JPH0962051A

JPH0962051A - 帯電部材及び帯電装置

Info

Publication number: JPH0962051A
Application number: JP22179895A
Authority: JP
Inventors: Yoshitomo Masuda; 善友増田; Yasushi Inoue; 康井上; Shigeru Kijima; 茂来嶋
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 1997-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、複写機、プリンター等の潜像形成
において、帯電作用時、つまり連続通電でも抵抗変化の
少なくし、耐久性向上を画った帯電部材及びそれを用い
た帯電装置を提供することを目的とする。【解決手段】シャフトと、その周辺に弾性層及び導電
層を順次形成してなり、被帯電体に当接させ、この被帯
電体との間に電圧を印加することにより、前記被帯電体
を帯電させる帯電部材において、前記導電層が給油量８
０ｍｌ／１００ｇ以下、比表面積１５０ｍ² ／ｇ以下な
るカーボンを添加した樹脂からなることを特徴とする帯
電部材により、連続通電でも抵抗変化が少なく、また、
耐久性をも向上した帯電部材及びこれを用いた装置を提
供し得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、複写機、プリンター等
において、静電潜像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のに使用する帯電部材及びそれを用
いた帯電装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機、プリンター等の電子写真
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、次い
で、トナーの付着によるトナー像の形成、紙等への記録
媒体へのトナー像の転写により、プリントする方法がと
られている。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きた。しかし
ながら、このコロナ放電方式は６〜１０ｋＶ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。また、コロナ放電中にオゾン等の有害物質
が発生するため環境上の問題もある。

【０００３】このため、コロナ放電に比べて低い印加電
圧で帯電を行うことができ、かつ、オゾン等の有害物質
の発生を抑制することができる帯電方式への取り組みが
なされてきている。かかる帯電方式の試みとして、電圧
を印加した帯電用部材を感光体等の被帯電体に接触させ
ることにより、被帯電体を帯電させる接触方式による方
法が提案されており、かかる接触帯電方式で使用される
帯電部材としては、カーボン等の導電粒子を分散させた
ゴムの上に導電性無機酸化物を分散させたナイロンなど
の塗膜を形成させたローラが知られている。

【０００４】しかしながら、耐久性の性能向上がさらに
必要となってきている。このような要求を満足させるた
め、帯電作用時つまり連続通電時において、帯電部材の
抵抗が変化しないことが重要である。また、帯電部材の
最適抵抗範囲は半導電性領域である。これは、抵抗が高
すぎると、電荷を供給できなくなり帯電作用そのものが
不可能となり、逆に抵抗が低すぎると、感光体を破壊し
たり、リーク現象が発生してくるためである。従って、
帯電部材の場合、不安定な半導電性領域での抵抗変動を
おさえねばならず、これはかなりの難題であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みてなされたものであり、複写機、プリンター
等の潜像形成において、帯電作用時、つまり連続通電で
も抵抗変化の少なくし、耐久性向上を画った帯電部材及
びそれを用いた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】先ず、請求項１に記載の
如く、シャフトと、その周辺に弾性層及び導電層を順次
形成してなり、被帯電体に当接させ、この被帯電体との
間に電圧を印加することにより、前記被帯電体を帯電さ
せる帯電部材において、上記導電層が給油量８０ｍｌ／
１００ｇ以下、比表面積１５０ｍ² ／ｇ以下なるカーボ
ンを添加した樹脂からなることを特徴とする。さらに、
請求項２に記載の如く、上記弾性層がフォーム体である
ことを特徴とする。さらに、請求項３に記載の如く、被
帯電体に当接し核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
とを具備してなる帯電装置において、上記帯電部材を用
いたことを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明者らは、鋭意検討を重ねた
結果、給油量８０ｍｌ／１００ｇ以下、比表面積１５０
ｍ² ／ｇ以下なるカーボンを添加した樹脂を導電層と
し、フォームを弾性層とした、帯電部材を用いることに
より、上記目的を達成できることを見いだし本発明に至
ったものである。作用、すなわち、本発明では、帯電作
用時、つまり連続通電による抵抗変化を低減できる。

