JPH0588510A

JPH0588510A - 半導電性組成物

Info

Publication number: JPH0588510A
Application number: JP3276881A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Inubushi; 正明犬伏; Takashi Yamamoto; 隆史山本; Saburo Hayashi; 三郎林; Kazunobu Hashimoto; 和信橋本; Hiroyasu Kato; 宏泰加藤
Original assignee: Tokai Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1991-09-27
Filing date: 1991-09-27
Publication date: 1993-04-09

Abstract

(57)【要約】【構成】疎水性合成樹脂をマトリツクス成分として、
このマトリツクス成分中に金属複酸化物を主成分とする
導電材を分散含有させる。【効果】耐環境依存性および抵抗の均一性に優れ、高
速機種にも対応することのできる半導電性ロールを形成
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子写真複写方式を
使用した複写機，プリンターの帯電ロール，現像ロール
等に用いられる半導電性組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機は、感光ドラムの表面に
原稿像を静電潜像として形成し、これにトナーを付着さ
せてトナー像を形成し、このトナー像を複写紙に転写す
ることにより複写を行うものである。この場合、感光ド
ラム表面に対して静電潜像を形成させるには、予め感光
ドラム表面を帯電させ、その帯電部分に対して原稿像を
光学系を介して投射し、光の当たつた部分の帯電を消す
ことにより静電潜像をつくるということが行われてい
る。上記静電潜像の形成に先立つて感光ドラム表面を帯
電させる方式として、コロナ放電方式が一般的である。
上記コロナ放電方式は、感光ドラム表面に対してコロナ
放電器からコロナ放電を施し、帯電処理を施すものであ
る。この方式は、一般に、５〜１０kVという高圧電源を
使用するため、万全な安全策をとる必要があるうえ、放
電に伴い有害なオゾンが発生するという難点がある。こ
のため、最近では、半導電性ロールを感光ドラム表面に
直接接触させて感光ドラム表面を帯電させるロール帯電
方式が注目されている。このようなロール帯電方式を応
用した電子写真複写機は、図２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の外周面に導電性ロ
ールからなる帯電ロール２を上記感光ドラム１とつれ回
りさせ、部分的に弾性変形させながら摺接させる。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は現像装置であ
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
残存トナーが除去される。１２は上記帯電ロール２に対
して１〜３kV程度の電圧を印加する電源である。

【０００３】上記ロール帯電方式に使用される帯電ロー
ルには、ロールが直接感光ドラムに接触しているため、
導電性ロールを使用すると感光層にピンホール等の欠陥
が生じた場合、ピンホール部に過大な電流が流れ込み、
帯電に必要な電圧を維持できず、ピンホール部軸方向全
長が帯電不良となる、また感材に流れる電流値が大きく
感光ドラムの寿命が短くなるという問題が生じる。この
ような問題を解決するために、帯電ロールの抵抗値を半
導電領域にすることが検討され、例えば本発明者らは、
半導電領域の帯電ロールである半導電性ロールを提案し
た（特願昭６２−３０１１０７号，特願平１−１３４４
３０号）。上記半導電性ロールは、図３に示すように、
軸体１５の外周に導電性弾性体層１６が形成され、上記
導電性弾性体層１６の外周に半導電領域の抵抗調整層１
７が形成され、さらにこの抵抗調整層１７の外周に保護
層１８が形成されている。なお、上記導電性弾性体層１
６と抵抗調整層１７の間に感材による移行防止層が形成
されている場合もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような半
導電性ロールは、上記抵抗調整層１７に高誘電性弾性体
を使用しているため、電気抵抗の環境依存性が大きく、
電源の制約条件が厳しくなるという問題を有している。
すなわち、このロールでは、半導電性で、かつ高い絶縁
破壊電圧が要求され、さらに電気抵抗の均一性をも要求
されるため、弾性体中に導電性粒子を分散させた系（電
子導電系）では上記要求を満足させることができず、抵
抗調整層１７には高誘電性弾性体自身の抵抗値を、要求
されるレベルに見合うよう設定した系（高誘電性弾性
体）が使用されている（イオン導電系）。そして、上記
半導電性ロールには、感光体と帯電部材との相互作用防
止のため保護層が設けられているが、上記抵抗調整層１
７がイオン導電系を利用しているため、環境変動（特に
湿度）による抵抗値の変化を抑えるには限界があり、実
際には抵抗値は２．０桁を超えて変化する。また、上記
半導電性ロールは、高速の機種には対応することができ
ないという問題を有している。すなわち、低温低湿下に
おいて複写速度を上げるのに必要な電流値を流す抵抗値
を調整すると、高温高湿下では抵抗値が低くなり過ぎて
しまい、電源の容量が不足し帯電不良が生じる。

