JPH07160155A

JPH07160155A - 帯電ローラの再生方法

Info

Publication number: JPH07160155A
Application number: JP5310069A
Authority: JP
Inventors: Junji Kurokawa; 川純二黒
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-12-10
Filing date: 1993-12-10
Publication date: 1995-06-23
Anticipated expiration: 2017-07-29
Also published as: JP3308362B2

Abstract

(57)【要約】【目的】帯電ローラによるオゾンの発生の問題を解決
する。帯電ローラの実質的耐久性を改善する。【構成】芯金上にエピクロルヒドリンゴム弾性層と非
接着樹脂の表面層を設けた帯電ローラを長期間使用する
ために、画像形成枚数が所定値になったら、帯電ローラ
を装置本体から回収し、その表面層を研磨し、表面層を
塗り替えた後、再生使用する。又は、帯電ローラを装置
本体から回収し、その表面層を清掃した後、装置本体に
再装着して使用する。又は、帯電ローラを装置本体から
回収し、その表面層を清掃した後、潤滑油添加剤を塗布
し装置本体に再装着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像形成装置の帯電プ
ロセスで使用される帯電ローラの再生方法に関する。

【０００２】

【従来技術】従来より、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、コロナ放電が広く利用されている。コロナ
放電方式は、感光体をある一定の電圧に、均一に帯電す
る手段としては有効であるが、高圧電源を必要とし、放
電に伴いオゾンが発生する。大量のオゾン発生は環境に
悪影響を及ぼすばかりでなく、オゾンによって帯電部
材，感光体などが劣化するという問題を伴う。そこで、
帯電ローラを感光体ドラムに接触させて、従動回転させ
ながら該帯電ローラに電圧を印加し、感光体表面を帯電
させる接触ローラ帯電方式が提案され、実用化されてい
る。

【０００３】この方式は電源の低電圧化とオゾンの発生
が少ないという利点を有しているが、帯電の均一性に関
してはコロナ放電方式と比較してかなり劣るのが現状で
ある。この帯電の均一性を改善するために、特開昭６３
−１４９６６８号公報の「接触帯電方法」では、直流電
圧印加時の帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧をも
つ交流電圧を重畳させることにより、帯電の均一性を改
善することを提案している。しかしながら、この「接触
帯電方法」にあっては、高圧の交流電圧を重畳させるた
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来する。更に、ＡＣ電流を多量に消
費するため、多量のオゾンが発生し、その結果、帯電部
材や感光体の劣化を招き、公害問題の可能性もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、従来の
帯電ローラがＤＣ電圧印加のみでは、なぜ帯電ムラが発
生してしまうのかを具体的に検討した結果、弾性層が合
成ゴムとカーボンの分散であることに起因していること
を見出した。即ち、従来の帯電ローラの帯電ムラは、カ
ーボン／合成ゴム弾性層の電気的不均一性によるもので
あり、これを中抵抗の特性をもつエピクロルヒドリンゴ
ムに置換えることによりこの帯電ムラは解消した。更に
ＤＣ電圧印加のみの場合、ローラ層の耐電圧が問題とな
るが、弾性層にエピクロルヒドリンゴムを使用すること
により、従来のカーボン／合成ゴム弾性層に比して耐電
圧性が著しく向上した。またエピクロルヒドリンゴムは
ゴム硬度が４０（ＪＩＳＡ）と比較的高く、弾性歪変
形も少ないため機械的強度も強く、帯電ローラとしての
耐久性が向上する。

【０００５】ところで、従来のカーボン／合成ゴム弾性
層では、カーボンの添加量によって、見かけの電気抵抗
を調整することはできるが、適度な導電性（中抵抗）と
耐電圧性を両立させることが、極めて難しかった。しか
も、弾性層をミクロ的にみると、カーボンの部分と合成
ゴムの部分で電気抵抗が大きく異なるため、帯電の均一
性及び耐電圧性が悪い。しかし、カーボンなどの導電性
粒子の含有によらずに、ゴム自身が中抵抗（１０⁷ 〜１
０¹⁰ Ω・ｃｍ）のエピクロルヒドリンゴムを帯電ロー
ラ弾性層に使用することにより、帯電ローラの電気的特
性を原因とする問題は全て解決する。