【０００８】ここで、本発明のカーボン種を添加した樹
脂を有する帯電部材が、なぜ連続通電でも抵抗変化が少
ないのかは定かではないが、次のように推定される。前
述したように、帯電部材で用いられる抵抗領域は半導電
性領域である。半導電性領域は、非常に不安定である。
カーボンを増量しながら抵抗調整するわけであるが、こ
の領域に適合する最適カーボン量領域は極めて狭く、少
しでも足りないと絶縁領域になってしまうし、少しでも
余分だと良導電領域となってしまうのが、一般的であっ
た。これは、おそらく、半導電領域とは、カーボンの導
通ネットワークが完全にできあがった状態ではなく、一
部不完全なネットワークのままでカーボン間をホッピン
グするような機構が含まれているためと思われる。した
がって、カーボンの微妙な動きが、導電、特に連続通電
時に影響し、抵抗変動してしまっていたのではないかと
考えた。

【０００９】そこで、本発明のような給油量領域、比表
面積領域（粒径領域）にすれば、従来に比べて、大きな
サイズのカーボンが多量に含まれた状態で、半導電性領
域が形成されるようになると考えた。故に、連続通電時
で、カーボンの微妙な動きがあったとしても、導通経路
が多数用意されているために、抵抗変動が少ないものと
思われる。

【００１０】以下、本発明について図面を用いて詳細に
説明する。本発明の帯電部材は、被帯電体に接触するも
のであれば特にその形状に限定されず、例えば、ローラ
状、プレート状、ブロック状などの各種形状のものが挙
げられるが、通常はローラ状が好ましい。

【００１１】図１は、本発明の帯電部材をローラ形状に
用いた一例を示す断面図である。ここで、符号１はシャ
フト、符号２は弾性層、符号３は導電層、符号４は被覆
層であり、シャフトの外周に弾性層２、導電層３が順次
形成されており、必要に応じて被覆層４が設けられる。

【００１２】シャフト１としては、金属又はプラスチッ
ク製のものが挙げられる。

【００１３】弾性層２としては、ウレタンないしゴムの
フォームから形成され、特にウレタンフォームが挙げら
れる。なお、フォームには導電性を付与するために、カ
ーボン、金属酸化物等が添加される。また、フォーム密
度は０．０５から０．９ｇ／ｃｍ³ が適当である。

【００１４】導電層３は、主にカーボンと樹脂から構成
され、抵抗調整用に添加するカーボン種を限定して選択
することが重要である。つまり、本発明では、給油量８
０ｍｌ／１００ｇ以下かつ比表面積１５０ｍ² ／ｇ以
下、好ましくは給油量８０ｍｌ／１００ｇ以下かつ比表
面積１２０ｍ² ｇ以下、さらに好ましくは給油量７０ｍ
ｌ／１００ｇ以下かつ比表面積１００ｍ² ／ｇ以下なる
カーボンが選択される。添加するカーボン量は、外層の
体積抵抗率が１０⁴ 〜１０¹¹Ωｃｍ、好ましくは１０⁵
〜１０¹⁰Ωｃｍ、さらに好ましくは１０⁶ 〜１０⁹ Ωｃ
ｍになるように、添加するのが好ましい。

【００１５】樹脂は、上記カーボンを含むものであれ
ば、特に限定されないが、例示すると次のものが挙げら
れる。ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹
脂、ウレタン変性アクリル樹脂、ナイロン樹脂、エポキ
シ樹脂、スチレン樹脂、ブチラール樹脂などである。な
かでも、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン変
性アクリル樹脂、ナイロン樹脂が好適に用いられる。さ
らに、アクリル樹脂についてはガラス転移温度が−２０
℃以上５０℃以下のタイプ、ポリエステル樹脂について
はガラス転移温度が−１６℃以上５０℃以下のタイプ、
ナイロン樹脂については共重合タイプが、各々特に好適
に用いられる。

