JP2009109745A - Conductive roller, electrophotographic process cartridge and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真複写装置、プリンター、静電記録装置の如き電子写真用画像形成装置において使用する導電性ローラ、電子写真用プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a conductive roller, an electrophotographic process cartridge, and an image forming apparatus used in an electrophotographic image forming apparatus such as an electrophotographic copying apparatus, a printer, and an electrostatic recording apparatus.
複写機やレーザービームプリンター等の電子写真装置の画像形成としては、以下のようなプロセスによる方法が知られている。具体的には、まず、回転可能な感光ドラムを帯電ローラ等の帯電手段により一様に帯電させ、帯電させた感光ドラム表面に、レーザー光等の露光により静電潜像を形成する。次に、静電潜像を担持した感光ドラムに、現像ローラ表面に薄膜状に形成された現像剤を接触させながら、感光ドラムと現像ローラを相互に回転させる。このとき、現像ローラに現像バイアスを印加すると、現像剤(トナー)は現像ローラ上から感光ドラム上の静電潜像へ移動し、静電潜像はトナー像として現像(可視化)される。その後、感光ドラム上のトナー像は転写ローラによって記録材に転写され、定着部において加熱、加圧等により記録材に定着されることにより、記録材上への画像形成が終了し、画像形成装置外へ排出される。 As an image formation of an electrophotographic apparatus such as a copying machine or a laser beam printer, a method using the following process is known. Specifically, first, a rotatable photosensitive drum is uniformly charged by a charging means such as a charging roller, and an electrostatic latent image is formed on the charged photosensitive drum surface by exposure with a laser beam or the like. Next, the photosensitive drum and the developing roller are rotated with each other while the developer formed in a thin film on the surface of the developing roller is brought into contact with the photosensitive drum carrying the electrostatic latent image. At this time, when a developing bias is applied to the developing roller, the developer (toner) moves from the developing roller to the electrostatic latent image on the photosensitive drum, and the electrostatic latent image is developed (visualized) as a toner image. Thereafter, the toner image on the photosensitive drum is transferred to the recording material by a transfer roller, and fixed on the recording material by heating, pressurizing, or the like in the fixing unit, whereby the image formation on the recording material is completed, and the image forming apparatus It is discharged outside.
上記現像装置に用いられる現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラには、主に体積抵抗率が1×103〜1×1010Ω・cmの半導電領域の電気抵抗を有する導電性ローラが使用される。しかしながら、近年、電子写真のカラー化および高画質化のニーズが高まり、これらの導電性ローラのさらなる抵抗安定性が厳しく要求されている。抵抗安定性に関する課題としては、まず、電子写真装置は広範囲の気温や湿度に対応させることが必要であり、環境が変化しても抵抗が安定していることを、重要な課題の一つとして挙げることができる。次に、高い電圧が印加されている導電性ローラは、使用初期から製品寿命に至る経緯で抵抗が変動することがあり、高電圧印加中の抵抗の経時安定性も重要である。導電性ローラの抵抗安定性が悪いと現像ローラの場合、トナーの帯電量が変化してかぶりなどの画像欠陥が発生する。 For the developing roller, charging roller, and transfer roller used in the developing device, a conductive roller having an electrical resistance in a semiconductive region with a volume resistivity of 1 × 10 3 to 1 × 10 10 Ω · cm is mainly used. The However, in recent years, needs for colorization and high image quality of electrophotography have increased, and further resistance stability of these conductive rollers has been strictly demanded. As an issue regarding resistance stability, first of all, it is necessary for an electrophotographic apparatus to cope with a wide range of temperature and humidity, and one of the important issues is that resistance is stable even when the environment changes. Can be mentioned. Next, in the conductive roller to which a high voltage is applied, the resistance may fluctuate with the course from the initial use to the product life, and the temporal stability of the resistance during the application of a high voltage is also important. If the resistance stability of the conductive roller is poor, in the case of the developing roller, the toner charge amount changes and image defects such as fogging occur.
上記要求特性を解決するために、弾性層に用いるシリコーンゴム組成物の組成を調整する方法が知られている。導電性ローラの環境依存性を低減するために、特定範囲内の粒子径とDBP吸油量およびイオウ含有量を持つカーボンブラックとアセチレンブラックまたはケッチェンブラックをシリコーンゴム組成物に添加することが提案されている(特許文献1参照)。また、高電圧印加中の抵抗の経時変化を少なくする手段としては、シリコーンゴムに特定範囲の窒素吸着比表面積、DBP吸油量、平均粒子径を持つMTカーボンを充填する方法が挙げられる(特許文献2参照)。
しかしながら、ある特定のカーボンブラックを充填して抵抗安定性を図る方法は、使用できるカーボンブラックの種類や充填量に制約があるため、製品の用途に応じて抵抗を広範囲で任意に設定できないなど限界があった。 However, the method of filling resistance resistance by filling a specific carbon black has limitations such as the resistance cannot be set arbitrarily in a wide range according to the application of the product because there are restrictions on the type and filling amount of carbon black that can be used. was there.
本発明は、これら従来技術の課題に鑑みなされたものであり、抵抗を自由に設定でき、しかも使用初期から製品寿命に至るまで抵抗変動が少ない導電性ローラ、電子写真用プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of these problems of the prior art, and can be set freely, and the conductive roller, the electrophotographic process cartridge, and the image forming apparatus have little resistance variation from the initial use to the product life. The purpose is to provide.
上記目的を達成するための本発明の導電性ローラは、
軸芯体と、
該軸芯体の周囲に形成された、シリコーンゴム組成物の硬化物からなる導電性の弾性層と、を有する導電性ローラにおいて、
該弾性層は、
(a)ジメチルポリシロキサン骨格を含有するシリコーンゴムと、
(b)凝集単位の大きさが230nm以上380nm以下のカーボンブラックと、
(c)凝集単位の大きさが590nm以上1210nm以下のカーボンブラックまたは無機フィラーと、
を含み、
該成分(b)と該成分(c)の占有面積の比率が1:1以上、1:4以下であり、
かつ、前記弾性層を窒素雰囲気下、25℃から20℃/minで昇温させたときに得られる熱重量減少曲線を微分した曲線について、360℃以上520℃以下の低温側温度範囲内と、580℃以上650℃以下の高温側温度範囲内とのそれぞれに、少なくとも1つのピークを有し、
前記低温側温度範囲内で最高温度のピーク高さをP1max(wt%/℃)、
前記高温側温度範囲内で最低温度のピーク高さをP2min(wt%/℃)、
P1maxとP2minのうち低いピーク高さをP3(wt%/℃)、520℃と580℃の間の極小部をP4(wt%/℃)としたとき、
0.0≦P4/P3≦0.9
であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the conductive roller of the present invention comprises:
A shaft core,
In a conductive roller having a conductive elastic layer made of a cured product of a silicone rubber composition formed around the shaft core body,
The elastic layer is
(A) a silicone rubber containing a dimethylpolysiloxane skeleton;
(B) carbon black having a size of aggregated unit of 230 nm or more and 380 nm or less;
(C) carbon black or an inorganic filler having an aggregate unit size of 590 nm to 1210 nm,
Including
The ratio of the occupied area of the component (b) and the component (c) is 1: 1 or more and 1: 4 or less,
And about a curve obtained by differentiating the thermogravimetric decrease curve obtained when the elastic layer is heated from 25 ° C. to 20 ° C./min in a nitrogen atmosphere, within a low temperature range of 360 ° C. or more and 520 ° C. or less, Having at least one peak in each of the high temperature side temperature range of 580 ° C. or more and 650 ° C. or less,
The peak height of the maximum temperature within the low temperature range is P1max (wt% / ° C),
P2min (wt% / ° C) as the peak height of the lowest temperature within the high temperature range.
When P1max and P2min have a low peak height of P3 (wt% / ° C), and a minimum portion between 520 ° C and 580 ° C is P4 (wt% / ° C),
0.0 ≦ P4 / P3 ≦ 0.9
It is characterized by being.
本発明の電子写真用プロセスカートリッジは、現像ローラが装着されてなり、前記現像ローラの表面にトナーの薄層を形成し、前記現像ローラを感光ドラムに接触させて前記感光ドラムの表面に前記トナーを供給することにより前記感光ドラムの表面にトナー画像を形成させる電子写真用プロセスカートリッジにおいて、前記現像ローラが上記構成の導電性ローラからなることを特徴とする。 The electrophotographic process cartridge of the present invention is provided with a developing roller, a thin layer of toner is formed on the surface of the developing roller, the developer roller is brought into contact with the photosensitive drum, and the toner is formed on the surface of the photosensitive drum. In the electrophotographic process cartridge in which a toner image is formed on the surface of the photosensitive drum by supplying the developing roller, the developing roller is composed of a conductive roller having the above-described configuration.
本発明の画像形成装置は、現像ローラが装着されてなり、前記現像ローラの表面にトナーの薄層を形成し、前記現像ローラを感光ドラムに接触させて前記感光ドラムの表面に前記トナーを供給することにより前記感光ドラムの表面にトナー画像を形成させる画像形成装置において、前記現像ローラが上記構成の導電性ローラからなることを特徴とする。 In the image forming apparatus of the present invention, a developing roller is mounted, a thin layer of toner is formed on the surface of the developing roller, and the toner is supplied to the surface of the photosensitive drum by bringing the developing roller into contact with the photosensitive drum. Thus, in the image forming apparatus for forming a toner image on the surface of the photosensitive drum, the developing roller is composed of the conductive roller having the above-described configuration.
本発明によれば、導電性ローラの抵抗を自由に設定でき、しかも使用初期から製品寿命に至るまで抵抗変動が少ない導電性ローラを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a conductive roller in which the resistance of the conductive roller can be freely set and the resistance variation is small from the initial use to the product life.
本発明にかかる導電性ローラは、軸芯体と、該軸芯体の周囲に形成された、シリコーンゴム組成物の硬化物からなる導電性の弾性層とを有している。該弾性層は、以下の成分(a)〜(c)を含んでいる:
(a)ジメチルポリシロキサン骨格を含有するシリコーンゴム、
(b)凝集単位の大きさが230nm以上380nm以下のカーボンブラック、
(c)凝集単位の大きさが590nm以上1210nm以下のカーボンブラックまたは無機フィラー。
The conductive roller according to the present invention has a shaft core and a conductive elastic layer formed around the shaft core and made of a cured product of the silicone rubber composition. The elastic layer contains the following components (a) to (c):
(A) a silicone rubber containing a dimethylpolysiloxane skeleton,
(B) carbon black having an aggregate unit size of 230 nm or more and 380 nm or less,
(C) Carbon black or an inorganic filler having an aggregate unit size of 590 nm to 1210 nm.
そして、上記成分(b)と上記成分(c)との弾性層における占有面積の比率は、1:1以上、1:4以下である。 And the ratio of the occupied area in the elastic layer of the said component (b) and the said component (c) is 1: 1 or more and 1: 4 or less.
また、弾性層を窒素雰囲気下、25℃から20℃/minで昇温させたときに得られる熱重量減少曲線を微分した曲線について、360℃以上520℃以下の低温側温度範囲内と、580℃以上650℃以下の高温側温度範囲内とのそれぞれに、少なくとも1つのピークを有し、
前記低温側温度範囲内で最高温度のピーク高さをP1max(wt%/℃)、
前記高温側温度範囲内で最低温度のピーク高さをP2min(wt%/℃)、
P1maxとP2minのうち低いピーク高さをP3(wt%/℃)、520℃と580℃の間の極小部をP4(wt%/℃)としたとき、
0.0≦P4/P3≦0.9
である。
In addition, a curve obtained by differentiating the thermogravimetric decrease curve obtained when the elastic layer is heated from 25 ° C. to 20 ° C./min in a nitrogen atmosphere is within a low temperature range of 360 ° C. to 520 ° C. and 580 ° C. Each having at least one peak in the high temperature side temperature range of from ℃ to 650 ℃,
The peak height of the maximum temperature within the low temperature range is P1max (wt% / ° C),
P2min (wt% / ° C) as the peak height of the lowest temperature within the high temperature range.
