JPH06324553A

JPH06324553A - 帯電用部材及びこれを用いた帯電装置

Info

Publication number: JPH06324553A
Application number: JP13525393A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Nojima; 一男野島
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-05-12
Filing date: 1993-05-12
Publication date: 1994-11-25

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】従来のカーボンブラックなどを分散させて弾
性層を所定抵抗にした接触帯電用ローラに比してより均
一な帯電を可能にする接触帯電用ローラを提供する。【構成】帯電用ローラの概略構成を示す。芯金２０１
上に厚さ１〜５mmの有極性ゴムにエチレングリコール類
を含有した弾性層２０２を形成し、更にその上に厚さ５
〜５０μｍの非粘着性樹脂からなる表面層２０３を形成
する。エチレングリコール類もカーボンブラックに比し
て１つ１つの分散単位が格段に小さく、均一帯電が可能
になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、ファクシミ
リ、プリンター等の画像形成装置等に採用される帯電用
部材及びこれを用いた帯電装置に係り、詳しくは、帯電
用部材を帯電対象物に接触させて均一な帯電を行うため
の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、帯電用部材を帯電対象物に接触さ
せて帯電を行うものとしては、種々のものが知られてい
る。例えば、特開昭５６−１３２３５６号公報には、ロ
ーラ状に形成した帯電用部材への電圧印加を定電流型電
源を用いて行うことが開示されている。また特開昭６３
−１４９６６８号公報には、帯電を均一にするために、
帯電用ローラに印加する電圧として、帯電開始電圧（Ｖ
ｔｈ）の２倍以上のピーク間電圧をもつ交流電圧を印加
することが開示されている。また特開平３−１５６４７
６号公報には、帯電用ローラへの電圧印加を交流電圧に
直流電圧を重畳した電圧を用い、かつ交流定電流制御を
行なうことが開示されている。なお、帯電用部材ではな
いが、特開昭６３−１８９９７６号公報には、ウレタン
ゴム現像ロールの抵抗を中抵抗にするためにウレタンゴ
ムにアルカリ金属塩を添加して低抵抗化した現像ローラ
が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、電子写真方式の
画像形成装置において、感光体表面を一様に全面帯電す
るための帯電手段としては、コロナ放電器が広く利用さ
れている。このコロナ放電器にあっては、感光体をある
一定の電位に均一に帯電する手段としては有効である
が、反面コロナ放電による帯電処理にあっては、高圧電
源を必要とし、放電に伴いオゾンが発生する。オゾンが
大量に発生すると環境に悪影響を及ぼすばかりでなく、
オゾンによって帯電用部材、感光体などが劣化するとい
う問題も発生した。

【００００】そこで、前記のように、上記コロナ放電器
に代えて、例えば図１（ａ）に示すような帯電用ローラ
１００を感光体ドラム１０１に接触、従動回転させて、
帯電用ローラ１００の芯金１０２に電源１０３から電圧
を印加して感光体ドラム１０１表面を帯電させる帯電用
ローラ１００が提案され、また実用化されている。これ
によれば、この帯電手段としての帯電用ローラ１００の
電源１０３の低電圧化をはかることができ、帯電処理に
起因するオゾンの発生量が少ないという利点を有してい
る。

【００００】ところが、帯電の均一性に関しては、コロ
ナ放電器による帯電処理と比較してかなり劣るのが現状
である。上記特開昭６３−１４９６６８号公報の「接触
帯電方法」は、この帯電の均一性を改善するためのもの
であるが直流電圧印加時の帯電開始電圧（Ｖｔｈ）の２
倍以上のピーク間電圧をもつ交流電圧を印加するため、
ＤＣ電源とは別にＡＣ電源が必要となり、装置自体のコ
ストアップを招き、さらに感光体の帯電位にはほとんど
寄与しない無駄なＡＣ電流を多量に消費することにとも
ない電源コストが上昇するばかりでなく、多量のオゾン
が発生し、その結果、帯電用部材、感光体の劣化を招く
恐れがある。

【０００５】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは、従来に比してより均
一な帯電を可能にする帯電用部材及びこれを用いた帯電
装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、導電性支持体上に所定の電気
抵抗を有する抵抗層を備え、かつ該所定電気抵抗層上に
表面層を備えた帯電用部材において、該抵抗層が、ベー
ス材料にエチレングリコール類が含有された材料により
形成されていることを特徴とするものである。帯電用部
材。

【００００】請求項２の発明は、請求項１の帯電用部材
において、上記エチレングリコール類が式（但し、式中
Ｒは水素又はメチル基であり、かつｎは３０以下の整数
である。）で表されることを特徴とするものである。

【００００】請求項３の発明は、請求項１の帯電用部材
において、上記ベース材料が有極性ゴムであることを特
徴とするものである。

【００００】請求項４の発明は、請求項１の帯電用部材
において、上記表面層が、少なくとも有極性ゴムと溶剤
可溶性フッ素樹脂とからなる高分子化合物により形成さ
れていることを特徴とするものである。

【００００】請求項５の発明は、請求項４の帯電用部材
において、上記溶剤可溶性フッ素樹脂はフルオロオレフ
ィンと水酸基含有ビニルエーテルを構成成分とした含フ
ッ素共重合体をイソシアネートで架橋して得られる含フ
ッ素架橋共重合体であることを特徴とするものである。