【００１６】被覆層４としては、ウレタン変性アクリル
樹脂またはナイロン樹脂を用いることが好ましい。な
お、ナイロン樹脂は環境変動の点等から共重合ナイロン
が好ましい。また、導電性を付与するために、カーボ
ン、グラファイト、金属酸化物等を添加し、体積抵抗が
１０⁵ 〜１０¹²Ωｃｍになるように調整する。更に、必
要に応じてシリカを加えてもよい。被覆層４の厚みは、
特に限定されないが、ポリエステル樹脂の柔らかさを損
なわないために１〜３０μｍが適当である。これによ
り、高温時での感光体との密着も改良される。

【００１７】以上述べた方法で得られた帯電部材は、低
硬度かつ表面平坦化に優れた特性を有し、感光体との密
着も改良される。

【００１８】なお、外層（導電層、又は導電層＋被覆
層）と内層（弾性層）の抵抗に関し、外層の方の抵抗を
高くした方が良い。これは、本発明のカーボン種からな
る外層にて帯電部材全体の抵抗を制御させることによ
り、連続通電で、外層さえ抵抗変動を抑えれば帯電部材
全体の抵抗変動も抑えられるからである。また、所定抵
抗領域の帯電部材を作成する際に、内層で抵抗調整する
よりも、塗料配合で対応した外層で抵抗調整した方が、
効率的であるからである。

【００１９】以上述べた方法で得られた帯電部材は、連
続通電でも抵抗変動が少なく、耐久性向上に効果あると
思われる。

【００２０】

【実施例】以下に、実施例、比較例を示して、本発明を
具体的に説明するが、本発明は下記に限定されるもので
はない。

【００２１】「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を１００部、ウレタン変
性ＭＤＩを２５部、１，４ブタンジオールを２．５部、
シリコン界面活性剤を１．５部、ジブチルチンジラウレ
ートを０．０１部、カーボンを１０部調合し、泡立機で
攪拌し、金属シャフトを予めセットした円筒形モールド
に注型し、硬化させてウレタンフォームローラを作成し
た。

【００２２】次にカーボンとしてアサヒサーマル（旭カ
ーボン、給油量２８ｍｌ／１００ｇ、比表面積２４ｍ²
／ｇ）、樹脂としてウレタン変性アクリル樹脂（亜細亜
工業、ＥＡＵ５３Ｂ）からなる塗料を用意した。ウレタ
ンフォームローラ上にディップ法により、塗膜を１６０
μｍ厚形成し、抵抗を１０⁶ Ω程度とした帯電ローラを
作成した。このローラを金属ドラムに圧接固定した状態
で、ローラ／金属ドラム間に１０μＡ定電流、７時間連
続通電した。定電流制御に印加される電圧変化を測定し
たところ、通電終了直前の電圧は、通電開始時の電圧の
１．０倍であった。

【００２３】「実施例２」カーボンとしてアサヒサーマ
ル（旭カーボン、給油量２８ｍｌ／１００ｇ、比表面積
２４ｍ² ／ｇ）、樹脂としてポリエステル樹脂（東洋
紡、バイロン６３ＳＳ）からなる塗料を用意した。実施
例１で得たウレタンフォームローラ上に、ディップ法に
より、塗膜を１６０μｍ厚形成し、抵抗を１０⁶ Ω程度
とした帯電ローラを作製した。このローラを金属ドラム
に圧接固定した状態で、ローラ／金属ドラム間に１０μ
Ａ定電流、７時間連続通電した。定電流制御に印加され
る電圧変化を測定したところ、通電終了直前の電圧は、
通電開始時の電圧の１．４倍であった。

【００２４】「比較例１」カーボンとして２４００Ｂ
（三菱化学、給油量４５ｍｌ／１００ｇ、比表面積２６
０ｍ² ／ｇ）、樹脂としてウレタン変性アクリル樹脂
（亜細亜工業、ＥＡＵ５３Ｂ）からなる塗料を用意し
た。実施例１で得たウレタンフォームローラ上に、ディ
ップ法により、塗膜を１６０μｍ厚形成し、抵抗を１０
⁶ Ω程度とした帯電ローラを作製した。このローラを金
属ドラムに圧接固定した状態で、ローラ／金属ドラム間
に１０μＡ定電流、７時間連続通電した。定電流制御に
印加される電圧変化を測定したところ、通電終了直前の
電圧は、通電開始時の電圧の２．２倍であった。

