WO2018173398A1 - 電子写真機器用帯電ロール - Google Patents

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WO2018173398A1
WO2018173398A1 PCT/JP2017/046093 JP2017046093W WO2018173398A1 WO 2018173398 A1 WO2018173398 A1 WO 2018173398A1 JP 2017046093 W JP2017046093 W JP 2017046093W WO 2018173398 A1 WO2018173398 A1 WO 2018173398A1
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WO
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particles
intermediate layer
layer
charging roll
average particle
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Application number
PCT/JP2017/046093
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English (en)
French (fr)
Inventor
仁宏 齋藤
泰秀 渡邊
Original Assignee
住友理工株式会社
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Publication date
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Priority to CN201780075405.3A priority Critical patent/CN110036348B/zh
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Definitions

  • the present invention relates to a charging roll for an electrophotographic apparatus that is preferably used in an electrophotographic apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile that employs an electrophotographic system.
  • a contact charging method in which a charging roll is brought into direct contact with the surface of the photosensitive drum is known.
  • the contact charging method if the discharge area is narrow, charging may be concentrated locally and image defects may occur. For this reason, as described in Patent Document 1, for example, particles are added to the surface layer of the charging roll to provide unevenness on the surface, thereby securing a discharge region and maintaining the charge amount.
  • a direct current (DC) voltage application method As a method for charging the charging roll, a direct current (DC) voltage application method is known from the viewpoint of compactness and cost reduction of the apparatus.
  • DC direct current
  • the direct current (DC) voltage application method is inferior in charging performance compared to the alternating current / direct current (AC / DC) superimposed application method.
  • AC / DC alternating current / direct current
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a charging roll for an electrophotographic apparatus that has both high chargeability and uniformity of surface resistance and suppresses image defects.
  • a charging roll for an electrophotographic apparatus includes a shaft, an elastic layer formed on the outer periphery of the shaft, an intermediate layer formed on the outer periphery of the elastic layer, A surface layer formed on the outer periphery of the intermediate layer, and the roughness forming particles are arranged in the intermediate layer, and the roughness forming particles are two kinds of large diameter particles and small diameter particles having different average particle diameters. It is composed of particles, the difference of the average particle diameter is in the range of 10 to 40 ⁇ m, and the surface resistance value of the surface layer material is larger than the surface resistance value of the intermediate layer material. is there.
  • the thickness of the surface layer is preferably in the range of 0.1 to 3.0 ⁇ m.
  • the surface layer preferably contains a fluororesin, a (meth) acrylic resin or a polycarbonate.
  • the intermediate layer preferably includes polyamide or polyurethane.
  • the average particle size of the large particles is preferably 15 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, and the average particle size of the small particles is preferably 5.0 ⁇ m or more and less than 15 ⁇ m.
  • the thickness of the intermediate layer is preferably in the range of 1.0 to 20 ⁇ m.
  • the roughness forming particles are composed of two kinds of particles, large particles and small particles having different average particle sizes, and the difference in the average particle size is 10 to 40 ⁇ m. Therefore, high chargeability can be ensured.
  • the roughness forming particles are arranged in the intermediate layer, and the surface layer of a material having a surface resistance value larger than that of the intermediate layer is formed on the outer periphery of the intermediate layer, so that the uniformity of the surface resistance is satisfied. can do.
  • FIG. 1A is a schematic external view of a charging roll for an electrophotographic apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 2 is an enlarged schematic view of the vicinity of the surface of the charging roll for electrophotographic equipment shown in FIG. 1.
  • FIG. 1A is a schematic external view of a charging roll for an electrophotographic apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 2 is an enlarged schematic view of the vicinity of the surface of the charging roll for electrophotographic equipment shown in FIG.
  • the charging roll 10 includes a shaft body 12, an elastic layer 14 formed on the outer periphery of the shaft body 12, an intermediate layer 16 formed on the outer periphery of the elastic layer 14, and a surface layer formed on the outer periphery of the intermediate layer 16. 17.
  • the elastic layer 14 is a layer (base layer) serving as a base of the charging roll 10.
  • the surface layer 17 is a layer that appears on the surface of the charging roll 10.
  • the intermediate layer 16 includes a binder 22 and roughness forming particles 18 and 20. That is, the roughness forming particles 18 and 20 are arranged in the intermediate layer 16.
  • the roughness forming particles 18 and 20 are particles for forming roughness on the surface of the charging roll 10. This surface roughness forms a discharge region and a starting point of discharge.
  • the roughness forming particles 18 and 20 are composed of two kinds of particles, a large particle 18 and a small particle 20 having different average particle diameters.
  • the large-diameter particles 18 form relatively large convex portions 24 a on the surfaces of the intermediate layer 16 and the surface layer 17, and the small-diameter particles 20 form relatively small convex portions 24 b on the surfaces of the intermediate layer 16 and the surface layer 17.
  • the large convex portion 24a is a portion in contact with the photosensitive drum, and a discharge region is formed by the large convex portion 24a.
  • the small convex portion 24b is a portion that does not come into contact with the photosensitive drum, and a discharge starting point is formed by the small convex portion 24b.
  • the shapes of the large particle 18 and the small particle 20 are not particularly limited, but are preferably spherical or true spherical.
  • the large particle 18 is a particle having a particle diameter of 15 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less. By including such large-diameter particles 18, a sufficient gap with the photosensitive drum can be secured. Thereby, since the discharge performance is improved, high chargeability can be ensured.
  • the average particle size of the large-diameter particles 18 is preferably 15 ⁇ m or more from the viewpoint of ensuring a sufficient gap with the photosensitive drum and ensuring high chargeability. More preferably, it is 20 micrometers or more, More preferably, it is 25 micrometers or more.
  • the average particle size of the large-sized particles 18 is preferably 50 ⁇ m or less from the viewpoint of easily improving the uniformity of charging. More preferably, it is 45 micrometers or less, More preferably, it is 40 micrometers or less.
  • the average particle size of the large particle 18 is a median diameter measured by a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device.
  • the large-diameter particles 18 are preferably resin particles in which the convex portions 24a formed thereby serve as contact portions with the photosensitive drum, and thus it is easy to ensure the flexibility of the contact portions.
  • the resin particles include acrylic particles, urethane particles, and polyamide particles.
  • the large-diameter particle 18 may be composed of one kind of these resin particles, or may be composed of two or more kinds of resin particles.
  • the large-diameter particles 18 are preferably made of the same material as the binder of the intermediate layer 16 from the viewpoint of uniformity of the material of the intermediate layer 16. Further, it is preferable that the small diameter particle 20 is made of the same kind of material.
  • urethane particles are preferable from the viewpoint of easily ensuring flexibility.
  • Acrylic particles are preferable from the viewpoint of low settling due to a low deformation rate.
  • polyamide particles are preferable from the viewpoint of having a small influence on resistance.
  • the content of the large-diameter particles 18 is not particularly limited, but is within the range of 5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder 22 from the viewpoint of easily improving the uniformity of charging. Is preferred. More preferably, it is within the range of 10 to 40 parts by mass, and even more preferably within the range of 20 to 40 parts by mass.
  • the small particle 20 is a particle having a particle size of 3.0 ⁇ m or more and less than 15 ⁇ m.
  • the average particle diameter of the small-diameter particles 20 is preferably 3.0 ⁇ m or more from the viewpoint of easily securing the starting point of discharge by the convex portions 24b. More preferably, it is 4.0 micrometers or more, More preferably, it is 5.0 micrometers or more. Moreover, it is preferable that it is less than 15 micrometers from a viewpoint that it is the magnitude
  • the average particle diameter of the small-diameter particles 20 is a median diameter measured by a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus.
  • the small-diameter particle 20 may be a resin particle having excellent flexibility or a relatively hard inorganic particle because the convex portion 24b formed thereby is a non-contact portion with the photosensitive drum.
  • the resin particles include acrylic particles, urethane particles, and polyamide particles.
  • the inorganic particles include silica particles.
  • the small-diameter particle 20 may be composed of one kind of these particles, or may be composed of two or more kinds of particles.
  • the small-diameter particles 20 are preferably made of the same material as the binder of the intermediate layer 16 from the viewpoint of uniformity of the material of the intermediate layer 16. Further, it is preferable to be made of the same kind of material as the large-diameter particles 18.
