JP4192652B2

JP4192652B2 - Charging roll

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Publication number: JP4192652B2
Application number: JP2003088501A
Authority: JP
Inventors: 博文奥田; 邦夫伊東; 二朗岩代; 賢一土屋; 可大竹山
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: JP2004317530A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機，プリンター，ファクシミリ等の電子写真装置に用いられる帯電ロールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真複写機による複写はつぎのようにして行われる。すなわち、軸中心に回転する感光ドラムに原稿像を静電潜像として形成し、これにトナーを付着させてトナー像を形成し、このトナー像を複写紙に転写することにより複写を行うものである。この場合、上記感光ドラム表面に対して静電潜像を形成させるためには、予め感光ドラム表面を帯電させ、この帯電部分に対して原稿像を、光学系を介して投射し、光の当たった部分の帯電を打ち消すことにより静電潜像をつくるということが行われている。そして、上記静電潜像の形成に先立って、感光ドラム表面を帯電させる方式としては、近年では、帯電ロールを感光ドラム表面に直接接触させる方式（接触帯電方式）が採用されている。
【０００３】
上記接触帯電方式に用いられる帯電ロールとしては、例えば、軸体となる芯金と、その外周面に形成された導電性弾性体層と、上記導電性弾性体層の外周面に形成された抵抗調整層と、上記抵抗調整層の外周面に形成された保護層とを備えた多層構造のロールが一般的である（例えば、特許文献１参照）。ところで、接触帯電方式には、その帯電のメカニズムの違いにより、放電帯電機構と注入帯電機構の２種類の帯電機構が存在している。注入帯電機構のほうを採用すると、帯電ロールへの印加電圧が放電閾値以下であっても感光ドラム表面を印加電圧相当の電位に帯電できることから、ＤＣ／ＡＣ重畳帯電システムにおける電源の簡素化（小型化）を達成することができ、しかも、放電帯電機構のように活性イオンの発生を伴わないことから、放電生成物（オゾン等）による弊害をなくすことができる。このような接触帯電方式において、上記特許文献１に記載の帯電ロールのように多層構造とせず、芯金の外周面に発泡体層のみが形成された単層構造の帯電ロールや、上記発泡体層の外周面に、さらに所定の導電性粒子をコートした帯電ロールが提案されており、このロールの使用により均一帯電を行うシステムが検討されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１５４４５６公報
【特許文献２】
特開２００２−３１１６８１公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような発泡体層のみの単層構造のロールは、多層構造のロールに比べると、製造工程が簡略化されることから、効率的に生産することができ、その結果、製造コストが安価となるという利点はある。しかしながら、発泡体帯電ロールを利用し、注入帯電を実現するのは、実際には困難である。その理由は、つぎのとおりである。すなわち、発泡体帯電ロールを注入帯電機構に利用する際、その発泡体層のセル形状が、均一帯電性に大きく関与しており、よりセル径が細かく、均一であると、均一帯電が得られるようになるのであるが、現状のゴム系の発泡体では、セルの粗大化が発生しやすく、また、セル荒れ（セル径の不揃い）も発生しやすいことから、注入帯電機構での均一帯電が得られないものと考えられる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、注入帯電機構に適し、低コストで、均一帯電性に優れる帯電ロールの提供をその目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の帯電ロールは、軸体と、その外周に形成される弾性体層とを備えた帯電ロールであって、上記弾性体層が、下記の（Ａ）〜（Ｅ）を必須成分とするゴム組成物をフリー発泡させた発泡体からなるという構成をとる。
（Ａ）下記の特性（ａ）および（ｂ）を満たすエチレン−α・オレフィン−非共役ジエン共重合体。
（ａ）上記共重合体のムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄１２５℃）が５５〜１６０。
（ｂ）上記共重合体のムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄１２５℃）と、上記共重合体中の非共役ジエン量（重量％）との積が６３８〜１４８２。
（Ｂ）分解温度が１７０℃以上の発泡剤。
（Ｃ）ＤＢＰ吸収量が１２０〜１８０ｍｌ／１００ｇのカーボンブラック。
（Ｄ）可塑剤。
（Ｅ）硫黄。
【０００８】
すなわち、本発明者らは、前記課題を解決すべく、弾性体層用材料を中心に鋭意研究を重ねた。そして、その研究の過程において、ムーニー粘度（ＭＬ ₁₊₄ １２５℃）、およびそのムーニー粘度と非共役ジエン量（重量％）との積が特定の値を示すエチレン−α・オレフィン−非共役ジエン共重合体を、ゴム材料として用い、これに分解温度が１７０℃以上の発泡剤を配合し、フリー発泡させる（金型内等の密閉空間内で発泡させるのではなく、開放空間で発泡させる）ことを想起し、実験を重ねた。このようにすると、発泡する前に架橋（ゴム材料の硫黄架橋は、１２０℃付近から徐々に始まる）が行われるようになり、その結果、架橋と発泡のバランスにより、微細で均一なセル構造が得られ、かつそのセル径およびセル壁厚みが、注入帯電機構に適している帯電ロールに要求される値となる。そして、これらの材料とともに、特定のカーボンブラックと可塑剤とを添加することにより、良好な導電性が得られ、所期の目的を達成できることを突き止め、本発明に到達した。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
本発明の帯電ロールは、例えば、図１に示すように、軸体１の外周面に沿って弾性体層２が形成され、構成されている。そして、上記弾性体層２が、特殊なゴム組成物をフリー発泡させた発泡体によって形成されていることが特徴である。
【００１１】
上記軸体１としては、例えば、金属製の中実体からなる芯金や、内部を中空にくり抜いた金属製の円筒体等が用いられる。そして、その金属材料としては、ステンレス、アルミニウム、鉄にメッキを施したもの等があげられる。
【００１２】
上記軸体１の外周面に形成される弾性体層２用材料としては、下記の（Ａ）〜（Ｅ）を必須成分とする特殊なゴム組成物が用いられる。
（Ａ）下記の特性（ａ）および（ｂ）を満たすエチレン−α・オレフィン−非共役ジエン共重合体。
（ａ）上記共重合体のムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄１２５℃）が５５〜１６０。
