JP5302601B2 - Manufacturing method of charging roll - Google Patents
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Abstract
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させるために用いられる帯電ロールを、有利に製造することが出来る方法に関するものである。 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 method. It relates to a process which can be advantageously produced.
従来より、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、電子写真感光体(感光ドラム)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が採用されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus (hereinafter referred to as an electrophotographic apparatus) such as a copying machine, a printer, and a facsimile using an electrophotographic method, an image carrier such as an electrophotographic photosensitive member (photosensitive drum) is attached to the outer periphery of a charging roll. A so-called roll charging method is used in which the surface of the image carrier is charged by contacting the surface and rotating the image carrier and the charging roll relative to each other.
また、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、従来より、様々な構造を呈するものが用いられているのであり、例えば、ロール軸となる軸体(芯金)の外周面上に、非発泡性の導電性ゴム材料からなる非発泡性弾性体層が所定の厚さにて一体的に設けられ、かかる非発泡性弾性体層の外側に、イオン導電剤を含有するイオン導電性ゴム材料からなる抵抗調整層が一体的に設けられ、更に最外層として、半導電性樹脂材料からなる保護層が設けられてなるロールが、帯電ロールとして用いられている。 In addition, as a charging roll used in such a roll charging method, those having various structures are conventionally used. For example, on the outer peripheral surface of a shaft body (core metal) serving as a roll shaft. A non-foaming elastic layer made of a non-foaming conductive rubber material is integrally provided with a predetermined thickness, and an ionic conductivity containing an ionic conductive agent outside the non-foaming elastic layer. A roll in which a resistance adjusting layer made of a rubber material is integrally provided and a protective layer made of a semiconductive resin material is provided as an outermost layer is used as a charging roll.
ところで、近年、複写機等の電子写真機器に対する長寿命化のニーズが高まってきており、電子写真機器における重要な機能部品の一つである帯電ロールに対しても、従来以上の耐久性が求められている。 By the way, in recent years, there has been an increasing need for longer life for electrophotographic equipment such as copying machines, and charging rolls, which are one of the important functional parts in electrophotographic equipment, are also required to have higher durability than before. It has been.
そのような状況の下、上述の如き構成の帯電ロールについても高耐久化の研究が進められているが、かかる構成の帯電ロールについては、長時間の通電によって、抵抗調整層に含まれるイオン導電剤が減少し、これによりロール全体の抵抗(ロール抵抗)が増大(悪化)して、ロール性能を悪化させることが知られている。 Under such circumstances, research on increasing the durability of the charging roll having the above-described configuration is underway. However, for the charging roll having such a configuration, the ionic conductivity contained in the resistance adjustment layer is long-time energized. It is known that the agent decreases, thereby increasing (deteriorating) the resistance (roll resistance) of the entire roll and deteriorating roll performance.
すなわち、帯電ロールは、電圧が印加された状態で感光ドラム等の像担持体に接触せしめられ、かかる感光ドラム等を帯電させるものであるところ、帯電ロールと感光ドラム等とを通電せしめることによって、抵抗調整層に含まれるイオン導電剤は、徐々に、抵抗調整層の外へ析出し、また他の化合物と反応して絶縁物へと変化する。このため、上述の如き構成の帯電ロールは、その使用と共に、抵抗調整層中のイオン導電剤が減少しロール全体の抵抗(ロール抵抗)が上昇していくことは避けられず、その結果、ロール抵抗が、帯電ロールへの電圧印加を担う電源の許容値を上回ると、感光ドラム等を帯電させるために充分な電圧を印加することが出来なくなってしまう。そして、そのようにロール抵抗が大きくなったロールは、最早、帯電ロールとして使用することが出来ないのである。 That is, the charging roll is brought into contact with an image carrier such as a photosensitive drum in a state where a voltage is applied, and the photosensitive drum or the like is charged. By energizing the charging roll and the photosensitive drum, The ionic conductive agent contained in the resistance adjustment layer gradually precipitates out of the resistance adjustment layer and reacts with other compounds to change into an insulator. For this reason, it is inevitable that the charging roll having the above-described configuration is accompanied by a decrease in the ionic conductive agent in the resistance adjusting layer and an increase in the resistance of the entire roll (roll resistance). If the resistance exceeds the allowable value of the power source that is responsible for applying the voltage to the charging roll, it will not be possible to apply a voltage sufficient to charge the photosensitive drum or the like. And a roll with such a large roll resistance can no longer be used as a charging roll.
そのような抵抗調整層中のイオン導電剤の減少によるロール性能の悪化を防止すべく、ロールの製造段階において、抵抗調整層を与えるイオン導電性ゴム材料に多量のイオン導電剤を配合することにより、抵抗調整層中におけるイオン導電剤の割合を増やすことが考えられる。しかしながら、抵抗調整層中に多量のイオン導電剤が存在すると、ブルーム(粉吹き)現象等の問題が生ずる恐れがあることから、抵抗調整層中のイオン導電剤の割合を増やすことについては上限がある。 In order to prevent deterioration of roll performance due to the decrease of the ionic conductive agent in the resistance adjustment layer, by adding a large amount of ionic conductive agent to the ionic conductive rubber material that provides the resistance adjustment layer in the roll manufacturing stage. It is conceivable to increase the proportion of the ionic conductive agent in the resistance adjustment layer. However, if a large amount of ionic conductive agent is present in the resistance adjustment layer, problems such as bloom (powder blowing) may occur, so there is an upper limit for increasing the proportion of the ionic conductive agent in the resistance adjustment layer. is there.
その一方、イオン導電性ゴム材料中におけるイオン導電剤の配合割合については従来と同様にして、それを用いて得られる抵抗調整層の厚さを、従来の帯電ロールと比較して厚くすることにより、上述したロール性能の悪化を防止することも考えられるが、従来の帯電ロールの製造方法においては、イオン導電性ゴム材料からなる抵抗調整層を厚く設けることについて、以下のような問題があった。 On the other hand, the mixing ratio of the ionic conductive agent in the ionic conductive rubber material is the same as in the past, and the thickness of the resistance adjusting layer obtained by using it is made thicker than that of the conventional charging roll. Although it is conceivable to prevent the roll performance from deteriorating as described above, the conventional method for producing a charging roll has the following problems in providing a thick resistance adjusting layer made of an ion conductive rubber material. .
すなわち、イオン導電性ゴム材料を用いて抵抗調整層を作製する手法の一つとして、先ず、導電性の軸体たる芯金の外周面上に非発泡性弾性体層が設けられてなるロール本体を作製する一方、イオン導電剤やイオン導電性ゴム等を所定の有機溶媒に添加してなるコーティング液を調製し、従来より公知の各種ロールコーティング法(特許文献1参照)に従い、ロール本体(非発泡性弾性体層)の表面に、コーティング液を繰り返し塗布してコーティング液層を形成せしめ、かかる塗布の終了後、コーティング液層を乾燥させることにより抵抗調整層とする手法が知られている。しかしながら、かかるロールコーティング法においては、最終的に得られる抵抗調整層の厚さを厚くすべく、コーティング液層の厚さを厚くしようとすると、塗布回数を多くする必要があることから、ロールの生産効率が悪化するという問題があるのであり、また、コーティング液層の厚さが均一となるように制御することが比較的難しいという問題もあった。 That is, as one method for producing a resistance adjustment layer using an ion conductive rubber material, first, a roll body in which a non-foaming elastic layer is provided on the outer peripheral surface of a cored bar that is a conductive shaft body. On the other hand, a coating liquid is prepared by adding an ionic conductive agent, an ionic conductive rubber or the like to a predetermined organic solvent, and according to various conventionally known roll coating methods (see Patent Document 1), A technique is known in which a coating liquid layer is formed by repeatedly applying a coating liquid on the surface of a foamable elastic body layer), and after the application is completed, the coating liquid layer is dried to form a resistance adjusting layer. However, in such a roll coating method, in order to increase the thickness of the finally obtained resistance adjustment layer, it is necessary to increase the number of times of application when increasing the thickness of the coating liquid layer. There is a problem that the production efficiency is deteriorated, and there is also a problem that it is relatively difficult to control the thickness of the coating liquid layer to be uniform.
