JPH11296002A - 導電性ローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導電性弾性体の電気的抵抗のばらつきを少な
くし、弾性体の弾性を大幅に損なわせることなく低硬度
でかつ所望の導電性を有する導電性弾性体を調整を可能
とすること。 【解決手段】 弾性体ポリマー中に導電性物質を分散さ
せた導電性弾性体において、前記導電性物質を安定的に
分散させる分散剤を用いた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写装
置、プリンタ、静電記録装置等の画像形成装置におい
て、感光体等の像担持体に電子写真プロセス、静電記録
プロセス等の作像手段で形成担持させた可転写画像（ト
ナー画像）を紙等の記録媒体（被転写材）へ転写させる
転写部材に関する。より詳しくは、導電性弾性体ローラ
にバイアス電圧を印加して転写工程を実行する画像形成
装置において、弾性体ポリマーに分散剤を用いて導電性
物質を安定的に分散させた導電性弾性体を転写部材とし
て用いる転写ローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真装置等の画像形成装置における
転写工程の実行手段として、電圧を印加する事により転
写作用を施し、一般にはローラ型の導電性弾性体（以
下、導電性弾性体ローラと記す）が近年盛んに使用され
はじめている。この弾性体ローラは、転写を実行するの
に適正な電圧を印加して使用されるが、非通紙部での像
担持体への過剰な電流や電流リーク等による印加電圧の
ブレークダウンを防止する目的で、その導電性弾性体の
電気抵抗値がおよそ１Ｅ７〜５Ｅ９Ωのいわゆる中抵抗
の領域のものを使用する事が要求されている。このため
ゴムの電気抵抗が上記範囲内に収める為に、カーボンブ
ラック等の導電性物質をポリマー材に添加する事で導電
性を付与する手法が用いられていた。

【０００３】しかしながら、この電気抵抗領域はカーボ
ンブラックの少しの量の違いで電気抵抗が大幅に変わっ
たり、また練り、成形、加硫等の加工条件の違いによっ
ても電気抵抗が変化してしまう領域であるため、上記範
囲内に電気抵抗値を調整するのに非常に困難を要する。

【０００４】更に、成形、加硫時にカーボンブラックの
粒子が再凝集してしまい、導電性弾性体中の分散導電性
粒子の粒子間接触状態が場所によって異なることが原因
で電気的抵抗ムラが発生する。

【０００５】従って、このような導電性弾性体を電圧を
印加することで画像を形成する装置の転写ローラに使用
すると、電気分布のムラが大きく、これが原因の転写ム
ラの発生をみる事がある。

【０００６】また、転写後の像担持体上に局所的な転写
帯電メモリを形成し、次の作像工程において画像上に濃
度ムラとなってしまう事がある。特に反転現像方式を採
用する画像形成装置においては、像担持体としての感光
体を局所的に帯電してしまう為、その部分が転写帯電メ
モリとなって次の帯電工程で帯電不足となり、現像され
て黒ポチ状のカブリとなってしまう為著しく画像品質の
低下を招いてしまう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、導電
性物質が分散された導電性弾性体を設けた転写部材であ
って、導電性弾性体についての抵抗ムラに起因する転写
ムラの発生、像担持体の局所的な転写メモリーによる画
像濃度ムラやカブリの発生を防止し、高品質の画像を得
ることができる画像形成装置を提供する事にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の目的を実現する
構成は、像担持体に接触配置され電圧が印加されること
で記録媒体上に像担持体上のトナー像を転写する転写ロ
ーラを有する転写装置において、前記転写ローラは、ロ
ーラ芯金の周囲にＡｓｋｅｒＣ硬度が２０〜４５°で電
気抵抗値が１Ｅ７〜５Ｅ９Ωである弾性体ポリマー層を
設け、該弾性体ポリマー層中に導電性物質と、前記導電
性物質を安定的に分散させる物質としてカップリング剤
を含有させる事を特徴とする電子写真装置の転写ローラ
にある。上記した本発明において、前記導電性物質がカ
ーボンブラック、無機系導電フィラー、またはカーボン
ブラックと無機導電系フィラーとの混合物であることが
好ましい。また、上記無機系導電フィラーが酸化亜鉛、
酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化錫、塩化アンチモ
ン、塩化インジウムからなる群から選ばれた少なくとも
１つである事が好ましい。更に、前記カップリング剤が
シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング
剤、アルミネート系カップリング剤、およびアミノ酸系
カップリング剤からなる群から選ばれた少なくとも１つ
である事が好ましい。また、前記弾性体ポリマーがエチ
レンプロピレンゴムからなるか、またはスチレンゴム、
ブタジエンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、シリコー
ンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチ
レン、アクリルゴム、ヒドリンゴム、ウレタンゴム、多
硫化ゴム、フッ素ゴムからなる群から選ばれた少なくと
も１つとエチレンポロピレンゴムとからなる事が好まし
い。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の転写ローラを含む画像形
成装置の概略構成図の１例を図１に示した。この画像形
成装置は、回転ドラム型・転写方式の電子写真装置であ
って、１は像担持体としての電子写真感光体であり、矢
示の時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をも
って回転駆動される。感光ドラム１は、その回転過程で
帯電手段としての電源Ｅ１から帯電バイアスを印加した
帯電ローラにより周面が所定の極性・電位（例えば−６
００Ｖ）に一様帯電処理され、次いで露光系３により目
的の画像情報に対応したネガ画像露光（原稿像のアナロ
グ露光、デジタル走査露光）を受けて周面に目的画像情
報の静電潜像が形成される。

