JP2964845B2

JP2964845B2 - 帯電ロール

Info

Publication number: JP2964845B2
Application number: JP18984893A
Authority: JP
Inventors: 賢一土屋; 栄治安井; 宏泰加藤
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1993-07-30
Filing date: 1993-07-30
Publication date: 1999-10-18
Anticipated expiration: 2014-10-18
Also published as: JPH0742728A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、電子写真方式の複写機やプリン
ターにおいて、帯電ロールとして用いられる導電性ロー
ルに関するものである。

【０００２】

【背景技術】電子写真方式の複写機やプリンターに用い
られる帯電ロール等の導電性ロールには、低硬度乃至は
柔軟性と導電性とが要求されている。そして、それらの
要求を満足するために、本発明者らは、先に、特願昭６
２−３０１１０７号（特開平１−１４２５６９号）、特
願平５−４９５５８号等において、所定の軸体（芯金）
の外周面上に低硬度の導電性弾性体層が所定厚さで設け
られると共に、該導電性弾性体層の外周面上に、薄肉の
抵抗調整層（誘電層）がコーティングされた構造の導電
性ロールを提案した。

【０００３】そして、そのような導電性弾性体層の形成
材料としては、従来から公知の、ＥＰＤＭ、ＳＢＲ、Ｎ
Ｒ等の弾性体材料に、導電性フィラーとしてカーボンブ
ラック、金属粉等の電子導電剤を配合して、体積抵抗率
を１０³Ωcm以下に調整すると共に、更にプロセスオイ
ル、液状ポリマー等の軟化剤を多量に配合して、硬度を
３０°（Ｈｓ：ＪＩＳＡ）程度にまで低く調整した材
料が用いられ、それによって、導電性ロールに、低硬度
乃至は柔軟性と導電性とが付与せしめられている。ま
た、前記抵抗調整層の形成材料としては、エピクロルヒ
ドリンゴム等にイオン導電剤や帯電防止剤等を配合し
て、体積抵抗率を１０⁷Ωcm程度に調整した材料が用い
られ、それによって、導電性ロールの電気抵抗を制御
し、耐電圧性（耐リーク性）を高めるようになってい
る。

【０００４】しかしながら、上述の如き導電性ロールで
は、導電性弾性体層からオイル等の軟化剤がブリードし
たり、抵抗調整層から加硫促進剤、帯電防止剤等が抜け
出て、ブルーム（粉吹き）現象が発生したりし易いとい
う問題があり、長期使用が困難であった。また、抵抗調
整層のタックが大きいために、ロール表面にトナーや紙
粉等が付着して、画像への悪影響を生じ、或いは導電性
ロールが感光体に固着するといった不具合を有してい
た。更に、上述の如き導電性ロールは、吸湿によって、
高温高湿下で抵抗が下がる問題を内在しており、電気抵
抗の環境依存性が大きいという問題をも有していた。

【０００５】このため、かかる導電性ロールにおいて、
導電性弾性体層と抵抗調整層との間に軟化剤移行防止層
を設けたり、抵抗調整層の外周面上に保護層を設けたり
する構成が採用されてきている。例えば、軟化剤移行防
止層は、ナイロン等の合成樹脂材料にカーボンブラック
が配合されて、体積抵抗率が１０²Ωcm程度に調整され
た材料にて形成され、前記導電性弾性体層からの軟化剤
の移行を防止するバリア効果を発揮すると共に、抵抗の
均一化を図るようになっている。また、保護層は、ナイ
ロン等の合成樹脂材料に酸化アンチモン・酸化スズ固溶
体の電子導電粒子が配合されて、体積抵抗率が１０⁷Ω
cm程度に調整された材料にて形成され、感光体に対する
固着を防止するようになっている。

【０００６】そして、例えば、帯電ロールでは、直径：
６mm程度の軸体の外周面上に、導電性弾性体層が３mm程
度の厚さで形成され、該導電性弾性体層の外周面上に、
軟化剤移行防止層、抵抗調整層及び保護層が、それぞ
れ、１０μｍ程度、１６０μｍ程度、１０μｍ程度の厚
さで、順次積層されて、形成されるのである。

