帯電ローラ及び帯電装置
【目的】 電子複写機で高画質の画像を得る。
【構成】 感光性ドラムを帯電する帯電ローラ９は芯金１０上に弾性体層１１、表層１２を設け、弾性体層１１はシリコーンゴムにジアルキルチタネート化合物及び／またはトリアルキルチタネート化合物、導電性金属粒子を添加した感圧導電性ゴムを含有する。弾性体層１１の押圧力を変化させることによりローラを所望の導電性に帯電させることができる。このような帯電ローラを用いた帯電装置は、帯電ローラと感光ドラム間の距離を調整する支軸を備え、支軸の長さを調整しローラに所望の導電性を付与する。
【効果】 応答性よくローラを帯電でき、反復加圧がなされても一定の導電性が長期に亘って得られる。感光ドラムの表面が一様に帯電される。
【構成】 感光性ドラムを帯電する帯電ローラ９は芯金１０上に弾性体層１１、表層１２を設け、弾性体層１１はシリコーンゴムにジアルキルチタネート化合物及び／またはトリアルキルチタネート化合物、導電性金属粒子を添加した感圧導電性ゴムを含有する。弾性体層１１の押圧力を変化させることによりローラを所望の導電性に帯電させることができる。このような帯電ローラを用いた帯電装置は、帯電ローラと感光ドラム間の距離を調整する支軸を備え、支軸の長さを調整しローラに所望の導電性を付与する。
【効果】 応答性よくローラを帯電でき、反復加圧がなされても一定の導電性が長期に亘って得られる。感光ドラムの表面が一様に帯電される。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は帯電ローラに係わり、特に電子複写機等の現像装置に用いられる帯電ローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、電子複写機やレーザプリンタ等の現像装置では、図４に示すように、感光ドラム１の外周面を一様に帯電させる帯電装置２が設けられ、表面を一様に帯電した感光ドラム１を露光装置３により原紙４を介して照射することにより感光ドラム１上に静電潜像を形成させる。この静電潜像上に静電潜像と逆の極性のトナーを現像ローラ５により付着させ、感光ドラム１に複写用紙６を転写ローラ７で押圧することにより静電潜像状のトナーを複写用紙６に転写する。トナー転写後の感光ドラム１はクリーニングローラ８でクリーニングし、次の複写を待機するようになっている。
【０００３】このような電子複写機の感光ドラムの帯電装置２は、タングステンワイヤに電圧を印加し、タングステンワイヤのコロナ放電により感光ドラムを５００Ｖ前後に帯電させていた。しかしながら感光ドラムを５００Ｖに帯電させるにはタングステンワイヤに２ｋＶ以上の高電圧を印加させるため、機内にオゾンが発生してしまった。このため、機内の部品は耐オゾン性のものを使用しなければならず、また機外にオゾンが放出されないようにオゾン吸収フィルターを用いる必要があった。
【０００４】そのため、感光ドラムの帯電をコロナ放電によらず、感光ドラムの表面に電圧を印加した帯電ローラを摺動させて低い電圧で感光ドラムを帯電させる電子複写機が多用されている。感光ドラムの表面を帯電させるためには、電圧を印加させた帯電ローラを感光ドラムの回転と逆方向に回転させて感光ドラムと摺動させることにより、帯電ローラ表面と感光ドラム表面の狭い空間に弱い放電を生じさせ、この放電を電界の力により感光ドラム表面に付着させることにより帯電させている。
【０００５】
【発明が解決すべき課題】このような帯電ローラとして感光ドラムと確実に接触でき、また接触により接触点の両側の形状が崩れることがない弾性を有することが要求される。両者を満足するような弾性を付与するため所定の弾性の弾性体層が設けられる。また、弾性体層上には絶縁破壊を生じて感光ドラムにダメージを与えることがないように、抵抗調整層を設けている。抵抗調整層は抵抗値として１０6〜１０10Ω・ｃｍの領域で安定した抵抗値を有するものが望まれ、エピクロルヒドリンゴムが好適に用いられている。しかし、エピクロルヒドリンゴムを含有する抵抗調整層は摩耗性に劣るため、その表面に表層を設けたものもあった。表層は感光ドラム表面を傷付けないような硬度を有し、放電に対して抵抗を有し、耐熱性であり、反復してなされる放電がスムースに起こるよう表面が均一な導電性を備え、しかも耐摩耗性に優れたことが要求される。このような要求に対し、ウレタン樹脂や、ナイロン樹脂が用いられている（特開昭６４−６６６７４号公報）。
