JP2010204135A - Charging roller for electrophotography - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導電性支持体の外周上に形成された導電性弾性層の外周上に形成された被覆層を有する電子写真用帯電ローラに関する。 The present invention relates to an electrophotographic charging roller having a coating layer formed on the outer periphery of a conductive elastic layer formed on the outer periphery of a conductive support.
プリンタ・複写機等の電子写真装置においては、表面に電荷を担持するドラム等の感光体が設けられ、担持した電荷のうちの一部が除電されることで、感光体表面に静電潜像が形成される。現像は、静電潜像に帯電したトナーが供給されることで行われる。こうして得られた感光体上のトナー像が紙に転写され、定着されることで電子写真装置における画像の出力が完了する。 In an electrophotographic apparatus such as a printer / copier, a photosensitive member such as a drum is provided on the surface of the photosensitive drum, and a part of the charged electric charge is removed so that an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive member. Is formed. Development is performed by supplying charged toner to the electrostatic latent image. The toner image on the photoreceptor thus obtained is transferred to paper and fixed, whereby the output of the image in the electrophotographic apparatus is completed.
従来、感光体表面がコロナ放電で均一に帯電されることにより、出力画像は濃度の均一性が得られていた。しかし、コロナ放電方式は、例えば6kV乃至10kVの高電圧を要し、エネルギー効率が悪い上、安全保守の点からも望ましくない。その上、有害なオゾンやNOxが発生することも環境衛生上問題となっている。このため、近年は、消費電力が節減され、有害物質の発生も極力抑制された、低い印加電圧でよい帯電方式への切り替えが進んでいる。接触式の帯電ローラを用いる方式はその1つである。帯電ローラは感光体に接触する部分の近傍でコロナ放電して、感光体を帯電させることができるので、オゾンの発生も極僅かで済むので好ましい。 Conventionally, the uniformity of the density of the output image has been obtained by uniformly charging the surface of the photoreceptor with corona discharge. However, the corona discharge method requires a high voltage of, for example, 6 kV to 10 kV, is not energy efficient, and is not desirable from the viewpoint of safety maintenance. In addition, the generation of harmful ozone and NOx is also a problem in environmental health. For this reason, in recent years, switching to a charging method that requires a low applied voltage, in which power consumption is reduced and generation of harmful substances is suppressed as much as possible, has been advanced. One method uses a contact-type charging roller. Since the charging roller can corona discharge in the vicinity of the portion in contact with the photoconductor to charge the photoconductor, it is preferable because ozone is hardly generated.
この方式では、発生するコロナの量はコロナ放電方式に比べれば僅かであるが故に、帯電ローラには物性上、非常に高い、導電性の均一性が求められている。しかし、その導電性の均一性を達成することは容易でない。そこで、導電性の均一性が要求水準として不十分でもあっても、感光体を均一に帯電することが可能となるように電源部に工夫を凝らすことが試みられ、交流と直流の重畳電圧によって帯電させる方式が実用化されている。 In this method, since the amount of generated corona is small compared to the corona discharge method, the charging roller is required to have very high conductivity uniformity in terms of physical properties. However, it is not easy to achieve the conductivity uniformity. Therefore, even if the uniformity of conductivity is not sufficient as the required level, attempts have been made to devise the power supply unit so that the photoreceptor can be charged uniformly, and the superimposed voltage of AC and DC is used. A charging method has been put into practical use.
この帯電方式は帯電の均一性を確保するため、直流電圧印加時における帯電開始電圧の2倍以上のピーク間電圧を持つ交流電圧を、直流電圧に付加(重畳)したものである。これにより帯電ローラに要求される導電性に対する均一性はだいぶ緩和される。しかし、直流電圧だけを印加するDC帯電方式に比べ、電子写真装置に交流電源を設けるためのコストが余分に掛かってしまう。とりわけ最近はコスト低減の要求が強いので、より良いDC帯電方式についての提案も数多く行われている(例えば、特許文献1)。 In this charging method, in order to ensure the uniformity of charging, an AC voltage having a peak-to-peak voltage more than twice the charging start voltage when a DC voltage is applied is added (superposed) to the DC voltage. As a result, the uniformity of the electrical conductivity required for the charging roller is considerably reduced. However, an extra cost is required for providing an AC power source in the electrophotographic apparatus as compared with a DC charging method in which only a DC voltage is applied. In particular, since there is a strong demand for cost reduction recently, many proposals for a better DC charging method have been made (for example, Patent Document 1).
その上、最近の電子写真装置はさらに高速での高画質が求められ、帯電ローラは極僅かな放電量の揺らぎであっても均一に感光体を帯電できなければならない。しかし、現状の帯電ローラでこのような要求水準を満足する、高い、帯電の均一性を達成することは非常に困難である。 In addition, recent electrophotographic apparatuses are required to have higher image quality at higher speeds, and the charging roller must be able to charge the photoreceptor uniformly even with a very slight fluctuation in discharge amount. However, it is very difficult to achieve high charging uniformity that satisfies such a required level with the current charging roller.
そこで、帯電性能の不足を補うために、感光体を帯電する前にレーザ光を照射して直前の画像出力で残った電荷を完全に除去する前露光という機構も提案されているが、こうすると画像の出力に余分な時間がかかってしまう。結局、帯電ローラの帯電能力が充分で且つ均一なものでなければならず、そのためには数ある特性の中でも電気的特性の均一化は必須である。このような電気的特性の均一性を得るには、少なくとも帯電ローラの表面において導電剤が可能な限り均一に分散されていることが必要である。 Therefore, in order to compensate for the lack of charging performance, a mechanism called pre-exposure has been proposed to irradiate the laser beam before charging the photoconductor to completely remove the remaining charge in the previous image output. It takes extra time to output the image. Eventually, the charging ability of the charging roller must be sufficient and uniform. To that end, uniform electrical characteristics among the many characteristics are essential. In order to obtain such uniformity of electrical characteristics, it is necessary that the conductive agent is dispersed as uniformly as possible on at least the surface of the charging roller.
そこで、帯電ローラの抵抗を容易に調整するため、ローラ外周に設けた抵抗制御層(本明細書中では、「被覆層」、「表面層」ともいう)中に導電性粒子と絶縁性粒子を併用する方法が提案されている(特許文献2)。 Therefore, in order to easily adjust the resistance of the charging roller, conductive particles and insulating particles are placed in a resistance control layer (also referred to as “coating layer” or “surface layer” in this specification) provided on the outer periphery of the roller. A method of using them in combination has been proposed (Patent Document 2).
分散剤などの添加により、導電剤を均一に分散する方法も提案されているが、ブリードにより感光体を汚染し画像不良を起こしてしまうなどの弊害から有効な解決策には至っていない。 A method of uniformly dispersing the conductive agent by adding a dispersing agent or the like has been proposed, but an effective solution has not yet been achieved due to such problems as contamination of the photoreceptor by bleed and image defects.
また、抵抗制御層を形成するのに、その構成に必要な材料である導電剤やバインダーを溶剤中に溶解又は分散させた塗工液を、ディップ方式やスプレー方式などにより、導電性弾性ローラ外周にコートする方法がよく採用されている。しかし、帯電ローラには、さらなる高画質、高耐久化に対応するため、バインダー中に導電剤がより均一に分散していることが求められている。 In addition, to form the resistance control layer, a coating solution in which a conductive agent or binder, which is a material necessary for the structure, is dissolved or dispersed in a solvent is applied to the outer periphery of the conductive elastic roller by a dip method or a spray method. The coating method is often used. However, the charging roller is required to more uniformly disperse the conductive agent in the binder in order to cope with higher image quality and higher durability.
したがって、本発明は、バインダー中に導電剤がより均一に分散し、感光体汚染がなく高画質、高耐久化に対応した、電気的特性が良好である電子写真用帯電ローラを提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides a charging roller for electrophotography in which the conductive agent is more uniformly dispersed in the binder, the photosensitive member is not contaminated, the image quality is high, and the durability is high, and the electrical characteristics are good. Let it be an issue.
