JPH01267577A - 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ロールに関
するものである。

〔従来の技術〕

電子写真複写機における現像法としては、湿式法と乾式
法とがある。最近では湿式法に比べて乾式法が画像の定
着性の観点から主流を示めるようになってきている。こ
の種の乾式法としては、第５図に示すような摩擦帯電法
によるものが用いられている。すなわち、摩擦帯電法は
、図示のように、光導電体表面層付の感光ドラム１の外
周面を一様に帯電させ、ついで被複写体の被複写像を介
してその外周面を露光することにより、上記外周面上に
静電潜像を形成する。ついで、摩−ロール２と現像ロー
ル３との間にトナー供給袋Ｗ４からトナーを供給し、上
記ロール２．３の摩擦力によってトナーを現像ロール３
の外周面に帯電状態で付着させ、これを層形成ブレード
♂で一様にならし、感光ドラム１の静電潜像に対して電
気的吸引力で飛翔させ、静電潜像にトナーを付着させて
トナー像を形成し、これを複写紙６に転写した後、定着
するという方法である。トナーを上記のように摩擦帯電
によって飛翔させる場合には、上記現像ロール３に対す
る電気的特性、特に体積固有抵抗（ＶＲ）が均一でかつ
温度によって変化しないことが要求される。これは、複
写像の高画質化の要望に応えるためである。すなわち、
先に述べた体積固有抵抗（ＶＲ）が均一であることと、
その体積固有抵抗が温度により変化しないことについて
厳しい要求がなされてきている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の現像ロールではそのような要求特
性に応えることができない。

すなわち、従来の現像ロール形成用の合成樹脂材料は、
高分子マトリックス中にイオン性導電材粒子を分散した
タイプと高分子マトリックス中にカーボン、金属粉（必
要により繊維）を分散した分散タイプの２種類のものが
ある。前者の合成樹脂材料を用いて得られた現像ロール
では、第６図に示すように、温度変化があると、マトリ
ックスＸ中に分散したイオン性導電材粒子Ｙが図示の矢
印のように移動する。このように、イオン性導電材粒子
Ｙの移動が起こると、現像ロールの体積固有抵抗が変化
し、その結果、体積固有抵抗の温度依存性が大になり、
それを用いた電子写真複写機においては、温度により複
写像の画質が左右されるという難点を生じる。他方、後
者の合成樹脂材料を用いて現像ロールを構成する場合に
は、上記のような体積固有抵抗の温度依存性の問題は生
じないものの、体積固有抵抗を所定の値に制御すること
が困難である。すなわち、カーボン、金属粉等の充填状
態等により微妙に体積固有抵抗がばらつ（ため、実際の
製造工程において、それらを制御して現像ロールを所定
の体積固有抵抗に設定することは極めて困難である。例
えば、第７図に示すように、カーボン、金属粉等の導電
材粒子Ｙの充填状態の変化（図では一部が連鎖状態にな
っている）による体積固有抵抗の変動が太き（、またマ
トリックスＸの変形による体積固有抵抗の変動も大きい
。導電材粒子Ｙの連鎖状態等による体積固有抵抗の変動
についてより詳しく説明すると、第７図の中央部におけ
るように、マトリックスＸ中に導電材粒子Ｙが連鎖状に
連なる態様が多いときには、体積固有抵抗が小さくなり
、また図示の右側において、導電材粒子Ｙが矢印で示す
小空隙をおいて配列する場合には、両者間にトンネル効
果を生じ、体積固有抵抗の低下要因となる。導電材粒子
Ｙのこのような状態の適正化制御は実質的に不可能であ
り、必然的に体積固有抵抗のばらつきが生じる。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、体
積固有抵抗の均一性を備え、しかも温度による体積固有
抵抗の変動が少ない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ため、この発明のロールは、円筒
状のスリーブと、このスリーブの左右開口部を蓋するエ
ンドキャップを備え、上記円筒状のスリーブが絶縁性高
分子をマトリックスとし、そのマトリックス中に下記（
Ａ）成分と（Ｂ）成分とが適正に分布している状態に形
成されているという構成をとる。

