JPH1010834A

JPH1010834A - 帯電部材及び帯電装置

Info

Publication number: JPH1010834A
Application number: JP16479596A
Authority: JP
Inventors: Yoshitomo Masuda; 善友増田; Kanji Inoue; 完治井上; Takahiro Kawagoe; 隆博川越
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1996-06-25
Filing date: 1996-06-25
Publication date: 1998-01-16
Anticipated expiration: 2016-06-25
Also published as: JP3617727B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、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。【解決手段】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帯電部
材及び該帯電部材を使用した帯電装置とすることで上記
課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、ＬｉＣＦ₃ ＳＯ₃ 、Ｎ
ａＣｌＯ₄ 、ＬｉＡｓＦ₆ 、ＬｉＢＦ₄ 、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ＮＨ₄ ⁺の塩等の電解質、
また、Ｃａ（ＣｌＯ₄ ）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、ＩＳＡ
Ｆ、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／ｃｍ³ 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５
０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１０⁵ 〜１０¹⁰Ω・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１０⁵ 〜１０¹²Ω・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、４μ
ｍ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０．０
１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２８０
μｍ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１０⁷ 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５×１０⁶ 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６，０
００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℃、８
５％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℃、８
５％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５
８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

【特許請求の範囲】

【請求項１】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主にポリエステル樹脂とウ
レタン樹脂とを混合したものであることを特徴とする帯
電部材。
【請求項２】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請
求項１記載の帯電部材。
【請求項３】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請求項１又は
請求項２記載の帯電部材。
【請求項４】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請求
項１乃至３のいずれか１項記載の帯電部材。
【請求項５】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乃至
４のいずれか１項記載の帯電部材。
【請求項６】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５記載の帯電部材。
【請求項７】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５又は請求項６記載の帯電部
材。
【請求項８】上記弾性層がウレタンフォームであるこ
とを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の帯
電部材。
【請求項９】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帯電装置。