JPH11125952A

JPH11125952A - 帯電部材、該帯電部材の製造方法、及び該帯電部材または該製造方法により製造された帯電部材を有するプロセスカートリッジ及び電子写真装置

Info

Publication number: JPH11125952A
Application number: JP29096297A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Nakazawa; 俊光中澤; Takashi Yamashita; 崇史山下; Tadanori Tsukamoto; 忠紀塚本; Daisuke Yamada; 大輔山田; Seiji Tsuru; 誠司都留
Original assignee: Canon Inc; Canon Chemicals Inc
Current assignee: Canon Inc; Canon Chemicals Inc
Priority date: 1997-10-23
Filing date: 1997-10-23
Publication date: 1999-05-11
Anticipated expiration: 2017-10-23
Also published as: JP3507306B2

Abstract

(57)【要約】【課題】別途形成後に複合できない膜厚の複数チュー
ブ層よりなる機能性膜を有する、帯電ローラの製造に際
し、縦形のチューブ押出し成形機により同時形成する事
によりコストの低減を図る。【解決手段】芯金と、該芯金外周上の発泡弾性体層
と、該発泡弾性体層外周上の機能性複層膜とを有する帯
電部材において、該機能性複層膜として、単独でチュー
ブとして形成し被覆することが困難な薄肉の層を含む複
数層からなる複層チューブが該発泡弾性体層外周に被覆
されている帯電部材、該帯電部材の製造方法、及び該帯
電部材または該製造方法により製造された帯電部材を有
するプロセスカートリッジ及び電子写真装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被帯電体に接触配
置され、電圧を印加されることにより該被帯電体を帯電
する帯電部材及びその製造方法に関する。

【０００２】また、本発明は、上記帯電部材または上記
製造方法により製造された帯電部材を有するプロセスカ
ートリッジ及び電子写真装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】近年、電子写真装置や静電記録装置など
の画像形成装置に用いられる帯電手段として、接触帯電
方式の帯電手段の採用が進められている。接触帯電は、
被帯電体に接触配置された帯電部材に電圧を印加するこ
とによって被帯電体を所定の極性及び電位に帯電させる
ものであり、電源の電圧を低くすることができる、オゾ
ンなどのコロナ生成物の発生を少なくすることができ
る、及び構造が簡単で低コスト化を図ることができるな
どの利点がある。

【０００４】帯電部材に印加する電圧は直流のみを印加
する方式（ＤＣ印加方式）の他に、直流電圧を接触帯電
部材に印加したときの被帯電体の帯電開始電圧の２倍以
上のピーク間電圧を有する振動電界（時間と共に電圧値
が周期的に変化する電界）を接触帯電部材と被帯電体と
の間に形成して被帯電体面を帯電処理する手法（ＡＣ印
加方式）があり、この方がより均一な帯電をすることが
可能である。

【０００５】また、接触帯電装置は、被帯電体に接触さ
せる帯電部材の形状や形態から、帯電部材をローラ状部
材（帯電ローラ）としたローラ型帯電器（特開昭６３−
７３８０号及び同５６−９１２５３号公報など）、ブレ
ード状部材（帯電ブレード）としたブレード型帯電器
（特開昭６４−２４２６４号及び同５６−１９４３４９
号公報など）及びブラシ状部材（帯電ブラシ）としたブ
ラシ型帯電器（特開昭６４−２４２６４号公報など）な
どに大別される。

【０００６】帯電ローラは回転自由に軸受支持されて被
帯電体に所定の圧力で圧接され、被帯電体の移動に伴い
従動回転する。

【０００７】上記帯電ローラは通常、基体として中心に
設けた芯金と、該芯金の外周にローラ状に設けた導電性
の弾性層と、更にその外周に設けた表面層などを有する
多層構造体である。

【０００８】上記各層のうち、芯金（金属層）はローラ
の形状を維持するための剛体であると共に、給電電極と
しての役割を有している。

【０００９】また、上記弾性層は通常、１０⁴ 〜１０⁹
Ω・ｃｍの体積固有抵抗を有すること、及び弾性変形す
ることにより被帯電体との均一な接触を確保する機能が
要求されるため、通常、導電性が付与されたゴム硬度
（ＪＩＳＡ）７０度以下の柔軟性を有する加硫ゴムが
使用される。そして、従来の帯電ローラには、弾性層と
してゴム発泡体（またはスポンジ状ゴム）を使用した発
泡タイプとゴム発泡体を使用しないソリッドタイプがあ
った。また、上記表面層は被帯電体の帯電均一性を向上
させ、被帯電体表面のピンホールなどに起因するリーク
の発生を防止すると共に、トナー粒子や紙粉などの固着
を防止する機能、更には弾性層の硬度を低下させるため
に用いられるオイルや可塑剤などの軟化剤のブリードを
防止する機能なども有している。表面層の体積固有抵抗
は通常１０⁵ 〜１０¹³Ω・ｃｍであり、従来、導電性塗
料を塗布すること、あるいはシームレスチューブを被覆
することなどにより形成されていた。

