JPH0728301A

JPH0728301A - 導電性ロール

Info

Publication number: JPH0728301A
Application number: JP17336393A
Authority: JP
Inventors: Sumio Oinuma; 澄男生沼; Takashi Yamamoto; 隆史山本; Kazutoshi Somiya; 和年宗宮; Saburo Hayashi; 三郎林; Hiroyasu Kato; 宏泰加藤
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1993-07-13
Filing date: 1993-07-13
Publication date: 1995-01-31
Anticipated expiration: 2017-04-22
Also published as: JP3277619B2

Abstract

(57)【要約】【目的】軟化剤の使用量を抑えて、感光体の汚染が防
止され得るようにしつつ、導電性ロールの低硬度化を有
利に図り、均一なニップが得られるようにする。また、
導電性ロールの電圧印加許容幅を広げると共に、ロール
構成の簡略化を図る。【構成】軸体１２の外周面上に、第四級アンモニウム
塩又は構造電荷特異性陰イオンが０．３％〜５．０％の
割合で添加されたイオン導電系発泡体よりなる基層１４
を設けると共に、該基層の外周側に、薄肉の保護層１６
を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、導電性ロールに係り、特に電子
写真方式の複写機やプリンターに用いられる帯電ロー
ル、転写ロール、クリーニングロールといった、低硬度
乃至は柔軟性と導電性が要求される導電性ロールに関す
るものである。

【０００２】

【背景技術】電子写真方式の複写機やプリンターに用い
られる帯電ロール、転写ロール、クリーニングロール等
といった導電性ロールには、低硬度乃至は柔軟性と導電
性とが要求されている。そして、それらの要求を満足す
るために、従来より、図４に示される如き、所定の軸体
（芯金）２の外周面上に、低硬度の導電性弾性材料から
なる基層４が所定厚さで設けられると共に、かかる基層
４の外周面上に、薄肉の軟化剤移行防止層６、抵抗調整
層８、保護層１０が順次コーティングされた構造の導電
性ロールが用いられている。例えば、帯電ロールでは、
直径：６mm程度の軸体２の外周面上に、基層４が３mm程
度の厚さで形成され、そして該基層４の外周面上に、軟
化剤移行防止層６が１０μｍ程度の厚さで、また抵抗調
整層８が１６０μｍ程度の厚さで、更に保護層１０が１
０μｍ程度の厚さで、それぞれ、形成されているのであ
る。

【０００３】そして、前記基層４の形成材料としては、
従来より、ＥＰＤＭ、ＳＢＲ、ＮＲ等の弾性材料に対し
て、カーボンブラック、金属粉等の電子導電材が配合さ
れて、体積抵抗率が１０⁴Ωcm以下に調整されると共
に、プロセスオイル、液状ポリマー等の軟化剤が多量に
配合されて、硬度が３０°程度（Ｈｓ：ＪＩＳＡ）に
まで低く調整された、電子導電系の弾性材料が用いられ
ており、それによって、導電性ロールに低硬度乃至は柔
軟性と導電性とを付与せしめている。

【０００４】また、前記軟化剤移行防止層６は、ナイロ
ン等の合成樹脂材料にカーボンブラックが配合せしめら
れて、体積抵抗率が１０³Ωcm程度に調整された材料に
て形成され、前記基層４からの軟化剤の移行を防止する
バリア効果を発揮すると共に、抵抗の均一化を図るよう
になっている。更に、前記抵抗調整層８は、エピクロル
ヒドリンゴム等を主体とする、体積抵抗率が１０⁶Ωcm
程度の材料にて形成され、抵抗制御とリーク防止とを図
るようになっている。更にまた、前記保護層１０は、ナ
イロン等の合成樹脂材料に酸化スズ系固溶体が配合され
て、体積抵抗率が１０⁶Ωcm程度に調整された材料にて
形成され、押圧・接触せしめられる感光体（ドラム）に
対する固着を防止するようになっている。

