JPH07140760A

JPH07140760A - 導電性ロール

Info

Publication number: JPH07140760A
Application number: JP30977193A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Tsuchiya; 賢一土屋; Hiroyasu Kato; 宏泰加藤; Norio Kanbara; 紀雄神原; Sumio Oinuma; 澄男生沼
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1993-11-15
Filing date: 1993-11-15
Publication date: 1995-06-02
Anticipated expiration: 2018-10-14
Also published as: JP3456237B2

Abstract

(57)【要約】【目的】適正な初期抵抗値が得られ、長期間の使用に
よっても適正な電気抵抗が維持され、良好な画像が得ら
れる導電性ロールを提供する。【構成】芯金２６の外周に導電性弾性体層２７が形成
され、この導電性弾性体層２７の外周に、Ｎ−メトキシ
メチル化ナイロンを主体とする軟化剤移行防止層２８が
形成され、上記軟化剤移行防止層２８の外周に抵抗調整
層２９が形成され、さらに上記抵抗調整層２９の外周に
最外層としてＮ−メトキシメチル化ナイロンを主体とす
る保護層３０が形成された導電性ロールであって、上記
抵抗調整層２９が、下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を主体と
する組成物によって形成されている。（Ａ）エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合
体（Ｂ）水素化ニトリルゴム（Ｃ）イオン化導電剤

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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。

【０００２】

【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、予め感光
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。上記コロナ放電方式は、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５〜１０ｋＶ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
表面に摺接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図３に示すように構成され、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とつれ回りさ
せ、帯電ロール２に電圧を印加することにより感光ドラ
ム１の外周面が帯電される。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１１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。図において、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。

【０００３】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、１０¹〜１０¹²Ω・ｃｍ程度の導電性を有する
ことが求められており、通常、図４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は、一般にシリコンゴム等の合成ゴム中に
導電性粉末（カーボンブラック、金属粉末等）や導電性
繊維（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１０⁵〜１０⁹Ω・ｃｍ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士の接触によ
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、したがって電気抵抗を上記の半導電性領域（１０
⁵〜１０⁹Ω・ｃｍ）に納めることが困難になってい
る。その結果、良好な複写画像が得られないという難点
が生じる。

【０００４】このような問題を解決するため、導電性弾
性体層２２の外周に、図５に示すように、抵抗調整層２
３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（エチレンープロピレンゴ
ム、スチレンーブタジエンゴム、塩素化ポリエチレンゴ
ム等）は電気抵抗が１０¹²Ω・ｃｍ以上の絶縁体であ
り、これらの合成樹脂や合成ゴムでは上記抵抗調整層２
３を形成し、帯電ロールに要求される１０⁵〜１０⁹Ω
・ｃｍ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２３では実用耐久性が全く
なくなる。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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】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
リンーエチレンオキシド共重合ゴム（ＣＨＣ）で構成す
ると優れた効果が得られることを見出し、特許出願して
いる（特開平１−１４２５６９号）。すなわち、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、長期間、ロールに直流電
圧を印加し続けると電気抵抗が上昇し、ロールに流れる
電流値が下がり、帯電不良による画像の不具合（白ぬけ
等）が発生するという問題が生じる。また。上記抵抗調
整層の形成材料の種類によっては、要求される初期抵抗
値より高くなってしまう場合がある。このように、帯電
ロールとして未だ満足すべきものが得られていないのが
実情である。

【０００６】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、長期間の使用によっても適正な電気抵抗が維
持され、良好な画像が得られる導電性ロールの提供をそ
の目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の導電性ロールは軸体の外周に導電性弾
性体層が形成され、この導電性弾性体層の外周に、抵抗
調整層が形成された導電性ロールであって、上記抵抗調
整層が下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を主体とする組成物に
よって形成されているという構成をとる。（Ａ）エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合体（Ｂ）水素化ニトリルゴム（Ｃ）イオン導電剤

【０００８】

【作用】すなわち、本発明者らは、適正な電気抵抗（初
期値）の設定が可能で、しかも抵抗調整層の電気抵抗の
上昇の抑制を目的に、この抵抗調整層の形成材料を中心
に研究を重ねた。その研究の過程で、特定のゴム成分
（Ｂ成分）とイオン導電剤（Ｃ成分）を用いると、長期
間の電圧印加による電気抵抗の上昇が抑制できることを
突き止めた。そして、さらに研究を重ねた結果、上記イ
オン導電剤と特定のゴム成分（Ｂ成分）に加えてＣＨＣ
（Ａ成分）を配合すると、電圧印加による電気抵抗の上
昇の抑制効果とともに所望の電気抵抗（初期値）に設定
可能となり、良好な複写画像が得られることを見出しこ
の発明に到達した。