（ｂ）上記共重合体のムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄１２５℃）と、上記共重合体中の非共役ジエン量（重量％）との積が６３８〜１４８２。
（Ｂ）分解温度が１７０℃以上の発泡剤。
（Ｃ）ＤＢＰ吸収量が１２０〜１８０ｍｌ／１００ｇのカーボンブラック。
（Ｄ）可塑剤。
（Ｅ）硫黄。
【００１３】
ここで、上記ムーニー粘度は、ＪＩＳＫ６３００−１に準拠し、測定した値であるが、但し、その試験温度は１２５℃とした。なお、油展グレードは油展する前のポリマー単独のムーニー粘度を測定した。
【００１４】
上記（Ａ）のエチレン−α・オレフィン−非共役ジエン共重合体には、上記特性（ａ）および（ｂ）に示すように、そのムーニー粘度、およびそれと非共役ジエン量との積が特定の値を示すものが用いられる。すなわち、この値を満たすことにより、微細で均一な発泡を形成することができ、注入帯電機構に適している帯電ロールが得られるようになるからである。なお、上記ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄１２５℃）が５５未満では、セルの粗大化が発生し、逆に、上記ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄１２５℃）が１６０を超えると、弾性体層用材料の混練加工性が悪化し、カーボンブラックの凝集塊を形成しやすくなることから、画像不良を生じやすくなるからである。また、ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄１２５℃）と非共役ジエン量との積が６３８未満であると、セルの粗大化が発生しやすくなる。
【００１５】
上記（Ａ）のエチレン−α・オレフィン−非共役ジエン共重合体における、α・オレフィンとしては、プロピレン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテンなどがあげられ、なかでも、プロピレンが好適である。
【００１６】
上記（Ａ）のエチレン−α・オレフィン−非共役ジエン共重合体における、非共役ジエンとしては、1 ，４−ペンタジエン、1 ，４−ヘキサジエン、ジビニルベンゼン、ジシクロペンタジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネン、ビニルノルボルネン等があげられ、なかでも、エチリデンノルボルネンが好適である。
【００１７】
上記（Ａ）の共重合体とともに用いられる発泡剤としては、上記（Ｂ）のように、その分解温度が１７０℃以上であるものが用いられる。すなわち、この発泡剤を用いることにより、発泡する前に架橋（ゴム材料の硫黄架橋は、１２０℃付近から徐々に始まる）が先行し、その結果、架橋と発泡のバランスにより微細で均一なセル構造が得られるようになるからである。
【００１８】
上記（Ｂ）の発泡剤としては、その分解温度が１７０℃以上のものが用いられ、例えば、アゾジカルボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ヒドラゾジカルボンアミド、バリウム・アゾジカルボキシレート等があげられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。なかでも、アゾジカルボンアミドやジニトロソペンタメチレンテトラミンが、本発明において、より良好な発泡状態を形成しうることから、好適である。
【００１９】
上記（Ｂ）の配合割合は、上記（Ａ）の共重合体（ゴム材料）１００重量部（以下、「部」と略す）に対し、５〜３０部の範囲に設定されていると好ましく、より好ましくは１０〜２５部の範囲である。すなわち、上記範囲内で（Ｂ）の発泡剤を配合すると、弾性体層を所望の発泡状態にすることができるからである。
【００２０】
上記（Ａ）および（Ｂ）とともに用いられるカーボンブラック（Ｃ成分）としては、例えば、ケッチェンブラック、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、サーマルブラック、カラーブラック等があげられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。これらのなかでも、アセチレンブラックが好適に用いられる。
【００２１】
そして、上記（Ｃ）のカーボンブラックは、そのＤＢＰ吸収量が１２０〜１８０ｍｌ／１００ｇのものが用いられる。すなわち、上記ＤＢＰ吸収量が１２０ｍｌ／１００ｇより下回ると、導電化しにくくなるおそれがあり、逆に、上記ＤＢＰ吸収量が１８０ｍｌ／１００ｇより上回ると、カーボンブラックの分散性が悪化し、かつ補強性が強過ぎるため、発泡時の応力集中が生じ易くなり、弾性体層２に割れが入りやすくなるおそれがあるからである。なお、上記ＤＢＰ吸収量は、ＪＩＳＫ６２１７（Ａ法）によって測定した値である。
【００２２】
上記（Ｃ）の配合割合は、上記（Ａ）の共重合体（ゴム材料）１００部に対し、６０〜１５０部の範囲に設定されていると好ましく、より好ましくは８０〜１２０部の範囲である。すなわち、上記範囲内で（Ｃ）のカーボンブラックを配合しないと、弾性体層２に所望の導電性（１×１０³〜１×１０⁹Ω・ｃｍ）を付与することができないからである。
【００２３】
上記（Ａ）〜（Ｃ）とともに用いられる可塑剤（Ｄ成分）としては、例えば、プロセスオイル、潤滑油、パラフィン、流動パラフィン、石油アスファルト、ワセリン、コールタールピッチ、ヒマシ油、アマニ油、サブ等があげられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。なかでも、プロセスオイルが好適である。
【００２４】
上記（Ｄ）の配合割合は、上記（Ａ）の共重合体（ゴム材料）１００部に対し、５０〜１５０部の範囲に設定されていると好ましく、より好ましくは７０〜１３０部の範囲である。すなわち、上記範囲内で（Ｄ）の可塑剤を配合すると、弾性体層２用材料を混練する際の操作性及び形状保持性を損うことなく、柔らかい弾性体層を得ることができるからである。
【００２５】
本発明の帯電ロールにおける弾性体層２用材料には、上記（Ａ）〜（Ｄ）とともに、架橋剤として、硫黄（Ｅ成分）が用いられる。すなわち、上記弾性体層２が、例えばパーオキサイド架橋（過酸化物による架橋）により形成されると、空気雰囲気で加熱架橋する際に、空気中の酸素で架橋阻害を生じるおそれがあるが、上記のように硫黄を用いると、付加架橋を行うことから、そのような問題が生じないからである。そして、上記硫黄の配合割合は、上記（Ａ）の共重合体（ゴム材料）１００部に対し、０．１〜１０部の範囲に設定されていることが好ましく、より好ましくは０．５〜５部の範囲である。
【００２６】
また、上記弾性体層２用材料には、上記（Ａ）〜（Ｅ）の各成分に加え、加硫促進剤、加硫助剤等を、必要に応じて配合してもよい。
【００２７】
