JPH0954477A

JPH0954477A - 帯電ローラ

Info

Publication number: JPH0954477A
Application number: JP20891295A
Authority: JP
Inventors: Junji Kurokawa; 純二黒川; Takeshi Tabuchi; 健田渕
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-08-16
Filing date: 1995-08-16
Publication date: 1997-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】中抵抗のエピクロルヒドリンゴム表面を，感
光体およびトナーと非接着性のよい状態に改良すること
により，耐久性を向上させた帯電ローラを提供する。ま
た，環境変動に対して帯電特性の変動の少ない帯電ロー
ラ，換言すれば，温度・湿度依存性の小さい帯電ローラ
を提供する。【解決手段】少なくとも弾性層と，前記弾性層の表面
を覆う表面層の２層を有する帯電ローラにおいて，前記
表面層中に含まれるカーボンブラックの含有率を前記弾
性層中に含まれるカーボンブラックの含有率より大きく
することにより，抵抗の湿度依存性が小さく抑えられ，
帯電特性の環境変動を小さくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，接触ローラ帯電装
置に用いる帯電ローラに関し，より詳細には，少なくと
も弾性層と，該弾性層の表面を覆う表面層の２層を有す
る帯電ローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，電子写真方式の画像形成装置にお
いて，感光体表面を一様に全面帯電するための帯電手段
としては，コロナ放電器が広く利用されていた。このコ
ロナ放電器にあっては，感光体をある一定の電位に均一
に帯電する手段としては有効であるが，反対に，コロナ
放電による帯電処理にあっては高圧電源を必要とし，放
電に伴いオゾンが発生する。オゾンが大量に発生すると
環境に悪影響を及ぼすばかりでなく，オゾンによって帯
電部材，感光体が劣化するという問題点もあった。

【０００３】上記のコロナ放電器に対して，図６に示す
ように帯電ローラ６０１を感光体ドラム６０２に接触さ
せて従動回転させ，帯電ローラ６０１の芯金６０３に電
源６０４から電圧を印加して感光体ドラム６０２表面を
帯電させる帯電ローラが実用化されている。この帯電手
段としての帯電ローラ６０１は，電源６０４の低電圧化
を図ることができ，帯電処理に起因するオゾンの発生量
が少ないという利点を有している。また，コロナ電極ワ
イヤの使用に伴う塵埃の静電吸着がなく，高圧電源を必
要としないなどの利点も有している。

【０００４】ところが，帯電ローラは，帯電ムラが出や
すく，且つ，帯電電位が環境の変化によって大きく変動
するという欠点があり，この帯電の均一性に関しては，
コロナ放電器による帯電処理と比較して，かなり劣るの
が現状である。

【０００５】このため，帯電の均一性を改善するために
特開昭６３−１４９６６８号公報の「接触帯電方法」で
は，直流電圧印加時の帯電開始電圧（Ｖ_TH）の２倍以上
のピーク間電圧を持つ交流電圧を重畳させることによ
り，帯電の均一性がかなり改善できることを開示してい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記特
開昭６３−１４９６６８号公報の「接触帯電方法」にあ
っては，直流電圧印加時の帯電開始電圧（Ｖ_TH）の２倍
以上のピーク間電圧を持つ交流電圧を重畳させるため，
ＤＣ電源とは別にＡＣ電源が必要となり，装置自体のコ
ストアップを招来し，更に，感光体の帯電位には寄与し
ない無駄なＡＣ電流を多量に消費することとなり，それ
に伴い電源コストが上昇するばかりでなく，多量のオゾ
ンが発生し，その結果，帯電部材，感光体の劣化を招来
し，更には公害問題にまで発展するという不都合があっ
た。

【０００７】このため，本発明者によって，ＡＣ電源を
使用せずにＤＣ電源のみを用いて帯電ローラに電圧印加
を行えるようにするために，弾性層に中抵抗のエピクロ
ルヒドリンゴムを用いる帯電ローラが提案されている。
これは，本発明者がＤＣ電圧印加のみの場合に帯電ムラ
が発生する原因を検討した結果，弾性層が合成ゴムとカ
ーボンとの分散層であることに起因していること，すな
わち，カーボン／合成ゴムの分散不良による導電性弾性
層の電気的不均一性によるものであることを発見し，帯
電ローラのカーボン／合成ゴムによる弾性層を中抵抗の
エピクロルヒドリンゴムに置き換えることにより，電気
的不均一性をなくして，ＤＣ電圧印加のみの場合に発生
する帯電ムラを解消できるようにしたものである。

