JP2001082451A - 導電性ロ−ラ - Google Patents

導電性ロ−ラ

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JP2001082451A
JP2001082451A JP26075099A JP26075099A JP2001082451A JP 2001082451 A JP2001082451 A JP 2001082451A JP 26075099 A JP26075099 A JP 26075099A JP 26075099 A JP26075099 A JP 26075099A JP 2001082451 A JP2001082451 A JP 2001082451A
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JP
Japan
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roller
conductive
polyol
carbon
elastic layer
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JP26075099A
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Hirohiko Yoshida
裕彦 吉田
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Bando Chemical Industries Ltd
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Bando Chemical Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課 題】 一層の導電弾性層で、二層構造の導電性
ローラと同等のトナー非粘着性、耐久性を有するポリウ
レタン導電性ロ−ラの提供。 【解決手段】 導電弾性層が分子内に炭素炭素二重結合
を有するポリオールを用いたポリウレタンからなり、外
周面を加熱もしくは紫外線照射することによりトナー非
粘着で高耐久にした導電性ロ−ラ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真装置に使
用される導電性ロ−ラに関し、特に電子写真装置におい
て、現像ロ−ラ又は転写ロ−ラもしくは帯電ロ−ラとし
て好適に用いられる導電性ロ−ラに関するものである。
なお、本願で導電性というのは、ローラ外径と回転軸の
間に100 Vの電圧を印加し、30秒経過後の電流値より求
めた抵抗値が、103 〜1010Ωの半導電領域を意味する。
【0002】
【従来の技術】電子写真装置においては、静電潜像保持
体(感光体)周囲に帯電、現像、転写、清掃等の装置が
配置されており、感光体が回転して各装置を経由するこ
とによって、画像形成が行われる。これらの帯電、現
像、転写、清掃等の装置には、感光体に接触して各々の
機能を果たす導電性ローラが使用されるケースが多くな
っている。これらの導電性ローラは、感光体と所定の接
触幅をもって圧接されて使用されることが多いため、変
形しやすく、圧接力が除去された後は変形が回復しやす
いことが必要であり、従来から回転軸の外周に低硬度
で、金属粉やカーボンブラックのような導電性付与剤を
含有するエラストマ(弾性体)又は発泡体から成る導電
性層を形成し、感光体との接触に対する耐磨耗性や内層
からの滲み出し物による汚染を防ぐため表面層を設けた
2層構造のものが使用されている。しかし、この2層以
上の構成による導電性ローラは、表面層に用いる材料の
選択、均一な厚みに形成すること等の難しさがあり、塗
布液は通常樹脂を有機溶剤に溶かしたものであるので、
作業場に換気設備が必要であり、コスト高の一因になっ
ている。また、1層のみで導電性層を形成することも、
試みられているが、表面粘着性が高く、ローラ外周にト
ナーが付着して固化するフィルミングを起こしたり、内
部から滲み出し物によって感光体表面を汚染し、トナー
の固着を引き起こしたりして、画像不良を生じ易いとい
う問題を有していた。
【0003 】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ポリウレタ
ン導電性ロ−ラのかゝる状況を鑑みて、回転軸上にポリ
ウレタン導電性弾性層を一層のみ形成し、その表面部の
化学構造を変えることにより、二層形成したものと同等
の性能を有する導電性ロ−ラを提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、回転軸上に
ポリウレタン導電性弾性層を一層のみ形成したものと二
層形成したものの欠点と長所に着目し、一層のみ形成し
たものの欠点を解消することにより本発明に至った。
