JPH1069151A

JPH1069151A - 帯電ローラ

Info

Publication number: JPH1069151A
Application number: JP2534397A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Takahashi; 利明高橋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1997-02-07
Publication date: 1998-03-10

Abstract

(57)【要約】【課題】感光体の表面に対する離型性、トナーに対す
る離型性及び感光体への汚染に対して優れ、さらには、
導電性粒子の分散状態により微小な電気的導通部を発生
しない、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。【解決手段】軸体１の周囲に弾性層２を設け表面を表
面層３で被覆してなる。弾性層２は、エピクロルヒドリ
ンゴムより成り、表面層３はノンドープ型酸化スズを含
有し、かつ、少なくとも、ナイロン６、ナイロン６−
６、ナイロン６−１０、ナイロン１１、ナイロン１２の
うち２つ以上を含有するアルコール可溶性の共重合ナイ
ロン樹脂からなる。表面層３中の酸化スズの量は、４０
重量部以上７０重量部未満であることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の画
像形成装置において感光体などの被帯電体を帯電させる
帯電ローラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機やファクシミリなどの電子写真方
式の画像形成装置では、感光体表面を帯電させるための
手段としてコロナ放電器が一般に用いられているが、コ
ロナ放電器は、高価であり、また、高圧電源を必要とす
るため機械の安全保守に危険を伴い、さらに、コロナ放
電によってオゾン等の有害物質が発生するため感光体ば
かりでなく人体にも悪影響を及ぼすので、コスト、安全
性及び環境の観点から多くの問題点が指摘されるように
なった。

【０００３】最近では、低電圧で帯電でき、しかも、オ
ゾン発生量の少ない接触帯電方式に関する研究開発が近
年盛んに行われており、次第に採用されつつある。

【０００４】しかし、接触帯電方式では、帯電ローラを
感光体表面と接触回転させて帯電を行うため、ローラ表
面が電気的に不均一であると帯電ムラを生じやすい。そ
して、帯電ローラは感光体を傷つけないように適度な弾
性が要求されるため、一般的にゴムなどの高分子材料で
形成されている。そのため、環境の変化によって帯電電
位が変化しやすく、例えば低温、低湿下では均一に帯電
できないといった不都合がある。そこで、帯電ローラに
導電性ゴム層を設けて帯電性を高めているが、導電性ゴ
ム層に含まれている低分子量成分が感光体に移行して感
光体を汚染してしまうといった問題が生じる。また、導
電性ゴム層の導電度が高い場合には、感光体の欠陥部分
に過大な電流が流れるいわゆるピンホールリークが生
じ、画像欠陥が生じる。さらに、帯電ローラは感光体へ
のはりつき、ローラ表面へのトナーの付着、ローラ表面
の破損などの問題も生じやすい。

【０００５】帯電の均一性に関しては、例えば、特開昭
６３−１４９６６８号公報において、帯電ローラを帯電
させる際、直流電圧へ交流電圧を重畳することにより改
善が可能であることが報告されている。そして、特開平
７−６４３７８号公報においては、帯電ローラに直流成
分を重畳した交流電圧を印加して感光体を帯電させるこ
とにより画像を繰り返し作成した場合の試験結果が報告
されており、また、ＥＰＤＭ＋カーボン等を被覆したゴ
ムローラ上に中間層を被覆し、この中間層の上に導電剤
を含むナイロンを被覆して表面層とした帯電ローラが耐
久性、抵抗値の環境安定性、感光体欠陥リーク及び感光
体汚染の点で良好であることが示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】直流電圧へ交流電圧を
重畳する場合、直流電圧のみを印加する場合に比べて運
転コストおよびオゾン発生量が増大するという不具合が
ある。そして、感光体と帯電ローラとが交流成分の影響
で振動接触する傾向にあり、それによって、帯電音とい
われる騒音の発生が発生したり、また、帯電ローラから
感光体への移行物がより発生し易くなるという問題が生
じる。この帯電音及び帯電ローラからの移行物発生の防
止、並びに、交流電圧印加による抵抗層の容量増大、即
ち、薄膜化が必要であることから、直流−交流電圧印加
の場合の帯電ローラは、３層以上（支持体を除く）の多
層構造となっており、そのために、製造工程数が増加
し、コストが増大するという問題もある。

