JP2007178752A - Electrifying roll - Google Patents

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Wataru Imamura
渉 今村
Masahiko Takashima
雅彦 高島
Tetsuya Ito
哲也 伊藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrifying roll capable of suppressing electric resistance fluctuation and exhibiting stable electric resistance characteristic. <P>SOLUTION: The electrifying roll is provided with: a shaft body 1; a conductive elastic body layer 2 formed on the outer circumference thereof; a resistance adjustment layer 3 formed on the outer circumference of the conductive elastic body layer 2; and a protective layer 4 formed on the outer circumference of the resistance adjustment layer 3, wherein the resistance adjustment layer 3 is formed of a semiconducting rubber composition indispensably composed of the following (A) to (C). (A) is a rubbery material, (B) is an electronically conductive particle in which silica is fixed on the surface of the particle and the outer circumference of the silica-fixed particle is coated with a silane coupling agent, and (C) is an insulating particle. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、複写機,プリンター,ファクシミリ等の電子写真装置に用いられる帯電ロールに関するものである。   The present invention relates to a charging roll used in an electrophotographic apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile.

一般に、電子写真複写機による複写は、軸中心に回転する感光ドラムに、原稿像を静電潜像として形成し、これにトナーを付着させてトナー像を形成した後、このトナー像を複写紙に転写することにより行われるようになっている。なお、上記静電潜像は、予め感光ドラム表面を帯電させ、この帯電部分に対して原稿像を、光学系を介して投射し、光の当たった部分の帯電を打ち消すことにより形成される。そして、上記静電潜像の形成に先立って感光ドラム表面を帯電させる方式としては、近年、帯電ロールを感光ドラム表面に直接接触させる方式(接触帯電方式)が多く採用されている。   In general, copying by an electrophotographic copying machine is performed by forming a document image as an electrostatic latent image on a photosensitive drum that rotates about its axis, forming a toner image by attaching toner to the image, and then transferring the toner image to a copy paper. It is done by transferring to. The electrostatic latent image is formed by charging the surface of the photosensitive drum in advance, projecting a document image onto the charged portion via the optical system, and canceling the charging of the portion exposed to light. As a method for charging the surface of the photosensitive drum prior to the formation of the electrostatic latent image, in recent years, a method (contact charging method) in which a charging roll is brought into direct contact with the surface of the photosensitive drum has been widely employed.

上記接触帯電方式に用いられる帯電ロールとしては、例えば、軸体の外周に、導電剤を含む特殊な発泡体からなる最内層と、中間層と、最外層とが、この順で形成されたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   As the charging roll used in the contact charging method, for example, an innermost layer made of a special foam containing a conductive agent, an intermediate layer, and an outermost layer are formed in this order on the outer periphery of the shaft body. Is known (see, for example, Patent Document 1).

また、軸体の外周に、導電性弾性体層と、抵抗調整層と、保護層とを備えた帯電ロールにおいて、上記抵抗調整層を、(A)ゴム材料と、(B)シリカが表面に固定された電子導電性粒子と、(C)絶縁性粒子とを必須成分とする半導電性ゴム組成物で形成したもの(例えば、特許文献2参照)が提案されており、特に、上記抵抗調整層に、シランカップリング剤を配合すると、より優れた電気抵抗特性が得られることが記載されている。
特開2000−75600公報 特開2004−151498公報
Further, in the charging roll provided with the conductive elastic body layer, the resistance adjusting layer, and the protective layer on the outer periphery of the shaft body, the resistance adjusting layer is formed with (A) rubber material and (B) silica on the surface. Proposed is a semiconductive rubber composition containing fixed electronic conductive particles and (C) insulating particles as essential components (see, for example, Patent Document 2). It is described that better electrical resistance characteristics can be obtained when a silane coupling agent is added to the layer.
JP 2000-75600 A JP 2004-151498 A

しかしながら、上記特許文献2の帯電ロールにおいて、上記抵抗調整層にシランカップリング剤を配合したものは、優れた電気抵抗特性を示しうるが、製造条件や加工履歴によっては、抵抗調整層の抵抗が大きく変動し、帯電ロールの電気抵抗特性がかえって不安定になり画像不良等を招くおそれがあることが判明した。そこで、このような電気抵抗変動を抑制し、安定した電気抵抗特性を示す帯電ロールを提供することが強く望まれている。   However, in the charging roll of the above-mentioned Patent Document 2, a composition in which the silane coupling agent is blended with the resistance adjustment layer can exhibit excellent electric resistance characteristics, but depending on the manufacturing conditions and processing history, the resistance of the resistance adjustment layer It has been found that the electrical resistance characteristics of the charging roll may become unstable due to large fluctuations, leading to image defects and the like. Therefore, it is strongly desired to provide a charging roll that suppresses such electrical resistance fluctuations and exhibits stable electrical resistance characteristics.

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、電気抵抗変動が抑制され、安定した電気抵抗特性を示す帯電ロールの提供をその目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a charging roll that suppresses fluctuations in electric resistance and exhibits stable electric resistance characteristics.

上記の目的を達成するため、本発明は、軸体と、その外周に形成された導電性弾性体層と、上記導電性弾性体層の外周に形成された抵抗調整層と、上記抵抗調整層の外周に形成された保護層とを備えた帯電ロールであって、上記抵抗調整層が、下記の(A)〜(C)を必須成分とする半導電性ゴム組成物によって形成されている帯電ロールを第1の要旨とする。
(A)ゴム材料。
(B)粒子表面にシリカが固定され、さらにその外周がシランカップリング剤でコーティングされた電子導電性粒子。
(C)絶縁性粒子。
In order to achieve the above object, the present invention provides a shaft body, a conductive elastic layer formed on the outer periphery thereof, a resistance adjustment layer formed on the outer periphery of the conductive elastic layer, and the resistance adjustment layer. A charging roll provided with a protective layer formed on the outer periphery of the charging roller, wherein the resistance adjusting layer is formed of a semiconductive rubber composition having the following (A) to (C) as essential components: The roll is the first gist.
(A) Rubber material.
(B) Electronically conductive particles in which silica is fixed on the particle surface and the outer periphery thereof is coated with a silane coupling agent.
(C) Insulating particles.

また、本発明は、そのなかでも、特に、上記電子導電性粒子が、カーボンブラック、金属粉末、導電性金属酸化物、グラファイトおよびカーボン繊維からなる群から選択される少なくとも一つである帯電ロールを第2の要旨とする。   In addition, the present invention particularly includes a charging roll in which the electron conductive particles are at least one selected from the group consisting of carbon black, metal powder, conductive metal oxide, graphite, and carbon fiber. This is the second gist.

さらに、本発明は、それらのなかでも、特に、上記(C)の絶縁性粒子が、シランカップリング剤でコーティングされたものである帯電ロールを第3の要旨とし、そのなかでも、特に、上記シランカップリング剤が、テトラスルフィドシランである帯電ロールを第4の要旨とする。   Furthermore, the present invention has, as a third aspect, a charging roll in which the insulating particles (C) are coated with a silane coupling agent, and among them, particularly, A charging roll in which the silane coupling agent is tetrasulfide silane is a fourth gist.

