JPH09146346A

JPH09146346A - 帯電部材及び帯電装置

Info

Publication number: JPH09146346A
Application number: JP23946996A
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: 1995-09-19
Filing date: 1996-09-10
Publication date: 1997-06-06
Anticipated expiration: 2016-09-10
Also published as: JP3482780B2

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、帯電部材の抵抗の均一性、被帯電部材との物
理的接触状態の均一性を両立し、帯電性、耐久性等の性
能向上を画った帯電部材及びこ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】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、弾性体からなる内層の表面に、
酸素含有量が６％以上であるカーボンを添加した樹脂を
含む外層を形成したことを特徴とする帯電部材及び本帯
電部材を使用した帯電装置により上記目的が解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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これ
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
法が提案されている。

【０００４】この接触帯電方式で使用される帯電部材と
しては、例えば、弾性層の表面に樹脂層を被覆したもの
が知られており、被帯電部材とのニップ幅を十分確保す
るため、帯電部材の弾性層にはフォーム体、その樹脂層
にはウレタン、ナイロン等の樹脂が用いられている。

【０００５】しかし、これらの樹脂はいずれも有機溶剤
可溶型樹脂であるため、フォームからなる弾性層の表面
に、これら有機溶剤可溶型樹脂をディッピング法、スプ
レー法等にて樹脂層を形成させようとすると、表面平滑
性が得られないという問題がある。これは、有機溶剤が
フォーム体を膨潤させ表面凹凸が形成されてしまった
り、フォーム体に侵入した有機溶剤が乾燥時に塗膜を突
き破り噴火口状穴が塗膜表面に形成されてしまうからで
ある。もちろん、これを防ぐために、弾性層をフォーム
体とせずにすれば若干の改善が見られるが、この場合に
は帯電部材の硬度が上昇してしまい、被帯電部材との十
分なニップ幅が得られなくなり、所望とする確実な物理
的接触状態が保てなくなってしまう。

【０００６】また、帯電性、耐久性の性能向上のために
は、帯電部材から被帯電部材への電荷供給を均一に行わ
せる必要がある。これを良好に行わせる方策は、帯電部
材の電気的状態つまり抵抗をより一層均一にし、さらに
帯電部材と被帯電部材の物理的接触状態もより一層均一
にすることと思われる。

【０００７】さらに、抵抗を均一にするためには、導電
物質の分散を良くすればよいが、現実にはかなりむずか
しい。なぜならば、一般に帯電部材に好適に用いられる
抵抗領域が、導電物質により確固たる導通経路が形成さ
れた良導電領域ではなく、中途半端な半導電領域が選択
されるからである。もちろん、分散剤を使用すれば、導
電物質の分散状態を改善し、抵抗の均一性も改善できる
ものと思われるが、被帯電体への移行・汚染の問題のた
めに、分散剤等の添加物を使用するのは好ましくない。

【０００８】このように、帯電部材の電気的均一性、被
帯電部材との物理的接触状態の均一性を両立し、帯電
性、耐久性等の性能向上をはかることは困難なものがあ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
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、帯電部材の抵抗の均一性、被帯電部材
との物理的接触状態の均一性を両立し、帯電性、耐久性
等の性能向上を画った帯電部材及びこれを用いた帯電装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
を重ねた結果、先ずは、請求項１に記載の如く、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、
弾性体からなる内層の表面に、酸素含有量が６％以上で
あるカーボンを添加した樹脂を含む外層を形成したこと
を特徴とする帯電部材とし、さらに、請求項２に記載の
如く、前記カーボンのｐＨが５以上であることを特徴と
する。更に、請求項３に記載の如く、前記カーボンを添
加する樹脂として水系樹脂を用いたことを特徴とする帯
電部材であり、また、更に、請求項４に記載の如く、前
記弾性体がフォームであることを特徴とする帯電部材と
すること。そして、請求項５に記載の如く、上記帯電部
材の表面がＪＩＳ１０点平均粗さＲｚスケールで４μｍ
以下であることを特徴とする帯電部材であり、更には、
請求項６に記載の如く、被帯電体に当接し被帯電体を帯
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、前記帯電部材として、上記の帯電部材を用いたこ
とを特徴とする帯電装置としたことである。