【００１０】チューブ被覆ローラの製造方法としては熱
収縮性チューブを使用する方法と、非熱収縮性チューブ
を使用する方法がある。熱収縮性チューブを用いる場合
は、芯金あるいは芯金上に弾性体を形成した弾性ローラ
を内面にプライマーが塗布された熱収縮性チューブに挿
入し、全体を加熱してチューブを収縮させてローラ外周
に被覆する。また、非熱収縮性チューブを用いる場合
は、円筒状金型の内壁に非熱収縮性チューブを長手方向
に引張りながら配置してチューブと円筒状金型内壁との
間を減圧してチューブを内壁に密着した状態にし、芯金
外周に弾性体を形成した弾性ローラを挿入した後、加熱
融着してローラ外周にチューブを被覆していた。

【００１１】しかし、熱収縮性チューブを用いる場合、
製造工程は簡単であるが、熱収縮性チューブの製造が難
しく、偏肉は避けられず、しかも高価であった。また、
収縮性の調整も難しく、皺が発生してしまうなどの問題
もあった。また、非熱収縮性チューブを用いる場合、非
熱収縮性チューブは偏肉のない均一な厚さのチューブが
廉価で得られるが、表面層が多層構造のローラの製造に
は工程上熟練を要し、皺が発生したり、チューブがねじ
れたりするなどの問題が発生し易かった。

【００１２】一方、上記多層部をチューブで形成した場
合、ピンホールなどの不具合は避けることができ、膜厚
のコントロールも比較的容易である。しかし、従来のチ
ューブの場合、３０μｍ以下の薄い膜厚のチューブの成
形は非常に困難なため、多層の抵抗層を、単一層のチュ
ーブを複数個用意して一個づつ外嵌処理することによ
り、重ね合わせて形成した場合、抵抗層全体の肉厚が厚
くなるため、希望する抵抗値のローラが得難いという欠
点を有していた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、弾性
層の抵抗値の局所的な不均一や表面層の凹凸に起因する
帯電不良が生じない帯電部材を提供することにある。

【００１４】本発明の目的は、機能性複層膜の各層を非
熱収縮性チューブで形成する場合であっても、皺が発生
したり、チューブがねじれることがなく、所望する機能
性複層膜が得られ、発泡弾性層外周に被覆できる帯電部
材の製造方法を提供することにある。

【００１５】本発明の目的は、機能性複層膜に、単独で
チューブとして被覆することが困難な薄肉の層が含まれ
ていても、簡易な工程で、低コストで製造できる帯電部
材の製造方法を提供することにある。

【００１６】また、本発明の目的は、上記帯電部材また
は上記製造方法により製造された帯電部材を有するプロ
セスカートリッジ及び電子写真装置を提供することにあ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、芯金
と、該芯金外周上の発泡弾性体層と、該発泡弾性体層外
周上の機能性複層膜とを有する帯電部材において、該機
能性複層膜として、単独でチューブとして形成し被覆す
ることが困難な薄肉の層を含む複数層からなる複層チュ
ーブが該発泡弾性体層外周に被覆されていることを特徴
とする帯電部材である。

【００１８】本発明は、芯金と、該芯金外周上の発泡弾
性体層と、該発泡弾性体層外周上の機能性複層膜とを有
する帯電部材の製造方法において、該機能性複層膜の被
覆を、単独でチューブとして形成し被覆することが困難
な薄肉の層を含む複数層を縦型押出し機により同時に押
出して複層チューブを形成した後、該複層チューブを該
発泡弾性体層外周に被覆することによって行うことを特
徴とする帯電部材の製造方法である。

【００１９】本発明は、該機能性複層膜が内部層と外部
層の２層からなり、該内部層の抵抗値Ｒｉと該外部層の
抵抗値Ｒｏとの比Ｒｉ／Ｒｏが０．１〜１．０であり、
かつ０．０１ＭΩ＜Ｒｉ，Ｒｏ＜１ＭΩ、Ｒｉ＜Ｒｏで
ある上記帯電部材である。

【００２０】更に、本発明は、電子写真感光体及び帯電
部材、電子写真感光体、帯電部材及び現像手段及びクリ
ーニング手段の一方または両方の手段を一体に支持し、
電子写真装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッ
ジにおいて、該帯電部材が、該電子写真感光体に接触配
置され、電圧を印加されることにより該電子写真感光体
を帯電する帯電部材であって、上記帯電部材または上記
製造方法により製造された帯電部材であることを特徴と
するプロセスカートリッジである。

【００２１】更に、本発明は、電子写真感光体、帯電部
材、露光手段、現像手段及び転写手段を有する電子写真
装置において、該帯電部材が、該電子写真感光体に接触
配置され、電圧を印加されることにより該電子写真感光
体を帯電する帯電部材であって、上記帯電部材または上
記製造方法により製造された帯電部材であることを特徴
とする電子写真装置である。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明につき更に詳しく説
明する。

