JP2001175098A

JP2001175098A - 電子写真画像形成装置に用いられるゴムローラー

Info

Publication number: JP2001175098A
Application number: JP35657999A
Authority: JP
Inventors: Yukikazu Kamei; 幸和亀井; Tomohiro Oikawa; 智博及川; Shiro Wakahara; 史郎若原; Hideki Onishi; 英樹大西; Hiroshi Doshoda; 洋道正田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2001-06-29

Abstract

(57)【要約】【課題】様々な環境中における体積固有抵抗のばらつ
きを設定値の０．５桁以内とし、かつ電気抵抗の位置ば
らつき、電気抵抗の印加電圧依存性および連続通電の際
の電気抵抗の変動幅が小さく、トナー離型性にも優れ、
電子写真プロセスにおける転写ローラ等として好適に利
用可能な導電性弾性部材からなるローラーを提供するこ
と。【解決手段】芯金と、この芯金を被覆し、有極性ゴ
ム、無極性ゴム及び抵抗調整のための導電剤を主原料と
して混合することにより生成された発泡弾性体からなる
第１被覆層と、さらにその外表面を被覆する可撓性の合
成樹脂よりなる第２被覆層とを有することを特徴とする
ゴムローラー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真装置等に
用いられるローラ全般に関するものであり、特に、コピ
ア、レーザープリンタにおける像担持体に当接して使用
される導電性の転写用ローラーに関するものである。

【０００２】

【従来技術】電子写真方式の画像形成装置において、像
担持体上に形成されたトナー像を転写材に転移させるた
めの手段として、像担持体に対向して付設された転写ロ
ーラに転写材の背面側より数百Ｖ乃至２ｋＶ程度の電圧
を印加して接触転写を行うプロセスがある。この方式に
用いられる転写ローラに要求される特性と問題点は以下
の〜のとおりである。転写ローラの導電性ゴム基材内の体積固有抵抗の部分
的な抵抗ばらつきが少ないことが必要である。また、数
万ロットレベルで量産した際のロット毎での抵抗ばらつ
きが少ないことが必要である。通常、設定値が１０⁸Ω
・ｃｍであるとすると、抵抗ばらつきは、使用する装置
の条件にもよるが、約０．８桁以内とされている。抵抗
ばらつきが大きいと転写むら等の画像劣化が生じたり、
環境条件によっては、転写不良が生じたりするため、ば
らつき量は小さければ小さい程良い。しかし、この規定
を厳しくすると、転写ローラの歩留まり等に大きく影響
を与える結果となる。また、この抵抗ばらつきに関して
は、特にエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（Ｅ
ＰＤＭ）等の無極性ゴムに抵抗調整剤としてカーボンブ
ラック、金属酸化物等を充填させたものの場合、その分
散の状態により部分的に抵抗ばらつきが発生しやすくな
るという問題がある。上記１０⁸Ω・ｃｍ付近の中抵抗
領域において、加硫ゴム中に添加する導電剤の量の変化
に対し、体積固有抵抗及びローラのゴム硬度の変動が大
きくなり、抵抗及び硬度の調整が非常に困難となる。こ
のため、従来の発泡弾性ローラでは、電気特性、転写
性、耐圧縮性において満足できる特性が得られていな
い。環境変化に対する体積固有抵抗の変動を小さくするこ
とが必要である。この変動が大きいと、転写効率が悪く
なったり、逆転写、転写むら、異常放電といった問題が
発生する。通常、低温低湿（５℃、２０％、以下、「Ｌ
Ｌ」とする）環境において、体積固有抵抗が高くなり、
印加電圧を高くしても、転写電流が流れなくなり転写効
率が悪くなる。また、高温高湿（３５℃、８５％、以
下、「ＨＨ」とする）環境においては、転写ローラ及び
転写材の抵抗値が低くなり、紙の表面または筐体（絶縁
体）の表面を通して異常放電現象が起こり、転写ローラ
へ電流が流れなくなる結果、良好な転写性を得ることが
できず、画質が劣化する。この対環境変動に関しても、
小さければ小さい程良いが、現状では設定値が１０⁸Ω
・ｃｍの場合で約１．５桁〜２桁以上であり、満足な性
能は得られていない。電気抵抗の印加電圧依存性が少ないことが必要であ
る。これは、小サイズの紙等を通紙した際の非通紙部に
おける過電流、通紙部における転写電流不足を防ぎ、ひ
いては小サイズ紙における転写不良を防ぐためのもので
ある。一般にＥＰＤＭ等の無極性ゴムに、抵抗調整剤と
してカーボンブラック、金属酸化物等を充填させたロー
ラにおいては電圧依存性が大きく、ウレタンゴム等へ抵
抗調整剤としてイオン導電剤を充填させたものは、電圧
依存性が少ない。連続通紙における連続電圧印加による電気抵抗の変動
幅が少ないことが必要である。連続通紙時等において
は、転写電圧を連続的に印加することにより、体積固有
抵抗が高くなってしまう現象が起こり、この現象は、特
に基材ゴム中に導電剤としてイオン系導電剤が充填され
ている場合などに顕著にみられる。この原因としては、
基材ゴム内部で導電性を発現させるために添加している
塩が解離、分極してしまい、中間層付近において電気的
に分断されるため、結果として抵抗値が高くなってしま
うものである。抵抗値が高くなることによって、所定の
転写電流が確保できなくなり、転写不良が発生する原因
となる。トナー離型性、耐磨耗性、耐久性に優れていることが
必要である。像担持体上に残った残トナーは、転写ロー
ラに転移して長期間の使用により汚染され、これによ
り、転写不良、裏汚れといった問題が生じる。従って、
この転写ローラに転移した残トナーをクリーニングする
必要があるが、その場合、転写ローラ表面にブレード、
ファーブラシ等でクリーニングする方法や、所定の電圧
を印加することにより、像担持体上にトナーを戻す方法
等が考案されている。

