JP2003140417A - 導電部材及び電子写真装置 - Google Patents

導電部材及び電子写真装置

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JP2003140417A
JP2003140417A JP2001336258A JP2001336258A JP2003140417A JP 2003140417 A JP2003140417 A JP 2003140417A JP 2001336258 A JP2001336258 A JP 2001336258A JP 2001336258 A JP2001336258 A JP 2001336258A JP 2003140417 A JP2003140417 A JP 2003140417A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低硬度で良好な非密着性を有し、感光体など
の相手部材に対する張り付きや汚染といった不都合を生
じることなく、かつ電圧印加を行わない非作動時にはト
ナーが付着しにくく、低い表面摩擦係数を有し、濃度ム
ラや地カブリなどのない高品質な画像が得られ、しかも
長期の使用においても画質を低下させることのない導電
部材を提供することを目的とする。 【解決手段】 電子写真装置に使用される導電部材にお
いて、弾性層と、該弾性層上に形成された少なくとも1
層の樹脂層とを具備してなり、部材表面を構成する最外
樹脂層が、1〜80重量%のフッ素含有アクリルモノマ
ーを含む樹脂を基材樹脂として含有することを特徴とす
る導電部材を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真装置や静
電記録プ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該導電部材を
用いた現像装置、転写装置又はクリーニング装置を具備
した電子写真装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
複写機、プリンター等の電子写真装置では、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する静電潜像プロセスにより静電潜
像を得、次いで、トナーの付着によるトナー像の形成、
紙等の記録媒体へのトナー像の転写により、プリントす
る方法がとられている。
【0003】これらのプロセスの中で、先ず現像に関し
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。
【0004】この加圧現像法は、図2に示されているよ
うに、トナー(非磁性一成分現像剤)を担持した現像ロ
ーラ6を感光ドラム等の静電潜像を保持した潜像保持体
5に接触させて、トナーを該潜像保持体5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6は、感光ドラム等の潜像保持体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、導電性を
有する弾性体で形成する必要がある。
【0005】また、トナーにより現像され可視化された
トナー像を潜像保持体から転写紙に転写させる転写装置
においては、コロナ帯電器を用いて転写紙を帯電させて
トナー像を転写紙に転写させることが行われるが、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。この問題点を解決した転写装置として、図2
に示されているように、導電性ゴムよりなるバイアスロ
ーラ(転写ローラ)9を用いて転写紙8を帯電させる転
写装置が知られている。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5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。なお、図2の装置において、
転写紙8に転写されたトナー像は定着器13により加熱
され転写紙8に定着するようになっている。
【0006】更に、上記トナー像の転写後に感光ドラム
上に残されたトナーは、クリーニング装置により除去さ
れるが、このクリーニング装置としては、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、エッジにより感光ドラム
を傷つけやすく、かつゴムブレートが傷ついた場合クリ
ーニングでき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2に示されているよう
に、電圧印加することができるクリーニングローラ11
を用いてクリーニング装置12を構成し、、このクリー
ニングローラ11により直接感光ドラム5表面から残存
トナーを除去するか、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、前述の
転写ローラ等と同様な特性が要求される。
【0007】しかしながら、従来の上記現像ローラ、転
写ローラ、クリーニングローラには、これを構成する弾
性体の特性から以下の欠点がある。 1.シリコーンゴム、NBR、EPEM等の弾性ゴムを
用いて、上記ローラの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。 2.ウレタンフォーム等のスポンジ体を用いて上記ロー
ラの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。 3.一般に上記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
搬送不均一化、或い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、前述の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、
画質低下の原因となる。
【0008】これらの問題を解決するために、例えば、
ゴムやウレタンフォーム等の弾性層の表面に、表面の平
滑性確保や抵抗調整、トナー帯電特性向上のため、アク
リル、ウレタン、ナイロン、ポリエチレン、エポキシ、
ポリエステル、ポリエーテル、ポリスチレン、フェノー
ル、ポリアミド、ウレタン変性アクリル樹脂等の樹脂溶
液をディッピング法やスプレー法により塗布して、ロー
ラ表面に樹脂層を形成することが知られている。
【0009】とりわけ、上記ウレタン変性アクリル樹脂
は、低硬度で対汚染性に優れ、かつ導電特性、性能安定
性に優れることが特開平7−310732号公報等に報
