JPH05281831A

JPH05281831A - 帯電ロール

Info

Publication number: JPH05281831A
Application number: JP7743292A
Authority: JP
Inventors: Chiaki Kawashima; 千秋河島; Hitoshi Shirasaka; 仁白坂
Original assignee: Hokushin Industries Corp
Current assignee: Hokushin Industries Corp
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1993-10-29

Abstract

(57)【要約】【目的】感光体等の帯電させたい物の表面に接触し
て、感光体等を帯電させることができる帯電ロールを得
る。【構成】芯金表面に、導電性弾性体層が形成されてい
る帯電ロールにおいて、該導電性弾性体層は、ポリエー
テルポリオールおよびポリエステルポリオールのなかか
ら選ばれた少なくとも一つのポリオールを含む混合物か
ら調製されたポリウレタン弾性体層であって、その弾性
体の体積抵抗値が８×１０⁴ ないし２×１０⁷ Ωであ
り、しかも該導電性ウレタン弾性体層表面はポリアミド
あるいはポリウレタンからなる表面層が形成されている
ことを特徴とする帯電ロール。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性弾性体層を有す
る帯電ロールに関するものであり、特に、電子写真複写
機あるいは電子写真式プリンターなどの画像形成装置に
て用いられる、特定の表面層が形成された導電性弾性体
層を有する帯電ロールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術およびその問題点】電子写真複写機あるい
は電子写真式プリンターなどの画像形成装置において
は、感光体表面を一様に帯電させ、靜電気的な潜像を形
成させ、この潜像に対応させたトナー像を現像させ、次
いでこのトナー像を転写紙上に転写させ、定着する方法
を採用している。この感光体表面上に潜像を形成させる
方法として、コロナ放電処理法が知られている。また、
感光体表面のトナー像を転写紙に転写させる際に転写紙
の背後からコロナ放電処理せしめる方法も知られてい
る。これらのコロナ放電処理法は高圧電源を必要とし、
装置的に複雑になると共に高価であり、電子写真複写機
あるいは電子写真式プリンター等の画像形成装置を安価
で小型なものを製造する際には、他の方法を採用するこ
とが検討されてきた。

【０００３】その方法の一つとして、ゴムローラの表面
を帯電させ、その表面を他の物体に接触させることによ
る帯電方法が開発されている。例えば、特開平１−２５
５８６８号公報には、導電性ローラにバイアス電圧を印
加し、ベルトを帯電させる技術が開示されている。この
ローラを用いる方法はコロナ放電処理法と比較すると高
圧電源を必要としない点で有利であるが、時として帯電
させたい物（以下、感光体等という）の表面を帯電させ
ることができにくくなるという欠点があった。特に、画
像形成装置の置かれた環境が低温低湿度の時、あるいは
高温高湿度の時には、感光体等の表面が帯電されにくい
と指摘されている。

【０００４】

【発明の目的】そこで、本発明の目的は、上記欠点を解
消することにある。すなわち、低温低湿度あるいは高温
高湿度の環境下でも、感光体等の表面を帯電させること
が可能となり、得られた画像の質もよい等の優れた特性
を発揮できる、帯電ロールを提供することにある。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】本発明は、前記目的を
達成するために提案されたものであって、帯電ロールの
弾性体層として、特定の混合物から一定の体積抵抗値を
有する導電性ウレタン弾性体を調製し、該導電性ウレタ
ン弾性体層表面に特定の表面層を形成させることを特徴
とするものである。すなわち、本発明によれば、芯金表
面に形成された導電性弾性体を有するロールにおいて、
該導電性弾性体はポリエーテルポリオールおよびポリエ
ステルポリオールのなかから選ばれた少なくとも一つの
ポリオールを含む混合物から調製されたポリウレタン弾
性体層であって、その弾性体の体積抵抗値が８×１０⁴
ないし２×１０⁷ Ωであり、しかも該導電性ウレタン弾
性体層表面はポリアミドあるいはポリウレタンからなる
表面層が形成されていることを特徴とする帯電ロールが
提供される。

【０００６】

【発明の具体的な説明】本発明の帯電ロールは、感光体
表面を一様に帯電させるためのロール、転写紙にトナー
像を転写させる一つの方法である転写ベルト法における
転写ベルトを帯電させるためのロールなどとして有用で
ある。

