JPH10254215A - 半導電性ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中抵抗領域での抵抗値のバラツキが少なく、
広い抵抗領域での環境変動や印加電圧によらず安定した
抵抗値に制御にでき、製造安定性に優れた半導電性ロー
ルを提供する。 【解決手段】 導電性芯材の外周に導電性発泡弾性体が
被覆された半導電性ロールであり、導電性発泡弾性体
は、溶解度パラメータ値が異なる３種のゴムの海島構造
からなり、かつ、吸油性の異なる２種類のカーボンブラ
ックが分散されている。溶解度パラメータ値が異なる３
種のゴムは、ＮＢＲとＥＰＤＭとこれらのゴムの溶解度
パラメータ値の中間の溶解度パラメータ値を有するゴ
ム、例えば、ＣＲあるいはＳＢＲからなるのが好まし
い。吸油性の異なるカーボンブラックは、ケッチェンブ
ラックとサーマルブラックが特に好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導電性ロールに係
り、特に電子写真複写機、静電プリンター等における像
担持体上の表面を一様に帯電するための帯電ロール、像
担持上に形成されたトナー像を転写媒体に転写するため
の転写ロール、像担持上にトナーを搬送するためのトナ
ー搬送ロール、像担持体上のトナーを除去するためのク
リーニングロール等に使用される半導電性ロールに関
し、特に軽量化および高速化に好適な半導電性ロールに
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導電性ロールにおいては、ＥＰＤＭ
（エチレンプロピレンジエンゴム）、ＮＢＲ（ニトリル
ブタジエンゴム）、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴ
ム）、ウレタンゴム、シリコンゴム、ノーソレックスな
どの一般のエラストマー（弾性体）にカーボンブラック
や金属酸化物、有機及び無機の電解質などの導電性物質
を分散させて導電性を付与し、空気、窒素による機械発
泡や化学発泡剤によって発泡させた導電性発泡弾性体を
導電性金属芯材の外周に被覆したロールを用いている。

【０００３】半導電性ロールの電気特性を制御する方法
としては、導電性発泡弾性体における導電性粒子の配合
量を変化させる方法等が知られているが、導電性発泡弾
性体の硬度と抵抗が相反するため抵抗バランスをとるこ
とが困難である。電子電導性の半導電ロールの場合は１
０^5-10ｏｈｍ・ｃｍ領域の中抵抗制御が難しく半導電性
ロール内やロール間での抵抗バラツキが大きく、測定電
圧による依存性が大きいため安定した電流での均一な画
像が得られにくい。

【０００４】また、４級アンモニウム塩などの帯電防止
剤やアルカリ金属等の有機及び無機電解質を添加したイ
オン導電性タイプの半導電性ロールは、ロール内の抵抗
変化分布がきわめて小さく望ましい反面、温度や湿度等
の環境変化に対する抵抗値の変動が大きいという問題点
とイオンの移動による長期使用時の経時変化が大きいと
いう問題点を有している。

【０００５】電子電導タイプの添加剤を使用することに
より環境変化に対する抵抗の変化が小さくなることは知
られているが、硬度調整が困難になり均一なニップが得
られにくい。このため低硬度には多量のプロセスオイ
ル、アロマ油、パラフィンオイルなどの軟化剤やフタル
酸エステル等の可塑剤をロール内に分散、配合させてカ
ーボンブラックの分散性を向上させ、かつ、半導電性ロ
ールとこの半導電性ロールに接触する被接触物との密着
性を上げることにより安定した画像の形成が可能となっ
ている。

【０００６】しかし、この方法では長期保管後のニップ
部でのこれらの添加剤のシミ出し（ブリード）による画
像形成部材の表面汚染が発生し、感光体上に移動して黒
筋、白筋現象が画像上も欠陥として起こりやすい。これ
らの現象を防止するため半導電性ロール上に表面処理や
保護層の設置が必要となりこれに伴う抵抗の調整やコス
ト上でも不利となる。可塑剤、軟化剤を多く充填すると
永久歪が悪化し、ロールの変形による画像ムラが発生し
やすいという問題も生じる。

【０００７】カーボンブラックの分散性を向上させ均一
な電気特性を得る方法としては、カカーボンブラックの
表面をカップング処理したり（特開平１−１０１３７５
号公報）、絶縁粒子や金属酸化物などと混合分散させた
り、溶解性の異なる２種の高分子をブレンドする方法
（特開平１−１０９３７６号公報、特開平４−５１０５
６号公報）、導電性シリコーンゴム組成物に特定のアセ
チレンブラックを添加したり（特開平５−１１６７８９
０号公報）、導電性顔料に対する親和性の異なる２種類
の高分子弾性体を使用したり（特開平３−１９６０６７
号公報）、導電性弾性層にチャネルブラックとファーネ
スブラックを特定の割合で混合させる（特開平６−１７
３９３９号公報）等の技術がすでに提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の場合に
は、カーボンブラックの分散性を向上させるため、表面
をカップリング処理したり、絶縁粒子や金属酸化物など
と混合して分散させると、混合量の調節、表面性の変
化、製造工程の複雑化に伴うコストアップの問題があ
る。特に弾性体にカーボンブラックを分散させた半導電
性ロールはその添加量による抵抗値が１０^5-10ｏｈｍ・
ｃｍ領域では急激に変化するため所定の抵抗値をカーボ
ンブラックの添加量のみで一桁以内の安定した調整をす
ることが非常に困難である。