（Ａ）体積固有抵抗が１０−’〜１０−’Ω’　ｃｍの
良導電材粒子。

（Ｂ）体積固有抵抗が１０ｚ〜１０６Ω・ｃｍの半導電
材微細物。

すなわち、本発明者らは、前記従来の２種類の現像ロー
ル形成用の合成樹脂材料のうち、後者、すなわち、高分
子マトリックス中にカーボン、金属粉等を分散したもの
の改良を中心に研究を重ねた結果、特定の体積固有抵抗
を有する良導電材粒子とそれよりも導電性が劣る特定の
半導電材微細物を絶縁性高分子成形材料中に含有させる
と、導電材粒子の連鎖状態や分散状態の変動等が小さく
なって所定の半導電性に制御が容易になり、かつ温度に
よる体積固有抵抗の変化が小さくなることをつきとめ、
これを用いてロールをつくると、体積固有抵抗の均一性
が得られ、しかも温度による体積固有抵抗の変動が少な
くなることを見いだしこの発明に到達した。

この発明のロールは、絶縁性高分子成形材料と体積固有
抵抗が１０−ｈ〜１０−ＩΩ・ＣＩＩ＋の良導電材粒子
と体積固有抵抗が１０２〜１０’Ω・１の半導電材微細
物とを用いて得られる。　上記絶縁性高分子成形材料と
しては、特に限定するものではなく現像ロール等に用い
る円筒状スリーブ形状に成形可能な材料であればあらゆ
るものが使用可能である。例えば、熱硬化性合成樹脂、
熱可塑性合成樹脂等の中から適宜選ぶことができる。し
かし、体積固有抵抗の観点から、フェノール樹脂を使用
することが好結果をもたらす。

上記絶縁性高分子成形材料中に分散される体積固有抵抗
が１０４〜１０−ＩΩ・１の良導電材粒子（Ａ成分）と
しては、カーボン粉末、グラファイト粉末、チタンカー
バイト粉末、金属粉末等があげられ、単独でもしくは併
せて使用される。このような良導電材粒子は、粒径が１
μｍ以下であることが効果の点から好ましい。

また、上記（Ａ）成分とともに用いられる体積固有抵抗
が１０２〜１０ｈΩ・ｃｍの半導電材微細物（Ｂ成分）
は、微細繊維状ないしは粒状のものがあげられる。微細
繊維状のものとしては、平均繊維長５〜３０μｍ、繊維
径０．１〜１．０μｍ程度のものが好適であり、例えば
チタン酸カリウムウィスカーの還元処理品があげられる
。このものは、Ｋ２Ｏ・　ｎＴｔｏｔの一般式を有し、
商品名：デントールとして大塚化学社から市販されてい
る。特に、この種のチタン酸カリウムウィスカー還元処
理品のうち、アスペクト比が４以上のものを用いること
が好適である。また、上記微細繊維状のものの他の例と
しては、雲母のニッケルコート品（アスペクト比が８以
上）があげられる。これら２種類のものは、単独で用い
てもよいし、併せて使用しても差支えはない。

上記（Ｂ）成分のうち、粒状のものとしては、酸化亜鉛
粉末にアルミニュウムを主体とする処理剤を入れて攪拌
熱処理することによって得られた導電化ＺｎＯや三酸化
アンチモン表面処理品（Ｓｂｚｏｓ　／Ｔ　ｉ　Ｏｚ　
／Ｓ　ｎｏｚ　）等があげられる。上記導電化ＺｎＯは
ＺｎＯをＡ２処理したものであり、下記のようにＺｎＯ
の格子欠陥にＡｆｆが配位したものである。