【００１０】次いで、その静電潜像がマイナストナーに
よる反転現像方式のトナー現像方式４によりトナー画像
として現像される。そしてそのトナー画像が感光ドラム
１と転写手段としての転写ローラ５との間の転写部に不
図示の給紙手段から所定のタイミングで転写材Ｐが給送
され、転写ローラ５に対して電源Ｅ２から約＋２〜３Ｋ
Ｖの転写バイアスが印加され感光ドラム１面の反転現像
されたトナー像が転写材Ｐに対して順次転写される。

【００１１】トナー画像の転写を受けた転写材Ｐは、感
光ドラム１面から分離されて不図示の定着手段へ導入さ
れて像定着処理を受ける。トナー画像転写後の感光ドラ
ム１面は、クリーニング手段６で転写残りトナー等の付
着汚染物の除去処理を受けて清浄面化されて繰り返して
作像に供される。

【００１２】転写手段としては以下のように調整した図
２に示した導電性弾性体からなる転写ローラ５が使用さ
れる。

【００１３】上記転写ローラの抵抗値としては、１Ｅ７
〜５Ｅ９Ωである事が望ましい。その理由として、電気
抵抗値が低すぎると転写時の電流が大きくなり用紙が過
帯電する。このため、用紙が感光ドラムに巻き付いた
り、アーク放電を伴って転写トナー像を乱したり、感光
体を劣化させる。また、逆に電気抵抗値が高すぎる場
合、転写効率が悪くなり転写不良となってしまう。ま
た、所定の転写効率を得るためには転写ローラに印可す
る電圧が３ｋＶ以上と高く設定する必要があり電源が非
常に大型化し高価なものとなってしまう。

【００１４】また上記転写ローラの硬度としては、２０
〜４５°（ＡｓｋｅｒＣ）である事が望ましい。その理
由として、例えば２０°以下のように硬度が低すぎる場
合、転写ローラの荷重に対する抵抗ムラの影響が高硬度
品に比べて大きくなるために、感光ドラムと接触してい
る部分の抵抗ムラが特に大きくなってしまう。例えば４
５°以上のように逆に硬度が高すぎる場合、感光ドラム
と転写ローラが接触しているニップの幅が小さくなり、
紙などの転写材を感光ドラムと転写ローラの間に安定し
て保持するのが困難となり、ニップ部内での転写材が感
光ドラムの動きと同期しなくなり、画像ズレが生じる。
この画像ズレを解消するには、ニップの幅を大きくすれ
ばよいが、高硬度品の場合は転写ローラを支持している
ばね圧を強くしなければならない。しかし、ばね圧を強
くした場合転写された画像、特に文字の線幅の中央部が
白く抜ける「中抜け」現象が生じる。これは特に厚手の
被転写材を用いるときに生じ易く、トナー像が強く感光
ドラム側に押し付けられて転写電界の比較的弱い部分の
転写効率が低下する事が原因である。以上のことから転
写ローラの硬度としては上記設定範囲内に抑える事が望
ましい。