【０００９】つぎに、この発明を詳しく説明する。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、さらにその外周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、例えば金属製の円柱体からなる芯
金や内部をくり抜いた金属製の円筒体が用いられる。

【００１０】上記軸体の外周に形成される導電性弾性体
層は、特に限定するものではなく、ポリノルボーネンゴ
ム、エチレンープロピレンージエンゴム（ＥＰＤＭ）、
スチレンーブタジエンゴム等の合成ゴムがあげられ、単
独でもしくは併せて用いられる。このような導電性弾性
体層は、通常、その導電性が１０¹〜１０⁴Ω・ｃｍ程
度に設定される。そして、その厚みは、通常、１〜１０
ｍｍ、好適には２〜４ｍｍ程度に設定される。

【００１１】特に、上記導電性弾性体層の硬度（ＪＩＳ
Ａ）を２５（Ｈｓ）以下に設定すると、導電性ロー
ル、特に帯電ロールを図３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（横むら）やかぶ
り現象の発生が防止されるようになる。そして、このよ
うに、導電性弾性体層自体の硬度を所望の値に設定する
には、オイル等の軟化剤が添加される。上記軟化剤とし
ては、ナフテン系オイル等が好適に用いられる。さら
に、必要に応じて導電剤としてケッチェンブラック等の
カーボンブラックが用いられる。

【００１２】上記導電性弾性体層の外周に形成される抵
抗調整層は、ＣＨＣ（Ａ成分）と、水素化ニトリルゴム
（Ｂ成分）と、イオン導電剤（Ｃ成分）を主体とする組
成物を用いて形成されるものである。そして、その厚み
は、通常、１０〜３００μｍに設定されるものであり、
好適な範囲は８０〜２００μｍである。

【００１３】このように、上記（Ａ）〜（Ｃ）成分の組
合せは、本発明者らが、抵抗調整層の形成材料として好
ましいものとして見出したものであり、この抵抗調整層
の形成材料の電気抵抗は１０⁸〜１０¹¹Ω・ｃｍの範囲
のものが用いられる。

【００１４】上記ＣＨＣ（Ａ成分）（Ｘ）と水素化ニト
リルゴム（Ｂ成分）（Ｙ）の配合割合は、重量比で、Ｘ
／Ｙ＝８０／２０〜２０／８０の範囲に設定することが
好ましい。すなわち、ＣＨＣが２０未満（水素化ニトリ
ルゴムが８０を超える）では初期の電気抵抗が高く、ま
たＣＨＣが８０を超える（水素化ニトリルゴムが２０
未満）と直流電圧印加後の電気抵抗の上昇度合いが大き
くなる傾向が見られるからである。

【００１５】上記イオン導電剤（Ｃ成分）としては、第
四級アンモニウム塩等があげられ、単独でもしくは併せ
て用いられる。上記イオン導電剤（Ｃ成分）の配合量
は、上記Ａ成分およびＢ成分の合計量１００重量部（以
下、「部」を略す）に対して０．５〜５部に設定するこ
とが好ましい。すなわち、イオン導電剤の配合量が０．
５部未満では電気抵抗が下がらず、５部を超えると逆に
電気抵抗が上がったり、イオン導電剤が表面にブルーム
する傾向が見られるからである。

【００１６】上記抵抗調整層の形成材料には、上記Ａ〜
Ｃ成分以外に、加硫剤、充填剤等が適宜に配合される。
上記加硫剤としては、特に限定するものではなく、従来
公知のもの、例えばチオウレア、トリアジン、イオウ等
があげられる。また、上記充填剤としては、シリカ、タ
ルク、クレー、酸化チタン等の絶縁性の充填剤があげら
れ、単独でもしくは併せて用いられる。なお、カーボン
ブラック等の導電性充填剤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、ゴム成分に対して１０容量
％以下の使用量にとどめるべきである。