【０００７】以下、本発明を具体的に説明する。本発明
の帯電ロールは、例えば図１にその一使用例の略図が示
されているが、感光体（１）表面に帯電ロール（２）が
圧接されている。この帯電ロールは電源（６）と接続さ
れており、ロールのシャフト（３）にバイアス電圧が印
加され、感光体（１）の表面（１１）を希望する電位に
帯電されるように調整されている。

【０００８】この帯電ロールの一例は図２に示されてい
るが、芯金シャフト（３）表面に、導電性のウレタン弾
性体層（４）が形成され、その弾性体層（４）の表面に
はポリアミドあるいはポリウレタンからなる表面層
（５）が形成されている。

【０００９】前記芯金は自体公知のものであればどのよ
うなものでも利用可能である。

【００１０】その芯金表面に形成される導電性ウレタン
弾性体は、ポリエーテルポリオールおよびポリエステル
ポリオールのなかから選ばれた少なくとも一つのポリオ
ールを含む混合物から調製されるものである。前記混合
物には、ポリイソシアネートやポリウレタン製造に常用
される助剤などの他、導電性を付与する化合物が混合さ
れていてもよい。また、この混合物にはポリエーテルポ
リオ−ルおよびポリエステルポリオールが併用されてい
てもよい。この混合物を加熱反応させることにより、導
電性ウレタン弾性体を得ることができる。

【００１１】本発明の帯電ロールは、低温低湿度(5℃で
25％) から高温高湿度(30 ℃で80％) までの全てにおい
て体積抵抗が８ｘ１０⁴ ないし２ｘ１０⁷ Ωの範囲内に
はいることが必要である。この範囲をはずれると、感光
体等の表面を帯電させることができにくくなるばかりで
なく、得られる複写物の質も悪くなる。

【００１２】また、この弾性体のガラス転移点はー５０
℃以下であることが好ましい。ガラス転移点が−５０℃
以上であると感光体等の表面を帯電させることが困難と
なり、特に画像形成装置の置かれた環境が低温低湿度の
時には帯電させることが困難なうえに複写物の画像の質
までも悪くなるという欠点が生じる。

【００１３】さらに、この弾性体の表面平均粗さ（Ｒ
ｚ）を、１０μｍ以下に調整することが好ましい。ロー
ルの表面が粗く、特にロールの表面平均粗さが１０μｍ
を超えると、感光体の表面を一様に帯電させることがむ
ずかしくなり、特に、画像形成装置の置かれた環境が低
温低湿度の時に一様に帯電させることが困難となる。

【００１４】当該ポリエーテルポリオ−ルあるいはポリ
エステルポリオールは、前記帯電ロールの弾性体層を形
成するポリウレタン弾性体を調製し得るものであるなら
ば、どのようなものでもよい。そのポリエーテルポリオ
−ルとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレ
ングリコール、ポリプロピレングリコール−エチレング
リコールあるいはそれらのブレンドなどとして知られて
いるポリアルキレングリコール、ポリテトラメチレンエ
ーテルグリコール、テトラヒドロフランとアルキレンオ
キサイドとの共重合ポリオール、それらの各種変性体あ
るいはそれらのブレンドなどが例示できる。

【００１５】前記ポリエステルポリオールとしては、ア
ジピン酸等のジカルボン酸とエチレングリコールなどの
ポリオールとの縮合により得られる縮合系ポエステルポ
リオール、ラクトン系ポリエステルポリオール、ポリカ
ーボネートポリオールあるいはそれらのブレンド等が挙
げられる。

【００１６】前記ポリイソシアネートは、ポリウレタン
弾性体調製に際して常用されるものであればどのような
ものでもよい。

【００１７】前記助剤としては、たとえば鎖延長剤、架
橋剤などが挙げられる。具体的には、グリコール類、ヘ
キサントリオール、トリメチロールプロパン、アミン類
が例示される。

【００１８】前記導電性を付与する化合物としては、ア
ルカリ金属塩が好ましいものであり、とくに過塩素酸リ
チウムが好ましい。その添加量は、通常ウレタン弾性体
100重量部に対して0.1 ないし1.0 重量部の範囲であ
る。添加量が0.１重量％以下であると、特に低温低湿度
の環境下に帯電ロールが置かれた時に感光体表面を帯電
させることができにくくなる。また、添加量が1.0 重量
％以上の時には、特に高温高湿度の環境条件の時に感光
体表面を帯電させることができず、また得られる画像の
質が悪くなってしまう。

