JPH10161395A

JPH10161395A - 帯電部材

Info

Publication number: JPH10161395A
Application number: JP32307996A
Authority: JP
Inventors: Tokumasa Somiya; 宮徳昌宗
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-12-03
Filing date: 1996-12-03
Publication date: 1998-06-19

Abstract

(57)【要約】【課題】帯電部材の汚れ防止，帯電部材の圧接による
画像上の白抜けすじの発生防止。【解決手段】導電性の弾性ゴム層およびその表面を覆
い、帯電対象材に対向する表面層を有する帯電部材にお
いて、前記表面層が０．１ｗｔ％以上１０％以下の電荷
制御剤を含むことを特徴とする。現像のためのトナ−極
性が＋（正）の場合には、表面層を正電荷制御剤を添加
したものとする。現像のためのトナ−極性が−（負）の
場合には、表面層を負電荷制御剤を添加したものとす
る。また、アモルファスシリコン，セレン等の非ＯＰＣ
感光体を帯電する態様においては、負電荷制御剤を添加
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、電荷担持体の表面
を帯電するための帯電部材に関し、特に、これに限定す
る意図ではないが、画像形成用の感光体に接触又は極く
近接して該感光体を荷電する帯電部材、あるいは転写の
ために感光体に接触させた記録紙に接触又は極く近接し
てそれを転写のために荷電する帯電部材に関する。この
種の帯電部材は、例えば複写機、ファクシミリはあるい
はレ−ザプリンタに用いられる。

【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方式
としては、コロナ放電器が広く用いられていた。このコ
ロナ放電器は、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、高圧電源を必要とし、コ
ロナ放電に伴いオゾンを発生する不都合がある。オゾン
が大量に発生すると環境に悪影響を及ぼし、またオゾン
によって帯電部材，感光体等が劣化するという不都合が
あった。

【０００３】これに対して帯電ローラ（帯電部材）を感
光体に接触させ、従動回転させながら電圧を印加し感光
体表面を帯電させる接触ローラ帯電方式が開発され、最
近では帯電ローラを用いる画像形成装置がプリンターを
中心にして増加の傾向にある。この帯電ローラ方式は
小型・省エネルギ−・低オゾン発生といった大きなメリ
ットを有している。しかし画像形成装置の帯電用ロ−ラ
として長期間使用すると、像担持体（感光体）に帯電ロ
ーラが直接接触している為に、感光体上に留まった残留
トナー粒子などが、感光体と接触している帯電ロ−ラの
表面に全面、あるいはスジ状に固着してしまうため、帯
電ロ−ラの電気抵抗が高くなり、帯電電位が低下した
り、帯電ムラが生じる。すなわち感光体表面には感光体
のクリーニング後もクリーニングユニットをすり抜けて
そのまま感光体上に留まった、画像品質には影響を与え
ない程度の微量のトナーが残留しており、帯電領域で帯
電ローラが感光体に接触している為、この残留トナーが
帯電ローラに付着し、長期に渡り蓄積して行く。その結
果帯電ローラ表面はトナーで汚れ、電気的な特性が変わ
り抵抗が上昇する。全体的に汚れた場合は帯電電位の低
下になり、部分的な汚れは帯電ムラとなる。

【０００４】更には画像形成装置の停止時に帯電ローラ
を感光体に接触させたままにして置いた場合、帯電ロー
ラと接触する部位の感光体上に電荷メモリー効果が生
じ、結果としてスジ状の接触跡を生じる事が多い。これ
らは何れも帯電ローラの、特に表面層の物理的，化学的
な特性に大きな関連を持っている。またトナー汚れ及び
電荷メモリー効果の両方が同時に起こることもある。

【０００５】これに対して殆どの画像形成装置は帯電ロ
ーラのクリーニング装置を設置しているが、ゴムを主体
とするローラに付着したトナーの除去は容易ではなく、
汚れの進行を多少遅らせる程度の効果しか得られていな
い。

【０００６】又、接触放置に於ける感光体の電荷メモリ
−効果については、幾つかの原因が考えられるが、大き
な要因としては帯電ローラと感光体との接触帯電による
場合が多い。感光体が光感度を持たない極性（有機半導
体（ＯＰＣ）を使用した感光体においては＋側）に接触
帯電により電荷がトラップされた場合、次の通常のコピ
ーサイクルに於いてその部分は荷電による帯電電位が低
くなり、結果として白スジ状の異常画像が生じる事にな
る。逆に−側の電荷がトラップされた場合は黒スジ状の
異常画像が生じる。

