JP2007264491A - Charging roll - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機，プリンター等の電子写真機器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 electrophotographic equipment such as a copying machine and a printer.
複写機，プリンター等の電子写真機器において、帯電装置が接触帯電式を採用するものは、感光ドラムに帯電ロールが当接している。この帯電ロールは、通常、軸体（芯金）の外周面に、弾性体からなる弾性層が１層以上形成されている。 In an electrophotographic apparatus such as a copying machine or a printer, a charging device adopting a contact charging method has a charging roll in contact with the photosensitive drum. In this charging roll, usually, one or more elastic layers made of an elastic body are formed on the outer peripheral surface of a shaft body (core metal).
そして、上記感光ドラムとの当接状態においては、感光ドラムの表面を帯電させるために、放電空間を確保する必要がある。そこで、帯電ロールとして、その表層に硬質粒子を多数分布させ、帯電ロールの外周面に、硬質粒子に起因する凸部を形成し、感光ドラムとの当接状態において、その凸部の周辺に放電空間を確保できるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
一方、近年の、複写やプリントの高速化の要請から、使用されるトナーは、早期に定着する必要があり、低融点化してきている。このような低融点トナーは、ストレスに対して抵抗力が弱くなっている。 On the other hand, due to the recent demand for high speed copying and printing, the toner used needs to be fixed at an early stage, and the melting point has been lowered. Such a low-melting toner is weak in resistance to stress.
そして、上記特許文献１のような帯電ロールでは、硬質粒子の存在により、外周面の凸部の表面硬度が高くなっていることから、トナーにストレスを与えてしまう。ストレスに対する抵抗力が小さい上記低融点トナーは、より劣化し易くなる。このため、硬質粒子により凸部を形成した帯電ロールでは、その凸部を起点としてフィルミングが発生し易くなっている。 And in the charging roll like the said patent document 1, since the surface hardness of the convex part of an outer peripheral surface is high by presence of a hard particle, it will give stress to a toner. The low melting point toner having a low resistance to stress is more likely to deteriorate. For this reason, in a charging roll in which convex portions are formed by hard particles, filming is likely to occur starting from the convex portions.
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、表層に粒子が多数分布し、その粒子に起因する凸部が形成されていても、フィルミングが発生しない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 in which filming does not occur even when a large number of particles are distributed on the surface layer and convex portions due to the particles are formed. To do.
上記の目的を達成するため、本発明の帯電ロールは、軸体と、この軸体の外周に直接もしくは他の層を介して形成された表層とを有し、その表層に、凸部形成用粒子の含有による多数の凸部が分布している帯電ロールであって、上記粒子が含有されてなる凸部での帯電ロール表面のマルテンス硬度（Ａ）と、それ以外の部分（凸部のない平坦状な部分）での帯電ロール表面のマルテンス硬度（Ｂ）との比が、下記の式（１）を満たしているという構成をとる。 In order to achieve the above object, the charging roll of the present invention has a shaft body and a surface layer formed on the outer periphery of the shaft body directly or via another layer, and the surface layer is provided with a convex portion forming portion. A charging roll in which a large number of convex portions are distributed due to the inclusion of particles, the Martens hardness (A) of the surface of the charging roll at the convex portions containing the particles, and other portions (no convex portions) The ratio of the surface of the charging roll to the Martens hardness (B) in the flat portion) satisfies the following formula (1).
本発明者らは、帯電ロールについて、その表層に凸部形成用粒子が多数含有されているものであっても、フィルミングが発生しないようにすべく、帯電ロールの表面硬度を中心に研究を重ねた。その結果、つぎのようなことを突き止めた。すなわち、上記粒子が含有されてなる凸部での帯電ロール表面のマルテンス硬度（Ａ）と、それ以外の部分での帯電ロール表面のマルテンス硬度（Ｂ）との比を、上記式（１）を満たすよう設定すると、凸部での帯電ロールの表面硬度が低くなったような状態になり、感光ドラムとの当接状態において、感光ドラムに当接する凸部が内側に退く（引っ込む）ようになる。このとき、隣り合う凸部と凸部との間の部分が感光ドラムに当接するようになった場合でも、凸部の根元部周縁が内側に退く（引っ込む）ため、その凸部の根元部周縁と感光ドラムの外周面との間に、放電空間が確保される。そして、凸部の退きにより凸部での帯電ロールの表面硬度が低くなったような状態になることから、凸部によるトナーに対するストレスが緩和され、フィルミングの発生が防止されることを見出し、本発明に到達した。 In order to prevent filming from occurring even if the surface of the charging roll contains a large number of convexity-forming particles, the inventors have focused on the surface hardness of the charging roll. Piled up. As a result, we found the following. That is, the ratio between the Martens hardness (A) on the surface of the charging roll at the convex portion containing the particles and the Martens hardness (B) on the surface of the charging roll at the other portion is expressed by the above formula (1). When it is set to satisfy, the surface hardness of the charging roll at the convex portion is lowered, and the convex portion that contacts the photosensitive drum is retracted (retracted) in the contact state with the photosensitive drum. . At this time, even when a portion between adjacent convex portions comes into contact with the photosensitive drum, the base portion peripheral edge of the convex portion retreats (retracts) inward, so that the base portion peripheral edge of the convex portion And a discharge space is secured between the outer peripheral surface of the photosensitive drum. And since the surface hardness of the charging roll at the convex portion is lowered due to the retreat of the convex portion, the stress on the toner by the convex portion is relieved, and the occurrence of filming is found, The present invention has been reached.
