JPH07238922A

JPH07238922A - 導電性ローラの製造方法

Info

Publication number: JPH07238922A
Application number: JP2977494A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Sakami; 隆博酒見; Takayuki Mochizuki; 孝之望月; Tadashi Utsunomiya; 忠宇都宮
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1994-02-28
Publication date: 1995-09-12

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】複数層よりなる導電性膜を有する導電性ロー
ラの製造に際し、製造工程数を減らしてコストの低減を
図る。【構成】シャフト１と、シャフト１外周に設けられた
導電性ベース２層と、導電性ベース層２外周に設けられ
た導電性膜３とを有してなる導電性ローラの製造方法に
おいて、複数層よりなる導電性膜３をベース層２外周に
押出し成形することにより導電性膜３を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真記録装置等に
おいて感光ドラムや記録媒体などの被帯電体を接触帯電
法により所定極性にて帯電させる導電性ローラの製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機及びレーザービームプリンタ等に
広く利用されている電子写真記録装置は、一般にドラム
状の感光体（以下、感光ドラムと称す）を備えており、
その感光ドラムに対して帯電、露光を行って静電潜像を
形成し、その後感光ドラム上の潜像に応じてトナーを付
着させて現像し、次にその感光ドラム上のトナーを記録
用紙等の記録媒体に転移させて転写し、その後その感光
ドラムを所定の電位に除電すると共に感光ドラム上に残
留するトナーを清掃し、次の記録に備えるようになって
いる。また、転写によって記録媒体に担持されたトナー
は溶融、圧着されることにより記録媒体に定着し、これ
により一連の記録作業が完了する。

【０００３】この場合、この電子写真記録装置の感光ド
ラムに対してその帯電領域に所定電位を付与する帯電ロ
ーラ、トナーを感光ドラムに搬送する現像ローラ、転写
領域に搬送されてきた記録媒体に対して所定電位を付与
する転写ローラ、あるいは転写後の感光ドラムにおいて
その帯電領域を一定電位に均一化させる除電ローラ等の
導電性ローラとしては、通常良導電性シャフトと、その
外周に設けられた良導電性のゴムからなるベース層と、
ローラの電気抵抗調整及び感光ドラムや記録媒体の汚染
防止のためにベース層上に被覆した導電性膜とから構成
されている。

【０００４】そして、上記導電性膜としては、従来エピ
クロルヒドリン等の熱硬化性ゴムや熱可塑性ポリウレタ
ンに導電性カーボンを分散させて体積抵抗値を導電性ロ
ーラとして使用し得る１．０×１０⁷〜１．０×１０¹¹
Ωcmに調整したものが用いられており、これらを静電塗
布、ディッピング、ロールコータ等の湿式塗布法により
ベース層上に塗布することにより導電性膜を形成するこ
とが行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、静電塗
布、ディッピング、ロールコータ等の湿式塗布法は、有
機溶剤を必要としたり、導電性ローラの用途等に応じた
膜厚とするために、複数回の塗布作業を行わなければな
らないといった煩雑な操作を必要とすることから、これ
ら導電性膜の形成工程が導電性ローラの製造コストを引
き上げる一因となっている。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、導電性膜の形成工程を単純化し、導電性ローラの製
造コストを引き下げることができ、しかも多様な要求特
性を満たすべく導電性膜を複数層で構成した導電性ロー
ラの製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は以下の構成とする。シャフトと、該シャフ
ト外周に設けられた導電性ベース層と、該導電性ベース
層外周に設けられた導電性膜とを有してなる導電性ロー
ラの製造方法において、複数層よりなる導電性膜を前記
ベース層外周に押出し成形する。好ましくは導電性膜が
温度２５℃、相対湿度５０％ＲＨにて体積抵抗値１．０
×１０⁶〜１．０×１０¹³Ωcmである。更に好ましくは
導電性膜の下層が温度２５℃、相対湿度５０％ＲＨにお
ける体積抵抗値１．０×１０¹³Ωcm以下である。

【０００８】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
図１は本発明の製造方法により得られる導電性ローラの
一例を示すもので、電子式複写機の帯電器として使用す
るものである。この導電性ローラは、ステンレススチー
ル、めっき処理した鉄、黄銅、導電性プラスチック等の
良導電性材料からなるシャフト１の外周に導電性の弾性
材料からなるベース層２を設け、更にこのベース層２の
外周面に導電性を有する複数層からなる導電性膜を被覆
形成したものである。

