JP2012042700A - Charging roll - Google Patents

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仁宏 齋藤
Atsuhiro Kouno
淳洋 河野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charging roll which suppresses occurrence of toner filming on a roll surface, and also occurrence of a ghost image, shaving of a photoreceptor surface, and removal of roughness forming particles contained in a protective layer.SOLUTION: In a charging roll, in which an electroconductive rubber foam layer is laid on the outer peripheral surface of a shaft body and a protective layer is provided on the outside of the electroconductive rubber foam layer by using a synthetic resin composition containing a synthetic resin material and roughness forming particles, the electroconductive rubber foam layer has on its surface layer part a skin layer having an aperture ratio of 0.5% to 20% and its hardness is 0.02 N/mmor less. The charging roll is constituted in such a manner that the hardness X(N/mm) of the synthetic resin material and the hardness Y(N/mm) of the roughness forming particles satisfy all of prescribed conditional expressions (1) to (3), and the thickness a(μm) of the protective layer and the average particle diameter b(μm) of the roughness forming particles satisfy a prescribed conditional expression (4).

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、電子写真感光体や静電記録誘電体等からなる像担持体を帯電せしめるために用いられる帯電ロールに関するものである。   BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charging roll used for charging an image carrier made of an electrophotographic photosensitive member or an electrostatic recording dielectric in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile using an electrophotographic system. It is.

電子写真方式を利用した複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置(以下、電子写真機器という)においては、感光体(ドラム)等の像担持体を、帯電ロールの外周面に接触せしめて、それら像担持体と帯電ロールとを相互に回転させるようにすることによって、かかる像担持体の表面を帯電させる、所謂ロール帯電方式(接触帯電方式)が広く採用されている。   In an image forming apparatus (hereinafter referred to as an electrophotographic apparatus) such as a copying machine, a printer, or a facsimile using an electrophotographic system, an image carrier such as a photoconductor (drum) is brought into contact with an outer peripheral surface of a charging roll, A so-called roll charging method (contact charging method) in which the surface of the image carrier is charged by rotating the image carrier and the charging roll mutually is widely adopted.

そのようなロール帯電方式において用いられる帯電ロールとしては、一般に、要求される様々な特性が効果的に発揮され得るように、各々が異なる材料からなる2以上の層が順次、積層形成された複層構造を呈するロールが広く採用されている。   As a charging roll used in such a roll charging method, generally, a plurality of layers in which two or more layers made of different materials are sequentially laminated so that various required characteristics can be effectively exhibited. A roll having a layer structure is widely adopted.

例えば、長期間に及ぶ使用によってもトナーや感光体に与えるストレスを低いものとすると共に、製造コストの削減等を目的として、導電体たる軸体の(芯金)の周りに、ベース層として、低硬度の導電性ゴム発泡体からなる導電性ゴム発泡体層が設けられ、更にその外側に保護層が設けられてなる構造の帯電ロールが、従来より広く用いられている。特に、そのような2層構造の帯電ロールについては、ロール自体の抵抗の均一化及び製品形状の高精度化を図ると共に、感光体との長期間に亘る圧接においても優れた耐ヘタリ性を発揮するように、ベース層として、表面にスキン層を有する連通発泡チューブを用いることが、提案されている(特許文献1参照)。   For example, the stress applied to the toner and the photoconductor is reduced even after long-term use, and the base layer around the shaft (core metal) as a conductor for the purpose of reducing the manufacturing cost, 2. Description of the Related Art Conventionally, a charging roll having a structure in which a conductive rubber foam layer made of a low hardness conductive rubber foam is provided and a protective layer is provided on the outer side has been widely used. In particular, for such a two-layered charging roll, the resistance of the roll itself is made uniform and the shape of the product is made highly accurate, and also exhibits excellent anti-sagging properties even during long-term pressure contact with the photoreceptor. Thus, it has been proposed to use a continuous foam tube having a skin layer on the surface as the base layer (see Patent Document 1).

また、ロール表面における帯電ムラの発生を抑制し、良好な画像を得ること等を目的として、従来より、帯電ロールの最外層を、各種の合成樹脂材料やゴム材料に粗さ形成用粒子等の所定の粒子を配合してなる組成物を用いて形成することが提案されている(特許文献2〜4参照)。   In addition, for the purpose of suppressing the occurrence of charging unevenness on the roll surface and obtaining a good image, the outermost layer of the charging roll has been conventionally applied to various synthetic resin materials and rubber materials such as particles for forming roughness. It has been proposed to use a composition obtained by blending predetermined particles (see Patent Documents 2 to 4).

しかしながら、本願発明者等が、従来の、表面にスキン層を有する導電性ゴム発泡体層の外側に粗さ形成用粒子等の粒子を含む保護層が設けられてなる帯電ロールについて、検討を進めたところ、ロール表面の帯電ムラ(残像現象)に起因して、所謂、ゴースト画像を発生する恐れがあることが判明した。即ち、ロール帯電方式(接触帯電方式)においては、帯電ロールと感光体との接触部における僅かな空隙(放電可能領域)で放電を起こすことにより、感光体を帯電させるものであるところ、上記した構成を有する従来の帯電ロールにあっては、その空隙(放電可能領域)が小さく、感光体への帯電性が十分なものではなく、その結果、ゴースト画像を発生させる恐れがあったのである。   However, the inventors of the present application have been studying a conventional charging roll in which a protective layer including particles such as roughness forming particles is provided on the outside of a conductive rubber foam layer having a skin layer on the surface. As a result, it has been found that a so-called ghost image may be generated due to uneven charging (afterimage phenomenon) on the roll surface. That is, in the roll charging method (contact charging method), the photosensitive member is charged by causing discharge in a slight gap (dischargeable region) in the contact portion between the charging roll and the photosensitive member. In the conventional charging roll having the configuration, the gap (dischargeable region) is small, and the charging property to the photosensitive member is not sufficient, and as a result, a ghost image may be generated.

また、最外層として、粗さ形成用粒子等の粒子を含む保護層が設けられてなる帯電ロールにあっては、長期間に及ぶ使用により、保護層中の粒子によって感光体表面が削られる恐れや、保護層より粒子が脱落し、斑点画像や画像ムラ等の様々な画像不具合を発生する恐れがある等の問題がある。   Further, in a charging roll provided with a protective layer containing particles such as roughness forming particles as the outermost layer, the surface of the photoreceptor may be scraped by particles in the protective layer due to long-term use. In addition, there is a problem that particles may fall off from the protective layer and various image defects such as spot images and image unevenness may occur.

特開2009−237532号公報JP 2009-237532 A 特開2005−91455号公報JP 2005-91455 A 特開2007−178559号公報JP 2007-178559 A 特開2007−264491号公報JP 2007-264491 A

ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決すべき課題とするところは、ロール表面におけるトナーフィルミングの発生を抑制すると共に、ゴースト画像の発生、感光体表面の削れ発生、及び、保護層に含まれる粗さ形成用粒子の脱落をも抑制する帯電ロールを提供することにある。   The present invention has been made in the background of such circumstances, and the problem to be solved is to suppress the occurrence of toner filming on the roll surface, and to An object of the present invention is to provide a charging roll that suppresses the occurrence of abrasion on the body surface and the drop-off of the particles for forming the roughness contained in the protective layer.

