JP2004021019A - Conductive roll, electrification roll, transfer roll, and cleaning roll - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明に属する技術分野】
本発明は、電子写真用複写機、プリンタ等の画像形成装置における静電記録プロセスに用いられる帯電ロール等の導電性ロールに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子写真方式の画像形成装置では、被帯電体としての感光体表面を均一に帯電させる部材として、帯電ロールが多用されている。帯電ロールは、電圧は印加された状態で感光体に接触し、感光体との間の微少な間隙にて放電し感光体表面を帯電させる。上記帯電ロールは、感光体を均一に帯電させるために、抵抗、形状が厳密に制御されている。
【0003】
帯電ロールを用いた電子写真用画像形成装置においては、感光体表面に付着した転写残トナー、キャリア、紙粉等の異物が、帯電ロールと感光体とのニップ部分に進入することにより、該異物が帯電ロール表面に付着し帯電ロールを汚染する。帯電ロール表面に異物が付着すると、異物付着部分は抵抗が高くなり、感光体の帯電不良を生じたり、異物付着部分で異常放電を引き起こしたりして、現像、転写後の画像において、白点や色点といった画像欠陥を引き起こす。
【0004】
上記異物の付着による汚染が長期的に継続された帯電ロールは、ロール全体としても抵抗にムラができるため、感光体の帯電ムラを生じやすく、形成された画像に、さらに濃度ムラや、画像全面に及ぶ白点や色点といった画質欠陥を引き起こす。
【0005】
特に近年、電子写真用画像形成装置においては、高画質化、長寿命化が一層要求されており、従来では検出できなかった帯電ムラが画質欠陥の原因となる。また、画像形成装置のコスト低減のために、直流の電圧印加のみで帯電する方式とした場合には、従来の直流に交流を重畳して電圧印加し、帯電の均一化を図っている装置と比較して、より一層異物の付着による画像欠陥が顕著となる。
【0006】
上記異物の付着による画質欠陥防止のために、従来、帯電ロールへの異物の付着を低減する方法や、付着した異物を除去する部材を装着する方法が試みられてきた。
【0007】
帯電ロールへの異物の付着を低減する方法としては、例えば、いわゆる樹脂に代表されるような、分子構造が緻密で離型性に優れた高分子材料により表面層を形成し、一般に粘着性の高い弾性ロール(帯電ロール)表面へ異物の付着を低減させる試みがなされてきた(特開平1−204081号公報等)。
【0008】
また、前記付着した異物を除去する部材を装着する方法としては、帯電ロールにロールやパッド(特開平2−301777号公報)、あるいはウェブ(特開平2−301779号公報)等部材を当接し、帯電ロール表面に付着した異物を強制的に除去する試みがなされてきた。
【0009】
しかし、前記緻密な高分子材料を表面層に用いる方法では、一般にそのような高分子材料は硬いものであるため、わずかな異物の付着により帯電不良を起こしてしまったり、感光体の消耗を早めてしまったりする場合があった。
【0010】
また、前記付着した異物を除去する部材を装着する方法でも、帯電部材表面の残留トナーが十分にとりきれず、次第に異物が蓄積することが判明した。
【0011】
さらに、前記異物の付着は、帯電ロールだけでなく感光体周りに配置され、感光体に接触する部材(転写ロール、クリーニングロール等)にとっても耐久性を低下させるなど大きな問題であり、異物付着を根本的に回避・低減できるロール、または異物が付着しても性能が低下しないロールはいまだ開発されていない。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決することを目的とする。
すなわち、本発明は、表面への異物の付着による汚染に起因する画像欠陥の発生を防止するとともに、異物が付着した際の画像欠陥を最小限とし、さらに感光体表面への異物のフィルミングを防止できる導電性ロール、帯電ロール、転写ロール、及びクリーニングロールを提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の本発明により達成される。すなわち本発明は、
<1> 表面層を含む少なくとも2層以上の導電層を有し、電圧が印加された状態で被帯電体に接触し、被帯電体を帯電させる導電性ロールであって、前記導電性ロールのダイナミック超微小硬度が0.3以下であり、かつ、前記表面層を構成する高分子材料のダイナミック超微小硬度が1.0以上であることを特徴とする導電性ロールである。
【0014】
<2> 前記導電性ロール表面の算術平均粗さ(Ra)が、1.0μm以下であることを特徴とする<1>に記載の導電性ロールである。
【0015】
<3> 前記表面層の体積抵抗率が、1×1012Ω・cm以下であることを特徴とする<1>に記載の導電性ロールである。
【0016】
<4> 前記表面層の体積抵抗率が、1×1012Ω・cm以下であることを特徴とする<2>に記載の導電性ロールである。
【0017】
<5> 表面層を含む少なくとも2層以上の導電層を有し、電圧が印加された状態で被帯電体に接触し、被帯電体を帯電させる導電性ロールであって、前記導電性ロールのダイナミック超微小硬度が0.3以下であり、かつ、前記表面層を構成する高分子材料のダイナミック超微小硬度が1.0以上である導電性ロールからなることを特徴とする帯電ロールである。
【0018】
<6> 前記帯電ロール表面の算術平均粗さ(Ra)が、1.0μm以下であることを特徴とする<5>に記載の帯電ロールである。
【0019】
<7> 前記表面層の体積抵抗率が、1×1012Ω・cm以下であることを特徴とする請求項5に記載の帯電ロールである。
【0020】
<8> 前記表面層の体積抵抗率が、1×1012Ω・cm以下であることを特徴とする<6>に記載の帯電ロールである。
【0021】
<9> 表面層を含む少なくとも2層以上の導電層を有し、電圧が印加された状態で被帯電体に接触し、被帯電体を帯電させる導電性ロールであって、前記導電性ロールのダイナミック超微小硬度が0.3以下であり、かつ、前記表面層を構成する高分子材料のダイナミック超微小硬度が1.0以上である導電性ロールからなることを特徴とする転写ロールである。
【0022】
<10> 前記帯電ロール表面の算術平均粗さ(Ra)が、1.0μm以下であることを特徴とする<9>に記載の転写ロールである。
【0023】
<11> 前記表面層の体積抵抗率が、1×1012Ω・cm以下であることを特徴とする<9>に記載の転写ロールである。
【0024】
<12> 前記表面層の体積抵抗率が、1×1012Ω・cm以下であることを特徴とする<10>に記載の転写ロールである。
【0025】
<13> 表面層を含む少なくとも2層以上の導電層を有し、電圧が印加された状態で被帯電体に接触し、被帯電体を帯電させる導電性ロールであって、前記導電性ロールのダイナミック超微小硬度が0.3以下であり、かつ、前記表面層を構成する高分子材料のダイナミック超微小硬度が1.0以上である導電性ロールからなることを特徴とするクリーニングロールである。
【0026】
<14> 前記帯電ロール表面の算術平均粗さ(Ra)が、1.0μm以下であることを特徴とする<13>に記載のクリーニングロールである。
【0027】
<15> 前記表面層の体積抵抗率が、1×1012Ω・cm以下であることを特徴とする<13>に記載のクリーニングロールである。
【0028】
<16> 前記表面層の体積抵抗率が、1×1012Ω・cm以下であることを特徴とする<14>に記載のクリーニングロールである。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の導電性ロールは、表面層を含む少なくとも2層以上の導電層を有し、電圧が印加された状態で被帯電体に接触し、被帯電体を帯電させる導電性ロールであって、前記導電性ロールのダイナミック超微小硬度が0.3以下であり、かつ、前記表面層を構成する高分子材料のダイナミック超微小硬度が1.0以上であることを特徴とする。
【0030】
本発明の導電性ロールとしては、上記構成の導電性を有するロールであれば特に制限されるものではなく、例えば、金属の基材表面に導電性の弾性層及び表面層が形成された、帯電ロール、転写ロール、クリーニングロール等を挙げることができる。
【0031】
また、前記被帯電体としては、感光体に限定されるものではなく、記録用紙、トナーなど、本発明の導電性ロールに接触して帯電(極性の変更を含む)するものをすべて含むものである。
【0032】
まず、本発明の導電性ロールの例として、帯電ロールについて説明する。
前記のように、接触式帯電ロールを長期間使用すると、帯電ロールは感光体と接触しているために、感光体表面の転写残トナー、キャリア、紙粉等の異物が帯電ロールに付着し、帯電ロールを汚染する。汚染した帯電ロールは、感光体の帯電ムラを引き起こし、濃度ムラや画像全面に及ぶ白点や色点といった画質欠陥の原因となる。さらに、帯電ロールと感光体とのニップ部において、該ニップ部に進入した異物は、帯電ロールにより感光体に押し付けられるために、感光体表面のキズの発生や、感光体への異物の埋没によるフィルミング発生の原因となる。