また、別の手法として、イオン導電性ゴム材料を用いて形成された加硫ゴムチューブを、成形型の成形キャビティ内に配置する一方、未加硫の非発泡性ゴム材料からなる未加硫ゴム層を芯金の周りに一体的に形成してなるベースロールを、成形キャビティ内に同心的に配置して、未加硫ゴム層を成形キャビティ内にて加硫せしめることにより、未加硫ゴム層を非発泡性弾性体層とし、加硫ゴムチューブを抵抗調整層とする手法も挙げられる。 As another technique, a vulcanized rubber tube formed using an ion conductive rubber material is placed in a molding cavity of a mold, while an unvulcanized rubber made of an unvulcanized non-foamable rubber material. A base roll formed by integrally forming a layer around a metal core is disposed concentrically in a molding cavity, and an unvulcanized rubber layer is vulcanized in the molding cavity, thereby unvulcanized rubber. There is also a method in which the layer is a non-foaming elastic layer and the vulcanized rubber tube is a resistance adjusting layer.
しかしながら、かかる手法において用いられる未加硫非発泡性ゴム材料には、最終的に得られる帯電ロールの低硬度化を図るべく、一般に、オイル等の軟化剤が多量に配合されていることから、その加硫物たる非発泡性弾性体層と、加硫ゴムチューブからなる抵抗調整層との界面における接着性が充分に確保され得ない恐れがあったのである。 However, the unvulcanized non-foamable rubber material used in such a technique generally contains a large amount of a softening agent such as oil in order to reduce the hardness of the finally obtained charging roll. There was a risk that sufficient adhesion could not be secured at the interface between the non-foaming elastic layer as the vulcanized product and the resistance adjusting layer made of the vulcanized rubber tube.
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、イオン導電性ゴム材料からなる抵抗調整層を、非発泡性ゴム材料からなる非発泡性弾性体層の外側に、従来より厚く、且つ均一に設けることが出来る帯電ロールの製造方法を提供することにある。 Here, the present invention has been made in the background of such circumstances, and the problem to be solved is that the resistance adjustment layer made of an ion conductive rubber material is made of a non-foaming rubber material. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a charging roll that can be provided on the outer side of a non-foaming elastic layer thicker and more uniformly than the conventional one.
そして、本発明は、軸体の外周面上に非発泡性弾性体層が一体的に設けられ、更に該非発泡性弾性体層の外側に、少なくとも抵抗調整層が一体的に設けられてなる帯電ロールの製造方法にして、(a)イオン導電性ゴム材料からなるゴムチューブを準備する工程と、(b)該ゴムチューブを、JIS−K−6300-2:2001に規定されるディスク加硫試験によって求められる加硫曲線におけるトルク値:ME の40%乃至80%を与える加硫温度及び加硫時間の下で加硫せしめることにより、半加硫ゴムチューブとする工程と、(c)該半加硫ゴムチューブを、目的とするロール形状を与える成形型の成形キャビティ内に配置する工程と、(d)前記軸体を、該成形型の成形キャビティ内に同心的に配置せしめる一方、該軸体と前記半加硫ゴムチューブとの間に形成される間隙内に未加硫の非発泡性ゴム材料を充填することにより、該軸体の周りに、前記非発泡性弾性体層を与える、該非発泡性ゴム材料からなる未加硫ゴム層を有し、その外側に、前記抵抗調整層を与える、前記半加硫ゴムチューブからなる半加硫ゴム層を有するロール前駆体を形成せしめる工程と、(e)該ロール前駆体を加硫して、前記未加硫ゴム層と前記半加硫ゴム層の加硫を完成させ、それぞれ非発泡性弾性体層及び抵抗調整層とする工程と、を有することを特徴とする帯電ロールの製造方法をその要旨とするものである。 In the present invention, a non-foaming elastic layer is integrally provided on the outer peripheral surface of the shaft body, and at least a resistance adjusting layer is integrally provided outside the non-foaming elastic layer. (A) a step of preparing a rubber tube made of an ion conductive rubber material, and (b) a disk vulcanization test as defined in JIS-K-6300-2: 2001. torque value at cure curve obtained by: by allowed to vulcanization under between vulcanization temperature and vulcanization time giving 40% to 80% of M E, the steps of the semi-vulcanized rubber tubes, (c) the Placing the semi-vulcanized rubber tube in a mold cavity of a mold that provides the desired roll shape; and (d) placing the shaft concentrically in the mold cavity of the mold, Shaft body and semi-vulcanized rubber The non-foaming rubber material is provided to give the non-foaming elastic body layer around the shaft body by filling an unvulcanized non-foaming rubber material in a gap formed between the tube and the tube. A step of forming a roll precursor having a semi-vulcanized rubber layer made of the semi-vulcanized rubber tube, which has an unvulcanized rubber layer and provides the resistance adjusting layer on the outside; (e) the roll precursor And vulcanizing the body to complete the vulcanization of the unvulcanized rubber layer and the semi-vulcanized rubber layer, respectively, and forming a non-foaming elastic body layer and a resistance adjusting layer, respectively. The gist of the charging roll manufacturing method is as follows.
なお、そのような本発明に従う帯電ロールの製造方法にあっては、その好ましい態様の一つにおいて、前記イオン導電性ゴム材料又は前記非発泡性ゴム材料の何れかにシランカップリング剤が配合せしめられている。 In addition, in such a method for producing a charging roll according to the present invention, in one of its preferred embodiments, a silane coupling agent is blended in either the ion conductive rubber material or the non-foamable rubber material. It has been.
また、本発明に係る帯電ロールの製造方法は、その別の好ましい態様の一つにおいて、前記半加硫ゴムチューブの内面に、有機溶媒にシランカップリング剤を添加してなる溶液を塗布する工程を、更に有している。 In another preferred embodiment of the method for producing a charging roll according to the present invention, the step of applying a solution obtained by adding a silane coupling agent to an organic solvent on the inner surface of the semi-vulcanized rubber tube. It has further.
このように、本発明に従う帯電ロールの製造方法にあっては、最終的に抵抗調整層を与える、イオン導電性ゴム材料からなるゴムチューブを、成形型の成形キャビティ内に配置する前に、予め所定の加硫温度及び加熱時間の下で加硫せしめて、半加硫状態とするところに大きな特徴を有しているのである。そして、ロール軸たる軸体の周りに、最終的に非発泡性弾性体層を与える、未加硫の非発泡性ゴム材料からなる未加硫ゴム層を有すると共に、その外側に、前述の半加硫状態のゴムチューブ(半加硫ゴムチューブ)からなる半加硫ゴム層を有してなるロール前駆体を形成し、このロール前駆体を加硫せしめると、それら未加硫ゴム層及び半加硫ゴム層の加硫物である非発泡性弾性体層及び抵抗調整層は、半加硫ゴム層(抵抗調整層)の厚さが従来のものより厚い場合であっても、良好な接着状態が効果的に確保され得るところから、従来のものと比較して、抵抗調整層の厚さが厚い帯電ロールを有利に製造することが出来るのである。 As described above, in the method of manufacturing the charging roll according to the present invention, before the rubber tube made of the ion conductive rubber material that finally provides the resistance adjusting layer is disposed in the molding cavity of the molding die, It has a great feature in that it is vulcanized under a predetermined vulcanization temperature and heating time to obtain a semi-vulcanized state. Then, an unvulcanized rubber layer made of an unvulcanized non-foamable rubber material that finally gives a non-foamable elastic body layer around a shaft serving as a roll shaft, and the outer half of the unvulcanized rubber layer. When a roll precursor having a semi-vulcanized rubber layer made of a vulcanized rubber tube (semi-vulcanized rubber tube) is formed and the roll precursor is vulcanized, the unvulcanized rubber layer and the semi-vulcanized rubber layer The non-foaming elastic layer and resistance adjusting layer, which are vulcanized rubber layers, have good adhesion even when the semi-vulcanized rubber layer (resistance adjusting layer) is thicker than the conventional one. Since the state can be effectively secured, a charging roll having a thick resistance adjustment layer can be advantageously manufactured as compared with the conventional one.
