JP2004233596A - Developing roll - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、プリンター等の電子写真装置に用いられる現像ロールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子写真複写機やプリンター等に用いられる現像ロールのうち、弾性体を用いて構成されるソフト現像ロールとしては、例えば、軸体となる芯金の外周に、シリコーンゴム等の弾性体を設け、それを研磨加工して弾性体層とした単層構造のものや、上記弾性体層の表面に、さらにウレタン樹脂,アクリル樹脂,ポリアミド樹脂等の樹脂あるいはゴム材料の溶液を塗布することにより表層を形成した積層構造のものがあげられる。
【0003】
シリコーンゴムからなる弾性層のみを備えた単層構造のものは、シリコーンゴムの特性から、トナー帯電性の確保や、かぶり(イメージのないところにトナーが飛んでいるものをいう)を抑制する点おいては特に優れており、この点で、良好な性能を発揮する。しかしながら、耐久性(耐摩耗性)の点で難点があることと、シリコーンゴム弾性層の単層品であることから、性能が特定されてしまう。したがって、複写機等の各システムにて良好な画質を確保するための抵抗、表面粗度、硬度等の要素の最適化が困難であり、高画質、高耐久の要求に応えることが難しい。
【0004】
一方、ウレタン樹脂等からなる表層を備えた積層構造のものは、耐久性(耐摩耗性)が向上していることはもとより、各システムにて画出しの際に用いられるトナーにあわせて表層材料を適宜選択することにより、トナー帯電性、トナー搬送性、耐トナーフィルミング性等といった、現像ロールに要求される諸特性を確保できる。しかも、上記表層によって、弾性体層の形成材料であるシリコーンゴム等から低分子量分がブリードアウトするのを防ぐこともできる。しかしながら、重要な特性であるトナー帯電性に劣るという難点がある。そのようななか、ウレタン樹脂等の従来の表層材料よりも帯電特性に優れた樹脂材料であるシリコーン樹脂を、現像ロールの表層材料として用いる技術が、既に提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開平11−65268号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、表層材料にシリコーン樹脂を用いた場合であっても、現像ロールに要求されるレベルの抵抗値となるよう設定するには、表層への導電性付与が必須となるが、シリコーン樹脂は、導電材であるカーボンブラックの分散性に劣ることから、この分散による表層への導電性付与は困難である。そのため、上記文献の技術では、表層の厚みを0.5μm以下となるよう形成し、これにより現像ロールに要求されるレベルの抵抗値が得られるようにしている。ところが、このように表層の膜厚が薄くなるよう制御を行うと、生産性に劣るうえ、シリコーン樹脂の特性として、硬度が高いことから、ベースとなる低硬度の弾性体層の表面に対しこのようなシリコーン樹脂の溶液を塗布すると、硬度差から、作製時または使用時に皺が生じやすく良好な画像が得られにくくなるといった難点が生じる。
【0007】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、耐久性およびトナー帯電性に優れ、良好な画像が得られる現像ロールの提供をその目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の現像ロールは、軸体と、その外周に形成されたベースゴム層と、上記ベースゴム層の外周に直接もしくは他の層を介して形成された表層とを備えた現像ロールであって、上記表層が、下記の(A)および(B)の少なくとも一方によって形成されているという構成をとる。
(A)アクリル樹脂で部分的に変性されたシリコーン樹脂。
(B)ポリエステル樹脂で部分的に変性されたシリコーン樹脂。
【0009】
すなわち、本発明者らは、シリコーンゴム層のみの単層品にみられるような優れた帯電性と、樹脂系表層の持つ耐久性等とを両立させるべく、一連の研究を重ねた。その過程で、ロールの表層を、通常のシリコーン樹脂により形成したのでは、先に述べたようなカーボンブラックの分散性の悪さによる弊害を生じるおそれのあることから、これを解決すべく、通常のシリコーン樹脂に代えて、カーボンブラックの分散性に優れていると推定されるアクリル樹脂やポリエステル樹脂によって部分的に変性したシリコーン樹脂を用いることを想起した。そして、実際に、この変性シリコーン樹脂中にカーボンブラックを分散させてみたところ、通常のシリコーン樹脂に比べ、カーボンブラックの分散性に優れることを確認し、さらに、これを用いて、ベースゴム層の外周に対し表層を形成したところ、所期の目的が達成できることを見いだし、本発明に到達した。
【0010】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【0011】
本発明の現像ロールは、例えば、図1に示すように、軸体11の外周面に沿ってベースゴム層12が形成され、その外周面に表層13が形成された構造になったものをあげることができる。そして、本発明では、上記ベースゴム層12が、シリコーンゴム等の弾性体を用いて形成され、かつ、上記表層13が、下記の(A)および(B)の少なくとも一方によって形成されている。
(A)アクリル樹脂で部分的に変性されたシリコーン樹脂。
(B)ポリエステル樹脂で部分的に変性されたシリコーン樹脂。
【0012】
上記軸体11としては、特に限定されるものではなく、例えば、金属製の芯金や、金属製の中空円筒体が用いられる。そして、その金属材料としては、アルミニウム、ステンレス等があげられる。なお、必要に応じ、軸体11上に接着剤、プライマー等を塗布してもよい。また、接着剤、プライマー等には、必要に応じて導電化を行ってもよい。
【0013】
上記軸体11の外周面に形成されるベースゴム層12の形成材料としては、圧縮永久歪み性に優れる点でシリコーンゴムが用いられることが多い。このシリコーンゴムとしては、特に限定されるものではないが、ジメチルシリコーンポリマーに架橋サイトとしてビニル基を付加したものに、ジメチルシリコーンオイルを添加したものを用いることが好ましい。
【0014】
なお、上記ベースゴム層12の形成材料には、通常、カーボンブラック等の導電剤が適量配合される。
【0015】
上記ベースゴム層12の外周面に形成される表層13の形成材料としては、先に述べたように、下記の(A)および(B)の少なくとも一方が用いられる。
(A)アクリル樹脂で部分的に変性されたシリコーン樹脂。
(B)ポリエステル樹脂で部分的に変性されたシリコーン樹脂。
【0016】
上記表層13の形成材料であるシリコーン樹脂に関し、アクリル樹脂による変性は、熱硬化性アクリル樹脂の官能基であるアルキノール基(−ROH)(主に−CH2 OHが多い)と、シリコーン樹脂に関するオルガノシロキサノールまたはオルガノシロキサンとの縮合によってなされる。なお、上記縮合は、グラフト重合であってもブロック共重合であってもよい。そして、熱硬化性アクリル樹脂の比率を適宜変えることにより、目的とする変性比率のシリコーン樹脂を合成することができる。
