JP3452229B2 - 帯電部材及び帯電装置 - Google Patents

帯電部材及び帯電装置

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JP3452229B2
JP3452229B2 JP22179695A JP22179695A JP3452229B2 JP 3452229 B2 JP3452229 B2 JP 3452229B2 JP 22179695 A JP22179695 A JP 22179695A JP 22179695 A JP22179695 A JP 22179695A JP 3452229 B2 JP3452229 B2 JP 3452229B2
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善友 増田
康 井上
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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、トナーの付着によるトナー像の形成、紙等への記録
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、高速性、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
望まれている。
【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、高速性、耐久性を画った低硬度
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】本発明では、先ず、請求
項1に記載の如く、シャフトと、その外周に弾性層、導
電層が順次形成してなり、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、上記導電層の主材
が、ガラス転移温度が−16℃以上50℃以下のポリエ
ステル樹脂であることを特徴とする。さらに、請求項2
に記載の如く、上記導電層の外周に形成される被覆層の
主材が、ウレタン変性アクリル樹脂又はナイロン樹脂で
あることを特徴とする。さらに、請求項3に記載の如
く、上記弾性層がフォーム体であることを特徴とする。
さらに、請求項4に記載した如く、被帯電体に当接し被
帯電体を帯電させる帯電部材と、被帯電体と帯電部材と
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、上記請求項1乃至3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。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明者らは、鋭意検討を重ねた
結果、ガラス転移温度が−16℃以上50℃以下、好ま
しくは−10℃以上35℃以下、さらに好ましくは−5
℃以上30℃以下のポリエステル樹脂を導電層とし、そ
の被覆層としてさらにウレタン変性アクリル樹脂または
ナイロン樹脂を用い、弾性層をフォーム体とした帯電部
材を用いることにより、上記目的を達成できることを見
いだし本発明に至ったものである。
【0008】ここで、ポリエステル樹脂は一般に硬いと
いう印象であるが、ガラス転移温度を本発明の温度領域
に有する樹脂を選択するのが肝要である。本発明の温度
より高い樹脂であると、ローラ等の上に一応塗膜形成は
可能であるが、耐久時にすぐに割れ等が生じ、実用に耐
えない。また、本発明の温度より低い樹脂であると、軟
らかいものの、粘着が激しく、塗膜形成時の作業性や感
光体との相性が問題で使用できない。さらに、原因は定
かではないが、ディップ法により作成した塗膜は、上記
低硬度を維持しながらも、表面はかなり平坦化できる。
故に、本発明のガラス転移温度を有する樹脂であれば、
粘着もなく、低硬度かつ表面平坦な帯電部材を提供でき
る。
【0009】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。
【0010】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。
【0011】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。
【0012】弾性層2としては、ウレタンないしゴムの
フォームから形成され、特にウレタンフォームが挙げら
れる。なお、フォーム密度は、0.05から0.9g/
cm3 が適当である。
【0013】導電層3としては、ガラス転移温度が−1
6℃以上50℃以下、好ましくは−10℃以上35℃以
下、更に好ましくは−5℃以上30℃以下のポリエステ
ル樹脂を用いる。なかでも、溶剤可溶型で、可塑剤とし
て働くものを化学結合させた内部可塑化したタイプが、
作製工程上、感光体汚染上から好ましい。また、一部ウ
レタンと共重合させたポリエステルウレタンがあるが、
ガラス転移温度が本発明の範囲内であれば、それでも使
用可能である。
【0014】導電層3には、導電性を付与するために、
カーボン、グラファイト、金属酸化物等を添加し、体積
抵抗率を105 〜1010Ωcmになるように調整され
る。更に、必要に応じてシリカを加えてもよい。導電層
3の厚みは、特に制限されないが、50〜400μmが
適当である。なお、層形成方法としては、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。
【0015】被膜層4としては、ウレタン変性アクリル
樹脂またはナイロン樹脂を用いることが好ましい。な
お、ナイロン樹脂は、環境変動の点等から共重合ナイロ
ンが好ましい。また、導電性を付与するために、カーボ
ン、グラファイト、金属酸化物等を添加し、体積抵抗が
105 〜1012Ωcmになるように調整する。さらに、
必要に応じシリカを加えても良い。被覆層4の厚みは、
特に限定されないが、ポリエステル樹脂の柔らかさを損
なわないために1〜30μmが適当である。これによ
り、高温時での、感光体との密着もさらに改良される。
【0016】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、感光体との密
着も改良される。
【0017】
【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。
【0018】「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2.5
部、シリコン界面活性剤を1.5部、ジブチルチンジラ
ウレートを0.01部、カーボンを10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。
【0019】塗膜形成用に、ポリエステル樹脂(東洋
紡、バイロン63SS、ガラス転移温度7℃)にカーボ
ンを添加し塗膜状態で体積抵抗率が約107 Ωcm程度
になるように調整した塗料を用意した。そして、上記に
より作製したウレタンフォームローラ上に、ディップ法
により、塗膜を160μm厚形成した帯電ローラを作製
した。このローラの、マイクロ硬度は52度、十点平均
粗さRzは1.8μm、室温での感光体との密着は見ら
れなかった。ただし、70度での感光体との密着はわず
かに生じていた。
【0020】「実施例2」塗膜形成用に、ポリエステル
樹脂(東洋紡、バイロン63SS、ガラス転移温度7
℃)にカーボンを添加し塗膜状態で体積抵抗率が約10
7 Ωcm程度になるように調整した塗料Aと、共重合ナ
イロン(CM833)に導電性酸化チタンを添加した塗
料Bを用意した。実施例1で得たウレタンフォームロー
ラ上に、ディップ法により、A塗料による塗膜を160
μm厚、さらにその上にB塗料による塗膜を10μm厚
形成した帯電ローラを作製した。このローラの、マイク
ロ硬度は51度、十点平均粗さRzは2.0μm、室温
での感光体との密着は見られなかった。70度での感光
体との密着もなかった。
【0021】「比較例1」塗膜形成用に、ポリエステル
樹脂(東洋紡、バイロンBX- 1001、ガラス転移温
度−18℃)にカーボンを添加し塗膜状態で体積抵抗率
が約107 Ωcm程度になるように調整した塗料を用意
した。実施例1で得たウレタンフォームローラ上に、デ
ィップ法により、塗膜を160μm厚形成した帯電ロー
ラを作製した。このローラの、マイクロ硬度、十点平均
粗さRzは、べたつきがひどく測定できなかった。室温
での感光体との密着は激しく起きた。
【0022】「比較例2」塗膜形成用に、ポリエステル
樹脂(東洋紡、バイロン29XS、ガラス転移温度72
℃)にカーボンを添加し塗膜状態で体積抵抗率が約10
7 Ωcm程度になるように調整した塗料を用意した。実
施例1で得たウレタンフォームローラ上に、ディップ法
により、塗膜を160μm厚形成した帯電ローラを作製
した。このローラの、マイクロ硬度は90度、十点平均
粗さRzは2.1μmであった。なお、取り扱い中に塗
膜にひび割れが生じてしまった。
【0023】「比較例3」塗膜形成用に、ウレタン樹脂
にカーボンを添加し塗膜状態で体積抵抗率が約107 Ω
cm程度になるように調整した塗料を用意した。実施例
1で得たウレタンフォームローラ上に、ディップ法によ
り、塗膜を160μm厚形成した帯電ローラを作製し
た。このローラの、マイクロ硬度は65度、十点平均粗
さRzは5.7μm、室温での感光体との密着は生じ
た。
【0024】「比較例4」塗膜形成用に、アクリル樹脂
(三菱レーヨン、LR194)にカーボンを添加し塗膜
状態で体積抵抗率が約107 Ωcm程度になるように調
整した塗料を用意した。実施例1で得たウレタンフォー
ムローラ上に、ディップ法により、塗膜を160μm厚
形成した帯電ローラを作製した。このローラの、マイク
ロ硬度は65.5度、十点平均粗さRzは9.7μm、
室温での感光体との密着は生じなかった。
【0025】
【発明の効果】本発明で、1)シャフトと、その外周に
弾性層、導電層が順次形成してなり、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、上記導電
層の主材がガラス転移温度が−16℃以上50℃以下の
ポリエステル樹脂である帯電部材であり、そして、2)
上記導電層の外周に形成される被覆層の主材が、ウレタ
ン変性アクリル樹脂又はナイロン樹脂である帯電部材。
更に、3)上記弾性層がフォーム体である帯電部材であ
り、そして、4)被帯電体に当接し核被帯電体を帯電さ
せる帯電部材と、被帯電体と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、上記1)〜3)の帯電部材を用いた帯電装置とする
ことにより、低密度でかつ表面平坦な帯電部材及びこれ
を用いた帯電装置を提供出来る。
【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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−273842(JP,A) 特開 平7−191518(JP,A) 特開 平3−38663(JP,A) 特開 平4−366866(JP,A) 特開 平6−124033(JP,A) 特開 平7−76175(JP,A) 特開 平7−108768(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/02 G03G 15/16 103 F16C 13/00

