JP2009108265A - Surface-treating liquid for conductive elastic layer, method of surface treatment of the same, and surface-treated conductive member - Google Patents

Surface-treating liquid for conductive elastic layer, method of surface treatment of the same, and surface-treated conductive member Download PDF

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Hiroshi Tajima
啓 田島
Hideyuki Okuyama
英之 奥山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure satisfactory print quality over a long period by retaining electrical conductivity of a conductive member such as a conductive roller used for a conductive mechanism of an electrophotographic apparatus in an adequate range, effectively preventing deterioration of durability, and reducing the voltage dependence of electrical resistance and resistance unevenness. <P>SOLUTION: A surface-treating liquid comprises carbon nanotubes dispersed in a medium containing a polyol compound and an isocyanate compound and/or a reaction product of the polyol compound and isocyanate compound. A coating layer is formed by applying the surface-treating liquid to the outer surface of a conductive elastic layer formed using one or more elastic materials selected from the group consisting of rubber, resin and thermoplastic elastomers, and then thermally curing the coating. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、導電性弾性層の表面処理液及び表面処理方法、表面処理された導電性部材に関し、詳しくは、電子写真装置の導電性機構等に使用される導電性ローラ等の導電性部材の耐久性劣化を防止し、適度な導電性を得ながら電気抵抗値の電圧依存性及び抵抗ムラを小さくし、長期に渡り良好な印刷画質が得られるものである。   The present invention relates to a surface treatment liquid for a conductive elastic layer, a surface treatment method, and a surface-treated conductive member, and more particularly, to a conductive member such as a conductive roller used in a conductive mechanism of an electrophotographic apparatus. The deterioration of durability is prevented, the voltage dependency of the electrical resistance value and the resistance unevenness are reduced while obtaining appropriate conductivity, and a good print image quality can be obtained over a long period of time.

プリンター、電子写真複写機、ファクシミリ装置等の電子写真装置や静電記録装置等における導電性機構においては、感光ドラムを一様に帯電させるための帯電ローラ、トナーを搬送させるためのトナー供給ローラ、トナーを感光体に付着させるための現像ローラ及びトナー像を感光体から用紙に転写するための転写ローラ等の導電性ローラに代表されるように、種々の導電性部材が用いられている。   In a conductive mechanism in an electrophotographic apparatus such as a printer, an electrophotographic copying machine, a facsimile apparatus, or an electrostatic recording apparatus, a charging roller for uniformly charging a photosensitive drum, a toner supply roller for conveying toner, Various conductive members are used as represented by conductive rollers such as a developing roller for adhering toner to the photoconductor and a transfer roller for transferring a toner image from the photoconductor to a sheet.

このような導電性ローラは、一般的に、円柱状の芯金と、該芯金の周囲に同心円状に積層された加硫ゴム、樹脂、熱可塑性エラストマー等からなる弾性層とから構成されており、用途に応じて、導電性、非汚染性、寸法安定性等の種々の性能が要求される。特に、長時間使用すると、残留トナー粒子やトナーに添加される薬品等が導電性ローラの表面に付着する現象が発生して画像が悪化するという、所謂、耐久性劣化の問題があり、他の導電性部材も同様に、この耐久性劣化を防止することが要望されている。   Such a conductive roller is generally composed of a cylindrical cored bar and an elastic layer made of vulcanized rubber, resin, thermoplastic elastomer and the like laminated concentrically around the cored bar. Therefore, various performances such as conductivity, non-contamination, and dimensional stability are required depending on applications. In particular, when used for a long time, there is a problem of so-called durability deterioration, in which residual toner particles or chemicals added to the toner adhere to the surface of the conductive roller and the image deteriorates. Similarly, the conductive member is required to prevent this deterioration of durability.

このような耐久性劣化を防止するため、従来、導電性部材の弾性層等の表面をイソシアネート化合物やポリウレタン樹脂でコーティング処理することが行われている。   In order to prevent such deterioration of durability, conventionally, the surface of the conductive member such as an elastic layer is coated with an isocyanate compound or a polyurethane resin.

他方、近年、カーボンナノチューブの利用が様々な分野で検討され、カーボンナノチューブを溶媒中に均一分散させたカーボンナノチューブ分散液が、特開2003−300716号公報(特許文献1)、特開2004−276232号公報(特許文献2)、特開2007−63051号公報(特許文献3)等で提案されている。   On the other hand, in recent years, the use of carbon nanotubes has been studied in various fields, and carbon nanotube dispersions in which carbon nanotubes are uniformly dispersed in a solvent have been disclosed in JP-A-2003-300716 (Patent Document 1) and JP-A-2004-276232. (Patent Document 2), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-63051 (Patent Document 3), and the like.

特開2003−300716号公報JP 2003-300716 A 特開2004−276232号公報JP 2004-276232 A 特開2007−63051号公報JP 2007-63051 A

前述したようなイソシアネート化合物やポリウレタン樹脂のコーティングにより形成されたコーティング層は耐久性劣化を改良するものであるが、一般的にこの種の材料は電気抵抗値が高いため、導電性部材を目的の電気抵抗値に調整するためにカーボンブラックやイオン性導電付与剤のような導電剤を配合しなければならない。しかし、コーティング層にカーボンブラックを配合した場合には電気抵抗値の電圧依存性が大きくなり、導電性部材の帯電が不均一となって印刷ムラが発生する問題が生じる。また、イオン性導電付与剤を配合した場合には導電剤のブリードが生じて導電性部材が粘着性を帯びてしまい、感光ドラムに長時間接触させると感光ドラムと導電性部材が貼り付き、保存性に欠けるという問題が生じる。
また、特許文献1〜3のカーボンナノチューブ分散液は、いずれも導電性部材の耐久性劣化を防止するものではなく、導電性部材のコーティング層として必要な特性を備えたものではない。
このように導電性部材の耐久性劣化を有効に防止しながら、導電性を適切な範囲に保ち、かつ、帯電特性及び使用性能に優れた導電性部材の表面処理が要望されている。
Although the coating layer formed by coating the isocyanate compound or polyurethane resin as described above improves durability deterioration, since this kind of material generally has a high electric resistance, In order to adjust the electrical resistance value, a conductive agent such as carbon black or an ionic conductivity imparting agent must be blended. However, when carbon black is blended in the coating layer, the voltage dependency of the electrical resistance value is increased, and the conductive member is not uniformly charged, resulting in a problem of uneven printing. In addition, when an ionic conductivity imparting agent is blended, the conductive agent bleeds and the conductive member becomes sticky, and the photosensitive drum and the conductive member stick to each other when stored in contact with the photosensitive drum for a long time. The problem of lack of sex arises.
Moreover, none of the carbon nanotube dispersion liquids of Patent Documents 1 to 3 prevent durability deterioration of the conductive member, and do not have characteristics necessary as a coating layer for the conductive member.
Thus, there is a demand for a surface treatment of a conductive member that effectively prevents the deterioration of the durability of the conductive member, maintains the conductivity within an appropriate range, and is excellent in charging characteristics and use performance.

本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、電子写真装置の導電性機構等に使用される導電性ローラ等の導電性部材の導電性を適切な範囲に保ち、耐久性劣化を有効に防止しながら、電気抵抗値の電圧依存性及び抵抗ムラを小さくし、長期に渡り良好な印刷画質を得ることを課題としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and keeps the conductivity of a conductive member such as a conductive roller used in a conductive mechanism of an electrophotographic apparatus within an appropriate range, effectively reducing durability. It is an object to reduce the voltage dependence of the electrical resistance value and the resistance unevenness while preventing it, and to obtain a good print image quality over a long period of time.

前記課題を解決するため、本発明は、導電性部材の表面にコーティング処理を行う表面処理液であって、
ポリオール化合物とイソシアネート化合物及び/または該ポリオール化合物とイソシアネート化合物との反応物を含む媒体中に、カーボンナノチューブが分散していることを特徴とする表面処理液を提供している。
In order to solve the above problems, the present invention is a surface treatment liquid for performing a coating treatment on the surface of a conductive member,
There is provided a surface treatment liquid characterized in that carbon nanotubes are dispersed in a medium containing a polyol compound and an isocyanate compound and / or a reaction product of the polyol compound and the isocyanate compound.

本発明者らは鋭意研究した結果、ポリオール化合物とイソシアネート化合物及び/または該ポリオール化合物とイソシアネート化合物との反応物を含む媒体中にカーボンナノチューブを分散させた表面処理液は、適度な導電性を有し、耐久性劣化を有効に防止しながら電気抵抗値の電圧依存性及び抵抗ムラを小さくしたコーティング層を導電性部材の表面に形成できることを知見した。即ち、本発明の導電性部材用の表面処理液は、導電剤としてカーボンナノチューブが配合されているので、カーボンブラックが配合された場合に生じる電気抵抗値の電圧依存性及び抵抗ムラの問題を大幅に改善し、イオン性導電付与剤が配合された場合に生じる粘着性を生じさせずに、適切な導電性を付与したコーティング層を形成することができる。かつ、該表面処理液により形成されるコーティング層はポリオール化合物とイソシアネート化合物とを熱硬化して得られるポリウレタン樹脂をマトリクス樹脂とするので、耐久性劣化も有効に防止することができる。   As a result of diligent research, the present inventors have found that a surface treatment liquid in which carbon nanotubes are dispersed in a medium containing a polyol compound and an isocyanate compound and / or a reaction product of the polyol compound and the isocyanate compound has appropriate conductivity. In addition, it has been found that a coating layer in which the voltage dependency of the electrical resistance value and the resistance unevenness are reduced while effectively preventing deterioration of durability can be formed on the surface of the conductive member. That is, since the surface treatment liquid for the conductive member of the present invention contains carbon nanotubes as a conductive agent, the problems of voltage dependence of electric resistance value and resistance unevenness caused when carbon black is mixed are greatly reduced. Thus, a coating layer imparted with appropriate conductivity can be formed without causing the stickiness that occurs when an ionic conductivity imparting agent is blended. And since the coating layer formed with this surface treatment liquid uses the polyurethane resin obtained by thermosetting a polyol compound and an isocyanate compound as a matrix resin, durability deterioration can also be prevented effectively.

本発明の表面処理液は、カーボンナノチューブのほか、ポリオール化合物とイソシアネート化合物及び/または該ポリオール化合物とイソシアネート化合物との反応物、及びこれらの媒体となる溶媒を必須成分として含む。
以下、各成分について詳述する。
The surface treatment liquid of the present invention contains, in addition to carbon nanotubes, a polyol compound and an isocyanate compound and / or a reaction product of the polyol compound and the isocyanate compound, and a solvent serving as a medium thereof as essential components.
Hereinafter, each component will be described in detail.

前記カーボンナノチューブとしては、蜂の巣状に結合した炭素原子が平面状に広がってなるグラフェンシート1層が筒状になった単層カーボンナノチューブ、2層以上が同心円状に筒状に重なった多層カーボンナノチューブおよびこれらがコイル状となったものが挙げられるが、多層カーボンナノチューブを用いることが好ましい。カーボンナノチューブにおいて単層構造と多層構造が混在していてもよい。
また、部分的にカーボンナノチューブの構造を有する炭素材料も使用することができる。さらに、両側に穴のあいたカーボンナノチューブはもちろん、カーボンナノチューブの片側が閉じた形をしたカーボンナノホーン、その頭部に穴があいたコップ型のナノカーボン物質なども用いることができる。
As the carbon nanotube, a single-walled carbon nanotube in which one layer of graphene sheets in which carbon atoms bonded in a honeycomb shape spread in a planar shape are formed in a cylindrical shape, and a multi-layer carbon nanotube in which two or more layers are concentrically stacked in a cylindrical shape And those in which they are coiled, it is preferable to use multi-walled carbon nanotubes. A single-layer structure and a multilayer structure may be mixed in the carbon nanotube.
A carbon material partially having a carbon nanotube structure can also be used. Furthermore, not only carbon nanotubes with holes on both sides, but also carbon nanohorns with closed carbon nanotubes, cup-shaped nanocarbon materials with holes on their heads, and the like can be used.

カーボンナノチューブとしては、直径1〜50nm、長さ0.01〜50μmの単層、多層のものを用いることが好ましい。
なかでも直径10〜20nm、長さ0.1〜10μmの多層構造のものを用いることが好ましい。また、アスペクト比は10以上であるものが好ましい。
この程度の大きさのカーボンナノチューブは、表面処理液中で均一に分散しやすく、かつ、カーボンナノチューブが互いに接触しやすいので、均一な導電性を有するコーティング層を形成しやすい。
また、後述する水を主体とする媒体に分散させるため、カーボンナノチューブには酸化処理による表面処理が施されていてもよい。
As the carbon nanotube, it is preferable to use a single-walled or multi-walled carbon nanotube having a diameter of 1 to 50 nm and a length of 0.01 to 50 μm.
In particular, it is preferable to use a multilayer structure having a diameter of 10 to 20 nm and a length of 0.1 to 10 μm. The aspect ratio is preferably 10 or more.
Carbon nanotubes of this size are easily dispersed uniformly in the surface treatment liquid, and the carbon nanotubes are easily in contact with each other, so that it is easy to form a coating layer having uniform conductivity.
Further, the carbon nanotubes may be subjected to a surface treatment by oxidation treatment in order to disperse in a medium mainly composed of water described later.