【００２５】「比較例２」カーボンとして２４００Ｂ
（三菱化学、給油量４５ｍｌ／１００ｇ、比表面積２６
０ｍ² ／ｇ）、樹脂としてポリエステル樹脂（東洋紡、
バイロン６３ＳＳ）からなる塗料を用意した。実施例１
で得たウレタンフォームローラ上に、ディップ法によ
り、塗膜を１６０μｍ厚形成し、抵抗を１０⁶ Ω程度と
した帯電ローラを作製した。このローラを金属ドラムに
圧接固定した状態で、ローラ／金属ドラム間に１０μＡ
定電流、７時間連続通電した。定電流制御に印加される
電圧変化を測定したところ、通電終了直前の電圧は、通
電開始時の電圧の１３．６倍であった。

【００２６】「比較例３」カーボンとしてケッチェンブ
ラック（ライオン、給油量３６０ｍｌ／１００ｇ、比表
面積８００ｍ² ／ｇ）、樹脂としてウレタン変性アクリ
ル樹脂（亜細亜工業、ＥＡＵ５３Ｂ）からなる塗料を用
意した。実施例１で得たウレタンフォームローラ上に、
ディップ法により、塗膜を１６０μｍ厚形成し、抵抗を
１０⁶ Ω程度とした帯電ローラを作製した。このローラ
を金属ドラムに圧接固定した状態で、ローラ／金属ドラ
ム間に１０μＡ定電流、７時間連続通電した。定電流制
御に印加される電圧変化を測定したところ、通電終了直
前の電圧は、通電開始時の電圧の１．８倍であった。

【００２７】「比較例４」カーボンとして易分散デンカ
ブラック（電気化学工業、給油量１８０ｍｌ／１００
ｇ、比表面積３２ｍ² ／ｇ）、樹脂としてウレタン変性
アクリル樹脂（亜細亜工業、ＥＡＵ５３Ｂ）からなる塗
料を用意した。実施例１で得たウレタンフォームローラ
上に、ディップ法により、塗膜を１６０μｍ厚形成し、
抵抗を１０⁶Ω程度とした帯電ローラを作製した。この
ローラを金属ドラムに圧接固定した状態で、ローラ／金
属ドラム間に１０μＡ定電流、７時間連続通電した。定
電流制御に印加される電圧変化を測定したところ、通電
終了直前の電圧は、通電開始時の電圧の２．３倍であっ
た。

【００２８】

【発明の効果】以上にその詳細を説明したように、シャ
フトと、その周辺に弾性層及び導電層を順次形成してな
り、被帯電体に当接させ、この被帯電体との間に電圧を
印加することにより、前記被帯電体を帯電させる帯電部
材において、前記導電層が給油量８０ｍｌ／１００ｇ以
下、比表面積１５０ｍ² ／ｇ以下なるカーボンを添加し
た樹脂からなることを特徴とする帯電部材により、連続
通電でも抵抗変化が少なく、また、耐久性をも向上した
帯電部材及びこれを用いた装置を提供し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯電部材の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１シャフト２弾性層３導電層４被覆層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シャフトと、その外周に弾性層及び導電層
を順次形成してなり、被帯電体に当接させ、この被帯電
体との間に電圧を印加することにより、前記被帯電体を
帯電させる帯電部材において、前記導電層が給油量８０
ｍｌ／１００ｇ以下、比表面積１５０ｍ² ／ｇ以下なる
カーボンを添加した樹脂からなることを特徴とする帯電
部材。
【請求項２】上記弾性層がフォーム体であることを特徴
とする請求項１記載の帯電部材。
【請求項３】被帯電体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
る電圧印加手段とを具備してなる帯電装置において、上
記帯電部材として請求項１又は２記載の帯電部材を用い
たことを特徴とする帯電装置。