JPH11257344A - 半導電性ロール - Google Patents

半導電性ロール

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JPH11257344A
JPH11257344A JP7487798A JP7487798A JPH11257344A JP H11257344 A JPH11257344 A JP H11257344A JP 7487798 A JP7487798 A JP 7487798A JP 7487798 A JP7487798 A JP 7487798A JP H11257344 A JPH11257344 A JP H11257344A
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JP
Japan
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carbon black
resistance
resin
elastic layer
blending
Prior art date
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Pending
Application number
JP7487798A
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English (en)
Inventor
Hideyuki Hisa
英之 久
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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  • Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】芯材の表面に弾性層を設け且つ当該弾性層の表
面に抵抗調節層を設けて成る半導電性ロールであって、
上記の抵抗調節層の例えば1010〜105Ω・cmの範
囲のいわゆる半導体領域の電気抵抗が安定化された半導
電性ロールを提供する。 【解決手段】芯材の表面に弾性層を設け且つ当該弾性層
の表面に抵抗調節層を設けて成る半導電性ロールにおい
て、上記の抵抗調節層に樹脂被覆カーボンブラックを配
合して成る。

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
関するものであり、詳しくは、複写機の帯電ロール、現
像ロール、転写ロール等に好適に使用される半導電性ロ
ールに関するものである。
【0002】
【従来技術】近年、複写機の帯電ロール、現像ロール、
転写ロールの他、プリンターの分野においては、半導電
性ロールが注目されている(例えば特開平8−1577
21号公報、特開平9−222788号公報など)。
【0003】上記の半導電性ロールは、芯材の表面に半
導電性ゴム組成物から成る弾性層を設け且つ当該弾性層
の表面に必要に応じ抵抗調節層を設けて構成され、抵抗
調節層にはカーボンブラックが配合される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来提
案されている半導電性ロールは、その抵抗調節層の抵抗
値が場所によって変動して安定化されていないと言う問
題がある。上記の特許公報においても指摘されている様
に、特に半導体領域の抵抗値の安定化が困難である。
【0005】本発明は、上記実情に鑑みなされたもので
あり、その目的は、芯材の表面に弾性層を設け且つ当該
弾性層の表面に抵抗調節層を設けて成る半導電性ロール
であって、上記の抵抗調節層の例えば1010〜105Ω
・cmの範囲のいわゆる半導体領域の電気抵抗が安定化
された半導電性ロールを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成すべく種々検討を重ねた結果、抵抗調節層に配
合されるカーボンブラックとして特定の加工カーボンブ
ラックを使用することにより、上記の目的を容易に達成
し得るとの知見を得た。
【0007】本発明は、上記の知見に基づき完成された
ものであり、その要旨は、芯材の表面に弾性層を設け且
つ当該弾性層の表面に抵抗調節層を設けて成る半導電性
ロールにおいて、上記の抵抗調節層に樹脂被覆カーボン
ブラックを配合して成ることを特徴とする半導電性ロー
ルに存する。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の半導電性ロールは、芯材の表面に弾性層を設け
且つ当該弾性層の表面に抵抗調節層を設けて成る。そし
て、本発明の半導電性ロールは、抵抗調節層に使用する
カーボンブラックの種類を除き、従来公知の方法、例え
ば、前記した特開平9−222788号公報などに記載
の方法によって製作することが出来る。
【0009】前記の芯材および弾性層は、従来の半導電
性ロールと同様に構成することが出来る。例えば、芯材
としてはステンレス鋼製シャフトが使用でき、弾性層用