すなわち、本発明者らは、前記課題を解決すべく、抵抗調整層用材料を中心に鋭意研究を重ねた。その結果、ゴム材料と、シリカが表面に固定された電子導電性粒子と、絶縁性粒子とを必須成分とする半導電性ゴム組成物に、単に、シランカップリング剤を配合するのではなく、上記シリカ固定電子導電性粒子の外周を、予めシランカップリング剤でコーティングしたものを用いると、マトリクス成分であるゴム材料と、電子導電性粒子表面のシリカとが、シランカップリング剤を介して化学結合によって固定されるため、混練や押出等の加工履歴による電子導電性粒子の移動が制限され、電気抵抗変動が抑制されることを見いだし、本発明に到達した。   That is, the present inventors have made extensive studies focusing on the resistance adjustment layer material in order to solve the above-mentioned problems. As a result, the rubber material, the electronically conductive particles having silica fixed on the surface, and the semiconductive rubber composition containing the insulating particles as essential components are not simply blended with a silane coupling agent, When the outer periphery of the silica-fixed electronic conductive particles is coated with a silane coupling agent in advance, the rubber material as the matrix component and the silica on the surface of the electronic conductive particles are chemically reacted via the silane coupling agent. Since it is fixed by bonding, it has been found that the movement of the electronic conductive particles due to the processing history such as kneading and extrusion is restricted, and fluctuations in electric resistance are suppressed, and the present invention has been achieved.

本発明の帯電ロールは、軸体と、その外周に形成された導電性弾性体層と、上記導電性弾性体層の外周に形成された抵抗調整層と、上記抵抗調整層の外周に形成された保護層とを備え、上記抵抗調整層が、ゴム材料(A成分)と、外周がシランカップリング剤でコーティングされた、シリカ固定電子導電性粒子(B成分)と、絶縁性粒子(C成分)とを必須成分とする半導電性ゴム組成物によって形成されている。このため、マトリクス成分であるゴム材料と、電子導電性粒子表面のシリカとが、シリカの上にコーティングされたシランカップリング剤を介して、化学結合によってしっかりと固定され、混練や押出等の加工履歴による電子導電性粒子の移動が制限されたものとなる。したがって、従来は、どうしても加工履歴によって電子導電性粒子が移動し凝集して電気抵抗にばらつきが生じていたのに対し、本発明の帯電ロールは、電気抵抗変動が抑制され、電気抵抗特性がきわめて安定したものとなる。また、ピンホールリークによる画像の滲み等を防止することができ、良好な画像を得ることができる。   The charging roll of the present invention is formed on a shaft, a conductive elastic layer formed on the outer periphery thereof, a resistance adjusting layer formed on the outer periphery of the conductive elastic layer, and an outer periphery of the resistance adjusting layer. And the resistance adjusting layer is composed of a rubber material (A component), silica fixed electronic conductive particles (B component) whose outer periphery is coated with a silane coupling agent, and insulating particles (C component). )) As an essential component. For this reason, the rubber material that is the matrix component and the silica on the surface of the electronic conductive particles are firmly fixed by chemical bonding via a silane coupling agent coated on the silica, and processing such as kneading and extrusion The movement of the electronic conductive particles due to the history is limited. Therefore, in the past, the electroconductive particles inevitably moved and aggregated due to the processing history, resulting in variations in the electric resistance. On the other hand, the charging roll of the present invention suppresses fluctuations in electric resistance and has extremely high electric resistance characteristics. It will be stable. In addition, it is possible to prevent bleeding of the image due to pinhole leak, and a good image can be obtained.

なお、上記(B)に用いられる電子導電性粒子として、カーボンブラック、金属粉末、導電性金属酸化物、グラファイトおよびカーボン繊維からなる群から選択される少なくとも一つを用いると、特に、電子導電性粒子の分散性と導電性に優れたものとなる。   In addition, when at least one selected from the group consisting of carbon black, metal powder, conductive metal oxide, graphite, and carbon fiber is used as the electronic conductive particles used in the above (B), in particular, the electronic conductivity The particles have excellent dispersibility and conductivity.

また、上記(C)の絶縁性粒子として、シランカップリング剤でコーティングされたものを用いると、さらに電気抵抗変動が抑制され、より電気抵抗特性が安定したものとなる。   Moreover, when the particles coated with a silane coupling agent are used as the insulating particles (C), the electric resistance fluctuation is further suppressed, and the electric resistance characteristics are further stabilized.

そして、上記シランカップリング剤として、テトラスルフィドシランを用いると、とりわけ、ゴム材料とシリカ固定電子導電性粒子とを強固に固定することができるため、電気抵抗特性をさらに安定させることができる。   When tetrasulfide silane is used as the silane coupling agent, particularly, the rubber material and the silica-fixed electronic conductive particles can be firmly fixed, so that the electric resistance characteristics can be further stabilized.

つぎに、本発明を実施するための最良の形態について説明する。ただし、本発明は、この実施の形態に限られるものではない。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be described. However, the present invention is not limited to this embodiment.

図1は、本発明の帯電ロールの一実施の形態を示している。この帯電ロールは、軸体1の外周面に沿って導電性弾性体層2が形成され、上記導電性弾性体層2の外周面に抵抗調整層3が形成され、さらに上記抵抗調整層3の外周面に保護層4が形成された構成になっている。   FIG. 1 shows an embodiment of a charging roll according to the present invention. In this charging roll, a conductive elastic body layer 2 is formed along the outer peripheral surface of the shaft body 1, a resistance adjusting layer 3 is formed on the outer peripheral surface of the conductive elastic body layer 2, and the resistance adjusting layer 3 The protective layer 4 is formed on the outer peripheral surface.

上記軸体1としては、特に限定されるものではなく、例えば、金属製の中実体からなる芯金や、内部を中空にくり抜いた金属製の円筒体等が用いられる。そして、その金属材料としては、ステンレス、アルミニウム、鉄にメッキを施したもの等があげられる。   The shaft body 1 is not particularly limited, and for example, a metal core made of a metal solid body, a metal cylinder body hollowed out inside, or the like is used. Examples of the metal material include stainless steel, aluminum, and iron plated.

上記軸体1の外周面に形成される導電性弾性体層2用材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、ポリノルボルネンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム(H−NBR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、イソプレンゴム(IR)、天然ゴム(NR)等があげられ、単独でもしくは2種以上併せて用いられる。また、導電性付与のため、カーボンブラック、グラファイト、チタン酸カリウム、酸化鉄、c−TiO2 、c−ZnO、c−SnO2 、イオン導電剤(四級アンモニウム塩、ホウ酸塩、界面活性剤等)等の従来公知の導電剤が、上記材料中に適宜添加される。さらに、必要に応じて、発泡剤、架橋剤、架橋促進剤、オイル等を適宜添加してもよい。 The material for the conductive elastic body layer 2 formed on the outer peripheral surface of the shaft body 1 is not particularly limited. For example, polynorbornene rubber, ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), acrylonitrile-butadiene rubber ( NBR), hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber (H-NBR), styrene-butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR), isoprene rubber (IR), natural rubber (NR), and the like. These are used together. Moreover, carbon black, graphite, potassium titanate, iron oxide, c-TiO 2 , c-ZnO, c-SnO 2 , ionic conductive agent (quaternary ammonium salt, borate, surfactant) A conventionally known conductive agent such as etc.) is appropriately added to the material. Further, if necessary, a foaming agent, a crosslinking agent, a crosslinking accelerator, oil, and the like may be added as appropriate.

