JPH056096A

JPH056096A - 導電性ロール

Info

Publication number: JPH056096A
Application number: JP3182996A
Authority: JP
Inventors: Ko Ishihara; 興石原; Norio Kanbara; 紀雄神原; Akihiro Maeda; 晃宏前田
Original assignee: Tokai Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1991-06-26
Filing date: 1991-06-26
Publication date: 1993-01-14

Abstract

(57)【要約】【構成】マグネツトシヤフト４２の外周に空隙を設け
た状態で金属スリーブ１２を同軸的に配設する。そし
て、この金属スリーブ１２の外周に導電層１４を形成
し、さらにこの導電層１４の外周に抵抗層１５を形成す
る。上記導電層１４は、マトリツクス成分中にチタンブ
ラツクおよび磁性酸化鉄の少なくとも一方と充填材とが
分散されている。上記抵抗層１５は、フエノール樹脂を
マトリツクス成分とし、そのマトリツクス成分中にチタ
ンブラツクおよび磁性酸化鉄の少なくとも一方が分散さ
れている。しかも、上記抵抗層１５の電気抵抗値が導電
層１４の電気抵抗値より大きく設定されている。【効果】電気抵抗が全体に均一となり、耐久性および
耐リーク性に優れている。したがつて、この導電性ロー
ルを、例えば現像ロールとして用いると画像むら等の生
じない、均一で良好な複写画像が得られ、長期の使用に
も充分耐えることができる。

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。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真複写機は図３に示すよ
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ツト露光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像トナーを
除去され、さらにイレーサーランプ１０によつて全面光
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、１
０⁵〜１０¹⁰Ω・cm、特に１０⁶Ω・cm程度の導電性を
備えていることが求められている。そして、このような
現像ロール４は、現像剤（トナー）が磁性を有する場合
は、図４に示すように、金属スリーブ４０とその両端部
分のエンドキヤツプ４１と金属スリーブ４０内のマグネ
ツトシヤフト４２と、さらに金属スリーブ４０の外周の
導電層４３によつて構成されている。図において、４４
は軸受けである。

【０００３】近年、低コスト化等の観点から、上記導電
層４３は、合成樹脂マトリツ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
体により構成され、この成形体を上記金属スリーブ４０
の外周面に外嵌することにより上記現像ロール４が得ら
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記現
像ロール４は、上記のように導電層４３の一層構造のた
め、耐摩耗性、すなわち耐久性が低いという問題を有し
ている。また、上記問題に加えて電気抵抗の不均一に起
因する複写画像の均一性および耐リーク性においても問
題を有している。このように、従来の導電性ロールは、
電気抵抗の均一性，耐久性および耐リーク性の全てに満
足のいくものではなかつた。

【０００５】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、電気抵抗が均一で、耐久性に優れ、さらに耐
リーク性にも優れた導電性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、この発明の導電性ロールは、永久磁石ローラの外周
に空隙を設けた状態で円筒状スリーブが同軸的に配設さ
れ、この円筒状スリーブの外周に導電層が円周に沿つて
形成され、さらにこの導電層の外周に、円周に沿つて抵
抗層が形成された導電性ロールにおいて、上記導電層
が、フエノール樹脂をマトリツクス成分とし、そのマト
リツクス成分中にチタンブラツクおよび磁性酸化鉄の少
なくとも一方と充填材とを分散して構成され、上記抵抗
層が、フエノール樹脂をマトリツクス成分とし、そのマ
トリツクス成分中にチタンブラツクおよび磁性酸化鉄の
少なくとも一方を分散して構成され、上記抵抗層の電気
抵抗値が導電層の電気抵抗値より大きく設定されている
という構成をとる。