【００２３】図１は本発明の帯電部材（以下、帯電ロー
ラともいう）１′の一例を示すもので、電子写真装置の
帯電器として使用するものである。この帯電ローラは、
ステンレススチール、めっき処理した鉄、黄銅及び導電
性プラスチックなどの良導電性材料からなる芯金１の外
周に導電性の弾性材料からなる発泡弾性体層２を設け、
更にこの発泡弾性体層２の外周にチューブ状の機能性複
層膜３を被覆したものである。図１の場合、機能性複層
膜は内部層３（ｉ）と外部層３（ｏ）からなる。

【００２４】ここで、上記発泡弾性体層２を構成する導
電性を有する弾性材料としては、導電材を配合した発泡
導電性ゴム組成物あるいは導電性ポリウレタンフォーム
を用いることができる。

【００２５】この場合、発泡導電性ゴム組成物を構成す
るゴム成分としては、特に制限されるものではないが、
エチレン−プロピレン−ジエン系ゴム（ＥＰＤＭ）、ク
ロロプレン、クロロスルフォン化ポリエチレンに導電材
を配合したものの発泡体、エピクロルヒドリンとエチレ
ンオキサイドとの共重合ゴムの発泡体またはエピクロル
ヒドリンとエチレンオキサイドとの共重合ゴムに導電材
を配合したものの発泡体を好適に使用することができ
る。

【００２６】これらゴム組成物に配合する導電材として
は、カーボンブラック、黒鉛、金属及び導電性の各種金
属酸化物（酸化錫及び酸化チタンなど）などの導電性粉
体や、カーボンファイバー及び金属酸化物の短繊維など
の各種導電性繊維を用いることができる。その配合量
は、全ゴム成分１００重量部に対して好ましくは３〜１
００重量部、特に好ましくは５〜５０重量部であり、こ
れにより発泡弾性体層２の体積抵抗を１０¹ 〜１０⁹ Ω
・ｃｍ程度に調整することが好ましい。なお、この発泡
弾性体層２の形成は、公知の加硫成形法により行うこと
ができ、その厚さは帯電ローラの用途などに応じて適宜
設定されるが、通常１〜２０ｍｍが好ましい。

【００２７】本発明においては、この発泡弾性体層２上
に機能性複層膜３をチューブの形態で被覆する。この場
合、この機能性複層膜３を構成する熱可塑性樹脂として
は、押出し成形可能な熱可塑性樹脂であればいずれのも
のでもよく、具体的には、エチレンプロピレンゴム（Ｅ
ＰＤＭ）、エチレン酢酸ビニル、エチレンエチルアクリ
レート、エチレンアクリル酸メチル、スチレンブタジエ
ンゴム、ポリエステル、ポリウレタン、ナイロン６、ナ
イロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２及びその他の
共重合ナイロンなどのポリアミド、スチレンエチレンブ
チル、エチレンブチル、ニトリルブタジエンゴム、クロ
ロスルホン化ポリエチレン、多硫化ゴム、塩素化ポリエ
チレン、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、１，２−
ポリブタジエン、イソプレンゴム及びポリノルボルネン
ゴムなどの通常のゴム、及びスチレン−ブタジエン−ス
チレン（ＳＢＳ）及びスチレン−ブタジエン−スチレン
の水添加物（ＳＥＢＳ）などの熱可塑性ゴムを使用する
ことができ、特に制限されるものではない。

【００２８】あるいは、上記の各樹脂や共重合体よりな
るエラストマー及び変性体などのエラストマーと、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレー
ト（ＰＥＴ）及びポリブチレンテレフタレート（ＰＢ
Ｔ）などの飽和ポリエステル、ポリエーテル、ポリアミ
ド、ポリカーボネート、ポリアセタール、アクリロニト
リルブタジエンスチレン、ポリスチレン、ハイインパク
トポリスチレン（ＨＩＰＳ）、ポリウレタン、ポリフェ
ニレンオキサイド、ポリ酢酸ビニル、ポリフッ化ビニリ
デン、ポリテトラフルオロエチレン、アクリロニトリル
−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ）、アクリロニト
リル−エチレン／プロピレンゴム−スチレン樹脂（ＡＥ
Ｓ）及びアクリロニトリル−アクリルゴム−スチレン樹
脂（ＡＡＳ）などのスチレン系樹脂及びアクリル樹脂、
塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、などの各樹脂及
び共重合体からなる材料の組み合わせが好ましい。

【００２９】本発明における芯金（金属層）としては、
例えばアルミニウム、銅、鉄、またはこれらを含む合金
などの良導体が好適に用いられる。本発明に用いられる
芯金は、０．１〜１．５ｍｍ程度の厚さを有する金属管
であっても、また棒状であってもよい。

【００３０】次に、本発明において用いられる機能性複
層膜について説明する。本発明における機能性複層膜は
予めシームレスチューブの形態に成膜された重合体であ
って、前記芯金（金属層）外周上の発泡弾性体層に外嵌
し、密着させて被覆する。

【００３１】例えば、図２に示す装置により１回の操作
で所望層数の機能性複層膜３を形成することができる。
図２の（ａ）は２種２層用、（ｂ）は２種３層用、
（ｃ）は３種３層用である。

【００３２】この場合に使用される樹脂、エラストマー
及び共重合体などは前記したものであり、後述する導電
材などを適宜配合することにより、所望の特性を有する
チューブ構成が得られる。

