JPH09146343A - 電子写真用帯電ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピンホールリークや画像ムラがなく、機械的
強度を有する高品質の帯電ロールを低コストで安定して
製造できる電子写真用帯電ロールを提供しようとするも
のである。 【解決手段】 導電性弾性体層を有する電子写真用帯電
ロールにおいて、前記導電性弾性体層の表面が、アスペ
クト比が３以上の針状導電粉を含有する樹脂層で被覆さ
れてなるたことを特徴とする電子写真用帯電ロールであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子写真複写機
の帯電ロールに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機の帯電ロールは、通常、
金属シャフトとその外周面に形成された導電性層とによ
って構成され、帯電ロールとして充分な機能を果たすた
めには電気抵抗レベルが、１０³ 〜１０⁹ Ω（ロール抵
抗は１ｃｍ² の面積の電極を用いた測定値）の範囲に入
る程度の導電性が求められている。

【０００３】ところで、帯電ロールは、感光ドラムの外
周面に圧接して回転させ、接触部の摺動摩擦によって感
光ドラムの外周面を帯電させるものであり、弾性が要求
される。それ故、導電性層は、一般に、シリコーンゴム
等の合成ゴムに導電性粉末や導電性繊維（カーボンブラ
ック、金属粉末、カーボン繊維等）を混入した導電性ゴ
ム組成物によって形成されている。また、合成ゴム本来
のイオン導電性を利用したり、合成ゴムに高誘電性液体
やイオン性物質を添加して、合成ゴムのイオン導電性を
補強した、イオン導電性の弾性層を備えた帯電ロールも
知られている。

【０００４】しかし、導電性ゴム層と感光体表面を直接
接触させた状態で帯電を繰り返すと、ゴム層に含まれる
低分子量成分が感光体に移行し、画像欠陥を引き起こす
という不都合が生じる。また、ゴム層が感光体と接触し
て磨耗すると、ロール表面の凹凸形状が初期の状態から
大きく変化し、ロールの帯電性の均一性が損なわれると
いう問題が生じる。また、導電性ゴム層の導電度が高い
場合には、感光体の欠陥部分に過大な電流が流れる、い
わゆるピンホールリークが生じ、画像欠陥が現れる。

【０００５】上記の問題を改善するため、帯電ロールの
導電性ゴム層表面に、抵抗値を調整した樹脂層を保護層
として設けることが行われている。この保護層は、カー
ボン・ブラックや金属酸化物等の導電材料を含む樹脂層
で構成されている。しかし、カーボン・ブラックは、保
護層の樹脂に対する分散性が悪いため、保護層の抵抗が
不均一になり、ピンホールリークや画像ムラ等を発生す
る要因となる。また、ＳｎＯ₂ 、ＺｎＯ等の金属酸化物
粉末は、電路形成が確実でないため、意図的に不均一に
分散させたり、添加量を通常より多く配合する必要があ
るため、製造安定性が悪く、機械的強度が低く、コスト
も高くなるなどの問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、これまで
の帯電ロールは、いずれもピンホールリーク、画像ム
ラ、製造安定性が悪く、機械的強度が低く、かつコスト
が高い等の問題があり、満足できるものがなかった。そ
こで、本発明は、上記の問題を解消し、ピンホールリー
クや画像ムラがなく、機械的強度を有する高品質の帯電
ロールを低コストで安定して製造できる電子写真用帯電
ロールを提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、針状導電
粉がバインダー樹脂中で優れた分散性を有しており、針
状導電粉を分散させた樹脂層に所定の電気導電率を与え
ることが容易であることを見出し、この発明に到達し
た。即ち、本発明は、導電性弾性体層を有する電子写真
用帯電ロールにおいて、前記導電性弾性体層の表面が、
アスペクト比が３以上、好ましくは５〜５００の範囲の
針状導電粉を含有する樹脂層で被覆されてなることを特
徴とする電子写真用帯電ロールである。アスペクト比が
３以上の針状導電粉を用いると、少量の導電粉で有効な
電路を形成することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。本発明の帯電ロールは、例えば次のようにして製
造される。まず、導電性カーボン等の導電性物質を配合
した合成ゴム等の弾性体を、接着剤で処理した金属シャ
フトの外周に巻き付けて金型内で加硫した後、研磨して
導電性弾性層を形成する。次に、ポリアミド等の耐久性
に優れた溶剤可能性の樹脂を適当な溶剤に溶かし、アス
ペクト比が３以上の針状導電粉を前記の溶剤溶液に分散
して塗液を作り、この塗液を前記導電性弾性層の外周面
に塗工し、乾燥して帯電ロールを得る。