前記カーボンナノチューブは、本発明の表面処理液中に0.1質量%以上1.0質量%以下の割合で含まれることが好ましい。さらに好ましくは0.2質量%以上0.8質量%以下である。
これは、表面処理液中にカーボンナノチューブが0.1質量%未満であると形成されたコーティング層におけるカーボンナノチューブの含有量が少なくなり、コーティング層に十分な導電性を付与できないからであり、1.0質量%を超えると表面処理液中でカーボンナノチューブが絡まって固まりが生じやすくなり、電気抵抗値の不均一が生じるおそれがあるからである。
The carbon nanotubes are preferably contained in the surface treatment liquid of the present invention at a ratio of 0.1% by mass or more and 1.0% by mass or less. More preferably, it is 0.2 mass% or more and 0.8 mass% or less.
This is because the carbon nanotube content in the coating layer formed when the carbon nanotubes are less than 0.1% by mass in the surface treatment liquid is reduced, and sufficient conductivity cannot be imparted to the coating layer. If the amount exceeds 0.0 mass%, the carbon nanotubes are entangled in the surface treatment solution, and the carbon nanotubes tend to be hardened, which may cause non-uniform electrical resistance.

また、前記表面処理液の媒体を除く全固形分中にカーボンナノチューブは0.5質量%以上5.0質量%以下の割合で含まれていることが好ましい。
これは、全固形分中0.5質量%未満であるとコーティング層におけるカーボンナノチューブの含有量が少なく、コーティング層に十分な導電性を付与できないからであり、5.0質量%を超えるとカーボンナノチューブの配合量が過剰量となり、カーボンナノチューブが絡まって固まりが生じやすくなり、電気抵抗値の不均一が生じるおそれがあるからである。全固形分中にカーボンナノチューブは、1.0質量%以上3.0質量%以下とするのがさらに好ましい。
このようにカーボンナノチューブは極めて導電性に優れるので少量の配合で所望の電気抵抗値を得ることができ、さらに電気抵抗値の電圧依存性及び抵抗ムラを小さくすることができる。
Moreover, it is preferable that the carbon nanotubes are contained in a ratio of 0.5% by mass or more and 5.0% by mass or less in the total solid content excluding the medium of the surface treatment liquid.
This is because when the total solid content is less than 0.5% by mass, the content of carbon nanotubes in the coating layer is small, and sufficient conductivity cannot be imparted to the coating layer. This is because the compounding amount of the nanotubes becomes excessive, the carbon nanotubes are entangled and tend to be hardened, and the electric resistance value may be uneven. More preferably, the carbon nanotubes in the total solid content are 1.0 mass% or more and 3.0 mass% or less.
As described above, since the carbon nanotube is extremely excellent in electrical conductivity, a desired electrical resistance value can be obtained with a small amount of blending, and the voltage dependence of the electrical resistance value and resistance unevenness can be reduced.

前記表面処理液には、媒体中にポリオール化合物とイソシアネート化合物、及び/または該ポリオール化合物とイソシアネート化合物との反応物が含まれている。これらポリオール化合物、イソシアネート化合物及びこれらの反応物は媒体中に分散及び/または溶解されている。
これらポリオール化合物とイソシアネート化合物は、表面処理液中で互いに反応していない状態、一部反応した状態、あるいはこれらが混在した状態で存在する。
ポリオール化合物とイソシアネート化合物とを熱硬化して得られるポリウレタン樹脂は、導電性部材の表面のコーティング層を形成する樹脂として用いられた場合、通紙耐久性に極めて優れた結果を示す。
The surface treatment liquid contains a polyol compound and an isocyanate compound and / or a reaction product of the polyol compound and the isocyanate compound in a medium. These polyol compounds, isocyanate compounds and their reactants are dispersed and / or dissolved in the medium.
These polyol compounds and isocyanate compounds exist in a state in which they do not react with each other in the surface treatment liquid, in a partially reacted state, or in a state in which they are mixed.
When a polyurethane resin obtained by thermosetting a polyol compound and an isocyanate compound is used as a resin for forming a coating layer on the surface of a conductive member, the result is extremely excellent in paper passing durability.

前記ポリオール化合物は、多価ヒドロキシ化合物であり、一分子中に少なくとも2個の水酸基を有する化合物である。多価ヒドロキシ化合物としては、例えば、脂肪族炭化水素ポリオール類、ポリエーテルポリオール類、ポリエステルポリオール類、アクリルポリオール類、含フッ素ポリオール類、エポキシポリオール類、ポリカーボネートポリオール類、ウレタンポリオール類等が挙げられる。
なかでも、アクリルポリオール類、ウレタンポリオール類を用いることが好ましい。
The polyol compound is a polyvalent hydroxy compound and is a compound having at least two hydroxyl groups in one molecule. Examples of the polyvalent hydroxy compound include aliphatic hydrocarbon polyols, polyether polyols, polyester polyols, acrylic polyols, fluorine-containing polyols, epoxy polyols, polycarbonate polyols, and urethane polyols.
Of these, acrylic polyols and urethane polyols are preferably used.

アクリルポリオール類としては、一分子中に一個以上の活性水素を持つ重合性モノマーと、これに共重合可能なモノマーを共重合させることによって得られるものが挙げられる。例えば、(i)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸2−ヒドロキシルブチルなどの活性水素を持つアクリル酸エステル類:メタアクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタアクリル酸2−ヒドロキシプロピル、メタアクリル酸2−ヒドロキシルブチルなどの活性水素を持つメタアクリル酸エステル類:グリセリンのアクリル酸モノエステル或いはメタアクリル酸モノエステル、トリメチロールプロパンのアクリル酸モノエステル或いはメタアクリル酸モノエステル当の多価活性水素を有するメタアクリル酸やアクリル酸から選ばれた単独或いは混合物と、
(ii)アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシルなどのアクリル酸エステル類:メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸エチル、メタアクリル酸イソプロピル、メタアクリル酸n−ブチル、メタアクリル酸イソブチル、メタアクリル酸n−ヘキシルなどのメタアクリル酸エステル類から選ばれた単独または混合物とを、
(iii)アクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸などの不飽和カルボン酸、アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミドなどの不飽和アミド:およびスチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリルニトリルなどの重合性モノマーから選ばれた単独或いは混合物の存在下、或いは非存在下において重合させて得られるアクリルポリオール樹脂類が挙げられる。
Acrylic polyols include those obtained by copolymerizing a polymerizable monomer having one or more active hydrogens in one molecule and a monomer copolymerizable therewith. For example, (i) acrylic acid esters having active hydrogen such as 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxylbutyl acrylate: 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxy methacrylate Methacrylic acid esters having active hydrogen such as propyl, 2-hydroxyl-methacrylic acid: acrylic acid monoester or methacrylic acid monoester of glycerin, acrylic acid monoester or trimethacrylic acid monoester of trimethylolpropane A single or a mixture selected from methacrylic acid and acrylic acid having polyvalent active hydrogen;
(Ii) Acrylic acid esters such as methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate: methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, methacryl A single or mixture selected from methacrylic acid esters such as n-butyl acid, isobutyl methacrylate, and n-hexyl methacrylate;
(Iii) Unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid and itaconic acid, unsaturated amides such as acrylamide and N-methylol acrylamide: and polymerizable monomers such as styrene, vinyl toluene, vinyl acetate and acrylonitrile Examples thereof include acrylic polyol resins obtained by polymerization in the presence or absence of a mixture.

ウレタンポリオール類としては、芳香族、脂肪族、脂環族のジイソシアネートと活性水素化合物との重付加反応によって生成するポリマー中にウレタン結合を持ち、ポリマー側鎖や末端に水酸基を持つものをあげることができる。   Urethane polyols include those having a urethane bond in the polymer produced by the polyaddition reaction of an aromatic, aliphatic or alicyclic diisocyanate with an active hydrogen compound, and having a hydroxyl group at the polymer side chain or terminal. Can do.

前記ポリオール化合物は、単独であるいは2種以上を混合して用いることができる。
本発明に使用するポリオール化合物は、樹脂分の水酸基価が10〜300mgKOH/gであることが好ましい。
The said polyol compound can be used individually or in mixture of 2 or more types.
The polyol compound used in the present invention preferably has a resin hydroxyl value of 10 to 300 mgKOH / g.

前記ポリオール化合物と反応してポリウレタン樹脂を生成するイソシアネート化合物は、該ポリオール化合物を主剤とした場合に、ポリウレタン樹脂の硬化剤とみなすことができる。
前記イソシアネート化合物は、脂肪族及び/または脂環族ジイソシアネート、あるいはこれらより誘導される多イソシアネート(ポリイソシアネート)を用いるのが好ましい。
前記脂肪族及び/または脂環族ジイソシアネートとしては、2,4一トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、へキサメチレンジイソシアネート、1,4−シクロへキシレンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’一ビフェニレンジイソシアネート、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、3,3’−ジクロロ−4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、1,5−テトラヒドロナフタレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートが挙げられる。
またそれぞれイソシアネート化合物のイソシアヌレート体、ビュレット体、アダクト体、アロファネート体等の変性体などが挙げられる。表面処理の耐久性に優れるという理由により、へキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体等が好ましく用いられる。
The isocyanate compound that reacts with the polyol compound to form a polyurethane resin can be regarded as a curing agent for the polyurethane resin when the polyol compound is a main component.
As the isocyanate compound, aliphatic and / or alicyclic diisocyanates or polyisocyanates (polyisocyanates) derived therefrom are preferably used.
Examples of the aliphatic and / or alicyclic diisocyanates include 2,4 monotolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, Hexamethylene diisocyanate, 1,4-cyclohexylene diisocyanate, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, 3,3′-dimethyl-4,4 ′ monobiphenylene diisocyanate, 3,3′-dimethoxy-4,4′- Biphenylene diisocyanate, 3,3′-dichloro-4,4′-biphenylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, 1,5-tetrahydronaphthalene diisocyanate, isophorone diisocyanate It is below.
In addition, modified products such as isocyanurate bodies, burette bodies, adduct bodies, and allophanate bodies of isocyanate compounds are exemplified. An isocyanurate form of hexamethylene diisocyanate is preferably used because of its excellent surface treatment durability.

前記イソシアネート化合物のイソシアネート基は、ブロック化(マスク化)されていることが好ましい。イソシアネート基をブロック化(マスク化)することにより、反応性が高いために品質管理が困難であるイソシアネート化合物の反応性を抑え、ポットライフを長くでき、表面処理液の品質管理を容易にすることができる。
「イソシアネート基がブロック化されている」とは、イソシアネート基と可逆的に反応し得る化合物と反応している状態であってイソシアネート基の反応性が不活性化されている状態であることを意味する。イソシアネート基をブロック化するためのブロック化剤としては、フェノール類、ε−カプロラクタム類、β−ジケトン類,オキシム類等が挙げられるが、処理液の品質安定性と解離度のバランスが優れるという理由によりβ−ジケトン類、オキシム類、ε−カプロラクタム類が好ましい。
It is preferable that the isocyanate group of the isocyanate compound is blocked (masked). By blocking (masking) isocyanate groups, the reactivity of isocyanate compounds, which are difficult to control due to high reactivity, can be suppressed, the pot life can be extended, and the quality control of the surface treatment solution can be facilitated. Can do.
“Isocyanate group is blocked” means that the compound is in a state of reacting with a compound capable of reversibly reacting with the isocyanate group and the reactivity of the isocyanate group is inactivated. To do. Examples of blocking agents for blocking isocyanate groups include phenols, ε-caprolactams, β-diketones, oximes, etc., but the reason is that the balance between the quality stability of the treatment liquid and the degree of dissociation is excellent Β-diketones, oximes, and ε-caprolactams are preferred.

