JPH10207184A

JPH10207184A - 帯電ローラ

Info

Publication number: JPH10207184A
Application number: JP1786197A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Yasuse; 徳彦安瀬
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-01-16
Filing date: 1997-01-16
Publication date: 1998-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】機械的強度、耐久性、感光体ドラムとの離型
性、トナーとの離型性に優れ、更に感光体ドラム欠陥に
対する帯電電流のリークを防止し、安定かつ均一な帯電
を行うことができる帯電ローラを提供することを課題と
する。【解決手段】帯電ローラは、ステンレス製の剛体丸棒
芯金からなる導電性支持体１１０と、この導電性支持体
１１０上のエピクロリンヒドリンゴムを主成分とする抵
抗値１０⁵〜１０¹⁰Ω・ｃｍのゴムローラからなる半導
電性弾性層１２０と、この半導電性弾性層１２０上の例
えばポリアミド樹脂よりなる表面保護層１３０とから構
成されている。そして表面保護層１３０を構成するポリ
アミド樹脂１３１中には、例えばチタン酸カリウム又は
酸化スズを添加したチタン酸カリウムからなる太さ０．
１〜１μｍ程度、長さ１〜２０μｍ程度の導電性ウィス
カ１３２が、図中に矢印で示す帯電ローラの半径方向に
配向して分散されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は帯電ローラに係り、
特に画像形成装置の帯電器として用いる帯電ローラに関
するものである。従って、本発明はＰＰＣ（Plain Pape
r Copier）、ＬＢＰ（Laser Beam Printer）、ファクシ
ミリなどの分野に応用することができるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の帯電ローラ方式の画像形成装置
を、図４を用いて説明する。図４に示すように、従来の
帯電ローラ方式の画像形成装置は、図中の矢印方向に回
転する感光体ドラム４１０と、この感光体ドラム４１０
表面の帯電処理を行う帯電ローラ４２０と、この帯電処
理された感光体ドラム４１０に画像光による露光処理を
行って静電潜像を形成する露光器４３０と、この感光体
ドラム４１０表面の静電潜像にトナーを付着させて、静
電潜像を可視像化する現像ローラ４４０と、この感光体
ドラム４１０表面のトナー像を給紙部（図示せず）から
搬送されてきた記録紙４５０に転写処理する転写ローラ
４６０と、転写処理後の感光体ドラム４１０表面をクリ
ーニング処理するクリーニング部４７０と、感光体ドラ
ム４１０表面の残留電荷を消去するクエンチングランプ
（図示せず）とから構成されている。

【０００３】また、帯電ローラ４２０には、ＤＣ（直
流）電圧を印加するためのパワーパック４８０が接続さ
れている。更に、感光体ドラム４１０の表面電位を測定
する表面電位計４９０も配置されている。なお、この図
４においては、他の電子写真プロセスにおいて通常必要
な機能ユニットであっても、本件において必要としない
ものは省略してある。

【０００４】次に、以上のように構成された画像形成装
置における基本的な作像動作について説明する。先ず、
帯電ローラ４２０にパワーパック４８０からＤＣ電圧を
給電すると共に、この帯電ローラ４２０を感光体ドラム
４１０に接触させて回転することにより電荷移動を行
い、感光体ドラム４１０表面を一様に高電位に帯電す
る。その直後、高電位に帯電された感光体ドラム４１０
表面に、露光器４３０によってレーザ光又は原稿の反射
光等の画像光を照射する。この画像光は記録画像の黒／
白に応じた光量の分布を有しており、光の当たった部分
の帯電電荷が除去されて電位が低下するため、画像光の
照射によって記録画像に対応する電位分布、即ち静電潜
像が感光体ドラム４１０表面に形成される。

【０００５】次いで、感光体ドラム４１０表面の静電潜
像が形成された部分が現像ローラ４４０を通過すると、
その電位の高低に応じて着色微粒子であるトナーが付着
し、静電潜像を可視像化したトナー像が形成される。続
いて、感光体ドラム４１０表面のトナー像が形成された
部分に、給紙部のレジストローラ（図示せず）により所
定のタイミングで記録紙４５０が搬送されてくる。そし
て転写ローラ４６０により記録紙４５０を感光体ドラム
４１０表面のトナー像に重ねることにより、このトナー
像が記録紙４５０に転写される。

