JPH07301972A - 帯電ロールおよびその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】感光ドラムに対する電気的エッチング作用が小
さくて感材削れ量が少なく、長期にわたって良好に使用
することのできる帯電ロールおよびその製法を提供す
る。 【構成】抵抗調整層３の厚みを、軸方向中央部から端部
に向かうにしたがって徐々に厚くして、全体としてつづ
み状に形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機等の感
光ドラムの表面を帯電させる帯電ロールおよびその製法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子写真複写機としては、感
光ドラム外周面を一様に帯電させ、ついで被複写体の被
複写像を介してその外周面を露光することにより、上記
外周面上に静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを
付着させてトナー像を形成して複写紙等に転写すること
により複写を行う形式のものが一般的である。そして、
上記感光ドラム外周面を帯電させるには、感光ドラム表
面に帯電ロールを直接接触させて帯電させることが行わ
れている。

【０００３】上記帯電ロールは、通常、図５に示すよう
に、芯体１の外周面に導電性弾性材層２が形成され、そ
の外周面に半導電性の抵抗調整層３が形成され、上記抵
抗調整層３の外周面に、感光ドラムの汚染防止，トナー
の付着防止等を目的とした保護層４が形成されている。
そして、上記帯電ロールは、感光ドラムに対し、上記芯
体１の両端部を押圧した状態で取り付けられ、またロー
ル自体に僅かな曲がりや表面に凹みがあるため、ロール
軸方向中央部において、感光ドラム表面との間に隙間が
生じて帯電不良による画像不良を生起しやすい。そこ
で、ロール軸方向中央部において帯電ロールと感光ドラ
ムの間に隙間が生じないよう、図示のように、上記抵抗
調整層３の厚みを、ロール軸方向中央部において最も厚
く、両端部に向かうにしたがって徐々に薄くなるように
した太鼓状の帯電ロールが提案され、賞用されている
（特開平６−３９９４８号公報）。なお、上記厚み調整
は、例えばつぎのようにして行われる。すなわち、図７
に示すように、導電性弾性材層２が形成されたロール本
体５の外周面に、抵抗調整層形成用コーティング液を供
給しながら塗布ロール６を当接させ、上記ロール本体５
および塗布ロール６をそれぞれ周方向に回転させるとと
もに、上記ロール本体５に対し塗布ロール６を相対的に
上下方向に移動させてコーティング液を塗布し抵抗調整
層３を形成するロールコーティング方式において、上記
ロール本体５に対する塗布ロール６の相対的な上下移動
速度を、塗布ロール６がロール本体５の軸方向中央に向
かって移動する場合には徐々に遅くし、逆に塗布ロール
６がロール本体５の軸方向中央から端部に向かって移動
する場合には徐々に速くなるよう制御して、コーティン
グ液の塗布厚みが、ロール本体５の軸方向中央部におい
て最も厚く、両端部に向かうにしたがって徐々に薄くな
るようにするのである。このようにして、図５に示す太
鼓状の帯電ロールを得ることができる。なお、図７にお
いて、7 はコーティング液の供給管、８はコーティング
液規制板、９はコーティング液の回収容器である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記太
鼓状の帯電ロールを、感光ドラムと接触状態で回転さ
せ、両者間に直流電圧と高周波数の交流電圧を印加して
長時間使用すると、感光ドラムの感材（有機系感材）が
エッチングされ、その削れが大きくなってくると、感光
ドラム基材であるアルミ材が露出して、感材表面電位が
リークして画像不良や帯電ロールの破壊が生じやすいこ
とが判明した。これは、つぎのような理由によるものと
考えられる。すなわち、感光ドラムは、一般に、垂直に
立てた基材を、感材層形成用のディップ液中に浸漬した
のち引き上げて基材外周面に感材層を塗工形成している
ため、引き上げて乾燥するまでの間に、ディップ液が下
方に垂れて、軸の下端側にいくほど塗膜が厚く、上端側
にいくほど塗膜が薄くなるという傾向がみられる。した
がって、図６に示すように、感材１１の膜厚が薄くなっ
ている方の感光ドラム１０の端部（ディップ時に上にな
っていた方の端部）と、抵抗調整層３の膜厚が中央より
薄い帯電ロールが接する部分は、中央部に比べて接触幅
（ニップ幅）が小さくなり、しかも帯電ロール抵抗が低
いため、交流電圧が高くなって、感光ドラム１０に対す
る電気的エッチング作用が働き、感材削れ量が大きくな
る、と考えられる。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、感光ドラムに対する電気的エッチング作用が小
さくて感材削れ量が少なく、長期にわたって良好に使用
することのできる帯電ロールおよびその製法の提供をそ
の目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、導電性弾性体からなる円柱形状のロール
本体の外周面に、抵抗調整層が一体的に形成されてなる
帯電ロールであって、上記抵抗調整層が、上記ロール本
体の軸方向中央部において最も薄く、両端部に向かうに
したがって徐々に厚くなるよう形成されて、ロール全体
がつづみ状に形成されている帯電ロールを第１の要旨と
し、導電性弾性体からなる円柱形状のロール本体を、軸
方向が垂直となるよう配置するとともに円柱状塗布ロー
ルを、軸方向が水平となるよう配置し、上記ロール本体
および塗布ロールをそれぞれ周方向に回転させ、上記塗
布ロールに抵抗調整層形成用コーティング液を供給しな
がら上記塗布ロールの塗布面を上記ロール本体の外周面
に当接させた状態で上記ロール本体に対し塗布ロールを
相対的に上下方向に繰り返し移動させることにより上記
ロール本体の外周面に抵抗調整層形成用コーティング液
を塗布して抵抗調整層を形成するようにした帯電ロール
の製法であって、上記塗布ロールがロール本体の軸方向
端部から中央に向かって移動する場合には上記ロール本
体に対する塗布ロールの相対的な移動速度を徐々に速
め、上記塗布ロールがロール本体の軸方向中央から端部
に向かって移動する場合には上記移動速度を徐々に遅め
るよう設定し、上記ロール本体外周面に形成される抵抗
調整層形成用コーティング液の塗布厚みが、上記ロール
本体の軸方向中央部において最も薄く、両端部に向かう
にしたがって徐々に厚くなるようにした帯電ロールの製
法を第２の要旨とする。

