JP2007291298A - Elastic roller, method for producing the same, electrophotographic process cartridge and image-forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリンター、複写機等の画像形成装置に用いられる弾性ローラ及びその製造方法に関し、さらに、該弾性ローラを現像ローラとする電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to an elastic roller used in an image forming apparatus such as a printer and a copying machine, and a manufacturing method thereof, and further relates to an electrophotographic process cartridge and an image forming apparatus using the elastic roller as a developing roller.
従来の電子写真方式の画像形成装置について、以下に説明する。 A conventional electrophotographic image forming apparatus will be described below.
装置の本体内部には画像形成部が設置されており、画像がクリーニング、帯電、潜像、現像、転写及び定着のプロセスを経て、画像が出力される。 An image forming unit is installed in the main body of the apparatus, and an image is output through processes of cleaning, charging, latent image, development, transfer, and fixing.
画像形成部は像担持体である感光ドラムを備えており、この感光ドラムの周辺にクリーニング部、帯電部、潜像形成部、現像部及び転写部が設けられている。この画像形成部で形成された感光ドラム上の現像剤像は転写部で記録材に転写され、定着部に搬送されて、該定着部で加熱加圧され、記録材に定着され、記録画像として排出される。 The image forming unit includes a photosensitive drum as an image carrier, and a cleaning unit, a charging unit, a latent image forming unit, a developing unit, and a transfer unit are provided around the photosensitive drum. The developer image on the photosensitive drum formed by the image forming unit is transferred to the recording material by the transfer unit, conveyed to the fixing unit, heated and pressed by the fixing unit, fixed to the recording material, and recorded as a recorded image. Discharged.
電子写真方式を用いたプリンターにおいて、感光ドラムは帯電ローラにより均一に帯電され、画像情報が載せられたレーザー等により該表面に静電潜像が形成される。この静電潜像に対し、現像容器内で現像剤塗布ローラ及び現像剤規制部材により適正電荷で均一に現像ローラ上に担持された現像剤が、感光ドラムと現像ローラとの接触部で転写(現像)が行われる。その後、感光ドラム上の現像剤像は、転写部において転写ローラの作用により記録紙に転写される。この現像剤像を担持した記録紙は定着部に搬送され、熱と圧力(加圧ローラと定着ローラ)により定着される。一方、感光ドラム上に残留した現像剤はクリーニングブレードによって除かれ、一連のプロセスが完了する。 In a printer using an electrophotographic system, a photosensitive drum is uniformly charged by a charging roller, and an electrostatic latent image is formed on the surface by a laser or the like on which image information is placed. With respect to the electrostatic latent image, the developer carried on the developing roller uniformly with an appropriate charge by the developer applying roller and the developer regulating member in the developing container is transferred at the contact portion between the photosensitive drum and the developing roller ( Development) is performed. Thereafter, the developer image on the photosensitive drum is transferred onto the recording paper by the action of the transfer roller at the transfer portion. The recording paper carrying the developer image is conveyed to a fixing unit and fixed by heat and pressure (pressure roller and fixing roller). On the other hand, the developer remaining on the photosensitive drum is removed by a cleaning blade, and a series of processes is completed.
この装置において、現像ローラは、感光ドラムおよび現像剤規制部材に圧接した状態にあり、さらに、使用が開始されると現像ローラ・感光ドラム間および現像ローラ・現像剤規制部材間に現像剤が介在している。感光ドラムに転写されずに現像ローラ上に残った現像剤は、現像ローラに当接している現像剤塗布ローラによって剥ぎ取られ、現像容器内に戻る。この現像ローラから戻った現像剤は、容器内で攪拌され、再び現像剤塗布ローラによって現像ローラ上に搬送される。これらの工程を繰り返すうちに、現像剤は大きなストレスを受けている。そこで、現像剤へのストレスを軽減するために、現像ローラは低硬度の弾性体からなる材料で形成されている。 In this apparatus, the developing roller is in pressure contact with the photosensitive drum and the developer regulating member, and when the use is started, the developer is interposed between the developing roller and the photosensitive drum and between the developing roller and the developer regulating member. is doing. The developer remaining on the developing roller without being transferred to the photosensitive drum is peeled off by the developer applying roller in contact with the developing roller and returned to the developing container. The developer returned from the developing roller is stirred in the container and conveyed again onto the developing roller by the developer application roller. As these steps are repeated, the developer is under great stress. Therefore, in order to reduce stress on the developer, the developing roller is formed of a material made of an elastic body having a low hardness.
また、弾性ローラが現像ローラや帯電ローラである場合、常に他部材と接触した状態で回転しているので、接触状態を安定に保つ必要がある。つまり、現像ローラや帯電ローラは、他部材と所定の接触幅をもって圧接するので、変形しやすく、同時に変形回復力に優れているものが望まれる。接触状態を安定に保つことができないと、現像剤の供給量がばらついたり、帯電状態がムラになったりして、画像に悪い影響を及ぼすことになる。 Further, when the elastic roller is a developing roller or a charging roller, it always rotates in contact with other members, so that the contact state must be kept stable. That is, since the developing roller and the charging roller are in pressure contact with other members with a predetermined contact width, it is desirable that the developing roller and the charging roller be easily deformed and at the same time have excellent deformation recovery force. If the contact state cannot be kept stable, the supply amount of the developer varies or the charged state becomes uneven, which adversely affects the image.
このような接触現像方式に用いられる現像ローラは、軸芯体外周上に弾性層を設けた構成の弾性ローラとなっている。さらに、必要に応じて、弾性層の上に、表面特性を使用目的に合わせるため、各種の樹脂溶液を塗工して、表面層を設けた弾性ローラもある。 The developing roller used in such a contact developing system is an elastic roller having a configuration in which an elastic layer is provided on the outer periphery of the shaft core. Furthermore, there is an elastic roller provided with a surface layer by applying various resin solutions on the elastic layer as needed to adapt the surface characteristics to the purpose of use.
近年、電子写真のカラー化及び高画質化のニーズが高まっており、電子写真装置に用いられる弾性ローラは、今以上の接触安定性が要求されている。例えば、接触式現像方式において、現像ローラは感光ドラム表面に対し常時接触している。このため、接触幅が正確でないと、感光ドラムと現像ローラとの間のニップ幅やニップ力に変動が生じる。これにより、濃度ムラ等の画像欠陥が発生する。また、変形回復力が小さいと、圧接痕が発生し、これによっても画像欠陥が発生する。 In recent years, there is an increasing need for colorization and high image quality of electrophotography, and elastic rollers used in electrophotographic apparatuses are required to have higher contact stability. For example, in the contact development system, the developing roller is always in contact with the photosensitive drum surface. For this reason, if the contact width is not accurate, the nip width and nip force between the photosensitive drum and the developing roller vary. As a result, image defects such as density unevenness occur. In addition, when the deformation recovery force is small, a pressure contact mark is generated, which also causes an image defect.
すなわち、電子写真方式の画像形成装置に用いられる弾性ローラは、適度に弾性層が低硬度であり、変形回復力が大きいことが重要である。さらに、弾性ローラの軸方向、厚み方向でも、硬さ・変形回復力にばらつきが小さいことが必要である。 In other words, it is important that the elastic roller used in the electrophotographic image forming apparatus has an appropriate elastic layer with low hardness and a large deformation recovery force. Further, it is necessary that the hardness and deformation recovery force have little variation even in the axial direction and the thickness direction of the elastic roller.
このような観点から、弾性層の弾性材料として、シリコーンゴムが用いられている。シリコーンゴムとしては、付加反応架橋型、縮合反応架橋型、過酸化物架橋反応型があり、特に加工性が良好で寸法精度の安定性が高く、硬化反応時に反応副生成物が発生しないなどの生産性に優れる理由から、付加反応架橋型液状シリコーンゴムが用いられている。 From such a viewpoint, silicone rubber is used as the elastic material of the elastic layer. Silicone rubber includes an addition reaction crosslinking type, a condensation reaction crosslinking type, and a peroxide crosslinking reaction type, and particularly has good processability and high dimensional accuracy stability, and no reaction by-products are generated during the curing reaction. For reasons of excellent productivity, addition reaction cross-linkable liquid silicone rubber is used.
例えば、弾性層がシリコーンゴムで、ローラ硬さがアスカーCで35以下であり、かつ圧縮永久歪みが3%以下である帯電ローラが開示されている(例えば、特許文献1参照)。これによると、長期にわたり被帯電体の帯電不良を防止することができる。 For example, a charging roller is disclosed in which the elastic layer is silicone rubber, the roller hardness is 35 or less in Asker C, and the compression set is 3% or less (see, for example, Patent Document 1). According to this, it is possible to prevent charging failure of the member to be charged over a long period of time.
また、弾性層が二層で構成され、このうちの外層をシリコーンゴムとする弾性ローラが開示されている(例えば、特許文献2参照)。これによると、外層をシリコーンゴムとすることで、加工性が良好で、寸法精度の改善がよりいっそう図れる利点がある。 Also, an elastic roller is disclosed in which the elastic layer is composed of two layers, and the outer layer of which is silicone rubber (see, for example, Patent Document 2). According to this, there is an advantage that the processability is good and the dimensional accuracy can be further improved by using silicone rubber as the outer layer.
しかしながら、これら弾性ローラに関しては、電子写真のカラー化及び高画質化に影響を与える弾性ローラの軸方向、厚み方向に対しての硬さ・変形回復力のばらつきは検討されてない。また、これら弾性ローラは、通常、金型を用いた方法で製造されている。これにより、生産設備の高額化は避けられず、コスト高な弾性ローラとなってしまう。 However, regarding these elastic rollers, variations in hardness and deformation recovery force with respect to the axial direction and the thickness direction of the elastic roller, which affect the colorization and high image quality of electrophotography, have not been studied. These elastic rollers are usually manufactured by a method using a mold. As a result, an increase in the cost of production equipment is unavoidable, resulting in a costly elastic roller.
上述した性能面の特性を満足させる一方で、弾性ローラの製造方法によるローコスト化も要求されている。 While satisfying the performance characteristics described above, it is also required to reduce the cost by the elastic roller manufacturing method.
従来、弾性ローラを製造するため、金型を用いた成形方法がとられることが多い。例えば、軸芯体受け部に一つまたは複数の溜め溝を設けた金型成形技術がある(例えば、特許文献3参照)。これによると、溜め溝部に過剰の弾性層材料を逃がすことによって、弾性ローラの寸法精度を落とすことなく良好な成形ができるとしている。このように、高精度の弾性ローラを成形するには金型を用いた成形方法が一般的となっている。しかし、金型成形技術においては、高精度な金型を多数必要とし、勢い生産設備の高額化は避けられない。 Conventionally, in order to manufacture an elastic roller, a molding method using a mold is often used. For example, there is a mold forming technique in which one or a plurality of reservoir grooves are provided in the shaft core receiving portion (see, for example, Patent Document 3). According to this, it is said that good molding can be performed without reducing the dimensional accuracy of the elastic roller by allowing excess elastic layer material to escape into the reservoir groove. As described above, a molding method using a mold is generally used to mold a highly accurate elastic roller. However, in the mold forming technology, a large number of highly accurate molds are required, and it is inevitable that the production equipment will be expensive.
また、金型を使用せずに軸芯体外周上に弾性層材料を成形する方法として、例えば、スプレー塗工法、浸漬塗工法、ロール塗工法、ブレード塗工法、環状塗工槽で塗工する方法、リング形状の塗工ヘッドを用いて塗工する法等種々検討されている。 In addition, as a method for forming the elastic layer material on the outer periphery of the shaft core body without using a mold, for example, coating is performed by a spray coating method, a dip coating method, a roll coating method, a blade coating method, or an annular coating tank. Various methods such as a coating method using a ring-shaped coating head have been studied.
弾性ローラの様々な用途に応じて、軸芯体外周上に所望の機能を有する弾性層を形成させている。特に近年では、そのような所望の機能を発現させるために、均一な薄層から数ミリ程度の厚みまでの弾性層が要求され、かつ、塗工する弾性層材料そのものが多様化している。それに伴って弾性層材料も低粘度から高粘度になるものもあり、そのため、従来の塗工法においてはそのような弾性層材料の塗工範囲をカバーできなくなってきている。 An elastic layer having a desired function is formed on the outer periphery of the shaft core body in accordance with various uses of the elastic roller. Particularly in recent years, in order to express such a desired function, an elastic layer from a uniform thin layer to a thickness of about several millimeters is required, and the elastic layer material itself to be applied is diversified. Along with this, some elastic layer materials are changed from a low viscosity to a high viscosity. Therefore, in the conventional coating method, it has become impossible to cover the coating range of such an elastic layer material.
例えば、スプレー塗工法は粘度が低い弾性層材料しか使用できず、弾性層材料の粘度が高いと、弾性層材料の霧化が困難になってしまう。 For example, the spray coating method can use only an elastic layer material having a low viscosity. If the viscosity of the elastic layer material is high, atomization of the elastic layer material becomes difficult.