告されている。また、このウレタン変性アクリル樹脂
は、ウレタン部を有することにより弾性力、塗膜強度が
高いといった特性も有しており、変形に対する戻り性に
優れるという利点もある。
【0010】しかしながら、近年の厳しい環境条件(高
温・高湿度など)、高速化への対応においては、上記の
樹脂が長期間感光体に当接することにより、感光体との
間で張り付きが生じ、塗膜剥離やそれに伴う感光体汚染
が生じてしまうことがある。また、これら導電部材への
トナー付着によるトナー搬送の不均一化、転写不良が生
じる場合もあり、更には粘着性の強さによっては、例え
ば感光体との摩擦を原因とするトナー融着、感光体の削
れ、導電部材の削れ等による画像不良が発生することも
ある。このため、導電部材に用いられる塗膜には、感光
体への張り付きを確実に防止すること、特に粘着性、摩
擦性、トナー付着性をさらに小さくすることが求められ
る。
【0011】この改善策としては、主鎖のウレタンプレ
ポリマーにシリコーン鎖を含有させるなどの処方によ
り、ウレタン変性アクリル樹脂にシリコーン成分を含有
させるなどの方法があるが、この方法によると感光体へ
の密着性、摩擦性にある程度の改善は見られるものの十
分とはいい難く、またトナー付着性についてはあまり効
果が見られない。
【0012】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、低硬度で良好な非密着性を有し、感光体などの相手
部材に対する張り付きや汚染といった不都合を生じるこ
となく、かつ電圧印加を行わない非作動時にはトナーが
付着しにくく、低い表面摩擦係数を有し、濃度ムラや地
カブリなどのない高品質な画像が得られ、しかも長期の
使用においても画質を低下させ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。
【0013】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結
果、弾性層上に少なくとも1層の樹脂層を形成し、現像
ローラ、転写ローラ、クリーニングローラ等の導電部材
を得る場合に、部材の表面を構成する最外樹脂層を、
0.05〜80重量%のフッ素含有アクリルモノマーを
含む樹脂を基材樹脂とする樹脂材料で形成することによ
り、低硬度で良好な非密着性を有すると共に、感光体な
どの相手部材に対する張り付きや汚染といった不都合を
生じることなく、かつ電圧印加を行わない非作動時には
トナーが付着しにくく、低い表面摩擦係数を有し、濃度
ムラや地カブリなどのない高品質な画像が得られ、しか
も長期の使用においても画質を低下させることのない、
現像ローラ、転写ローラ、クリーニングローラ等の導電
部材が得られることを見出し、本発明を完成したもので
ある。
【0014】従って、本発明は、電子写真装置に使用さ
れる導電部材において、弾性層と、該弾性層上に形成さ
れた少なくとも1層の樹脂層とを具備してなり、部材表
面を構成する最外樹脂層が、0.05〜80重量%のフ
ッ素含有アクリルモノマーを含む樹脂を基材樹脂として
含有することを特徴とする導電部材、及び該導電部材
を、現像ローラ等の現像部材、転写ローラ等の転写部
材、或いはクリーニングローラ等のクリーニング部材と
して用いたことを特徴とする電子写真装置を提供する。
【0015】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
【0016】本発明の導電部材は、上述のように、部材
の表面を構成する最外樹脂層を、0.05〜80重量%
のフッ素含有アクリルモノマーを含む樹脂を基材樹脂と
する樹脂材料で形成したものである。
【0017】上記最外樹脂層を形成する樹脂材料に用い
られる基材樹脂は、上記のように、フッ素含有アクリル
モノマーを含有するものであり、例えば、アクリル、ウ
レタン、ナイロン、ポリエチレン、エポキシ、ポリエス
テル、ポリエーテル、ポリスチレン、フェノール、ポリ
アミド、ABS、ウレタン変性アクリル樹脂等の樹脂
に、フッ素含有アクリルモノマーをグラフト処理、共重
合、或いは活性水素基とイソシアネート基を用いて結合
する、などの方法により樹脂にフッ素含有アクリルモノ
マーを結合させたものなどが用いられる。この場合、フ
ッ素含有アクリルモノマーの含有割合は、上記のように
基材樹脂中の0.05〜80重量%、好ましくは1〜4
0重量%であり、0.05重量%未満では、十分な摩擦
低減効果、密着防止効果、トナー付着低減効果が得られ
ず、本発明の目的を達成し得ない場合があり、一方80
重量%を超えても、あまりその効果は変わらず、むしろ
非相溶化、「ひび・われ」などの脆さの発生といった不
都合を生じる場合がある。
【0018】ここで、特に制限されるものではないが、
上掲の基材樹脂の中では、フッ素含有アクリルモノマー
を含有するウレタン変性アクリル樹脂が特に好ましく用
いられ、この場合このウレタン変性アクリル樹脂中のア
クリル樹脂成分の含有割合は5〜80重量%、特に30
〜70重量%であることが好ましく、更にこのアクリル
樹脂成分のうちの1〜90重量%、特に2〜80重量%
のアクリルモノマーがフッ素を含有するものであること
が好ましい。
【0019】上記フッ素含有アクリルモノマーとして
は、パーフロロオクチルエチルメタクリレート、2,
2,3,4,4,4−ヘキサフロロブチルメタクリレー
ト、2,2,3,3−テトラフロロプロピルメタクリレ
ート、トリフロロエチルメタクリレートなどのメタクリ
レート末端にフルオロアルキル基等が結合したフッ素変
性アクリレートが代表例として挙げられる。
【0020】アクリル樹脂をウレタン成分で変性して上
記のようなウレタン変性アクリル樹脂を得る方法として
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させる方法が
好ましく採用される。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)。この場合、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。こうして得られる重合体において、ウレタン鎖
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。
【0021】
【化1】
【0022】また、数種のポリオールと2官能性イソシ
アネート(例えば、HDI:ヘキサメチレンジイソシア
ネートなど)を用いて主鎖となるウレタンプレポリマー
を生成し、そのウレタンプレポリマーの側鎖部分にメル
カプト基を含有させておき、アクリルモノマーとラジカ