【０００６】こうしてトナー像が記録紙４５０に転写さ
れた後、この記録紙４５０は感光体ドラム４１０から分
離される。そしてこの分離された記録紙は搬送経路を通
って搬送され、更に定着ユニット（図示せず）による熱
加圧定着によってトナー像を永久像として記録紙４５０
に融着した後、機外へ排出される。また、こうした転写
処理が終了した後、感光体ドラム４１０表面に残った残
留トレーはクリーニング部４７０によって除去され、更
に感光体ドラム４１０表面に残った残留電荷はクエンチ
ングランプ（図示せず）によって消去され、次回の作像
処理に備える。このようにして、帯電からクリーニング
に至る一連のプロセスを繰り返すことにより、連続的に
画像形成を行う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
帯電ローラ方式の画像形成装置における帯電ローラ４２
０による感光体ドラム４１０表面への帯電メカニズム
は、帯電ローラ４２０と感光体ドラム４１０との微小空
間におけるパッシェンの法則に従った放電であることが
知られている。そしてこの接触型の帯電ローラ４２０は
金属基体からなる感光体ドラム４１０に所定の押圧力で
当接され、感光体ドラム４１０の回転に伴って接触回転
するため、帯電ローラ４２０が充分な柔軟性を持ってい
ない場合には、表面の僅かな窪みにおいて感光体ドラム
４１０との間に浮きが発生し、前述の帯電ローラ４２０
と感光体ドラム４１０との微少空間にバラツキを生じ、
帯電不良を招くことになる。

【０００８】このため、通常、帯電ローラ４２０におい
ては、パワーパック４８０に接続される例えば金属コア
からなる導電性支持体の上に抵抗値１０⁵〜１０¹⁰Ω・
ｃｍの半導電性弾性層を設けることにより、感光体ドラ
ム４１０に対する浮きの発生に起因する帯電不良を防止
している。この半導電性弾性層としてはゴム材料が多く
用いられているが、一般的にゴム材料は柔軟性をもたせ
るためにその内部に油分を含有させていることから、感
光体ドラム４１０への押圧力によってこの油分がにじみ
出る不具合が生じる。このため、半導電性弾性層として
のゴムローラ上にバリヤ機能を持つ表面保護層を設ける
ことが提案されている。

【０００９】そしてこの表面保護層は、その材質として
適当な樹脂材を用いることによりバリヤ効果を得ること
ができる。但し、前述したように、帯電ローラ４２０は
柔軟性が必要なことから、表面保護層をなす樹脂材は半
導電性弾性層の変形に充分に追従することが可能なもの
でなければならない。また、この表面保護層は、感光体
ドラム４１０に対して接触回転することから、機械的な
強度及び耐久性が要求されると共に、感光体ドラム４１
０に対する離型性及びトナーとの離型性が良いことも要
求される。例えばトナーとの離型性が悪い場合、クリー
ニング部４７０によって除去しきれなかつた残留トナー
が帯電ローラ４２０表面に付着することがあり、そのた
めに残留トナーの付着部分と非付着部分の抵抗値に差が
生じてしまい、帯電不良を起こす原因となる。

【００１０】また、この表面保護層として樹脂単体を用
いると、環境による電気抵抗の変動が大きくなり、その
ために感光体ドラム４１０の帯電電位の変動も大きいも
のとなる。このことから、表面保護層をなす材質として
の樹脂に何らかの方法を用いて導電性を持たせることが
必要となる。

【００１１】この表面保護層の電気抵抗を調整する方法
として、導電性添加剤を用いる手段が提案されている。
例えば、特開平４−１０６５６５号においては、表面保
護層をなす樹脂に導電性カーボン及びグラファイト微粉
末を含有させることにより、表面保護層の抵抗を低減し
ている。そして環境の変動による抵抗及び帯電電位の変
化や、画像濃度の低下に効果があるとしている。同様
に、特開平３−９３８１号においては、表面保護層をな
す樹脂に酸化スズ粒子などの金属塩を含有させることに
より、表面保護層の電気抵抗の変動を抑制している。

【００１２】しかし、表面保護層をなす樹脂に含有させ
る導電性粒子として、導電性カーボン及びグラファイト
微粉末や酸化スズ粒子などの金属塩を使用した場合、こ
れらの導電性粒子の抵抗値は１０²Ω・ｃｍ以下と低い
ため、表面保護層をなす樹脂への添加条件の影響を鋭敏
に受け易い。その結果、微小な導電性粒子の凝集部が電
気的導通部となり、砂地状の画像濃度ムラを発生し易
く、また感光体ドラム欠陥との接触部に帯電電流リーク
を生じ易いという問題がある。更に、金属塩を使用した
場合、帯電ムラを起こさない程度に添加量を増加させる
と、表面保護層の著しい強度劣化を生じるという問題が
ある。