本発明の帯電ロールは、表層に粒子が多数分布しており、その粒子が含有されてなる凸部での帯電ロール表面のマルテンス硬度（Ａ）と、それ以外の部分での帯電ロール表面のマルテンス硬度（Ｂ）との比が、上記式（１）を満たしているため、感光ドラムとの当接において放電空間を確保しつつ、凸部での帯電ロールの表面硬度を低くすることができる。その結果、トナーの劣化を防止し、フィルミングの発生を防止することができる。 In the charging roll of the present invention, a large number of particles are distributed on the surface layer, the Martens hardness (A) of the surface of the charging roll at the convex portion containing the particles, and the Martens of the surface of the charging roll at other portions. Since the ratio to the hardness (B) satisfies the above formula (1), the surface hardness of the charging roll at the convex portion can be lowered while securing the discharge space in contact with the photosensitive drum. As a result, toner deterioration can be prevented and filming can be prevented.
特に、上記粒子が含有されてなる凸部での帯電ロール表面のマルテンス硬度（Ａ）が、０．３〜１．５Ｎ／ｍｍ2 の範囲内である場合には、帯電ロールとして好適な表面硬度となり、より良好な画像を得ることができる。 In particular, when the Martens hardness (A) on the surface of the charging roll at the convex portion containing the particles is in the range of 0.3 to 1.5 N / mm 2 , the surface hardness suitable as the charging roll Thus, a better image can be obtained.
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。但し、本発明は、これに限定されるわけではない。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to this.
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。この実施の形態の帯電ロールは、軸体１の外周面に弾性層２が形成され、この弾性層２の外周面に抵抗調整層３が形成され、この抵抗調整層３の外周面に表層４が形成されている。また、上記表層４には、粒子Ｐが多数分布しており、この粒子Ｐの分布により、表層４の外周面には、粒子Ｐに起因する凸部Ｃ（粒子Ｐが含有されてなる凸部Ｃ）が多数分布形成されている。そして、上記凸部Ｃでの帯電ロール表面のマルテンス硬度（Ａ）と、それ以外の部分での帯電ロール表面のマルテンス硬度（Ｂ）との比が、下記の式（１）を満たすよう設定されている。
FIG. 1 shows an embodiment of a charging roll according to the present invention. In the charging roll of this embodiment, the
上記式（１）を満たすようにするには、凸部Ｃでの帯電ロールの表面硬度を低くすることが行われる。その方法としては、つぎの（ａ）〜（ｃ）の方法があげられる。すなわち、（ａ）抵抗調整層３の硬度を低くし、凸部Ｃでの押圧（感光ドラムとの当接）荷重を、抵抗調整層３で吸収する方法。（ｂ）抵抗調整層３の厚みを薄くすることにより、凸部Ｃでの押圧に対して、抵抗調整層３を変形し易くし、その抵抗調整層３の変形を、その内側に形成されている弾性層２で吸収する方法。（ｃ）粒子Ｐの硬度を低くする方法。
In order to satisfy the above formula (1), the surface hardness of the charging roll at the convex portion C is lowered. Examples of the method include the following methods (a) to (c). That is, (a) a method of reducing the hardness of the
その結果、感光ドラムとの当接状態では、図２に示すように、感光ドラムＤに当接する上記凸部Ｃが内側に退くようになる。また、それにより、隣り合う凸部Ｃと凸部Ｃとの間の部分が感光ドラムＤに当接するようになった場合でも、上記凸部Ｃの根元部周縁も内側に退くため、その凸部Ｃの根元部周縁と感光ドラムＤの外周面との間に、放電空間Ｓを確保することができる。このため、均一な帯電が可能となり、画像の色むらを防止することができる。 As a result, in the contact state with the photosensitive drum, as shown in FIG. 2, the convex portion C that contacts the photosensitive drum D retracts inward. Further, even when the portion between the adjacent convex portions C comes into contact with the photosensitive drum D, the peripheral edge of the root portion of the convex portion C also recedes inward, so that the convex portion A discharge space S can be secured between the periphery of the root of C and the outer peripheral surface of the photosensitive drum D. For this reason, uniform charging is possible, and uneven color of the image can be prevented.