【０００８】また，ＤＣ電圧印加のみの場合には，ロー
ラ層の耐電圧が問題となるが，弾性層に中抵抗のエピク
ロルヒドリンゴムを使用することにより，従来のカーボ
ン／合成ゴム系の導電性弾性層の場合と比較して，耐電
圧性を著しく向上させたものである。さらに，エピクロ
ルヒドリンゴムは，ゴム硬度が４０（ＪＩＳＡ）と比較
的高く，弾性歪変形も少ないため，機械的強度も良好で
ある。

【０００９】従来のカーボン／合成ゴム分散系の導電性
弾性層では，カーボンの添加量によって見掛けの電気抵
抗を調整することができたが，適度な導電性（１０⁸Ω
・ｃｍ）と耐電圧性を両立させることが極めて困難であ
った。しかも，ミクロにみるとカーボンの部分と合成ゴ
ムの部分とで電気抵抗が大きく異なるため，それが帯電
の均一性および耐電圧性を悪くしていた。ところが，カ
ーボン等の導電性粒子の含有によらずに，ゴム自体が中
抵抗（１０⁷〜１０⁸Ω・ｃｍ）のエピクロルヒドリン
ゴムを帯電ローラ弾性層に使用すると，上記の帯電ロー
ラの電気的特性からくる問題点はすべて解決した。

【００１０】しかしながら，上記の電気的・機械的特性
が優れ，ＤＣ電圧印加のみで均一帯電が可能な中抵抗の
極性合成ゴムの帯電ローラを，実際に複写機のローラ帯
電装置として使用したところ，複写機の休止中は，帯電
ローラと感光体は圧接状態にあるため，長期間休止後の
１枚目の画像に横スジ状の異常画像が発生するという問
題点や，帯電ローラを長期間使用すると，ローラ表面に
トナーが付着し，帯電ローラの帯電性能が低下するとい
う問題点が発生した。

【００１１】また，本発明に関連する従来技術として
は，特開昭５８−１９４０６１号公報「ローラー帯電装
置」，特公昭５０−１３６６１号公報「帯電用の誘導体
被覆ローラ」，特公平６−６４３９３号公報「帯電用部
材」がある。

【００１２】特開昭５８−１９４０６１号公報の装置
は，導電性弾性体からなる帯電ローラ表面に近接してク
リーニング素子を設け，また，導電性弾性体の表面に非
接着性被膜を被膜することにより，帯電ローラ表面のト
ナー汚れを除去するようにしたものである。

【００１３】また，特公昭５０−１３６６１号公報に
は，帯電ローラにナイロンもしくはポリウレタンからな
る誘電体を被覆することにより，低電圧印加で帯電する
ことができるとし，さらに特公平６−６４３９３号公報
には帯電用部材の表面層にＮ−アルコキシメチル化ナイ
ロンを使用することにより，環境に影響されずに安定し
た電位特性が得られるとしている。

【００１４】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て，中抵抗のエピクロルヒドリンゴム表面を，感光体お
よびトナーと非接着性のよい状態に改良することによ
り，耐久性を向上させた帯電ローラを提供することを第
１の目的とする。

【００１５】また，本発明は上記に鑑みてなされたもの
であって，環境変動に対して帯電特性の変動の少ない帯
電ローラ，換言すれば，温度・湿度依存性の小さい帯電
ローラを提供することを第２の目的をする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに，請求項１に係る帯電ローラは，少なくとも弾性層
と，前記弾性層の表面を覆う表面層の２層を有する帯電
ローラにおいて，前記表面層中に含まれるカーボンブラ
ックの含有率が前記弾性層中に含まれるカーボンブラッ
クの含有率より大きいものである。

【００１７】また，請求項２に係る帯電ローラは，少な
くとも弾性層と，前記弾性層の表面を覆う表面層の２層
を有する帯電ローラにおいて，前記表面層のナイロン樹
脂成分に対するカーボンブラックの含有率が前記弾性層
のエピクロルヒドリンゴム成分に対するカーボンブラッ
クの含有率より大きいものである。

【００１８】また，請求項３に係る帯電ローラは，少な
くとも弾性層と，前記弾性層の表面を覆う表面層の２層
を有する帯電ローラにおいて，前記弾性層がエピクロル
ヒドリンゴムより成り，前記表面層がアルコール可溶の
共重合ナイロン樹脂とカーボンブラックより成るもので
ある。