【０００７】

【作用】すなわち、本発明者らは、上記特性の全てに優
れた導電性ロールを得るために、この導電性ロールの構
成およびそれを構成する形成材料を中心に一連の研究を
重ねた。その結果、導電性ロールを円筒状スリーブの外
周に導電層を形成し、さらにこの導電層の外周に抵抗層
を形成して二層構造とし、上記導電層を形成する導電性
材料として、導電性材料のマトリツクス成分にフエノー
ル樹脂を用い、このフエノール樹脂マトリツクス成分に
導電材として従来から用いられているカーボン粉末に代
えてチタンブラツクおよび磁性酸化鉄の片方もしくは双
方を用い、さらに充填材を配合する。また、上記抵抗層
を形成する抵抗層形成材料として、マトリツクス成分に
フエノール樹脂を用い、またこのフエノール樹脂マトリ
ツクス成分に配合される物質として、上記と同様チタン
ブラツクおよび磁性酸化鉄の片方もしくは双方を用い
る。そして、上記抵抗層の電気抵抗値を導電層のそれよ
り大きく設定すると、電気抵抗が均一で、耐久性に優
れ、しかも耐リーク性にも優れた導電性ロールが得られ
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】この発明の導電性ロールは、永久磁石ロー
ラと、この永久磁石ローラの外周に空隙を設けた状態で
配設される円筒状スリーブと、上記円筒状スリーブの外
周に形成される導電層と、さらにこの導電層の外周に円
周に沿つて一体的に形成される抵抗層とから構成され、
二層構造を有する。

【００１０】上記永久磁石ローラは、通常用いられるも
のがあげられる。

【００１１】上記永久磁石ローラの外周に配設される円
筒状スリーブとしては、特に限定するものではなく、通
常用いられる金属製のものがあげられる。

【００１２】上記円筒状スリーブの外周に円周に沿つて
形成される導電層は、合成樹脂をマトリツクスとし、そ
のマトリツクス中に特殊な導電材および充填材が分散し
てなるものである。そして、その厚み（ｔ）は、５０〜
２００μｍに設定するのが好適であり、さらにその電気
抵抗値は１０⁶〜１０⁹Ω・cmの範囲内に設定するのが
好ましい。

【００１３】上記マトリツクスとなる合成樹脂には、フ
エノール樹脂が用いられ、特にレゾール型フエノール樹
脂があげられる。

【００１４】上記合成樹脂マトリツクス中に分散される
特殊な導電材は、分散性に優れたものであり、チタンブ
ラツクおよび磁性酸化鉄の片方もしくは双方が用いられ
る。

【００１５】上記チタンブラツクは、酸化チタン系の化
合物で黒色を呈するものである。このチタンブラツク
は、二酸化チタンの酸素を一部取り除くことで得られ、
粒径が小さく、また磁性を持たず、水系また有機系にお
いて分散性に優れたものである。そして、このチタンブ
ラツクとしては、例えば三菱金属社製のチタンブラツク
１３Ｒがあげられる。

【００１６】また、上記磁性酸化鉄としては、Ｆｅ₃Ｏ
₄で表される粉末状物が用いられ、例えば三菱金属社製
のマグネタイトパウダー等があげられる。

【００１７】上記特殊な導電材（チタンブラツクおよび
磁性酸化鉄の片方もしくは双方）の配合割合は、上記フ
エノール樹脂１００重量部（以下「部」と略す）に対し
て５０〜１５０部の割合に設定するのが好ましい。

【００１８】上記充填材としては、ガラス粉末，シリカ
等があげられる。なかでも、ガラス粉末を用いることが
好ましい。このように、上記ガラス粉末を用いることに
よりこの導電性ロールの帯電性の向上が図られる。上記
充填剤の配合量は、フエノール樹脂１００部に対して５
０〜１５０部の範囲内に設定するのが好適である。

【００１９】そして、上記導電層の外周に一体的に形成
される抵抗層は、合成樹脂をマトリツクスとし、そのマ
トリツクス中に特殊な導電材が分散してなるものであ
る。そして、その厚み（ｔ′）は、２０〜５０μｍに設
定するが好適であり、さらにその電気抵抗値は１０⁷〜
１０¹⁰Ω・cmの範囲内に設定するのが好ましい。

