JPH07310732A - 導電部材及びこれを用いた電子写真装置 - Google Patents
導電部材及びこれを用いた電子写真装置Info
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Abstract
におけるトナーの像担持体への融着等の欠点を大幅に改
善し、更に、導電特性、性能安定性に優れた導電部材を
提供し得る。 【構成】 電子写真装置に使用される導電部材におい
て、その導電部材の表面をアクリル樹脂成分が5〜80
重量%含有したウレタン変性アクリル樹脂を含む樹脂層
からなることを特徴とする導電部材、及びこれを用いた
電子写真装置。
Description
ロセスに用いられる現像装置、転写装置、クリーニング
装置等に使用される導電部材及びこれらを有する複写
機、プリンター等の電子写真装置に関する。
複写機等における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、更にトナーの付着、紙へのトナー像
の転写、転写後のクリーニングにより、複写等を行う方
法がとられている。
ては、潜像を保持した感光ドラム等に非磁性一成分現像
剤を供給し、感光ドラムの潜像に該現像剤を付着させて
潜像を可視化する現像方法として、加圧現像法が知られ
ており(米国特許第3152012号、同第37311
46号等)、この方法によれば、磁性材料が不要である
ため装置の簡素化、小型化が容易であると共に、トナー
のカラー化が容易である。
現像剤)を担持した現像ローラを感光ドラム等の静電潜
像を保持した潜像保持体に接触させて、トナーを該潜像
保持体の潜像に付着させることにより現像を行うもの
で、このため上記現像ローラを導電性を有する弾性体で
形成する必要がある。
感光ドラム5に密着した状態を確実に保持しつつ回転し
なければならず、このため金属等の良導電性材料からな
るシャフトの外周にシリコーンゴム、NBR、EPDM
等の弾性ゴムやウレタンフォーム等に導電材を配合して
導電性を付与した弾性体からなる弾性層を形成した構造
となっている。
電器を用いるものが一般的であるが、コロナ放電ではオ
ゾンの発生や高圧電源の必要性等の問題点があった。こ
れらの問題点を解決した転写装置として、導電性ゴムよ
りなるバイアスローラを用いた転写装置が知られている
が、この方式においては高い転写効率とムラのない転写
画像を得るため、感光ドラムとの間に一定のニップ幅を
設定したり、ローラ、ドラム間の圧力を低くする必要が
あり、かなり柔らかい導電性ゴムを用いなければならな
い。
複写装置において、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラ
ックの各現像剤毎に現像を行い、各像ごとに順次又は一
括して感光体に接する中間転写ローラ上に転写し、4色
フルカラー現像を可能とする方式が提案されているが、
この本式で用いられる中間転写ローラ10の表層に用い
られる部材としても画像色ズレ、ムラ発生の防止、耐久
性向上の点から柔らかい導電ゴム等を用いることが好ま
しい。
をクリーニングするクリーニング装置として、従来感光
体にウレタンゴム等で形成したブレードのエッジを押圧
しトナーをかきとるものが一般的であった。しかし、こ
のようなブレードを用いた場合、感光体との摩擦力が大
きく、駆動力が大きくなったり、エッジにより感光体を
傷つけやすく、かつゴムブレードが傷ついた場合クリー
ニング出来なくなることがあった。このような問題点を
解決したものの一つとして図3において、電圧印加出来
るクリーニングローラを取り付け、クリーニングローラ
によりクリーニングするか、又はトナーを強制帯電さ
せ、現像ローラ等でトナーを回収するクリーナーレス法
が提案されている。このクリーニングローラにおいて
も、前述転写ローラ等と同様な特性が要求される。
来の各ローラには、その弾性層の特性から以下の欠点が
ある。 1.シリコーンゴム、NBR、EPDM等の弾性ゴムで
弾性層を形成した場合、良好な密着性を得るために低硬
度化すると、感光ドラムの汚染が発生する場合がある。 2.ウレタンフォーム等のスポンジ体で弾性層を形成し
た場合、トナーが弾性層内部に侵入して長期的に使用す
ると、トナーの目詰まりによってローラが固くなってし
まったり、トナーによるローラ表面の汚れにより画質が
低下する場合がある。 この傾向はスポンジ体だけでなく、トナーを付着しやす
い表面を有するローラの場合も同様である。 3.一般に現像ローラを単層で構成する場合、表面摩擦
係数が非常に大きいため、現像ローラの場合は、現像ブ
レード及び感光体との間に大きな負荷を与え、トナーの
搬送の不均一化、或は駆動におけるジッタにより画像欠
陥をもたらしやすい。また、前述転写ドラムにおいても
摩擦力の増大は、転写材がズレたり、歪んだりして、画
質の低下の原因となる。
で、低密度で良好な密着性を有すると共に、感光体等を
汚染するような不都合を生じることなく、かつ濃度むら