【０００７】

【作用】すなわち、本発明者らは、帯電ロールの感光ド
ラムに対するエッチング作用を抑制するために、感光ド
ラム感材層の膜厚の薄い端部に対峙する帯電ロール端部
の抵抗を高めることについて一連の研究を重ねた。その
結果、従来、太鼓状に形成していた帯電ロールを、取り
付け時に中央部分が感光ドラムとの間に隙間をつくらな
い程度に中央部の径を維持しながら、両端部に向かうほ
ど径が太いつづみ状に形成すれば、両端部ほど抵抗が高
くなってエッチング作用が低下する、との発想から、抵
抗調整層の厚みを、中央部において最も薄く、両端部に
向かうにしたがって徐々に厚くなるよう形成することに
より、簡単につづみ状の帯電ロールを得ることを見いだ
し、本発明に到達した。

【０００８】つぎに、本発明を詳細に説明する。

【０００９】本発明の帯電ロールは、例えば図１に示す
ように、芯体１の外周面に導電性弾性材層２が形成さ
れ、その外周面に半導電性の抵抗調整層３が形成され、
さらに、その外周面に、保護層４が形成された構成とな
っている。そして、上記抵抗調整層３が、ロール軸方向
中央部において最も薄く、両端部に向かうにしたがって
徐々に厚くなるよう形成されており、ロール全体とし
て、つづみ状に形成されている。

【００１０】上記芯体１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、中空の金属製
パイプ等、適宜のものが用いられる。