【0017】
また、上記表層13の形成材料であるシリコーン樹脂に関し、ポリエステル樹脂による変性は、ポリエステル樹脂のアルコール性水酸基と、シリコーン樹脂の水酸基やアルコキシ基との縮合によってなされる。なお、上記縮合は、グラフト重合であってもブロック共重合であってもよい。そして、先に述べたのと同様、ポリエステル樹脂の比率を適宜変えることにより、目的とする変性比率のシリコーン樹脂を合成することができる。すなわち、変性比率を調整することにより、複写機等の各システムにおいて良好な画像を確保するための硬度、耐久性等を最適化することができるようになる。
【0018】
上記表層13の形成材料であるシリコーン樹脂における、アクリル樹脂またはポリエステル樹脂による変性比率は、10〜50%の範囲に設定されていると好ましく、より好ましくは、20〜40%の範囲である。すなわち、上記変性比率が10%未満であると、表層13中においてカーボン分散性に劣る傾向がみられることから、ロールの低抵抗化が阻害されるおそれがあり、また、ロールの低硬度化もなされなくなるおそれもあるからである。逆に、上記変性比率が50%を超えると、トナー帯電性が阻害されたり、感光ドラム上へのトナーかぶりを引き起こすおそれがあるからである。
【0019】
上記表層13の形成材料には、導電性を確保するため、導電剤が適宜配合される。上記導電剤としては、従来から用いられているカーボンブラック、グラファイト、チタン酸カリウム、酸化鉄、c−TiO2 、c−ZnO、c−SnO2 、イオン導電剤(第四級アンモニウム塩、ホウ酸塩、界面活性剤等)等があげられる。そして、上記変性シリコーン樹脂100重量部(以下、「部」と略す)に対する導電剤の配合割合は、5〜100部とすると好ましく、より好ましくは、10〜60部の範囲である。
【0020】
上記表層13の形成材料には、上記各成分以外にも、必要に応じて他の添加剤を適宜に配合することができる。上記他の添加剤としては、炭酸カルシウム,タルク,クレー,シリカ等の充填剤や、安定剤、紫外線吸収剤、帯電制御剤、補強剤、滑剤、離型剤、染料、顔料、難燃剤、オイル等があげられる。
【0021】
また、表層13の形成材料は、有機溶剤に溶解等することにより、コーティング液として使用に供される。上記有機溶剤としては、メチルエチルケトン(MEK)、メタノール、トルエン、イソプロピルアルコール、メチルセロソルブ、ジメチルホルムアミド等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。特に、上記表層13の形成材料に対する溶解性の点で、トルエンを有機溶剤として用いることが好ましい。そして、このようにして得られるコーティング液は、粘度を0.005〜6Pa・sにすることが、塗工性等の点で好ましい。
【0022】
本発明の現像ロールは、例えば、つぎのようにして作製することができる。
【0023】
すなわち、まず、前記ベースゴム層12用の各成分をニーダー等の混練機で混練し、ベースゴム層12形成材料を作製する。また、前記表層13用の各成分を有機溶剤に溶解し、サンドミル等で分散することにより、表層13形成材料(コーティング液)を作製する。
【0024】
ついで、円筒状金型の中空部に、金属製の軸体11をセットし、上記円筒状金型と軸体11との空隙部に、上記ベースゴム層12形成材料を注型した後、金型に蓋をし、加熱して、ベースゴム層12形成材料を架橋させる。その後、上記円筒状金型から脱型することにより、軸体11の外周面にベースゴム層12が形成されてなるベースロールを取り出す。なお、必要に応じ上記ベースロール表面にコロナ放電処理やプラズマ処理を行う。さらに必要に応じ上記ベースロール表面にカップリング剤等の従来公知の接着剤の塗布を行う。そして、上記ベースロールの、ベースゴム層12の外周に、上記表層13形成用溶液を塗工する。この塗工法は、特に制限するものではなく、ディッピング法、スプレー法、ロールコート法等の従来の方法が適用できる。そして、塗工後、乾燥および加熱処理(加硫処理、条件:120〜200℃×20〜90分)を行うことにより、上記表層13形成用溶液中の溶剤の除去および架橋するものについては架橋を行う。このようにして、目的とする現像ロールを作製することができる(図1参照)。
【0025】
この現像ロールにおいて、ベースゴム層12の厚みは、通常0.5〜10mmの範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは厚み1〜6mmである。また、表層13の厚みは、3〜100μmの範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは厚み5〜50μmである。
【0026】
なお、本発明の現像ロールの例として、図1に示すような二層構造のものをあげたが、本発明はこれに限定されるものでなく、ベースゴム層12と表層13との間に中間層を介在させたりして、適宜の数の層が形成される。ただし、表層13が、先に述べたような特殊なシリコーン樹脂によって形成されている必要がある。
【0027】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【0028】
【実施例1】
〔ベースゴム層形成材料〕
シリコーンゴム(信越化学工業社製、X34−264)。
【0029】
〔表層形成材料〕
アクリル変性比率5%のアクリル変性シリコーン樹脂(試作番号:AS−5)100部と、カーボンブラック(三菱化学社製、MA−100)40部とを、トルエン400部に分散させ、表層形成用溶液を調製した。
【0030】
〔現像ロールの作製〕
つぎに、軸体としてSUS303製芯金(直径10mm)を準備し、この外周面に接着剤を塗布したものを、ロール型内部にセットし、上記軸体とロール型内周面の間の空隙部に上記ベースゴム層形成材料であるコンパウンドを注型し、加熱加硫(180℃×20分)させた後、脱型して、さらに2次加硫処理(200℃×4時間)することにより、軸体の外周にベースゴム層(厚み4mm)を形成した。このようにして得られたベースゴム層付き軸体(ベースロール)におけるベースゴム層外周面に、高周波電源装置を用い、コロナ処理を行った。そして、上記処理がなされたベースゴム層の外周面に、上記表層形成材料からなるコーティング液を塗布後、乾燥および加熱処理を行い、表層(厚み10μm)を形成することにより、目的とする現像ロールを得た(図1参照)。
【0031】
【実施例2】
アクリル変性比率10%のアクリル変性シリコーン樹脂(試作番号:AS−10)100部と、カーボンブラック(三菱化学社製、MA−100)40部とを、トルエン400部に分散させ、表層形成用溶液を調製した。このようにして得られた表層形成用溶液を、実施例1の表層形成材料に代えて用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、現像ロールを作製した。
【0032】
【実施例3】