ブレード塗工法及びロール塗工法は、例えば、塗工される軸芯体の軸線方向にブレードもしくはロールを配置し、その軸芯体を回転させながらブレードまたはロールによって弾性層材料を塗工する。軸芯体を1〜数回転だけ回転させた後、ブレードまたはロールを後退させて塗工を終了する。この塗工終了時にブレードやロールを後退させ、まだ未硬化未乾燥である弾性層材料から離す際、弾性層材料の粘性によって軸芯体外周上の弾性層材料の一部に他の部分より厚い部分あるいは薄い部分が発生する。特に、弾性層材料の粘度が高い場合には、この厚みに問題が生じた部分が、その後、弾性層のレベリングにおいても回復できないほどになってしまい、均一な弾性層が得られない。 In the blade coating method and the roll coating method, for example, a blade or a roll is disposed in the axial direction of a coated shaft core body, and the elastic layer material is coated with the blade or the roll while rotating the shaft core body. After rotating the shaft core by one to several turns, the blade or roll is moved backward to finish the coating. At the end of this coating, when the blade or roll is retracted and separated from the uncured and undried elastic layer material, the elastic layer material has a viscosity that is thicker than the other parts due to the viscosity of the elastic layer material. Part or thin part occurs. In particular, when the viscosity of the elastic layer material is high, the portion where the thickness is problematic cannot be recovered by the leveling of the elastic layer thereafter, and a uniform elastic layer cannot be obtained.
また、浸漬塗工法では、スプレー塗工法、ブレード塗工法及びロール塗工法等における弾性層の不均一性の問題は改良される。しかしながら、弾性層の厚みの制御が弾性層材料の物性、例えば、弾性層材料の粘度、表面張力及び密度、その他温度等に支配されるため、弾性層材料の物性を常時一定にしておくことが必要であるが、一定に保つことは難しい。また、弾性層材料が高粘度である場合には、薄層を塗工することができない。このため、スプレー塗工法、ブレード塗工法、ロール塗工法及び浸漬塗工法においては高粘度の弾性層材料を溶媒により希釈し、その弾性層材料を、塗工に必要な粘度にまで下げた状態で塗工し、その後に、弾性層材料の希釈に使用した溶媒を、例えば、蒸発等により、除去して弾性層を形成するしかなかった。 In the dip coating method, the problem of non-uniformity of the elastic layer in the spray coating method, blade coating method, roll coating method and the like is improved. However, since the control of the thickness of the elastic layer is governed by the physical properties of the elastic layer material, such as the viscosity, surface tension and density, and other temperatures of the elastic layer material, the physical properties of the elastic layer material may be kept constant at all times. Necessary, but difficult to keep constant. Further, when the elastic layer material has a high viscosity, a thin layer cannot be applied. For this reason, in the spray coating method, blade coating method, roll coating method and dip coating method, a highly viscous elastic layer material is diluted with a solvent, and the elastic layer material is lowered to a viscosity necessary for coating. After coating, the solvent used to dilute the elastic layer material could be removed by, for example, evaporation to form an elastic layer.
高粘度の弾性層材料を直接塗工する方法として、環状塗工槽で塗工する方法が知られている(例えば、特許文献4参照)。この塗工法は、弾性層材料を保持する共に、軸芯体の外径よりも小さい穴を持つ環状シール材を底部に有する環状塗工槽を有し、環状シール材の穴に軸芯体を通し、環状塗工槽から該軸芯体を相対的に上昇させ、軸芯体の表面に弾性層材料を塗工する方法である。この方法においては、ある程度の粘度範囲で塗工が可能である。浸漬塗工方法と比較して浸漬時間がかからないため、生産速度が早くなる、少量の弾性層材料で塗工が可能となる、及び、軸芯体を連続的に環状塗工槽に供給することによって、連続した塗工が可能となる等の利点を有する。しかしながら、このような環状塗工槽での塗工方法にあっては、被塗工物である軸芯体が、環状塗工槽の一部である環状シール材と接触しているため、塗工工程中に軸芯体に傷が生じてしまうことがある。 As a method of directly applying a high-viscosity elastic layer material, a method of coating in an annular coating tank is known (for example, see Patent Document 4). This coating method includes an annular coating tank that holds an elastic layer material and has an annular sealing material having a hole smaller than the outer diameter of the shaft core body at the bottom, and the shaft core body is placed in the hole of the annular sealing material. Through this, the shaft core body is relatively raised from the annular coating tank, and the elastic layer material is applied to the surface of the shaft core body. In this method, coating is possible within a certain viscosity range. Compared with the dip coating method, the dip time does not take, so the production speed is increased, coating is possible with a small amount of elastic layer material, and the shaft core is continuously supplied to the annular coating tank. Therefore, there is an advantage that continuous coating is possible. However, in such a coating method in the annular coating tank, the shaft core body to be coated is in contact with the annular sealing material that is a part of the annular coating tank. The shaft core may be damaged during the construction process.
また、高粘度の弾性層材料を軸芯体に直接塗工する方法として、リング形状の塗工ヘッドを用いた塗工法がある(例えば、特許文献5参照)。これによれば、弾性層材料の粘度や弾性層の厚さによる塗工工程の制限を除去し、より容易な装置で軸芯体外周上に弾性層材料を直接塗工して、良好かつ均一な弾性層を形成することができる。この方法では、軸芯体の中心線が水平方向と平行となった状態で弾性層材料を前記軸芯体の表面に塗工する。すなわち、軸芯体の表面に弾性層材料を塗工した後の軸芯体の外径と略等しい内径を有するリング形状の塗工ヘッドを用意する工程、軸芯体を塗工ヘッドの内側に同軸上に配置させる工程、塗工ヘッドの内周面と軸芯体の間の隙間に弾性層材料を供給する工程及び軸芯体に対して前記塗工ヘッドを軸芯体の軸方向に軸線と同軸に相対移動させる工程を有する塗工法である。 Further, as a method for directly applying a high-viscosity elastic layer material to a shaft core, there is a coating method using a ring-shaped coating head (see, for example, Patent Document 5). According to this, the restriction of the coating process due to the viscosity of the elastic layer material and the thickness of the elastic layer is removed, and the elastic layer material is directly applied on the outer periphery of the shaft core body with a simpler device, so that the good and uniform A flexible elastic layer can be formed. In this method, the elastic layer material is applied to the surface of the shaft core body in a state where the center line of the shaft core body is parallel to the horizontal direction. That is, a step of preparing a ring-shaped coating head having an inner diameter substantially equal to the outer diameter of the shaft core body after coating the elastic layer material on the surface of the shaft core body, the shaft core body on the inner side of the coating head A step of arranging the coating head on the same axis, a step of supplying an elastic layer material to a gap between the inner peripheral surface of the coating head and the shaft core, and an axis line of the coating head with respect to the shaft core in the axial direction of the shaft core Coating method having a process of moving relative to the same axis.
この塗工法では、塗工ヘッドの内周面と軸芯体との隙間部分に弾性層材料を供給し、軸芯体を水平状態で塗工ヘッドを軸芯体の軸線方向にその軸線と同軸に相対移動させることで軸芯体外周面に弾性層材料が塗工される。塗工ヘッドが軸芯体に塗工層が形成された部分の外径とほぼ等しい内径を持つリング形状であるため、塗工ヘッドが軸芯体に対して非接触状態であり、塗工時の塗工跡が残らない。また、軸芯体は水平状態であるため、重力の要因による弾性層材料の液垂れを減らすことができる。特に、塗工開始時と終了直後に弾性層材料の液垂れをなくし、塗工必要部分への影響をなくすことができる。 In this coating method, an elastic layer material is supplied to the gap between the inner peripheral surface of the coating head and the shaft core, and the coating head is coaxial with the axis in the axial direction of the shaft core with the shaft core in a horizontal state. The elastic layer material is applied to the outer peripheral surface of the shaft core body by relatively moving them. Since the coating head has a ring shape with an inner diameter approximately equal to the outer diameter of the part where the coating layer is formed on the shaft core body, the coating head is in a non-contact state with respect to the shaft core body. No trace of coating remains. Further, since the shaft core body is in a horizontal state, dripping of the elastic layer material due to gravity can be reduced. In particular, it is possible to eliminate the dripping of the elastic layer material at the start and immediately after the application, and to eliminate the influence on the necessary part of the application.
上述したように、弾性ローラの軸方向ならびに厚み方向に、硬さ・変形回復力のばらつきが生じると、被接触部材に対してニップ幅やニップ力に変動が生じる。結果、画像欠陥が発生する。また、弾性ローラの製造方法に金型を用いることで、コスト高となる。
従って、本発明の課題は、弾性ローラの軸方向ならびに厚み方向に、硬さ・変形回復力のばらつきのない、ローコストな弾性ローラ、この弾性ローラの製造方法、電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a low-cost elastic roller having no variation in hardness and deformation recovery force in the axial direction and thickness direction of the elastic roller, a method for manufacturing the elastic roller, an electrophotographic process cartridge, and an image forming apparatus. It is to provide.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、シリコーンゴム組成物の処方により、弾性ローラの軸方向ならびに厚み方向に対して、硬さ・変形回復力のばらつきを小さくできること、及び、微小領域での硬さ・変形回復力のばらつきは、シリコーンゴム組成物の架橋密度のばらつきにより発現されることを見出し、さらに検討して、本発明に至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have reduced the variation in hardness and deformation recovery force with respect to the axial direction and thickness direction of the elastic roller by prescribing the silicone rubber composition. It has been found that the variation in hardness and deformation recovery force in a minute region is manifested by the variation in the crosslink density of the silicone rubber composition, and the present invention has been further studied.
すなわち、本発明は以下の構成を有することを特徴とする。 That is, the present invention is characterized by having the following configuration.
(1)軸芯体の周りに無機フィラーを含むシリコーンゴム組成物からなる弾性層が形成され、かつ、該弾性層が下記条件A〜条件Cを満足することを特徴とする弾性ローラ。
条件A:無機フィラーの配合量が、シリコーンゴム100質量部に対し、5質量部以上35質量部以下である。
条件B:無機フィラーの組成が、ケイ素原子を有する粒子10質量%以上50質量%以下と平均一次粒径10nm以上40nm以下のカーボンブラック90質量%以下50質量%以上である。
条件C:ケイ素原子を有する粒子中、その5質量%以上25質量%以下が平均一次粒径7nm以上40nm以下のシリカである。
(1) An elastic roller characterized in that an elastic layer made of a silicone rubber composition containing an inorganic filler is formed around a shaft core, and the elastic layer satisfies the following conditions A to C.
Condition A: The compounding amount of the inorganic filler is 5 parts by mass or more and 35 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the silicone rubber.
Condition B: The composition of the inorganic filler is 10% by mass to 50% by mass of particles having silicon atoms and 90% by mass to 50% by mass of carbon black having an average primary particle size of 10 nm to 40 nm.
Condition C: The silica having an average primary particle size of 7 nm or more and 40 nm or less is 5% by mass or more and 25% by mass or less of the particles having silicon atoms.
(2)弾性ローラの表面から深さ500μmまでの領域の架橋密度をν1、弾性ローラの表面からの深さが500μmから1000μmの領域の架橋密度をν2とした時に、ν1/ν2が0.80以上1.20以下であることを特徴とする上記(1)の弾性ローラ。 (2) When the cross-linking density in the region from the surface of the elastic roller to a depth of 500 μm is ν 1 and the cross-linking density in the region from the surface of the elastic roller is 500 μm to 1000 μm is ν 2 , ν 1 / ν 2 The elastic roller according to the above (1), wherein is 0.80 or more and 1.20 or less.
(3)弾性ローラの架橋密度ν1及びν2がいずれも5×10-5mol/cc以上5×10-4mol/cc以下であることを特徴とする上記(2)の弾性ローラ。 (3) The elastic roller according to (2) above, wherein the crosslink density ν 1 and ν 2 of the elastic roller are both 5 × 10 −5 mol / cc or more and 5 × 10 −4 mol / cc or less.
(4)弾性ローラの軸方向で、片端部から10mmまでの領域の架橋密度をν3、該片端部と反対の片端部から10mmの領域の架橋密度をν4とした時に、ν3/ν4が0.80以上1.25以下であることを特徴とする上記(1)の弾性ローラ。
(4) In the axial direction of the elastic roller, when the cross-linking density in the region from one end to 10 mm is ν 3 , and the cross-linking density in the
(5)弾性ローラの架橋密度ν3及びν4がいずれも5×10-5mol/cc以上5×10-4mol/cc以下であることを特徴とする上記(4)の弾性ローラ。 (5) The elastic roller according to (4), wherein the crosslink density ν 3 and ν 4 of the elastic roller are both 5 × 10 −5 mol / cc or more and 5 × 10 −4 mol / cc or less.
(6)軸芯体の周りに無機フィラーを含むシリコーンゴム組成物からなる弾性層が形成され、該弾性層が下記条件A〜条件Cを満足する弾性ローラの製造方法であって、少なくとも下記工程ア〜工程ウを含むことを特徴とする弾性ローラの製造方法。
条件A:無機フィラーの配合量が、シリコーンゴム100質量部に対し、5質量部以上35質量部以下である。
条件B:無機フィラーの組成が、ケイ素原子を有する粒子10質量%以上50質量%以下と平均一次粒径10nm以上40nm以下のカーボンブラック90質量%以下50質量%以上である。
条件C:ケイ素原子を有する粒子中、その5質量%以上25質量%以下が平均一次粒径7nm以上40nm以下のシリカである。
工程ア:軸芯体と同心となるようにリング型の塗工ヘッドを配する。
工程イ:軸芯体を塗工ヘッドに対して相対的に軸方向に移動させ、該移動時に塗工ヘッドから軸芯体の外周上にシリコーンゴム組成物からなる弾性層材料を塗布する。
工程ウ:軸芯体上に塗布された弾性層材料を赤外線加熱により硬化する。
(6) A method for producing an elastic roller in which an elastic layer made of a silicone rubber composition containing an inorganic filler is formed around a shaft core, and the elastic layer satisfies the following conditions A to C, and includes at least the following steps A method for producing an elastic roller comprising the steps (a) to (c).