一〇−Ｚｎ−０− −０−Ａ／２−０− これらも単独で用いてもよいし、併せて使用しても差し
支えはない。このような粒状品は、粒径が０．１〜３μ
ｍ程度であることが効果の点で好ましい。

上記（Ａ）成分は、良導電性を備えているものであり、
これが多くなりすぎると、例えば現像ロールを製造する
場合において、現像ロールを半導電性の範囲内に収める
ことができなくなる。逆に、少なすぎると絶縁性が強（
なりすぎ、やはり半導電性の範囲内に収めることができ
なくなる。（Ａ）成分と（Ｂ）成分は、このような観点
から、通常、上記（Ａ）成分および（Ｂ）成分が半導性
高分子材料組成物の全体中に下記の割合（重量％）で配
合される。

１５≦Ａ＋Ｂ≦６０ Ａ≦Ｂ ５≦Ａ≦４０ ＩＯ≦Ｂ≦４０ すなわち、上記のように、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の割
合を設定することにより、それを用いて、現像ロールを
製造した場合において、ロールの体積固有抵抗が１０６
〜１０１ｔΩ・ｃｍ程度の半導電性の範囲内に入るよう
になる。好適には、１０’〜ＩＱ目Ω・ｃｍの範囲内に
収めることである。

このような半導電性高分子材料組成物は、高分子マトリ
ックスとなりうる、熱硬化性合成樹脂。

熱可塑性合成樹脂成形材料中に、上記（Ａ）成分、（Ｂ
）成分を上記の割合で配合混合することにより得ること
ができる。

このようにして得られた半導電性高分子材料組成物（例
えば、絶縁性高分子成形材料としてノボラック型フェノ
ール樹脂を用いたもの）を押出成形して形成した円筒品
を、スリーブとして用いたこの発明の現像ロール３を第
１図に示す。図において、９は上記半導電性高分子材料
組成物の押出成形、射出成形、圧縮成形等により形成さ
れたスリーブ、１０は金属製のエンドキャップである。

この現像ロール３においては、スリーブ９が上記半導電
性高分子材料組成物で形成されているため、電気特性（
体積固有抵抗）の均一性を備え、しかも温度変化により
上記体積固有抵抗が変動しない。これは、つぎのような
理由によるものと考えられる。すなわち、上記半導電性
高分子材料組成物中に（Ｂ）成分として、微細繊維状物
を用いた場合には、第２図に示すように、（Ａ）成分の
ミセルが（Ｂ）成分の微細繊維状物のミセルによって、
所定の空間を保った状態でマトリックスＸ中に分布し、
上記（Ｂ）成分が上記（Ａ）成分のミセル同士を適度に
導通させる状態にする。その結果、電気特性の均一性が
備わるようになると同時に、（Ａ）成分自身の有する特
性により、温度による体積固有抵抗の変化も小さくなる
。この場合には、先に述べたように、アスペクト比の４
以上のものを（Ｂ）成分として用いることが好適であり
、このようなアスペクト比の高い（Ｂ）成分を使用する
ことにより、上記のように電気的安定性が得られるのみ
ならず、補強効果も向上しスリーブ自体の強度の向上効
果も得られるようになる。

また、上記（Ｂ）成分として、粒状物を使用した場合に
は、第３図に示すように、（Ａ）成分のミセルを（Ｂ）
成分の粒状物が囲んだ形になり、それによって（Ａ）成
分を適正な間隔でマトリックスＸ中に分布させるように
なる。その結果、上記のような電気特性の均一性および
温度変化による体積固有抵抗の変化度合の縮小効果が得
られるようになる。

