JP2000189889A - 基材上に多孔質被覆層を形成するための方法 - Google Patents
基材上に多孔質被覆層を形成するための方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】摩損しても初期の性能を実質的に維持し得る被
覆層を基材上に形成する方法を提供する。 【解決手段】基材１２の表面に、ポリオール、イソシア
ネート化合物、および揮発性シリコーン油を包含する気
孔形成剤を含有する反応混合物を適用する工程、および
該反応混合物を該ポリオールと該イソシアネート化合物
との反応条件に供して基材１２上に多孔質被覆層１４を
形成する方法。
覆層を基材上に形成する方法を提供する。 【解決手段】基材１２の表面に、ポリオール、イソシア
ネート化合物、および揮発性シリコーン油を包含する気
孔形成剤を含有する反応混合物を適用する工程、および
該反応混合物を該ポリオールと該イソシアネート化合物
との反応条件に供して基材１２上に多孔質被覆層１４を
形成する方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基材上に多孔質被
覆層を形成する方法に関する。
覆層を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、種々の理由により、各種基材
上に塗布層を形成することが行われている。
上に塗布層を形成することが行われている。
【０００３】例えば、複写機、レーザプリンタ等の現像
ロールには、導電性ゴム層からの移行物質による感光ド
ラム表面の汚染を防止するために、芯金上に形成された
導電性ゴム層上にポリウレタン被覆層を設けることが行
われている。
ロールには、導電性ゴム層からの移行物質による感光ド
ラム表面の汚染を防止するために、芯金上に形成された
導電性ゴム層上にポリウレタン被覆層を設けることが行
われている。
【０００４】また、カメラの内面や、レンズ鏡筒内面に
は、無反射被覆層が設けられている。
は、無反射被覆層が設けられている。
【０００５】しかしながら、従来の被覆層は、それらが
摩損してゆくにつれ、初期の性能を維持できず、満足し
得るものでなかった。
摩損してゆくにつれ、初期の性能を維持できず、満足し
得るものでなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、摩損しても初期の性能を実質的に維持し得る被覆層
を基材上に形成する方法を提供することを主要課題とす
る。
は、摩損しても初期の性能を実質的に維持し得る被覆層
を基材上に形成する方法を提供することを主要課題とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明者は、鋭意研究した結果、揮発性シリコーン
油の存在下に、ポリオールとイソシアネート化合物を、
場合に応じて反応性シリコーン油とともに反応させて得
られたポリウレタン被膜により基材の表面の適用し、反
応させることにより、所期の目的を達成し得ることを見
いだし、本発明を完成するに至った。揮発性シリコーン
油は、上記反応中に揮発し、ポリウレタン被膜を多孔質
体とする気孔形成剤として作用する。
に、本発明者は、鋭意研究した結果、揮発性シリコーン
油の存在下に、ポリオールとイソシアネート化合物を、
場合に応じて反応性シリコーン油とともに反応させて得
られたポリウレタン被膜により基材の表面の適用し、反
応させることにより、所期の目的を達成し得ることを見
いだし、本発明を完成するに至った。揮発性シリコーン
油は、上記反応中に揮発し、ポリウレタン被膜を多孔質
体とする気孔形成剤として作用する。
【０００８】すなわち、本発明によれば、基材の表面
に、ポリオール、イソシアネート化合物、および揮発性
シリコーン油を包含する気孔形成剤を含有する反応混合
物を適用する工程、および該反応混合物を該ポリオール
と該イソシアネート化合物との反応条件に供する工程を
具備することを特徴とする基材上に多孔質被覆層を形成
する方法が提供される。
に、ポリオール、イソシアネート化合物、および揮発性
シリコーン油を包含する気孔形成剤を含有する反応混合
物を適用する工程、および該反応混合物を該ポリオール
と該イソシアネート化合物との反応条件に供する工程を
具備することを特徴とする基材上に多孔質被覆層を形成
する方法が提供される。
【０００９】また、本発明によれば、基材の表面に、ポ
リオール、活性水素を有する反応性シリコーン油、イソ
シアネート化合物、および揮発性シリコーン油を包含す
る気孔形成剤を含有する反応混合物を適用する工程、お
よび該反応混合物を、該ポリオールおよび反応性シリコ
ーン油と該イソシアネート化合物との反応条件に供する
工程を具備することを特徴とする基材上に多孔質被覆層
を形成する方法が提供される。
リオール、活性水素を有する反応性シリコーン油、イソ
シアネート化合物、および揮発性シリコーン油を包含す
る気孔形成剤を含有する反応混合物を適用する工程、お
よび該反応混合物を、該ポリオールおよび反応性シリコ
ーン油と該イソシアネート化合物との反応条件に供する
工程を具備することを特徴とする基材上に多孔質被覆層
を形成する方法が提供される。
【００１０】本発明において、ポリオールは、フッ素含
有ポリオールであることが好ましく、四フッ化エチレン
モノマー単位を主成分として含む共重合体ポリオールで
あることがより好ましい。
有ポリオールであることが好ましく、四フッ化エチレン
モノマー単位を主成分として含む共重合体ポリオールで
あることがより好ましい。
【００１１】反応性シリコーン油は、下記一般式（１）
または（２）：
または（２）：
【００１２】
【化３】
【００１３】
【化４】
【００１４】（一般式（１）および（２）において、各
Ｒは、−Ｃ3 Ｈ6 ＯＣ2 Ｈ4 ＯＨまたは−Ｃ3 Ｈ6 ＯＣ
Ｈ2 −Ｃ（ＣＨ2 ＯＨ）2 Ｃ2 Ｈ5 を表し、ｎは、約２