【０００６】上記のように電気的機械的特性が優れ、Ｄ
Ｃ電圧印加のみで均一帯電が可能な帯電ローラである
が、これにも、使用する複写機によっては、帯電器とし
ての耐久性がよくないという問題がある。それは高速複
写機に使用した場合であり、感光体のクリーニングが不
完全な場合である。即ち、感光体のクリーニング工程を
終了しても、なお感光体上に少量のトナーが存在する場
合、それは感光体に接触して従動回転している帯電ロー
ラに転移し、その部分の帯電性能を低下させるからであ
る。

【０００７】例えば、特開平３−１０１７６８号や特開
平３−１３０７８７号で開示されているように、帯電ロ
ーラのクリーニング装置も種々検討されているが、ひと
たび、ローラ表面に付着したトナーなどの異物を自動的
に除去することは、実際は極めて困難である。しかし、
高耐久性の帯電ローラがその表面の汚れのみで帯電機能
を失うことは問題である。

【０００８】従って本発明は、帯電ローラの実質的耐久
性の向上を課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明では、芯金周面上に、ゴム硬度４０
（ＪＩＳＡ）以上で、電気抵抗が１０⁷ 〜１０¹⁰ Ω・
ｃｍの特性を有するエピクロルヒドリンゴム弾性層と、
前記エピクロルヒドリンゴム弾性層の周面上に非接着樹
脂を主体とする表面層とを設けた帯電ローラの再生方法
において、前記帯電ローラが所定枚の画像形成に使用さ
れたことを検出した後、前記帯電ローラを装置本体から
回収し、前記表面層を研磨し、表面層を塗り替えた後、
該帯電ローラを再び使用する。

【００１０】また、請求項２の発明では、芯金周面上
に、ゴム高度４０（ＪＩＳＡ）以上で、電気抵抗が１
０⁷ 〜１０¹⁰ Ω・ｃｍの特性を有するエピクロルヒド
リンゴム弾性層と、前記エピクロルヒドリンゴム弾性層
の周面上に非接着樹脂を主体とする表面層とを設けた帯
電ローラの再生方法において、前記帯電ローラが所定枚
の画像形成に使用されたことを検出した後、前記帯電ロ
ーラを装置本体から回収し、前記表面層を清掃した後、
装置本体に再装着して使用する。

【００１１】また、請求項３の発明では、芯金周面上
に、ゴム高度４０（ＪＩＳＡ）以上で、電気抵抗が１
０⁷ 〜１０¹⁰ Ω・ｃｍの特性を有するエピクロルヒド
リンゴム弾性層と、前記エピクロルヒドリンゴム弾性層
の周面上に非接着樹脂を主体とする表面層とを設けた帯
電ローラの再生方法において、前記帯電ローラが所定枚
の画像形成に使用されたことを検出した後、前記帯電ロ
ーラを装置本体から回収し、前記表面層を清掃した後、
潤滑油添加剤を塗布し、装置本体に再装着する。

【００１２】

【作用】本発明では、帯電ローラがＳｕｓ芯金とエピク
ロルヒドリンゴム層で構成されるので、表面の汚れによ
って帯電性能が低下し、そのままでは使用不可能になる
が、上記のように比較的簡単な表面加工をすることで再
生が可能である。

【００１３】再生利用をすることにより、電気的機械的
特性が優れ、ＤＣ電圧印加のみで均一帯電が可能な帯電
ローラを実用化しうる。従って、オゾンの発生を大幅に
低減しうる。

【００１４】

【実施例１】６φのＳＵＳ芯金の外周に、ローラ外径が
約１６φとなるようにエピクロルヒドリンゴム弾性層を
成型し、機械研磨によって層厚３ｍｍ，十点表面平均粗
さＲｚが６μｍとなるように研磨した。この帯電ローラ
Ａの電気抵抗は、３×１０⁸Ω・ｃｍ，ゴム硬度は４０
（ＪＩＳＡ）であった。この弾性層の周面上に、図1に
示すように、厚さ５μｍのナイロン樹脂からなる表面層
を形成した。

