JPH0488375A - 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〕

−ｇに、電子写真複写機は第６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が感光トラム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４
ａ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１工上に定着される。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７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Ｊｉ４２ａによって構成され、トナ
ーが磁性を有する場合は、第８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
４１ｃと金属スリーブ４１．ｂ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カ
ーボン粉末等の導電材を混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（４１
ａ、４１ｂ）の外周面に外嵌される。そして、その表面
は、付着したトナーを周方向に搬送することができるよ
うに、凹凸粗面に形成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような現像ロール４において、導電
層４２ａ、４２ｂの電気抵抗を制御することにより複写
初期画像は確保できても、複写枚数が増加すると複写濃
度が徐々に低下する傾向がある。これは、第６図に示す
層形成部材１２と現像ロール４表面の摺接により、導電
層４２ａ、４２ｂの表面が摩耗して鏡面化し、その表面
に付着して搬送されるトナー量が減少するためと考えら
れる。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、導
電層表面の凹凸が使用によって摩耗することな（、トナ
ーを長期にわたって一定かつ安定的に搬送することので
きる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、フェノール樹脂中に導電性粉末と平
均粒子径１〜３μｍのシリカ粒子とを分散含有させた導
電塗料の塗膜によって形成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、導電性ロール表面の形態とト
ナー搬送状態について一連の研究を重ねた結果、導電性
ロール表面に、搬送対象であるトナーの平均粒子径（５
〜１０μｍ）のｌ／１０〜１／３程度の凹凸を付与する
と、最も安定的にトナーを搬送することができることが
わかった。そこで、上記好適な凹凸が摩耗することなく
、常時導電性コール表面に維持されるような導電層の構
造についてさらに研究を重ねた結果、フェノール樹脂中
に平均粒子径が１〜３μｍのシリカ粒子を充填材として
分散含有させた導電塗料によって塗膜を形成してこれを
導電層とすると、導電層表面が、上記シリカ粒子によっ
て凹凸粗面になり、長期にわたって使用しても、順次シ
リカ粒子がその周囲のバインダー樹脂とともに球状に脱
落してその脱落跡によって凹凸粗面が維持されることを
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７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８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、導電性粉末およびシリカ粒子を分散
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３０〜３００μｍ、なかでも５０〜２００μｍに設定
することが好適である。

上記導電塗料のバインダー樹脂としては、フェノール樹
脂が用いられ、なかでもレゾール型フェノール樹脂が好
適である。

また、上記導電性粉末とじては、カーホンブラック、ｃ
−ＺｎＯｃ−３ｎＯｚ等が用いられる。そして、その平
均粒子径は、後述するシリカ粒子の１１５以下に設定さ
れたものが特に好適である。すなわち、その平均粒子径
がシリカ粒子の１１５よりも大きい場合には、導電性粉
末による導電層表面凹凸粗面への影響が無視できなくな
るからである。なお、上記「Ｃ−」とは導電性を有する
ことを意味する。

さらに、上記シリカ粒子としては、平均粒子径が１〜３
μｍに設定されたものを用いることが必要である。すな
わち、平均粒子径が上記範囲よりも小さいものは、導電
層表面を凹凸粗面にしてトナーを搬送することができず
、逆に平均粒子径が上記範囲よりも大きいものは、摩耗
によるシリカ粒子の脱落に伴う凹凸形状の変化が大きす
ぎてトナー搬送量が安定しないという難点を有する。な
お、上記シリカ粒子の比表面積は８０　ｒｒｒ　／　ｇ
以下であることが望ましい。すなわち、シリカ粒子の比
表面積の値が大きいということは、シリカ粒子の表面が
凹凸差の大きい凹凸面あるいは密度の高い凹凸面で構成
されているということであり、シリカ粒子およびその周
囲のバインダー樹脂の脱落跡が不定形な凹状になりやす
い。このため、導電層表面に、経時的に安定的な凹凸形
状を与えることが難しく、トナー搬送量が安定しない傾
向がみられる。また、シリカ粒子の比表面積が８０ボ／
ｇを超えると、バインダー樹脂とのなじみ性が大きくな
って導電塗料の粘度が高くなって塗工性が悪くなるとい
う問題もある。なお、上記「比表面積」は、ヨウ素吸着
法（ＢＥＴ法）により求めたものである。