０以下の整数を表す）で示されるものであることが好ま
しい。
Ｒは、−Ｃ3 Ｈ6 ＯＣ2 Ｈ4 ＯＨまたは−Ｃ3 Ｈ6 ＯＣ
Ｈ2 −Ｃ（ＣＨ2 ＯＨ）2 Ｃ2 Ｈ5 を表し、ｎは、約２
０以下の整数を表す）で示されるものであることが好ま
しい。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳しく説明する。
を参照して詳しく説明する。
【００１６】図１は、本発明の多孔質被覆層の形成方法
を説明するための概略断面図である。
を説明するための概略断面図である。
【００１７】本発明においては、被覆層１４は、ポリオ
ール、イソシアネート化合物および揮発性シリコーン油
を包含する気孔形成剤を含有する反応混合物を基材１２
の表面に適用し、この反応混合物をポリオールとイソシ
アネート化合物との反応条件に供することによって生成
されるものである。より具体的には、上記反応混合物
は、ポリオールとイソシアネート化合物が反応してポリ
ウレタンを生成させる（ポリオールをイソシアネート化
合物により硬化させる）に十分な温度条件に置かれる
（この反応中に揮発性シリコーン油が揮発する）。揮発
性シリコーン油は、この反応中に揮発し、それにより反
応生成物であるポリウレタンを微小多孔質にする。
ール、イソシアネート化合物および揮発性シリコーン油
を包含する気孔形成剤を含有する反応混合物を基材１２
の表面に適用し、この反応混合物をポリオールとイソシ
アネート化合物との反応条件に供することによって生成
されるものである。より具体的には、上記反応混合物
は、ポリオールとイソシアネート化合物が反応してポリ
ウレタンを生成させる（ポリオールをイソシアネート化
合物により硬化させる）に十分な温度条件に置かれる
（この反応中に揮発性シリコーン油が揮発する）。揮発
性シリコーン油は、この反応中に揮発し、それにより反
応生成物であるポリウレタンを微小多孔質にする。
【００１８】本発明において使用されるポリオールは、
常温（２０〜３０℃）で液状のものであることが好まし
く、各種のポリオールが使用できる。本発明で使用し得
るポリオールとしては、ポリエチレングリコール、ポリ
プロピレングリコール、テトラメチレングリコール、そ
れらの共重合体等のポリアルキレングリコールのような
ポリエーテルポリオールを好ましく例示することができ
る。
常温（２０〜３０℃）で液状のものであることが好まし
く、各種のポリオールが使用できる。本発明で使用し得
るポリオールとしては、ポリエチレングリコール、ポリ
プロピレングリコール、テトラメチレングリコール、そ
れらの共重合体等のポリアルキレングリコールのような
ポリエーテルポリオールを好ましく例示することができ
る。
【００１９】しかしながら、本発明において使用される
ポリオールとしては、フッ素含有ポリオールが特に好ま
しい。そのようなフッ素含有ポリオールとしては、三フ
ッ化エチレンモノマーを主原料とする共重合体（三フッ
化エチレンモノマー単位を主成分として含む共重合体ポ
リオール）、四フッ化エチレンモノマーを主原料とする
共重合体（四フッ化エチレンモノマー単位を主成分とし
て含む共重合体ポリオール）を好ましく例示することが
できる。これらフッ素含有ポリオールは、ゼッフル（四
フッ化エチレンモノマー単位を主成分として含む共重合
体ポリオール）という商品名の下でダイキン工業（株）
から、ルミフロン（トリフルオロモノハロエチレンモノ
マー単位を主成分として含む共重合体ポリオール）とい
う商品名の下で旭ガラス工業（株）から市販されてい
る。ディフェンサという商品名の下で大日本インキ化学
工業（株）から市販されているフッ素含有ポリオールも
使用することができる。そのようなフッ素含有ポリオー
ルは、例えば、四フッ化エチレンモノマーを主原料とす
るものであって、これに共重合されたアクリル酸のヒド
ロキシモノカルボン酸エステルおよび／またはアクリル
酸のグリコールモノエステルを合計で少なくとも２モル
含有する。これらフッ素含有共重合体ポリオールは、上
記アクリル酸エステルモノマーによりＯＨ成分（アクリ
ル酸のヒドロキシモノカルボン酸エステルにあってはカ
ルボキシル基のＯＨ、アクリル酸のグリコールモノエス
テルにあっては、エステル化されていないグリコールＯ
Ｈ）が付与されている。本発明においては、四フッ化エ
チレンモノマーを主成分として含む共重合体ポリオール
が特に好ましい。
ポリオールとしては、フッ素含有ポリオールが特に好ま
しい。そのようなフッ素含有ポリオールとしては、三フ
ッ化エチレンモノマーを主原料とする共重合体（三フッ
化エチレンモノマー単位を主成分として含む共重合体ポ
リオール）、四フッ化エチレンモノマーを主原料とする
共重合体（四フッ化エチレンモノマー単位を主成分とし
て含む共重合体ポリオール）を好ましく例示することが
できる。これらフッ素含有ポリオールは、ゼッフル（四
フッ化エチレンモノマー単位を主成分として含む共重合
体ポリオール）という商品名の下でダイキン工業（株）
から、ルミフロン（トリフルオロモノハロエチレンモノ
マー単位を主成分として含む共重合体ポリオール）とい
う商品名の下で旭ガラス工業（株）から市販されてい
る。ディフェンサという商品名の下で大日本インキ化学
工業（株）から市販されているフッ素含有ポリオールも
使用することができる。そのようなフッ素含有ポリオー
ルは、例えば、四フッ化エチレンモノマーを主原料とす
るものであって、これに共重合されたアクリル酸のヒド
ロキシモノカルボン酸エステルおよび／またはアクリル
酸のグリコールモノエステルを合計で少なくとも２モル
含有する。これらフッ素含有共重合体ポリオールは、上
記アクリル酸エステルモノマーによりＯＨ成分（アクリ
ル酸のヒドロキシモノカルボン酸エステルにあってはカ
ルボキシル基のＯＨ、アクリル酸のグリコールモノエス
テルにあっては、エステル化されていないグリコールＯ
Ｈ）が付与されている。本発明においては、四フッ化エ
