JPH03271773A - 帯電部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ 本発明は帯電部材、特には電子写真の帯電部材に関する
ものである。

［従来の技術］ 従来、電子写真装置においては帯電装置として、コロナ
帯電器が使用されてきた。しかしながら、これは高電圧
を必要とする、人体に有害なオゾンを発生する、コロナ
ワイヤの清掃手段を必要とする等の問題点が生じていた
。これに対し、近年、導電ローラ、ブレード等を用いた
接触帯電方式が検討されている。これは、低圧プロセス
で大きな電源を必要としない、オゾンをほとんど発生し
ない等のメリットが証明されている。

接触帯電では、導電性の帯電部材を被帯電体に当接させ
、高電圧を印加することによって帯電部材と被帯電体と
の間のギャップで放電を行わせ、必要とされる帯電電位
を得るものであるが、この帯電電位に相当する直流電圧
に交流電圧を重畳したものを印加することによって帯電
の均一化を行うことができる。

詳しくは、特開昭８３−１４９６６９号に開示されるよ
うに直流電圧を帯電部材に印加した時の帯電開始電圧の
２倍以上のピーク間電圧を有する交番電界を帯電部材と
被帯電体との間に形成することで、被帯電体の帯電を均
一にすることができる。

また、低抵抗の導電帯電部材を用いた場合には、被帯電
体の表面にピンホール等が生じたとき、帯電部材の表面
を通じてこの部分に電流が集中し、他の部分が帯電され
ないという問題点を解決するために、特開平１−７３３
６４号に開示されるように帯電部材表面に高抵抗層を設
けることによつて感光体上のピンホールへの電流の集中
を防止することができる。

しかしながら、上記従来例において、帯電部材の表層に
高抵抗層を設けると、帯電部材の高抵抗層が、温度、湿
度等の環境によって影響を受は易く、低湿環境下では抵
抗の増加及び誘電率の減少社より帯電部材のインピーダ
ンスが上昇する。

従って、帯電部材の抵抗層として用いられる材料は環境
安定性に優れたものが、また、プリントによって帯電部
材には長時間電圧が印加されるため、材料の通電による
抵抗値の変化が少ないものが求められる。このため高抵
抗層には材料単体が１０’ΩＣ１１１程度の体積抵抗値
をもつエピクロルヒドリンゴムや中抵抗のウレタンゴム
が用いられる。また別の方法として、ゴムや樹脂に導電
フィラーを分散して抵抗値をもたせたものが用いられる
。具体的にはＥＰＤＭ、ウレタンゴムに酸化亜鉛、酸化
スズ、酸化チタン等の金属酸化物またはカーボンを分散
させたものがある。

しかしながら、上記のように抵抗層に用いられる材料は
抵抗値の限定がある。また、被帯電体とｉｔ部材は安定
した帯電を確保するためある程度の接触面積を持つ必要
があり、適当な柔らかさが必要社なる。

このような条件をすべて満たす材料を用いて帯電部材を
構成した時、これを感光体と長期間当接させると特に高
温環境下において表面物質か感光体に移行し、汚染を起
こしてしまう。この汚染は前記のようにｆ電のために電
圧を！室部材に印加することによって更に顕著になる。

これを防止するためには抵抗層の更に上層としてコーテ
ィングを施すことが一般的であり、ナイロン樹脂等が用
いられる。

特に！室部材として一般的なｆ電ローラについてその製
造法を述べると、まず、帯電ローラは被帯電体との安定
接触を確保するために、適当な硬度が要求されるため、
第２図に示されるように最下層として、導電ゴム層を使
用する。そして、この上に前記の抵抗層および／または
コーティング層をディッピング塗工で形成し、均一な膜
厚の層を形成する。

［発明が解決しようとしている問題点］しかしながら、
上記のようなディッピング塗工で、各機能層を形成する
方法では、ディッピング時の引き上げによって、帯電部
材としてローラを用いる場合には、ローラの長平方向の
膜厚が不均一になり（第３図ａ）、この方向の・抵抗値
が分布をもってしまう。また、ローラの下端では盛り上
がりをもってしまう。