ゴム材料としては、例えば、ポリウレタン、天然ゴム、
ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリイソプレンゴム、ポリ
ブタジエンゴム、シリコーンゴム、スチレン−ブタジエ
ンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピ
レン−ジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、
これらの混合物を使用することが出来る。
【0010】前記の弾性層用材料は、上記の弾性層用ゴ
ム材料に、適宜、導電性付与剤、加流剤、加流助剤、軟
化剤、その他の添加剤を配合した組成物として調製され
る。そして、弾性層は、射出成形、プレス成形などの手
段により、芯材の表面に上記の弾性層用材料を加流成型
することにより形成され。
【0011】前記の抵抗調節層は、基本的には、公知の
方法に従い、弾性層の表面にカーボンブラックが配合さ
れた塗料を塗布した後に乾燥することにより形成され
る。斯かる塗料としては、水性導電塗料と油性導電塗料
とがあり、そのマトリックとしては、公知の成分を制限
なく使用することが出来る。
【0012】水性導電塗料のマトリックス成分として
は、例えば、水溶性または水分散性の各種の樹脂、例え
ば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹
脂、酢酸ビニル樹脂、イソプレンゴムラテックス、ブタ
ジエンゴムラテックス、クロロプレンゴムラテックス等
が挙げられる。
【0013】油性導電塗料のマトリックス成分として
は、特に、可溶性共重合ナイロン又はフェノール樹脂が
好適に使用される。ここに、可溶性共重合ナイロンと
は、通常のナイロン6、ナイロン66等に対し異種のポ
リアミド単位を共重合したり、アミド基を化学的に変性
することにより、一般的な有機溶媒に可溶としたナイロ
ンを意味する。フェノール樹脂としては、レゾーメール
タイプ又はノボラックタイプの何れであってもよい。
【0014】本発明の特徴は、上記の抵抗調節層のカー
ボンブラックとして、樹脂被覆カーボンブラックを使用
した点にある。
【0015】樹脂被覆カーボンブラック自体は、既に、
本発明者らの一人によって提案され公知である(例え
ば、特開平9−71733号公報、同9−95625号
公報、同9−124969号公報など)。斯かるカーボ
ンブラックは、樹脂で被覆されているため、表面が絶縁
性であり、組成物調製時の分散性に優れる等の特徴を有
する。しかしながら、樹脂被覆カーボンブラックの半導
電性ロールへの応用は勿論のこと、それが有する以下の
様な被覆安定化特性は新規な知見である。
【0016】図1は、塩化ビニル樹脂にカーボンブラッ
クを配合した際の配合量と当該組成物の体積固有抵抗と
の関係を示す模式的説明図であるが、同図に示す通り、
配合量の増加に従って体積固有抵抗は小さくなる。
【0017】ところが、通常のカーボンブラック(すな
わち、樹脂被覆していないカーボンブラック)を配合し
た組成物(a)の場合は、配合量の増加に伴い抵抗が急
激に低下するのに対し、樹脂被覆カーボンブラックを配
合した組成物(b)の場合は徐々に低下する。従って、
組成物(a)の場合の抵抗は、カーボンブラックの混練
条件や成形条件の僅かな差による分散状態の微妙な違い
や配合量の微小変動により、抵抗の絶対値のみでなくロ
ール面各所の変動も大きくなる。これに対し、組成物
(b)の場合の抵抗は、これらの影響を殆ど受けないた
め、抵抗調節層のカーボンブラックとして、樹脂被覆カ
ーボンブラックを使用した場合は、抵抗調節層の場所に
よる抵抗の変動が少なく、安定した抵抗が得られる。本
発明においては、上記の様な樹脂被覆カーボンブラック
の特性を被覆安定化特性と称する。
【0018】上記の被覆安定化特性の大きさは、カーボ
ンブラックの種類、被覆用の樹脂の種類および被覆量に
よって異なる。そこで、本発明においては、以下に定義
するAに対するBの値(B/A)が1.1以上、好まし
くは1.3以上、更に好ましくは1.5以上の被覆安定
化特性が得られる様に上記の条件を適宜決定するのがよ
い。
【0019】A:樹脂被覆カーボンブラックに使用した
のと同一種類のカーボンブラックを塩化ビニル樹脂に配
合して得られる組成物の抵抗値が1010〜105Ω・c
mに変化するのに要するカーボンブラックの配合量。
【0020】B:樹脂被覆カーボンブラックを塩化ビニ
ル樹脂に配合して得られる組成物の抵抗値が1010〜1
5Ω・cmに変化するのに要するカーボンブラックの
配合量。
【0021】使用するカーボンブラックの種類は、特に
制限されず、例えば、チャンネルブラック、アセチレン
ブラック、ファーネスブラック等が挙げられ、これらは
単独又は2種以上を混合して使用することも出来る。
【0022】また、カーボンブラックのDBP吸油量
は、特に限定されないが、通常40〜250ml/10
0g、好ましくは45〜150ml/100gである。
DBP吸油量が250ml/100gを超えるカーボン
