JP2950116B2

JP2950116B2 - 接触帯電装置

Info

Publication number: JP2950116B2
Application number: JP25605993A
Authority: JP
Inventors: 英次志村; 研二郎吉岡; 岳彦岡村; 高志濱
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-10-13
Filing date: 1993-10-13
Publication date: 1999-09-20
Anticipated expiration: 2014-09-20
Also published as: JPH07110614A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンター、ビデオプ
リンター、ファクシミリ、複写機、ディスプレー等の画
像形成装置に使用する帯電装置に関する。更に詳しく
は、外部から電圧を印加した帯電用部材を被帯電体に接
触させて被帯電体面の帯電処理をする接触帯電装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】以降、被帯電体として感光体を用い電子
写真方式により画像形成を行う画像形成装置に使用され
る帯電装置を例にして説明する。

【０００３】電子写真方式を用いた画像形成装置は、感
光体ドラムに静電潜像を形成し、この静電潜像にトナー
を吸着させ、さらにこのトナーを転写材に転写するよう
に構成されている。

【０００４】このような電子写真方式は、基体となるド
ラムの表面に下引き層を形成し、その上に光照射を受け
た場合に抵抗が低下する感光層を形成した感光体ドラム
が用いられる。もしくは、基体となるドラム表面に下引
き層を形成することなく、感光層を形成した感光体ドラ
ムが用いられる。

【０００５】このように構成された感光体ドラムは、帯
電装置により一定電位に帯電させられた状態で、画像デ
ータに対応する光ビームや光像が照射され、静電潜像が
形成される。静電潜像が形成された感光層に、帯電させ
たトナーを接触させると、光照射を受けた部分だけ、も
しくは光照射を受けなかった部分だけに選択的にトナー
を静電気力により吸着させることができる。ついで、ト
ナーが吸着している感光体ドラムの表面に転写材を、感
光体ドラムの回転に同期させて移動させ、転写材にトナ
ーの帯電極性と逆極性の電荷を与えると、感光体ドラム
のトナーが転写材に吸引され、トナーが記録材に転写さ
れる。そして、定着装置により、トナーを記録材に固定
することによって、画像が記録材上に形成される。

【０００６】ところで、帯電装置は、何れも感光体ドラ
ムに対して電荷を付与したり、また電荷を除くための装
置で、従来においては、コロナ放電により発生した帯電
粒子を利用する、いわゆるコロナ帯電装置が用いられて
いた。

【０００７】このため、オゾンが発生して環境を汚染す
るという問題があり、近年はコロナ放電に比較してオゾ
ンの発生量が極めて少ない接触帯電装置が利用されるよ
うになっている。

【０００８】接触帯電装置は、外部から電圧を印加した
帯電用部材、例えば、導電性繊維からなるブラシや、導
電性弾性材料からなるローラや、導電性弾性材料からな
るブレード等、を感光体ドラムの表面に直接接触させ、
これら部材と感光体ドラムとが相対的に運動して、帯電
用部材と感光体ドラム表面との接触面が近づくもしくは
離れる領域に形成されるわずかな空隙で微弱な放電を生
じさせ、感光体ドラムを帯電処理するものである。

【０００９】ところが、導電性弾性材料を直接感光体ド
ラムに接触させると、導電性弾性材料に多少なりとも含
まれる可塑剤、軟化剤や未反応物質が感光体ドラムの感
光層へと移行して（ブリードアウト）、移行した物質と感光層材料とが反応し、感光体ドラム
と帯電用部材が固着してしまい、画像形成が不可能とな
る。

【００１０】移行した物質と感光層材料とが反応し、
感光層の本来の機能を消失させ（つまり、帯電を行って
も電荷を保持できないもしくは光照射を行っても電荷を
消去できない）、感光体ドラムと帯電用部材の接触箇所
の画像が黒帯もしくは白帯となる。

【００１１】移行した物質にトナーが付着して、かぶ
り、地汚れといった白地汚れが生じる。帯電用部材表
面にもトナーが付着し、このトナーが多量に付着し表面
に固着すると表面が絶縁化し、帯電用部材の帯電能力が
失われ、感光体ドラムの帯電電位が低下し、画像が汚れ
る。

【００１２】といった課題があった。

【００１３】そこで、このような課題を解決する方法と
して、例えば、特開平１−２０４０８１号公報に開示さ
れるように、帯電用部材の導電性弾性層上に樹脂層を形
成することが提案されていた。この中で、樹脂層の膜厚
は５〜３０μｍが望ましいとされていた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、本発明者等
が鋭意検討したところ、導電性弾性層から可塑剤、軟化
剤や未反応物質のブリードを防止するためには、単に、
樹脂層を形成するだけでは不十分で、後述するように、
その下層である導電性弾性層の表面粗さの影響を加味し
なくてはいけないことが解った。特に、導電性弾性層の
表面が粗くなると部分的なブリード現象が観察され、上
記のような課題が発生した。