【0005】すなわち本発明は、次の4つの発明から構
成される。 (1)回転軸の外周に導電弾性層を同心に形成してなる
導電性ロ−ラにおいて、導電弾性層が分子内に炭素炭素
二重結合を有するポリオールをポリオール成分として形
成したポリウレタンからなり、外周がトナー非粘着で高
耐久な面とされていることを特徴とする導電性ロ−ラ。 (2)外周面のトナー非粘着で高耐久な面が、該二重結
合を有するポリオールを用いて形成したポリウレタンを
加熱もしくは紫外線照射することにより形成されたもの
である上記(1)の導電性ロ−ラ。 (3)分子内に炭素炭素二重結合を有するポリオール
が、ポリブタジエンポリリオ−ル又はポリイソプレンポ
リオ−ルである上記(1)又は(2)の導電性ロ−ラ。 (4)導電性ロ−ラが、電子写真装置に使用される現像
ロ−ラ又は転写ロ−ラもしくは帯電ロ−ラである上記
(1)〜(3)の導電性ロ−ラ。
【0006】
【発明の実施の態様】本発明を図を用いて上記構成を説
明する。図1は、本発明にかかわる導電性ロ−ラの構成
を示す一部断面概略図、図2は、電子写真装置における
本発明の導電性ローラの使用可能部位を示す。上記第1
の発明は、回転軸の外周に導電弾性層を同心に形成して
なる導電性ロ−ラにおいて、導電弾性層が分子内に炭素
炭素二重結合を有するポリオールと、ポリシソシアネー
トを反応硬化させたポリウレタンからなり、外周面を特
殊処理することにより、非粘着で高耐久な面に形成した
ものである。
【0007】本発明に用いる回転軸12としては、金属
やセラミックあるいは剛性プラスチックなどの素材が使
用されるが、強度と耐久性及び導電性の点からアルミニ
ウムやステンレススチ−ルや防錆処理された鋼材などの
金属が好ましい。形状は細長の棒又は円筒であり、寸法
は外径4〜8mm程度で、長さ200〜800mm程度
である。導電弾性層13としては、JIS−A硬度15
〜40度の低硬度のポリウレタンが使用され、ポリウレ
タンの原料のポリオ−ル成分として分子内に炭素炭素二
重結合を有するジエン系ポリマ−で両末端に水酸基(−
OH基)を有するものを用いるが、両末端に水酸基を有
するジエン系ポリマ−としては、例えば1,4−ポリブ
タジエンや1,2−ポリブタジエンあるいはポリイソプ
レンやブタジエン−アクリロニトリル共重合体などがあ
げられる。これらのうちで1,2−ポリブタジエンが網
状構造を形成しやすく、ロ−ラの表面部を粘着性なく強
度が大にできるので好ましい。また、ポリウレタンを形
成する一方の原料であるポリイソシアネ−トは、特に限
定されないが、トリレンジイソシアネ−ト(TDI)や
ジフェニルメタン−1,4−ジイソシアネ−ト(MD
I)又はナフタレンジイソシアネ−ト(NDI)などが
好ましく用いられる。
【0008】本発明の特徴は、導電弾性層が分子内に炭
素炭素二重結合を有するポリオール成分を用いて形成し
たポリウレタンからなり、外周面を特殊処理することに
より、非粘着で高耐久にしたことである。外周表面を特
殊処理することにより、非粘着で高耐久になる理由は、
必ずしも明らかではないが、ポリオール成分によりポリ
ウレタン中に導入された炭素炭素二重結合が、特殊処理
(加熱、紫外線照射)により、開裂してラジカルに変わ
り、他の部分と結合して炭素炭素一重結合(−C−C
−)になると同時に、鎖延長や網状化をなしたものと考
えられる。この結果、外周面は内部より高い硬度及び耐
摩耗性を有し、表面粘着性を低く抑えられるので、トナ
−が付着して固化する(トナ−フィルミング)のを防止
できる。また、内部からのモノマ−や配合剤などの低分
子化合物が滲み出し、感光体へ移行して汚染するのを押
さえることができる。その結果、トナ−や塵埃が固着し
た固型物による感光体損傷や画像不良の発生がなくな
り、感光体との摩擦による耐久性(耐摩耗性など)も向
上できる。さらに、積層や塗布により二層形式にする場
合の、表面層に用いる材料の選択と調製の煩雑さや均一
厚み層の形成の困難さ及び表面層形成用塗布液が有機溶
剤を使用することによる作業環境の悪化、換気設備や溶
剤回収装置の設置によるコスト高となることも解消でき
る。
【0009】ポリウレタン導電弾性層の形成は、上記例
示のポリオール及びイソシアネートに反応触媒や通常の
充填剤や導電付与剤あるいは必要により発泡剤や加硫剤
などの配合剤を混合し、金型に注入し、硬化させる注型
法により好適に行なわれる。上記導電付与剤としては、
カ−ボンブラックが主として使用され、他にカ−ボン繊
維やグラファイト粉又は金属粒子なども適宜に使用し得
る。触媒としては、トリメチル錫ラウレ−トなどの錫系
触媒やポリエチレンジアミンなどのアミン系触媒などが
使用される。導電弾性層は、通常、JIS−A硬度が1
5〜40度程度が好ましく、また、導電弾性層の表面と
回転軸間の電気抵抗が103 〜1010Ωの半導電性領域
で、寸法は、内径4〜8mmで、外径10〜20mm、
