JPH04143779A - 導電ロール - 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、プリンター等に用いられ
る導電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
法とがあり、最近では画像の取扱性、安全性等の観点か
ら乾式法が主流を占めるようになってきている。また、
この乾式法を現像剤の違いにより、トナーとキャリアと
を別々にした磁性二成分現像方法と、トナー中にキャリ
アを含有する磁性−成分現像法とに区別しているが、最
近では、装置の維持管理の容易性および小形化の容易性
の観点から磁性−成分現像方法が注目されている。この
ような磁性−成分現像方法として、第６図に示すような
現像法があげられる。この方法は、つぎのようにして現
像を行う。すなわち、まず第６図に示すように、光導電
体表面層付きの感光ドラム１の外周面を一様に帯電させ
、ついで被複写体（図示せず）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、円筒状磁石２を内蔵する現像ロール
３の外周面にトナー供給装置４からトナーを供給し、こ
のトナーを層形成ブレード５で摩擦帯電させ、かつ−様
にならし薄層に形成して現像ロール３の外周面に付着さ
せる。その後このトナーを感光ドラム１の静電潜像に対
して飛翔させ、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に転写したのち定着すること
により行う。図において、７は磁極である。

上記のような磁性−成分現像方法に使用される現像ロー
ル３の構造の一例を第７図に示す。すなわち、この現像
ロール３は、円筒状の非磁性材料（ステンレス鋼、アル
ミニウム、合成樹脂等）製のスリーブ８の内部に、外周
面に円周方向に交互に５ＮＳＮ・・・・・・と磁極７が
形成されている円筒状磁石２を配設し、これの中心を挿
通する中心軸９を左右に延ばし、その左右両端にベアリ
ング１０を介してエンドキャップ１１を設け、このエン
ドキャップ１１でスリーブ８の左右開口を閉塞して構成
されている。このような現像ロール３では、画質、耐リ
ーク性向上等の観点から、■半導電領域の電気抵抗を保
持させる、および■トナーの搬送性の安定化を向上させ
る（スリーブ８外周面の粗面化と耐久安定性等の要求の
向上）との双方を満たすため、スリーブ８本体に合成樹
脂製円筒状物が多用されている。通常、このような合成
樹脂製円筒状物には、導電性を付与するためにカーボン
ブラック粒子を配合した合成樹脂押出成形品が用いられ
る。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記合成樹脂製のスリーブ８を用いた現
像ロール３は、■電気抵抗の制御が非常に難しく、■金
属に比べて剛性が著しく低下する等に起因して、画像の
均一性に欠けるという欠点を有している。そのうえ、上
記■、■に起因して、第８図に示すように、層形成ブレ
ード５の押圧（矢印Ｐ方向）により現像ロール３のスリ
ーブ８が一点鎖線のように撓み、その結果、複写画像に
ストロービング（ロールの回転方向に沿って画像に濃淡
が縞模様状に生じる現象）が発生する等品質上の問題を
有している。このような問題を解決するため、スリーブ
８の剛性の向上を目的として、合成樹脂中にガラス繊維
補強材を充填することが試みられているが、ガラス繊維
の充填量が多くなると、スリーブ８外周面の表面粗さが
使用により大幅に大きくなり耐久性等が悪くなる。すな
わち、使用の頻度によりスリーブ８表面が摩耗してガラ
ス繊維が剥き出しになり、表面粗さが大きくなりすぎ、
その結果、トナー搬送量が多くなると同時に耐久性も悪
くなる。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、適
正な電気抵抗に制御され、外周面が摩耗しても、常に所
定の表面粗さを維持することができ、長期間にわたって
鮮明でかつむらのない複写を可能にしうる導電ロールの
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、この発明の導電ロールは、
円筒状スリーブと、上記円筒状スリーブの左右開口を塞
ぐ蓋体と、上記円筒状スリーブを回転させる回転軸を備
え、上記円筒状スリーブが、下記の（Ａ）成分１００重
量部に対して、（Ｂ）成分が４０〜８０重量部で、（Ｃ
）成分が１００Ｎ量部以上の割合で配合された組成物に
よって構成されているという構成をとる。

（Ａ）フェノール樹脂。

（Ｂ）平均粒度が０．０５μｍ以上のカーボンブラック
粒子（χ）と、平均粒度が１〜５μｍのグラファイト粒
子（Ｙ）とからなり、両者の混合比Ｘ／Ｙが１／４〜４
／１になるように設定されている導電材。

