JP2006350074A - Electrifying member for electrophotography and electrophotographic image forming apparatus using the same - Google Patents

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Ikuo Kurachi
育夫 倉地
Ichiro Izumi
一郎 出水
Akira Hirota
晃 広田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrifying member for electrophotography which restrains the adhesion of a toner or the adhesion of an additive to the surface of an electrifying member to solve a problem on the deterioration in an image caused thereby, and to provide an electrophotographic image forming apparatus using the electrifying member for electrophotography. <P>SOLUTION: The electrifying member for electrophotography having an elastic body layer containing fibrous conductive material, and the image forming apparatus for electrophotography using the same are provided. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子写真現像方式を利用した複写機やプリンター等の電子写真画像形成装置に用いられる帯電部材及びそれを用いた電子写真画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to a charging member used in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a printer using an electrophotographic developing system, and an electrophotographic image forming apparatus using the charging member.

従来、電子写真方式の複写機やレーザービームプリンター等の画像形成装置において、感光ドラム(像担持体)に接触させた帯電ロール(接触帯電部材)に、電源を用いて帯電電圧を印加することによって感光ドラム表面を所定の電位に均一に帯電する帯電装置が知られている。   Conventionally, in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or a laser beam printer, a charging roll (contact charging member) brought into contact with a photosensitive drum (image carrier) is applied with a charging voltage using a power source. A charging device that uniformly charges the surface of a photosensitive drum to a predetermined potential is known.

そして、そのような帯電ロールは、軸体(芯金)の外周面上に、カーボンブラックや金属粉等の導電性粒子を添加した導電性を有するソリッド構造のゴム組成物やスポンジ構造の発泡体を用いて形成された導電性弾性体層が所定の厚さで設けられている。   Such a charging roll has a conductive solid structure rubber composition or sponge structure foam in which conductive particles such as carbon black and metal powder are added to the outer peripheral surface of a shaft (core metal). The conductive elastic body layer formed using is provided with a predetermined thickness.

このような帯電装置においては、感光ドラム表面に付着している転写残トナー等のトナーや外添剤が転移して帯電ロール表面に付着し、固着したりすると、帯電不良が発生し画質劣化が問題となる。   In such a charging device, if a toner such as transfer residual toner or an external additive adhering to the surface of the photosensitive drum is transferred and adheres to the surface of the charging roll and is fixed, a charging failure occurs and the image quality deteriorates. It becomes a problem.

その防止策として、例えば、帯電ロールが感光ドラムの回転によって従動回転することに基づき、帯電ロール表面と感光ドラム表面との摺擦により帯電ロール表面の汚れを感光ドラム表面に転移させる方法や、帯電ロール表面にスポンジ等のクリーニング部材を軽く押し当てて汚れを払拭する方法等が行われているが、前者はトナーや外添剤の除去性が不十分であり、後者は帯電ロールを傷つける恐れがある。   As a countermeasure for this, for example, a method in which dirt on the surface of the charging roll is transferred to the surface of the photosensitive drum by rubbing between the surface of the charging roll and the surface of the photosensitive drum, based on the fact that the charging roll is driven by rotation of the photosensitive drum, A method of lightly pressing a cleaning member such as a sponge on the surface of the roll to wipe off the dirt has been used, but the former has insufficient removability of toner and external additives, and the latter may damage the charging roll. is there.

また、帯電ロールに付着した正極性の帯電トナーを除去すべく、転写ロールに負極性の電圧を印加して感光ドラムを負極性に帯電し、更に帯電ロールに正極性の電圧を印加し、正極性の帯電ロールと負極性の感光ドラムとの間に強い電界を形成して、帯電ロール上の正極性の帯電トナーを感光ドラムに転移させる方法が開示されている(例えば特許文献1参照)。   Further, in order to remove the positively charged toner adhering to the charging roll, a negative voltage is applied to the transfer roll to charge the photosensitive drum to a negative polarity, and a positive voltage is applied to the charging roll. A method of transferring a positively charged toner on a charging roll to a photosensitive drum by forming a strong electric field between the negative charging roll and the negative photosensitive drum is disclosed (for example, see Patent Document 1).

さらに、帯電ロールの保護層としてフッ素変性アクリレート系樹脂及びフッ素化オレフィン系樹脂と共に、トナーのバインダ樹脂よりも高いガラス転移温度を有する非(フッ素変性)アクリレート系樹脂を更に含む樹脂組成物を用いて、形成せしめ、ロール表面へのトナーの付着や外添剤の付着を抑制あるいは阻止する方法が開示されている(例えば特許文献2参照)。
特開平10−161500号公報 特開2001−154456号公報
Further, a resin composition further comprising a non- (fluorine-modified) acrylate resin having a glass transition temperature higher than that of the binder resin of the toner together with a fluorine-modified acrylate resin and a fluorinated olefin resin as a protective layer of the charging roll. And a method for suppressing or preventing toner adhesion and external additive adhesion to the roll surface (see, for example, Patent Document 2).
JP-A-10-161500 JP 2001-154456 A

上記従来技術においては、弾性体層に、カーボンブラックや金属粉等の導電性粒子を所定量添加することにより、導電性粒子同志が連続的に接触するパーコレーション構造を付与し、これを弾性層における導電路として利用している。   In the above prior art, by adding a predetermined amount of conductive particles such as carbon black and metal powder to the elastic layer, a percolation structure in which the conductive particles are in continuous contact is provided, and this is applied to the elastic layer. It is used as a conductive path.

本発明者らは、鋭意研究の結果、カーボンブラックや金属粉等の導電性粒子の添加が、トナーや外添剤の付着に影響を与える大きな因子であることを見いだした。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the addition of conductive particles such as carbon black and metal powder is a major factor that affects the adhesion of toner and external additives.

すなわち、従来技術において、カーボンブラックや金属粉等の導電性粒子を添加した弾性層は、パーコレーション構造における導電性粒子同志のつながりが弱いため弾性層における電荷の減衰が遅く、帯電部材表面へ付着したトナーや外添剤が脱離しにくくなることにより、帯電部材表面へのトナーの付着や外添剤の付着が発生しやすくなるものと推測される。   That is, in the conventional technique, the elastic layer to which conductive particles such as carbon black and metal powder are added has a slow connection of the conductive particles in the percolation structure, so that the charge decay in the elastic layer is slow and adheres to the charging member surface. It is presumed that the toner and the external additive are less likely to be detached, so that the toner and the external additive are easily attached to the surface of the charging member.

また、上記特許文献1に開示された方法では、消費電力の増加や装置の大型化を伴うという問題がある。   Further, the method disclosed in Patent Document 1 has a problem that it involves an increase in power consumption and an increase in the size of the apparatus.

また、上記特許文献2に開示された方法では、フッ素系樹脂を使用するため、環境に対する負荷が懸念される。   Moreover, in the method disclosed in the above-mentioned Patent Document 2, since a fluororesin is used, there is a concern about an environmental load.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、帯電部材表面へのトナーの付着や外添剤の付着を抑制して、それによる画像劣化の問題の解消を図り得る電子写真用帯電部材及びそれを用いた電子写真画像形成装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an electronic device capable of suppressing the adhesion of toner and external additives to the surface of the charging member and thereby solving the problem of image degradation. It is an object to provide a photographic charging member and an electrophotographic image forming apparatus using the same.

