(57)【要約】【課題】帯電ムラが生じることなく均一な帯電特性が得られる近接帯電方式用の帯電部材、及び製造負荷を低減し効率的に製造できる帯電部材の製造方法、並びに画像ムラのない優れた画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の帯電部材は、導電性支持体（１０１）上に、高分子型イオン導電材料が分散する熱可塑性樹脂組成物からなる抵抗調整層（１０２）と、熱可塑性樹脂組成物からなる保護層（１０３）とが、押出成形により順次積層形成されてなる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性支持体上に、高分子型イオン導電材料が分散する熱可塑性樹脂組成物からなる抵抗調整層と、熱可塑性樹脂組成物からなる保護層とが、押出成形により順次積層形成されてなることを特徴とする帯電部材。
【請求項２】
前記抵抗調整層の厚みが１００μｍ〜３０００μｍである請求項１記載の帯電部材。
【請求項３】
前記保護層の厚みが５μｍ〜５０μｍである請求項１記載の帯電部材。
【請求項４】
前記抵抗調整層の体積抵抗率が１０６Ωｃｍ〜１０９Ωｃｍである請求項１又は２に記載の帯電部材。
【請求項５】
前記保護層の体積抵抗率が１０６Ωｃｍ〜１０１２Ωｃｍである請求項１又は３に記載の帯電部材。
【請求項６】
前記抵抗調整層は、ポリエーテルエステルアミド成分を含有する高分子化合物が分散する熱可塑性樹脂組成物からなる請求項１，２又は４のいずれかに記載の帯電部材。
【請求項７】
前記保護層は、導電性粒子が分散する熱可塑性樹脂組成物からなる請求項１，３又は５のいずれかに記載の帯電部材。
【請求項８】
導電性支持体上に高分子型イオン導電材料が分散する熱可塑性樹脂組成物からなる抵抗調整層を押出成形により形成し、該抵抗調整層上に熱可塑性樹脂組成物からなる保護層を押出成形により順次積層形成することを特徴とする帯電部材の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の帯電部材、又は請求項８記載の帯電部材の製造方法により製造された帯電部材を具備することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は帯電部材及びその製造方法並びに画像形成装置に関し、詳細には電子写真方式において、感光体に対し帯電処理を実施する帯電部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平３−２４００７６号公報
従来より、複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置において、感光体に対して帯電処理を行う帯電部材としては、帯電ローラが一般的に用いられている。図３は電子写真方式の画像形成装置の概略図である。同図に示す画像形成装置３００は、静電潜像が形成される感光体ドラム３０１の周囲に、感光体ドラム３０１に接触あるいは近接配置されて帯電処理を行う帯電ローラ３０２、レーザ光あるいは原稿の反射光等の露光する露光装置３０３、感光体ドラム３０１の静電潜像にトナーを付着させる現像ローラ３０４、帯電ローラ３０２に電圧を印加するためのパワーパック３０５、感光体ドラム３０１上のトナー像を図示していない給紙部から搬送されてきた記録紙２０７に転写処理する転写ローラ３０６、転写処理後の感光体ドラム３０１をクリーニングするためのクリーニング装置３０８、感光体ドラム３０１の表面電位を測定する表面電位計３０９を配置して構成されている。なお、図３では、他の電子写真プロセスにおいて通常必要な機能ユニットは、本件では必要としないので省略してある。
【０００３】
このような構成を有している画像形成装置では、次のようなプロセスで画像の形成を行う。先ず、帯電ローラ３０２が、感光体ドラム３０１の表面を所望の電位に帯電する。露光装置３０３が、感光体ドラム３０１に画像光を投射して、所望の画像に対応する静電潜像を、感光体ドラム３０１上に形成する。現像ローラ３０４が、静電潜像をトナーによって現像し、感光体ドラム３０１上にトナー像（顕像）を形成する。転写ローラ３０６が、感光体ドラム３０１上のトナー像を、記録紙３０７に転写する。そして、クリーニング装置３０８が、転写されず感光体ドラム３０１上に残留したトナーを清掃する。一方、転写ローラ３０６によってトナー像を転写された記録紙３０７は図示していない定着装置へと搬送され、当該定着装置によって記録紙３０７上のトナー像は加熱及び加圧されて記録紙３０７上に定着する。
【０００４】
ここで、帯電ローラを用いた帯電方式としては、感光体ドラムにローラを接触させる接触帯電方式が一般に用いられているが、この接触帯電方式には以下のような問題がある。
【０００５】
