JPH11352752A

JPH11352752A - 電子写真用接触帯電部材および電子写真装置

Info

Publication number: JPH11352752A
Application number: JP16344398A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sakogawa; 佐子川　　広一; Manabu Nishikawa; 西川　　学; Hirobumi Nakayama; 博文中山; Takashi Fukada; 崇深田
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1998-06-11
Filing date: 1998-06-11
Publication date: 1999-12-24
Anticipated expiration: 2018-06-11
Also published as: JP3747633B2

Abstract

(57)【要約】【課題】長期の使用においても汚れの付着がなく、鮮
明な画像を得ることのできる接触帯電部材および電子写
真装置を提供。【解決手段】疎水性弾性体を用いて電子写真感光体と
の接触面を形成し、その表面の純水接触角を９０度以上
としたことを特徴とする電子写真用接触帯電部材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は接触帯電部材および
電子写真装置に関するものである。更に詳しくは、汚れ
の付着がなく鮮明な画像を得ることのできる接触帯電部
材および電子写真装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機、プリンター、ファクシミリなど
の電子写真装置においては、感光体を帯電装置で帯電さ
せるプロセスを必要とする。帯電装置としては、大別し
て接触帯電装置と非接触帯電装置がある。前者の接触帯
電装置は非帯電体としての感光体表面に、接触帯電用部
材を接触させ、この接触帯電用部材に電圧を印加するこ
とによって、感光体表面を所定の電位に帯電させるもの
である。

【０００３】この接触帯電装置は、後者の例えばコロナ
放電を利用した非接触帯電装置に比して印加電圧を低く
抑えることができ、また、帯電時のオゾンの発生を低減
することが可能であるなどの利点がある。しかし、接触
帯電方式は、長期の使用に伴い、押しつぶされた残留ト
ナーなどの汚染物が感光体に固着し、帯電不良、ひいて
は画像不良を引き起こすという問題があり、その対策と
して、最外層に疎水化表面処理された無機粒子を配合し
て感光体表面を疎水化し、トナーの残留を防止すること
が行われている。しかしながら、かかる残留トナー防止
策はある程度の効果をあげてはいるが画像不良は依然と
してある程度の密度で観察され、特に、接触帯電装置を
有する電子写真装置の場合に、問題となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、長期の使用
においても汚れの付着がなく、鮮明な画像を得ることの
できる接触帯電部材および電子写真装置を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討した結果、接触帯電装置を含む電
子写真装置においては、感光体とこれを帯電する接触帯
電用部材が直接接触しているために、感光体表面のみな
らず、接触帯電部材側にもトナーが残留、固着し、かか
る残留トナーが、感光体の帯電不良箇所を発生させ、あ
るいは、感光体表面に戻ることにより画像不良が起こっ
ていることを見出した。また、接触帯電部材の表面を純
水接触角が特定の値以上になるまで疎水化することによ
り、画像不良を劇的に減少し得ることを見出し、本発明
に到達した。

【０００６】本発明は、残留トナーなどの汚染物の固着
を防止し、長期にわたって安定した帯電特性を維持し、
良好な画像形成を可能とした接触帯電用部材および電子
写真装置を提供するものである。すなわち、本発明は疎
水性弾性体を用いて電子写真感光体との接触面を形成
し、その表面の純水接触角を９０度以上としたことを特
徴とする電子写真用接触帯電部材を提供するものであ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】電子写真装置１は、図１に示すよ
うに、電子写真感光体、図においてはドラム状の電子写
真感光体２を有し、該感光体２の周囲には、帯電機構
３、露光機構４、トナーによって画像を生じさせる現像
機構５およびクリーナー６を有し、目的に応じて、画像
を一旦転写する中間転写ベルト７、転写用荷電器８を設
けて、中間転写ベルト７に転写された画像を用紙９に転
写されるように構成されている。

【０００８】本発明は、帯電機構３が、電子写真感光体
との接触面が疎水性弾性体で形成され、その表面を純水
の接触角が９０度以上とされる。接触帯電部材の構造は
特に制限はなく、帯電ローラ、帯電ブレード、帯電ブラ
シ、帯電フィルムなどを用いることができるが、帯電ロ
ーラが最も好適に使用することができる。