（Ｃ）直径１５μ鋼以下のガラス繊維と、直径１μｍ以
下のセラミックウィスカーとからなり、ガラス繊維の配
合量が前記（Ａ）成分１００重量部に対して５０重量部
以下の割合に設定されている補強充填材。

〔作用〕

すなわち、本発明者らは、上記の目的を達成しうる円筒
状スリーブを得るため一連の研究を重ねた。その結果、
■導電材としてそれぞれ所定の粒度を有するカーボンブ
ラック粒子とグラファイト粒子を特定の混合割合で用い
る、■補強充填材として直径がそれぞれ特定の値を有す
るガラス繊維とセラミックウィスカーを特定の割合で用
いる、■１−記導電材と補強充填材を、樹脂成分に対し
てそれぞれ特定の配合割合で配合するという３つの要件
を全て満たすと、上記のような円筒状スリーブが得られ
ることを見出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。

この発明の導電ロールは、円筒状スリーブと、上記円筒
状スリーブの左右開口を塞（蓋体と、上記円筒状スリー
ブを回転させる回転軸とから構成されている。

上記蓋体および回転軸には、通常、金属製のものがそれ
ぞれ用いられる。

上記円筒状スリーブは、マトリックス成分であるフェノ
ール樹脂（Ａ成分）と、導電材（Ｂ成分）と、補強充填
材（Ｃ成分）とを用いて得られた組成物によって構成さ
れる。

上記フェノール樹脂（Ａ成分）は、特に限定するもので
はなく、従来公知のものが用いられる。

上記導電材（Ｂ成分）としては、電気抵抗の制御等の観
点から、従来から、カーボンブラック粒子、グラファイ
ト粒子、カーボン繊維、導電性金属酸化物等が用いられ
ているが、上記カーボン繊維は、表面粗さの維持という
点で問題ををする。

また、上記導電性金属酸化物は、目的とする電気抵抗の
値に設定するには多量に配合しなければならず、その結
果、補強充填材（Ｃ成分）の配合量に悪影響を与えてし
まう。したがって、この発明においては、上記導電材（
Ｂ成分）として、上記のような問題を生じないカーボン
ブラック粒子およびグラファイト粒子を用い、これらを
組み合わせて用いる。上記カーボンブラック粒子として
は、平均粒度０，０５μｍ以上のものが、またグラファ
イト粒子とＵ７ては、平均粒度１〜５μ−の範囲のもの
を用いる必要がある。すなわち、カーボンブラック粒子
として平均粒度が０．０５μｍ未満のものを用いると、
得られる円筒状スリーブの電気抵抗のばらつきが大きく
なりすぎる。また、グラファイト粒子として、平均粒度
が１μｍ未満のもの用いると電気抵抗が太き（なりすぎ
、逆に５μｍを超えるものを用いると、スリーブの電気
抵抗を適正な範囲に制御するためには多量に使用しなけ
ればならなくなるからである。そして、このようなカー
ボンブラック粒子（Ｘ）とグラファイト粒子（Ｙ）との
混合割合は、重量比で、Ｘ／Ｙ−１／４〜４／１の範囲
になるよう設定する必要がある。すなわち、両者の混合
割合において、カーボンブラック粒子の混合割合が上記
範囲を下回ると、得られる円筒状スリーブの表面粗さが
使用により極端に大きくなり、逆に上記範囲を上回ると
、電気抵抗のばらつきが大きくなりすぎるからである。

さらに、このような特定のカーボンブラック粒子および
グラファイト粒子の混合物からなる導電材の配合割合は
、上記フェノール樹脂（Ａ成分）１００重量部（以下「
部ゴと略す）に対して４０〜８０部の範囲に設定する必
要がある。すなわち、導電材の配合量が４０部を下回る
と、適正な電気抵抗値の上限（１０９Ω・ｃｍ）を超え
てしまい、８０部を上回ると適正な電気抵抗値の下限（
１０６Ω・ｃｍ）を下回ってしまうからである。

