JP2007333857A - Developing roller, developing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンターあるいはファクシミリの受信装置など、電子写真方式を採用した装置に組み込まれる感光体に接触させて使用される現像ローラ、これを用いた現像装置、および画像形成装置に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a developing roller that is used in contact with a photoreceptor incorporated in an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, or a facsimile receiver, a developing device using the same, and an image forming apparatus It is.
複写機やファクシミリ、プリンター等の電子写真装置には、感光体を帯電させたり、静電潜像を顕像化するため、その目的にあった導電性(電気抵抗)を有する弾性ローラが一般に用いられている。
一成分現像方式の電子写真装置では、互いに圧接、または近接されている現像ローラから感光体(ドラム)へ現像剤(トナー)を移動させて静電潜像を顕像化し、現像が成される。このような電子写真装置に用いられる現像ローラは感光体と所定の接触幅をもって圧接、または近接したり、ブレード等によって薄層化された現像剤を担持するため、変形しやすく、かつ変形回復性に優れる必要がある。さらに、これらの現像ローラには画像ムラを発生させないために適度かつ均一な導電性を有することが要求される。
In electrophotographic apparatuses such as copiers, facsimiles, and printers, an elastic roller having electrical conductivity (electric resistance) suitable for the purpose is generally used to charge a photoreceptor or to visualize an electrostatic latent image. It has been.
In an electrophotographic apparatus of a one-component development system, a developer (toner) is moved from a developing roller that is in pressure contact with or close to each other to a photoreceptor (drum) to develop an electrostatic latent image, and development is performed. . The developing roller used in such an electrophotographic apparatus is easy to deform and recovers deformation because the developer roller is pressed against or close to the photoreceptor with a predetermined contact width, or carries the developer thinned by a blade or the like. It is necessary to be excellent. Further, these developing rollers are required to have appropriate and uniform conductivity so as not to cause image unevenness.
これらの要求を満たすため、従来から、本発明に係る現像ローラには、導電性を付与したゴム材料からなる弾性体層を軸芯体の外周に形成したものなどが使用されている。現像ローラの弾性体層は、接触現像においては、感光体に対して所定の接触幅をもって圧接する必要があり、変形しやすく、同時に変形回復性(セット回復性)にも優れ、かつ半導電領域といわれる電気抵抗特性が求められる。良好な感光体表面への追従性を得るために低硬度化すると、感光体の汚染を発生させる場合がある。 In order to satisfy these requirements, conventionally, a developing roller according to the present invention has an elastic layer made of a rubber material imparted with conductivity formed on the outer periphery of the shaft core. In the contact development, the elastic layer of the developing roller needs to be pressed against the photosensitive member with a predetermined contact width, is easily deformed, and at the same time has excellent deformation recovery (set recovery), and a semiconductive region. Therefore, electrical resistance characteristics are required. If the hardness is lowered in order to obtain good followability to the surface of the photoconductor, the photoconductor may be contaminated.
導電性を付与させる手段としては、導電性フィラー、具体的にはカーボンブラックを用いることがある。その場合、カーボンブラックの分散性制御が難しく、抵抗特性の安定性(環境依存性、電圧依存性)を十分に得ることが難しい。電子写真プロセスでは、画像の高画質化やフルカラー化に伴い、画像を形成する現像剤は粒径が微細化し、現像ローラの抵抗特性が非常にバラツキの小さいものが要求されている。例えば、柔軟でセット性に優れるシリコーンゴムを弾性体層に用いた現像ローラがあげられる。しかしながら、シリコーンゴム自体が比較的高価な材料である。 As a means for imparting conductivity, a conductive filler, specifically, carbon black may be used. In that case, it is difficult to control the dispersibility of the carbon black, and it is difficult to obtain sufficient stability (environment dependency, voltage dependency) of the resistance characteristics. In the electrophotographic process, as the image quality is improved and full color is developed, the developer for forming the image is required to have a finer particle diameter and the resistance characteristic of the developing roller is very small. For example, a developing roller using an elastic layer made of silicone rubber that is flexible and has excellent setting properties can be used. However, silicone rubber itself is a relatively expensive material.
さらには、外周に設ける被膜層との接着性を持たせるために、中間に接着層を設けたり、シリコーンゴム表面を処理する等の対応が必要であるため、現像ローラとしても相対的に高価なものである。よって、従来より安価な現像ローラの提供が望まれていた。現像ローラに用いられるゴム材料は多種多様に渡り検討されており、その目的に応じて使い分けられている。その中で、比較的安価であるアクリロニトリルブタジエンゴム(以下NBRと略記する)を使用する方法がある。 Furthermore, in order to provide adhesiveness with the coating layer provided on the outer periphery, it is necessary to provide an adhesive layer in the middle or to treat the surface of the silicone rubber, so that it is relatively expensive as a developing roller. Is. Therefore, it has been desired to provide a developing roller that is cheaper than before. A wide variety of rubber materials used for the developing roller have been studied, and they are properly used depending on the purpose. Among them, there is a method of using acrylonitrile butadiene rubber (hereinafter abbreviated as NBR), which is relatively inexpensive.
従来、NBRで弾性層を形成した現像ローラ、また、NBR弾性層の外周面に被覆層を形成した現像ローラが検討されてきている。その中で、NBRは比較的硬度が高く、現像ローラとしての高度な機能を達成するために、低硬度化、感光体汚染の低減(抑制)、カーボンブラックの分散制御等の問題に対し、様々な試みがなされている。 Conventionally, a developing roller having an elastic layer formed of NBR and a developing roller having a coating layer formed on the outer peripheral surface of the NBR elastic layer have been studied. Among them, NBR has a relatively high hardness, and in order to achieve advanced functions as a developing roller, NBR has various problems such as lowering hardness, reducing (suppressing) photoreceptor contamination, and controlling carbon black dispersion. Attempts have been made.
カーボンブラックを添加して抵抗を調整する場合には、均一な分散が難しく、また添加量によっては硬度上昇する問題があげられている。 In the case where the resistance is adjusted by adding carbon black, there is a problem that uniform dispersion is difficult and the hardness increases depending on the amount added.
これに対し、例えば、誘電体層(弾性層に相当)の材質がNBRを主体としたものである現像剤担持体(現像ローラ)が開示されている。 On the other hand, for example, a developer carrier (developing roller) in which the material of the dielectric layer (corresponding to the elastic layer) is mainly NBR is disclosed.
カーボンブラックのような配合剤を添加せずに、アクリロニトリルの含有量により誘電率を大幅に調整することが可能であり、弾性を高く保ち感光体の形態に合せて容易に現像剤担持体を弾性変形させ、適切な現像ニップ幅を確実に得ることが可能としている。(特許文献1)
また、NBR等に伝導性高分子物質を添加し、架橋剤としてパーオキサイドを利用することその伝導性高分子物質が三次元の網目構造を有することにより、抵抗の均一化、および低抵抗特性を維持、かつ弾性特性を保持する現像ローラが開示されている。(特許文献2)
また、カーボンブラックを添加した際の硬度上昇への対応として、NBRをベースとしカーボンブラック添加された弾性層を、ゴムのブレンドや発泡により低硬度化する検討されてきている。
例えば、NBRのようなエチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系の固体ゴムと、液状NBRのようなエチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系の液状ゴムとをブレンドすることにより、低硬度化かつ感光体汚染防止された半導電性ゴムロールが開示されている。(特許文献3)
また、弾性層をJIS−A硬度5〜25度の発泡体とすることで、感光体(ドラム)との適切なニップ幅を得易く、感光体の汚染も生じない現像ローラが開示されている。(特許文献4)
しかしながら、これらの現像ローラにおいては、添加されるカーボンブラックに関しては、特に検討されていない。
In addition, by adding a conductive polymer substance to NBR, etc., and using peroxide as a cross-linking agent, the conductive polymer substance has a three-dimensional network structure, thereby achieving uniform resistance and low resistance characteristics. A developing roller that maintains and retains elastic properties is disclosed. (Patent Document 2)
In addition, as a countermeasure against the increase in hardness when carbon black is added, it has been studied to reduce the hardness of an elastic layer based on NBR to which carbon black is added by blending or foaming rubber.
For example, by blending an ethylenically unsaturated nitrile-conjugated diene-based solid rubber such as NBR and an ethylenically unsaturated nitrile-conjugated diene-based liquid rubber such as liquid NBR, the hardness can be reduced and the photosensitive member can be obtained. A contamination-preventing semiconductive rubber roll is disclosed. (Patent Document 3)
Further, a developing roller is disclosed in which the elastic layer is a foam having a JIS-A hardness of 5 to 25 degrees so that an appropriate nip width with respect to the photoreceptor (drum) can be easily obtained and the photoreceptor is not contaminated. . (Patent Document 4)
However, in these developing rollers, the carbon black added is not particularly studied.
近年、電子写真装置に使用される現像ローラの要求性能は、電子写真装置の高速化、画質の高品位化に伴って、より高度なものとなってきており、さらなる向上が一層求められている。また、同時に低コストで安定した性能を有するものが求められている。 In recent years, the required performance of the developing roller used in the electrophotographic apparatus has become more advanced as the speed of the electrophotographic apparatus increases and the image quality becomes higher, and further improvement is required. . At the same time, a low cost and stable performance is required.
特に、接触現像において感光体に対して所定の接触幅(ニップ巾)を得るための低硬度かつゴム弾性を持ち、半導電領域といわれる電気抵抗特性を合せ持つことが必要である。特に、その弾性層にNBRを用いた場合には、その弾性層に含まれる成分が、現像ローラ表面にブリードし難く、感光体の汚染を発生させないことが求められる。 In particular, it is necessary for the contact development to have a low hardness and rubber elasticity for obtaining a predetermined contact width (nip width) with respect to the photoreceptor, and to have an electrical resistance characteristic called a semiconductive region. In particular, when NBR is used for the elastic layer, it is required that components contained in the elastic layer hardly bleed on the surface of the developing roller and do not cause contamination of the photoreceptor.
本発明はこのような現像ローラにおける課題を解決することを目的とするものである。特に、本発明の目的は、NBRをベースとし、カーボンブラック添加により導電性を付与された弾性層を持つ現像ローラにおいて、低硬度かつ低抵抗で、感光体の汚染を発生させず、画像濃淡ムラや濃度低下がなく電子写真装置の高速化、画質の高品位化に対応出来る現像ローラを得ることにある。
なお、現像ローラとは、電子写真方式による静電潜像を形成するための潜像担持体と、現像剤を薄膜状に担持しつつ該潜像担持体の表面に対向して当接もしくは圧接した状態で、前記現像剤を該潜像担持体に形成された静電潜像に供給して該静電潜像を現像するための弾性ローラである。
An object of the present invention is to solve the problems in such a developing roller. In particular, an object of the present invention is to develop a developing roller having an elastic layer based on NBR and imparted with conductivity by adding carbon black, having low hardness, low resistance, no contamination of the photoreceptor, and uneven image density. Another object of the present invention is to obtain a developing roller that can cope with higher speed and higher image quality of an electrophotographic apparatus with no decrease in density.
The developing roller refers to a latent image carrier for forming an electrostatic latent image by an electrophotographic method and a contact or pressure contact with the surface of the latent image carrier while carrying a developer in a thin film shape. In this state, the developer is supplied to the electrostatic latent image formed on the latent image carrier to develop the electrostatic latent image.
本発明者らは、上記の課題を解決すべく、鋭意研究・検討を進めた。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have intensively studied and studied.
本発明に従えば、比較的で安価であるNBRをベースとし、カーボンブラック添加により導電性を付与された弾性層を用いた現像ローラでありながら、低硬度と低抵抗の性能を両立させ、かつブリード(オイルの移行)を抑え、感光体の汚染を防ぐことが出来る。 According to the present invention, while being a developing roller using an elastic layer based on NBR, which is relatively inexpensive and imparted with carbon black, it has both low hardness and low resistance performance, and Bleed (oil transfer) can be suppressed and contamination of the photoreceptor can be prevented.
本発明の現像ローラは、前記弾性層の主成分となるゴムとして、アクリロニトリル量31質量%以上、60質量%以下のNBRを使用し、DBP吸油量が80ml/100g以上、140ml/100g以下であるカーボンブラックと、質量平均分子量が2000以上、12000以下の範囲にあるポリエステル系可塑剤が含有されることを特徴とする。ここでDBPとはジブチルフタレートのことを示す。 The developing roller of the present invention uses NBR having an acrylonitrile amount of 31 mass% or more and 60 mass% or less as a rubber as a main component of the elastic layer, and has a DBP oil absorption of 80 ml / 100 g or more and 140 ml / 100 g or less. Carbon black and a polyester plasticizer having a mass average molecular weight of 2000 or more and 12000 or less are contained. Here, DBP means dibutyl phthalate.
上記のようなアクリロニトリル含量31質量%以上60質量%以下のNBRとポリエステル系可塑剤の組合せの場合、所望とする低硬度と低抵抗を両立させ易くなる。しかしながら、アクリロニトリル含量が相対的に多くなると、電気抵抗の環境依存性が高くなっていく傾向があるため、カーボンブラックによる導電性付与を行い、さらにはその抵抗安定性を高める必要がある。上記のように導電性を付与するためにカーボンブラックを使用することにより、必要以上にゴム硬度を上げることなく、添加量を多くすることが可能であり、電気抵抗の環境依存性を低く抑えることが可能である。また、低硬度化のために添加されるポリエステル系可塑剤は、分子量が大きい方がブリードし難いが、同時に軟化作用も小さくなる。単純に添加量を増やすとブリードし易くなると共に高抵抗化する懸念がある。カーボンブラックを添加することにより、可塑剤のブリードを抑制し、かつ抵抗を低くすることが出来る。特に、上記のようなカーボンブラックは添加量が多めに出来るためにその効果が高い。 In the case of the combination of NBR having an acrylonitrile content of 31% by mass or more and 60% by mass or less and a polyester plasticizer as described above, it is easy to achieve both desired low hardness and low resistance. However, when the acrylonitrile content is relatively increased, the electrical resistance tends to become more environmentally dependent. Therefore, it is necessary to impart conductivity with carbon black and further increase the resistance stability. By using carbon black to impart conductivity as described above, it is possible to increase the amount added without increasing the rubber hardness more than necessary, and to keep the electrical resistance environmental dependency low. Is possible. Further, the polyester plasticizer added for reducing the hardness is less likely to bleed when the molecular weight is large, but at the same time, the softening action is also reduced. If the addition amount is simply increased, bleeding tends to occur and there is a concern that the resistance will increase. By adding carbon black, bleeding of the plasticizer can be suppressed and the resistance can be lowered. In particular, carbon black as described above is highly effective because it can be added in a larger amount.
ポリエステル系可塑剤のブリードを防ぐ作用は、使用するカーボンブラックのDBP吸油量(D)と、カーボンブラックの添加部数(Fc)の積と相関があり、上記のようにカーボンブラックを用いた場合には、硬度の上がり幅(補強性)に対して、ブリード低減の作用が大きくなる。すなわち、数式(1)の関係を満たすことにより、低硬度と低抵抗の両立と、ブリード低減を特徴とする。 The effect of preventing the bleeding of the polyester plasticizer has a correlation with the product of the DBP oil absorption (D) of the carbon black to be used and the number of added parts (Fc) of the carbon black. When carbon black is used as described above, The effect of reducing bleeding is increased with respect to the increase in hardness (reinforcing property). That is, by satisfying the relationship of the mathematical formula (1), both low hardness and low resistance can be achieved and bleed can be reduced.
0.010 ≦ Fp / (Fc × D) ≦ 0.025 ・・・数式(1)
D:該弾性層中のカーボンブラックのDBP吸油量(ml/100g)
Fc:該弾性層中のゴム成分に対する、カーボンブラックの添加部数(質量部)
Fp:該弾性層中のゴム成分に対する、ポリエステル系可塑剤の添加部数(質量部)
さらには、Fp/(Fc×D)の値は、0.010以上、0.020以下であることが好ましい。
また、本発明の現像ローラは、前記弾性層の該NBRのアクリロニトリル量が36質量%以上、55質量%以下であることがより好ましい。
0.010 ≦ Fp / (Fc × D) ≦ 0.025 (1)
D: DBP oil absorption of carbon black in the elastic layer (ml / 100 g)
Fc: Number of added carbon black parts (parts by mass) relative to the rubber component in the elastic layer
Fp: Number of added polyester plasticizer to the rubber component in the elastic layer (parts by mass)
Furthermore, the value of Fp / (Fc × D) is preferably 0.010 or more and 0.020 or less.
In the developing roller of the present invention, the amount of acrylonitrile of the NBR in the elastic layer is more preferably 36% by mass or more and 55% by mass or less.