本発明の目的は、以下のような構成により達成される。
(請求項1)
繊維状導電性材料を含有する弾性体層を有することを特徴とする電子写真用帯電部材。
(請求項2)
前記繊維状導電性材料は、繊維軸に垂直な方向の長さBが1nm以上100μm未満であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真用帯電部材。
(請求項3)
前記繊維状導電性材料は、繊維軸方向の長さAが1cm未満であり、かつ、繊維軸方向の長さAと繊維軸に垂直な方向の長さBとの比であるA/Bが2以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の電子写真用帯電部材。
(請求項4)
前記繊維状導電性材料の体積固有抵抗が103Ω・cm以上108Ω・cm以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電子写真用帯電部材。
(請求項5)
前記繊維状導電性材料は繊維状炭素材料であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電子写真用帯電部材。
(請求項6)
前記繊維状炭素材料は、有機化合物を窒素雰囲気下において800℃の温度で熱処理したときの残存率が20質量%以上95質量%以下である有機化合物由来の繊維状炭素材料であることを特徴とする請求項5に記載の電子写真用帯電部材。
(請求項7)
前記繊維状炭素材料は、前記有機化合物を非酸化性雰囲気下において800℃以上の温度で熱処理することにより得られた繊維状炭素材料であることを特徴とする請求項6に記載の電子写真用帯電部材。
(請求項8)
前記繊維状炭素材料は、前記有機化合物を繊維状に成型した状態で、前記熱処理をすることにより得られた繊維状炭素材料であることを特徴とする請求項7に記載の電子写真用帯電部材。
(請求項9)
前記有機化合物が、有機高分子材料であることを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の電子写真用帯電部材。
(請求項10)
前記有機高分子材料がフェノール樹脂であることを特徴とする請求項9に記載の電子写真用帯電部材。
(請求項11)
前記繊維状導電性材料と体積固有抵抗が103Ω・cm未満の導電性材料とを、質量分率が繊維状炭素材料/導電性材料<1となるようにして併用することを特徴とする請求項4乃至10のいずれか1項に記載の電子写真用帯電部材。
(請求項12)
前記電子写真用帯電部材が電子写真用帯電ロールであることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の電子写真用帯電部材。
(請求項13)
請求項1乃至12のいずれか1項に記載の電子写真用帯電部材を用いたことを特徴とする電子写真画像形成装置。
(請求項14)
前記電子写真用帯電部材は、被帯電体に接触して帯電させることを特徴とする請求項13に記載の電子写真画像形成装置。
The object of the present invention is achieved by the following configurations.
(Claim 1)
An electrophotographic charging member having an elastic layer containing a fibrous conductive material.
(Claim 2)
2. The electrophotographic charging member according to claim 1, wherein the fibrous conductive material has a length B in a direction perpendicular to the fiber axis of 1 nm or more and less than 100 μm.
(Claim 3)
The fibrous conductive material has a length A in the fiber axis direction of less than 1 cm, and an A / B that is a ratio of the length A in the fiber axis direction and the length B in the direction perpendicular to the fiber axis is The charging member for electrophotography according to claim 1, wherein the charging member is 2 or more.
(Claim 4)
4. The electrophotographic charging member according to claim 1, wherein a volume resistivity of the fibrous conductive material is 10 3 Ω · cm or more and 10 8 Ω · cm or less. 5.
(Claim 5)
The charging member for electrophotography according to any one of claims 1 to 4, wherein the fibrous conductive material is a fibrous carbon material.
(Claim 6)
The fibrous carbon material is a fibrous carbon material derived from an organic compound having a residual rate of 20% by mass to 95% by mass when the organic compound is heat-treated at a temperature of 800 ° C. in a nitrogen atmosphere. The charging member for electrophotography according to claim 5.
(Claim 7)
The electrophotographic carbon material according to claim 6, wherein the fibrous carbon material is a fibrous carbon material obtained by heat-treating the organic compound at a temperature of 800 ° C or higher in a non-oxidizing atmosphere. Charging member.
(Claim 8)
8. The charging member for electrophotography according to claim 7, wherein the fibrous carbon material is a fibrous carbon material obtained by performing the heat treatment in a state where the organic compound is formed into a fiber shape. .
(Claim 9)
The charging member for electrophotography according to any one of claims 6 to 8, wherein the organic compound is an organic polymer material.
(Claim 10)
The charging member for electrophotography according to claim 9, wherein the organic polymer material is a phenol resin.
(Claim 11)
The fibrous conductive material and a conductive material having a volume resistivity of less than 10 3 Ω · cm are used in combination so that the mass fraction is fibrous carbon material / conductive material <1. The charging member for electrophotography according to any one of claims 4 to 10.
(Claim 12)
12. The electrophotographic charging member according to claim 1, wherein the electrophotographic charging member is an electrophotographic charging roll.
(Claim 13)
An electrophotographic image forming apparatus using the electrophotographic charging member according to claim 1.
(Claim 14)
The electrophotographic image forming apparatus according to claim 13, wherein the electrophotographic charging member is charged in contact with an object to be charged.

本発明者らは、繊維状導電性材料を含有する弾性体層を有することを特徴とする電子写真用帯電部材を用いることで、繊維状導電性材料を含有する弾性体層は、パーコレーション構造において繊維状導電性材料同志が絡まり合うことによる接触面積の増加により、つながりが強化され、電荷減衰が速くなる。このことにより、弾性体層の電荷が減衰しやすくなり、ひいては、帯電部材表面へのトナーの付着や外添剤の付着を抑制して、それによる画像劣化の問題の解消を図り得ると考え、本発明に至った。   The present inventors use an electrophotographic charging member characterized by having an elastic layer containing a fibrous conductive material, so that the elastic layer containing the fibrous conductive material has a percolation structure. By increasing the contact area due to the entanglement of the fibrous conductive materials, the connection is strengthened and the charge decay is accelerated. As a result, the charge of the elastic layer is likely to be attenuated, and as a result, it is possible to suppress the adhesion of toner and external additives to the charging member surface, thereby solving the problem of image deterioration due to the above. The present invention has been reached.

本発明の帯電部材によれば、帯電部材の弾性体層の電荷減衰が速いので、トナーの付着や外添剤の付着を抑制し、帯電部材が汚れにくくなり、良好な画像が得られるる。   According to the charging member of the present invention, since the charge attenuation of the elastic layer of the charging member is fast, the adhesion of the toner and the external additive is suppressed, the charging member is hardly stained, and a good image can be obtained.

以下に本発明に関する実施の形態の例を示すが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。   Although the example of embodiment regarding this invention is shown below, the aspect of this invention is not limited to these.

<電子写真画像形成装置>
まず、本発明に係る帯電部材を用いた電子写真画像形成装置について説明する。本例では、帯電部材として帯電ロールを、被帯電体として感光体を用いた例を示す。
<Electrophotographic image forming apparatus>
First, an electrophotographic image forming apparatus using the charging member according to the present invention will be described. In this example, a charging roll is used as a charging member, and a photoconductor is used as a member to be charged.

図1は本発明の電子写真画像形成装置の一例を示す断面構成図である。4は被帯電体である感光体ドラムであり、アルミニウム製のドラム基体の外周面に感光体層である有機光導電体(OPC)を形成してなるもので矢印方向に所定の速度で回転する。   FIG. 1 is a sectional view showing an example of an electrophotographic image forming apparatus of the present invention. Reference numeral 4 denotes a photosensitive drum as a member to be charged, which is formed by forming an organic photoconductor (OPC) as a photosensitive layer on the outer peripheral surface of an aluminum drum base, and rotates at a predetermined speed in the direction of an arrow. .