【０００５】しかしながら、かかる導電性ロールにおい
て、基層４を形成する電子導電系の弾性材料は、所定の
弾性材料中にカーボンブラック、金属粉等の電子導電材
が分散せしめられて、調製されることから、硬度が上昇
し易いという問題を内在しており、感光体に対する良好
なニップ性を得るためには、軟化剤を多量に配合しなけ
ればならない不具合を有していた。而して、軟化剤を多
量に配合する場合には、導電性ロールからの軟化剤の滲
み出しによる、感光体の汚染が問題となるのであり、そ
のために、従来の導電性ロールでは、軟化剤の移行防止
に細心の注意が必要となり、軟化剤移行防止層６を設け
る必要があったのである。

【０００６】また、かかる導電性ロールでは、中抵抗の
抵抗調整層８を設けて、抵抗調整を行なうようになって
いるが、該抵抗調整層８はコーティング手法にて形成さ
れるため、製造上において、またコスト上、３００μｍ
が厚さの限界となる。そのため、かかる導電性ロールで
は、抵抗調整層の膜厚の調整範囲が狭くなり、印加でき
る電圧の範囲が狭い（電圧印加許容幅が狭い）という問
題があった。

【０００７】更には、従来の導電性ロールでは、上述の
ように、基層４上に、軟化剤移行防止層６、抵抗調整層
８、及び保護層１０を順次コーティングする必要がある
ために、製造工程が複雑化して、それによるコスト上昇
を招く問題を内在するものでもあったのである。

【０００８】

【解決課題】本発明は、上述の如き事情を背景として為
されたものであって、その解決課題とするところは、軟
化剤の使用量を抑えて、感光体の汚染が防止され得るよ
うにしつつ、導電性ロールの低硬度化を有利に図り、均
一なニップが得られるようにすることにある。更に、本
発明は、導電性ロールの電圧印加許容幅を広げて、ロー
ルの汎用性を高めると共に、ロール構成の簡略化を有利
に図ることをも、その目的とする。

【０００９】

【解決手段】そして、上記の課題を解決するために、本
発明にあっては、所定の軸体の外周面上に、第四級アン
モニウム塩又は構造電荷特異性陰イオンが０．３％〜
５．０％の割合で添加されたイオン導電系発泡体よりな
る基層が設けられると共に、該基層の外周側に、薄肉の
保護層が設けられていることを特徴とする導電性ロール
を、その要旨とするものである。

【００１０】また、かかる導電性ロールにおいて、望ま
しくは、前記基層は、エピクロルヒドリン−エチレンオ
キサイド共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴ
ム、ウレタンゴム、及び水素添加アクリロニトリル−ブ
タジエンゴムからなる群より選択されたゴムを主体とす
るイオン導電系発泡体にて、形成されることとなる。更
に、前記保護層は、有利には、ポリアミド又はエーテル
系ウレタンを主体とする合成樹脂にて、形成されること
となる。

【００１１】更にまた、本発明において、有利には、前
記基層と前記保護層との間に、電子導電材の配合によっ
て体積抵抗率が１０⁴Ωcm以下とされた電子導電系樹脂
若しくは弾性材料よりなる薄肉の導電性補助層が設けら
れた構成が採用されることとなる。

【００１２】

【作用・効果】すなわち、本発明に係る導電性ロールに
おいて、その基層を形成するイオン導電系発泡体は、発
泡体であることにより、極めて優れた低硬度乃至は柔軟
性を有していることに加えて、第四級アンモニウム塩又
は構造電荷特異性陰イオンといったイオン導電材の配合
により、導電性が発揮されるものであって、カーボンブ
ラック等の電子導電材を含まないことから、硬度の上昇
が回避されている。従って、本発明に係る導電性ロール
にあっては、優れた低硬度乃至は柔軟性が得られるので
あり、それ故、感光体に対する接触性に優れ、均一なニ
ップが得られるのである。また、硬度が低いことから、
感光体上の残留トナーに対するストレスが小さく、トナ
ーフィルミングの発生が効果的に防止される利点もあ
り、更には、交流電界を印加した場合でも、騒音の発生
が低減される効果もある。