チレンモノマーを主成分として含む共重合体ポリオール
が特に好ましい。
【００２０】本発明において使用するイソシアネート化
合物としては、ジフェニルメタンジイソシアネート（Ｍ
ＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ヘキサ
メチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等のジイソシアネ
ート、およびそれらのビュレット変性体、イソシアヌレ
ート変性体、ウレタン変性体等を好ましく使用すること
ができる。特に好ましいイソシアネート化合物は、ＨＤ
Ｉおよびそのビュレット変性体、イソシアヌレート変性
体、ウレタン変性体等である。イソシアネート化合物
は、その分子鎖が長いほど、より高い柔軟性を有するポ
リウレタン被覆層１４を生成し得る。
合物としては、ジフェニルメタンジイソシアネート（Ｍ
ＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ヘキサ
メチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等のジイソシアネ
ート、およびそれらのビュレット変性体、イソシアヌレ
ート変性体、ウレタン変性体等を好ましく使用すること
ができる。特に好ましいイソシアネート化合物は、ＨＤ
Ｉおよびそのビュレット変性体、イソシアヌレート変性
体、ウレタン変性体等である。イソシアネート化合物
は、その分子鎖が長いほど、より高い柔軟性を有するポ
リウレタン被覆層１４を生成し得る。
【００２１】本発明において使用される揮発性シリコー
ン油は、ポリオールとイソシアネート化合物とが反応し
てポリウレタン被覆層を生成する温度条件の下で、ポリ
ウレタン生成反応（ポリオールのイソシアネート化合物
による硬化）が終了するまでに実質的に完全に揮発し得
るシリコーン油である。ポリオールとイソシアネート化
合物とのポリウレタン生成反応が実質的に完結するまで
に揮発性シリコーン油が完全に揮発してしまわないと、
生成したポリウレタン被覆層１４にシリコーン油が残留
し、ポリウレタン被覆層１４と接触する部材の表面を汚
染するおそれがある。最も望ましくは、揮発性シリコー
ン油は、１５０℃で加熱したときに３０分以内に完全に
揮発する揮発性を有するものである。特に好ましい揮発
性シリコーン油は、使用するポリオールおよびイソシア
ネート化合物と反応しない非反応性シリコーン油であ
る。揮発性シリコーン油としては、ジメチルシリコーン
油、環状シリコーン油のほか、そのアルキル変性体、ポ
リエーテル変性体等の誘導体をも好適に使用することが
できる。その中でも、１０個以下のシロキサン結合単位
（−ＳｉＯ−）を有するシリコーン油が特に好ましい。
非反応性であるためには、各−ＳｉＯ−結合単位におけ
るＳｉの残りの２つの原子価は、それぞれ、アルキル
基、アラルキル基、アリール基等活性水素を持たない有
機基により満たされ、直鎖シリコーン油にあっては、さ
らにその両末端にも上記非反応性有機基を有する。
ン油は、ポリオールとイソシアネート化合物とが反応し
てポリウレタン被覆層を生成する温度条件の下で、ポリ
ウレタン生成反応（ポリオールのイソシアネート化合物
による硬化）が終了するまでに実質的に完全に揮発し得
るシリコーン油である。ポリオールとイソシアネート化
合物とのポリウレタン生成反応が実質的に完結するまで
に揮発性シリコーン油が完全に揮発してしまわないと、
生成したポリウレタン被覆層１４にシリコーン油が残留
し、ポリウレタン被覆層１４と接触する部材の表面を汚
染するおそれがある。最も望ましくは、揮発性シリコー
ン油は、１５０℃で加熱したときに３０分以内に完全に
揮発する揮発性を有するものである。特に好ましい揮発
性シリコーン油は、使用するポリオールおよびイソシア
ネート化合物と反応しない非反応性シリコーン油であ
る。揮発性シリコーン油としては、ジメチルシリコーン
油、環状シリコーン油のほか、そのアルキル変性体、ポ
リエーテル変性体等の誘導体をも好適に使用することが
できる。その中でも、１０個以下のシロキサン結合単位
（−ＳｉＯ−）を有するシリコーン油が特に好ましい。
非反応性であるためには、各−ＳｉＯ−結合単位におけ
るＳｉの残りの２つの原子価は、それぞれ、アルキル
基、アラルキル基、アリール基等活性水素を持たない有
機基により満たされ、直鎖シリコーン油にあっては、さ
らにその両末端にも上記非反応性有機基を有する。
【００２２】ポリオールとイソシアネート化合物は、ポ
リオールのヒドロキシル基当量とイソシアネート化合物
のイソシアネート基当量とがほぼ１：１となるような割
合で、上記反応混合物に含まれ、イソシアネート化合物
がやや過剰に含まれる場合もある。また、揮発性シリコ
ーン油は、好ましくは、使用するポリオールの重量の１
ないし３０％の割合で、より好ましくは使用するポリオ
ールの重量の５ないし２０％の割合で含まれる。
リオールのヒドロキシル基当量とイソシアネート化合物
のイソシアネート基当量とがほぼ１：１となるような割
合で、上記反応混合物に含まれ、イソシアネート化合物
がやや過剰に含まれる場合もある。また、揮発性シリコ
ーン油は、好ましくは、使用するポリオールの重量の１
ないし３０％の割合で、より好ましくは使用するポリオ
ールの重量の５ないし２０％の割合で含まれる。
【００２３】被覆層１４を形成するためには、最も好ま
しくは、好適な溶剤に、上記液状ポリオール（特に、液
状フッ素含有ポリオール）、イソシアネート化合物およ
び揮発性シリコーン油からなる気孔形成剤を、必要に応
じて、被覆層に例えば導電性を付与する導電性付与剤
（例えば、カーボンブラック、金属粉末等）および／ま
たは充填材（例えば、シリカ等）とともに分散させて含
有する反応混合物を、必要に応じてプライマーを塗布し
た基材１２の表面にスプレー塗装等の手法により薄膜と
して塗布し、この塗膜をポリオールとイソシアネート化
