JPH06249234A

JPH06249234A - 半導電性部材

Info

Publication number: JPH06249234A
Application number: JP5063104A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Ozeki; 行弘大関; Yoshiaki Nishimura; 芳明西村; Nobutoshi Hayashi; 信俊林; Kazuro Ono; 和朗小野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-02-26
Filing date: 1993-02-26
Publication date: 1994-09-06

Abstract

(57)【要約】【目的】回転方向の抵抗周ムラを小さく抑えることが
でき、均一な抵抗分布を有するローラ形状の半導電性部
材を得て、例えば、画像形成装置において帯電ローラ・
転写ローラ等のプロセス機器・部材として適切に使用で
きて良好な出力画像を出力させることを可能とするこ
と。【構成】芯金１０１と、その外側に同心一体の、少な
くとも体積抵抗値１０⁵ Ωｃｍ〜１０¹⁵Ωｃｍの半導電
性ローラ部１０２を有する半導電性部材１００におい
て、前記導電性ローラ部１０２は円筒状弾性体チューブ
であり、該チューブの内径Ｄ２は、該チューブの自由状
態において少なくとも一部が該円筒状弾性体チューブが
構成されている該芯金領域の芯金径Ｄ１の５０％〜９０
％の間の大きさであり、該チューブ１０２の内径部１０
３に対して芯金１０１が該チューブの弾性に抗して圧入
挿通されていることを特徴とする半導電性部材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、画像形成装置
における転写ローラ・帯電ローラ・クリーニングローラ
・給紙ローラ・搬送用ローラ・現像ローラ・トナー塗布
ローラ等に用いられる半導電性部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】便宜上、図６に示した画像形成装置を例
にして説明する。本例の画像形成装置は転写式の電子写
真装置である。

【０００３】１は像担持体としての回転ドラム型の電子
写真感光体であり、矢示の時計方向に所定の周速度（プ
ロセススピード）を持って回転駆動される。

【０００４】２は帯電部材としての帯電ローラであり、
所定の押圧力をもって感光体の面に圧接させてあり、本
例装置の場合は感光体の回転に従動して回転する。この
帯電ローラ２に対して不図示の帯電バイアス印加回路に
よって所定の帯電バイアスが印加されて回転感光体の周
面が所定の極性・電位に一次帯電処理される。

【０００５】その回転感光体の一次帯電処理面に対して
不図示の露光装置により目的の画像情報が露光Ｌ（スリ
ット露光・走査露光等）されて回転感光体の面に目的の
画像情報に対応した静電潜像が形成される。

【０００６】その形成静電潜像が本例装置の場合は非磁
性一成分現像方式の現像装置３によりトナー画像として
現像される。４は現像ローラ、５はこの現像ローラに対
するトナー塗布ローラである。現像ローラ４には不図示
の現像バイアス印加回路によって所定の現像バイアスが
印加される。

【０００７】一方、給紙カセット６から給紙ローラ７に
より記録材としての転写材Ｐが１枚宛繰り出されて搬送
ローラ８・レジストローラ９を経て、感光体とこれに所
定の押圧力をもって圧接させた転写ローラ１０との圧接
ニップ部である転写部Ｎに所定のタイミングで給送さ
れ、該転写部Ｎを挟持搬送される。

【０００８】転写ローラ１０には不図示の転写バイアス
印加回路によって所定の転写バイアスが所定のタイミン
グで印加される。そして転写部Ｎを挟持搬送される転写
材Ｐの表面側に回転感光体の表面に形成担持されている
トナー画像が順次に静電力と押圧力にて転写されてい
く。

【０００９】トナー画像の転写を受けた転写材Ｐは感光
体の面から分離されて搬送装置１５で定着装置１６へ導
入されてトナー画像の定着処理を受け、排紙ローラ１７
により画像形成物（コピー、プリント）として排紙トレ
イ１８に排出される。

【００１０】また転写紙Ｐに対するトナー画像転写後の
感光体の面はクリーニング装置１１のクリーニングロー
ラ１２により残留トナーの除去を受け、また除電ランプ
１３により除電露光１４を受けて物理的・電気的に清掃
されて繰り返して作像に供される。

【００１１】上記例のような電子写真装置において、帯
電部材２や転写部材１０としては、特開平３−７９６６
号公報・米国特許第５，０３４，７７７号明細書等にみ
られるように、体積抵抗値が１０⁵ Ωｃｍ〜１０¹⁵Ωｃ
ｍ内にある半導電性領域の材料が用いられている。

