JP2001248630A - 半導電性ロール - Google Patents
半導電性ロールInfo
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Abstract
画像を得ることができる半導電性ロールを提供する。 【解決手段】軸体1と、この軸体1の外周面に形成され
る導電層2とを備えた半導電性ロールである。そして、
上記導電層2が、低抵抗ゴムを主成分とするムーニー粘
度(121℃)が27以下のゴム組成物を用いて形成さ
れたものであり、かつ、上記導電層2が下記の特性
(A)〜(C)を全て備えている。 (A)表面粗さ(Ra)が0.5μm以下。 (B)表面粗さ計で測定したうねりの幅が3mm未満
で、うねりの高さが4μm未満。 (C)電気抵抗むらが0.5桁以下。
Description
ビームプリンター(LBP)等の電子写真装置に用いら
れる現像ロール,帯電ロール等の半導電性ロールに関す
るものである。
られる現像ロール,帯電ロール等の半導電性ロールは、
感光体ドラムやブレード等に圧接した状態で使用され
る。このような状態で使用される半導電性ロールは、電
気抵抗むらが大きい場合には濃度むらが生じる。また、
寸法精度で振れが悪い場合、あるいは振れが良くても微
妙なうねりがある場合には濃度むらが生じる。特に、高
画質が必要とされるフルカラー機においては、ベースロ
ールの体積抵抗値が1×108 Ω・cm以上の高抵抗領
域になると、金型成形時の履歴による段差(うねり)に
より、ピッチ状の濃度むらが生じやすくなる。そのた
め、上記半導電性ロールには、ベースロールの圧縮永久
歪み特性に優れ、電気抵抗むらが小さく、成形性が良好
であることが要求され、特に4色を重ね合わせるフルカ
ラー機に用いる場合には、これらの要求はより一層高く
なる。
周面に導電層が形成されて構成されており、上記導電層
の形成材料としては、例えば、圧縮永久歪み特性に優
れ、成形性に優れた液状シリコーンゴムに、カーボンブ
ラック等の電子導電剤等を配合したものが用いられてい
る。そして、上記液状シリコーンゴムを用いた場合は、
ムーニー粘度が低いために型内への充填性が高く、研磨
レス(金型成形後に研磨等の後工程を行わないこと)で
も寸法精度が良好となる。
状シリコーンゴムを用いた場合は、カーボンブラック等
の流動性が良すぎるため、架橋時の熱等によりカーボン
ブラック等が移動して偏在し、電気抵抗むらが大きくな
るという難点がある。
もので、成形性に優れ、電気抵抗むらが小さく、良好な
画像を得ることができる半導電性ロールの提供をその目
的とする。
めに、本発明の半導電性ロールは、軸体と、この軸体の
外周面に形成される導電層とを備えた半導電性ロールで
あって、上記導電層が、低抵抗ゴムを主成分とするムー
ニー粘度(121℃)が27以下のゴム組成物を用いて
形成されたものであり、かつ、上記導電層が下記の特性
(A)〜(C)を全て備えているという構成をとる。 (A)表面粗さ(Ra)が0.5μm以下。 (B)表面粗さ計で測定したうねりの幅が3mm未満
で、うねりの高さが4μm未満。 (C)電気抵抗むらが0.5桁以下。
るべく、導電層の形成材料を中心に鋭意研究を重ねた。
そして、低抵抗ゴムを主成分とするムーニー粘度(12
1℃)が27以下のゴム組成物を用いて導電層を形成す
ると、研磨レスでもうねりが小さくなることを突き止め
た。しかし、高画質が必要とされるフルカラー機におい
ては、単にうねりを小さくするだけでは不充分で、表面
粗さ計で測定したうねりの幅を3mm未満で、うねりの
高さを4μm未満にする必要があることを突き止めた。
加えて、表面粗さ(Ra)を0.5μm以下にするとと