【０００５】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、耐環境依存性および抵抗の均一性に優れ、高
速の機種にも対応することのできる半導電性ロールを形
成する半導電性組成物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組成物は、疎水性合成樹脂をマ
トリツクス成分とし、このマトリツクス成分中に金属複
酸化物を主成分とする導電材を分散含有させているとい
う構成をとる。

【０００７】

【作用】すなわち、本発明者は、耐環境依存性を備え、
抵抗の均一性に優れたロールを形成することのできる半
導電性組成物を得ることを目的に研究を重ねた。その結
果、疎水性合成樹脂を用い、これをマトリツクス成分と
してこのマトリツクス成分中に導電材として金属複酸化
物を分散含有させると、環境条件の変動による電気抵抗
の変化を抑制することができることを見出しこの発明に
到達した。

【０００８】なお、上記主成分とするとは、主成分のみ
からなる場合も含める趣旨である。

【０００９】つぎに、この発明を詳しく説明する。

【００１０】この発明の半導電性組成物は、疎水性合成
樹脂と、導電材を用いて得られる。

【００１１】上記疎水性合成樹脂としては、熱可塑性ウ
レタン樹脂，オレフイン系熱可塑性樹脂等があげられ
る。

【００１２】上記導電材としては、金属複酸化物を主成
分とする導電性粉末があげられる。上記金属複酸化物と
しては、特に酸化亜鉛と酸化アルミニウムの固溶体，酸
化スズと酸化アンチモンの固溶体，酸化インジウムと酸
化スズの固溶体等が好適に用いられ、単独でもしくは併
せて用いられる。また、上記金属複酸化物とともにカー
ボンブラツク等の従来から用いられる導電性粉末を併用
してもよい。

【００１３】上記導電材の添加量は、用いる疎水性合成
樹脂の熱膨張，吸湿膨張の性質を利用して、低温低湿下
では熱収縮により分散した導電材間の距離が短くなつて
抵抗改善効果がみられるよう、また高温高湿下では熱膨
張により導電材間の距離が長くなり導電材自身による抵
抗値の改善ではなく、実質的に合成樹脂自身の抵抗値を
示すように適宜調整される。そして、上記環境依存性に
よる現象にもとづき合成樹脂と導電材の組み合わせによ
つて適宜設定される。例えば、合成樹脂として熱可塑性
ウレタン樹脂を用い、導電材として酸化チタン粒子表面
に酸化スズと酸化アンチモンの固溶体を被覆した金属複
酸化物を用いる場合、導電材の含有量は、合成樹脂中２
１〜２５容積％の範囲に設定するのが好ましく、特に好
ましくは２２〜２４容積％である。上記含有量に設定す
ることにより、得られる半導電性組成物品に１０⁶〜１
０⁹Ω・cmの範囲の半導電性が付与されるようになる。

【００１４】なお、この発明の半導電性組成物には、上
記疎水性合成樹脂および導電材以外に必要に応じて架橋
剤，分散剤等の他の添加剤が適宜配合される。

【００１５】この発明の半導電性組成物は、例えばつぎ
のようにして得られる。すなわち、疎水性合成樹脂と導
電材および他の添加剤を配合し、分散機等により凝集塊
の生じないよう充分に分散させる。