ブラックの場合は、得られる導電性塗料の粘度が高くな
り塗布時の作業性が悪くなる。カーボンブラックの平均
一次粒子径は、特に限定されないが、通常10〜300
nm、好ましくは15〜100nmである。粒子径が余
りにも小さくなると導電性および分散性が低下すること
がある。
【0023】カーボンブラックの被覆に使用する樹脂
は、特に制限されず、特開平9−71733号公報、同
9−95625号公報および同9−124969号公報
に記載の各種の樹脂を適宜選択して使用することが出来
る。特に、特開9−124969号公報に記載の多官能
エポキシ樹脂が推奨される。
【0024】多官能エポキシ樹脂の具体例としては、グ
リシジルアミン型エポキシ樹脂(住友化学社製の「スミ
エポキシ」ELM−100、120、434等)、トリ
フェニルグリシジルメタン型エポキシ樹脂(油化シェル
エポキシ社製「エピコート」1032H50、1032
H60等)、テトラフェニルグリシジルメタン型エポキ
シ樹脂(油化シェルエポキシ社製「エピコート」103
1)、アミノフェノール型エポキシ樹脂(油化シェルエ
ポキシ社製「エピコート」154、630)、ジアミド
ジフェニルメタン型エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ
社製「エピコート」604)、フェノールノボラック型
エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社製「エピコート」
152)、オルソクレゾール型エポキシ樹脂(油化シェ
ルエポキシ社製「エピコート」180S65)、ビスフ
ェノールAノボラック型エポキシ樹脂(油化シェルエポ
キシ社製「エピコート」157S65、157S70)
等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、常法に従
い、硬化剤や硬化促進剤と共に使用される。
【0025】カーボンブラックに対する樹脂の被覆量
は、カーボンブラックと樹脂の合計量に対する樹脂の割
合として、通常5〜40重量%の範囲から選択される。
被覆方法としては、例えばスクリュー型撹拌機付き容器
にカーボンブラックの水スラリーを収容し、撹拌条件下
に樹脂溶液を少量ずつ添加する方法を採用することが出
来る。斯かる処理により、水に分散していたカーボンブ
ラックは樹脂溶液側に移行して約1mmの粒子となる。
その後、水切りを行い、次いで、真空乾燥により溶剤と
水とを除去することにより、樹脂被覆カーボンブラック
を得ることが出来る。
【0026】導電性塗料におけるカーボンブラックの配
合量は、目的とする抵抗の抵抗調節層が得られる様に適
宜選択される。抵抗調節層の厚さは、通常10〜500
μmの範囲である。
【0027】本発明の半導電性ロールは、その抵抗の安
定化特性を活かし、複写機の帯電ロール、現像ロール、
転写ロール等に好適に使用される。なお、前述の樹脂被
覆カーボンブラックは、本発明に従って抵抗調節層に配
合するだけではなく、弾性層に配合してもよい。
【0028】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。
【0029】実施例1 (1)樹脂被覆カーボンブラックの調製:平均一次粒子
径40nm、DBP吸油量65ml/100gのカーボ
ンブラック540gと純水1450gとをホモミキサー
により6,000rpmで30分混合処理してスラリー
を調製した。一方、油化シェルエポキシ社製「エピコー
ト630」60gをトルエン600gに溶解してエポキ
シ樹脂溶液を調製した。スクリュー型撹拌機付き容器に
上記のスラリーを移し、約1,000rpmの撹拌条件
下、上記のエポキシ樹脂溶液を少量ずつ添加した。約1
5分経過後、水に分散していたカーボンブラックは、全
量トルエン側に移行して約1mmの粒子となった。次い
で、60メッシュの金網で水切りを行なった後、真空乾
燥機により70℃で7時間乾燥し、水とトルエンとを除
去した。得られた樹脂被覆カーボンブラック中の平均残
存トルエン量は50ppm、平均残存水量は500pp
mであった。また、上記の樹脂被覆カーボンブラックの
本文で定義した被覆安定化特性(B/A)は、1×10
7Ω・cmにおいて、23/18=1.28であった。
【0030】(2)抵抗調節層用材料(導電性塗料)の
調製:可溶性共重合ナイロンとして「CM833」(東
レ製)を使用し、メタノール:トルエン=3:1の溶媒
に樹脂濃度として10重量%となる様に調合し、撹拌し
つつ50℃に加温して溶解した。この溶液に上記の樹脂
被覆カーボンブラックを樹脂濃度対比で30重量%の割
合で混合し、サンドグライダーで5時間分散させて導電
性塗料を得た。
【0031】(3)弾性層用材料の調製:グリセリンに
プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドを付加した
分子量5000のポリエーテルポリオール100重量
部、ウレタン変性MDI125重量部、1,4−ブタン
ジオール2.5重量部、ジブチルチンジラウレート0.
