JP2012042880A - Developing roller, electrophotographic process cartridge and electrophotographic image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、現像ローラ、電子写真プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置に関する。 The present invention relates to a developing roller, an electrophotographic process cartridge, and an electrophotographic image forming apparatus.
特許文献1は、軸芯体、弾性層及び表面層をこの順に有し、該表面層がケイ素原子と化学結合を形成している酸素原子のケイ素原子に対する存在比(O/Si)が、0.65以上、1.95以下である。そして、ケイ素原子と化学結合を形成している炭素原子のケイ素原子に対する存在比(C/Si)が0.05以上、1.65以下である酸化ケイ素膜を含む現像ローラを開示している。当該酸化ケイ素膜は、弾性層からの低分子量成分の染み出しを有効に抑制でき、トナー離型性に優れた表面を有し、また、十分な可撓性を有し、繰り返しの画像形成によってもヒビ割れを生じにくいという特性を示し、現像ローラの表面層として優れている。 Patent Document 1 has an axial core body, an elastic layer, and a surface layer in this order, and the abundance ratio (O / Si) of oxygen atoms with which the surface layer forms a chemical bond with silicon atoms to silicon atoms is 0. .65 or more and 1.95 or less. And the developing roller containing the silicon oxide film whose abundance ratio (C / Si) of the carbon atom which forms the chemical bond with the silicon atom with respect to the silicon atom is 0.05 or more and 1.65 or less is disclosed. The silicon oxide film can effectively suppress the seepage of low molecular weight components from the elastic layer, has a surface excellent in toner releasability, has sufficient flexibility, and is formed by repeated image formation. Also exhibits the property of not easily causing cracks, and is excellent as a surface layer of a developing roller.
しかしながら、特許文献1に記載される現像ローラは、近年の高速プロセススピードの電子写真画像形成装置において画像出力を繰り返した場合、表面層と弾性層間で剥離が生じることがある。 However, the developing roller described in Patent Document 1 may peel off between the surface layer and the elastic layer when image output is repeated in a recent high-speed process speed electrophotographic image forming apparatus.
本発明の課題は、下記(1)から(3)の条件を高いレベルで兼ね備えた表面層を有し、且つ、高速での画像形成を繰り返した場合にも当該表面層が剥離しにくい現像ローラを提供することにある:
(1)弾性層からの低分子量成分の染み出しを抑制できること
(2)トナー離型性に優れた表面を有すること
(3)優れた可撓性を示し、弾性層の変形に充分に追随できること。
An object of the present invention is to provide a developing roller that has a surface layer that satisfies the following conditions (1) to (3) at a high level and that does not easily peel off even when high-speed image formation is repeated. Is to provide:
(1) Suppressing exudation of low molecular weight components from the elastic layer (2) Having a surface excellent in toner releasability (3) Showing excellent flexibility and sufficiently following deformation of the elastic layer .
本発明に係る現像ローラは、軸芯体、および、該軸芯体の周囲に設けられた、弾性層と中間層と表面層とをこの順で積層した積層体を有する現像ローラであって、
該表面層は、オルガノシロキサンを含み、該オルガノシロキサンは、ケイ素原子と化学結合を形成している酸素原子のケイ素原子に対する存在比(O/Si)が0.65以上、1.95以下であり、ケイ素原子と化学結合を形成している炭素原子のケイ素原子に対する存在比(C/Si)が0.05以上、1.65以下であり、
該弾性層は、複合弾性率(Ere)が0.5MPa以上、20Mpa以下であり、
該中間層は 複合弾性率(Erm)が弾性層の複合弾性率Ereより大きいことを特徴とする。
The developing roller according to the present invention is a developing roller having a shaft body, and a laminated body provided around the shaft core body in which an elastic layer, an intermediate layer, and a surface layer are laminated in this order,
The surface layer contains an organosiloxane, and the organosiloxane has an abundance ratio (O / Si) of oxygen atoms to silicon atoms forming chemical bonds with silicon atoms of 0.65 or more and 1.95 or less. Abundance ratio (C / Si) of carbon atoms forming a chemical bond with silicon atoms to silicon atoms is 0.05 or more and 1.65 or less,
The elastic layer has a composite elastic modulus (Ere) of 0.5 MPa or more and 20 Mpa or less,
The intermediate layer is characterized in that the composite elastic modulus (Erm) is larger than the composite elastic modulus Ere of the elastic layer.
また、本発明に係る電子写真プロセスカートリッジは、電子写真画像形成装置本体に脱着可能に装着される電子写真プロセスカートリッジであって、
該電子写真プロセスカートリッジは、少なくとも現像ローラ、トナー規制部材、トナー容器を有し、且つ該現像ローラが、上記現像ローラであることを特徴とする。
An electrophotographic process cartridge according to the present invention is an electrophotographic process cartridge that is detachably attached to an electrophotographic image forming apparatus main body,
The electrophotographic process cartridge includes at least a developing roller, a toner regulating member, and a toner container, and the developing roller is the developing roller.
また、本発明に係る電子写真画像形成装置は、感光体及び感光体に当接して配置される現像ローラを有する電子写真画像形成装置であって、該現像ローラが、上記現像ローラであることを特徴とする。 The electrophotographic image forming apparatus according to the present invention is an electrophotographic image forming apparatus having a photosensitive member and a developing roller disposed in contact with the photosensitive member, wherein the developing roller is the developing roller. Features.
本発明の現像ローラは、高速出力下における繰り返しの使用によっても表面層が剥離しにくく、優れた耐久性を有し、高品位な電子写真画像を長期に亘って安定して得ることができる。 In the developing roller of the present invention, the surface layer is not easily peeled even by repeated use under high-speed output, has excellent durability, and can stably obtain a high-quality electrophotographic image over a long period of time.
本発明の現像ローラは、軸芯体、及び、該軸芯体の周囲に設けられた、弾性層と中間層と表面層とをこの順で積層した積層体を有する。
[軸芯体]
本発明の現像ローラに用いる軸芯体は、現像ローラに必要な強度と、帯電したトナーを感光体へ移動可能な電極となり得る導電性を有するものであればよい。
The developing roller of the present invention includes a shaft core body and a laminated body in which an elastic layer, an intermediate layer, and a surface layer are stacked in this order, provided around the shaft core body.
[Shaft core]
The shaft core used in the developing roller of the present invention may have any strength necessary for the developing roller and conductivity that can serve as an electrode capable of moving the charged toner to the photosensitive member.
[弾性層]
上記弾性層は、上記軸芯体周囲に設けられる積層体を構成する層であり、軸芯体側に位置し、複合弾性率(Ere)が0.5MPa以上、20Mpa以下である。弾性層が上記範囲の複合弾性率を有することにより、より大きい複合弾性率を有する上層の中間層と相俟って、装置の不使用により、現像ローラが感光体やトナー規制部材等の接触部材に長期に亘って当接しても、当接部位に圧接永久歪が生じることを抑制できる。
[Elastic layer]
The elastic layer is a layer constituting a laminated body provided around the shaft core body, is located on the shaft core body side, and has a composite elastic modulus (Ere) of 0.5 MPa or more and 20 MPa or less. When the elastic layer has a composite elastic modulus in the above range, together with the upper intermediate layer having a higher composite elastic modulus, the developing roller becomes a contact member such as a photoreceptor or a toner regulating member due to the non-use of the apparatus. Even if they are in contact with each other for a long time, it is possible to suppress the occurrence of pressure contact permanent distortion at the contact portion.
また、上記複合弾性率を有することにより、接触部材と現像ローラ間を通過するトナーにかかる圧力を緩和し、高速で、長期の使用による表面層の剥離や、トナー劣化に起因したフィルミングを有効に抑制することができる。 In addition, by having the above-mentioned composite elastic modulus, the pressure applied to the toner passing between the contact member and the developing roller is relieved, and filming due to surface layer peeling and toner deterioration due to long-term use is effective at high speed. Can be suppressed.
弾性層の複合弾性率(Ere)が0.5MPa以上であれば、現像ローラの当接部に圧接永久歪が生じるのを抑制することができ、トナー規制部材との接触における変形量が上昇するのを抑制し、画像スジ等の画像弊害の発生を抑制することができる。また、20MPa以下であれば、接触部材によるストレスの過度の上昇を抑制し、特に高速画像出力下における表面層の剥離やトナー劣化に起因したフィルミングの発生を抑制することができる。 If the composite elastic modulus (Ere) of the elastic layer is 0.5 MPa or more, it is possible to suppress the occurrence of pressure contact permanent distortion at the contact portion of the developing roller, and the amount of deformation in contact with the toner regulating member increases. And the occurrence of image defects such as image streaks can be suppressed. In addition, when the pressure is 20 MPa or less, an excessive increase in stress due to the contact member can be suppressed, and in particular, occurrence of filming due to peeling of the surface layer or toner deterioration under high-speed image output can be suppressed.
ここで、複合弾性率は、特定の圧子を測定試料に押し込んだときの、荷重−変位曲線から求める。圧子には、バーコビッチ型ダイヤモンド製圧子を好適に用いることができ、圧子の寸法や装置の制御精度によって、数百nm〜数mmの測定面積において、弾性率を測定することができる。測定サンプルは、切断したサンプルの小片を樹脂に含埋した後、クライオルトラミクロトームにて凍結して、超精密切削して測定サンプルを作製する。 Here, the composite elastic modulus is obtained from a load-displacement curve when a specific indenter is pushed into the measurement sample. As the indenter, a Barkovic diamond indenter can be suitably used, and the elastic modulus can be measured in a measurement area of several hundred nm to several mm depending on the size of the indenter and the control accuracy of the apparatus. A measurement sample is prepared by embedding a small piece of a cut sample in a resin, then freezing it with a cryotramicrotome, and performing ultra-precise cutting to produce a measurement sample.
このサンプルの断面をナノインテンダー(製品名:TriboIndenter、Hysitron社製)を用いて、押し込み深さ200nm〜250nmの範囲で単一押し込みにより測定する。測定は3回行い相加平均値Esを求め、下記式から複合弾性率(Er)を求める。尚、測定サンプルが微粒子等を含有する場合は、マトリックス部を測定する。 The cross section of this sample is measured by single indentation in the indentation depth range of 200 nm to 250 nm using a nano intender (product name: TriboIndenter, manufactured by Hystron). The measurement is performed three times to obtain the arithmetic average value Es, and the composite elastic modulus (Er) is obtained from the following formula. When the measurement sample contains fine particles or the like, the matrix portion is measured.
Er =[(1−νs2/Es + (1−νi2)/Ei )−1
ここで、vsはサンプルのポアソン比、viは圧子のポアソン比、Eiは圧子の弾性を示し、バーコビッチ型のダイヤモンド製圧子について、νi=0.07、 Ei=1141GPaが与えられる。また、材料によってポアソン比は変わるが、弾性層のポアソン比としてνs=0.18を用いることができる。
Er = [(1-νs 2 / Es + (1-νi 2 ) / Ei) −1
Here, vs is the Poisson ratio of the sample, vi is the Poisson ratio of the indenter, Ei is the elasticity of the indenter, and ν i = 0.07 and E i = 1141 GPa are given for the Barkovic diamond indenter. Although the Poisson's ratio varies depending on the material, νs = 0.18 can be used as the Poisson's ratio of the elastic layer.
上記弾性層は、原料主成分としてゴム又は樹脂を用いて成形することができ、発泡体、非発泡体のいずれであってもよい。原料主成分のゴムとして、種々のゴムを用いることができ、これらを適宜選択し、上記範囲の複合弾性率を有するものとすることができる。具体的には、以下のものが挙げられる。 The elastic layer can be molded using rubber or resin as a raw material main component, and may be either a foam or a non-foam. Various rubbers can be used as the raw material rubber, which can be appropriately selected to have a composite elastic modulus in the above range. Specific examples include the following.
エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム(EPDM)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム、シリコーンゴム。エピクロロヒドリンゴム、NBRの水素化物、多硫化ゴム、ウレタンゴム。 Ethylene-propylene-diene copolymer rubber (EPDM), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), chloroprene rubber (CR), natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), styrene-butadiene rubber (SBR), fluorine rubber, silicone Rubber. Epichlorohydrin rubber, NBR hydride, polysulfide rubber, urethane rubber.
また、原料主成分の樹脂としては、主として熱可塑性樹脂であり、以下のものが挙げられる。低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂(EVA)等のポリエチレン系樹脂。ポリプロピレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン系樹脂、ABS樹脂、ポリイミド。ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂。フッ素樹脂。ポリアミド6、ポリアミド66、MXD6等のポリアミド樹脂。 Moreover, as a resin of a raw material main component, it is a thermoplastic resin mainly and the following are mentioned. Polyethylene resins such as low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), linear low density polyethylene (LLDPE), and ethylene-vinyl acetate copolymer resin (EVA). Polypropylene resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, ABS resin, polyimide. Polyester resins such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate. Fluorine resin. Polyamide resins such as polyamide 6, polyamide 66 and MXD6.
これらゴム、樹脂は、単独であるいは2種以上を混合して用いてもよい。これらのうち、耐候性、化学的不活性及び優れた圧縮永久歪み特性を示すことから、シリコーンゴムを用いることが好ましい。 These rubbers and resins may be used alone or in admixture of two or more. Of these, it is preferable to use silicone rubber because it exhibits weather resistance, chemical inertness, and excellent compression set properties.