また、上記式（１）に示すように、上記帯電ロールは、上記凸部Ｃでの帯電ロール表面のマルテンス硬度（Ａ）が、それ以外の部分での帯電ロール表面のマルテンス硬度（Ｂ）と同等ないし略同等となっており、粒子Ｐが存在していても、凸部Ｃの表面硬度は硬くなっていない。このため、トナーに対するストレスを緩和することができ、トナーの劣化を防止することができる。そして、ストレスに対する抵抗力が小さい低融点トナーも、劣化し難くなり、複写やプリントの高速化に対応することができる。なかでも、帯電ロールとして好適な表面硬度にし、より良好な画像を得られるようにする観点から、上記凸部Ｃでの帯電ロール表面のマルテンス硬度（Ａ）は０．３〜１．５Ｎ／ｍｍ2 の範囲内とすることが好ましい。さらに、上記凸部Ｃは、弾性を有するようになり、凸部Ｃと感光ドラムＤとの間に挟まったトナーを、帯電ロールと感光ドラムＤの回転中に弾き飛ばすことができる。これらの結果、フィルミングを防止することができ、すじやむら等の欠点のない良好な画像を得ることができる。 Further, as shown in the above formula (1), the charging roll has a Martens hardness (A) on the surface of the charging roll at the convex portion C, and a Martens hardness (B) on the surface of the charging roll in the other portion. Even if the particles P are present, the surface hardness of the convex portion C is not hard. Therefore, stress on the toner can be alleviated and toner deterioration can be prevented. Further, the low melting point toner having a low resistance to stress is hardly deteriorated, and can cope with high speed copying and printing. Among these, from the viewpoint of obtaining a surface hardness suitable as a charging roll and obtaining a better image, the Martens hardness (A) of the surface of the charging roll at the convex portion C is 0.3 to 1.5 N / mm. A range of 2 is preferable. Further, the convex portion C has elasticity, and the toner sandwiched between the convex portion C and the photosensitive drum D can be blown off while the charging roll and the photosensitive drum D are rotating. As a result, filming can be prevented and a good image free from defects such as streaks and unevenness can be obtained.
なお、上記マルテンス硬度を確認する方法は、つぎのようにして行われる。すなわち、例えば、測定機としてフィッシャースコープＨ−１００（フィッシャー・インストルメンツ社製）を用い、その測定機に装着されている圧子（先端が平坦であることが好ましい）の先端を、顕微鏡で見ながら、帯電ロールの表面（表層４の外周面）の上記凸部Ｃまたはそれ以外の部分に当て、所定の荷重で所定の深さ押し込む。このとき、上記凸部Ｃを押し込んだときは、上記凸部Ｃでの帯電ロール表面のマルテンス硬度（Ａ）が測定され、凸部Ｃ以外の部分を押し込んだときは、凸部Ｃ以外での帯電ロール表面のマルテンス硬度（Ｂ）が測定される。このような測定を、それぞれ１０点で行い、その平均値を算出する。 The method for confirming the Martens hardness is performed as follows. That is, for example, a Fischer scope H-100 (manufactured by Fischer Instruments) is used as a measuring instrument, and the tip of an indenter (preferably having a flat tip) attached to the measuring instrument is viewed with a microscope. Then, the surface of the charging roll (the outer peripheral surface of the surface layer 4) is applied to the convex portion C or the other portion, and is pushed in a predetermined depth with a predetermined load. At this time, when the convex portion C is pushed in, the Martens hardness (A) of the surface of the charging roll at the convex portion C is measured, and when a portion other than the convex portion C is pushed in, the portion other than the convex portion C is measured. The Martens hardness (B) on the surface of the charging roll is measured. Such measurement is performed at 10 points, and the average value is calculated.
つぎに、本発明の帯電ロールを構成する軸体１，弾性層２，抵抗調整層３，表層４の形成材料等について説明する。
Next, materials for forming the shaft body 1, the
上記軸体１は、特に限定されるものではなく、中実でも中空でもよい。また、上記軸体１の形成材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、鉄，鉄にめっきを施したもの，ステンレス，アルミニウム，銅等があげられる。そして、上記軸体１の表面には、通常、接着剤やプライマー等が塗布される。また、上記軸体１の寸法は、通常、外径６〜１５ｍｍの範囲内、長さ２００〜５００ｍｍの範囲内に設定される。 The shaft body 1 is not particularly limited, and may be solid or hollow. The material for forming the shaft body 1 is not particularly limited, and examples thereof include iron, iron plated, stainless steel, aluminum, and copper. Then, an adhesive, a primer or the like is usually applied to the surface of the shaft body 1. Moreover, the dimension of the said shaft body 1 is normally set in the range of outer diameter 6-15mm, and length 200-500mm.