【００００】請求項６の発明は、帯電用部材を像担持体
に接触させた状態で該帯電用部材に電圧を印加する帯電
装置において、該帯電用部材として請求項１の帯電用部
材を用い、かつ、上記導電性支持体に印加する電圧とし
て直流電圧を用いたことを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】本発明者は、従来の帯電用ローラ（一般には導
電性弾性層表面に樹脂のオーバーコート層を有する）が
ＤＣ電圧の印加のみでは、なぜ帯電ムラが発生してしま
うのかを検討した結果、導電性弾性層が合成ゴムとカー
ボンブラックの分散系であることに起因していることを
見い出した。この事実は、従来の帯電用ローラの導電性
弾性層（合成ゴムとカーボンブラックとの分散系）をカ
ーボンブラックなどの導電性粒子を含まない有極性ゴム
にエチレングリコール類を含有させたゴム材料に置き換
えた帯電用ローラを用いて実験した結果判明したのであ
る。

【００００】ここで、有極性ゴム（または極性ゴム）は
ポリマ中に極性基を有するゴムを云いたとえばエピクロ
ルヒドリンゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、クロロ
プレンゴム、アクリルゴムは−Ｃｌ、−ＣＮ、−ＮＨ、
−ＣＯＯの極性基を有している。これに対し天然ゴム、
スチレン−ブタジエンゴム、ブチルゴムなどの極性基を
含まないゴムを非極性ゴムという。

【００００】すなわち、従来の帯電用ローラの帯電ムラ
は、カーボンブラック／合成ゴムの分散不良による導電
性弾性層の電気的不均一性によるものであり、エチレン
グリコール類を含有した有極性ゴムの使用により帯電ム
ラを解消し、さらに低温低湿下でもローラ層の体積抵抗
の上昇変動が少なく安定した帯電電位が得られる。これ
は、エチレングリコール類もカーボンブラックと同様
に、有極性ゴムなどのベース材料中で化学反応すること
なく、厳密にはベース材料中に分散された形で存在する
が、その１つ１つの分散単位がカーボンブラックに比し
て格段に小さくことによる。従って、ベース材料として
は上記有極性ゴムに限られず、無極性ゴムなどであって
も、同様に帯電ムラなどを解消できる。但し、ベース材
料として無極性ゴムなどを用いる場合には、所望の層抵
抗にするため、比較的多量のエチレングリコール類を含
有させることになるので、エチレングリコール類のブリ
ード現象の発生によって帯電対象物表面の汚染などに対
する対策が必要になる。

【０００８】

【実施例】本発明を画像形成装置における像担持体とし
ての感光体ドラムを一様帯電するための帯電装置に適用
した実施例について説明する。図１（ｂ）は、ＤＣ電圧
印加のみで、即ちＡＣ電圧を重畳（ＤＣ＋ＡＣ）しなく
とも、均一帯電を可能するための帯電用ローラの概略構
成を示すものである。同図において、芯金２０１上に厚
さ１〜５mmの有極性ゴム（エピクロルヒドリンゴム、ニ
トリルゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、アクリ
ルゴムなど）にエチレングリコール類を含有した弾性層
２０２が形成され、更にその上に厚さ５〜５０μｍの非
粘着性樹脂からなる表面層２０３が形成されている。こ
の表面層２０３は帯電用ローラ表面へのトナー、紙粉な
どの付着を防止して長期間にわたって帯電の均一性を維
持させるために形成されていて、少なくとも溶剤可溶性
フッ素樹脂と有極性ゴムとからなる中抵抗の非粘着性物
質から構成されている。

【００００】ここで、弾性層２０２はカーボンブラック
などの導電性粒子の分散によらないで、電気抵抗が１０
⁶〜８⁸Ω・cmであるエチレングリコール類を含有した有
極性ゴムであるため耐電圧性に優れ、また弾性層全体が
電気的に均一である。このエチレングリコール類は、式で示されるエチレングリコール類である。例えば、エチ
レングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレン
グリコール、ポリエチレングリコール＃２００（ｎ＝
５）、ポリエチレングリコール＃３００（ｎ＝７）、ポ
リエチレングリコール＃６００（ｎ＝１５）、ポリエチ
レングリコール＃１０００（ｎ＝２５）、ポリエチレン
グリコール＃１５４０（ｎ＝３５）などのグリコール類
とそれぞれのモノメチルエーテルをあげることができ
る。

【００００】また、表面層に使用される溶剤可溶性フッ
素樹脂は、フルオロオレフィンと炭化水素ビニルエーテ
ルとの共重合反応によって得られる非晶質ポリマであ
る。この樹脂のフッ素含有率は２５〜３２ｗｔ％と比較
的低いがフルオロオレフィンと炭化水素ビニルエーテル
が交互に配列した鎖構造をもつ交互重合体であり化学的
に安定であり耐久性に優れている。また、このポリマは
有機溶剤に可溶であるので塗装後ポリマを架橋し塗膜に
耐溶剤性を付与する必要があるが、このためには反応性
に富んだ水酸基含有ビニルエーテルを共重合しイソシア
ネートによる架橋が容易に起こる樹脂とすることが好ま
しい。

【００００】弾性層の組成物は前記の有極性ゴム１００
重量部に対し前記エチレングリコール１〜２０重量部と
添加することにより得られる。エチレングリコール類の
分子量が低い時は１〜１０重量部が好ましく同分子量が
高いときは１０〜２０重量部が好ましい。これはエチレ
ングリコール類の添加量が１．０重量部未満では目的と
する電気抵抗を得ることが困難なためである。また２０
重量部を超えるとエチレングリコール類のブリード現象
の発生によって電子写真感光体表面の汚染などによる異
常画像発生の原因となるためである。