【０００３】上記のように、転写ローラには多くの性能
が要求されるが、現状の転写ローラは多くの不具合を有
している。すなわち、現在商品化されている転写ローラ
としては、大きく分けると、ポリウレタン発泡体に導電
性付与剤としてイオン導電剤を充填させたものと、ＥＰ
ＤＭ、シリコーンゴム発泡体に導電性付与剤としてカー
ボンや金属酸化物を充填させたものが挙げられるが、い
ずれも十分な性能が得られているとは言えず、それぞれ
前述したように一長一短があるため、転写ローラに印加
するバイアスを電気的に制御したり、複雑な制御を行う
ことにより、上記問題を解決してきた。

【０００４】近年、上記の問題を解決する手段として、
転写ローラの材質面に特徴を持たせた特許出願が数多く
なされている。例えば特開平１０−２２１９８０号公報
には、導電性材料として、ポリオール成分としてポリエ
ステルポリオールを用いて得られたポリウレタンフォー
ム中に、第四級アンモニウム塩からなる導電性付与剤を
混合させたのち、加熱して反応硬化、発泡させて弾性ロ
ーラを得るもので、得られた弾性ローラは、電気抵抗の
位置ばらつきが少ない上、電気抵抗の印加電圧依存性、
連続通電の際の電気抵抗の変動幅及び環境変化による電
気抵抗の変動が少ないことが特徴とされている。

【０００５】しかし、上記公報記載の技術においては、
転写ローラの各環境条件における抵抗値変動が、環境条
件が１５℃で１０％から３２．５℃で８５％へ変動する
場合において、最も抵抗変動が少ないケースでも約２桁
の抵抗値が推移している。また、上記公報記載の技術の
実施例における環境変動の上限値は、３．８×１０⁹Ω
・ｃｍとなっているが、本発明者らの実験によれば、こ
の抵抗領域では抵抗が高すぎるため満足な転写電流が得
られず、転写効率において転写不良となると考えられ
る。さらに、抵抗変動が約２桁ある場合には、転写ロー
ラに印加する電圧を各環境ごとに変化させないと良好な
転写を行うことができず、そのため、各環境条件を検知
し、検知した環境に従い転写バイアスを変化させるとい
った制御が必要になるという問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】転写ローラ等における
前記体積固有抵抗の設定値は、転写効率、転写によるト
ナー飛散等を考慮すると、１０⁸Ω・ｃｍがよく、この
設定値に対して、抵抗値変動が０．５桁以内で、部分抵
抗ばらつき及び連続通電の際の電気抵抗の変動が１．２
倍以内であれば、実使用においても問題無いことが確認
されている。

【０００７】従って、本発明は、前述した従来技術の問
題点に鑑みてなされたものであり、様々な環境中におけ
る体積固有抵抗のばらつきを設定値の０．５桁以内に抑
え、かつ電気抵抗の位置ばらつき、電気抵抗の印加電圧
依存性および連続通電の際の電気抵抗の変動幅が小さ
く、トナー離型性にも優れ、電子写真プロセスにおける
転写ローラ等として好適に利用可能な導電性弾性部材か
らなるローラーを提供することを課題とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
を行った結果、第１被覆層として、有極性ゴムと無極性
ゴムの混合体に抵抗調整のための導電剤を添加させた発
泡体からなる基材ゴムを採用し、その上に特定材質から
なる第２被覆層を設けることにより、上記課題を解決で
きることを見いだし、本発明を完成するに至った。