また、そのようにして得られた抵抗調整層は、予め準備されたゴムチューブの加硫物であるところから、従来のロールコーティング法に従って作製された抵抗調整層と比較して、厚さが均一なものとなる。 In addition, the resistance adjustment layer thus obtained is a vulcanized rubber tube prepared in advance, so that the thickness is uniform compared to the resistance adjustment layer prepared according to the conventional roll coating method. It will be something.
さらに、シランカップリング剤を、抵抗調整層を与えるイオン導電性ゴム材料、或いは、非発泡性弾性体層を与える非発泡性ゴム材料の何れかに配合すると、最終的に得られる抵抗調整層と非発泡性弾性体層との間の接着性が、より向上せしめられることとなる。同様の効果は、遅くとも、成形キャビティ内の、軸体と半加硫ゴムチューブとの間に形成される間隙内に未加硫の非発泡性ゴム材料が充填される前までに、かかる半加硫ゴムチューブの内面に、有機溶媒にシランカップリング剤を添加してなる溶液を塗布することによっても、享受することが可能である。 Furthermore, when the silane coupling agent is blended with either an ion conductive rubber material that provides a resistance adjusting layer or a non-foaming rubber material that provides a non-foaming elastic layer, a resistance adjusting layer finally obtained; The adhesion between the non-foaming elastic layer is further improved. The same effect can be achieved at the latest by the time when the unvulcanized non-foamed rubber material is filled in the gap formed between the shaft and the semi-cured rubber tube in the molding cavity. It can also be enjoyed by applying a solution obtained by adding a silane coupling agent to an organic solvent on the inner surface of the rubber rubber tube.
そして、本発明に従って製造された帯電ロールは、イオン導電性ゴム材料からなる抵抗調整層が、従来より厚く、また均一なものであるところから、帯電ロールとして要求される種々の特性を損なうことなく、優れた耐久性を発揮するのである。 The charging roll manufactured in accordance with the present invention has a resistance adjustment layer made of an ion conductive rubber material that is thicker and more uniform than before, so that various characteristics required as a charging roll are not impaired. It exhibits excellent durability.
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の構成について、図面を参照しつつ、更に詳細に説明することとする。 Hereinafter, in order to clarify the present invention more specifically, the configuration of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
先ず、図1には、本発明に従って製造される帯電ロールの代表的な一例が、軸芯に直角な方向の断面において、示されている。そこにおいて、帯電ロール10は、ステンレス等からなる金属製の導電性軸体(芯金)12の外周面上に、非発泡性ゴム材料からなる非発泡性弾性体層14が一体的に形成されており、更に、かかる非発泡性弾性体層14の外周面上に、ロール径方向の内側から外側に、イオン導電性ゴム材料からなる抵抗調整層16と、半導電性樹脂材料からなる保護層18が、それぞれ所定厚さで、順次積層形成されている。即ち、かかる帯電ロール10にあっては、軸体12の周りに、ロール径方向の内側から外側に向かって、非発泡性弾性体層14と抵抗調整層16と保護層18とが、それぞれ所定の厚さにおいて、順次、一体的に積層形成されてなる構造を有して、構成されているのである。
First, FIG. 1 shows a typical example of a charging roll manufactured according to the present invention in a cross section in a direction perpendicular to the axis. In the
ところで、このような構造を有する帯電ロール10を、本発明に従って製造するに際しては、先ず、イオン導電性ゴム材料からなるゴムチューブが準備されることとなる。
By the way, when manufacturing the
かかるゴムチューブの作製に際して用いられるイオン導電性ゴム材料としては、エピクロルヒドリンゴムやニトリルゴム(NBR)に、イオン導電剤、加硫剤、更には必要に応じて絶縁性充填剤等を、それぞれ、所定の割合において配合せしめてなるものが用いられる。そこにおいて用いられるイオン導電剤としては、従来より帯電ロールの製造に用いられているものであれば、如何なるものであっても用いることが出来るが、特に、テトラメチルアンモニウムパークロレートやベンジルトリメチルアンモニウムクロライド等の第4級アンモニウム塩が有利に用いられる。 Examples of the ion conductive rubber material used for producing such a rubber tube include epichlorohydrin rubber and nitrile rubber (NBR), an ion conductive agent, a vulcanizing agent, and an insulating filler as required. In such a ratio, a mixture is used. As the ionic conductive agent used there, any material can be used as long as it is conventionally used in the production of a charging roll. In particular, tetramethylammonium perchlorate or benzyltrimethylammonium chloride. A quaternary ammonium salt such as is advantageously used.
また、そのようなイオン導電性ゴム材料を用いたゴムチューブの作製は、押出成形法や射出成形法等の従来より公知の手法に従って行なわれる。なお、生産性の観点から、押出成形法が有利に採用される。 In addition, production of a rubber tube using such an ion conductive rubber material is performed according to a conventionally known method such as an extrusion molding method or an injection molding method. From the viewpoint of productivity, an extrusion molding method is advantageously employed.
さらに、本発明の製造方法に従えば、従来のものより厚さが厚い抵抗調整層(16)を有する帯電ロール(10)を得ることが出来るが、抵抗調整層(16)の厚さが厚過ぎると、帯電ロールの耐久性は向上するものの、ロール全体の硬度が上昇し、他のロール特性に悪影響を与える恐れがあり、一方、その厚さが薄過ぎると、帯電ロールの耐久性の向上が図られ得ない恐れがある。このようなことから、本発明において、最終的に抵抗調整層(16)を与えるゴムチューブの厚さは、通常、200μm〜1000μm程度に設定される。 Furthermore, according to the manufacturing method of the present invention, a charging roll (10) having a resistance adjustment layer (16) thicker than the conventional one can be obtained, but the thickness of the resistance adjustment layer (16) is thick. If the thickness is too large, the durability of the charging roll will be improved, but the hardness of the entire roll will increase, which may adversely affect other roll characteristics. On the other hand, if the thickness is too thin, the durability of the charging roll will be improved. May not be achieved. For this reason, in the present invention, the thickness of the rubber tube that finally provides the resistance adjusting layer (16) is usually set to about 200 μm to 1000 μm.
そして、本発明に係る帯電ロールの製造方法においては、上述の如くして作製されたゴムチューブが、所定の加硫温度及び加硫時間の下で加硫せしめられて、半加硫ゴムチューブとされるところに大きな特徴を有するのである。即ち、ゴムチューブは、JIS−K−6300-2:2001に規定されるディスク加硫試験によって求められる加硫曲線におけるトルク値:ME の40%乃至80%を与える加硫温度及び加硫時間の下で加硫せしめられて、半加硫ゴムチューブとされるのである。以下、ゴムチューブを半加硫ゴムチューブとすることについて詳述する。 In the method for producing a charging roll according to the present invention, the rubber tube produced as described above is vulcanized under a predetermined vulcanization temperature and a vulcanization time, and a semi-vulcanized rubber tube and It has a great feature. That is, the rubber tube has a vulcanization temperature and a vulcanization time that gives 40% to 80% of the torque value: M E in the vulcanization curve determined by the disc vulcanization test specified in JIS-K-6300-2: 2001. Is vulcanized under the condition of a semi-vulcanized rubber tube. Hereinafter, making the rubber tube into a semi-vulcanized rubber tube will be described in detail.