【００３３】更に、上記ゴム、熱可塑性エラストマー及
び熱可塑性樹脂から選ばれた２種以上の重合体からなる
ポリマーアロイまたはポリマーブレンドも使用できる。

【００３４】本発明の機能性複層膜のチューブは上記各
種重合体と、下記の導電材及び必要ならばその他の添加
剤からなる導電性重合体組成物を押出成形法、射出成形
法及びブロー成形法などによりチューブ状に成膜するこ
とにより得ることができる。上記各種成形法のうちでは
押出成形法が特に好適である。

【００３５】更には、形成するチューブの各薄膜層の膜
厚均一性、また導電材などの分散性がより均一であるも
のを得るためには、縦型のチューブ押出し機（図３）を
使用する。

【００３６】なお、上記導電材としては、公知の素材が
使用でき、例えば、カーボンブラック及びグラファイト
などの炭素微粒子；ニッケル、銀、アルミニウム及び銅
などの金属微粒子；酸化スズ、酸化亜鉛、酸化チタン、
酸化アルミニウム及びシリカなどを主成分とし、これに
原子価の異なる不純物イオンをドーピングした導電性金
属酸化物微粒子；炭素繊維などの導電性繊維；ステンレ
ス繊維などの金属繊維；炭素ウイスカやチタン酸カリウ
ムウイスカの表面を金属酸化物や炭素などにより導電化
処理した導電性チタン酸カリウムウイスカなどの導電性
ウイスカ；及びポリアニリン及びポリピロールなどの導
電性重合体微粒子などが挙げられる。

【００３７】本発明に用いられる機能性複層膜のチュー
ブは単に上記各種成形法により形成しただけでも使用で
きるが、例えばより優れた耐久性や耐環境性などを得る
ことを目的として、上記各種成形法により得られたシー
ムレスチューブを更に架橋させて導電性架橋重合体とす
ることもできる。チューブ状に成膜された導電性重合体
を架橋させる方法としては、重合体の種類に応じて硫
黄、有機過酸化物及びアミン類などの架橋剤を予め添加
しておき、高温下に架橋結合を生成させる化学的架橋法
や、電子線やγ線などの放射線を照射することにより架
橋させる放射線架橋法などが有効である。上記各種架橋
法のうちでは電子線架橋法が架橋剤またはその分解生成
物の移行による被帯電体の汚染の恐れがなく、更に、高
温処理の必要がない点及び安全性の点で好ましい。

【００３８】本発明に用いられる機能性複層膜の抵抗値
は、１０⁴ 〜１０⁷ Ω・ｃｍであることが好ましく、特
には１０⁵ 〜１０⁶ Ω・ｃｍであることが好ましい。

【００３９】また、本発明においては、適切に機能分離
した極薄層のチューブが一体的に同時に形成されている
ので、各層を必要以上に厚い膜とすることもなく、全体
構成の中で、発泡弾性体層の柔軟性を効果的に引き出す
ことが可能となっている。

【００４０】本発明に用いられる機能性複層膜は種々の
方法で成膜することができるが、前記のように押出法が
好適である。即ち、予め重合体と導電材及び必要に応じ
て、架橋剤、安定剤及びその他の添加剤を混合したコン
パウンドを製造し、該コンパウンドを押出機によりリン
グ状スリットを有するダイスより押出し、冷却すること
によって連続的にシームレスチューブを製造することが
できる（図３）。冷却の途中でまたは冷却後再加熱して
空気加圧などの手段を用いてチューブ径を拡大すれば熱
収縮チューブが得られ、拡大処理をしなければ非熱収縮
チューブが得られる。

【００４１】本発明に用いられるシームレスチューブは
非熱収縮性と熱収縮性のいずれであってもよいが、実施
例では非熱収縮性のものを採用している。

【００４２】非熱収縮チューブである場合、発泡弾性体
層と機能性複層膜の密着性を確保するためにはチューブ
内径は発泡弾性体層外径以下であることが必要である。
圧縮空気を吹き込むことによりチューブ径を拡大させた
状態で芯金を有する発泡弾性体層を挿入し、空気圧を解
除すれば外嵌処理が完了する。

【００４３】一方、熱収縮チューブの場合、チューブ内
径は発泡弾性体層外径より大きいことが好ましく、芯金
を有する発泡弾性体層を挿入した後、恒温槽の中で所定
時間加熱するなどの方法で発泡弾性体層に密着するよう
チューブを熱収縮させることにより外嵌処理が完了す
る。しかし、熱収縮チューブの場合、収縮後の膜厚が最
終的な機能性複層膜の膜厚となるため、不測因子が入り
易く、膜厚や分散剤の均一性が得難い。

