JPH035771A - 導電性ロール - 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導電性ロー
ルに関するものである。

〔従来の技術〕

一般に電子写真複写機は第５図のように構成され、つぎ
のようにして複写を行う。すなわち、軸ｌａを中心に矢
印方向に回転する感光ドラム１がコロトロン２により一
様に帯電される。３は露光機構部でここを介して原稿光
像のスリット露光８が感光ドラム１表面に到達し、原稿
像に対応した静電潜像が感光ドラム１表面に形成される
。４は現像ロールであり上記静電潜像に対してトナーを
付着させトナー像を形成する。６は給紙機構ロールであ
り、複写紙１１を感光ドラム１表面に対して供給し、転
写装置５を介してトナー像を複写紙１１上に転写する。

７はトナー像が形成された複写紙１１を通過させて定着
する定着ロールである。このようにして、複写体（コピ
ー）が得られる。なお感光ドラム１表面はクリーナー９
により転写残像や現存トナーを除去され、さらにイレー
サーランプ１０によって全面光照射をうけ零電位化され
つぎの帯電に備える。このような電子写真複写機におい
て、現像ロール４は、通常、１０５〜１０″Ω・ｃｍ、
特に１０ｈΩ・１程度の半導電性を備えていることが求
められており、−ａに第６図に示すように金属シャフト
（芯金）４１とその外周面の導電層４２によって構成さ
れている。上記半導電性は、導電層４２によって得られ
るものであり、通常、導電層４２は、フェノール樹脂の
ような合成樹脂ポリマーにガラス繊維等の補強材を添加
し、さらに導電材としてカーボン粉末等のカーボン系導
電材を混入してなる半導電性材料を円筒状に成形した成
形体により構成される。そして、これを上記金属シャフ
ト４１の外周面に外嵌することにより上記導電性ロール
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、上記のようにして得られた導電性ロール
では、トナー等の現像剤に対する電荷の付与が充分とは
いえず、しかも−旦電荷が付与された現像剤についても
、導電層４２の中の導電材成分の除電効果のため電荷が
失われてしまう、したがって、これを用いた電子写真複
写機では良好な画像が得られにくいという難点がある。

このような問題を解決するため、本発明者らは、導電材
としてカーボン系の導電材だけではなく、非カーボン系
のＺｎＯ，Ｓｎｏｗ等を用いることを試みた。しかしな
がら、このような非カーボン系の導電材を用いた場合に
は、所定の電荷の付与効果を得るためには多量の導電材
を使用する必要が生ずる。ところが、このように多量の
導電材を使用すると、導電層４２の強度が失われてしま
い良好な画像が得られにくいという新たな問題が生じた
。

また、帯電制御材を使用することも試みた。すなわち、
合成樹脂ポリマーと導電材とを配合し、これにニグロシ
ン系化合物や第四級アンモニウム塩のような帯電制御材
を配合し、全体を混合混練して導電材および帯電制御材
を練り込み、ついで所定の粒径に粉砕して半導電性材料
をつ（す、これを使用して導電層４２を構成することも
試みた。

しかしながら、この場合にも、やはり良好な画像が得ら
れにくいという問題が生じた。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、ト
ナーのような現像剤に対する電荷の付与性が向上してい
ると同時に、−旦現像剤に付与された電荷を逃がしにく
い導電性ロールの提供をその目的とする。

〔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
、合成樹脂マトリックス中に、非カーボン系導電材粒子
および帯電制御材粒子が分散してなる導電層が軸体の外
周に円周に沿って一体形成された導電性ロールにおいて
、上記導電層が、合成樹脂粒子の融解一体化物を主体と
して構成され、その層中に、非カーボン系導電材粒子が
分散しているとともに、帯電制御材粒子が、合成樹脂粒
子の融解跡を略囲った状態で分散しているという構成を
とる。

〔作用〕

本発明者らは、上記従来の欠点を解消する目的で、導電
材の種類と帯電制御材の使用方法とについて研究を重ね
た。その結果、導電材として導電性金属酸化物からなる
非カーボン系の導電材を用い、これを合成ポリマーと混
合混練し粉砕してベレット状に形成し、それに帯電制御
材を練り込むのではなく表面にいわばまぶした状態で存
在させて半導電性材料をつくり、これを用いて導電性ロ
ールの導電層を構成すると、その層中において帯電制御
材粒子が合成樹脂粒子の融解跡を略囲った状態で分散し
、それによって比較的少量の帯電制御材で所定の電荷付
与効果が得られ、しかも−旦現像剤に付与された電荷が
逃げにくくなることを見いだしこの発明に到達した。