第４図は上記のような半導電性高分子材料組成物製のス
リーブ９を組み込んだ現像ロール３の他の例を示してい
る。すなわち、この現像ロール３は、金属製エンドキャ
ップ１０の外周にステンレス、アルミニウム等の金属製
の円筒状芯金１１を設け、その外周に上記スリーブ９を
導電性接着剤層１２を介して取り付けている。この例に
おいても上記スリーブ９は、第１図のスリーブ９と同様
の構造になっており、電気特性が安定し、しかも温度変
化により体積固有抵抗の変化が少なくなっている。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例１〜３．比較例〕 半導電性高分子材料組成物を得るために、下記の第１表
に示す原料を同表に示す割合で配合した。この場合にお
ける（Ａ）成分および（Ｂ）成分の組成物全体中におけ
る割合を第２表に示した。

なお、（Ａ）成分としては平均粒径０．０５μｍのカー
ボン粉末を用い、（Ｂ）成分としては大塚化学社製デン
トールＢＫを用いた。

（以下余白） （以下余白） 足−一」Ｌ−一人 つぎに、上記組成物を用い、押出成形により円筒状スリ
ーブをつくり、これを用いて第１図に示すような現像ロ
ール３を製造した。この場合におけるスリーブ９の電気
特性の均一性および温度による体積固有抵抗ＶＲの変化
度合を調べた。この測定は上記スリーブ９の中央部およ
び左右両端部についてそれぞれ体積固有抵抗ＶＲを調べ
、その最大値と最小値を以下の表に記載している。

（以下余白） （以下余白） 上記の表から明らかなように、実施測高はＶＲがスリー
ブ９の各部分において１桁以内の変化の範囲内にとどま
っているのに対し、比較測高は５桁も値がばらついてお
り、電気特性の均一性の点から実施測高が著しく優れて
いることがわかる。

また、温度による体積固有抵抗ＶＲの変化度合も実施測
高の変化度合が極めて小さいのに対し、比較測高は大き
な変化値を示している。

なお、上記の実施測高は、電子写真複写機の現像ロール
であるが、この発明のロールはそれに限らず、例えばワ
ードプロセッサーのプリンター等にも応用可能である。

〔発明の効果〕 この発明のロールは、以上のように（Ａ）成分である良
導電材粒子と（Ｂ）成分である半導電材微細物とを絶縁
性高分子成形材料からなるマトリックス中に分布させて
いるため、電気特性の均一性および温度変化による体積
固有抵抗の変動幅が極めて小さくなっている。その結果
、高画質の複写像を形成することができ、また、フルカ
ラー型の電子写真複写機にも対応できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の継断面図、第２図および
第３図はそのスリーブ内における（Ａ）成分と（Ｂ）成
分の分布態様の説明図、第４図は他の実施例の部分的断
面図、第５図は従来の摩擦帯電法による現像説明図、第
６図はイオン性導電材粒子を分布した従来の半導電性高
分子材料組成物のイオン性導電材粒子の移動状態の説明
図、第７図は導電材粒子をマトリックス中に分布させた
従来例における導電材粒子の連鎖状態等の説明図である
。 ３・・・現像ロール　９・・・スリーブ　１０・・・エ
ンドキャップ 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１図 第３図 １７１１　　　第４図 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒状のスリーブと、このスリーブの左右開口部
   を蓋するエンドキャップを備え、上記円筒状のスリーブ
   が絶縁性高分子をマトリックスとし、そのマトリックス
   中に下記（Ａ）成分と（Ｂ）成分とが適正に分布してい
   る状態に形成されていることを特徴とするロール。 （Ａ）体積固有抵抗が１０＾−＾６〜１０＾−＾１Ω・
   ｃｍの良導電材粒子。 （Ｂ）体積固有抵抗が１０＾２〜１０＾６Ω・ｃｍの半
   導電材微細物。
2. （２）上記（Ａ）成分および（Ｂ）成分が全体中に下記
   の割合（重量％）で配合されている請求項（１）記載の
   ロール。 １５≦Ａ＋Ｂ≦６０ Ａ≦Ｂ ５≦Ａ≦４０ １０≦Ｂ≦４０
3. （３）（Ｂ）成分の半導電材微細物が、粒状または微細
   繊維片状のものである請求項（１）または（２）記載の
   ロール。