JP3446284B2 - 電子写真装置用導電部材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真装置における
帯電、現像、転写などに用いられる導電部材に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
乾式電子写真装置の感光体や転写紙、トナーに対する接
触帯電部材として、弾性材料にカーボンブラック、イオ
ン導電性物質等の導電剤を混合分散させた導電部材が注
目されており、これは帯電部材や現像剤担持部材、転写
部材などに用いられている。上記導電部材は、従来より
用いられているコロトロン帯電器と比較して、感光体、
あるいは転写紙に対しより低い電源電圧で必要な帯電電
位を与えられるという利点がある。また、近年発達して
きた非磁性一成分現像法（米国特許第３１５２０１２
号、同第３７３１１４６号等）においては、上記導電部
材を用いた現像剤担持部材と非磁性一成分現像剤を用い
ることによって、装置の小型化、簡素化が容易であると
共に、現像剤のカラー化が容易になる。

【０００３】この場合、このような用途に用いられる導
電部材は、感光体、あるいは転写紙表面の電位を一定に
帯電させるため、あるいは現像剤を静電潜像に好適に付
着させるために一定の電気抵抗値である必要がある。こ
のため、カーボンブラック、金属、金属酸化物粉などの
混入、あるいは過塩素酸ナトリウムの如きイオン導電性
物質を混入することにより、各プロセスで好適となる中
抵抗領域を安定に発現せしめるよう導電部材を製造して
いるが、これら導電部材は、電子写真プロセスにおいて
非運転時には常に潜像保持体（感光体）に接触してお
り、そのまま長期保管すると導電部材から低分子量物
質、未反応物質などが表面に移行し、感光体を汚染して
画像劣化を引き起こすという問題があった。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、感光体等に対する汚染を可及的に防止し得ると共
に、その本来の性能を有効に発揮する電子写真装置用導
電部材を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは、
上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、感光体
等に当接する導電部材の表面をカップリング剤で表面処
理することが有効であることを知見した。そこで、更に
検討を進めた結果、：部材表面がポリウレタン又はＥ
ＰＤＭを主材として形成されている場合にはカップリン
グ剤としてビニルトリメトキシシラン又はビニルトリエ
トキシシランを用いることが特に有効であり、また：
部材表面がポリウレタンを主材として形成されている場
合には、上記の他にもイソシアネート基を含有するカ
ップリング剤を用いることも有効であり、更に部材表
面がＥＰＤＭを主材として形成されている場合には、上
記の他にもメルカプト基を含むカップリング剤とを用
いることも有効であることを見い出した。

【０００６】即ち、本発明者らの研究によれば、 （ａ）被帯電体に当接させ、被帯電体との間に電圧を印
加することにより、被帯電体を帯電させる帯電部材、例
えば感光体に当接する帯電ローラ、 （ｂ）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
（感光体）に接触して前記薄膜から前記現像剤を潜像保
持体表面の静電潜像に付着させ、該静電潜像を可視化す
る現像剤担持部材、例えば現像ローラ、 （ｃ）転写紙を帯電させ、この現像剤担持部材により現
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
に転写させる転写部材、例えば転写ローラといった導電
部材の表面を、部材表面を形成する材料に応じて上記カ
ップリング剤で処理することにより、この導電部材の表
面と当接する被当接体（感光体等）に対する汚染が顕著
に抑制される一方、このカップリング剤の処理により導
電剤の性能が低下することもなく、その性能を有効に発
揮することを見い出し、本発明をなすに至った。

【０００７】従って、本発明は、ポリウレタン又はＥＰ
ＤＭを主材とする部材表面が、ビニルトリメトキシシラ
ン又はビニルトリエトキシシランからなるカップリング
剤で処理されていることを特徴とする電子写真装置用導
電部材、ポリウレタンを主材とする部材表面が、イソシ
アネート基を含むカップリング剤で処理されていること
を特徴とする電子写真装置用導電部材、及びＥＰＤＭを
主材とする部材表面が、メルカプト基を含むカップリン
グ剤で処理されていることを特徴とする電子写真装置用
導電部材を提供する。

【０００８】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の導電部材は、電子写真装置用として用いられる
もので、例えば、（ａ）被帯電体に当接させ、被帯電体
との間に電圧を印加することにより、被帯電体を帯電さ
せる帯電部材、（ｂ）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
潜像保持体に接触して前記薄膜から前記現像剤を潜像保
持体表面の静電潜像に付着させ、該静電潜像を可視化す
る現像剤担持部材、（ｃ）転写紙を帯電させ、（ｂ）に
より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部材などが挙げられる。

