JP2012159554A - Conductive roller, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、導電性ローラ及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、低湿度環境下においてもかぶりのない画像を形成することのできる導電性ローラ及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a conductive roller and an image forming apparatus, and more particularly to a conductive roller and an image forming apparatus capable of forming an image without fogging even in a low humidity environment.
レーザープリンター及びビデオプリンター等のプリンター、複写機、ファクシミリ、これらの複合機等には、電子写真方式を利用した各種の画像形成装置が採用されている。電子写真方式を利用した画像形成装置は多種多様の各種ローラを備えている。前記各種ローラとして、例えば、導電性又は半導電性を有する導電性ローラ、比較的低硬度の弾性ローラ等が挙げられる。前記導電性ローラとしては、具体的には、感光体等の像担持体を一様に帯電させる帯電ローラ、現像剤を担持搬送して像担持体に供給する現像ローラ、現像ローラに現像剤を帯電させつつ供給する現像剤供給ローラ、記録紙等の記録体に転写された現像剤像を定着させる定着ローラ等が挙げられる。これらの各種ローラは、通常、その機能・用途等に応じて、異なる特性、例えば、硬度、電気抵抗率等を有している。 Various image forming apparatuses using an electrophotographic system are employed in printers such as laser printers and video printers, copiers, facsimiles, and multi-function machines thereof. An image forming apparatus using an electrophotographic system includes various types of rollers. Examples of the various rollers include a conductive roller having conductivity or semi-conductivity, and an elastic roller having relatively low hardness. Specifically, the conductive roller includes a charging roller for uniformly charging an image carrier such as a photoconductor, a developing roller for carrying and transporting the developer and supplying the developer to the image carrier, and a developer on the developing roller. Examples thereof include a developer supply roller that is supplied while being charged, and a fixing roller that fixes a developer image transferred to a recording material such as recording paper. These various rollers usually have different characteristics, such as hardness, electrical resistivity, etc., depending on their functions and applications.
このような導電性ローラとして、例えば、特許文献1には、「イオン性液体を含むことを特徴とする半導電性部材」、具体的には、「メチルイミダゾリウム塩とビニルモノマー又は(メタ)アクリレートとを含む帯電ロール」が記載されている(実施例)。 As such a conductive roller, for example, Patent Document 1 discloses a “semiconductive member characterized by containing an ionic liquid”, specifically, “methylimidazolium salt and vinyl monomer or (meth)”. "Charging roll containing acrylate" is described (Example).
また、特許文献2には、「(A)〜(C)を必須成分とすることを特徴とする電子写真機器用導電性組成物を、導電性部材の少なくとも一部に用いたことを特徴とする電子写真機器用導電性部材。
(A)マトリックスポリマー。
(B)金属酸化物、金属炭化物およびDBP吸着量が100ml/100g以上のカーボンブラックからなる群から選ばれた少なくとも1つの導電性充填剤。
(C)イオン性液体。」が記載されている。
(A) Matrix polymer.
(B) At least one conductive filler selected from the group consisting of metal oxides, metal carbides, and carbon black having a DBP adsorption amount of 100 ml / 100 g or more.
(C) Ionic liquid. Is described.
特許文献2には、具体的には、「シリコーンポリマーと1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネートとを含むベース層を備えた現像ロール」が記載されている(実施例16)。
ところで、画像形成装置が設置された周囲の環境が変化すると、その内部の環境も変化するから、その内部に装着された導電性ローラの特性が変化して初期の機能を十分に発揮できないことがある。 By the way, if the surrounding environment where the image forming apparatus is installed changes, the environment inside the image forming apparatus also changes. Therefore, the characteristics of the conductive roller mounted inside the image forming apparatus may change, and the initial function may not be sufficiently exhibited. is there.
例えば、現像ローラの場合には、その周辺の湿度が低下すると、所定の帯電量に帯電した現像剤を像担持体に所定量供給することができず、形成される白べた画像(無地画像とも称する。)等に不必要な現像剤が定着される現象(かぶりと称する)が生じることがある。この現象は特にモノクロ画像を印刷した後にカラー画像を印刷すると顕著に生じる。このように、画像形成装置に装着されたローラの周辺環境が変化すると、例えば、現像ローラの周辺湿度が低下すると、所望の画像が得られないことがある。 For example, in the case of a developing roller, if the humidity around the developing roller decreases, a predetermined amount of developer charged to a predetermined charge amount cannot be supplied to the image carrier, and a solid white image (a solid image) is formed. In some cases, an unnecessary developer may be fixed (called fogging). This phenomenon is particularly noticeable when a color image is printed after a monochrome image is printed. As described above, when the peripheral environment of the roller mounted on the image forming apparatus changes, for example, when the peripheral humidity of the developing roller decreases, a desired image may not be obtained.
この発明は、低湿度環境下においてもかぶりのない画像を形成することのできる導電性ローラ及び画像形成装置を提供することを、目的とする。 An object of the present invention is to provide a conductive roller and an image forming apparatus capable of forming an image without fogging even in a low humidity environment.
本願発明者らは、低湿度環境下におけるかぶりは像担持体に供給される現像剤の帯電量が影響しているのではないかと推測し、現像ローラが発揮する「除電機能」に着目して鋭意検討したところ、現像ローラとして使用される導電性ローラのコート層、特に、ウレタンコート層に特定量のイオン液体を含有させると、低湿度環境下においてもかぶりの発生を実質的に防止できることを見出した。 The inventors of the present application speculate that the fog in a low humidity environment may be affected by the charge amount of the developer supplied to the image carrier, and pay attention to the “static elimination function” exhibited by the developing roller. As a result of intensive studies, it has been found that the inclusion of a specific amount of ionic liquid in the coating layer of a conductive roller used as a developing roller, particularly a urethane coating layer, can substantially prevent the occurrence of fog even in a low humidity environment. I found it.