また、本発明の現像ローラの前記弾性層に用いられる該ポリエステル系可塑剤としては、質量平均分子量が2000以上、12000以下の範囲にあることを特徴とするが、質量平均分子量が3500以上、10000以下であることがより好ましい。また、比較的高分子量化し易いアジピン酸エステル、アゼライン酸エステル、セバチン酸エステルであることがより好ましい。すなわち、ポリエステル系可塑剤を縮合する多塩基酸成分の原料として、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸を用いることを指し、
具体的には、化学式(1)〜化学式(3)の一つ以上の構造単位を含有することを特徴とすることが好ましい。
−CO−(CH2)4−CO− 化学式(1)
−CO−(CH2)7−CO− 化学式(2)
−CO−(CH2)8−CO− 化学式(3)
また、本発明の現像ローラの弾性層のゴムが、硫黄により架橋されていることが好ましい。硫黄架橋である場合、生産方法に制限が少なく、より安価で安定した生産方法を選択することが出来る。
また、本発明の現像ローラの弾性層のゴムに含まれるカーボンブラックが、数式(2)を満たすことが好ましい。
The polyester plasticizer used for the elastic layer of the developing roller of the present invention has a mass average molecular weight in the range of 2000 or more and 12000 or less, but the mass average molecular weight is 3500 or more and 10,000. The following is more preferable. Adipic acid esters, azelaic acid esters, and sebacic acid esters that are relatively easy to increase in molecular weight are more preferable. That is, it refers to using adipic acid, azelaic acid, sebacic acid as a raw material of the polybasic acid component that condenses the polyester plasticizer,
Specifically, it is preferable to contain one or more structural units represented by chemical formulas (1) to (3).
—CO— (CH 2 ) 4 —CO— Chemical Formula (1)
—CO— (CH 2 ) 7 —CO— Chemical Formula (2)
—CO— (CH 2 ) 8 —CO— Chemical Formula (3)
The rubber of the elastic layer of the developing roller of the present invention is preferably crosslinked with sulfur. In the case of sulfur crosslinking, the production method is less restricted, and a cheaper and more stable production method can be selected.
Moreover, it is preferable that the carbon black contained in the rubber of the elastic layer of the developing roller of the present invention satisfies the formula (2).
0.005 ≦ D/N ≦ 0.014 ・・・数式(2)
D:該弾性層中のカーボンブラックのDBP吸油量(ml/100g)
N:該弾性層中のカーボンブラックの窒素比表面積(m2/g)
上記のカーボンブラックを用いることにより、良好な分散状態が得易く、かつ弾性層の硬度を必要以上に高くすることなく、ゴムに導電性を付与し易い。
さらには、D/Nの値は、0.010以上、0.014以下であることがより好ましい。
0.005 ≦ D / N ≦ 0.014 (2)
D: DBP oil absorption of carbon black in the elastic layer (ml / 100 g)
N: Nitrogen specific surface area of carbon black in the elastic layer (m 2 / g)
By using the above carbon black, it is easy to obtain a good dispersion state, and it is easy to impart conductivity to the rubber without increasing the hardness of the elastic layer more than necessary.
Furthermore, the value of D / N is more preferably 0.010 or more and 0.014 or less.
また、本発明の現像ローラの被覆層は、架橋系ゴムであることが好ましく、特に架橋系ウレタンゴムであり、かつ該架橋系ウレタンゴムの25℃のトルエンによる膨潤度が150%以上、300%以下の範囲であることがより好ましい。本発明では、弾性層中に含まれる可塑剤等のブリードを抑制しているが使用環境によっては十分でなく、架橋系ゴムによる被膜層により、移行をより防ぐことが出来る。特に、ウレタンゴムを使用した場合には薄膜形成性、変形追従性、帯電付与性などの面から好ましい。また、該架橋系ウレタンゴムである場合にトルエンによる膨潤度を上記の範囲とすることで、ウレタンゴムの結晶化を促し、より安定したブリード抑制が得られる。 Further, the coating layer of the developing roller of the present invention is preferably a crosslinked rubber, particularly a crosslinked urethane rubber, and the degree of swelling of the crosslinked urethane rubber with toluene at 25 ° C. is 150% or more and 300%. The following range is more preferable. In the present invention, bleeding of plasticizers and the like contained in the elastic layer is suppressed, but this is not sufficient depending on the use environment, and migration can be further prevented by the coating layer of the crosslinked rubber. In particular, when urethane rubber is used, it is preferable from the aspects of thin film formation, deformation followability, charge imparting property, and the like. In the case of the crosslinked urethane rubber, by setting the degree of swelling with toluene within the above range, crystallization of the urethane rubber is promoted, and more stable bleed suppression can be obtained.
また、本発明の現像装置においては、上記の現像ローラを備えることにより、画像濃淡ムラや濃度低下がなく電子写真装置の高速化、画質の高品位化に対応出来る現像装置となる。 In the developing device of the present invention, by providing the developing roller described above, the developing device can cope with higher speed of the electrophotographic apparatus and higher quality of the image without unevenness of image density and lowering of density.
本発明者らは、上記の知見の通り、低硬度かつ低抵抗で、感光体の汚染を発生させない現像ローラ、そして、現像ローラとして使用した際に、画像濃淡ムラや濃度低下がなく電子写真装置の高速化、画質の高品位化に対応出来得る現像装置を見出し、本発明を完成するに至った。 As described above, the present inventors have developed a low-hardness and low-resistance developing roller that does not cause contamination of the photosensitive member, and an electrophotographic apparatus that is free from unevenness in image density and density reduction when used as a developing roller. The present inventors have found a developing device that can cope with higher speed and higher image quality, and have completed the present invention.
すなわち、本発明の現像ローラは、軸芯体と、該軸芯体の外周面に順次、弾性層、被覆層が形成された現像ローラであって、該弾性層がアクリロニトリル量31質量%以上、60質量%以下のNBR80質量%以上、100質量%以下を含むゴムからなり、該弾性層にカーボンブラックをゴム成分100質量部に対し10質量部以上、80質量部以下を含有し、単離した該カーボンブラックのDBP吸油量が80ml/100g以上、140ml/100g以下であり、該弾性層にポリエステル系可塑剤をゴム成分100質量部に対し20質量部以上、90質量部以下を含有し、抽出したポリエステル系可塑剤の質量平均分子量が2000以上、12000以下の範囲にあり、かつ数式(1)を満たすことを特徴とする現像ローラである。 That is, the developing roller of the present invention is a developing roller in which an elastic layer and a coating layer are sequentially formed on the outer periphery of the shaft core and the shaft core, and the elastic layer has an acrylonitrile amount of 31% by mass or more, It is composed of rubber containing NBR of 80% by mass or less and 80% by mass or less and 100% by mass or less. Carbon black is contained in the elastic layer and contained in an amount of 10 parts by mass to 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component The DBP oil absorption of the carbon black is 80 ml / 100 g or more and 140 ml / 100 g or less, and the elastic layer contains a polyester plasticizer in an amount of 20 to 90 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. The developing roller is characterized in that the weight average molecular weight of the polyester plasticizer is in the range of 2000 or more and 12000 or less and satisfies the formula (1).
0.010 ≦ Fp / (Fc × D) ≦ 0.025 ・・・数式(1)
D:該弾性層中のカーボンブラックのDBP吸油量(ml/100g)
Fc:該弾性層中のゴム成分に対する、カーボンブラックの添加部数(質量部)
Fp:該弾性層中のゴム成分に対する、ポリエステル可塑剤の添加部数(質量部)
0.010 ≦ Fp / (Fc × D) ≦ 0.025 (1)
D: DBP oil absorption of carbon black in the elastic layer (ml / 100 g)
Fc: Number of added carbon black parts (parts by mass) relative to the rubber component in the elastic layer
Fp: The number of parts of the polyester plasticizer added to the rubber component in the elastic layer (parts by mass)
本発明によれば、NBRをベースとし、カーボンブラック添加により導電性を付与された弾性層を持つ現像ローラにおいて、低硬度かつ低抵抗で、感光体の汚染を発生させず、画像濃淡ムラや濃度低下がなく電子写真装置の高速化、画質の高品位化に対応出来る現像ローラを得られる。
また、本発明の現像ローラを用いた現像装置において、感光体の汚染を発生させず、画像濃淡ムラや濃度低下がなく、高速化された電子写真装置においても、高品位化な画像を得られる。
According to the present invention, in a developing roller having an NBR-based elastic layer to which conductivity is imparted by adding carbon black, low hardness and low resistance, and without causing photoconductor contamination, image density unevenness and density It is possible to obtain a developing roller that can cope with higher speed of the electrophotographic apparatus and higher quality of the image without deterioration.
Further, in the developing device using the developing roller of the present invention, the photosensitive member is not contaminated, and there is no unevenness of image density or density reduction, and a high-quality image can be obtained even in a high-speed electrophotographic apparatus. .
以下に、本発明をより詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
図1と図2に、本発明の現像ローラに関する構造の一例を模式的に図示する。図1、2に例示の現像ローラ1は、中心に軸芯体として、通常、金属などの導電性材料で形成される軸芯金11を有し、ローラ層として、軸芯金11の外周面上に弾性体層(基層)12が固定され、この弾性体層12の外周面に被覆層(表層)13を積層した構造を有する。ここでは、上記のような軸芯体の外周面に二層で構成されてなる現像ローラで説明する。
1 and 2 schematically show an example of the structure relating to the developing roller of the present invention. The developing roller 1 illustrated in FIGS. 1 and 2 has a
軸芯体11としては、円柱状または中空円筒状の形状を有し、金属などの導電性材料で形成される軸芯体を用いることができる。また、かかる現像ローラが電気的なバイアスを印加して、あるいは、接地されて、使用される場合であっても、軸芯体全体を導電性材料で構成する代わりに、主体は、非導電性材料で形成し、その表面に所望の導電性を満足する導電性処理、例えば、良導性の被覆層による被覆を施した構造のものを用いることもできる。
As the
電子写真装置に利用される現像ローラは、電気的なバイアスを印加して、または、接地されて、使用されるのが一般的であるので、軸芯体を導電性の基体、所謂軸芯金11の形態とする。例えば、現像ローラでは、軸芯金11は、支持部材であることは勿論であるが、現像部材の電極として機能するものであり、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、あるいは、クロム,ニッケル等で鍍金処理を施した鉄、合成樹脂など、少なくともその外周面は、その上に形成されるゴム等の弾性層に所定の電圧を印加するに十分な導電性の材質で構成する。電子写真装置に利用される現像ローラにおいては、軸芯体である導電性基体の外径は、通常4〜10mmの範囲とされる。
Since a developing roller used in an electrophotographic apparatus is generally used with an electric bias applied or grounded, the shaft core body is a conductive base, so-called shaft core metal. 11 forms. For example, in the developing roller, the
基層となる弾性体層12は柔軟性を有するものであり、原料主成分としてゴムを用いた成型体として形成したものを用いることができる。弾性体層12の原料主成分のゴムとしては、アクリロニトリル量31質量%以上、60質量%以下のNBRを用いる。アクリロニトリル量31質量%未満では、本発明のカーボンブラックを用いた場合に十分な導電性を得られず高抵抗となるか、安定した抵抗均一性が得られない。また、アクリロニトリル量60質量%を超えるものは、NBR自体のゴムとしての性能が不十分でなくなると共に、入手することが難しく、生産性などを含めてあまり実用的でない。より好ましくは、アクリロニトリル量が36〜55質量%の範囲である。この範囲である場合、弾性層の硬度を必要以上に上げることなく、所望の導電性を安定して得ることが出来る。
上記アクリロニトリル量31〜60質量%のNBRは主成分であり本発明における必須成分であり、ゴム成分に対して、80質量%以上、100質量%以下含有されている。ゴム成分とは、原料ゴムを指し、ゴム成型体とする際に利用される各種添加剤成分、例えば、架橋剤、触媒、分散促進剤など、各種の添加剤は含まない。つまり、アクリロニトリル量31〜60質量%のNBR以外に、他のゴムを0質量%以上、20質量%以下の範囲でブレンドすることが出来る。ブレンドするゴムとしては、特に制限はないが、ブレンド時の相容性などを考慮する必要はある。また、ブレンドすることが出来るゴムは、必要に応じて2種以上を組み合わせて用いてもよい。ブレンドするゴムとしては、例えば、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム(EPDM)、クロロプレンゴム(CR)、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、NBRの水素化物、多硫化ゴム、ウレタンゴム等のゴム材料から選択して用いることができる。
上記のゴム材料に、すなわち、アクリロニトリル量31〜60質量%のNBRを80質量%以上、100質量%以下含むゴムに、種々の添加剤などを必要に応じて配合して弾性体層を成形することができる。添加剤としては、現像ローラの用途に合せて、弾性体層自体に要求される機能に必要な成分、例えば、導電剤、非導電性充填剤など、また、ゴム成型体とする際に利用される各種添加剤成分を用いる。各種添加成分は例えば、架橋剤、触媒、分散促進剤など、各種の添加剤を主成分のゴム材料に適宜配合することができる。これらの添加量も、目的とする用途において要求される特性などに応じて選択することができる。
The
NBR having an acrylonitrile amount of 31 to 60% by mass is a main component and an essential component in the present invention, and is contained in an amount of 80% by mass to 100% by mass with respect to the rubber component. The rubber component refers to a raw rubber and does not include various additives such as a crosslinking agent, a catalyst, and a dispersion accelerator that are used when forming a rubber molding. That is, other than NBR having an acrylonitrile amount of 31 to 60% by mass, other rubbers can be blended in the range of 0% by mass to 20% by mass. The rubber to be blended is not particularly limited, but it is necessary to consider compatibility during blending. Moreover, the rubber | gum which can be blended may be used in combination of 2 or more type as needed. Examples of the rubber to be blended include ethylene-propylene-diene copolymer rubber (EPDM), chloroprene rubber (CR), natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), styrene-butadiene rubber (SBR), fluorine rubber, and silicone. It can be selected from rubber materials such as rubber, epichlorohydrin rubber, hydride of NBR, polysulfide rubber and urethane rubber.
An elastic layer is formed by blending various additives and the like into the above rubber material, that is, rubber containing 80 to 100% by mass of NBR having an acrylonitrile amount of 31 to 60% by mass as necessary. be able to. Additives are components that are necessary for the functions required for the elastic layer itself, such as conductive agents, non-conductive fillers, etc., depending on the application of the developing roller, and are also used when forming rubber moldings. Various additive components are used. For example, various additives such as a cross-linking agent, a catalyst, and a dispersion accelerator can be appropriately blended with the main rubber material. These addition amounts can also be selected according to the characteristics required for the intended application.
弾性体層に導電性を付与する目的に添加する、導電剤としては、カーボンブラックを必須成分とする。該弾性層から単離した該カーボンブラックのDBP吸油量が80ml/100g以上、140ml/100g以下となるカーボンブラックをゴム成分100質量部に対し10質量部以上、80質量部以下含有している。また、カーボンブラックのDBP吸油量、添加部数は、前述した数式(1)の関係を満たしている。
カーボンブラックのDBP吸油量は、カーボンブラック100g当たりのDBPの吸収量を示しており、カーボンブラックのストラクチャーの大小を判断する指標の1つである。カーボンブラックのストラクチャーはカーボンブラックの単位粒子が鎖状に連係してできるものであって、その大きさがカーボンブラックの電気伝導性を左右する。なお、本発明において、DBP吸油量は、JISK6217−4の規定に従って測定したものである。
該カーボンブラックのDBP吸油量が80ml/100g未満では、所望の導電性を得るために添加する量が多くなり必要以上の弾性層の硬度が高くなると共に、ゴム成分(アクリロニトリル量31〜60質量%のNBRを80〜100質量%含むゴム)中に均一に分散することが難しい。また140ml/100gを超える場合には、少ない添加量で所望の導電性が得られ易いが、カーボンブラック自体の添加量が少ないために抵抗安定性を得られ難くなると同時に、後述するポリエステル系可塑剤のブリードを十分に抑制出来ない。
Carbon black is an essential component as a conductive agent added for the purpose of imparting conductivity to the elastic layer. Carbon black having a DBP oil absorption of 80 ml / 100 g or more and 140 ml / 100 g or less of the carbon black isolated from the elastic layer is contained in an amount of 10 to 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. Further, the DBP oil absorption amount and the number of added parts of the carbon black satisfy the relationship of the mathematical formula (1) described above.
The DBP oil absorption amount of carbon black indicates the DBP absorption amount per 100 g of carbon black, and is one of the indexes for determining the size of the structure of carbon black. The structure of carbon black is formed by uniting carbon black unit particles in a chain shape, and the size of the carbon black determines the electrical conductivity of the carbon black. In the present invention, the DBP oil absorption is measured according to JISK6217-4.
If the DBP oil absorption of the carbon black is less than 80 ml / 100 g, the amount added to obtain the desired conductivity increases, the hardness of the elastic layer becomes higher than necessary, and the rubber component (
本発明に用いられるカーボンブラックは前記特性を備えるものであれば、市販品であっても、市販品を処理したものであっても、あるいは新規に製造されたものであっても、特に制限されない。例えば、オイルファーネスブラック、ガスファーネスブラック、チャンネルタイプのカーボンブラック、これらのカーボンブラックに対し酸化処理を施したもの等を挙げることができる。
また、前記カーボンブラックの添加量としては、前記弾性層を形成するゴム成分100質量部に対して、10質量部以上、80質量部以下であることが必要である。10質量部未満では、十分かつ安定した導電性を付与出来ず、80質量部を超える場合には、所望とするゴム弾性が得られなくなる。カーボンブラックの添加量として好ましい範囲としては、20〜60質量部である。この範囲では、必要以上に弾性層の硬度が上げることなく、所望の導電性を得ると同時に、後述するポリエステル系可塑剤のブリードを抑制し易い。
また、本発明の弾性層のゴムに含まれるカーボンブラックは、数式(2)を満たすことが好ましい。
The carbon black used in the present invention is not particularly limited as long as it has the above characteristics, whether it is a commercially available product, a product obtained by treating a commercially available product, or a newly produced product. . Examples thereof include oil furnace black, gas furnace black, channel type carbon black, and those obtained by oxidizing these carbon blacks.