【００００】以上の帯電用ローラと帯電均一性をＡＣ重
畳に任せる従来の帯電用ローラ（特開昭６４−７３３６
４号公報、同６４−７３３６７号公報）とでは自づとそ
の電気特性（Ｒ、Ｃ）およびローラ層構成が大きく相違
している。すなわち、ＡＣ重畳型は導電性弾性層（カー
ボンブラックなどの導電性粒子を分散させたゴム層）と
表面抵抗層よりなり、表面抵抗層がコンデンサーとして
機能するため、静電容量が大きくＡＣ重畳による帯電均
一化効果が大である。これに対し本発明のＤＣ型はロー
ラ層が抵抗体としてはたらく（静電容量が小さい）ため
ＡＣ重畳しても帯電均一性にはあまり寄与しない。

【００００】以下、より詳細に実施例を説明する。〔実施例１〜６、比較例１〜３〕まず、表１を用いて、
実施例１〜６及び比較例１〜３について説明する。この
表１は、弾性ローラの弾性層を構成する材料の配合物の
種類及び配合量（単位は重量部）、後述する測定方法に
よる弾性ローラの体積抵抗値、表面層を形成して完成さ
せた帯電用ローラについて後述する画像試験の結果など
を示している（表２〜表５においても同様）。（以下、余白）

【表１】

【００００】表１に示す各実施例においては、まず、エ
ピクロルヒドリン系ゴムとエチレングリコール類の配合
物を８０℃、８インチの二本ロールで約１５分間混練し
た後、φ８のステンレス性芯金２０１上に、１６０℃×
１５分間の条件で加熱成形し、外径φ１４、表面粗さ３
〜７μｍＲｚの弾性ローラを作成した。ここで、エピク
ロルヒドリン系ゴムとして実施例１〜３，比較例１〜３
では〔商品名：エピクロマＣＧ、ダイソー社製〕を、実
施例４〜６では〔商品名：エピクロマＣ、ダイソー社
製〕をそれぞれ用いている。一方比較例においては、配
合物に以外は実施例と同様にして弾性ローラを作成し
た。なお、いずれの実施例及び比較例においても、表１
中の「その他」の配合物として、炭酸カルシウムとして
の〔ホワイトンＳＯ（白石カルシウム社製）〕３０重量
部、加硫促進剤としての〔ノクセラＴＴ（大内新興化学
社製）〕１．０重量部、〔ノクセラＤＭ（大内新興化学
社製）〕１．５重量部、及び、〔サルファックスＰＭＣ
（鶴見化学社製）〕０．２５重量部を配合した。

【００００】次に、この弾性ローラ上に表面層を次の方
法で形成した。すなわち、まず表面層用材料として、三
元共重合体のエピクロルヒドリンゴム〔商品名：エピク
ロマＣＧ、ダイソー社製〕１００ｇを８インチの二本ロ
ーラで約１５分間混練した後、このエピクロルヒドリン
ゴム２．５重量部を有機溶媒（トルエン／４−メチル−
２−ペンタノン）＝１の９７．５重量部に溶解してエピ
クロルヒドリンゴム溶液を作った。次いで溶剤可溶性フ
ッ素樹脂として〔商品名：ルミフロンＬＦ６０／Ｃ主
剤、旭硝子社製〕２２．０重量部、イソシアネート系硬
化剤〔商品名：コロネートＨＸ、日本ポリウレタン工業
社製〕２．０重量部を有機溶媒（トルエン／キシレン）
＝１の７６．０重量部に溶解してフッ素樹脂溶液を作っ
た。そして、上記エピクロルヒドリンゴム溶液１００重
量部と上記フッ素系樹脂溶液５０重量部とを混合して表
面層用塗料を作った。この塗料を上記の各弾性ローラ上
にディッピング法でコーティングした後１００℃、３０
分間乾燥して２０μｍの厚さの表面層を形成した。この
表面層の体積抵抗は３×１０⁷Ω・cmであった。

【００００】ここで、弾性ローラの体積抵抗の測定は、
試料のローラを２０℃、６０％Ｒ．Ｈの環境中に１６時
間放電した後、ケースレ社製エレクトロメータ６１０Ｃ
を使用して行った。測定電極は１０mm幅の銅箔テープ
〔３Ｍ社製Ｎｏ．１２４５〕をローラの円周に巻きつけ
て構成した。また、表面層のみの体積抵抗の測定は、薄
いアルミ板（厚さ０．２mm）上に表面層用塗料を厚さ約
２０μｍに塗布したシート状の試料を２０℃、６０％
Ｒ．Ｈ環境中に１６時間放置した後、抵抗測定セル〔Ｙ
ＨＰ社製１６００８Ａ〕を用いてケースレ社製エレクト
ロメータ６１０Ｃで行なった。

【００００】図１（ｃ）は、帯電用ローラの画像評価に
使用した画像形成装置の一部を示す。感光体ドラム１０
１は観光層厚３０μｍのＯＰＣ（ＯＰＣドラム線速：１
００mm／ｓｅｃ）、電源１０３はＤＣ電源、クエンチン
グランプ１０４はＬＥＤ、クリーナ１０５はＯＰＣドラ
ム上の残トナーを除去するためのブレードクリーニング
ユニットである。この装置を用い、表中に示す３環境で
各帯電用ローラの画像評価を行なった。その結果を表中
に「画像欠陥」の有無などとして示した。

【００００】実施例１〜６、比較例１〜３の結果からエ
ピクロルヒドリン系ゴムにエチレングリコール類を配合
することにより、導電性が改善され、帯電の均一性およ
び低温低湿下での画像の安定性が向上されていることが
分かる。また比較例２、３に示されるようにポリエチレ
ングリコールのｎ数が３５では、多量に添加しないと導
電効果が得られなくなる。その反面ブリード現象が発生
してＯＰＣ表面を汚染したために横スジが発生するよう
になる。