したがって、前記課題を解決するための手段として、
請求項1は、軸体の外周面に形成された弾性層と、前記弾性層の外周面に形成されたウレタンコート層を備えてなる導電性ローラであって、前記ウレタンコート層は、ウレタン樹脂と、前記ウレタン樹脂100質量部に対して1〜20質量部のホスホニウム系イオン液体とを含有していることを特徴とする導電性ローラであり、
請求項2は、請求項1に記載の導電性ローラを備えて成る画像形成装置である。
Therefore, as means for solving the above problems,
Claim 1 is a conductive roller comprising an elastic layer formed on an outer peripheral surface of a shaft body and a urethane coat layer formed on the outer peripheral surface of the elastic layer, wherein the urethane coat layer is made of urethane resin And 1 to 20 parts by mass of a phosphonium-based ionic liquid with respect to 100 parts by mass of the urethane resin.
A second aspect of the present invention is an image forming apparatus comprising the conductive roller according to the first aspect.
この発明に係る導電性ローラは、ウレタン樹脂と、前記ウレタン樹脂100質量部に対して1〜20質量部の、ホスホニウム系イオン液体を含有しているウレタンコート層を備えてなるから、通常の湿度(例えば、相対湿度50%程度)はもちろん低湿度環境下においてもかぶりの発生を実質的に抑えることができる。また、この発明に係る画像形成装置はこの発明に係る導電性ローラを備えて成る。 Since the conductive roller according to the present invention includes a urethane resin layer and a urethane coat layer containing 1 to 20 parts by mass of a phosphonium-based ionic liquid with respect to 100 parts by mass of the urethane resin, normal humidity Of course, the occurrence of fogging can be substantially suppressed even in a low humidity environment (for example, about 50% relative humidity). The image forming apparatus according to the present invention includes the conductive roller according to the present invention.
したがって、この発明によれば、低湿度環境下においてもかぶりのない画像を形成することのできる導電性ローラ及び画像形成装置を提供できる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a conductive roller and an image forming apparatus that can form an image without fogging even in a low humidity environment.
この発明に係る導電性ローラは、軸体の外周面に形成された弾性層と、前記弾性層の外周面に形成され、ホスホニウム系イオン液体及びウレタン樹脂を所定の割合で含有するウレタンコート層とを備えてなる。前記イオン液体を前記含有量で含有するウレタンコート層を弾性層の外周面に備えていると、前記したように、この発明の目的をよく達成することができる。この発明において、低湿度環境とは、その環境の相対湿度が、例えば、20%以下であり、好ましくは、この発明の目的をよく達成できる点で、15%以下である。 The conductive roller according to the present invention includes an elastic layer formed on the outer peripheral surface of the shaft body, and a urethane coat layer formed on the outer peripheral surface of the elastic layer and containing a phosphonium-based ionic liquid and a urethane resin in a predetermined ratio. It is equipped with. When the urethane coat layer containing the ionic liquid in the content is provided on the outer peripheral surface of the elastic layer, the object of the present invention can be achieved well as described above. In the present invention, the low humidity environment means that the relative humidity of the environment is, for example, 20% or less, and preferably 15% or less in that the object of the present invention can be satisfactorily achieved.
この発明に係る導電性ローラを、その一例を挙げて、説明する。この発明に係る導電性ローラの一例である導電性ローラは、図1に示されるように、軸体2と弾性層3とウレタンコート層4とを備えている。
An example of the conductive roller according to the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the conductive roller as an example of the conductive roller according to the present invention includes a
前記軸体2は、従来公知の導電性ローラにおける軸体と基本的に同様である。この軸体2は、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮等で構成された所謂「芯金」と称される軸体であり、良好な導電特性を有している。軸体2は、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等の絶縁性芯体にメッキを施して導電化した軸体であってもよい。
The
前記弾性層3は、従来公知の導電性ローラにおける弾性層と基本的に同様である。この弾性層3は、前記軸体2の外周面に後述する導電性組成物を硬化して成り、20〜70のJIS A硬度を有しているのが好ましい。弾性層3が20〜70のJIS A硬度(JIS K6301)を有していると、導電性ローラ1と被当接体との接触面積を大きくすることができ、また、弾性層3の反発弾性及び圧縮永久ひずみが優れる。
The elastic layer 3 is basically the same as the elastic layer in a conventionally known conductive roller. The elastic layer 3 is formed by curing a conductive composition described later on the outer peripheral surface of the
前記弾性層3は、体積抵抗率が101〜107Ω・cmの範囲にあり、及び/又は、電気抵抗率が101〜109Ωの範囲にあるのが好ましい。弾性層3の体積抵抗率及び/又は電気抵抗率が前記範囲内にあると、導電性ローラ1を画像形成装置に装着しときに、現像剤を所望のように担持、供給して所望の品質を有する画像を形成することに貢献できる。前記体積抵抗率はJIS K6911に規定された方法(印加電圧を100V)に準じて測定することができる。前記電気抵抗率は、例えば、電気抵抗計(商品名:ULTRA HIGH RESISTANCE METER R8340A、株式会社アドバンテスト製)を用い、前記導電性ローラ1を水平に置き、5mmの厚さ、30mmの幅、及び、前記導電性ローラ1の前記弾性層3全体を載せることのできる長さを有する金メッキ製板を電極とし、500gの荷重を前記導電性ローラ1における前記軸体2の両端それぞれに支持させた状態にして、軸体2と電極との間にDC100Vを印加し、1秒後の電気抵抗計の値を読みとり、この値を電気抵抗値とする方法に準拠して、測定することができる。
The elastic layer 3 preferably has a volume resistivity in the range of 10 1 to 10 7 Ω · cm and / or an electrical resistivity in the range of 10 1 to 10 9 Ω. When the volume resistivity and / or electrical resistivity of the elastic layer 3 is within the above range, the developer is supported and supplied as desired when the conductive roller 1 is mounted on the image forming apparatus, and the desired quality is obtained. It is possible to contribute to forming an image having The volume resistivity can be measured according to a method defined in JIS K6911 (applied voltage is 100 V). The electrical resistivity is, for example, using an electrical resistance meter (trade name: ULTRA HIGH RESISTANCE METER R8340A, manufactured by Advantest Co., Ltd.), placing the conductive roller 1 horizontally, a thickness of 5 mm, a width of 30 mm, and A gold-plated plate having a length on which the entire elastic layer 3 of the conductive roller 1 can be placed is used as an electrode, and a load of 500 g is supported on both ends of the