【００１９】前記導電性ウレタン弾性体を調製するため
の混合物内には、シロキサン結合を有する化合物が含ま
れていてもよい。

【００２０】これらの化合物を自体公知の混合装置にて
十分に混合した後、公知の成形方法を使用して、芯金表
面に弾性体層を形成させることができる。たとえば、本
発明では、公知のワンショット法あるいはプレポリマー
法を採用して弾性体層を形成させることができる。この
弾性体の硬度は15ないし50°（JIS A ）が良く、さらに
25ないし45°（JIS A ）が好ましい。硬度が50°（JIS
A ）を越えると十分なニップ幅を確保することができ
ず、安定した帯電性を与えにくくなる等の欠点があり、
硬度が15°（JIS A ）以下であると機械的強度が低下
し、好ましくない。

【００２１】この芯金表面に形成された弾性体表面にポ
リアミドあるいはポリウレタンを含む表面層を形成させ
る。この表面層を形成させる方法は公知の方法を採用す
ることができる。好ましい方法としては、ポリアミドあ
るいはポリウレタンを含む溶液ないし分散液を調製した
後、その溶液ないし分散液に前記弾性体を浸漬し加熱す
る方法が挙げられる。別の好ましい方法としては、ポリ
アミドあるいはポリウレタンを生成しうる原料を含む溶
液あるいは分散液を調製し、前記弾性体を浸漬し、加熱
する方法が挙げられる。

【００２２】前記ポリアミドとしては、自体公知のポリ
アミドであって、前記帯電ロールが有する特性をもたら
すものであればどのようなものでもよいが、具体的には
ジカルボン酸とジアミンから得られるポリアミドあるい
はラクタムから得られるポリアミドが例示できる。

【００２３】前記ポリウレタンとしては、自体公知のポ
リウレタンであって、前記帯電ロールが有する特性をも
たらすものであればどのようなものでもよい。

【００２４】かくして得られたポリアミドあるいはポリ
ウレタンを適切な溶媒に添加・混合し、溶液とすること
が望ましい。その際、前記溶液の粘度を10ないし500
ｃ．ｐ．となるように、溶媒の量などを調整すると効果
的である。この溶液には、各種の公知の添加剤を配合す
ることができる。添加剤の例としては、例えば、帯電ロ
ールにおいて常用される配合剤あるいはポリウレタン形
成反応に際して常用される助剤などが例示できる。な
お、前記ポリアミドあるいはポリウレタンの分散液とし
てもよい。

【００２５】この溶液を用いて、例えば、ディッピング
等の方法で５ないし３０μｍ程度の膜厚になるように導
電性ウレタン弾性体表面にコートし、次いでこれを風乾
後、例えば１２０℃で３０分間加熱し、硬化膜を形成さ
せる。

【００２６】かくして得られた帯電ロールは、例えば感
光体等の表面に接触させることにより、帯電させること
ができる。この際、帯電ロールに印加される電圧は、感
光体等の表面電位をどの程度に設定するかによって変動
するものであるが、感光体等の好適例である有機感光体
の場合には、有機感光体の種類によって異なるものの、
通常、有機感光体の表面電位を600 ないし800 Ｖとなる
ようにしたい場合、帯電ロールに印加される電圧は1 な
いし1.2 Ｋｖが好ましい。

【００２７】

【発明の効果】本発明のロールは、感光体等の表面を帯
電することができる帯電ロールとして有用である。とく
に、前記特定の溶液あるいは分散液により表面層が形成
された導電性弾性体を有するロールであって、一定の体
積抵抗値とガラス転移点と表面平均粗さを有するロール
は、画像形成装置の置かれる環境が低温低湿度から高温
高湿度までどのような状況であっても、前記感光体等の
表面を効果的に帯電させることができる帯電ロールであ
る。