上記弾性層には、要求される機能に必要な、導電剤や非導電性充填剤のような成分、また、ゴム及び樹脂成型体とする際に利用される各種添加剤成分、例えば、架橋剤、触媒、分散促進剤を主成分のゴム材料に適宜配合することが好ましい。 For the elastic layer, components such as a conductive agent and a non-conductive filler necessary for the required function, and various additive components used when forming rubber and resin moldings, for example, a crosslinking agent It is preferable that a catalyst and a dispersion accelerator are appropriately blended in the main rubber material.
導電剤としては、イオン導電機構によるイオン導電性物質と、電子導電機構による導電付与剤があり、どちらか一方、或いは併用することも可能である。特に、カーボンブラック系の導電剤は、比較的安価かつ容易に入手でき、また、主成分のゴム及び樹脂材料の種類に依らず、良好な導電性を付与できるため、好適である。主成分のゴム及び樹脂材料中に、微粉末状の導電剤を分散させる手段としては、主成分のゴム及び樹脂材料に応じて、例えば、ロールニーダー、バンバリーミキサー等の混練機を用いる方法を選択すればよい。 As the conductive agent, there are an ion conductive material based on an ion conductive mechanism and a conductivity imparting agent based on an electronic conductive mechanism, and either one or a combination thereof can be used. In particular, a carbon black-based conductive agent is suitable because it can be obtained relatively inexpensively and easily, and good conductivity can be imparted regardless of the types of the main rubber and resin material. As a means to disperse the fine powdered conductive agent in the main component rubber and resin material, a method using a kneader such as a roll kneader or a Banbury mixer is selected according to the main component rubber and resin material. do it.
上記導電剤の添加量は弾性層の体積抵抗率が1×103〜1×1011Ω・cmの範囲となるような範囲であることが好ましく、より好ましい範囲は1×103〜1×108Ω・cmである。弾性層の体積抵抗率が1×103〜1×1011Ω・cmであれば、トナーを均一に帯電することができる。 The addition amount of the conductive agent is preferably in a range where the volume resistivity of the elastic layer is in the range of 1 × 10 3 to 1 × 10 11 Ω · cm, and more preferably in the range of 1 × 10 3 to 1 ×. 10 8 Ω · cm. When the volume resistivity of the elastic layer is 1 × 10 3 to 1 × 10 11 Ω · cm, the toner can be uniformly charged.
弾性層の厚さは、実用上、目的とするニップ幅を達成するため、その硬さに応じて、適宜決定することが好ましい。具体的には、0.5mm以上が好ましく、より好ましくは1.0mm以上である。弾性層の厚さが0.5mm以上であれば、感光体と当接して、ニップ幅を確保し、加えて、好適なセット性を満たすものとなる。 In practice, the thickness of the elastic layer is preferably determined as appropriate in accordance with its hardness in order to achieve the target nip width. Specifically, it is preferably 0.5 mm or more, more preferably 1.0 mm or more. If the thickness of the elastic layer is 0.5 mm or more, it comes into contact with the photosensitive member to ensure a nip width, and in addition, satisfies a suitable setting property.
また、弾性層の厚さの上限は、作製される現像ローラの外径精度を損なわない限り、特にないが、6.0mm以下とするのが適当であり、5.0mm以下がより好ましい。弾性層の厚さが6.0mm以下であれば、現像ローラが接触部材と長期間当接した状態に置かれても、当接部位の変形歪を抑制することができる。 The upper limit of the thickness of the elastic layer is not particularly limited as long as the accuracy of the outer diameter of the developing roller to be produced is not impaired, but is suitably 6.0 mm or less, and more preferably 5.0 mm or less. If the thickness of the elastic layer is 6.0 mm or less, even if the developing roller is placed in contact with the contact member for a long period of time, deformation distortion at the contact portion can be suppressed.
弾性層の成形は、押出成形法、圧縮成形、射出成形法等によって可能である。また、弾性層の層構成としては一層に限定されず、二層以上の構成とすることもできる。二層以上の弾性層で構成される場合、複合弾性率(Ere)は、最も厚い膜厚の層の測定値とする。 The elastic layer can be formed by extrusion molding, compression molding, injection molding, or the like. Further, the layer configuration of the elastic layer is not limited to a single layer, and a configuration having two or more layers may be employed. When composed of two or more elastic layers, the composite elastic modulus (Ere) is the measured value of the thickest layer.
[中間層]
上記中間層は上記積層体を構成する層であり、弾性層と表面層の中間に位置し、複合弾性率をErmとしたとき、Ere<Ermの関係を示すものである。このような中間層は表面層と弾性層の間の緩衝層としての機能を果たし、電子写真画像形成装置における高速出力下、繰り返し画像出力に対し、層間剥離、トナー劣化を抑制すると共に、接触部材との長期接触による変形に起因する画像不良を抑制する。
[Middle layer]
The intermediate layer is a layer constituting the laminate, and is positioned between the elastic layer and the surface layer, and shows a relationship of Ere <Erm when the composite elastic modulus is Erm. Such an intermediate layer functions as a buffer layer between the surface layer and the elastic layer, and suppresses delamination and toner deterioration against repeated image output under high-speed output in the electrophotographic image forming apparatus, and also a contact member. The image defect resulting from the deformation | transformation by long-term contact with is suppressed.
中間層は、トナー規制部材との接触部位に生じる圧縮永久歪を抑制できる硬度を有するものの可撓性が不足する表面層と、接触部材とのストレスを緩和しトナー劣化によるフィルミングを抑制できる低硬度、低弾性率の弾性層との間の硬度差を緩和する機能を有する。中間層が存在することにより、表面層と弾性層間の中間の硬度や弾性率を有し、その差を緩衝し、高速下での摺擦を緩和し、更なる高速出力に対応することができ、層間剥離を抑制することができる。そして、弾性層、表面層の機械的物性や化学的組成の選択や組み合わせの選択幅を拡大することができる。 The intermediate layer has a hardness capable of suppressing the compression set generated at the contact portion with the toner regulating member, but is low in flexibility to relieve stress between the surface layer and the contact member, and to suppress filming due to toner deterioration. It has a function to relieve the hardness difference between the elastic layer of hardness and low elastic modulus. Due to the presence of the intermediate layer, it has intermediate hardness and elastic modulus between the surface layer and the elastic layer, can buffer the difference, reduce friction under high speed, and can cope with further high-speed output. , Delamination can be suppressed. Then, the selection of the mechanical properties and chemical composition of the elastic layer and the surface layer and the selection range of the combination can be expanded.
中間層の複合弾性率(Erm)は、50MPa以上5000MPa以下であることが好ましい。50MPa以上であれば、層間剥離を抑制し耐久性に優れるだけでなく、圧縮変形歪に起因する画像弊害を抑制することができる。また、5000MPa以下であれば、過度な硬度上昇を抑制し、繰り返し画像出力によるトナー劣化による画像弊害を抑制することができ、弾性層との弾性率差が過大となることによる層間の応力の緩和を図ることができる。 The composite elastic modulus (Erm) of the intermediate layer is preferably 50 MPa or more and 5000 MPa or less. If it is 50 MPa or more, it is possible not only to suppress delamination and excellent durability, but also to suppress image defects caused by compressive deformation distortion. Moreover, if it is 5000 MPa or less, an excessive increase in hardness can be suppressed, an image deterioration due to toner deterioration due to repeated image output can be suppressed, and the stress between layers can be relieved due to an excessive difference in elastic modulus with the elastic layer. Can be achieved.
上記中間層の膜厚は2μm以上100μm以下であることが好ましい。2μm以上であることで、緩衝層として十分に機能し、良好な耐久剥離性能を得ることができるだけでなく、トナー規制部材との接触部における変形起因の画像スジ等の画像弊害を抑制することができる。また、100μm以下であることで、過度な硬度上昇を抑制し、繰り返し画像出力によるトナー劣化による画像弊害を抑制することができる。さらには、層間の応力緩和の効果を十分に得ることができ、良好な耐久剥離性能を得ることができる。 The thickness of the intermediate layer is preferably 2 μm or more and 100 μm or less. When it is 2 μm or more, it can sufficiently function as a buffer layer and not only obtain good durability peeling performance, but also suppress image adverse effects such as image streaks due to deformation at the contact portion with the toner regulating member. it can. Further, when the thickness is 100 μm or less, it is possible to suppress an excessive increase in hardness and to suppress image defects due to toner deterioration due to repeated image output. Furthermore, the effect of relaxing the stress between the layers can be sufficiently obtained, and good durable peeling performance can be obtained.
中間層の膜厚は、デジタルマイクロスコープ(VH−2450:キーエンス株式会社)を用いて、現像ローラの長手方向を端部より等間隔に3箇所、かつ周方向に等間隔に3箇所の合計9箇所を測定し、得られた値の相加平均値として求めることができる。また、中間層が微粒子等を含有する場合は、マトリックス部の測定値を採用する。 The film thickness of the intermediate layer is a total of 9 using a digital microscope (VH-2450: KEYENCE CORPORATION) in the longitudinal direction of the developing roller at three equal intervals from the end portion and at three equal intervals in the circumferential direction. A place can be measured and it can obtain | require as an arithmetic mean value of the obtained value. Further, when the intermediate layer contains fine particles or the like, the measured value of the matrix portion is adopted.
中間層の原料主成分のゴムとしては、弾性層に用いるゴムとして例示したものと同様のものを用いることができるが、これらのうち、弾性層の複合弾性率(Ere)より大きい複合弾性率(Erm)を有するように、その種類、架橋密度等を選択する。また、中間層の複合弾性率(Erm)は充填剤及び増量剤の選択や含有量によっても調整することが可能である。 As the rubber as the main ingredient of the intermediate layer, the same rubber as exemplified as the rubber used for the elastic layer can be used. Among these, the composite elastic modulus (Ere) larger than the composite elastic modulus (Ere) of the elastic layer can be used. The kind, the crosslinking density, etc. are selected so as to have Erm). Further, the composite elastic modulus (Erm) of the intermediate layer can be adjusted by selection and content of the filler and extender.
これらのうち、耐磨耗性、機械的物性、弾性層との密着性等の観点から、ポリウレタン、ポリエステル、ナイロン等を好ましいものとして挙げることができる。特に、ポリウレタンは、耐磨耗性及び優れた機械的物性を示すことから、摺擦や接触による表面層と弾性層間の応力緩和、及び接触部材起因の変形量の抑制という観点から好ましい。更に、熱硬化性のポリウレタンは優れた圧縮永久歪みを有し、接触部材起因の変形を抑制することができると共に、応力緩和性及び耐磨耗性に優れるため、特に好ましい。 Among these, polyurethane, polyester, nylon and the like can be mentioned as preferable from the viewpoints of wear resistance, mechanical properties, adhesion to the elastic layer, and the like. In particular, polyurethane is preferable from the viewpoint of stress resistance between the surface layer and the elastic layer due to rubbing or contact, and suppression of deformation due to the contact member, since it exhibits wear resistance and excellent mechanical properties. Furthermore, thermosetting polyurethane is particularly preferable because it has excellent compression set, can suppress deformation due to the contact member, and is excellent in stress relaxation and wear resistance.
ポリウレタンは、ウレタン結合を有するポリマーであり、ハードセグメントとソフトセグメントの二つのセグメントから構成される。ハードセグメントは、ウレタン結合、アロファネート結合、ビウレット結合等の結合を含有するセグメントから構成される。ソフトセグメントは、エーテル基、エステル基、カルボキシル基、アルキル基、アルケニル基等の官能基を有するセグメントから構成される。これらのポリウレタンはソフトセグメントを構成するポリオールと、イソシアネート化合物から得られ、上記ポリオールとしては、以下のものを、具体的に挙げることができる。 Polyurethane is a polymer having a urethane bond, and is composed of two segments, a hard segment and a soft segment. A hard segment is comprised from the segment containing bonds, such as a urethane bond, an allophanate bond, and biuret bond. A soft segment is comprised from the segment which has functional groups, such as an ether group, ester group, a carboxyl group, an alkyl group, and an alkenyl group. These polyurethanes are obtained from a polyol constituting a soft segment and an isocyanate compound. Specific examples of the polyol include the following.
ポリカーボネートポリオール、アクリルポリオール、カプロラクトンポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリオレフィンポリオール。これらは混合して用いてもよい。また、これらのポリオールをイソシアネートで再延長したプレポリマー型ポリオールも好適に用いることができる。この中でも特に好ましくは、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオール、又はこれらの混合物である。 Polycarbonate polyol, acrylic polyol, caprolactone polyol, polyether polyol, polyester polyol, polyolefin polyol. These may be used as a mixture. In addition, prepolymer polyols obtained by re-elongating these polyols with isocyanate can also be suitably used. Among these, polyether polyol, polyester polyol, polycaprolactone polyol, polycarbonate polyol, or a mixture thereof is particularly preferable.
ポリエーテルポリオールとして、具体的にはポリエチレングリコール(PEG)、ポリプロピレングリコール(PPG)、ポリテトラメチレングリコール(PTMG)、THFとネオペンチルグリコールの共重合体(PTXG)等を用いたものが挙げられる。 Specific examples of the polyether polyol include those using polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol (PPG), polytetramethylene glycol (PTMG), a copolymer of THF and neopentyl glycol (PTXG), and the like.
ポリエステルポリオールとしては、直接エステル化反応、開環重合反応で得られたポリエステルポリオール、ポリエステルポリオールとイソシアネートを鎖延長させたポリウレタンポリオールプレポリマーを好適に用いることができる。直接エステル化反応で合成されるポリエステルポリオールは、原料として多塩基酸と多価アルコールを脱水縮合することで得られる。ポリエステルポリオールの原料の多塩基酸としては、以下のものを具体的に挙げることができる。 As the polyester polyol, a polyester polyol obtained by direct esterification reaction or ring-opening polymerization reaction, or a polyurethane polyol prepolymer obtained by extending the chain of polyester polyol and isocyanate can be suitably used. The polyester polyol synthesized by direct esterification is obtained by dehydrating and condensing a polybasic acid and a polyhydric alcohol as raw materials. Specific examples of the polybasic acid used as the raw material for the polyester polyol include the following.