そして、本発明は、そのような課題を解決するために、軸体の外周面上に導電性ゴム発泡体層が設けられ、かかる導電性ゴム発泡体層の外側に、合成樹脂材料及び粗さ形成用粒子を含む合成樹脂組成物を用いて保護層が設けられてなる帯電ロールにして、(A)前記導電性ゴム発泡体層は、開口率が0.5〜20%であるスキン層を表層部に有すると共に、硬度が0.02N/mm2 以下であり、(B)前記合成樹脂材料の硬度:X(N/mm2 )及び前記粗さ形成用粒子の硬度:Y(N/mm2 )が、下記条件式(1)〜(3)の全てを満たし、(C)前記保護層の厚さ:a(μm)及び前記粗さ形成用粒子の平均粒子径:b(μm)が下記条件式(4)を満たす、ことを特徴する帯電ロールを、その要旨とするものである。

Figure 2012042700
In order to solve such a problem, the present invention is provided with a conductive rubber foam layer on the outer peripheral surface of the shaft body, and on the outside of the conductive rubber foam layer, a synthetic resin material and roughness are provided. A charging roll provided with a protective layer using a synthetic resin composition containing particles for forming, and (A) the conductive rubber foam layer is a skin layer having an opening ratio of 0.5 to 20%. The surface layer portion has a hardness of 0.02 N / mm 2 or less. (B) Hardness of the synthetic resin material: X (N / mm 2 ) and hardness of the roughness forming particles: Y (N / mm 2 ) satisfies all of the following conditional expressions (1) to (3), and (C) the thickness of the protective layer: a (μm) and the average particle size of the roughness forming particles: b (μm) The gist of the present invention is a charging roll characterized by satisfying the following conditional expression (4).
Figure 2012042700

なお、そのような本発明に従う帯電ロールにおいては、有利には、前記合成樹脂材料が、アクリル樹脂水系エマルジョン、ウレタン樹脂水系エマルジョン又はアルコール可溶性ポリアミドである。   In such a charging roll according to the present invention, the synthetic resin material is advantageously an acrylic resin aqueous emulsion, a urethane resin aqueous emulsion, or an alcohol-soluble polyamide.

このように、本発明に従う帯電ロールは、基層たるベース層として、開口率が0.5〜20%であるスキン層を表層部に有する、硬度が0.02N/mm2 以下である導電性発泡体層を採用しており、ロール全体の硬度が低く抑えられているところから、ロール表面におけるトナーフィルミングの発生が効果的に抑制されるのである。それに加えて、保護層が、合成樹脂材料及び粗さ形成用粒子を含む合成樹脂組成物を用いて形成されているところ、合成樹脂材料の硬度:X及び粗さ形成用粒子の硬度:Yが所定の条件式(1)〜(3)を全て満たすと共に、保護層の厚さ:a及び粗さ形成用粒子の平均粒子径:bが条件式(4)を満たしていることから、ロール表面におけるトナーフィルミングの発生を効果的に抑制すると共に、ゴースト画像の発生、感光体表面の削れ、及び、保護層に含まれる粗さ形成用粒子の脱落についても、効果的に抑制し得るのである。 As described above, the charging roll according to the present invention has a skin layer having an aperture ratio of 0.5 to 20% as a base layer as a base layer in the surface layer portion, and a conductive foam having a hardness of 0.02 N / mm 2 or less. Since the body layer is employed and the hardness of the entire roll is kept low, the occurrence of toner filming on the roll surface is effectively suppressed. In addition, when the protective layer is formed using a synthetic resin composition containing a synthetic resin material and roughness forming particles, the hardness of the synthetic resin material: X and the hardness of the roughness forming particles: Y Since all the predetermined conditional expressions (1) to (3) are satisfied and the thickness of the protective layer: a and the average particle diameter of the roughness forming particles: b satisfy the conditional expression (4), the roll surface In addition to effectively suppressing the occurrence of toner filming in the toner, it is also possible to effectively suppress the occurrence of ghost images, the photoconductor surface scraping, and the loss of roughness forming particles contained in the protective layer. .

また、上記の合成樹脂材料として、アクリル樹脂水系エマルジョン、ウレタン樹脂水系エマルジョン又はアルコール可溶性ポリアミドを用いた場合には、保護層の厚さの均一化がより有利に図られ、以て、画像不具合の発生を効果的に抑制することが出来る。   In addition, when an acrylic resin aqueous emulsion, urethane resin aqueous emulsion, or alcohol-soluble polyamide is used as the synthetic resin material, the thickness of the protective layer can be made more uniform, thereby reducing image defects. Generation can be effectively suppressed.

本発明に従う帯電ロールの一例を示す軸直角断面説明図である。It is an axis perpendicular cross-section explanatory drawing which shows an example of the charging roll according to this invention.

以下、図面を適宜、参酌して、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with appropriate reference to the drawings.

図1には、本発明に従う帯電ロールの代表的な一実施形態が、軸心に直角な方向の断面において、概略的に示されている。かかる図1において、帯電ロール10は、金属製の導電性軸体(芯金)12の外周面上に、ロール径方向の内側から外側に向かって、順に、ベース層である導電性ゴム発泡体層14と、最外層である保護層16が、各々、所定の厚さで一体的に形成されている。   FIG. 1 schematically shows an exemplary embodiment of a charging roll according to the present invention in a cross-section in a direction perpendicular to the axis. In FIG. 1, a charging roll 10 is a conductive rubber foam that is a base layer in order from the inner side to the outer side in the roll radial direction on the outer peripheral surface of a metal conductive shaft (core metal) 12. The layer 14 and the protective layer 16 which is the outermost layer are each integrally formed with a predetermined thickness.

なお、導電性軸体12としては、導電性を有する金属からなるものであれば特に限定されるものではなく、鉄、ステンレス鋼(SUS)や快削鋼(SUM)等からなるものを、例示することが出来る。また、かかる導電性軸体12には、メッキ処理等が施されていてもよく、更に必要に応じて、接着剤やプライマー等が外周面に塗布されていてもよい。加えて、導電性軸体12の形状も、図1に示される如きロッド状の中実体以外にも、パイプ状の中空円筒体であっても、何等差し支えない。   The conductive shaft body 12 is not particularly limited as long as it is made of a conductive metal, and examples are made of iron, stainless steel (SUS), free-cutting steel (SUM), and the like. I can do it. In addition, the conductive shaft body 12 may be subjected to a plating treatment or the like, and an adhesive, a primer, or the like may be applied to the outer peripheral surface as necessary. In addition, the shape of the conductive shaft body 12 may be a pipe-shaped hollow cylindrical body other than the rod-shaped solid body as shown in FIG.

そして、本発明に従う帯電ロール10は、先ず、導電性軸体12の外周面上に一体的に形成された導電性ゴム発泡体層14が、開口率が0.5〜20%であるスキン層18を表層部に有するものであり、且つ、その硬度は0.02N/mm2 以下とされている。 In the charging roll 10 according to the present invention, first, the conductive rubber foam layer 14 integrally formed on the outer peripheral surface of the conductive shaft 12 has a skin layer with an opening ratio of 0.5 to 20%. 18 in the surface layer portion, and its hardness is 0.02 N / mm 2 or less.

このように、開口率が所定の範囲内にあるスキン層(18)を表層部に有する導電性ゴム発泡体層(14)を採用することにより、かかる導電性ゴム発泡体層(14)の表面に、例えば後述するエマルジョン系材料を用いて保護層(16)を形成すると、かかるエマルジョン系材料が導電性ゴム発泡体層(14)の表面(非開口部及び開口部)に効果的に含浸すると共に、粗さ形成用粒子(20)は、凝集することなく導電性ゴム発泡体層(14)の表面に比較的均一に分散せしめられる。これにより、本発明の帯電ロール(10)においては、表層(16)の厚さが比較的均一となり、以て、画像不具合の発生が効果的に抑制される。   Thus, by adopting the conductive rubber foam layer (14) having the skin layer (18) having an opening ratio within a predetermined range in the surface layer portion, the surface of the conductive rubber foam layer (14) is obtained. In addition, for example, when the protective layer (16) is formed using an emulsion material described later, the emulsion material effectively impregnates the surface (non-opening and opening) of the conductive rubber foam layer (14). At the same time, the roughness forming particles (20) are relatively uniformly dispersed on the surface of the conductive rubber foam layer (14) without agglomeration. As a result, in the charging roll (10) of the present invention, the thickness of the surface layer (16) becomes relatively uniform, so that the occurrence of image defects is effectively suppressed.