【０００７】しかしながら、そのようにして軟化剤移行
防止層を設けても、導電性弾性体層からのオイル等のブ
リードを完全には防止することができず、また保護層を
設けても、抵抗調整層からの加硫促進剤、帯電防止剤等
のブルームの防止には大きな効果がなく、ブリード、ブ
ルームの問題は未だ充分に解決されていないのが、現状
である。また、保護層を形成するナイロン系の材料は、
抵抗調整層を形成するエピクロルヒドリンゴム等よりは
タックが小さく、トナー、紙粉の付着防止及び導電性ロ
ールの感光体に対する固着防止に関して、ある程度の効
果を発揮するが、今一つ充分な効果が得られず、一層の
改善が望まれている。そして、吸湿防止の点からも、ナ
イロン系の材料は好適とは言いがたく、電気抵抗の環境
依存性も充分に改善されていなかった。

【０００８】

【解決課題】本発明は、上述の如き事情を背景として為
されたものであって、その解決課題とするところは、帯
電ロールとして用いられる導電性ロールにおいて、ロー
ル内部からのブリード及びブルームを防止すると共に、
トナー、紙粉の付着及び導電性ロールの感光体に対する
固着を防止し、更には電気抵抗の環境依存性を改善する
ことにある。

【０００９】

【解決手段】そして、この課題を解決するために、本発
明にあっては、軸体の外周面上に、軟化剤を含有せしめ
た所定の導電性弾性体層が設けられ、更に該導電性弾性
体層の外周面上に、抵抗調整層が設けられている帯電ロ
ールにおいて、該抵抗調整層の外周面上に、フッ素系樹
脂に導電性フィラーが所定の割合で配合されてなる導電
性材料からなる保護層を形成せしめたことを特徴とする
帯電ロールを、その要旨とするものである。

【００１０】また、本発明において、有利には、前記保
護層を形成する導電性材料に、帯電防止剤が配合される
こととなる。更に、本発明においては、必要に応じて、
前記導電性弾性体層と前記抵抗調整層との間に、軟化剤
移行防止層が設けられることとなる。

【００１１】

【作用・効果】要するに、本発明に係る導電性ロール
は、所定の軸体上に、導電性弾性体層−抵抗調整層−保
護層が順次設けられた構成を有していることから、導電
性弾性体層によって低硬度乃至は柔軟性と良好な導電性
とが付与されており、且つ抵抗調整層によって、優れた
耐電圧性（耐リーク性）を備えている。

【００１２】そして、かかる保護層が、フッ素系樹脂と
導電性フィラーとを組み合わせた導電性材料にて形成せ
しめられていることにより、フッ素系樹脂の疎水性に基
づいて、ロール内部からオイル等の軟化剤及び加硫促進
剤、帯電防止剤等が抜け出し難くなり、ブリード及びブ
ルームの問題が極めて効果的に改善され得るのである。
また、フッ素系樹脂が疎水性であることから、導電性ロ
ールが吸湿し難くなり、高温・高湿下での電気抵抗の低
下が防止されて、電気抵抗の環境依存性が効果的に改善
され得る。更には、フッ素系樹脂はタックが小さく、離
型性に優れるため、トナーや紙粉の付着が少なくなると
共に、導電性ロールの感光体に対する固着が良好に防止
され得るのである。

【００１３】しかも、かかる導電性ロールでは、保護層
が抵抗調整層の外周面上に設けられていることから、保
護層が導電性フィラーとしてカーボンブラック等の電子
導電剤を含む場合においても、抵抗調整層の優れた耐電
圧性により、良好な耐電圧性が維持され得るのである。

【００１４】また、保護層を形成する導電性材料に帯電
防止剤が配合される場合には、導電性ロールにおける電
気抵抗のバラツキを効果的に抑制することができる利点
がある。更に、導電性弾性体層と抵抗調整層との間に、
軟化剤移行防止層が設けられる場合には、導電性弾性体
層からのオイル等の軟化剤のブリードをより効果的に防
止することができるのである。

