JPH0784437A

JPH0784437A - 帯電用部材

Info

Publication number: JPH0784437A
Application number: JP25016593A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Takahashi; 利明高橋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-09-10
Filing date: 1993-09-10
Publication date: 1995-03-31

Abstract

(57)【要約】【目的】比較的低抵抗なＮＢＲゴムを表面層として使
用する帯電用部材であって、生産性や耐久性に優れた帯
電用部材を提供する。【構成】エピクロルヒドリンゴムから成る導電性弾性
層３を芯金２上に形成する。そして、分子の末端にカル
ボキシル基を有する液状ＮＢＲを主体とし、アミン類と
ジエポキシを硬化剤として用いて塗工液を作り、上記導
電性弾性層３が形成された状態の帯電ローラ１を該塗工
液に浸漬させ、該塗工液を導電性弾性層３上に塗工す
る。そして、導電性弾性層３上に該塗工液を塗工後、１
４０゜Ｃで焼成を行い、膜厚２０μｍ程度の表面層４を
形成する。こうすることで、表面層４の生産性、耐久性
及び非粘着性について良好な結果が得られる。

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
部材に係り、詳しくは生産性、耐久性等を向上させるた
めの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば電子写真方式の画像形
成装置において、感光体表面層を均一に帯電するための
帯電装置としてコロナ放電装置が広く利用されている。
このコロナ放電装置は、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、高圧電源を必要
とすることや、放電に伴い発生するオゾンが環境や感光
体へ悪影響を及ぼすなどコスト、環境及び機械性能の点
で欠点があった。

【０００３】そこで、上記のような欠点を解決するた
め、接触帯電型の帯電装置に対する研究が近年盛んに行
われている。接触帯電型の帯電装置の帯電用部材におい
ては、感光体と接触する表面部、すなわち表面層は感光
体との離型性が良く、かつ、トナーとの離型性が良いこ
と、柔軟性があること、耐久性に優れていることなどが
その機能上求められる。また、帯電装置として、感光体
の表面を均一かつ安定に帯電することが機能上求めら
れ、更に帯電用部材の表面層を形成する際に生産性の良
い材料であることが生産性上求められる。このように接
触帯電型の帯電装置において、帯電用部材の表面層は重
要な部分であるが、上記要求特性を全て満たすことは困
難である。例えば、金属酸化物を分散・含有した表面層
を有する帯電用部材の場合、耐久性は良いものの、金属
酸化物の分布により不均一な帯電を生じることがあると
いう欠点がある。また、導電性のゴムをフッ素系塗料に
溶解・分散させた表面層を有する帯電用部材の場合、帯
電の均一性及び安定性は良いが、表面層の形成条件によ
り耐久性と帯電の均一性が低下することがあるという欠
点がある。このように、表面層の電気抵抗を低下させる
ことを目的とした材料を塗料などに分散させた場合、帯
電が不均一であったり、耐久性が低下したりする傾向が
あることが多い。

【０００４】一方、帯電用部材の表面層材料としてＮＢ
Ｒのような比較的低抵抗の材料を用いることで、上記の
ような分散系の材料にありがちな欠点をなくすことも研
究されている。

【０００５】また、例えば、特開平４−７７７５９号公
報には、帯電の不均一性や感光体の絶縁破壊を防止する
ために、ブタジエン系重合体を含有する樹脂層を表面層
とした帯電用部材が開示されている。なお、同公報に
は、ブタジエン系重合体としてはブタジエン−アクリロ
ニトリル共重合体を含むことも記載されている。ここ
で、上記ＮＢＲとは、ニトリル−ブタジエンラバー
（Nitril-ButadieneRubber）のことであり、上記ブタジ
エン−アクリロニトリル共重合体の範中にある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記帯電用
部材の表面層材料としてＮＢＲのような比較的低抵抗の
材料を用いるようにした構成によれば、溶剤への溶解等
によりＮＢＲゴムを塗料化した後に、この塗料化したＮ
ＢＲゴムで帯電用部材の表面層を形成する場合、ＮＢＲ
ゴムの塗料化において、その必要時間や設備面等の生産
性の点で問題点があった。また、ＮＢＲゴム溶解液を、
帯電用部材を構成する例えばローラ表面に付着・乾燥さ
せただけでは、その表面層の耐久性が悪いという問題点
もあった。