本発明は、導電性支持体の外周上に形成された導電性弾性層の外周上に被覆層を有する電子写真用帯電ローラにおいて、該被覆層は、ポリオールとイソシアネートを主成分とするものであり、導電性粒子を含有し、かつ、ポリカプロラクトンとヒドロキシオクタデカン酸の共重合物を含有することを特徴とする電子写真用帯電ローラである。 The present invention relates to an electrophotographic charging roller having a coating layer on the outer periphery of a conductive elastic layer formed on the outer periphery of a conductive support, wherein the coating layer is mainly composed of polyol and isocyanate. An electrophotographic charging roller comprising conductive particles and a copolymer of polycaprolactone and hydroxyoctadecanoic acid.
また、本発明は、導電性粒子がカーボンブラックであり、DBP吸収量が50ml/100g以上100ml/100g以下かつ揮発分が0.3%以上0.8%以下であることを特徴とする上記記載の電子写真用帯電ローラである。 The present invention is also characterized in that the conductive particles are carbon black, the DBP absorption is 50 ml / 100 g or more and 100 ml / 100 g or less, and the volatile content is 0.3% or more and 0.8% or less. The electrophotographic charging roller.
また、本発明は、ポリカプロラクトンとヒドロキシオクタデカン酸の共重合物がさらにポリエチレンイミンとの共重合物であることを特徴とする上記記載の電子写真用帯電ローラである。 The present invention also provides the above-described charging roller for electrophotography, wherein the copolymer of polycaprolactone and hydroxyoctadecanoic acid is further a copolymer of polyethyleneimine.
また、本発明は、ポリオールがラクトン変性アクリルポリオールであることを特徴とする上記記載の電子写真用帯電ローラである。 The present invention also provides the above-described charging roller for electrophotography, wherein the polyol is a lactone-modified acrylic polyol.
本発明により、被覆層用塗工液中にポリカプロラクトンとヒドロキシオクタデカン酸の共重合物を用いることで、導電性粒子の分散性向上による塗工液の均一化とブリード防止効果が両立でき、帯電性を向上させることができる。 According to the present invention, by using a copolymer of polycaprolactone and hydroxyoctadecanoic acid in the coating layer coating liquid, the coating liquid can be made uniform and the bleed prevention effect can be improved by improving the dispersibility of the conductive particles. Can be improved.
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[電子写真用帯電ローラ]
図1は、本発明の電子写真用帯電ローラの一例の概略断面図である。なお、(a)は導電性支持体に直交する断面図であり、(b)は導電性支持体に沿う断面図である。
[Electrophotographic charging roller]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an example of an electrophotographic charging roller of the present invention. In addition, (a) is sectional drawing orthogonal to a conductive support body, (b) is sectional drawing which follows a conductive support body.
図1において、導電性支持体1の外周上に導電性の弾性体層2が形成されている。さらに、該弾性体層2の外周上に被覆層3が形成されている。 In FIG. 1, a conductive elastic layer 2 is formed on the outer periphery of a conductive support 1. Further, a coating layer 3 is formed on the outer periphery of the elastic body layer 2.
(導電性支持体)
導電性支持体1を構成する材料として、少なくとも表面が導電性であり、剛直なものであればいずれの材料ででも使用できる。例えば、鉄、アルミニウム、チタン、銅及びニッケル等の金属やステンレス、ジュラルミン、真鍮、青銅等の合金、更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等を挙げることができる、また、形状としては、円柱形状の他に、中心部分を空洞とした円筒形状とすることもできる。なお、導電性支持体として、導電性、剛性等から、例えば、炭素鋼円柱の表面に厚さ5μm程度のニッケルメッキを施したものが好ましい。また、導電性支持体の径としては、帯電ローラとしての強度が保たれれば特に制限されないが、通常、3mm乃至30mm、好ましくは4mm乃至20mmが適当である。3mmより小さいとローラ両端部からの加重により変形が大きくなり、また30mmより大きいとコストアップが問題となる。
(Conductive support)
As a material constituting the conductive support 1, any material can be used as long as the surface is conductive and rigid. For example, metals such as iron, aluminum, titanium, copper and nickel, alloys such as stainless steel, duralumin, brass and bronze, and composite materials in which carbon black and carbon fibers are solidified with plastics can be mentioned. In addition to the columnar shape, a cylindrical shape having a hollow central portion can also be used. In addition, from the viewpoint of conductivity, rigidity, etc., the conductive support preferably has, for example, a surface of a carbon steel cylinder plated with nickel of about 5 μm thickness. The diameter of the conductive support is not particularly limited as long as the strength of the charging roller is maintained, but usually 3 mm to 30 mm, preferably 4 mm to 20 mm is appropriate. If it is smaller than 3 mm, the deformation increases due to the load from both ends of the roller, and if it is larger than 30 mm, the cost increases.
(弾性体層)
本発明では、弾性体層2は、ゴム等の弾性材料中に導電性材料を添加して均一に混合した導電性を有するものを、上記導電性支持体1の外周上に少なくとも1層が形成されている。なお、弾性体層2は導電性、弾性等を調整するために、それぞれの機能を有する層が複数重ねて形成されていても良い。また、弾性体層2の硬さは、帯電ローラとして通常使用される弾性体層と同様でよく、例えば、マイクロゴム硬さで20度乃至80度が適当である。20度より小さいと通常弾性層自体の強度も弱くなってしまい、また、80度より大きいと接触する感光体表面が削りやすくなってしまう。なお、マイクロゴム硬さは、高分子計器株式会社製のマイクロゴム硬度計MD−1(商品名)等のゴム硬度計を用いて測定できる。
(Elastic layer)
In the present invention, at least one layer is formed on the outer periphery of the conductive support 1 as the elastic layer 2 having conductivity obtained by adding a conductive material to an elastic material such as rubber and mixing it uniformly. Has been. In addition, in order to adjust electroconductivity, elasticity, etc., the elastic body layer 2 may be formed by overlapping a plurality of layers having respective functions. The hardness of the elastic layer 2 may be the same as that of an elastic layer normally used as a charging roller. For example, a hardness of 20 to 80 degrees is appropriate as a micro rubber hardness. If the angle is less than 20 degrees, the strength of the elastic layer itself is usually weakened. If the angle is greater than 80 degrees, the surface of the photoreceptor to be contacted is likely to be scraped. The micro rubber hardness can be measured using a rubber hardness meter such as a micro rubber hardness meter MD-1 (trade name) manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd.
弾性体層に用いる弾性材料としては、一般に電子写真用導電性ローラの弾性体層として使われるものが支障なく使用できる。具体的には、下記の樹脂類やゴム材料を挙げることができる。ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレートなどのアクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリエステル、フェノキシ樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、ポリビニルピリジン、セルロース系樹脂などの樹脂類。EPDM、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソプレン、SBR(スチレンブタジエンゴム)、CR(クロロプレンゴム)、NBR(ニトリルブタジエンゴム)、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴムなどのゴム材料。 As the elastic material used for the elastic layer, those generally used as the elastic layer of the electrophotographic conductive roller can be used without any trouble. Specific examples include the following resins and rubber materials. Resins such as acrylic resins such as polymethyl methacrylate and polybutyl methacrylate, polyvinyl butyral, polyvinyl acetal, polyarylate, polycarbonate, polyester, phenoxy resin, polyvinyl acetate, polyamide, polyvinyl pyridine, and cellulose resin. Rubber materials such as EPDM, polybutadiene, natural rubber, polyisoprene, SBR (styrene butadiene rubber), CR (chloroprene rubber), NBR (nitrile butadiene rubber), silicone rubber, urethane rubber, and epichlorohydrin rubber.
