JPH09325572A

JPH09325572A - 電子写真用帯電ロール

Info

Publication number: JPH09325572A
Application number: JP14124596A
Authority: JP
Inventors: Shoichiro Fujiwara; 将一郎藤原
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-06-04
Filing date: 1996-06-04
Publication date: 1997-12-16

Abstract

(57)【要約】【課題】安価で、高い機械的強度を有し、ピンホール
リークや画像ムラの発生しない帯電ロールを提供する。【解決手段】帯電ロールは、金属シャフト１の上に設
けた導電性弾性体層３の表面に、樹脂中にポリアニリン
錯体が混入されてなる樹脂層４を設けて構成される。ポ
リアニリン錯体としては、ポリアニリン−ショウノウ・
スルホン酸錯体またはＨＣｌをドープしたポリアニリン
が使用でき、また、樹脂としてはポリメチルメタクリレ
ートが好ましく使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写機に
使用する帯電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に用いられ
る導電性ロールは、１０³〜１０⁹Ω程度（以下、ロー
ル抵抗は、１ｃｍ²の面積の電極を用いて得た測定値を
意味する。）の範囲内の導電性を有することが求められ
ており、通常、金属シャフトとその外周面に形成された
導電層とによって構成されている。

【０００３】このような導電性ロールが帯電ロールとし
て充分な機能を果たすためには、電気抵抗レベルが、上
記したように１０³〜１０⁹Ωの範囲に入るのが望まし
いとされている。帯電ロールは、感光ドラムの外周面に
圧接して回転させ、接触部の摺動摩擦によって感光ドラ
ムの外周面を帯電させることが要求されるので、帯電ロ
ールには弾性が要求される。そのため上記導電層は、一
般に、シリコーンゴム等の合成ゴム中に導電性粉末や導
電性繊維（カーボンブラック、金属粉末、カーボン繊維
等）を混入した導電性ゴム組成物によって形成されてい
る。また、合成ゴム本来のイオン導電性を利用したり、
或いはこれに高誘電性液体やイオン性物質を添加して、
合成ゴムのイオン導電性を補強したイオン導電性ゴム層
を備えた帯電ロールも知られている。しかしながら、導
電性ゴム層と感光体表面とが直接接触した状態で帯電を
繰り返すと、導電性ゴム層に含まれる低分子量成分が感
光体に移行して、画像欠陥を引き起こすという問題が生
じる。また、導電性ゴム層が感光体との接触で磨耗し
て、ロール表面の凹凸が初期状態から大きく変化し、帯
電の均一性が損なわれるという問題が生じる。また、導
電性ゴム層の導電度が高い場合には、感光体の欠陥部分
に過大な電流が流れる現象、いわゆるピンホールリーク
が生じ、画像欠陥が生じるという問題もある。

【０００４】このような問題を改善するために、導電性
ゴム層の表面に、抵抗値を制御した樹脂層を表面保護層
として設けることが行われている。この場合、帯電ロー
ルは、カーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を
含む樹脂層によって表面が形成された構成を有してい
る。しかしながら、カーボンブラックを用いた場合に
は、カーボン・ブラックの分散性の悪さのため、表面保
護層の抵抗が不均一になり、ピンホールリーク、画像ム
ラ等の問題が発生するという問題があった。また、Ｓｎ
Ｏ₂、ＺｎＯ等の金属酸化物を用いた場合には、電路形
成が良好でないため、添加量を多くする必要があり（１
０から６０重量％）、その結果、表面保護層の機械的強
度が低かったり、コストが高くなるという問題があっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
帯電ロールは、いずれもピンホールリークや画像ムラの
発生、低い機械的強度、高いコスト等の問題があり、満
足し得るものが得られていなかった。本発明は、このよ
うな問題を解決し、優れた品質の帯電ロールを低コスト
で安定に製造することを目的としてなされたものであ
る。すなわち、本発明の目的は、安価で、高い機械的強
度を有し、ピンホールリークや画像ムラの発生しない帯
電ロールを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに検討した結果、本発明者は、帯電ロールの導電性弾
性体層の表面に、導電性物質としてポリアニリン錯体を
混入した樹脂層を設けると、上記従来の技術を改善する
ことができる帯電ロールが得られることを見出だし、本
発明を完成するに至った。

