JPH04106569A - 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、電子写真複写機の現像ロール等に用いられ
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が行われる。すなわち、軸１ａ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はケース４ａ内に内蔵された現像ロールで
、層形成部材１２の摺接によって摩擦帯電され、ケース
４ａ内のトナーが付着される。そして、感光ドラム１表
面の静電潜像に向かってトナーが飛翔し、感光ドラム１
表面にトナー像が形成される。このトナー像が、給紙ロ
ーラ６によって矢印のように移送され、転写装置５を介
して複写紙１１に転写され、定着ロール７によって複写
紙１１上に定着される。このようにして複写が行われる
。

なお、９は感光ドラム１表面の転写残像や残存トナーを
除去するクリーナー、１０は感光ドラム１を零電化して
つぎの帯電に備えさせるイレーサーランプである。

この種の現像ロール４は、トナーが非磁性の場合は、一
般に、第６図に示すように、金属シャフト（芯金）４１
ａとその外周の導電層４２ａによって構成され、トナー
が磁性を有する場合は、第７図に示すように、金属スリ
ーブ（芯金）４１ｂとその両端部分のエンドキャップ４
１ｃと金属スリーブ４１ｂ内のマグシャフト４１ｄと、
さらに金属スリーブ４１ｂの外周の導電層４２ｂによっ
て構成されている。図において、４３は軸受である。

これら現像ロール４の導電層４２ａ、４２ｂは、低コス
ト化等の観点から、最近では合成樹脂マトリックスに導
電材を導入してなる導電性材料を円筒状に成形した成形
体によって構成され、上記芯金（４１ａ、４１ｂ）の外
周面に外嵌される。

そして、このような導電材としては、一般に、カーボン
系のものと、金属酸化物系のものに大別される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、導電材としてカーボン系のものを用いた
導電性ロールは、カーボン系導電材が、互いに多少離れ
た状態であっても電子が移動するため、第８図に示すよ
うに、感光ドラム１表面の電位（白地となる部分がＶＩ
Ｋ、静電潜像部分がＶｌ、９゜、その中で最も濃くなる
部分が■Ｈ）と、現像ロール４側のバイアス電位（ｖ　
ｍ□ａｓ）　ト（７）差によってトナーが飛翔する構造
において、常時ＶＢ、１１の方がＶＩＫより低い状態（
第９図参照）となりバイアス特性に優れるという利点を
有する（すなわち、濃淡が明瞭に区別される）反面、電
気抵抗のばらつきが大きく複写画像にむらが生じやすい
という問題を有する。

また、導電材として金属酸化物系のものを用いた導電性
ロールは、逆に、電気抵抗のばらつきが少なく複写画像
のむらが生じにくいという利点を有する反面、金属酸化
物系導電材が互いに接触状態でしか電子移動を行わない
ため、この金属酸化物導電材の分散状態によっては、第
１０図に示すように、Ｖ　ｍ　五ｍ　ｍがＶ□より高く
なってバイアス特性が不良となる（白地部分にもトナー
が飛んで濃淡が不明瞭となる）という問題を有する。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、複
写画像にむらがなく、しかも）＜４アス特性が良好（Ｖ
　ｍ＝ｍ５　＜　Ｖ　ＩＫ）な導電性ロールの提供をそ
の目的とする。

〔課題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
、軸体の外周に導電層が形成された導電性ロールであっ
て、上記導電層が、バインダー樹脂中に金属酸化物系導
電材とカーボン系導電材とを含有させた導電塗料の塗膜
によって形成されており、上記金属酸化物系導電材の平
均粒子径Ｉ）ｆが上記カーボン系導電材の平均粒子径り
、よりも太き（なるよう設定され、かつ上記金属酸化物
系導電材のみをバインダー樹脂に含有させて得られる塗
膜の電気抵抗Ｒｖイが、上記カーボン系導電材のみをバ
インダー樹脂に含有させて得られる塗膜の電気抵抗ＲＶ
ｃよりも小さくなるよう設定されているという構成をと
る。

〔作用〕

すなわち、本発明者らは、バイアス特性が良好で複写画
像のむらが生じやすいカーボン系導電材と、バイアス特
性が不良で複写画像のむらが生じにくい金属酸化物系導
電材とを併用することにより、両者の欠点が相殺された
優れた導電性ロールが得られるのではないか、との着想
から一連の研究を行ったが、従来から用いられているカ
ーボン系導電材と金属酸化物導電材とを単純に併用した
だけでは、電気抵抗のばらつきにおいて不充分な点が多
く、好ましいものは得られないことがわかった。そこで
、さらに研究を行った結果、金属酸化物系導電材とカー
ボン系導電材とを配合した導電塗料によって導電性ロー
ルの導電層を形成させることとし、しかも上記金属酸化
物系導電材の平均粒子径Ｄ工を上記カーボン系導電材の
平均粒子径り、よりも大きくなるよう設定し、かつ金属
酸化物系導電材のみをバインダー樹脂に含有させて得ら
れる塗膜の電気抵抗Ｒｖイを、上記カーボン系導電材の
みをバインダー樹脂に含有させて得られる塗膜の電気抵
抗Ｒｖｃよりも小さくなるように設定すると、バイアス
特性が良好で、しかも電気抵抗のばらつきがなくて複写
画像にむらのない、優れた導電性ロールが得られること
を見いだしこの発明に到達した。