この弾性材料に添加する導電性材料として、カーボンブラック、グラファイト、金属粉、導電性絶縁性粒子等の電子伝導機構を有する導電性粒子や、アルカリ金属塩、四級アンモニウム塩等のイオン伝導機構を有する導電性材料を挙げることができる。これらの導電性材料は、単独であるいは2種類以上を組み合わせて用いることができる。弾性体層の電気抵抗は1010Ω・cm未満に調整されるのが好ましい。これらの導電性材料の配合量は弾性材料100質量部に対し、好ましくは0.1質量部乃至100質量部である。なお、電気抵抗が上記範囲にすることが可能な弾性材料、例えば、エピクロルヒドリンゴム、NBRなどを用いる時は、導電性材料を改めて添加する必要は無い。 As a conductive material added to this elastic material, there are conductive particles having an electron conduction mechanism such as carbon black, graphite, metal powder, conductive insulating particles, and ion conduction mechanisms such as alkali metal salts and quaternary ammonium salts. The conductive material which has can be mentioned. These conductive materials can be used alone or in combination of two or more. The electric resistance of the elastic layer is preferably adjusted to less than 10 10 Ω · cm. The blending amount of these conductive materials is preferably 0.1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the elastic material. In addition, when using an elastic material whose electric resistance can be within the above range, for example, epichlorohydrin rubber, NBR or the like, it is not necessary to add a conductive material again.
また、これら弾性材料に対して、加硫剤や加硫促進剤、炭酸カルシウムなどの充填剤、可塑剤、難燃剤、老化防止剤、発泡剤、シランカップリング剤、高分子系分散剤、顔料誘導体及び界面活性剤などを適宜配合することができる。配合量は配合成分により異なり、例えば、可塑剤や界面活性剤では、ブリードなどによる感光体の汚染を防ぐため、通常、弾性材料100質量部に対し、20質量部以下とすることが望ましい。 Also for these elastic materials, vulcanizing agents, vulcanization accelerators, fillers such as calcium carbonate, plasticizers, flame retardants, anti-aging agents, foaming agents, silane coupling agents, polymeric dispersants, pigments Derivatives, surfactants and the like can be appropriately blended. The blending amount varies depending on the blending component. For example, in the case of a plasticizer or a surfactant, it is usually preferable to set the blending amount to 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the elastic material in order to prevent contamination of the photoreceptor due to bleeding.
これらの材料を均一に混合するには、例えば、プラネタリーミキサー、ニーダー、2本ロールなどの混合機や混練機を用いることが好ましい。 In order to uniformly mix these materials, for example, it is preferable to use a mixer or kneader such as a planetary mixer, a kneader, or a two roll.
上記混合機や混練機を用いて混合し均一に分散して得られた材料を、予め所定の膜厚に形成されたシート形状又はチューブ形状に成形し、これを導電性支持体の外周上に接着又は被覆することにより弾性体層を形成することができる。また、押出成形法によって導電性支持体の外周上に弾性体層を形成した後、研磨などによって形を整える方法であってもよい。導電性支持体を配置したローラ成形型内に弾性体層を形成するための材料を注入し、硬化する方法であってもよい。さらに、弾性体層に用いる材料を溶剤と混合し、塗工液として導電性支持体に塗工した後乾燥して弾性体層を形成してもよい。この場合には、スプレー塗工、浸漬塗工などの塗工法によって行ってもよい。なお、弾性体層を複層とする際は、上記した方法を適宜組み合わせることができる。 The material obtained by mixing and uniformly dispersing using the mixer or kneader is formed into a sheet shape or tube shape formed in advance to a predetermined film thickness, and this is formed on the outer periphery of the conductive support. The elastic layer can be formed by bonding or coating. Moreover, after forming an elastic body layer on the outer periphery of an electroconductive support body by an extrusion molding method, the method of adjusting a shape by grinding | polishing etc. may be used. A method of injecting a material for forming the elastic body layer into a roller mold having the conductive support disposed thereon and curing it may be used. Further, the elastic layer may be formed by mixing a material used for the elastic layer with a solvent, coating the conductive support as a coating liquid, and then drying. In this case, it may be performed by a coating method such as spray coating or dip coating. In addition, when making an elastic body layer into a multilayer, the above-mentioned method can be combined suitably.
また、弾性体層の厚みとしては1mm乃至20mmの範囲とするのが適当である。1mmより小さいとローラ全域で適正なニップ幅を確保するのが難しくなり、また20mmより大きくなるとコストアップが問題となってくる。 The thickness of the elastic layer is suitably in the range of 1 mm to 20 mm. If it is smaller than 1 mm, it is difficult to ensure an appropriate nip width in the entire roller area, and if it is larger than 20 mm, an increase in cost becomes a problem.
弾性体層は、必要に応じて導電性支持体と接着剤を介して接着される。この場合、接着剤は導電性であることが好ましい。導電性とするため、接着剤には公知の導電材料を含有させることができる。接着剤のバインダーとしては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等の樹脂が挙げられ、ウレタン系、アクリル系、ポリエステル系、ポリエーテル系、エポキシ系等の公知のバインダーを用いることができる。なお、接着剤層としては5μm乃至10μm程度とするのが適当である。 The elastic body layer is bonded to the conductive support through an adhesive as necessary. In this case, the adhesive is preferably conductive. In order to make it conductive, the adhesive may contain a known conductive material. Examples of the binder of the adhesive include resins such as thermosetting resins and thermoplastic resins, and known binders such as urethane, acrylic, polyester, polyether, and epoxy can be used. The adhesive layer is suitably about 5 to 10 μm.
(被覆層)
この弾性体層の外周上に被覆層を形成すると電子写真用帯電ローラとしての導電性、表面粗さなどが調製されて、帯電性能向上や、弾性体層に含まれる感光体汚染物質が感光体表面へブリードするのを防止できる。
(Coating layer)
When a coating layer is formed on the outer periphery of the elastic layer, the conductivity and surface roughness of the electrophotographic charging roller are adjusted, and charging performance is improved and the photosensitive material contamination contained in the elastic layer is reduced to the photosensitive material. Bleed to the surface can be prevented.
被覆層は、導電性支持体の外周上に弾性体層を形成してローラを形成した後に、その外周上に、被覆層を構成する材料を塗工液として浸漬塗工、スプレー塗工、ロール塗工、リング塗工などにより塗工し、乾燥、硬化して形成される。 The coating layer is formed by forming an elastic body layer on the outer periphery of the conductive support and forming a roller, and then dip coating, spray coating, and roll on the outer periphery using the material constituting the coating layer as a coating liquid. It is formed by coating, ring coating, etc., drying and curing.
本発明では、この被覆層中に、ポリオールとイソシアネートを主成分とするものであり、導電性粒子及びポリカプロラクトンとヒドロキシオクタデカン酸の共重合物を含有することが特徴である。 In the present invention, this coating layer is mainly composed of polyol and isocyanate, and is characterized by containing conductive particles and a copolymer of polycaprolactone and hydroxyoctadecanoic acid.
・ポリオールについて
本発明で使用するポリオールは、ポリウレタンに通常使用できるものが用いられる。例えばポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、シリコーングリコール、ポリブタジエングリコール、ひまし油、アクリルポリオール、フッ素含有ポリオール、ポリオールのポリマー及びこれらの混合物が挙げられる。
-About polyol The polyol which can be normally used for a polyurethane is used for the polyol used by this invention. Examples include polyether polyols, polyester polyols, silicone glycols, polybutadiene glycols, castor oil, acrylic polyols, fluorine-containing polyols, polyol polymers, and mixtures thereof.
上記ポリエーテルポリオールとしては、少なくとも2個(好ましくは2〜8個)の活性水素原子を有する化合物にアルキレンオキサイドが付加した構造の化合物及びそれらの混合物が挙げられる。該活性水素原子を有する化合物とは、例えば、多価アルコール、多価フェノール、アミン類、ポリカルボン酸、リン酸等である。 Examples of the polyether polyol include compounds having a structure in which an alkylene oxide is added to a compound having at least 2 (preferably 2 to 8) active hydrogen atoms, and mixtures thereof. Examples of the compound having an active hydrogen atom include polyhydric alcohol, polyhydric phenol, amines, polycarboxylic acid, phosphoric acid and the like.
