JPH1010838A

JPH1010838A - 導電性ロールと導電性ロールの製造方法

Info

Publication number: JPH1010838A
Application number: JP16740096A
Authority: JP
Inventors: Yukio Hara; 幸雄原
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-06-27
Filing date: 1996-06-27
Publication date: 1998-01-16

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】像担持体材と安定したニップを形成すること
ができ、表面層のクラック発生を防止し、かつ、トナー
の汚染の少ない、安定した良質な画質を形成できる導電
性ロールを提供する。【解決手段】導電性ロール１０ｂは、軸芯１１の外周
に導電性の発泡体層１３０を設ける。さらに発泡体層１
３０の外周に導電性弾性層１４０を設ける。導電性発泡
体１３は、セル径５０〜３００μｍを有し、カーボンブ
ラック分散の発泡ＥＰＤＭ材よりなり、発泡体層の外周
上に形成する薄肉の導電性弾性層１４０は、厚さ寸法を
０．５ｍｍ〜１．５ｍｍとしてなるカーボンブラック分
散のＥＰＤＭ系材よりなる。半導電性材料は、導電剤分
散のウレタン変性のフッ素樹脂からなる。発泡体層１３
０、第１の弾性体層１４０、第２の弾性体層１５０は、
確実なニップ幅を形成し、かつ、導電剤分散のウレタン
変性のフッ素系樹脂からなる弾性層１５０はトナーによ
る汚染防止層を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やプリンタ
等の電子写真方式を用いた画像形成装置に係り、特に像
担持体の表面を一様に帯電するための帯電ロールとして
用いられる導電性ロールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を用いた画像形成装置は、
無機または有機材料からなる光導電性感光体からなる像
担持体上に一様な電荷を形成し、画像信号を変調したレ
ーザー光等で像担持体上に静電濳像を形成した後、帯電
したトナーで静電濳像を現像して可視化したトナー像と
する工程を実行する。従来は、像担持体上に一様な電荷
を形成する手段としては、コロナ放電器を使用して帯電
させる方法が殆どであったが、近年では、接触帯電方
式、特に導電性ロールを用いたロール帯電方式が開発さ
れている。ロール帯電方式は、帯電ロールをバネなどで
像担持体に圧接させ、像担持体の駆動に従って、帯電ロ
ールが連れ回り状態で回転するように構成されている。
そして、帯電ロールの軸体に所定の電圧を印加すること
によって、像担持体表面に電荷を直接注入して像担持体
表面を所定の電位に帯電させる方式である。

【０００３】ここで、帯電ロールを図６により説明す
る。帯電ロール５０は、軸体（芯金）５１の外周上に、
低硬度導電性ゴム組成物からなる導電性弾性体層５３を
積層して設けている。さらに、導電体弾性体層５３の外
周上には、軟化剤移行防止層５５、抵抗調整層５７、保
護層５９が、順次、コーティング層として積層されてい
る。導電性弾性体層５３はゴム組成物に導電性を付与す
るためにカーボンブラックなどを混ぜて構成されてい
る。カーボンブラックは材料硬度を硬くさせる傾向にあ
り、従来の導電性弾性体層５３のロール硬度は、５０〜
７０°（アスカＣ）であった。このような高度を有する
帯電ロールは、軸体５１の両端部をバネ圧などで抑えら
れて像担持体に圧接されてニップを形成するとき、ニッ
プ幅がロール両端部では広く、ロール中央部で狭くなっ
てしまい、さらに、ロール中央部でニップできず像担持
体と帯電ロールの間で隙間ができてしまう場合が発生
し、そのために、像担持体の帯電が不均一になるという
問題があった。

【０００４】そこで、上記の問題を解決するため、半導
電性ロールのゴム硬度を和らげる方法として、可塑剤と
して、多量のプロセスオイルなどをロールに含浸させる
方法があるが、添加した可塑剤（オイル成分）が像担持
体に移行（ブリードアウト）する問題が発生した。ブリ
ードアウトの対策として、移行防止層を設ける方法が特
開昭６４−６６６７４号公報に開示されている。この移
行防止層は導電性弾性層を構成するポリマーの主鎖と結
合し得る官能基を有するプロセス油を含有させて構成し
ている。さらに、ブリードアウト防止層（目止層）を設
ける方法が特開平４−２５８６８号公報に開示されてい
るが、ブリードアウトを完全に防ぐことは困難であっ
た。また、特開昭６３−１６８６６７号公報、特開平６
−１８６８２４号公報に、帯電ロールと像担持体との密
着性をあげて、帯電の均一性を得る方法が開示されてい
る。この方法は、軸体の外周上に導電体発泡層を設け、
さらに、その外周上に抵抗調整層及び保護層をコーテイ
ングして積層した構造となっている。

