JPH0720684A

JPH0720684A - 帯電用ロール

Info

Publication number: JPH0720684A
Application number: JP5166917A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Ueishi; 健太郎上石; Tatsuji Watanabe; 龍児渡辺; Tsutomu Sugimoto; 勉杉本
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1993-07-06
Filing date: 1993-07-06
Publication date: 1995-01-24
Also published as: US5567494A

Abstract

(57)【要約】【目的】使用環境に影響されることなく、ブリードや
ブルームの滲み出し現象を防止できるとともにリーク発
生等のない均一で安定した帯電を行うことができる、簡
易な層構造で低コストな帯電用ロールを提供する。【構成】芯材２に導電性弾性体層３と導電性物質を分
散させた表面層４とをこの順に積層した構造からなる帯
電用ロール１であって、表面層４がその外層側ほど抵抗
値が高くなるようにした。また、その表面層４は外層側
に高抵抗表皮層を有する構造を有し、熱硬化性バインダ
ー樹脂を用いて構成される。さらに、その表面層は静電
塗装により形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被帯電部材の表面に接
触させてその部材表面を帯電させる帯電用ロールに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真記録方式、静電記録方式等の画
像形成装置における感光体などの被帯電部材の帯電手段
として、最近、コロナ帯電方式に比べてオゾン発生が少
ない、かっ低い印加電圧が使用できる等の利点があるこ
とから、その被帯電部材である感光体表面に帯電用ロー
ルを接触回転させて帯電を行う接触帯電方式が注目され
ている。

【０００３】その帯電用ロールは、基本的に、金属製の
芯材の外周に導電性弾性体層を被覆形成した構造からな
るものである。ところが、この１層構造の帯電用ロール
の場合、導電性物質の添加により弾性が低下してしまう
弾性体部材（ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエン）ゴ
ム、ウレタンゴム、シリコーンゴムなど）のゴム硬度を
下げるため、その弾性体部材に添加しているパラフィン
オイル等の軟化剤や可塑剤が滲み出したり（ブリー
ド）、硫黄系の架橋剤が滲み出す（ブルーム）という現
象が発生し、これにより帯電すべき感光体表面を汚染し
て画像形成に支障をきたすという問題がある。

【０００４】このため、上記のようなブリードやブルー
ムを防止する目的で、例えば、導電性弾性体層の表面に
メトキシ変性ポリアミド等を主成分とする導電性樹脂組
成物からなる導電性表面層を形成した帯電用ロールが提
案されている（特開昭６４−６６６７４号公報）。しか
しながら、このような表面層を設けた場合であっても、
ＥＰＤＭゴムからなる導電性弾性体層中のオイル系液状
物質に対する目止め効果が充分ではなく、高温高湿下に
おいてその滲み出し現象が発生してしまう。また、メト
キシ変性ポリアミドは湿度の影響を受けやすいため、高
湿環境下における感光体上のピンホールに起因するリー
クや、低湿環境下における帯電不良が発生するという不
具合がある。

【０００５】また、メトキシ変性ナイロン、ウレタン等
からなる導電性（体積抵抗率１０⁴〜１０¹²Ω・ｃｍ）
の表面層を設けた帯電用ロールも提案されている（特開
平１−２０５１８号、特開平３−２３３４７３号等の公
報）が、これは、抵抗値が特に大気中の湿度の変化によ
って大きく影響され、低湿度下ではその体積抵抗値が３
桁以上も高くなってしまうため、安定した均一な帯電が
できないという問題がある。

【０００６】さらに、導電性弾性体層を弾性層と導電層
とに分けて形成し、その導電層の上に抵抗層（体積抵抗
率１０⁶〜１０¹²Ω・ｃｍ）を設けた多層構造の帯電用
ロールも提案されている（特開平１−２１１７７９号公
報）が、これも、上記の従来例と同様にナイロン等の抵
抗層であると湿度による大幅な抵抗変動により安定した
均一帯電ができず、また、印加電圧が高電圧になると感
光体のピンホール部へのリーク発生を充分に防止するこ
とができないという問題がある。