【００１５】図２に示す実験機により、帯電ローラＡの
帯電特性及び帯電性能の耐久試験を行なった。試験の条
件としては、ＯＰＣ感光体ドラム（ＯＰＣ膜厚２８μ
ｍ）は線速ｖ＝１２０ｍｍ/secで回動するものとし、そ
れに接触して従動回転する帯電ローラＡに、直流電圧Ｖ
ａを印加し、クエンチング光（ＱＬ）を受けた感光体表
面を帯電ローラＡで帯電させ、ＯＰＣ感光体ドラムの帯
電電位Ｖｓを帯電ロ−ラＡの下流に配置した表面電位計
によって測定した。

【００１６】またこの例では、ＯＰＣ感光体ドラムの１
回転毎に出力されるパルス信号をカウンタで計数し、該
カウンタでＯＰＣ感光体ドラムの累積回転数を計数し、
該カウンタが出力する計数値をＡ４サイズの転写紙を使
用する時の転写紙枚数に換算した値を、予めプリセット
した値と比較し、両者が一致した時に、ＯＰＣ感光体ド
ラムを停止するとともに、終了の表示がされるように構
成した実験機を用いた。即ち、ＯＰＣ感光体ドラムの回
転数から耐久試験の時間を検出している。

【００１７】帯電ローラＡの帯電特性は、Ｖａ＝−１．
５ＫＶに対して、Ｖｓ＝−８００〜−８２０Ｖ、帯電の
均一性は良好であった。帯電性能の耐久性は、ＯＰＣ感
光体ドラムの帯電，光除電の繰り返しをＡ４、３０ｋ枚
相当分行ない、その前後の帯電電位Ｖｓの変化を評価し
た。耐久試験（３０ｋ枚）後の帯電特性は、Ｖａ＝−
１．５ｋｖに対し、Ｖｓ＝−７８０Ｖ〜−８１０Ｖで、
試験前と大差なかった。即ち、帯電ローラＡの帯電性能
の耐久性は、３０ｋ枚以上であった。

【００１８】次に、図３に示すような既存のレーザプリ
ンタに、図１の帯電ローラＡを搭載した。４０φのＯＰ
Ｃ（膜厚２８μｍ）ドラム周辺には、ローラ帯電，レー
ザ光書込み，現像，ローラ転写，クリーニング，クエン
チング（ＱＬ）の各工程がある。この例では、従来より
レーザプリンタに備わっているコピ−枚数カウンタの数
値を参照して、耐久試験の累積枚数を検知した。ドラム
線速は６０ｍｍ／secであった。初期から５ｋ枚まで
は、ローラ表面の汚れも少なく地汚れのない鮮明な直線
が得られたが、１５ｋ枚時点で非画像部にうっすらした
縦すじ状地汚れが２本発生した。２０ｋ枚時点では、か
なりはっきりした黒すじとなり、うっすらした帯状地汚
れもみられたので、レーザプリンタの使用を中止し、帯
電ローラＡを装置からとり外したところ、帯電ローラＡ
の表面は全体にトナーで汚れており、すじ状にトナーが
固着していた。即ち、ローラ表面にトナーが付着した部
分は帯電性能が低下するので、その部分の画像上に地汚
れが生じる。

【００１９】そこで、この帯電ロ−ラＡを再生使用する
ためには、ローラ表面に固着したトナーなどの異物を除
去し、ローラの帯電性能を回復させる必要があるが、最
適な方法は、ローラ表面を研磨して表面層のみ新しくす
ることであった。即ち、２０ｋ枚使用済の帯電ローラＡ
の表面を、厚さ方向に０．１〜０．２ｍｍ研磨し、十点
表面平均粗さＲｚが４〜８μｍとなるようにした後、そ
の上に再度表面層を形成しなおすことにより、帯電ロー
ラＡは完全に元の特性に復帰した。

【００２０】電気抵抗１０⁷ 〜１０¹⁰ Ω・ｃｍ，ゴム
硬度４０（ＪＩＳＡ）以上は、エピクロルヒドリンゴ
ム固有の特性で、非常に安定している。ただ帯電ローラ
として使用した場合、付着トナーによるローラ表面の変
質が帯電ローラとしての寿命を短くしている。エピクロ
ルヒドリンゴムは研磨加工に適したゴム硬度を有してい
るため、変質した表面部分のみを研磨して表面層を塗り
替えれば、数回は再生利用が可能である。ローラ表面平
均粗さＲｚは３〜１０μｍとかなり広い範囲で帯電性能
が変わらない。Ｒｚを３μｍ以下にすることは、研磨加
工がコスト高となること、また１０μｍ以上はローラ表
面が汚れやすくなり、いずれも好ましくない。ただ、エ
ピクロルヒドリンゴムは中抵抗であるため、カーボン分
散の導電性ゴムローラの場合のように、１０μｍ以上の
凸部が存在しても、その部分で通電破壊を起すようなこ
とはない。また、鉄に化学メッキした芯金は、長期間の
使用に対して、サビが発生するのでよくない。多少コス
トを高となっても、再生利用で長期間使用するために
は、ＳＵＳ製芯金とすることが望ましい。