【０００９】また、溶解性の異なる２種のエラストマー
をブレンドした場合、そのブレンド比率によりカーボン
ブラック量に依存せず中抵抗領域での制御は可能である
が、ＮＢＲ／ＥＰＤＭブレンド品やシリコーン／ＥＰＤ
Ｍブレンド弾性体において小量のカーボンブラック配合
では１０^7-8 ｏｈｍ・ｃｍ領域に達するとカーボンブラ
ックの導電性連鎖が切断され、極性のあるエラストマー
側の吸湿あるいは熱変動により海島構造がくずれ抵抗値
の環境変動および抵抗変動が大きく変化することが判明
し、２種類での非相溶性の弾性体を使用した場合の半導
電ロールでは２桁以上の抵抗値の環境変動が見られ、抵
抗、硬度はその配合比率のみでは調整困難である。

【００１０】さらに硫黄加硫する際には加硫促進剤など
の添加剤が顕著な相分離により偏りやすく非極性のＥＰ
ＤＭ相などの加硫不足となり３０〜５０％もの永久歪が
ＮＢＲブレンド系では発生する。

【００１１】また、極性の低いＥＰＤＭ単独使用ではカ
ーボンブラック等の導電性粒子との相互作用が小さく混
合時の分散性が不均一になりやすく抵抗バラツキが大き
くなるため、画像濃度の均一性に優れた良好な画質が得
られない。

【００１２】そこで本発明はこれまでの問題点を解決す
るためれになされたものであり、本発明の目的は、中抵
抗領域での抵抗値のバラツキが少なく、広い抵抗領域で
の環境変動や印可電圧によらず安定した抵抗値と製造安
定性に優れる半導電性ロールを提供することにある。

【００１３】また、本発明の別の目的はプロセス油など
の可塑剤を含有せず、低硬度で安定したローラー硬度を
維持でき、しかもブリード現象がなく、へたり、汚染を
生じない半導電性ロールを提供することにある。

【００１４】さらに３成分系では非相溶性弾性体のブレ
ンド性をあげることによりカーボンブラック混合時の発
熱を抑えＳＰ値の中間位置にあるゴムの配合量によりそ
の加硫均一性を向上させ、かつ永久歪を低減できニップ
部での長期保管による変形、抵抗変動を抑えた半導電性
ロールを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、導電性芯材の
外周に導電性発泡弾性体を被覆した半導電性ロールにお
いて、前記導電性発泡弾性体が溶解度パラメータ値の異
なる３種のゴムの海島構造からなり、かつ、特性の異な
る２種類のカーボンブラックが分散されていることを特
徴とする半導電性ロールである。

【００１６】本発明においては、溶解度パラメータ値の
異なる３種のゴムからなり、各ゴムの溶解度パラメータ
値の選定によって各ゴム間の相溶性を高めることがで
き、かつ、特性の異なるカーボンブラックは、海島構造
の界面付近に多く分布しており、カーボンブラックの集
中的な偏在が緩和されて導電性粒子としてのカーボンブ
ラックの分散性が向上し、均一な帯電および転写が可能
となる。さらにカーボンブラックは特性が異なる２種か
らなり、抵抗バラツキの少ない導電性が得られる。ま
た、プロセス油等の可塑剤を使用する必要がないので、
可塑剤のブリード等のなく、さらに帯電防止剤やその他
電解質等を使用する必要がなく、温度、湿度等の環境変
化に対する抵抗値の変動を少なくでき、硬度と抵抗値の
調整が容易となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明において、導電性芯材の外
周に形成される導電性発泡弾性体は、溶解度パラメータ
（Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）値の異
なる３種のゴムの海島構造からなる。これらの３種のゴ
ムとしては、特にＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）お
よびＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）とこれ
らのゴムの溶解度パラメータ値の中間の溶解度パラメー
タ値を有する第３のゴムとからなることが望ましい。Ｎ
ＢＲのアクリルニトリル量は、１５〜５５％、好ましく
は１５〜３５％である。ＳＢＲのスチレン量は、１５〜
５５％、好ましくは約２５％（中高ニトリル）である。
また、ＥＰＤＭにおけるジエン類としては、例えば、エ
チリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、ジシク
ロペンタジエン等が挙げられる。

【００１８】溶解度パラメーター値（ＳＰ値）の大きく
異なるＮＢＲ（ＳＰ値＝８．７〜１０．５）とＥＰＤＭ
（ＳＰ値＝７．９〜８．０）及び溶解度パラメーター値
（ＳＰ値）がこれらの中間に位置する第３のゴムとして
のＣＲ（クロロプレン）（ＳＰ値＝８．１〜９．４）あ
るいはＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）（ＳＰ値＝
８．４〜８．７）の組み合わせが最も好ましい。これら
の組み合わせでは、ケッチェンブラック等のカーボンブ
ラックの添加量の増加に伴う硬度上昇を低減でき、その
ブレンド比率、共重合比率を調整することにより安定し
た抵抗値の維持が可能である。

【００１９】特にＣＲはその加硫の緩慢さにより、他の
２種のブレンドゴムの加硫・発泡過程において、相対的
に低粘度の流動しやすい層を形成し、高分子可塑剤的な
効果を発揮してＮＢＲ（海）とＥＰＤＭ（島）の相分離
状態を緩和し、カーボンブラックの分散状態を安定化す
る。また、ＣＲの高分子可塑剤的な効果からロールの表
面からブリードしやすいオイルや可塑剤等の添加剤を用
いることなく、半導電性ロールのゴム硬度を低下させる
ことができる。