01重量部、カーボンブラック(平均一次粒子径40n
m、DBP吸油量65ml/100g)8.0重量部を
混合して弾性層用材料を得た。
【0032】(4)半導電性ロールの製作 先ず、110℃に加熱した金型に弾性層用材料を注入し
た後、2時間硬化させて金属製シャフトに外周に弾性層
を形成した。そして、弾性層の表面を乾式研磨してロー
ル状に仕上げてローラ基材とした。次いで、浸漬法によ
りローラ基材の弾性層の表面に導電性塗料を塗布し、厚
さ20μmの抵抗調節層を形成して半導電性ロールを得
た。なお、導電性塗料の乾燥は80℃2時間の条件で行
った。
【0033】(5)半導電性ロールの抵抗の評価:半導
電性ロールの抵抗調節層の軸方向と長さ方向の表面抵抗
を等間隔に20点測定した結果は表1に示した通りであ
り、表面抵抗は7.6×107Ω・cmから7.8×1
7Ω・cmの間にあることが判った。
【0034】比較例1 実施例1において、導電性塗料の調製の際に使用するカ
ーボンブラックを樹脂被覆されていないカーボンブラッ
ク(平均一次粒子径40nm、DBP吸油量65ml/
100g)に変更した以外は、実施例1と同様にして半
導電性ロールを製作して表面抵抗の評価を行い結果を表
2に示した。20点の表面抵抗は、1.3×105Ω・
cmから2.8×106Ω・cmの間で変動していた。
【0035】
【表1】 (実施例1の結果:単位=Ω・cm) 7.7×107、7.7×107、7.8×107、7.6×107 7.6×107、7.7×107、7.7×107、7.6×107 7.7×107、7.7×107、7.8×107、7.7×107 7.7×107、7.6×107、7.6×107、7.6×107 7.7×107、7.6×107、7.7×107、7.6×107
【0036】
【表2】 (比較例1の結果:単位=Ω・cm) 5.6×105、9.1×105、1.3×105、9.8×105 7.2×105、8.7×105、3.3×105、1.7×105 2.8×106、2.6×105、2.9×105、4.5×105 1.1×106、2.0×106、8.2×105、8.0×105 2.9×105、8.3×105、7.6×105、5.9×105
【0037】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、芯材の表
面に弾性層を設け且つ当該弾性層の表面に抵抗調節層を
設けて成る半導電性ロールであって、上記の抵抗調節層
の例えば1010〜105Ω・cmの範囲のいわゆる半導
体領域の電気抵抗が安定化された半導電性ロールが提供
され、本発明の実用的価値は顕著である。
【図面の簡単な説明】
【図1】塩化ビニル樹脂にカーボンブラックを配合した
際の配合量と当該組成物の体積固有抵抗との関係を示す
模式的説明図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 芯材の表面に弾性層を設け且つ当該弾性
    層の表面に抵抗調節層を設けて成る半導電性ロールにお
    いて、上記の抵抗調節層に樹脂被覆カーボンブラックを
    配合して成ることを特徴とする半導電性ロール。
  2. 【請求項2】 樹脂被覆カーボンブラックが以下に定義
    するAに対するBの値(B/A)が1.1以上の被覆安
    定化特性を有する請求項1に記載の半導電性ロール。 A:樹脂被覆カーボンブラックに使用したのと同一種類
    のカーボンブラックを塩化ビニル樹脂に配合して得られ
    る組成物の抵抗値が1010 〜105Ω・cmに変化する
    のに要するカーボンブラックの配合量。 B:樹脂被覆カーボンブラックを塩化ビニル樹脂に配合
    して得られる組成物の抵抗値が1010〜105Ω・cm
    に変化するのに要するカーボンブラックの配合量。
JP7487798A 1998-03-09 1998-03-09 半導電性ロール Pending JPH11257344A (ja)

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