【００１３】ここで、感光体ドラム欠陥への帯電電流リ
ークについて説明しておく。即ち、帯電ローラ４２０の
導電性支持体に印加された電圧により、半導電性弾性層
及び表面保護層中を帯電電流が流れるが、感光体ドラム
４１０にピンホールなどの感光体ドラム欠陥があると、
その欠陥へ向かって集中的に帯電電流が流れる。このた
め、感光体ドラム４１０の欠陥付近は帯電されず、いわ
ゆる白抜け（正現像）又は黒抜け（反転現像）の画像と
なる。この帯電電流の集中リークは半導電性弾性層及び
表面保護層の抵抗が大きく影響する。特に表面保護層の
抵抗が低い場合、帯電不良の部分も大きくなる。従っ
て、表面保護層の抵抗が十分に高ければ、このリークは
欠陥に対応した一点、即ち欠陥部分に当接する一点にお
ける帯電不良になり、最低限の画像欠陥に限定されるこ
とになる。しかし、その反面、表面保護層を高抵抗にす
ることは、帯電ローラ４２０の帯電能力の低下を招くこ
とになる。

【００１４】この他、導電性添加剤として導電性ポリマ
ーを用いることも行われているが、導電性ポリマーは一
般的に離型性が悪く、感光体ドラム４１０と帯電ローラ
４２０との長時間に渡る接触はできない。このため、使
用時以外は、感光体ドラム４１０と帯電ローラ４２０と
を分離しておくための機構が要求されることから、画像
形成装置の構成が複雑になるという問題がある。

【００１５】そこで本発明は、上記問題点を鑑みてなさ
れたものであり、機械的強度、耐久性、感光体ドラムと
の離型性、トナーとの離型性に優れ、更に感光体ドラム
欠陥に対する帯電電流のリークを防止し、安定かつ均一
な帯電を行うことができる帯電ローラを提供することを
目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の本発
明に係る帯電ローラにより解決される。即ち、請求項１
に係る帯電ローラは、導電性支持体上に半導電性弾性層
を介して表面保護層を有する帯電ローラであって、この
表面保護層が樹脂からなり、この樹脂中に導電性のウィ
スカが帯電ローラの半径方向に配向して分散されている
ことを特徴とする。

【００１７】なお、ウィスカ（ｗｈｉｓｋｅｒ）とは、
「ひげ結晶」とも呼ばれ、針状の形をしている金属や無
機物の結晶である。そしてその太さ（径）は一般に０．
１〜１０μｍ程度であり、その長さは２０ｍｍに達する
ものもあるが、本発明に使用するウィスカとしては、太
さ０．１〜１μｍ程度、長さ１〜２０μｍ程度のものが
適している。

【００１８】このように請求項１に係る帯電ローラにお
いては、帯電ローラの最外殻層の表面保護層をなす樹脂
に導電性を付与させるための添加剤として、導電性のウ
ィスカを分散し、しかもこの導電性のウィスカを帯電ロ
ーラの半径方向に長軸が向くように配向することによ
り、表面保護層はその導電特性において帯電ローラの半
径方向に抵抗が低くなり、帯電ローラの表面に沿った方
向に抵抗が高くなるような異方性を有することになる。
このため、帯電ローラ軸から感光体ドラム軸に向かう帯
電電流は十分に流れる一方で、それと垂直な帯電ローラ
表面に沿った電流は流れ難くなる。従って、帯電ローラ
による感光体ドラムへの帯電効率を向上させると共に、
感光体ドラム欠陥にリーク電流が集中的に流れることを
抑制し、このリーク電流に伴う帯電不良を防止すること
が可能になる。

【００１９】また、ウィスカは樹脂の補強剤としての機
能も有するため、ウィスカを分散した樹脂からなる表面
保護層の膜強度、引いては帯電ローラの強度を向上する
ことができる。従って、電気特性に優れていることに加
えて、機械的耐久性にも優れた帯電ローラを得ることが
可能になる。

【００２０】また、請求項２に係る帯電ローラは、上記
請求項１に係る帯電ローラにおいて、前記導電性のウィ
スカがチタン酸カリウムからなるウィスカであることを
特徴とする。

【００２１】このように請求項２に係る帯電ローラにお
いては、樹脂中に分散する導電性のウィスカとしてチタ
ン酸カリウムを使用することにより、上記請求項１に係
る帯電ローラについて述べた作用・効果、即ち帯電ロー
ラによる感光体ドラムへの帯電効率の向上、感光体ドラ
ム欠陥へのリーク電流に伴う帯電不良の防止、帯電ロー
ラの機械的耐久性の向上を具体的に実現することができ
る。

【００２２】また、請求項３に係る帯電ローラは、上記
請求項１に係る帯電ローラにおいて、前記樹脂中の前記
導電性のウィスカが酸化スズを添加したチタン酸カリウ
ムからなるウィスカであることを特徴とする。