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、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、金属製
の中実体からなる芯金（第６図における４１ａ）や、内
部を中空にくりぬいた金属製の円筒体（第７図における
４１ｂ）が使用される。

また、上記軸体の外周に沿って形成される導電層は、バ
インダー樹脂中に、導電材である金属酸化物系導電材お
よびカーボン系導電材を分散含有させた導電塗料によっ
て形成されており、その厚みは３０〜３００μｍ１なか
でも５０〜２００μｍに設定することが好適である。

上記バインダー樹脂としては、特に限定するものではな
いが、硬さ、耐摩耗性の面からレゾール型フェノール樹
脂が好適である。

また、上記金属酸化物系導電材としては、Ｃ−ＺｎＯ，
ｃ　　５ｎＯｚ、ｃ　　Ｔｉ０ｚ等があげられ、単独で
用いても、２種以上を併用してもよい。なお、上記「Ｃ
−」とは導電性を有することを意味する。

さらに、上記カーボン系導電材としては、導電性カーボ
ン、汎用カーボン、カラーカーボン、グラファイト等が
あげられ、単独で用いても、２種以上を併用してもよい
。

そして、上記金属酸化物系導電材の平均粒子径り、は、
カーボン系導電材の平均粒子径ＤＣよりも大きく設定す
る必要がある。また、金属酸化物系導電材の添加量ＣＭ
とカーボン系導電材の添加量Ｃｃは、上記金属酸化物系
導電材のみをその添加量ＣＭでバインダー樹脂に含有さ
せて得られる塗膜の電気抵抗ＲｖＭが、上記カーボン系
導電材のみをその添加量Ｃ６でバインダー樹脂に含有さ
せて得られる塗膜の電気抵抗Ｒｖｃよりも小さくなるよ
うに設定することが必要である。この２っの条件を満た
すことにより、第２図に示すように、接触状態でしか電
流が流れない金属酸化物系導電材１６間にカーボン系導
電材１７が入り込み、そのトンネル効果によって電流の
流れが良くなってバイアス特性が良好となり、しかも金
属酸化物系導電材１６の特性である電気抵抗の均一性が
活かされるため、極めて鮮明な複写画像が得られる。

この発明の導電性ロールは、上記の原料を用い、例えば
つぎのようにして製造することができる。すなわち、ま
ずバインダー樹脂と、金属酸化物系導電材と、カーボン
系導電材とをボールミル等を用いて混合、撹拌し、この
混合物を適当な溶剤（メタノール、エタノール等）に溶
解して導電塗料をつくる。そして、この導電塗料を、デ
イツプ法、ロールコート法、スプレーコーティング法等
によって金属製の軸体（芯金）表面に均一厚みに塗工し
て乾燥し、加熱硬化することにより、第１図に示すよう
な構造の導電性ロールを得ることができる０図において
、１４は芯金、１５は導電層である。

上記塗工に際しては、デイツプ方式によることが好適で
ある。より詳しく述べると、上記導電塗料をデイツプ液
として第３図に示すような槽１３に収容する。そして、
芯金１４を垂直に立てて、上記槽１３内の導電塗料中に
繰り返し浸漬することにより、芯金１４の外周面に導電
塗料の塗膜を形成させる。このときのデイツプ液粘度、
昇降速度、昇降回数等の条件は、上記導電塗料の塗膜が
５０〜２００μｍの範囲内になるような条件に設定する
ことが好ましい。このような塗膜が形成されたものにつ
いて５０℃の温度で２時間乾燥を施して溶剤を除去し、
続いて１５０℃で１時間加熱することによりバインダー
樹脂を硬化させ導電層１５をつ（る、このようにして、
第１図に示す導電性ロールをつくることができる。

このようにして得られた導電性ロールは、先に述べたよ
うに、導電層１５において、金属酸化物系導電材１６の
間にカーボン系導電材１７が入り込んでトンネル効果を
発揮し電子の移動が円滑に行われるため、バイアス特性
が良好に保たれ、しかも金属酸化物系導電材１６の存在
によって電気抵抗が均一となる（第２図参照）。