弾性層3は、被当接体との当接状態において被当接体と弾性層3との均一なニップ幅を確保することができる点で、その厚さは1mm以上であるのが好ましく、5mm以上であるのが特に好ましい。一方、弾性層3の厚さの上限は弾性層3の外径精度を損なわない限り特に制限されないが、一般に弾性層3の厚さを厚くしすぎると弾性層3の作製コストが上昇するから、実用的な作製コストを考慮すると弾性層3の厚さは30mm以下であるのが好ましく、20mm以下であるのがより好ましい。なお、弾性層3の厚さは、所望のニップ幅を達成するために、弾性層3の硬度、例えば、JIS A硬度等に応じて、適宜選択される。 The thickness of the elastic layer 3 is preferably 1 mm or more in that a uniform nip width between the contacted body and the elastic layer 3 can be secured in the contact state with the contacted body. It is particularly preferably 5 mm or more. On the other hand, the upper limit of the thickness of the elastic layer 3 is not particularly limited as long as the outer diameter accuracy of the elastic layer 3 is not impaired. Generally, if the thickness of the elastic layer 3 is excessively increased, the production cost of the elastic layer 3 increases. In consideration of practical production costs, the thickness of the elastic layer 3 is preferably 30 mm or less, and more preferably 20 mm or less. The thickness of the elastic layer 3 is appropriately selected according to the hardness of the elastic layer 3, such as JIS A hardness, in order to achieve a desired nip width.
弾性層3を形成する導電性組成物は、ゴムと、導電性付与剤と、所望により各種添加剤とを含有する。前記ゴムは、例えば、シリコーン若しくはシリコーン変性ゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム(エチレンプロピレンジエンゴムを含む。)、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム等のゴムが挙げられるが、シリコーン若しくはシリコーン変性ゴム又はウレタンゴムであるのが好ましく、シリコーン若しくはシリコーン変性ゴムが、耐熱性及び帯電特性等に優れる点で、特に好ましい。これらのゴムは、液状型であってもミラブル型であってもよい。前記導電性付与剤は、導電性を有していれば特に限定されず、例えば、導電性カーボン、ゴム用カーボン類、金属、導電性ポリマー等の導電性粉末が挙げられる。各種添加剤としては、例えば、鎖延長剤及び架橋剤等の助剤、触媒、分散剤、発泡剤、老化防止剤、酸化防止剤、充填材、顔料、着色剤、加工助剤、軟化剤、可塑剤、乳化剤、耐熱性向上剤、難燃性向上剤、受酸剤、熱伝導性向上剤、離型剤、溶剤等が挙げられる。 The conductive composition forming the elastic layer 3 contains rubber, a conductivity imparting agent, and various additives as desired. Examples of the rubber include silicone or silicone-modified rubber, nitrile rubber, ethylene propylene rubber (including ethylene propylene diene rubber), styrene butadiene rubber, butadiene rubber, isoprene rubber, natural rubber, acrylic rubber, chloroprene rubber, butyl rubber, and epichlorohydrin. Examples thereof include rubbers such as rubber, urethane rubber, and fluorine rubber. Silicone or silicone-modified rubber or urethane rubber is preferable, and silicone or silicone-modified rubber is particularly preferable in terms of excellent heat resistance and charging characteristics. These rubbers may be liquid or millable. The electroconductivity imparting agent is not particularly limited as long as it has electroconductivity, and examples thereof include electroconductive powder such as electroconductive carbon, carbon for rubber, metal, and electroconductive polymer. Various additives include, for example, auxiliary agents such as chain extenders and crosslinking agents, catalysts, dispersants, foaming agents, anti-aging agents, antioxidants, fillers, pigments, colorants, processing aids, softening agents, Examples thereof include a plasticizer, an emulsifier, a heat resistance improver, a flame retardant improver, an acid acceptor, a heat conductivity improver, a release agent, and a solvent.
前記導電性組成物として、例えば、付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物、付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物等を好適に挙げることができる。前記付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物は、(A)下記平均組成式(1)で示されるオルガノポリシロキサン、(B)充填材、及び、(C)上記(B)成分に属するもの以外の導電性材料を含有する。 Preferred examples of the conductive composition include addition curable millable conductive silicone rubber compositions and addition curable liquid conductive silicone rubber compositions. The addition-curable millable conductive silicone rubber composition is (A) an organopolysiloxane represented by the following average composition formula (1), (B) a filler, and (C) other than those belonging to the component (B). The conductive material is contained.
RnSiO(4-n)/2 (1)
ここで、Rは、同一又は異なっていてもよい、置換又は非置換の一価炭化水素基、好ましくは炭素原子数1〜12、より好ましくは炭素原子数1〜8の一価炭化水素基であり、nは1.95〜2.05の正数である。
R n SiO (4-n) / 2 (1)
Here, R is a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group which may be the same or different, preferably a monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms. Yes, n is a positive number from 1.95 to 2.05.