特に、被帯電体とローラの接触幅（以下ニップ幅）がロ
ーラ中央部で小さくなることを防ぐためにローラにクラ
ウン形状を持たせたようなローラにおいてはこのような
塗工膜の不均一性は更に顕著となる。　　（３Ｎ３図ｂ
） この様なローラを帯電ローラとして用いた場合、次に述
べるような問題が発生する。

（１）抵抗膜が不均一なため、帯電部材（ここではロー
ラ）の軸方向の抵抗値分布ができ、膜厚が薄く、抵抗が
低い部分では被帯電体上のピンホールに帯電電流が集中
し、ローラ上の対向点以外の、より広い部分の電位が下
降してしまい帯電不良となる。また逆に、抵抗値が高い
部分では帯電に必要な電流が流せず、ＲＦｔ不良を起こ
してしまう。

（２）ローラ端部の盛り上がりが被ＩＦ電体に強′く押
し付けられてしまい、更にまた、この部分のローラ表面
の周速はローラ上の他の部分の周速に比べて速いため、
ニップに入るときに表面がこすられ、被帯電体がローラ
のコーテイング材、またはその下層からにしみでてくる
物質によって汚染されてしまうという問題点が生じる。

この結果、被帯電体として電子写真の感光体を用いた場
合には、ローラ上の盛り上がり部分に対向する感光体の
摩擦係数が上昇し、トナークリーニング手段としてのク
リーニングブレードのめくれ、またはクリーニング不良
を引き起こす。また、感光体とトナーの縮型性が悪くな
り、トナー融着、転写時の文字中抜は等の原因となる。

［問題を解決する手段］ 上記問題点を解決するためには、ディッピング塗工時に
抵抗層、コーティング層をローラ全域に対して均一に塗
工することが必要である。

即ち、本発明は、ディッピング塗工法により形成された
少くなくとも１つの層を有する帯電部材において、該層
が塗工速度の調速制御により均一の厚さに形成されたも
のであることを特徴とする帯電部材である。

本発明は、帯電部材の層、特に導電ゴム層上の抵抗層を
塗工速度が制御されたディッピング塗工法により形成す
ることにより、均一な膜厚を確保できたものであり、そ
れにより前述の問題点が解決できたものであります。

塗工速度の制御は、一般には、最終的に帯電部材となる
長尺部材を塗工液中にディッピングし、引き上げる際、
引き上げ開示時は塗工速度（引き上げ速度）を大きくし
、引き上げ終了時は塗工速度を小さくすることにより行
うことができる。帯電部材が２００〜３００ｍｍ長であ
る場合について好ましい塗工速度は、第３図に示される
ように帯電部材の上端をＡ、下端をＥとし、その間を等
間隔に区分する点をＢ、Ｃ，Ｄとしたとき、（ａ）のよ
うなストレート形状では、塗工速度の比を Ａ点では１．２〜３．０、 よりこの好ましくは１．３〜２．０ ８点では１．０〜１．３、 より好ましくは１．０〜！、１５ ０点ではＩ Ｄ点では０．８〜１．０１ より好ましくは０．９〜１．Ｏ Ｅ点では０．３〜０．９５、 よりこの好ましくは０．６〜０．９ とすることが好適である。また、（ｂ）のようなりラウ
ン形状（中央部が端部に比べて５０〜３００μｍ盛り上
がっている）の場合には、Ａ点では１．２〜３．０、 よりこの好ましくは１．３〜２．０ ８点では０．６〜１．３、 より好ましくは０．８〜１．Ｉ ０点では０．８〜１．３、 より好ましくは０．８５〜１．１ Ｄ点では０．８〜１．５、 より好ましくは０．９〜１．１５ Ｅ点では０．３〜０．９５、 よりこの女手ましくは０．６〜０．９ とすることが好適である。

