JP2865294B2 - Conductive roll - Google Patents
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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
れる導電性ロールに関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a conductive roll used for a developing roll of an electrophotographic copying machine.
従来から使用されている導電性ロールの中でも電子導
電性タイプのロール形成用の合成樹脂材料としては、２
種類のものがあげられる。一つは、合成樹脂材料として
導電性高分子材料を用いたもので、樹脂マトリツクス成
分自身が導電性を有するタイプのものである。しかし、
上記タイプは、耐久性等の信頼性に欠けるという問題を
有しており未だ汎用化されていないのが実情である。も
う一つのタイプは、絶縁性高分子材料を用いそのマトリ
ツクス成分中に、補強材としてのガラス繊維，アスベス
トとともに、導電剤粒子を分散させたものである。この
ような樹脂組成物を用いて、例えば現像ロールを形成す
る場合、現像ロールの体積固有抵抗（Rv）が均一でかつ
経時的に安定であることが要求される。これは、電子写
真複写機の複写機の高画質化，高機能化の要望に応える
ためである。この場合、上記体積固有抵抗の均一性を得
るため、上記樹脂組成物の各材料を所定粒度に揃え、か
つ充分に混合して均一に分散させる等の工夫がなされて
いる。Among the conductive rolls that have been used in the past, synthetic resin materials for forming electronic conductive type rolls include 2
There are different types. One is a type in which a conductive polymer material is used as a synthetic resin material, and the resin matrix component itself has conductivity. But,
The above type has a problem that it lacks reliability such as durability, and the fact is that it has not yet been widely used. The other type uses an insulating polymer material and disperses conductive agent particles in a matrix component thereof together with glass fiber and asbestos as a reinforcing material. When, for example, a developing roll is formed using such a resin composition, it is required that the volume resistivity (Rv) of the developing roll be uniform and stable over time. This is in order to meet the demand for higher image quality and higher function of the copying machine of the electrophotographic copying machine. In this case, in order to obtain the uniformity of the volume resistivity, various measures have been taken such that the materials of the resin composition are adjusted to a predetermined particle size, sufficiently mixed and uniformly dispersed.
しかしながら、前述の絶縁性高分子材料中にガラス繊
維およびアスベストが補強材として配合された樹脂組成
物は、原料の段階で各成分が均一分散されていても、成
形工程を経て硬化し成形品になると、その成形品（硬化
体）の体積固有抵抗（Rv）が時間の経過とともに初期設
定値からずれてしまうという大きな問題を有している。
また、上記体積固有抵抗のずれ度合いが成形品の部位に
よつて異なるため、体積固有抵抗に部分的なばらつきを
生じることも問題である。したがつて、このような樹脂
組成物を用いて導電性ロールを形成しても、その体積固
有抵抗が不均一かつ不確定となり、目的とする電気的特
性のものが得られない。However, the resin composition in which glass fiber and asbestos are compounded as a reinforcing material in the above-mentioned insulating polymer material is cured through a molding process to form a molded product even if the respective components are uniformly dispersed at the raw material stage. Then, there is a serious problem that the volume resistivity (Rv) of the molded product (cured body) deviates from the initial set value with the passage of time.
In addition, since the degree of deviation of the volume resistivity differs depending on the part of the molded product, there is a problem that a partial variation occurs in the volume resistivity. Therefore, even if a conductive roll is formed using such a resin composition, its volume resistivity is non-uniform and uncertain, and desired electrical characteristics cannot be obtained.
この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、
体積固有抵抗の均一性を備え、しかもその値が経時的に
変化することのない導電性ロールの提供をその目的とす
る。The present invention has been made in view of such circumstances,
An object of the present invention is to provide a conductive roll having a uniform volume resistivity and having a value which does not change with time.