ル促進剤を組み合わせてウレタン部へアクリルモノマー
をグラフとさせ、また、アクリルモノマーの重合も同時
に行って合成する方法を用いることもできる。
【0023】また、本発明に用いられるウレタン変性ア
クリル樹脂は、上述の方法により得られるものに限定さ
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
ルアミド等を用いることもできる。更に、これらにスチ
レン、酢酸ビニル、塩化ビニル、マレイン酸及びその誘
導体等の重合性モノマーを共重合する場合もある。
【0024】ここで、上記のように、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含有割合は、5
〜80重量%、特に30〜70重量%であることが好ま
しく、この場合アクリル樹脂成分が少ないと得られる塗
膜(最外樹脂層)の粘着性、摩擦性が大きくなってしま
う場合があり、一方多すぎると表面性、電気特性、柔軟
性が低下してしまう場合がある。
【0025】また、このウレタン変性アクリル樹脂は、
ウレタン成分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でき、このことがウレタン
変性アクリル樹脂が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。
【0026】本発明では、上述のように、このようなウ
レタン変性アクリル樹脂にフッ素含有アクリル樹脂をグ
ラフトさせるなどの方法により生成したフッ素含有ウレ
タン変性アクリルを基材樹脂として用いるが、この場合
フッ素含有量はウレタン変性アクリル樹脂中でのアクリ
ル含有量に依存し、上記のようにフッ素含有アクリルの
含有割合は、アクリル部全体の1〜90重量%、特に2
〜80重量%であることが好ましく、1重量%未満では
フッ素導入による効果が十分に得られない場合があり、
一方90重量%を越えると白濁、相分離が生じてしまっ
たり、或いは目的のアクリル部のガラス転移温度(T
g)の調整が不能になってしまう場合がある。
【0027】ここで、上記ウレタン変性アクリル樹脂
は、特に制限されるものではないが、末端又は側鎖に活
性水素基を含有させ、ポリイソシアネート化合物等で架
橋させて用いることが好ましい。この場合、ポリイソシ
アネート化合物としては、トリレンジイソシアネート
(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MD
I)、ナフタレンジイソシアネート(NDI)、トリジ
ンジイソシアネート(TODI)、ヘキサメチレンジイ
ソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート
(IPDI)、フェニレンジイソシアネート、キシリレ
ンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレ
ンジイソシアネート(TMXDI)、シクロヘキサンジ
イソシアネート、リジンエステルトリイソシアネート、
ウンデカントリイソシアネート、ヘキサメチレントリイ
ソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネー
ト、及びこれらイソシアネート化合物の重合体、誘導
体、変性体、水素添加体などが挙げられる。これらの中
では、特にヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロ
ンジイソシアネート等の脂肪族又は脂環族イソシアネー
ト、これらの重合体、誘導体、変性体が耐オゾン性や耐
熱性などに優れる点から好ましく用いられる。
【0028】また、相手材との粘着性改良の点から、上
記ウレタン変性アクリル樹脂中にシリコーン成分を含有
させることもできる。具体的には、例えばシリコーン鎖
を含むポリオールを原料として用いたウレタンプレポリ
マー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ー中におけ
るシリコーン成分の含有割合は1〜90重量%、特に5
〜85重量%であることが好ましい。また、反応後のウ
レタン変性アクリル樹脂中におけるシリコーン成分の組
成としては0.5〜60重量%、特に1〜50重量%で
あることが望ましい。これは、シリコーン成分が少なす
ぎると、ほとんど効果が見られず、多すぎてもあまり性
能の向上が見れないためであり、また多く含有させよう
とするとウレタン変性アクリル樹脂の合成時に反応が進
みにくく、或いは相分離が起こりやすくなるという不都
合を生じることにもなる。
【0029】本発明導電部材の部材表面を構成する最外
樹脂層は、上記のように、上記フッ素含有ウレタン変性
アクリル樹脂などのフッ素含有アクリルモノマーを含む
樹脂を基材樹脂成分として含有する樹脂材料で形成され
たものである。
【0030】この最外樹脂層を形成する樹脂材料中に
は、特に制限されるものではないが、シリカ粉末を添加
配合することができ、これにより接触面積の低下により
対密着性(非粘着性)がより向上する場合がある。ま
た、この樹脂材料中には、必要に応じて導電剤を添加し
て所望の抵抗値に調整することができ、この場合導電剤
としては、特に制限はなく、各種電子導電剤や各種イオ
ン導電剤を用いることができるが、本発明では特にカー
ボン等の導電性粉体が好ましく用いられる。なお、この
最外層樹脂層の電気抵抗は、特に制限されるものではな
いが、通常は106〜1013Ω・cm、特に107〜10
12Ω・cmであることが好ましい。
【0031】この最外樹脂層を導電部材に形成する方法
は、特に制限されるものではないが、上記各成分を含む
塗料を調製し、この塗料をディッピング法やスプレー法
などにより導電部材に塗布する方法が好ましく用いられ
る。
【0032】また、この最外樹脂層の厚さは、導電部材
の形態等に応じて適宜設定され、特に制限されるもので
はないが、通常は50μm以下、特に2〜30μmとす
ることが好ましく、50μmを超えると硬くなってこの
最外樹脂層の柔軟性が損なわれる場合がある。
【0033】なお、この最外樹脂層を形成する樹脂組成
物には、架橋剤、増粘剤、チクソトロピー性付与剤、構
造粘性付与剤等の添加剤を必要に応じて添加することが
できる。
【0034】本発明の導電部材は、少なくとも部材表面
が上記最外樹脂層で形成されたものであればよく、その
形態は用途や用いられる電子写真装置の構成等に応じて
ロール状、プレート状、ブロック状、球状、ブラシ状な
どの適宜な形態とすることができ、特に制限されるもの
ではないが、通常は部材表面に上記最外樹脂層を有する