表面処理液の塗布・硬化工程の作業性及び均一なコーティングを行う観点から、前記ポリオール化合物とイソシアネート化合物の合計量は、前記表面処理液中に15質量%以上50質量%以下、さらに20質量%以上40質量%以下とされていることが好ましい。
さらに、ポリオール化合物とイソシアネート化合物とを熱硬化させて得られるポリウレタン樹脂は、表面処理液を硬化させて得られる全固形分中に80質量%以上99.9質量%未満とされていることが好ましい。さらに好ましくは92.0質量%以上99.0質量%以下である。
From the viewpoint of workability in the coating / curing step of the surface treatment liquid and uniform coating, the total amount of the polyol compound and the isocyanate compound is 15% by mass or more and 50% by mass or less, and further 20% by mass in the surface treatment liquid. It is preferable that it is 40 mass% or less.
Furthermore, the polyurethane resin obtained by thermally curing the polyol compound and the isocyanate compound is preferably 80% by mass or more and less than 99.9% by mass in the total solid content obtained by curing the surface treatment liquid. . More preferably, it is 92.0 mass% or more and 99.0 mass% or less.

前記媒体となる溶媒としては、加熱処理等により蒸発するもので、かつ、前記カーボンナノチューブを分散させ、前記ポリオール化合物及びイソシアネート化合物を分散及び/溶解させることができるものであればよく、水、アルコール類、グリコール類、グリコールエステル類、エステル類、ケトン類等の種々の液体を用いることができる。   The solvent used as the medium may be any solvent that can be evaporated by heat treatment or the like, and can disperse the carbon nanotubes, and can disperse and / or dissolve the polyol compound and isocyanate compound. Water, alcohol Various liquids such as alcohols, glycols, glycol esters, esters and ketones can be used.

なかでも、人体及び環境に対して無害であり、大量の有機溶媒を用いる方法と比べて有機溶媒の揮発が抑制されるので作業環境や地球環境に影響を及ぼさないことから、前記媒体は、水を主体とする溶媒であることが好ましい。
「水を主体とする媒体」とは、水を主成分とする溶媒であり、溶媒全質量中の水の質量が50質量%以上100質量%以下であるものを言う。好ましくは60質量%以上、さらには80質量%以上であるのが良い。水以外の溶媒として、エステル類、ケトン類、アルコール類、グリコール類、グリコールエステル類等を混合しても構わない。
In particular, the medium is harmless to the human body and the environment, and since the volatilization of the organic solvent is suppressed as compared with the method using a large amount of the organic solvent, the medium does not affect the work environment or the global environment. It is preferable that the solvent is mainly composed of.
The “medium mainly composed of water” is a solvent having water as a main component, and refers to a medium in which the mass of water in the total mass of the solvent is 50% by mass or more and 100% by mass or less. Preferably it is 60 mass% or more, Furthermore, it is good that it is 80 mass% or more. As solvents other than water, esters, ketones, alcohols, glycols, glycol esters and the like may be mixed.

本発明の表面処理液は、前述したように、カーボンナノチューブ、ポリオール化合物とイソシアネート化合物及び/または該ポリオール化合物とイソシアネート化合物との反応物、及び媒体を必須成分として含むものであればよいが、カーボンナノチューブを表面処理液中に均一分散させやすいという観点から、下記(1)〜(3)の手順で調製されていることが好ましい。
(1)ポリオール化合物、イソシアネート化合物及びこれらの反応物を含まない媒体にカーボンナノチューブを分散させてカーボンナノチューブ分散液を調製する。
(2)(1)とは別に、ポリオール化合物とイソシアネート化合物を媒体に分散及び/または溶解させた液を調製する。この際、ポリオール化合物とイソシアネート化合物が一部反応し、反応物を生成していてもよい。
(3)その後、(1)と(2)を混合する。
(1)のように予めポリオール化合物とイソシアネート化合物を含まない媒体にカーボンナノチューブを配合しておく方が、ポリオール化合物とイソシアネート化合物を含む媒体に直接配合するよりも、カーボンナノチューブを均一分散させやすいという利点がある。
As described above, the surface treatment liquid of the present invention may contain carbon nanotubes, a polyol compound and an isocyanate compound and / or a reaction product of the polyol compound and an isocyanate compound, and a medium as essential components. From the viewpoint of easily dispersing the nanotubes uniformly in the surface treatment liquid, it is preferable that the nanotubes are prepared by the following procedures (1) to (3).
(1) A carbon nanotube dispersion is prepared by dispersing carbon nanotubes in a medium that does not contain a polyol compound, an isocyanate compound, and these reactants.
(2) Separately from (1), a liquid in which a polyol compound and an isocyanate compound are dispersed and / or dissolved in a medium is prepared. At this time, the polyol compound and the isocyanate compound may partially react to generate a reaction product.
(3) Then, (1) and (2) are mixed.
It is easier to uniformly disperse carbon nanotubes by blending carbon nanotubes in a medium that does not contain a polyol compound and an isocyanate compound as in (1) than in direct blending in a medium that contains a polyol compound and an isocyanate compound. There are advantages.

前記(1)において、カーボンナノチューブを予め媒体に分散させる方法としては、使用する媒体等に応じて最適な方法を選択することができるが、酸化処理等の表面処理を施したカーボンナノチューブを用いる、あるいは、媒体に界面活性剤を配合する等の方法を用いることができる。   In the above (1), as a method of dispersing the carbon nanotubes in the medium in advance, an optimal method can be selected according to the medium to be used, but the carbon nanotubes subjected to surface treatment such as oxidation treatment are used. Alternatively, a method of blending a surfactant with the medium can be used.

前記(2)において、ポリオール化合物とイソシアネート化合物とを媒体中に分散及び/または溶解させる方法としては、使用する媒体及びポリオール化合物とイソシアネート化合物の種類によって適宜選択することができ、ポリオール化合物、イソシアネート化合物に使用する媒体と親和性を有する他の官能基を導入する、あるいは、分散剤、湿潤剤等の界面活性剤を配合する等の方法を用いることができる。   In the method (2), the method for dispersing and / or dissolving the polyol compound and the isocyanate compound in the medium can be appropriately selected depending on the type of the medium used and the polyol compound and the isocyanate compound. For example, other functional groups having an affinity for the medium to be used may be introduced, or a surfactant such as a dispersant or a wetting agent may be added.

特に、水を主体とする媒体にイソシアネート化合物を分散させる場合には、親水基を導入したイソシアネート化合物を用いることが好ましい。このように親水性基を導入することによりイソシアネート化合物を水溶性とすることができ、人体及び環境に対して無害である水を主体とする媒体中に、イソシアネート化合物を分散あるいは/及び溶解することが可能となる。
ポリオール化合物は親水性基である水酸基を多数含むため、水を主体とする媒体に分散させる場合には、通常、特に親水性基を導入する必要はない。
In particular, when an isocyanate compound is dispersed in a medium mainly composed of water, it is preferable to use an isocyanate compound into which a hydrophilic group has been introduced. Thus, by introducing a hydrophilic group, the isocyanate compound can be made water-soluble, and the isocyanate compound is dispersed or / and dissolved in a water-based medium that is harmless to the human body and the environment. Is possible.
Since the polyol compound contains a large number of hydroxyl groups that are hydrophilic groups, it is usually unnecessary to introduce a hydrophilic group when dispersed in a medium mainly composed of water.

前記親水性基は、導電性部材の耐久劣化の抑制効果を損なわない範囲にて適宜、イソシアネート化合物に導入することができる。具体的には、1〜50質量%の割合、好ましくは3〜30質量%の割合で導入するのが良い。これにより、水との十分な相溶性と、導電性部材の耐久制劣化の抑制効果との両立を図ることができる。
前記親水性基としては、ポリエーテル、カルボン酸塩、スルホン酸塩等が挙げられるが、特に、表面処理液の安定性に優れるという理由により、カルボン酸のアンモニウム塩が好ましい。
The said hydrophilic group can be suitably introduce | transduced into an isocyanate compound in the range which does not impair the inhibitory effect of durability deterioration of an electroconductive member. Specifically, it may be introduced at a rate of 1 to 50% by mass, preferably 3 to 30% by mass. Thereby, it is possible to achieve both compatibility with water and an effect of suppressing deterioration of durability of the conductive member.
Examples of the hydrophilic group include polyethers, carboxylates, sulfonates, and the like. Particularly, ammonium salts of carboxylic acids are preferable because of excellent surface treatment solution stability.

前記表面処理液には、前述したものの他に、本発明の効果を妨げない限りにおいて、前記カーボンナノチューブ以外の導電剤(例えば、導電性カーボンブラック、弱導電性カーボンブラック等)、及び前記ポリオール、イソシアネート化合物以外の樹脂成分、滑剤等を配合することもできる。滑剤を配合することにより、摩擦係数を下げることができる。   In addition to the above-described surface treatment liquid, the surface treatment liquid may be a conductive agent other than the carbon nanotube (for example, conductive carbon black, weakly conductive carbon black, etc.), the polyol, Resin components other than isocyanate compounds, lubricants and the like can also be blended. By blending a lubricant, the coefficient of friction can be lowered.

前記導電性部材用の表面処理液は、画像形成装置に装着される導電性ローラ、導電性ベルト等の種々の導電性部材に塗布されることにより耐久性劣化を防止し、かつ、導電性を有しながら、電気抵抗値の電圧依存性及び抵抗ムラの小さいコーティング層を形成させることができる。
前記表面処理液は、種々の材質の導電性部材に対して用いることができるが、特に弾性材料を用いて形成される導電性部材の導電性弾性層に対して好適に用いられる。
The surface treatment liquid for the conductive member is applied to various conductive members such as a conductive roller and a conductive belt mounted on the image forming apparatus, thereby preventing deterioration of durability and providing conductivity. It is possible to form a coating layer with little voltage dependence and resistance unevenness of the electrical resistance value.
The surface treatment liquid can be used for conductive members made of various materials, but is particularly preferably used for a conductive elastic layer of a conductive member formed using an elastic material.

そこで、本発明は、前記表面処理液を、ゴム、樹脂及び熱可塑性エラストマーからなる群から選択される1種以上の弾性材料を用いて形成した導電性弾性層の外表面に塗布した後、加熱硬化処理を行い、コーティング層を形成していることを特徴とする導電性弾性層の表面処理方法を提供している。   In view of this, the present invention provides a method in which the surface treatment liquid is applied to the outer surface of a conductive elastic layer formed using one or more elastic materials selected from the group consisting of rubber, resin, and thermoplastic elastomer, and then heated. There is provided a surface treatment method for a conductive elastic layer, characterized by performing a curing treatment to form a coating layer.

前記表面処理方法によれば、加工が容易であるので、容易に導電性部材に耐久性劣化防止処理を施すことができる。特に、媒体が水を主体としたものであれば、作業環境も著しく改善され、地球環境保全上においても極めて優れる。   According to the surface treatment method, since the processing is easy, it is possible to easily perform the durability deterioration preventing process on the conductive member. In particular, if the medium is mainly water, the working environment is remarkably improved, and it is extremely excellent in terms of global environmental conservation.

前記表面処理液を導電性弾性層の表面に塗布する方法としては、ディッピング、ロールコート、ナイフコート、スプレー塗装等の従来公知の方法を用いることができる。
前記加熱硬化処理の温度は、ポリオール化合物、イソシアネート化合物の種類にもよるが、110℃以上200℃以下、好ましくは120℃以上170℃以下であるのが良い。前記範囲としているのは、110℃より低いとポリオール化合物とイソシアネート化合物とが硬化しにくくなったり、ブロック化されたイソシアネート化合物を使用する場合にブロック剤が解離しにくくなったりするためである。一方、200℃より高いと、導電性弾性層が劣化するおそれがあるため好ましくない。
As a method for applying the surface treatment liquid to the surface of the conductive elastic layer, a conventionally known method such as dipping, roll coating, knife coating, spray coating or the like can be used.
The temperature of the heat curing treatment is 110 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, preferably 120 ° C. or higher and 170 ° C. or lower, although it depends on the type of polyol compound or isocyanate compound. When the temperature is lower than 110 ° C., the polyol compound and the isocyanate compound are difficult to be cured, or when the blocked isocyanate compound is used, the blocking agent is difficult to dissociate. On the other hand, when the temperature is higher than 200 ° C., the conductive elastic layer may be deteriorated, which is not preferable.

加熱硬化処理の時間は、加熱硬化処理の温度にもよるが、硬化が充分行われ、かつ導電性弾性層が劣化しない時間を適宜選択可能であり、5分以上120分以下、好ましくは10分以上60分以下であるのが良い。   Although the time of the heat curing treatment depends on the temperature of the heat curing treatment, a time during which the curing is sufficiently performed and the conductive elastic layer does not deteriorate can be appropriately selected, and is 5 minutes to 120 minutes, preferably 10 minutes. It is good that it is 60 minutes or less.

