JPH10333401A

JPH10333401A - 電子写真方式ローラ

Info

Publication number: JPH10333401A
Application number: JP13664297A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Mimura; 和義三村; Yoshihisa Owada; 善久大和田; Kenji Kobayashi; 健二小林; Susumu Fukuda; 鐘淵化学工業株式会社内滋賀県大津市比叡辻２−１−１
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1997-05-27
Filing date: 1997-05-27
Publication date: 1998-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の現像ローラや帯電ローラでは、その最
外層に吸水率の高い素材を用いるため、環境の影響、特
に高湿度環境下での影響を受けて、ローラ抵抗値が低下
したり、ローラの周方向の抵抗のバラツキが起こり、ロ
ーラの特性が変わるという問題点を有していた。【解決手段】本発明に係るローラは、シャフト上に弾
性層、中間層、および最外層を同心円状に順次積層した
構造を備え、前記中間層が、弾性層および最外層の何れ
の層よりも高い電気抵抗を有する多層構造のローラであ
って、且つこのローラのローラ抵抗値が、気温２０℃、
ＲＨ（相対湿度）６０％の環境下、および直流電圧１０
０ボルト印加条件下で測定されたときに、当該多層構造
のローラから中間層を排除して構成される従来構造のロ
ーラのローラ抵抗値に対して、３倍以上の値を有すると
いう構成を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
ー、あるいはファクシミリ装置など、電子写真方式を採
用した装置に組み込まれるローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を採用した装置には、帯電
ローラ、現像ローラ、転写ローラなどが用いられる。

【０００３】以下に、図３を参照しながら、現像装置と
その周辺構造について説明するとともに、これに組み込
まれる各ローラの機能について説明する。

【０００４】図３の帯電ローラ２２は、感光体表面に一
様に電荷を供給する機能を有する。帯電ローラ２２は、
その表面を感光体２０に接触させて、電荷を感光体表面
に供給するのである。感光体表面には、光導電性絶縁体
層が形成されており、この光導電性絶縁層の下には、導
電体層が形成されている。原稿表面を反射して光学系な
どを経た光が、感光体表面を露光し、この露光個所の電
荷が消失することで、感光体表面に静電潜像が形成され
る。

【０００５】次に、帯電した非磁性１成分現像剤よりな
るトナー３３が、現像ローラ２１から感光体２０に塗布
され、その静電潜像が現像され可視像化される。ここ
で、トナー容器３２内には、トナー３３を現像ローラ２
１表面に確実に付着させるための供給ローラ２８が設け
られる場合が多い。また現像ローラ２１表面のトナー３
３の膜厚を規制するために、規制ブレード３１が現像ロ
ーラ２１に対して設けられている。現像ローラ２１に
は、例えば負電源によって接地電位に対して負の電圧が
印加され、供給ローラ２８は、現像ローラ２１の印加電
圧以上の大きさを有する負電圧が印加されてトナー３３
を帯電する。このようにして形成されたトナー像が、転
写ローラ２３によって、記録用紙２９に転写される。こ
こで、トナー像を転写する際に、記録用紙２９は、転写
ローラ２３によって帯電され、感光体表面のトナーを静
電吸着する。そして、加熱ローラ２５と加圧ローラ２６
によって、転写像が熱や圧力を加えて定着されるのであ
る。なお、ブレードなどの清掃器２７が、転写ローラ下
流側に設けられている。これは、転写されずに感光体表
面に残ったトナー粉を除去するためである。このブレー
ドの代わりに、ブラシやローラを用いても良い。

【０００６】上述した各ローラには、その目的に応じて
様々な特性が要求されるが、特に、現像ローラや帯電ロ
ーラにおいては、電気抵抗の調整が容易であること、耐
電圧の向上が図られることなどが重要である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】帯電ローラの表面材質
としては、耐摩耗性に優れたナイロン系材料、例えば６
−ナイロン、共重合ナイロン、アルコキシアルキル化ナ
イロン等で溶剤可溶型のものなどを用いることが多い。
また、現像ローラの表面材質としては、前記ナイロン系
材料を用いたり、ウレタン系材料、例えば、エステル骨
格を有するもので、熱可塑エラストマーあるいは熱硬化
型のものを用いる場合が多い。これらの材料を最外層に
使う理由は、トナー帯電性の点で有利だからである。し
かし、これらの材料は、吸水率が高いため環境の影響を
受け易く、特に高湿度環境下では、ローラ抵抗値が低下
し、帯電ローラや現像ローラの特性が変わりやすいとい
う問題を有する。なお、吸水率とは、試験体の乾燥重量
に対する吸水量の割合を百分率で表わしたもので、試験
体中の外通気孔の含有率を表わすための数値である。

