JP2657522B2 - 導電ロール用スリーブの製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電子写真複写機の現像ロール等に用いら
れる導電ロール用スリーブの製法に関するものである。

〔従来の技術〕

電子写真複写機における現像法としては、湿式法と乾
式法とがある。最近では、湿式法に比べて乾式法が定着
性の観点から主流を占めるようになつてきている。この
種の乾式法としては、第４図に示すような摩擦帯電法に
よるものが用いられている。すなわち、摩擦帯電法は、
図示のように、感光ドラム１の外周面を一様に帯電さ
せ、ついで被複写体の被複写像を介して外周面を露光す
ることにより上記外周面上に静電潜像を形成する。つぎ
に、摩擦ロール２と現像ロール３との間にトナー供給装
置４からトナーを供給し、上記ロール2,3の摩擦力によ
つてトナーを現像ロール３の外周面に帯電状態で付着さ
せ、これを層形成ブレード５で一様にならし感光ドラム
１の静電潜像に対して電気的吸引力で飛翔させ、静電潜
像にトナーを付着させてトナー像を形成し、これを複写
紙６に転写した後定着するという方法である。特に、ト
ナーを上記のように摩擦帯電によつて飛翔させる場合に
は、現像ロール３に対する電気的特性、特に体積固有抵
抗（Rv）が均一であることが要求される。これは、複写
像の高画質化の要望に応えるためである。すなわち、先
に述べた現像ロール３形成用の合成樹脂材料に使用され
るものとしては、成形によりRvの均一性を失わないもの
であることがあげられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の現像ロール形成用の合成樹脂材
料では、そのような要求特性に応えることができない。
すなわち、従来の現像ロール形成用の合成樹脂材料は、
高分子マトリツクス中にイオン性導電材粒子を分散した
タイプと高分子マトリツクス中にカーボン，金属粉末
（必要により繊維）等の導電材粒子を分散した分散タイ
プの２種類のものがある。前者の合成樹脂材料を用いて
得られた現像ロールでは、温度変化により体積固有抵抗
が変化してしまい複写機の画質が温度により左右される
という難点が生じる。他方、後者の合成樹脂材料を用い
て現像ロールを構成する場合には、上記のような体積固
有抵抗の温度依存性の問題は生じないものの、体積固有
抵抗を所定の値に制御することが困難となる。すなわ
ち、カーボン，金属粉末等の導電材粒子の充填状態によ
り微妙に体積固有抵抗がばらつくため、実際の製造工程
において、それらを制御して現像ロールを所定の体積固
有抵抗に設定することは極めて困難である。例えば、現
像ロール成形材料の段階で各原料が均一に混合されてい
ても成形時（例えば押出成形）に成形材料中の合成樹脂
成分だけが溶融しいわば他の成分原料と分離した状態で
流れてしまう。このような現象のため、カーボン，金属
粉末等の導電材粒子が偏在し、充填状態の変化による体
積固有抵抗の変動が大きくなる。導電材粒子の連鎖状態
等による体積固有抵抗の変動についてより詳しく説明す
ると、導電性スリーブの押出成形において、第５図に示
すように、合成樹脂材料Ｎを矢印Ｚの方向に押出成形す
る場合、合成樹脂材料Ｎには、周囲の金型から圧力Ｐが
図示のように（得られる導電性スリーブの厚み方向に）
かかる。この場合、第５図のＸ部分におけるように、合
成樹脂材料Ｎには押出成形時の圧力が加わり、矢印Ｅの
流れが生じ、それによつて導電材粒子Ｍは圧力Ｐ方向に
対して垂直に配列する。その結果、得られる導電性スリ
ーブでは、導電材粒子Ｍの列同士間に矢印Ｇで示す小間
隙が生じるため、Ｘ部では体積固有抵抗は大きくなる。
押出成形時に、合成樹脂材料Ｎに加わる押出圧力は、合
成樹脂分が先に溶融して流れることにより成形の各段階
で微妙に異なるため上記導電材粒子Ｍの配列も微妙に異
なるようになる。そのうえ、合成樹脂成分が上記のよう
に先に溶融して流れることによつて、導電材粒子そのも
のの分布量自体も成形の各段階で異なるようになる。し
たがつて、得られる導電ロール用スリーブでは、体積固
有抵抗が部分的に異なるようになり、全体的に均一な性
能のものが得られないのが実情である。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、
体積固有抵抗が全体に均一な現像ロールになしうる導電
ロール用スリーブの製法の提供をその目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、この発明の導電ロール用
スリーブの製法は、高分子材料中に導電材粒子が分散さ
れてなる高分子成形材料組成物（Ａ）と、この高分子成
形材料組成物（Ａ）とは導電材粒子の含有量が異なる高
分子成形材料組成物（Ｂ）とを準備し、両者を混合しな
がら成形して導電性ロール用スリーブを製造するという
構成をとる。

