JP5421517B2 - Synthetic resin coating roll, conductive roll, and electrophotographic cleaning roll - Google Patents
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Description
本発明は、金属製の軸体に合成樹脂チューブが被覆された合成樹脂被覆ロール、導電性ロール及び電子写真用クリーニングロールに関するものである。 The present invention relates to a synthetic resin-coated roll, a conductive roll, and an electrophotographic cleaning roll in which a metal shaft is covered with a synthetic resin tube.
電子写真方式を利用した複写機やプリンター等においては、軸体に合成樹脂チューブが被覆された合成樹脂被覆ロールが用いられている。複写機やプリンター等に用いられる合成樹脂被覆ロールとしては、帯電ロールや現像ロール、転写ロール、クリーニングロール等の導電性を有する合成樹脂被覆ロールが使用されており、それぞれの合成樹脂被覆ロールとしての機能を奏するようになっている。 In a copying machine, a printer, or the like that uses an electrophotographic system, a synthetic resin-coated roll in which a shaft is covered with a synthetic resin tube is used. As synthetic resin coating rolls used for copying machines, printers, etc., conductive synthetic resin coating rolls such as charging rolls, development rolls, transfer rolls, and cleaning rolls are used. It comes to play a function.
例えば、帯電ロールにあっては、それは、静電潜像の形成される感光体ドラムに対する帯電方式の一つであるロール帯電方式において用いられており、感光体ドラムの表面に、電圧を印加した帯電ロールを押し当てて、接触せしめつつ、それら感光体ドラムと帯電ロールとが相互に回転するようにすることによって、感光体ドラム表面を帯電せしめるようになっている。また、現像ロールは、その表面にトナー層を保持せしめて、静電潜像の形成された感光体ドラムに接触させて、相互に回転させることにより、静電潜像の現像を行うようになっている。また、転写ロールはトナー像を転写紙に転写するようになっている。更に、クリーニングロールは、感光体ドラムや転写ロールに圧接させることにより、感光体ドラムや転写ロールに残留する残留トナーを除去するようになっている。
そして、このような合成樹脂被覆ロールは、感光体ドラム等に対する均一な接触性を確保するために、良好な表面平滑性や高い寸法精度が要求されている。
For example, a charging roll is used in a roll charging system, which is one of charging systems for a photosensitive drum on which an electrostatic latent image is formed, and a voltage is applied to the surface of the photosensitive drum. The surface of the photosensitive drum is charged by causing the photosensitive drum and the charging roll to rotate relative to each other while pressing and charging the charging roll. In addition, the developing roll holds the toner layer on the surface thereof, contacts the photosensitive drum on which the electrostatic latent image is formed, and rotates each other to develop the electrostatic latent image. ing. The transfer roll is adapted to transfer the toner image onto the transfer paper. Furthermore, the cleaning roll is configured to remove residual toner remaining on the photosensitive drum and the transfer roll by being brought into pressure contact with the photosensitive drum and the transfer roll.
Such a synthetic resin coating roll is required to have good surface smoothness and high dimensional accuracy in order to ensure uniform contact with a photosensitive drum or the like.
ところで、上述した合成樹脂被覆ロールとしては、通常、軸体の表面に接着剤を塗布した後、軸体を合成樹脂チューブで被覆するものが一般的である。
しかし、軸体と合成樹脂チューブとを接着剤を用いて接合しようとすると、接着剤を塗布する装置が大掛かりとなるとともに、製造工程が複雑化するという問題がある。また、接着剤を塗布する場合、塗布厚が不均一となり厚さ斑が生じるおそれがあり、均一な性能の合成樹脂被覆ロールを大量生産するのが困難であった。
By the way, as a synthetic resin coating roll mentioned above, after apply | coating an adhesive agent to the surface of a shaft body, what coat | covers a shaft body with a synthetic resin tube is common.
However, when trying to join the shaft body and the synthetic resin tube using an adhesive, there is a problem that the apparatus for applying the adhesive becomes large and the manufacturing process becomes complicated. Moreover, when apply | coating an adhesive agent, there exists a possibility that application | coating thickness may become non-uniform | heterogenous and thickness spots may arise, and it was difficult to mass-produce the synthetic resin coating roll of uniform performance.
このような問題を解決する方法として、例えば、特許文献１には、アルミ製筒状体表面にサンドブラスト等の物理的処理を施して表面を荒らす工程に加えて、フッ素系物質により処理を施し、処理された筒状体にフッ素系樹脂製熱収縮性チューブを被覆した後融着することで、アルミ製筒状体にフッ素系樹脂製熱収縮性チューブを強固に融着させる方法が提案されている。
しかしながら、上記文献の中でフッ素系物質として用いられるフッ化水素ガスは有毒であり製造に危険性が伴うものである。また、軸体を得るためには、一旦平滑に仕上げた後、表面をサンドブラスト処理などで荒らす工程を追加しなければならないという問題があり、製造するのに手間がかかるものであった。
As a method for solving such a problem, for example, in
However, hydrogen fluoride gas used as a fluorine-based substance in the above documents is toxic and has a risk in production. Further, in order to obtain a shaft body, there is a problem that a process for roughening the surface by sandblasting or the like must be added after smooth finishing once, and it takes time and effort to manufacture the shaft body.
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、接着剤を用いずとも、合成樹脂チューブが強固に軸体に密着した状態に被覆されると共に表面が平滑であり、尚且つ簡単に製造することができる合成樹脂被覆ロール、特に電子写真装置に好適な導電性ロール及び電子写真用クリーニングロールを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such a problem, and without using an adhesive, the synthetic resin tube is firmly covered with the shaft body and has a smooth surface, and It is an object of the present invention to provide a synthetic resin-coated roll that can be easily produced, in particular, a conductive roll suitable for an electrophotographic apparatus and an electrophotographic cleaning roll.