When P1max and P2min have a low peak height of P3 (wt% / ° C), and a minimum portion between 520 ° C and 580 ° C is P4 (wt% / ° C),
0.0 ≦ P4 / P3 ≦ 0.9
It is.
好ましい実施の形態にかかる導電性ローラの軸芯体に直交する面における模式的な断面図を図1に、模式的な斜視図を図2に示す。かかる弾性ローラは、図1及び図2に示すように、軸芯体1と、軸芯体1の外周上に同芯円状に形成された弾性層2を有する。また、形成された弾性層2の外周上に用途に応じて被覆層3が単層、または複層で形成されている。
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view in a plane orthogonal to the shaft core of the conductive roller according to the preferred embodiment, and FIG. 2 shows a schematic perspective view thereof. As shown in FIGS. 1 and 2, the elastic roller includes a
軸芯体1を構成する材料としては以下の材料が挙げられる。
Examples of the material constituting the
鉄、鋼、アルミニウム、チタン、銅及びニッケルの合金やこれらの金属を含むステンレス、ジュラルミン、真鍮及び青銅の合金、さらにカーボンブラックや炭素繊維をプラスチックで固めた複合材料の剛直で導電性を示す公知の材料。 Alloys of iron, steel, aluminum, titanium, copper and nickel, stainless steel containing these metals, alloys of duralumin, brass and bronze, as well as composite materials in which carbon black and carbon fibers are solidified with plastic are known to exhibit rigidity and conductivity. Material.
また、軸芯体の形状としては円柱状でも中心部分を空洞とした円筒状でもよい。 Further, the shape of the shaft core may be a columnar shape or a cylindrical shape having a hollow at the center.
弾性層2を形成するゴム組成物に含有させるゴム成分としては、以下の理由などから付加反応型のシリコーンゴムを使用する。
・他の汎用ゴムに比べて低硬度ながら低圧縮永久歪である。
・加工性に優れている。
・硬化反応に伴う副生成物の発生がないため寸法安定性が良好である。
・硬化後の物性が安定している。
As a rubber component contained in the rubber composition forming the
・ Low compression set despite low hardness compared to other general-purpose rubber.
・ Excellent workability.
-Good dimensional stability due to the absence of by-products associated with the curing reaction.
-The physical properties after curing are stable.
更に、P1maxとP2minの温度差が90℃以上、290℃以下あることが好ましい。 Furthermore, the temperature difference between P1max and P2min is preferably 90 ° C. or higher and 290 ° C. or lower.
熱重量減少曲線を得る手段としては、窒素雰囲気下で25℃から20℃/minで試料を昇温させることができ、その際の試料の重量減少が測定できれば特に限定されない。測定装置の入手が容易で取り扱いも簡便な示差熱熱重量同時測定装置(TG/DTA)が好適である。また、熱重量減少曲線を微分した曲線は、単位時間(秒)あたりの重量(wt%)変化であり、熱重量同時測定装置に付随しているソフトを使って求めることができる。 The means for obtaining the thermogravimetric reduction curve is not particularly limited as long as the temperature of the sample can be raised from 25 ° C. to 20 ° C./min in a nitrogen atmosphere and the weight loss of the sample at that time can be measured. A differential thermo-thermogravimetric simultaneous measurement device (TG / DTA) that is easy to obtain and easy to handle is suitable. Moreover, the curve obtained by differentiating the thermogravimetric decrease curve is a change in weight (wt%) per unit time (second), and can be obtained using software attached to the thermogravimetric simultaneous measurement apparatus.
上記成分(a)のジメチルポリシロキサン骨格を有するシリコーンゴムは、アルケニル基を含有するポリシロキサンとヒドロシリル基を含有するハイドロジェンポリシロキサンが付加反応して架橋した構造をしている。ポリシロキサンのSi−O結合は、架橋して形成されたC−C結合より結合エネルギーが大きいため、シリコーンゴムを加熱したときは架橋点のC−C結合が最初に切断され、架橋前の分子鎖を持つポリシロキサンが再形成される。熱重量減少曲線を微分した曲線で360℃以上520℃以下の低温側温度範囲内に現れるピークは、熱分解で再形成したポリシロキサンのうち、分子鎖が短いポリシロキサンが減少したことを示すピークである。本発明では、この分子鎖が短いポリシロキサンを存在させることで高電圧印加時の抵抗安定性を向上させている。そもそも高電圧印加時の抵抗変動は、電荷を持ったカーボンブラックがクーロン力によって移動し、分散状態が変わることによって引き起こされるのが要因の一つと推定されている。したがって、図3に示すように分子鎖の短いポリシロキサンを架橋させて網目構造を小さくすることでカーボンブラックが網目構造に固定され、カーボンブラックの移動を低減することができる。 The silicone rubber having a dimethylpolysiloxane skeleton as the component (a) has a structure in which an alkenyl group-containing polysiloxane and a hydrosilyl group-containing hydrogen polysiloxane are subjected to an addition reaction and crosslinked. Since the Si-O bond of polysiloxane has a larger bond energy than the C-C bond formed by crosslinking, when the silicone rubber is heated, the C-C bond at the crosslinking point is first cleaved, and the molecule before crosslinking A polysiloxane with chains is reformed. The peak that appears in the low temperature range of 360 ° C. or more and 520 ° C. or less in the derivative of the thermogravimetric reduction curve is a peak indicating that the polysiloxane having a short molecular chain is reduced among the polysiloxanes regenerated by thermal decomposition. It is. In the present invention, the presence of this polysiloxane having a short molecular chain improves the resistance stability when a high voltage is applied. In the first place, it is estimated that one of the causes of the resistance fluctuation at the time of applying a high voltage is that the charged carbon black is moved by the Coulomb force and the dispersion state is changed. Therefore, as shown in FIG. 3, by cross-linking polysiloxane having a short molecular chain to reduce the network structure, the carbon black is fixed to the network structure, and the movement of the carbon black can be reduced.
一方、580℃以上650℃以下の高温側温度範囲内に現れるピークは、熱分解で再形成したポリシロキサンのうち、分子鎖が長いポリシロキサンが減少したことを示すピークである。分子鎖が長いポリシロキサンは、ポリシロキサンの運動の自由度が高く、シリコーンゴムの特徴である柔軟性に関わっている。 On the other hand, the peak appearing in the high temperature side temperature range of 580 ° C. or higher and 650 ° C. or lower is a peak indicating that polysiloxane having a long molecular chain is reduced among polysiloxanes re-formed by thermal decomposition. A polysiloxane having a long molecular chain has a high degree of freedom of movement of the polysiloxane and is related to the flexibility characteristic of silicone rubber.
抵抗の安定性をより増すためにポリシロキサンの網目構造を全て小さくすると、シリコーンゴムの柔軟性が失われ、現像ローラとして用いた場合はトナーの劣化が早まる。トナーの劣化はトナーの帯電量を乱し、かぶりやゴーストといった初期とは異なった画像上の不良が起こり易くなる。ポリシロキサンは分子鎖が短いポリシロキサンと分子鎖が長いポリシロキサンのバランスを最適化することで高電圧印加時の抵抗変動を低減しつつ、シリコーンゴムの柔軟性も維持されるため、使用初期から製品寿命に至るまで高精度な画像が得られるようになる。 If all of the polysiloxane network structure is made smaller in order to further increase the stability of resistance, the flexibility of the silicone rubber is lost, and toner deterioration is accelerated when used as a developing roller. The deterioration of the toner disturbs the charge amount of the toner, and defects on the image different from the initial stage such as fogging and ghost are likely to occur. Polysiloxane optimizes the balance between polysiloxanes with short molecular chains and polysiloxanes with long molecular chains, reducing resistance fluctuations when high voltage is applied and maintaining the flexibility of silicone rubber. High-precision images can be obtained until the end of the product life.
本発明では、上述したとおり、先に定義したP1max及びP2minに基づくP3と、P4が、
0.0≦P4/P3≦0.9
の関係を満たしている。それぞれの温度範囲にピークが1ずつある場合を示す図4を使って、P1maxからP4の関係を説明する。P1maxは360℃以上520℃以下の範囲にあるピークのうち、最も520℃寄りにある(520℃にピークがある場合を含む)ピークの高さ(wt%/℃)である。P2minは580℃以上650℃以下の範囲にあるピークのうち、最も580℃寄りにある(580℃にピークがある場合を含む)にあるピークの高さ(wt%/℃)である。P3はP1maxとP2minを比較したとき、ピーク高さ(wt%/℃)が低い方であり、図4ではP1maxになる。また、P4は520℃と580℃の範囲のうち、微分曲線が最も小さい位置(wt%/℃)になり、図4ではP1maxのピークとP1maxのピークに挟まれた谷の部分になる。
In the present invention, as described above, P3 and P4 based on P1max and P2min defined above are:
0.0 ≦ P4 / P3 ≦ 0.9
Meet the relationship. The relationship from P1max to P4 will be described with reference to FIG. 4 showing a case where there is one peak in each temperature range. P1max is the height (wt% / ° C) of the peak closest to 520 ° C (including the peak at 520 ° C) among the peaks in the range of 360 ° C or more and 520 ° C or less. P2min is the height (wt% / ° C) of the peak located closest to 580 ° C (including the peak at 580 ° C) among the peaks in the range of 580 ° C to 650 ° C. P3 has a lower peak height (wt% / ° C.) when P1max and P2min are compared, and is P1max in FIG. Further, P4 is the position where the differential curve is the smallest (wt% / ° C.) in the range of 520 ° C. and 580 ° C., and in FIG. 4, is the valley portion sandwiched between the P1max peak and the P1max peak.
熱重量減少曲線を微分した曲線で520℃より高く、580℃未満の領域にピークがあると本発明の効果が表れない場合がある。すなわち、抵抗安定性に寄与する360℃以上520℃以下に出るポリシロキサンと柔軟性に寄与する580℃以上650℃以下で出るポリシロキサンの配合比率が小さくなってしまう。それぞれの効果を十分に出すためにはP4/P3は0.9以下であることが必要である。 If there is a peak in a region higher than 520 ° C. and lower than 580 ° C. in a derivative of the thermogravimetric decrease curve, the effect of the present invention may not be exhibited. That is, the blending ratio of the polysiloxane that contributes to resistance stability at 360 ° C. to 520 ° C. and the polysiloxane that contributes to flexibility at 580 ° C. to 650 ° C. becomes small. P4 / P3 needs to be 0.9 or less in order to obtain each effect sufficiently.
また、P1maxとP2minの温度差は、90℃以上290℃以下であることが好ましい。90℃未満だと、抵抗安定性と柔軟性を両立させる効果が弱まり、また、290℃より広がると網目構造の大きさの分布が極端になり、通常のゴム物性に弊害をもたらすことがあるので好ましくない。 The temperature difference between P1max and P2min is preferably 90 ° C. or higher and 290 ° C. or lower. If the temperature is lower than 90 ° C, the effect of achieving both resistance stability and flexibility is weakened. If the temperature is wider than 290 ° C, the distribution of the size of the network structure becomes extreme, which may adversely affect normal rubber properties. It is not preferable.
弾性層の形成用材料であるシリコーンゴム組成物中におけるシリコーンゴム成分は、以下の成分(A)及び(B)を質量比率で1:1以上、19:1以下の割合で含むことが好ましい。
(A)末端に少なくとも1個のアルケニル基を有し、主鎖の99mol%以上がジメチルシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が6万以上10万以下の第1のポリシロキサン。
(B)末端に少なくとも1個のアルケニル基を有し、主鎖の99mol%以上がジメチルシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が90万以上200万以下の第2のポリシロキサン。
The silicone rubber component in the silicone rubber composition, which is a material for forming the elastic layer, preferably contains the following components (A) and (B) in a mass ratio of 1: 1 to 19: 1.