長さ200〜700mm程度である。
【0010】本発明の第2の特徴は、上記第1の発明の
導電性ロ−ラにおいて、外周表面の特殊処理を加熱又は
紫外線照射することにより行うことを特徴とする。加熱
又は紫外線照射により、炭素炭素二重結合(−C=C
−)が開裂してラジカルに変わり、ラジカル反応により
他の部分と結合して炭素炭素一重結合(−C−C−)に
なると同時に鎖延長や架橋網状化をなすものと推定され
る。この化学構造の変化を生じさせるには、熱処理ある
いは紫外線照射処理により行なうのが好ましいが、電子
線照射など他の放射線によってもよい。また、必要に応
じて開裂してラジカルになる反応触媒を併用してもよ
い。熱処理としては、ポリウレタンに導入された炭素炭
素二重結合が開裂すると同時に、鎖延長や網状化を形成
する条件であればよく、具体例として、1,2−ポリブ
タジエンポリオ−ルとトリレンジイソシアネ−トとから
なるポリウレタンで導電弾性層を形成した場合、表面層
を120℃の環境下で2時間放置すればよい。この場合
に、空気中の酸素による不必要な酸化反応などの影響を
除くため、真空下又は窒素気流中で熱処理するのが好ま
しい。また、開裂のための熱処理や紫外線照射は、表面
部のみ炭素炭素二重結合を開裂させ、内層部は開裂され
ないように温度、時間、照射強度を調整すればよい。本
発明においては表面から内層部に連続しており、表面部
の層厚は不明であるが、表面から、片肉0.01mm程
度まで、炭素炭素二重結合のない層ができておれば十分
である。
【0011】本発明の第3の特徴は、上記の第1あるい
は第2の発明の導電性ロ−ラにおいて、分子内に炭素炭
素二重結合を有するポリオールが、ポリブタジエンポリ
オ−ルもしくはポリイソプレンポリオ−ルであることを
特徴とするものである。これによりポリウレタンに炭素
炭素二重結合を容易に導入でき、熱や紫外線照射により
二重結合を開裂して網状高分子化しやすく、感光体との
圧接回転にも十分耐えるものとなる。
【0012】本発明の第4の特徴は、上記の第1乃至第
3の発明の導電性ロ−ラにおいて、導電性ロ−ラが、電
子写真装置に使用される現像ロ−ラ又は転写ロ−ラもし
くは帯電ロ−ラであることを特徴とするものである。こ
れらのローラは、いずれも感光体と圧接して回転させ
て、帯電、現像、転写の機能を果たすものであり、表面
部の粘着性がなく、表面強度を大きくした本発明の導電
性ローラが好適に用いられる。以下、実施例により本発
明をさらに詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限
定されるものではない。
【0013】
【実施例】ポリウレタン導電弾性層の形成は、導電性付
与剤のカ−ボンラック(ライオンアクゾ社製 ケッチェ
ンブラックEC)2重量%を添加し、ローラで混練りし
たポリブタジエンポリオ−ル(出光石油化学社製 R−
40HT)とトリレンジイソシアネ−ト(日本ポリウレ
タン工業社製 コロネート80)をα比1.0になるよ
う混合し、接着剤を塗布したステンレス製の回転軸12
を固定した金型15に注入し、140℃2時間で加熱硬
化させた。硬化後に脱型し150℃×2hr後加硫した
ロ−ラ素材の外周を必要な外径(16mm)まで研磨し
た。ロ−ラを120℃で、6時間オ−ブン中で熱処理を
行ない、本発明のポリウレタン導電性ロ−ラ(外径16
mm、長さ270mmの現像ローラ)を得た。
【0014】
【実施例2】実施例1と同様に外径研磨したロールを回
転させながら、積算光量7000mj/cm2 (アイグラフ
ィックス社製紫外線積算強度計による)の紫外線を照射
し、本発明の導電性ローラを得た。
【0015】[参考例]実施例1において、ポリブタジ
エンポリオールの代わりに二重結合を有しないポリプロ
ピレングリコールを用いた以外は同様にしてローラ素材
を得、外径研磨したロールを、カーボンラックと熱可塑
性ウレタンを溶剤テトラハイドロフランに溶解した固形
分8%の樹脂溶液に浸漬し、乾燥して、表面層を形成し
た2層タイプの導電性ローラを得た。実施例、比較例及
び参考例で得られた導電性ロ−ラを、ファクシミリ装置
(テック社製 MFA −60 PUBLIC)の現像ロ−ラとして
用い、0.1mm厚ステンレス製現像ブレード、軟質発
砲ウレタン製供給ローラ、感光体との接触幅2mm、現
像ローラ周速35mm/秒、現像ローラ/感光ドラム速
比1/0.8の条件で、3000枚画像出し後、下記の
条件で評価した。表中の評価基準は表1の通りである。
実施例、比較例及び参考例の評価結果を表2に示す。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】[結果の考察]表2の結果より、実施例の
炭素炭素二重結合を有するポリオールを用いて形成した
ポリウレタンからなる導電弾性層の外周面を表面処理し
て、トナー非粘着で高耐久にした導電性ローラは、感光
