JPH11237782A - 帯電ロール - Google Patents
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Abstract
それによる画像滲みの不具合の発生を、効果的に抑制し
得る帯電ロールを提供すること。 【解決手段】 軸体の外周面上に低硬度の導電性ゴム層
12を形成すると共に、かかる導電性ゴム層12の外側
に、更に、抵抗調整層16と保護層18とを順次設けて
なる帯電ロールにおいて、該抵抗調整層16を、ゴム材
料に対して、電子導電性粒子と共に、該電子導電性粒子
の10〜50重量%の割合の絶縁性粒子を配合せしめて
なるゴム組成物を用いて、形成する。
Description
写機やレーザービームプリンター等に用いられる帯電ロ
ールに関するものである。
写機やプリンター等においては、帯電ロールが感光体ド
ラムに接して回転するように設けられ、かかる感光体表
面を帯電せしめるようにした構造のものがある。即ち、
そのような帯電ロールは、静電潜像の形成される感光体
ドラムに対する帯電方式の一つであるロール帯電方式に
おいて用いられるものであって、感光体ドラムの表面に
電圧印加した帯電ロールを押し当てて、接触せしめつ
つ、それら感光体ドラムと帯電ロールとが、相互に回転
するようにすることによって、感光体ドラム表面を帯電
せしめるようになっている。
は、導電体たる所定の軸体(芯金)の外周面上に、多量
の軟化剤を含有せしめて低硬度化を図ったソリッド構造
のゴム層やゴム発泡体層等からなる低硬度の導電性ゴム
層が、所定の厚さで設けられていると共に、該導電性ゴ
ム層の外周面上に抵抗調整層が設けられ、更に必要に応
じて、それら導電性ゴム層と抵抗調整層との間に電極層
が、また抵抗調整層の外周面上に保護層が、それぞれ、
積層形成されて、構成されてなる構造が、一般に採用さ
れている。
において、導電性ゴム層の外側に設けられる抵抗調整層
は、従来から、所定のゴム材料に対して、4級アンモニ
ウム塩等のイオン導電剤が配合されてなるゴム組成物を
用いて、所定の体積抵抗値を示す層として形成されてき
ているが、そのようなイオン導電剤を用いた抵抗調整層
にあっては、環境依存性に問題があり、そのために、導
電剤としてカーボンブラック等の電子導電性粒子を配合
したゴム組成物にて、抵抗調整層を形成せしめること
が、検討されている。
に、電子導電性粒子が配合せしめられてなる抵抗調整層
を設けた帯電ロールにあっては、それが接触せしめられ
る感光体ドラムにおいて、その表面上に、微細ながら
も、傷や穴(ピンホール)等の欠損部が存在すると、画
像上で、そのような欠損部の周辺に滲みを生じる不具合
があった。
を背景にして為されたものであって、その課題とすると
ころは、感光体ドラムの表面に欠損部が存在しても、そ
れによる画像滲みの不具合の発生を効果的に抑制し得る
帯電ロールを、提供することにある。
課題の解決のために、軸体の外周面上に低硬度の導電性
ゴム層を形成すると共に、かかる導電性ゴム層の外側
に、更に、抵抗調整層と保護層とを順次設けてなる帯電
ロールにおいて、該抵抗調整層を、ゴム材料に対して、
電子導電性粒子と共に、該電子導電性粒子の10〜50
重量%の割合の絶縁性粒子を配合せしめてなるゴム組成
物を用いて、形成したことを特徴とする帯電ロールを、
その要旨とするものである。
ルにおける抵抗調整層中に、電子導電性粒子と共に、所
定量の絶縁性粒子を配合、分散せしめてなるものであっ
て、これにより、感光体ドラム表面にピンホール等の欠
損部が存在しても、それによる画像の滲み不具合の問題
を発生が効果的に抑制乃至は阻止され得ることとなった
のである。
利な態様の一つによれば、導電性ゴム層は、発泡性ゴム
組成物を用いて発泡形成されたゴム発泡体にて構成され
ており、また、他の望ましい態様の一つによれば、導電
性ゴム層がソリッドゴム層として形成されていると共
に、かかる導電性ゴム層と抵抗調整層との間に、所定厚
さの電極層が介在せしめられている。