【０００９】以下、本発明接触帯電部材を帯電ローラを
例にとって説明する。帯電ローラ１１としては、図２に
示すように、ローラ状の芯金１２の外周に弾性体によっ
て弾性体層１３が形成される。本発明において弾性体と
はその成形体が可撓性を示し得るものを広く意味し、ゴ
ム状弾性を有するエラストマーからある程度硬質の樹脂
状のものを意味するが帯電ローラ１としては、ある程度
ゴム的性質を有するものが好ましく、加硫ゴム、注型ゴ
ム、熱可塑性エラストマーなどのベース樹脂が用いられ
る。

【００１０】接触帯電部材１１の感光体との接触面を形
成する弾性体は、導電性を有することが望ましく、導電
性成分が添加される。導電性成分としては、カーボンブ
ラック、金属粉、金属酸化物粉などの導電性フィラーや
四級アンモニウム塩などの吸湿型導電剤をはじめ、公知
のものを用いることができる。

【００１１】導電性成分の配合量としては、体積固有抵
抗率が、１×１０⁴〜１×１０¹⁰Ω・ｃｍになるように
調製することが好ましい。弾性体層１３は、必要に応じ
て導電性あるいは弾性の異なる２以上の弾性体を積層す
ることもできる。本発明の帯電ローラは必要に応じて保
護層１４を有するものを用いることができる。

【００１２】保護層１４を形成する場合、弾性体が用い
られ、熱可塑性樹脂、溶媒可溶性樹脂などをベース樹脂
として用いることができる。従って、保護層１４は弾性
体層１３の一部を形成するものである。保護層１４は、
抵抗値にも特に制限はなく、必要に応じて誘電体をベー
ス樹脂に選択したり、導電性成分を配合することによ
り、所望の物性を得ることができる。本発明において
は、接触帯電部材１１の最外層表面を純水接触角９０度
以上の疎水性とされる。

【００１３】接触帯電部材１１の最外層の純水接触角を
９０度以上に設定することにより、残留トナーなどの汚
染物固着を防止することができる。具体的には、９５度
以上が好ましく、１０５度以上であればさらに好まし
い。一般に接触帯電部材１１に用いられる弾性体層１
３、保護層を用いるときは保護層１４などの最外層は、
ポリウレタンやポリアミドなど、純水接触角があまり高
くないものが多く用いられるが、最外層のベースに用い
る樹脂の純水接触角物性が低い樹脂であっても、無機粒
子、好ましくは表面疎水化無機粒子を分散させることに
より、純水接触角の高い最外層を得ることができる。

【００１４】無機粒子としては、例えば酸化セリウム、
酸化クロム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸
化ケイ素、酸化錫、酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化チ
タンなどの酸化物二硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫
酸アルミニウムなどの硫酸塩；珪酸カルシウム、珪酸マ
グネシウムなどの珪酸塩；チッ化ホウ素、チッ化チタン
などのチッ化物；炭化ケイ素、炭化チタン、炭化ホウ
素、炭化タングステン、炭化ジルコニウムなどの炭化
物；ホウ化ジルコニウム、ホウ化チタンなどのホウ化物
などが挙げられ、これらのうち１種を、または、必要に
応じて２種以上が用いられる。

【００１５】無機粒子の物性に特に制限はないが、粒径
が大きすぎると、分散不良を生じることがあるので、１
μｍ以下が好ましく、１００ｎｍ以下であるとさらに好
ましい。また、無機粒子の表面を疎水化処理すると、撥
水効果を付与し、トナーの固着をさらに防ぐことができ
るようになるので、特に好ましい。

【００１６】疎水化処理としては、アルキル処理、アル
キルシラン処理、ハロゲン化アルキルシラン処理などの
手法を好適に用いることができる。これらの無機粒子お
よび疎水化無機粒子は、日本アエロジル（株）などか
ら、市販品を入手することができる。配合量は、比率が
高いほど残留トナー固着を防ぐ効果が増すので、最外層
において１重量％以上が好ましく、１０重量％以上であ
るとさらに好ましい。また、多くなりすぎると、ローラ
が固くなりすぎるなどの問題が生じることがあるので、
５０重量％以下が好ましく、３０重量％以下であるとさ
らに好ましい。

【００１７】図３は、帯電ブレード１４を示すもので、
芯金１２の表面に弾性体層１３が形成されており、最外
層表面の純水接触角が９０度以上とされる。また、本発
明においては、電子写真用感光体２についてもその表面
を疎水性化することが望ましい。感光体の構成として
は、積層型、単層型などを用いることができる。また、
必要に応じ、磨耗防止などを目的とし、オーバーコート
層を用いることもできる。

