JPH02311867A - 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］ 電子写真複写機は、感光ドラムの表面に原稿像を静電潜
像として形成し、これにトナーを付着させてトナー像を
形成し、このトナー像を複写紙に転写することにより複
写を行うものである。この場合、感光ドラム表面に対し
て静電潜像を形成させるには、あらかじめ感光ドラム表
面を帯電させ、その帯電部分に対して原稿像を光学系を
介して投射し、光の通った部分の帯電を消すことにより
静電潜像をつくるということが行われている。上記、静
電潜像の形成に先立って感光ドラム表面を帯電させる方
式として、従来からコロナ放電方式または接触帯電方式
がある。コロナ放電方式は、感光ドラム表面に対してコ
ロナ放電器からコロナ放電を施し帯電処理するものであ
る。この方式は、一般に５〜ｌ０ＫＶという高圧電源を
使用するため、万全な安全策をとる必要があるうえ、放
電に伴い有害なオゾンを発生するという難点がある、こ
のため、最近では導電性ロールを感光ドラム表面に摺擦
させて感光ドラム表面を帯電させる接触帯電方式が注目
されている。

このような接触帯電方式を応用した電子写真複写機は第
３図のように構成され、つぎのようにして複写を行う。

すなわち、軸１ａを中心に矢印方向に回転する感光ドラ
ム１の外周面に導電性ロールからなる帯電ロール２を上
記感光ドラム１とは逆方向または順方向に回転させ、部
分的に弾性変形させながら摺擦させる。この帯電ロール
２の摺擦により感光ドラム１の外表面が帯電される。３
は露光機構部でここを介して原稿光像のスリット露光８
が感光ドラム１表面に到達し、原稿像に対応した静電潜
像が感光ドラム１表面に形成される。４は現像装置であ
り上記静電潜像に対してトナーを付着させトナー像を形
成する。６は給紙機構ロールであり、複写紙１１を感光
ドラム１表面に対して供給し、転写装置５を介してトナ
ー像を複写紙ｌｌ上に転写する。７はトナー像が形成さ
れた複写紙１１を通過させて定着する定着ロールである
。このようにして、複写体（コピー）が得られる。なお
、感光ドラム１表面はクリーナー９により転写残像や残
存トナーを除去され、さらにイレーサーランプ１０によ
って全面光照射をうけ零電位化されつぎの帯電に備える
。１２は上記帯電ロール２に対して１〜３ＫＶ程度の電
圧を印加する電源である。

電子写真複写機等には、帯電ロール、現像ロール、転写
ロール、クリーニングロール等多数の導電性ロールが用
いられている。このような導電性ロールとしては、１０
１〜１０′２Ω・Ｃｍ程度の導電性を有することが求め
られており、通常、第４図に示すように、金属シャフト
（芯金）２１とその外周面に形成された導電性弾性体層
２２によって構成されている。上記導電性弾性体層２２
は、一般にシリコンゴム等の合成ゴム中に導電性粉末や
導電性繊維（カーボンブラック、金属粉末、カーボン繊
維等）を混入した組成物によって形成されている。この
種の導電性ロールのうち、帯電ロールについては１０５
〜１０？Ω・ｄの半導電性領域の電気抵抗を備えている
ことが要求される。

ところが、上記のような導電性弾性体層２２を備えてい
る導電性ロールでは合成ゴム中に混入された導電性粒子
同志の接触によって導電性が与えられるため、必ずしも
均一な粒子間接触が得られていない、これは特に半導電
性領域で顕著であり、従って電気抵抗を上記の半導電性
領域（１０ｓ〜１０７Ω・ｄ）に納めることが難しくな
っている。その結果、良好な複写画像が得られないとい
う難点を生じている。

このような問題を解決するため導電性弾性体層の外周に
第５図に示すように抵抗調整層２３を設けた導電性ロー
ルが提案されている。しかしながら、通常の合成樹脂、
ポリエチレン、ポリエステル、エポキシ樹脂等）や合成
ゴム（エチレン−プロピレンゴム、スチレン−ブタジェ
ンゴム、塩素化ポリエチレンゴム等）は、電気抵抗が１
０１８Ω・ＣＩ＠以上の絶縁体であり、これらの合成樹
脂や合成ゴムで上記抵抗調整層２３を形成し、帯電ロー
ルに要求される１０５〜１０７Ω・−の電気抵抗を満足
させようとすると、抵抗調整層２３の厚みを１μｍ以下
にする必要がある。ところが、このような薄膜の抵抗調
整層３では実用耐久性が全く無くなる。