  • the content of the small-diameter particles 20 is not particularly limited, but is 5 to 50 masses with respect to 100 mass parts of the binder 22 from the viewpoint of easily securing the starting point of discharge and enhancing the uniformity of charging. It is preferably within the range of parts. More preferably, it is in the range of 5 to 35 parts by mass, and still more preferably in the range of 10 to 30 parts by mass.
  • the difference in average particle size between the large particle 18 and the small particle 20 is in the range of 10 to 40 ⁇ m. If the difference in average particle diameter is less than 10 ⁇ m, the gap between the photosensitive drum and the photosensitive drum is insufficient, so that a sufficient discharge area cannot be ensured and high chargeability cannot be ensured. Thereby, the streak image after endurance cannot be suppressed. From this viewpoint, the difference in average particle diameter is preferably 15 ⁇ m or more. More preferably, it is 20 ⁇ m or more. On the other hand, if the difference in average particle diameter is more than 40 ⁇ m, the difference is too large to sufficiently secure the starting point of discharge by the small particle 20. As a result, discharge unevenness is likely to occur, and the uniformity of the image after durability is reduced. From this viewpoint, the difference in average particle diameter is preferably 35 ⁇ m or less. More preferably, it is 30 ⁇ m or less.
  • binder 22 of the intermediate layer 16 examples include (meth) acrylic resin (acrylic resin, methacrylic resin), fluororesin, polyamide, polyurethane, polycarbonate, melamine resin, and silicone resin. These may be used individually by 1 type as the binder 22 of the intermediate
  • the binder 22 is preferably made of the same material as the particles from the viewpoints of adhesion to the particles and uniformity of the material of the intermediate layer 16. In view of uniformity of the material of the intermediate layer 16, the binder 22 of the intermediate layer 16 is preferably a single type.
  • the intermediate layer 16 may or may not contain an additive in addition to the binder 22, the large particle 18, and the small particle 20 within a range that does not affect the present invention.
  • additives include conductive agents, fillers, stabilizers, ultraviolet absorbers, lubricants, release agents, dyes, pigments, flame retardants, and the like.
  • additives from the viewpoint of the uniformity of the material of the intermediate layer 16, it is preferable not to include additives other than the conductive agent.
  • Examples of the conductive agent include ionic conductive agents and electronic conductive agents.
  • Examples of the ionic conductive agent include quaternary ammonium salts, quaternary phosphonium salts, borates, and surfactants.
  • Examples of the electronic conductive agent include conductive oxides such as carbon black, graphite, c-TiO 2 , c-ZnO, and c-SnO 2 (c- means conductivity).
  • an electronic conductive agent is preferable from the viewpoint of reducing resistance.
  • conductive tin oxide (c-SnO 2 ) is more preferable from the viewpoints of being excellent in dispersibility and improving the resistance uniformity of the intermediate layer 16.
  • the conductive agent can be a combination of a plurality of types, but by using a single type, the resistance difference between the conductive agents can be eliminated and the resistance uniformity of the intermediate layer 16 can be improved.
  • the intermediate layer 16 can be adjusted to a predetermined surface resistance value by the material type, the blending of the conductive agent, and the like.
  • the surface resistance value of the material of the intermediate layer 16 can be set, for example, in a range of 10 3 to 10 13 ⁇ / ⁇ , 10 4 to 10 11 ⁇ / ⁇ , 10 5 to 10 9 ⁇ / ⁇ , and the like.
  • the surface resistance value of the material of the intermediate layer 16 is the surface resistance value of the material excluding the roughness forming particles. However, in relation to the surface layer 17, the surface resistance value is set in a range smaller than that of the surface layer 17. From this viewpoint, the intermediate layer 16 preferably contains a conductive agent.
  • the thickness of the intermediate layer 16 is a thickness in a portion where the roughness forming particles are not present (for example, a portion between the small diameter particles 20 and the small diameter particles 20).
  • the thickness of the intermediate layer 16 is preferably 1.0 ⁇ m or more from the viewpoint of easily fixing the large diameter particles 18 and the small diameter particles 20 in the intermediate layer 16. More preferably, it is 1.8 micrometers or more, More preferably, it is 3.0 micrometers or more.
  • it is preferably 20 ⁇ m or less from the viewpoint of easily securing the discharge regions and the convex portions 24a and 24b serving as starting points of discharge in relation to the roughness forming particles. More preferably, it is 18 micrometers or less, More preferably, it is 17 micrometers or less.
  • the thickness of the intermediate layer 16 can be measured by observing a cross section using a laser microscope (for example, “VK-9510” manufactured by Keyence Corporation). For example, the distance from the surface of the elastic layer 14 to the surface of the intermediate layer 16 can be measured at five locations at arbitrary positions, and can be represented by the average.
  • the intermediate layer 16 is formed by using a composition for an intermediate layer including a binder 22, large-diameter particles 18, and small-diameter particles 20, coating this on the outer peripheral surface of the elastic body layer 14, and appropriately performing a drying process or the like. be able to.
  • the binder 22, the large particle 18 and the small particle 20 can be prepared as a dispersion using a dispersion medium.
  • the dispersion medium examples include ketone solvents such as methyl ethyl ketone (MEK) and methyl isobutyl ketone, alcohol solvents such as isopropyl alcohol (IPA), methanol, and ethanol, hydrocarbon solvents such as hexane and toluene, ethyl acetate, butyl acetate, and the like.
  • ketone solvents such as methyl ethyl ketone (MEK) and methyl isobutyl ketone
  • alcohol solvents such as isopropyl alcohol (IPA), methanol, and ethanol
  • hydrocarbon solvents such as hexane and toluene, ethyl acetate, butyl acetate, and the like.
  • the surface layer 17 includes a binder.
  • the binder include (meth) acrylic resin (acrylic resin, methacrylic resin), fluororesin, polyamide, polyurethane, polycarbonate, melamine resin, and silicone resin. These may be used individually by 1 type as a binder of the surface layer 17, and may be used in combination of 2 or more type. Among these, (meth) acrylic resin, fluororesin, and polycarbonate are more preferable from the viewpoint of surface characteristics and the like.
  • the surface layer 17 is formed on the outer peripheral surface of the intermediate layer 16 containing the particles for roughness formation, whereby the surface resistance of the charging roll 10 can be made uniform. Thereby, discharge unevenness can be suppressed and the photosensitive drum (photosensitive member) can be uniformly charged. As a result, the occurrence of black spot images can be suppressed.
  • the resistance (surface resistance value) of the material of the surface layer 17 is uniform, and 2) the resistance (surface resistance value) of the surface layer 17 is the resistance (surface resistance) of the intermediate layer 16. 3)
  • the thickness of the surface layer 17 is preferably uniform. As for 1), it is preferable that the surface layer 17 does not contain particles such as roughness forming particles.
  • the surface layer 17 does not contain a electrically conductive agent. Moreover, it is preferable that the resistance difference between components is 500 times or less. As for 3), it is preferable that the surface layer 17 does not contain particles such as roughness forming particles so that the thickness of the binder of the surface layer 17 becomes uniform.
  • the surface layer 17 can be adjusted to a predetermined surface resistance value depending on the material type.
  • the surface resistance value of the material of the surface layer 17 can be set in the range of 10 10 to 10 15 ⁇ / ⁇ , for example, 10 11 to 10 15 ⁇ / ⁇ . However, in relation to the intermediate layer 16, it is set in a range where the surface resistance is larger than that of the intermediate layer 16. Since the resistance (surface resistance value) of the surface layer 17 is larger than the resistance (surface resistance value) of the intermediate layer 16, discharge between the intermediate layer 16 and the photosensitive drum (photoreceptor) can be suppressed. By making the surface resistance uniform, the occurrence of black spots (point unevenness) due to discharge unevenness can be suppressed.
  • the thickness of the surface layer 17 is preferably 0.1 ⁇ m or more from the viewpoint of improving the image quality by stabilizing the resistance. More preferably, it is 0.3 ⁇ m or more, and further preferably 0.5 ⁇ m or more. Further, from the viewpoint of increasing the electrostatic capacity of the entire charging roll 10 and improving the charging property, it is preferably 3.0 ⁇ m or less. More preferably, it is 2.5 micrometers or less, More preferably, it is 2.0 micrometers or less.
