JP2002169355A - 帯電ロール及び電子写真装置 - Google Patents
帯電ロール及び電子写真装置Info
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Abstract
帯電ロール及びそれを用いた電子写真装置を提供する。 【解決手段】 被帯電体に接触し、電圧を印加して帯電
を行う帯電ロールにおいて、該帯電ロールの表面層の表
面自由エネルギーの成分値が、γs d<30mN/m,γ
s p<20mN/mであり、かつ、表面の十点平均粗さが
2.0μm以下であるように帯電ロールを形成する。表
面自由エネルギーを調節するために熱可塑性エラストマ
ーに弗素樹脂を添加する。
Description
れを用いる電子写真装置に関する。
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。
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。
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、直流電圧あるいは交流電圧を重畳した電圧を用い
る。帯電部材には被帯電体を所定の電位に保持させる機
能が必要であり、そのため部材の電気抵抗を一定の範囲
に制御することが重要となる。この抵抗制御には、通
常、カーボンブラック、酸化スズ等の導電性充填剤を用
いる。カーボンブラックについては粉体抵抗が10-2〜
100 Ωcmのものが、酸化スズ、酸化チタン等につい
ては粉体抵抗が101 〜102 Ωcmのものが、広く用
いられている。
電を行う接触帯電部材の場合、被帯電体との接触面に異
物が入りこみやすい。例えば、電子写真装置において、
ロール状の接触帯電部材を用いると、耐久が進むにつれ
て、被帯電体である感光ドラムから残存トナー、紙粉等
を拾って帯電部材表面が汚れてくる。特に、高温高湿と
いった過酷な環境下では汚損が激しく帯電部材の抵抗が
上昇するため、感光ドラムの帯電電位の低下を起こす場
合があった。
で、トナー融着等に起因する画像不良が生じない帯電ロ
ール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。
帯電体に接触し、電圧を印加して帯電を行う帯電ロール
において、該帯電ロールの表面層の表面自由エネルギー
の成分値が、γs d<30mN/m,γs p<20mN/m
であり、かつ、表面の十点平均粗さが2.0μm以下で
ある帯電ロールにより上記課題を解決したものである。
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、該感光
体を帯電処理する際に該潜像形成手段として上記帯電部
材を用いることで優れた電子写真装置を提供する。
は、直流電圧あるいは交流電圧を重畳した電圧等いずれ
も使用可能である。
1、2に示す。
真装置(複写機)の一例の概略構成図を図3に示す。帯
電ロールは、直流電圧あるいは直流電圧と交流電圧の重
畳電圧を印加する芯金(2a)、弾性層(2b)および
表面層(被覆層)(2c)からなり、必要に応じて、弾
性層(2b)と表面層(2c)の間に中間層(2d)が
設けられる。
分散成分γs d<30mN/m,極性成分(水素結合成分
を含む)γs p<20mN/mであり、かつ、表面の十点
平均粗さRzが2.0μm以下であれば、耐久により表
面が汚損されないため融着が起こらず帯電は安定する。
なお、表面自由エネルギーに関しては協和界面科学
(株)発行の表面自由エネルギー解析ソフトウェアEG
−11型の取扱説明書等の文献を参考にした。
より表面が汚損されるため、帯電ロールの抵抗が上昇し
被帯電体の表面電位が低下する。特に低湿環境下では汚
損物質の抵抗値が高くなり、さらなる帯電不良を発生す
る。
材表面に付着した汚損物質が被帯電体に移行し潜像が乱
れる。特に高湿環境下では汚損物質の抵抗が低くなり、
いわゆる画像流れという問題を発生し易い。
面自由エネルギーを制御しても、耐久により表面が汚損
されるため、帯電ロールの抵抗が上昇し被帯電体の表面
電位が低下する。特に低湿環境下では汚損物質の抵抗値
が高くなり、さらなる帯電不良を発生する。
は、例えば、スチレン系、オレフィン系、塩ビ系、ウレ
タン系、エステル系、アミド系等の熱可塑性エラストマ
ーを用いることができる。一般的には、抵抗をコントロ
ールするため上記熱可塑性エラストマーに導電性充填剤
を添加した形で使用する。スチレン系の熱可塑性エラス
トマーとしてはスチレン−エチレン・ブチレン−オレフ
ィン共重合樹脂が挙げられ、オレフィン系のものとして
はポリエチレンが挙げられ、アミド系のものとしてはポ
リアミド−ポリエーテル共重合樹脂が挙げられる。
為に配合される弗素樹脂としては、ポリテトラフルオロ
エチレン(PTFE)、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(PFA)、
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(FEP)、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(EPE)、テトラフルオロエチレン−エチ
レン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエ
チレン(PCTFE)、クロロトリフルオロエチレン−
エチレン共重合体(ECTFE)、ポリビニリデンフル
オライド(PVDF)、ポリビニルフルオライド(PV
F)等が挙げられる。
添加量は熱可塑性エラストマー100質量部に対し好ま