(A) A first polysiloxane having at least one alkenyl group at the terminal and having a weight average molecular weight of 60,000 to 100,000, wherein 99 mol% or more of the main chain is a repeating unit of dimethylsiloxane.
(B) A second polysiloxane having at least one alkenyl group at the terminal and having a weight average molecular weight of 900,000 to 2,000,000, wherein 99 mol% or more of the main chain is a repeating unit of dimethylsiloxane.
上記第1のポリシロキサンは、架橋後は網目構造が小さくなるため、シリコーンゴムの抵抗安定性の役割を担う。重量平均分子量を6万未満にしても抵抗安定性はあまり変わらず、重量平均分子量を10万より大きくすると抵抗安定性が失われてくるので好ましくない。 Since the first polysiloxane has a small network structure after crosslinking, it plays a role of resistance stability of the silicone rubber. Even if the weight average molecular weight is less than 60,000, the resistance stability does not change so much. When the weight average molecular weight is more than 100,000, the resistance stability is lost, which is not preferable.
一方で、上記第2のポリシロキサンは、架橋後は網目構造が大きくなり、シリコーンゴムの柔軟性を発現する役割を担う。したがって、重量平均分子量が90万未満になるとシリコーンゴムの柔軟性が失われる場合がある。逆に重量平均分子量が200万より大きくなるとシリコーンゴムの弾性率が低下していくため、圧縮永久歪が悪化して変形起因による画像弊害が起きる可能性が出てくる。また、第1および第2のポリシロキサンにおいて、アルケニル基は末端に少なくとも1個有していることが望ましく、その種類は特に限定されないが、活性水素との反応性が高い等の理由から、ビニル基およびアリル基の少なくとも一方であることが好ましく、ビニル基が特に好ましい。 On the other hand, the second polysiloxane has a network structure that becomes larger after crosslinking, and plays a role in expressing the flexibility of silicone rubber. Therefore, when the weight average molecular weight is less than 900,000, the flexibility of the silicone rubber may be lost. Conversely, when the weight average molecular weight is greater than 2 million, the elastic modulus of the silicone rubber decreases, so that the compression set is deteriorated, and there is a possibility that image defects due to deformation occur. Further, in the first and second polysiloxanes, it is desirable that at least one alkenyl group is present at the terminal, and the type thereof is not particularly limited. However, for reasons such as high reactivity with active hydrogen, vinyl It is preferably at least one of a group and an allyl group, and a vinyl group is particularly preferable.
第1及び第2のポリシロキサンはの主鎖の99mol%以上がジメチルシロキサンの繰り返し単位であるとは、以下の繰返し単位X: In the first and second polysiloxanes, 99 mol% or more of the main chain is a repeating unit of dimethylsiloxane means that the following repeating unit X:
が繰り返される主鎖構造中のXで示される単位の99モル%以上がジメチルシロキサンであることを意味する。 Means that 99 mol% or more of the unit represented by X in the main chain structure in which is repeated is dimethylsiloxane.
なお、本発明での重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した。すなわち、40℃のヒートチャンバー内で安定化させたカラムに溶媒としてトルエンを毎分0.5mlの流速で流し、0.05〜0.60質量%に調整した試料溶液を50〜200μl注入した。そして、数種の単分散ポリスチレン標準試料で作成した検量線から試料の重量平均分子量を算出した。 In addition, the weight average molecular weight in this invention was measured by the gel permeation chromatography (GPC). That is, toluene as a solvent was allowed to flow through a column stabilized in a 40 ° C. heat chamber at a flow rate of 0.5 ml per minute, and 50 to 200 μl of a sample solution adjusted to 0.05 to 0.60 mass% was injected. And the weight average molecular weight of the sample was computed from the calibration curve created with several types of monodisperse polystyrene standard samples.
架橋後の網目構造が大きくなるポリシロキサンと網目構造が小さくなるポリシロキサンの配合比率としては、抵抗安定性と柔軟性の最適なバランスから、上記のとおり、質量比率で1:1以上19:1以下で硬化させることが好ましい。 The blending ratio of the polysiloxane having a larger network structure after crosslinking and the polysiloxane having a smaller network structure is, as described above, from 1: 1 to 19: 1 in terms of mass ratio from the optimum balance of resistance stability and flexibility. It is preferable to cure in the following.
弾性層2に導電性を付与する目的で、シリコーンゴム組成物に導電剤としてカーボンブラック(成分(b))を配合する。成分(b)であるカーボンブラックとしては、弾性層中での凝集単位の大きさが230nm以上380nm以下となるものが用いられる。カーボンブラックの凝集単位の大きさが230nm未満だとポリシロキサンの網目構造に固定されにくくなるため、十分な抵抗安定性が得られない。また、凝集単位の大きさが380nmより大きいカーボンブラックは粒子径も大きく、導電のネットワークの形成が弱いため、導電性を出すのに多量のカーボンブラックが必要となり、シリコーンゴムの低圧縮永久歪等の特性を失う原因となる。
For the purpose of imparting conductivity to the
ここでのカーボンブラックの凝集単位の大きさは、次のようにして求めた。まず、導電性ローラの長手方向の中央部を断面観察できるように鋭利な刃物で切断して試料を採取する。この試料から、凍結切片切削装置(ライカマイクロシステムズ製Leica EM FCS)を使用し、−120以上−50℃以下の雰囲気下でダイヤモンドナイフ(ディアトーム製Cryo dry 35°)を用いて約50nmの厚みの超薄切片を作製する。得られた超薄切片を、走査型透過電子顕微鏡(日立製S−4800)を使って10万倍から30万倍でTEM画像を撮影し、図5に示すように無作為で選んだカーボンブラックの凝集単位1個の外接四角形から長辺の長さを求める。さらに同様に無作為で選択したカーボンブラックの凝集単位100個の外接四角形の長辺を平均したものをカーボンブラックの凝集単位の大きさとした。 The size of the aggregated unit of carbon black here was determined as follows. First, a sample is collected by cutting with a sharp blade so that the cross section of the central portion in the longitudinal direction of the conductive roller can be observed. From this sample, a frozen section cutting device (Leica EM FCS manufactured by Leica Microsystems) was used, and a diamond knife (Cryo dry 35 ° manufactured by Diatome) was used in an atmosphere of −120 to −50 ° C. Make ultra-thin sections. The obtained ultra-thin sections were taken with a scanning transmission electron microscope (S-4800 manufactured by Hitachi), and TEM images were taken at 100,000 to 300,000 times, and randomly selected carbon black as shown in FIG. The length of the long side is determined from the circumscribed square of one aggregation unit. Similarly, the average of the long sides of 100 circumscribed squares of randomly selected carbon black agglomeration units was defined as the carbon black agglomeration unit size.
成分(b)としてのカーボンブラックの他に、凝集単位の大きさが590nm以上1210nm以下のカーボンブラック及び無機フィラーの少なくとも一方を成分(c)として配合する。なお、無機フィラーの凝集単位の大きさも、上記と同じ方法で測定できる。成分(c)はポリシロキサンの骨格の網目構造に固定されて網目構造の空間を埋めるため、シリコーンゴムの導電性に寄与する成分(b)としてのカーボンブラックの移動をさらに低減し、抵抗の安定性を増すことができる。したがって、成分(c)として、凝集単位の大きさが230nm未満のものを用いた場合、網目構造の空間を埋めるのに大きさが不十分である。成分(c)の凝集単位の大きさが380nmより大きくなっても抵抗の安定性に差はなく、シリコーンゴムの機械的強度が低下することもあるのであまり好ましくない。 In addition to carbon black as the component (b), at least one of carbon black having an aggregate unit size of 590 nm to 1210 nm and an inorganic filler is blended as the component (c). The size of the aggregation unit of the inorganic filler can also be measured by the same method as described above. Since component (c) is fixed to the network structure of the polysiloxane skeleton and fills the network space, the movement of carbon black as component (b) contributing to the conductivity of the silicone rubber is further reduced, and the resistance is stabilized. Can be increased. Accordingly, when a component (c) having a cohesive unit size of less than 230 nm is used, the size is insufficient to fill the space of the network structure. Even if the size of the aggregation unit of component (c) is larger than 380 nm, there is no difference in the stability of resistance, and the mechanical strength of the silicone rubber may be lowered.
無機フィラーとしては、上記の範囲の凝集単位の大きさを弾性層中に供給でき、かつ目的とする効果が得られるものであれば特に限定されない。かかる無機フィラーとしては、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、セライト、石英粉末、亜鉛華を使用することができる。これらの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 The inorganic filler is not particularly limited as long as the size of the aggregation unit in the above range can be supplied into the elastic layer and the intended effect can be obtained. As such an inorganic filler, silica, alumina, calcium carbonate, celite, quartz powder, and zinc white can be used. These 1 type (s) or 2 or more types can be used in combination.
本発明では、成分(b)と成分(c)の占有面積の比率は1:1以上1:4以下である。ここでの占有面積は、次のようにして求めた。 In the present invention, the ratio of the area occupied by component (b) and component (c) is 1: 1 or more and 1: 4 or less. The occupied area here was calculated | required as follows.
まず、導電性ローラの長手方向の中央部を断面観察できるように鋭利な刃物で切断、採取し、電子顕微鏡(日立製S−4800)を使って1万倍でSEM画像を撮影した。得られたSEM画像を二値化処理して凝集単位の大きさごとに分別し、その総面積をそれぞれの凝集単位の大きさにおける占有面積とした。 First, it cut | disconnected and extract | collected with the sharp blade so that the cross-section observation of the center part of the longitudinal direction of an electroconductive roller was carried out, and the SEM image was image | photographed 10,000 times using the electron microscope (Hitachi S-4800). The obtained SEM image was binarized and classified according to the size of the aggregated unit, and the total area was taken as the occupied area in the size of each aggregated unit.
占有面積の比率が1:1未満である場合は、230nm以上380nm以下のカーボンブラックの配合量に対して590nm以上1210nm以下のカーボンブラックや無機フィラーの配合量が少ないため、抵抗の安定性があまり向上しないときがある。一方で、占有面積の比率が1:4より大きくしても期待されるほど抵抗安定性の効果は上がらず、しかもカーボンブラックや無機フィラーの配合量が多くなるため、シリコーンゴムの柔軟性が失われるので好ましくない。 When the ratio of occupied area is less than 1: 1, the amount of carbon black or inorganic filler of 590 nm to 1210 nm is less than the amount of carbon black of 230 nm or more and 380 nm or less. There are times when it does not improve. On the other hand, even if the occupied area ratio is larger than 1: 4, the resistance stability effect is not improved as expected, and the amount of carbon black and inorganic filler is increased, so that the flexibility of the silicone rubber is lost. This is not preferable.
本発明では、成分(b)と成分(c)は、成分(a)100質量部に対して合計12質量部以上18質量部以下である。成分(b)と成分(c)の合計質量部を上記の数値範囲内とすることにより、導電性ローラに求められる体積抵抗率に調整できる。また、シリコーンゴムの硬度上昇によるトナーの劣化、電子写真画像のかぶりやゴーストなどを招来することを避け得る。 In this invention, a component (b) and a component (c) are 12 to 18 mass parts in total with respect to 100 mass parts of components (a). By setting the total mass part of the component (b) and the component (c) within the above numerical range, the volume resistivity required for the conductive roller can be adjusted. Further, it is possible to avoid the deterioration of the toner due to the increase in the hardness of the silicone rubber, the fogging or ghosting of the electrophotographic image.