上記弾性層２は、発泡体からなる発泡体層でもよいし、非発泡体（ソリッド）からなる非発泡体層でもよい。特に、前記式（１）を満たすようにする方法として前記（ｂ）の方法（凸部Ｃでの押圧に対して抵抗調整層３の変形を弾性層２で吸収する方法）を採用する場合には、弾性層２表面のアスカーＣ硬度は、１０〜５０の範囲内とすることが好ましい。また、上記弾性層２の寸法は、通常、厚み２〜１０ｍｍの範囲内、軸方向の長さ２００〜４００ｍｍの範囲内に設定される。なお、上記アスカーＣ硬度の測定は、ＳＲＩＳ（日本ゴム協会標準規格）０１０１に準拠し、アスカーＣ硬度計（高分子計器社製）を用いて弾性層２の表面から行った。この測定時の押針の荷重は４．９Ｎ（定荷重）とした。
The
上記発泡体層は、発泡材料を加熱することにより発泡させて形成され、その発泡材料は、下記の主材料に発泡剤および導電剤等を混合させたものとなっている。すなわち、その主材料としては、エピクロロヒドリンゴム，アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ），水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ），ウレタンゴム，エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ），スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ），イソプレンゴム（ＩＲ），シリコーンゴム等があげられる。また、上記発泡剤としては、アゾジカルボンアミド、４，４−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ＮａＨＣＯ3 等があげられ、上記主剤１００重量部に対して１〜２０重量部混合される。さらに、上記導電剤としては、カーボンブラック，金属粉，第４級アンモニウム塩，グラファイト，チタン酸カリウム，酸化鉄，ｃ−ＴｉＯ，ｃ−ＺｎＯ，ｃ−ＳｎＯ2 等があげられ、上記主剤１００重量部に対して５〜１００重量部混合される。また、必要に応じて、可塑剤，架橋剤（硫黄等），架橋助剤（酸化亜鉛），架橋促進剤，滑剤，無機充填剤，整泡剤等が適宜に添加される。そして、上記発泡体層表面のマルテンス硬度の設定は、上記発泡剤の混合割合を調整して発泡倍率を調整することにより行われる（通常、発泡剤の混合割合を多くすると、発泡倍率が大きくなり、硬度が低くなる）。 The foam layer is formed by foaming by heating a foam material, and the foam material is obtained by mixing a foaming agent, a conductive agent, and the like with the following main material. That is, the main materials include epichlorohydrin rubber, acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber (H-NBR), urethane rubber, ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), styrene-butadiene rubber ( SBR), isoprene rubber (IR), silicone rubber and the like. Examples of the foaming agent include azodicarbonamide, 4,4-oxybisbenzenesulfonylhydrazide, dinitrosopentamethylenetetramine, NaHCO 3 and the like, and 1 to 20 parts by weight are mixed with 100 parts by weight of the main agent. The Further, examples of the conductive agent include carbon black, metal powder, quaternary ammonium salt, graphite, potassium titanate, iron oxide, c-TiO, c-ZnO, c-SnO 2 and the like. 5 to 100 parts by weight is mixed with respect to part. Further, as necessary, a plasticizer, a crosslinking agent (sulfur, etc.), a crosslinking aid (zinc oxide), a crosslinking accelerator, a lubricant, an inorganic filler, a foam stabilizer, etc. are appropriately added. And the setting of the Martens hardness of the said foam layer surface is performed by adjusting the mixing ratio of the said foaming agent, and adjusting a foaming ratio (Normally, if a mixing ratio of a foaming agent is increased, a foaming ratio will become large. , The hardness becomes lower).
上記非発泡体層の形成材料としては、下記の主材料に上記導電剤が含有されているものが用いられる。すなわち、その主材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、ＥＰＤＭ，ＳＢＲ，天然ゴム（ＮＲ），ポリノルボルネンゴム，シリコーンゴム，ＮＢＲ，Ｈ−ＮＢＲ，クロロプレンゴム（ＣＲ）等があげられる。また、必要に応じて、軟化剤（プロセスオイル，液状ポリマー等），可塑剤，架橋剤（硫黄等），架橋助剤（酸化亜鉛），架橋促進剤，滑剤，無機充填剤等が適宜に添加される。そして、上記非発泡体層表面のマルテンス硬度の設定は、上記軟化剤の混合割合を調整することにより行われる（通常、軟化剤の混合割合を多くすると、硬度が低くなる）。 As a material for forming the non-foamed layer, the following main material containing the conductive agent is used. That is, the main material is not particularly limited, and examples thereof include EPDM, SBR, natural rubber (NR), polynorbornene rubber, silicone rubber, NBR, H-NBR, chloroprene rubber (CR) and the like. It is done. In addition, softeners (process oil, liquid polymers, etc.), plasticizers, cross-linking agents (sulfur, etc.), cross-linking aids (zinc oxide), cross-linking accelerators, lubricants, inorganic fillers, etc. are added as necessary. Is done. The setting of the Martens hardness on the surface of the non-foamed layer is performed by adjusting the mixing ratio of the softening agent (usually, the hardness decreases as the mixing ratio of the softening agent is increased).