なお、上記導電性弾性体層2用材料は、通常、それによって形成される導電性弾性体層2の体積抵抗率が、およそ101 〜106 Ω・cmの範囲内となるよう、適宜調製される。 The material for the conductive elastic layer 2 is appropriately prepared so that the volume resistivity of the conductive elastic layer 2 formed thereby is usually in the range of about 10 1 to 10 6 Ω · cm. Is done.

上記導電性弾性体層2の外周面に形成される抵抗調整層3用材料としては、下記の(A)〜(C)を必須成分とする特殊な半導電性ゴム組成物が用いられる。
(A)ゴム材料。
(B)粒子表面にシリカが固定され、さらにその外周がシランカップリング剤でコーティングされた電子導電性粒子。
(C)絶縁性粒子。
As the material for the resistance adjusting layer 3 formed on the outer peripheral surface of the conductive elastic body layer 2, a special semiconductive rubber composition having the following components (A) to (C) as essential components is used.
(A) Rubber material.
(B) Electronically conductive particles in which silica is fixed on the particle surface and the outer periphery thereof is coated with a silane coupling agent.
(C) Insulating particles.

まず、(A)成分であるゴム材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、エピクロルヒドリンゴム、アクリルゴム等があげられ、これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。   First, the rubber material as the component (A) is not particularly limited, and examples thereof include acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), epichlorohydrin rubber, acrylic rubber, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Used.

つぎに、上記(B)成分である、粒子表面にシリカが固定され、さらにその外周がシランカップリング剤でコーティングされた電子導電性粒子(処理済電子導電性粒子)は、所定の処理により電子導電性粒子の表面にシリカを固定し、さらに、その外周を、シランカップリング剤でコーティングしたものである。   Next, electronically conductive particles (treated electronically conductive particles) whose component (B) is silica fixed on the particle surface and whose outer periphery is coated with a silane coupling agent are treated with a predetermined treatment. Silica is fixed on the surface of the conductive particles, and the outer periphery thereof is coated with a silane coupling agent.

上記(B)成分に用いる電子導電性粒子としては、特に限定されるものではなく、例えば、FEF,SRF,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や、金属粉末、C−TiO2 ,C−ZnO等の導電性金属酸化物、グラファイト、カーボン繊維等があげられる。そして、これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。そして、これらの電子導電性粒子は、およそ1×101 Ω・cm以下の体積抵抗値を示し、かつ、およそ120μm以下の平均粒子径を示すものが好適に用いられる。 The electron conductive particles used for the component (B) are not particularly limited. For example, carbon black such as FEF, SRF, ketjen black, acetylene black, metal powder, C-TiO 2 , C— Examples thereof include conductive metal oxides such as ZnO, graphite, and carbon fibers. And these are used individually or in combination of 2 or more types. These electronically conductive particles preferably have a volume resistance value of about 1 × 10 1 Ω · cm or less and an average particle diameter of about 120 μm or less.

上記電子導電性粒子の表面にシリカを固定する方法としては、例えば、つぎのような方法をあげることができる。すなわち、まず、カーボンブラック等の電子導電性粒子を水中に分散させ、分散剤(例えば、メタノール、各種界面活性剤)を添加して均一なスラリーとする。つぎに、このスラリーをpH6以上、好ましくはpH10〜11に調節し、温度70℃以上、好ましくは85〜95℃に保ちながら、けい酸ナトリウムを加水分解させ、電子導電性粒子表面に無定形シリカを付着または沈着させる。これによって、粒子表面にシリカが固定された電子導電性粒子を得ることができる。   Examples of a method for fixing silica on the surface of the electron conductive particles include the following methods. That is, first, electronically conductive particles such as carbon black are dispersed in water, and a dispersing agent (for example, methanol, various surfactants) is added to obtain a uniform slurry. Next, this slurry is adjusted to pH 6 or more, preferably pH 10 to 11, and the sodium silicate is hydrolyzed while maintaining the temperature at 70 ° C. or more, preferably 85 to 95 ° C. to form amorphous silica on the surface of the electroconductive particles. To adhere or deposit. Thereby, it is possible to obtain electronically conductive particles in which silica is fixed on the particle surface.

なお、上記シリカ固定電子導電性粒子におけるシリカ(Si)の固定量は、シリカ固定電子導電性粒子全体に対するシリカの含有量が1〜15重量%の範囲内となるよう設定することが好ましく、特に好ましくは3〜10重量%の範囲内である。すなわち、上記シリカ量が1重量%未満であると、その外周にシランカップリング剤をコーティングした状態において、マトリクス成分であるゴム材料との親和性が少なくなる傾向がみられ、逆に15重量%を超えると、導電性への効果が減少する傾向がみられるからである。   The amount of silica (Si) fixed in the silica fixed electron conductive particles is preferably set so that the content of silica with respect to the entire silica fixed electron conductive particles is in the range of 1 to 15% by weight. Preferably it is in the range of 3 to 10% by weight. That is, when the amount of silica is less than 1% by weight, the affinity with the rubber material as the matrix component tends to decrease in the state where the outer periphery is coated with a silane coupling agent, and conversely, 15% by weight. It is because the effect on electroconductivity tends to decrease when it exceeds.

また、上記シリカ固定電子導電性粒子の平均粒径は、0.01〜0.8μmの範囲内が好ましく、特に好ましくは0.02〜0.5μmの範囲内である。すなわち、上記範囲を外れると、電子導電性粒子の分散性が悪くなるおそれがあるからである。   The average particle diameter of the silica fixed electronic conductive particles is preferably in the range of 0.01 to 0.8 μm, particularly preferably in the range of 0.02 to 0.5 μm. That is, if it is out of the above range, the dispersibility of the electron conductive particles may be deteriorated.

そして、上記シリカ固定電子導電性粒子の外周を、さらにシランカップリング剤でコーティングする方法としては、例えば、つぎのような方法をあげることができる。すなわち、まず、上記シリカ固定電子導電性粒子と、シランカップリング剤と、低沸点溶剤(メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン等)とを適宜の割合で配合し、ヘンシェルミキサー等で撹拌する。そして、シリカ固定電子導電性粒子の外周に、均一にシランカップリング剤を付着させた状態で乾燥することにより、(B)成分の処理済電子導電性粒子を得ることができる。   And as a method of coating the outer periphery of the said silica fixed electron conductive particle with a silane coupling agent, the following method can be mention | raise | lifted, for example. That is, first, the silica-fixed electronic conductive particles, the silane coupling agent, and the low boiling point solvent (methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetone, etc.) are blended in an appropriate ratio and stirred with a Henschel mixer or the like. And the processed electronic conductive particle of (B) component can be obtained by drying in the state which made the silane coupling agent adhere uniformly to the outer periphery of a silica fixed electronic conductive particle.

上記シランカップリング剤としては、特に限定されるものではないが、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランといったメルカプタン系のシランカップリング剤や、テトラスルフィドシラン,ジスルフィドシランといったポリスルフィド系のシランカップリング剤等が、好ましく用いられる。そして、これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。なかでも、ゴム材料や絶縁性粒子やシリカに対する結合性に優れる点で、テトラスルフィドシランが、特に好ましく用いられる。   The silane coupling agent is not particularly limited, and mercaptan silane coupling agents such as γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, polysulfide silane coupling agents such as tetrasulfide silane and disulfide silane, and the like. Are preferably used. And these are used individually or in combination of 2 or more types. Among these, tetrasulfide silane is particularly preferably used in terms of excellent binding to rubber materials, insulating particles, and silica.