すなわち本発明は、
（１）旋盤により切削仕上げされ、表面の十点平均粗さＲｚ（ｓ）（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に準拠して測定）が０．３〜８．０μｍである軸体に、直接、厚み６５μｍ〜３００μｍの合成樹脂チューブを被覆後、加熱融着された電子写真用クリーニングロールであって、合成樹脂チューブと軸体との周方向における剥離強度が１．７Ｎ／１０ｍｍ以上であることを特徴とする電子写真用クリーニングロール。
（２）前記軸体の表面には旋盤による螺旋状の切削痕があり、該切削痕のピッチが５μｍ〜５０μｍであることを特徴とする（１）記載の電子写真用クリーニングロール。
（３）前記軸体のロール部の直径が５ｍｍ〜５０ｍｍであることを特徴とする（１）又は（２）記載の電子写真用クリーニングロール。
（４）電子写真用クリーニングロール表面の十点表面粗さＲｚ（ｒ）（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に準拠して測定）が０．８μｍ以下であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の電子写真用クリーニングロール。
（５）前記合成樹脂チューブが主としてポリアミド系樹脂及び／又はフッ素系樹脂からなることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の電子写真用クリーニングロール。
（６）温度２３℃、相対湿度５０％ＲＨにおける体積抵抗率が、１×１０５〜１×１０１４Ω・ｃｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電子写真用クリーニングロール。
を要旨とするものである。
That is, the present invention
(1) A thickness of 65 μm or more is directly applied to a shaft body that is finished by cutting with a lathe and has a ten-point average roughness Rz (s) (measured according to JIS B0601-1994) of 0.3 to 8.0 μm. An electrophotographic cleaning roll which is coated with a 300 μm synthetic resin tube and then heat-sealed, and has a peel strength in the circumferential direction of the synthetic resin tube and the shaft body of 1.7 N / 10 mm or more. Cleaning roll for electrophotography.
(2) The electrophotographic cleaning roll according to (1), wherein a surface of the shaft has a spiral cutting mark by a lathe, and the pitch of the cutting mark is 5 μm to 50 μm.
(3) The cleaning roll for electrophotography according to (1) or (2), wherein a diameter of a roll portion of the shaft body is 5 mm to 50 mm.
(4) The ten-point surface roughness Rz (r) (measured in accordance with JIS B0601-1994) of the surface of the cleaning roll for electrophotography is 0.8 μm or less. (1) to (3) The electrophotographic cleaning roll according to any one of the above.
(5) The electrophotographic cleaning roll according to any one of (1) to (4), wherein the synthetic resin tube is mainly composed of a polyamide-based resin and / or a fluorine-based resin.
(6) The volume resistivity at a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 50% RH is 1 × 10 5 to 1 × 10 14 Ω · cm, The electrophotography according to any one of
Is a summary.
本発明に係る合成樹脂被覆ロールは、軸体として、旋盤により切削仕上げされ、表面の十点平均粗さＲｚ（ｓ）（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に準拠して測定）が０．３〜８．０μｍを使用しているので、軸体に接着剤を塗布したり、プライマー処理をせずとも、合成樹脂チューブを軸体に強固に密着させた状態で保持することができる。しかも、サンドブラスト処理を施して軸体表面を粗面化した場合に比べて、表面の十点平均粗さＲｚ（ｓ）を８．０μｍ以下、具体的には０．５μｍであっても十分な密着性が得られるばかりでなく、表面が平滑な合成樹脂被覆ロールを提供することができる。さらに、本発明においては、製造工程における旋盤による切削仕上げ条件を調節することで目的とする十点平均粗さＲｚ（ｓ）を有する表面の軸体が得られるので、従来のように、一旦軸体を得た後に、サンドブラストを施すなどの二次加工によって特定の表面粗さとする場合に比べて極めて簡単に目的とする軸体を入手することができるという利点も有している。 The synthetic resin-coated roll according to the present invention is cut and finished by a lathe as a shaft, and has a 10-point average roughness Rz (s) (measured according to JIS B0601-1994) of 0.3 to 8.0 μm. Therefore, the synthetic resin tube can be held in a state of being firmly attached to the shaft body without applying an adhesive to the shaft body or performing primer treatment. In addition, the ten-point average roughness Rz (s) of the surface is 8.0 μm or less, specifically 0.5 μm, as compared with the case where the surface of the shaft body is roughened by sandblasting. It is possible to provide a synthetic resin-coated roll having not only adhesion but also a smooth surface. Furthermore, in the present invention, the surface shaft body having the target ten-point average roughness Rz (s) can be obtained by adjusting the cutting finish conditions by a lathe in the manufacturing process. There is also an advantage that the target shaft body can be obtained very easily after obtaining the body, compared to the case where the specific surface roughness is obtained by secondary processing such as sandblasting.
本発明に係る合成樹脂被覆ロールは、まず、旋盤により切削仕上げされ、表面の十点平均粗さＲｚ（ｓ）（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に準拠して測定）が０．３〜８．０μｍ、好ましくは０．３〜３μｍ、特に好ましくは０．３〜１μｍである軸体を使用する。
この軸体の表面の粗さＲｚ（ｓ）が０．３μｍ未満であると、軸体と合成樹脂チューブとの密着性が十分ではなく、８．０μｍを越えると、軸体と合成樹脂チューブとの密着性は良いが、軸体表面の凹凸が合成樹脂被覆ロールの表面まで浮き出て表面平滑性が低下するという問題を生じるので好ましくない。
The synthetic resin-coated roll according to the present invention is first cut and finished by a lathe and has a surface ten-point average roughness Rz (s) (measured in accordance with JIS B0601-1994) of 0.3 to 8.0 μm, preferably Uses a shaft body of 0.3 to 3 μm, particularly preferably 0.3 to 1 μm.