このように、従来の導電性ロール、特に帯電ロールでは
抵抗が不均一であり、また、実用性に欠ける等の問題が
あり、未だ満足すべきものが得られていないのが実情で
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような問題を解決するため、本発明者らは、抵抗調
整層をエピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合
ゴム（ＣＨＣ）で構成すると優れた効果が得られること
を見いだし、すでに特許出ＷＡ（特願昭６２−３０１１
０７号）している、すｔなわち、このようにすると電気
抵抗が全体に均一であり、しかも抵抗調整層の厚みを実
用に耐えうるよう任意に調整できるようになる。ところ
が、このような導電性ロール、特に、帯電ロールを実用
に供したところ、抵抗調整層の下側に位置する導電性弾
性体層の構成ゴム組成物によっては、そのゴム組成物中
の軟化剤、例えばオイルが抵抗調整層を透過して帯電ロ
ールの表面に滲み出し、それによって帯電ロールに対設
する感光ドラムの表面にそのオイルが移行するという現
象が生じる、このようにオイルの移行が生じると、その
移行オイルにトナーが付着したままの状態となり、複写
紙にトナーが転写されなくなるため、得られる複写体（
コピー）に白抜は部分が発生したり、また感光ドラム表
面の樹脂皮膜がオイルの浸透により劣化したり、さらに
はオイルが付着した部分に対しては帯電がなされないた
めその部分がいわば光で感光して電荷が取り除かれたと
同様の状態となり、反転現像の場合、あたかもそこに原
稿像があるような形となって黒筋（ロールの軸方向にオ
イルが筋状に付着する）ができるという問題が生じてい
る。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、電
気抵抗が全体に均一で、抵抗調整層の厚みを実用に耐え
うるように任意に調節でき、しかも抵抗調整層の表面に
オイルのような軟化剤が滲み出すことのない導電性ロー
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、この発明の導電性ロールは
、軸体の外周に導電性弾性体層が円周に沿って形成され
、この導電性弾性体層の外周に、円周に沿ってエピクロ
ルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴムを主体とす
る抵抗調整層が一体的に形成され、上記両層の間に、Ｎ
−メトキシメチル化ナイロンを主体とする導電剤含有の
軟化剤移行防止層が上記両層と一体的に形成されている
という構成をとる。

〔作用〕

本発明者ら゛は、上記導電性弾性体層から滲み出すオイ
ルのような軟化剤の遮断を目的として一連の研究を重ね
た結果、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン（８−ナイロン
）が軟化剤の遮断に最も効果的であることをつきとめた
。そして、さらに研究を重ねた結果、Ｎ−メトキシメチ
ル化ナイロンを抵抗調整層と導電性弾性体層の間に介在
させ、そのＮ−メトキシメチル化ナイロンからなる層に
導電剤を含有させると、抵抗調整層自体の作用が、Ｎ−
メトキシメチル化ナイロンからなる層によって害される
ことなく有効に発揮され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は、軸体と、その外周に形成さ
れる導電性弾性体層と、その外周に一体的に形成される
Ｎ−メトキシメチル化ナイロンを主体とする導電剤含有
の軟化剤移行防止層と、その外周に一体的に形成される
抵抗調整層とから構成されている。

上記軸体としては特に限定するものではなく、例えば、
金属製の円筒体からなる芯金や内部を中空にくりぬいた
金属製の円柱体が使用される。

上記軸体の外周に円周に沿って形成される導電性弾性体
層は、特に制限するものではなく、ポリノルボーネンゴ
ム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、
スチレン−ブタジェンゴム等の合成ゴムが単独でもしく
はブレンドして用いられる。このような導電性弾性体層
は、通常、その導電性が１０’〜１０４Ω・Ω程度に設
定される。そして、その厚みは、通常、１〜５Ｍ、好適
には３±１鵬程度に設定される。

特に、上記導電性弾性体層の硬度（Ｈｓ　）を２５以下
と小さく設定すると、導電性ロール、特に帯電ロールを
第３図に示すような装置に組み込んで使用する場合にお
いて、まれに発生する感光体と導電性ロール間の微振動
による画質不具合（横ムラ）やカブリ現象（コピーの地
肌が黒ずむ現象）の発生が防止されるようになる。これ
は本発明者らが導電性ロールの改善について検討を進め
るなかで見いだされたものであり、従来の帯電ロールは
硬度が４０程度であってかなり硬いため、充分な帯電量
を得るため、かなりの力で感光ドラムに対して押しつけ
られており、その状態で使用されている。その結果、そ
の接触部は第６図（ａ）に示すように中央部がくびれた
鼓状になる。ところが理想的には第６図（ｂ）に示す長
方形状の接触部形状が好適なのであり、上記のような鼓
状になると中央部分で帯電量が少なくなり、その部分で
カブリ現象が生じる。また、上記のような押しつけによ
って帯電ロールが交流の周波数と共振し、感光ドラムに
対して上下動するため、それによって画質不具合（横ム
ラ）が生ずる。このように導電性弾性体層の硬度と微振
動の発生等が密接な関係にあることが本発明者らによっ
て突き止められた。