軸芯体1の表面に弾性層2を形成する方法としては、特に限定されず、従来公知の各種ローラの成形方法を用いることができる。押出成形、プレス成形、射出成形、液状射出成形、注型成形の如き各種成形法により成形し、軸芯体1の表面に弾性層を成形する方法が挙げられる。特に、リング状塗工ヘッドを用いて、弾性層形成用の導電性シリコーン樹脂組成物を含む塗工液を軸芯体の周囲に吐出塗工した後、加熱硬化させて弾性層を得る方法が好ましい。この方法によれば、塗工液がリング状塗工ヘッド内のスリットを通る際にこれに高いせん断応力がかかり、軸芯体上に塗工された塗工液中でのカーボンブラックの分散状態が常に一定になるため、好適である。
The method for forming the
ここで好適に用いることができるリング状塗工ヘッドを有するリングコート機の概略説明図を図6に示す。図6に示す塗工装置においては、架台4の上に略垂直にコラム5が取り付けられ、さらに架台4とコラム5の上部に精密ボールネジ6が略垂直に取り付けられている。また、精密ボールネジ6と平行に2本のリニアガイド7がコラム5に取り付けている。LMガイド8はリニアガイド7及び精密ボールネジ6と連結し、サーボモータ9よりプーリ10を介して回転運動が伝達され昇降できるようになっている。コラム5には、円筒状の軸芯体1の外周面に塗布液を吐出するリング形状の塗工ヘッド11が取り付けられている。さらにLMガイド8上にブラケット12が取り付けられ、このブラケット12には軸芯体1を保持し固定するワーク下保持具13が略垂直に取り付けられている。また、逆側の軸芯体1を保持するワーク上保持具14の中心軸がブラケット12の上部に取り付けられている。ワーク上保持具はワーク下保持具13に対向して略同芯になるように配置して軸芯体1を保持している。
A schematic explanatory diagram of a ring coater having a ring-shaped coating head that can be preferably used here is shown in FIG. In the coating apparatus shown in FIG. 6, a column 5 is attached substantially vertically on the gantry 4, and a precision ball screw 6 is attached substantially vertically on the gantry 4 and the column 5. Two
リング形状の塗工ヘッド11の中心軸は、ワーク下保持具13とワーク上保持具14の移動方向と平行となるように支持されている。また、ワーク下保持具13及びワーク上保持具14が昇降移動時において、塗工ヘッド11の内側に開口した環状スリットになっている吐出口の中心軸と、ワーク下保持具13及びワーク上保持具14の中心軸が略同芯になるように調節してある。このような構成により塗工ヘッド11の環状スリットになっている吐出口の中心軸を軸芯体1の中心軸に略同芯に合わせることができ、リング形状の塗工ヘッドの内周面と軸芯体1の外周面との間に均一な隙間が形成される。
The central axis of the ring-shaped
また、塗工液の供給口15は、塗布液搬送用の配管16を介して供給弁17に接続されている。塗工液供給弁17は、その手前に混合ミキサー、供給ポンプ、定量吐出装置、タンク等を備え、定量(単位時間当たりの量が一定)の塗布液を吐出可能なものとしている。未加硫のシリコーンゴムを含む塗工液は、タンクから、定量吐出装置により一定量計量され、混合ミキサーで混合される。その後、供給ポンプにより混合された塗工液は、供給弁17から配管16を経由して、供給口15に送られる。
The coating
供給口15より送り込まれた塗工液は、リング型の塗工ヘッド11内の流路を通り、リング型の塗工ヘッド11のノズルから吐出される。弾性層の肉厚を一定にするために、リング状塗工ヘッドノズルからの吐出量と供給ポンプからの供給量は一定にする。保持されている軸芯体1を垂直方向(軸芯体の中心軸方向)に上方へ移動させることで、軸芯体1は塗工ヘッド11に対して相対的に軸方向に移動し、軸芯体1の外周上に未加硫の導電性シリコーンゴム組成物からなる円筒形状(ロール形状)の層2が形成される。
The coating liquid fed from the
軸芯体の外周上に形成された未加硫の導電性シリコーンゴム組成物の層は熱処理され、導電性ローラとなる。熱源としては、塗工層を非接触で加熱できる遠赤外セラミックヒータ、近赤外線ヒータ、ランプ加熱ヒータ、UVヒータ、マイクロヒータが望ましい。 The layer of the unvulcanized conductive silicone rubber composition formed on the outer periphery of the shaft core is heat-treated to form a conductive roller. As the heat source, a far-infrared ceramic heater, a near-infrared heater, a lamp heater, a UV heater, or a micro heater that can heat the coating layer in a non-contact manner is desirable.
以上のようにして形成された弾性層2の外周上に用途に応じて被覆層3を設けることができる。被覆層3を形成する材料としては、各種のポリアミド、フッ素樹脂、水素添加スチレン−ブチレン樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、イミド樹脂、またはオレフィン樹脂が挙げられる。被覆層3には、個別的な用途に合わせて体積平均粒子径が1〜20μmの微粒子を分散させることもできる。このような微粒子としては、ポリメチルメタクリル酸メチル微粒子、シリコーンゴム微粒子、ポリウレタン微粒子、ポリスチレン微粒子、アミノ樹脂微粒子、またはフェノール樹脂微粒子が挙げられる。
The
被覆層3にも、導電性ローラ全体の電気抵抗を調整するために導電剤を配合することができる。導電剤としては、各種電子伝導機構を有する導電剤であるカーボンブラック、グラファイト、導電性金属酸化物、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉、またはイオン導電剤であるアルカリ金属塩、およびアンモニウム塩の微粒子を用いることができる。
The
これらの被覆層3の形成には、上述の樹脂成分と、必要に応じて添加される微粒子及び導電剤などの添加剤を、必要に応じて溶剤を用いて混合した塗工液を用いた塗工方法が好適である。塗工液の調製には、サンドミル、ペイントシェーカー、ダイノミル、またはパールミルのビーズを利用した従来公知の分散装置を使用して、添加剤を塗工液中に好適に分散させることができる。得られた分散液としての塗工液は、スプレー塗工法、ディッピング法により弾性層2の表面に塗工される。
The
次に、本発明の導電性ローラを有する画像形成装置の一例を、図7を用いて説明する。図7に示す画像形成装置には、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの画像を形成する電子写真プロセスカートリッジ18が4個あり、これらがタンデム方式で設けられている。各電子写真プロセスカートリッジ18は、感光ドラム19、帯電装置(図4では帯電ローラ20)、画像露光装置21(図では書き込みビーム)、現像装置22、クリーニング装置23等を有している。これらの各部の仕様には、各色トナー特性に応じて少し調整に差異があるが、基本的構成においてこれら4個の電子写真プロセスカートリッジ18は同じである。
Next, an example of an image forming apparatus having the conductive roller of the present invention will be described with reference to FIG. The image forming apparatus shown in FIG. 7 has four
現像装置22は、感光ドラム19と対向設置された現像ローラ27とトナー25を収容した現像容器26を備えている。すなわち、本発明にかかる導電性ローラが現像ローラとして電子写真プロセスカートリッジ18に装着されていることになる。さらに、現像ローラ27にトナー25を供給すると共に現像に使用されずに現像ローラ27に残っているトナー25を掻き取るトナー供給ローラ28及び現像ローラ27上のトナー25の担持量を規制すると共に摩擦帯電する現像ブレード29が設けられている。
The developing
感光ドラム19は、帯電装置20により所定の極性、電位に一様に帯電される。画像情報が画像露光装置21からビームとして帯電された感光ドラム19の表面に照射され、静電潜像が形成される。次いで、形成された静電潜像上に現像ローラ27上のトナーの薄層からトナー25が供給され、感光ドラム19表面にトナー画像が形成される。
The photosensitive drum 19 is uniformly charged to a predetermined polarity and potential by the charging device 20. Image information is irradiated from the
画像転写装置24では、転写搬送ベルト31が駆動ローラ32、テンションローラ33及び従動ローラ34で張架され、転写搬送ベルト31の内側には感光ドラム19と対向した位置に転写ローラ36が設置されている。そして、静電吸着ローラ35にバイアスを印加することで転写搬送ベルト31の外周面に転写材30を静電吸着させ、転写材30を搬送する。転写材30が転写位置まで搬送されたら、転写ローラ36に感光ドラム19表面のトナー像とは逆極性のバイアスを印加する。これによって、転写材30にトナー像が転写される。
In the
トナー像が転写された転写材30は、転写搬送ベルト31から定着装置37に送られ、トナー像が転写材30に定着されて、印画が完了する。一方、トナー像の転写材30への転写が終わった感光ドラム19はさらに回転し、クリーニング装置23により感光ドラム19表面がクリーニングされる。
The
本発明の導電性ローラは、上記の現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラに使うことができる。また、上記の画像形成装置以外に、中間転写方式の画像成形装置にも使うことができる。 The conductive roller of the present invention can be used for the above-described developing roller, charging roller, and transfer roller. In addition to the image forming apparatus described above, the image forming apparatus can be used for an intermediate transfer type image forming apparatus.
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。本発明は下記実施例に制限されるものではない。まず、実施例、比較例で行った各種測定方法、および評価方法について説明する。
[導電性ローラの熱重量減少曲線]
示差熱熱重量同時測定装置(商品名:Thermo Plus TG8120;Rigaku社製)を用いて導電性ローラの熱重量減少曲線を測定した。測定条件は、導電性ローラから試料を15mgから20mgの間の量で切り出してTG装置にセットした後、窒素ガスを15分以上流してから昇温速度20℃/minで800℃まで昇温させた。得られた熱重量減少曲線を示差熱熱重量同時測定装置に付随していたソフトを使って微分処理し、熱重量減少曲線を微分した曲線を得た。
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The present invention is not limited to the following examples. First, various measurement methods and evaluation methods performed in Examples and Comparative Examples will be described.
[Thermal weight reduction curve of conductive roller]
A thermogravimetric decrease curve of the conductive roller was measured using a differential thermothermal weight simultaneous measurement apparatus (trade name: Thermo Plus TG8120; manufactured by Rigaku). Measurement conditions are as follows: a sample is cut from a conductive roller in an amount of 15 mg to 20 mg and set in a TG device, and after flowing nitrogen gas for 15 minutes or more, the temperature is raised to 800 ° C. at a heating rate of 20 ° C./min. It was. The obtained thermogravimetric decrease curve was differentiated using the software attached to the differential thermothermogravimetric simultaneous measurement apparatus, and a curve obtained by differentiating the thermogravimetric decrease curve was obtained.
得られた微分曲線の360℃以上520℃以下の範囲にあるピークのうち、最も520℃よりにあるピークの高さをP1(wt%/℃)、580℃以上650℃以下の範囲にあるピークのうち、最も580℃よりにあるピークの高さをP2(wt%/℃)とした。また、P1とP2を比較したとき、ピーク高さ(wt%/℃)が低い方をP3とし、520℃と580℃の範囲のうち、微分曲線が最も小さい位置(wt%/℃)をP4とした。 Of the peaks in the range of 360 ° C. or more and 520 ° C. or less of the obtained differential curve, the peak height that is the most from 520 ° C. is P1 (wt% / ° C.), the peak in the range of 580 ° C. or more and 650 ° C. or less. Among them, the height of the peak at 580 ° C. at the most was defined as P2 (wt% / ° C.). Further, when P1 and P2 are compared, the lower peak height (wt% / ° C) is P3, and the position where the differential curve is the smallest (wt% / ° C) in the range of 520 ° C and 580 ° C is P4. It was.