【０００５】しかし、上記の帯電ロールは、ロールの硬
度が低くなるように、導電性発泡体の発泡倍率をあげな
ければならないことから、発泡体にセル欠陥が生じ易か
った。また、保護層材料としてＮーメチルメトキシ化共
重合ナイロンなどの樹脂材料を用いているため、表面層
材料に弾性がなく、像担持体との圧接に伴う変形によっ
てロール表面にしわが生じ易く、コーテイングして形成
した層の収縮により表面層にクラックが発生した。さら
に、表面層のしわ、クラック等によるトナー汚れが発生
しロール抵抗が上昇するなどの問題があった。また、発
泡体層は寸法のばらつきが大きくなってしまうために、
このような帯電ロールでは、帯電ロールに要求される外
径精度を出すため外径を研磨して均一にする必要があっ
た。さらに、円筒状に成形した発泡体に軸体を挿入して
帯電ロールを構成する場合には、発泡体円筒状ロールの
内径の精度をあげるため、内周面にも研磨工程が必要で
あった。さらに、特開平６−１７５４７０号公報に開示
されている帯電ロールは、コーティング層にＮ−メチル
メトキシ化共重合ナイロンを用いて、湿度環境下で発生
する感光ドラムの帯電不均一の改善を狙い、ウレタン発
泡ゴム体のローラー表面を、導電材を配合した可溶性の
フッ素樹脂により層形成してなる導電性ローラーが提案
されている。しかし、フッ素樹脂材料を低硬度のゴムロ
ール表面材料として用いた場合には、形成された表面層
に弾性がないため、像担持体との圧接に伴う変形によっ
て表面層にクラックが発生する問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の技
術においては、可塑剤として多量のプロセスオイルやア
ロマ油を含浸させて導電性ロール（帯電ロール）のゴム
硬度を和らげると、像担持体との密着性は改善される
が、可塑剤が像担持体に移行（ブリードアウト）する問
題があった。さらに、表面層材料に弾性がないと像担持
体との圧接に伴う変形によって、表面層にクラックが発
生し、良質な画質を安定して得ることができなかった。

【０００７】そこで、本発明は、従来技術における画像
形成装置に用いる導電性ロールの不都合を解決し、表面
層に弾性をもたせることにより像担持体材と安定したニ
ップを形成することができ、像担持体材との圧接による
ロールの変形による表面層のクラック発生を防止し、か
つ、トナーの汚染の少ない、安定した良質な画質を形成
できる導電性ロールを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は下記の構成を備えたことを特徴とする。こ
の発明の導電性ロールは、軸体の外周上に導電性発泡体
層を設け、発泡体層の外周上に、試験片に水を滴下した
とき試験片平面と水滴の接触角が９０°以上となる材料
からなる半導電性の弾性体層を形成する構成を基本的に
具備する。

【０００９】さらに、導電性ロールは発泡体層の外周上
に、薄肉の導電性弾性層を設け、さらに導電性弾性層の
外周上に、試験片に水を滴下したときの水の濡れ性であ
らわすと、試験片平面と水滴の接触角が９０°以上とな
る材料からなる半導電性の弾性層を形成する。また、導
電性発泡体は、セル径５０〜３００μｍを有し、カーボ
ンブラック分散の発泡ＥＰＤＭ材よりなる構成を具備す
る。半導電性材料は、導電剤分散のウレタン変性のフッ
素樹脂からなる構成を具備する。発泡体層の外周上に形
成する薄肉の導電性弾性層は、厚さ寸法を０．５ｍｍ〜
１．５ｍｍとしてなるカーボンブラック分散のＥＰＤＭ
系材よりなる構成を具備する。導電性ロールの導電性の
発泡体層は、セル径を５０〜１０００μｍとするカーボ
ンブラック分散の発泡ウレタン材よりなり、第１の弾性
層は、厚さ寸法を０．５ｍｍ〜１．５ｍｍのカーボンブ
ラック分散のウレタン材よりなり、表面層の第２の弾性
層はカーボンブラック分散のウレタン変性のフッ素樹脂
で形成する構成を具備する。