【０００７】これに対し、直流電圧印加のみの帯電ロー
ラは、ローラ層の帯電圧性が問題となるが、エピクロル
ヒドリンゴムを弾性層に用いることで、従来の導電剤／
合成ゴム系の場合よりも高い十分な帯電圧性を得ること
ができ、なおかつ、合成ゴムに対する導電剤の分散不良
のような電気的不均一性の原因自体も解消できる。ま
た、エピクロルヒドリンゴムは弾性変形が少なく機械的
強度が良好であるため、均一かつ安定した帯電が可能と
なることがわかっている。

【０００８】一方、帯電ローラには、感光体およびトナ
ーに対する離型性に優れていること、感光体を汚染しな
いことなどが求められるが、これに関して、前記特開平
７−６４３７８号公報には、共重合ナイロン樹脂を表面
層とすることが有効であることが示されている。しか
し、ナイロンを重合単位として含む樹脂は、電気抵抗が
高いため、それを表面層とする帯電ローラは、十分な帯
電電位が得られず、画像濃度が低い。また、電気抵抗が
高い場合の不具合として、抵抗の環境による変動、すな
わち帯電電位の変動が生じる。

【０００９】そこで、かかる帯電ローラの表面層の抵抗
を調整するために、導電性粒子が共重合ナイロン樹脂に
添加されている。

【００１０】しかし、一般的に導電性粒子として用いら
れるカーボンは、１Ω・ｃｍ以下と低抵抗であるため、
分散条件の影響を鋭敏に受けやすく、それによって、微
小な導電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、感光体欠陥との接触
部にリークを生じ易いという問題がある。

【００１１】アンチモンをドーピングしたタイプの導電
性酸化スズも１０Ω・ｃｍ以下と低抵抗であるため前記
カーボンと同様の問題がある。

【００１２】一方、ノンドープ型の導電性酸化スズは、
それ自体がアルコール可溶性の高分子に対し分散性が良
好であることに加え、分散した酸化スズ間に導通部が生
じにくく、砂地状の画像濃度ムラおよび感光体欠陥によ
るリークを発生し難いという好ましい性質を有している
が、１０⁴〜１０⁸Ω・ｃｍと中抵抗であるためにその配
合量を多くしなければならず、そのために、ナイロン樹
脂中への酸化スズの均一な分散が困難になるという問題
がある。

【００１３】本発明は、かかる問題を解決することを目
的としている。即ち、本発明は、感光体の表面に対する
離型性、トナーに対する離型性、及び感光体への汚染に
対して優れ、さらには、導電性粒子の分散状態により微
小な電気的導通部を発生しない、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。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、ノンドープ
型の酸化スズについて鋭意探求したところ、ナイロン
６、ナイロン６−６、ナイロン６−１０、ナイロン１１
及びナイロン１２から選ばれる少なくとも２つを重合単
位として含ませて、ナイロン樹脂としての結晶性を乱
し、それによってアルコール可溶性とした共重合ナイロ
ン樹脂にノンドープ型の導電性酸化スズを分散させたと
ころ、その量を十分多くしても良好に分散することを見
いだし本発明を完成するに至った。

【００１５】本第１発明は、上記課題を解決するため
に、弾性層と、該弾性層を覆う表面層と、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
ムからなり、そして、前記表面層が、ノンドープ型の酸
化スズを分散させた、ナイロン６、ナイロン６−６、ナ
イロン６−１０、ナイロン１１及びナイロン１２から選
ばれる少なくとも２つを重合単位として含むアルコール
可溶性の共重合ナイロン樹脂からなることを特徴とてい
る。