もに、電気抵抗むらを0.5桁以下にする必要があるこ
とも突き止めた。すなわち、低抵抗ゴムを主成分とする
ムーニー粘度(121℃)が27以下のゴム組成物を用
いて導電層を形成するとともに、導電層が上記特性の全
てを備えている場合に、研磨レスでも成形性に優れ、電
気抵抗むらが小さく、画像が良好な半導電性ロールが得
られることを見出し、本発明に到達した。
は、SRIS2304に記載の方法に準じて測定した導
電層の体積抵抗値が、1×102 〜1×108 Ω・cm
の範囲であることを意味する。
しく説明する。
に示すように、軸体1の外周面に沿って導電層2が形成
され、上記導電層2の外周面に中間層3が形成され、さ
らに上記中間層3の外周面に表層4が形成されて構成さ
れている。
例えば、金属製の中実体からなる芯金や、内部を中空に
くり抜いた金属製の円筒体等が用いられる。そして、そ
の材料としては、ステンレス、アルミニウム、鉄にメッ
キを施したもの等があげられる。なお、必要に応じて、
上記軸体1上に接着剤、プライマー等を塗布してもよ
く、また上記接着剤、プライマー等は必要に応じて導電
化してもよい。
ゴムを主成分とするゴム組成物が用いられる。
成分とする」とは、上記ゴム組成物が低抵抗ゴムのみか
らなる場合も含む趣旨である。
は、電気抵抗の低いゴム(電気抵抗が1×1012Ω・c
m以下のゴム)を意味し、前述のように、導電層2の体
積抵抗値を1×102 〜1×108 Ω・cmの範囲に調
整可能なゴムを意味する。
クリロニトリル−ブタジエンゴム(ニトリルゴム)(以
下「NBR」と略す)、液状NBR、NBRと液状NB
Rの混合ゴム、ヒドリンゴム(ECO,CO)、ウレタ
ンゴム、アクリルゴム、ポリエーテル系ゴム、クロロプ
レンゴム、水素添加NBR等があげられる。これらは単
独でもしくは2種以上併せて用いられる。そして、上記
NBRと液状NBRの混合ゴムを用いる場合、両者の混
合比(重量比)は、NBR/液状NBR=100/10
〜100/50の範囲に設定することが好ましい。
レン−ジエン共重合ゴム(EPDM)、スチレン−ブタ
ジエン共重合ゴム(SBR)等は、電気抵抗が高く、本
発明でいう低抵抗ゴムには含まれない。
には、上記低抵抗ゴムに加えて、架橋剤、架橋助剤、加
工助剤、軟化剤、可塑剤、導電剤、充填剤等を配合して
も差し支えない。
化物(パーオキサイド)等があげられる。上記過酸化物
としては、例えば、2,5−ジメチル−2,5−ter
t−ブチルパーオキシヘキサン、ジクミルパーオキサイ
ド(DCP)、1,1−ビス(tert−ブチルパーオ
キシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,3
−ビス(tert−ブチルパーオキシイソプロピル)ベ
ンゼン、ベンゾイルパーオキサイド、ジクメニルパーオ
キサイド、2,2−ジ(tert−ブチルパーオキシ)
ブタン等があげられる。
ルイソシアヌレート等があげられる。
ン酸,ステアリン酸ナトリウム等の高級脂肪酸塩、モン
タンワックス、低分子ポリエチレン等があげられる。
系オイル、ナフテン系オイル等のプロセスオイルがあげ
られる。また、上記可塑剤としては、例えば、アジピン
酸系化合物、フタル酸系化合物等があげられる。
成物のムーニー粘度(121℃)が所定の範囲になる量
に調整する必要がある。
ラック、グラファイト、チタン酸カリウム、酸化鉄、c
−TiO2 、c−ZnO、c−SnO2 、イオン導電剤
(第四級アンモニウム塩、ホウ酸塩、界面活性剤等)等
があげられる。なお、上記「c−」は、導電性を有する
という意味である。
ン、炭酸カルシウム、タルク、クレー、シリカ等があげ
られる。
とするゴム組成物は、そのムーニー粘度(121℃)が