【０００９】すなわち、本発明は、芯金と、この芯金を
被覆し、有極性ゴム、無極性ゴム及び抵抗調整のための
導電剤を主原料として混合することにより生成された発
泡弾性体からなる第１被覆層と、さらにその外表面を被
覆する可撓性の合成樹脂よりなる第２被覆層とを有する
ことを特徴とするゴムローラーである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のゴムローラーは、例え
ば、電子写真装置等における転写ローラー、帯電ローラ
ー等として利用することができる。

【００１１】本発明ゴムローラーを転写ローラとした例
として、図１に示すような構造を有するものが挙げられ
る。図１中、芯金１は、例えば、アルミニウム材、鉄材
などによって形成されており、この芯金を被覆する第１
被覆層２として、有極性ゴムおよび無極性ゴムを主原料
とする発泡弾性体を有し、その表層部（像担持体と接触
する部分）は、可撓性合成樹脂よりなる第２被覆層３に
より被覆されている。

【００１２】図２は、本発明ゴムローラーを転写ローラ
として用いた画像形成装置の一例を示す概略図である。
図２に示したように、転写ローラ４は、感光体ドラム等
の像担持体５に対向して配設されており、この像担持体
５に紙等の転写材６を介して当接させ、この転写ローラ
４と像担持体５との間に電源７により電圧を印加し、像
担持体５と転写ローラ４間に電界を発生させることによ
って、像担持体５上のトナー等の現像剤を転写材６に転
写するものである。

【００１３】本発明において、芯金を被覆する第１被覆
層に使用される有極性ゴムとしては、例えば、ニトリル
ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム、フッ素
ゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、エ
ピクロロヒドリンゴム、ノルボルネンゴム等を挙げるこ
とができ、無極性ゴムとしては、例えば、エチレン−プ
ロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、ブタジエン
ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ハイスチレンゴム、
イソプレンゴム、ブチルゴム、シリコンゴム、天然ゴム
等を挙げることができる。これらの中でも、有極性ゴム
としては、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）が好まし
く、また、無極性ゴムとしては、エチレン−プロピレン
−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）が好ましい。

【００１４】第１被覆層の調製においては、有極性ゴム
（例；ＮＢＲ）と無極性ゴム（例；ＥＰＤＭ）を、有極
性ゴム：無極性ゴム＝８０：２０〜２０：８０の割合で
混合することが好ましい。ここで、上記有極性ゴムと無
極性ゴムの混合比（重量比）を８０：２０〜２０：８０
とするのは、有極性ゴムの割合を８０よりも多くする
と、ゴム組成物中の二重結合を有するゴム成分が多くな
るため、ゴム組成物の耐オゾン性が低下することがあ
り、無極性ゴムの割合を８０よりも多くすると、ゴム組
成物の抵抗ムラが激しくなることがあるのに対し、上記
比率であれば、中抵抗領域で安定した抵抗値特性を得る
と共に、部分的な抵抗ムラがなく、かつ、耐オゾン性に
優れ、しかも、低硬度で成形性に優れた導電性ゴム組成
物が得られるためである。本発明の第１被覆層の導電性
発泡弾性体において、有極性ゴムと無極性ゴムは、これ
ら両者の合計配合量が組成物全体当たり約５０〜７０重
量％となるように配合することが好ましい。また、本発
明の第１被覆層の導電性発泡弾性体は、アスカーＣ硬度
計タイプＣ１Ｌ（高分子計器株式会社製）により測定さ
れるアスカーＣ硬度が１０°〜７０°の範囲であること
が好ましく、３０°〜４０°の範囲であればより好まし
い。

【００１５】本発明の第１被覆層の導電性発泡弾性体組
成物では、導電性充填剤を配合して中抵抗化及び抵抗値
の調整を図っている。導電性充填剤としては、例えば、
カーボンブラック（例えば、チャンネルブラック、ファ
ーネスブラック、アセチレンブラック等）、金属酸化物
（例えば、酸化亜鉛、酸化アンモニウム、酸化マグネシ
ウム等）、金属紛、グラファイト等を用いることができ
る。導電性充填剤の配合量は、カーボンブラックを用い
る場合を例にとると、第１被覆層の組成物成分１００重
量部に対して、２０〜５０重量部程度の量とすることが
好ましい。カーボンブラックの配合量を上記範囲とする
のは、カーボンブラックの配合量が６０重量部よりも多
くなると、できあがった転写ローラの電気抵抗の印加電
圧依存性が大きくなってしまうことがあり、逆に５重量
部より少ない場合は、所望の電気抵抗が得られなくなる
ことがあるからである。