【００２３】このように請求項３に係る帯電ローラにお
いては、樹脂中に分散する導電性のウィスカとして酸化
スズを添加したチタン酸カリウムを使用することによ
り、上記請求項２に係る場合と同様に、帯電ローラによ
る感光体ドラムへの帯電効率の向上、感光体ドラム欠陥
へのリーク電流に伴う帯電不良の防止、帯電ローラの機
械的耐久性の向上を具体的に実現することができる。

【００２４】また、請求項４に係る帯電ローラは、上記
請求項１〜３のいずれかに係る帯電ローラにおいて、前
記樹脂がポリアミド樹脂、フッ素樹脂、又はポリビニル
ブチラール樹脂であることを特徴とする。

【００２５】このように請求項４に係る帯電ローラにお
いては、表面保護層を構成する樹脂として、ポリアミド
樹脂、フッ素樹脂、又はポリビニルブチラール樹脂を使
用することにより、この表面保護層を最外殻層とする帯
電ローラの感光体ドラムとの離型性及びトナーとの離型
性を良好なものとすることができる。

【００２６】また、請求項５に係る帯電ローラは、上記
請求項１〜４のいずれかに係る帯電ローラにおいて、前
記半導電性弾性層がエピクロルヒドリンゴムを主成分と
することを特徴とする。

【００２７】このように請求項５に係る帯電ローラにお
いては、帯電ローラの半導電性弾性層として、非分散系
の中抵抗材料であるエピクロルヒドリンゴムを主成分と
することにより、それ自体が中抵抗となるため、従来の
ように導電剤を分散した合成ゴムを使用する場合と異な
り、電気的な不均一が発生することがなくなり、また帯
電ローラの耐電圧性もより高くすることができる。従っ
て、帯電ムラ及び耐電圧性が問題となるＤＣ電圧単独の
印加が可能となるため、帯電ローラの層構成を複雑にす
る必要がなくなり、ローラ製造時の生産面からも有利と
なる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を説明する。図１（ａ）は本発明の
一実施形態に係る帯電ローラを示す断面図であり、図１
（ｂ）は図１（ａ）の帯電ローラの表面保護層を示す拡
大図である。図１（ａ）に示されるように、本実施形態
に係る帯電ローラは、パワーパック（図示せず）に接続
され、高電圧を給電されるステンレス製の剛体丸棒芯金
からなる導電性支持体１１０と、この導電性支持体１１
０の上に設けられ、エピクロリンヒドリンゴムを主成分
とする抵抗値１０⁵〜１０¹⁰Ω・ｃｍのゴムローラから
なる半導電性弾性層１２０と、この半導電性弾性層１２
０の上に設けられ、例えばポリアミド樹脂よりなる表面
保護層１３０とから構成されている。

【００２９】そして、図１（ｂ）に示されるように、表
面保護層１３０を構成するポリアミド樹脂１３１中に
は、例えばチタン酸カリウム又は酸化スズを添加したチ
タン酸カリウムからなる太さ０．１〜１μｍ程度、長さ
１〜２０μｍ程度の導電性ウィスカ１３２が図中に矢印
で示す帯電ローラの半径方向に配向して分散されている
点に本実施形態の特徴がある。

【００３０】このように本実施形態によれば、表面保護
層１３０を構成しているポリアミド樹脂１３１中に導電
性ウィスカ１３２が帯電ローラの半径方向に配向して分
散されていることにより、この表面保護層１３０の導電
特性は帯電ローラの半径方向に低抵抗になり、これと垂
直な軸方向、即ち帯電ローラの表面に沿う方向に高抵抗
となるという異方性を有することになる。こうした表面
保護層１３０の導電特性における異方性により、導電性
支持体１１０から表面保護層１３０表面へ向かって流れ
る電流は流れ易くなる一方、表面保護層１３０表面に沿
って流れる電流は流れ難くなる。即ち、感光体ドラムを
帯電させるための電流は十分に流れる一方で、感光体ド
ラム欠陥への帯電ローラ表面に沿つた電流は流れ難くな
る。従って、帯電ローラによる感光体ドラムへの帯電効
率を向上させることと感光体欠陥への帯電電流リークに
伴う帯電不良を防止することを同時に実現することが可
能になる。

【００３１】また、一般にウィスカは引張強さが大きい
という特質をもち、プラスチック等の樹脂などの補強剤
として用いられているものである。このため、導電性ウ
ィスカ１３２が分散されているポリアミド樹脂１３１か
らなる表面保護層１３０は、導電性ウィスカ１３２が分
散されていないポリアミド樹脂単体の場合よりも膜強度
が向上し、また機械的な耐久性もアップする。従って、
この表面保護層１３０を最外殻層とする帯電ローラの機
械的な耐久性を向上させることができる。