【００１５】そこで、本発明は、上記課題を解決するも
のであって、その目的は、安定的にかつ信頼性の高い帯
電処理を行うことが可能な接触帯電装置を提供すること
にある。さらに、簡単な構成で長期に渡って良好な帯電
処理を行うことが可能な接触帯電装置を提供することに
ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の接触帯電装置
は、外部より電圧を印可加した帯電用部材を被帯電体に
接触させて、前記被帯電体を帯電もしくは除電させる接
触帯電装置において、前記帯電用部材を、少なくとも表
面粗さが５〜２５μｍＲｚとなるように研磨された導電
性弾性層と、前記導電性弾性層を被覆する樹脂層とから
構成し、前記樹脂層を前記被帯電体と接触させるととも
に、前記樹脂層の厚みが前記導電性弾性層の表面粗さの
半分以上であり、かつ、前記帯電用部材の表面粗さが２
０μｍＲｚであることを特徴とする。

【００１７】

【作用】導電性弾性層の表面粗さならびに樹脂層の膜厚
を上記範囲とすることによって、導電性弾性層から可塑
剤、軟化剤や未反応物質のブリードを防止することが可
能となる。さらに、帯電用部材と被帯電体との接触状態
を良好にすることができる。

【００１８】

【実施例】以下図面に基づいて、本発明を詳細に説明す
る。

【００１９】先ず、本発明に係わる接触帯電装置の概略
断面図を図１に示す。

【００２０】接地された導電性支持体２１の表面に下引
き層２２が形成され、その上に光照射を受けた場合に抵
抗が低下する感光層２３が形成された感光体ドラム２０
が被帯電体として用いられる。

【００２１】帯電用部材１０はローラ形状であって、導
電性基体１１上に、導電性弾性層１２を設け、さらに、
導電性弾性層１２の上で、かつ、感光体ドラム２０と接
触するように樹脂層１３を設けたものである。そして、
帯電用部材１０の導電性基体１１の端部を押圧手段１７
で押圧することで、帯電用部材１０の表面にある樹脂層
１３を感光体ドラム２０に確実に接触させ、帯電用部材
１０と感光体ドラム２０との接触面Ａが近づくもしくは
離れる領域にわずかな空隙を形成させる。また、帯電用
部材１０の導電性基体１１はスイッチ１８、電源１９を
介して接地されている。

【００２２】この状態で、図示していない駆動手段によ
って、感光体ドラム２０が矢印１方向に回転を開始し、
それに伴って、帯電用部材が従動回転を開始する。それ
と同時もしくは直後に、スイッチ１８を閉じることで、
帯電用部材１０に電圧（もしくは電流）が供給され、帯
電用部材１０と感光体ドラム２０との接触面Ａが近づく
もしくは離れる領域に形成されるわずかな空隙で、微弱
な放電が生じる。その結果、帯電用部材１０の表面から
感光体ドラム２０の表面へと電荷が移動し、感光体ドラ
ム２０を帯電処理することができる。

【００２３】ここで、導電性支持体１１は、鉄、アルミ
ニウム、ステンレス、真鍮等の金属、合金、カーボン分
散樹脂、金属粒子分散樹脂等からなる。導電性弾性層１
２は、ソリッド状あるいはフォーム状であり、下記物質
群ア)から選ばれる材料と下記物質群イ)-1.〜イ)-4.から選
ばれる材料とを主成分として構成される。また、導電性
弾性層がイ)-4.のようにフォーム材料からなる場合、表
面近傍のセル径が小さい方が望ましく、または、表面に
ソリッド状のスキン層を持っている方が望ましい。さら
に、樹脂層１３は、下記物質群イ)-4.から選ばれる材料
と、必要に応じ下記物質群ア)から選ばれる材料とを主成
分として構成される。

【００２４】記（物質群）ア )カーボンブラック（例えば、ファーネスブラック、ア
セチレンブラック）、金属酸化粉（例えば、ＩＴＯ粉、
ＳｎＯ₂ 粉）、金属、合金粉（例えば、Ａｇ粉、Ａｌ
粉）、塩（例えば、四級アンモニウム塩、過塩素酸
塩）、導電性を有する樹脂（例えば、ポリアセチレン、
ポリピロール）イ )-1.天然ゴム。

【００２５】イ)-2.シリコーンゴム、フッ素ゴム、フロ
ロシリコンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、ヒドリ
ンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ニ
トリルブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレン
ゴム、イソブチレンイソプレンゴム、エチレンプロピレ
ンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、チオコール、
等の合成ゴム、またはこれらのブレンド。

【００２６】イ)-3.スチロール樹脂、塩化ビニル樹脂、
ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、メタクリル樹脂
等を含むエラストマー材料。

【００２７】イ)-4.ポリウレタンフォーム、シリコンフ
ォーム、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォー
ム、エラストマーフォーム、ゴムフォーム等の軟質フォ
ーム材料。