【０００６】このような帯電ローラにおいて、感光ドラムを帯電するには帯電ローラが感光ドラムとの摺動時の電気抵抗値が非常に問題となる。特に、厚さを有する弾性体層の抵抗値は膜厚が薄い抵抗調整層及び表層に比べ重要となる。弾性体層はエチレン・プロピレンゴム、ブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、ポリクロロプレンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等のゴムにカーボンブラックや、導電性繊維等の導電性物質を添加して形成されている。弾性体層の導電性は押圧されて変形することにより、導電性物質が摩擦され所望の電気抵抗値を得るようになっている。しかしながら、所望の導電性を得るためには弾性体層を押圧する押圧力が大きくなければならず、弾性体層が反復して大きな押圧力で加圧されるとゴムの耐久性が低下してしまった。その上、加圧による帯電の応答性が悪く、反復した加圧に対し一定の押圧力に対して得られる電気抵抗値が変化してしまった。弾性体層が一定の加圧に対して均一の導電性を有し、且つ所望の抵抗値を有するものでないと、帯電ローラは感光ドラムを一様に帯電させることができず、静電潜像の形成が一様になされず、それに伴いトナー付着も不均一となり得られる画像が高画質なものでなくなってしまった。
【０００７】本発明は上記欠点を解消するためになされたものであって、一定の加圧力に対して応答性がよく一定の電気抵抗値を得ることができ、しかも、反復してなされる加圧に対して電気抵抗値が変化せず、このため感光ドラムを一様に帯電することができ、高画質な画像を得ることができる。しかも感光ドラムを傷付けることなく、電圧破壊を生じず、耐摩耗性の長寿命の帯電ローラ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】上記目的を達成するため、本発明の帯電ローラは、芯金上に感圧導電性ゴムを含有した弾性体層及び表層が順次設けられたものである。更に、芯金上に、押圧力を調整させることにより所望の電圧に帯電可能な感圧導電性ゴムを含有した弾性体層と、表層とが順次設けられたものであってもよい。
【０００９】本発明の帯電装置は、芯金上に感圧導電性ゴムを含有した弾性体層、感光ドラム表面を摺動する表層を順次備えた帯電ローラを有し、前記帯電ローラの前記芯金と前記感光ドラムの軸との距離を調整して加圧する加圧手段と、前記帯電ローラの前記芯金と前記感光ドラムの軸間に交流及び直流を印加して前記帯電ローラを所望の電圧に調整する電源とを備えたものである。
【００１０】
【作用】芯金上に弾性体層及び表層を順次設ける。弾性体層は感圧導電性ゴムを含有したものである。感圧導電性ゴムは圧力が負荷されることにより、応答性よく導電性を生じ、反復して加圧される場合でも一定の圧力が負荷されると一定の導電性を生じる。このため、一定の電荷量に帯電された帯電ローラが感光ドラムと摺動されることにより、感光ドラムは一定の導電性が付与される。
【００１１】このような感圧導電性ゴムの弾性体層を有する帯電ローラを使用すると、加圧力を調整することにより導電性を変化させることができるため、帯電ローラに負荷する押圧力を調整することにより、所望の電気抵抗値を得ることができる。更に、感圧導電性ゴムを含有した弾性体層を有する帯電ローラを作成し、感光ドラムに帯電ローラを押圧する押圧力を変化させることにより、帯電ローラを所望の電荷に帯電させ、感光ドラムを帯電させてもよい。この場合であっても、一定の圧力で帯電ローラを押圧することにより、応答性よく、弾性体層は均一な電荷に帯電し、従って、帯電ローラは一定の電荷に帯電され、感光ドラムの外周面を一定の電荷量に帯電させ得る。
【００１２】また、感圧導電性ゴムを含有した弾性体層を有する帯電ローラを装着した帯電装置は、帯電ローラの芯金と感光ドラムの軸間に電圧を印加する交流及び直流からなる電源を備えるため、帯電ローラを所望の一定で安定した電圧に印加できるようになっている。更に、帯電ローラの芯金と感光ドラムの軸間の距離を調整する加圧手段が設けられ、帯電ローラの芯金と感光ドラムの軸間の距離を調整して所望の押圧力を負荷できる。このため、感圧導電性ゴムを含有した弾性体層に所望の加圧がなされ、弾性体層は所望の導電性に帯電される。従って、帯電ローラは摺動時であっても、所望の一定の電圧が安定して印加されることにより、一定の導電性が保持されて感光ドラム表面を摺動できるため、高画質な画像が得られる。
【００１３】
【実施例】本発明の導電性ローラを電子複写機の帯電ローラに適用した一実施例を図面を参照して説明する。図１R>１に示すように、本発明の導電性ローラ９は、芯金１０上に弾性体層１１、抵抗調整層１２及び表層１３が順次積層されたものである。
【００１４】芯金１０は、強度上、鉄、アルミ等の金属が好ましい。芯金１０上に積層される弾性体層１１を形成するゴムは、架橋剤、架橋触媒を含むシリコーンゴムにジアルキルチタネート化合物及び／またはトリアルキルチタネート化合物、導電性金属粒子を添加した感圧導電性ゴムが用いられる。ジアルキルチタネート化合物、トリアルキルチタネート化合物は（ＲＯ）nＴｉ（ＯＲ1）4-nｎ＝２または３で示されるものである。ここでＲはアルキル基であり、反応性及びシリコンゴム中への分散の点から炭素数１〜４のアルキル基が好ましい。Ｒ1はトリエタノールアミン残基、アシル基、アロイル基、アクリロイルまたはメタクリロイル基、アルキルベンゼンスルフォニル基、炭素数が６以上、好ましくは１０以上のアルキル基、あるいはこれらの誘導体が挙げられる。ｎが２の場合はＲ1は同じであっても異なってもよい。