【００１８】積層型感光体の場合その電荷発生層に使用
される電荷発生材料としては、例えば、セレニウム、お
よびその合金、硫化カドミニウム、その他無機系光導電
材料、フタロシアニン顔料、アゾ顔料、キナクリドン顔
料、インジゴ顔料、ペリレン顔料、多環キノン顔料、ア
ントアントロン顔料、ベンズイミダゾール顔料などの有
機顔料等各種が使用できるが、中でもフタロシアニン顔
料、特にチタニルフタロシアニンは、感度、帯電性、繰
り返し安定性に優れているため良好な電子写真特性を示
す。

【００１９】これらの微粒子を例えば、ポリエステル樹
脂、ポリビニルアセテート、ポリアクリル酸エステル、
ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビニルアセトア
セタール、ポリビニルプロピオナール、ポリビニルブチ
ラール、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹
脂、セルロースエステルなどの各種バインダー樹脂で結
着した形で使用される。

【００２０】この場合の使用比率はバインダー樹脂１０
０重量部に対して３０から５０重量部の範囲より使用さ
れ、その膜厚は通常０．１μｍから１μｍ、好ましく
は、０．１５μｍから０．６μｍが好適である。電荷移
動層の電荷移動材料としては、例えば、２，４，７−ト
リニトロフルオレノン、テトラシアノキノジメタンなど
の電子吸引性物質、カルバゾール、インドール、イミダ
ゾール、オキサゾール、ピラゾール、オキサジアゾー
ル、ピラゾリン、チアジアゾールなどの複素環化合物、
アニリン誘導体、或いはこれらの化合物からなる基を主
鎖もしくは側鎖に有する重合体などの電子供与性物質が
挙げられる。

【００２１】これらの電荷移動材料とともに必要に応じ
てバインダー樹脂が配合される。好ましいバインダー樹
脂としては、例えばポリメチルメタクリレート、ポリス
チレン、ポリ塩化ビニル等のビニル重合体、およびその
共重合体、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエス
テルカーボネート、ポリスルホン、ポリイミド、フェノ
キシ、エポキシ、シリコーン樹脂等があげられ、またこ
れらの部分的架橋硬化物も使用できる。また電荷移動層
には、必要に応じて酸化防止剤、増感剤等の各種添加剤
を含んでいても良い。電荷移動層の膜厚は、１０〜４０
μｍ、好ましくは、１３〜３５μｍの厚みで使用される
のがよい。

【００２２】単層分散型の場合前述の電荷発生材料およ
び電荷移動材料を例えば、ポリエステル樹脂、ポリビニ
ルアセテート、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリ
ル酸エステル、ポリエステル、ポリカーボネート等のバ
インダー樹脂で結着した形で使用される。この場合バイ
ンダー樹脂１００重量部に対して電荷発生材料は１から
５０重量部、電荷移動材料は３０から１５０重量部の範
囲より使用されるのが好ましい。また膜厚は通常５から
５０μｍ、好ましくは１０から３５μｍが好適である。
また必要に応じて酸化防止剤、増感剤等の各種添加剤を
含んでいても良い。

【００２３】感光体最外層の純水接触角も接触帯電部材
同様、９０度以上と高く設定することにより、残留トナ
ーなどの汚染物の固着を防止する事ができるので、好ま
しい。具体的には、９５度以上が好ましく、１０５度以
上であればさらに好ましい。最外層のベースに用いる樹
脂が純水接触角の低いものであっても、接触帯電部材の
最外層同様、無機粒子、好ましくは表面疎水化無機粒子
を分散させることにより、純水接触角の高い最外層を得
ることができる。

【００２４】感光体２としては、円筒状の感光ドラム
や、フィルム状の感光ベルトなどが好適に用いられる。
該感光体２に接触帯電用部材１１が、設定された接触圧
力をもって接触して配置され、接触帯電用部材からのび
る電極が電源に接続され、接触帯電用部材に導電性ロー
ラを用いた場合は、芯金が電極としての役割を果たす。

【００２５】電極に印加されたバイアスは、接触帯電用
部材１１を介して感光体に印加され、感光体表面を帯電
する仕組みになっている。また、接触帯電部材あるいは
感光体として純水接触角の高いものを用いることによ
り、感光体の汚染を低減することができる。１０５度以
上が好ましく、１２０度以上であれば汚染を極度に抑え
ることができるので特に好ましい。