Condition A: The compounding amount of the inorganic filler is 5 parts by mass or more and 35 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the silicone rubber.
Condition B: The composition of the inorganic filler is 10% by mass to 50% by mass of particles having silicon atoms and 90% by mass to 50% by mass of carbon black having an average primary particle size of 10 nm to 40 nm.
Condition C: The silica having an average primary particle size of 7 nm or more and 40 nm or less is 5% by mass or more and 25% by mass or less of the particles having silicon atoms.
Process a: A ring-type coating head is arranged so as to be concentric with the shaft core.
Step A: The shaft core is moved in the axial direction relative to the coating head, and an elastic layer material made of a silicone rubber composition is applied from the coating head onto the outer periphery of the shaft core during the movement.
Process c: The elastic layer material applied on the shaft core is cured by infrared heating.
(7)弾性ローラの表面から深さ500μmまでの領域の架橋密度をν1、弾性ローラの表面からの深さが500μmから1000μmの領域の架橋密度をν2とした時に、ν1/ν2が0.80以上1.20以下であることを特徴とする上記(6)の弾性ローラの製造方法。 (7) When the crosslink density in the region from the surface of the elastic roller to a depth of 500 μm is ν 1 and the crosslink density in the region from the surface of the elastic roller to a depth of 500 μm to 1000 μm is ν 2 , ν 1 / ν 2 Is 0.80 or more and 1.20 or less, the method for producing an elastic roller according to (6) above.
(8)弾性ローラの架橋密度ν1及びν2がいずれも5×10-5mol/cc以上5×10-4mol/cc以下であることを特徴とする上記(7)の弾性ローラの製造方法。 (8) The production of the elastic roller according to (7) above, wherein the crosslink density ν 1 and ν 2 of the elastic roller are both 5 × 10 −5 mol / cc or more and 5 × 10 −4 mol / cc or less. Method.
(9)弾性ローラの軸方向で、片端部から10mmまでの領域の架橋密度をν3、該片端部と反対の片端部から10mmの領域の架橋密度をν4とした時に、ν3/ν4が0.80以上1.25以下であることを特徴とする上記(6)の弾性ローラの製造方法。 (9) in the axial direction of the elastic roller, 3 a cross-link density in the region from one end portion to 10mm [nu, when the 4 the crosslink density of 10mm regions [nu from one end portion opposite to the該片end, [nu 3 / [nu 4 is 0.80 or more and 1.25 or less, The manufacturing method of the elastic roller of said (6) characterized by the above-mentioned.
(10)弾性ローラの架橋密度ν3及びν4がいずれも5×10-5mol/cc以上5×10-4mol/cc以下であることを特徴とする上記(9)の弾性ローラの製造方法。 (10) The elastic roller according to (9) above, wherein the crosslink density ν 3 and ν 4 of the elastic roller are both 5 × 10 −5 mol / cc or more and 5 × 10 −4 mol / cc or less. Method.
(11)上記(6)〜(10)のいずれかの製造方法で製造されたことを特徴とする弾性ローラ。 (11) An elastic roller manufactured by the manufacturing method according to any one of (6) to (10) above.
(12)弾性ローラが現像ローラであることを特徴とする上記(1)〜(5)及び(11)のいずれかの弾性ローラ。 (12) The elastic roller according to any one of (1) to (5) and (11), wherein the elastic roller is a developing roller.
(13)現像ローラとして、上記(12)の弾性ローラが組み込まれていることを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ。 (13) An electrophotographic process cartridge in which the elastic roller of (12) is incorporated as a developing roller.
(14)現像ローラとして、上記(12)の弾性ローラが組み込まれていることを特徴とする画像形成装置。 (14) An image forming apparatus in which the elastic roller of (12) is incorporated as a developing roller.
本発明により、軸方向ならびに厚み方向に硬さ・変形回復力のばらつきがないローコストな弾性ローラがローコストで提供できる。また、本発明の弾性ローラの製造方法は良好な性能の弾性ローラを手供することが可能である。さらに、本発明の弾性ローラは電子写真装置用の現像ローラとして有用であり、該現像ローラを組み込んだ電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置はきわめて優れた画像特性が発揮される。 According to the present invention, a low-cost elastic roller having no variation in hardness and deformation recovery force in the axial direction and thickness direction can be provided at low cost. Moreover, the elastic roller manufacturing method of the present invention can provide an elastic roller with good performance. Furthermore, the elastic roller of the present invention is useful as a developing roller for an electrophotographic apparatus, and an electrophotographic process cartridge and an image forming apparatus incorporating the developing roller exhibit extremely excellent image characteristics.
以下、本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
図1に、本発明にかかる弾性ローラの1例の斜視図を示す。 FIG. 1 is a perspective view of an example of an elastic roller according to the present invention.
図1において、101は軸芯体であり、本発明にかかる弾性ローラは、該軸芯体101の周りに無機フィラーを含んだシリコーンゴム組成物からなる弾性層102が設けられている。
In FIG. 1,
該軸芯体101は、弾性ローラ1の電極及び支持部材として機能するものである。軸芯体101は、例えば、アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼等の金属または合金、クロム、ニッケル等でメッキ処理を施した鉄、合成樹脂等の材質で構成されている。形状は、円柱形や中心部を空洞化した円筒形が好ましい。軸芯体の外径は適宜決めることができるが、通常4mmから20mmの範囲にするのが適当である。
The
本発明では、軸芯体101の周りに形成されている無機フィラーを含んだシリコーンゴム組成物からなる弾性層が、下記条件A〜条件Cを満足していること必要である。
条件A:無機フィラーが、シリコーンゴム100質量部に対し、5質量部以上35質量部以下である。
条件B:無機フィラーの組成が、ケイ素原子を有す粒子10質量%以上50質量%以下と平均一次粒径が10nm以上40nm以下であるカーボンブラック90質量%以下50質量%以上である。
条件C:ケイ素原子を有する粒子中、その5〜25質量%が、一次粒子の平均径が7nm以上40nm以下であるシリカである。
In the present invention, the elastic layer made of the silicone rubber composition containing the inorganic filler formed around the
Condition A: The inorganic filler is 5 parts by mass or more and 35 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the silicone rubber.
Condition B: The composition of the inorganic filler is 10% by mass to 50% by mass of particles having silicon atoms and 90% by mass or less and 50% by mass or more of carbon black having an average primary particle size of 10 nm to 40 nm.
Condition C: Among the particles having silicon atoms, 5 to 25% by mass is silica having an average primary particle diameter of 7 nm or more and 40 nm or less.
弾性層のベース材料としては、適度に低硬度であり良好な変形回復力を持たせることが望まれるため、シリコーンゴムを用いる。シリコーンゴムとして、付加反応架橋型、縮合反応架橋型、過酸化物硬化型があり、これらから適宜選択して使用可能であるが、加工性が良好で寸法精度の安定性が高く、硬化反応時に反応副生成物が発生しないなどの生産性に優れることから、付加反応架橋型液状シリコーンゴムが好ましい。 As the base material of the elastic layer, silicone rubber is used because it is desired to have a moderately low hardness and good deformation recovery force. Silicone rubber includes addition reaction cross-linking type, condensation reaction cross-linking type, and peroxide curing type, which can be appropriately selected and used, but has good processability and high dimensional accuracy stability. An addition reaction cross-linkable liquid silicone rubber is preferred because of excellent productivity such as no generation of reaction by-products.
付加反応型液状シリコーンゴムは、アルケニル基を有するオルガノポリシロキサン(主剤)とオルガノハイドロジェンポリシロキサン(硬化剤)からなり、これにさらに触媒や他の添加物を適宜含む組成物である。 The addition reaction type liquid silicone rubber is composed of an organopolysiloxane having an alkenyl group (main agent) and an organohydrogenpolysiloxane (curing agent), and further contains a catalyst and other additives as appropriate.
アルケニル基を有するオルガノポリシロキサンは、シリコーンゴム原料のベースポリマーであり、その分子量は特に限定されないが、重量平均分子量(Mw)が1万以上100万以下であることが好ましく、5万以上70万以下であることがより好ましい。 The organopolysiloxane having an alkenyl group is a base polymer of a silicone rubber raw material, and the molecular weight thereof is not particularly limited, but the weight average molecular weight (Mw) is preferably 10,000 to 1,000,000, preferably 50,000 to 700,000. The following is more preferable.
このオルガノポリシロキサンのアルケニル基は、オルガノハイドロジェンポリシロキサンの活性水素と反応して架橋点を形成する部位であり、その種類は特に限定されないが、活性水素との反応が高い等の理由から、ビニル基、アリル基の少なくとも一方であることが好ましく、ビニル基がより好ましい。 The alkenyl group of this organopolysiloxane is a site that reacts with the active hydrogen of the organohydrogenpolysiloxane to form a crosslinking point, and the type thereof is not particularly limited, but for reasons such as high reaction with active hydrogen, It is preferably at least one of a vinyl group and an allyl group, and more preferably a vinyl group.
オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、硬化工程における付加反応の架橋剤の働きをするもので、一分子中のケイ素原子結合水素原子は2個以上必要であり、硬化反応を好適に行わせるために、3個以上あることが好ましい。オルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子量は特に制限がなく、好ましい重量平均分子量(Mw)は1000以上10000以下が適当である。硬化反応を好適に行わせるためには、比較的低分子量である重量平均分子量1000以上5000以下のポリマーが好ましい。 The organohydrogenpolysiloxane functions as a crosslinking agent for addition reaction in the curing process, and two or more silicon-bonded hydrogen atoms in one molecule are required. It is preferable that there are more than one. The molecular weight of the organohydrogenpolysiloxane is not particularly limited, and a preferable weight average molecular weight (Mw) is suitably 1000 or more and 10,000 or less. In order to suitably perform the curing reaction, a polymer having a relatively low molecular weight and a weight average molecular weight of 1,000 to 5,000 is preferred.
付加反応型液状シリコーンゴムは、架橋触媒として、公知の白金系触媒を含むことが好ましい。白金系触媒として、例えば、白金単体、白金化合物、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール化合物、エーテル化合物、水和物との錯体などが挙げられる。また、架橋触媒として、ヒドロシリル化反応において触媒作用を示す遷移金属化合物も使用できる。架橋触媒の添加量は、オルガノポリシロキサンに対し、白金原子あるいは遷移金属原子として1ppm以上2000ppm以下の範囲が好ましい。 The addition reaction type liquid silicone rubber preferably contains a known platinum-based catalyst as a crosslinking catalyst. Examples of the platinum-based catalyst include platinum alone, platinum compounds, chloroplatinic acid, alcohol compounds of chloroplatinic acid, ether compounds, and complexes with hydrates. Moreover, the transition metal compound which shows a catalytic action in hydrosilylation reaction can also be used as a crosslinking catalyst. The addition amount of the crosslinking catalyst is preferably in the range of 1 ppm to 2000 ppm as platinum atoms or transition metal atoms with respect to the organopolysiloxane.
上記シリコーンゴムに無機フィラーが配合され、弾性層用のシリコーンゴム組成物となる。無機フィラーはシリコーンゴム100質量部に対し、5質量部以上35質量部以下で配合される。5質量部より少ないと無機フィラーによる凝集効果が少なく、シリコーンゴム組成物の粘度が低く、無機フィラーが偏在し易く、架橋密度にばらつきが生じ、弾性ローラの軸方向ならびに厚み方向に対して、硬さ・変形回復力のばらつきが大きくなる。また、シリコーンゴム組成物の高粘度化ができず、弾性ローラのローコスト製造方法に適合した処方とならない。また35質量部より多いと弾性層は、高硬度となり、変形回復力が小さくなる。 An inorganic filler is blended with the silicone rubber to form a silicone rubber composition for the elastic layer. The inorganic filler is blended in an amount of 5 parts by weight to 35 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the silicone rubber. If the amount is less than 5 parts by mass, the aggregation effect due to the inorganic filler is small, the viscosity of the silicone rubber composition is low, the inorganic filler tends to be unevenly distributed, the crosslink density varies, and the hardness is harder in the axial direction and thickness direction of the elastic roller.・ Variation of deformation recovery force increases. In addition, the viscosity of the silicone rubber composition cannot be increased, and the formulation is not compatible with a low-cost manufacturing method for an elastic roller. On the other hand, when the amount is more than 35 parts by mass, the elastic layer has high hardness, and the deformation recovery force becomes small.
シリコーンゴムに配合される無機フィラーは、主としてケイ素原子を有する粒子及び平均一次粒径が10nm以上40nm以下であるカーボンブラックであることが肝要である。そして、その組成は、全無機フィラー中、ケイ素原子を有する粒子が10質量%以上50質量%以下であり、かつ、カーボンブラックが90質量%以下50質量%以上である。 It is important that the inorganic filler blended in the silicone rubber is mainly carbon atom-containing particles and carbon black having an average primary particle size of 10 nm to 40 nm. And the composition is 10 mass% or more and 50 mass% or less of particles which have a silicon atom in all the inorganic fillers, and carbon black is 90 mass% or less and 50 mass% or more.