体を汚染することがなく、ローラ外周にトナーが固着し
てフィルミングを形成することもなく、感光体との摺擦
にも十分耐えるので、良好な画像形成ができ、参考例の
塗布又は浸漬により2層構造にしたローラと同等の性能
を有することがわかる。一方、比較例のローラは、同じ
く炭素炭素二重結合を有するポリオールを用いたポリウ
レタンで、導電弾性層を形成しているが、外周面が弱
く、粘着性を有しているので、感光体を汚染し、自身の
外周にトナーがフィルム状に固着し、画像不良を引き起
こすことがわかる。
【0019】
【発明の効果】本発明の導電性ロ−ラにおいては、導電
弾性層(ポリウレタン)の表面を処理し、トナー非粘着
で表面粘着で高耐久な面にしているので、塗布や浸漬に
より表面層を設けた2層構造の導電性ローラと同様、内
部からの滲み出し物によるトラブル(感光体汚染、トナ
ーフィルミング、画像不良)が防止でき、感光体との摺
擦によるトラブル(表面層破れ、磨耗)も生じにくい。
しかも、ポリウレタン導電性弾性層に表面層を形成して
二層形式にする場合の、表面層に用いる材料の選択と調
製の煩雑さや均一厚み層の形成の困難さなどの工程上の
問題を回避でき、表面樹脂の塗布液が有機溶剤を使用す
ることによる作業環境の悪化や換気設備や溶剤回収装置
を必要としコスト高となる問題も避けることができる。
【0020】
【図面の簡単な説明】
【図1】は、本発明のポリウレタン導電性ロ−ラを示す
概略斜視図である。
【図2】は、本発明の導電性ローラが適用可能な場所を
示す電子写真装置の概略図である。
【符号の説明】
1;帯電ロ−ラ 2;現像ローラ 3;転写ローラ 4;感光体 12;回転軸 13;導電弾性層 14;表面処理面
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年10月1日(1999.10.
1)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】[実施例2]実施例1と同様に外径研磨し
たロールを回転させながら、積算光量7000mj/cm2
(アイグラフィックス社製紫外線積算強度計による)の
紫外線を照射し、本発明の導電性ローラを得た。 [比較例1]上記実施例において、外径研磨したロール
をそのまま導電性ローラとした。
フロントページの続き Fターム(参考) 2H003 BB11 CC05 2H032 AA05 2H077 AD06 FA12 FA21 FA25 3J103 AA02 AA14 AA21 AA51 BA41 EA11 EA20 FA07 FA12 FA14 FA15 FA22 GA02 GA52 GA66 GA74 HA03 HA04 HA12 HA20 HA48 HA52 HA54

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸の外周に導電弾性層を同心に形成
    してなる導電性ロ−ラにおいて、導電弾性層が分子内に
    炭素炭素二重結合を有するポリオールを用いて形成した
    ポリウレタンからなり、外周がトナー非粘着で高耐久な
    面に形成されていることを特徴とする導電性ロ−ラ。
  2. 【請求項2】 外周のトナー非粘着面で高耐久な面が、
    二重構造を有するポリオールを用いて形成した、導電性
    ポリウレタンに対して加熱もしくは紫外線照射を加える
    ことにより形成されたものであることを特徴とする請求
    項1に記載された導電性ロ−ラ。
  3. 【請求項3】 分子内に炭素炭素二重結合を有するポリ
    オールが、ポリブタジエンポリオ−ル又はポリイソプレ
    ンポリオ−ルであることを特徴とする請求項1に記載さ
    れた導電性ロ−ラ。
  4. 【請求項4】 導電性ロ−ラが、電子写真装置に使用さ
    れる現像ロ−ラ又は転写ロ−ラもしくは帯電ロ−ラであ
    ることを特徴とする請求項1乃至3に記載された導電性
    ロ−ラ。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7734221B2 (en) * 2006-01-19 2010-06-08 Ricoh Company, Ltd. Conductive member, process cartridge using conductive member and image formation apparatus using process cartridge
WO2017024643A1 (zh) * 2015-08-10 2017-02-16 苏州市创怡盛实业有限公司 辊表面处理方法及表面改性的辊
CN108957983A (zh) * 2018-08-02 2018-12-07 东莞市赛诺办公设备科技有限公司 一种充电辊及其制造工艺

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