【０００９】ここで、上記ベース層２を構成する導電性
を有する弾性材料としては、導電材を配合した無発泡又
は発泡導電性ゴム組成物及び導電性ポリウレタンフォー
ムを用いることができる。この場合、無発泡の導電性ゴ
ム組成物を構成するゴム成分としては、ニトリルブタジ
エンゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴ
ム、ブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤ
Ｍ）、イソプレンゴム、ポリノルボルネンゴム等、通常
のゴム又はスチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢ
Ｓ）、スチレン−ブタジエン−スチレンの水添加物（Ｓ
ＥＢＳ）等の熱可塑性ゴムを使用することができ、特に
制限されるものではないが、これらのゴム、特に固形ブ
タジエンゴム／液状ポリイソプレンゴムを１０／９０〜
５０／５０程度の比率で混合し、これに導電材を配合し
てベース層２を形成することが好ましく、これにより硬
度が低く、圧縮永久歪が少ないベース層２を得ることが
でき、ローラと感光ドラム等の被帯電体との密着性を向
上させることができる。

【００１０】また、発泡導電性ゴムとしては、特に制限
されるものではないが、エチレンプロピレンゴム（ＥＰ
ＤＭ）、クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ポリエ
チレンに導電材を配合したもの、エピクロルヒドリンと
エチレンオキサイドの共重合ゴムの発泡体又はエピクロ
ルヒドリンとエチレンオキサイドとの共重合ゴムに導電
材を配合したものの発泡体を好適に使用することができ
る。

【００１１】これらゴム組成物に配合する導電材として
は、カーボンブラック、黒鉛、金属、導電性の各種金属
酸化物（酸化錫、酸化チタン等）などの導電性粉体やカ
ーボンファイバー、金属酸化物の短繊維等の各種導電性
繊維を用いることができる。その配合量は、全ゴム成分
１００重量部に対して３〜１００重量部、特に５〜５０
重量部とすることができ、これによりベース層２の体積
抵抗を１０¹〜１０⁹Ω・cm程度に調整することが好ま
しい。なお、このベース層２の形成は、公知の加硫成形
法により行うことができ、その厚さはローラの用途等に
応じて適宜設定されるが、通常１〜２０mmとされる。

【００１２】本発明の導電性ローラの製造方法は、この
ベース層２上に形成する導電性膜３を複数層にて押出し
成形することにより成形したものである。この場合、こ
の導電性膜３を構成する熱可塑性樹脂としては、押出し
成形可能な熱可塑性樹脂であればいずれのものでもよ
く、具体的には、エルフ・アトケム・ジャパン株式会社
の商品名ペバックス４０１１、ＭＸ１７２３、ＭＸ１０
７４、ＭＸ１０４１、ＭＸ１７９７、三井デュポンケミ
カル株式会社の商品名アルクリン、大日精化株式会社の
商品名レザミン、宇部興産株式会社の商品名ＰＡＥ１２
００、ＰＡＥ１２０２、あるいはスチレン系樹脂、塩化
ビニル系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹
脂、ポリアミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ウレタンナイロン、ＡＢＳ、ＥＶ
Ａ、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン等が
挙げられる。これらの中でもペバックス４０１１、アル
クリン、ＰＡＥ１２００、ＰＡＥ１２０２が好ましくは
使用し得るが、特にペバックス４０１１、アルクリンは
それ自体導電性ロールの導電性膜として好適な１．０×
１０⁵〜１．０×１０¹²Ωcmの体積抵抗値を有し、導電
性を調整することなくそのまま使用することができるの
で、特に好ましいものである。なお、レザミン、ＰＡＥ
１２００、ＰＡＥ１２０２等は、導電材を添加してその
電気抵抗を調整する必要があるが、その調整範囲は１．
０×１０⁵〜１．０×１０¹²Ωcmとすることができ、こ
の場合導電材としては酸化チタン、カーボン、導電性酸
化錫等の一般的な導電材料を使用することができる。

【００１３】ここで、導電性膜の下層を導電性接着層と
した場合、材料としては、ウレタン系、ナイロン系、酢
酸ビニル系、オレフィン系のホットメルト接着剤が挙げ
られ、この場合の体積抵抗値は１．０×１０¹³Ωcm以下
であることが好ましい。

【００１４】押出し成形法による導電性膜３の形成につ
いて詳述すると、例えば、図２に示したような周壁に押
出し路４ａ，４ｂを形成した略リング状の口金４を用
い、図３に示したように、この口金４の中空部内にシャ
フト１（図示せず）外周に上記ベース層２を形成したロ
ーラ６を通し、口金４の押出し路４ａから上記熱可塑性
樹脂５をチューブ状に成形してローラ６のベース層２上
に押出すと共に、ローラ６を一方向に移動させてローラ
６のベース層２外周面全面を上記熱可塑性樹脂５で被覆
することにより２層よりなる導電性膜３を形成すること
ができる。

