JPH03196067A

JPH03196067A - 接触帯電部材

Info

Publication number: JPH03196067A
Application number: JP1337813A
Authority: JP
Inventors: Tomoji Ishihara; 友司石原; Tetsuya Kuribayashi; 栗林　哲哉; Takashi Tanaka; 隆司田中; Shigeto Tanaka; 成人田中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-12-25
Filing date: 1989-12-25
Publication date: 1991-08-27
Anticipated expiration: 2013-01-28
Also published as: JP2705780B2; US5140371A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、静電複写機等の画像形成装置に装備される接
触帯電部材に関するものである。

〔従来の技術〕

電子写真複写装置は、被帯電部材を所定の電位に均一帯
電処理する工程を含んでいる。その帯電処理手段として
現在実用化されているほとんど全てがコロナ帯電方法に
よっているが、高電圧を必要とする、又オゾンの発生が
多い等の問題点を有している。

そこで、最近では、電圧を、帯電部材に外部より印加し
、この帯電部材を被帯電部材に当接させて帯電を行う接
触帯電方法が提案されている。

この接触帯電方法によれば、例えば被帯電部材である電
子写真感光体ドラムに、接触帯電部材である帯電ローラ
ー２を接触回転させ交流電圧ＶＡＣと直流電流Ｖ　ＤＣ
とを重畳させた電圧Ｖ　Ａ　ｃ　＋　Ｖ　ｏ　ｃを帯電
ローラーに印加することにより感光体ドラムを均一に帯
電することができる。

従来、帯電ローラのような接触帯電部材の弾性のある表
面の導電層は、導電性顔料を高分子弾性体中に分散させ
て形成されている。ところが、導電性顔料の分散性を製
造する接触帯電部材毎に均一にすること、また、１つの
接触帯電部材の導電層について場所的に均一にすること
が難しく、抵抗値ムラを生じ易いものであった。この抵
抗値ムラがあると、例えば、帯電ローラーは導電性を保
つ必要があるが、あまり低抵抗であると、導電性基体上
に感光層を形成して構成される感光体ドラムにおいて、
もし感光体層にピンホール等の欠陥が生じた場合には、
該ピンホール部分に接触帯電部材の低抵抗部からリーフ
による大電流が流入して、高圧電源の出力が低下し、そ
の結果、感光体ドラム上のピンホール部分での帯電不良
が発生するという問題があり、また、高抵抗部では感光
体ドラムの表面の均一な帯電を得ることができず、斑点
上の帯電ムラを生じ、通常の電子写真画像形成プロセス
を適用しても出力画像は、帯電ムラに対応した斑点上の
黒点画像となり、高品位の画像を得ることができない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は導電性顔料を分散含有する導電層を有する接触
帯電部材について上記したような問題点を解決し、抵抗
値ムラのない導電層を有するものを提供することを主た
る目的とする。

また、本発明は、均一帯電性に優れた接触帯電部材、接
触帯電方法および接触帯電部材を提供することを目的と
する。

〔問題点を解決する手段〕

本発明による接触帯電部材は、導電性顔料および導電性
顔料に対する親和性は高分子弾性体Ａのほうが高分子弾
性体Ｂよりも大きい関係にある少なくとも２種類の高分
子弾性体を有する導電層を有することを特徴とする。

本発明による接触帯電部材が導電層の抵抗値にムラがな
く、優れた均一帯電性を有することは、導電性顔料に対
する親和性の異なる種類の高分子弾性体の組合わせによ
る作用でもたらされているｔｌのである、即ち、導電層
の抵抗ムラを解決するためには、導電性顔料を均一分散
させることが必要である。

ところが、従来の様に高分子弾性体に導電性顔料をその
まま分散したものでは、導電性顔料が多量であれば抵抗
値ムラは小さいが、抵抗値は低（なり、また導電性顔料
が少量であれば抵抗値ムラは小さいが抵抗値が高（なり
、いずれも本接触帯電部材において中抵抗領域、好まし
くは１０３〜１０１２Ω・ｃｍの範囲の抵抗値（体積固
有抵抗率）が得られない。

更には、導電性顔料を中程度の量、分散させたものでは
、抵抗値は平均すれば中抵抗領域に入る場合があるが、
抵抗値のムラが大きくなり、従って上記のいずれの場合
においても接触帯電部材としての均一帯電性が得られな
い。