上記多価アルコールとして、以下のものを挙げることができる。エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等のアルキレングリコール;環状基を有するジオール(例えば、特公昭45−1474号公報記載のもの)等の2価アルコール;グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ヘキサントリオール、トリエタノールアミン等の3価アルコール;ペンタエリスリトール、メチルグリコシド、ジグリセリン等の4価アルコール;更に多くの官能基数を有する糖アルコール(例えばアドニトール、アラビトール、キシリトール等のペンチトール、ソルビトール、マンニトール、イジトール、タリトール、ズルシトール等のヘキシトール);糖類(例えば、グルコース、マンノース、フラクトース、ソルボース等の単糖類、ショ糖、トレハロース、ラクトース、ラフィノース等の少糖類);グリコシド{例えば、ポリオール(例えばエチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール等のアルカンポリオール)のグルコシド;ポリアルカンポリオール、例えばトリグリセリン、テトラグリセリン等のポリグリセリン;ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール等のポリペンタエリスリトール;シクロアルカンポリオール、例えばテトラキス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサノール等}など。 The following can be mentioned as said polyhydric alcohol. Alkylene glycol such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol; diol having a cyclic group (for example, Japanese Examined Patent Publication No. 45-1474) Dihydric alcohols such as glycerin, trimethylolpropane, trimethylolethane, hexanetriol and triethanolamine; tetrahydric alcohols such as pentaerythritol, methylglycoside and diglycerin; Sugar alcohols having the number of functional groups (for example, pentitol such as adonitol, arabitol, xylitol, etc., hexitol such as sorbitol, mannitol, iditol, tallitol, dulcitol, etc.); Monosaccharides such as glucose, mannose, fructose and sorbose, oligosaccharides such as sucrose, trehalose, lactose and raffinose; glycosides {eg glycols (eg glycols such as ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, hexanetriol) A polyalkane polyol such as triglycerin and tetraglycerin; a polypentaerythritol such as dipentaerythritol and tripentaerythritol; a cycloalkane polyol such as tetrakis (hydroxymethyl) cyclohexanol} Such.
上記多価フェノールとしては、以下のものが挙げられる。ピロガロール、ハイドロキノン、フロログルシン等の単環多価フェノール;ビスフェノールA、ビスフェノールスルフォン等のビスフェノール類;フェノールとホルムアルデヒドの縮合物(ノボラック)(例えば、米国特許3265641号明細書に記載のポリフェノール等)など。 The following are mentioned as said polyhydric phenol. Monocyclic polyphenols such as pyrogallol, hydroquinone, and phloroglucin; bisphenols such as bisphenol A and bisphenolsulfone; condensates (novolacs) of phenol and formaldehyde (for example, polyphenols described in US Pat. No. 3,266,641) and the like.
また、上記アミン類としては、以下のものが挙げられる。アンモニア;モノ−、ジ−及びトリ−エタノールアミン、イソプロパノールアミン、アミノエチルエタノールアミン等のアルカノールアミン類;C1〜C20アルキルアミン類;C2〜C6アルキレンジアミン{例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ポリアルキレンポリアミン(例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等の脂肪族アミン類)};アニリン、フェニレンジアミン、ジアミノトルエン、キシリレンジアミン、メチレンジアニリン、ジフェニルエーテルジアミン等の芳香族アミン類;イソホロンジアミン、シクロヘキシレンアミン、ジシクロヘキシルメタンジアミン等の脂環式アミン類;アミノエチルピペラジン、その他特公昭55−21044号公報記載の複素環式アミン類など。 Moreover, the following are mentioned as said amines. Ammonia; alkanolamines such as mono-, di- and tri-ethanolamine, isopropanolamine, aminoethylethanolamine; C1-C20 alkylamines; C2-C6 alkylenediamine {eg, ethylenediamine, propylenediamine, hexamethylenediamine, Polyalkylene polyamines (for example, aliphatic amines such as diethylenetriamine and triethylenetetramine)}; aromatic amines such as aniline, phenylenediamine, diaminotoluene, xylylenediamine, methylenedianiline, diphenyletherdiamine; isophoronediamine, cyclohexylene Cycloaliphatic amines such as amine and dicyclohexylmethanediamine; aminoethylpiperazine, and other heterocyclic amino acids described in JP-B No. 55-21044 And Louis.
これらの活性水素原子を含有する化合物は2種以上併用してもよい。 Two or more compounds containing these active hydrogen atoms may be used in combination.
上記活性水素原子を含有する化合物に付加させるアルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、1,2−、1,3−、1,4−及び2,3−ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド等、及びこれらの2種以上の混合物が挙げられる。なお、併用の際はアルキレンオキサイドの付加形態は、ブロックであってもランダムあっても良い。 Examples of the alkylene oxide added to the compound containing the active hydrogen atom include ethylene oxide, propylene oxide, 1,2-, 1,3-, 1,4- and 2,3-butylene oxide, styrene oxide, and the like. The mixture of 2 or more types of these is mentioned. In addition, when used together, the addition form of alkylene oxide may be a block or random.
上記ポリエステルポリオールとしては、「ポリウレタン樹脂ハンドブック」岩田敬治著日刊工業新聞社第108乃至111頁に記載の縮合系、ラクトン系及びポリカーボネート系のものが挙げられる。 Examples of the polyester polyol include condensation type, lactone type and polycarbonate type described in "Polyurethane Resin Handbook", Keiji Iwata, Nikkan Kogyo Shimbun, pages 108 to 111.
上記シリコーングリコールとしては、分子中に活性水素を含有する反応性シリコーンオイルが挙げられる。 As said silicone glycol, the reactive silicone oil which contains active hydrogen in a molecule | numerator is mentioned.
上記ポリブタジエングリコールとしては、前記「ポリウレタン樹脂ハンドブック」第112乃至113頁に記載のものが挙げられる。 Examples of the polybutadiene glycol include those described in pages 112 to 113 of the “Polyurethane Resin Handbook”.
上記アクリルポリオールとしては、前記「ポリウレタン樹脂ハンドブック」第112頁に記載のものが挙げられる。 Examples of the acrylic polyol include those described in page 112 of the “Polyurethane Resin Handbook”.
上記フッ素含有ポリオールとしては、4,4′−(ヘキサフルオロイソプロピリジエン)−ジフェノール及び3−パーフロロオクチルプロパンジオール等が挙げられる。 Examples of the fluorine-containing polyol include 4,4 ′-(hexafluoroisopropylidene) -diphenol and 3-perfluorooctylpropanediol.
上記ポリオールのポリマーとしてはポリオール中で重合開始剤の存在下でエチレン性不飽和単量体を重合させたものが挙げられる。 Examples of the polyol polymer include those obtained by polymerizing an ethylenically unsaturated monomer in a polyol in the presence of a polymerization initiator.
これらのポリオールのうち好ましいものはポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール及びシリコーングリコールであるが、さらに好ましくはラクトン変性アクリルポリオールである。 Among these polyols, preferred are polyether polyol, polyester polyol, acrylic polyol and silicone glycol, and more preferred is lactone-modified acrylic polyol.
本発明に用いられるポリオールのOH価(mgKOH/g)は特に限定はないが、10〜2000であることが好ましく、特には20〜1000であることが好ましい。10より小さいと導電性弾性層に含有する可塑剤などの感光体汚染物質の染み出し防止効果が得られにくく、また2000より大きいと被覆層の硬度が高くなってしまう。 The OH value (mgKOH / g) of the polyol used in the present invention is not particularly limited, but is preferably 10 to 2000, and particularly preferably 20 to 1000. If it is less than 10, it is difficult to obtain the effect of preventing seepage of contaminants such as a plasticizer contained in the conductive elastic layer, and if it is more than 2000, the hardness of the coating layer increases.
・イソシアネートについて
本発明に使用するイソシアネートとしては、分子量が100〜300のイソシアネートを用いることが好ましく、具体的には、以下のものを挙げることができる。イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリレジンジイソシアネート(TDI)、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)など。また、これらのイソシアネートは重合して高分子化した高分子イソシアネート(分子量1000以上)で用いても良い。なお、イソシアネートとポリオールは一液型混合物として用いることが好ましく、そのためにイソシアネートはブロックイソシアネートを使用することが好ましい。
-Isocyanate As the isocyanate used in the present invention, an isocyanate having a molecular weight of 100 to 300 is preferably used, and specific examples thereof include the following. Isophorone diisocyanate (IPDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), triresin diisocyanate (TDI), 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI) and the like. Further, these isocyanates may be used as polymer isocyanate (molecular weight 1000 or more) polymerized by polymerization. In addition, it is preferable to use an isocyanate and a polyol as a one-pack type mixture, and it is preferable to use a blocked isocyanate for that purpose.