【００４４】次に、本発明に用いる押出し装置を図３に
より説明する。成形に用いるダイス４には、空気導入用
の中央通孔５の周囲に内外二重の環状の押出し流路６，
７が設けられており、成形に際しては中央通孔５から空
気を吹き込みながら、内側流路６に第１押出機８から機
能性複層膜を構成する内部層用エラストマーを、また外
側流路７に第２押出機９から機能性複層膜を構成する外
部層用エラストマーをそれぞれ加圧注入し、内部層３
（ｉ）と外部層３（ｏ）を重ね合わせ一体化して押し出
して得られた機能性複層膜のチューブ３の内部を空気で
膨らませながら、その外周に設けた水冷リング１０にて
冷却し、これをチューブ送り装置により引っ張り、所定
長さに順次切断し、帯電ローラ用の機能性複層膜とし
て、次工程にて、芯金１を有する発泡弾性体層に被覆す
る。図３中、チューブ送り装置の２２はタイミングプー
リー、２３は送りベルトである。

【００４５】このように、機能性複層膜のチューブ３を
多層同時押出し成形により形成することにより、単独で
チューブとして被覆することが困難な薄肉の層を含む機
能性複層膜を被覆することができる。

【００４６】本発明においては、例えば外部層に耐圧性
を持たせるべく０．１〜１．０ＭΩの抵抗の樹脂層を配
置し、内部層に０．０１〜１．０ＭΩの樹脂層を配置す
ることは容易で、帯電ローラの如き、ローラの表面電位
のコントロールが必要なローラには理想的な機能性複層
膜となる。

【００４７】複数のチューブを形成して、これを重ね合
せ一体とする工程が必要な場合、各層の材料が同種の樹
脂であれば、内外層間の接着性は問題ないものの、異種
の樹脂では各層間の接着性が不十分となり易い。これに
対し、本発明においては異種の樹脂を用いても、同時複
層押出し過程で高熱状態で接触することによって、複層
となって外に押出され、その状態で固定されるので、帯
電部材として十分な密着性が得られる。

【００４８】本発明により得られた機能性複層膜のチュ
ーブ３の内径は特に制限されるものではなく、これを用
いるローラの外径によって決定されるが、直径１０〜２
０ｍｍの小径チューブを使用するのが一般的である。

【００４９】本発明により得られた機能性複層膜のチュ
ーブ３を用いて帯電ローラや現像ローラを製造する場合
には、図１に示すように予め金属芯金１の外周に発泡弾
性体層２を被覆したローラの外周に、機能性複層膜のチ
ューブ３を嵌め込めばよい。

【００５０】この嵌め込みにおいて、機能性複層チュー
ブ３の内径は発泡弾性体層２の外径よりもやや小さめで
あることがローラの仕上がりにおいて皺などを生じない
ことから好ましく、例えば製品としてのローラの外径が
１２．０ｍｍで、機能性複層チューブ３の肉厚が内外層
を併せて０．１ｍｍの場合、芯金を有する発泡性弾性層
の外径を１１．９ｍｍにして、機能性複層膜のチューブ
３の内径を１１ｍｍ程度にすることが望ましい。

【００５１】また、機能性複層チューブ３の嵌め込みの
際に、必要に応じてその内面またはローラの外周にプラ
イマー処理して接着してもよいが、この処理を行わない
で圧着により固着することも可能である。

【００５２】

【作用】機能性複層チューブ３は内外層を同時に押し出
す縦型押出機成形により多層一体成形されているため、
内外層に機能分離させて肉厚を必要十分な厚みで、帯電
ローラの設計上必要とする抵抗値に広範囲に対応した抵
抗層を得ることができ、また、表面に離型性を持った薄
層を配置させることもでき、その結果、表面にピンホー
ルなどの不具合がなく、帯電ムラのない表面電位の安定
した帯電ローラを低コストで製造することが可能とな
る。

【００５３】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。

【００５４】（１）機能性複層膜の構成を抵抗調整層／
導電性制御層とした場合抵抗調整層は材料そのものが適切な抵抗値を有する樹脂
を用いてもよく、またはカーボン及び導電性金属酸化物
などの導電粉を混合して抵抗値を調整した樹脂でもよ
い。この例の各層材料を同時押し出しにより一体となっ
た複層の機能性チューブを形成することができる。本発
明においては、縦型押出し装置を用いてチューブの形成
を行う。横型の押出し装置では、押出されたチューブの
流れ方向が重力に対して直交した配置であるために、チ
ューブ円周方向に重力の影響が働き、特に押出された直
後の熱い状態でその影響を受けるため、本発明で用いる
電子写真用途には、精細性に欠けるものと考えられた。

【００５５】（実施例１）（芯金）芯金は、鉄材を押出し成形により、直径約５ｍ
ｍの棒材に押出し、長さ２６０ｍｍに切断後、これに化
学メッキを厚さ約３μｍ施したものを用意した。

【００５６】（発泡弾性体層の形成）内径４．５ｍｍ、
外径１１．５ｍｍのホース状の発泡弾性体層［（エチレ
ン−プロピレン−ジエン系ゴム（ＥＰＤＭ）に、加硫剤
と発泡剤を配合し、混合したものを押出し成形機により
ホース状に成形し、加硫缶内で発泡させたもの］を長さ
２２５ｍｍに切り、その中心孔に、前記した直径５ｍ
ｍ、長さ２６０ｍｍの芯金を挿入した。