また、導電性ゴム発泡体層(14)の硬度が0.02N/mm2 以下とされているところから、ロール全体の硬度も低く抑えられ、ロール表面におけるトナーフィルミングの発生が効果的に抑制されるのである。 Further, since the hardness of the conductive rubber foam layer (14) is 0.02 N / mm 2 or less, the hardness of the entire roll can be kept low, and the occurrence of toner filming on the roll surface can be effectively suppressed. It is done.

ここで、導電性ゴム発泡体層(14)におけるスキン層(18)の開口率が小さ過ぎると、上述した効果を有利に享受し得ない恐れがあり、その一方で、スキン層(18)の開口率が大き過ぎると、保護層(16)を形成せしめることが困難となったり、保護層(16)の厚さが不均一となって最終的に得られる画像にムラが発生する恐れがある。従って、本発明に係る帯電ロール(10)において、導電性ゴム発泡体層(14)におけるスキン層(18)の開口率は0.5〜20%とされる。また、導電性ゴム発泡体層(14)の硬度が0.02N/mm2 を超えると、ロール表面におけるトナーフィルミングの発生を抑制することが困難となる恐れがある。 Here, if the opening ratio of the skin layer (18) in the conductive rubber foam layer (14) is too small, the above-described effects may not be enjoyed advantageously, while the skin layer (18) If the aperture ratio is too large, it may be difficult to form the protective layer (16), or the thickness of the protective layer (16) may be uneven, resulting in unevenness in the finally obtained image. . Therefore, in the charging roll (10) according to the present invention, the opening ratio of the skin layer (18) in the conductive rubber foam layer (14) is 0.5 to 20%. If the hardness of the conductive rubber foam layer (14) exceeds 0.02 N / mm 2 , it may be difficult to suppress the occurrence of toner filming on the roll surface.

なお、本明細書及び特許請求の範囲における開口率(%)とは、以下のようにして算出されるものを意味する。即ち、保護層が形成せしめられる前の導電性ゴム発泡体層について、その軸方向中央部及び両端部の3箇所において、各箇所において3回ずつ、即ち合計9回、レーザ顕微鏡等の光学顕微鏡を用いて開口面積を測定する。測定された開口面積を光学顕微鏡の観察面積で除し、一の測定における開口率(%)を算出する。そして、9回の測定により得られた開口率(%)の平均値を算出して、この平均値を、本明細書及び特許請求の範囲における開口率(%)とした。   The aperture ratio (%) in the present specification and claims means that calculated as follows. That is, with respect to the conductive rubber foam layer before the protective layer is formed, at three locations in the axial center and both ends, an optical microscope such as a laser microscope is used three times at each location, that is, nine times in total. Use to measure the opening area. The measured aperture area is divided by the observation area of the optical microscope, and the aperture ratio (%) in one measurement is calculated. And the average value of the aperture ratio (%) obtained by 9 times of measurement was computed, and this average value was made into the aperture ratio (%) in this specification and a claim.

また、導電性ゴム発泡体層(14)の硬度とは、以下のようにして測定し、算出したものを意味する。即ち、保護層が形成せしめられる前の導電性ゴム発泡体層を、その両端の軸体(12)部分において支持し、支持された導電性ゴム発泡体層の表面に対して、板状の押圧面(50mm×50mm、厚さ:7mm)を有する治具を10mm/分の速度で押圧し、0.25mm変位時の単位面積当たりの荷重(N/mm2 )を測定する。このような測定を、導電性ゴム発泡体層の軸方向中央部における4箇所(軸中心に0°、90°、180°、270°回転させた位置)において行ない、4回の測定結果の平均値を算出して、この平均値を、本明細書及び特許請求の範囲における導電性ゴム発泡体層(14)の硬度(N/mm2 )とした。 Further, the hardness of the conductive rubber foam layer (14) means a value measured and calculated as follows. That is, the conductive rubber foam layer before the protective layer is formed is supported by the shaft (12) portions at both ends thereof, and a plate-like press against the surface of the supported conductive rubber foam layer. A jig having a surface (50 mm × 50 mm, thickness: 7 mm) is pressed at a speed of 10 mm / min, and the load per unit area (N / mm 2 ) at the time of 0.25 mm displacement is measured. Such measurement is performed at four positions (positions rotated by 0 °, 90 °, 180 °, and 270 ° around the axial center) in the central portion in the axial direction of the conductive rubber foam layer, and the average of the four measurement results The value was calculated, and this average value was defined as the hardness (N / mm 2 ) of the conductive rubber foam layer (14) in the present specification and claims.

本発明において、所定の開口率にて開口したスキン層(18)を有する導電性ゴム発泡体層(14)を形成せしめるに際しては、各種ゴム材料を主成分とする発泡性導電性ゴム組成物が用いられる。本発明において用いられ得るゴム材料としては、エピクロルヒドリンゴム(ECO、CO等)、ニトリルゴム(NBR)、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、シリコーンゴム、ウレタンゴム、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム(IR)、クロロプレンゴム(CR)や天然ゴム(NR)等を例示することが出来、これらはそれぞれ単独で用いられ得ることは勿論のこと、二種以上を併用することも可能である。本発明においては、特に、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、エピクロルヒドリンゴムやニトリルゴム等が、好適に用いられる。   In the present invention, when forming the conductive rubber foam layer (14) having the skin layer (18) opened at a predetermined opening ratio, the foamable conductive rubber composition mainly composed of various rubber materials is used. Used. Examples of rubber materials that can be used in the present invention include epichlorohydrin rubber (ECO, CO, etc.), nitrile rubber (NBR), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), silicone rubber, urethane rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene. Examples include rubber (IR), chloroprene rubber (CR), natural rubber (NR), and the like, and these can be used alone or in combination of two or more. In the present invention, ethylene propylene diene rubber (EPDM), epichlorohydrin rubber, nitrile rubber and the like are particularly preferably used.

また、そのようなゴム材料に対しては、従来と同様に、発泡剤や導電剤、更には必要に応じて、充填剤、増量剤、補強剤、加工助剤、硬化剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫助剤、酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、顔料、シリコーンオイルや界面活性剤等の各種添加剤が、本発明の目的を阻害しない範囲内において、それぞれの添加目的に応じて適宜、配合される。それらの中でも、特に、発泡剤、加硫剤及び加硫促進剤は、加圧下での加熱によるスキン層(18)の形成に大きく影響を与えることから、その種類及び配合量の選択は重要である。   For such rubber materials, as in the past, a foaming agent and a conductive agent, and further, if necessary, a filler, an extender, a reinforcing agent, a processing aid, a curing agent, a vulcanizing agent, Various additives such as vulcanization accelerators, vulcanization aids, antioxidants, plasticizers, UV absorbers, pigments, silicone oils and surfactants are added to the extent that they do not impair the purpose of the present invention. It is blended as appropriate according to the purpose. Among them, in particular, the foaming agent, the vulcanizing agent, and the vulcanization accelerator greatly affect the formation of the skin layer (18) by heating under pressure, and therefore the selection of the type and blending amount is important. is there.