【００１０】導電性ロールの製造方法は、軸体となる芯
金の周囲に発泡材料からなる層を押出成形で形成する発
泡体層形成工程と、発泡体層を加硫した後、半導電性材
料を押し出し成形して発泡体層上に半導電層を被覆加工
する表面層形成工程を有し、表面層はカーボンブラック
分散のウレタン変性フッ素樹脂系材料を用いる構成を具
備する。あるいは、導電性ロールの製造方法は、軸体と
なる芯金の周囲に発泡材料からなる層を押出成形で形成
する発泡体層形成工程と、発泡体層を加硫した後、弾性
層を押し出し成型方法で発泡体層上に弾性層を形成する
弾性層形成工程と、弾性層の表面に、カーボンブラック
分散のウレタン変性フッ素樹脂系材料をコーティングし
て表面層を形成する表面層形成工程を有する。また、金
型内で化学発泡剤を発泡させて芯金の周囲に発泡層を形
成する発泡層形成工程と、所定の内径を有する金型によ
り発泡層表面と金型内側の間に導電性材料を注型して発
泡層の表面に厚み０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの導電層を形
成する導電層形成工程と、導電層の表面にカーボンブラ
ック分散のウレタン変性フッ素樹脂系材料をコーティン
グする表面層形成工程とを有する

【００１１】ここでいう素材の有する「水の濡れ性」と
は、半導電性弾性材料を構成する材料を試験片として用
い、この試験片平面と水滴との接触角を尺度として表示
される。図４により水の濡れ性を説明する。試験片１０
０表面に水滴２００をおく。試験片１００の表面張力γ
ｓ、水滴（液体）２００／試験片１００間の界面張力γ
ｉ、水滴２００の表面張力γｌが釣り合って、図に示す
ように、試験片１００との接触角をθとする、ある一定
の形を形成する。この時、水滴２００が小さく重力の影
響を無視できれば、下記のヤング（Ｙｏｕｎｇ）式
（１）が成り立つ。（γｓ−γｉ）／γｌ＝ｃｏｓθ ………式（１）

【００１２】さらに、水滴の表面エネルギーについて、
「濡れ」という観点から説明する。濡れとは、マクロな
視点からみると、固体と気体の接触面が自発的に固体と
液体の接触面に置き換わる現象であり、系の自由エネル
ギーの減少を伴う。また、ミクロな視点からみれば、液
体の分子間引力すなわち凝集力よりも、固体と液体の間
の分子間力（付着力）が大きいときにみられる現象であ
る。自由エネルギーの変化は、既に濡れが起こっている
固体と液体が接触している系から出発し、固体と液体を
引き離すのに必要な仕事の符号（±）を逆にしたもので
あることが知られている。上記仕事Ｗは下記式（２）で
表される。Ｗ＝γｓｇ＋γｌｇ−γｓｌ ………式（２）

【００１３】ここで、γｓｇ、γｌｇ、γｓｌは、それ
ぞれ固体／気体間、液体／気体間、固体／液体間の界面
自由エネルギーであり、前記式（１）中のγｓ、γｌ、
γｉとそれぞれ同義である。この式（２）から明らかな
ように、自由エネルギーの変化は、固体の表面自由エネ
ルギーと固体／液体間の自由エネルギーを含むが、両者
ともに直接計測できないので、固体と液体との接触角が
利用される。すなわち、上記したγｓｇ、γｌｇ、γｓ
ｌと接触角θとの間には、式（１）のヤング（Ｙｏｕｎ
ｇ）の式が成立する。ｃｏｓθ＝（γｓｇ−γｓｌ）／γｌｇ式（１’）

【００１４】そこで、この発明では、半導電性弾性層を
構成する材料の表面エネルギーを弾性層と水滴との接触
角θで表示することとした。すなわち、θ≧９０°とい
うことは、試験片の表面エネルギーが小さくなってお
り、トナーなどが付着し難い表面状態になっていること
を示す。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の導電性ロールを図
面を参照して詳細に説明する。図１は本発明による導電
性ロール１０を用いた画像形成装置の要部部分を説明す
る模試図である。像担持体としての感光体ドラム１は矢
印Ａ方向に回転し、導電性ロール１０でその表面が一様
に帯電され、レーザー書き込み装置（図示せず）などの
画像書き込み手段により第一色（例えば、ブラックＢ）
の静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置５に
よってトナー現像されて可視化されトナー像Ｔが形成さ
れ、感光体ドラム１の回転で導電性ロール２５が配置さ
れる一次転写部に到り、導電性ロール２５からトナー像
Ｔに逆極性の電界を作用させることによりトナー像Ｔを
静電的に転写ベルト２に吸着させ、転写ベルト２の矢印
Ｂ方向の回転で一次転写される。

【００１６】以下、同様にして第２色のトナー像、第３
色のトナー像、第４色のトナー像が順次形成され、転写
ベルト２において重ね合わされて、多重トナー像が形成
される。転写ベルト２に転写された多重トナー像は転写
ベルト２の回転で搬送され、バイアスロール３が設置さ
れた二次転写部に到る。二次転写部は転写ベルト２のト
ナー像が担持された表面側に設置されたバイアスロール
３と転写ベルト２の裏側からバイアスロールに対向する
ごとく配置されたバックアップロール２２、およびこの
バックアップロール２２に圧接して回転する電極ロール
２６から構成される。