27以下になるよう調整する必要があり、好ましくはム
ーニー粘度(121℃)が10〜20の範囲である。す
なわち、ムーニー粘度(121℃)が27を超えると、
ノズルにかかる圧力が大きくなるため注型が困難とな
り、導電層のうねりが大きくなるからである。
は、JIS K 6300に準じて測定した値をいう。
中間層3の形成材料としては、特に限定はなく、例え
ば、NBR、ポリウレタン系エラストマー、クロロプレ
ンゴム(CR)、天然ゴム、ブタジエンゴム(BR)、
ブチルゴム(IIR)、ヒドリンゴム(ECO,C
O)、ポリアミド等があげられる。なお、上記中間層3
形成材料には、必要に応じて、導電剤、架橋剤、架橋促
進剤等を配合することも可能である。
る表層4の形成材料としては、特に限定はなく、例え
ば、ポリウレタン系エラストマー、アクリルポリマー、
ポリアミド等があげられる。なお、上記表層4形成材料
には、必要に応じて、導電剤、硬化剤等を配合すること
も可能である。
のようにして作製することができる。すなわち、まず、
上記導電層2の形成材料である低抵抗ゴムと、架橋剤等
の他の成分を準備し、これらをロール,ニーダー等の混
練機を用いて混練してゴム組成物を調製する。つぎに、
下蓋を外嵌した円筒状金型を準備し、この中空部に軸体
1となる芯金をセットし、この軸体1と円筒状金型との
間に形成された空隙部に上記ゴム組成物を注型した後、
上蓋を外嵌する。そして、これらを所定の条件で加熱し
て架橋等の処理を施した後、脱型して、軸体1の外周面
に沿って導電層2が形成されてなるベースロールを作製
する。
ール等の混練機を用いて混練し、この混合物にメチルエ
チルケトン等の有機溶剤を加えて混合し、攪拌すること
により、中間層3形成材料(コーティング液)を調製す
る。そして、このコーティング液を上記導電層2の外周
面に塗布して中間層3を形成する。また、上記表層4形
成用の各成分を混練機を用いて混練し、この混合物に有
機溶剤を加えて混合し、攪拌することにより、表層4形
成材料(コーティング液)を調製する。そして、このコ
ーティング液を上記中間層3の外周面に塗布して表層4
を形成する。このようにして、導電層2の外周面に中間
層3が形成され、さらにその外周面に表層4が形成され
た3層構造の半導電性ロール(図1参照)を作製するこ
とができる。
特に制限するものではなく、従来公知のディッピング
法、スプレーコーティング法、ロールコート法等があげ
られる。
ロールは、導電層2が下記の特性(A)〜(C)を全て
備えていることが必要である。すなわち、上記特性
(A)〜(C)のうち、いずれか一つでも満足しない場
合には、表面粗さが大きく、電気抵抗むらが大きく、う
ねりが大きすぎるため、濃度むらが発生するからであ
る。
下。 (B)表面粗さ計で測定したうねりの幅が3mm未満
で、うねりの高さが4μm未満。 (C)電気抵抗むらが0.5桁以下。
IS B 0601に記載の方法に準じて測定したもの
である。また、上記特性(B)のうねりの幅および高さ
は、表面粗さ計(東京精密社製、サーフコム)を用いて
測定したものである。さらに、上記特性(C)の電気抵
抗むらは、図2に示すように、軸体22に所定の電圧を
印加し、ロール20の表面に針状のピン21を点接触さ
せて、50〜200箇所の電気抵抗を測定し、電気抵抗
のlog(最大値/最小値)より求めたものである。
好適であるが、必ずしも現像ロールに限定するものでは
なく、転写ロール、帯電ロール、除電ロール、定着ロー
ル等にも適用することができる。なお、本発明の半導電
性ロールは、3層構造に限定されるものではなく、適宜
の数の層が形成される。ただし、必ず導電層が上記特定