アクリル変性比率20%のアクリル変性シリコーン樹脂(試作番号:AS−20)100部と、カーボンブラック(三菱化学社製、MA−100)40部とを、トルエン400部に分散させ、表層形成用溶液を調製した。このようにして得られた表層形成用溶液を、実施例1の表層形成材料に代えて用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、現像ロールを作製した。
【0033】
【実施例4】
アクリル変性比率30%のアクリル変性シリコーン樹脂(試作番号:AS−30)100部と、カーボンブラック(三菱化学社製、MA−100)40部とを、トルエン400部に分散させ、表層形成用溶液を調製した。このようにして得られた表層形成用溶液を、実施例1の表層形成材料に代えて用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、現像ロールを作製した。
【0034】
【実施例5】
アクリル変性比率40%のアクリル変性シリコーン樹脂(試作番号:AS−40)100部と、カーボンブラック(三菱化学社製、MA−100)40部とを、トルエン400部に分散させ、表層形成用溶液を調製した。このようにして得られた表層形成用溶液を、実施例1の表層形成材料に代えて用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、現像ロールを作製した。
【0035】
【実施例6】
アクリル変性比率50%のアクリル変性シリコーン樹脂(試作番号:AS−50)100部と、カーボンブラック(三菱化学社製、MA−100)40部とを、トルエン400部に分散させ、表層形成用溶液を調製した。このようにして得られた表層形成用溶液を、実施例1の表層形成材料に代えて用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、現像ロールを作製した。
【0036】
【実施例7】
アクリル変性比率60%のアクリル変性シリコーン樹脂(試作番号:AS−60)100部と、カーボンブラック(三菱化学社製、MA−100)40部とを、トルエン400部に分散させ、表層形成用溶液を調製した。このようにして得られた表層形成用溶液を、実施例1の表層形成材料に代えて用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、現像ロールを作製した。
【0037】
【実施例8】
ポリエステル変性比率5%のポリエステル変性シリコーン樹脂(試作番号:ES−5)100部と、カーボンブラック(三菱化学社製、MA−8)40部とを、トルエン400部に分散させ、表層形成用溶液を調製した。このようにして得られた表層形成用溶液を、実施例1の表層形成材料に代えて用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、現像ロールを作製した。
【0038】
【実施例9】
ポリエステル変性比率10%のポリエステル変性シリコーン樹脂(試作番号:ES−10)100部と、カーボンブラック(三菱化学社製、MA−8)40部とを、トルエン400部に分散させ、表層形成用溶液を調製した。このようにして得られた表層形成用溶液を、実施例1の表層形成材料に代えて用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、現像ロールを作製した。
【0039】
【実施例10】
ポリエステル変性比率20%のポリエステル変性シリコーン樹脂(試作番号:ES−20)100部と、カーボンブラック(三菱化学社製、MA−8)40部とを、トルエン400部に分散させ、表層形成用溶液を調製した。このようにして得られた表層形成用溶液を、実施例1の表層形成材料に代えて用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、現像ロールを作製した。
【0040】
【実施例11】
ポリエステル変性比率30%のポリエステル変性シリコーン樹脂(試作番号:ES−30)100部と、カーボンブラック(三菱化学社製、MA−8)40部とを、トルエン400部に分散させ、表層形成用溶液を調製した。このようにして得られた表層形成用溶液を、実施例1の表層形成材料に代えて用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、現像ロールを作製した。
【0041】
【実施例12】
ポリエステル変性比率40%のポリエステル変性シリコーン樹脂(試作番号:ES−40)100部と、カーボンブラック(三菱化学社製、MA−8)40部とを、トルエン400部に分散させ、表層形成用溶液を調製した。このようにして得られた表層形成用溶液を、実施例1の表層形成材料に代えて用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、現像ロールを作製した。
【0042】
【実施例13】
ポリエステル変性比率50%のポリエステル変性シリコーン樹脂(試作番号:ES−50)100部と、カーボンブラック(三菱化学社製、MA−8)40部とを、トルエン400部に分散させ、表層形成用溶液を調製した。このようにして得られた表層形成用溶液を、実施例1の表層形成材料に代えて用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、現像ロールを作製した。
【0043】
【実施例14】
ポリエステル変性比率60%のポリエステル変性シリコーン樹脂(試作番号:ES−60)100部と、カーボンブラック(三菱化学社製、MA−8)40部とを、トルエン400部に分散させ、表層形成用溶液を調製した。このようにして得られた表層形成用溶液を、実施例1の表層形成材料に代えて用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、現像ロールを作製した。
【0044】
【比較例1】
シリコーン樹脂(東レダウコーニングシリコーン社製、SR2410)100部と、カーボンブラック(三菱化学社製、MA−100)40部とを、トルエン400部に分散させることにより、変性比率0%のシリコーン樹脂溶液を調製した。このようにして得られた表層形成用溶液を、実施例1の表層形成材料に代えて用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、現像ロールを作製した。
【0045】
【比較例2】
アクリル樹脂(根上工業社製、ハイパールD−100E)100部と、カーボンブラック(三菱化学社製、MA−100)40部とを、トルエン400部に分散させることにより、アクリル樹脂溶液を調製した。このようにして得られた表層形成用溶液を、実施例1の表層形成材料に代えて用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、現像ロールを作製した。
【0046】
【比較例3】
ポリエステル樹脂(東洋紡績社製、バイロン20SS)100部と、カーボンブラック(三菱化学社製、MA−100)40部とを、トルエン400部に分散させることにより、ポリエステル樹脂溶液を調製した。このようにして得られた表層形成用溶液を、実施例1の表層形成材料に代えて用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、現像ロールを作製した。
【0047】
【比較例4】