【００２６】しかしながら、接触帯電用部材１１と感光
体２の純水接触角の差異が大きすぎると、各々の値がた
とえ１００度を越えていても長期にわたる使用により、
接触角の低い方に選択的に汚染物が累積してしまう問題
が生じる。この問題は、接触帯電部材１１と感光体２の
純水接触角の差異が小さい組み合わせを用いると、汚染
物が片側に累積する前に、それぞれのクリーニングブレ
ードなどでの清掃機構により除去される確率が高くなる
ので、総合的効果として抑制することができる。具体的
には、接触帯電用部材と感光体の純水接触角の差異が１
０度以下が好ましく、５度以下であれば選択的な汚染が
低減されるので特に好ましい。上記のように、接触帯電
方式は、感光体に接触帯電用部材が設定された接触圧力
をもって接触して配置されるため、接触部に残留トナー
などの汚染物が入り込むと、接触圧力により押しつぶさ
れて、一部は固着してしまう問題が生じるが、本発明は
かかる障害が一掃される。

【００２７】

【実施例】本発明について、実施例により、更に具体的
に説明するが、本発明の要旨を越えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。尚、以下の評価雰囲気
は全て２５℃、５０％ＲＨであり、本実施例に使用した
原料、手法、評価方法は以下の通りである。

【００２８】○導電性ローラ・ベース層原料スチレン系熱可塑性エラストマー（三菱化学（株）製
ラバロンＴ３２０ＣＪＩＳ−Ａ硬度１５）カーボンブラック（三菱化学（株）製３０３０Ｂ）

【００２９】・ベース層用樹脂混練方法各原料を表１の配合比にて、二軸混練押出機「ＰＣＭ４
５」（池貝機販（株）製）を用いて混練、造粒して熱可
塑性エラストマー組成物のペレットを得た。・ベース層成形方法上記ペレットを、下記条件で、クロスヘッドダイを有す
る直径４０ｍｍ押出機を用いて導電性ローラを製造し
た。成形温度；１９０℃ 使用芯金形状；直径８ｍｍ、全長３４０ｍｍ（ＳＵＳ）ローラ形状；芯金上に３．５ｍｍ厚で形成（全体の直径１５ｍｍ）

【００３０】・保護層原料アルコール可溶性ナイロン（デュポン（株）製エルバ
ミド）表面疎水化ＳｉＯ₂（日本アエルジル（株）製アエロ
ジルＲ８１２）・保護層形成各原料を表１に記載の配合比、濃度に調整後、ディップ
コート手法により、保護層を形成した。

【００３１】○感光体・ＣＧＬ塗布液オキシチタニウムフタロシアニン１０重量部に、ポリビ
ニルブチラール（電気化学工業（株）製：デンカブチラ
ール＃６０００−Ｃ）５重量部に１，２−ジメトキシエ
タン５００重量部を加え、サンドグラインドミルで粉
砕、分散処理を行ってＣＧＬ塗布液を調液した。・ＣＴＬ塗布液次に示すヒドラゾン化合物Ａ、

【００３２】

【化１】次に示すヒドラゾン化合物Ｂ、

【００３３】

【化２】下記シアノ化合物、

【００３４】

【化３】および下記に示すポリカーボネート樹脂

【００３５】

【化４】

【００３６】を１，４−ジオキサンに溶解させた液に、
表面疎水化ＳｉＯ₂（日本アエルジル（株）製アエロ
ジルＲ８１２）を添加混合した。各原料の配合比は表１
に示す通りである。表面を鏡面仕上げした肉厚１ｍｍ、
外径３０ｍｍ、長さ２５４ｍｍのアルミシリンダーにＣ
ＧＬ塗布液を浸漬塗布し、乾燥後の着量が０．３ｇ／ｍ
²になるよう電荷発生層を設けた。

【００３７】更にこのシリンダーをＣＴＬ塗布液に浸漬
塗布し、乾燥後の膜厚が１７μｍとなるように電荷移動
層を設けた。 ○接触帯電装置および画像形成装置上述の接触帯電部材としての導電性ローラと感光体を画
像形成装置の接触帯電装置として所定の位置に設置。

【００３８】○評価・純水接触角ゴニオメーター式接触角測定器によって測定。測定液
は、精密蒸留水を用いた。

【００３９】・画像評価室温２５℃、湿度５０％ＲＨ環境下で、画像出力を５万
枚実施し、出力画像を目視にて評価した。 ◎ ；画像良好 ○ ；軽微な画像不良発生 × ；帯電不良画像発生 ××；帯電不良画像発生