合物が反応し得る温度、通常約１００〜約２００℃の温
度で加熱することによってその場で生成させることがで
きる。この場合、用いる溶剤は、揮発性シリコーン油の
揮発性と同等もしくはそれよりも高い揮発性を有するも
の、例えば酢酸ブチル等である。通常、塗膜は、２０な
いし６０分程度で硬化する。
しくは、好適な溶剤に、上記液状ポリオール（特に、液
状フッ素含有ポリオール）、イソシアネート化合物およ
び揮発性シリコーン油からなる気孔形成剤を、必要に応
じて、被覆層に例えば導電性を付与する導電性付与剤
（例えば、カーボンブラック、金属粉末等）および／ま
たは充填材（例えば、シリカ等）とともに分散させて含
有する反応混合物を、必要に応じてプライマーを塗布し
た基材１２の表面にスプレー塗装等の手法により薄膜と
して塗布し、この塗膜をポリオールとイソシアネート化
合物が反応し得る温度、通常約１００〜約２００℃の温
度で加熱することによってその場で生成させることがで
きる。この場合、用いる溶剤は、揮発性シリコーン油の
揮発性と同等もしくはそれよりも高い揮発性を有するも
の、例えば酢酸ブチル等である。通常、塗膜は、２０な
いし６０分程度で硬化する。
【００２４】ポリオールとイソシアネート化合物との混
合物中に揮発性シリコーン油が存在すると、この混合物
を基材１２上にスプレー等により塗布した直後は、溶剤
が存在するために揮発性シリコーン油は、溶剤を介して
ポリオールとイソシアネート化合物の混合物中に存在す
ることができる。しかし、加熱により次第に溶剤が揮発
してゆくと、ポリオールとイソシアネート化合物の混合
物に不溶な揮発性シリコーン油は、ポリオールとイソシ
アネート化合物の混合物中に溶けこんでいられなくな
る。その結果、揮発性シリコーン油は、ポリオールとイ
ソシアネート化合物の混合物において互いに離散した多
数の微小液滴を形成して、ポリオールとイソシアネート
化合物を連続相（海）とし、揮発性シリコーン油の微小
液滴を島とするいわゆる海島構造が生成すると考えられ
る。そして、溶剤が揮発したこの海島構造体がさらに加
熱され、ポリオールとイソシアネート化合物とが反応し
てポリウレタンを生成する間に、島となっていた揮発性
シリコーン油の微小液滴が揮発して、その揮発した部分
が孔となり、ポリウレタン被覆層１４が多孔質体となる
ものと考えられる。
合物中に揮発性シリコーン油が存在すると、この混合物
を基材１２上にスプレー等により塗布した直後は、溶剤
が存在するために揮発性シリコーン油は、溶剤を介して
ポリオールとイソシアネート化合物の混合物中に存在す
ることができる。しかし、加熱により次第に溶剤が揮発
してゆくと、ポリオールとイソシアネート化合物の混合
物に不溶な揮発性シリコーン油は、ポリオールとイソシ
アネート化合物の混合物中に溶けこんでいられなくな
る。その結果、揮発性シリコーン油は、ポリオールとイ
ソシアネート化合物の混合物において互いに離散した多
数の微小液滴を形成して、ポリオールとイソシアネート
化合物を連続相（海）とし、揮発性シリコーン油の微小
液滴を島とするいわゆる海島構造が生成すると考えられ
る。そして、溶剤が揮発したこの海島構造体がさらに加
熱され、ポリオールとイソシアネート化合物とが反応し
てポリウレタンを生成する間に、島となっていた揮発性
シリコーン油の微小液滴が揮発して、その揮発した部分
が孔となり、ポリウレタン被覆層１４が多孔質体となる
ものと考えられる。
【００２５】多孔質体からなる被覆層１４の各孔の大き
さは、好ましくは、３μｍ以下であり、最も好ましくは
０．１〜１μｍである。このような孔の大きさは、使用
する揮発性シリコーン油の種類により決定され得、上に
例示した揮発性シリコーン油は、いずれも、そのような
範囲内の孔サイズを提供し得る。
さは、好ましくは、３μｍ以下であり、最も好ましくは
０．１〜１μｍである。このような孔の大きさは、使用
する揮発性シリコーン油の種類により決定され得、上に
例示した揮発性シリコーン油は、いずれも、そのような
範囲内の孔サイズを提供し得る。
【００２６】さらに、本発明の多孔質体からなる被覆層
１４は、好ましくは、３０μｍ以下の厚さを有すること
が好ましい。その厚さが３０μｍ超えると、被覆層の表
面粗さが粗くなる傾向にある。また、被覆層１４の厚さ
は４μm以上であることが好ましい。厚さが４μｍ未満
であると、その被覆層は、例えば基材１２からの汚染物
質の表面への移行を防止するバリアー層として作用し得
ず、しかもその耐磨耗性が低下する傾向にある。被覆層
１４の厚さは、約１０〜約２０μｍであることが最も好
ましい。
１４は、好ましくは、３０μｍ以下の厚さを有すること
が好ましい。その厚さが３０μｍ超えると、被覆層の表
面粗さが粗くなる傾向にある。また、被覆層１４の厚さ
は４μm以上であることが好ましい。厚さが４μｍ未満
であると、その被覆層は、例えば基材１２からの汚染物
質の表面への移行を防止するバリアー層として作用し得
ず、しかもその耐磨耗性が低下する傾向にある。被覆層
１４の厚さは、約１０〜約２０μｍであることが最も好
ましい。
【００２７】本発明により形成された被覆層１４は多孔
質体により形成され、かくしてその表面は当該孔により
微視的に粗面を構成している。そして、この多孔性構造
は、被覆層１４の厚さ方向において実質的に均質である
ため、被覆層１４が摩損しても常に初期表面と実質的に
同じ性質の表面が出現し、初期性能が長期にわたって維
持され得るという利点をもたらす。
質体により形成され、かくしてその表面は当該孔により
微視的に粗面を構成している。そして、この多孔性構造
は、被覆層１４の厚さ方向において実質的に均質である
ため、被覆層１４が摩損しても常に初期表面と実質的に
同じ性質の表面が出現し、初期性能が長期にわたって維
持され得るという利点をもたらす。
【００２８】加えて、本発明の被覆層１４が、現像ロー
ラの芯金上に形成された導電層の上に適用される場合、