また、上記シランカップリング剤のコーティング量は、シリカ固定電子導電性粒子100重量部(以下、「部」と略す)に対し、3〜8部に設定することが好適である。すなわち、シランカップリング剤のコーティング量が、上記の範囲よりも少ないと、シリカとゴム材料とを固定する効果が不充分となるおそれがあり、逆に、上記の範囲よりも多いと、苛酷条件で保管した場合、過剰なシランカップリング剤が表面にブリードするおそれがあるからである。   The coating amount of the silane coupling agent is preferably set to 3 to 8 parts with respect to 100 parts by weight of silica fixed electronic conductive particles (hereinafter abbreviated as “part”). That is, if the coating amount of the silane coupling agent is less than the above range, the effect of fixing the silica and the rubber material may be insufficient, and conversely, if it is more than the above range, the severe condition This is because excessive silane coupling agent may bleed on the surface when stored at a low temperature.

そして、上記(B)成分の配合割合は、前記(A)成分であるゴム材料100部に対し、30〜100部の範囲に設定することが、所望の半導電特性を得る上で好ましく、より好ましくは40〜70部の範囲である。   And, the blending ratio of the component (B) is preferably set in the range of 30 to 100 parts with respect to 100 parts of the rubber material which is the component (A) in order to obtain desired semiconducting characteristics, and more Preferably it is the range of 40-70 parts.

また、前記(C)成分である絶縁性粒子としては、その体積抵抗値が、およそ1×1010Ω・cm以上であり、かつ、その平均粒子径が、およそ0.01〜40μmの範囲内にあるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、マイカ、クレー等があげられる。そして、これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。 In addition, the insulating particles as the component (C) have a volume resistance of about 1 × 10 10 Ω · cm or more and an average particle diameter of about 0.01 to 40 μm. If it exists in, it will not specifically limit, For example, a silica, calcium carbonate, mica, clay etc. are mention | raise | lifted. And these are used individually or in combination of 2 or more types.

そして、上記(C)成分の配合割合は、上記(A)のゴム材料100部に対し、10〜100部の範囲に設定することが、抵抗調整層3において、電子導電性粒子を均一に分散する上で好ましく、より好ましくは30〜70部の範囲である。   And the compounding ratio of the said (C) component is set to the range of 10-100 parts with respect to 100 parts of said rubber materials of (A), in the resistance adjustment layer 3, an electronic conductive particle is disperse | distributed uniformly. It is preferable when doing, More preferably, it is the range of 30-70 parts.

なお、上記(C)成分である絶縁性粒子の一部もしくは全部を、前記(B)成分と同様、シランカップリング剤でコーティングした絶縁性粒子で置き換えることができる。その場合、シランカップリング剤の種類、コーティング方法は、(B)成分の場合と同様である。ただし、上記(C)成分である絶縁性粒子のコーティングに用いるシランカップリング剤と、(B)成分に用いるシランカップリング剤の種類は、必ずしも同一にする必要はなく、それぞれ別々に、シランカップリング剤によるコーティングを行うことができる。もちろん、両者を、同一のシランカップリング剤を用いて一工程で同時にコーティングすると、処理工程が簡単となり、好ましい。   In addition, part or all of the insulating particles as the component (C) can be replaced with insulating particles coated with a silane coupling agent, as in the component (B). In that case, the type of silane coupling agent and the coating method are the same as in the case of component (B). However, the type of the silane coupling agent used for coating the insulating particles as the component (C) and the silane coupling agent used for the component (B) are not necessarily the same. Coating with a ring agent can be performed. Of course, it is preferable that both are coated at the same time in one step using the same silane coupling agent, since the treatment step becomes simple.

そして、上記抵抗調整層3用材料には、上記(A)〜(C)の各成分に加え、加硫剤、加硫促進剤、帯電防止剤、亜鉛華,ステアリン酸といった各種助剤等を、必要に応じて配合してもよい。   In addition to the components (A) to (C) described above, the material for the resistance adjustment layer 3 includes various auxiliaries such as a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, an antistatic agent, zinc white, and stearic acid. You may mix | blend as needed.

また、導電性付与のために、上記(B)成分とともに、シリカ処理していない通常の電子導電性粒子を併用しても差し支えない。   In order to impart conductivity, normal electronically conductive particles not treated with silica may be used in combination with the component (B).

そして、これらの各成分を混練することによって得られる抵抗調整層3用材料は、それにより形成される抵抗調整層3の体積抵抗率が、およそ105 〜1011Ω・cmの半導電領域内となるよう、適宜調製される。 The material for the resistance adjusting layer 3 obtained by kneading these components is in a semiconductive region where the volume resistivity of the resistance adjusting layer 3 formed thereby is approximately 10 5 to 10 11 Ω · cm. It adjusts suitably so that it may become.

つぎに、上記抵抗調整層3の外周面に形成される保護層4用材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、N−メトキシメチル化ナイロン等のポリアミド系樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂,シリコーン樹脂等があげられ、単独でもしくは2種以上併せて用いられる。また、導電性付与のため、カーボンブラック等の従来公知の導電剤が、上記材料中に適宜添加される。   Next, the material for the protective layer 4 formed on the outer peripheral surface of the resistance adjusting layer 3 is not particularly limited, and examples thereof include polyamide resins such as N-methoxymethylated nylon, fluororesins, and acrylic resins. , Urethane resin, silicone resin and the like, and are used alone or in combination of two or more. In order to impart conductivity, a conventionally known conductive agent such as carbon black is appropriately added to the material.

なお、上記保護層4用材料は、それにより形成される導電性弾性体層2の体積抵抗率が、およそ107 〜1013Ω・cmの範囲内となるよう、適宜調製される。 In addition, the said material for protective layers 4 is suitably prepared so that the volume resistivity of the electroconductive elastic body layer 2 formed by it may exist in the range of about 10 < 7 > -10 < 13 > (omega | ohm) * cm.

本発明の帯電ロールは、例えば、つぎのようにして作製することができる。すなわち、まず、前記導電性弾性体層2用の各成分をニーダーやロール等の混練機を用いて混練し、導電性弾性体層2用材料を調製する。また、前記抵抗調整層3用の各成分を、バンバリーミキサーまたはニーダーにより混練したあと、ロールを用いて混練し、抵抗調整層3用材料(コンパウンド)を調製する。さらに、前記保護層4用材料をMEK等の有機溶剤に溶解し、サンドミル等で分散することにより、保護層4用材料(コーティング液)を作製する。   The charging roll of the present invention can be produced, for example, as follows. That is, first, each component for the conductive elastic layer 2 is kneaded using a kneader such as a kneader or a roll to prepare a material for the conductive elastic layer 2. Moreover, after knead | mixing each component for the said resistance adjustment layer 3 with a Banbury mixer or a kneader, it knead | mixes using a roll, and prepares the material (compound) for resistance adjustment layers 3. Furthermore, the material for the protective layer 4 (coating liquid) is prepared by dissolving the material for the protective layer 4 in an organic solvent such as MEK and dispersing with a sand mill or the like.