【００１６】導電性添加剤以外の添加剤としては、例え
ば、加硫剤、加硫促進剤、発泡剤、老化防止剤、補強
剤、充填剤等を必要に応じて配合できる。

【００１７】上記加硫剤としては、例えば硫黄、有機含
硫黄化合物、有機過酸化物などが使用可能である。有機
含硫黄化合物としては、例えば、テトラメチルチウラム
ジスルフィド等を挙げることができ、また、有機過酸化
物としては、ベンゾイルペルオキシド等を挙げることが
できる。なお、これらの中でも、加硫とともに発泡を行
う場合に加硫速度と発泡速度のバランスが良くなる点か
ら、硫黄を用いるのが好ましい。

【００１８】上記加硫促進剤としては、例えば、消石
灰、マグネシア（ＭｇＯ）、リサージ（ＰｂＯ）等の無
機促進剤や、以下に記す有機促進剤を使用することがで
きる。すなわち、有機促進剤としては、例えば、２−メ
ルカプトベンゾチアゾール、Ｎ−シクロへキシルー２−
ベンゾチアゾールスルフェン等のチアゾール系加硫促進
剤、ｎ−ブチルアミン、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、プロ
ピルアミン等の脂肪族第１アミンと２−メルカプトベン
ゾチアゾールとの酸化縮合物、ジシクロへキシルアミ
ン、ピロリジン、ピペリジン等の脂肪族第２アミンと２
−メルカプトべンゾチアゾールとの酸化縮合物、脂環式
第１アミンと２−メルカプトベンゾチアゾールとの酸化
縮合物、モリフオリン系化合物と２−メルカブトベンゾ
チアゾールとの酸化縮合物等のスルフェンアミド系加硫
促進剤、テトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＭＴ
Ｍ）、テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＭＴ
Ｄ）、テトラエチルチウラムジモノスルフイド（ＴＥＴ
Ｄ）、テトラブチルチウラムジモノスルフィド（ＴＢＴ
Ｄ）、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（Ｄ
ＰＴＴ）等のチウラム系加硫促進剤、ジメチルジチオカ
ルバミン酸亜鉛（ＺｎＭＤＣ）、ジエチルジチオカルバ
ミン酸亜鉛（ＺｎＥＤＣ）、ジ−ｎ−ブチルカルバミン
酸亜鉛（ＺｎＢＤＣ）等のジチオカルバミン酸塩系加硫
促進剤などを使用することができる。また、加硫促進助
剤を配合することもでき、例えば、亜鉛華などの金属化
合物やステアリン酸、オレイン酸、綿実脂肪酸等の脂肪
酸などを用いることができる。

【００１９】上記発泡剤としては、例えば、Ａ．Ｄ．
Ｃ．Ａ．（アゾジカルボンアミド）系、Ｄ．Ｐ．Ｔ．
（ジニトロソペンタメチレンテトラミン）系、Ｔ．Ｓ．
Ｈ．（ｐ−トルエンサルフオニルヒドラジド）系などの
有機系発泡剤が用いられる。発泡剤の配合量は組成物の
ゴム成分１００重量部に対して５〜１１重量部程度とす
ることが好ましい。これは、発泡剤の配合量が５重量部
未満では発泡が不十分になることがあり、１１重量部よ
りも多くなると発泡剤が加硫を阻害して、加硫が不十分
になることがあるためである。組成物を発泡体とした場
合には、柔軟性が向上するので、これを転写ローラとし
て使用したときに、感光体と転写ローラのニップが十分
に確保でき、良好な画質を得ることができる。

【００２０】上記老化防止剤としては、例えば、２−メ
ルカプトベンゾイミダゾールなどのイミダゾール類、フ
ェニル−α−ナフチルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−β−ナフ
チル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ’−
イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミンなどのアミン
類、ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、スチレン
化フェノールなどのフェノール類などが挙げられる。

【００２１】上記充填剤としては、例えば、シリカ、ク
レー、タルク、炭酸カルシウム、二塩基性亜リン酸塩
（ＤＬＰ）、塩基性炭酸マグネシウム、アルミナ等の粉
体を挙げることができる。充填剤を配合すると発泡弾性
体組成物の強度が向上するので好ましい。