例えば、発泡剤としては、従来より公知の無機系発泡剤や有機系発泡剤を配合することが可能である。熱分解により容易に発泡可能であり、また分解物がマトリックスたるゴム材料との相溶性に優れる等の観点から、本発明においては、有機系発泡剤が有利に用いられる。かかる有機系発泡剤としては、アゾジカルボンアミド(ADCA)、4,4’−オキシビス(ベンゼンスルホニル)ヒドラジド[OBSH]、N,N’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン(DPT)等を、例示することが出来る。   For example, as the foaming agent, conventionally known inorganic foaming agents and organic foaming agents can be blended. In the present invention, an organic foaming agent is advantageously used from the viewpoints that it can be easily foamed by thermal decomposition and that the decomposed product is excellent in compatibility with a rubber material as a matrix. Examples of such organic foaming agents include azodicarbonamide (ADCA), 4,4′-oxybis (benzenesulfonyl) hydrazide [OBSH], N, N′-dinitrosopentamethylenetetramine (DPT), and the like. I can do it.

また、導電剤としては、ケッチェンブラックやアセチレンブラック等のカーボンブラック、グラファイト、金属粉、導電性金属酸化物、更には各種イオン導電剤、例えば、テトラメチルアンモニウムパークロレート、トリメチルオクタデシルアンモニウムパークロレート、ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド等の第四級アンモニウム塩等を、例示することが出来る。   Examples of the conductive agent include carbon black such as ketjen black and acetylene black, graphite, metal powder, conductive metal oxide, and various ionic conductive agents such as tetramethylammonium perchlorate, trimethyloctadecylammonium perchlorate, Examples thereof include quaternary ammonium salts such as benzyltrimethylammonium chloride.

そして、本発明に従う帯電ロール10にあっては、上述した導電性ゴム発泡体層14の外側に、合成樹脂材料及び粗さ形成用粒子20を含む合成樹脂組成物を用いて保護層16が設けられているのであり、かかる保護層16を構成する合成樹脂材料及び粗さ形成用粒子が所定の条件を満たすものであると共に、保護層16の厚さと粗さ形成用粒子20の平均粒子径とが所定の条件を満たすものであるところに、本発明の大きな特徴が存するのである。即ち、本発明においては、合成樹脂材料の硬度:X(N/mm2 )及び粗さ形成用粒子20の硬度:Y(N/mm2 )は下記条件式(1)〜(3)の全てを満たし、保護層16の厚さ:a(μm)及び粗さ形成用粒子20の平均粒子径:b(μm)は下記条件式(4)を満たしているのである。

Figure 2012042700
In the charging roll 10 according to the present invention, the protective layer 16 is provided on the outside of the conductive rubber foam layer 14 using the synthetic resin composition including the synthetic resin material and the roughness forming particles 20. The synthetic resin material and the roughness forming particles constituting the protective layer 16 satisfy predetermined conditions, and the thickness of the protective layer 16 and the average particle diameter of the roughness forming particles 20 Therefore, a great feature of the present invention exists. That is, in the present invention, the hardness of the synthetic resin material: X (N / mm 2 ) and the hardness of the roughness forming particles 20: Y (N / mm 2 ) are all the following conditional expressions (1) to (3). The thickness of the protective layer 16: a (μm) and the average particle size of the roughness forming particles 20: b (μm) satisfy the following conditional expression (4).
Figure 2012042700

このように、最外層として設けられる保護層16において、合成樹脂材料の硬度及び粗さ形成用粒子20の硬度が所定の条件を満たし、且つ、保護層16の厚さと粗さ形成用粒子20の平均粒子径が所定の条件を満たすことにより、本発明の帯電ロール10は、実機に組み込んで使用した際に、ゴースト画像の発生、感光体表面の削れ発生、及び、保護層16に含まれる粗さ形成用粒子20の脱落が、それぞれ効果的に抑制されるのである。   Thus, in the protective layer 16 provided as the outermost layer, the hardness of the synthetic resin material and the hardness of the roughness forming particles 20 satisfy predetermined conditions, and the thickness of the protective layer 16 and the roughness forming particles 20 When the average particle diameter satisfies the predetermined condition, the charging roll 10 of the present invention can generate a ghost image, a photoconductor surface is scraped, and a rough layer included in the protective layer 16 when used in an actual machine. The falling off of the forming particles 20 is effectively suppressed.

ここで、合成樹脂材料の硬度及び粗さ形成用粒子の硬度は、ISO 14577−1「金属材料−硬さのためのインデンテーション試験テストと材料パラメーター Part1:試験方法」に規定されている押込み試験を行ない、その結果を用いて同附属書Aの「A.2マルテンス硬さHM」に準拠して算出したものである。尚、合成樹脂材料がエマルジョン系材料である場合には、その硬化物を試料として用いて測定し、算出したものである。   Here, the hardness of the synthetic resin material and the hardness of the particles for forming the roughness are indentation tests specified in ISO 14577-1 “Indentation test test and material parameter Part 1: Test method for hardness”. , And using the result, it was calculated in accordance with “A.2 Martens hardness HM” of the Annex A. In addition, when the synthetic resin material is an emulsion material, it is measured and calculated using the cured product as a sample.

また、粗さ形成用粒子の平均粒子径とは、体積平均粒子径(D50)を意味するものであり、JIS−Z−8825−1:2001に準拠して測定されるものである。更に、保護層の厚さとは、帯電ロールの最外層として設けられた保護層より、ロール軸方向に1mm程度、周方向に2〜5mm程度、深さ方向に1〜2mm程度の大きさの試料を切り出し、かかる試料の断面をレーザー顕微鏡で観察し、測定されるものである。   Moreover, the average particle diameter of the particle | grains for roughness formation means a volume average particle diameter (D50), and is measured based on JIS-Z-8825-1: 2001. Furthermore, the thickness of the protective layer is a sample having a size of about 1 mm in the roll axis direction, about 2 to 5 mm in the circumferential direction, and about 1 to 2 mm in the depth direction from the protective layer provided as the outermost layer of the charging roll. And a cross section of the sample is observed with a laser microscope and measured.

本発明において、合成樹脂材料の硬度:X(N/mm2 )及び粗さ形成用粒子の硬度:Y(N/mm2 )が下記条件式(1)〜(3)の何れかを満たさない場合には、ロール表面におけるトナーフィルミングの発生や感光体表面の削れを効果的に抑制することが出来ない恐れがある。また、保護層の厚さ:a(μm)及び粗さ形成用粒子の平均粒子径:b(μm)が下記条件式(4)を満たさない場合には、ゴースト画像の発生や粒子脱落の脱落を有利に防止することが出来ない恐れがある。

Figure 2012042700
In the present invention, the hardness of the synthetic resin material: X (N / mm 2 ) and the hardness of the roughness forming particles: Y (N / mm 2 ) do not satisfy any of the following conditional expressions (1) to (3) In such a case, there is a possibility that the occurrence of toner filming on the roll surface and the scraping of the photoreceptor surface cannot be effectively suppressed. Further, when the protective layer thickness: a (μm) and the average particle diameter of the roughness forming particles: b (μm) do not satisfy the following conditional expression (4), generation of a ghost image or dropout of the particles is lost. May not be able to be advantageously prevented.
Figure 2012042700