このようなシリカ粒子は、バインダー樹脂１００重量部
（以下「部」と略す）に対して５〜３０部の割合で配合
することが好適である。すなわち、シリカ粒子の配合量
が５部より少ないと導電層表面を凹凸粗面化する効果が
少なく、逆に３０部より多いと凹凸粗面化の効果が大き
すぎてトナー搬送量が過剰となるからである。

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
ずバインダー樹脂であるフェノール樹脂と、上記導電性
粉末と、上記シリカ粒子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。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、上記導電性材料混合樹脂液を
、デイツプ液として、第２図に示すような槽１３に収容
する。つぎに、芯金１４を垂直に立てて、上記混合樹脂
液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
５０〜３５０μｍの範囲内、なかでも７０〜２２０μｍ
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°Ｃの温度で２時
間乾燥を施して溶剤を除去し、続いて１５０°Ｃの温度
で１時間加熱することによりフェノール樹脂を硬化させ
導電層１５をつくる。このようにして、第１図に示す導
電性コ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、上記導電層１
５がシリカ粒子を分散含有する特殊な導電塗料によって
形成されているため、第３図に示すように、バインダー
樹脂（フェノール樹脂）１７中に分散含有されたシリカ
粒子１６によって表面が艶消し状の凹凸になっている。

そして、この導電性ロールを、第６図に示すような電子
写真複写機の現像ロール４として組み込んで使用に供す
ると、バインダー樹脂１７の摩耗に伴い、順次、第４図
に示すように、上記シリカ粒子１６が、その周囲のバイ
ンダー樹脂１７とともに球状に脱落するため、その脱落
跡が半球状の凹部Ｐとなり、導電層１５表面は適度の凹
凸が維持される。これは、シリカ粒子１６とバインダー
樹脂１７の結着力が非常に強いことに由来するもので、
シリカ粒子１６の代わりに他の充填材、例えば炭酸カル
シウム粒子等を用いた場合や、バインダー樹脂１７の代
わりに他の樹脂、例えばエポキシ樹脂等を用いた場合に
は、このような効果は得られない。したがって、長期の
使用によっても、その凹部Ｐ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。

〔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、
所定の平均粒子径に設定されたシリカ粒子を含有する特
殊な導電塗料によって形成されているため、導電層表面
が、常時好適な凹凸粗面となり、安定的にトナーを搬送
することができる。

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、複写枚数の増加
によって複写画像の濃度低下が殆ど生じないという利点
を有する。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例１〜５〕 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１〜５〕 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（画
像ムラの有無）、濃度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５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５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
み、画像比を行い画像ムラの有無を調べた。そして、画
像ムラの生じたものを×、生じなかったものを○として
評価し下記の第２表に示した。

（複写画像の濃度） 上記と同様に画像出を行い、この画像出において、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。

（複写画像の耐久性） 導電性ロールを現像ロールとして用い、複写機に組み込
み、複写機のランニングテストを行い、初期コピー濃度
の９０％になったときのコピー枚数を示した。

（以下余白） 上記第２表の結果から、比較別品は電気特性および複写
画像特性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性ロールの箱断面図、第２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
３図および第４図はこの発明の導電性ロールの導電層表
面の経時的変化の説明図、第５図（Ａ）は実施別品およ
び比較別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５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６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７図および第８図は従来の導電性ロールの
縦断面図である。 １４・・・芯金　１５・・・導電Ｊｉｇ　　１６・・・
シリカ粒子１７・・・バインダー樹脂 （Ａ） 第 図

Claims (3)

【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、フェノール樹脂中に導電性粉末
   と平均粒子径１〜３μｍのシリカ粒子とを分散含有させ
   た導電塗料の塗膜によつて形成されていることを特徴と
   する導電性ロール。
2. （２）上記シリカ粒子の比表面積が８０ｍ＾２／ｇ以下
   に設定されている請求項（１）記載の導電性ロール。
3. （３）上記導電性粉末の平均粒子径が上記シリカ粒子の
   平均粒子径の１／５以下である請求項（１）または（２
   ）記載の導電性ロール。