【０００７】これらのトラップされた電荷は簡単には除
去出来ず、数枚のコピーサイクルを行なう間残留する場
合がある。これに対して実際の画像形成装置では、画像
形成を行なわない時には帯電ローラを感光体から離す事
で対策しているが、当然その為の機構が複雑となりコス
トもアップしてしまう。

【０００８】この他にも従来からトナ−汚れ、感光体へ
のメモリ−効果対策ともに検討が行なわれて来ており、
ロ−ラ表面のコ−ト様樹脂材料を選定する事と、クリ−
ニング方式の改良で対応してきた。例えば、特開平３−
０６２０５６号公報においては、帯電ローラの表層にア
ルミ，チタン等の金属粒子１〜２種と研磨粒子を混入す
る事で帯電性能を安定化させ、更に感光体へのメモリー
効果を低減させることを提案している。また特開平４−
１１９３７４号公報においては、帯電ローラの表層に４
級アンモニウム塩構造を持つ重合体を添加する事で帯電
性能を安定化している。特開平５−３４１６２７号公報
には、帯電を均一に行なうために、ゴム自体で半導電性
が得られるエピクロルヒドリンゴムを弾性層に用い、そ
の表面を非粘着性の表面層で被覆しているが、帯電ロ−
ラが汚れ易く耐久性が低い。特開平７−４９６０２号公
報には、エピクロルヒドリンゴム（弾性層）をカ−ボン
含有のフッ素樹脂系表面層で被覆している。特開平１−
２０５１８０号公報には、表面層をＮ−アルコキシメチ
ル化ナイロンで形成することが提示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】帯電ローラ方式が小型
・省エネルギ−・低オゾン発生といった面で非常にメリ
ットが多いにも関わらず高速機を含めた複写機・プリン
ター・ＦＡＸ等電子写真技術を用いた画像形成装置の主
流になれない最大の理由は、耐久性の面でまだ信頼性が
低い為である。つまり一般に高速機になるほど高品質及
び高安定度（コピー枚数で長期間安定）が要求される。
しかし、帯電ローラ方式には前述した様にローラ汚れに
よる経時的な品質の低下、及び接触放置に於ける電荷メ
モリ−効果によるスジ画像等の課題が残っており、これ
らが信頼性を下げている。

【００１０】上述のように、導電性の弾性層を表面層で
被覆し、表面層の樹脂材料を選定する事で一応の成果は
得られているものの完全とは言えなかった。

【００１１】本発明は、上記不具合を解消することを目
的とする。具体的には、汚れにくい帯電部材を提供する
ことを第１の目的とし、汚物の除去（クリ−ニング）が
容易な帯電部材を提供することを第２の目的と、感光体
に電荷メモリ−効果を実質上もたらさない帯電部材を提
供することを第３の目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、導電性の弾性
ゴム層およびその表面を覆い、帯電対象材に対向する表
面層を有する帯電部材において、前記表面層が電荷制御
剤を含むことを特徴とする。

【００１３】電荷制御剤は、電子写真装置において静電
潜像を現像するトナ−を摩擦帯電する際の帯電極性を定
めるためにトナ−に添加されているものであり、トナ−
を正帯電する正電荷制御剤（ニグロシン系染料、トリフ
ェニルメタン系染料、アンモニュウム塩、等）と負帯電
する負電荷制御剤（アゾ系含金属錯体、金属錯体、等）
がある。例えば電子写真装置に用いる帯電部材の場合、
静電潜像の負電位又は零電位部を正帯電トナ−で現像す
る態様では、弾性ゴム層を覆う表面層に正電荷制御剤を
添加することにより、帯電部材の表面が感光体との摩擦
帯電により正帯電し、静電気的にトナ−を反発するの
で、トナ−汚れが少くなる。静電潜像の正電位又は零電
位部を負帯電トナ−で現像する態様では、表面層に負電
荷制御剤を添加することによりトナ−汚れが少くなる。
また、正現像の場合、感光体への帯電部材の接触帯電
（接触剥離放電）により、感光体が光感度を持たない正
電位に帯電し易いときには、表面層に負荷電制御剤を添
加することにより接触剥離放電の極性が負電位に変わ
り、光露光によって放電し、白抜けを発生しない。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明者は、帯電ロ−ラの弾性ゴ
ムを被覆する表面層〔帯電ロ−ラ用に通常用いられてい
るカ−ボン等で中抵抗に制御されたコ−ト用の樹脂（ナ
イロン、ウレタン、テフロン含有樹脂等）〕に、トナ−
の極性制御のために用いられている電荷制御剤を添加す
る事で、ロ−ラのトナ−汚れを大幅に低減出来ることを
見いだした。電荷制御剤が 0.1 Wt％（重量％）以上で
この効果があり、１０Ｗｔ％を越えても電荷制御剤の増
量による効果は見られなかった。