【００３２】また、表面保護層１３０を構成する樹脂と
して、感光体ドラム及びトナーとの離型性に優れている
ポリアミド樹脂１３１を使用しているため、この表面保
護層を最外殻層とする帯電ローラの感光体ドラムとの離
型性及びトナーとの離型性を良好なものとすることがで
きる。

【００３３】なお、表面保護層１３０を構成するポリア
ミド樹脂１３１の代わりに、例えばフッ素樹脂やポリビ
ニルブチラール樹脂を用いてもよい。この場合も、ポリ
アミド樹脂１３１の場合と同様に、感光体ドラムとの離
型性及びトナーとの離型性が良好な帯電ローラを得るこ
とができる。

【００３４】また、半導電性弾性層１２０として、エピ
クロリンヒドリンゴムを主成分とする非分散系の中抵抗
材料を用いることにより、導電性粒子を分散した合成ゴ
ムを使用する場合と異なり、それ自体が抵抗値１０⁵〜
１０¹⁰Ω・ｃｍと中抵抗となるため、電気的な不均一の
発生をなくすことができる。また、帯電ローラの耐電圧
性も、従来の導電性粒子を分散した合成ゴムを使用する
場合より高くすることができる。従って、帯電ムラ及び
耐電圧性が問題となるＤＣ電圧単独の印加が可能となる
ため、帯電ローラの層構成を複雑にする必要がなくな
り、ローラ製造時の生産面からも有利となる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する（実施例１）図１に示す帯電ローラを構成する導電性支
持体１１０として、ステンレス製の剛体丸棒芯金を使用
した。また、この剛体丸棒芯金上に設ける半導電性弾性
層１２０として、エピクロルヒドリンゴム（商品名；エ
ピクロマーＣＧ１０２、ダイソー（株）製）を有するゴ
ムローラを使用した。更に、このゴムローラ上に、表面
保護層１３０として、ポリアミド樹脂（商品名；べスタ
メルトＴ−１７１、ダイセルヒュルス社製）中に導電性
ウィスカとしてチタン酸カリウムウィスカ（商品名；デ
ントールＢＫ−１００、大塚化学株式会杜製）を帯電ロ
ーラの半径方向に配向して分散させたものを約７μｍの
膜厚にコーティングした。なお、ポリアミド樹脂中に分
散したチタン酸カリウムウィスカの添加量は、全固形分
の重量比で３０ｗｔ％、４０ｗｔ％、５０ｗｔ％の３段
階に分けて設定した。

【００３６】（実施例２）図１に示す帯電ローラを構成
する導電性支持体１１０として、ステンレス製の剛体丸
棒芯金を使用した。また、この剛体丸棒芯金上に設ける
半導電性弾性層１２０として、エピクロルヒドリンゴム
（商品名；エピクロマーＣＧ１０２、ダイソー（株）
製）を有するゴムローラを使用した。更に、このゴムロ
ーラ上に、表面保護層１３０として、ポリアミド樹脂
（商品名；べスタメルトＴ−１７１、ダイセルヒュルス
社製）中に導電性ウィスカとして酸化スズを添加したチ
タン酸カリウムウィスカ（商品名；デントールＷＫ−１
００、大塚化学株式会杜製）を帯電ローラの半径方向に
配向して分散させたものを約７μｍの膜厚にコーティン
グした。なお、ポリアミド樹脂中に分散した酸化スズを
添加したチタン酸カリウムウィスカの添加量は、全固形
分の重量比で３０ｗｔ％、４０ｗｔ％、５０ｗｔ％の３
段階に分けて設定した。

【００３７】（比較例１）帯電ローラを構成する導電性
支持体１１０として、ステンレス製の剛体丸棒芯金を使
用した。また、この剛体丸棒芯金上に設ける半導電性弾
性層１２０として、エピクロルヒドリンゴム（商品名；
エピクロマーＣＧ１０２、ダイソー（株）製）を有する
ゴムローラを使用した。更に、このゴムローラ上に、表
面保護層１３０として、フッ素樹脂（商品名；ルミフロ
ンＬＦ−６００、旭硝子杜製）、イソシアネート系硬化
剤、エピクロルヒドリンゴム、及びシリカからなる混合
物を約７μｍの膜厚にコーティングした。

