JP2004086210A - ロングライフ帯電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】　帯電部材の帯電性能の劣化を防いで、長期間にわたり安定で満足のいく一様な帯電特性及び画質を維持すること。
【解決手段】　基材を帯電する装置は、長さ方向に凸形状の表面を有する細長い帯電部材（帯電ロールＣＲ）と、細長い圧力部材（ドラム状受光体Ｐ）とを備え、圧力部材Ｐが、帯電部材ＣＲと圧力係合関係に支持されて帯電部材との間に基材（受光体Ｐの表面の被帯電層等）を受けるニップを形成する。
【選択図】　　　　　図１

Description

　本発明は、電子写真複写機及びプリンタのような画像形成装置における電子写真プロセス及び静電記録プロセスに用いられる感光性材料のような帯電されるべき材料を帯電するための帯電部材に関する。より具体的には、感光性材料及び誘電体材料のような帯電されるべき材料の表面を一様に帯電するために、該帯電されるべき材料の表面上に押しつけられる帯電部材、及び帯電装置に関する。

　電子写真装置において、一様な電荷が感光性材料あるいは誘電体材料のような帯電されるべき材料の表面に付与される。高圧を金属ワイヤに印加することによるコロナの発生を用いて帯電作用を行なう方法が、帯電処理手段として用いられてきた。しかしながら、コロナ帯電方法は、オゾン及び窒素酸化物（ＮＯｘ）のようなコロナにより誘起される生成物が帯電により形成され、感光性材料の表面の性質を変化させて、該感光性材料を劣化させるか、又は、像ぼけを生じさせ、しかも、ワイヤの汚染は画質に望ましくない影響をもたらし、画像の欠落につながる、という点で難点を含む。

　上述の非接触法に加えて、帯電部材を、帯電されるべき材料と接触させるか、又は、接触に近い状態にすることによる接触帯電法がある。接触させるか又は接触に近い状態にする様式の帯電法は、帯電部材に印加される電圧が一般的に低く、形成されるオゾン量が極くわずかであるという利点を有する。しかしながら、３つの主な難点を有する。第１に、前述の接触帯電装置の寿命にわたり、選択された材料の電気的安定性が設定されることである。選択される導電方法の種類により、導電媒体が材料内でドリフトし、帯電部材の電気的性質を時間とともに変化させ、これによって、一様でない帯電を生じ、又は高電圧を帯電部材に印加する高圧電源にストレスを加えることになる。第２の問題は、帯電部材の長さ方向における一様な電荷の達成にある。帯電部材により付与される電荷の一様性は、前述の帯電部材と帯電されるべき部材との間の接触界面の寸法の一様性に大きく影響される。接触式帯電における最後の主な課題は、帯電部材の表面上に生じるトナー及びトナー添加剤の汚染により引き起こされる一様でない帯電を克服することである。

　上記したことを考慮して、本発明の態様は、帯電部材の表面層の汚染により引き起こされる該帯電部材の帯電性能の劣化を防いで、長期間にわたり安定で満足のいく一様な帯電特性及び画質を維持することである。

　本発明のさらに別の態様は、帯電部材と帯電されるべき部材との間の接触界面の幅を一様に維持するための手段を提供することにより、該帯電されるべき部材の一様でない帯電を防ぐことである。

　本発明は、凸形状の表面を有する細長い帯電部材と、細長い圧力部材とを備え、該圧力部材が、前述の帯電部材と圧力係合関係に支持されて帯電部材との間に基材を受けるニップを形成するようになった、基材を帯電する装置を提供する。

　更に、本発明は、凸形状の表面を有する細長い帯電部材と、細長い圧力部材とを備え、該圧力部材が、前述の帯電部材と圧力係合関係に支持されて帯電部材との間に基材を受けるニップを形成するようになった、基材を帯電する装置を有する印刷機を提供する。

　前述の問題を克服するために実現される本発明が次に説明されるが、ここでは、実施例における構成との関係を明確にするために、本発明の各々の構成要素が、後に述べられる実施例における参照番号に対応する構成要素についての符号に括弧を付して示される。本発明を実施例の符号に対応して説明するのは本発明の理解をより深めるためであり、本発明の範囲をその実施例に制限するものではない。

　本発明において、前述したことは、帯電されるべき材料を帯電するために、その被帯電材料の表面上に押しつけられる帯電部材により達成することができる。帯電部材は、以下の条件すなわち、導電性コアと、抵抗制御層として用いられる導電性コア上に形成される導電性弾性層と、汚染物質の蓄積を防ぐために必要とされる表面粗さ及び界面エネルギを提供する導電性弾性層の表面上に形成される表面層とを有する。

