JP3115198B2 - 帯電部材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザービームプリン
タ、複写機等の電子写真法による画像形成装置に用いら
れる帯電部材に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、複写機、レーザービームプリンタ、
ファクシミリ等の電子写真法による画像形成装置に用い
られている各種帯電部材、例えば、現像帯電用ローラ、
転写帯電用ローラ、一次帯電用ローラなどは、そのほと
んだが再利用されずに廃棄されている。わずかに金属製
ローラだけは再利用が試みられており、例えば、洗浄溶
剤中に浸漬してブラシ等の洗浄部材でローラの外周面の
汚れを洗い落とす方法が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】最近、エコロジー（地
球環境を酷使したり、汚染したりせず、地球環境に優し
く共存していく考え）が全世界的に広がりを見せてい
る。しかしながら、上記電子写真装置に備えられる各種
帯電用ローラは、ほとんどが再利用されずに廃棄されて
いる。そのため、地球資源の節約、環境保護という面に
おいてはやや問題があった。

【０００４】また、上記電子写真装置に備えられる各種
帯電用ローラは、合成樹脂や合成ゴム等からなるものが
大部分を占めており、上記従来技術で述べた金属製ロー
ラの洗浄方法は、次に述べる（イ）および（ロ）等の理
由から、合成樹脂や合成ゴムからなるローラの洗浄方法
として、そのまま使用することはできない。

【０００５】（イ）合成樹脂や合成ゴムは、洗浄溶剤に
よって溶解したり、クラックが発生し、電気抵抗、硬
度、表面粗さ、真円度、真直度、滑り性（摩擦係数）等
のこの種のローラに要求される各種機能が損なわれる恐
れがある。

【０００６】（ロ）この種のローラは、単一の材料を用
いた単層構成のものだけではなく、２種類以上の材料を
積層した多層構成のものが多く用いられている。多層ロ
ーラの場合、ローラの端部から洗浄溶剤が染み込む恐れ
があって表面層の材料の耐溶剤性のみだけでなく、内側
の材料の耐溶剤性にも注意を払う必要がある。このた
め、使用する洗浄溶剤の種類が限定されてしまう上、各
層間の接着力が低下する恐れもある。

【０００７】また、各種帯電用ローラの電気特性が使用
中に低下し、再利用するために十分な電気特性を示さな
いという問題があった。各種帯電用ローラの電気特性の
低下は、放電により発生するオゾン等の影響による帯電
用ローラ表面の劣化や被帯電体との接触による磨耗等が
考えられる。

【０００８】また、上記のように電気特性の低下した各
種帯電用ローラを洗浄等の手段無しに再利用すると、表
面の汚れに起因する帯電ムラが発生するという問題があ
った。この問題は低温、低湿環境において発生する。

【０００９】そのためには、表面層を取り変えて新しく
するという考えがあるが、表面層を剥離する場合には、
剥離が困難であったり手間がかかる。また無理に剥離す
ると、下層を損傷したりして電気特性が低下してしまう
恐れがあるという問題があった。

【００１０】本発明の目的は、上記のような問題点が起
こらず、表面層の剥離が容易にできる帯電部材の提供に
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の帯電部材
が、多層構成であり、表面層が半導電性チューブからな
り、該半導電性チューブの片端あるいは両端の長さが下
層より長く、かつ該半導電性チューブの長くした端部に
切り欠きを１箇所もしくは２箇所以上設けたことを特徴
とする帯電部材である。

【００１２】また、上記半導電性チューブの該切り欠き
部を、該下層より１ｍｍ以上外側に設けたことを特徴と
する帯電部材である。

【００１３】また、上記半導電性チューブの該切り欠き
部の長さが２ｍｍ以上であることを特徴とする帯電部材
である。

【００１４】また、上記帯電部材がローラ形状であるこ
とを特徴とする帯電部材である。

【００１５】上記帯電部材に印加する電圧としては、直
流電圧、直流電圧と振動電圧（例えば交流電圧）の重畳
電圧等いずれも使用可能である。

【００１６】本発明は電子写真装置に用いられる帯電用
ローラの再利用を行なうに当たって有効な形状である。
電子写真装置に用いられる帯電用ローラは使用中にトナ
ー等が表面に付着したり、あるいは表面が劣化したり磨
耗したりする。そして、このような表面上の原因で帯電
ムラが発生するという問題がある。表面の汚れについて
は洗浄でも除去できる場合があるが、表面の劣化あるい
は磨耗については洗浄では除去不可能である。本発明は
上述の問題を抱える帯電用ローラに、該帯電ローラの表
面層の半導電性チューブに切り欠き部を設けることで、
再生時に該半導電性チューブを剥離するきっかけが得ら
れ、剥離を容易にするものである。さらに剥離した該帯
電ローラに半導電性チューブを同様に被覆し表面層を再
度形成することにより帯電部材としての電気特性を回復
し、帯電用ローラとして再利用することが可能となる。