【０００７】一方、上述した２層構造の帯電用ロールを
はじめ、それ以上の多層構造からなる帯電用ロールは、
通常、その弾性体上の各層をスプレー塗装や浸積塗装に
より形成しているため、塗膜の膜厚ムラが発生して均一
な帯電や安定な抵抗値の確保が困難となったり、或い
は、塗装工程が多くなるため製造が煩雑となり低コスト
化が難しいという問題もある。また、機能別に層を形成
して多層構造となる帯電用ロールの場合には、その各層
の所定の厚さを確保するため数回に分けて塗装工程を繰
り返したり、各層間の密着性を確保するため接着層を層
間に形成することもあるため、これによっても膜厚ムラ
による不具合や、製造工程の増加によるコスト高を招く
という欠点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、使用
環境に影響されることなく、しかもブリードやブルーム
の滲み出し現象やリーク発生等がない、均一で安定した
帯電を行うことができる、簡易な層構造で低コストな帯
電用ロールを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の帯電用ロール
は、芯材に導電性弾性体層と導電性物質を分散させた表
面層とをこの順に積層した構造からなる帯電用ロールに
おいて、上記表面層がその外層側ほど抵抗値が高いこと
を特徴とするものである。

【００１０】また、本発明の帯電用ロールは、上記の技
術的手段において、表面層がその外層側に抵抗値１０¹³
〜１０¹⁶Ω／□の高抵抗表皮層を有するものであった
り、或いは、表面層が熱硬化性バインダー樹脂にカーボ
ンブラックを分散させた層であったり、或いは、表面層
が静電塗装により形成された静電塗膜であることを特徴
とするものである。

【００１１】さらに、本発明の帯電用ロールは、上記の
技術的手段において、導電性弾性体層がＥＰＤＭを混合
し、軟化剤、可塑剤及び硫黄系加硫剤無添加タイプのジ
エン系ゴム又はウレタンゴムからなる層であることを特
徴するものである。

【００１２】本発明において、表面層は、熱硬化性バイ
ンダー樹脂に導電性物質を分散させた樹脂組成物からな
る１層構造のもので、その抵抗値が外層側ほど高くなっ
ているものである。その抵抗値については、内層側で１
０³〜１０⁹Ω・ｃｍ、外層側で１０¹³〜１０¹⁶Ω／□で
ある。この表面層の厚さは１００μｍ以下、好ましくは
１０〜６０μｍである。

【００１３】上記熱硬化性バインダー樹脂としては、ポ
リメチルメタアクリレート、ポリブチルアクリレート等
のアクリル樹脂にメラミン樹脂、メチロール化メラミ
ン、エポキシ樹脂等を硬化剤として混合したものや、ポ
リプロピレングリコール、ポリテトラブチレングリコー
ル、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール
等からなるウレタン樹脂にＭＤＩ（ジフェニルメタンジ
イソシアネート）、ＴＤＩ（トリレンジイソシアネー
ト）等のイソシアネート硬化剤を又はメラミン樹脂等を
硬化剤として混合したものが使用される。その他にも、
エポキシ樹脂、酸架橋ポリアミド樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂、アルキド樹脂、フェノール樹脂、セルロース
系樹脂等を用いることができる。なかでも、アクリル樹
脂、ウレタン樹脂又はポリエステル樹脂を主成分とする
樹脂組成物が好ましい。

【００１４】導電性物質としては、カーボンブラックを
使用することが好ましい。そのカーボンブラックとして
は、ファーネスブラックとしてＳＡＦ、ＨＡＦ、ＧＰ
Ｆ、ＳＲＦなどのハードカーボンやソフトカーボン、及
びアセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャネル
ブラック等が挙げられる。この導電性物質の含有量は、
バインダー樹脂１００重量部に対して１〜１００重量部
が好ましい。この含有量が１重量部未満では抵抗値のバ
ラツキがあったり製造安定性が悪くなり、反対に１００
重量部を越えると混練不良等が発生したり高硬度化して
好ましくない。

