JPH01142569A - 導電性ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電子写真複写機等に用いられる導電性ロー
ルに関するものである。

〔従来の技術〕

電子写真複写機は、感光ドラムの表面に原稿像を静電潜
像として形成し、これにトナーを付着させてトナー像を
形成し、このトナー像を複写紙に転写することにより複
写を行うものである。この場合、感光ドラム表面に対し
て静電潜像を形成させるには、あらかじめ感光ドラム表
面を帯電させ、その帯電部分に対して原稿像を光学系を
介して投射し、光の通った部分の帯電を消すことにより
静電潜像をつくるということが行われている。上記、静
電潜像の形成に先立って感光ドラム表面を帯電させる方
式として、従来からコロナ放電方式または摩擦帯電方式
がある。コロナ放電方式は、感光ドラム表面に対してコ
ロナ放電器からコロナ放電を施し帯電処理するものであ
る。この方式は、一般に５〜ｌ０ＫＶという高圧電源を
使用するため、万全な安全策をとる必要があるうえ、放
電に伴い有害なオゾンを発生するという難点がある。こ
のため、最近では導電性ロールを感光ドラム表面に摺擦
させて感光ドラム表面を帯電させる摩擦帯電方式が注目
されている。

このような摩擦帯電方式を応用した電子写真複写機は第
４図のように構成され、つぎのようにして複写を行う。

すなわち、軸１ａを中心に矢印方向に回転する感光ドラ
ム１の外周面に導電性ロールからなる帯電ロール２を上
記感光ドラム１とは逆方向に回転させ、部分的に弾性変
形させながら摺擦させる。この帯電ロール２の摺擦によ
り感光ドラムｌの外表面が帯電される。３は露光機構部
でここを介して原稿光像のスリット露光８が感光ドラム
１表面に到達し、原稿像に対応した静電潜像が感光ドラ
ム１表面に形成される。４は現像装置であり上記静電潜
像に対してトナーを付着させトナー像を形成する。６は
給紙機構ロールであり、複写紙１１を感光ドラム１表面
に対して供給し、転写装置５を介してトナー像を複写紙
１１上に転写する。７はトナー像が形成された複写紙１
１を通過させて定着する定着ロールである。このように
して、複写体（コピー）が得られる。なお、感光ドラム
１表面はクリーナー９により転写残像や残存トナーを除
去され、さらにイレーサーランプ１０によって全面光照
射をうけ零電位化されつぎの帯電に備える。１２は上記
帯電ロール２に対して１〜３ＫＶ程度の電圧を印加する
電源である。

（発明が解決しようとする問題点〕 電子写真複写機等には、帯電ロール、現像ロール、転写
ロール、クリーニングロール等多数の導電性ロールが用
いられている。このような導電性ロールとしては、１０
’〜ＩＱ１！Ω・ｃｍ程度の導電性を有することが求め
られており、通常第５図に示すように、金属シャフト（
芯金）■とその外周面に形成された導電性弾性体層２に
よって構成されている。上記導電性弾性体層２は、一般
にシリコラゴム等の合成ゴム中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
混入した組成物によって形成されている。この種の導電
性ロールのうち、帯電ロールについては１０’〜１０７
Ω／ｄの半導電性領域の電気抵抗を備えていることが要
求される。ところが、上記のような導電性弾性体層２を
備えている導電性ロールでは合成ゴム中に混入された導
電性粒子同志の接触によって導電性が与えられるため、
必ずしも均一な粒子間接触が得られていない。これは特
に半導電性領域で顕著であり、従って電気抵抗を上記の
半導電性領域（１０’〜１０？Ω／ｃ４）に納めること
が難しくなっている。特にマトリックスとなる合成ゴム
の硬度が低い場合には、導電性弾性層が加圧により容易
に大きく変形するため導電性粒子間の接触程度が変化し
電気抵抗が大きく変化する。従って、上記帯電ロールに
おいては上記のような導電性の不均一さと電気抵抗の変
化とによって感光ドラムに対する帯電が不均一となり、
その結果、良好な複写画像が得られないという難点を生
じている。また、高電圧下において絶縁破壊を起こしゃ
すく感光ドラムにダメージを与えるいう致命的な不具合
を生じやすいという難点も有している。

このような問題を解決するため導電性弾性体層の外周に
第６図に示すように抵抗調整層３を設けた導電性ロール
が提案されている。しかしながら、通常の合成樹脂、ポ
リエチレン、ポリエステル。