本発明においては、導電性顔料と親和性の大きい高分子
弾性体に導電性顔料を均一分散させ抵抗値は低いがムラ
の小さい高分子弾性体存在部を抵抗値は高いがムラの小
さい高分子弾性体存在部を組合わせることにより得られ
る中抵槓葡城で−かつムラの小さい帯電特性の安定した
接触帯電部材が得られる。

これは、中抵抗領域は顔料の添加量に対する抵抗値が大
きな変動領域にあるため、成形時の導電性顔料の偏在、
配合あるいは破壊等の影響が抵抗のバラツキに直結する
のに対し、本発明のように安定領域の低抵抗高分子弾性
体存在部（導電性顔料が多く分散されているか、または
、分散状態が細かい）と安定領域の高抵抗高分子弾性体
存在部（導電性顔料が少なく分散しているか、分散して
いない。あるいは分散状態が粗い）との組合わせにより
、上記のような成形時の影響が最小限に抑えられるため
と考えられる。

親和性の評価方法としては、例えばＡＳＴＭＤ２６６３
−６９の方法に準拠しても良いし、高分子弾性体ＡとＢ
の存在部が海、島構造をとる場合には、海又は島の一方
に導電性顔料が分散している状態または一方に顔料が他
方により多く、好ましくは２倍以上、さらに好ましくは
５倍以上存在するか、または他方より細かい分散状態、
好ましくは導電性顔料の見かけの分散粒径が他方の半分
以下、を有することをＴＥＭ、ＳＥＭ等により目視で確
認できたときに、一方の高分子弾性体が他方の高分子弾
性体より導電性顔料に対する親和性が大きいと判定する
ことができる。なお、高分子弾性体の有する弾性率は、
硬度で代用され、般的にはＪＩＳＡ型で表わされるが、
その範囲は高分子弾性体Ａの硬度ＨＡは３０’以上、高
分子弾性体Ｂの硬度Ｈ，は４０°以下が好ましい。また
高分子弾性体Ａと高分子弾性体Ｂを混合した高分子弾性
体の硬度ＨＡｌｌはＨＡｌｌ＋α＝ＨＡ関係を満たしα
は好ましくは１３〜２０．特に好ましくは５〜１５であ
る。この場合の硬度の関係は高分子弾性体Ａｘ重量部、
高分子弾性体Ｂ　（１００−Ｘ）重量部、導電性顔料７
重量部、架橋剤、２重量部、その他添加剤Ｗ重量部を硬
化させてなる接触帯電部材の硬度をＨＡｉとしたとき、
高分子弾性体Ａ　１００重量部、導電性顔料７重量部、
架橋剤、２重量部およびその他添加剤Ｗ重量部を同一条
件で硬化させてなる接触帯電部材の硬度をＨＡとして確
認することができる。接触帯電部材の硬度が高すぎると
、騒音または現像剤の融着現象が発生しやすく、低すぎ
ると被帯電部材の汚染を生じやすくなるのでαは上記範
囲が好適である。

高分子弾性体Ａとしては、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ。

ノルボーネンゴム、ＮＢＲ１クロロプレンゴム、天然ゴ
ム、イソプレンゴム、ブタジェンゴム１、スチレン−ブ
タジェンゴム、クロロスルフォン化ポリエチェン、ヒド
リンゴム、ウレタンゴム、ＳＢＳ、５ＥＢＳ等が適して
おり、高分子弾性体Ｂとしてはシリコーンゴムが持に組
み合わせとしては適している。

更に高分子弾性体Ａと高分子弾性体Ｂの混合比（重量比
）はＡ／Ｂ＝１０／９０〜９０／１０の範囲が良く、好
ましくは３０／７０〜７０／３０である。導電性顔料と
してはカーボンファイバー、酸化亜鉛や酸化スズ等の金
属酸化物、ニッケルや銀等の金属粉、グラファイト、カ
ーボンブラック等があり必要に応じて表面処理を行ない
、樹脂の親和性を変えることも可能である。その配合量
は高分子弾性体Ａ　１００重量部に対し、０．５〜３０
０重量部であり、好ましくは３〜１００重量部である。

上述の様な配合内容の高分子弾性体の体積固有抵抗は、
１０３〜１０３〜１×１０１２Ωｃｍであり、良好な結
果が得られる。

更に必要に応じて上層に保護層を設けることにより、帯
電部材の摩耗防止、保護層以下の層からの添加剤の表面
移行防止あるいは帯電部材表面への異物付着防止といっ
た物理的安定性が向上する。

