JPH07271152A

JPH07271152A - 帯電ロール

Info

Publication number: JPH07271152A
Application number: JP6417094A
Authority: JP
Inventors: Sumio Oinuma; 澄男生沼; Takashi Yamamoto; 隆史山本; Kazutoshi Somiya; 和年宗宮
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 1995-10-20

Abstract

(57)【要約】【目的】異常放電や部分的帯電不良が生じない帯電ロー
ルを提供する。【構成】軸体２１の外周に導電性弾性体層２２が形成さ
れ、この導電性弾性体層２２の外周に保護層２５が形成
される帯電ロールであって、上記保護層２５が、内周層
２３と外周層２４とからなる２層構造に形成され、上記
内周層２３の電気抵抗が１０¹〜１０⁵Ω・ｃｍの範囲
に設定され、上記外周層２４の電気抵抗が１０⁵〜１０
¹¹Ω・ｃｍの範囲に設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子写真複写方式を
使用した複写機，プリンター等に用いられる帯電ロール
に関するものである。

【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、上記感
光ドラム表面に対して静電潜像を形成させるためには、
予め感光ドラム表面を帯電させ、この帯電部分に対して
原稿像を光学系を介して投射し、光の当たった部分の帯
電を打ち消すことにより静電潜像の形成が行われてい
る。この静電潜像の形成に先立って感光ドラム表面を帯
電させる方法としては、最近では、帯電ロールを感光ド
ラム表面に直接接触させて感光ドラム表面を帯電させる
ロール帯電方式が注目されている。このようなロール帯
電方式を採用した電子写真複写機は、図２に示すように
構成されて、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
面に帯電ロール２を上記感光ドラム１と連れ回りさせ、
部分的に弾性変形させながら摺接させる。図において、
３は露光機構部であり、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。また、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。そして、６は給紙機構ロール
であり、複写紙１１を感光ドラム１表面に対して給紙
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
て定着させ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留トナーが除去され
る。１２は上記帯電ロールに対して１〜３ｋＶ程度の電
圧を印加する電源である。

【０００３】感光ドラムを印加するために使用される上
記帯電ロールとしては、従来から、図３に示すような多
層構造の帯電ロールが用いられている。この帯電ロール
では、軸体２１の外周に導電性弾性体層２２が形成さ
れ、この導電性弾性体層２２の外周に電極層２６を介し
て電気抵抗調整層２７が形成され、さらにこの電気抵抗
調整層２７の外周に保護層２５ａが形成されている。上
記導電性弾性体層２２は、低硬度ソリッドゴムまたは発
泡ゴム等の弾性体から形成されており、導電性付与のた
めの導電剤が配合されている。この導電剤としては、一
般に、カーボンブラック等の電子導電系の導電剤や、四
級アンモニウム塩等のイオン導電系の導電剤が用いられ
ている。そして、上記電極層２６は、導電性弾性体層２
２中の軟化剤の帯電ロール表面への移行を防止するため
のものである。また、上記電気抵抗調整層２７は、帯電
ロールの帯電性を調整するために設けられるものであ
り、上記保護層２５ａは、帯電ロール表面の摩耗等を防
止する目的で形成されるものである。これら電極層２６
等の各層は、薄層であるため、軸体の外周に形成された
導電性弾性体層の表面に、各層形成用樹脂溶液を、ディ
ッピング法やコーティング法により順次塗工して乾燥す
ることにより形成される。

【０００４】また、上記帯電ロールの他に、最近では、
低コスト化のために、構造が簡略化された帯電ロールが
提案され、一部で使用されている。この帯電ロールで
は、図４に示すように、電極層および電気抵抗調整層が
省略され、導電性弾性体層２２の外周に保護層２５ａが
直接形成されている。この保護層２５ａは、予め、保護
層形成用の弾性チューブを押出成形により作製し、これ
を、導電性弾性体層２２の外周に嵌合して一体化するこ
とにより形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記構造が簡略化され
た帯電ロールは、材料や製造等に係るコストが低減され
るという利点を有する反面、その性能において問題があ
る。すなわち、簡略化された帯電ロールの電気抵抗は、
導電性弾性体層に配合される導電剤により調整される
が、上記電子導電系導電剤を用いての調整では、中抵抗
領域（１０⁵〜１０ ⁸Ω・ｃｍ）への調整が困難であ
る。このため、上記電子導電系導電剤を用いての帯電ロ
ールの電気抵抗の調整は、上記中抵抗領域以外で行われ
ていた。しかし、帯電ロールの電気抵抗を低抵抗領域
（１０⁴Ω・ｃｍ以下）に設定すると、帯電ロールにお
いて局部的な電流異常（異常放電）が発生しやすくな
る。この異常放電が発生すると、得られる複写画像等に
おいて、原稿像とは無関係の黒線等が発生するようにな
る。また、この異常放電の発生を抑制するために、電子
導電系導電剤で調整可能な領域である１０⁶Ω・ｃｍ以
上に設定すると、帯電ロールにおいて局部的な帯電不良
が発生するおそれがある。この帯電不良が発生すると、
複写画像等において、砂状の黒点が発生し、画像全体が
黒ずんでしまう（砂地かぶり）。一方、他の導電剤であ
るイオン導電系導電剤は、電気抵抗を下げる作用が弱
く、配合量を多くしても、帯電ロールの電気抵抗の低下
には一定の限界があった。