【００１３】そして、軟化剤の配合に頼らずに、優れた
低硬度乃至は柔軟性が得られることから、軟化剤の使用
量を従来に比して大幅に低減することができ、それによ
って、軟化剤の移行・滲み出しを効果的に防止して、感
光体の汚染を防止することができる。

【００１４】また、軟化剤の移行・滲み出しがなくなる
ため、導電性ロールの軟化剤移行防止層が不要となり、
更に、基層を形成するイオン導電系発泡体は、イオン導
電材が０．３％〜５．０％の割合で添加されて、中抵抗
化されているため、本発明では、わざわざ中抵抗の抵抗
調整層を設ける必要がなくなる。かくして、本発明に係
る導電性ロールでは、ロール構成が大幅に簡略化され、
製造工程が有利に簡略化され得るのである。

【００１５】さらに、本発明では、基層自体が中抵抗化
されることから、ロール抵抗の調整が広い範囲で容易に
行なわれ得ることとなり、電圧印加許容幅が広くなっ
て、カブリや横スジ等の画像欠陥が良好に防止され得る
のである。なお、電子導電系の弾性材料を中抵抗化する
場合、電子導電材の分散が難しくなる不具合があるが、
イオン導電系発泡体では、そのような不具合がなく、抵
抗の均一性に優れ、有利に抵抗制御を行なうことができ
る利点があり、放電破壊も起こり難くなるのである。

【００１６】そして、基層と保護層の間に導電性補助層
を設けることによって、基層自体の抵抗が高く、電流が
流れ難い場合にも、該導電性補助層を電流が流れること
によって、ロールの全周から感光体に対する接触部位に
向かって電流が効果的に集極せしめられ得るため、印加
電圧を有利に低下せしめ得ると共に、該接触部位では充
分な電流が得られ、感光体等に対して良好に電荷を付与
することができるのである。

【００１７】

【具体的構成】ところで、図１には、本発明に係る導電
性ロールの一例が示されている。そこにおいて、１２は
軸体（芯金）であり、１４はイオン導電系発泡体からな
る基層であり、１６は、該基層１４上にコーティングさ
れた保護層である。

【００１８】より具体的に、前記基層１４を形成するイ
オン導電系発泡体は、所定の発泡材料（原料）にイオン
導電材として、トリメチルオクタデシルアンモニウムパ
ークロレート、ベンジルトリメチルアンモニウムクロリ
ド等の第四級アンモニウム塩、または過塩素酸リチウ
ム、過塩素酸カリウム等の構造電荷特異性陰イオンが配
合されたものである。そして、それらイオン導電材がイ
オンに乖離せしめられた状態で、ポリマーの特定部位に
配位することにより、導電性を発揮する。なお、発泡材
料としては、従来より公知の各種の発泡材料が使用され
得るが、特に、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイ
ド共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ウ
レタンゴム、及び水素添加アクリロニトリル−ブタジエ
ンゴムからなる群より選択されたゴムが好適に用いられ
ることとなる。

【００１９】そして、そのようなイオン導電材の添加量
は、重量基準で０．３％〜５．０％の割合とされ、それ
によって、イオン導電系発泡体は、体積抵抗率が１０⁶
〜１０⁸Ωcmに調整され、中抵抗化されることとなるの
である。なお、より具体的な添加量は、発泡材料とイオ
ン導電材の組合わせにより、適宜に決定されることとな
る。

【００２０】特に、本発明者らが詳細に検討したとこ
ろ、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴ
ムに、イオン導電材として、トリメチルオクタデシルア
ンモニウムパークロレートを配合したものが、優れた特
性を示し、本発明において、好適に使用され得ることが
認められた。

【００２１】一方、前記保護層１６の形成材料として
は、従来の導電性ロールにおいて保護層の形成材料とし
て用いられていたものと同様の形成材料が使用され得、
感光体に対する固着が防止されることとなる。特に、導
電性の良いポリアミド又はエーテル系ウレタンを主体と
する材料が好適に用いられ、それによって、感光体に対
する電荷付与性を有利に向上させることができる。