【００２８】ウ)-1.ポリアクリレート、ポリメタクリレ
ート等のアクリル樹脂、ポリスチレン、ポリ−１−メチ
ルスチレン等のスチレン樹脂、ブチラール樹脂、ポリビ
ニルクロライド、ポリビニリデンクロライド、ポリビニ
ルフルオライド、ポリビニリデンフルオライド、ポリエ
ステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース樹脂、
ポリアリレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ナイロン樹脂
等の熱可塑性樹脂、またはこれらの共重合体、混合体。

【００２９】ウ)-2.ポリビニルアルコール、ポリアリル
アルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアミ
ン、ポリアリルアミン、ポリビニルアクリル酸、ポリビ
ニルメタクリル酸、ポリビニル硫酸、ポリ乳酸、ガゼイ
ン、ヒドロキシプロピルセルロース、デンプン、アラビ
アゴム、ポリグルタミン酸、ポリアスバラギン酸、ナイ
ロン樹脂等の水溶性樹脂、またはこれらの共重合体、混
合体。

【００３０】ウ)-3.エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウ
レタン樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、ポリイミド
樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂等の熱硬化性樹脂。

【００３１】また、この帯電用部材１０の製造方法であ
るが、合わせ型の内部に導電性弾性層１２を構成する材
料を流し込み成形した後、型から導電性弾性層１２を取
り出し、その上に、樹脂層１３を直接形成する方法や、
型から取り出した導電性弾性層１２を研磨し、パーティ
ングラインを除去した後、樹脂層１３を形成する方法等
がある。ここで、導電性基体１１は、導電性弾性層１２
を成形した後、その内部に挿入、接合、接着しても良い
し、あるいは、直接導電性基体１１上に導電性弾性層１
２を直接成形しても良い。なお、樹脂層１３は、樹脂層
１３を構成する材料を溶媒中に溶解もしくは分散もしく
は相溶した後、ディップコート法、ロールコート法、ス
プレーコート法等の方法によって導電性弾性層１２上に
塗膜を形成し、溶媒を乾燥することで樹脂層１３を形成
できる。あるいは、樹脂層１３からなるチューブを導電
性弾性層１２に直接かぶせる方法や、熱収縮性のあるチ
ューブにより導電性弾性層１２を被覆する方法もある。

【００３２】ここで、導電性弾性層１２の表面粗さの測
定は、日本工業規格ＪＩＳＢ０６０１にしたがっ
て、例えば、小坂研究所製の表面粗さ測定器（サーフコ
ーダー、ＳＥ−３３００）で測定される。なお、本発明
で問題とする表面粗さは十点平均粗さＲｚである。ま
た、樹脂層１３の膜厚は、帯電用部材１０から、樹脂層
１３の一部を剥離もしくは除去し、剥離した樹脂層１３
の厚みをデジタルマイクロメータで測定する、もしく
は、除去した部分と除去しない部分の帯電用部材表面
を、段差測定器もしくは上述の表面粗さ測定器で測定
し、段差部の形状から、表面層膜厚を算出する方法があ
る。

【００３３】本発明の帯電用部材は、このようにして求
めた導電性弾性層１２の表面粗さが５〜２５μｍＲｚで
あり、かつ、樹脂層１３の膜厚が１２．５〜３０μｍで
ある。導電性弾性層１２の表面粗さと樹脂層１３の膜厚
をこのような範囲とすることで、導電性弾性層からの可
塑剤、軟化剤や未反応物質のブリードを防止することが
可能となる。

【００３４】ここで、ブリードアウトの有無を検査する
方法を説明する。まず、感光体ドラムと帯電用部材を押
圧状態とし、５５℃８５％ＲＨの環境に１２０時間放置
する。その後室内に戻し、押圧状態を解除する。そして
感光体ドラムを後述する画像形成装置に組み込み画像形
成を行う。記録材上の帯電用部材の押圧箇所に対応する
箇所で、感光体ドラムの回転周期毎に画像乱れが生じた
場合は、帯電用部材から感光体ドラムへとブリードが発
生したものと見なす。

【００３５】図２は、接触帯電装置に用いるローラ状の
帯電用部材の概略断面図である。導電性基体１１上に導
電性弾性層１２を、さらにその上に樹脂層１３を形成し
た状態を示す。なお、以降、同一構成要素には同一符号
を付ける。

【００３６】図２（ａ）は、樹脂層１３を形成後、両端
部を切り落とした後の状態を示し、両端部には、樹脂層
１３が形成されていない。図２（ｂ）は、端部まで樹脂
層１３で被覆された状態を示す。図２（ｃ）は、導電性
弾性層１２の両端部を図に示すように斜めに切り落とし
た後、樹脂層１３を形成し、両端部を切り落とした後の
状態を示し、両端部には、樹脂層１３が形成されていな
い。図２（ｄ）は、熱収縮性のある樹脂層１３を形成し
た状態を示す。

【００３７】ここで、導電性弾性層からの可塑剤、軟化
剤や未反応物質のブリードを防止するためには、図２
（ｂ）〜（ｄ）に示される状態のように、感光体ドラム
との接触部の近傍の端部に導電性弾性層１２のむき出し
の箇所がない方が望ましい。この場合、端部の導電性弾
性層の表面粗さが５〜２５μｍＲｚの範囲になくとも、
樹脂層厚みが１２．５〜３０μｍの範囲に入ればブリー
ドを防止できる。