保護層としては、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フッ
素樹脂、シリコーン樹脂、オレフィン系樹脂、スチレン
系樹脂等を単独又は２種以上の組合せで用いる事ができ
、必要に応じカーボンブラック、金属粉末等の導電性付
与物質を添加することができ、また上層に保護層を設け
ることによっての摩耗防止、■移行性物質の表面移行防
止、■異物付着防止等の利点がある。

本発明の接触帯電部材の代表的な適用例は第２図に示さ
れる。

１は感光体であり、該感光体の帯電は本発明による接触
帯電手段２０で行う。この手段２０は感光体１に当接さ
せた導電性のローラ（以下帯電ローラと記す）である。

帯電ローラ２０は感光体１面に対して所定の加圧力（例
えば線圧１０〜１００ｇ／ｃｍ）をもって常時圧接した
状態に保たれ、本例の場合は感光体１の回転に伴ない従
動回転する。該帯電ローラ２０は駆動源により積極的に
所定の周速度で感光体１の回転方向に順方向に又は逆方
向に回転駆動させてもよいし、回転する感光体１に対し
て非回転に加圧接触させてもよい。

又、感光体１に形成されたトナー像の転写材Ｐへの転写
はローラ転写で行う。５０は導電性転写ローラであり、
前記の帯電ローラ２０と同一のものを使用し、感光体１
面に対して所定の加圧力をもって圧接し、本例の場合は
感光体１の回転に伴ない従動回転する。

４０は上記帯電ローラ２０と転写ローラ５０に対する電
圧印加電源部である。

３０は周知のレーザスキャナユニットであり、ミラー３
１を介して画像信号に応じたレーザビーム走査露光りが
感光体１面になされて静電潜像が形成され、現像器４は
その潜像を反転現像により現像し、感光体ドラム面上に
トナー像が形成されてい（。そのトナー現像像が導電性
転写ローラ５０により不図示の給紙部から感光体１と導
電性転写ローラ５０との間に感光体１の回転と同期取り
されて給送された転写材Ｐの面に順次に転写されてい（
。

像転写を受けた転写材Ｐは感光体面から分離されて像定
着装置８へ導入されて像定着を受けて複写物（コピー）
として機外ヘプリントアウトされる。

像転写後の感光体１面はクリーニング装置６にて転写残
りトナーの除去を受けて清浄面化されて繰り返して像形
成に使用される。

第１図は本発明による接触帯電部材の代表的な構成例で
あり、２は感光体ドラムに所定圧力をもって接触当接す
るローラ状の接触帯電部材であり、金属製の芯金２ａと
導電層２ｂと保護層２Ｃとから成り、後述の実施例では
外径は１２ｍｍ１芯金２ａの直径６ｍｍ、上層部２Ｃの
厚さ１０〜１００μｍである。

第３図は帯電ローラの抵抗測定方法の説明図である。帯
電ローラ２の外周にアルミ電極１０をとりつけ帯電ロー
ラの芯金２ａとの間の抵抗を抵抗率針５にて測定する。

〔実施例〕

以下に実施例を述べる。

〈実施例１〉ポリオレフィン系合成ゴム、ＥＰＤＭ、ＲＸ−００７（
三井石油化学工業■製、商品名）１００重量部、ケッチ
エンブラックＥＣ（ケッチエンブラックインタナショナ
ル社製、商品名）１０重量部、工業用流動パラフィンＰ
Ｗ３８０（出光興産型、商品名）３０重量部を２本ロー
ルを用いて組成物１を作った。

つわ１でシリコーンゴム−ＫＥ５２０Ｕ（信越化学工業
■製、商品名）を組成物２、組成物１と組成物２の混合
比が組成物１／組成物２＝５０１５０となる様に混合し
たものに、ツクシルバーオキサ４１１．６重量部添加し
、コンパウンド（以下シリコーン系ゴム）を作った。

このシリコーン系ゴムをトランスファー成形にて１６０
℃、１０分加硫しローラ形状を得た後、第３図に示す様
な方法でローラ各部の抵抗を測定したところ、体積抵抗
率が９．０ＸＩＯ’〜２．５Ｘ１０’の範囲の安定なロ
ーラが得られた。