【００２０】上記合成樹脂マトリツクス成分および特殊
な導電材としては、前記導電層形成材料と同様のものが
用いられる。

【００２１】なお、抵抗層形成材料における導電材の配
合割合は、合成樹脂１００部に対して５０〜１５０部の
範囲内に設定するのが好ましい。

【００２２】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、上記フエノール樹脂に上記導電材であるチタ
ンブラツクおよび磁性酸化鉄の片方もしくは双方、さら
に充填材を配合し、ボールミル等を用いて混合，攪拌
し、この混合物を適当な溶剤（メタノール等）に溶解
し、導電性材料の混合樹脂液をつくる。つぎに、この混
合樹脂液を、金属スリーブの外周面にデイツピング等で
塗工して乾燥し、加熱硬化することにより導電層を形成
する。そして、このようにして形成された導電層の上に
抵抗層を形成する。この抵抗層の形成は、上記と同様フ
エノール樹脂に上記導電材を配合し、ボールミル等を用
いて混合，攪拌し、この抵抗層形成用混合物を上記と同
様に溶剤に溶解し、前記導電層の外周面に塗工したのち
乾燥し、ついで加熱加硫することにより形成することが
できる。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、図２に示すような槽１３
に収容する。つぎに、金属スリーブ１２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、
金属スリーブ１２の外周面に導電層を形成させる。ま
た、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、上記混合樹脂液の液膜が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
のような液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℃の温
度で１時間加熱することによりフエノール樹脂を硬化さ
せ導電層化させる。ついで、上記と同様に導電層が形成
された金属スリーブ１２を抵抗層形成材料混合樹脂液が
満たされた槽に繰り返し浸漬することにより、導電層の
外周面に一体的に抵抗層を形成させる。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、上記抵抗
層形成材料混合樹脂液の液膜が５〜４０μｍの範囲内に
なるような条件に設定することが好ましい。そして、上
記と同様乾燥を施して加熱することにより抵抗層化させ
る。ついで、図１に示すように、マグネツトシヤフト４
２の外周に、空隙を設けた状態で同軸的に上記導電層１
４および抵抗層１５の形成された金属スリーブ１２を配
設し、さらにその左右両端部分にエンドキヤツプ４１を
嵌入することにより導電性ロールが得られる。図におい
て、４４は軸受けである。

【００２３】このようにして得られる導電性ロールは、
上層の抵抗層の電気抵抗値が下層の導電層の電気抵抗値
より大きく設定されている。そして、各層の導電材の配
合量の関係を、下記に示す関係に設定するのが好適であ
る。

【００２４】ｗ＞ｗ′

【００２５】上記不等式において、ｗは下層（導電層）
の導電材の配合割合（％）であり、下記の式により算出
される。

【００２６】

【００２７】ｗ′は上層（抵抗層）の導電材の配合割合
（％）であり、下記の式により算出される。

【００２８】

【００２９】さらに、二層の膜厚、すなわち下層の導電
層の膜厚（ｔ）と上層の抵抗層の膜厚（ｔ′）の関係
を、ｔ′＞０．２ｔとなるように設定するのが好適であ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、この発明の導電性ロール
は、永久磁石ローラの外周に空隙を設けた状態で円筒状
スリーブが同軸的に配設され、この円筒状スリーブの外
周に円周に沿つて、マトリツクス成分であるフエノール
樹脂に前記特殊な導電材を分散した導電性材料を用いて
導電層が形成され、さらにこの導電層の外周に円周に沿
つて一体的に抵抗層が形成された二層構造を有するもの
であり、しかも上記抵抗層の電気抵抗値が導電層のそれ
よりも大きく設定されている。このため、電気抵抗が全
体に均一である。しかも、耐久性に優れ、耐リーク性に
も優れている。したがつて、電子写真複写機の現像ロー
ルとして最適であり、この導電性ロールを現像ロールと
して用いると画像ムラ等が生じず、均一で良好な複写画
像が得られ、この現像ロールは長期の使用にも充分耐え
うるものである。