被覆層が平滑面を形成する従来の現像ローラと比較し
て、トナーに働く鏡像力がより緩和される。その結果、
本発明の被覆層１４を有する現像ローラにあっては、ト
ナー供給部材により行われる残留トナーの除去がより一
層促進され、新たなトナーが当該最外層表面に付着しや
すくなる。したがって、本発明の被覆層を有する現像ロ
ーラは、表面が平滑な従来の現像ローラよりも、現像ロ
ーラ表面の残留トナーに起因して発生するネガゴースト
が発生しにくくなる。
ラの芯金上に形成された導電層の上に適用される場合、
被覆層が平滑面を形成する従来の現像ローラと比較し
て、トナーに働く鏡像力がより緩和される。その結果、
本発明の被覆層１４を有する現像ローラにあっては、ト
ナー供給部材により行われる残留トナーの除去がより一
層促進され、新たなトナーが当該最外層表面に付着しや
すくなる。したがって、本発明の被覆層を有する現像ロ
ーラは、表面が平滑な従来の現像ローラよりも、現像ロ
ーラ表面の残留トナーに起因して発生するネガゴースト
が発生しにくくなる。
【００２９】また、本発明の被覆層１４は、多孔質体で
あるため、弾力性があり、外力に対して変形しやすいの
で、これと接触する部材を傷つけることがない。
あるため、弾力性があり、外力に対して変形しやすいの
で、これと接触する部材を傷つけることがない。
【００３０】ところで、本発明者は、本発明の被覆層を
現像ローラに適用した場合、イソシアネート化合物と好
ましいポリオールとしてのフッ素含有ポリオールとの反
応により生成する微小多孔質含フッ素ポリウレタン被覆
層１２は、フッ素の存在により、その摩擦帯電列は負帯
電性が強くなっているところ、ポリウレタン生成反応の
際に、活性水素を有する反応性シリコーン油を共存させ
ることによって、被覆層を形成するポリウレタン中にシ
ロキサン結合を有する成分が取り込まれ、微小多孔質含
フッ素ポリウレタン被覆層の摩擦帯電列を変化させるこ
とができることを見いだした。フッ素含有ポリオールと
ともにイソシアネート化合物との反応に与る当該反応性
シリコーン油は、ポリオールとイソシアネート化合物と
の反応により生成するポリウレタン内にそのシロキサン
成分を導入する。シロキサンもしくはシリコーンは、そ
れ自体摩擦帯電列が正帯電性であり、その含有量を多く
するほど、得られる微小多孔質含フッ素ポリウレタン被
覆層１６の正帯電性を増加させることができる。すなわ
ち、添加する反応性シリコーン油の量を変えることによ
り、被覆層の摩擦帯電列を制御することができる。
現像ローラに適用した場合、イソシアネート化合物と好
ましいポリオールとしてのフッ素含有ポリオールとの反
応により生成する微小多孔質含フッ素ポリウレタン被覆
層１２は、フッ素の存在により、その摩擦帯電列は負帯
電性が強くなっているところ、ポリウレタン生成反応の
際に、活性水素を有する反応性シリコーン油を共存させ
ることによって、被覆層を形成するポリウレタン中にシ
ロキサン結合を有する成分が取り込まれ、微小多孔質含
フッ素ポリウレタン被覆層の摩擦帯電列を変化させるこ
とができることを見いだした。フッ素含有ポリオールと
ともにイソシアネート化合物との反応に与る当該反応性
シリコーン油は、ポリオールとイソシアネート化合物と
の反応により生成するポリウレタン内にそのシロキサン
成分を導入する。シロキサンもしくはシリコーンは、そ
れ自体摩擦帯電列が正帯電性であり、その含有量を多く
するほど、得られる微小多孔質含フッ素ポリウレタン被
覆層１６の正帯電性を増加させることができる。すなわ
ち、添加する反応性シリコーン油の量を変えることによ
り、被覆層の摩擦帯電列を制御することができる。
【００３１】活性水素を有する反応性シリコーンは、イ
ソシアネート化合物と反応し得るものであって、例え
ば、アミノ基（１級および／または２級アミノ基）を有
するシリコーン油、メルカプト基を有するシリコーン
油、ヒドロキシル基を有するシリコーン油（例えば、カ
ルボキシル基を有するシリコーン油、フェノール性ＯＨ
基を有するシリコーン油、アルコール性ＯＨ基を有する
シリコーン油等が含まれる。これら反応性シリコーン油
は、アミノ変性シリコーン油、メルカプト変性シリコー
ン油、カルボキシル変性シリコーン油、フェノール変性
シリコーン油、カルビノール変性シリコーン油等として
市販されている。本発明においては、上記反応性有機基
を、一方の末端のみに、両末端に、および／または側鎖
に有するシリコーン油のいずれをも使用することができ
る。シリコーン骨格中のケイ素に結合した水素を有する
シリコーン油も好ましく使用することができる。
ソシアネート化合物と反応し得るものであって、例え
ば、アミノ基（１級および／または２級アミノ基）を有
するシリコーン油、メルカプト基を有するシリコーン
油、ヒドロキシル基を有するシリコーン油（例えば、カ
ルボキシル基を有するシリコーン油、フェノール性ＯＨ
基を有するシリコーン油、アルコール性ＯＨ基を有する
シリコーン油等が含まれる。これら反応性シリコーン油
は、アミノ変性シリコーン油、メルカプト変性シリコー
ン油、カルボキシル変性シリコーン油、フェノール変性
シリコーン油、カルビノール変性シリコーン油等として
市販されている。本発明においては、上記反応性有機基
を、一方の末端のみに、両末端に、および／または側鎖
に有するシリコーン油のいずれをも使用することができ
る。シリコーン骨格中のケイ素に結合した水素を有する
シリコーン油も好ましく使用することができる。
【００３２】より好ましい反応性シリコーン油は、下記
一般式（１）または（２）：
一般式（１）または（２）：
【００３３】
【化５】
【００３４】
【化６】
【００３５】（一般式（１）および（２）において、各
Ｒは、−Ｃ3 Ｈ6 ＯＣ2 Ｈ4 ＯＨまたは−Ｃ3 Ｈ6 ＯＣ
Ｈ2 −Ｃ（ＣＨ2 ＯＨ）2 Ｃ2 Ｈ5 を表し、ｎは、約２
０以下の整数を表す）で示すことができる。特に好まし
い反応性シリコーン油は、各Ｒが−Ｃ3 Ｈ6 ＯＣ2 Ｈ4
