JP2000291636A

JP2000291636A - 導電性ローラ、帯電ローラ、接触帯電装置、及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2000291636A
Application number: JP10005099A
Authority: JP
Inventors: Kouichi Sakogawa; 佐子川　　広一; Manabu Nishikawa; 西川　　学; Akira Watanabe; 渡邉　　朗; Isao Konno; 勲今野
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1999-04-07
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】導電性ローラを例えば帯電ローラとして画像
形成装置に使用した場合に、被接触部材との接触不良に
起因した帯電不良が発生することによる画像不良を防止
する。【解決手段】導電性シャフト上に導電性弾性層を成形
した導電性ローラにおいて、真円度が０〜１００μｍで
あることを特徴とする導電性ローラ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は導電性弾性ローラに
関するものである。更に詳しくは電子写真装置に用いる
導電性ローラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機、プリンター、ファクシミリなど
の電子写真装置において、感光体を帯電装置で帯電させ
るプロセスを必要とする。帯電装置としては、大別して
接触帯電装置と非接触帯電装置がある。前者の接触帯電
装置は被帯電体としての感光体表面に、帯電ローラなど
の接触帯電用部材を接触させ、この接触帯電用部材に電
圧を印加することによって、感光体表面を所定の電位に
帯電させるものである。この接触帯電装置は、後者の例
えばコロナ放電を利用した非接触帯電装置に比して印加
電圧を低く抑えることができ、また、帯電時のオゾンの
発生を低減することが可能であるなどの利点がある。接
触帯電部材としての帯電ローラは例えば導電性シャフト
上にＥＰＤＭなどの加硫ゴムに導電性フィラーやイオン
導電性物質などを配合した導電性弾性層を成形し、加硫
工程および、研磨工程を経て得るなどして得てきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来品
では、真円度が低く、例えば帯電ローラとして画像形成
装置に使用した時に被接触部材との接触不良に起因した
帯電不良が発生して画像不良が起こることがあるなどの
問題点を有してきた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく、鋭意検討した結果、導電性シャフト上に
熱可塑性エラストマーを用いた導電性弾性層を成形した
導電性ローラにおいて、真円度が０〜１００μであれ
ば、被接触部材との接触が良好で導電性ローラとして優
れた機能を発揮することを見いだし、本発明に到達し
た。即ち、本発明の要旨は導電性シャフト上に導電性弾
性層を成形した導電性ローラにおいて、真円度が０〜１
００μｍであることを特徴とする導電性ローラに存する
ものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の抵抗値とは、平滑な絶縁
板の表面に幅10mmの帯状電極を形成し、導電性ローラを
電極帯と直行するように置き、導電性ローラ端部に各５
００gfづつ荷重をかけ、導電性シャフトと帯状電極間に
100Vの電圧をかけた時の抵抗値を代表値として用いてい
る。なお、絶縁板としては、例えば厚いアクリル板のよ
うにたわみにくく、丈夫なものが用いられる。

【０００６】本発明に於いては導電性ローラの抵抗値は
高すぎると導電性ローラとしての機能を発揮しないこと
があるのである程度低い方が好ましく、また、低すぎる
と被接触部材に過電流を流すことがあるので、ある程度
は高い方が好ましい。抵抗値の範囲としては、１×10²
〜1 ×10¹⁰Ωであることが好ましく、１×10 ⁴〜１×10
⁸Ωであれば更に好ましい。また、１本中の抵抗値の分
布にばらつきがあると機能が十分に発揮しないことがあ
るので１本中の抵抗値の最大値と最小値の差が、２桁以
内が好ましく、１桁以内であれば更に好ましい。