【００００】〔実施例７〜９、比較例４〜６〕次に、表
２を用いて、実施例７〜９、比較例４〜６について説明
する。（以下、余白）

【表２】

【００００】表２に示す各実施例においては、まず、ニ
トリル系ゴム〔商品名：ＮＢＲ：Ｎ２１５ＳＬ、日本合
成ゴム社製〕とエチレングリコール類の配合物を６０
℃、８インチの二本ローラで約１５分間混練し、φ８の
ステンレス製芯金２０１上に１７０℃×１５分間の条件
で加熱成形し、外径φ１４、表面粗さ３〜７μｍＲｚの
弾性ローラを作成した。一方比較例においては、配合物
に以外は実施例と同様にして弾性ローラを作成した。な
お、いずれの実施例及び比較例においても、表２中の
「その他」の配合物として、亜鉛華１号５重量部、ステ
アリン酸１．５重量部、及び、硫黄１．０重量部を配合
した。

【００００】次に、この弾性ローラ上に表面層を次の方
法で形成した。すなわち、まず表面層用材料として、活
性塩素系のアクリルゴム〔商品名：ＰＡ４０１、ＮＯＫ
社製〕１００ｇを８インチの二本ローラで約１５分間混
練した後、このアクリルゴム２．５重量部を有機溶媒ト
ルエン６０重量部、キシレン３７．５重量部に溶解して
アクリルゴム溶液を作った。次いで上記のアクリルゴム
溶液１００重量部と前記のフッ素系樹脂溶液２５重量部
とを混合して表面層用塗料を作った。そして、この塗料
を上記の各弾性ローラ上にディッビング法でコーティン
グした後１００℃、３０分間乾燥して、２０μｍの厚さ
の表面層を形成した。この表面層の体積抵抗は６×１０
⁸Ω・cmであった。

【００００】これら実施例７〜９、比較例４〜６の結果
からニトリル系ゴムにエチレングリコール類を配合する
ことにより導電性が改善され、帯電の均一性および低温
低湿下での画像の安定性が向上されていることが分か
る。

【００００】〔実施例１０〜１２、比較例７〜９〕次
に、表３を用いて、実施例１０〜１２、比較例７〜９に
ついて説明する。（以下、余白）

【表３】

【００００】表３に示す各実施例においては、まず、ウ
レタンゴム〔商品名：ミセランＥ−３４、ＴＳＥ社製〕
とエチレングリコール類の配合物を５０℃、８インチの
二本ローラで約１５分間混練し、φ８のステンレス製芯
金２０１上に１５０℃×１０分間の条件で加熱成形し、
外径φ１４、表面粗さ４〜７μｍＲｚの弾性ローラを作
った。一方比較例においては、配合物について以外は実
施例と同様にして弾性ローラを作った。なお、いずれの
実施例及び比較例においても、表３中の「その他」の配
合物として、ステアリン酸亜鉛０．５重量部及びジクミ
ルパーオキサイド５重量部を配合した。次にこの弾性ロ
ーラ上への表面層の形成は、前記の実施例１と同様の塗
料と方法で形成した。実施例１０〜１２、比較例７〜９
の結果よりウレタン系ゴムにエチレングリコール類を配
合することにより導電性が改善され、帯電の均一性およ
び各環境での画像の安定性が向上されていることが分か
る。

【００００】〔実施例１３〜１５、比較例１０〜１２〕
次に、表４を用いて、実施例１３〜１５、比較例１０〜
１２について説明する。（以下、余白）

【表４】

【００００】表４に示す各実施例においては、まず、ク
ロロプレンゴム〔商品名：ネオプレンＧＳ、昭和電工社
製〕とエチレングリコール類の配合物を用いて上記実施
例１０と同様にして弾性ローラを作った。一方比較例に
おいては、配合物について以外は実施例と同様にして弾
性ローラを作った。なお、いずれの実施例及び比較例に
おいても、表４中の「その他」の配合物として、マグネ
シア４．０重量部、ステアリン酸０．５重量部、及び亜
鉛華１０重量部を配合した。次に弾性ローラ上への表面
層の形成は、前記の実施例１と同様の塗料と方法で形成
した。実施例１３〜１５、比較例１０〜１２の結果より
クロロプレンゴムにエチレングリコール類を配合するこ
とにより導電性が改善され、帯電の均一性および各環境
での画像の安定性が向上されていることが分かる。また
表５に比較例としてゴムポリマの導電性の調整をカーボ
ンブラックを分散せて行ったときの結果を示す。いずれ
の場合も、弾性ローラの中抵抗領域での抵抗バラツキ幅
が大きく、その結果何れの比較例でも帯電ムラが発生し
ている。なお表５中、「ＳＨ８３１Ｕ」は東レ・ダウコ
ーニング・シリコーン社製のシリコーンゴム、「ＥＰ−
２４」は日本合成ゴム社製のエチレンプロピレンゴム、
「ケッチェンブラック」はライオン・アクゾ社製のカー
ボンブラックである。この表５の各比較例においても、
表面層の塗料及び層形成方法は、実施例１と同様であ
る。（以下、余白）

【表５】

【００００】以上の実施例は、感光体ドラム一様帯電用
に帯電装置に本発明を適用したものであるが、例えば感
光体ドラムの除電用の帯電装置にも適用できる。また、
以上の実施例では、帯電対象物である感光体ドラムが剛
体であるため、芯金上の所定抵抗の層を弾性材料で構成
したが、帯電対象物が例えばベルトとように、帯電用ロ
ーラが剛体であっても所定の接触幅を確保できるもので
ある場合には、弾性材料を用いる必要ない。なお、この
場合にも例えば感光体層のピンホールに集中的に電流が
流れることによる帯電不良を防止するために、芯金上に
所定の電気抵抗層を設ける必要があり、本発明が有効で
ある。