【００１１】要すれば、酸素含有量が６％以上、好まし
くはｐＨが５以上であるカーボンを、樹脂できれば水系
樹脂に添加した層を外層あるいは外層の一部として用
い、弾性層できればフォーム体からなる弾性層を内層と
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を完成させるに至ったものであ
る。すなわち、本発明では、帯電部材の抵抗の均一性
と、帯電部材の低硬度化による被帯電部材との十分な接
触状態、しかも帯電部材の表面平滑性を確保したことに
よる被帯電部材との均一接触状態とを両立でき、帯電作
用の均一性が改善され、砂地・画像欠陥等がなくなり、
さらに耐久性も向上する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明についてさらに詳し
く説明する。本発明の帯電部材は、接触帯電方式である
から、被帯電体に接触するものであれば特にその形状に
限定されるものではないが、例えば、ロール状、プレー
ト状、ブロック状などの各種形状のものが適用可能であ
り、通常はロール状が好ましい。ロール状の場合は、こ
れらの内側に金属あるいはプラスチック製のシャフトを
設けても良い。

【００１３】本発明が提供する帯電部材の構造は、特に
限定されず、上記した内層と外層を有していれば良い
が、目的に応じて外層の表面に少なくとも１層以上の最
外層も形成することができる。

【００１４】内層としては弾性体が用いられ、好ましく
はフォームであり、とりわけウレタンフォームが好適で
ある。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。

【００１５】外層としては、カーボンを添加した樹脂か
ら構成される。ここで用いられるカーボンは、酸素含有
量が６％以上、好ましくは７％以上、さらに好ましくは
９％以上であるものが良い。さらに、カーボンのｐＨは
５以上、好ましくは６以上、さらに好ましくは７以上の
ものが良い。通常のカーボンの酸素含有量は、０．１〜
３％程度である。一部に、酸化処理をしたカーボンがあ
るが、酸化処理したことにより酸素含有量が若干増加す
ると共に、カーボンのｐＨが酸性側へとシフトしてしま
う。酸素含有量が多いほど分散性が良くなるようである
が、ｐＨが酸性であると特に水系樹脂に添加した場合に
安定性が低下するなどの問題が生じてしまう。本発明に
用いているカーボンは、酸素含有量が多いにもかかわら
ず、中性乃至アルカリ性を維持できるものである。カー
ボンの詳細な構造は明らかではないが、カーボン表面に
カルボキシル基、水酸基、ケトン基等をつけ、しかもそ
れらの基の水素を一部ナトリウム等のアルカリ金属に置
換させたものが良い。

【００１６】また、外層に用いられる樹脂は上記カーボ
ンが添加できるものであれば特に限定されないが、例え
ば、フッ素樹脂、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、ポ
リビニールアセタール樹脂等が挙げられるが、表面平滑
性確保の目的のために、水系樹脂とすることが好まし
く、特にアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹
脂、又はウレタン樹脂の水系樹脂がさらに好ましい。

【００１７】また、これらカーボンと水系樹脂にさらに
増粘剤、チクソトロピー性付与剤、構造粘性付与剤等を
適時加えることができ、無機系、有機系いずれでも良
い。水系樹脂は、粘度の低いものが多いために、塗膜の
厚膜化に苦慮しやすいが、これら増粘剤、チクソトロピ
ー性付与剤、構造粘性付与剤等を添加することにより、
所望とする厚みの塗膜を容易に形成できるようになる。