【００２２】本発明における第２被覆層は、可撓性を有
する合成樹脂よりなるものであり、かかる可撓性の合成
樹脂としては、例えば、ナイロン樹脂、ポリフッ化ビニ
リデン樹脂（ＰＶＤＦ）、塩素化ポリエチレン樹脂、フ
ッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、ポ
リオレフィン樹脂等、および上記樹脂に導電性を付与し
たものを挙げることができる。上記可撓性合成樹脂に導
電性を付与するためには、樹脂中に導電性付与剤を混入
せしめればよく、かかる導電性付与剤としては、導電性
充填剤として前記したものを好適に使用することができ
る。

【００２３】本発明において、可撓性合成樹脂の第２被
覆層を設けた理由は、以下のとおりである。すなわち、
体積固有抵抗のばらつきが比較的少ない有極ゴム、特に
混合基材の一構成基材としてＮＢＲゴムを用いる場合、
ＮＢＲゴム特有の問題として、粘着性による感光体との
摩擦負荷が大きいこと、トナー離型性が悪いこと、転写
ローラ表面の残トナーのクリーニングが困難であるこ
と、ゴム強度としても脆弱であり、非常に磨耗しやすい
傾向を持つこと等が挙げられるが、第２被覆層を設ける
ことにより上記問題を解決できる。また、有極性ゴムと
無極性ゴムの混合体に可撓性合成樹脂を被覆する構成を
採用することにより、抵抗値制御の困難な中抵抗領域に
おいても抵抗ムラが小さく、しかも、耐オゾン性に優
れ、かつ高強度で、クリーニング性にも優れた転写ロー
ラを得ることが可能となった。

【００２４】本発明における第２被覆層を形成する可撓
性の合成樹脂の厚さは、３０μｍ〜２５０μｍ程度が好
ましく、８０μｍ〜１００μｍであればより好ましい。

【００２５】本発明においては、前記第１被覆層と前記
第２被覆層とで形成されたローラの体積固有抵抗が、１
０⁶〜１０⁹Ω・ｃｍの範囲であることが好ましく、１０
⁸Ω・ｃｍ程度であればより好ましい。また、本発明に
おける、前記第２被覆層を形成する可撓性の合成樹脂の
体積固有抵抗値ρｌと、前記第１被覆層を形成する発泡
弾性体の体積固有抵抗値ρ２の関係は、ローラ表層およ
びローラ長手方向への電荷移動速度の適性化および安定
した転写を図る観点から、下式により表されるものであ
ることが好ましい。 ρ１＞ρ２

【００２６】次に、本発明による転写ローラの製法を説
明する。まず、発泡弾性体層の製造は、常法により、混
練り、加硫、成形等の基本的工程に従って行うことがで
きる。例えば、オープンロール、バンバーミキサー等の
公知のゴム混練装置を用いて６０〜１２０℃で、５〜３
０分間、混練りする。混練物の加硫は、例えば、電気プ
レス機、缶加硫等により、１５０〜１８０℃で、５〜３
０分間行うとよい。また、電子線の照射により加硫を行
ってもよい。成形は加硫前又は加硫と同時に行うことが
できる。例えば、混練物をローラー形状の金型内に圧縮
成形した後、金型を加熱することにより加硫する。また
はインジェクション成形、トランスファー成形、押出成
形により、ローラ状に成形しながら加硫を行ってもよ
い。

【００２７】図３は前記ＮＢＲとＥＰＤＭの混合体をロ
ーラ状に成形し、前記混合体の内径部に芯金１を嵌入し
て作製した転写ローラである。芯金１には、その外周に
耐熱温度が２００℃の接着剤が塗布されている。

【００２８】図３の第１被覆層２は、具体的には以下に
例示する方法で調製することが、作業上及びローラの性
能上好ましい。すなわち、ゴム組成部の各構成材料を混
練機にて６０〜１２０℃で５〜３０分間混練し、押し出
し成形機にてチューブ状に成形し、該チューブの内径部
に芯金１を嵌入する。そして１２０〜１８０℃で５〜３
０分間加硫し、さらに二次加硫を１５０〜１６０℃で１
〜４時間行う。この時、加硫と同時に前述したアゾジカ
ルボンアミドなどの発泡剤を装入し、平均気泡径が２５
０μｍ以下で、且つアスカーＣ硬度が２０〜４０度の範
囲内にある発泡弾性体を得ることができる。加流終了
後、取り出したローラーは、所望の径となるよう必要に
応じて表面研磨を施す等の仕上げを行うことにより、外
径、真円性、円筒度を出すことができる。