イソシアネートの使用量は、ポリオール100質量部に対して、5質量部乃至1000質量部であることが好ましい。5質量部より小さいと導電性弾性層に含有する可塑剤などの感光体汚染物質の染み出し防止効果が得られにくく、また1000質量部より大きいと被覆層の硬度が高くなってしまう。 The amount of isocyanate used is preferably 5 to 1000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of polyol. If the amount is less than 5 parts by mass, it is difficult to obtain the effect of preventing the contamination of the photoreceptor contaminants such as a plasticizer contained in the conductive elastic layer, and if it exceeds 1000 parts by mass, the hardness of the coating layer increases.
・導電性粒子について
本発明に使用する導電性粒子は、被覆層に導電性を付与するために使用される。
-About electroconductive particle The electroconductive particle used for this invention is used in order to provide electroconductivity to a coating layer.
導電性粒子としては、一般的に導電性ゴムローラの導電性付与に用いられるものが使用でき、例えば、以下のものを挙げることができる。カーボンブラックやグラファイト、金属粉や、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛などの金属酸化物粉、適当な粉体の表面に酸化錫、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化モリブデン、亜鉛、アルミニウム、金、銀、銅、鉄、クロム、コバルト、鉛、白金、ロジウムなどを電解処理、スプレー塗工、混合振とうにより付着させたもの。 As the conductive particles, those generally used for imparting conductivity to the conductive rubber roller can be used, and examples thereof include the following. Carbon black, graphite, metal powder, metal oxide powder such as titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, tin oxide, antimony oxide, indium oxide, molybdenum oxide, zinc, aluminum, gold, silver on the surface of suitable powder , Copper, iron, chromium, cobalt, lead, platinum, rhodium, etc. deposited by electrolytic treatment, spray coating, mixed shaking.
ここで用いる導電性粒子としては、導電性の制御及びポリカプロラクトンとヒドロキシオクタデカン酸との共重合物との親和性から、以下の物性を有するカーボンブラックを使用することが好ましい。DBP吸収量が50ml/100g以上100ml/100g以下であり、揮発分が0.3質量%以上0.8質量%以下である。DBP吸収量50ml/100g以上とすれば導電性が良好に確保でき、また、100ml/100g以下とすれば塗工液とした場合の物性が安定化しやすい。また揮発分が0.3質量%以上にて、ポリカプロラクトンとヒドロキシオクタデカン酸の共重合物と強い親和性により分散均一化が良好となり、0.8質量%以下で導電性が良好となる。 As the conductive particles used here, it is preferable to use carbon black having the following physical properties from the viewpoint of control of conductivity and affinity with a copolymer of polycaprolactone and hydroxyoctadecanoic acid. The DBP absorption amount is 50 ml / 100 g or more and 100 ml / 100 g or less, and the volatile content is 0.3 mass% or more and 0.8 mass% or less. If the DBP absorption amount is 50 ml / 100 g or more, good conductivity can be secured, and if it is 100 ml / 100 g or less, the physical properties of the coating liquid are easily stabilized. Further, when the volatile content is 0.3% by mass or more, dispersion uniformity is good due to the strong affinity with the copolymer of polycaprolactone and hydroxyoctadecanoic acid, and when 0.8% by mass or less, the conductivity is good.
また本発明に用いる導電性粒子として、絶縁性粒子とカーボンブラックあるいはグラファイトを結着した複合導電性粒子を使用することもできる。複合導電性粒子は、絶縁性粒子であるコア粒子に導電性粒子を接着剤による結着、好ましくは薄膜コートして得られたものであるため、複合導電性粒子を中抵抗である半導電性の微粒子とするで、被覆層は優れた抵抗均一化を得ることとなる。 As the conductive particles used in the present invention, composite conductive particles in which insulating particles and carbon black or graphite are bound can also be used. The composite conductive particles are obtained by binding the conductive particles to the core particles, which are insulating particles, with an adhesive, preferably by thin film coating. Thus, the coating layer can obtain excellent resistance uniformity.
複合導電性粒子に用いる導電性材料としては、カーボンブラックやグラファイトが挙げられる。カーボンブラックとしては特に制限は無く、一般的に導電性ローラに導電性付与に用いられているものが挙げられる。導電性のカーボンブラックとしては、アセチレン法によるアセチレンブラック、ファーネス法によるファーネスブラック、シェル法のガス化炉による特殊カーボンブラック等が挙げられる。 Examples of the conductive material used for the composite conductive particles include carbon black and graphite. There is no restriction | limiting in particular as carbon black, Generally what is used for electroconductivity provision to a conductive roller is mentioned. Examples of the conductive carbon black include acetylene black by an acetylene method, furnace black by a furnace method, and special carbon black by a shell method gasification furnace.
複合導電性粒子に用いるコア粒子としての絶縁性粒子は、被覆層よりも体積抵抗が大きければ特に制限は無いが、小粒径が得られ易い無機化合物が好ましく、シリカ、アルミナ、チタニア酸化チタン等の酸化物、複酸化物等や窒化物、炭化物、セラミック等を用いることができ、特にシリカ、アルミナ、チタニアが好ましい。 The insulating particles as the core particles used for the composite conductive particles are not particularly limited as long as the volume resistance is larger than that of the coating layer, but are preferably inorganic compounds that can easily obtain a small particle size, such as silica, alumina, titania titanium oxide, etc. Oxides, double oxides, nitrides, carbides, ceramics, and the like can be used, and silica, alumina, and titania are particularly preferable.
・複合導電性粒子における接着剤について
接着剤としては、アルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物ならびにポリシロキサン、変性ポリシロキサン、末端変性ポリシロキサン又はこれらの混合物が挙げられる。アルコキシシランとしては、具体的には、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン及びデシルトリメトキシシラン等が挙げられる。
-Adhesive in composite conductive particles Examples of the adhesive include organosilane compounds generated from alkoxysilanes, polysiloxanes, modified polysiloxanes, terminal-modified polysiloxanes, and mixtures thereof. Specific examples of the alkoxysilane include methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane. Examples include methoxysilane and decyltrimethoxysilane.
接着剤は公知の粉体表面処理方法によりコア粒子表面に付着される。公知の付着方法としては、乾式法や湿式法が挙げられ、湿式法としては、水溶液法、有機溶媒法及びスプレー法が挙げられる。 The adhesive is attached to the surface of the core particle by a known powder surface treatment method. Known adhesion methods include dry methods and wet methods, and examples of wet methods include aqueous solution methods, organic solvent methods, and spray methods.
複合導電性粒子、例えばカーボンブラックでコートされたシリカは、カーボンブラックとシリカをホイール型混練機にて粉体にせん断を加えることにより作製することができる。混練条件としては、混練時間、ホイール回転数は適時設定し、カーボンブラックの殆どがシリカに付着するまで混練する。このようにせん断を加えながらカーボンブラックを付着させることにより得られた、複合導電性粒子の表面に結着されたカーボンブラックは、ストラクチャー構造が小さく、シリカの形状及び粒径を反映した構造となる。 Silica coated with composite conductive particles such as carbon black can be produced by shearing carbon black and silica with powder using a wheel-type kneader. As kneading conditions, kneading time and the number of wheel rotations are set as appropriate, and kneading is performed until most of the carbon black adheres to silica. The carbon black bonded to the surface of the composite conductive particles obtained by adhering carbon black while applying shear in this way has a small structure structure and a structure reflecting the shape and particle size of silica. .
本発明に用いられる導電性粒子の配合量としては、被覆層の質量組成に対して1質量%乃至80質量%とすることが好ましく、特に好ましくは5質量%乃至60質量%とするとより好ましい。5質量%より少ないと導電性を確保することが難しく、また60質量%より多くなると、被覆層の硬度が高くなってしまう。 The blending amount of the conductive particles used in the present invention is preferably 1% by mass to 80% by mass, more preferably 5% by mass to 60% by mass with respect to the mass composition of the coating layer. If it is less than 5% by mass, it is difficult to ensure conductivity, and if it exceeds 60% by mass, the hardness of the coating layer will increase.