エポキシ樹脂等）や合成ゴム（エチレン−プロピレンゴ
ム、スチレン−ブタジェンゴム、塩素化ポリエチレンゴ
ム等）は、電気抵抗が１０′！Ω・ｃｍ以上の絶縁体で
あり、これらの合成樹脂や合成ゴムで上記抵抗調整層３
を形成し、帯電ロールに要求されるｌＯ５−１０７Ω／
Ｃ１１ｌの電気抵抗を満足させようとすると、抵抗調整
層３の厚みを１μｍ以下にする必要がある。ところが、
このような薄膜の抵抗調整層３では実用耐久性が全く無
くなる。

なお、６−ナイロン、８−ナイロン等の吸湿性の高い樹
脂はそれ自身が１０３〜１０９Ω・ｃＩｌｌの半導電領
域の電気抵抗を持つため、上記電気抵抗層３の厚みを実
用耐久性を満たす１００μｍの厚みとしても、帯電ロー
ルの電気抵抗が１０’〜１０７Ω／ｄとなって望ましい
抵抗領域に入るようになる。しかしながら、上記吸湿性
の高い樹脂は、電気抵抗が湿度に大きく依存するため、
低温低湿（１０℃×１５％Ｒｆ（）から高温高温（３０
°Ｃ×８５％ＲＨ）に周囲環境が変化すると、電気抵抗
が３．５桁程度変動するため、先に述べた１０５〜１０
？Ω／Ｃｌ１Ｉの範囲をすぐ越えてしまうという難点が
ある。したがって、このような樹脂を抵抗調整層３に用
いると、帯電ロールの電気抵抗が湿度に大きく依存する
ようになるため、周囲の環境によって充分な画質が得ら
れないというような難点を生ずる。また、このような帯
電ロールは、この種のロールに要求される絶縁破壊電圧
（２ＫＶ以上が望ましいとされる）を満足させることが
できない。

また、上記のように抵抗調整層３を設ける方法によるこ
となく電気抵抗を下げる方法としては、ニトリルゴム、
クロロプレンゴム等の合成ゴムに、エステル系可塑剤等
の高誘電性液体を添加する方法がある。この方法によれ
ば、電気抵抗を上記のような半導電領域に納めることが
できる。しかしながら、添加したエステル系可塑剤等の
液体が、感光ドラム表面に移行して汚染し、その汚染部
分によって画質が劣化するという問題が生ずる。

このように、従来の導電性ロール、特に帯電ロールでは
抵抗が不均一であり、また、実用性に欠け、さらに湿度
依存性が高く、しかも感光ドラム表面を汚染する等の問
題があり未だ満足すべきものが得られていないのが実情
である。

この発明はこのような事情に鑑みなされたもので、抵抗
が均一で実用性に富みしかも湿度依存性が小さく、感光
ドラム表面を汚染することのない導電性ロールの提供を
その目的とする。

ｃ問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成する為この発明の導電性ロールは軸体
の外周に導電性弾性体層が円周に沿って形成され、この
導電性弾性体層の外周に円周に沿って抵抗調整層が一体
形成された導電性ロールであって、上記抵抗調整層が、
エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴムを
主体として構成されているという構成をとる。

〔作用〕

本発明者らは上記抵抗調整層を有する導電性ロールが最
も実用性に富むと考え、これを中心に研究を重ねた結果
、上記抵抗調整層をエピクロルヒドリン−エチレンオキ
サイド共重合ゴムで構成すると、初期の目的を達成する
ことを見出し、この発明に到達した。

この発明の導電性ロールは、軸体と、その外周に形成さ
れる導電性弾性体層と、導電性弾性体層の外周に一体形
成される抵抗調整層とから構成されている。

上記軸体としては特に限定するものではな（、金属製の
円筒体からなる芯金や内部を中空にくりぬいた金属製の
円柱体が使用される。

上記軸体の外周に円周に沿って形成される導電性弾性体
層は、特に制限するものではなく、ポリノルボーネンゴ
ム、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジェ
ンゴム等の合成ゴムが単独でもしくはブレンドして用い
られる。