本発明は、さらに、ゴム、樹脂及び熱可塑性エラストマーからなる群から選択される1種以上の弾性材料を用いて形成される導電性弾性層と、該導電性弾性層の表面を覆うコーティング層とを備えた導電性部材であって、
前記コーティング層は、ポリオール化合物とイソシアネート化合物とを熱硬化して得られるポリウレタン樹脂中にカーボンナノチューブが分散されてなることを特徴とする導電性部材を提供している。
The present invention further includes a conductive elastic layer formed using at least one elastic material selected from the group consisting of rubber, resin and thermoplastic elastomer, and a coating layer covering the surface of the conductive elastic layer. A conductive member comprising:
The coating layer provides a conductive member in which carbon nanotubes are dispersed in a polyurethane resin obtained by thermosetting a polyol compound and an isocyanate compound.

前記導電性部材のコーティング層は、ポリオール化合物とイソシアネート化合物の反応で得られるポリウレタン樹脂中にカーボンナノチューブが分散されており、該カーボンナノチューブにより導電性が付与されている。そのため、カーボンブラックにより導電性を付与した場合に発生する電気抵抗値の電圧依存性及び抵抗ムラを低減できることに加え、イオン性導電付与剤を配合した場合のような導電剤のブリードが発生せず、導電性部材と感光ドラムとの張り付きや画質の悪化を生じさせない。そのため、本発明の導電性部材は、耐久性劣化を有効に防止しながら、良好で均一な帯電特性及び保存性を維持することにより、長期に渡り良好な画質を得ることができ、カラー複写機あるいはカラープリンタ用等の画像形成装置に装着される、現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ等の導電性ローラとして好適に用いることができる。
なお、前記導電性部材のコーティング層は、前述した表面処理方法以外の方法により形成することもできる。
In the coating layer of the conductive member, carbon nanotubes are dispersed in a polyurethane resin obtained by a reaction between a polyol compound and an isocyanate compound, and conductivity is imparted by the carbon nanotubes. Therefore, in addition to being able to reduce the voltage dependency and resistance unevenness of the electrical resistance value that occurs when conductivity is imparted by carbon black, there is no occurrence of bleeding of the conductive agent as in the case of adding an ionic conductivity imparting agent. In addition, sticking between the conductive member and the photosensitive drum and deterioration of image quality are not caused. Therefore, the conductive member of the present invention can obtain good image quality over a long period of time by effectively preventing deterioration in durability and maintaining good and uniform charging characteristics and storage stability. Alternatively, it can be suitably used as a conductive roller such as a developing roller, a charging roller, or a transfer roller that is mounted on an image forming apparatus such as a color printer.
In addition, the coating layer of the said electroconductive member can also be formed by methods other than the surface treatment method mentioned above.

前記コーティング層には、前記カーボンナノチューブが0.5質量%以上5.0質量%以下、好ましくは1.0質量%以上3.0質量%以下の割合で含まれていることが好ましい。
なお、前記導電性部材において、コーティング層の厚さは1μm以上50μm以下、好ましくは5μm以上30μm以下であるのが良い。前記範囲としているのは、1μmより薄いと耐久性が悪くなるためであり、50μmより厚いと亀裂を発生することがあるためである。
The coating layer preferably contains the carbon nanotubes in a proportion of 0.5 mass% to 5.0 mass%, preferably 1.0 mass% to 3.0 mass%.
In the conductive member, the thickness of the coating layer is 1 μm or more and 50 μm or less, preferably 5 μm or more and 30 μm or less. This range is because if the thickness is less than 1 μm, the durability deteriorates, and if it is more than 50 μm, cracks may occur.

前記コーティング層が形成される基材となる導電性部材の導電性弾性層は、ゴム、樹脂及び熱可塑性エラストマーのいずれか1種以上の弾性材料を用いて形成されてなり、かつ、導電性を備えたものであれば限定されないが、例えば、以下に列挙したような成分を用いて作製することができる。   The conductive elastic layer of the conductive member serving as a base material on which the coating layer is formed is formed using one or more elastic materials of rubber, resin, and thermoplastic elastomer, and has conductivity. Although it will not be limited if it comprises, For example, it can produce using a component as enumerated below.

前記導電性弾性層を構成する弾性材料の原料成分としては、
エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム(X−IIR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、アクリルゴム、イソブチレンとp−メチルスチレンの共重合体を臭素化したゴムである臭素化イソブチレン−p−メチルスチレン共重合体(BIMS)、フッ素ゴム、シリコーンゴム、クロロプレンゴム(CR)、天然ゴム(NR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム(IR)、エチレンプロピレンゴム、水素化ニトリルゴム(HNBR)またはクロロスルフォン化ポリエチレンゴム等のゴム;
スチレン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、アミド系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマー;
ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンエチルアクリレート樹脂、エチレンビニルアセテート樹脂、エチレン−メタクリル酸樹脂、アイオノマー樹脂または塩素化ポリエチレン等のオレフィン系樹脂等の樹脂;
を用いることができ、これらを単独、あるいは、2種以上組合わせたものを用いることができる。
特に、ゴムのような弾性・柔軟性と樹脂のような良好な成形性・リサイクル性を併せ持ち、優れた機械的物性及び加工仕上がりを有することから、EPDM、NBR等のゴム、スチレン系熱可塑性エラストマー、及びオレフィン系樹脂を含む熱可塑性エラストマー組成物から形成した弾性材料としていることが好ましい。
As a raw material component of the elastic material constituting the conductive elastic layer,
This rubber is a brominated rubber of ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), butyl rubber (IIR), halogenated butyl rubber (X-IIR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), acrylic rubber, and a copolymer of isobutylene and p-methylstyrene. Brominated isobutylene-p-methylstyrene copolymer (BIMS), fluorine rubber, silicone rubber, chloroprene rubber (CR), natural rubber (NR), butadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), isoprene rubber (IR) ), Rubbers such as ethylene propylene rubber, hydrogenated nitrile rubber (HNBR) or chlorosulfonated polyethylene rubber;
Thermoplastic elastomers such as styrene thermoplastic elastomer, polyester thermoplastic elastomer, amide thermoplastic elastomer, olefin thermoplastic elastomer;
Resins such as polyethylene, polypropylene, ethylene ethyl acrylate resin, ethylene vinyl acetate resin, ethylene-methacrylic acid resin, ionomer resin or olefin resin such as chlorinated polyethylene;
These can be used alone or in combination of two or more.
In particular, rubber such as EPDM and NBR, styrene-based thermoplastic elastomer because it has both elasticity and flexibility like rubber and good moldability and recyclability like resin, and excellent mechanical properties and processing finish. And an elastic material formed from a thermoplastic elastomer composition containing an olefin resin.

また、導電性弾性層には、導電性を付与するため、金属塩等のイオン性導電付与剤;カーボンブラック、酸化スズ、酸化チタン、グラファイト等の金属酸化物、または、導電性シリカ、銅、ニッケル、アルミニウム等の金属粉等の導電性充填剤、を使用することができる。
イオン性導電付与剤としては、特に、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体あるいは/およびエチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体に金属塩が含まれているものを好適に用いることができる。
Further, in order to impart conductivity to the conductive elastic layer, an ionic conductivity imparting agent such as a metal salt; a metal oxide such as carbon black, tin oxide, titanium oxide, graphite, or conductive silica, copper, Conductive fillers such as metal powders such as nickel and aluminum can be used.
As the ionic conductivity-imparting agent, in particular, an ethylene oxide-propylene oxide copolymer and / or an ethylene oxide-propylene oxide-allyl glycidyl ether copolymer containing a metal salt can be preferably used.

前記導電性充填剤とは別に、機械的強度を向上させるために、炭酸カルシウム、シリカ、クレー、タルク、硫酸バリウム、ケイ藻土などの充填剤が配合されていても良い。
また、導電性弾性層表面からの添加剤等の遊離、ブリード、ブルーミングや感光体汚染性などの接触物への移行などを起こさない範囲で、ステアリン酸、ラウリン酸などの脂肪酸、綿実油、トール油、アスファルト物質、パラフィンワックスなどの軟化剤を配合しても良い。これにより導電性弾性層の硬度や柔軟性を適度に調整することができる。
さらには、必要に応じて加硫剤、加硫促進剤、発泡剤、老化防止剤、可塑剤等の各種添加剤を配合することもできる。加硫剤としては、例えば硫黄、有機含有硫黄化合物、過酸化物、樹脂架橋剤なども使用可能である。
In addition to the conductive filler, a filler such as calcium carbonate, silica, clay, talc, barium sulfate, diatomaceous earth, or the like may be blended in order to improve mechanical strength.
Also, fatty acids such as stearic acid and lauric acid, cottonseed oil and tall oil are used as long as they do not cause liberation of additives from the surface of the conductive elastic layer, transfer to contact materials such as bleed, blooming and photoconductor contamination. Softeners such as asphalt substances and paraffin wax may be blended. Thereby, the hardness and softness | flexibility of a conductive elastic layer can be adjusted moderately.
Furthermore, various additives such as a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, a foaming agent, an antiaging agent, and a plasticizer can be blended as necessary. As the vulcanizing agent, for example, sulfur, organic-containing sulfur compound, peroxide, resin cross-linking agent and the like can be used.

前記導電性ローラの導電性弾性層は、常法により作成でき、例えば、必要に応じて導電剤等の添加剤を配合したゴム成分、熱可塑性エラストマー成分、樹脂成分等の弾性材料を構成する成分を所要の配合及び配合順序でオープンロール、バンバリーミキサー、ニーダー等のゴム混練装置に投入し、混練りして混練物とした後、単軸押出機でチューブ状に予備成形し、この予備成形品を加硫(架橋)したのち、芯金を挿入し表面を研磨した後、所要寸法にカットして導電性弾性層とする等の方法を用いることができる。混練物の加硫(架橋)は、必要に応じて動的架橋等の手法を用いて行うことができる。   The conductive elastic layer of the conductive roller can be prepared by a conventional method, for example, a component that constitutes an elastic material such as a rubber component, a thermoplastic elastomer component, a resin component, etc., in which an additive such as a conductive agent is blended as necessary. Is put into a rubber kneading device such as an open roll, a Banbury mixer, a kneader, etc. in the required blending and blending order, kneaded to obtain a kneaded product, and then preformed into a tube shape with a single-screw extruder. After vulcanizing (crosslinking), after inserting the metal core and polishing the surface, it is possible to use a method such as cutting to a required dimension to form a conductive elastic layer. Vulcanization (crosslinking) of the kneaded product can be performed using a technique such as dynamic crosslinking as necessary.

導電性弾性層の厚さは1mm以上10mm以下、好ましくは1.5mm以上6mm以下であるのが良い。前記範囲としているのは、1mmより薄いと十分な帯電性が得にくくなるためである。一方、10mmより厚いと帯電不足を起こしやすくなると共に部材が大きすぎて小型軽量化に向かないためである。   The thickness of the conductive elastic layer is 1 mm or more and 10 mm or less, preferably 1.5 mm or more and 6 mm or less. The above range is used because it is difficult to obtain sufficient chargeability when the thickness is less than 1 mm. On the other hand, if it is thicker than 10 mm, insufficient charging tends to occur, and the member is too large to be suitable for reduction in size and weight.

前記コーティング層及び前記導電性弾性層を含めた導電性部材の電気抵抗値は、10Ω以上1010Ω以下、好ましくは10Ω以上10Ω以下であるのが良い。前記範囲としているのは、10Ωより小さい導電性部材を得るのは困難となるためである。一方、1010Ωより大きいと、転写や帯電、トナー供給等の効率が低下し実用に適さなくなるという問題があるためである。導電性部材の電気抵抗値は、導電性部材がロール状として実施例に記載の方法で測定している。 The electrical resistance value of the conductive member including the coating layer and the conductive elastic layer may be 10 4 Ω or more and 10 10 Ω or less, preferably 10 5 Ω or more and 10 8 Ω or less. The reason for this is that it is difficult to obtain a conductive member smaller than 10 4 Ω. On the other hand, if it is larger than 10 10 Ω, there is a problem that the efficiency of transfer, charging, toner supply, etc. is lowered, making it unsuitable for practical use. The electrical resistance value of the conductive member is measured by the method described in the examples in which the conductive member is in a roll shape.

前述したように、本発明の表面処理液は、ポリオール化合物とイソシアネート化合物を含む媒体中にカーボンナノチューブが分散されているので、導電性部材の導電性を適切な範囲に保ち、耐久性劣化を有効に防止しながら、電気抵抗値の電圧依存性及び抵抗ムラを小さくし、長期に渡り良好な印刷画質を得られるコーティング層を導電性部材に形成することができる。また、本発明の表面処理液により形成されたコーティング層は、イオン性導電付与剤を用いた場合のような導電剤のブリードが生じないので、感光体等の他部材に長期間接触させても貼り付きや画質の低下を生じさせない。   As described above, since the carbon nanotube is dispersed in the medium containing the polyol compound and the isocyanate compound, the surface treatment liquid of the present invention maintains the conductivity of the conductive member within an appropriate range and effectively reduces the durability. In addition, it is possible to reduce the voltage dependency of the electrical resistance value and the resistance unevenness, and to form a coating layer on the conductive member that can obtain a good print image quality over a long period of time. In addition, the coating layer formed from the surface treatment liquid of the present invention does not cause bleeding of the conductive agent as in the case of using an ionic conductivity imparting agent. Does not cause sticking or degradation of image quality.