【0033】
帯電ロールと感光体とのニップ部分に進入する異物の中には、粒径が数μmの転写残トナー、キャリア、及び紙粉等が集まって、数十〜数百μmの範囲の大きさの凝集物となった粗大な異物もある。
【0034】
図1に上記粗大な異物が付着した帯電ロールが感光体に接触したときの模式断面図を示す。図1に示すように、上記粗大な異物13が帯電ロール11の表面に付着すると、帯電ロール11の感光体12との接触不良部分は、感光体12の帯電不良は付着部分だけでなくその周囲の部分14でも生ずる。このため、感光体の帯電不良領域は異物13の周辺に大きく広がり、粗大白点や粗大色点といった画像欠陥を引き起こす。
【0035】
粗大な異物13は、微細な異物に比べ数量は少ないものの、高画質化が要求される近年においては、粗大な異物13に起因する帯電ロール11と感光体12との接触不良による帯電不良は大きな問題となる。
【0036】
本発明者らは、上記問題について鋭意検討したところ、帯電ロール11が表面層を含む少なくとも2層以上の導電層を有し、前記帯電ロール11のダイナミック超微小硬度が0.3以下であり、かつ、前記表面層を構成するの高分子材料のダイナミック超微小硬度が1.0以上とすることにより、異物の付着による画像欠陥、感光体12表面への異物のフィルミングが防止できることを見出した。
【0037】
前記ダイナミック超微小硬度(以下、単に「DH」称する場合がある)は、圧子を試料に一定の押込み速度(mN/s)で進入させたときの試験荷重P(mN)と押込み深さD(μm)より、式(1)より算出された硬度である。
DH=α×P/D2 ・・・ (1)
上記式(1)において、αは圧子形状による定数を表す。
【0038】
なお、上記ダイナミック超微小硬度の測定は、ダイナミック超微小硬度計DUH−W201S((株)島津製作所社製)により行った。ダイナミック超微小硬度は、軟質材料測定により、三角錐圧子(頂角:115°、α:3.8584)を、帯電ロールに押込み速度0.14mN/s、試験荷重0.5mNで進入させた時の押込み深さDを測定することにより求めた。
【0039】
本発明の帯電ロールによる異物の付着、粗大異物による画像欠陥、及び感光体表面への異物のフィルミングを防止できる原理は以下のように考えられる。
図2に図1と同様に、粗大な異物が付着した本発明の帯電ロールが感光体に接触したときの模式断面図を示す。また、図3にこのときの帯電ロールと粗大な異物との接触部分の拡大断面図を示す。
【0040】
図2に示すように、本発明の帯電ロール11と感光体12とのニップ部分においては、マクロ的には、帯電ロール11が粗大な異物13を包み込むように感光体12と接触しており、前記図1における接触不良領域14がかなり減少している。また、この場合の帯電ロール11と粗大な異物13との接触は、図3に示すようにミクロ的には接触面積が低減されている。このため、表面に粗大な異物13が付着したとしても、感光体12の帯電不良領域を最小限とすることができ、また、粗大な異物13が帯電ロール11の表面に密着することがないため、粗大な異物13が継続して帯電ロール11の表面に維持されにくい構造となっている。
【0041】
前記原理を満足する帯電ロール11の提供は、ダイナミック超微小硬度の制御により可能となった。
前記ダイナミック超微小硬度は、圧子を押込んで行く過程での硬度であり、試料の塑性変形分と弾性変形分の特性を含んでいる。また、ダイナミック超微小硬度は、面積、深さともに微小領域の硬度を測定でき、測定値は複数の層構成からなる材料特性を反映している。そのために、ダイナミック超微小硬度の制御により、異物の付着、粗大異物による画像欠陥、及び感光体表面への異物のフィルミングを防止できる帯電ロールが提供可能となった。
【0042】
上記帯電ロール11のダイナミック超微小硬度は、小さい方が感光体12と接触したときに、図2に示すように帯電ロール11の表面がマクロ的に異物に柔軟に追従するため、帯電ロール11の表面層の破壊による異物の埋没による付着や局所的なニップ不良を生じにくい。このため、本発明においては、帯電ロール11への異物の埋没による付着を防止したり、粗大な異物13が帯電ロール11と感光体12とのニップ部に侵入した際の局所的な帯電不良による粗大白点や色点等の画像欠陥を最小限とするために、帯電ロール11のダイナミック超微小硬度は0.3以下である必要がある。
【0043】
帯電ロール11のダイナミック超微小硬度が0.3より大きいと、異物により帯電ロールの表面層が破壊され、該異物の付着が増大したり、粗大な異物の付着による局所的なニップ不良を生じ粗大白点や色点といった画像欠陥が発生しやすくなったり、感光体表面への異物のフィルミングが多発したりする。
なお、上記帯電ロール11のダイナミック超微小硬度は、0.2以下であることが好ましい。
【0044】
一方、帯電ロール11の表面層を構成している高分子材料のダイナミック超微小硬度は、大きい方が図3に示すようにミクロ的に異物との接触部分が小さくなるため、帯電ロール11の表面への異物の付着を低減できる。また、前記表面層のダイナミック超微小硬度を大きくすることにより、異物に対して変形した帯電ロール11の表面の、微小領域での形状の回復を早くすることができ、前記異物を即座に放出することが可能となる。
【0045】
本発明において、帯電ロール11の表面への異物の付着を防止するには、表面層を構成する高分子材料のダイナミック超微小硬度を1.0以上にする必要がある。該ダイナミック超微小硬度が1.0に満たないと、ミクロ的に異物との接触面積が大きくなったり、異物による変形の回復が十分でなかったりして、異物を効率的に放出することができない。
なお、上記表面層を構成する高分子材料のダイナミック超微小硬度は、2.0以上であることが好ましい。
【0046】
なお、前記帯電ロール11(導電性ロール)のダイナミック超微小硬度は、作製されたロールそのものとして、また表面層を構成する高分子材料のダイナミック超微小硬度は、該高分子材料を厚さ100μm以上のシートとして、前記ダイナミック超微小硬度計により測定した。
【0047】
また、本発明の帯電ロール11の表面の算術平均粗さRaは、1.0μm以下であることが好ましく、0.5μm以下であることがより好ましい。上記Raが1.0μmを超えると、異物がロール表面の凹み部分へ埋まり込みやすくなり、異物の付着を低減することができない場合がある。
【0048】
上記Raは、表面粗さ計surfcom1400A(東京精密社製)を用い、JIS B 0601−1994に従って、ロールの軸方向について、測定長5.0mm、カットオフ値0.8mm、測定速度0.30mm/secの条件で測定した。
【0049】
さらに、前記表面層の体積抵抗率は1×1012Ω・cm以下であることが好ましく、1×1010Ω・cm以下であることがより好ましい。表面層の体積抵抗率が1×1012Ω・cmを超えると、帯電ロール11の表面と異物との静電的な付着が強くなるため、異物の付着を低減することができない場合がある。
【0050】
上記体積抵抗値は、表面層組成物をシート状とし、測定治具(R12702A/Bレジスティビティ・チェンバ:アドバンテスト社製)と高抵抗測定器(R8340Aデジタル高抵抗/微小電流計:アドバンテスト社製)とを用い、電場(印加電圧/組成物シート厚)が1000V/cmになるよう調節した電圧を10秒印加後の電流値より、下記式(2)を用いて算出した。
体積抵抗率(Ω・cm)=(19.63×印加電圧(V))/(電流値(A)
×組成物シート厚(cm)) ・・・ 式(2)
なお、体積抵抗率の測定は、22℃、55%RH環境下で行った。
【0051】
本発明の帯電ロールの層構成は、導電性支持体の表面に、表面層を含む少なくとも2層以上の導電層を有していれば特に限定されず、3層あるいは4層で構成されていてもよい。上記導電層は、帯電ロールが適切な圧力で被帯電体表面に押圧され、被帯電体との間にニップを形成し、被帯電体表面を均一に帯電できるよう、少なくとも1層は導電性弾性層であることが好ましい。
【0052】
前記導電性支持体は、帯電ロールの電極及び支持部材として機能するもので、例えば、アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼等の金属または合金;クロム、ニッケル等で鍍金処理を施した鉄;導電性の樹脂;などの導電性の材質で構成される。
【0053】
前記導電性弾性層は、例えばゴム材中に導電剤を分散させることによって形成される。ゴム材としては、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン3元共重合ゴム(EPDM)、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、天然ゴム等、及びこれらのブレンドゴムが挙げられる。中でも、シリコーンゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムが好ましく用いられる。これらのゴム材は発泡したものであっても無発泡のものであってもよい。
【0054】