本発明の帯電ロールは、例えば、つぎのようにして作製することができる。すなわち、まず、上記弾性体層２用の各成分をニーダーやロール等の混練機を用いて混練し、弾性体層２用材料（コンパウンド）を調製する。そして、このコンパウンドを、真空脱気装置のついた押出機でチューブ状に押出し、昇温スピード３０〜７０℃／ｍｉｎで熱空気加硫し、フリー発泡させる。これにより、所望のセル構造を有する発泡体チューブが得られるようになる。そして、このチューブ内に、従来公知の接着剤をその外周面に予め塗布した芯金を挿入して一体化し、その後、発泡体チューブの外周を研磨することにより、目的とする単層構造の帯電ロールを得ることができる。
【００２８】
上記弾性体層２は、フリー発泡の都合上、金型による型成形を必要としないことから、金型費および金型メンテナンス費用を無くすことができ、経済的にも有利である。なお、フリー発泡が阻害されないのであれば、芯金の上に直接、上記ゴム組成物を押出成形して、弾性体層２を形成することもできる。
【００２９】
このようにして得られる本発明の帯電ロールにおいて、その弾性体層２の厚みは、通常、０．１〜１０ｍｍの範囲内に設定され、好ましくは２〜８ｍｍの範囲内である。
【００３０】
また、上記弾性体層２のセル構造におけるセル径は、１０〜１５０μｍの範囲であると好ましく、より好ましくは１０〜１００μｍの範囲である。また、そのセル壁の厚みは、５〜２０μｍの範囲であると好ましく、より好ましくは５〜１０μｍの範囲である。なお、これらの測定は、光学顕微鏡を用いての弾性体層２の断面写真をもとにし、行われる。
【００３１】
さらに、上記弾性体層２のアスカーＣ硬度は、４０°以下であると好ましい。
【００３２】
そして、上記弾性体層２の電気抵抗は、ＪＩＳＫ６９１１にもとづき、１×１０³〜１×１０⁹Ω・ｃｍの範囲であると好ましい。
【００３３】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００３４】
まず、実施例および比較例に先立ち、下記に示すエチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）（１）〜（８）を準備した。
【００３５】
〔ＥＰＤＭ（１）〕
ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄１２５℃）が８５であり、非共役ジエン量が７．５重量％であり、ムーニー粘度と非共役ジエン量との積が６３８であるＥＰＤＭ（エスプレン５２１６、住友化学社製）。
【００３６】
〔ＥＰＤＭ（２）〕
ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄１２５℃）が１０２であり、非共役ジエン量が９．５重量％であり、ムーニー粘度と非共役ジエン量との積が９６９であるＥＰＤＭ（エスプレン５５０３、住友化学社製）。
【００３７】
〔ＥＰＤＭ（３）〕
ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄１２５℃）が１５６であり、非共役ジエン量が９．５重量％であり、ムーニー粘度と非共役ジエン量との積が１４８２であるＥＰＤＭ（エスプレン６５０６、住友化学社製）。
【００３８】
〔ＥＰＤＭ（４）〕
ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄１２５℃）が８０であり、非共役ジエン量が９．５重量％であり、ムーニー粘度と非共役ジエン量との積が７６０であるＥＰＤＭ（ＥＰＴ８１２０Ｅ、三井化学社製）。
【００３９】
〔ＥＰＤＭ（５）〕
ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄１２５℃）が３５であり、非共役ジエン量が９．５重量％であり、ムーニー粘度と非共役ジエン量との積が３３３であるＥＰＤＭ（エスプレン５０５Ａ、住友化学社製）。
【００４０】
〔ＥＰＤＭ（６）〕
ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄１２５℃）が８１であり、非共役ジエン量が３．５重量％であり、ムーニー粘度と非共役ジエン量との積が２８４であるＥＰＤＭ（エスプレン５３２、住友化学社製）。
【００４１】
〔ＥＰＤＭ（７）〕
ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄１２５℃）が３０であり、非共役ジエン量が４．５重量％であり、ムーニー粘度と非共役ジエン量との積が１３５であるＥＰＤＭ（ＥＰＴ３０４５、三井化学社製）。
【００４２】
〔ＥＰＤＭ（８）〕
ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄１２５℃）が５３であり、非共役ジエン量が９重量％であり、ムーニー粘度と非共役ジエン量との積が４７７であるＥＰＤＭ（ＥＰ６５、ＪＳＲ社製）。
【００４３】
また、下記に示すカーボンブラック（１）〜（３）も準備した。
【００４４】
〔カーボンブラック（１）〕
ＤＢＰ吸収量が１６０ｍｌ／１００ｇのカーボンブラック（粒子径３５ｎｍ、デンカブラック、電気化学工業社製）。
【００４５】
〔カーボンブラック（２）〕
ＤＢＰ吸収量が１３５ｍｌ／１００ｇのカーボンブラック（粒子径３８ｎｍ、トーカブラック＃４４００、東海カーボン社製）。
【００４６】
〔カーボンブラック（３）〕
ＤＢＰ吸収量が１３０ｍｌ／１００ｇのカーボンブラック（粒子径１９ｎｍ、トーカブラック＃４６００、東海カーボン社製）。
【００４７】
さらに、下記に示す発泡剤（１）〜（３）も準備した。
【００４８】
〔発泡剤（１）〕
分解温度が２０８℃の発泡剤（ビニホールＡＣ＃Ｒ、永和化成社製）。
【００４９】
〔発泡剤（２）〕
分解温度が２０７℃の発泡剤（セルラーＤＫＷ、永和化成社製）。
【００５０】
〔発泡剤（３）〕
分解温度が１５９℃の発泡剤（ネルセルボンＲ＃７００、永和化成社製）。
【００５１】
【実施例１】
〔弾性体層用材料の調製〕
まず、上記ＥＰＤＭ（１）を１００部と、カーボンブラック（１）を９０部と、発泡剤（１）を１５部と、可塑剤であるダイアナプロセスＰＷ−３８０（出光興産社製）を１２０部とを準備し、これとともに、加硫助剤であるルーナックＳ−３０（花王社製）１部と、活性亜鉛華ＡＺＯ（正同化学社製）５部と、酸化カルシウム５部と、加硫促進剤であるノクセラーＭ−Ｐ（大内新興化学社製）１．２部と、加硫促進剤であるノクセラーＥＺ（大内新興化学社製）１部と、加硫促進剤であるノクセラーＢＺ（大内新興化学社製）１部と、加硫促進剤であるノクセラーＰＺ（大内新興化学社製）１部と、加硫促進剤であるノクセラーＴＲＡ（大内新興化学社製）０．８部と、硫黄１部とを準備した。そしてこれらを、ロール等を用いて混練し、弾性体層用材料を調製した。
【００５２】
〔帯電ロールの作製〕
つぎに、上記調製の弾性体層用材料を、押出成形機を用いて押出成形し、２１０℃にした加硫槽内にて１０分間加熱し、フリー発泡させることにより、発泡体チューブを作製した。一方、直径６ｍｍの金属製シャフトからなる芯金を用意し、この外周面に接着剤を塗布した。そして、上記作製の発泡体チューブを所定の長さに切断し、これに上記芯金を挿入し、その後、発泡体チューブの外周を研磨することにより、厚み６ｍｍの導電性発泡体層を備えた単層構造の帯電ロールを得た。