上記導電性弾性体層の外周に形成される抵抗調整層は、
エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴムを
主体とするものである。ここで主体とするとは、全体が
主体のみからなる場合も含める趣旨である。上記エピク
ロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴムは、この
発明者らが抵抗調整層の形成に最適として見出したもの
であり１０８〜１０９Ω・ｃｍの電気抵抗値を有してい
る。このような特性を有するエピクロルヒドリン−エチ
レンオキサイド共重合ゴムで抵抗調整層を形成すると、
従来の導電性粒子分散系のような抵抗の不均一化を生ず
ることがない。そして本発明者らはエピクロルヒドリン
−エチレンオキサイド共重合ゴムについてさらに研究を
重ねた結果、上記共重合ゴムの電気抵抗はエチレンオキ
サイドとエピクロルヒドリンとの共重合比によって変動
することを見出した。特にこの発明に用いるエピクロル
ヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴムには、エピク
ロルヒドリン／エチレンオキサイドのモル比が６５／３
５〜４０／６０の範囲内のものを用いることが好適であ
る。すなわち、エチレンオキサイドのモル比が３５モル
％未満になると、エピクロルヒドリン−エチレンオキサ
イド共重合ゴムの電気抵抗が１０’Ω・ＣＩを超えるよ
うになる、その結果、抵抗調整層の厚み栃耐久性、絶縁
破壊電圧を満足させる最低限の厚み５０ａｍに設定した
場合、常Ｄｉ（２５°Ｃ×６０％ＲＨ）では１０’〜１
０？Ω／　ｃ＋ｆｌの範囲内に収まる。しかし、低温低
湿（１０°Ｃ×１５％ＲＨ）下においては、場合によっ
ては、１０７Ω／ｄを超えるようになるからである。逆
に、エチレンオキサイドのモル比が６０モル％を超える
と、得られる共重合ゴムが水に対する親和性を増し、環
境依存性が大きくなり、１０Ｓ〜１０７Ω／ｄの範囲を
超える傾向がみられるからである。したがって、上記抵
抗調整層を構成するエビフルロヒドリン−エチレンオキ
サイド共重合ゴムとしては、エピクロルヒドリン／エチ
レンオキサイドのモル比が６５／３５〜４０／６０の範
囲内のものを用いることが好適である。すなわち、この
範囲内では、あらゆる環境の下で１０’〜１０７Ω／Ｃ
１１１の範囲内に入る導電性ロールを得ることができる
ようになる。

上記エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴ
ムの加硫系としては、通常ヒドリンゴムに使用されるチ
オウレア−金属酸化物、アミン系、トリアジン誘導体の
いずれも使用可能である。

しかしながら、環境依存性、特に湿度依存性の観点から
、耐水性に優れたチオウレア−ｐｂ、ｏ。

（鉛丹）加硫系の物を用いることが好ましい。また、充
填材としてはシリカ、タル、クレー、酸化チタン等の絶
縁性充填材から適宜選択して使用することが行われる。

カーボンブラック等の導電性充填材は高電圧下での使用
においては絶縁破壊を招き易いため、エピクロルヒドリ
ン−エチレンオキサイド共重合ゴムに対し１０容量％以
下の使用量にとどめるべきである。

上記のような導電性ロール、特に帯電ロールは、たとえ
ばつぎのようにして製造することができる。すなわち、
芯金の外周面に、ゴム組成物を用い金型加硫を利用して
、導電性弾性体層を形成する。つぎに、この導電性弾性
体層の表面を研磨した後、その上に抵抗調整層を形成す
る。この抵抗調整層の形成は、エピクロルヒドリン−エ
チレンオキサイド共重合ゴムに補強剤、加工助剤、加硫
剤を、通常のゴム加工方法（バンバリーミキサ−、ロー
ル等）により混練して未加硫ゴム組成物化し、この未加
硫組成物を適当な溶剤（例えば、メチルエチルケトン、
メチルイソブチルケトン等）に溶解し、前記導電性弾性
体層の外周面に塗工したのち乾燥し、ついで加熱加硫す
ることによって形成することができる。上記塗工に際し
てはデイツプ方式によることが好適である。より詳しく
述べると、上記エピクロルヒドリン−エチレンオキサイ
ド共重合ゴム組成物が含まれている溶液を、デイツプ液
として第３図に示すような槽１１２ａに収容する。つぎ
に、導電性弾性体層が形成されたロール１１０ａを垂直
に立てて、上記溶液中に繰り返し浸漬することにより、
導電性弾性体層の外周面にエピクロルヒドリン−エチレ
ンオキサイドゴム膜を形成させる。この時の昇降速度、
昇降回数、乾燥時間等の条件は、上記エピクロルヒドリ
ン−エチレンオキサイドゴム溶液の液膜が５０〜５００
μｍの範囲内になるような条件に設定することが好まし
い、このような液膜が形成されたものについて２５〜８
０℃の温度で０．５〜４時間乾燥を施して溶剤を除去し
、続いて１５０〜２００°Ｃの温度で１０分〜２時間加
熱することによりエピクロルヒドリン−エチレンオキサ
イドゴム膜を加硫し抵抗調整層化させる。このようにし
て、第１図に示すような層構造を有する導電性ロールが
得られる。図において、１１０は芯金、１１１は導電性
弾性体層、１１２は抵抗調整層である。