この発明の導電性ロールは、軸体と、その外周に形成さ
れる導電層とから構成されている。

上記軸体としては特に限定する′ものではなく、金属性
の円筒体からなる芯金や内部を中空にくりぬいた金属性
の円柱体が使用される。

また、上記軸体の外周に円周に沿って形成される導電層
は、合成樹脂粒子の融解一体化物をマトリックスとし、
そのマトリックス中に帯電制御材粒子が合成樹脂粒子の
融解跡を略囲った状態で分散してなるものである。

上記合成樹脂としては特に制限するものではないが、−
Ｃにフェノール樹脂、ナイロン−ウレタン共重合樹脂、
ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド等
の合成樹脂ポリマー（オリゴマーも含む）が用いられる
。そしてこのような合成樹脂ポリマーに場合によっては
合成樹脂ポリマーの硬化剤やガラス繊維等の補強材その
他の硬化助剤等が配合される。この発明では、このよう
な硬化剤等のその他の添加剤が配合されているものも合
成樹脂の範囲に含めるものである。

このような合成樹脂は、導電層のマトリックスとなる。

上記合成樹脂マトリックス中に分散される非カーボン系
の導電材粒子としては、たとえば下記の第１表のような
ものがあげられる。

これらの導電性金属酸化物は単独で用いてもよいし併用
しても差し支えはない。

また、上記帯電制御材としては、冒頭で述べたニグロシ
ン系化合物や第四級アンモニウム塩が用いられる。ニグ
ロシン系化合物は、電荷を付与する対象に対してマイナ
スの電荷を付与するものであり、たとえばオリエント化
学社製、ボントロン−０１をはじめとして、Ｎ−１１ま
での番号で示されるものがあげられる。また、上記第四
級アンモニウム塩は電荷を付与する対象に対してプラス
の電荷を付与するものであり、たとえばオリエント化学
社製、ボントロンＰ−５１，５２があげられる。

この発明の導電性ロールは、上記の原料を用い、たとえ
ばつぎのようにして製造することができる。すなわち、
上記例示のフェノール樹脂等の合成樹脂を単独でもしく
は併せて用い、これにガラス繊維等の補強材や硬化剤な
いしは硬化助剤等を適宜に配合してマトリックス成分材
料とし、これに上記非カーボン系導電材を配合する。こ
の場合、非カーボン系導電材の使用割合は、上記マトリ
ックス成分材料中の合成樹脂ポリマー１００重量部（以
下「部」と略す）に対して１００〜３００部、好適には
１２０〜１７０部の割合で配合される。そして、このよ
うな配合物を、従来公知のニーダ−のような混合機で混
合、混練し、ついで粉砕してペレット状にする。つぎに
、このペレット状物に対し、帯電制御材を混合する。こ
の場合、ペレット状物の外周面に帯電制御材粒子が付着
した状態にすることが重要であり、帯電制御材がペレッ
ト状物に練り込まれてしまわないように注意する必要が
ある。この場合の混合手段は問わない。たとえば、ヘン
シェルミキサーを用いてもよいし、ボールミルを用いて
もよい。また、コンクリートミキサー状のものを用いて
も差し支えはない。通常、上記帯電制御材は、ベース成
分材料中の合成樹脂ポリマー１００部に対して２〜５０
部、好適には５〜２５部の割合で使用される。すなわち
、上記の範囲を下回ると、電荷付与量向上効果ならびに
付与電荷損失防止効果が小さくなり、逆に上回ると、過
剰品質になりコストが高くなるからである。

このようにして得られた半導電性材料では、第１図のよ
うに、ベース成分材料からなるペレット状物３０の外周
に、帯電制御材粒子３１が部分的に付着した状態になっ
ていて、いわばペレット状物３０に帯電制御材粒子３１
をまぶした状態になっている。そして、このような半導
電性材料は、通常、押出成形機等を用いて円筒状に押出
成形され、第６図に示す導電性ロールの導電７１４２と
して芯金４１の外周に外嵌される。このようにして得ら
れた導電性ロールでは、導電層４２が上記半導電性材料
で構成されており、上記押出成形時の加熱によりペレッ
ト状物３０が融解して全体が一体化物となってマトリッ
クスを構成している。そして、このマトリックス中にお
いて、帯電制御材粒子３１は、ペレット状物３０の融解
跡を略囲った状態で分散する。これを第２図に示す。第
２図において一点鎖線はペレット状物３０の融解跡３０
′を示している。このように帯電制御材粒子３１がペレ
ット状物３０の融解跡３０′を略囲った状態で分散する
ことにより、帯電制御材粒子３１が相互に接触し易い状
態でマトリックス中に分散することとなる。これに対し
て、帯電制御材粒子３１がペレット状物３０の中に練り
込まれた状態になっている時には（第３図参照）、それ
を押出成形すると、第４図に示すように帯電制御材粒子
３１はマトリックス中に均一に分散することとなってし
まうため相互に接触しにくい状態となる。