実施例1のベースロールと同様のものを作製し、表層を形成せず、そのまま表面研磨だけ行い、これを現像ロールとした。
【0048】
このようにして得られた各現像ロールについて、下記の基準に従い、各特性の比較評価および測定を行った。これらの結果を後記の表1〜表3に併せて示した。
【0049】
〔表面硬度〕
現像ロールの表面硬度を、マイクロゴム硬度計MD−1型(高分子計器社製)を用いて測定した。
【0050】
〔ロール電気抵抗〕
ロール電気抵抗は、図2に示すような装置を用いて、金属ロール電極法により測定した。すなわち、ステンレス製の金属ロール61上に現像ロール62を接触させ、現像ロール62の両端を荷重1000g(9.8N)で押圧し、この状態で現像ロール62の一端に100Vの電圧を印加して電気抵抗を測定した。
【0051】
〔カーボン分散性〕
粒度分布計マイクロトラックUPA(日機装社製)を使用し、メジアン径が0.3μmより小さいものを○、0.3〜1μmの範囲のものを△、1μmより大きいものを×として、カーボン分散性を評価した。
【0052】
〔残留電荷〕
Trek社製の表面電位計にて現像ロールの残留電荷を測定した。そして、そのときの残留電荷の測定値が20V未満であるものを○、20〜50Vの範囲であるものを△、50Vを超えるものを×として評価した。
【0053】
〔トナー帯電性〕
Q/M測定器(Trek社製、MODEL210HS)にて、現像ロール上に層形成されたトナーの単位重量当たりの帯電量を測定した。そして、そのときのトナー帯電量の測定値が15(−μC/g)を超えるものを○、10〜15(−μC/g)の範囲であるものを△、10(−μC/g)未満であるものを×として評価した。
【0054】
〔耐かぶり性〕
画出し中に評価用マシンを強制停止させ、白地部分における感光ドラムへのトナー飛翔量を、テープ転写による濃度比較(マクベス濃度計により測定)により実施した。そして、その測定値が0.03未満のものを○、0.03〜0.05のものを△、0.05を超えるものを×として評価した。
【0055】
〔耐摩耗性〕
簡易空転治具を使用し、評価用の現像ロールをセットしたカートリッジを、現像ロールの線速が180mm/secとなる条件で3時間空転させ、耐久前後のロールの外径変化を測定し、そのときの外径変化が5μm未満であるものを○、5〜10μmであるものを△、10μmを超えるものを×として評価した。
【0056】
〔使用可否評価〕
得られた現像ロールを電子写真プリンターに組み込み、実際にプリントを行った。そして、プリント画像の画質を目視評価した。すなわち、文字を印刷し、プリント画像に問題がなく、細線にいたるまで鮮明にプリントされたものを○とし、以下、画像の良好な順に、△、×で評価した。
【0057】
【表1】
【0058】
【表2】
【0059】
【表3】
【0060】
上記表1〜表3の結果から、実施例品はいずれも、低硬度で、所望するレベルの電気抵抗を有し、帯電性および耐摩耗性等に優れており、良好な画像が得られるようになることがわかる。
【0061】
これに対し、その表層が通常のシリコーン樹脂により形成された比較例1のロールは、表面硬度が高く、さらに、表層中にカーボンが分散せず、所望するレベルの電気抵抗とならないため、現像ロールとしての製品性に劣ることわかる。なお、比較例1におけるトナー帯電性等の評価は、表層中にカーボンが分散しないため、評価できなかった。また、アクリル樹脂やポリエステル樹脂によって表層が形成された比較例2および比較例3のロールは、トナー帯電性が充分に得られず、現像ロールとしての製品性に劣ることわかる。さらに、表層を形成せず、シリコーンゴム層のみの単層構造である比較例4のロールは、耐摩耗性に劣ることから、耐久後の画質悪化を引き起こすおそれがあり、実使用に耐え得るものとはならないことがわかる。
【0062】
【発明の効果】
以上のように、本発明の現像ロールは、シリコーンゴム等の弾性体からなるベースゴム層の外周に形成されている表層が、アクリル樹脂またはポリエステル樹脂で部分的に変性されたシリコーン樹脂よって形成されて構成されている。そのため、低硬度でかつ低抵抗であり、耐久性およびトナー帯電性に優れている。そして、これにより、良好な画像を得ることができる。また、ベースゴム層からの低分子量分のブリードアウトも、抑えることができる。
【0063】
特に、上記変性シリコーン樹脂における、アクリル樹脂またはポリエステル樹脂による変性比率が、特定の範囲に設定されていると、カーボン分散性、トナー帯電性、耐久性が良好となり、先に述べたような本発明の現像ロールの各特性のバランスが、より向上するようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の現像ロールの一例を示す断面図である。
【図2】ロール電気抵抗の測定方法を示す説明図である。
【符号の説明】
11 軸体
12 ベースゴム層
13 表層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing roll used in an electrophotographic apparatus such as an electrophotographic copying machine and a printer.
[0002]
[Prior art]
Among the developing rolls used in electrophotographic copying machines, printers, and the like, as a soft developing roll configured using an elastic body, for example, an elastic body such as silicone rubber is provided on the outer periphery of a core metal serving as a shaft, The surface layer is formed by polishing a single layer structure of the elastic layer by polishing it, or applying a solution of a resin or rubber material such as urethane resin, acrylic resin, polyamide resin or the like to the surface of the elastic layer. One having a formed laminated structure can be mentioned.
[0003]