前記Rは、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基及びドデシル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基、ブテニル基及びヘキセニル基等のアルケニル基、フェニル基及びトリル基等のアリール基、β−フェニルプロピル基等のアラルキル基、並びに、これらの基の炭素原子に結合した水素原子の一部又は全部をハロゲン原子又はシアノ基等で置換したクロロメチル基、トリフルオロプロピル基及びシアノエチル基等が挙げられる。 R is, for example, an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a hexyl group and a dodecyl group, a cycloalkyl group such as a cyclohexyl group, an alkenyl such as a vinyl group, an allyl group, a butenyl group and a hexenyl group. Group, aryl groups such as phenyl and tolyl groups, aralkyl groups such as β-phenylpropyl group, and part or all of hydrogen atoms bonded to carbon atoms of these groups are substituted with halogen atoms or cyano groups A chloromethyl group, a trifluoropropyl group, a cyanoethyl group, etc. are mentioned.
前記(A)オルガノポリシロキサンは、分子鎖末端がトリメチルシリル基、ジメチルビニル基、ジメチルヒドロキシシリル基、トリビニルシリル基等で封鎖されていることが好ましい。このオルガノポリシロキサンは分子中に少なくとも2個の前記アルケニル基を有することが好ましく、具体的には、Rのうち0.001〜5モル%、特に0.01〜0.5モル%のアルケニル基を有することが好ましく、特にビニル基を有することが好ましい。特に、後述する硬化剤として白金系触媒とオルガノハイドロジェンポリシロキサンとを組み合わせて使用する場合には、このようなアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンが通常使用される。 In the (A) organopolysiloxane, the molecular chain end is preferably blocked with a trimethylsilyl group, a dimethylvinyl group, a dimethylhydroxysilyl group, a trivinylsilyl group or the like. This organopolysiloxane preferably has at least two alkenyl groups in the molecule, and specifically, 0.001 to 5 mol%, particularly 0.01 to 0.5 mol% of alkenyl groups in R. It is preferable to have a vinyl group. In particular, when a platinum catalyst and an organohydrogenpolysiloxane are used in combination as a curing agent described later, an organopolysiloxane having such an alkenyl group is usually used.
また、この(A)オルガノポリシロキサンは、通常選択されたオルガノハロシランの1種若しくは2種以上を共加水分解縮合することによって、又は、シロキサンの3量体若しくは4量体等の環状ポリシロキサンをアルカリ性又は酸性の触媒を用いて開環重合することによって得ることができる。この(A)オルガノポリシロキサンは基本的には直鎖状のジオルガノポリシロキサンであるが、一部分岐していてもよい。また、分子構造の異なる2種又はそれ以上の混合物であってもよい。この(A)オルガノポリシロキサンは、通常、25℃におけるその粘度が100cSt以上であり、好ましくは100,000〜10,000,000cStである。また、(A)オルガノポリシロキサンは、通常、その重合度は100以上であり、好ましくは3,000以上であり、その上限は、好ましくは100,000であり、さらに10,000が好ましい。 This (A) organopolysiloxane is obtained by cohydrolyzing and condensing one or more selected organohalosilanes or cyclic polysiloxanes such as siloxane trimers or tetramers. Can be obtained by ring-opening polymerization using an alkaline or acidic catalyst. This (A) organopolysiloxane is basically a linear diorganopolysiloxane, but may be partially branched. Further, it may be a mixture of two or more different molecular structures. This (A) organopolysiloxane usually has a viscosity of 100 cSt or more at 25 ° C., preferably 100,000 to 10,000,000 cSt. The degree of polymerization of (A) organopolysiloxane is usually 100 or more, preferably 3,000 or more, and the upper limit is preferably 100,000, and more preferably 10,000.
前記(B)充填材は、特に限定されないが、シリカ系充填材を用いることができる。シリカ系充填材としては、例えば、煙霧質シリカ又は沈降性シリカ等が挙げられ、一般式がRSi(OR’)3で示されるシランカップリング剤で表面処理された、補強効果の高い表面処理シリカ系充填材が好ましい。ここで、前記一般式におけるRは、グリシジル基、ビニル基、アミノプロピル基、メタクリロキシ基、N−フェニルアミノプロピル基又はメルカプト基等であり、前記一般式におけるR’はメチル基又はエチル基である。前記一般式で示されるシランカップリング剤は、例えば、信越化学工業株式会社製の商品名「KBM1003」及び「KBE402」等として、容易に入手することができる。このようなシランカップリング剤で表面処理されたシリカ系充填材は、定法に従って、シリカ系充填材の表面を処理することにより、得られる。なお、シランカップリング剤で表面処理されたシリカ系充填材は、市販品を用いてもよく、例えば、J.M.HUBER株式会社製の商品名「Zeothix 95」等が入手可能である。シリカ系充填材の配合量は、前記(A)オルガノポリシロキサン100質量部に対して、11〜39質量部であるのが好ましく、15〜35質量部であるのが特に好ましい。また、シリカ系充填材の平均粒子径としては、1〜80μmであるのが好ましく、2〜40μmであるのが特に好ましい。シリカ系充填材の平均粒子径は、例えば、レーザー光回折法等による粒度分布測定装置を用いて、重量平均値(又はメジアン径)等として測定することができる。 The (B) filler is not particularly limited, but a silica-based filler can be used. Examples of the silica-based filler include fumed silica or precipitated silica, and surface-treated silica having a high reinforcing effect, which is surface-treated with a silane coupling agent represented by a general formula RSi (OR ′) 3. System fillers are preferred. Here, R in the general formula is a glycidyl group, vinyl group, aminopropyl group, methacryloxy group, N-phenylaminopropyl group, mercapto group or the like, and R ′ in the general formula is a methyl group or an ethyl group. . The silane coupling agent represented by the general formula can be easily obtained, for example, as trade names “KBM1003” and “KBE402” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Such a silica-based filler surface-treated with a silane coupling agent can be obtained by treating the surface of the silica-based filler according to a conventional method. In addition, a commercial item may be used for the silica type filler surface-treated with the silane coupling agent. M.M. A trade name “Zeothix 95” manufactured by HUBER Co., Ltd. is available. The compounding amount of the silica-based filler is preferably 11 to 39 parts by mass, particularly preferably 15 to 35 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (A) organopolysiloxane. The average particle size of the silica-based filler is preferably 1 to 80 μm, and particularly preferably 2 to 40 μm. The average particle diameter of the silica-based filler can be measured as a weight average value (or median diameter) or the like using, for example, a particle size distribution measuring apparatus such as a laser light diffraction method.