先ず、ゴムチューブの加硫に先立ち、かかるゴムチューブの作製に用いたイオン導電性ゴム材料について、JIS−K−6300-2:2001に規定されるディスク加硫試験(以下、単に「ディスク加硫試験」とも言う)を、試験温度:X[℃]にて行なう。かかるディスク加硫試験とは、具体的に、試験温度:X[℃]に加熱されたイオン導電性ゴム材料からなる試験片を、ディスクのねじり振動で変形させ、かかる変形に必要なトルク:M[N・m]を、時間:t[分]の関数:M(t)として、連続的に記録するものである。このディスク加硫試験によって、図2に示す如き加硫曲線が得られる。 First, prior to rubber tube vulcanization, an ion conductive rubber material used for the production of such a rubber tube was subjected to a disk vulcanization test (hereinafter simply referred to as “disk vulcanization” defined in JIS-K-6300-2: 2001). The test is also called “test”: X [° C.]. Specifically, the disc vulcanization test is a method in which a test piece made of an ion conductive rubber material heated to a test temperature: X [° C.] is deformed by torsional vibration of the disc, and torque required for such deformation: M [N · m] is continuously recorded as a function of time: t [minute]: M (t). By this disc vulcanization test, a vulcanization curve as shown in FIG. 2 is obtained.
次いで、得られた加硫曲線の解析が行なわれる。図2に示す加硫曲線を例とすると、測定されたトルク:Mのうち、その最小値をML 、最大値をMH とする。ML 、MH を通り、時間軸(横軸)に平行な2直線を引き、この2直線間の距離をME とする。従って、ML 、MH 及びME の関係は、ME =MH −ML となる。このME が、ゴム材料の加硫状態(加硫度)を判定する際に、一般的に用いられている。例えば、JIS−K−6300-2:2001の説明によれば、ML +10%ME 、ML +50%ME 、ML +90%ME を通り、時間軸に平行な3直線を引き、これら3直線と加硫曲線との交点を求め、試験開始から、それぞれの交点までに要した時間をtC(10) 、tC(50) tC(90) とする(図2において図示せず)。ここで、tC(10) は誘導時間(加硫開始点)、tC(50) は50%加硫時間(加硫反応の中間点)tC(90) は90%加硫時間(最適加硫点)となる。 Next, the obtained vulcanization curve is analyzed. Taking the vulcanization curve shown in FIG. 2 as an example, of the measured torque: M, the minimum value is M L and the maximum value is M H. Two straight lines that pass through M L and M H and are parallel to the time axis (horizontal axis) are drawn, and the distance between the two straight lines is M E. Therefore, the relationship between M L , M H and M E is M E = M H −M L. The M E is, in determining the state of cure (degree of vulcanization) of the rubber material, is generally used. For example, according to the description of JIS-K-6300-2: 2001, three straight lines parallel to the time axis are drawn through M L + 10% M E , M L + 50% M E , M L + 90% M E , The intersections of these three straight lines and the vulcanization curve are obtained, and the time required from the start of the test to the respective intersections is defined as t C (10), t C (50) t C (90) (not shown in FIG. 2). ) Where t C (10) is induction time (vulcanization start point), t C (50) is 50% vulcanization time (midpoint of vulcanization reaction) t C (90) is 90% vulcanization time (optimum) Vulcanization point).
本発明を実施するに際しては、上述した手順に倣って、加硫曲線の解析を更に行ない、図2に示す如く、ML +40%ME 、ML +80%ME を通り、時間軸に平行な2直線を引き、それら2直線と加硫曲線との交点を求め、試験開始から各交点までに要した時間をtC(40) 、tC(80) とする。これらtC(40) 、tC(80) は、上記JISの考え方によれば、それぞれ、tC(40) は40%加硫時間、tC(80) は80%加硫時間となる。本発明で言うところの「JIS−K−6300-2:2001に規定されるディスク加硫試験によって求められる加硫曲線におけるトルク値:ME の40%を与える加硫時間」は、上述のtC(40) に相当し、また「JIS−K−6300-2:2001に規定されるディスク加硫試験によって求められる加硫曲線におけるトルク値:ME の80%を与える加硫時間」は、上述のtC(80) に相当し、更に「JIS−K−6300-2:2001に規定されるディスク加硫試験によって求められる加硫曲線におけるトルク値:ME の40%乃至80%を与える加硫温度」は、試験温度:X[℃]に相当することとなる。 In carrying out the present invention, the vulcanization curve is further analyzed following the above-described procedure, and passes through M L + 40% M E and M L + 80% M E in parallel with the time axis as shown in FIG. Two straight lines are drawn, and the intersections between the two straight lines and the vulcanization curve are obtained, and the time required from the start of the test to each intersection is defined as t C (40) and t C (80). These t C (40), t C (80) , according to the concept of the JIS, respectively, t C (40) is between 40% vulcanization time, t C (80) becomes between 80% vulcanization. As referred in the present invention, "JIS-K-6300-2: torque value at cure curve obtained by the disc vulcanization test prescribed in 2001: vulcanization time giving 40% M E" is the above t It corresponds to C (40), also "JIS-K-6300-2: torque value at cure curve obtained by the disc vulcanization test prescribed in 2001: vulcanization time giving 80% of M E" is corresponds to the above-described t C (80), further "JIS-K-6300-2: torque value at cure curve obtained by the disc vulcanization test prescribed in 2001: give 40% to 80% of M E The “vulcanization temperature” corresponds to the test temperature: X [° C.].
以上、詳述してきたディスク加硫試験、それにより求められる加硫曲線の解析を行なうことにより、本発明において、イオン導電性ゴム材料からなるゴムチューブを加硫せしめて半加硫ゴムチューブとする際の、一の加硫条件(加硫温度及び加硫時間。より詳細には、X[℃]、tC(40) ≦(加硫時間)≦tC(80) 。)が求められる。 In the present invention, the rubber tube made of the ion conductive rubber material is vulcanized to obtain a semi-vulcanized rubber tube by performing the disk vulcanization test described in detail above and analyzing the vulcanization curve obtained thereby. In this case, one vulcanization condition (vulcanization temperature and vulcanization time. More specifically, X [° C.], t C (40) ≦ (vulcanization time) ≦ t C (80).) Is required.
本発明に従って、帯電ロールを工業的に製造する際には、上述したディスク加硫試験を複数回、試験温度を変えて実施し、それぞれの試験から得られた各加硫曲線を解析することによって、本発明において採用され得る複数の加硫条件(加硫温度及び加硫時間)を確認した後、生産性等の観点から、より好適なものが適宜に選択されることとなる。 According to the present invention, when the charging roll is manufactured industrially, the above-described disk vulcanization test is performed a plurality of times at different test temperatures, and each vulcanization curve obtained from each test is analyzed. After confirming a plurality of vulcanization conditions (vulcanization temperature and vulcanization time) that can be employed in the present invention, a more suitable one is appropriately selected from the viewpoint of productivity and the like.