【００１５】ジアルキルチタネート化合物としては、ビス（トリエタノールアミン）ジイソプロピルチタネート、ビス（トリエタノールアミン）ジブチルチタネート、ビス（トリエタノールアミン）ジエチルチタネート、ビス（トリエタノールアミン）ジメチルチタネート、ジイソプロピルジラウリルチタネート、ジイソプロピルジラウリルミリスチルチタネート、ジイソプロプイルジステアロイルチタネート、ジイソプロプイルステアロイルメタクリロイルチタネート、ジイソプロプイルジアクリロイルチタネート、ジイソプロプイルドデシルベンゼンスルフォニルチタネート、ジイソプロプイルイソステアロイル−４−アミノベンゾイルチタネート等が挙げられる。
【００１６】また、トリアルキルチタネート化合物としては、トリイソプロピルアクリロイルチタネート、トリエチルメタクリロイルチタネート、トリイソピルミリスチルチタネート、トリブチルドデシルベンゼンスルフォニルチタネート、トリイソプロピルステアロイルチタネート、トリイソプロプイルステアロイルチタネート等が挙げられる。
【００１７】ジアルキルチタネート化合物、トリアルキルチタネート化合物は全組成物の０．１〜３体積パーセントが好ましい。これらのチタネート化合物はシリコーンゴムを弾性体層に添加される導電性物質の分散に適した粘度にすると共に、通電下での変形に対して迅速に元の形状に戻る構造に架橋すると思われる。
【００１８】このようなチタネート化合物と共にシリコーンゴムに添加され弾性体層に導電性を付与する導電性金属粒子としては、従来用いられているものを使用できるが、銀、銅、ニッケル、ステンレス、アルミニウム、チタン等及びこれらの合金が好ましい。粒子径は０．１〜１５０μ程度が好ましい。１５０μ以上となるとゴムから脱落しやすく、０．１μ以下であると酸化されやすく、混合時の粘度が大きくなってしまう。混合量は弾性体層に所望の導電性を付与するため８〜３５体積パーセントが好ましい。尚、導電性金属粒子の混合量は弾性体層１１の加圧により調整して行うこともできる。加圧時の抵抗値は１０3〜１０5Ω・ｃｍが好適である。
【００１９】このような組成の弾性体層は電気的性質が均一であり、加圧に対して電気的応答性がよく、且つ反復加圧に対して電気的性質が変化が極めて少ない、安定した電気的性質を長期間保持できるものである。更に、シリコーンゴムには感光ドラムを傷付けず、しかも帯電ローラと感光ドラム表面間で生じる放電に対しても形状が変らない、従って一定な放電を発生させ高画質の複写が得られる硬度を付与するため、適宜軟化剤が添加される。硬度（ＪＩＳ−Ａ）としては１０〜４０のものが好ましい。
【００２０】また、シリコーンゴムにはこの他、適宜顔料、劣化防止剤、充填剤等を含有させてもよい。弾性体層１１上に設けられる抵抗調整層１２は弾性体層１１と同様の硬度を有し、抵抗値は１０6〜１０10Ω・ｃｍが好ましい。このような抵抗値を有する抵抗調整層１３は、エピクロルヒドリンゴムを主成分とする。エピクロルヒドリンゴムはそれ自体で体積抵抗値が１０7〜１０9Ω・ｃｍであり、抵抗調整層１２に所望の体積抵抗値を付与する。更に、エピクロルヒドリンゴムの体積抵抗値は環境に左右されず、耐水性を備え、環境に左右されず、一定である。また、エピクロルヒドリンゴムは油分を透過させない性質も有するため、弾性体層に添加される軟化剤からブリードアウトされる油分をローラ表面まで析出させない。そのため、感光ドラム表面に油分を付着させることがなく、そのため感光ドラムの帯電を不均一にしてしまうことがない。抵抗調整層１３の膜厚は電圧破壊を防止できる厚さとして４０μｍ以上が好ましい。抵抗位調整層は電圧破壊が生じるおそれがない場合は設けなくともよい。
【００２１】このような抵抗調整層１２の上層設けられる表層１３は、感光ドラムと摺動し表面間に放電を発生させるため、均一な電気特性を備えたものである。しかも感光ドラムを傷付けない硬度を備え、耐摩耗性を有したものが用いられる。その上環境に左右されず、特に湿度により体積抵抗値が変化しない一定の体積抵抗値を備えたものが好ましい。このような特性を有するものとしてナイロン、ウレタンゴム等が用いられる。ナイロンとしては汎用の非水溶性ナイロンや、水溶性ナイロンでも適用できる。表層１３の抵抗値として１０7〜１９9であり、膜厚は耐摩耗性を保持するため、５μｍ以上が好ましい。
