JPH02198470A - 半導電性ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電子写真複写機等に用いられる半導電性ロ
ールに関するものである。

〔従来の技術〕

電子写真複写機の帯電ロールや現像ロール、あるいはフ
ィルム製造装置のフィルム搬送ロール等は、一般に、第
１図に示すように、軸体１の外周に半導電性高分子層２
が形成された単層構造か、あるいは第２図に示すように
、軸体１の外周にまず導電性の樹脂やゴムからなる導電
性弾性体層３が形成されその外側に半導電性高分子層２
が形成された２層構造をとる。

上記半導電性高分子層２を形成する半導電性高分子組成
物としては、従来から、一定の弾性を有するゴムや樹脂
をマトリックスとし、この中に、■カーボン、金属粉等
の導電性粒子を分散含有させたもの、■界面活性剤を主
成分とする帯電防止剤を練り込んだもの、■テトラブト
キシホスフェーＩ−（ＴＢＸＰ）等のような高誘電性の
液体を練り込んだもの等が知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記■の導電性粒子分散型の組成物は、温度。

湿度等の環境変化に対しては安定的であるが、マトリッ
クス中に分散された導電性粒子同士が接触して導電性を
発現するため、必ずしも均一な粒子間接触が得られず、
適正な電気抵抗レベルのものが得られにくいという難点
を有する。しかも、成形後に加圧を受けた場合にも粒子
間接触の程度が変化して電気抵抗が変化するため、使用
時に電気抵抗レベルが不安定になりやすいという問題も
ある。

また、■の帯防止剤練り込み型の組成物は、帯電防止剤
による電荷の流れが、系に存在する水分量によって左右
されるため、一定の水分存在下で低い電気抵抗値を得る
ことができず、しかも低湿度の環境下では抵抗値の上昇
が大きいという難点を有する。

さらに、■の高誘電性液体練り込み型の組成物も、上記
■の場合と同様、抵抗値が水分に左右されやすいという
難点を有するとともに、低い電気抵抗値を得ようとすれ
ば多量に上記液体を添加しなければならず、この液体が
組成物成形品の表面に移行して経時的に滲み出てくるた
め、組成物成形品と接触する対象物を汚染するという難
点を有する。

このように、従来の半導電性ロールは、半導電性高分子
層２を形成する半導電性高分子組成物の電気抵抗レベル
が不安定で、しかも、ものによっては導電性物質の滲み
出しによる表面汚染が問題となるため、充分な品質のも
のが得られてい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、湿
度や加圧等に左右されない安定した電気抵抗レベルを有
し、しかも導電性物質による表面汚染の心配のない半導
電性ロール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、この発明の半導電性ロール
は、軸体の外周に直接もしくは導電性弾性体層を介して
半導電性高分子層が形成されている半導電性ロールであ
って、上記半導電性高分子層が、繰り返し単位中にエー
テル結合を有する高分子化合物をマトリックスとし、こ
のマトリックス成分１００重量部に対し過塩素酸塩が０
．１〜５０重量部含有されている半導電性高分子組成物
によって形成されているという構成をとる。

〔作用〕

すなわち、本発明者らは、湿度等に左右されない安定し
た電気抵抗レベルを有する半導電性ロールを得るには、
半導電性高分子層において低湿下でも充分にイオン解離
がなされるような系をつくらなければならないと着想し
た。そして、このような系を実現するために、一連の研
究を重ねた結果、半導電性高分子層を形成する半導電性
高分子組成物として、繰り返し単位中にエーテル結合を
有する高分子化合物（ゴム、樹脂、これらの混合物を含
む）をマトリックスとし、このマトリックス中に過塩素
酸塩を特定量だけ配合したものを用いると、上記マトリ
ックス中のエーテル結合を構成する酸素原子の非共有電
子対（ローンペア）が過塩素酸塩に作用して、過塩素酸
塩をプラスの金属イオンとマイナスの過塩素酸イオンと
に解離させるためか、水分の介在なしに導電性のイオン
物質が形成されることを見いだし、この発明に到達した
。

つぎに、この発明の詳細な説明する。

この発明の半導電性ロールは、従来と同様、軸体１の外
周に直接半導電性高分子層２が形成された単層構造（第
１図参照）になっていても、軸体１の外周にまず導電性
弾性体層３が形成され、さらにその外側に半導電性高分
子層２が形成された２層構造（第２図参照）になってい
てもよい。

