JPH09152761A

JPH09152761A - 帯電部材及び帯電装置

Info

Publication number: JPH09152761A
Application number: JP31267295A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Murata; 和也村田; Shohei Morikawa; 昌平森川
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1995-11-30
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 1997-06-10

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の帯電部材によれば、従来の帯電部材
における帯電音の低減できる帯電部材及びこれを用いた
帯電装置を提供することを目的とする。【解決手段】被帯電体に当接させ、被帯電体との間に
電圧を印加することにより、被帯電体に帯電させる帯電
部材において、その帯電部材の被帯電体との当接部表面
にウレタン樹脂成分が６０〜８０重量％含有されたウレ
タン変性アクリル樹脂を含む樹脂層を形成し、かつ、前
記樹脂層の厚みが１００〜３００μｍであることを特徴
とした帯電部材及びこれを用いた耐電部材が提供でき
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、プリンター等
において、電子写真や静電記録プロセスに用いられる感
光体等の被帯電体を帯電させる帯電部材及び帯電装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
複写機における電子写真プロセスでは、まず感光体の表
面を一様に帯電させ、この感光体に光学系から映像を投
射して、光の当たった部分の帯電を消去することによっ
て潜像を形成し、更にトナーの付着、紙へのトナー像の
転写により、複写を行う方法がとられている。

【０００３】この場合、最初の感光体を帯電させる操作
は、コロナ放電方式が一般的に採用されている。しかし
ながら、このコロナ放電方式は５〜１０ｋＶもの高電圧
印加が必要とされるため、機械の安全保守の観点から好
ましくないものである。また、コロナ放電中にオゾン、
ＮＯ_X 等の有害物質が発生するため、環境上の問題もあ
る。

【０００４】そこで、最近では、特開平１−２０５１８
０公報、特開平１−２１１７７９公報に記載されている
ような電圧を印加した帯電部材を感光体等の被帯電体を
接触させることにより、被帯電体を帯電させる方法が提
案されている。このような接触帯電方式によれば、コロ
ナ放電方式に比べて低い印加電圧で帯電を行うことがで
き、また、オゾンの発生もごく少なく、上記コロナ放電
方式の問題を解決し得る可能性がある。

【０００５】このような接触方式に使われる帯電部材と
しては、従来、カーボン等の導電性粒子を分散した導電
ゴムローラやこれらにナイロンもしくはポリウレタンを
被覆したローラがあった。

【０００６】しかしながら、接触方式特有の帯電音問題
が浮上してきた。これは帯電部材と感光体との間に、直
流に交流を重畳する電圧印加がなされるために、振動が
音を発生させているためである。もちろん、電源側とし
て交流の印加を止めれば帯電音は解消されるが、帯電部
材本来の作用である均一帯電が行えなくなってしまう。
従って、材料面からの帯電音低減化が望まれている。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、帯電音を低減した帯電部材及びこれを用いた帯電装
置を提供することを目的とする。

【０００８】

【発明を解決するための手段】本発明の請求項１の帯電
部材は、帯電装置に使用される帯電部材において、帯電
部材の表面をウレタン樹脂成分が６０〜８０重量％含有
されたウレタン変性アクリル樹脂を含む樹脂層で形成
し、かつ、樹脂層の厚みが１００〜３００μｍであるこ
とを特徴とする。

【０００９】更に、本発明の請求項２の帯電部材は、上
記樹脂層に導電性粉体を含有することを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】すなわち、被帯電体に当接させ、
電圧を印加することにより、被帯電体に帯電させる帯電
部材において、その帯電部材の被帯電体との当接部表
面、例えば導電ゴムローラの表面を被覆する表皮層をウ
レタン樹脂成分が６０〜８０重量％含有されたウレタン
変性アクリル樹脂を含む樹脂層で形成することにより、
環境による抵抗変化が少なく、帯電環境安定性に優れた
帯電部材を得ることができ、また、この樹脂層の厚みを
１００〜３００μｍとしたことにより、帯電音を低減す
ることができ、さらに導電性粒子の添加により表面抵抗
を調節する場合には添加量に応じて比較的緩徐に抵抗値
が変化し、このため所望の抵抗値に確実に調節すること
ができることを見い出し、本発明を完成させるに至っ
た。

【００１１】以下に、本発明につき更に詳しく説明す
る。ナイロン皮膜を帯電部材の最外層に用いることは上
述のように被帯電体の耐汚染性に対し、かなりの効果が
あるが、よく用いられるＮ−メトキシメチル化ナイロン
は溶液での粘度が経時で上昇する上、皮膜も架橋等によ
り抵抗が上昇する。これに対し、通常のウレタンエラス
トマーは膜として柔軟である上溶液粘度も安定してお
り、皮膜の抵抗も経時で変化が少ない。しかし、ウレタ
ンエラストマーは一般に粘着性が高く、帯電部材の表皮
層として用いた場合、被帯電体と密着しやすく、はく離
が滑らかに行われない。また、トナー、ゴミ等が付着し
やすく帯電不良の原因となる。