ついで、軸体1の外周面に接着剤を塗布し、この表面に、上記導電性弾性体層2用材料および抵抗調整層3用材料を、押出機を用いて共押出成形する。そして、これを金型内で同時架橋を行い、軸体1の外周面に導電性弾性体層2が形成され、この導電性弾性体層2の外周面に抵抗調整層3が形成されてなるロールを作製する。さらに、上記抵抗調整層3の外周面に、上記保護層4用材料であるコーティング液を、ロールコーティング法、スプレーコーティング法、ディッピング法等により塗布し、乾燥した後、所定の条件で加熱架橋を行い、所定厚みの保護層4を形成する。このようにして、導電性弾性体層2の外周面に抵抗調整層3が形成され、さらにその外周面に保護層4が形成された三層構造の帯電ロール(図1参照)を作製することができる。   Next, an adhesive is applied to the outer peripheral surface of the shaft body 1, and the material for the conductive elastic body layer 2 and the material for the resistance adjustment layer 3 are coextruded on the surface using an extruder. Then, this is simultaneously cross-linked in the mold, and the conductive elastic layer 2 is formed on the outer peripheral surface of the shaft body 1, and the resistance adjusting layer 3 is formed on the outer peripheral surface of the conductive elastic layer 2. Create a roll. Further, the coating liquid as the material for the protective layer 4 is applied to the outer peripheral surface of the resistance adjusting layer 3 by a roll coating method, a spray coating method, a dipping method or the like, dried, and then heated and crosslinked under predetermined conditions. The protective layer 4 having a predetermined thickness is formed. In this way, a charging roll (see FIG. 1) having a three-layer structure in which the resistance adjusting layer 3 is formed on the outer peripheral surface of the conductive elastic layer 2 and the protective layer 4 is further formed on the outer peripheral surface is prepared. Can do.

また、本発明の帯電ロールは、つぎのようにして作製してもよい。すなわち、まず、軸体1をセットした金型内に導電性弾性体層2用材料を充填し、これを加熱架橋させ、軸体1の外周面にあらかじめ導電性弾性体層2を形成する。ついで、上記導電性弾性体層2の表面に、溶剤に溶解した抵抗調整層3用材料(コーティング液)を、ロールコーティング法、スプレーコーティング法、ディッピング法等により塗布し、乾燥した後、所定の条件で加熱架橋を行うことにより、導電性弾性体層2の外周面に抵抗調整層3を形成する。つぎに、上記抵抗調整層3の外周面に、上記保護層4用材料であるコーティング液を、ロールコーティング法、スプレーコーティング法、ディッピング法等により塗布し、乾燥した後、所定の条件で加熱架橋を行い、所定厚みの保護層4を形成する。このようにして、導電性弾性体層2の外周面に抵抗調整層3が形成され、さらにその外周面に保護層4が形成された三層構造の帯電ロール(図1参照)を作製することもできる。   Moreover, you may produce the charging roll of this invention as follows. That is, first, the material for the conductive elastic body layer 2 is filled in the mold in which the shaft body 1 is set, and this is heated and crosslinked to form the conductive elastic body layer 2 on the outer peripheral surface of the shaft body 1 in advance. Next, a material for the resistance adjusting layer 3 (coating solution) dissolved in a solvent is applied to the surface of the conductive elastic body layer 2 by a roll coating method, a spray coating method, a dipping method, and the like, and dried. The resistance adjustment layer 3 is formed on the outer peripheral surface of the conductive elastic body layer 2 by performing heat crosslinking under conditions. Next, the coating liquid which is the material for the protective layer 4 is applied to the outer peripheral surface of the resistance adjusting layer 3 by a roll coating method, a spray coating method, a dipping method or the like, dried, and then heated and crosslinked under predetermined conditions. To form a protective layer 4 having a predetermined thickness. In this way, a charging roll (see FIG. 1) having a three-layer structure in which the resistance adjusting layer 3 is formed on the outer peripheral surface of the conductive elastic layer 2 and the protective layer 4 is further formed on the outer peripheral surface is prepared. You can also.

このようにして得られる本発明の帯電ロールは、上記抵抗調整層3が、ゴム材料(A成分)と、外周がシランカップリング剤でコーティングされたシリカ固定電子導電性粒子(B成分)と、絶縁性粒子(C成分)とを必須成分とする特殊な半導電性ゴム組成物によって形成されているため、マトリクス成分であるゴム材料と、電子導電性粒子表面のシリカとが、外周にコーティングされたシランカップリング剤を介して、化学結合によってしっかりと固定され、混練や押出等の加工履歴による電子導電性粒子の移動が制限されたものとなる。したがって、本発明の帯電ロールは、電気抵抗変動が抑制され、電気抵抗特性がきわめて安定したものとなる。また、ピンホールリークによる画像の滲み等を防止することができ、良好な画像を得ることができる。   In the charging roll of the present invention thus obtained, the resistance adjusting layer 3 is a rubber material (component A), silica fixed electronic conductive particles (component B) whose outer periphery is coated with a silane coupling agent, Since it is formed of a special semiconductive rubber composition containing insulating particles (component C) as essential components, the outer periphery is coated with a rubber material that is a matrix component and silica on the surface of electronic conductive particles. It is firmly fixed by chemical bonding via the silane coupling agent, and movement of the electronically conductive particles due to processing history such as kneading and extrusion is limited. Therefore, in the charging roll of the present invention, fluctuations in electric resistance are suppressed, and electric resistance characteristics are extremely stable. In addition, it is possible to prevent bleeding of the image due to pinhole leak, and a good image can be obtained.

ちなみに、シランカップリング剤としてテトラスルフィドシランを用いた場合における、ゴム材料とシリカとの反応機構を、図2に模式的に示す。まず、図2(a)に、電子導電性粒子表面に固定されたシリカの化学式と、シランカップリング剤であるテトラスルフィドシランの化学式を示す。そして、シリカ固定電子導電性粒子の表面にシランカップリング剤をコーティングした状態を、図2(b)に示す。5は電子導電性粒子である。この状態では、シリカとシランカップリング剤とが化学結合し、各電子導電性粒子5が、シリカとシランカップリング剤とを介して固定されていることがわかる。   Incidentally, the reaction mechanism between the rubber material and silica when tetrasulfide silane is used as the silane coupling agent is schematically shown in FIG. First, FIG. 2A shows the chemical formula of silica fixed on the surface of the electronic conductive particles and the chemical formula of tetrasulfide silane which is a silane coupling agent. And the state which coated the silane coupling agent on the surface of a silica fixed electronic electroconductive particle is shown in FIG.2 (b). 5 is an electroconductive particle. In this state, it can be seen that the silica and the silane coupling agent are chemically bonded, and the respective electroconductive particles 5 are fixed via the silica and the silane coupling agent.

この状態で、(A)成分であるゴム粒子や(C)成分である絶縁粒子とともに混練され加硫された状態を、図2(c)に示す。これにより、各電子導電性粒子5が、シリカとシランカップリング剤とを介して、ゴム粒子の分子鎖に固定され、その動きが規制されていることがわかる。   FIG. 2 (c) shows a state where the rubber particles as the component (A) and the insulating particles as the component (C) are kneaded and vulcanized in this state. Thereby, it turns out that each electronic conductive particle 5 is fixed to the molecular chain of the rubber particle via silica and the silane coupling agent, and its movement is regulated.