[導電性ローラの高電圧印加時の抵抗安定性]
図8に示すように、温度23℃、湿度50%RHの環境下、直径30mmの電極用金属製ローラに、片側500gずつ合計1000gの荷重で被覆層を形成する前の導電性ローラを押し当て、金属製ローラを28rpmで回転させて導電性ローラを従動回転させた。この状態で、直流電源より100Vの電圧を軸芯体と金属製ローラ間に10分間印加したときの初期の電流に対する10分後の電流の変動率を下式で求めた。
電流の変動率(%)=(初期の電流−10分後の電流)/初期の電流×100
[導電性ローラの柔軟性]
ASKER C型硬度計(高分子計器製)を用いて導電性ローラの硬度を測定した。測定方法の詳細はJIS K6253の5.(デュロメータ硬さ試験)に準じて行った。
[Resistance stability of conductive roller when high voltage is applied]
As shown in FIG. 8, in an environment of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 50% RH, the conductive roller before forming the coating layer is pressed against a metal roller for electrodes having a diameter of 30 mm with a load of 1000 g for each side of 500 g. The conductive roller was driven to rotate by rotating the metal roller at 28 rpm. In this state, the fluctuation rate of the current after 10 minutes with respect to the initial current when a voltage of 100 V was applied between the shaft core and the metal roller from the DC power source for 10 minutes was obtained by the following equation.
Current fluctuation rate (%) = (initial current−current after 10 minutes) / initial current × 100
[Flexibility of conductive roller]
The hardness of the conductive roller was measured using an ASKER C-type hardness meter (manufactured by Kobunshi Keiki). Details of the measurement method are given in JIS K6253 5. The test was carried out in accordance with (Durometer Hardness Test).
[導電性ローラの画像弊害]
高電圧印加時の抵抗安定性、および柔軟性が画像に与える影響を評価するために、導電性ローラを現像ローラとして使用したときのかぶりの測定を行った。かぶりは現像ローラの抵抗変動が大きい場合や硬度が高いときに、トナーの帯電量が使用中に経時で変化して起こる画像弊害であり、導電性ローラの高電圧印加時の抵抗安定性や柔軟性を評価するのに最適である。
[Image damage of conductive roller]
In order to evaluate the effect of resistance stability and flexibility upon application of a high voltage on the image, the fog was measured when the conductive roller was used as a developing roller. Fog is an image detrimental effect caused by the change in the toner charge amount over time when the resistance fluctuation of the developing roller is large or when the hardness is high, and the resistance stability and flexibility when a high voltage is applied to the conductive roller. Ideal for evaluating sex.
レーザービームプリンター(ヒューレット・パッカード製HP Color LaserJet 3600)の電子写真プロセスカートリッジに、被覆層を形成した導電性ローラを組み込んだ。30℃、80%RHの環境下で印字率1%、連続10千枚の画像を出力した後にベタ白画像を出力した。そのベタ白画像を反射式濃度計(東京電色製TC−6DS/A)を用いて、白地部の反射濃度を測定し、画像上で測定した10点の平均値をDsとする。そして、ベタ白画像出力前の用紙の反射濃度(その平均値をDrとする)とDsとの差(Dr−Ds)を求め、これをかぶり量とした。かぶり量が0%以上1.0%未満を「A」、かぶり量が1.0%以上3.0%未満を「B」、かぶり量が3.0%以上を「C」とした。 A conductive roller having a coating layer was incorporated in an electrophotographic process cartridge of a laser beam printer (HP Color LaserJet 3600 manufactured by Hewlett-Packard). A solid white image was output after outputting 10,000 continuous images at a printing rate of 1% in an environment of 30 ° C. and 80% RH. Using the reflection densitometer (TC-6DS / A manufactured by Tokyo Denshoku Co., Ltd.), the solid white image is measured for the reflection density of the white background portion, and the average value of 10 points measured on the image is defined as Ds. Then, the difference (Dr−Ds) between the reflection density of the paper before outputting the solid white image (the average value thereof is Dr) and Ds was obtained and used as the fogging amount. A fogging amount of 0% or more and less than 1.0% was designated as “A”, a fogging amount of 1.0% or more and less than 3.0% was designated as “B”, and a fogging amount of 3.0% or more was designated as “C”.
(実施例1)
[弾性層の調製]
直径8mm、長さ250mmの快削鋼製の軸芯体に、シリコーンゴムとの接着性を向上させる目的で、プライマー(商品名:DY39−051;東レ・ダウコーニング社製)を塗付し、150℃で30分間焼付けを行った。
(Example 1)
[Preparation of elastic layer]
A primer (trade name: DY39-051; manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) is applied to a shaft body made of free-cutting steel having a diameter of 8 mm and a length of 250 mm for the purpose of improving the adhesion to silicone rubber. Baking was performed at 150 ° C. for 30 minutes.
下記(1−1)〜(1−5)を配合した液状シリコーンゴムのベース材料Aを調製した。
(1−1)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が1万のジメチルポリシロキサン:50質量部、
(1−2)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が200万のジメチルポリシロキサン:50質量部、
(1−3)カーボンブラック(Columbian Chemical製Raven890):6質量部、
(1−4)カーボンブラック(旭カーボン製旭50H):24質量部、
(1−5)硬化触媒として2質量%の塩化白金酸のイソプロパノール溶液:上記(1−1)及び(1−2)に対して10ppm。
A liquid silicone rubber base material A containing the following (1-1) to (1-5) was prepared.
(1-1) Dimethylpolysiloxane having a weight average molecular weight of 10,000, in which vinyl groups are substituted at both ends and 99 mol% or more of the main chain is a repeating unit of dimethylpolysiloxane: 50 parts by mass
(1-2) dimethylpolysiloxane having a weight average molecular weight of 2 million, in which vinyl groups are substituted at both ends and 99 mol% or more of the main chain is a repeating unit of dimethylpolysiloxane: 50 parts by mass;
(1-3) Carbon black (Raven 890 manufactured by Columbian Chemical): 6 parts by mass
(1-4) Carbon black (Asahi Carbon Asahi 50H): 24 parts by mass,
(1-5) Isopropanol solution of 2% by mass of chloroplatinic acid as a curing catalyst: 10 ppm with respect to (1-1) and (1-2) above.
また、上記(1−1)〜(1−4)及び下記(1−6)を配合した液状シリコーンゴムのベース材料Bを調製した。 Moreover, the base material B of the liquid silicone rubber which mix | blended said (1-1)-(1-4) and the following (1-6) was prepared.
(1−6)メチルハイドロジェンポリシロキサン(前記ビニル基が置換したジメチルポリシロキサンに含有するビニル基1モルに対して、SiH基が1.1モルとなるように調製したもの):3質量部。 (1-6) Methyl hydrogen polysiloxane (prepared so that SiH group is 1.1 mol with respect to 1 mol of vinyl group contained in dimethylpolysiloxane substituted with vinyl group): 3 parts by mass .
次いで、上記液状シリコーンゴムのベース材料A及びベース材料Bを、質量比1:1で混合し、未加硫のシリコーンゴムを調製した。 Next, the base material A and the base material B of the liquid silicone rubber were mixed at a mass ratio of 1: 1 to prepare an unvulcanized silicone rubber.
図5に示すリング状塗工ヘッドを有するリングコート機の軸芯体保持軸(軸芯体上保持軸10および軸芯体下保持軸9)で外径φ6mmの軸芯体を垂直にセットした。軸芯体保持軸を垂直に60mm/sで上昇させて軸芯体を移動させた。それに合わせて、上記で調製した未加硫のシリコーンゴムを5.0ml/sで吐出し、軸芯体の外周に未加硫のシリコーンゴムの層を形成した。
A shaft core body having an outer diameter of φ6 mm was vertically set by the shaft core body holding shafts (shaft core upper holding
この未加硫のシリコーンゴムの層が形成された軸芯体を60rpmで回転させながら赤外線加熱ランプ(ハイベック製HYL25)を出力1000Wで4分間照射し、上記未加硫のシリコーンゴムの層を硬化させ、シリコーンゴム層とした。その後、シリコーンゴム層中の反応残渣および未反応低分子を除去する目的で、200℃、4時間加熱した。そして、厚さが3mmのシリコーンゴム層を有する導電性ローラを得た。 The shaft body on which the unvulcanized silicone rubber layer was formed was irradiated with an infrared heating lamp (HYL25, manufactured by Hybek) at an output of 1000 W for 4 minutes while rotating at 60 rpm to cure the unvulcanized silicone rubber layer. To obtain a silicone rubber layer. Then, it heated at 200 degreeC for 4 hours in order to remove the reaction residue and unreacted low molecule in a silicone rubber layer. A conductive roller having a silicone rubber layer with a thickness of 3 mm was obtained.
得られた導電性ローラからカーボンブラックの凝集単位の大きさと占有面積の比率を測定したところ、230nmと590nmが1:4で存在した。また、導電性ローラの熱重量減少曲線を微分した曲線は、360℃と650℃にP1、P2のピークがあり、P1とP2の温度差は290℃、P4/P3は0.7であった。また、導電性ローラの硬度は62°、高電圧印加時の抵抗の変動率は63%であった。これらの結果を表1にまとめた。 When the ratio of the aggregated unit of carbon black and the occupied area was measured from the obtained conductive roller, 230 nm and 590 nm were present at 1: 4. The curve obtained by differentiating the thermogravimetric decrease curve of the conductive roller had peaks of P1 and P2 at 360 ° C. and 650 ° C., the temperature difference between P1 and P2 was 290 ° C., and P4 / P3 was 0.7. . Further, the hardness of the conductive roller was 62 °, and the resistance variation rate when a high voltage was applied was 63%. These results are summarized in Table 1.
[被覆層の調製]
ポリウレタンポリオールプレポリマー(商品名:タケラックTE5060;三井武田ケミカル社製)100質量部、イソシアネート(商品名:コロネート2521;日本ポリウレタン社製)77質量部、およびカーボンブラック(商品名:MA−100;三菱化学社製)20質量部にMEKを添加した。ボールミルにて5時間分散回転させた後、ウレタン微粒子(商品名:アートパールC−400透明;根上工業社製)6部を加えて再度1時間分散回転させた。この溶液に得られた導電性ローラを浸漬させて塗膜を形成し、風乾後、温度140℃で4時間の熱処理によって厚みが30μmの被覆層を形成した。なお、被覆層の厚さは導電性ローラの一部を切り取り、キーエンス製のデジタルマイクロスコープVHX−200で撮影し、ウレタン微粒子が存在しない部分の厚みを被覆層の厚みとした。
[Preparation of coating layer]
100 parts by mass of polyurethane polyol prepolymer (trade name: Takelac TE5060; manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.), 77 parts by mass of isocyanate (trade name: Coronate 2521; manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.), and carbon black (trade name: MA-100; Mitsubishi) MEK was added to 20 parts by mass of Chemicals). After 5 hours of dispersion and rotation with a ball mill, 6 parts of urethane fine particles (trade name: Art Pearl C-400 transparent; manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.) were added and the dispersion was rotated again for 1 hour. The obtained conductive roller was immersed in this solution to form a coating film, and after air drying, a coating layer having a thickness of 30 μm was formed by heat treatment at 140 ° C. for 4 hours. The thickness of the coating layer was obtained by cutting a part of the conductive roller and photographing with a digital microscope VHX-200 manufactured by Keyence. The thickness of the portion where no urethane fine particles were present was defined as the thickness of the coating layer.
これを現像ローラとしてレーザービームプリンター(商品名:HP Color LaserJet 3600;ヒューレット・パッカード社製)の電子写真プロセスカートリッジに組み込み、10千枚画出し後のベタ白画像のかぶり量を測定したところ、2.1%であった。その結果を表1に示す。 When this was incorporated into an electrophotographic process cartridge of a laser beam printer (trade name: HP Color LaserJet 3600; manufactured by Hewlett Packard) as a developing roller, the amount of fogging of a solid white image after printing 10,000 sheets was measured. It was 2.1%. The results are shown in Table 1.
(実施例2)
実施例1における(1−1)及び(1−2)の各々を、下記(2−1)及び(2−2)に変えた以外は、実施例1と同様にして導電性ローラを作成した。
(2−1)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が16万のジメチルポリシロキサン:86質量部、
(2−2)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が74万のジメチルポリシロキサン:14質量部。
(Example 2)
A conductive roller was prepared in the same manner as in Example 1 except that (1-1) and (1-2) in Example 1 were changed to the following (2-1) and (2-2). .
