JPH0199072A

JPH0199072A - ロール

Info

Publication number: JPH0199072A
Application number: JP25790287A
Authority: JP
Inventors: Kazunobu Hashimoto; 和信橋本
Original assignee: Tokai Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1987-10-12
Filing date: 1987-10-12
Publication date: 1989-04-17

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、電子写真複写機の現像器部品等として用い
られる導電性ロールに関するものである。

〔従来の技術〕

電子写真複写機の現像ロール等に用いられる導電性ロー
ルとしては、円筒状の芯金とその外周面に形成された導
電性樹脂層から構成されたものが一般的である。

これらの導電性ロールは、先に述べたように、電子写真
複写機、例えば摩擦帯電式電子写真複写機に用いられる
。この種の摩擦式電子写真複写機による複写は、つぎの
ようにして行われる。すなわち、第４図に示すように、
光導電体表面層付の感光ドラム４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、摩擦ロール５と現像ロール６との間にトナ
ー供給装置７からトナー８を供給し、上記ロール５．６
の摩擦力によってトナー８を現像ロール６の外周面に帯
電状態で付着させ、これを層形成ブレード９で一様にな
らす。そして、感光ドラム４の静電潜像に対して電気的
吸引力で上記トナー８を飛翔させ静電潜像に付着させて
トナー像を形成し、これを複写紙３に転写し定着させる
。

このようにして複写が行われる。

したがって、上記現像ロール６に用いる導電性ロールの
表面における電気的特性が部分部分によって不均一であ
ると、トナー８の付着が不均一となって得られる複写画
像の画質が悪くなるのであり、導電性ロール表面におけ
る電気的特性の均一性に対しては、厳しい要求がなされ
ている。

上記導電性ロール表面における電気的特性は、導電性ロ
ールの、金属シャフト１０の外周面に形成される導電性
樹脂層１１（第１図参照）によって特徴づけられる。

この導電性樹脂層１１は、通常、成形用樹脂の粉末に、
導電物質、例えば各種形状（繊維状、フレーク状、リボ
ン状、粉末状等）の金属粒子、金属酸化物粉、グラファ
イト、カーボンブラック等を分散させたのち、押し出し
成形、あるいは金型成形によって円筒状に成形すること
により得ることができる。そして、上記導電粒子の樹脂
マトリックス中における分散状態が均一であればあるほ
ど、電気的特性が均一な導電性樹脂層１１が得られる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、樹脂マトリックス中における導電物質粒
子の分散状態を均一にすることは容易でな（、均一かつ
再現性ある電気的特性を備えた導電性ロールを得ようと
すれば、樹脂と導電物質の混合工程および導電性樹脂層
の成形工程等に細心の注意が必要となり、製品コストが
非常に高くなるという欠点を有している。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、均
一かつ再現性ある電気的特性を備えた導電性ロールの提
供をその目的とするものである。

〔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、この発明の導電性ロールは
、熱硬化性樹脂マトリックス中に複素５員環重合体が均
一分散された状態の分散体を主体とする導電性樹脂組成
物からなる導電性樹脂層によって表面層が形成されてい
るという構成をとる。

すなわち、本発明者は、導電性が均一で再現性の高い導
電性ロールを得るためには、導電物質を単に混合するの
ではなく、導電物質とマＩ・リツクスとなる樹脂の双方
を同一の溶剤に溶解し、この樹脂液から導電性樹脂層を
形成するようにすると導電物質がマトリックス樹脂中に
均一に分散して好ましいものが得られるのではないかと
着想した。そして、樹脂マトリックスを構成する樹脂と
導電物質の組み合わせについて一連の研究を重ねた結果
、導電物質として複素５員環重合体を用い、この複素５
員環重合体を溶かす溶剤に対して可溶な熱硬化性樹脂プ
レポリマーをマトリックス構成用に用い、両者を溶液状
態で混合したのち硬化させて導電性ロールの表面層を形
成するようにすると、導電性が均一で温度等にも左右さ
れることのない、優れた品質の導電性ロールが簡単に得
られることを見いだしこの発明に到達した。なお、この
発明において、「主体とする」とは、導電性樹脂組成物
が上記分散体のみからなる場合も含める趣旨で用いてい
る。

