JP3617727B2

JP3617727B2 - 帯電部材及び帯電装置

Info

Publication number: JP3617727B2
Application number: JP16479596A
Authority: JP
Inventors: 善友増田; 完治井上; 隆博川越
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1996-06-25
Filing date: 1996-06-25
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2016-06-25
Also published as: JPH1010834A

Description

【０００１】
【産業の属する技術分野】
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そ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、トナーの静電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おり、かかる接触帯電方式で使用される帯電部材としては、カーボン等の導電粒子を分散させたゴムの上に導電性無機酸化物を分散させたナイロンなどの塗膜を形成させたローラが知られている。
【０００４】
しかしながら、耐久性等の性能向上がさらに必要となってきている。このような要求を満足させるには、帯電部材と感光体の確固たる接触状態を保つことが重要であり、十分な安定したニップ幅がとれるように、帯電部材を軟らかくし、表面を平坦化する必要があるが、今までそのような材料は配合上かなり困難であるとされていた。
これは、帯電部材の低硬度化には軟らかい材料が当然有利であるが、帯電部材の表面平坦化にはむしろ硬い材料が有利のようであることに起因する。従って、低硬度かつ表面平坦化を両立できる材料が望まれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような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、低硬度でかつ表面平坦な帯電部材及びそれを用いた帯電装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の帯電部材は、弾性層及び導電層を順次形成してなり、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、前記導電層の樹脂がポリエステル樹脂とウレタン樹脂とを混合したものを含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項２の帯電部材は、上記導電層の樹脂中に含まれるウレタン樹脂の割合が５０重量％以上であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項３の帯電部材は、上記ポリエステル樹脂及び／又はウレタン樹脂が水系樹脂であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項４の帯電部材は、上記ポリエステル樹脂及び／又はウレタン樹脂にカーボンを添加してなることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項５の帯電部材は、上記導電層の外周に形成される被膜層の樹脂がフッ素樹脂であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項６の帯電部材は、上記フッ素樹脂が水系樹脂であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項７の帯電部材は、上記フッ素樹脂にカーボンを添加してなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項８の帯電部材は、上記弾性層がウレタンフォームであることを特徴とする。
【００１４】
そして、本発明の請求項９の帯電装置は、被帯電体に当接し該被帯電体を帯電させる帯電部材と、被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８のいずれか１項記載の帯電部材を用いたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、弾性層及び導電層を順次形成してなり、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、前記導電層の樹脂にポリエステル樹脂とウレタン樹脂とを混合したものを用いることにより、低硬度でかつ表面平坦な帯電部材が得られることを見い出し、本発明を完成させるに至ったものである。
【００１６】
なお、この詳しい機構については次のように推定される。即ち、ウレタン樹脂は一般に軟らかく低硬度化には有利であるが、ウレタン樹脂のみで導電層を構成すると感光ドラム等と密着してしまうため、本発明では、このウレタン樹脂に比較的硬いポリエステル樹脂を混合することにより、これらの樹脂の欠点を補い、低硬度でかつ表面平坦な導電層が得られるものと考えられる。
また、弾性層がポリウレタンフォームである場合には、これら樹脂に水系樹脂を採用することにより塗膜形成時のポリウレタンフォームの膨潤を防止し高い精度で表面を平坦にできる。
【００１７】
以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する。
本発明の帯電部材は、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ず、例えば、ローラ状、プレート状、ブロック状などの各種形状のものが挙げられるが、通常はローラ状が好ましい。
【００１８】