【０００７】また、保護層など複数の層を有する場合、
例えば、１×10²〜１×10¹⁰Ωの導電性弾性層に絶縁薄
膜を最外層に有しても導電性ローラとしての機能を発揮
することができるし、低抵抗層の表面に高抵抗の抵抗調
整層を設けて全体としての抵抗値を１×10²〜１×10¹⁰
Ωとしても、結果的に導電性ローラとしての機能を満足
するので、導電性弾性層の抵抗値が１×10²〜１×10¹⁰
Ωを満たすか、多層ローラとして抵抗値が１×10²〜１
×10¹⁰Ωを満たすか、いずれかであれば良い。

【０００８】本発明において真円度とは、測定した円の
形がどれだけ真円に近いかを示す尺度であって、近似円
に対し測定円の測定点で、最も外側に膨らんだ部分の偏
差を「山高さ」、，最も内側に凹んだ部分の偏差を「谷
深さ」、山高さと谷深さの絶対値の和を「真円度」と呼
ぶ。測定円が真円に近ければ真円度の値は小さく、真円
と一致すれば０μｍとなる。

【０００９】真円度は、１００μｍ以下が好ましく、５
０μｍ以下ならば更に好ましく、３０μｍであれば十分
に均一な接触を得られるので特に好ましい。なお、真円
度は、以下の手法で測定することができる。測定物の円
の座標測定；測定物（本発明に於いてはローラ）の外周
をいくつかの測定点として分割し、座標を測定する。測
定個所は特に制限はないが、導電性長手方向３ヶ所程度
等間隔に選んで測定することが好ましい。また、導電性
ローラの端の部分は例えば帯電ローラとして使用する場
合、画像に影響を与えないので、測定値の持つ意義が薄
いので、導電性弾性層端部より３ｃｍ以上中央に近い部
分から測定位置を選択することが好ましい。

【００１０】近似円の作成；測定円に対し、近似円を作
成する。近似円の作成手法にはいくつかあるが、各測定
点から近似円までの距離の二乗の和が最小となるよう計
算して作成する最小二乗法が最も適切である。真円度の
測定方法としては例えば、（株）東京精密製ロンコム４
０Ａなどにより良好に測定値を得ることができる。

【００１１】本発明における導電性シャフトとは、特に
限定されるものではないが、ＳＵＳ製、鉄製または鋼製
どを導電性シャフトに用いることができる。鉄または鋼
に特に制限はないが、カーボンを含有し剛性に優れる鋼
の方がより好ましい。カーボンの含有量にも特に制限は
ないが、０〜５重量％が好ましく、0.25〜３重量％であ
れば剛性や強度に優れるので特に好ましい。また、本発
明に於いては鉄の表面の一部または全部を導電性金属で
メッキした導電性シャフトを用いることもできる。メッ
キする部分に特に制限はなく、全表面でも一部でも問題
はなく施すことができる。

【００１２】導電性ローラの使用環境が錆を発生させや
すい高温高湿環境下であれば全表面メッキが好ましい
が、そうでなければ、部分的にメッキでを施しただけで
も良好に使用でき、且つ、メッキにかかるコストも安く
抑えられるので好ましく使用できる。部分的にメッキを
施す場合は、通常、導電性ローラに電圧を印加する部
分、具体的には導電性シャフトの片端部をメッキしてお
くと電極との接触抵抗が低くなるので特に好ましい。メ
ッキの種類としては導電性に優れ、錆びにくく、鉄に良
好にメッキできるモノであれば特に制限はなく、ニッケ
ルメッキ，クロムメッキ，錫メッキなどが良好に使用で
きる。

【００１３】本発明における導電性弾性層の組成に特に
制限はないが、熱可塑性エラストマーを主成分とすると
加硫工程を必要としないので加硫工程時の形状悪化を生
じることなく、真円度の良好な導電性ローラを容易に得
ることができるので特に好ましい。熱可塑性エラストマ
ーの種類としては特に制限はなく、汎用のスチレン系エ
ラストマー，オレフィン系エラストマー，エステル系エ
ラストマー，アミド系エラストマーなどから選ばれる１
種あるいは複数種の熱可塑性エラストマーを用いること
ができ、なかでもスチレン系エラストマー，オレフィン
系エラストマーが特に好ましい。導電性弾性層の組成と
しての熱可塑性エラストマーは、３０〜９５重量％含ま
れることが好ましく、４０〜８０重量％含まれることが
より好ましく、４５〜６５重量％含まれることが、真円
性等の観点より更に好ましい。