Further, the addition amount of the carbon black needs to be 10 parts by mass or more and 80 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the rubber component forming the elastic layer. If the amount is less than 10 parts by mass, sufficient and stable conductivity cannot be imparted. If the amount exceeds 80 parts by mass, desired rubber elasticity cannot be obtained. A preferred range for the amount of carbon black added is 20 to 60 parts by mass. Within this range, it is easy to suppress bleed of the polyester plasticizer described later, while at the same time obtaining desired conductivity without increasing the hardness of the elastic layer more than necessary.
Moreover, it is preferable that carbon black contained in the rubber of the elastic layer of the present invention satisfies Formula (2).
0.005 ≦ D/N ≦ 0.014 ・・・数式(2)
D:該弾性層中のカーボンブラックのDBP吸油量(mg/100g)
N:該弾性層中のカーボンブラックの窒素比表面積(m2/g)
窒素比表面積は、1g当たりに吸着する窒素量を示しており、カーボンブラックの比表面積、言い換えれば粒径に関係する数値である。DBP吸油量/窒素比表面積の比は、カーボンブラックの表面積当たりの吸油量を示し、ストラクチャーの発達度合いを示す指標であり、この比が大きいほど、ゴムの補強効果が大きく、またゴムの導電性を高める。なお、本発明において、DBP吸油量は、JISK6217−2の規定に従って測定したものである。
0.005 ≦ D / N ≦ 0.014 (2)
D: DBP oil absorption of carbon black in the elastic layer (mg / 100 g)
N: Nitrogen specific surface area of carbon black in the elastic layer (m 2 / g)
The nitrogen specific surface area indicates the amount of nitrogen adsorbed per gram, and is a numerical value related to the specific surface area of carbon black, in other words, the particle size. The ratio of the DBP oil absorption amount / nitrogen specific surface area indicates the oil absorption amount per carbon black surface area, and is an index indicating the degree of structure development. The larger this ratio is, the greater the effect of reinforcing the rubber, and the conductivity of the rubber. To increase. In the present invention, the DBP oil absorption is measured in accordance with JISK6217-2.
ここで、本発明に用いられるカーボンブラックのDBP吸油量/窒素比表面積の比(D/N)が上記範囲にある場合には、弾性層の硬度を必要以上に高くすることなく、ゴムに導電性を付与することが可能である。数式(2)の項 D/Nが0.005ml/m2以上の場合には、弾性層中に均一にかつ十分に分散させることできる。数式(2)の項 D/Nが0.014ml/m2以下の場合には、補強性が適当で、弾性層の硬度を低く保つことができる。
導電性を付与し易い点では、D/Nの値は、0.010以上、0.014以下であることがより好ましい。この範囲であれば、低抵抗の現像ローラを得られ易くなる。
Here, when the ratio of DBP oil absorption amount / nitrogen specific surface area (D / N) of the carbon black used in the present invention is in the above range, the rubber layer is electrically conductive without increasing the hardness of the elastic layer more than necessary. It is possible to impart sex. When the term D / N in the formula (2) is 0.005 ml / m 2 or more, it can be uniformly and sufficiently dispersed in the elastic layer. When the term D / N in Equation (2) is 0.014 ml / m 2 or less, the reinforcing property is appropriate and the hardness of the elastic layer can be kept low.
The value of D / N is more preferably 0.010 or more and 0.014 or less from the viewpoint of easily imparting electrical conductivity. Within this range, a low resistance developing roller can be easily obtained.
本発明に用いられるカーボンブラックの平均粒径は、特に制限はないが、NBRへの分散性と導電付与性の点から、DBP吸油量/窒素比表面積比により制限される。 The average particle size of the carbon black used in the present invention is not particularly limited, but is limited by the DBP oil absorption amount / nitrogen specific surface area ratio from the viewpoint of dispersibility in NBR and conductivity imparting property.
導電剤としては、上記カーボンブラックの他に、グラファイト、アルミニウム、銅、錫、ステンレス鋼などの各種導電性金属、または合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタン、酸化錫―酸化アンチモン固溶体、酸化錫―酸化インジウム固溶体などの各種導電性金属酸化物、これらの導電性材料で被覆された絶縁性物質などの微粉末を用いることができるが、カーボンブラック単独の使用でも特に問題はない。 As the conductive agent, in addition to the above carbon black, various conductive metals such as graphite, aluminum, copper, tin, stainless steel, or alloys, tin oxide, zinc oxide, indium oxide, titanium oxide, tin oxide-antimony oxide solid solution Further, various conductive metal oxides such as tin oxide-indium oxide solid solution, and fine powders such as insulating substances coated with these conductive materials can be used, but there is no particular problem even if carbon black alone is used.
主成分のゴム材料中に、カーボンブラックなどの微粉末状の導電剤を分散させる手段としては、従来から利用される手段、例えば、ロールニーダー、バンバリーミキサー、ボールミル、サンドグラインダー、ペイントシェーカーなどを、主成分のゴム材料に応じて適宜利用すればよい。 As means for dispersing a fine powdery conductive agent such as carbon black in the main rubber material, conventionally used means such as a roll kneader, Banbury mixer, ball mill, sand grinder, paint shaker, etc. What is necessary is just to use suitably according to the rubber material of a main component.
その他、弾性体層に導電性を付与する手段として、導電剤とともに、導電性高分子化合物を添加する手法も利用できる。例えば、導電性高分子化合物としては、ホストポリマーとして、ポリアセチレン、ポリ(p−フェニレン)、ポリピロール、ポリチオフェニン、ポリ(p−フェニレンオキシド)、ポリ(p−フェニレンスルフィド)、ポリ(p−フェレンビニレン)、ポリ(2,6−ジメチルフェニレンオキサイド)、ポリ(ビスフェノールAカーボネート)、ポリビニルカルバゾール、ポリジアセチレン、ポリ(N−メチル−4−ビニルピリジン)、ポリアニリン、ポリキノリン、ポリ(フェニレンエーテルスルフォン)などを使用し、これらにドーパントして、AsF5、I2、Br2、SO3、Na、K、ClO4、FeCl3、F、Cl、Br、I、Kr等の各イオン、Li、TCNQ(7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン)等をドープしたものが利用できる。しかしながら、これらの化合物は比較的高価であり、必要以上に使用することはない。 In addition, as a means for imparting conductivity to the elastic layer, a method of adding a conductive polymer compound together with a conductive agent can be used. For example, as a conductive polymer compound, as a host polymer, polyacetylene, poly (p-phenylene), polypyrrole, polythiophenine, poly (p-phenylene oxide), poly (p-phenylene sulfide), poly (p-ferene vinylene) ), Poly (2,6-dimethylphenylene oxide), poly (bisphenol A carbonate), polyvinylcarbazole, polydiacetylene, poly (N-methyl-4-vinylpyridine), polyaniline, polyquinoline, poly (phenylene ether sulfone) and the like. These are used as dopants, such as AsF 5 , I 2 , Br 2 , SO 3 , Na, K, ClO 4 , FeCl 3 , F, Cl, Br, I, Kr, and other ions, Li, TCNQ (7 , 7,8,8-tetracyanoquinodimethane) What is available. However, these compounds are relatively expensive and are not used more than necessary.
弾性体層に硬度を調整する目的で添加する可塑剤は、NBRとの相容性の点からポリエステル系に限定される。 The plasticizer added to the elastic body layer for the purpose of adjusting the hardness is limited to the polyester type in terms of compatibility with NBR.
本発明におけるポリエステル系可塑剤としては、多塩基酸成分と多価アルコール成分とを、必要に応じて末端停止成分として、一価アルコール類および/または一塩基酸を用いて、縮合させることにより製造されるものがあげられる。
ポリエステル系可塑剤の一般的な主鎖構造は、例えば化学式(4)となる。
The polyester plasticizer in the present invention is produced by condensing a polybasic acid component and a polyhydric alcohol component, if necessary, using a monohydric alcohol and / or a monobasic acid as a terminal terminating component. What will be done.
A general main chain structure of a polyester plasticizer is, for example, chemical formula (4).
−(CO−A−CO−O−B−O)n− 化学式(4)
ここでは、多塩基酸成分の例として二塩基酸(HOOC−A−COOH)と、多価アルコール成分の例として二価アルコール(HO−B−OH)をモデル的に示している。
-(CO-A-CO-O-B-O) n- Chemical formula (4)
Here, a dibasic acid (HOOC-A-COOH) is shown as an example of the polybasic acid component, and a dihydric alcohol (HO-B-OH) is shown as an example of the polyhydric alcohol component.
また、末端停止成分としてアルコールを用いた場合、一般的な構造式は、例えば化学式(5)となる。RO−(CO−A−CO−O−B−O)n−CO−A−CO−OR 化学式(5)
ここでは、一価アルコール(R−OH)として示している。
上記多塩基酸成分としては、例えば、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカンジカルボン酸等の脂肪族二塩基酸を主成分とするものがあげられ、この他に、少割合の、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等の芳香族多塩基酸、あるいは、ブタントリカルボン酸、トリカルバリル酸、クエン酸等の脂肪族多塩基酸等を用いることもできる。
Further, when alcohol is used as a terminal terminating component, a general structural formula is, for example, chemical formula (5). RO- (CO-A-CO-OBO) n-CO-A-CO-OR chemical formula (5)
Here, it is shown as a monohydric alcohol (R—OH).
Examples of the polybasic acid component include those having an aliphatic dibasic acid as a main component such as malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, dodecanedicarboxylic acid, and the like. A small percentage of aromatic polybasic acids such as phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid, or aliphatic polybasic acids such as butanetricarboxylic acid, tricarbaryl acid, citric acid, etc. Can also be used.
上記多価アルコール成分としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,5−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール等の脂肪族グリコールを主成分とするものがあげられ、その他、小割合のグリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールを用いることもできる。 Examples of the polyhydric alcohol component include ethylene glycol, diethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, and 2,2-dimethyl-1,3- Propanediol, 2,2-diethyl-1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,5-hexanediol Aliphatic glycols such as 1,6-hexanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, and 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol. Other main ingredients include small percentages of glycerin, trimethylolpropane, trimethylolethane, pentae It can also be used polyhydric alcohols such as Suritoru.
また、上記末端停止成分としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、第二ブタノール、イソブタノール、ヘキサノール、イソヘキサノール、ヘプタノール、イソヘプタノール、オクタノール、イソオクタノール、2−エチルヘキサノール、イソノニルアルコール、イソデカノール、イソウンデカノール、イソトリデシルアルコール、ベンジルアルコール等の脂肪族一価アルコール及び酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、オクチル酸、2−エチルヘキシル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、12−ヒドロキシステアリン酸等の脂肪族一塩基酸があげられる。 Examples of the terminal termination component include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, sec-butanol, isobutanol, hexanol, isohexanol, heptanol, isoheptanol, octanol, isooctanol, 2-ethylhexanol, iso Fatty monohydric alcohols such as nonyl alcohol, isodecanol, isoundecanol, isotridecyl alcohol, benzyl alcohol and the like, acetic acid, propionic acid, butyric acid, isobutyric acid, octylic acid, 2-ethylhexylic acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid Examples thereof include aliphatic monobasic acids such as acid, stearic acid and 12-hydroxystearic acid.
上記ポリエステル系可塑剤の製造の際に用いられる上記各成分の比は、用いる成分の種類及び目的とするポリエステル系可塑剤の特性、分子量等により変化するが、一般には、多価カルボン酸成分10〜80質量%、多価アルコール成分10〜80質量%、末端停止成分0〜50質量%の比率で用いられる。 The ratio of each component used in the production of the polyester plasticizer varies depending on the type of component used, the characteristics of the target polyester plasticizer, the molecular weight, and the like. -80 mass%, polyhydric alcohol component 10-80 mass%, end-stopping component 0-50 mass%.
上記にあげたポリエステル系可塑剤の中でも、化学式(1)〜化学式(3)の一つ以上の構造単位を含有するものが、比較的分子量を大きくし易い点より好ましい。
本発明における“構造単位”とは、多塩基酸成分(例えば、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカンジカルボン酸等の脂肪族二塩基酸)由来の構成単位である。
例えば、上述の化学式(4)、化学式(5)における、−CO−A−CO−の部分が相当する。
化学式(1)、化学式(2)、化学式(3)を持つ可塑剤の例としては、アジピン酸と1,4−ブタンジオールを縮合しオクタノ−ルで末端停止したもの、アジピン酸と1,4−ブタンジオールを縮合しイソノニルアルコールで末端停止したもの、アゼライン酸と1,5−ペンタンジオールを縮合しオクタノ−ルで末端停止したもの、セバシン酸と1,4−ブタンジオールを縮合しブチルで末端停止したもの等があり、市販されている製品の中から本発明に合ったものを選択することも可能である。
本発明における抽出したポリエステル系可塑剤の質量平均分子量は2000以上、12000以下の範囲である。質量平均分子量が2000未満では、ブリードし易く、感光体の汚染等への懸念が大きくなる。質量平均分子量が12000を超えるものでは、可塑剤としての効果を得るのに添加量と増やす必要があり、弾性層の硬度を柔軟化することが難しい。さらには、質量平均分子量が3500以上、10000以下の範囲にあることが好ましい。この範囲では、弾性層の硬度を柔軟化させ、所望の導電性を得ると同時に、前述のNBR、カーボンブラックとの組合せにより、ポリエステル系可塑剤のブリードを抑制し易くすることが出来る。
本発明におけるポリエステル系可塑剤は、ゴム成分100質量部に対し20質量部以上、90質量部以下を含有する。ゴム成分100質量部に対し20質量部未満である場合には、添加による効果を安定して得ることが難しい。逆にゴム成分100質量部に対し90質量部を超える場合には、本発明の創意工夫を用いた場合にも、ポリエステル系可塑剤のブリードによる問題を解消することが難しい。
本発明におけるカーボンブラックのDBP吸油量、添加部数、およびポリエステル系可塑剤の添加部数は、数式(1)の関係を満たしている。
Among the polyester plasticizers listed above, those containing one or more structural units represented by chemical formulas (1) to (3) are preferred from the viewpoint of relatively easily increasing the molecular weight.
The “structural unit” in the present invention is a structural unit derived from a polybasic acid component (for example, an aliphatic dibasic acid such as malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, dodecanedicarboxylic acid). It is.
For example, the -CO-A-CO- moiety in the above chemical formula (4) and chemical formula (5) corresponds.
Examples of plasticizers having chemical formula (1), chemical formula (2), and chemical formula (3) include those obtained by condensing adipic acid and 1,4-butanediol and terminating with octanols, adipic acid and 1,4 -Butanediol condensed and end-capped with isononyl alcohol, azelaic acid and 1,5-pentanediol condensed and octanol-terminated, sebacic acid and 1,4-butanediol condensed with butyl It is possible to select a product suitable for the present invention from commercially available products.
The mass average molecular weight of the extracted polyester plasticizer in the present invention is in the range of 2000 or more and 12000 or less. If the mass average molecular weight is less than 2,000, bleeding tends to occur and the concern about contamination of the photoreceptor increases. When the mass average molecular weight exceeds 12000, it is necessary to increase the amount added to obtain the effect as a plasticizer, and it is difficult to soften the hardness of the elastic layer. Furthermore, the mass average molecular weight is preferably in the range of 3500 or more and 10,000 or less. Within this range, the hardness of the elastic layer can be softened to obtain desired conductivity, and at the same time, the combination with the above-mentioned NBR and carbon black can easily suppress the bleeding of the polyester plasticizer.
The polyester plasticizer in the present invention contains 20 parts by mass or more and 90 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the rubber component. When the amount is less than 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component, it is difficult to stably obtain the effect of addition. On the other hand, when it exceeds 90 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component, it is difficult to solve the problem caused by bleeding of the polyester plasticizer even when the inventive idea of the present invention is used.
In the present invention, the DBP oil absorption amount of carbon black, the number of added parts, and the number of added parts of the polyester plasticizer satisfy the relationship of the mathematical formula (1).
0.010 ≦ Fp / (Fc × D) ≦ 0.025 ・・・数式(1)
D:該弾性層中のカーボンブラックのDBP吸油量(ml/100g)
Fc:該弾性層中のゴム成分に対する、カーボンブラックの添加部数(質量部)
Fp:該弾性層中のゴム成分に対する、ポリエステル系可塑剤の添加部数(質量部)
数式(1)を満たさない場合は以下の不具合ある。数式(1)中の項 Fp/(Fc×D)の値が0.010未満では、カーボンブラック添加量が、ポリエステル系可塑剤の添加量に対して相対的に多くなり、弾性層が硬くなり十分な弾性を示さなくなる。数式(1)中の項 Fp/(Fc×D)の値が0.025超える場合には、ポリエステル系可塑剤の添加量が、カーボンブラック添加量に対して相対的に多くなり、ブリードし易く、感光体の汚染等を完全に防ぐことが難しい。
所望する硬度に合せ、ポリエステル系可塑剤の添加部数を調整すればよいが、ブリード低減の作用の点からすると、Fp/(Fc×D)の値は、0.010以上、0.020以下であることが好ましい。
この範囲であれば、よりブリード低減の効果を得られ易くなる。
0.010 ≦ Fp / (Fc × D) ≦ 0.025 (1)
D: DBP oil absorption of carbon black in the elastic layer (ml / 100 g)
Fc: Number of added carbon black parts (parts by mass) relative to the rubber component in the elastic layer
Fp: Number of added polyester plasticizer to the rubber component in the elastic layer (parts by mass)
When the mathematical formula (1) is not satisfied, there are the following problems. When the value of the term Fp / (Fc × D) in the formula (1) is less than 0.010, the amount of carbon black added is relatively larger than the amount of polyester plasticizer added, and the elastic layer becomes hard. It will not show sufficient elasticity. When the value of the term Fp / (Fc × D) in the formula (1) exceeds 0.025, the amount of the polyester plasticizer added is relatively large with respect to the amount of carbon black added, and it is easy to bleed. It is difficult to completely prevent contamination of the photoreceptor.