【００１５】本発明の電子写真装置の転写ローラにおい
て用いられる弾性体ポリマーとしては、エチレンプロピ
レンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレンプロピレンゴムとイソ
プレンゴム（ＩＲ）、スチレンゴム（ＳＢＲ）、ブタジ
エンゴム（ＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴ
ム（ＢＲ）、シリコーンゴム（Ｑ）、クロロプレンゴム
（ＣＲ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、
アクリルゴム（ＡＣＭ）、ヒドリンゴム（ＥＣＯ）、ウ
レタンゴム（Ｕ）、多硫化ゴム（Ｔ）、フッ素ゴム（Ｆ
ＫＭ）等、あるいはそれらを組み合わせて合成した合成
ゴムが使用され、なかでもエチレンプロピレンゴムおよ
びエチレンプロピレンゴムとイソプレンゴムとを組合せ
たものが好ましいものとして用いられる。

【００１６】本発明において、導電性物質としては、カ
ーボンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラ
ック、アセチレンブラック等を用いてもよい。また、酸
化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化錫、酸化
アンチモン、酸化インジウム等からなる無機系導電フィ
ラー、あるいはその組み合わせからなる導電性物質、
銅、銀等の金属粉またはこれらを粒子表面に被覆して導
電化した粒子等からなる導電粒子を使用する事が出来
る。

【００１７】上記導電性物質を安定に分散させる物質と
して有効なカップリング剤としては、シラン系カップリ
ング剤、チタネート系カップリング剤、アルミネート系
カップリング剤、アミノ酸系カップリング剤等のカップ
リング剤が挙げられる。

【００１８】上記したシラン系カップリング剤の具体例
としては、β−（３、４エポキシシクロヘキシル）エチ
ルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニ
ルトリス（βメトキシエトキシ）シラン、ビニルトリエ
トキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−（メタ
クリロイルオキシプロピル）トリメトキシシラン、γ−
グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グ
リシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、Ｎ−β
（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラ
ン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチル
ジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシ
ラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシ
シラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、
γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ビス−（３−
トリエトキシシリルプロピル）テトラサルファイド、ビ
ス−（トリエトキシシリルエチルトリレン）テトラサル
ファイド、β−（３、４−エポキシシクロヘキシル）エ
チルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルト
リメトキシシラン等が挙げられる。

【００１９】また、チタネート系カップリング剤として
は、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イ
ソプロピルトリ−Ｎ−ドデシルベンゼンスルホニルチタ
ネート、イソプロピルトリ（ジオクチルピロホスフェー
ト）チタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチル
ホスファイト）チタネート、テトラオクチルビス（ジト
リデシルホスファイト）チタネート、テトラ（２、２−
ジアリルオキシメチル−１−ブチル）ビス（ジ−トリデ
シル）ホスファイトチタネート、ビス（ジオクチルピロ
ホスフェート）オキシアセテートチタネート、ビス（ジ
オクチルピロホスフェート）エチレンチタネート、イソ
プロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジ
メタクリロイルイソステアロイルチタネート、イソプロ
ピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロ
ピルトリ（ジオクチルホスフェート）チタネート、イソ
プロピルトリクミルフェニルチタネート、イソプロピル
トリ（Ｎ−アミノエチル−アミノエチル）チタネート等
が挙げられる。

【００２０】また、アルミネート系カップリング剤とし
ては、アルキルアセトアセテートジイソプロピレート、
アミノ酸系カップリング剤のＮ−ラウロイルリジン、Ｎ
−ラウリルアスパラギン酸−β−ラウリルエステル等が
挙げられる。

【００２１】上記したカップリング剤の添加量は、弾性
体ポリマーに対して０．５〜２０部であるが、１〜１５
部が好ましい。０．５部以下の場合分散効果が少ない為
好ましくない。一方、２０部以上の場合はカップリング
剤が表面に析出して感光ドラム、その他周辺基材を汚染
させる等の問題が起こる可能性が生じる。

【００２２】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に説明する。

【００２３】実施例１ 導電性物質としてカーボンブラック（旭カーボン＃７
０）２０部を１００℃、１５分の予備加熱を行ってから
加温状態（８０℃）で攪拌しながらβ−（３、４エポキ
シシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン５部を少
量ずつ添加し処理フィラーを得た後、ＥＰＤＭゴム１０
０重量部に添加した。次に可塑剤、発泡剤、発泡助剤、
加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、老化防止剤、軟化
剤、充填剤等を添加して、押し出し機によりチューブ状
に押し出し成形した。この成形品を加硫缶で１６０℃、
３０ｍｉｎの条件で加硫、発泡させチューブ状の発泡体
（導電性弾性体５ａ）を得る。この導電性弾性体５ａを
直径８ｍｍの金属製の軸５ｂに圧入、接着し円筒研磨機
で表面スキン層を研磨して形状を整え、ローラ表面にケ
バのないローラを得た。