【００３８】（比較例２）帯電ローラを構成する導電性
支持体１１０として、ステンレス製の剛体丸棒芯金を使
用した。また、この剛体丸棒芯金上に設ける半導電性弾
性層１２０として、エピクロルヒドリンゴム（商品名；
エピクロマーＣＧ１０２、ダイソー（株）製）を有する
ゴムローラを使用した。更に、このゴムローラ上に、表
面保護層１３０として、ポリアミド樹脂（商品名；べス
タメルトＴ−１７１、ダイセルヒュルス社製）にカーボ
ンブラック（商品名；デンカＨＳ−１００、（株）電化
工業社製）を分散させたものを約７μｍの膜厚にコーテ
ィングした。なお、ポリアミド樹脂中に分散したカーボ
ンブラックの添加量は、全固形分の重量比で７ｗｔ％に
設定した。

【００３９】（比較例３）帯電ローラを構成する導電性
支持体１１０として、ステンレス製の剛体丸棒芯金を使
用した。また、この剛体丸棒芯金上に設ける半導電性弾
性層１２０として、エピクロルヒドリンゴム（商品名；
エピクロマーＣＧ１０２、ダイソー（株）製）を有する
ゴムローラを使用した。更に、このゴムローラ上に、表
面保護層１３０として、ポリアミド樹脂（商品名；べス
タメルトＴ−１７１、ダイセルヒュルス社製）に酸化ス
ズを分散させたものを約７μｍの膜厚にコーティングし
た。なお、ポリアミド樹脂中に分散した酸化スズの添加
量は、全固形分の重量比で４０ｗｔ％、５０ｗｔ％、６
０ｗｔ％、７０ｗｔ％の４段階に分けて設定した。

【００４０】以上の実施例１及び実施例２、並びに比較
例１、比較例２、及び比較例３に係る帯電ローラについ
て、感光体ドラム欠陥に対する帯電電流の集中リー
ク、帯電の均一性、耐久性、感光体ドラムとの接
着性、帯電性能に対する評価を行った。なお、この評
価は次のような方法を用いた。

【００４１】感光体ドラム欠陥に対する帯電電流の集
中リーク感光体欠陥に対する帯電電流の集中リークは、上記図４
に示した画像形成装置(商品名；スピリオ、リコー製)
を用い、以下の基準に従ったランク付けにより評価し
た。ランク１：画像上に帯電電流の集中リークによる白抜け
が起きない場合、又は白抜けが起きても、その差し渡し
の径が２ｍｍ以内である場合。ランク２：白抜けの差し渡しの径が２ｍｍ以上である
が、スジ状にはなっていない場合。ランク３：画像上にスジ状となって白抜けが起きる場
合。

【００４２】帯電の均一性帯電の均一性は、上記図４に示した画像形成装置 (商品
名；スピリオ、リコー製) を用い、粒状の地汚れが最も
顕著に現れる低温低湿環境でのハーフトーンの画像にお
いて、以下の基準に従ったランク付けにより評価した。ランク１：粒状の地汚れが起きていない場合。ランク２：粒状の地汚れが起きている場合。

【００４３】耐久性耐久性は、図２に示す膜強度試験装置を用いて行った。
即ち、図中の矢印方向に往復動する往復動部材２１０の
突起部に４００番の紙ヤスリ２２０を装着し、この紙ヤ
スリ２２０を帯電ローラの表面保護層１３０に擦り付け
た後、この帯電ローラの表面保護層１３０の状態を観察
し、以下の基準に従ったランク付けにより評価した。ランク１：紙ヤスリ２２０の往復回数が２０回までに削
れ、剥がれが起こらない場合。ランク２：紙ヤスリ２２０の往復回数が７回までに削
れ、剥がれが起こらない場合。ランク３：紙ヤスリ２２０の往復回数が３回までに削
れ、剥がれが起こらない場合。

【００４４】感光体ドラムとの接着性感光体ドラムとの接着性は、図３に示す接着性試験装置
を用いて行った。即ち、感光体ドラム３１０の周囲に４
個の帯電ローラを配置し、これらの帯電ローラの表面保
護層１３０を輪ゴム３２０を用いて２０００ｇの圧力で
感光体ドラム３１０に押圧し、温度３０℃、湿度９０％
の環境下において５日間放置した後、帯電ローラの表面
保護層１３０と感光体ドラム３１０との接着性を評価し
た。この場合の評価の基準は、接着の有無とした。

【００４５】帯電性能帯電性能は、上記図４に示した画像形成装置 (商品名；
スピリオ、リコー製)を用い、図中のパワーパック４８
０による帯電ローラの導電性支持体１１０への印加電圧
をＤＣ−１６００Ｖとしたときの、温度２３℃、湿度６
０％の環境下及び温度１０℃、湿度１５％の環境下にお
ける感光体ドラム４１０の帯電電位を、図中の表面電位
計４９０によって測定することにより評価した。