【００２８】

【実施例】以下、実施例を挙げて、本発明をより具体的
に説明するが、本発明はこの実施例に限られるものでな
いことはいうまでもない。実施例１〈ロールの製法〉ポリエーテルポリオール（商品名：PP
TG3000、日本ポリウレタン社製）100 重量部に、過塩素
酸リチウムを0.2 部加え攪拌し溶解させた後、100 ℃に
温調し、ついでポリイソシアネート（商品名：コロネー
ト−ＨＸ、日本ポリウレタン社製）を15重量部添加・攪
拌し、混合物を得た。この混合物を、あらかじめシャフ
ト（φ：6mm 、ｌ：240mm ）が配置されている120 ℃に
予熱された金型に注入し、120 ℃にて90分間加熱し、両
端部を除くシャフト表面に、ガラス転移点が-75 ℃であ
る導電性ポリウレタン弾性体層が形成されたロールを得
た。次いでこのロールを研磨加工し、表面粗さが5 μｍ
のロールを得た。このロールの硬度は30°（JIS A ）で
あり、ロール抵抗値は1 ×10⁶Ωであった。

【００２９】〈表面層の形成〉アルコール可溶性ナイロ
ン（商品名：トレジンＦ30、帝国化学産業社製）をメタ
ノールで希釈し10％メタノール溶液を得た。前記方法で
得られたロールを上記メタノール溶液にてディップコー
トし、風乾後、120 ℃で30分間加熱し、厚さ15μｍのナ
イロン層を表面に有するロールを得た。ロールの表面粗
さは5 μｍであり、ロール抵抗値は2 ×10⁶ Ωであっ
た。このロールを感光体表面の帯電ロールとして用い、
常法の電子写真法により複写物を得た。帯電ロールのシ
ャフトへ印加したバイアス電圧は-1.1Ｋｖであった。感
光体表面の測定結果を表１に示した。

【００３０】比較例１〈ロールの製法〉ポリエーテルポリオール（商品名：PP
2000、三洋化成社製）100 重量部に、過塩素酸リチウム
を0.2 重量部加え攪拌し溶解させた後、100 ℃に温調
し、ついでポリイソシアネート（商品名：コロネート−
ＨＸ）を15重量部添加・攪拌し、混合物を得た。この混
合物を、あらかじめシャフト（φ：6 mm、ｌ：240 mm）
が配置されている100 ℃に予熱された金型に注入し、10
0 ℃にて90分間加熱し、両端部を除くシャフト表面に、
ガラス転移点が−40℃である導電性ポリウレタン弾性体
層が形成されたロールを得た。次いでこのロールを研磨
加工し、表面粗さが5 μｍのロールを得た。このロール
の硬度は35°（JIS A ）であり、ロール抵抗値は1 ×10
⁶ Ωであった。

【００３１】〈表面層の形成〉実施例１と同じ方法で、
前記ロールの表面に表面層を形成し、ロール抵抗値が2
×10⁶ Ωであり、表面平均粗さが5 μｍのロールを得
た。このロールを帯電ロールとして用い、実施例１と同
じ操作にて複写物を得た。感光体表面の測定結果を表１
に示した。

【００３２】実施例２〈ロールの製法〉ポリエステルポリオール（商品名：ク
ラポールP2010 、クラレ社製）100 重量部に過塩素酸リ
チウム0.5 重量部加え攪拌し溶解させた後、90℃に温調
し、ポリイソシアネート（商品名：コロネート−ＨＸ）
15重量部を添加・混合した。この混合物を、あらかじめ
シャフト（φ：6mm 、ｌ：240mm ）が配置されている13
0 ℃に予熱された金型に注入し、130 ℃にて60分間加熱
し、両端部を除くシャフト表面に、ガラス転移点が−56
℃である導電性ポリウレタン弾性体層が形成されたロー
ルを得た。次いでこのロールを研磨加工し、表面粗さが
8 μｍのロールを得た。このロールの硬度は35°（JIS
A ）であり、ロール抵抗値は2 ×10⁶Ωであった。

【００３３】〈表面層の形成〉ポリウレタン分散液（商
品名Neo Rez R966、ポリビニルケミカル社製）を水にて
希釈し、10％水分散液を得た。前記方法で得られたロー
ルを上記水分散液にてディップコートし、風乾後、120
℃で30分間加熱する。厚さ10μｍのポリウレタン層を表
面に有するロールを得た。ロールの表面粗さは5 μｍで
あり、ロール抵抗値は2 ×10⁶ Ωであった。このロール
を感光体表面の帯電ロールとして用い、常法の電子写真
法により複写物を得た。帯電ロールのシャフトへ印加し
たバイアス電圧は-1.1Ｋｖであった。感光体表面の測定
結果を表１に示した。

