(57)【要約】【課題】  樹脂シャフトの軸受け部の表面状態が良好で、且つ良好な画像を安定して得ることができる導電性ロールを提供することを課題とする。【解決手段】  樹脂からなるシャフトと、導電性が付与された導電性弾性層とを具備し、前記導電性弾性層の体積抵抗率ＶＲ１と前記シャフトの体積抵抗率ＶＲ２とが下記式を満たすことを特徴とする導電性ロール。【数１】2008225382.tif 000006【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性が付与された樹脂からなるシャフトと、導電性が付与された導電性弾性層とを具備し、前記導電性弾性層の体積抵抗率ＶＲ１と前記シャフトの体積抵抗率ＶＲ２とが下記式を満たすことを特徴とする導電性ロール。
【数１】
2008225382.tif 000005
【請求項２】
請求項１に記載の導電性ロールにおいて、前記シャフトの体積抵抗率ＶＲ２が１０２〜１０７Ω・ｃｍであることを特徴とする導電性ロール。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の導電性ロールにおいて、前記導電性弾性層の体積抵抗率ＶＲ１が１０３〜１０８Ω・ｃｍであることを特徴とする導電性ロール。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の導電性ロールにおいて、前記導電性弾性層が研磨されたものであることを特徴とする導電性ロール。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の導電性ロールにおいて、当該導電性ロールが現像ロールであることを特徴とする導電性ロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真式複写機及びプリンタ、またはトナージェット式複写機及びプリンタなどの画像形成装置に用いられる帯電ロール、転写ロール、現像ロールなどの導電性ロールに関し、特に電子写真式複写機及びプリンタなどの画像形成装置に用いられる現像ロールに用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式複写機及びプリンタ、またはトナージェット式複写機及びプリンタなどの画像形成装置の帯電ロール、現像ロール、トナー規制ロール、転写ロール等の導電性ロールは、金属製シャフトの外周に、導電性弾性層を設けた構造で使用されている。
【０００３】
しかし、このような金属製シャフトを用いた導電性ロールは質量が大きいため、それを駆動する駆動系回りの装置が大型化するのを免れないなどの問題を有していた。
【０００４】
そこで、導電性の樹脂シャフトと、その外周に設けられた導電性弾性層を有し、導電性弾性層の体積固有抵抗値とシャフトの体積固有抵抗値との比の対数値が２．０以上である導電ローラが提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、特許文献１の導電ローラの樹脂シャフトは実施例１及び２のように体積固有抵抗値を１０１Ω・ｃｍ程度まで下げたものである。樹脂シャフトの体積固有抵抗値をこの程度まで下げるためには導電剤を多く配合しなければならず、導電剤を多く配合した樹脂は溶融時の粘度が高いために成形性が悪くなり、成形した樹脂シャフトの両端の軸受け部の表面粗さが大きくなり、表面粗さの規格値として一般的な上限値のＲｚ６．３μｍを超えてしまう。軸受け部の表面粗さが規格値を超えた場合、規格値内とするための追加工が必要となり、コストアップとなってしまう。
【０００６】
また、特許文献１の導電ローラは、樹脂シャフトの軸受け部の表面粗さを規格値内に成形するために体積固有抵抗値の高い樹脂で樹脂シャフトを成形すると、外周に被覆する導電性弾性層の体積固有抵抗値をさらに高くしなければならず、導電ローラの全体の抵抗として高くなりすぎ、画像不良が生じる恐れがある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１９５６０１号公報（特許請求の範囲等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、樹脂シャフトの軸受け部の表面状態が良好であり、且つ良好な画像を安定して得ることができる導電性ロールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、導電性が付与された樹脂からなるシャフトと、導電性が付与された導電性弾性層とを具備し、前記導電性弾性層の体積抵抗率ＶＲ１と前記シャフトの体積抵抗率ＶＲ２とが下記式を満たすことを特徴とする導電性ロールにある。
