(57)【要約】【課題】  耐磨耗性が高く、自己潤滑性の高い導電性部材を得るための導電性粒子と、この導電性粒子を含む導電性ローラや導電性シート等の導電性部材を提供する。【解決手段】  超高分子量ポリエチレン樹脂粒子２３１の表面に導電層２３２を有する導電性粒子２３。ゴム層２２等の絶縁材料中に当該導電性粒子２３を含む導電性ローラ又は導電性シート等の導電性部材。導電性粒子の超高分子量ポリエチレン樹脂が有する耐磨耗性と自己潤滑性によって耐磨耗性に優れかつ自己潤滑性の高い導電性部材が形成でき高寿命化が実現できる。また、所要の電気抵抗特性を有する帯電可能なローラやシートとして構成し、画像形成装置の信頼性を向上する。【選択図】  図２
2008216827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超高分子量ポリエチレン樹脂粒子の表面に導電層を有することを特徴とする導電性粒子。
【請求項２】
絶縁材料中に請求項１の導電性粒子を含むことを特徴とする導電性部材。
【請求項３】
前記絶縁材料がゴム又は樹脂であり、ローラ又はシートとして構成されていることを特徴とする請求項２に記載の導電性部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は導電性粒子に関し、特に電子写真方式のレーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる帯電ローラ、現像ローラ等の導電性部材を形成するのに好適な導電性粒子及びこれを含む導電性部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、後述する実施例の記載から明らかにされるように感光ドラムの円周に沿って現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ等の導電性ローラが配設されており、帯電ローラは所定電位が印加されることで感光ドラムの表面を帯電させる。現像ローラは表面に付着した現像トナーを帯電させ、露光手段によって感光ドラムに形成された静電潜像に対して現像トナーを付着させて顕像化させる。転写ローラは静電力を利用して感光ドラムに形成された現像トナーを用紙に転写させる。また、一部の画像形成装置では転写ローラに代えてベルト状に形成した転写シートを用いたものもある。
【０００３】
これらのローラやシートはいずれも表面ないしこれに近い領域に帯電性を有することが必要であり、そのためにローラやシートは所要の電気抵抗特性を有する導電性ローラあるいは導電性シートとして形成される。この種のローラやシートは感光ドラム等に対する密着性の高い接触を得るために通常ゴムや樹脂等の比較的に柔軟な材料で形成されるため、所要の電気抵抗特性を得るためにはローラやシートの表面領域に抵抗層を形成しており、この抵抗層を形成するためにローラやシートを構成するゴムや樹脂の母材に導電性物質や導電性粒子を含有させて導電性を得ている。例えば、特許文献１では、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エポキシ樹脂、ポリエステル等の有機高分子材料からなる母粒子の表面にカーボンブラック等の導電性材料で被覆した導電性粒子をゴムローラに含ませている。また、同様な技術として特許文献２では、シリカ、酸化チタン等の酸化物やセラミックからなる母粒子の表面にカーボンブラック、グラファイト等の導電材を被覆させた導電性複合粒子をローラの抵抗層に含ませている。
【特許文献１】特開２００３−１６２１０６号公報
【特許文献２】特開２００６−１３３５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種のローラやシートは感光ドラムやその他の部材或いは用紙に接した状態で回転されあるいは移動されたときに、接触面においてローラやシートの表面が磨耗され、ローラやシートに含まれる導電性粒子が表面に露呈される。このとき特許文献１の導電性粒子の母粒子となる前記した高密度ポリエチレン、エポキシ樹脂、ポリエステル等の有機高分子材料の耐磨耗性が低いため導電性粒子も磨耗されてしまい、帯電性が劣化されて画像品質の低下をまねく等、画像形成装置のローラとしての寿命が短くなる。一方、特許文献２の導電性粒子の母粒子となるシリカ、セラミック等は硬度が高いためにローラやシートの表面の磨耗によって導電性粒子が表面に露呈されるとローラやシートに接触される感光ドラムやその他の部材に傷を生じさせ、画像品質を低下させてしまう。また、特許文献１と２の導電性粒子の母粒子はいずれも自己潤滑性が低いため、感光ドラムやその他の部材との接触に際しての物理的な抵抗力が大きく、円滑な回転や回動が阻害されるという問題が生じる。また、自己潤滑性が低いためにローラやシートの表面に現像トナーが固着し、形成した画像中のカブリや汚れを発生させる要因にもなっている。