〔作用〕

すなわち、本発明者らは、前記従来の２種類の現像ロ
ール形成用の合成樹脂材料のうち、後者、すなわち、高
分子マトリツクス中にカーボン，金属粉末等の導電性粒
子を分散した合成樹脂材料を中心にその改良を進める過
程で、合成樹脂材料の組織自体よりもむしろ成形法が成
形品の体積固有抵抗のばらつきに大きな影響を及ぼすこ
とを突き止めた。そこで、さらにこの点を中心に研究を
重ねた結果、導電材粒子を所定量含有した高分子成形材
料組成物（Ａ）（以下「Ａ組成物」と称す）と、導電材
粒子の含有量がこのＡ組成物の含有量と異なる高分子成
形材料組成物（Ｂ）（以下「Ｂ組成物」と称す）とを用
意し成形機の原料投入口において、これら２種類の高分
子成形材料組成物を同時に投入し成形機内で混合し成形
すると、導電材粒子の連鎖状態や分布量の変動が小さく
なつて体積固有抵抗が全体に均一なスリーブが得られる
ようになることを見いだしこの発明に到達した。

この発明の導電性ロール用スリーブの製法に用いられ
るＡ組成物およびＢ組成物は、高分子材料と導電材粒子
とを用いて得られるものであり、互いに導電材粒子の含
有量が異なるものである。なお、上記Ｂ組成物は一種類
の組成物に限定するものではなく、Ａ組成物と半導電材
粒子の含有量が異なれば複数種類であつてもよい。

上記高分子材料としては、ポリエチレン樹脂（PE），
ポリプロピレン樹脂（PP），ポリスチレン樹脂（PS），
塩化ビニル樹脂（PVC）等の熱可塑剤樹脂、天然ゴム（N
R），アクリロニトリルブタジエンゴム（NBR），スチレ
ン−ブタジエンゴム（SBR），ブタジエンゴム（BR）等
のゴム材料、フエノール樹脂，アミノ樹脂，エポキシ樹
脂等の熱硬化性樹脂等があげられ単独でもしくは併せて
用いられる。なお、上記高分子材料としては、混合する
際の親和性の点からＡ組成物およびＢ組成物とも同種の
ものを用いることが好結果をもたらす。

上記導電材粒子としては、カーボン粉末，グラフアイ
ト粉末，チタンカーバイト粉末，金属粉末および金属酸
化物等の導電処理品があげられ、単独でもしくは併せて
使用される。なお、上記導電材粒子のＡ組成物およびＢ
組成物における含有量は、先に述べたように、Ａ組成物
およびＢ組成物のいずれか一方の含有量が他方に比べて
少なく設定される。

このような導電材粒子が含有されたＡ組成物およびＢ
組成物の体積固有抵抗は、例えば導電材粒子の含有量が
Ｂ組成物の方が少ないとすると、導電材粒子の含有量を
調節して上記A,B組成物の体積固有抵抗を10³＜Ａ＜Ｂ＜
10¹⁰Ω・cmの範囲内に設定するのが効果の点で好まし
い。また、上記のようなＡ組成物とＢ組成物は、下記に
示す割合（体積比）で混合するのが好適であり、 特に下記に示す割合で混合するのが好ましい。

すなわち、上記のような体積固有抵抗を有するように
導電材粒子の含有量を調節のなされたA,B両組成物を上
記式（Ｉ）の割合で混合するようにすると、好結果が得
られるようになるからである。

さらに、上記Ａ組成物およびＢ組成物としては、粒径
が20〜400メツシユの粉末状のもの用いるのが得られる
導電ロール用スリーブの電気特性の均一性等を得るため
に好ましい。特に好適なのは35〜150メツシユのもので
ある。なお、上記A,B両組成物とも、組成物全体の粒径
ならびに両組成物の粒径を揃えることにより体積固有抵
抗の一層均一な導電ロール用スリーブが得られるように
なる。

このようなＡ組成物およびＢ組成物を用いての導電ロ
ール用スリーブの製造は、例えばつぎのようにして行わ
れる。すなわち、高分子材料と導電材粒子を用い、乾式
法もしくは湿式法に従い導電材粒子の含有量が異なる２
種類の高分子成形材料組成物を作製する。つぎに、上記
２種類の高分子成形材料組成物を通常の押出成形機を用
い、原料を投入口から同時に上記の割合で投入し混合し
押出することにより行われる。