【００２２】そうして、かかる図１に示される導電性ロ
ールを作製するには、先ず、軸体１２上に、前記イオン
導電系発泡体からなる基層１４を形成することとなる。
具体的には、例えば、前記発泡材料（原料）を用い、押
出成形手法等によって、発泡倍率を考慮して、所定の容
量となるように、所定厚さの未発泡チューブを作製し、
これを、図２に示される如き、円筒状の本体２０と、該
本体２０の両端部に取り付けられる蓋部材２２，２２と
からなる金型１８の成形キャビティ内に、軸体１２と共
に同心的に配置した後、加熱等による発泡、加硫操作を
行ない、発泡体ロール２４を得る。また、ウレタン発泡
材料を使用する場合には、金型１８を垂直に立て、液状
ウレタンを軸体１２と金型１８間に流し込み、加熱、発
泡、架橋を行ない、発泡体ロール２４を得ることとな
る。なお、軸体１２の外周面上には、必要に応じて、導
電性接着剤を塗布しても良い。

【００２３】しかる後、前記保護層形成用材料を、アル
コールや各種溶剤にて溶かして、所定粘度のコーティン
グ液を調製し、ディッピング等の公知のコーティング手
法によって、該基層１４の外周面上に保護層１６を形成
して、目的とする導電性ロールが得られるのである。な
お、かかる導電性ロールの各層の厚みは、ロールの用途
により適宜に決定されるところであるが、通常、基層１
４は２〜１０mm程度の厚さで、また保護層１６は３〜３
０μｍ程度の厚さで形成される。例えば、帯電ロールで
は、基層１４は３mm程度の厚さで、また保護層１６は５
〜１０μｍ程度の厚さで形成されることとなる。

【００２４】このような構成を有する導電性ロールにあ
っては、基層１４がイオン導電系発泡体にて形成され
て、有利に低硬度化されていることにより、優れたニッ
プが得られると共に、トナーフィルミングや騒音の発生
が良好に防止され得る。また、軟化剤の使用量が効果的
に低減され得ることから、感光体の汚染を防止すること
ができる。そして、基層１４と保護層１６のみの簡略な
構成を有していることから、製造が容易となり、有利に
コスト低減を図ることができる。そして、基層１４が均
一に中抵抗化されていることにより、電圧印加許容幅が
大きくなり、また高電圧下での放電破壊が起こり難くな
る利点が得られる。

【００２５】また、図３には、本発明に係る導電性ロー
ルの別の具体例が示されている。この導電性ロールは、
軸体（芯金）１２上に基層１４が所定厚さで設けられ、
更に該基層１４上に、導電性補助層２６及び保護層１６
がそれぞれ順次コーティングされて、構成されている。

【００２６】なお、かかる導電性補助層２６の形成材料
としては、所定の合成樹脂材料や弾性材料にカーボンブ
ラックや金属粉等の電子導電材が配合されて、その体積
抵抗率が１０⁴Ωcm以下に調整された、電子導電系樹脂
若しくは弾性材料が使用され得る。具体的には、例え
ば、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン等のナイロン系の合
成樹脂材料にカーボンブラックが配合されたものや、ウ
レタンエラストマーや各種ゴム材料等の弾性材料にカー
ボンブラックが配合されたものが、好適に使用され得
る。そして、そのような形成材料を用いて、ディッピン
グ等の公知のコーティング手法を実施することにより、
基層１４上に所定厚さの導電性補助層２６を形成するこ
ととなる。或いは、そのような形成材料を用いて薄肉の
チューブを形成し、該チューブを図２の如き円筒状の金
型の成形キャビティ内に配置して、該チューブの内側で
基層１４の発泡操作を行なうことにより、基層１４上に
導電性補助層２６を設けることができる。

【００２７】なお、通常、この導電性補助層２６は３〜
２０μｍ程度の厚さで形成されることとなり、例えば帯
電ロールでは、５〜１０μｍ程度の厚さで形成される。
そして、該導電性補助層２６の形成の後に、前記した保
護層１６を形成して、目的とする導電性ロールを得るこ
とができる。

