JP3134464B2 - 導電性ロール - Google Patents

導電性ロール

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JP3134464B2 JP5741292A JP5741292A JP3134464B2 JP 3134464 B2 JP3134464 B2 JP 3134464B2 JP 5741292 A JP5741292 A JP 5741292A JP 5741292 A JP5741292 A JP 5741292A JP 3134464 B2 JP3134464 B2 JP 3134464B2
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稔 豊田
和也 村田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真記録装置に用
いる現像用、帯電用、除電用、転写用の導電性ロールに
関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】複写機
及びレーザービームプリンタ等に広く利用されている電
子写真記録装置は、一般にドラム状の感光体(以下、感
光ドラムと称す)を備えており、その感光ドラムに対し
て帯電、露光を行って静電潜像を形成し、その後感光ド
ラム上の潜像に応じてトナーを付着させて現像し、次に
その感光ドラム上のトナーを記録用紙等の記録媒体に転
移させて転写し、その後その感光ドラムを所定の電位に
除電すると共に感光ドラム上に残留するトナーを清掃
し、次の記録に備えるようになっている。また、転写に
よって記録媒体に担持されたトナーは溶融、圧着される
ことにより記録媒体に定着し、これにより一連の記録作
業が完了する。
【0003】この電子写真記録装置の感光ドラムに対し
てその帯電領域に所定電位を付与する帯電手段、転写領
域に搬送されてきた記録媒体に対して所定電位を付与す
る転写手段、あるいは転写後の感光ドラムにおいてその
帯電領域を一定電位に均一化させる除電手段として、従
来、細径のワイヤに数百〜数千ボルトの高電圧を印加し
てコロナ放電を起こすように構成したコロナ帯電方式の
ものが一般的に広く使用されている。
【0004】しかしながら、このようなコロナ帯電方式
を用いたものにあっては、コロナ放電に伴って発生する
オゾン等の活性分子が感光ドラムやその他の部品を劣化
させたり人体にも悪影響を及ぼしたりするおそれがあ
り、また、高電圧による感電事故等の危険、ワイヤの汚
損や断線に対する保守管理の面でも問題点がある。
【0005】そこで、このようなコロナ帯電方式とは異
なり、導電性ゴムローラを感光ドラムに直接接触させて
所定電位を印加するように構成したローラ型の接触帯電
器(以下、導電性ロールと称す)が提案されている。こ
の導電性ロールは高分子量のニトリルブタジエンゴム、
クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエ
ンゴム、イソプレンゴム、ポリノルボルネンゴム等の固
形ゴム、発泡ゴム或いは発泡ウレタンとで形成されてお
り、コロナ帯電方式のものほど高電圧を必要とせず、オ
ゾン等の活性分子もほとんど発生しないなどの優れた特
徴を有するものである。
【0006】このような帯電方式の場合、導電性ロール
が所定の電気抵抗値を得るため、即ち、導電性ロールが
所定電圧を得て感光ドラムや記録媒体に所定電位を付与
し、所望の記録を得るため、かつ感光ドラムにトナーが
融着して感光ドラムが汚染するのを改良するため、導電
性ロールを形成するゴム組成物よりも高抵抗で、かつ高
摩擦係数を有する物質、例えば酸化チタンを分散させた
高分子物質などで導電性ロールの表面に被覆層を形成し
ているが、電気抵抗は温度,湿度等の環境の変化により
変動し、特に電気抵抗値が高いほどこの傾向が強く、こ
のため導電性ロールが所望の抵抗値を得ることができ
ず、従って所望の性能を得ることができない場合がある
という問題点がある。
【0007】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
電気抵抗の環境依存性が少ない導電性ロールを提供する
ことを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は上記