【００３４】比較例２〈ロールの製法〉ポリエステルポリオール（商品名：D-
2000、住友バイエルウレタン社製）100重量部に、過塩
素酸リチウムを0.5 重量部加え攪拌し溶解させた後、10
0 ℃に温調し、ついでポリイソシアネート（商品名：コ
ロネート−ＨＸ）を15重量部添加・攪拌し、混合物を得
た。この混合物を、あらかじめシャフト（φ：6mm 、
ｌ：240mm ）が配置されている120 ℃に予熱された金型
に注入し、120 ℃にて60分間加熱し、両端部を除くシャ
フト表面に、ガラス転移点が-35 ℃である導電性ポリウ
レタン弾性体層が形成されたロールを得た。次いでこの
ロールを研磨加工し、表面粗さが5 μｍのロールを得
た。このロールの硬度は37°（JIS A ）であり、ロール
抵抗値は2 ×10⁶Ωであった。

【００３５】〈表面層の形成〉実施例２と同じ方法で、
前記ロールの表面に表面層を形成し、表面平均粗さが5
μｍであり、ロール抵抗値が3 ×10⁶ Ωであるロールを
得た。このロールを帯電ロールとして用い、実施例１と
同じ操作にて複写物を得た。感光体表面の測定結果を表
１に示した。

【００３６】ＬＬ、ＮＮ、ＨＨは画像形成装置の置かれた環境がそれ
ぞれ低温・低湿度(5°、25%) 、常温常湿度(25 °、55%)
、高温高湿度(30 °、80%)であることを示す。

【００３７】実施例３〈ロールの製法〉実施例１と同様な操作によりロールを
得た。ただ、ロールの研磨加工の程度は表面平均粗さが
12μｍとなるようにした。

【００３８】〈表面層の形成〉前記方法で得られたロー
ルを、実施例１と同様に操作し表面に厚さが10μｍのナ
イロン層が形成されたロールを得た。このロールの表面
平均粗さは10μｍであり、ロール抵抗値は2 ×10⁶ Ωで
あった。このロールを用いて、実施例１と同様にして複
写物を得た。得えられた複写物の測定結果を表２に示し
た。

【００３９】比較例３〈ロールの製法〉平均表面粗さが15μｍに仕上げる以外
は、実施例３と同様な操作により、ロールを得た。

【００４０】〈表面層の形成〉比較例２と同じ方法で、
前記ロールの表面に表面層を形成し、厚さが10μｍのナ
イロン層を有するロールを得た。このロールの表面平均
粗さが10μｍであり、ロール抵抗値が2 ×１０⁶ Ωであ
るロールを得た。このロールを帯電ロールとして用い、
実施例１と同じ操作にて複写物を得た。得えられた複写
物の測定結果を表２に示した。

【００４１】ＬＬ、ＮＮ、ＨＨは画像形成装置の置かれた環境がそれ
ぞれ低温・低湿度、常温・常湿度、高温高湿度であるこ
とを示す。＊なお、白ベタ画像の反射率は1.0 以下が好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯電ロールの、一使用例の略図であ
る。

【図２】本発明の帯電ロールの断面図である。

【符号の説明】

１有機感光体（ＯＰＣ）２帯電ロール３芯金シャフト４導電性ウレタン弾性体層５表面層６バイアス電圧印加用電源１１有機感光体の表面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯金表面に、導電性弾性体層が形成され
ている帯電ロールにおいて、該導電性弾性体層は、ポリ
エーテルポリオールおよびポリエステルポリオールのな
かから選ばれた少なくとも一つのポリオールを含む混合
物から調製されたポリウレタン弾性体層であって、その
弾性体の体積抵抗値が８×１０⁴ ないし２×１０⁷ Ω、
しかも該導電性ウレタン弾性体層表面はポリアミドある
いはポリウレタンからなる表面層が形成されていること
を特徴とする帯電ロール。
【請求項２】該導電性弾性体のガラス転移点は−５０
℃以下であり、かつ該導電性弾性体層表面の平均表面粗
さが１０μｍ以下である請求項１記載の帯電ロール。