If the surface roughness Rz (s) of the shaft body is less than 0.3 μm, the adhesion between the shaft body and the synthetic resin tube is not sufficient, and if it exceeds 8.0 μm, the shaft body and the synthetic resin tube However, it is not preferable because the unevenness of the shaft body surface rises to the surface of the synthetic resin coating roll and the surface smoothness is lowered.
すなわち、通常、金属製の軸体表面を寸法精度良く円柱状に仕上げるためには旋盤が用いられ、その際、得られた軸体の表面にはバイトによる螺旋状の微少な切削痕が生じる。切削痕のピッチや深さ（凹凸）は、旋盤による切削仕上げの際の、軸体の回転速度やバイトの送り速度、切り込み量を適宜選択することで所望する性状とすることができるが、本発明者等は、この螺旋状の切削痕に基づく軸体表面の十点平均粗さＲｚ（ｓ）が０．３〜８．０μｍとなるように仕上げた場合に軸体に合成樹脂チューブを被覆した場合に軸体と合成樹脂チューブとが強固に密着することを見出したのである。
また、上記螺旋状の切削痕のピッチは５μｍ〜５０μｍ、更には１０〜３０μｍとすることが好ましい。
That is, usually, a lathe is used to finish the surface of a metal shaft body into a cylindrical shape with high dimensional accuracy, and at that time, a surface of the obtained shaft body has a minute spiral cutting trace by a cutting tool. The pitch and depth (unevenness) of the cutting marks can be set to desired properties by appropriately selecting the rotation speed of the shaft body, the feed speed of the cutting tool, and the cutting amount when cutting with a lathe. The inventors have covered the shaft body with a synthetic resin tube when the shaft body surface is finished so that the ten-point average roughness Rz (s) based on this spiral cutting trace is 0.3 to 8.0 μm. In this case, it was found that the shaft body and the synthetic resin tube are firmly adhered to each other.
The pitch of the spiral cutting marks is preferably 5 μm to 50 μm, more preferably 10 to 30 μm.
軸体として使用する材料としては、金属製のロール形状のものであれば特に限定するものではないが、特に、アルミニウム、鉄、銅合金、ステンレス等などが好適であり、中でもステンレスは、耐蝕性があり、寸法の精度をシビアに加工できるので好ましい。
また、軸体としては、小径で寸法精度が要求される５ｍｍ〜５０ｍｍの軸体に本発明を適用するのが好ましい。
The material used for the shaft body is not particularly limited as long as it is a metal roll shape, but aluminum, iron, copper alloy, stainless steel, etc. are particularly suitable. Of these, stainless steel is corrosion resistant. It is preferable because the dimensional accuracy can be severely processed.
Moreover, as a shaft body, it is preferable to apply this invention to the shaft body of 5 mm-50 mm in which a dimensional accuracy is requested | required with a small diameter.
本発明では、合成樹脂チューブとして厚みが６５μｍ〜３００μｍ、好ましくは１００μｍ〜２００μｍのものを使用する。厚みが６５μｍ未満では、軸体の凹凸が直接ロール表面に反映されて合成樹脂被覆ロールの表面の平滑性が悪くなるので好ましくない。逆に、３００μｍを超えると合成樹脂チューブを軸体に装着するのが困難となるので好ましくない。 In the present invention, a synthetic resin tube having a thickness of 65 μm to 300 μm, preferably 100 μm to 200 μm is used. If the thickness is less than 65 μm, the unevenness of the shaft is directly reflected on the roll surface, and the smoothness of the surface of the synthetic resin-coated roll is deteriorated. On the other hand, if it exceeds 300 μm, it is difficult to attach the synthetic resin tube to the shaft, which is not preferable.
また、合成樹脂チューブの内径は、通常、軸体のロール部の直径の−６．５％〜＋６．５％、好ましくは−２．０％〜＋２．０％であるが、合成樹脂チューブと軸体に強固に密着できるよう合成樹脂チューブの特性に応じて適宜選択される。 The inner diameter of the synthetic resin tube is usually −6.5% to + 6.5%, preferably −2.0% to + 2.0% of the diameter of the roll portion of the shaft body. It is appropriately selected according to the characteristics of the synthetic resin tube so that it can be firmly attached to the shaft body.