の導電性(抵抗値)を与えるべく、分散・含有せしめら
れる電子導電性粒子は、前記ゴム材料の100重量部に
対して、30〜100重量部の割合において配合せしめ
られ、また、抵抗調整層は、好ましくは100〜800
μmの厚さにおいて形成されるものである。
い態様の他の一つによれば、抵抗調整層は、1×105
〜1×1011Ω・cmの体積抵抗値を有している。
ルの代表的なロール構造の異なる例が、図1及び図2
に、それぞれ、示されている。それらの図において、1
0は、金属製の導電性軸体(芯金)であり、そして該軸
体10の外周面上に、低硬度の導電性ゴム弾性体乃至は
ゴム発泡体からなる導電性ゴム層12が形成されてお
り、更に、該導電性ゴム層12の外側に、所定厚さの電
極層14を介して(図1)或いは介することなく(図
2)、ロール径方向の内側から外側に、抵抗調整層16
及び保護層18が、所定厚さで順次積層形成されて、構
成されている。そして、ここでは、図1における導電性
ゴム層12が、ソリッド構造の導電性ゴム弾性体にて構
成されており、また、図2における導電性ゴム層12
が、導電性ゴム発泡体にて構成されているのである。
先ず、軸体10には、SUS材質からなるものの他、S
UM22又はSUM24L等の鉄材質のものに無電解ニ
ッケルめっきを3〜20μmの厚さで施したものが用い
られ、一般に、その外径が5〜10mmφ程度の、丸棒
状のものが用いられることとなる。
は、低硬度の導電性ゴム層12が、公知の導電性ゴム弾
性体材料若しくは導電性ゴム発泡体材料を用いて形成さ
れており、以て帯電ロールに本質的に要求される、一般
に硬度が5°〜30°(Hs:JIS−A)程度に調整
された、低硬度乃至は柔軟性を実現している。なお、そ
のような導電性ゴム弾性体を与える材料としては、通
常、従来から公知のEPDM、SBR、NR、ポリノル
ボルネンゴム等のゴム材料の単独若しくはそれらの組合
せが用いられる。また、導電性ゴム発泡体を与える材料
としては、ヘタリ等を防止して、帯電ロールに求められ
る適性を満たすものであれば、その材質は特に限定され
ず、公知の各種ゴム発泡材料の何れもが用いられ得、例
えばNBR、水素添加NBR、ウレタンゴム、EPDM
等の材料が用いられ、そして、それらが、アゾジカルボ
ンアミド、4,4′−オキシビスベンゼンスルフォニル
ヒドラジド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、N
aHCO3 等の公知の発泡剤を用いて、発泡せしめられ
る。更に、そのようなゴム弾性体材料若しくはゴム発泡
体材料には、カーボンブラック、金属粉、導電性金属酸
化物、第4級アンモニウム塩等の導電剤が配合されて、
所定の体積抵抗率のゴム層12に調製され、またゴム弾
性体材料を用いてソリッド構造のゴム層12を形成する
場合には、特に、プロセスオイルや液状ポリマー等の軟
化剤が多量に配合されて、低硬度乃至は柔軟性が実現さ
れることとなる。
ゴム弾性体材料にて構成される場合にあっては、その体
積抵抗値は、一般に1×101 〜1×104 Ω・cm程
度とされ、その厚みとしては、1〜10mm、好ましく
は2〜4mm程度とされる。また、導電性ゴム発泡体に
て導電性ゴム層12を構成した場合にあっては、その体
積抵抗値は、1×103 〜1×106 Ω・cm程度とさ
れ、そして、その厚みは、2〜10mm程度、好適には
3〜6mm程度とされることとなる。
12の外周面上に形成される電極層14は、かかる導電
性ゴム層12の抵抗値のバラツキの解消を図ると共に、
多量に含有せしめられる軟化剤の導電性ゴム層12から
のブリードを抑制する、軟化剤移行防止層としての機能
も果たすものであり、更には導電性ゴム層12と抵抗調
整層16との間の接着性を良くするためのものでもあ
る。そして、そのような電極層14は、従来と同様な材
料を用いて形成され、例えばN−メトキシメチル化ナイ
ロン等のナイロン系の材料に、カーボンブラックや金属