［実施例１コ 本実施例では、帯電部材として帯電域において外径が一
定の帯電ローラを用いる。

ｆ電ローラは第２図に示すように、６■径の金属シャフ
トに計３ｍｍの肉厚の導電ゴム、抵抗層、コーティング
層をつけたものを用いた。

この製造は一般的には、芯金上にカーボンを分散させて
低抵抗化させたゴムを用いて、インジェクション成型法
等で導電ローラを作る。

この導電ローラ上に、カーボンを分散して１０６Ωｃｍ
程度の抵抗値をもたせたゴムを第４図に示すような方法
で２００μｍにディッピングコートする。この時、２０
０ＣＰの粘度、固形分２０％の塗工液で４００ｍｍ／ｍ
ｉｎの均一なスピードでひきあげると、−回の塗工で約
５０μｍの塗工厚を得るが、第４図中Ａの方向はローラ
の引き上げ時に膜厚が薄くなってしまう。逆にローラの
反対方向では端部に塗工液がたまってしまい、大きく盛
り上がってしまう。第５図に一回のディッピングコート
を行なった場合のローラ軸方向の塗工膜厚の変化を示す
。このような膜厚の不均一性は塗工を均一速度のディッ
ピングで行っている以上、多少なりとも必ず発生してし
まう。

このような工程を四回繰り返すことによって最終的に２
００μｍの塗工厚を得るが、このことによって、最終的
なローラ軸方向の塗工厚のムラは非常に大きくなってし
まう。

そして、この上層にコーティング層を設けてローラを完
成させる。

このようにして製造された帯電ローラを電子写真のｉｔ
装置として使用すると、前述のよう（、ローラの抵抗値
むら、盛り上がり部分による感光体の汚染を引き起こす
。

本実施例では、以下に述べるような方法を用いて上記問
題点を解決することに成功した。

まず、第２図中の低抵抗の弾性層となるローラをトラン
スファー成形、またはインジェクション成形によって製
造する。ここでは弾性層の材料としてイソプレンゴムに
カーボンを分散させて１０３Ωｃｍ程度の低抵抗に処理
したものを用いた。

この時のローラの真直度はローラのフラット部において
２０μｍ以内に納まっている。

この上に抵抗層としてカーボンを分散させてｔｏ’ΩＣ
ｏｔ程度の体積抵抗値に制御した液状のポリエステル系
の熱可塑性ウレタンゴムをディッピング法によって膜厚
２００μｍに塗工する。このために、−回のディッピン
グで５０μｍの塗工厚を得、４回のディッピングによっ
て最終的な塗工厚とするが、各工程において、引き上げ
方向Ａローラ上部においては、本来膜厚が薄くなるため
、引き上げ速度を速くしてこの影響を相殺し、逆にロー
ラ下部においては引き上げ速度を遅くすることによって
全体の膜厚を一定になるように制御した。

各塗工工程でこのような膜厚の制御を行なうことによっ
て、４回の塗工を行なっても最終的な塗工厚のムラは実
用上問題ないレベルにする事が可能Ｃなる。

具体的には粘度２００ＣＰ、固形分２０％の塗工液を第
１図に示すような引き上げ速度の調速を行うことによっ
て膜厚の制御を行い、塗工終了時にはローラフラット部
の膜厚の変化が２０μｍ以内に納まるようになった。

このようにして塗工したローラに加硫を行いウレタン層
を形成し、さらにこの上層として５μｍの膜厚でナイロ
ン樹脂（メトキシメチル化ナイロン）をコーティングし
て、帯電ローラを製造した。

この製造方法によって、最終的にローラのフラット部の
真直度は最大４０μｍ以内に収めることができるように
なった０本実施例を行なわない場合には真直度は１００
μｍ以上であったため問題になっていた抵抗値分布、ロ
ーラ端の盛り土がりは、実用上問題ないレベルに改善す
ることができた。