なお、本発明の帯電ロールにおいて、各層2〜4の厚みは、特に限定はないが、上記導電性弾性体層2の厚みは、通常、1〜10mmの範囲内に設定され、好ましくは2〜4mmの範囲内であり、上記抵抗調整層3の厚みは、通常、10〜1000μmの範囲内に設定され、好ましくは20〜700μmの範囲内である。また、上記保護層4の厚みは、1〜50μmの範囲内に設定するのが好ましく、特に好ましくは3〜30μmの範囲内である。   In the charging roll of the present invention, the thickness of each of the layers 2 to 4 is not particularly limited, but the thickness of the conductive elastic layer 2 is usually set within a range of 1 to 10 mm, preferably 2 to 2. The thickness of the resistance adjusting layer 3 is usually set in the range of 10 to 1000 μm, and preferably in the range of 20 to 700 μm. Moreover, it is preferable to set the thickness of the said protective layer 4 in the range of 1-50 micrometers, Most preferably, it exists in the range of 3-30 micrometers.

また、先に述べたように、上記導電性弾性体層2の体積抵抗率は、通常、101 〜106 Ω・cmの範囲内に設定され、上記抵抗調整層3の体積抵抗率は、通常、105 〜1011Ω・cmの範囲内に設定され、上記保護層4の体積抵抗率は、通常、107 〜1013Ω・cmの範囲内に設定される。 Further, as described above, the volume resistivity of the conductive elastic layer 2 is usually set in the range of 10 1 to 10 6 Ω · cm, and the volume resistivity of the resistance adjustment layer 3 is Usually, it is set in the range of 10 5 to 10 11 Ω · cm, and the volume resistivity of the protective layer 4 is usually set in the range of 10 7 to 10 13 Ω · cm.

なお、本発明の帯電ロールは、図1に示す三層構造に限定されるものではなく、例えば、上記導電性弾性体層2と抵抗調整層3との間に、軟化剤移行防止層や接着剤層等を、必要に応じ設けることにより、四層以上の層構造としても差し支えない。   Note that the charging roll of the present invention is not limited to the three-layer structure shown in FIG. 1. For example, a softener migration preventing layer or an adhesive layer is interposed between the conductive elastic body layer 2 and the resistance adjusting layer 3. A layer structure of four or more layers may be provided by providing an agent layer or the like as necessary.

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。   Next, examples will be described together with comparative examples.

〔実施例1〕
〔導電性弾性体層用材料の調製〕
EPDM(三井化学社製、EPT4045)100部と、カーボンブラック(ケッチェンブラックEC)20部と、酸化亜鉛5部と、ステアリン酸1部と、プロセスオイル(出光石油化学社製、ダイアナプロセスPW380)30部と、ジニトロソペンタメチレンテトラミン(発泡剤)15部と、硫黄1部と、ジベンゾチアゾールジスルフィド(架橋促進剤)2部と、テトラメチルチウラムモノサルファイド(架橋促進剤)1部とを配合して、ロールを用いて混練して、導電性弾性体層用材料を調製した。
[Example 1]
[Preparation of conductive elastic layer material]
100 parts of EPDM (Mitsui Chemicals, EPT4045), 20 parts of carbon black (Ketjen Black EC), 5 parts of zinc oxide, 1 part of stearic acid, process oil (Diana Process PW380, manufactured by Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.) 30 parts, 15 parts dinitrosopentamethylenetetramine (foaming agent), 1 part sulfur, 2 parts dibenzothiazole disulfide (crosslinking accelerator), and 1 part tetramethylthiuram monosulfide (crosslinking accelerator) Then, kneading was performed using a roll to prepare a conductive elastic layer material.

〔処理済カーボンブラックの作製〕
(1)カーボンブラック表面へのシリカ固定
カーボンブラック(三菱化学社製、MA100)を500部計り取り、メタノールと水の混合溶液〔メタノール:水=1:9(重量比)〕1000部で湿潤させ、さらに4000部の水を加えスチールボールを充填したアトライターで均一で粘稠なスラリーになるまで充分に分散させた。つぎに、スラリーを篩を通してスチールボールと分離し、水10,000部に相当する容量まで希釈した。そして、スラリーを90℃に加熱した後、水酸化ナトリウム溶液の添加により、pHを10.0に調節した。つぎに、下記の2種類の溶液(イ)および(ロ)を、別個に調製した。
(イ)3号けい酸ナトリウム溶液167部を、水1000部に相当する容量まで水で希釈したもの。
(ロ)2.50%硫酸溶液1000部。
[Production of treated carbon black]
(1) Silica fixation on carbon black surface 500 parts of carbon black (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, MA100) is weighed and wetted with 1000 parts of a mixed solution of methanol and water [methanol: water = 1: 9 (weight ratio)]. Further, 4000 parts of water was added and dispersed sufficiently with an attritor filled with steel balls until a uniform and viscous slurry was obtained. The slurry was then separated from the steel balls through a sieve and diluted to a volume corresponding to 10,000 parts of water. And after heating a slurry to 90 degreeC, pH was adjusted to 10.0 by the addition of sodium hydroxide solution. Next, the following two types of solutions (a) and (b) were prepared separately.
(A) A solution obtained by diluting 167 parts of No. 3 sodium silicate solution with water to a volume corresponding to 1000 parts of water.
(B) 1000 parts of a 2.50% sulfuric acid solution.

その後、上記pHを10.0に調節したスラリーに、(イ)の希釈けい酸ナトリウム溶液50部を30秒以内で加え、スラリーのpHを11.0に調節した。このpHに保ったまま10分間攪拌を続けた後、(ロ)の硫酸溶液50部を30秒以内で加え、スラリーのpHを8.5に調節した。この添加方法を20回繰り返し、(イ)、(ロ)の両液を添加し終えた。さらに1時間攪拌を続け、希硫酸を加えpHを6.5〜7.0に調節した。スラリーを濾過し、可溶性塩がなくなるまで洗浄し乾燥することにより、シリカ固定カーボンブラック(Si含有量10重量%)を作製した。   Thereafter, 50 parts of the diluted sodium silicate solution of (i) was added within 30 seconds to the slurry whose pH was adjusted to 10.0, and the pH of the slurry was adjusted to 11.0. Stirring was continued for 10 minutes while maintaining this pH, and then 50 parts of the sulfuric acid solution (b) was added within 30 seconds to adjust the pH of the slurry to 8.5. This addition method was repeated 20 times, and the addition of both solutions (a) and (b) was completed. Stirring was further continued for 1 hour, and diluted sulfuric acid was added to adjust the pH to 6.5 to 7.0. The slurry was filtered, washed until there was no soluble salt, and dried to prepare silica-fixed carbon black (Si content: 10% by weight).

(2)シリカ固定カーボンブラックへのシランカップリング剤コーティング
上記シリカ固定カーボンブラック100部に対し、シランカップリング剤であるテトラスルフィドシラン(日本ユニカー社製、A−1289)6.48部、低沸点溶剤であるアセトンを40部配合し、ヘンシェルミキサーにより撹拌し、乾燥することにより、外周がテトラスルフィドシランでコーティングされたシリカ固定カーボンブラック(処理済カーボンブラック)を得た。
(2) Silica-fixed carbon black coated with silane coupling agent To 100 parts of the above silica-fixed carbon black, 6.48 parts of tetrasulfide silane (A-1289, manufactured by Nihon Unicar), low boiling point 40 parts of acetone as a solvent was blended, stirred with a Henschel mixer, and dried to obtain silica-fixed carbon black (treated carbon black) whose outer periphery was coated with tetrasulfide silane.

