JPH05100549A - 半導電性発泡体ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 金属シヤフト５の外周に半導電性発泡体高分
子層６が形成されている。そして、上記半導電性発泡体
高分子層６は、繰り返し単位中にエーテル結合を有する
高分子化合物をマトリツクス成分とし、これに特定量の
過塩素酸塩と発泡剤を含有する半導電発泡性高分子組成
物によつて形成されている。 【効果】 圧縮変形および使用中において電気抵抗が安
定し、しかも低接触圧で均一なニツプ幅が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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半導電性発泡体ロールに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機の帯電ロール，現像ロー
ルおよび転写ロール等のように、中抵抗域での電気抵抗
の制御が要求されるロールは、一般に、図２に示すよう
に、軸体１の外周に半導電性高分子層２が形成された単
層構造か、あるいは図３に示すように、軸体１の外周に
まず導電性の樹脂やゴムからなる導電性弾性体層３が形
成され、その外周に半導電性高分子層２が形成された２
層構造をとる。

【０００３】これら単層構造および２層構造のロールに
おいて、その半導電性高分子層２としては、ソリツド状
高分子組成物に、カーボン等の導電材を分散含有させ
た高分子組成物、界面活性剤等を主成分とする帯電防
止剤を添加した高分子組成物等が用いられている。そし
て、上記半導電性高分子層２は加圧しても体積がほとん
ど変化しないという性質を有している。したがつて、こ
れらロールを上記用途に用いる場合は、ロールの両端部
に荷重を掛けて使用するため、例えば帯電ロールのよう
にロールと感光ドラムとの接触幅（ニツプ幅）がロール
端部と中央部で異なり、鼓状のニツプ状態（不均一な接
触圧）となる。これが著しい場合には、中央部分で感光
ドラムと接触しないという問題が生ずる。また、ロール
と感光ドラムを全て等しく接触させるために、直径の大
きな軸体（芯金）を用い、荷重を増加させるという方法
が考えられるが、このように荷重を増加させるとロール
自体の硬度を低くしてもロールと感光ドラムの接触圧が
上昇し、感光ドラム表面にトナーが溶着するという問題
が生ずる。このような問題を解決するために、例えば、
図４に示すように、軸体１の外周に、発泡体からなる半
導電性発泡体高分子層４が形成された単層構造のロール
を用いるということが検討されている。上記半導電性発
泡体高分子層４の形成材料としては、その要求される半
導電抵抗領域を得るために、前記のように、界面活性
剤を主成分とする帯電防止剤を配合した高分子組成物が
考えられるが、単層構造において要求される電気抵抗値
を満足させることが困難である。これに対して、前記
のようにカーボンブラツクを代表とする導電材を添加す
ることにより電気抵抗値を制御する半導電性発泡体高分
子組成物が好適なものとして検討されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記カ
ーボンブラツク等を導電材とする形成材料により半導電
性発泡体高分子層の形成されたロールは、電気抵抗がマ
トリツクス中に分散されたカーボンブラツク等の導電材
粒子間の距離に依存するため、発泡体においては特にそ
の制御が困難であるという問題を有している。また、導
電材粒子間の距離が圧縮された場合と圧縮されない場合
とで変化するため、電気抵抗が変化するという問題を有
している。さらに、使用時の圧縮変形の繰り返しにより
導電材粒子同士のつながりが切断されて使用中に電気抵
抗が変化するという問題を有している。

【０００５】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、電気抵抗の制御が容易で、圧縮変形および使
用中での電気抵抗の安定した、しかも低接触圧で均一な
ニツプ幅の得られる半導電性発泡体ロールの提供をその
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明の半導電性発泡体ロールは、軸体の外周に
半導電性発泡体高分子層が形成されている半導電性発泡
体ロールであつて、上記半導電性発泡体高分子層が、繰
り返し単位中にエーテル結合を有する高分子化合物をマ
トリツクス成分とし、このマトリツクス成分と過塩素酸
塩と発泡剤を含有し、しかも上記マトリツクス成分１０
０重量部に対して過塩素酸塩が０．０５〜２０重量部含
有されている半導電発泡性高分子組成物によつて形成さ
れているという構成をとる。

【０００７】

【作用】すなわち、本発明者らは、電気抵抗の安定し
た、しかも均一なニツプ幅の得られる半導電性発泡体ロ
ールを得るために一連の研究を重ねた。その結果、繰り
返し単位中にエーテル結合を有する高分子化合物をマト
リツクスとして用い、このマトリツクス中に導電材とし
てイオン導電性を有する過塩素酸塩を特定の配合量用い
ると、上記過塩素酸塩がマトリツクス中のエーテル結合
部に配位するため、導電性のイオン物質が形成され、電
気抵抗の安定したものが得られることを見出しこの発明
に到達した。