【０００７】したがって、本発明の帯電ロールは、導電
性弾性体層の表面に、表面層として、樹脂中にポリアニ
リン錯体が混入されてなる樹脂層を設けたことを特徴と
する。本発明において、ポリアニリン錯体としては、ポ
リアニリン−ショウノウ・スルホン酸錯体またはポリア
ニリン錯体がＨＣｌをドープしたポリアニリンが使用さ
れる。また、ポリアニリン錯体を含有させる樹脂として
は、ポリメチルメタクリレートが好ましく使用される。

【０００８】本発明の帯電ロールにおいては、ポリアニ
リン錯体が、樹脂中で従来のものに比して著しく少ない
含有量で導電性を示すので、望ましい導電度を得るため
に必要な導電性物質の量を格段に少なくすることがで
き、その結果、本発明の帯電ロールは機械的強度に優
れ、製造コストが削減できること、また、導電路がポリ
アニリン錯体の自己組織化により形成されるため、導電
路の形成状態が安定し、導電性物質の粗大な凝集が起こ
り難くなるのでピンホールリークを起こし難いものとな
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明を詳細に説明する。
図１（ａ）は帯電ロールの横断面図、（ｂ）は縦断面図
である。図１において、金属シャフト１の左右の両端面
には軸部２が突出しており、また、金属シャフトの外周
面には同心円状に導電性弾性体層３および表面層（樹脂
層）４が形成されている。

【００１０】本発明の帯電ロールにおいて、導電性弾性
体層としては、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素
ゴム、ＥＰＤＭゴム等のゴム材料にカーボンブラックや
金属酸化物、あるいは過塩素酸リチウム等の導電性物質
を分散させたものが適当である。導電性弾性体層は、例
えば、次のようにして形成される。すなわち、導電性カ
ーボン等の導電性物質を配合した合成ゴム等の弾性体
を、接着剤で処理した金属シャフトの外周に巻きつけ、
金型加硫したのち研磨して導電性弾性層を形成させる。

【００１１】導電性弾性体層の上に設ける樹脂層は、樹
脂中にポリアニリン錯体が混入された構成を有するもの
であって、樹脂としては、ポリメチルメタクリレート、
ポリスチレン、ポリビニルクロリド、ポリビニルアセテ
ート、ポリビニルアルコール等が使用できるが、耐久性
に優れた溶剤可溶性の樹脂であるポリメチルメタクリレ
ート（以下、「ＰＭＭＡ」という。）が特に好ましい。
また、ポリアニリン錯体としては、ポリアニリン−ショ
ウノウ・スルホン酸錯体（以下、「ＰＡＮＩ・ＣＳＡ」
という。）またはポリアニリン錯体がＨＣｌをドープし
たポリアニリン（以下、「ＰＡＮＩ・ＨＣｌ」とい
う。）が好ましく使用される。これらポリアニリン錯体
の含有量は、０．０１重量％ないし１０重量％の範囲が
好ましく、さらに好ましくは、０．０５重量％ないし１
０重量％の範囲であり、特に好ましい範囲は、０．０５
重量％ないし４重量％である。また、樹脂層の電気抵抗
率は、ポリアニリン錯体の含有量を変えることによって
容易に調整することができ、一般には１０³〜１０⁶Ω
の範囲に設定するのが好ましい。

【００１２】樹脂層には、表面を疎水性にして帯電ロー
ル表面への異物の付着を防止する目的で、フッ素樹脂或
いはその粒子を添加することができる。また、帯電ロー
ルの表面に凹凸を付与し、電子写真感光体との摺擦時の
負担を小さくする目的で、アルミナやシリカのような絶
縁性の微粒子を添加することができ、それにより帯電ロ
ールと電子写真感光体相互の耐磨耗性を向上させること
も可能である。