【００２０】本発明において、カーボンブラックと親和
性のあるＮＢＲとこのＮＢＲと相溶性の乏しいＥＰＤＭ
及び両者間に相溶性のあるＣＲあるいはＳＢＲをブレン
ドして構成することにより、カーボンブラックが２種の
界面付近に多く分布した弾性体が得られる。この場合、
これらのゴムのブレンド比率とＮＢＲ中のアクリロニト
リル量、ＳＢＲ中のスチレン量、さらにはカーボンブラ
ツク量を調整することによって、ロール抵抗値を１０⁵
〜１０¹⁰ｏｈｍ・ｃｍ程度に調整できる。ローラ硬度
（アスカーＣ硬度）も３０〜６０度程度まで加硫条件は
一定のまま制御可能であり、上記発泡弾性体の発泡状態
は３成分のブレンド物を化学的または真空または空気機
械発泡させた独立気泡あるいは連続気泡のいずれの状態
でも使用することができる。

【００２１】上記ＮＢＲ、ＳＢＲ、ＣＲ単独で作製した
半導電性ロールは電子写真複写機や静電プリンターに使
用した際の放電現象によるオゾン劣化が発生しやすく耐
オゾン性の優れるＥＰＤＭ成分と組み合わせることによ
って使用可能となる。一方上記ＥＰＤＭは単独ではゴム
の絶縁性が高く、多量の導電性顔料を添加することが必
要となり、弾性体の硬度を増加させることになる。

【００２２】上記のゴムの混合割合は、ＮＢＲ、ＥＰＤ
ＭおよびＣＲの混合割合が重量比でＮＢＲ／ＥＰＤＭ／
ＣＲ＝５／５／９０〜５／９０／５〜９０／５／５の範
囲内であり、同様にＮＢＲ、ＥＰＤＭおよびＳＢＲの混
合割合が重量比でＮＢＲ／ＥＰＤＭ／ＳＢＲ＝５／５／
９０〜５／９０／５〜９０／５／５の範囲内である。

【００２３】エマルジョン重合からなる低抵抗ゴム（１
０¹¹ｏｈｍ・ｃｍ）であるＮＢＲ、ＳＢＲ、ＣＲの耐オ
ゾン劣化性を抑え、かつ弾性体層の導電性を制御するた
めＥＰＤＭの配合量を９０％〜１０％、好ましくは３０
％〜７０％に調整することによりＮＢＲ層に存在するカ
ーボンブラックの濃度を増すことができ、しかも安定し
た導電路の形成が可能となる。ＮＢＲ、ＳＢＲあるいは
ＣＲの配合量は９０％〜５％、好ましくは１０〜３０％
に調整することによりカーボンブラック混練時の発熱を
抑制して両者の相溶性を上げることにより添加剤、フィ
ラーブレンド時の加工安定性の付与が可能となる。これ
により抵抗値の環境変動と印可電圧依存性の影響もＥＰ
ＤＭ単独で配合した場合に比べ小さくすることができか
つ低硬度で安定した半導電ローラーが得られることがで
きる。

【００２４】本発明に用いるカーボンブラックは特性の
異なる２種類のカーボンブラックからなる。特性の異な
る２種類のカーボンブラックとしては、特に吸油性の異
なる２種類のカーボンブラックの組み合わせが望まし
い。例えば、吸油性が高く導電性に優れるるケッチェン
ブラックと、吸油性が小さくゴム補強性が優れるソフト
カーボンのＦＴやＭＴなどのサーマルブラック等を併用
することが望ましく、これらのカーボンブラックの併用
によって比較的少量でかつ抵抗バラツキが少ない導電性
が可能である。ケッチェンブラックとしては、ケッチェ
ンブラックＥＣ、ケッチェンブラックＥＣ−６００、ケ
ッチェンブラックＥＣ−６００ＪＤ（ライオンアクゾ社
製）などが挙げられる。サーマルブラックとしてはＦＴ
カーボン、ＭＴカーボン（旭カーボン社製）、Ｎ９９０
ＡＲＯ９０（ハーバー社製）、ＨＴＣ＃２０（中部カ
ーボン社製）、ＭＴ Ｎ９９０（デグサ社製）、Ｓｅｖ
ａｃａｒｂ ＭＴ（コロンビア社製）、＃３０３０Ｂ、
＃４０１３Ｂ（三菱化学社製）などが挙げられる。

【００２５】カーボンブラックの使用割合は、例えば重
量比でケッチェンブラック：サーマルブラック＝１：１
〜１：８、好ましくは１：２〜１：５である。これらの
カーボンブラックを単独で用いた場合、凝集性の高いケ
ッチェンブラックでは低抵抗領域での調整は可能である
が、ローラー内の場所による抵抗値のバラツキと製造時
のロット間のバラツキが大きく、サーマルブラックのみ
の使用では１０¹²ｏｈｍ・ｃｍ以下に下がらず抵抗調整
が困難である。

【００２６】さらに上記カーボンブラックの使用割合が
上記範囲外である場合は場所による抵抗値のバラツキや
製造時のロット間のバラツキが大きくなり所定の抵抗領
域のコントロールが困難となる。またカーボンブラツク
の配合割合はＮＢＲ／ＣＲあるいはＳＢＲ／ＥＰＤＭの
配合割合で異なるが、例えば、ケッチェンブラック２〜
２０重量部、サーマルブラックは１０〜４０重量部が好
ましい。