図1において、図示しない原稿読み取り装置にて読み取った情報に基づき、半導体レーザ光源1から露光光が発せられる。これをポリゴンミラー2により、図1の紙面と垂直方向に振り分け、画像の歪みを補正するfθレンズ3を介して、感光体面上に照射され静電潜像を作る。感光体ドラム4は、あらかじめ帯電ロール5により一様帯電され、像露光のタイミングにあわせて時計方向に回転を開始している。   In FIG. 1, exposure light is emitted from a semiconductor laser light source 1 based on information read by a document reading device (not shown). This is distributed in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1 by the polygon mirror 2 and irradiated onto the surface of the photoreceptor through an fθ lens 3 that corrects image distortion, thereby forming an electrostatic latent image. The photosensitive drum 4 is uniformly charged by the charging roll 5 in advance, and starts rotating clockwise in accordance with the timing of image exposure.

感光体ドラム面上の静電潜像は、現像器6内の負帯電トナーにより現像され、形成された現像像はタイミングを合わせて搬送されてきた転写体8に転写器7の作用により転写される。さらに感光体ドラム4と転写体8は分離器(分離極)9により分離されるが、現像像は転写体8に転写担持されて、定着器10へと導かれ定着される。   The electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum is developed by the negatively charged toner in the developing device 6, and the formed developed image is transferred to the transfer body 8 that has been conveyed in time by the action of the transfer device 7. The Further, the photosensitive drum 4 and the transfer body 8 are separated by a separator (separation pole) 9, but the developed image is transferred and supported on the transfer body 8, guided to the fixing device 10, and fixed.

感光体面に残留した未転写のトナー等は、クリーニングブレード方式のクリーニング器11にて清掃され、帯電前露光(PCL)12にて残留電荷を除き、次の画像形成のため再び帯電ロール5により、一様帯電される。   Untransferred toner or the like remaining on the surface of the photoreceptor is cleaned by a cleaning blade type cleaning device 11, the residual charge is removed by pre-charge exposure (PCL) 12, and again by the charging roll 5 for the next image formation. Uniformly charged.

14はこの帯電ロール5に電圧を印加する電源部で、所定の電圧を帯電ロール5の軸体(芯金)51に供給する。印加電圧は直流電圧に交流電圧を重畳したものが好ましい。   A power supply unit 14 applies a voltage to the charging roll 5 and supplies a predetermined voltage to a shaft body (core metal) 51 of the charging roll 5. The applied voltage is preferably a DC voltage superimposed with an AC voltage.

また、帯電ロールと電子写真感光体との間に加えられる力学的圧力は、帯電ロールの感光体への当接圧は5〜500Paに、電気的負荷は、帯電ロールに印加される直流電圧は絶対値200〜900Vに、交流電圧を印加する場合はピーク−ピーク電圧500〜5,000Vp−p、周波数50〜3,000Hzに、各々調整されることが望ましい。たとえば、印加される電圧は感光体に対する帯電開始電圧値の2倍以上のピーク間電圧値を有しているものが好ましい。   Further, the mechanical pressure applied between the charging roll and the electrophotographic photoreceptor is such that the contact pressure of the charging roll to the photoreceptor is 5 to 500 Pa, and the electrical load is the DC voltage applied to the charging roll. When an alternating voltage is applied to an absolute value of 200 to 900 V, it is desirable that the peak-to-peak voltage is adjusted to 500 to 5,000 Vp-p and the frequency is 50 to 3,000 Hz. For example, it is preferable that the applied voltage has a peak-to-peak voltage value that is at least twice the charging start voltage value for the photoreceptor.

帯電ロールは、面移動駆動される感光体に従動駆動させてもよいし、非回転のものとさせてもよいし、接触部における感光体の面移動方向に順方向又は逆方向に所定の周速度をもって積極的に回転駆動させるようにしてもよい。   The charging roll may be driven or driven non-rotatingly by a surface-driven driven photoconductor, or a predetermined circumference in the forward or reverse direction in the surface movement direction of the photoconductor at the contact portion. You may make it actively rotate at a speed.

尚、転写体は代表的には普通紙であるが、現像後の未定着像を転写可能なものなら、特に限定されず、OHP用のPETベース等も無論含まれる。   The transfer member is typically plain paper, but is not particularly limited as long as it can transfer an unfixed image after development, and of course includes an OHP PET base.

又、クリーニングブレード13は、厚さ1〜30mm程度のゴム状弾性体を用い、材質としてはウレタンゴムが最も良く用いられる。これは感光体に圧接して用いられるため熱を伝え易く、解除機構を設け、画像形成動作を行っていない時には感光体から離しておくのが望ましい。   The cleaning blade 13 uses a rubber-like elastic body having a thickness of about 1 to 30 mm, and urethane rubber is most often used as the material. Since this is used in pressure contact with the photoconductor, it is easy to transfer heat, and it is desirable to provide a release mechanism and keep it away from the photoconductor when no image forming operation is performed.

<帯電ロール>
次に、本発明に係る帯電ロールについて詳細に説明する。
<Charging roll>
Next, the charging roll according to the present invention will be described in detail.

以下、繊維状導電性材料として繊維状炭素材料を含有したゴム層からなる弾性体層を有する帯電ロールを例に挙げて説明する。   Hereinafter, a charging roll having an elastic layer made of a rubber layer containing a fibrous carbon material as the fibrous conductive material will be described as an example.

本発明に係る帯電ロール5は、ステンレス鋼棒から成る軸体(芯金)51と、その外周に繊維状導電性材料として繊維状炭素材料を含有したゴム層からなる弾性体層52とから構成されている。   A charging roll 5 according to the present invention includes a shaft body (core metal) 51 made of a stainless steel rod and an elastic body layer 52 made of a rubber layer containing a fibrous carbon material as a fibrous conductive material on the outer periphery thereof. Has been.

繊維状導電性材料は、繊維状炭素材料以外に、繊維状金属材料、繊維状導電性酸化チタンや繊維状導電性酸化スズのような繊維状導電性金属酸化物材料などを用いることができるが、体積固有抵抗及び弾性率のコントロールと製造の容易性から繊維状炭素材料が特に好ましい。   As the fibrous conductive material, in addition to the fibrous carbon material, a fibrous metal material, a fibrous conductive metal oxide material such as fibrous conductive titanium oxide or fibrous conductive tin oxide can be used. From the viewpoint of control of volume resistivity and elastic modulus and ease of production, a fibrous carbon material is particularly preferable.

また、弾性体層は、ゴム層以外にポリウレタン等の発泡体層を用いることができる。   In addition to the rubber layer, the elastic layer may be a foam layer such as polyurethane.

また、帯電ロールは、本発明の目的を達成できれば、本発明の弾性体層を1層設けたものでも良く、また、この層以外に他の弾性体層を複数組み合わせても良い。   Further, the charging roll may be provided with one elastic body layer of the present invention as long as the object of the present invention can be achieved, and a plurality of other elastic body layers may be combined in addition to this layer.

本発明では弾性体層の組み合わせについて特に制限を加えないが、好ましくは、本発明の弾性体層が最外層もしくは外側から第二層目までに設置するのが、汚れ防止効果を高める点で好ましい。例えば、本発明の弾性体層の上に、抵抗調整層や保護層を設けても良い。   In the present invention, there is no particular limitation on the combination of the elastic layers, but it is preferable that the elastic layer of the present invention is installed from the outermost layer or from the outer side to the second layer in terms of enhancing the antifouling effect. . For example, a resistance adjusting layer or a protective layer may be provided on the elastic layer of the present invention.

帯電ロールにおける繊維状炭素材料等の繊維状導電性材料を含有したゴム層からなる弾性体層52の体積固有抵抗としては、帯電性能とリーク防止の観点から105Ω・cm〜1011Ω・cmのものが好ましい。 The volume resistivity of the elastic layer 52 made of a rubber layer containing a fibrous conductive material such as a fibrous carbon material in the charging roll is 10 5 Ω · cm to 10 11 Ω · from the viewpoint of charging performance and leakage prevention. cm is preferred.