【００１５】この表面層は、上記バインダー樹脂に導電
性物質を混合分散させた溶液を、静電塗装法により形成
することができる。この場合、液抵抗値を０．０１ＭΩ
以上に設定して塗工する必要がある。この液抵抗値が
０．０１ＭΩ未満では、塗液に静電気がかからず塗液の
吐出不良や塗膜ムラが発生する等の問題がある。

【００１６】また、本発明において導電性弾性体層は、
弾性材料に導電性付与のためのカーボンブラックを添加
し、その体積抵抗値が１０⁰〜１０¹⁰Ω・ｃｍ、（ゴ
ム）硬度が３０°〜７０°（アスカＡ硬度）となるよう
に設定されたものである。弾性材料としては、ポリブタ
ジエン、天然ゴム、ポリイソプレン、ブチルゴム、ＳＢ
Ｒ（スチレンブタジエンゴム）、ＣＲ（クロロプレ
ン）、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）、シリコンゴ
ム、エピクロルヒドリンゴム等のゴムや、ＲＢ（ブタジ
エンゴム）、ＳＢＳ（スチレンーブタジエンースチレネ
ラストマー）等のポリスチレン系、ポリオレフィン系、
ポリエステル系、ポリウレタン系、ＰＶＣ（ポリ塩化ビ
ニル）、ニトリルゴム等の熱可塑性エラストマーや、ポ
リウレタン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ＰＶＣ、アクリル系樹脂、スチレンー酢酸ビニル
共重合体等の高分子材料などを用いることができる。耐
オゾン性が良好であるゴムとしては、ウレタンゴム、Ｅ
ＰＤＭ等が使用される。

【００１７】特に、これらの弾性材料は、ブリードやブ
ルーム等の発生原因となる軟化剤、可塑剤、硫黄系加硫
剤、絶縁性オイル（鉱物オイル、シリコンオイルな
ど）、加工助剤（フタル酸系可塑剤、炭酸カルシウ
ム）、シリカ系充填剤（頑水ケイ酸、無水ケイ酸）、加
硫促進剤（スルファナミド、チウラム、ジチオカルバミ
ン酸類）等の添加剤を添加しないで使用することが望ま
しい。さらに弾性材料としては、このような無添加タイ
プのブタジエンゴム、ポリイソプレン等からなるジエン
系ゴム又はウレタンゴムに、ＥＰＤＭを混合したものが
好ましい。なお、上記の添加剤を添加する場合には、そ
の添加量はごく微量に抑えることが重要である。

【００１８】また、ブタジエンゴム等のジエン系ゴムと
しては、ジクシルパーオキサイド等を用いたパーオキサ
イド加硫や、アクリル酸、メタクリル酸等のモノマーと
酸化亜鉛、酸化マグネシウム等の金属酸化物との金属塩
モノマー等を用いた金属酸化物架橋や、ジススルフィド
架橋が形成されるチウラム加硫やキノイド加硫させたも
のが使用される。

【００１９】カーボンブラックとしては、前記した表面
層で使用するものを同様に使用できる。カーボンブラッ
クの含有量は弾性材料１００重量部に対して１〜１００
重量部が好ましく、この含有量が特に１００重量部を越
えるとゴムの場合にはゴムが硬くなりすぎてしまう。

【００２０】この導電性弾性体層は、上記弾性材料にカ
ーボンブラック等を混合したものを用い、押出成形法、
プレス成形法、注型法、射出成形法等の常法手段により
形成される。また、この弾性体層は、その両側面を芯材
に対して垂直面とする場合、その側面が湾曲面となるよ
うに成形加工することが好ましい。このような側面とす
ることにより、表面層を芯材近傍まで塗布形成すること
ができ、その結果、帯電用ロールの側面部分も表面層に
より被覆されためロール側面部におけるリーク発生を防
止することができる。