つぎに、この発明の詳細な説明する。

この発明の導電性ロールは、例えば第１図に示すように
、金属シャフト１０の外周面に直接もしくは接着剤層（
図示せず）を介して導電性樹脂層１１が形成されて構成
されている。

上記導電性樹脂層１１は、つぎのようにして得られる。

すなわち、例えば、熱硬化性樹脂プレポリマーと複素５
員環重合体の双方を溶解しうる溶剤を準備し、その溶剤
に熱硬化性樹脂プレポリマーを溶解したのち、その溶液
中にピロール等の複素５員環化合物を溶解し、ついで酸
化剤を滴下（ｉｎ　５ｉｔｕ法）して熱硬化性樹脂プレ
ポリマー溶液中において複素５員環化合物を重合させ複
素５員環重合体化させることにより樹脂液をつくる。つ
ぎに、上記樹脂液を金属シャフト１０の外周面に塗工し
加熱硬化させることにより得られる。このように、この
発明においては、複素５員環化合物とはピロールのよう
な５員環化合物をいい、複素５員環重合体とはその重合
体をいう。

なお、上記樹脂液には、複素５員環化合物が重合し重合
体化した複素５員環重合体と熱硬化性樹脂プレポリマー
マトリックスとが同一溶剤中で均一に分散しているが、
場合によっては、原料である複素５員環化合物の一部が
重合しないでそのまま残存することもある。ただし、そ
の量は、重合条件を考慮することにより、皆無もしくは
ごく少量に抑えられる。

このような樹脂液の金属シャフト１ｏへの塗工は、デイ
ツプ方式を用いて行うことが好適である。より詳しく述
べると、上記複素５員環重合体と熱硬化性樹脂プレポリ
マーとが含まれている樹脂液をデイツプ液として第２図
に示すような槽１２に収容し、導電性ロールの金属シャ
フト１０を垂直に立ててこの槽１２内の樹脂液に繰り返
し浸漬することにより、金属シャフト１０の外周面に樹
脂液膜を形成させる。このとき、昇降速度、昇降回数、
乾燥時間等の諸条件は、上記樹脂液膜の液膜が１０〜５
００μｍの範囲内になるような最適条件に設定すること
が好適である。そして、これを２５〜８０°Ｃの温度で
０．５〜４時間乾燥させることにより、溶剤を除去し上
記樹脂液膜を固化させ、さらに１００〜１５０°Ｃに加
熱して樹脂液に由来する熱硬化性樹脂プレポリマーを重
合させ硬化させることにより、導電性樹脂層１１を得る
ことかできる。上記導電性樹脂層１１は、マトリックス
樹脂プレポリマーの均一溶液中において、複素５員環化
合物を重合させて得られる樹脂液を用いて形成されてお
り、均一な導電性を有する。すなわち、上記マトリック
ス樹脂溶液中では、複素５員環化合物が粉体混合の場合
とは異なり、均一に分布した状態になっている。そのた
め、その状態の複素５員環化合物を重合させると、複素
５員環重合体が均一に分布している樹脂液が得られるよ
うになる。上記導電性樹脂層１１はそのような樹脂液を
硬化させて形成したものであるため、導電性が均一であ
りばらつかない。

なお、この発明の導電性ロールは、導電性樹脂層１１を
肉厚にする場合には、上記デイツプ方式によらず、つぎ
のようにしてスリーブ状の樹脂成形品として得ることが
できる。すなわち、上記と同様にして樹脂液を調製し、
この樹脂液の溶剤を乾燥除去してシート状あるいはブロ
ック状に固化させる。この固形物を粉砕しロール等で混
練することにより、粉末状樹脂を得る。もちろん、上記
混純の段階で、必要に応じて充填剤等の添加剤を配合す
るようにしてもよい。そして、上記粉末状樹脂を打錠成
形等によってベレット化し、通常の押出成形もしくは金
型成形等に掛けて円筒状に成形する。そして、上記円筒
状樹脂成形品をそのまま導電性ロールとして用いてもよ
いし、導電性ロール用の金属シャフトに外嵌して用いて
もよい。

この発明で用いる上記複素５員環化合物としては、下記
に示すような、ピロール類、チオフェン類、セレノフェ
ン類、テルロフェン類等があげられ、中でもピロール、
Ｎ−置換ピロール、３−置換ピロール、４−置換ピロー
ル、３，４−二置換ピロール等が反応性に優れ、好適で
ある。