上記の目的を達成するため、この発明の導電性ロール
は、円筒状スリーブの円筒表面を形成する導電性樹脂組
成物が、絶縁性高分子をマトリツクスとし、そのマトリ
ツクス中に、導電剤と下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分が組成
物全体中に下記の式（Ｉ）〜（IV）を満たすような割合
（重量％）で含有されているという構成をとる。In order to achieve the above object, the conductive roll of the present invention is characterized in that the conductive resin composition forming the cylindrical surface of the cylindrical sleeve uses an insulating polymer as a matrix, and in the matrix, a conductive agent and In the composition, the components (A) to (C) are contained in the entire composition at a ratio (% by weight) that satisfies the following formulas (I) to (IV).
（Ａ）直径ｄが、５μｍ≦ｄ≦100μｍで、長さｌが、1
mm≦ｌ≦12mmの繊維状補強材。(A) The diameter d is 5 μm ≦ d ≦ 100 μm and the length l is 1
Fibrous reinforcement with mm ≦ l ≦ 12mm.
（Ｂ）直径ｄが、0.1μｍ≦ｄ≦10μｍで、長さｌが、
0.5μｍ≦ｌ≦100μｍの繊維状補強材。(B) The diameter d is 0.1 μm ≦ d ≦ 10 μm and the length 1 is
0.5 μm ≦ l ≦ 100 μm fibrous reinforcing material.
（Ｃ）直径ｄが、0.01μｍ≦ｄ≦0.1μｍで、長さｌ
が、0.1μｍ≦ｌ≦100μｍの繊維状補強材。(C) The diameter d is 0.01 μm ≦ d ≦ 0.1 μm and the length l
Is a fibrous reinforcing material of 0.1 μm ≦ l ≦ 100 μm.
５≦Ａ≦45 …（Ｉ） ２≦Ｂ≦35 …（II） ０＜Ｃ≦15 …（III） 15≦Ａ＋Ｂ＋Ｃ≦55 …（IV） 〔作用〕 すなわち、本発明者らは、前記２種類の導電性ロール
形成用樹脂組成物の中から、耐久性等に優れているとい
う点から、絶縁性高分子マトリツクス中に導電剤粒子を
配合したものに着目した。そして、その硬化体につい
て、体積固有抵抗（Rv）の経時的変化ならびに部分的な
ばらつきの発生を防止する目的で研究を重ねる過程で、
上記体積固有抵抗の経時的変化等は、硬化体中に含まれ
るガラス繊維等の補強材が影響しているのではないかと
想起した。そして、使用する補強材を中心にさらに研究
を重ねた。その結果、補強材として寸法の異なる３種類
のものを使用し、その相互の使用割合を特定範囲内に限
定したものを使用すると、硬化体の体積固有抵抗（Rv）
の経時的変化ならびに部分的なばらつきが生じなくなる
ことを見いだしこの発明に到達した。5 ≦ A ≦ 45 (I) 2 ≦ B ≦ 35 (II) 0 <C ≦ 15 (III) 15 ≦ A + B + C ≦ 55 (IV) [Effects] Of the conductive roll-forming resin compositions described above, attention was paid to those obtained by blending conductive agent particles in an insulating polymer matrix from the viewpoint of excellent durability and the like. And, in the process of repeating research on the cured product for the purpose of preventing the time-dependent change of volume resistivity (Rv) and the occurrence of partial variation,
It was recalled that the temporal change of the volume resistivity may be affected by a reinforcing material such as glass fiber contained in the cured product. And further research was conducted mainly on the reinforcing materials used. As a result, when three types of reinforcing materials with different dimensions are used and their mutual usage is limited to a specific range, the volume resistivity (Rv) of the cured body
It has been found that the change with time and partial variation do not occur, and the present invention has been reached.
この発明の導電性ロールの円筒状スリーブは、絶縁性
高分子材料と、導電剤と、３種類の補強材、すなわち特
定の繊維状補強材（Ａ成分）と、Ａ成分より形状寸法の
小さい特定の繊維状補強材（Ｂ成分）と、Ｂ成分よりさ
らに形状寸法の小さい特定の繊維状補強材（Ｃ成分）と
を含む導電性樹脂組成物を用いて得られる。The cylindrical sleeve of the conductive roll according to the present invention includes an insulating polymer material, a conductive agent, and three types of reinforcing materials, that is, a specific fibrous reinforcing material (component A), and a specific shape having a smaller shape and size than the component A. And a specific fibrous reinforcing material (component (C)) having a smaller shape and size than the component (B).