本発明の導電性部材は、ゴム、樹脂及び熱可塑性エラストマーからなる群から選択される1種以上の弾性材料を用いて形成した導電性弾性層と、ポリオール化合物とイソシアネート化合物とを熱硬化して得られるポリウレタン樹脂中にカーボンナノチューブが分散されてなるコーティング層とを備えている。そのため、コーティング層が導電性弾性層の導電性を妨げることなく、導電性部材の電気抵抗値を適切な範囲に保ち、該電気抵抗値の電圧依存性及び抵抗ムラを低減しながら、有効に耐久性劣化を防止することができる。かつ、コーティング層からの導電剤のブリードもないので、保存性に優れ、長期に渡り良好な印刷画像を得ることができる。   The conductive member of the present invention is obtained by thermally curing a conductive elastic layer formed using one or more elastic materials selected from the group consisting of rubber, resin and thermoplastic elastomer, and a polyol compound and an isocyanate compound. And a coating layer in which carbon nanotubes are dispersed in the obtained polyurethane resin. Therefore, the coating layer does not interfere with the conductivity of the conductive elastic layer, and the electrical resistance value of the conductive member is kept within an appropriate range, effectively reducing the voltage dependency of the electrical resistance value and resistance unevenness. Deterioration can be prevented. In addition, since there is no bleed of the conductive agent from the coating layer, it is excellent in storage stability and a good printed image can be obtained over a long period of time.

また、本発明の導電性部材の表面処理方法によれば、容易に導電性ローラ等の導電性部材に耐久劣化性を向上させることができる。特に、水を主体とする媒体を用いた表面処理液とすると、大量の有機溶媒を用いる従来の方法と比べて有機溶媒の揮発が抑制されるので作業環境が著しく改善され、地球環境保全上においても優れている。   Moreover, according to the surface treatment method for a conductive member of the present invention, durability deterioration can be easily improved in a conductive member such as a conductive roller. In particular, when the surface treatment liquid uses a medium mainly composed of water, volatilization of the organic solvent is suppressed compared to the conventional method using a large amount of organic solvent, so that the working environment is remarkably improved. Is also excellent.

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態にかかる導電性ローラ10を示す。
導電性ローラ10は、導電性熱可塑性エラストマー組成物により成形された円筒形状の導電性弾性層11の中空部に円柱形状の芯金(シャフト)12を圧入して取り付け、導電性弾性層11の表面にコーティング層13を備えたローラ部14を形成している。
コーティング層13は、ポリオール化合物とイソシアネート化合物とを熱硬化して得られるポリウレタン樹脂中にカーボンナノチューブが均一分散されてなる。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a conductive roller 10 according to an embodiment of the present invention.
The conductive roller 10 is attached by press-fitting a cylindrical cored bar (shaft) 12 into a hollow portion of a cylindrical conductive elastic layer 11 formed of a conductive thermoplastic elastomer composition. A roller portion 14 having a coating layer 13 on the surface is formed.
The coating layer 13 is formed by uniformly dispersing carbon nanotubes in a polyurethane resin obtained by thermosetting a polyol compound and an isocyanate compound.

コーティング層13は、ポリオール化合物とイソシアネート化合物及び/または該ポリオール化合物とイソシアネート化合物との反応物を含む媒体中に、カーボンナノチューブが分散している表面処理液を、導電性弾性層11の表面に塗布した後に、加熱硬化処理を行うことにより形成している。
ポリオール化合物とイソシアネート化合物、該ポリオール化合物とイソシアネート化合物との反応物は、媒体中に分散及び/または溶解して存在している。
The coating layer 13 is applied to the surface of the conductive elastic layer 11 with a surface treatment liquid in which carbon nanotubes are dispersed in a medium containing a polyol compound and an isocyanate compound and / or a reaction product of the polyol compound and the isocyanate compound. Then, it is formed by performing a heat curing process.
The polyol compound and the isocyanate compound, and the reaction product of the polyol compound and the isocyanate compound are present in a dispersed and / or dissolved state in the medium.

はじめに、コーティング層13を形成する表面処理液の調製方法について説明する。
[表面処理液の調製]
本実施形態の表面処理液は、カーボンナノチューブを水に分散させたカーボンナノチューブ分散液(A)と、ポリオール化合物とイソシアネート化合物とを水に分散及び/または溶解させた液(B)を個別に調製したのち、両者を混合することにより得ている。
First, a method for preparing the surface treatment liquid for forming the coating layer 13 will be described.
[Preparation of surface treatment solution]
As the surface treatment liquid of this embodiment, a carbon nanotube dispersion liquid (A) in which carbon nanotubes are dispersed in water and a liquid (B) in which a polyol compound and an isocyanate compound are dispersed and / or dissolved in water are individually prepared. Then, it is obtained by mixing both.

前記(A)のカーボンナノチューブ分散液としては、直径10〜20nm、長さ0.1〜10μmの多層構造のカーボンナノチューブが濃度3〜5質量%で水に分散されているものを用いている。なお、カーボンナノチューブ分散液におけるカーボンナノチューブは、媒体に界面活性剤を配合することにより、あるいは、酸化処理が施されて表面が親水化されているカーボンナノチューブを用いることにより、水に均一分散させている。
前記カーボンナノチューブの酸化処理は、粉末状のカーボンナノチューブにプラズマ処理等を施すことにより行うことができる。
As the carbon nanotube dispersion liquid (A), a carbon nanotube having a diameter of 10 to 20 nm and a length of 0.1 to 10 μm is dispersed in water at a concentration of 3 to 5% by mass. The carbon nanotubes in the carbon nanotube dispersion are uniformly dispersed in water by adding a surfactant to the medium, or by using carbon nanotubes that have been oxidized and have a hydrophilic surface. Yes.
The oxidation treatment of the carbon nanotubes can be performed by performing plasma treatment or the like on the powdered carbon nanotubes.

本発明で用いられるカーボンナノチューブは、市場で入手可能なものを用いても、当該分野で公知の任意の方法によって製造したものを用いてもよい。
カーボンナノチューブの製造方法としては、アーク放電法、レーザー蒸発法、気相成長法、二酸化炭素の接触水素還元法、CVD法、一酸化炭素を高温高圧化で鉄触媒と共に反応させて気相で成長させるHiPco法などが挙げられる。なかでも気相成長法、CVD法により製造することが好ましい。
The carbon nanotubes used in the present invention may be those available on the market or those produced by any method known in the art.
Carbon nanotube production methods include arc discharge method, laser evaporation method, vapor phase growth method, carbon dioxide catalytic hydrogen reduction method, CVD method, carbon monoxide reaction with iron catalyst at high temperature and high pressure, and growth in the gas phase HiPco method is used. Especially, it is preferable to manufacture by a vapor phase growth method and a CVD method.

前記(B)のポリオール化合物とイソシアネート化合物を水に分散及び/または溶解させた液は、以下のように調製している。
ポリオール化合物としてアクリルポリオール類、ウレタンポリオール類を用い、イソシアネート化合物として脂肪族及び/または脂環族ジイソシアネートにポリエーテル、カルボン酸塩、スルホン酸塩等の親水性基が導入されたイソシアネート化合物を用い、これらを水に分散及び/または溶解させて調製している。詳細には、例えば、カルボン酸のアンモニウム塩が導入されたヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体等を用いている。
A liquid in which the polyol compound and isocyanate compound (B) are dispersed and / or dissolved in water is prepared as follows.
Acrylic polyols and urethane polyols are used as polyol compounds, and isocyanate compounds in which hydrophilic groups such as polyethers, carboxylates and sulfonates are introduced into aliphatic and / or alicyclic diisocyanates as isocyanate compounds, These are prepared by dispersing and / or dissolving in water. Specifically, for example, an isocyanurate form of hexamethylene diisocyanate into which an ammonium salt of carboxylic acid is introduced is used.

さらに、前記多イソシアネート化合物のイソシアネート基は、オキシム類、β−ジケトン類あるいはε−カプロラクタム類でブロック化されていてもよい。このようにイソシアネート基がブロック化されている多イソシアネート化合物を用いた表面処理液は、イソシアネート基の反応性が抑えるので貯蔵安定性に極めて優れる。   Furthermore, the isocyanate group of the polyisocyanate compound may be blocked with oximes, β-diketones or ε-caprolactams. Thus, the surface treatment liquid using the polyisocyanate compound in which the isocyanate group is blocked is extremely excellent in storage stability because the reactivity of the isocyanate group is suppressed.

ついで、先に調製したカーボンナノチューブ分散液と、ポリオール化合物とイソシアネート化合物が分散した液を混合して、本実施形態の表面処理液を調製している。
本発明の効果を妨げない限りにおいて、所望により、表面処理液に導電性カーボンブラック、滑剤等を混合している。滑剤を配合する場合、その配合量は表面処理液中に5〜20質量%の範囲から選択している。
このようにして得られた表面処理液には、カーボンナノチューブが0.3質量%以上1.2質量%以下の割合で含まれる。
本実施形態では、前記配合順序で表面処理液を調製したが、カーボンナノチューブ、ポリポール化合物、イソシアネート化合物が媒体中に均一に存在すれば前記配合順序に限定されない。
Next, the surface treatment liquid of this embodiment is prepared by mixing the previously prepared carbon nanotube dispersion liquid and the liquid in which the polyol compound and the isocyanate compound are dispersed.
As long as the effects of the present invention are not hindered, conductive carbon black, a lubricant, and the like are mixed in the surface treatment liquid as desired. When the lubricant is blended, the blending amount is selected from the range of 5 to 20% by mass in the surface treatment liquid.
The surface treatment liquid thus obtained contains carbon nanotubes in a proportion of 0.3% by mass to 1.2% by mass.
In the present embodiment, the surface treatment liquid is prepared in the blending order. However, the present invention is not limited to the blending order as long as the carbon nanotubes, the polypole compound, and the isocyanate compound are uniformly present in the medium.

[導電性弾性層の説明]
以下に、コーティング層13を形成する基材となる導電性弾性層11について説明する。
なお、本実施形態で説明する導電性弾性層11の組成は、一例であり、下記構成のものに限定されない。
前記導電性弾性層を形成する導電性熱可塑性エラストマー組成物は、オレフィン系樹脂とスチレン系熱可塑性エラストマーと混合物中に、EPDMを樹脂架橋剤により動的架橋して分散させた熱可塑性エラストマー組成物からなるベースポリマーの(A)成分と、EO−PO−AGE共重合体に金属陽イオンとフルオロ基およびスルホニル基を有する陰イオンとからなる金属塩が含まれているイオン導電性導電剤からなる(B)成分と、エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体からなる(C)成分と、ポリエステル系熱可塑性エラストマーからなる(D)成分とを含む。ここで、イオン導電性導電剤からなる(B)成分におけるEO−PO−AGE共重合体は動的架橋されていてもよい。
[Description of conductive elastic layer]
Below, the electroconductive elastic layer 11 used as the base material which forms the coating layer 13 is demonstrated.
In addition, the composition of the electroconductive elastic layer 11 demonstrated by this embodiment is an example, and is not limited to the thing of the following structure.
The conductive thermoplastic elastomer composition for forming the conductive elastic layer is a thermoplastic elastomer composition in which EPDM is dynamically cross-linked by a resin cross-linking agent and dispersed in a mixture of an olefin resin and a styrene thermoplastic elastomer. A base polymer component (A), and an EO-PO-AGE copolymer containing an ion conductive conductive agent containing a metal salt composed of a metal cation and an anion having a fluoro group and a sulfonyl group. (B) A component, (C) component which consists of ethylene-acrylic acid ester-maleic anhydride copolymer, and (D) component which consists of a polyester-type thermoplastic elastomer are included. Here, the EO-PO-AGE copolymer in the component (B) made of the ion conductive conductive agent may be dynamically cross-linked.