目的を達成するため鋭意検討を行った結果、良導性のシ
ャフトと、その外周に設けられた導電性のゴム層(外
層)と、該ゴム層の外周に設けられ該ゴム層よりも電気
抵抗が大きい被覆層とを有し、電子写真記録装置の感光
体又は記録媒体に接触しながらこれに所定極性の電位を
付与する導電性ロールにおいて、前記被覆層を前記ゴム
層の上に形成された第1被覆層と、該第1被覆層の上に
形成されかつ第1被膜層よりも高抵抗で膜厚が薄い第2
被覆層との2層構造にすることが有効であることを知見
した。
【0009】即ち、被覆層は導電性ロールとして所望の
抵抗値を得るために必要であるが、融着性改良のために
ロール表面、つまり被覆層の摩擦抵抗を大きくすること
が望まれる。このため、被覆層を高分子物質中に例えば
酸化チタンを分散させたもので形成することが有効であ
るが、本発明者の検討によると、酸化チタン等を分散さ
せた高分子物質により被覆層を形成しただけでは所望の
抵抗値が得られず、所望の抵抗値を得るため導電性ゴム
層(外層)上に高分子物質にカーボンブラック等を配合
して該ゴム層よりも高抵抗の第1被覆層を形成すると共
に、その上に高分子物質に酸化チタン等を配合して第1
被覆層より高抵抗の第2被覆層を形成することが有効で
あり、しかも、上記高抵抗の第2被覆層の厚さを第1被
覆層の厚さよりも薄くすること、特にその厚さを10μ
m以下とすることにより、第2被覆層が高抵抗であって
も、温度、湿度といった環境により変動することが少な
く、導電性ロール全体としての環境依存性が少なくな
り、また第2被覆層の摩擦抵抗を大きくすることがで
き、感光体へのトナーの融着性を改良することができる
ことを知見した。更にこの場合、上記ゴム層を液状ポリ
イソプレンゴムと固形ブタジエンゴムとの混合ゴムを用
いて形成することにより、感光ドラムへの密着性、非汚
染性に優れた導電性ロールが加工性よく得られることを
見出し、本発明をなすに至ったものである。
【0010】以下、本発明を更に詳しく説明すると、本
発明の導電性ロールは、良導性のシャフトと、その外周
に設けられた導電性のゴム層と、該ゴム層の外周に設け
られ該ゴム層よりも電気抵抗が大きい被覆層とを有し、
電子写真記録装置の感光体又は記録媒体に接触しながら
これらに所定極性の電位を付与する導電性ロールにおい
て、前記ゴム層が、液状ポリイソプレンゴムと固形ブタ
ジエンゴムとを含むゴム層であり、また前記被覆層が、
前記ゴム層上に形成された第1被覆層及び該第1被覆層
の上に形成されかつ第1被覆層よりも高抵抗で膜厚が薄
い第2被覆層からなることを特徴とするものである。
【0011】図1は本発明の導電性ロールの一例を示
し、この導電性ロールは電子式複写機の帯電器として使
用するものであり、シャフト1、導電性ゴム層(外層)
2、第1被覆層3、第2被覆層4から構成されている。
【0012】ここで、シャフト1を形成する良導体とし
てはスチール,ステンレス,黄銅等の金属或いは導電性
プラスチックなどが挙げられるが、これに制限されるも
のではない。
【0013】また、上記導電性ゴム層(外層)2は、導
電性粉体を含む導電性ゴム組成物により形成され、この
場合この導電性ゴム組成物中のゴム成分として液状ポリ
イソプレンゴムと固形ブタジエンゴムとを用いるもので
ある。
【0014】
【0015】この場合、液状イソプレンゴムとしては、
38℃における溶融粘度(B型粘度計,東京計器(株)
製)が500〜7000、平均分子量(Mv)が200
00〜60000であることが好ましい。
【0016】本発明では、上記液状ポリイソプレンゴム
と固形ブタジエンゴムとを組み合わせて上記ゴム層を形
成したことにより、感光ドラムへの密着性が高く、感光
ドラムを汚染するおそれもない上、 (1)ゴム硬度がアスカーC61以下の軟らかいゴムを
作り易い、 (2)液状ポリイソプレンゴム(LIR)を多量にブレ
ンドしてもバンバリーやロールへの付着が少ない、 (3)加硫時のモールド離れがよい、 (4)加硫が速い、 (5)加硫時の圧縮永久歪が少ない、等の優れた特性を
付与することができるものである。
【0017】なお、このような効果をより有効に発揮す
るため、固形ブタジエンゴムとしては、特に限定される
ものではないが、シス1,4構造を90%以上含有する
ものを用いることが好ましい。