粉、導電性金属酸化物等の導電剤が配合されて、その体
積抵抗値が1×101 〜1×105 Ω・cm程度に調整
された材料にて形成されることとなる。なお、そのよう
な電極層14の厚さは、通常、3〜20μm程度とさ
れ、好適には4〜10μm程度とされることとなる。
にあっては、上述の如き導電性ゴム層12の外側に、上
記した電極層14を介して、或いはそれを介することな
く、抵抗調整層16が形成され、それによって、帯電ロ
ールの全体としての電気抵抗を制御して、耐電圧性(耐
リーク性)を高め得るようになっているのであるが、本
発明にあっては、そのような抵抗調整層16を、所定の
ゴム材料に対して、電子導電性粒子と共に、所定割合の
絶縁性粒子を配合せしめてなるゴム組成物を用いて形成
したところに、大きな特徴があり、そのような絶縁性粒
子を電子導電性粒子と共に、抵抗調整層中に分散、含有
せしめたことによって、感光体ドラム表面に存在するピ
ンホール等の欠損部に基因して惹起される画像の滲み不
具合の問題を、効果的に解消乃至は抑制し得ることとな
ったのである。
ム組成物の構成成分の一つであるゴム材料としては、N
BR、エピクロルヒドリンゴム(特に、ECO)、アク
リルゴム等の、従来から公知の各種のものが選択使用さ
れることとなるが、中でもNBR、ECO等の極性ポリ
マーが、好適に用いられ、また導電性付与の目的をもっ
て配合せしめられる電子導電性粒子としては、FEF、
SRF、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の
カーボンブラックが代表的であるが、金属粉末、C−T
iO2 、C−ZnO等の導電性金属酸化物、グラファイ
ト、カーボン繊維等も適宜に選択、使用され、通常、平
均粒子径が120μm程度以下で、体積抵抗値が1×1
01 Ω・cm程度以下の導電性粒子として、抵抗調整層
16中に分散、含有せしめられることとなる。なお、か
かる電子導電性粒子の配合量としては、一般に、ゴム材
料の100重量部に対して30〜100重量部、好まし
くは50〜90重量部程度とされることとなる。
せしめられる絶縁粒子としては、一般に、シリカが有利
に用いられることとなるが、炭酸カルシウム等の粒子で
あっても、何等差し支えなく、更にはマイカやクレー等
の板状形状の粒子も、好適に用いられるものである。な
お、このような絶縁性粒子は、一般に、体積抵抗値が1
×1010Ω・cm以上のものであり、また、その粒径
も、用いられる絶縁性粒子の種類に応じて適宜に選択さ
れ、例えば平均粒子径が0.01μm程度のものから4
0μm程度のものが用いられることとなる。
子導電性粒子の10〜50重量%、好ましくは25〜4
0重量%の割合において配合せしめられることとなるの
である。けだし、かかる導電性粒子に対する絶縁性粒子
の配合量が10重量%よりも少なくなると、感光体ドラ
ム表面に存在するピンホール等の欠損部に基因して惹起
される画像の滲み不具合の改善を充分に図り得なくなる
からであり、また、その配合量が50重量%を越えるよ
うになると、押出性や練り性等の加工性が悪化する問題
を惹起し、本発明に従う抵抗調整層の形成が困難とな
る。
発明に従うゴム組成物には、更に、従来と同様に、加硫
剤や加硫促進剤、更には帯電防止剤や亜鉛華、ステアリ
ン酸等の各種助剤等も配合せしめられて、加硫成形され
ることにより、目的とする体積抵抗値が1×105 〜1
×1011Ω・cmの抵抗調整層16が形成されるのであ
る。
る抵抗調整層16の厚みは、帯電ロールとしての使用上
乃至は製造上の特性から、一般には、100〜800μ
m程度とされることとなる。尤も、実際の加工工程やロ
ール硬度等を考慮した場合において、200μmよりも
薄い厚さでは、帯電ロールとしての安定した抵抗値分布
や耐電圧性を得ることが難しく、また700μmを越え
る厚さとなると、充分な加硫状態まで加硫するのに要す
る時間が長くなり、下層の低硬度ゴム層12の熱劣化の
発生の限界を越える恐れも生じるところから、望ましく