【００１２】一方、アクリル樹脂は粘着性が低く、耐汚
染性も良好であるが、一般に硬度が高く、帯電部材の表
皮層として用いた場合、部材全体の硬度を高め、帯電を
不均一にするばかりではなく、トナー融着発生の原因と
なる。ここでのトナー融着とは、例えば帯電部材として
帯電ローラを図３に示す画像形成装置に用いた場合、ク
リーニングブレード１２をすりぬけたトナーが像担持体
６に接触している帯電ローラ５によって像担持体６に押
しつけられて像担持体表面に融着する現象をいう。この
トナー融着現象は上述の発生機構より、帯電部材表面層
の硬度が高い程発生しやすい。

【００１３】本発明におけるウレタン変性アクリル樹脂
とは、相溶性、液安定性、膜柔軟性等の観点から、ウレ
タン樹脂とアクリル樹脂成分を化学的に結合することが
より効果的である。具体的な方法としては、β−ヒドロ
キシエチルメタクリレート等により、アクリル重合体に
水酸基を導入したポリマーと分子末端にイソシアネート
基をもつウレタンプレポリマーとの反応又は下記のよう
な分子末端（片末端又は両末端）に水酸基をもつアクリ
ル成分とウレタンプレポリマーとの反応により、合成さ
れる（Ａ：アクリル酸、アクリル酸エステルモノマーあ
るいはオリゴマー）。こうして得られる重合体におい
て、ウレタン鎖とアクリル鎖は互いにブロック型で結合
していてもよく又グラフト型で結合していてもよい。

【数１】

【００１４】本発明のウレタン変性アクリル樹脂は、上
述の方法に限定されるものではなく、その他にもアクリ
ルジオール混合系にジイソシアネートを添加する方法、
アクリルモノマーに両末端イソシアネートポリエステ
ル、ポリエーテル等を付加し、そのウレタンアクリレー
トを重合する方法等によっても得ることができる。ま
た、これらの合成に用いられるアクリル樹脂成分として
は、ポリマーとしてのガラス転移温度Ｔ_g が室温から約
８０℃までのものが好ましく、上記β−ヒドロキシエチ
ルメタクリレートの他に、例えば、エチルメタクリレー
ト、イソブチルメタクリレート、グリシジルメタクリレ
ートなどを含むものが用いられる。この際のウレタン変
性アクリル樹脂中におけるウレタン樹脂成分の組成とし
ては６０〜８０重量％であることが好ましく、ウレタン
樹脂成分の組成が６０重量％未満であると、高度上昇に
よるトナー付着、また、ウレタン樹脂成分の組成が８０
重量％を超えると被帯電体との密着性の点で好ましくな
い。

【００１５】更に、感光体との密着性改良の観点から、
ウレタン変性アクリル樹脂中にシリコ−ン成分を含むこ
ともできる。具体的には、例えばシリコ−ン鎖を含むポ
リオ−ルを原料として用いたウレタンプレポリマ−とア
クリル成分との反応により合成する等の方法が考えられ
る。この場合、ウレタンプレポリマ−中におけるシリコ
−ン成分の組成としては２〜８０重量％、特に５〜５０
重量％であることが好ましい。又、反応後のウレタン変
性アクリル樹脂中におけるシリコ−ン成分の組成として
は１〜５０重量％、特に３〜３０重量％であることが望
ましい。

【００１６】ウレタン変性アクリル樹脂は、帯電部材の
表面層に単独で含有されても、２種以上が含有されても
差し支えなく、他の樹脂を混合して用いてもよい。この
場合、ウレタン変性アクリル樹脂以外の樹脂としては、
ポリエステル、フェノール樹脂、ポリアミド、エポキシ
樹脂、尿素樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂等が挙げ
られる。

【００１７】ここで、帯電部材の当接部（表皮層）は、
その体積抵抗率を１０⁶ 〜１０¹³Ωｃｍ、特に１０⁷ 〜
１０¹¹Ωｃｍとすることが好ましく、１０⁶ Ωｃｍより
小さいと電圧印加により帯電部材が破壊する場合があ
り、一方１０¹³Ωｃｍより大きいと帯電性が低下する場
合がある。この体積抵抗率の調節は、この当接部を構成
する上記アクリル変性ウレタン樹脂を含む材料中に導電
性粒子を添加することにより行うことができ、導電性粒
子としては、カーボンブラック、酸化スズ粒子、酸化チ
タン等の金属酸化物粒子を用いることができるが、特
に、カーボンブラックが好ましく使用される。更に、カ
ーボンブラックと金属酸化物の併用も可能である。この
場合、本発明帯電部材の当接部を形成する材料は、これ
らの導電性粒子の添加により、その添加量に応じて比較
的緩徐に抵抗値が変化し、このため当接部を所望の抵抗
値に容易かつ確実に調節することができる。