【００２１】この帯電用ロールにより帯電を行うに当た
っては、１００〜５０００Ｖの電圧を印加することが好
ましい。

【００２２】

【作用】このような本発明の帯電用ロールは、導電性物
質を分散した表面層がその外層側ほど抵抗値が高く、あ
たかも導電層と高抵抗層が共存する１層構造からなるも
のであるため、ピンホールによるリークが発生すること
なく均一で良好な帯電を行うことができる。

【００２３】また、このような表面層は静電塗装により
簡便にかつ一定の厚さで形成することができ、しかも、
この表面層を静電塗装にて形成することにより下層の導
電性弾性体層における成形ムラや継ぎ目ライン等を吸収
隠蔽して、表面平滑性にきわめて優れた帯電用ロール表
面を得ることが可能となり、その成形ムラや継ぎ目ライ
ン等による帯電不良、ひいては画像劣化を防止すること
もできる。

【００２４】そして、この静電塗膜からなる表面層は、
その外層側に高抵抗表皮層を有する層構造であるため、
従来のスプレー塗装やディップ塗装により形成した抵抗
層において別途必要とされるリーク防止層（高抵抗層）
を設ける必要がない。例えば、アクリル樹脂等のバイン
ダー樹脂を使用した表面層の場合には、ＡＣ印加電圧Ｖ
_(p-p)＝１〜５ｋＶ程度までリークが発生しない。この
ような高抵抗表皮層が存在する表面層が形成されるの
は、静電塗装時において塗装液中の導電性物質がその前
半に比較的多量にバインダー樹脂とともに塗工され、そ
の塗膜中の厚さ方向に対して偏在する（内層側に集中し
て存在している）ためと推測される。

【００２５】また、この表面層を熱硬化性バインダー樹
脂にて形成することにより、導電性弾性体層に対して密
着性よく積層形成することができ、接着層なども不要と
なる。

【００２６】さらに、この表面層により使用環境温度や
湿度にほとんど影響されることない安定した帯電特性が
得られるが、この表面層を設けることに加え、下層の導
電性弾性体層をブリードやブルームの原因となる物質を
添加しない材料にて構成することにより、従来の如く多
層構造にしなくても、ブリード等の問題もない良好な帯
電を行うことができる。

【００２７】また、この帯電用ロールは、２層という簡
易な層構造であるうえに、その表面層を１回の帯電塗装
工程に容易に形成することができるため、製造工程が少
なく、短時間でかつ低コストで製造することができる。

【００２８】

【実施例】以下、実施例及び比較例を挙げて本発明につ
いてさらに詳細に説明する。文中の「部」は「重量部」
を示す。

【００２９】実施例１ＥＰＤＭ原料ゴム（ムーニー粘度２０）１００部に、加
硫剤（ジクミルパーオキサイド）１部、メタクリル酸エ
ステル３部、酸化亜鉛１部、及びケッチェンブラック１
０部とファーネスブラックＳＡＦ２０部を添加して２本
ロール上にて３０分間混練、混合してゴム原料を準備し
た。これを外径６ｍｍの芯材（ステンレス棒、鉄棒にニ
ッケルメッキしたものなど）を取り付けた金型中にはか
り取り、プレス成形してから１６０°Ｃの温度にて３０
分間加熱して一次加硫を行った後、金型より取り出して
１６０°Ｃの温度にて２時間加熱して二次加硫を行い、
導電性弾性体層としての導電性ゴム層をＳＵＳ芯材の周
囲に形成した。この導電性ゴム層は、ゴム硬度が５５
°、その層厚方向の抵抗値が１．０×１０⁵Ω（２２°
Ｃ、５５％ＲＨ）であった。