【００２９】また、第２被覆層３は、芯金１に被覆した
第１被覆層２の外表面に、可撓性合成樹脂（例；塩素化
ポリエチレン樹脂）からなるチューブを被着したのち、
加熱融着させることにより形成される。ここで用いられ
る可撓性合成樹脂チューブは、カーボンブラック等の導
電性付与剤を配合することにより、好ましくは１０⁴〜
１０¹²Ω・ｃｍの体積抵抗率となるように調整したもの
である。この可撓性合成樹脂チューブは、熱収縮性がな
いものであってもよいが、熱収縮性のものが好ましい。

【００３０】上記のように、弾性ロール体に被着した可
撓性合成樹脂チューブを加熱により発泡ゴム弾性層に対
して融着させるが、その際の加熱はできるだけ均一であ
ることが望ましく、例えば、空気循環式の加熱炉を用い
て徐々に昇温することが好ましい。そして熱処理の温度
範囲は、１００〜１７０℃の範囲であることが好まし
い。該温度範囲が１００℃より低いときは密着が十分で
なくなり、また１７０℃より高過ぎるときは、弾性層の
表面平滑度や硬度がばらつくなどの欠点が現れるので望
ましくない。

【００３１】

【実施例】次に、実施例により、本発明を更に詳細に説
明するが、本発明はこれらに制約されるものではない。

【００３２】（１）体積抵抗率の環境変化：前記方法に
従い、アルミニウム製の芯金と、有極性ゴムとしてＮＢ
Ｒ、無極性ゴムとしてＥＰＤＭ、導電剤としてカーボン
ブラックを使用した第１被覆層と、可撓性の合成樹脂と
してフッ素樹脂を使用した第２被覆層とからなる転写ロ
ーラー（以下、「本発明による転写ローラ」と記載す
る）を製造した。この本発明による転写ローラを図２に
示す画像形成装置に組み込み、抵抗値測定実験を行っ
た。比較のため、第１被覆層を同じ材質として、第２被
覆層無し転写ローラーについても同様の測定を行い、そ
の違いを検証した。抵抗値測定の方法としては、この転
写ローラを感光体に片側５００ｇｆの力で圧接しなが
ら、印加電圧１０００Ｖを印加して普通紙を通紙し、こ
の時の転写電流を測定する。次に感光体をアルミ素管に
交換して、測定した転写電流値で１分間定電流制御を行
い、１分後の電圧値を測定する。得られた転写電流値と
電圧値を基に体積固有抵抗を計算する。これをＬＬ、Ｎ
Ｎ（２０℃、５０％；常温、常湿）およびＨＨの各環境
において行った。得られた結果を図４に記す。図４で
は、本発明による転写ローラは、１０⁸Ω・ｃｍ（ＮＮ
値）で約０．３桁で推移しているのに対し、第２被覆層
無しのものは、９．５×１０⁷Ω・ｃｍ（ＮＮ値）で約
１．５桁で推移している。この結果から、本発明による
第１被覆層の基材ゴムを用いることにより、従来の転写
ローラと比較して、格段の環境抵抗安定性が図れるとと
もに、第２被覆層を設けることにより、環境変動に対し
ても殆ど抵抗値変化の無い転写ローラが得られることが
明らかとなった。この抵抗値変化の少ない要因の一つと
して、チューブ被覆することにより、雰囲気中に第１被
覆層が露呈されることが無く、第１被覆層中の含水率に
変化が来さないため、抵抗値が変化しないと考えられ
る。

【００３３】（２）画像形成性能：前記と同様の画像形
成装置を用いて、ＬＬ、ＮＮ、ＨＨの各環境下にて、グ
レースケール、黒ベタおよび白ベタ画像を印刷したとこ
ろ、本発明による転写ローラを用いた場合は、それぞれ
各環境において良好な画像が得られたのに対し、第２被
覆層無しの転写ローラを用いた装置においては、ＬＬに
おいて、転写効率が低下して所望の濃度が得られなかっ
た。

【００３４】（３）印加電圧依存性：前記と同じ各々の
ローラに、ＮＮ条件において、０．２〜２．６ｋＶまで
０．２ｋＶ毎に印加電圧を変化させていき、その時流れ
る転写電流値の変化を測定した。その結果を図５に示
す。図５において、６００Ｖと１０００Ｖ印加時の体積
固有抵抗値を比較すると、本発明による転写ローラにお
いては１．１倍、第２被覆層無しにおいては２．２倍と
いう結果が得られた。一般に、転写電流の変化が少ない
ものほど、電気抵抗の印加電圧依存性が少ないといえる
が、本発明では、第２被覆層を設けることにより印加電
圧依存性が目標スペック範囲内となった。この電圧依存
性が少ない程、転写材の種類やサイズに影響されず、良
好な転写を行うことができるので好ましい。