【００１２】現像装置３においても、非磁性一成分現像
方式では現像ローラ４やトナー塗布ローラ５には上述の
帯電部材２や転写部材１０と同様に半導電性領域の材料
が用いられている。

【００１３】上記した以外にも、現在の電子写真装置に
おいては、感光体の転写残りトナーの除電や、転写材Ｐ
の除電等を目的とした部材に半導電性領域の材料が用い
られてきている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来にお
ける半導電性部材は、帯電ローラ２・転写ローラ１０・
現像ローラ４・トナー塗布ローラ５等のようにローラ形
状にして用いると該部材の抵抗ムラが問題となってく
る。

【００１５】この抵抗ムラは特にローラの回転方向に対
して大きくなる。以下このローラ回転方向の抵抗ムラを
「抵抗周ムラ」と記す。この抵抗周ムラが大きいと次の
ような問題が生じる。

【００１６】即ち、ローラ形状の半導電性部材に定電圧
印加すると、ローラ回転方向で抵抗値が低い所で多くの
電流が流れ、抵抗値の高い所では電流が減少する。

【００１７】その結果、帯電ローラ２では帯電ムラが生
じ、転写ローラ１０では転写ムラが生じる。現像ローラ
４やトナー塗布ローラ５の場合は、現像ローラ４上のト
ナーのコートムラが生じて出力画像上濃度ムラが発生す
る。

【００１８】またローラ形状の半導電性部材を定電流制
御した場合でも、電圧変動が生じて上述と同様の不具合
が生じる。

【００１９】従って、半導電性部材を各種のプロセス機
器・部材として用いた画像形成装置にあっては、この半
導電性部材の抵抗値ムラ、特にローラ形状の部材にした
場合の抵抗周ムラを小さくすることが良好な出力画像を
得るために必要となる。

【００２０】そこで本発明は、回転方向の抵抗周ムラを
小さく抑えることができ、均一な抵抗分布を有するロー
ラ形状の半導電性部材を得て、例えば上述例のような画
像形成装置にあっては帯電ローラ・転写ローラ等のプロ
セス機器・部材として適切に使用できて良好な出力画像
を出力させることを可能とすることを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする半導電性部材である。

【００２２】（１）芯金と、その外側に同心一体の、少
なくとも体積抵抗値１０⁵ Ωｃｍ〜１０¹⁵Ωｃｍの半導
電性ローラ部を有する半導電性部材において、前記導電
性ローラ部は円筒状弾性体チューブであり、該チューブ
の内径は、該チューブの自由状態において少なくとも一
部が該円筒状弾性体チューブが構成されている該芯金領
域の芯金径の５０％〜９０％の間の大きさであり、該チ
ューブの内径部に対して芯金が該チューブの弾性に抗し
て圧入挿通されていることを特徴とする半導電性部材。

【００２３】（２）（１）の半導電性部材において、
円筒状弾性体チューブの内径部に圧入挿通される芯金は
その表面に接着層を有し、円筒状弾性体チューブの内径
は、該チューブの自由状態において少なくとも一部が該
円筒状弾性体チューブが構成されている該芯金領域の芯
金径に前記接着層の厚みを加えた径の５０％〜９０％の
間の大きさであることを特徴とする半導電性部材。

【００２４】（３）（１）又は（２）の半導電性部材
において、円筒状弾性体チューブは発泡弾性体であるこ
とを特徴とする半導電性部材。

【００２５】（４）（３）の半導電性部材において、
発泡弾性体は弾性体中に複酸化物を含有することを特徴
とする半導電性部材。

【００２６】（５）（３）の半導電性部材において、
発泡弾性体は弾性体中に補強剤を含有することを特徴と
する半導電性部材。

【００２７】（６）（３）の半導電性部材において、
発泡弾性体は弾性体中に絶縁オイルを含有することを特
徴とする半導電性部材。

【００２８】

【作用】半導電性ローラ部としての円筒状弾性体チュー
ブの内径を自由状態において芯金の外径よりも５０％〜
９０％小さく設定して、該チューブの内径部に対して芯
金を該チューブの弾性に抗して圧入挿通した構成にする
ことで、芯金を圧入されたチューブの芯金外周近傍のチ
ューブ肉質が圧縮される。その結果、半導電性ローラ部
を構成している円筒状弾性体チューブの圧入芯金外周近
傍の抵抗値はやや上昇し、半導電性部材の抵抗値は芯金
軸方向及び周方向にて均一化する。