〔抵抗調整層用材料の調製〕
NBR(日本ゼオン社製、ニポールDN3335)100部と、上記処理済カーボンブラック45部と、シリカ(日本シリカ社製、ニプシールER)20部と、マイカ(レプコ社製、レプコマイカM−XF)30部とを、ニーダーにより混練した後、さらに、ロールを用いて混練し、抵抗調整層用材料(コンパウンド)を調製した。
[Preparation of material for resistance adjustment layer]
100 parts of NBR (Nippon Zeon, Nipol DN3335), 45 parts of the above treated carbon black, 20 parts of silica (Nipsil ER, manufactured by Nippon Silica), 30 parts of mica (Lepco, Repcomica M-XF) Were kneaded using a kneader, and further kneaded using a roll to prepare a resistance adjusting layer material (compound).

〔保護層用材料の調製〕
フッ素変性アクリレート樹脂(大日本インキ社製、ディフェンサTR230K)50部と、フッ素化オレフィン系樹脂(アトフィナジャパン社製、カイナーSL)50部と、導電性酸化チタン(石原テクノ社製、タイペークET−300W)100部とを、MEK200部に溶解し、これらをサンドミルを用いて分散して、保護層用材料を調製した。
(Preparation of protective layer material)
Fluorine-modified acrylate resin (Dainippon Ink Co., Ltd., Defensa TR230K) 50 parts, fluorinated olefin resin (Atfina Japan Co., Ltd., Kyner SL) 50 parts, conductive titanium oxide (Ishihara Techno Co., Ltd., Tyco ET- (300W) 100 parts were dissolved in 200 parts of MEK and dispersed using a sand mill to prepare a protective layer material.

〔帯電ロールの作製〕
直径6mmの金属製シャフトからなる芯金を用意し、この外周面に接着剤を塗布した後、この表面に、上記導電性弾性体層用材料および抵抗調整層用材料を、押出機を用いて共押出成形した。そして、これを金型内で同時架橋、発泡を行い、芯金の外周面に導電性弾性体層(厚み2.5mm)が形成され、この導電性弾性体層の外周面に抵抗調整層(厚み500μm)が形成されてなるロールを作製した。続いて、上記抵抗調整層の外周面に、上記保護層用材料をロールコーティング法により塗布し、乾燥した後、150℃×60分の条件で加熱架橋を行い、保護層(厚み6μm)を形成し、これにより、目的とする三層構造の帯電ロールを得た。
[Preparation of charging roll]
A cored bar made of a metal shaft having a diameter of 6 mm is prepared, and an adhesive is applied to the outer peripheral surface. Then, the conductive elastic layer material and the resistance adjusting layer material are applied to the surface using an extruder. Co-extruded. Then, this is subjected to simultaneous crosslinking and foaming in a mold, and a conductive elastic layer (thickness 2.5 mm) is formed on the outer peripheral surface of the core metal. A resistance adjusting layer (thickness is formed on the outer peripheral surface of the conductive elastic layer). A roll having a thickness of 500 μm was produced. Subsequently, the protective layer material is applied to the outer peripheral surface of the resistance adjustment layer by a roll coating method, dried, and then heated and crosslinked at 150 ° C. for 60 minutes to form a protective layer (thickness 6 μm). As a result, an intended charging roll having a three-layer structure was obtained.

〔実施例2〜6、比較例1〜3〕
後記の表1〜表3に示すように、抵抗調整層用材料を変えた。それ以外は、上記実施例1と同様にして、5種類の実施例品と、3種類の比較例品とを得た。
[Examples 2-6, Comparative Examples 1-3]
As shown in Tables 1 to 3 below, the resistance adjustment layer material was changed. Other than that was carried out similarly to the said Example 1, and obtained 5 types of Example goods and 3 types of comparative example goods.

上記実施例1〜6、比較例1〜3の各帯電ロールについて、下記の基準に従い、各特性の評価を行った。これらの結果を、後記の表1〜表3に併せて示す。   About each charging roll of the said Examples 1-6 and Comparative Examples 1-3, each characteristic was evaluated according to the following reference | standard. These results are also shown in Tables 1 to 3 below.

〔周方向抵抗バラツキ〕
周方向抵抗バラツキは、図3に示すような装置を用いて、金属ロール電極法によりロール電気抵抗を測定することにより算出した。すなわち、まず、ステンレス製の金属ロール10上に、試料である帯電ロール11を接触させ、帯電ロール11の両端を、それぞれ荷重500g(4.9N)で押圧し、この状態で帯電ロール11の一端に、交流電圧:300Hz 500Vpp、直流電圧:−200Vの電圧を印加した。そして、その状態で、上記帯電ロール11を回転させ、帯電ロール11における電気抵抗の直流成分を測定し、そのデータをもとに、下記の式(1)に従い、周方向抵抗バラツキ(X)を算出した。
(Circumferential resistance variation)
The circumferential resistance variation was calculated by measuring roll electrical resistance by a metal roll electrode method using an apparatus as shown in FIG. That is, first, a charging roll 11 as a sample is brought into contact with a metal roll 10 made of stainless steel, and both ends of the charging roll 11 are pressed with a load of 500 g (4.9 N), respectively. A voltage of AC voltage: 300 Hz 500 Vpp, DC voltage: -200 V was applied. In this state, the charging roll 11 is rotated, the DC component of the electrical resistance in the charging roll 11 is measured, and the circumferential resistance variation (X) is calculated according to the following equation (1) based on the data. Calculated.

Figure 2007178752
Figure 2007178752

なお、上記式(1)において、Rmaxはロール電気抵抗の最大値であり、Rminはロール電気抵抗の最小値であり、Raはロール電気抵抗の平均値である。そして、上記Xが、60%以下のものを◎、60%を超え70%以下のものを○、70%を超え80%以下のものを△、80%を超えるものを×として評価した。   In the above formula (1), Rmax is the maximum value of roll electrical resistance, Rmin is the minimum value of roll electrical resistance, and Ra is the average value of roll electrical resistance. The above X was evaluated as “◎” when 60% or less, “◯” when exceeding 60% and 70% or less, “Δ” when exceeding 70% and 80% or less, and “X” when exceeding 80%.

〔画像滲み〕
各帯電ロールを市販のレーザープリンター(日本ヒューレットパッカード社製、レーザージェット4L)に組み込み、その一方で、上記レーザープリンターにおける感光ドラム表面上に、針等で直径:0.2mmのピンホールを設けた。そして、15℃×10%RH環境下において、白画像を出力し、上記感光ドラム上のピンホールによって形成される画像の評価を行なった。そして、上記ピンホールに対する、実際に出力される画像上の滲み直径の比率を求め、画像滲みの評価を行った。すなわち、上記比率が1.4未満であるものを◎、1.4以上1.8未満であるものを○、1.8以上2.2未満であるものを△、2.2以上であるものを×として評価した。
[Image bleeding]
Each charging roll was incorporated into a commercially available laser printer (Laser Jet 4L, manufactured by Nippon Hewlett-Packard Company). On the other hand, a pinhole having a diameter of 0.2 mm was provided on the surface of the photosensitive drum of the laser printer with a needle or the like. . Then, a white image was output under an environment of 15 ° C. × 10% RH, and an image formed by the pinhole on the photosensitive drum was evaluated. Then, the ratio of the blur diameter on the actually output image with respect to the pinhole was obtained, and the image blur was evaluated. That is, the above ratio is less than 1.4, ◎, 1.4 or more and less than 1.8, ◯, 1.8 or more and less than 2.2, △, 2.2 or more Was evaluated as x.