【００１４】スチレン系エラストマーの市販品として
は、例えば、三菱化学（株）製「ラバロンＴ３２０Ｃ，
ラバロンＴ３３１Ｃ」等が挙げられる。オレフィン系エ
ラストマーの市販品としては、例えば、三菱化学（株）
製の「サーモラン」、三井石油化学工業（株）社製の
「ミラストマー」、住友化学工業（株）社製の「住友Ｔ
ＰＥ」、アドバンストエラストマーシステムズ社製の
「サントプレーン」等として市場より求めることができ
る。エステル系エラストマーの市販品としては、例え
ば、東洋紡（株）製の「ペルプレン」、東レ・デュポン
（株）製の「ハイトレル」等として市場より求めること
ができる。アミド系エラストマーとしては東レ（株）製
の「ペバックス」等として市場より求めることができ
る。

【００１５】これらの熱可塑性エラストマーに導電性を
発現する物質を混合することにより、導電性を発現する
ことができる。具体的には、イオン導電性物質や導電性
フィラーを使う方ことができるが、抵抗値の環境依存性
の少ない導電性フィラーがより好ましい。導電性フィラ
ーとしては用途に要求される性能を満たすものであれば
特に制限はなく、公知のものを用いることができる。

【００１６】具体的には、カーボンブラックやカーボン
ファイバーやグラファイトなどのカーボン系フィラー、
金属系導電性フィラー、金属酸化物系導電性フィラーな
どを用いることができるが、なかでもカーボンブラック
が特に好ましい。カーボンブラックの種類としては、ア
セチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブ
ラックなどが好適に使用でき、この中でも不純物として
の官能基が少なくカーボン凝集による外観不良を発生し
にくいアセチレンブラックが特に好適に使用できる。さ
らに、１次粒子径が１０〜１００ｎｍ、比表面積１０〜
２００ｍ²／ｇ、ｐＨ値６〜１１のものがより好まし
い。

【００１７】熱可塑性エラストマーと導電性フィラーの
組成比率に特に制限はなく、導電性の高い導電性フィラ
ーであれば少量の添加で導電性を発現できるし、導電性
の低い導電性フィラーであっても多量の配合により導電
性を発現できるので、目的の抵抗値が発現できるように
比率を調整することができる。しかしながら、少量の添
加量で抵抗値を発現させるとわずかな分散不良で発現す
る抵抗値が変動することがあるので、ある程度以上の濃
度で抵抗値を調整することが好ましい。具体的には、１
重量部以上が好ましく、５重量部以上であれば更に好ま
しく、１０重量部以上であれば分散制御などが容易にな
るので特に好ましい。また、導電性フィラーは多量に添
加すると導電性弾性層の硬度が高くなり、導電性ローラ
としての機能が十分に発揮できないことがあるのである
程度は少ない方が好ましく、５０重量％以下が好まし
く、３０重量％以下であれば更に好ましく、２０重量％
以下であれば硬度の上昇を充分に抑制できるので特に好
ましい。

【００１８】本発明におけるオイルの種類としては特に
制限はないが、平均分子量が一般に３００〜２, ００
０、好ましくは５００〜１，５００のものが好適に用い
られる。オイルの種類としては、芳香族環、ナフテン環
及びパラフィンの三者を組み合わせた混合物が好適に用
いることができ、パラフィン鎖炭素数が全炭素中の５０
％以上を占めるものがパラフィン系オイルと呼ばれ、ナ
フテン環炭素数が３０〜４５％のものがナフテン系オイ
ルと呼ばれ、芳香族炭素数が３０％より多いものが芳香
族系オイルと呼ばれて区分されている。これらの中では
パラフィン系オイルを用いることが特に好ましい。