【００１６】本第２発明は、第１発明において、表面層
中のノンドープ型の酸化スズの量が４０重量％以上７０
重量％未満であることを特徴としている。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態を
示す帯電ローラの断面図である。この帯電ローラ１０
は、芯金１の周囲に弾性層２を設け、弾性層２の表面を
表面層３で被覆してなる。弾性層２には、エピクロルヒ
ドリンゴムが使用されている。表面層３は、ノンドープ
型の酸化スズを分散させた、ナイロン６、ナイロン６−
６、ナイロン６−１０、ナイロン１１及びナイロン１２
から選ばれる少なくとも２つを重合単位として含むアル
コール可溶性の共重合ナイロン樹脂からなる。

【００１８】上記圧電ローラ１０は、弾性層２にエピク
ロルヒドリンゴムを使用しているため、導電剤を分散し
た合成ゴムを使用した場合のような電気的不均一は生じ
ない。また、その帯電性も導電剤を分散した合成ゴムよ
りも高いため、直流電圧のみの印加が可能であり、交流
成分の影響を考慮して薄層を積層する必要がない。した
がって、帯電ローラの層構成が複雑化せず、ローラ製造
時の工程数が少ないため、低コストで製造することがで
きる。

【００１９】上記帯電ローラ１０は、その表面層３の材
料として、ナイロン６、ナイロン６−６、ナイロン６−
１０、ナイロン１１及びナイロン１２から選ばれる少な
くとも２つを重合単位として含むアルコール可溶性の共
重合ナイロン樹脂を用いたことにより、これを塗料化し
て弾性層２の表面に塗布することにより表面層３を形成
でき、そのために、生産性が良い。上記重合単位の共重
合ナイロン樹脂は、感光体およびトナーに対する離型性
に優れ、膜強度も高く耐久性が良好であるため、感光体
汚染による画像濃度ムラを防ぐことができる。

【００２０】さらに、上記表面層３は、ノンドープ型の
酸化スズを含有しているため、導電剤である酸化スズの
分散状態の不均一による砂地状の画像濃度ムラと、感光
体欠陥との接触部において発生するピンホールリークと
を防ぐことができる。ノンドープ型の酸化スズは、アン
チモンなどの他の原子をドープしたタイプの酸化スズ
（一般に抵抗率は１０Ω・ｃｍ以下）や、カーボンに比
べると、抵抗は高い（一般に抵抗率は１０⁴〜１０⁸Ω・
ｃｍ）。

【００２１】したがって、ノンドープ型の酸化スズの微
粒子を上記表面層３に含有させた場合、ノンドープ型の
酸化スズ自体がアルコール可溶性の高分子に対し分散性
が良好であることに加え、ノンドープ型の酸化スズの抵
抗が中抵抗であるため分散したノンドープ型の酸化スズ
間に導通部が生じにくく、砂地状の画像濃度ムラおよび
感光体欠陥によるリークを発生し難い。また、ノンドー
プ型の酸化スズの場合、アンチモンなどをドープしたタ
イプの酸化スズに比べ、公害の点からも有利である。

【００２２】そして、表面層３中のノンドープ型の酸化
スズの含有量は、４０重量％よりも少ない場合、表面層
３の抵抗が低くなって、帯電電位が低下してしまい、ま
た、７０重量％以上の場合には、表面層３の柔軟性が損
なわれてクラックが入ったりする。したがって、ノンド
ープ型の酸化スズの表面層３中の含有量は、４０重量％
以上７０重量％未満とする。

【００２３】次に、本発明の実施例の説明に先立ち、帯
電ローラの帯電特性（帯電電位、帯電の均一性）の評価
方法、帯電ローラの感光体およびトナーに対する離型性
の評価方法、そして、帯電ローラの耐久性（帯電圧性、
膜強度）についての評価方法について説明する。

【００２４】図２は、帯電ローラの帯電特性の評価装置
の説明図である。図中、２０１は評価対象である帯電ロ
ーラ、２０２は帯電ローラ２０１の芯金１に直流電圧Ｖ
ａを印加する電源、２０３は感光体ドラム、２０４は除
電ランプ、２０５は感光体ドラム２０３の表面電位Ｖｓ
を測定する電位計である。