ロール状の導電ローラとすることが好ましく、例えば、
図1(A)に示したように、シャフト1の外周に弾性層
2を形成し、この弾性層2上に上述の最外樹脂層3を形
成した導電ローラを例示することができる。
【0035】この場合、上記シャフト1としては、金属
或いはプラスチック製のシャフトを用いることができ、
また部材の形態や導電部材が用いられる電子写真装置の
機構などによってはこのシャフト1を省略することもで
きる。
【0036】また、上記弾性層2を形成する弾性体も特
に制限されず、感光ドラムや転写紙等の相手部材との良
好な接触状態を得ることができる弾性体であればよく、
公知のゴム或いは樹脂、又はこれらの発泡体(以下、
「フォーム」という)で形成することができる。具体的
には、ポリウレタン、シリコーンゴム、ブタジエンゴ
ム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、スチレン−ブ
タジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ポリノルボ
ルネンゴム、スチレン−ブタジエン−スチレンゴム、エ
ピクロルヒドリンゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム等
を基材ゴムとするゴム組成物が例示される。
【0037】上記弾性層2には、導電剤を添加すること
により、導電性を付与又は調整して所定の抵抗値とする
ことができる。その導電剤としては、特に限定されず、
ラウリルトリメチルアンモニウム、ステアリルメチルア
ンモニウム、オクタドデシルトリメチルアンモニウム、
ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸・ジ
メチルエチルアンモニウムの過塩素酸塩、塩素酸塩、ホ
ウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エトサルフェート塩、臭化
ベンジル塩、塩化ベンジル塩等のハロゲン化ベンジル塩
等の第四級アンモニウム塩などの陽イオン性界面活性
剤、脂肪族スルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル
塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加硫酸エステ
ル塩、高級アルコール燐酸エステル塩、高級アルコール
エチレンオキサイド付加燐酸エステル塩などの陰イオン
界面活性剤、高級アルコールエチレンオキサイド、ポリ
エチレングリコール脂肪酸エステル、多価アルコール脂
肪酸エステル等の非イオン性帯電防止剤などの帯電防止
剤、NaClO4、LiAsF6、LiBF4、NaSC
N、KSCN、NaCl等のLi+、Na+、K+等の周
期律表第1族の金属塩、あるいはNH4 +の塩などの電解
質、また、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等
の導電性カーボン、SAF、ISAF、HAF、FE
F、GPF、SRF、FT、MT等のゴム用カーボン、
酸化処理を施したカラー(インク)用カーボン、熱分解
カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト、アン
チモンドープの酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケ
ル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及び金属酸化物、ポ
リアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性
ポリマー等が挙げられる。この場合、これら導電剤の配
合量は、組成物の種類や導電部材の種類などに応じて適
宜選定され、特に制限されるものではないが、通常は弾
性層の体積抵抗率が104〜109Ω・cm、好ましくは
105〜107Ω・cmとなるように調整される。
【0038】なお、この弾性層2の厚さは、部材の種類
や形態、大きさ、層構成等に応じて適宜設定され、特に
制限されるものではないが、図1(A)及び後述する図
1(B)に示したようなロール状の導電部材の場合、通
常2〜30mm、特に3〜20mm程度とすることが好
ましい。
【0039】ここで、上記弾性層2上に上記フッ素含有
アクリルモノマーを含む樹脂を基材樹脂とする樹脂材料
の塗料を上述の如く塗工して上記最外樹脂層3を形成す
る場合に、その塗料に用いられる溶媒は水系でも溶剤系
でもよい。
【0040】また、必要に応じて、図1(B)に示した
ように、上記最外樹脂層3と上記弾性層2との間に中間
樹脂層4を設けることもできる。この場合、この中間樹
脂層4を形成する樹脂は、特に制限されるもではない
が、水系樹脂が好ましく用いられる。水系樹脂として
は、溶媒が水であればどのようなタイプでも良く、水溶
性タイプ、エマルジョンタイプ、サスペンションタイプ
等があり、特にカルボキシル基、水酸基、アミノ基等の
活性水素を持つ樹脂が好ましく用いられる。より具体的
には、ポリエステル系、アクリル系、ウレタン系、ポリ
ジオキソラン等の温水可溶性系などが挙げられる。これ
らの中でもアクリル樹脂は、従来から導電部材用樹脂と
して汎用されてきたウレタン、ナイロン等に比べてかな
り誘電率が小さいため、静電容量も小さくなり、交流印
加による導電部材/感光体間の電気的引力・反発力が低
減され、帯電音の発生が抑制されることから特に好まし
く用いられる。とりわけアクリル樹脂の中でも、ガラス
転移温度が−50〜10℃で、カルボキシル基、水酸基
の含有率が2〜5重量%で、ソープフリーのエマルジョ
ンタイプのものが、架橋効果がよく、かつ低硬度化でき
るため好ましく用いられる。
【0041】また、この中間樹脂層4には、導電剤を添
加して導電性を付与又は調整することができる。この場
合、導電剤としては、上記弾性層2で例示したものと同
様の導電剤を例示することができるが、中でもカーボン
を用いることが好ましく、特に酸素含有量が5%以上、
特に7%以上、更には9%以上であるものが好ましく、
かつ、pHは5以上、特に6以上、更には7以上である
ことが好ましい。即ち、通常のカーボンの酸素含有量
は、0.1〜3%程度であり、一部に酸化処理を施した
カーボンも存在するが、この酸化処理を施したカーボン
は酸素含有量が若干増加するにつれてpHが酸性側へと
シフトしてしまう傾向があり、カーボンが酸性であると
水系樹脂に添加した場合に安定性が低下するおそれがあ
る。これに対して上記カーボンは、酸素含有量が多いに
もかかわらず、中性ないしアルカリ性を維持したもので
