JPH11218995A

JPH11218995A - 帯電部材およびそれを用いた電子写真装置

Info

Publication number: JPH11218995A
Application number: JP2121898A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Osada; 弘行長田; Naoki Fuei; 直喜笛井; Toshio Takamori; 俊夫高森; Hiroshi Koyama; 浩小山; Seiji Tsuru; 誠司都留; Hiroyoshi Suzuki; 啓義鈴木; Hiroshi Inoue; 宏井上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-02-02
Filing date: 1998-02-02
Publication date: 1999-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】熱可塑性樹脂を導電性弾性層上に直接成形し
た従来の帯電部材では、品質、耐久性、コスト等の面で
満足すべきものではない。【解決手段】少なくとも導電性弾性層と表面層を有す
る帯電部材において、該表面層はスチレン系エラストマ
ーおよびアミド系エラストマーを含有しており、スチレ
ン系エラストマー１００重量部に対するアミド系エラス
トマーの混合量が５重量部以上７０重量部以下であるこ
とを特徴とする帯電部材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真画像形成
装置に用いられる帯電部材、およびそれを用いた電子写
真装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子複写機、静電記録装置等の電子写真
装置は、被帯電体を均一に帯電する工程を含んでいる。
その帯電処理方法として、一般的にはコロナ帯電法が用
いられているが、コロナ帯電法はオゾン等の生成物の発
生が多く、その対処のための付加手段、機構を必要と
し、そのため装置が大型化、高コスト化し易い問題点を
有している。

【０００３】そこで最近では、コロナ帯電法に代わる新
しい帯電法として、接触帯電法の検討が行われ、一部に
おいて実用化されている。

【０００４】接触帯電法は、電圧を印加した帯電部材を
被帯電体に所定の押圧力で当接させて被帯電体を帯電さ
せるものである。オゾンの発生がコロナ帯電法に比べて
大幅に減少することから、コロナ帯電法では不可欠な付
加手段、機構が不要であるといった長所がある。印加電
圧には、直流電圧と直流電圧を帯電部材に印加したとき
の帯電開始電圧の２倍程度のピーク間電圧を有する交流
電圧との重畳電圧を用いる場合が多い。

【０００５】帯電部材は、通常、導電性支持体とその周
囲に形成されたゴムや発泡体等からなる導電性弾性層
と、さらにその上に、たとえば耐摩耗性向上や耐感光体
汚染性向上等の目的に応じて、１層以上の導電性被覆層
を設けた構成のものが使用されることが多い。

【０００６】導電性被覆層等を設ける手段としては、１）導電性を付与した塗料をディッピング、スプレー法
等により薄くコーティングする方法２）導電性を付与したチューブ状に成形したものを被
覆、あるいは、直接弾性層上に押し出し成形する方法等がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法に
より作製される現状の帯電部材には次のような問題があ
る。（Ａ）導電性被覆層等を設ける手段がコーティングであ
る場合１）材料を溶剤に溶かし塗料としなくてはならないた
め、使用材料に制約がある。

【０００８】２）チューブ被覆と比較し製造工程が複雑
であるため、製造コストがかさむ。

【０００９】３）チューブ被覆と比較し、表面を平滑に仕上げるのは
困難である。特に支持部材に発泡体を用いた場合その表
面の凹凸に影響されやすい。表面の平滑性が不十分であ
る場合、帯電が不均一となり画像不良を発生したり、放
電量の増加によりドラム削れが増大することがある。（Ｂ）導電性被覆層等を設ける手段がチューブ被覆等の
場合たとえば、特開平５−２３１３号公報にはフッ素樹脂か
らなるシームレスチューブが開示されている。

【００１０】フッ素樹脂は、他樹脂と比較し環境安定性
が良い、非粘着性や非汚染性に優れるため耐久安定性が
良いなどの長所があるものの次の様な欠点を有してい
る。

【００１１】１）フッ素樹脂自体の材料コストが高い
上、接着性が悪いためチューブの内面をエッチング処理
する必要があり、工程簡略化によるコストダウン効果は
意外に小さい。

【００１２】２）フッ素樹脂は一般に硬度が高い。必然
的に帯電部材の表面硬度が高くなり感光体表面の現像剤
の融着を発生させるおそれがある。

【００１３】３）フッ素樹脂は弾性変形のしにくく接合
の際に発生する大きな力によりチューブが破れたり偏肉
するおそれがある。

【００１４】４）フッ素樹脂は抵抗調整のために添加す
る導電性顔料を均一に分散するのが難しく、これが原因
で帯電の均一性が不十分となり画像不良を発生する可能
性がある。

