JPH0815960A - 帯電用部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 帯電用部材へのトナー等の異物付着に起因す
る帯電特性の低下を排除し，帯電特性の安定化を図る。 【構成】 導電性支持体１０１上に導電性弾性層１０２
を有した帯電用部材において，導電性弾性層１０２の上
にフッ化カーボンを分散させた樹脂層の表面層１０３を
設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，電子写真プロセスを用
いた複写機，ファクシミリ，レーザプリンタ等の帯電ロ
ーラや転写ベルトに利用される帯電用部材に関し，より
詳細には，フッ化カーボンを表面層に分散させたり，そ
の樹脂層に含フッ素共重合体を用いて帯電特性を向上さ
せる帯電部材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来，カールソンプロセスに代表される
電子写真方式の画像形成装置では，感光体表面を一様帯
電するための非接触帯電方式であるコロナ放電方式が多
く用いられている。このコロナ放電方式は，コロナワイ
ヤと呼ばれる３０〜１００μｍ程のタングステンワイヤ
に高電圧を印加して放電を行うものである。このためコ
ロナワイヤ周辺の空気がイオン化され大量のオゾンや酸
化窒素等の好ましくないガスを発生させることが知られ
ている。このオゾン等は，高濃度になると人体に有害で
あるばかりか，感光体の特性やその構成部品等に対して
も悪影響を与える。また，近年は，画質向上等の理由に
より，感光体がマイナス帯電用の有機感光体（ＯＰＣ）
になってきているが，従来のコロナ放電方式では，マイ
ナス放電を行った場合において，オゾンガスの発生が特
に顕著に発生してしまうことになる。さらに，機外へ排
出されるオゾン濃度は，内外国における安全規格におい
てさらに厳しく規制されてきており，帯電時のオゾン発
生量の低減は，上記コロナ放電方式では限界があった。

【０００３】上記コロナ放電方式に対して，感光体表面
に帯電部材，例えば，帯電ローラ，帯電ブレード，帯電
ブラシ等を接触させて帯電処理を行う接触式帯電方式が
用いられている。この接触式帯電方式では，帯電部材に
印加する電圧が１〜２ｋｖ程度と小さく，かつ，オゾン
発生量が非常に少ないという利点がある。特に，上記帯
電ブレードや帯電ブラシよりも帯電ローラを用いた方が
感光体に対する接触状態が安定する。上記帯電ローラ方
式の画像形成装置について以下に示す。

【０００４】図２は，帯電ローラを用いた画像形成装置
の主要構成を示す説明図である。図において，２０１は
静電潜像が形成される感光体ドラム，２０２は感光体ド
ラム２０１に接触して帯電処理を行う帯電ローラ，２０
３は原稿の反射光あるいはレーザ光等の露光，２０４は
感光体ドラム２０１の静電潜像にトナーを付着させる現
像ローラ，２０５は帯電ローラ２０２にＤＣ電圧を印加
するためのパワーパック，２０６は感光体ドラム２０１
上のトナー像を記録紙２０７に転写処理する転写ロー
ラ，２０７は給紙部（図示せず）から搬送されてきた記
録紙，２０８は感光体ドラム２０１表面の残留トナーの
除去および回収するクリーニング装置，２０９は感光体
ドラム２０１の表面電位を測定する表面電位計である。
なお，図２では，他の電子写真プロセスにおいて通常必
要な機能ユニットは省略してある。

【０００５】以上のように構成された画像形成装置にお
ける基本的な作像動作について説明する。感光体ドラム
２０１の表面を，該感光体ドラム２０１に接触された帯
電ローラ２０１に対してＤＣ電圧をパワーパック２０５
から給電することよって一様に高電位に帯電する。その
直後，感光体ドラム２０１面に画像光（露光２０３）が
照射されると，照射された部分は電位が低下する。画像
光は，画像の黒／白に応じた光量の分布であるため，画
像光の照射によって感光体ドラム２０１面に記録画像に
対応する電位分布，すなわち，静電潜像が形成される。