  • the thickness of the surface layer 17 can be measured by observing the cross section using a laser microscope (for example, “VK-9510” manufactured by Keyence Corporation). For example, the distance from the surface of the intermediate layer 16 to the surface of the surface layer 17 can be measured at five locations at arbitrary positions and expressed by the average.
  • the surface layer 17 may or may not contain an additive in addition to the binder as long as it does not affect the present invention.
  • additives include conductive agents, fillers, stabilizers, ultraviolet absorbers, lubricants, release agents, dyes, pigments, flame retardants, and the like.
  • the surface layer 17 can be formed by using a composition for a surface layer containing a binder, coating this on the outer peripheral surface of the intermediate layer 16, and appropriately performing a drying treatment or the like.
  • the binder can be prepared as a dispersion using a dispersion medium.
  • the dispersion medium include ketone solvents such as methyl ethyl ketone (MEK) and methyl isobutyl ketone, alcohol solvents such as isopropyl alcohol (IPA), methanol, and ethanol, hydrocarbon solvents such as hexane and toluene, ethyl acetate, butyl acetate, and the like.
  • An acetic acid solvent, an ether solvent such as diethyl ether and tetrahydrofuran, water and the like.
  • the height of the convex portion 24 a is preferably 10 ⁇ m or more from the viewpoint of ensuring a sufficient discharge area. More preferably, it is 15 micrometers or more, More preferably, it is 20 micrometers or more. Further, from the viewpoint of ensuring a sufficient starting point for discharge, the height of the convex portion 24b is preferably 2.0 ⁇ m or more. More preferably, it is 2.5 micrometers or more, More preferably, it is 3.0 micrometers or more.
  • the height of the convex portions 24a and 24b can be measured by observing a cross section using a laser microscope (for example, “VK-9510” manufactured by Keyence Corporation). For example, the heights of the convex portions 24a and 24b can be measured at five locations at arbitrary positions, and can be represented by the average.
  • the surface roughness Rz is 2.0 ⁇ m or more from the viewpoint of ensuring a sufficient discharge area. More preferably, it is 2.5 micrometers or more, More preferably, it is 3.0 micrometers or more. Further, from the viewpoint of making it difficult to form a region where no discharge occurs, the surface roughness Rz is preferably 40 ⁇ m or less. More preferably, it is 30 micrometers or less, More preferably, it is 20 micrometers or less.
  • the elastic body layer 14 contains a crosslinked rubber.
  • the elastic body layer 14 is formed of a conductive rubber composition containing uncrosslinked rubber.
  • the crosslinked rubber is obtained by crosslinking uncrosslinked rubber.
  • the uncrosslinked rubber may be a polar rubber or a nonpolar rubber. From the viewpoint of excellent conductivity, the uncrosslinked rubber is more preferably a polar rubber.
  • the polar rubber is a rubber having a polar group, and examples of the polar group include a chloro group, a nitrile group, a carboxyl group, and an epoxy group.
  • Specific examples of polar rubber include hydrin rubber, nitrile rubber (NBR), urethane rubber (U), acrylic rubber (a copolymer of acrylic ester and 2-chloroethyl vinyl ether, ACM), and chloroprene rubber (CR). And epoxidized natural rubber (ENR).
  • polar rubbers hydrin rubber and nitrile rubber (NBR) are more preferable from the viewpoint that the volume resistivity tends to be particularly low.
  • hydrin rubber examples include epichlorohydrin homopolymer (CO), epichlorohydrin-ethylene oxide binary copolymer (ECO), epichlorohydrin-allyl glycidyl ether binary copolymer (GCO), epichlorohydrin-ethylene oxide-allyl glycidyl ether ternary.
  • a copolymer (GECO) etc. can be mentioned.
  • the urethane rubber examples include a polyether type urethane rubber having an ether bond in the molecule.
  • a polyether type urethane rubber can be produced by a reaction between a polyether having hydroxyl groups at both ends and a diisocyanate.
  • the polyether is not particularly limited, and examples thereof include polyethylene glycol and polypropylene glycol. Although it does not specifically limit as diisocyanate, Tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, etc. can be mentioned.
  • nonpolar rubbers examples include isoprene rubber (IR), natural rubber (NR), styrene butadiene rubber (SBR), and butadiene rubber (BR).
  • crosslinking agent examples include a sulfur crosslinking agent, a peroxide crosslinking agent, and a dechlorination crosslinking agent. These crosslinking agents may be used alone or in combination of two or more.
  • sulfur crosslinking agent examples include conventionally known sulfur crosslinking agents such as powdered sulfur, precipitated sulfur, colloidal sulfur, surface-treated sulfur, insoluble sulfur, sulfur chloride, thiuram vulcanization accelerator, and polymer polysulfide. it can.
  • peroxide crosslinking agents include conventionally known peroxide crosslinking agents such as peroxyketals, dialkyl peroxides, peroxyesters, ketone peroxides, peroxydicarbonates, diacyl peroxides and hydroperoxides. Can do.
  • dechlorination crosslinking agents include dithiocarbonate compounds. More specifically, quinoxaline-2,3-dithiocarbonate, 6-methylquinoxaline-2,3-dithiocarbonate, 6-isopropylquinoxaline-2,3-dithiocarbonate, 5,8-dimethylquinoxaline-2,3- A dithiocarbonate etc. can be mentioned.
  • the blending amount of the crosslinking agent is preferably within a range of 0.1 to 2 parts by mass, more preferably 0.3 to 1.8 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the uncrosslinked rubber from the viewpoint of difficulty in bleeding. In the range of parts, more preferably in the range of 0.5 to 1.5 parts by weight.
  • a dechlorination crosslinking accelerator When a dechlorination crosslinking agent is used as the crosslinking agent, a dechlorination crosslinking accelerator may be used in combination.
  • the dechlorination crosslinking accelerator include 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 (hereinafter abbreviated as DBU) or a weak acid salt thereof.
  • DBU 1,8-diazabicyclo
  • the dechlorination crosslinking accelerator may be used in the form of DBU, it is preferably used in the form of its weak acid salt from the viewpoint of handling.
  • DBU weak acid salts include carbonate, stearate, 2-ethylhexylate, benzoate, salicylate, 3-hydroxy-2-naphthoate, phenol resin salt, 2-mercaptobenzothiazole salt, 2- Examples include mercaptobenzimidazole salts.
  • the content of the dechlorination crosslinking accelerator is preferably in the range of 0.1 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the uncrosslinked rubber from the viewpoint of difficulty in bleeding. More preferably, it is within the range of 0.3 to 1.8 parts by mass, and even more preferably within the range of 0.5 to 1.5 parts by mass.
  • the elastic layer 14 has carbon black, graphite, c-TiO 2 , c-ZnO, c-SnO 2 (c- means conductivity), an ionic conductive agent (quaternary) for imparting conductivity.
  • conductive agents such as ammonium salts, borates, surfactants, etc.
  • Additives include lubricants, vulcanization accelerators, anti-aging agents, light stabilizers, viscosity modifiers, processing aids, flame retardants, plasticizers, foaming agents, fillers, dispersants, antifoaming agents, pigments, release agents. Examples include molds.
  • the elastic body layer 14 can be adjusted to a predetermined volume resistivity by the kind of the crosslinked rubber, the blending amount of the ionic conductive agent, the blending of the electronic conductive agent, and the like.
  • the volume resistivity of the elastic layer 14 may be appropriately set in the range of 10 2 to 10 10 ⁇ ⁇ cm, 10 3 to 10 9 ⁇ ⁇ cm, 10 4 to 10 8 ⁇ ⁇ cm, and the like according to the application. .
  • the thickness of the elastic layer 14 is not particularly limited, and may be set as appropriate within a range of 0.1 to 10 mm according to the application.
  • the elastic body layer 14 can be manufactured as follows, for example. First, the shaft body 12 is coaxially installed in the hollow part of the roll molding die, injected with an uncrosslinked conductive rubber composition, heated and cured (crosslinked), and then demolded, or The elastic body layer 14 is formed on the outer periphery of the shaft body 12 by, for example, extruding an uncrosslinked conductive rubber composition on the surface of the shaft body 12.