【００１５】さらに、特開平６−５８３２５号公報に
は、クロスヘッド押し出し機を用いて、各種熱可塑性樹
脂を導電性弾性層上に直接成形する方法が開示されてい
る。この方法によれば、単純な工程で表面層を形成する
ことができるため、大幅なコスト低減にはつながるもの
の、材料の選択よっては次のような問題が発生する。

【００１６】たとえば、１）ポリアミド系、ポリエステル系エラストマーは、一
般的に硬度が高く、使用時にトナー融着を発生し画像不
良を起こしやすい、吸水性が高く環境安定性に劣るなど
の欠点を有する２）ポリスチレン系、ポリオレフィン系エラストマーは
分子構造中の極性基が極めて少ないため抵抗調整のため
添加する導電性材料を均一に分散するのが難しく、これ
が原因で帯電不良を起こし画像不良を発生する場合があ
る。

【００１７】３）ポリウレタン系エラストマーは吸水性
が高く環境安定性に劣る、成形時にかかる熱、使用時の
温湿度、等の影響により分解、低分子量化し、これが原
因で感光体を汚染し特性を悪化させることがある。等の
問題が存在する。

【００１８】そこで、本発明の目的は、上記の様な問題
のない、高品質、高耐久で低コストな帯電部材およびそ
れを用いた電子写真装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、少
なくとも導電性弾性層と表面層を有する帯電部材におい
て、該表面層はスチレン系エラストマーおよびアミド系
エラストマーを含有しており、スチレン系エラストマー
１００重量部に対するアミド系エラストマーの混合量が
５重量部以上７０重量部以下であることを特徴とする帯
電部材である。

【００２０】スチレン系エラストマーは、成型性に優れ
ている、原料単価が低い等、材料面、生産面からの低コ
スト化が可能である。また、低吸水性であるため、環境
安定性に優れ、低硬度であるために感光体へのトナー融
着等に起因する画像不良を生じないなどの長所を有して
いる。

【００２１】しかし、短所として、上述の様に抵抗調整
のために添加する導電性顔料を均一に分散するのが難し
く、これが原因で帯電の均一性が不十分となり画像不良
を発生する場合がある。

【００２２】この問題を解決すべく、本発明者らは、鋭
意検討を重ねた結果、スチレン系エラストマーにアミド
系エラストマーを適正量混合することで、導電剤の分散
性が飛躍的に向上することを見出し、本発明の目的とす
る、高品質化、高耐久化、低コスト化を両立できる帯電
部材およびそれを用いた電子写真装置を得ることができ
た。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明において、上記スチレン系
エラストマーとしては、ポリスチレンとポリブタジエン
とのブロック共重合体、ポリスチレンとポリイソプレン
とのブロック共重合体、ポリスチレンとポリエチレン、
ポリブチレンとのブロック共重合体、ポリスチレンとポ
リエチレン、ポリブチレン、オレフィン結晶とのブロッ
ク共重合体などが挙げられる。この中では、特にポリス
チレンとポリブタジエンとのブロック共重合体、ポリス
チレンとポリエチレン、ポリブチレン、オレフィン結晶
とのブロック共重合体がタック性が非常に小さいため、
表層材として用いた場合、感光体との貼り付きが少な
い、トナー、紙粉等の汚損物質の付着が少ない等の理由
から適している。

【００２４】上記アミド系エラストマーとしては、ナイ
ロン６、ナイロン６６あるいはナイロン１２をハードセ
グメントにポリエーテルあるいはポリエステルをソフト
セグメントとして有するものが挙げられる。このなかで
は、ナイロン１２系が吸水性が小さいため（ナイロン６
／ナイロン１２＝７／１程度）、比較的環境安定性が良
いという理由から適している。

【００２５】なお、上記のスチレン系エラストマー、ア
ミド系エラストマーは、それぞれ単独または２種以上組
み合わせて使用してもよい。

【００２６】本発明のスチレン系エラストマー１００重
量部に対するアミド系エラストマーの混合量は、５〜７
０重量部、好ましくは１０〜５０重量部である。５重量
部未案であると効果が不十分であり、７０重量部を越え
ると、一般にエステル系エラストマーは硬度が高いた
め、必然的に帯電部材の表面層の硬度も高くなり、感光
体へのトナー融着が起こりやすくなる。また、アミド系
エラストマーは原料単価が高いため帯電部材のコストも
高くなる。