上記絶縁性高分子材料としては、特に限定するもので
はない。例えば、フエノール樹脂，エポキシ樹脂，不飽
和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂、塩化ビニル樹脂
等の熱可塑性樹脂等の中から適宜選ぶことができる。特
に、体積固有抵抗および現像ロール等の強度の観点か
ら、フエノール樹脂を使用することが好結果をもたら
す。The insulating polymer material is not particularly limited. For example, it can be appropriately selected from thermosetting resins such as phenolic resin, epoxy resin and unsaturated polyester resin, and thermoplastic resins such as vinyl chloride resin. In particular, from the viewpoint of the volume resistivity and the strength of the developing roll and the like, the use of a phenol resin gives good results.
上記絶縁性高分子材料中に分散される導電剤として
は、特に限定するものではなく、例えばカーボン粉末，
グラフアイト粉末，チタンカーバイト粉末，金属粉末，
チタン酸カリウムウイスカー還元処理品，導電処理され
た酸化亜鉛粉末および三酸化アンチモンがトーピングさ
れた酸化スズ等があげられる。これらは、単独で用いて
もよいし併せて用いてもよい。このような導電剤粒子
は、粒径が0.01〜３μｍ程度の範囲内であることが効果
の点から好ましい。The conductive agent dispersed in the insulating polymer material is not particularly limited, and may be, for example, carbon powder,
Graphite powder, titanium carbide powder, metal powder,
Potassium titanate whisker-reduced products, conductively treated zinc oxide powder, tin oxide to which antimony trioxide is topped, and the like can be given. These may be used alone or in combination. Such conductive agent particles preferably have a particle size in the range of about 0.01 to 3 μm from the viewpoint of the effect.
上記絶縁性高分子材料と導電剤粒子の配合割合は、絶
縁性高分子材料100重量部に対して導電材粒子が20〜300
重量部の範囲内になるように設定するのが好ましい。The mixing ratio of the insulating polymer material and the conductive agent particles is such that the conductive material particles are 20 to 300 parts per 100 parts by weight of the insulating polymer material.
It is preferable to set so as to be within the range of parts by weight.
上記絶縁性高分子材料中に配合される３種類の補強材
のうち第１の繊維状補強材（Ａ成分）は、直径ｄが５≦
ｄ≦100μｍでかつ長さｌが１≦ｌ≦12mmの範囲内のも
のでなければならない。上記形状寸法を有するものであ
れば材質は特に限定するものではない。しかし、ガラス
繊維を使用することが好ましい。The first fibrous reinforcing material (component A) among the three types of reinforcing materials mixed in the insulating polymer material has a diameter d of 5 ≦.
d ≦ 100 μm and the length l must be in the range of 1 ≦ l ≦ 12 mm. The material is not particularly limited as long as it has the above-mentioned dimensions. However, it is preferred to use glass fibers.
また、上記Ａ成分とともに用いられる第２の繊維状補
強材（Ｂ成分）は、直径ｄが0.1≦ｄ≦10μｍでかつ長
さｌが0.5≦ｌ≦100μｍの範囲内のものでなければなら
ない。このような形状寸法を有するものであればあらゆ
るものが使用可能である。しかし、具体的には、チタン
酸カリウムウイスカー、炭化ケイ素ウイスカー、ならび
に上記形状寸法を有するところの、窒化ケイ素ウイスカ
ー，炭化ホウ素ウイスカー，アルミナウイスカー，酸化
ベリリウムウイスカー等があげられる。The second fibrous reinforcing material (component B) used together with the component A must have a diameter d in a range of 0.1 ≦ d ≦ 10 μm and a length l in a range of 0.5 ≦ l ≦ 100 μm. Any material having such a shape and size can be used. However, specific examples include potassium titanate whiskers, silicon carbide whiskers, and silicon nitride whiskers, boron carbide whiskers, alumina whiskers, and beryllium oxide whiskers having the above-mentioned shape and dimensions.