あり、安定的に水系樹脂に添加し得るものである。ま
た、カーボン表面にカルボキシル基、水酸基、ケトン基
等の官能基を付加し、かつこれらの基が有する水素の一
部をナトリウム等のアルカリ金属に置換させたものが好
適に用いられる。なお、この特定の酸素含有量及びpH
値を有するカーボンは、上記最外樹脂層3を水系塗料で
形成する場合に、その最外樹脂層3に導電剤として添加
配合するカーボンとしても好適に用いられる。
【0042】この中間樹脂層4には、その目的を逸脱し
ない範囲で、造膜助剤、顔料分散剤、増粘剤、レベリン
グ剤、チクソトロピー性付与剤、構造粘性付与剤等の適
宜な添加剤を必要に応じて適量添加することができる。
【0043】なお、この中間樹脂層4は、上述のよう
に、水系樹脂を用いて形成することが好ましいが、この
水系樹脂以外の樹脂を含有していても差し支えなく、ま
た必要に応じてこの中間樹脂層4を複数層形成すること
もできる。
【0044】この中間樹脂層4の形成方法は、特に制限
はなく、公知のディピング法、スプレー法、押出成形法
などを採用することができるが、通常、各成分を溶剤に
溶解又は分散した塗料を調製してディピング法により塗
膜を形成する方法が好ましく用いられる。なお、この中
間樹脂層4として組成の異なる層を複数層形成してもよ
い。
【0045】以上のように、本発明の導電部材は、弾性
層2上に上記中間樹脂層4を介して、又は直接上記最外
樹脂層3を形成したものである。この場合、いずれの層
構成及び用途であっても導電部材として適当な抵抗は、
良好な画像を得るために体積抵抗が105〜1011Ωc
mであることが好ましく、特には106〜1010Ωcm
であることが好ましい。
【0046】ここで、本発明の導電部材では、その表面
の摩擦抵抗が小さいことが好ましく、特に制限されるも
のではないが、セルロース100%、30g/m2,7
0メッシュの布に100gfの荷重をかけて圧接した場
合の該布に対する摩擦係数が1以下、特に0.6以下で
あることが好ましい。これにより、感光体等との摩擦に
起因するトナー融着、感光体削れ、導電部材の削れなど
をより確実に防止することができる。そして、上記最外
層樹脂層を形成した本発明導電部材によれば、このよう
な表面摩擦特性を容易に達成することができる。
【0047】この場合、上記摩擦係数の測定は、図3に
示した測定器により測定することができる。即ち、基台
51上に設けられた可動ステージ52にセルロース10
0%、30g/m2,70メッシュの布(ベンコットリ
ントフリー)15を固定し、この布15上に被評価物の
本発明導電部材14を接触させた状態に配置すると共
に、加圧手段53により100gfの荷重をかけて、布
15と導電部材14とを圧接させ、この状態で上記可動
ステージ52を進退運動させることにより摩擦速度10
0mm/minで布15と導電部材14とを摩擦運動さ
せ、このときの摩擦抵抗をロードセル54にて測定し、
その摩擦抵抗値から上記布(ベンコットリントフリー)
15に対する導電部材14の摩擦係数を求めればよい。
なお、摩擦相手材として、セルロース100%、30g
/m2,70メッシュの布(ベンコットリントフリー)
を選択した理由は、現像部材、転写部材、クリーニング
部材等の導電部材の表面性と最も相関があったことと、
得られる摩擦係数の測定範囲が適当であったためであ
る。
【0048】
【発明の効果】本発明の導電部材は、部材表面を形成す
る最外樹脂層を、フッ素含有アクリルモノマーを含む樹
脂を基材樹脂として形成したことにより、感光体などの
相手部材に対する張り付きや汚染といった不都合を生じ
ることなく、かつ電圧印加を行わない非作動時にはトナ
ーが付着しにくく、低い表面摩擦係数を有し、濃度ムラ
や地カブリなどのない高品質な画像が得られ、しかも長
期の使用においても画質を低下させることのないもので
あり、電子写真装置の現像部材、転写部材、クリーニン
グ部材等として用いることにより、良好な画像を安定的
に得ることができる。
【0049】
【実施例】以下、実施例を示し、本発明をより具体的に
説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものでは
ない。
【0050】[実施例1](現像部材) アクリル成分の割合が50重量%で、かつそのアクリル
モノマーの30重量%がフッ素含有アクリルモノマーで
あるフッ素含有ウレタン変性アクリル樹脂(Tg:8
0)をメチルエチルケトン(MEK)溶媒に溶かし、さ
らにイソシアネート架橋剤をNCOインデックスが1.
5となるように加えて塗料Aを調製した。
【0051】金属製シャフトの外周に、導電剤(カーボ
ンブラック)の添加により抵抗値を調整したイソプレン
ゴムからなる厚さ6mmの弾性層(体積抵抗率107Ω
・cm)を形成してイソプレンゴムローラを作製した。
このイソプレンゴムローラを上記塗料A中に浸漬し、乾
燥することにより、上記イソプレンゴム弾性層上に約1
0μmの最外樹脂層Aを形成して、図1(A)と同様の
層構成を有する現像ローラを作成した。
【0052】得られたローラの表面粗さはJIS十点平
均粗さRzで、3.7μmであった。また、図3に示さ
れた測定器を用い、このローラを温度22℃/湿度50
%RHの条件でセルロース100%、30g/m2,7
0メッシュの布を用いて摩擦試験を行ったところ摩擦係
数は0.41であった。
【0053】[実施例2](現像部材) アクリル成分の割合が60重量%で、かつそのアクリル
モノマーの40重量%がフッ素含有アクリルモノマーで
あるフッ素含有ウレタン変性アクリル樹脂(Tg:2
7)をMEK溶媒に溶かし、さらにシリカ粉末をウレタ
ン樹脂100重量部に対して30重量部添加した後、イ
ソシアネート架橋剤をNCOインデックスが1.5とな
るように添加し、塗料Bを調製した。
【0054】実施例1と同様のイソプレンゴムローラを
上記塗料B中に浸漬し、乾燥することにより、該ローラ
のイソプレンゴム弾性層上に約10μmの最外樹脂層B
を形成して、図1(A)と同様の層構成を有する現像ロ
ーラを作成した。
【0055】得られたローラの表面粗さはJIS十点平
均粗さRzで、6.5μmであった。また、図3に示さ
れた測定器を用い、このローラを温度22℃/湿度50
%RHの条件でセルロース100%、30g/m2,7
0メッシュの布を用いて摩擦試験を行ったところ摩擦係
数は0.31であった。
【0056】[比較例1](現像部材) アクリル成分の割合が50重量%で、かつそのアクリル
モノマーがフッ素を一切含有しないウレタン変性アクリ
ル樹脂(アクリル部Tg:27)をMEK溶媒に溶か
し、イソシアネート架橋剤をNCOインデックスが1.