図１は、本発明の帯電部材をローラ形状に用いた一例を示す断面図である。ここで、符号１はシャフト、符号２は弾性層、符号３は導電層、符号４は被覆層であり、シャフトの外周に弾性層２、導電層３が順次形成されており、必要に応じて被覆層４が設けられる。
【００１９】
シャフト１としては金属又はプラスチック製のものが挙げられる。
【００２０】
弾性層２としては、特に限定されず、ゴムもしくは樹脂又はこれらの発泡体（以下、「フォーム体」という）が挙げられるが、特にフォーム体が好ましく、更にウレタンフォームがより好ましい。
【００２１】
また、弾性層２には導電性物質を添加することにより、所定の抵抗値を付与することができる。その導電性物質としては、特に限定されず、ラウリルトリメチルアンモニウム、ステアリルトリメチルアンモニウム、オクタドデシルトリメチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸・ジメチルエチルアンモニウニウム塩の過塩素酸塩、塩素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エトサルフェート塩、臭化ベンジル塩、塩化ベンジル塩等のハロゲン化ベンジル塩等の第四級アンモニウム塩等の陽イオン性界面活性剤、脂肪族スルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加硫酸エステル塩、高級アルコール燐酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加燐酸エステル塩等の陰イオン界面活性剤、各種ベタイン等の両性イオン界面活性剤、高級アルコールエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸エステル等の非イオン性帯電防止剤等の帯電防止剤及びこれらの帯電防止剤が、少なくとも１個以上の水酸基、カルボキシル基、一級ないし二級アミン基等イソシアネートと反応する活性水素を有する基を持ったものが挙げられる。
また、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＮａＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＮａＳＣＮ、ＫＳＣＮ、ＮａＣｌ等のＬｉ^＋、Ｎａ^＋、Ｋ^＋等の周期律表第１族の金属塩、あるいはＮＨ_４ ^＋の塩等の電解質、また、Ｃａ（ＣｌＯ_４）_２等のＣａ^＋＋、Ｂａ^＋＋等の周期律表第２族の金属塩が挙げられる。
さらに、それら等と１，４ブタンジオール、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール等多価アルコールとその誘導体等の錯体あるいはエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のモノオールとの錯体等のイオン導電剤又は又はケッチェンブラックＥＣ、アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン、酸化処理を施したカラー（インク）用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト、アンチモンドープの酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及び金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー等が挙げられる。
なお、フォーム密度は、０．０５から０．９ｇ／ｃｍ^３が適当である。
【００２２】
導電層３としては、ポリエステル樹脂とウレタン樹脂とを混合した樹脂を用いることができるが、低硬度化、弾性層及び／又は被膜層との接合性の観点から、これらの樹脂中に含まれるウレタン樹脂の割合が５０重量％以上であることが好ましく、弾性層がポリウレタンフォームである場合にはこれらの樹脂に水系樹脂を採用することも好ましい。
【００２３】
なお、これらの導電層３に添加される導電性物質は、特に限定されず、弾性層と同様な導電性物質が使用でき、体積抵抗率を１０^５〜１０^１０Ω・ｃｍになるように調整し、必要に応じてシリカを加えてもよい。また、導電層３の厚みは、特に限定されないが、５０〜４００μｍが適当である。
また、導電層３の形成方法は、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が一般的である。
【００２４】
被覆層４は、帯電部材にトナーが付着ないし融着するのを防止する目的で設けられるが、特に限定されず、水系あるいは有機溶媒系のいずれの被覆層でも良く、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリジオキソラン樹脂、フッ素系樹脂、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、フェノール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂等が挙げられるが、特にトナー融着防止、表面平滑性確保の観点からフッ素系の水系樹脂が好ましい。
【００２５】
フッ素樹脂としては、特に限定されず、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルフルオライト等が挙げられるが、特にポリテトラフルオロエチレンの微粒子を水中に分散させた、ディスパージョンタイプの水系フッ素樹脂が好ましい。また、この微粒子の粒径は、０．０１〜１００μｍが好ましい。
【００２６】
また、上記フッ素樹脂と混合される樹脂としては、特に限定されず、ポリビニルアセタール樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ナイロン樹脂等が挙げられるが、フッ素樹脂の塗膜化及び抵抗均一性の観点からポリビニルアセタール樹脂、ウレタン樹脂又はポリエステル樹脂が好ましい。なお、水系フッ素樹脂と水系ポリビニルアセタール樹脂との組合せの場合に、特に水系フッ素樹脂の重量比を高めながらも均一な塗膜形成が可能となり易い。