【００３５】（４）連続通電における体積抵抗率：本発
明の転写ローラを画像形成装置に組み込んだ実験におい
て、画像形成装置の感光体をアルミニウム素管に変更
し、ＮＮ下において１０００Ｖの電圧を印加したまま１
５０時間連続して回転させた後、実施例１と同様の方法
により体積固有抵抗を測定した。その結果、連続通電前
後の比較において、抵抗上昇は１．２倍以内となった。

【００３６】（５）抵抗位置ばらつき：外径φ１８、長
さ２４５ｍｍの転写ローラを用いて、１０ｍｍ幅の銅テ
ープを等間隔に周方向で９０度毎に４点、長手方向で８
点、合計３２点設置し、印加電圧１０００Ｖで抵抗位置
ばらつきの測定を行った。その結果、抵抗値の最も高い
部分は抵抗値の最も低い部分の１．２倍であった。これ
を、第２被覆層の有無で比較すると、第２被覆層なしで
は約１．６倍であったのに対し、第２被覆層を有する本
発明ローラでは、１．２倍と位置ばらつきの低減が図ら
れた。

【００３７】（６）転写バイアス変化における転写効率
等：図６および図７は、本発明による転写ローラおよび
第２被覆層なしのローラの転写バイアス変化における転
写効率、文字抜けおよびトナー飛散の関係を示す図面で
あるが、本発明による転写ローラ（図６）においては、
第２被覆層なしの転写ローラ（図７）に比べ、転写バイ
アスの変化によらず安定した転写効率が得られるととも
に転写効率もアップしていることが判る。また、文字抜
け、トナー飛散の低減が図れることも明らかとなった。

【００３８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、第１被覆
層に有極性ゴムと無極性ゴムの混合体に抵抗調整のため
の導電剤を添加させた発泡体を基材ゴムとして、その上
に第２被覆層を設けることにより、中抵抗領域において
抵抗制御が可能で、部分的な抵抗ばらつきが小さく、し
かも各環境における抵抗値変動の少ないローラを高強
度、耐オゾン性の優れたローラを得ることができた。

【００３９】請求項２記載の発明によれば、前記第１被
覆層を形成する有極性ゴムと無極性ゴムの混合重量比率
（有極性ゴム：無極性ゴム）が、８０：２０〜２０：８
０の重量比で構成することにより、低硬度で耐オゾン性
に優れ、発泡倍率の均一な転写ローラに好適な弾性ゴム
を得ることができる。

【００４０】請求項３記載の発明によれば、前記第１被
覆層を形成する発泡弾性体のアスカーＣ硬度が１０°〜
７０°になるように発泡倍率を制御することにより、転
写ローラを感光体と対向して当接した際に形成されるニ
ップ幅が十分に確保でき、安定した転写画質が得られ、
安定した転写材の搬送が可能となる。

【００４１】請求項４記載の発明によれば、前記第２被
覆層を形成する可撓性の合成樹脂の厚さを３０μｍ〜２
５０μｍの間で使用することにより、成型時のしわや転
写時の異常放電等によるピンホールを防ぐことができる
とともに、ローラの適切な硬度及び体積固有抵抗、耐摩
耗強度を保つことができた。

【００４２】請求項５記載の発明によれば、前記第２被
覆層を形成する可撓性の合成樹脂の体積固有抵抗値ρ１
と前記第１被覆層を形成する発泡弾性体の体積固有抵抗
値ρ２の関係を、ρｌ＞ρ２とすることにより、ローラ
表層及びローラ長手方向への電荷移動速度を適性化およ
び安定した転写が行われる。

【００４３】請求項６記載の発明によれば、前記第１被
覆層を形成する基質として、ＮＢＲとＥＰＤＭを混合さ
せることにより、導電性、耐オゾン性が優れ、安定した
発泡倍率制御が可能な弾性ゴムを得ることができた。

【００４４】請求項７記載の発明によれば、前記第１被
覆層と前記第２被覆層で形成されたローラの体積固有抵
抗を１０⁶〜１０⁹Ω・ｃｍとすることにより、転写材の
種類を選ばず、全環境、連続通紙時に渡って良好な転写
性能を得ることができた。