【０００８】また、現像ローラの表面材質に、トナー離
型性に優れたフッ素系材料、例えば、ポリフッ化ビニリ
デン、３フッ化ポリオールのウレタン架橋物などを用い
ることも多いが、これらフッ素系材料は、比電気抵抗が
高いために薄く塗布する必要がある。しかし、薄く塗布
した場合には、塗布厚みのムラによりローラの周方向の
抵抗のバラツキが発生し易く、ローラ表面で一様な電荷
分布が得られないという問題が生ずる。

【０００９】本発明は、以上の問題点に鑑みてなされた
ものであり、環境変化、特に湿度変化に伴うローラ抵抗
の変動を抑えて、ローラの周方向の抵抗のバラツキを最
小限に抑えることで、トナーの帯電特性の向上やトナー
離型性の向上を通じて、画像の高品質化を可能とするロ
ーラを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは鋭意研究をし、その結果、本発明に至
った。即ち、本発明に係るローラは、シャフト上に弾性
層、中間層、および最外層を同心円状に順次積層した構
造を備え、前記中間層が、弾性層および最外層の何れの
層よりも高い電気抵抗を有する多層構造のローラであっ
て、且つこのローラのローラ抵抗値が、気温２０℃、Ｒ
Ｈ（相対湿度）６０％の環境下、および直流電圧１００
ボルト印加条件下で測定されたときに、当該多層構造の
ローラから中間層を排除して構成される従来構造のロー
ラのローラ抵抗値に対して、３倍以上の値を有するとい
う構成を有する。このローラが、前記３倍以上の値を有
すれば、帯電ローラまたは現像ローラに用いる場合で
も、環境変動に伴う最外層の抵抗のバラツキがローラ抵
抗に及ぼす影響を、実用上問題無い範囲に止めることが
できる。

【００１１】また、前記中間層を構成する材料の吸水率
を、前記最外層を構成する材料の吸水率よりも小さくす
ると、より効果的である。

【００１２】

【作用】最外層および弾性層の何れよりも高い電気抵抗
を有する中間層を設けると、ローラ抵抗は主に中間層で
決定され、この中間層より電気抵抗の低い表面層が設け
られていることで、接触抵抗のバラツキが小さくなる。
また、ローラを弾性変形させて感光体または規制ブレー
ド等と面接触させる場合、ローラからトナーや電荷等の
供給が容易になるとともに、弾性変形によるローラ抵抗
の変化も招きやすい。そこで、弾性層と最外層との間に
抵抗の高い中間層を設けることで、そのローラ抵抗の変
化をも緩和することが可能となる。さらに、最外層より
も低い吸水率を有する中間層を用いることにより、中間
層によって、環境変化、特に湿度変化による影響から弾
性層が守られ、環境変化に起因する弾性層の抵抗変動が
抑制され、ひいてはローラ抵抗の変動が抑制される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しながら、本
発明に係るローラの実施例を具体的に説明する。以下、
実施例として現像ローラを中心に説明するが、本発明
は、現像ローラに限るものではなく、帯電ローラ、転写
ローラなど、ローラ表面の抵抗バラツキを低減させるこ
とが必要なローラならば何れにも適用し得る。図１は、
本発明に係るローラの構成を簡単に示した断面図であ
る。ローラ１の中心軸として、直径１〜１２ｍｍ程度の
アルミニウム合金またはＳＵＳ製のシャフト２を用い
る。このシャフト外周上に、ＪＩＳＡ硬度で５〜４０
度程度、好ましくは１０〜３０度程度で厚さ１〜１５ｍ
ｍ程度の弾性層３を設け、この弾性層３の外周に１〜１
００μｍ程度の中間層４を設け、この中間層４の外周に
５〜１００μｍ程度の最外層５を被覆して、本実施例の
ローラ１が構成される。

【００１４】ここで、中間層として、弾性層および最外
層の何れよりも電気抵抗の高いものを用いる。この中間
層の材質としては、ポリウレタン系化合物、ナイロン系
化合物、珪素含有化合物、ポリエーテル化合物など、ま
たはこれらの混合物が挙げられる。これら材質のうち、
中間層に、弾性層および表面層と凝集力の近い化合物を
用いると、この中間層が、弾性層と最外層とに対して接
着力向上の役割を果たし、より好ましいものとなる。と
ころで、弾性層の材質としては、ＥＰ系ゴム、ポリウレ
タン、シリコン、ＮＢＲ（ブタジエンアクリロニトリル
ゴム）、またはこれらを発泡させたものが挙げられる。
また、最外層の材質としては、ナイロン系化合物、ウレ
タン系化合物などが挙げられる。