【００２３】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、所定の電気抵
抗を有する抵抗層に非分散系中抵抗材料を用いるのでＤ
Ｃ印加での帯電の均一性、環境安定性を向上させること
ができる。

【００００】また、請求項２の発明によれば、上記抵抗
層の中抵抗化において、ｎ＝３０以下のポリエチレング
リコール類を用いるので、比較的少量の添加での導電化
効果とローラ表面へのブリード現象を抑えることができ
る。

【００００】また、請求項３の発明によれば、有極性ゴ
ムは、このポリマ自体が比較的低抵抗であるため少量の
抵抗調整剤の添加で、弾性層を中抵抗領域に制御するこ
とが容易である。

【００００】また、請求項４の発明によれば、中抵抗で
非粘着性被膜形成が可能となって、帯電用部材の寿命を
大幅に向上させることができるようになった。

【００００】また、請求項５の発明によれば、溶剤可溶
性フッ素樹脂が比較的低温度（室温〜１００℃）で被膜
形成が可能なので弾性ゴム上への非粘着層（表面層）の
形成が可能となった。

【００００】また、請求項６の発明によれば、ＤＣ印加
のみで均一帯電が可能となりオゾンの発生量がＤＣ＋Ａ
Ｃと比較して大幅（１／３０〜１／４０）に低減が可能
となりさらに電源コストも大幅に下げることができるよ
うになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）実施例に係る帯電装置の概略構成図。（ｂ）実施例に係る帯電装置用の帯電用ローラの概略構
成図。（ｃ）帯電用ローラ評価用装置の説明図。

【符号の説明】

１００帯電用ローラ１０１感光体ドラム１０２芯金１０３電源２０１芯金２０２弾性層２０３表面層

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年５月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の詳細な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【０００３】

【０００４】そこで、前記のように、上記コロナ放電器
に代えて、例えば図１（ａ）に示すような帯電用ローラ
１００を感光体ドラム１０１に接触、従動回転させて、
帯電用ローラ１００の芯金１０２に電源１０３から電圧
を印加して感光体ドラム１０１表面を帯電させる帯電用
ローラ１００が提案され、また実用化されている。これ
によれば、この帯電手段としての帯電用ローラ１００の
電源１０３の低電圧化をはかることができ、帯電処理に
起因するオゾンの発生量が少ないという利点を有してい
る。

【０００５】ところが、帯電の均一性に関しては、コロ
ナ放電器による帯電処理と比較してかなり劣るのが現状
である。上記特開昭６３−１４９６６８号公報の「接触
帯電方法」は、この帯電の均一性を改善するためのもの
であるが直流電圧印加時の帯電開始電圧（Ｖｔｈ）の２
倍以上のピーク間電圧をもつ交流電圧を印加するため、
ＤＣ電源とは別にＡＣ電源が必要となり、装置自体のコ
ストアップを招き、さらに感光体の帯電位にはほとんど
寄与しない無駄なＡＣ電流を多量に消費することにとも
ない電源コストが上昇するばかりでなく、多量のオゾン
が発生し、その結果、帯電用部材、感光体の劣化を招く
恐れがある。

【０００６】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは、従来に比してより均
一な帯電を可能にする帯電用部材及びこれを用いた帯電
装置を提供することである。

【０００７】

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の帯電用部材
において、上記エチレングリコール類が式（但し、式中Ｒは水素又はメチル基であり、かつｎは３
０以下の整数である。）で表されることを特徴とするも
のである。

【０００９】請求項３の発明は、請求項１の帯電用部材
において、上記ベース材料が有極性ゴムであることを特
徴とするものである。

【００１０】請求項４の発明は、請求項１の帯電用部材
において、上記表面層が、少なくとも有極性ゴムと溶剤
可溶性フッ素樹脂とからなる高分子化合物により形成さ
れていることを特徴とするものである。

【００１１】請求項５の発明は、請求項４の帯電用部材
において、上記溶剤可溶性フッ素樹脂はフルオロオレフ
ィンと水酸基含有ビニルエーテルを構成成分とした含フ
ッ素共重合体をイソシアネートで架橋して得られる含フ
ッ素架橋共重合体であることを特徴とするものである。

【００１２】請求項６の発明は、帯電用部材を像担持体
に接触させた状態で該帯電用部材に電圧を印加する帯電
装置において、該帯電用部材として請求項１の帯電用部
材を用い、かつ、上記導電性支持体に印加する電圧とし
て直流電圧を用いたことを特徴とするものである。

【００１３】

【００１４】ここで、有極性ゴム（または極性ゴム）は
ポリマ中に極性基を有するゴムを云いたとえばエピクロ
ルヒドリンゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、クロロ
プレンゴム、アクリルゴムは−Ｃｌ、−ＣＮ、−ＮＨ、
−ＣＯＯの極性基を有している。これに対し天然ゴム、
スチレン−ブタジエンゴム、ブチルゴムなどの極性基を
含まないゴムを非極性ゴムという。