(2-1) Dimethylpolysiloxane having a weight-average molecular weight of 160,000, wherein vinyl groups are substituted at both ends and 99 mol% or more of the main chain is a repeating unit of dimethylpolysiloxane: 86 parts by mass,
(2-2) Dimethylpolysiloxane having a weight average molecular weight of 740,000 wherein vinyl groups are substituted at both ends and 99 mol% or more of the main chain is a repeating unit of dimethylpolysiloxane: 14 parts by mass.
得られた導電性ローラからカーボンブラックの凝集単位の大きさと占有面積の比率を測定したところ、230nmと590nmが1:4で存在した。また、導電性ローラの熱重量減少曲線を微分した曲線は、490℃と580℃にP1、P2のピークがあり、P1とP2の温度差は90℃、P4/P3は0.9であった。また、導電性ローラの硬度は58°、高電圧印加時の抵抗の変動率は74%であった。さらに実施例1と同様に被覆層を形成した後、現像ローラとして電子写真プロセスカートリッジに組み込み、10千枚画出し後のベタ白画像のかぶり量を測定したところ、2.5%であった。これらの結果を表1にまとめた。 When the ratio of the aggregated unit of carbon black and the occupied area was measured from the obtained conductive roller, 230 nm and 590 nm were present at 1: 4. Moreover, the curve obtained by differentiating the thermogravimetric decrease curve of the conductive roller had P1 and P2 peaks at 490 ° C. and 580 ° C., the temperature difference between P1 and P2 was 90 ° C., and P4 / P3 was 0.9. . Further, the hardness of the conductive roller was 58 °, and the resistance variation rate when a high voltage was applied was 74%. Further, after forming a coating layer in the same manner as in Example 1, it was incorporated in an electrophotographic process cartridge as a developing roller, and the fogging amount of a solid white image after outputting 10,000 sheets was 2.5%. . These results are summarized in Table 1.
(実施例3)
実施例1における(1−1)及び(1−2)の各々を、下記(3−1)及び(3−2)に変えた以外は、実施例1と同様にして導電性ローラを作製した。
(3−1)ジメチルポリシロキサンを、両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が27万のジメチルポリシロキサン:90質量部、
(3−2)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が90万のジメチルポリシロキサン:10質量部。
(Example 3)
A conductive roller was produced in the same manner as in Example 1 except that (1-1) and (1-2) in Example 1 were changed to the following (3-1) and (3-2). .
(3-1) Dimethylpolysiloxane having a weight-average molecular weight of 270,000, in which vinyl groups are substituted at both ends and 99 mol% or more of the main chain is a repeating unit of dimethylpolysiloxane: 90 parts by mass,
(3-2) Dimethylpolysiloxane having a weight average molecular weight of 900,000, wherein vinyl groups are substituted at both ends and 99 mol% or more of the main chain is a repeating unit of dimethylpolysiloxane: 10 parts by mass.
得られた導電性ローラからカーボンブラックの凝集単位の大きさと占有面積の比率を測定したところ、230nmと590nmが1:4で存在した。また、導電性ローラの熱重量減少曲線を微分した曲線は、520℃と590℃にP1、P2のピークがあり、P1とP2の温度差は70℃、P4/P3は0.9であった。また、導電性ローラの硬度は55°、高電圧印加時の抵抗の変動率は76%であった。さらに実施例1と同様に被覆層を形成した後、現像ローラとして電子写真プロセスカートリッジに組み込み、10千枚画出し後のベタ白画像のかぶり量を測定したところ、2.6%であった。これらの結果を表1にまとめた。 When the ratio of the aggregated unit of carbon black and the occupied area was measured from the obtained conductive roller, 230 nm and 590 nm were present at 1: 4. Moreover, the curve obtained by differentiating the thermogravimetric decrease curve of the conductive roller had P1 and P2 peaks at 520 ° C. and 590 ° C., the temperature difference between P1 and P2 was 70 ° C., and P4 / P3 was 0.9. . Further, the hardness of the conductive roller was 55 °, and the rate of change in resistance when a high voltage was applied was 76%. Further, after forming a coating layer in the same manner as in Example 1, it was incorporated in an electrophotographic process cartridge as a developing roller, and the fogging amount of a solid white image after outputting 10,000 sheets was measured to be 2.6%. . These results are summarized in Table 1.
(実施例4)
実施例1における(1−1)及び(1−2)の各々を、下記(4−1)及び(4−2)に変えた以外は、実施例1と同様にして導電性ローラを作成した。
(4−1)ジメチルポリシロキサンを、両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が10万のジメチルポリシロキサン:95質量部、
(4−2)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が200万のジメチルポリシロキサン:5質量部。
Example 4
A conductive roller was produced in the same manner as in Example 1 except that (1-1) and (1-2) in Example 1 were changed to the following (4-1) and (4-2). .
(4-1) Dimethylpolysiloxane having a weight average molecular weight of 100,000, in which 99 mol% or more of the main chain is a repeating unit of dimethylpolysiloxane, with 95% by mass,
(4-2) Dimethylpolysiloxane having a weight average molecular weight of 2 million in which vinyl groups are substituted at both ends and 99 mol% or more of the main chain is a repeating unit of dimethylpolysiloxane: 5 parts by mass.
得られた導電性ローラからカーボンブラックの凝集単位の大きさと占有面積の比率を測定したところ、230nmと590nmが1:4で存在した。また、導電性ローラの熱重量減少曲線を微分した曲線は、460℃と650℃にP1、P2のピークがあり、P1とP2の温度差は190℃、P4/P3は0.8であった。また、導電性ローラの硬度は58°、高電圧印加時の抵抗の変動率は74%であった。さらに実施例1と同様に被覆層を形成した後、現像ローラとして電子写真プロセスカートリッジに組み込み、10千枚画出し後のベタ白画像のかぶり量を測定したところ、2.7%であった。これらの結果を表1にまとめた。 When the ratio of the aggregated unit of carbon black and the occupied area was measured from the obtained conductive roller, 230 nm and 590 nm were present at 1: 4. Moreover, the curve obtained by differentiating the thermogravimetric decrease curve of the conductive roller had P1 and P2 peaks at 460 ° C. and 650 ° C., the temperature difference between P1 and P2 was 190 ° C., and P4 / P3 was 0.8. . Further, the hardness of the conductive roller was 58 °, and the resistance variation rate when a high voltage was applied was 74%. Further, after forming a coating layer in the same manner as in Example 1, it was incorporated in an electrophotographic process cartridge as a developing roller, and the fogging amount of a solid white image after outputting 10,000 sheets was measured to be 2.7%. . These results are summarized in Table 1.
(実施例5)
実施例1における(1−1)〜(1−4)を、下記(5−1)及び(5−2)に変えた以外は、実施例1ろ同様にして導電性ローラを作成した。
(5−1)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が6万のジメチルポリシロキサン:80質量部、
(5−2)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が90万のジメチルポリシロキサン:20質量部、(5−3)カーボンブラック(Columbian Chemical製Raven890):6質量部、
(5−4)カーボンブラック(旭カーボン製旭50H):24質量部。
(Example 5)
A conductive roller was produced in the same manner as in Example 1 except that (1-1) to (1-4) in Example 1 were changed to the following (5-1) and (5-2).
(5-1) Dimethylpolysiloxane having a weight average molecular weight of 60,000, wherein vinyl groups are substituted at both ends and 99 mol% or more of the main chain is a repeating unit of dimethylpolysiloxane: 80 parts by mass,
(5-2) Dimethylpolysiloxane having a vinyl group substituted at both ends and having a weight average molecular weight of 900,000, wherein 99 mol% or more of the main chain is a repeating unit of dimethylpolysiloxane: 20 parts by mass, (5-3) carbon Black (Raven 890 manufactured by Columbia Chemical): 6 parts by mass,
(5-4) Carbon black (Asahi Carbon Asahi 50H): 24 parts by mass.
得られた導電性ローラからカーボンブラックの凝集単位の大きさと占有面積の比率を測定したところ、230nmと590nmが1:4で存在した。また、導電性ローラの熱重量減少曲線を微分した曲線は、440℃と590℃にP1、P2のピークがあり、P1とP2の温度差は150℃、P4/P3は0.8であった。また、導電性ローラの硬度は62°、高電圧印加時の抵抗の変動率は63%であった。さらに実施例1と同様に被覆層を形成した後、現像ローラとして電子写真プロセスカートリッジに組み込み、10千枚画出し後のベタ白画像のかぶり量を測定したところ、2.1%であった。これらの結果を表1にまとめた。 When the ratio of the aggregated unit of carbon black and the occupied area was measured from the obtained conductive roller, 230 nm and 590 nm were present at 1: 4. The curve obtained by differentiating the thermogravimetric decrease curve of the conductive roller had P1 and P2 peaks at 440 ° C. and 590 ° C., the temperature difference between P1 and P2 was 150 ° C., and P4 / P3 was 0.8. . Further, the hardness of the conductive roller was 62 °, and the resistance variation rate when a high voltage was applied was 63%. Further, after forming a coating layer in the same manner as in Example 1, it was incorporated in an electrophotographic process cartridge as a developing roller, and the fogging amount of a solid white image after outputting 10,000 sheets was 2.1%. . These results are summarized in Table 1.
(実施例6)
実施例5における(5−3)及び(5−4)の各々を、下記(6−3)及び(6−4)に変えた以外は、実施例5と同様にして導電性ローラを調製した。
(6−3)カーボンブラック(Columbian Chemical製Raven860Ultra):6質量部、
(6−4)カーボンブラック(旭カーボン製旭50H):6質量部。
(Example 6)
A conductive roller was prepared in the same manner as in Example 5 except that (5-3) and (5-4) in Example 5 were changed to the following (6-3) and (6-4). .
(6-3) Carbon black (Raven 860 Ultra manufactured by Columbia Chemical): 6 parts by mass,
(6-4) Carbon black (Asahi Carbon Asahi 50H): 6 parts by mass.
得られた導電性ローラからカーボンブラックの凝集単位の大きさと占有面積の比率を測定したところ、380nmと590nmが1:1で存在した。また、導電性ローラの熱重量減少曲線を微分した曲線は、440℃と590℃にP1、P2のピークがあり、P1とP2の温度差は150℃、P4/P3は0.8であった。また、導電性ローラの硬度は58°、高電圧印加時の抵抗の変動率は60%であった。さらに実施例1と同様に被覆層を形成した後、現像ローラとして電子写真プロセスカートリッジに組み込み、10千枚画出し後のベタ白画像のかぶり量を測定したところ、0.7%であった。これらの結果を表1にまとめた。 When the size of the aggregated unit of carbon black and the ratio of the occupied area were measured from the obtained conductive roller, 380 nm and 590 nm were present at 1: 1. The curve obtained by differentiating the thermogravimetric decrease curve of the conductive roller had P1 and P2 peaks at 440 ° C. and 590 ° C., the temperature difference between P1 and P2 was 150 ° C., and P4 / P3 was 0.8. . The hardness of the conductive roller was 58 °, and the resistance variation rate when a high voltage was applied was 60%. Further, after forming a coating layer in the same manner as in Example 1, it was incorporated in an electrophotographic process cartridge as a developing roller, and the fogging amount of a solid white image after outputting 10,000 sheets was measured to be 0.7%. . These results are summarized in Table 1.
(実施例7)
実施例5における(5−3)及び(5−4)の各々を、下記(7−3)及び(7−4)に変えた以外は、実施例5と同様にして導電性ローラを調製した。
(7−3)カーボンブラック(Columbian Chemical製Raven860Ultra):6質量部、
(7−4)カーボンブラック(Engineered Carbons製サーマルカーボンブラックN990):12質量部。
(Example 7)
A conductive roller was prepared in the same manner as in Example 5 except that (5-3) and (5-4) in Example 5 were changed to the following (7-3) and (7-4). .