ＯＨである一般式（１）のシリコーン油であり、その中
でもｎが約１０であるものが殊に好ましい。このような
反応性シリコーン油も、市販されている。
Ｒは、−Ｃ3 Ｈ6 ＯＣ2 Ｈ4 ＯＨまたは−Ｃ3 Ｈ6 ＯＣ
Ｈ2 −Ｃ（ＣＨ2 ＯＨ）2 Ｃ2 Ｈ5 を表し、ｎは、約２
０以下の整数を表す）で示すことができる。特に好まし
い反応性シリコーン油は、各Ｒが−Ｃ3 Ｈ6 ＯＣ2 Ｈ4
ＯＨである一般式（１）のシリコーン油であり、その中
でもｎが約１０であるものが殊に好ましい。このような
反応性シリコーン油も、市販されている。
【００３６】このシリコーンを導入した微小多孔質含フ
ッ素ポリウレタンからなる被覆層を形成するためには、
微小多孔質含フッ素ポリウレタン被覆層に関して説明し
た反応混合物にさらに上記活性水素を有する反応性シリ
コーン油を添加し、この混合物を上に述べたように導電
層１４に塗布し、同様の反応条件下で反応させることが
できる。この反応に際し、揮発性シリコーン油は、上記
の通りの揮発挙動を示し、反応性シリコーン油は、フッ
素含有ポリオール（およびイソシアネート化合物）とと
もに連続相を構成する。この反応により、シリコーンが
導入されてはいるが、シリコーンが導入されていない前
記微小多孔質含フッ素ポリウレタンと同様の孔サイズを
有する微小多孔質含フッ素ポリウレタン被覆層が得られ
る。この場合には、反応混合物中におけるヒドロキシル
基当量プラス活性水素当量とイソシアネート基当量とは
１：１であるか、イソシアネート化合物がやや過剰に存
在し得る。
ッ素ポリウレタンからなる被覆層を形成するためには、
微小多孔質含フッ素ポリウレタン被覆層に関して説明し
た反応混合物にさらに上記活性水素を有する反応性シリ
コーン油を添加し、この混合物を上に述べたように導電
層１４に塗布し、同様の反応条件下で反応させることが
できる。この反応に際し、揮発性シリコーン油は、上記
の通りの揮発挙動を示し、反応性シリコーン油は、フッ
素含有ポリオール（およびイソシアネート化合物）とと
もに連続相を構成する。この反応により、シリコーンが
導入されてはいるが、シリコーンが導入されていない前
記微小多孔質含フッ素ポリウレタンと同様の孔サイズを
有する微小多孔質含フッ素ポリウレタン被覆層が得られ
る。この場合には、反応混合物中におけるヒドロキシル
基当量プラス活性水素当量とイソシアネート基当量とは
１：１であるか、イソシアネート化合物がやや過剰に存
在し得る。
【００３７】フッ素含有ポリオールと反応性シリコーン
油の混合比率としては、反応性シリコーン油の量を過剰
に多くすると、得られる被覆層自体にシリコーン化合物
の特性が強く出現して、被覆層の耐摩耗性を低下させる
等の悪影響が生じるので、好ましくない。一般に、フッ
素含有ポリオールと反応性シリコーン油との重量比は、
１：３以下であることが好ましく、その範囲内で反応性
シリコーン油の割合を変えることにより、被覆層の摩擦
帯電列を負帯電性から正帯電性まで変化させることがで
きる。
油の混合比率としては、反応性シリコーン油の量を過剰
に多くすると、得られる被覆層自体にシリコーン化合物
の特性が強く出現して、被覆層の耐摩耗性を低下させる
等の悪影響が生じるので、好ましくない。一般に、フッ
素含有ポリオールと反応性シリコーン油との重量比は、
１：３以下であることが好ましく、その範囲内で反応性
シリコーン油の割合を変えることにより、被覆層の摩擦
帯電列を負帯電性から正帯電性まで変化させることがで
きる。
【００３８】なお、市販の反応性シリコーン油の中に
は、本発明で使用し得る揮発性のシリコーン油を１０重
量％以上も含有しているものがある。このように多量の
揮発性シリコーン油を含有する反応性シリコーン油製品
を使用するときは、反応性シリコーン油の使用量によっ
ては、多孔質体を形成するために加える揮発性シリコー
ン油を別途添加する必要がない（すなわち、含有されて
いる揮発性シリコーン油をそのまま利用できる）場合や
別途添加する揮発性シリコーン油の量を少なくし得る場
合もあるので、事前にゲル浸透クロマトグラフィー（Ｇ
ＰＣ）等の分析手段によって反応性シリコーン油製品中
の揮発性シリコーン油の量を把握しておく必要がある。
は、本発明で使用し得る揮発性のシリコーン油を１０重
量％以上も含有しているものがある。このように多量の
揮発性シリコーン油を含有する反応性シリコーン油製品
を使用するときは、反応性シリコーン油の使用量によっ
ては、多孔質体を形成するために加える揮発性シリコー
ン油を別途添加する必要がない（すなわち、含有されて
いる揮発性シリコーン油をそのまま利用できる）場合や
別途添加する揮発性シリコーン油の量を少なくし得る場
合もあるので、事前にゲル浸透クロマトグラフィー（Ｇ
ＰＣ）等の分析手段によって反応性シリコーン油製品中
の揮発性シリコーン油の量を把握しておく必要がある。
【００３９】本発明の多孔質被覆層は、複写機、レーザ
プリンタなどの作像部品、例えば、現像ローラの表面
（２成分現像ローラのスリーブ表面、磁性１成分現像ロ
ーラのスリーブ表面、非磁性１成分現像ローラの表面
等）、トナー供給ローラの表面、ドラムクリーニングロ
ーラの表面、現像ブレードの表面に、また複写機、各種
プリンタ、プロッタの用紙搬送ロールの表面に、さらに
は光学機器の無反射コーティングとしてカメラ内面、レ
ンズ鏡筒内面、望遠鏡、双眼鏡の鏡筒内面、光学計測機
器（光沢度計、輝度計等）の鏡筒内面に適用することが
できる。さらには、合成樹脂、ゴム、合成皮革製品の装
飾用コーティングとしても適用し得る。
プリンタなどの作像部品、例えば、現像ローラの表面
（２成分現像ローラのスリーブ表面、磁性１成分現像ロ
ーラのスリーブ表面、非磁性１成分現像ローラの表面
等）、トナー供給ローラの表面、ドラムクリーニングロ
ーラの表面、現像ブレードの表面に、また複写機、各種
プリンタ、プロッタの用紙搬送ロールの表面に、さらに