  • the shaft body 12 is not particularly limited as long as it has conductivity. Specific examples include solid bodies made of metal such as iron, stainless steel, and aluminum, and a cored bar made of a hollow body. You may apply
  • the roughness forming particles 18 and 20 are composed of two types of particles, the large particle 18 and the small particle 20 having different average particle sizes, and the difference in the average particle size is 10. Since it is in the range of ⁇ 40 ⁇ m, high chargeability can be secured. Then, the roughness forming particles 18 and 20 are arranged in the intermediate layer 16, and the surface layer 17 of a material having a surface resistance value larger than that of the material of the intermediate layer 16 is formed on the outer periphery of the intermediate layer 16. The uniformity of the surface resistance can be satisfied.
  • a core metal (shaft body, diameter 6 mm) is set in a molding die (pipe shape), the above conductive rubber composition is injected, heated at 180 ° C. for 30 minutes, cooled and demolded, and the core metal
  • Conductive agent Conductive tin oxide: "TDL-1” manufactured by Mitsubishi Materials Electronic Chemicals (Roughness forming particles)
  • Binders described in Tables 1 and 2 were blended, and the concentration was adjusted with methyl ethyl ketone (MEK) so that the solid content concentration was 20% by mass to prepare a composition for the surface layer. Subsequently, the surface layer composition was roll-coated on the outer peripheral surface of the intermediate layer and subjected to heat treatment to form a surface layer on the outer periphery of the intermediate layer. This produced the charging roll.
  • MEK methyl ethyl ketone
  • the materials used as the surface layer material are as follows.
  • the surface layer material was not mixed with particles for forming roughness and a conductive agent.
  • Example 9 In the preparation of the intermediate layer composition, a charging roll was produced in the same manner as in Example 1 except that no conductive agent was blended.
  • Example 4 A charging roll was produced in the same manner as in Example 1 except that the conductive agent was not blended in the preparation of the intermediate layer composition and the conductive agent was blended in the preparation of the surface layer composition.
  • Image evaluation was performed for each of the manufactured charging rolls. Moreover, surface resistance was measured about surface layer material and intermediate
  • the prepared charging roll was attached to a unit (black) of an actual machine (“MP C6004” manufactured by RICOH), and image was printed with a 25% density halftone in a 10 ° C. ⁇ 10% RH environment. Evaluation after endurance of 500,000 sheets was performed. A case where there was no black spot in the image was judged as “good”, and a case where even one point was found was judged as “bad”.
  • the prepared charging roll was attached to a unit (black) of an actual machine (“MP C6004” manufactured by RICOH), and image was printed with a 25% density halftone in a 10 ° C. ⁇ 10% RH environment. Evaluation after endurance of 500,000 sheets was performed. An image having no unevenness was evaluated as “good”, and an image having unevenness was determined as “bad”.
  • the prepared charging roll was attached to a unit (black) of an actual machine (“MP C6004” manufactured by RICOH), and image was printed with a 25% density halftone in a 10 ° C. ⁇ 10% RH environment. Evaluation after endurance of 500,000 sheets was performed. The image with no horizontal streak is particularly good “ ⁇ ”, the image with little horizontal streak is“ good ”, and the image has horizontal streak and the image is greatly affected by toner adhesion. ⁇ ”.
  • Comparative Example 5 roughness forming particles are arranged not on the intermediate layer but on the surface layer. For this reason, the thickness of the binder on the surface layer is greatly different where the particles are present and where the particles are not present. As a result, the surface resistance of the charging roll is not uniform, black spots are found in the image after durability, and the image is inferior.
  • Comparative Examples 1 to 4 roughness forming particles are arranged in the intermediate layer. However, in Comparative Examples 1 and 4, since the surface resistance of the surface layer material is smaller than the surface resistance of the intermediate layer material, discharge occurs between the intermediate layer and the photosensitive drum, and the surface resistance of the charging roll is not uniform. Black spots are found in the image of, and inferior to the image.