前記導電性エラストマー組成物において、スチレン系熱可塑性エラストマーとオレフィン系樹脂の混合割合は、スチレン系熱可塑性エラストマー100質量部に対してオレフィン系樹脂が30〜50質量部としている。架橋可能なゴムとしてのEPDMは、前記スチレン系熱可塑性エラストマーとオレフィン系樹脂の混合物100質量部に対して100〜400質量部配合している。前記樹脂架橋剤の配合量は、EPDM100質量部に対して5〜15質量部としている。
イオン導電性導電剤からなる(B)成分は、導電性熱可塑性エラストマー組成物において体積分率で20〜40%の割合で含んでいる。イオン導電性導電剤(B)の配合量はベースポリマー(A)100質量部に対し3〜25質量部としている。前記金属塩はイオン導電性導電剤の(B)成分全体を100質量部とすると、10〜25質量部の割合で配合している。エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体(C)の配合量は、イオン導電性導電剤の(B)成分100質量部に対し3〜30質量部、ベースポリマーの(A)成分100質量部に対し0.5〜5質量部、ポリエステル系熱可塑性エラストマー(D)成分100質量部に対し10〜40質量部としている。
In the conductive elastomer composition, the mixing ratio of the styrene thermoplastic elastomer and the olefin resin is 30 to 50 parts by mass of the olefin resin with respect to 100 parts by mass of the styrene thermoplastic elastomer. EPDM as a crosslinkable rubber is blended in an amount of 100 to 400 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the mixture of the styrene thermoplastic elastomer and the olefin resin. The compounding amount of the resin crosslinking agent is 5 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of EPDM.
The component (B) composed of the ion conductive conductive agent is contained in the conductive thermoplastic elastomer composition at a volume fraction of 20 to 40%. The compounding amount of the ion conductive conductive agent (B) is 3 to 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base polymer (A). The said metal salt is mix | blended in the ratio of 10-25 mass parts, when the whole (B) component of an ion conductive electrically conductive agent shall be 100 mass parts. The blending amount of the ethylene-acrylic acid ester-maleic anhydride copolymer (C) is 3 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (B) of the ion conductive conductive agent, and 100 parts by mass of the component (A) of the base polymer. 0.5 to 5 parts by mass with respect to part, and 10 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyester-based thermoplastic elastomer (D) component.

導電性弾性層11を形成する導電性熱可塑性エラストマー組成物は、前記(A)〜(D)成分以外に、軟化剤、炭酸カルシウムおよびカーボンブラック、所望により発泡剤を含む。   The conductive thermoplastic elastomer composition forming the conductive elastic layer 11 contains a softener, calcium carbonate and carbon black, and optionally a foaming agent, in addition to the components (A) to (D).

前記導電性熱可塑性エラストマー組成物は以下の方法で製造している。
まず、EPDMは予めペレットにしておき、該ペレット状のEPDM、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系樹脂、架橋剤、軟化剤を、温度200℃で混練し、ベースポリマーの(A)成分としての熱可塑性エラストマー組成物のペレットを作製する。
The conductive thermoplastic elastomer composition is produced by the following method.
First, EPDM is pelletized in advance, and the pellet-shaped EPDM, styrene thermoplastic elastomer, olefin resin, cross-linking agent, and softening agent are kneaded at a temperature of 200 ° C., and heat as component (A) of the base polymer is obtained. A pellet of the plastic elastomer composition is prepared.

得られた熱可塑性エラストマー組成物からなる(A)成分のペレット、イオン導電性導電剤からなる(B)成分、エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体からなる(C)成分、ポリエステル系熱可塑性エラストマーからなる(D)成分、炭酸カルシウム、カーボンブラック、所望により発泡剤を温度200℃で混練し、導電性熱可塑性エラストマー組成物のペレットを得る。   (A) component pellet made of the thermoplastic elastomer composition obtained, (B) component made of ionic conductive conductive agent, (C) component made of ethylene-acrylic acid ester-maleic anhydride copolymer, polyester type Component (D) comprising a thermoplastic elastomer, calcium carbonate, carbon black, and optionally a blowing agent are kneaded at a temperature of 200 ° C. to obtain pellets of a conductive thermoplastic elastomer composition.

こうして得られるペレット状の導電性熱可塑性エラストマー組成物を180〜230℃の条件下で単軸押出機を用いてチューブ状に押し出し、中空部に金属製の芯金12を圧入するか、あるいは両者を接着剤で接合して固定することにより、芯金12と導電性弾性層11を備えた導電性ローラを得ている。   The pellet-like conductive thermoplastic elastomer composition thus obtained is extruded into a tube shape using a single screw extruder under conditions of 180 to 230 ° C., and a metal core 12 is press-fitted into the hollow part, or both Are bonded and fixed with an adhesive to obtain a conductive roller having a cored bar 12 and a conductive elastic layer 11.

前記方法で製造した未だコーティング層13を備えていない導電性ローラは、印加電圧1000Vにおけるローラ抵抗値が10Ω〜10Ω、導電性弾性層のみの厚さが1mm以上6mm以下としている。 The conductive roller which has not yet been provided with the coating layer 13 manufactured by the above method has a roller resistance value of 10 5 Ω to 10 8 Ω at an applied voltage of 1000 V, and a thickness of only the conductive elastic layer is 1 mm to 6 mm.

次に、前記表面処理液の導電性弾性層11への表面処理方法、すなわち、コーティング層13の形成方法について説明する。   Next, a surface treatment method of the surface treatment liquid on the conductive elastic layer 11, that is, a method of forming the coating layer 13 will be described.

[コーティング層の形成方法]
前述の方法で調製した表面処理液を入れた浸漬槽に、芯金12とその外周に導電性弾性層11を備えた導電性ローラを浸漬(ディッピング)した後、5mm/secで引き上げて、導電性弾性層11の表面に表面処理液を塗布する。
ついで、表面処理液が塗布された導電性ローラを130℃以上200℃以下の温度に設定したオーブン内で10〜60分間加熱して表面処理液中のポリオール化合物とイソシアネート化合物とを反応・硬化させてポリウレタン樹脂をマトリクス樹脂とするコーティング層13を形成している。
[Method for forming coating layer]
A conductive roller having a core metal 12 and a conductive elastic layer 11 on its outer periphery is immersed (dipped) in a dipping tank containing the surface treatment solution prepared by the above-described method, and then pulled up at 5 mm / sec. A surface treatment liquid is applied to the surface of the elastic elastic layer 11.
Next, the conductive roller coated with the surface treatment liquid is heated in an oven set to a temperature of 130 ° C. or higher and 200 ° C. or lower for 10 to 60 minutes to react and cure the polyol compound and the isocyanate compound in the surface treatment liquid. Thus, a coating layer 13 using a polyurethane resin as a matrix resin is formed.

このようにして得られるコーティング層13には、カーボンナノチューブが1.0質量%以上3.0質量%以下、ポリオール化合物とイソシアネート化合物の反応で得られたポリウレタン樹脂が92.0質量%以上99.0質量%以下の割合で含まれている。
コーティング層13の厚さは、5μm以上30μm以下である。
In the coating layer 13 thus obtained, the carbon nanotubes are 1.0% by mass or more and 3.0% by mass or less, and the polyurethane resin obtained by the reaction of the polyol compound and the isocyanate compound is 92.0% by mass or more and 99.99% by mass. It is contained at a ratio of 0% by mass or less.
The thickness of the coating layer 13 is 5 μm or more and 30 μm or less.

このようにして形成された本実施形態の導電性ローラ10のコーティング層13には、カーボンナノチューブが均一分散しているので、導電性に優れ、かつ、電気抵抗値の電圧依存性及び抵抗ムラが極めて小さく、かつ、導電剤のブリードが生じない。また、前記コーティング層13は、ポリオール化合物とイソシアネート化合物との加熱硬化反応により得られたポリウレタン樹脂をマトリクスとしているので耐久劣化が抑制され、鮮明な画像を長期に渡り得ることができる。
また、前記表面処理方法は、水を溶媒としているため、作業環境が著しく改善され、環境にも優しい導電性ローラ10とすることができる。
Since the carbon nanotubes are uniformly dispersed in the coating layer 13 of the conductive roller 10 of the present embodiment formed as described above, the conductivity is excellent, and the voltage dependency of the electrical resistance value and the resistance unevenness are present. It is extremely small and does not cause bleeding of the conductive agent. Moreover, since the coating layer 13 uses a polyurethane resin obtained by a heat curing reaction of a polyol compound and an isocyanate compound as a matrix, durability deterioration is suppressed, and a clear image can be obtained over a long period of time.
Moreover, since the surface treatment method uses water as a solvent, the working environment is remarkably improved, and the conductive roller 10 can be made environmentally friendly.

以下、本発明の実施例及び比較例について詳述するが、本発明はこれに限定されない。   Hereinafter, although the Example and comparative example of this invention are explained in full detail, this invention is not limited to this.

(実施例1〜5,比較例1〜4)
[導電性弾性層を備えた導電性ローラの作製]
表1に記載の配合からなる導電性熱可塑性エラストマー組成物を用いてチューブ状の押出成形物を作製し、これを芯金(シャフト)にはめ込んで、コーティング層を形成する基材となる導電性弾性層を備えた導電性ローラを作製した。
(Examples 1-5, Comparative Examples 1-4)
[Production of Conductive Roller with Conductive Elastic Layer]
A conductive thermoplastic elastomer composition having the composition shown in Table 1 is used to produce a tube-like extrudate, which is inserted into a cored bar (shaft) to form a base material for forming a coating layer. A conductive roller provided with an elastic layer was produced.

Figure 2009108265
Figure 2009108265

具体的には、導電性ローラは下記の方法で製造した。
ベースポリマー(A)として、スチレン系熱可塑性エラストマー(SEEPS)とポリプロピレン樹脂(PP)の混合物中に、EPDMを樹脂架橋剤により動的架橋して分散させている熱可塑性エラストマー組成物を用いた。
まず、EPDMは予めペレットにしておき、該ペレット状のEPDM、スチレン系熱可塑性エラストマー(SEEPS)、ポリプロピレン樹脂(PP)、架橋剤、軟化剤を前記表1に記載の割合で配合し、タンブラーにてドライブレンドを行ってから2軸押出機(アイペック製「HTM38」)にて回転数200rpm、温度200℃で混練し、熱可塑性エラストマー組成物のペレットを作製した。
Specifically, the conductive roller was manufactured by the following method.
As the base polymer (A), a thermoplastic elastomer composition in which EPDM was dynamically cross-linked by a resin cross-linking agent and dispersed in a mixture of a styrenic thermoplastic elastomer (SEEPS) and a polypropylene resin (PP) was used.
First, EPDM is pelletized in advance, and the pelletized EPDM, styrene-based thermoplastic elastomer (SEEPS), polypropylene resin (PP), cross-linking agent, and softener are blended in the proportions shown in Table 1 above, After dry blending, the mixture was kneaded at a rotational speed of 200 rpm and a temperature of 200 ° C. with a twin screw extruder (“HTM38” manufactured by Ipec) to produce pellets of a thermoplastic elastomer composition.

得られた熱可塑性エラストマー組成物のペレット、炭酸カルシウム、カーボンブラック、相溶化剤であるエチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体(C)、イオン導電性導電剤(B)、ポリエステル系熱可塑性エラストマー(TPEE)(D)を前記表1に記載の割合で配合し、タンブラーにてドライブレンドを行ってから2軸押出機(アイペック製「HTM38」)にて回転数200rpm、温度200℃で混練し、導電性熱可塑性エラストマー組成物のペレットを得た。   Pellets of the obtained thermoplastic elastomer composition, calcium carbonate, carbon black, ethylene-acrylic acid ester-maleic anhydride copolymer (C) as a compatibilizing agent, ionic conductive conductive agent (B), polyester heat The plastic elastomer (TPEE) (D) was blended in the proportions shown in Table 1 above, dry blended with a tumbler, and then rotated at 200 rpm at a temperature of 200 ° C. using a twin screw extruder (“HTM38” manufactured by Ipec). The mixture was kneaded to obtain conductive thermoplastic elastomer composition pellets.

得られた導電性熱可塑性エラストマー組成物のペレットを単軸押出機(サンエヌティー製φ50押出機)を用いて、回転数20rpm、温度200℃でチューブ状に押し出し、外径12mm、内径5mmの押出成形物を得た。
得られたチューブの中空部に直径6mmの芯金を挿入し、外径12mmとなるように研磨、カットして、導電性ローラを得た。
なお、導電性弾性層を備えた表面処理前の導電性ローラは、後述する方法で測定した印加電圧500Vにおけるローラ抵抗値が1×10Ωであった。
The obtained pellets of the electrically conductive thermoplastic elastomer composition were extruded into a tube shape at a rotation speed of 20 rpm and a temperature of 200 ° C. using a single-screw extruder (SUNNT φ50 extruder), and extruded with an outer diameter of 12 mm and an inner diameter of 5 mm. A molded product was obtained.
A cored bar having a diameter of 6 mm was inserted into the hollow portion of the obtained tube, and was polished and cut so as to have an outer diameter of 12 mm to obtain a conductive roller.
In addition, the roller resistance value in the applied voltage 500V measured by the method mentioned later of the conductive roller before the surface treatment provided with the conductive elastic layer was 1 × 10 6 Ω.