【００１８】更に、カーボンブラック等で全体の抵抗を
調節した樹脂層に、部分的なピンホールリークや、感光
ドラムとの密着性改良のために、いわゆるシリカ（ホワ
イトカーボン）を添加しても良い。シリカは微粒子珪酸
及び珪酸塩であり、通常カーボンブラックに次ぐ補強性
を有し、ゴム等の強伸度、硬度、耐摩耗性等を改良し、
透明ないし鮮明な製品に使用されるもので、これらは一
般に１０〜５０μｍの超微粒なかさ高い白色粉末で、天
然産の珪酸や珪酸塩の粉砕品とは製法、性質が異なる。
シリカを製法上から分類すれば、乾式法による無水珪酸
（デグッサ製アエロジル等）、湿式法による含水珪酸
（バイエル製ブルカシル等）及び合成珪酸塩（珪酸マグ
ネシウムなど）等が挙げられる。

【００１９】また、更に本樹脂層は、その塗膜の強さを
増大させるため、硬化剤を用いて架橋させても良い。架
橋は、主剤と硬化剤に水酸基とイソシアネート基のよう
な反応基を含有させて行なうことが出来る。硬化剤に
は、例えば２官能のジイソシアネート類、或はそれ以上
の官能基を有するポリイソシアネート等を用い、硬化剤
に柔軟性を与える基を導入する等により、強伸度を容易
にアップさせ、塗膜の耐久性を改良すること等ができ
る。また、硬化剤には密着性をより改善する等で、硬化
剤にシリコーン成分を含有しても良い。

【００２０】なお、帯電部材の当接部（表皮層）を形成
する樹脂層の厚さは１００〜３００μｍとすることが好
ましい。これらの表皮層を基体上に形成する方法として
は、本発明のナイロン及び導電性粉体を溶解・分散した
塗料中に基体を浸漬し、引き上げることにより塗工形成
してもよく、また、上記塗装材料を溶融し、チューブ状
とした中に基体を挿入し、密着形成してもよい。また、
この塗工方法は本発明のようなローラ以外にもスプレー
等に用いることも可能である。

【００２１】本発明の帯電部材は通常、図１及び図２に
示すように適度な導電性を有する材質からなる基体（図
１では基体２）上に上記ウレタン変性アクリル樹脂を含
む表皮層を接合した構成とされるが、基体は２層以上の
多層構成となっていてもよく、また上記ウレタン変性ア
クリル樹脂を含む層のみから帯電部材を構成することも
できる。なお、基体の材質としては、金属、ウレタン、
天然ゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリイソプレン
ゴム、ポリブタジエンゴム、シリコーン、スチレン−ブ
タジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロプレ
ンゴム等及びこれらの発泡体が挙げられ、適宜、カーボ
ンブラック等の導電性付与剤が添加される。また、本発
明帯電部材の形状は図１及び図２に示したようにロール
状に限定されるものではなく、プレート状、四角ブロッ
ク状、球状、ブラシ状等の種々の形状とすることができ
るが、通常はロール状またはブラシ状とすることが好ま
しい。更に、本発明帯電部材を用いた帯電装置も図３に
限定されるものではなく、適宜変更することができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の帯電部材の実施例につき詳細
に説明する。図３は本発明の帯電装置を使用した画像形
成装置の概略図である。（１）画像形成装置の構成６はドラム型の電子写真感光体としての像担持体であ
り、矢印ａ方向に１００ｍｍ／ｓｅｃで回転する。帯電
部材としての帯電ローラ５には、一定直流電圧または必
要に応じて直流電圧に交流電圧を重畳した高電圧を印加
し、感光体を均一に帯電させる。この感光ドラム上に半
導体レーザーによる走査露光またはＬＥＤ、ハロゲンラ
ンプ等による露光７を行うことにより、静電潜像が形成
される。その潜像が現像装置８によってトナー像として
可視化され、その後転写ローラまたは転写極９により、
紙等の転写材１０に転写され、定着部１３を通ってプリ
ントとして排出される。

【００２３】（２）帯電ローラの構成本実施例の帯電ローラは図１及び図２に断面図を示した
ように鉄、ＳＵＳ等の芯金１のまわりに２層または３層
を順次形成した多層構造のものである。図１における基
体２はウレタンゴム、ウレタンフォームまたはエチレン
−プロピレンゴムに導電性カーボンを分散することによ
って導電化（〜１０⁷ Ω）した導電性弾性層である。図
２における層２はブタジエンゴム又はイソプレンゴムに
導電性カーボンを分散することによって導電化（１０³
Ω）した導電性弾性層である。層３は抵抗層であり、ウ
レタンゴムに導電性カーボンを分散させて抵抗値制御し
たものである。図１における層２、図２における層３の
上に本発明の表皮層（層４）がコーティング層として設
けられている。