上述した合成樹脂チューブに用いられる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、三フッ化塩化エチレン−フッ化ビニリデン共重合体、フッ化ビニリデン−四フッ化エチレン共重合体、三フッ化塩化エチレン−フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−三フッ化塩化エチレン共重合体とポリフッ化ビニリデンとのグラフト共重合体、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体とポリフッ化ビニリデンとのグラフト共重合体、四フッ化エチレン−エチレン共重合体、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリ三フッ化塩化エチレン等のフッ素系樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂；ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６とナイロン６６との共重合体、ナイロン６、とナイロン１２との共重合体等のポリアミド系樹脂；塩化ビニル系樹脂；ＡＢＳ系樹脂；ポリメチルメタクリレート；ポリカーボネート；ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）；ポリアクリルニトリル；ポリアセタール；さらには熱可塑性エラストマーと呼ばれている水添スチレン−ブタジエン共重合体、ポリエーテルエステル、熱可塑性ポリウレタン等が挙げられ、これらの熱可塑性樹脂を単独で用いても、二種以上混合して用いても良い。また、二層以上が積層されたものを用いても良い。
Examples of the thermoplastic resin used in the above-described synthetic resin tube include polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene; polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, ethylene trifluoride-vinylidene fluoride copolymer, and vinylidene fluoride. Ethylene tetrafluoride copolymer, ethylene trifluoride chloride-vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoride A propylene copolymer, a graft copolymer of a vinylidene fluoride-trifluoroethylene chloride copolymer and a polyvinylidene fluoride, a graft copolymer of a vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer and a polyvinylidene fluoride, Tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, ethylene tetrafluoride-6 Fluorine resin such as propylene fluoride copolymer, ethylene tetrafluoride-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, polytrifluoroethylene chloride; polyester resin such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate;
特に、誘電率が高く、非粘着性、非汚染性、低摩擦性、耐薬品性、耐オゾン性等が優れているポリアミド系樹脂とフッ素系樹脂が適している。更に、フッ素系樹脂は難燃性にも優れている。ポリアミド系樹脂としては、特に、加工温度を低く設定出来る融点が２３０℃以下のポリアミドが好ましく、この意味から、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６とナイロン６６との共重合体、ナイロン６とナイロン１２との共重合体、から選ばれる一種類以上の組み合わせが最適である。
また、フッ素系樹脂としては、特にフッ化ビニリデン単独重合体、及びその共重合体が成形加工性の点で好ましい。
In particular, polyamide resins and fluorine resins that have a high dielectric constant and are excellent in non-adhesiveness, non-contamination, low friction, chemical resistance, ozone resistance, and the like are suitable. Furthermore, the fluorine resin is excellent in flame retardancy. As the polyamide-based resin, a polyamide having a melting point of 230 ° C. or less capable of setting a low processing temperature is particularly preferable. From this viewpoint, nylon 11, nylon 12, a copolymer of
In addition, as the fluorine-based resin, a vinylidene fluoride homopolymer and a copolymer thereof are particularly preferable in terms of moldability.
さて、本発明の合成樹脂被覆ロールは電子写真用の帯電ロールや現像ロール、転写ロール、クリーニングロール等に好適に使用されるものであるが、このような用途に使用する場合には合成樹脂チューブに導電性を付与した導電ロールであることが要求され、当該導電ロールの好ましい体積固有抵抗率は、１×１０５〜１×１０１４Ω・ｃｍ（室温２３℃、相対湿度５０％ＲＨ）である。
導電ロールに上記導電性を付与するには、例えば、導電剤としてのカーボンブラック、グラフト化カーボンブラック、炭素繊維、金属酸化物、金属粉末、金属繊維等の電子伝導性材料、ポリエチレンオキシド鎖を含有する高分子、側鎖にアンモニウム塩を有するポリマー、アルカリ金属含有アイオノマー、アルカリ金属塩、アルキル四級アンモニウムのフルオロホウ酸、アルキル四級アンモニウム塩等のイオン伝導性材料を挙げることができ、これら一種以上を熱可塑性樹脂に添加することによって合成樹脂チューブに導電性を付与することで達成される。導電剤をコーティングしたグラファイト繊維、ガラス繊維等も用いることが可能である
なお、電子伝導性材料としては、少量の添加で導電性が付与できるカーボンブラックを使用することが好ましく、イオン伝導性材料としては、使用環境（温度、湿度）による電気抵抗への影響が小さいポリエチレンオキシド鎖を含有する高分子を使用することが好ましい。
The synthetic resin-coated roll of the present invention is suitably used for an electrophotographic charging roll, a developing roll, a transfer roll, a cleaning roll, etc. When used for such applications, a synthetic resin tube is used. It is required that the conductive roll is a conductive roll having a conductivity of 1 × 10 5 to 1 × 10 14 Ω · cm (room temperature 23 ° C., relative humidity 50% RH). is there.
In order to impart the above conductivity to the conductive roll, for example, carbon black as a conductive agent, grafted carbon black, carbon fiber, metal oxide, metal powder, electronic conductive material such as metal fiber, polyethylene oxide chain Ionic conductive materials such as polymers having an ammonium salt in the side chain, alkali metal-containing ionomers, alkali metal salts, alkyl quaternary ammonium fluoroboric acid, alkyl quaternary ammonium salts, and the like. This is achieved by adding conductivity to the synthetic resin tube by adding to the thermoplastic resin. It is also possible to use graphite fiber, glass fiber, etc. coated with a conductive agent. As the electron conductive material, it is preferable to use carbon black that can be imparted with a small amount of addition, as the ion conductive material. It is preferable to use a polymer containing a polyethylene oxide chain that has little influence on the electrical resistance due to the use environment (temperature, humidity).
上記カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック等が挙げられるが、中でも少ない添加量で導電性を付与できるという観点から、アセチレンブラック、およびファーネスブラックの一種であるケッチェンブラックが好ましい。カーボンブラックの添加量は、カーボンブラックの種類によって異なるが、アセチレンブラックの場合、全重量中の３〜２５重量％を占めることが好ましく、ケッチェンブラックの場合には１〜１０重量％を占めることが好ましい。
また、導電性ロールの抵抗のバラツキを小さくするために、特開平７−１１３０２９号公報に記載のように、導電剤としてカーボンブラックとポリエチレンオキシド鎖を有する高分子とを併用することが好ましい。なお、カーボンブラックの添加量は、上記したと同様の範囲が好ましい。
また、同様の目的で、表面処理したカーボンブラック、例えば特開平１１−２９６７８号公報に記載のグラフト化カーボンブラックを用いることができる。なお、グラフト化カーボンブラックの場合もカーボンブラック重量換算で、上記範囲の添加量が好ましい。
さらに同様の目的で、特開平８−１６５３９５号公報に記載のように、導電剤としてポリエチレンオキシド鎖を有する高分子（また、その共重合体も含む）と、過塩素酸リチウム等のアルカリ金属塩に代表されるイオン電解質を併用することも好ましい。ポリエチレンオキシド鎖を有する高分子の添加量は、全重量中の０．３〜２５重量％を占めることが好ましい。一方イオン電解質がアルカリ金属塩である場合には、その添加量は、全重量中の０．０１〜５重量％、さらに０．０５〜４重量％を占めることが好ましい。
Examples of the carbon black include acetylene black, furnace black, and channel black. Among them, acetylene black and ketjen black, which is a kind of furnace black, are preferable from the viewpoint that conductivity can be imparted with a small addition amount. The amount of carbon black added varies depending on the type of carbon black, but in the case of acetylene black, it preferably occupies 3 to 25% by weight of the total weight, and in the case of ketjen black it occupies 1 to 10% by weight. Is preferred.