なお、使用した材料は下記の通りである。
なお、EPDMについては100%油展EPDMを用いたが、油展EPDMの伸展油は表中の軟化剤の配合量に算入し、EPDMの欄にはゴム成分のみの値で記載している。すなわち、表1において、EPDM100質量部、軟化剤174質量部であるので、軟化剤174質量部のうち油展EPDM由来の伸展油が100質量部であり、残りの74質量部が下記の市販の軟化剤である。
・EPDM;住友化学(株)製「エスプレン670F(商品名)」(パラフィンオイル100%油展)
・SEEPS;水素添加スチレン系熱可塑性エラストマー((株)クラレ製「セプトン4077(商品名)」)
・PP ;ポリプロピレン樹脂(日本ポリケム(株)製「ノバテックPP(商品名)」)
・架橋剤;ハロゲン化アルキルフェノール樹脂架橋剤(田岡化学工業(株)製「タッキロール250−III(商品名)」)
・軟化剤;パラフィン系オイル(出光興産(株)製「ダイアナプロセスオイルPW−38
0(商品名)」)
・炭酸カルシウム ;白石カルシウム(株)製「BF300(商品名)」
・カーボンブラック;東海カーボン(株)製「シースト3(商品名)」
・相溶化剤;エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体(アルケマ(株)製「ボンダインLX4110(商品名)」)
・導電剤;EO−PO−AGE共重合体(日本ゼオン(株)製「ZSN8030(商品名)」):トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(三光化学(株)製)=9:1(質量比)
・TPEE:ポリエステル系熱可塑性エラストマー(東レ・デュポン(株)製「ハイトレル3078(商品名)」)
The materials used are as follows.
In addition, although 100% oil-extended EPDM was used for EPDM, the extended oil of oil-extended EPDM is included in the blending amount of the softening agent in the table, and the value of only the rubber component is described in the EPDM column. That is, in Table 1, since there are 100 parts by mass of EPDM and 174 parts by mass of the softening agent, 100 parts by mass of the extended oil derived from oil-extended EPDM is 174 parts by mass of the softening agent, and the remaining 74 parts by mass are the following commercially available products: Softener.
・ EPDM: “Esplen 670F (trade name)” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. (paraffin oil 100% oil exhibition)
・ SEEPS: Hydrogenated Styrenic Thermoplastic Elastomer (“Septon 4077 (trade name)” manufactured by Kuraray Co., Ltd.)
PP: Polypropylene resin (Novatech PP (trade name) manufactured by Nippon Polychem Co., Ltd.)
・ Crosslinking agent: Halogenated alkylphenol resin cross-linking agent ("Tactrol 250-III (trade name)" manufactured by Taoka Chemical Industry Co., Ltd.)
・ Softener: Paraffinic oil (“Diana Process Oil PW-38” manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.)
0 (product name) ")
・ Calcium carbonate: “BF300 (trade name)” manufactured by Shiraishi Calcium Co., Ltd.
・ Carbon black; “Seast 3 (trade name)” manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.
-Compatibilizer; ethylene-acrylic acid ester-maleic anhydride copolymer ("Bondaine LX4110 (trade name)" manufactured by Arkema Co., Ltd.)
Conductive agent: EO-PO-AGE copolymer (“ZSN8030 (trade name)” manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.): Lithium trifluoromethanesulfonate (manufactured by Sanko Chemical Co., Ltd.) = 9: 1 (mass ratio)
TPEE: Polyester-based thermoplastic elastomer (“Hytrel 3078 (trade name)” manufactured by Toray DuPont Co., Ltd.)

次に、下記表2,3に示す配合割合で、実施例、比較例の表面処理液を調製した。   Next, surface treatment liquids of Examples and Comparative Examples were prepared at the blending ratios shown in Tables 2 and 3 below.

Figure 2009108265
Figure 2009108265

Figure 2009108265
Figure 2009108265

[表面処理剤の調製]
(実施例1〜5)
カーボンナノチューブ分散液(CNT分散液)は予め水にカーボンナノチューブが分散した下記に示す市販品を用いた。
ポリオール化合物(主剤)、水を配合する場合は水とイソシアネート化合物(硬化剤)を混合したのち、添加剤、滑剤、CNT分散液の順に配合し、スターラーで攪拌混合して表面処理液を調製した。
(比較例1〜4)
CNT分散液の代わりに、比較例1,2,4では導電性カーボン分散液を配合し、比較例3ではイオン性導電付与剤を配合して、表面処理液を調製した。
[Preparation of surface treatment agent]
(Examples 1-5)
As the carbon nanotube dispersion (CNT dispersion), the following commercially available products in which carbon nanotubes were previously dispersed in water were used.
In the case of blending a polyol compound (main agent) and water, after mixing water and an isocyanate compound (curing agent), the additive, lubricant, and CNT dispersion were blended in this order, and the mixture was stirred and mixed with a stirrer to prepare a surface treatment liquid. .
(Comparative Examples 1-4)
Instead of the CNT dispersion liquid, a conductive carbon dispersion liquid was blended in Comparative Examples 1, 2, and 4, and an ionic conductivity imparting agent was blended in Comparative Example 3 to prepare a surface treatment liquid.

表2,表3において、具体的には下記製品を用いた。
・主剤1;水酸基含有アクリル樹脂(アクリルポリオール):住化バイエルウレタン(株)製「バイヒドロールVPLS2058(商品名)」
・主剤2;水酸基含有ポリウレタン樹脂(ウレタンポリオール):住化バイエルウレタン(株)製「バイヒドロールPT241(商品名)」
・硬化剤1;イソシアネート化合物(親水性基含有ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体、ブロック化されていない):住化バイエルウレタン(株)製「バイヒジュール3100(商品名)」
・硬化剤2;ブロック化イソシアネート化合物(オキシムでブロック化された親水性基含有トリレンジイソシアネート):三井化学(株)製「タケネートWB‐700(商品名)」
・添加剤1;湿潤剤:共栄社化学(株)製「ポリフローKL−510(商品名)」
・添加剤2;消泡剤:日信化学工業(株)製「サーフィノール104E(商品名)」
・添加剤3;分散剤:花王(株)製「ペレックスOT−P(商品名)」
・水;精製水
・滑剤;豊田通商(株)製 ポリエチレン粉末「AcumistB−6(商品名)」
・カーボンナノチューブ(CNT)分散液1;(株)ジェムコ製「CNF−T/水 5%分散液」(酸化処理タイプ、カーボンナノチューブ5質量%含有、分散溶媒:水系、配合されているカーボンナノチューブ粉末の体積抵抗値4.0×10−2Ω・cm、直径10〜20nm、長さ0.1〜10μm)
・カーボンナノチューブ(CNT)分散液2;(株)ジェムコ製「CNF−T/水 3%分散液」(界面活性剤使用タイプ、カーボンナノチューブ3質量%含有、分散溶媒:水系、配合されているカーボンナノチューブ粉末の体積抵抗値4.0×10−2Ω・cm、直径10〜20nm、長さ0.1〜10μm)
・導電性カーボン分散液;ライオン(株)製「ライオンペーストW−311N(商品名)」(カーボンブラック16.5質量%分散液)
・イオン導電性付与剤;日本カートリット(株)製「PEL−20A(商品名)」
In Tables 2 and 3, specifically, the following products were used.
Main agent 1; hydroxyl group-containing acrylic resin (acrylic polyol): “Baihydrol VPLS2058 (trade name)” manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd.
Main agent 2; hydroxyl group-containing polyurethane resin (urethane polyol): “Baihydrol PT241 (trade name)” manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd.
Curing agent 1: Isocyanate compound (isocyanurate form of hydrophilic group-containing hexamethylene diisocyanate, not blocked): “Baihijur 3100 (trade name)” manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd.
Curing agent 2: Blocked isocyanate compound (hydrophilic group-containing tolylene diisocyanate blocked with oxime): “Takenate WB-700 (trade name)” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
Additive 1; Wetting agent: “Polyflow KL-510 (trade name)” manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.
Additive 2: Antifoaming agent: “Surfinol 104E (trade name)” manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.
・ Additive 3; Dispersant: “Perex OT-P (trade name)” manufactured by Kao Corporation
・ Water; Purified water / Lubricant: Polyethylene powder “Accumist B-6 (trade name)” manufactured by Toyota Tsusho Corporation
Carbon nanotube (CNT) dispersion 1: “CNF-T / water 5% dispersion” manufactured by Gemco Co., Ltd. (oxidation type, containing 5% by mass of carbon nanotubes, dispersion solvent: aqueous, mixed carbon nanotube powder Volume resistivity 4.0 × 10 −2 Ω · cm, diameter 10-20 nm, length 0.1-10 μm)
Carbon nanotube (CNT) dispersion 2; “CNF-T / water 3% dispersion” manufactured by Gemco (surfactant use type, containing 3% by mass of carbon nanotubes, dispersion solvent: aqueous, compounded carbon Volume resistance value of nanotube powder 4.0 × 10 −2 Ω · cm, diameter 10-20 nm, length 0.1-10 μm)
-Conductive carbon dispersion; "Lion Paste W-311N (trade name)" manufactured by Lion Corporation (carbon black 16.5% by mass dispersion)
-Ion conductivity imparting agent: “PEL-20A (trade name)” manufactured by Nippon Carlit Co., Ltd.

先に作製した導電性ローラの導電性弾性層の外表面に、前記表2,3に示す配合の表面処理液をディッピングにより塗布した後,表2,3に示す処理条件で加熱硬化処理を行い、実施例、比較例の導電性ローラを作製した。
得られた導電性ローラのコーティング層の厚みは10〜20μmであった。
なお、加熱処理は130℃に設定したオーブン中で行った。
After applying the surface treatment liquid having the composition shown in Tables 2 and 3 to the outer surface of the conductive elastic layer of the conductive roller prepared previously by dipping, heat curing treatment is performed under the treatment conditions shown in Tables 2 and 3. The electroconductive roller of an Example and a comparative example was produced.
The thickness of the coating layer of the obtained conductive roller was 10 to 20 μm.
The heat treatment was performed in an oven set at 130 ° C.

得られた実施例、比較例の導電性ローラについて以下の試験を行い、結果を表2,3に示した。   The following tests were performed on the obtained conductive rollers of Examples and Comparative Examples, and the results are shown in Tables 2 and 3.

(初期ローラ抵抗値及び抵抗ムラ)
温度23℃、相対湿度55%雰囲気下で、図2に示すように、芯金12を通した導電性ローラ10のローラ部14をφ30のアルミドラム15上に当接搭載し、電源16の+側に接続した内部抵抗r(100Ω〜10kΩ)の導線の先端をアルミドラム15の一端面に接続すると共に電源16の−側に接続した導線の先端を芯金12の一端面に接続して通電を行った。芯金12の両端部に450gずつの荷重をかけ、芯金12とアルミドラム15間に100Vあるいは500Vの電圧をかけながらアルミドラム15を40rpmで回転させることで間接的に導電性ローラ10を回転させ、周方向に36回の抵抗測定を行った。図2の装置で、印加電圧をEとすると、ローラ抵抗値RはR=r×E/V−rとなるが、今回−rの項は微小とみなし、R=r×E/Vとし、内部抵抗rにかかる検出電圧Vよりローラ抵抗値Rを算出した。内部抵抗の値は、ローラの抵抗値のレベルに合わせ、測定値の有効数字が極力大きくなるように調節した。
ローラ抵抗値Rは1周36回の抵抗測定の平均値として求めると共に、該36回の抵抗測定の最大値と最小値の差異から抵抗ムラを求めた。
さらに、100Vにおけるローラ抵抗値と500Vにおけるのローラ抵抗値の差(100Vのロール抵抗−500Vのロール抵抗)を求めた。
なお、表中には、ローラ抵抗、抵抗ムラ、抵抗差は常用対数値(log10R)で示した。
(Initial roller resistance value and uneven resistance)
As shown in FIG. 2, the roller portion 14 of the conductive roller 10 that has passed through the cored bar 12 is mounted on the φ30 aluminum drum 15 in an atmosphere of 23 ° C. and 55% relative humidity. The end of the lead wire with internal resistance r (100Ω to 10 kΩ) connected to the side is connected to one end surface of the aluminum drum 15 and the end of the lead wire connected to the negative side of the power supply 16 is connected to one end surface of the core metal 12 to energize Went. The conductive roller 10 is indirectly rotated by applying a load of 450 g to both ends of the core metal 12 and rotating the aluminum drum 15 at 40 rpm while applying a voltage of 100 V or 500 V between the core metal 12 and the aluminum drum 15. The resistance was measured 36 times in the circumferential direction. In the apparatus of FIG. 2, when the applied voltage is E, the roller resistance value R is R = r × E / V−r, but this time the term −r is regarded as minute, and R = r × E / V, The roller resistance value R was calculated from the detected voltage V applied to the internal resistance r. The value of the internal resistance was adjusted according to the level of the resistance value of the roller so that the effective number of the measured value was as large as possible.
The roller resistance value R was obtained as an average value of 36 times of resistance measurement per round, and resistance unevenness was obtained from the difference between the maximum value and the minimum value of the 36 times of resistance measurement.
Further, the difference between the roller resistance value at 100 V and the roller resistance value at 500 V (100 V roll resistance−500 V roll resistance) was obtained.
In the table, the roller resistance, resistance unevenness, and resistance difference are shown as common logarithmic values (log 10 R).