【００１７】そして、この発明の導電性ロールにおい
て、上記導電性弾性体層と抵抗調整層との間に、Ｎーメ
トキシメチル化ナイロンを主体とする軟化剤移行防止層
が形成され、さらに上記抵抗調整層の外周に最外層とし
てのＮーメトキシメチル化ナイロンを主体とする保護層
が形成された構成をとることが特に好ましい。上記導電
性弾性体層と抵抗調整層の間に形成されるＮーメトキシ
メチル化ナイロンを主体とする軟化剤移行防止層は、上
記導電性弾性体層中に含有されるオイル等のような軟化
剤の滲み出しの遮断防止のために形成される。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。そして、この
軟化剤移行防止層の電気抵抗は１０³Ω・ｃｍ程度に設
定される。上記Ｎーメトキシメチル化ナイロン（８ーナ
イロン）は、特に限定するものではなく、従来公知のも
のが用いられる。また、軟化剤移行防止層には導電剤と
して、ケッチェンブラック等のカーボンブラックが含有
されている。

【００１８】上記抵抗調整層の外周に最外層として形成
される保護層は、先に述べたＮーメトキシメチル化ナイ
ロンを主体とするものである。このＮーメトキシメチル
化ナイロンは、先に述べたと同様、従来公知のものをそ
のまま使用することができる。そして、この保護層にカ
ーボンブラックのような導電剤を混合分散させると、低
温低湿時の導電性が良好となり低温低湿環境下でも良好
な性能が発揮されるようになる。このような保護層は、
通常、５〜３０μm の厚みに設定されるのが好ましく、
特に好適な範囲は７〜２３μm である。また、この保護
層の電気抵抗は、１０⁸〜１０¹⁰Ω・ｃｍに設定され
る。なお、上記導電剤としては、カーボンブラックに限
定されるものではなく、従来公知の導電剤を上記カーボ
ンブラックに代えて使用することができる。

【００１９】この発明の導電性ロール、特に帯電ロール
は、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、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、予めＮー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作製し、これを上
記導電性弾性体層の表面を必要に応じて研磨して、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れた導電剤
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前記Ａ〜Ｃ成分に、補強剤、加
工助剤、加硫剤、充填剤等を、通常のゴム加工方法（バ
ンバリーミキサー、ロール等）により混練して未加硫ゴ
ム組成物化し、この未加硫ゴム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成形すること
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Ａ〜Ｃ成分を
主体とする組成物が含まれる溶液を、ディップ液として
図１に示すような槽２４に収容する。つぎに、導電性弾
性体層が形成されたロール２５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Ａ〜Ｃ成分を主体とするゴム膜を形成させる。
このときのディップ溶液粘度、昇降速度、昇降回数、乾
燥条件等の条件は、上記Ａ〜Ｃ成分を主体とする溶液の
液膜が１０〜２００μｍの範囲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２５〜８０℃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１
０分〜２時間加熱することによりＡ〜Ｃ成分を主体とす
るゴム膜を加硫し抵抗調整層化させる。つぎに上記のよ
うに抵抗調整層を形成したのち、その上にＮーメトキシ
メチル化ナイロンからなる樹脂液、場合によってはそれ
に導電剤等を混合した樹脂液をスプレー、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
て架橋させ保護層化させる。このようにして、図２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、２６は芯金、２７は導電性弾性体層、２８は軟
化剤移行防止層、２９は抵抗調整層、３０は保護層であ
る。このようにして得られる導電性ロールはロール全体
の電気抵抗が１０⁶〜１０⁹Ω・ｃｍ程度に設定され
る。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、この発明の導電性ロール
は、軸体の外周に形成された導電性弾性体層の外周に、
前記Ａ〜Ｃ成分を主体とする組成物を用いてなる抵抗調
整層が形成されている。このため、電気抵抗が全体に均
一であって、しかも長時間の使用によっても電気抵抗の
上昇が抑制される。その結果、かぶり現象等の複写画像
の不具合が生じない。さらに、電気抵抗（初期値）を幅
広く制御することが可能となり、適正な電気抵抗（帯電
ロールでは１０⁵〜１０⁹Ω・ｃｍに設定することが可
能となる。

【００２１】次に、実施例について比較例と併せて説明
する。実施例１〜２と比較例１〜３を表に示す。〔導電性弾性体層形成材料の調製〕導電性弾性体層形成
材料として、下記に示す各成分を用いてゴム組成物を準
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