【００５３】
【実施例２】
発泡剤（１）に代えて、前記発泡剤（２）２５部を用いた。そして、可塑剤（ダイアナプロセスＰＷ−３８０）の配合割合を１１０部に変更した。これ以外は、実施例１と同様にして弾性体層用材料を調製し、実施例１と同様の帯電ロールを得た。
【００５４】
【実施例３】
ＥＰＤＭ（１）に代えて、前記ＥＰＤＭ（２）を用い、かつ、カーボンブラック（１）に代えて、前記カーボンブラック（２）１２０部を用いた。そして、可塑剤（ダイアナプロセスＰＷ−３８０）の配合割合を１４０部に変更した。これ以外は、実施例１と同様にして弾性体層用材料を調製し、実施例１と同様の帯電ロールを得た。
【００５５】
【実施例４】
ＥＰＤＭ（１）に代えて、前記ＥＰＤＭ（３）１２０部を用いた。そして、可塑剤（ダイアナプロセスＰＷ−３８０）の配合割合を９０部に変更した。これ以外は、実施例１と同様にして弾性体層用材料を調製し、実施例１と同様の帯電ロールを得た。
【００５６】
【実施例５】
ＥＰＤＭ（１）に代えて、前記ＥＰＤＭ（４）を用い、かつ、カーボンブラック（１）に代えて、前記カーボンブラック（３）１２０部を用いた。そして、可塑剤（ダイアナプロセスＰＷ−３８０）の配合割合を１１０部に変更した。これ以外は、実施例１と同様にして弾性体層用材料を調製し、実施例１と同様の帯電ロールを得た。
【００５７】
【比較例１】
ＥＰＤＭ（１）に代えて、前記ＥＰＤＭ（５）を用いた。そして、可塑剤（ダイアナプロセスＰＷ−３８０）の配合割合を９０部に変更した。これ以外は、実施例１と同様にして弾性体層用材料を調製し、実施例１と同様の帯電ロールを得た。
【００５８】
【比較例２】
ＥＰＤＭ（１）に代えて、前記ＥＰＤＭ（６）を用いた。そして、カーボンブラック（１）の配合割合を９５部に変更した。これ以外は、実施例１と同様にして弾性体層用材料を調製し、実施例１と同様の帯電ロールを得た。
【００５９】
【比較例３】
ＥＰＤＭ（１）に代えて、前記ＥＰＤＭ（７）を用いた。そして、可塑剤（ダイアナプロセスＰＷ−３８０）の配合割合を１１０部に変更した。これ以外は、実施例１と同様にして弾性体層用材料を調製し、実施例１と同様の帯電ロールを得た。
【００６０】
【比較例４】
発泡剤（１）に代えて、前記発泡剤（３）３３部を用いた。これ以外は、実施例１と同様にして弾性体層用材料を調製し、実施例１と同様の帯電ロールを得た。
【００６１】
【比較例５】
ＥＰＤＭ（１）に代えて、前記ＥＰＤＭ（８）を用いた。そして、カーボンブラック（１）の配合割合を９５部に変更し、かつ、可塑剤（ダイアナプロセスＰＷ−３８０）の配合割合を６０部に変更した。これ以外は、実施例１と同様にして弾性体層用材料を調製し、実施例１と同様の帯電ロールを得た。
【００６２】
このようにして得られた各帯電ロールを用いて、下記の基準に従い、各特性の評価等を行った。これらの結果を、後記の表１に示した。
【００６３】
〔平均セル径、平均セル壁厚み〕
光学顕微鏡を用いて弾性体層の断面写真を撮り、セルの平均径、および、セル壁の平均厚みを求めた。
【００６４】
〔電気抵抗〕
ＪＩＳＫ６９１１に準じ、電極には１ｃｍ²の銀ペースト電極を使用して、各帯電ロールの電気抵抗を１０点測定し、その中央点（小さい方から５番目）を表示した。
【００６５】
〔発泡体硬度〕
各帯電ロールの弾性体層と同様の弾性体（発泡体）から切り出された試料（厚み１０ｍｍ）のアスカーＣ硬度を測定した。
【００６６】
〔亀裂の有無〕
レーザープリンター（レーザージェット４Ｌ、日本ヒューレットパッカード社製）を改造し、注入帯電機構を利用した接触帯電方式をとる評価機とした。そしてこれに、各帯電ロールを組み込んで、３０００枚の画像出しを行った後、ロール表面を目視にて観察した結果、ロール表面に亀裂の全くみられなかったものを「無し」と表示した。
【００６７】
〔画像評価〕
レーザープリンター（レーザージェット４Ｌ、日本ヒューレットパッカード社製）を改造し、注入帯電機構を利用した接触帯電方式をとる評価機とした。そしてこれに、各帯電ロールを組み込んで画像出しを行い、得られた画像において、画像ムラの有無を目視にて評価した。そして、画像ムラが全く見られなかったものを○、顕著な画像ムラが見られたものを×として評価した。
【００６８】
【表１】

【００６９】
【表２】

【００７０】
上記表の結果から、全実施例品は、所望のセル径およびセル壁厚みを有する微細で均一なセル構造をなし、低硬度で、さらに亀裂も生じず優れた導電性を有することから、良好な複写画像が得られることがわかる。
【００７１】
これに対し、全比較例品では、所望のセル径およびセル壁厚みが得られず、セルの粗大化やセル荒れがみられ、しかも、比較例品を用いた画像評価はいずれも悪かったことから、全比較例品は、実施例品のような注入帯電機構に適した帯電ロールではないことがわかる。
【００７２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の帯電ロールは、その弾性体層が、特定のエチレン−α・オレフィン−非共役ジエン共重合体と、分解温度が１７０℃以上の発泡剤と、カーボンブラックと、可塑剤と、硫黄とを必須成分とするゴム組成物のフリー発泡による発泡ゴムによって形成されている。そのため、弾性体層におけるセル構造が、所定の、微細で均一なセル径およびセル壁厚みとなることから、注入帯電機構による接触帯電方式を採用した電子写真装置に用いることができ、それにより、良好な画像を得ることができる。また、本発明の帯電ロールは、従来の多層構造のロールに比べると、製造工程を簡略化することができ、しかも、上記ゴム組成物の架橋速度が速いことから、効率的に生産することができ、その結果、製造コストが安価になる。
【００７３】
特に、上記ゴム組成物の必須成分である、分解温度が１７０℃以上の発泡剤が、アゾジカルボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン等であると、より良好な発泡状態となり、より優れた帯電ロールとすることができる。
【００７４】
また、上記ゴム組成物の必須成分であるカーボンブラックのＤＢＰ吸収量が特定の範囲であることから、ロールに亀裂を生じることなく導電化がなされ、より優れた帯電ロールとすることができる。
【００７５】
さらに、上記ゴム組成物の必須成分である可塑剤の配合割合が特定の範囲であると、弾性体層用材料混練時の操作性及び形状保持性を損うことなく、柔らかい弾性体層を得ることができ、より優れた帯電ロールとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の帯電ロールの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１軸体
２弾性体層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a charging roll used in an electrophotographic apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile.