アジピン酸、イソフタル酸、テトラクロロ無水フタル酸、ヘット酸、テトラブロモ無水フタル酸、無水フタル酸、ハソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、コハク酸、セバシン酸、フマル酸、トリメリット酸。ダイマー酸、無水マレイン酸、1,12−ドデカン二酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、5−ソディオスルホイソフタル酸等。この中でも、アジピン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、セバシン酸が容易に入手できることから特に好ましい。 Adipic acid, isophthalic acid, tetrachlorophthalic anhydride, het acid, tetrabromophthalic anhydride, phthalic anhydride, hasophthalic acid, terephthalic acid, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, succinic acid, sebacic acid, fumaric acid, tri Merit acid. Dimer acid, maleic anhydride, 1,12-dodecanedioic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 5-sodiosulfoisophthalic acid and the like. Among these, adipic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, and sebacic acid are particularly preferable because they are easily available.
多価アルコールとしては、具体的に以下のものを挙げることができる。1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール。ビスフェノールA、グリセリン、ペンタエリストール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、1,4−シクロヘキサンジメタノール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール。 Specific examples of the polyhydric alcohol include the following. 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 2,3-butanediol, ethylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl Glycol. Bisphenol A, glycerin, pentaerythritol, trimethylolpropane, trimethylolethane, 1,4-cyclohexanedimethanol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, 2-butyl-2-ethyl-1, 3-propanediol.
ヒドロキシビバリルヒドロキシビバレート、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール等。 Hydroxybivalyl hydroxybivalate, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-methyl-1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 2,4 -Diethyl-1,5-pentanediol and the like.
ポリカプロラクトンポリオールとしては、ε−カプロラクトンを原料として開環重合反応で得られたポリカプロラクトンジオール、又はポリカプロラクトンジオールをプレポリマー化して合成されたプレポリマー型ポリオール等が挙げられる。上記ポリカプロラクトンジオールの中でも、非結晶性、又は低融点のものが、機械的物性の観点からも特に好ましい。 Examples of the polycaprolactone polyol include polycaprolactone diol obtained by ring-opening polymerization reaction using ε-caprolactone as a raw material, or a prepolymer type polyol synthesized by prepolymerizing polycaprolactone diol. Among the polycaprolactone diols, those having non-crystalline or low melting points are particularly preferable from the viewpoint of mechanical properties.
上記中間層は、導電性の付与及び機械的物性の制御のため、カーボンブラックを含有していてもよい。表面層におけるカーボンブラックの含有量は、現像ローラに適正な範囲の導電性の付与及び機械的物性の制御の観点から、中間層の樹脂成分100質量部に対して、5質量部以上、60質量部以下であることが好ましい。中間層におけるカーボンブラックの含有量が5質量部以上であれば、適度な導電性が得られるだけでなく、圧縮永久歪の抑制が可能である。一方で、60質量部以下であれば、樹脂成分に対する分散均一性が得られるだけでなく、中間層の硬度上昇の抑制が可能であり、高品位な画像が得られる。 The intermediate layer may contain carbon black for imparting conductivity and controlling mechanical properties. The content of carbon black in the surface layer is 5 parts by mass or more and 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin component of the intermediate layer from the viewpoint of imparting conductivity in an appropriate range to the developing roller and controlling mechanical properties. Part or less. When the content of carbon black in the intermediate layer is 5 parts by mass or more, not only moderate conductivity can be obtained, but also compression set can be suppressed. On the other hand, if it is 60 parts by mass or less, not only the dispersion uniformity with respect to the resin component can be obtained, but also the hardness increase of the intermediate layer can be suppressed, and a high-quality image can be obtained.
上記カーボンブラックの平均一次粒子粒径は、中間層の強度を維持し、適切な導電性を発揮させるために、15〜50nmとすることが好ましい。また、カーボンブラックのDBP吸油量としては、同様の理由から例えば、50〜300ml/100gとすることが好ましい。このようなカーボンブラックとしては、チャンネル法、ファーネス法等で製造したものを好適に使用することができる。更に、必要な物性に合わせて、2種以上のカーボンブラックを配合してもよい。 The average primary particle size of the carbon black is preferably set to 15 to 50 nm in order to maintain the strength of the intermediate layer and exhibit appropriate conductivity. The DBP oil absorption of carbon black is preferably 50 to 300 ml / 100 g, for the same reason. As such carbon black, what was manufactured by the channel method, the furnace method, etc. can be used conveniently. Furthermore, you may mix | blend 2 or more types of carbon black according to a required physical property.
上記中間層は、現像ローラの表面に適度な表面粗さを付与するため、微粒子を含有していてもよい。中間層が微粒子を含有することによって、現像ローラ表面の表面粗度を制御することができると同時に、表面層が磨耗した場合でも、表面粗度の変動を少なくし表面状態を一定に保持することができる。微粒子としては、体積平均粒径が2〜40μmであることが好ましい。 The intermediate layer may contain fine particles in order to impart an appropriate surface roughness to the surface of the developing roller. By including fine particles in the intermediate layer, the surface roughness of the surface of the developing roller can be controlled, and at the same time, even when the surface layer is worn, fluctuation of the surface roughness is reduced and the surface state is kept constant. Can do. The fine particles preferably have a volume average particle size of 2 to 40 μm.
上記微粒子の体積平均粒径の測定には、コールター社製のLS−230型レーザー回折式粒度分布測定装置に、リキッドモジュールを取り付けたものを用いることができる。測定は、水約10ccに微量の界面活性剤を添加し、これに微粒子約10mgを加え、超音波分散機で10分間分散した後、測定時間90秒間、測定回数1回の条件で測定を行う。上記の測定方法により測定した値を体積平均粒径の値として採用することができる。また、粒子の上記体積平均粒径は、中間層からマニュピレーター等を用いて取り出し、測定することが可能である。 For the measurement of the volume average particle diameter of the fine particles, a LS-230 type laser diffraction particle size distribution measuring device manufactured by Coulter, Inc., to which a liquid module is attached can be used. For measurement, a small amount of surfactant is added to about 10 cc of water, about 10 mg of fine particles are added thereto, and the mixture is dispersed for 10 minutes with an ultrasonic disperser, and then measured under the conditions of a measurement time of 90 seconds and a single measurement. . The value measured by the above measurement method can be adopted as the value of the volume average particle diameter. Further, the volume average particle diameter of the particles can be taken out from the intermediate layer using a manipulator or the like and measured.
微粒子の含有量としては、中間層の樹脂100質量部に対して、1〜100質量部であることが好ましい。微粒子の材質としては、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂を挙げることができる。これらの微粒子は、例えば、懸濁重合、又は分散重合法により製造することができる。 As content of microparticles | fine-particles, it is preferable that it is 1-100 mass parts with respect to 100 mass parts of resin of an intermediate | middle layer. Examples of the material of the fine particles include urethane resin, polyester resin, polyether resin, acrylic resin, and polycarbonate resin. These fine particles can be produced, for example, by suspension polymerization or dispersion polymerization.
中間層の形成方法としては、未硬化の上記樹脂、その他の成分の材料を含有する組成物(未硬化組成物という。)を調製し、これを用いて弾性層上に塗膜を形成し、硬化する方法を挙げることができる。未硬化組成物の調製は、溶媒としてメチルエチルケトン、トルエン、又はアルコールを用いて、サンドミル、ペイントシェーカー、ダイノミル、パールミル等のビーズを使用した分散装置を使用することが好ましい。 As a method for forming the intermediate layer, a composition containing uncured resin and other component materials (referred to as an uncured composition) is prepared, and a coating film is formed on the elastic layer using the composition. The method of hardening can be mentioned. For the preparation of the uncured composition, it is preferable to use a dispersion apparatus using beads such as a sand mill, a paint shaker, a dyno mill, a pearl mill using methyl ethyl ketone, toluene, or alcohol as a solvent.
塗膜の形成には、スプレー、ディップコート、又はロールコート等の塗工方法を使用することができ、上記弾性層上に、塗膜を形成した後、乾燥して溶媒を除去し加熱硬化する方法を使用することができる。硬化及び乾燥は、加熱、又は電子線照射のいずれの方法であってもよい。さらには、予めチューブ形状に成形した中間層を弾性層を形成したローラ上に被覆してもよい。 A coating method such as spraying, dip coating, or roll coating can be used for forming the coating film. After the coating film is formed on the elastic layer, it is dried to remove the solvent and cure by heating. The method can be used. Curing and drying may be either heating or electron beam irradiation. Furthermore, you may coat | cover the intermediate | middle layer previously shape | molded in the tube shape on the roller in which the elastic layer was formed.
上記塗膜形成に浸漬塗工を使用する場合、図1の概略構成図に示す塗料の循環機構を有する塗布装置を用いることが好ましい。 When dip coating is used for the coating film formation, it is preferable to use a coating apparatus having a paint circulation mechanism shown in the schematic configuration diagram of FIG.
図1に示す塗布装置には、浸漬槽6が設けられる。浸漬槽は弾性層4が形成されたローラ7の外径よりわずかに大きな内径と、ローラ7の軸方向長より長い深さを備えた円筒形を有し、軸方向を垂直方向にして設置される。その上端部外周には環状の液受け部9が設けられ、液受け部はその底面に接続される管10により、攪拌タンク8に接続される。
A dipping tank 6 is provided in the coating apparatus shown in FIG. The immersion tank has a cylindrical shape with an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the roller 7 on which the
一方、浸漬槽6の底部は管14を介して中間層形成用塗料11を循環させるポンプ12に接続され、更に、ポンプ12と攪拌タンク8を接続する管13によって攪拌タンク8に接続される。攪拌タンク8には内部に収納する中間層形成用塗料11を攪拌するための攪拌翼15が設けられる。
On the other hand, the bottom of the immersion tank 6 is connected to a
この塗布装置には、浸漬槽の上部において昇降板17を浸漬槽の軸方向に昇降させる昇降装置16が設けられ、昇降板17に懸架されるローラ7を浸漬槽中に進入、後退可能となっている。
This coating apparatus is provided with an elevating
このような塗布装置を用いて弾性層上に中間層を成形するには、ポンプ12を駆動し、攪拌タンク8に収納する中間層形成用塗料11を管13、14を通って浸漬槽6に供給する。昇降装置16を駆動させ昇降板17を降下させ、ローラ7を中間層形成用塗料11が充填された浸漬槽6に進入させる。ローラ7の進入により浸漬槽の上端6aから溢れ出た中間層形成用塗料11は液受け部9で受けられ、管10を通って攪拌タンク8に戻される。その後、昇降装置を駆動して昇降板を上昇させ、ローラ7を所定の速度で浸漬槽から後退させ、弾性層上に塗布膜を形成する。
In order to form the intermediate layer on the elastic layer using such a coating apparatus, the
この間、攪拌タンク内で攪拌翼15を回転させ、塗布液を攪拌して含有物の沈降を抑制し、塗布液の均一性を維持する。塗膜が形成されたローラは、昇降板17から取り外され、塗膜を乾燥硬化して、中間層が成形される。
During this time, the stirring
[表面層]
上記表面層は積層体を構成する層であり、積層体の表面側に位置し、オルガノシロキサンを含み、ケイ素原子と化学結合している炭素原子及びケイ素原子と結合している酸素原子を含む連続している膜(以降「SiOx膜」と記載することがある。)から形成される。ケイ素原子と化学結合している酸素原子のケイ素原子に対する存在比(O/Si)が0.65以上1.95以下であり、且つ、ケイ素原子と化学結合を形成している炭素原子のケイ素原子に対する存在比(C/Si)が0.05以上1.65以下である。
[Surface layer]
The above surface layer is a layer constituting the laminate, and is located on the surface side of the laminate, contains organosiloxane, and continuously contains carbon atoms chemically bonded to silicon atoms and oxygen atoms bonded to silicon atoms. (Hereinafter sometimes referred to as “SiOx film”). The silicon atom of the carbon atom in which the abundance ratio (O / Si) of the oxygen atom chemically bonded to the silicon atom is 0.65 or more and 1.95 or less and which forms a chemical bond with the silicon atom The abundance ratio (C / Si) is 0.05 to 1.65.
ケイ素原子に対するこれに化学結合する酸素原子の存在比O/Siは1.30以上1.80以下であることがより好ましい。存在比O/Siが0.65以上であれば、表面が粘着性になるのを抑制し、現像ローラとして使用する際、トナーに対する離型性に優れ、初期フィルミングの発生を抑制することができる。O/Siが1.95以下であれば、SiOx膜が高硬度のためにヒビ割れが生じるのを抑制することができ、現像ローラとして使用した際、接触部材との摺擦によって、ストレスを受けにくく、層間剥離の発生を抑制し、画像弊害を抑制することができる。 The abundance ratio O / Si of oxygen atoms chemically bonded to silicon atoms is more preferably 1.30 or more and 1.80 or less. When the abundance ratio O / Si is 0.65 or more, the surface is prevented from becoming sticky, and when used as a developing roller, it has excellent releasability with respect to toner and can suppress the occurrence of initial filming. it can. If O / Si is 1.95 or less, the SiOx film can be prevented from cracking due to its high hardness, and when used as a developing roller, it is stressed by rubbing against the contact member. It is difficult to suppress the occurrence of delamination and image defects.