5となるように添加して、塗料Cを調製した。
【0057】実施例1と同様のイソプレンゴムローラを
上記塗料C中に浸漬し、乾燥することにより、該ローラ
のイソプレンゴム弾性層上に約10μmの最外樹脂層C
を形成して、図1(A)と同様の層構成を有する現像ロ
ーラを作成した。
【0058】得られたローラの表面粗さはJIS十点平
均粗さRzで、3.2μmであった。また、図3に示さ
れた測定器を用い、このローラを温度22℃/湿度50
%RHの条件でセルロース100%、30g/m2,7
0メッシュの布を用いて摩擦試験を行ったところ摩擦係
数は2.15であった。
【0059】[比較例2](現像部材) アクリル成分の割合が50重量%で、かつそのアクリル
モノマーがフッ素を一切含有しないウレタン変性アクリ
ル樹脂(アクリル部Tg:50)をMEK溶媒に溶か
し、さらにシリカ粉末をウレタン変性アクリル樹脂10
0重量部に対して30重量部添加した後、イソシアネー
ト架橋剤をNCOインデックスが1.5となるように添
加して、塗料Dを調製した。
【0060】実施例1と同様のイソプレンゴムローラを
上記塗料D中に浸漬し、乾燥することにより、該ローラ
のイソプレンゴム弾性層上に約10μmの最外樹脂層D
を形成して、図1(A)と同様の層構成を有する現像ロ
ーラを作成した。
【0061】得られたローラの表面粗さはJIS十点平
均粗さRzで、7.2μmであった。また、図3に示さ
れた測定器を用い、このローラを温度22℃/湿度50
%RHの条件でセルロース100%、30g/m2,7
0メッシュの布を用いて摩擦試験を行ったところ摩擦係
数は1.07であった。
【0062】上記実施例1,2及び比較例1,2の現像
ローラについて、下記方法により感光体密着(粘着)、
感光体汚染、トナー帯電性、トナー搬送性、耐久後の画
像カブリ及び現像ローラ削れを評価した。結果を表1に
示す。
【0063】[感光体密着(粘着)、感光体汚染]図2
に示したプリンタカートリッジに被試験ローラを現像ロ
ーラとして装着し、40℃/80%RHの条件下に2週
間放置し、感光ドラムと現像ローラとの密着性、及び感
光ドラムの汚染を調べた。 [トナー帯電性]図2に示したプリンタカートリッジに
被試験ローラを現像ローラとして装着し、線速50mm
/秒の周速で回転させ、現像ローラ表面に均一なトナー
薄層を形成し、このトナー薄層を吸引してファラデーゲ
ージ内に導入し、電荷量を測定した。 [トナー搬送性]図2に示したプリンタカートリッジに
被試験ローラを現像ローラとして装着し、線速50mm
/秒の周速で回転させ、現像ローラ表面に均一なトナー
薄層を形成し、このトナー薄層を吸引して重量測定する
ことにより、トナー搬送量を調べた。 [耐久後の画像カブリ]図2に示したプリンタカートリ
ッジに被試験ローラを現像ローラとして装着し、現像バ
イアス電圧350Vとし、平均粒径7μmの非磁性一成
分トナーを用いて、線速150mm/秒の周速で回転さ
せながら反転現像で画像出しを行い、この画像出しを5
000枚繰り返して、白地、ハーフトーン、黒地の各画
像における画質(カブリの有無及び程度)を評価した。 [現像ローラ削れ]上記耐久テスト後の被試験ローラを
取り出し、そのローラ表面をビデオマイクロスコープで
観察して、傷、削れの度合いを評価した。
【0064】
【表1】 評価基準 :極めて良好 ○△:良好 △:普通 △×:あまりよくない ×:悪い
【0065】上記表1の通り、フッ素含有アクリルモノ
マーを含有したウレタン変性アクリル樹脂により最外樹
脂層を形成した実施例の現像ローラは、感光体汚染、感
光体密着を生じることなく、またトナー帯電性、トナー
搬送性に優れカブリのない良好な画像を確実に得ること
ができる優れた性能を有し、かつローラ削れを生じるこ
となく長期に亘って良好な性能を維持し得る優れた耐久
性を有するものである。これに対して、比較例の現像ロ
ーラは、感光体汚染、感光体密着が生じやすく、またト
ナーがローラ表面から離れ難いためフィルミングが発生
し、トナー帯電性・搬送性の低下が起こりやすく、画像
不良が発生する。更に、比較例にあっては、摩擦係数が
大きいためローラ削れも発生している。
【0066】[実施例3](転写部材) アクリル成分の割合が50重量%で、かつそのアクリル
モノマーの30重量%がフッ素含有アクリルモノマーで
あるフッ素含有ウレタン変性アクリル樹脂(Tg:8
0)をMEK溶媒に溶かし、さらにイソシアネート架橋
剤をNCOインデックスが1.5となるように加えて塗
料Eを調製した。
【0067】金属製シャフトの外周に、導電剤(カーボ