そして、上記いずれの構造をとるにしても、最外層であ
る半導電性高分子２が、下記に述べる特殊な組成物で成
形されている。すなわち、上記半導電性高分子層２を形
成する組成物は、繰り返し単位中にエーテル結合を有す
る高分子化合物をマトリックスとし、このマトリックス
中に過塩素酸塩が含有された特殊な組成物である。

上記繰り返し単位中にエーテル結合を有する高分子化合
物としては、ポリエチレンオキサイド。

ポリプロピオンオキサイド、エピクロルヒドリンゴム、
エビクロルヒドリンーエチレンオキザイド共重合ゴム、
ウレタン樹脂、ナイロン−ウレタン共重合樹脂等があげ
られ、これらは単独で用いても２種以上を併用してもよ
い。なお、これらのうち、特にナイロン−ウレタン共重
合樹脂（ナイロン／ウレタンが重量基準で９０／１０〜
５０１５０のもの）が好適である。

また、上記マトリックス中に含有させる過塩素酸塩とし
ては、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カリウム等があげ
られ、これらも単独で用いても２種以上を併用してもよ
い。これらの過塩素酸塩は下記の一般式で示される。

Ｍ−Ｃｊ２０４　　（Ｍは金属原子〕 この発明の半導電性ロールは、単層構造のもの（第１図
参照）として得る場合には、上記過塩素酸塩と前記マト
リックス成分である高分子化合物とを充分に練って得ら
れる混合物を、軸体１となる金属シャフト外周上に押し
出し成形もしくは金型成形することにより得られる。あ
るいは、上記高分子化合物と過塩素酸塩の共通溶媒に双
方を溶かしてデイツプ液を調製し、この液に軸体１を浸
漬して所定厚みの皮膜を形成させたのち溶媒を飛ばして
半導電性高分子層２を得るようにしてもよい。また、２
層構造のもの（第２図参照）として得る場合には、軸体
１の外周に、まずエチレンプロピレン−ジエンゴム（Ｅ
ＰＤＭ）’Ｊの’！＝　電性弾性体からなる導電性弾性
体層３を上記と同様の方法で形成する一方、この導電性
弾性体層３を溶かさずマトリックス成分と塩素酸塩とを
溶かすような共通溶媒に両者を溶かしてデイツプ液を調
製し、前記導電性弾性体層３が形成された軸体１を上記
デイツプ液に浸漬して導電性弾性体層３の外周面に所定
厚みの皮膜を形成させる。そして、この皮膜から溶媒を
飛ばずことにより半導電性高分子層２が得られる。さら
に、適宜の方法で半導電性高分子組成物をつくったのち
これを押し出し成形によって円筒状に成形し、この円筒
状体を、軸体１もしくは導電性弾性体層２付の軸体ｌの
外側に被せるようにしてもよい。

このようにして得られた半導電性ロールは、半導電性弾
性体層２において、過塩素酸塩の金属原子Ｍと、前記マ
トリックス成分のエーテル結合を構成する酸素原子とが
配位結合して下記のような錯イオンを形成しており、ロ
ール表面が半導電性を呈する。

〜０へ 〜０− このような錯イオンが形成されるのは、上記エーテル結
合を構成する酸素原子の非共有電子対（上記式参照）が
金属原子Ｍに作用すると考えられる。

このように、この発明の半導電性ロールは、半導電性弾
性体層において水分の介在なしにイオン解離が行われて
導電性が発現されるため、環境に左右されず非常に安定
な電気抵抗レベルを有する。特に、低湿環境下に置いて
も、電気抵抗値の上昇が少ない。また、錯イオンの形成
によって過塩素酸イオンおよび金属イオンがマトリック
ス成分中に分散した状態で固定されるため、イオン成分
の移行が生じず、ロール表面が汚染されるようなことが
ない。したがって、この半導電性ロールは、汚染されて
はいけないものを接触させるような部品、例えば電子写
真複写機の帯電ロール、トナー搬送ロール、転写ロール
等として用いるのに好適である。