【００５７】（機能性複層膜のチューブ形成）機能性複
層膜の外部層の材料として、スチレン系の樹脂（スチレ
ン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合樹脂、商品
名ダイナロン、日本合成ゴム社製）１００重量部、ポリ
エチレン２０重量部及びカーボンブラック（商品名ケッ
チェンブラックＥＣ、ライオンアクゾ社製）１５重量部
をＶ型ブレンダーで数分間混合した。これを更に加圧式
ニーダーを用いて１９０℃で１０分間溶融混練した。更
に、冷却後、粉砕機で粉砕し、単軸押出し機でペレット
化した。

【００５８】内部層の材料として、ポリウレタンエラス
トマー１００重量部、カーボンブラック（ケッチェンブ
ラックＥＣ）１５重量部、酸化マグネシウム１０重量部
及びステアリン酸カルシウム１重量部を、外部層の材料
と同様の工程でペレット化した。

【００５９】縦型押出し機（プラ技研社製の特注品、図
３参照）を用いて、これらを一つのクロスヘッドで２重
層となるように合流し、適温の熱水（４０℃〜９０℃）
１０中に押出し、更に冷却し引き取った（２２，２
３）。このようにして、外径約１１ｍｍの機能性複層膜
のチューブを得た。内径４．５ｍｍ、外径１１．５ｍｍ
のホース状の発泡弾性体層を長さ２２５ｍｍに切り、径
５ｍｍ×長さ２６０ｍｍの芯金（金属層）を挿入した。
これに上記機能性複層チューブ３を２３０ｍｍ長さに切
断したものを、チューブ被覆装置（不図示）により発泡
弾性体層外周に嵌め込み、圧密着させた。なお、機能性
複層膜の内部層の抵抗値Ｒｉ（０．１ＭΩ）と外部層の
抵抗値Ｒｏ（０．２ＭΩ）との比Ｒｉ／Ｒｏは、０．５
となり、０．１＜Ｒｉ／Ｒｏ＜１．０の範囲にあり、使
用目的範囲内で、何ら不都合はなかった。

【００６０】この帯電ローラをＬＢＰ（レーザービーム
プリンター；ヒューレットパッカード社製レーザージェ
ット２−Ｐ）の一次帯電器に用いて画像形成を行った結
果、機能性複層膜３と発泡弾性体層２の間に隙間が発生
することなく、機能性複層膜３に皺が寄ることもなく、
良好な画像が得られた。なお、帯電ローラの電気抵抗は
図４に示したように、帯電ローラ１′の外周面に１ｃｍ
幅の銅板２５を巻き付け、芯金１と銅板２５との間に電
源２４より１０００Ｖの電圧を印加し、このとき流れる
電流値Ｉから抵抗値Ｒを式Ｒ＝Ｖ／Ｉにより求めた。

【００６１】（実施例２）実施例１において、外部層の
外周に更に極薄膜の離型性層を設けた以外は同様にして
帯電部材を作製した。この場合、図２（Ｃ）の装置が好
ましく用いられる。

【００６２】離型性層材料は、一般的なフッ素樹脂のグ
レードが使用できるが、チューブ形状に押出し成形する
際の成形性を考慮すると、所謂、軟質フッ素樹脂の適用
が望ましい。

【００６３】代表的な材料としてはセントラル硝子製の
「セフラルソフト」の各種グレードがある。幹ポリマー
にフッ化ビニリデン（ＶＤＦ）系の共重合フッ素ゴムを
用い、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）を枝ポリ
マーに用いたもので、前記した機能性複層膜の内部層、
外部層の融点に近く調製されたものならば使用可能範囲
にある。

【００６４】ここでは、標準グレードのＧ１５０を使用
した。

【００６５】セフラルソフトＧ１５０；１５０重量部、
熱可塑性ポリウレタンエラストマー：１０重量部、カー
ボンブラック；１５重量部を溶融混合しペレット化した
後、機能性複層膜となるチューブ押し出し成形装置の供
給口に供給し、複層膜を形成した。

【００６６】上記帯電ローラの局所的抵抗値を次の方法
により測定した。即ち、図４に示すように帯電ローラ
１′上に幅１０ｍｍのアルミ箔（または銅薄板）２５を
巻き、芯金と該アルミ箔などの間に電源２４より直流２
５０Ｖを印加し、そのときに流れる電流を計測し、芯金
とアルミ箔などの間の抵抗値を算出した。そして、アル
ミ箔などの位置を移動することにより、帯電ローラの長
手方向の抵抗値の局所的な変動を測定した。このように
して測定した上記帯電ローラの局所的抵抗値は０．６〜
０．９ＭΩであり、極めて均一性が高いことがわかっ
た。なお、機能性複層膜の内部層の抵抗値Ｒｉ（０．２
ＭΩ）と外部層の抵抗値Ｒｏ（０．８ＭΩ）との比Ｒｉ
／Ｒｏは、０．２５であり、０．１＜Ｒｉ／Ｒｏ＜１．
０の範囲にあり、使用目的範囲内で、何ら不都合はなか
った。