【００１９】一般に、樹脂のオイルの含有量には限界が
あるので、軟化の効果にも限度が生じるが、オレフィン
系またはスチレン系エラストマー、導電性フィラーにカ
ーボンブラックと、吸油能力に優れた物質と組み合わせ
ることにより、導電性と硬度の物性バランスを保つこと
が出来る。オイルの含有量は、１〜７０重量％が好まし
く、１０〜５０重量％がより好ましく、２０〜４０重量
％であれば、成形しやすさ等の観点よりさらに好まし
い。混合方法に特に制限はなく、一軸押出機、二軸混練
押出機、バンバリーミキサー、ロール、ブラベンダー、
プラストグラフ、ニーダーなどにより製造することが出
来る。なかでも二軸混練押出機により混合し、ペレット
化した後に成形に用いることが特に好ましく用いられ
る。

【００２０】本発明の導電性ローラの成形方法に特に制
限はなく、一般的な押出成形，または射出成形などの熱
溶融成形により良好に成形できる。なかでも連続成形が
可能で、形状を良好に保ちやすい押出成形がより好ま
い。押出成形の具体的な方法としては例えば、クロスヘ
ッドダイを用いた押出機を用い、一方から芯金を挿入
し、一方から溶融させたベース層組成物を押し出して一
体化させる方法をあげることができる。クロスヘッドダ
イのなかでも、挿入されてくる芯金の中心と、ダイス出
口の中心を調整できるように調整ジグを具備しているモ
ノであれば、容易に真円度を制御できるので特に好まし
い。クロスヘッドダイで成形した導電性ローラの中心と
導電性シャフトの中心のズレが大きいと、真円度の小さ
い導電性ローラが得られないことがあるが、調整ジグで
制御することにより真円度の小さい導電性ローラを得る
ことができる。

【００２１】本発明に於いては必要に応じ保護層を設け
ることができる。真円度の小さい導電性ローラに保護層
を成形すれば、得られる保護層を有する導電性ローラの
真円度も小さいので、保護層を成形する前または保護層
を成形した後いずれかに測定した真円度が、０〜１００
μｍであれば良い。保護層の組成および形成方法に特に
制限はないが、例えばＰＶｄＦや変性ナイロンなどのよ
うな溶媒可溶性樹脂と導電性フィラーを溶媒に分散し、
ディップコートなどにより良好に保護層を得ることがで
きる。

【００２２】本発明の導電性ローラの用途に特に制限は
ないが、電子写真の帯電ローラ、転写ローラ、搬送ロー
ラなどに好適に用いることができ、なかでも帯電ローラ
として特に好適に用いることができ、更にそれらを具備
した接触帯電装置や画像形成装置に好適に用いることが
できる。

【００２３】

【実施例】本発明について、実施例により、更に具体的
に説明するが、本発明の要旨を越えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。尚、以下の評価雰囲気
は全て２５℃、５０％ＲＨで、本実施例に使用した原
料，手法，評価方法は以下の通りである。

【００２４】・実施例１原料成分を下記の比率の通りに二軸混練押出機「ＰＣＭ
４５」（池貝機販（株）製）を用いて混練造粒し、熱可
塑性エラストマーペレットを得た。（原料配合）スチレン系エラストマー；タフテックＳ２２４４（旭化成（株）製）；５５重量部パラフィンオイル；ＰＷ９０（出光興産（株）製）；３０重量部カーボンブラック；デンカブラック（電気化学（株）製）；１５重量部上記ペレットをクロスヘッドダイを有するφ４０ｍｍ押
出機を用いて下記条件で、導電性弾性層の中心とシャフ
トの中心が近くなるように調整ジグで制御しつつ成形
し、導電性ローラを得た。（成形条件）使用シャフト材質；ＳＵＳ３０４使用シャフト形状；φ８ｍｍ，全長３４０ｍｍ成形温度；２１０℃ 形状；シャフト上に３ｍｍ厚で成形（全体の直径１４ｍｍ）

