JPH03202885A - 弾性ローラ - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、弾性ローラに係り、特に電子写真装置に用い
る転写ローラに関する。

（従来の技術） 現在、電子写真プロセスを用いた画像形成装置において
、感光体などの像担持体上に形成された画像を、紙など
の転写材に転写する方式として、主にコロナチャージャ
を用いる方式（コロナ転写方式）が使用されている。し
かし、コロナ転写方式は、画像の飛び散りが発生したり
、多湿環境において転写材が吸湿した場合に転写不良が
生じたり、また高圧を発生するための高価な電源が必要
となる等の問題があった。

そのため、コロナ転写方式に代わる転写方式として、転
写ローラを像担持体に押圧し、圧力により画像を転写さ
せる方法、弾性を有するローラを像担持体に押圧し、バ
イアス電圧を印加し、圧力および静電気力により転写さ
せる方法等が考案されている。特に弾性を有するローラ
を像担持体に押圧し、バイアス電圧を印加し圧力および
静電気力により転写させる方法は、画像の飛び散りもな
く、文字やラインなどの画像の輪郭をはっきりさせるこ
とが出来、像担持体を傷付けずに良好な転写を行えると
いう利点がある。

このローラ転写方式に使用されるものとして、ローラの
内部構成が芯金と芯金の周囲に固着された弾性層とさら
に弾性層をおおう表面被覆層からなる機能分離型転写ロ
ーラが従来より提案されている。

この機能分離型転写ローラにおいて、弾性層はローラが
像担持体と圧接した際に弾性変形し、転写時の像担持体
と紙やＯＨＰシートなどの受像シートとの密着性を良く
し、転写画像を安定させるものである。表面被覆層は一
般に電気抵抗の高い材質のものを用い、転写面近くで適
度な転写電界を与え、また、転写残りトナーがローラの
表面に付着した場合にブレードやブラシなどでトナーを
容易に取り除くことができるような表面性質をもたせた
ものである。

（発明が解決しようとする課題） しかし、環境の変動により転写特性がかなり左右され、
特に湿度により紙の抵抗が大きく変わり、また転写ロー
ラ自身の抵抗も変化するため、環境に影響されずに転写
特性すなわち転写効率を安定させるのが困難であるとい
う問題があった。

そこで、本発明は、高温高湿から低温低湿までの広い環
境範囲においても安定した転写特性及び高い転写効率が
得られる弾性ローラを提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために、芯金と、この芯金
の周囲に固着された弾性体からなる第１の層（弾性層）
と、この第１の層上に形成された高抵抗の樹脂からなる
第２の層（表面層）とを具備する弾性ローラであって、
前記芯金と第２の層の外表面との間の単位面積当りの抵
抗が１０６Ω／ｃｍ２ないし１０９Ω／　ｃｉの範囲で
あり、前記第１の層の抵抗率が１０３Ω・ｃｍないし１
０３Ω・ｃｍの範囲であり、前記第２の層の抵抗率が１
０７Ω・ｃｍないし１０１２Ω◆ｃｍの範囲であること
を特徴とする弾性ローラを提供する。

本発明の弾性ローラにおいて、芯金と第２の層の外表面
との間の単位面積当りの抵抗は、１０６Ω／ｃｍ２ない
し１０９Ω／　ｃｄの範囲であるのが好ましい。また、
第１の層の抵抗率は１０３Ω・ｃｍないし１０３Ω・ｃ
ｍの範囲であるのが好ましく、第２の層の抵抗率は１０
３Ω・ｃｍないし１０１２Ω・ｃｍの範囲であるのが好
ましい。

（作用） 本発明の弾性ローラにおいては、上述のように、芯金と
第２の層の外表面との間の単位面積当りの抵抗、第１の
層の抵抗率、及び第２の層の抵抗率が所定の範囲に規定
されている。このような弾性ローラを、電子写真装置の
転写ローラに適用すると、高温高湿から低温低湿までの
広い環境範囲において安定した転写特性が得られる。

（実施例） 以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明による弾性ローラの内部構成を示した模
式図である。

第１図において、参照符号１は弾性ローラを示し、二の
弾性ローラ１は、ステンレス又は真ちゆうなどの金属か
らなる芯金２と、弾性体からなる弾性層３と、弾性層３
をおおう表面被覆層４とから構成されている。

弾性層３の材質としては、例えばシリコンゴムやワレタ
ンゴムなどが用いられる。表面被覆層４の材質としては
フッ素系の樹脂もしくはゴムなどが用いられる。弾性層
３を構成するゴムに導電性微粒子を分散させることによ
り、弾性層自身に導電性をもたせることができる。

弾性ローラ１の表面におけるゴム硬度はＡＳＫＥＲ−Ｃ
硬度で２０度から６０度の範囲が望ましく、この条件に
おいて転写ローラとして用いた場合、感光体との適当な
ニップ幅を得ることができる。