上記抵抗調整層３の形成材料としては、下記の主材料に上記導電剤が含有されているものが用いられる。すなわち、その主材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、ＮＢＲ，エピクロロヒドリンゴム，アクリルゴム，ウレタンゴム，クロロプレンゴム等があげられる。また、必要に応じて、可塑剤，架橋剤（硫黄等），架橋助剤（酸化亜鉛），架橋促進剤，滑剤，無機充填剤（シリカ等）等が適宜に添加される。
As a material for forming the
そして、前記式（１）を満たすようにする観点から、上記弾性層２の表面に上記抵抗調整層３が形成された状態での、抵抗調整層３表面のＭＤ−１硬度は、２５〜９０の範囲内に設定される。特に、前記式（１）を満たすようにする方法として前記（ａ）の方法（凸部Ｃでの押圧荷重を抵抗調整層３で吸収する方法）を採用する場合には、抵抗調整層３表面のＭＤ−１硬度は、２５〜５５の範囲内とすることが好ましい。このような抵抗調整層３表面のＭＤ−１硬度の設定は、上記無機充填剤の混合割合を調整したり、抵抗調整層３の厚みを調整したりすることにより行われる（通常、無機充填剤の混合割合を多くしたり、厚みを厚くしたりすると、硬度が高くなる）。また、上記抵抗調整層３の厚みは、通常、１０μｍ〜１ｍｍの範囲内に設定される。特に、前記式（１）を満たすようにする方法として、前記（ａ）の方法（凸部Ｃでの押圧荷重を抵抗調整層３で吸収する方法）を採用する場合には、上記抵抗調整層３の厚みは、２０〜８００μｍの範囲内とすることが好ましく、また、前記（ｂ）の方法（抵抗調整層３の厚みを薄くして抵抗調整層３を変形し易くする方法）を採用する場合には、上記抵抗調整層３の厚みは、３００μｍ以下とすることが好ましい。なお、上記ＭＤ−１硬度の測定は、ＭＤ−１硬度計（高分子計器社製、マイクロゴム硬度計ＭＤ−１型）を用いて、抵抗調整層３の表面から行った。
From the viewpoint of satisfying the formula (1), the MD-1 hardness of the surface of the
上記表層４の形成材料としては、下記の主材料に上記導電剤および粒子Ｐが含有されているものが用いられる。すなわち、その主材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、アクリル樹脂，ウレタン樹脂，アルキッド樹脂，アミド樹脂，フェノール樹脂，フッ素樹脂，シリコーン樹脂，およびそれらが変性された樹脂等があげられる。また、必要に応じて、レベリング剤，離型性付与剤，無機フィラー等が適宜に添加される。そして、上記表層４の形成材料は、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）等の溶剤に溶解させることにより液状材料として用いられ、その表層４の形成は、その液状材料をコーティングにより塗布した後、加熱して硬化させることにより行われる。また、表層４の厚みは、凸部Ｃ以外の部分では、２５μｍ以下に設定され、凸部Ｃの突出高さは、２０μｍ以下に設定される。そして、前記式（１）を満たすようにする観点から、上記抵抗調整層３の表面に上記表層４が形成された状態での、凸部Ｃ以外の部分の表面のマルテンス硬度は、０．０１〜２Ｎ／ｍｍ2 の範囲内に設定され、この硬度設定は、表層４の主材料である上記樹脂の種類（ガラス転移点）の選択や充填剤（無機導電剤，無機フィラー等）の添加量を調整することにより行われる（通常、ガラス転移点が低くなる樹脂の種類を選択したり、充填剤の添加量を少なくすると、硬度が低くなる）。
As a material for forming the
上記粒子Ｐの形成材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ），シリコーンゴム，ウレタンゴム，ナイロン等があげられる。そして、前記式（１）を満たすようにする観点から、その粒子Ｐとしては、マルテンス硬度が０．０５〜４Ｎ／ｍｍ2 の範囲内のものが用いられる。特に、前記式（１）を満たすようにする方法として、前記（ｃ）の方法（粒子Ｐの硬度を低くする方法）を採用する場合には、上記粒子Ｐのマルテンス硬度は、０．０５〜０．５Ｎ／ｍｍ2 の範囲内とすることが好ましい。 The material for forming the particles P is not particularly limited, and examples thereof include polymethyl methacrylate (PMMA), silicone rubber, urethane rubber, and nylon. From the viewpoint of satisfying the formula (1), the particles P having a Martens hardness in the range of 0.05 to 4 N / mm 2 are used. In particular, when the method (c) (method for lowering the hardness of the particles P) is employed as a method for satisfying the formula (1), the Martens hardness of the particles P is 0.05 to A range of 0.5 N / mm 2 is preferable.
また、上記粒子Ｐの平均粒径も、特に限定されるものではないが、１〜３０μｍの範囲内に設定されることが好ましく、より好ましくは１〜２０μｍの範囲内に設定されることである。このような範囲であると、上記帯電ロールにおいて、表層４の表面での凸部Ｃの突出高さを好適にすることができ、感光ドラムＤとの当接状態において、その凸部Ｃの周辺に好適な放電空間Ｓを確保することができる。そして、上記粒子Ｐの含有割合は、用いる粒子Ｐの平均粒径等にもよるが、粒子Ｐの平均粒径が１〜２０μｍの範囲内（上記好ましい範囲内）のものを用いる場合、凸部Ｃの周辺に好適な放電空間Ｓを確保する観点から、上記表層４の形成材料の主材料１００体積％に対して、３〜３５体積％の範囲内に設定される。なお、上記粒子Ｐの平均粒径は、母集団から任意に抽出される試料１０個を用いて導出される平均値であり、粒子Ｐの形状が真球状ではなく楕円球状（断面が楕円状の球）等のように一律に粒径が定まらない場合には、最長径と最短径との単純平均値をその粒子Ｐの粒径とする。
The average particle size of the particles P is not particularly limited, but is preferably set in the range of 1 to 30 μm, more preferably in the range of 1 to 20 μm. . Within such a range, in the charging roll, the protrusion height of the convex portion C on the surface of the
つぎに、上記帯電ロールの製法の一例について説明する。この例では、弾性層２が発泡体層である場合について説明する。
Next, an example of a method for producing the charging roll will be described. In this example, the case where the
まず、押出しにより、上記軸体１の外周面に上記発泡材料を付着させ、さらに、その発泡材料の外周面に上記抵抗調整層３の形成材料を付着させる。ついで、それを成形用金型の中空部に同軸的にセットし、密封した後、オーブン等により加熱（通常、１５０〜２００℃の範囲内）し、上記弾性層２および抵抗調整層３を形成する。そして、その抵抗調整層３の外周面に、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、上記粒子Ｐを混合させた表層４の形成材料（液状材料）を塗布した後、加熱（通常、１００〜１３０℃の範囲内）することにより乾燥（硬化）させ、上記粒子Ｐが多数分布した表層４を形成する。このようにして、上記帯電ロールを作製することができる。