ケイ素原子を有する粒子が10質量%より少ないと、ケイ素原子を有する粒子による補強性効果が少なく、弾性ローラの軸方向ならびに厚み方向に対して、硬さ・変形回復力のばらつきが大きくなる。ケイ素原子を有する粒子が50質量%より多いと、シリコーンゴムへの均一分散が困難になる。 When the number of silicon atom-containing particles is less than 10% by mass, the reinforcing effect of the silicon atom-containing particles is small, and the variation in hardness and deformation recovery force increases in the axial direction and thickness direction of the elastic roller. If the number of silicon atom-containing particles is more than 50% by mass, uniform dispersion in silicone rubber becomes difficult.
また、カーボンブラックが90質量%より多いと、弾性層が高硬度となり、変形回復力が小さくなる。カーボンブラックが50質量%より少ないと、シリコーンゴム組成物の粘度が低く、無機フィラーが偏在し易く、架橋密度にばらつきが生じ、弾性ローラの軸方向ならびに厚み方向に対して、硬さ・変形回復力のばらつきが大きくなる。また、シリコーンゴム組成物の高粘度化ができず、弾性ローラのローコスト製造方法に適合した処方とならない。 On the other hand, when the amount of carbon black is more than 90% by mass, the elastic layer has a high hardness and the deformation recovery force becomes small. When the amount of carbon black is less than 50% by mass, the viscosity of the silicone rubber composition is low, the inorganic filler is likely to be unevenly distributed, the crosslink density varies, and the hardness and deformation are recovered in the axial direction and thickness direction of the elastic roller. The variation in force increases. In addition, the viscosity of the silicone rubber composition cannot be increased, and the formulation is not compatible with a low-cost manufacturing method for an elastic roller.
ここで使用できるカーボンブラックとしては、平均一次粒径が10nm以上40nm以下であればいずれのカーボンブラックでも構わない。そして、かかるカーボンブラックとして、SAF、ISAF、HAF、MAF、FEF、GPF、SRF、FT、MT等が挙げられ、さらに、酸化処理を施した酸性カーボン、熱分解カーボン等の汎用のものが挙げられる。平均一次粒径が10nmより小さいカーボンブラックであると、カーボンブラック自体の凝集性が強く、シリコーンゴムへの均一分散が困難になる。これにより、弾性ローラの軸方向ならびに厚み方向に対して、硬さ・変形回復力のばらつきが大きくなる。また、平均一次粒径が40nmより大きいと、カーボンブラック自体の凝集性が弱く、シリコーンゴム組成物が低粘度となり、作業性が低下し、生産効率が悪くなる。 The carbon black that can be used here may be any carbon black as long as the average primary particle size is 10 nm or more and 40 nm or less. Examples of such carbon black include SAF, ISAF, HAF, MAF, FEF, GPF, SRF, FT, and MT, and further include general-purpose materials such as acid carbon subjected to oxidation treatment and pyrolytic carbon. . If the average primary particle size is carbon black smaller than 10 nm, the carbon black itself has high cohesiveness and it becomes difficult to uniformly disperse it in the silicone rubber. Thereby, the dispersion | variation in hardness and a deformation | transformation recovery force becomes large with respect to the axial direction and thickness direction of an elastic roller. On the other hand, when the average primary particle size is larger than 40 nm, the cohesiveness of the carbon black itself is weak, the silicone rubber composition has a low viscosity, the workability is lowered, and the production efficiency is deteriorated.
ケイ素原子を有する粒子として、例えば、乾式シリカ、湿式シリカ、珪藻土、石英粉末、アルミノケイ酸等を挙げることができる。無機フィラー中のケイ素原子を有する粒子が10質量%より少ないと、ケイ素原子を有する粒子による補強性効果が少なく、弾性ローラの軸方向ならびに厚み方向に対して、硬さ・変形回復力のばらつきが大きくなる。また、50質量%より多いと、シリコーンゴムへの均一分散が困難になる。 Examples of the particles having a silicon atom include dry silica, wet silica, diatomaceous earth, quartz powder, aluminosilicate, and the like. If the number of silicon atom-containing particles in the inorganic filler is less than 10% by mass, the reinforcing effect of the silicon atom-containing particles is small, and the hardness / deformation recovery force varies in the axial direction and thickness direction of the elastic roller. growing. On the other hand, when the amount is more than 50% by mass, uniform dispersion in the silicone rubber becomes difficult.
さらに、ケイ素原子を有する粒子中、5質量%以上25質量%以下の成分が、平均一次粒径が7nm以上40nm以下であるシリカ(以下、単に「シリカ」という)であることが重要である。シリカが、ケイ素原子を有する粒子中で5質量%より少ない成分であると、補強性効果が発現せず、弾性ローラ製造時に、寸法精度安定性が低くなる。また、シリカが、ケイ素原子を有する粒子中の25質量%超の成分であると、弾性層が高硬度となり、変形回復力が小さくなる。 Further, it is important that the component having 5% by mass or more and 25% by mass or less in the particles having silicon atoms is silica having an average primary particle size of 7 nm or more and 40 nm or less (hereinafter simply referred to as “silica”). When silica is a component less than 5% by mass in the particles having silicon atoms, the reinforcing effect is not exhibited, and the dimensional accuracy stability is lowered during the production of the elastic roller. Further, when silica is a component of more than 25% by mass in the particles having silicon atoms, the elastic layer has a high hardness and the deformation recovery force becomes small.
シリカとしては、ケイ素ハロゲン化物の蒸気相酸化により生成されたいわゆる乾式法、またはヒュームドシリカと称される乾式シリカが好適に使用できる。また、水ガラスから製造されるいわゆる湿式シリカも使用できる。さらに、これらシリカの表面を化学的に処理したものであっても良い。 As the silica, a so-called dry method produced by vapor phase oxidation of a silicon halide or dry silica called fumed silica can be preferably used. Also, so-called wet silica produced from water glass can be used. Furthermore, the surface of these silicas may be chemically treated.
本発明において、シリカは平均一次粒径が7nm以上40nm以下であることが重要である。平均一次粒径が7nmより小さいとシリカ自体の凝集性が強くて、シリコーンゴムへの均一分散が困難になる。また、平均一次粒径が40nmより大きいと、シリカ自体の凝集性が弱く、シリコーンゴム組成物が低粘度となり、作業性が低下し、生産効率が悪い。 In the present invention, it is important that silica has an average primary particle size of 7 nm or more and 40 nm or less. When the average primary particle size is smaller than 7 nm, the cohesiveness of the silica itself is strong, and uniform dispersion in the silicone rubber becomes difficult. On the other hand, when the average primary particle size is larger than 40 nm, the cohesiveness of silica itself is weak, the silicone rubber composition has a low viscosity, the workability is lowered, and the production efficiency is poor.
弾性層を形成するシリコーンゴム組成物には、所望の性能が得られる範囲内になるように、炭酸カルシウムなどの非導電性充填剤、ポリジメチルシロキサンオイル、ジフェニルシランジオール、トリメチルシラノール、フタル酸誘導体、アジピン酸誘導体などの可塑剤、耐熱剤、難燃剤、酸化防止剤、架橋促進剤、架橋遅延剤、架橋助剤等の各種添加剤が適宜配合されていてもよい。 The silicone rubber composition forming the elastic layer has a non-conductive filler such as calcium carbonate, polydimethylsiloxane oil, diphenylsilanediol, trimethylsilanol, and phthalic acid derivative so that the desired performance can be obtained. Various additives such as a plasticizer such as an adipic acid derivative, a heat resistance agent, a flame retardant, an antioxidant, a crosslinking accelerator, a crosslinking retarder, and a crosslinking aid may be appropriately blended.
さらに、本発明では、弾性層の導電性を調節するために、導電剤を適宣選択して、添加することができる。導電剤として、上記カーボンブラックが一部機能しているが、上記に示すカーボンブラック以外に導電性カーボンブラック、グラファイト等の炭素系導電剤、金属粉末、導電性金属酸化物等の電子伝導機構を有する導電剤、及び、アルカリ金属塩や四級アンモニウム塩等のイオン伝導機構を有する導電剤等を使用することもできる。 Furthermore, in this invention, in order to adjust the electroconductivity of an elastic layer, a conductive agent can be selected suitably and can be added. The carbon black partially functions as a conductive agent. In addition to the carbon black shown above, a carbon-based conductive agent such as conductive carbon black and graphite, an electronic conduction mechanism such as metal powder, conductive metal oxide, etc. It is also possible to use a conductive agent having an ion conductive mechanism such as an alkali metal salt or a quaternary ammonium salt.
上記シリコーンゴム組成にすることにより、弾性ローラの軸方向ならびに厚み方向に対して、硬さ・変形回復力のばらつきを小さくできる。また、シリコーンゴム組成物の架橋密度のばらつきを小さくすることができ、微小領域での硬さ・変形回復力のばらつき小さくすることができる。 By using the silicone rubber composition, it is possible to reduce variations in hardness and deformation recovery force with respect to the axial direction and thickness direction of the elastic roller. Moreover, the variation in the crosslinking density of the silicone rubber composition can be reduced, and the variation in the hardness and deformation recovery force in a minute region can be reduced.
本発明の弾性ローラの弾性層の架橋密度を、図2に示す領域、すなわち、弾性ローラの表面から深さ500μmまでの領域102a、弾性ローラの表面からの深さが500μmから1000μmの領域102b、及び弾性層の両端部の各10mmの領域102c及び102dにおいてそれぞれ後記のようにして測定する。このときの架橋密度をそれぞれ、弾性ローラの表面から深さ500μmまでの領域102aをν1、該弾性ローラの表面からの深さが500μmから1000μmの領域102bをν2、弾性ローラの片端部から10mmまでの領域102cをν3、該片端部と反対の片端部から10mmの領域102dをν4とする。なお、101は軸芯体であり、102は弾性層である。 The crosslink density of the elastic layer of the elastic roller of the present invention is shown in FIG. 2, that is, the region 102 a from the surface of the elastic roller to a depth of 500 μm, the region 102 b from the surface of the elastic roller to a depth of 500 μm to 1000 μm, In each of the 10 mm regions 102c and 102d at both ends of the elastic layer, the measurement is performed as described later. The crosslink density at this time is represented by ν 1 in the region 102 a from the surface of the elastic roller to a depth of 500 μm, ν 2 in the region 102 b from the surface of the elastic roller by 500 μm to 1000 μm, and from one end of the elastic roller. A region 102c up to 10 mm is denoted by ν 3 , and a region 102d 10 mm from one end opposite to the one end is denoted by ν 4 . In addition, 101 is an axial core body and 102 is an elastic layer.
ここで、弾性層の厚み方向の架橋密度のばらつきが、ν1/ν2で0.80以上1.20以下であることが好ましい。ν1/ν2がこの範囲内にあると、弾性ローラと被接触部材とのニップ幅やニップ力が均一となり、画像欠陥(濃度ムラ)が発生しない。また、弾性層の軸方向の架橋密度のばらつきが、ν3/ν4で0.80以上1.25以下であることが望ましい。ν3/ν4がこの範囲内であると、弾性ローラと被接触部材とが左右で均一な接触幅を達成でき、画像欠陥(濃度ムラ)が発生しない。 Here, it is preferable that the variation in the crosslink density in the thickness direction of the elastic layer is 0.80 or more and 1.20 or less in ν 1 / ν 2 . When ν 1 / ν 2 is within this range, the nip width and nip force between the elastic roller and the contacted member become uniform, and image defects (density unevenness) do not occur. Moreover, it is desirable that the variation in the crosslink density in the axial direction of the elastic layer is 0.80 or more and 1.25 or less in ν 3 / ν 4 . When ν 3 / ν 4 is within this range, the elastic roller and the contacted member can achieve a uniform contact width on the left and right, and image defects (density unevenness) do not occur.
また、上述した弾性ローラの架橋密度ν1、ν2、ν3及びν4は、いずれも5×10-5mol/cc以上5×10-4mol/cc以下であることが望ましい。これら架橋密度が5×10-5mol/ccより小さいと、弾性ローラの弾性層が、低硬度過ぎ、接触状態を安定に保つことができず、被接触部材に対する圧力分布が生じることがある。また、5×10-4mol/ccより大きいと、弾性ローラの弾性層が高硬度となり、変形回復力が小さくなることがある。 Moreover, it is desirable that the crosslink densities ν 1 , ν 2 , ν 3 and ν 4 of the elastic roller described above are all 5 × 10 −5 mol / cc or more and 5 × 10 −4 mol / cc or less. If the crosslink density is less than 5 × 10 −5 mol / cc, the elastic layer of the elastic roller is too low in hardness, and the contact state cannot be kept stable, and pressure distribution to the contacted member may occur. On the other hand, if it is greater than 5 × 10 −4 mol / cc, the elastic layer of the elastic roller may have a high hardness and the deformation recovery force may be reduced.
本発明の弾性ローラは、軸心体上に上記した構成の弾性層が形成されるならば、その製造方法は限定されないが、軸心体上に同心状で弾性層用シリコーンゴム組成物が形成され、次いで、シリコーンゴム組成物が加熱硬化される方法によることが好ましい。 The elastic roller of the present invention is not limited in its manufacturing method as long as the elastic layer having the above-described configuration is formed on the shaft body, but the silicone rubber composition for the elastic layer is formed concentrically on the shaft body. The silicone rubber composition is then preferably heated and cured.