上記複素５員環化合物から得られる複素５員環重合体お
よびマトリックス樹脂の双方を溶解する溶剤としては、
水、アルコール頚３エーテル類。

ケトン類等があげられる。これらは単独で用いても併用
してもよい。

上記複素５Ｒ環化合物の重合触媒である酸化剤としては
、硫酸、硝酸、クロルスルホン酸等の無機酸や、Ａ／２
．Ｆｅ、Ｃｕ、Ｐｔ等金属の塩化物（いわゆる「ルイス
酸」）、硫酸塩、硝酸塩等の金属化合物、ベンゾキノン
、ジアゾニウム塩、コハク酸、クエン酸等の有機酸等が
あげられ、単独でもしくは併せて用いられる。なお、こ
れらの酸化剤は、導電性に対するドープ剤としても作用
する。′ 上記複素５員環化合物から得られる複素５員環重合体と
ともに溶剤に溶解する熱硬化性樹脂プレポリマーとして
は、上記溶剤に溶解することが前提であるから、水酸基
（−ＯＨ）、エーテル基（−０−）、アミド基（−ＣＯ
ＮＨ）等の官能基を有する熱硬化性樹脂プレポリマーが
あげられる。

具体的には、フェノール樹脂プレポリマー、ユリア樹脂
プレポリマー、ベンゾグアナミン樹脂プレポリマー等が
あげられ、単独でもしくは併せて用いることができる。

なお、これらのうち、特にフェノール樹脂プレポリマー
（数平均分子量５００〜２０００程度）を用いることが
好適である。上記フェノール樹脂プレポリマーは、フェ
ノールノボラック型、タレゾールノボラック型のいずれ
のタイプであっても差し支えはない。

これらの原料を用い前記方法に従って樹脂溶液を調製す
る際には、ピロール等の複素５員環化合物の量を、複素
５員環化合物と熱硬化性樹脂プレポリマーと酸化剤の総
和重量Ａに対して０．５〜９０重量％（以下「％」と略
す）に設定することが好適であり、熱硬化性樹脂プレポ
リマーの量を、Ａに対して１０〜９９％に設定すること
が好適である。また、重合触媒である酸化剤の量は、Ａ
に対して０．５〜９０％となり、かつ複素５員環化合物
の重量の５倍を超えないように設定することが好適であ
る。また、上記酸化剤を滴下して複素５員環化合物の重
合反応を行う際の重合反応温度は、０〜８０’Ｃに設定
することが好適である。

このようにして得られる導電性ロールの導電性樹脂層１
１（第１図参照）には、熱硬化性樹脂マトリックス中に
均一に複素５員環重合体が分子レベルで分散している。

したがって、この導電性ロールは、どの個所であっても
均一な導電性を示す。そして、その導電性は、複素５員
環化合物の添加量、酸化剤の添加量２重合時の反応温度
２反応時間等を変えることにより、その電気抵抗レベル
を、１０’〜１０１２Ω・ｃｍの広範囲内で容易に制御
することができる。

なお、従来より用いられている金属粉末等の導電物質粒
子を添加することによって、その導電性を一層高めるこ
とができる。

ところで、この発明において、導電性樹脂層１１を形成
するための樹脂液は、複素５貝環化合物を溶剤に溶かし
酸化剤を滴下し重合させたのち、別途用意した熱硬化性
樹脂プレポリマー溶液と均一に混合することにより得る
こともできる。この樹脂液においても、複素５員環重合
体溶液は樹脂プレポリマー溶液と均一に混合するため、
得られる導電性樹脂層１１はマトリックス樹脂中に複素
５員環重合体が均一に分散した導電性の均一なものとな
る。ただし、この方法では、複素５員環重合体が過度の
高分子量ポリマーに成長して不溶化しやすいため、前記
ｉｎ　５ｉｔｕ法を用い熱硬化性樹脂プレポリマーの共
存下で複素５員環重合体の分子量を制限する方が、より
好適である。

また、この発明の導電性ロールは、第３図に示すように
、金属シャフト１０の外周に導電性樹脂層１２ａを設け
、さらにその外周に上記複素５員環重合体を含有する半
導電性樹脂層１１を設けた積層構造としてもよい。