ここで、イオン導電性ゴム材料からなるゴムチューブを加硫せしめる際に、ディスク加硫試験によって求められる加硫曲線におけるトルク値:ME の40%未満を与える加硫温度及び加硫時間を採用すると、得られる半加硫ゴムチューブの加硫状態が十分なものとはならず、その強度が不足して、以下のような問題が生ずる恐れがある。即ち、後述するように、かかる半加硫ゴムチューブ(20)を成形型の成形キャビティ内に配置すると共に、軸体(12)を成形キャビティ内に同心的に配置せしめた状態(図3参照)にて、非発泡性ゴム材料を、それら半加硫ゴムチューブ(20)と軸体(12)との間隙内に注入する際に、半加硫ゴムチューブ(20)が破断してしまい、結果として、目的とする抵抗調整層を有する帯電ロールが得られない恐れがある。その一方で、ディスク加硫試験によって求められる加硫曲線におけるトルク値:ME の80%を超えるものを与える加硫温度及び加硫時間を採用すると、本発明の効果が享受され得ない、具体的に、半加硫ゴムチューブの加硫物たる抵抗調整層と、後述する非発泡性ゴム材料加硫の加硫物たる非発泡性弾性体層との接着性が、確保され得ない恐れがある。 Here, when allowed to vulcanized rubber tubes made of an ion conductive rubber material, the torque value at cure curve obtained by the disc vulcanization test: give less than 40% of the M E adopted between vulcanization temperature and vulcanization time Then, the vulcanized state of the obtained semi-vulcanized rubber tube is not sufficient, the strength thereof is insufficient, and the following problems may occur. That is, as will be described later, the semi-vulcanized rubber tube (20) is disposed in the molding cavity of the mold and the shaft (12) is concentrically disposed in the molding cavity (see FIG. 3). Thus, when the non-foaming rubber material is injected into the gap between the semi-vulcanized rubber tube (20) and the shaft body (12), the semi-vulcanized rubber tube (20) breaks, resulting in As a result, there is a possibility that a charging roll having the target resistance adjusting layer cannot be obtained. On the other hand, the torque value at cure curve obtained by the disc vulcanization test: If M employing the inter vulcanization temperature and vulcanization time give more than 80% of E, the effect can not be enjoyed of the present invention, specific In particular, the adhesion between the resistance adjustment layer, which is a vulcanized product of a semi-vulcanized rubber tube, and the non-foaming elastic material layer, which is a vulcanized product of a non-foamable rubber material vulcanization described later, may not be ensured. is there.
以上のようにして決定された加硫温度及び加硫時間に従い、ゴムチューブが加硫せしめられて、半加硫ゴムチューブとされるのである。 According to the vulcanization temperature and vulcanization time determined as described above, the rubber tube is vulcanized to form a semi-vulcanized rubber tube.
得られた半加硫ゴムチューブは、目的とする帯電ロール10のロール形状を与える成形キャビティを有する適当な成形型のキャビティ内に、配置される。本発明においては、好ましくは、図3に示されるように、パイプ状の型構造を有する、所謂パイプ型の成形キャビティ内に配置される。
The obtained semi-vulcanized rubber tube is placed in a cavity of an appropriate mold having a molding cavity that gives the roll shape of the
すなわち、図3において、金型22は、目的とする帯電ロール10の最終形状における非発泡性弾性体層14(及び抵抗調整層16)の軸方向長さにほぼ等しい長さのパイプ部24と、かかるパイプ部24の両端に取り付けられて、それぞれの端部を閉塞する上下のキャップ体26、28とから構成されており、図示の如く、パイプ部24の中心に、長手棒状の軸体12を位置せしめた状態において、パイプ部24の両端を、キャップ体26、28にてそれぞれ閉塞せしめることによって、パイプ部24内に円筒状の成形キャビティが形成されるようになっている。
That is, in FIG. 3, the
そして、図1に示す如き構造の帯電ロール10を得るべく、図3に示されるように、金型22の所定位置に軸体12を配置して、所定の成形キャビティを形成する一方、その形成された成形キャビティにおけるロール外周面を与える側の内面、即ち、パイプ部24の内面30に、前記した図1における抵抗調整層16を与える半加硫ゴムチューブ20がセットされて、配置せしめられることにより、軸体12と半加硫ゴムチューブ20との間に間隙32を形成する。
Then, in order to obtain the charging
その後、この状態において、金型22の間隙32内に、未加硫の非発泡性ゴム材料が、従来と同様に注型機等を用いて注入されて、かかる間隙23内が充填されることにより、軸体12の周りに、非発泡性弾性体層14を与える、非発泡性ゴム材料からなる未加硫層を有し、その外側には、抵抗調整層16を与える、半加硫ゴムチューブ20からなる半加硫ゴム層を有するロール前駆体が、金型22内に形成されるのである。
Thereafter, in this state, an unvulcanized non-foaming rubber material is injected into the
ここで、上記間隙32内に注入される非発泡性ゴム材料としては、従来から用いられているゴム材料、例えば、SBR、BR、IR、NR、NBR、アクリルゴム等に、電子導電剤、硫黄等の加硫剤、更には、必要に応じて、型内への注入(注型)を容易ならしめるための各種軟化剤(液状ポリマー、各種オイル等)が、それぞれ、所定の割合において配合せしめられてなるものが用いられる。ここにおいて用いられる電子導電剤としては、具体的には、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 やc−ZnO2 等の導電性金属酸化物、グラファイト、カーボン繊維等を、例示することが出来る。
Here, as the non-foaming rubber material injected into the
上述の如き、ロール前駆体が金型22内に形成された状態にて、金型を加熱等することにより、かかるロール前駆体の未加硫ゴム層及び半加硫ゴム層の加硫を完成させる。これによって、軸体12の外周面上に非発泡性弾性体層14が一体的に設けられ、その外側に、抵抗調整層16が一体的に設けられてなる加硫成形品が、形成されるのである。
As described above, the vulcanization of the unvulcanized rubber layer and the semi-vulcanized rubber layer of the roll precursor is completed by heating the mold while the roll precursor is formed in the
そして、得られた加硫成形品は、金型22から脱型された後、その外周面上に、保護層18が形成されることにより、図1に示される構造の帯電ロール10が製造されるのである。なお、かかる保護層18は、ロール表面にトナー等が付着、堆積するのを抑制するために設けられるものであって、例えば、N−メトキシメチル化ナイロン等のナイロン系材料や、フッ素変性アクリレート樹脂を含む樹脂組成物等に、カーボンブラックや導電性金属酸化物等の導電剤が配合されて、その体積抵抗率が1×108 〜1013[Ωcm]程度となるようにして、形成されることとなる。また、このような保護層18は、従来と同様に、ディッピングやロールコーティング等の公知のコーティング法により形成され、その厚さは、通常3〜20μm程度とされる。
The obtained vulcanized product is removed from the
このような構成を有する帯電ロール10にあっては、その抵抗調整層16が、所定の条件にて加硫された半加硫ゴムチューブから与えられたものであることから、かかる抵抗調整層16と非発泡性弾性体層14との間においては、抵抗調整16の厚さを従来以上とした場合でも、充分な接着性が確保されるのである。従って、本発明に製造方法により、これまでは製造することが困難であった、均一で且つ厚さが厚い抵抗調整層を有する帯電ロールを有利に製造することが可能ならしめられるのであり、それにより得られた帯電ロールは、優れた耐久性を発揮するのである。
In the charging
以上、本発明の代表的な実施形態について詳述してきたが、それは、あくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る具体的な記述によって、何ら、限定的に解釈されるものではないことが理解されるべきである。 The exemplary embodiments of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples, and the present invention is not limited to specific descriptions according to such embodiments. It should be understood that it is not intended to be construed.
例えば、上記の実施形態において、イオン導電性ゴム材料又は非発泡性ゴム材料の何れか一方にシランカップリング剤を配合せしめることによって、それらゴム材料より得られる非発泡性弾性体層と抵抗調整層との接着性がより向上する。 For example, in the above embodiment, a non-foaming elastic body layer and a resistance adjusting layer obtained from these rubber materials by blending a silane coupling agent with either an ion conductive rubber material or a non-foaming rubber material. Adhesiveness is further improved.