これら導電性粒子の一次平均粒子径(示差走査型電子顕微鏡観察によって測定)が1nm以上100nm以下であるのものを使用することが好ましく、5nm以上60nm以下のものを使用することがより好ましい。1nmより小さいと塗工液とした場合の物性変化が大きくなってしまい、また100nmより大きいと十分な導電性を得にくくなってしまう。 Those having a primary average particle diameter (measured by observation with a differential scanning electron microscope) of 1 to 100 nm are preferably used, and those having a diameter of 5 to 60 nm are more preferable. If the thickness is smaller than 1 nm, the change in physical properties when the coating liquid is used becomes large, and if it is larger than 100 nm, it becomes difficult to obtain sufficient conductivity.
・ポリカプロラクトンとヒドロキシオクタデカン酸の共重合物について
本発明に使用するポリカプロラクトンとヒドロキシオクタデカン酸の共重合物は、塗工液中で溶解し導電性粒子表面に吸着することで、上記導電性粒子の均一分散化を維持する。さらにヒドロキシル基が被覆層形成時におけるイソシアネートとの硬化反応で重合が可能であるため、感光体表面への汚染が少なくなる。
-Copolymer of polycaprolactone and hydroxyoctadecanoic acid The copolymer of polycaprolactone and hydroxyoctadecanoic acid used in the present invention is dissolved in the coating solution and adsorbed on the surface of the conductive particles, so that the conductive particles Maintain uniform dispersion. Further, since the hydroxyl group can be polymerized by a curing reaction with isocyanate at the time of forming the coating layer, contamination on the surface of the photoreceptor is reduced.
ここで使用するポリオールがラクトン変性アクリルポリオールであった場合には、使用するポリカプロラクトンとヒドロキシオクタデカン酸の共重合物との相溶性が特に良好であるため、本発明の効果を最大限に引き出すことができる。 When the polyol used here is a lactone-modified acrylic polyol, the compatibility between the polycaprolactone used and the copolymer of hydroxyoctadecanoic acid is particularly good, so that the effects of the present invention can be maximized. Can do.
また、本発明に用いられるポリカプロラクトンとヒドロキシオクタデカン酸の共重合物は、さらにポリエチレンイミンのようなポリアルキレンイミンとの共重合物としてもよい。ポリアルキレンイミンと共重合したポリカプロラクトンとヒドロキシオクタデカン酸とポリエチレンイミンとの共重合物は、アミン価の調整が可能となり、使用する導電性粒子の表面性状に合わせて、吸着に好適となる。 The copolymer of polycaprolactone and hydroxyoctadecanoic acid used in the present invention may be a copolymer with a polyalkyleneimine such as polyethyleneimine. A copolymer of polycaprolactone, hydroxyoctadecanoic acid and polyethyleneimine copolymerized with polyalkyleneimine can adjust the amine value, and is suitable for adsorption according to the surface properties of the conductive particles used.
ポリカプロラクトンとヒドロキシオクタデカン酸の共重合物の配合量は、被覆層の質量組成に対して、0.1質量%乃至10質量%とすることが好ましい。0.1質量%より小さいと本発明で期待する導電性粒子の分散均一化の効果が得られにくくなり、また10質量%より大きいと導電性粒子が過分散となり、高抵抗化してしまい、適正な導電領域に合わせにくくなる。 The blending amount of the copolymer of polycaprolactone and hydroxyoctadecanoic acid is preferably 0.1% by mass to 10% by mass with respect to the mass composition of the coating layer. If it is less than 0.1% by mass, it will be difficult to obtain the effect of uniform dispersion of the conductive particles expected in the present invention. If it is more than 10% by mass, the conductive particles will be overdispersed, resulting in high resistance. This makes it difficult to adjust to a conductive region.
これらの材料を均一に混合分散し、塗工液を得るには、上記表面層用原料を溶剤に入れ、例えば、ビーズを用いたミルにより分散処理を行う。この分散処理途中で、粒度分布計にて、適宜カーボンブラックの分散状態を測定し、所定の分散状態になったときに、ビーズをろ別して塗工液を得る。 In order to uniformly mix and disperse these materials and obtain a coating liquid, the above raw material for the surface layer is put in a solvent and, for example, a dispersion treatment is performed by a mill using beads. In the middle of this dispersion treatment, the dispersion state of carbon black is appropriately measured with a particle size distribution meter. When the dispersion state reaches a predetermined dispersion state, the beads are filtered to obtain a coating solution.
得られた塗工液を、導電性支持体の外周上に弾性体層が形成されたローラの弾性体層の外周上に、浸漬塗工法、スプレー塗工法、ロール塗工法、リング塗工法などにより塗工し、次いで、乾燥し、あるいはさらに硬化して、表面層を形成し、本発明の電子写真用帯電ローラを得る。 The obtained coating liquid is applied to the outer periphery of the elastic layer of the roller on which the elastic layer is formed on the outer periphery of the conductive support by dip coating, spray coating, roll coating, ring coating, etc. It is coated and then dried or further cured to form a surface layer to obtain the electrophotographic charging roller of the present invention.
本発明の電子写真用帯電ローラは、プリンタ・複写機等の電子写真方式の画像形成装置(電子写真装置)の感光体を帯電するのに用いると、感光体の帯電が均一であり、感光体のピンホールがあっても問題が生ぜず、良好である。 When the charging roller for electrophotography of the present invention is used to charge a photoconductor of an electrophotographic image forming apparatus (electrophotographic apparatus) such as a printer / copier, the photoconductor is uniformly charged. Even if there is a pinhole, there is no problem and it is good.
本発明の電子写真用帯電ローラを組み込んだ画像形成装置の一例の概略構成図を図2に示す。 FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of an example of an image forming apparatus incorporating the electrophotographic charging roller of the present invention.
像担持体である感光体ドラム(感光体)5は矢印の方向に回転しながら、帯電ローラ6によって一次帯電され、次に露光手段により露光11が照射され静電潜像が形成される。現像手段である現像ローラ4上の薄層になったトナーは、感光体ドラム5の表面と接触することによって、静電潜像が現像され、可視化したトナー像が形成される。本図では現像ローラ4上のトナーの帯電量を適正にするために、トナー帯電ローラ29を用いている。
A photosensitive drum (photosensitive member) 5 serving as an image carrier is primarily charged by a charging
現像されたトナー像は、転写ローラ8と感光体ドラム5の間の転写部において、感光体ドラム5から紙等の被転写部材77に転写され、その後定着部9で熱と圧力により定着され、永久画像となる。なお、必要により、感光体ドラムに残った電荷が露光等により消去され、感光体ドラムはアース電位に戻される。その後、転写されなかった感光体ドラム上の転写残トナーは、クリーニングブレード10で除去される。 The developed toner image is transferred from the photosensitive drum 5 to a transfer member 77 such as paper at a transfer portion between the transfer roller 8 and the photosensitive drum 5, and then fixed by heat and pressure at the fixing portion 9. It becomes a permanent image. If necessary, the charge remaining on the photosensitive drum is erased by exposure or the like, and the photosensitive drum is returned to the ground potential. Thereafter, the transfer residual toner on the photosensitive drum that has not been transferred is removed by the cleaning blade 10.