第１の問題点は、帯電ローラ跡が発生することである。この帯電ローラ跡とは、帯電ローラを構成している物質が帯電ローラから染み出し、被帯電対の表面に付着移行するために起こる現象である。第２の問題点としては、帯電ローラに交流電圧を印加したときに被帯電体に接触している帯電ローラが振動するために起こる帯電音がある。第３の問題点としては、感光体上のトナーが帯電ローラに付着することによる帯電性能の低下があり、特に上述の染み出しによって、よりトナー付着がおこりやすくなる。第４の問題点には、帯電ローラを構成している物質の感光体への付着が生じることがある。第５の問題点としては、感光体を長期停止したときに生ずる、帯電ローラの永久変形がある。
【０００６】
このような問題を解決する方法として、帯電ローラを感光体に近接させる近接帯電方式が上記特許文献１等に提案されている。この近接帯電方式は、帯電装置を感光体との最近接距離が０．００５〜０．３（ｍｍ）になるように対向させ、帯電ローラに電圧を印加することにより、感光体の帯電を行う帯電装置である。近接帯電装置では帯電装置と感光体が接触していないために、接触帯電装置で問題となっていた上記第１の問題点や第５の問題点に関しては問題にならない。また、上記第３の問題点に関しても、帯電ローラに付着するトナーが少なくなるため、近接帯電方式が優れている。
【０００７】
また、近接帯電方式に使用される帯電ローラの要求特性は、接触帯電方式に使用される帯電ローラのそれとは異なる。接触帯電方式で一般的に用いられてきた帯電ローラは、芯金の周囲に抵抗調整層として加硫ゴム等の弾性体が被覆された構成となっている。この接触帯電方式では感光体を均一に帯電させるため、感光体に対して帯電ローラが均一に接触することが必要とされるからである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近接帯電方式においても、このような弾性体で形成された帯電ローラを使用した場合に以下の不具合が生じる。感光体−帯電ローラ間の空隙を形成させるために帯電ローラ両端の非画像領域にスペーサ等の空隙保持部材を介在し近接させる必要があるが、弾性体で形成された帯電ローラの場合、弾性体の変形により空隙を均一にすることが困難である。その結果、帯電電位変動やそれに起因する画像ムラが発生してしまう。また、弾性体を形成する加硫ゴム材料は、経時でのへたりや変形が生じやすく、そのため経時で空隙が変動する。
【０００９】
このような不具合の解消のために、抵抗調整層として非弾性体である熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。これにより、感光体−帯電ローラ間の空隙を均一にすることが可能である。更に、抵抗調整層の外周面を平滑な保護層で被覆することにより、耐トナー付着性や帯電均一性を向上させることが一般的に行われる。
【００１０】
ここで、帯電ローラの製造方法について説明する。
先ず、導電性支持体上に抵抗調整層を被覆する方法としては、射出成形、押出成形が一般的であり、保護層を形成する方法としては、熱可塑性樹脂組成物を溶媒に溶かしディッピング、あるいはスプレーコーティングするなどの方法が一般的である。しかし、上述の保護層の形成方法は、製造工程が煩雑であるといった問題がある。例えばスプレーコーティングでは、洗浄、乾燥、スプレーコーティング、焼成等の工程があり、製造負荷が大きい。また、溶媒を使用しなければならないので、製造時の作業者の安全性確保や製造後の廃液処理等が必要であり、環境保護の観点からも好ましくない。
【００１１】
そこで、保護層として予め成形したシームレスチューブを被覆させ、熱処理によって収縮、密着させる方法が考えられる。また、近接帯電方式に使用される帯電ローラの要求特性は、接触帯電方式に使用される帯電ローラのそれとは異なる。接触帯電方式で一般的に用いられてきた帯電ローラは、芯金の周囲に加硫ゴム等の弾性体が被覆された構成となっているが、これは接触帯電方式では感光体を均一に帯電させるため、感光体に対して帯電ローラが均一に接触することが必要とされるからである。
【００１２】
このような帯電ローラの製造方法における、導電性支持体上に抵抗調整層を被覆する方法としては、射出成形、押出成形が一般的であり、保護層を形成する方法としては、熱可塑性樹脂組成物を溶媒に溶かしディッピング、あるいはスプレーコーティングするなどの方法が一般的である。しかし、上述の保護層の形成方法は、製造工程が煩雑であるといった問題がある。例えばスプレーコーティングでは、洗浄、乾燥、スプレーコーティング、焼成等の工程があり、製造負荷が大きい。また、溶媒を使用しなければならないので、製造時の作業者の安全性確保や製造後の廃液処理等が必要であり、環境保護の観点からも好ましくない。そこで、保護層として予め成形したシームレスチューブを被覆させ、熱処理によって収縮、密着させる方法が考えられる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、シームレスチューブは、熱処理によって均一に収縮させることが困難であり、抵抗調整層との密着が不均一になったり、しわの発生が生じてしまう。そのため均一な帯電が行われず、画像にムラが発生するといった不具合が生じる。
