JPH09146340A

JPH09146340A - 帯電部材及び帯電装置

Info

Publication number: JPH09146340A
Application number: JP23947196A
Authority: JP
Inventors: Yoshitomo Masuda; 善友増田; Yasushi Inoue; 康井上; Shigeru Kijima; 茂来嶋
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1995-09-19
Filing date: 1996-09-10
Publication date: 1997-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】複写機、プリンター等の潜像形成において、
帯電部材の抵抗の均一性、被帯電部材との物理的接触状
態の均一性を両立し、環境依存性、耐久性等の性能向上
を図った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。【解決手段】被帯電体を帯電させる帯電部材におい
て、フォームからなる弾性層の表面に、水系樹脂からな
る導電層及びウレタン変性アクリル樹脂層を順次形成し
てなることを特徴とする帯電部材及びそれを用いた帯電
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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
法が提案されている。

【０００４】この接触帯電方式で使用される帯電部材と
しては、例えば、弾性層の表面に樹脂層を被覆したもの
が知られており、硬度を下げ被帯電部材とのニップ幅を
十分確保するため、帯電部材の弾性層には、フォーム、
その樹脂層にはウレタン、ナイロン等の樹脂が用いられ
ている。しかし、これらの樹脂は、バリアー性、柔らか
さの点ではほぼ満足できるが、いずれも水分の影響が大
きく、低湿度環境下では抵抗が上昇して画像欠陥が生じ
やすいという問題があり、また、これらの樹脂が有機溶
剤可溶型樹脂であるがため、フォームからなる弾性層の
表面にこれら有機溶剤可溶型樹脂をディッピング法、ス
プレー法等にて樹脂層を形成させようとすると、表面平
滑性が得られないという問題がある。これは、有機溶剤
がフォーム体を膨潤させ表面凹凸が形成されてしまった
り、フォームに侵入した有機溶剤が乾燥時に塗膜を突き
破り噴火口状穴が塗膜表面に形成されてしまうからであ
る。もちろん、これを防ぐために、弾性層をフォームと
せずにすれば若干の改善が見られるが、この場合には帯
電部材の硬度が上昇してしまい、被帯電部材との十分な
ニップ幅が得られなくなり、所望とする確実な物理的接
触状態が保てなくなってしまう。

【０００５】一方、本発明者等はすでに、ウレタン変性
アクリル樹脂を提案している。この樹脂はバリヤー性、
柔らかさ、環境依存性の点では一定の性能を有するが、
有機溶剤可溶型樹脂であるが故に、やはり帯電部材の表
面平滑性を得るのは困難であった。

【０００６】さらに、環境依存性、耐久性の性能向上が
さらに必要となってきており、環境依存性を改善するた
めには、水分の影響を受けにくい材料を塗膜材料として
選択する必要がある。一方、被帯電部材への移行・汚染
を防止するために、移行・汚染物質を含まないバリアー
性のある材料であることも要求される。さらに、適度な
柔らかさを有する材料であることも要求される。耐久性
の性能向上のためには、帯電部材から被帯電部材への電
荷供給を均一に行わせ続ける必要がある。これを良好に
行わせる方策は、帯電部材の抵抗を均一にすることはも
ちろんのこと、さらに帯電部材と被帯電部材の物理的接
触状態もより一層均一にする必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
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、帯電部材の抵抗の均一性、被帯電部材
との物理的接触状態の均一性を両立し、環境依存性、耐
久性等の性能向上を図った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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、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、前は被帯電体を帯電させる帯電部材において、フォ
ームからなる弾性層の表面に、水系樹脂からなる導電層
及びウレタン変性アクリル樹脂層を順次形成してなるこ
とを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】すなわち、本発明はフォームから
なる弾性層とウレタン変性アクリル樹脂層とから構成さ
れた帯電部材であると、従来の帯電部材に比較して、環
境依存性に優れるものの、既述したように有機溶剤によ
ると思われる表面凹凸が発生し、表面平滑性が得られに
くく、耐久性に難があることに注目し、本発明のフォー
ムからなる弾性層の表面に水系樹脂からなる導電層及び
ウレタン変性アクリル樹脂層を順次形成した帯電部材に
すると、環境依存性に優れ、表面平滑性が改善され、耐
久性も向上することを見い出し、本発明を完成させるに
至ったものである。