【００２９】

【実施例】

〈実施例１〉（図１〜図３）図１の（ｃ）・（ｄ）において、１００は芯金１０１
と、該芯金の外側に同心一体の半導電性ローラ部１０２
を有するローラ形状の半導電性部材であり、前述の画像
形成装置における帯電ローラ２・転写ローラ１０等とし
て使用できるものである。このローラ形状の半導電性部
材１００は次のようにして作製されたものである。

【００３０】芯金１０１として図１の（ａ）のように外
径Ｄ１が６．０ｍｍの鉄製丸棒を用いた。

【００３１】半導電性ローラ部１０２として図１の
（ａ）のように中心孔１０３の内径Ｄ２が芯金圧入前の
自由状態において４．０ｍｍであり、体積抵抗値約１０
¹⁰Ωｃｍを有する、発泡弾性体製の円筒状弾性体チュー
ブ（以下、発泡弾性チューブもしくはチューブと記す）
を用いた。

【００３２】本実施例の発泡弾性チューブ１０２は、具
体的には、ＥＰＤＭゴム（エチレンプロピレンジエンゴ
ム）中に酸化亜鉛・カーボン・絶縁オイルを分散して体
積抵抗値を１０¹⁰Ωｃｍに調整したものに発泡剤を加え
てイオウ加硫にて発泡加硫して得られたものであり、そ
の硬度はアスカーＣ硬度計にて５００ｇ加重し測定した
ところ３０°となった。またこの発泡弾性チューブ１０
２の外周面は研磨処理してある。

【００３３】この発泡弾性チューブ１０２の中心孔１０
３の芯金圧入前の内径Ｄ２は４．０ｍｍであり、芯金１
０１の外径Ｄ１の６．０ｍｍよりも小さく設定してあ
る。即ちチューブ内径Ｄ２は芯金外径Ｄ１の約６７％の
大きさに設定してある。

【００３４】そして図１の（ｂ）のように発泡弾性チュ
ーブ１０２の中心孔１０３の一端側の開口部に芯金１０
１の一端側を対応させて、チューブ中心孔１０３に対し
てこの中心孔１０３の内径Ｄ２よりも上記のように外径
Ｄ１が大きい芯金１０１を該チューブ１０２の弾性に抗
して図１の（ｃ）・（ｄ）のように圧入挿通することに
より、芯金１０１と、該芯金の外側に同心一体の半導電
性ローラ部１０２を有するローラ形状の半導電性部材１
００を得る。

【００３５】芯金圧入前のチューブ１０２の中心孔１０
３の内径Ｄ２は芯金外径Ｄ１に比べて約６７％と小さい
ので、このチューブ中心孔１０３に対する芯金１０１の
チューブ弾性に抗しての圧入により、芯金１０１が圧入
されたチューブ１０２の芯金外周近傍のチューブ発泡弾
性体の発泡セルは縮む。

【００３６】その結果、半導電性ローラ部１０２を構成
している発泡弾性チューブの芯金外周近傍の抵抗値はや
や上昇し、半導電性部材１００の抵抗値は芯金軸方向及
び周方向にて均一化する。

【００３７】この時、発泡弾性チューブ１０２の芯金外
周近傍の抵抗値の上昇の度合いは抵抗値が低い程大き
い。これは図２に示すように、本実施例で用いたような
発泡弾性チューブ１０２の半導電性発泡弾性体は圧縮量
（歪み）に対し、抵抗値が上昇する性質をもち、さらに
図３に示すように、抵抗値の上昇度合いは圧縮量（歪
み）のない場合の半導電性発泡弾性体の抵抗値が低い程
大きいことによる。

【００３８】これは、本実施例で用いた様な発泡弾性チ
ューブ１０２の発泡半導電性弾性体は発泡セル径と抵抗
値が密接な関係にあることによる。

【００３９】本発明者らの実験からは、発泡セル径が大
きい程抵抗値は高く、逆に発泡セル径が小さい程抵抗値
が低い傾向が得られている。

【００４０】正確な理由は不明ではあるが、抵抗値が高
い時、つまりセル径が大きい場合は圧縮に対しセル径が
縮むことによって歪みを吸収する為、ベースとなるポリ
マー中の絶縁オイルの密度はあまり変わらなく、その
為、抵抗値の上昇度合いは少ないと考えられる。