や地かぶり等のない高品位の画像が得られ、しかも長期
の使用においても画質の劣化を生じることのない導電部
材及び該導電部材を用いた電子写真装置を提供すること
を目的とする。
材は、電子写真装置に使用される導電部材において、導
電部材の表面をアクリル樹脂成分が5〜80重量%含有
されたウレタン変性アクリル樹脂を含む樹脂層で形成し
たことを特徴とする。
の表面をウレタン変性アクリル樹脂中にシリコーン成分
を1〜50重量%含む樹脂層で形成したことを特徴とす
る。更に、本発明の導電部材は、上記樹脂層に導電性粉
体を含有することを特徴とする。
に使用される導電部材において、導電部材の表面をアク
リル樹脂成分が5〜80重量%含有されたウレタン変性
アクリル樹脂を含む樹脂層で形成することにより、環境
による抵抗変化が少なく感光体汚染がなく、帯電環境安
定性に優れ、更に繰り返し使用における表面へのトナー
付着、目詰まり等のない導電部材を得ることが出来、更
に、ウレタン変性アクリル樹脂中にシリコーン成分を1
〜50重量%含有することにより感光体等との粘着性が
なく、また、導電性粒子の添加により表面抵抗を調節す
る場合には添加量に応じて比較的緩徐に抵抗値が変化
し、このため所望の抵抗値に確実に調節することが出
来、しかも、導電部材を用いた電子写真装置、即ち、現
像装置、転写装置、クリーニング装置等に広く使用する
ことが出来る。
る。通常のポリウレタンエラストマー或はポリウレタン
樹脂は膜として柔軟である上、溶液粘度も安定してお
り、皮膜の抵抗も経時で変化が少ない。しかしポリウレ
タンは一般に粘着性が高く、導電部材の表皮層として用
いた場合、感光体と粘着しやすく、剥離が滑らかに行わ
れない。また、トナー、ゴミ等が付着しやすく現像ロー
ラ、クリーニングローラではトナー、転写ローラでは紙
等の帯電不良の原因となる。
染性も良好であるが、一般に硬度が高く、導電部材の表
皮層として用いた場合、部材全体の硬度を高め、帯電を
不均一にするばかりでなく、感光体を傷つけたり、トナ
ー融着発生の原因となる。ここでのトナー融着とは、例
えば導電部材としてクリーニングローラを図3に示す電
子写真装置に用いた場合、転写後の感光体上残留トナー
が感光体に接触しているクリーニングローラ11によっ
て像担持体に押しつけられて像担持体表面に融着する現
象を言う。このトナー融着現象は上述の発生機構より導
電部材表面層の硬度が高かったり、粘着性が高い程発生
しやすい。
で変性する方法としては、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。具体的には、例
えば2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2
−ヒドロキシエチル(メタ)ア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持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)
に水酸基を持つアクリル成分とイソシアネート基を末端
に持つウレタンプレポリマーとの反応等により合成され
る。(A:メタアクリル酸、メタアクリル酸エステルモ
ノマー或はオリゴマー) ウレタンプレポリマーとしてはポリエーテル系、ポリエ
ステル系、ポリオレフィン系等が用いられる。
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。
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又は片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或は共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2−ヒドロキシエチルメタクリレート等の他に、例え
ば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アク
リレート、イソブチル(メタ)アクリレート、n−ブチ
ル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレ
ートなどの(メタ)アクリル酸エステル類、アクリロニ
トリル、アクリルアミド等も用いられる。更にこれらに
スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、マレイン酸及び誘
導体等の重合性モノマーを共重合する場合もある。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50〜70重
量%であることが好ましい。
とアクリル成分が化学的に結合しているので、それらの
組成比を変えることで、硬度、粘着性、摩擦性等の諸物
性を随意に調整出来る。このことがウレタン変性アクリ
ル樹脂から他の樹脂或はエラストマー材料と比較して好
ましい所以である。