また、上記Ｂ成分よりもさらに形状寸法の小さい第３
の繊維状補強材（Ｃ成分）としては、直径ｄが0.01≦ｄ
≦0.1μｍでかつ長さｌが0.1≦ｌ≦100μｍの範囲内の
ものがあげられ、具体的には、アスベスト，セピオライ
ト，布チツプ，セルロース，木粉等があげられる。In addition, the third component having a smaller shape and size than the component B is used.
As the fibrous reinforcing material (component C), the diameter d is 0.01 ≦ d
≦ 0.1 μm and a length 1 in the range of 0.1 ≦ l ≦ 100 μm, and specific examples include asbestos, sepiolite, cloth chips, cellulose, and wood flour.
上記Ａ成分,B成分およびＣ成分の繊維状補強材は、そ
のまま用いてもよいが、これらの繊維状補強材が分散さ
れる絶縁性高分子材料に即した界面カツプリング剤等で
処理して用いるようにすると、一層効果的である。The fibrous reinforcing materials of the above components A, B and C may be used as they are, but they are used after being treated with an interfacial coupling agent or the like suitable for the insulating polymer material in which these fibrous reinforcing materials are dispersed. This is more effective.
上記Ａ成分,B成分およびＣ成分の、導電性樹脂組成物
における配合量（重量％）は、下記の式（Ｉ）〜（IV）
を満たすような範囲内に設定する必要がある。The amounts (% by weight) of the components A, B and C in the conductive resin composition are determined according to the following formulas (I) to (IV).
It is necessary to set within the range that satisfies.
５≦Ａ≦45 …（Ｉ） ２≦Ｂ≦35 …（II） ０＜Ｃ≦15 …（III） 15≦Ａ＋Ｂ＋Ｃ≦55 …（IV） この発明の導電性ロールは、上記各原料を用い、例え
ばつぎのようにして製造することができる。すなわち、
まず、高分子マトリツクスとなりうる熱硬化性樹脂，熱
可塑性樹脂材料中に上記導電剤粒子を配合し、さらに上
記,A成分,B成分およびＣ成分を上記の割合で配合し充分
混合して円筒状スリーブ形成用の導電性樹脂組成物を得
ることができる。そして、このようにして得られた導電
性樹脂組成物を押出成形，射出成形等して形成した円筒
品をスリーブとして用い、この発明の導電性ロールを得
ることができる。図面は、このようにして得られた導電
性ロールを利用した現像ロールを示す。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、上記導電性樹脂組成物を押し出し成形することによ
り形成されたスリーブ９を導電性接着剤層12を介して取
り付け構成されている。この現像ロール３においては、
スリーブ９が上記導電性樹脂組成物で形成されているた
め、電気特性（体積固有抵抗および表面抵抗）が均一
で、しかも経時的変化により上記特性が変動しない。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、上記導電性樹脂組成物の構成材料として、上記導
電剤粒子，上記Ａ成分,B成分およびＣ成分を用いた場合
には、例えば樹脂からなるマトリツクス中において、Ａ
成分（ガラス繊維等）と、それよりかなり形状寸法（直
径，長さ）の小さいＣ成分（アスベスト等）との間に、
両者の中間の形状寸法のＢ成分とが配合分散された構造
になるため、環境温度等が変化しても、マトリツクス中
において、上記Ａ成分,B成分およびＣ成分の移動が起こ
らなくなり、導電剤粒子の配列状態の変化が生じなくな
るからと考えられる。5 ≦ A ≦ 45 (I) 2 ≦ B ≦ 35 (II) 0 <C ≦ 15 (III) 15 ≦ A + B + C ≦ 55 (IV) The conductive roll of the present invention uses the above materials. For example, it can be manufactured as follows. That is,
First, the above-mentioned conductive agent particles are blended in a thermosetting resin or thermoplastic resin material which can be a polymer matrix, and the above-mentioned components A, B, and C are blended in the above proportions and mixed well to form a cylinder. A conductive resin composition for forming a sleeve can be obtained. The conductive roll of the present invention can be obtained by using a cylindrical product formed by extrusion molding, injection molding, or the like of the conductive resin composition thus obtained as a sleeve. The drawing shows a developing roll utilizing the conductive roll thus obtained. The developing roll 3 has a sleeve formed by providing a metal core cap 11 made of metal such as stainless steel or aluminum on the outer circumference of a metal end cap 10 and extruding the conductive resin composition on the outer circumference. 9 is attached via a conductive adhesive layer 12. In this developing roll 3,