【0018】また、ポリイソプレン系とブタジエンゴム
等の他のゴムとの配合割合は、重量比として10/90
〜50/50、特に20/80〜40/60であること
が好ましい。ポリイソプレン系ゴムの割合が少な過ぎる
と、加硫ゴムの硬度が高く成り過ぎる場合があり、多過
ぎると練りゴムの粘着が強過ぎて加工できなくなる場合
がある。
【0019】上記導電性ゴム組成物には、導電性を付与
する目的でカーボンブラック、黒鉛、金属、導電性の各
種金属酸化物(酸化錫、酸化チタン等)等の導電性粉末
やカーボンファイバー、金属酸化物の短繊維等の各種導
電性繊維が配合される。導電性粉末や導電性繊維の配合
量は、全ゴム100重量部に対し20〜100重量部と
することができ、これによりゴム層の抵抗値を103
1010ρ・cmに形成することができる。なお、ゴム層
2を形成するゴム組成物には、更に充填剤、加硫剤、加
硫促進剤、可塑剤、分散剤、加工助剤等の通常の添加剤
を配合することができ、通常の条件で加硫することがで
き、通常1〜10mm厚さのゴム層2を形成することが
できる。
【0020】本発明の導電性ロールは、感光ドラムへの
トナーの融着を改良するため感光ドラムへ均一な電位を
付与するため、上記ゴム組成物の加硫後、ゴム層2の表
面を砥石等を用いて樽状に研磨することが好ましい。こ
の研磨によって、ゴム層2の中央部の外径が端部の外径
に比べて大きくなり、感光ドラムにロールを密着させる
際に両端に加重が加えられたときでも中央部に浮きが発
生しない。
【0021】また、感光ドラムへの密着性を改良するた
めに更にゴム層2のを軟らかくする場合、150〜25
0℃、好ましくは180〜210℃の温度で30分〜3
時間、好ましくは30分〜2時間熱処理することが好ま
しい。かかる熱処理は、上記研磨を行う場合は、研磨処
理後に行うことが好ましい。
【0022】次に、第1被覆層3及び第2被覆層4とし
ては、エピクロルヒドリン、アクリルゴム、シリコンゴ
ム、クロルスルホン化ポリエチレン、フルオロオレフィ
ンビニルエーテル共重合体、一液性又は二液性のポリウ
レタン、N−メトキシメチルナイロン、ナイロンとポリ
エーテルとの共重合体等の各種ナイロン、ポリエステル
エラストマーなどの種々の高分子物質を用いて形成する
ことができる。
【0023】この場合、第1被覆層3には導電性カーボ
ンなどを分散させるが、第1被覆層3の抵抗値は106
〜1010ρ・cm、特に107〜109ρ・cmとするこ
とが好ましい。また、膜厚は30〜500μm特に50
〜300μmとすることが好ましい。
【0024】また、第2被覆層4には所望の抵抗値を得
るため酸化チタンなどを分散させるが、この場合、第2
被覆層4の抵抗値は107〜1011ρ・cm、特に106
〜1010ρ・cmとすることが好ましい。なお、酸化チ
タン等の配合量は摩擦抵抗の点から第2被覆層4中10
〜100重量%、特に20〜70重量%とすることが好
ましい。また、膜厚は10μm以下、特に1〜8μmと
することが好ましく、酸化チタンを用いた場合、10μ
m以下、特に1〜8μmとすることが好ましい。
【0025】上記粒子の分散はシェーカーにより行い、
粒子分散後、100〜150℃の温度で3時間以内に乾
燥させることが好ましい。このような分散方法及び乾燥
条件とすることににより、ロール表面の摩擦抵抗を大き
くすることができ、また電気抵抗の環境依存性も少なく
なり、感光ドラムへのトナー融着改良に効果的である。
【0026】
【実施例】以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではな
い。
【0027】[実施例]スチール性シャフトに下記に示
す処方の導電性ゴム組成物を用いて導電性ゴム層を3m
m厚に形成した。
【0028】導電性ゴム組成物処方 シス−1,4−ポリブタジエン 60 重量部 (日本合成ゴム(株)製BR02LL) 液状ポリイソプレン 40 重量部 (クラレ(株)製クラレイソプレンLIR30) ケッチェンブラックEC 10 重量部 亜鉛華 10 重量部 硫黄 0.8重量部 促進剤 0.7重量部 なお、加硫条件は160℃×5分とし、加硫後、導電性
ゴム層の表面を砥石で研磨し、中央部の外径を端部に比
べて大きくし、次いで190℃で1時間熱処理を行っ
た。
【0029】得られた導電性ゴム層の硬度はアスカーC