【００１０】
【数１】
2008225382.tif 000002
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の導電性ロールにおいて、前記シャフトの体積抵抗率ＶＲ２が１０２〜１０７Ω・ｃｍであることを特徴とする導電性ロールにある。
【００１２】
本発明の第３の態様は、第１又は２に記載の導電性ロールにおいて、前記導電性弾性層の体積抵抗率ＶＲ１が１０３〜１０８Ω・ｃｍであることを特徴とする導電性ロールにある。
【００１３】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様に記載の導電性ロールにおいて、前記導電性弾性層が研磨されたものであることを特徴とする導電性ロールにある。
【００１４】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様に記載の導電性ロールにおいて、当該導電性ロールが現像ロールであることを特徴とする導電性ロールにある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、樹脂シャフトの軸受け部の表面状態が良好で、且つ良好な画像を安定して得ることができる導電性ロールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の導電性ロールは、導電性樹脂シャフトを用いる場合、従来の樹脂シャフトのように体積抵抗率の低い樹脂シャフトを用いることなく、むしろ比較的体積抵抗率の高い樹脂シャフトを用いた方が好適なものとなるという知見により完成させたものである。
【００１７】
本発明の導電性ロールは、導電性が付与された樹脂からなるシャフトと、導電性が付与された導電性弾性層とを具備し、導電性弾性層の体積抵抗率ＶＲ１と樹脂シャフトの体積抵抗率ＶＲ２とが下記式を満たすものである。
【００１８】
【数２】
2008225382.tif 000003
【００１９】
この範囲を満たす導電性ロールは、導電性弾性層の体積抵抗率と樹脂シャフトの体積抵抗率が同程度、又は導電性弾性層の体積抵抗率が樹脂シャフトの体積抵抗率よりも低いものである。すなわち、低抵抗領域の体積抵抗率を有する導電性弾性層を具備する導電性ロールの場合、樹脂シャフトが、従来のように体積抵抗率が低いものではなく、体積抵抗率が比較的高いものとなる。かかる樹脂シャフトは、導電剤の配合量が比較的少なくなるため成形性に優れ、表面状態が良好なものとなり、樹脂シャフトの軸受け部の表面粗さの規格内とすることができる。また、導電性弾性層の体積抵抗率が比較的低いため、樹脂シャフトの体積抵抗率がばらついたとしても、樹脂シャフトと導電性弾性層とをあわせた導電性ロール全体の抵抗は均一となるため、良好な画像を安定して得ることができる。
【００２０】
本発明にかかるシャフトは導電性が付与された樹脂からなるものである。すなわち、シャフトは樹脂に導電剤を配合することにより形成されるものである。かかる樹脂シャフトの体積抵抗率ＶＲ２は、１０２〜１０７Ω・ｃｍであることが好ましい。体積抵抗率ＶＲ２がこの範囲となるように樹脂に導電剤を配合することで、成形性に優れ、表面粗さがＲｚ６．３μｍよりも小さい軸受け部を有する樹脂シャフトとすることができ、また、導電剤の配合量が比較的少ないため、低コストの導電性ロールとすることができる。
【００２１】
なお、体積抵抗率ＶＲ２がこの範囲よりも低くなると、導電剤を多量に配合しなければならず、成形時の溶融粘度が上昇するために成形が困難となり、成形された樹脂シャフトの軸受け部の表面粗さがＲｚ６．３μｍよりも大きくなってしまう。また、樹脂シャフトの体積抵抗率ＶＲ２がこの範囲よりも高くなると、樹脂シャフトと導電性弾性層とをあわせたロール全体の抵抗が上昇し、良好な画像を安定して得ることができなくなってしまう。