なお、成形方法としては、上記のような押出成形の他
に射出成形，圧縮成形等があげられる。

このようにして得られる導電ロール用スリーブは、導
電材粒子の含有量が、15〜30vcl％の範囲に設定される
のが好ましい。すなわち、15vcl％を下回ると、導電ロ
ール用スリーブの体積固有抵抗が導電ロール用スリーブ
としての適正な値を上回るようになり、逆に30vcl％を
上回ると上記値を下回るようになると同時に得られる導
電用ロールスリーブの物性が損なわれる傾向がみられる
からである。

このようにして得られる導電ロール用スリーブを用い
た現像ロール３を第１図に示す。図において、９は２種
類の高分子成形材料組成物の押出成形により形成された
スリーブ、10は金属製のエンドキヤツプである。この現
像ロール３においてはスリーブ９が上記２種類の高分子
成形材料組成物を混合しながら成形し形成されているた
め、電気特性（体積固有抵抗）の均一性が備わつてい
る。これは、つぎのような理由によるものと考えられ
る。すなわち、上記導電材粒子の含有量が異なる２種類
の高分子成形材料組成物を用いて混合しながら、例えば
押出成形により導電ロール用スリーブを作製する場合に
おいて、一方の組成物中の樹脂成分のみが溶融し先に流
れようとしても、他方の組成物は導電材粒子の含有量が
異なるためそのような現象が生じない。すなわち、第２
図は２種の成形材料のうちＡ組成物を斜線部分Ａで描き
Ｂ組成物をＢで示しているが、このように流れが生じて
も導電材粒子の流れによる配列はA,B各粒子内で行われ
るため、全体的に導電材粒子の列の配向間隔，分布状態
が均一になるためであると考えられる。

第３図は上記のような２種類の高分子成形材料組成物
を用いて得られたスリーブを組み込んだ現像ロール３の
他の例を示している。すなわち、この現像ロール３は、
金属製エンドキヤツプ10の外周にステンレス，アルミニ
ウム等の金属製の円筒状芯金11を設け、その外周に上記
スリーブ９を導電性接着層12を介して取り付けている。
この例においても上記スリーブ９は、第１図のスリーブ
と同様の構造になつており、電気特性が安定している。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例1,2、比較例〕 ２種類の高分子成形材料組成物を得るため、まず下記
の第１表に示す原料を同表に示す割合で配合しＡ組成物
材料およびＢ組成物材料を得た。なお、導電材Ｉとして
はカーボン粉末を用い、導電材IIとしてはチタン酸カリ
ウムウイスカーの還元処理品（デントールBK,大塚化学
社製）を用いた。

つぎに、上記のようにして得られたＡ組成物材料およ
びＢ組成物材料を用い、押出成形機に掛ける際、下記の
第２表に示す割合で混合し円筒状スリーブをつくつた。

つぎに、上記のようにして得られた円筒状スリーブを
用いて第３図に示すような現像ロールを製造し、この場
合におけるスリーブの電気特性の均一性を調べた。この
測定は上記スリーブの左右両端部およびその間の２点の
計４点（R₁,R₂,R₃,R₄）についてそれぞれ体積固有抵抗R
vを調べることにより行つた。その結果は下記の第３表
のとおりである。

上記の表から明らかなように、実施例品はRvのばらつ
きが、スリーブの各部分において0.5桁以内であるに対
し、比較例品は２桁も値がばらついており、電気特性の
均一性の点から実施例品が著しく優れていることがわか
る。

なお、上記の実施例では、得られた円筒状スリーブを
用いて電子写真複写機の現像ロールを製造しているが、
この発明は上記の現像ロールに限らず、例えばワードプ
ロセツサーのプリンター等にも応用可能である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明は、導電材粒子の含有量の異
なる２種類の高分子成形材料組成物を混合しながら成形
して導電用ロールスリーブを製造するため、電気特性の
均一性すなわち体積固有抵抗の変動幅の極めて小さい導
電用ロールスリーブを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法で得られたスリーブを組み込ん
だ現像ロールの縦断面図、第２図はそのスリーブ内にお
ける材料A,Bの分布態様の説明図、第３図はこの発明の
方法で得られたスリーブを組み込んだ他の現像ロールの
部分的断面図、第４図は従来の摩擦帯電法による現像説
明図、第５図は導電材粒子をマトリツクス中に分布させ
た従来例における導電材粒子の連鎖状態等の説明図であ
る。 ３……現像ロール、９……スリーブ、10……エンドキヤ
ツプ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高分子材料中に導電材粒子が分散されてな
   る高分子成形材料組成物（Ａ）と、この高分子成形材料
   組成物（Ａ）とは導電材粒子の含有量が異なる高分子成
   形材料組成物（Ｂ）とを準備し、両者を混合しながら成
   形して導電ロール用スリーブを製造することを特徴とす
   る導電ロール用スリーブの製法。