本発明において用いられるシランカップリング剤は、特に限定されるものではなく、具体的には、メルカプト変性シランカップリング剤、エポキシ変性シランカップリング剤、ビニル変性シランカップリング剤、グリシドキシ変性シランカップリング剤、メタクリル変性シランカップリング剤、アミノ変性シランカップリング剤等を、例示することが出来る。これらは単独で、或いは2種以上のものが組み合わされて、用いられる。特に、帯電ロールの導電性に影響を与えないという点から、メルカプト変性シランカップリング剤が有利に用いられる。なお、上記ゴム材料に対するシランカップリング剤の配合量が少な過ぎると、シランカップリング剤の効果(接着性の向上)が認められず、逆に多過ぎると、抵抗調整層又は非発泡性弾性体層の硬度を上昇させる恐れがあるところから、本発明においては、イオン導電性ゴム材料又は非発泡性ゴム材料中のゴム成分:100重量部に対して、0.01〜5重量部となるような割合において、シランカップリング剤は配合される。 The silane coupling agent used in the present invention is not particularly limited, and specifically includes a mercapto-modified silane coupling agent, an epoxy-modified silane coupling agent, a vinyl-modified silane coupling agent, and a glycidoxy-modified silane coupling. Examples thereof include agents, methacryl-modified silane coupling agents, amino-modified silane coupling agents and the like. These may be used alone or in combination of two or more. In particular, a mercapto-modified silane coupling agent is advantageously used because it does not affect the conductivity of the charging roll. In addition, when there are too few compounding quantities of the silane coupling agent with respect to the said rubber material, the effect (adhesion improvement) of a silane coupling agent is not recognized, conversely, when too large, a resistance adjustment layer or a non-foaming elastic body Since there is a possibility of increasing the hardness of the layer, in the present invention, the rubber component in the ion conductive rubber material or the non-foaming rubber material: 0.01 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight. In this proportion, the silane coupling agent is blended.
また、イオン導電性ゴム材料等にシランカップリング剤を配合しない場合であっても、イオン導電性ゴム材料からなるゴムチューブが、所定条件下にて加硫せしめられて、半加硫ゴムチューブとされた後、成形キャビティ内の、軸体と半加硫ゴムチューブとの間に形成される間隙内に未加硫の非発泡性ゴム材料が充填される前までの間に、かかる半加硫ゴムチューブの内面に、有機溶媒にシランカップリング剤を添加してなる溶液を塗布することにより、同様の効果を享受することが出来る。なお、有機溶媒としては、メチルエチルケトン等が使用可能である。 Even when the silane coupling agent is not blended with the ion conductive rubber material or the like, the rubber tube made of the ion conductive rubber material is vulcanized under a predetermined condition, and the semi-vulcanized rubber tube and After the vulcanization, the semi-vulcanization is performed before the unvulcanized non-foamable rubber material is filled in the gap formed between the shaft body and the semi-vulcanized rubber tube in the molding cavity. The same effect can be enjoyed by applying a solution obtained by adding a silane coupling agent to an organic solvent on the inner surface of the rubber tube. As the organic solvent, methyl ethyl ketone or the like can be used.
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、またそのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも、本発明の範疇に属するものであることが、理解されるべきである。 In addition, although not enumerated one by one, the present invention can be carried out in a mode to which various changes, modifications, improvements and the like are added based on the knowledge of those skilled in the art. It should be understood that all of these are within the scope of the present invention without departing from the spirit of the present invention.
以下に、本発明の代表的な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。 In the following, some typical embodiments of the present invention will be shown to clarify the present invention more specifically. However, the present invention is not restricted by the description of such embodiments. It goes without saying that it is not a thing.
先ず、それぞれ下記の配合組成に従って、非発泡性ゴム材料(非発泡性弾性体層形成材料)、イオン導電性ゴム材料(抵抗調整層形成材料)、及び保護層形成材料を調製した。 First, a non-foaming rubber material (non-foaming elastic body layer forming material), an ion conductive rubber material (resistance adjusting layer forming material), and a protective layer forming material were prepared according to the following blending compositions.
−非発泡性ゴム材料− (配合比)
スチレンブタジエンゴム 100重量部
カーボンブラック 25重量部
酸化亜鉛 5重量部
ステアリン酸 1重量部
プロセスオイル 130重量部
硫黄 0.3重量部
ジベンゾチアゾールジスルフィド(加硫促進剤) 1.5重量部
テトラメチルチウラムモノサルファイド(加硫促進剤) 0.6重量部
-Non-foaming rubber material-(Compounding ratio)
Styrene butadiene rubber 100 parts by weight Carbon black 25 parts by weight Zinc oxide 5 parts by weight Stearic acid 1 part by weight Process oil 130 parts by weight Sulfur 0.3 parts by weight Dibenzothiazole disulfide (vulcanization accelerator) 1.5 parts by weight Tetramethylthiuram mono 0.6 parts by weight of sulfide (vulcanization accelerator)
−イオン導電性ゴム材料− (配合比)
エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体ゴム 100重量部
微粉シリカ 10重量部
テトラメチルアンモニウムパークロレート 0.2重量部
ステアリン酸 1重量部
クレー 30重量部
鉛丹 5重量部
エチレンチオウレア 1.5重量部
-Ion conductive rubber material-(Compound ratio)
Epichlorohydrin-ethylene oxide copolymer rubber 100 parts by weight Fine
−保護層形成材料− (配合比)
N−メトキシメチル化ナイロン 100重量部
導電性酸化スズ 60重量部
クエン酸 1重量部
-Protective layer forming material-(Blend ratio)
N-methoxymethylated nylon 100 parts by weight Conductive tin oxide 60 parts by weight Citric acid 1 part by weight
また、上記配合組成に従うイオン導電性ゴム材料を用いて、JIS−K−6300-2:2001に規定されるディスク加硫試験を複数回、実施し、それにより得られた各加硫曲線を解析した。そして、かかる加硫曲線の解析結果に基づいて、以下の本発明例1〜7及び比較例1、比較例2におけるゴムチューブの加硫条件(加硫温度及び加硫時間)を、それぞれ決定した。なお、下記表1及び以下に記載する比較例4及び比較例5の説明においては、半加硫ゴムチューブの加硫度として「60%ME 」等の表現を用いているが、これは、半加硫ゴムチューブの加硫状態(加硫度)を明らかにするためのものであって、具体的には、当該本発明例又は比較例において、ゴムチューブを加硫せしめる際の加硫条件として、1)加硫温度をX’[℃]とし、2)加硫時間としては、かかる温度:X’[℃]にて先に実施されたディスク加硫試験において得られた加硫曲線において、トルクの測定値が[ML +60%ME ]に達するまでの時間[tC(60) ]を採用したことを、意味するものである。 In addition, the disk vulcanization test specified in JIS-K-6300-2: 2001 was performed several times using the ion conductive rubber material according to the above composition, and each vulcanization curve obtained thereby was analyzed. did. And based on the analysis result of this vulcanization curve, the vulcanization conditions (vulcanization temperature and vulcanization time) of rubber tubes in the following Invention Examples 1 to 7, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 were determined, respectively. . In the following description of Table 1 and Comparative Example 4 and Comparative Example 5 described below, expressions such as “60% M E ” are used as the degree of vulcanization of the semi-vulcanized rubber tube. For clarifying the vulcanization state (vulcanization degree) of a semi-vulcanized rubber tube, specifically, in the present invention example or the comparative example, vulcanization conditions for vulcanizing the rubber tube 1) The vulcanization temperature is X ′ [° C.], and 2) the vulcanization time is the vulcanization curve obtained in the disk vulcanization test previously performed at the temperature: X ′ [° C.]. This means that the time [t C (60)] until the measured value of torque reaches [M L + 60% M E ] is adopted.
なお、以下において得られた帯電ロールの各種特性は、それぞれ、以下のようにして測し、乃至は評価した。 The various characteristics of the charging roll obtained below were measured or evaluated as follows.