【０００６】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、異常放電や部分的な帯電不良が発生しない帯
電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】上記目的を達成するため
に、この発明の帯電ロールは、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保護層が
形成される帯電ロールであって、上記保護層が、内周層
と外周層とからなる２層構造に形成され、上記内周層の
電気抵抗が１０¹〜１０⁵Ω・ｃｍの範囲に設定され、
上記外周層の電気抵抗が１０⁵〜１０¹¹Ω・ｃｍの範囲
に設定されているという構成をとる。

【０００８】

【作用】すなわち、本発明者等は、上記簡略化された帯
電ロールの異常放電および部分的な帯電不良の問題を解
決するために一連の研究を重ねた。その結果、上記帯電
ロールの保護層を、内周層と外周層とからなる２層構造
とし、上記内周層の電気抵抗を低抵抗領域に設定し、上
記外周層の電気抵抗を高抵抗領域に設定すると、上記帯
電ロールにおいて、部分的な帯電不良が発生しなくなる
ことを突き止めた。そして、この２層構造の保護層を備
えた帯電ロールでは、その導電性弾性体層の電気抵抗を
異常放電が発生しない電気抵抗領域（高電気抵抗領域）
に設定することが可能となることを見出しこの発明に到
達した。この発明により、異常放電や帯電不良が発生し
ない低コストの帯電ロールを提供することが可能とな
る。

【０００９】つぎに、この発明を詳しく説明する。

【００１０】この発明の帯電ロールは、軸体と、この軸
体の外周に形成される導電性弾性体層と、この導電性弾
性体層の外周に形成される２層構造の保護層とから構成
される。

【００１１】上記軸体としては、特に限定するものでは
なく、金属製の中実体からなる芯金や、内部をくり抜い
た金属製の円筒体等が用いられる。そして、上記金属材
料としては、鉄，アルミニウム等が使用される。

【００１２】上記軸体の外周に形成される導電性弾性体
層は、低硬度で電気抵抗が１０⁴〜１０⁹Ω・ｃｍの範
囲に設定することが好ましい。すなわち、導電性弾性体
層の硬度が、アスカーＣ（スポンジ硬度計，１ｋｇ荷
重）７０°以下、好ましくは６５°以下、特に好ましく
は５０°以下に設定されると、帯電ロールの感光ドラム
への接触性が向上するようになるからである。また、導
電性弾性体層の電気抵抗が、上記領域に設定されると、
帯電ロールにおいて、異常放電の発生が抑制されるよう
になるからである。

【００１３】そして、上記導電性弾性体層のマトリック
ス成分としては、特に制限するものではなく、従来から
帯電ロールに使用されている低硬度ソリッドゴムや発泡
ゴム等のゴム弾性体が使用される。上記低硬度ソリッド
ゴムは、その硬度が上記範囲のアスカー硬度に設定され
たゴムであり、その種類としてはエチレン−プロピレン
−ジエンゴム（ＥＰＤＭ），ポリノルボルネンゴム，ス
チレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ），クロロプレンゴム
（ＣＲ），シリコーンゴム，エピクロルヒドリンゴム，
塩素化−エチレン−プロピレン−ジエンゴム（Ｃｌ−Ｅ
ＰＤＭ），天然ゴム，イソプレンゴム，ブチルゴム等が
あげられる。このなかでも、シリコーンゴム，ＳＢＲ，
エピクロルヒドリンゴムが好ましく用いられる。また、
上記発泡ゴムは、発泡によってその硬度が低く設定され
たゴムである。この発泡ゴムも、上記低硬度ソリッドゴ
ムと同様に弾性に優れている。この発泡ゴムの種類とし
ては、上記低硬度ソリッドゴムで使用されるゴムを発泡
させたものがあげられる。このなかでも、ＥＰＤＭ，Ｃ
ｌ−ＥＰＤＭ，エピクロルヒドリンゴムを発泡させた発
泡ゴムが好ましい。