本発明の保護層16を構成する合成樹脂材料としては、従来より公知の各種合成樹脂材料の中から、最終的に目的とする帯電ロールに応じたものを適宜に選択して、使用することが可能である。合成樹脂材料としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ナイロン樹脂やアクリルスチレン樹脂等を例示することが出来るが、本発明においては、アクリル樹脂水系エマルジョンやウレタン樹脂水系エマルジョン等の合成樹脂の水系エマルジョン(エマルジョン材料)や、アルコール可溶性ポリアミド等が、特に有利に用いられる。これらを用いて液状の合成樹脂組成物を調製し、この液状の合成樹脂組成物を導電性ゴム発泡体層の表面に塗工すると、かかる合成樹脂組成物が導電性ゴム発泡体層の表面(非開口部及び開口部)に効果的に含浸すると共に、粗さ形成用粒子は、凝集することなく導電性ゴム発泡体層の表面に比較的均一に分散せしめられる。これにより、保護層の厚さが比較的均一となり、画像不具合の発生が効果的に抑制されることとなる。尚、合成樹脂材料としてエマルジョン系材料を用いる場合には、必要に応じて更に水が添加され、また、合成樹脂材料としてアルコール可溶性ポリアミドを用いる場合には、分散媒として、メタノールやエタノール等の各種アルコールが用いられる。合成樹脂の水系エマルジョンとしては、VONCOAT CP-6190 、VONCOAT SA-6360 、VONCOAT 550EF 、VONCOAT VF-1040 、VONCOAT CG-8400 、BURNOCK WE-304(以上、商品名:DIC株式会社製)、タケラックW系(商品名:三井化学株式会社製)、HUX320(商品名:株式会社ADEKA製)等を、また、アルコール可溶性ポリアミドとしてはトレジン EF30T(商品名:ナガセケムテックス株式会社製)等を、例示することが出来る。   As the synthetic resin material constituting the protective layer 16 of the present invention, it is possible to appropriately select and use one of various conventionally known synthetic resin materials according to the final charging roll. Is possible. Examples of the synthetic resin material include acrylic resin, urethane resin, nylon resin and acrylic styrene resin. In the present invention, a synthetic resin aqueous emulsion (emulsion) such as an acrylic resin aqueous emulsion or urethane resin aqueous emulsion is used. Material) and alcohol-soluble polyamides are particularly advantageously used. A liquid synthetic resin composition is prepared using these, and when this liquid synthetic resin composition is applied to the surface of the conductive rubber foam layer, the synthetic resin composition becomes a surface of the conductive rubber foam layer ( The non-openings and the openings) are effectively impregnated, and the roughness forming particles are relatively uniformly dispersed on the surface of the conductive rubber foam layer without agglomeration. Thereby, the thickness of the protective layer becomes relatively uniform, and the occurrence of image defects is effectively suppressed. In the case of using an emulsion-based material as the synthetic resin material, water is further added as necessary. In the case of using an alcohol-soluble polyamide as the synthetic resin material, various kinds of solvents such as methanol and ethanol are used as a dispersion medium. Alcohol is used. As water-based emulsion of synthetic resin, VONCOAT CP-6190, VONCOAT SA-6360, VONCOAT 550EF, VONCOAT VF-1040, VONCOAT CG-8400, BURNOCK WE-304 (above, product name: DIC Corporation), Takerak W series (Trade name: manufactured by Mitsui Chemicals Co., Ltd.), HUX320 (trade name: manufactured by ADEKA Co., Ltd.) and the like, and as an alcohol-soluble polyamide, resin EF30T (trade name: manufactured by Nagase ChemteX Corporation) I can do it.

また、粗さ形成用粒子(20)としては、ウレタン樹脂粒子、ナイロン樹脂粒子、アクリル樹脂粒子、メラミン樹脂粒子、スチレン樹脂粒子等の各種合成樹脂粒子や、シリカ粒子等を用いることが可能である。これら粗さ形成用粒子は、単独で用いられ得ることは勿論のこと、二種以上のものを併用することも可能である。   As the roughness forming particles (20), urethane resin particles, nylon resin particles, acrylic resin particles, melamine resin particles, various synthetic resin particles such as styrene resin particles, silica particles, and the like can be used. . These roughness forming particles can be used alone or in combination of two or more.

本発明の帯電ロールにおける保護層形成用の合成樹脂組成物を調製するに際しては、公知の導電剤や架橋剤、充填剤等の各種添加剤が、各々、従来と同様な配合割合にて配合され、最終的に得られる保護層(16)の体積抵抗率が、一般に、1×105 〜1×1013Ω・cm程度となるように、調製される。 In preparing the synthetic resin composition for forming the protective layer in the charging roll of the present invention, various additives such as known conductive agents, cross-linking agents, and fillers are blended in the same blending ratio as before. The volume resistivity of the finally obtained protective layer (16) is generally adjusted to be about 1 × 10 5 to 1 × 10 13 Ω · cm.

ところで、図1に示す如き構造を呈する、本発明に従う帯電ロール10は、例えば、以下の如き手法に従って製造することが可能である。   Incidentally, the charging roll 10 according to the present invention having the structure shown in FIG. 1 can be manufactured, for example, according to the following method.

先ず、上述の如き発泡性導電性ゴム組成物を用いて、最終的に導電性ゴム発泡体層14を与える未加硫未発泡発泡性ゴム層を準備する。具体的には、発泡性導電性ゴム組成物をチューブ状に成形する。   First, an unvulcanized unfoamed foam rubber layer that finally gives the conductive rubber foam layer 14 is prepared using the foamable conductive rubber composition as described above. Specifically, the foamable conductive rubber composition is formed into a tube shape.

発泡性導電性ゴム組成物をチューブ状に成形する際には、押出成形や型成形等を始めとする従来より公知の成形方法の何れをも採用することが出来るが、生産性等の観点から、有利には押出成形が採用される。押出成形の際には、一般的な押出成形機を用いることが可能であり、また、軸体12又は他の芯材の外周面上に直接、未加硫未発泡発泡性ゴム層を成形することも可能である。   When the foamable conductive rubber composition is molded into a tube shape, any of the conventionally known molding methods including extrusion molding and mold molding can be adopted. From the viewpoint of productivity, etc. Advantageously, extrusion is employed. In extrusion molding, a general extrusion molding machine can be used, and an unvulcanized unfoamed foamable rubber layer is formed directly on the outer peripheral surface of the shaft body 12 or other core material. It is also possible.

そのようにして作成された未加硫未発泡発泡性ゴム層を、先ず、加圧下で加熱して、表層部にスキン層18を有する半加硫未発泡発泡性ゴム層とする。加圧下で加熱することにより、未加硫未発泡発泡性ゴム層の内部においては発泡が抑制される一方、かかる未加硫未発泡発泡性ゴム層の加硫は進行し、以て、表層部にスキン層18を有する半加硫未発泡発泡性ゴム層が得られるのである。   The unvulcanized unfoamed foamed rubber layer thus prepared is first heated under pressure to form a semi-vulcanized unfoamed foamed rubber layer having the skin layer 18 on the surface layer portion. By heating under pressure, foaming is suppressed inside the unvulcanized unfoamed foamable rubber layer, while vulcanization of the unvulcanized unfoamed foamable rubber layer proceeds, and thus the surface layer portion Thus, a semi-vulcanized unfoamed foam rubber layer having a skin layer 18 is obtained.

本発明に係る帯電ロールを製造するに際して、このようなスキン層18を先に設けることは非常に意義がある。即ち、未加硫未発泡発泡性ゴム層について、先ずスキン層18を形成せしめ、その後、所定の操作によってスキン層18の表面を開口せしめることにより、最終的に得られる導電性ゴム発泡体層14の表面における開口率を所望の範囲内とすることが容易ならしめられるのである。なお、従来より広く採用されている、円筒状金型の成形キャビティ内に軸体及び未加硫未発泡発泡性ゴム層を同軸的に配置し、その状態にて金型を加熱して、未加硫未発泡発泡性ゴム層の発泡及び加硫を同時に行なう手法においては、発泡を制御することが困難であるため、最終的に得られる導電性ゴム発泡体層(18)表面の開口率を所望の範囲内(0.5〜20%)とすることは非常に困難である。   In producing the charging roll according to the present invention, it is very significant to provide such a skin layer 18 first. That is, for the unvulcanized unfoamed foam rubber layer, first, the skin layer 18 is formed, and then the surface of the skin layer 18 is opened by a predetermined operation, whereby the conductive rubber foam layer 14 finally obtained is obtained. It is easy to adjust the aperture ratio on the surface of the film within a desired range. In addition, a shaft body and an unvulcanized unfoamed foamable rubber layer are coaxially arranged in a molding cavity of a cylindrical mold that has been widely used conventionally, and the mold is heated in this state to In the method of simultaneously foaming and vulcanizing the vulcanized unfoamed foamable rubber layer, it is difficult to control foaming. Therefore, the opening ratio of the surface of the finally obtained conductive rubber foam layer (18) is set. It is very difficult to make it within a desired range (0.5 to 20%).