【００１３】本発明における上記樹脂層は、次のように
して形成することができる。例えば、導電性物質として
ＰＡＮＩ・ＣＳＡを用いる場合には、ＰＭＭＡを適当な
溶剤、例えばｍ−クレゾール、テトラヒドロフラン等に
溶かして得たＰＭＭＡ溶液に、ＰＡＮＩ・ＣＳＡ溶液を
所望の配合量になるように混合して塗布液を調製し、ま
た、導電性物質としてＰＡＮＩ・ＨＣｌを用いる場合に
は、ポリビニルメチルエーテル（ＰＶＭＥ）を吸着させ
た粒径２０ｎｍ以下のＰＡＮＩ・ＨＣｌ粒子を、ＰＭＭ
Ａ溶液に分散させて塗布液を調製し、得られた塗布液を
前記導電性弾性体層の外周面に塗布し、乾燥させること
により形成することができる。上記の場合、ＰＡＮＩ・
ＨＣｌ粒子の樹脂への分散は、超音波をかけて行うこと
ができる。また、塗布液の塗布はディップ法やスプレー
法、静電塗布法等を用いることができる。

【００１４】また、本発明の帯電ロールにおいて、上記
導電性弾性体層と樹脂層との間に、接着性や絶縁耐圧の
改善等のために中間層を介在させることも可能である。
中間層に用いる材料は、樹脂あるいはゴム材料から選択
することができる。例えば、ポリエステル、フェノール
樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、セ
ルロース樹脂、ポリビニルアルコール、プルラン等の樹
脂、あるいはエピクロルヒドリン−エチレンオキサイド
共重合ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ＥＰＤＭ
等が使用できる。

【００１５】本発明の帯電ロールにおいて、導電性弾性
層の膜厚は１００μｍないし１０ｍｍの範囲に設定する
ことが望ましい。また、樹脂層および所望により設ける
中間層の膜厚は、それぞれ５μｍないし２００μｍの範
囲に設定することが望ましい。

【００１６】

【実施例】次に、実施例について、比較例と併せて説明
する。実施例１図１に示す構造の帯電ロールを作製した。まず、ＰＡＮ
Ｉ・ＣＳＡ溶液を得るために、ショウノウ・スルホン酸
（ＣＳＡ）とポリアニリン（ＰＡＮＩ）をモル比で、Ｐ
ＡＮＩの繰り返し単位に対して０．５の割合になるよう
に、常温で、９７％の硫酸中で混合し、得られたＰＡＮ
Ｉ・ＣＳＡをｍ−クレゾールに４重量％の割合で溶か
し、超音波処理を施した。次に、ＰＡＮＩ・ＣＳＡとＰ
ＭＭＡの混合液を得るため、上記のＰＡＮＩ・ＣＳＡ溶
液とＰＭＭＡを１０重量％含むｍ−クレゾール溶液を混
合して、ＰＡＮＩ・ＣＳＡをＰＭＭＡに対し１重量％含
有する樹脂液を作製した。得られた樹脂液を、粘度調整
後、ディップ液としてディップ用の槽に注入した。一
方、シャフト径が８ｍｍφの金属シャフト１を用意し、
その外周に導電性カーボンを配合したＥＰＤＭゴム組成
物（硬度５０°、電気抵抗１０⁴Ω）を巻き付けて厚さ
３ｍｍの導電性弾性層３を形成した。得られた導電性弾
性層付金属シャフトを、先に準備した表面層形成用の樹
脂液を入れた槽に浸漬して樹脂液をコーティングし、１
５０℃で１０分間乾燥して溶剤を除去して、膜厚２０μ
ｍの表面層４を形成した。このようにして目的とする帯
電ロールを得た。