導電剤としては、電子導電剤やイオン導電剤が用いられる。電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック;熱分解カーボン、グラファイト;アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の各種導電性金属または合金;酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物;絶縁物質の表面を導電化処理したもの;などの微粉末を挙げることができる。また、イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩等;リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩等;を挙げることができる。
【0055】
これらの導電剤は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その添加量は特に制限はないが、上記電子導電剤の場合は、ゴム材100質量部に対して、1〜30質量部の範囲であることが好ましく、10〜20質量部の範囲であることがより好ましい。一方、上記イオン導電剤の場合は、ゴム材100質量部に対して、0.1〜5.0質量部の範囲であることが好ましく、0.5〜3.0質量部の範囲であることがより好ましい。
これにより、導電性弾性層の体積抵抗値を1×106〜1×1010Ω・cmの範囲に調整することが好ましい。
また、上記導電性弾性層の硬度は、前記帯電ロールのダイナミック超微小硬度を適正な範囲とするため、シートのダイナミック超微小硬度で0.1以下であることが好ましく、0.05以下であることがより好ましい。
【0056】
前記表面層を構成する高分子材料としては、既述の如く、ダイナミック超微小硬度が1.0以上であれば特に制限されないが、ポリアミド、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、4フッ化エチレン共重合体、ポリエステル、ポリイミド、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、メラミン樹脂、フッ素ゴム、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体等を挙げることができる。
これらの中では、トナーとの離型性等の観点から、4フッ化エチレン共重合体、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド等が好ましく用いられる。
【0057】
上記高分子材料は単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。また、当該高分子材料の数平均分子量は、1,000〜100,000の範囲であることが好ましく、5,000〜20,000の範囲であることがより好ましい。
【0058】
表面層は、上記高分子材料に前記導電性弾性層に用いた導電剤や各種微粒子を混合して組成物とし形成される。上記微粒子としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム等の金属酸化物及び複合金属酸化物、テトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデン等の高分子微粉体を単独または混合して用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。
【0059】
既述の帯電ロールのダイナミック超微小硬度には、上記表面層の特性も影響する。したがって、帯電ロールのダイナミック硬度を0.3以下とするためには、前記表面層組成物として配合される導電材及び微粒子の配合量は、表面層組成物全体中の20〜120質量%の範囲であることが好ましく、40〜100質量%の範囲であることがより好ましい。
また、前記表面層の膜厚は、20μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましい。
【0060】
前記導電性弾性層及び表面層以外にも、これらの層の間に例えば抵抗調整層などを設けることができる。該抵抗調整層は、ウレタンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、熱可塑性エラストマー等の樹脂、エラストマー、ゴムといった高分子材料を単独または混合して用い、これらに前記導電性弾性層に用いた導電剤等を配合することによって形成される。
【0061】
また、前記表面層としては、例えば導電性弾性層表面にUV照射処理、熱処理、カップリング剤の塗布等による化学処理などを行い、内層と物性を変えた層を形成して表面層とすることもできる。
【0062】
以上、本発明の導電性ロールとしての帯電ロールについて説明したが、本発明の導電性ロールは、電子写真用画像形成装置における転写ロールとしても好ましく用いられる。
上記転写ロールは、感光体表面に形成されたトナー画像を、紙等に転写する転写部材として用いられるものであるが、転写ロールも前記帯電ロール同様、残留トナーが付着した感光体や紙などに接触するため、異物が付着しやすい。したがって、転写ロールとして本発明の導電性ロールを用いることによって、表面への異物付着による転写不良や感光体へのトナーフィルミングを防止することができる。
【0063】
また、本発明の導電性ロールは、電子写真用画像形成装置におけるクリーニングロールとしても好ましく用いられる。
上記クリーニングロールは、転写後の感光体表面に付着した残留トナーをクリーニングするクリーニング部材として用いられるものであるが、クリーニングロールにトナーが付着しやすいと、クリーニングされたトナーがロール表面に溜まり続け、結局クリーニング不良や感光体へのトナーフィルミングの原因となる。したがって、クリーニングロールとして本発明の導電性ロールを用いれば、上記問題に対処することができる。
【0064】
さらに本発明の導電性ロールは、前記帯電ロール、転写ロール、クリーニングロールに限定されることなく、電圧が印加された状態で使用され、ロール表面への異物の付着を回避することが必要とされる用途に、好ましく採用され得るものである。
【0065】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
<実施例1>
(導電性ロールの作製)
−導電性弾性層の成型−
下記混合物をオープンロールで混練りし、SUS304からなる直径8mmの導電性支持体表面に厚さ1mmとなるように円筒状に被覆した。
【0066】
・ゴム材(EPDM):EP65(JSR社製)100質量部
・導電剤(カーボンブラック):アサヒサーマル(旭カーボン社製)40質量部及びケッチェンブラックEC(ライオン社製)10質量部
・発泡剤:ビニホールAC#3(永和化成社製)8質量部
・加硫剤:硫黄(鶴見化学工業社製200メッシュ)1質量部
・加硫促進剤:ノクセラーDM(大内新興化学工業社製)2.0質量部及びノクセラーTT(大内新興化学工業社製)0.5質量部
【0067】
次いでその表面に、オープンロールで混練りした下記混合物を、厚さ0.5mmとなるように円筒状に被覆し、内径14.0mmの円筒型の金型に入れ、170℃で30分間加硫発泡させ、発泡体(EPDM)の弾性体層表面にゴムの無発泡層が形成された円筒状の導電性弾性層Aを得た。
なお、上記導電性弾性層のダイナミック超微小硬度は0.02であった。
【0068】
・ゴム材(エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム):Gechron3106(日本ゼオン社製)100質量部
・導電剤(カーボンブラック):アサヒサーマル(旭カーボン社製)20質量部及びケッチェンブラックEC(ライオン社製)8質量部
・加硫剤:硫黄(鶴見化学工業社製200メッシュ)1質量部
・加硫促進剤:ノクセラーDM(大内新興化学工業社製)2.0質量部及びノクセラーTT(大内新興化学工業社製)1.0質量部
【0069】
−表面層の形成−
下記混合物をビーズミルにて分散し、得られた分散液Aを、前記導電性弾性層Aの表面に浸漬塗布した後、140℃で15分間の加熱乾燥し、厚さ3μmの表面層を形成した。
なお、上記表面層を別途シートとして作製し、体積抵抗値を測定したところ、2×1010Ω・cmであった。
【0070】
・高分子材料(共重合ナイロン):アラミンCM8000(東レ社製、ダイナミック超微小硬度:1.4)100質量部
・導電剤(アンチモンドープ酸化スズ):SN−100P(石原産業社製)40質量部
・溶剤:メタノール500質量部及びブタノール240質量部
【0071】
図4は作製された導電性ロール1の断面図であるが、図4に示すように、導電性ロール1は導電性支持体1の周囲に約2.5mm厚の発泡弾性層2、その周囲に約0.5mm厚の無発泡弾性層3、さらにその周囲に表面層4が形成された構造となっている。
【0072】
(導電性ロールの評価)
−ダイナミック超微小硬度の測定−
導電性ロール1について、前記の方法によりダイナミック超微小硬度を測定した。
【0073】
−算術平均粗さRaの測定−
導電性ロール1について、前記の方法により算術平均粗さRaを測定した。
【0074】