【０００８】つぎに、この発明を詳しく説明する。

【０００９】この発明の半導電性発泡体ロールは、軸体
と、軸体の外周に形成される半導電性発泡体高分子層と
から構成される。

【００１０】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や、内部を中空にく
り抜いた金属製の円筒体が用いられる。

【００１１】上記半導電性発泡体高分子層は、特定の高
分子化合物と、過塩素酸塩と、発泡剤を含む半導電発泡
性高分子組成物によつて形成される。

【００１２】上記特定の高分子化合物は、繰り返し単位
中にエーテル結合を有するものでなければならない。具
体的には、ポリエチレンオキサイド，ポリプロピレンオ
キサイド，エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共
重合ゴム，ウレタンゴム等があげられ、単独でもしくは
併せて用いられる。これらのうち、発泡化を考慮する
と、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴ
ム，ウレタンゴムを用いるのが好適である。

【００１３】上記過塩素酸塩としては、過塩素酸カリウ
ム、過塩素酸ナトリウム、オクタデシルトリメチルアン
モニウム過塩素酸塩等の四級アンモニウムの過塩素酸塩
等があげられる。これらは単独でもしくは併せて用いら
れる。

【００１４】そして、上記過塩素酸塩の配合量は、前記
特定の高分子化合物１００重量部（以下「部」と略す）
に対して０．０５〜２０部に設定する必要がある。すな
わち、過塩素酸塩の配合量が０．０５部未満では実質的
に電気抵抗の低下作用の効果が得られずマトリツクス成
分の有する電気抵抗と同等の抵抗を有するようになり、
逆に２０部を超えると電気抵抗の低下作用の効果が得ら
れないばかりか、得られる高分子層が脆くなり耐久性の
劣化を招くからである。

【００１５】上記発泡剤としては、特に限定するもので
はなく従来公知のものがあげられ、例えば高分子化合物
がエピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム
の場合には、ジアゾアミノベンゼン，ジニトロソペンタ
メチレンテトラミン，ベンゾールスルホニルヒドラジド
等があげられる。これらは、単独でもしくは併せて用い
られる。これら発泡剤の配合量は、２〜１０部に設定す
ることが好ましい。

【００１６】なお、上記半導電発泡性高分子組成物に
は、上記成分以外に必要に応じて他の添加剤として、導
電剤，発泡助剤，架橋剤，老化防止剤等を適宜配合する
ことができる。

【００１７】この発明の半導電性発泡体ロールは、例え
ばつぎのようにして得られる。すなわち、まずマトリツ
クス成分となる特定の高分子化合物と過塩素酸塩と発泡
剤と必要に応じて他の添加剤とを配合し充分に練つて半
導電発泡性高分子組成物を作製する。ついで、この半導
電発泡性高分子組成物を、外周面に接着剤の塗布された
金属シヤフト（軸体）の外周上に押出成形し被覆して、
金型内で加熱発泡架橋することにより得られる。また、
発泡体チユーブを押出成形して、これを加熱発泡架橋し
た後、この発泡架橋した発泡体チユーブ内に金属シヤフ
トを挿入することにより得ることもできる。このように
して得られる半導電性発泡体ロールを図１に示す。図に
おいて、５は金属シヤフト（軸体）、６は半導電性発泡
体高分子層である。

【００１８】さらに、過塩素酸塩に対して溶解性を有
し、かつマトリツクス成分に浸透する溶剤を用いこれに
過塩素酸塩を溶解し、押出成形により形成された発泡体
チユーブを上記過塩素酸塩溶液中に浸漬する。そして、
発泡体チユーブ内に過塩素酸塩を含浸させ半導電性発泡
体ロールを製造することもできる。このようにして過塩
素酸塩を含浸させても上記練り加工の場合と同等の効果
が得られる。

【００１９】このようにして得られる半導電性発泡体ロ
ールは、半導電性発泡体高分子層２において、過塩素酸
塩がマトリツクス中のエーテル結合と配位結合してイオ
ン導電性を示すため、ロールが半導電性（１０⁵ 〜１０
⁷ Ω）を呈する。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、この発明の半導電性発泡
体ロールは、半導電性発泡体高分子層が、繰り返し単位
中にエーテル結合を有する高分子化合物をマトリツクス
として用い、このマトリツクス中に導電材としてイオン
導電性を有する過塩素酸塩を特定の配合量用いた半導電
発泡性高分子組成物によつて形成されている。このた
め、半導電性発泡体高分子層は、従来のカーボンブラツ
クを用いたような電子導電性ではなくマトリツクス中の
エーテル結合部に過塩素酸塩が配位結合したイオン導電
性による導電性が付与されている。したがつて、ロール
の圧縮変形や使用中においても安定した電気抵抗が得ら
れ、しかも低硬度で均一なニツプ幅が得られる。