【００１７】実施例２実施例１における表面層形成用の樹脂液の代わりに、次
のようにして得ら樹脂液を用いた。あらかじめポリメチ
ルエーテルを吸着させた粒径２０ｎｍ以下のＰＡＮＩ・
ＨＣｌ粒子１０重量部とＰＭＭＡ９０重量部とを配合
し、テトラヒドロフランを溶剤として加えて、超音波処
理により約１時間半分散処理して分散液を得た。さらに
この分散液をＰＭＭＡのテトラヒドロフラン溶液で、Ｐ
ＡＮＩ・ＨＣｌが４重量％になるまで希釈して樹脂液を
得た。得られた樹脂液を用いた以外は、実施例１と同様
にして帯電ロールを得た。

【００１８】比較例１実施例１において、表面層形成用の樹脂液として、重合
ナイロン（ＣＭ８０００、東レ社製）９０重量部に対
し、カーボンブラック（ケッチェンブラック、アグゾ社
製）１０重量部の割合で配合し、メタノールを溶剤とし
て加えてサンドグラインダーミルで約１時間分散処理し
て得られたものを用いた以外は、実施例１と同様の処方
で帯電ロールを得た。

【００１９】比較例２比較例１において、カーボンブラックの代わりにＢａＳ
Ｏ₄微粒子表面に酸化錫を被覆した導電性微粒子（ＰＡ
ＳＴＲＡＮＴＹＰＥ−ＩＶ、体積抵抗率１〜９Ω・ｃ
ｍ、三井金属社製）５５重量部を用いた以外は、同様の
処方で帯電ロールを得た。

【００２０】これらの帯電ロールを電子写真方式のプリ
ンターに搭載し、有機感光体ドラムと帯電ロールを接触
回転しつつ、帯電ロールに直流成分を重畳した交流電圧
を印加して有機感光ドラムを帯電させることにより、画
像を繰り返し作製した。有機感光ドラムと帯電ロールの
帯電のプロセススピードは２００ｍｍ／ｓｅｃであっ
た。この試験は高温高湿環境と低温低湿環境で断続的に
行った。

【００２１】上記の試験の結果、実施例１および２の帯
電ロールを用いた場合は、２万枚の複写操作においても
良好な画像が得られた。これに対し、比較例１の帯電ロ
ールを用いた場合には、低温低湿環境で約１０００枚の
複写操作を行った時点で画像に点状の欠陥が発生し、そ
れが線状の欠陥に変化していった。この欠陥は、有機感
光ドラムの絶縁破壊によるいわゆるピンホールリークが
原因であると想定される。さらに１万枚以上の複写操作
を実施すると、帯電不良によって画像ムラが生じた。こ
の原因は、表面樹脂層がクラックを生じたためと推定さ
れる。また、比較例２の帯電ロールを用いた場合には、
１万枚以上の複写操作を実施すると、表面樹脂層にクラ
ックが生じた。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明の帯電ロールは、
従来の帯電ロールと比べ、格段に少ない導電性物質の含
有量で良好な導電性を持ち、また、機械的強度に優れて
いるため低コストで作製することができ、また帯電不良
を起こしにくく、加えて、樹脂層の導電路が、ポリアニ
リン錯体の自己組織化により形成されるため、分散状態
に対し導電路の形成状態が安定して樹脂層の抵抗の不均
一が改善され、導電性物質の粗大な凝集が起こり難く、
その結果、ピンホールリークを起こし難いという効果を
生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯電ロールの断面図であって、
（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。

【符号の説明】

１…金属シャフト、２…軸部、３…導電性弾性体層、４
…表面層（樹脂層）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性弾性体層の表面に、表面層として
樹脂中にポリアニリン錯体が混入されてなる樹脂層を設
けたことを特徴とする帯電ロール。
【請求項２】ポリアニリン錯体がポリアニリン−ショ
ウノウ・スルホン酸錯体である請求項１記載の帯電ロー
ル。
【請求項３】ポリアニリン錯体がＨＣｌをドープした
ポリアニリンである請求項１記載の帯電ロール。
【請求項４】樹脂がポリメチルメタクリレートである
請求項１記載の帯電ロール。