【０００５】
本発明の目的は、耐磨耗性を高めるとともに自己潤滑性の高い導電性部材を得るための導電性粒子と、この導電性粒子を含む導電性ローラや導電性シート等の導電性部材を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の導電性粒子は、超高分子量ポリエチレン樹脂粒子の表面に導電層を有することを特徴とする。また、本発明の導電性部材は、絶縁材料中に前記本発明にかかる導電性粒子を含むことを特徴とする。例えば、絶縁材料としてゴム又は樹脂が用いられる。また、本発明の導電性部材はローラ又はシートとして構成される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の導電性粒子によれば、超高分子量ポリエチレン樹脂が有する耐磨耗性と自己潤滑性によって耐磨耗性に優れかつ自己潤滑性の高い導電性部材が形成でき、当該導電性部材の高寿命化が実現できる。また、本発明の導電性部材によれば、導電性粒子を含有した所要の電気抵抗特性を有する帯電可能な導電性ローラや導電性シートを構成したときに、耐磨耗性及び自己潤滑性に優れた導電性ローラや導電性シートが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の導電性粒子は超高分子量ポリエチレン樹脂からなる球形又は球形に近い形状をした母粒子の表面にカーボンブラックあるいはその他の導電性材料をコーティングして構成される。また、本発明の導電性部材は、画像形成装置の帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、あるいは転写シート等として構成したときには、当該画像形成装置の画像品質の低下を抑制した高品質の装置が実現できる。
【実施例１】
【０００９】
次に、本発明の実施例１を図面を参照して説明する。図１は電子写真式画像形成装置の概略構成を示しており、円筒状をした感光ドラム１の円周に沿って帯電ローラ２、露光装置３、現像ローラ５を有する現像装置４、転写ローラ６、クリーナ装置７が配設されている。帯電ローラ２は所定電位Ｖ１が印加されることで感光ドラム１の表面を帯電させる。現像ローラ５は所定電位Ｖ２が印加されて帯電し、表面に現像トナーを帯電付着させる。そして、レーザ走査装置等からなる露光装置３によって感光ドラム１に所要パターンを光描画することによって形成された静電潜像に対して帯電した現像トナーを付着させて顕像化させる。転写ローラ６は印加される所定電位Ｖ３により帯電し、その静電力を利用して感光ドラム１に形成された現像トナーを用紙Ｐに転写させる。また、感光ドラム１の表面に残存している現像トナーはクリーナ装置７により除去する。ここで前記帯電ローラ２、現像ローラ５、転写ローラ６はそれぞれ本発明にかかる導電性ローラとして構成されている。
【００１０】
図２は本発明にかかる導電性ローラを代表して示す帯電ローラ２の断面図であり、鉄、銅、ステンレス等の金属等で代表される良導体からなる導電軸２１と、この導電軸２１の周囲にゴム層２２が一体に形成されて所要の径寸法をしたロール体として形成されている。このゴム層２２は天然ゴム、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等の合成ゴムで構成される。このゴム層２２内には、同図に一部を拡大した模式図を示すように、極めて多数の導電性粒子２３を含有させており、この導電性粒子２３によってゴム層２２を体積抵抗が１×１０〜１×１０10Ω・ｃｍの導電性を付与させている。
【００１１】