In order to reduce the variation in resistance of the conductive roll, it is preferable to use carbon black and a polymer having a polyethylene oxide chain in combination as a conductive agent, as described in JP-A-7-113029. The amount of carbon black added is preferably in the same range as described above.
For the same purpose, surface-treated carbon black, for example, grafted carbon black described in JP-A-11-29678 can be used. In the case of grafted carbon black, the addition amount in the above range is preferable in terms of carbon black weight.
Further, for the same purpose, as described in JP-A-8-165395, a polymer having a polyethylene oxide chain as a conductive agent (including a copolymer thereof) and an alkali metal salt such as lithium perchlorate It is also preferable to use an ion electrolyte typified by The addition amount of the polymer having a polyethylene oxide chain preferably occupies 0.3 to 25% by weight in the total weight. On the other hand, when the ionic electrolyte is an alkali metal salt, the amount added is preferably 0.01 to 5% by weight, more preferably 0.05 to 4% by weight in the total weight.
さらに、合成樹脂チューブには、悪影響を与えない範囲において各種添加剤を添加することができる。例えば、着色するための着色剤、補強剤としてのガラス繊維等、摩擦電気帯電性低減用の帯電防止剤、吸湿性防止剤、アンチブロッキング剤、滑剤、加工助剤等を添加することができる。 Furthermore, various additives can be added to the synthetic resin tube within a range that does not adversely affect the synthetic resin tube. For example, coloring agents for coloring, glass fibers as reinforcing agents, antistatic agents for reducing triboelectric charging properties, hygroscopic agents, antiblocking agents, lubricants, processing aids, and the like can be added.
本発明の合成樹脂被覆ロールは上述した、軸体に接着剤を介さずに、すなわち直接、合成樹脂チューブを被覆したものであるが、合成樹脂チューブと軸体との周方向における剥離強度が１．７Ｎ／１０ｍｍ以上、好ましくは３．０Ｎ／１０ｍｍ以上である必要がある。周方向における剥離強度が１．７Ｎ／１０ｍｍ未満では、軸体と合成樹脂チューブとの密着性が十分でなく、使用中に被覆した合成樹脂チューブが軸体表面で空回りするおそれがあり、特に精度が要求される電子写真用の帯電ロールや現像ロール、転写ロール、クリーニングロールとして使用するのに好ましくない。 The synthetic resin coating roll of the present invention is the above-described shaft body without an adhesive, ie, directly coated with a synthetic resin tube, but the peel strength in the circumferential direction between the synthetic resin tube and the shaft body is 1 0.7N / 10 mm or more, preferably 3.0 N / 10 mm or more. If the peel strength in the circumferential direction is less than 1.7 N / 10 mm, the adhesion between the shaft body and the synthetic resin tube is not sufficient, and the synthetic resin tube coated during use may be idle on the surface of the shaft body, and accuracy is particularly high. Is not preferred for use as an electrophotographic charging roll, developing roll, transfer roll, or cleaning roll.
周方向における剥離強度を１．７Ｎ／１０ｍｍ以上にするためには、もちろん上述したように旋盤により切削仕上げされ、表面の十点平均粗さＲｚ（ｓ）（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に準拠して測定）が０．３〜８．０μｍである軸体を使用することが必須であるが、合成樹脂チューブの内径を前述したように軸体のロール部の直径の−６．５％〜＋６．５％、好ましくは−２．０％〜＋２．０％の範囲から適宜選択することで達成することができるが、更に、例えば、合成樹脂チューブとして熱収縮性のものを使用し、被覆した後熱収縮させること、弾力性に優れた合成樹脂からなる合成樹脂チューブの締め付け力を利用する方法や、被覆後加熱処理することで合成樹脂チューブの内面を軸体表面の凹凸に十分なじませること等の方法を適用することも挙げられる。 In order to increase the peel strength in the circumferential direction to 1.7 N / 10 mm or more, it is of course cut by a lathe as described above, and the surface ten-point average roughness Rz (s) (measured in accordance with JIS B0601-1994) ) Of 0.3 to 8.0 μm is essential, but the inner diameter of the synthetic resin tube is −6.5% to + 6.5% of the diameter of the roll portion of the shaft body as described above. %, Preferably -2.0% to + 2.0%, can be achieved by appropriate selection. For example, a heat-shrinkable synthetic resin tube is used, and heat is applied after coating. Such as shrinking, using the tightening force of a synthetic resin tube made of a synthetic resin with excellent elasticity, or making the inner surface of the synthetic resin tube sufficiently rugged on the surface of the shaft body by heat treatment after coating, etc. method Application is also mentioned.
なお、周方向における剥離強度は実施例に記載した方法で、軸体から合成樹脂チューブが剥離する際の１０ｍｍ当たりの荷重を測定した結果で表した。そして、この周方向における剥離強度の結果から、軸体と合成樹脂チューブとの密着性を評価した。 In addition, the peeling strength in the circumferential direction was expressed by the result of measuring the load per 10 mm when the synthetic resin tube peels from the shaft body by the method described in the examples. And the adhesiveness of a shaft body and a synthetic resin tube was evaluated from the result of the peeling strength in this circumferential direction.
