JPH03249777A - 帯電部材及び帯電部材を有する帯電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真装置等の画像形成装置に適用可能で
あり、例えば感光体のような被帯電体面を帯電する帯電
部材及びこの帯電部材を被帯電体面に接触させて帯電を
行なう帯電装置に関する。

〔背景技術〕

電子写真装置（複写機・光プリンタなど）・静電記録装
置等の画像形成装置に於て、感光体・誘電体等の被帯電
体としての像担持体面を帯電処理する手段機器としては
従来よりコロナ放電装置が広く利用されている。

コロナ放電装置は像担持体等の被帯電体面を所定の電位
に均一に帯電処理する手段として有効である。しかし、
高圧電源を必要とし、コロナ放電のために好ましくない
オゾンが発生するなどの問題点を有している。

このようなコロナ放電装置に対して、電圧を印加した帯
電部材を被帯電体面に接触させて被帯電体面を帯電処理
する接触帯電装置は、電源の低圧化が図れ、オゾンの発
生量が少ない等の長所を有していることから、例えば画
像形成装置に於てコロナ放電装置にかえて感光体・誘電
体等の像担持体、その他の被帯電体面の帯電処理手段装
置として注目され、その実用化研究が進められている。

例えば、本出願人が先に提案（特開昭６３１４９６６９
号公報、同６４−７３３６４号公報など）したように、
接触帯電装置に於て直流電圧を帯電部材に印加したとき
の帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する振動
電界（交互電界）を帯電部材と被帯電体との間に形成す
ること、更には表層に高低抗層を設けた帯電部材を用い
ることにより、被帯電体の帯電均一性、感光体等の被帯
電体表面のピンホール・傷等のよるリーク防止等を図る
ことができる。

第３図は接触帯電装置の一例の概略構成の横断面図であ
る。

１は被帯電体である回転ドラム型の電子写真感光体であ
り、該感光体１はアルミニウム等の導電性基層１ｂと、
その外面に形成した光導電層１ａとを基本層とする構成
のものである。

１０２は帯電部材である。本例はローラタイプである（
以下帯電ローラと記す）。該帯電ローラは中心の鉄等の
芯金１０２０と、その外周に形成した導電性弾性層１０
２ｂと、更にその外周に形成した抵抗層１０２ａとから
なる。

帯電ローラ１０２は芯金１０２０の両端部を不図示の軸
受部材に回転自由に軸受させてドラム型の感光体１に並
行に配置して不図示の押圧手段で感光体１面に対して所
定の押圧力をもって圧接され、感光体１の回転駆動に伴
い従動回転する。

３は帯電ローラ１０２に対するバイアス印加電源である
。この電源３と帯電ローラ１０２の芯金１０２０とが電
気的に接続されていることにより帯電ローラ１０２に対
して所定のバイアスが印加される。

而して被帯電体たる感光体１が回転駆動されると、該感
光体１に圧接され且つバイアス電圧が印加された帯電部
材としての帯電ローラ１０２により感光体の外周面が所
定の極性・電位に帯電処理される。

〔発明が解決しようとしている問題点〕導電性弾性層１
０２ｂ内には、硬度を下げるための可塑剤の様な低分子
成分が多量に含まれており、抵抗層１０２ａの厚さを薄
くすると可塑剤が導電性弾性層１０２ｂ内から抵抗層１
０２ａを通って感光体１表面へ移行し、その部分が低抵
抗化して帯電されなくなることによってローラ跡と呼ば
れる異常画像を発生してしまう。

このローラ跡を防止するために抵抗層１０２ａの厚さを
厚くすると帯電ローラ１０２の全体のローラ硬度が上が
り、帯電ローラ１０２表面のほんのわずかなうねりやへ
こみがあるだけでローラ表面が感光体１から離れてその
部分で帯電不良をおこす。

また抵抗層１０２ａは通常塗工により形成されるが５０
μｍ以上の塗工膜をつくるには通常塗工、乾燥という工
程を複数回くり返さなければならず帯電部材の製作に時
間がかかってしまう。

また、前記抵抗層１０２ａの抵抗値は高すぎると帯電を
行なう事ができな（なり、また抵抗値が低すぎると第３
図に示すように感光体１の光導電層１ａのピンホールｌ
ｃに抵抗層１０２ａが接触した際、ピンホールｌｃを通
して、導電性基層１ｂに過剰の電流が流れ、抵抗層１０
２ａが電流の流れすぎにより通電破壊をおこし、ピンホ
ールＩＣに対応した抵抗層１０２ａの部分に穴がおいて
しまい、感光体へのリークを防止する抵抗層の機能が果
たせなくなってしまった。