【０００９】この場合、導電部材は、図１に示すように
通常良導電性シャフト２の外周に導電性を有する弾性層
３を形成したローラ状のものが好適に用いられる。

【００１０】具体的には、帯電部材（ａ）として帯電ロ
ーラ、現像剤保持部材（ｂ）として現像ローラ、転写部
材（ｃ）として転写ローラを例示することができ、例え
ば図２に示すような装置構成で使用される。

【００１１】即ち、トナーを供給するためのトナー塗布
用ローラ４と静電潜像を保持した感光ドラム５との間
に、現像ローラ１が感光ドラム５と接触した状態でかつ
トナー塗布用ローラ４とは若干離間して配設され、これ
ら現像ローラ１、感光ドラム５及びトナー塗布用ローラ
４がそれぞれ図中矢印方向に回転することにより、トナ
ー６がトナー塗布用ローラ４により現像ローラ１の表面
に供給され、このトナーが成層ブレード７により均一な
薄層に整えられ、この状態で現像ローラ１が感光ドラム
５と接触しながら回転することにより、薄層に形成され
たトナーが現像ローラ１から感光ドラム５の潜像に付着
して、該潜像が可視化する。また、図中８は転写ローラ
であり、ここで紙等の記録媒体にトナー画像を転写する
ようになっており、また９はクリーニング部であり、そ
のクリーニングブレード１０により転写後に感光ドラム
５表面に残留するトナーを除去するものである。更に、
１１は感光ドラムに当接する帯電ローラである。

【００１２】ここで、上記シャフト２としては、良好な
導電性を有するものであれば、いずれのものも使用し得
るが、通常は金属性の中実体からなる芯金や内部を中空
にくりぬいた金属製円筒体等の金属製シャフトが用いら
れる。

【００１３】次に、このシャフト２の外周に形成する弾
性層３は、ポリウレタン又はＥＰＤＭのエラストマーや
フォーム材料を基材として用い、それにカーボンブラッ
ク、金属、金属酸化物などの導電性粉体や、過塩素酸ナ
トリウムの如きイオン性導電剤を混入することにより、
導電性を用途に応じて最適な中抵抗領域、即ち１０⁴〜
１０¹⁰Ω・ｃｍ、特に１０⁶〜１０¹⁰Ω・ｃｍに調整さ
れたものが用いられる。

【００１４】ここで、ポリウレタンについて記述する
と、ポリウレタンとしては、ポリウレタンエラストマー
やフォーム材を用いることができ、これらは種々の方法
で製造されたいずれのものでもよく、例えば導電性材料
をポリウレタンプレポリマー中に配合し、プレポリマー
を架橋反応させる方法、ポリオールに導電性材料を配合
し、このポリオールをワン・ショット法にてポリイソシ
アネートと反応させる方法などの方法で得ることができ
る。

【００１５】更に詳述すると、上記導電性材料層の基材
として用いられるポリウレタンとしては、ポリヒドロキ
シル化合物として、一般の軟質ポリウレタンフォームや
ウレタンエラストマー製造に用いられるポリオール、即
ち、末端にポリヒドロキシル基を有するポリエーテルポ
リオール、ポリエステルポリオール、及び両者の共重合
物であるポリエーテルポリオールが挙げられるほか、ポ
リオール中でエチレン性不飽和単量体を重合させて得ら
れる所謂ポリマーポリオールなどの一般的なポリオール
が使用できる。また、ポリイソシアネート化合物として
は、同様に一般的な軟質ポリウレタンフォームやウレタ
ンエラストマー製造に使用されるポリイソシアネート、
即ち、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、粗製ＴＤ
Ｉ、４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤ
Ｉ）、粗製ＭＤＩ、炭素数２〜１８の脂肪族ポリイソシ
アネート、炭素数４〜１５の脂環式ポリイソシアネート
及びこれらポリイソシアネートの混合物や変性物、例え
ば部分的にポリオール類と反応させて得られるプレポリ
マー等が用いられる。