【０００７】また、上記特開平４−７７７５９号公報の
構成によれば、帯電用部材が感光体と固着したり、環境
条件による抵抗の変動が大きかったりするという問題点
があった。

【０００８】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、比較的低抵抗なＮＢ
Ｒゴムを表面層として使用する帯電用部材であって、生
産性や耐久性に優れた帯電用部材を提供することであ
る。

【０００９】

【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、帯電対象物を所定の電位に帯
電させる帯電用部材において、表面層が、分子の末端に
官能基を有する液状ＮＢＲの硬化膜により形成されてい
ることを特徴とするものである。請求項２の発明は、請
求項１の帯電用部材において、上記液状ＮＢＲの官能基
をカルボキシル基とし、上記液状ＮＢＲの硬化膜を、該
液状ＮＢＲをイソシアネート系化合物により硬化せしめ
て形成したことを特徴とするものである。請求項３の発
明は、請求項１の帯電用部材において、上記液状ＮＢＲ
の硬化膜を、亜鉛化合物あるいはスズ化合物を含有させ
て形成したことを特徴とするものである。請求項４の発
明は、上記帯電用部材表面に該表面を清掃するクリーニ
ング部材を当接させる請求項１の帯電用部材において、
上記帯電用部材表面に該表面を清掃するクリーニング部
材を当接させ、上記液状ＮＢＲの硬化膜を、シリカを含
有させて形成したことを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】ＮＢＲの中には液状ＮＢＲとよばれる素材があ
る。液状ＮＢＲは分子量が３０００〜５０００程度と小
さく、未加硫のため、液状を呈する。従って、液状ＮＢ
Ｒの方が固体のＮＢＲゴムよりも簡単に溶解するため、
塗料化する場合に生産性が良い。ただし、単に液状ＮＢ
Ｒを溶剤への溶解により塗料化した後、帯電用部材の表
面層として塗工・乾燥を行うだけでは、膜として硬化せ
ず、粘着性が大きいため、帯電用部材の表面層として採
用できない。

【００１１】しかし、液状ＮＢＲの中でも、分子の末端
に官能基を有する液状ＮＢＲを用い、該官能基の反応性
を利用した硬化反応による膜の形成を行うことにより、
帯電用部材の表面層の材料として採用が可能となった。
具体的には、上記官能基としてカルボキシル基を有する
ものが一般的であるが、アミノ基を有するものもある。
また、ここで、上記カルボキシル基を分子の末端に有す
る液状ＮＢＲの場合、硬化反応に使用する材料として
は、アミン類、ジエポキシ（diepoxy。必要に応じ、ビ
スフェノールＡ（Bisphenol A）のようなジフェノール
類を更に添加することも可）、又はイソシアネート系の
硬化剤を用いることができる。更に、この場合、多価ア
ルコール類やメラニン類などを硬化剤として用いても良
い。また、上記アミノ基を分子の末端に有する液状ＮＢ
Ｒの場合も、硬化反応に使用する材料として上記と同様
に、上記アミン類、ジエポキシ、又はイソシアネート系
の硬化剤を用いることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を画像形成装置、例えば複写機
における像担持体としての感光体ドラム５（図３参照）
を一様帯電するための一次帯電用の帯電装置の帯電用部
材に適用した実施例について説明する。図１は以下の比
較例及び実施例１〜６に係る帯電装置の帯電用部材とし
ての帯電ローラ１の概略構成を示す図である。同図にお
いて、芯金２上には所定厚の導電性弾性層３が形成され
ており、該導電性弾性層３上にはＮＢＲ硬化膜により形
成された所定厚の表面層４が形成されている。

