JPH0850390A

JPH0850390A - 帯電装置

Info

Publication number: JPH0850390A
Application number: JP20601294A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Nakajima; 正中島; Yoshitomo Masuda; 善友増田; Takahiro Kawagoe; 隆博川越
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1994-08-08
Filing date: 1994-08-08
Publication date: 1996-02-20

Abstract

(57)【要約】【構成】高分子物質を基材としこれに電荷移動錯体を
形成し得る電子受容物質を添加してなるバイアス電圧を
印加し得る半導電性高分子部材を構成要素として含む帯
電部材と、定電圧帯電装置用電源とを具備することを特
徴とする帯電装置。【効果】本発明の帯電装置を画像形成装置に利用すれ
ば、好適な画像が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像形成装置の帯電装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
電子写真技術の進歩に伴い、電子写真プロセスで利用す
る半導電性部材に対する要求が高まっており、とりわけ
帯電プロセスに利用される弾性ローラが注目されてい
る。このような用途に用いられる半導電性部材は、所定
の電気抵抗値であるのみならず、電気抵抗の位置ばらつ
きが少なく、電気抵抗の印加電圧依存性が少なく、低温
低湿時と高温高湿時の電気抵抗の変動幅が少なく、かつ
連続して通電した際の電気抵抗の変動幅が少ないことが
必要である。

【０００３】従来、このような用途に用いられる半導電
性部材としては、高分子エラストマーや高分子フォーム
等の高分子物質に金属や金属酸化物の粉末、ウイスカー
を混入したり、カーボンブラック等のフィラーを混入す
ることにより、所定の抵抗値に調整した高分子部材が用
いられているが、この種の高分子部材は、電気抵抗の位
置ばらつきが大きく、電気抵抗の測定電圧依存性が大き
いという問題点があった。

【０００４】また、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリ
ウム、過塩素酸カルシウムの如き無機イオン物質及び／
又はラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステ
アリルトリメチルアンモニウムクロライド、オクタデシ
ル・トリメチル・アンモニウム・クロライド、ドデシル
・トリメチル・アンモニウム・クロライド、ヘキサデシ
ル・トリメチル・アンモニウム・クロライド、変性脂肪
族・ジメチル・エチルアンモニウム・エトサルフェート
の如き陽イオン性界面活性剤、ラウリルベタイン、ステ
アリルベタイン、ジメチル・アルキルラウリルベタイン
の如き両性イオン界面活性剤、過塩素酸テトラエチルア
ンモニウム、過塩素酸テトラブチルアンモニウム、ほう
ふっ化テトラブチルアンモニウムなどの４級アンモニウ
ム塩の如き有機イオン物質よりなる導電剤及び／又は親
水性のポリエーテルやポリエステルの如き帯電防止剤を
高分子エラストマーや高分子フォーム等の高分子物質に
混入して、所定の抵抗値に調整した高分子部材も知られ
ているが、この種の高分子部材は低温低湿時と高温高湿
時の電気抵抗の変動幅が大きいという問題点があった。

【０００５】従って、本発明は、かかる従来の半導電性
高分子部材の欠点を解決し、上述した諸特性を兼備した
帯電部材及び該部材に適した電源を具備する帯電装置を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは、
上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、ポリウ
レタンを代表する高分子エラストマーや高分子フォーム
等の高分子物質に対し、電荷移動錯体を形成し得る電子
受容物質を添加することにより、電気抵抗が温度１５〜
３２．５℃、相対湿度１０〜８５％において測定電圧１
０〜５０００Ｖの範囲で体積抵抗１×１０⁵Ω・ｃｍ以
上１×１０¹⁰Ω・ｃｍ以下であり、かつ電気抵抗の位置
ばらつきが少なく、しかも低温低湿時と高温高湿時の電
気抵抗の変動幅が少ない半導電性高分子部材が初めて得
られることを知見し、この半導電性高分子部材が帯電ロ
ール等の帯電部材として有効であること、またこの部材
を駆動する電源として、定電圧電源装置が有効であるこ
とを知見し、本発明をなすに至った。

【０００７】従って、本発明は、高分子物質を基材とし
これに電荷移動錯体を形成し得る電子受容物質を添加し
てなるバイアス電圧を印加し得る半導電性高分子部材を
構成要素として含む帯電部材と、定電圧帯電装置用電源
とを具備することを特徴とする帯電装置を提供する。