【００１８】なお、この外層を、内層の表面に形成した
のみの構成を有する帯電部材の場合、カーボンの分散が
良い層が帯電部材最表面に位置するために、帯電部材の
抵抗の均一性が得られやすいという長所を有する。ま
た、更にこの外層の表面に最外層を形成した構成を有す
る帯電部材の場合、有機溶剤可溶型樹脂などをディップ
法によりコーティングしようとした場合によく起こって
しまう弾性体内層の膨潤や、乾燥時の弾性体内層に侵入
した溶剤蒸発による塗膜上の噴火口状穴の発生などがな
く、表面平滑性の良い帯電部材が得られるという長所を
有する。

【００１９】最外層としては、特に限定はされないが、
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が挙げられ、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。また、
これらの樹脂に添加される導電物質に特に限定はない
が、カーボン、金属酸化物、導電性高分子などが挙げら
れる。これらの層の厚みは、特に限定されないが、通常
１〜６００μｍ程度に調整される。最外層あるいは最内
層の場合は、薄く、例えば１〜７０μｍ程度が好んで用
いられる。

【００２０】また、カーボンの添加量は、所望とする抵
抗が得られるように調整される。帯電部材に適当な抵抗
は、体積抵抗が１０² 〜１０¹⁰Ωｃｍであり、この抵抗
値が得られるように添加量が決められるが、通常、樹脂
１００重量部に対し５〜８０重量部である。

【００２１】なお、外層又は最外層の層形成方法は、以
上のものを含む塗料状態として内層物を浸漬し塗膜を形
成するディップ法、あるいはスプレー法が挙げられる。
そして、以上のようにして作成された帯電部材表面の表
面粗さでＪＩＳ１０点平均粗さＲｚスケールで、４μｍ
以下、好ましくは３μｍ以下、さらに好ましくは２μｍ
以下に調整することが適当である。

【００２２】

【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。

【００２３】［実施例１］導電性のウレタンフォームロ
ーラ（内層）上に、厚さ１００μｍの外層を形成した。
外層は、ＳＭＰ−４をカーボンとして水分散性ポリエス
テル樹脂に混合した塗料を用いディップ法により付与し
た。外層の体積抵抗率は、１０⁸ Ωｃｍ程度に調整し
た。なお、ＳＭＰ−４は酸素含有量が１０％、ｐＨが
７．３３のカーボンである。外層形成に用いた塗料は、
作成後１週間経過しても変化なく安定であった。ローラ
表面のＪＩＳ１０点平均粗さＲｚスケールで１．２μｍ
であり、マイクロ硬度は５５度であった。なお、ここで
いうマイクロ硬度とは、直径０．１６ｍｍΦ、長さ０．
５ｍｍの押し針を試料に押し当て、該試料に変形を与
え、その時の押し針食い込み量（変位）から硬度値を求
めたものであり、従来の硬度計では測定が困難であった
薄物、小物の試料の硬度を測定することができるもので
ある。本発明のマイクロ硬度は市販のマイクロ硬度計、
高分子計器（株）製のマイクロ硬度計ＭＤ−１により測
定して得られたものである。このローラをプリンターに
装着し、温度１５℃／湿度１０％ＲＨにて画像出しした
ところ、良好な画像が得られた。さらに、連続６０００
枚画像出しをしても、特に画像の劣化は、ほぼなかっ
た。

【００２４】「実施例２」導電性のウレタンフォームロ
ーラ（内層）上に、厚さ２０μｍの外層Ａを、さらにそ
の上に厚さ１００μｍの最外層Ｂを形成した。外層Ａ
は、ＳＭＰ−４をカーボンとして水分散性ポリエステル
樹脂に混合した塗料Ａ１を用い、最外層Ｂは、カーボン
をウレタン変性アクリル樹脂に混合した塗料Ｂ１を用
い、各々ディップ法により付与した。外層Ａの体積抵抗
率は１０⁶ Ωｃｍ程度に、最外層Ｂの体積抵抗率は１０
⁸ Ωｃｍ程度に調整した。なお、ＳＭＰ−４は酸素含有
量が１０％、ｐＨが７．３３のカーボンである。外層Ａ
形成に用いた塗料Ａ１は、作成後１週間経過しても変化
なく安定であった。ローラ表面のＪＩＳ１０点平均粗さ
Ｒｚは、１．７μｍであり、マイクロ硬度は６２度であ
った。このローラをプリンターに装着し、温度１５℃／
湿度１０％ＲＨにて画像出ししたところ、良好な画像が
得られた。さらに、連続６０００枚画像出しをしても特
に画像の劣化はほぼ認められなかった。