−抵抗調整層の平均厚さ−
得られた帯電ロールについて、そのロール部(非発泡性弾性体層、抵抗調整層及び保護層が積層形成された部分)のロール軸方向中央部を切断し、その切断面における、ロール周方向に90°間隔で離れた4箇所の部分を拡大して、それら4箇所における抵抗調整層の厚さを測定した。得られた4つの測定値を平均して、抵抗調整層の平均厚さとした。
-Average thickness of resistance adjustment layer-
About the obtained charging roll, the roll axial direction center part of the roll part (the part in which the non-foaming elastic body layer, the resistance adjusting layer and the protective layer are laminated and formed) is cut, and in the roll circumferential direction on the cut surface Four portions separated at 90 ° intervals were enlarged, and the thicknesses of the resistance adjusting layers at these four locations were measured. The four measured values obtained were averaged to obtain the average thickness of the resistance adjustment layer.
−アスカーC硬度の測定−
スプリング式硬さ試験機(ゴム・プラスチック硬度計・アスカーC型、高分子計器株式会社製)を用い、Vブロックにて両端が支持された状態で水平に保持された帯電ロールの軸方向中央部の表面に対して、かかるスプリング式硬さ試験機の押針の先端を接触させ、更に該試験機を1000gの荷重(試験機を含む全荷重)で垂直に加圧した後、直ちに、目盛りを読み取ることにより、ロールの硬度を測定した。
-Measurement of Asker C hardness-
Using a spring-type hardness tester (rubber / plastic hardness meter / Asker C type, manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd.), the central part in the axial direction of the charging roll held horizontally with both ends supported by a V block The tip of the push needle of the spring type hardness tester is brought into contact with the surface of the test piece, and after further pressurizing the tester vertically with a load of 1000 g (total load including the tester), the scale is immediately adjusted. The hardness of the roll was measured by reading.
−初期画像の評価、耐久性能の評価−
帯電ロールを、市販のプリンタ:DocuPrint C3530 (富士ゼロックス株式会社製)のドラムカートリッジに組み付けて、15℃×10%RHの環境の下、先ず、マゼンタ色ハーフトーンの画像をプリントして、得られた画像を目視で観察した。画像に異常が無い場合には「○」と、異常が認められる場合には「×」として、初期画像の評価とした。
-Evaluation of initial image and durability performance-
It is obtained by assembling the charging roll into a drum cartridge of a commercially available printer: DocuPrint C3530 (Fuji Xerox Co., Ltd.) and printing a magenta halftone image in a 15 ° C x 10% RH environment. The observed image was visually observed. The initial image was evaluated as “◯” when there was no abnormality in the image and “X” when abnormality was recognized.
上記初期画像の評価が「○」であった帯電ロールについては、引き続いて、A4サイズでプリント濃度:5%のパターン画像を、得られる画像に異常が発生するまで連続印刷した。得られる画像における異常の有無は、5千枚毎にマゼンタ色ハーフトーンの画像を印刷することにより、確認した。なお、帯電ロールの寿命よりもドラムカートリッジの寿命が早く尽きた場合には、その都度、新しいドラムカートリッジに帯電ロールを組み替えて、連続印刷を行なった。通算20万枚を超える連続印刷の後に画像異常が発生した場合は「○」とし、また通算10万枚〜20万枚の連続印刷の間に画像異常が発生した場合は「△」として、耐久性能を評価した。 For the charging roll whose initial image was evaluated as “◯”, a pattern image of A4 size with a print density of 5% was continuously printed until an abnormality occurred in the obtained image. The presence or absence of abnormality in the obtained image was confirmed by printing a magenta halftone image every 5,000 sheets. When the life of the drum cartridge was exhausted earlier than the life of the charging roll, continuous printing was performed by changing the charging roll to a new drum cartridge each time. If the image abnormality occurs after continuous printing exceeding 200,000 sheets in total, “○” is indicated. If the image abnormality occurs during continuous printing of 100,000 to 200,000 sheets, “△” is indicated. Performance was evaluated.
本発明例1〜本発明例7
先ず、イオン導電性ゴム材料を押出成形することにより、厚さの異なるゴムチューブを複数本、準備した。なお、押出成形に際しては、ゴムチューブの目標厚さ(設定厚さ)を、200μm、500μm及び1000μmのうちの何れかとした。次いで、得られたゴムチューブを、所定の加硫温度及び加硫時間の下で加硫せしめて、半加硫ゴムチューブとした。
Invention Example 1 to Invention Example 7
First, a plurality of rubber tubes having different thicknesses were prepared by extruding an ion conductive rubber material. In the extrusion molding, the target thickness (set thickness) of the rubber tube was set to any one of 200 μm, 500 μm, and 1000 μm. Next, the obtained rubber tube was vulcanized under a predetermined vulcanization temperature and vulcanization time to obtain a semi-vulcanized rubber tube.
次いで、金型として、図3に示される如きパイプ型(24)を用い、その成形キャビティ内に、外径:9mm×長さ:331mmの金属製の軸体(12)を配置する一方、ロール外周面を与えるパイプ(24)の内面に、上記で得られた半加硫ゴムチューブの何れかを挿入して、セットした。 Next, a pipe mold (24) as shown in FIG. 3 is used as a mold, and a metal shaft body (12) having an outer diameter: 9 mm × length: 331 mm is disposed in the molding cavity, while a roll is provided. Any of the semi-vulcanized rubber tubes obtained above was inserted and set on the inner surface of the pipe (24) providing the outer peripheral surface.
そして、そのように軸体(12)及び半加硫ゴムチューブ(20)がセットされた状態において、軸体(12)と半加硫ゴムチューブ(20)との間の間隙内に、上記で調製された非発泡性ゴム材料を注入し、金型(20)全体を所定時間、加熱することにより、加硫成形品を作製した。そして、冷却の後、得られた加硫成形品をパイプ型(24)から取り出した後、抵抗調整層(16)の外周面上に最外層としての保護層(18)を、上記した保護層形成材料を用いて、ロールコーティング法にてコーティングし、目的とする図1に示される如き構造の帯電ロール(本発明例1〜本発明例7)を得た。なお、得られた帯電ロールは、製品径:φ14mm、非発泡性弾性体層の厚さ:2mm、抵抗調整層の厚さ:表1の通り、保護層の厚さ:10μmであった。 Then, in such a state that the shaft body (12) and the semi-vulcanized rubber tube (20) are set as described above, in the gap between the shaft body (12) and the semi-vulcanized rubber tube (20), The prepared non-foaming rubber material was injected, and the entire mold (20) was heated for a predetermined time to produce a vulcanized molded product. Then, after cooling, the obtained vulcanized product is taken out from the pipe mold (24), and the protective layer (18) as the outermost layer is formed on the outer peripheral surface of the resistance adjusting layer (16). Using the forming material, coating was performed by a roll coating method to obtain a target charging roll having the structure shown in FIG. 1 (Invention Examples 1 to 7). The obtained charging roll had a product diameter: φ14 mm, a non-foaming elastic layer thickness: 2 mm, a resistance adjustment layer thickness: as shown in Table 1, and a protective layer thickness: 10 μm.
得られた7種類の帯電ロールについて、抵抗調整層の厚さ及びアスカーC硬度の測定、初期画像及び耐久性能の評価を行ない、その結果を、下記表1に併せて示した。 About the obtained seven types of charging rolls, the thickness of the resistance adjusting layer and the Asker C hardness were measured, the initial image and the durability performance were evaluated. The results are also shown in Table 1 below.