実際使用可能な抵抗層１０２ａの抵抗領域は抵抗層の材
料によっても異なるがだいたい半ケタ程度（Ω・ｃ　ｍ
　）であり、上記の様な通電破壊を防止する高い抵抗領
域で抵抗層１０２ａの抵抗むらを制御するのは非常に難
しく、帯電部材の製作が困難であった。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の問題点に鑑み成されたものであり、そ
の目的は帯電部材の絶縁破壊を防止する帯電部材及び帯
電部材を有する帯電装置を提供することである。

また、本発明の他の目的は、被帯電体の帯電不良を防止
し、良好な帯電を行なえる帯電部材及び帯電部材を有す
る帯電装置・を提供することである。

本発明の更なる目的は、その製作が簡単な帯電部材及び
帯電部材を有する帯電装置を提供することである。

〔発明の構成〕

上記の目的を達成するために、本発明は、シリコンゴム
を主体とする弾性層と、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン
を主体とする表面層とを有することを特徴とする帯電部
材で構成されている。

また、上記目的を達成するために、本発明は、被帯電体
面と接触して被帯電体面を帯電する帯電部材を有する帯
電装置において、上記帯電部材は、上記被帯電体と接触
する側から順にＮ−メトキシメチル化ナイロンを主体と
する層とシリコンゴムを主体とする弾性層とを有するこ
とを特徴とする帯電装置で構成されている。

〔実施例〕

（Ａ）帯電部材の各種形態例 帯電部材２は第１図例の画像形成装置に像担持体１の帯
電処理手段として装置したようなローラタイプ以外にも
ブレード状タイプ・ブロック状タイプ・ロッド状タイプ
・ベルト状タイプなどの形態に構成できる。

ローラタイプの帯電部材２は面移動駆動される被帯電体
１に従動駆動させてもよいし、非回転のものとさせても
よいし、被帯電体１の面移動方向に順方向又は逆方向に
所定の周速度をもって積極的に回転駆動させるようにし
てもよい。

（Ｂ）画像形成装置例 第１図は本発明に従う帯電装置を用いた画像形成装置の
一例の概略構成を示している。

１は被帯電体としての像担持体であり、本例のものはア
ルミニウム等′の導電性基体層１ｂと、その外周面に形
成した光導電層１ａを基本構成層とするドラム型の電子
写真感光体である。本実施例では光導電層層１ａは有機
光導電層を使用している。支軸１ｄを中心に図面上時計
方向に所定の周速度をもって回転駆動される。

２はこの感光体１面に接して感光体面を所定の極性・電
位に一様に一次帯電処理する帯電部材であり、本例はロ
ーラタイプのものである。以下帯電ローラと記す。帯電
ローラ２は電極層である鉄等の芯金２０と、その外周に
形成した導電性弾性層２ｂと、更にその外周の表層に形
成した抵抗層２ａとから成り、芯金２Ｃ長手方向（第１
図において紙面に垂直な方向）両端部を不図示の軸受部
材に回転自由に軸受されてドラム型の感光体１に並行に
配置してバネ等の不図示の押圧手段で感光体１面に対し
て所定の押圧力をもって圧接され、感光体１の回転駆動
に伴い従動回転する。

而して電源３で芯金２０に所定の直流（ＤＣ）バイアス
、或は直流＋交流（ＤＣ＋ＡＣ）バイアスが印加される
ことで回転感光体１の周面が所定の極性・電位に接触帯
電される。

帯電部材２で均一に帯電処理を受けた感光体１面は次い
で露光手段１０により目的画像情報の露光（レーザービ
ーム走査露光、原稿画像のスリット露光など）を受ける
ことで、その局面に目的の画像情報に対応した静電潜像
が形成される。

その潜像は次いで現像手段１１によりトナー画像として
順次に可視像化されていく。

このトナー画像は、次いで、転写手段１２により不図示
の給紙手段部から感光体１の回転と同期どりされて適正
なタイミングをもって感光体１と転写手段１２との間の
転写部へ搬送された転写材１４の面に順次に転写されて
いく。本例の転写手段１２は転写ローラであり、転写材
１４の裏からトナーと逆極性の帯電を行なうことで感光
体１面側のトナー画像が転写材１４の表面側に転写され
ていく。

トナー画像の転写を受けた転写材１４は感光体１・面か
ら分離されて不図示の像定着手段へ搬送されて像定着を
受け、画像形成物として出力される。或は裏面にも像形
成するものでは転写部への再搬送手段へ搬送される。