【００１４】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、帯電ムラが生じることなく均一な帯電特性が得られる近接帯電方式用の帯電部材、及び製造負荷を低減し効率的に製造できる帯電部材の製造方法、並びに画像ムラのない優れた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記問題点を解決するために、本発明の帯電部材は、導電性支持体上に、高分子型イオン導電材料が分散する熱可塑性樹脂組成物からなる抵抗調整層と、熱可塑性樹脂組成物からなる保護層とが、押出成形により順次積層形成されてなる。よって、保護層の抵抗調整層への被覆が均一に行えるので、帯電ムラが生じることなく、均一な帯電特性が得られる帯電部材を得ることができる。
【００１６】
また、抵抗調整層の厚みが１００μｍ〜３０００μｍであり、また保護層の厚みが５μｍ〜５０μｍであることにより、帯電量不足、リーク発生の無い帯電部材を得ることができる。
【００１７】
更に、抵抗調整層の体積抵抗率が１０６Ωｃｍ〜１０９Ωｃｍであり、また保護層の体積抵抗率が１０６Ωｃｍ〜１０１２Ωｃｍであることにより、帯電量不足、リーク発生の無い帯電部材を得ることができる。
【００１８】
また、抵抗調整層がポリエーテルエステルアミド成分を含有する高分子化合物が分散する熱可塑性樹脂組成物からなることにより、抵抗調整層の電気特性を容易に調整でき、かつ分散不良に伴う抵抗値のバラツキや、表面へのブリードアウトが生じ難い帯電部材とすることができる。
【００１９】
更に、保護層は、導電性粒子が分散する熱可塑性樹脂組成物からなることにより、保護層の電気特性を容易に調整できる。
【００２０】
また、別の発明として帯電部材の製造方法によれば、導電性支持体上に高分子型イオン導電材料が分散する熱可塑性樹脂組成物からなる抵抗調整層を押出成形により形成し、抵抗調整層上に熱可塑性樹脂組成物からなる保護層を押出成形により順次積層形成する。よって、帯電ムラ等が生じることなく、安定した帯電特性が得られる帯電部材を、製造工程を大幅に低減し、効率的に安価で得ることができる。
【００２１】
更に、別の発明としての画像形成装置は、上記記載の帯電部材又は帯電部材の製造方法により製造された帯電部材を具備することに特徴がある。よって、画像ムラのない優れた画像形成装置を提供することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の帯電部材は、導電性支持体上に、高分子型イオン導電材料が分散する熱可塑性樹脂組成物からなる抵抗調整層と、熱可塑性樹脂組成物からなる保護層とが、押出成形により順次積層形成されてなる。
【００２３】
【実施例】
図１は本発明の一実施例に係る帯電部材の構成を示す断面図である。同図に示す本実施例の帯電部材１００は、導電性支持体１０１と、導電性支持体１０１の周囲に熱可塑性樹脂からなる抵抗調整層１０２と、熱可塑性樹脂からなる保護層１０３とが押出成形により順次積層形成された構成となっている。また、抵抗調整層１０２は高分子型イオン導電材料が分散された熱可塑性樹脂組成物により形成されている。抵抗調整層１０２の体積抵抗率は１０６〜１０９Ωｃｍであることが望ましい。１０９Ωｃｍを越えると帯電量の不足により、均一画像を得るための十分な帯電電位を得ることができなくなる。１０６Ωｃｍよりも低いと、感光体欠陥部への電圧集中（リーク）、異常放電が生じてしまう。抵抗調整層の厚みは１００μｍ〜３０００μｍであることが好ましい。３０００μｍより大きいと帯電量が不足するし、１００μｍより小さいとリークによる異常放電が発生してしまうからである。抵抗調整層に用いられる熱可塑性樹脂は特に限定されるものではないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレンおよびその共重合体等の汎用樹脂であれば、成形加工が容易であり好ましい。
【００２４】
また、熱可塑性樹脂に分散させる高分子型イオン導電材料としては、ポリエーテルエステルアミド成分を含有する高分子化合物を用いる。ポリエーテルエステルアミドはイオン導電性の高分子材料であり、マトリクスポリマー中に分子レベルで均一に分散、固定化される。従って、分散不良に伴う抵抗値のバラツキや、表面へのブリードアウトが生じ難い。配合量については、抵抗値を所望の値にする必要があることから、熱可塑性樹脂が３０〜７０重量％に対し、高分子型イオン導電材料が７０〜３０重量％とする必要がある。