【０００８】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明に係る半導電性高分子部材は、高分子物質に導電
性付与剤を添加混合してなるものであり、その電気抵抗
が温度１５〜３２．５℃、相対湿度１０〜８５％におい
て、測定電圧１０〜５０００Ｖの範囲で体積抵抗１×１
０⁵〜１×１０¹⁰Ω・ｃｍ、好ましくは２×１０⁷〜５×
１０⁹Ω・ｃｍであり、上記電気抵抗の位置ばらつきが
±２０％以下、好ましくは±１０％以下であり、かつ低
温低湿時（１５℃、１０％）の電気抵抗が高温高湿時
（３２．５℃、８５％）の電気抵抗の５０倍以内、好ま
しくは４０倍以内であるものである。

【０００９】ここで、高分子物質としては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリウレタン等の樹脂、天然ゴ
ム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプ
レンゴム、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ等の合成ゴムなどが挙げら
れ、またこれらのフォームも使用することができ、特に
本発明は高分子フォームやエラストマーが好適に用いら
れ、中でもウレタンフォーム、ウレタンエラストマーが
好ましい。

【００１０】なお、高分子フォームを得る場合の発泡方
法に制限はないが、ゴム系部材では発泡剤により発泡す
る方法、ウレタン系部材では発泡剤による方法や機械的
な撹拌により気泡を混入する方法が好ましく用いられ
る。ゴム系部材の製造方法に制限はないが、ゴム材料を
導電性付与剤、硫黄や過酸化物等の架橋剤、カーボンブ
ラック等の補強剤、老化防止剤、架橋反応促進剤などと
共に混合した後、加熱硬化させる方法が好ましく用いら
れる。ウレタン系部材の製造方法にも制限はないが、ポ
リエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリ
ブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、グ
リセリンにポリエチレンオキサイドやポリプロピレンオ
キサイドを付加重合したポリオール、エチレングリコー
ル、プロパンジオール、ブタンジオール等の鎖延長剤と
トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタ
ンジイソシアネート（ＭＤＩ）、粗製ジフェニルメタン
ジイソシアネート（クルードＭＤＩ）やウレトンイミン
変性ジフェニルメタンジイソシアネート等の液状ＭＤ
Ｉ、イソホロンジイソシアネート等の硬化剤を上記導電
性付与剤、カーボンブラック等の補強剤、架橋反応触媒
などと共に混合した後、加熱硬化させる方法が好ましく
用いられる。

【００１１】本発明の半導電性高分子部材は、上記高分
子物質を基材とし、これに導電性付与剤を添加するもの
であるが、本発明においては、導電性付与剤として電荷
移動錯体を形成し得る電子受容物質が好適であり、この
電荷移動錯体を形成し得る電子受容物質を添加すること
により、本発明の目的が効果的に達成される。

【００１２】ここで、電荷移動錯体を形成し得る電子受
容物質としては、テトラシアノエチレン、テトラシアノ
キノジメタン、ベンゾキノン、クロルアニル、アントラ
キノン、アントラセン、ジクロロジシアノベンゾキノ
ン、フェロセン、フタロシアニンなどが挙げられ、ま
た、基材である高分子物質との相溶性を向上させる等の
目的でこれら化合物の誘導体も好適に用いられ、その１
種を単独で又は２種以上を組み合せて用いることができ
る。これらの中では、テトラシアノキノジメタン、テト
ラシアノエチレンが好ましい。また、上記電荷移動錯体
を形成し得る電子受容物質をテトラチアフルバレン、リ
チウム等の電子供与物質と錯体を形成した形で使用して
もよい。

【００１３】上記電荷移動錯体を形成し得る電子受容物
質の添加量は、上記高分子物質１００重量部に対して
０．００１〜２０重量部、望ましくは０．０１〜１重量
部とすることが、本発明の目的を達成する上から好まし
い。

【００１４】なお、上記電荷移動錯体を形成し得る電子
受容物質に加え、本発明の効果を損なわない範囲で、カ
ーボンブラックや金属粉、金属酸化物等の公知の導電性
フィラーを併用しても良く、過塩素酸リチウムの如き無
機イオン物質や４級アンモニウム塩の如き有機イオン物
質からなるイオン性導電剤、陽イオン性界面活性剤、負
イオン性界面活性剤、各種ベタインの如き両性イオン界
面活性剤、親水性のポリエーテルやポリエステル等の非
イオン性帯電防止剤を併用しても良い。また、ウレタン
系部材ではポリオール成分を予めイソシアネートにより
プレポリマー化しておくことも好ましい。