【００１６】一方、ＥＰＤＭは、エチレンとプロピレン
と第３成分とからなる三元重合体であり、上記第３成分
としては、特に制限されるものではないが、ジシクロペ
ンタジエン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサ
ジエン等が好適に用いられる。また、上記エチレン、プ
ロピレン及び第３成分の割合は、特に制限されるもので
はないが、エチレンの含有量が５〜９５重量％、プロピ
レンの含有量が５〜９５重量％、第３成分の含有量がヨ
ウ素価で０〜５０とすることが好ましい。なお、ヨウ素
価の異なる２種以上のＥＰＤＭを混合して用いることも
できる。上記ＥＰＤＭには、シリコーンゴム又はシリコ
ーン変性ＥＰＤＭあるいはこれら双方をブレンドして用
いることもできる。この場合、シリコーンゴム、シリコ
ーン変性ＥＰＤＭの混合量は、ＥＰＤＭ１００重量部に
対して５〜８０重量部とすることができる。なお、上記
シリコーン変性ＥＰＤＭとは、シラノール化合物やシロ
キサンを介してＥＰＤＭ及びシリコーンの両ポリマー間
の結合力を高めたハイブリッドゴムをいう。

【００１７】更にまた、弾性層を架橋してゴム状物質と
するために架橋剤、加硫剤を添加することができる。こ
の場合、有機過酸化物架橋及びイオウ架橋のいずれの場
合でも加硫助剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延
剤等を用いることができる。更にまた、上記以外にもゴ
ムの配合剤として一般に用いられているしゃく解剤、発
泡剤、可塑剤、軟化剤、粘着付与剤、粘着防止剤、分離
剤、離型剤、増量剤、着色剤等を添加することができ
る。

【００１８】このポリウレタン又はＥＰＤＭを主基材と
する弾性層には、例えば現像部材として使用する際の表
面上のトナー帯電量をコントロールする目的でニグロシ
ン、トリアミノフェニルメタン、カチオン染料などの各
種荷電制御剤、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、ナイ
ロンなどの微粉体を添加することができる。この場合、
これら添加剤の添加量は、上記ポリウレタン又はＥＰＤ
Ｍ１００重量部に対して、上記荷電制御剤は１〜５重量
部、上記微粉体は１〜１０重量部とすることが好まし
い。

【００１９】導電性材料としては、まず粉体について例
示すればケッチェンブラックＥＣ，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、
酸化処理等をしたカラ−（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
ポリマーなど等が挙げられる。この中で、価格が安く、
少量で導電性を制御し易いものは、カーボンブラックで
ある。通常は、ウレタン１００重量部に対して０．５〜
５０重量部、特に１〜３０重量部の範囲で好適に用いら
れる。

【００２０】イオン導電性物質を例示すれば、過塩素酸
ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、
塩化リチウム等の無機イオン性導電物質、更に変性脂肪
族ジメチルアンモニウムエトサルフェート、ステアリル
アンモニウムアセテート、ラウリルアンモニウムアセテ
ート、オクタデシルトリメチルアンモニウム過塩素酸塩
等の有機性イオン性導電物質が例示される。

【００２１】而して、本発明の導電部材は、この導電部
材が他部材と当接する表面をカップリング剤で処理した
ものである。

【００２２】この場合、表面処理に用いられるカップリ
ング剤（プライマーとしての意味も含む）は、基材がポ
リウレタンであるかＥＰＤＭであるかに応じて、ビニル
トリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、反応
官能基としてイソシアネートを含むカップリング剤、反
応官能基としてメルカプト基を含むカップリング剤の中
から選択される。この場合、ビニルトリメトキシシラン
及びビニルトリエトキシシランは、基材がポリウレタン
又はＥＰＤＭのいずれであっても好適に用いられ、これ
らは反応性が高く処理工程上好適であると共に、反応性
官能基を２つ以上有しており、カップリング剤の自己反
応による鎖延長によって表面をむら無く処理することが
できる。また、反応官能基としてイソシアネートを含む
カップリング剤は、基材がポリウレタンの場合に好適に
用いられ、一方、反応官能基として反応官能基としてメ
ルカプト基を含むカップリング剤は、基材がポリウレタ
ンの場合に好適に用いられる。なお、反応官能基として
イソシアネートを含むカップリング剤としては、γ−
（トリエトキシシリル）−イソプロピルイソシアネート
が例示され、また反応官能基として反応官能基としてメ
ルカプト基を含むカップリング剤としては、γ−（トリ
メトキシシリル）−プロピルメルカプタンが例示され
る。

【００２３】処理方法としては特に制限はないが、カッ
プリング剤濃度が０．１〜２０重量％、好ましくは０．
５〜１０重量％の溶液に浸漬したり、スプレーして処理
する湿式処理法が好適に行われる。ここで、過度に高濃
度の溶液を用いると、ポリウレタン等の基材表面上に何
分子層ものカップリング剤層を形成してしまい、そのカ
ップリング剤自身が、基材との結合が弱いために、感光
体側に転移して汚染してしまう場合がある。湿式処理後
にカップリング剤と基材との結合を強固なものとするた
め、熱処理を行ってもよい。この場合の熱処理としては
５０〜２００℃、特に８０〜１２０℃で行うことが好ま
しい。