【００２２】このような構成の帯電ローラを作成するには、洗浄、脱脂してブラスト処理した芯金１０にプライマーを塗布し、チタネート化合物と共に導電性金属粒子を所望量混合したシリコーンゴムゴムをプレス成形したものを芯金１０に巻きつけ、加熱、加硫し、弾性体層を形成する。その後、円筒に研削する。特に表面に残留した離型剤や、配合剤によりムラが生じやすいため、表面をサンドペーパー、サンドブラスト等で脱脂した後、エピクロルヒドリンゴムを含有する溶液を塗布、浸漬、噴き付け等の方法により形成し、加熱、加硫し、抵抗調整層を形成する。その上にナイロンまたはウレタンゴムを溶解した溶液に浸漬したり、塗布し、加熱し、表層を形成する。
【００２３】このように形成された帯電ローラ９は、図２R>２に示すように、帯電装置１４に装着される。帯電装置１４は感光ドラム１の軸１ａと芯金１０間に懸装される加圧手段である支軸１５が備えられ、その長さを調整することにより感光ドラム１の軸１ａと芯金１０間の距離を変化させ、感光ドラム１の軸１ａと芯金１０とが所望な押圧力で押圧されるようになっている。また、感光ドラム１の軸１ａと芯金１０間には交流電源１６及び直流電源１７により重畳されて印加可能となっている。感光ドラム１の軸１ａと芯金１０間に交流電源１６及び直流電源１７を重畳すると、図３に示すように、帯電ローラ９の表面電圧Ｖdは直流電源の電圧に収斂され、Ｖdc電圧となる。
【００２４】このような帯電装置１４により感光ドラム１を帯電させるには、直流電源を所望の電圧に設定し、支軸１５を帯電ローラ９が感光ドラム１に所望の押圧力で押圧されるように長さを調整する。支軸１５の長さは弾性体層が所望の電気抵抗値となるように、感光ドラム１に所望の押圧力で押圧されるような長さとなるように調整する。所望の押圧力が負荷された帯電ローラ９に、一定電圧が印加され、感光ドラム１に摺動されることにより、感光ドラムは応答性よく所望の電気抵抗値となり、しかも反復して摺動しても一定の電気抵抗値が得られる。
【００２５】以下実施例について説明する。
［実施例］シリコーンゴム７９ｖｏｌ％、ジアルキルチタネート化合物１ｖｏｌ％、金属粒子２０ｖｏｌ％の組成のシートを作成し、この上に、エピクロルヒドリンゴムの塗布液を塗布し、常温で乾燥し５〜３５μｍ厚の抵抗調整層を作成した。その後、ナイロンに水溶性エポキシ樹脂を添加した溶液を２０〜３０μｍ厚に塗布し、１５０℃で１５分加熱、架橋し、試料を作成した。
【００２６】得られた試料を１ｋｇ／ｃｍ2、３ｋｇ／ｃｍ2、５ｋｇ／ｃｍ2に加圧した時の、体積抵抗値はそれぞれ５×１０7Ω・ｃｍ、８×１０3Ω・ｃｍ、３×１０2Ω・ｃｍであった。また、毎秒３ｋｇ／ｃｍ2の加圧を１０分間行った後の体積抵抗値は５×１０3Ω・ｃｍであった。比較例として、シリコーンゴム８０ｖｏｌ％、金属粒子２０ｖｏｌ％の組成のシートを作成し、この上に、実施例と同様に抵抗調整層、表層を作成した。
【００２７】得られた試料を１ｋｇ／ｃｍ2、３ｋｇ／ｃｍ2、５ｋｇ／ｃｍ2に加圧した時の、体積抵抗値はそれぞれ８×１０7Ω・ｃｍ、５×１０5Ω・ｃｍ、１×１０4Ω・ｃｍであった。また、毎秒３ｋｇ／ｃｍ2の加圧を１０分間行った後の体積抵抗値は７×１０3Ω・ｃｍ／／であった。結果からも明らかなように、比較例に比べて、実施例では加圧力の変化に対して電気抵抗値は応答性よく変化した。また、反復加圧に対しても電気抵抗値の変化は認められなかった。
【００２８】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発明の帯電ローラによれば、弾性体層に感圧導電性ゴムを用いたため、加圧力の変化に対して導電性が応答性よく変化され、所望の導電性が得られる。また、反復加圧に対しても一定の導電性が保持される。更に、帯電ローラを感光ドラムに加圧する加圧力を調整できる加圧手段を備えたため、帯電ローラを所望の電気抵抗値に帯電できる。しかも、交流及び直流電源を重畳したため、一定電圧で印加でき、感光ドラムを所望の一定の電気抵抗値に帯電し得る。そのため、感光ドラムを一様に応答性よく帯電できしかも反復加圧に対しても一定の抵抗値を保持して印加され、耐久性のあるローラが得られる。従って、電子複写機に用いられれば、高画質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の帯電ローラの断面図。
【図２】本発明の帯電装置の構成図。
【図３】本発明の帯電装置による感光ドラム表面の帯電圧を示す図。
【図４】従来の電子複写機の現像装置を示す構成図。
【符号の説明】
１…………感光ドラム
９…………導電性ローラ
１０…………芯金
１１…………弾性体層
１２…………抵抗調整層
１３…………表層
１４…………帯電装置
１５…………支軸（加圧手段）
１６…………交流（電源）
１７…………直流（電源）