【００１５】上記ローラのローラ抵抗値は、１０³〜１
０⁹Ω程度、好ましくは１０⁴〜１０⁷Ω程度のものと
なるように、各層の材質を選択し各層の厚みを調整す
る。ここでのローラ抵抗値は、図４に示すように、金属
プレート６の表面にローラ１を横たえ、シャフト２の両
端に５００ｇの荷重７，７をか６て、シャフト２と金属
プレート６間に直流電圧１００ボルト印加という条件下
での電気抵抗の測定値である。ここで、シャフト両端に
５００ｇの荷重をかけて、金属プレートにローラ最外層
を面接触させる理由は、帯電ローラや現像ローラなどが
規制ブレードあるいは感光体に当接する際の条件を再現
するためである。以下、記述するローラ抵抗値は、こと
わりのない限り、上記条件の下で測定されるものとす
る。

【００１６】本発明は、中間層に前記３層のうち最も電
気抵抗の高い層を設けて、ローラ抵抗を調整すればよ
く、電気抵抗以外の点で特に規定はない。好ましくは、
中間層にはポリエーテル化合物などの比電気抵抗の小さ
な材料を用い、その厚みを３０μｍ〜１００μｍのもの
として、塗布厚のバラツキによる抵抗変動を抑制する。
一方、中間層にシリコーン系などの比電気抵抗の高い材
料を用いる場合には、その層の厚みを、１０μｍ以下、
好ましくは１μｍ以下となるように調整する。なお、中
間層は、ディップ塗布後に８０℃で１時間乾燥して形成
され、この中間層の周りに、最外層が、最外層溶液をデ
ィップ塗布し８０℃で１時間乾燥して形成される。

【００１７】以下、本発明に係るより具体的な実施例を
比較例とともに挙げ、両者の違いを説明する。本発明に
係る実施例は、以下に示す１種類の導電性弾性層と２組
の最外層および中間層とを組合わせたものであり、図１
に示した構成を有するものである。このローラは、直径
１０ｍｍのＳＵＳ製シャフトの周りに、厚さ７．５ｍｍ
の導電性弾性層が設けられ、この導電性弾性層の周りに
一定の厚さをもつ中間層をディップ塗布した後に、この
中間層の周りに、乾燥硬化条件が８０℃／時間の下で表
面層をディップ塗布して構成される。

【００１８】その導電性弾性層は、以下に示すＡ〜Ｄの
構成要素を有する。すなわち、Ａ．数平均分子量８０００、分子量分布（＝重量平均分
子量／数平均分子量）２の末端アリル化ポリオキシピレ
ン系重合体の１００重量部に対して、Ｂ．ポリシロキサン系硬化剤（ＳｉＨ価０．３６モル／
１００ｇ）を６．６重量部、Ｃ．塩化白金酸の１０％イソプロピルアルコール溶液を
０．０６重量部、Ｄ．カーボンブラック３０３０Ｂ（三菱化学製）を７重
量部、を混合し、１０ｍｍＨｇ以下で１２０分間減圧脱
泡して、得られるものである。このようにして得られた
組成物を１０ｍｍ径のＳＵＳ製シャフトの周りに被覆
し、金型内の１２０℃の環境下で３０分間静置して硬化
させて、厚さ７．５ｍｍのゴム弾性体を形成した。ＪＩ
ＳＫ６３０１Ａ法に準じた測定方法によると、上
記導電性弾性層のＪＩＳＡ硬度は、１５°であっ
た。なお、上記ポリシロキサン系硬化剤の含有成分であ
るヒドロシリル基（Ｓｉ−Ｈ基）は、硬化剤として一般
的によく使われているものである。このヒドロシリル基
が少なすぎると、硬化不良を起こし易く、また、このヒ
ドロシリル基が多すぎると、組成物の安定性が悪くな
り、ボイドやクラックの原因となる。

【００１９】次に、以上のように形成された導電性弾性
層の周りに、以下に示す２組の中間層および最外層を形
成して、本発明に係る実施例１，２とした。また、実施
例１，２のそれぞれに対して、図２に示す如く、シャフ
ト１２上に形成された導電性弾性層１３の周りに直接最
外層１５を形成したものを比較例１，２とした。このよ
うにして両者の周方向のローラ抵抗のバラツキの程度を
比較したのである。

【００２０】先ず、実施例１および比較例１について説
明する。実施例１は、前記導電性弾性層上に、Ｚ９０２
（鐘淵化学工業株式会社製）をトルエンで２０倍に希釈
して固形分２％にした溶液をローラ表面にディップ塗布
後、これを８０℃で１時間乾燥して中間層を形成し、こ
の中間層上に、セフラルソフトＧ１８０Ｙ（セントラル
硝子社製、フッ素系）をＤＭＦ（ジメチルホルムアミ
ド）で固形分５％とした溶液をディップ塗布後、これを
８０℃で１時間乾燥して最外層を形成して構成される。
比較例１は、上述したように、この実施例１の各層のう
ち、中間層を除いて構成されるものである。比較例１と
実施例１とに対するローラ抵抗値を、ローラの周上の４
点について測定し、その４点平均を求めた。なお、これ
ら４点は、ローラの軸に垂直な断面で生ずる円周を４等
分したときに得られる点である。この測定結果を表１に
示す。