そこで本発明者らは、上記のような導電性弾性体層の硬
度を中心にさらに検討を進めた結果、上記導電性弾性体
層自体の硬度をオイルのような軟化剤の添加により２５
以下に下げると、上記の不都合さが解消されるようにな
ることを見いだしたのである。この場合、通常は、導電
性弾性体層を構成するゴム材料として、ポリノルボーネ
ンゴム単独またはポリノルボーネンとＥＰＤＭ等とのゴ
ムを用い、これにオイルとして例えばナフテン系オイル
を混合し、必要に応じて導電剤としてケッチェンブラッ
ク等のカーボンブラックを用いることが行われる。そし
て、上記ナフテン系オイルのような軟化剤の使用量は、
上記のゴム１００重量部（以下［部Ｊと略す）に対して
上記オイルを２００〜５００部、好適には４００部程度
使用することが行われる。また、ケッチェンブラックの
使用量は、上記ゴム１００部に対して３０〜８０部、好
適には４０〜６０部に設定することが行われる。このよ
うにオイルのような軟化剤を多量に使用する場合には、
その滲み出しが場合によっては生ずる。

このような場合にこの発明が特に有効であり、導電性弾
性体層の外周に形成されたＮ−メトキシメチル化ナイロ
ンを主体とする導電剤含有の軟化剤移行防止層により、
上記オイルのような軟化剤の滲み出しが遮断される。上
記軟化剤移行防止層の厚みは、一般に３〜２０μｍに設
定され、好適には４〜１０μｍに設定される。なお、こ
の発明において主体とするとは、全体が主体のみからな
る場合も含める趣旨である。

上記Ｎ−メトキシメチル化ナイロン（８−ナイロン）は
、特に制限するものではなく、従来公知品をそのまま使
用することができる。また、そのナイロンと併用する導
電剤も特に上記のケッチェンブラックに限定するもので
はない、従来から使用されている導電剤をそのまま使用
することができる。一般には、上記導電剤として、カー
ボンブラックが使用される。

上記軟化剤移行防止層の外周に形成される抵抗調整層は
、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム
（ＣＨＣ）を主体とするものである。そして、その厚み
は、通常、５０〜１５０μｍに設定されるのであり、好
適な範囲は８０±２０μｍである。

上記エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴ
ムは、この発明者らが抵抗調整層の形成に最適として見
いだしたものでありｌＯｓへ１０９Ω・口の電気抵抗値
を有している。このような特性を有するエピクロルヒド
リン−エチレンオキサイド共重合ゴムで抵抗調整層を形
成すると、従来の導電性粒子分散系のような抵抗の不均
一化を生ずることがない、そして本発明者らはエピクロ
ルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴムについてさ
らに研究を重ねた結果、上記共重合ゴムの電気抵抗はエ
チレンオキサイドとエピクロルヒドリンとの共重合比に
よって変動することを見いだした。特にこの発明に用い
るエピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム
には、エピクロルヒドリン／エチレンオキサイドのモル
比が６５／３５〜４０／６０の範囲内のものを用いるこ
とが好適である。すなわち、エチレンオキサイドのモル
比が３５モル％未満になると、エピクロルヒドリン−エ
チレンオキサイド共重合ゴムの電気抵抗が１０９Ω・ｃ
ＩＩを超えるようになる。その結果、抵抗調整層の厚み
を耐久性、絶縁破壊電圧を満足させる最低限の厚み５０
μｍに設定した場合、常態（２５℃Ｘ６０％ＲＨ）では
１０’〜１０７Ω／ｃ＋１の範囲内に収まる。しかし、
低温低湿（ｌＯ°Ｃ×１５％ＲＨ）下においては、場合
によっては、１０？Ω・ｄを超えるようになるからであ
る、逆に、エチレンオキサイドのモル比が６０モル％を
超えると、得られる共重合ゴムが水に対する親和性を増
し、環境依存性が大きくなり、１０５〜１０７Ω・−の
範囲を超える傾向がみられるからである。したがって、
上記抵抗調整層を構成するエビフルロヒドリン−エチレ
ンオキサイド共重合ゴムとしては、エピクロルヒドリン
／エチレンオキサイドのモル比が６５／３５〜４０／６
０の範囲内のものを用いることが好適である。すなわち
、この範囲内では、あらゆる環境の下で１０’〜１０７
Ω・ｄの範囲内に入る導電性ロールを得ることができる
ようになる。