そのような軸芯体上に弾性層用シリコーンゴム組成物を形成する方法として、リング型の塗工ヘッドを用いた塗工方法があり、本発明では好ましい方法である。 As a method for forming the silicone rubber composition for the elastic layer on such a shaft core, there is a coating method using a ring-type coating head, which is a preferred method in the present invention.
すなわち、本発明の弾性ローラの製造方法は、少なくとも、下記工程ア、工程イ及び工程ウを有する。
工程ア:軸芯体と同心となるようにリング型の塗工ヘッドを配する。
工程イ:軸芯体を塗工ヘッドに対して相対的に軸方向に移動させ、該移動時に塗工ヘッドから軸芯体の外周上にシリコーンゴム組成物からなる弾性層材料を塗布する。
工程ウ:軸芯体上に塗布された弾性層材料を赤外線加熱により硬化する。
That is, the elastic roller manufacturing method of the present invention includes at least the following steps a, i and c.
Process a: A ring-type coating head is arranged so as to be concentric with the shaft core.
Step A: The shaft core is moved in the axial direction relative to the coating head, and an elastic layer material made of a silicone rubber composition is applied from the coating head onto the outer periphery of the shaft core during the movement.
Process c: The elastic layer material applied on the shaft core is cured by infrared heating.
本発明の弾性ローラの製造方法に好適に用いることができるリング型の塗工ヘッドを有するリングコート機の概略説明図を図3に示す。 FIG. 3 shows a schematic explanatory diagram of a ring coater having a ring-type coating head that can be suitably used in the method for producing an elastic roller of the present invention.
このリングコート機は、架台31の上に略垂直にコラム32が取り付けられ、架台31とコラム32の上部に精密ボールネジ33が略垂直に取り付けられている。44はリニアガイドであり、精密ボールネジ33と平行にコラム32に該リニアガイド44は2本取り付けられている。 In this ring coat machine, a column 32 is attached substantially vertically on a gantry 31, and a precision ball screw 33 is attached substantially vertically on the gantry 31 and the column 32. Reference numeral 44 denotes a linear guide, and two linear guides 44 are attached to the column 32 in parallel with the precision ball screw 33.
LMガイド34はリニアガイド44と精密ボールネジ33とを連結し、サーボモータ35よりプーリ36を介して回転運動が伝達され昇降できるようになっている。コラム32にはシリコーンゴム組成物の未硬化物を軸芯体101の外周上に塗布するリング形状の塗工ヘッド38が取り付けられている。
The LM guide 34 connects the linear guide 44 and the precision ball screw 33, and a rotary motion is transmitted from the servo motor 35 via the
さらにLMガイド34にはブラケット37が取り付けられ、ブラケット37には軸芯体101を保持し固定する軸芯体下保持軸39が略垂直に取り付けられている。また、逆側のローラの軸芯体101を保持する軸芯体上保持軸40の中心軸がブラケット37の上部に取り付けられ、軸芯体上保持軸40は軸芯体下保持軸39に対向して略同心になるように配置して軸芯体を保持している。
Further, a bracket 37 is attached to the LM guide 34, and a shaft core lower holding
該リング形状の塗工ヘッド38の中心軸は軸芯体下保持軸39と軸芯体上保持軸40の移動方向と平行となるようにそれぞれに支持されている。また、軸芯体下保持軸39及び軸芯体上保持軸40が昇降移動時において塗工ヘッド38の内側に開口した環状スリットになっている吐出口の中心軸と軸芯体下保持軸39及び軸芯体上保持軸40の中心軸が略同心になるように調節してある。
The center axis of the ring-shaped coating head 38 is supported so as to be parallel to the moving direction of the shaft core lower holding
このような構成により塗工ヘッド38の環状スリットに成っている吐出口の中心軸を軸芯体101の中心軸に略同心に合わせることができ、リング形状の塗工ヘッドの内周面と前記軸芯体101の外周面との間に均一な隙間が形成される。
With such a configuration, the central axis of the discharge port formed in the annular slit of the coating head 38 can be aligned substantially concentrically with the central axis of the
液状であるシリコーンゴム組成物の供給口41は、配管42を介して供給弁43に接続されている。材料供給弁43は、その手前に混合ミキサー、材料供給ポンプ、材料定量吐出装置、材料タンク等を備え、定量(単位時間当たりの量が一定)の液状ゴムを吐出可能としている。シリコーンゴム組成物は材料タンクから、材料定量吐出装置により一定量計量され、混合ミキサーで混合される。その後、材料供給ポンプにより混合されたシリコーンゴム組成物は、材料供給弁43から配管42を経由して、供給口41に送られる。
A
供給口41より送り込まれたシリコーンゴム組成物は、リング型の塗工ヘッド38内の流路を通り、リング型の塗工ヘッド38のノズルから吐出する。シリコーンゴム組成物の肉厚を一定にさせるために、リング状塗工ヘッドノズルからの吐出量と材料供給ポンプからの供給量を一定にして、保持されている軸芯体101を垂直方向(軸芯体の中心軸方向)に上方へ移動させることで、軸芯体101は塗工ヘッド38に対して相対的に軸方向に移動し、軸芯体101の外周上にシリコーンゴム組成物からなる円筒形状(ロール形状)の未硬化物の層102が形成される。この時、軸芯体101とリング型の塗工ヘッドノズルとのクリアランスは、シリコーンゴム組成物が硬化により収縮するため、所望の弾性層の層厚以上のクリアランスにすることが好ましい。特に、層厚に対し1.1倍程度のクリアランスにすることが好ましい。なお、弾性層の厚みは通常2mmから10mmの範囲とすることが好ましい。
The silicone rubber composition fed from the
リングコート機としては、特許文献5にて開示されているように、リング型の塗工ヘッドが横方向に移動させるもの(横型)があり、塗工層(弾性層)の均一性が十分にえられるのである。しかし、塗工層(弾性層)の厚みが2.0mm以下である場合、横型のリングコート機でも有用である。しかしながら、本発明のように電子写真方式の画像形成装置に用いられる弾性ローラでは弾性層の厚みが一般的に2.0mm以上である。塗工層を2.0mm以上となるように横型のリングコート機を用いて塗布すると、塗工層の自重により重力方向に垂れが生じ、弾性層の厚み、硬さ、変形回復力のばらつきが大きくなることが考慮される。したがって、本発明では、上記するような縦型のリングコート機が好ましい。
As disclosed in
次の工程で、未硬化のシリコーンゴム組成物の層を赤外線加熱で熱処理し硬化し、弾性ローラとする。未硬化のシリコーンゴム組成物の表面は、粘着性を有している。このため、熱処理する方法としては非接触で、装置が簡易で、シリコーンゴム組成物の未硬化物の層を長手方向に均一に熱処理できる赤外線加熱が好ましい。この時、赤外線加熱装置を固定し、シリコーンゴム組成物からなる円筒形状(ロール形状)の未硬化物層を設けた軸芯体を周方向に回転させることにより、周方向に均一に熱処理が行われる。シリコーンゴム組成物の弾性層材料表面の熱処理温度としては、使用するシリコーンゴム組成物にもよるが、硬化反応が開始する100℃以上250℃以下が好ましい。 In the next step, the layer of the uncured silicone rubber composition is heat-treated by infrared heating and cured to obtain an elastic roller. The surface of the uncured silicone rubber composition has adhesiveness. For this reason, the heat treatment is preferably a non-contact, simple apparatus, and infrared heating that can uniformly heat the uncured layer of the silicone rubber composition in the longitudinal direction. At this time, the infrared heating device is fixed, and the shaft core body provided with the cylindrical (roll-shaped) uncured material layer made of the silicone rubber composition is rotated in the circumferential direction, so that the heat treatment is uniformly performed in the circumferential direction. Is called. The heat treatment temperature of the surface of the elastic layer material of the silicone rubber composition is preferably from 100 ° C. to 250 ° C. at which the curing reaction starts, although it depends on the silicone rubber composition to be used.
ここで、弾性層の硬化後の物性安定化、弾性層中の反応残渣及び未反応低分子分を除去する等を目的として、赤外線加熱後の弾性層に更に熱処理等の二次硬化を行ってもよい。その後、弾性層の両端を突き切って弾性層を必要な長さにすると共に、弾性層形成に際して異常が発生しやすい、シリコーンゴム組成物を軸芯体上に形成する際の始端及び終端を予め除去することも好ましい。 Here, for the purpose of stabilizing physical properties after curing of the elastic layer, removing reaction residues and unreacted low molecular components in the elastic layer, the elastic layer after infrared heating is further subjected to secondary curing such as heat treatment. Also good. Thereafter, both ends of the elastic layer are pierced to make the elastic layer as long as necessary, and abnormalities are likely to occur during the formation of the elastic layer, and the starting end and the terminal end when the silicone rubber composition is formed on the shaft core are previously set. It is also preferable to remove.
以上のようにして形成された弾性層の外周側に耐磨耗性やトナー帯電性、離型性の観点から、さらに表面層を設けることもできる。表面層を形成する材料としては、各種のポリアミド、フッ素樹脂、水素添加スチレン−ブチレン樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、イミド樹脂、オレフィン樹脂等が挙げられる。これらの材料は、単独で用いてよく、又は二種以上を混合して用いてもよい。これらの材料には必要に応じて各種添加剤が添加される。 A surface layer can be further provided on the outer peripheral side of the elastic layer formed as described above from the viewpoints of wear resistance, toner chargeability and releasability. Examples of the material for forming the surface layer include various polyamides, fluororesins, hydrogenated styrene-butylene resins, urethane resins, silicone resins, polyester resins, phenol resins, imide resins, olefin resins, and the like. These materials may be used alone or in combination of two or more. Various additives are added to these materials as necessary.
これらの表面層を構成する材料は、サンドミル、ペイントシェーカー、ダイノミル、ボールミル等のビーズを利用した従来公知の分散装置を使用して、分散させることができる。得られた表層形成用の塗料は、スプレー塗工、ディッピング等により弾性層の表面に塗工することができる。表面層の厚みとしては、5μm以上50μm以下が好ましい。低分子量成分がしみ出してきて感光ドラムを汚染することを防止する観点から5μm以上が好ましく、ローラが硬くなり、融着が発生することを防止する観点から50μm以下が好ましい。より好ましくは10μm以上30μm以下である。 These materials constituting the surface layer can be dispersed using a conventionally known dispersion apparatus using beads such as a sand mill, a paint shaker, a dyno mill, and a ball mill. The obtained coating material for forming the surface layer can be applied to the surface of the elastic layer by spray coating, dipping or the like. The thickness of the surface layer is preferably 5 μm or more and 50 μm or less. 5 μm or more is preferable from the viewpoint of preventing the low molecular weight component from seeping out and contaminating the photosensitive drum, and 50 μm or less is preferable from the viewpoint of preventing the roller from becoming hard and causing fusion. More preferably, they are 10 micrometers or more and 30 micrometers or less.
本発明の弾性ローラは現像ローラとして使用することができる。現像ローラは、潜像を担持する潜像担持体としての感光ドラムに対向して、当接または圧接した状態で現像剤(トナー)を担持する。そして、現像ローラは、感光ドラムに現像剤としてのトナーを付与することにより潜像をトナー像として可視化する機能を持つ。さらに本発明の電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置は、この現像ローラとして本発明の弾性ローラを使用する。 The elastic roller of the present invention can be used as a developing roller. The developing roller carries a developer (toner) in a state of being in contact with or pressed against a photosensitive drum as a latent image carrier that carries a latent image. The developing roller has a function of visualizing the latent image as a toner image by applying toner as a developer to the photosensitive drum. Further, the electrophotographic process cartridge and the image forming apparatus of the present invention use the elastic roller of the present invention as the developing roller.
本発明の弾性ローラを現像ローラとして搭載した電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置の一例を図4に模式図として示した。この図4により以下説明する。 An example of an electrophotographic process cartridge and an image forming apparatus in which the elastic roller of the present invention is mounted as a developing roller is schematically shown in FIG. This will be described below with reference to FIG.