【００１５】（１）まず、図１に横断面を示すように、
芯金に弾性ゴム層を形成し、その表面を表面層で被覆し
た帯電ロ−ラ（帯電部材）において、弾性ゴム層として
ヒドリンゴム、表面層はカーボンにより抵抗を制御した
ナイロン層を採用した。この帯電ロ−ラを有機半導体
（ＯＰＣ）の帯電装置として使用した場合、帯電ローラ
に、図２に示すように、不織布のクリ−ナ−パッドを圧
接したにも関わらず、20×1000枚〜30×1000枚のプリン
トを行なう長期間の使用後には、ローラ表面がトナーで
汚れ帯電性能が低下（帯電電位の低下、及び帯電ムラ）
してきた。これは感光体に残留しているトナーがローラ
表面に付着し除去仕切れない為に長期間の使用後に固着
した為で、この状態になった場合は交換又はサービスマ
ンによる清掃が必要となる。

【００１６】これに対し本発明により、上記帯電ローラ
の表面層を、トナーの正電荷制御剤として用いられてい
る染料のニグロシンを２ｗｔ％添加したものとしたとこ
ろ（他の処方は同一）、上記と同様のテストに於いて帯
電ローラの汚れは全く生じなかった。更に、クリ−ナ−
パッドを取り除いてテストしたが、帯電ローラは僅かに
汚れたが帯電性能に影響するほどにはならなかった。こ
れは帯電ローラの表面層に電荷制御剤を添加したこと
で、帯電ローラが感光体(OPC)と摩擦帯電的もしくは剥
離帯電的にトナーと同極性になり、感光体上の残留トナ
ー又は浮遊トナーを静電気的に反発し、帯電ロ−ラへの
トナーの付着を防げている為と思われる。

【００１７】更に弾性ゴム層として、カーボン含有のＥ
ＰＤＭ（ethylene-propylene-dieneterpolymer rubbe
r）、表面層が含フッ素ウレタン系樹脂の帯電ローラを
使用した場合、停止時(不使用中)に帯電ローラがＯＰＣ
に接触している部分がスジ状に白くなってしまう。これ
は帯電ローラとＯＰＣが停止時に密着して次にＯＰＣが
回転したときに剥離帯電し、ＯＰＣのその部分に逆電荷
がトラップされ、帯電時に該部分の電位が通常の帯電電
位に比ベ低くなる為に生じる。もちろんこれは感光体と
帯電ローラの表面層の材料の組合によって異なるが、ト
ナーの付着し難いフッ層系の表面層を有する帯電ローラ
では、剥離帯電によりＯＰＣを＋（正）に帯電し易く、
これが帯電ロ−ラ（への帯電電圧の印加）によるＯＰＣ
の一（負）帯電電位（の絶対値）を下げてしまい、＋
（正）電位のトナ−の付着量が少く、上記の白抜けが発
生し易い。

【００１８】これに対しても本発明により、帯電ローラ
の表面層を、トナーの正電荷制御剤である上記ニグロシ
ンを５ｗｔ％添加したものとしたところ、白抜けの発生
は殆ど確認できない程度にまで改良された。これは電荷
制御剤を表面層に添加する事で、ＯＰＣに対しての接触
剥離放電の極性が変わり、ＯＰＣが光感度を持つ−
（負）帯電側になったことによる為である。

【００１９】この様に、本発明に従がい、帯電ローラの
表面層にトナーの電荷制御剤（現像のためにトナ−を正
帯電する態様では正電荷制御剤／トナ−を負帯電する態
様では負電荷制御剤）を添加する事で、帯電ローラのト
ナー汚れ防止、ならびに、感光体の電荷メモリー効果に
よるスジ状の白抜けの抑止が可能となる。