像転写後の感光体１面はクリーニング手段１３で転写残
りトナー等の付着汚染物の除去を受けて清浄面化されて
繰り返して作像に供される。

（Ｃ）帯電ローラ 帯電ローラ２の導電性弾性層２ｂはカーボン、金属、金
属酸化物等の導電性粒子をシリコンゴムに分散して体積
抵抗値１０”Ω・ｃｍ未満とじたものがよい。

抵抗層２ａの体積抵抗値は１０’〜１０”Ω・ｅｍ、厚
さ１μｍ〜５０μｍのカーボンや金属酸化物を分散した
Ｎ−メトキシメチル化ナイロンにより構成される。

この様な抵抗層２ａを設ける事により帯電ローラ２が感
光体１のピンホール１ｃに接触した時、ピンホール１ｃ
に電流が大量に流れ電源３の出力電圧が低下してピンホ
ールを中心としてローラ２の長手方向、即ち第１図で紙
面に垂直な方向全域に帯電不良を生じて画像上に、正規
現像では帯電されないところはトナーがつかないので白
すじを反転現像では帯電されないところはトナーかっ（
ので黒すじを生じる（以下、ピンホール接触時帯電不良
と呼ぶ）のを防止できる。

〔実験例〕

帯電ローラ２は、直径６ｍｍの芯金２ｃとしてのステン
レス軸上に導電性弾性層２ｂの材料として導電性カーボ
ンを分散したＪＩＳ−Ａ硬度２０°のシリコンゴムをロ
ーラの外径が１２ｍｍになるように成型した。

この導電性弾性層２ｂとしてのシリコンゴムを主体とす
る層の抵抗値を第２図に示すような測定方法により測定
する。この抵抗値の測定は、図に示すようにローラ２に
ローラの母線方向（軸方向）の幅１ｃｍの金属箔２０１
をまきつけ、ローラ２の芯金２０と金属箔２０１との間
に電源２０２により２５０ｖの電圧をかけ抵抗を測定し
たところ、２Ｘ１０’Ωであった。

次にＮ−メトキシメチル化ナイロンをメタノールのよう
なアルコール又はトルエン又はケトンのような浴剤に溶
かし導電性カーボンを分散した液を導電性弾性層に塗布
し乾燥後膜厚を５〜２００μｍの範囲で変えて、Ｎ−メ
トキシメチル化ナイロンを主体とする表層を設けて帯電
ローラ２を作った。この時ローラ硬度をＡＳＫＥＲ−Ｃ
法により測定した。

この帯電ローラ２を３２，５℃下で７日間感光体と密着
放置した後、出力画像上に所謂ローラ跡が出るかを検討
した。

また、比較例として、導電性弾性層として同硬度のＳＢ
Ｒ，ＥＰＤＭについても同様に試験をした。その結果を
表−１に示す。

加えて抵抗層の膜厚とＮ−メトキシメチル化ナイロンへ
の導電性カーボンの添加量を変えることにより、帯電ロ
ーラを作成した。さらにこの第２図の抵抗値測定方法で
のローラ抵抗、抵抗値測定時の電極断面積（芯金の円の
面積）、抵抗層膜厚から抵抗層の体積抵抗値を計算した
。このローラを第１図の帯電装置にセットし電源３によ
る帯電ローラ２への電圧印加を、ＡＣ周波数１５０Ｈｚ
、ＡＣＣビーク電圧２ｋｖ、ＤＣ電圧７００ＶとしてＯ
ＰＣ感光体のプロセススピード２５ｍｍ／ｓｅｃとして
帯電電位を現像位置付近に電位センサを置いて測定した
。

さらに感光体に第１図に示すよう・に直径０．５ｍｍ程
度のピンホール１ｃを作り、帯電ローラの抵抗層が通電
破壊をおこすかを調べた。結果を表−２に示す。

表−１ 表−１から、導電性弾性層にＳＢＲＳＥＰＤＭを用いた
ものは、ローラ跡をおこさないために、抵抗層膜厚が１
００μｍ以上を必要としローラ硬度が高くなってしまう
のに対し、導電性弾性層にシリコンゴムを用いたものは
、抵抗層膜厚５μｍでもローラ跡を起こさず、かつロー
ラ硬度も低い。このため導電性弾性層としてシリコンゴ
ムを用いれば帯電ローラ表面に多少のうねりやへこみが
あっても感光体と密着し、帯電不良を起こしにくい。

また、導電性弾性層としてシリコンゴムを用いたので、
抵抗層膜厚を５０μｍ以内と薄くすることが可能である
ので、塗工、乾燥という工程を複数回くり返す必要もな
く製造が容易である。