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は帯電ローラに係わり、特に電子複写機等の現像装置に用いられる帯電ローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、電子複写機やレーザプリンタ等の現像装置では、図４に示すように、感光ドラム１の外周面を一様に帯電させる帯電装置２が設けられ、表面を一様に帯電した感光ドラム１を露光装置３により原紙４を介して照射することにより感光ドラム１上に静電潜像を形成させる。この静電潜像上に静電潜像と逆の極性のトナーを現像ローラ５により付着させ、感光ドラム１に複写用紙６を転写ローラ７で押圧することにより静電潜像状のトナーを複写用紙６に転写する。トナー転写後の感光ドラム１はクリーニングローラ８でクリーニングし、次の複写を待機するようになっている。
【０００３】このような電子複写機の感光ドラムの帯電装置２は、タングステンワイヤに電圧を印加し、タングステンワイヤのコロナ放電により感光ドラムを５００Ｖ前後に帯電させていた。しかしながら感光ドラムを５００Ｖに帯電させるにはタングステンワイヤに２ｋＶ以上の高電圧を印加させるため、機内にオゾンが発生してしまった。このため、機内の部品は耐オゾン性のものを使用しなければならず、また機外にオゾンが放出されないようにオゾン吸収フィルターを用いる必要があった。
【０００４】そのため、感光ドラムの帯電をコロナ放電によらず、感光ドラムの表面に電圧を印加した帯電ローラを摺動させて低い電圧で感光ドラムを帯電させる電子複写機が多用されている。感光ドラムの表面を帯電させるためには、電圧を印加させた帯電ローラを感光ドラムの回転と逆方向に回転させて感光ドラムと摺動させることにより、帯電ローラ表面と感光ドラム表面の狭い空間に弱い放電を生じさせ、この放電を電界の力により感光ドラム表面に付着させることにより帯電させている。
【０００５】
【発明が解決すべき課題】このような帯電ローラとして感光ドラムと確実に接触でき、また接触により接触点の両側の形状が崩れることがない弾性を有することが要求される。両者を満足するような弾性を付与するため所定の弾性の弾性体層が設けられる。また、弾性体層上には絶縁破壊を生じて感光ドラムにダメージを与えることがないように、抵抗調整層を設けている。抵抗調整層は抵抗値として１０6〜１０10Ω・ｃｍの領域で安定した抵抗値を有するものが望まれ、エピクロルヒドリンゴムが好適に用いられている。しかし、エピクロルヒドリンゴムを含有する抵抗調整層は摩耗性に劣るため、その表面に表層を設けたものもあった。表層は感光ドラム表面を傷付けないような硬度を有し、放電に対して抵抗を有し、耐熱性であり、反復してなされる放電がスムースに起こるよう表面が均一な導電性を備え、しかも耐摩耗性に優れたことが要求される。このような要求に対し、ウレタン樹脂や、ナイロン樹脂が用いられている（特開昭６４−６６６７４号公報）。
【０００６】このような帯電ローラにおいて、感光ドラムを帯電するには帯電ローラが感光ドラムとの摺動時の電気抵抗値が非常に問題となる。特に、厚さを有する弾性体層の抵抗値は膜厚が薄い抵抗調整層及び表層に比べ重要となる。弾性体層はエチレン・プロピレンゴム、ブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、ポリクロロプレンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等のゴムにカーボンブラックや、導電性繊維等の導電性物質を添加して形成されている。弾性体層の導電性は押圧されて変形することにより、導電性物質が摩擦され所望の電気抵抗値を得るようになっている。しかしながら、所望の導電性を得るためには弾性体層を押圧する押圧力が大きくなければならず、弾性体層が反復して大きな押圧力で加圧されるとゴムの耐久性が低下してしまった。その上、加圧による帯電の応答性が悪く、反復した加圧に対し一定の押圧力に対して得られる電気抵抗値が変化してしまった。弾性体層が一定の加圧に対して均一の導電性を有し、且つ所望の抵抗値を有するものでないと、帯電ローラは感光ドラムを一様に帯電させることができず、静電潜像の形成が一様になされず、それに伴いトナー付着も不均一となり得られる画像が高画質なものでなくなってしまった。
【０００７】本発明は上記欠点を解消するためになされたものであって、一定の加圧力に対して応答性がよく一定の電気抵抗値を得ることができ、しかも、反復してなされる加圧に対して電気抵抗値が変化せず、このため感光ドラムを一様に帯電することができ、高画質な画像を得ることができる。しかも感光ドラムを傷付けることなく、電圧破壊を生じず、耐摩耗性の長寿命の帯電ローラ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】上記目的を達成するため、本発明の帯電ローラは、芯金上に感圧導電性ゴムを含有した弾性体層及び表層が順次設けられたものである。更に、芯金上に、押圧力を調整させることにより所望の電圧に帯電可能な感圧導電性ゴムを含有した弾性体層と、表層とが順次設けられたものであってもよい。