上記エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴ
ムの加硫系としては、通常、ヒドリンゴムに使用される
チオウレア−金属酸化物、アミン系、トリアジン誘導体
のいずれも使用可能である。しかしながら、環境依存性
、特に湿度依存性の観点から、耐水性に優れたチオウレ
ア−ｐｂ、。

化チタン等の絶縁性充填材から適宜選択して使用するこ
とが行われる。カーボンブラック等の導電性充填材は高
電圧下での使用においては絶縁破壊を招き易いため、エ
ピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴムに対
し１０容量％以下の使用量にとどめるべきである。

上記のような導電性ロール、特に帯電ロールは、たとえ
ばつぎのようにして製造することができる。すなわち、
芯金の外周面に、接着剤を塗布し、先に述べたゴム組成
物を用い金型加硫を利用して、導電性弾性体層を形成す
る。つぎに、あらかじめＮ−メトキシメチル化ナイロン
と導電剤とを混合した混合樹脂液をつくり、これを、上
記導電性弾性体層の表面を研磨して、そのうえにスプレ
ー、ディッピング等でコーティングして乾燥し、必要な
場合には熱処理して架橋させ軟化剤移行防止層化する。

そして、このようにして形成さ昨た導電剤含有の軟化剤
移行防止層の上に抵抗調整層を形成する。この抵抗調整
層の形成は、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド
共重合ゴムに、補強剤、加工助剤、加硫剤を、通常のゴ
ム加工方法（バンバリーミキサ−、ロール等）により混
練して未加硫ゴム組成物化し、この未加硫組成物を適当
な溶剤（例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチ
ルケトン等）に溶解し、前記導電性弾性体層の外周面に
塗工したのち乾燥し、ついで加熱加硫することによって
形成することができる。

上記塗工に際してはディップ方式によることが好適であ
る。より詳しく述べると、上記エピクロルヒドリン−エ
チレンオキサイド共重合ゴム組成物が含まれている溶液
を、ディップ液として第１図に示すような槽１１２ａに
収容する。つぎに、導電性弾性体層が形成されたロール
１１０ａを垂直に立てて、上記溶液中に繰り返し浸漬す
ることにより、導電性弾性体層の外周面にエピクロルヒ
ドリン−エチレンオキサイドゴム膜を形成させる。

この時のディップ液粘度、昇降速度、昇降回数。

乾燥時間等の条件は、上記エピクロルヒドリン−エチレ
ンオキサイドゴム溶液の液膜が４０〜１５０μｍの範囲
内になるような条件に設定することが好ましい。このよ
うな液膜が形成されたものについて２５〜ｓｏ”ｃの温
度で０．５〜４時間乾燥を施して溶剤を除去し、続いて
１５０〜２００℃の温度でｌＯ分〜２時間加熱すること
によりエピクロルヒドリン−エチレンオキサイドゴム膜
を加硫し抵抗調整層化させる。このようにして、第２図
に示すような層構造を有する導電性ロールが得られる。

図において、１１０は芯金、１１１は導電性弾性体層、
１１２は軟化剤移行防止層Ｊ　ｌｘ３は抵抗調整層であ
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、比較例〕

〈導電性弾性体層形成材料の調製〉 導電性弾性体層形成用の材料として、下記の組成の硬度
２０Ｈｓのゴム組成物を準備した。

ポリノルボーネンゴム　　　　　１００部ケッチェンブ
ラック　　　　　　　５０部ナフテン系オイル　　　　
　　　４００部く軟化剤移行防止層形成材料の調製〉 軟化剤移行防止層形成用の材料として後記の表に示す材
料を同表に示す割合で混合し、カーボンブラック分散樹
脂液を調製した。