[0002]
[Prior art]
In general, copying by an electrophotographic copying machine is performed as follows. In other words, a document image is formed as an electrostatic latent image on a photosensitive drum that rotates about its axis, and a toner image is formed by adhering toner to the image. Then, the toner image is transferred to a copy sheet for copying. is there. In this case, in order to form an electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum, the surface of the photosensitive drum is charged in advance, and an original image is projected onto the charged portion via the optical system, and is exposed to light. An electrostatic latent image is formed by canceling the charging of the portion. As a method for charging the surface of the photosensitive drum prior to the formation of the electrostatic latent image, in recent years, a method in which a charging roll is brought into direct contact with the surface of the photosensitive drum (contact charging method) has been adopted.
[0003]
As the charging roll used in the contact charging method, for example, a cored bar serving as a shaft, a conductive elastic layer formed on the outer peripheral surface thereof, and a resistor formed on the outer peripheral surface of the conductive elastic layer. A roll having a multilayer structure including an adjustment layer and a protective layer formed on the outer peripheral surface of the resistance adjustment layer is generally used (see, for example, Patent Document 1). By the way, in the contact charging method, there are two types of charging mechanisms, a discharge charging mechanism and an injection charging mechanism, due to the difference in charging mechanism. When the injection charging mechanism is used, the surface of the photosensitive drum can be charged to a potential corresponding to the applied voltage even if the applied voltage to the charging roll is less than the discharge threshold. In addition, since no active ions are generated unlike the discharge charging mechanism, adverse effects caused by discharge products (such as ozone) can be eliminated. In such a contact charging system, a charging roll having a single-layer structure in which only a foam layer is formed on the outer peripheral surface of a core metal, not the multilayer structure as in the charging roll described in Patent Document 1, or the foam A charging roll in which predetermined conductive particles are further coated on the outer peripheral surface of the layer has been proposed, and a system that performs uniform charging by using this roll has been studied (for example, see Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-154456 A [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-311681
[Problems to be solved by the invention]
A roll having a single layer structure with only a foam layer as described above can be produced efficiently because the manufacturing process is simplified compared to a roll having a multilayer structure, and as a result, the manufacturing cost is low. There is an advantage that However, it is actually difficult to realize injection charging using a foam charging roll. The reason is as follows. That is, when the foam charging roll is used for the injection charging mechanism, the cell shape of the foam layer is greatly involved in the uniform charging property, and if the cell diameter is finer and uniform, uniform charging can be obtained. However, in the current rubber-based foams, cell coarsening is likely to occur, and cell roughening (cell diameter unevenness) is also likely to occur. It is thought that it cannot be obtained.
[0006]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a charging roll that is suitable for an injection charging mechanism, is low-cost, and has excellent uniform charging properties.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the charging roll of the present invention is a charging roll provided with a shaft and an elastic layer formed on the outer periphery thereof, and the elastic layer includes the following (A) to (A) to The rubber composition containing (E) as an essential component is made of a foam obtained by free foaming.
(A) An ethylene-α · olefin-nonconjugated diene copolymer satisfying the following characteristics (a) and (b).
(A) The Mooney viscosity (ML _{1 + 4} 125 ° C.) of the copolymer is 55 to 160.
(B) The product of Mooney viscosity (ML _{1 + 4} 125 ° C.) of the copolymer and the amount of non-conjugated diene (% by weight) in the copolymer is 638 to 1482 .
(B) A foaming agent having a decomposition temperature of 170 ° C. or higher.
(C) Carbon black having a DBP absorption of 120 to 180 ml / 100 g .
(D) Plasticizer.
(E) Sulfur.
[0008]
That is, the present inventors have made extensive studies focusing on the elastic layer material in order to solve the above problems. Then, in the course of the study, a Mooney viscosity _{(ML 1 + 4 125 ℃)} , and the Mooney viscosity and the non-conjugated diene content of its ethylene-.alpha. · olefin product of (wt%) indicating the specific value - unconjugated A diene copolymer is used as a rubber material, and a foaming agent having a decomposition temperature of 170 ° C. or higher is blended therein to allow free foaming (instead of foaming in a closed space such as in a mold, foaming is performed in an open space. Recalling that, repeated experiments. In this way, crosslinking (sulfur crosslinking of the rubber material starts gradually from around 120 ° C.) is performed before foaming, and as a result, a fine and uniform cell structure is formed due to the balance between crosslinking and foaming. The obtained cell diameter and cell wall thickness are values required for a charging roll suitable for an injection charging mechanism. Then, by adding a specific carbon black and a plasticizer together with these materials, it has been found that good conductivity can be obtained and the intended purpose can be achieved, and the present invention has been achieved.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described.
[0010]
For example, as shown in FIG. 1, the charging roll of the present invention has an elastic body layer 2 formed along the outer peripheral surface of a shaft body 1. The elastic layer 2 is characterized by being formed of a foam obtained by free foaming a special rubber composition.
[0011]
As the shaft member 1, if example embodiment, the core metal and consisting of solid body made of metal, inside a hollow cored a metallic cylinder or the like is used. Examples of the metal material include stainless steel, aluminum, and iron plated.
[0012]
As the material for the elastic body layer 2 formed on the outer peripheral surface of the shaft body 1, a special rubber composition having the following (A) to (E) as essential components is used.
(A) An ethylene-α · olefin-nonconjugated diene copolymer satisfying the following characteristics (a) and (b).
(A) The Mooney viscosity (ML _{1 + 4} 125 ° C.) of the copolymer is 55 to 160.
(B) The product of Mooney viscosity (ML _{1 + 4} 125 ° C.) of the copolymer and the amount of non-conjugated diene (% by weight) in the copolymer is 638 to 1482 .
(B) A foaming agent having a decomposition temperature of 170 ° C. or higher.
(C) Carbon black having a DBP absorption of 120 to 180 ml / 100 g .
(D) Plasticizer.
(E) Sulfur.
[0013]
Here, the Mooney viscosity is a value measured according to JIS K 6300-1, provided that the test temperature was 125 ° C. For the oil-extended grade, the Mooney viscosity of the polymer alone before the oil-extended was measured.