【００２１】

【実施例２】８φのＳＵＳ芯金の外周に、ローラ外径が
約１８φとなるようにエピクロルヒドリンゴム弾性層を
成型し、機械研磨によって層厚３ｍｍ、十点表面平均粗
さＲｚが７μｍとなるように研磨した。この弾性層の電
気抵抗は３×１０⁸ Ωｃｍ、ゴム硬度は４０（ＪＩＳ．
Ａ）で前記帯電ローラＡと同じであった。この弾性層の
周面上に、厚さ１０μｍのフッ素樹脂（６％のカーボン
を含む）からなる表面層を設けて帯電ローラＢを構成し
た（図４）。

【００２２】帯電ローラＢの帯電特性と帯電性能の耐久
試験を、実施例１と同様に図２に示す実験機で行なっ
た。まず、帯電特性はＶａ＝−１．５ＫＶに対して、帯
電電圧Ｖｓ＝−７８０〜−８００Ｖで帯電の均一性は良
好であった。帯電性能の耐久性（Ａ４５０ｋ枚相当分
の除電／帯電の繰り返し）でも、帯電特性が初期とほと
んど変らなかった。

【００２３】次に帯電ローラＢを、図５に（ａ）として
示す電子写真複写機に塔載した。この複写機では、８０
φのＯＰＣ（膜厚３０μｍ）ドラム周辺に、ローラ帯
電、像露光、現像、転写（図示せず）、クリーニング、
クニンチング（ＱＬ）工程があり、複写スピードは３０
ｃｐｍ（線速：１８０ｍｍ／ｓｅｃ）である。この例で
は、従来より複写機に設置されているコピ−枚数カウン
タの数値を参照して、耐久試験のコピ−枚数を検知し
た。初期から５Ｋ枚までは良好な画像が得られたが、１
０Ｋ枚時点で写真画像に白すじが発生した。帯電ローラ
表面にすじ状にトナーが付着していたが、布で容易にク
リーニング出来た。これは、帯電ローラＡと異なり、フ
ッ素樹脂の表面層を有するためである。

【００２４】クリーニング済みのローラＢを更に１０Ｋ
枚使用した時点で、またすじ状の異常画像が発生したの
で、ローラを取り出してみると、ローラ表面にトナーが
固着していたので、これを除去した後、ローラ表面に一
様にステアリン酸亜鉛の塗膜を形成させておいた。この
処理を施こすことにより、更に１０ｋ枚以上コピーが可
能となった。

【００２５】帯電ローラＢを、図５に（ｂ）として示す
複写機に塔載した。（ａ）と異なる点は、帯電ローラの
クリーナ（ウレタンゴムブレード）が設置されているこ
とで、その外は全く同じである。初期から１０Ｋ枚まで
の画像は極めて良好で、１５Ｋ枚時点で、はじめて白す
じらしきものが発生したので、ローラ表面を清掃し、更
に１０Ｋ枚使用したところで、ローラ表面を調べたとこ
ろ軽いトナー固着があったので、これを除去してステア
リン酸亜鉛を塗布したところ、更に１０Ｋ枚以上使用で
きた。即ち、帯電ローラのクリーナが設置されている方
が、ローラの実質的耐久性は改善されることが判明し
た。