【００６７】しかしながら、上記比が、０．１＜Ｒｉ／
Ｒｏ＜０．５の範囲で、より望ましい結果が得られてい
る。更に、目視により上記帯電ローラの表面を観察した
結果、凹凸及び皺などの不都合は見られなかった。

【００６８】次に、上記帯電ローラをカートリッジ（商
品名ＥＰ−Ｌ、キヤノン社製）に搭載し、該カートリッ
ジをレーザービームプリンター（商品名ＬａｓｅｒＳ
ｈｏｔＡ４０４、キヤノン社製）に装着して２５℃、
５０％ＲＨの環境下で３５００枚の画像を出力し、目視
により出力画像の画質を評価した結果、全く異常が認め
られなかった。

【００６９】（比較例１）実施例１に対応するものであ
る。

【００７０】実施例１において、発泡弾性体層までは同
様に形成した。次に、実施例１と同じ材料の内部層と外
部層の被覆チューブを別々に形成し順次被覆した。な
お、それぞれの層の厚みは、単一層でチューブ形成及び
被覆可能な厚みである外部層約３００μｍ、内部層約５
００μｍとした。

【００７１】実施例１と同様に画像評価をした結果、初
期画像では問題はなかったが、高温高湿（３２．５℃、
８５％ＲＨ）環境下あるいは低温低湿（１５℃、１０％
ＲＨ）環境下では、画像出力枚数が増えるに従って画像
欠陥が現れ、１０００枚を超えると顕著になった。た。
これは、チューブ形状で押出されて、冷却されていくの
に要する時間が長く、チューブが押出し機から引き出さ
れる間に長手方向に延伸力が掛かるため、チューブに配
合した導電材粒子の配向に起因して画像上の欠陥が現れ
たものと思われる。但し、１０００枚で判断のつかない
ものは、４０００枚まで画像出しを行い、確認した。

【００７２】また、実施例１と同様の方法で帯電ローラ
の局所的抵抗値を測定したところ、実施例１より不均一
であることが分った。また、この比較例の内部層の抵抗
値Ｒｉは０．４ＭΩであり、外部層の抵抗値Ｒｏは０．
３ＭΩであり、その比Ｒｉ／Ｒｏは１．３であり、０．
１＜Ｒｉ／Ｒｏ＜１．０の範囲に収まらなかった。

【００７３】なお、帯電ローラ表面の凹凸は、実施例、
比較例共に問題になるようなものは観測されなかった。
ちなみに、Ｒｉが大きい試料では、帯電部材の形態とな
ったときの抵抗が大きくなり、印加電圧を当初の設計値
より高くしなくてはならなく、また、Ｒｉが小さ過ぎる
と、直接外部層に電圧がかかるため、耐圧性に問題がで
る。Ｒｏが大き過ぎると耐圧性は改善されるが、電荷の
離れが良くなく、小さ過ぎると、耐圧性に問題がでる。

【００７４】図５に本発明の帯電部材を有するプロセス
カートリッジを有する電子写真装置の概略構成を示す。

【００７５】図において、１は電子写真感光体であり、
矢印方向に所定の周速度で回転駆動される。感光体１３
は、回転過程において、本発明の帯電部材１′によりそ
の周面に正または負の所定電位の均一帯電を受け、次い
で、スリット露光やレーザービーム走査露光などの像露
光手段（不図示）からの画像露光光１４を受ける。こう
して感光体１３の周面に静電潜像が順次形成されてい
く。

【００７６】形成された静電潜像は、次いで現像手段１
５によりトナー現像され、現像されたトナー現像像は、
不図示の給紙部から感光体１３と転写手段１６との間に
感光体１３の回転と同期取りされて給紙された転写材１
７に、転写材１６により順次転写されていく。

【００７７】像転写を受けた転写材１７は、感光体面か
ら分離されて像定着手段１８へ導入されて像定着を受け
ることにより複写物（コピー）として装置外へプリント
アウトされる。

【００７８】像転写後の感光体１３の表面は、クリーニ
ング手段１９によって転写残りトナーの除去を受けて清
浄面化され、繰り返し像形成に使用される。

【００７９】本発明においては、上述の電子写真感光体
１３、帯電部材１′、現像手段１５及びクリーニング手
段１９などの構成要素のうち複数のものをプロセスカー
トリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカ
ートリッジを複写機やレーザービームプリンターなどの
電子写真装置本体に対して着脱可能に構成してもよい。
例えば、現像手段１５及びクリーニング手段１９を感光
体１３及び帯電部材１′と共に一体に支持してカートリ
ッジ化して、装置本体のレール２０などの案内手段を用
いて装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジ２１と
することができる。

【００８０】また、画像露光光１４は、電子写真装置が
複写機やプリンターである場合には、原稿からの反射光
や透過光、あるいは、センサーで原稿を読取り、信号化
し、この信号に従って行われるレーザービームの走査、
ＬＥＤアレイの駆動及び液晶シャッターアレイの駆動な
どにより照射される光である。