【０００９】本発明の帯電装置は、芯金上に感圧導電性ゴムを含有した弾性体層、感光ドラム表面を摺動する表層を順次備えた帯電ローラを有し、前記帯電ローラの前記芯金と前記感光ドラムの軸との距離を調整して加圧する加圧手段と、前記帯電ローラの前記芯金と前記感光ドラムの軸間に交流及び直流を印加して前記帯電ローラを所望の電圧に調整する電源とを備えたものである。
【００１０】
【作用】芯金上に弾性体層及び表層を順次設ける。弾性体層は感圧導電性ゴムを含有したものである。感圧導電性ゴムは圧力が負荷されることにより、応答性よく導電性を生じ、反復して加圧される場合でも一定の圧力が負荷されると一定の導電性を生じる。このため、一定の電荷量に帯電された帯電ローラが感光ドラムと摺動されることにより、感光ドラムは一定の導電性が付与される。
【００１１】このような感圧導電性ゴムの弾性体層を有する帯電ローラを使用すると、加圧力を調整することにより導電性を変化させることができるため、帯電ローラに負荷する押圧力を調整することにより、所望の電気抵抗値を得ることができる。更に、感圧導電性ゴムを含有した弾性体層を有する帯電ローラを作成し、感光ドラムに帯電ローラを押圧する押圧力を変化させることにより、帯電ローラを所望の電荷に帯電させ、感光ドラムを帯電させてもよい。この場合であっても、一定の圧力で帯電ローラを押圧することにより、応答性よく、弾性体層は均一な電荷に帯電し、従って、帯電ローラは一定の電荷に帯電され、感光ドラムの外周面を一定の電荷量に帯電させ得る。
【００１２】また、感圧導電性ゴムを含有した弾性体層を有する帯電ローラを装着した帯電装置は、帯電ローラの芯金と感光ドラムの軸間に電圧を印加する交流及び直流からなる電源を備えるため、帯電ローラを所望の一定で安定した電圧に印加できるようになっている。更に、帯電ローラの芯金と感光ドラムの軸間の距離を調整する加圧手段が設けられ、帯電ローラの芯金と感光ドラムの軸間の距離を調整して所望の押圧力を負荷できる。このため、感圧導電性ゴムを含有した弾性体層に所望の加圧がなされ、弾性体層は所望の導電性に帯電される。従って、帯電ローラは摺動時であっても、所望の一定の電圧が安定して印加されることにより、一定の導電性が保持されて感光ドラム表面を摺動できるため、高画質な画像が得られる。
【００１３】
【実施例】本発明の導電性ローラを電子複写機の帯電ローラに適用した一実施例を図面を参照して説明する。図１R>１に示すように、本発明の導電性ローラ９は、芯金１０上に弾性体層１１、抵抗調整層１２及び表層１３が順次積層されたものである。
【００１４】芯金１０は、強度上、鉄、アルミ等の金属が好ましい。芯金１０上に積層される弾性体層１１を形成するゴムは、架橋剤、架橋触媒を含むシリコーンゴムにジアルキルチタネート化合物及び／またはトリアルキルチタネート化合物、導電性金属粒子を添加した感圧導電性ゴムが用いられる。ジアルキルチタネート化合物、トリアルキルチタネート化合物は（ＲＯ）nＴｉ（ＯＲ1）4-nｎ＝２または３で示されるものである。ここでＲはアルキル基であり、反応性及びシリコンゴム中への分散の点から炭素数１〜４のアルキル基が好ましい。Ｒ1はトリエタノールアミン残基、アシル基、アロイル基、アクリロイルまたはメタクリロイル基、アルキルベンゼンスルフォニル基、炭素数が６以上、好ましくは１０以上のアルキル基、あるいはこれらの誘導体が挙げられる。ｎが２の場合はＲ1は同じであっても異なってもよい。
【００１５】ジアルキルチタネート化合物としては、ビス（トリエタノールアミン）ジイソプロピルチタネート、ビス（トリエタノールアミン）ジブチルチタネート、ビス（トリエタノールアミン）ジエチルチタネート、ビス（トリエタノールアミン）ジメチルチタネート、ジイソプロピルジラウリルチタネート、ジイソプロピルジラウリルミリスチルチタネート、ジイソプロプイルジステアロイルチタネート、ジイソプロプイルステアロイルメタクリロイルチタネート、ジイソプロプイルジアクリロイルチタネート、ジイソプロプイルドデシルベンゼンスルフォニルチタネート、ジイソプロプイルイソステアロイル−４−アミノベンゾイルチタネート等が挙げられる。
【００１６】また、トリアルキルチタネート化合物としては、トリイソプロピルアクリロイルチタネート、トリエチルメタクリロイルチタネート、トリイソピルミリスチルチタネート、トリブチルドデシルベンゼンスルフォニルチタネート、トリイソプロピルステアロイルチタネート、トリイソプロプイルステアロイルチタネート等が挙げられる。
【００１７】ジアルキルチタネート化合物、トリアルキルチタネート化合物は全組成物の０．１〜３体積パーセントが好ましい。これらのチタネート化合物はシリコーンゴムを弾性体層に添加される導電性物質の分散に適した粘度にすると共に、通電下での変形に対して迅速に元の形状に戻る構造に架橋すると思われる。