繊維状炭素材料等の繊維状導電性材料を含有した弾性体層の体積固有抵抗は、以下の方法で測定できる。   The volume resistivity of the elastic layer containing a fibrous conductive material such as a fibrous carbon material can be measured by the following method.

繊維状炭素材料等の繊維状導電性材料を含有したゴムを1辺5cmの立方体に切り出し、140℃に加熱した平板プレスで107Paの圧力をかけ20分間放置してシート状にする。このシートの中間部分を1cmの幅で切り出して体積固有抵抗測定用の試料とする。試料の厚みはゴムの密度で異なるので厚さ計で計測する。1cm×5cmの短冊状に切り出された試料表面にドータイトを用いて直径0.2mm長さ4cmの銅線を4本接着し十分に乾燥する。このように形成された電極を用いて、25℃50%RHの温湿度に調整された環境下で、4端子法により体積固有抵抗を測定する。 A rubber containing a fibrous conductive material such as a fibrous carbon material is cut into a cube having a side of 5 cm, and a pressure of 10 7 Pa is applied with a flat plate press heated to 140 ° C. for 20 minutes to form a sheet. An intermediate portion of this sheet is cut out with a width of 1 cm to obtain a sample for measuring volume resistivity. Since the thickness of the sample differs depending on the density of the rubber, it is measured with a thickness meter. Four copper wires having a diameter of 0.2 mm and a length of 4 cm are adhered to the surface of a sample cut into a 1 cm × 5 cm strip shape by using dootite and sufficiently dried. Using the electrode thus formed, volume resistivity is measured by a four-terminal method in an environment adjusted to a temperature and humidity of 25 ° C. and 50% RH.

さらに、繊維状炭素材料等の繊維状導電性材料の体積固有抵抗が103Ω・cm以上108Ω・cm以下であることが、弾性体層の体積固有抵抗のコントロールが容易になるので好ましい。 Furthermore, it is preferable that the volume resistivity of the fibrous conductive material such as a fibrous carbon material is 10 3 Ω · cm or more and 10 8 Ω · cm or less because the volume resistivity of the elastic layer can be easily controlled. .

また、この場合、体積固有抵抗が103Ω・cm以上108Ω・cm以下の繊維状炭素材料等の繊維状導電性材料と、繊維状導電性材料よりも導電性が高い、すなわち体積固有抵抗が103Ω・cm未満の導電性材料とを組み合わせて併用することは好ましい実施態様であるが、後者は繊維状導電性材料よりも多く添加すると好ましくない。すなわち繊維状導電性材料の添加質量をX、併用する導電性材料の添加質量をYとすると、質量分率X/Yが1以上では帯電ロールの導電性が高くなりすぎる傾向があり好ましくなく、X/Yが1未満では、繊維状導電性材料の導電性への寄与が高く、ロール表面の汚れ防止効果が高められ、かつ、帯電ロールの弾性体層の導電性を容易に制御できるので好ましい。このような体積固有抵抗が103Ω・cm未満の導電性材料として好適なのはカーボンブラックなどに代表される炭素粉であり、カーボンブラック協会編カーボンブラック便覧に記載されている材料である。 Further, in this case, a conductive fiber material such as a fibrous carbon material having a volume resistivity of 10 3 Ω · cm or more and 10 8 Ω · cm or less and a conductivity higher than that of the fiber conductive material, that is, volume-specific. It is a preferred embodiment to use a combination of a conductive material having a resistance of less than 10 3 Ω · cm, but the latter is not preferred when added more than the fibrous conductive material. That is, assuming that the added mass of the fibrous conductive material is X and the added mass of the conductive material used in combination is Y, when the mass fraction X / Y is 1 or more, the conductivity of the charging roll tends to be too high, which is not preferable. When X / Y is less than 1, it is preferable because the contribution of the fibrous conductive material to the conductivity is high, the effect of preventing the stain on the roll surface is enhanced, and the conductivity of the elastic layer of the charging roll can be easily controlled. . A carbon powder represented by carbon black or the like is suitable as a conductive material having a volume resistivity of less than 10 3 Ω · cm, and is a material described in the Carbon Black Handbook edited by the Carbon Black Association.

この繊維状炭素材料等の繊維状導電性材料の体積固有抵抗は、錠剤に成型した後、25℃50%RHの温湿度に調整された環境下で、2端子法により計測する。錠剤の作製方法については錠剤成型器で成型後、108Pa以上の静水圧加圧をかけて作製する。5×108Pa以上の静水圧加圧をかけてもよいがあまり圧力が高すぎると、ラバーモルドから離形しにくくなるので、好ましくは、5×108Pa未満である。また、より好ましくは3×108Pa以下である。 The volume resistivity of the fibrous conductive material such as the fibrous carbon material is measured by a two-terminal method in an environment adjusted to a temperature and humidity of 25 ° C. and 50% RH after being molded into a tablet. About the manufacturing method of a tablet, it shape | molds with a hydrostatic pressure pressurization of 10 < 8 > Pa or more after shape | molding with a tablet molding machine. Hydrostatic pressure pressurization of 5 × 10 8 Pa or more may be applied, but if the pressure is too high, it is difficult to release from the rubber mold, and therefore, preferably less than 5 × 10 8 Pa. More preferably, it is 3 × 10 8 Pa or less.

繊維状炭素材料等の繊維状導電性材料の弾性体層への添加量(繊維状導電性材料の質量×100/母体である弾性体層(例えばゴム層)の質量)であるが、帯電ロールの力学物性を考慮すると含有率が30質量%以下、好ましくは20質量%以下である。繊維状炭素材料の最低必要量は、帯電ロールの帯電性能から選定される。この条件を重視すると、繊維状炭素材料は1質量%以上が好ましく、より好ましくは3質量%以上である。   Charge amount of fibrous conductive material such as fibrous carbon material added to elastic layer (mass of fibrous conductive material × 100 / mass of elastic layer (for example, rubber layer) as base) In view of the mechanical properties, the content is 30% by mass or less, preferably 20% by mass or less. The minimum required amount of the fibrous carbon material is selected from the charging performance of the charging roll. Considering this condition, the fibrous carbon material is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more.

以下に、本発明の繊維状炭素材料を詳細に説明する。   Below, the fibrous carbon material of this invention is demonstrated in detail.

本発明における繊維状は、繊維軸方向の長さAが1cm未満であり、かつ、繊維軸方向の長さAと繊維軸に垂直な方向の長さ(すなわち繊維の太さ)Bとの比であるA/Bが2以上となる形状が好ましく、より好ましくは3以上1000未満である。この比が小さすぎると本発明の効果が小さくなる。また、この比が大きすぎるとゴムとの混合時に困難をきたすので好ましくない。さらに100未満であればゴムへより安定に分散することができ、さらに50未満であれば混合装置への負荷を小さくできるので好適である。   In the fibrous form of the present invention, the length A in the fiber axis direction is less than 1 cm, and the ratio between the length A in the fiber axis direction and the length B in the direction perpendicular to the fiber axis (that is, the fiber thickness) B The shape in which A / B is 2 or more is preferable, and more preferably 3 or more and less than 1000. When this ratio is too small, the effect of the present invention is reduced. On the other hand, if this ratio is too large, it will be difficult to mix with rubber, such being undesirable. Furthermore, if it is less than 100, it can disperse | distribute more stably to rubber | gum, and if it is less than 50, since the load to a mixing apparatus can be made small, it is suitable.