前記(C)導電性材料は、前記充填材(B)に属さない導電性材料であり、物理的化学的に同一材料からなるものであっても、充填材(B)として規定されたシリカ系充填材と形態及び状態等が異なる導電性材料は、(C)導電性材料に属する。このような導電性材料は、導電性付与成分であり、例えば、前記導電性付与剤が挙げられ、これらの中でも、カーボンブラックが好ましい。導電性材料は単独で用いても二種以上を併用してもよい。 The (C) conductive material is a conductive material that does not belong to the filler (B), and even if it is made of the same material physically and chemically, it is defined as a filler (B). The conductive material that is different in form and state from the filler belongs to (C) the conductive material. Such an electroconductive material is an electroconductivity imparting component, for example, the said electroconductivity imparting agent is mentioned, Among these, carbon black is preferable. A conductive material may be used independently or may use 2 or more types together.
付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物は、本発明の目的を阻害しない範囲内で、添加剤等を含有してもよい。添加剤として、例えば、硬化剤、着色剤、オクチル酸鉄、酸化鉄、酸化セリウム等の耐熱向上剤、受酸剤、熱伝導性向上剤、離型剤、アルコキシシラン、重合度がオルガノポリシロキサン(A)よりも低いジメチルシロキサンオイル、シラノール、例えば、ジフェニルシランジオール、α,ω−ジメチルシロキサンジオール等の両末端シラノール基封鎖低分子シロキサンやシラン等の分散剤、接着性や成形加工性を向上させるための各種カーボンファンクショナルシラン、架橋反応等を阻害しない硬化又は未硬化の各種オレフィン系エラストマー等が挙げられる。 The addition-curable millable conductive silicone rubber composition may contain additives and the like within a range that does not impair the object of the present invention. Examples of additives include a curing agent, a colorant, a heat improver such as iron octylate, iron oxide, and cerium oxide, an acid acceptor, a thermal conductivity improver, a release agent, an alkoxysilane, and a degree of polymerization of organopolysiloxane. (A) Lower dimethylsiloxane oil and silanol, such as diphenylsilanediol, α, ω-dimethylsiloxanediol, etc. Examples thereof include various carbon functional silanes for curing and various cured or uncured olefin elastomers that do not inhibit the crosslinking reaction.
前記付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物は、(D)一分子中にケイ素原子と結合するアルケニル基を少なくとも2個含有するオルガノポリシロキサンと、(E)一分子中にケイ素原子と結合する水素原子を少なくとも2個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、(F)平均粒径が1〜30μmで、嵩密度が0.1〜0.5g/cm3である無機質充填材と、(G)導電性付与剤と、(H)付加反応触媒とを含有する付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物が挙げられる。 The addition-curable liquid conductive silicone rubber composition comprises (D) an organopolysiloxane containing at least two alkenyl groups bonded to silicon atoms in one molecule, and (E) bonded to silicon atoms in one molecule. An organohydrogenpolysiloxane containing at least two hydrogen atoms; (F) an inorganic filler having an average particle size of 1 to 30 μm and a bulk density of 0.1 to 0.5 g / cm 3 ; and (G). An addition-curable liquid conductive silicone rubber composition containing a conductivity imparting agent and (H) an addition reaction catalyst can be mentioned.
前記(D)オルガノポリシロキサンとしては、下記平均組成式(2)で示される化合物が好適である。
R1 aSiO(4-a)/2 (2)
ここで、前記平均組成式(2)におけるR1は互いに同一又は異種の炭素原子数1〜10、好ましくは炭素原子数1〜8の非置換又は置換の一価炭化水素基であり、aは1.5〜2.8、好ましくは1.8〜2.5、より好ましくは1.95〜2.02の範囲の正数である。
As said (D) organopolysiloxane, the compound shown by the following average compositional formula (2) is suitable.
R 1 a SiO (4-a) / 2 (2)
Here, R 1 in the average composition formula (2) is an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 8 carbon atoms, which are the same or different from each other, and a is It is a positive number in the range of 1.5 to 2.8, preferably 1.8 to 2.5, more preferably 1.95 to 2.02.
前記R1は、前記付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物に含有されるオルガノポリシロキサン(A)のRで例示した、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基及びこれらの水素原子の一部又は全部をハロゲン原子又はシアノ基等で置換した炭化水素基等が挙げられる。R1の少なくとも2個はアルケニル基、特にビニル基であり、90%以上がメチル基であるのが好ましい。具体的には、アルケニル基の含有量は、オルガノポリシロキサン中1.0×10-6〜5.0×10-3mol/g、特に5.0×10-6〜1.0×10-3mol/gであることが好ましい。 R 1 represents an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkenyl group, or one of these hydrogen atoms, as exemplified by R of the organopolysiloxane (A) contained in the addition-curable millable conductive silicone rubber composition. Examples include hydrocarbon groups in which part or all are substituted with halogen atoms or cyano groups. At least two of R 1 are alkenyl groups, particularly vinyl groups, and preferably 90% or more are methyl groups. Specifically, the alkenyl group content in the organopolysiloxane is 1.0 × 10 −6 to 5.0 × 10 −3 mol / g, particularly 5.0 × 10 −6 to 1.0 × 10 −. It is preferably 3 mol / g.