【００１７】次に本発明の帯電部材の概略構成について
説明する。

【００１８】本発明の帯電部材２は、図１あるいは図３
（Ａ）（Ｂ）に示すようにローラ形状であり、導電性芯
金２ａと、その外周に一体に形成された導電性弾性層２
ｂと、必要に応じて該導電性弾性層の外周に形成された
抵抗制御層２ｄ、保護層２ｃと、その外周に形成された
チューブ層２ｆとから構成されている。

【００１９】本発明に従う帯電部材を用いた接触帯電装
置を像担持体の一次帯電手段とした電子写真装置（レー
ザービームプリンタ）の一例の概略構成図を図１に示し
た。

【００２０】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、矢印の
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。

【００２１】２は接触帯電部材であり、本例は感光ドラ
ム１面のドラム母線方向に並行して所定の押圧力で圧接
させて配置したローラ体（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。

【００２２】本例の帯電ローラ２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）
に、弾力性と導電性を付与する導電性弾性層（２ｂ）を
形成する。また、必要に応じてその上に帯電部材の抵抗
を制御する抵抗制御層（２ｄ）を、さらに導電性弾性層
の外側あるいは抵抗制御層を設けた場合はその外側に保
護層（２ｃ）を設けてもよい。その外側にチューブ層
（２ｆ）が被覆された構成である。前述の帯電ローラ２
の導電性弾性層２ｂ、抵抗制御層２ｄ、保護層２ｃ、チ
ューブ層２ｆについては後述する。

【００２３】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の導電性芯金（軸体）
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の表面が所定の電位に接触帯電式で帯電処理され
る。

【００２４】帯電ローラ２に対する電圧は、直流電圧の
みの場合と直流電圧に交流電圧のような振動電界を重畳
する場合とがある。均一な帯電処理という面では振動電
界を重畳した場合の方が有利である。

【００２５】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の周囲には、原稿の画像
情報に応じて露光し静電潜像を形成する不図示の露光手
段４、静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成す
る現像装置５、給紙カセット６から供給された転写材Ｐ
に感光ドラム上のトナー像を転写する転写帯電器７、転
写後の感光ドラム１上の残留トナーを除去するクリーニ
ング装置９、次の一次帯電に備え、感光ドラム１上の電
荷を除去する不図示の前露光手段１０が配置されてい
る。さらに転写帯電器７の下流側には、転写材Ｐ上に転
写されたトナー像を転写材Ｐに定着する定着装置８が配
置されている。

【００２６】本発明に用いられる導電性芯金２ａは、
鉄、銅、ステンレス、アルミニウム、ニッケルなどの金
属材料の丸棒を用いることができる。さらに、これらの
金属表面に防錆や耐傷性付与を目的としてメッキ処理を
施しても構わないが、導電性を損なわないことが必要で
ある。

【００２７】帯電ローラ２において、導電性弾性層２ｂ
は被帯電体としての感光ドラム１に対する給電と、帯電
ローラ２の感光ドラム１に対する良好な均一密着性を確
保するために適当な導電性と弾性を持たせてある。ま
た、帯電ローラ２と感光ドラム１の均一密着性を確保す
るために導電性弾性層２ｂを研磨によって中央部を一番
太く、両端部に行くほど細くなる形状、いわゆるクラウ
ン形状に形成することも多い。一般に使用されている帯
電ローラ２が、芯金２ａの両端部に所定の押圧力を与え
て感光ドラム１と当接されているので、中央部の押圧力
が小さく、両端部ほど大きくなっているために、帯電ロ
ーラ２の真直度が十分であれば問題ないが、十分でない
場合には中央部と両端部に対応する画像に濃度ムラが生
じてしまう場合がある。クラウン形状はこれを防止する
ために形成する。