【００２７】本発明の帯電部材の表面のマイクロゴム硬
度計硬度は、好ましくは９０度以下、より好ましくは８
５度以下である。９０度以上であると帯電特性はよいも
のの、被帯電体へのトナー等の融着が起こりやすく、こ
れが原因で画像不良となる場合がある。そのため、表面
層に含有させる上記アミド系エラストマーも比較的硬度
の低いものを使用する必要がある。表面硬度は高分子計
器株式会社製のマイクロゴム硬度計で測定した値であ
る。

【００２８】表面層に用いるこれら高分子化合物には、
導電性付与剤、潤滑剤、硬化剤や、その他の添加剤を添
加してもよい。導電性付与剤の一例としては、カーボン
ブラック、グラファイトや、酸化チタン、酸化スズ、酸
化亜鉛、等の金属酸化物や、金、銀、銅、ニッケル等の
金属粉、等が挙げられ、これらを単独または２種以上組
み合わせて使用してもよい。

【００２９】表面層の形成方法としては、たとえば金型
成や押し出し成型等の適当な手段によって、チューブ状
に成型したものを被覆する。この時、チューブが熱収縮
性を有する場合には、支持体より内径を大きくしておい
て、チューブ内に支持体を挿入後、加熱収縮することに
よって被覆できる。熱収縮性を有しない場合には、チュ
ーブ内径を支持体よりも小さくして、エア等の適当な手
段で膨らませた後嵌合させてもよい。

【００３０】本発明においては、必要に応じて導電性弾
性層を設けてもよい。

【００３１】導電性弾性層には、たとえば、エチレンプ
ロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、
スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム
（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロロプレンゴム
（ＣＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、シリコーンゴム、
フッ素ゴム、等のゴム材料や、たとえばポリスチレン、
ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリア
ミド、ポリアミド、系の熱可塑性エラストマー等いづれ
も用いることができる。

【００３２】なお、弾性層には、ソリッド、スポンジい
ずれも用いることができるが、帯電音低減等の観点から
は、スポンジが好ましい。

【００３３】また、この導電性弾性層は、体積固有抵抗
値が好ましくは１０²以上１０¹⁰Ωｃｍ以下、より好ま
しくは１０³以上１０⁹Ωｃｍ以下が望ましい。１０²Ω
ｃｍ未満であると、帯電部材として必要な抵抗に制御す
ることが困難となる場合がある。また多量の導電性付与
剤が必要となるため不経済であるだけでなく、たとえば
高導電性のカーボンブラックを用いた場合でさえも、ベ
ース材料の硬度が非常に高くなることがある。また１０
¹⁰Ωｃｍを越えると、良好な帯電特性を示す帯電部材を
構成するのに必要な抵抗が得にくいことがある。

【００３４】本発明の帯電部材を用いた画像形成装置の
一例の概略構成図を図１に示す。

【００３５】図１において符号１は、被帯電体としての
回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記
す）であり、矢示の時計方向に所定の周速度（プロセス
スピード）をもって回転駆動される。１ａは該感光ドラ
ム１のアルミニウム等の導電性ドラム基体、１ｂはその
ドラム基体１ａの外周面に形成した感光層である。

【００３６】２は接触帯電部材であり、本例は感光ドラ
ム１面にドラム母線方向に略平行にして所定の押圧力で
当接させて配設したローラ体（以下、帯電ローラと記
す）で、感光ドラム１の回転に従動回転する。

【００３７】本例の帯電ローラ２は、図２に示すよう
に、導電性芯金２ａと、該芯金に同心一体に金型成形等
でローラ状に成形した導電性ゴム等の弾性層２ｂと、さ
らにその外周に形成した表面層２ｄとからなる複合層構
造のものである。さらに、必要に応じて弾性層２ｂと表
面層２ｄの間に中間層ｃを設けることができる。本例の
帯電ローラ２は、被帯電体である感光ドラム１の面に接
する層である表面層２ｄに上述の高分子化合物を用いて
いる。

【００３８】３は帯電ローラ２に対する電圧印加電源で
あり、この電源から帯電ローラ２の芯金２ａに所定の電
圧を印加することで、回転する感光ドラム１の周面が所
定の極性、電位に接触帯電式で帯電処理される。

【００３９】帯電ローラ２に対する電圧は直流電圧だけ
でもよいが、被帯電体としての感光ドラム１面を均一に
帯電処理するために、直流電圧ＶDCと交流電圧ＶACの重
畳電圧（振動電圧）を印加する方が好ましい。