(7-3) Carbon black (Raven 860 Ultra manufactured by Columbia Chemical): 6 parts by mass,
(7-4) Carbon black (thermal carbon black N990 manufactured by Engineered Carbons): 12 parts by mass.
得られた導電性ローラからカーボンブラックの凝集単位の大きさと占有面積の比率を測定したところ、380nmと1210nmが1:2で存在した。また、導電性ローラの熱重量減少曲線を微分した曲線は、440℃と590℃にP1、P2のピークがあり、P1とP2の温度差は150℃、P4/P3は0.8であった。また、導電性ローラの硬度は59°、高電圧印加時の抵抗の変動率は57%であった。さらに実施例1と同様に被覆層を形成した後、現像ローラとして電子写真プロセスカートリッジに組み込み、10千枚画出し後のベタ白画像のかぶり量を測定したところ、0.8%であった。これらの結果を表1にまとめた。 When the ratio of the aggregated unit of carbon black and the occupied area was measured from the obtained conductive roller, 380 nm and 1210 nm were present at 1: 2. The curve obtained by differentiating the thermogravimetric decrease curve of the conductive roller had P1 and P2 peaks at 440 ° C. and 590 ° C., the temperature difference between P1 and P2 was 150 ° C., and P4 / P3 was 0.8. . Further, the hardness of the conductive roller was 59 °, and the rate of change in resistance when a high voltage was applied was 57%. Further, after forming a coating layer in the same manner as in Example 1, it was incorporated in an electrophotographic process cartridge as a developing roller, and the fogging amount of a solid white image after outputting 10,000 sheets was measured to be 0.8%. . These results are summarized in Table 1.
(実施例8)
実施例5における(5−3)及び(5−4)の各々を、下記(8−3)及び(8−4)に変えた以外は、実施例5と同様にして導電性ローラを調製した。
(8−3)カーボンブラック(Columbian Chemical製Raven860Ultra):6質量部、
(8−4)シリカ(アドマテックス製アドマファインSO−C3):12質量部。
(Example 8)
A conductive roller was prepared in the same manner as in Example 5 except that (5-3) and (5-4) in Example 5 were changed to the following (8-3) and (8-4). .
(8-3) Carbon black (Raven 860 Ultra manufactured by Columbia Chemical): 6 parts by mass,
(8-4) Silica (Admatechs Admafine SO-C3): 12 parts by mass.
得られた導電性ローラからカーボンブラックの凝集単位の大きさと占有面積の比率を測定したところ、380nmと900nmが1:2で存在した。また、導電性ローラの熱重量減少曲線を微分した曲線は、440℃と590℃にP1、P2のピークがあり、P1とP2の温度差は150℃、P4/P3は0.8であった。また、導電性ローラの硬度は59°、高電圧印加時の抵抗の変動率は59%であった。さらに実施例1と同様に被覆層を形成した後、現像ローラとして電子写真プロセスカートリッジに組み込み、10千枚画出し後のベタ白画像のかぶり量を測定したところ、0.9%であった。これらの結果を表1にまとめた。 When the ratio of the aggregated unit of carbon black to the occupied area was measured from the obtained conductive roller, 380 nm and 900 nm were present at 1: 2. The curve obtained by differentiating the thermogravimetric decrease curve of the conductive roller had P1 and P2 peaks at 440 ° C. and 590 ° C., the temperature difference between P1 and P2 was 150 ° C., and P4 / P3 was 0.8. . Further, the hardness of the conductive roller was 59 °, and the rate of change in resistance when a high voltage was applied was 59%. Further, after forming a coating layer in the same manner as in Example 1, it was incorporated in an electrophotographic process cartridge as a developing roller, and the fogging amount of a solid white image after outputting 10,000 sheets was measured to be 0.9%. . These results are summarized in Table 1.
(実施例9)
実施例1における(1−1)〜(1−4)を、下記(9−1)〜(9−4)に変えた以外は、実施例1と同様にして導電性ローラを作成した。
(9−1)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が1万のジメチルポリシロキサン:33質量部、
(9−2)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が74万のジメチルポリシロキサン:67質量部、(9−3)カーボンブラック(Columbian Chemical製Raven890):6質量部、
(9−4)カーボンブラック(旭カーボン製旭50H):24質量部。
Example 9
A conductive roller was produced in the same manner as in Example 1 except that (1-1) to (1-4) in Example 1 were changed to (9-1) to (9-4) below.
(9-1) Dimethylpolysiloxane having a weight average molecular weight of 10,000, in which vinyl groups are substituted at both ends and 99 mol% or more of the main chain is a repeating unit of dimethylpolysiloxane: 33 parts by mass,
(9-2) dimethylpolysiloxane having a weight average molecular weight of 740,000 wherein vinyl groups are substituted at both ends and 99 mol% or more of the main chain is a repeating unit of dimethylpolysiloxane: 67 parts by mass, (9-3) carbon Black (Raven 890 manufactured by Columbia Chemical): 6 parts by mass,
(9-4) Carbon black (Asahi Carbon Asahi 50H): 24 parts by mass.
得られた導電性ローラからカーボンブラックの凝集単位の大きさと占有面積の比率を測定したところ、230nmと590nmが1:4で存在した。また、導電性ローラの熱重量減少曲線を微分した曲線は、360℃と580℃にP1、P2のピークがあり、P1とP2の温度差は220℃、P4/P3は0.7であった。また、導電性ローラの硬度は60°、高電圧印加時の抵抗の変動率は75%であった。さらに実施例1と同様に被覆層を形成した後、現像ローラとして電子写真プロセスカートリッジに組み込み、10千枚画出し後のベタ白画像のかぶり量を測定したところ、2.9%であった。これらの結果を表1にまとめた。 When the ratio of the aggregated unit of carbon black and the occupied area was measured from the obtained conductive roller, 230 nm and 590 nm were present at 1: 4. Moreover, the curve obtained by differentiating the thermogravimetric decrease curve of the conductive roller has peaks of P1 and P2 at 360 ° C. and 580 ° C., the temperature difference between P1 and P2 is 220 ° C., and P4 / P3 is 0.7. . The hardness of the conductive roller was 60 °, and the rate of change in resistance when a high voltage was applied was 75%. Further, after a coating layer was formed in the same manner as in Example 1, it was incorporated in an electrophotographic process cartridge as a developing roller, and the amount of fogging of a solid white image after outputting 10,000 sheets was measured to be 2.9%. . These results are summarized in Table 1.
(比較例1)
実施例1における(1−1)〜(1−4)を、下記(比1−1)〜(比1−2)に変えた以外は、実施例1と同様にして導電性ローラを作製した。
(比1−1)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が1万のジメチルポリシロキサン:100質量部、
(比1−2)カーボンブラック(Columbian Chemical製Raven860Ultra):6質量部。
(Comparative Example 1)
A conductive roller was produced in the same manner as in Example 1 except that (1-1) to (1-4) in Example 1 were changed to (Ratio 1-1) to (Ratio 1-2) below. .
(Ratio 1-1) Dimethylpolysiloxane having a weight average molecular weight of 10,000, in which vinyl groups are substituted at both ends and 99 mol% or more of the main chain is a repeating unit of dimethylpolysiloxane: 100 parts by mass,
(Ratio 1-2) Carbon black (Raven 860 Ultra manufactured by Columbia Chemical): 6 parts by mass.
得られた導電性ローラからカーボンブラックの凝集単位の大きさを測定したところ、380nmであった。また、導電性ローラの熱重量減少曲線を微分した曲線は、P1が360℃にあったが、P2はなく、P4/P3は0.0であった。導電性ローラの硬度は70°、高電圧印加時の抵抗の変動率は74%であった。さらに実施例1と同様に被覆層を形成した後、現像ローラとして電子写真プロセスカートリッジに組み込み、10千枚画出し後のベタ白画像のかぶり量を測定したところ、4.3%であった。これらの結果を表2にまとめた。 When the size of the aggregated unit of carbon black was measured from the obtained conductive roller, it was 380 nm. In the curve obtained by differentiating the thermogravimetric decrease curve of the conductive roller, P1 was 360 ° C., but P2 was not present, and P4 / P3 was 0.0. The hardness of the conductive roller was 70 °, and the rate of change in resistance when a high voltage was applied was 74%. Further, after a coating layer was formed in the same manner as in Example 1, it was incorporated in an electrophotographic process cartridge as a developing roller, and the fogging amount of a solid white image after outputting 10,000 sheets was measured to be 4.3%. . These results are summarized in Table 2.
(比較例2)
比較例1において、(比1−1)を、下記(比2−1)に変えた以外は、比較例1と同様にして導電性ローラを作製した。
(比2−1)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が90万のジメチルポリシロキサン:100質量部。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 1, a conductive roller was produced in the same manner as Comparative Example 1 except that (Ratio 1-1) was changed to (Ratio 2-1) below.
(Ratio 2-1) Dimethylpolysiloxane having a weight average molecular weight of 900,000: 100 parts by mass with vinyl groups substituted at both ends and 99 mol% or more of the main chain being a repeating unit of dimethylpolysiloxane.
得られた導電性ローラからカーボンブラックの凝集単位の大きさを測定したところ、380nmであった。また、導電性ローラの熱重量減少曲線を微分した曲線は、P1がなく、P2は590℃、P4/P3は0.1であった。導電性ローラの硬度は48°、高電圧印加時の抵抗の変動率は92%であった。さらに実施例1と同様に被覆層を形成した後、現像ローラとして電子写真プロセスカートリッジに組み込み、10千枚画出し後のベタ白画像のかぶり量を測定したところ、6.0%であった。これらの結果を表2にまとめた。 When the size of the aggregated unit of carbon black was measured from the obtained conductive roller, it was 380 nm. The curve obtained by differentiating the thermogravimetric decrease curve of the conductive roller had no P1, P2 was 590 ° C., and P4 / P3 was 0.1. The hardness of the conductive roller was 48 °, and the rate of change in resistance when a high voltage was applied was 92%. Further, after a coating layer was formed in the same manner as in Example 1, it was incorporated in an electrophotographic process cartridge as a developing roller, and the fogging amount of a solid white image after outputting 10,000 sheets was measured to be 6.0%. . These results are summarized in Table 2.
(比較例3)
比較例1において、(比1−1)を、下記(比3−1)に変えた以外は、比較例1と同様に導電性ローラを作製した。
(比3−1)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が50万のジメチルポリシロキサン:100質量部。
(Comparative Example 3)
In Comparative Example 1, a conductive roller was produced in the same manner as Comparative Example 1 except that (Ratio 1-1) was changed to (Ratio 3-1) below.
(Ratio 3-1) Dimethylpolysiloxane having a weight-average molecular weight of 500,000, wherein vinyl groups are substituted at both ends and 99 mol% or more of the main chain is a repeating unit of dimethylpolysiloxane: 100 parts by mass.
得られた導電性ローラからカーボンブラックの凝集単位の大きさを測定したところ、380nmであった。また、導電性ローラの熱重量減少曲線を微分した曲線は、P1、P2ともになく、550℃にピークがあった。このピークをP3としたとき、P4/P3は0.2であった。導電性ローラの硬度は50°、高電圧印加時の抵抗の変動率は85%であった。さらに実施例1と同様に被覆層を形成した後、現像ローラとして電子写真プロセスカートリッジに組み込み、10千枚画出し後のベタ白画像のかぶり量を測定したところ、5.1%であった。これらの結果を表2にまとめた。 When the size of the aggregated unit of carbon black was measured from the obtained conductive roller, it was 380 nm. The curve obtained by differentiating the thermogravimetric decrease curve of the conductive roller had neither P1 nor P2, and had a peak at 550 ° C. When this peak was P3, P4 / P3 was 0.2. The hardness of the conductive roller was 50 °, and the rate of change in resistance when a high voltage was applied was 85%. Further, after forming a coating layer in the same manner as in Example 1, it was incorporated into an electrophotographic process cartridge as a developing roller, and the amount of fogging of a solid white image after outputting 10,000 sheets was measured to be 5.1%. . These results are summarized in Table 2.