なお、本画像形成装置は、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの画像を形成する画像形成ユニット10a〜10dが4個あり、タンデム方式で設けられている。そして、感光ドラム11、帯電装置12(図では帯電ローラ)、画像露光装置13(図では書き込みビーム)、現像装置14、クリーニング装置15、画像転写装置16(図では転写ローラ)等の仕様が各色トナー特性に応じて少し調整に差異があるものの、基本的構成においてこれら4個の画像形成ユニット10a〜10dは同じである。また、感光ドラム11、帯電装置12、現像装置14及びクリーニング装置15が一体となり、プロセスカートリッジを形成している。
The image forming apparatus includes four image forming units 10a to 10d for forming yellow, cyan, magenta, and black images, respectively, and is provided in a tandem manner. The specifications of the
現像装置14には、一成分トナー5を収容した現像容器6と、現像容器6内の長手方向に延在する開口部に位置し、感光ドラム11と対向設置された現像ローラ1とを備え、感光ドラム11上の静電潜像を現像して可視化するようになっている。さらに、現像ローラ1に一成分トナー5を供給すると共に現像に使用されずに現像ローラ1に担持されている一成分トナー5を現像ローラ1から掻き取るトナー供給ローラ7及び現像ローラ1上の一成分トナー5の担持量を規制すると共に摩擦帯電する現像ブレード8が設けられている。
The developing
感光ドラム11の表面が帯電装置12により所定の極性・電位に一様に帯電され、画像情報が加増露光装置13からビームとして、帯電された感光ドラム11の表面に照射され、静電潜像が形成される。次いで、形成された静電潜像上に本発明の弾性ローラを現像ローラ1とする現像装置14から一成分トナーが供給され、感光ドラム11表面にトナー像が形成される。このトナー像は感光ドラム11の回転に伴って、画像転写装置16と対向する場所に来たときにその回転と同期して供給されてきた紙等の転写材25に転写される。
The surface of the
なお、本図4では4つの画像形成ユニット10a〜10dが一連に連動して所定の色画像を1つの転写材25上に重ねて形成されている。したがって、転写材25をそれぞれの画像形成ユニットの画像形成と同期させる、つまり、画像形成が転写材25の挿入と同期している。そのために、転写材25を輸送するための転写搬送ベルト17が感光ドラム11と画像転写装置16との間に挟まれるように、転写搬送ベルト17の駆動ローラ18、テンションローラ19及び従動ローラ20に架けまわされ、転写材25は転写搬送ベルト17に吸着ローラ21の働きにより静電的に吸着された形で搬送されている。なお、22は転写材25を供給するための供給ローラである。
In FIG. 4, four image forming units 10 a to 10 d are formed so as to overlap a predetermined color image on one
画像が形成された転写材25は、転写搬送ベルト17から剥離装置23の働きにより剥がされ、定着装置24に送られ、トナー像は転写材25に定着されて、印画が完了する。一方、トナー像の転写材25への転写が終わった感光ドラム11はさらに回転して、クリーニング装置15により表面がクリーニングされ、必要により除電装置(不図示)によって除電される。その後感光ドラム11は次の画像形成に供される。なお、図4において、26、27はそれぞれ画像転写装置16、吸着ローラ21へのバイアス電源を示す。
The
なお、ここでは、タンデム型の転写材上へ直接各色のトナー像を転写する装置で説明したが、現像ローラとして本発明の弾性ローラを使用する装置であればいずれでもよく、白黒の単色画像形成装置、転写ローラや転写ベルトに一旦各色のトナー像を重ねてカラー画像を形成し、それを転写部材へ一括して転写する画像形成装置、また、各色の現像ユニットがロータ上に配置されたり、感光ドラムに並列して配置されたりした画像形成装置等が挙げられる。また、プロセスカートリッジではなく、感光ドラム、帯電装置、現像装置等が直接画像形成装置に組み込まれていても構わない。 Here, the description has been made with respect to the apparatus that directly transfers the toner image of each color onto the tandem type transfer material, but any apparatus that uses the elastic roller of the present invention as the developing roller may be used, and monochrome monochrome image formation is possible. An image forming apparatus that forms a color image by superimposing toner images of each color once on the apparatus, a transfer roller or a transfer belt, and collectively transfers the image to a transfer member, and a development unit of each color is disposed on the rotor, Examples thereof include an image forming apparatus arranged in parallel with a photosensitive drum. Further, instead of the process cartridge, a photosensitive drum, a charging device, a developing device, and the like may be directly incorporated in the image forming apparatus.
本発明の弾性ローラは、上記した現像ローラとしてばかりでなく、その弾性層の均一性が良好であることから、帯電ローラ、転写ローラ等の導電性が必要な用途にも使用可能である。 The elastic roller of the present invention can be used not only as the developing roller described above but also for applications requiring conductivity such as a charging roller and a transfer roller because the uniformity of the elastic layer is good.
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、これらは本発明を何ら制限するものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, these do not limit this invention at all.
まず実施例において行った測定方法および評価について説明する。 First, measurement methods and evaluations performed in the examples will be described.
(平均一次粒径)
弾性ローラからシリコーンゴム層片を切り出し、ウルトラミクロトームで約100nm厚みのゴム試料を作成した。透過型電子顕微鏡(TEM)でシリコーンゴム組成物中のカーボンブラック(シリカ)を10万倍の倍率で撮影した。得られた写真から、一次粒子(100個)の投影面積を求めた。得られた面積から円相当径を計算して当該粒子の体積粒径を求め、その平均値をカーボンブラック(シリカ)の平均一次粒径とした。図5にイメージ図を示す。なお、図5において、投影図から求めた円相当径に該当する円301を示してある。
(Average primary particle size)
A silicone rubber layer piece was cut out from the elastic roller, and a rubber sample having a thickness of about 100 nm was prepared with an ultramicrotome. Carbon black (silica) in the silicone rubber composition was photographed at a magnification of 100,000 times with a transmission electron microscope (TEM). From the photograph obtained, the projected area of primary particles (100 particles) was determined. The equivalent circle diameter was calculated from the obtained area to determine the volume particle diameter of the particles, and the average value was taken as the average primary particle diameter of carbon black (silica). FIG. 5 shows an image diagram. In FIG. 5, a
(架橋密度ν:膨潤前のゴムサンプルのポリマーに対する有効網目鎖濃度)
トルエン膨潤法により測定を行った(シリコーンゴムの応用開発、ポリマーダイジェスト、1980(8)P59−60による)。弾性ローラのシリコーンゴム層を〈1〉略中央部で表面から深さ500μmまで(領域102a)、〈2〉略中央部で表面からの深さ500μmから1000μmの範囲(領域102b)および〈3〉両端部から10mmまで(領域102c及び領域102d)別々に切出し、シリコーンゴム層試験片作製した。該試験片の重量W1および比重ρ1をまず測定し、次いで、トルエンに室温で72時間浸漬して飽和膨潤した後、トルエンから取り出し、表面のトルエンを拭ってから重量W2を測定した。その後、室温で48時間以上乾燥した後、再び重量W3および比重ρ3を測定した。これらの値を用い、以下の式でそれぞれの試験片について算出した。
(Crosslink density ν: Effective network chain concentration for polymer of rubber sample before swelling)
Measurement was performed by a toluene swelling method (applied development of silicone rubber, polymer digest, 1980 (8) P59-60). The silicone rubber layer of the elastic roller is <1> from the surface to a depth of about 500 μm (region 102a), <2> from the surface to a depth of about 500 to 1000 μm from the surface (region 102b), and <3>. Silicone rubber layer test pieces were prepared by cutting out from both ends to 10 mm (region 102c and region 102d) separately. The weight W 1 and specific gravity ρ 1 of the test piece were measured first, and then immersed in toluene at room temperature for 72 hours to saturate and swell. Then, the test piece was taken out from the toluene, and the surface toluene was wiped off, and the weight W 2 was measured. Thereafter, after drying at room temperature for 48 hours or more, the weight W 3 and the specific gravity ρ 3 were measured again. Using these values, each test piece was calculated by the following formula.
ν(架橋密度:mol/cm3)=
−(V0/Vs)(ln(1−Vr)+Vr+μVr 2)/(Vr 1/3V0 2/3−2Vr/f)
なお、上記式の各記号は下記を意味する。
・V1(初期体積) =W1(初期重量)/ρ1(初期比重)
・V3(乾燥後体積)=W3(乾燥後重量)/ρ3(乾燥後比重)
・V2(膨潤時体積)=V3−(W2(膨潤時重量)−W3)/ρs(溶媒比重)
ここで、溶媒比重ρsはトルエンの0.866g/cm3である。
・V0(膨潤前のポリマー体積分率)=(V3−V1P)/(V1−V1P)
・Vr(膨潤状態網目鎖中のポリマーの体積分率)=(V3―V1P)/(V2―V1P)
ここで、Pは試料中のフィラーの体積分率であり、シリカ比重2.2g/cm3、カーボンブラック比重1.85g/cm3、石英比重2.65g/cm3、珪藻土比重2.2g/cm3およびポリマー比重0.98g/cm3として算出したものである。
・Vs(溶媒のモル容積)(=106.8cc/mol)
・μ(ポリマーの溶媒相互作用係数)(=0.413+0.361Vr)
・f(架橋点の官能数)(=4)
ν (crosslink density: mol / cm 3 ) =
− (V 0 / V s ) (ln (1−V r ) + V r + μV r 2 ) / (V r 1/3 V 0 2/3 −2V r / f)
In addition, each symbol of the above formula means the following.
・ V 1 (initial volume) = W 1 (initial weight) / ρ 1 (initial specific gravity)
V 3 (volume after drying) = W 3 (weight after drying) / ρ 3 (specific gravity after drying)
V 2 (volume when swollen) = V 3 − (W 2 (weight when swollen) −W 3 ) / ρ s (solvent specific gravity)
Here, the solvent specific gravity ρ s is 0.866 g / cm 3 of toluene.
V 0 (polymer volume fraction before swelling) = (V 3 −V 1 P) / (V 1 −V 1 P)
Vr (volume fraction of polymer in swollen network chain) = (V 3 −V 1 P) / (V 2 −V 1 P)
Here, P is the volume fraction of the filler in the sample, silica specific gravity 2.2g / cm 3 , carbon black specific gravity 1.85g / cm 3 , quartz specific gravity 2.65g / cm 3 , diatomaceous earth specific gravity 2.2g / Calculated as cm 3 and polymer specific gravity of 0.98 g / cm 3 .
· V s (molar volume of solvent) (= 106.8cc / mol)
Μ (Solvent interaction coefficient of polymer) (= 0.413 + 0.361V r )
F (functional number of crosslinking points) (= 4)
なお、架橋密度νに関して、それぞれの試験片について下記のように示した。
・ν1:弾性ローラの表面から深さ500μmまで(領域102a)の架橋密度。
・ν2:弾性ローラの表面からの深さが500μmから1000μmの範囲(領域102b)の架橋密度。
・ν3:弾性ローラの軸方向で、片端部から10mmまで(領域102c)の架橋密度。
・ν4:ν3とは反対端から10mmまで(領域102d)の架橋密度。
In addition, regarding the crosslinking density ν, each test piece is shown as follows.
Ν 1 : Crosslink density from the surface of the elastic roller to a depth of 500 μm (region 102a).
Ν 2 : Crosslink density in the range of 500 μm to 1000 μm in depth from the surface of the elastic roller (region 102b).
Ν 3 : Crosslink density from one end to 10 mm (region 102c) in the axial direction of the elastic roller.
Ν 4 : Crosslink density from the opposite end to ν 3 to 10 mm (region 102d).
(画像評価)
ヒューレット・パッカード社製の電子写真方式の画像形成装置「HP Color LaserJet 3700」(商品名)の電子写真プロセスカートリッジ(公称寿命6000枚、A4サイズ、5%印字率、プリントカートリッジ:黒・シアン・マゼンタ・イエロー)の現像ローラとして、以下の実施例・比較例で作製した現像ローラを組み込んだ。次いで、トナーを充填した後、上記画像成形装置に組み込んで、画像(ベタ画像、ハーフトーン画像)を出力し、濃度ムラ(ローラピッチ)を目視にて観察し、下記基準で評価した。
A:全画像において良好。
B:ベタ、ハーフトーンにて濃度ムラが若干確認されるが、実用上問題ない。
C:全画像において濃度ムラが確認された。
(Image evaluation)
Electrophotographic process cartridge (nominal life of 6000 sheets, A4 size, 5% printing rate, print cartridge: black / cyan / magenta) of an image forming apparatus “HP Color LaserJet 3700” (trade name) manufactured by Hewlett-Packard As a yellow developing roller, the developing roller produced in the following examples and comparative examples was incorporated. Next, after the toner was filled, it was incorporated in the image forming apparatus, an image (solid image, halftone image) was output, density unevenness (roller pitch) was visually observed, and evaluated according to the following criteria.
A: Good in all images.
B: Density unevenness is slightly confirmed with solid and halftone, but there is no practical problem.
C: Density unevenness was confirmed in all images.
以下の実施例、比較例で使用するフィラー類を表1に示す。 Table 1 shows fillers used in the following Examples and Comparative Examples.
〔実施例1〕
(シリコーンゴム組成物の調製)
シリコーンゴムの主剤として、分子鎖両末端ジメチルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基含有量0.15質量%)98.5質量部と、架橋剤として分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン−メチルハイドロジェンシロキサン共重合体(Si原子に結合するH含有量0.30質量%)1.5質量部に対して、塩化白金酸とジビニルテトラメチルジシロキサンとの錯体(白金含有量0.5質量%)0.5質量部、1−エチル−1−シクロヘキサノール0.04質量部および無機フィラー20質量部を配合して、シリコーンゴム組成物を調製した。なお、この無機フィラーはカーボンブラックCB−1(表1参照)70質量%とケイ素原子を有する粒子30質量%からなり、かつ、ケイ素原子を有する粒子はシリカFS−1(表1参照)10質量%および石英粉末SI−1(表1参照)90質量%の組成であった。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。
[Example 1]
(Preparation of silicone rubber composition)
The main component of silicone rubber is 98.5 parts by mass of dimethylpolysiloxane blocked with both ends of the molecular chain (vinyl group content 0.15% by mass), and the trimethylsiloxy group blocked with dimethylsiloxane-methyl at both ends of the molecular chain as a crosslinking agent. A hydrogen siloxane copolymer (H content of 0.30% by mass bonded to Si atoms) is 1.5 parts by mass, and a complex of chloroplatinic acid and divinyltetramethyldisiloxane (platinum content of 0.5% by mass). %) 0.5 part by mass, 0.04 part by mass of 1-ethyl-1-cyclohexanol and 20 parts by mass of an inorganic filler were blended to prepare a silicone rubber composition. In addition, this inorganic filler consists of carbon black CB-1 (refer Table 1) 70 mass% and the particle | grains which have a silicon atom 30 mass%, and the particle | grains which have a silicon atom are silica FS-1 (refer Table 1) 10 mass. % And quartz powder SI-1 (see Table 1) 90% by mass. Table 2 shows the amount and composition of the inorganic filler.