【００３８】図３は、接触帯電装置に用いるローラ状の
帯電用部材の概略断面図であって、製造工程順に図３
（ａ）〜（ｃ）を示す。

【００３９】図３（ａ）は、導電性基体１１の外周に導
電性弾性層１２を成形した後の状態を示す。図に示すよ
うに端部近傍には切り欠き部Ｂを有している。図３
（ｂ）は、図３（ａ）の状態から、その上に樹脂層１３
を形成した状態を示す。図３（ｃ）は、図３（ｂ）の状
態から、端部を切り欠き部Ｂで切り落とした後の状態を
示す。このような製造工程を取ることによって、感光体
ドラムとの押圧部の近傍に導電性弾性層１２のむき出し
の箇所を除去できる。

【００４０】なお、帯電用部材１０は、図１のごとく導
電性基体１１を回転中心にして感光体ドラム２０に従動
回転するから、導電性基体１１に対して高い表面加工精
度（例えば、全振れ、真円度、真直度）が要求される。
例えば、全振れは±０．２（ｍｍ）以下、望ましくは±
０．１（ｍｍ）以下が要求される。また、帯電用部材に
パーティングラインがあると、そのパーティングライン
に起因した帯電ムラが発生するので、パーティングライ
ンを研磨等によって除去することが必要である。なお、
パーティングラインを除去せずに樹脂層を形成する場合
は、ディッピング法もしくはスプレーコート法で樹脂層
を形成するのでなく、熱収縮チューブで形成するのが望
ましい。

【００４１】さらに、前述のように、帯電用部材１０と
感光体ドラム２０との接触面Ａが近づくもしくは離れる
領域にわずかな空隙を形成させないと、帯電ムラ等の帯
電不良を発生してしまう。したがって、帯電用部材１０
は感光体ドラム２０に、線圧で５〜２００（ｇ／ｃ
ｍ）、望ましくは、３０〜６０（ｇ／ｃｍ）となるよう
に押圧手段１７で押圧される。なお、帯電用部材１０の
表面加工精度が高いほど、押圧力は低くとも構わず、例
えば、全振れが±０．１（ｍｍ）以下であれば、押圧力
は線圧で６０（ｇ／ｃｍ）以下とできる。さらに、帯電
用部材１０の硬度が低い方が、押圧力を低くすることが
可能であるが、逆に良好な表面加工精度が得難い。帯電
用部材１０の硬度はアスカＣ硬度計で５５〜７５°、望
ましくは、６０〜７５°が良い。このような硬度範囲の
導電性弾性層は、量産に向く研磨工程がとれ、かつ、結
果としての良好な加工精度が得られと共に、表面粗さ５
〜２５μｍＲｚの範囲を達成するのに適している。

【００４２】また、感光体ドラム２０を帯電処理するた
めに導電性基体１１に供給する電圧は、直流電圧（もし
くは直流電流）、あるいは、直流電圧に交流電圧を重畳
した電圧である。帯電極性は、用いる感光層の特性に合
わせて決定すれば良い。なお、感光体ドラム２０の表面
電位は、例えば、トレック社製の表面電位計モデル３
４４、によって計測できる。

【００４３】さらに、本発明者等が検討を行ったとこ
ろ、帯電用部材１０に印加する電圧を直流電圧とした場
合、帯電用部材１０の抵抗値Ｒ（Ω）、印加電圧Ｖａ
（Ｖ）、感光体ドラムの表面電位Ｖｓ（Ｖ）とには関係
があることが解った。

【００４４】印加電圧Ｖａが一定である場合、抵抗値Ｒ
が低いと、パッシェンの法則で決まる気中放電による帯
電から、電荷注入による帯電が生じる。これによって、
表面電位Ｖｓの絶対値は上昇する。逆に抵抗値Ｒが高い
と、いわゆる、帯電効率が悪くなり（つまり、電流（電
荷）の供給が間に合わなくなり）、表面電位Ｖｓの絶対
値は低下する。

【００４５】このことから、抵抗値にばらつきがあった
り、環境による抵抗変動があった場合においても、抵抗
値Ｒが所定範囲内であれば、良好な帯電処理を行うこと
ができることが解った。ただし、ここで言う抵抗値Ｒは
従来から提案されている、体積抵抗率から算出した抵抗
値ではなく、図４で示すような方法で測定した抵抗値で
ある。

【００４６】この範囲が、５×１０⁵（Ω）＜Ｒ＜２×
１０⁸（Ω）であり、さらに望ましくは、１×１０
⁶（Ω）＜Ｒ＜１×１０⁸（Ω）である。

【００４７】図４は、帯電用部材１０の抵抗値Ｒを測定
するための方法を示すものである。帯電用部材１０を金
属電極２４に押圧手段１７により押圧する。金属電極２
４を矢印２方向に回転させる。この状態で、接触部材１
０の導電性基体１１と金属電極２４との間に電源１９を
接続し、電流Ｉ（μＡ）を流し、このときに印加されて
いる電圧値から抵抗値を算出する。なお、帯電用部材１
０の金属電極２４への押圧力、金属電極の周速度は、実
際に感光体ドラムを帯電処理する条件と同一とする。ま
た、電流Ｉ（μＡ）は、実際に感光体ドラムを帯電処理
する場合、帯電用部材から感光体ドラムへと流入する電
流である。