その後、ローラ表面にメチロール化ナイロンを膜厚１０
μｍになる様にコーティングした。このローラを組み込
んだ帯電器をＬＢＰ８−ＩＩ　（キャノン社製）に用い
るカートリッジの一次帯電器位置に当接総圧１０００ｇ
にて取付け、芯金部にＶｏｃ＝−７００Ｖ、ＩＡｃ＝１
２０μＡＳｆ＝１０００Ｈｚのバイアスを加え、画像を
観察したところリークによる画像不良及び斑点状の黒点
による画像不良とも発生せず良好な画像が得られた。

この高分子弾性体の硬度は４０’であり、ＥＰＤＭの硬
度は４５°であった。さらに図−４に示す様にＳＥＭに
よる上記ローラの高分子弾性体の断面写真ではＥＰＤＭ
からなる黒い海とシリコーンゴムからなる白い島が明ら
かに観察でき、カーボンブラックがＥＰＤＭに選択的に
分散していることが確められた。

第４図は本実施例で製造した接触帯電部材の導電層の断
面写真である。ＳＥＭにより５００倍の倍率で観察した
。写真中黒い海状に見えるものは組成物１であり、白い
島状に見えるのが組成物２であり、一方にカーボンブラ
ックが存在していることが識別できる。

〈比較例１〉実施例１に用いたＥＰＤＭの代わりにシリコーンゴムを
使用した事以外は実施例１と同様。ローラ各部の抵抗を
測定したところ、３，５ｘｌＯ’〜１．□ｘ１ｏ１０の
抵抗ムラが生じた。

このローラを用い実施例１と同様の方法で画像を観察し
たところ、リークによる黒スジ状の画像不良及び高抵抗
部に対応する部分に斑点状、黒点の画像不良が発生した
。

また実施例１と同様に硬度を測定したところ３７°であ
った。

く比較例２〉シリコーン系ゴム１の代わりにＥＰＤＭを使用した事以
外は実施例１と同様。ローラ各部の抵抗を測定したとこ
ろ、４゜６Ｘ１０’〜７．８×１０１ｏの抵抗ムラが生
じた。

このローラを用い実施何重と同様の方法で画像を観察し
たところ、リークによる黒スジ状の画像不良及び高抵抗
部に対応する部分に斑点状、黒点の画像不良が発生した
。

また実施例１と同様に硬度を測定したところ４３°であ
った。

〈実施例２〉ノルボーネンゴム（ポリエチリデンノルボーネン、以下
、ＥＮＢと略す）１５０重量部、ケッチエンブラックＥ
Ｃ（ケッチエンブラックインターナショナル社製、商品
名）１０重量部、ジー（２−エチルヘキシル）−フタレ
ート（以下ＤＯＰ）３０重量部を２本ロールを用いて組
成物３を作った。

次いで、実施例１に用いた組成物２と組成物３の混合比
が組成物３／組成物２＝５０１５０となる様に混合した
ものにジクシルバーオキサイド２．０重量部を添加しコ
ンパウンド（以下シリコーン系ゴム２）を作った。

シリコーン系ゴム１の代わりにシリコーン系ゴム２を使
用した事以外は、実施例１と同様に行ワたところ、ロー
ラ各部の抵抗が５．５Ｘ１０’〜３．２Ｘ１０’の範囲
の安定なローラが得られ、また、画像の観察では良好な
画像が得られた。

また実施例１と同様に硬度を測定したところ３９°であ
り、ノルボーネンゴムの硬度は４７゜であった。更にＳ
ＥＭによる確認においてもノルボーネンゴムの黒い海と
シリコーンゴムの白い島が観察され、カーボンブラック
がノルボーネンゴムに選択的に分散していることが確め
られた。

〈実施例３〉結合アクリロニトリル含量が３５％、１００°Ｃにおけ
るムーニー粘度が３２のジエン系合成ゴムＮＢＲ（アク
リロニトリル−ブタジェンゴム）１００重量部、ケッチ
エンブラックＥＣ（ケッチエンブラックインターナショ
ナル社製、商品名）１０重量部、ＤＯＰ　　３０重量部
、フェノール系老化防止剤工重量部を２本ロールを用い
て組成物４を作った。

次いで、フロロシリコーンゴム　ＦＥ２４１ｕ（信越化
学工業■製、商品名）を組成物５とし、組成物４と組成
物５の混合比が組成物４／組成物５＝５０１５０となる
様に混合したものに、ツクシルバーオキサイド１．６重
量部を添加しコンパウド（以下、フロロシリコーン系ゴ
ム）を作った。