また、ケイ素原子に対するこれに化学結合する炭素原子の存在比C/Siは0.10以上0.70以下であることがより好ましい。存在比C/Siが0.05以上であれば、酸化ケイ素の膜と中間層の密着性に優れ、剥離が生じるのを抑制し、均一かつ適正な表面層を得ることができる。また存在比C/Siが1.65以下であれば膜の表面が粘着性になるのを抑制し、現像ローラとして使用する際、トナーへの離型性が良好であり、初期フィルミングの発生を抑制することができる。 The abundance ratio C / Si of the carbon atom chemically bonded to the silicon atom is more preferably 0.10 or more and 0.70 or less. When the abundance ratio C / Si is 0.05 or more, the adhesion between the silicon oxide film and the intermediate layer is excellent, the occurrence of peeling is suppressed, and a uniform and appropriate surface layer can be obtained. In addition, if the abundance ratio C / Si is 1.65 or less, the film surface is prevented from becoming sticky, and when used as a developing roller, the releasability to toner is good, and initial filming occurs. Can be suppressed.
表面層中の各元素の存在比率は次のようにして求めることができる。X線光電子分光装置(Quantum2000:アルバック・ファイ株式会社製)を用い、X線源をAlKαとして、表面層の表面をSiの2p軌道、O及びCの1s軌道の結合エネルギーに起因するピークを測定する。それぞれのピークから各原子の存在比を算出し、得られた存在比よりO/Si及びC/Siを求める。 The abundance ratio of each element in the surface layer can be determined as follows. Using an X-ray photoelectron spectrometer (Quantum2000: ULVAC-PHI Co., Ltd.), measuring the peak due to the binding energy of the 2p orbital of Si and the 1s orbital of O and C with the surface of the surface layer as AlKα. To do. The abundance ratio of each atom is calculated from each peak, and O / Si and C / Si are obtained from the obtained abundance ratio.
また、SiOxの化学結合については、フーリエ変換赤外分光分析(FT−IR)装置(SpectrumOne:株式会社パーキンエルマージャパン製)により、表面層の表面をIR測定する。450cm-1の振動ピークによりSi−Oの化学結合の存在を、800−820cm-1の伸縮ピークによりSi−Cの化学結合の存在を確認する。後述する方法にて形成される表面層においてO/Si、C/Siの値の位置におけるバラツキは殆ど生じ得ないため、測定は表面層の一箇所で行えば足りる。 Moreover, about the chemical bond of SiOx, the surface of the surface layer is IR-measured with a Fourier transform infrared spectroscopic analysis (FT-IR) apparatus (SpectrumOne: manufactured by PerkinElmer Japan Co., Ltd.). The presence of the Si—O chemical bond is confirmed by the vibration peak at 450 cm −1 , and the presence of the Si—C chemical bond is confirmed by the stretching peak at 800-820 cm −1 . In the surface layer formed by the method described later, there is almost no variation at the O / Si and C / Si values, so it is sufficient to perform the measurement at one location on the surface layer.
上記表面層を形成する方法としては、特に限定されるものではなく、以下の方法により形成することができる。ディップコート、スプレーコート、ロールコート、リングコート等の湿式コート法;真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の物理的気相成長(PVD)法;プラズマCVD、熱CVD、レーザーCVD等の化学的気相成長(CVD)法。これらのうち、弾性層と表面層との密着性や処理時間及び処理温度、装置の簡便性、得られる表面層の均一性を考慮すると、プラズマCVD法が好ましい。 The method for forming the surface layer is not particularly limited, and can be formed by the following method. Wet coating methods such as dip coating, spray coating, roll coating, and ring coating; physical vapor deposition (PVD) methods such as vacuum deposition, sputtering, and ion plating; chemical vapor deposition such as plasma CVD, thermal CVD, and laser CVD Phase growth (CVD) method. Among these, the plasma CVD method is preferable in consideration of adhesion between the elastic layer and the surface layer, processing time and processing temperature, simplicity of the apparatus, and uniformity of the obtained surface layer.
以下、プラズマCVD法によるSiOx膜の形成方法の一例として、図2の模式図に示すプラズマCVD装置を用いる方法について説明する。プラズマCVD装置は、真空チャンバ18、平行に置かれた平板電極19、原料ガスボンベ及び原料液体タンク20、原料供給切換バルブ21、チャンバ内のガス排気手段22、高周波を供給する高周波供給電源23、被処理体のローラの回転支持装置24を有する。以下の手順により表面層を形成する。
(1)平板電極19の間に軸芯体上に弾性層及び中間層を形成した弾性ローラを設置し、得られるSiOxの膜が均一となるように、回転支持装置24を駆動して弾性ローラを周方向に回転させる。
(2)排気手段により、真空チャンバ18内を真空に引く。
(3)原料ガス導入口より原料ガスを導入し、平板電極19に高周波供給電源23により高周波電力を供給し、プラズマを発生させ、弾性ローラ上に成膜を行う。
(4)所定時間経過した後、原料ガス及び高周波電力供給を停止し、真空チャンバ18内に空気又は窒素を大気圧まで導入(リーク)し、弾性ローラを取り出す。
Hereinafter, as an example of a method for forming the SiOx film by the plasma CVD method, a method using the plasma CVD apparatus shown in the schematic diagram of FIG. 2 will be described. The plasma CVD apparatus includes a
(1) An elastic roller in which an elastic layer and an intermediate layer are formed on a shaft core body is installed between the
(2) The
(3) The source gas is introduced from the source gas introduction port, high frequency power is supplied to the
(4) After a predetermined time has elapsed, the supply of the source gas and the high-frequency power is stopped, air or nitrogen is introduced (leaked) into the
以上のような手順により炭素を含有するSiOx膜からなる表面層を有する現像ローラを製造することが可能である。プラズマCVD処理される弾性ローラは、均一なプラズマ雰囲気が形成されるのであれば多数本を同時に処理することもできる。原料ガスとして、通常、ガス状の或いはガス状化した有機ケイ素化合物を、必要により炭化水素化合物と共に、不活性ガス、酸化性ガス等の気体の共存下或いは不存在下に導入する。上記炭化水素化合物としては、例えば、トルエン、キシレン、メタン、エタン、プロパン、アセチレン等が挙げられる。 A developing roller having a surface layer made of a SiOx film containing carbon can be manufactured by the above procedure. As long as a uniform plasma atmosphere is formed, many elastic rollers subjected to plasma CVD processing can be processed simultaneously. As a raw material gas, a gaseous or gaseous organosilicon compound is usually introduced together with a hydrocarbon compound, if necessary, in the presence or absence of a gas such as an inert gas or an oxidizing gas. Examples of the hydrocarbon compound include toluene, xylene, methane, ethane, propane, acetylene, and the like.
有機ケイ素化合物としては、例えば、以下のものが挙げられる。1、1、3、3−テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、ビニルトリメチルシラン、メチルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン。フェニルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン。 Examples of the organosilicon compound include the following. 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, hexamethyldisiloxane, vinyltrimethylsilane, methyltrimethoxysilane, hexamethyldisilane, methylsilane, dimethylsilane, trimethylsilane, tetramethylsilane, diethylsilane, propylsilane. Phenylsilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, octamethylcyclotetrasiloxane.
これらのうち、取扱い上の安全面から、1、1、3、3−テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、テトラメチルシランが好ましい。 Of these, 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, hexamethyldisiloxane, and tetramethylsilane are preferable from the viewpoint of safety in handling.
シラン源としては、有機ケイ素化合物に限定されるものではなく、シラン、アミノシラン、シラザンも用いることができる。 The silane source is not limited to the organosilicon compound, and silane, aminosilane, and silazane can also be used.
有機ケイ素化合物等がガス状であればそのまま使用し、常温で液体であれば加熱し気化させて不活性ガスにより搬送して、あるいは、不活性ガスにてバブリングして搬送して用いる。さらに常温で固体のものでは、加熱して気化させ、不活性ガスにより搬送して用いる。また、原料物質を減圧状態において、気化を促進させてもよい。原料の有機ケイ素化合物が含酸素化合物であるときは、酸素ガスを供給しなくてもよいが、上記原料ガスと共に、酸素、含酸素ガス(N2O、CO2等)等の酸化性ガスを導入する。また、適宜希釈ガスとして、ヘリウム、アルゴン、窒素等の不活性ガスを用いることもできる。 If the organosilicon compound is in a gaseous state, it is used as it is, and if it is liquid at room temperature, it is heated and vaporized and transported with an inert gas, or is bubbled with an inert gas and transported. Furthermore, in the case of a solid at room temperature, it is heated and vaporized, and is transported by an inert gas. Moreover, vaporization may be promoted in a reduced pressure state of the raw material. When the organic silicon compound as a raw material is an oxygen-containing compound, it is not necessary to supply oxygen gas. However, together with the raw material gas, an oxidizing gas such as oxygen or oxygen-containing gas (N 2 O, CO 2, etc.) is used. Introduce. In addition, an inert gas such as helium, argon, or nitrogen can also be used as a dilution gas as appropriate.
SiOx膜におけるケイ素原子、ケイ素原子に化学結合している酸素原子、及びケイ素原子に化学結合している炭素原子の存在比率は、導入する原料ガスの配合比、供給する高周波電力等により制御することが可能である。 The abundance ratio of silicon atoms, oxygen atoms chemically bonded to silicon atoms, and carbon atoms chemically bonded to silicon atoms in the SiOx film should be controlled by the mixing ratio of the raw material gas to be introduced, the high frequency power supplied, etc. Is possible.
具体的には、例えば、前記有機ケイ素化合物と酸素ガスとの配合比において、酸素ガスの比率を高めることによりO/Siの値を増加させることができる。酸素ガスの比率を低下させることでC/Siの値を増加させることができる。また、高周波電力を増加させることにより、O/Si並びにC/Siの値を低下させることができる。更に、前記炭化水素化合物を併用することにより、当該炭化水素化合物の使用量に応じて、O/Si並びにC/Siの値を増加させることができる。 Specifically, for example, in the blending ratio of the organosilicon compound and oxygen gas, the value of O / Si can be increased by increasing the ratio of oxygen gas. The value of C / Si can be increased by reducing the ratio of oxygen gas. Moreover, the value of O / Si and C / Si can be reduced by increasing the high frequency power. Further, by using the hydrocarbon compound in combination, the values of O / Si and C / Si can be increased according to the amount of the hydrocarbon compound used.
また、湿式法によるSiOx膜の製造方法としては以下の方法を挙げることができる。無機高分子前駆体溶液(例えば、パーヒドロポリシラザン溶液等)と水酸基を有する高分子溶液(例えば、2−ヒドロキシエチルメタクリレート等)の混合物を、弾性層上に均一に塗布し、次いで加熱や紫外線の照射により当該混合物の塗膜を硬化させる。上記無機高分子前駆体溶液と上記高分子溶液のモル比を変化させることによりO/Si、C/Siの値を制御することができる。 Moreover, the following method can be mentioned as a manufacturing method of the SiOx film | membrane by a wet method. A mixture of an inorganic polymer precursor solution (for example, perhydropolysilazane solution) and a polymer solution having a hydroxyl group (for example, 2-hydroxyethyl methacrylate) is uniformly applied on the elastic layer, and then heated or irradiated with ultraviolet rays. The coating of the mixture is cured by irradiation. The values of O / Si and C / Si can be controlled by changing the molar ratio between the inorganic polymer precursor solution and the polymer solution.
SiOx膜用の原料塗料を中間層上に塗布するのに先立ち、中間層の形成時と同様に、塗料に対する中間層表面の濡れ性を向上させるために、紫外線照射や電子線照射、火炎処理又はプラズマ処理等の活性化処理を施してもよい。 Prior to applying the raw material paint for the SiOx film on the intermediate layer, as in the formation of the intermediate layer, in order to improve the wettability of the intermediate layer surface with respect to the paint, ultraviolet irradiation, electron beam irradiation, flame treatment or Activation processing such as plasma processing may be performed.
表面層の厚さは、15nm以上5000nm以下であることが好ましい。より好ましくは、300nm以上3000nm以下である。膜厚がこの範囲であれば、長期の使用に伴う摩耗に対して良好な耐久性を有するものとなり、表面層をCVD法により形成する場合においても、弾性層が過度に昇温しその特性が変化するのを抑制することができる。表面層の膜厚は、薄膜測定装置(F20−EXR;FILMETRICS社製)を用いて、現像ローラの長手方向を端部より等間隔に3箇所、且つ周方向に等間隔に3箇所の合計9箇所を測定し、得られた値の相加平均値として求めることができる。 The thickness of the surface layer is preferably 15 nm or more and 5000 nm or less. More preferably, it is 300 nm or more and 3000 nm or less. If the film thickness is within this range, it will have good durability against wear associated with long-term use, and even when the surface layer is formed by the CVD method, the elastic layer will be excessively heated and its characteristics will be It is possible to suppress the change. The film thickness of the surface layer is a total of 9 using a thin film measuring apparatus (F20-EXR; manufactured by FILMETRICS) at three locations at equal intervals in the longitudinal direction of the developing roller and at equal intervals in the circumferential direction. A place can be measured and it can obtain | require as an arithmetic mean value of the obtained value.