【００４１】逆に、抵抗値が低い時はセル径が小さいの
で、圧縮に対し、セル径の縮みだけでは歪みは吸収でき
ず、ベースとなるポリマーの歪みを供ってしまう。この
為絶縁オイルの密度が高くなり、抵抗値が上昇してしま
うと考えられる。

【００４２】図２・図３に示したデータは本実施例で用
いた発泡半導電性弾性体材料に関するものであるが、本
件の様にポリマー中に複酸化物と絶縁オイルを含有させ
て、抵抗値を調整した材料は一般に同様の傾向を有す
る。

【００４３】以上説明した理由から、本実施例のローラ
形状の半導電性部材１００は従来のものに比べ、抵抗周
ムラをはじめとする抵抗ムラは小さく抑えることができ
た。表１に発泡弾性チューブ１０２の内径Ｄ２を変えて
抵抗周ムラの大きさを測定したものを示す。芯金１０１
はΦ６．０に統一した。

【００４４】

【表１】表１より本実施例のローラ形状の半導電性部材１００
は、発泡弾性チューブ１０２の内径Ｄ２と芯金径Ｄ１が
等しい時に比べて抵抗周ムラは約６７％小さく押えられ
て、大きく改善したことがわかる。

【００４５】発泡弾性チューブ１０２の内径Φ３．０
（サンプルＮｏ２）が最も抵抗周ムラが小さいが、これ
以下の内径では芯金１０１の圧入は不可能であった。

【００４６】逆に、内径Φ５．５では内径Φ６．０とほ
ぼ同様な抵抗周ムラを示し、発泡弾性チューブ１０２の
内径Ｄ２が芯金径Ｄ１の約９２％以上大きいと、抵抗周
ムラに対して効果がない結果が得られた。

【００４７】以上の結果より、抵抗周ムラに対しては発
泡弾性チューブ１０２の内径の大きさが芯金径Ｄ１に比
べ約５０〜約９０％であれば良いことがわかる。

【００４８】以上説明した様に本実施例においては、発
泡弾性チューブ１０２の内径Ｄ２を芯金径Ｄ１の５０％
〜９０％とすることにより、抵抗値ムラの少ないローラ
形状の半導電性部材１００を得ることが可能となった。

【００４９】本実施例では芯金１０１とこれを圧入する
発泡弾性チューブ１０２とを一体化するための接着剤は
特には使用しなかったが、両者１０１・１０２は芯金１
０１の圧入により十分に一体化状態となる。

【００５０】もちろん本実施例において接着剤を使用し
てもよく、導電性接着剤を芯金１０１にコーティングし
ても、また絶縁性の接着剤を芯金１０１にコーティング
しても上記した効果は同じである。

【００５１】〈実施例２〉（図４）本実施例は図４の（ａ）のように芯金１０１の外周に予
め接着剤１０４を塗布しておいて該芯金１０１を（ｂ）
のように発泡弾性チューブ１０２の中心孔１０３に圧入
して芯金１０１とチューブ１０２との一体化をさせたも
のである。

【００５２】発泡弾性チューブ１０２は前述実施例１の
ものと同じものを使用した。即ちその中心孔１０３の内
径Ｄ２は４．０ｍｍである。

【００５３】芯金１０１は外径Ｄ１＝４．０ｍｍのもの
とし、その芯金の外周面に厚さｄ＝１ｍｍに接着剤１０
４をコーティングしたものを用いた。この芯金１０１の
接着剤層１０４を形成した部分の外径は６．０ｍｍとな
る。接着剤１０４は導電性であっても、絶縁性であって
も、どちらでもよい。

【００５４】上記のように接着剤層１０４を形成した芯
金１０１を実施例１と同じ要領で発泡弾性チューブ１０
２の中心孔１０３に圧入挿通してローラ形状の半導電性
部材１００とした。

【００５５】この様な構成にしても発泡弾性チューブ１
０２の中心孔１０３の内径Ｄ２は芯金１０１の径Ｄ１に
接着剤層１０４の厚みを加えた径（＝６．０ｍｍ）の約
６７％となり、実施例１と同様な現象を生じて抵抗値ム
ラの減少が見られた。