First, the foam material is attached to the outer peripheral surface of the shaft body 1 by extrusion, and the forming material of the
上記帯電ロールの製法の他の例として、弾性層２が非発泡体層である場合について説明する。
As another example of the method for producing the charging roll, a case where the
まず、軸体１を成形用金型の中空部に同軸的にセットし、密封した後、弾性層２の形成材料を注入する。ついで、それをオーブン等により加熱（通常、１５０〜２００℃の範囲内）し、上記弾性層２を形成する。つぎに、それを他の成形用金型の中空部に同軸的にセットし、密封した後、抵抗調整層３の形成材料を注入する。ついで、それをオーブン等により加熱（通常、１５０〜２００℃の範囲内）し、上記抵抗調整層３を形成する。そして、その抵抗調整層３の外周面に、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、上記粒子Ｐを混合させた表層４の形成材料（液状材料）を塗布した後、加熱（通常、１００〜１３０℃の範囲内）することにより乾燥（硬化）させ、上記粒子Ｐが多数分布した表層４を形成する。このようにして、上記帯電ロールを作製することができる。
First, after the shaft body 1 is coaxially set in the hollow portion of the molding die and sealed, the material for forming the
なお、上記実施の形態では、粒子Ｐが多数分布している表層４の内側に、弾性層２および抵抗調整層３を形成したが、上記式（１）を満たすようにするようにすることができれば、場合により、弾性層２を形成しなくてもよいし、抵抗調整層３を形成しなくてもよいし、それら弾性層２も抵抗調整層３も形成しなくてもよい。
In the above embodiment, the
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.
〔軸体〕
外径８ｍｍ、長さ３５０ｍｍの鉄製の中実円柱状の軸体を準備した。
[Shaft]
An iron solid cylindrical shaft body having an outer diameter of 8 mm and a length of 350 mm was prepared.
〔弾性層形成用の発泡材料〕
ＥＰＤＭ（三井化学社製、ＥＰＴ４０４５）１００重量部，カーボンブラック（ケッチェンブラックＥＣ）２０重量部，酸化亜鉛を５重量部，ステアリン酸１重量部，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重量部，ジニトロソペンタメチレンテトラミン（発泡剤）１５重量部，硫黄１重量部，ジベンゾチアゾールスルフィド（架橋促進剤）２重量部，およびテトラメチルチウラムモノサルフィド（架橋促進剤）１重量部の割合で混練し、弾性層形成用の発泡材料を調製した。
[Foaming material for elastic layer formation]
EPDM (Mitsui Chemicals, EPT4045) 100 parts by weight, carbon black (Ketjen Black EC) 20 parts by weight, zinc oxide 5 parts by weight, stearic acid 1 part by weight, process oil (Idemitsu Petrochemicals, Diana Process PW380) ) 30 parts by weight, 15 parts by weight of dinitrosopentamethylenetetramine (foaming agent), 1 part by weight of sulfur, 2 parts by weight of dibenzothiazole sulfide (crosslinking accelerator), and 1 part by weight of tetramethylthiuram monosulfide (crosslinking accelerator) The foamed material for forming the elastic layer was prepared.
〔抵抗調整層の材料〕
エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム１００重量部，シリカ（ニプシールＥＲ）５０重量部，トリメチルオクタデシルアンモニウムパークロレート０．２重量部，鉛丹５重量部，および硫黄１重量部の割合で混練し、抵抗調整層の材料を調製した。
[Material of resistance adjustment layer]
100 parts by weight of epichlorohydrin-ethylene oxide copolymer rubber, 50 parts by weight of silica (Nipseal ER), 0.2 parts by weight of trimethyloctadecylammonium perchlorate, 5 parts by weight of red lead, and 1 part by weight of sulfur A material for the resistance adjustment layer was prepared.
〔表層の形成材料〕
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）１００重量部，および導電性酸化チタン（石原テクノ社製、タイペークＥＴ−３００Ｗ）１００重量部の割合で混練した後、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）２００重量部を加えて混合，攪拌した。これにより得られた材料１００体積％に対して、凸部形成用の粒子であるＰＭＭＡ粒子〔日本触媒社製、エポスターＭＡ１０１３（平均粒径１３．５μｍ，マルテンス硬度１．０５Ｎ／ｍｍ2 ）〕１８体積％を加えて混合，攪拌して表層の形成材料を調製した。
[Material for forming the surface layer]
After kneading at a ratio of 100 parts by weight of a fluorine-modified acrylate resin (Dainippon Ink Co., Ltd., Defensa TR230K) and conductive titanium oxide (Ishihara Techno Co., Ltd., Type ET-300W), 200 parts by weight of methyl ethyl ketone (MEK) Part was added and mixed and stirred. PMMA particles (Nippon Shokubai Co., Ltd., Epostor MA1013 (average particle size 13.5 μm, Martens hardness 1.05 N / mm 2 )) 18 which is 100 vol% of the material thus obtained are particles for forming convex portions. Volume% was added, mixed and stirred to prepare a surface layer forming material.