【００２５】
更に、保護層を形成する熱可塑性樹脂材料としては、耐トナー固着性に優れるという点で、フッ素樹脂、例えばポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン／パーフルオロオアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体や、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン等が好ましい。
【００２６】
また、樹脂材料は電気的に絶縁性であるため、単体で保護層を形成すると、帯電ローラとしての特性が得られない。そこで、樹脂材料に対して導電性粒子を分散することによって保護層の抵抗を調整する。導電性粒子としてはカーボンブラック、金属粉末、金属酸化物等を用いることが可能である。
【００２７】
更に、保護層の抵抗値は１０６Ωｃｍ〜１０１２Ωｃｍの範囲が好ましく、また抵抗調整層のそれよりも大きくすることが好ましい。リークによる異常放電を回避することができるからである。ただし、保護層の抵抗値を高くしすぎると帯電効率が低下するため、保護層と半導電性弾性層との抵抗値の差が１０３Ωｃｍ以下であることが好ましい。また、保護層の厚みは５μｍ〜５０μｍであることが好ましい。５０μｍより大きいと帯電量が不足するし、５μｍより小さいとリークによる異常放電が発生してしまうからである。
【００２８】
次に、本発明の帯電部材の製造方法について説明する。
熱可塑性樹脂組成物の製造方法に関しては特に制限はなく、各材料の混合物を二軸混練機、ニーダ等で溶融混練することによって、容易に製造できる。抵抗調整層、保護層の導電性支持体上への被覆は図２で示すような押出被覆成形で可能である。押出成形機にて溶融された熱可塑性樹脂組成物をクロスヘッドダイ２０１の樹脂流路２０２に供給し、別経路から供給された導電性支持体１０１上に被覆させ、抵抗調整層を形成させる。次いで別の押出成形機にて溶融された熱可塑性樹脂組成物をクロスヘッドダイ２０３の樹脂流路２０４に供給し、抵抗調整層上に被覆させて保護層を形成させ、次いでこれらを任意の冷却装置を用いて冷却することによって、帯電ローラを製造できる。
【００２９】
以下に本実施例の帯電部材の構成及び作用について具体例及び比較例をもって説明する。
【００３０】
〈具体例１〉
ステンレスからなる導電性支持体（φ１０ｍｍ）に、抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（ＧＲ−１５００、電気化学工業製社）５０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ　Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）５０重量％からなる樹脂組成物（体積抵抗率３×１０７Ωｃｍ）を９７０μｍの厚みで、保護層としてフッ素樹脂（テフロン（登録商標）１１０−Ｊ、三井・デュポンフロロケミカル社製）８０重量％、アセチレンブラック２０重量％からなる熱可塑性樹脂組成物（体積抵抗率１×１０１０Ωｃｍ）を３０μｍの厚みで、上述の方法で順次被覆させ、帯電ローラ（φ１２ｍｍ）を得た。
【００３１】
〈具体例２〉
ステンレスからなる導電性支持体（φ１０ｍｍ）に、抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（ＧＲ−１５００、電気化学工業製社）５０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ　Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）５０重量％からなる樹脂組成物（体積抵抗率３×１０７Ωｃｍ）を９８０μｍの厚みで、保護層としてフッ素樹脂（ＫＦ＃１０００、呉羽化学工業社製）８０重量％、アセチレンブラック１８重量％からなる熱可塑性樹脂組成物（体積抵抗率５×１０９Ωｃｍ）を２０μｍの厚みで、上述の方法で順次被覆させ、帯電ローラ（φ１２ｍｍ）を得た。
【００３２】
〈具体例３〉
ステンレスからなる導電性支持体（φ１０ｍｍ）に、抵抗調整層としてＰＳ樹脂（Ｈ４５０、東洋スチレン社製）５０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ　Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）５０重量％からなる樹脂組成物（体積抵抗率５×１０７Ωｃｍ）を９７０μｍの厚みで、保護層としてフッ素樹脂（テフロン（登録商標）１１０−Ｊ、三井・デュポンフロロケミカル社製）８０重量％、アセチレンブラック２０重量％からなる熱可塑性樹脂組成物（体積抵抗率１×１０１０Ωｃｍ）を３０μｍの厚みで、上述の方法で順次被覆させ、帯電ローラ（φ１２ｍｍ）を得た。