上記補強充填材（Ｃ成分）としては、ガラス繊維と、ガ
ラス繊維より細かいセラミックウィスカーが得られるス
リーブの剛性の向上および表面粗さ維持のために用いら
れる。上記ガラス繊維としては、直径１５μｍ以下のも
のを、またセラミックウィスカーとしては、直径１μｍ
以下のものを用いる必要がある。すなわち、ガラス繊維
およびセラミックウィスカーの直径が上記値を超えると
、円筒状スリーブの表面粗さが、僅かの期間の使用によ
り極端に大きくなるからである。このようなガラス繊維
とセラミックウィスカーの混合物からなる補強充填材の
配合割合は、前記フェノール樹脂（Ａ成分）１００部に
対して１００部以上であって、しかもそのうちのガラス
繊維の配合量がフェノール樹脂１００部に対して５０部
以下になるように設定する必要がある。すなわち、補強
充填材の配合量が１００部未満では、円筒状スリーブの
剛性が低下し、逆にガラス繊維の配合量が５０部を超え
ると、円筒状スリーブの表面粗さが使用によって大きく
なり耐久性が低下するからである。

この発明の導電ロールに用いる円筒状スリーブは、上記
成分を用いて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、まず上記の配合割合で、各成分を混合
して組成物をつくり、これをロール混練機で混練しシー
ト状に成形する。ついで、このシートを粉砕機でペレッ
ト状にし、これを、第４図に示すようなプランジャー式
押出成形機１８により押し出し、円筒状体１６ａに形成
する。つぎに、これを所定の長さ寸法に切断することに
より製造される。そして、製造される円筒状スリーブは
、電気抵抗が１０６〜１０９Ω・Ｃｌ１１の範囲に設定
される。すなわち、電気抵抗が１０’Ω・１以下では複
写濃度が濃くなりすぎ、１０９Ω・１以上ではうすくな
る傾向がみられるからである。

このようにして得られる円筒状スリーブを用いた導電ロ
ールを第１図に示す。図において、１５は第７図のロー
ラ３と同形のローラであり、その円筒状のスリーブ１６
が、上記各成分を配合した合成樹脂で構成されている。

それ以外の構成は、第７図のローラ３と同様であり、同
一部分には同一符号を付している。

このようにして得られる導電性ロールは、上記円筒状ス
リーブ１６が導電材（カーボンブラック粒子＋グラファ
イト粒子）と補強充填材（ガラス繊維＋セラミックウィ
スカー）とを含有する特殊な組成物によって形成されて
いるため、第２図に示すように、バインダー樹脂（フェ
ノール樹脂）３０中に分散含有されたガラス繊維３１と
グラファイト粒子３２によって表面が艶消し状の凹凸に
なっている。図において、３３はカーボンブラック粒子
、３４はセラミックウィスカーである。そして、この導
電性ロールを、第６図に示すようにな電子写真複写機の
現像ロール３として組み込んで使用に供すると、バイン
ダー樹脂３０の摩耗に伴い、順次、第３図に示すように
、ガラス繊維３１が残存し、グラファイト粒子３２が脱
落するため、その脱落跡が凹部Ｑとなる。したがって、
使用を継続しても円筒状スリーブ１６表面は、常に適度
の凹凸が維持される。そのため、長期の使用によっても
、上記凹部Ｑに入り込んで搬送されるトナーの量が変化
することがなく、安定的にトナーを供給することができ
る。しかも、上記補強充填材が含有されているため、剛
性が向上し、ストロービングの発生を防止することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の導電ロールは、その円筒状ス
リーブが上記のような特殊な組成物によって構成されて
いるため、スリーブの外周面は、使用を継続しても常に
好適な凹凸粗面となり、安定した状態でトナーを搬送す
ることができる。また、上記円筒状スリーブは、高い剛
性を備えているため、これを例えば電子写真複写機に組
み込んでもストロービングの発生を防止することができ
、また耐久性も向上する。すなわち、上記円筒状スリー
ブを用いた導電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、複写枚数の増加によって複写画
像の濃度低下が殆ど生じなく、またストロービングも生
しないという利点を有する。このような導電ロールは、
電子写真複写機の現像ロールに限らず、例えばプリンタ
ー等のロールにも好適に用いられる。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例１〜１０〕 ノボラック型フェノール樹脂（住友ヂュレス社製、ＰＲ
−５００７２）１００部に対して、後記の第１表に示す
各成分を、同表に示す割合で配合し、これをロール温度
１１０°Ｃの混練機により混合、混練し、シート状に成
形する。ついで、このシート状材料を粉砕機でペレット
状にして、第４図に示すようなプランジャー式押出機１
８により、押出圧力５０ｋｇ／ｃｆｆｌで、外径３０■
、内径２５鵬の円筒体１６ａに押出成形したのち所定寸
法に切断、研磨および表面をサンドペーパー等で紹研磨
あるいはショツトブラストにより表面粗面化し円筒状ス
リーブを作製した。そして、上記円筒状スリーブを用い
て、第１回に示すような導電ロールを作製した。