【００４８】このようにして求めた抵抗値を接触部材の
抵抗値Ｒ（Ω）と定義する。

【００４９】なお、帯電用部材の抵抗値Ｒが上記範囲に
ある場合、印加する電圧は以下のようにして決定でき
る。

【００５０】１）直流電圧印加の場合感光体ドラムを帯電処理した時の所望表面電位をＶｓ
（Ｖ）、いわゆるパッシェンの法則から導出できる放電
開始電圧をＶｔｈ（Ｖ）、とした場合、印加電圧Ｖａ
は、｜Ｖａ｜＝｜Ｖｓ｜＋｜Ｖｔｈ｜となる。

【００５１】例えば、感光体ドラム２０の感光層が、厚
み２０（μｍ）、比誘電率３．３の負帯電用機能分離型
感光層の場合、Ｖｔｈ（Ｖ）は、Ｖｔｈ＝５６６（Ｖ）となる。Ｖｓ＝−６００（Ｖ）とすれば、Ｖａ＝−１１６６（Ｖ）となる。

【００５２】２）直流電流を印加する場合感光体ドラムを帯電処理した時の所望表面電位をＶｓ
（Ｖ）、感光体ドラムの単位面積当たりの静電容量をＣ
（Ｆ／ｃｍ²）、感光体ドラムの周速度をｕ（ｃｍ／
ｓ）、帯電用部材の有効幅をｗ（ｃｍ）、とした場合、
印加電流Ｉは、｜Ｉ｜＝｜Ｖｓ｜・Ｃ・ｕ・ｗとなる。

【００５３】例えば、感光体ドラム２０の感光層が、厚
み２０（μｍ）、比誘電率３．３の負帯電用機能分離型
感光層、また、ｕ＝３（ｃｍ／ｓ）、ｗ＝２２．５（ｃ
ｍ）の場合、Ｖｓ＝−６００（Ｖ）とすれば、Ｉ＝−５．９（μＡ）となる。なお、この値は、実際に感光体ドラムを帯電処
理する場合、帯電用部材から感光体ドラムへと流入する
電流と同一値である。

【００５４】３）直流電圧に交流電圧を重畳する場合感光体ドラムを帯電処理した時の所望表面電位をＶｓ
（Ｖ）、いわゆるパッシェンの法則から導出できる放電
開始電圧をＶｔｈ（Ｖ）、とした場合、直流印加電圧Ｖ
ｂ（Ｖ）は、｜Ｖｂ｜＝｜Ｖｓ｜で、交流電圧のピーク間電圧Ｖｐ（Ｖ）は、Ｖｐ≧２・Ｖｔｈであれば良い。なお、交流電圧の周波数ｆ（Ｈｚ）は概
ね７００≦ｆ≦２０００が望ましい。

【００５５】次に、本発明に係わる接触帯電装置を搭載
した画像形成装置について図５を基に説明する。

【００５６】図５は、画像形成装置の概略断面図であっ
て、図１で示される接触帯電装置を搭載した例である。

【００５７】接地された円筒状の導電性基体２１上に、
下引き層２２、感光層２３が形成された感光体ドラム２
０が、画像形成開始信号を受けて、図示していない駆動
手段によって矢印３の方向に所定周速度で回転を開始す
る。と、接触帯電装置の構成要素であるローラ状の帯電
用部材２０も従動回転を開始する。それと同時もしくは
直後にスイッチ１８が閉じられ、帯電用部材２０に電圧
（もしくは電流）が電源１９から供給される。帯電用部
材１０と感光体ドラム２０との接触面が近づくもしくは
離れる領域に形成されるわずかな空隙で、微弱な放電が
生じる。その結果、帯電用部材１０の表面から感光体ド
ラム２０の表面へと電荷が移動し、感光体ドラム２０を
帯電処理することができる。

【００５８】図示していない潜像形成手段から出射され
る光３１により、画像に対応した潜像が感光体ドラム２
０上に形成され、現像手段３２から供給されたトナーが
感光体ドラム２０上に潜像に対応して選択的に静電吸着
されてトナー像に変換される。感光体ドラム２０上に吸
着されたトナーは、矢印４方向に移動する転写材３３へ
と転写手段３４によって転写され、図示していない定着
手段によって転写材３３上に定着・固定化される。

【００５９】転写後に感光体ドラム２０に残留したトナ
ーは、クリーニング手段３５によって除去される。そし
て、感光体ドラム２０は、再び、接触帯電装置３０によ
って所定電位に帯電される。