【００２０】（２）しかし、反転現像（現像のためにト
ナ−を負帯電する態様）を行っているプリンターのよう
な場合は、同じＯＰＣであっても、上記（１）の、正電
荷制御剤を添加した表面層を有する帯電ローラでは、ト
ナーの汚れ防止には効果が全く無く、表面層を、反転現
像用トナーに使われている負電荷制御剤であるサルチル
酸亜鉛を２ｗｔ％添加したものとする事で、トナー汚れ
を防止する効果が得られた。

【００２１】但し、この場合も接触帯電によるメモリー
効果の影響は発生しスジ状の汚れになる。しかしこの場
合は、正現像の場合のようにトナー汚れ防止とメモリー
効果によるスジ状の白抜け防止の両方を同時に達成する
ことが出来ない為、どちらを優先するかを定めて、正ｏ
ｒ負の電荷制御剤を使い分ける事が必要となる。

【００２２】（３）もちろん、感光体がＯＰＣでなく、
アモルファスシリコン，セレン等であれば、帯電ロ−ラ
で感光体を正帯電させることになるので、上述の関係は
正負が全く逆になる事は当然で、感光体の種類とトナー
の組み合わせで上記関係は決定される。

【００２３】（４）更に、トナー用の電荷制御剤も上記
に示したものは例示で、通常知られている電荷制御剤は
どれでも同様の効果を示す事は当然であり、トナー汚れ
防止に対しては、現像に使用されるトナ−の電荷制御剤
と同一（又は同一極性）の電荷制御剤を表面層に添加す
る事が必要となる。又感光体の電荷メモリー効果の抑止
に対しては、正現像（ポジポジ現像）ではトナー汚れ防
止のために添加する電荷制御剤が効果をもたらすが、反
転現像（ネガポジ現像）では、トナー汚れ防止のために
添加すべき電荷制御剤の極性と、電荷メモリー効果の抑
止のために添加すべき電荷制御剤の極性とが相反するの
で、いずれとすべきかを問題（トナ−汚れ，メモリ−効
果）の大きさに応じて選択する必要がある。２値記録
（文字，線等の記録）のプリンター等は、デジタル信号
であり感光体のメモリー効果の影響は画像上目立たない
ので、トナー汚れ防止に有効な電荷制御剤を表面層に添
加するのが好ましい。

【００２４】代表的なトナー用電荷制御剤を次に示す：・正適荷制御剤：ニグロシン系染料、トリフェニルメタ
ン系染料、アンモニュウム塩、等・負電荷制御剤：アゾ系含金属錯体、金属錯体、等

【００２５】

【発明の効果】以上のように、電子写真装置の電荷担持
体（感光体）を帯電する用途においては、帯電部材の弾
性ゴム層を被覆する表面層に、トナ−に含まれ現像のた
めのトナ−極性を決定する電荷制御剤を添加する事で、
帯電部材のトナー汚れ、および感光体の電荷メモリー効
果によるスジ状の白抜けを防止できる。現像のためのト
ナ−極性が＋（正）の場合には、表面層を正電荷制御剤
を添加したものとすることにより、帯電部材のトナ−汚
れ防止と、感光体の電荷メモリ−効果によるスジ状の白
抜け防止の両効果が同時に得られる。現像のためのトナ
−極性が−（負）の場合には、表面層を負電荷制御剤を
添加したものとすることにより、帯電部材のトナ−汚れ
防止の効果がある。また、アモルファスシリコン，セレ
ン等の非ＯＰＣ感光体を帯電する態様においては、表面
層を負電荷制御剤を添加したものとすることにより、感
光体の電荷メモリ−効果によるスジ状の白抜け防止の効
果が得られる。０．１ｗｔ％以上の電荷制御剤の添加に
より上述の効果が得られ、１０ｗｔ％を越えると電荷制
御剤を増量しても効果の向上は見られないので、電荷制
御剤の添加量は、０．１ｗｔ％以上１０％以下が好まし
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の帯電ロ−ラの横断面図である。

【図２】従来の帯電ロ−ラと感光体およびクリ−ナ−
パッドとの位置関係を示す横断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性の弾性ゴム層およびその表面を覆
い、帯電対象材に対向する表面層を有する帯電部材にお
いて、前記表面層が電荷制御剤を含むことを特徴とする帯電部
材。
【請求項２】電荷制御剤は、正電荷制御剤である、請
求項１記載の帯電部材。
【請求項３】電荷制御剤は、負電荷御剤である、請求
項１記載の帯電部材。
【請求項４】表面層の電荷制御剤の添加量は、０．１
Ｗｔ％以上１０％以下である、請求項１，請求項２又は
請求項３記載の帯電部材。