Since the sleeve 9 is formed of the conductive resin composition, the electrical characteristics (volume specific resistance and surface resistance) are uniform, and the characteristics do not fluctuate with time. This is considered to be due to the following reasons. That is, when the conductive agent particles, the A component, the B component, and the C component are used as constituent materials of the conductive resin composition, for example, in a matrix made of a resin, A
Between a component (glass fiber, etc.) and a C component (asbestos, etc.) having a considerably smaller shape (diameter, length)
Since the component B has a structure in which the component B having an intermediate shape and size is mixed and dispersed, even if the environmental temperature or the like changes, the components A, B and C do not move in the matrix, and the conductive agent It is considered that the arrangement state of the particles does not change.
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。 Next, examples will be described together with comparative examples.
〔実施例１〜３、比較例〕 下記の第１表に示す原料を同表に示す割合で配合し、
混合，混練し冷却後粉砕して導電性樹脂組成物を得た。
この場合における繊維状補強材（Ａ）〜（Ｃ）成分の組
成物全体中における割合を第２表に示した。[Examples 1 to 3, Comparative Example] The raw materials shown in Table 1 below were blended at the ratio shown in the table,
After mixing, kneading, cooling and pulverizing, a conductive resin composition was obtained.
Table 2 shows the proportion of the fibrous reinforcing materials (A) to (C) in the whole composition in this case.
つぎに、上記組成物を用い、押出成形により円筒状ス
リーブをつくり、これを用いて図に示すような現像ロー
ルを製造した。この場合におけるスリーブリーブの電気
特性の均一性および経時的な体積固有抵抗（Rv）の変化
度合を調べた。この測定は、上記スリーブの中央部およ
び左右両端部の３個所について成形後１日目,10日目,20
日目,30日目のそれぞれ体積固有抵抗（Rv）を調べ、そ
の値を下記の第３表に記載している。 Next, a cylindrical sleeve was formed by extrusion molding using the above composition, and using this, a developing roll as shown in the figure was manufactured. In this case, the uniformity of the electrical characteristics of the sleeve leave and the degree of change in the volume resistivity (Rv) with time were examined. This measurement was performed on the first day, the tenth day,
The volume resistivity (Rv) on days 30 and 30 was examined, and the values are shown in Table 3 below.
上記の表から明らかなように、実施例品は体積固有抵
抗（Rv）がスリーブの各部分において１桁以内の変化の
範囲にとどまつているのに対し、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。また、経時的にも実施
例品は成形後30日経ても体積固有抵抗（Rv）の変化度合
が極めて小さいのに対し、比較例品は大きな変化値を示
している。 As is evident from the above table, the volume resistivity (Rv) of the example product stays within a range of less than one digit in each part of the sleeve, whereas the value of the comparative product varies by two digits. It can be seen that the example product is remarkably excellent in terms of the uniformity of the electrical characteristics. In addition, the degree of change in the volume resistivity (Rv) of the example product is very small even after 30 days from the molding, and the comparative example shows a large change value over time.
なお、上記の実施例品は、電子写真複写機の現像ロー
ルであるが、この発明の導電性ロールは上記のものに限
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。Note that the above-mentioned embodiment product is a developing roll of an electrophotographic copying machine, but the conductive roll of the present invention is not limited to the above-described one, and can be applied to, for example, a printer of a word processor.