【００２２】〔軟化剤移行防止層形成材料の調製〕軟化
剤移行防止層形成材料として、下記に示す各成分を用い
てカーボンブラック分散樹脂液を調整した。Ｎ−メトキシメチル化ナイロン１００部カーボンブラック１５部

【００２３】〔抵抗調整層形成材料の調製〕抵抗調整層
形成材料として、後記の表１に示す各成分を同表に示す
割合で配合し、未加硫ゴム組成物を調整した。なお、未
加硫ゴム組成物の電気抵抗を同表に併せて示した。

【００２４】〔保護層形成材料の調製〕保護層形成材料
として、下記に示す各成分を用いて樹脂液を調整した。Ｎ−メトキシメチル化ナイロン１００部カーボンブラック８部

【００２５】つぎに、直径８ｍｍ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後、その外周に、上
記導電性弾性体層形成材料のゴム組成物を用い、金型加
硫を利用し全体の外径が１５ｍｍになるように導電性弾
性体層を形成した。ついで、その導電性弾性体層の外周
に、上記軟化剤移行防止層形成材料用のカーボンブラッ
ク分散樹脂液をスプレーコーティングした後、乾燥し厚
み６〜１０μｍの軟化剤移行防止層を形成した。一方、
上記抵抗調整層形成用のゴム組成物をロール混合した
後、メチルエチルケトン／メチルイソブチルケトン＝３
／１（重量比）の溶剤に溶解し、粘度を５００センチポ
イズに調整してディップ液を作製した。この液中に、上
記のようにして軟化剤移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後、引き上げて乾燥させ、つい
で加熱処理して架橋させた。ついで、その表面に保護層
形成用の樹脂液をスプレーコーティングした後、乾燥し
て保護層を形成した。その結果、目的とする導電性ロー
ルが得られた。

【００２６】

【表１】

【００２７】このようにして得られた各導電性ロールに
ついて、導電性ロール外表面上に銀ペーストで１０ｍｍ
四方の電極を描き（ガード電極付）、金属シャフトと上
記電極との電気抵抗（初期値）を測定した。また、この
導電性ロールに直流電圧（−５５０Ｖ）を印可した後の
電気抵抗も測定した。さらに、上記導電性ロールを帯電
ロールとして図３に示す装置に組み込み、コピーに組み
込んで直ぐの状態（初期状態）とコピーを６万枚取った
後の複写画像を目視により観察し評価した。そして、か
ぶり現象等の画像に不具合の生じなかったものを〇、画
像に不具合の生じたものを×として表示した。その結果
を下記の表２、表３に示した。

【００２８】

【表２】

【００２９】

【表３】

【００３０】上記表２、表３の結果から、比較例１、２
は電気抵抗の上昇度合いが１桁以上と高く、複写画像に
不具合が生じた。また、比較例３は電気抵抗が高く、複
写画像に不具合が生じた。これに対して、実施例品は電
気抵抗の上昇度合いが低く、直流電圧印加後も電気抵抗
の上昇が抑制されていることがわかる。さらに、画像の
不具合も全く生じなかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の導電性ロールの製法の一例を示す説
明図である。

【図２】この発明の導電性ロールの縦断面図である。

【図３】導電性ロールが組み込まれた電子写真複写機の
構成図である。

【図４】従来の導電性ロールの縦断面図である。

【図５】従来の導電性ロールの縦断面図である。

【符号の説明】

２６：芯金２７：導電性弾性体層２８：軟化剤移行防止層２９：抵抗調整層３０：保護層

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 21/10 (72)発明者生沼澄男愛知県小牧市大字北外山字哥津3600番地東海ゴム工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸体の外周に導電性弾性体層が形成さ
れ、この導電性弾性体層の外周に、抵抗調整層が形成さ
れた導電性ロールであって、上記抵抗調整層が、下記の
（Ａ）〜（Ｃ）成分を主体とする組成物によって形成さ
れていることを特徴とする導電性ロール。（Ａ）エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合体（Ｂ）水素化ニトリルゴム（Ｃ）イオン導電剤
【請求項２】導電性弾性体層と抵抗調整層との間に、
Ｎーメトキシメチル化ナイロンを主体とする軟化剤移行
防止層が形成され、さらに上記抵抗調整層の外周に最外
層としてＮーメトキシメチル化ナイロンを主体とする保
護層が形成されている請求項１記載の導電性ロール。
【請求項３】イオン導電剤が、第四級アンモニウム塩
である請求項１または請求項２記載の導電性ロール。