【００２５】「実施例３」導電性のウレタンフォームロ
ーラ（内層）上に、厚さ８０μｍの外層Ｃを、さらにそ
の上に厚さ１０μｍの最外層Ｄを形成した。外層Ｃは、
ＳＭＰ−４をカーボンとして水分散性ポリエステル樹脂
に混合した塗料Ｃ１を用い、最外層Ｄは、ＳＭＰ−４を
カーボンとして水分散性ポリエステル樹脂に混合した塗
料Ｄ１を用い、各々ディップ法により付与した。外層Ｃ
の体積抵抗率は２×１０⁷ Ωｃｍ程度に、最外層Ｄの体
積抵抗率は３×１０⁸ Ωｃｍ程度に調整した。なお、前
述のように、ＳＭＰ−４は酸素含有量が１０％、ｐＨが
７．３３のカーボンである。外層及び最外層の形成に用
いた塗料Ｃ１、Ｄ１共に、作成後１週間経過しても変化
なく安定であった。ローラ表面のＪＩＳ１０点平均粗さ
Ｒｚは、１．６μｍであり、マイクロ硬度は６８度であ
った。このローラをプリンターに装着し、温度１５℃／
湿度１０％ＲＨにて画像出ししたところ、良好な画像が
得られた。さらに、連続６０００枚画像出しをしても、
特に画像の劣化は、ほぼなかった。

【００２６】「実施例４」導電性のウレタンフォームロ
ーラ（内層）上に、厚さ２０μｍの外層Ｅを、さらにそ
の上に厚さ９０μｍの最外層Ｆを形成した。外層Ｅは、
カーボンを水分散性ポリエステル樹脂に混合した塗料Ｅ
１を用い、最外層Ｆはカーボンをウレタン変性アクリル
樹脂に混合した塗料Ｆ１を用い、各々ディップ法により
付与した。外層Ｅの体積抵抗率は３×１０⁶ Ωｃｍ程度
に、最外層Ｆの体積抵抗率は２×１０⁸ Ωｃｍ程度に調
整した。なお、塗料Ｅ１で使用したカーボンは酸素含有
量が６．１％、ｐＨが２．３である。外層形成に用いた
塗料Ｅ１は、作成直後は塗膜作成に支障なく使用できた
が、作成後１週間経過すると若干ゲル化していた。ただ
し、下記に記すように、作成したローラの性能には何ら
問題はなかった。ローラ表面のＪＩＳ１０点平均粗さＲ
ｚは、２．６μｍであり、マイクロ硬度は６６度であっ
た。このローラをプリンターに装着し、温度１５℃／湿
度１０％ＲＨにて画像出ししたところ、良好な画像が得
られた。さらに、連続６０００枚画像出しをしても、特
に画像の劣化は、ほぼ認められなかった。