［比較例１〜１１］ 後記の第１表に示す原料を同表に示す割合で配合し、混
練機により混練したのち、上記実施例と同様の処理をし
た。

［比較例１２］ フェノール樹脂の代わりにポリプロピレン（住友化学社
製、住友ノープレンＷ５３１．）を用いて、第５図に示
すスクリュー式押出機２０により円筒状スリーブを作製
した。そして、上記実施例と同様にして導電ロールを作
製した。

（以下余白） このようにして得られた各導電ロールについて、平均電
気抵抗、電気抵抗のばらつき、複写画像濃度の均一性（
画像濃度の有無）、耐リーク性。

耐ストロービング性および耐久性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９図（Ａ）に示す形状の電極２１をロール表面
上に２０個形成して、第９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） 導電ロールを現像ロールとして用い、複写機に組み込み
、画像比を行い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×、生じなかつたものをＯとして評
価し下記の第２表に示した。

（複写画像の濃度） 上記と同様に画像比を行い、この画像比において、最大
濃度でべた黒コピーをとり、その濃度をマクヘス社製の
反射濃度計により測定した。そして、その測定値が】。

１以上のものを○、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。

（耐リーク性） 高温高温条件（３０°Ｃ×９０％ＲＨ）下で画像比（黒
コピー）を行い、白抜は斑点の発生しなかったものを○
、発生したものを×として評価し下記の第２表に示した
。

（耐ストロービング性） 層形成ブレードを圧接した状態で放置（５０°Ｃ×９０
％ＲＨＸ１４日間）したのち、画像比（黒コピー）を行
った。そして、縞模様状の濃淡の発生しなかったものを
○、発生したものを×として評価し下記の第２表に示し
た。

（耐久性） 初期の画像８時のトナー搬送量をＭ。■／Ｃ１１Ｉ、複
写枚数を枚目の画像８時のトナー搬送量をＭ。

■／ｃｄとし、下記の関係式を保持する複写枚数を示し
た。その結果を下記の第２表に示した。

（以下余白） 上記第２表の結果から、比較測高は電気特性。

複写画像特性のいずれかに問題があるのに対し、実施測
高はいずれの特性についても概ね良好で、優れた現像ロ
ールとなりうろことがわかった。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の導電ロールの縦断面図、第２図およ
び第３図はこの発明の導電ロールの導電層表面の経時的
変化の説明図、第４図は導電ロールの円筒状スリーブの
製造に用いられるプランジャー式押出成形機の縦断面図
、第５図は円筒状スリーブの製造に用いられるスクリュ
ー式押出成形機の縦断面図、第６図は従来の方法による
現像の説明図、第７図は従来の導電ロールの縦断面図、
第８図は従来の導電ロールの使用時の問題点を示す説明
図、第９図（Ａ）は実施測高および比較測高の電気特性
を調べるための電極の構成および形状を示す平面図、第
９図（Ｂ）は上記電極を用いて導電ロールの電気抵抗を
測定する際の測定系を示す構成図である。 １５・・・導電ロール　１６・・・円筒状スリーブ　３
０・・−フェノール樹脂　３１・・・ガラス繊維　３２
・・・グラファイト粒子　３３・・・カーボンブラック
粒子３４・・・セラミックウィスカー 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２図 第３図 第４図 り０ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒状スリーブと、上記円筒状スリーブの左右開
   口を塞ぐ蓋体と、上記円筒状スリーブを回転させる回転
   軸を備え、上記円筒状スリーブが、下記の（Ａ）成分１
   ００重量部に対して、（Ｂ）成分が４０〜８０重量部で
   、（Ｃ）成分が１００重量部以上の割合で配合された組
   成物によつて構成されていることを特徴とする導電ロー
   ル。 （Ａ）フェノール樹脂。 （Ｂ）平均粒度が０．０５μｍ以上のカーボンブラック
   粒子（Ｘ）と、平均粒度が１〜５μｍのグラファイト粒
   子（Ｙ）とからなり、両者の混合比Ｘ／Ｙが１／４〜４
   ／１になるように設定されている導電材。 （Ｃ）直径１５μｍ以下のガラス繊維と、直径１μｍ以
   下のセラミックウィスカーとからなり、ガラス繊維の配
   合量が前記（Ａ）成分１００重量部に対して５０重量部
   以下の割合に設定されている補強充填材。