【００８１】このように、実施例１、２及び比較例１の
帯電部材が組み込まれたプロセスカートリッジを用いた
画像形成装置により評価を行っている。

【００８２】

【発明の効果】以上のように、本発明の帯電部材は、抵
抗値の局所的不均一が少なく、表面平滑性が良好である
など優れた特性を有している。

【００８３】また、本発明の帯電部材の製造方法によれ
ば、機能性複層膜のチューブの内外層の肉厚を１０μｍ
程度の薄肉から数ミリの厚肉までの範囲で自由にコント
ロールして、帯電部材の設計上必要とする抵抗値に広範
囲に対応した抵抗層を得ることができ、これによって表
面にピンホールなどの不具合がなく、帯電ムラのない表
面電位の安定した帯電部材を低コストで製造することが
可能となる。

【００８４】更に、本発明の帯電部材の製造方法によれ
ば、従来有機溶剤を使用して複数回の塗布工程及び乾燥
工程を必要とし、多くの手間及びコストを要していた導
電性膜の形成工程を、複数層であっても単純な作業で効
率的に行うことができ、帯電部材の製造コストを効率的
に引き下げると共に、作業環境の改善を図ることができ
る。また、薄膜のチューブを複数層同時に押出し形成
し、発泡弾性体層に被覆するので、工程数が少なく、そ
の分低コスト化が図れる。また、必要とされる機能を各
薄膜部分に受け持たせて複層構成とすることにより、多
様な要求特性を満たすことのできる帯電ローラを容易に
具現化できる。

【００８５】また、上記帯電部材または上記製造方法に
より製造された帯電部材を有するプロセスカートリッジ
及び電子写真装置によれば、低温低湿から高温高湿環境
下まで画像欠陥のない良好な画像の出力が長期間維持で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯電部材（帯電ローラ）の一例の縦断
正面図である。

【図２】本発明に用いる機能性複層膜のチューブの各種
の複層に対応した縦型押出し機の概略縦断正面図であ
る。

【図３】本発明に用いる機能性複層膜のチューブの縦型
押出し機の一例の縦断正面図である。

【図４】本発明に用いる帯電ローラの局所抵抗測定装置
の模式図である。

【図５】本発明の帯電部材を有するプロセスカートリッ
ジを有する電子写真装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１芯金（金属層）１′ 帯電部材（帯電ローラ）２発泡弾性体層３機能性複層膜３（ｉ）内部層３（ｏ）外部層４ダイス５中央通孔６押出し流路７押出し流路８第１押出機９第２押出機１０水冷リング１１電極板（銅板、アルミ箔）１２電源１３感光体１４画像露光光１５現像手段１６転写手段１７転写材１８像定着手段１９クリーニング手段２０レール２１プロセスカートリッジ２２タイミングプーリー（チューブ送り装置部）２３送りベルト（チューブ送り装置部）２４評価装置用電源２５評価装置用電極板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者塚本忠紀茨城県稲敷郡茎崎町茎崎1888−２キヤノン化成株式会社内 (72)発明者山田大輔茨城県稲敷郡茎崎町茎崎1888−２キヤノン化成株式会社内 (72)発明者都留誠司東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯金と、該芯金外周上の発泡弾性体層
と、該発泡弾性体層外周上の機能性複層膜とを有する帯
電部材において、該機能性複層膜として、単独でチュー
ブとして形成し被覆することが困難な薄肉の層を含む複
数層からなる複層チューブが該発泡弾性体層外周に被覆
されていることを特徴とする帯電部材。
【請求項２】芯金と、該芯金外周上の発泡弾性体層
と、該発泡弾性体層外周上の機能性複層膜とを有する帯
電部材の製造方法において、該機能性複層膜の被覆を、
単独でチューブとして形成し被覆することが困難な薄肉
の層を含む複数層を縦型押出し機により同時に押出して
複層チューブを形成した後、該複層チューブを該発泡弾
性体層外周に被覆することによって行うことを特徴とす
る帯電部材の製造方法。
【請求項３】該機能性複層膜が内部層と外部層の２層
からなり、該内部層の抵抗値Ｒｉと該外部層の抵抗値Ｒ
ｏとの比Ｒｉ／Ｒｏが０．１〜１．０であり、かつ０．
０１ＭΩ＜Ｒｉ，Ｒｏ＜１ＭΩ、Ｒｉ＜Ｒｏである請求
項１記載の帯電部材。
【請求項４】電子写真感光体及び帯電部材、電子写真
感光体、帯電部材及び現像手段及びクリーニング手段の
一方または両方の手段を一体に支持し、電子写真装置本
体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、該
帯電部材が、該電子写真感光体に接触配置され、電圧を
印加されることにより該電子写真感光体を帯電する帯電
部材であって、請求項１または３記載の帯電部材または
請求項２記載の製造方法により製造された帯電部材であ
ることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項５】電子写真感光体、帯電部材、露光手段、
現像手段及び転写手段を有する電子写真装置において、
該帯電部材が、該電子写真感光体に接触配置され、電圧
を印加されることにより該電子写真感光体を帯電する帯
電部材であって、請求項１または３記載の帯電部材また
は請求項２記載の製造方法により製造された帯電部材で
あることを特徴とする電子写真装置。