【０００６】静電潜像が形成された部分が現像ローラ２
０４を通過すると，その電位の高低に応じてトナーが付
着し，静電潜像を可視像化したトナー像が形成される。
トナー像が形成された部分に所定のタイミングでレジス
トローラ（図示せず）により記録紙２０７が搬送され，
上記トナー像に重なる。このトナー像が転写ローラ２０
６によって記録紙２０７に転写された後，該記録紙２０
７は感光体ドラム２０１から分離される。分離された記
録紙は搬送経路を通って搬送され，定着ユニット（図示
せず）によって熱定着された後，機外へ排出される。ま
た，上記転写処理終了後，感光体ドラム２０１の表面は
クリーニング装置２０８によりクリーニング処理され，
さらに，クエンチングランプ（図示せず）により残留電
荷が消去され，次回の作像処理に備える。

【０００７】ところで，上記帯電ローラ２０２は，感光
体ドラム２０１と接触しているために感光体ドラム２０
１に僅かに残留しているトナーが付着し蓄積する。さら
に，トナー以外にも感光体ドラム２０１を介して記録紙
２０７の紙粉等の異物が付着する。このようにトナーや
異物が付着すると，該付着箇所において十分な帯電特性
が得られず，その結果，画像上で濃度低下やの濃淡ムラ
等の異常画像が発生する。このため，トナーや紙粉等の
付着を防止するために帯電ローラ２０２の表面層には離
型性が要求される。

【０００８】上記帯電ローラ２０２に使用される表面層
の材料として，例えば，特開昭５６−１４４４５３号公
報に開示されている導電性液体を含有させたポリブタジ
エン系共重合体からなるもの，特開昭６４−６６６７３
号公報に開示されている潤滑性粉末含有の熱可塑性樹脂
からなるもの，特開昭６４−６６６７４号公報に開示さ
れているＮ−メチルメトキシ化ナイロン樹脂からなるも
の，特開昭６４−６６６７５号公報に開示されている電
気抵抗が１０¹ 〜１０⁵ Ω・ｃｍの導電粒子を分散させ
た樹脂からなるもの，特開昭６４−７３３６４号公報に
開示されているナイロンおよびセロハンからなるもの，
特開平１−１４２５６９号公報に開示されているエピク
ロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴムからなる
もの，特開平１−２０５１８０号公報に開示されている
Ｎ−アルコキシメチル化ナイロン（アルコキシメチル化
率１８％以上）かなるもの等がある。

【０００９】また，上記の他に，導電性弾性体層上に，
フッ素粒子，グラファイト粉末，ニコチン酸アミド誘電
ポリマー，Ｃ５以上の脂肪族アルコール，アルキド樹
脂，Ｎ−ジメチルアミノ化ナイロン，ポリエーテルアミ
ドイミド，ブタジエン系共重合体，第４級アンモニウム
塩重合体，グラファイト化ポリアミド，層状固体潤滑
材，ＺｎＯウォスカー等を含有する樹脂層を設けたもの
が開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記に
示されるような従来の帯電用部材にあっては，フッ素樹
脂を含有するものや上記分散剤は，それ自身が不導体で
あるため，ブレンド処理をすることにより，表面層の導
電性が失われ，帯電機能がなくなるという問題点があっ
た。また，グラファイト粉末においても，表面層皮膜の
柔軟性が失われるといった問題点があった。さらに，Ｃ
５以上の脂肪族アルコール，Ｎ−ジメチルアミノ化ナイ
ロン，ブタジエン系共重合体等においては，樹脂自身が
不導体であるため，好ましくないナイロン系材料等は，
ナイロン材自身の中に微量に含まれる低分子のポリアミ
ドの長時間のしみだしが生じ，長期におけるトナーに対
する離型性を維持することが困難であり，長期的な品質
の安定化ができないという問題点があった。