−実機評価−
導電性ロール1を帯電ロールとしてカラー複写機DocuColor2220(富士ゼロックス社製)に装着し、A4用紙50,000枚印字テスト(10℃、15%RH環境下で25,000枚印刷後、28℃、85%RH環境下で25,000枚印字)を行った。なお、途中で大きな問題が発生した場合には、その時点で印字を中止した。
【0075】
画質評価は、50,000枚走行後の画像について、ハーフトーン画像中での白点、濃度ムラなどの有無により以下の基準で判定した。
○:黒点、白点、濃度ムラ等のディフェクトなし
△:10個以内の黒点、白点発生
×:全面に黒点、白点、濃度ムラ発生
【0076】
ロール汚れ評価は、50,000枚走行後のロールについて、以下の基準で目視評価した。
○:ほとんど異物付着なし、または軽微な異物付着
△:全面異物付着(薄く白くなる程度)
×:異物の固着(真っ白になる)
結果を表1にまとめて示した。
【0077】
<実施例2>
実施例1と同様にして導電性弾性層Aを成型した。次いで、下記混合物をビーズミルにて分散し、得られた分散液Bを、上記導電性弾性層Aの表面に浸漬塗布後、160℃で30分間加熱乾燥し、厚さ1μmの表面層を形成した。
なお、上記表面層を別途シートとして作製し、体積抵抗値を測定したところ、1×108Ω・cmであった。
【0078】
・高分子材料(フッ素ワニス):ゼッフルGK−500(ダイキン工業社製、ダイナミック超微小硬度:3.6)100質量部
・導電剤(アンチモンドープ酸化スズ):SN−100P(石原産業社製)40質量部
・硬化剤:コロネート2507(日本ポリウレタン工業社製)40質量部
・溶剤:2−ブタノン200質量部及び酢酸ブチル350質量部
【0079】
作製した導電性ロール2について、実施例1同様に評価をを行った。結果を表1にまとめて示した。
【0080】
<実施例3>
下記混合物をオープンロールで混練りし、SUS304からなる直径8mmの導電性支持体表面に、厚さ3mmとなるように円筒状に被覆し、内径14.0mmの円筒型の金型に入れ、170℃で30分間加硫させ、円筒状の導電性弾性層Bを得た。
なお、上記導電性弾性層のダイナミック超微小硬度は0.02であった。
【0081】
・ゴム材(エピクロルヒドリン−エチレンオキシシド共重合ゴム):Gechron3106(日本ゼオン社製)100質量部
・導電剤(カーボンブラック):アサヒサーマル(旭カーボン社製)25質量部及びケッチェンブラックEC(ライオン社製)8質量部
・加硫剤:硫黄(鶴見化学工業社製200メッシュ)1質量部
・加硫促進剤:ノクセラーDM(大内新興化学工業社製)2.0質量部、ノクセラーTT(大内新興化学工業社製)0.5質量部
【0082】
上記導電性弾性層Bの表面に、実施例1と同様にして作製した分散液Aを浸漬塗布し、140℃で15分間加熱乾燥することにより、厚さ3μmの表面層を形成した。
【0083】
図5は作製された導電性ロール3の断面図であるが、図5に示すように、導電性ロール3は導電性支持体1の周囲に約3mm厚の無発泡弾性層5、その周囲に表面層6が形成された構造となっている。
導電性ロール3について、実施例1同様にして評価行った。結果を表1にまとめて示した。
【0084】
<実施例4>
実施例3と同様にして導電性弾性層Bを成型した。この導電性弾性層Bの表面に、実施例2と同様にして作製した分散液Bを浸漬塗布し、厚さ1μmの表面層を形成した。
【0085】
作製した導電性ロール4について、実施例1同様にして評価を行った。結果を表1にまとめて示した。
【0086】
<実施例5>
実施例1と同様にして導電性弾性層Aを成型した。次いで、下記混合物をビーズミルにて分散し、得られた分散液Cを、上記導電性弾性層Aの表面に浸漬塗布後、150℃で30分間加熱乾燥し、厚さ1μmの表面層を形成した。
なお、上記表面層を別途シートとして作製し、体積抵抗値を測定したところ、5×1011Ω・cmであった。
【0087】
・高分子材料(ポリフッ化ビニリデン):KFポリマー#2300(呉羽化学工業社製、ダイナミック超微小硬度:4.1)100質量部
・導電剤(アンチモンドープ酸化スズ):SN−100P(石原産業社製)40質量部
・溶剤:N’N−ジメチルアセトアミド2000質量部
【0088】
作製した導電性ロール5について、実施例1と同様にして評価を行った。結果をまとめて表1に示した。
【0089】
<比較例1>
実施例1と同様にして導電性弾性層Aを成型した。次いで、下記混合物をビーズミルにて分散し、得られた分散液Dを、上記導電性弾性層Aの表面に浸漬塗布後、160℃で30分間加熱乾燥し、厚さ5μmの表面層を形成した。
なお、上記表面層を別途シートとして作製し、体積抵抗値を測定したところ、2×108Ω・cmであった。
【0090】
・高分子材料(フッ素ワニス):ゼッフルGK−500(ダイキン工業社製、ダイナミック超微小硬度:3.6)100質量部
・導電剤(アンチモンドープ酸化スズ):SN−100P(石原産業社製)40質量部
・硬化剤:コロネート2507(日本ポリウレタン工業社製)40質量部
・溶剤:2−ブタノン50質量部及び酢酸ブチル200質量部
【0091】
作製した導電性ロール6について、実施例1と同様にして評価を行った。結果をまとめて表1に示した。
【0092】
<比較例2>
実施例1と同様にして導電性弾性層Aを成型した。下記混合物をビーズミルにて分散し、得られた分散液Eを、上記導電性弾性層Aの表面に浸漬塗布後、160℃で30分間加熱乾燥し、厚さ3μmの表面層を形成した。
なお、上記表面層を別途シートとして作製し、体積抵抗値を測定したところ、1×1010Ω・cmであった。
【0093】
・高分子材料(軟質フッ素樹脂):セフラルソフト(セントラル硝子社製、ダイナミック超微小硬度:0.6)100質量部
・導電剤(アンチモンドープ酸化スズ):SN−100P(石原産業社製)40質量部
・溶剤:N−メチル−2−ピロリジノン900質量部
【0094】
作製した導電性ロール7について、実施例1と同様にして評価を行った。結果をまとめて表1に示した。
【0095】
【表1】
【0096】
表1の実施例に示すように、本発明の導電性ロールは、帯電ロールとして実機連続印字に用いた場合でも、印字後にロール表面にトナー等の異物付着による汚れが見られず、画質不良も発生させることがなかった。一方、比較例の帯電ロールはRa、表面層体積抵抗値を同等としても、異物付着、画質欠陥を防止することができないことがわかった。
【0097】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば異物が帯電ロールと感光体とのニップ部に進入することにより発生する帯電ロールの汚染、局所的なニップ不良、感光体のフィルミングに起因する画像欠陥を防止した帯電ロールなど、表面への異物付着を効率的に回避できる導電性ロールを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】粗大な異物が付着した帯電ロールが感光体に接触したときの模式断面図である。
【図2】粗大な異物が付着した本発明の帯電ロールが感光体に接触したときの模式断面図である。
【図3】異物と本発明の帯電ロールとの接触部分の拡大断面図である。
【図4】本発明の導電性ロールの一例を示す模式断面図である。
【図5】本発明の導電性ロールの他の一例を示す模式断面図である。
【符号の説明】
1 導電性支持体
2 発泡弾性層
3、5 無発泡弾性層
4、6 表面層
11 帯電ロール
12 感光体
13 粗大な異物
14 ニップ不良領域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a conductive roll such as a charging roll used in an electrostatic recording process in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine and a printer.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, in an electrophotographic image forming apparatus, a charging roll is frequently used as a member for uniformly charging the surface of a photosensitive member as a member to be charged. The charging roll contacts the photoreceptor in a state where a voltage is applied, and discharges in a minute gap between the photoreceptor and charges the photoreceptor surface. The resistance and shape of the charging roll are strictly controlled in order to uniformly charge the photoconductor.