【００４０】帯電ローラ２により所定の電位に均一に一
次帯電処理された感光ドラム１面に対して、不図示のレ
ーザースキャナ（画像露光手段）による目的画像情報の
レーザービーム走査露光４、現像器５によるトナー現
像、形成トナー像の転写手段６による転写材７に対する
転写の工程が順次に実行され、トナー像転写を受けて感
光ドラム１面から分離された転写材７が不図示の定着手
段へ導入されて画像形成物（プリント）として出力され
る。トナー像転写後の感光ドラム１面はクリーニング装
置８で転写残りトナーの付着汚損物の除去がなされて清
浄面化され、繰り返して作像に供される。

【００４１】

【実施例】以下、実施例について説明する。

【００４２】（実施例１）［弾性層の作製］ＥＰＤＭ１００重量部、酸化亜鉛５重
量部、高級脂肪酸１重量部、導電性カーボンブラック５
重量部、パラフィンオイル１０重量部、硫黄２重量部、
加硫促進剤ＭＴＢ１重量部、加硫促進剤ＴＭＴＤ１重量
部、加硫促進剤ＺｎＭＤＣ１．５重量部、発泡剤（重炭
酸ナトリウム）１０重量部を２本ロールにて冷却しなが
ら２０分間混合し、コンパウンドを作製した。

【００４３】直径６ｍｍのステンレス製芯金に上記コン
パウンドを１５０℃で１５分間加熱発泡加硫させ、厚さ
３ｍｍの弾性層を有するスポンジローラを得た。

【００４４】［表面層の作製］スチレン系エラストマー
（スチレン／ブタジエン／スチレンのブロック共重合
体）１００重量部、アミド系エラストマー（ナイロン１
２／ポリエステルのブロック共重合体）３０重量部を１
８０℃で５分間あらかじめ混練する。この混合物９０重
量部と導電性カーボン１０重量部を加圧式ニーダー中で
１８０℃で１０分間溶融混練し、冷却粉砕後単軸の押し
出し機を用いてペレット化した。さらに、このペレット
を二軸押し出し機を用いて、内径が１１．５ｍｍ、肉厚
が約１５０μｍのシームレスチューブを作製した。

【００４５】［帯電ローラの作製、評価］上記表面層用
チューブの内側にエアーを吹き込み内径を広げた後、上
記弾性層を挿入し帯電部材を得た。表面のマイクロ硬度
を測定したところ７０度であった。

【００４６】この帯電ローラをレーザービームプリンタ
ー（レーザージェット４ｓｉヒューレットパッカード
製）に用いられるカートリッジの一次帯電器位置に取り
付け、直流電圧 −７５０Ｖ交流電圧２．０ｋＶ（ピーク間電圧）周波数６５０Ｈｚのバイアスを印加し低湿環境（１５℃−１０％ＲＨ）、
高湿環境（３２．５℃−８０％ＲＨ）下で初期画像評価
および８０００枚の耐久試験を行った。結果を表１に示
す。

【００４７】（実施例２）［弾性層の作製］実施例１に同じ［表面層の作製］スチレン系エラストマー１００重量
部、アミド系エラストマー５重量部とした以外は実施例
１に同じ方法にて、内径が１１．５ｍｍ、肉厚が約１５
０μｍのシームレスチューブを作製した。

【００４８】［帯電ローラの作製、評価］実施例１と同
様な方法により帯電部材を得た。表面のマイクロ硬度
は、６０度であった。

【００４９】この帯電ローラにつき実施例１と同様に評
価を行った。結果を表１に示す。

【００５０】（実施例３）［弾性層の作製］実施例１に同じ［表面層の作製］スチレン系エラストマー１００重量
部、アミド系エラストマー７０重量部とした以外は実施
例１に同じ方法にて、内径が１１．５ｍｍ、肉厚が約１
５０μｍのシームレスチューブを作製した。

【００５１】［帯電ローラの作製、評価］実施例１と同
様な方法により帯電部材を得た。表面のマイクロ硬度
は、９０度であった。

【００５２】この帯電ローラにつき実施例１と同様に評
価を行った。結果を表１に示す。

【００５３】（実施例４）［弾性層の作製］実施例１に同じ［表面層の作製］スチレン系エラストマー１００重量
部、アミド系エラストマー１０重量部とした以外は実施
例１に同じ方法にて、内径が１１．５ｍｍ、肉厚が約１
５０μｍのシームレスチューブを作製した。