  • Comparative Example 2 Although the roughness-forming particles are composed of two types of particles, large particles and small particles having different average particle sizes, the difference in average particle size is small, and a sufficient discharge area is secured. Not. For this reason, streak images due to poor charging occurred.
  • Comparative Example 3 although the roughness-forming particles are composed of two types of particles, large particles and small particles having different average particle sizes, the difference in the average particle size is large and the starting point of discharge is sufficiently secured. It has not been. For this reason, the starting points of discharge are concentrated in part, charging uniformity is insufficient, and image uniformity is inferior.
  • roughness forming particles are arranged in the intermediate layer, and the roughness forming particles are composed of two kinds of particles of large diameter particles and small diameter particles having different average particle diameters. Is within the range of 10 to 40 ⁇ m, and the surface resistance of the surface layer material is larger than the surface resistance of the intermediate layer material. For this reason, a sufficient discharge area is secured, and the generation of streak images is suppressed. Further, the starting point of discharge is sufficiently secured, charging uniformity is sufficient, and image uniformity is also excellent. Furthermore, the surface resistance of the charging roll is uniform, black spots are not found in the image after durability, and the image is excellent. In comparison between Examples, when the difference in the average particle size between the large particles and the small particles is in the range of 15 to 35 ⁇ m, the effect of suppressing the generation of streak images is excellent.

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  • Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)

Abstract

高い帯電性と表面抵抗の均一性を両立して画像不具合を抑えた電子写真機器用帯電ロールを提供する。 軸体１２と、軸体１２の外周に形成された弾性体層１４と、弾性体層１４の外周に形成された中間層１６と、中間層１６の外周に形成された表層１７と、を備え、中間層１６に粗さ形成用粒子１８，２０が配置され、粗さ形成用粒子１８，２０は平均粒子径の異なる大径粒子１８と小径粒子２０の２種類の粒子で構成され、その平均粒子径の差が１０～４０μｍの範囲内であり、かつ表層１７の材料の表面抵抗が中間層１６の材料の表面抵抗よりも大きい電子写真機器用帯電ロール１０とする。

Description

電子写真機器用帯電ロール
　本発明は、電子写真方式を採用する複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真機器において好適に用いられる電子写真機器用帯電ロールに関するものである。
　電子写真機器において、感光ドラムの表面を帯電させる方式としては、帯電ロールを感光ドラムの表面に直接接触させる接触帯電方式が知られている。接触帯電方式においては、放電領域が狭いと局部に帯電が集中して画像不具合が生じるおそれがある。このため、例えば特許文献１に記載されるように、帯電ロールの表層に粒子を添加して表面に凹凸を設けることで放電領域を確保し、帯電量を維持することが行われている。
特開２００９－１７５４２７号公報
　帯電ロールを帯電させる方式としては、装置のコンパクト化、低コスト化などから、直流（ＤＣ）電圧印加方式が知られている。近年、高速機や高機能機にも直流（ＤＣ）電圧印加方式を採用する試みがなされている。しかし、直流（ＤＣ）電圧印加方式は、交流／直流（ＡＣ／ＤＣ）重畳印加方式に比べて帯電性能が劣る。放電領域をより広くし帯電性能を満足するために帯電ロールの表層により大径の粗さ形成用粒子を配置すると、粒子が存在する部分と存在しない部分とでバインダーの厚み差が大きくなる。これにより、表層の表面抵抗にムラが生じ、放電ムラが生じる。
　本発明が解決しようとする課題は、高い帯電性と表面抵抗の均一性を両立して画像不具合を抑えた電子写真機器用帯電ロールを提供することにある。
　上記課題を解決するため本発明に係る電子写真機器用帯電ロールは、軸体と、前記軸体の外周に形成された弾性体層と、前記弾性体層の外周に形成された中間層と、前記中間層の外周に形成された表層と、を備え、前記中間層に粗さ形成用粒子が配置され、前記粗さ形成用粒子は平均粒子径の異なる大径粒子と小径粒子の２種類の粒子で構成され、その平均粒子径の差が１０～４０μｍの範囲内であり、かつ前記表層の材料の表面抵抗値が前記中間層の材料の表面抵抗値よりも大きいことを要旨とするものである。
　前記表層の厚みは０．１～３．０μｍの範囲内であることが好ましい。前記表層はフッ素樹脂、（メタ）アクリル樹脂またはポリカーボネートを含むことが好ましい。前記中間層はポリアミドまたはポリウレタンを含むことが好ましい。前記大径粒子の平均粒子径は１５μｍ以上５０μｍ以下であり、前記小径粒子の平均粒子径は５．０μｍ以上１５μｍ未満であることがこのましい。前記中間層の厚みは１．０～２０μｍの範囲内であることが好ましい。
　本発明に係る電子写真機器用帯電ロールによれば、粗さ形成用粒子が平均粒子径の異なる大径粒子と小径粒子の２種類の粒子で構成され、その平均粒子径の差が１０～４０μｍの範囲内であることから、高い帯電性を確保することができる。そして、その粗さ形成用粒子が中間層に配置され、その中間層の材料よりも表面抵抗値の大きい材料の表層がその中間層の外周に形成されているので、表面抵抗の均一性を満足することができる。
本発明の一実施形態に係る電子写真機器用帯電ロールの外観模式図（ａ）と、そのＡ－Ａ線断面図（ｂ）である。 図１に示す電子写真機器用帯電ロールの表面近傍の拡大模式図である。
　本発明に係る電子写真機器用帯電ロール（以下、単に帯電ロールということがある。）について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電子写真機器用帯電ロールの外観模式図（ａ）と、そのＡ－Ａ線断面図（ｂ）である。図２は、図１に示す電子写真機器用帯電ロールの表面近傍の拡大模式図である。
　帯電ロール１０は、軸体１２と、軸体１２の外周に形成された弾性体層１４と、弾性体層１４の外周に形成された中間層１６と、中間層１６の外周に形成された表層１７と、を備える。弾性体層１４は、帯電ロール１０のベースとなる層（基層）である。表層１７は、帯電ロール１０の表面に現れる層となっている。
　中間層１６は、バインダー２２と粗さ形成用粒子１８，２０を含む。すなわち、中間層１６に粗さ形成用粒子１８，２０が配置されている。粗さ形成用粒子１８，２０は、帯電ロール１０の表面に粗さを形成するための粒子である。この表面粗さにより、放電領域と放電の起点が形成される。粗さ形成用粒子１８，２０は平均粒子径の異なる大径粒子１８と小径粒子２０の２種類の粒子で構成されている。大径粒子１８により、中間層１６および表層１７の表面に比較的大きい凸部２４ａが形成され、小径粒子２０により、中間層１６および表層１７の表面に比較的小さい凸部２４ｂが形成される。大きい凸部２４ａは感光ドラムに接触する部分となり、大きい凸部２４ａにより放電領域が形成される。小さい凸部２４ｂは感光ドラムに接触しない部分であり、小さい凸部２４ｂにより放電の起点が形成される。大径粒子１８と小径粒子２０の形状は、特に限定されるものではないが、球状、真球状などが好ましい。