【００２７】
また、イソシアネート、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、グリオキサール、エポキシ樹脂等を混合することにより、フッ素樹脂以外の樹脂と架橋し、強度を向上させることもできるが、特に水に乳化することのできるブロックタイプのポリイソシアネートが好ましい。なお、添加量としてはフッ素樹脂以外の樹脂に対して５〜４０％程度が適当である。
【００２８】
また、これらの被覆層に添加される導電性物質は、特に限定されず、弾性層と同様な導電性物質が使用でき、体積抵抗を１０^５〜１０^１２Ω・ｃｍになるように調整し、必要に応じてシリカを加えてもよい。被覆層４の厚みは、特に限定されないが、１〜３０μｍが適当である。
【００２９】
以上述べた方法で得られた帯電部材は、低硬度かつ表面平坦化に優れた特性を有し、トナー融着性も改良される。なお、本発明の帯電部材の最外層表面の表面粗さをＪＩＳ１０点平均粗さＲｚスケールで、４μｍ以下、好ましくは３μｍ以下、更に好ましくは２μｍ以下に調整することが適当である。
【００３０】
【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。
【００３１】
「実施例１」
グリセリンにプロピレンオキサイドとエチレンオキサイドを付加して分子量５０００としたポリエーテルポリオールを１００部、ウレタン変性したＭＤＩを２５部、１，４ブタンジオールを０．０１部、カーボンを５部調合し、泡立機で攪拌・混合し、金属シャフトを予めセットした円筒形モールドに注型し、硬化させてウレタンフォームローラを作製した。
【００３２】
ウレタンフォームローラ上に、厚さ２８０μｍの導電層Ａを、更にその外周に厚さ１０μｍの被覆層Ｂを設けた。導電層Ａは、ウレタン樹脂が７０重量％となるように調整した水系のウレタン樹脂と水系のポリエステル樹脂の混合樹脂に、カーボンを添加し、塗膜状態で１０^７ Ω・ｃｍ程度になるように調整した塗料を用意し、ディップ法により形成した。
被覆層Ｂは、水系のフッ素樹脂と水系のポリビニルアセタール樹脂とを９：１比率で混合した樹脂に、カーボンを添加し、塗膜状態で５×１０^６ Ω・ｃｍ程度になるように調整した塗料を用意し、同じくディップ法により形成した。
このローラのマイクロ硬度は７１度であった。４０℃、８５％ＲＨで一週間感光体とローラを圧接したが密着は発生しなかった。又プリンターにこのローラを装着し、連続６，０００枚画出したが画像の異常もなかった。
なお、ここでいうマイクロ硬度とは、直径０．１６ｍｍф、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、小物の硬度を測定できるものである。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。
【００３３】
「実施例２」
実施例１において、被覆層Ｂを設けなかった以外は、実施例１と同様のローラを作成した。
このマイクロ硬度は６９度であった。４０℃、８５％ＲＨ下で１週間感光体とローラを圧接したが密着は発生しなかった。又、プリンターにこのローラを装着し連続６，０００枚画出ししたところ、ローラ表面に若干のトナーが付着していたが、画像の異常はなかった。
【００３４】
「比較例１」
実施例１において、導電層Ａ中のウレタン樹脂を除去した以外は実施例１と同様のローラを作成した。
このローラのマイクロ硬度は８９度であり、ローラ表面に若干ひびが入っていた。４０℃、８５％ＲＨ下で１週間感光体とローラを圧接したが密着は発生しなかった。又、プリンターにこのローラを装着し、連続６，０００枚の画出しを行ったところ、ローラ表面にひどいひび割れが発生し、感光体上にトナーが融着しており、画像にも異常が見られた。
【００３５】
「比較例２」
実施例１において、導電層Ａ中のポリエステル樹脂を除去した以外は、実施例１と同様のローラを作成した。
このローラのマイクロ硬度は５８度であった。４０℃、８５％ＲＨ下で、１週間感光体とローラを圧接したところローラと感光体が密着した。
【００３６】
【発明の効果】
本発明により、弾性層及び導電層を順次形成してなり、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、前記導電層の樹脂にポリエステル樹脂とウレタン樹脂とを混合したものを含むことにより、低硬度でかつ表面平坦な帯電部材が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の帯電部材の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１シャフト
２弾性層
３導電層
４被覆層

Claims

弾性層及び導電層を順次形成してなり、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、前記弾性層がウレタンフォームからなり、前記導電層の樹脂が主に水系ポリエステル樹脂と水系ウレタン樹脂とを混合したものであって、かつ該混合樹脂中に含まれる水系ウレタン樹脂の割合が５０重量％以上であることを特徴とする帯電部材。
上記水系ポリエステル樹脂及び／又は水系ウレタン樹脂にカーボンを添加してなることを特徴とする請求項１記載の帯電部材。
上記導電層の外周に形成される被膜層の樹脂がフッ素樹脂であることを特徴とする請求項１又は請求項２項記載の帯電部材。
上記フッ素樹脂が水系樹脂であることを特徴とする請求項３記載の帯電部材。
上記フッ素樹脂にカーボンを添加してなることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の帯電部材。
被帯電体に当接し該被帯電体を帯電させる帯電部材と、被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項記載の帯電部材を用いたことを特徴とする帯電装置。