【００１１】また、上記導電性弾性材層２は、従来の帯
電ロールの導電性弾性材層に用いられているものであれ
ばどのようなものを用いて形成しても差し支えない。例
えば、マトリックス成分としてエチレン−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），エピクロルヒドリンゴム（ＣＨＣ），シリコ
ンゴム等があげられ、これにカーボンブラック等の導電
性粉末を配合した組成物が用いられる。なかでも、マト
リックス成分としてスチレン−ブタジエンゴムを用い、
これにカーボンブラックを配合したものが好適である。
そして、感光ドラムとの接触性を高めるために硬度（Ｈ
ｓ）を２０〜３０°程度に調整し、電気抵抗を１０⁴ Ω
・ｃｍ以下に設定することが好適である。

【００１２】さらに、上記抵抗調整層３も、従来の帯電
ロールの抵抗調整層に用いられているものであればどの
ようなものを用いて形成しても差し支えはない。例え
ば、マトリックス成分として、エピクロルヒドリン−エ
チレンオキサイド共重合ゴム，水添アクルロニトリル−
ブタジエンゴム，水添ブタジエンゴム，アクリル樹脂等
があげられ、これにカーボンブラック，金属酸化物等の
導電性粉末，イオン性導電制御剤を配合した組成物が用
いられる。なかでも、マトリックス成分としてエピクロ
ルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム，水添アク
リロニトリル−ブタジエンゴムを用い、これにカーボン
ブラックを配合したものが好適である。そして、その電
気抵抗は、半導電領域（１０⁵ 〜１０ ⁸Ω・ｃｍ）の範
囲内に設定することが好適である。

【００１３】また、上記抵抗調整層３の外周に形成され
る保護層４も、従来から用いられているどのようなもの
を用いて形成しても差し支えはない。例えば、Ｎ−メト
キシメチル化ナイロン（８−ナイロン）に必要に応じて
酸化スズ等の導電剤を配合したものが用いられる。

【００１４】なお、本発明の帯電ロールは、必ずしも図
１に示すように、芯体１が導電性弾性材層２の中心を貫
通している必要はなく、例えば円筒状に成形した導電性
弾性材層２の両端開口に、取り付け保持用の軸部が形成
された栓体を嵌合させるようにしてもよい。また、必ず
しも抵抗調整層３の外周面に保護層４を設ける必要もな
い。

【００１５】本発明においては、上記抵抗調整層３を、
軸方向中央部において最も薄く、両端部に向かって徐々
に厚く形成することが最大の特徴である。このようにす
るには、例えばつぎようにして抵抗調整層３を形成する
ことが好適である。すなわち、従来のロールコーティン
グ方式（図７参照）と同様、導電性弾性材層２が形成さ
れたロール本体５を、軸方向が垂直となるよう立てて配
置し、その側方に、円柱状の塗布ロール６を、軸方向が
水平となるよう配置する。そして、上記塗布ロール６
に、コーティング液供給管７から抵抗調整層形成用のコ
ーティング液を供給しながら、上記ロール本体５および
塗布ロール６をそれぞれ周方向に回転させるとともに、
塗布ロール６の塗布面をロール本体５の外周面に当接さ
せる。そして、その状態で、上記ロール本体５に対し塗
布ロール６を相対的に上下方向に繰り返し移動させてロ
ール本体５の外周面に、上記コーティング液を塗布して
抵抗調整層３を形成する。このとき、従来のように太鼓
状に帯電ロールを形成する場合には、図２において破線
Ｐで示すように、上記ロール本体５に対する塗布ロール
６の相対的な上下移動速度を、塗布ロール６がロール本
体５の軸方向中央に向かって移動する場合には徐々に遅
くし、逆に塗布ロール６がロール本体５の軸方向中央か
ら端部に向かって移動する場合には徐々に速くなるよう
制御して、コーティング液の塗布厚みが、ロール本体５
の軸方向中央部において最も厚く、両端部に向かうにし
たがって徐々に薄くなるようにするが、本発明では、そ
の逆にする。すなわち、図２において実線Ｑで示すよう
に、上記速度を、塗布ロール６がロール本体５の軸方向
中央に向かって移動する場合には徐々に速くし、逆に塗
布ロール６がロール本体５の軸方向中央から端部に向か
って移動する場合には徐々に遅くなるよう制御して、コ
ーティング液の塗布厚みが、ロール本体５の軸方向中央
部において最も薄く、両端部に向かうにしたがって徐々
に厚くなるようにする。そして、このようにして形成さ
れた抵抗調整層３の外周面に、必要であれば保護層４を
形成することにより、図１に示すような、全体がつづみ
状の帯電ロールを得ることができる。