　以下の材料は、表面層を形成するための表面層形成樹脂として用いることができ、上述の電子の伝導により導電性を生成するための抵抗制御層及び抵抗制御導電性充填剤としても用いることができる。表面層形成樹脂として、ウレタン、ナイロン、アクリル、エポキシ、フェノール、ポリエステル、ポリエチレン、ポリアミド、ポリイミド、及びポリビニール・ブチラール樹脂を用いることができる。ウレタン樹脂及びナイロン樹脂は好ましい材料である。導電性弾性層のためには、微粉粒子（カーボンブラック、金属酸化物、及び金属）が分散されたゴム、及びシリコン、ウレタン、スチレン・ブタジエン、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンラバー）及びエピクロロヒドリンゴムを用いることができる。エピクロロヒドリンゴム及びウレタンゴムが好ましい。抵抗制御導電性充填剤（フィラー）としては、カーボンブラック、グラファイト、金属酸化物（例えば、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、及び酸化ニッケル）、異なる原子がドープされた金属酸化物（アンチモンがドープされた酸化スズ）及び金属を用いることができる。４．０又はそれより少ないｐＨを有するカーボンブラック、及び酸化スズが好ましい。

　上述の構成を有する本発明の帯電部材を、帯電されるべき材料の表面上に押しつけて、それにより該材料を帯電する。導電性弾性材料は、導電性コアの表面上に形成される。抵抗制御層としても用いられる導電性弾性層は、樹脂と、電子伝導により導電性を生成するための抵抗制御導電性充填剤（フィラー）とを有し、導電性コアと帯電部材の表面との間の抵抗値を制御する。

　本発明を、以下の実施例及び比較例を参照して具体的に説明する。図２は、本発明の実施例１についての、被帯電部材に付与された結果の電荷量（帯電電圧）を縦軸にし帯電部材のサイクル数を横軸にして示す説明的なグラフである。図２において、実施例１に述べられる帯電装置が、図１に示されるように、ドラム状の受光体Ｐに対向して作動状態に置かれる。その受光体Ｐ上に生成された電圧が、低温かつ乾燥した環境（５０度／相対湿度１５％）における作動のもとで７２時間にわたり監視され、実施例１において述べられる帯電部材の回転数に対してプロットされる。点線を用いて示されるデータは、本発明の特徴を含まない、市場で入手可能な他の種類の帯電部材を用いて得られたものである。受光体上に生成された電圧は、長期間にわたり平坦（フラット）に維持することが望ましく、そのことが本発明の帯電部材から得られるデータを示す実線に示されている。

　図１は、本発明の実施例１に係る帯電ロール（帯電部材）ＣＲの断面図を示している。図１において、矢印Ｙａの方向に回転する画像支持体Ｐの表面が、帯電ロールＣＲにより一様に帯電され、次に、ＲＯＳ（ラスタ出力スキャナ：潜像書き込み装置）から発せられるレーザービームＬにより、潜像が潜像書き込み位置Ｑ１で書き込まれる。帯電ロールＣＲは、被帯電材料としての画像支持体Ｐの表面上に押しつけられた帯電部材である。帯電ロールＣＲは凸形状の表面（後述）を有する細長い帯電部材であり、ドラム状受光体Ｐの内側支持体は細長い圧力部材として帯電部材に作用する。そのため、受光体Ｐ及び帯電ロールＣＲは、受光体Ｐが帯電ロールＣＲと圧力係合するように支持されて基材（例えば、受光体Ｐの表面の被帯電層、あるいは、他の被帯電部材又は材料）を受けるニップを形成する。そのニップにおいてほぼ一様な圧力と速度を前記の基材（受光体Ｐの表面層等）に付与する手段を有し、この付与手段は、帯電ロールＣＲを、受光体Ｐと圧力係合してニップを形成するように撓ませる荷重付与手段を含む。帯電ロールＣＲは、受光体Ｐと回転可能に接触するように支持する手段によって支持される。帯電ロールＣＲは、導電性コア１と、導電性コア１の表面上に形成された導電性弾性層２と、要求される表面仕上げと界面エネルギとを提供する表面層３とを備える。導電性弾性層２は、導電性コア１の表面上に形成される抵抗制御層としても用いられる。抵抗制御層として用いられる導電性弾性コア２は、樹脂と、電子伝導により導電性を生成する抵抗制御導電性充填剤（フィラー）とを有し、導電性コア１と帯電部材の表面（表面層３の表面）との間の抵抗値を制御する。

　図１に示される実施例１の帯電ロールＣＲは、以下に説明するように製造される。導電性エラストマがφ８ｍｍのコア金属に鋳造（キャスト）されて、４ｍｍの厚さを有する成形品が得られた。この成形品は、ＪＩＳ−Ａ法による硬度値５０、及び、４〜５の対数オーム・ｃｍ（１０^4-〜１０⁵オーム・ｃｍ）の体積抵抗率を有する。次に、導電性弾性ロール体が、心なし研削処理を用いて研削され、その結果、その導電性弾性ロールは、長さ方向においてその中央部分の直径が両端より０．１２ｍｍだけ大きく（厚く）された（これによって帯電ロールＣＲは凸形状の表面を有する形状にされた）。次に、ロールコータ（ロール形状の塗膜形成装置）により、表面層３がコア１上の導電性弾性層２に塗布され、乾燥されて８μｍの厚さの塗膜が形成された。前述の表面層は、コア形状の導電性弾性ロールの研削処理において生成された溝を埋めることを可能にする。さらに、低い界面エネルギの表面を帯電部材の外径上に与える目的を有する。