本発明のような２層以上の内部構成をもった、いわゆる
機能分離型弾性ローラは従来より幾つか提案されている
。

転写ローラとして用いる弾性ローラを例としてあげると
、弾性層と表面被覆層との間に更に導電性樹脂などを材
質とした導電層を設けたものがある。このタイプのロー
ラでは導電層と芯金を導通させ、導電層を転写の際の電
極としての働きをもたせていることが多い。この導電層
と芯金を導通させる方法としてはローラの両端を導電層
でおおい、芯金と接触させるもの、またはローラの表面
と芯金の周囲に導電層を設け、これらを導通させるため
に弾性層内部を貫くように導電層と同じ材質でできた導
電体をつけたものがある。

しかし、これら導電層を設けた弾性ローラは内部構成が
複雑となり、ローラの製法の面から考えて、製造工程が
ふえ、コストが上がるという問題がある。

本発明の弾性ローラは弾性層３と表面被覆層４の２層の
みからなるので製造コストは比較的低い。

また、弾性層３自身に導電性をもたせているのが本発明
の特徴である。

また、他のローラの内部構成として、弾性層のみの単一
材質のものがあるが、これは転写ローラとして用いた場
合、弾性層表面の表面粗さや粘着性などにより、トナー
がローラ表面に付着しやすく、ブレードなどで付着した
トナーを取り除くことが困難である。

そこで、本発明のように、弾性層とは別に表面被覆層を
設け、その材質として表面粗さが小さく、トナーが付着
しにくいものを選択することにより、そのような問題は
解消される。

本実施例では表面被覆層４の材質として、フッ素系の樹
脂またはラテックスなどを用いた。

第２図は本発明の弾性ローラの評価に用いた装置の模式
図である。本実施例ではこの弾性ローラを複写機の転写
ローラとして用いて評価を行なった。以下の説明では、
本発明の弾性ローラを転写ローラと称する。

第２図において、トナー像担持体６上のトナー像８は、
トナー像担持体の回転（矢印方向）に従って、転写ロー
ラ１によりトナー像担持体６に圧接された転写材７との
接触部分すなわち、トナー転写部に移送される。

トナー転写部では、転写材７に対し、転写ローラ１を介
して高電圧発生回路５により供給されるトナー像８の電
荷極性と逆極性の高電圧が作用し、トナー像８は静電的
に転写材７に転写され、転写材上に画像９を形成する。

ちなみに、この転写ローラ１と転写材７との接触幅は１
〜２ｍｍである。

ただし、トナー像担持体上のトナー像８は完全に転写材
７に画像９として転写されず、転写残りトナー１０とし
て像担持体上にわずかに残ってしまう。

このトナーが像担持体から転写材に転写される効率を、
次のような算出方法により求めた。

転写材７上に転写されたトナー画像の光学的濃度とトナ
ー転写量との関係、および像担持体上の転写残リートナ
ー濃度とそのトナー量との関係を予め測定しておき、こ
れをもとに転写トナー量と転写残りトナー量をそれぞれ
、転写画像の濃度とその転写残りトナー濃度から換算し
て計算した。転写画像濃度はトナ一定着後のサンプルを
反射濃度計で測定し、転写残りトナー濃度は像担持体上
の転写残りトナー１０をメンディングテープにとってＰ
ＰＣ用紙に張付け、その上から測定した。

次に、本実施例に係る転写ローラ１の芯金２とローラ外
表面との間の単位面積当りの抵抗を測定した。芯金２に
１，０ＯＯＶの電圧をかけ、ローラの表面に金属のプロ
ーブを接触させてその時の電流を検出し、抵抗値を求め
た。

本実施例では転写ローラの抵抗値が４種類のものを製作
し、評価を行なった。その結果を第３〜６図に示す。

第３図は、転写ローラの抵抗値が１０５Ω／　ｃｊ　。

１０６Ω／ｃｄ、１０３Ω／　ｃｌ、ＩＱＩＯΩ／　ｃ
ｄのものについて、転写ローラに印加する転写電圧の変
化に対する転写効率の変化を示したものである。

ただし、測定は温度２５℃、湿度５５％の環境条件の下
で行なった。

第３図から、転写ローラの抵抗値が１０１０Ω／ｃｍ２
の場合、高い転写効率を得るには、転写電圧が４ＫＶ以
上の高電圧であること必要なことがわかる。また、１０
５Ω／ｃｄでは、１Ｋｖ付近で堅い転写効率が得られる
が、他の抵抗値の転写ローラに比べ転写効率の最大値が
８０％ぐらいとやや低い。転写ローラの抵抗が１０３Ω
／　ｃｄ以下では、像担持体とローラとの間の放電が起
こる場合があり、適当ではない。

第４図は温度３０℃、湿度８５％の環境条件の下で測定
を行なった場合の転写電圧と転写効率の関係を示す。

第４図から、温度２５℃、湿度５５％の場合に比べ、転
写効率の高い範囲が狭くなっていることがわかる。また
、１０１０Ω／　ｃｊの場合、全体的に転写効率が下っ
ている。

第５図は温度１０℃、湿度２０％の環境条件の下で測定
を行なった場合の場合の各抵抗値の転写ローラの転写効
率を示す。他の環境条件に比べ、転写効率の高い部分が
広くなるが、１０３Ω／　ｃｌのものは転写効率がかな
り下がっている。