【００６０】このようにして転写材３３上に画像形成が
行われる。

【００６１】潜像形成手段としては、レーザー光学系、
ＬＥＤ、ＬＣＳ等公知の手段を用いることができる。

【００６２】現像手段３２は、例えば、２成分磁気ブラ
シ現像手段、１成分磁気ブラシ現像手段、１成分ジャン
ピング現像手段、１成分圧接現像手段等が適用できる。
トナーは、ポリエステル系樹脂、スチレンアクリル系樹
脂等の結着樹脂中に、色材を分散した、粒径５〜２０
（μｍ）の粒子であって、必要に応じ、金属石鹸、ポリ
エチレングリコール等の界面活性剤（分散剤）、電子受
容性の有機錯体、塩素化ポリエステル、ニトロフニン
酸、第四級アンモニウム塩、ピリジウム塩等の帯電制御
剤、ポリプロピレンワックス等の離型剤、タルク等の充
填剤、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂等の流動性向上剤が内添、もし
くは、外添される。トナーは、現像器内で均一に混合、
分散され、所定電荷に帯電される。現像器内にキャリア
と共に混合しても良い。トナーの帯電極性は、感光体ド
ラム２０の帯電極性をマイナスにし、反転現像を行う場
合、マイナスとなる。

【００６３】転写手段３４としては、トナーを静電的に
転写可能な手段、例えば、コロナ転写手段、接触転写手
段を使用することができる。

【００６４】クリーニング手段３５としては、ブレード
式クリーニング手段、ファーブラシクリーニング手段が
ある。

【００６５】なお、図５では省略したが、帯電用部材１
０に電流を供給して感光体ドラム２０を帯電処理する場
合は、クリーニング手段３５と接触帯電装置３０との間
に感光体ドラム２０の表面電位を調整する手段、例え
ば、除電光を照射する手段、を設置する方が望ましい。
なお、電圧を供給する場合は、上記表面電位を調整する
手段は設置しなくとも構わない。

【００６６】また、帯電用部材は、ローラ状に限られ
ず、ブレード、ベルト、フィルム、ブロック状等いずれ
の形態でも構わない。

【００６７】以下、本発明について、具体的事例をもと
にさらに詳細に説明する。

【００６８】（実施例１）ＥＰＤＭコンパウンド１００重量部ケッチェンブラック６重量部パラフィンオイル１２重量部水酸化アルミニウム２０重量部三酸化アンチモン２０重量部を混合した後、混合物１００重量部に対し２重量部のジ
クミルパーオキサイドを加硫剤として加えさらに混合す
る。この混合物を導電性基体である外径φ６（ｍｍ）の
ステンレス芯金の周辺に加硫し導電性弾性層を成形す
る。この際、成形型として、導電性弾性層が図３（ｃ）
で示されるような形状となるような、長手方向に２分割
できる、内径φ１２（ｍｍ）の略円筒状の合わせ型を用
いた。加硫後、合わせ型を分割し、導電性弾性層が形成
されたステンレス芯金を取り出す。

【００６９】取り出した導電性弾性層は、軸方向にパー
ティングラインが入り、その段差は、５０μｍであっ
た。なお、パーティングライン以外の箇所の導電性弾性
層の表面粗さを測定したところ、１．５μｍＲｚで、ア
スカＣ硬度は、６７°であった。

【００７０】この導電性弾性層の表面を研磨装置で表面
粗さが３、５、１０、１５、２０、２５、３０μｍＲｚ
となるように各々研磨した。なお、表面粗さが３μｍの
場合は、研磨工程に長い時間と手間がかかり、量産には
向かない。量産に向く研磨は表面粗さで概ね５μｍ以上
であった。

【００７１】そして、２液硬化型ウレタン樹脂１００重量部アセチレンブラック１２重量部をエタノールとトルエンとの混合溶媒に、溶解・分散
し、塗料を作製し、ディッピング法にて、先の導電性弾
性層上に樹脂層を形成した。なお、ディッピング速度な
らびに塗料粘度を変えて、厚み５、１０、１２．５、２
０、３０、３５μｍの樹脂層を各々の導電性弾性層上に
形成した。また、このウレタン樹脂のガラス転移温度は
６２℃である。

【００７２】なお、膜厚３５μｍの帯電用部材は、塗膜
形成後に樹脂層の割れが生じてしまった。この結果か
ら、膜厚の上限は３５μｍ、望ましくは、３０μｍであ
ることが解った。

【００７３】そして、導電性弾性層の切り欠き部の箇所
から端部の導電性弾性層を除去し、樹脂層形成時に塗膜
に割れが生じず、また、導電性弾性層の研磨が量産に向
く表面粗さの、３５水準のローラ状の帯電用部材を作製
した。

【００７４】これら３５水準の帯電用部材について、前
述のブリードアウトの有無を検査した。なお、用いた感
光体ドラムは、負帯電用機能分離型有機感光体ドラムで
ある。

【００７５】ブリードアウト試験の結果を表１に示す。
なお、表１において、結果が良好なものは○、記録材上
の帯電用部材の押圧箇所に対応する箇所で、感光体ドラ
ムの回転周期毎に画像乱れが生じたものは×とした。