【００１３】〔比較例〕まず、後述する実施例１〜６と
比較される比較例について表１を用いて説明する。この
表１は、帯電ローラ１の表面層４を構成するＮＢＲ材
料、使用した硬化剤、帯電ローラ１の表面層４について
の生産性・耐久性・帯電の均一性・感光体ドラム５表面
に対する非粘着性の評価等を示している（後述する実施
例１，２，３，５及び６においても同様）。表１中それ
ぞれの評価項目について、良好な場合は「〇」、良好で
あるが若干不具合がある場合は「△」、問題がある場合
は「×」で示してある。（以下、余白）

【表１】

【００１４】表１に示す比較例においては、まず、エピ
クロルヒドリンゴム〔商品名：エピクロマーＣＧ（ダイ
ソー（株）製）〕から成る導電性弾性層３を芯金２上に
形成した。そして、ＮＢＲゴム〔商品名：Ｎ２２０−Ｓ
Ｔ（日本合成ゴム（株）製）〕を小片に切断し、溶剤
（メチルイソブチルケトン）に溶解して塗料化した後、
上記導電性弾性層３が形成された状態の帯電ローラ１を
該塗料に浸漬させ、該塗料を導電性弾性層３上に塗工し
た。そして、浸漬塗工終了後の帯電ローラ１を８０゜Ｃ
で乾燥させて表面層４を形成した。なお、上記ＮＢＲゴ
ムとメチルイソブチルケトンとの配合割合は、ＮＢＲゴ
ムを１８ｗｔ％、メチルイソブチルケトンを８２ｗｔ％
とした。また、本比較例においては、硬化剤は使用しな
かった。

【００１５】以上のような比較例においては、表１に示
すように、固形のＮＢＲゴムを用いたので、塗料化が困
難であり、表面層４の生産性が悪いという結果が得られ
た。また、硬化剤を使用しなかったので、表面層４が十
分に硬化せず、その耐久性及び非粘着性が悪いという結
果が得られた。なお、この場合でも帯電の均一性につい
ては良好な結果が得られた。

【００１６】〔実施例１〕次に、表１を用いて実施例１
について説明する。本実施例１においては、まず、上記
比較例と同じように、エピクロルヒドリンゴムから成る
導電性弾性層３を芯金２上に形成した。そして、分子の
末端にカルボキシル基を有する液状ＮＢＲ〔商品名：Ｈ
ｙｃａｒ１３００×１３（宇部興産（株）製）〕を主体
とし、アミン類とジエポキシを硬化剤として用い、それ
ぞれを以下の割合で配合して塗工液を作り、上記導電性
弾性層３が形成された状態の帯電ローラ１を該塗工液に
浸漬させ、該塗工液を導電性弾性層３上に塗工した。そ
して、導電性弾性層３上に該塗工液を塗工後、１４０゜
Ｃで焼成を行い、膜厚２０μｍ程度の表面層４を形成し
た。液状ＮＢＲ４３．５ｗｔ％ビスフェノールＡジグリシジルエーテル４３．５ｗｔ％ビスフェノールＡ１０ｗｔ％ピペリジン（Piperidine）３ｗｔ％

【００１７】以上のような実施例１においては、表１に
示すように、液状のＮＢＲを用いたので、塗料化が容易
であり、表面層４の生産性について良好な結果が得られ
た。また、硬化剤を使用したので、表面層４が十分硬化
し、その耐久性及び非粘着性についても良好な結果が得
られた。以上の結果、本実施例においては、液状のＮＢ
Ｒ及び硬化剤を用いたことにより、上記比較例に比べて
生産性、耐久性及び非粘着性について改善されているこ
とがわかる。ところが、表面層４がやや固めであったた
めに感光体ドラム表面と均一な接触ができず、複写画像
に一部濃度ムラが生じ、帯電の均一性については若干不
具合があった。

【００１８】ここで、本発明者が表面層４がやや固めに
形成されてしまった理由について鋭意検討したところ、
上記のように表面層４がやや固めに形成されてしまった
のはエポキシの剛性に起因すると考えられた。そこで、
ジエポキシを用いた場合よりも、柔軟性が期待されるウ
レタンあるいはアミド誘導体を生成するイソシアネート
系の硬化剤を用いたのが以下に説明する実施例２，３で
ある。