【００５６】以上の実施例１及び同２はローラ形状の半
導電性部材１００の抵抗周ムラを減少させるのに非常に
効果があった。

【００５７】〈実施例３〉（図５）本実施例は半導電性部材１００の長手方向の抵抗値ムラ
を減少させるようにしたものである。

【００５８】半導電性部材１００の長手方向の抵抗値ム
ラは一般に長手方向端部が抵抗値が高く、中央が抵抗値
が低くなる場合が多いので、この場合について記す。

【００５９】図５の半導電性部材１００において、半導
電性ローラ部としての発泡弾性チューブ１０２は実施例
１・同２と同じものを使用した。

【００６０】芯金１０１は図のようにクラウン形状のも
のにし、この芯金１０１を発泡弾性チューブ１０２に圧
入挿通する。この芯金１０１の両端部はΦ４．０ｍｍと
なり、中央部はΦ８．０ｍｍとなっている。こうするこ
とにより発泡弾性チューブ１０２の内径は両端部で芯金
径と同じ大きさになり、中央部で約５０％の大きさにな
る。これにより発泡弾性チューブ１０２の長手方向中央
領域のみ抵抗値が上昇し、長手方向での抵抗値ムラは均
一化する。これは実施例１・同２の原理を芯金長手方向
に適用した場合であり、実施例１・同２と同様に抵抗値
ムラを小さく押えることが可能となる。

【００６１】本実施例では発泡弾性チューブ１０２が長
手方向中央域で抵抗値が低い場合について示したので芯
金形状をクラウン形状にしたが、発泡弾性チューブ１０
２が長手方向両端域で抵抗値が低い場合は芯金形状を逆
クラウン形状にすればよい。

【００６２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、半導電性
部材について回転方向の抵抗周ムラを小さく抑えた、均
一な抵抗分布を有するものとすることができ、例えば電
子写真装置等の画像形成装置において帯電ローラ・転写
ローラ等のプロセス機器・部材として適切に使用できて
良好な出力画像を出力させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は実施例１の半導電性部材の芯金の中
間部省略の平面図と、芯金圧入前の発泡弾性チューブの
中間部省略縦断面図（ｂ）は芯金圧入要領図（ｃ）は芯金圧入挿通後の半導電性部材の中間部省略縦
断面図（ｄ）は芯金を圧入挿通した半導電性部材の一端側の斜
視図

【図２】半導電性発泡弾性体の圧縮量と抵抗値上昇度
合の測定図

【図３】半導電性発泡弾性体の圧縮量ゼロ時の体積抵
抗値と抵抗値上昇度合の測定図

【図４】（ａ）は実施例２の半導電性部材の芯金の中
間部省略の平面図と、芯金圧入前の発泡弾性チューブの
中間部省略縦断面図（ｂ）は芯金圧入挿通後の半導電性部材の中間部省略縦
断面図

【図５】実施例３の半導電性部材の平面図

【図６】画像形成装置の一例の概略図

【符号の説明】

１００ローラ形状の半導電性部材１０１芯金１０２半導電性ローラ部としての発泡弾性チューブ１０３芯金を圧入するチューブの中心孔（内径部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小野和朗東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯金と、その外側に同心一体の、少なく
とも体積抵抗値１０⁵ Ωｃｍ〜１０¹⁵Ωｃｍの半導電性
ローラ部を有する半導電性部材において、前記導電性ローラ部は円筒状弾性体チューブであり、該
チューブの内径は、該チューブの自由状態において少な
くとも一部が該円筒状弾性体チューブが構成されている
該芯金領域の芯金径の５０％〜９０％の間の大きさであ
り、該チューブの内径部に対して芯金が該チューブの弾
性に抗して圧入挿通されていることを特徴とする半導電
性部材。
【請求項２】請求項１の半導電性部材において、円筒
状弾性体チューブの内径部に圧入挿通される芯金はその
表面に接着層を有し、円筒状弾性体チューブの内径は、
該チューブの自由状態において少なくとも一部が該円筒
状弾性体チューブが構成されている該芯金領域の芯金径
に前記接着層の厚みを加えた径の５０％〜９０％の間の
大きさであることを特徴とする半導電性部材。
【請求項３】請求項１又は同２の半導電性部材におい
て、円筒状弾性体チューブは発泡弾性体であることを特
徴とする半導電性部材。
【請求項４】請求項３の半導電性部材において、発泡
弾性体は弾性体中に複酸化物を含有することを特徴とす
る半導電性部材。
【請求項５】請求項３の半導電性部材において、発泡
弾性体は弾性体中に補強剤を含有することを特徴とする
半導電性部材。
【請求項６】請求項３の半導電性部材において、発泡
弾性体は弾性体中に絶縁オイルを含有することを特徴と
する半導電性部材。