【００２５】この評価装置では、感光体ドラム２０５を
一定の回転速度ｖで回転させ、そのドラム表面に帯電ロ
ーラ２０１を接触させて従動回転させつつ、帯電ローラ
２０１に直流電圧Ｖａを印加して、除電ランプ２０５で
除電された感光体ドラム２０３の表面を帯電させ、電位
計２０５によその帯電電位Ｖｓを測定する。この電位計
２０５の測定結果を帯電特性チャートに表すことにより
帯電電位Ｖｓ及びその均一性を評価できる。

【００２６】図３は、帯電ローラの評価に使用する画像
形成装置の説明図である。図中、３０１は感光体ドラ
ム、３０２は露光情報媒体であるレーザ光、３０３は現
像装置、３０４はドラム表面の残留トナーを除去するク
リーナー、３０５は除電ランプ、３０６は転写ベルトで
ある。

【００２７】この装置は、帯電ローラ２０１の実使用上
の問題点を調査するためのものである。具体的には感光
体ドラム３０２上のローラ痕跡による横スジ画像から帯
電ローラ２０１の感光体ドラム３０２に対する離型性お
よび非汚染性を評価し、画像の汚れ及び帯電ローラ２０
１へのトナー付着状況より、帯電ローラ２０１のトナー
離型性を評価する。また、異常画像とローラの破損状況
から、ローラの耐電圧性と表面層強度とを評価する。さ
らに、感光体欠陥によるピンホールリークについても、
この装置により得られた画像を評価することにより行
う。

【００２８】

【実施例】次に、本発明の実施例について、比較例と併
せて説明する。

【００２９】（比較例１）特公平６−６４３９３号公報
に記載されている帯電ローラの構成により評価を行っ
た。カーボン分散クロロプレンゴム（３ｍｍ厚）、Ｎ−
メトキシメチル化ナイロン（トレジンＥＦ−３０Ｔ、帝
国化学産業社製）を以下の調合条件、塗装条件によりロ
ーラ表面に塗装した後乾燥を行い、表面層を形成した。調合条件Ｎ−メトキシメチル化ナイロン：２．４％メタノール：２４．４％２−エトキシエタノール：７３．２％塗装条件スプレーガン：テビルビス製ＴＡＧＢ−９５１スプレーガン移動速度：３０ｍｍ／Ｓスプレーガンとローラとの距離：９３ｍｍ霧化エアー流量：５０／ｍｉｎローラ回転数：４００ｒｐｍエピクロルヒドリンゴムからなる弾性層（３ｍｍ厚）上
にカーボン（デンカブラック、デンカ製）を含有するア
ルコール可溶性ナイロン（ＣＭ8000、東レ製）からなる
表面層を有する帯電ローラにより評価を行った。調合条件・カーボン０．３６ｗｔ％・ナイロン３．２４ｗｔ％（固形分：３．６ｗｔ％）・エタノール６４．３ｗｔ％・キシレン３２．１ｗｔ％塗装条件比較例１に同じ。調合時の分散条件３００Ｗ超音波洗浄機により９０分間実施乾燥温度１５０°Ｃ結果は、下記の表１に示される。表１に示されるよう
に、カーボンの電気抵抗が低く、また、微粒子間に導通
部ができているため帯電の均一性に問題があり、したが
って、画像へ砂時状のムラが生じる。また、同様の理由
から、感光体欠陥において生ずるリークの問題もある。

【００３０】

【表１】

【００３１】（実施例１）エピクロルヒドリンゴムから
なる弾性層（３ｍｍ厚、電気抵抗が１０⁸Ω ・ｃｍ）上
に酸化スズ（Ｓ−１、三菱マテリアル社製）を含有する
アルコール可溶性の共重合ナイロン（ダイアミド、Ｔ１
７１、ダイセル・ヒュルス：ナイロン１２を含有するタ
イプ）から成る表面層を有する帯電ローラにより評価を
行った。酸化スズの表面層中の含有量は２０ｗｔ％とし
た。調合条件酸化スズ：０．７％（固形分３．６％）アルコール可溶性共重合ナイロン：２．９％（固形分３．６％）メタノール：６４．３％２−エトキシエタノール：３２．１％分散条件比較例２と同じ。塗装条件比較例１と同じ。乾燥温度１５０°Ｃ