【００１０】以下、本発明についてさらに詳しく説明す
る。本発明の帯電部材は、接触帯電方式であるから、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
るものではないが、例えば、ロール状、プレート状、ブ
ロック状などの各種形状のものが適用可能であり、通常
はロール状が好ましい。ロール状の場合は、これらの内
側に金属あるいはプラスチック製のシャフトを設けても
良い。

【００１１】本発明が提供する帯電部材の構造は、フォ
ームからなる弾性層の表面に、水系樹脂からなる導電層
を設け、さらにその上に、ウレタン変性アクリル樹脂層
を設けた構造からなる。弾性層としては、フォームが用
いられ、材料としては特に限定されないが、特にポリウ
レタンフォームが好適である。フォームには導電性を付
与するために、カーボン、金属酸化物等が添加される。
また、フォーム密度は０．０５から０．９ｇ／ｃｍ³ 、
好ましくは０．３から０．７ｇ／ｃｍ³ が適当である。
また、その層厚は０．５から１０ｍｍが適当である。

【００１２】導電層としては、導電物質と水系樹脂から
構成される。この層の厚みは、１〜５００μｍ、好まし
くは１〜２００μｍ、さらに好ましくは１〜１００μｍ
が好適に用いられる。また、この導電層の体積抵抗率
は、１０² 〜１０¹¹Ωｃｍ、好ましくは１０⁵〜１０⁹
Ωｃｍ程度に調整されることが適当である。ここで、水
系樹脂とは、水を溶媒とするものであればいずれのタイ
プでも良く、水溶性タイプ、エマルジョンタイプ、サス
ペンジョンタイプ等があり、例えばポリエステル系、ア
クリル系、ウレタン系、温水可溶性系等が挙げられる
が、なかでもポリエステル系、アクリル系が好ましい。
また、できれば、乾燥後は水に再溶解しにくい樹脂が好
ましい。

【００１３】また、導電物質としては、導電性を付与で
きる物であれば、いずれでも良い。例示すると、カーボ
ン、グラファイト、金属酸化物、イオン性物質、導電性
高分子などが挙げられるが、なかでもカーボンが好まし
い。とりわけ、酸素含有量が６％以上、好ましくはｐＨ
が５以上のカーボンが最適であり、例えばＳＭＰ- ４
（オリエント化学）が挙げられる。さらに、増粘剤、チ
クソトロピー性付与剤、構造粘性付与剤等を適時加える
ことができ、無機系、有機系いずれでも良い。水系樹脂
は、粘度の低いものが多いために、塗膜の厚膜化に苦慮
しやすいが、これら増粘剤、チクソトロピー性付与剤、
構造粘性付与剤等を添加することにより、所望とする厚
みの塗膜を容易に形成できるようになる。

【００１４】ウレタン変性アクリル樹脂層としては、前
述した水系樹脂からなる導電層の表面に形成される。こ
こでいう、ウレタン変性アクリル樹脂とは、相溶性、液
安定性、膜柔軟性等の観点から、ウレタン樹脂とアクリ
ル樹脂成分を化学的に結合することがより効果的であ
る。具体的な方法としては、β−ヒドロキシエチルメタ
クリレート等により、アクリル重合体に水酸基を導入し
たポリマーと分子末端にイソシアネート基をもつウレタ
ンプレポリマーとの反応又は下記のような分子末端に
（片末端又は両末端）に水酸基をもつアクリル成分とウ
レタンプレポリマーとの反応により、合成される（Ａ：
アクリル酸、アクリル酸エステルモノマーあるいはオリ
ゴマー）。こうして得られる重合体において、ウレタン
鎖とアクリル鎖は互いにブロック型で結合していてもよ
く又グラフト型で結合していてもよい。

【化１】

【００１５】また、ウレタン変性アクリル樹脂は、上述
の方法に限定されるものではなく、その他にもアクリル
ジオール混合系にジイソシアネートを添加する方法、ア
クリルモノマーに両末端イソシアネートポリエステル、
ポリエーテル等を付加し、そのウレタンアクリレートを
重合する方法等によっても得ることができる。また、こ
れらの合成に用いられるアクリル樹脂成分としては、ポ
リマーとしてのガラス転移温度Ｔg が室温から約８０℃
までのものが好ましく、上記β−ヒドロキシエチルメタ
クリレートの他に、例えば、エチルメタクリレート、イ
ソブチルメタクリレート、グリシジルメタクリレートな
どを含むものが用いられる。この際のウレタン変性アク
リル樹脂中におけるアクリル樹脂成分の組成としては５
〜８０重量％、特に１０〜６０重量％であることが好ま
しく、更に２０〜５０重量％であることがより好まし
い。