【００１５】また、成形機によりゴム又は発泡ゴムを厚
肉チューブ状に成形したベース層のみからなるロールを
成形機から加熱槽を通して架橋した後、口金の中空部に
通して導電性膜を被覆し、切断機で所定長さに切断した
後、シャフトをベース層の中心に挿入し、必要により接
着剤で固定するようにすることにより導電性ロールを製
造することもできる。以上のように、本発明の導電性ロ
ールの製造方法によれば、導電性膜を押出し成形で形成
するようにしたことにより、複数層よりなる導電性膜を
少ない工程数で簡便に形成できる。また、前記の通り、
導電性膜３は一度に押出し成形するのでコスト面で有利
である。

【００１６】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。 (1) 導電性膜の構成を抵抗調整上層／導電性接着下層と
した場合抵抗調整層は材料そのものが適切な抵抗値を有する樹脂
を使ってもよく、又はカーボン、導電性金属酸化物等の
導電粉を混合して抵抗値を調整した樹脂でもよい。この
とき抵抗調整層とベース層との密着が悪く、膜にしわが
寄ったり、よじれたりすることがある。特に膜が、熱や
湿度で膨張する場合しわが入り易い。このしわやよじれ
は当然プリンターの画像に悪影響する。そこで、ベース
と抵抗調整膜を接着できる熱可塑性樹脂（いわゆるホッ
トメルト接着剤になる）を抵抗調整層と同時に２層押出
しし、ベースローラ或いはホース状ベースに被せ、加熱
することによりこの樹脂を溶かして接着させるようにす
る。この場合、接着下層が有ればよく上層は単層でも複
層でも構わない。

【００１７】実施例１ポリエーテルブロックアミドエラストマー（ＰＡＥ１２
００Ｕ；宇部興産株式会社）にカーボンブラック（ケッ
チェンブラックＥＣ；ライオンアクゾ株式会社）を１５
部ＫＣＫ混練機（株式会社ＫＣＫ製）で混入した。ま
た、ホットメルト接着用熱可塑性ポリウレタン（Ｅ７８
０Ｐ１２８；日本ミラクトラン株式会社）にケッチェン
ブラックＥＣを２５部ＫＣＫ混練機で混入した。ブラベ
ンダーφ２０押出し機（株式会社東洋精機）を２台用
いてこれを一つのクロスヘッドから２重にして（接着層
が内側）、内径５mm外径１２mmのホース状の発泡ゴムの
上に押し出した。これを２２５mm長さに切り２４０mm長
さ径６mmの芯金を挿入し、１２０℃１５分熱処理して膜
を収縮させ、ホットメルト接着層を融解して発泡ゴムと
接着させた。これを帯電ローラとして用いると、膜と発
泡ゴムの間に隙間が発生することがなく、しわが寄ら
ず、画像良好であった。発泡ゴムはＥＰＤＭ（エチレン
−プロピレン−ジエン三元共重合体）に加硫剤、オイ
ル、発泡剤と抵抗を調整するためのカーボンを混合した
もを押出し、ＵＨＦ（高周波）と熱風を併用した連続加
硫槽で加硫した。

【００１８】比較例１ポリエーテルブロックアミドアラストマー（ＰＡＥ１２
００Ｕ；宇部興産株式会社) にカーボンブラック（ケッ
チェンブラックＥＣ；ライオンアクゾ株式会社）を１５
部ＫＣＫ混練機（株式会社ＫＣＫ製）で混入した。ブ
ラベンダーφ２０押出機（株式会社東洋精機）にクロ
スヘッドを付けて、内径５mm外径１２mmのホース状の発
泡ゴムの上に押し出した。これを２２５mm長さに切り２
４０mm長さ径６mmの芯金を挿入し、１２０℃１５分熱処
理して膜を収縮させた。これを帯電ローラとして用いる
と、膜とスポンジの間に隙間が発生することがあり、し
わができた。隙間ができた時は一部に帯電不良によるか
ぶりが発生した。以下の実施例では導電性接着層が無い
が、この場合は、膜と発泡ゴムの間に隙間のない、しわ
のない状態で画像を評価している〔ＬＢＰ：レーザービ
ームプリンター（ヒューレッドパッカード社のレーザー
ジェット２−Ｐ）〕。