[0014]
As shown in the above characteristics (a) and (b), the ethylene-α · olefin-nonconjugated diene copolymer (A) has a specific Mooney viscosity and a product of the amount of the nonconjugated diene and the specific amount. A value indicating value is used. That is, by satisfying this value, fine and uniform foaming can be formed, and a charging roll suitable for the injection charging mechanism can be obtained. When the Mooney viscosity (ML _{1 + 4} 125 ° C.) is less than 55, the cell is coarsened. Conversely, when the Mooney viscosity (ML _{1 + 4} 125 ° C.) exceeds 160, the elastic layer layer is used. This is because the kneadability of the material is deteriorated, and it becomes easy to form an aggregate of carbon black. In addition, when the product of Mooney viscosity (ML _{1 + 4} 125 ° C.) and the amount of non-conjugated diene is less than 638 , the cell is likely to be coarsened.
[0015]
Examples of the α-olefin in the ethylene-α-olefin-nonconjugated diene copolymer (A) include propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, 1-octene and the like. Of these, propylene is preferred.
[0016]
In the ethylene-α / olefin-nonconjugated diene copolymer of the above (A), as the nonconjugated diene, 1,4-pentadiene, 1,4-hexadiene, divinylbenzene, dicyclopentadiene, methylene norbornene, ethylidene norbornene, Examples thereof include vinyl norbornene. Among them, ethylidene norbornene is preferable.
[0017]
As the foaming agent used together with the copolymer (A), those having a decomposition temperature of 170 ° C. or higher are used as in (B). That is, by using this foaming agent, cross-linking (sulfur cross-linking of the rubber material starts gradually from around 120 ° C.) precedes foaming, and as a result, a fine and uniform cell structure due to the balance between cross-linking and foaming. This is because
[0018]
As the foaming agent (B), those having a decomposition temperature of 170 ° C. or higher are used , and examples thereof include azodicarbonamide, dinitrosopentamethylenetetramine, hydrazodicarbonamide, barium azodicarboxylate and the like. . These may be used alone or in combination of two or more. Of these, azodicarbonamide and dinitrosopentamethylenetetramine are preferable because they can form a better foamed state in the present invention.
[0019]
The blending ratio of (B) is preferably set in the range of 5 to 30 parts with respect to 100 parts by weight (hereinafter abbreviated as “part”) of the copolymer (rubber material) of (A), More preferably, it is the range of 10-25 parts. That is, if the foaming agent (B) is blended within the above range, the elastic body layer can be brought into a desired foamed state.
[0020]
Above for (A) and (B) carbon black (C component) to be used together with, if example embodiment, Ketjen black, acetylene black, furnace black, channel black, thermal black, color black, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, acetylene black is preferably used.
[0021]
Then, carbon black (C) above are, DBP absorption amount of that is Ru used those 120~180ml / 100g. That is, if the DBP absorption amount falls below 1 2 0 ml / 100 g, it may become difficult to conductive, conversely, when the DBP absorption exceeds than 18 0 ml / 100 g, dispersibility of carbon black is deteriorated, and This is because the reinforcing property is too strong, stress concentration at the time of foaming is likely to occur, and the elastic body layer 2 may be easily cracked. The DBP absorption is a value measured according to JIS K 6217 (Method A).
[0022]
The blending ratio of (C) is preferably set in the range of 60 to 150 parts, more preferably in the range of 80 to 120 parts, with respect to 100 parts of the copolymer (rubber material) of (A). is there. That is, if the carbon black of (C) is not blended within the above range, desired conductivity (1 × 10 ³ to 1 × 10 ⁹ Ω · cm) cannot be imparted to the elastic body layer 2.
[0023]
The (A) ~ plasticizer used in conjunction with (C) as component (D), if example embodiment, process oil, lubricating oil, paraffin, liquid paraffin, petroleum asphalt, vaseline, coal tar pitch, castor oil, linseed oil, sub Etc. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, process oil is preferred.
[0024]
The blending ratio of (D) is preferably set in the range of 50 to 150 parts, more preferably in the range of 70 to 130 parts, with respect to 100 parts of the copolymer (rubber material) of (A). is there. That is, when the plasticizer (D) is blended within the above range, a soft elastic layer can be obtained without impairing operability and shape retention when kneading the elastic layer 2 material. is there.
[0025]
In the material for the elastic layer 2 in the charging roll of the present invention, sulfur (E component) is used as a crosslinking agent together with the above (A) to (D). That is, when the elastic body layer 2 is formed by, for example, peroxide crosslinking (crosslinking by peroxide), there is a risk of causing crosslinking inhibition with oxygen in the air when heated and crosslinked in an air atmosphere. This is because when sulfur is used as described above, such a problem does not occur because addition crosslinking is performed. And the compounding ratio of the sulfur is preferably set in the range of 0.1 to 10 parts, more preferably 0.5 to 100 parts with respect to 100 parts of the copolymer (rubber material) of (A). The range is 5 parts.
[0026]
In addition to the components (A) to (E), a vulcanization accelerator, a vulcanization aid, and the like may be added to the elastic layer 2 material as necessary.
[0027]
The charging roll of the present invention can be produced, for example, as follows. That is, first, each component for the elastic body layer 2 is kneaded using a kneader such as a kneader or a roll to prepare a material (compound) for the elastic body layer 2. And this compound is extruded in a tube shape with an extruder equipped with a vacuum degassing device, hot air vulcanized at a temperature rising speed of 30 to 70 ° C./min, and free foamed. Thereby, the foam tube which has a desired cell structure comes to be obtained. Then, a metal core having a conventionally known adhesive applied in advance to the outer peripheral surface thereof is inserted into this tube and integrated, and then the outer periphery of the foam tube is polished to charge the desired single-layer structure. A roll can be obtained.
[0028]
Since the elastic body layer 2 does not need to be molded by a mold for the convenience of free foaming, the mold cost and the mold maintenance cost can be eliminated, which is economically advantageous. If the free foaming is not hindered, the elastic layer 2 can be formed by extruding the rubber composition directly on the core metal.
[0029]
In the charging roller of the present invention thus obtained, thickness of the elastic layer 2 is usually, it is in the range of 0.1 to 10 mm, preferably in the range of 2 to 8 mm.
[0030]
The cell diameter in the cell structure of the elastic layer 2 is preferably in the range of 10 to 150 μm, more preferably in the range of 10 to 100 μm. Moreover, the thickness of the cell wall is preferably in the range of 5 to 20 μm, more preferably in the range of 5 to 10 μm. In addition, these measurements are performed based on the cross-sectional photograph of the elastic body layer 2 using an optical microscope.
[0031]
Furthermore, the Asker C hardness of the elastic body layer 2 is preferably 40 ° or less.