【００１７】記録紙４１は記録紙トレー４に収容された
記録紙束からピックアップローラ４２で一枚ずつ取り出
され、フィードロール４３で二次転写部の転写ベルト２
とバイアスロール３との間に所定のタイミングで給送さ
れる。給送された記録紙４１はバイアスロール３バック
アップロール２２による圧接搬送と転写ベルト２の回転
で、転写ベルト２に担持されたトナー像が転写される。
そして、トナー像が転写された記録紙４１は、最終トナ
ー像の一次転写終了まで退避位置にある剥離爪１３を作
動せることにより転写ベルト２から剥離され、図示しな
い定着装置に搬送され、加圧／加熱の定着処理でトナー
像を固定して永久画像とされる。なお、多重トナー像の
記録紙４１への転写の終了した転写ベルト２は二次転写
部の下流のベルトクリーナ９で残留トナーの除去が行わ
れて次の転写に備える。また、バイアスロール３にはポ
リウレタン等からなるクリーニングブレード３１が常時
当接するごとくとりつけられており、転写で付着したト
ナー粒子や紙紛等の異物が除去される。

【００１８】単色画像の転写の場合は、一次転写された
トナー像Ｔを直ちに二次転写して定着装置に搬送する
が、複数色の重ね合わせによる多色画像の転写の場合は
各色のトナー像が一次転写部で正確に一致するように転
写ベルト２と感光体ドラム１との回転を同期させて各色
のトナー像がずれないようにされている。二次転写部で
はバイアスロール３と転写ベルト２を介して対向配置し
たバックアップロール２２に圧接した電極ロール２６に
トナー像の極性と同極性の転写電圧を印加することで、
ベルト上のトナー像を記録紙４１に静電反発で転写す
る。ここで、中間転写ベルト２は、アクリル、塩化ビニ
ル、ポリエステル、ポリカーボネイト、ポリイミド等の
樹脂、または各種ゴム材料にカーボンブラック等の導電
材料を適量含有させ、例えば厚さ０．０５〜０．１５ｍ
ｍに形成されており、その表面抵抗率を１０８〜１０１
４Ω／□に調整されている。

【００１９】次に、本発明による導電性ロール１０の実
施の形態を説明する。形態１導電性ロール１０ａは、軸体１１の外周上に導電性発泡
体層１１を設ける。さらに、発泡体層１１の外周上に、
半導電性の弾性層１５を積層する。導電性発泡体層１１
のカーボンブラック分散発泡ＥＰＤＭ材料からなり、発
泡体のセル径は、５０〜３００μｍを有するものであ
る。この発泡体層１１はセル径５０〜３００μｍのセル
を有することにより硬度が十分に低くなっている。半導
電性の弾性層１５は、前述の材質を水の濡れ性であらわ
す方法によって表したとき、試験片に水を滴下した時の
試験片平面と水滴の接触角が９０°以上となる材料によ
って形成される。

【００２０】このように構成する導電性ロール１０ａは
導電性発泡体層１３のセル（セル径５０〜３００μｍ）
により発生する帯電むらを、導電性発泡体１３の外周上
に設けた半導電性の弾性層１５で抑えることができる。
すなわち、半導電性の弾性層１５は弾性材料が発泡層１
３の変形にともなって変形し、弾性層１５の表面にクラ
ックを発生させることがなく、安定してニップを形成す
ることができる。また、水滴の濡れ性で表現した接触角
９０°以上の表面エネルギ−を有する半導電性の材料を
用いることで、トナーの付着がなくなり、トナー汚染が
少なくなる。

【００２１】この導電性ロール１０ａの製造方法を説明
する。発泡層１３は、原材料としてＥＰＤＭ（エチレン
プロピレンジエンゴム）材料に、ジアゾ系の発泡剤１０
部と、導電剤としてケッチエンブラック１３部と、ＦＴ
カーボン２０部、および加硫剤を配合する。そして、混
練した原材料を押出成形機によりチューブ形状に押出成
形して、芯金１１を圧入してから加硫缶を用いて、５．
５ＫＧ／ｃｍ²の蒸気圧、温度１６０°で加熱して発泡
加硫を行う。このようして形成した発泡層１３は研磨し
て外径Ｌ₁をφ１３ｍｍにする。半導電弾性層１５は、
未発泡のＥＰＤＭゴムに導電性や硬度を調節するための
カーボンブラックと所要の加硫剤などとを添加し、混練
した素材を、押出機でチューブ形状に押し出し成型し、
これをクロスヘッドに送られ、発泡弾性体層１３の周囲
に巻き付ける。温度１２０℃で３５分間加熱硬化させて
発泡弾性体層の素材に固着させてからロール表面を研磨
して所定の半導電弾性層を得る。半導電弾性層１５は厚
みＬ₂を０．６ｍｍとする。