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〕第１図に示す構造の導電性ロール（金属シャフト１０＋
複素５員環重合体を含有する導電性樹脂層１１）を具体
的に作製し、現像ロールとしての機能を評価した。

すなわち、まずフェノール樹脂プレポリマー（数平均分
子量９３０．軟化点９３°Ｃ）１００ｇをメタノール５
００　ｍｌに？容解し、ピロール１０ｍ１（０、１４４
モル）を加えた。そして、窒素ガス雰囲気下Ｏ″Ｃで濃
度０．１２３モルの塩化第二鉄メタノール溶液１００　
ｍｌを、撹拌下ゆっくり滴下して約１時間重合反応を行
った。この樹脂液を用い、下記の配合組成のデイツプ液
を調製し、デイツプ用の槽（第２図参照）に注入した。

〈デイツプ液組成〉樹脂液固形分　　　　１００重量部硬化剤（ヘキサミン）　　１３　〃水酸化カルシウム　　　　２　〃ガラス繊維　　　　　　　５　〃クレー　　　　　　　　　１０　〃ステアリン酸亜鉛　　　　２　〃一方、シャフト径が８φの金属シャフトを用意し、先に
準備した樹脂液入り槽に浸漬し、５００μｍの厚みに樹
脂液をコーティングして常温で乾燥したのち、さらに１
００°Ｃで２時間加熱硬化させて導電性樹脂層を形成し
た。このようにして目的とする導電性ロールを得た。

〔実施例２〕上記実施例１と同様にして樹脂液を得たのち、７０°Ｃ
でメタノールを藤発除去し、真空下７０°Ｃで乾燥させ
、黒色の固形物を得た。この固形物を用い、下記のよう
な配合組成の押出成形用ペレットをつくった。

〈ペレット組成〉樹脂固形物　　　　　１００重量部硬化剤（ヘキサミン）　　１３　〃水酸化カルシウム　　　　２　〃ガラス繊維　　　　　　５０　〃クレー　　　　　　　　　１０　〃ステアリン酸亜鉛　　　　２　〃そして、このペレットを用い、従来の方法に従って押出
成形を行い、肉厚２皿の樹脂スリーブを得た。そして、
このスリーブを上記と同様の金属シャフトに外嵌するこ
とにより目的とする導電性ロールを得た。

〔比較例〕

複素５員環化合物を添加しなかった。それ以外は実施例
２と同様にして導電性ロールを得た。ただし、押出成形
用ペレット作製時に、グラファイト３０部を加えた。

このようにして得られた実施別品および比較別品につい
て、軸長方向における体積抵抗率の分布状態を調べた。

その結果を第５図に示す。

この図かられかるように、実施別品はいずれも抵抗率が
揃っており、導電性が軸長方向において均一になってい
る。これに対し、比較別品は抵抗率が不揃いで、両者の
差は明らかである。

また、上記各導電性ロールを、実際の電子写真複写機の
現像ロールとして使用してその画質性を評価した。その
結果を下記の表に示す。

上記の結果から１．実施別品を用いた複写はいずれも良
好であることがわかった。

［発明の効果］以上のように、この発明の導電性ロールは、その表面層
が、複素５員環重合体を溶剤を利用して均一に樹脂マト
リックス中に導入した導電性樹脂層によって形成されて
いるため、導電性が均一で再現性の高い優れた特質を有
する。また、それ自体の導電性を適正な範囲内に収める
ことも容易であり、応用性に富ものである。したがって
、この導電性ロールを、電子写真複写機の現像器部品等
に用いた場合、優れた画質の複写画像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は
この発明の導電性樹脂層を形成する方法を説明する説明
図、第３図はこの発明の他の実施例を示す縦断面図、第
４図は複写の原理を説明する説明図、第５図は導電性ロ
ールの軸長方向における体積抵抗率の分布状態を示す特
性曲線図である。１０・・・金属シャフト　１１・・・導電性樹脂層特許
出願人　　東海ゴム工業株式会社代理人　　弁理士　　西　胚　征　彦第３図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）熱硬化性樹脂マトリックス中に複素５員環重合体
が均一分散された状態の分散体を主体とする導電性樹脂
組成物からなる導電性樹脂層によつて表面層が形成され
ていることを特徴とするロール。