【００１６】そして、この発明の半導電性組成物を用い
て複数層の半導電性ロールを作製することができる。上
記半導電性ロールは、例えばつぎのようにして作製する
ことができる。すなわち、まず導電性弾性体層形成材料
を作製し、これを軸体（芯金）が配設された成形金型内
に充填し加硫することにより導電性弾性体層を形成す
る。ついで、第１抵抗調整層形成材料を作製し、上記導
電性弾性体層の外周面にデイツピング等によりコーテイ
ングし加熱加硫する。つぎに、この発明の半導電性組成
物に溶媒を加えて所定の粘度に調整して第２抵抗調整層
形成材料を作製する。そして、上記第１抵抗調整層の外
周面にデイツピング等によりこの第２抵抗調整層をコー
テイングし加熱乾燥する。さらに、保護層形成材料し
て、Ｎ−メトキシメチル化ナイロンのメタノール溶液に
導電材を添加し、分散機により充分分散させて粘度を調
整した後デイツピング等によつて上記第２抵抗調整層表
面にこの保護層形成材料をコーテイングし加熱架橋を行
い保護層化させる。このようにして、図１に示すような
４層構造の半導電性ロールが得られる。図において、２
０は芯金、２１は導電性弾性体層、２２は第１抵抗調整
層、２３は第２抵抗調整層、２４は保護層である。この
ようにして得られる半導電性ロールのうち、上記第２抵
抗調整層２３は１０⁶〜１０⁹Ω・cmの半導電領域とな
る。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、この発明の半導電性組成
物は、疎水性合成樹脂をマトリツクス成分とし、これに
金属複酸化物を主成分とする導電材が分散含有されてい
る。このため、これを用いて例えば半導電性ロールを作
製すると、電気抵抗に対する耐環境依存性が向上し、例
えば低温低湿下でも低電圧で帯電に必要な電流を流すこ
とができる。また、ドラムに欠陥部があつても帯電不良
が生じず、高速の機種にも適用可能である。

【００１８】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００１９】

【実施例１〜７】下記に示す各成分を配合することによ
り導電性弾性体層形成材料を作製した。イソプレンゴム（クラレ社製、クラレＩＲ−１０）４０重量部液状イソプレンゴム（クラレ社製、ＣＩＲ−２９０）６０重量部ケツチエンブラツクＥＣ１３重量部酸化亜鉛５重量部ステアリン酸１重量部加硫促進剤〔ジベンゾチアゾールジスルフイド（ＤＭ）、ソクシノールＤＭ（住友化学社製）〕２重量部加硫促進剤〔ジンクジメチルジチオカーバメート（ＰＺ）、ソクシノールＰＺ（住友化学社製）〕０．６重量部イオウ０．５重量部ついで、芯金を配設した成形金型内に上記導電性弾性体
層形成材料を充填し加熱加硫することにより約３mmの導
電性弾性体層（アスカーＣ硬度５８°）を形成した。こ
の導電性弾性体層の外周に、エピクロルヒドリン−エチ
レンオキサイドゴムを主成分とし、これにトリオクチル
プロピルアンモニウムパークロレート（イオン性導電率
制御剤）を添加した第１抵抗調整層形成材料をデイツピ
ングにより厚み１２０μｍでコーテイングしオーブンに
よつて加熱架橋した。つぎに、熱可塑性ウレタン樹脂
（大日本インキ社製、パンデツクスＴ６９９０）溶液
に、酸化チタン表面に酸化スズ−酸化アンチモン固溶体
を被覆した導電性粉末（石原産業社製、ＥＴ−５００
Ｗ）の配合量を下記の表１に示す割合で添加し、分散機
にて凝集塊が形成されないように充分に分散した後、所
定の粘度に調整して厚み２０μｍの第２抵抗調整層形成
材料を作製した。この第２抵抗調整層形成材料をデイツ
ピングにて上記第１抵抗調整層外周面にコーテイングし
加熱乾燥することにより第２抵抗調整層を形成した。さ
らに、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン（帝国化学社製、
トレジンＥＦ３０Ｔ）のメタノール溶液に、固形分換算
で１４容積％になるように酸化スズ−酸化アンチモン固
溶体（三菱マテリアル社製、Ｔ−１）を添加し分散機に
掛けた後、所定量の架橋剤（クエン酸）を加えて粘度を
調整することにより膜厚５〜３０μｍの保護層形成材料
を作製した。この保護層形成材料をデイツピングにて上
記第２抵抗調整層の外周面にコーテイングし加熱乾燥す
ることにより保護層を形成した。このようにして図１に
示すような半導電性ロールを製造した。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【比較例１〜３】下記の表２に示す各成分を同表に示す
割合で配合し、各層の形成材料を作製した。これら形成
材料を用い実施例１と同様にして半導電性ロールを製造
した。