　大径粒子１８は、粒子径１５μｍ以上５０μｍ以下の粒子である。このような大径粒子１８を含むことにより、感光ドラムとの間のギャップを十分に確保することができる。これにより、放電性能が向上するため、高い帯電性を確保することができる。大径粒子１８の平均粒子径は、感光ドラムとの間のギャップを十分に確保することができ、高い帯電性を確保することができるなどの観点から、１５μｍ以上であることが好ましい。より好ましくは２０μｍ以上、さらに好ましくは２５μｍ以上である。また、大径粒子１８の平均粒子径は、帯電の均一性を高めやすいなどの観点から、５０μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは４５μｍ以下、さらに好ましくは４０μｍ以下である。大径粒子１８の平均粒子径は、レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置により測定されるメジアン径である。
　大径粒子１８は、これにより形成される凸部２４ａが感光ドラムとの接触部となることから、接触部の柔軟性を確保しやすい樹脂粒子が好ましい。樹脂粒子としては、アクリル粒子、ウレタン粒子、ポリアミド粒子などが挙げられる。大径粒子１８は、これらのうちの１種の樹脂粒子で構成されていてもよいし、２種以上の樹脂粒子で構成されていてもよい。大径粒子１８は、中間層１６の材質の均一性などの観点から、中間層１６のバインダーと同種の材料で構成されることが好ましい。また、小径粒子２０と同種の材料で構成されることが好ましい。また、柔軟性を確保しやすいなどの観点から、ウレタン粒子が好ましい。また、低変形率による低ヘタリ性などの観点から、アクリル粒子が好ましい。また、抵抗への影響度が小さいなどの観点から、ポリアミド粒子（ナイロン粒子）が好ましい。
　大径粒子１８の含有量は、特に限定されるものではないが、帯電の均一性を高めやすいなどの観点から、バインダー２２の１００質量部に対し、５～５０質量部の範囲内であることが好ましい。より好ましくは１０～４０質量部の範囲内、さら好ましくは２０～４０質量部の範囲内である。
　小径粒子２０は、粒子径３．０μｍ以上１５μｍ未満の粒子である。このような小径粒子２０を含むことにより、放電の起点を確保することができる。これにより、放電性能が向上するため、高い帯電性を確保することができる。小径粒子２０の平均粒子径は、凸部２４ｂによる放電の起点を確保しやすいなどの観点から、３．０μｍ以上であることが好ましい。より好ましくは４．０μｍ以上、さらに好ましくは５．０μｍ以上である。また、放電の起点となりやすい大きさであるなどの観点から、１５μｍ未満であることが好ましい。より好ましくは１２μｍ以下である。小径粒子２０の平均粒子径は、レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置により測定されるメジアン径である。
　小径粒子２０は、これにより形成される凸部２４ｂが感光ドラムとの非接触部であることから、柔軟性に優れる樹脂粒子であってもよいし、比較的硬い無機粒子であってもよい。樹脂粒子としては、アクリル粒子、ウレタン粒子、ポリアミド粒子などが挙げられる。無機粒子としては、シリカ粒子などが挙げられる。小径粒子２０は、これらのうちの１種の粒子で構成されていてもよいし、２種以上の粒子で構成されていてもよい。小径粒子２０は、中間層１６の材質の均一性などの観点から、中間層１６のバインダーと同種の材質で構成されることが好ましい。また、大径粒子１８と同種の材料で構成されることが好ましい。
　小径粒子２０の含有量は、特に限定されるものではないが、放電の起点を確保しやすい、帯電の均一性を高めやすいなどの観点から、バインダー２２の１００質量部に対し、５～５０質量部の範囲内であることが好ましい。より好ましくは５～３５質量部の範囲内、さら好ましくは１０～３０質量部の範囲内である。
　大径粒子１８と小径粒子２０の平均粒子径の差は、１０～４０μｍの範囲内である。平均粒子径の差が１０μｍ未満であると、感光ドラムとの間のギャップが不十分で、放電領域を十分に確保することができず、高い帯電性を確保することができない。これにより、耐久後のスジ画像が抑えられない。また、この観点から、平均粒子径の差は１５μｍ以上が好ましい。より好ましくは２０μｍ以上である。一方、平均粒子径の差が４０μｍ超であると、差が大きすぎて小径粒子２０による放電の起点を十分に確保することができない。これにより、放電ムラが生じやすく、耐久後の画像均一性が低下する。また、この観点から、平均粒子径の差は３５μｍ以下が好ましい。より好ましくは３０μｍ以下である。
　中間層１６のバインダー２２としては、（メタ）アクリル樹脂（アクリル樹脂、メタクリル樹脂）、フッ素樹脂、ポリアミド、ポリウレタン、ポリカーボネート、メラミン樹脂、シリコーン系樹脂などが挙げられる。これらは、中間層１６のバインダー２２として１種単独で用いてもよいし、２種以上組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、抵抗制御・柔軟性などの観点から、ポリアミド、ポリウレタンがより好ましい。また、バインダー２２は、粒子との密着性、中間層１６の材質の均一性などの観点から、粒子と同じ材質のものが好ましい。また、中間層１６の材質の均一性などの観点から、中間層１６のバインダー２２は単一種であることが好ましい。
　中間層１６は、本発明に影響を与えない範囲において、バインダー２２、大径粒子１８、小径粒子２０に加え、添加剤を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。このような添加剤としては、導電剤、充填剤、安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、離形剤、染料、顔料、難燃剤などが挙げられる。ただし、中間層１６の材質の均一性などの観点からいえば、導電剤以外の添加剤を含まないことが好ましい。
　導電剤としては、イオン導電剤、電子導電剤が挙げられる。イオン導電剤としては、第４級アンモニウム塩、第４級ホスホニウム塩、ホウ酸塩、界面活性剤などが挙げられる。電子導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、ｃ－ＴｉＯ２、ｃ－ＺｎＯ、ｃ－ＳｎＯ２（ｃ－は、導電性を意味する。）などの導電性酸化物などが挙げられる。これらのうちでは、低抵抗化などの観点から、電子導電剤が好ましい。電子導電剤のうちでは、分散性により優れ、中間層１６の抵抗均一性を向上することができるなどの観点から、導電性酸化スズ（ｃ－ＳｎＯ２）がより好ましい。導電剤は、複数種の組み合わせとすることもできるが、単一種とすることで、導電剤間の抵抗差をなくし、中間層１６の抵抗均一性を向上することができる。
　中間層１６は、材料種、導電剤の配合などにより、所定の表面抵抗値に調整することができる。中間層１６の材料の表面抵抗値は、例えば１０３～１０13Ω／□、１０４～１０1１Ω／□、１０５～１０９Ω／□の範囲などに設定することができる。中間層１６の材料の表面抵抗値は、粗さ形成用粒子を除く材料の表面抵抗値である。ただし、表層１７との関係で、表層１７よりも表面抵抗値が小さくなる範囲に設定する。この観点から、中間層１６は、導電剤を含むことが好ましい。
　中間層１６の厚みは、粗さ形成用粒子が存在していない部分（例えば小径粒子２０と小径粒子２０の間の部分など）における厚みである。中間層１６の厚みは、大径粒子１８や小径粒子２０を中間層１６中に十分に固定しやすいなどの観点から、１．０μｍ以上であることが好ましい。より好ましくは１．８μｍ以上、さらに好ましくは３．０μｍ以上である。一方、粗さ形成用粒子との関係で、放電領域や放電の起点となる凸部２４ａ，２４ｂを確保しやすいなどの観点から、２０μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは１８μｍ以下、さらに好ましくは１７μｍ以下である。中間層１６の厚みは、レーザー顕微鏡（例えばキーエンス製、「ＶＫ－９５１０」など）を用いて断面を観察することにより測定することができる。例えば任意の位置の５か所について、弾性体層１４の表面から中間層１６の表面までの距離をそれぞれ測定し、その平均によって表すことができる。
　中間層１６は、バインダー２２、大径粒子１８、小径粒子２０を含む中間層用組成物を用い、これを弾性体層１４の外周面に塗工し、乾燥処理などを適宜行うことにより形成することができる。中間層用組成物において、バインダー２２、大径粒子１８、小径粒子２０は、分散媒を用いて分散液として調製することができる。分散媒としては、メチルエチルケトン（ＭＥＫ），メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ），メタノール，エタノールなどのアルコール系溶媒、ヘキサン，トルエンなどの炭化水素系溶媒、酢酸エチル，酢酸ブチルなどの酢酸系溶媒、ジエチルエーテル，テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、水などが挙げられる。
　表層１７は、バインダーを含む。バインダーとしては、（メタ）アクリル樹脂（アクリル樹脂、メタクリル樹脂）、フッ素樹脂、ポリアミド、ポリウレタン、ポリカーボネート、メラミン樹脂、シリコーン系樹脂などが挙げられる。これらは、表層１７のバインダーとして１種単独で用いてもよいし、２種以上組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、表面特性などの観点から、（メタ）アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネートがより好ましい。
　表層１７は、粗さ形成用粒子を含む中間層１６の外周面に形成することで、帯電ロール１０の表面抵抗を均一にすることができる。これにより、放電ムラが抑えられ、感光ドラム（感光体）を均一に帯電することができる。その結果、黒点画像の発生を抑えることができる。帯電ロール１０の表面抵抗の均一化には、１）表層１７の材料の抵抗（表面抵抗値）が均一である、２）表層１７の抵抗（表面抵抗値）が中間層１６の抵抗（表面抵抗値）よりも大きい、３）表層１７の厚みが均一である、とよい。１）については、表層１７が粗さ形成用粒子などの粒子を含まないことが好ましい。また、表層１７が導電剤を含まないことが好ましい。また、成分間の抵抗差が５００倍以内であることが好ましい。３）については、表層１７のバインダーの厚みが均一になるように、表層１７が粗さ形成用粒子などの粒子を含まないことが好ましい。