【００１８】このようなチタネート化合物と共にシリコーンゴムに添加され弾性体層に導電性を付与する導電性金属粒子としては、従来用いられているものを使用できるが、銀、銅、ニッケル、ステンレス、アルミニウム、チタン等及びこれらの合金が好ましい。粒子径は０．１〜１５０μ程度が好ましい。１５０μ以上となるとゴムから脱落しやすく、０．１μ以下であると酸化されやすく、混合時の粘度が大きくなってしまう。混合量は弾性体層に所望の導電性を付与するため８〜３５体積パーセントが好ましい。尚、導電性金属粒子の混合量は弾性体層１１の加圧により調整して行うこともできる。加圧時の抵抗値は１０3〜１０5Ω・ｃｍが好適である。
【００１９】このような組成の弾性体層は電気的性質が均一であり、加圧に対して電気的応答性がよく、且つ反復加圧に対して電気的性質が変化が極めて少ない、安定した電気的性質を長期間保持できるものである。更に、シリコーンゴムには感光ドラムを傷付けず、しかも帯電ローラと感光ドラム表面間で生じる放電に対しても形状が変らない、従って一定な放電を発生させ高画質の複写が得られる硬度を付与するため、適宜軟化剤が添加される。硬度（ＪＩＳ−Ａ）としては１０〜４０のものが好ましい。
【００２０】また、シリコーンゴムにはこの他、適宜顔料、劣化防止剤、充填剤等を含有させてもよい。弾性体層１１上に設けられる抵抗調整層１２は弾性体層１１と同様の硬度を有し、抵抗値は１０6〜１０10Ω・ｃｍが好ましい。このような抵抗値を有する抵抗調整層１３は、エピクロルヒドリンゴムを主成分とする。エピクロルヒドリンゴムはそれ自体で体積抵抗値が１０7〜１０9Ω・ｃｍであり、抵抗調整層１２に所望の体積抵抗値を付与する。更に、エピクロルヒドリンゴムの体積抵抗値は環境に左右されず、耐水性を備え、環境に左右されず、一定である。また、エピクロルヒドリンゴムは油分を透過させない性質も有するため、弾性体層に添加される軟化剤からブリードアウトされる油分をローラ表面まで析出させない。そのため、感光ドラム表面に油分を付着させることがなく、そのため感光ドラムの帯電を不均一にしてしまうことがない。抵抗調整層１３の膜厚は電圧破壊を防止できる厚さとして４０μｍ以上が好ましい。抵抗位調整層は電圧破壊が生じるおそれがない場合は設けなくともよい。
【００２１】このような抵抗調整層１２の上層設けられる表層１３は、感光ドラムと摺動し表面間に放電を発生させるため、均一な電気特性を備えたものである。しかも感光ドラムを傷付けない硬度を備え、耐摩耗性を有したものが用いられる。その上環境に左右されず、特に湿度により体積抵抗値が変化しない一定の体積抵抗値を備えたものが好ましい。このような特性を有するものとしてナイロン、ウレタンゴム等が用いられる。ナイロンとしては汎用の非水溶性ナイロンや、水溶性ナイロンでも適用できる。表層１３の抵抗値として１０7〜１９9であり、膜厚は耐摩耗性を保持するため、５μｍ以上が好ましい。
【００２２】このような構成の帯電ローラを作成するには、洗浄、脱脂してブラスト処理した芯金１０にプライマーを塗布し、チタネート化合物と共に導電性金属粒子を所望量混合したシリコーンゴムゴムをプレス成形したものを芯金１０に巻きつけ、加熱、加硫し、弾性体層を形成する。その後、円筒に研削する。特に表面に残留した離型剤や、配合剤によりムラが生じやすいため、表面をサンドペーパー、サンドブラスト等で脱脂した後、エピクロルヒドリンゴムを含有する溶液を塗布、浸漬、噴き付け等の方法により形成し、加熱、加硫し、抵抗調整層を形成する。その上にナイロンまたはウレタンゴムを溶解した溶液に浸漬したり、塗布し、加熱し、表層を形成する。
【００２３】このように形成された帯電ローラ９は、図２R>２に示すように、帯電装置１４に装着される。帯電装置１４は感光ドラム１の軸１ａと芯金１０間に懸装される加圧手段である支軸１５が備えられ、その長さを調整することにより感光ドラム１の軸１ａと芯金１０間の距離を変化させ、感光ドラム１の軸１ａと芯金１０とが所望な押圧力で押圧されるようになっている。また、感光ドラム１の軸１ａと芯金１０間には交流電源１６及び直流電源１７により重畳されて印加可能となっている。感光ドラム１の軸１ａと芯金１０間に交流電源１６及び直流電源１７を重畳すると、図３に示すように、帯電ローラ９の表面電圧Ｖdは直流電源の電圧に収斂され、Ｖdc電圧となる。
【００２４】このような帯電装置１４により感光ドラム１を帯電させるには、直流電源を所望の電圧に設定し、支軸１５を帯電ローラ９が感光ドラム１に所望の押圧力で押圧されるように長さを調整する。支軸１５の長さは弾性体層が所望の電気抵抗値となるように、感光ドラム１に所望の押圧力で押圧されるような長さとなるように調整する。所望の押圧力が負荷された帯電ローラ９に、一定電圧が印加され、感光ドラム１に摺動されることにより、感光ドラムは応答性よく所望の電気抵抗値となり、しかも反復して摺動しても一定の電気抵抗値が得られる。
【００２５】以下実施例について説明する。