のゴム組成物によって形成されていなければならず、ま
た上記特性(A)〜(C)を全て備えている必要があ
る。
厚みは、ロールの用途に応じて適宜に決定される。例え
ば、現像ロールとして用いる場合、導電層の厚みは、
0.5〜10mmの範囲に設定するのが好ましく、特に
好ましくは3〜6mmである。また、中間層の厚みは、
通常、1〜90μmの範囲に設定され、好ましくは3〜
30μmであり、表層の厚みは、通常、3〜100μm
の範囲に設定され、好ましくは5〜50μmである。そ
して、表層を形成する場合は、塗膜抵抗を1×108 Ω
・cm以下にすると、ロール全体としての環境依存性を
1桁以内とすることができるため好ましい。
明する。
23)100重量部(以下「部」と略す)と、液状NB
R(日本ゼオン社製、ニポール1312)10部と、架
橋剤として2,5−ジメチル−2,5−tert−ブチ
ルパーオキシヘキサン8部と、架橋助剤としてトリアリ
ルイソシアヌレート3部と、導電剤(カーボンブラッ
ク)5部を準備し、これらを混練機(ニーダー)を用い
て混練してゴム組成物を調製した。そして、下蓋を外嵌
した円筒状金型の中空部に軸体となる芯金(直径10m
m、SUS304製)をセットし、この軸体と円筒状金
型との空隙部に上記ゴム組成物をリングゲートノズルを
用いて注型した後、上蓋を外嵌した。つぎに、これをオ
ーブンに入れて、160℃で1時間加熱して架橋を行っ
た後、脱型して、軸体の外周面に沿って導電層(厚み4
mm)が形成されてなるベースロールを作製した。
以外は、実施例1と同様にしてベースロールを作製し
た。
以外は、実施例1と同様にしてベースロールを作製し
た。
以外は、実施例1と同様にしてベースロールを作製し
た。
ーCG102)100部と、加工助剤(ステアリン酸)
1部と、架橋剤として2,5−ジメチル−2,5−te
rt−ブチルパーオキシヘキサン8部と、架橋助剤とし
てトリアリルイソシアヌレート3部と、イオン導電剤
(第四級アンモニウム塩)0.5部とからなるゴム組成
物を用いる以外は、実施例1と同様にしてベースロール
を作製した。
23)100部と、加工助剤(ステアリン酸)1部と、
架橋剤として2,5−ジメチル−2,5−tert−ブ
チルパーオキシヘキサン8部と、架橋助剤としてトリア
リルイソシアヌレート3部と、イオン導電剤(第四級ア
ンモニウム塩)0.5部とからなるゴム組成物を用いる
以外は、実施例1と同様にしてベースロールを作製し
た。
外は、実施例6と同様にしてベースロールを作製した。
製、X34−387 A/B)50部と、導電性シリコ
ーンゴム(信越化学工業社製、X34−424 A/
B)50部とからなるゴム組成物を用いる以外は、実施
例1と同様にしてベースロールを作製した。
1)100部と、加工助剤(ステアリン酸)1部と、架
橋剤として2,5−ジメチル−2,5−tert−ブチ
ルパーオキシヘキサン8部と、架橋助剤としてトリアリ
ルイソシアヌレート3部と、イオン導電剤(第四級アン
モニウム塩)0.5部とからなるゴム組成物を用いる以
外は、実施例1と同様にしてベースロールを作製した。
N)100部と、加工助剤(ステアリン酸)1部と、架
橋剤として2,5−ジメチル−2,5−tert−ブチ
ルパーオキシヘキサン8部と、架橋助剤としてトリアリ
ルイソシアヌレート3部と、イオン導電剤(第四級アン
モニウム塩)0.5部とからなるゴム組成物を用いる以
外は、実施例1と同様にしてベースロールを作製した。
較例品を用いて、下記の基準に従い、各特性の評価を行
った。これらの結果を、後記の表1および表2に併せて
示した。
準じて、ゴム組成物のムーニー粘度をムーニー粘度計を
用いて測定した。
22に電圧(250V)を印加し、ロール20の表面に