現像ローラ4、トナー帯電ローラ29、帯電ローラ6及び転写ローラ8には画像形成装置の電源18、19、20及び22から、それぞれ電圧が印加され、所定の作動が担保されている。なお、28は現像ローラ4にトナーを供給するトナー搬送ローラであり、30は現像ローラ4上のトナーに摩擦帯電を与えると共に担持されるトナー量を規制する弾性規制ブレードである。また、31はトナー容器である。
A voltage is applied to the developing roller 4, the
ここでは、帯電ローラ6には、電源20から電圧が印加される。なお、本発明の電子写真用帯電ローラを用いているので、印加電圧を直流電圧とすると、電源のコストを低く抑えることができ、交流電圧を用いたときには、発生する帯電音が発生しないという利点がある。
Here, a voltage is applied to the charging
印加する直流電圧であるとき、その絶対値は、空気の放電開始電圧と被帯電体表面(感光体表面)の一次帯電電位との和とすることが好ましい。通常空気の放電開始電圧は約600V乃至700V、感光体表面の一次帯電電位は約300V乃至800Vであるので、具体的な一次帯電電圧としては900V乃至〜1500Vとする。 When the direct current voltage is applied, the absolute value thereof is preferably the sum of the discharge start voltage of air and the primary charging potential of the surface of the member to be charged (photosensitive member surface). Usually, the discharge start voltage of air is about 600V to 700V, and the primary charging potential of the photoreceptor surface is about 300V to 800V. Therefore, the specific primary charging voltage is set to 900V to 1500V.
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。但し、本発明はこれらに限定されるものではない。また、特に断らない限り、実施例中の「部」は質量部を示す。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these. Moreover, unless otherwise indicated, "part" in an Example shows a mass part.
製造例1(弾性体層を有する基層ローラの製造)
エピクロルヒドリンゴム100部に、四級アンモニウム塩2部、炭酸カルシウム30部、酸化亜鉛5部及び脂肪酸5部を加え、60℃に調節した密閉型ミキサーにて10分間混練した。その中に、エーテルエステル系可塑剤15部を加え、20℃に冷却した密閉型ミキサーで更に20分間混練して、コンパウンドを調製した。このコンパウンドに、硫黄(加硫剤)1部と、加硫促進剤としてノクセラーDM(商品名、大内新興化学工業株式会社製)1部とノクセラーTS(商品名、大内新興化学工業株式会社製)0.5部を加え、20℃に冷却した2本ロールにて10分間混練した。
Production Example 1 (Manufacture of a base layer roller having an elastic layer)
To 100 parts of epichlorohydrin rubber, 2 parts of quaternary ammonium salt, 30 parts of calcium carbonate, 5 parts of zinc oxide and 5 parts of fatty acid were added and kneaded for 10 minutes in a closed mixer adjusted to 60 ° C. Into this, 15 parts of an ether ester plasticizer was added, and the mixture was further kneaded for 20 minutes in a closed mixer cooled to 20 ° C. to prepare a compound. To this compound, 1 part of sulfur (vulcanizing agent), 1 part of Noxeller DM (trade name, manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.) and Noxeller TS (trade name, Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.) as a vulcanization accelerator (Made) 0.5 part was added and it knead | mixed for 10 minutes with the 2 roll cooled to 20 degreeC.
得られた原料コンパウンドを、押出成型機にて直径6mm長さ252.5mmの金属製の導電性支持体と共に押し出し、導電性支持体の外周上に未硬化の弾性体層を形成した。次いで、電気オーブン中で160℃1時間加熱して加硫し、その後、導電性支持体の両端部の不要な弾性体層を切り取り、さらに、外径8.5mmになるように研磨して、導電性支持体の外周上に弾性体層を有する基層ローラを得た。 The obtained raw material compound was extruded together with a metal conductive support having a diameter of 6 mm and a length of 252.5 mm by an extrusion molding machine to form an uncured elastic body layer on the outer periphery of the conductive support. Next, vulcanize by heating at 160 ° C. for 1 hour in an electric oven, then cut off unnecessary elastic layers at both ends of the conductive support, and further polish to an outer diameter of 8.5 mm, A base layer roller having an elastic layer on the outer periphery of the conductive support was obtained.
実施例1
以下の原材料をミキサーにより30分撹拌混合した後、φ0.8mmガラスビーズを分散メディアとした横型ビーズミル分散機にて分散処理を行った。
・ポリオール(商品名:DC2009、ラクトン変性アクリルポリオール、有効成分70質量%、希釈溶媒(キシレン)30質量%、ダイセル化学工業株式会社製) 100部
・イソシアネートA(イソホロンジイソシアネート(IPDI)、有効成分60質量%、希釈溶媒(n−酢酸ブチル15質量%及びキシレン25質量%)) 40部
・イソシアネートB(ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、有効成分80質量%、希釈溶媒(酢酸エチル)20質量%) 30部
・導電性粒子(カーボンブラック「#33」(商品名、DBP吸収量76ml/100g、揮発分0.6%、三菱化学株式会社製)) 30部
・シリコーンオイル(SH28PA(商品名)、東レ・ダウコーニング株式会社製) 0. 1部
・ポリカプロラクトンとヒドロキシオクタデカン酸の共重合物(商品名:ヒノアクトT−8000、ポリカプロラクトンとヒドロキシオクタデカン酸とポリエチレンイミンとの共重合物、川研ファインケミカル株式会社製) 5部
・メチルイソブチルケトン 200部
Example 1
The following raw materials were stirred and mixed with a mixer for 30 minutes, and then subjected to a dispersion treatment in a horizontal bead mill disperser using φ0.8 mm glass beads as a dispersion medium.
・ Polyol (trade name: DC2009, lactone-modified acrylic polyol, active ingredient 70 mass%, diluting solvent (xylene) 30 mass%, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) 100 parts ・ Isocyanate A (isophorone diisocyanate (IPDI), active ingredient 60) 40% by weight, diluted solvent (15% by weight of n-butyl acetate and 25% by weight of xylene)) Isocyanate B (hexamethylene diisocyanate (HDI), active ingredient 80% by weight, diluted solvent (ethyl acetate) 20% by weight) 30 Parts / conductive particles (carbon black “# 33” (trade name, DBP absorption 76 ml / 100 g, volatile content 0.6%, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)) 30 parts / silicone oil (SH28PA (trade name), Toray・ Made by Dow Corning Co., Ltd. 1 part ・ Copolymer of polycaprolactone and hydroxyoctadecanoic acid (trade name: Hinoact T-8000, copolymer of polycaprolactone, hydroxyoctadecanoic acid and polyethyleneimine, manufactured by Kawaken Fine Chemical Co., Ltd.) 5 parts ・ Methyl isobutyl ketone 200 copies
適正時間分散処理した塗工液からガラスビーズをろ別し、その300mlをメスシリンダーに取った。その中に、上記製造例1で作成した基層ローラを前記塗工液の表面に対して垂直状態に保持して、塗工液中に浸漬し、ディップ塗工した。その後、30分間室温(23℃)放置し、溶媒を蒸発させた。次いで、塗工液が塗布されたローラを160℃に調整した乾燥機中で1時間硬化反応させ、膜厚が15.2μmである表面層が形成された電子写真用帯電ローラを得た。 Glass beads were filtered off from the coating solution dispersed for an appropriate time, and 300 ml thereof was taken in a graduated cylinder. In that, the base layer roller produced in the said manufacture example 1 was hold | maintained in the perpendicular | vertical state with respect to the surface of the said coating liquid, and it immersed in the coating liquid, and dip-coated. Then, it was left to stand at room temperature (23 ° C.) for 30 minutes to evaporate the solvent. Next, the roller to which the coating liquid was applied was subjected to a curing reaction for 1 hour in a drier adjusted to 160 ° C. to obtain an electrophotographic charging roller on which a surface layer having a film thickness of 15.2 μm was formed.
実施例2
導電性粒子として、カーボンブラック「MA100」(商品名、DBP吸収量100ml/100g、揮発分1.5%、三菱化学株式会社製)を用いた以外は、実施例1と同様にして、電子写真用帯電ローラを得た。
Example 2
An electrophotography was performed in the same manner as in Example 1 except that carbon black “MA100” (trade name, DBP absorption amount 100 ml / 100 g, volatile content 1.5%, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was used as the conductive particles. A charging roller was obtained.