【００１１】本発明は，上記に鑑みてなされたものであ
って，帯電用部材へのトナー等の異物付着に起因する帯
電特性の低下を排除し，帯電特性の安定化を図ることを
目的とする。

【００１２】

【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に係る帯電用部材にあっては，導電性支
持体上に導電性弾性層を有した帯電用部材において，前
記導電性弾性層の上にフッ化カーボンを分散させた樹脂
層の表面層を設けたものである。

【００１３】また，請求項２に係る帯電用部材の表面層
は，フッ化カーボンを分散させた樹脂として含フッ素共
重合体を用いるものである。

【００１４】

【作用】本発明に係る帯電用部材（請求項１）は，導電
性弾性層の上に中抵抗の特性を持つフッ化カーボンを分
散させた樹脂層の表面層を設けることより，局部的な帯
電ムラを排除して黒斑点の発生を阻止し，離型性を向上
させトナー付着量を低下させる。

【００１５】また，本発明に係る帯電用部材（請求項
２）は，帯電用部材の表面層をフッ化カーボンを分散さ
せた含フッ素共重合体の樹脂層とすることにより，局部
的な帯電ムラを排除して黒斑点の発生を阻止し，離型性
をさらに向上させトナー付着量を低下させる。

【００１６】

【実施例】以下，本発明の一実施例を添付図面を参照し
て説明する。図１は，本発明に係る帯電ローラの構造を
示す断面図である。図において，本発明に係る帯電ロー
ラは，ステンレス材等の導電性材からなる導電性支持体
（芯金）１０１の上に導電性ゴム材からなる導電性弾性
層１０２を被せ，さらに，該導電性弾性層１０２の上に
感光体と接触するフッ化カーボンを含有する表面層１０
３を設けたものとなっている。以下，この帯電ローラを
形成する材料やその特性等について詳細に説明する。

【００１７】〔実施例１〕上記フッ化カーボンは，カー
ボンの一部をフッ素に置換した粉粒体であり，潤滑性，
撥水性，耐薬品性等の優れた特性を有している。また，
フッ化カーボンの粒径は，１ミクロン程度の物質で潤滑
油，リチウム電池の電極等に用いられている。また，帯
電ローラは，感光体を帯電させる目的から導電性である
こと必要であり，高電圧が印加される。また，該高電圧
の印加により，感光体上のピンホールと干渉すると，ピ
ーンホール部分で短絡を生じさせ一時的に過剰電流が流
れることになる。このため，帯電ローラは半導電性であ
ることが要求され，好ましくは，１０⁶ 〜１０¹⁰Ω・ｃ
ｍ程度がよい。

【００１８】また，フッ化カーボンは，絶縁性であるフ
ッ素が置換された結果，カーボン本来の導電性が失わ
れ，１０⁵ 〜１０⁷ Ω・ｃｍ程度の半導電性となる。本
発明では，上記フッ化カーボンを樹脂に分散したもの
を，導電性弾性層１０２上に形成させている。すなわ
ち，導電性弾性層１０２上に設けた表面層１０３がフッ
化カーボンが分散された樹脂層である。ここで表面層１
０３の導電性を１０⁶ 〜１０¹⁰Ω・ｃｍにするために，
フッ化カーボンを絶縁性の樹脂に，４０ｗｔ％添加し
た。また，表面層１０３は，十分な帯電特性を得るため
の導電性を有しており，さらに，フッ素の効果により長
期に渡ってトナーに対する離型性も保持されるため，ト
ナー等の付着による帯電性への影響を排除することがで
きる。