100V、500Vにおけるローラ抵抗値は、10Ω以上10Ω以下の範囲が特に好ましい。
ローラ抵抗値の抵抗ムラは小さいほど良く、100V、500Vの各電圧において、それぞれ1.5以下であれば問題がないレベルである。
また、100Vにおけるローラ抵抗値と500Vにおけるローラ抵抗値の差も小さいほど良く、1.0以下であれば問題ないレベルである。
The roller resistance value at 100 V and 500 V is particularly preferably in the range of 10 5 Ω to 10 8 Ω.
The smaller the resistance unevenness of the roller resistance value is, the better, and at each voltage of 100V and 500V, the level is not problematic as long as it is 1.5 or less.
Also, the smaller the difference between the roller resistance value at 100V and the roller resistance value at 500V, the better. If it is 1.0 or less, there is no problem.

(通紙耐久性試験)
図3に示す構造の市販のプリンター((株)沖データ製「C5900dn(商品名)」)の付属トナーカートリッジ(マゼンダ)40内の帯電ローラ31を、各実施例および比較例の導電性ローラに組み替えて装着し、温度23℃、相対湿度55%の条件下で20000枚通紙して印刷(絵出し)試験を行った。
通紙耐久性試験後の導電性ローラについて、初期のローラ抵抗及び抵抗ムラと同様の方法で、ローラ抵抗及び抵抗ムラ(100V、500V)を測定した。
また、20000枚印刷後の20001枚目に得られた印刷物について、印刷濃度、印刷ムラ、白抜け、画像の鮮明さ等を目視にて確認した。
(Paper passing durability test)
The charging roller 31 in the attached toner cartridge (magenta) 40 of a commercially available printer ("C5900dn (trade name)" manufactured by Oki Data Co., Ltd.) having the structure shown in FIG. 3 is used as the conductive roller of each of the examples and comparative examples. The printing was carried out by printing 20000 sheets under conditions of a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 55%.
With respect to the conductive roller after the paper passing durability test, the roller resistance and the resistance unevenness (100 V, 500 V) were measured by the same method as the initial roller resistance and the resistance unevenness.
Further, the printed matter obtained on the 20001th sheet after printing 20000 sheets was visually confirmed for printing density, printing unevenness, white spots, image sharpness, and the like.

前記図3の市販プリンターにおいて、帯電ローラ31は、感光体ドラム32、現像ローラ33等と共にトナーカートリッジ40内に組み込まれていると共に、転写ローラ30は、プリンター内に組み込まれており、次の工程で印刷が行われる。
感光体ドラム32が図中矢印Xの方向に回転し、帯電ローラ31によって感光体ドラム32が帯電される。その後、レーザー37が感光体ドラム32の非画線部を露光して除電され、画線部に相当する部分が帯電した状態になる。次に、現像ローラ33により供給されたトナー(図示せず)が感光体ドラム32の帯電画線部に付着してトナー像が形成され、該トナー像は転写ローラ30に電界が印加されることにより、図中矢印Y方向に搬送される紙34に転写される。
In the commercially available printer of FIG. 3, the charging roller 31 is incorporated in the toner cartridge 40 together with the photosensitive drum 32, the developing roller 33 and the like, and the transfer roller 30 is incorporated in the printer. Printing is performed.
The photosensitive drum 32 rotates in the direction of arrow X in the figure, and the photosensitive drum 32 is charged by the charging roller 31. Thereafter, the laser 37 exposes the non-image area of the photosensitive drum 32 to eliminate the charge, and the portion corresponding to the image area is charged. Next, toner (not shown) supplied by the developing roller 33 adheres to the charged image line portion of the photosensitive drum 32 to form a toner image, and an electric field is applied to the toner image on the transfer roller 30. As a result, the image is transferred to the paper 34 conveyed in the arrow Y direction in the figure.

(保存試験)
図3に示すトナーカートリッジの帯電ローラ31として実施例及び比較例の導電性ローラを組み込み、温度50℃、湿度55%にて30日間保管した。その後、帯電ローラ31と感光体ドラム32が貼り付いているか否かを観察したのち、印刷(絵出し)試験を行い、得られた印刷物について、印刷濃度、印刷ムラ、白抜け、画像の鮮明さ等を目視にて観察した。
(Preservation test)
As the charging roller 31 of the toner cartridge shown in FIG. 3, the conductive rollers of Examples and Comparative Examples were incorporated and stored for 30 days at a temperature of 50 ° C. and a humidity of 55%. Thereafter, after observing whether or not the charging roller 31 and the photosensitive drum 32 are adhered, a printing (depicting) test is performed, and the obtained printed matter has a printing density, printing unevenness, white spots, and image sharpness. Etc. were observed visually.

表2,3に示されるように、コーティング層の導電剤として導電性カーボンブラックのみを含有する比較例1,2,4の導電性ローラは、初期及び通紙耐久試験後のいずれにおいても100Vにおける抵抗ムラが10の4.9乗Ω以上と極めて大きく、さらに100Vと500Vの電気抵抗値の差も10の1.8乗Ω以上と大きく、通紙耐久試験後の印刷画像に白抜けが多数発生した。さらに、保存試験後の印刷試験においても画像にモヤが発生し、鮮明な印刷画像が得られなかった。
また、コーティング層の導電剤としてイオン性導電性付与剤を用いた比較例3の導電性ローラは、初期及び通紙耐久試験後のローラ抵抗値及び印刷画像には問題はないものの、保存試験後には感光体への貼り付きがみられ、印刷画像には横スジが多数発生した。
As shown in Tables 2 and 3, the conductive rollers of Comparative Examples 1, 2, and 4 containing only conductive carbon black as the conductive agent of the coating layer were at 100 V both in the initial stage and after the paper passing durability test. The resistance unevenness is as large as 10 4.9 Ω or more, and the difference between the electrical resistance values of 100 V and 500 V is as large as 10 1.8 Ω or more, and there are many white spots in the printed image after the paper passing durability test. Occurred. Furthermore, in the printing test after the storage test, the image was blurred, and a clear printed image could not be obtained.
Further, the conductive roller of Comparative Example 3 using an ionic conductivity imparting agent as the conductive agent for the coating layer has no problem with the roller resistance value and the printed image after the initial and paper passing durability test, but after the storage test. Showed sticking to the photoreceptor, and a large number of horizontal streaks occurred in the printed image.

これに対して、コーティング層の導電剤としてカーボンナノチューブを配合した実施例1〜5の導電性ローラは、初期及び通紙耐久試験後のいずれにおいても100V、500V共にローラ抵抗値が適切な範囲で、かつ、抵抗ムラが小さかった。さらに、通紙耐久試験後においても100Vと500Vの抵抗差が10の1.0乗Ω以下と極めて小さく、電気抵抗値の電圧依存性が小さいため、良好な印刷画像が得られた。
また、保存試験後においても感光体への貼り付きもなく、鮮明な印刷画像が得られた。
このように、実施例1〜5の導電性ローラは、耐久劣化性を有効に防止しながら、長期に渡り良好な帯電特性及び保存性を維持し、印刷特性に極めて優れていた。
In contrast, the conductive rollers of Examples 1 to 5 in which carbon nanotubes were blended as a conductive agent for the coating layer had both roller resistance values of 100 V and 500 V in appropriate ranges both at the initial stage and after the paper passing durability test. And the resistance unevenness was small. Further, even after the paper passing durability test, the resistance difference between 100 V and 500 V was as small as 10 to the power of 1.0 or less, and the voltage dependency of the electrical resistance value was small, so that a good printed image was obtained.
In addition, a clear printed image was obtained without sticking to the photoreceptor even after the storage test.
Thus, the conductive rollers of Examples 1 to 5 were excellent in printing characteristics while maintaining good charging characteristics and storability over a long period while effectively preventing durability deterioration.

実施形態の導電性ローラの(A)は概略斜視図、(B)は断面構成図である。(A) of the electroconductive roller of embodiment is a schematic perspective view, (B) is a cross-sectional block diagram. 導電性ローラのローラ抵抗値の測定装置の概略図である。It is the schematic of the measuring apparatus of the roller resistance value of an electroconductive roller. 導電性ローラの通紙耐久性試験及び保存試験に用いたトナーカートリッジ及びプリンターについて説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a toner cartridge and a printer used for a paper passing durability test and a storage test of a conductive roller.

符号の説明Explanation of symbols

10 導電性ローラ
11 導電性弾性層
12 芯金(シャフト)
13 コーティング層
14 ローラ部
15 アルミドラム
16 電源
10 conductive roller 11 conductive elastic layer 12 cored bar (shaft)
13 Coating Layer 14 Roller Part 15 Aluminum Drum 16 Power Supply

Claims (8)

導電性部材の表面にコーティング処理を行う表面処理液であって、
ポリオール化合物とイソシアネート化合物及び/または該ポリオール化合物とイソシアネート化合物との反応物を含む媒体中に、カーボンナノチューブが分散していることを特徴とする表面処理液。
A surface treatment liquid for coating the surface of a conductive member,
A surface treatment liquid, wherein carbon nanotubes are dispersed in a medium containing a polyol compound and an isocyanate compound and / or a reaction product of the polyol compound and an isocyanate compound.
前記カーボンナノチューブが0.1質量%以上1.0質量%以下の割合で含まれている請求項1に記載の表面処理液。   The surface treatment liquid according to claim 1, wherein the carbon nanotube is contained at a ratio of 0.1% by mass or more and 1.0% by mass or less. 前記カーボンナノチューブが全固形分中に0.5質量%以上5.0質量%以下の割合で含まれている請求項1または請求項2に記載の表面処理液。   The surface treatment liquid according to claim 1 or 2, wherein the carbon nanotubes are contained in a total solid content in a proportion of 0.5% by mass or more and 5.0% by mass or less. 前記ポリオール化合物が、アクリルポリオール類あるいはウレタンポリオール類である請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の表面処理液。   The surface treatment liquid according to any one of claims 1 to 3, wherein the polyol compound is an acrylic polyol or a urethane polyol. 前記イソシアネート化合物に親水性基が導入され、前記媒体は水を50質量%以上含む請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の表面処理液。   The surface treatment liquid according to claim 1, wherein a hydrophilic group is introduced into the isocyanate compound, and the medium contains 50% by mass or more of water. ゴム、樹脂及び熱可塑性エラストマーからなる群から選択される1種以上の弾性材料を用いて形成される導電性弾性層と、該導電性弾性層の表面を覆うコーティング層とを備えた導電性部材であって、
前記コーティング層は、ポリオール化合物とイソシアネート化合物とを熱硬化して得られるポリウレタン樹脂中にカーボンナノチューブが分散されてなることを特徴とする導電性部材。
A conductive member comprising a conductive elastic layer formed using at least one elastic material selected from the group consisting of rubber, resin and thermoplastic elastomer, and a coating layer covering the surface of the conductive elastic layer Because
The conductive member is characterized in that carbon nanotubes are dispersed in a polyurethane resin obtained by thermosetting a polyol compound and an isocyanate compound.
画像形成装置に装着される導電性ローラである請求項6に記載の導電性部材。   The conductive member according to claim 6, which is a conductive roller mounted on the image forming apparatus. 請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の表面処理液を、ゴム、樹脂及び熱可塑性エラストマーからなる群から選択される1種以上の弾性材料を用いて形成した導電性弾性層の外表面に塗布した後、加熱硬化処理を行い、コーティング層を形成していることを特徴とする導電性弾性層の表面処理方法。   A conductive elastic layer formed by using the surface treatment liquid according to any one of claims 1 to 5 using at least one elastic material selected from the group consisting of rubber, resin, and thermoplastic elastomer. A method for surface treatment of a conductive elastic layer, wherein a coating layer is formed by applying a heat-curing treatment after coating on an outer surface.
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