【００２２】

【表２】

【００２３】このようにして得られた実施例品および比
較例品の半導電性ロールを用いて、低温低湿下から高温
高湿下までの電気抵抗値の変化、画像出しテストおよび
感光ドラム表面の汚染の度合いを測定し評価した。その
結果を下記の表３および表４に示す。

【００２４】〔電気抵抗値の測定法〕図４に示すよう
に、半導電性ロール３０の所定部分（斜線部分）Ａにロ
ール表面に接触するよう幅１０mmのアルミブロツク（図
示せず）を配設し、抵抗値を測定した。

【００２５】〔画像出しテスト〕レーザーシヨツトＡ４
０４（キヤノン製）中の感光ドラムに、予め直径１．０
mmの欠陥部分を作製し、半導電性ロールを組み込んだ。
そして、温度および湿度を変えて実際に画像出しを行
い、それを評価した。画像不良の大きさが欠陥部分の大
きさと同じものを○、欠陥部分の大きさの１．２倍以上
のものを×、欠陥部分の大きさの１〜１．２倍のものを
△とした。

【００２６】〔感光ドラム表面の汚染〕画像出しを行
い、感光ドラム表面を目視し汚染されたものを×、汚染
されなかつたものを○とした。

【００２７】

【表３】

【００２８】

【表４】

【００２９】

【表５】

【００３０】表３，表４および表５の結果から、比較例
１品は感光ドラム表面に汚染が発生し、比較例２品は電
気抵抗値が環境条件（温度および湿度）により大きく変
動した。また、比較例３品は高温高湿下で電気抵抗値が
下がりすぎ画像不良が発生した。これに対して、実施例
品は全て環境条件が変化しても電気抵抗値は大きく変動
せず、画像出しテストでも良好な結果が得られ、感光ド
ラム表面の汚染も生じなかつた。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の半導電性組成物を用いて得られる半
導電性ロールの横断面図である。

【図２】半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３】従来の半導電性ロールを示す横断面図である。

【図４】電気抵抗値を測定する方法を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

２０芯金２１導電性弾性体層２２第１抵抗調整層２３第２抵抗調整層２４保護層

【手続補正書】

【提出日】平成３年１１月２８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】上記ロール帯電方式に使用される帯電ロー
ルには、ロールが直接感光ドラムに接触しているため、
導電性ロールを使用すると感光層にピンホール等の欠陥
が生じた場合、ピンホール部に過大な電流が流れ込み、
帯電に必要な電圧を維持できず、ピンホール部軸方向全
長が帯電不良となる、また感材に流れる電流量が大きく
感光ドラムの寿命が短くなるという問題が生じる。この
ような問題を解決するために、帯電ロールの抵抗値を半
導電領域にすることが検討され、例えば本発明者らは、
半導電領域の帯電ロールである半導電性ロールを提案し
た（特願昭６２−３０１１０７号，特願平１−１３４４
３０号）。上記半導電性ロールは、図３に示すように、
軸体１５の外周に導電性弾性体層１６が形成され、上記
導電性弾性体層１６の外周に半導電領域の抵抗調整層１
７が形成され、さらにこの抵抗調整層１７の外周に保護
層１８が形成されている。なお、上記導電性弾性体層１
６と抵抗調整層１７の間に感材による移行防止層が形成
されている場合もある。

───────────────────────────────────────────────────── 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

【特許請求の範囲】

【請求項１】疎水性合成樹脂をマトリツクス成分と
し、このマトリツクス成分中に金属複酸化物を主成分と
する導電材を分散含有させていることを特徴とする半導
電性組成物。
【請求項２】金属複酸化物が、酸化亜鉛と酸化アルミ
ニウムとの固溶体，酸化スズと酸化アンチモンとの固溶
体および酸化インジウムと酸化スズとの固溶体の少なく
とも一つである請求項１記載の半導電性組成物。