は光学機器の無反射コーティングとしてカメラ内面、レ
ンズ鏡筒内面、望遠鏡、双眼鏡の鏡筒内面、光学計測機
器（光沢度計、輝度計等）の鏡筒内面に適用することが
できる。さらには、合成樹脂、ゴム、合成皮革製品の装
飾用コーティングとしても適用し得る。
【００４０】
【実施例】以下に本発明を実施例により説明するが、本
発明はこれらにより限定されるものではない。
発明はこれらにより限定されるものではない。
【００４１】実施例１ 外径が１０ｍｍの鉄製のシャフト芯金に体積抵抗が１０
6 Ω・ｃｍでＪＩＳＡ硬度が４５゜の導電性シリコーン
ゴムを被覆して、外径が１６ｍｍのゴム被覆ローラを作
製した。
6 Ω・ｃｍでＪＩＳＡ硬度が４５゜の導電性シリコーン
ゴムを被覆して、外径が１６ｍｍのゴム被覆ローラを作
製した。
【００４２】他方、フッ素含有ポリオール（ダイキン工
業社製ゼッフル）１００重量部と導電性カーボンブラッ
ク（キャボット社製）５重量部に酢酸ブチル３００重量
部を加え、分散機を用いて分散させた。この分散物に揮
発性シリコーン油（信越化学工業社製 ＫＦ９６Ｌ）５
重量部を加え、攪拌し主剤とした。この主剤に硬化剤と
してウレタン変性ヘキサメチレンジイソシアネート（旭
化成工業社製 デュラネート）を主剤中のヒドロキシル
基の当量と、硬化剤中のイソシアネート基の当量とが
１：１となるように配合してコーティング材Ａを調製し
た。このコーティング材Ａを前記ゴム被覆ローラに厚さ
が１０μｍとなるようにスプレー塗装し、風乾した後、
１６０℃で４０分加熱して所望の微小多孔質被覆層を形
成した。この被覆層の周方向の表面粗さＲｚは、４μｍ
であった。
業社製ゼッフル）１００重量部と導電性カーボンブラッ
ク（キャボット社製）５重量部に酢酸ブチル３００重量
部を加え、分散機を用いて分散させた。この分散物に揮
発性シリコーン油（信越化学工業社製 ＫＦ９６Ｌ）５
重量部を加え、攪拌し主剤とした。この主剤に硬化剤と
してウレタン変性ヘキサメチレンジイソシアネート（旭
化成工業社製 デュラネート）を主剤中のヒドロキシル
基の当量と、硬化剤中のイソシアネート基の当量とが
１：１となるように配合してコーティング材Ａを調製し
た。このコーティング材Ａを前記ゴム被覆ローラに厚さ
が１０μｍとなるようにスプレー塗装し、風乾した後、
１６０℃で４０分加熱して所望の微小多孔質被覆層を形
成した。この被覆層の周方向の表面粗さＲｚは、４μｍ
であった。
【００４３】比較例 揮発性シリコーン油を添加しなかった以外は、実施例１
と同様の手法により、非多孔質（緻密）被覆層を有する
現像ローラを作製した。この被覆層の周方向の表面粗さ
Ｒｚは、４μｍであった。
と同様の手法により、非多孔質（緻密）被覆層を有する
現像ローラを作製した。この被覆層の周方向の表面粗さ
Ｒｚは、４μｍであった。
【００４４】＜ネガゴースト試験＞実施例１で作製した
現像ローラが、比較例で作製した現像ローラと比較し
て、現像ローラとしての性能に優位性が有るかを評価す
るために、正帯電トナーを使用する三田工業社製のレー
ザービームプリンタ（ＤＰ−５６０）に実施例１と比較
例で作製した各現像ローラを組み込んで、黒べた部を有
する所定の試験チャートを印刷して、多数回印刷後の紙
の黒ベタ部に文字のゴーストが発生するかどうかを調べ
た。使用した試験チャートは、Ａ４サイズの紙であっ
て、それぞれ多数の文字が印刷された多数の文字行から
なる文字領域と、その文字領域の下側に複数の黒四角の
図形を印刷した図形領域とを有し、チャートの両側部に
文字領域のすべての文字行と交差して図形領域まで延び
る縦長の帯状黒べた部が印刷されたものであった。図形
領域は、２つの黒べた部の間に存在する。
現像ローラが、比較例で作製した現像ローラと比較し
て、現像ローラとしての性能に優位性が有るかを評価す
るために、正帯電トナーを使用する三田工業社製のレー
ザービームプリンタ（ＤＰ−５６０）に実施例１と比較
例で作製した各現像ローラを組み込んで、黒べた部を有
する所定の試験チャートを印刷して、多数回印刷後の紙
の黒ベタ部に文字のゴーストが発生するかどうかを調べ
た。使用した試験チャートは、Ａ４サイズの紙であっ
て、それぞれ多数の文字が印刷された多数の文字行から
なる文字領域と、その文字領域の下側に複数の黒四角の
図形を印刷した図形領域とを有し、チャートの両側部に
文字領域のすべての文字行と交差して図形領域まで延び
る縦長の帯状黒べた部が印刷されたものであった。図形
領域は、２つの黒べた部の間に存在する。
【００４５】その結果、実施例１の現像ローラではネガ
ーゴーストの発生は見られなかったが、比較例の現像ロ
ーラではネガゴーストが発生した。従って、被覆層の多
孔質体の被覆層がネガゴーストの発生防止に効果がある
ことが実証された。
ーゴーストの発生は見られなかったが、比較例の現像ロ
ーラではネガゴーストが発生した。従って、被覆層の多
孔質体の被覆層がネガゴーストの発生防止に効果がある
ことが実証された。
【００４６】実施例２ 主剤中にカルビノール変性の反応性シリコーン油（信越
化学工業社製 Ｘ−２２−１６０ＡＳ：各Ｒが−Ｃ3 Ｈ
6 ＯＣ2 Ｈ4 ＯＨであり、ｎが約１０である前記一般式
（１）のシリコーン油）５０重量部を加え、かつ揮発性
シリコーン油のフッ素含有ポリオールと反応性シリコー
ン油との合計量に対する比率が実施例２の主剤における
揮発性シリコーン油のフッ素含有ポリオールに対する比
率と同じになるように調整した以外は、実施例１と同様
にしてコーティング材Ｂを調製した。このコーティング
材Ｂを用いて実施例１で作製したゴム被覆ローラに微小
多孔質被覆層を形成した。
化学工業社製 Ｘ−２２−１６０ＡＳ：各Ｒが−Ｃ3 Ｈ
6 ＯＣ2 Ｈ4 ＯＨであり、ｎが約１０である前記一般式
（１）のシリコーン油）５０重量部を加え、かつ揮発性
シリコーン油のフッ素含有ポリオールと反応性シリコー
ン油との合計量に対する比率が実施例２の主剤における
揮発性シリコーン油のフッ素含有ポリオールに対する比