　表層１７は、材料種などにより、所定の表面抵抗値に調整することができる。表層１７の材料の表面抵抗値は、例えば１０１０～１０１５Ω／□、１０１１～１０１５Ω／□の範囲などに設定することができる。ただし、中間層１６との関係で、中間層１６よりも表面抵抗が大きくなる範囲に設定する。表層１７の抵抗（表面抵抗値）が中間層１６の抵抗（表面抵抗値）よりも大きいことで、中間層１６と感光ドラム（感光体）との間での放電を抑えることができ、表層１７による表面抵抗の均一化によって放電ムラによる黒点（点ムラ）の発生を抑えることができる。
　表層１７の厚みは、抵抗安定化による画質の向上などの観点から、０．１μｍ以上であることが好ましい。より好ましくは０．３μｍ以上、さらに好ましくは０．５μｍ以上である。また、帯電ロール１０全体の静電容量を大きくして帯電性を向上するなどの観点から、３．０μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは２．５μｍ以下、さらに好ましくは２．０μｍ以下である。表層１７の厚みは、レーザー顕微鏡（例えばキーエンス製、「ＶＫ－９５１０」など）を用いて断面を観察することにより測定することができる。例えば任意の位置の５か所について、中間層１６の表面から表層１７の表面までの距離をそれぞれ測定し、その平均によって表すことができる。
　表層１７は、本発明に影響を与えない範囲において、バインダーに加え、添加剤を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。このような添加剤としては、導電剤、充填剤、安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、離形剤、染料、顔料、難燃剤などが挙げられる。ただし、表層１７の材質の均一性による抵抗ムラを少なくする効果に優れるなどの観点からいえば、添加剤を含まないことが好ましい。
　表層１７は、バインダーを含む表層用組成物を用い、これを中間層１６の外周面に塗工し、乾燥処理などを適宜行うことにより形成することができる。表層用組成物において、バインダーは、分散媒を用いて分散液として調製することができる。分散媒としては、メチルエチルケトン（ＭＥＫ），メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ），メタノール，エタノールなどのアルコール系溶媒、ヘキサン，トルエンなどの炭化水素系溶媒、酢酸エチル，酢酸ブチルなどの酢酸系溶媒、ジエチルエーテル，テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、水などが挙げられる。
　帯電ロール１０においては、放電領域を十分に確保することができるなどの観点から、凸部２４ａの高さは、１０μｍ以上であることが好ましい。より好ましくは１５μｍ以上、さらに好ましくは２０μｍ以上である。また、放電の起点を十分に確保することができるなどの観点から、凸部２４ｂの高さは、２．０μｍ以上であることが好ましい。より好ましくは２．５μｍ以上、さらに好ましくは３．０μｍ以上である。凸部２４ａ，２４ｂの高さは、レーザー顕微鏡（例えばキーエンス製、「ＶＫ－９５１０」など）を用いて断面を観察することにより測定することができる。例えば任意の位置の５か所について凸部２４ａ，２４ｂの高さをそれぞれ測定し、その平均によって表すことができる。
　帯電ロール１０においては、放電領域を十分に確保することができるなどの観点から、表面粗さＲｚが２．０μｍ以上であることが好ましい。より好ましくは２．５μｍ以上、さらに好ましくは３．０μｍ以上である。また、放電が発生しない領域をつくりにくいなどの観点から、表面粗さＲｚが４０μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは３０μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以下である。
　弾性体層１４は、架橋ゴムを含有する。弾性体層１４は、未架橋ゴムを含有する導電性ゴム組成物により形成される。架橋ゴムは、未架橋ゴムを架橋することにより得られる。未架橋ゴムは、極性ゴムであってもよいし、非極性ゴムであってもよい。導電性に優れるなどの観点から、未架橋ゴムは極性ゴムがより好ましい。
　極性ゴムは、極性基を有するゴムであり、極性基としては、クロロ基、ニトリル基、カルボキシル基、エポキシ基などを挙げることができる。極性ゴムとしては、具体的には、ヒドリンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ウレタンゴム（Ｕ）、アクリルゴム（アクリル酸エステルと２－クロロエチルビニルエーテルとの共重合体、ＡＣＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）などを挙げることができる。極性ゴムのうちでは、体積抵抗率が特に低くなりやすいなどの観点から、ヒドリンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）がより好ましい。
　ヒドリンゴムとしては、エピクロルヒドリンの単独重合体（ＣＯ）、エピクロルヒドリン－エチレンオキサイド二元共重合体（ＥＣＯ）、エピクロルヒドリン－アリルグリシジルエーテル二元共重合体（ＧＣＯ）、エピクロルヒドリン－エチレンオキサイド－アリルグリシジルエーテル三元共重合体（ＧＥＣＯ）などを挙げることができる。
　ウレタンゴムとしては、分子内にエーテル結合を有するポリエーテル型のウレタンゴムを挙げることができる。ポリエーテル型のウレタンゴムは、両末端にヒドロキシル基を有するポリエーテルとジイソシアネートとの反応により製造できる。ポリエーテルとしては、特に限定されるものではないが、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどを挙げることができる。ジイソシアネートとしては、特に限定されるものではないが、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなどを挙げることができる。
　非極性ゴムとしては、イソプレンゴム（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）などが挙げられる。
　架橋剤としては、硫黄架橋剤、過酸化物架橋剤、脱塩素架橋剤を挙げることができる。これらの架橋剤は、単独で用いても良いし、２種以上組み合わせて用いても良い。
　硫黄架橋剤としては、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、表面処理硫黄、不溶性硫黄、塩化硫黄、チウラム系加硫促進剤、高分子多硫化物などの従来より公知の硫黄架橋剤を挙げることができる。
　過酸化物架橋剤としては、パーオキシケタール、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシエステル、ケトンパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、ジアシルパーオキサイド、ハイドロパーオキサイドなどの従来より公知の過酸化物架橋剤を挙げることができる。
　脱塩素架橋剤としては、ジチオカーボネート化合物を挙げることができる。より具体的には、キノキサリン－２，３－ジチオカーボネート、６－メチルキノキサリン－２，３－ジチオカーボネート、６－イソプロピルキノキサリン－２，３－ジチオカーボネート、５，８－ジメチルキノキサリン－２，３－ジチオカーボネートなどを挙げることができる。
　架橋剤の配合量としては、ブリードしにくいなどの観点から、未架橋ゴム１００質量部に対して、好ましくは０．１～２質量部の範囲内、より好ましくは０．３～１．８質量部の範囲内、さらに好ましくは０．５～１．５質量部の範囲内である。
　架橋剤として脱塩素架橋剤を用いる場合には、脱塩素架橋促進剤を併用しても良い。脱塩素架橋促進剤としては、１，８－ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン－７（以下、ＤＢＵと略称する。）もしくはその弱酸塩を挙げることができる。脱塩素架橋促進剤は、ＤＢＵの形態として用いても良いが、その取り扱い面から、その弱酸塩の形態として用いることが好ましい。ＤＢＵの弱酸塩としては、炭酸塩、ステアリン酸塩、２－エチルヘキシル酸塩、安息香酸塩、サリチル酸塩、３－ヒドロキシ－２－ナフトエ酸塩、フェノール樹脂塩、２－メルカプトベンゾチアゾール塩、２－メルカプトベンズイミダゾール塩などを挙げることができる。
　脱塩素架橋促進剤の含有量としては、ブリードしにくいなどの観点から、未架橋ゴム１００質量部に対して、０．１～２質量部の範囲内であることが好ましい。より好ましくは０．３～１．８質量部の範囲内、さらに好ましくは０．５～１．５質量部の範囲内である。
　弾性体層１４には、導電性付与のため、カーボンブラック、グラファイト、ｃ－ＴｉＯ２、ｃ－ＺｎＯ、ｃ－ＳｎＯ２（ｃ－は、導電性を意味する。）、イオン導電剤（４級アンモニウム塩、ホウ酸塩、界面活性剤など）などの従来より公知の導電剤を適宜添加することができる。また、必要に応じて、各種添加剤を適宜添加しても良い。添加剤としては、滑剤、加硫促進剤、老化防止剤、光安定剤、粘度調整剤、加工助剤、難燃剤、可塑剤、発泡剤、充填剤、分散剤、消泡剤、顔料、離型剤などを挙げることができる。
　弾性体層１４は、架橋ゴムの種類、イオン導電剤の配合量、電子導電剤の配合などにより、所定の体積抵抗率に調整することができる。弾性体層１４の体積抵抗率は、用途などに応じて１０２～１０１０Ω・ｃｍ、１０３～１０９Ω・ｃｍ、１０４～１０８Ω・ｃｍの範囲などに適宜設定すればよい。
　弾性体層１４の厚みは、特に限定されるものではなく、用途などに応じて０．１～１０ｍｍの範囲内などで適宜設定すればよい。
　弾性体層１４は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、軸体１２をロール成形金型の中空部に同軸的に設置し、未架橋の導電性ゴム組成物を注入して、加熱・硬化（架橋）させた後、脱型するか、あるいは、軸体１２の表面に未架橋の導電性ゴム組成物を押出成形するなどにより、軸体１２の外周に弾性体層１４を形成する。
　軸体１２は、導電性を有するものであれば特に限定されない。具体的には、鉄、ステンレス、アルミニウムなどの金属製の中実体、中空体からなる芯金などを例示することができる。軸体１２の表面には、必要に応じて、接着剤、プライマーなどを塗布しても良い。つまり、弾性体層１４は、接着剤層（プライマー層）を介して軸体１２に接着されていてもよい。接着剤、プライマーなどには、必要に応じて導電化を行なっても良い。