[0003]
In an electrophotographic image forming apparatus using a charging roll, foreign matters such as transfer residual toner, carrier, and paper powder adhering to the surface of the photoreceptor enter the nip portion between the charging roll and the photoreceptor. Adhere to the surface of the charging roll and contaminate the charging roll. When foreign matter adheres to the surface of the charging roll, the foreign matter adhered portion has a high resistance, causing poor charging of the photoreceptor or causing abnormal discharge at the foreign matter adhered portion. It causes image defects such as color points.
[0004]
The charging roll in which the contamination due to the adhesion of the foreign matter has been continued for a long period of time has uneven resistance even in the entire roll, so that the charging unevenness of the photoreceptor is likely to occur. Image quality defects such as white spots and color spots.
[0005]
In particular, in recent years, in the electrophotographic image forming apparatus, higher image quality and longer life have been further required, and uneven charging, which could not be detected conventionally, causes image quality defects. In addition, in order to reduce the cost of the image forming apparatus, when a method is adopted in which charging is performed only by applying a DC voltage, an apparatus that superimposes AC on a conventional DC and applies a voltage to achieve uniform charging is used. In comparison, image defects due to adhesion of foreign matter become more remarkable.
[0006]
In order to prevent the image quality defect due to the adhesion of the foreign matter, conventionally, a method of reducing the adhesion of the foreign matter to the charging roll and a method of mounting a member for removing the adhered foreign matter have been tried.
[0007]
As a method for reducing the adhesion of foreign matter to the charging roll, for example, a surface layer is formed of a polymer material having a dense molecular structure and excellent releasability, as represented by a so-called resin, and generally has a tacky property. Attempts have been made to reduce the adhesion of foreign matter to the surface of a high elastic roll (charging roll) (Japanese Patent Laid-Open No. 1-204081).
[0008]
Further, as a method of mounting the member for removing the adhered foreign matter, a member such as a roll or a pad (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-301777) or a web (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-301779) is brought into contact with the charging roll. Attempts have been made to forcibly remove foreign matter adhering to the surface of the charging roll.
[0009]
However, in the method in which the dense polymer material is used for the surface layer, such a polymer material is generally hard, so that a small amount of foreign matter causes poor charging or accelerates the consumption of the photoconductor. Sometimes.
[0010]
Further, it has been found that even in the method of mounting the member for removing the attached foreign matter, the residual toner on the surface of the charging member cannot be sufficiently removed, and the foreign matter gradually accumulates.
[0011]
Further, the adhesion of the foreign matter is a serious problem such as reducing the durability not only for the charging roller but also for a member (transfer roll, cleaning roll, etc.) arranged around the photosensitive member and in contact with the photosensitive member. Rolls that can be fundamentally avoided or reduced, or rolls whose performance does not decrease even when foreign matter adheres, have not yet been developed.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional technology.
That is, the present invention prevents the occurrence of image defects due to contamination due to the attachment of foreign matter to the surface, minimizes image defects when foreign matter is attached, and further reduces filming of foreign matter on the photoreceptor surface. It is an object of the present invention to provide a conductive roll, a charging roll, a transfer roll, and a cleaning roll that can prevent the occurrence of a problem.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the present invention described below. That is, the present invention
<1> A conductive roll which has at least two or more conductive layers including a surface layer, contacts a member to be charged in a state where a voltage is applied, and charges the member to be charged. A conductive roll having a dynamic ultra-micro hardness of 0.3 or less and a dynamic ultra-micro hardness of a polymer material constituting the surface layer is 1.0 or more.
[0014]
<2> The conductive roll according to <1>, wherein an arithmetic average roughness (Ra) of the conductive roll surface is 1.0 μm or less.
[0015]
<3> The volume resistivity of the surface layer is 1 × 10 12 <1> The conductive roll according to <1>, wherein the resistance is Ω · cm or less.
[0016]
<4> The volume resistivity of the surface layer is 1 × 10 12 <2> The conductive roll according to <2>, wherein the resistance is Ω · cm or less.
[0017]
<5> A conductive roll that has at least two or more conductive layers including a surface layer, contacts a member to be charged in a state where a voltage is applied, and charges the member to be charged. A charging roll characterized by comprising a conductive roll having a dynamic ultra-micro hardness of 0.3 or less, and a dynamic ultra-micro hardness of a polymer material constituting the surface layer of 1.0 or more. is there.
[0018]
<6> The charging roll according to <5>, wherein an arithmetic average roughness (Ra) of the charging roll surface is 1.0 μm or less.
[0019]
<7> The volume resistivity of the surface layer is 1 × 10 12 The charging roll according to
[0020]
<8> The volume resistivity of the surface layer is 1 × 10 12 <6> The charging roll according to <6>, wherein the charging roll has a resistivity of Ω · cm or less.
[0021]
<9> A conductive roll that has at least two or more conductive layers including a surface layer, contacts a member to be charged in a state where a voltage is applied, and charges the member to be charged. A transfer roll comprising a conductive roll having a dynamic ultra-micro hardness of 0.3 or less, and a dynamic ultra-micro hardness of a polymer material constituting the surface layer of 1.0 or more. is there.
[0022]
<10> The transfer roll according to <9>, wherein an arithmetic mean roughness (Ra) of the surface of the charging roll is 1.0 μm or less.
[0023]
<11> The volume resistivity of the surface layer is 1 × 10 12 <9> The transfer roll according to <9>, wherein the transfer roll has a resistivity of Ω · cm or less.
[0024]
<12> The volume resistivity of the surface layer is 1 × 10 12 <10> The transfer roll according to <10>, wherein the transfer roll has a resistivity of Ω · cm or less.
[0025]
<13> A conductive roll that has at least two or more conductive layers including a surface layer, contacts a member to be charged in a state where a voltage is applied, and charges the member to be charged. A cleaning roll comprising a conductive roll having a dynamic ultra-micro hardness of 0.3 or less and a dynamic ultra-micro hardness of a polymer material constituting the surface layer of 1.0 or more. is there.
[0026]
<14> The cleaning roll according to <13>, wherein an arithmetic average roughness (Ra) of the charging roll surface is 1.0 μm or less.
[0027]
<15> The surface layer has a volume resistivity of 1 × 10 12 <13> The cleaning roll according to <13>, wherein the cleaning roll has a resistivity of Ω · cm or less.
[0028]
<16> The volume resistivity of the surface layer is 1 × 10 12 <14> The cleaning roll according to <14>, which has a Ω · cm or less.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The conductive roll of the present invention is a conductive roll that has at least two or more conductive layers including a surface layer, contacts a member to be charged in a state where a voltage is applied, and charges the member to be charged, A dynamic ultra-micro hardness of the conductive roll is 0.3 or less, and a dynamic ultra-micro hardness of a polymer material constituting the surface layer is 1.0 or more.
[0030]
The conductive roll of the present invention is not particularly limited as long as it is a roll having conductivity of the above configuration.For example, a conductive elastic layer and a surface layer are formed on a metal base material surface, Rolls, transfer rolls, cleaning rolls and the like can be mentioned.