　帯電ロールをＸＥＲＯＸ（登録商標）コーポレイションにより供給されるカラーコピー機ＤＯＣＵＣＯＬＯＲ（登録商標）１２に組み立てた状態で、５００グラムの力を帯電部材の各端部に加えて、該部材を、帯電されるべき受光体装置に対して押しつけた。印刷抵抗試験が行なわれ、感光性材料とのニップ形成特性は満足できるものであり、帯電ロールＣＲの１，０００，０００回の回転の後でさえも、はっきりしたフルカラーの画像を得ることができ、帯電又は漏れのむら、及び状況の変化により引き起こされた画像密度の変動に起因する画質の欠陥は見られなかった。実施例１の帯電部材（帯電ロールＣＲ）と被帯電部材（受光体Ｐ）とによって生成されたニップの均一が図５に示される。

［第１比較例としての例２］
　例２の帯電ロールは実施例１と同一の方法で製造されるが、研削処理は行なわれない。例２の帯電ロールは、長さ方向において、両端より中央部分が０．１０ｍｍだけ大きな直径を有する。

　例２に述べられた帯電ロールがＸＥＲＯＸ（登録商標）コーポレイションにより供給されるカラーコピー機ＤＯＣＵＣＯＬＯＲ（登録商標）１２に組み立てられた状態で、５００グラムの力を帯電部材の各端部に加えて、該部材を、帯電されるべき受光体装置に対して押しつけた。印刷抵抗試験が行なわれ、帯電ロールと感光性材料とのニップの形成特性が図４に示される。ニップの幅は、中心が両端よりわずかに小さくなることが見出され、そのため、一様でないハーフトーン出力をもたらした。

［第２比較例としての例３］
　例３の帯電ロールは実施例１と同一の方法で製造されるが、研削処理は行なわれない。例３の帯電ロールは、両端部の直径と等しい中央部の直径を有する。

　例３に述べられた帯電ロールがＸＥＲＯＸ（登録商標）コーポレイションにより供給されるカラーコピー機ＤＯＣＵＣＯＬＯＲ（登録商標）１２に組み立てられた状態で、５００グラムの力を帯電部材の各端部に加えて、該部材を、帯電されるべき感光体装置に対して押しつけた。印刷抵抗試験が行なわれ、感光性材料とのニップ形成特性が図３に示される。ニップの幅は、中心が、両端より大幅に小さいことが見出され、一様でないハーフトーン出力をもたらした。

　本発明の実施例が具体的に説明されたが、本発明は該実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において、様々に修正することができる。例えば、本発明は、さらに、摩擦式、接触式帯電に加えて、非接触様式において、帯電されるべき部材の非常に近くに保持される帯電ロールに適用することができる。

本発明の実施例１における帯電ロール（帯電部材）の断面図である。 実施例１と表示された本発明の帯電装置により印加された電圧の安定性を示す説明的な表である。 帯電部材と被帯電部材との間で発生させられたニップの幅を示す。 帯電部材と被帯電部材との間で発生させられたニップの幅を示す。 本発明の帯電部材と被帯電部材との間で発生させられたニップの幅を示す。

符号の説明

　１　導電性コア
　２　導電性弾性層
　３　表面層
　ＣＲ　帯電ロール
　Ｐ　受光体（被帯電部材）

Claims (4)

1. 　基材を帯電するための装置であって、
   　凸形状の表面を有する細長い帯電部材と、細長い圧力部材とを備え、
   　前記圧力部材は、前記帯電部材と圧力係合するように支持されて該帯電部材との間に前記基材を受けるニップを形成している、
   　ことを特徴とする装置。
2. 　請求項１に記載の装置において、
   　前記ニップにおいてほぼ一様な圧力と速度を前記基材上に付与する手段を更に備え、該付与手段は、前記帯電部材を、前記圧力部材と圧力係合して前記ニップを形成するように撓ませる荷重付与手段を含み、
   　更に、前記帯電部材を前記圧力部材と回転可能に接触するように支持する手段を含む
   　ことを特徴とする装置。
3. 　基材を帯電するための装置を有する印刷機であって、
   　凸形状の表面を有する細長い帯電部材と、細長い圧力部材とを備え、
   　前記圧力部材は、前記帯電部材と圧力係合するように支持されて該帯電部材との間に前記基材を受けるニップを形成している、
   　ことを特徴とする印刷機。
4. 　請求項３に記載の印刷機において、
   　前記ニップにおいてほぼ一様な圧力と速度を前記基材上に付与する手段を更に備え、該付与手段が、前記帯電部材を、前記圧力部材と圧力係合して前記ニップを形成するように撓ませる荷重付与手段を含み、
   　更に、前記帯電部材を前記圧力部材と回転可能に接触するように支持する手段を含む
   　ことを特徴とする印刷機。

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