【００１５】また、本発明の半導電性高分子部材は、そ
の電気抵抗の変動が印加電圧に対して安定であり、好ま
しくは２倍以下、より好ましくは１．２倍以下であるこ
とが挙げられる。すなわち、カーボンブラックや金属
粉、金属酸化物等のフィラーにより導電性を付与した高
分子部材は電気抵抗が印加電圧に対して変動し、例えば
印加電圧１０Ｖの場合の電気抵抗が印加電圧５０００Ｖ
における電気抵抗の５倍もの値を示すが、本発明の半導
電性高分子部材の電気抵抗の測定電圧依存性は、測定電
圧１０Ｖにおける電気抵抗が、測定電圧５０００Ｖにお
ける電気抵抗の２倍以下である。

【００１６】本発明の帯電装置に用いる帯電部材は上記
半導電性高分子部材を用いて形成され、この帯電部材に
用いる形状に制限はないが、通常芯金を中央に配設した
ローラ形状にして用いられる。ローラ形状にする方法に
制限はないが、通常砥石により研磨する方法やローラ形
状に合わせたモールドを使用して自己スキン付きフォー
ムやエラストマーを得る方法が用いられる。

【００１７】また、環境安定性、騒音、画像改善等の観
点から本発明の帯電部材の上に１つ以上の導電性、半導
電性、あるいは絶縁性の各種被膜層を設けることも可能
である。これらの各種被膜層としては、例えばナイロン
等が好ましく用いられ、特にナイロン１２を１５重量％
以上含有する共重合ナイロンで形成することにより、帯
電環境安定性を向上させることが可能である。この共重
合ナイロンの融点は、１２０℃以下がよく、特に７０〜
１２０℃、とりわけ９０〜１１０℃であることが好まし
い。この場合の被膜の体積抵抗率に制限はないが、通常
１０⁶〜１０¹³Ω・ｃｍとすることが好ましい。この体
積抵抗率を調整する目的で、カーボンブラック、酸化ス
ズ、酸化チタン等の金属酸化物粒子を一種以上配合する
ことができる。

【００１８】また、アクリル樹脂成分を５〜７０重量％
含有するウレタン変性アクリル樹脂を含む樹脂層で被膜
層を形成することも好ましく、アクリル樹脂成分のガラ
ス転移温度が室温〜８０℃の範囲のものが好ましく用い
られる。この場合の被膜の体積抵抗率に制限はないが、
通常１０⁶〜１０¹³Ω・ｃｍとすることが好ましい。こ
の体積抵抗率を調整する目的で、カーボンブラック、酸
化スズ、酸化チタン等の金属酸化物粒子を一種以上配合
することができ、更にウレタン変性アクリル樹脂中にシ
リコーン成分を１〜５０重量％添加することも好まし
い。

【００１９】また、被帯電体との表面近傍に粒径３５〜
１００μｍの粒子を配置することにより、騒音を低減す
ることができる。この場合の粒子に制限はなく絶縁性又
は導電性を有する粒子のいずれも好ましく用いられ、絶
縁性粒子を導電性の塗膜又は弾性体材料で被覆してもよ
い。粒子の配合量に制限はないが、塗膜又は弾性体材料
を形成し得るポリマー１００重量部に対して３〜５０重
量部が好ましい。

【００２０】本発明の帯電装置は、従来より用いられて
いる無機イオン導電剤により半導電性を付与した部材を
用いて作製された帯電装置と比較して高温高湿時と低温
低湿時の電気抵抗の変動が少ないため、その帯電部材用
の電源として定電圧電源を用いるものである。この場合
の電圧範囲の一例を示すと、１０ｋＶ以下、好ましくは
４ｋＶ以下とすることができる。

【００２１】なお、上記帯電装置の電源に正弦波、鋸歯
状波、矩形波等の交流を重畳することも好ましく、直流
電源の代替として高周波パルスにより擬似直流電源とす
ることも好ましい。

【００２２】本発明の帯電装置の電源電流容量の好まし
い範囲は、電流５ｍＡ以下、好ましくは１ｍＡ以下であ
る。

【００２３】

【実施例】以下、実施例、比較例を示して本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるもの
ではない。なお、湿度は相対湿度である。

【００２４】〔実施例１〕グリセリンにプロピレンオキ
サイドとエチレンオキサイドを付加して分子量５０００
としたポリエーテルポリオール１００重量部、１，４−
ブタンジオール６．５６重量部、トリレンジイソシアネ
ート２２重量部、シリコーン系界面活性剤２重量部、ジ
ブチルチンジラウレート０．０１重量部、テトラシアノ
キノジメタン０．０３重量部をミキサーで混合し、その
混合物で直径６ｍｍの金属製シャフトを中心に被覆した
直径１６．５ｍｍで長さ２１５ｍｍの自己スキン付きウ
レタンフォーム帯電ローラを作製した。