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。
表面層に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。なお、
この際の配合量は樹脂層を構成する樹脂全体の50重量
%以下であることが好ましい。
その体積抵抗率を106 〜1013Ωcm、特に107 〜
1011Ωcmとすることが好ましく、106 Ωcmより
小さいと電圧印加により導電部材が破壊する場合があ
り、一方1013Ωcmより大きいと導電性が低下する場
合がある。この体積抵抗率の調節は、この当接部を構成
する上記ウレタン変性アクリル樹脂を含む材料中に導電
性粒子等の導電材を添加することにより行うことがで
き、導電性粒子としては、カーボンブラック、酸化スズ
や酸化チタン等の金属酸化物粒子等を用いることができ
るが、特に、カーボンブラックが好ましく使用される。
更に、カーボンブラックと金属酸化物の併用も可能であ
る。この場合、本発明導電部材の当接部を形成する材料
は、これらの導電性粒子の添加により、その添加量に応
じて比較的緩徐に抵抗値が変化し、このため当接部を所
望の抵抗値に容易かつ確実に調節することができる。
レ、タレの改善を狙い、更にシリカ、炭酸カルシウム等
を添加しても良い。それらの種類としては粒径が3μm
から200μmサイズで、疎水性のものが好適に用いら
れる。例えば、Nipsil(日本シリカ)AELOS
IL(日本アエロジル)等が挙げられる。添加量として
は0.5phr〜40phrが好ましい。更に、本樹脂
層は、その塗膜の強さを増大させるために硬化剤を用い
て架橋させてもよい。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うこと
ができる。硬化剤には、例えば2官能のジイソシアネー
ト類、あるい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
改善すること等ができる。また、硬化剤には密着性をよ
り改善する目的で、硬化剤にシリコーン成分を含有して
もよい。
する樹脂層の厚さは1〜200μm、特に5〜50μm
とすることが好ましい。これらの表皮層を基体上に形成
する方法としては、例えば本発明のウレタン変性アクリ
ル樹脂及び導電性粉体を溶解・分散した塗料中に基体を
浸漬し、引き上げることにより塗工形成してもよく、ま
た、上記塗装材料を溶融し、チューブ状とした中に基体
を挿入し、密着形成してもよい。また、この塗工方法は
本発明のようなローラ以外にもスプレー等に用いること
も可能である。
示すように適度な導電性を有する材質からなる基体(図
1及び図2)上に上記ウレタン変性アクリル樹脂を含む
表皮層を接合した構成とされるが、基体は2層以上の多
層構成となっていてもよく、また上記ウレタン変性アク
リル樹脂を含む層のみから導電部材を構成することもで
きる。なお、基体の材質としては、金属、ウレタン、天
然ゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリイソプレンゴ
ム、ポリブタジエンゴム、シリコーン、スチレン−ブタ
ジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロプレン
ゴム等及びこれらの発泡体が挙げられ、適宜、カーボン
ブラック等の導電性付与剤が添加される。また、本発明
導電部材の形状は図1及び図2に示したようにロール状
に限定されるものではなく、プレート状、四角ブロック
状、球状、ブラシ状等の種々の形状とすることができる
が、通常はロール状またはブラシ状とすることが好まし
い。更に、本発明導電部材を用いた電子写真装置も図3
に限定されるものではなく、適宜変更することができ
る。
に説明する。図3は本発明の帯電装置を使用した画像形
成装置の概略図である。 (1)画像形成装置の構成(図3、図4) 図3はモノカラー電子写真装置の構成の一例を示したも
のである。5はドラム型の電子写真感光体としての感光
ドラム5であり、矢印a方向に100mm/secで回
転する。先ず帯電ローラ又はコロナ帯電器(図中では省
略)に、一定直流電圧または必要に応じて直流電圧に交
流電圧を重畳した高電圧を印加し、感光体を均一に帯電
させる。この感光ドラム上に半導体レーザーによる走査
露光またはLED、ハロゲンランプ等による露光を行う
ことにより、静電潜像が形成される。その潜像が現像装
置7によってトナー像として可視化され、その後転写ロ
ーラ9または転写極により、紙等の転写材8に転写さ
れ、定着部13を通ってプリントとして排出される。転
写後感光体上に残ったトナーはクリーニング装置12の
クリーニングローラ11によりクリーニングされるか、
又はクリーニングローラ通過後に現像ローラ等により回
収される。
の一例を示したものである。本装置においては、感光ド
ラム1上にシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各