【００４６】このような評価方法を用いて評価を行った
結果を、次の表１及び表２に示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】

【表２】

【００４９】これらの表１及び表２から、次のことが明
らかになる。感光体ドラム欠陥に対する帯電電流の集中リークにつ
いては、表１に示されるように、実施例１及び実施例２
は全てレベル１となった。そしてこれを比較例１〜３と
比較すると、同等又はそれ以上の良好の結果である。

【００５０】帯電の均一性については、表１に示され
るように、実施例１及び実施例２はレベル１又はレベル
２となった。更に詳しくいえば、実施例１及び実施例２
のいずれにおいても、チタン酸カリウムウィスカ又は酸
化スズを添加したチタン酸カリウムウィスカの添加量が
３０ｗｔ％と相対的に少ない場合にレベル２となり、添
加量が４０ｗｔ％、５０ｗｔ％と相対的に多い場合にレ
ベル１となっている。従って、導電性ウィスカとしての
チタン酸カリウムウィスカ又は酸化スズを添加したチタ
ン酸カリウムウィスカの添加量は一定以上、例えば４０
ｗｔ％以上にすることが望ましいといえる。そしてこれ
を比較例１〜３と比較すると、同等又はそれ以上の良好
の結果である。

【００５１】耐久性については、〔表１〕に示される
ように、実施例１及び実施例２は全てレベル１となっ
た。そしてこれを比較例１〜３と比較すると、同等又は
殆どの場合それ以上の良好の結果である。

【００５２】感光体ドラムとの接着性については、表
１に示されるように、実施例１及び実施例２は全て無、
即ち感光体ドラムとの離型性が良好となった。そしてこ
れを比較例１〜３と比較すると、同等又はそれ以上の良
好の結果である。

【００５３】帯電性能については、表２から分かるよ
うに、温度２３℃、湿度６０％の環境下での感光体ドラ
ムの帯電電位と温度１０℃、湿度１５％の環境下での感
光体ドラムの帯電電位との差をとると、実施例１におい
ては８０〜９５Ｖの範囲内となり、実施例２においては
５５〜８０Ｖの範囲内となる。従って、実施例１と実施
例２とを比較すると、帯電性能については実施例２が実
施例１より優れていることが分かる。これは酸化スズを
添加したチタン酸カリウムウィスカの方が単なるチタン
酸カリウムウィスカよりも導電性が高いことから、実施
例２に係る帯電ローラにおいて、その導電性支持体から
表面保護層表面へ向かう帯電電流がより容易かつ十分に
流れ、感光体ドラムへの帯電効率を向上させることによ
ると考えられる。

【００５４】また、比較例１〜３と比較すると、温度２
３℃、湿度６０％の環境下での感光体ドラムの帯電電位
と温度１０℃、湿度１５％の環境下での感光体ドラムの
帯電電位との差は、比較例１において１３０Ｖ、比較例
２において９０Ｖ、比較例３において１００〜１４０Ｖ
の範囲内となるため、実施例１及び実施例２は比較例２
とほぼ同様の結果であり、比較例１及び比較例３よりは
良好の結果である。

【００５５】以上の結果をまとめると、比較例１は感光
体ドラムとの離型性に問題があり、帯電性能も良好では
ない。比較例２は感光体ドラム欠陥に対する帯電電流の
集中リーク、帯電の均一性、耐久性が良好でない。比較
例３は耐久性、帯電性能が良好でない。これに対して、
実施例１及び実施例２は、チタン酸カリウムウィスカ又
は酸化スズを添加したチタン酸カリウムウィスカの添加
量が４０ｗｔ％以上の場合、感光体ドラム欠陥に対する
帯電電流の集中リーク、帯電の均一性、耐久性、感光体
ドラムとの離型性、帯電性能の全てにおいて良好な結果
を得ることができた。また、チタン酸カリウムウィスカ
又は酸化スズを添加したチタン酸カリウムウィスカの添
加量が３０ｗｔ％の場合であっても、帯電の均一性を除
けば良好な結果を得ることができた。

【００５６】

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明に係
る帯電ローラによれば、次のような効果を奏することが
できる。即ち、請求項１に係る帯電ローラによれば、帯
電ローラの最外殻層の表面保護層をなす樹脂に導電性を
付与させるための添加剤として、導電性のウィスカを分
散し、しかもこの導電性のウィスカを帯電ローラの半径
方向に長軸が向くように配向することにより、表面保護
層は帯電ローラの半径方向に抵抗が低くなり、帯電ロー
ラの表面に沿った方向に抵抗が高くなる異方性の導電特
性を有することになるため、帯電ローラ軸から感光体ド
ラム軸に向かう帯電電流は十分に流れる一方で、それと
垂直な帯電ローラ表面に沿った電流は流れ難くなる。従
って、帯電ローラによる感光体ドラムへの帯電効率を向
上させると共に、感光体ドラム欠陥にリーク電流が集中
的に流れることを抑制し、このリーク電流に伴う帯電不
良を防止することができる。また、ウィスカは樹脂の補
強剤としての機能も有することから、表面保護層の膜強
度、引いては帯電ローラの強度を向上することができる
ため、帯電ローラの機械的耐久性を向上させることもで
きる。