【００３３】
〈比較例〉
ステンレスからなる導電性支持体（φ１０ｍｍ）に、抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（ＧＲ−１５００、電気化学工業製社）５０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ　Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）５０重量％からなる樹脂組成物（体積抵抗率３×１０７Ωｃｍ）を９７０μｍの厚みで被覆させた。次いで予め作製したフッ素樹脂（テフロン（登録商標）１１０−Ｊ、三井・デュポンフロロケミカル社製）８０重量％、アセチレンブラック２０重量％からなるシームレスチューブ（体積抵抗率１×１０１０Ωｃｍ、厚み３０μｍ）を加熱収縮により被覆させ、帯電ローラ（φ１２ｍｍ）を得た。
【００３４】
〈試験〉
図３に示した画像形成装置を使用して、感光体の帯電電位測定および画像評価を行った。この際、帯電ローラの両端部に空隙規制部材としてスペーサテープを貼りつけ、帯電ローラ−感光体間の空隙を５０μｍとなるように配置させた。帯電ローラに印加する電圧はＤＣ＝−８００Ｖ、ＡＣ＝２４００Ｖｐｐ（周波数＝２ｋＨｚ）とした。
【００３５】
下記の表１に評価結果を示す。具体例１〜３の帯電ローラは良好な結果が得られたが、比較例では帯電不良の不具合が見られた。
【００３６】
【表１】
2004094139.tif 000003
【００３７】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の帯電部材は、導電性支持体上に、高分子型イオン導電材料が分散する熱可塑性樹脂組成物からなる抵抗調整層と、熱可塑性樹脂組成物からなる保護層とが、押出成形により順次積層形成されてなる。よって、保護層の抵抗調整層への被覆が均一に行えるので、帯電ムラが生じることなく、均一な帯電特性が得られる帯電部材を得ることができる。
【００３９】
また、抵抗調整層の厚みが１００μｍ〜３０００μｍであり、また保護層の厚みが５μｍ〜５０μｍであることにより、帯電量不足、リーク発生の無い帯電部材を得ることができる。
【００４０】
更に、抵抗調整層の体積抵抗率が１０６Ωｃｍ〜１０９Ωｃｍであり、また保護層の体積抵抗率が１０６Ωｃｍ〜１０１２Ωｃｍであることにより、帯電量不足、リーク発生の無い帯電部材を得ることができる。
【００４１】
また、抵抗調整層がポリエーテルエステルアミド成分を含有する高分子化合物が分散する熱可塑性樹脂組成物からなることにより、抵抗調整層の電気特性を容易に調整でき、かつ分散不良に伴う抵抗値のバラツキや、表面へのブリードアウトが生じ難い帯電部材とすることができる。
【００４２】
更に、保護層は、導電性粒子が分散する熱可塑性樹脂組成物からなることにより、保護層の電気特性を容易に調整できる。
【００４３】
また、別の発明として帯電部材の製造方法によれば、導電性支持体上に高分子型イオン導電材料が分散する熱可塑性樹脂組成物からなる抵抗調整層を押出成形により形成し、抵抗調整層上に熱可塑性樹脂組成物からなる保護層を押出成形により順次積層形成する。よって、帯電ムラ等が生じることなく、安定した帯電特性が得られる帯電部材を、製造工程を大幅に低減し、効率的に安価で得ることができる。
【００４４】
更に、別の発明としての画像形成装置は、上記記載の帯電部材又は帯電部材の製造方法により製造された帯電部材を具備することに特徴がある。よって、画像ムラのない優れた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る帯電部材の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の製造方法に用いる押出ダイ部の断面図である。
【図３】電子写真方式の画像形成装置の概略図である。
【符号の説明】
１０１；導電性支持体、１０２；抵抗調整層、１０３；保護層、
２０１，２０３；クロスヘッドダイ、２０２，２０４；樹脂流路、
３００；画像形成装置、３０１；感光体ドラム、３０２；帯電ローラ、
３０３；露光装置、３０４；現像ローラ、３０５；パワーパック、
３０６；転写ローラ、３０７；記録紙、３０８；クリーニング装置、
３０９；表面電位計。
【図１】
2004094139.tif 000004
【図２】
2004094139.tif 000005
【図３】
2004094139.tif 000006