［実施例］シリコーンゴム７９ｖｏｌ％、ジアルキルチタネート化合物１ｖｏｌ％、金属粒子２０ｖｏｌ％の組成のシートを作成し、この上に、エピクロルヒドリンゴムの塗布液を塗布し、常温で乾燥し５〜３５μｍ厚の抵抗調整層を作成した。その後、ナイロンに水溶性エポキシ樹脂を添加した溶液を２０〜３０μｍ厚に塗布し、１５０℃で１５分加熱、架橋し、試料を作成した。
【００２６】得られた試料を１ｋｇ／ｃｍ2、３ｋｇ／ｃｍ2、５ｋｇ／ｃｍ2に加圧した時の、体積抵抗値はそれぞれ５×１０7Ω・ｃｍ、８×１０3Ω・ｃｍ、３×１０2Ω・ｃｍであった。また、毎秒３ｋｇ／ｃｍ2の加圧を１０分間行った後の体積抵抗値は５×１０3Ω・ｃｍであった。比較例として、シリコーンゴム８０ｖｏｌ％、金属粒子２０ｖｏｌ％の組成のシートを作成し、この上に、実施例と同様に抵抗調整層、表層を作成した。
【００２７】得られた試料を１ｋｇ／ｃｍ2、３ｋｇ／ｃｍ2、５ｋｇ／ｃｍ2に加圧した時の、体積抵抗値はそれぞれ８×１０7Ω・ｃｍ、５×１０5Ω・ｃｍ、１×１０4Ω・ｃｍであった。また、毎秒３ｋｇ／ｃｍ2の加圧を１０分間行った後の体積抵抗値は７×１０3Ω・ｃｍ／／であった。結果からも明らかなように、比較例に比べて、実施例では加圧力の変化に対して電気抵抗値は応答性よく変化した。また、反復加圧に対しても電気抵抗値の変化は認められなかった。
【００２８】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発明の帯電ローラによれば、弾性体層に感圧導電性ゴムを用いたため、加圧力の変化に対して導電性が応答性よく変化され、所望の導電性が得られる。また、反復加圧に対しても一定の導電性が保持される。更に、帯電ローラを感光ドラムに加圧する加圧力を調整できる加圧手段を備えたため、帯電ローラを所望の電気抵抗値に帯電できる。しかも、交流及び直流電源を重畳したため、一定電圧で印加でき、感光ドラムを所望の一定の電気抵抗値に帯電し得る。そのため、感光ドラムを一様に応答性よく帯電できしかも反復加圧に対しても一定の抵抗値を保持して印加され、耐久性のあるローラが得られる。従って、電子複写機に用いられれば、高画質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の帯電ローラの断面図。
【図２】本発明の帯電装置の構成図。
【図３】本発明の帯電装置による感光ドラム表面の帯電圧を示す図。
【図４】従来の電子複写機の現像装置を示す構成図。
【符号の説明】
１…………感光ドラム
９…………導電性ローラ
１０…………芯金
１１…………弾性体層
１２…………抵抗調整層
１３…………表層
１４…………帯電装置
１５…………支軸（加圧手段）
１６…………交流（電源）
１７…………直流（電源）
【特許請求の範囲】
【請求項１】芯金上に感圧導電性ゴムを含有した弾性体層及び表層が順次設けられたことを特徴とする帯電ローラ。
【請求項２】芯金上に、押圧力を調整させることにより所望の電圧に帯電可能な感圧導電性ゴムを含有した弾性体層と、表層とが順次設けられたことを特徴とする帯電ローラ。
【請求項３】芯金上に感圧導電性ゴムを含有した弾性体層、感光ドラム表面を摺動する表層を順次備えた帯電ローラを有し、前記帯電ローラの前記芯金と前記感光ドラムの軸との距離を調整して加圧する加圧手段と、前記帯電ローラの前記芯金と前記感光ドラムの軸間に交流及び直流を印加して前記帯電ローラを所望の電圧に調整する電源とを備えたことを特徴とする帯電装置。
【請求項１】芯金上に感圧導電性ゴムを含有した弾性体層及び表層が順次設けられたことを特徴とする帯電ローラ。
【請求項２】芯金上に、押圧力を調整させることにより所望の電圧に帯電可能な感圧導電性ゴムを含有した弾性体層と、表層とが順次設けられたことを特徴とする帯電ローラ。
【請求項３】芯金上に感圧導電性ゴムを含有した弾性体層、感光ドラム表面を摺動する表層を順次備えた帯電ローラを有し、前記帯電ローラの前記芯金と前記感光ドラムの軸との距離を調整して加圧する加圧手段と、前記帯電ローラの前記芯金と前記感光ドラムの軸間に交流及び直流を印加して前記帯電ローラを所望の電圧に調整する電源とを備えたことを特徴とする帯電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開平６−３４８１１０
【公開日】平成６年（１９９４）１２月２２日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−１３３６６４
【出願日】平成５年（１９９３）６月３日
【出願人】（０００００２２５５）昭和電線電纜株式会社 (71)
【公開日】平成６年（１９９４）１２月２２日
【国際特許分類】
【出願日】平成５年（１９９３）６月３日
【出願人】（０００００２２５５）昭和電線電纜株式会社 (71)
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