しくは10質量部〜50質量部、より好ましくは10〜
40質量部の範囲とする。添加量が10質量部未満で
は、γs d及びγs pが所望の値に迄下がらず、帯電部材面
のトナー汚染などの汚損や被帯電体面のトナー融着等の
汚損の防止効果が充分でなく、50質量部を越えると、
表面層すなわち帯電部材の表面層がもろくなり破損し易
くなる、あるいは表面層としてのチューブの成形が困難
になる。具体的には、チューブの表面粗度が大きくなる
などの問題が生じ好ましくない。さらに、該弗素樹脂は
粉体抵抗値が非常に高く50質量部を越える添加では表
層の抵抗を中抵抗領域に合わせるのが困難になり、表層
の抵抗が高いために帯電不良になり易いので好ましくな
い。
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。
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
で圧接させて配設したロール体(帯電ロール)で、感光
ドラム1の回転に従動回転する。
あり、この電源から帯電ロール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。
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。
する。
系の樹脂(スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン
共重合樹脂、商品名 ダイナロン、JSR社製)100
質量部、ポリエチレン(商品名 ペトロセン、東ソ−社
製)20質量部、カーボンブラック(商品名 トーカブ
ラック、東海カーボン社製)30質量部、酸化マグネシ
ウム10質量部、ステアリン酸カルシウム1質量部、及
びポリテトラフルオロエチレン(商品名 ルブロン、ダ
イキン工業社製)30質量部をV型ブレンダーで数分間
混合した。次に、加圧式ニーダーを用いて190℃で1
0分間溶融混練した。更に、冷却後、粉砕機で粉砕し、
単軸押出し機でペレット化した。
状に押出し、適温の水にて冷却し引き取った。このよう
にして、外径約11mm、厚さ250μmの表層チュー
ブを得た。
て、ポリウレタン系樹脂(商品名 クラミロン、クラレ
社製)100質量部、カーボンブラック(ケッチェンブ
ラックEC)17質量部、酸化マグネシウム10質量部
及びステアリン酸カルシウム1質量部を、表面層用材料
と同様の工程でペレット化した。
状に押出し、適温の水にて冷却し引き取った。このよう
にして、外径約11mm、厚さ400μmの中層チュー
ブを得た。
外径11.5mmのホース状の発泡弾性体(EPDMゴ
ム)に、加硫剤と発泡剤を配合し、混合したものを押出
し成形機によりホース状に成形し、加硫缶内で発泡させ
たものを長さ225mmに切ったものに径5mm、長さ
260mmの芯金(金属層)を挿入した。
mmに切断したものを、チューブ被覆装置により被覆
し、発泡弾性体層に圧密着させた。
記の表層チューブを長さ230mmに切断し、先の中層
チューブ被覆時の芯金配置を上下逆転させて、チューブ
被覆装置により被覆して帯電部材を作製した。協和界面
科学(株)製接触角計CA−X型を使用し、液体試料と
して、水、よう化メチレン、エチレングリコールを使用
した液滴法にて接触角を測定し、拡張Fowkesの理
論により、帯電部材表面層の表面自由エネルギーの成分
値を求めたところ、γs d=26.8mN/m,γs p=
0.0mN/mであった。表面粗さは、JIS B06
01に記載されている十点平均粗さであり、Rz=1.
80μmであった。
リンター、キャノン社製レーザージェット4000)の
一次帯電器に取付け、高温高湿環境で間欠耐久を行なっ
たところ1万枚を過ぎても帯電不良等を発生せず良好な
画像が得られた。
て画像を出力し、目視により出力画像の画質を評価した
結果、全く異常が認められなかった。結果を表1に示
す。
の樹脂(ポリアミド−ポリエーテル共重合樹脂、商品名
ペバックス、東レ社製)100質量部、カーボンブラ
ック(商品名トーカブラック、東海カーボン社製)30
質量部、酸化マグネシウム10質量部、ステアリン酸カ
ルシウム1質量部、及びポリテトラフルオロエチレン
(商品名ルブロン、ダイキン工業社製)20質量部をV
型ブレンダーで数分間混合した。次に、加圧式ニーダー
を用いて190℃で10分間溶融混練した。更に、冷却
後、粉砕機で粉砕し、単軸押出し機でペレット化した。
状に押出し、適温の水にて冷却し引き取った。このよう
にして、外径約11mm、厚さ250μmの表層チュー
ブを得た。
て、ポリウレタン系樹脂(商品名 クラミロン、クラレ
社製)100質量部、カーボンブラック(ケッチェンブ
ラックEC)17質量部、酸化マグネシウム10質量部
及びステアリン酸カルシウム1質量部を、表面層用材料
と同様の工程でペレット化した。
状に押出し、適温の水にて冷却し引き取った。このよう
にして、外径約11mm、厚さ400μmの中層チュー
ブを得た。
外径11.5mmのホース状の発泡弾性体(EPDMゴ
ムに、加硫剤と発泡剤を配合し、混合したものを押出し
成形機によりホース状に成形し、加硫缶内で発泡させた
ものを長さ225mmに切ったものに径5mm、長さ2
60mmの芯金(金属層)を挿入した。
mmに切断したものを、チューブ被覆装置により被覆
し、発泡弾性体層に圧密着させた。
記の表層チューブを長さ230mmに切断し、先の中層
チューブ被覆時の芯金配置を上下逆転させて、チューブ
被覆装置により被覆して帯電部材を作製した。実施例1
と同様な方法で帯電部材表面層の表面自由エネルギーの
成分値を求めたところ、γs d=17.0mN/m,γ s p
=18.1mN/mであった。十点平均粗さRzは1.