更に、本発明の合成樹脂被覆ロールは、表面の十点平均粗さＲｚ（ｒ）（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に準拠して測定）が０．８μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以下である。
すなわち、合成樹脂被覆ロールを電子写真用に使用する場合には、表面の平滑性が求められる。特に、クリーニングロールとして使用する場合には、感光体ドラムや転写ロールに圧接させて残留トナーを除去できるよう表面の十点平均粗さＲｚ（ｒ）が０．０３μｍ〜０．８μｍ、好ましくは０．０３μｍ〜０．５μｍである必要がある。クリーニングロール表面の十点平均粗さが０．０３μｍ未満で平滑すぎると感光体ドラムや転写ロール等の残留トナーを除去する効果が不十分となり、０．８μｍを超えると、クリーニングロールに付着したトナーをブレードで掻き取る際に、トナーが埋没してトナーが除去できないという問題がある。
Furthermore, the synthetic resin-coated roll of the present invention has a surface ten-point average roughness Rz (r) (measured in accordance with JIS B0601-1994) of 0.8 μm or less, preferably 0.5 μm or less.
That is, when the synthetic resin coating roll is used for electrophotography, surface smoothness is required. In particular, when used as a cleaning roll, the 10-point average roughness Rz (r) of the surface is 0.03 μm to 0.8 μm, preferably 0 so that the residual toner can be removed by being brought into pressure contact with the photosensitive drum or transfer roll. It should be 0.03 μm to 0.5 μm. If the 10-point average roughness of the cleaning roll surface is less than 0.03 μm and is too smooth, the effect of removing residual toner from the photosensitive drum and transfer roll will be insufficient, and if it exceeds 0.8 μm, the toner adhered to the cleaning roll When the toner is scraped off with a blade, the toner is buried and cannot be removed.
本発明の合成樹脂被覆ロールの製造は、上述した軸体及び合成樹脂チューブを用意した後、例えば、合成樹脂チューブの内側に空気等の気体を流入しつつ、流入方向と反対の方向から軸体を挿入し、気体の潤滑効果によって軸体に合成樹脂チューブを被着し、次いで、合成樹脂チューブが装着された軸体を加温器に投入し、一定時間加温した後、取出し冷却することで製造することができる。
上記方法で製造する際、本発明に係る合成樹脂被覆ロールは、軸体表面の螺旋状の切削痕が空気の流路となることで、合成樹脂チューブを被着する際及び加温する際に、軸体と合成樹脂チューブとの間の空気をスムーズに排出することが出来、軸体と合成樹脂チューブとの間に空気溜まりがない合成樹脂被覆ロールを製造することができる。
In the production of the synthetic resin-coated roll of the present invention, after the shaft body and the synthetic resin tube described above are prepared, for example, a gas body such as air flows into the inside of the synthetic resin tube while the shaft body is viewed from the direction opposite to the inflow direction. Insert the synthetic resin tube on the shaft body by the gas lubrication effect, then put the shaft body with the synthetic resin tube into the heater, heat it for a certain time, and then take out and cool it Can be manufactured.
When the synthetic resin coating roll according to the present invention is manufactured by the above method, the helical cutting trace on the surface of the shaft body becomes an air flow path, so that the synthetic resin tube is attached and heated. The air between the shaft body and the synthetic resin tube can be discharged smoothly, and a synthetic resin-coated roll having no air accumulation between the shaft body and the synthetic resin tube can be manufactured.
以下、実施例により、本発明をより具体的に説明する。
＜周方向における剥離強度の測定方法＞
合成樹脂チューブと軸体との周方向における剥離強度の測定は、引張り試験機（本実施例ではオートグラフＡＧＳ−１００（島津製作所製））を用いて、図１に示す方法で測定した。なお、図１（ａ）は本発明に係る合成樹脂被覆ロールの周方向における剥離強度の測定方法を説明する模式的側面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＸ−Ｘ断面図である。
測定は、先ず、得られた合成樹脂被覆ロール１０の合成樹脂チューブ１４部分をレーザーにて幅１０ｍｍで円周方向にカットする。次いで、軸体１２に密着した１０ｍｍ幅の合成樹脂チューブ１４を軸線方向にレーザーにてカットし、合成樹脂チューブ１４の一部を軸体１２から剥がし、剥がした部分に粘着テープ２０（伸びが少なく高強度のものを使用）を接着し、その余剰部を掴み部２１とする。しかる後に、軸体１２の両端を、ベアリング１５を備えた支持体１６により支持し、軸体１２が自由に回転できるようにした状態で、掴み部２１をチャック部１８で掴んで引張速度１００ｍｍ／ｍｉｎで引張り、１０ｍｍ幅にカットした合成樹脂チューブ１４が軸体１２から剥離する際の荷重を測定した。なお、剥離強度は、測定した荷重のピーク値とし、測定点数８点の平均値とした。
＜十点平均表面粗さＲｚ（ｓ）、Ｒｚ（ｒ）＞
ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４に準拠して、軸体表面の十点平均粗さＲｚ（ｓ）及び合成樹脂被覆ロール表面の十点平均粗さＲｚ（ｒ）を測定した。
＜体積抵抗率＞
室温２３℃、相対湿度５０％ＲＨの条件下で、デジタル超抵抗計Ｒ８３４０Ａ（アドバンスト社製）を用い軸体と合成樹脂チューブ表面との間に電圧２５Ｖを印加し、体積固有抵抗率を測定した。
＜クリーニング性＞
得られた合成樹脂被覆ロールをクリーニングロールとして電子式複写機に装着して、実際に複写を行い、被クリーニング体からクリーニングロールに移動したトナーをブレードによりほぼ完全に除去できるかを目視により判断した。
評価は以下の基準に従って行った。
○ →ほぼ完全に除去できる。
× →除去できない。
＜ズレ＞
合成樹脂被覆ロールをクリーニングロールとして電子式複写機に装着して、実際に複写を７２０時間連続して行い、クリーニングロールの軸体と合成樹脂チューブのズレ状態（試験前にマークを付けておき、マークのズレを測定。）を目視により判断した。
○ →ズレが認められなかつた。
× →ズレが認められた。
＜軸体＞
表１に示す表面状態になるようにＣＮＣ旋盤ＭＤ６０Ｇ（村田機械社製）を用いて切削仕上げしたロール部の直径１２ｍｍ、ロール面長３５０ｍｍのステンレス製軸体を使用した。
同様に、サンドブラスト加工により表面を粗面化した直径（ロール部分）１２ｍｍ、ロール面長３５０ｍｍのステンレス製軸体も使用した、同じく表面状態を表１に示す。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples.