【００２２】
なお、シャフトはある程度の機械的強度を有することが好ましく、例えば、曲げ強度が８０ＭＰａ以上、好ましくは１００ＭＰａ以上、特に１５０ＭＰａ以上であることが好ましい。高い曲げ強度を有する樹脂シャフトとすることで、樹脂シャフトを破損させることなく、外周に被覆した導電性弾性層を研磨することができる。樹脂としては、この条件を満たす樹脂を用いるか、もしくは所望の機械的特性を有する樹脂と、機械的強度の高い樹脂とを併用するのが好ましい。なお、樹脂に補強剤としてガラス繊維やカーボン繊維を５〜１５０％配合することで機械的強度を向上させてもよい。補強剤の配合量は２００％を越えると脆くなりやすく、また、成形性が悪くなるため好ましくない。
【００２３】
樹脂は特に限定されないが、主成分としては、例えば、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルスルフォン、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリアミドイミド等が挙げられ、特に機械的強度の高い樹脂としては、メタキシリジアミンとアジピン酸とから得られる芳香族ポリアミド等が挙げられる。
【００２４】
本発明にかかる樹脂シャフトは、表面粗さＲｚが、６．３μｍ以下であることが好ましい。樹脂シャフトの軸受け部の表面粗さＲｚが６．３μｍよりも大きいと、画像形成装置に嵌め込む軸受け部、特にすべり軸受けに嵌め込んで使用する場合、樹脂シャフトの軸受け部によりすべり軸受けの磨耗量が増加するため好ましくない。
【００２５】
また、導電剤は特に限定されないが、例えば、チャンネルブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、ランプブラック、ケッテェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラックの粒子状導電剤や、カーボングラファイト、カーボンナノチューブ、炭素繊維などが挙げられる。導電剤は、所望の体積抵抗率となるように配合する。なお、樹脂シャフトの成形性が低下しない程度に配合するのが好ましく、例えば、樹脂１００質量部に対して、導電剤を２０質量部以下となるように配合するのが好ましい。
【００２６】
本発明にかかる導電性弾性層は、ゴム基材に導電剤を配合することにより導電性が付与されたものである。導電性弾性層の体積抵抗率ＶＲ１は１０３〜１０８Ω・ｃｍであることが好ましい。体積抵抗率ＶＲ１がこの範囲となることで、良好な画像を安定して得ることができる導電性ロールとなる。
【００２７】
導電性弾性層に用いるゴム基材は特に限定されず、従来から用いられている材質であればよい。例えば、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、ポリウレタンゴム、シリコーンゴム等が挙げられるが、現像ロールとする場合は、ポリウレタンゴム、又はシリコーンゴムが好適に用いられる。
【００２８】
本発明にかかる導電性弾性層は、上述したようなゴム基材にカーボンブラック等の導電剤を添加し、導電剤の分散状態を保持したまま加熱硬化させて形成する。これにより、体積抵抗率が１０３〜１０８Ω・ｃｍの弾性層を持つ導電性ロールを形成することができる。
【００２９】
なお、ゴム基材に配合する導電剤は特に限定されず、上述した導電剤を用いればよい。なお、ゴム基材に配合する導電剤と、樹脂シャフトに配合する導電剤は同じものであってもよいが、異なるものであってもよい。
【００３０】
上述した導電性ロールは、帯電ロール、転写ロール、現像ロールなどに用いて好適なものであり、特に現像ロールに用いて好適なものである。
【００３１】
以下、実施例に基づいて本発明について説明する。ただし、本発明はこれに限定される
ものではない。
【００３２】
（実施例１）
＜シャフトの製造＞
ポリアミドＭＸＤ（三菱エンジニアリングプラスチックス社製）１００質量部、ガラス繊維としてＣＳ０３−ＪＡＦＴ２（旭ファイバーグラス社製）１００質量部、カーボンブラックとして＃３０５０（三菱化学社製）１２質量部を配合し、射出成形により、体積抵抗率が５．２×１０３Ω・ｃｍ、外径φ１０ｍｍ×面長２２８．８ｍｍで、軸受け部が外径φ５．５ｍｍの樹脂シャフトを得た。