ここで、未加硫未発泡発泡性ゴム層は、軸体12又は他の芯材が挿入された状態で、加圧下、加熱せしめることが好ましい。けだし、未加硫未発泡発泡性ゴム層において、軸体12等の近傍にある部位(軸直角方向内側の部位)に対しては熱が伝わり難くなることから、その表層部(軸直角方向外側の部位)においてのみスキン層が有利に形成せしめられ得るからである。   Here, the unvulcanized unfoamed foam rubber layer is preferably heated under pressure in a state where the shaft body 12 or other core material is inserted. However, in the unvulcanized unfoamed foamable rubber layer, it is difficult for heat to be transmitted to a portion in the vicinity of the shaft body 12 or the like (a portion on the inner side in the direction perpendicular to the shaft). This is because the skin layer can be advantageously formed only at the above-mentioned site.

また、かかる加圧下で加熱する際の種々の条件、例えば、加圧条件、加熱温度や加熱時間等は、未加硫未発泡発泡性ゴム層の加硫が完全に終了しないような(未加硫未発泡発泡性ゴム層が半加硫状態となるような)条件が、発泡性導電性ゴム組成物に含まれる加硫剤及び加硫促進剤の種類や配合量等、更には、後述するスキン層を開口せしめるための手法等に応じて、適宜に決定される。更に、加圧下で加熱する際には、加圧オーブン等が用いられる。そのような適宜に選択された条件に従い、通常、10〜100μm程度の厚さを有するスキン層18が、半加硫未発泡発泡性ゴム層の表層部に形成されることとなる。   Further, various conditions when heating under such pressure, for example, pressure conditions, heating temperature, heating time, etc., are such that the vulcanization of the unvulcanized unfoamed foamed rubber layer is not completely completed (unvulcanized). The conditions under which the unfoamed foamed rubber layer is in a semi-vulcanized state) are the types and amounts of vulcanizing agents and vulcanization accelerators contained in the foaming conductive rubber composition, and will be described later. It is determined appropriately according to the method for opening the skin layer. Furthermore, when heating under pressure, a pressure oven or the like is used. In accordance with such appropriately selected conditions, a skin layer 18 having a thickness of about 10 to 100 μm is usually formed on the surface layer portion of the semi-vulcanized unfoamed foam rubber layer.

そのようにして得られた、表層部にスキン層が形成された半加硫未発泡発泡性ゴム層を、開口率が所定の範囲内(0.5〜20%)であるスキン層を表層部に有する導電性ゴム発泡体層14とするためには、以下の如き手法を例示することが出来る。   The semi-vulcanized unfoamed foamable rubber layer having the skin layer formed on the surface layer portion thus obtained is replaced with the skin layer having an opening ratio within a predetermined range (0.5 to 20%). In order to obtain the conductive rubber foam layer 14, the following method can be exemplified.

−手法1−
上述の半加硫未発泡発泡性ゴム層を、常圧下で加熱し、半加硫未発泡発泡性ゴム層の内部において発泡及び加硫を進行せしめることにより、開口していないスキン層(18)を表層部に有する導電性ゴム発泡体層14を形成せしめる。その後、かかる導電性ゴム発泡体層14の表面(開口していないスキン層の表面)に対して、レーザーを照射する等によって、導電性ゴム発泡体層14の表面を開口させる。なお、かかるレーザー照射の際の各種条件は、開口率が0.5〜20%となるように、適宜に決定される。
-Method 1
The above-mentioned semi-vulcanized unfoamed foamable rubber layer is heated under normal pressure to cause foaming and vulcanization to proceed inside the semi-vulcanized unfoamed foamable rubber layer (18). The conductive rubber foam layer 14 having the surface layer portion is formed. Thereafter, the surface of the conductive rubber foam layer 14 is opened by irradiating a laser or the like on the surface of the conductive rubber foam layer 14 (the surface of the skin layer that is not open). In addition, various conditions at the time of this laser irradiation are suitably determined so that an aperture ratio may be 0.5 to 20%.

−手法2−
上述の半加硫未発泡発泡性ゴム層のスキン層を、上記手法1にて採用する半加硫未発泡発泡性ゴム層のものより比較的薄く設けた後、常圧下で加熱し、半加硫未発泡発泡性ゴム層の内部において発泡及び加硫を進行せしめることにより、開口率が0.5〜20%であるスキン層を表層部に有する導電性ゴム発泡体層14とする。
-Method 2-
After the skin layer of the above-mentioned semi-vulcanized unfoamed foam rubber layer is provided to be relatively thinner than that of the semi-vulcanized unfoamed foam rubber layer employed in the above method 1, the skin layer is heated under normal pressure, By making foaming and vulcanization proceed inside the vulcanized unfoamed foamable rubber layer, the conductive rubber foam layer 14 having a skin layer with an opening ratio of 0.5 to 20% in the surface layer portion is obtained.

そして、このようにして得られた、開口率が所定範囲内にあるスキン層18を有する導電性ゴム発泡体層14の表面に、前述した、粗さ形成用粒子20を含有する液状の合成樹脂組成物を、ロールコート法等の従来より公知の各種手法に従って塗工する。その後、かかる塗膜を乾燥(及び必要に応じて加熱)せしめることにより、保護層16が得られることとなる。なお、保護層16は、その厚さが、粗さ形成用粒子の平均粒子径との間において上記条件式(4)を満たすように、形成される。   And the liquid synthetic resin which contains the particle | grains 20 for roughness formation mentioned above on the surface of the conductive rubber foam layer 14 which has the skin layer 18 which has the opening rate in the predetermined range obtained in this way is obtained. The composition is applied according to various conventionally known methods such as a roll coating method. Then, the protective layer 16 will be obtained by drying (and heating as needed) this coating film. The protective layer 16 is formed so that the thickness satisfies the conditional expression (4) between the thickness of the protective layer 16 and the average particle diameter of the roughness forming particles.

このようにして製造された本発明の帯電ロール10にあっては、導電性ゴム発泡体層14及び保護層16が、それぞれ所定の条件を満たすように構成されているところから、ロール表面におけるトナーフィルミングの発生を効果的に抑制すると共に、ゴースト画像の発生、感光体表面の削れ、及び、保護層に含まれる粗さ形成用粒子の脱落についても、効果的に抑制し得るものとなっているのである。   In the charging roll 10 of the present invention thus manufactured, the conductive rubber foam layer 14 and the protective layer 16 are each configured to satisfy predetermined conditions. While effectively suppressing the occurrence of filming, it is also possible to effectively suppress the generation of ghost images, scraping of the surface of the photoreceptor, and dropping off of the roughness forming particles contained in the protective layer. It is.

以下に、本発明の実施例を幾つか示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には、上述の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加え得るものであることが、理解されるべきである。尚、以下の実施例及び比較例における合成樹脂材料の硬度の測定等は、具体的には、それぞれ以下のように実施した。   Some examples of the present invention will be shown below to clarify the present invention more specifically. However, the present invention is not limited by the description of such examples. Needless to say. In addition to the following examples, the present invention includes various modifications based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention, in addition to the above-described specific description. It should be understood that modifications, improvements, etc. can be made. In addition, the measurement of the hardness of the synthetic resin material in the following examples and comparative examples was specifically performed as follows.