ンブラック)の添加により抵抗値を調整したウレタンフ
ォームからなる厚さ6mmの弾性層(体積抵抗率107
Ω・cm)を形成してウレタンフォームローラを作製し
た。このウレタンフォームローラを上記塗料E中に浸漬
し、乾燥することにより、上記ウレタンフォーム弾性層
上に約10μmの最外樹脂層Eを形成して、図1(A)
と同様の層構成を有する転写ローラを作成した。
【0068】図3に示された測定器を用い、このローラ
を温度22℃/湿度50%RHの条件でセルロース10
0%、30g/m2,70メッシュの布を用いて摩擦試
験を行ったところ摩擦係数は0.48であった。
【0069】[比較例3](転写部材) アクリル成分の割合が40重量%で、かつそのアクリル
モノマーがフッ素を一切含有しないウレタン変性アクリ
ル樹脂(Tg:50)をMEK溶媒に溶かし、さらにイ
ソシアネート架橋剤をNCOインデックスが1.5とな
るように加えて塗料Fを調製した。
【0070】実施例3と同様のウレタンフォームローラ
を上記塗料F中に浸漬し、乾燥することにより、該ロー
ラのウレタンフォーム弾性層上に約10μmの最外樹脂
層Fを形成して、図1(A)と同様の層構成を有する転
写ローラを作成した。
【0071】図3に示された測定器を用い、このローラ
を温度22℃/湿度50%RHの条件でセルロース10
0%、30g/m2,70メッシュの布を用いて摩擦試
験を行ったところ摩擦係数は1.55であった。
【0072】上記実施例3及び比較例3の転写ローラを
荷重1kgで感光ドラムに押圧し、温度50℃/湿度8
5%RHの環境下に2週間放置したところ、実施例3の
ローラには特に問題は生じなっかたのに対し、比較例3
のローラと感光ドラムとの間では、両者の張付き及び汚
染が生じていた。また、両転写ローラをレーザービーム
プリンタにセットして5000枚の画像出しを行ったと
ころ、実施例3のローラでは特に問題は見られなかった
が、比較例3のローラでは、ローラ表面上のトナー汚れ
などにより、画像における文字中抜けや転写紙裏面の汚
れが発生した。
【0073】更に、上記画像出し前後のローラ表面の表
面光沢度を下記方法で測定したところ、実施例3のロー
ラでは画像出し前後での差が3.7であったのに対し、
比較例3のローラでは画像出し後に光沢度が15.2も
低下し、ローラ表面へのトナー付着による光沢度の大幅
な低下が認められた。光沢度の測定方法 ローラを長さ10cmに調製し、ローラ形に合わせては
め込み可能な黒色固定台にローラを固定する。ヘイズ−
グロスメーター(ビッグガードナー社製)の測定口にこ
のローラを表面が測定面となるように配置し、入射光角
度85°(測定面積8×60mm)で表面光沢度を測定
し、DIN67 530による黒色ガラス標準版の反射
指数1.567を100とした値でローラの表面光沢度
とする。
【0074】[実施例4](クリーニング部材) 金属シャフトの外周に形成された厚さ3mmの導電性ウ
レタンフォームからなる弾性層(1×105Ω・cm)
の表面に、厚さ100μmの下記中間樹脂層Gを形成
し、更にその上に厚さ10μmの下記最外樹脂Hを形成
して、図1(B)と同様の層構成を有するクリーニング
ローラを作成した。
【0075】中間樹脂層G 水系アクリル樹脂にカーボンを添加した塗料Gをディピ
ング法により塗布して形成し、体積抵抗率は5×107
Ω・cmに調整した。最外樹脂層H アクリル成分の割合が60重量%で、かつそのアクリル
モノマーの30重量%がフッ素含有アクリルモノマーで
あるフッ素含有ウレタン変性アクリル樹脂(アクリル部
Tg:80)をMEK溶媒に溶かし、さらにイソシアネ
ート架橋剤をNCOインデックスが1.5となるように
加えて塗料Hを調製し、この塗料Hをディピング法によ
り塗布して形成した。
【0076】得られたローラの表面粗さはJIS十点平
均粗さRzで、0.7μmであった。また、図3に示さ
れた測定器を用い、このローラを温度22℃/湿度50
%RHの条件でセルロース100%、30g/m2,7
0メッシュの布を用いて摩擦試験を行ったところ摩擦係
数は0.30であった。
【0077】上記クリーニングローラをプリンターカー
トリッジに装着し、温度40℃/湿度95%RHの環境
下に2週間放置したところ、感光ドラムとの張付きは見
られなかった。また、そのカートリッジを用いて画像出
しを行ったところ良好な画像が得られ、更に連続800
0枚画像出しを行っても、画像の劣化は見られなかっ
た。更に、上記実施例3,比較例3と同様に画像出し前
後の表面光沢度を測定したところ、画像出し前58.