現像器7によって形成されたトナー像は、中間転写ロー
ラ10に印加されたトナーと逆極性の電圧により中間転
写ローラ上に転写され、4色重ね合わせトナー像が形成
される。その後転写材8が感光ドラム5と中間転写ロー
ラのニップ域に挿通されると中間転写ローラにトナーと
同極性の電圧が印加され転写材に4色カラートナー像が
転写される。その後、同様に定着されプリントとして排
出される。また、中間転写ローラ10の周囲に各々小型
複写装置を取り付け、このローラ上で4色重ね合わせて
トナー像を形成しても良い。なお、中間転写ローラ10
は、トナー像を形成するために、その表面粗さをJIS
10点平均粗さで15μm以下とすることが好ましい。
たように、鉄、SUS等の芯金1のまわりに2層または
3層を順次形成した多層構造のものである。図1におけ
る基体2はウレタンゴム、ウレタンフォームまたはエチ
レン−プロピレンゴムに導電性カーボンを分散すること
によって導電化(〜107 Ω)した導電性弾性層であ
る。図2における層2はブタジエンゴムまたはイソプレ
ンゴムに導電性カーボンを分散することによって導電化
(103 Ω)した導電性弾性層である。層3は抵抗層で
あり、ウレタンゴムに導電性カーボンを分散させて抵抗
値制御したものである。図1における層2、図2におけ
る層3の上に本発明の表皮層(層4)がコーテイング層
として設けられている。
を溶媒として溶解させたウレタン変性アクリル樹脂(I
B−582、三洋化成社製、アクリル樹脂成分40重量
%)中にカーボンブラック2400B(三菱化成社製)
を20phr、酸化スズ15phr添加し、レッドデビ
ルで混合して分散液を得た。この分散液中に抵抗107
Ωのポリウレタンフォームのローラを浸漬し、乾燥する
ことにより、ポリウレタン上に約10μmの表皮層を形
成して図1に示すような表面粗さ4μmRzのローラ状
導電部材を作成した。(ローラ)
22S、日本ポリウレタン社製)を用い、同様に分散液
を作成し、同様にポリウレタンフォーム上に表皮層を形
成して導電部材を作成した。(ローラ)
し、50℃、85%RHにて7日間放置したところロー
ラにおいて汚染が発生した。又、図3に示した電子写
真装置に現像ローラとして装着し、50mm/secの
同速で2000枚画像出しを行なったところローラに
おいてはトナー帯電量、画像とも変化はなかったがロー
ラにおいてはトナー帯電量低下、画像濃度低下が見ら
れた。
−2B(亜細亜工業社製、アクリル樹脂成分60重量
%)、導電性粉体をカーボンブラック2400Bのみと
した以外は実施例1と同様に導電ローラを作成した。
(ローラ)
成する前のポリウレタンフォームローラを作成した。
(ローラ)
汚染テストをしたところローラで、わずかに汚染が発
生した。又、図3に示した電子写真装置に転写ローラと
して装着し、同様に5000枚画像出しを行なったとこ
ろ、ローラおいては何ら問題は発生しなかったが、ロ
ーラおいてはローラ表面上のトナー汚れ等により、画
像における文字中抜け、裏面汚れが発生した。
合] ローラ径は異なるが、実施例2と同様にして、表皮層有
りのローラ(ローラ)を作成した。
層無しのローラ(ローラ)を作成した。
に発生した。又、両ローラを図3に示した電子写真装置
のクリーニングローラとして装着し、トナーと同極性の
電圧を印加し、現像ローラにてクリーニングする方法に
より5000枚の画像出しを行なったところ、ローラ
においては画像に何ら問題は発生しなかったが、ローラ
においてはクリーニング不良による白地かぶりが発生
した。
のと同様の107 Ωのウレタンフォームを約8mm厚で
被覆し、更にその上に実施例2で用いたウレタン変性ア
クリル樹脂分散液を塗布してローラを得た。
タン変性アクリル樹脂分散液の代わりにウレタン樹脂分
散液を同様に塗布することによりローラを得た。
汚染を確認したところ、ローラで汚染が発生した。又
両ローラを、図4に示した電子写真装置に中間転写ロー
ラとして装着し、4色カラー画像出しを100枚行なっ
たところ、ローラでは何ら問題は発生しなかったが、
ローラにおいては転写不良による画像乱れや中間転写
ローラ上のトナーのクリーニング不良による混色や画像
汚れが発生した。
によれば、ゴムローラの感光体への汚染、反転現像での
黒ポチやカブリ及びトナー融着の発生等の欠点を大幅に
改善し、導電特性、性能安定性に優れた導電装置を提供
する。従って、本発明の導電部材及び導電装置は複写
機、プリンターなどの電子写真や静電プロセスに幅広く
用いることが可能である。
ある。
ある。
例を示す概略図である。
真装置の一例を示す該略図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 電子写真装置に使用される導電部材にお
いて、導電部材の表面をアクリル樹脂成分が5〜80重
量%含有されたウレタン変性アクリル樹脂を含む樹脂層
で形成したことを特徴とする導電部材。 - 【請求項2】 上記ウレタン変性アクリル樹脂がシリコ