【００３０】次に、アクリル／メラミン／エポキシ樹脂
（大日本インキ製）１００部に、導電性カーボン（デグ
サ製：ＦＷ−２００）２０部を添加したものを、キシレ
ン／ＭＩＢＫ／ブチルソロソルブ／ｎ−ブタノール／ス
ワゾール（１８００）の混合溶剤１００部により混合分
散させ、液抵抗０．１３ＭΩの表面層形成用塗料を準備
した。ベル型静電塗装機（ランズバーク・インダストリ
ー社製）を用い、上記の表面層形成用塗料を導電性ゴム
ロールに乾燥時膜厚が３０μｍとなるように静電塗装を
行って表面層を形成し、図１に示すような帯電用ロール
１を作成した。図中、２は芯材、３は導電性弾性体（ゴ
ム）層、４は静電塗膜からなる表面層である。

【００３１】この帯電用ロールにおける表面層の抵抗に
ついて次のようにして測定した。表面層の内層部の抵抗
については、図２に示すように芯材２と表面層４上に銀
ペーストで１０ｍｍ四方の電極５を描き、その両電極５
間に直流電圧１００Ｖを印加したときの電流値を計測
し、その電流値と印加電圧より抵抗値を求めたところ、
その結果は５×１０⁶Ωであった。また、表面層の外層
部の抵抗は、ハイレスター抵抗計（三菱油化製）により
計測したところ、９×１０¹³Ω／□であった。

【００３２】また、この帯電用ロールを、３２°Ｃ×８
５％ＲＨの雰囲気中に７２時間放置した後、図１に示す
ようにレーザープリンター（キャノン製：ＬＢＰ−８）
における感光体６に対して接触回転するように設置し、
その芯材２に電源７から３５０ＶのＤＣ電圧と３５０μ
ＡのＡＣ定電流を重畳したものを印加しつつ、２８°Ｃ
×８５％ＲＨの高温高湿及び１０°Ｃ×１５％ＲＨの定
温低湿という環境下て帯電試験を行ったところ、いずれ
の環境下でも均一で良好な帯電が行われていることが確
認された。そして、高画質な画像形成を行うことができ
た。また、このとき感光体６の表面の汚染状態を調べた
ところ、滲み出し成分による汚れはなかった。

【００３３】さらに、リーク防止効果を調べるため、印
加電圧を２ｋＶのＡＣ電圧に代えて同様の帯電試験を行
ったところ、感光体６のピンホール部により誘発される
リーク現象は発生せず、安定な帯電電位が得られた。

【００３４】実施例２ポリエステルポリオール（大日本インキ製：ＤＤＸ−１
０６）１００部に、硬化剤としてのイソシアネート（日
本ポリウレタン製：ミリオネートＭＴ）１０部とケッチ
ェンブラック（三菱油化製：ＥＣＦ）５部を撹拌重合し
たウレタンゴム原液を、芯材が内設された金型に注入
し、１００°Ｃの温度で３時間硬化させて成形した。こ
の導電性ウレタンゴム層の層厚方向の抵抗値は６．５×
１０⁶Ω（２２°Ｃ、５５％ＲＨ）であった。

【００３５】次に、アクリルウレタン樹脂（日本油脂
製：ハイウレタンＮｏ．５００１）１００部に導電性カ
ーボン（コロンビアカーボン製：Ｓカーボン）２部を添
加したものを、トルエン／キシレン／酢酸エチル／ブチ
ルセロソルブ／ｎ−ブタノールの混合溶剤２３０部によ
り混合分散し、これにポリイソシアネート（日本油脂
製：ハイウレタン硬化剤ＨＦ）１６部を加え、液抵抗
０．２０ＭΩの表面層形成用塗料を準備した。この表面
層形成用塗料を実施例１と同じ静電塗装機により上記ウ
レタンロールに乾燥時膜厚が３５μｍとなるように静電
塗装して表面層を形成し、帯電用ロールとした。