0、画像出し後55.3とほとんど変化なく、トナー付
着がほとんどないことが認められた。
【0078】[比較例4](クリーニング部材) 実施例5と同様の弾性層の表面に、実施例4と同様の中
間樹脂層Gを形成し、更にその上に厚さ10μmの下記
最外樹脂層Iを形成して、図1(B)と同様の層構成を
有するクリーニングローラを作成した。
【0079】最外樹脂層I アクリル成分の割合が50重量%で、かつそのアクリル
モノマーがフッ素を一切含有しないウレタン変性アクリ
ル樹脂(Tg:27)をMEK溶媒に溶かし、さらにイ
ソシアネート架橋剤をNCOインデックスが1.5とな
るように加えて塗料Iを調製し、この塗料Iディピング
法により塗布して形成した。
【0080】得られたローラの表面粗さはJIS十点平
均粗さRzで、0.7μmであった。また、図3に示さ
れた測定器を用い、このローラを温度22℃/湿度50
%RHの条件でセルロース100%、30g/m2,7
0メッシュの布を用いて摩擦試験を行ったところ摩擦係
数は2.5であった。
【0081】上記クリーニングローラをプリンターカー
トリッジに装着し、温度40℃/湿度95%RHの環境
下に2週間放置したところ、感光ドラムとの張付きが発
生した。また、そのカートリッジを用いて画像出しを行
ったところ、感光ドラム周期で横方向に1本の筋模様の
汚染が見られ、その画像出しにおいてはクリーニング不
良による白地カブリが発生した。更に、上記実施例3,
比較例3と同様に画像出し前後の表面光沢度を測定した
ところ、画像出し前が51.0であったのに対して、画
像出し後は27.9と大きく低下し、トナー付着による
表面光沢度の低下が認められた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる導電部材を例示する概略断面図
である。
【図2】本発明の導電部材を用いた電子写真装置の一例
を示す概略図である。
【図3】導電部材表面の摩擦係数を測定する測定器の一
例を示す概略図である。
【符号の説明】
1 シャフト 2 弾性層 3 最外樹脂層 4 中間樹脂層 5 感光ドラム(潜像保持体) 6 現像ローラ(現像部材) 7 現像装置 8 転写紙 9 転写ローラ(転写部材) 11 クリーニングローラ(クリーニング部材) 12 クリーニング装置 13 定着器
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08K 5/29 C08K 5/29 4J002 C08L 51/08 C08L 51/08 4J026 F16C 13/00 F16C 13/00 A 4J034 B G03G 15/08 501 G03G 15/08 501D 15/16 103 15/16 103 21/10 21/00 312 Fターム(参考) 2H071 BA41 BA43 DA08 DA09 DA13 2H077 AD06 EA14 EA15 FA13 FA16 FA22 FA27 GA02 GA03 2H134 GA01 GB02 HA01 HA02 HA03 HA05 HA17 KD04 KD08 KD12 KD13 KD16 KG03 KG04 KH04 KH15 2H200 FA01 FA02 FA08 FA16 GA44 GB50 HA02 HB12 HB22 HB43 HB45 HB46 HB47 JA02 JA23 JA25 JA26 JA27 JB10 LC03 LC04 MA03 MA04 MA08 MA11 MA12 MA13 MA14 MA17 MA20 MB01 MB04 MC01 MC05 MC08 MC09 MC20 3J103 AA02 AA13 AA32 AA51 AA85 BA41 FA18 GA02 GA57 GA58 HA04 HA41 HA54 4J002 BN171 DA037 ER006 FD117 FD146 GF00 GQ00 4J026 AB02 AC16 AC25 BA27 GA09 4J034 DP03 DP18 FB01 GA44 HA07 HC03 HC12 HC13 HC46 HC64 HC71 HC73 MA02 QB07 RA05 RA14

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子写真装置に使用される導電部材にお
    いて、弾性層と、該弾性層上に形成された少なくとも1
    層の樹脂層とを具備してなり、部材表面を構成する最外
    樹脂層が、0.05〜80重量%のフッ素含有アクリル
    モノマーを含む樹脂を基材樹脂として含有することを特
    徴とする導電部材。
  2. 【請求項2】 上記最外樹脂層を形成する基材樹脂がウ
    レタン変性アクリル樹脂であり、かつ該ウレタン変性ア
    クリル樹脂中のアクリル樹脂成分の含有割合が5〜80
    重量%であり、更にこのアクリル樹脂成分のうち1〜9
    0重量%のアクリルモノマーがフッ素を含有したもので
    ある請求項1記載の導電部材。
  3. 【請求項3】 上記最外樹脂層を形成する基材樹脂が、
    ウレタン変性アクリル樹脂であり、かつ該ウレタン変性
    アクリル樹脂がシリコーン成分を1〜60重量%含有す
    る請求項1又は2記載の導電部材。
  4. 【請求項4】 上記最外樹脂層が、2官能以上のイソシ
    アネート架橋剤を含有するものである請求項1〜3のい
    ずれか1項に記載の導電部材。
  5. 【請求項5】 上記最外樹脂層が、導電性粉体を含有す
    るものである請求項1〜4のいずれか1項に記載の導電
    部材。
  6. 【請求項6】 セルロース100%、30g/m2,7
    0メッシュの布に100gfの荷重をかけて圧接した場
    合の該布に対する摩擦係数が1以下である請求項1〜5
    のいずれか1項に記載の導電部材。
  7. 【請求項7】 請求項1〜6のいずれか1項に記載の導
    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
    着させることにより、該静電潜像を可視化させる現像装
    置を具備してなることを特徴とする電子写真装置。
  8. 【請求項8】 請求項1〜6のいずれか1項に記載の導
    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
    具備してなることを特徴とする電子写真装置。
  9. 【請求項9】 請求項1〜6のいずれか1項に記載の導
    電部材により潜像保持体に残存する現像剤を除去するク
    リーニング装置を具備してなることを特徴とする電子写
    真装置。
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