【００４０】・帯電ローラの汚染度評価画像出力のすんだ画像形成装置から帯電ローラを取り出
し、残留トナーの固着などの汚染度を目視で評価した。 ◎ ；汚染微 ○ ；軽微な汚染 × ；汚染大 ××；汚染激

【００４１】・感光体の汚染度評価画像出力のすんだ画像形成装置から感光体を取り出し、
残留トナーの固着などの汚染度を目視で評価した。 ◎ ；汚染微 ○ ；軽微な汚染 × ；汚染大 ××；汚染激

【００４２】○結果結果一覧を別表に示す。 ○実施例１表１に示す通り、汚染起因による画像不良の少ない画像
を得た。 ○実施例２実施例１よりも、純水接触角の高い帯電ローラを用いる
ことにより、画像出力後の帯電ローラの汚染は減少し
た。画像評価結果は、実施例１とほぼ同レベルであっ
た。

【００４３】○実施例３実施例１よりも、純水接触角の高い感光体を用いること
により、画像出力後の感光体の汚染は減少した。画像評
価結果は、実施例１とほぼ同レベルであった。 ○実施例４実施例１よりも、純水接触角の高い帯電ローラおよび純
水接触角の高い感光体を用いることにより、画像出力後
の帯電ローラおよび感光体の汚染は減少した。汚染起因
による画像不良は実施例１よりも少ない良好な画像を得
た。

【００４４】○比較例１帯電ローラ、感光体ともに純水接触角の低いものを用い
たため、画像出力後の汚染は帯電ローラ、感光体ともに
大きかった。画像評価では帯電ローラ、感光体ともに汚
染が大きかったことに起因した画像不良が発生した。

【００４５】○比較例２比較例１よりも純水接触角の高い感光体を用いることに
より、画像出力後の感光体の汚染は減少した。しかし、
帯電ローラの汚染は、比較例１よりも大きかった。画像
評価結果は、比較例１よりも悪かった。汚染物が選択的
に帯電ローラに固着したためと考えられる。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、汚染起因の画像不良が
少なく、総合的性能のバランスした電子写真装置を得る
ことができる。

【００４７】

【表１】

【００４８】

【表２】

【図面の簡単な説明】

【図１】電子写真装置の構造を示す側面図

【図２】接触帯電ローラの斜視図

【図３】接触帯電ブレードの縦断面図

【符号の説明】

１電子写真装置２電子写真感光体３帯電機構４露光機構５現像機構６クリーナー７中間転写ベルト９用紙１１接触帯電部材１２芯金１３弾性体層１４保護層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者深田崇神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地三菱化学株式会社横浜総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】疎水性弾性体を用いて電子写真感光体と
の接触面を形成し、その表面の純水接触角を９０度以上
としたことを特徴とする電子写真用接触帯電部材。
【請求項２】接触帯電部材が、金属製の芯金の外周に
導電性の疎水性弾性体を被覆した接触帯電ロールである
請求項１記載の電子写真装置用接触帯電部材。
【請求項３】接触帯電部材が、金属製の芯金を有し、
該芯金の少なくとも電子写真感光体接触面が導電性の疎
水性弾性体で被覆された接触帯電ブレードである請求項
１記載の電子写真用接触帯電部材。
【請求項４】疎水性弾性体が、疎水化表面処理された
無機粒子を含有する弾性体である請求項１〜３いずれか
に記載の電子写真用接触帯電部材。
【請求項５】疎水化表面処理された無機粒子が、表面
をアルキルシラン処理した酸化ケイ素粒子である請求項
４記載の電子写真用接触帯電部材。
【請求項６】電子写真感光体と該感光体に接触する位
置に配設された接触帯電用部材を有する電子写真装置に
おいて、接触帯電用部材が請求項１〜５いずれかに記載
の接触帯電部材である電子写真装置。
【請求項７】電子写真感光体の表面を、純水接触角が
９０度以上とした請求項６記載の電子写真装置。
【請求項８】電子写真感光体表面の純水接触角Ｒｏと
接触帯電部材表面の純水接触角Ｒｃとが、次式を満足す
る請求項６または７記載の電子写真装置。【数１】０度≦｜Ｒｏ−Ｒｃ｜≦１０度
【請求項９】電子写真感光体および接触帯電用部材の
それぞれの表面が、疎水化表面処理された無機粒子を含
有する弾性体によって形成されてなる請求項６〜８いず
れかに記載の電子写真装置。
【請求項１０】疎水化表面処理された無機粒子が、表
面をアルキルシラン処理した酸化ケイ素粒子である請求
項９記載の電子写真装置。