[0031]
The object to be charged is not limited to the photoreceptor, but includes all those that are charged (including the change in polarity) by contacting the conductive roll of the present invention, such as recording paper and toner.
[0032]
First, a charging roll will be described as an example of the conductive roll of the present invention.
As described above, when the contact-type charging roll is used for a long period of time, since the charging roll is in contact with the photoreceptor, transfer residual toner on the photoreceptor surface, foreign substances such as carrier and paper powder adhere to the charging roll, Contaminates the charging roll. The contaminated charging roll causes uneven charging of the photoreceptor, and causes image quality defects such as uneven density and white spots and color spots over the entire image. Furthermore, in the nip portion between the charging roll and the photoconductor, the foreign matter that has entered the nip portion is pressed against the photoconductor by the charging roll, so that the surface of the photoconductor is scratched or the foreign material is buried in the photoconductor. This causes filming.
[0033]
In the foreign matter that enters the nip portion between the charging roll and the photoreceptor, transfer residual toner having a particle diameter of several μm, a carrier, and paper powder are gathered, and the size is in the range of tens to hundreds of μm. Some coarse foreign substances have become aggregates.
[0034]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view when the charging roll to which the coarse foreign matter has adhered comes into contact with the photoconductor. As shown in FIG. 1, when the coarse
[0035]
Although the number of coarse
[0036]
The present inventors diligently studied the above problem, and found that the charging
[0037]
The dynamic ultra-micro hardness (hereinafter sometimes simply referred to as “DH”) is determined by the test load P (mN) and the indentation depth D when the indenter enters the sample at a constant indentation speed (mN / s). (Μm) is the hardness calculated from equation (1).
DH = α × P / D 2 ... (1)
In the above equation (1), α represents a constant depending on the shape of the indenter.
[0038]
The measurement of the dynamic ultra-micro hardness was performed by a dynamic ultra-micro hardness meter DUH-W201S (manufactured by Shimadzu Corporation). The dynamic ultra-micro hardness was determined by measuring a soft material by injecting a triangular pyramid indenter (vertical angle: 115 °, α: 3.8584) into a charging roll at a pushing speed of 0.14 mN / s and a test load of 0.5 mN. It was determined by measuring the indentation depth D at the time.
[0039]
The principle which can prevent the attachment of foreign matter by the charging roll of the present invention, image defects due to coarse foreign matter, and filming of foreign matter on the photoreceptor surface can be considered as follows.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view when the charging roll of the present invention, to which coarse foreign matter has adhered, comes into contact with the photoreceptor similarly to FIG. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the contact portion between the charging roll and the coarse foreign matter at this time.
[0040]
As shown in FIG. 2, in the nip portion between the charging
[0041]
The provision of the charging
The dynamic ultra-micro hardness is a hardness in a process of pushing an indenter, and includes characteristics of plastic deformation and elastic deformation of a sample. In addition, the dynamic ultra-micro hardness can measure the hardness of a micro-region in both the area and the depth, and the measured value reflects the material characteristics composed of a plurality of layers. Therefore, it has become possible to provide a charging roll capable of preventing adhesion of foreign matter, image defects due to coarse foreign matter, and filming of foreign matter on the photoreceptor surface by controlling the dynamic ultra-fine hardness.
[0042]
The dynamic ultra-micro hardness of the charging
[0043]
If the dynamic ultra-micro hardness of the charging
Preferably, the dynamic ultra-micro hardness of the charging
[0044]
On the other hand, the larger the dynamic ultra-micro hardness of the polymer material constituting the surface layer of the charging
[0045]
In the present invention, in order to prevent foreign matter from adhering to the surface of the charging
In addition, the dynamic ultra-micro hardness of the polymer material constituting the surface layer is preferably 2.0 or more.
[0046]
The dynamic ultra-micro hardness of the charging roll 11 (conductive roll) is determined as the roll itself, and the dynamic ultra-micro hardness of the polymer material forming the surface layer is determined by the thickness of the polymer material. As a sheet having a thickness of 100 μm or more, it was measured by the dynamic ultra-micro hardness tester.
[0047]
The arithmetic average roughness Ra of the surface of the charging
[0048]
The Ra was measured using a surface roughness meter “surfcom1400A” (manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.) in accordance with JIS B 0601-1994 in the axial direction of the roll, measuring length 5.0 mm, cutoff value 0.8 mm, measuring speed 0.30 mm / It was measured under the condition of sec.
[0049]
Further, the volume resistivity of the surface layer is 1 × 10 12 Ω · cm or less, preferably 1 × 10 10 More preferably, it is Ω · cm or less. Volume resistivity of surface layer is 1 × 10 12 If it exceeds Ω · cm, electrostatic adhesion between the surface of the charging
[0050]
The volume resistance value is determined by measuring the surface layer composition in a sheet form, using a measuring jig (R12702A / B resitivity chamber: manufactured by Advantest) and a high resistance measuring instrument (R8340A digital high resistance / microammeter: manufactured by Advantest). The voltage adjusted so that the electric field (applied voltage / composition sheet thickness) becomes 1000 V / cm was calculated from the current value after 10 seconds of application, using the following equation (2).
Volume resistivity (Ω · cm) = (19.63 × applied voltage (V)) / (current value (A)
× composition sheet thickness (cm)) Formula (2)
The measurement of the volume resistivity was performed in a 22 ° C., 55% RH environment.
[0051]
The layer configuration of the charging roll of the present invention is not particularly limited as long as it has at least two or more conductive layers including a surface layer on the surface of the conductive support, and is composed of three or four layers. Is also good. At least one layer of the conductive layer is made of conductive elastic material so that the charging roll is pressed against the surface of the member to be charged with an appropriate pressure to form a nip with the member to be charged and uniformly charge the surface of the member to be charged. It is preferably a layer.
[0052]
The conductive support functions as an electrode and a support member of the charging roll, and is, for example, a metal or alloy such as aluminum, a copper alloy, or stainless steel; iron plated with chromium, nickel, or the like; It is made of a conductive material such as resin.
[0053]
The conductive elastic layer is formed, for example, by dispersing a conductive agent in a rubber material. Rubber materials include isoprene rubber, chloroprene rubber, epichlorohydrin rubber, butyl rubber, urethane rubber, silicone rubber, fluoro rubber, styrene-butadiene rubber, butadiene rubber, nitrile rubber, ethylene propylene rubber, epichlorohydrin-ethylene oxide copolymer rubber, ethylene-propylene -Diene terpolymer rubber (EPDM), acrylonitrile-butadiene copolymer rubber, natural rubber, and the like, and blended rubbers thereof. Among them, silicone rubber, epichlorohydrin rubber, and acrylonitrile-butadiene copolymer rubber are preferably used. These rubber materials may be foamed or non-foamed.
[0054]
As the conductive agent, an electronic conductive agent or an ionic conductive agent is used. Examples of the electronic conductive agent include carbon black such as Ketjen black and acetylene black; pyrolytic carbon and graphite; various conductive metals or alloys such as aluminum, copper, nickel and stainless steel; tin oxide, indium oxide and titanium oxide. And fine powders such as various conductive metal oxides such as tin oxide-antimony oxide solid solution and tin oxide-indium oxide solid solution; Examples of the ion conductive agent include perchlorates and chlorates such as tetraethylammonium and lauryltrimethylammonium; alkali metals such as lithium and magnesium, and perchlorates and chlorates of alkaline earth metals. There may be mentioned;
[0055]
These conductive agents may be used alone or in combination of two or more. The amount of addition is not particularly limited, but in the case of the above-mentioned electronic conductive agent, it is preferably in the range of 1 to 30 parts by mass, and more preferably in the range of 10 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber material. More preferably, there is. On the other hand, in the case of the ionic conductive agent, the amount is preferably 0.1 to 5.0 parts by mass, and more preferably 0.5 to 3.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber material. Is more preferred.
Thereby, the volume resistance value of the conductive elastic layer is 1 × 10 6 ~ 1 × 10 10 It is preferable to adjust it to the range of Ω · cm.