【００１６】更に、感光体との密着性改良の観点から、
ウレタン変性アクリル樹脂中にシリコ−ン成分を含むこ
ともできる。具体的には、例えばシリコ−ン鎖を含むポ
リオ−ルを原料として用いたウレタンプレポリマ−とア
クリル成分との反応により合成する等の方法が考えられ
る。この場合、ウレタンプレポリマ−中におけるシリコ
−ン成分の組成としては２〜８０重量％、特に５〜５０
重量％であることが好ましい。又、反応後のウレタン変
性アクリル樹脂中におけるシリコ−ン成分の組成として
は１〜５０重量％、特に３〜３０重量％であることが望
ましい。

【００１７】ウレタン変性アクリル樹脂は、単独で含有
されても、２種以上が含有されても差し支えなく、他の
樹脂を混合して用いてもよい。この場合、ウレタン変性
アクリル樹脂以外の樹脂としては、ポリエステル、フェ
ノール樹脂、ポリアミド、エポキシ樹脂、尿素樹脂、ウ
レタン樹脂等が挙げられる。

【００１８】更に、カーボンブラック等で全体の抵抗を
調節したウレタン変性アクリル樹脂層に、部分的なピン
ホールリークや、感光ドラムとの密着性改良のために、
いわゆるシリカ（ホワイトカーボン）を添加しても良
い。シリカは微粒子珪酸及び珪酸塩であり、通常カーボ
ンブラックに次ぐ補強性を有し、ゴム等の強伸度、硬
度、耐摩耗性等を改良し、透明ないし鮮明な製品に使用
されるもので、これらは一般に１０〜５０μｍの超微粒
なかさ高い白色粉末で、天然産の珪酸や珪酸塩の粉砕品
とは製法、性質が異なる。シリカを製法上から分類すれ
ば、乾式法による無水珪酸（デグッサ製アエロジル
等）、湿式法による含水珪酸（バイエル製ブルカシル
等）及び合成珪酸塩（珪酸マグネシウムなど）等が挙げ
られる。

【００１９】また、更にウレタン変性アクリル樹脂層
は、その塗膜の強さを増大させるため、硬化剤を用いて
架橋させても良い。架橋は、主剤と硬化剤に水酸基とイ
ソシアネート基のような反応基を含有させて行なうこと
が出来る。硬化剤には、例えば２官能のジイソシアネー
ト類、或はそれ以上の官能基を有するポリイソシアネー
ト等を用い、硬化剤に柔軟性を与える基を導入する等に
より、強伸度を容易にアップさせ、塗膜の耐久性を改良
すること等ができる。また、硬化剤には密着性をより改
善する等で、硬化剤にシリコーン成分を含有しても良
い。

【００２０】なお、ウレタン樹脂とアクリル樹脂の比率
の異なるウレタン変性アクリル樹脂を積層したりあるい
は混合して、本発明のウレタン変性アクリル樹脂からな
る層を形成しても良い。また、導電物質としては導電性
を付与できる物であればいずれでも良い。例示すると、
カーボン、グラファイト、金属酸化物、イオン性物質、
導電性高分子などが挙げられるが、なかでもカーボンが
好ましい。また、さらに、このウレタン変性アクリル樹
脂からなる層の上に別の塗膜層を設けてもかまわない。
なお、層形成方法は、以上のものを含む塗料状態となし
て弾性層を浸漬し塗膜を形成するディップ法、あるいは
スプレー法が挙げられる。

【００２１】そして、以上のようにして作成された帯電
部材の表面の粗さはＪＩＳ１０点平均粗さＲｚスケー
ルで４μｍ以下、好ましくは３μｍ以下、さらに好まし
くは２μｍ以下に調整することが適当である。