【００２８】導電性弾性層２ｂの導電性はゴム等の弾性
材料中にカーボンブラック等の導電剤を添加することに
より調整される。弾性はプロセス油、可塑剤等の添加に
より調整される。導電性弾性層２ｂの具体的弾性材料と
しては、例えば、天然ゴムやＥＰＤＭ、ＳＢＲ、シリコ
ンゴム、ウレタンゴム、ＩＲ、ＢＲ、ＮＢＲ、ＣＲ等の
合成ゴム、さらにはポリアミド樹脂、ポリウレタン樹
脂、シリコン樹脂等の樹脂も挙げられる。また、前述の
弾性材料の発泡体を導電性弾性層２ｂに用いてもよい。

【００２９】抵抗制御層２ｄは帯電部材の抵抗を制御す
るために設けることが多い。抵抗制御層２ｄの具体的材
料としては、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ
素樹脂、シリコン樹脂等の樹脂、さらにはエピクロルヒ
ドリン、ウレタンゴム、クロロプレン、アクリロニトリ
ル系ゴム等が挙げられる。抵抗制御層２ｄにもカーボン
ブラックや酸化スズ、酸化チタン等の導電剤を分散させ
ることが多い。

【００３０】保護層２ｃは導電性弾性層２ｂ中の可塑剤
等の帯電ローラ表面へのブリードアウトを防止するため
に設けることが多い。保護層の具体的な材料としては、
ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、シリ
コン樹脂等の樹脂、さらにはエピクロルヒドリン、ウレ
タンゴム、クロロプレン、アクリロニトリル系ゴム等が
挙げられる。保護層にも適度な導電性を持たせるため
に、カーボンブラックや酸化スズ、酸化チタン等の導電
剤を分散させることが多い。また、チューブ形状として
もよい。

【００３１】チューブ層２ｆは、カーボンブラック、カ
ーボングラファイトのような導電性粒子や、導電性酸化
チタン、導電性酸化亜鉛、導電性酸化錫等の導電性金属
酸化物あるいはアルカリ金属塩およびアンモニウム塩等
を含有した合成樹脂を用いることができる。

【００３２】チューブ層２ｆに用いられる合成樹脂とし
ては、ナイロン１２、ＰＦＡ（４フッ化エチレン−パー
フルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂）、ＰＶＤ
Ｆ（ポリフッ化ビニリデン）、ＦＥＰ（４フッ化エチレ
ン−６フッ化プロピレン共重合樹脂）、さらにはポリス
チレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリ
ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系等の熱可塑
性エラストマーが挙げられる。

【００３３】チューブ層２ｆは熱収縮性チュ一ブで形成
してもよいし、非熱収縮性チューブで形成してもよい。

【００３４】また、チューブ層２ｆの体積抵抗率は１０
⁴ 〜１０¹²Ωｃｍの範囲であることが好ましい。

【００３５】また、チューブ層２ｆの肉厚は、３〜２０
００μｍ程度、好ましくは３〜５００μｍ程度である。

【００３６】チューブ層２ｆに切り欠き部２１を設ける
方法としては、プレス法や超音波カッターによる方法な
どが挙げられる。熱収縮性チューブの場合に熱収縮前あ
るいは熱収縮後に切り欠き部２１を設けてよいが、非熱
収縮性チューブの場合には表面層として被覆した後に切
り欠き部２１を設けた方がよい。また、表面層として被
覆する前であれば、プレス法や超音波カッターによる方
法どちらを用いてもよいが、表面層として被覆した後で
あれば、超音波カッターによる方法を用いる方がよい。

【００３７】チューブ層２ｆの切り欠き部２１について
は、下層上に切り欠き部２１が形成されると、チューブ
層２ｆに欠陥が生じたのと同じ状況になり、帯電ムラの
原因となる恐れがあるため、チューブ層２ｆの切り欠き
部２１と下層端部との距離（ａ）を１ｍｍ以上に設定す
ることが好ましい。（図２（Ａ）） また、切り欠き部２１の長さが短か過ぎると剥離しにく
くなるので、切り欠き部２１の長さ（ｂ）は２ｍｍ以上
であることが好ましい。（図２（Ａ）） また、切り欠き部２１は図２（Ｂ）で示すようにミシン
目状（破線状）でもよく、表面層を剥離するきっかけ部
となれば形状は構わない。

【００３８】本発明のような構成の帯電部材とすること
で、表面層の半導電性チューブの剥離を容易にする。さ
らに剥離した帯電ローラに半導電性チューブを被覆し再
度表面層を形成することにより帯電部材としての電気特
性も回復し、新品の帯電部材とほぼ同等の出力画像品質
を得ることができ、再利用も可能となる。

【００３９】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００４０】（実施例１）下記の要領で本発明に従う帯
電部材としての帯電ローラ２を作製した。