率と同じになるように調整した以外は、実施例１と同様
にしてコーティング材Ｂを調製した。このコーティング
材Ｂを用いて実施例１で作製したゴム被覆ローラに微小
多孔質被覆層を形成した。
【００４７】実施例２および比較例で作製した現像ロー
ラを三田工業社製レーザープリンタＤＰ−５６０型用の
イメージングユニットに組み込んで、プリンタ本体にセ
ットし、３０００枚プリントした。
ラを三田工業社製レーザープリンタＤＰ−５６０型用の
イメージングユニットに組み込んで、プリンタ本体にセ
ットし、３０００枚プリントした。
【００４８】その結果、上記実施例２で作製した現像ロ
ーラは、使用した現像装置の感光体ドラム表面を汚染せ
ず、それ自体にも感光ドラムにもフィルミングを発生せ
ず、初期の画像の品質と同一の品質の画像を３０００枚
プリント後にも維持することができた。他方、比較例で
作製した現像ローラは、それ自体にトナーのフィルミン
グが発生したばかりでなく、感光体ドラムにもフィルミ
ングを生じさせ、初期の品質を維持できなかった。
ーラは、使用した現像装置の感光体ドラム表面を汚染せ
ず、それ自体にも感光ドラムにもフィルミングを発生せ
ず、初期の画像の品質と同一の品質の画像を３０００枚
プリント後にも維持することができた。他方、比較例で
作製した現像ローラは、それ自体にトナーのフィルミン
グが発生したばかりでなく、感光体ドラムにもフィルミ
ングを生じさせ、初期の品質を維持できなかった。
【００４９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、摩損して
も初期の性能を実質的に維持し得る被覆層を基材上に形
成する方法が提供される。
も初期の性能を実質的に維持し得る被覆層を基材上に形
成する方法が提供される。
【図１】本発明の多孔質被覆層の形成方法を説明するた
めの断面図。
めの断面図。
１２…基材 １４…被覆層
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D075 CA15 CA22 DB50 DC27 EB42 4F100 AH05B AK51B AK52 AK52B AT00A BA02 CA01B CA01H DA11 DJ01B GB48 GB51 JD16B JL06 JN26 4J038 DG051 DG181 DG191 DG261 DL032 JC32 NA01
Claims (5)
- 【請求項１】 基材の表面に、ポリオール、イソシアネ
ート化合物、および揮発性シリコーン油を包含する気孔
形成剤を含有する反応混合物を適用する工程、および該
反応混合物を該ポリオールと該イソシアネート化合物と
の反応条件に供する工程を具備することを特徴とする基
材上に多孔質被覆層を形成する方法。 - 【請求項２】 基材の表面に、ポリオール、活性水素を
有する反応性シリコーン油、イソシアネート化合物、お
よび揮発性シリコーン油を包含する気孔形成剤を含有す
る反応混合物を適用する工程、および該反応混合物を、
該ポリオールおよび反応性シリコーン油と該イソシアネ
ート化合物との反応条件に供する工程を具備することを
特徴とする基材上に多孔質被覆層を形成する方法。 - 【請求項３】 ポリオールが、フッ素含有ポリオールで
あることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。 - 【請求項４】 フッ素含有ポリオールが四フッ化エチレ
ンモノマー単位を主成分として含む共重合体ポリオール
であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 【請求項５】 反応性シリコーン油が、下記一般式
（１）または（２）： 【化１】 【化２】 （一般式（１）および（２）において、各Ｒは、−Ｃ3
Ｈ6 ＯＣ2 Ｈ4 ＯＨまたは−Ｃ3 Ｈ6 ＯＣＨ2 −Ｃ（Ｃ
Ｈ2 ＯＨ）2 Ｃ2 Ｈ5 を表し、ｎは、約２０以下の整数
を表す）で示されることを特徴とする請求項１ないし４
のいずれか１項に記載の方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36705398A JP4199353B2 (ja) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | 基材上に多孔質被覆層を形成するための方法 |
| EP99125940A EP1013705B1 (en) | 1998-12-24 | 1999-12-23 | Method for forming a porous covering layer on a substrate |
| DE69907383T DE69907383T2 (de) | 1998-12-24 | 1999-12-23 | Verfahren zur Herstellung einer porösen Schicht auf einem Substrat |
| US09/471,400 US6383564B1 (en) | 1998-12-24 | 1999-12-23 | Method for forming a porous covering layer on a substrate |
| CNB991266765A CN1133508C (zh) | 1998-12-24 | 1999-12-24 | 在基层上形成多孔覆盖层的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36705398A JP4199353B2 (ja) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | 基材上に多孔質被覆層を形成するための方法 |
Publications (2)
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