【００１４】また、上記導電性弾性体層に導電性を付与
する方法としては、例えば、上記マトリックス成分であ
る低硬度ソリッドゴムや発泡ゴムに、導電剤を配合する
方法があげられる。この導電剤としては、電子導電系導
電剤およびイオン導電系導電剤に大別することができ
る。上記電子導電系導電剤としては、例えば、カーボン
ブラックや、酸化亜鉛と酸化アルミニウムとの固溶体，
酸化スズと酸化アンチモンとの固溶体，酸化インジウム
と酸化スズとの固溶体等の金属酸化物があげられる。ま
た、上記イオン導電系導電剤としては、例えば、トリメ
チルオクタデシルアンモニウムクロライド，ベンジルト
リメチルアンモニウムクロライド，トリオクチルプロピ
レンアンモニウムクロライド，トリオクチルプロピルア
ンモニウムブロマイド，トリメチルオクタデシルアンモ
ニウムパークロレート等の四級アンモニウム化合物およ
びこれら四級アンモニウム化合物の過塩素酸塩，安息香
酸塩，亜硝酸塩，硫酸塩等があげられる。これら導電剤
は、単独であるいは２種類以上併用される。このなかで
も、トリメチルオクタデシルアンモニウムパークロレー
ト，カーボンブラックを使用することが好ましい。

【００１５】そして、上記マトリックス成分と導電剤と
の好ましい組合せとしては、ＳＢＲとカーブンブラッ
ク、エピクロルヒドリンゴム（発泡ゴム）とトリメチル
オクタデシルアンモニウムパークロレート、シリコーン
ゴムとカーボンブラック、ＥＰＤＭ（発泡ゴム）とカー
ボンブラック、エピクロルヒドリンゴム（発泡ゴム）と
トリメチルオクタデシルアンモニウムパークロレートと
カーボンブラックとの組合わせがあげられる。

【００１６】つぎに、この発明の帯電ロールの特徴的部
分である保護層について説明する。この保護層は、電気
抵抗の異なる内周層と外周層とからなる２層構造をとる
ものである。この保護層の形成材料としては、耐摩耗性
等の特性に優れた樹脂を使用することが好ましい。この
樹脂としては、例えば、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン
（８−ナイロン）等のナイロンや、ポリエステルエラス
トマー等の樹脂があげられる。このなかでも、耐摩耗性
に特に優れるポリエステルエラストマーや８−ナイロン
が好ましい。

【００１７】そして、上記保護層の内周層の電気抵抗
は、１０¹〜１０⁵Ω・ｃｍの範囲に設定され、上記外
周層の電気抵抗は、１０⁵〜１０¹¹Ω・ｃｍの範囲に設
定されている。好ましくは、内周層の電気抵抗は１０²
〜１０³Ω・ｃｍの範囲であり、外周層の電気抵抗は１
０⁷〜１０⁹Ω・ｃｍの範囲である。また、上記内周
層，外周層の電気抵抗は、前述したカーボンブラック等
の電子導電系導電剤やイオン導電系導電剤の上記樹脂等
への配合割合により調整することができる。

【００１８】このように、保護層を、低電気抵抗の内周
層と高電気抵抗の外周層とからなる２層構造とすると、
帯電ロールの電流が、帯電ロールの感光ドラムとの接触
部（ニップ部）に集中するようになる。この結果、異常
放電を防止するため導電性弾性体層の電気抵抗を高く設
定しても、帯電ロールにおいて、部分的な帯電不良が発
生しなくなり、得られる複写画像においても砂地かぶり
が発生しなくなる。これが、この発明の最大の特徴であ
る。また、上記保護層の外周層が、一定以上の高電気抵
抗の範囲に設定されていることも、異常放電抑制の効果
を奏する。