A single-layer structure having only an elastic layer made of silicone rubber is characterized by the fact that, due to the characteristics of the silicone rubber, it is necessary to ensure toner charging properties and to prevent fogging (meaning that toner is flying where there is no image). In this case, and exhibits good performance in this regard. However, its performance is specified because of its difficulty in terms of durability (wear resistance) and its single-layer silicone rubber elastic layer. Therefore, it is difficult to optimize factors such as resistance, surface roughness, and hardness for ensuring good image quality in each system such as a copying machine, and it is difficult to meet demands for high image quality and high durability.
[0004]
On the other hand, a laminated structure having a surface layer made of a urethane resin or the like has improved durability (abrasion resistance) as well as the surface layer according to the toner used for image formation in each system. By appropriately selecting the material, it is possible to secure various characteristics required for the developing roll, such as toner charging properties, toner transport properties, and toner filming resistance. In addition, the surface layer can prevent bleed-out of low molecular weight components from silicone rubber or the like, which is a material for forming the elastic layer. However, there is a disadvantage that the toner chargeability, which is an important characteristic, is poor. Under such circumstances, a technology has been proposed in which a silicone resin, which is a resin material having better charging characteristics than a conventional surface material such as a urethane resin, is used as a surface material of a developing roll (for example, see Patent Document 1). .
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-11-65268
[Problems to be solved by the invention]
However, even when a silicone resin is used as the surface layer material, it is necessary to impart conductivity to the surface layer in order to set the resistance value to the level required for the developing roll. Since the dispersibility of carbon black, which is a conductive material, is poor, it is difficult to impart conductivity to the surface layer by this dispersion. Therefore, in the technique of the above-mentioned document, the surface layer is formed to have a thickness of 0.5 μm or less, so that a resistance value of a level required for the developing roll can be obtained. However, if control is performed so that the surface layer thickness is reduced in this way, the productivity is inferior, and the hardness of the silicone resin is high. When such a silicone resin solution is applied, there is a problem that wrinkles easily occur during production or use and it becomes difficult to obtain a good image due to a difference in hardness.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a developing roll which is excellent in durability and toner chargeability and can obtain a good image.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the developing roll of the present invention has a shaft, a base rubber layer formed on the outer periphery thereof, and a surface layer formed directly or via another layer on the outer periphery of the base rubber layer. Wherein the surface layer is formed by at least one of the following (A) and (B).