−合成樹脂材料の硬度の測定−
フィッシャー・インストルメンツ社製のフィッシャースコープH-100 (商品名)を用いて測定した。尚、試料の厚さは50〜60μmとし、圧子としてビッカース圧子を用いて、圧子の押し込み荷重:1.0mN、押し込み深さ:2.0μmにて測定した。試料上の異なる10点について測定を行ない、その平均値を算出した。
-Measurement of hardness of synthetic resin material-
Measurement was performed using a Fisherscope H-100 (trade name) manufactured by Fischer Instruments. The thickness of the sample was 50 to 60 μm, and a Vickers indenter was used as the indenter, and the indenter indentation load was 1.0 mN and the indentation depth was 2.0 μm. Measurement was performed on 10 different points on the sample, and the average value was calculated.

−粗さ形成用粒子の硬度の測定−
フィッシャー・インストルメンツ社製のフィッシャースコープH-100 (商品名)を用いて測定した。尚、圧子として、先端が正方形(50μm×50μm)の平坦なものを用いて、圧子の押し込み荷重を1.0mNとし、押し込み深さを、試料である粗さ形成用粒子の平均粒子径として、測定した。粗さ形成用粒子として準備したものの中から任意に選択した10個の粒子について測定を行ない、その平均値を算出した。
-Measurement of hardness of roughness forming particles-
Measurement was performed using a Fisherscope H-100 (trade name) manufactured by Fischer Instruments. As the indenter, a flat tip having a square shape (50 μm × 50 μm) was used, the indentation indentation load was 1.0 mN, and the indentation depth was defined as the average particle diameter of the roughness forming particles as a sample. It was measured. Measurement was performed on 10 particles arbitrarily selected from those prepared as roughness forming particles, and the average value was calculated.

−粗さ形成用粒子の平均粒子径の測定−
レーザー回折式粒度分布計(日機装株式会社製、商品名:マイクロトラックHRA )を用いて測定した。
-Measurement of average particle size of roughness forming particles-
Measurement was performed using a laser diffraction particle size distribution analyzer (manufactured by Nikkiso Co., Ltd., trade name: Microtrac HRA).

−保護層の厚さの測定−
レーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製、商品名:VK-9500 )を用いて測定した。
-Measurement of protective layer thickness-
Measurement was performed using a laser microscope (manufactured by Keyence Corporation, trade name: VK-9500).

先ず、下記表1に示す配合割合に従って、導電性ゴム発泡体層(基層)の形成材料としての発泡性導電性ゴム組成物を調製した。尚、ゴム組成物の調製に用いたエピクロルヒドリンゴムは、ダイソー株式会社製のエピクロマーDG(商品名)である。   First, in accordance with the blending ratio shown in Table 1 below, a foamable conductive rubber composition was prepared as a material for forming a conductive rubber foam layer (base layer). In addition, the epichlorohydrin rubber used for preparation of the rubber composition is Epichromer DG (trade name) manufactured by Daiso Corporation.

Figure 2012042700
Figure 2012042700

一方、下記表2に示す合成樹脂材料のうちの一種と下記表3に示す粗さ形成用粒子(以下、単に粒子ともいう)のうちの一種とを、下記表4及び表5に示す各組合せにおいて用いて、保護層形成材料としての合成樹脂組成物を調製した。具体的には、合成樹脂材料の100重量部と、粒子の10重量部と、カーボンブラックの20重量部とを、分散媒としての水又は有機溶媒(メタノール)の450重量部に添加して、液状の合成樹脂組成物を調製した。   On the other hand, each of the combinations shown in Tables 4 and 5 below includes one of the synthetic resin materials shown in Table 2 below and one of the roughness forming particles (hereinafter also simply referred to as particles) shown in Table 3 below. Was used to prepare a synthetic resin composition as a protective layer forming material. Specifically, 100 parts by weight of a synthetic resin material, 10 parts by weight of particles, and 20 parts by weight of carbon black are added to 450 parts by weight of water or an organic solvent (methanol) as a dispersion medium, A liquid synthetic resin composition was prepared.

Figure 2012042700
Figure 2012042700

Figure 2012042700
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上述のようにして調製された発泡性導電性ゴム組成物(導電性ゴム発泡体層形成材料)と液状の合成樹脂組成物(表層形成用材料)とを用いて、以下の手法に従って帯電ロールを作製した。   Using the foamable conductive rubber composition (conductive rubber foam layer forming material) and the liquid synthetic resin composition (surface layer forming material) prepared as described above, a charging roll is formed according to the following method. Produced.

シリンダ径:40φの押出成形部とクロスタイプのヘッドとを備えた押出成形装置を用いて、発泡性導電性ゴム組成物を、所定径の芯材(SUS304製)と共に同時押出しを行ない、芯材の外周面上に未加硫未発泡発泡性ゴム層が形成されてなる複合体を得た。   Cylinder diameter: Using an extrusion molding device equipped with an extruded part having a diameter of 40φ and a cross-type head, the foamable conductive rubber composition is simultaneously extruded together with a core material (made of SUS304) having a predetermined diameter. A composite comprising an unvulcanized and unfoamed foamable rubber layer formed on the outer peripheral surface was obtained.

得られた複合体を、加圧オーブン内に載置し、オーブン内を1MPaまで加圧した後、150℃まで加熱して15分間、加熱処理を行なった。尚、かかる加熱処理後の複合体表面(半加硫未発泡発泡性ゴム層の表面)を目視で観察したところ、発泡セルは見当たらず、スキン層が形成されていることが認められた。   The obtained composite was placed in a pressure oven, the inside of the oven was pressurized to 1 MPa, and then heated to 150 ° C. and heat-treated for 15 minutes. When the surface of the composite after the heat treatment (the surface of the semi-vulcanized unfoamed foam rubber layer) was visually observed, it was confirmed that no foam cells were found and a skin layer was formed.

その後、オーブン内の圧力を常圧まで減圧し、複合体から芯材を除去した。得られたゴムチューブ(半加硫未発泡発泡性ゴム層)に対して、オーブン内にて、常圧下、150℃で30分間、加熱処理を施した。   Thereafter, the pressure in the oven was reduced to normal pressure, and the core material was removed from the composite. The obtained rubber tube (semi-vulcanized unfoamed foam rubber layer) was subjected to a heat treatment at 150 ° C. for 30 minutes in an oven under normal pressure.

さらに、得られたゴムチューブに、外径:6φの金属製軸体を挿入した後、ゴムチューブの表面にレーザーを照射することにより、軸体の外周面上に導電性ゴム発泡体層が一体的に設けられてなるベースロールであって、かかる導電性ゴム発泡体層の表層部に、下記表4及び表5に示す開口率を有するスキン層を備えたものを作製した。   Furthermore, after inserting a metal shaft having an outer diameter of 6φ into the obtained rubber tube, the surface of the rubber tube is irradiated with a laser so that the conductive rubber foam layer is integrated on the outer peripheral surface of the shaft. A base roll provided with a skin layer having an aperture ratio shown in Tables 4 and 5 below was prepared on the surface layer of the conductive rubber foam layer.