以上の各環境条件における結果からみて、転写ローラの
単位面積当り抵抗は１０６Ω／　ｃｄから１０９Ω／　
ｃｊの範囲が各環境条件にわたって転写効率が高く、適
当である。

次に本発明の転写ローラの弾性層及び表面被覆層の抵抗
値の選定について説明する。

第３図から第５図までの結果は、弾性層及び表面被覆層
の抵抗率を調節し、ローラ全体での単位面積当りの抵抗
を変えたわけであるが、各層の抵抗率の範囲にも適正条
件がある。本実施例では、転写ローラ１の径を２８ｍｍ
として測定を行なった。芯金２の径は１０ｍｍ％弾性層
３の厚さは１３．１ｍｍ、表面被覆層４の厚さは０．１
ｍｍである。

表面被覆層４の厚さは、像担持体と圧接した場合に適当
なニップ幅をもたせるよう弾性層の働きを十分生かすた
めには０．０５ｍｍ　（５０μｍ）から０．２ｍｍ　（
２００μｍ）の範囲が望ましい。

表面被覆層４の抵抗率を１０８Ω・Ｃｍにし、弾性層３
の抵抗率を大きく変えたところ、１０２Ω・ｃｍでは抵
抗が低くすぎ、像担持体との間に過大電流が流れ、像担
持体の表面を破壊するという問題が発生した。したがっ
て、少なくとも弾性層３の抵抗率は１０３Ω・ｃｍより
大きくするのが適当である。

また、１０９Ω・ｃｍ以上では転写ローラ全体の抵抗が
高くなりすぎ、転写電圧を５ＫＶ近くまで上げないと転
写効率を一９０％程度に上げることが困難であることが
わかった。

一方、弾性層３の抵抗率を１０５Ω・ｃｍにし、表面被
覆層４の抵抗率を変化させ、表面被覆層の適正抵抗値を
調べた。

第６図は表面被覆層の抵抗率を変化させた場合の転写効
率の変化を示す。

第６図から、転写効率が９０％以上の値となる抵抗値の
範囲は１０７Ω・Ｃｍから１０１２Ω・ｃｍであること
がわかる。１０′３Ω・ｃｍの場合では、転写効率が急
に下がる。これは抵抗が高すぎるため、転写ローラに印
加する電圧をかなり高くしないと十分な転写効率を得る
ことができないためと考えられる。また、抵抗率が低い
ところでは転写面部分における転写電界が与えられない
ために転写効率が下がるものと思われる。

これらのことから転写ローラ１の弾性層３の抵抗率は、
１０３Ω’ｃｍから１０８Ω”ｃｍの範囲であり、表面
被覆層４の抵抗率は１０３Ω・ｃｍから１０１２Ω・ｃ
ｍの範囲が適当である。

このように規定したそれぞれの抵抗率の弾性層３及び表
面被覆層４を用い、かつ転写ローラの単位面積当りの抵
抗を１０６Ω／ｃｍ２から１０９Ω／ｄの範囲とするこ
とにより、環境条件の変動に対しても高い転写効率を得
ることができる。

本実施例では本発明の弾性ローラを転写ローラとして用
いた場合について示したが、ローラの内部構成が比較的
簡単で、環境安定性も良いことから、像担持体いわゆる
感光体を帯電する帯電ローラとしての応用も有効である
といえる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、芯金と弾性層と表
面被覆層とから構成される弾性ローラにおいて、芯金と
表面被覆層の表面との面の単位面積当りの抵抗を１０６
Ω／　ｃｄから１０３Ω／　ｃｊの範囲とし、弾性層の
抵抗率を１０３Ω・ｃｍから１０７Ω・ｃｍの範囲とし
、かつ表面被覆層の抵抗率を１０７Ω・ｃｍから１０！
２Ω・ｃｍの範囲とすることにより、広い環境条件にわ
たって安定した転写特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の弾性ローラの断面図、第２図は本発明
の弾性ローラの評価に用いた装置の模式図、第３図から
第５図までは本発明の弾性ローラを転写ローラとして用
いた場合の転写電圧と転写効率との関係を示すグラフ図
であり、第３図は温度２５℃、湿度５５％、第４図は温
度３０℃、湿度８５％、第５図は温度１０℃、湿度２０
％の環境条件における図であり、第６図は表面被覆層の
抵抗率と転写効率の関係を示すグラフ図である。 １・・・弾性ローラ、２・・・芯金、３・・・弾性層、
４・・・表面被覆層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 芯金と、この芯金の周囲に固着された弾性体からなる第
   １の層と、この第１の層上に形成された高抵抗の樹脂か
   らなる第２の層とを具備する弾性ローラであって、前記
   芯金と第２の層の外表面との間の単位面積当りの抵抗が
   １０＾６Ω／ｃｍ＾２ないし１０＾９Ω／ｃｍ＾２の範
   囲であり、前記第１の層の抵抗率が１０＾３Ω・ｃｍな
   いし１０＾８Ω・ｃｍの範囲であり、前記第２の層の抵
   抗率が１０＾７Ω・ｃｍないし１０＾１＾２Ω・ｃｍの
   範囲であることを特徴とする弾性ローラ。