【００１５】すなわち、従来の帯電用ローラの帯電ムラ
は、カーボンブラック／合成ゴムの分散不良による導電
性弾性層の電気的不均一性によるものであり、エチレン
グリコール類を含有した有極性ゴムの使用により帯電ム
ラを解消し、さらに低温低湿下でもローラ層の体積抵抗
の上昇変動が少なく安定した帯電電位が得られる。これ
は、エチレングリコール類もカーボンブラックと同様
に、有極性ゴムなどのベース材料中で化学反応すること
なく、厳密にはベース材料中に分散された形で存在する
が、その１つ１つの分散単位がカーボンブラックに比し
て格段に小さくことによる。従って、ベース材料として
は上記有極性ゴムに限られず、無極性ゴムなどであって
も、同様に帯電ムラなどを解消できる。但し、ベース材
料として無極性ゴムなどを用いる場合には、所望の層抵
抗にするため、比較的多量のエチレングリコール類を含
有させることになるので、エチレングリコール類のブリ
ード現象の発生によって帯電対象物表面の汚染などに対
する対策が必要になる。

【００１６】

【００１７】ここで、弾性層２０２はカーボンブラック
などの導電性粒子の分散によらないで、電気抵抗が１０
⁶〜８⁸Ω・cmであるエチレングリコール類を含有した有
極性ゴムであるため耐電圧性に優れ、また弾性層全体が
電気的に均一である。このエチレングリコール類は、式で示されるエチレングリコール類である。例えば、エチ
レングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレン
グリコール、ポリエチレングリコール＃２００（ｎ＝
５）、ポリエチレングリコール＃３００（ｎ＝７）、ポ
リエチレングリコール＃６００（ｎ＝１５）、ポリエチ
レングリコール＃１０００（ｎ＝２５）、ポリエチレン
グリコール＃１５４０（ｎ＝３５）などのグリコール類
とそれぞれのモノメチルエーテルをあげることができ
る。

【００１８】また、表面層に使用される溶剤可溶性フッ
素樹脂は、フルオロオレフィンと炭化水素ビニルエーテ
ルとの共重合反応によって得られる非晶質ポリマであ
る。この樹脂のフッ素含有率は２５〜３２ｗｔ％と比較
的低いがフルオロオレフィンと炭化水素ビニルエーテル
が交互に配列した鎖構造をもつ交互重合体であり化学的
に安定であり耐久性に優れている。また、このポリマは
有機溶剤に可溶であるので塗装後ポリマを架橋し塗膜に
耐溶剤性を付与する必要があるが、このためには反応性
に富んだ水酸基含有ビニルエーテルを共重合しイソシア
ネートによる架橋が容易に起こる樹脂とすることが好ま
しい。

【００１９】弾性層の組成物は前記の有極性ゴム１００
重量部に対し前記エチレングリコール１〜２０重量部と
添加することにより得られる。エチレングリコール類の
分子量が低い時は１〜１０重量部が好ましく同分子量が
高いときは１０〜２０重量部が好ましい。これはエチレ
ングリコール類の添加量が１．０重量部未満では目的と
する電気抵抗を得ることが困難なためである。また２０
重量部を超えるとエチレングリコール類のブリード現象
の発生によって電子写真感光体表面の汚染などによる異
常画像発生の原因となるためである。

【００２０】以上の帯電用ローラと帯電均一性をＡＣ重
畳に任せる従来の帯電用ローラ（特開昭６４−７３３６
４号公報、同６４−７３３６７号公報）とでは自づとそ
の電気特性（Ｒ、Ｃ）およびローラ層構成が大きく相違
している。すなわち、ＡＣ重畳型は導電性弾性層（カー
ボンブラックなどの導電性粒子を分散させたゴム層）と
表面抵抗層よりなり、表面抵抗層がコンデンサーとして
機能するため、静電容量が大きくＡＣ重畳による帯電均
一化効果が大である。これに対し本発明のＤＣ型はロー
ラ層が抵抗体としてはたらく（静電容量が小さい）ため
ＡＣ重畳しても帯電均一性にはあまり寄与しない。

【００２１】以下、より詳細に実施例を説明する。〔実施例１〜６、比較例１〜３〕まず、表１を用いて、
実施例１〜６及び比較例１〜３について説明する。この
表１は、弾性ローラの弾性層を構成する材料の配合物の
種類及び配合量（単位は重量部）、後述する測定方法に
よる弾性ローラの体積抵抗値、表面層を形成して完成さ
せた帯電用ローラについて後述する画像試験の結果など
を示している（表２〜表５においても同様）。（以下、余白）

【表１】

【００２２】表１に示す各実施例においては、まず、エ
ピクロルヒドリン系ゴムとエチレングリコール類の配合
物を８０℃、８インチの二本ロールで約１５分間混練し
た後、φ８のステンレス性芯金２０１上に、１６０℃×
１５分間の条件で加熱成形し、外径φ１４、表面粗さ３
〜７μｍＲｚの弾性ローラを作成した。ここで、エピク
ロルヒドリン系ゴムとして実施例１〜３，比較例１〜３
では〔商品名：エピクロマＣＧ、ダイソー社製〕を、実
施例４〜６では〔商品名：エピクロマＣ、ダイソー社
製〕をそれぞれ用いている。一方比較例においては、配
合物に以外は実施例と同様にして弾性ローラを作成し
た。なお、いずれの実施例及び比較例においても、表１
中の「その他」の配合物として、炭酸カルシウムとして
の〔ホワイトンＳＯ（白石カルシウム社製）〕３０重量
部、加硫促進剤としての〔ノクセラＴＴ（大内新興化学
社製）〕１．０重量部、〔ノクセラＤＭ（大内新興化学
社製）〕１．５重量部、及び、〔サルファックスＰＭＣ
（鶴見化学社製）〕０．２５重量部を配合した。