【００１９】つぎに、この発明の帯電ロールの製法につ
いて説明する。この発明の帯電ロールは、例えば、上記
材料を用いて、以下のようにして作製される。

【００２０】すなわち、まず、低硬度ソリッドゴムや発
泡ゴム等のゴム材料（未加硫ゴム）に、導電剤を所定量
配合して混合する。そしてこの混合物を、軸体（芯金）
の外周に押出成形し、未加硫導電性弾性体層を形成す
る。一方、ナイロン等の樹脂に導電剤を所定量配合し、
低電気抵抗内周層用および高電気抵抗外周層用の２種類
の保護層形成材料を準備する。そして、これら２種類の
形成材料を、それぞれ内周層および外周層となるように
同時に押出成形して２層構造の弾性チューブを作製す
る。つぎに、上記軸体の未加硫導電性弾性体層の外周
に、上記２層構造弾性チューブを嵌合し、ついで加熱し
て上記未加硫導電性弾性体層を加硫するとともに、この
弾性体層と上記弾性チューブとを一体化する。このよう
にして、図１に示すような、この発明の帯電ロールを作
製することができる。図において、（Ａ）は、この発明
の帯電ロールの横断面図であり、（Ｂ）は縦断面図であ
る。また、２１は軸体を、２２は導電性弾性体層を、２
３は内周層を、２４は外周層を、２５は内周層２３およ
び外周層２４からなる保護層をそれぞれ示す。

【００２１】このようにして得られた帯電ロールにおい
て、各層の厚みは、導電性弾性体層２２は、２〜４ｍｍ
の範囲に、内周層２３は、０．０５〜０．２ｍｍの範囲
に、外周層２４は、０．０５〜０．４ｍｍの範囲に、そ
して保護層２５全体としては、０．１〜０．５ｍｍの範
囲に設定することが好ましい。

【００２２】ここで、この発明の帯電ロールは、保護層
が２層構造であるが、上記のように、２種類の保護層形
成材料を同時に押出成形して２層構造の弾性チューブを
作製し、これ用いて保護層を形成している。したがっ
て、この発明の帯電ロールの製造工程数は、従来の簡略
化された帯電ロールと同じ工程数となり、コストの低減
を充分に図ることが可能となる。これも、この発明の特
徴の一つである。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、この発明の帯電ロール
は、導電性弾性体層の外周に保護層が直接形成された帯
電ロールであって、上記保護層が、低電気抵抗内周層と
高電気抵抗外周層とからなる２層構造をとる。したがっ
て、上記導電性弾性体層の電気抵抗を異常放電が発生し
ない高電気抵抗領域に設定しても、帯電ロールの電流
が、上記２層構造の保護層の作用により、帯電ロールの
ニップ部に収束されるようになる。このため、この発明
の帯電ロールでは、部分的な帯電不良が発生しなくな
る。この結果、この発明の帯電ロールを用いた複写機等
で得られる複写画像は、砂地かぶり等が発生しなくな
り、高画質の複写画像となる。また、この発明の帯電ロ
ールは、従来の簡略化された帯電ロールと同じ工程数で
製造することが可能であるため、低コストとなる。この
ように、この発明の帯電ロールは、高性能で低コストで
あるため、この発明の帯電ロールを電子写真方式を採用
した複写機やプリンター等に適用すれば、これら複写機
等の性能向上および低コスト化に寄与することが可能と
なる。

【００２４】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００２５】

【実施例１〜７】下記の表１〜表３に示す材料を用い、
前述の方法に従って同表に示す電気抵抗（体積抵抗、以
下同じ）の導電性弾性体層および保護層を形成して帯電
ロールを作製した。すなわち、未加硫ゴム成分に導電剤
を所定量配合して導電性弾性体層形成材料を調製した。
そして、この導電性弾性体層形成材料を、鉄製の芯金
（直径６ｍｍ）の外周に押出して、未加硫の導電性弾性
体層を形成した。一方、保護層の形成材料となる樹脂に
導電剤をそれぞれ所定量配合し、２種類の保護層形成材
料を調製した。そして、この２種類の材料を、同時に押
出形成し、内周層と外周層とからなる２層構造の弾性チ
ューブを作製した。そして、この弾性チューブを、上記
未加硫導電性弾性体層が形成された芯金の外周に嵌合
し、ついで、加熱（１８０℃×６０分間）して上記弾性
体層を加硫するとともに、この弾性体層と上記弾性チュ
ーブとを一体化して、帯電ロールを作製した。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】