【００２２】

【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「実施例１」導電性のポリウレタンフォームローラ上
に、厚さ３０μｍの導電層Ａを、さらにその上に厚さ１
００μｍのウレタン変性アクリル樹脂層Ｂを形成した。
導電層Ａは、ＳＭＰ−４をカーボンとして水分散性ポリ
エステル樹脂に混合した塗料Ａ１を用い、ウレタン変性
アクリル樹脂層Ｂは、カーボンをウレタン変性アクリル
樹脂（ウレタン樹脂／アクリル樹脂＝５/ ５）に混合し
た塗料Ｂ１を用い、各々ディップ法により付与した。導
電層Ａの体積抵抗率は１０⁷ Ωｃｍ程度に、ウレタン変
性アクリル樹脂層Ｂの体積抵抗率は１０⁸ Ωｃｍ程度に
調整した。なお、ＳＭＰ−４は酸素含有量が１０％、ｐ
Ｈが７．３３のカーボンである。ローラ表面の粗さはＪ
ＩＳ１０点平均粗さＲｚスケールで１．６μｍであり、
マイクロ硬度は６２度であった。このローラの抵抗を測
定したところ、温度１５℃／湿度１０％ＲＨ下で２．５
×１０⁶ Ω、温度３５℃／湿度８５％ＲＨ下で１．０×
１０⁶ Ωであった。このローラをプリンターに装着し、
連続６０００枚画像出しをしても、特に画像の劣化は、
ほぼなかった。

【００２３】「実施例２」導電性のポリウレタンフォー
ムローラ上に、厚さ３０μｍの導電層Ａを、さらにその
上に厚さ１１０μｍのウレタン変性アクリル樹脂層Ｃを
形成した。導電層Ａは、ＳＭＰ−４をカーボンとして水
分散性ポリエステル樹脂に混合した塗料Ａ１を用い、ウ
レタン変性アクリル樹脂層Ｃは、カーボンをウレタン変
性アクリル樹脂（ウレタン樹脂／アクリル樹脂＝６／
４）に混合した塗料Ｃ１と、カーボンをウレタン変性ア
クリル樹脂（ウレタン樹脂／アクリル樹脂= ４／６）に
混合した塗料Ｃ２を用い、各々ディップ法により付与し
た。ここで、ウレタン変性アクリル樹脂層Ｃは、ウレタ
ン樹脂とアクリル樹脂の比率の異なる２種の塗料を用
い、連続ディップし形成させた。導電層Ａの体積抵抗率
は１０⁷ Ωｃｍ程度に、ウレタン変性アクリル樹脂層Ｃ
の体積抵抗率は１０⁸ Ωｃｍ程度に調整した。なお、Ｓ
ＭＰ−４は酸素含有量が１０％、ｐＨが７．３３のカー
ボンである。ローラ表面の粗さはＪＩＳ１０点平均粗さ
Ｒｚスケールで１．９μｍであり、マイクロ硬度は６７
度であった。このローラの抵抗を測定したところ、温度
１５℃／湿度１０％ＲＨ下で３．５×１０⁶ Ω、温度３
５℃／湿度８５％ＲＨ下で１．５×１０⁶ Ωであった。
このローラをプリンターに装着し、連続６０００枚画像
出しをしても、特に画像の劣化は、ほぼなかった。

【００２４】「比較例１」導電性のポリウレタンフォー
ムローラ上に、厚さ１００μｍのウレタン変性アクリル
樹脂層Ｂを形成した。ウレタン変性アクリル樹脂層Ｂ
は、カーボンをウレタン変性アクリル樹脂（ウレタン樹
脂／アクリル樹脂= ５／５）に混合した塗料Ｂ１を用
い、各々ディップ法により付与した。ウレタン変性アク
リル樹脂層Ｂの体積抵抗率は１０⁸ Ωｃｍ程度に調整し
た。ローラ表面の粗さはＪＩＳ１０点平均粗さＲｚスケ
ールで５から６０μｍの間でひどくばらつき、マイクロ
硬度は７０度であった。このローラの抵抗を測定したと
ころ、温度１５℃／湿度１０％ＲＨ下で２．２×１０⁶
Ω、温度３５℃／湿度８５％ＲＨ下で１．０×１０⁶ Ω
であった。このローラをプリンターに装着し、連続６０
００枚画像出しをしたところ、初期から表面の凹凸のせ
いと思われる黒ポチが若干ある画像となり、画像枚数が
増えるにしたがって、一層ひどい画像となってしまっ
た。