〔発明の効果〕 以上のように、この発明の導電性ロールは、導電性ロ
ールを構成する円筒状スリーブが、絶縁性高分子材料中
に所定の形状寸法のＡ成分とＡ成分より形状寸法（直
径，長さ）の小さいＣ成分とその両者の中間の形状を有
するＢ成分とを特定の範囲内で含有させた樹脂硬化体で
形成されているため、円筒状スリーブの体積固有抵抗の
経時的変化ならびに部分的なばらつきが生じない。その
結果、高画質の複写像を形成することができ、また、電
子写真複写機の高機能化にも対応できるようになる。[Effects of the Invention] As described above, in the conductive roll of the present invention, the cylindrical sleeve constituting the conductive roll has a predetermined shape and size of the component A in the insulating polymer material and the shape and the size ( It is made of a cured resin containing a C component having a small diameter and a length) and a B component having an intermediate shape between the two components within a specific range. No change or partial variation occurs. As a result, a high-quality copy image can be formed, and the function of the electrophotographic copying machine can be improved.
図はこの発明の一実施例の縦断面図である。 ３……現像ロール、９……スリーブ、10……エンドキヤ
ツプFIG. 1 is a longitudinal sectional view of one embodiment of the present invention. 3 ... Developing roll, 9 ... Sleeve, 10 ... End cap
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 均 愛知県小牧市大字北外山字哥津3600 東 海ゴム工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−23171（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−171133（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−162630（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−188458（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−97356（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−278566（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G03G 15/08 501 B29C 67/14────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Hitoshi Yoshikawa Komaki City, Aichi Prefecture, Ogai Kita-gaiyama, Gezu 3600 Tokai Rubber Industries Co., Ltd. (56) References JP-A-61-23171 JP-A-60-171133 (JP, A) JP-A-60-162630 (JP, A) JP-A-60-188458 (JP, A) JP-A-61-97356 (JP, A) JP-A-61-278566 (JP) , A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G03G 15/08 501 B29C 67/14
Claims (1)
性樹脂組成物が、絶縁性高分子をマトリツクスとし、そ
のマトリツクス中に、導電剤と下記の（Ａ）〜（Ｃ）成
分が組成物全体中に下記の式（Ｉ）〜（IV）を満たすよ
うな割合（重量％）で含有されていることを特徴とする
導電性ロール。 （Ａ）直径ｄが、５μｍ≦ｄ≦100μｍで、長さｌが、1
mm≦ｌ≦12mmの繊維状補強材。 （Ｂ）直径ｄが、0.1μｍ≦ｄ≦10μｍで、長さｌが、
0.5μｍ≦ｌ≦100μｍの繊維状補強材。 （Ｃ）直径ｄが、0.01μｍ≦ｄ≦0.1μｍで、長さｌ
が、0.1μｍ≦ｌ≦100μｍの繊維状補強材。 ５≦Ａ≦45 …（Ｉ） ２≦Ｂ≦35 …（II） ０＜Ｃ≦15 …（III） 15≦Ａ＋Ｂ＋Ｃ≦55 …（IV）A conductive resin composition for forming a cylindrical surface of a cylindrical sleeve comprises an insulating polymer as a matrix, and the matrix comprises a conductive agent and the following components (A) to (C). A conductive roll characterized by being contained in a proportion (% by weight) satisfying the following formulas (I) to (IV) in the whole. (A) The diameter d is 5 μm ≦ d ≦ 100 μm and the length l is 1
Fibrous reinforcement with mm ≦ l ≦ 12mm. (B) The diameter d is 0.1 μm ≦ d ≦ 10 μm and the length 1 is
0.5 μm ≦ l ≦ 100 μm fibrous reinforcing material. (C) The diameter d is 0.01 μm ≦ d ≦ 0.1 μm and the length l
Is a fibrous reinforcing material of 0.1 μm ≦ l ≦ 100 μm. 5 ≦ A ≦ 45 (I) 2 ≦ B ≦ 35 (II) 0 <C ≦ 15 (III) 15 ≦ A + B + C ≦ 55 (IV)
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