【００１９】また，請求項４に係る帯電ローラは，少な
くとも弾性層と，前記弾性層の表面を覆う表面層の２層
を有する帯電ローラにおいて，前記弾性層が，電気抵抗
が１０⁷〜１０⁹Ω・ｃｍのエピクロルヒドリンゴム層
より成り，前記表面層が，カーボンブラックを５〜１５
ｗｔ％含有した共重合ナイロン樹脂より成るものであ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は，帯電ローラの帯電特性を
評価するための帯電ローラ実験装置を示し，図におい
て，１０１は評価の対象となる帯電ローラ，１０２は帯
電ローラ１０１の芯金，１０３は帯電ローラ１０１の芯
金１０２にＤＣ電圧Ｖａを印加する電源，１０４は感光
体ドラム，１０５は除電ランプ，１０６は感光体ドラム
１０４の表面の帯電位Ｖｓを測定するための電位計であ
る。

【００２１】以上の構成において，上記ローラ帯電実験
装置を用いて帯電ローラの帯電特性を評価する方法につ
いて説明する。先ず，線速ｖで回転する感光体ドラム１
０４に接触して従動回転する帯電ローラ１０１に，ＤＣ
電圧Ｖａを印加して，除電ランプ１０５で除電された感
光体ドラム１０４表面を帯電位Ｖｓに帯電し，電位計１
０６で感光体ドラム１０４の帯電位Ｖｓを測定する。こ
の電位計１０６の測定結果である帯電特性チャートか
ら，図２に示すように，Ｖｓの立ち上がり，帯電位Ｖｓ
およびＶｓの均一性が評価できる。帯電ローラ１０１の
環境特性は，図１の実験装置を環境試験室に入れて，上
記測定を行うことにより得られる。

【００２２】図３は，ローラ帯電方式の画像形成装置を
示し，図において，１０１は帯電ローラ，３０１は感光
体ドラム，３０２は露光情報であるレーザ光，３０３は
現像装置，３０４はドラムクリーナ，３０５は除電ラン
プ，３０６は転写ベルトを示し，帯電ローラの実使用上
の問題点をチェックするために使用するものである。具
体的には，図４に示すように，出力画像をチェックし，
横スジ画像（感光体上のローラ痕跡）４０１から帯電
ローラの感光体に対する非接着性を評価し，ランニン
グテスト後の画像の汚れ４０２からローラ表面のクリー
ニング性を評価する。また，その他の異常画像（図示
せず）より，ローラの電気的（耐電圧性）および機械的
（表面強度）な耐久性を評価する。

【００２３】図５（ｃ）は，本発明による帯電ローラの
構成，図５（ｂ）は比較例の帯電ローラの構成，図５
（ａ）は従来の帯電ローラの構成を示し，表１は図５
（ａ）〜（ｃ）に示した帯電ローラのそれぞれの特性を
示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】図５（ａ）は従来の帯電ローラ（特開昭１
−２０５１８０号公報の実施例）を示し，カーボン分散
クロロプレンゴム弾性層（３ｍｍ厚，電気抵抗１０⁴Ω
・ｃｍ）上にＮ−メトキシメチル化ナイロン（トレジン
ＥＦ−３０Ｔ，帝国化学産業製）表面層（２００μｍ
厚）を設けたもので，表１に示すように帯電の均一性と
耐電圧性に問題がある。ただし，ＤＣ電圧にＡＣ電圧を
重畳して電圧印加すれば，この問題は改良された。

【００２６】図５（ｂ）は，比較例としての帯電ローラ
を示し，特公昭５０−１３６６１号公報の実施例に示さ
れたポリウレタンゴム（３ｍｍ厚，電気抵抗１０⁹Ω・
ｃｍ）をエピクロルヒドリンゴム（３ｍｍ厚，電気抵抗
１０⁸Ω・ｃｍ）に置き換えて作成した単層ローラで，
表１に示すようにＤＣ電圧のみの印加でも帯電の均一性
および耐電圧性が改良された。しかし，表面性が悪く，
実用的ではない。