According to the desired hardness, the number of added parts of the polyester plasticizer may be adjusted. From the viewpoint of reducing bleeding, the value of Fp / (Fc × D) is 0.010 or more and 0.020 or less. Preferably there is.
If it is this range, it will become easier to obtain the effect of bleed reduction.
ゴム成型体中に添加可能な非導電性充填剤としては、珪藻土、石英粉末、乾式シリカ、湿式シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミノケイ酸、炭酸カルシウム等を挙げることができる。 Examples of the non-conductive filler that can be added to the rubber molded body include diatomaceous earth, quartz powder, dry silica, wet silica, titanium oxide, zinc oxide, aluminosilicate, calcium carbonate, and the like.
本発明のNBR、またはそのゴム組成物から得られる加硫物は、通常の場合、一般のゴムを加硫するときと同様に、未加硫の配合ゴムを一度調製し、次いでこの配合ゴムを意図する形状に成形したのち、加硫を行うことにより製造される。ここで、加硫剤としては、有機過酸化物、硫黄、硫黄化合物、含硫黄有機加硫剤、トリアジン系化合物などが用いられるが、特に硫黄、硫黄化合物の使用が好ましい。
上記有機過酸化物としては、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、2,5−ジ−メチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジ−メチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシ−イソプロピル)ベンゼン、t−ブチルパーオキシ−イソプロピルカーボネート、アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、イソブチルパーオキサイド、ジ−イソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−アリルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、ジ−(2−エトキシエチル)パーオキシジカーボネート、ジ(メトキシイソプロピル)パーオキシジカーボネート、ジ(2−エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート、t−ヘキシルパーオキシネオヘキサネート、ジ(3−メチル−3−メチロキシブチル)パーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシネオデカネート、t−ヘキシルパーオキシネオデカネート、t−ブチルパーオキシネオヘキサネート、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、t−ヘキシルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシピバレート、3,3,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、クミルパーオキシオクテート、アセチルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ(2−エチルヘキサネート)、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシイソブチレート、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、t−ブチルパーオキシマレイックアシッド、t−ブチルパーオキシラウレート、t−ブチルパーオキシ3,3,5−トリメチルヘキサネート、シクロヘキサノンパーオキサイド、t−ブチルパーオキシアリルカーボネート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)オクタン、t−ブチルパーオキシアセテート、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、t−ブチルパーオキシベンゾエート、n−ブチル−4,4−ビス(t−ブチルパーオキシ)バレレート、ジ−t−ブチルジパーオキシイソフタレート、メチルエチルケトンパーオキサイド、α,α′−ビス(t−ブチルパーオキシ−m−イソプロピル)ヘキサン、ジ−イソプロピルベンゼン−ヒドロパーオキサイド、p−メンタンヒドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルヒドロパーオキサイド、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジヒドロパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド、t−ブチルヒドロパーオキサイドなどが挙げられる。
また、硫黄系加硫剤(硫黄・硫黄化合物)としては、粉末硫黄、硫黄華、高分散性硫黄、不溶性硫黄、沈降硫黄、表面処理硫黄、コロイド硫黄、塩化硫黄、一塩化硫黄、二塩化硫黄などが挙げられる。また、含硫黄有機加硫剤としては、モルホリンジスルフィド、アルキルフェノールジスルフィド類、チウラムジスルフィド、N,N′−ジチオ−ビス(ヘキサヒドロ−2H−アゼピノン−2)、2−(4′−モルホリノジチオ)ベンゾチアゾールなどが挙げられる。さらに、トリアジン系化合物としては、2,4,6−トリメルカプト−S−トリアジン、2−ジ−n−ブチルアミノ−4,6−ジメルカプト−S−トリアジンなどが挙げられる。以上の加硫剤は、1種単独で、あるいは2種以上を併用することができる。
The vulcanized product obtained from the NBR of the present invention or the rubber composition thereof is usually prepared by once preparing an unvulcanized compounded rubber in the same manner as when vulcanizing general rubber, It is manufactured by forming into the intended shape and then vulcanizing. Here, as the vulcanizing agent, organic peroxides, sulfur, sulfur compounds, sulfur-containing organic vulcanizing agents, triazine compounds, and the like are used, and the use of sulfur and sulfur compounds is particularly preferable.
Examples of the organic peroxide include 1,1-di-t-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexane, di-t-butyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, dicumyl peroxide, 2 , 5-Di-methyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane, 2,5-di-methyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexyne, 1,3-bis (t -Butylperoxy-isopropyl) benzene, t-butylperoxy-isopropyl carbonate, acetylcyclohexylsulfonyl peroxide, isobutyl peroxide, di-isopropyl peroxydicarbonate, di-allyl peroxydicarbonate, di-n-propylper Oxydicarbonate, di- (2-ethoxyethyl) peroxydicarbonate, (Methoxyisopropyl) peroxydicarbonate, di (2-ethylhexyl) peroxydicarbonate, t-hexylperoxyneohexanate, di (3-methyl-3-methyloxybutyl) peroxydicarbonate, t-butylperoxyneo Decanate, t-hexyl peroxyneodecanate, t-butyl peroxyneohexanate, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, t-hexyl peroxypivalate, t-butyl peroxypivalate, 3, 3, 5-trimethylhexanoyl peroxide, octanoyl peroxide, decanoyl peroxide, lauroyl peroxide, cumylperoxyoctate, acetyl peroxide, t-butylperoxy (2-ethylhexanate), benzoyl Oxide, t-butylperoxyisobutyrate, 1,1-bis (t-butylperoxy) cyclohexane, t-butylperoxymaleic acid, t-butylperoxylaurate, t-butylperoxy3,3 , 5-trimethylhexanate, cyclohexanone peroxide, t-butylperoxyallyl carbonate, 2,5-dimethyl-2,5-di (benzoylperoxy) hexane, 2,2-bis (t-butylperoxy) octane , T-butyl peroxyacetate, 2,2-bis (t-butylperoxy) butane, t-butylperoxybenzoate, n-butyl-4,4-bis (t-butylperoxy) valerate, di-t -Butyl diperoxyisophthalate, methyl ethyl ketone peroxide, α, α'- (T-butylperoxy-m-isopropyl) hexane, di-isopropylbenzene-hydroperoxide, p-menthane hydroperoxide, 1,1,3,3-tetramethylbutylhydroperoxide, 2,5-dimethyl Examples include hexane-2,5-dihydroperoxide, cumene hydroperoxide, and t-butyl hydroperoxide.
Also, sulfur-based vulcanizing agents (sulfur / sulfur compounds) include powdered sulfur, sulfur flower, highly dispersible sulfur, insoluble sulfur, surface-treated sulfur, colloidal sulfur, sulfur chloride, sulfur monochloride, sulfur dichloride. Etc. Examples of the sulfur-containing organic vulcanizing agent include morpholine disulfide, alkylphenol disulfides, thiuram disulfide, N, N′-dithio-bis (hexahydro-2H-azepinone-2), 2- (4′-morpholinodithio) benzothiazole. Etc. Furthermore, examples of the triazine compound include 2,4,6-trimercapto-S-triazine, 2-di-n-butylamino-4,6-dimercapto-S-triazine, and the like. The above vulcanizing agents can be used alone or in combination of two or more.
これらの加硫剤の配合量は、ゴム成分100質量部に対し、通常、0.1〜15質量部、好ましくは0.5〜10質量部である。 The compounding quantity of these vulcanizing agents is 0.1-15 mass parts normally with respect to 100 mass parts of rubber components, Preferably it is 0.5-10 mass parts.
なお、加硫剤として、有機過酸化物を使用する場合には、有機過酸化物と併用して、硫黄、p−キノンジオキシム、p−ベンゾキノンジオキシム、p,p′−ジベンゾイルキノンジオキシム、N−メチル−N′−4−ジニトロアニリン、N,N′−m−フェニレンジマレイミド、ジペンタメチレンチウラムペンタスルフィド、ジニトロソベンゼン、ジビニルベンゼン、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアジンチオール、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、エリスリトールテトラメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ジアリルメラミン、トリメタクリレート、ジメタクリレート、ジビニルアジペート、ビニルブチラート、ビニルステアレート、液状ポリブタジエンゴム、液状ポリイソプレンゴム、液状スチレン−ブタジエンゴム、液状アクリロニトリル−ブタジエンゴム、マグネシウムジアクリレート、カルシウムジアクリレート、アルミニウムアクリレート、亜鉛アクリレート、スタナスアクリレート、メタクリル酸亜鉛、メタクリル酸マグネシウム、ジメタクリル酸亜鉛などの共架橋剤を配合することができる。これらの共架橋剤は、1種単独で、あるいは2種以上を併用することができる。共架橋剤の配合量は、ゴム成分100質量部に対し、通常、0.5〜20質量部である。 When an organic peroxide is used as a vulcanizing agent, sulfur, p-quinonedioxime, p-benzoquinonedioxime, p, p'-dibenzoylquinonedi is used in combination with the organic peroxide. Oxime, N-methyl-N'-4-dinitroaniline, N, N'-m-phenylene dimaleimide, dipentamethylene thiuram pentasulfide, dinitrosobenzene, divinylbenzene, triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate, triazine Thiol, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, dipropylene glycol dimethacrylate, trimethylolpropane triac Rate, erythritol tetramethacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, diallyl melamine, trimethacrylate, dimethacrylate, divinyl adipate, vinyl butyrate, vinyl stearate, liquid polybutadiene rubber, liquid polyisoprene rubber, liquid styrene-butadiene rubber, liquid acrylonitrile Co-crosslinking agents such as butadiene rubber, magnesium diacrylate, calcium diacrylate, aluminum acrylate, zinc acrylate, stannous acrylate, zinc methacrylate, magnesium methacrylate, and zinc dimethacrylate can be blended. These co-crosslinking agents can be used alone or in combination of two or more. The compounding quantity of a co-crosslinking agent is 0.5-20 mass parts normally with respect to 100 mass parts of rubber components.
また、加硫剤として、硫黄系加硫剤を使用する場合には、加硫促進剤を使用することができる。このような加硫促進剤としては、例えば、ヘキサメチレンテトラミン、アセトアルデヒド・アンモニアなどのなどのアルデヒドアンモニア類;n−ブチルアルデヒド−アニリン縮合物、ブチルアルデヒド−モノブチルアミン縮合品、ヘプトアルデヒド−アニリン縮合物、トリクロトニリデン・テトラミン縮合物などのアルデヒドアミン類;ジフェニルグアニジン、ジ−o−トリルグアニジン、オルト・トリル・ビグアニド、ジカテコール・ほう酸のジオルト・トリル・グアニジン塩などのグアニジン塩類;2−メルカプトイミダゾリンなどのイミダゾリン類;2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトチアゾリン、ジベンゾチアジル・ジスルフィド、2−メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛塩、2−メルカプトベンゾチアゾールのナトリウム塩、2−メルカプトベンゾチアゾールのシクロヘキシルアミン塩、2−(2,4−ジニトロフェニルチオ)ベンゾチアゾール、2−(N,N−ジエチルチオ・カルバモイルチオ)ベンゾチアゾール、2−(4′−モルホリノ・ジチオ)ベンゾチアゾール、4−モルホリノ−2−ベンゾテアジル・ジスルフィドなどのチアゾール類;N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾール・スルフェンアミド、N,N−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアジル・スルフェンアミド、N−オキシジエチレン−2−ベンゾチアジル・スルフェンアミド、N,N−ジイソプロピル−2−ベンゾチアジル・スルフェンアミド、N−t−ブチル−2−ベンゾチアジル・スルフェンアミドなどのスルフェンアミド類;チオカルバニド、エチレン・チオ尿素(2−メルカプトイミダゾリン)、ジエチル・チオ尿素、ジブチル・チオ尿素、混合アルキルチオ尿素、トリルメチルチオ尿素、ジラウリルチオ尿素などのチオ尿素類;ジメチル・ジチオカルバミン酸ナトリウム、ジエチル・ジチオカルバミン酸ナトリウム、ジ−n−ブチル・カルバミンン酸ナトリウム、ジメチル・ジチオカルバミン酸鉛、ジアミル・ジチオカルバミン酸鉛、ジアミル・ジチオカルバミン酸亜鉛、ジエチル・ジチオカルバミン酸亜鉛、ジ−n−ブチル・ジチオカルバミン酸亜鉛、ジベンジル・ジチオカルバミン酸亜鉛、N−ペンタメチレン・ジチオカルバミン酸亜鉛、エチルフェニル・ジチオカルバミン酸亜鉛、ジメチル・ジチオカルバミン酸セレン、ジエチル・ジチオカルバミン酸セレン、ジエチル・ジチオカルバミン酸テルル、ジエチル・ジチオカルバミン酸カドミウム、ジメチル・ジチオカルバミン酸銅、ジメチル・ジチオカルバミン酸鉄、ジメチル・ジチオカルバミン酸ビスマス、ジメチル・ジチオカルバミン酸ピペリジン、メチルペンタメチレン・ジチオカルバミン酸ピペコリン、活性化ジチオカルバメートなどのジチオカルバミン酸塩類;テトラメチルチウラム・モノスルフィド、テトラメチルチウラム・ジスルフィド、活性テトラメチルチウラム・ジスルフィド、テトラエチルチウラム・ジスルフィド、テトラブチルチウラム・ジスルフィド、N,N′−ジメチル−N,N′−ジフェニルチウラム・ジスルフィド、ジペンタメチレンチウラム・ジスルフィド、ジペンタメチレンチウラム・テトラスルフィド、混合アルキル・チウラム・ジスルフィドなどのチウラム類;イソプロピル・キサントゲン酸ナトリウム、イソプロピル・キサントゲン酸亜鉛、ブチル・キサントゲン酸亜鉛などのザンテート類;4,4′−ジチオジモルホリン、アミノジアルキルジチオホスフェート、亜鉛−o,o−n−ブチル・ホスホロジチオエート、3−メルカプトイミダゾリン−チオン−2、チオグリコール酸エステルなどが挙げられる。これらの加硫促進剤は、1種単独で、あるいは2種以上を併用することができる。加硫促進剤の配合量は、ゴム成分100質量部に対し、通常、0.1〜20質量部、好ましくは0.2〜10質量部である。 Moreover, a vulcanization accelerator can be used when using a sulfur type vulcanizing agent as a vulcanizing agent. Examples of such a vulcanization accelerator include aldehyde ammonia such as hexamethylenetetramine and acetaldehyde / ammonia; n-butyraldehyde-aniline condensate, butyraldehyde-monobutylamine condensate, heptaldehyde-aniline condensation. , Aldehyde amines such as tricrotonylidene and tetramine condensates; guanidine salts such as diphenylguanidine, di-o-tolylguanidine, ortho-tolyl, biguanide, dicatechol, diort, tolyl, and guanidine salts of boric acid; 2-mercaptoimidazoline Imidazolines such as 2-mercaptobenzothiazole, 2-mercaptothiazoline, dibenzothiazyl disulfide, zinc salt of 2-mercaptobenzothiazole, and 2-mercaptobenzothiazole Lithium salt, cyclohexylamine salt of 2-mercaptobenzothiazole, 2- (2,4-dinitrophenylthio) benzothiazole, 2- (N, N-diethylthio-carbamoylthio) benzothiazole, 2- (4'-morpholino Dithio) benzothiazole, thiazoles such as 4-morpholino-2-benzotheazyl disulfide; N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulfenamide, N, N-dicyclohexyl-2-benzothiazyl sulfenamide, N-oxydiethylene Sulfenamides such as 2-benzothiazyl sulfenamide, N, N-diisopropyl-2-benzothiazyl sulfenamide, Nt-butyl-2-benzothiazyl sulfenamide; thiocarbanide, ethylene thiourea ( 2 Mercaptoimidazoline), diethyl thiourea, dibutyl thiourea, mixed alkyl thiourea, tolyl methyl thiourea, dilauryl thiourea and other thioureas; dimethyl dithiocarbamate sodium, diethyl dithiocarbamate sodium, di-n-butyl carbamine Acid sodium, lead dimethyl dithiocarbamate, lead diamyl dithiocarbamate, zinc diamyl dithiocarbamate, zinc diethyl dithiocarbamate, zinc di-n-butyl dithiocarbamate, zinc dibenzyl dithiocarbamate, N-pentamethylene dithiocarbamate Zinc, zinc ethylphenyl dithiocarbamate, selenium dimethyl dithiocarbamate, selenium diethyl dithiocarbamate, tellurium diethyl dithiocarbamate , Dithiocarbamates such as cadmium diethyl dithiocarbamate, copper dimethyl dithiocarbamate, iron dimethyl dithiocarbamate, bismuth dimethyl dithiocarbamate, piperidine dimethyl dithiocarbamate, pipecoline methylpentamethylene dithiocarbamate, activated dithiocarbamate; Methylthiuram monosulfide, tetramethylthiuram disulfide, active tetramethylthiuram disulfide, tetraethylthiuram disulfide, tetrabutylthiuram disulfide, N, N'-dimethyl-N, N'-diphenylthiuram disulfide, dipentamethylene Thiuram disulfide, dipentamethylene thiuram tetrasulfide, mixed alkyl thiuram disulfide, etc. Urams; Zanthates such as sodium isopropyl xanthate, zinc isopropyl xanthate, zinc butyl xanthate; 4,4'-dithiodimorpholine, aminodialkyldithiophosphate, zinc-o, on-butyl-phospho Examples include rosiothioate, 3-mercaptoimidazoline-thione-2, and thioglycolate. These vulcanization accelerators can be used alone or in combination of two or more. The compounding quantity of a vulcanization accelerator is 0.1-20 mass parts normally with respect to 100 mass parts of rubber components, Preferably it is 0.2-10 mass parts.