(弾性ローラの作成)
図2に示すリング型の塗工ヘッドを有するリングコート機の軸芯体保持軸(軸芯体上保持軸40および軸芯体下保持軸39)で外径φ6mmの鉄製軸芯体を垂直にセットし、軸芯体101と内径12.6mmのリング形状の塗工ヘッド38のノズルとのクリアランスを3.3mmとした。
(Create elastic roller)
An iron shaft core having an outer diameter of φ6 mm is vertically placed on the shaft core body holding shafts (the shaft core upper holding shaft 40 and the shaft core lower holding shaft 39) of the ring coater having the ring type coating head shown in FIG. The clearance between the
軸芯体保持軸を垂直に上昇(10mm/sec)させて軸芯体を移動させた。それに合わせて、上記シリコーンゴム組成物を840μl/secで吐出し、軸芯体の外周にシリコーンゴム組成物からなる円筒形状(ロール形状)にシリコーンゴム組成物の層を形成して、未硬化の成形物層を有するローラ(以下、未硬化のローラ)を作成した。 The shaft core body was moved by raising the shaft core body holding shaft vertically (10 mm / sec). Accordingly, the silicone rubber composition is discharged at 840 μl / sec to form a silicone rubber composition layer in a cylindrical shape (roll shape) made of the silicone rubber composition on the outer periphery of the shaft core body. A roller having a molded product layer (hereinafter, uncured roller) was prepared.
この未硬化のローラを、軸芯体を中心として60rpmで回転させ、その未硬化の成形物層表面に、株式会社ハイベック製の赤外線加熱ランプ「HYL25」(商品名)で赤外線(出力1000W)を4分間照射し、硬化させた。なお、赤外線照射時の成形物層表面とランプの距離は60mmであり、成形物層表面の温度は200℃であった。その後、硬化したシリコーンゴムの弾性層の物性を安定させ、シリコーンゴムの弾性層中の反応残渣および未反応低分子分を除去する等を目的として、電気炉で200℃、4時間の二次硬化を行い、軸芯体の外周上に層厚3.0mmの導電性シリコーン層を有する弾性ローラを得た。 This uncured roller is rotated at 60 rpm around the shaft core body, and infrared light (output 1000 W) is applied to the surface of the uncured molded product layer using an infrared heating lamp “HYL25” (trade name) manufactured by Hibeck Co., Ltd. Irradiate for 4 minutes to cure. Note that the distance between the surface of the molded product layer and the lamp during infrared irradiation was 60 mm, and the temperature of the molded product layer surface was 200 ° C. Thereafter, secondary curing at 200 ° C. for 4 hours in an electric furnace is performed for the purpose of stabilizing the physical properties of the cured silicone rubber elastic layer and removing reaction residues and unreacted low molecular components in the elastic layer of silicone rubber. Then, an elastic roller having a conductive silicone layer having a layer thickness of 3.0 mm on the outer periphery of the shaft core body was obtained.
この弾性ローラ1の架橋密度ν1、ν2、ν3およびν4を上記により測定し、その比ν1/ν2およびν3/ν4も算出した。結果を表3に示した。
The crosslink densities ν 1 , ν 2 , ν 3 and ν 4 of the
(現像ローラの作製)
ポリウレタンポリオールプレポリマー「タケラックTE5060」(商品名、三井武田ケミカル株式会社製)100質量部、イソシアネート「コロネート2521」(商品名、日本ポリウレタン株式会社製)77質量部およびカーボンブラック「MA100」(商品名、三菱化学株式会社製)24質量部にMEKを加え、サンドミルで1時間分散した。分散後さらにMEKを加えて固形分20質量%から30質量%の範囲で塗布乾燥後の膜厚が20μmとなるように調整して、表面層用塗料を得た。
(Production roller development)
Polyurethane polyol prepolymer “Takelac TE5060” (trade name, manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.) 100 parts by mass, isocyanate “Coronate 2521” (trade name, manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) 77 parts by mass, and carbon black “MA100” (trade name) MEK was added to 24 parts by mass of (Mitsubishi Chemical Corporation) and dispersed with a sand mill for 1 hour. After dispersion, MEK was further added to adjust the film thickness after coating and drying to 20 μm in the range of 20% by mass to 30% by mass to obtain a coating material for the surface layer.
この塗料中に、弾性ローラを浸漬して、表面層に塗布した後、自然乾燥させた。次いで、140℃にて60分間加熱処理して、塗料膜を硬化し、表面層が形成された現像ローラ1を得た。
An elastic roller was immersed in this paint, applied to the surface layer, and then naturally dried. Next, a heat treatment was performed at 140 ° C. for 60 minutes to cure the paint film and obtain a developing
(画像評価)
作成した現像ローラ1を現像ローラとして電子写真プロセスカートリッジに組み込み、画像出力して、評価した。結果を表3に示す。
(Image evaluation)
The developed developing
〔実施例2〕
カーボンブラックとしてCB−2(表1参照)を用いた以外実施例1と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、実施例1と同様に弾性ローラおよび現像ローラ2を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ2の画像評価も表3に示す。
[Example 2]
A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that CB-2 (see Table 1) was used as carbon black, and an elastic roller and a developing
〔実施例3〕
カーボンブラックとしてCB−3(表1参照)を用いた以外実施例1と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、実施例1と同様に弾性ローラおよび現像ローラ3を製造した。無機フィラーの組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ3の画像評価も表3に示す。
Example 3
A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that CB-3 (see Table 1) was used as carbon black, and hereinafter, an elastic roller and a developing
〔実施例4〕
カーボンブラックCB−2(表1参照)およびケイ素原子を有する粒子の使用割合を50質量%および50質量%とした以外実施例2と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、実施例2と同様に弾性ローラおよび現像ローラ4を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ4の画像評価も表3に示す。
Example 4
A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 2 except that the ratio of carbon black CB-2 (see Table 1) and silicon atom-containing particles was changed to 50% by mass and 50% by mass. An elastic roller and a developing
〔実施例5〕
カーボンブラックCB−3(表1参照)およびケイ素原子を有する粒子の使用割合を50質量%および50質量%とした以外実施例3と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、実施例3と同様に弾性ローラおよび現像ローラ5を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ5の画像評価も表3に示す。
Example 5
A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 3 except that the ratio of carbon black CB-3 (see Table 1) and silicon atom-containing particles was changed to 50% by mass and 50% by mass. An elastic roller and a developing
〔実施例6〕
主剤を98.0質量部、架橋剤を2.0質量部とし、ケイ素原子を有する粒子の組成をシリカFS−2(表1参照)5質量%と珪藻土SI−5(表1参照)95質量%とした以外実施例1と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、実施例1と同様に弾性ローラおよび現像ローラ6を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ6の画像評価も表3に示す。
Example 6
The main component is 98.0 parts by mass, the crosslinking agent is 2.0 parts by mass, and the composition of the particles having silicon atoms is 5 mass% of silica FS-2 (see Table 1) and 95 mass of diatomaceous earth SI-5 (see Table 1). %, A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 1, and an elastic roller and a developing
〔実施例7〕
ケイ素原子を有する粒子中のシリカとして、シリカFS−3(表1参照)を使用した以外実施例6と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、実施例6と同様に弾性ローラおよび現像ローラ7を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ7の画像評価も表3に示す。
Example 7
A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 6 except that silica FS-3 (see Table 1) was used as the silica in the particles having silicon atoms. Hereinafter, an elastic roller and a developing
〔実施例8〕
主剤を99.0質量部、架橋剤を1.0質量部とし、ケイ素原子を有する粒子の組成をシリカFS−1(表1参照)25質量%と石英粉末SI−2(表1参照)75質量%とした以外実施例1と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、実施例1と同様に弾性ローラおよび現像ローラ8を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ8の画像評価も表3に示す。
Example 8
The main component is 99.0 parts by mass, the crosslinking agent is 1.0 part by mass, and the composition of the particles having silicon atoms is 25 mass% of silica FS-1 (see Table 1) and quartz powder SI-2 (see Table 1) 75. A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the mass% was changed, and an elastic roller and a developing
〔実施例9〕
ケイ素原子を有する粒子中のシリカとして、シリカFS−3(表1参照)を使用した以外実施例8と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、実施例8と同様に弾性ローラおよび現像ローラ9を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ9の画像評価も表3に示す。
Example 9
A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 8 except that silica FS-3 (see Table 1) was used as the silica in the particles having silicon atoms. Hereinafter, an elastic roller and a developing roller 9 were obtained in the same manner as in Example 8. Manufactured. Table 2 shows the amount and composition of the inorganic filler. Furthermore, Table 3 shows ν 1 , ν 2 , ν 3 and ν 4 , and ν 1 / ν 2 and ν 3 / ν 4 of the elastic roller. Table 3 also shows the image evaluation of the developing roller 9.
〔実施例10〕
無機フィラーを5質量部と減らした以外実施例1と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下実施例1と同様に弾性ローラおよび現像ローラ10を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ10の画像評価も表3に示す。
Example 10
A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the inorganic filler was reduced to 5 parts by mass, and an elastic roller and a developing
〔実施例11〕
主剤を98.0質量部、架橋剤を2.0質量部とし、無機フィラーを5質量部と減らした以外実施例2と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下実施例2と同様に弾性ローラおよび現像ローラ11を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ11の画像評価も表3に示す。
Example 11
A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 2 except that the main component was 98.0 parts by mass, the crosslinking agent was 2.0 parts by mass, and the inorganic filler was reduced to 5 parts by mass. And the developing
〔実施例12〕
主剤を98.0質量部、架橋剤を2.0質量部とし、無機フィラーを5質量部と減らした以外実施例3と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下実施例3と同様に弾性ローラおよび現像ローラ12を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ11の画像評価も表3に示す。
Example 12
A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 3 except that the main component was 98.0 parts by mass, the crosslinking agent was 2.0 parts by mass, and the inorganic filler was reduced to 5 parts by mass. And the developing
〔実施例13〕
主剤を99.0質量部、架橋剤を1.0質量部とし、無機フィラーを5質量部と減らした以外実施例4と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下実施例4と同様に弾性ローラおよび現像ローラ13を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ13の画像評価も表3に示す。
Example 13
A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 4 except that the main component was 99.0 parts by mass, the cross-linking agent was 1.0 parts by mass, and the inorganic filler was reduced to 5 parts by mass. And the developing
〔実施例14〕
主剤を99.0質量部、架橋剤を1.0質量部とし、無機フィラーを5質量部と減らした以外実施例5と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下実施例5と同様に弾性ローラおよび現像ローラ14を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ14の画像評価も表3に示す。
Example 14
A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 5 except that the main component was 99.0 parts by mass, the cross-linking agent was 1.0 parts by mass, and the inorganic filler was reduced to 5 parts by mass. A developing
〔実施例15〕
無機フィラーを5質量部に減らし、かつ、ケイ素原子を有する粒子の組成をシリカFS−2(表1参照)5質量%と石英粉末SI−3(表1参照)95質量%とした以外実施例1と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、実施例1と同様に弾性ローラおよび現像ローラ15を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ15の画像評価も表3に示す。
Example 15
Example in which the inorganic filler was reduced to 5 parts by mass, and the composition of particles having silicon atoms was changed to 5% by mass of silica FS-2 (see Table 1) and 95% by mass of quartz powder SI-3 (see Table 1). A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 1, and an elastic roller and a developing
〔実施例16〕
ケイ素原子を有する粒子中のシリカとして、シリカFS−3(表1参照)を使用した以外実施例15と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、実施例15と同様に弾性ローラおよび現像ローラ16を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ16の画像評価も表3に示す。
Example 16
A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 15 except that silica FS-3 (see Table 1) was used as the silica in the particles having silicon atoms, and hereinafter, an elastic roller and a developing
〔実施例17〕
無機フィラーを5質量部に減らし、かつ、ケイ素原子を有する粒子の組成をシリカFS−2(表1参照)25質量%と珪藻土SI−5(表1参照)75質量%とした以外実施例1と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、実施例1と同様に弾性ローラおよび現像ローラ17を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ17の画像評価も表3に示す。
Example 17
Example 1 except that the inorganic filler was reduced to 5 parts by mass, and the composition of particles having silicon atoms was 25% by mass of silica FS-2 (see Table 1) and 75% by mass of diatomaceous earth SI-5 (see Table 1). A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 1, and an elastic roller and a developing
〔実施例18〕
ケイ素原子を有する粒子中のシリカとして、シリカFS−3(表1参照)を使用した以外実施例17と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、実施例17と同様に弾性ローラおよび現像ローラ18を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ18の画像評価も表3に示す。
Example 18
A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 17 except that silica FS-3 (see Table 1) was used as the silica in the particles having silicon atoms, and hereinafter, an elastic roller and a developing
〔実施例19〕
無機フィラーを35質量部に増やした以外実施例1と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、実施例1と同様に弾性ローラおよび現像ローラ19を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ19の画像評価も表3に示す。
Example 19
A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of the inorganic filler was increased to 35 parts by mass. Thereafter, an elastic roller and a developing
〔実施例20〕