[現像ローラ]
このような現像ローラの硬度は、アスカーC硬度が50度以上80度未満であることが好ましく、より好ましくは、55以上70以下である。アスカーC硬度が50度以上であれば、層間の応力緩和の効果を十分に得ることができ、良好な耐久剥離性能を得ることができ、トナー規制部材との長期圧接による圧縮永久歪による画像にスジが発生するのを抑制することができる。また、アスカーC硬度が80度未満であれば、接触する感光体、トナー規制部材、トナー等に対する損傷を低減することができ、高速画像出力下における表面層の剥離やトナー劣化に起因したフィルミングの発生を抑制することができる。
[Development roller]
The developing roller preferably has an Asker C hardness of 50 degrees or more and less than 80 degrees, and more preferably 55 or more and 70 or less. If the Asker C hardness is 50 degrees or more, the stress relaxation effect between the layers can be sufficiently obtained, a good durability peeling performance can be obtained, and an image due to compression set due to long-term pressure contact with the toner regulating member can be obtained. Generation of streaks can be suppressed. In addition, if the Asker C hardness is less than 80 degrees, it is possible to reduce damage to the contacted photoconductor, toner regulating member, toner, etc., and filming due to surface layer peeling or toner deterioration under high-speed image output. Can be suppressed.
アスカーC硬度は、日本ゴム協会標準規格SRIS101に準拠したAsker−C硬度型スプリング式ゴム硬度計(高分子計器(株)社製)を用いて測定した硬度である。測定条件は、現像ローラを常温常湿(温度23℃、湿度50%RH)の環境中に12時間以上放置した後、上記硬度計を10Nの力で当接させてから30秒後に測定する。アスカーC硬度の測定試料は、弾性層、中間層及び表面層を切り出して重ねたものとし、厚さは最低5mm以上あればよい。このような硬度を有する現像ローラは、上記構成の表面層や、カーボンブラック等の充填材等を適宜選択することにより得ることができる。
The Asker C hardness is a hardness measured using an Asker-C hardness type spring type rubber hardness meter (manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd.) in accordance with the Japan Rubber Association standard SRIS101. The measurement condition is that the developing roller is left in an environment of normal temperature and normal humidity (
上記現像ローラの表面粗さは、中心線平均粗さRaで0.10μm以上、2.5μm以下であることが好ましく、より好ましくは、0.30μm以上、2.0μm以下である。Raが0.10μm以上であれば、現像ローラ表面の粘着性が上昇するのを抑制し、接触部材との摺擦が増大して層間剥離が発生するのを抑制することができる。更に、トナーの搬送性が低下するのを抑制し、接触部材による圧縮永久歪起因の画像スジの発生を抑制することができる。 The surface roughness of the developing roller is preferably 0.10 μm or more and 2.5 μm or less, more preferably 0.30 μm or more and 2.0 μm or less, in terms of centerline average roughness Ra. If Ra is 0.10 μm or more, it is possible to suppress an increase in the adhesiveness of the surface of the developing roller, and it is possible to suppress the occurrence of delamination due to an increase in friction with the contact member. Further, it is possible to suppress the toner transportability from being lowered, and to suppress the occurrence of image streaks due to compression set by the contact member.
また、Raが2.5μm以下であれば、表面の粘着性は低下する一方で、表面凹凸形状の影響によって、接触部材との摺擦が増大し、層間剥離が発生する傾向を抑制することができる。更に、トナーの搬送性が過大となって、トナー劣化に起因したフィルミングが発生するのを抑制することができる。トナーや電子写真画像形成プロセスとの組合わせにもよるが、Raが上記数値範囲内であれば、特に耐久剥離性能に優れ、トナー固着、フィルミング、接触部材による圧縮永久歪等に起因する不良画像を抑制するバランスが良好となる。 Further, if Ra is 2.5 μm or less, the adhesiveness of the surface is lowered, but the friction with the contact member is increased due to the influence of the surface irregularity shape, thereby suppressing the tendency for delamination to occur. it can. Furthermore, it is possible to suppress the occurrence of filming due to toner deterioration due to excessive toner transportability. Depending on the combination with the toner and the electrophotographic image forming process, if Ra is within the above numerical range, it is particularly excellent in durability peeling performance, and defects caused by toner fixation, filming, compression set by contact members, etc. The balance to suppress the image becomes good.
このような表面粗さを有する現像ローラを得るには、弾性層又は中間層を形成した後、表面を研磨する方法や、中間層や弾性層に任意の粒径の球状微粒子を含有させる方法などによることができる。 In order to obtain a developing roller having such a surface roughness, a method of polishing the surface after forming an elastic layer or an intermediate layer, a method of containing spherical fine particles of an arbitrary particle size in the intermediate layer or the elastic layer, etc. Can be.
RaはJIS規格(JISB0601−2001)に準拠し、(株)小坂研究所製surfcorder SE−3400を用い、送り速度0.5mm/s、カットオフ0.8mm、測定長2.5mmの条件で測定する。この測定をローラの母線方向の任意の3箇所で行い、相加平均として得られる値を採用することができる。 Ra is based on JIS standard (JISB0601-2001), measured using a surfcoder SE-3400 manufactured by Kosaka Laboratory, under conditions of a feed rate of 0.5 mm / s, a cutoff of 0.8 mm, and a measurement length of 2.5 mm. To do. This measurement is performed at any three locations in the roller generatrix direction, and a value obtained as an arithmetic mean can be adopted.
上記現像ローラは、現像ローラを回転させてDC50V印加させた際に計測される電流値が5μA以上3000μA以下であることが好ましい。この電流値は、現像ローラの軸芯体の両端に500gの荷重をかけて、24rpmで回転する金属製ドラムに押し当て、現像ローラと直列に接続した10kΩの内部抵抗に流れる電流を測定して得られる値である。測定は23℃、50%RHで行い、現像ローラを回転させて1周分計測し、その平均値として求める。この現像ローラの電流値を適正かつ均一に制御することは、トナーが移動するための電界強度を適正かつ均一に保つ点で重要である。 The developing roller preferably has a current value of 5 μA or more and 3000 μA or less measured when the developing roller is rotated and DC 50 V is applied. This current value is obtained by applying a load of 500 g to both ends of the shaft core of the developing roller, pressing it against a metal drum rotating at 24 rpm, and measuring the current flowing through an internal resistance of 10 kΩ connected in series with the developing roller. This is the value obtained. The measurement is performed at 23 ° C. and 50% RH, and the developing roller is rotated to measure one round, and the average value is obtained. Controlling the current value of the developing roller appropriately and uniformly is important from the viewpoint of maintaining the electric field strength for moving the toner appropriately and uniformly.
本発明の現像ローラの一例を、図3に示す。図3に示す現像ローラは、円柱状又は円筒状の導電性軸芯体2の外周面に弾性層3が固定され、更に弾性層3の外周面に中間層4が積層される、該中間層4の外周面に表面層5が積層された構成を有する。また、上記弾性層3、中間層4、表面層5はそれぞれ材質や組成等が異なる多層構造であってもよい。尚、中間層が二層以上の場合、表面層5と接する層を本発明の現像ローラにおける中間層とする。
An example of the developing roller of the present invention is shown in FIG. The developing roller shown in FIG. 3 has an
[電子写真プロセスカートリッジ]
本発明の電子写真プロセスカートリッジは、電子写真画像形成装置本体に脱着可能に装着され、少なくとも現像ローラ、トナー規制部材、トナー容器を有し、且つ該現像ローラが、上記現像ローラである。本発明に係る電子写真プロセスカートリッジの一例を図4に示す。
[Electrophotographic process cartridge]
The electrophotographic process cartridge of the present invention is detachably attached to the main body of the electrophotographic image forming apparatus, has at least a developing roller, a toner regulating member, and a toner container, and the developing roller is the developing roller. An example of an electrophotographic process cartridge according to the present invention is shown in FIG.
この電子写真プロセスカートリッジ25は、現像装置30と共に、感光体26、クリーニングブレード34、廃トナー収容容器33、帯電部材32が一体となったオールインワンプロセスカートリッジである。現像装置30には、上記現像ローラ1、トナー規制部材29、トナー供給ローラ27、トナー28aを収納するトナー容器28が備えられる。
The
[電子写真画像形成装置]
本発明の電子写真画像形成装置は、感光体及び感光体に当接して配置される現像ローラを有し、該現像ローラが、上記現像ローラであることを特徴とする。本発明の電子写真画像形成装置の一例を図5に示す。この電子写真画像形成装置は、各色毎に上記電子写真プロセスカートリッジ25が、着脱可能に装着されたものであるが、感光体26、クリーニングブレード34、廃トナー収容容器33、帯電部材32は本体に配備されたものであってもよい。
[Electrophotographic image forming apparatus]
The electrophotographic image forming apparatus of the present invention has a photosensitive member and a developing roller disposed in contact with the photosensitive member, and the developing roller is the developing roller. An example of the electrophotographic image forming apparatus of the present invention is shown in FIG. In this electrophotographic image forming apparatus, the
感光体26は矢印方向に回転し、感光体26を帯電処理するための帯電部材32によって一様に帯電され、感光体26に静電潜像を書き込む露光手段であるレーザー光31により、その表面に静電潜像が形成される。上記静電潜像は、感光体26に対して接触配置される現像装置30によってトナー28aを付与されることにより現像され、トナー像として可視化される。
The
現像は露光部にトナー像を形成する、所謂反転現像を行っている。可視化された感光体26上のトナー像は、転写部材である転写ローラ37によって記録媒体である紙42に転写される。紙42は、給紙ローラ43及び吸着ローラ44を経て装置内に給紙され、エンドレスベルト状の転写搬送ベルト40により感光体26と転写ローラ37の間に搬送される。
The development is so-called reversal development in which a toner image is formed on the exposed portion. The visualized toner image on the
転写搬送ベルトは、従動ローラ41、駆動ローラ36、テンションローラ39に懸架され、矢印方向にエンドレスに移動している。転写ローラ37及び吸着ローラ44には、バイアス電源38から電圧が印加され、感光体上のトナー像は紙42上に転写され、紙42上に各色のトナー像が順次重畳され、定着装置35によりトナー像が加熱定着された紙が装置外へ排出されプリント動作が終了する。
The transfer conveyance belt is suspended from a driven roller 41, a
一方、転写されずに感光体26上に残存した転写残トナーはクリーニングブレード34により掻き取られ廃トナー収容容器33に収納され、クリーニングされた感光体26は上述作用を繰り返し行う。
On the other hand, the untransferred toner remaining on the
上記現像装置30は、一成分現像剤のトナー28aを収容した現像容器と、現像容器内の長手方向に延在する開口部に位置し感光体26と対向設置される現像剤担持体としての現像ローラ1とを備える。トナー規制部材29は、金属製板金にゴム弾性体を固定した部材や、SUSやリン青銅のバネ性を有する薄板部材や、その表面に樹脂やゴムを積層した部材が用いられ、現像ローラより高い電圧が印加され、現像ローラ上のトナー層を制御可能となっている。
The developing
現像ローラ及びトナー規制部材29にバイアス電源38から印加される電圧は、トナー規制部材29に対し現像ローラに対するより、絶対値で100Vから300V大きいことが好ましい。
The voltage applied from the
現像装置30における現像プロセスを、以下に説明する。回転可能に支持されたトナー供給ローラ27により現像ローラ1上にトナーが塗布される。現像ローラ1上に塗布されたトナーは、現像ローラ1の回転によりトナー規制部材29と摺擦される。ここで、トナー規制部材29に印加されたバイアスにより、現像ローラ上のトナーが現像ローラ上に均一にコートされる。現像ローラ1は感光体26と回転しながら接触し、感光体26上に形成された静電潜像に、現像ローラ1上にコートされたトナーが付着し、トナー像が形成される。
The developing process in the developing
以下に、本発明の現像ローラ、電子写真プロセスカートリッジ、電子写真画像形成装置を具体的に詳細に説明する。以下、「部」は「質量部」を示す。
[弾性層ローラ1の調製]
反応基として、以下のビニル基を有する液状シリコーンゴムベース材料A及びビニル基及びSiH基を有する液状シリコーンゴムベース材料Bを質量比1:1で混合し、未加硫のシリコーンゴムを熱硬化して弾性層ローラ1を作製した。
(ビニル基を有する液状シリコーンゴムベース材料A)
・両末端にビニル基を有し、重量平均分子量(Mw)が85000のジメチルポリシロキサン:100質量部
・カーボンブラック(商品名:ケッチェンブラックEC−DJ600、ケッチェンブラックインターナショナル製):2質量部
・カーボンブラック(商品名:Printex L、エボニック・デグサ・ジャパン製):3質量部
(SiH基及びビニル基を有する液状シリコーンゴムベース材料B)
・両末端にビニル基を有し、重量平均分子量(Mw)が85000のジメチルポリシロキサン:100質量部
・カーボンブラック(商品名:ケッチェンブラックEC−DJ600、ケッチェンブラックインターナショナル製):2質量部
・カーボンブラック(商品名:Printex L、エボニック・デグサ・ジャパン製):3質量部
・硬化触媒(2質量%の塩化白金酸のイソプロパノール溶液をジメチルポリシロキサンに対して10ppm配合したもの):0.5質量部
・メチルハイドロジェンポリシロキサン:3質量部(ベース材料A及びBに含有するビニル基1モルに対して、SiH基が1.1モルとなる量)
軸芯体として、SUS304製の直径8mmの芯金に、プライマー(商品名:DY35−051、東レダウコーニング社製)を、厚み約1μmになるように塗布し、150℃、30分間焼き付けたものを用いた。ついで、軸芯体を金型に配置し、上記未加硫のシリコーンゴムを金型内に形成されたキャビティに注入した。続いて、金型を加熱して未加硫のシリコーンゴムを150℃、15分間加硫硬化し、冷却後脱型した。その後、さらに180℃、1時間加熱し硬化反応を完結させ、弾性層を軸芯体周囲に設けた。作製した弾性層ローラ1の直径は12mm及び複合弾性率(Ere)は0.5MPaであった。
Hereinafter, the developing roller, electrophotographic process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus of the present invention will be described in detail. Hereinafter, “part” means “part by mass”.