(D)オルガノポリシロキサンの重合度については、室温(25℃)で液状(例えば、25℃での粘度が100〜1,000,000mPa・s、好ましくは200〜100,000mPa・s程度)であればよく、平均重合度が100〜800であるのが好ましく、150〜600であるのが特に好ましい。 (D) The degree of polymerization of the organopolysiloxane is liquid at room temperature (25 ° C.) (for example, the viscosity at 25 ° C. is 100 to 1,000,000 mPa · s, preferably about 200 to 100,000 mPa · s). The average degree of polymerization is preferably 100 to 800, and particularly preferably 150 to 600.
前記(E)オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、下記平均組成式(3)で示され、一分子中に少なくとも2個、好ましくは3個以上(通常、3〜200個)、より好ましくは3〜100個の、ケイ素原子に結合した水素原子を有するものが好適に用いられる。
R2 bHcSiO(4-b-c)/2 (3)
ここで、前記平均組成式(3)におけるR2は互いに同一又は異種の炭素原子数1〜10の置換又は非置換の一価炭化水素基である。また、bは0.7〜2.1、cは0.001〜1.0で、かつb+cは0.8〜3.0を満足する正数である。
The (E) organohydrogenpolysiloxane is represented by the following average composition formula (3), and is at least 2, preferably 3 or more (usually 3 to 200), more preferably 3 to 100 in one molecule. Those having hydrogen atoms bonded to silicon atoms are preferably used.
R 2 b H c SiO (4-bc) / 2 (3)
Here, R 2 in the average composition formula (3) is the same or different substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. B is 0.7 to 2.1, c is 0.001 to 1.0, and b + c is a positive number satisfying 0.8 to 3.0.
前記ケイ素原子に結合した水素原子(Si−H)の含有量は、オルガノハイドロジェンポリシロキサン中0.001〜0.017mol/g、特に0.002〜0.015mol/gとすることが好ましい。 The content of hydrogen atoms (Si—H) bonded to the silicon atoms is preferably 0.001 to 0.017 mol / g, particularly 0.002 to 0.015 mol / g in the organohydrogenpolysiloxane.
このオルガノハイドロジェンポリシロキサン(E)としては、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、(CH3)2HSiO1/2単位とSiO4/2単位とから成る共重合体、及び、(CH3)2HSiO1/2単位とSiO4/2単位と(C6H5)SiO3/2単位とから成る共重合体等が挙げられる。 Examples of the organohydrogenpolysiloxane (E) include a trimethylsiloxy group-capped methylhydrogen polysiloxane at both ends, a trimethylsiloxy group-capped dimethylsiloxane / methylhydrogensiloxane copolymer at both ends, and a dimethylhydrogensiloxy group-capped dimethyl at both ends. Polysiloxane, both ends dimethylhydrogensiloxy group-blocked dimethylsiloxane / methylhydrogensiloxane copolymer, both ends trimethylsiloxy group-blocked methylhydrogensiloxane / diphenylsiloxane copolymer, both ends trimethylsiloxy group-blocked methylhydrogensiloxane diphenylsiloxane-dimethylsiloxane copolymers, copolymers consisting of (CH 3) 2 HSiO 1/2 units and SiO 4/2 units, and, (CH 3) 2 H iO 1/2 unit and the SiO 4/2 units (C 6 H 5) copolymers composed of SiO 3/2 units and the like.
オルガノハイドロジェンポリシロキサン(E)の配合量は、(D)オルガノポリシロキサン100質量部に対して0.1〜30質量部であるのが好ましく、0.3〜20質量部であるのが特に好ましい。また、(D)オルガノポリシロキサンのアルケニル基に対するケイ素原子に結合した水素原子のモル比は、0.3〜5.0であるのが好ましく、0.5〜2.5であるのが特に好ましい。 The compounding amount of the organohydrogenpolysiloxane (E) is preferably 0.1 to 30 parts by mass, particularly 0.3 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (D) organopolysiloxane. preferable. (D) The molar ratio of hydrogen atoms bonded to silicon atoms relative to the alkenyl groups of the organopolysiloxane is preferably 0.3 to 5.0, particularly preferably 0.5 to 2.5. .
前記(F)無機質充填材は、低圧縮永久ひずみで体積抵抗率が経時で安定し、かつ十分なローラ耐久性を得るのに重要な成分である。無機質充填材は、平均粒径が1〜30μm、好ましくは2〜20μm、嵩密度が0.1〜0.5g/cm3、好ましくは0.15〜0.45g/cm3である。平均粒径が1μmより小さいと経時で電気抵抗率が変化することがあり、30μmより大きいと弾性層3の耐久性が低下することがある。また、嵩密度が0.1g/cm3より小さいと圧縮永久ひずみが悪化すると共に経時での電気抵抗率が変化することがあり、0.5μmより大きいと弾性層3の強度が不十分で耐久性が低下することがある。なお、平均粒径は、例えば、レーザー光回折法等による粒度分布測定装置を用いて、重量平均値(又はメジアン径)等として求めることができ、嵩密度は、JIS K 6223の見かけ比重の測定方法に基づいて求めることができる。 The (F) inorganic filler is an important component for obtaining low roller permanent set, volume resistivity being stable over time, and sufficient roller durability. The inorganic filler has an average particle size of 1 to 30 μm, preferably 2 to 20 μm, and a bulk density of 0.1 to 0.5 g / cm 3 , preferably 0.15 to 0.45 g / cm 3 . If the average particle size is less than 1 μm, the electrical resistivity may change over time, and if it is greater than 30 μm, the durability of the elastic layer 3 may be reduced. If the bulk density is less than 0.1 g / cm 3 , the compression set may deteriorate and the electrical resistivity may change over time. If it exceeds 0.5 μm, the elastic layer 3 has insufficient strength and is durable. May decrease. The average particle diameter can be determined as a weight average value (or median diameter), for example, using a particle size distribution measuring device such as a laser diffraction method, and the bulk density is a measurement of the apparent specific gravity according to JIS K 6223. It can be determined based on the method.