Further, the hardness of the conductive elastic layer is preferably 0.1 or less in terms of the dynamic ultra-micro hardness of the sheet, and 0.05 or less in order to make the dynamic ultra-micro hardness of the charging roll an appropriate range. Is more preferable.
[0056]
As described above, the polymer material constituting the surface layer is not particularly limited as long as the dynamic ultra-fine hardness is 1.0 or more, but polyamide, polyurethane, polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene copolymer , Polyester, polyimide, silicone resin, acrylic resin, polyvinyl butyral, ethylene tetrafluoroethylene copolymer, melamine resin, fluoro rubber, epoxy resin, polycarbonate, polyvinyl alcohol, cellulose, polyvinylidene chloride, polyvinyl chloride, polyethylene, ethylene acetate And vinyl copolymers.
Of these, tetrafluoroethylene copolymer, polyamide, polyvinylidene fluoride, polyimide and the like are preferably used from the viewpoint of releasability from the toner.
[0057]
The above-mentioned polymer materials may be used alone or as a mixture of two or more. Further, the number average molecular weight of the polymer material is preferably in a range of 1,000 to 100,000, and more preferably in a range of 5,000 to 20,000.
[0058]
The surface layer is formed as a composition by mixing the above-described polymer material with the conductive agent and various fine particles used for the conductive elastic layer. As the fine particles, metal oxides such as silicon oxide, aluminum oxide and barium titanate and composite metal oxides, tetrafluoroethylene, and polymer fine powders such as vinylidene fluoride may be used alone or in combination. However, the present invention is not limited to this.
[0059]
The characteristics of the surface layer also affect the dynamic ultra-micro hardness of the charging roll described above. Therefore, in order to make the dynamic hardness of the charging roll 0.3 or less, the amount of the conductive material and the fine particles to be blended as the surface layer composition is in the range of 20 to 120% by mass of the entire surface layer composition. And more preferably in the range of 40 to 100% by mass.
The thickness of the surface layer is preferably 20 μm or less, more preferably 5 μm or less.
[0060]
In addition to the conductive elastic layer and the surface layer, for example, a resistance adjusting layer can be provided between these layers. The resistance adjusting layer is made of a resin material such as urethane rubber, epichlorohydrin-ethylene oxide copolymer rubber, ethylene-propylene-diene rubber, thermoplastic elastomer, elastomer, rubber, or the like, used alone or as a mixture. It is formed by compounding the conductive agent used for the layer.
[0061]
As the surface layer, for example, the surface of the conductive elastic layer is subjected to UV irradiation treatment, heat treatment, chemical treatment such as application of a coupling agent, or the like to form a layer whose physical properties are changed from those of the inner layer to form a surface layer. You can also.
[0062]
The charging roll as the conductive roll of the present invention has been described above. However, the conductive roll of the present invention is also preferably used as a transfer roll in an electrophotographic image forming apparatus.
The transfer roll is used as a transfer member for transferring the toner image formed on the photoreceptor surface to paper or the like, but the transfer roll is also used on the photoreceptor or paper to which the residual toner adheres, similarly to the charging roll. Foreign matter easily adheres because of contact. Therefore, by using the conductive roll of the present invention as the transfer roll, it is possible to prevent transfer failure due to the adhesion of foreign matter to the surface and toner filming on the photosensitive member.
[0063]
Further, the conductive roll of the present invention is also preferably used as a cleaning roll in an electrophotographic image forming apparatus.
The cleaning roll is used as a cleaning member for cleaning residual toner adhered to the surface of the photoreceptor after transfer.If toner easily adheres to the cleaning roll, the cleaned toner continues to accumulate on the roll surface, Eventually, it causes cleaning failure and toner filming on the photosensitive member. Therefore, if the conductive roll of the present invention is used as a cleaning roll, the above problem can be solved.
[0064]
Further, the conductive roll of the present invention is not limited to the charging roll, the transfer roll, and the cleaning roll, and is used in a state where a voltage is applied, and it is necessary to avoid adhesion of foreign matter to the roll surface. It can be preferably used for various applications.
[0065]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
<Example 1>
(Production of conductive roll)
-Molding of conductive elastic layer-
The following mixture was kneaded with an open roll, and coated on the surface of a conductive support made of SUS304 having a diameter of 8 mm so as to have a thickness of 1 mm.
[0066]
-Rubber material (EPDM): 100 parts by mass of EP65 (manufactured by JSR)
-Conductive agent (carbon black): 40 parts by mass Asahi Thermal (Asahi Carbon) and 10 parts by mass Ketjen Black EC (Lion)
・ Blowing agent: 8 parts by mass of vinyl hole AC # 3 (manufactured by Eiwa Chemical Co., Ltd.)
-Vulcanizing agent: 1 part by mass of sulfur (200 mesh manufactured by Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd.)
Vulcanization accelerator: 2.0 parts by mass of Noxeller DM (Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.) and 0.5 parts by mass of Noxeller TT (Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.)
[0067]
Next, the following mixture kneaded with an open roll was coated on the surface thereof in a cylindrical shape so as to have a thickness of 0.5 mm, placed in a cylindrical mold having an inner diameter of 14.0 mm, and vulcanized at 170 ° C. for 30 minutes. By foaming, a cylindrical conductive elastic layer A in which a rubber non-foamed layer was formed on the surface of the elastic layer of the foam (EPDM) was obtained.
The dynamic ultra-micro hardness of the conductive elastic layer was 0.02.
[0068]
Rubber material (epichlorohydrin-ethylene oxide copolymer rubber): 100 parts by mass of Gechron 3106 (manufactured by Zeon Corporation)
-Conductive agent (carbon black): 20 parts by mass Asahi Thermal (Asahi Carbon) and 8 parts by mass Ketjen Black EC (Lion)
-Vulcanizing agent: 1 part by mass of sulfur (200 mesh manufactured by Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd.)
Vulcanization accelerator: 2.0 parts by mass of Noxeller DM (Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.) and 1.0 parts by mass of Noxeller TT (Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.)
[0069]
-Formation of surface layer-
The following mixture was dispersed in a bead mill, and the obtained dispersion A was applied by dip coating on the surface of the conductive elastic layer A, and then dried by heating at 140 ° C. for 15 minutes to form a surface layer having a thickness of 3 μm. .
The above surface layer was separately prepared as a sheet, and its volume resistance was measured. 10 Ω · cm.
[0070]
・ Polymer material (copolymer nylon): 100 parts by mass of Alamine CM8000 (manufactured by Toray Industries, dynamic ultra-micro hardness: 1.4)
-Conductive agent (antimony-doped tin oxide): SN-100P (manufactured by Ishihara Sangyo) 40 parts by mass
-Solvent: 500 parts by mass of methanol and 240 parts by mass of butanol
[0071]
FIG. 4 is a cross-sectional view of the produced conductive roll 1. As shown in FIG. 4, the conductive roll 1 has a foamed elastic layer 2 having a thickness of about 2.5 mm around the conductive support 1 and the periphery thereof. And a non-foamed
[0072]
(Evaluation of conductive roll)
-Measurement of dynamic ultra-micro hardness-
The dynamic ultra-micro hardness of the conductive roll 1 was measured by the method described above.
[0073]
-Measurement of arithmetic mean roughness Ra-
The arithmetic average roughness Ra of the conductive roll 1 was measured by the method described above.
[0074]
−Evaluation of actual machine−
The conductive roll 1 was attached as a charging roll to a color copying machine DocuColor 2220 (manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd.), and a 50,000 sheet A4 paper print test (after printing 25,000 sheets in an environment of 10 ° C. and 15% RH, printing at 28 ° C.) 25,000 sheets were printed under an 85% RH environment. If a major problem occurred on the way, printing was stopped at that point.
[0075]
The image quality was evaluated based on the following criteria based on the presence or absence of white spots, density unevenness, and the like in the halftone image for the image after running 50,000 sheets.
:: No defect such as black spot, white spot, density unevenness, etc.