【００２４】このようにカップリング処理することによ
り、導電部材と当接する他部材の汚染が抑制される。こ
のカップリング剤による表面処理をすることによって感
光体に対する汚染が防止される機構は必ずしも明確では
ないが、例えば基材がポリウレタンであれば、汚染物質
の一つとして考えられる未反応ポリオールが、その水酸
基とカップリング剤が反応することによって基材中に固
定され、感光体へのシミだしが抑制されることが考えら
れる。また、ウレタン、ＥＰＤＭとも汚染物質として考
えられる低分子量物、またはＥＰＤＭであれば添加物な
どが、カップリング剤を表面に存在せしめることによる
立体的効果によって、シミだしが抑制されることなどが
考えられる。

【００２５】

【実施例】以下、実施例、比較例を示して本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるもの
ではない。

【００２６】［実施例１］グリセリンにプロピレンオキ
サイドとエチレンオキサイドを付加して、分子量５００
０としたポリエーテルポリオール（旭硝子株式会社のエ
クセノール８２８，ＯＨ価３３）１００部（重量部、以
下同じ）に、１，４−ブタンジオール１．０部、シリコ
ーン界面活性剤（日本ユニカ社製、Ｌ−５２０）１．５
部、ニッケルアセチルアセトネート０．５部、ジブチル
チンジラウレート０．０１部及びアセチレンブラック
（デンカ社製、ｐＨ６．９）１．０部を添加し、混合機
を用いて予備混合した後、ペイントロールで混練してア
セチレンブラックを均一に分散させ、ポリオール組成物
を調製した。

【００２７】このポリオール組成物を減圧下に撹拌して
脱泡した後、ウレタン変性したＭＤＩ（住友バイエルウ
レタン社製、スミジュールＰＦ）を１７．５部加えて２
分間撹拌し、次いで１１０℃に加熱した金型に注型し、
２時間硬化させて金属性シャフトの外周に弾性層を形成
して、図１に示した構造のローラを得た。得られたロー
ラの表面を研磨して表面をＪＩＳ１０点平均粗さ７μｍ
Ｒ_zに調整した。

【００２８】一方、カップリング剤として表１に示した
種類のものを用い、各々エタノールで５重量％に調整
し、処理液を作製した。この処理液に前記ローラを１分
間浸漬させ、引き上げた後９０℃で加熱処理をしてカッ
プリング剤表面処理現像ローラとした。

【００２９】本ローラをＮＥＣ社製、プリンターＰＣ１
０００Ｅ／４用の感光ドラムに両端５００ｇ荷重で押し
付け、５５℃、８５％ＲＨ下に５時間放置し、感光ドラ
ム表面の汚染を目視にて確認したところ、感光ドラム汚
染は表１のように良好な結果となった。

【００３０】更に、図２に示した電子写真プロセスユニ
ットの現像ローラ１として装着し、５０ｍｍ／ｓｅｃ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、このトナー薄層をエアーで吸引してファラデー
ゲージ内に導入し、電荷量を測定しところ、トナー帯電
量は−８．０μＣ／ｇであり、表面処理を行っても良好
にトナーを帯電できることが示された。

【００３１】［実施例２］８０％の２，４−トリレンジ
イソシアネートと２０％の２，６−トリレンジイソシア
ネートからなるイソシアネート基を有する化合物と、グ
リセリンにプロピレンオキサイドとエチレンオキサイド
を付加したポリエーテルポリオールとからなるプレポリ
マー１００部、１，４−ブタンジオール６．６５部、シ
リコーン系界面活性剤３．６部、ジブチルチンジラウレ
ート０．００７部、過塩素酸ナトリウムの３３％ジエチ
レングリコールモノメチルエステル溶液０．０２部をＭ
ＯＮＤＯＭＩＸ社製泡立注入機で泡立て、その混合物を
ローラ芯金を中央部に配置したモールドに注入し、８０
℃、１２時間キュアーした。キュアー後、所定の寸法に
バフし、ローラを得た。本ローラの導電機構はイオン導
電に基づくものである。