【００２８】このような構成の導電性ロールにあって
は、導電性補助層２６が設けられていることにより、中
抵抗化された基層１４自体の抵抗が高く、電流が流れ難
くても、該導電性補助層２６を電流が流れることによっ
て、ロールの全周から感光体に対する接触部位に向かっ
て電流が効果的に集極せしめられ得るため、該接触部位
では充分な電流が得られ、感光体に対して良好に電荷を
付与することができるのである。

【００２９】

【実施例】以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本
発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明
が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも
受けるものでないことは、言うまでもないところであ
る。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には
上記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない
限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々なる変更、
修正、改良等を加え得るものであることが、理解される
べきである。

【００３０】実施例１〜７および比較例１先ず、下記表１に従い、各種発泡材料に各種イオン導電
材を所定の割合で添加して、イオン導電系の基層形成用
材料を調製した。そして、実施例１〜６、比較例１で
は、各材料を用いて未発泡チューブ（内径：８mm、外
径：１０mm）を押出成形し、該未発泡チューブを、図２
に示される如き内径：１２mmの円筒状金型の成形キャビ
ティ内に、外周面上に導電性接着剤を塗布した芯金（直
径：６mm）と共に同心的にセットして、オーブンにて、
加熱、発泡、加硫を行ない、発泡体ロールを得た。ま
た、実施例７では、金型を垂直に立て、芯金と金型の間
に液状ウレタンを流し込み、発泡、加熱、架橋を行な
い、発泡体ロールを得た。

【００３１】次いで、Ｎ−メトキシメチル化ナイロンを
溶剤に溶かして、所定粘度の保護層形成用のコーティン
グ液を調製し、また、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン：
１００重量部にカーボンブラック：１５重量部を配合
し、これを溶剤に溶かして、所定粘度の導電性補助層形
成用のコーティング液を調製した。

【００３２】そして、実施例１〜３、５〜７、比較例１
では、前記発泡体ロールの両端部の芯金部分にロール外
径と略同一径のアダプターを取り付けて、保護層形成用
コーティング液中に軸方向に一定速度で浸漬して、コー
ティングを行ない、風乾後、加熱し、溶剤を除去して、
厚さ５μｍの保護層を形成し、目的とする導電性ロール
を得た。

【００３３】また、実施例４では、前記発泡体ロールの
両端部の芯金部分にロール外径と略同一径のアダプター
を取り付けて、それを導電性補助層形成用コーティング
液中に軸方向に一定速度で浸漬して、コーティングを行
ない、そして風乾後、加熱し、溶剤を除去して、厚さ５
μｍの導電性補助層を形成した後、保護層形成用コーテ
ィング液中に軸方向に一定速度で浸漬して、コーティン
グを行ない、風乾後、加熱し、溶剤を除去して、厚さ５
μｍの保護層を形成し、目的とする導電性ロールを得
た。

【００３４】比較例２先ず、ＥＰＤＭ：１００重量部にカーボンブラック：３
０重量部、軟化剤：１００重量部を配合した電子導電系
ゴム材料を用いて、芯金（直径：６mm）上に厚さ３mmの
基層を押出成形した。次いで、Ｎ−メトキシメチル化ナ
イロン：１００重量部にカーボンブラック：１５重量部
を配合し、これを溶剤に溶かして調製したコーティング
液を用いて、該基層上に、導電性補助層（厚さ：５μ
ｍ）をコーティングした後、エピクロルヒドリン−エチ
レンオキサイドゴムに０．２％の割合でトリメチルオク
タデシルアンモニウムパークロレートを添加し、これを
溶剤に溶かして調製したコーティング液を用いて、抵抗
調整層（厚さ：１５０μｍ）をコーティングし、更に、
Ｎ−メトキシメチル化ナイロンを溶剤に溶かして調製し
たコーティング液を用いて、保護層（厚さ：５μｍ）を
コーティングして、目的とする導電性ロールを得た。