【００２３】次に、この弾性ローラ上に表面層を次の方
法で形成した。すなわち、まず表面層用材料として、三
元共重合体のエピクロルヒドリンゴム〔商品名：エピク
ロマＣＧ、ダイソー社製〕１００ｇを８インチの二本ロ
ーラで約１５分間混練した後、このエピクロルヒドリン
ゴム２．５重量部を有機溶媒（トルエン／４−メチル−
２−ペンタノン）＝１の９７．５重量部に溶解してエピ
クロルヒドリンゴム溶液を作った。次いで溶剤可溶性フ
ッ素樹脂として〔商品名：ルミフロンＬＦ６０／Ｃ主
剤、旭硝子社製〕２２．０重量部、イソシアネート系硬
化剤〔商品名：コロネートＨＸ、日本ポリウレタン工業
社製〕２．０重量部を有機溶媒（トルエン／キシレン）
＝１の７６．０重量部に溶解してフッ素樹脂溶液を作っ
た。そして、上記エピクロルヒドリンゴム溶液１００重
量部と上記フッ素系樹脂溶液５０重量部とを混合して表
面層用塗料を作った。この塗料を上記の各弾性ローラ上
にディッピング法でコーティングした後１００℃、３０
分間乾燥して２０μｍの厚さの表面層を形成した。この
表面層の体積抵抗は３×１０⁷Ω・cmであった。

【００２４】ここで、弾性ローラの体積抵抗の測定は、
試料のローラを２０℃、６０％Ｒ．Ｈの環境中に１６時
間放電した後、ケースレ社製エレクトロメータ６１０Ｃ
を使用して行った。測定電極は１０mm幅の銅箔テープ
〔３Ｍ社製Ｎｏ．１２４５〕をローラの円周に巻きつけ
て構成した。また、表面層のみの体積抵抗の測定は、薄
いアルミ板（厚さ０．２mm）上に表面層用塗料を厚さ約
２０μｍに塗布したシート状の試料を２０℃、６０％
Ｒ．Ｈ環境中に１６時間放置した後、抵抗測定セル〔Ｙ
ＨＰ社製１６００８Ａ〕を用いてケースレ社製エレクト
ロメータ６１０Ｃで行なった。

【００２５】図１（ｃ）は、帯電用ローラの画像評価に
使用した画像形成装置の一部を示す。感光体ドラム１０
１は観光層厚３０μｍのＯＰＣ（ＯＰＣドラム線速：１
００mm／ｓｅｃ）、電源１０３はＤＣ電源、クエンチン
グランプ１０４はＬＥＤ、クリーナ１０５はＯＰＣドラ
ム上の残トナーを除去するためのブレードクリーニング
ユニットである。この装置を用い、表中に示す３環境で
各帯電用ローラの画像評価を行なった。その結果を表中
に「画像欠陥」の有無などとして示した。

【００２６】実施例１〜６、比較例１〜３の結果からエ
ピクロルヒドリン系ゴムにエチレングリコール類を配合
することにより、導電性が改善され、帯電の均一性およ
び低温低湿下での画像の安定性が向上されていることが
分かる。また比較例２、３に示されるようにポリエチレ
ングリコールのｎ数が３５では、多量に添加しないと導
電効果が得られなくなる。その反面ブリード現象が発生
してＯＰＣ表面を汚染したために横スジが発生するよう
になる。

【００２７】〔実施例７〜９、比較例４〜６〕次に、表
２を用いて、実施例７〜９、比較例４〜６について説明
する。（以下、余白）

【表２】

【００２８】表２に示す各実施例においては、まず、ニ
トリル系ゴム〔商品名：ＮＢＲ：Ｎ２１５ＳＬ、日本合
成ゴム社製〕とエチレングリコール類の配合物を６０
℃、８インチの二本ローラで約１５分間混練し、φ８の
ステンレス製芯金２０１上に１７０℃×１５分間の条件
で加熱成形し、外径φ１４、表面粗さ３〜７μｍＲｚの
弾性ローラを作成した。一方比較例においては、配合物
に以外は実施例と同様にして弾性ローラを作成した。な
お、いずれの実施例及び比較例においても、表２中の
「その他」の配合物として、亜鉛華１号５重量部、ステ
アリン酸１．５重量部、及び、硫黄１．０重量部を配合
した。

【００２９】次に、この弾性ローラ上に表面層を次の方
法で形成した。すなわち、まず表面層用材料として、活
性塩素系のアクリルゴム〔商品名：ＰＡ４０１、ＮＯＫ
社製〕１００ｇを８インチの二本ローラで約１５分間混
練した後、このアクリルゴム２．５重量部を有機溶媒ト
ルエン６０重量部、キシレン３７．５重量部に溶解して
アクリルゴム溶液を作った。次いで上記のアクリルゴム
溶液１００重量部と前記のフッ素系樹脂溶液２５重量部
とを混合して表面層用塗料を作った。そして、この塗料
を上記の各弾性ローラ上にディッビング法でコーティン
グした後１００℃、３０分間乾燥して、２０μｍの厚さ
の表面層を形成した。この表面層の体積抵抗は６×１０
⁸Ω・cmであった。

【００３０】これら実施例７〜９、比較例４〜６の結果
からニトリル系ゴムにエチレングリコール類を配合する
ことにより導電性が改善され、帯電の均一性および低温
低湿下での画像の安定性が向上されていることが分か
る。