また、上記加硫剤および加硫促進剤に加え、必要に応じて、加硫促進助剤を添加することもできる。このような加硫促進助剤としては、例えば、酸化マグネシウム、亜鉛華、活性亜鉛華、表面処理亜鉛華、炭酸亜鉛、複合亜鉛華、複合活性亜鉛華、表面処理酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、極微細水酸化カルシウム、一酸化鉛、リサージ、鉛丹、鉛白などの金属酸化物;ステアリン酸、オレイン酸、ラウリル酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸ナトリウムなどの有機酸(塩)類などが挙げられ、特に亜鉛華、ステアリン酸が好ましい。これらの加硫促進助剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。加硫促進助剤の配合量は、ゴム成分100質量部に対し、通常、0.5〜20質量部である。 Moreover, in addition to the said vulcanizing agent and vulcanization accelerator, a vulcanization | cure acceleration | stimulation adjuvant can also be added as needed. Examples of such vulcanization acceleration aids include magnesium oxide, zinc white, activated zinc white, surface-treated zinc white, zinc carbonate, composite zinc white, composite active zinc white, surface-treated magnesium oxide, calcium hydroxide, and poles. Metal oxides such as fine calcium hydroxide, lead monoxide, risurge, red lead, white lead; organic acids such as stearic acid, oleic acid, lauric acid, zinc stearate, calcium stearate, potassium stearate, sodium stearate ( Salt) and the like, particularly zinc white and stearic acid are preferred. These vulcanization acceleration aids can be used alone or in admixture of two or more. The compounding quantity of a vulcanization | cure acceleration | stimulation adjuvant is 0.5-20 mass parts normally with respect to 100 mass parts of rubber components.
本発明のゴム組成物には、他に紫外線吸収剤、光安定剤、難燃剤、帯電防止剤、導電性可塑剤、液状ゴム、官能基含有オリゴマー、着色剤、耐油性向上剤、発泡剤、スコーチ防止剤、粘着付与剤、奪水剤、活性剤、ワックス、カップリング剤、素練り促進剤、抗菌剤、発泡助剤、加工助剤などを配合できる。 In addition to the rubber composition of the present invention, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a flame retardant, an antistatic agent, a conductive plasticizer, a liquid rubber, a functional group-containing oligomer, a colorant, an oil resistance improver, a foaming agent, A scorch inhibitor, tackifier, water-removing agent, activator, wax, coupling agent, peptizer, antibacterial agent, foaming aid, processing aid and the like can be blended.
本発明のNBRを用いたゴム組成物を調製する際には、従来から公知の混練機、押出機、加硫装置などを用いることができる。本発明のNBRと混合される他のポリマーや、充填剤、可塑剤、加硫剤などの配合方法、配合順序としては特に限定されないが、例えば、バンバリーミキサーなどを用いて、変性エチレン系共重合ゴム、充填剤、軟化剤などを混合したのち、ロールなどを用いて加硫剤などを加える方法が挙げられる。 In preparing a rubber composition using the NBR of the present invention, conventionally known kneaders, extruders, vulcanizers, and the like can be used. Other polymers to be mixed with the NBR of the present invention, a blending method such as a filler, a plasticizer, and a vulcanizing agent, and a blending order are not particularly limited. For example, a modified ethylene copolymer using a Banbury mixer or the like is used. Examples include a method of adding a vulcanizing agent or the like using a roll or the like after mixing rubber, a filler, a softening agent and the like.
なお、現像ローラと感光体に圧接して使用する場合には、当接する際に均一なニップ幅を確保し、かつ、好適なセット回復性を満たすためには、弾性体層の厚さは、好ましくは、0.5mm以上、より好ましくは、1.0mm以上とすることが望ましい。
なお、作製される弾性ローラの外径精度を損なわない限り、弾性体層の厚さに特に制限はないものの、一般に、弾性体層の厚さを過度に厚くすると、ゴム成型体の作製コストを適正な範囲に抑えることが難しくなる。これらの実用上の制約を考慮すると、弾性体層の厚さは、好ましくは6.0mm以下、より好ましくは5.0mm以下とすることが望ましい。従って、弾性体層の厚さは、0.5〜6.0mmの範囲に選択する構成とすることが望ましく、1.0〜5.0mmの範囲に選択する構成とすることがより望ましい。また、弾性体層の厚さは、その硬度に応じて適宜選択されるものである。
In the case where the developing roller and the photosensitive member are used in pressure contact, in order to ensure a uniform nip width at the time of contact and satisfy a suitable set recoverability, the thickness of the elastic layer is Preferably, it is 0.5 mm or more, and more preferably 1.0 mm or more.
The thickness of the elastic body layer is not particularly limited as long as the outer diameter accuracy of the produced elastic roller is not impaired, but generally, if the thickness of the elastic body layer is excessively increased, the production cost of the rubber molded body is reduced. It becomes difficult to keep within the proper range. Considering these practical restrictions, the thickness of the elastic layer is preferably 6.0 mm or less, more preferably 5.0 mm or less. Therefore, the thickness of the elastic layer is desirably selected in the range of 0.5 to 6.0 mm, and more desirably selected in the range of 1.0 to 5.0 mm. The thickness of the elastic body layer is appropriately selected according to the hardness.
弾性体層12の硬度(Asker−C)は、10〜70°の範囲に選択する。該硬度(Asker−C)が、10°以上では、適当なゴム弾性が得られ、一方、70°以下では、適切なニップ幅を得ることができる。より好ましくは、弾性体層を形成するゴム成型体の硬度(Asker−C)は、15〜55°の範囲に選択することが望ましい。
The hardness (Asker-C) of the
前述の通り、弾性体層12の外周面に被覆層(表層)13が積層されている。
本発明において、表層となる被覆層13を形成する成分としては、特に限定されるものではないが、自己膜補強性、トナー帯電性等の観点から特にポリアミド樹脂やウレタン樹脂、またはウレア樹脂等が好ましく用いられる。弾性層12に添加されたポリエステル系可塑剤等のブリードを抑制する作用を、被覆層13に持たせる点から、架橋系ゴムであることが好ましい。
As described above, the coating layer (surface layer) 13 is laminated on the outer peripheral surface of the
In the present invention, the component for forming the
特に、架橋系ウレタン樹脂である場合には、25℃のトルエンによる膨潤度は、150%以上、300%以下の範囲にあることが好ましい。25℃トルエンによる膨潤度が150質量%以上あれば、被覆層13が硬くなり過ぎないで弾性層12への変形追従性が十分であると共に、冷・熱の繰返し温度履歴を受けたときでも内部応力が増大しないので劣化し難い。また、25℃トルエンによる膨潤度が300質量%以下であれば、被覆層13によるブリード抑制の作用が得られる。さらには、該架橋系ウレタン樹脂の25℃トルエンによる膨潤度が、190〜260質量%の範囲ある場合、適度な可撓性とブリード抑制の点で優れ、より好ましい。
In particular, in the case of a crosslinked urethane resin, the degree of swelling with toluene at 25 ° C. is preferably in the range of 150% to 300%. If the degree of swelling with toluene at 25 ° C. is 150% by mass or more, the
ウレタン樹脂としては、例えばカーボンブラックをポリウレタンプレポリマー中に配合し、プレポリマーを架橋反応させる方法で得たものや、ポリオールに導電性材料を配合し、このポリオールをワン・ショット法にてポリイソシアネー卜と反応させる方法で得たものなどがあげられる。 As the urethane resin, for example, carbon black is blended in a polyurethane prepolymer, and the prepolymer is obtained by a crosslinking reaction, or a conductive material is blended in a polyol, and this polyol is polyisocyanate by a one-shot method. What was obtained by the method of making it react with a rice cake is mention | raise | lifted.
この場合、ポリウレタンを得る際に用いられるポリヒドロキシル化合物としては、一般の軟質ポリウレタンフォームやウレタンエラストマー製造に用いられるポリオール、例えば、末端にポリヒドロキシル基を有するポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、及び両者の共重合物であるポリエーテルポリエステルポリオールが挙げられるほか、ポリブタジエンポリオールやポリイソプレンポリオール等のポリオレフィンポリオール、ポリオール中でエチレン性不飽和単量体を重合させて得られる所謂ポリマーポリオール等の一般的なポリオールを使用することができる。 In this case, the polyhydroxyl compound used for obtaining the polyurethane includes polyols used in the production of general flexible polyurethane foams and urethane elastomers, such as polyether polyols having a polyhydroxyl group at the terminal, polyester polyols, and both. In addition to polyether polyester polyols that are polymers, polyolefin polyols such as polybutadiene polyols and polyisoprene polyols, and general polyols such as so-called polymer polyols obtained by polymerizing ethylenically unsaturated monomers in polyols Can be used.
また、イソシアネート化合物としては、同様に一般的な軟質ポリウレタンフォームやウレタンエラストマー製造に使用されるポリイソシアネート、即ち、トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、粗製MDI、炭素数2〜18の脂肪族ポリイソシアネート、炭素数4〜15の脂環式ポリイソシアネート及びこれらポリイソシアネートの混合物や変性物、例えば部分的にポリオール類と反応させて得られるプレポリマー等が用いられる。 In addition, as the isocyanate compound, polyisocyanate similarly used for producing general flexible polyurethane foam and urethane elastomer, that is, tolylene diisocyanate (TDI), crude TDI, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), crude MDI, aliphatic polyisocyanates having 2 to 18 carbon atoms, alicyclic polyisocyanates having 4 to 15 carbon atoms, and mixtures and modified products of these polyisocyanates such as prepolymers obtained by partially reacting with polyols Used.
ウレタン樹脂としてはポリイソシアネートを含む、1液型や2液型が挙げられ、必要に応じてエポキシ樹脂やメラミン樹脂を架橋剤として用いても良い。 Examples of the urethane resin include one-pack type and two-pack type containing polyisocyanate, and an epoxy resin or a melamine resin may be used as a crosslinking agent as necessary.
ポリアミド樹脂としては、ポリアミド6,6・6,6・10,6・12,11,12,12・12及びそれらのポリアミドの異種モノマー間の重縮合から得られるポリアミドなどである。作業性の面からアルコール可溶性のものが好んで用いられている。例えばポリアミドの3元共重合体や4元共重合体の分子量を調整したもの、またはポリアミド6やポリアミド12をメトキシメチル化し、アルコールや水に可溶性としたものがあげられる。
Examples of the polyamide resin include
ウレタン樹脂や、ポリアミド樹脂、および他の変性樹脂の1種又は2種以上を混合して用いることもでき、現像を行うシステムに応じて適宜選択して用いることにより、その現像システムに適したトナー帯電量を得ることができる。 One or two or more of urethane resin, polyamide resin, and other modified resins can be used in combination, and a toner suitable for the developing system can be selected appropriately according to the developing system. Charge amount can be obtained.
更に、表層としての被覆層13を成膜性よく形成するために、弾性ローラの個別的な用途に合せて、被覆層自体に要求される機能に必要な成分、例えば、導電剤、非導電性充填剤などが添加できる。また、弾性層12の外周に成膜積層する際に利用される各種添加剤成分、例えば、架橋剤、触媒、分散促進剤など、各種の添加剤を主成分の樹脂材料に適宜配合することができる。なお、導電剤、非導電性充填剤などの添加剤は、先に弾性体層に含有可能な添加剤として例示したものなどから、主成分の樹脂材料に応じて、適宜選択することができる。また、その添加量は、形成される被覆層の特性を本発明の効果を発揮する範囲内に維持する限り、添加目的に応じて、適宜選択することができる。
Furthermore, in order to form the
前記カーボンブラック成分の添加量としては、前記被覆層を形成するゴム100質量部に対して、10〜50質量部であることが好ましい。弾性層12に用いる場合と異なり、薄膜となることの多い被覆層13においては、カーボンブラックの種類や、ベースとなる樹脂(ゴム)の種類にもよるが比較的多く添加することが出来る。例えば、ウレタン樹脂をベースとした場合には、15〜50質量部であることが好ましい。更には、20〜40質量部であることがより好ましい。ここでカーボンブラックの質量百分率を求める際の、「樹脂成分」とは、ウレタン樹脂のポリオール、ジイソシアネート、他樹脂とのブレンドの場合は、その樹脂やそのモノマー成分、硬化剤成分、架橋剤成分などの樹脂そのものやそれを構成する成分で被覆層の被膜形成成分として主体をなす成分を基準とし、導電剤、非導電性充填剤などの添加剤は、含まないものとする。
The addition amount of the carbon black component is preferably 10 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber forming the coating layer. Unlike the case where the
被覆層13の弾性率は、被膜性、耐久性が実用上得られれば、特に制限されることはない。被覆層13は、弾性体層12の変形に対する高い追従性を示すことが望まれ、従って、被覆層を形成する膜体の硬度および弾性率は低い方が好ましい。
The elastic modulus of the
なお、被覆層13の厚さは、十分な耐摩耗性を確保するために、2μm以上に選択することが好ましい。一方、現像ローラでは、導電性を有する弾性ローラとされ、その際、均一な導電性を実現するために、被覆層の厚さは、100μm以下に留めることが好ましい。また、被覆層の厚さが、2μm以上であれば、弾性体層表面に所望の薄い膜厚では均一に塗布・形成することが容易であり、一方、被覆層の硬度は、弾性体層の硬度より相対的に高い場合でも、100μm以下の膜厚とすれば、現像ローラ全体の変形性に対する影響が大きくならず好ましい。また、被覆層の厚さは、上記の範囲でその硬度等に応じて適宜選択されればよい。例えば、ウレタン樹脂をベースとした場合には、5〜25μmの範囲の膜厚がより好ましい。この範囲であれば、耐摩耗性がり、硬度への影響小さく、かつ樹脂層自体が設け易いなどの利点が多い。本発明の被覆層の厚さは、ローラより切り出したサンプルにより、断面を光学顕微鏡等により観察することにより測定し求めたものである。
The thickness of the
被覆層13の形成には、膜体の原料となるポリマー原料を液状または溶液状として、弾性体層表面に塗布し、その後、膜体とする方法を利用することができる。この膜体原料の塗布方法は、特に限定されないが、エアスプレー、ロールコート、カーテンコート、ディッピング等の方法により、樹脂原料を所望の厚さで、弾性体層表面に均一に塗布する。その後、膜体とするため、必要に応じ、加熱処理を行なう場合がある。
For forming the
以上、弾性体層12及び被覆層13を軸芯体11上にこの順に積層した2層構造の現像ローラについて説明したが、本発明にかかる現像ローラにおける軸芯体外周上の層構成は3層以上の多層構成を有するものであってもよい。例えば、弾性体層12と被覆層13の間に、別の層を設けた現像ローラや、弾性体層12自体が複数の層で構成される現像ローラがあげられる。どのような構成においても、本発明の効果が得られれば問題はない。
なお、本発明において用いた数値は、以下の方法に従って測定した。
The two-layer developing roller in which the
The numerical values used in the present invention were measured according to the following method.
<DBP吸油量>
JISK6217−4の規定に従って測定したものである。
<DBP oil absorption>
It was measured in accordance with JISK6217-4.
<窒素比表面積>
JISK6217−2の規定に従って測定したものである。
<Nitrogen specific surface area>
It is measured in accordance with JISK6217-2.
<質量平均分子量>
GPCカラム「TSKgel SurperHM−M」(商品名、東ソー株式会社製)2本を直列につないだ高速液体クロマトグラフ分析装置「HLC−8120GPC」(商品名、東ソー株式会社製)を用い、溶媒にテトラヒドロフラン(THF)、温度40℃、流速0.6ml/min、RI(屈折率)検出器の測定条件下において、測定サンプルを0.1質量%のTHF溶液として測定した。検量線作成用の標準試料として数種の単分散標準ポリスチレン(東ソー株式会社製)を用いて検量線の作成を行い、これを基に得られた測定サンプルの保持時間から質量平均分子量を求めた。
<Mass average molecular weight>
GPC column “TSKgel Super HM-M” (trade name, manufactured by Tosoh Corporation) was used as a solvent, using a high-performance liquid chromatograph analyzer “HLC-8120GPC” (trade name, manufactured by Tosoh Corporation) connected in series. Under the measurement conditions of (THF), temperature 40 ° C., flow rate 0.6 ml / min, RI (refractive index) detector, the measurement sample was measured as a 0.1 mass% THF solution. A calibration curve was created using several types of monodisperse standard polystyrene (manufactured by Tosoh Corporation) as a standard sample for creating a calibration curve, and the mass average molecular weight was determined from the retention time of the measurement sample obtained based on this. .