【００１９】（２）導電性膜の構成を非汚染性上層／汚
染性下層とした場合帯電ローラとしては、抵抗値が適切であること、柔らか
いこと、加工し易いこと等多様な特性が要求される。
又、感光ドラムを汚染しないことも必要であるが、これ
らを全て満足することは難しい。そこで、感光ドラムを
汚染するがその他の特性は満足するものが有ればこれを
下層として、非汚染性の上層を薄く付けて２層にして総
合的に満足なものを作ることができる。特に、柔らかい
樹脂は樹脂中の移行成分が多い場合が多く、感光ドラム
を汚染し易い。そこで、中に柔らかい樹脂、外側に薄く
硬い樹脂の２層構造にして被せれば、柔らかく、かつ非
汚染性のローラを作ることができる。また、材料そのも
ので電気抵抗が１０⁵〜１０¹²Ω・cm程度の丁度良いと
ころにあるものは導電粉を入れて抵抗を調節する必要が
ない。しかし、感光ドラムに大して汚染性がある場合も
あり、このときは表層に薄く非汚染性の別の導電性樹脂
を被せることにより、適切な抵抗で、非汚染性の被膜を
得ることができる。

【００２０】実施例２ＰＥＢＡＸＭＸ１０７４は１２ナイロンとポリエチレ
ングリコールの共重合体であり、そのもの自身で６×１
０¹⁰Ω・cmの適切な抵抗を有し、なおかつ非常に柔らか
い。しかしながら、有機半導体（ＯＰＣ）でできている
感光ドラムに接触させていると感光ドラムの表面に微細
なクラックを発生させてしまう。そこでこのような問題
を起こさないポリエーテルブロックアミドエラストマー
（ＰＡＥ１２００Ｕ；宇部興産株式会社）にカーボンブ
ラック（ケッチェンブラックＥＣ；ライオンアクゾ株式
会社）を１５部ＫＣＫ混練機（株式会社ＫＣＫ製）で
混入して２×１０¹⁰Ω・cm程度の樹脂を作った。次に、
この２種の樹脂をブラベンダーφ２０押出機（株式会社
東洋精機）を２台用いて一つのクロスヘッドから２重
にして、内径５mm、外径１２mmのホース状の発泡ゴムの
上に押し出した。内側がＰＥＢＡＸ１００μｍで外側が
ＰＡＥ１０μｍであった。これを２２５mm長さに切り２
４０mm長さ径６mmの芯金を挿入し、１２０℃１５分熱処
理して膜を収縮させて発泡ゴムを密着させた。このロー
ラは柔らかく、適切な電気抵抗を有し、感光ドラムを汚
染せず、この帯電ローラをＬＢＰ（レーザービームプリ
ンター；ヒューレットパッカード社のレーザージェット
２−Ｐ）に取り付けて取った画像は良好であった。

【００２１】（３）導電性膜の構成を導電性酸化物を含
む上層／カーボンブラックを含む下層とした場合導電粉の種類により帯電性能が異なる。導電性の酸化チ
タン、酸化錫はカーボンほど導電性は高くないので、ミ
クロにみた場合、帯電がターボンを使用した場合より均
一になる。しかしながらこれらは非常に高価な上、所定
の抵抗値に抵抗を落とすために多量の導電粉を混合する
必要があり、そのために樹脂が硬くなってしまう。そこ
で、下層にターボンを分散した樹脂を用い、上層に導電
性酸化物を分散した樹脂を用いることにより、安価で、
柔らかく、導電特性の優れた帯電ローラを作ることがで
きる。

【００２２】実施例３ポリエーテルブロックアミドエラストマー（ＰＡＥ１２
００Ｕ；宇部興産株式会社）にカーボンブラック（ＭＡ
１００；三菱化成株式会社）を４０部ＫＣＫ混練機（株
式会社ＫＣＫ製）で混入した。また、Ｎ−メトキシメ
チル化ナイロン（トレジン；帝国化学産業株式会社）に
導電性酸化錫（Ｔ−１；三菱マテリアル株式会社）を７
０部ＫＣＫ混練機で混練した。これらをブラベンダーφ
２０押出機（株式会社東洋精機）を２台用いてこれを
一つのクロスヘッドから２重にして、内径８mm、外径１
６mmのホース状の発泡ゴムの上に押し出した。このとき
内側がカーボンブラックを含む１００μｍの層で、外側
が、導電性酸化錫を含む１５μｍの層である。これを３
２０mm長さに切り３４８mm長さ径９mm（端部のみ６mm）
の芯金を挿入し、１２０℃１５分熱処理して膜を収縮さ
せて密着させた。これを複写機（ＮＰ６０３０；キャノ
ン株式会社）の帯電ローラとして用いると、低温低湿
（１５℃１０％ＲＨ）下、高温高湿（３２．５℃８５％
ＲＨ）下いずれでも良好な複写画像が得られた。