　以上の構成の帯電ロール１０によれば、粗さ形成用粒子１８，２０が平均粒子径の異なる大径粒子１８と小径粒子２０の２種類の粒子で構成され、その平均粒子径の差が１０～４０μｍの範囲内であることから、高い帯電性を確保することができる。そして、その粗さ形成用粒子１８，２０が中間層１６に配置され、その中間層１６の材料よりも表面抵抗値の大きい材料の表層１７がその中間層１６の外周に形成されているので、表面抵抗の均一性を満足することができる。
　以下、実施例および比較例を用いて本発明を詳細に説明する。
（実施例１～８、比較例１～３）
＜導電性ゴム組成物の調製＞
　ヒドリンゴム（ＥＣＯ、ダイソー製「エピクロマーＣＧ１０２」）１００質量部に対し、加硫助剤（酸化亜鉛、三井金属製「酸化亜鉛２種」）を５質量部、カーボン（ケッチェンブラックインターナショナル製「ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊ」）を１０質量部、加硫促進剤（２－メルカプトベンゾチアゾール、大内新興化学工業社製「ノクセラーＭ－Ｐ」）を０．５質量部、硫黄（鶴見化学工業社製、「サルファックスＰＴＣ」）を２質量部、充填剤（炭酸カルシウム、白石工業製「白艶華ＣＣ」）を５０質量部添加し、これらを攪拌機により撹拌、混合して導電性ゴム組成物を調製した。
＜弾性体層の作製＞
　成形金型（パイプ状）に芯金（軸体、直径６ｍｍ）をセットし、上記の導電性ゴム組成物を注入し、１８０℃で３０分加熱した後、冷却、脱型して、芯金の外周に厚み１．９ｍｍの弾性体層（基層）を形成した。
＜中間層の作製＞
　表１、２に記載の配合（質量部）となるように、バインダー１００質量部に対し、導電剤、粗さ形成用粒子を配合し、固形分濃度２０質量％となるようにメチルエチルケトン（ＭＥＫ）で濃度調整し、中間層用組成物を調製した。次いで、中間層用組成物を弾性体層の外周面にロールコートし、熱処理を施すことにより、弾性体層の外周に中間層を形成した。
　中間層材料として用いた材料は以下の通りである。
・バインダー樹脂（ＰＡ）：ＤＩＣ製「ＡＣＲＹＤＩＣ　Ａ－１３００」
・バインダー樹脂（ＰＵ）：ＤＩＣ製「ＢＵＲＮＯＣＫ　ＤＦ－４０７」
・導電剤：導電性酸化スズ：三菱マテリアル電子化成製「ＴＤＬ－１」
（粗さ形成用粒子）
・大径粒子（５０μｍ）：ウレタン粒子、根上工業製「アートパールＣ１００」、平均粒子径５０μｍ
・大径粒子（３２μｍ）：ウレタン粒子、根上工業製「アートパールＣ２００」、平均粒子径３２μｍ
・大径粒子（２２μｍ）：ウレタン粒子、根上工業製「アートパールＣ３００」、平均粒子径２２μｍ
・小径粒子（１５μｍ）：ウレタン粒子、根上工業製「アートパールＣ４００」、平均粒子径１５μｍ
・小径粒子（１０μｍ）：ウレタン粒子、根上工業製「アートパールＣ６００」、平均粒子径１０μｍ
・小径粒子（５μｍ）：ウレタン粒子、根上工業製「アートパールＣ８００」、平均粒子径５μｍ
＜表層の作製＞
　表１、２に記載のバインダーを配合し、固形分濃度２０質量％となるようにメチルエチルケトン（ＭＥＫ）で濃度調整し、表層用組成物を調製した。次いで、表層用組成物を中間層の外周面にロールコートし、熱処理を施すことにより、中間層の外周に表層を形成した。これにより、帯電ロールを作製した。
　表層材料として用いた材料は以下の通りである。表層材料には、粗さ形成用粒子および導電剤を配合しなかった。
・バインダー樹脂（フッ素）：ＤＩＣ製「ＦＬＵＯＮＡＴＥ　Ｋ－７００」
・バインダー樹脂（ＰＣ）：出光興産製「タフロンＡ１７００」
・バインダー樹脂（アクリル）：根上工業製「パラクロンＷ１９７Ｃ」
（実施例９）
　中間層用組成物の調製において、導電剤を配合しなかった以外は実施例１と同様にして、帯電ロールを作製した。
（比較例４）
　中間層用組成物の調製において導電剤を配合せず、表層用組成物の調製において導電剤を配合した以外は実施例１と同様にして、帯電ロールを作製した。
（比較例５）
　表２に記載の配合（質量部）となるように、中間層用組成物および表層用組成物をそれぞれ調製した。表層用組成物に粗さ形成用粒子を配合し、中間層用組成物には粗さ形成用粒子を配合しなかった。
　作製した各帯電ロールについて、画像評価を行った。また、表層材料および中間層材料について、表面抵抗を測定した。表層材料および中間層材料の配合組成（質量部）と評価結果を以下の表に示す。
（表面抵抗）
　マイラーシート上に、ＭＥＫに溶かした中間層材料（粒子を除く）または表層材料（粒子を除く）を厚さ５～３０μｍになるよう延ばし、その後熱処理することでＭＥＫを揮発させることで単層サンプルを得た。
　次いで、ＪＩＳ　Ｋ６９１１に準拠する抵抗率計［三菱化学アナリテック製、「ハイレスタＵＰ　ＭＣＰ－ＨＴ４５０型」（二重リングプローブ法、リングプローブ：ＵＲＳ使用）］を用い、単層サンプルの任意の４箇所における表面抵抗率（Ω／□）を測定し、それぞれの平均値を中間層、表層の表面抵抗率（Ω／□）として求めた。なお、測定環境は、２３℃×５３％ＲＨの環境下とし、測定サンプルには、作製した各層の単層サンプルを用いた。また、表面抵抗率は、印加電圧１００Ｖ、印加時間１０秒の条件にて、単層サンプルに抵抗率計のプローブをそれぞれ当接させることにより測定した。
（画像評価：黒点）
　作製した帯電ロールを実機（ＲＩＣＯＨ製「ＭＰ　Ｃ６００４」）のユニット（ブラック）に取り付け、１０℃×１０％ＲＨ環境下にて２５％濃度ハーフトーンにて画出しを行った。５０万枚耐久後の評価を行った。画像に黒点がなかったものを良好「○」、１点でも発見された場合を不良「×」とした。
（画像評価：均一性）
　作製した帯電ロールを実機（ＲＩＣＯＨ製「ＭＰ　Ｃ６００４」）のユニット（ブラック）に取り付け、１０℃×１０％ＲＨ環境下にて２５％濃度ハーフトーンにて画出しを行った。５０万枚耐久後の評価を行った。画像にムラがなかったものを良好「○」、画像にムラが生じたものを不良「×」とした。
（画像評価：横スジ）
　作製した帯電ロールを実機（ＲＩＣＯＨ製「ＭＰ　Ｃ６００４」）のユニット（ブラック）に取り付け、１０℃×１０％ＲＨ環境下にて２５％濃度ハーフトーンにて画出しを行った。５０万枚耐久後の評価を行った。画像に横スジがなかったものを特に良好「◎」、画像に横スジがほとんどなかったものを良好「○」、画像に横スジが現れ、トナー付着による画像の影響が大きかったものを不良「×」とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　比較例５は、中間層ではなく表層に粗さ形成用粒子が配置されている。このため、表層のバインダーの厚みが粒子の存在するところと存在しないところで大きく異なっている。これにより、帯電ロールの表面抵抗が均一ではなく、耐久後の画像に黒点が発見され、画像に劣っている。一方、比較例１～４は、中間層に粗さ形成用粒子が配置されている。しかし、比較例１、４は、表層材料の表面抵抗が中間層材料の表面抵抗よりも小さいため、中間層と感光ドラムとの間で放電し、帯電ロールの表面抵抗が均一ではなく、耐久後の画像に黒点が発見され、画像に劣っている。比較例２は、粗さ形成用粒子が平均粒子径の異なる大径粒子と小径粒子の２種類の粒子で構成されているものの、その平均粒子径の差が小さく、放電領域が十分に確保されていない。このため、帯電不良によるスジ画像が発生した。比較例３は、粗さ形成用粒子が平均粒子径の異なる大径粒子と小径粒子の２種類の粒子で構成されているものの、その平均粒子径の差が大きく、放電の起点が十分に確保されていない。このため、放電の起点が一部に集中し、帯電均一性が不十分で画像の均一性に劣っている。
　これに対し、実施例は、中間層に粗さ形成用粒子が配置され、粗さ形成用粒子が平均粒子径の異なる大径粒子と小径粒子の２種類の粒子で構成され、その平均粒子径の差が１０～４０μｍの範囲内であり、かつ表層材料の表面抵抗が中間層材料の表面抵抗よりも大きいものとなっている。このため、放電領域が十分に確保され、スジ画像の発生が抑えられている。また、放電の起点が十分に確保され、帯電均一性が十分で画像の均一性にも優れている。さらに、帯電ロールの表面抵抗が均一で、耐久後の画像に黒点が発見されず、画像に優れている。そして、実施例同士の比較では、大径粒子と小径粒子の平均粒子径の差が１５～３５μｍの範囲であると、スジ画像の発生を抑える効果により優れている。
　以上、本発明の実施形態・実施例について説明したが、本発明は上記実施形態・実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。

Claims (6)

  1. 　軸体と、前記軸体の外周に形成された弾性体層と、前記弾性体層の外周に形成された中間層と、前記中間層の外周に形成された表層と、を備え、
    　前記中間層に粗さ形成用粒子が配置され、前記粗さ形成用粒子は平均粒子径の異なる大径粒子と小径粒子の２種類の粒子で構成され、その平均粒子径の差が１０～４０μｍの範囲内であり、かつ前記表層の材料の表面抵抗値が前記中間層の材料の表面抵抗値よりも大きいことを特徴とする電子写真機器用帯電ロール。
  2. 　前記表層の厚みが、０．１～３．０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の電子写真機器用帯電ロール。
  3. 　前記表層が、フッ素樹脂、（メタ）アクリル樹脂またはポリカーボネートを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の電子写真機器用帯電ロール。
  4. 　前記中間層が、ポリアミドまたはポリウレタンを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電子写真機器用帯電ロール。
  5. 　前記大径粒子の平均粒子径が１５μｍ以上５０μｍ以下であり、前記小径粒子の平均粒子径が５．０μｍ以上１５μｍ未満であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電子写真機器用帯電ロール。
  6. 　前記中間層の厚みが、１．０～２０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電子写真機器用帯電ロール。
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