シリコーン系ゴム１の代わりにフロロシリコーン系ゴム
を使用した事以外は、実施例１と同様に行ったところ、
ローラ各部の抵抗が３．０×１０６〜９．８ｘｌＯ’の
範囲の安定なローラが得られ、また画像の観察では良好
な画像が得られた。

実施例１と同様に硬度を測定したところ４０゜であり、
ＮＢＲの硬度は４４°であった。

更にＳＥＭによる確認においてもＮＢＲの黒い海とフロ
ロシリコーンゴムの白い島が観察され、カーボンブラッ
クがＮＢＲに選択的に分散されていることが確められた
。

〈実施例４〉組成物１／組成物２＝４０／６０となる様にした以外は
実施例１と同様に、ローラを成形後、−液性シリコーン
ＲＴＶにカーボンブラック３％分散させた塗料を膜厚１
０μｍになる様にコーティングした。

このローラを組み込んだ帯電器をＬＢＰ８−ＩＩ（キャ
ノン製）の転写部に取付は画像を観察したところ良好な
画像が得られた。

〈実施例５〉実施例１と同様にローラを成形した。

次に比重１，２、硬度８０°のウレタン樹脂を固形分５
％になる様にＤＭＦに溶解させた後、カーボンブラック
を３％分散させた塗料を作成し、膜厚が１５μｍになる
様にコーティングした。

更に４ふつ化エチレン樹脂固体皮膜潤滑剤にカーボンブ
ラックを３％分散させた塗料を作成し、膜厚５μｍにコ
ーティングした。このローラを実施例１と同様の方法で
画像を観察したところ良好な画像が得られた。

〔効果〕

以上説明した様に、導電性顔料および導電性顔料に対す
る親和性は高分子弾性体Ｂよりも高分子弾性体Ａの方が
大きい関係にある少なくとも２種類の高分子弾性体を有
する導電層を備える構成とすることによって、中抵抗領
域で抵抗ばらつきの少ない、電気的に安定な接触帯電部
材を供給することができる。帯電部材としては例えば帯
電ローラ、帯電ブレード、転写ローラ等を挙げることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による接触帯電部材の態様を示す図面で
ある。第２図は本発明による接触帯電部材を適用した電子写真
装置の説明図である。第３図は接触帯電部材の抵抗値の測定方法の説２・・・
ローラ状接触帯電部材２ａ・・・芯金　　　　　　２ｂ・・・導電層２ｃ・・
・保護層　　　　　２０・・・帯電ローラ５０・・・導
電性転写ローラハク

Claims

【特許請求の範囲】

（１）導電性顔料および導電性顔料に対する親和性が、
高分子弾性体Ａの方が高分子弾性体Ｂよりも大きい関係
にある少なくとも２種類の高分子弾性体を有する導電層
を備えていることを特徴とする接触帯電部材。
（２）導電層の体積固有抵抗率が１×１０＾３〜１×１
０＾１＾２Ω・ｃｍである特許請求の範囲第１項記載の
接触帯電部材。
（３）導電層の上に保護層を有する特許請求の範囲第１
項記載の接触帯電装置。
（４）高分子弾性体Ａがポリオレフィン系ポリマーであ
り、高分子弾性体Ｂがシリコーンゴムである特許請求の
範囲第１項〜第３項各項に記載の接触帯電部材。
（５）導電性顔料がカーボンブラックである特許請求の
範囲第（４）項に記載の接触帯電部材。
（６）導電性顔料および導電性顔料に対する親和性が、
高分子弾性体Ａの方が高分子弾性体Ｂよりも大きい関係
にある少なくとも２種類の高分子弾性体を有する導電層
を備えている接触帯電部材に電圧を印加し、被帯電部材
に当接させて帯電を行うことを特徴とする接触帯電方法
。
（７）接触帯電部材に印加する電圧が直流電圧と交流電
圧とを重畳させたものである特許請求の範囲第６項記載
の接触帯電方法。
（８）導電性顔料および導電性顔料に対する親和性が、
高分子弾性体Ａの方が高分子弾性体Ｂよりも大きい関係
にある少なくとも２種類の高分子弾性体を有する導電層
を備えている接触帯電部材および該接触帯電部材に当接
されて帯電される被帯電部材を有することを特徴とする
接触帯電装置。
（９）被帯電部材が電子写真感光体である特許請求の範
囲第８項記載の接触帯電装置。