【００３５】

【表１】

【００３６】そして、かくして得られた各導電性ロール
について、以下に示すようにして、各種の特性評価を行
ない、その結果を、下記表２に併せて示した。

【００３７】ロール電気抵抗各導電性ロールを、両端の芯金部に各１kgの荷重を掛け
て、直径：３０mmの鏡面金属ロールに接触させ、３０℃
×８５％、２０℃×６０％、１０℃×１５％の各温湿度
環境下において、芯金端部より電圧を印加して、抵抗を
測定した（１０秒後の値を示す）。

【００３８】実機画出し各導電性ロールを帯電ロールとして実機（キャノン株式
会社製『レーザーショットＬＢＰＡ４０４Ｅ』）に
取り付け、３０℃×８５％、２０℃×６０％、１０℃×
１５％の各温湿度環境下において、画出しを行ない、鮮
明な画像が得られた場合に○、画像が不鮮明な場合に×
と評価した。

【００３９】電圧印加許容幅各導電性ロールを帯電ロールとして実機（キャノン株式
会社製『レーザーショットＬＢＰＡ４０４Ｅ』）に
取り付け、外部電源よりｘＶp-p １５０Ｈｚ−５５０Ｖ
の電圧を与えて、画像をプリントアウトし、白地にカブ
リが発生する電圧と、ベタ黒及び白地に横スジが発生す
る異常放電電圧を測定した。

【００４０】感材接触性各導電性ロールを、両端の芯金部に各５００ｇの荷重を
掛けて、直径：３０mmの鏡面金属ロールに接触させ、金
属ロールを回転させて、光源を置いた反対側より金属ロ
ールと導電性ロールとの間の隙間を観察し、光が見えな
い場合に○、僅かに光が見える場合に△として評価し
た。

【００４１】感材汚染性各導電性ロールを、両端の芯金部に各５００ｇの荷重を
掛けて、新品の感光ドラムに押し付け、４５℃×９０％
の温湿度環境下に１カ月間放置した。しかる後、感光ド
ラムの表面を観察し、ロール跡が認められない場合に
○、微かにロール跡が認められる場合に△として評価し
た。

【００４２】

【表２】

【００４３】かかる表２より明らかなように、実施例１
〜７では、従来構造のロール（比較例２）と同等の電気
抵抗が得られ、安定した画出しが行なわれる。そして、
優れた感材接触性が得られ、また感材汚染が生じないと
共に、電圧印加許容幅が大きいといった特徴を兼ね備え
ている。これに対して、比較例２では、感材接触性およ
び感材汚染性が悪く、電圧印加許容幅（異常放電電圧）
も小さくなっている。また、比較例１では、発泡体に添
加されるイオン導電材の添加量が少ないために、ロール
の電気抵抗が高くなり、低温低湿の環境下で、画像が不
鮮明になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う導電性ロールの一例を示す横断面
図である。

【図２】基層の成形方法の一例を示す断面説明図であ
る。

【図３】本発明に従う導電性ロールの異なる例を示す横
断面図である。

【図４】従来の導電性ロールの一例を示す横断面図であ
る。

【符号の説明】

１２軸体１４基層１６保護層１８金型２６導電性補助層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者林三郎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 (72)発明者加藤宏泰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】所定の軸体の外周面上に、第四級アンモ
ニウム塩又は構造電荷特異性陰イオンが０．３％〜５．
０％の割合で添加されたイオン導電系発泡体よりなる基
層が設けられると共に、該基層の外周側に、薄肉の保護
層が設けられていることを特徴とする導電性ロール。
【請求項２】前記基層が、エピクロルヒドリン−エチ
レンオキサイド共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジ
エンゴム、ウレタンゴム、及び水素添加アクリロニトリ
ル−ブタジエンゴムからなる群より選択されたゴムを主
体とするイオン導電系発泡体にて、形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の導電性ロール。
【請求項３】前記保護層が、ポリアミド又はエーテル
系ウレタンを主体とする合成樹脂にて、形成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の導電性ロー
ル。
【請求項４】前記基層と前記保護層との間に、電子導
電材の配合によって体積抵抗率が１０⁴Ωcm以下とされ
た電子導電系樹脂若しくは弾性材料よりなる薄肉の導電
性補助層が、設けられていることを特徴とする請求項１
乃至３の何れかに記載の導電性ロール。