は、抵抗調整層16の厚みは、200〜700μmとさ
れることとなる。
整層16が形成された後、その上には、更に、従来と同
様にして、保護層18が形成される。この保護層18
は、例えば、N−メトキシメチル化ナイロン等のナイロ
ン系材料や、フッ素変性アクリレート系樹脂を含む樹脂
組成物材料等に、カーボンブラックや導電性金属酸化物
等の導電剤が配合されて、その体積抵抗値が1×108
〜1×1013Ω・cmとなるようにして、形成されるこ
ととなる。そして、そのような保護層18の厚さは、通
常、3〜20μm程度とされる。
帯電ロールを作製するに際しては、上述した各形成材料
を用いて、先ず、金型成形等の公知の成形手法によっ
て、軸体10の外周面上に、導電性ゴム弾性体若しくは
導電性ゴム発泡体にて構成される導電性ゴム層12を形
成し、そしてその後、かかる導電性ゴム層12の外周面
上に、ディッピング等の公知のコーティング手法によ
り、電極層14、抵抗調整層16、更には保護層18
を、それぞれ、所定厚さにおいて順次積層形成すること
からなる方式、若しくは導電性発泡体層形成材料及び抵
抗調整層形成材料を予め押出成形等にて成形して、その
得られた成形物から、金型成形等の公知の成形手法によ
って軸体10の外周面上に導電性ゴム発泡体層と抵抗調
整層とを形成せしめ、そしてかかる抵抗調整層16の外
周面上に、ディッピング等の公知のコーティング手法に
より、保護層18を所定の厚さにおいて形成することか
らなる方式等が、通常採用され、これによって、目的と
する帯電ロールが得られるのである。
ルにあっては、軸体10上に、導電性ゴム層12、電極
層14、抵抗調整層16、保護層18が順次設けられた
構成により、該導電性ゴム層12にて、低硬度乃至は柔
軟性と良好な導電性とが付与され、また、必要に応じて
設けられる電極層14にて、導電性ゴム層12の抵抗値
のバラツキが改善され、更には抵抗調整層16にて、優
れた耐電圧性(耐リーク性)を備えたものとなっている
のである。しかも、抵抗調整層16を与えるゴム組成物
には、電子導電性粒子と共に絶縁性粒子が配合せしめら
れ、そのような抵抗調整層16中に、それら2種の粒子
が均一に分散せしめられてなる構造とされていることに
よって、感光体ドラム表面に傷やピンホール等の欠損部
が存在することにより惹起される画像の滲み不具合の問
題が、効果的に抑制乃至は解消され得るのである。
発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明
が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも
受けるものでないことは、言うまでもないところであ
る。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には
上記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない
限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々なる変
更、修正、改良等を加え得るものであることが、理解さ
れるべきである。
ールを得るべく、下記の配合組成に従って、導電性ゴム
層(12)形成材料、各種の抵抗調整層(16)形成材
料、更には保護層(18)形成材料を、それぞれ、調製
した。また、保護層形成材料については、それをメチル
エチルケトンに溶解して、所定粘度のコーティング液を
調製した。
種の抵抗調整層形成材料とを用いて、二層押出装置によ
り、押出成形を行なって、内側層が導電性ゴム層形成材
料からなり、外側層が所定の抵抗調整層形成材料からな
る積層チューブを成形した。その後、この得られた積層
チューブの内孔内に、ニッケルめっきを施した、予め所
定の導電性接着剤にて表面が接着処理されてなる鉄製の
芯金(外径:6mm)を装入し、その状態で、それら積
層チューブと芯金を円筒状金型内にセットした後、17