【００１５】

【具体的構成】ところで、図１には、本発明に係る導電
性ロールの一例が示されている。そこにおいて、１０は
軸体（芯金）であり、１２は導電性弾性体層であり、１
６は抵抗調整層、１８は保護層である。

【００１６】より具体的に、前記導電性弾性体層１２
は、従来から用いられている材料にて形成される。例え
ば、ＥＰＤＭ、ＳＢＲ、ＮＲ等の弾性体材料に、導電性
フィラーとしてカーボンブラック、金属粉等の電子導電
剤が配合されて、体積抵抗率が１０³Ωcm以下に調整さ
れると共に、プロセスオイル、液状ポリマー等の軟化剤
が多量に配合されて、硬度が３０°（Ｈｓ：ＪＩＳ
Ａ）程度にまで低く調整された材料が用いられる。それ
によって、導電性ロールに低硬度乃至は柔軟性と導電性
とを付与せしめることができる。

【００１７】また、前記抵抗調整層１６も、従来から用
いられている材料にて形成される。例えば、エピクロル
ヒドリン−エチレンオキサイド共重合体等に、イオン導
電剤や帯電防止剤等が配合されて、体積抵抗率が１０⁷
Ωcm程度に調整された材料が使用される。更に、通常、
かかる材料は、所定の溶剤に溶解されて、コーティング
液として調製される。このような材料を用いることによ
り、導電性ロールの電気抵抗を制御して、耐電圧性（耐
リーク性）を高めることができる。

【００１８】そして、前記保護層１８の形成材料として
は、フッ素系樹脂に導電性フィラーが所定の割合で配合
された導電性材料が用いられるのである。例えば、フッ
素系樹脂としては、溶剤可溶性のフッ化ビニリデン−四
フッ化エチレン共重合体〔Ｐｏｌｙ（ＶｄＦ−ＴＦ
Ｅ）〕、フッ化ビニリデン重合体（ＰＶｄＦ）、フッ化
ビニリデン−四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共
重合体〔Ｐｏｌｙ（ＶｄＦ−ＴＦＥ−ＨＦＰ）〕等が好
適に使用されることとなる。

【００１９】一方、導電性フィラーとしては、カーボン
ブラック、金属粉等の電子導電剤を始として、公知の各
種のものが使用され得るが、好ましくは、マグネタイト
等の酸化鉄系フィラーまたはチタンブラック等の酸化チ
タン系フィラーが用いられることとなる。何故なら、そ
れらの導電性フィラーは、カーボンブラック、グラファ
イト等に比して、体積抵抗率が高く、導電性が比較的低
いものであることから、導電性材料の体積抵抗率を制御
し易いといった利点を有しており、また、分散性に優れ
るものであることから、均一な導電性材料を得ることが
できる利点を有しており、以てかかる導電性フィラーを
配合した導電性材料を用いて、保護層を形成する場合に
は、導電性ロールの電気抵抗のバラツキを効果的に低減
させることができるからである。

【００２０】そして、前記フッ素系樹脂に対して、かか
る導電性フィラーを所定の割合で配合することによっ
て、保護層形成用の導電性材料が得られるのである。な
お、フッ素系樹脂に対する導電性フィラーの配合量は、
導電性材料の体積抵抗率が１０ ⁷〜１０¹⁰Ωcm程度に調
整されるように、適宜に決定されることとなり、使用す
る導電性フィラーの体積抵抗率にもよるが、通常、３〜
２０容量％程度の割合で配合されることとなる。また、
通常、導電性材料は、メチルエチルケトンやアセトン等
の所定の溶剤に溶かされて、コーティング液として調製
されることとなる。

【００２１】さらに、本発明においては、必要に応じ
て、導電性材料に帯電防止剤が配合されることとなり、
それによって、導電性ロールにおける電気抵抗のバラツ
キが効果的に低減されるのである。具体的には、テトラ
アルキルアンモニウム塩、リン酸エステル、脂肪族アル
コールサルフェート塩、脂肪族多価アルコール、ＢＮ錯
体等が使用される。また、その配合量は、通常、樹脂１
００重量部に対して０．１〜５重量部程度とされる。