[0032]
The electrical resistance of the elastic layer 2 is preferably in the range of 1 × 10 ³ to 1 × 10 ⁹ Ω · cm based on JIS K 6911.
[0033]
Next, examples will be described together with comparative examples.
[0034]
First, prior to Examples and Comparative Examples, the following ethylene-propylene-diene terpolymers (EPDM) (1) to ( 8 ) were prepared.
[0035]
[EPDM (1)]
EPDM (Esprene 5216, Sumitomo Chemical Co., Ltd.) having a Mooney viscosity (ML _{1 + 4} 125 ° C.) of 85, a non-conjugated diene content of 7.5% by weight, and a product of the Mooney viscosity and the non-conjugated diene content of 638 Made).
[0036]
[EPDM (2)]
EPDM (Esprene 5503, Sumitomo Chemical Co., Ltd.) having a Mooney viscosity (ML _{1 + 4} 125 ° C.) of 102, a non-conjugated diene content of 9.5% by weight, and a product of the Mooney viscosity and the non-conjugated diene content of 969. Made).
[0037]
[EPDM (3)]
EPDM (Esprene 6506, Sumitomo Chemical Co., Ltd.) having a Mooney viscosity (ML _{1 + 4} 125 ° C.) of 156, a non-conjugated diene content of 9.5% by weight, and a product of the Mooney viscosity and the non-conjugated diene content of 1482 Made).
[0038]
[EPDM (4)]
EPDM having a Mooney viscosity (ML _{1 + 4} 125 ° C.) of 80, a non-conjugated diene content of 9.5% by weight, and a product of the Mooney viscosity and the non-conjugated diene content of 760 (EPT8120E, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) ).
[0039]
[EPDM ( 5 )]
EPDM (Esprene 505A, Sumitomo Chemical Co., Ltd.) having a Mooney viscosity (ML _{1 + 4} 125 ° C.) of 35, a non-conjugated diene content of 9.5% by weight, and a product of the Mooney viscosity and the non-conjugated diene content of 333 Made).
[0040]
[EPDM ( 6 )]
EPDM (Esprene 532, Sumitomo Chemical Co., Ltd.) having a Mooney viscosity (ML _{1 + 4} 125 ° C.) of 81, a non-conjugated diene content of 3.5% by weight, and a product of the Mooney viscosity and the non-conjugated diene content of 284 Made).
[0041]
[EPDM ( 7 )]
EPDM having a Mooney viscosity (ML _{1 + 4} 125 ° C.) of 30, a non-conjugated diene content of 4.5% by weight, and a product of the Mooney viscosity and the non-conjugated diene content of 135 (EPT3045, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) ).
[0042]
[EPDM ( 8 )]
EPDM (EP65, manufactured by JSR) having a Mooney viscosity (ML _{1 + 4} 125 ° C.) of 53, a non-conjugated diene content of 9% by weight, and a product of the Mooney viscosity and the non-conjugated diene content of 477.
[0043]
Further, carbon blacks (1) to (3) shown below were also prepared.
[0044]
[Carbon black (1) ]
Carbon black having a DBP absorption of 160 ml / 100 g (particle size 35 nm, Denka Black, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.).
[0045]
[Carbon black (2) ]
Carbon black having a DBP absorption of 135 ml / 100 g (particle size 38 nm, Toka Black # 4400, manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.).
[0046]
[Carbon black (3) ]
Carbon black having a DBP absorption of 130 ml / 100 g (particle size 19 nm, Toka Black # 4600, manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.).
[0047]
Furthermore, the following foaming agents (1) to (3) were also prepared.
[0048]
[Foaming agent (1) ]
A foaming agent having a decomposition temperature of 208 ° C. (Vinifer AC # R, manufactured by Eiwa Chemical Co., Ltd.).
[0049]
[Foaming agent (2) ]
A foaming agent having a decomposition temperature of 207 ° C. (cellular DKW, manufactured by Eiwa Chemical Co., Ltd.).
[0050]
[Foaming agent (3) ]
A foaming agent having a decomposition temperature of 159 ° C. (Nelserbon R # 700, manufactured by Eiwa Chemical Co., Ltd.).
[0051]
[Example 1]
(Preparation of elastic layer material)
First, 100 parts of the EPDM (1) and a carbon black (1) 90 parts, and 15 parts of the blowing agent (1), Diana Process PW-380 (manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.) 120 parts plasticizers Along with this, 1 part of Lunac S-30 (manufactured by Kao Corporation), 5 parts of activated zinc white AZO (manufactured by Shodo Chemical Co., Ltd.), 5 parts of calcium oxide, and vulcanization Accelerator Noxeller MP (Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.) 1.2 parts, vulcanization accelerator Noxeller EZ (Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.) 1 part, and vulcanization accelerator Noxeller BZ 1 part (manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.), 1 part of vulcanization accelerator Noxeller PZ (manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.) and vulcanization accelerator Noxeller TRA (manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.) 8 parts and 1 part of sulfur were prepared. These were kneaded using a roll or the like to prepare an elastic layer material.
[0052]
[Preparation of charging roll]
Next, the elastic body layer material prepared as described above was extruded using an extruder, heated in a vulcanizing tank at 210 ° C. for 10 minutes, and free foamed to produce a foam tube. . On the other hand, a metal core made of a metal shaft having a diameter of 6 mm was prepared, and an adhesive was applied to the outer peripheral surface. And the foam tube of the said preparation was cut | disconnected to predetermined length, the said metal core was inserted in this, and the outer periphery of the foam tube was grind | polished after that, and the conductive foam layer of thickness 6mm was provided. A charging roll having a single layer structure was obtained.
[0053]
[Example 2]
Instead of the foaming agent (1) , 25 parts of the foaming agent (2) was used. And the compounding ratio of the plasticizer (Diana process PW-380) was changed to 110 parts. Except for this, an elastic layer material was prepared in the same manner as in Example 1, and the same charging roll as in Example 1 was obtained.
[0054]
[Example 3]
The EPDM (2) was used in place of the EPDM (1), and 120 parts of the carbon black (2) was used in place of the carbon black (1) . And the compounding ratio of the plasticizer (Diana process PW-380) was changed to 140 parts. Except for this, an elastic layer material was prepared in the same manner as in Example 1, and the same charging roll as in Example 1 was obtained.
[0055]
[Example 4]
Instead of EPDM (1), 120 parts of EPDM (3) was used. And the compounding ratio of the plasticizer (Diana process PW-380) was changed to 90 parts. Except for this, an elastic layer material was prepared in the same manner as in Example 1, and the same charging roll as in Example 1 was obtained.