0℃×30分の加熱を行ない、加硫操作及び発泡操作を
施して、該芯金の外周面上に、導電性ゴム発泡体にて構
成された厚さ:3mmの導電性ゴム層12と、非発泡性
の半導電性ゴムからなる厚さ:500μmの抵抗調整層
16とが、一体的に積層形成されてなるゴムロールを作
製した。そして、かかるゴムロールを脱型した後、コー
ティング液として調製された前記保護層形成材料を用い
て、ディッピング法によるコーティング操作を行なっ
て、該ゴムロールの外周面上に、厚さ:5μmの保護層
18を一体的に積層形成して、目的とする各種の帯電ロ
ールを得た。
電ロールについて、画像滲みレベル及び加工性を評価し
た結果が、下記表1に示されているが、その結果より明
らかなように、本発明に従って、電子導電性粒子と共
に、所定量の絶縁性粒子を配合せしめた実施例1〜4の
帯電ロールの何れもが、画像滲みレベル及び加工性にお
いて、実用上、許容され得るものであることが認められ
るのである。
目の詳細は、以下の通りである。画像滲みレベル それぞれの帯電ロールを、市販のレーザービーム・プリ
ンター(レーザージェット4L:ヒューレット・パッカ
ード社製)に取り付ける一方、ドラム表面上に針等で直
径:0.2mmのピンホールを設けた感光体ドラムを用
いて、15℃×10%RH環境下において、白画像を出
力して、かかる感光体ドラム上のピンホールにて形成さ
れる画像の評価を行なった。そして、実際に出力される
画像上の滲み直径の、ピンホールに対する比率を求め、
以下の評価基準にて、評価を行ない、ピンホール直径に
対する滲み直径の大きさが2.2倍以下を、許容範囲と
した。 ◎:1.0以上、1.4未満 ○:1.4以上、1.8未満 △:1.8以上、2.2未満 ×:2.2以上加 工 性 抵抗調整層形成材料の配合及びそれの押出操作におい
て、その練り性及び押出性について評価し、以下の基準
において判断した。 ○:押出性、練り性、問題なし △:押出圧力が高く、生産性が低下する ×:混練困難、押出不可
に従う帯電ロールにあっては、そのロール構成層の一つ
である抵抗調整層が、電子導電性粒子と共に、所定割合
の絶縁性粒子を配合せしめてなるゴム組成物を用いて、
形成されていることによって、感光体ドラム上に存在す
る傷やピンホール等の欠損部にて惹起される画像の滲み
不具合の問題が効果的に抑制乃至は解消され得るのであ
り、そこに、本発明の大きな技術的意義が存するのであ
る。
明図である。
断面説明図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 軸体の外周面上に低硬度の導電性ゴム層
を形成すると共に、かかる導電性ゴム層の外側に、更
に、抵抗調整層と保護層とを順次設けてなる帯電ロール
において、 該抵抗調整層を、ゴム材料に対して、電子導電性粒子と
共に、該電子導電性粒子の10〜50重量%の割合の絶
縁性粒子を配合せしめてなるゴム組成物を用いて、形成
したことを特徴とする帯電ロール。 - 【請求項2】 前記導電性ゴム層が、発泡性ゴム組成物
を用いて発泡形成されたゴム発泡体にて構成されている
請求項1記載の帯電ロール。 - 【請求項3】 前記導電性ゴム層がソリッドゴム層とし
て形成されていると共に、かかる導電性ゴム層と前記抵
抗調整層との間に、電極層が介在せしめられている請求
項1又は請求項2記載の帯電ロール。 - 【請求項4】 前記電子導電性粒子が、前記ゴム材料の
100重量部に対して、30〜100重量部の割合にお
いて配合されている請求項1乃至請求項3の何れかに記
載の帯電ロール。 - 【請求項5】 前記抵抗調整層が、100〜800μm
の厚さにおいて形成されている請求項1乃至請求項4の
何れかに記載の帯電ロール。 - 【請求項6】 前記抵抗調整層が、1×105 〜1×1
011Ω・cmの体積抵抗値を有している請求項1乃至請
求項5の何れかに記載の帯電ロール。
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