【００１９】〔実施例２〕本実施例２においては、上記
実施例１と同様の分子の末端にカルボキシル基を有する
液状ＮＢＲ（上記実施例１と同じ）を主体とし、イソシ
アネート系硬化剤〔商品名：ルミフロンＬＦ−６０１Ｃ
硬化剤（旭硝子（株）製）〕、シンナー〔商品名：シン
ナー６０（広野化学（株）製）〕、及びキシレンを用
い、それぞれを以下の割合で配合して塗工液を作った。
そして、この塗工液を、上記導電性弾性層３が形成され
た状態の帯電ローラ１にスプレー塗工により塗工した。
そして、導電性弾性層３上に該塗工液を塗工後、１５０
゜Ｃで焼成を行い、膜厚１０μｍ程度の表面層４を形成
した。なお、上記スプレー塗工は、エアー流量：３０ｌ
／ｍｉｎのスプレーガン〔商品名：ｐｓ−３ｋ（扶桑精
機（株）製）〕を用い、ワーク回転数：３５０ｒｐｍ、
ワーク・ガン距離：６０ｃｍで行った。液状ＮＢＲ８ｗｔ％イソシアネート系硬化剤２１ｗｔ％シンナー５７ｗｔ％キシレン１４ｗｔ％

【００２０】〔実施例３〕本実施例３においては、上記
分子の末端にカルボキシル基を有する液状ＮＢＲ（上記
実施例１，２と同じ）を主体とし、イソシアネート系硬
化剤（上記実施例２と同じ）、及びキシレンを用い、そ
れぞれを以下の割合で配合して塗工液を作った。そし
て、上記導電性弾性層３が形成された状態の帯電ローラ
１を該塗工液に浸漬させ、該塗工液を導電性弾性層３上
に塗工した。そして、導電性弾性層３上に該塗工液を塗
工後、１５０゜Ｃで焼成を行い、膜厚２０μｍ程度の表
面層４を形成した。なお、上記浸漬塗工においては、ワ
ーク回転数：７０ｒｐｍ、ワーク引き上げ速度：０．２
ｍｍ／ｓとした。液状ＮＢＲ８ｗｔ％イソシアネート系硬化剤２１ｗｔ％キシレン７１ｗｔ％

【００２１】以上のような実施例２，３においては、表
１に示すように、液状のＮＢＲを用いたので、塗料化が
容易であり、上記実施例１と同様に表面層４の生産性に
ついて良好な結果が得られた。また、イソシアネート系
の硬化剤を使用したので、表面層４が十分硬化し、か
つ、上記実施例１に比べて表面層４の柔軟性が増して表
面層４が感光体ドラム表面と均一に接触するようになっ
たため、耐久性及び帯電の均一性について良好な結果が
得られた。ところが、表面層４の感光体ドラム表面に対
する若干の粘着性が認められた。

【００２２】ここで、本発明者は、イソシアネートの反
応性が活性水素の存在により高くなること、亜鉛化合物
が水素添加の触媒として用いられること、及びスズ化合
物がウレタン塗料の触媒として用いられていることを考
慮し、亜鉛化合物及びスズ化合物が、上記カルボキシル
基を有する液状ＮＢＲとイソシアネート系硬化剤との硬
化反応において触媒として使用できることを実験により
見出した。以下、上記カルボキシル基を有する液状ＮＢ
Ｒとイソシアネート系硬化剤との硬化反応において、ス
ズ化合物を触媒として使用できることを実証した実験に
ついて説明する。該実験においては、まず、上記分子の
末端にカルボキシル基を有する液状ＮＢＲ（上記実施例
１〜３と同じ）、イソシアネート系硬化剤（上記実施例
２，３と同じ）、及びキシレンそれぞれを以下の割合
（重量比）で配合し、これに有機スズ化合物であるジ−
ノルマル−ブチルチンジラウレート（Di-n-butyltin
Dilaurate）を０ppm，１００ppm，１０００ppm加えて３
種の塗工液を作った。そして、それぞれの塗工液を試料
用のプレート上に塗布し、塗工後１０分で１５０゜Ｃま
で昇温して焼成を行い、該プレート上に厚さ４０μｍ程
度の膜を作った。液状ＮＢＲ１．０イソシアネート系硬化剤２．５キシレン６．４ジ−ノルマル−ブチルチンジラウレート（０ppm，１００ppm，１０００ppm）