【００２４】（実施例１）トルエン−イソプロピルアル
コール−ブタノ−ル混合液を溶媒として溶解させたウレ
タン変性アクリル樹脂（亜細亜工業社製、「ＥＡＵ８０
Ｂ」、ウレタン樹脂成分４０重量％）中にカーボンブラ
ック２４００Ｂ（三菱化成社製）を２０ｐｈｒ添加し、
レッドデビルで混合して分散液を得た。この分散液中に
抵抗１０⁷Ωのポリウレタンローラを浸漬し、乾燥する
ことにより、ポリウレタンフォーム上に約１２０μｍの
表皮層を形成して図１に示すようなローラ状の帯電部材
を作成した。

【００２５】この帯電部材の表皮層の体積抵抗率を測定
すると共に、帯電性能を評価した。結果を表１に示す。

【表１】

【００２６】なお、この場合、抵抗率の測定及び帯電性
能試験は、温度２３℃、湿度５５％の場合と、温度１５
℃、湿度１０％の場合において行い、抵抗率の測定はア
ルミニウムシート上に上記と同様の表皮層を形成して行
い、また、帯電性能試験は、図３において帯電部材とし
て上記ローラを用い、帯電部材、感光体両者を回転させ
ながら、両者間に−０．７５ｋＶの直流に１．５ｋＶの
交流を重畳した電圧を印加して、現像の位置での感光体
の帯電電位を測定することにより行った。また、騒音に
関しては、帯電部材、感光体両者を回転させながら、両
者間に−０．５８ｋＶの直流に、２．０ｋＶの交流を重
畳した電圧を印加して、これらの当接面より２５ｃｍ離
れた位置での測定を行った。

【００２７】（実施例２）実施例１において、表皮層を
１８０μｍとした以外は実施例１と同様に帯電ローラを
作成し、同様の評価を行った。

【００２８】（実施例３）実施例１において、ウレタン
変性アクリル樹脂を（亜細亜工業社製、「ＥＡＵ８９
Ｂ」、ウレタン樹脂成分８０重量％）とした以外は実施
例１と同様に帯電ロ−ラを作成し、同様の評価を行っ
た。

【００２９】（実施例４）実施例３において、表皮層の
膜厚を１８０μｍとした以外は実施例３の帯電ローラを
作成し、同様の評価を行った。

【００３０】（比較例１）実施例１において、分散液中
にディップするローラとして、イソプレンゴムからなる
導電性弾性層上にウレタンゴムからなる抵抗層を設けた
ものを用いた以外は実施例１と同様にして図２に示すよ
うな約１０μｍの表皮層を有するローラを作成し、同様
の評価を行った。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の帯電部材
によれば、帯電音の低減できる帯電部材及びこれを用い
た帯電装置を提供する。従って、本発明の帯電部材及び
帯電装置は複写機、プリンターなどの電子写真や静電プ
ロセスに幅広く用いることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯電ローラの一例を示す概略断面図で
ある。

【図２】本発明の帯電ローラの一例を示す概略断面図で
ある。

【図３】本発明の帯電装置を使用した画像形成装置の一
例を示す概略図である。

【符号の説明】

１芯金２導電性弾性層３抵抗層４表皮層５帯電ローラ６像担持体７露光８現像装置９転写極１０転写材１１クリーニング部材１２クリーニングブレード１３定着部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被帯電体に当接させ、被帯電体との間に
電圧を印加することにより、被帯電体に帯電させる帯電
部材において、その帯電部材の被帯電体との当接部表面
にウレタン樹脂成分が６０〜８０重量％含有されたウレ
タン変性アクリル樹脂を含む樹脂層を形成し、かつ、前
記樹脂層の厚みが１００〜３００μｍであることを特徴
とする帯電部材。
【請求項２】上記樹脂層が導電性粉体を含有すること
を特徴とする請求項１記載の帯電部材。
【請求項３】被帯電部材に当接し、該被帯電体を帯電
させる帯電部材と、被帯電体と帯電部材との間に電圧を
印加する電圧印加手段を具備してなる帯電装置におい
て、前記帯電部材の被帯電体との当接表面にウレタン樹
脂成分が６０〜８０重量％含有されたウレタン変性アク
リル樹脂を含む樹脂層を形成し、かつ、前記樹脂層の厚
みを１００〜３００μｍとしたことを特徴とする帯電装
置。
【請求項４】上記樹脂層が導電性粉体を含有すること
を特徴とする請求項３記載の帯電装置。