【００２１】

【表１】但し、表の４点平均は対数平均である。また、バラツキ
度は、４つのローラ抵抗のうち、最大値をＲ_max、最小
値をＲ_minとするときのlog₁₀(Ｒ_max／Ｒ_min) で表わ
されるものである。

【００２２】表１に示されているように、導電性弾性層
と最外層との間に電気抵抗の高い中間層を形成すること
で、ローラの周方向の抵抗のバラツキが確実に小さくな
っていることが分かる。

【００２３】次に、実施例２および比較例２について説
明する。実施例２は、前記導電性弾性層上に、ＰＡＥ１
２００（宇部興産株式会社製の１２−ナイロン、吸水率
０．８％）をｍ−クレゾールで５％に希釈した溶液をデ
ィップ塗布し、これを８０℃で１時間乾燥して中間層を
形成し、この中間層上に、ＥＭ−２０（鉛市株式会社製
の変性ナイロン、吸水率１．５％以上）をメタノールで
２倍に希釈し、固形分１０％とした溶液をディップ塗布
し、これを８０℃で１時間乾燥して最外層を形成して構
成される。比較例２は、上述したように、この実施例２
の各層のうち、中間層を除いて構成されるものである。
比較例２と実施例２とに対するローラ抵抗値を、周上の
４点について測定し、その４点平均を求めた。なお、こ
れら４点は、ローラの軸に垂直な断面で生ずる円の円周
を４等分したときに得られる点である。その測定結果を
表２に示す。

【００２４】

【表２】但し、４点平均値は、対数平均によって求められた。ま
た、バラツキ度は、４点平均値のうち、10℃ＲＨ10％の
ローラ抵抗値をＲ₁、40℃ＲＨ90％のローラ抵抗値をＲ
₂とするときに、log₁₀(Ｒ₁／Ｒ₂) で表わされたもの
である。

【００２５】表２に示された通り、最外層よりも低い吸
水率を有する中間層を採用することで、温度・相対湿度
変化に対するローラの周方向の抵抗のバラツキが確実に
小さくなっていることが分かる。

【００２６】

【発明の効果】以上の如く、ローラの弾性層と最外層と
の間に、弾性層および最外層の何れの層より高い電気抵
抗を有する中間層を設けることで、ローラ抵抗の周方向
のバラツキが小さくなる。また、トナー帯電性などの要
求を満たすため、吸水率の大きな最外層を採用する場合
でも、吸水率の小さな中間層を採用することで、ローラ
抵抗の大方を担う中間層が水を吸いにくいために、中間
層自体の電気抵抗の環境変化、特に湿度による変化が抑
えられ、ローラ抵抗の環境変化を小さく抑えることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子写真方式ローラの断面図。

【図２】従来の電子写真方式ローラの断面図。

【図３】現像装置とその周辺構造とを示す簡略図。

【図４】ローラ抵抗の標準的な測定方法を示す図。

【符号の説明】

１，１１ローラ２，１２シャフト３，１３弾性層４中間層５，１５最外層６金属プレート７５００ｇ荷重８電流計１８光照射２０感光体２１現像ローラ２２帯電ローラ２３転写ローラ２４搬送ローラ２５加熱ローラ２６加圧ローラ２７清掃器２８供給ローラ２９記録用紙３０現像装置３１規制ブレード３２トナー容器３３トナー３４回転駆動

フロントページの続き (72)発明者滋賀県大津市比叡辻２−１−１鐘淵化学工業株式会社内福田丞

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シャフト上に弾性層、中間層、および最
外層を同心円状に順次積層した構造を備え、前記中間層
が、弾性層および最外層の何れの層よりも高い電気抵抗
を有する多層構造のローラであって、且つこのローラの
ローラ抵抗値が、気温２０℃、ＲＨ６０％の環境下、および直流電圧１０
０ボルト印加の条件下で測定されたときに、当該多層構
造のローラから中間層を排除して構成されて得られるロ
ーラ抵抗値に対して、３倍以上の値を有することを特徴
とする電子写真方式ローラ。
【請求項２】前記中間層を構成する材料の吸水率が、
前記最外層を構成する材料の吸水率よりも小さいことを
特徴とする請求項１記載の電子写真方式ローラ。