【００２５】・実施例２実施例１と同条件にて得た導電性ローラの外層に下記条
件で保護層を形成した。（ディップ液）共重合ポリアミド；アミランCM8000（東レ（株）製）；１４重量部カーボンブラック；ＭＡ１００（三菱化学（株）製）；６重量部メタノール；８０重量部

【００２６】・比較例１下記原料成分をバンバリーミキサーで分散練りし、混練
り品を得た。（混練り品原料）ＥＰＤＭ；ＥＰＴ４０４５（三井石油化学（株）製）；３７重量部複酸化物；ＺｎＯ₂・ＡＬ₂Ｏ₃ ；３７重量部パラフィンオイル；プロセスオイルＰＷ３８０（出光興産（株）製）；１０重量部カーボンブラック；３０３０Ｂ（三菱化学（株）製）；１６重量部上記混練り品１００重量部に対し、下記加硫剤をオープ
ンロールにより分散練りし、未加硫練り生地を得た。（加硫剤）促進剤Ｍ；ノクセラーＭ（大内振興化学（株）製）；１重量部硫黄；２重量部

【００２７】上記未加硫混練り生地を押出成形機にてチ
ューブ状に押し出し成形し、得られたチューブをカッタ
ーにて３２０ｍｍ長に切断した。切断したチューブに仮
シャフトを挿入し、加硫トレイに装着し、直接蒸気加硫
方式により一次加硫を行った。（一次加硫条件；10kgf
／cm² ，140 ℃20分）一次加硫後、さらに熱風炉で二次加硫を行った。（二次
加硫条件；180 ℃，15分）次に、チューブから仮シャフトを引き抜き、下記シャフ
トをそれぞれ挿入し、直接蒸気加硫方式により三次加硫
を行った。（三次加硫条件；180 ℃，15分）外径φ１４ｍｍの導電性ローラを得た。

【００２８】・比較例２比較例１と同条件にて得た導電性ローラの外層に下記条
件で保護層を形成した。（ディップ液）共重合ポリアミド；アミランCM8000（東レ（株）製）；１４重量部カーボンブラック；ＭＡ１００（三菱化学（株）製）；６重量部メタノール；８０重量部評価方法・導電性ローラの抵抗測定 10mm幅を有する帯状電極板に導電性ローラをのせ、それ
ぞれの帯状電極と、シャフト間の抵抗値を特定した。抵
抗測定装置としてＲ８３４０Ａ（アドバンテスト（株）
製）を用い、印加電圧１００Ｖとして測定した。

【００２９】・真円度の測定（株）東京精密製ロンコム４０Ａを用い、ローラ１本あ
たり５ヶ所真円度を測定し、平均値を代表値とした。
中心の設定は最小二乗中心法（ＬＳＣ法）とした。・画像評価方法得られた導電性ローラを帯電ローラとして画像形成装置
に搭載し、ハーフトーン画像を出力して画像を目し評価
した。特に帯電ローラ周期で発生する接触不良起因の帯
電不良、および帯電不良起因の画像不良の有無につき評
価した。

【００３０】結果・実施例１熱可塑性エラストマー／カーボンブラックを主成分と
し、抵抗値６×１０⁵Ωで、真円度が４８μと良好な導
電性ローラ。帯電ローラとして用いた画像出力結果は帯
電不良もなく良好な画像を得た。

【００３１】・実施例２実施例１と同等の条件で得た導電性ローラの外層に、共
重合ナイロン／カーボンブラックからなる保護層を形成
した導電性ローラ。抵抗値は抵抗値３×１０⁶Ωであっ
た。真円度が４６μと保護層を形成してもほとんど変化
したかった。また、保護層の膜厚を測定したところ、１
８μであった。帯電ローラとして用いた画像出力結果は
帯電不良もなく良好な画像を得た。