【００２５】「比較例２」導電性のポリウレタンフォー
ムローラ上に、厚さ３０μｍの導電層Ａを、さらにその
上に厚さ１００μｍの塗膜層Ｄ、さらにその上に厚さ１
０μｍの塗膜層Ｅを形成した。塗膜層Ａは、ＳＭＰ−４
をカーボンとして水分散性ポリエステル樹脂に混合した
塗料Ａ１を用い、塗膜層Ｄは、カーボンをウレタン樹脂
に混合した塗料Ｄ１を用い、塗膜層Ｅは、導電性酸化チ
タンをアルコール可溶性ナイロン樹脂に混合した塗料Ｅ
１を用い、各々ディップ法により付与した。導電層Ａの
体積抵抗率は１０⁷ Ωｃｍ程度に、塗膜層Ｄ，Ｅの体積
抵抗率は１０⁸ Ωｃｍ程度に調整した。なお、ＳＭＰ−
４は酸素含有量が１０％、ｐＨが７．３３のカーボンで
ある。ローラ表面の粗さはＪＩＳ１０点平均粗さＲｚ
スケールで２．３μｍであり、マイクロ硬度は６６度で
あった。このローラの抵抗を測定したところ、温度１５
℃／湿度１０％ＲＨ下で８．５×１０⁶ Ω、温度３５℃
／湿度８５％ＲＨ下で１．０×１０⁶ Ωであった。この
ローラをプリンターに装着し、連続６０００枚画像出し
をしても、特に画像の劣化は、ほぼなかった。

【００２６】「比較例３」導電性のポリウレタンフォー
ムローラ上に、厚さ３０μｍの導電層Ａを、さらにその
上に厚さ１００μｍの塗膜層Ｆを形成した。導電層Ａ
は、ＳＭＰ−４をカーボンとして水分散性ポリエステル
樹脂に混合した塗料Ａ１を用い、塗膜層Ｆは、カーボン
をウレタン変性アクリル樹脂（ウレタン樹脂／アクリル
樹脂= ９．６／０．４）に混合した塗料Ｆ１を用い、各
々ディップ法により付与した。導電層Ａの体積抵抗率は
１０⁷ Ωｃｍ程度に、塗膜層Ｆの体積抵抗率は１０⁸Ω
ｃｍ程度に調整した。なお、ＳＭＰ−４は酸素含有量が
１０％、ｐＨが７．３３のカーボンである。ローラ表面
の粗さはＪＩＳ１０点平均粗さＲｚスケールで１．６μ
ｍであり、マイクロ硬度は５３度であった。このローラ
をプリンターに装着したところ、感光体とひどい密着を
引き起こしてしまった。

【００２７】「比較例４」導電性のポリウレタンフォー
ムローラ上に、厚さ３０μｍの導電層Ａを、さらにその
上に厚さ１００μｍの塗膜層Ｇを形成した。導電層Ａ
は、ＳＭＰ−４をカーボンとして水分散性ポリエステル
樹脂に混合した塗料Ａ１を用い、塗膜層Ｇは、カーボン
をウレタン変性アクリル樹脂（ウレタン樹脂／アクリル
樹脂= １／９）に混合した塗料Ｇ１を用い、各々ディッ
プ法により付与した。導電層Ａの体積抵抗率は１０⁷ Ω
ｃｍ程度に、塗膜層Ｆの体積抵抗率は１０⁸Ωｃｍ程度
に調整した。なお、ＳＭＰ−４は酸素含有量が１０％、
ｐＨが７．３３のカーボンである。ローラは取り扱い中
に、表面にひび割れが発生してしまった。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の帯電部材
によれば、複写機、プリンター等の潜像形成において、
帯電部材の抵抗の均一性、被帯電部材との物理的接触状
態の均一性を両立し、環境依存性、耐久性等の性能向上
をはかった帯電部材及びそれを用いた帯電装置を提供す
ることが可能である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、フォームからなる弾性層の表面に、水系樹脂からなる導
電層及びウレタン変性アクリル樹脂層を順次形成してな
ることを特徴とする帯電部材。
【請求項２】上記ウレタン変性アクリル樹脂層のアク
リル樹脂成分が５〜８０重量％であることを特徴とする
請求項１に記載の帯電部材。
【請求項３】上記弾性層の主材がポリウレタンである
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の帯電部
材。
【請求項４】帯電部材の表面がＪＩＳ１０点平均粗さ
Ｒｚスケールで４μｍ以下であることを特徴とする請求
項１乃至３のいずれか１項に記載の帯電部材。
【請求項５】被帯電体に当接し上記被帯電体を帯電さ
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、前記帯電部材として請求項１乃至４のいずれか１項
に記載の帯電部材を用いたことを特徴とする帯電装置。