[Preparation of elastic layer roller 1]
As a reactive group, the following liquid silicone rubber base material A having vinyl groups and liquid silicone rubber base material B having vinyl groups and SiH groups are mixed at a mass ratio of 1: 1, and the unvulcanized silicone rubber is thermally cured. Thus, the elastic layer roller 1 was produced.
(Liquid silicone rubber base material A having vinyl group)
Dimethylpolysiloxane having vinyl groups at both ends and having a weight average molecular weight (Mw) of 85000: 100 parts by mass Carbon black (trade name: Ketjen Black EC-DJ600, manufactured by Ketjen Black International): 2 parts by mass Carbon black (trade name: Printex L, manufactured by Evonik Degussa Japan): 3 parts by mass (liquid silicone rubber base material B having SiH group and vinyl group)
Dimethylpolysiloxane having vinyl groups at both ends and having a weight average molecular weight (Mw) of 85000: 100 parts by mass Carbon black (trade name: Ketjen Black EC-DJ600, manufactured by Ketjen Black International): 2 parts by mass Carbon black (trade name: Printex L, manufactured by Evonik Degussa Japan): 3 parts by mass Curing catalyst (2% by mass of isopropanol solution of chloroplatinic acid in 10 ppm with respect to dimethylpolysiloxane): 0. 5 parts by mass / methyl hydrogen polysiloxane: 3 parts by mass (the amount of SiH groups is 1.1 mol with respect to 1 mol of vinyl groups contained in base materials A and B)
As a shaft core, a primer (trade name: DY35-051, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) is applied to a SUS304 core metal with a diameter of 8 mm so as to have a thickness of about 1 μm and baked at 150 ° C. for 30 minutes. Was used. Next, the shaft core was placed in a mold, and the unvulcanized silicone rubber was injected into a cavity formed in the mold. Subsequently, the mold was heated to cure and cure the unvulcanized silicone rubber at 150 ° C. for 15 minutes, and then demolded after cooling. Thereafter, the mixture was further heated at 180 ° C. for 1 hour to complete the curing reaction, and an elastic layer was provided around the shaft core body. The produced elastic layer roller 1 had a diameter of 12 mm and a composite elastic modulus (Ere) of 0.5 MPa.
[弾性層ローラ2の作製]
下記の材料を直径30mm、L/D32の2軸押出機を用いて混練し、押出して樹脂混合物を調製した。
・スチレンブタジエン系エラストマー(商品名:SL563、JSR株式会社製):100質量部
・ポリオレフィンポリオール(商品名:G−3000、日本曹達株式会社製):30質量部
・カーボンブラック(商品名:Printex U、エボニック・デグサ・ジャパン製):40質量部
・炭酸カルシウム(商品名:ナノックス#30、丸尾カルシウム株式会社製):60質量部
・ポリエチレングリコール(商品名:PEG#4000、日油株式会社製):1質量部
・酸化亜鉛(商品名:活性亜鉛華、境化学工業株式会社製):5質量部
・ステアリン酸亜鉛(商品名:SZ−P、境化学工業株式会社製):2質量部
・加硫促進剤1(商品名 ノクセラーM、大内新興社製):0.5質量部
・加硫促進剤2(商品名 ノクセラーTRA、大内新興社製):1.2質量部
硫黄(商品名:サルファックスPMC、鶴見化学株式会社製):1.6質量部
次いで、上記樹脂混合物をペレット化した。このペレットを、クロスヘッド押出機を用いて、軸芯体(直径6mm、長さ250mm)上に押出成形し弾性層を形成した。この弾性層の端部を切断し、さらに弾性層部分を下記条件で回転砥石(GC#80)を用いて研磨して、厚み3mmの弾性層を有する弾性ローラ2を得た。作製した弾性層ローラ2の直径は12mm及び複合弾性率(Ere)は20MPaであった。
[Production of Elastic Layer Roller 2]
The following materials were kneaded using a twin screw extruder having a diameter of 30 mm and L / D32, and extruded to prepare a resin mixture.
Styrene butadiene elastomer (trade name: SL563, manufactured by JSR Corporation): 100 parts by mass Polyolefin polyol (trade name: G-3000, manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.): 30 parts by mass Carbon black (trade name: Printex U , Manufactured by Evonik Degussa Japan): 40 parts by mass, calcium carbonate (trade name:
[弾性層ローラ3の作製]
下記のシリコーンゴムベース材料A及びBを用いた以外は、弾性層ローラ1と同様に弾性層ローラ3を作製した。
(ビニル基を有するシリコーンゴムベース材料A)
・両末端にビニル基を有し、重量平均分子量(Mw)が85000のジメチルポリシロキサン:100質量部
・カーボンブラック(商品名:Raven860Ultra、ColumbianChemical製):8質量部
・シリカ(商品名:レオロシールMT−10、トクヤマ社製):10質量部
(SiH基及びビニル基を有する液状シリコーンゴムベース材料B)
・両末端にビニル基を有し、重量平均分子量(Mw)が85000のジメチルポリシロキサン:100質量部
・カーボンブラック(商品名:Raven860Ultra、ColumbianChemical製):8質量部
・シリカ(商品名:レオロシールMT−10、トクヤマ社製):10質量部
・硬化触媒(2質量%の塩化白金酸のイソプロパノール溶液をジメチルポリシロキサンに対して10ppm配合したもの):0.5質量部
・メチルハイドロジェンポリシロキサン:3質量部(ベース材料A及びBに含有するビニル基1モルに対して、SiH基が1.1モルとなる量)
作製した弾性層ローラ3の直径は12mm及び複合弾性率(Ere)は2.0MPaであった。
[Production of Elastic Layer Roller 3]
An
(Silicon rubber base material A having vinyl group)
Dimethylpolysiloxane having vinyl groups at both ends and having a weight average molecular weight (Mw) of 85000: 100 parts by mass Carbon black (trade name: Raven 860 Ultra, manufactured by Columbian Chemical): 8 parts by mass Silica (trade name: Leolosil MT -10, manufactured by Tokuyama Corporation): 10 parts by mass (liquid silicone rubber base material B having SiH group and vinyl group)
Dimethylpolysiloxane having vinyl groups at both ends and having a weight average molecular weight (Mw) of 85000: 100 parts by mass Carbon black (trade name: Raven 860 Ultra, manufactured by Columbian Chemical): 8 parts by mass Silica (trade name: Leolosil MT -10, manufactured by Tokuyama Corporation): 10 parts by mass / curing catalyst (2% by mass of an isopropanol solution of chloroplatinic acid mixed with 10 ppm with respect to dimethylpolysiloxane): 0.5 parts by mass / methyl hydrogen polysiloxane: 3 parts by mass (the amount of SiH group is 1.1 mol with respect to 1 mol of vinyl group contained in base materials A and B)
The produced
[弾性層ローラ4の作製]
下記のシリコーンゴムベース材料A及びBを用いた以外は、弾性層ローラ1と同様に弾性層ローラ5を作製した。
(ビニル基を有するシリコーンゴムベース材料A)
・両末端にビニル基を有し、重量平均分子量(Mw)が85000のジメチルポリシロキサン:100質量部
・カーボンブラック(商品名:ケッチェンブラックEC−DJ600、ケッチェンブラックインターナショナル製):3質量部
(SiH基及びビニル基を有する液状シリコーンゴムベース材料B)
・両末端にビニル基を有し、重量平均分子量(Mw)が85000のジメチルポリシロキサン:100質量部
・カーボンブラック(商品名:ケッチェンブラックEC−DJ600、ケッチェンブラックインターナショナル製):3質量部
・硬化触媒(2質量%の塩化白金酸のイソプロパノール溶液をジメチルポリシロキサンに対して10ppm配合したもの):0.5質量部
・メチルハイドロジェンポリシロキサン:3質量部(ベース材料A及びBに含有するビニル基1モルに対して、SiH基が1.1モルとなる量)
作製した弾性層ローラ5の直径は12mm及び複合弾性率(Ere)は0.4MPaであった。
[Production of Elastic Layer Roller 4]
An
(Silicon rubber base material A having vinyl group)
Dimethylpolysiloxane having vinyl groups at both ends and having a weight average molecular weight (Mw) of 85000: 100 parts by mass Carbon black (trade name: Ketjen Black EC-DJ600, manufactured by Ketjen Black International): 3 parts by mass (Liquid silicone rubber base material B having SiH group and vinyl group)
Dimethylpolysiloxane having vinyl groups at both ends and having a weight average molecular weight (Mw) of 85000: 100 parts by mass Carbon black (trade name: Ketjen Black EC-DJ600, manufactured by Ketjen Black International): 3 parts by mass・ Curing catalyst (2 mass% of isopropanol solution of chloroplatinic acid mixed with 10 ppm with respect to dimethylpolysiloxane): 0.5 part by mass ・ Methyl hydrogen polysiloxane: 3 parts by mass (contained in base materials A and B) The amount of SiH group becomes 1.1 mol per 1 mol of vinyl group)
The produced
[弾性層ローラ5の作製]
ポリオレフィンポリオール(商品名:G−3000、日本曹達株式会社製)の配合量を30質量部から28質量部に変更した以外は、上記弾性層2と同様にして弾性層ローラ5を作製した。作製した弾性層ローラ5の直径は12mm及び複合弾性率(Ere)は22MPaであった。
[Production of Elastic Layer Roller 5]
The
[弾性層ローラ6の作製]
ポリオレフィンポリオール(商品名:G−3000、日本曹達株式会社製)の配合量を30質量部から5質量部に変更した以外は、上記弾性層2と同様にして弾性層ローラ6を作製した。作製した弾性層ローラ6の直径は12mm及び複合弾性率(Ere)は50MPaであった。
[Production of Elastic Layer Roller 6]
The elastic layer roller 6 was produced in the same manner as the elastic layer 2 except that the amount of polyolefin polyol (trade name: G-3000, manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.) was changed from 30 parts by mass to 5 parts by mass. The produced elastic layer roller 6 had a diameter of 12 mm and a composite elastic modulus (Ere) of 50 MPa.
続いて以下に本発明の実施例及び比較例における、中間層形成用塗料液を調製した。
[中間層形成用塗料液(1)の調製]
・エステルジオール(商品名:P−5010、株式会社クラレ製):100質量部
・エステル変性イソシアネート(商品名:コロネート4076、日本ポリウレタン工業株式会社製):89質量部
中間層形成用塗料液の材料として、上記成分を混合して樹脂成分とした。続いて、この樹脂成分の固形分100質量部に対して、カーボンブラック(商品名:MA−11、三菱化学株式会社製)20質量部及びMEKを加え、モーターで一時間混合攪拌した。続いて、総固形分比33質量%になるようにMEKをさらに加え、モーターで更に一時間混合攪拌をした。
Subsequently, intermediate layer forming coating liquids in Examples and Comparative Examples of the present invention were prepared.
[Preparation of intermediate layer forming coating liquid (1)]
Ester diol (trade name: P-5010, manufactured by Kuraray Co., Ltd.): 100 parts by mass Ester-modified isocyanate (trade name: Coronate 4076, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.): 89 parts by weight Material for coating liquid for forming an intermediate layer As above, the above components were mixed to obtain a resin component. Subsequently, 20 parts by mass of carbon black (trade name: MA-11, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) and MEK were added to 100 parts by mass of the solid content of the resin component, and the mixture was stirred with a motor for one hour. Subsequently, MEK was further added so that the total solid content ratio was 33% by mass, and the mixture was further stirred with a motor for one hour.
続いて、上記混合溶液を横型分散NVM−03(商品名、アイメックス社製)で周速7m/sec、流量1cc/min、分散液温度15℃の条件下で、3時間均一分散した。この分散の際に、直径1.5mmのガラスビーズ(商品名:DMB503B、ホッターズバロティニーズ社製)を用いた。次に、粗さ調整用樹脂粒子として、架橋ウレタンビーズ(商品名:アートパールC−800透明、根上工業株式会社製)を樹脂成分の固形分100質量部に対して30質量部添加し、さらに30分間分散した。 Subsequently, the above mixed solution was uniformly dispersed with a horizontal dispersion NVM-03 (trade name, manufactured by IMEX) under conditions of a peripheral speed of 7 m / sec, a flow rate of 1 cc / min, and a dispersion temperature of 15 ° C. for 3 hours. During the dispersion, glass beads having a diameter of 1.5 mm (trade name: DMB503B, manufactured by Hotters Ballotinis) were used. Next, 30 parts by mass of crosslinked urethane beads (trade name: Art Pearl C-800 transparent, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.) are added as resin particles for adjusting the roughness to 100 parts by mass of the solid content of the resin component. Dispersed for 30 minutes.
次に、この溶液を固形分27質量%になるようにMEKで希釈し、この溶液を300メッシュの網でろ過して中間層形成用塗料液(1)を調製した。 Next, this solution was diluted with MEK so as to have a solid content of 27% by mass, and this solution was filtered through a 300-mesh net to prepare an intermediate layer forming coating liquid (1).