【００２３】比較例３ポリエーテルブロックアミドエラストマー（ＰＡＥ１２
００Ｕ；宇部興産株式会社）にカーボンブラック（ＭＡ
１００；三菱化成株式会社）を４０部ＫＣＫ混練機（株
式会社ＫＣＫ製）で混入した。ブラベンダーφ２０押
出機（株式会社東洋精機）にクロスヘッドを付けて、内
径８mm外径１６mmのホース状の発泡ゴムの上に膜厚１０
０μｍで押し出した。これを３２０mm長さに切り３４８
mm長さ径９mm（端部のみ６mm）の芯金を挿入し、１２０
℃１５分熱処理して膜を収縮させ密着させた。これを複
写機（ＮＰ６０３０；キャノン株式会社）の帯電ローラ
として用いると、低温低湿（１５℃、１０％ＲＨ）下で
ハーフトーンの画像を複写したとき、全体に細かい黒い
斑点が出て画像不良となった。

【００２４】（４）導電性膜の構成を高抵抗層／低抵抗
層とした場合用途により上下交替することができる。即ち、高抵抗で
表面だけ低抵抗にして表面の抵抗を均一にする場合、低
抵抗で表面の薄い部分だけ高抵抗にする場合、等各種の
場合があるが、これらは抵抗の異なる膜を多層使用する
ことにより可能になる。

【００２５】（５）導電性膜の構成を導電粉による抵抗
調整層／材料そのものによる抵抗調整層とした場合用途により上下交替することができる。即ち、導電粉に
よる抵抗調整層（電子導電型材料による抵抗調整層）は
自由に抵抗値を調整できるという特徴があるが、導電粉
末を混ぜているため、抵抗の均一性では多少劣る。この
点材料そのものが適当な抵抗値を有するものでは、抵抗
調整の自由度は劣るが、抵抗は非常に均一なものとな
る。又、その他抵抗の異方性、静電容量、誘電率等各種
電気特性が微妙に異なっている。そこでこれらを必要に
応じて多層化することにより所望の特性を得ることが可
能になる。

【００２６】なお、ロール（ベース層）の電気抵抗は、
図４に示したように、導電性ロール６の外周面に１ｃｍ
幅の銅板７を巻き付け、シャフト１と銅板７との間に１
００Ｖの電圧を印加し、このときの電流値Ｉから抵抗値
Ｒを式Ｒ＝Ｖ／Ｉにより求めた。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明によると、従来有
機溶剤を使用して複数回の塗布工程及び乾燥工程を必要
とし、多くの手間及びコストを要していた導電性膜の形
成工程を複数層であっても単純な作業で効率的に行うこ
とができ、導電性ローラの製造コストを効果的に引き下
げると共に、作業環境の改善を図ることができるもので
ある。また、押出し成形工程は一層分づつ行ってもよい
が、所望の複数層を一度に行った方が、工程数が少なく
てすむので、その分低コスト化が図れる。また、導電性
膜を複数層で構成することにより、多様な要求特性を満
たすことのできる導電性ローラを容易に具現化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法により得られる導電性ローラ
の一例を示す断面図である。

【図２】本発明の導電性ローラの製造方法に使用する導
電性膜形成用口金の一例を示す断面図である。

【図３】同口金を用いてベース層上に導電性膜を被覆す
る方法を示す一部断面概略図である。

【図４】電気抵抗の測定方法を説明する概略図である。

【符号の説明】

１シャフト２ベース層３導電性膜４口金５熱可塑性樹脂６導電性ローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シャフトと、該シャフト外周に設けられ
た導電性ベース層と、該導電性ベース層外周に設けられ
た導電性膜とを有してなる導電性ローラの製造方法にお
いて、複数層よりなる導電性膜を前記ベース層外周に押
出し成形することにより前記導電性膜を形成することを
特徴とする導電性ローラの製造方法。
【請求項２】導電性膜が温度２５℃、相対湿度５０％
ＲＨにて体積抵抗値１．０×１０⁶〜１．０×１０¹³Ω
cmであることを特徴とする請求項１記載の導電性ローラ
の製造方法。
【請求項３】導電性膜の下層が温度２５℃、相対湿度
５０％ＲＨにおける体積抵抗値１．０×１０¹³Ωcm以下
の導電性接着層であることを特徴とする請求項１又は２
記載の導電性ローラの製造方法。