【００３１】〔実施例１０〜１２、比較例７〜９〕次
に、表３を用いて、実施例１０〜１２、比較例７〜９に
ついて説明する。（以下、余白）

【表３】

【００３２】表３に示す各実施例においては、まず、ウ
レタンゴム〔商品名：ミセランＥ−３４、ＴＳＥ社製〕
とエチレングリコール類の配合物を５０℃、８インチの
二本ローラで約１５分間混練し、φ８のステンレス製芯
金２０１上に１５０℃×１０分間の条件で加熱成形し、
外径φ１４、表面粗さ４〜７μｍＲｚの弾性ローラを作
った。一方比較例においては、配合物について以外は実
施例と同様にして弾性ローラを作った。なお、いずれの
実施例及び比較例においても、表３中の「その他」の配
合物として、ステアリン酸亜鉛０．５重量部及びジクミ
ルパーオキサイド５重量部を配合した。次にこの弾性ロ
ーラ上への表面層の形成は、前記の実施例１と同様の塗
料と方法で形成した。実施例１０〜１２、比較例７〜９
の結果よりウレタン系ゴムにエチレングリコール類を配
合することにより導電性が改善され、帯電の均一性およ
び各環境での画像の安定性が向上されていることが分か
る。

【００３３】〔実施例１３〜１５、比較例１０〜１２〕
次に、表４を用いて、実施例１３〜１５、比較例１０〜
１２について説明する。（以下、余白）

【表４】

【００３４】表４に示す各実施例においては、まず、ク
ロロプレンゴム〔商品名：ネオプレンＧＳ、昭和電工社
製〕とエチレングリコール類の配合物を用いて上記実施
例１０と同様にして弾性ローラを作った。一方比較例に
おいては、配合物について以外は実施例と同様にして弾
性ローラを作った。なお、いずれの実施例及び比較例に
おいても、表４中の「その他」の配合物として、マグネ
シア４．０重量部、ステアリン酸０．５重量部、及び亜
鉛華１０重量部を配合した。次に弾性ローラ上への表面
層の形成は、前記の実施例１と同様の塗料と方法で形成
した。実施例１３〜１５、比較例１０〜１２の結果より
クロロプレンゴムにエチレングリコール類を配合するこ
とにより導電性が改善され、帯電の均一性および各環境
での画像の安定性が向上されていることが分かる。また
表５に比較例としてゴムポリマの導電性の調整をカーボ
ンブラックを分散せて行ったときの結果を示す。いずれ
の場合も、弾性ローラの中抵抗領域での抵抗バラツキ幅
が大きく、その結果何れの比較例でも帯電ムラが発生し
ている。なお表５中、「ＳＨ８３１Ｕ」は東レ・ダウコ
ーニング・シリコーン社製のシリコーンゴム、「ＥＰ−
２４」は日本合成ゴム社製のエチレンプロピレンゴム、
「ケッチェンブラック」はライオン・アクゾ社製のカー
ボンブラックである。この表５の各比較例においても、
表面層の塗料及び層形成方法は、実施例１と同様であ
る。（以下、余白）

【表５】

【００３５】以上の実施例は、感光体ドラム一様帯電用
に帯電装置に本発明を適用したものであるが、例えば感
光体ドラムの除電用の帯電装置にも適用できる。また、
以上の実施例では、帯電対象物である感光体ドラムが剛
体であるため、芯金上の所定抵抗の層を弾性材料で構成
したが、帯電対象物が例えばベルトとように、帯電用ロ
ーラが剛体であっても所定の接触幅を確保できるもので
ある場合には、弾性材料を用いる必要ない。なお、この
場合にも例えば感光体層のピンホールに集中的に電流が
流れることによる帯電不良を防止するために、芯金上に
所定の電気抵抗層を設ける必要があり、本発明が有効で
ある。

【００３６】

【００３７】また、請求項２の発明によれば、上記抵抗
層の中抵抗化において、ｎ＝３０以下のポリエチレング
リコール類を用いるので、比較的少量の添加での導電化
効果とローラ表面へのブリード現象を抑えることができ
る。

【００３８】また、請求項３の発明によれば、有極性ゴ
ムは、このポリマ自体が比較的低抵抗であるため少量の
抵抗調整剤の添加で、弾性層を中抵抗領域に制御するこ
とが容易である。

【００３９】また、請求項４の発明によれば、中抵抗で
非粘着性被膜形成が可能となって、帯電用部材の寿命を
大幅に向上させることができるようになった。

【００４０】また、請求項５の発明によれば、溶剤可溶
性フッ素樹脂が比較的低温度（室温〜１００℃）で被膜
形成が可能なので弾性ゴム上への非粘着層（表面層）の
形成が可能となった。

【００４１】また、請求項６の発明によれば、ＤＣ印加
のみで均一帯電が可能となりオゾンの発生量がＤＣ＋Ａ
Ｃと比較して大幅（１／３０〜１／４０）に低減が可能
となりさらに電源コストも大幅に下げることができるよ
うになった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性支持体上に所定の電気抵抗を有する
抵抗層を備え、かつ該所定電気抵抗層上に表面層を備え
た帯電用部材において、該抵抗層が、ベース材料にエチ
レングリコール類が含有された材料により形成されてい
ることを特徴とする帯電用部材。
【請求項２】上記エチレングリコール類が式（但し、式中Ｒは水素又はメチル基であり、かつｎは３
０以下の整数である。）で表されることを特徴とする請
求項１の帯電用部材。
【請求項３】上記ベース材料が有極性ゴムであることを
特徴とする請求項１の帯電用部材。
【請求項４】上記表面層が、少なくとも有極性ゴムと溶
剤可溶性フッ素樹脂とからなる高分子化合物により形成
されていることを特徴とする請求項１の帯電用部材。
【請求項５】上記溶剤可溶性フッ素樹脂はフルオロオレ
フィンと水酸基含有ビニルエーテルを構成成分とした含
フッ素共重合体をイソシアネートで架橋して得られる含
フッ素架橋共重合体であることを特徴とする請求項４の
帯電用部材。
【請求項６】請求項１の帯電用部材を像担持体に接触さ
せた状態で上記導電性支持体に印加する電圧として直流
電圧を用いたことを特徴とする帯電装置。