【００２２】このようにして得られる発泡弾性体の硬
度、導電性には、発泡剤の量や、発泡条件を調整するこ
とが重要であり、導電性ロールの硬度は、発泡弾性体の
硬度と弾性体層の厚みで規定される。この帯電ロール１
０ａは、低い硬度の発泡弾性体層と厚さを０．６ｍｍと
する弾性層により、像担持体１との密着に必要なロール
硬度であるアスカＣ硬度で、３０°〜５０°の範囲の硬
度が得られる。さらに、従来の円筒状に成形した発泡体
に軸体を挿入する場合には、一本のロールの中での内径
のバラツキが大きいために、内周面にも研磨工程が必要
であったが、この製造方法によるとこの問題がなくな
り、発泡体層を安定して製造することができる。

【００２３】このように、この形態による導電性ロール
１０ａは導電性発泡体層１３の上層を半導電性の弾性層
１５で形成して２層構造としている。そして、セル径５
０〜３００μｍを有する発泡体層１３の変形に追従して
弾性層１５が変形できるので、導電性ロール１０ａは感
光体ドラム１との圧接により軸方向に均一なニップ幅を
形成すると共に、弾性層１５の表面にクラックを発生さ
せることがない。また、粘度が高く表面平滑度が大きい
弾性層１５によりトナー汚染が減少する。

【００２４】形態２導電性ロール１０ｂは、軸体１１の外周上に導電性発泡
体層１３０を設け、発泡体層１３０の外周上に、薄肉の
導電性の第１の弾性層１４０を設ける。そして、更に導
電性の第１の弾性層１４０の外周上に、試験片に水を滴
下したときの試験片平面と水滴の接触角θが９０°以上
である半導電性の材料により第２の弾性層１５０を形成
する。導電性発泡体層１３０は、発泡体のセル径を５０
〜３００μｍとしたロールの硬度を充分に低くできる発
泡体で構成している。導電性の第１の弾性層１４０は、
発泡体層１３０の表面を被覆して表面ばらつきを平滑に
する。半導電性の第２の弾性層１５０は、水滴の接触角
が９０°以上の半導電性弾性材料をコーティング法など
で被覆加工して形成する。このとき、発泡層１３０のセ
ルによる凹凸が第１の弾性層１４０により被覆されてい
るので、平滑なコーティング層を形成することが容易と
なる。この導電性ロール１０ｂは、像担持体１との密着
性に必要なロール硬度がアスカＣ硬度で３０°から５０
°の範囲で安定して得ることができる。

【００２５】次にこの導電性ロール１０ｂの製造方法を
説明する。弾性層を２層構成としたこの導電性ロール１
０ｂは、下地発泡層の原材料として、ＥＰＤＭゴム材料
ジアゾ系の発泡剤１２部と、導電剤としてケッチエンブ
ラック１２部と、ＦＴカーボン２０部を混合し、この混
練した原材料を押出成形機によりチューブ形状に押出成
形して、加硫缶を用いて、５．５ＫＧ／ｃｍ²の蒸気圧
で温度１６０°に加熱して発泡加硫を行う。さらに、発
泡加硫された発泡層１３０に金属芯１１を圧入した後、
発泡層１３０の外径Ｌ₃をφ１３ｍｍに研磨する。

【００２６】次に、第１の弾性層１４０を形成するＥＰ
ＤＭ系ゴム材料にアセチレンブラック１５部と、ＦＴカ
ーボン２５部を混練した後、この発泡層１３０の表面層
となる第１の弾性層１４０の原材料を、チューブクロス
ヘッド押出成形機により発泡層１３０の外側に被覆す
る。発泡層１３０の外周に表面層となる第１の弾性層１
４０の原材料を被覆したものを、加硫缶をもちいて１．
５ＫＧ／ｃｍ²の蒸気圧で温度１２０°に加熱して、第
１の弾性層１４０をチューブ形状に加硫接着する。そし
て、加硫接着された第１の弾性層１４０の外形を研磨し
て、外径寸法Ｌ₄をφ１４ｍｍとする。第１の弾性層１
４０に第２の弾性層１５０を被覆する。セル径が５０〜
３００μｍの下地発泡層１３０に表面層の厚みを、０．
５ｍｍとしたＥＰＤＭの第１の弾性層１４０を積層し、
その上にスプレー法によりエムラロン３４５ＥＳＤ（商
標名）を厚さＬ₅＝２５μｍにコートして、温度１００
℃で３５分間加熱硬化させて、第２の弾性層１５０を形
成する。第２の弾性層１５０はスプレー法によりコーテ
イングしているので、コーティング層の厚さ寸法を１５
〜６０μｍの範囲に規定することができる。この導電性
ロール１０ｂは軸体１１の外周上に形成する導電性発泡
体１３０により、帯電時にセルによる帯電むらが発生す
るが、この欠陥を導電性発泡体１３０の外周上に設けた
導電性の第１の弾性層１４０、および半導電性の第２の
弾性層１５０で硬度を高めることなく、表面精度を高
め、帯電むらの発生を抑えることができる。