【００３１】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００３２】

【実施例１〜３】導電層（下層）形成材料として、後記
の表１に示す原料を同表に示す割合で配合し、ボールミ
ルにより混合攪拌したのち、メタノールに溶解し、粘度
を３００cps に調製してデイツプ液をつくつた。この液
中に、外直径２５mmの金属スリーブを浸漬してコーテイ
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（下層）を形成した。一方、抵抗層（上層）形
成材料として、後記の表１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攪拌したのち、メタノ
ールに溶解し、粘度を５０cps に調製してデイツプ液を
つくつた。この液中に、上記導電層（下層）の形成され
た金属スリーブを浸漬してコーテイングしたのち、引き
上げ乾燥させ、ついで加熱処理して導電層の外周に抵抗
層（上層）を形成した。その結果、導電層（下層）と抵
抗層（上層）の二層構造を有する図１に示すような導電
性ロールを得た。

【００３３】

【比較例１〜３】後記の表１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攪拌したのち、メタ
ノールに溶解し、粘度を５００cps に調製してデイツプ
液をつくつた。この液中に、外直径２５mmの金属スリー
ブを浸漬してコーテイングしたのち、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。その結果、
導電層のみが形成された単層構造の導電性ロールを得
た。

【００３４】このようにして得られた導電性ロールの膜
厚を上記層形成材料とともに併せて後記の表１に示し
た。

【００３５】

【表１】

【００３６】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、耐リーク
性、画像の均一性（画像ムラの有無）、画像濃度、耐久
性を下記の方法により測定評価した。その結果を後記の
表２に示した。

【００３７】〔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、図５に示す形状の電極２１をロー
ル表面上に２０個所形成して、図６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。

【００３８】〔耐リーク性〕ロールとアルミ平板とを３
００μm 離して設置し、ロールとアルミ平板に２．５Ｋ
HzのＡｃ電圧をかけ、ロールの破壊した電圧を示した。

【００３９】〔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、画像出を行い画像ム
ラの有無を調べた。そして、画像ムラの生じたものを
×、生じなかつたものを○として評価し下記の表２に示
した。

【００４０】〔画像濃度〕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○、
測定値が１．１未満のものを×として評価し下記の表２
に示した。

【００４１】〔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％になつたときのコピー
枚数を示した。

【００４２】

【表２】

【００４３】上記表２の結果から、比較例１，２は複写
画像にムラが無く濃度も良好であるが、耐リーク性およ
び耐久性に劣る。比較例３は、画像の均一性および耐久
性は優れているが、画像濃度に問題がある。これに比べ
て、実施例品は、耐リーク性，耐久性に優れ、しかも、
得られた複写画像にムラも無く、濃度の再現性も良好で
あつた。このことから、実施例品は電気特性，耐リーク
性，画像特性および耐久性の全てに良好な現像ロールと
なりうることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の導電性ロールの縦断面図である。

【図２】この発明の導電性ロールの製法の一例を示す説
明図である。

【図３】導電性ロールを組み込んだ電子写真複写機の構
成図である。

【図４】従来例の導電性ロールの縦断面図である。

【図５】電極の構成および形状を示す平面図である。

【図６】導電性ロールの電気抵抗を測定するための測定
系を示す構成図である。

【符号の説明】

１２金属スリーブ１４導電層１５抵抗層４１エンドキヤツプ４２マグネツトシヤフト４４軸受け

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】永久磁石ローラの外周に空隙を設けた状
態で円筒状スリーブが同軸的に配設され、この円筒状ス
リーブの外周に導電層が円周に沿つて形成され、さらに
この導電層の外周に、円周に沿つて抵抗層が形成された
導電性ロールにおいて、上記導電層が、フエノール樹脂
をマトリツクス成分とし、そのマトリツクス成分中にチ
タンブラツクおよび磁性酸化鉄の少なくとも一方と充填
材とを分散して構成され、上記抵抗層が、フエノール樹
脂をマトリツクス成分とし、そのマトリツクス成分中に
チタンブラツクおよび磁性酸化鉄の少なくとも一方を分
散して構成され、上記抵抗層の電気抵抗値が導電層の電
気抵抗値より大きく設定されていることを特徴とする導
電性ロール。