次にこの帯電ローラを用いて実際に画像形成した例を以
下に示す。

第６図に示すようなプロセススピード１００ｍｍ／ｓｅ
ｃの電子写真方式のレーザビームプリンタで画像形成を
行った。感光体は直径３０ｍｍの有機光導電体（ｏｐｃ
）ドラムを用い、帯電部材として直径１２−１の上記の
帯電ローラを用いた。ＩＦ電ワクローラ感光ドラム暗部
電位ＶＤ−７００Ｖに相当する直流電圧に、感光体表面
電位の安定化のために周波数６００　Ｈｚ、ピーク間電
圧２０００Ｖの正弦波交流電圧を重畳した電圧を印加さ
れ、感光ドラムに従動回転する。

これによって表面電位−７００Ｖに帯電された感光体は
、次に画像信号に応じて強度変調されたレーザダイオー
ドによって露光を受け、その部分を除電され、次の現像
部において一成分磁性トナーで反転現像される。現像さ
れたトナー像は転写部において、正の直流バイアスを印
加された転写ローラで、転写材上に転写され、定着器て
熱定着を受はプリントアウトされる。

感光体上に転写されなかったトナーは廃トナーとして感
光体回転方向に対しカウンタ一方向に配置されているク
リーニングブレードによってかきおとされ、次の画像形
成に備えられる。

従来の帯電ローラの製造方法ては、抵抗層のコート時に
均一の引き上げ速度のディッピングを行なっている場合
、ｉｔクローラ抵抗膜厚に不均一が生じていたため、ロ
ーラが抵抗値分布を持っており、厚いところでは１１１
：重不良が、薄いところでは、感光体上のピンホールに
よって、ローラ全体のの印加電圧が下降してしまい、帯
電不良を起こすという問題点があった。また、ローラの
端部の盛り上がりによって、感光体が汚染され摩擦係数
が上昇し、高温高温環境下でクリーニングブレードのめ
くれ、またはクリーニング不良が発生するという問題点
があった。

しかしながら、本実施例のように抵抗層のコートを調速
制御のディッピングコートを行い、膜厚を一定にするこ
とによって、上記の１８：重不良、クリーニングブレー
ドめくれ、クリーニング不良を防止することに成功した
。

［実施例２］ 本実施例では、帯電部材としてクラウン形状の帯電ロー
ラを用いた。

上記第一実施例で用いた電子写真方式のプリンターで、
画像形成を行った場合、スペースを小さくする目的で帯
電ローラ径を細くした場合、またＢ４、Ａ３以上に対応
できるように帯電ローラを長くした場合、ローラの加圧
を芯金両端加重で行うとローラの中央部がたわみ、感光
体との十分なニップ幅が確保できなくなってくる。この
ことは、Ａ４サイズでも、両端荷重を強くすると発生す
ることがある。

このような現象が発生すると、ニップが確保できない部
分では十分な帯電が行われず、砂地状の微少な黒点が画
像上に現われる。

これを防ぐために、予めローラのたわみ量を予想して、
ローラの中央部の径を置端部に比べて太くする手段が用
いられる。具体的にはＡ４縦送りサイズの帯電ローラと
して芯会長２５０　ａｍ、太さ１２ｍｍのローラを用い
た場合、中央部のローラ外形を１２．１ｍｍ、端部を１
２．０ｍｍと１００μｍのクラウン量を持ったローラを
用いると、芯金の両端をそれぞれ５００ｇ加重すること
によって、ローラと感光体の当接全域に渡って、１．５
ｍｍの均一なニップ量を得ることができるようになる。

クラウン形状のローラを製造するためには、第２図のよ
うな構成の帯電ローラで、最下層の弾性ローラを製造す
るときに、金型の形を変えることでクラウン量を持たせ
ることができる。

また、別の方法ではストレート形状に作ったローラを研
磨することによって、望みのクラウン量を持たせること
が可能である。

しかし、このようにして製造したローラに抵抗層、また
はコート層を形成するときに従来のような均一速度のデ
ィッピング塗工を行なうと、ローラのクラウン形状のた
め、各層の膜厚を一定に保つことが非常に難しくなる。

そこで、塗工厚を一定にするために本実施例では、クラ
ウン形状を持ったローラにディッピングコートをする場
合に引き上げ速度を調速する事によってコート厚を一定
にする。