【００７６】結果から、樹脂層厚みは１０μｍ以上、望
ましくは、１２．５μｍ以上必要であること、また、導
電性弾性層の表面粗さが大きくなれば、ブリードアウト
を防止するために必要な樹脂層の膜厚が厚く必要になる
こと、が解る。なお、導電性弾性層の表面粗さの略半分
の厚みの樹脂層が形成されると、ブリードアウトを防止
できることも解る。

【００７７】次に、３５水準の帯電用部材を図１に示す
接触帯電装置に搭載し、実際に負帯電用機能分離型感光
体ドラムを帯電処理した。なお、帯電用部材を線圧で４
５（ｇ／ｃｍ）となるように加圧し、−１１７０（Ｖ）
の直流電圧を印加した。感光体ドラムは周速度３（ｃｍ
／ｓ）で回転させた。結果を表１に併せてに示す。表１
において、感光体ドラムを約−６００（Ｖ）に帯電処理
でき、かつ、電位のマクロなムラが±３０（Ｖ）以内の
ものは○とし、電位ムラが±３０より大きなものは×と
した。

【００７８】結果は、導電性弾性層の表面粗さが５〜３
０μｍＲｚの全ての帯電用部材でマクロな帯電の均一性
に優れることが解った。

【００７９】なお結果を補足すると、導電性弾性層の表
面粗さが１．５μｍＲｚの無研磨品は、前述のように段
差が５０μｍあり、その影響で、帯電用部材１周に２
回、帯電不良部分を観測できた。

【００８０】次に、３５水準の帯電用部材を図５に示す
画像形成装置に搭載し、画像形成を行った。記録材上に
べた白画像、１×３画像（１ドットオン３ドットオフの
グレーパターン）を形成し、べた白画像の白地汚れの程
度ならびに１×３画像の均一性を評価して、ミクロな帯
電の均一性を評価した。結果を表１に併せて示す。表１
において、帯電の均一性に優れるものを○、劣るものを
×とした。

【００８１】結果は、ブリードアウト試験が良好で、か
つ、導電性弾性層の表面粗さが３０μｍＲｚより小さい
帯電用部材は、ミクロな帯電の均一性に優れることが解
った。

【００８２】なお結果を補足すると、導電性弾性層の表
面粗さが大きく、樹脂層の厚みが薄い帯電用部材は、白
地汚れ、特に、かぶりが多く、帯電の均一性に劣った。
また、導電性弾性層の表面粗さが小さくとも、ブリード
アウト試験が不良な帯電用部材は、画像形成を進めるに
連れ、白地汚れが目立ってきた。これは、帯電用部材表
面にブリードが生じ、これが、帯電処理に悪影響を与え
るものであると推定する。

【００８３】結果の一覧の表１を以下に示す。なお、欄
内の記号（○、×）は、左から、ブリードアウト試験結
果、マクロな帯電の均一性、ミクロな帯電の均一性を示
す。なお、導電性弾性層の表面粗さが１．５μｍＲｚの
ものは、無研磨品である。

【００８４】

【表１】

【００８５】以上の結果をまとめると、導電性弾性層の
表面粗さが５〜２５μｍＲｚで、樹脂層の膜厚が１２．
５〜３０μｍの帯電用部材は、ブリードアウトの課題も
なく、また、均一な帯電処理が可能であることが解っ
た。

【００８６】なお、ここで、３５水準全ての帯電用部材
の表面粗さ、アスカＣ硬度を測定したところ、アスカＣ
硬度は３５水準いずれも、６７〜７０°の範囲であった
が、表面粗さは、各水準で異なっていた。

【００８７】特に、ブリードアウトに起因せず、ミクロ
な帯電ムラが発生した、導電性弾性層の表面粗さ３０μ
ｍＲｚかつ樹脂層膜厚２０μｍ、及び、導電性弾性層の
表面粗さ３０μｍＲｚかつ樹脂層膜厚３０μｍの２つの
帯電用部材の表面粗さは、各々、２３μｍＲｚ、２１μ
ｍＲｚであった。ところが、この２水準を除いた帯電用
部材の表面粗さは、全て２０μｍ以下であった。

【００８８】このことから、帯電均一性に寄与する因子
は、帯電用部材の表面粗さであり、その値が、２０μｍ
Ｒｚ以下であれば、帯電均一性が確保できることが解っ
た。

【００８９】（実施例２）実施例１に示す表面粗さ２０
μｍＲｚの導電性弾性層上に、アルコール可溶ナイロン１００重量部過塩素酸リチウム１０重量部をエタノールとトルエンとの混合溶媒に、溶解・相溶
し、塗料を作製し、ディッピング法にて、先の導電性弾
性層上に厚み１５μｍとなるように樹脂層を形成した。
なお、樹脂層のガラス転移温度が４５、５０、６０、６
５、７０、７５、８０℃となるようにアルコール可溶ナ
イロンの組成を調整し、各々を導電性弾性層上に形成し
た。