そして、そのようにして得られた各ベースロールの表面に、下記表4及び表5に示す合成樹脂材料及び粒子を含む液状の合成樹脂組成物を、ロールコート法に従って塗布し、120℃で30分間、乾燥して保護層を形成することにより、19種類の帯電ロールを製造した(実施例1〜11、比較例1〜8)。尚、下記表4及び表5において、合成樹脂材料の硬度:X及び粗さ形成用粒子の硬度:Yが本発明の条件式(1)〜(3)の全てを満たす場合には○と、それら条件式のうち何れか一つでも満たさない場合には×と、それぞれ示した。また、下記表4及び表5における「b/a」は、[粗さ形成用粒子の平均粒子径:b(μm)]/[保護層の厚さ:a(μm)]を示す。   And the liquid synthetic resin composition containing the synthetic resin material and particle | grains shown in following Table 4 and Table 5 was apply | coated to the surface of each base roll obtained in this way according to the roll coat method, and 30 degreeC was 30 degreeC. 19 types of charging rolls were manufactured by drying for a minute and forming a protective layer (Examples 1-11, Comparative Examples 1-8). In Tables 4 and 5 below, when the hardness of the synthetic resin material: X and the hardness of the roughness forming particles: Y satisfy all of the conditional expressions (1) to (3) of the present invention, When any one of the conditional expressions is not satisfied, x is indicated. In Tables 4 and 5 below, “b / a” indicates [average particle diameter of roughness forming particles: b (μm)] / [thickness of protective layer: a (μm)].

得られた19種類の帯電ロールについて、以下の評価を行なった。   The following evaluations were performed on the obtained 19 types of charging rolls.

−ゴースト画像の評価−
帯電ロールを実機(ヒューレット・パッカード社製、商品名:Color Laser Jet CP1215。以下同じ。)のカートリッジ内にセットし、上半分が黒ベタであり、下半分が25%ハーフトーンパターンである画像を出力した。得られた画像について、以下の基準に従って評価した。評価結果を、「ゴースト」として表4及び表5に示す。
◎:画像中に、黒ベタの残像が認められない。
○:画像中に黒ベタの残像が認められるものの、許容範囲内である。
△:画像中に、黒ベタの残像が顕著に認められる。
-Evaluation of ghost images-
Set the charging roll in the cartridge of the actual machine (trade name: Color Laser Jet CP1215, manufactured by Hewlett-Packard Company, the same shall apply hereinafter). Output. The obtained images were evaluated according to the following criteria. The evaluation results are shown in Tables 4 and 5 as “ghost”.
A: No solid black afterimage is observed in the image.
○: Although a solid black afterimage is recognized in the image, it is within the allowable range.
(Triangle | delta): The black solid afterimage is recognized notably in an image.

−トナーフィルミングの評価−
帯電ロールを実機のカートリッジ内にセットし、5%濃度画像を、カートリッジについて定められた耐久印刷数だけ出力した。その後、帯電ロール及び感光ドラムの各表面を目視で観察し、以下の基準に従って評価した。評価結果を、「トナーフィルミング」として表4及び表5に示す。
○:感光ドラム及び帯電ロールの何れの表面にも、トナーの融着が認められない。
×:感光ドラム又は帯電ロールの何れかの表面に、出力画像に悪影響を与えるような トナーの融着が認められる。
-Evaluation of toner filming-
The charging roll was set in the cartridge of the actual machine, and 5% density images were output for the number of durable prints determined for the cartridge. Thereafter, each surface of the charging roll and the photosensitive drum was visually observed and evaluated according to the following criteria. The evaluation results are shown in Tables 4 and 5 as “toner filming”.
A: No toner fusion is observed on the surface of either the photosensitive drum or the charging roll.
X: Toner adhesion that adversely affects the output image is observed on the surface of either the photosensitive drum or the charging roll.

−ドラム削れの評価−
帯電ロールを実機のカートリッジ内にセットし、5%濃度画像を、カートリッジについて定められた耐久印刷数だけ出力した。その後、感光ドラムの表面を目視で観察し、以下の基準に従って評価した。評価結果を、「ドラム削れ」として表4及び表5に示す。
○:感光ドラムの表面に、欠損が認められない。
×:感光ドラムの表面に、欠損が認められる。
-Drum scraping evaluation-
The charging roll was set in the cartridge of the actual machine, and 5% density images were output for the number of durable prints determined for the cartridge. Thereafter, the surface of the photosensitive drum was visually observed and evaluated according to the following criteria. The evaluation results are shown in Tables 4 and 5 as “drum scraping”.
○: No defects are observed on the surface of the photosensitive drum.
X: Defects are observed on the surface of the photosensitive drum.

−画像ムラの評価−
帯電ロールを実機のカートリッジ内にセットし、25%ハーフトーンパターンを出力した。得られた画像について、以下の基準に従って評価した。評価結果を、「画像ムラ」として表3及び表4に示す。
○:画像中に、帯電ロールピッチで画像の濃度ムラが認められない。
×:画像中に、帯電ロールピッチで顕著な画像の濃度ムラが認められる。
-Evaluation of image unevenness-
The charging roll was set in the actual cartridge and a 25% halftone pattern was output. The obtained images were evaluated according to the following criteria. The evaluation results are shown in Tables 3 and 4 as “image unevenness”.
○: Density unevenness of the image is not recognized at the charging roll pitch in the image.
X: Conspicuous image density unevenness is recognized in the image at the charging roll pitch.

Figure 2012042700
Figure 2012042700

Figure 2012042700
Figure 2012042700

かかる表4及び表5の結果からも明らかなように、本発明に従う帯電ロール(実施例1〜11)にあっては、ロール表面におけるトナーフィルミングの発生を抑制すると共に、ゴースト画像の発生、感光体表面の削れ発生、及び、保護層に含まれる粗さ形成用粒子の脱落をも抑制するものであることが、認められたのである。   As is clear from the results of Tables 4 and 5, in the charging rolls according to the present invention (Examples 1 to 11), the occurrence of ghost images is suppressed and the occurrence of toner filming on the roll surface is suppressed. It has been recognized that this also suppresses the occurrence of abrasion on the surface of the photoreceptor and the loss of the particles for forming the roughness contained in the protective layer.

10 帯電ロール 12 軸体
14 導電性ゴム発泡体層 16 保護層
18 スキン層 20 粗さ形成用粒子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Charging roll 12 Shaft body 14 Conductive rubber foam layer 16 Protective layer 18 Skin layer 20 Roughness forming particles

Claims (2)

軸体の外周面上に導電性ゴム発泡体層が設けられ、かかる導電性ゴム発泡体層の外側に、合成樹脂材料及び粗さ形成用粒子を含む合成樹脂組成物を用いて保護層が設けられてなる帯電ロールにして、
前記導電性ゴム発泡体層は、開口率が0.5〜20%であるスキン層を表層部に有すると共に、硬度が0.02N/mm2 以下であり、
前記合成樹脂材料の硬度:X(N/mm2 )及び前記粗さ形成用粒子の硬度:Y(N/mm2 )が、下記条件式(1)〜(3)の全てを満たし、
前記保護層の厚さ:a(μm)及び前記粗さ形成用粒子の平均粒子径:b(μm)が、下記条件式(4)を満たす、
ことを特徴する帯電ロール。
Figure 2012042700
A conductive rubber foam layer is provided on the outer peripheral surface of the shaft body, and a protective layer is provided on the outside of the conductive rubber foam layer using a synthetic resin composition containing a synthetic resin material and roughness forming particles. The resulting charging roll,
The conductive rubber foam layer has a skin layer having an opening ratio of 0.5 to 20% in the surface layer portion, and has a hardness of 0.02 N / mm 2 or less,
The hardness of the synthetic resin material: X (N / mm 2 ) and the hardness of the roughness forming particles: Y (N / mm 2 ) satisfy all of the following conditional expressions (1) to (3),
The thickness of the protective layer: a (μm) and the average particle diameter of the roughness forming particles: b (μm) satisfy the following conditional expression (4).
A charging roll characterized by that.
Figure 2012042700
前記合成樹脂材料が、アクリル樹脂水系エマルジョン、ウレタン樹脂水系エマルジョン又はアルコール可溶性ポリアミドである請求項1に記載の帯電ロール。
The charging roll according to claim 1, wherein the synthetic resin material is an acrylic resin aqueous emulsion, a urethane resin aqueous emulsion, or an alcohol-soluble polyamide.
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