【００５７】また、請求項２に係る帯電ローラによれ
ば、表面保護層を構成する樹脂中に分散する導電性のウ
ィスカとしてチタン酸カリウムを使用することにより、
上記請求項１に係る帯電ローラについて述べた効果、即
ち帯電ローラによる感光体ドラムへの帯電効率の向上、
感光体ドラム欠陥へのリーク電流に伴う帯電不良の防
止、帯電ローラの機械的耐久性の向上を具体的に実現す
ることができる。

【００５８】また、請求項３に係る帯電ローラによれ
ば、表面保護層を構成する樹脂中に分散する導電性のウ
ィスカとして酸化スズを添加したチタン酸カリウムを使
用することにより、帯電ローラによる感光体ドラムへの
帯電効率の向上、感光体ドラム欠陥へのリーク電流に伴
う帯電不良の防止、帯電ローラの機械的耐久性の向上を
具体的に実現することができる。このとき、酸化スズを
添加したチタン酸カリウムウィスカは、酸化スズを添加
していない単なるチタン酸カリウムウィスカよりも導電
性が高いことから、帯電ローラの導電性支持体から表面
保護層表面へ向かう帯電電流がより容易かつ十分に流れ
るため、感光体ドラムへの帯電効率を上記請求項２に係
る場合よりも向上させることができる。

【００５９】また、請求項４に係る帯電ローラによれ
ば、表面保護層を構成する樹脂として、ポリアミド樹
脂、フッ素樹脂、又はポリビニルブチラール樹脂を使用
することにより、この表面保護層を最外殻層とする帯電
ローラの感光体ドラムとの離型性及びトナーとの離型性
を良好なものとすることができる。

【００６０】また、請求項５に係る帯電ローラによれ
ば、帯電ローラの半導電性弾性層として、非分散系の中
抵抗材料であるエピクロルヒドリンゴムを主成分とする
ことにより、それ自体が中抵抗となるため、電気的な不
均一の発生をなくし、帯電ローラの耐電圧性をより高く
することができる。従って、帯電ムラ及び耐電圧性が問
題となるＤＣ電圧単独の印加が可能となるため、帯電ロ
ーラの層構成を複雑にする必要がなくなり、ローラ製造
時の生産面からも有利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明の一実施形態に係る帯電ロ
ーラを示す断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の帯
電ローラの表面保護層を示す拡大図である。

【図２】図２は本発明の実施例に係る帯電ローラの評価
を行うための膜強度試験装置を示す概略図である。

【図３】図３は本発明の実施例に係る帯電ローラの評価
を行うための接着性試験装置を示す概略図である。

【図４】図４は従来の帯電ローラ方式の画像形成装置を
示す概略図である。

【符号の説明】

１１０導電性支持体１２０半導電性弾性層１３０表面保護層１３１ポリアミド樹脂１３２導電性ウィスカ２１０往復動部材２２０紙ヤスリ３１０感光体ドラム３２０輪ゴム４１０感光体ドラム４２０帯電ローラ４３０露光器４４０現像ローラ４５０記録紙４６０転写ローラ４７０クリーニング部４８０パワーパック４９０表面電位計

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性支持体上に半導電性弾性層を介し
て表面保護層を有する帯電ローラであって、前記表面保護層が、樹脂からなり、前記樹脂中に、導電性のウィスカが前記帯電ローラの半
径方向に配向して分散されていることを特徴とする帯電
ローラ。
【請求項２】請求項１記載の帯電ローラにおいて、前記導電性のウィスカが、チタン酸カリウムからなるウ
ィスカであることを特徴とする帯電ローラ。
【請求項３】請求項１記載の帯電ローラにおいて、前記導電性のウィスカが、酸化スズを添加したチタン酸
カリウムからなるウィスカであることを特徴とする帯電
ローラ。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の帯電
ローラにおいて、前記樹脂が、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、又はポリビ
ニルブチラール樹脂からなることを特徴とする帯電ロー
ラ。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の帯電
ローラにおいて、前記半導電性弾性層が、エピクロルヒドリンゴムを主成
分とすることを特徴とする帯電ローラ。