【００２７】上記ゴムに添加する添加剤としては、導電
性充填剤、加硫剤、発泡剤、加硫促進剤、老化防止剤、
軟化剤、可塑剤、補強剤、充填剤等が挙げられるが、導
電性充填剤、加硫剤、発泡剤、加硫促進剤を除く他の添
加剤は、必要に応じて添加すればよく、特に軟化剤、可
塑剤等のブリードしやすい添加剤が避けるのが望まし
い。また、導電性充填剤としては、上記のカーボンブラ
ックを必須とし、その他に補助的にグラファイト、金属
過酸化物等を使用してもよい。金属酸化物としては、例
えば、酸化錫、酸化チタン（表面）酸化錫で被覆された
もの）等が挙げられる。

【００２８】加硫剤としては、例えば、イオウ、有機含
イオウ化合物の他、有機過酸化物等が使用可能である。
有機含イオウ化合物としては、例えば、テトラメチルチ
ウラムジスルフィド、Ｎ，Ｎ’−ジチオビスモルホリン
等が挙げられる。また、有機過酸化物としては、例え
ば、ジクミルパーオキサイド、ベンゾイルペルオキシド
等が挙げられる。加硫剤の添加量は、ゴム成分１００重
量部に対して０．３〜４重量部、好ましくは１．０〜
３．５重量部である。

【００２９】加硫促進剤としては、従来より使用されて
いる種々のものが使用可能であるが、本発明において特
にスルフェンアミド系加硫促進剤を使用するのが好まし
い。すなわち、ＳＰ値の異なる３種のゴムに配合する場
合、スルフェンアミド系加硫促進剤は特定のゴム相（例
えば、ＮＢＲ相）に加硫剤や加硫促進剤が集中的に偏在
するのを緩和する効果がある。加硫促進剤は、ゴム成分
１００重量部に対して０．３〜４重量部、好ましくは
０．５〜３重量部の割合で添加するのが望ましい。

【００３０】発泡剤としては、従来より使用されている
種々の発泡剤が使用可能であるが、本発明においては、
ゴム全体の加硫速度を遅延させる傾向にあるアゾジカル
ボンアミド（ＡＤＣＡ）系発泡剤を用いるのが、一部の
ゴム相において急激に加硫が進行するのを抑制し、ゴム
全体の加硫を均一にするうえで好ましい。

【００３１】老化防止剤としては、例えば、２−メルカ
プトベンゾイミダゾール等のイミダゾール類、フェニル
−α−ナフチルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−β−ナフチル−
ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ’−イソプ
ロピル−ｐ−フェニレンジアミン等のアミン類、ジ−ｔ
ｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、スチレン化フェノー
ル等のフェノール類等が挙げられる。

【００３２】導電性芯材は、ステンレス（ＳＵＳ）や
鉄、Ｎｉメッキした鉄やアルミニウム（Ａ１）などの金
属芯材（シャフト）の外周に、導電性発泡弾性体を被覆
した半導電性ロールとしてその体積抵抗値が１０⁵ 〜１
０¹⁰ｏｈｍ・ｃｍ程度、ゴム硬度（アスカーＣ硬度）２
５〜６０度、好ましくは３０〜４５度の範囲のローラー
が転写、クリーニングロール等に使用可能である。

【００３３】次に本発明の半導電性ロールの好適な製造
方法を説明する。まず、ＳＰ値の異なる３種のゴムを混
合し、これにカーボンブラック等の必要な添加剤を添加
し、混練した後、円筒状に押出成形して所定の長さと
し、これを円柱状の上記のような導電性芯材に圧入し、
加硫を行う。加硫は缶加硫が好適であるが、無圧オーブ
ン加硫等があってもよい。加硫条件は、使用するゴム材
料や配合量に応じて変化するが、通常１４０〜１７０℃
で０．５〜６時間行うのがよい。加硫の過程で発泡が行
われ、導電性発泡弾性体からなるチューブが得られる。
発泡倍率は（体積％）は１４０〜４００、好ましくは２
００〜３５０の範囲である。

【００３４】また、上記の導電性発泡弾性体上に抵抗層
を形成することが望ましい。抵抗層は感光体上にピンホ
ール等の欠陥を生じた場合にここに電流が集中して、帯
電部材や感光体を破損することを防止するために設けら
れるものであり、一般的にはウレタンやアクリル、また
はナイロン等の高分子化合物にカーボンブラックや金属
酸化物（酸化チタン、酸化錫など）等の導電性微粒子を
分散した塗料で含浸またはコーティングし、加熱乾燥
後、硬化させる。加熱乾燥による塗膜硬化は、積層した
塗膜を乾燥硬化させるか、あるいは塗工時その都度乾燥
硬化させてもよい。また、抵抗層に塗液には、有機溶媒
系のみならず、比較的乾燥の遅い水系のエマルジョンを
用いてもよい。

【００３５】本発明において、抵抗層の形成に際し、導
電性発泡弾性体上に抵抗層用塗液を少なくとも２回以上
塗工することによって導電性発泡弾性体の気孔の壁面や
表面に確実に導電性塗膜が付着固定して表面にピンホー
ル等のない抵抗層を形成することができ、電流の集中に
よる帯電部材や感光体のピンホールリークを未然に防止
することができる。導電性塗膜の抵抗が異なるもの、あ
るいは導電性塗膜の抵抗が同一のものを複数回塗布する
ことによって導電性発泡弾性体の軽量化、表面弾性、平
滑性を付与することができる。