[0056]
[Example 5]
The EPDM (4) was used in place of the EPDM (1), and 120 parts of the carbon black (3) was used in place of the carbon black (1) . And the compounding ratio of the plasticizer (Diana process PW-380) was changed to 110 parts. Except for this, an elastic layer material was prepared in the same manner as in Example 1, and the same charging roll as in Example 1 was obtained.
[0057]
[Comparative Example 1]
In place of EPDM (1), EPDM ( 5 ) was used. And the compounding ratio of the plasticizer (Diana process PW-380) was changed to 90 parts. Except for this, an elastic layer material was prepared in the same manner as in Example 1, and the same charging roll as in Example 1 was obtained.
[0058]
[Comparative Example 2]
In place of EPDM (1), EPDM ( 6 ) was used. And the compounding ratio of carbon black ( 1) was changed to 95 parts. Except for this, an elastic layer material was prepared in the same manner as in Example 1, and the same charging roll as in Example 1 was obtained.
[0059]
[Comparative Example 3]
In place of EPDM (1), the above EPDM ( 7 ) was used. And the compounding ratio of the plasticizer (Diana process PW-380) was changed to 110 parts. Except for this, an elastic layer material was prepared in the same manner as in Example 1, and the same charging roll as in Example 1 was obtained.
[0060]
[Comparative Example 4]
Instead of the foaming agent (1) , 33 parts of the foaming agent (3) was used. Except for this, an elastic layer material was prepared in the same manner as in Example 1, and the same charging roll as in Example 1 was obtained.
[0061]
[Comparative Example 5]
Instead of EPDM (1), the above EPDM ( 8 ) was used. And the compounding ratio of carbon black (1) was changed to 95 parts, and the compounding ratio of the plasticizer (Diana process PW-380) was changed to 60 parts. Except for this, an elastic layer material was prepared in the same manner as in Example 1, and the same charging roll as in Example 1 was obtained.
[0062]
Using the charging rolls thus obtained, each characteristic was evaluated according to the following criteria. These results are shown in Table 1 below.
[0063]
[Average cell diameter, average cell wall thickness]
A cross-sectional photograph of the elastic layer was taken using an optical microscope, and the average cell diameter and the average cell wall thickness were determined.
[0064]
[Electric resistance]
According to JIS K 6911, a 1 cm ² silver paste electrode was used as the electrode, and the electrical resistance of each charging roll was measured at 10 points, and the center point (fifth from the smallest) was displayed.
[0065]
[Foam hardness]
The Asker C hardness of a sample (thickness 10 mm) cut out from the same elastic body (foam) as the elastic body layer of each charging roll was measured.
[0066]
[Presence of cracks]
A laser printer (Laser Jet 4L, manufactured by Hewlett-Packard Japan) was remodeled and used as an evaluation machine employing a contact charging method using an injection charging mechanism. Each of the charging rolls was incorporated into this, and after 3000 images were printed, the roll surface was visually observed. As a result, no crack was found on the roll surface, and “None” was displayed.
[0067]
(Image evaluation)
A laser printer (Laser Jet 4L, manufactured by Hewlett-Packard Japan) was remodeled and used as an evaluation machine employing a contact charging method using an injection charging mechanism. Then, each charging roll was incorporated in this to perform image formation, and the obtained image was visually evaluated for the presence or absence of image unevenness. And it was evaluated ○ what image unevenness was not observed at all, what was seen remarkable image unevenness as ×.
[0068]
[Table 1]

[0069]
[Table 2]

[0070]
From the results in the above table, all the products of the examples have a fine and uniform cell structure having a desired cell diameter and cell wall thickness, low hardness, and excellent conductivity without cracks. It can be seen that a simple copied image can be obtained.
[0071]
On the other hand, in all comparative products, the desired cell diameter and cell wall thickness could not be obtained, cell coarsening and cell roughness were seen, and image evaluation using the comparative products was both bad Thus, it can be seen that all the comparative examples are not charging rolls suitable for the injection charging mechanism as in the examples.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, in the charging roll of the present invention, the elastic layer has a specific ethylene-α / olefin-nonconjugated diene copolymer, a foaming agent having a decomposition temperature of 170 ° C. or higher, carbon black, and plastic. It is formed with foamed rubber by free foaming of a rubber composition containing an agent and sulfur as essential components. Therefore, since the cell structure in the elastic layer has a predetermined, fine and uniform cell diameter and cell wall thickness, it can be used in an electrophotographic apparatus adopting a contact charging method by an injection charging mechanism, A good image can be obtained. In addition, the charging roll of the present invention can simplify the production process as compared with a roll having a conventional multilayer structure, and can be produced efficiently because the crosslinking rate of the rubber composition is high. As a result, the manufacturing cost is low.
[0073]
In particular, when the foaming agent having a decomposition temperature of 170 ° C. or more, which is an essential component of the rubber composition, is azodicarbonamide, dinitrosopentamethylenetetramine, or the like, a better foamed state is obtained, and a more excellent charging roll and can do.
[0074]
Further, since the DBP absorption of carbon black is an essential component of the rubber composition is a specific range, conductive without causing cracks in the roll is made, can be made more excellent charging roll.
[0075]
Furthermore, when the blending ratio of the plasticizer, which is an essential component of the rubber composition, is in a specific range, a soft elastic body layer is obtained without impairing operability and shape retention at the time of kneading the elastic body material. And a more excellent charging roll can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a charging roll of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 shaft body 2 elastic layer

Claims

A charging roll provided with a shaft body and an elastic body layer formed on the outer periphery thereof, wherein the elastic body layer free-foams a rubber composition having the following (A) to (E) as essential components: A charging roll comprising an expanded foam.
(A) An ethylene-α · olefin-nonconjugated diene copolymer satisfying the following characteristics (a) and (b).
(A) The Mooney viscosity (ML _{1 + 4} 125 ° C.) of the copolymer is 55 to 160.
(B) The product of Mooney viscosity (ML _{1 + 4} 125 ° C.) of the copolymer and the amount of non-conjugated diene (% by weight) in the copolymer is 638 to 1482 .
(B) A foaming agent having a decomposition temperature of 170 ° C. or higher.
(C) Carbon black having a DBP absorption of 120 to 180 ml / 100 g .
(D) Plasticizer.
(E) Sulfur.

The charging roll according to claim 1, wherein the foaming agent having a decomposition temperature of 170 ° C or higher in (B) is at least one of azodicarbonamide and dinitrosopentamethylenetetramine.

The charging roll according to claim 1 or 2 , wherein a blending ratio of the carbon black (C) is set in a range of 80 to 120 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the copolymer (A) .

The blending ratio of the plasticizer (D) is set in a range of 50 to 150 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the copolymer (A). The charging roll described.