<トルエンによる膨潤度>
厚さ50〜500μmのフィルムまたはシートを、縦5mm×横20mmの試料として切り出し、25℃トルエン50ml中に浸漬する。そして24時間毎にトルエンを含んだ試料の質量を測定する。24時間を隔てて測定した2つの測定値の差が、試料質量の1%以下となつた時の、その試料質量W(g)とする。 次いでその試料を風乾したのち、120℃で3時間乾燥してトルエンを除き、質量Wo(g))を測定する。この時、 W/Wo(%)を膨潤度として算出した。すなわち、まったく膨潤しないもので100%である。
<Swelling degree with toluene>
A film or sheet having a thickness of 50 to 500 μm is cut out as a sample of 5 mm length × 20 mm width and immersed in 50 ml of 25 ° C. toluene. The mass of the sample containing toluene is measured every 24 hours. The sample mass W (g) when the difference between the two measured values measured at intervals of 24 hours becomes 1% or less of the sample mass. The sample is then air-dried, dried at 120 ° C. for 3 hours to remove toluene, and the mass Wo (g)) is measured. At this time, W / Wo (%) was calculated as the degree of swelling. That is, 100% which does not swell at all.
以上に説明した様に、本発明の現像ローラは、低硬度かつ低抵抗で、感光体の汚染を発生させ難い現像ローラとしたものとなる。この利点から、電子写真装置等における現像ローラとして用いた場合には、感光体の汚染を発生させず、画像濃淡ムラや濃度低下がなく、高速化された電子写真装置においても、高品位化な画像を得ることが可能である。 As described above, the developing roller of the present invention is a developing roller that has low hardness and low resistance and hardly causes contamination of the photoreceptor. Because of this advantage, when used as a developing roller in an electrophotographic apparatus or the like, the photosensitive member is not contaminated, and there is no unevenness of image density and no decrease in density. An image can be obtained.
図3は、本発明の現像ローラとして用いた現像装置、および画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the developing device and the image forming apparatus used as the developing roller of the present invention.
この画像形成装置では、潜像担持体としての感光ドラム21が矢印A方向に回転し、感光ドラム21を帯電処理するための帯電装置22によってそこを通過した感光ドラム21の領域が一様に帯電される。更にこの帯電領域において、静電潜像を書き込む露光手段であるレーザー光23により、その表面に静電潜像が形成される。静電潜像は、感光ドラム21に対して近接配置され、画像形成装置本体に対し着脱可能なプロセスカートリッジ24(図示せず)に保持される現像装置2によって現像剤たるトナーを付与されることにより現像され、トナー像として可視化(顕在化)される。
In this image forming apparatus, the
現像には、露光部にトナー像を形成するいわゆる反転現像などの方式が利用できる。可視化された感光ドラム21上のトナー像(画像)は、転写ローラ29によって紙などの転写紙33に転写される。トナー像を転写された紙33は、定着装置32により定着処理され、装置外に排紙されプリント動作が終了する。転写ローラ33は、感光ドラム21のトナー像を保持する領域に、転写紙33をその裏面から押当てて、トナー像を転写紙の表面に転写させるもので、感光ドラムのトナー像を保持する領域と逆に帯電していることで、トナー像の転写が促進される。転写紙33の感光ドラム21の表面への押し当ては、感光ドラム21と転写ローラ29とが接触している部分に、これらの回転に伴って、転写紙33が自動的に挿入されることにより達成される。
For development, a method such as so-called reversal development in which a toner image is formed on the exposed portion can be used. The visualized toner image (image) on the
一方、転写されずに感光ドラム上21上に残存した転写残トナーはクリーニングブレード30により掻き取られ廃トナー容器31に収納され、クリーニングされた感光ドラム21に対して上記のプロセスを繰り返すことで、同一画像のコピーや、新たな画像の転写を行なうことができる。
On the other hand, the untransferred toner remaining on the
図示した例では、現像装置2は、一成分現像剤として非磁性トナー28を収容した現像装置34と、現像容器34内の長手方向に延在する開口部に位置し感光ドラム21と対向設置された現像剤担持体としての現像ローラ25とを備え、感光ドラム21上の静電潜像を現像して可視化するようになっている。
In the example shown in the figure, the developing
尚、現像ローラ25は感光ドラム21と当接幅をもって接触している。現像装置2においては、弾性を有する補助ローラ26が、現像容器34内で、弾性ブレード27の現像ローラ25表面との当接部に対し現像ローラ25回転方向上流側に当接され、かつ、回転可能に支持されている。補助ローラ26の構造としては、発泡骨格状スポンジ構造や芯金上にレーヨン、ナイロン等の繊維を植毛したファーブラシ構造のものが、現像ローラ25へのトナー28供給および未現像トナーの剥ぎ取りの点から好ましい。本実施形態においては、軸芯体上にポリウレタンフォームを設けた直径16mmの補助ローラ26を用いた。
The developing
この補助ローラ26の現像ローラ25に対する当接幅としては、1〜8mmが有効であり、また、現像ローラ25に対してその当接部において相対速度をもたせることが好ましい。本実施形態においては、当接幅を3mmに設定し、補助ローラ26の周速として現像動作時に50mm/s(現像ローラ25との相対速度は130mm/s)となるように駆動手段(図示せず)により所定タイミングで回転駆動させている。
An effective contact width of the
以下に、実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。ここでは、上記のような軸芯体の外周面に二層で構成されてなる現像ローラにおいて説明する。これら実施例は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明は、実施例によって、何ら限定されるものではない。実施例に示す手法で作製される現像ローラは、その用途において、電子写真装置等で使用される現像ローラとして好適に使用できる。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. Here, a description will be given of a developing roller having two layers on the outer peripheral surface of the shaft core as described above. These examples are examples of the best mode of the present invention, but the present invention is not limited to the examples. The developing roller produced by the method shown in the embodiment can be suitably used as a developing roller used in an electrophotographic apparatus or the like in its application.
[実施例1]現像ローラ1
軸芯体としてニッケル鍍金を施したSUS製の芯金(φ8mm)の外周面に、さらに接着剤(プライマー)を塗布、焼き付けしたものを用いた。
NBR「JSR N230H」(商品名、JSR社製)〔以下、ゴムAとする〕100質量部、酸化亜鉛5質量部、ステアリン酸2質量部、炭酸カルシウム30質量部、2−メルカプトベンズイミダゾール(MB)0.5質量部、カーボンブラック「トーカブラック#7360SB」(商品名、東海カーボン社製)〔以下、カーボンブラックIとする〕60質量部、ポリエステル系可塑剤「ポリサイザーW−4000」(商品名、大日本インキ社製)〔以下、可塑剤Pとする〕80質量部を、50℃に調節した密閉型ミキサーにて10分間混練して、原料コンパウンドを調製した。
[Example 1] Developing roller 1
An adhesive (primer) applied and baked on the outer peripheral surface of a SUS metal core (φ8 mm) subjected to nickel plating as a shaft core was used.
NBR "JSR N230H" (trade name, manufactured by JSR Corporation) [hereinafter referred to as rubber A] 100 parts by mass, zinc oxide 5 parts by mass,
この原料コンパウンドに、ゴム分(実施例1においては、ゴムA100質量部)に対して分散性硫黄「Sulfax 200S」(商品名、鶴見化学工業社製、純度99.5%)1.2質量部、ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド「ノクセラーDM」(商品名、大内新興化学社製)1質量部、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド「ノクセラーTRA」(商品名、大内新興化学社製)1質量部、テトラメチルチウラムモノスルフィド「ノクセラーTS」(商品名、大内新興化学社製)0.5質量部を添加し、20℃に冷却した二本ロール機にて10分間混練して、弾性体層用コンパウンドを得た。 In this raw material compound, 1.2 parts by mass of dispersible sulfur “Sulfax 200S” (trade name, manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd., purity: 99.5%) with respect to the rubber component (100 parts by mass of rubber A in Example 1). 1 part by weight of di-2-benzothiazolyl disulfide “Noxeller DM” (trade name, manufactured by Ouchi Shinsei Chemical), dipentamethylene thiuram tetrasulfide “Noxeller TRA” (trade name, manufactured by Ouchi Shinsei Chemical) 1 part by mass, 0.5 parts by mass of tetramethylthiuram monosulfide “Noxeller TS” (trade name, manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.) are added and kneaded for 10 minutes in a two-roll mill cooled to 20 ° C. A compound for an elastic layer was obtained.
この弾性体用コンパウンドを押出し成形によってチューブ状に成形し、蒸気加硫によって一次加硫を130℃で30分間行い、さらに電気炉によって二次加硫を140℃で30分間行ない、ゴム製チューブを得た。このチューブを切断した後、軸芯体としてニッケル鍍金を施したSUS製の芯金(φ8mm)を圧入し、表面を研磨してφ16mmの弾性ローラを得た。 This elastic compound is formed into a tube shape by extrusion molding, primary vulcanization is performed by steam vulcanization at 130 ° C. for 30 minutes, further secondary vulcanization is performed by electric furnace at 140 ° C. for 30 minutes, and a rubber tube is formed. Obtained. After this tube was cut, a SUS metal core (φ8 mm) with nickel plating as a shaft core body was press-fitted, and the surface was polished to obtain an elastic roller of φ16 mm.
次に、ポリオール「ニッポラン5033」(商品名、日本ポリウレタン工業社製)の固形分100質量部に対し、硬化剤としてイソシアネート「コロネートL」(商品名、日本ポリウレタン工業社製)の固形分10質量部、導電剤としてカーボンブラック「MA11」(商品名、三菱化学社製)を22質量部添加し、メチルエチルケトンを主溶剤として用い、十分に撹拌して、均一な固形分11%の有機溶剤混合溶液となるよう調整した。この塗料溶液中に、上記弾性ローラを浸漬してコーティングした後、引上げて乾燥させ、145℃にて30分間加熱処理することで、厚さ約20μmの表面層〔以下、被覆層Vとする〕を弾性体層の外周に設けた現像ローラ1を作製した。 Next, the solid content of the isocyanate “Coronate L” (trade name, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) as a curing agent is 10 mass relative to the solid content of 100 parts by weight of the polyol “Nipporan 5033” (trade name, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.). 22 parts by mass of carbon black “MA11” (trade name, manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) as a conductive agent, using methyl ethyl ketone as a main solvent, sufficiently stirred, and an organic solvent mixed solution having a uniform solid content of 11% It adjusted so that it might become. The elastic roller is immersed in this coating solution for coating, and then pulled up, dried, and heat-treated at 145 ° C. for 30 minutes, whereby a surface layer having a thickness of about 20 μm (hereinafter referred to as coating layer V). A developing roller 1 was prepared on the outer periphery of the elastic layer.
[実施例2]現像ローラ2
弾性層に用いるゴム成分を、NBR「JSR N224SH」(商品名、JSR社製)〔以下、ゴムBとする〕に変更し、100質量部とした以外は実施例1と同様にして現像ローラ2を作製した。
[Example 2] Developing
The developing
[実施例3]現像ローラ3
弾性層に用いるゴム成分を、NBR「JSR N222L」(商品名、JSR社製)〔以下、ゴムCとする〕に変更し、100質量部とした以外は実施例1と同様にして現像ローラ3を作製した。
[Example 3] Developing roller 3
The developing roller 3 is the same as in Example 1 except that the rubber component used for the elastic layer is changed to NBR “JSR N222L” (trade name, manufactured by JSR) (hereinafter referred to as “Rubber C”) to 100 parts by mass. Was made.
[実施例4]現像ローラ4
弾性層に用いるゴム成分を、NBR「Nipol DN002」(商品名、日本ゼオン社製)〔以下、ゴムDとする〕に変更し、100質量部とした以外は実施例1と同様にして現像ローラ4を作製した。
[Embodiment 4] Developing roller 4
The developing roller was the same as in Example 1 except that the rubber component used for the elastic layer was changed to NBR “Nipol DN002” (trade name, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) (hereinafter referred to as “Rubber D”) to 100 parts by mass. 4 was produced.
[実施例5]現像ローラ5
弾性層に用いるゴム成分を、NBR「Nipol DN003」(商品名、日本ゼオン社製)〔以下、ゴムEとする〕85質量部と、エピクロルヒドリンゴム「エピクロマー H」(商品名、ダイソー社製)〔以下、ゴムHとする〕15質量部との混合物とした以外は実施例1と同様にして現像ローラ5を作製した。
[Embodiment 5] Developing roller 5
The rubber component used for the elastic layer was NBR “Nipol DN003” (trade name, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) [hereinafter referred to as rubber E] 85 parts by mass, epichlorohydrin rubber “Epichromer H” (trade name, manufactured by Daiso Corporation) [ Hereinafter, referred to as rubber H] A developing roller 5 was produced in the same manner as in Example 1 except that the mixture was 15 parts by mass.
[実施例6]現像ローラ6
弾性層に用いるゴム成分として、ゴムCを100質量部とし、カーボンブラックを、「トーカブラック#7350」(商品名、東海カーボン社製)〔以下、カーボンブラックJとする〕とし、添加量を40質量部に変更した以外は実施例1と同様にして現像ローラ6を作製した。
[Embodiment 6] Developing roller 6
As a rubber component used for the elastic layer, rubber C is 100 parts by mass, carbon black is “Toka Black # 7350” (trade name, manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.) (hereinafter referred to as “carbon black J”), and an addition amount is 40. A developing roller 6 was produced in the same manner as in Example 1 except that the mass part was changed.
[実施例7]現像ローラ7
弾性層に用いるゴム成分として、ゴムBを100質量部とし、カーボンブラックを、「Raven 820」(商品名、Columbian Chemicals Company製)〔以下、カーボンブラックKとする〕とし、添加量を40質量部に変更した以外は実施例1と同様にして現像ローラ7を作製した。
[Embodiment 7] Developing roller 7
As a rubber component used for the elastic layer, rubber B is 100 parts by mass, carbon black is “Raven 820” (trade name, manufactured by Columbian Chemicals Company) (hereinafter referred to as carbon black K), and an addition amount is 40 parts by mass. A developing roller 7 was produced in the same manner as in Example 1 except that the change was made.
[実施例8]現像ローラ8
弾性層に用いるゴム成分として、ゴムCを100質量部とし、カーボンブラックとして、カーボンブラックKを35質量部に変更した以外は実施例1と同様にして現像ローラ8を作製した。
[Eighth Embodiment] Developing Roller 8
The developing roller 8 was produced in the same manner as in Example 1 except that the rubber component used in the elastic layer was changed to 100 parts by mass of rubber C, carbon black, and 35 parts by mass of carbon black K.
[実施例9]現像ローラ9
弾性層に用いるゴム成分として、ゴムDを100質量部とし、カーボンブラックとして、カーボンブラックKを30質量部に変更した以外は実施例1と同様にして現像ローラ9を作製した。
[Embodiment 9] Developing roller 9
The developing roller 9 was produced in the same manner as in Example 1 except that the rubber component used in the elastic layer was changed to 100 parts by mass of rubber D, carbon black, and 30 parts by mass of carbon black K.
[実施例10]現像ローラ10
弾性層に用いるゴム成分として、ゴムCを100質量部とし、カーボンブラックIの添加量を15質量部に変更し、可塑剤Pの添加量を30質量部に変更した以外は実施例1と同様にして現像ローラ10を作製した。
[Embodiment 10] Developing roller 10
The rubber component used for the elastic layer is the same as in Example 1 except that the rubber C is 100 parts by mass, the amount of carbon black I added is changed to 15 parts by mass, and the amount of plasticizer P added is changed to 30 parts by mass. Thus, the developing roller 10 was produced.
[実施例11]現像ローラ11
弾性層に用いるゴム成分として、ゴムCを100質量部とし、カーボンブラックIの添加量を75質量部に変更した以外は実施例1と同様にして現像ローラ11を作製した。
[Embodiment 11] Developing
The developing
[実施例12]現像ローラ12
弾性層に用いるゴム成分として、ゴムCを100質量部とし、可塑剤をポリエステル系可塑剤「ポリサイザーW−2300」(商品名、大日本インキ社製)〔以下、可塑剤Qとする〕に変更し、添加量を50質量部とした以外は実施例1と同様にして現像ローラ12を作製した。
[Embodiment 12] Developing
The rubber component used for the elastic layer is changed to 100 parts by mass of rubber C, and the plasticizer is changed to a polyester plasticizer "Polysizer W-2300" (trade name, manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd.) [hereinafter referred to as plasticizer Q]. The developing
[実施例13]現像ローラ13
弾性層に用いるゴム成分として、ゴムCを100質量部とし、カーボンブラックIの添加量を35質量部に変更し、可塑剤をポリエステル系可塑剤「ポリサイザーP−202」(商品名、大日本インキ社製)〔以下、可塑剤Rとする〕に変更し、添加量を70質量部とした以外は実施例1と同様にして現像ローラ13を作製した。
[Embodiment 13] Developing
The rubber component used in the elastic layer is 100 parts by mass of rubber C, the addition amount of carbon black I is changed to 35 parts by mass, and the plasticizer is a polyester plasticizer "Polysizer P-202" (trade name, Dainippon Ink The developing
[実施例14]現像ローラ14
弾性層に用いるゴム成分として、ゴムCを100質量部とし、カーボンブラックIの添加量を15質量部に変更し、可塑剤Pの添加量を20質量部とした以外は実施例1と同様にして現像ローラ14を作製した。
[Embodiment 14] Developing roller 14
The rubber component used for the elastic layer was the same as in Example 1 except that the rubber C was 100 parts by mass, the amount of carbon black I added was changed to 15 parts by mass, and the amount of plasticizer P added was 20 parts by mass. Thus, the developing roller 14 was produced.