【００３６】次に、従来の半導電性ロールと、本発明の
半導電性ロールとの特性上の差異をグラフに基づいて説
明する。

【００３７】図１は、イオン導電性ロール（ウレタンゴ
ムにテトラブチル第４級アンモニウム塩を１．２重量％
添加した発泡ロールロール）Ａと本発明の半導電性ロー
ル〔ＮＢＲ／ＣＲ／ＥＰＤＭ＝５５／１５／３０（重量
％）に対してケッチェンブラック／サーマルブラック＝
７／２５（重量部）を添加したロール〕Ｂの抵抗変化の
関係を示すグラフである。

【００３８】図１は、カラー用１次転写ロールにおい
て、１５０ＫＰＶランニングした場合、本発明の半導電
性ロールＡでは、ランニング回数が増加しても体積抵抗
はほとんど増加することがなく、ほぼ一定の体積抵抗を
示しており、安定した転写電流を供給できることを示し
ており、イオン導電性ロールＢでは、ランニング回数が
増加するにつれて体積抵抗率が徐々に増加しており、転
写不良が発生し易いことを示している。

【００３９】図２は、カラー用１次転写ロールの低温低
湿下（１０℃、１５％Ｒｈ）での転写電流の電流電圧変
化を示している。図２（Ａ）は、本発明の半導電性〔Ｎ
ＢＲ／ＣＲ／ＥＰＤＭ＝５５／１５／３０（重量％）に
対してケッチェンブラック／サーマルブランク＝７／２
５（重量部）を添加したロール〕、図２（Ｂ）はイオン
導電性ロール（ウレタンゴムにテトラブチル第４級アン
モニウム塩を１．２重量％添加した発泡ロール）につい
ての電流電圧変化のグラフをそれぞれ示している。

【００４０】図２（Ａ）は、本発明の半導電性ロールの
場合、５〜１５μＡの電流では、２ＫＶ以下で電源電圧
で対応可能であり、低コスト化が図れることを示してお
り、図２（Ｂ）は、従来のイオン導電性ロールにおいて
は、５〜１５μＡの電流では、２ＫＶ以上の電源電圧を
必要とすることを示している。

【００４１】図３は、本発明の半導電性ロール〔ＮＢＲ
／ＣＲ／ＥＰＤＭ＝５５／１５／３０（重量％）に対し
てケッチェンブラック／サーマルブランク＝７、６、５
／２５（重量部）の３種の組み合わせで添加したロー
ル〕と、イオン導電性ロール（ウレタンゴムに第４級ア
ンモニウム塩を１．２重量％添加した発泡ロール）の低
温低湿下（１０℃、１５％ＲＨ）での転写ロール抵抗値
の印加電圧電流変化を示している。

【００４２】本発明の半導電性ロールは、ロール抵抗値
が１０⁵ 〜１０⁷ ｏｈｍ・ｃｍの範囲にあり、一方、従
来のイオン導電性ロールは、１０^8.4 ｏｈｍ・ｃｍであ
る。

【００４３】従来のイオン導電性ロールは、８〜１５μ
Ａの転写電流では、ほぼ３ｋＶ以上の電源電圧を必要と
するのに対し、本発明の半導電性ロールは、８〜１５μ
Ａの転写電流では、２ｋＶ以下の電源電圧で足り、低コ
ストの電源を用いて対応可能なことを示している。

【００４４】図４は、本発明の半導電性ロールにおい
て、下記の範囲で組成を変動させたときの印加電圧に対
するニップ（Ｎｉｐ）抵抗の変化を示している。

【００４５】ＮＢＲ／ＣＲ／ＥＰＤＭ＝５５〜４０／１
５〜３０／３０（重量％） ＣＢ（カーボンブラック）比率＝ケッチェンブラック／
サーマルブラック＝４〜６／１９〜２８（重量部） 印加電圧１０Ｖ〜１００Ｖの間での上記の半導電性ロー
ルのニップ抵抗をそれぞれのロール抵抗の異なるもので
計測し、それぞれプロットした。

【００４６】図４から、本発明の半導電性ロールでは、
１０⁵ 〜１０⁸ ｏｈｍ・ｃｍの領域で電気伝導性が徐々
に減少しており、ハイブリッド状態を形成していること
を示している。

【００４７】図５は、図４の場合と同様な組成からなる
各種ロールの環境依存性と全ニップ（Ｎｉｐ）抵抗の変
化を示している。

【００４８】図５から、マトリックス自体のイオン導電
性の影響が１０^8.5 ｏｈｍ・ｃｍ以上では寄与し、１０
^7.5-8.5 ｏｈｍ・ｃｍの領域ではＣＢ（カーボンブラッ
ク）による電気伝導と、ＮＢＲ成分のイオン伝導性の両
方の寄与したハイブリット状態を形成し、安定した転
写、帯電電流の供給が可能なことを示している。

【００４９】図６は、本発明の半導電性ロールにおい
て、下記の範囲で組成を変動させたときのニップ抵抗値
のカーボンブラック配合量の依存性を示している。

【００５０】ＮＢＲ／ＳＢＲ／ＥＰＤＭ＝４０／３０／
３０（重量％） ＣＢ（カーボンブラック）比率＝ケッチェンブラック／
サーマルブラック＝４〜６／１３〜２８（重量部） ２次加硫：１５０℃×２時間 ３次加硫：１６０℃×
２時間発泡 なお、図６においては、横軸はサーマルブラックの配合
量（重量部）を示し、図中、Ａはケッチェンブラックの
配合量（４重量部）、Ｂはケッチェンブラックの配合量
（５重量部）、Ｃはケッチェンブラックの配合量（６重
量部）の場合をそれぞれ示している。