【００２４】ここで得られた図２に示す転写ローラ５の
硬度をアスカー硬度計によって測定したところ２８〜３
２°（ＡｓｋｅｒＣ）であった。またこの転写ローラ５
の抵抗を測定したところ、３Ｅ９Ωであった。抵抗測定
には、図３に示す測定装置を用い、芯金６ｂの両端に５
００ｇの荷物をかけ、芯金６ｂと金属製ドラム７を回転
させながらその間に２ｋＶの電圧を印加し転写ローラ５
の抵抗値を測定した。

【００２５】この転写ローラ５を前記記載の画像形成装
置に組み込んで使用したところ、該転写ローラ５は感光
ドラム１に対して所定の押圧力をもって圧接状態に保持
され、感光ドラム１の回転に順方向にドラムの回転周速
と略同じ周速度をもって回転する。本実施例において
は、ベタ画像が均一に転写され、局部的に過剰なプラス
電荷が感光ドラムに付与させる事もない為、次回の画像
形成時に局部的なポチ状の濃度ムラの発生はもちろん、
ポチ状のカブリとなることもなかった。

【００２６】上記のシラン系カップリング剤以外の前記
シラン系カップリング剤、導電性物質、および弾性体ポ
リマーを使用しても本実施例と同様に良好な画質を得る
ことが出来た。

【００２７】実施例２ 転写手段５として以下のように調整した図２に示した導
電性弾性体ローラを使用した。

【００２８】まず導電性物質としてカーボンブラック
（旭カーボン＃７０）１８部を１００℃、１５分の予備
加熱を行ってから加温状態（８０℃）で攪拌しながら分
散剤であるチタネート系カップリング剤としてイソプロ
ピルトリイソステアロイルチタネート１０部を少量ずつ
添加し処理フィラーを得た後、ＥＰＤＭゴムに添加し
た。次に可塑剤、発泡剤、発泡助剤、加硫剤、加硫促進
剤、加硫促進助剤、老化防止剤、軟化剤、充填剤等を添
加して、押し出し機によりチューブ状に押し出し成形し
た。この成形品を加硫缶で１６０℃、３０ｍｉｎの条件
で加硫、発泡させチューブ状の発泡体（導電性弾性体５
ａ）を得る。この導電性弾性体５ａを直径８ｍｍの金属
製の軸５ｂに圧入、接着し円筒研磨機で表面スキン層を
研磨して形状を整え、ローラ表面にケバのないローラを
得た。

【００２９】ここで得られた図２に示す転写ローラ５の
硬度をアスカー硬度計によって測定したところ２６〜３
０°（ＡｓｋｅｒＣ）であった。またこの導電性弾性体
ローラ（転写ローラ）の抵抗を測定したところ、９Ｅ８
Ωであった。

【００３０】この転写ローラ５を実施例１記載の画像形
成装置に組み込んで使用したところ、該転写ローラ５は
感光ドラム１に対して所定の押圧力をもって圧接状態に
保持され、感光ドラム１の回転に順方向にドラムの回転
周速と略同じ周速度をもって回転する。本実施例におい
ては、ベタ画像が均一に転写され、局部的に過剰なプラ
ス電荷が感光ドラムに付与させる事もない為、次回の画
像形成時に局部的なポチ状の濃度ムラの発生はもちろ
ん、ポチ状のカブリとなることもなかった。

【００３１】上記のチタネート系カップリング剤以外の
前記チタネート系カップリング剤、導電性物質、弾性体
ポリマーを使用しても本実施例と同様に良好な画質を得
ることが出来た。

【００３２】実施例３ 転写手段５として以下のように調整した図２に示した導
電性弾性体ローラを使用した。

【００３３】まず導電性物質としてカーボンブラック
（旭カーボン＃７０）２５部を１００℃、１５分の予備
加熱を行ってから加温状態（８０℃）で攪拌しながら分
散剤であるアルミネート系シランカップリング剤として
アルキルアセトアセテートジイソプロピレート５部を少
量ずつ添加し処理フィラーを得た後、ＥＰＤＭゴムに添
加した。次に可塑剤、発泡剤、発泡助剤、加硫剤、加硫
促進剤、加硫促進助剤、老化防止剤、軟化剤、充填剤等
を添加して、押し出し機によりチューブ状に押し出し成
形した。この成形品を加硫缶で１６０℃、３０ｍｉｎの
条件で加硫、発泡させチューブ状の発泡体（導電性弾性
体５ａ）を得る。この導電性弾性体５ａを直径８ｍｍの
金属製の軸５ｂに圧入、接着し円筒研磨機で表面スキン
層を研磨して形状を整え、ローラ表面にケバのないロー
ラを得た。