繊維軸に垂直な方向の長さ(すなわち繊維の太さ)Bについては、細すぎると混合時に増粘の原因となるので、1nm以上が好ましく、繊維が太すぎると均一分散が難しくなるので100μm未満が好ましい。さらに好ましくは50μm未満である。また、取り扱いの点で好ましくは、10nm以上、さらに好ましくは100nm以上である。   As for the length B (that is, the fiber thickness) B in the direction perpendicular to the fiber axis, if it is too thin, it causes thickening during mixing. Therefore, it is preferably 1 nm or more. If the fiber is too thick, uniform dispersion becomes difficult. Less than is preferable. More preferably, it is less than 50 μm. In view of handling, the thickness is preferably 10 nm or more, and more preferably 100 nm or more.

また、これらの長さA,Bは、電子顕微鏡観察により測定できる。また、Bは、繊維軸に垂直な面における最大長さで定義され、円であれば直径に相当する長さになる。   Further, these lengths A and B can be measured by observation with an electron microscope. B is defined by the maximum length in a plane perpendicular to the fiber axis, and if it is a circle, it has a length corresponding to the diameter.

また、繊維状炭素材料は、体積固有抵抗のコントロールと製造の容易性、コストから、有機化合物を窒素雰囲気下において800℃の温度で熱処理したときの残存率((熱処理後の残渣物の質量×100)/(熱処理前の有機化合物の質量))が20質量%以上95質量%以下である有機化合物由来の繊維状炭素材料であることが好ましい。残存率が20質量%以上であることが製造コストを下げられる点で特に重要である。また、95質量%以下であることは、有機化合物を炭化する点において重要である。   In addition, the fibrous carbon material has a residual ratio ((mass of residue after heat treatment × mass of heat-treated residue × temperature) at a temperature of 800 ° C. in a nitrogen atmosphere because of control of volume resistivity, ease of production, and cost. 100) / (mass of organic compound before heat treatment)) is preferably an organic compound-derived fibrous carbon material of 20 mass% or more and 95 mass% or less. It is particularly important that the residual ratio is 20% by mass or more in that the production cost can be reduced. Moreover, being 95 mass% or less is important in the point which carbonizes an organic compound.

具体的には、この繊維状炭素材料は、前記有機化合物を非酸化性雰囲気下において800℃以上の温度で熱処理することにより得られる。非酸化性雰囲気下としては、例えば、窒素などの不活性ガス雰囲気下が挙げられる。   Specifically, this fibrous carbon material is obtained by heat-treating the organic compound at a temperature of 800 ° C. or higher in a non-oxidizing atmosphere. Examples of the non-oxidizing atmosphere include an atmosphere of an inert gas such as nitrogen.

有機化合物の残渣物の質量は、窒素雰囲気下における熱質量分析法(以下TGA)で測定する。昇温速度10℃/分で800℃まで測定し、800℃における残渣物の質量を読み取る。また試料は一度空気中100℃で60分加熱処理を行ったものを用いる。   The mass of the organic compound residue is measured by thermal mass spectrometry (hereinafter referred to as TGA) in a nitrogen atmosphere. Measure at a heating rate of 10 ° C./min up to 800 ° C. and read the mass of the residue at 800 ° C. A sample once heat-treated in air at 100 ° C. for 60 minutes is used.

本発明で用いる有機化合物は、有機材料の中でも窒素雰囲気下800℃で熱処理したときに、(熱処理後の炭素の質量×100)/(熱処理前の有機化合物の質量)が20質量%以上の炭素を生成できる有機化合物が好ましく、さらに好ましくは30質量%以上、さらに好ましくは35質量%以上が、また40質量%以上の炭素を生成する有機化合物であれば最も好適である。炭素生成量が多いほど、繊維状炭素材料の体積固有抵抗のコントロールが容易になる。   When the organic compound used in the present invention is heat-treated at 800 ° C. in a nitrogen atmosphere among the organic materials, (mass of carbon after heat treatment × 100) / (mass of organic compound before heat treatment) is 20% by mass or more of carbon. An organic compound that can generate carbon is preferable, more preferably 30% by mass or more, more preferably 35% by mass or more, and most preferably an organic compound that generates 40% by mass or more of carbon. The greater the amount of carbon produced, the easier it is to control the volume resistivity of the fibrous carbon material.

本発明に用いることが可能な有機化合物は、800℃の残存率が満たされれば、どのような有機化合物でも用いることが可能であるが、例えば、液相ではピッチ、コ−ルタ−ルあるいはコ−クスとピッチの混合物などが用いられ、固相では木質原料、フラン樹脂、フェノール樹脂、セルロ−ス、ポリアクリロニトリル、レ−ヨンなどの架橋物が用いられる。炭素質材料は大別すると、石油ピッチなどを出発原料とし、一般的には2000℃以上の高温で熱処理し、発達したグラファイト構造を有する、いわゆる易黒鉛化炭素材料と、フェノール樹脂やフラン樹脂を始めとする熱硬化性高分子を出発原料として、2000℃以下の比較的低温で熱処理し、乱層構造を有する、いわゆる難黒鉛化炭素材料とがある。   As the organic compound that can be used in the present invention, any organic compound can be used as long as the residual rate of 800 ° C. is satisfied. For example, in the liquid phase, pitch, coal tar, or coal can be used. -Mixtures of coke and pitch are used, and in the solid phase, cross-linked materials such as wood raw materials, furan resins, phenol resins, cellulose, polyacrylonitrile, rayon are used. Carbonaceous materials can be broadly divided into petroleum pitch and other starting materials, generally heat treated at a high temperature of 2000 ° C. or higher, so-called graphitizable carbon materials having a developed graphite structure, and phenol resins and furan resins. There is a so-called non-graphitizable carbon material having a turbulent structure by heat treatment at a relatively low temperature of 2000 ° C. or less using a thermosetting polymer as a starting material.

本発明では、発明の目的を損なわない限りどちらの炭素材料でもよいが、導電率の制御しやすさから好ましくは難黒鉛化炭素材料が選ばれ、このような炭素材料を生成する有機化合物として有機高分子材料、とりわけフェノール樹脂が好ましい。   In the present invention, any carbon material may be used as long as the object of the invention is not impaired. However, a non-graphitizable carbon material is preferably selected from the viewpoint of easy control of electric conductivity, and an organic compound that generates such a carbon material is organic. Polymer materials, particularly phenolic resins are preferred.

また、有機高分子材料、とりわけフェノール樹脂を用いることにより、多孔質の繊維状炭素材料を容易に得ることができ、ゴムなどの弾性層を構成する材料と繊維状炭素材料の界面の表面積の増加により、架橋点が増加して、繊維状炭素材料を含有するゴムなどの弾性層の強度を向上させることが可能になる。   In addition, by using an organic polymer material, especially a phenol resin, a porous fibrous carbon material can be easily obtained, and the surface area of the interface between the material constituting the elastic layer such as rubber and the fibrous carbon material is increased. As a result, the number of crosslinking points increases, and the strength of the elastic layer such as rubber containing the fibrous carbon material can be improved.

本発明に好適に用いられるフェノール樹脂とは例えばフェノールの他にアルキルフェノール類や他の置換フェノール類、多価フェノール類とホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド等のアルデヒド類とを原料とし、一般に知られている常法により酸性触媒下(ノボラック型)あるいはアルカリ触媒下(レゾール型)において反応せしめて得られるものである。   The phenol resin suitably used in the present invention is, for example, alkylphenols, other substituted phenols, polyhydric phenols and aldehydes such as formaldehyde and paraformaldehyde as raw materials, in addition to phenol. Can be obtained by reacting under an acidic catalyst (novolak type) or an alkaline catalyst (resol type).