実施例3
導電性粒子として、カーボンブラック「#30」(商品名、DBP吸収量113ml/100g、揮発分0.6%、三菱化学株式会社製)を用いた。また、ポリカプロラクトンとヒドロキシオクタデカン酸の共重合物として、ヒノアクトT−8000(商品名、ポリカプロラクトンとヒドロキシオクタデカン酸とポリエチレンイミンとの共重合物、川研ファインケミカル社製)を用いた。それら以外は、実施例1と同様にして、電子写真用帯電ローラを得た。
Example 3
As the conductive particles, carbon black “# 30” (trade name, DBP absorption amount 113 ml / 100 g, volatile content 0.6%, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was used. As a copolymer of polycaprolactone and hydroxyoctadecanoic acid, Hinoact T-8000 (trade name, copolymer of polycaprolactone, hydroxyoctadecanoic acid and polyethyleneimine, manufactured by Kawaken Fine Chemical Co., Ltd.) was used. Except for these, an electrophotographic charging roller was obtained in the same manner as in Example 1.
実施例4
導電性粒子として、カーボンブラック「#990」(商品名、DBP吸収量112ml/100g、揮発分1.5%、三菱化学株式会社製)を用いた以外は、実施例3と同様にして、電子写真用帯電ローラを得た。
Example 4
In the same manner as in Example 3, except that carbon black “# 990” (trade name, DBP absorption 112 ml / 100 g, volatile content 1.5%, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was used as the conductive particles, A photographic charging roller was obtained.
実施例5
導電性粒子として、導電性酸化錫「SN−100P」(商品名、石原産業株式会社製)を90部用いた以外は、実施例3と同様にして、電子写真用帯電ローラを得た。
Example 5
An electrophotographic charging roller was obtained in the same manner as in Example 3 except that 90 parts of conductive tin oxide “SN-100P” (trade name, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) was used as the conductive particles.
実施例6
ポリオールとして、ポリエステルポリオール「ニッポランN5033」(商品名、日本ポリウレタン株式会社製)を用いた以外は、実施例1と同様にして、電子写真用帯電ローラを得た
Example 6
An electrophotographic charging roller was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polyester polyol “Nipporan N5033” (trade name, manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) was used as the polyol.
比較例1
ポリカプロラクトンとヒドロキシオクタデカン酸の共重合物として、脂肪酸変性ポリエステル分散剤「EFKA6225」(商品名、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)を用いた以外は、実施例1と同様にして、電子写真用帯電ローラを得た。
Comparative Example 1
For electrophotography, as in Example 1, except that a fatty acid-modified polyester dispersant “EFKA6225” (trade name, manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.) was used as a copolymer of polycaprolactone and hydroxyoctadecanoic acid. A charging roller was obtained.
比較例2
ポリカプロラクトンとヒドロキシオクタデカン酸の共重合物を添加しなかった以外は、実施例1と同様にして、電子写真用帯電ローラを得た。
Comparative Example 2
An electrophotographic charging roller was obtained in the same manner as in Example 1 except that the copolymer of polycaprolactone and hydroxyoctadecanoic acid was not added.
上記で得られた電子写真用帯電ローラについて、抵抗値とその周ムラ、帯電ローラとしての性能(画像評価)及び感光体汚染性を下記により、評価した。結果を表1に示す。 With respect to the electrophotographic charging roller obtained above, the resistance value and its peripheral unevenness, the performance as a charging roller (image evaluation) and the photoreceptor contamination were evaluated as follows. The results are shown in Table 1.
(帯電ローラの抵抗値と周ムラ)
電子写真用帯電ローラの抵抗値測定に用いた抵抗測定装置の概略を図3に示す。アルミニウム製の円筒電極32に、電子写真用帯電ローラ6が、導電性支持体の両端部において、各荷重500g(4.9N)で押し圧されている。この状態で円筒電極32を回転させ、電子写真用帯電ローラ6を連れ回りさせる。回転している電子写真用帯電ローラ6の導電性支持体に電源23より−200Vの電圧をかけ、円筒電極32に直列につないだ固定抵抗器(1kΩ)にかかる電圧値を電圧計34にて測定する。これによりローラ6に流れる電流値(=電圧値/固定抵抗器抵抗値)が求められる。ここで、電流値で回路電圧値(−200V)を除した値を、電子写真用帯電ローラ6の抵抗値と見なす。この方法により電子写真用帯電ローラ6の抵抗値として一周分を算出し、その平均値を当該電子写真用帯電ローラの抵抗値とする。また、その最大値と最小値からLog(最大値/最小値)を算出し、この値を周ムラとする。周ムラはローラの抵抗均一性の指標となり、この数値が1に近い程均一であると見なせる。周ムラの値は好ましくは1以上1.4以下であり、さらに好ましくは1以上1.2以下である。
(Charging roller resistance and circumferential unevenness)
FIG. 3 shows an outline of a resistance measuring apparatus used for measuring the resistance value of the electrophotographic charging roller. The
(画像評価)
上記で得た電子写真用帯電ローラを、画像形成装置「レーザービームプリンタLBP−5400」(商品名、キヤノン株式会社製)に、帯電ローラとして取り付け、15℃/10%RHの環境下で標準チャートを出力して、画像評価した。
(Image evaluation)
The electrophotographic charging roller obtained above is attached as a charging roller to an image forming apparatus “Laser Beam Printer LBP-5400” (trade name, manufactured by Canon Inc.), and is a standard chart in an environment of 15 ° C./10% RH. And evaluated the image.
出力から10000枚目(耐久)に得られた出力画像を目視にて観察し、帯電ローラの抵抗値に起因する画像不良(スジ状欠陥)や抵抗ムラに起因した画像濃度ムラの発生について下記基準に基づき画像評価した。
A:ハーフトーン画像部に欠陥は全くない(画像が非常に良い)。
B:ハーフトーン画像部に極めて緩やかな濃度ムラ又はスジが見られるが、画像は良い。
C:ハーフトーン画像部に濃度ムラ又はスジ状の欠陥がある。
The output image obtained on the 10,000th sheet (endurance) from the output is visually observed, and the following criteria regarding the occurrence of image defects (streak-like defects) due to the resistance value of the charging roller and image density unevenness due to resistance unevenness Based on the image evaluation.
A: There is no defect in the halftone image area (the image is very good).
B: Extremely gentle density unevenness or streaks are observed in the halftone image portion, but the image is good.
C: Density unevenness or streak-like defects exist in the halftone image area.
(感光体汚染の評価)
上記で得られた電子写真用帯電ローラを、上記画像形成装置に帯電ローラとして組み込み、40℃、95%相対湿度環境で1月間保存したのち、白黒の標準パターンを出力し、画出し確認を行い、下記基準で感光体汚染を評価した。
○:画像不良は全く見られなかった。
×:感光体汚染と見られる画像不良が見られた。
(Evaluation of photoconductor contamination)
The charging roller for electrophotography obtained above is incorporated as a charging roller in the image forming apparatus and stored for one month in a 40 ° C. and 95% relative humidity environment, and then a monochrome standard pattern is output to confirm image output. And the photoreceptor contamination was evaluated according to the following criteria.
○: No image defect was observed.
X: An image defect that appears to be a photoreceptor contamination was observed.
1 導電性支持体
2 弾性体層(導電性弾性体層)
3 表面層(抵抗調整層、被覆層)
4 現像ローラ
5 感光体ドラム(感光体)
6 帯電ローラ
7 被記録媒体
8 転写ローラ
9 定着部
10 クリーニングブレード
11 露光光(レーザー)
18 現像ローラ、トナー供給ローラ及び弾性規制ブレード用バイアス印加電源
19 トナー帯電ローラ用バイアス印加電源
20 帯電ローラ用バイアス印加電源
22 転写ローラ用バイアス印加電源
23 抵抗測定用バイアス印加電源
28 トナー供給ローラ
29 トナー帯電ローラ
30 弾性規制ブレード
31 トナー容器
32 円筒電極(金属ローラ)
33 固定抵抗器
34 電圧計
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Conductive support body 2 Elastic body layer (conductive elastic body layer)
3 Surface layer (resistance adjustment layer, coating layer)
4 Developing roller 5 Photosensitive drum (photosensitive member)
6 Charging roller 7 Recording medium 8 Transfer roller 9 Fixing section 10
18 Developing roller, toner supply roller, and elastic regulating blade bias applying
33 Fixed resistor 34 Voltmeter
Claims (4)
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JP2009046168A JP2010204135A (en) | 2009-02-27 | 2009-02-27 | Charging roller for electrophotography |
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2009
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