【０００９】本発明で使用する導電材料としては、針状
の酸化錫、アンチモンをドープした針状の酸化錫、針状
の酸化亜鉛、針状の酸化チタンなどを挙げることができ
る。また、針状のホウ酸アルミニウム、針状の炭化珪
素、針状の窒化珪素、針状の酸化チタン、針状のチタン
酸カリウムなどの表面を、酸化錫やアンチモンをドープ
した酸化錫で処理することにより導電性を高めたもの、
あるいは、これらの針状粉末の表面を銀でコーティング
したものなどを挙げることができる。これらの針状導電
粉の比抵抗は１０⁷ Ωｃｍ以下、好ましくは１０⁵ Ωｃ
ｍ以下であることが望ましい。

【００１０】針状導電粉を分散するバインダー樹脂とし
ては、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール
樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹
脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等を用いることができ
る。針状導電粉をバインダー樹脂に分散するには、ダイ
ノミル、サンドグラインドミル、又は、ボールミルなど
を用いて行うことができる。

【００１１】また、塗液の塗布には、ディップ法やスプ
レー法、静電塗布法等を用いることができる。なお、こ
の塗布に際して、導電性弾性体層と表面樹脂層との間
に、接着性や絶縁耐圧の改善等を目的にして中間層を介
在させることも可能である。このような目的に用いる導
電性弾性体層としては、シリコーンゴム、ウレタンゴ
ム、フッ素ゴム、ＥＰＤＭゴムなどのゴム材料にカーボ
ンブラックや金属酸化物、あるいは過塩素酸リチウム等
の導電材料を分散したものが適当である。

【００１２】さらに、上記の中間層に用いる材料として
は、樹脂やゴム材料から選択することができる。即ち、
ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポ
リウレタン樹脂、エポキシ樹脂、セルロース樹脂、ポリ
ビニルアルコール樹脂、プルラン樹脂等、あるいはエピ
クロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体ゴム、シ
リコーンゴム、ウレタンゴム、ＥＰＤＭ等が適当であ
る。

【００１３】本発明に係る、表面層樹脂、中間層樹脂を
採用するときには両層の樹脂に対して分散させるアスペ
クト比３以上の針状導電粒子の含有率は、１０〜６０重
量％、好ましくは２０〜５０重量％である。電気抵抗率
は、針状導電粒子の種類とその含有率を変えることによ
り簡単に調整できる。

【００１４】なお、上記導電性樹脂表面層には、フッ素
系の樹脂や粒子を添加してその表面を疎水化し、ロール
表面への異物の付着を防止することも可能である。ま
た、アルミナやシリカのような絶縁性の粒子を前記樹脂
層に添加してロール表面に凹凸を形成し、感光体と帯電
ロールの摺擦時の負担を小さくし、ロールと感光体相互
の耐磨耗性を向上させることも可能である。

【００１５】本発明における表面層、中間層の膜厚はい
ずれも５〜２００μｍ以下であることが望ましい。導電
性弾性体層の膜厚は１００μｍ〜１０ｍｍ以下であるこ
とか望ましい。

【００１６】

【実施例】

〔実施例１〕ポリアミド（東レ社製、ＣＭ８０００）６
０重量部と、針状のホウ酸アルミニウム表面を酸化錫で
処理した導電粉（三井金属社製、パストラン５１１０：
比抵抗４．５×１０¹ Ωｃｍ、直径（短軸）０．５〜１
μｍ、長さ（長軸）１０〜３０μｍ）４０重量部に対
し、メタノールを溶剤として加えてサンドグラインダー
ミルで約１時間分散して表面層用の塗液を得た。この塗
液を粘度調整した後、ディップ液としてディップ槽に注
入した。

【００１７】一方、シャフト径が８ｍｍの金属シャフト
を用意し、導電性カーボンを配合したＥＰＤＭゴム組成
物（硬度５０°、比抵抗１０⁴ Ωｃｍ）を前記金属シャ
フトの外周に巻き付けて厚み３ｍｍの導電性弾性層を形
成した。この導電性弾性層付金属シャフトを、先に準備
し塗液を注入したディップ槽に浸漬して樹脂液をコーテ
ィングし、１５０℃で１０分間乾燥して溶剤を除去し、
厚み２０μｍの表面層を形成し、実施例１の帯電ロール
を得た。

【００１８】〔実施例２〕実施例１において、針状導電
粉パストラン５１１０の代わりに針状の酸化チタン（石
原産業社製、ＦＴ−１０００：比抵抗１０〜１５Ωｃ
ｍ、直径（短軸）０．０５〜０．１μｍ、長さ（長軸）
３〜６μｍ）を用いた以外は実施例１と同様の処方で実
施例２の帯電ロールを得た。

【００１９】〔比較例１〕実施例１において、針状導電
粉パストラン５１１０の代わりに球形若しくは不定形の
カーボンブラック（アグゾ社製、ケッチェンブラック）
を１０重量部用いた以外は実施例１と同様の処方で比較
例１の帯電ロールを得た。