【００３２】・比較例１加硫ゴム／カーボンブラックを主成分とした導電性ロー
ラ。抵抗値４×１０⁵Ωで、真円度が３６４μと大きか
った。３回の加硫工程に於いて、加熱を施したために、
潜在していた歪みが緩和されて大きな変形を生じたと考
えられる。帯電ローラとして用いた出力画像は、帯電ロ
ーラの回転周期に対応した黒色不具合画像が発生した。
帯電ローラの形状不良が感光体との接触不良を招き、帯
電不良による画像不良が発生したと考えられる。

【００３３】・比較例２比較例１と同等の条件で得た導電性ローラの外層に、共
重合ナイロン／カーボンブラックからなる保護層を形成
した導電性ローラ。抵抗値は４×１０⁶Ωであった。真
円度は３６８μと保護層を形成してもほとんど変化しな
かった。また、保護層の膜厚を測定したところ、２０μ
であった。帯電ローラとして用いた出力画像は、比較例
１同様に帯電ローラの回転周期に対応した黒色不具合画
像が発生した。帯電ローラの形状不良が感光体との接触
不良を招き、帯電不良による画像不良が発生したと考え
られる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、被接触体との接触も良
好で、導電性の安定した導電性ローラを得ることができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡邉朗茨城県稲敷郡阿見町中央八丁目３番１号三菱化学株式会社筑波研究所内 (72)発明者今野勲茨城県稲敷郡阿見町中央八丁目３番１号三菱化学株式会社筑波研究所内Ｆターム(参考） 2H003 CC05 3J103 AA02 EA20 FA15 FA30 GA02 GA52 GA57 GA58 GA60 HA03 HA06 HA12 HA20 HA32 HA33 HA41 HA42

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性シャフト上に導電性弾性層を成形
した導電性ローラにおいて、真円度が０〜１００μｍで
あることを特徴とする導電性ローラ。
【請求項２】導電性シャフト上に導電性弾性層、保護
層をこの順に成形した導電性ローラにおいて、真円度が
０〜１００μであることを特徴とする導電性ローラ。
【請求項３】導電性シャフトが、ＳＵＳ製、鉄製、又
は鋼製の導電性シャフトであることを特徴とする請求項
１又は２に記載の導電性ローラ。
【請求項４】導電性弾性層が、熱可塑性エラストマー
を含むことを特徴とする請求項１〜３に記載の導電性ロ
ーラ。
【請求項５】導電性弾性層が、３０〜９５重量％の熱
可塑性エラストマーを含有することを特徴とする請求項
４に記載の導電性ローラ。
【請求項６】熱可塑性エラストマーがオレフィン系エ
ラストマーまたはスチレン系エラストマーであることを
特徴とする請求項４又は５に記載の導電性ローラ。
【請求項７】導電性弾性層が、オイルを含むことを特
徴とする請求項１〜６に記載の導電性ローラ。
【請求項８】導電性弾性層が、１〜７０重量％のオイ
ルを含有することを特徴とする請求項７に記載の導電性
ローラ。
【請求項９】導電性弾性層が、導電性フィラーを含む
ことを特徴とする請求項１〜８に記載の導電性ローラ。
【請求項１０】導電性弾性層が、１〜３０重量％の導
電性フィラーを含有することを特徴とする請求項９に記
載の導電性ローラ。
【請求項１１】抵抗値が１×10²〜１×10¹⁰Ωである
ことを特徴とする請求項１〜１０に記載の導電性ローラ
【請求項１２】導電性弾性層及び／又は保護層の成型
方法が、射出成形又は押出成形であることを特徴とする
請求項１〜１１に記載の導電性ローラ。
【請求項１３】請求項１〜１２いずれかに記載の導電
性ローラからなることを特徴とする帯電ローラ。
【請求項１４】請求項１３に記載の帯電ローラを具備
することを特徴とする接触帯電装置。
【請求項１５】請求項１４に記載の接触帯電装置を具
備することを特徴とする画像形成装置。