主剤を99.0質量部、架橋剤を1.0質量部とし、無機フィラーを35質量部と増やした以外実施例2と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、実施例2と同様に弾性ローラおよび現像ローラ20を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ20の画像評価も表3に示す。
Example 20
A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 2 except that the main component was 99.0 parts by mass, the cross-linking agent was 1.0 parts by mass, and the inorganic filler was increased to 35 parts by mass. A roller and developing
〔実施例21〕
主剤を99.0質量部、架橋剤を1.0質量部とし、無機フィラーを35質量部と増やした以外実施例3と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、実施例3と同様に弾性ローラおよび現像ローラ21を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ21の画像評価も表3に示す。
Example 21
A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 3 except that the main agent was 99.0 parts by mass, the cross-linking agent was 1.0 parts by mass, and the inorganic filler was increased to 35 parts by mass. A roller and developing
〔実施例22〕
主剤を98.0質量部、架橋剤を2.0質量部とし、無機フィラーも35質量部と増やした以外実施例4と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下実施例4と同様に弾性ローラおよび現像ローラ22を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ22の画像評価も表3に示す。
[Example 22]
A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 4 except that the main agent was 98.0 parts by mass, the crosslinking agent was 2.0 parts by mass, and the inorganic filler was also increased to 35 parts by mass. And the developing
〔実施例23〕
主剤を98.0質量部、架橋剤を2.0質量部とし、無機フィラーも35質量部と増やした以外実施例5と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下実施例5と同様に弾性ローラおよび現像ローラ23を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ23の画像評価も表3に示す。
Example 23
A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 5 except that the main agent was 98.0 parts by mass, the crosslinking agent was 2.0 parts by mass, and the inorganic filler was also increased to 35 parts by mass. And the developing
〔実施例24〕
無機フィラーを35質量部に増やし、かつ、ケイ素原子を有する粒子の組成をシリカFS−2(表1参照)5質量%と石英粉末SI−4(表1参照)95質量%とした以外実施例1と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、実施例1と同様に弾性ローラおよび現像ローラ24を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ24の画像評価も表3に示す。
Example 24
Example in which the inorganic filler was increased to 35 parts by mass, and the composition of the particles having silicon atoms was 5% by mass of silica FS-2 (see Table 1) and 95% by mass of quartz powder SI-4 (see Table 1). A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 1, and an elastic roller and a developing
〔実施例25〕
ケイ素原子を有する粒子中のシリカとして、シリカFS−3(表1参照)を使用した以外実施例24と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、実施例24と同様に弾性ローラおよび現像ローラ25を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ25の画像評価も表3に示す。
Example 25
A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 24 except that silica FS-3 (see Table 1) was used as the silica in the particles having silicon atoms, and hereinafter, an elastic roller and a developing
〔実施例26〕
無機フィラーを35質量部に増やし、かつ、ケイ素原子を有する粒子の組成をシリカFS−2(表1参照)25質量%と石英粉末SI−4(表1参照)75質量%とした以外実施例1と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、実施例1と同様に弾性ローラおよび現像ローラ26を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ26の画像評価も表3に示す。
Example 26
Example in which the inorganic filler was increased to 35 parts by mass, and the composition of particles having silicon atoms was 25% by mass of silica FS-2 (see Table 1) and 75% by mass of quartz powder SI-4 (see Table 1). A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 1, and an elastic roller and a developing
〔実施例27〕
ケイ素原子を有する粒子中のシリカとして、シリカFS−3(表1参照)を使用した以外実施例26と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、実施例26と同様に弾性ローラおよび現像ローラ27を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ27の画像評価も表3に示す。
Example 27
A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 26 except that silica FS-3 (see Table 1) was used as the silica in the particles having silicon atoms, and hereinafter, an elastic roller and a developing
〔比較例1〕
無機フィラーを4質量部に減らし、かつ、無機フィラーの組成をカーボンブラックCB−1(表1参照)92質量%およびケイ素原子を有する粒子8質量%とした以外実施例1と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、実施例1と同様に弾性ローラおよび現像ローラ28を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ28の画像評価も表3に示す。
[Comparative Example 1]
Silicone rubber composition as in Example 1 except that the inorganic filler was reduced to 4 parts by mass, and the inorganic filler was composed of 92% by mass of carbon black CB-1 (see Table 1) and 8% by mass of particles having silicon atoms. Thereafter, an elastic roller and a developing roller 28 were produced in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the amount and composition of the inorganic filler. Furthermore, Table 3 shows ν 1 , ν 2 , ν 3 and ν 4 , and ν 1 / ν 2 and ν 3 / ν 4 of the elastic roller. Table 3 also shows the image evaluation of the developing roller 28.
〔比較例2〕
無機フィラーの組成をカーボンブラックCB−1(表1参照)45質量%およびケイ素原子を有する粒子55質量%とした以外比較例1と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、比較例1と同様に弾性ローラおよび現像ローラ29を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ29の画像評価も表3に示す。
[Comparative Example 2]
A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the composition of the inorganic filler was 45% by mass of carbon black CB-1 (see Table 1) and 55% by mass of particles having silicon atoms. An elastic roller and a developing roller 29 were manufactured. Table 2 shows the amount and composition of the inorganic filler. Furthermore, Table 3 shows ν 1 , ν 2 , ν 3 and ν 4 , and ν 1 / ν 2 and ν 3 / ν 4 of the elastic roller. Table 3 also shows the image evaluation of the developing roller 29.
〔比較例3〕
無機フィラーを36質量部に増やし、カーボンブラックとしてカーボンブラックCB−4(表1参照)を使用し、ケイ素原子を有する粒子の組成をシリカFS−4(表1参照)10質量%と石英粉末SI−1(表1参照)90質量%とした以外実施例1と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、実施例1と同様に弾性ローラおよび現像ローラ30を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ30の画像評価も表3に示す。
[Comparative Example 3]
The inorganic filler was increased to 36 parts by mass, carbon black CB-4 (see Table 1) was used as carbon black, the composition of particles having silicon atoms was 10% by mass of silica FS-4 (see Table 1) and quartz powder SI. -1 (see Table 1) 90% by mass A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that an elastic roller and a developing roller 30 were produced in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the amount and composition of the inorganic filler. Furthermore, Table 3 shows ν 1 , ν 2 , ν 3 and ν 4 , and ν 1 / ν 2 and ν 3 / ν 4 of the elastic roller. Table 3 also shows the image evaluation of the developing roller 30.
〔比較例4〕
無機フィラーを36質量部に増やし、カーボンブラックとしてカーボンブラックCB−4(表1参照)を使用し、ケイ素原子を有する粒子の組成をシリカFS−5(表1参照)3質量%と石英粉末SI−1(表1参照)97質量%とした以外実施例1と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、実施例1と同様に弾性ローラおよび現像ローラ31を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ31の画像評価も表3に示す。
[Comparative Example 4]
The inorganic filler was increased to 36 parts by mass, carbon black CB-4 (see Table 1) was used as carbon black, the composition of particles having silicon atoms was 3% by mass of silica FS-5 (see Table 1) and quartz powder SI. -1 (see Table 1) Except for 97 mass%, a silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 1, and the elastic roller and developing roller 31 were produced in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the amount and composition of the inorganic filler. Furthermore, Table 3 shows ν 1 , ν 2 , ν 3 and ν 4 , and ν 1 / ν 2 and ν 3 / ν 4 of the elastic roller. Table 3 also shows the image evaluation of the developing roller 31.
〔比較例5〕
カーボンブラックとしてカーボンブラックCB−4(表1参照)を用いた以外実施例1と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、実施例1と同様に弾性ローラおよび現像ローラ32を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ32の画像評価も表3に示す。
[Comparative Example 5]
A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that carbon black CB-4 (see Table 1) was used as carbon black, and an elastic roller and a developing roller 32 were produced in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the amount and composition of the inorganic filler. Furthermore, Table 3 shows ν 1 , ν 2 , ν 3 and ν 4 , and ν 1 / ν 2 and ν 3 / ν 4 of the elastic roller. Table 3 also shows the image evaluation of the developing roller 32.
〔比較例6〕
シリカとしてシリカFS−4(表1参照)を用いた以外実施例1と同様にシリコーンゴム組成物を得、以下、実施例1と同様に弾性ローラおよび現像ローラ33を製造した。無機フィラーの配合量および組成を表2に示す。さらに、弾性ローラのν1、ν2、ν3およびν4、ならびにν1/ν2およびν3/ν4を表3に示す。また、現像ローラ33の画像評価も表3に示す。
[Comparative Example 6]
A silicone rubber composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that silica FS-4 (see Table 1) was used as silica, and an elastic roller and a developing roller 33 were produced in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the amount and composition of the inorganic filler. Furthermore, Table 3 shows ν 1 , ν 2 , ν 3 and ν 4 , and ν 1 / ν 2 and ν 3 / ν 4 of the elastic roller. Table 3 also shows the image evaluation of the developing roller 33.
1 現像ローラ
2 導電性軸芯体
3 弾性層
4 導電性樹脂層
5 非磁性一成分トナー
6 現像容器
7 トナー供給ローラ
8 現像ブレード
10a〜d 画像形成ユニット
11 感光ドラム
12 帯電装置(帯電ローラ)
13 画像露光装置(書き込みビーム)
14 現像装置
15 クリーニング装置
16 画像転写装置(転写ローラ)
17 転写搬送ベルト
18 駆動ローラ
19 テンションローラ
20 従動ローラ
21 吸着ローラ
22 供給ローラ
23 剥離装置
24 定着装置
25 転写材
26 バイアス電源(画像転写装置(転写ローラ)16用)
27 バイアス電源(吸着ローラ21用)
31 架台
32 コラム
33 ボールネジ
34 LMガイド
35 サーボモータ
36 プーリ
37 ブラケット
38 塗工ヘッド
39 軸芯体下保持軸
40 軸芯体上保持軸
41 供給口
42 配管
43 材料供給弁
44 リニアガイド
101 軸芯体
102 弾性層
102a 弾性層の表面からの深さ500μmまでの領域
102b 弾性層の表面からの深さ500μmから1000μmまでの領域
102c 弾性層の片端部より10mmまでの領域
102d 弾性層の片端部より10mmまでの領域(102cとは逆側)
301 粒子の投影面積の円相当径の円
DESCRIPTION OF
13 Image exposure device (writing beam)
14 Developing
17
27 Bias power supply (for suction roller 21)
31 Mounting base 32 Column 33 Ball screw 34 LM guide 35
301 Circle with equivalent circle diameter of projected area of particle
Claims (14)
条件A:無機フィラーの配合量が、シリコーンゴム100質量部に対し、5質量部以上35質量部以下である。
条件B:無機フィラーの組成が、ケイ素原子を有する粒子10質量%以上50質量%以下と平均一次粒径10nm以上40nm以下のカーボンブラック90質量%以下50質量%以上である。
条件C:ケイ素原子を有する粒子中、その5質量%以上25質量%以下が平均一次粒径7nm以上40nm以下のシリカである。 An elastic roller, wherein an elastic layer made of a silicone rubber composition containing an inorganic filler is formed around a shaft core, and the elastic layer satisfies the following conditions A to C.
Condition A: The compounding amount of the inorganic filler is 5 parts by mass or more and 35 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the silicone rubber.
Condition B: The composition of the inorganic filler is 10% by mass to 50% by mass of particles having silicon atoms and 90% by mass to 50% by mass of carbon black having an average primary particle size of 10 nm to 40 nm.
Condition C: The silica having an average primary particle size of 7 nm or more and 40 nm or less is 5% by mass or more and 25% by mass or less of the particles having silicon atoms.
条件A:無機フィラーの配合量が、シリコーンゴム100質量部に対し、5質量部以上35質量部以下である。
条件B:無機フィラーの組成が、ケイ素原子を有する粒子10質量%以上50質量%以下と平均一次粒径10nm以上40nm以下のカーボンブラック90質量%以下50質量%以上である。
条件C:ケイ素原子を有する粒子中、その5質量%以上25質量%以下が平均一次粒径7nm以上40nm以下のシリカである。
工程ア:軸芯体と同心となるようにリング型の塗工ヘッドを配する。
工程イ:軸芯体を塗工ヘッドに対して相対的に軸方向に移動させ、該移動時に塗工ヘッドから軸芯体の外周上にシリコーンゴム組成物からなる弾性層材料を塗布する。
工程ウ:軸芯体上に塗布された弾性層材料を赤外線加熱により硬化する。 An elastic layer made of a silicone rubber composition containing an inorganic filler is formed around a shaft core, and the elastic layer satisfies the following conditions A to C. A method of manufacturing an elastic roller, comprising:
Condition A: The compounding amount of the inorganic filler is 5 parts by mass or more and 35 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the silicone rubber.
Condition B: The composition of the inorganic filler is 10% by mass to 50% by mass of particles having silicon atoms and 90% by mass to 50% by mass of carbon black having an average primary particle size of 10 nm to 40 nm.
Condition C: The silica having an average primary particle size of 7 nm or more and 40 nm or less is 5% by mass or more and 25% by mass or less of the particles having silicon atoms.
Process a: A ring-type coating head is arranged so as to be concentric with the shaft core.
Step A: The shaft core is moved in the axial direction relative to the coating head, and an elastic layer material made of a silicone rubber composition is applied from the coating head onto the outer periphery of the shaft core during the movement.
Process c: The elastic layer material applied on the shaft core is cured by infrared heating.
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