前記導電性粒子２３は図２に拡大図示するように、母粒子２３１と、この母粒子２３１の表面に形成された導電層２３２とで構成されている。母粒子２３１は超高分子量ポリエチレン樹脂で構成されており、粒径が１〜５０μｍ程度の球形、若しくはこれに近い多角形体に形成されている。導電層２３２はカーボンブラックで構成され、前記母粒子２３１の表面にコーティングされている。前記ゴム層２２は、硬化前のゴム材料中にこの導電性粒子２３を懸濁状態に混入させることによって形成する。また、形成するゴム層２２の体積抵抗の値は含有させる導電性粒子２３の粒径や混入量、すなわちゴム層２２中での導電性粒子２３の密度を調整することにより可能である。例えば、実施例１のような画像形成装置の各ローラに用いる場合にはゴム材料中における導電性粒子２３の体積割合は１０〜８０％にすることが好ましい。
【００１２】
このような構成の帯電ローラ２では、図１に示した画像形成装置に配設したときにはゴム層２２の表面を感光ドラム１の表面に所要の押圧力で接触させ、感光ドラム１の回転と同じ表面速度で同一表面方向に回転駆動されるように構成する。また、帯電ローラ２の導電軸２１には所定電圧（例えば、直流電圧）Ｖ１が印加され、この電位による電界がゴム層２２中の導電性粒子２３を介して表面に及ぶことにより、これに接触されている感光ドラム１の表面が所定の磁性電位に帯電されることになる。
【００１３】
また、帯電ローラ２と同様な構造に形成されている現像ローラ５は、図示は省略するがそのゴム層の表面が感光ドラム１の表面に接触されており、導電軸に印加された所定電位Ｖ２によりゴム層の表面が帯電し、現像装置４内に装填されている現像トナーを静電吸着し、現像トナーを帯電させる。そして、現像ローラ５の回転に伴ない現像トナーを静電力により感光ドラム１の表面に形成された静電潜像に付着させ、顕像化させる。
【００１４】
さらに、帯電ローラ２と同様に形成されている転写ローラ６は、図示は省略するがゴム層の表面が感光ドラム１の表面に所要の押圧力で接触されており、この転写ローラ６と感光ドラム１との間に用紙Ｐが供給されるようになっている。転写ローラ６は導電軸に印加された所定電位Ｖ３によりゴム層の表面が帯電され、この帯電による静電力によって感光ドラム１の表面に付着している現像トナーを用紙Ｐの表面に転写させる。
【００１５】
このように帯電ローラ２、現像ローラ５、転写ローラ６は印加される電位によりゴム層の表面が帯電された上で感光ドラム１や用紙Ｐと接触した状態で回転駆動されるが、この際に各ローラのゴム層の表面に摩擦による磨耗が生じる状況となる。しかし、実施例１の各ローラでは、図２に示した帯電ローラ２で説明したように、ゴム層２２に含まれている導電性粒子２３は母粒子２３１が超高分子ポリエチレン樹脂で形成されており、この超高分子ポリエチレン樹脂は平均分子量が５００万以上で通常の高密度ポリエチレン樹脂の分子量５〜５０万に比較して極めて大きく、耐磨耗性、自己潤滑性、耐薬品性、低温特性、非吸水性等の種々の特徴を有しており、特に耐磨耗性と自己潤滑性において顕著に優れている。すなわち、
（ａ）耐磨耗性：フッ素樹脂の６倍、ナイロン樹脂の５倍、通常の高分子ポリエチレン等の高分子樹脂の数倍である。
（ｂ）自己潤滑性：すべり特性がフッ素樹脂と同等で、通常の高分子樹脂よりも高い。
【００１６】
したがって、帯電ローラ２においてゴム層２２の表面に磨耗が生じる状況になった場合でも、導電性粒子２３を構成している超高分子ポリエチレン樹脂の耐磨耗性によって磨耗の進行が抑制される。また、導電性粒子２３を構成している超高分子ポリエチレン樹脂の自己潤滑性によって感光ドラム１との接触面におけるローラの円滑な回転が可能になる。また、現像ローラ５と転写ローラ６についても同様に耐磨耗性と円滑な回転が可能になる。さらに、転写ローラ６では自己潤滑性によって現像トナーが固着することが防止される。これにより、実施例１の帯電ローラ２、現像ローラ５、転写ローラ６においては帯電に好適な状態を保持しつつ感光ドラム１や用紙Ｐの各表面との良好な接触状態を保持し、良質の画像形成が可能になる。
【実施例２】
【００１７】
図３は本発明の導電部材を画像形成装置の転写シートに適用した実施例２の構成図である。図１と等価な部分には同一符号を付して説明は省略する。転写シート６Ａは感光ドラム１の円周一部の現像装置４の回転方向の下流側に配置されており、ポリイミド樹脂やボリカーボネート樹脂等の樹脂により無端ベルト状に形成されて複数本（ここでは３本）のガイドローラ９の回りに回動され、その回動方向の一部において感光ドラム１に接触されている。また、感光ドラム１に接触している部位の内側に静電転写器８が備えられ、感光ドラム１の表面に付着した現像トナーを静電力で転写シート６Ａに転写させる。転写シート６Ａは感光ドラム１と反対側において押圧ローラ１０により用紙Ｐが押圧され、転写シート６Ａに転写されている現像トナーを用紙Ｐに転写する。この転写に際しては押圧ローラ１０に印加する所定電位により用紙Ｐを帯電して静電力によって転写を行うようにしてもよい。