【００１９】〔実施例２〕また，フッ化カーボンを分散
する樹脂層を含フッ素共重合体を用いることもできる。
この含フッ素共重合体を用いることにより，トナーに対
する離型性をさらに向上させることができる。なお，上
記含フッ素共重合体は，溶剤可溶性のフッ素樹脂であ
り，フルオロオレフィンと炭化水素系ビニルエーテルと
の共重合体でなる。これは一般的に，「Ｖフロン」，
「ダイフロン」，「ルミフロン」等の商品名で各材料メ
ーカーから市販されているものである。また，ポリマー
は溶剤に可溶であるため，ポリマーを架橋し耐溶剤性を
付与する必要がある。このため，反応性に富んだイソシ
アネートによる架橋反応を起こさせることが好ましい。

【００２０】以下，上記フッ化カーボン（実施例１）お
よび含フッ素共重合体（実施例２）に係る評価実験の内
容およびその結果等について詳述する。 〔実験例１〕エピクロルヒドリンゴムの加硫物の中心に
ステンレス鋼製の軸棒を通したものを基体とし，該基体
上に表１に示す処方で調製した塗工液を塗工処理し，さ
らに乾燥処理を行い，２０μｍ厚の表面層を形成する。

【００２１】

【表１】

【００２２】なお，カーボン，フッ化カーボンの含有量
については，表面層の体積抵抗が１０⁸ Ω・ｃｍになる
ように決定した。

【００２３】次に，厚さ２ｍｍ，１００×１００の同じ
エピクロルヒドリンゴムのシート上に，表面層を形成さ
せたサンプルも作成した。このときの調製条件，塗工条
件，乾燥条件等を以下に記述する。 （１） 調製条件 表２に示す処方からなる液をボールミルを用い，７２ｈ
ｒｓ分散した後，所定のイソシアネートを所定量混合
し，塗工液を調製する。

【００２４】

【表２】

【００２５】（２） 分散条件 ポット容量 ３５０ｃｃ メディア クロム鋼球 ３／８ｉｎｃｈ メディア投入量 ６７．５ｇ 回転数 ７５ｒｐｍ ポット内径・外径 φ７５×φ８５ （３） 塗工条件 被塗物回転数 ４００ｒｐｍ スプレーガン移動速度 ３２ｍｍ／秒 スプレーガン ＰＳ−３Ｋ フソウ精機 被塗物−ガン距離 ９０ｍｍ 霧化エアー量 ３０ｌ／分 （４） 乾燥条件 熱風循環乾燥炉中で１００°Ｃ×６０ｍｉｎ焼成

【００２６】次に，上記の各条件で作成した各帯電ロー
ラを，リコー製普通紙複写機 商品名「ＦＦ３３５０」
を用い，帯電チャージャの代わりに取り付ける。また，
感光体に対して従動回転させながら，ステンレス軸（導
電性支持体１０１）を介して帯電ローラに−１．６ｋｖ
のＤＣ電圧を印加し，黒ベタ画像について評価を行っ
た。

【００２７】また，表面層が形成されたゴムシートにつ
いては，トナー（リコー製ＨＮトナー）中に，４０°Ｃ
×７２時間浸漬させた後トナー中から抜き出し，エアー
圧５ｋｇ／ｃｍ² ，３０ｃｍの距離からエアーを吹きつ
け，表面に付着しているトナーを吹き飛ばす。この方法
を用い，トナー浸漬前の試験片重量とエアー吹き付け後
の試験片重量との差により，トナー付着性を評価した。
その評価結果を表３に示す。

【００２８】

【表３】

【００２９】上記表３の実験結果に示すように，ウレタ
ン／カーボンは，画像濃度および帯電特性の点では十分
であるが，画像全面に黒斑点が発生した。また，帯電ロ
ーラ表面のトナー付着量が多い。