<Measurement method of peel strength in circumferential direction>
The peel strength in the circumferential direction between the synthetic resin tube and the shaft was measured by a method shown in FIG. 1 using a tensile tester (autograph AGS-100 (manufactured by Shimadzu Corporation) in this example). 1A is a schematic side view for explaining a method for measuring the peel strength in the circumferential direction of the synthetic resin coating roll according to the present invention, and FIG. 1B is an X diagram shown in FIG. -X sectional drawing.
In the measurement, first, the
<10-point average surface roughness Rz (s), Rz (r)>
Based on JIS B 0601-1994, the ten-point average roughness Rz (s) of the shaft body surface and the ten-point average roughness Rz (r) of the synthetic resin coating roll surface were measured.
<Volume resistivity>
Under conditions of a room temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 50% RH, a voltage of 25 V was applied between the shaft body and the surface of the synthetic resin tube using a digital super resistance meter R8340A (manufactured by Advanced), and the volume resistivity was measured. .
<Cleanability>
The obtained synthetic resin coating roll was attached to an electronic copying machine as a cleaning roll, actually copied, and it was visually judged whether the toner moved from the object to be cleaned to the cleaning roll could be almost completely removed by the blade. .
Evaluation was performed according to the following criteria.
○ → Can be removed almost completely.
× → Cannot be removed.
<Displacement>
The synthetic resin coating roll is mounted on the electronic copying machine as a cleaning roll, and actual copying is performed continuously for 720 hours. The shaft of the cleaning roll and the synthetic resin tube are shifted (marked before the test, The deviation of the mark was measured visually).
○ → Misalignment was not recognized.
× → Misalignment was observed.
<Shaft>
A stainless steel shaft having a roll part diameter of 12 mm and a roll surface length of 350 mm was used which was cut and finished using a CNC lathe MD60G (manufactured by Murata Machinery Co., Ltd.) so as to have the surface state shown in Table 1.
Similarly, Table 1 shows the same surface state using a stainless steel shaft having a diameter (roll portion) of 12 mm and a roll surface length of 350 mm roughened by sandblasting.
＜合成樹脂チューブ＞
表２に示す樹脂組成、形状の合成樹脂チューブを使用した。
なお、合成樹脂としては
ナイロン（ＮＹ）：ナイロン６とナイロン１２との共重合体（融点１５０℃〜１６０℃）
フッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）：フッ化ビニリデン単独重合体（融点１６８℃〜１７５℃）
導電性付与剤としてはアセチレンブラックを使用した。
<Synthetic resin tube>
A synthetic resin tube having the resin composition and shape shown in Table 2 was used.
The synthetic resin is nylon (NY): a copolymer of
Vinylidene fluoride (PVDF): homopolymer of vinylidene fluoride (melting point: 168 ° C. to 175 ° C.)
Acetylene black was used as the conductivity imparting agent.
実施例１−８、比較例１−６
表２の樹脂組成物をリップ径φ１５ｍｍの環状ダイを装着した一軸押出し機に投入し、インフレーション押出成形法にて所定の内径、厚みの合成樹脂チューブを得た。次いで、表３に示すように、表１に示す軸体に得られた合成樹脂チューブを被覆装着し、加熱機に投入し１８０℃に加熱した後、取出し冷却し目的とした合成樹脂被覆ロールを得た。得られた合成樹脂被覆ロールの各特性を評価した結果を同じく表３に示す。
Example 1-8, Comparative Example 1-6
The resin composition shown in Table 2 was put into a single screw extruder equipped with an annular die having a lip diameter of φ15 mm, and a synthetic resin tube having a predetermined inner diameter and thickness was obtained by an inflation extrusion molding method. Next, as shown in Table 3, the synthetic resin tube obtained on the shaft body shown in Table 1 was coated and attached, put into a heater and heated to 180 ° C., then taken out and cooled to obtain the intended synthetic resin coating roll. Obtained. Table 3 shows the results of evaluating the properties of the obtained synthetic resin-coated roll.