51μmであった。
プリンター、キャノン社製レーザージェット4000)
の一次帯電器に取付け、高温高湿環境で間欠耐久を行な
ったところ1万枚を過ぎても帯電不良等を発生せず良好
な画像が得られた。
て画像を出力し、目視により出力画像の画質を評価した
結果、全く異常が認められなかった。結果を表1に示
す。
層用材料として、スチレン系の樹脂(スチレン−エチレ
ン・ブチレン−オレフィン共重合樹脂、商品名 ダイナ
ロン、JSR社製)100質量部、ポリエチレン(商品
名 ペトロセン、東ソ−社製)20質量部、カーボンブ
ラック(商品名 デンカブラック、電気化学工業社製)
30質量部、酸化マグネシウム10質量部、ステアリン
酸カルシウム1質量部、及びポリテトラフルオロエチレ
ン(商品名 ルブロン、ダイキン工業社製)60質量部
をV型ブレンダーで数分間混合した。次に、加圧式ニー
ダーを用いて190℃で10分間溶融混練した。更に、
冷却後、粉砕機で粉砕し、単軸押出し機でペレット化し
た。
状に押出し、適温の水にて冷却し引き取った。このよう
にして、外径約11mm、厚さ250μmの表層チュー
ブを得た。
mmに切断したものを、チューブ被覆装置により被覆
し、発泡弾性体層に圧密着させた。
記の表層チューブを長さ230mmに切断し、先の中層
チューブ被覆時の芯金配置を上下逆転させて、チューブ
被覆装置により被覆して帯電ロールを作製した。実施例
1と同様な方法で帯電ロール表面層の表面自由エネルギ
ーの成分値を求めたところ、γs d=25.4mN/m,
γs p=0.0mN/mであった。十点平均粗さRzは
1.77μmであった。
プリンター、キャノン社製レーザージェット4000)
の一次帯電器に取付け、高温高湿環境で間欠耐久を行な
ったところ1万枚を過ぎても帯電不良等を発生せず良好
な画像が得られた。
て画像を出力し、目視により出力画像の画質を評価した
結果、殆ど異常が認められなかったが、帯電ロール汚損
に起因する画像不良がハーフトーン画像でのみ確認され
た。結果を表1に示す。
系の樹脂(スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン
共重合樹脂、商品名 ダイナロン、JSR社製)100
質量部、カーボンブラック(商品名 トーカブラック、
東海カーボン社製)30質量部、酸化マグネシウム10
質量部、及びステアリン酸カルシウム1質量部をV型ブ
レンダーで数分間混合した。次に、加圧式ニーダーを用
いて190℃で10分間溶融混練した。更に、冷却後、
粉砕機で粉砕し、単軸押出し機でペレット化した。
状に押出し、適温の水にて冷却し引き取った。このよう
にして、外径約11mm、厚さ250μmの表層チュー
ブを得た。
mmに切断したものを、チューブ被覆装置により被覆
し、発泡弾性体層に圧密着させた。
記の表層チューブを長さ230mmに切断し、先の中層
チューブ被覆時の芯金配置を上下逆転させて、チューブ
被覆装置により被覆して帯電ロールを作製した。実施例
1と同様な方法で帯電ロール表面層の表面自由エネルギ
ーの成分値を求めたところ、γs d=34.7mN/m,
γs p=0.0mN/mであった。十点平均粗さRzは
2.49μmであった。
プリンター、キャノン社製レーザージェット4000)
の一次帯電器に取付け、高温高湿環境で間欠耐久を行な
ったところ1万枚を過ぎても帯電不良等を発生せず良好
な画像が得られた。
て画像を出力し、目視により出力画像の画質を評価した
結果、殆ど異常が認められなかったが、帯電ロール汚損
に起因する画像不良がハーフトーン画像でのみ確認され
た。結果を表1に示す。
層用材料として、スチレン系の樹脂(スチレン−エチレ
ン・ブチレン−オレフィン共重合樹脂、商品名 ダイナ
ロン、JSR社製)100質量部、ポリエチレン(商品
名 ペトロセン、東ソ−社製)20質量部、カーボンブ
ラック(商品名 デンカブラック、電気化学工業社製)
30質量部、酸化マグネシウム10質量部、及びステア
リン酸カルシウム1質量部をV型ブレンダーで数分間混
合した。次に、加圧式ニーダーを用いて190℃で10
分間溶融混練した。更に、冷却後、粉砕機で粉砕し、単
軸押出し機でペレット化した。