(比較例4)
比較例1において、(比1−1)を、下記(比4−1)〜(比4−2)に変えた以外は、比較例1と同様に導電性ローラを作製した。
(比4−1)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が10万のジメチルポリシロキサン:95質量部、
(比4−2)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が200万のジメチルポリシロキサン:5質量部。
(Comparative Example 4)
In Comparative Example 1, a conductive roller was produced in the same manner as Comparative Example 1 except that (Ratio 1-1) was changed to (Ratio 4-1) to (Ratio 4-2) below.
(Ratio 4-1) Dimethylpolysiloxane having a weight average molecular weight of 100,000, in which a vinyl group is substituted at both ends and 99 mol% or more of the main chain is a repeating unit of dimethylpolysiloxane: 95 parts by mass
(Ratio 4-2) Dimethylpolysiloxane having a weight average molecular weight of 2 million, in which vinyl groups are substituted at both ends and 99 mol% or more of the main chain is a repeating unit of dimethylpolysiloxane: 5 parts by mass.
得られた導電性ローラからカーボンブラックの凝集単位の大きさを測定したところ、380nmであった。また、導電性ローラの熱重量減少曲線を微分した曲線は、460℃と650℃にP1、P2のピークがあり、P1とP2の温度差は190℃、P4/P3は0.8であった。また、導電性ローラの硬度は54°、高電圧印加時の抵抗の変動率は82%であった。さらに実施例1と同様に被覆層を形成した後、現像ローラとして電子写真プロセスカートリッジに組み込み、10千枚画出し後のベタ白画像のかぶり量を測定したところ、4.5%であった。これらの結果を表2にまとめた。 When the size of the aggregated unit of carbon black was measured from the obtained conductive roller, it was 380 nm. Moreover, the curve obtained by differentiating the thermogravimetric decrease curve of the conductive roller had P1 and P2 peaks at 460 ° C. and 650 ° C., the temperature difference between P1 and P2 was 190 ° C., and P4 / P3 was 0.8. . Further, the hardness of the conductive roller was 54 °, and the rate of change in resistance when a high voltage was applied was 82%. Further, after forming a coating layer in the same manner as in Example 1, it was incorporated in an electrophotographic process cartridge as a developing roller, and the fogging amount of a solid white image after outputting 10,000 sheets was 4.5%. . These results are summarized in Table 2.
(比較例5)
実施例5において、(5−3)及び(5−4)の各々を、下記(比5−1)及び(比5−2)に変えた以外は、実施例5と同様にして導電性ローラを作製した。
(比5−1)カーボンブラック(Columbian Chemical製Raven890):12質量部、
(比5−2)カーボンブラック(旭カーボン製旭50H):6質量部。
(Comparative Example 5)
In Example 5, the conductive rollers were the same as Example 5 except that (5-3) and (5-4) were changed to the following (Ratio 5-1) and (Ratio 5-2), respectively. Was made.
(Ratio 5-1) Carbon black (Raven 890 manufactured by Columbia Chemical): 12 parts by mass,
(Ratio 5-2) Carbon black (Asahi Carbon Asahi 50H): 6 parts by mass.
得られた導電性ローラからカーボンブラックの凝集単位の大きさと占有面積の比率を測定したところ、230nmと590nmが2:1で存在した。また、導電性ローラの熱重量減少曲線を微分した曲線は、440℃と590℃にP1、P2のピークがあり、P1とP2の温度差は150℃、P4/P3は0.8であった。また、導電性ローラの硬度は60°、高電圧印加時の抵抗の変動率は78%であった。さらに実施例1と同様に被覆層を形成した後、現像ローラとして電子写真プロセスカートリッジに組み込み、10千枚画出し後のベタ白画像のかぶり量を測定したところ、4.4%であった。これらの結果を表2にまとめた。 When the size of the aggregated unit of carbon black and the ratio of the occupied area were measured from the obtained conductive roller, 230 nm and 590 nm were present at 2: 1. The curve obtained by differentiating the thermogravimetric decrease curve of the conductive roller had P1 and P2 peaks at 440 ° C. and 590 ° C., the temperature difference between P1 and P2 was 150 ° C., and P4 / P3 was 0.8. . Further, the hardness of the conductive roller was 60 °, and the rate of change in resistance when a high voltage was applied was 78%. Further, after forming a coating layer in the same manner as in Example 1, it was incorporated in an electrophotographic process cartridge as a developing roller, and the fogging amount of a solid white image after outputting 10,000 sheets was measured to be 4.4%. . These results are summarized in Table 2.
(比較例6)
実施例5において、(5−3)及び(5−4)の各々を、下記(比6−1)及び(比6−2)に変えた以外は、実施例5と同様にして導電性ローラを作製した。
(比6−1)カーボンブラック(Columbian Chemical製Raven3600Ultra):6質量部、
(比6−2)カーボンブラック(旭カーボン製旭50H):24質量部。
(Comparative Example 6)
In Example 5, the conductive rollers were the same as Example 5 except that (5-3) and (5-4) were changed to the following (Ratio 6-1) and (Ratio 6-2), respectively. Was made.
(Ratio 6-1) Carbon black (Raven 3600 Ultra manufactured by Columbia Chemical): 6 parts by mass,
(Comparative 6-2) Carbon black (Asahi Carbon Asahi 50H): 24 parts by mass.
得られた導電性ローラからカーボンブラックの凝集単位の大きさと占有面積の比率を測定したところ、180nmと590nmが1:4で存在した。また、導電性ローラの熱重量減少曲線を微分した曲線は、440℃と590℃にP1、P2のピークがあり、P1とP2の温度差は150℃、P4/P3は0.8であった。また、導電性ローラの硬度は69°、高電圧印加時の抵抗の変動率は69%であった。さらに実施例1と同様に被覆層を形成した後、現像ローラとして電子写真プロセスカートリッジに組み込み、10千枚画出し後のベタ白画像のかぶり量を測定したところ、4.0%であった。これらの結果を表2にまとめた。 When the ratio of the aggregated unit of carbon black to the occupied area was measured from the obtained conductive roller, 180 nm and 590 nm were present at 1: 4. The curve obtained by differentiating the thermogravimetric decrease curve of the conductive roller had P1 and P2 peaks at 440 ° C. and 590 ° C., the temperature difference between P1 and P2 was 150 ° C., and P4 / P3 was 0.8. . The hardness of the conductive roller was 69 °, and the rate of change in resistance when a high voltage was applied was 69%. Further, after a coating layer was formed in the same manner as in Example 1, it was incorporated in an electrophotographic process cartridge as a developing roller, and the fogging amount of a solid white image after outputting 10,000 sheets was measured to be 4.0%. . These results are summarized in Table 2.
1:軸芯体
2:弾性層
3:被覆層
4:架台
5:コラム
6:精密ボールネジ
7:リニアガイド
8:LMガイド
9:サーボモータ
10:プーリ
11:塗工ヘッド
12:ブラケット
13:ワーク下保持具
14:ワーク上保持具
15:供給口
16:配管
17:材料供給口
18:電子写真プロセスカートリッジ
19:感光ドラム
20:帯電ローラ
21:画像露光装置
22:現像装置
23:クリーニング装置
24:画像転写装置
25:トナー
26:現像容器
27:現像ローラ
28:トナー供給ローラ
29:現像ブレード
30:転写材
31:転写搬送ベルト
32:駆動ローラ
33:テンションローラ
34:従動ローラ
35:静電吸着ローラ
36:転写ローラ
37:定着装置
1: shaft core body 2: elastic layer 3: coating layer 4: mount 5: column 6: precision ball screw 7: linear guide 8: LM guide 9: servo motor 10: pulley 11: coating head 12: bracket 13: under the work Holder 14: Workpiece holder 15: Supply port 16: Pipe 17: Material supply port 18: Electrophotographic process cartridge 19: Photoconductive drum 20: Charging roller 21: Image exposure device 22: Developing device 23: Cleaning device 24: Image Transfer device 25: toner 26: developing container 27: developing roller 28: toner supply roller 29: developing blade 30: transfer material 31: transfer conveying belt 32: driving roller 33: tension roller 34: driven roller 35: electrostatic adsorption roller 36 : Transfer roller 37: Fixing device
Claims (8)
該軸芯体の周囲に形成された、シリコーンゴム組成物の硬化物からなる導電性の弾性層と、を有する導電性ローラにおいて、
該弾性層は、
(a)ジメチルポリシロキサン骨格を含有するシリコーンゴムと、
(b)凝集単位の大きさが230nm以上380nm以下のカーボンブラックと、
(c)凝集単位の大きさが590nm以上1210nm以下のカーボンブラックまたは無機フィラーと、
を含み、
該成分(b)と該成分(c)の占有面積の比率が1:1以上、1:4以下であり、
かつ、前記弾性層を窒素雰囲気下、25℃から20℃/minで昇温させたときに得られる熱重量減少曲線を微分した曲線について、360℃以上520℃以下の低温側温度範囲内と、580℃以上650℃以下の高温側温度範囲内とのそれぞれに、少なくとも1つのピークを有し、
前記低温側温度範囲内で最高温度のピーク高さをP1max(wt%/℃)、
前記高温側温度範囲内で最低温度のピーク高さをP2min(wt%/℃)、
P1maxとP2minのうち低いピーク高さをP3(wt%/℃)、520℃と580℃の間の極小部をP4(wt%/℃)としたとき、
0.0≦P4/P3≦0.9
であることを特徴とする導電性ローラ。 A shaft core,
In a conductive roller having a conductive elastic layer made of a cured product of a silicone rubber composition formed around the shaft core body,
The elastic layer is
(A) a silicone rubber containing a dimethylpolysiloxane skeleton;
(B) carbon black having a size of aggregated unit of 230 nm or more and 380 nm or less;
(C) carbon black or an inorganic filler having an aggregate unit size of 590 nm to 1210 nm,
Including
The ratio of the occupied area of the component (b) and the component (c) is 1: 1 or more and 1: 4 or less,
And about a curve obtained by differentiating the thermogravimetric decrease curve obtained when the elastic layer is heated from 25 ° C. to 20 ° C./min in a nitrogen atmosphere, within a low temperature range of 360 ° C. or more and 520 ° C. or less, Having at least one peak in each of the high temperature side temperature range of 580 ° C. or more and 650 ° C. or less,
The peak height of the maximum temperature within the low temperature range is P1max (wt% / ° C),
P2min (wt% / ° C) as the peak height of the lowest temperature within the high temperature range.
When P1max and P2min have a low peak height of P3 (wt% / ° C), and a minimum portion between 520 ° C and 580 ° C is P4 (wt% / ° C),
0.0 ≦ P4 / P3 ≦ 0.9
A conductive roller characterized by the above.
末端に少なくとも1個のアルケニル基を有し、主鎖の99mol%以上がジメチルシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が6万以上10万以下の第1のポリシロキサンと、
末端に少なくとも1個のアルケニル基を有し、主鎖の99mol%以上がジメチルシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が90万以上200万以下の第2のポリシロキサンとが、質量比率で1:1以上19:1以下の割合で含む請求項1乃至3のいずれか一項に記載の導電性ローラ。 The silicone rubber composition is
A first polysiloxane having at least one alkenyl group at the end and having a weight average molecular weight of 60,000 to 100,000, wherein 99 mol% or more of the main chain is a repeating unit of dimethylsiloxane;
The second polysiloxane having at least one alkenyl group at the terminal and having a weight average molecular weight of 900,000 to 2,000,000 and having a repeating unit of dimethylsiloxane of 99 mol% or more of the main chain is in a mass ratio of 1: The conductive roller according to any one of claims 1 to 3, wherein the conductive roller is contained in a ratio of 1 to 19: 1.
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