【００２７】図５（ｃ）は，本発明の帯電ローラを示
す。エピクロルヒドリンゴム弾性層（３ｍｍ厚，電気抵
抗１０⁸Ω・ｃｍ）上にカーボン分散共重合ナイロン樹
脂の表面層（２０μｍ厚）を設けたもので，表１に示す
ように，比較例としての帯電ローラ（図５（ｂ））の帯
電特性を維持したまま，環境特性および表面性を大幅に
改善することができた。以下，実施例で詳細に説明す
る。

【００２８】〔実施例１〕先ず，８φの芯金円周上に厚
さ３ｍｍのエピクロルヒドリンゴム弾性層を形成し，次
に，共重合ナイロンＣＭ４０００（東レ製）６重量部，
カーボンブラック（キャボット社製）０．６重量部をメ
タノール１００重量部に溶解し，前記弾性層上にスプレ
ー法で乾燥後の表面層平均膜厚が２０μｍとなるように
塗布してサンプル１とした。

【００２９】次に，以下のようにして比較サンプル１〜
３を作成した。ただし，弾性層，表面層の厚さはサンプ
ル１と同じとした。

【００３０】比較サンプル１：ＥＰＤＭ／カーボン分散
系弾性層上にナイロン樹脂表面層を設ける。比較サンプル２：ＥＰＤＭ／カーボン（１５ｗｔ％）分
散系弾性層上にナイロン／カーボン（５ｗｔ％）表面層
を設ける。比較サンプル３：エピクロルヒドリンゴム弾性層上にナ
イロン樹脂表面層を設ける。

【００３１】次に，上記サンプル１，比較サンプル１〜
３の帯電特性および環境特性を図１の実験装置を用いて
測定した。その結果を表２に示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】表２の結果から明らかなように，本発明の
帯電ローラ（サンプル１）は，弾性層として，カーボン
分散合成ゴムではなく，ゴム自身がイオン伝導性のよい
エピクロルヒドリンゴムを使用しているため，帯電の均
一性がよい。カーボンを含まない中抵抗のエピクロルヒ
ドリンゴムは温湿度の影響を受けやすいが，カーボン分
散系ナイロン樹脂表面層で覆われているために環境変動
が抑えられる。

【００３４】また，表面層は，ＯＰＣ，トナーに対して
非接着性のナイロン樹脂を用いるので，クリーニング
性，耐久性の点で有利である。さらに，環境特性を改良
するため，本発明では，表面層にカーボンブラックを分
散させ，湿度の影響を受けにくくしている。すなわち，
表面層の樹脂成分に対するカーボンブラックの含有率が
弾性層のゴム成分に対するカーボンブラックの含有率よ
り大きくした本発明の帯電ローラ（サンプル１）は，そ
うでない比較サンプル１〜３よりも環境特性が優れてい
る。

【００３５】〔実施例２〕先ず，８φの芯金にローラ外
径が約１６φになるようにエピクロルヒドリンゴム弾性
層を成形した。この弾性層の電気抵抗は，１．５×１０
⁸Ω・ｃｍ，ゴム硬度は４２（ＪＩＳＡ）であった。

【００３６】この弾性ローラを機械研磨によって弾性層
厚３ｍｍ，十点表面平均粗さＲｄが６μｍとなるように
研磨し，ゴムローラ径が１４φの弾性ローラを作成し
た。

【００３７】次に，ナイロン１２を含む共重合ナイロン
樹脂（ダイアミドＴ１７０，ダイセル・ヒュルス株式会
社製）のメタノール溶液に，カーボンブラック（ＢＬＡ
ＣＫＰＥＡＲＬＳＬ，キャボット社製）を２．５，
５，１０，１５，２０ｗｔ％添加した５種類の塗布液を
作成した。

【００３８】各塗布液を前記弾性層上にスプレー法で乾
燥後の表面層平均膜厚が８〜１０μｍとなるように塗布
し，カーボンブラックの添加量の順にサンプル２〜サン
プル６とした。

【００３９】これらサンプル２〜サンプル６の３環境
（１０℃１５％，２３℃６０％，３０℃９０％）におけ
る帯電特性を図１に示したローラ帯電実験装置で測定し
たところ，Ｖａ＝−１．５ＫＶに対して，ＯＰＣ感光体
ドラム１０４（感光層厚２５μｍ）の帯電位は表３に示
す結果を得た。また，サンプル２〜サンプル６を，図３
に示した画像形成装置を用いて，その画像特性，ランニ
ングおよび耐久性を評価し，その結果を表３に加えた。