具体的には、調速を行なわないで中央部径が端部径より
１００μｍ大きいクラウン形状のローラに粘度２００Ｃ
Ｐのウレタンゴム液を４００ｃＩＩｌ／ｓｅｃの一定速
度で引き上げた場合、第７図のような不均一のコート厚
になってしまった。このようにして製造された帯電ロー
ラを電子写真の帯電装置として用いると、コート厚が厚
い部分では高抵抗のため帯電不良を、薄い部分では感光
体上のピンホールによってローラ全体の電位が降下し、
帯電不良を起こしてしまった。

これを防ぐために本実施例では第８図に示されるような
ディッピングの引き上げ速度の制御を行なった。この調
速制御を行なうことによって、クラウン形状を持つロー
ラでも均一のコート厚を得ることができるようになった
。

［実施例３］ 本実施例では、帯電部材としてブレードを用いた。

ｆ電ブレードは前記実施例で述べた帯電ローラと基本的
には同じ帯電原理、層構成をとるものを用いた。帯電は
ブレードと感光体との間の微少なギャップにおける放電
で行なわれ、この微小ギャップを安定して確保するため
に感光体とニップを持つことが求められる。

本実施例で用いた！電ブレードの構成は、厚さ２ｍｍの
低抵抗処理したウレタン製弾性ブレードに、抵抗層とし
て厚さ１００μｍのエピクロルヒドリンゴムをディッピ
ング塗工により形威し、この上に抵抗値制御をしたフッ
素系塗料を１０μｍコーティングしたものとなっている
。

この帯電ブレードを、感光ドラムの接線に対して１５°
傾けて総圧３００ｇで加圧してニップ幅をｔｍｍ程度確
保できるように支持した。

プリント時にはこのブレードに暗部電位ＶＤに相当する
一７００Ｖの直流電圧に電位を安定させるためにピーク
間電圧２０００Ｖ、周波数６００Ｈｚの正弦波を印加し
て帯電を行なう。

この帯電ブレードを製造する方法としては、厚さ２ｍｍ
の導電処理（１０３Ωｃｍ程度の体積抵抗率）を施した
ウレタンシートをディッピング塗工でエピクロルヒドリ
ンゴムをコーティングし、更にフッ素系コーテイング材
をコートした後、第９図に示すように必要な大きさにカ
ットして帯電ブレードとする。

しかし、均一速度で引き上げると、ディッピング塗工を
する際に第１０図に示すように引き上げ方向に塗工膜厚
の分布を生じるために、生産の歩留まりが悪化する問題
点があった。

また、カット後に膜圧の分布を持つブレードを帯電部材
として使用した場合には、感光体とのニップが充分に形
成されず、膜厚が薄い部分が感光体から浮いてしまい、
帯電不良を起こす恐れがあった。

この問題を防止し、生産性を向上させるために本実施例
では抵抗層のディッピング塗工時に引き上げ速度の調速
制御を行なった。

具体的には第１１図に示すような調速制御を行なうこと
によって、塗工終了時のシート全体における塗工膜厚の
ムラが塗工膜厚１００μｍに対し、５μｍ以内に抑える
ことができた。

従って、本手法を用いることによって、ブレードの感光
体からの浮きを防止することができ、帯電ブレード製造
時の歩留まりを向上させることができた。

［実施例４］ 本実施例では、帯電部材に抵抗層をディッピング塗工で
形成する系で、複数回の塗工工程で抵抗層の総膜厚を得
る際に、第一の実施例で示したように塗工を行なう方向
を第４図Ａの方向のように一方向に限定せず、各々逆の
方向から塗工を行なうこととする。

本実施例では、第１の実施例で用いた、第３（ａ）図に
示されるストレート外形の帯電ローラに抵抗層をディッ
ピング塗工で形成する。

帯電ローラのスペック、塗工方法等は第一の実施例に用
いた数値と全く同じものを用いた。

従って、抵抗層の総膜厚２００μｍを得るために、４回
のディッピング塗工を行なう。（各工程では５０μｍの
膜厚が塗工される。） この時、従来の各工程で調速制御を行なわない塗工では
、第５図に示されるような引き上げ方向上端では薄く、
下端では厚いといった膜厚の分布が生じてしまう。