本発明では有機化合物をあらかじめ繊維状に成型後、前述の熱処理による炭化プロセスを経て繊維状炭素材料を得ることが好ましい。また、延伸しながら炭化を進め繊維状物としても良い。   In the present invention, it is preferable to obtain a fibrous carbon material through a carbonization process by the above-mentioned heat treatment after the organic compound is molded into a fibrous shape in advance. Moreover, carbonization may be promoted while stretching to form a fibrous material.

ただし、炭化する際の熱処理温度については、800℃以上が好ましくさらに好ましくは1200℃以上である。2000℃以上でも好ましいが3000℃以上の温度は経済的に好ましくない。この熱処理温度までの昇温速度および熱処理温度の保持時間は処理する炭素材料の形状や組成で異なるので特に制限をしないが、昇温速度は1℃/分以上50℃/分未満が、保持時間は1分以上24時間未満が好ましい。また、熱処理後に粉砕、分級などのプロセスを行なっても良い。   However, the heat treatment temperature for carbonization is preferably 800 ° C. or higher, more preferably 1200 ° C. or higher. A temperature of 2000 ° C. or higher is preferable, but a temperature of 3000 ° C. or higher is not economically preferable. The heating rate up to this heat treatment temperature and the holding time of the heat treatment temperature are not particularly limited because they differ depending on the shape and composition of the carbon material to be treated, but the heating rate is 1 ° C./min or more and less than 50 ° C./min. Is preferably 1 minute or more and less than 24 hours. Moreover, you may perform processes, such as a grinding | pulverization and a classification, after heat processing.

本実施形態の帯電ロールの弾性体層は、繊維状炭素材料等の繊維状導電性材料とゴムを基本成分として構成されるが、必要に応じて、本発明の目的を達成できる範囲内で架橋剤、界面活性剤、マット材、劣化防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤など他の成分を添加しても良い。使用するゴムに関しては本発明では特に制限を加えない。一般のゴム製品に使用可能なものであれば何でも良く、また組成は複数のゴムをブレンドしたものでも何でも良い。また繊維状炭素材料とゴムとの混合方法も特に制限しない。   The elastic body layer of the charging roll of the present embodiment is composed of a fibrous conductive material such as a fibrous carbon material and rubber as basic components, but is crosslinked within a range where the object of the present invention can be achieved if necessary. Other components such as an agent, a surfactant, a mat material, a deterioration preventing agent, an antioxidant, and an ultraviolet absorber may be added. The rubber used is not particularly limited in the present invention. Any material may be used as long as it can be used for general rubber products, and the composition may be anything obtained by blending a plurality of rubbers. Moreover, the mixing method of the fibrous carbon material and rubber is not particularly limited.

以上のように、本発明の帯電部材によれば、帯電部材の弾性体層の電荷減衰が速いので、トナーの付着や外添剤の付着を抑制し、帯電部材が汚れにくくなり、良好な画像が得られるる。   As described above, according to the charging member of the present invention, since the charge decay of the elastic layer of the charging member is fast, the adhesion of the toner and the external additive is suppressed, and the charging member is less likely to become dirty and a good image is obtained. Is obtained.

上記実施形態では、帯電部材として帯電ロールの例を示したが、ロールタイプ以外にもブレード状タイプやロッド状タイプ、ベルト状タイプなどの帯電部材にも本発明は適用可能である。   In the above embodiment, the example of the charging roll is shown as the charging member. However, the present invention can be applied to charging members such as a blade type, a rod type, and a belt type in addition to the roll type.

また、上記実施形態では、帯電ロールが被帯電体である感光体に接触して感光体を帯電させる例を示したが、本発明の帯電部材に対する被帯電体は、感光体に限られるものではなく、例えば、被帯電体である転写材を帯電させる転写部材(例えば転写ロール)などにも適用可能である。   Further, in the above-described embodiment, an example in which the charging roll contacts the photosensitive member that is the charged body to charge the photosensitive body is shown, but the charged body for the charging member of the present invention is not limited to the photosensitive body. For example, the present invention can also be applied to a transfer member (for example, a transfer roll) that charges a transfer material that is an object to be charged.

次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は実施例により限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited by an Example.

<繊維状炭素材料の製造方法>
フェノール1.2kg、50%ホルマリン0.6kg、蓚酸3.5gを3リットルのフラスコに仕込み、還流温度で4時間反応させた後、さらに加熱下で真空脱水濃縮を行い軟化点110℃の未硬化ノボラック樹脂1kgを得た。未硬化ノボラック樹脂200gを加熱溶融させ、攪拌して未硬化ノボラック樹脂を得た。この未硬化ノボラック樹脂を孔数20、孔径0.2mmφの紡糸口金を用いて260m/分の速度で溶融紡糸を行い、未硬化ノボラック樹脂繊維を得た。
<Method for producing fibrous carbon material>
After charging 1.2 kg of phenol, 0.6 kg of 50% formalin and 3.5 g of oxalic acid into a 3 liter flask and reacting for 4 hours at the reflux temperature, vacuum dehydration concentration was further performed under heating, and an uncured softening point of 110 ° C. 1 kg of novolak resin was obtained. 200 g of uncured novolak resin was heated and melted and stirred to obtain an uncured novolak resin. This uncured novolak resin was melt-spun at a speed of 260 m / min using a spinneret having 20 holes and a hole diameter of 0.2 mmφ to obtain uncured novolak resin fibers.

この未硬化ノボラック樹脂繊維をホルムアルデヒドと塩酸を主成分とした硬化水溶液中に浸漬し、0.5℃/分の速度で95℃まで昇温後、8時間保持して硬化ノボラック樹脂繊維(フェノール樹脂繊維)を得た。得られた繊維を窒素雰囲気下で熱質量分析を行い、800℃における残渣量を求めたところ52質量%であった。   This uncured novolak resin fiber is immersed in a cured aqueous solution mainly composed of formaldehyde and hydrochloric acid, heated to 95 ° C. at a rate of 0.5 ° C./min, and held for 8 hours to be cured novolak resin fiber (phenolic resin). Fiber). The obtained fiber was subjected to thermal mass spectrometry under a nitrogen atmosphere, and the amount of residue at 800 ° C. was determined to be 52% by mass.

このフェノール樹脂繊維を1mm前後に断裁後、電気炉で窒素雰囲気下1000℃30分間熱処理を行い炭素短繊維を得た。この炭素短繊維をジェットミル粉砕し、繊維長(繊維軸方向の長さAに相当)が0.5mm、繊維径(繊維軸に垂直な方向の長さBに相当)が0.07mmの炭素短繊維が得られた。この炭素短繊維の体積固有抵抗は5×104Ω・cmであった。
(実施例1)
<帯電ロール1の作製>
下記の要領で本発明の、帯電ロール1を作製した。
The phenol resin fiber was cut to around 1 mm and then heat-treated in an electric furnace at 1000 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere to obtain short carbon fibers. This carbon short fiber is pulverized by jet mill, carbon having a fiber length (corresponding to length A in the fiber axis direction) of 0.5 mm and a fiber diameter (corresponding to length B in the direction perpendicular to the fiber axis) of 0.07 mm. Short fibers were obtained. The volume resistivity of this short carbon fiber was 5 × 10 4 Ω · cm.
Example 1
<Preparation of charging roll 1>
The charging roll 1 of the present invention was produced in the following manner.