【００３３】
＜導電性弾性層の製造＞
未硬化シリコーンゴム材料（ＤＹ３２−４０３６：東レ・ダウコーニングシリコーン社製）をチューブ状に押出成形し、４００℃で２分間硬化（一次硬化）させた後、所定の長さに切断することで、体積抵抗率５．２×１０4Ω・ｃｍ、外径φ１６．５ｍｍ×内径φ８．０ｍｍのシリコーンゴムチューブを得た。
【００３４】
＜現像ロールの製造＞
得られたシリコーンゴムチューブを圧縮空気で拡径しながら、樹脂シャフトを圧入し、表面を研磨することで、外径φ１６ｍｍの実施例１の現像ロールを得た。
【００３５】
（実施例２）
シャフトの製造においてカーボンブラックの配合量を変更して体積抵抗率を７．７×１０4Ω・ｃｍとした以外は実施例１と同様にして実施例２の現像ロールを得た。
【００３６】
（実施例３）
シャフトの製造において体積抵抗率を２．０×１０６Ω・ｃｍとした以外は実施例１と同様にして実施例３の現像ロールを得た。
【００３７】
（比較例１）
シャフトの製造においてカーボンブラックの配合量を変更して体積抵抗率を４．３×１０１Ω・ｃｍとした以外は実施例１と同様にして比較例１の現像ロールを得た。
【００３８】
（比較例２）
シャフトの製造においてカーボンブラックの配合量を変更して体積抵抗率を５．２×１０２Ω・ｃｍとした以外は実施例１と同様にして比較例２の現像ロールを得た。
【００３９】
（比較例３）
シャフトの製造においてカーボンブラックの配合量を変更して体積抵抗率を４．９×１０８Ω・ｃｍとした以外は実施例１と同様にして比較例３の現像ロールを得た。
【００４０】
（比較例４）
シャフトの製造においてカーボンブラックを配合しなかった以外は実施例１と同様にして比較例４の現像ロールを得た。
【００４１】
（試験例１）：体積抵抗率測定
各実施例及び各比較例の樹脂シャフト及び導電性弾性層の２５℃における体積抵抗率を、それぞれ４探針式抵抗値測定器（ロレスタＩＰ・ＭＣＰ−Ｔ２５０：三菱油化社製）を用いて測定した。この結果を表１に示す。
【００４２】
（試験例２）：表面粗さ測定
各実施例及び各比較例の現像ロールの樹脂シャフトの軸受け部の表面粗さを、表面粗さ形状測定機（サーフコム１４００Ｄ：東京精密）によりＪＩＳ’８２Ｒｚ（長手方向測定）に準拠して測定した。表面粗さＲｚが６．３μｍ未満であった場合を○、６．３以上で７．０μｍ未満であった場合を△、７．０μｍ以上であった場合を×とした。この結果を表１に示す。
【００４３】
そして、比較例1と比較例2の現像ローラの軸受け部に平滑化の追加工を行い、表面粗さをＲｚ４μｍ程度とした。
【００４４】
（試験例３）：印字評価
各実施例及び各比較例の現像ロールを実機（ＨＬ−７２０：ブラザー工業社製）に実装し、ハーフトーン印字における現像ロール周期の濃度ムラを目視にて確認した。なお、濃度ムラがなく均一な画質であった場合は○、濃度ムラが認められる画質であった場合は×とした。この結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
2008225382.tif 000004
【００４６】
（結果のまとめ）
表１に示すように、実施例１〜３の現像ロールは、いずれも樹脂シャフトの表面粗さが６．３μｍ未満であり、印字評価では濃度ムラがなく均一な画質が得られた。これに対し、ｌｏｇ（ＶＲ１／ＶＲ２）が２．０以上の比較例１及び比較例２の現像ロールは、樹脂シャフトの表面粗さＲｚが６．５μｍ以上と非常に大きかった。
【００４７】
また、ｌｏｇ（ＶＲ１／ＶＲ２）が−３未満の比較例３及び比較例４の現像ロールは、いずれも樹脂シャフトの表面粗さＲｚは低いものであったが、ロール全体が高抵抗となったためか、比較例３の現像ロールは印字評価で濃度ムラが顕著に観察され、比較例４の現像ロールは印字不能であった。
【００４８】
これより、−３＜ｌｏｇ（ＶＲ１／ＶＲ２）＜２の本発明の導電性ロールを用いた現像ロールは、樹脂シャフトの表面粗さが良好で十分に規格内であり、且つ良好な画像を安定して得ることができるものであることがわかった。