【００２５】次いで、上記帯電ローラを厚さ２ｍｍの銅
板の上に載せ、ローラの両端を各々５００ｇの力で圧接
しながら芯金と銅板の間の電気抵抗を９０°ずつ回転し
ながら４回測定した。測定時の温度、湿度は各々１５
℃、１０％であった。電気抵抗は４回の平均値で印加電
圧が１０００Ｖの時４．１×１０⁸Ω、４０００Ｖの時
３．９×１０⁸Ωであった。電気抵抗の位置ばらつきは
平均値に対して±５％の範囲内であった。また測定時の
温度、湿度が各々３２．５℃、８５％では、印加電圧１
０００Ｖで電気抵抗は４回の平均値で３．２×１０⁷Ω
であった。

【００２６】更に、上記帯電ローラを図１に示す画像形
成装置に組み込んだ。ここで、図１において、１は感光
体、２は帯電ローラ、３は現像ローラ、４は転写ロー
ラ、５は転写材（普通紙）であり、上記感光体１がレー
ザービーム露光６される。この場合、帯電ローラ２に接
続される電源は、−１５００Ｖ定電圧となるように設定
した。温度、湿度が各々１５℃、１０％の環境でグレー
スケール、黒ベタ、白ベタ画像を印刷させたところ、良
好な画像が得られた。更に温度、湿度が各々３２．５
℃、８５％の環境でグレースケール、黒ベタ、白ベタ画
像を印刷させたところ、良好な画像が得られた。

【００２７】〔比較例１〕配合する導電剤をテトラシア
ノキノジメタン０．０３重量部に代えて過塩素酸ナトリ
ウム（ＮａＣｌＯ₄、分子量１２２．５）の３３％ジエ
チレングリコールモノメチルエステル溶液０．０４重量
部とした以外は実施例１と同様に実験を行った。測定時
の温度、湿度が各々１５℃、１０％で、電気抵抗は４回
の平均値で印加電圧が１０００Ｖの時９．５×１０
⁸Ω、４０００Ｖの時９．５×１０⁸Ωであった。電気抵
抗の位置ばらつきは平均値に対して±５％の範囲内であ
った。また、測定時の温度、湿度が各々３２．５℃、８
５％では、印加電圧１０００Ｖで電気抵抗は４回の平均
値で２．５×１０⁶Ωであった。実施例と比較して、本
比較例のウレタンフォームは、低温低湿時と高温高湿時
の電気抵抗の変動が大きい。

【００２８】実施例１と同様にしてグレースケール、黒
ベタ、白ベタ画像を印刷させたところ、温度、湿度が各
々３２．５℃、８５％の環境でも、温度、湿度が各々１
５℃、１０％の環境でも良好な画像は得られなかった。

【００２９】〔比較例２〕配合する導電剤をテトラシア
ノキノジメタン０．０３重量部に代えてアセチレンブラ
ック１．５重量部とした以外は実施例１と同様に実験を
行った。測定時の温度、湿度は各々１５℃、１０％で、
電気抵抗は４回の平均値で印加電圧が１０００Ｖの時
１．３×１０⁸Ω、４０００Ｖの時３．５×１０⁷Ωであ
った。電気抵抗の位置ばらつきは平均値に対して±５０
％以上であった。また、測定時の温度、湿度が各々３
２．５℃、８５％では、印加電圧１０００Ｖで電気抵抗
は４回の平均値で４．５×１０⁸Ωであった。

【００３０】温度、湿度が各々２５．５℃、５８％の環
境でグレースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印刷させた
ところ、グレースケールでは良好な画像が得られなかっ
た。これは抵抗の位置ばらつきが大きいためであると考
えられる。

【００３１】

【発明の効果】本発明の帯電装置を画像形成装置に利用
すれば、好適な画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例、比較例の帯電ローラを組み込んだ画像
形成装置の一例を示す概略図である。

【符号の説明】

１感光体２帯電ローラ３現像ローラ４転写ローラ５転写材６レーザービーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高分子物質を基材としこれに電荷移動錯
体を形成し得る電子受容物質を添加してなるバイアス電
圧を印加し得る半導電性高分子部材を構成要素として含
む帯電部材と、定電圧帯電装置用電源とを具備すること
を特徴とする帯電装置。