{本発明ゴム層配合A}
エピクロルヒドリンゴム三元共重合体 100質量部
炭素短繊維 7質量部
四級アンモニウム塩 2質量部
酸化亜鉛 5質量部
脂肪酸 2質量部
以上の材料を60℃に調節した密閉型ミキサーにて10分間混練した後、エピクロルヒドリンゴム三元共重合体100質量部に対してセバシン酸系ポリエステル可塑剤5質量部を加え、20℃に冷却した密閉型ミキサーで更に20分間混練し、原料コンパウンドを調製した。
{Invention rubber layer formulation A}
Epichlorohydrin rubber terpolymer 100 parts by weight carbon short fiber 7 parts by weight quaternary ammonium salt 2 parts by weight zinc oxide 5 parts by weight fatty acid 2 parts by weight The above materials were kneaded for 10 minutes in a closed mixer adjusted to 60 ° C. Thereafter, 5 parts by mass of a sebacic acid-based polyester plasticizer was added to 100 parts by mass of the epichlorohydrin rubber terpolymer, and the mixture was further kneaded for 20 minutes with a closed mixer cooled to 20 ° C. to prepare a raw material compound.

このコンパウンドに原料ゴムのエピクロルヒドリンゴム三元共重合体100質量部に対し加硫剤としての硫黄1質量部、加硫促進剤としてのノクセラーDM1質量部、ノクセラーTS0.5質量部を加え、20℃に冷却した2本ロール機にて10分間混練した。得られたコンパウンドを、ステンレス製芯金の周囲にロール状になるように押出成型機にて成型し、加熱加硫成型した後に研磨処理した。   To this compound, 100 parts by mass of the raw rubber epichlorohydrin rubber terpolymer is added 1 part by mass of sulfur as a vulcanizing agent, 1 part by mass of Noxeller DM as a vulcanization accelerator, and 0.5 parts by mass of Noxeller TS. The mixture was kneaded for 10 minutes in a two-roll machine cooled to 1 mm. The obtained compound was molded by an extrusion molding machine so as to form a roll around a stainless steel core, subjected to heat vulcanization molding, and then polished.

得られたゴム層の体積固有抵抗は107Ω・cmであった。 The resulting rubber layer had a volume resistivity of 10 7 Ω · cm.

ここで得られたロールに抵抗調整層をつけて帯電ロール1とした。   A charge adjusting roll 1 was obtained by attaching a resistance adjusting layer to the roll obtained here.

すなわち抵抗調整層の材料として、
アクリルポリオール溶液(有効成分70質量%) 100質量部
イソシアネートA(IPDI、有効成分60質量%) 40質量部
イソシアネートB(HDI、有効成分80質量%) 30質量部
導電性酸化錫(石原産業製) 90質量部
負荷電制御樹脂(CCR1) 12質量部
メチルイソブチルケトン(MIBK)溶剤 340質量部
をミキサーを用いて攪拌し混合溶液を作製した。次いで、その混合溶液を循環式のビーズミル分散機を用いて分散処理を行い、ディッピング用塗料を作製した。
That is, as a material for the resistance adjustment layer,
Acrylic polyol solution (active ingredient 70% by weight) 100 parts by weight isocyanate A (IPDI, active ingredient 60% by weight) 40 parts by weight isocyanate B (HDI, active ingredient 80% by weight) 30 parts by weight conductive tin oxide (made by Ishihara Sangyo) 90 parts by mass Negatively charged control resin (CCR1) 12 parts by mass Methyl isobutyl ketone (MIBK) solvent 340 parts by mass was stirred using a mixer to prepare a mixed solution. Subsequently, the mixed solution was subjected to a dispersion treatment using a circulation type bead mill disperser to prepare a dipping paint.

なお、上記のIPDIはイソホロンジイソシアナートを、HDIはヘキサメチレンジイソシアナートを意味する。   The above IPDI means isophorone diisocyanate, and HDI means hexamethylene diisocyanate.

このディッピング用塗料をロールの上にディッピング法にて膜厚が10μmになるように塗布して、10分間の風乾後に加熱型乾燥機にて、160℃で1時間乾燥させ、帯電ロール1を得た。   The coating material for dipping is applied on the roll by a dipping method so that the film thickness becomes 10 μm, air-dried for 10 minutes, and then dried at 160 ° C. for 1 hour by a heating type dryer to obtain a charging roll 1. It was.

得られた帯電ロールを、図1の電子写真画像形成装置に取付け、23℃/53%RHの環境下で、以下の条件で感光体を帯電させて、所定の画像を1000枚、連続的にプリントアウトした。
帯電条件
感光体当接圧;50g/cm,
帯電ロールに印加される直流電圧;−600V,交流電圧;2,000Vp−p,周波数;150Hz
画像評価とプリント後の帯電ロール上に付着しているトナー、外添剤の評価を行った。
<汚れと画像評価法>
(1.汚れ評価法)
汚れ評価は、耐電ロール表面へのトナーの付着性と外添剤の付着性により評価した。
The obtained charging roll is attached to the electrophotographic image forming apparatus of FIG. 1, and the photosensitive member is charged under the following conditions in an environment of 23 ° C./53% RH, and 1000 predetermined images are continuously printed. Printed out.
Charging condition Photoconductor contact pressure; 50 g / cm,
DC voltage applied to the charging roll; -600 V, AC voltage; 2,000 Vp-p, frequency: 150 Hz
Image evaluation and evaluation of the toner and external additives attached on the charging roll after printing were performed.
<Dirt and image evaluation method>
(1. Dirt evaluation method)
The dirt was evaluated based on the adhesion of the toner to the surface of the antistatic roll and the adhesion of the external additive.

トナー付着性:帯電ロール上に付着しているトナーをテープ(3M社製、スコッチ・メンディングテープ)にて除去し、そのテープに転写された付着トナーの濃度を、目視で観察し評価した。
○:テープは透明のまま、全くトナーが転写されていない状態のもの。
△:テープにトナーが転写されている箇所が部分的に認められるもの。
×:テープ全面にトナーが転写された状態のもの。
Toner adhesion: The toner adhering to the charging roll was removed with a tape (manufactured by 3M, Scotch Mending Tape), and the density of the adhering toner transferred to the tape was visually observed and evaluated.
○: The tape remains transparent and no toner is transferred.
Δ: A portion where the toner is transferred to the tape is partially recognized.
X: The toner is transferred to the entire surface of the tape.

外添剤付着性:帯電ロール上に付着している外添剤の濃度を、目視で観察し評価した。
○:ロールは黒色外観のまま、又はうっすらと外添剤が載っている箇所が部分的に認められるに過ぎないもの。
△:ロール全面にうっすらと外添剤が載った状態のもの。
×:ロール全面に外添剤が載った状態のもの。
External additive adhesion: The concentration of the external additive adhering to the charging roll was visually observed and evaluated.
○: The roll has a black appearance, or a part where the external additive is slightly visible is only partially recognized.
(Triangle | delta): The state in which the external additive was on the roll whole surface.
X: A state in which an external additive is placed on the entire roll surface.

この付着性評価で、トナー付着性、外添剤付着性の両方において、○が2つの場合は◎、○と△の組み合わせは○、○と×の組み合わせは△、○が無い場合は×とした。   In this adhesion evaluation, in both toner adhesion and external additive adhesion, 性 is two, ◯ is a combination of ○ and △, ○ and × is a combination △, and there is no ◯ is × did.