〔帯電ロールの作製〕
軸体の外周面に上記弾性層形成用の発泡材料１１ｇを付着させ、さらに、その発泡材料の外周面に上記抵抗調整層の形成材料６ｇを付着させた。そして、それを成形用金型内に同軸的にセットし、密封した後、オーブンで加熱（１８０℃×３０分間）し、上記弾性層および抵抗調整層を形成した。脱型後、抵抗調整層の外周面に、上記表層の形成材料をロールコートにより塗布した後、加熱（１００×３０分間）することにより硬化させ、表層を形成した。このようにして、帯電ロールを作製した。この帯電ロールは、外径を約１４ｍｍ、表層の凸部Ｃ以外の部分での厚みを１０μｍ、抵抗調整層の厚みを２００μｍとした。
[Preparation of charging roll]
11 g of the foam material for forming the elastic layer was attached to the outer peripheral surface of the shaft body, and 6 g of the resistance adjusting layer forming material was further attached to the outer peripheral surface of the foam material. Then, it was set coaxially in a molding die, sealed, and then heated in an oven (180 ° C. × 30 minutes) to form the elastic layer and resistance adjusting layer. After demolding, the surface layer forming material was applied on the outer peripheral surface of the resistance adjusting layer by roll coating, and then cured by heating (100 × 30 minutes) to form a surface layer. In this way, a charging roll was produced. This charging roll had an outer diameter of about 14 mm, a thickness of the portion other than the convex portion C on the surface layer of 10 μm, and a thickness of the resistance adjustment layer of 200 μm.
上記実施例１において、抵抗調整層の厚みを３００μｍとした。それ以外は、上記実施例１と同様にした。 In Example 1 above, the thickness of the resistance adjustment layer was 300 μm. Other than that, it was the same as in Example 1 above.
上記実施例１において、抵抗調整層の材料として、シリカの混合割合を４４重量部に減少させた。それ以外は、上記実施例１と同様にした。 In Example 1 above, the mixing ratio of silica was reduced to 44 parts by weight as the material of the resistance adjustment layer. Other than that, it was the same as in Example 1 above.
上記実施例１において、抵抗調整層の厚みを４００μｍとした。また、表層の材料に混合する凸部形成用の粒子をシリコーン粒子〔信越化学社製、ＫＭＰ５９８（平均粒径１２μｍ，マルテンス硬度０．１１Ｎ／ｍｍ2 ）〕に替えた。それ以外は、上記実施例１と同様にした。 In Example 1, the thickness of the resistance adjustment layer was 400 μm. Further, the convex forming particles mixed with the surface layer material were replaced with silicone particles [manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KMP598 (average particle size 12 μm, Martens hardness 0.11 N / mm 2 )]. Other than that, it was the same as in Example 1 above.
〔比較例１〕
上記実施例１において、抵抗調整層の厚みを４００μｍとした。それ以外は、上記実施例１と同様にした。
[Comparative Example 1]
In Example 1, the thickness of the resistance adjustment layer was 400 μm. Other than that, it was the same as in Example 1 above.
〔比較例２〕
上記比較例１において、抵抗調整層の材料として、シリカの混合割合を５５重量部とした。それ以外は、上記実施例１と同様にした。
[Comparative Example 2]
In Comparative Example 1, the mixing ratio of silica was 55 parts by weight as a material for the resistance adjustment layer. Other than that, it was the same as in Example 1 above.
〔比較例３〕
上記比較例１において、抵抗調整層の厚みを５００μｍとした。それ以外は、上記実施例１と同様にした。
[Comparative Example 3]
In the comparative example 1, the thickness of the resistance adjustment layer was 500 μm. Other than that, it was the same as in Example 1 above.
〔マルテンス硬度〕
上記実施例１〜４および比較例１〜３の各帯電ロールについて、凸部での帯電ロール表面のマルテンス硬度（Ａ）および凸部以外での帯電ロール表面のマルテンス硬度（Ｂ）を測定し、その比（Ａ／Ｂ）を算出した。なお、この測定には、測定機としてフィッシャースコープＨ−１００（フィッシャー・インストルメンツ社製）を用い、その測定機に装着する圧子として、先端が正方形（５０μｍ×５０μｍ）の平坦なものを用いた。また、測定条件は、圧子の押し込み荷重を１．０ｍＮとし、押し込み深さを各帯電ロールに用いた粒子の平均粒径とした。上記各マルテンス硬度（Ａ，Ｂ）の測定は、それぞれ１０点ずつで行い、その平均値を算出した。そして、その結果を下記の表１に併せて表記した。
[Martens hardness]
For each of the charging rolls of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3, the Martens hardness (A) of the charging roll surface at the convex portion and the Martens hardness (B) of the charging roll surface other than the convex portion are measured, The ratio (A / B) was calculated. In this measurement, a Fischer scope H-100 (manufactured by Fischer Instruments) was used as a measuring device, and a flat indenter with a square tip (50 μm × 50 μm) was used as an indenter to be mounted on the measuring device. . Measurement conditions were such that the indentation indentation load was 1.0 mN, and the indentation depth was the average particle diameter of the particles used in each charging roll. Each Martens hardness (A, B) was measured at 10 points, and the average value was calculated. The results are also shown in Table 1 below.