【００３２】（実施例２）実施例１と同じ構成の帯電ロ
ーラで、表面層中の酸化スズの含有量は３０ｗｔ％とし
た。

【００３３】（実施例３）実施例１と同じ構成の帯電ロ
ーラで、表面層中の酸化スズの含有量は４０ｗｔ％とし
た。

【００３４】（実施例４）実施例１と同じ構成の帯電ロ
ーラで、表面層中の酸化スズの含有量は６０ｗｔ％とし
た。

【００３５】（実施例５）実施例１と同じ構成の帯電ロ
ーラで、表面層中の酸化スズの含有量は７１ｗｔ％とし
た。

【００３６】上記実施例１〜５の帯電ローラの評価結果
は、下記の表２に示めされる。なお、帯電電位の測定
は、電位が大きく減少変化する低温（１０°Ｃ）低湿
（１５％）の雰囲気下で行った。実施例１の帯電ローラ
では、帯電電位が低く、したがって画像濃度が低いとい
う問題があるが、他項目については良好であった。実施
例２の帯電ローラでは、実施例１と同様に、帯電電位の
み問題があった。実施例３の帯電ローラでは、帯電電位
も良好であり、画像濃度的にも問題がなかった。実施例
４の帯電ローラでは、実施例３と同様すべての項目にわ
たり良好であった。実施例５の帯電ローラでは、表面層
へわずかではあるがクラックが観察された。また、帯電
の均一性および感光体欠陥リークの評価が実施例４より
も低下した。

【００３７】

【表２】

【００３８】

【発明の効果】以上のように、本発明の帯電ローラは以
下の如き優れた効果を奏する。（１）請求項１に記載の帯電ローラは、弾性層が中抵抗
のエピクロルヒドリンゴムからなり、表面層がノンドー
プ型の酸化スズを含有し、少なくともナイロン６、ナイ
ロン６−６、ナイロン６−１０、ナイロン１１、ナイロ
ン１２のうち２つ以上を含有するアルコール可溶性の共
重合ナイロン樹脂からなるため、感光体及びトナーに対
する離型性が良好であり、感光体の汚染もなく、膜の強
度も充分であり、かつ、導電剤であるノンドープ型酸化
スズの分散状態によって、砂地状の画像濃度ムラや感光
体欠陥によるピンホールリークを発生せず安定かつ均一
な帯電を行うことができる。また、表面層の樹脂がアル
コール可溶性であり塗料化が容易であること、層構成が
比較的簡単であることなど生産上の効果もある。さら
に、導電剤として用いたノンドープ型酸化スズは、公害
の面からも効果がある。

【００３９】（２）請求項２に記載の帯電ローラは、ノ
ンドープ型酸化スズの表面層中含有量を４０重量％〜７
０重量％と規定することで、十分な帯電電位と表面層の
可撓性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す帯電ローラの断面
図である。

【図２】帯電ローラの帯電特性の評価装置の構成を示す
模式的部分断面図である。

【図３】帯電ローラの評価に使用する画像形成装置の構
成を示す模式的断面図である。

【符号の説明】

１軸体２弾性層３表面層１０、２０１帯電ローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弾性層と、該弾性層を覆う表面層と、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からなり、そし
て、前記表面層が、ノンドープ型の酸化スズを分散させた、
ナイロン６、ナイロン６−６、ナイロン６−１０、ナイ
ロン１１及びナイロン１２から選ばれる少なくとも２つ
を重合単位として含むアルコール可溶性の共重合ナイロ
ン樹脂からなることを特徴とする帯電ローラ。
【請求項２】表面層中のノンドープ型の酸化スズの量
が４０重量％以上７０重量％未満であることを特徴とす
る請求項１記載の帯電ローラ。