(A) A silicone resin partially modified with an acrylic resin.
(B) A silicone resin partially modified with a polyester resin.
[0009]
That is, the present inventors have conducted a series of studies in order to achieve both excellent chargeability as seen in a single-layer product having only a silicone rubber layer and durability of a resin-based surface layer. In the process, if the surface layer of the roll is formed of a normal silicone resin, there is a possibility that the above-described adverse effects due to poor dispersibility of carbon black may occur. Instead of the silicone resin, the use of a silicone resin partially modified with an acrylic resin or a polyester resin, which is presumed to be excellent in dispersibility of carbon black, was recalled. Then, when carbon black was actually dispersed in this modified silicone resin, it was confirmed that carbon black was excellent in dispersibility compared to a normal silicone resin. When the surface layer was formed on the outer periphery, it was found that the intended purpose could be achieved, and the present invention was reached.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0011]
For example, as shown in FIG. 1, the developing roll of the present invention has a structure in which a
(A) A silicone resin partially modified with an acrylic resin.
(B) A silicone resin partially modified with a polyester resin.
[0012]
The
[0013]
As a material for forming the
[0014]
The
[0015]
As described above, at least one of the following (A) and (B) is used as a material for forming the
(A) A silicone resin partially modified with an acrylic resin.
(B) A silicone resin partially modified with a polyester resin.
[0016]
Regarding the silicone resin as a material for forming the
[0017]
Further, with respect to the silicone resin as a material for forming the
[0018]
The modification ratio of the silicone resin, which is a material for forming the
[0019]
A conductive agent is appropriately added to the material for forming the
[0020]
In addition to the above components, other additives can be appropriately compounded as needed in the material for forming the
[0021]
The material for forming the
[0022]
The developing roll of the present invention can be produced, for example, as follows.
[0023]
That is, first, each component for the
[0024]
Then, the
[0025]
In this developing roll, the thickness of the
[0026]
Although an example of the developing roll of the present invention has a two-layer structure as shown in FIG. 1, the present invention is not limited to this, and the developing roll is provided between the
[0027]
Next, examples will be described together with comparative examples.
[0028]
Embodiment 1
[Base rubber layer forming material]
Silicone rubber (X34-264, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).
[0029]
(Surface layer forming material)
A solution for surface layer formation was prepared by dispersing 100 parts of an acrylic-modified silicone resin (prototype number: AS-5) having an acrylic modification ratio of 5% and 40 parts of carbon black (MA-100, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) in 400 parts of toluene. Was prepared.
[0030]
[Production of developing roll]
Next, a core made of SUS303 (diameter: 10 mm) was prepared as a shaft, and an adhesive applied to the outer peripheral surface thereof was set inside the roll mold, and the gap between the shaft and the inner peripheral surface of the roll mold was set. The compound which is the base rubber layer forming material is cast into the part, and after being heated and vulcanized (180 ° C. × 20 minutes), demolded and further subjected to secondary vulcanization (200 ° C. × 4 hours) Thus, a base rubber layer (4 mm thick) was formed on the outer periphery of the shaft. The corona treatment was performed on the outer peripheral surface of the base rubber layer in the shaft body (base roll) with the base rubber layer obtained in this manner using a high-frequency power supply device. Then, after applying the coating liquid comprising the above surface layer forming material to the outer peripheral surface of the base rubber layer subjected to the above processing, drying and heating are performed to form a surface layer (thickness: 10 μm). Was obtained (see FIG. 1).
[0031]
Embodiment 2
A solution for surface layer formation was prepared by dispersing 100 parts of an acrylic-modified silicone resin (prototype number: AS-10) having an acrylic modification ratio of 10% and 40 parts of carbon black (MA-100, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) in 400 parts of toluene. Was prepared. The surface layer forming solution thus obtained was used in place of the surface layer forming material of Example 1. Otherwise, in the same manner as in Example 1, a developing roll was produced.
[0032]
Embodiment 3
100 parts of an acrylic modified silicone resin (prototype number: AS-20) having an acrylic modification ratio of 20% and 40 parts of carbon black (MA-100, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) are dispersed in 400 parts of toluene, and a solution for forming a surface layer is dispersed. Was prepared. The surface layer forming solution thus obtained was used in place of the surface layer forming material of Example 1. Otherwise, in the same manner as in Example 1, a developing roll was produced.
[0033]
Embodiment 4
A solution for surface layer formation was prepared by dispersing 100 parts of an acrylic-modified silicone resin (prototype number: AS-30) having an acrylic modification ratio of 30% and 40 parts of carbon black (MA-100, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) in 400 parts of toluene. Was prepared. The surface layer forming solution thus obtained was used in place of the surface layer forming material of Example 1. Otherwise, in the same manner as in Example 1, a developing roll was produced.