【００５４】［帯電ローラの作製、評価］実施例１と同
様な方法により帯電部材を得た。表面のマイクロ硬度
は、６５度であった。

【００５５】この帯電ローラにつき実施例１と同様に評
価を行った。結果を表１に示す。

【００５６】（実施例５）［弾性層の作製］実施例１に同じ［表面層の作製］スチレン系エラストマー１００重量
部、アミド系エラストマー５０重量部とした以外は実施
例１に同じ方法にて、内径が１１．５ｍｍ、肉厚が約１
５０μｍのシームレスチューブを作製した。

【００５７】［帯電ローラの作製、評価］実施例１と同
様な方法により帯電部材を得た。表面のマイクロ硬度
は、８０度であった。

【００５８】この帯電ローラにつき実施例１と同様に評
価を行った。結果を表１に示す。

【００５９】（比較例１）［弾性層の作製］実施例１に同じ［表面層の作製］スチレン系エラストマー１００重量部
のみとした以外は実施例１に同じ方法にて、内径が１
１．５ｍｍ、肉厚が約１５０μｍのシームレスチューブ
を作製した。

【００６０】［帯電ローラの作製、評価］実施例１と同
様な方法により帯電部材を得た。表面のマイクロ硬度
は、５５度であった。

【００６１】この帯電ローラにつき実施例１と同様に評
価を行った。結果を表１に示す。

【００６２】（比較例２）［弾性層の作製］実施例１に同じ［表面層の作製］スチレン系エラストマー１００重量
部、アミド系エラストマー３重量部とした以外は実施例
１に同じ方法にて、内径が１１．５ｍｍ、肉厚が約１５
０μｍのシームレスチューブを作製した。

【００６３】［帯電ローラの作製、評価］実施例１と同
様な方法により帯電部材を得た。表面のマイクロ硬度
は、５８度であった。

【００６４】この帯電ローラにつき実施例１と同様に評
価を行った。結果を表１に示す。

【００６５】（比較例３）［弾性層の作製］実施例１に同じ［表面層の作製］スチレン系エラストマー１００重量
部、アミド系エラストマー９０重量部とした以外は実施
例１に同じ方法にて、内径が１１．５ｍｍ、肉厚が約１
５０μｍのシームレスチューブを作製した。

【００６６】［帯電ローラの作製、評価］実施例１と同
様な方法により帯電部材を得た。表面のマイクロ硬度
は、９５度であった。

【００６７】この帯電ローラにつき実施例１と同様に評
価を行った。結果を表１に示す。

【００６８】

【表１】

【００６９】

【発明の効果】以上に説明したように本発明は、少なく
とも導電性弾性層と表面層を有する帯電部材において、
該表面層はスチレン系エラストマーおよびアミド系エラ
ストマーを含有しており、スチレン系エラストマー１０
０重量部に対するアミド系エラストマーの混合量が５重
量部以上７０重量部以下であることを特徴とする帯電部
材を用いることで、電子写真画像形成装置で使用された
時、品質、耐久性において優れた特性を発揮するのに加
え、低コストな帯電部材を構成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による帯電部材を用いた画像形成装置の
一例の概略的縦断面図。

【図２】本発明による帯電部材の一例を示す縦断面図。

【符号の説明】

１感光ドラム２帯電ローラ２ａ芯金２ｂ弾性層２ｃ中間層２ｄ表面層３電圧印加電源４像露光手段５現像手段６転写手段７転写材８クリーニング手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０８Ｌ 77:12） (72)発明者小山浩東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者都留誠司東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者鈴木啓義東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者井上宏東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも導電性弾性層と表面層を有す
る帯電部材において、該表面層はスチレン系エラストマ
ーおよびアミド系エラストマーを含有しており、スチレ
ン系エラストマー１００重量部に対するアミド系エラス
トマーの混合量が５重量部以上７０重量部以下であるこ
とを特徴とする帯電部材。
【請求項２】スチレン系エラストマーが、ポリスチレ
ンとポリエチレン、ポリブチレン、またはオレフィン結
晶とのブロック共重合体である請求項１に記載の帯電部
材。
【請求項３】スチレン系エラストマーが、ポリスチレ
ンとポリブタジエンとのブロック共重合体である請求項
１に記載の帯電部材。
【請求項４】アミド系エラストマーがナイロン１２を
ハードセグメントとして有する請求項１〜３のいずれか
１項に記載の帯電部材。
【請求項５】帯電部材表面のマイクロ硬度が９０度以
下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の帯電部
材。
【請求項６】感光体、潜像形成手段、形成した潜像を
現像する手段および現像した像を転写材に転写する手段
を有する電子写真装置において、該潜像形成手段として
該感光体を帯電処理するのに請求項１〜５のいずれか１
項に記載の帯電部材を用いた電子写真装置。