【００４０】

【表３】

【００４１】表３で明らかなように，カーボンの添加量
が５〜１５ｗｔ％の帯電ローラの特性が良い。また，
２．５ｗｔ％以下では，低温低湿での帯電位が低下す
る。これは，おそらく低湿で表面層の抵抗が高いためと
思われる。また，２０ｗｔ％以上では，全環境で高帯電
位が測定されたが，電荷注入による帯電も含まれてお
り，帯電ムラがひどく，良好な画像が得られない。さら
にクリーニング性および耐久性も劣っている。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように，本発明の帯電ロー
ラ（請求項１）においては，表面層中に含まれるカーボ
ンブラックの含有率が弾性層中に含まれるカーボンブラ
ックの含有率より大きいため，抵抗の湿度依存性が小さ
く抑えられ，帯電特性の環境変動を小さくすることがで
きる。

【００４３】また，本発明の帯電ローラ（請求項２）に
おいては，表面層のナイロン樹脂成分に対するカーボン
ブラックの含有率が弾性層のエピクロルヒドリンゴム成
分に対するカーボンブラックの含有率より大きいため，
換言すれば，弾性層のカーボン含有率が小さく，かつ，
イオン伝導性であり，弾性層は湿度の影響を受けやすい
が，カーボン分散系非接着性樹脂の表面層で弾性層の表
面が覆われているため，帯電ローラとしては湿度の影響
を受けにくく，帯電特性の環境変動を小さくすることが
できる。

【００４４】また，本発明の帯電ローラ（請求項３）に
おいては，弾性層はエピクロルヒドリンゴムより成り，
表面層はアルコール可溶の共重合ナイロン樹脂とカーボ
ンブラックより成るため，ＯＰＣ，トナーに対して非接
着性が良く，クリーニング性，耐久性が向上する。ま
た，イオン伝導性のよいエピクロルヒドリンゴムを用い
ているので，帯電の均一性が良い。

【００４５】また，本発明の帯電ローラ（請求項４）に
おいては，弾性層は電気抵抗が１０ ⁷〜１０⁹Ω・ｃｍ
のエピクロルヒドリンゴム層より成り，表面層はカーボ
ンブラックを５〜１５ｗｔ％含有した共重合ナイロン樹
脂より成るため，電気抵抗の湿度依存性が小さく抑えら
れ，常に安定した帯電位が得られる。また，耐電圧性が
良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】帯電ローラの帯電特性を評価するための帯電ロ
ーラ実験装置の構成図である。

【図２】図１の帯電ローラ実験装置で測定した帯電位の
帯電特性チャートである。

【図３】ローラ帯電方式の画像形成装置の構成を示す説
明図である。

【図４】ローラ帯電による帯電ムラを出力画像でチェッ
クする方法を示す説明図である。

【図５】本発明による帯電ローラ，比較例の帯電ロー
ラ，および従来の帯電ローラの構成を示す説明図であ
る。

【図６】従来における帯電ローラの使用方法を示す説明
図である。

【符号の説明】

１０１帯電ローラ１０２芯金１０４感光体ドラム３０１感光体ドラム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも弾性層と，前記弾性層の表面
を覆う表面層の２層を有する帯電ローラにおいて，前記
表面層中に含まれるカーボンブラックの含有率が前記弾
性層中に含まれるカーボンブラックの含有率より大きい
ことを特徴とする帯電ローラ。
【請求項２】少なくとも弾性層と，前記弾性層の表面
を覆う表面層の２層を有する帯電ローラにおいて，前記
表面層のナイロン樹脂成分に対するカーボンブラックの
含有率が前記弾性層のエピクロルヒドリンゴム成分に対
するカーボンブラックの含有率より大きいことを特徴と
する帯電ローラ。
【請求項３】少なくとも弾性層と，前記弾性層の表面
を覆う表面層の２層を有する帯電ローラにおいて，前記
弾性層はエピクロルヒドリンゴムより成り，前記表面層
はアルコール可溶の共重合ナイロン樹脂とカーボンブラ
ックより成ることを特徴とする帯電ローラ。
【請求項４】少なくとも弾性層と，前記弾性層の表面
を覆う表面層の２層を有する帯電ローラにおいて，前記
弾性層は電気抵抗が１０⁷〜１０⁹Ω・ｃｍのエピクロ
ルヒドリンゴム層より成り，前記表面層はカーボンブラ
ックを５〜１５ｗｔ％含有した共重合ナイロン樹脂より
成ることを特徴とする帯電ローラ。