【００３６】この帯電用ロールにおける表面層の抵抗に
ついて実施例１と同様にして測定したところ、内層部の
抵抗は２×１０⁵Ωで、外層部の抵抗は１×１０¹⁴Ω／
□であった。

【００３７】また、この帯電用ロールを用いて実施例１
と同じ帯電試験を行ったところ、いずれの環境下でも均
一で良好な帯電が行われていることが確認され、また、
このとき感光体表面には滲み出し成分による汚れは認め
られなかった。さらに、リーク防止効果について同様に
して調べたところ、充分な効果があることが認められ
た。

【００３８】比較例１表面層を、実施例１における表面層形成用塗料と同じ組
成の塗料を用いてスプレー塗装により形成した以外は実
施例１と同様にして帯電用ロールを作成した。得られた
帯電用ロールにおける表面層の抵抗について実施例１と
同様に測定したところ、その内層側と外層側において差
異はなくいずれも１×１０¹⁰Ωであった。

【００３９】この帯電用ロールについて実施例１と同じ
帯電試験を行ったところ、ところどころに帯電不良が発
生し、得られる画像においては低濃度画像部のかぶり現
象やゴースト現象が認められた。また、リーク防止効果
について同様にして調べたところ、その表面層が絶縁破
壊された。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の帯電ロー
ルは、導電性弾性体層上にその外層側ほど抵抗が高い表
面層を設けたものであるため、使用環境に影響されるこ
となく、均一で安定した帯電を行うことができる。

【００４１】また、このような表面層は、静電塗装によ
り、導電性弾性体層上に密着性よく簡便にかつ一定の厚
さで形成することができるとともに、その外層側に抵抗
むらのない高抵抗表皮層が形成されるため高電圧を印加
してもリークの発生がない安定した帯電を行うことがで
きる。

【００４２】さらに、導電性弾性体層として、ＥＰＤＭ
を混合した、軟化剤、可塑剤及び硫黄系加硫剤無添加タ
イプのジエン系ゴム、ウレタンゴム等を使用することに
より、滲み出し現象をより確実に解消することができ
る。そのため、感光体を汚染することなく、長期にわた
っての使用が可能であるとともに、長期の保管も可能に
なる。

【００４３】また、この帯電用ロールは、２層構造とい
う簡易な構造であるとともに、表面層を１回の静電塗装
工程により容易に形成することができるため、製造工程
が少なく、短時間でかつ低コストで製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す帯電用ロールの断面
図である。

【図２】表面層外層部の抵抗の測定方法を示す説明図
である。

【符号の説明】

１…帯電用ロール、２…芯材、３…導電性弾性層、４…
導電性物質を分散させた表面層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯材に導電性弾性体層と導電性物質を分
散させた表面層とをこの順に積層した構造からなる帯電
用ロールにおいて、上記表面層がその外層側ほど抵抗値
が高いことを特徴する帯電用ロール。
【請求項２】請求項１記載の帯電用ロールにおいて、
表面層がその外層側に抵抗値１０¹³〜１０¹⁶Ω／□の高
抵抗表皮層を有することを特徴とする帯電用ロール。
【請求項３】請求項１記載の帯電用ロールにおいて、
表面層が熱硬化性バインダー樹脂にカーボンブラックを
分散させた層であることを特徴する帯電用ロール。
【請求項４】請求項１記載の帯電用ロールにおいて、
表面層が静電塗装により形成された静電塗膜であること
を特徴する帯電用ロール。
【請求項５】請求項１記載の帯電用ロールにおいて、
導電性弾性体層がＥＰＤＭを混合し、軟化剤、可塑剤及
び硫黄系加硫剤無添加タイプのジエン系ゴム又はウレタ
ンゴムからなる層であることを特徴する帯電用ロール。