ーン成分を1〜50重量%含有することを特徴とする請
求項1記載の導電部材。 - 【請求項3】 上記樹脂層が導電性粉体を含有すること
を特徴とする請求項1又は2記載の導電部材。 - 【請求項4】 請求項1乃至3いずれか1項記載の導電
部材の表面に現像剤を担持して該現像剤の薄膜を形成
し、この状態で静電潜像を表面に保持した潜像保持体に
接触させて該現像剤を潜像保持体の表面の静電潜像に付
着させ、該静電潜像を可視化させる現像装置を有するこ
とを特徴とする電子写真装置。 - 【請求項5】 請求項1乃至3いずれか1項記載の導電
部材で転写紙を帯電させ、現像剤によって可視化された
静電潜像から現像剤を転写紙に転写させる転写装置を有
することを特徴とする電子写真装置。 - 【請求項6】 請求項1乃至3いずれか1項記載の導電
部材により被帯電体に残存する現像剤を除去するクリー
ニング装置を有することを特徴とする電子写真装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22702194A JP3360432B2 (ja) | 1993-09-22 | 1994-09-21 | 現像部材及びこれを用いた電子写真装置 |
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25902593 | 1993-09-22 | ||
| JP5-259025 | 1993-09-22 | ||
| JP794494 | 1994-01-27 | ||
| JP6-53534 | 1994-03-24 | ||
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| JP22702194A JP3360432B2 (ja) | 1993-09-22 | 1994-09-21 | 現像部材及びこれを用いた電子写真装置 |
Related Child Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001258954A Division JP2002162845A (ja) | 1993-09-22 | 2001-08-29 | 転写部材及びこれを用いた電子写真装置 |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=27454832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3360432B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6810225B2 (en) | 2001-07-11 | 2004-10-26 | Bridgestone Corporation | Conductive member and electrophotographic apparatus incorporating the conductive member |
| JP2008139482A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Canon Inc | 現像ローラ、現像ローラの製造方法、プロセスカートリッジ及び電子写真装置 |
| JP2009151139A (ja) * | 2007-12-21 | 2009-07-09 | Bridgestone Corp | 現像ローラ及び該現像ローラを用いた画像形成装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9625854B2 (en) | 2014-06-05 | 2017-04-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Developer carrying member, electrophotographic process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus |
-
1994
- 1994-09-21 JP JP22702194A patent/JP3360432B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
| US6810225B2 (en) | 2001-07-11 | 2004-10-26 | Bridgestone Corporation | Conductive member and electrophotographic apparatus incorporating the conductive member |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3360432B2 (ja) | 2002-12-24 |
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