【００９０】そして、導電性弾性層の切り欠き部の箇所
から端部の導電性弾性層を除去し、７水準のローラ状の
帯電用部材を作製した。

【００９１】これら、７水準の帯電用部材について、実
施例１と同様に、ブリードアウトの有無の検査、マクロ
な帯電均一性の評価、ミクロな帯電の均一性の評価を行
った。結果の一覧を表２に示す。なお、欄内の記号
（○、×）は、左から、ブリードアウト試験結果、マク
ロな帯電の均一性の評価結果、ミクロな帯電の均一性の
評価結果を示す。また、樹脂層のガラス転移温度は単に
ｔｇ（℃）と記載した。

【００９２】結果から、ブリードアウトを防止するため
に、樹脂層のガラス転移温度は５０℃以上が必要である
ことが解った。

【００９３】また、樹脂層のガラス転移温度が７５℃以
下であればマクロな帯電均一性が確保できることが解っ
た。

【００９４】さらに、樹脂層のガラス転移温度が５０〜
７５℃の帯電用部材はミクロな帯電の均一性に優れるこ
とが解った。

【００９５】

【表２】

【００９６】結果をまとめると、樹脂層のガラス転移温
度が５０〜７５℃の帯電用部材は、ブリードアウトの課
題もなく、また、均一な帯電処理が可能であることが解
った。

【００９７】また、樹脂層の膜厚を１２．５〜３０μｍ
となす場合、ガラス転移温度が５０〜７５℃である樹脂
を用いると、塗膜形成の能率が上がると共に、気泡等に
よる欠陥が発生し難い良好な品質の樹脂層を形成でき
た。

【００９８】なお、ここで、６水準全ての帯電用部材の
表面粗さ、アスカＣ硬度を測定したところ、表面粗さ
は、いずれも１５μｍＲｚ以下であったが、ガラス転移
温度が上昇するに従いアスカＣ硬度上昇した。ガラス転
移温度が６５℃以下の帯電用部材はアスカＣ硬度が６７
〜７０°であったが、ガラス転移温度が７０、７５、８
０℃の帯電用部材は、各々、アスカＣ硬度が、７２、７
５、８０°であった。

【００９９】このことから、マクロな帯電均一性に寄与
する因子は、帯電用部材の硬度であり、その値が概ね７
５°以下が必要であることが解った。

【０１００】

【発明の効果】以上、本発明は、外部より電圧を印可加
した帯電用部材を被帯電体に接触させて、前記被帯電体
を帯電もしくは除電させる接触帯電装置において、前記
帯電用部材を、少なくとも表面粗さが５〜２５μｍＲｚ
となるように研磨された導電性弾性層と、前記導電性弾
性層を被覆する樹脂層とから構成し、前記樹脂層を前記
被帯電体と接触させるとともに、前記樹脂層の厚みが前
記導電性弾性層の表面粗さの半分以上であり、かつ、前
記帯電用部材の表面粗さを２０μｍＲｚとしたので、導
電性弾性層から可塑剤、軟化剤や未反応物質のブリード
を防止することが可能となり、かつ、均一に被帯電体と
接触させることができる。したがって、安定的に信頼性
の高い帯電処理を行える接触帯電装置を提供することが
できる。さらに、簡単な構成で長期にわたって良好な帯
電処理を行える接触帯電装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる接触帯電装置の概略断面図で
ある。

【図２】本発明に係わる接触帯電装置に用いるローラ
状の帯電用部材の概略断面図である。

【図３】本発明に係わる接触帯電装置に用いるローラ
状の帯電用部材の概略断面図であって、製造工程順に
（ａ）〜（ｃ）を示す。

【図４】本発明に係わる接触帯電装置に用いる帯電用
部材の抵抗値を測定するための方法を示す図である。

【図５】本発明に係わる接触帯電装置を搭載した画像
形成装置の概略断面図である。

【符号の説明】

１０帯電用部材１１導電性基体１２導電性弾性層１３樹脂層２０感光体ドラム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者濱高志長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (56)参考文献特開平２−198468（ＪＰ，Ａ) 特開平１−204081（ＪＰ，Ａ) 特開平２−198467（ＪＰ，Ａ) 特開平１−191161（ＪＰ，Ａ) 特開平４−303860（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 13/02 G03G 15/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】外部より電圧を印可加した帯電用部材を被
帯電体に接触させて、前記被帯電体を帯電もしくは除電
させる接触帯電装置において、前記帯電用部材を、少な
くとも表面粗さが５〜２５μｍＲｚとなるように研磨さ
れた導電性弾性層と、前記導電性弾性層を被覆する樹脂
層とから構成し、前記樹脂層を前記被帯電体と接触させ
るとともに、前記樹脂層の厚みが前記導電性弾性層の表
面粗さの半分以上であり、かつ、前記帯電用部材の表面
粗さが２０μｍＲｚであることを特徴とする接触帯電装
置。
【請求項２】樹脂層を構成する樹脂のガラス転移温度を
５０〜７５°としたことを特徴とする請求項１記載の接
触帯電装置。