このような無機質充填材(F)としては、珪藻土、パーライト、マイカ、炭酸カルシウム、ガラスフレーク、及び、中空フィラー等が挙げられるが、中でも珪藻土、パーライト及び発泡パーライトの粉砕物が好ましい。 Examples of such an inorganic filler (F) include diatomaceous earth, pearlite, mica, calcium carbonate, glass flakes, and hollow filler, among which diatomaceous earth, pearlite, and foamed pearlite are preferable.
(F)無機質充填材の配合量は、(D)オルガノポリシロキサン100質量部に対して5〜100質量部であるのが好ましく、10〜80質量部であるのが特に好ましい。 (F) It is preferable that the compounding quantity of an inorganic filler is 5-100 mass parts with respect to 100 mass parts of (D) organopolysiloxane, and it is especially preferable that it is 10-80 mass parts.
前記(G)導電性付与剤は、前記導電性付与剤と同様であり、その配合量は、(D)オルガノポリシロキサン100質量部に対して、2〜80質量部とすることができる。 The said (G) electroconductivity imparting agent is the same as that of the said electroconductivity imparting agent, The compounding quantity can be 2-80 mass parts with respect to 100 mass parts of (D) organopolysiloxane.
前記(H)付加反応触媒としては、白金黒、塩化第二白金、塩化白金酸、塩化白金酸と一価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテート、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒等が挙げられる。なお、この(H)付加反応触媒の配合量は触媒量とすることができ、例えば、白金族金属量として、(D)オルガノポリシロキサン及び(E)オルガノハイドロジェンポリシロキサンの合計質量に対して、0.5〜1,000ppmであるのが好ましく、1〜500ppm程度であるのが特に好ましい。 Examples of the (H) addition reaction catalyst include platinum black, platinous chloride, chloroplatinic acid, a reaction product of chloroplatinic acid and a monohydric alcohol, a complex of chloroplatinic acid and an olefin, platinum bisacetoacetate, palladium And a rhodium-based catalyst. In addition, the compounding quantity of this (H) addition reaction catalyst can be made into a catalyst quantity, for example, as a platinum group metal quantity, it is with respect to the total mass of (D) organopolysiloxane and (E) organohydrogenpolysiloxane. 0.5 to 1,000 ppm is preferable, and about 1 to 500 ppm is particularly preferable.
この付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物は、前記成分に加えて、低分子シロキサンエステル、シラノール、例えば、ジフェニルシランジオール等の分散剤、酸化鉄、酸化セリウム、オクチル酸鉄等の耐熱性向上剤、接着性や成形加工性を向上させる各種カーボンファンクショナルシラン、難燃性を付与させるハロゲン化合物等を本発明の目的を損なわない範囲で含有してもよい。 This addition curable liquid conductive silicone rubber composition is a low molecular siloxane ester, a silanol, for example, a dispersant such as diphenylsilanediol, an improved heat resistance such as iron oxide, cerium oxide, iron octylate, etc. Agents, various carbon functional silanes that improve adhesion and moldability, halogen compounds that impart flame retardancy, and the like may be included within a range that does not impair the object of the present invention.
前記付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物は、25℃において、5〜500Pa・sの粘度を有しているのがよく、5〜200Pa・sの粘度を有しているのが特によい。 The addition curable liquid conductive silicone rubber composition may have a viscosity of 5 to 500 Pa · s, particularly preferably 5 to 200 Pa · s, at 25 ° C.
前記ウレタンコート層4は、前記弾性層3の外周面に後述するウレタン樹脂組成物を硬化して成り、ホスホニウム系イオン液体をウレタン樹脂100質量部に対して1〜20質量部の割合で含有している。
The
前記ウレタンコート層4に含有されるイオン液体は、オニウム塩の1種であり、少なくとも室温付近の温度で液体状態にある高導電率を有する液体化合物であって、「イオン性液体」とも称される。この発明において、前記イオン液体は、各種のイオン液体の中でも、ホスホニウム系イオン液体であることが重要である。イオン液体がホスホニウム系イオン液体であると、低湿度環境下におけるかぶりの発生を実質的に抑えることができ、この発明の目的をよく達成することができる。
The ionic liquid contained in the
前記ホスホニウム系イオン液体は、陽イオンとして、トリブチルオクチルホスホニウム、トリブチルノニルホスホニウム、トリブチルデシルホスホニウム、トリブチルウンデシルホスホニウム、トリブチルドデシルホスホニウム、トリブチルトリデシルホスホニウム、トリブチルテトラデシルホスホニウム、トリブチルペンタデシルホスホニウム、トリブチルヘキサデシルホスホニウム、トリブチルヘプタデシルホスホニウム、トリブチルオクタデシルホスホニウム、トリブチルノナデシルホスホニウム、トリブチルイコシルホスホニウム、トリペンチルオクチルホスホニウム、トリペンチルノニルホスホニウム、トリペンチルデシルホスホニウム、トリペンチルウンデシルホスホニウム、トリペンチルドデシルホスホニウム、トリペンチルトリデシルホスホニウム、トリペンチルテトラデシルホスホニウム、トリペンチルペンタデシルホスホニウム、トリペンチルヘキサデシルホスホニウム、トリペンチルヘプタデシルホスホニウム、トリペンチルオクタデシルホスホニウム、トリペンチルノナデシルホスホニウム、トリペンチルイコシルホスホニウム、トリヘキシルオクチルホスホニウム、トリヘキシルノニルホスホニウム、トリヘキシルデシルホスホニウム、トリヘキシルウンデシルホスホニウム、トリヘキシルドデシルホスホニウム、トリヘキシルトリデシルホスホニウム、トリヘキシルペンタデシルホスホニウム、トリヘキシルヘキサデシルホスホニウム、