54°であり、またその抵抗値は104ρ・cmであっ
た。
【0030】次に、ISAF級カーボンブラックを30
重量%分散させた熱可塑性ポリウレタンを用いて、抵抗
値2×108ρ・cm、厚さ200μmの第1被覆層を
上記ゴム層上に形成し、更に酸化チタンを30重量%分
散させたN−メトキシメチル化ナイロンを用いて、抵抗
値3×109ρ・cm、厚さ5μmの第2被覆層を形成
した。
【0031】以上のようにして製造された導電性ロール
の抵抗値は、全体として3×105Ωであり、(測定
法:1cm幅,H10k1 MΩテスター,1000
V)、このロールを15℃、10%RHの条件下に1週
間保存した後の抵抗値は20×106Ωであったが、十
分使用に耐え得るものであった。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、温度,湿度等の環境の
変化によって電気抵抗値がほとんど変化することがない
ので長期間に亘り安定した所定の電気抵抗値を与えるこ
とができ、かつ表面の摩擦抵抗も大きく、このため所定
電位を感光ドラムや記録媒体に付与することができ、か
つ感光ドラムへのトナー融着がほとんどないので感光ド
ラムを汚染することもなく、電子写真記録装置の現像
用、帯電用、除電用、転写用として好適な導電性ロール
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す導電性ロールの断面図
である。
【符号の説明】
1 シャフト 2 導電性ゴム層 3 第1被覆層 4 第2被覆層
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−88509(JP,A) 特開 平2−311871(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/02 101 G03G 15/08 501 G03G 15/16 103 G03G 21/06 F16C 13/00

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 良導性のシャフトと、その外周に設けら
    れた導電性のゴム層と、該ゴム層の外周に設けられ該ゴ
    ム層よりも電気抵抗が大きい被覆層とを有し、電子写真
    記録装置の感光体又は記録媒体に接触しながらこれらに
    所定極性の電位を付与する導電性ロールにおいて、 前記ゴム層が、液状ポリイソプレンゴムと固形ブタジエ
    ンゴムとを含むゴム層であり、また前記被覆層が、前記
    ゴム層上に形成された第1被覆層及び該第1被覆層の上
    に形成されかつ第1被覆層よりも高抵抗で膜厚が薄い第
    2被覆層からなることを特徴とする導電性ロール。
  2. 【請求項2】 上記液状ポリイソプレンゴムが、38℃
    における溶融粘度が500〜7000cpsであり、か
    つ平均分子量(Mv)20000〜60000のもので
    ある請求項1記載の導電性ロール。
  3. 【請求項3】 上記固形ブタジエンゴムが、シス1,4
    構造を90%以上含有するものである請求項1又は2記
    載の導電性ロール。
  4. 【請求項4】 上記液状ポリイソプレンゴムと固形ブタ
    ジエンゴムとの配合割合が、10/90〜50/50で
    ある請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性ロー
    ル。
  5. 【請求項5】 上記第1被覆層が、抵抗値106〜10
    10ρ・cmで、厚さ30〜500μmである請求項1〜
    4のいずれか1項に記載の導電性ロール。
  6. 【請求項6】 上記第1被覆層が、導電剤として導電性
    カーボンを含有する請求項1〜5のいずれか1項に記載
    の導電性ロール。
  7. 【請求項7】 上記第2被覆層が、抵抗値107〜10
    11ρ・cmで、厚さ10μm以下である請求項1〜6の
    いずれか1項に記載の導電性ロール。
  8. 【請求項8】 上記第2被覆層が、酸化チタンを含有す
    る請求項1〜7のいずれか1項に記載の導電性ロール。
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