【００３４】ここで得られた図２に示す転写ローラ５の
硬度をアスカー硬度計によって測定したところ２８〜３
１°（ＡｓｋｅｒＣ）であった。またこの導電性弾性体
ローラ（転写ローラ）の抵抗を測定したところ、２Ｅ８
Ωであった。

【００３５】この転写ローラ５を実施例１記載の画像形
成装置に組み込んで使用したところ、該転写ローラ５は
感光ドラム１に対して所定の押圧力をもって圧接状態に
保持され、感光ドラム１の回転に順方向にドラムの回転
周速と略同じ周速度をもって回転する。本実施例におい
ては、ベタ画像が均一に転写され、局部的に過剰なプラ
ス電荷が感光ドラムに付与させる事もない為、次回の画
像形成時に局部的なポチ状の濃度ムラの発生はもちろ
ん、ポチ状のカブリとなることもなかった。

【００３６】上記アルミネート系シランカップリング剤
以外のアルミネート系シランカップリング剤、導電性物
質、弾性体ポリマーを使用しても本実施例と同様に良好
な画質を得ることが出来た。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
分散剤であるカップリング剤を弾性体ポリマーに添加し
ているので、ゴムの電気的抵抗値が導電性物質の添加量
の変化に対して安定的でありかつ、その導電性弾性体の
抵抗値が均一であり、抵抗ムラに起因する転写ムラ、感
光体の局部的な転写メモリによる濃度ムラ、カブリを改
善できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す画像形成装置の概略
図。

【図２】本発明の実施の形態を示す転写ローラの側面
図。

【図３】抵抗測定装置図。

【符号の説明】

１ 感光ドラム ２ 帯電手段 ３ 露光系 ４ 現像手段 ５ 転写ローラ ６ａ，６ｂ 芯金 ７ 金属性ドラム ５ａ 導電性弾性体 ５ｂ 金属製の軸 ６ クリーニング手段 Ｅ バイアス印加用電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 之則 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 黛 博志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ローラ芯金の周囲にＡｓｋｅｒＣ硬度が
   ２０〜４５°で電気抵抗値が１Ｅ７〜５Ｅ９Ωである弾
   性体ポリマー層を設け、該弾性体ポリマー層中に導電性
   物質と、前記導電性物質を安定的に分散させる物質とし
   てカップリング剤を含有させた事を特徴とする電子写真
   装置の転写ローラ。
2. 【請求項２】 前記導電性物質がカーボンブラックであ
   る事を特徴とする請求項１記載の電子写真装置の転写ロ
   ーラ。
3. 【請求項３】 前記導電性物質が無機系導電フィラーで
   ある事を特徴とする請求項１記載の電子写真装置の転写
   ローラ。
4. 【請求項４】 前記導電性物質がカーボンブラックと無
   機系導電フィラーとの混合物である事を特徴とする請求
   項１記載の電子写真装置の転写ローラ。
5. 【請求項５】 前記無機系導電フィラーが酸化亜鉛、酸
   化チタン、酸化アルミニウム、酸化錫、酸化アンチモ
   ン、酸化インジウムからなる群から選ばれた少なくとも
   １つである事を特徴とする請求項３または４に記載の電
   子写真装置の転写ローラ。
6. 【請求項６】 前記カップリング剤がシラン系カップリ
   ング剤、チタネート系カップリング剤、アルミネート系
   カップリング剤、およびアミノ酸系カップリング剤から
   なる群から選ばれた少なくとも１つである事を特徴とす
   る請求項１〜５の何れかに記載の電子写真装置の転写ロ
   ーラ。
7. 【請求項７】 前記弾性体ポリマーがエチレンプロピレ
   ンゴムからなるか、または、スチレンゴム、ブタジエン
   ゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、ク
   ロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アク
   リルゴム、ヒドリンゴム、ウレタンゴム、多硫化ゴム、
   フッ素ゴムからなる群から選ばれた少なくとも１つとエ
   チレンプロピレンゴムとからなる事を特徴とする請求項
   １〜６の何れかに記載の電子写真装置の転写ローラ。