【００２３】そして、上記膜が形成されたプレートを、
振り子型粘弾性試験器〔商品名：ＭＯＤＥＬＤＤＶ−
ＯＰＡ（オリエンテック（株）製）〕にセットし、上記
分子の末端にカルボキシル基を有する液状ＮＢＲ（上記
実施例１〜３と同じ）のイソシアネート系硬化剤（上記
実施例２，３と同じ）との硬化反応に及ぼすスズ化合物
の触媒効果を測定した。この測定結果を図２に示す。な
お、この測定は、上記プレートを１５０゜Ｃに保持した
まま３０秒間隔で行った。図２において、対数減衰率及
び周期の変化率が反応の進行度の目安となり、それぞれ
の変化が大きく、対数減衰率の変化の変曲点が早い時間
に表われる方がより反応は進行している。従って、図２
からわかるように、スズ化合物の触媒作用が実証され
た。

【００２４】次に、上記カルボキシル基を有する液状Ｎ
ＢＲとイソシアネート系硬化剤との硬化反応において、
亜鉛化合物を触媒として使用できることを実証した実験
について説明する。該実験においては、上記分子の末端
にカルボキシル基を有する液状ＮＢＲ（上記実施例１〜
３と同じ）、イソシアネート系硬化剤（上記実施例２，
３と同じ）、及びキシレンそれぞれを以下の割合で配合
して塗工液を作り、該塗工液を鉄板、アルミ板そして亜
鉛板に塗布し、１６０゜Ｃで３０分加熱した。この結
果、鉄板及びアルミ板に塗布した塗工液は未硬化であっ
たが、亜鉛板に塗布した塗工液は硬化した。従って、亜
鉛化合物の触媒作用が実証された。液状ＮＢＲ１２ｗｔ％イソシアネート系硬化剤４５ｗｔ％キシレン４３ｗｔ％

【００２５】以上のことに基づき、例えばスズ化合物を
上記カルボキシル基を有する液状ＮＢＲとイソシアネー
ト系硬化剤との硬化反応における触媒として使用した実
施例を、以下実施例４として説明する。

【００２６】〔実施例４〕本実施例４においては、上記
分子の末端にカルボキシル基を有する液状ＮＢＲ（上記
実施例１〜３と同じ）を主体とし、イソシアネート系硬
化剤（上記実施例２，３と同じ）を含む上記実施例２に
おけるものと同じ塗工液に、スズ化合物（ジ−ノルマル
−ブチルチンジラウレート（Di-n-butyltin Dilaurat
e））を１００ppm加えて塗工液を作った。そして、この
塗工液を、上記導電性弾性層３が形成された状態の帯電
ローラ１にスプレー塗工により塗工した。そして、導電
性弾性層３上に該塗工液を塗工後、１５０゜Ｃで焼成を
行い、膜厚１０μｍ程度の表面層４を形成した。なお、
上記スプレー塗工は、上記実施例２と同じ条件で行っ
た。

【００２７】以上のような実施例４においては、表１に
示すように、表面層４の生産性、耐久性、帯電の均一性
及び非粘着性について良好な結果が得られた。

【００２８】ところで、例えば高速機において長時間複
写を行った場合、感光体ドラム５（図３参照）上の残留
トナーが帯電ローラ１表面に転移し、該帯電ローラ１表
面をフィルミングしてしまうことがある。そして、この
帯電ローラ１表面のフィルミングに対する効果的な対策
としては、図３に示すように、帯電ローラ１表面にクリ
ーニングブレード６を当接させ、該クリーニングブレー
ド６によりローラ表面に付着したトナーを掻き取るよう
にすることが知られている。ところが、この場合、上記
実施例１〜４に係る帯電ローラ１を用いると、帯電ロー
ラ１とクリーニングブレード６とにより摩擦音が生じる
ことがあった。ここで、帯電ローラ１表面の摩擦係数を
低下させたところ、該摩擦音を良好に軽減することがで
きた。以下、この実施例について説明する。