【００２０】〔比較例２〕実施例１において、表面樹脂
層として針状導電粉を含まないメトキシメチル化ポリア
ミドを用いたこと以外は実施例１と同様の処方で比較例
２の帯電ロールを得た。

【００２１】（比較実験）上記の実施例及び比較例の帯
電ロールを電子写真方式のプリンターに登載し、有機感
光体ドラムとロールを接触回転しつつロールにＤＣ成分
を重畳したＡＣ電圧を印加して感光体を帯電させること
により画像を繰り返し作成した。感光体と帯電ロールの
帯電のプロセススピードは２００ｍｍ／ｓｅｃであっ
た。この試験は高温高湿環境と低温低湿環境で断続的に
行われた。

【００２２】この試験において、実施例１及び実施例２
で得た帯電ロールは２万枚のプリントにおいて良好な画
像を得ることができた。これに対し、比較例１及び比較
例２の帯電ロールは、低温低湿環境で約１０００枚のプ
リントを行った時点で画像に点状の欠陥が発生し、それ
が線状の欠陥に変化していった。この欠陥は、感光体の
絶縁破壊によるいわゆるピンホールリークが原因である
と想定された。さらに１万枚以上のプリントを実施する
と、帯電不良によってコントラストの低い画像となっ
た。この原因は表面樹脂層の電気抵抗率が徐々に増加し
たためと推定された。

【００２３】また、比較例２の帯電ロールを用いた場合
は、高温高湿環境においては正常な画像が得られたが、
低温低湿環境においては帯電不良によってコントラスト
の低い画像となった。この原因は表面樹脂層の電気抵抗
率が環境条件によって変化したためと推定された。

【００２４】〔実施例３〕ポリアミド（東レ社製、ＣＭ
８０００）６０重量部と、針状のホウ酸アルミニウムの
表面を酸化錫で処理した（三井金属社製、パストラン５
１１０：比抵抗４．５×１０¹ Ωｃｍ、直径（短軸）
０．５〜１μｍ、長さ（長軸）１０〜３０μｍ）導電粉
４０重量部に対しメタノールを溶剤として加えた溶液を
調製した。

【００２５】〔比較例３〕ポリアミド（東レ社製、ＣＭ
８０００）４５重量部と、ＢａＳＯ₄ 微粒子表面に酸化
錫を被覆した導電性球状微粒子（三井金属社製、ＰＡＳ
ＴＲＡＮ ＴＹＰＥ−IV、比抵抗１〜９Ωｃｍ）５５重
量部に対し、メタノールを溶剤として加えた溶液を調製
した。

【００２６】（分散試験）これらの溶液をダイノミルで
分散し、分散時間に対する抵抗の関係を以下の方法で調
べた。ダイノミルの分散条件を、ダイノミルの中に入れ
る分散のメディア（ビーズ）として径０．６ｍｍのジル
コニウムを８０体積％、ダイノミルの流量（ダイノミル
の出口から流出する分散液が１００ｍｌになるまでの時
間）６５ｓｅｃ／１００ｃｃとし、パス回数（ダイノミ
ルを通過させる回数）を変化させた。図１は分散時間と
抵抗の関係を表す。実線Ａは、比較例３の場合、破線Ｂ
は、実施例３の場合の測定結果である。

【００２７】実施例３では、パス回数が４以上では、比
抵抗がほぼ１０⁵ Ωｃｍとなっている。これは、十分均
一な分散状態が得られた場合、比抵抗がほぼ１０⁵ Ωｃ
ｍとなり、保護層として望ましい特性となることを示し
ている。一方、比較例３では、分散時間を長くし、分散
状態をよくすると体積抵抗率が１０⁷ Ωｃｍ近くまで上
がってしまう。そのため、分散状態を制御しなければな
らない。しかし、分散状態は材料ロットの違いや環境状
態の違いなどの影響を受けやすく、その制御は容易では
ない。だが、実施例３の場合では、十分に分散すれば保
護層として望ましい抵抗を得ることができるので、より
品質の安定した製造を行うことができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用することに
より、ピンホールリークや帯電不良を起こしにくい帯電
ロールが得られるようになった。また、本発明の帯電ロ
ールは、繰り返し使用や環境条件の変動に対しても電気
抵抗率が安定しており、感光体汚染等のない優れた特性
を有するものであった。さらに、本発明の帯電ロール
は、従来のものと比べて、保護層の抵抗値の製造安定性
に優れ、製造コストの低減化を可能にした。

【図面の簡単な説明】

【図１】 導電粉の分散時間と抵抗の関係を示した図で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性弾性体層を有する電子写真用帯電
   ロールにおいて、前記導電性弾性体層の表面が、アスペ
   クト比が３以上の針状導電粉を含有する樹脂層で被覆さ
   れてなることを特徴とする電子写真用帯電ロール。