〔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、
互いの平均粒子径が特定の大小関係となるよう設定され
た金属酸化物系導電材とカーボン系導電材とを、それぞ
れ特定の割合で含有させた特殊な導電塗料の塗膜によっ
て形成されているため、導電層表面の電気抵抗にばらつ
きがなく、しかも導電層内を移動する電子の流れが円滑
でＶｌｌｌｌ、がＶＩＫよりも高くなることがない、し
たがって、例えば上記導電性ロールを電子写真複写機に
組み込んで長期の使用に供した場合、複写画像にむらが
なく、その濃淡も鮮明に表れるという効果を奏する。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例１〜４〕 導電層形成材料として、後記の第１表に示す原料を同表
に示す割合で配合し、ボールミルにより混合撹拌したの
ち、メタノールに溶解し、粘度を３００ｃｐｓに調整し
てデイツプ液（導電塗料）をつくった。この液中に、直
径２０ｍｍの芯金を浸漬してコーティングしたのち、引
き上げて乾燥させ、ついで加熱処理して導電層を形成し
た。そして、第１図に示すような導電性ロールを作製し
た。

〔比較例１〜８〕 後記の第１表に示す原料を同表に示す割合で配合し、ボ
ールミルにより混合撹拌したのち、上記実施例と同様の
処理をした。

（以下余白） このようにして得られた各導電性ロールについて、平均
電気抵抗、電気抵抗のばらつき、複写画像の均一性、濃
度、バイアス特性の良否について、下記の方法により測
定評価した。その結果を後記の第２表に示した。

（平均電気抵抗および電気抵抗のばらつき）平均電気抵
抗は、第４図（Ａ）に示す形状の電極２１をロール表面
上に２０個所形成して、第４図（Ｂ）に示す測定系によ
り測定した。図において、２０はロール、２１ａは主電
極、２１ｂはガード電極である。そして、各測定値の平
均値を求めた。また、電気抵抗のばらつきは、上記平均
電気抵抗の測定と同様にして、各導電性ロールの２０個
所の電気抵抗を測定し、その測定値の最大値および最小
値の差により求めた。

（複写画像の均一性） 導電性ロールを現像ロールとして用い、複写機に組み込
んで画像出しを行って画像むらの有無を調べた。そして
、画像むらの生じたものを×、生じなかったものをＯと
して評価し下記の第２表に示した。

（複写画像の濃度） 上記と同様にして画像出しを行い、この画像出しにおい
て、最大濃度でベタ黒コピーをとり、そのコピーの濃度
をマクベス社製の反射濃度計により測定した。そして、
その測定値が１．１以上のものをＯ１測定値が１．１未
満のものを×として評価し下記の第２表に示した。

（複写画像のバイアス特性） 上記と同様にして画像出しを行い、（ＶｍｉａｓＶ□）
＜Ｏの場合（マイナス帯電）を０１（ｖｌ。

□−Ｖｍｘ）≧０の場合を×とした。

（以下余白） 上記第２表の結果から、比較例品は電気特性および複写
画像特性（バイアス特性を含む）のいずれかに問題があ
るのに対し、実施別品は、いずれの特性についても良好
で、優れた現像ロールとなりうることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の導電性ロールの縦断面図、第２図は
この発明の導電性ロールの導電層の模式的な断面図、第
３図はこの発明の導電性ロールの製法の一例を示す説明
図、第４図（Ａ）は実施別品および比較例品の電気特性
を調べるための電極の構成および形状を示す平面図、第
４図（Ｂ）は上記電極を用いて導電性ロールの電気抵抗
を測定する際の測定系を示す構成図、第５図は導電性ロ
ールを組み込んだ電子写真複写機の構成図、第６図およ
び第７図は従来の導電性ロールの縦断面図、第８図は感
光ドラム表面の電位と現像ロール表面の電位の関係の説
明図、第９図は好ましくないバイアス特性の説明図、第
１０図は良好なバイアス特性の説明図である。 １４・・・芯金　１５・・・導電Ｊｉｉｆ　　１６・・
・金属酸化物系導電材　１７・・・カーボン系導電材特
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 図 （Ａ） （Ｂ） 第 図 第 図 第 図 石 ア 図 第 図 ｖ −−−−Ｖｓｉａｍ 第 図 ｖ 第 ０　ｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸体の外周に導電層が形成された導電性ロールで
   あつて、上記導電層が、バインダー樹脂中に金属酸化物
   系導電材とカーボン系導電材とを含有させた導電塗料の
   塗膜によつて形成されており、上記金属酸化物系導電材
   の平均粒子径Ｄ＿Ｍが上記カーボン系導電材の平均粒子
   径Ｄ＿Ｃよりも大きくなるよう設定され、かつ上記金属
   酸化物系導電材のみをバインダー樹脂に含有させて得ら
   れる塗膜の電気抵抗Ｒｖ＿Ｍが、上記カーボン系導電材
   のみをバインダー樹脂に含有させて得られる塗膜の電気
   抵抗Ｒｖ＿Ｃよりも小さくなるよう設定されていること
   を特徴とする導電性ロール。