(2.画像評価法)
○:画像が良好のもの。
△:トナーや外添剤が帯電ロールに付着したために発生した画像の乱れが、画像の一部に見られたもの。
×:トナーや外添剤が帯電ロールに付着したために発生した画像の乱れが、画像の全体に見られたもの。
(実施例2)
実施例1において、炭素短繊維の量を20質量部用いた以外は実施例1と同様に帯電ロールを製造し、評価した。また、得られたゴム層の体積固有抵抗は106Ω・cmであった。
(実施例3)
実施例1において、ゴム層の導電性材料として、ケッチェンブラックEC600JD(ケッチェンブラックインターナショナル(株))3質量部を併用した以外は実施例1と同様に帯電ロールを製造し、評価した。
(2. Image evaluation method)
○: Good image.
Δ: Image distortion caused by toner or external additive adhering to the charging roll was observed in a part of the image.
X: Image disturbance caused by toner or external additive adhering to the charging roll was observed in the entire image.
(Example 2)
In Example 1, a charging roll was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that 20 parts by mass of the short carbon fiber was used. Further, the volume resistivity of the obtained rubber layer was 10 6 Ω · cm.
(Example 3)
In Example 1, a charging roll was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that 3 parts by mass of Ketjen Black EC600JD (Ketjen Black International Co., Ltd.) was used as the conductive material for the rubber layer.

また、ケッチェンブラックEC600JDの体積固有抵抗は10-2Ω・cmであり、得られたゴム層の体積固有抵抗は106Ω・cmであった。
(比較例1)
実施例1において炭素短繊維の代わりにカーボンブラック(商品名:ケッチェンブラックEC、ライオンアクゾ社製)を用いた以外は実施例1と同様に帯電ロールを製造し、評価した。
Ketjen Black EC600JD had a volume resistivity of 10 −2 Ω · cm, and the resulting rubber layer had a volume resistivity of 10 6 Ω · cm.
(Comparative Example 1)
A charging roll was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that carbon black (trade name: Ketjen Black EC, manufactured by Lion Akzo Co., Ltd.) was used instead of the short carbon fiber in Example 1.

また、ケッチェンブラックECの体積固有抵抗は10-2Ω・cmであり、得られたゴム層の体積固有抵抗は107Ω・cmであった。 The ketjen black EC had a volume resistivity of 10 −2 Ω · cm, and the rubber layer obtained had a volume resistivity of 10 7 Ω · cm.

実施例及び比較例の評価結果を表1にまとめた。   The evaluation results of Examples and Comparative Examples are summarized in Table 1.

Figure 2006350074
Figure 2006350074

表1の実施例と比較例から、本発明の帯電ロールは、耐久試験において、汚れ、画像評価とも良好であり、本発明の目的を達成している。   From the examples and comparative examples in Table 1, the charging roll of the present invention has good dirt and image evaluation in the durability test, and achieves the object of the present invention.

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の主要部を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a main part of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体レーザ光源
2 ポリゴンミラー
3 fθレンズ
4 感光体ドラム
5 帯電ローラー
51 軸体(芯金)
6 現像器
7 転写器
8 転写体
9 分離極
10 定着器
11 クリーニング器
12 帯電前露光(PCL)
13 クリーニングブレード
14 電源部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser light source 2 Polygon mirror 3 f (theta) lens 4 Photosensitive drum 5 Charging roller 51 Shaft body (core metal)
6 Developing Device 7 Transfer Device 8 Transfer Material 9 Separation Electrode 10 Fixing Device 11 Cleaning Device 12 Pre-Charge Exposure (PCL)
13 Cleaning blade 14 Power supply

Claims (14)

繊維状導電性材料を含有する弾性体層を有することを特徴とする電子写真用帯電部材。 An electrophotographic charging member having an elastic layer containing a fibrous conductive material. 前記繊維状導電性材料は、繊維軸に垂直な方向の長さBが1nm以上100μm未満であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真用帯電部材。 2. The electrophotographic charging member according to claim 1, wherein the fibrous conductive material has a length B in a direction perpendicular to the fiber axis of 1 nm or more and less than 100 μm. 前記繊維状導電性材料は、繊維軸方向の長さAが1cm未満であり、かつ、繊維軸方向の長さAと繊維軸に垂直な方向の長さBとの比であるA/Bが2以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の電子写真用帯電部材。 The fibrous conductive material has a length A in the fiber axis direction of less than 1 cm, and an A / B that is a ratio of the length A in the fiber axis direction and the length B in the direction perpendicular to the fiber axis is The charging member for electrophotography according to claim 1, wherein the charging member is 2 or more. 前記繊維状導電性材料の体積固有抵抗が103Ω・cm以上108Ω・cm以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電子写真用帯電部材。 4. The electrophotographic charging member according to claim 1, wherein a volume resistivity of the fibrous conductive material is 10 3 Ω · cm or more and 10 8 Ω · cm or less. 5. 前記繊維状導電性材料は繊維状炭素材料であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電子写真用帯電部材。 The charging member for electrophotography according to any one of claims 1 to 4, wherein the fibrous conductive material is a fibrous carbon material. 前記繊維状炭素材料は、有機化合物を窒素雰囲気下において800℃の温度で熱処理したときの残存率が20質量%以上95質量%以下である有機化合物由来の繊維状炭素材料であることを特徴とする請求項5に記載の電子写真用帯電部材。 The fibrous carbon material is a fibrous carbon material derived from an organic compound having a residual rate of 20% by mass to 95% by mass when the organic compound is heat-treated at a temperature of 800 ° C. in a nitrogen atmosphere. The charging member for electrophotography according to claim 5. 前記繊維状炭素材料は、前記有機化合物を非酸化性雰囲気下において800℃以上の温度で熱処理することにより得られた繊維状炭素材料であることを特徴とする請求項6に記載の電子写真用帯電部材。 The electrophotographic carbon material according to claim 6, wherein the fibrous carbon material is a fibrous carbon material obtained by heat-treating the organic compound at a temperature of 800 ° C or higher in a non-oxidizing atmosphere. Charging member. 前記繊維状炭素材料は、前記有機化合物を繊維状に成型した状態で、前記熱処理をすることにより得られた繊維状炭素材料であることを特徴とする請求項7に記載の電子写真用帯電部材。 8. The charging member for electrophotography according to claim 7, wherein the fibrous carbon material is a fibrous carbon material obtained by performing the heat treatment in a state where the organic compound is formed into a fiber shape. . 前記有機化合物が、有機高分子材料であることを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の電子写真用帯電部材。 The charging member for electrophotography according to any one of claims 6 to 8, wherein the organic compound is an organic polymer material. 前記有機高分子材料がフェノール樹脂であることを特徴とする請求項9に記載の電子写真用帯電部材。 The charging member for electrophotography according to claim 9, wherein the organic polymer material is a phenol resin. 前記繊維状導電性材料と体積固有抵抗が103Ω・cm未満の導電性材料とを、質量分率が繊維状炭素材料/導電性材料<1となるようにして併用することを特徴とする請求項4乃至10のいずれか1項に記載の電子写真用帯電部材。 The fibrous conductive material and a conductive material having a volume resistivity of less than 10 3 Ω · cm are used in combination so that the mass fraction is fibrous carbon material / conductive material <1. The charging member for electrophotography according to any one of claims 4 to 10. 前記電子写真用帯電部材が電子写真用帯電ロールであることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の電子写真用帯電部材。 12. The electrophotographic charging member according to claim 1, wherein the electrophotographic charging member is an electrophotographic charging roll. 請求項1乃至12のいずれか1項に記載の電子写真用帯電部材を用いたことを特徴とする電子写真画像形成装置。 An electrophotographic image forming apparatus using the electrophotographic charging member according to claim 1. 前記電子写真用帯電部材は、被帯電体に接触して帯電させることを特徴とする請求項13に記載の電子写真画像形成装置。 The electrophotographic image forming apparatus according to claim 13, wherein the electrophotographic charging member is charged in contact with an object to be charged.
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