そこで、本実施例では初回の５０μｍの塗工工程が終了
したら、次の塗工時はローラの上下を逆転させて、塗工
を行なうことにする。

このようにして、本実施例では４回の塗工毎にローラの
上下を交互に交換して、塗工を行なうようにすると、前
回塗工時に膜厚が薄くなる引き上げ方向上端が、次回塗
工時には膜厚が厚くなる下端となるため、４回の塗工終
了時には各々の工程における膜厚の分布ムラが相殺され
、第１２図に示されるような比較的膜厚分布の少ない塗
工が可能となる。

しかしながら、このような方法によっても依然ローラ端
部の盛り上がりを完全になくすことが難しく、高温高温
環境下では依然クリーニングブレードのめくれ、トナー
クリーニング不良が発生する可能性がある。

従って、本実施例では上記のように、複数回の塗工工程
で抵抗層を形成する際に、各々の工程での塗工方向を変
えることに加え、更に塗工速度の調速をおこなうことで
、より均一な膜厚分布を得ることに成功した。

各工程での塗工速度の調速制御は第一の実施例と同しと
し、第１図に示されるシーケンスで塗工を行なう。調速
によってほぼ均一となる塗工膜厚も、引き上げ方向が一
定であると、やはり方向性を完全に除去することは難し
いが、本実施例のように各工程毎に引き上げる方向を変
えることで、より一層の膜厚の均一化が可能になった。

［発明の効果］ 以上述べたように、接触ｆ電部材の抵抗層の膜厚の管理
はは精度が必要とされ、これが分布、ムラを持つことに
よって、帯電不良、感光体の汚染が発生し、大きな問題
となっていた。これを本実流側においてはＩＦ電電極の
抵抗層をディッピング塗工で形成するときに引き上げ速
度の調速制御を行なうことによって、塗工膜厚のムラを
実用上問題ないレベルに抑えることに成功し、これによ
り安定した電子写真画像の形成が可能になった。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明におけるディッピング塗工速度の調速制
御のシーケンスを表わす図 案２図は接触帯電電極としての帯電ローラの構成断面図 第３図は従来の均一速度てのディッピング塗工による塗
工膜厚の変化を表わす図 第４図はディッピング塗工を模式的に表わした図 第５図は従来の均一速度のディッピング塗工によるロー
ラ軸方向の膜厚の分布図 第６図は第一の実施例における電子写真方式のプリンタ
ーの概略図 第７図はクラウン形状を持ったローラを従来の均一速度
のディッピング塗工によって塗工した場合のローラ軸方
向の膜厚分布図 第８図は第２の実施例におけるクラウン形状を持ったロ
ーラでの塗工速度の調速制御のシーケンスを表わす図 第９図は抵抗層を形成したシートの帯電ブレードへの加
工を表す図 第１０図は第３の実施例で帯電ブレードに従来のディッ
ピング塗工法で抵抗層を形成した場合の塗工膜厚の変化
を表わす図 第１１図は第３の実施例における帯電ブレードでの塗工
速度の調速制御のシーケンスを表わす間第１２図は４回
のディッピング塗工工程で、ローラの塗工方向を各々変
えた場合の最終塗工膜厚分布を表わす図 １は塗工される帯電部材 ２は帯電部材を保持するチャック ３は塗工液 ４は塗工液 ５は帯電ローラ ６は高圧電源 ７は感光ドラム ８はレーザ露光 ９は現像器 １０は転写ローラ １１は転写材 １２は定着器 １３はクリーニングプレート １４は帯電ブレード 程 ５ 図 （α） （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ディッピング塗工法により形成された少くなくとも１つ
   の層を有する帯電部材において、該層が塗工速度の調速
   制御により均一の厚さに形成されたものであることを特
   徴とする帯電部材。