【００２７】さらに、半導電性の第１の弾性層の外周
に、水滴の接触角で表した濡れ性が９０°以上の半導電
性弾性材料をコーティング法などで被覆加工する場合
に、発泡セルによる凹凸が第１の弾性層１４０により被
覆されて平滑な表面となり、コーティング層の形成が容
易となる。また、導電性ロール１０ｂは、像担持体１と
の密着性に必要なロール硬度がアスカＣ硬度３０°〜５
０°の範囲となり、安定した帯電が得られる。この形態
において、第２の弾性層１５０に導電剤分散のウレタン
変性のフッ素樹脂を用いた場合を説明する。

【００２８】導電剤分散のウレタン変性のフッ素樹脂
は、ソフトセグメントをもつウレタンで、変性処理され
ている。そして、水の接触角で表した濡れ性は、９０〜
１００°の範囲にある。ウレタン変性フッ素系樹脂コー
ティング材料としては、ウレタン変性４フッ化エチレン
樹脂を含有した水−エマルジョン塗料であるエムラロン
３４５（商標名）、ＪＹＬ−６０１にカーボンブラック
を分散した、またはエムラロン３４５Ｅ（商標名）、エ
ムラロン３４５ＥＳＤ（商標名）、ＪＹＬ−６０１Ｅ
（商標名）などを用いることができる。

【００２９】また、例えば、４フッ化エチレン樹脂の微
粉末（粒径０．３〜０．７μｍ）を分散させたカーボン
ブラック分散導電性ウレタン塗料なども用いることがで
きる。導電剤分散のウレタン変性のフッ素樹脂よりなる
半導電性の第２の弾性層１５０は発泡層１３０の変形に
ともなって変形し、弾性層表面にクラックが発生しな
い。かつ水の接触角は９０〜１００°の範囲にあり、表
面平滑度が高くトナー付着が少ない。このように、本発
明による導電性ロールは低温（１００℃程度）で処理で
き、かつ弾性を有する積層体により、発泡層の弾性を損
なうことなくロールを形成できる。

【００３０】形態３この形態による導電性ロールの製造方法は、芯金と化学
発泡剤を用いてこの芯金の周囲に固着された発泡層を金
型内で発泡させ、発泡体層を形成してから、所定の内径
の金型を用い発泡層表面と金型内側との間に材料を注型
して０．５〜１．５ｍｍの厚みの弾性層表面を形成す
る。さらに、弾性層表面を研磨加工で得た後で、導電剤
を配合したウレタン変性フッ素樹脂系材料をスプレーに
てコーティング加工する。導電性ロールは、ウレタン成
分に導電性や硬度を調節するためにカーボンブラックと
所要の発泡剤、加硫剤などとを添加し、金型内に芯金の
周囲に注入して加熱して、金型内で発泡させて芯金に固
着された発泡体層を形成する。発泡体層表面を研磨した
後で、所定の内径の金型を用い、発泡層表面と金型内側
との間に導電性材料を注型して、０．５〜１．５ｍｍの
厚みの弾性層を形成する。弾性層表面を研磨加工した
後、導電材を配合したウレタン変性フッ素樹脂系材料を
スプレーにてコーティング加工する。この製造方法は、
従来の円筒状に成形した発泡体に軸体を挿入する方法
は、一本のロールの中での内径のバラツキが大きいため
に、内周面にも研磨工程が必要としたが、この方法は軸
芯付きの発泡体層を安定して製造することができ、導電
性ロールとして、像担持体との密着性に必要なロール硬
度がアスカＣ硬度で３０°から５０°の範囲で安定して
得ることができる。