【００２２】そして、図１の如き導電性ロールを作製す
るには、上述した各形成材料を用いて、先ず、金型成形
等の公知の成形手法によって、軸体１０の外周面上に導
電性弾性体層１２を成形し、その後、該導電性弾性体層
１２の外周面上に、ディッピング等の公知のコーティン
グ手法により、抵抗調整層１６、保護層１８を順次積層
形成することとなり、以て目的とする導電性ロールが得
られるのである。

【００２３】なお、かかる導電性ロールの各層の厚み
は、導電性ロールの用途により、適宜に決定されるとこ
ろであるが、通常、導電性弾性体層１２は２〜１０mm程
度の厚さで形成される。また、抵抗調整層１６は５０〜
３００μｍ程度の厚さで、更に保護層１８は３〜５０μ
ｍ程度の厚さで、形成されることとなる。そして、例え
ば、帯電ロールとして具体化する場合には、導電性弾性
体層１２は３mm程度の厚さで、抵抗調整層１６は１６０
μｍ程度の厚さで、保護層１８は１０μｍ程度の厚さで
形成される。

【００２４】このような構成を有する導電性ロールにあ
っては、軸体１０上に、導電性弾性体層１２−抵抗調整
層１６−保護層１８が順次設けられた構成により、導電
性弾性体層にて低硬度乃至は柔軟性と良好な導電性とが
付与されており、且つ抵抗調整層１６にて優れた耐電圧
性（耐リーク性）を備えているのである。そして、保護
層１８がフッ素系樹脂をベース樹脂とすることから、ロ
ール内部から軟化剤及びフィラーが通過し難くなり、ブ
リード及びブルームの問題が極めて効果的に改善され
る。また、吸湿も少なくなり、電気抵抗の環境依存性を
効果的に改善することができる。更には、フッ素系樹脂
はタックが小さく、離型性に優れるため、トナーや紙粉
の付着が少なくなると共に、導電性ロールの感光体に対
する固着が良好に防止されることとなるのである。そし
て、該保護層１８が抵抗調整層１６の外周面上に設けら
れていることによって、導電性ロールの耐電圧性が良好
に維持されているのである。

【００２５】また、図２には、図１の導電性ロールにお
いて、導電性弾性体層１２と抵抗調整層１６との間に、
軟化剤移行防止層１４が設けられた具体例が示されてい
る。この軟化剤移行防止層１４の形成材料には、従来と
同様のものが使用され、例えば、Ｎ−メトキシメチル化
ナイロン等のナイロン系の材料にカーボンブラックや金
属粉等の電子導電剤が配合されて、その体積抵抗率が１
０²Ωcm程度に調整された材料が使用される。また、軟
化剤移行防止層１４の厚さは、通常、３〜２０μｍ程度
とされ、例えば、帯電ロールでは、１０μｍ程度の厚さ
で形成されることとなる。

【００２６】このような構成を有する導電性ロールにあ
っても、上述の効果が悉く得られるのであり、更に、軟
化剤移行防止層１４の存在によって、導電性弾性体層１
２からのオイル等の軟化剤のブリードを、より効果的に
防止することができるのである。

【００２７】

【実施例】以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本
発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明
が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも
受けるものでないことは、言うまでもないところであ
る。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更に
は上記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しな
い限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々なる変
更、修正、改良等を加え得るものであることが、理解さ
れるべきである。

【００２８】実施例１〜４および比較例先ず、下記の配合に従って、導電性弾性体層形成材料、
軟化剤移行防止層形成材料、抵抗調整層形成材料を調製
した。また、軟化剤移行防止層形成材料、抵抗調整層形
成材料については、メチルエチルケトンに溶解して、そ
れぞれ、所定粘度のコーティング液に調製した。

【００２９】導電性弾性体層形成材料の配合組成ポリノルボルネン１００重量部ケッチェンブラック５０重量部ナフテン系オイル４００重量部

【００３０】軟化剤移行防止層形成材料の配合組成Ｎ−メトキシメチル化ナイロン１００重量部カーボンブラック１５重量部

【００３１】抵抗調整層形成材料の配合組成エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体１００重量部 N(CH₃)₄ClO₄（テトラメチルアンモニウム過塩素酸）２．５重量部