【００２７】「比較例１」導電性のウレタンフォームロ
ーラ（内層）上に、厚さ９５μｍの外層Ｇを形成した。
外層Ｇは、カーボン（チャンネルブラック）を水分散性
ポリエステル樹脂に混合した塗料Ｇ１を用い、ディップ
法により付与した。外層Ｇの体積抵抗率は２×１０⁸ Ω
ｃｍ程度に調整した。なお、チャンネルブラックは酸素
含有量が２．９％、ｐＨが４．１のカーボンである。外
層形成に用いた塗料Ｇ１は、作成直後から分散が悪く一
部ダマダマ状になっていた。ローラ表面のＪＩＳ１０点
平均粗さＲｚは、３．６μｍであり、マイクロ硬度は６
４度であった。このローラをプリンターに装着し、温度
１５℃／湿度１０％ＲＨにて画像出ししたところ、抵抗
の不均一性によると思われる砂地画像となってしまっ
た。さらに、連続６０００枚画像出しをすると、より一
層悪化し、画像の一部に黒ポチまで発生してきた。

【００２８】「比較例２」導電性のウレタンフォームロ
ーラ（内層）上に、厚さ１０５μｍの外層Ｈを形成し
た。外層Ｈは、カーボン（チャンネルブラック）をウレ
タン変性アクリル樹脂に混合した塗料Ｈ１を用い、ディ
ップ法により付与した。外層Ｈの体積抵抗率は４×１０
⁸ Ωｃｍ程度に調整した。なお、チャンネルブラックは
酸素含有量が２．９％、ｐＨが４．１のカーボンであ
る。外層形成に用いた塗料Ｈ１は、見かけ上きれいであ
った。ところが、ディップ後の乾燥時にウレタンフォー
ムに侵入した溶剤の蒸発によると思われる噴火口状の穴
が塗膜表面に無数発生してしまった。ローラ表面のＪＩ
Ｓ１０点平均粗さＲｚは、５．４から１１μｍ程度でひ
どくばらつき、マイクロ硬度は６７度であった。このロ
ーラをプリンターに装着し、温度１５℃／湿度１０％Ｒ
Ｈにて画像出ししたところ、表面の凹凸によると思われ
る黒点状画像となってしまった。さらに、連続６０００
枚画像出しをすると、より一層悪化し、画像の一部がほ
ぼ黒くなってしまった。

【００２９】

【発明の効果】以上、本発明について詳細を説明したよ
うに、先ずは、請求項１に記載の如く、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、弾性体か
らなる内層の表面に、酸素含有量が６％以上であるカー
ボンを添加した樹脂を含む外層を形成したことを特徴と
する帯電部材とし、さらに、請求項２に記載の如く、前
記カーボンのｐＨが５以上であることを特徴とする。更
に、請求項３に記載の如く、前記カーボンを添加する樹
脂として水系樹脂を用いたことを特徴とする帯電部材で
あり、また、更に、請求項４に記載の如く、前記弾性体
がフォームであることを特徴とする帯電部材とするこ
と。そして、なお、請求項５に記載の如く、上記帯電部
材の表面がＪＩＳ１０点平均粗さＲｚスケールで４μｍ
以下であることを特徴とする帯電部材であり、更には、
請求項６に記載の如く、被帯電体に当接し被帯電体を帯
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、上記記載の本発明の帯電部
材を用いたことを特徴とする帯電装置としたことで、抵
抗の均一性並びに接触状態の均一化が優れた帯電性、耐
久性の良い帯電部材及び帯電装置が得られた。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、弾性体からなる内層の表面に、
酸素含有量が６％以上であるカーボンを添加した樹脂を
含む外層を形成したことを特徴とする帯電部材。
【請求項２】上記カーボンのｐＨが５以上であること
を特徴とする請求項１記載の帯電部材。
【請求項３】上記樹脂として水系樹脂を用いたことを
特徴とする請求項１または２記載の帯電部材。
【請求項４】上記弾性体がフォームであることを特徴
とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の帯電部材。
【請求項５】上記帯電部材の表面がＪＩＳ１０点平均
粗さＲｚスケールで４μｍ以下であることを特徴とする
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の帯電部材。
【請求項６】被帯電体に当接し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、前
記帯電部材として請求項１乃至５のいずれか１項に記載
の帯電部材を用いたことを特徴とする帯電装置。