【００４１】 ＳＢＲ １ＯＯ重量部 導電性カーボンブラック ３０重量部 酸化亜鉛 ５重量部 脂肪酸 ２重量部 以下の材料を６０℃に調節した密閉型ミキサーにて１０
分間混練した後、ＳＢＲ１ＯＯ重量部に対してナフテン
系オイル２０重量部を加え、２０℃に冷却した密閉型ミ
キサーで２０分間混練し、原料コンパウンドを調製す
る。さらに原料ゴムのＳＢＲ１ＯＯ重量部に対し加硫剤
として硫黄Ｏ．５重量部、加硫促進剤としてチアゾール
系１重量部およびチウラム系１重量部を原料コンパウン
ドに加え、２０℃に冷却した２本ロール機にて１０分間
混練する。このコンパウンドを用い、φ６ステンレス製
芯金２ａの周囲に外形がφ１２になるようにローラ状に
導電性弾性層２ｂをトランスファー成型にて加硫成型し
た。

【００４２】また、チューブ層２ｆの材料として、 ナイロン１２ １００重量部 導電性カーボンブラック ２０重量部 を溶融混練し、押し出し成型した後、延伸させて熱収縮
前の内径が１５ｍｍ、肉厚２００μｍのチューブを得、
該チューブ端部に長さ４ｍｍの切り込み部２１をプレス
法により１箇所設けた。該チューブ内に先に得た弾性層
２ｂを挿入した後、１ＯＯ℃で２分間加熱し、弾性層２
ｂ上に該チューブを熱収縮により被覆させ弾性層２ｂ端
部よりも片端で５ｍｍ長いチューブ層２ｆを形成し、本
発明に従う帯電ローラ２を得た。

【００４３】この帯電ローラ２を未使用のプロセスカー
トリッジ（商品名；ＥＰ−Ｅトナーカートリッジ（キヤ
ノン株式会社））に組み込んで前記図１に示したような
レーザビームプリンタ「ＬＢＰ−８ＭａｒｋIV（キヤノ
ン株式会社）」の一次帯電器の位置にある帯電ローラ２
として用い、６０００枚の複数枚画像出し耐久試験を行
なった。初期および６ＯＯＯ枚耐久後に得られた画像を
目視にて観察することによって画像の評価を行った。結
果を表１に示す。なお、表中の○は得られた画像が良
好、△は実用可、×は実用不可であることを示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】なお、上記の画像出し耐久試験は、温度２
３．５°Ｃ、湿度５０％（環境１）下および温度１５°
Ｃ、湿度１０％（環境２）下および温度３０℃、湿度８
０％（環境３）下において行った。

【００４６】また耐久後の帯電ローラ２について、切り
込み部からの表層の剥離性についても表１に示す。

【００４７】（実施例２）実施例１において、チューブ
層２ｆに設けた切り込み部２１を超音波カッターでミシ
ン目状に設けた以外は実施例１と同様にして帯電ローラ
２を得、評価を行った。結果を表１に示す。

【００４８】（実施例３）実施例１において、チューブ
層２ｆの片端に切り込み部２１を２箇所設けた以外は実
施例１と同様にして帯電ローラ２を得、評価を行った。
結果を表１に示す。

【００４９】（実施例４）実施例１において、チューブ
層２ｆの両端に切り込み部２１を１箇所ずつ設けた以外
は実施例１と同様にして帯電ローラ２を得、評価を行っ
た。結果を表１に示す。

【００５０】（実施例５）弾性層２ｂは実施例１と同様
に作製し、チューブ層２ｆの材料として、 ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン樹脂） １００重量部 導電性カーボンブラック ２０重量部 を溶融混練し、押し出し成型により内径が１０．５ｍ
ｍ、肉厚２５０μｍのチューブを得た。該チューブ内に
圧縮エアーを吹き込み、チューブの内径を広げながら先
に得た弾性層２ｂを挿入して下層端部よりも片端で５ｍ
ｍ長いチューブ層２ｆを形成し、該チューブ端部に超音
波カッターで長さ３ｍｍの切り込み部２１を１箇所設
け、本発明に従う帯電ローラ２を得た。

【００５１】得られた帯電ローラ２の評価を実施例１同
様に行った。結果を表１に示す。

【００５２】（実施例６）実施例１において弾性層２ｂ
中に使用する原料ゴムおよびカーボンブラックを ＥＰＤＭ １００重量部 導電性カーボンブラック ４０重量部 として、ナフテン系オイルの代わりにパラフィン系オイ
ルを２５重量部とした以外は、実施例１と同様にして弾
性層２ｂを形成し、その上に抵抗制御層２ｄを下記のよ
うにして形成した。