【００３２】そして、上記の各形成材料を用いて、先
ず、金型成形により、芯金（直径：８mm）の外周面上に
４mm厚さの導電性弾性体層を形成した後、ディッピング
手法により、厚さ５μｍの軟化剤移行防止層を形成し、
更に厚さ１６０μｍの抵抗調整層を形成して、供試ロー
ルを作製した。

【００３３】次いで、フッ化ビニリデン−四フッ化エチ
レン共重合体の１００重量部に対して、それぞれ、下記
表１に示される割合で導電性酸化チタンを配合した後、
メチルエチルケトンに溶解して、保護層形成用の４種類
のコーティング液を調製した。また、比較例として、Ｎ
−メトキシメチル化ナイロンの１００重量部に、カーボ
ンブラックを８重量部配合した後、メチルエチルケトン
に溶解して、保護層形成用のコーティング液を調製し
た。そして、各々のコーティング液を用いて、前記供試
ロールの外周面上（抵抗調整層の外周面上）に、厚さ３
０μｍの保護層を形成し、目的とする導電性ロールを得
た。

【００３４】かくして得られた各導電性ロールについ
て、（Ａ）１５℃×１０％ＲＨ、（Ｂ）２３℃×５３％
ＲＨ、（Ｃ）３３℃×８５％ＲＨの各環境下で電気抵抗
を測定した後、 log〔（Ａの電気抵抗値）／（Ｃの電気
抵抗値）〕を算出し、環境依存性を調べた。また、各導
電性ロールを実機に取り付けて、１万枚のコピーを取っ
た後、ロール表面へのトナー及び紙粉の付着状態を調
べ、１万枚コピーでも良好の場合に○、５千枚コピーま
で良好の場合に△と評価した。更に、各導電性ロールを
４０℃×９５％ＲＨの環境下に１週間放置して、ブリー
ド及びブルームの状態を調べ、ブリード、ブルームもな
く、画像に影響ない場合に○、ブリード、ブルームはあ
るが、画像に影響ない場合に△と評価した。そして、そ
れらの結果を、下記表１に併せて示した。

【００３５】

【表１】

【００３６】かかる表１の結果より明らかなように、実
施例１〜４の導電性ロールにあっては、使用環境が変化
しても電気抵抗が安定して維持され、性能が安定してい
る。また、トナー・紙粉の付着が防止され、ブリード及
びブルームの発生も良好に防止されている。これに対し
て、比較例の導電性ロールでは、使用環境の変化によっ
て電気抵抗が大きく変化しており、環境依存性が高い。
また、ロール表面にトナー・紙粉が付着するため、画像
への悪影響が問題となり、更にブリード及びブルームが
発生するため、長期使用が困難となる問題を有してい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う導電性ロールの一例を示す横断面
図である。

【図２】本発明に従う導電性ロールの異なる例を示す横
断面図である。

【符号の説明】

１０軸体１２導電性弾性体層１４軟化剤移行防止層１６抵抗調整層１８保護層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−311867（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−283373（ＪＰ，Ａ) 特開平３−239276（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16C 13/00 B32B 15/08 G03G 15/02 101

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】軸体の外周面上に、軟化剤を含有せしめ
た所定の導電性弾性体層が設けられ、更に該導電性弾性
体層の外周面上に、抵抗調整層が設けられている帯電ロ
ールにおいて、該抵抗調整層の外周面上に、フッ素系樹脂に導電性フィ
ラーが所定の割合で配合されてなる導電性材料からなる
保護層を形成せしめたことを特徴とする帯電ロール。
【請求項２】前記保護層を形成する導電性材料に、帯
電防止剤が配合されている請求項１に記載の帯電ロー
ル。
【請求項３】前記導電性弾性体層と前記抵抗調整層と
の間に、軟化剤移行防止層が設けられている請求項１又
は２に記載の帯電ロール。