[0034]
Embodiment 5
A solution for surface layer formation was prepared by dispersing 100 parts of an acrylic modified silicone resin (prototype number: AS-40) having an acrylic modification ratio of 40% and 40 parts of carbon black (MA-100, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) in 400 parts of toluene. Was prepared. The surface layer forming solution thus obtained was used in place of the surface layer forming material of Example 1. Otherwise, in the same manner as in Example 1, a developing roll was produced.
[0035]
Embodiment 6
100 parts of an acrylic modified silicone resin (prototype number: AS-50) having an acrylic modification ratio of 50% and 40 parts of carbon black (MA-100, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) are dispersed in 400 parts of toluene, and a surface layer forming solution is dispersed. Was prepared. The surface layer forming solution thus obtained was used in place of the surface layer forming material of Example 1. Otherwise, in the same manner as in Example 1, a developing roll was produced.
[0036]
Embodiment 7
A solution for surface layer formation was prepared by dispersing 100 parts of an acrylic modified silicone resin (prototype number: AS-60) having an acrylic modified ratio of 60% and 40 parts of carbon black (MA-100, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) in 400 parts of toluene. Was prepared. The surface layer forming solution thus obtained was used in place of the surface layer forming material of Example 1. Otherwise, in the same manner as in Example 1, a developing roll was produced.
[0037]
Embodiment 8
100 parts of a polyester-modified silicone resin (prototype number: ES-5) having a polyester modification ratio of 5% and 40 parts of carbon black (MA-8, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) are dispersed in 400 parts of toluene, and a solution for forming a surface layer is dispersed. Was prepared. The surface layer forming solution thus obtained was used in place of the surface layer forming material of Example 1. Otherwise, in the same manner as in Example 1, a developing roll was produced.
[0038]
Embodiment 9
100 parts of a polyester-modified silicone resin (prototype number: ES-10) having a polyester modification ratio of 10% and 40 parts of carbon black (MA-8, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) are dispersed in 400 parts of toluene, and a solution for forming a surface layer is dispersed. Was prepared. The surface layer forming solution thus obtained was used in place of the surface layer forming material of Example 1. Otherwise, in the same manner as in Example 1, a developing roll was produced.
[0039]
Embodiment 10
100 parts of a polyester-modified silicone resin (prototype number: ES-20) having a polyester modification ratio of 20% and 40 parts of carbon black (MA-8, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) are dispersed in 400 parts of toluene, and a solution for forming a surface layer is dispersed. Was prepared. The surface layer forming solution thus obtained was used in place of the surface layer forming material of Example 1. Otherwise, in the same manner as in Example 1, a developing roll was produced.
[0040]
100 parts of a polyester-modified silicone resin having a polyester modification ratio of 30% (prototype number: ES-30) and 40 parts of carbon black (MA-8, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) are dispersed in 400 parts of toluene, and a solution for forming a surface layer is dispersed. Was prepared. The surface layer forming solution thus obtained was used in place of the surface layer forming material of Example 1. Otherwise, in the same manner as in Example 1, a developing roll was produced.
[0041]
100 parts of a polyester-modified silicone resin having a polyester modification ratio of 40% (prototype number: ES-40) and 40 parts of carbon black (MA-8, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) are dispersed in 400 parts of toluene, and a solution for forming a surface layer is dispersed. Was prepared. The surface layer forming solution thus obtained was used in place of the surface layer forming material of Example 1. Otherwise, in the same manner as in Example 1, a developing roll was produced.
[0042]
100 parts of a polyester-modified silicone resin (prototype number: ES-50) having a polyester modification ratio of 50% and 40 parts of carbon black (MA-8, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) are dispersed in 400 parts of toluene, and a solution for forming a surface layer is dispersed. Was prepared. The surface layer forming solution thus obtained was used in place of the surface layer forming material of Example 1. Otherwise, in the same manner as in Example 1, a developing roll was produced.
[0043]
Embodiment 14
100 parts of a polyester-modified silicone resin (prototype number: ES-60) having a polyester modification ratio of 60% and 40 parts of carbon black (MA-8, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) are dispersed in 400 parts of toluene, and a solution for forming a surface layer is dispersed. Was prepared. The surface layer forming solution thus obtained was used in place of the surface layer forming material of Example 1. Otherwise, in the same manner as in Example 1, a developing roll was produced.
[0044]
[Comparative Example 1]
By dispersing 100 parts of a silicone resin (manufactured by Toray Dow Corning Silicone, SR2410) and 40 parts of carbon black (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, MA-100) in 400 parts of toluene, a silicone resin solution having a modification ratio of 0% is prepared. Was prepared. The surface layer forming solution thus obtained was used in place of the surface layer forming material of Example 1. Otherwise, in the same manner as in Example 1, a developing roll was produced.
[0045]
[Comparative Example 2]
An acrylic resin solution was prepared by dispersing 100 parts of an acrylic resin (Hyper D-100E, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.) and 40 parts of carbon black (MA-100, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) in 400 parts of toluene. The surface layer forming solution thus obtained was used in place of the surface layer forming material of Example 1. Otherwise, in the same manner as in Example 1, a developing roll was produced.
[0046]
[Comparative Example 3]
A polyester resin solution was prepared by dispersing 100 parts of a polyester resin (manufactured by Toyobo Co., Byron 20SS) and 40 parts of carbon black (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, MA-100) in 400 parts of toluene. The surface layer forming solution thus obtained was used in place of the surface layer forming material of Example 1. Otherwise, in the same manner as in Example 1, a developing roll was produced.