【００２９】〔実施例５〕本実施例５においては、上記
分子の末端にカルボキシル基を有する液状ＮＢＲ（上記
実施例１〜４と同じ）を主体とし、イソシアネート系硬
化剤（上記実施例２〜４と同じ）を含む上記実施例２に
おけるもの同じ塗工液に、上記実施例４と同様にスズ化
合物（ジ−ノルマル−ブチルチンジラウレート（Di-n
-butyltinDilaurate））を１００ppm加え、更にシリカ
〔商品名：アエロジルＲ９７２（日本アエロジル（株）
製）〕を加え、それぞれを以下の割合で配合して塗工液
を作った。そして、この塗工液を、上記導電性弾性層３
が形成された状態の帯電ローラ１にスプレー塗工により
塗工した。そして、導電性弾性層３上に該塗工液を塗工
後、１５０゜Ｃで焼成を行い、膜厚１０μｍ程度の表面
層４を形成した。なお、本実施例においては、ウレタン
製のクリーニングブレード６を用いた。液状ＮＢＲ８．３ｗｔ％イソシアネート系硬化剤２０．８ｗｔ％シンナー５６．２ｗｔ％キシレン１２．５ｗｔ％シリカ２．２ｗｔ％ジ−ノルマル−ブチルチンジラウレート（１００ppm）

【００３０】以上のような実施例５においては、表面層
４の摩擦係数が低下し、帯電ローラ１とクリーニングブ
レード６とによる摩擦音を良好に軽減できた。

【００３１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、帯電用部材の
表面層に、分子の末端に官能基を有する液状ＮＢＲの硬
化膜を用いるので、塗料化における生産性が良くなり、
また、耐久性も良くなるという効果がある。請求項２の
発明によれば、分子の末端にカルボキシル基を有する液
状ＮＢＲとイソシアネート系化合物とを用いることで、
帯電用部材の表面層として柔軟性の良い膜を形成するこ
とが可能となり、均一かつ安定した帯電を行うことがで
きる。請求項３の発明によれば、亜鉛化合物あるいはス
ズ化合物を硬化反応の触媒として帯電用部材の表面層に
含有させることにより、非粘着性の表面層が得られる。
請求項４の発明によれば、シリカを帯電用部材の表面層
に含有させることにより、クリーニング部材を該帯電用
部材の表面層に当接させた場合の異常音を防止できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】比較例及び実施例に係る帯電装置用の帯電ロー
ラの概略構成図。

【図２】スズ化合物の触媒効果についての実証例を示す
グラフ。

【図３】クリーニングブレードを当接させた帯電ローラ
についての説明図。

【符号の説明】

１帯電ローラ２芯金３導電性弾性層４表面層５感光体ドラム６クリーニングブレード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯電対象物を所定の電位に帯電させる帯電
用部材において、表面層が、分子の末端に官能基を有す
る液状ＮＢＲの硬化膜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】上記液状ＮＢＲの官能基をカルボキシル基
とし、上記液状ＮＢＲの硬化膜を、該液状ＮＢＲをイソ
シアネート系化合物により硬化せしめて形成したことを
特徴とする請求項１の帯電用部材。
【請求項３】上記液状ＮＢＲの硬化膜を、亜鉛化合物あ
るいはスズ化合物を含有させて形成したことを特徴とす
る請求項１の帯電用部材。
【請求項４】上記帯電用部材表面に該表面を清掃するク
リーニング部材を当接させる請求項１の帯電用部材にお
いて、上記液状ＮＢＲの硬化膜を、シリカを含有させて
形成したことを特徴とする請求項１の帯電用部材。