なお、上記エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共
重合ゴムからなる抵抗調整層１１２の粘着性による弊害
を防止するため第２図に示すように、上記抵抗調整層１
１２の外周に、その抵抗調整層１１２よりも電気抵抗の
低い保護層１１３を設けるようにしてもよい。このよう
な保護層は一般にゴム材料によって構成される。

つぎに実施例について説明する。

〔実施例１〜６〕 下記の組成のゴム組成物を準備した。

エビクｒ１ルヒＦリンーエチレンオキサイＦゴム　　　
　　　１　０　０　　　　（ｊｉｉｔ部）ＰｂｓＯａ　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５　　
　　　　　　”エチレンチオウレア　　　　　　１．２
〃加工助剤　　　　　　　　　　　１　　　〃ハードク
レー　　　　　　　　　４０（重量部）つぎに上記組成
のゴム組成物を常法に従いロール混練した後、メチルエ
チルケトン／メチルイソブチルケトン３／１の溶剤に溶
解し、粘度を３００センチボイズに調整しデイツプ液と
して第２図に示すデイツプ用の層１１２ａに注入した。

他方、芯金として直径８ｍｍの金属シャフトを準備し、
これの外周に接着剤層を介し、エチレン、プロピレン、
ジエンゴム（ＥＰＤＭ）とカーボンブラックよりなるゴ
ム組成物を常法に従い加硫、研磨し、外径が１５ｍｍの
導電性弾性体層を形成した。この導電性弾性体層は硬度
が３３度で電気抵抗が１×１０３Ω・Ｃ１１であった。

つぎに上記導電性弾性体層上の金属シャフトを、先に準
備したデイツプ液に浸漬し後記の第２表に示す厚みにコ
ーティングした後、常温で乾燥し、ついで７０℃で２時
間乾燥したのち、さらに１６０℃で１時間加硫し目的と
する導電性ロールを得た。

〔比較例１〕 ８−ナイロン（メタルメトキシン化ナイロン：ＡＱナイ
ロンに−８０、東１）を、メタノール／ｎ−ブタノール
−３／１の混合溶剤に溶解し、上記実施例と同様にして
得られた導電性弾性体層上にコーティングした。これを
常温で乾燥したのち、さらに７０℃で２時間加熱して導
電性ロールを得た。

製）を配合したゴム組成物を使用し、上記実施例と同様
な手順で導電性ロールを得た。

このようにして得られた各導電性ロールについて電気抵
抗のバラツキを評価するために、導電性ロール外表面上
の５個所に銀スペースで１０ｍａ＋四方の電極を描き（
ガード電極付）、金属シャフトと上記電極との抵抗を測
定した。また各環境下に２４時間放置したときの電気抵
抗を測、定した。また、絶縁破壊電圧は、アルミ板上に
導電性ロールを直接置き、金属シャフトをアルミ板間に
直流１００■ステツプで電圧をかけ、火花放電を起こす
電圧を測定して求めた。

上記の結果から、実施別品は比較別品に比べて各性能が
いずれも優れており、良好な帯電ロールとなりうろこと
がわかる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明の導電性ロールは、軸体の外周に
円周に沿って形成された導電性弾性体層の外周に、エピ
クロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴムを主体
とする抵抗調整層を形成しているため、電気抵抗が全体
に均一であり、しかも抵抗調整層の厚みを実用に耐え得
るよう任意に調整できる。しかも、上記抵抗調整層は、
湿度依存性が小さいため、周囲環境の変化によって抵抗
調整層の電気抵抗が好適な範囲から外れるということが
ない。そのうえ、電気抵抗を調整するのに、可塑剤溶液
等を使用する必要がないため、感光ドラム等の表面を可
塑剤等によって汚染するというような事態を生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実範例の構成を示す横断面図、第
２図は他の実施例の縦断面図、第３図は第１図の製造説
明図、第４図は導電性ロールを組み込んだ電子写真複写
機の構成図、第５図および第６図は従来例の説明図であ
る。 １１０・・・軸体　１１１・・・導電性弾性体層　１１
２・・・抵抗調整層 特許出願人　東海ゴム工業株式会社 代理人　　弁理士　西　藤　征　彦 第２図 第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸体の外周に導電性弾性体層が円周に沿つて形成
   され、この導電性弾性体層の外周に円周に沿つて抵抗調
   整層が一体形成された導電性ロールであつて、上記抵抗
   調整層が、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共
   重合ゴムを主体として構成されていることを特徴とする
   導電性ロール。
2. （２）エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合
   ゴムが、エピクロルヒドリン／エチレンオキサイドのモ
   ル比が、６５／３５〜４０／６０の割合に設定されてい
   る特許請求の範囲第１項記載の導電性ロール。