【００５３】抵抗制御層２ｄの材料として、 ポリウレタン樹脂 １ＯＯ重量部 酸化チタン ９０重量部 をメチルエチルケトンの溶媒にて分散溶解して、弾性層
２ｂ上にディッピング法にて塗布して１００μｍの抵抗
制御層２ｄを形成した。また、抵抗制御層２ｄ上に実施
例１と同様にチューブ層２ｆ、切り欠き部２１を形成
し、本発明に従う帯電ローラ２を得、評価を行った。結
果を表１に示す。

【００５４】実施例１〜６の帯電ローラはいずれも、６
０００枚耐久後においても良好な画像が得られた。ま
た、切り欠き部２１からチューブ層２ｆを切り裂くこと
ができ、容易に表面層を剥離することができた。さらに
実施例記載と同様な方法で剥離したローラに再度チュー
ブ層２ｆを被覆することで新品同様な帯電ローラを得る
ことが可能となる。

【００５５】（比較例１）実施例１において、切り欠き
部２１の長さ（ｂ）が１ｍｍである以外は実施例１と同
様にして帯電ローラ２を得、評価を行った。結果を表１
に示す。

【００５６】この帯電ローラーは６０００枚耐久後にお
いても良好な画像が得られたが、表面層を切り欠き部か
ら剥がすため、切り欠き部端部を掴もうと試みたが掴め
ず、容易に表面層を剥離することはできなかった。

【００５７】（比較例２）実施例１において、切り欠き
部２１が５ｍｍで内１ｍｍが弾性層２ｂと重なっている
以外は実施例１と同様にして帯電ローラ２を得、評価を
行った。結果を表１に示す。

【００５８】この帯電ローラは端部で弾性層が見えてお
り、耐久２ＯＯＯ枚で感光ドラムのピンホールが発生
し、切り欠き部に相当する位置においてリークによる横
黒スジ画像が発生して、均一な帯電を行なうことができ
なかった。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
子写真装置に用いられる帯電用ローラの表面層の剥離を
容易にするもので、再利用を可能とし地球資源の節約や
環境保護に貢献する。

【００６０】また、本発明を経て帯電用ローラを再生す
る際には、有機溶剤での洗浄を必要としないため有機溶
剤洗浄によるクラックの発生等が原因となる電気抵抗、
硬度、表面粗さ、真円度、真直度、滑り性（摩擦係数）
等の帯電用ローラに要求される各種機能の損失の危険性
が無くなる。

【００６１】さらに、本発明を経て再生される帯電用ロ
ーラは、電子写真装置における帯電部材としての電気特
性を回復しているので、安定した出力画像品質および耐
久性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にしたがう帯電部材を用いた接触帯電装
置を像担持体の一次帯電手段とした電子写真装置の一例
の概略構成図である。

【図２】本発明の実施例を示す接触式帯電部材の概略図
である。

【図３】本発明に従う他の接触式帯電部材の概略構成図
である。

【符号の説明】

１…被帯電体（感光ドラム） ２…帯電部材としての帯電ローラ、帯電ブレード、帯電
ブロック ２ａ…芯金 ２ｂ…導電性弾
性層 ２ｆ…表面層 ３…電源 ４…露光手段 ５…現像装置 ６…給紙カセット ７…転写帯電器 ８…定着装置 ９…クリーニン
グ装置 １０…前露光装置 Ｐ…転写材２１
…切り欠き部

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−310338（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−149018（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−28860（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−17224（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/02 G03G 15/16 G03G 15/20 F16C 13/00 - 15/00 B65H 5/06 B65H 29/20

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電部材に電圧を印加して、被帯電体面
   を帯電処理する帯電部材で、かつ、該帯電部材は多層構
   成であり、表面層が半導電性チューブからなり、該半導
   電性チューブの片端あるいは両端の長さが下層より長い
   帯電部材において、 該半導電性チューブの長くした端部に切り欠きを１箇所
   もしくは２箇所以上設けたことを特徴とする帯電部材。
2. 【請求項２】 前記半導電性チューブの該切り欠き部
   を、該下層端部より１ｍｍ以上外側に設けた請求項１記
   載の帯電部材。
3. 【請求項３】 前記半導電性チューブの該切り欠き部の
   長さが、２ｍｍ以上である請求項１記載の帯電部材。
4. 【請求項４】 前記帯電部材がローラ形状であることを
   特徴とする請求項１記載の帯電部材。