[実施例15]現像ローラ15
弾性層に用いるゴム成分として、ゴムCを100質量部とし、カーボンブラックIの添加量を75質量部に変更し、可塑剤Pの添加量を90質量部とした以外は実施例1と同様にして現像ローラ15を作製した。
[Embodiment 15] Developing roller 15
The rubber component used for the elastic layer was the same as in Example 1 except that the rubber C was 100 parts by mass, the amount of carbon black I was changed to 75 parts by mass, and the amount of plasticizer P was 90 parts by mass. Thus, the developing roller 15 was produced.
[実施例16]現像ローラ16
弾性層に用いるゴム成分として、ゴムCを100質量部とし、可塑剤をポリエステル系可塑剤「可塑剤S」に変更し、添加量を80質量部とした以外は実施例1と同様にして現像ローラ16を作製した。
なお、可塑剤Sは、多塩基酸成分としてアゼライン酸、多価アルコール成分として1,5−ペンタンジオールを用いて縮合させ、末端停止成分としてオクタノ−ルを用いて反応を終結させ、質量平均分子量6000のものを作成したものを用いた。
[Embodiment 16] Developing roller 16
The rubber component used for the elastic layer was developed in the same manner as in Example 1 except that the rubber C was 100 parts by mass, the plasticizer was changed to the polyester plasticizer “plasticizer S”, and the addition amount was 80 parts by mass. A roller 16 was produced.
The plasticizer S is condensed using azelaic acid as a polybasic acid component, 1,5-pentanediol as a polyhydric alcohol component, and terminated using octanol as a terminal termination component, and has a mass average molecular weight. What produced 6000 thing was used.
[実施例17]現像ローラ17
原料コンパウンドは実施例1と同じものを作成し、そのゴム分(ゴムA100質量部)に対して、「パーヘキシン25B−40」(商品名、日本油脂社製商品名;40%品)7.5質量部、トリアリルイソシアヌレート「TAIC」(商品名、日本化成社製)3質量部を添加し、20℃に冷却した二本ロール機にて10分間混練して、弾性体層用コンパウンドを得た。この弾性体用コンパウンドを用いた以外は、実施例1と同様にして現像ローラ17を作製した。
[Embodiment 17] Developing roller 17
The same raw material compound as in Example 1 was prepared, and “Perhexine 25B-40” (trade name, product name manufactured by NOF Corporation; 40% product) 7.5 with respect to the rubber content (100 parts by mass of rubber A) 7.5 3 parts by mass, triallyl isocyanurate “TAIC” (trade name, manufactured by Nippon Kasei Co., Ltd.) is added and kneaded for 10 minutes in a two-roll machine cooled to 20 ° C. to obtain a compound for an elastic layer. It was. A developing roller 17 was produced in the same manner as in Example 1 except that this elastic compound was used.
[実施例18]現像ローラ18
表面層として、アルコール可溶性ポリアミド樹脂「アミランCM8000」(商品名、東レ社製)100質量部に対し、導電剤としカーボンブラック「MA11」(商品名、三菱化学社製)を22質量部添加し、メタノールを主溶剤として用い、十分に撹拌して、均一な固形分18%の有機溶剤混合溶液となるよう調整した。この塗料溶液中に、上記弾性ローラを浸漬してコーティングした後、引上げて乾燥させ、85℃にて30分間加熱処理することで、約15μmの表面層〔以下、被覆層Wとする〕を弾性体層の外周に設けた以外は、実施例1と同様にして現像ローラ18を作製した。
[Embodiment 18] Developing roller 18
As a surface layer, 22 parts by mass of carbon black “MA11” (trade name, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) as a conductive agent is added to 100 parts by mass of alcohol-soluble polyamide resin “Amilan CM8000” (trade name, manufactured by Toray Industries, Inc.) Methanol was used as the main solvent, and the mixture was sufficiently stirred to prepare a uniform organic solvent mixed solution having a solid content of 18%. The elastic roller is immersed in this coating solution for coating, and then pulled up, dried, and heat treated at 85 ° C. for 30 minutes, so that a surface layer of about 15 μm (hereinafter referred to as coating layer W) is elastic. A developing roller 18 was produced in the same manner as in Example 1 except that it was provided on the outer periphery of the body layer.
[実施例19]現像ローラ19
表面層として、ポリオール「ニッポラン5230」(商品名、日本ポリウレタン工業社製)の固形分100質量部に対し、導電剤としてカーボンブラック「MA11」(商品名、三菱化学社製)を22質量部添加し、メチルエチルケトンを主溶剤として用い、十分に撹拌して、均一な固形分10%の有機溶剤混合溶液となるよう調整した。この塗料溶液中に、上記弾性ローラを浸漬してコーティングした後、引上げて乾燥させ、130℃にて30分間加熱処理することで、厚さ約20μmの表面層〔以下、被覆層Xとする〕を弾性体層の外周に設けた以外は、実施例1と同様にして現像ローラ19を作製した。
[Embodiment 19] Developing roller 19
As a surface layer, 22 parts by mass of carbon black “MA11” (trade name, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) as a conductive agent is added to 100 parts by mass of a solid content of polyol “Nipporan 5230” (trade name, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.). Then, methyl ethyl ketone was used as a main solvent, and the mixture was sufficiently stirred to prepare a mixed organic solvent solution having a uniform solid content of 10%. The elastic roller is immersed and coated in this coating solution, and then pulled up, dried, and heat-treated at 130 ° C. for 30 minutes, whereby a surface layer having a thickness of about 20 μm (hereinafter referred to as coating layer X). A developing roller 19 was produced in the same manner as in Example 1 except that was provided on the outer periphery of the elastic layer.
[実施例20]現像ローラ20
表面層として、ポリオール「ニッポラン5196」(商品名、日本ポリウレタン工業社製)の固形分100質量部に対し、硬化剤としてイソシアネート「コロネートL」(商品名、日本ポリウレタン工業社製)の固形分4質量部、導電剤としてカーボンブラック「MA11」(商品名、三菱化学社製)を22質量部添加し、メチルエチルケトンを主溶剤として用い、十分に撹拌して、均一な固形分10%の有機溶剤混合溶液となるよう調整した。この塗料溶液中に、上記弾性ローラを浸漬してコーティングした後、引上げて乾燥させ、145℃にて30分間加熱処理することで、約18μmの表面層〔以下、被覆層Yとする〕を弾性体層の外周に設けた以外は、実施例1と同様にして現像ローラ20を作製した。
[Embodiment 20] Developing roller 20
As a surface layer, solid content 4 of isocyanate “Coronate L” (trade name, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) as a curing agent with respect to 100 parts by mass of solid content of polyol “Nipporan 5196” (trade name, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.). 22 parts by mass of carbon black “MA11” (trade name, manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) as a conductive agent is added, and the mixture is stirred thoroughly and mixed with an organic solvent having a uniform solid content of 10%. It adjusted so that it might become a solution. The elastic roller is immersed in this coating solution for coating, and then pulled up, dried, and heat-treated at 145 ° C. for 30 minutes, so that an approximately 18 μm surface layer (hereinafter referred to as coating layer Y) is elastic. A developing roller 20 was produced in the same manner as in Example 1 except that it was provided on the outer periphery of the body layer.
[実施例21]現像ローラ21
表面層として、ポリオール「ニッポラン5025」(商品名、日本ポリウレタン工業社製)の固形分100質量部に対し、硬化剤としてイソシアネート「コロネートL」(商品名、日本ポリウレタン工業社製)の固形分6質量部、導電剤としてカーボンブラック「MA11」(商品名、三菱化学社製)を22質量部添加し、メチルエチルケトンを主溶剤として用い、十分に撹拌して、均一な固形分12%の有機溶剤混合溶液となるよう調整した。この塗料溶液中に、上記弾性ローラを浸漬してコーティングした後、引上げて乾燥させ、145℃にて30分間加熱処理することで、厚さ約20μmの表面層〔以下、被覆層Zとする〕を弾性体層の外周に設けた以外は、実施例1と同様にして現像ローラ21を作製した。
[Example 21] Developing
As a surface layer, solid content 6 of isocyanate “Coronate L” (trade name, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) as a curing agent with respect to 100 parts by mass of solid content of polyol “Nipporan 5025” (trade name, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.). 22 parts by mass of carbon black “MA11” (trade name, manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) as a conductive agent is added, and the mixture is stirred thoroughly and mixed with an organic solvent having a uniform solid content of 12%. It adjusted so that it might become a solution. The elastic roller is dipped and coated in this coating solution, and then pulled up, dried, and heat-treated at 145 ° C. for 30 minutes, whereby a surface layer having a thickness of about 20 μm (hereinafter referred to as coating layer Z). The developing
[比較例1]現像ローラ22
弾性層に用いるゴム成分を、NBR「Nipol DN401」(商品名、日本ゼオン社製)〔以下、ゴムFとする〕に変更し、100質量部とした以外は実施例1と同様にして現像ローラ22を作製した。
[Comparative Example 1] Developing
The developing roller was the same as in Example 1 except that the rubber component used in the elastic layer was changed to NBR “Nipol DN401” (trade name, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) (hereinafter referred to as “Rubber F”) to 100 parts by mass. 22 was produced.
[比較例2]現像ローラ23
弾性層に用いるゴム成分を、NBR「Nipol 1043」(商品名、日本ゼオン社製)〔以下、ゴムFとする〕に変更し、100質量部とした以外は実施例1と同様にして現像ローラ23を作製した。
[Comparative Example 2] Developing
The developing roller was the same as in Example 1 except that the rubber component used for the elastic layer was changed to NBR “Nipol 1043” (trade name, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) [hereinafter referred to as “Rubber F”] to 100 parts by mass. 23 was produced.
[比較例3]現像ローラ24
弾性層に用いるゴム成分を、ゴムE 50質量部と、ゴムH 50質量部との混合物とした以外は実施例1と同様にして現像ローラ24を作製した。
[Comparative Example 3] Developing roller 24
A developing roller 24 was produced in the same manner as in Example 1 except that the rubber component used in the elastic layer was a mixture of 50 parts by mass of rubber E and 50 parts by mass of rubber H.
[比較例4]現像ローラ25
弾性層に用いるゴム成分として、ゴムCを100質量部とし、カーボンブラックを、「#45L」(商品名、三菱化学社製)〔以下、カーボンブラックLとする〕に変更し、添加量を75質量部に変更した以外は実施例1と同様にして現像ローラ25を作製した。
[比較例5]現像ローラ26
弾性層に用いるゴム成分として、ゴムCを100質量部とし、カーボンブラックを、「#44」(商品名、三菱化学社製)〔以下、カーボンブラックMとする〕に変更し、添加量を60質量部に変更した以外は実施例1と同様にして現像ローラ26を作製した。
[Comparative Example 4] Developing
As a rubber component used in the elastic layer, rubber C is changed to 100 parts by mass, and carbon black is changed to “# 45L” (trade name, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) [hereinafter referred to as carbon black L], and the addition amount is 75. A developing
[Comparative Example 5] Developing
As a rubber component used for the elastic layer, rubber C is changed to 100 parts by mass, and carbon black is changed to “# 44” (trade name, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) (hereinafter referred to as carbon black M). A developing
[比較例6]現像ローラ27
弾性層に用いるゴム成分として、ゴムCを100質量部とし、カーボンブラックを、「Vulcan XC72」(商品名、キャボット・スペシャルティ・ケミカルズ・インク製)〔以下、カーボンブラックNとする〕に変更し、添加量を20質量部に変更した以外は実施例1と同様にして現像ローラ27を作製した。
[Comparative Example 6] Developing
As the rubber component used for the elastic layer, the rubber C is changed to 100 parts by mass, and the carbon black is changed to “Vulcan XC72” (trade name, manufactured by Cabot Specialty Chemicals, Inc.) (hereinafter referred to as carbon black N). A developing
[比較例7]現像ローラ28
弾性層に用いるゴム成分として、ゴムCを100質量部とし、カーボンブラックを、「ケッチェンブラックEC」(商品名、ケッチェン・ブラック・インターナショナル社製)〔以下、カーボンブラックOとする〕に変更し、添加量を20質量部に変更した以外は実施例1と同様にして現像ローラ28を作製した。
[Comparative Example 7] Developing
The rubber component used in the elastic layer is changed to 100 parts by mass of rubber C and the carbon black is changed to “Ketjen Black EC” (trade name, manufactured by Ketjen Black International) (hereinafter referred to as “Carbon Black O”). The developing
[比較例8]現像ローラ29
弾性層に用いるゴム成分として、ゴムCを100質量部とし、カーボンブラックIの添加量を8質量部に変更した以外は実施例1と同様にして現像ローラ29を作製した。
[Comparative Example 8] Developing
A developing
[比較例9]現像ローラ30
弾性層に用いるゴム成分として、ゴムCを100質量部とし、カーボンブラックIの添加量を90質量部に変更した以外は実施例1と同様にして現像ローラ30を作製した。
[Comparative Example 9] Developing
The developing
[比較例10]現像ローラ31
弾性層に用いるゴム成分として、ゴムCを100質量部とし、可塑剤をエポキシ系可塑剤「エポサイザーW−109EL」(商品名、大日本インキ社製)〔以下、可塑剤Tとする〕に変更し、添加量を80質量部とした以外は実施例1と同様にして現像ローラ31を作製した。
[Comparative Example 10] Developing
The rubber component used in the elastic layer is changed to 100 parts by mass of rubber C, and the plasticizer is changed to an epoxy plasticizer “Eposizer W-109EL” (trade name, manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd.) [hereinafter referred to as plasticizer T]. Then, the developing
[比較例11]現像ローラ32
弾性層に用いるゴム成分として、ゴムCを100質量部とし、可塑剤をポリエステル系可塑剤「ポリサイザーW−1600」(商品名、大日本インキ社製)〔以下、可塑剤Uとする〕に変更し、添加量を50質量部とした以外は実施例1と同様にして現像ローラ32を作製した。
[Comparative Example 11] Developing
The rubber component used for the elastic layer is changed to 100 parts by mass of rubber C, and the plasticizer is changed to a polyester plasticizer “Polysizer W-1600” (trade name, manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd.) [hereinafter referred to as plasticizer U]. The developing
[比較例12]現像ローラ33
弾性層に用いるゴム成分として、ゴムCを100質量部とし、可塑剤Pの添加なしとした以外は実施例1と同様にして現像ローラ33を作製した。
[Comparative Example 12] Developing
The developing
[比較例13]現像ローラ34
弾性層に用いるゴム成分として、ゴムCを100質量部とし、可塑剤Pの添加量を120質量部に変更した以外は実施例1と同様にして現像ローラ34を作製した。
[Comparative Example 13] Developing
The developing
[比較例14]現像ローラ35
弾性層に用いるゴム成分として、ゴムCを100質量部とし、可塑剤を可塑剤Qに変更し、その添加量を20質量部に変更した以外は実施例1と同様にして現像ローラ35を作製した。
[Comparative Example 14] Developing roller 35
The developing roller 35 is produced in the same manner as in Example 1 except that the rubber component used in the elastic layer is 100 parts by mass of rubber C, the plasticizer is changed to plasticizer Q, and the addition amount is changed to 20 parts by mass. did.
[比較例15]現像ローラ36
弾性層に用いるゴム成分として、ゴムCを100質量部とし、カーボンブラックIの添加量を30質量部に変更し、可塑剤を可塑剤Qに変更し、その添加量を80質量部とした以外は実施例1と同様にして現像ローラ36を作製した。
ゴムA〜Gのアクリロニトリル量を、表1に示した。なお、ゴムHはエピクロルヒドリンゴムでありアクリロニトリルは含有していない。
[Comparative Example 15] Developing roller 36
As a rubber component used for the elastic layer, the rubber C is 100 parts by mass, the addition amount of the carbon black I is changed to 30 parts by mass, the plasticizer is changed to the plasticizer Q, and the addition amount is 80 parts by mass. A developing roller 36 was prepared in the same manner as in Example 1.
The amounts of acrylonitrile of rubbers A to G are shown in Table 1. The rubber H is epichlorohydrin rubber and does not contain acrylonitrile.
カーボンブラックI〜Oの、DBP吸油量(Dとする)、窒素比表面積(Nとする)、およびD/N値を表2に示した。 Table 2 shows the DBP oil absorption (referred to as D), nitrogen specific surface area (referred to as N), and D / N values of carbon blacks I to O.
可塑剤P〜S、Uの質量平均分子量、およびその繰り返し単位の主成分を、表3に示した。
なお、可塑剤Tはポリエステル系可塑剤ではない。
Table 3 shows the weight average molecular weights of the plasticizers P to S and U and the main components of the repeating units.
The plasticizer T is not a polyester plasticizer.
被覆層V、Y,Zのトルエンによる膨潤度の値を表4に示した。被覆層W,Xは架橋されておらず、トルエンの浸漬した際は溶解する。
また、実施例1〜21、比較例1〜15に相当する現像ローラ1〜36の弾性層および被覆層の組合せを、表5に示した。
Table 4 shows the values of the degree of swelling of the coating layers V, Y, and Z with toluene. The covering layers W and X are not cross-linked and dissolve when immersed in toluene.