【００３０】ここで黒斑点の発生メカニズムについて考
察する。一般に，カーボン等分散した系の導電機構は，
ポリマー中に形成されたフィラーの立体連鎖構造に起因
すると言われている。表面層は，フィラーが存在する導
電部と樹脂との絶縁部が微小混在した状態になっている
と推定される。ここでカーボンのように高導電性を示す
粉粒体の分散系においては，分散した樹脂のマクロ的な
抵抗値が半導電性であっても，カーボン表面に露出する
微小部分においては抵抗が低い。また，樹脂層全面に，
上記のような部分が広く分布している場合，カーボンを
通じてＯＰＣ感光体と接触したときに，過剰な電流が流
れ込み，ＯＰＣ上の局部に電荷注入が生じる。そして，
その電荷に応じた分，正常部分より電位が高くトナーも
より多く付着することとなり，画像上において黒斑点と
なって表れると推定される。

【００３１】また，接触帯電のメカニズムとしては，感
光体と帯電ローラの微小ギャップ間の気中放電によるこ
とが文献等において参照することができる。帯電ローラ
表面に局部的に抵抗が低い部分があると，該部分とＯＰ
Ｃ間との電位差が大きくなり，その分放電量が増加す
る。この放電量の増加により，その放電量増加部分に対
応したＯＰＣ感光体表面が正常部より帯電されて黒斑点
が生じることも考えられる。黒斑点の発生は，以上の何
れかの発生メカニズムにより生じるものと推察すること
ができる。

【００３２】ところで，上記実施例１の実験結果では，
画像上における濃度も良好であり，かつ，上記比較例１
で発生した黒斑点の発生もないことが検証された。ま
た，トナー付着量も比較例１と比較した場合，半分以下
と少ないことがわかった。ここで，この場合黒斑点が発
生しなかった理由は，分散したフッ化カーボン自身の抵
抗が中抵抗であるため，前述したような発生メカニズム
に対してフッ素カーボンによる電荷注入や放電性の変化
もなく，黒斑点が発生しなかったといえる。

【００３３】また，実施例２においては，画像上記実施
例１と同様に，良好な画像品質が得られ，さらに，トナ
ー付着量は上記実施例１の約１／３の量に低下すること
がわかった。

【００３４】したがって，フッ化カーボンを表面層１０
３の樹脂中に分散させることにより，黒斑点等の異常画
像の発生を阻止することできると共に，トナーに対する
付着性も低下（離型性が向上）するため，長期における
良好な帯電特性を安定して維持することができる。さら
に，フッ化カーボンを分散する樹脂として，含フッ素共
重合体を用いることにより，トナーに対する付着性はさ
らに低下し，優れた高離型性を有した表面層１０３とな
り，安定した帯電特性を長期的に保持することができ
る。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように，本発明に係る帯電
用部材（請求項１）によれば，導電性弾性層の上に中抵
抗の特性を持つフッ化カーボンを分散させた樹脂層の表
面層を設けることにより，局部的な帯電ムラを排除して
黒斑点の発生を阻止し，しかも離型性を向上させて，ト
ナー付着量を低下させることができるため，安定した帯
電特性を長期的に得ることができる。

【００３６】また，本発明に係る帯電用部材（請求項
２）によれば，帯電用部材の表面層をフッ化カーボンを
分散させた含フッ素共重合体の樹脂層とすることによ
り，局部的な帯電ムラを排除して黒斑点の発生を阻止
し，離型性をさらに向上させてトナー付着量を低下させ
ることができるため，安定した帯電特性を長期的に得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る帯電用部材の構造を示す断面図で
ある。

【図２】帯電用部材を使用した電子写真プロセス装置の
主要部を示す説明図である。

【符号の説明】

１０１ 導電性支持体 １０２ 導電性弾性層 １０３ 表面層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性支持体上に導電性弾性層を有した
   帯電用部材において，前記導電性弾性層の上にフッ化カ
   ーボンを分散させた樹脂層の表面層を設けたことを特徴
   とする帯電用部材。
2. 【請求項２】 前記表面層は，フッ化カーボンを分散さ
   せた樹脂として含フッ素共重合体を用いることを特徴と
   する請求項１記載の帯電用部材。