【００３１】次に、本発明の製造方法と他の製造方法に
よる導電性ロールを比較する。本発明による導電性ロール１軸芯（芯金）と、下地発泡層のポリエーテル系ウレタン
に発泡剤と導電剤としてカーボンブラックを配合して、
発泡加硫して得たスポンジロール硬度１５〜２０度（ア
スカＣ）のウレタン発泡ロールを得る。発泡層の外径を
φ１３ｍｍに研磨して、これを所定の内径（φ２０ｍ
ｍ）の金型にいれて、発泡層表面と金型内側との間にカ
ーボンブラックを分散したポリエーテル系ウレタン材料
を注型加熱して、発泡層の外周にチューブ形状にポリエ
ーテル系ウレタンの表面層を形成して、外径φ１６ｍｍ
の２層構成ウレタンロールを製造する。

【００３２】本発明による導電性ロール２下地発泡層のセル径が、２００〜１０００μｍ、表面層
厚みが０．５ｍｍとなる２層構成ウレタンロール（外径
φ１６ｍｍ）の外層にスプレー法を用い、エムラロン３
４５ＥＳＤ（商標名）を厚みを２５μｍにコートして、
１００℃で３５分加熱硬化させる。

【００３３】本発明による導電性ロール３下地発泡層のセル径が、２００〜１０００μｍ、表面層
厚みが０．５ｍｍとなる２層構成ウレタンロール（外径
φ１６ｍｍ）の外層に、スプレー法を用いて、導電剤分
散のウレタン変性フッ素樹脂を厚みを２５μｍにコート
して、１００℃で３５分加熱硬化させる。

【００３４】比較例としての導電性ロール１軸芯（芯金）と下地発泡層のポリエーテル系ウレタンに
発泡剤と導電剤としてカーボンブラックを配合して、発
泡加硫して得たスポンジロール硬度１５〜２０度（アス
カＣ）のウレタン発泡ロールを得る。発泡層の外径をφ
１１ｍｍに研磨して、これを所定の内径（φ２０ｍｍ）
の金型にいれて、発泡層表面と金型内側との間にカーボ
ンブラックを分散したポリエーテル系ウレタン材料を注
型加熱して、発泡層の外周にチューブ形状にポリエーテ
ル系ウレタンの表面層を形成して、外径φ１６ｍｍの２
層構成ウレタンロールを製造する。２層構成ウレタンロ
ールは下地発泡層のセル径が、２００〜１０００μｍ
で、表面層厚みが、１．５ｍｍとなり、この外層にスプ
レー法を用い、エムラロン３４５ＥＳＤ（商標名）を厚
み２５μｍにコートして、１００℃で３５分加熱硬化さ
せる。

【００３５】このように製造された、それぞれの導電性
ロールの抵抗値、ロール硬度を測定した。ここで、図５
は、導電性ロールの体積抵抗値（Ｒ）の計測方法を示
す。測定方法は導電性ロール１０を金属板７０の上に置
き、導電性ロール１０の芯金１１の両端に５００ｇの荷
重を加える。そして、芯金１１と金属板７０間に印加電
圧Ｖ：１０００Ｖを印加して、１０秒後の電流値Ｉを読
み取り以下の式により計算する。

【００３６】Ｒ＝Ｖ／ＩＶ：印加電圧（Ｖ），Ｉ：電流（Ｉ），各導電性ロールの抵抗値、ロール硬度は以下のようにな
った。本発明による導電性ロール１抵抗値：１０６．５Ω、
ロール硬度：４５° 本発明による導電性ロール２抵抗値：１０６．０Ω、
ロール硬度：４５° 本発明による導電性ロール３抵抗値：１０６．５Ω、
ロール硬度：４０° 比較例としての導電性ロール１抵抗値：１０６．３
Ω、ロール硬度：５０°

【００３７】このように、弾性層を０．５ｍｍした本発
明による導電性ロールは、ロール硬度が４０°〜４５°
と低く感光体ドラムとの確実なニップ幅が形成できると
共に、抵抗値は１０６．３Ωを有する。それに対し、弾
性層を１．５ｍｍと厚くした比較例における導電性ロー
ルはロール硬度５０°と高くなり、感光体ドラムとの安
定したニップ幅を形成することができない。

【００３８】

【発明の効果】以上説明してきたように、軸芯とこの軸
芯の周囲に固着された発泡体層と、発泡体層の外周に導
電剤を分散した弾性層を形成することによって、硬度を
低くしたロールが形成でき、像担持体材と安定してニッ
プを形成することができる。さらに、弾性層を水の濡れ
性が９０°以上を形成する低表面エネルギーを有する素
材により形成することにより、帯電時にトナー付着によ
る像担持体材を汚染することがない。また、表面層の弾
性により像担持体材との圧接によるロールの変形にとも
なって弾性層が変形し、表面にクラックが発生すること
がなく、かつトナーの汚染の少ない、安定的なニップ幅
を形成することができる。安定したニップ幅を有する導
電性ロールは感光体ドラムに均一な帯電を供給し、高画
質な画像が提供できる画像形成装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の導電性ロールを適用したカラー電子
写真複写機の実施例を示す概略図である。