Δ: Black spots and white spots of 10 or less
×: Black spots, white spots, density unevenness occurred on the entire surface
[0076]
Roll dirt evaluation was performed on the rolls after running 50,000 sheets by visual evaluation according to the following criteria.
○: Almost no foreign matter adhered or slight foreign matter adhered
Δ: Foreign matter adhered to the entire surface (thin whiteness)
×: sticking of foreign matter (whitening)
The results are summarized in Table 1.
[0077]
<Example 2>
A conductive elastic layer A was molded in the same manner as in Example 1. Next, the following mixture was dispersed in a bead mill, and the obtained dispersion B was applied by dip coating on the surface of the conductive elastic layer A, and then dried by heating at 160 ° C. for 30 minutes to form a surface layer having a thickness of 1 μm. .
The surface layer was separately prepared as a sheet, and the volume resistance was measured. 8 Ω · cm.
[0078]
-Polymer material (fluorine varnish): 100 parts by mass of Zeffle GK-500 (manufactured by Daikin Industries, Ltd., dynamic ultra-fine hardness: 3.6)
-Conductive agent (antimony-doped tin oxide): SN-100P (manufactured by Ishihara Sangyo) 40 parts by mass
Curing agent: Coronate 2507 (manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) 40 parts by mass
Solvent: 200 parts by mass of 2-butanone and 350 parts by mass of butyl acetate
[0079]
The produced conductive roll 2 was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are summarized in Table 1.
[0080]
<Example 3>
The following mixture was kneaded with an open roll, coated on the surface of a conductive support made of SUS304 having a diameter of 8 mm in a cylindrical shape so as to have a thickness of 3 mm, and placed in a cylindrical mold having an inner diameter of 14.0 mm. Vulcanization was performed at 30 ° C. for 30 minutes to obtain a cylindrical conductive elastic layer B.
The dynamic ultra-micro hardness of the conductive elastic layer was 0.02.
[0081]
Rubber material (epichlorohydrin-ethylene oxyside copolymer rubber): 100 parts by mass of Gechron 3106 (manufactured by Zeon Corporation)
Conductive agent (carbon black): 25 parts by mass Asahi Thermal (Asahi Carbon) and 8 parts by mass Ketjen Black EC (Lion)
-Vulcanizing agent: 1 part by mass of sulfur (200 mesh manufactured by Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd.)
Vulcanization accelerator: 2.0 parts by mass of Noxeller DM (manufactured by Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.), 0.5 parts by mass of Noxeller TT (manufactured by Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.)
[0082]
A dispersion A prepared in the same manner as in Example 1 was dip-coated on the surface of the conductive elastic layer B, and dried by heating at 140 ° C. for 15 minutes to form a surface layer having a thickness of 3 μm.
[0083]
FIG. 5 is a cross-sectional view of the prepared
The
[0084]
<Example 4>
A conductive elastic layer B was molded in the same manner as in Example 3. The dispersion B prepared in the same manner as in Example 2 was dip-coated on the surface of the conductive elastic layer B to form a surface layer having a thickness of 1 μm.
[0085]
The produced conductive roll 4 was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are summarized in Table 1.
[0086]
<Example 5>
A conductive elastic layer A was molded in the same manner as in Example 1. Next, the following mixture was dispersed in a bead mill, and the obtained dispersion C was applied by dip coating on the surface of the conductive elastic layer A, and then dried by heating at 150 ° C. for 30 minutes to form a surface layer having a thickness of 1 μm. .
The above surface layer was separately prepared as a sheet, and its volume resistance was measured. 11 Ω · cm.
[0087]
-Polymer material (polyvinylidene fluoride): 100 parts by mass of KF polymer # 2300 (Kureha Chemical Industry Co., Ltd., dynamic ultra-fine hardness: 4.1)
-Conductive agent (antimony-doped tin oxide): SN-100P (manufactured by Ishihara Sangyo) 40 parts by mass
-Solvent: 2000 parts by mass of N'N-dimethylacetamide
[0088]
The produced
[0089]
<Comparative Example 1>
A conductive elastic layer A was molded in the same manner as in Example 1. Next, the following mixture was dispersed in a bead mill, and the obtained dispersion D was applied by dip coating on the surface of the conductive elastic layer A, and then dried by heating at 160 ° C. for 30 minutes to form a surface layer having a thickness of 5 μm. .
The above surface layer was separately prepared as a sheet, and its volume resistance was measured. 8 Ω · cm.
[0090]
-Polymer material (fluorine varnish): 100 parts by mass of Zeffle GK-500 (manufactured by Daikin Industries, Ltd., dynamic ultra-fine hardness: 3.6)
-Conductive agent (antimony-doped tin oxide): SN-100P (manufactured by Ishihara Sangyo) 40 parts by mass
Curing agent: Coronate 2507 (manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) 40 parts by mass
-Solvent: 50 parts by mass of 2-butanone and 200 parts by mass of butyl acetate
[0091]
The produced conductive roll 6 was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are summarized in Table 1.
[0092]
<Comparative Example 2>
A conductive elastic layer A was molded in the same manner as in Example 1. The following mixture was dispersed in a bead mill, and the obtained dispersion E was applied by dip coating on the surface of the conductive elastic layer A, and then dried by heating at 160 ° C. for 30 minutes to form a surface layer having a thickness of 3 μm.
The surface layer was separately prepared as a sheet, and the volume resistance was measured. 10 Ω · cm.
[0093]
・ Polymer material (soft fluorine resin): 100 parts by mass of Sefralsoft (Dynamic ultra-micro hardness: 0.6 manufactured by Central Glass Co., Ltd.)
-Conductive agent (antimony-doped tin oxide): SN-100P (manufactured by Ishihara Sangyo) 40 parts by mass
-Solvent: 900 parts by mass of N-methyl-2-pyrrolidinone
[0094]
The produced conductive roll 7 was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are summarized in Table 1.
[0095]
[Table 1]
[0096]
As shown in the examples of Table 1, even when the conductive roll of the present invention is used as a charging roll for continuous printing on an actual machine, no stain due to foreign matters such as toner is observed on the roll surface after printing, and the image quality is poor. It did not occur. On the other hand, it was found that even if the charging roll of the comparative example had the same Ra and volume resistivity of the surface layer, it was not possible to prevent adhesion of foreign matter and image quality defects.
[0097]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the charge which prevented the contamination of the charging roll which arises by a foreign material entering into the nip part of a charging roll and a photoreceptor, a local nip defect, and the image defect resulting from the filming of a photoreceptor is prevented. It is possible to provide a conductive roll that can efficiently prevent foreign substances from adhering to the surface such as a roll.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view when a charging roll to which a coarse foreign substance has adhered contacts a photoconductor.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view when a charging roller of the present invention to which a coarse foreign substance has adhered contacts a photosensitive member.
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a contact portion between a foreign matter and a charging roll of the present invention.
FIG. 4 is a schematic sectional view showing an example of the conductive roll of the present invention.
FIG. 5 is a schematic sectional view showing another example of the conductive roll of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 conductive support
2 Foam elastic layer
3, 5 Non-foamed elastic layer
4, 6 surface layer
11 Charging roll
12 Photoconductor
13 Coarse foreign matter
14 Nip failure area
Claims (16)
前記導電性ロールのダイナミック超微小硬度が0.3以下であり、かつ、前記表面層を構成する高分子材料のダイナミック超微小硬度が1.0以上であることを特徴とする導電性ロール。A conductive roll that has at least two or more conductive layers including a surface layer, contacts a member to be charged in a state where a voltage is applied, and charges the member to be charged,
A conductive ultra-fine hardness of the conductive roll is 0.3 or less, and a dynamic ultra-fine hardness of a polymer material constituting the surface layer is 1.0 or more. .
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2002177104A JP2004021019A (en) | 2002-06-18 | 2002-06-18 | Conductive roll, electrification roll, transfer roll, and cleaning roll |
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Publications (1)
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Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
JP2006091559A (en) * | 2004-09-24 | 2006-04-06 | Fuji Xerox Co Ltd | Method for measuring film thickness of surface layer |
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-
2002
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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