[中間層形成用塗料液(2)〜(12)の調製]
樹脂主原料、カーボンブラック、粗さ調整用樹脂粒子、希釈溶媒をそれぞれ以下に示すものから選択し、表1に示すように用いた他は、中間層形成用塗料液(1)と同様にして中間層形成用塗料液(2)〜(12)を調製した。
[樹脂成分]
[ポリオール]
・ポリエステルジオール(商品名:P−5010、3−メチル、1,5−ペンタンジオールとアジピン酸からなる。株式会社クラレ製)
・ポリエステルジオール(商品名:P−6010、3−メチル、1,5−ペンタンジオールとアジピン酸からなる。株式会社クラレ製)
・ポリカプロラクトンジオール(商品名:L−212AL、ダイセル化学工業株式会社製)
・ポリカプロラクトンジオール(商品名:L−205AL、ダイセル化学工業株式会社製)
・ポリカーボネートジオール(商品名:T−5650J、旭化成ケミカルズ株式会社製)
[一液硬化型ポリマー]
・熱可塑性ポリエステル樹脂(商品名:ニッポラン5111、日本ポリウレタン工業株式会社製)
・可溶性共重合ナイロン樹脂(商品名:CM8000、東レ株式会社製)
・可溶性共重合ナイロン樹脂(商品名:CM4000、東レ株式会社製)
[イソシアネート化合物]
・ポリエステル変性イソシアネート(商品名:コロネート4076、日本ポリウレタン工業株式会社製)
・ポリエステル変性イソシアネート(商品名:コロネート4047、日本ポリウレタン工業株式会社製)
・ポリエーテル変性イソシアネート(商品名:コロネート4192、日本ポリウレタン工業株式会社製)
・ポリエステル変性イソシアネート(商品名:コロネート4048、日本ポリウレタン工業株式会社製)
[カーボンブラック]
・商品名:MA−11、三菱化学株式会社製
・商品名:Printex 35、エボニック・デグサ・ジャパン製
[粗さ調整用樹脂粒子]
・架橋ウレタンビーズ(商品名:アートパールC−800透明、根上工業株式会社製)
・架橋アクリルビーズ(商品名:J−4PY、根上工業株式会社製)
[Preparation of intermediate layer forming coating liquids (2) to (12)]
The resin main raw material, carbon black, roughness-adjusting resin particles, and dilution solvent were selected from those shown below and used as shown in Table 1 in the same manner as in the intermediate layer-forming coating liquid (1). Intermediate layer forming coating liquids (2) to (12) were prepared.
[Resin component]
[Polyol]
Polyester diol (trade name: P-5010, 3-methyl, 1,5-pentanediol and adipic acid, manufactured by Kuraray Co., Ltd.)
Polyester diol (trade name: P-6010, 3-methyl, 1,5-pentanediol and adipic acid, manufactured by Kuraray Co., Ltd.)
・ Polycaprolactone diol (trade name: L-212AL, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.)
・ Polycaprolactone diol (trade name: L-205AL, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.)
Polycarbonate diol (trade name: T-5650J, manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation)
[One-part curable polymer]
・ Thermoplastic polyester resin (trade name: NIPPOLAN 5111, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.)
・ Soluble copolymer nylon resin (trade name: CM8000, manufactured by Toray Industries, Inc.)
・ Soluble copolymer nylon resin (trade name: CM4000, manufactured by Toray Industries, Inc.)
[Isocyanate compound]
・ Polyester-modified isocyanate (trade name: Coronate 4076, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.)
・ Polyester-modified isocyanate (trade name: Coronate 4047, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.)
-Polyether-modified isocyanate (trade name: Coronate 4192, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.)
・ Polyester-modified isocyanate (trade name: Coronate 4048, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.)
[Carbon black]
-Product name: MA-11, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation-Product name:
・ Cross-linked urethane beads (trade name: Art Pearl C-800 transparent, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.)
・ Cross-linked acrylic beads (trade name: J-4PY, manufactured by Negami Industrial Co., Ltd.)
[実施例1]現像ローラ1の調製
まず、弾性層ローラ1にエキシマUV処理による表面処理を行った。弾性層ローラ1の軸芯体を回転軸として30rpmで回転させながら、波長172nmの紫外線を細管エキシマランプ(ハリソン東芝ライティング製)により、積算光量が150mJ/cm2となるように照射して表面処理を行なった。照射時の弾性層表面とエキシマランプの距離は2mmとした。
Example 1 Preparation of Developing Roller 1 First, the elastic layer roller 1 was subjected to a surface treatment by excimer UV treatment. Surface treatment is performed by irradiating UV light having a wavelength of 172 nm with a capillary excimer lamp (manufactured by Harrison Toshiba Lighting Co., Ltd.) so that the integrated light quantity becomes 150 mJ / cm 2 while rotating the shaft core of the elastic layer roller 1 at 30 rpm. Was done. The distance between the elastic layer surface and the excimer lamp at the time of irradiation was 2 mm.
その後、デイッピング塗工法を用いて中間層形成用塗料1を塗工し、中間層を形成した。中間層の形成にあたっては、内径32mm、長さ300mmのシリンダーの下方から、液温を23℃に保った中間層形成用塗料(1)を毎分250cc注入し、該シリンダーの上端から溢れた液を再び該シリンダーの下方に循環させた。シリンダーに浸入速度100 mm/sで、弾性層ローラ1を浸漬させ、10 秒間停止させた後に、初速300 mm/s、終速200 mm/sの条件で弾性層ローラ1を引き上げて60分間、自然乾燥させた。 Thereafter, the intermediate layer-forming coating material 1 was applied using a dipping coating method to form an intermediate layer. In the formation of the intermediate layer, 250 cc of the intermediate layer forming coating (1) with the liquid temperature maintained at 23 ° C. was injected from the bottom of the cylinder having an inner diameter of 32 mm and a length of 300 mm per minute, and the liquid overflowing from the upper end of the cylinder Was again circulated down the cylinder. After the elastic layer roller 1 is immersed in the cylinder at a penetration speed of 100 mm / s and stopped for 10 seconds, the elastic layer roller 1 is pulled up under conditions of an initial speed of 300 mm / s and an final speed of 200 mm / s for 60 minutes. Let dry naturally.
次いで、150 ℃にて2時間加熱処理することで、中間層の原料の硬化を行い、厚さ2μmの中間層を形成し、中間層(1)付き弾性ローラ1を得た。 Next, the raw material of the intermediate layer was cured by heat treatment at 150 ° C. for 2 hours to form an intermediate layer having a thickness of 2 μm, and the elastic roller 1 with the intermediate layer (1) was obtained.
続いて、中間層(1)付き弾性ローラ1に表面層を形成し現像ローラ1を作製した。中間層(1)付き弾性ローラ1を図2に示したプラズマCVD装置内に設置した。その後、真空ポンプを用いて真空チャンバ内を1Paまで減圧にした。その後、原料ガスとしてヘキサメチルシロキサン蒸気3sccmを真空チャンバ内に導入し、真空チャンバ内の圧力を2Paとした。 Subsequently, a surface layer was formed on the elastic roller 1 with the intermediate layer (1) to produce a developing roller 1. The elastic roller 1 with the intermediate layer (1) was installed in the plasma CVD apparatus shown in FIG. Thereafter, the vacuum chamber was depressurized to 1 Pa using a vacuum pump. Thereafter, 3 sccm of hexamethylsiloxane vapor was introduced into the vacuum chamber as a source gas, and the pressure in the vacuum chamber was set to 2 Pa.
圧力が一定になった後、高周波電源より、周波数13.56MHz、200Wの電力を平板電極に供給し、電極間にプラズマを発生させた。真空チャンバ内に設置した中間層(1)付き弾性ローラ1を24rpmで回転させて、50秒間処理した。処理終了後電力供給を停止し、真空チャンバ内に残留している原料ガスを排気し、空気を真空チャンバ内に大気圧になるまで導入し、表面層を形成し、現像ローラ1を得た。 After the pressure became constant, power with a frequency of 13.56 MHz and 200 W was supplied from a high-frequency power source to the plate electrodes, and plasma was generated between the electrodes. The elastic roller 1 with the intermediate layer (1) installed in the vacuum chamber was rotated at 24 rpm and treated for 50 seconds. After the processing, the power supply was stopped, the raw material gas remaining in the vacuum chamber was exhausted, air was introduced into the vacuum chamber until atmospheric pressure was reached, a surface layer was formed, and the developing roller 1 was obtained.
[実施例2〜69、比較例1〜17、19〜23]現像ローラ2〜86、88〜92の調製
用いた弾性層ローラ、中間層形成用塗料液、中間層形成用塗料へ浸漬した弾性層ローラの引き上げ速度、表面層調製の原料及びプラズマCVD処理条件を、表2−1、2−2、2−3に示すように変更した他は、実施例1と同様に現像ローラ2〜86、88〜92を調製した。表中、HMSはヘキサメチルシロキサン、TMDSは1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、Arはアルゴンを示す。
[Examples 2 to 69, Comparative Examples 1 to 17, 19 to 23] Preparation of developing rollers 2 to 86 and 88 to 92 Elastic layer roller, intermediate layer forming coating liquid, elasticity immersed in the intermediate layer forming coating The developing rollers 2 to 86 are the same as in Example 1 except that the pulling speed of the layer roller, the raw material for preparing the surface layer, and the plasma CVD processing conditions are changed as shown in Tables 2-1, 2-2, and 2-3. 88-92 were prepared. In the table, HMS represents hexamethylsiloxane, TMDS represents 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, and Ar represents argon.
現像ローラ58、59、62、63、66、67については、中間層の調製において、中間層形成用塗料への弾性層ローラの浸漬を以下のように行った。中間層形成用塗料へ浸漬した弾性層ローラを表中の速度で引き上げ、120分間、自然乾燥させた後に、再度ディップ塗工を行い、150℃にて2時間加熱処理をし、更に、この工程をもう一度繰り返し、合計4回ディップ塗工を行った後、150 ℃2時間加熱した。 For the developing rollers 58, 59, 62, 63, 66, and 67, in the preparation of the intermediate layer, the elastic layer roller was immersed in the intermediate layer forming coating material as follows. The elastic layer roller immersed in the coating material for forming the intermediate layer is pulled up at the speed shown in the table, and after naturally drying for 120 minutes, dip coating is performed again, and heat treatment is performed at 150 ° C. for 2 hours. Was repeated once, and dip coating was performed four times in total, and then heated at 150 ° C. for 2 hours.
[比較例18〜20]現像ローラ87〜89の調製
加熱硬化型シリコーン接着シール剤(商品名TSE3251−C;モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)を固形分で5%の濃度に調整したメチルエチルケトンを主溶媒とする混合溶液を調製した。この混合溶液にカーボンブラック(商品名:デンカブラック粉状品;電気化学工業株式会社製)を、樹脂成分に対し21質量部添加し、十分に攪拌して表面層形成用の塗工液を調製した。
[Comparative Examples 18 to 20] Preparation of developing rollers 87 to 89 Methyl ethyl ketone prepared by adjusting a thermosetting silicone adhesive sealant (trade name TSE3251-C; manufactured by Momentive Performance Materials) to a concentration of 5% in terms of solid content A mixed solution as a main solvent was prepared. To this mixed solution, carbon black (trade name: Denka Black powder product; manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) is added in an amount of 21 parts by mass with respect to the resin component, and sufficiently stirred to prepare a coating solution for forming the surface layer. did.
プラズマCVD処理に変えてエキシマ光にて表面処理した中間層(1)付き弾性ローラ1〜3に、この塗工液をデッィプ塗工法を用いて塗工した。更に、その後に、140℃にて2時間加熱処理して、表面層を形成した以外は、実施例1と同様にして現像ローラ87〜89を作製した。 This coating solution was applied to the elastic rollers 1 to 3 with the intermediate layer (1) subjected to surface treatment with excimer light instead of the plasma CVD treatment, using the dip coating method. Further, thereafter, developing rollers 87 to 89 were produced in the same manner as in Example 1 except that the surface layer was formed by heat treatment at 140 ° C. for 2 hours.
[現像ローラの物性評価]
得られた現像ローラ1の表面を、X線光電子分光装置で、存在比O/Si及び存在比C/Siを求めたところ、それぞれ0.65、0.05であった。また、現像ローラの表面層の膜厚を、薄膜測定装置(商品名:F20−EXR;FILMETRICS社製)を用いて測定したところ、膜厚は250nmであった。測定は現像ローラの長手方向等分された3箇所、かつ周方向等分された3箇所の合計9箇所で行い、得られた値の相加平均値を膜厚とした。
[Development roller physical property evaluation]
When the abundance ratio O / Si and the abundance ratio C / Si were determined on the surface of the developing roller 1 obtained with an X-ray photoelectron spectrometer, they were 0.65 and 0.05, respectively. Moreover, when the film thickness of the surface layer of the developing roller was measured using a thin film measuring apparatus (trade name: F20-EXR; manufactured by FILMETRICS), the film thickness was 250 nm. The measurement was performed at a total of nine places, that is, three places equally divided in the longitudinal direction of the developing roller and three places equally divided in the circumferential direction, and the arithmetic average value of the obtained values was taken as the film thickness.
また、現像ローラを剃刀で芯金に達するまで、厚さ1mmの大きさに切り出して測定サンプルを作成し、中間層の膜厚を測定したところ、中間層の膜厚は2μmであった。測定には、デジタルマイクロスコープ(商品名:VH−2450:キーエンス株式会社)を用いて観察した。測定は表面層の膜厚同様に、現像ローラの長手方向等分された3箇所、かつ周方向等分された3箇所の合計9箇所で行い、得られた値の相加平均値を膜厚とした。 Further, the measurement roller was cut out to a size of 1 mm until the developing roller reached the core with a razor, and the thickness of the intermediate layer was measured to find that the thickness of the intermediate layer was 2 μm. For the measurement, observation was performed using a digital microscope (trade name: VH-2450: Keyence Corporation). As with the film thickness of the surface layer, the measurement was performed at a total of nine locations, that is, three locations equally divided in the longitudinal direction of the developing roller and three locations equally divided in the circumferential direction. It was.