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属からなるシャフトと、その外周に弾
    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、上記導電
    層の主材が、ガラス転移温度が−16℃以上50℃以下
    のポリエステル樹脂であることを特徴とするローラ形状
    帯電部材。
  2. 【請求項2】 上記導電層の外周に形成される被覆層の
    主材がウレタン変性アクリル樹脂又はナイロン樹脂であ
    ることを特徴とする請求項1記載の帯電部材。
  3. 【請求項3】 上記弾性層がフォーム体であることを特
    徴とする請求項1又は2記載の帯電部材。
  4. 【請求項4】 導電層の主材は、ガラス転移温度が−5
    ℃以上30℃以下のポリエステル樹脂である請求項1な
    いし3のいずれかに記載の帯電部材。
  5. 【請求項5】 ポリエステル樹脂が、可塑剤として働く
    ものを化学結合させた内部可塑タイプの樹脂である請求
    項1ないし4のいずれかに記載の帯電部材。
  6. 【請求項6】 ポリエステル樹脂を主材とする導電層
    が、ディップ法による塗膜から形成されたものである請
    求項1ないし5のいずれかに記載の帯電部材。
  7. 【請求項7】 導電層の体積抵抗率が、10 5 〜10 10
    Ωcmである請求項1ないし6のいずれかに記載の帯電
    部材。
  8. 【請求項8】 被覆層の厚さが、1〜30μmである請
    求項2記載の帯電部材。
  9. 【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、被帯電体と帯電部材との間に電圧を印加
    する電圧印加手段を具備してなる帯電装置において、上
    記帯電部材として請求項1乃至いずれか1項記載の
    ーラ形状帯電部材を用いたことを特徴とする帯電装置。
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