【００２６】

【実施例３】帯電ローラＢを図５に（ａ）として示す複
写機で３０ｋ枚使用した時点で、ローラ表面をみるとス
ジ状にトナーが固着しており、容易にクリーニングでき
ない状態であったので、ローラ表面を厚さ方向に０．２
ｍｍ位研磨し、表面層を完全に除去し、弾性層の十点表
面平均粗さＲｚを５〜９μｍとした。その上に新しいフ
ッ素樹脂の表面層（１０μｍ厚）を形成した。この処理
によって帯電ローラＢは新品同様となり、帯電ローラと
しての再生利用が可能となった。同様にして、帯電ロー
ラＢを図５に（ｂ）として示す複写機で５０ｋ枚使用し
た後、ローラ表面を、厚さ方向に０．３ｍｍ研磨し、フ
ッ素樹脂からなる表面層を除去し、弾性層の十点表面平
均粗さＲｚを５〜１０μｍとし、その周面上に新しいフ
ッ素樹脂（６％のカーボンを含む）からなる厚さ１０μ
ｍの表面層を形成した。これによって帯電ローラＢは新
品同様となり、帯電ローラとしての実質的寿命を大巾に
のばすことが可能となった。

【００２７】なお上記実施例では、レ−ザプリンタや複
写機で本発明を実施する場合に、コピ−枚数カウンタの
数値を試験者が度々参照して、予め定めた枚数に達した
か否かを判断しているが、実際に発明を実施する場合に
は、比較器によりコピ−枚数カウンタの数値を予めプリ
セットした値と比較して、前者が後者以上の値になった
ら、「帯電ロ−ラ劣化」を示す表示が出るように、装置
を構成するのが望ましい。

【００２８】

【発明の効果】弾性層に中抵抗のエピクロルヒドリンゴ
ムを使用することにより、ＡＣ電圧を重畳しなくとも均
一帯電が可能となり、電源コストの削減及びオゾンの問
題を解決しうる。帯電ロ−ラの実質的な寿命は、本発明
の再生方法を用いることにより、大幅に延ばすことがで
きる。

【００２９】特に、Ｓｕｓ芯金とエピクロルヒドリンゴ
ム層からなる帯電ローラはシンプルな構成で表面加工の
みで再生利用が可能である。また、エピクロルヒドリン
弾性層上に非接着性樹脂のうすい表面層を設けるだけ
で、ローラのクリーニング性が向上し、帯電ローラの実
質的耐久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】帯電ロ−ラＡの構成を示す正面図である。

【図２】耐久試験で使用した実験機の主要部を示す正
面図である。

【図３】実施例で使用したレ−ザプリンタの主要部を
示す正面図である。

【図４】帯電ロ−ラＢの構成を示す正面図である。

【図５】実施例で使用した２種類の複写機の構成を示
す正面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯金周面上に、ゴム硬度４０（ＪＩＳ
Ａ）以上で、電気抵抗が１０⁷ 〜１０¹⁰ Ω・ｃｍの特
性を有するエピクロルヒドリンゴム弾性層と、前記エピ
クロルヒドリンゴム弾性層の周面上に非接着樹脂を主体
とする表面層とを設けた帯電ローラの再生方法におい
て、前記帯電ローラが所定枚の画像形成に使用されたこ
とを検出した後、前記帯電ローラを装置本体から回収
し、前記表面層を研磨し、表面層を塗り替えた後、再び
使用することを特徴とする帯電ローラの再生方法。
【請求項２】芯金周面上に、ゴム高度４０（ＪＩＳ
Ａ）以上で、電気抵抗が１０⁷ 〜１０¹⁰ Ω・ｃｍの特
性を有するエピクロルヒドリンゴム弾性層と、前記エピ
クロルヒドリンゴム弾性層の周面上に非接着樹脂を主体
とする表面層とを設けた帯電ローラの再生方法におい
て、前記帯電ローラが所定枚の画像形成に使用されたこ
とを検出した後、前記帯電ローラを装置本体から回収
し、前記表面層を清掃した後、装置本体に再装着して使
用することを特徴とする帯電ローラの再生方法。
【請求項３】芯金周面上に、ゴム高度４０（ＪＩＳ
Ａ）以上で、電気抵抗が１０⁷ 〜１０¹⁰ Ω・ｃｍの特
性を有するエピクロルヒドリンゴム弾性層と、前記エピ
クロルヒドリンゴム弾性層の周面上に非接着樹脂を主体
とする表面層とを設けた帯電ローラの再生方法におい
て、前記帯電ローラが所定枚の画像形成に使用されたこ
とを検出した後、前記帯電ローラを装置本体から回収
し、前記表面層を清掃した後、潤滑油添加剤を塗布し、
装置本体に再装着することを特徴とする帯電ローラの再
生方法。