Figure 2007178752
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Figure 2007178752
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Figure 2007178752
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上記の結果から、実施例品は、その抵抗調整層中の電子導電性粒子(シランカップリング剤によってコーティングされたシリカ固定電子導電性粒子)の分散性が優れ、電気抵抗のバラツキが小さく、滲みの殆どない良好な複写画像が得られることがわかる。特に、実施例1品は、抵抗調整層用材料として、電子導電性粒子表面に固定されるシリカ量、その外周にコーティングされるシランカップリング剤量、そして、ゴム材料に対する(B)成分の配合割合の全てが適正に設定されているため、シランカップリング剤およびシリカを介してなされるゴム材料と電子導電性粒子の固定が強固になっており、電気抵抗特性が非常に安定していることがわかる。また、実施例6品は、(C)成分の絶縁性粒子として、(B)成分と同様、シランカップリング剤をコーティングしたものを用いているため、さらに安定した電気抵抗特性を示すことがわかる。   From the above results, the example products have excellent dispersibility of the electronic conductive particles (silica fixed electronic conductive particles coated with the silane coupling agent) in the resistance adjustment layer, and have small variations in electrical resistance and bleeding. It can be seen that a good copy image with almost no image can be obtained. In particular, the product of Example 1 is a material for the resistance adjustment layer, the amount of silica fixed on the surface of the electron conductive particles, the amount of the silane coupling agent coated on the outer periphery, and the blending of the component (B) with the rubber material Since all the proportions are set appropriately, the rubber material and electronic conductive particles are firmly fixed via the silane coupling agent and silica, and the electric resistance characteristics are very stable. I understand. Moreover, since the product of Example 6 uses the silane coupling agent-coated particles as the component (C) as the insulating particles of the component (C), it can be seen that more stable electric resistance characteristics are exhibited. .

これに対して、比較例1〜3品は、実施例品に比べ、その抵抗調整層中の電子導電性粒子の分散性が悪く、電気抵抗のバラツキがみられることがわかり、製品特性もあまり安定していない。さらに、複写画像における画像滲みも若干みられ、本発明で求められるレベルに達していないことがわかる。   On the other hand, it can be seen that the products of Comparative Examples 1 to 3 have poor dispersibility of the electronic conductive particles in the resistance adjustment layer and the variation in electric resistance compared to the product of Example, and the product characteristics are not so good. It is not stable. Further, some blurring of the copied image is seen, and it can be seen that the level required by the present invention has not been reached.

なお、実施例1の抵抗調整層用材料と、比較例3の抵抗調整層用材料のそれぞれについて、練り時間による抵抗変動を、下記の方法にしたがって測定した。その結果を図4に示す。   In addition, about each of the resistance adjustment layer material of Example 1, and the resistance adjustment layer material of the comparative example 3, the resistance fluctuation by kneading time was measured in accordance with the following method. The result is shown in FIG.

〔練り時間による抵抗変動〕
抵抗調整層用材料(コンパウンド)調整時のロール混練時間を変更して(7分、9分、11分)、実施例1、比較例3のそれぞれについて3種類の帯電ロールを作製した。そして、各帯電ロールの抵抗(Ω)を測定した。
[Fluctuation of resistance due to kneading time]
Three types of charging rolls were prepared for each of Example 1 and Comparative Example 3 by changing the roll kneading time at the time of adjusting the resistance adjusting layer material (compound) (7 minutes, 9 minutes, 11 minutes). Then, the resistance (Ω) of each charging roll was measured.

図4の結果から、実施例1に用いた抵抗調整層用材料は、練り時間を長くしても、抵抗変動が少なく、加工履歴にかかわらず、電気抵抗特性が安定していることがわかる。   From the results of FIG. 4, it can be seen that the resistance adjustment layer material used in Example 1 has little resistance variation even when the kneading time is extended, and the electrical resistance characteristics are stable regardless of the processing history.

また、実施例1の帯電ロールと、比較例3の帯電ロールを、それぞれ2500本量産し、直流電流値のバラツキ(%)の程度を度数分布グラフにしたものを、図5および図6に示す。これらの結果から、実施例1の帯電ロールは、バラツキの分布幅が狭く、しかもその値が小さい領域で分布しているため、量産しても製品の品質にバラツキが生じにくいことがわかる。   Further, 2500 charging rolls of Example 1 and Comparative Example 3 are mass-produced, and the degree of variation in DC current value (%) is shown in a frequency distribution graph as shown in FIG. 5 and FIG. . From these results, it can be seen that the charging roll of Example 1 has a narrow variation distribution width and is distributed in a region where the value is small, so that it is difficult for the quality of the product to vary even in mass production.

本発明の帯電ロールの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the charging roll of this invention. (a)〜(c)は、いずれも本発明の抵抗調整層における構造の特長を模式的に説明する説明図である。(A)-(c) is explanatory drawing which illustrates typically the characteristic of the structure in the resistance adjustment layer of this invention. 帯電ロールの電気抵抗の測定方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the measuring method of the electrical resistance of a charging roll. 抵抗調整層用材料の練り時間と抵抗変動の関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the kneading time of a resistance adjustment layer material, and resistance variation. 実施例1品の直流電流値のバラツキを示す度数分布グラフである。It is a frequency distribution graph which shows the dispersion | variation in the direct current value of Example 1 goods. 比較例3品の直流電流値のバラツキを示す度数分布グラフである。It is a frequency distribution graph which shows the dispersion | variation in the direct current value of 3 comparative products.

符号の説明Explanation of symbols

1 軸体
2 導電性弾性体層
3 抵抗調整層
4 保護層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shaft body 2 Conductive elastic body layer 3 Resistance adjustment layer 4 Protective layer

Claims (4)

軸体と、その外周に形成された導電性弾性体層と、上記導電性弾性体層の外周に形成された抵抗調整層と、上記抵抗調整層の外周に形成された保護層とを備えた帯電ロールであって、上記抵抗調整層が、下記の(A)〜(C)を必須成分とする半導電性ゴム組成物によって形成されていることを特徴とする帯電ロール。
(A)ゴム材料。
(B)粒子表面にシリカが固定され、さらにその外周がシランカップリング剤でコーティングされた電子導電性粒子。
(C)絶縁性粒子。
A shaft body, a conductive elastic layer formed on the outer periphery thereof, a resistance adjustment layer formed on the outer periphery of the conductive elastic layer, and a protective layer formed on the outer periphery of the resistance adjustment layer. A charging roll, wherein the resistance adjusting layer is formed of a semiconductive rubber composition having the following components (A) to (C) as essential components.
(A) Rubber material.
(B) Electronically conductive particles in which silica is fixed on the particle surface and the outer periphery thereof is coated with a silane coupling agent.
(C) Insulating particles.
上記電子導電性粒子が、カーボンブラック、金属粉末、導電性金属酸化物、グラファイトおよびカーボン繊維からなる群から選択される少なくとも一つである請求項1記載の帯電ロール。   2. The charging roll according to claim 1, wherein the electron conductive particles are at least one selected from the group consisting of carbon black, metal powder, conductive metal oxide, graphite, and carbon fiber. 上記(C)の絶縁性粒子が、シランカップリング剤でコーティングされたものである請求項1または2記載の帯電ロール。   The charging roll according to claim 1 or 2, wherein the insulating particles (C) are coated with a silane coupling agent. 上記シランカップリング剤が、テトラスルフィドシランである請求項1〜3のいずれか一項に記載の帯電ロール。   The charging roll according to claim 1, wherein the silane coupling agent is tetrasulfide silane.
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