【００５１】図６から、ニップ抵抗が１０⁹ 〜１０¹¹ｏ
ｈｍ・ｃｍの領域の再現性は、ケッチェンブラックとサ
ーマルブラックの２種のカーボンブラック配合量の調整
により容易であり、１０⁷ 〜１０¹¹ｏｈｍ・ｃｍの領域
の調整も可能であることを示している。

【００５２】図７は本発明に関わる半導電性ロールの一
実施の形態として転写ロールを示す断面図であり、図７
において、１１は導電性芯材、１２は導電性発泡弾性
層、１３は第１抵抗層、１４は第２抵抗層をそれぞれを
示している。

【００５３】図８は本発明の関わる半導電性ロールを転
写ロールに適応した画像形成装置の一実施の形態を示す
概略構成図であり、この画像形成装置は電子写真プロセ
スを利用したレーザービームプリンターとして構成され
たものである。

【００５４】図８において、１は像担持体としての有機
光導電体（ＯＰＣ）等を用いた感光体ドラムであり、こ
の感光体ドラムは、図示していない駆動手段により矢印
方向に沿って所定のプロセススピード（２８ｍｍ／ｓｅ
ｃと５６ｍｍ／ｓｅｃの２段階切換）で回転駆動される
ようになっている。感光体ドラム１の表面は、感光体ド
ラム１の表面に接触する帯電ロール２によって所定の電
位に一次帯電される。

【００５５】この帯電ロール２には、例えば、電源３に
よって電圧−３５０ＶのＤＣＧ，ＬＶ成分と周波数３５
０Ｈｚ・電圧２０００Ｖｐｐの正弦波のＡＣ成分で重畳
された振動電圧が印加されており、感光体ドラム１の表
面は、帯電ロール２によって印加電圧のＤＣ成分に等し
い−３５０Ｖに一様に帯電される。その後、感光体ドラ
ム１の表面には、レーザー書き込み装置から画像情報に
応じて出力される図示していない画像露光が施され、画
像情報に応じた静電潜像が形成される。

【００５６】次に、感光体ドラム１上に形成された静電
潜像は、磁性一成分の現像剤等を使用した現像装置４の
現像ロール４ａにより現像されてトナー像となった後、
このトナー像は、所定のタイミングで給紙される転写媒
体としての転写用紙９上に、転写ロール６の帯電によっ
て転写される。転写ロール６には、転写電流として３〜
５μＡに定電流制御された電流が通電されるようになっ
ている。

【００５７】その後、トナー像が転写された転写用紙９
は、図示していない除電用の放電装置の放電を受けて感
光体ドラム１の表面から分離され、図示していない定着
装置へ搬送されて、トナー像が転写用紙９上に定着され
て装置の外部に排出され、画像の形成工程を終了する。

【００５８】なお、トナー像の転写工程が終了した感光
体ドラム１の表面は、クリーニング装置８のクリーニン
グブレード８ａによって残留トナーが清掃され、次の画
像形成工程に備える。また、図中、５は帯電ロール２を
感光体ドラム１の表面に接触させるための加圧スプリン
グ、７は帯電ロール２の表面を清掃するクリーニングパ
ッドをそれぞれ示している。

【００５９】

【実施例】

〔実施例１〕転写ロールは、鉄にＮｉメッキを施した導
電性芯材の上に発泡弾性体層を被覆して構成されてい
る。上記発泡弾性体層はＮＢＲ／ＣＲ／ＥＰＤＭを重量
比で３０／３０／４０の割合でブレンドした（日本合成
ゴム製、ＮＥ７１、アンカＥＭ−３０）に２種のカーボ
ンブラックとしてケッチェンブラック（ライオンアクゾ
社製、吸油量３６０ｍｌ／ｇ）４重量部とアサヒサーマ
ル（アサヒカーボン社製、吸油量２８ｍｌ／ｇ）１９重
量部を加え、さらに硫黄１．５重量部、加硫促進剤Ｃｚ
＝２重量部、ステアリン酸１重量部、発泡剤ＯＢＳＨ５
重量部を加えたものをロール混練し、押出しにより円柱
状に成形して、所定の長さとして円柱状導電性芯材にＮ
ｉメッキを施した鉄の導電性芯材に圧入し加硫缶（加硫
溶蒸気加熱加圧装置）を用いて１６０℃（５．５ｋ／ｃ
ｍ² ）で３０分加硫発泡した後、表面研磨を施したもの
である。

【００６０】このように製造された転写ロールは導電性
芯材にＤＣ１ｋＶ印可したときのロールニップ間での抵
抗値は１０^7.8 ｏｈｍ・ｃｍ（ロール外径１８ｍｍ）、
ゴム硬度（アスカーＣ硬度）は３５度であった。また上
記転写ロールに印可する電圧を１〜５ｋＶの間で変化さ
せた場合におけるロール抵抗の電圧依存性は０．８桁の
低下を示したが、この範囲内での絶縁破壊を生じなかっ
た。この半導電性ロールを図２に示すレーザービームプ
リンターで画像試験をおこなったところ、良好な画質を
示した。