針状のピン21を点接触させて、50〜200箇所の電
気抵抗を測定し、電気抵抗のlog(最大値/最小値)
を求めた。そして、電気抵抗のlog(最大値/最小
値)の値が0.5桁以下のものを○、0.5桁を超える
ものを×として評価した。
に回転させ、レーザー測定器を用いてロールの3ケ所の
振れを、ロール両軸部を基準として測定した。そして、
最大値が0.06未満のものを○、0.06〜0.10
未満のものを△、0.10以上のものを×として評価し
た。
の方法に準じて、表面粗さ計(東京精密社製、サーフコ
ム)を用いて、触針08、カットオフ0.25cm、触
針スピード0.3mm/sの条件にて、表面粗さ(R
a)を測定した。
01に記載の方法に準じて、表面粗さ計(東京精密社
製、サーフコム)を用いて、触針08、カットオフWc
m、触針スピード0.3mm/sの条件で測定し、うね
りの幅と高さを求めた。
形成したロールをカートリッジに組み込み、35℃×8
5%の環境下で1週間放置した後、画出しを行い、画像
を目視で評価した。そして、画像に放置痕がないものを
○、画像に放置痕が多少あるものを△、画像に放置痕が
あるものを×として評価した。なお、表層はつぎのよう
にして形成した。すなわち、まず、ポリウレタン系エラ
ストマー(日本ポリウレタン工業社製、ニッポラン23
04)100部と、カーボンブラック20部と、硬化剤
(大日本インキ化学工業社製、バーノックD−750)
25部とを準備し、これらをサンドミルを用いて分散し
た後、有機溶剤(メチルエチルケトン)で希釈してコー
ティング液を調製した。ついで、このコーティング液を
ベースロールの表面に塗布し、乾燥して表層(厚み20
μm)を形成した。
のロールは、電気抵抗むらが小さく、うねりが小さいた
め、画像評価も良好で濃度むらが生じないことがわか
る。また、ゴム組成物のムーニー粘度が低いため、成形
性に優れている。
配合していないため、ムーニー粘度が高く、成形性に劣
ることがわかる。比較例2品は、シリコーンゴムを用い
ているため、電気抵抗むらが大きいことがわかる。比較
例3品は、EPDMを用いているため、電気抵抗むらが
大きく、ムーニー粘度が高く、成形性に劣ることがわか
る。比較例4品は、SBRを用いているため、電気抵抗
むらが大きく、画像特性に劣るとともに、ムーニー粘度
が高く、成形性に劣ることがわかる。
は、低抵抗ゴムを主成分とするムーニー粘度(121
℃)が27以下のゴム組成物を用いて導電層が形成され
ているとともに、上記導電層が上記特性(A)〜(C)
の全てを備えている。そのため、本発明の半導電性ロー
ルは、研磨レスでも成形性に優れ、電気抵抗むらが小さ
く、良好な画像を得ることができる。
ある。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 軸体と、この軸体の外周面に形成される
導電層とを備えた半導電性ロールであって、上記導電層
が、低抵抗ゴムを主成分とするムーニー粘度(121
℃)が27以下のゴム組成物を用いて形成されたもので
あり、かつ、上記導電層が下記の特性(A)〜(C)を
全て備えていることを特徴とする半導電性ロール。 (A)表面粗さ(Ra)が0.5μm以下。 (B)表面粗さ計で測定したうねりの幅が3mm未満
で、うねりの高さが4μm未満。 (C)電気抵抗むらが0.5桁以下。 - 【請求項2】 上記導電層の表面に表層が形成されてな
る請求項1記載の半導電性ロール。 - 【請求項3】 上記導電層と表層の間に中間層が形成さ
れてなる請求項2記載の半導電性ロール。
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