さらに、表−２に示すように、抵抗層膜厚が１００μｍ
と厚い場合には、通電破壊をおこさず、かつ帯電電位（
帯電能力）の低下のない、抵抗層の体積抵抗値範囲は５
ｘｌＯ’〜１×１０・Ω・ａｍと半ケタ程であるのに比
べ、膜厚１０μｍの場合は５×１０・〜ｌＸｌ０１０と
１ケタ半程度と適正体積抵抗値範囲が広まっている。つ
まり、導電性弾性層に抵抗層膜を形成する工程を減らす
ことができて抵抗層の体積抵抗値の許容範囲を太き（す
ることができ、製造が容易となっている。

一方、従来一般にシリコンゴムは離型性が高く、その表
面に塗膜を形成しても簡単にはがれてしまうことがあっ
た。

この問題はシリコンゴム上にＮ−メトキシメチル化ナイ
ロンを塗布した後、架橋させることで解決できる。Ｎ−
メトキシメチル化ナイロンを架橋させるには、有機酸、
無機酸等の酸あるいはエポキシ系化合物、メラミン系化
合物をＮ−メトキシメチル化ナイロン液中に添加し、塗
布後１２０℃程度で熱処理をすればよい。

表−３に乳酸を架橋剤とし、その量をＮ−メトキシメチ
ル化ナイロンに対しＯｌｏ、１．１．１０重量％とじて
作った帯電ローラにおける抵抗層接着性評価の結果を示
す。膜の接着性は帯電ローラ表面をかみそりで１ｃｍ四
方に切れ目を入れ、その上に粘着テープ（リンレイ社の
布粘着テープ「ソフトクロス３９０Ｊ）をはりつけ、再
びはがした際、抵抗層がシリコンゴムからはがれるかど
うかを調べた。

表−３ 表−３から架橋剤量が増し、Ｎ−メトキシメチル化ナイ
ロンの架橋度が高くなると抵抗層の接着性が上がるのが
わかる。

また上記ではＮ−メトキシメチル化ナイロンを架橋する
ために架橋剤を添加したが、架橋剤を用いずに、シリコ
ンゴム上にＮ−メトキシメチル化ナイロンを塗布した後
、１５０℃程の温度で熱処理をしても架橋は可能であり
、シリコンゴムに対するＮ−メトキシメチル化ナイロン
の接着性が上がる。

上記実施例では、帯電部材は、潜像形成を行なうものを
示したが、これに限らず第１図に示すような転写ローラ
や感光体を摺擦クリーニングするクリーニングローラに
も適用可能である。

また、前述したように必ずしも帯電部材を芯金の上に２
層構成とする必要はなく、例えばシリコンゴムとＮ−メ
トキシメチル化ナイロンとの間やシリコンゴムと芯金と
の間に層を設けることも可能であるが、帯電部材を形成
する容易さ、低コスト化の面からみれば芯金の上に２層
構成とするのが最も有効である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、帯電部材が被帯
電体面と接触する側から順にＮ−メトキシメチル化ナイ
ロンを主体とする層、シリコンゴムを主体とする弾性層
を有することによりピンホール接触時帯電部材の絶縁破
壊のない体積抵抗の範囲を広くすることができた。

また、帯電部材の硬度を低くすることができ、帯電部材
と被帯電体面との密着性が上がり、被帯電体の帯電不良
を防止することができた。

更に、帯電部材による被帯電体面への帯電能力を十分に
発揮でき、良好な帯電を行なうことができた。

また、本発明によれば、帯電部材の製造が容易となった
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の帯電装置を適用した画像形成装置の横
断面図、 第２図はローラ抵抗の測定容量説明図、第３図は従来の
帯電装置を示す横断面図である。 図において、１は感光体、２は帯電ローラ、２ａは抵抗
層、２ｂは導電性弾性層、２Ｃは芯金、２０２．３は電
源、１０は露光手段、１１は現像器、１２は転写手段、
１３はクリーニング手段、１４は転写材である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリコンゴムを主体とする弾性層と、Ｎ−メトキ
   シメチル化ナイロンを主体とする表面層とを有すること
   を特徴とする帯電部材。
2. （２）被帯電体面と接触して被帯電体面を帯電する帯電
   部材を有する帯電装置において、 上記帯電部材は、上記被帯電体と接触する側から順にＮ
   −メトキシメチル化ナイロンを主体とする層とシリコン
   ゴムを主体とする弾性層とを有することを特徴とする帯
   電装置。
3. （３）上記帯電部材は、電圧が印加されることを特徴と
   する請求項（２）記載の帯電装置。