【００６１】〔実施例２〕実施例１で用いた弾性体層成
分構成比をＮＢＲ／ＣＲ／ＥＰＤＭ＝５５／１５／３０
にし、２種のカーボンブラックとしてケッチェンブラッ
ク（ライオンアクゾ社製、吸油量３６０ｍｌ／ｇ）７．
５重量部／アサヒサーマル（アサヒカーボン社製、吸油
量２８ｍｌ／ｇ）２８重量部の割合とした他は、実施例
１同様にして帯電ロールとしての半導電性ロールを作製
した。このように製造された帯電ロールは導電性芯材に
ＤＣ１００Ｖ印可したときのロールニップ間での抵抗値
は１０^5.6 ｏｈｍ・ｃｍ（ロール外径１４ｍｍ）、ゴム
硬度（アスカーＣ硬度）は３２度であった。

【００６２】コーティング材料として、水系の酸化錫分
散ウレタン塗料ＳＣ０１００（日本ビーケミカル社製）
を上記の帯電ロール表面上に浸漬塗布し、１４０℃で１
時間乾燥後、さらにこの上に水系の酸化錫分散ウレタン
塗料ＳＣ−０１０１（日本ビーケミカル社製）を浸漬塗
布して４０μｍの抵抗層を形成した。

【００６３】抵抗層を形成した後の半導電性ロールの抵
抗値は、１０^6.3 ｏｈｍ・ｃｍでゴム硬度（アスカーＣ
硬度）は３５度であった。抵抗層を形成した半導電性ロ
ールは、下地の発泡層のセルが埋まり、図２に示した帯
電装置に装着したところ、黒点、白点等の画像欠陥のな
い良好な画像を得ることができた。

【００６４】〔実施例３〕実施例２で作製した発泡転写
部材に有機溶媒系のバインダーＳＣ−８０１Ｃ（日本ビ
ーケミカル社製）をスプレー塗布して１２０℃で１時間
乾燥硬化後、さらにこの上に上記塗料をスプレー塗布し
て１２０℃で１時間乾燥硬化し，発泡基材上に３５μｍ
の膜厚で抵抗層を形成した。抵抗層を形成した後の発泡
転写部材の抵抗値は、１０^8.3 ｏｈｍ・ｃｍでゴム硬度
（アスカーＣ硬度）は３８度であった。本実施例で得ら
れた発泡転写部材は、クリーニング性の高い転写ロール
を構成することが可能となった。

【００６５】〔実施例４〕転写ロールは、鉄にニーメッ
キを施した導電性芯材の上に発泡弾性体層を被覆して構
成されている。上記発泡弾性体層はＮＢＲ／ＳＢＲ／Ｅ
ＰＤＭを重量比で３０／３０／４０の割合でブレンドし
た（日本合成ゴム製、ＮＥ７１、ＴＲＳ１５０７）に２
種のカーボンブラックとしてケッチェンブラック（ライ
オンアクゾ社製、吸油量３６０ｍｌ／ｇ）４重量部とア
サヒサーマル（アサヒカーボン社製、吸油量２８ｍｌ／
ｇ）１９重量部を加え、さらに硫黄１．５重量部、加硫
促進剤Ｃｚ＝２重量部、ステアリン酸１重量部、発泡剤
ＯＢＳＨ５重量部を加えたものをロール混練し、押出し
により円柱状に成形して、所定の長さとして円柱状導電
性部材にＮｉメッキを施した鉄の導電性芯材に圧入し加
硫缶（加硫溶蒸気加熱加圧装置）を用いて１６０℃
（５．５ｋ／ｃｍ² ）で３０分加硫発泡した後、表面研
磨を施したものである。

【００６６】このように製造された転写ロールは導電性
芯材にＤＣ１ｋＶ印可したときのロールニップ間での抵
抗値は１０^7.8 ｏｈｍ・ｃｍ（ロール外径１８ｍｍ）、
ゴム硬度（アスカーＣ硬度）は３５度であった。また上
記転写ロールに印可する電圧を１〜５ｋＶの間で変化さ
せた場合におけるロール抵抗の電圧依存性は０．８桁の
低下を示したが、この範囲内での絶縁破壊を生じなかっ
た。この半導電性ロールを図２に示すレーザービームプ
リンターで画像試験をおこなったところ、良好な画質を
示した。

【００６７】〔実施例５〕ＮＢＲ、ＳＢＲ、ＥＰＤＭの
ブレンド比率を重量比で３０／１５／５５に変更したブ
レンド物を使用した以外は実施例１と同様に作製した転
写ロールでは１０ ^7.5 ｏｈｍｃｍ、ゴム硬度（アスカー
Ｃ硬度）は３８度であり、良好な画質が得られた。

【００６８】〔比較例１〕ＮＢＲ／ＥＰＤＭのブレンド
のみで重量比で７：３にした以外は実施例４と同様に作
製した転写ロールでは１０^8.5 ｏｈｍ・ｃｍ、ゴム硬度
（アスカーＣ硬度）は４２度であった。本ロールの低温
低湿（１０℃、１５％ＲＨ）での抵抗値は１０^9.3 ｏｈ
ｍ・ｃｍとなり転写不良が発生した。

【００６９】〔比較例２〕上記実施例４に関わる半導電
性ロールにおいてゴム材料としてＥＰＤＭ（日本合成ゴ
ム社製Ｅｐ３３）のみで作製した転写ロールは抵抗値１
０^8.8 ｏｈｍ・ｃｍ、ゴム硬度（アスカーＣ硬度）は４
５度であったが３ｋＶの印可電圧で絶縁破壊を生じた。