【００１６】なお、上記製法において、軸方向中央部に
おける塗布ロール６の相対移動速度と、軸方向両端部に
おける相対移動速度との差を大きくすればするほど、中
央部と両端部における抵抗調整層３の膜厚の差を大きく
することができる。ただし、中央部が凹みすぎると、得
られた帯電ロールを感光ドラムに当接させて使用する場
合に、上記帯電ロールの中央部が、感光ドラム表面と接
触しにくくなるので、得られる帯電ロールの中央部と両
端部における厚みの差異は６０μｍ以下、なかでも２０
〜４０μｍに設定することが好適である。

【００１７】このようにして得られた帯電ロールにおい
て、抵抗調整層３の軸方向における厚みの変化の一例を
図３に示す。破線Ｐが太鼓状の従来品を示し、実線Ｑが
本発明のつづみ状帯電ロールを示している。このよう
に、本発明の帯電ロールは、軸方向端部に向かうにした
がって徐々に抵抗調整層３の厚みが厚くなっていて、全
体としてつづみ状に形成されているため、感光ドラムに
当接させて実際に使用した場合、図４に示すように、従
来品（Ｐ）では両端部において交流電圧が高まって高電
流が流れているのに対し、本発明品（Ｑ）では両端部の
方が中央部よりも抵抗が高いため、交流電圧が低減さ
れ、電流値が低くなっていることがわかる。したがっ
て、本発明品を用いると、両端部において感材削れ量が
低減されるのであり、従来のように感光ドラム表面にお
いて感材表面電位がリークして画像不良が生じたり、帯
電ロールの損傷が生じたりすることがなく、長期にわた
って良好に使用することができる。また、本発明では、
抵抗調整層３という同一材料の膜厚差で軸方向における
抵抗値の変化を持たせているため、異なる材質の層を追
加する場合等と異なり、中央と端部とが同一の環境依存
性を有し、温度変化や湿度変化を受けても、中央部ある
いは端部において、カブリ等の画像不良を生じることが
ないという利点を有する。

【００１８】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００１９】

【実施例１】直径６ｍｍの芯体１の外周に、通常の方法
にしたがって、下記の組成物を用いて導電性弾性材層２
（厚み３ｍｍ）を形成した。この導電性弾性材層２の硬
度（Ｈｓ）は２５°、電気抵抗は１０² Ω・ｃｍであ
る。

【００２０】〔導電性弾性材層２の組成〕 スチレン−ブタジエンゴム １００重量部 カーボンブラック ２０ 〃

【００２１】つぎに、上記導電性弾性材層２が形成され
たロール本体５の外周面に、すでに述べたロールコーテ
ィング方式（図７参照）にしたがって、抵抗調整層３を
形成した。なお、上記抵抗調整層３の組成は下記の通り
である。この抵抗調整層３の電気抵抗は１０⁶ Ω・ｃｍ
である。ただし、前記のように、塗布ロール６の相対移
動速度を制御することにより、その膜厚が、軸方向両端
部では１７０μｍ、中央部では１３０μｍとなるように
した。