更に、温度23℃、湿度50%RH環境下において、現像ローラ1の弾性層及び中間層の複合弾性率を測定したところ、各々、0.5MPa及び50MPaであった。弾性層の複合弾性率(Ere)の測定試料は、図3に示した断面部が測定部になるように、弾性層を切断後、支持体に固定することで作製し、測定面積は4mm2とした。また、中間層の弾性層の複合弾性率(Erm)の測定試料は、図3に示した断面部が測定部になるように、中間層を切断後、樹脂に包埋し、クライオミクロトーム法にて超精密切削し断面調整をすることで作製し、測定面積は1μm2とした。 Furthermore, when the composite elastic modulus of the elastic layer and the intermediate layer of the developing roller 1 was measured in an environment of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 50% RH, they were 0.5 MPa and 50 MPa, respectively. Sample of composite elastic modulus of the elastic layer (Ere), as cross section shown in FIG. 3 is measuring unit, after cutting the elastic layer, produced by fixing to a support, a measurement area is 4 mm 2 It was. In addition, the composite elastic modulus (Erm) measurement sample of the elastic layer of the intermediate layer was cut into an intermediate layer and embedded in a resin so that the cross section shown in FIG. It was prepared by ultra-precision cutting and adjusting the cross section, and the measurement area was 1 μm 2 .
また、同環境下における現像ローラ(1)のアスカーC硬度は52度であった。更に、現像ローラ1の中心線平均粗さRaを測定したところ、Raは1.5μmであった。アスカーC硬度及び中心線粗さRa共に、測定は現像ローラの長手方向等分された3箇所、かつ周方向等分された3箇所の合計9箇所で行い、得られた値の相加平均値を測定とした。実施例2〜69、比較例1〜23の現像ローラ2〜92も同様に評価を行った。結果を表3−1〜3−3に示す。
[画像評価]
得られた現像ローラについて、以下の方法により画像評価を行った。結果を表3−1〜3−3に示す。表画像評価に用いたレーザープリンタは、市販のレ−ザープリンタ(商品名:HP Color LaserJet CP3505dn、ヒューレッドパッカード社製)の記録メディアの出力スピードを48ppmに改造したものである(改造プリンターともいう。)。また、現像ローラのトナー量規制ブレードへの当接圧力及び進入量は、現像ローラ上のトナー担持量が0.40mg/cm2となるように調節した。
[初期トナー固着の画像評価]
現像ローラを電子写真プロセスカートリッジQ6470A(商品名、ヒューレッドパッカード社製、色:黒)(以下、カートリッジQ6470Aという。)に組み込み、温度40℃、湿度95%RHの環境に30日間放置した。その後、新たに用意したカートリッジQ6470Aに該現像ローラを装着し直し、さらに温度30℃、湿度85%RHの環境に24時間放置した。放置後、同環境において、カートリッジQ6470Aを改造プリンターに組み込み、ベタ白画像を10枚出力した。このベタ白画像において、以下の基準により放置中の初期トナー固着による画層弊害を評価した。
A:ベタ白画像において初期トナー固着によるカブリ等の画像弊害が全く確認されない。B:ベタ白画像において初期トナー固着起因のカブリ等の画像弊害が確認されるが、初期3枚以内の画像出力で消失する。
C:ベタ白画像において初期トナー固着起因のカブリ等の画像弊害が確認されるが、初期4枚以上、10枚以内の画像出力で消失する。
D:ベタ白画像において初期トナー固着起因のカブリ等の画像弊害が確認され、初期ベタ白画像出力10枚以内で消失しない。
Further, the Asker C hardness of the developing roller (1) in the same environment was 52 degrees. Furthermore, when the center line average roughness Ra of the developing roller 1 was measured, Ra was 1.5 μm. For both Asker C hardness and centerline roughness Ra, measurement was performed at a total of nine locations, ie, three locations equally divided in the longitudinal direction of the developing roller and three locations equally divided in the circumferential direction. Was measured. The developing rollers 2 to 92 of Examples 2 to 69 and Comparative Examples 1 to 23 were also evaluated in the same manner. The results are shown in Tables 3-1 to 3-3.
[Image evaluation]
The obtained developing roller was subjected to image evaluation by the following method. The results are shown in Tables 3-1 to 3-3. The laser printer used for the evaluation of the front image was obtained by modifying the output speed of the recording medium of a commercially available laser printer (trade name: HP Color LaserJet CP3505dn, manufactured by Hured Packard) to 48 ppm (also called a modified printer). .) Further, the contact pressure and the approach amount of the developing roller to the toner amount regulating blade were adjusted so that the toner carrying amount on the developing roller was 0.40 mg / cm 2 .
[Evaluation of initial toner adhesion image]
The developing roller was incorporated into an electrophotographic process cartridge Q6470A (trade name, manufactured by Hured Packard, color: black) (hereinafter referred to as cartridge Q6470A) and left in an environment of a temperature of 40 ° C. and a humidity of 95% RH for 30 days. Thereafter, the developing roller was remounted on the newly prepared cartridge Q6470A, and further left in an environment of a temperature of 30 ° C. and a humidity of 85% RH for 24 hours. After leaving, in the same environment, the cartridge Q6470A was incorporated into a modified printer and 10 solid white images were output. In this solid white image, the image layer harmful effect due to the initial toner fixing during the standing was evaluated according to the following criteria.
A: No image defects such as fogging due to initial toner fixation are observed in the solid white image. B: Image defects such as fogging caused by initial toner fixation are confirmed in the solid white image, but disappear after the initial output of three images.
C: Image defects such as fogging caused by initial toner fixation are confirmed in the solid white image, but disappear in the image output of the initial 4 sheets or more and 10 sheets or less.
D: Image defects such as fogging caused by initial toner fixation are confirmed in the solid white image, and it does not disappear within 10 sheets of the initial solid white image output.
[高温高湿下における現像ブレード長期当接による画像スジの評価]
初期固着の画像評価後、続けて、現像ブレード長期当接による画像スジの評価を行った。上記評価後、ベタ黒画像を3枚出力し、このベタ黒画像において、放置中の現像ブレードとの当接による現像ローラの変形に起因する画像スジを、以下の基準により評価した。初期トナー固着の画像評価で固着が消失しなかった現像ローラは、イソプロピルアルコールを染み込ました布で拭き取った後に、評価を行った。
A:ベタ黒画像において、現像ローラの変形に起因する画像スジがほとんど確認できない。
B:ベタ黒画像において、現像ローラの変形に起因する画像スジがわずかに確認できる。
C:ベタ黒画像において、現像ローラの変形に起因する画像スジがはっきりと確認できるが、常温常湿環境下(温度23℃、湿度50%RH)に、カートリッジを24時間放置し、再度ベタ黒画像形成すると、画像スジは認められない。
D:ベタ黒画像において、現像ローラの変形に起因する画像スジがはっきりと確認でき、常温常湿環境下(温度23℃、湿度50%RH)に、カートリッジを24時間放置し、再度ベタ黒画像形成しても、画像スジが認められる。
[Evaluation of image streaks due to long-term contact of developing blade under high temperature and high humidity]
After image evaluation of initial fixation, image streaks were evaluated by long-term contact with the developing blade. After the evaluation, three solid black images were output. In this solid black image, image streaks due to the deformation of the developing roller due to contact with the developing blade being left untreated were evaluated according to the following criteria. The developing roller in which the fixing did not disappear in the image evaluation of the initial toner fixing was evaluated after wiping with a cloth soaked with isopropyl alcohol.
A: In a solid black image, almost no image streaks due to deformation of the developing roller can be confirmed.
B: Slight image streaks due to deformation of the developing roller can be confirmed in the solid black image.
C: In the solid black image, the image streaks due to the deformation of the developing roller can be clearly confirmed, but the cartridge is left for 24 hours in a normal temperature and humidity environment (
D: In the solid black image, the image streaks due to the deformation of the developing roller can be clearly confirmed, and the cartridge is left for 24 hours in a normal temperature and humidity environment (
[耐久フィルミング評価]
高温高湿環境下における現像ブレード長期当接による画像スジ評価の後に、現像ローラを新品のカートリッジQ6470Aに組み込み、温度23℃、湿度50%RHの環境に48時間放置した。放置後、同環境において、カートリッジQ6470Aを改造プリンターに組み込み、1%の印字率で連続画像出力を行った。耐久カブリの評価は、ベタ白部分に3%を超えるカブリが観察される出力枚数を計測し、以下の基準により行った。
[Endurance filming evaluation]
After image streak evaluation by long-term contact with the developing blade in a high-temperature and high-humidity environment, the developing roller was assembled in a new cartridge Q6470A and left in an environment of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 50% RH for 48 hours. In the same environment, the cartridge Q6470A was installed in the modified printer and the continuous image output was performed at a printing rate of 1%. Durability fogging was evaluated by measuring the number of output sheets in which fogging exceeding 3% was observed in the solid white portion, and according to the following criteria.
また、出力5000枚毎にマクベス社製の反射濃度計を用い、非印字部分(基準)および印字範囲のベタ白部の反射率を測定し、基準に対する反射率の低下量(%)を「カブリ」とした。さらに、連続印字枚数が10000枚を超えた場合、該現像ローラを新品のカートリッジQ6470Aに組み込み、継続して耐久フィルミングの評価を行った。
A:3%以上のカブリが、連続印字で20000枚印字しても確認されない。
B:3%以上のカブリが、連続印字15000枚以上20000枚未満で確認された。
C:3%以上のカブリが、連続印字10000枚以上15000枚未満で確認された。
D:3%以上のカブリが、連続印字10000枚未満で確認された。
Also, using a reflection densitometer made by Macbeth for every 5000 outputs, the reflectance of the non-printed portion (reference) and the solid white portion of the print range is measured, and the amount of decrease in reflectance (%) relative to the reference is expressed as “fogging”. " Further, when the number of continuous prints exceeded 10,000, the developing roller was incorporated into a new cartridge Q6470A, and continuous filming was evaluated.
A: The fog of 3% or more is not confirmed even when printing 20000 sheets by continuous printing.
B: Fog of 3% or more was confirmed on 15000 sheets or more and less than 20000 sheets of continuous printing.
C: Fog of 3% or more was confirmed on continuous printing of 10,000 sheets or more and less than 15,000 sheets.
D: Fog of 3% or more was confirmed on less than 10,000 continuous prints.
[耐久剥離性の評価]
上記の画像評価と同時に、画像出力5000枚毎に現像ローラの表面層をデジタルマイクロスコープ(商品名:VH―8000;株式会社キーエンス製)にて観察し、耐久剥離性及び耐久性を下記の基準で評価した。
A:連続20000枚印字後に、表面層の剥離が認められなかった。
B:連続20000枚印字後に、表面層の軽微な剥離が認められた。
C:表面層の剥離が、連続印字10000枚以上20000枚未満で確認された。
D:表面層の剥離が、連続印字10000枚未満で確認された。
[Evaluation of durability peelability]
Simultaneously with the above image evaluation, the surface layer of the developing roller was observed with a digital microscope (trade name: VH-8000; manufactured by Keyence Corporation) for every 5000 image outputs, and the following standards for durability peelability and durability were as follows: It was evaluated with.
A: No peeling of the surface layer was observed after continuous 20000 printing.
B: After the continuous printing of 20000 sheets, slight peeling of the surface layer was observed.
C: Peeling of the surface layer was confirmed on 10000 to less than 20000 continuous prints.
D: Peeling of the surface layer was confirmed on less than 10,000 continuous prints.
1 現像ローラ
2 軸芯体
3 弾性層
4 中間層
5 表面層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Developing roller 2
Claims (8)
該表面層は、オルガノシロキサンを含み、該オルガノシロキサンは、ケイ素原子と化学結合を形成している酸素原子のケイ素原子に対する存在比(O/Si)が0.65以上、1.95以下であり、ケイ素原子と化学結合を形成している炭素原子のケイ素原子に対する存在比(C/Si)が0.05以上、1.65以下であり、
該弾性層は、複合弾性率(Ere)が0.5MPa以上、20Mpa以下であり、
該中間層は 複合弾性率(Erm)が弾性層の複合弾性率(Ere)より大きい
ことを特徴とする現像ローラ。 A developing roller having a shaft core, and a laminated body provided around the shaft core, in which an elastic layer, an intermediate layer, and a surface layer are stacked in this order,
The surface layer contains an organosiloxane, and the organosiloxane has an abundance ratio (O / Si) of oxygen atoms to silicon atoms forming chemical bonds with silicon atoms of 0.65 or more and 1.95 or less. Abundance ratio (C / Si) of carbon atoms forming a chemical bond with silicon atoms to silicon atoms is 0.05 or more and 1.65 or less,
The elastic layer has a composite elastic modulus (Ere) of 0.5 MPa or more and 20 Mpa or less,
The developing roller, wherein the intermediate layer has a composite elastic modulus (Erm) larger than a composite elastic modulus (Ere) of the elastic layer.
該電子写真プロセスカートリッジは、少なくとも現像ローラ、トナー規制部材、トナー容器を有し、且つ該現像ローラが、請求項1から6のいずれか1項に記載の現像ローラであることを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ。 An electrophotographic process cartridge that is detachably attached to an electrophotographic image forming apparatus main body,
The electrophotographic process cartridge includes at least a developing roller, a toner regulating member, and a toner container, and the developing roller is the developing roller according to any one of claims 1 to 6. Photo process cartridge.
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