【００２１】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００２２】

【実施例１〜６、比較例１〜４】下記の表１および表２
に示す各原料を同表に示す割合で配合し、通常のゴム混
練設備であるバンバリミキサーとロールとを用いて混練
を行い未加硫ゴム組成物を作製した。ついで、上記未加
硫ゴム組成物を押出機に投入しチユーブ状に押し出し
て、これをオーブンにて１５０℃×４０分間の条件で加
熱処理し、発泡および加硫を行い発泡体チユーブを作製
した。そして、この発泡体チユーブを、外周表面に導電
性接着剤を塗布した芯金（直径６mm）に挿入して、その
発泡体チユーブ表面を所定の寸法に研磨することにより
目的とする外径１２mmの半導電性発泡体ロールを得た。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】

【比較例５】発泡剤を用いず、ＪＩＳ硬度２５°で電気
抵抗値が１０⁶ Ω・cmとなるよう調整したエチレン−プ
ロピレン−ジエンゴムとカーボンブラツクを主成分とす
る導電性ゴム組成物を用いて、上記実施例１と同様の方
法により半導電性非発泡体ロールを得た。

【００２６】このようにして得られた半導電性発泡体ロ
ールについて、ニツプ形状，電気抵抗値，耐久性，硬度
および耐久試験後の外観について測定評価した。これら
の結果を後記の表３および表４に示した。

【００２７】上記ニツプ形状は、平滑で厚みのあるガラ
ス板に半導電性発泡体ロールをその両端部に各々５００
ｇの荷重を掛けて押し付けたときのガラス板とロールの
接触部の幅を中央部と端部で測定した。そして、中央部
と端部の接触部の幅が４０％以上の差があるものを×、
４０〜２０％の差があるものを△、２０％以下の差のも
のを○として評価した。

【００２８】上記電気抵抗値は、直径３０mmの表面が平
滑な金属製ロール上に半導電性発泡体ロールを、両端部
に所定の荷重（１００ｇ，２５０ｇ，５００ｇ）を掛け
て押し付けたときに測定した抵抗値である（電圧５００
Ｖ）。

【００２９】上記耐久性は、直径３０mmの表面が平滑な
金属製ロール上に、両端部に各々５００ｇの荷重を掛け
て半導電性発泡体ロールを押し付け、上記金属製ロール
を２０rpm の速度で回転させて、半導電性発泡体ロール
を連れ回り状態で１０万回回転させた。その後、上記電
気抵抗値の測定に従い、両端部に２５０ｇの荷重を掛け
て測定した値を示した。

【００３０】上記耐久試験後の外観は、外観不良のもの
を×、外観にあまり変化がみられなかつたものを○とし
て評価した。

【００３１】

【表３】

【００３２】

【表４】

【００３３】上記表３および表４の結果から、比較例品
は荷重を掛けると電気抵抗が大きく変化ししかも耐久性
にも劣る。これに対して、実施例品は全て荷重を掛けて
も電気抵抗の変化は小さい。このことから、実施例品は
安定した電気抵抗を有していることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の半導電性発泡体ロールの断面図であ
る。

【図２】従来の半導電性ロールの断面図である。

【図３】従来の半導電性ロールの断面図である。

【図４】従来の半導電性ロールの断面図である。

【符号の説明】

５ 金属シヤフト ６ 半導電性発泡体高分子層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 和信 愛知県小牧市大字北外山字哥津3600 東海 ゴム工業株式会社内 (72)発明者 加藤 宏泰 愛知県小牧市大字北外山字哥津3600 東海 ゴム工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸体の外周に半導電性発泡体高分子層が
   形成されている半導電性発泡体ロールであつて、上記半
   導電性発泡体高分子層が、繰り返し単位中にエーテル結
   合を有する高分子化合物をマトリツクス成分とし、この
   マトリツクス成分と過塩素酸塩と発泡剤を含有し、しか
   も上記マトリツクス成分１００重量部に対して過塩素酸
   塩が０．０５〜２０重量部含有されている半導電発泡性
   高分子組成物によつて形成されていることを特徴とする
   半導電性発泡体ロール。