Table 5 shows combinations of elastic layers and coating layers of the developing rollers 1 to 36 corresponding to Examples 1 to 21 and Comparative Examples 1 to 15.
作成した現像ローラ1〜36につき、以下の評価を行った。 The following evaluations were performed on the created developing rollers 1 to 36.
[特性の評価]
<硬度(ニップ巾)>
Φ30mm相当の曲面を有する長さ300mmの半円柱状のガラスを用いて、現像ローラの軸芯体に対し片側500g(計1kg)の荷重をかけて、Φ30mm相当の曲面に圧接した時のニップ巾を反対側からマイクロスコープにてそのニップ状態を観察し、評価とした。
◎:現像ローラ中央部でも0.8mm以上のニップ巾
〇:現像ローラ中央部で0.7mm以上0.8mm未満のニップ巾
△:現像ローラ中央部で0.5mm以上、0.7mm未満のニップ巾
×:現像ローラ中央部で0.5mm未満のニップ巾。
[Characteristic evaluation]
<Hardness (nip width)>
Using a 300 mm long semi-cylindrical glass with a curved surface equivalent to Φ30 mm, a nip width when the developing roller shaft core is pressed against a curved surface equivalent to Φ30 mm with a load of 500 g (1 kg total) on one side The nip state was observed with a microscope from the opposite side and evaluated.
◎: Nip width of 0.8 mm or more even at the developing roller central portion ◯: Nip width of 0.7 mm or more and less than 0.8 mm at the developing roller central portion Δ: Nip width of 0.5 mm or more and less than 0.7 mm at the developing roller central portion Width x: Nip width of less than 0.5 mm at the center of the developing roller.
<電気抵抗>
現像ローラの軸芯体に対し片側500gずつの荷重をかけてφ30mmのSUSの円筒に接触させ、円筒をローラが1秒間に1回転するような回転数で回転させる。この装置全体にDC100Vを印加し、そのときの基準抵抗10kΩにかかる電圧からローラ抵抗を算出、評価とした。
◎:1×106以下のローラ抵抗
〇:1×106超〜1×108以下のローラ抵抗
△:1×108超〜1×1010以下のローラ抵抗
×:1×1010超のローラ抵抗。
<Electrical resistance>
A load of 500 g on each side is applied to the shaft core of the developing roller and brought into contact with a 30 mm diameter SUS cylinder, and the cylinder is rotated at a rotation speed such that the roller makes one rotation per second. 100 V DC was applied to the entire apparatus, and the roller resistance was calculated and evaluated from the voltage applied to the reference resistance 10 kΩ at that time.
◎: 1 × 10 6 or less of roller resistance 〇: 1 × 10 6 ultra to 1 × 10 8 or less of roller resistance △: 1 × 10 8 super to 1 × 10 10 or less of the roller resistance ×: 1 × 10 10 more than Roller resistance.
<ブリード>
カートリッジに現像ローラを組み込み、室温35℃、相対湿度85%RHの環境試験機内に14日間放置した後に、室温25℃、相対湿度50%RHの環境下にてカートリッジを分解し、感光体表面上への付着の有無、現像ローラ表面のブリード有無を目視で観察した。
◎:感光体表面上への付着がなく、現像ローラ表面にもブリードが無い。
○:感光体表面上への付着がないが、現像ローラ表面に僅かにブリードがみられる。
△:感光体表面上への付着がないが、現像ローラ表面にブリードがみられる。
×:感光体表面上への付着がみられる。
<Bleed>
A developing roller is incorporated in the cartridge and left in an environmental tester at room temperature of 35 ° C. and relative humidity of 85% RH for 14 days. Then, the cartridge is disassembled in an environment of room temperature of 25 ° C. and relative humidity of 50% RH, and the surface of the photoconductor is removed. The presence or absence of adhesion to the surface and the presence or absence of bleeding on the surface of the developing roller were visually observed.
A: There is no adhesion on the surface of the photoreceptor, and there is no bleed on the surface of the developing roller.
○: There is no adhesion on the surface of the photoreceptor, but slight bleeding is observed on the surface of the developing roller.
Δ: There is no adhesion on the surface of the photoreceptor, but bleeding is observed on the surface of the developing roller.
X: Adhesion on the surface of the photoreceptor is observed.
画像形成装置として、レーザービームを用いた有機感光体デジタルプリンター「LBP5500」(商品名、キヤノン社製)を用意した。この「LBP5500」(商品名)は4つのトナーカラーカートリッジを備え、それぞれのカラーカートリッジに対し、画像書き込み手段(レーザービーム)が設けられ、転写ベルトを備えたタンデム型のカラープリンターである。なお、標準の画像作成能力はA4サイズで17枚/分である。 As an image forming apparatus, an organic photoreceptor digital printer “LBP5500” (trade name, manufactured by Canon Inc.) using a laser beam was prepared. This “LBP5500” (trade name) is a tandem type color printer that includes four toner color cartridges, each of which is provided with image writing means (laser beam), and a transfer belt. The standard image creation capability is 17 sheets / minute for A4 size.
カートリッジは、感光ドラムがあり、帯電手段としての帯電ローラ(帯電ローラ清掃のためにカプトン(商標)シートが感光ドラム当接して設けられている)、現像手段としての現像ローラが設けられている。また、現像ローラ上にトナーを供給するとともに現像ローラ上に残るトナー像形成に使用されなかった戻りトナーを掻き取り、トナーを摩擦帯電する供給ローラが設けられ、さらに、現像ローラに担持されるとナナー量を一定にするとともに摩擦帯電を付与する現像剤規制ブレードが現像ローラに当接して設けられている(一成分接触現像方式対応)。なお、現像ローラは感光ドラムに当接している。 The cartridge has a photosensitive drum, a charging roller as a charging unit (a Kapton (trademark) sheet is provided in contact with the photosensitive drum for cleaning the charging roller), and a developing roller as a developing unit. Further, a supply roller for supplying toner to the developing roller and scraping the return toner that has not been used for forming the toner image remaining on the developing roller to frictionally charge the toner is provided. A developer regulating blade is provided in contact with the developing roller to make the amount of the toner constant and apply frictional charging (corresponding to the one-component contact developing system). The developing roller is in contact with the photosensitive drum.
さらに、カートリッジは、感光ドラムに当接して、感光ドラム上に転写残りのトナーや転写材屑等を拭うクリーニングブレードが設けられ、帯電ローラによる帯電前に感光ドラム上に残る帯電を除去するための前露光手段を備えている。 Further, the cartridge is provided with a cleaning blade that comes into contact with the photosensitive drum and wipes off toner remaining on the photosensitive drum, transfer material waste, etc. on the photosensitive drum to remove the charge remaining on the photosensitive drum before charging by the charging roller. Pre-exposure means is provided.
LBP5500(商品名)の出力スピードをA4用紙22枚/分に増すように装置を加工し、シアンカラーカートリッジの現像ローラとして、本実施例および比較例で作製した現像ローラ1〜36をそれぞれ組み込んだ。また、マゼンタ、イエローおよびブラックの各カートリッジは、トナーを抜き取り、さらにトナー残量検知機構を無効として、それぞれのステーションに配置した。 The apparatus was processed so that the output speed of LBP5500 (trade name) was increased to 22 sheets / minute of A4 paper, and the developing rollers 1 to 36 produced in this example and the comparative example were incorporated as developing rollers of the cyan color cartridge, respectively. . Further, each of the magenta, yellow, and black cartridges was placed in each station with the toner extracted and the toner remaining amount detection mechanism disabled.
〔画像評価〕
上記により改造した画像形成装置を用いて、標準チャート(図4)を連続出力(1日当たり500枚ずつ)し、下記の評価項目に応じて、所定の枚数目に出力した。転写材にLETTERサイズの普通紙「XEROX 4024用紙」(商品名)を10枚目と6010枚目は全面ベタ画像を、また、11枚目は全面ハーフトーン画像の出力とした。
6010枚目の画像は、13日目の10枚目に出力したものである。
(Image evaluation)
Using the image forming apparatus modified as described above, the standard chart (FIG. 4) was continuously output (500 sheets per day) and output to a predetermined number of sheets according to the following evaluation items. For the transfer material, the LETTER-sized plain paper “XEROX 4024 paper” (trade name) was output as a solid image on the 10th and 6010th sheets, and as a halftone image on the 11th sheet.
The 6010th image is output on the 10th image on the 13th day.
<初期濃度>
画像領域全体が一様であるベタ画像(10枚目)を、反射濃度計RD918(マクベス製)を使用し、ベタ印字した際のベタ黒部の濃度を5点測定し、その平均値を画像濃度とした。
◎:平均値が1.20以上
〇:平均値が1.15以上1.20未満
△:平均値が1.10以上1.20未満
×:平均値が1.10未満。
<Initial concentration>
Using a reflection densitometer RD918 (manufactured by Macbeth) for a solid image (tenth image) whose entire image area is uniform, measure the density of the solid black portion when solid printing is performed, and average the image density. It was.
A: The average value is 1.20 or more. O: The average value is 1.15 or more and less than 1.20. Δ: The average value is 1.10 or more and less than 1.20 ×: The average value is less than 1.10.
<耐久時濃度>
画像領域全体が一様であるベタ画像(6010枚目)を、反射濃度計RD918(マクベス製)を使用し、ベタ印字した際のベタ黒部の濃度を5点測定し、その平均値を画像濃度とした。
◎:平均値が1.20以上
〇:平均値が1.15以上1.20未満
△:平均値が1.10以上1.20未満
×:平均値が1.10未満。
<Durability concentration>
Using a reflection densitometer RD918 (manufactured by Macbeth) for a solid image (6010th sheet) with a uniform image area as a whole, measure the density of the solid black portion at the time of solid printing, and average the image density. It was.
A: The average value is 1.20 or more. O: The average value is 1.15 or more and less than 1.20. Δ: The average value is 1.10 or more and less than 1.20 ×: The average value is less than 1.10.
<初期濃度ムラ>
画像領域全体が一様であるベタ画像(10枚目)、ハーフトーン画像(11枚目)で得られた画像に表れる濃淡ムラを検査員5人に目視により観察し、下記基準の評価をしてもらった。そして、検査員5人の評価結果をランク付けし、その中央値(3番目の評価)を当該試料での評価とした。
◎:濃淡ムラが、ベタ画像、ハーフトーン画像共に、目立たず、良好。
〇:濃淡ムラが、ベタ画像ではやや目立つが問題ないレベルで、ハーフトーン画像では目立たず、良好。
△:濃淡ムラが、ベタ画像、ハーフトーン画像共にやや見られるが、問題ないレベル。
×:濃淡ムラが、ベタ画像、ハーフトーン画像共に観察され、ベタ画像では中央部のニップ巾不足による白抜け目立ち、印象が悪い。
<Initial density unevenness>
The shade unevenness appearing in the image obtained by the solid image (10th image) and the halftone image (11th image) where the entire image area is uniform is visually observed by five inspectors, and the following criteria are evaluated. I got it. Then, the evaluation results of five inspectors were ranked, and the median value (third evaluation) was set as the evaluation for the sample.
A: The shading unevenness is inconspicuous and good for both solid images and halftone images.
◯: Light and shade unevenness is slightly noticeable in a solid image but at a level that does not cause a problem. In a halftone image, it is not noticeable and good.
(Triangle | delta): Although a shading unevenness is seen a little with a solid image and a halftone image, it is a level which is satisfactory.
X: Density unevenness is observed in both solid images and halftone images. In solid images, white spots are conspicuous due to insufficient nip width in the center, and the impression is poor.
<総合評価>
上記評価(硬度、電気抵抗、ブリード、初期濃度、耐久時濃度、初期濃度ムラ)の結果を総合し、以下の基準で総合評価した。
◎:6項目が◎のもの
○:電気抵抗、初期濃度が○以上、硬度、ブリードが△以上、耐久時濃度、初期濃度ムラが△以上かつ一方が○以上のもの
△:耐久時濃度以外の5項目が△以上のもの
×:耐久時濃度以外の5項目のいずれかに×があるもの
上記の基準に基づき評価した結果を、表6に示した。
表6に示すとおり、実施例1〜21は良好な結果が得られ、その中でも実施例3、4は特に良好な結果がでた。
<Comprehensive evaluation>
The results of the above evaluations (hardness, electrical resistance, bleed, initial concentration, durability concentration, initial concentration unevenness) were integrated and evaluated comprehensively according to the following criteria.
◎: Items with ◎: ○: Electrical resistance, initial concentration is ◯ or more, hardness, bleed is △ or more, endurance concentration, initial density unevenness is △ or more, and one is over △: Other than endurance concentration Table 5 shows the results of evaluation based on the above criteria.
As shown in Table 6, Examples 1-21 gave good results, and Examples 3 and 4 showed particularly good results.
1…現像ローラ
2…現像装置
3…画像形成装置
11…軸芯体
12…弾性体層(基層)
13…被覆層(表層)
21…感光ドラム
22…帯電ローラ
23…レーザー光
24…プロセスカートリッジ(図示せず)
25…現像ローラ
26…補助ローラ
27…弾性ブレード
28…トナー
29…転写ローラ
30…クリーニングブレード
31…廃トナー容器
32…定着装置
33…紙
34…現像容器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Developing
13 ... Coating layer (surface layer)
21 ...
25 ... developing
Claims (9)
0.010 ≦ Fp / (Fc × D) ≦ 0.025 ・・・数式(1)
D:該弾性層中のカーボンブラックのDBP吸油量(ml/100g)
Fc:該弾性層中の原料ゴムに対する、カーボンブラックの添加部数(質量部)
Fp:該弾性層中の原料ゴムに対する、ポリエステル系可塑剤の添加部数(質量部)
ただし、DBPはジブチルフタレートである(以下同様) In a developing roller having an axial core body and an elastic layer and a coating layer sequentially formed on the outer peripheral surface of the axial core body, the elastic layer contains at least raw rubber, carbon black, and a polyester plasticizer, and the raw rubber Among them, acrylonitrile butadiene rubber having an acrylonitrile amount of 31% by mass or more and 60% by mass or less is contained in an amount of 80% by mass or more and 100% by mass or less with respect to the raw rubber, and the carbon black is 10 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the raw rubber. 80 parts by mass or less, and the carbon black has a DBP oil absorption of 80 ml / 100 g or more and 140 ml / 100 g or less, and the elastic layer contains a polyester plasticizer in an amount of 20 parts by mass or more and 90 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the raw rubber. Part or less, the weight average molecular weight of the polyester plasticizer is in the range of 2000 or more and 12000 or less, and Developing roller and satisfies the equation (1).
0.010 ≦ Fp / (Fc × D) ≦ 0.025 (1)
D: DBP oil absorption of carbon black in the elastic layer (ml / 100 g)
Fc: The number of parts (parts by mass) of carbon black added to the raw rubber in the elastic layer
Fp: The number of added parts of the polyester plasticizer to the raw rubber in the elastic layer (parts by mass)
However, DBP is dibutyl phthalate (the same applies hereinafter).
−CO−(CH2)4−CO− 化学式(1)
−CO−(CH2)7−CO− 化学式(2)
−CO−(CH2)8−CO− 化学式(3) The polyester plasticizer of the elastic layer contains at least one structural unit represented by the following chemical formula (1), chemical formula (2), and chemical formula (3). Development roller.
—CO— (CH 2 ) 4 —CO— Chemical Formula (1)
—CO— (CH 2 ) 7 —CO— Chemical Formula (2)
—CO— (CH 2 ) 8 —CO— Chemical Formula (3)
0.005 ≦ D/N ≦ 0.014 ・・・数式(2)
D:該弾性層中のカーボンブラックのDBP吸油量(ml/100g)
N:該弾性層中のカーボンブラックの窒素比表面積(m2/g)
ただし、D/Nの単位はml/m2である 6. The developing roller according to claim 1, wherein the carbon black contained in the rubber of the elastic layer satisfies the following formula (2).
0.005 ≦ D / N ≦ 0.014 (2)
D: DBP oil absorption of carbon black in the elastic layer (ml / 100 g)
N: Nitrogen specific surface area of carbon black in the elastic layer (m 2 / g)
However, the unit of D / N is ml / m 2
現像装置が、静電潜像が形成された潜像担持体の表面に現像剤を薄膜状に担持しつつ対向して当接もしくは圧接した状態で担持した現像剤を潜像担持体上の静電潜像に供給して静電潜像を顕像化するための現像ローラを有するものであり、該現像ローラが請求項1から7のいずれかに記載の現像ローラであることを特徴とする画像形成装置。 A latent image carrier on which an electrostatic latent image is formed by electrophotography, a charging device for charging the latent image carrier with a charge amount necessary for forming the electrostatic latent image, An image having an electrostatic latent image forming device for forming a latent image, a developing device for attaching a developer to the electrostatic latent image for visualization, and a transfer device for transferring an image made of the developer onto transfer paper A forming device,
The developing device holds the developer carried on the surface of the latent image carrier on which the electrostatic latent image is formed in a state where the developer is carried in a state of being opposed to or pressed against the surface of the latent image carrier. A developing roller for supplying an electrostatic latent image to visualize the electrostatic latent image, wherein the developing roller is the developing roller according to claim 1. Image forming apparatus.
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