【００２２】 〔抵抗調整層３の組成〕 水添アクリロニトリル−ブタジエンゴム １００ 重量部 カーボンブラック ４５ 〃 四級アンモニウム塩 ０．５ 〃

【００２３】さらに、上記抵抗調整層３の外周面に、通
常の方法にしたがって下記の組成からなる保護層４（厚
み１０μｍ）を形成し、目的とする帯電ロールを得た。

【００２４】 〔保護層４の組成〕 Ｎ−メトキシメチル化ナイロン １００重量部 酸化スズ ５０ 〃

【００２５】

【実施例２〜４、比較例】下記の表１に示すように、抵
抗調整層３の膜厚を変化させた。それ以外は上記実施例
１と同様にして目的とする帯電ロールを得た。そして、
これらの実施例品および比較例品について、軸方向中央
部と端部において、それぞれ電気抵抗値を求め、その差
を算出した。その結果を下記の表１に併せて示す。ま
た、各帯電ロールを実際に感光ドラムに接するよう取り
付けて複写を行い、感光ドラムの端部において感材削れ
が発生するか否かについて観察するとともに、複写され
た画像にトラブルが発生するか否かについて観察した。
その結果を後記の表２に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】上記の結果から、実施例品はいずれも両端
部と中央部において抵抗差があり、一端側の感材の膜厚
が薄く形成されている感光ドラムに対して使用した場合
に、上記膜厚が薄くなった部分に当接する帯電ロール端
部の抵抗値が高められているため、この部分における感
材削れ量が低減され、画像不良も発生しにくいことがわ
かる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明の帯電ロールは、
軸方向中央部から端部に向かうにしたがって徐々に抵抗
調整層の厚みが厚くなっていて、全体としてつづみ状に
形成されているため、両端部における抵抗値が高くなっ
ている。したがって、感光ドラムに当接させて実際に使
用した場合、感材の膜厚が薄くなっている感光ドラム端
部に接する帯電ロールの端部の抵抗値が高いため、両端
部において感材削れ量が低減される。このため、従来の
ように感光ドラム表面において感材表面電位がリークし
て画像不良が生じたり、帯電ロールの損傷が生じたりす
ることがなく、長期にわたって良好に使用することがで
きる。また、本発明では、抵抗調整層という同一材料の
膜厚差で軸方向における抵抗値の変化を持たせているた
め、異なる材質の層を追加する場合等と異なり、中央と
端部とが同一の環境依存性を有し、温度変化や湿度変化
を受けても、中央部あるいは端部において、カブリ等の
画像不良を生じることがないという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯電ロールの一例を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の帯電ロールの製法を説明する線図であ
る。

【図３】本発明の帯電ロールの形状を説明する線図であ
る。

【図４】本発明の帯電ロールの特性を説明する線図であ
る。

【図５】従来の帯電ロールの一例を示す断面図である。

【図６】従来の帯電ロールの問題点の説明図である。

【図７】従来の帯電ロールの製法の説明図である。

【符号の説明】

１ 芯体 ２ 導電性弾性材層 ３ 抵抗調整層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性弾性体からなる円柱形状のロール
   本体の外周面に、抵抗調整層が一体的に形成されてなる
   帯電ロールであって、上記抵抗調整層が、上記ロール本
   体の軸方向中央部において最も薄く、両端部に向かうに
   したがって徐々に厚くなるよう形成されて、ロール全体
   がつづみ状に形成されていることを特徴とする帯電ロー
   ル。
2. 【請求項２】 導電性弾性体からなる円柱形状のロール
   本体を、軸方向が垂直となるよう配置するとともに円柱
   状塗布ロールを、軸方向が水平となるよう配置し、上記
   ロール本体および塗布ロールをそれぞれ周方向に回転さ
   せ、上記塗布ロールに抵抗調整層形成用コーティング液
   を供給しながら上記塗布ロールの塗布面を上記ロール本
   体の外周面に当接させた状態で上記ロール本体に対し塗
   布ロールを相対的に上下方向に繰り返し移動させること
   により上記ロール本体の外周面に抵抗調整層形成用コー
   ティング液を塗布して抵抗調整層を形成するようにした
   帯電ロールの製法であって、上記塗布ロールがロール本
   体の軸方向端部から中央に向かって移動する場合には上
   記ロール本体に対する塗布ロールの相対的な移動速度を
   徐々に速め、上記塗布ロールがロール本体の軸方向中央
   から端部に向かって移動する場合には上記移動速度を徐
   々に遅めるよう設定し、上記ロール本体外周面に形成さ
   れる抵抗調整層形成用コーティング液の塗布厚みが、上
   記ロール本体の軸方向中央部において最も薄く、両端部
   に向かうにしたがって徐々に厚くなるようにしたことを
   特徴とする帯電ロールの製法。