表３からも明らかなように、本発明にかかる合成樹脂被覆ロールは軸体の十点表面粗さＲｚ（ｓ）が５μｍ以下と小さいのにもかかわらず優れた密着性を示し、得られる合成樹脂被覆ロール表面の十点平均粗さＲｚ（ｒ）も０．５μｍ以下と平滑性に優れたものであった。一方、軸体として本発明の範囲外である十点表面粗さＲｚ（ｓ）が０．１μｍのものを使用した比較例１の合成樹脂被覆ロールは密着性が十分ではなかった。逆に、軸体として十点表面粗さＲｚ（ｓ）が１５μｍのものを使用した比較例２の合成樹脂被覆ロールは密着性は十分であったが得られるロール表面の平滑性が悪く、各種用途、とりわけ電子写真装置用のロールとしては使用できないものであった。
また、サンドブラスト処理をした軸体を使用した比較例６の合成樹脂被覆ロールは、十点表面粗さＲｚ（ｓ）が２３μｍと十分な粗さを有していたためか密着性も十分あり、得られた合成樹脂被覆ロール表面の十点平均粗さＲｚ（ｒ）も０．６μｍと表面平滑性に問題のないものであった。しかしながら、比較例６の合成樹脂被覆ロールと本発明にかかる実施例４、５の合成樹脂被覆ロールを比較した場合、実施例４、５の合成樹脂被覆ロールは使用した軸体の十点表面粗さＲｚ（ｓ）が０．８μｍであるにもかかわらず、比較例６の合成樹脂被覆ロールと遜色ない密着性を示し、比較例６の合成樹脂被覆ロールに比べて、表面粗さが２分の１と、より表面平滑性に優れたものであり、本発明の優位性は明らかである。
更に、厚みが本発明の範囲外である４０μｍの合成樹脂チューブを使用した比較例３の合成樹脂被覆ロールは軸体の凹凸がそのまま表面に表れ、平滑性にかけるロールしか得られなかった。更にまた、ロール部の直径と大きく異なる内径のチューブを用いた比較例４、５場合は、軸体に装着できないか、装着できても密着性の弱いものしか得られなかった。
As is clear from Table 3, the synthetic resin-coated roll according to the present invention exhibits excellent adhesion despite the fact that the ten-point surface roughness Rz (s) of the shaft body is as small as 5 μm or less, and the resulting synthesis The ten-point average roughness Rz (r) on the surface of the resin-coated roll was also 0.5 μm or less and excellent in smoothness. On the other hand, the synthetic resin-coated roll of Comparative Example 1 using a shaft having a 10-point surface roughness Rz (s) outside the range of the present invention of 0.1 μm did not have sufficient adhesion. On the contrary, the synthetic resin-coated roll of Comparative Example 2 using a shaft having a 10-point surface roughness Rz (s) of 15 μm had sufficient adhesion, but the resulting roll surface had poor smoothness. It could not be used as a roll for an application, particularly an electrophotographic apparatus.
In addition, the synthetic resin-coated roll of Comparative Example 6 using the shaft body subjected to the sandblast treatment had sufficient adhesion because the ten-point surface roughness Rz (s) had a sufficient roughness of 23 μm. The 10-point average roughness Rz (r) of the surface of the obtained synthetic resin-coated roll was 0.6 μm, and there was no problem in surface smoothness. However, when the synthetic resin-coated roll of Comparative Example 6 and the synthetic resin-coated rolls of Examples 4 and 5 according to the present invention were compared, the synthetic resin-coated rolls of Examples 4 and 5 had a ten-point surface roughness of the shaft body used. Even though the thickness Rz (s) is 0.8 μm, the adhesiveness is comparable to that of the synthetic resin-coated roll of Comparative Example 6, and the surface roughness is 2 minutes compared to the synthetic resin-coated roll of Comparative Example 6. No. 1 and more excellent in surface smoothness, and the superiority of the present invention is clear.
Furthermore, the synthetic resin-coated roll of Comparative Example 3 using a synthetic resin tube with a thickness of 40 μm outside the range of the present invention showed the unevenness of the shaft as it was on the surface, and only a roll subjected to smoothness was obtained. Furthermore, in Comparative Examples 4 and 5 using a tube having an inner diameter greatly different from the diameter of the roll part, it was not possible to attach to the shaft body, or even if it could be attached, only those having poor adhesion could be obtained.
実施例９
樹脂Ａに代えて樹脂Ｄを使用した以外は実施例４と同様にして合成樹脂被覆ロールを製造した。得られた合成樹脂被覆ロール表面の十点平均粗さＲｚ（ｒ）も０．３μｍと優れた平滑性を示し、剥離強度は３．４３Ｎ／１０ｍｍで、ズレもなかったが、クリーニングロールとしての適性は体積抵抗率が高いためか悪かった。
Example 9
A synthetic resin-coated roll was produced in the same manner as in Example 4 except that Resin D was used instead of Resin A. The 10-point average roughness Rz (r) of the surface of the obtained synthetic resin-coated roll also showed excellent smoothness of 0.3 μm, the peel strength was 3.43 N / 10 mm, and there was no deviation, but as a cleaning roll Aptitude was bad because of its high volume resistivity.
本発明に係る合成樹脂被覆ロールは、電子写真方式の複写機、プリンター、ファックス等に使用される導電性ロール、例えば、帯電ロール、転写ロール、クリーニングロールなどに好適に用いることができる。特には、ロール径が５mm〜５０ｍｍであるクリーニングロール等に特に適している。 The synthetic resin-coated roll according to the present invention can be suitably used for conductive rolls used in electrophotographic copying machines, printers, fax machines and the like, for example, charging rolls, transfer rolls, and cleaning rolls. In particular, it is particularly suitable for a cleaning roll having a roll diameter of 5 mm to 50 mm.
１０ 合成樹脂被覆ロール
１２ 軸体
１４ 合成樹脂チューブ
１５ ベアリング
１６ 支持体
１８ チャック部
２０ 粘着テープ
２１ 掴み部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
6. The electrophotographic cleaning roll according to claim 1, wherein the volume resistivity at a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 50% RH is 1 × 10 5 to 1 × 10 14 Ω · cm. .
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