〔色むら，すじの有無〕
上記各帯電ロールを、市販の実機（ＬＢＰ５９００，キャノン社製）に組み込み、１５℃，１０％ＲＨの環境下で、ブラック，マゼンダ，シアン，イエローの各色を帯状にしたパターンの画像を、ハーフトーンで４５０００枚、２枚間欠式で印刷した。そして、その印刷後の画像について、色むらやすじの有無を目視にて確認した。その結果、画像に色むらもすじも確認できないものを○、少なくともいずれか一方が確認できるものを×と評価し、下記の表１に併せて表記した。
[Color unevenness, streaks]
Each of the above charging rolls is incorporated into a commercially available actual machine (LBP5900, manufactured by Canon Inc.), and an image of a pattern in which each color of black, magenta, cyan, yellow is striped in an environment of 15 ° C. and 10% RH is halftone. 45,000 sheets, and two sheets were printed intermittently. And the presence or absence of a color unevenness line was visually confirmed about the image after the printing. As a result, those in which neither color unevenness nor streaks could be confirmed in the image were evaluated as “◯”, and those in which at least one of them could be confirmed were evaluated as “×”.
〔フィルミングの有無〕
上記印刷後、各帯電ロールを実機から取り出し、その帯電ロールの表面をウエスで乾拭きした。その結果、軽く拭いてウエスにトナー汚れが付着するものはフィルミングが発生していないとして○、軽く拭くとウエスにトナー汚れが付着しないが強く拭くとウエスにトナー汚れが付着するものはフィルミングが少し発生したとして△、強く拭いてもウエスにトナー汚れが付着しないものはフィルミングが多く発生したとして×と評価し、下記の表１に併せて表記した。
[With or without filming]
After the printing, each charging roll was taken out from the actual machine, and the surface of the charging roll was wiped dry with a waste cloth. As a result, if the toner stains adhere to the waste when wiped lightly, filming does not occur. ○ If the toner stains do not adhere to the waste when wiped lightly, the toner stains adhere to the waste when wiped strongly. △ was evaluated as a slight occurrence, and a case where toner stains did not adhere to the waste even when wiped strongly was evaluated as × because a lot of filming occurred, and is also shown in Table 1 below.
上記表１の結果から、実施例１〜４の帯電ロールでは、比較例１〜３の帯電ロールと異なり、フィルミングが発生せず、色むらもすじもない良好な画像が得られることがわかる。また、実施例１，２は、比較例１と比較すると、抵抗調整層の厚みを薄くすることにより、抵抗調整層を変形し易くし、凸部での帯電ロール表面のマルテンス硬度を小さくして、両マルテンス硬度の比（Ａ／Ｂ）の値を適正にしていることがわかる。逆に、比較例３のように抵抗調整層の厚みを厚くすると、抵抗調整層が変形し難くなり、両マルテンス硬度の比（Ａ／Ｂ）の値が大きくなることがわかる。さらに、実施例３は、比較例１と比較すると、抵抗調整層におけるシリカの混合割合を減少させることにより、その抵抗調整層の硬度を低くし、両マルテンス硬度の比（Ａ／Ｂ）の値を適正にしていることがわかる。逆に、比較例２のように抵抗調整層におけるシリカの混合割合を増加させると、その抵抗調整層の硬度が高くなり、両マルテンス硬度の比（Ａ／Ｂ）の値が大きくなることがわかる。そして、実施例４は、比較例１と比較すると、粒子の硬度を低くすることにより、凸部での帯電ロール表面のマルテンス硬度を小さくして、両マルテンス硬度の比（Ａ／Ｂ）の値を小さくしていることがわかる。 From the results in Table 1 above, it can be seen that the charging rolls of Examples 1 to 4 are different from the charging rolls of Comparative Examples 1 to 3 in that filming does not occur and good images without color unevenness and streaks are obtained. . Further, in Examples 1 and 2, compared with Comparative Example 1, by reducing the thickness of the resistance adjustment layer, the resistance adjustment layer is easily deformed, and the Martens hardness of the surface of the charging roll at the convex portion is reduced. It can be seen that the ratio of both Martens hardness (A / B) is made appropriate. On the contrary, when the thickness of the resistance adjusting layer is increased as in Comparative Example 3, the resistance adjusting layer is hardly deformed and the ratio of both Martens hardness (A / B) increases. Furthermore, compared with Comparative Example 1, Example 3 reduces the mixing ratio of silica in the resistance adjustment layer, thereby lowering the hardness of the resistance adjustment layer, and the value of the ratio (A / B) of both Martens hardnesses. It turns out that it is appropriate. Conversely, when the mixing ratio of silica in the resistance adjustment layer is increased as in Comparative Example 2, the hardness of the resistance adjustment layer increases and the ratio of both Martens hardness (A / B) increases. . In Example 4, compared with Comparative Example 1, by reducing the hardness of the particles, the Martens hardness of the surface of the charging roll at the convex portion is reduced, and the ratio (A / B) of both Martens hardnesses is obtained. It turns out that is made small.
１ 軸体
２ 弾性層
３ 抵抗調整層
４ 表層
Ｃ 凸部
Ｐ 粒子
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