比較例1〜3
上記したパイプ型より内径が小さいものを準備し、その成形キャビティ内に軸体を同心的に配置せしめた。その状態において、成形キャビティ内に、上記で調製された非発泡性ゴム材料を注入し、その後、金型全体を所定時間、加熱することにより、軸体の外周面上に非発泡性弾性体層が一体的に形成された加硫成形品を作製した。脱型後、得られた加硫成形品に対して、上記したイオン導電性ゴム材料をMEKに熔解し、撹拌して液状材料を調製し、この液状材料を用いて、ロールコーティング法にてコーティングし、得られたコーティング液層を乾燥せしめて、抵抗調整層を作製した。なお、このコーティングは、コーティング液層の目標厚さ(設定厚さ)を、比較例1においては200μm、比較例2においては500μm、比較例3においては1000μmに、それぞれ設定して実施した。コーティングの実施後に、形成された抵抗調整層をそれぞれ目視で観察したところ、コーティング液層の厚さにムラがあることが認められた。更に、上記本発明例1〜7と同様の手法に従って、保護層を形成せしめて、3種類の帯電ロール(比較例1〜比較例3)を得た。
Comparative Examples 1-3
A pipe having a smaller inner diameter than that of the above-described pipe mold was prepared, and a shaft body was concentrically disposed in the molding cavity. In that state, the non-foaming rubber material prepared above is injected into the molding cavity, and then the entire mold is heated for a predetermined time, whereby a non-foaming elastic layer is formed on the outer peripheral surface of the shaft body. A vulcanized molded product in which was formed integrally was prepared. After demolding, the ionic conductive rubber material described above is melted in MEK for the resulting vulcanized molded product, and a liquid material is prepared by stirring, and coating is performed using this liquid material by a roll coating method. Then, the resulting coating liquid layer was dried to produce a resistance adjusting layer. This coating was carried out by setting the target thickness (set thickness) of the coating liquid layer to 200 μm in Comparative Example 1, 500 μm in Comparative Example 2, and 1000 μm in Comparative Example 3. When the formed resistance adjusting layer was visually observed after the coating, it was found that the thickness of the coating liquid layer was uneven. Further, a protective layer was formed according to the same method as in Examples 1 to 7 of the present invention to obtain three types of charging rolls (Comparative Examples 1 to 3).
得られた3種類の帯電ロール(比較例1〜比較例3)について、抵抗調整層の厚さ及びアスカーC硬度の測定を行ない、その結果を下記表1に示す。また、これらのロールを用いて、初期画像の評価を行なったところ、全ての帯電ロールについて、抵抗調整層の厚さムラに起因するものと思われる画像の濃度ムラが認められた。このため、かかる3種類の帯電ロールについては、耐久性能の評価を行なわなかった。 About the obtained three types of charging rolls (Comparative Examples 1 to 3), the thickness of the resistance adjusting layer and Asker C hardness were measured, and the results are shown in Table 1 below. Further, when these rolls were used to evaluate the initial image, density unevenness of the image, which seems to be caused by the thickness unevenness of the resistance adjustment layer, was recognized for all the charging rolls. For this reason, the durability performance of these three types of charging rolls was not evaluated.
かかる表1の結果からも明らかなように、本発明に従って製造された帯電ロール(本発明例1〜本発明例7)は、非発泡性弾性体層と抵抗調整層との接着性が良好であり、通算で10万枚以上の連続印刷に耐え得るものであることが認められた。特に、抵抗調整層の厚さが200μm〜1000μm程度のもの(本発明例1〜本発明例5)が、優れた耐久性能を発揮することが認められたのである。 As is apparent from the results of Table 1, the charging rolls produced according to the present invention (Invention Examples 1 to 7) have good adhesion between the non-foaming elastic layer and the resistance adjusting layer. In other words, it was recognized that it can withstand continuous printing of 100,000 sheets or more in total. In particular, it was recognized that the resistance adjustment layer having a thickness of about 200 μm to 1000 μm (Invention Example 1 to Invention Example 5) exhibits excellent durability performance.
比較例4
加硫度の低い(30%ME )半加硫ゴムチューブを用いた以外は本発明例と同様の手法に従い、帯電ロールの作製を試みた。しかしながら、非発泡性ゴム材料を注入している間に、半加硫ゴムチューブが破断してしまい、目的とする帯電ロールを得ることは出来なかった。
Comparative Example 4
An attempt was made to produce a charging roll according to the same method as in the present invention except that a semi-vulcanized rubber tube having a low vulcanization degree (30% M E ) was used. However, while injecting the non-foaming rubber material, the semi-vulcanized rubber tube was broken and the intended charging roll could not be obtained.
加硫度の高い(90%ME )半加硫ゴムチューブを用いた以外は本発明例と同様の手法に従い、帯電ロールの作製を試みた。しかしながら、加硫後、パイプ型から取り出して得られた加硫成形品を確認したところ、非発泡性弾性体層と抵抗調整層との接着が十分なものではなく、帯電ロールとして使用出来ないものであることが認められた。 An attempt was made to produce a charging roll according to the same method as in the present invention except that a semi-vulcanized rubber tube having a high degree of vulcanization (90% M E ) was used. However, after vulcanization, when the vulcanized molded product obtained by taking out from the pipe mold was confirmed, the adhesion between the non-foaming elastic layer and the resistance adjusting layer was not sufficient, and it could not be used as a charging roll It was confirmed that
10 帯電ロール 12 軸体
14 非発泡性弾性体層 16 抵抗調整層
18 保護層 20 半加硫ゴムチューブ
22 金型 24 パイプ部
26、28 キャップ体 30 内面
32 間隙
DESCRIPTION OF
Claims (3)
イオン導電性ゴム材料からなるゴムチューブを準備する工程と、
該ゴムチューブを、JIS−K−6300-2:2001に規定されるディスク加硫試験によって求められる加硫曲線におけるトルク値:ME の40%乃至80%を与える加硫温度及び加硫時間の下で加硫せしめることにより、半加硫ゴムチューブとする工程と、
該半加硫ゴムチューブを、目的とするロール形状を与える成形型の成形キャビティ内に配置する工程と、
前記軸体を、該成形型の成形キャビティ内に同心的に配置せしめる一方、該軸体と前記半加硫ゴムチューブとの間に形成される間隙内に未加硫の非発泡性ゴム材料を充填することにより、該軸体の周りに、前記非発泡性弾性体層を与える、該非発泡性ゴム材料からなる未加硫ゴム層を有し、その外側に、前記抵抗調整層を与える、前記半加硫ゴムチューブからなる半加硫ゴム層を有するロール前駆体を形成せしめる工程と、
該ロール前駆体を加硫して、前記未加硫ゴム層と前記半加硫ゴム層の加硫を完成させ、それぞれ非発泡性弾性体層及び抵抗調整層とする工程と、
を有することを特徴とする帯電ロールの製造方法。 A charging roll manufacturing method in which a non-foaming elastic layer is integrally provided on the outer peripheral surface of a shaft body, and at least a resistance adjusting layer is integrally provided outside the non-foaming elastic layer. ,
A step of preparing a rubber tube made of an ion conductive rubber material;
The rubber tube, JIS-K-6300-2: torque value at cure curve obtained by the disc vulcanization test prescribed in 2001: M 40% or between giving 80% vulcanization temperature and vulcanization time E By vulcanizing underneath, a process of making a semi-vulcanized rubber tube,
Placing the semi-vulcanized rubber tube in a molding cavity of a mold that provides the desired roll shape;
The shaft body is concentrically disposed in a molding cavity of the mold, while an unvulcanized non-foaming rubber material is placed in a gap formed between the shaft body and the semi-vulcanized rubber tube. The unvulcanized rubber layer made of the non-foamable rubber material is provided around the shaft body to provide the non-foamable elastic body layer, and the resistance adjusting layer is provided on the outside thereof. Forming a roll precursor having a semi-vulcanized rubber layer comprising a semi-vulcanized rubber tube;
Vulcanizing the roll precursor to complete vulcanization of the unvulcanized rubber layer and the semi-vulcanized rubber layer, respectively, and forming a non-foaming elastic layer and a resistance adjusting layer, respectively;
A method for producing a charging roll, comprising:
The manufacturing method of the charging roll of Claim 1 which further has the process of apply | coating the solution formed by adding a silane coupling agent to an organic solvent to the inner surface of the said semi-vulcanized rubber tube.
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