【００１８】
図４に前記転写シート６Ａの一部を破断した斜視図を示すように、転写シート６Ａはゴムシート或いは樹脂シートで構成されており、このゴムシート内、或いは樹脂シート内に実施例１と同様に導電性粒子２３を含ませて導電性シートとして構成したものである。すなわち、導電性粒子２３は図４に拡大断面を示すように母粒子２３１と、この母粒子２３１の表面に形成された導電層２３２とで構成されている。母粒子２３１は粒径が１〜５０μｍ程度の球形、若しくはこれに近い多角形体をした超高分子量ポリエチレン樹脂で構成されて。導電層２３２はカーボンブラックで構成され、母粒子２３１の表面にコーティングされていることは実施例１と同じである。この導電性粒子２３を転写シート６Ａを形成するゴム又は樹脂内に懸濁状態に混入させることで、体積抵抗が１×１０〜１×１０10Ω・ｃｍの導電性シートとして構成される。
【００１９】
なお、この実施例２では、図４に示すように、前記転写シート６Ａの内面の両端に沿った領域には細い帯状のガイドテープ６１がエンドレス状態に一体的に接着されており、このガイドテープ６１がガイドローラ９の周面の両端に設けられた凹溝９ａに嵌入することで、転写シート６Ａが回動されるときにガイドローラ９の回転軸方向に位置移動されること、いわゆる蛇行を防止することが可能とされている。ガイドテープ６１は例えばポリウレタン樹脂を厚さ１ｍｍ、幅５ｍｍ程度のストリップ状に形成し、両面テープ等を用いて転写シート６Ａの内面に貼り付けて形成する。
【００２０】
実施例２の転写シート６Ａは、感光ドラム１との接触による磨耗や、ガイドローラ９との接触による磨耗が進行される状況となるが、シートを構成しているゴムや樹脂内に含まれる導電性粒子２３を構成している超高分子ポリエチレン樹脂の耐磨耗性によって磨耗の進行が抑制される。これにより、帯電に好適な状態を保持しつつ感光ドラム１、ガイドローラ９、及び用紙Ｐの表面との良好な接触状態を保持し、良質の画像形成が可能になる。また、導電性粒子２３を構成している超高分子ポリエチレン樹脂の自己潤滑性によって感光ドラム１、ガイドローラ９、用紙Ｐとの接触によっても転写シート６Ａの円滑な回動が可能になる。さらに、超高分子ポリエチレン樹脂の導電性粒子２３による転写シート６Ａの自己潤滑性によって現像トナーが固着することも防止され、転写後も転写シートに残存している現像トナーを好適に除去することが可能になる。
【００２１】
ここで以上の説明において実施例１は本発明をゴムローラに適用しているが、本発明を樹脂ローラに適用することも可能である。また、本発明は画像形成装置用の導電性ローラや導電性シートに限られるものではなく、導電性を有するローラやシート、あるいはその他の形状をした導電性部材であれば本発明を同様に適用することが可能である。
【００２２】
また、実施例１，２ではゴムや樹脂の全体に本発明の導電性粒子を含有させているが、本発明の導電性部材はこれらゴムや樹脂等の絶縁材の表面領域にのみ抵抗層を形成し、この抵抗層に本発明の導電性粒子を含有させるように構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例１の画像形成装置の概念構成図である。
【図２】帯電ローラと導電性粒子の拡大断面図である。
【図３】実施例２の画像形成装置の概念構成図である。
【図４】転写シートと導電性粒子の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  感光ドラム
２  帯電ローラ
３  露光装置
４  現像装置
５  現像ローラ
６  転写ローラ
６Ａ  転写シート
７  クリーナ装置
８  静電転写器
９  ガイドローラ
１０  押圧ローラ
２１  導電軸
２２  ゴム層（絶縁材料）
２３  導電性粒子
２３１  母粒子（超高分子ポリエチレン樹脂）
２３２  導電層
６１  ガイドテープ
Ｐ  用紙
【図１】
2008216827.tif 000003
【図２】
2008216827.tif 000004
【図３】
2008216827.tif 000005
【図４】
2008216827.tif 000006