【比較例１，２】下記の表４に示す材料を用い、導電性
弾性体層，電極層，抵抗調整層，保護層とからなる帯電
ロールを作製した。すなわち、導電性弾性体層形成材料
を調製し、これを実施例１〜３と同じ芯金の外周に押出
成形するとともに、加熱加硫（１８０℃×６０分間）し
て、芯金の外周に導電性弾性体層を形成した。一方、同
表に示す上記各層の形成材料樹脂を、溶媒（電極層およ
び保護層はメタノール、抵抗調整層はメチルエチルケト
ン）に溶解して、濃度２０重量％の各層のコーティング
用樹脂溶液を調製した。そして、この各層の樹脂溶液
を、コーティング法により、上記芯金の外周に形成され
た導電性弾性体層の表面に順次塗工後、これを乾燥させ
て、電極層，抵抗調整層，保護層をそれぞれ形成し、帯
電ロールを作製した。

【００３０】

【比較例３】下記の表４に示す材料を用い、導電性弾性
体層および保護層とからなる簡略化された帯電ロールを
作製した。すなわち、導電性弾性体層形成材料を調製
し、これを実施例１〜３と同じ芯金の外周に押出成形す
るとともに、加熱加硫（１８０℃×６０分間）して、芯
金の外周に導電性弾性体層を形成した。一方、同表に示
す上記保護層の形成材料となる樹脂を、溶媒（メタノー
ル）に溶解して、濃度２０重量％のコーティング用樹脂
溶液を調製した。そして、この樹脂溶液を、コーティン
グ法により、上記芯金の外周に形成された導電性弾性体
層の表面に塗工後、これを乾燥させて、保護層を形成
し、帯電ロールを作製した。

【００３１】

【比較例４】１層構造の弾性チューブを用いて保護層を
形成した以外は、下記の表４に示す材料を用いて、実施
例１〜３と同様にして帯電ロールを作製した。

【００３２】

【表４】

【００３３】このようにして得られた、実施例１〜７
品，比較例１〜４品の帯電ロールについて、異常放電発
生電圧，砂地かぶり発生電圧，および実際の画像での異
常放電，砂地かぶりの発生を調べて、帯電ロールの特性
を調べた。この結果を下記の表５および表６に示す。な
お、上記特性の試験は、つぎのようにして行った。すな
わち、帯電ロールをレーザービームプリンターに装着
し、この帯電ロールに外部電源を用いて印加して印刷を
行った。そして、この印刷の際、異常放電が発生した電
圧および砂地かぶりが発生した電圧を測定した。また、
上記異常放電発生の確認は、複写画像の黒線等の発生に
より、上記砂地かぶり発生の確認は、複写画像の砂状黒
点の発生により行った。なお、実際の画像での評価は、
異常が無かったものを○、異常があったものを×で示し
た。また、この評価の際のレーザービームプリンターの
環境は、温度１５℃×湿度１０％の条件であった。

【００３４】

【表５】

【００３５】

【表６】

【００３６】上記表５の結果から、実施例１〜３品の帯
電ロールは、通常の印加電圧から大きく外れた電圧で、
異常放電や砂地かぶりが発生した。このことから、実施
例品の帯電ロールは、異常放電および砂地かぶりが発生
し難いことがわかる。また、実際の印刷画像による評価
でも、印刷画像の異常は確認できなかった。これに対
し、上記表６から、比較例１，２品の帯電ロールは、電
極層および電気抵抗調整層を備えているため、実施例品
の帯電ロールと同様の性能であったが、その製造が煩雑
であった。また、比較例３品の帯電ロールは、低い電圧
（１．８ｋＶｐ−ｐ）で異常放電が発生し、比較例４品
の帯電ロールは、高い電圧（２．５ｋＶｐ−ｐ）で砂地
かぶりが発生した。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の帯電ロールの一実施例の横断
面図であり、（Ｂ）は上記実施例の縦断面図である。

【図２】ロール帯電方式による電子写真複写機の構成図
である。

【図３】従来の帯電ロールの横断面図である。

【図４】従来の簡略化された帯電ロールの横断面図であ
る。

【符号の説明】

２１軸体２２導電性弾性体層２３内周層２４外周層２５保護層

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保護層が形成される帯
電ロールであって、上記保護層が、内周層と外周層とか
らなる２層構造に形成され、上記内周層の電気抵抗が１
０¹〜１０⁵Ω・ｃｍの範囲に設定され、上記外周層の
電気抵抗が１０⁵〜１０¹¹Ω・ｃｍの範囲に設定されて
いることを特徴とする帯電ロール。
【請求項２】導電性弾性体層の電気抵抗が、１０⁴〜
１０⁹Ω・ｃｍの範囲に設定されている請求項１記載の
帯電ロール。