【００７０】

【発明の効果】本発明の半導電性ロールは、導電性発泡
弾性体が溶解度パラメータ値の異なるゴムを組み合わせ
た海島構造からなり、これらの界面にカーボンブラック
が分散しており、カーボンブラックなどの添加に伴うゴ
ム成分との架橋による硬度の増加を低減でき、そのブレ
ンド比率の調整により安定した抵抗値の維持が可能とな
り、ゴムブレンドに伴う混練不良、発熱、分解抑制、加
工粘度の安定化をもたらし製造バラツキを抑制できる。

【００７１】特に、極性が高く樹脂抵抗の低いＮＢＲ、
ＳＢＲとのブレンドにより高電圧印可時の絶縁破壊を防
止でき、転写ロールの場合では感光体表面にピンホール
などの欠陥があった場合は、過剰な電流が流れ転写ロー
ルに印可された電流が低下し転写不良を発生しやすい
が、本発明の半導電性ロールにおいてはＥＰＤＭ単独使
用時に比べ大幅に電圧依存性も改善され、絶縁破壊耐圧
の高いローラーが得られる。また、２成分（ＮＢＲ、Ｅ
ＰＤＭブレンド物）ではＮＢＲ成分が多い場合、温湿度
の影響を受けやすく抵抗が大きく変化しやすい。３成分
系にすることによって各エラストマー間の相溶性が増
し、環境変化をうけにくく、しかも導電性粒子の分散性
も向上し均一な帯電を行うことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】イオン導電性ロールと本発明の半導電性ロール
における繰り返し使用後のロールの体積抵抗の変化を示
すグラフである。

【図２】イオン導電性ロールと本発明の半導電性ロール
における転写電流の電流電圧変化を示すグラフである。

【図３】イオン導電性ロールと本発明の半導電性ロール
における転写ロール抵抗値の印加電圧電流変化を示して
いる。

【図４】本発明の半導電性ロールにおける印加電圧とニ
ップ抵抗との関係を示すグラフである。

【図５】本発明の半導電性ロールにおける環境依存性と
ニップ抵抗との関係を示すグラフである。

【図６】本発明における半導電性ロールにおけるニップ
抵抗値のカーボンブラックの依存性を示すグラフであ
る。

【図７】本発明に関わる導電性ロールの一実施の形態と
しての転写ロールを示す断面図である。

【図８】本発明に関わる半導電性ロールを転写ロールに
適用した画像形成装置の一実施の形態を示す概略的構成
図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ 帯電ロール ３ 電源 ４ 現像装置 ５ 加圧スプリング ６ 転写ロール ７ クリーニングパッド ８ クリーニング装置 ９ 転写用紙 １１ 導電性芯材 １２ 導電性発泡打弾性層 １３ 第１抵抗層 １４ 第２抵抗層

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性芯材の外周に導電性発泡弾性体を
   被覆した半導電性ロールにおいて、前記導電性発泡弾性
   体が溶解度パラメータ値の異なる３種のゴムの海島構造
   からなり、かつ、特性の異なる２種類のカーボンブラッ
   クが分散されていることを特徴とする半導電性ロール。
2. 【請求項２】 前記３種のゴムが、ＮＢＲおよびＥＰＤ
   Ｍとこれらのゴムの溶解度パラメータ値の中間の溶解度
   パラメータ値を有する第３のゴムとからなることを特徴
   とする請求項１に記載の半導電性ロール。
3. 【請求項３】 前記第３のゴムがＣＲからなることを特
   徴とする請求項２に記載の半導電性ロール。
4. 【請求項４】 前第３のゴムがＳＢＲからなることを特
   徴とする請求項２の記載の半導電性ロール。
5. 【請求項５】 前記２種類のカーボンブラックが、吸油
   性の異なる２種類のカーボンブラックからなることを特
   徴とする請求項１に記載の半導電性ロール。
6. 【請求項６】 前記吸油性の異なる２種類のカーボンブ
   ラックが、ケッチェンブラックとサーマルブラックとか
   らなることを特徴とする請求項５に記載の半導電性ロー
   ル。
7. 【請求項７】 前記ケッチェンブラックとサーマルブラ
   ックとの混合割合が重量比で１：１〜１：８であること
   を特徴とする請求項５に記載の半導電性ロール。
8. 【請求項８】 前記ＮＢＲ、ＥＰＤＭおよびＣＲの混合
   割合が重量比でＮＢＲ／ＥＰＤＭ／ＣＲ＝５／５／９０
   〜５／９０／５〜９０／５／５の範囲内であることを特
   徴とする請求項３に記載の半導電性ロール。
9. 【請求項９】 前記ＮＢＲ、ＥＰＤＭおよびＳＢＲの混
   合割合が重量比でＮＢＲ／ＥＰＤＭ／ＳＢＲ＝５／５／
   ９０〜５／９０／５〜９０／５／５の範囲内であること
   を特徴とする請求項４に記載の半導電性ロール。
10. 【請求項１０】 前記導電性発泡弾性体上に抵抗層を有
    することを特徴とする請求項１に記載の半導電性ロー
    ル。
11. 【請求項１１】 前記抵抗層が、導電性塗料を含浸また
    はコーティングさせ、乾燥硬化を少なくとも２回以上行
    って形成されたものであることを特徴とする請求項１０
    に記載の半導電性ロール。