状に押出し、適温の水にて冷却し引き取った。このよう
にして、外径約11mm、厚さ250μmの表層チュー
ブを得た。
mmに切断したものを、チューブ被覆装置により被覆
し、発泡弾性体層に圧密着させた。
記の表層チューブを長さ230mmに切断し、先の中層
チューブ被覆時の芯金配置を上下逆転させて、チューブ
被覆装置により被覆して帯電ロールを作製した。実施例
1と同様な方法で帯電ロール表面層の表面自由エネルギ
ーの成分値を求めたところ、γs d=36.0mN/m,
γs p=0.0mN/mであった。十点平均粗さRzは
2.58μmであった。
プリンター、キャノン社製レーザージェット4000)
の一次帯電器に取付け、高温高湿環境で間欠耐久を行な
ったところ10万枚を過ぎたところで帯電ロールの汚損
に起因した帯電不良が発生した。結果を表1に示す。
層用材料として、アミド系の樹脂(ポリアミド−ポリエ
ーテル共重合樹脂、商品名 ペバックス、東レ社製)1
00質量部、カーボンブラック(商品名デンカブラッ
ク、電気化学工業社製)30質量部、酸化マグネシウム
10質量部、及びステアリン酸カルシウム1質量部をV
型ブレンダーで数分間混合した。次に、加圧式ニーダー
を用いて190℃で10分間溶融混練した。更に、冷却
後、粉砕機で粉砕し、単軸押出し機でペレット化した。
状に押出し、適温の水にて冷却し引き取った。このよう
にして、外径約11mm、厚さ250μmの表層チュー
ブを得たが、力学強度が低かった。
mmに切断したものを、チューブ被覆装置により被覆
し、発泡弾性体層に圧密着させた。
記の表層チューブを長さ230mmに切断し、先の中層
チューブ被覆時の芯金配置を上下逆転させて、チューブ
被覆装置により被覆して帯電ロールを作製した。実施例
1と同様な方法で帯電ロール表面層の表面自由エネルギ
ーの成分値を求めたところ、γs d=10.1mN/m,
γs p=27.2mN/mであった。十点平均粗さRzは
2.43μmであった。結果を表1に示す。
プリンター、キャノン社製レーザージェット4000)
の一次帯電器に取付け、高温高湿環境で間欠耐久を行な
ったところ1000枚を過ぎたところで帯電ロールの汚
損に起因した帯電不良が発生した。
を行う帯電ロールにおいて、該帯電ロールの表面層の表
面自由エネルギーの成分値が、γs d<30mN/m,γ
s p<20mN/mであり、かつ、表面の十点平均粗さが
2.0μm以下である帯電ロールを用いることで、電子
写真装置で帯電ロールのトナー融着等に起因する画像不
良をなくすことが可能となった。
例の概略構成図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 被帯電体に接触し、電圧を印加して帯電
を行う帯電ロールにおいて、該帯電ロールの表面層の表
面自由エネルギーの成分値が、γs d<30mN/m,γ
s p<20mN/mであり、かつ、表面の十点平均粗さが
2.0μm以下であることを特徴とする帯電ロール。 - 【請求項2】 該表面層が導電性充填剤を含有する熱可
塑性エラストマーの押出し成形チューブからなる請求項
1に記載の帯電ロール。 - 【請求項3】 該熱可塑性エラストマーがスチレン系、
オレフィン系及びアミド系熱可塑性エラストマーからな
る群から選ばれる請求項2に記載の帯電ロール。 - 【請求項4】 該押出し成形チューブが弗素樹脂10質
量部〜50質量部と該熱可塑性エラストマー100質量
部からなる請求項2に記載の帯電ロール。 - 【請求項5】 該押出し成形チューブが弗素樹脂10質
量部〜40質量部と該熱可塑性エラストマー100質量
部からなる請求項2に記載の帯電ロール。 - 【請求項6】 該弗素樹脂がポリテトラフルオロエチレ
ンである請求項4または5に記載の帯電ロール。 - 【請求項7】 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、該感光体を帯電処理す
る際に該潜像形成手段として請求項1〜6のいずれかに
記載の帯電ロールを用いることを特徴とする電子写真装
置。
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