したがって、多量に用いなければ所定の効果が得られな
くなる０本願では、導電層４２（第６図参照）中の帯電
制御材粒子３１の含有割合は５〜２５ｐｈｒで効果があ
るのに対し、帯電制御材粒子３１を均一に練り込んだ第
３図のペレット状物を使用する場合には、５０〜１５０
ｐｈｒという多量の帯電制御材粒子３１を用いないと同
様の効果は得られない。したがって、これにより導電層
４２の強度が損なわれるようになる。そのうえ、本願で
は導電材粒子として非カーボン系のものを使用している
ため、−旦現像剤に付与した電荷が導電材成分の除電効
果により失われるというようなことが起こりにくい。そ
の結果、−旦付与した電荷のトナーからの逃散量の大幅
な低減効果が得られるようになる。

なお、上記の説明では、非カーボン系導電材粒子をペレ
ット状物３０中に練り込んでいるため、導電材粒子を含
むペレット状物３０が、実質的にこの発明の合成樹脂粒
子となっているが、非カーボン系導電材粒子はペレット
状物３０中に必ずしも練り込む必要はなく、帯電制御材
粒子３１と同様、まぶすようにしても差し支えはない。

〔発明の効果］ 以上のように、この発明の導電性ロールは、導電層が合
成樹脂粒子の融解一体化物を主体として構成され、その
層中に帯電制御材粒子が合成樹脂粒子の融解跡を略囲っ
た状態で分散しているため、帯電制御材粒子を多量に使
用しなくても所定の帯電量を現像剤に対して付与しうる
ようになる。

したがって、導電層の強度を損なうことな（トナー等の
現像剤に対する電荷の充分な付与を行いうるようになる
。また、導電材粒子として非カーボン系導電材粒子を均
一分散しているため、トナー等の現像剤から、−旦付与
された電荷が、導電材の除電効果によって逃がされると
いう現象が生じなくなる。その結果、これを組み込んだ
電子写真複写機等では消費電力を節約した状態で良好な
画像が形成されるようになる。

つぎに、実施例について説明する。

〔実施例〕

後記の第２表に示すベース成分材料と導電材成分材料を
同表に示す割合で配合した。そして、これをニーダ−を
用いて均一に混合、混練したのち粉砕して粒径０．１〜
２ＩＩ＋１程度のペレットをつくった。つぎに、このペ
レットに対し、同表に示す帯電制御材を同表に示す割合
で配合し、ヘンシルミキサーを用いて均一に混合した。

このようにして得られた半導電性材料は、顕微鏡観察に
よる結果、ペレットの外周に、帯電制御材成分粒子がい
わばまぶした状態で付着していた。なお、後記の第２表
において、帯電制御材の欄に（混練）とあるのは、ベー
ス成分と導電材成分とからなる粒子体に帯電制御材が練
り込まれてしまった状態を示している。

このようにして得られた半導電性材料を用い、直径２５
ｍｍで導電層の厚みが２ｍｍの導電性ロール（芯金ニス
テンレス軸体）をつくった。この場合、導電層の導電性
は、１０”Ω・ｃｕｔであった。得られた導電性ロール
における導電層の強度および帯電性を調べ第２表に併せ
て示した。

上記の表から明らかなように、実施測高によれば帯電性
が導電層の強度を損なうことなく大幅に向上しており、
比較別品に比べて良好な成績が得られることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の導電層形成用の半導電性
材料の状態を示す模式図、第２図はそれによって得られ
た導電層中における帯電制御材粒子の分布状態を示す模
式図、第３図は従来の半導電性材料の状態を示す模式図
、第４図はそれを用いて得られた導電層中における帯電
制御材粒子の分布状態を示す模式図、第５図はこの発明
の一実施例の導電性ロールの組み込み対象となる電子写
真複写機の構成図、第６図はその導電性ロールの構成図
である。 ３０・・・ペレット状物　３０′・・・ベレット状物の
融解跡　３１・・・帯電制御材粒子　４１・・・芯金　
４２・・・導電層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）合成樹脂マトリックス中に、非カーボン系導電材
   粒子および帯電制御材粒子が分散してなる導電層が軸体
   の外周に円周に沿つて一体形成された導電性ロールにお
   いて、上記導電層が、合成樹脂粒子の融解一体化物を主
   体として構成され、その層中に、非カーボン系導電材粒
   子が分散しているとともに、帯電制御材粒子が、合成樹
   脂粒子の融解跡を略囲つた状態で分散していることを特
   徴とする導電性ロール。