なお、この発明において、過塩素酸塩は、前記マトリッ
クス成分１００重量部（以下「部」という）に対し０．
１〜６０部の範囲内で配合することが必要である。すな
わち、０．１部よりも少ないと実質的に抵抗低下に効果
がなくマトリックス成分と同等の抵抗となり、５０部を
超えると脆くなり耐久性に問題が生じるからである。

つぎに、実施例について、比較例と併せて説明する。

〔実施例１〜１０、比較例１〜７〕 下記の表に従い、各原料を下記の割合で配合し、各種の
半導電性高分子組成物を得た。そして、この組成物を押
し出し成形して、厚み０．５ｍｍ、外径１７胴のチュー
ブを作製した。ただし、組成物のマトリックスがゴムの
場合には、常法に従い加熱加硫を施した。一方、エチレ
ン−プロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）に導電性カーボ
ンブラック（商品名ケッチエンブラック酸Ｅ−Ｃ１日本
イー・シー社製）を配合した導電性ゴム組成物（硬度４
０°、体積固有抵抗１０３Ω−ｃｍ）を直径１０ｍｍの
金属シャフト外周上に押し出し成形し、加硫後研摩して
３ｒＭｒｌ厚の導電性弾性層を備えたロールを形成した
。そして、第３図に示すように、このロールの導電性弾
性層３の外周に、前記半導電性高分子組成物製チューブ
２ａを被せて半導電性高分子層２を形成し、第２図に示
すような構造のロールを得た。

上記ロールを用い、温度および湿度の異なる環境下に一
夜以上放置した場合の電気抵抗を測定した。また、ロー
ル内における電気抵抗のばらつきを評価するために、半
導電性高分子層２の外表面の５個所に銀ペーストで１０
ｍｍ四方の電極を描き（ガード電極付）、金属シャフト
４と上記電極との抵抗を測定した。さらに、下記の方法
に従って耐電圧性、汚染性および耐久性を調べた。

〈耐電圧性〉 金属ロール（外径３０ｍｍ）に上記ロールを一定荷重で
密着回転させ、上記ロールと金属ロール間に直流電圧を
印加し、火花放電の発生する電圧を８周べた。

〈汚染性〉 上記ロールを、市販の電子写真複写機の有機感光体に一
定荷重で押しつけ、３２°Ｃ×８５％Ｉ？Ｈの雰囲気下
に７２時間放置して感光体表面の状態を観察し、汚染の
有無を調べた。

〈耐久性〉 金属ロール（外径３０ｍｍ）に上記ロールを一定荷重で
押しつけ、６０ｒｐｍの回転数で１０万回の耐久試験を
行った。

これらの結果を下記の表に併せて示す。

（以下余白） 上記の結果から、実施測高はいずれも電気抵抗値が環境
に殆ど左右されないことがわかる。しかもロール内での
抵抗のばらつきが小さい。また、耐電圧性および汚染性
および耐久性のいずれの性能も良好である。

〔発明の効果］ 以上のように、この発明の半導電性ロールは、マトリッ
クス中で導電性物質（過塩素酸塩）が錯イオン化した状
態で分散された半導電性高分子層を備えているため、水
分の介在なしに導電性が付与されている。したがって、
この半導電性ロールは、環境の変化や加圧等に左右され
ない安定した電気抵抗レベルを示し、導電性物質の滲み
出しもなく、電子写真複写機の帯電ロール、現像ロール
、トナー搬送ロール、転写ロール等として用いた場合、
常時優れた画質の複写画像を得ることができる。しかも
、耐久性にも優れ寿命が長い。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導電性ロールの一般的な構成を示す縦断面図
、第２図は他の構成を示す縦断面図、第３図はこの発明
の実施測高の作製手順を示す斜視図である。 １・・・軸体　２・・・半導電性高分子層　３・・・導
電性弾性体層 特許出願人　東海ゴム工業株式会社 代理人　　弁理士　西　藤　征　彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸体の外周に直接もしくは導電性弾性体層を介し
   て半導電性高分子層が形成されている半導電性ロールで
   あつて、上記半導電性高分子層が、繰り返し単位中にエ
   ーテル結合を有する高分子化合物をマトリックスとし、
   このマトリックス成分１００重量部に対し過塩素酸塩が
   ０．１〜５０重量部含有されている半導電性高分子組成
   物によつて形成されていることを特徴とする半導電性ロ
   ール。