【図２】本発明の導電性ロールの一例を示す断面概略
図である。

【図３】本発明の導電性ロールの一例を示す断面概略
図である。

【図４】表面エネルギーの尺度となる水滴の接触角を
説明する断面図である。

【図５】導電ローラの体積抵抗率計測方法の説明図で
ある。

【図６】従来の導電性ロールの一例を示す断面概略図
である。

【符号の説明】

１感光体ドラム（潜像担持体）、２中間転写体、
１０導電性ロール、１１軸体、１３、１３０
発泡体層、１４０第１の弾性層、１５，１５０
第２の弾性層（表面層）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電源に連絡する軸体と、軸体の外周に配
設される導電性を有する発泡材よりなる発泡体層と、導
電性発泡体層の外周に配設される、半導電性の弾性材よ
りなる弾性表面層を備え、半導電性の弾性表面層は、試験片に水を滴下したとき試
験片平面と水滴の接触角が９０°以上となる半導電性材
料で形成されてなる導電性ロール。
【請求項２】電源に連絡する軸体と、軸体の外周に配
設される導電性を有する発泡材よりなる発泡体層と、導
電性発泡体層の外周に配設される、薄肉の導電性を有す
る弾性材よりなる第１の弾性層と、第１の弾性層の外周
に配設される、半導電性を有する弾性材よりなる第２の
弾性層を備え、第２の弾性層は、弾性を有する表面層を形成すると共
に、試験片に水を滴下したとき試験片平面と水滴の接触
角が９０°以上となる半導電性材料で形成されてなる導
電性ロール。
【請求項３】導電性の発泡体層は、カーボンブラック
分散の発泡ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）
材よりなり、セル径を５０〜３００μｍとしてなる請求
項１、または２記載の導電性ロ−ル。
【請求項４】半導電性材料よりなる試験片の平面と水
滴の接触角が９０°以上となる半導電性を有する材料
は、導電剤を分散したウレタン変性のフッ素樹脂系の素
材からなる請求項１、または２記載の導電性ロール。
【請求項５】導電性を有する発泡体層は、セル径を５
０〜３００μｍとするカーボンブラック分散の発泡ＥＰ
ＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）材よりなり、第
１の弾性層は、厚さ寸法を０．５ｍｍ〜１．５ｍｍとし
てなるカーボンブラック分散のＥＰＤＭ系材よりなり、
表面層の第２の弾性層はカーボンブラック分散のウレタ
ン変性のフッ素樹脂系素材で形成してなる請求項２記載
の導電性ロール。
【請求項６】導電性を有する発泡体層は、セル径を５
０〜１０００μｍとするカーボンブラック分散の発泡ウ
レタン材よりなり、第１の弾性層は、厚さ寸法を０．５
ｍｍ〜１．５ｍｍのカーボンブラック分散のウレタン材
よりなり、表面層の第２の弾性層はカーボンブラック分
散のウレタン変性のフッ素樹脂系素材で形成してなる請
求項２記載の導電性ロール。
【請求項７】軸体となる芯金の周囲に発泡材料からな
る層を押出成形で形成する発泡体層形成工程と、発泡体
層を加硫した後、半導電性を有する材料を押し出し成形
して発泡体層上に半導電層を被覆加工する表面層形成工
程を有し、表面層はカーボンブラック分散のウレタン変性フッ素樹
脂系材料を用いてなる導電性ロールの製造方法。
【請求項８】軸体となる芯金の周囲に発泡材料からな
る層を押出成形で形成する発泡体層形成工程と、発泡体
層を加硫した後、弾性層を押し出し成型方法で発泡体層
上に弾性層を形成する弾性層形成工程と、弾性層の表面
に、カーボンブラック分散のウレタン変性フッ素樹脂系
材料をコーティングして表面層を形成する表面層形成工
程を有する導電性ロールの製造方法。
【請求項９】金型内で化学発泡剤を発泡させて芯金の
周囲に発泡層を形成する発泡層形成工程と、所定の内径
を有する金型により発泡層表面と金型内側との間に導電
性材料を注型して発泡層の表面に導電層を形成する導電
層形成工程と、導電層の表面にカーボンブラック分散の
ウレタン変性フッ素樹脂系材料をコーティングする表面
層形成工程とを有し、発泡層の表面に形成される導電層
は厚さ寸法を０．５〜１．５ｍｍとしてなる導電性ロー
ルの製造方法。