【００３２】本ローラを実施例１と同様の操作でカップ
リング剤処理を行い、転写ローラとした。実施例１と同
様に感光ドラムの汚染試験を行ったところ、表１のよう
に良好な結果となった。また、図２に示した電子写真プ
ロセスユニットの転写部８に装着し、黒ベタ画像評価、
及び画質（カブリ、チリ、文字抜けなど）の転写性能を
評価したところ、黒ベタ画像の転写効率は８５％以上
で、画質も良好であり、表面処理を行っても良好に転写
が行えることが示された。

【００３３】［実施例３］ＥＰＤＭ（日本合成ゴム社
製、ＥＰ３３）１００部に対して、シリコーン変性ＥＰ
ＤＭ（日本合成ゴム社製、Ｅ２１５０）５０部、ＩＳＡ
Ｆカーボン２５部、亜鉛華５部、ステアリン酸１部、ジ
クミルパーオキサイド１部をロールミルにて混合し、該
混合物を金属製シャフトの外周に巻き付け、１５０℃に
予熱した金型内で１００ｋｇ／ｃｍ²の圧力により３０
分間成型して図１に示した構造のローラを得た。これに
実施例１と同様の操作にてカップリング剤で表面処理を
行い、現像ローラを得た。

【００３４】本現像ローラを用い、実施例１と同様の感
光ドラム汚染試験を行った結果、表１のように良好な結
果となった。更に、実施例１と同様にトナー帯電量を測
定したところ、−６．０μＣ／ｇであり、良好にトナー
を帯電できることが示された。

【００３５】［比較例１］カップリング剤による表面処
理を省いた以外は実施例１と同様に現像ローラを作製し
た。実施例１と同様の試験を行ったところ、かすかに感
光ドラムに曇りが認められた。トナー帯電量に関しては
実施例１と同様の結果であった。

【００３６】［比較例２］カップリング剤による表面処
理を省いた以外は実施例２と同様に転写ローラを作製し
た。実施例１と同様の試験を行ったところ、かすかに感
光ドラムに曇りが認められた。転写性能に関しては実施
例２と同様の結果であった。

【００３７】［比較例３］カップリング剤による表面処
理を省いた以外は実施例３と同様に現像ローラを作製し
た。実施例１と同様の試験を行ったところ、かすかに感
光ドラムに曇りが認められた。トナー帯電量に関しては
実施例３と同様の結果であった。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のカップリ
ング剤による表面処理を行った導電部材によれば、各導
電部材が当接する部材に対して汚染を防止できると共
に、導電部材としての性能上、未処理品と比較して全く
遜色ない性能が発現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】導電ローラの一例を示す概略断面図である。

【図２】電子写真装置の一例を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１ 現像ローラ ２ シャフト ３ 弾性体 ４ トナー塗布ローラ ５ 感光ドラム（潜像保持体） ６ トナー（非磁性一成分現像剤） ７ 成層ブレード ８ 転写部 ９ クリーニング部 １０ クリーニングブレード １１ 帯電ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 太郎 東京都小平市小川東町３−５−５−610 (72)発明者 川越 隆博 埼玉県所沢市青葉台1302−57 (56)参考文献 特開 平４−288571（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−145673（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−140772（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−175290（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−181799（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−104577（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−98539（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−77869（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−214453（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−152485（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/02 G03G 15/08 G03G 15/16

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリウレタン又はＥＰＤＭを主材とする
   部材表面が、ビニルトリメトキシシラン又はビニルトリ
   エトキシシランからなるカップリング剤で処理されてい
   ることを特徴とする電子写真装置用導電部材。
2. 【請求項２】 ポリウレタンを主材とする部材表面が、
   イソシアネート基を含むカップリング剤で処理されてい
   ることを特徴とする電子写真装置用導電部材。
3. 【請求項３】 ＥＰＤＭを主材とする部材表面が、メル
   カプト基を含むカップリング剤で処理されていることを
   特徴とする電子写真装置用導電部材。
4. 【請求項４】 被帯電体に当接させ、被帯電体との間に
   電圧を印加することにより、被帯電体を帯電させる帯電
   部材である請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子写
   真装置用導電部材。
5. 【請求項５】 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
   持体に接触して前記薄膜から前記現像剤を潜像保持体表
   面の静電潜像に付着させ、該静電潜像を可視化する現像
   剤担持部材である請求項１〜３のいずれか１項に記載の
   電子写真装置用導電部材。
6. 【請求項６】 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
   部材である請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子写
   真装置用導電部材。
7. 【請求項７】 前記カップリング剤の濃度が０．５〜１
   ０重量％である請求項１〜６のいずれか１項に記載の電
   子写真装置用導電部材。