〈抵抗調整層形成材料の調製〉 抵抗調整層形成用の材料として、下記の組成のゴム組成
物を準備した。

エピクロルヒドリン−エチレンオキサイドゴム゛１００
部 Ｐｂｊｏ、　　　　　　５部 エチレンチオウレア　　　　　　　１．２部加工助剤　
　　　　　　　　　　　１　部ハードクレー　　　　　
　　　　　４０　部つぎに、直径８Ｉ１ｍの金属製シャ
フトからなる芯金の外周に接着剤を塗布したのちその外
周に、導電性弾性体層形成用のゴム組成物を用い、金型
加硫を利用し全体の外径が１５ｆｆＩＩ１１になるよう
に導電性弾性体層を形成した。つぎに、その導電性弾性
体層の外周に軟化剤移行防止層形成用のカーボン分散樹
脂液をスプレーしてコーティングしたのち、乾燥し６〜
１０μｍの厚みの軟化剤移行防止層を形成した。他方、
上記抵抗調整層形成用のゴム組成物をロール混練したの
ち、メ゛チルエチルケトン／メチルイソブチルケトン−
３／１の溶剤に溶解し、粘度を３００センチボイズに調
製してディップ液をつくった。この液中に、上記のよう
にして軟化剤歩行防止層が形成された芯金を浸漬してコ
ーティングしたのち、引き上げて乾燥させ、ついで加熱
処理して架橋させた。その結果、目的とする導電性ロー
ルが得られた。

〔比較例１］ 軟化剤移行防止層の形成を取り止めた。それ以外は、実
施例１と同様にして導電性ロールを得た。

〔比較例２〕 軟化剤移行防止層の形成を取り止めた。それ以外は、実
施例２と同様にして導電性ロールを得た。

〔比較例３〕 導電性弾性体層形成材料として、下記の組成の硬度３８
Ｈ５のゴム組成物を準備した。それ以外は、実施例２と
同様にして導電性ロールを得た。

ポリノルボーネンゴム　　　　　１００部ケッチェンブ
ラック　　　　　　　５０部ナフテン系オイル　　　　
　　　２００部このようにして得られた各導電性ロール
について、電気抵抗のばらつきを評価するために、導電
性ロール外表面上の５個所に銀ペーストで１０ｍｇ＋四
方の電極を描き（ガード電極付）、金属シャフトと上記
電極との抵抗を測定した。また各環境下に２４時間放置
したときの電気抵抗も測定した。

さらに、絶縁破壊電圧は、アルミ板上に導電性ロールを
直接置き、金属シャフトをアルミ板間に直流１００■ス
テツプで電圧をかけ、火花放電を起こす電圧を測定して
求めた。また、オイルの滲み出しについては、上記導電
性ロールを４０°Ｃの雰囲気中に３３０時間放置後、ロ
ール表面に対するオイルの滲み出しの有無を肉眼で測定
した。金属音の発生およびカブリの発生については、上
記導電性ロールを帯電ロールとして第３図に示す装置に
組み込みコピーを１００枚取墨量に微振動の発生および
カブリの生じている枚数を調べ、それを表示した。その
結果は後記の表のとおりである。

（以下余白） 上記の結果から、実施別品は比較例品に比べて各性能が
いずれも優れており、良好な帯電ロールとなりうること
がわかる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明の導電性ロールは、軸体の外周に
円周に沿って形成された導電性弾性体層の外周に、エピ
クロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴムを主体
とする抵抗調整層を形成しているため、電気抵抗が全体
に均一であり、しかも抵抗調整層の厚みを実用に耐え得
るよう任意に調整できる。しかも、上記導電性弾性体層
と抵抗調整層との間に、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン
を主体とする導電剤含有の軟化剤移行防止層を形成して
いるため、導電性弾性体層から滲み出し抵抗調整層に向
かって移行するオイル等の軟化剤が軟化剤移行防止層に
よって遮断される。したがって、オイル等の軟化剤が抵
抗調整層の表面に滲み出ることがない。その結果、オイ
ル等の軟化剤の滲み出しに起因するコピーの白抜けや黒
筋現象の発生がなくなり、また感光ドラム表面の樹脂皮
膜の軟化剤浸透による劣化も生じなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の導電性ロールの製法の一例をしめず
説明図、第２図は上記製法によって得られる実施別品の
縦断面図、第３図は導電性ロールを組み込んだ電子写真
複写機の構成図、第４図および第５図は従来例の説明図
、第６図（ａ）および（ｂ）はその感光ドラムに対する
帯電ロールの接触部の形状を示す説明図である。 １１０・・・軸体　１１１・・・導電性弾性体層　１１
２・・・抵抗調整層 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 察１図　　　　　１２図 第３図 察４図　　　　　第５図 （ａ） 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸体の外周に導電性弾性体層が円周に沿つて形成
   され、この導電性弾性体層の外周に、円周に沿つてエピ
   クロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴムを主体
   とする抵抗調整層が一体的に形成され、上記両層の間に
   、Ｎ−メトキシメチル化ナイロンを主体とする導電剤含
   有の軟化剤移行防止層が上記両層と一体的に形成されて
   いることを特徴とする導電性ロール。