[0047]
[Comparative Example 4]
A roll similar to the base roll of Example 1 was prepared, and only the surface was polished without forming a surface layer, and this was used as a developing roll.
[0048]
Each of the thus obtained developing rolls was subjected to comparative evaluation and measurement of each characteristic according to the following criteria. These results are shown in Tables 1 to 3 below.
[0049]
〔surface hardness〕
The surface hardness of the developing roll was measured using a micro rubber hardness meter MD-1 (manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd.).
[0050]
[Roll electric resistance]
The roll electrical resistance was measured by a metal roll electrode method using an apparatus as shown in FIG. That is, the developing
[0051]
(Carbon dispersibility)
Using a particle size distribution analyzer, Microtrac UPA (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.), carbon dispersibility is indicated by ○ when the median diameter is smaller than 0.3 μm, Δ when the median diameter is in the range of 0.3 to 1 μm, and X when the median diameter is larger than 1 μm. Was evaluated.
[0052]
(Residual charge)
The residual charge of the developing roll was measured with a surface electrometer manufactured by Trek. Then, those in which the measured value of the residual charge was less than 20 V were evaluated as ○, those in the range of 20 to 50 V were evaluated as Δ, and those exceeding 50 V were evaluated as ×.
[0053]
(Toner chargeability)
The charge amount per unit weight of the toner layer-formed on the developing roll was measured with a Q / M measuring device (Model 210HS, manufactured by Trek). When the measured value of the toner charge amount at that time exceeds 15 (-μC / g), the result is ○. When the measured value of the toner charge amount is in the range of 10 to 15 (-μC / g), the result is Δ. Was evaluated as x.
[0054]
[Fog resistance]
The evaluation machine was forcibly stopped during image formation, and the amount of toner flying on the photosensitive drum in a white background portion was measured by density comparison by tape transfer (measured with a Macbeth densitometer). Then, those with measured values of less than 0.03 were evaluated as ○, those with 0.03 to 0.05 as Δ, and those with more than 0.05 were evaluated as x.
[0055]
(Abrasion resistance)
Using a simple idle jig, the cartridge on which the developing roll for evaluation was set was idled for 3 hours under the condition that the linear velocity of the developing roll was 180 mm / sec, and the outer diameter change of the roll before and after the endurance was measured. When the change in outer diameter was less than 5 μm, it was evaluated as ○, when it was 5 to 10 μm, and when it exceeded 10 μm.
[0056]
[Usability evaluation]
The obtained developing roll was incorporated into an electrophotographic printer, and printing was actually performed. Then, the image quality of the print image was visually evaluated. That is, a character was printed, and a printed image having no problem and clearly printed up to a thin line was evaluated as ○, and thereafter, evaluated in 順 に and × in order of good image.
[0057]
[Table 1]
[0058]
[Table 2]
[0059]
[Table 3]
[0060]
From the results shown in Tables 1 to 3, all of the examples were low in hardness, had a desired level of electrical resistance, were excellent in chargeability and abrasion resistance, etc., so that good images could be obtained. It turns out that it becomes.
[0061]
On the other hand, the roll of Comparative Example 1 in which the surface layer is formed of a normal silicone resin has a high surface hardness, does not disperse carbon in the surface layer, and does not have a desired level of electrical resistance. It is inferior to the productability as a product. In addition, the evaluation of the toner chargeability and the like in Comparative Example 1 could not be performed because carbon was not dispersed in the surface layer. Further, it can be seen that the rolls of Comparative Examples 2 and 3 in which the surface layer was formed of an acrylic resin or a polyester resin did not have sufficient toner chargeability and were inferior in productability as a developing roll. Further, the roll of Comparative Example 4 having a single-layer structure of only a silicone rubber layer without forming a surface layer is inferior in abrasion resistance, and may cause deterioration in image quality after durability, and can withstand actual use. It turns out that it does not become.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, in the developing roll of the present invention, the surface layer formed on the outer periphery of the base rubber layer made of an elastic material such as silicone rubber is formed of a silicone resin partially modified with an acrylic resin or a polyester resin. It is configured. Therefore, it has low hardness and low resistance, and is excellent in durability and toner chargeability. As a result, a good image can be obtained. Also, bleed-out of low molecular weight from the base rubber layer can be suppressed.
[0063]
In particular, when the modification ratio of the modified silicone resin with an acrylic resin or a polyester resin is set in a specific range, carbon dispersibility, toner chargeability, and durability are improved, and the present invention as described above is used. The balance of each characteristic of the developing roll is further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a developing roll of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method for measuring a roll electric resistance.
[Explanation of symbols]
11
Claims (2)
(A)アクリル樹脂で部分的に変性されたシリコーン樹脂。
(B)ポリエステル樹脂で部分的に変性されたシリコーン樹脂。A shaft, a base rubber layer formed on the outer periphery thereof, and a developing roll including a surface layer formed directly or via another layer on the outer periphery of the base rubber layer, wherein the surface layer is as follows: A developing roll formed of at least one of (A) and (B).
(A) A silicone resin partially modified with an acrylic resin.
(B) A silicone resin partially modified with a polyester resin.
Priority Applications (1)
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