【００４５】請求項８の構成による発明によれば、前記
第２被覆層にナイロン樹脂または、ナイロン樹脂に導電
性を付与したものを用いることにより、必要以上に体積
固有抵抗の上昇を招くことなく、耐磨耗性、トナー高離
型性を有したローラを得ることができた。

【００４６】請求項９の構成による発明によれば、前記
第２被覆層にポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、
または、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）に導電
性を付与したものを用いることにより、必要以上に体積
固有抵抗の上昇を招くことなく、耐摩耗性、トナー高離
型性を有したローラを得ることができた。

【００４７】請求項１０の構成による発明によれば、前
記第２被覆層に塩素化ポリエチレン樹脂、または、塩素
化ポリエチレン樹脂に導電性を付与したものを用いるこ
とにより、必要以上に体積固有抵抗の上昇を招くことな
く、耐摩耗性、トナー高離型性を有したローラを得るこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による転写ローラの断面概略図。

【図２】本発明の転写ローラが組み込まれた画像形成装
置の一実施例を示す図。

【図３】本発明の転写ローラの斜視概略図。

【図４】本発明および比較転写ローラの各環境における
体積固有抵抗値の変動を示すグラフ図面。

【図５】本発明および比較転写ローラによる印加電圧と
体積固有抵抗値、転写電流値の変化を示すグラフ図面。

【図６】本発明転写ローラによる転写効率、文字抜けお
よびトナー飛散の変化を示すグラフ図面。

【図７】比較転写ローラによる転写効率、文字抜けおよ
びトナー飛散の変化を示すグラフ図面。

【符号の説明】

１：芯金２：第１被覆層３：第２被覆層４：転写ローラ５：像担持体６：転写材７：電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者若原史郎大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者大西英樹大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者道正田洋大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内Ｆターム(参考） 2H032 AA05 3J103 AA02 AA14 AA32 AA51 BA31 BA41 FA06 FA07 FA14 FA18 GA02 GA52 GA74 HA03 HA04 HA05 HA11 HA12 HA16 HA18 HA20 HA22 HA31 HA32 HA37 HA52 HA53

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯金と、この芯金を被覆し、有極性ゴ
ム、無極性ゴム及び抵抗調整のための導電剤を主原料と
して混合することにより生成された発泡弾性体からなる
第１被覆層と、さらにその外表面を被覆する可撓性の合
成樹脂よりなる第２被覆層とを有することを特徴とする
ゴムローラー。
【請求項２】前記第１被覆層を形成する有極性ゴムと
無極性ゴムの混合重量比率（有極性ゴム：無極性ゴム）
が、８０：２０〜２０：８０の重量比で構成されている
ことを特徴とする請求項１記載のゴムローラー。
【請求項３】前記第１被覆層を形成する発泡弾性体の
アスカーＣ硬度が１０°〜７０°であることを特徴とす
る請求項１または２記載のゴムローラー。
【請求項４】前記第２被覆層を形成する可撓性の合成
樹脂の厚さが３０μｍ〜２５０μｍであることを特徴と
する請求項１記載のゴムローラー。
【請求項５】前記第２被覆層を形成する可撓性の合成
樹脂の体積固有抵抗値ρｌと前記第１被覆層を形成する
発泡弾性体の体積固有抵抗値ρ２の関係が、下式により
表されるものであることを特徴とする請求項１記載のゴ
ムローラー。 ρ１＞ρ２
【請求項６】前記第１被覆層を形成する基質として、
有極性ゴムのゴム基質がニトリル−ブタジエンゴム（Ｎ
ＢＲ）であり、無極性ゴムのゴム基質がエチレン−プロ
ピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）であることを特
徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のゴムロ
ーラー。
【請求項７】前記第１被覆層と前記第２被覆層で形成
されたローラの体積固有抵抗が１０⁶〜１０⁹Ω・ｃｍの
範囲であることを特徴とする請求項１記載のゴムローラ
ー。
【請求項８】前記第２被覆層がナイロン樹脂、また
は、ナイロン樹脂に導電性を付与したものからなること
を特徴とする請求項１、４または７記載のゴムローラ
ー。
【請求項９】前記第２被覆層がポリフッ化ビニリデン
樹脂（ＰＶＤＦ）、または、ポリフッ化ビニリデン樹脂
（ＰＶＤＦ）に導電性を付与したものからなることを特
徴とする請求項１、４または７記載のゴムローラー。
【請求項１０】前記第２被覆層が塩素化ポリエチレン
樹脂、または、塩素化ポリエチレン樹脂に導電性材料を
付与したものからなることを特徴とする請求項１、４ま
たは７記載のゴムローラー。