トリヘキシルヘプタデシルホスホニウム、トリヘキシルオクタデシルホスホニウム、トリヘキシルノナデシルホスホニウム、トリヘキシルイコシルホスホニウム、トリヘプチルオクチルホスホニウム、トリヘプチルノニルホスホニウム、トリヘプチルデシルホスホニウム、トリヘプチルウンデシルホスホニウム、トリヘプチルドデシルホスホニウム、トリヘプチルトリデシルホスホニウム、トリヘプチルテトラデシルホスホニウム、トリヘプチルペンタデシルホスホニウム、トリヘプチルヘキサデシルホスホニウム、トリヘプチルヘプタデシルホスホニウム、トリヘプチルオクタデシルホスホニウム、トリヘプチルノナデシルホスホニウム、トリヘプチルイコシルホスホニウム、テトラオクチルホスホニウム、トリオクチルノニルホスホニウム、トリオクチルデシルホスホニウム、トリオクチルウンデシルホスホニウム、トリオクチルドデシルホスホニウム、トリオクチルトリデシルホスホニウム、トリオクチルテトラデシルホスホニウム、トリオクチルペンタデシルホスホニウム、トリオクチルヘキサデシルホスホニウム、トリオクチルヘプタデシルホスホニウム、トリオクチルオクタデシルホスホニウム、トリオクチルノナデシルホスホニウム、トリオクチルイコシルホスホニウム、テトラメチルホスホニウム、テトラエチルホスホニウム、テトラプロピルホスホニウム、テトラブチルホスホニウム、テトラペンチルホスホニウム、テトラヘキシルホスホニウム、テトラヘプチルホスホニウム、テトラオクチルホスホニウム、テトラノニルホスホニウム、テトラデシルホスホニウム、テトラフェニルホスホニウム等が挙げられる。 The phosphonium-based ionic liquid contains, as cations, tributyloctylphosphonium, tributylnonylphosphonium, tributyldecylphosphonium, tributylundecylphosphonium, tributyldodecylphosphonium, tributyltridecylphosphonium, tributyltetradecylphosphonium, tributylpentadecylphosphonium, tributylhexadecyl Phosphonium, tributylheptadecylphosphonium, tributyloctadecylphosphonium, tributylnonadecylphosphonium, tributylicosylphosphonium, tripentyloctylphosphonium, tripentylnonylphosphonium, tripentyldecylphosphonium, tripentylundecylphosphonium, tripentyldodecylphosphonium, tripentyl Ridecylphosphonium, tripentyltetradecylphosphonium, tripentylpentadecylphosphonium, tripentylhexadecylphosphonium, tripentylheptadecylphosphonium, tripentyloctadecylphosphonium, tripentylnonadecylphosphonium, tripentylicosylphosphonium, trihexyloctylphosphonium, Trihexyl nonyl phosphonium, trihexyl decyl phosphonium, trihexyl undecyl phosphonium, trihexyl decyl phosphonium, trihexyl tridecyl phosphonium, trihexyl pentadecyl phosphonium, trihexyl hexadecyl phosphonium, trihexyl heptadecyl phosphonium, trihexyl octadecyl phosphonium, Trihexyl nonadecylphos Nium, trihexylicosylphosphonium, triheptyloctylphosphonium, triheptylnonylphosphonium, triheptyldecylphosphonium, triheptylundecylphosphonium, triheptyldodecylphosphonium, triheptyltridecylphosphonium, triheptyltetradecylphosphonium, triheptylpentadecyl Phosphonium, triheptylhexadecylphosphonium, triheptylheptadecylphosphonium, triheptyloctadecylphosphonium, triheptylnonadecylphosphonium, triheptylicosylphosphonium, tetraoctylphosphonium, trioctylnonylphosphonium, trioctyldecylphosphonium, trioctylundecylphosphonium , Trioctyldodecylphosphonium , Trioctyltridecylphosphonium, trioctyltetradecylphosphonium, trioctylpentadecylphosphonium, trioctylhexadecylphosphonium, trioctylheptadecylphosphonium, trioctyloctadecylphosphonium, trioctylnonadecylphosphonium, trioctylicosylphosphonium, tetramethyl Examples include phosphonium, tetraethylphosphonium, tetrapropylphosphonium, tetrabutylphosphonium, tetrapentylphosphonium, tetrahexylphosphonium, tetraheptylphosphonium, tetraoctylphosphonium, tetranonylphosphonium, tetradecylphosphonium, and tetraphenylphosphonium.
前記ホスホニウム系イオン液体を構成する陰イオンは、特に限定されず、例えば、ハロゲンイオン、BF4 -、PF6 -、CF3SO3 -(トリフルオロメタンスルホニルイオン)、(CF3SO2)2N- (ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドイオン:TFSI)、CH3C6H4SO3 -(トルエンスルホン酸)等が挙げられる。これらの中でも、有機酸陰イオンであるBF4 -、PF6 -、CF3SO3 -、(CF3SO2)2N-及びCH3C6H4SO3 -が好ましく、(CF3SO2)2N-及びCH3C6H4SO3 -が特に好ましい。 The anion constituting the phosphonium-based ionic liquid is not particularly limited. For example, a halogen ion, BF 4 − , PF 6 − , CF 3 SO 3 − (trifluoromethanesulfonyl ion), (CF 3 SO 2 ) 2 N - (bis (trifluoromethanesulfonyl) imide ion: TFSI), CH 3 C 6 H 4 SO 3 - include (toluenesulfonic acid) and the like. Among these, organic acid anions BF 4 − , PF 6 − , CF 3 SO 3 − , (CF 3 SO 2 ) 2 N − and CH 3 C 6 H 4 SO 3 − are preferable, and (CF 3 SO 2) 2 N -, and CH 3 C 6 H 4 SO 3 - is particularly preferable.
ホスホニウム系イオン液体としては、具体的には、トリブチルメチルホスホニウム=ビストリフルオロメタンスルホニウムイミド、トリエチルオクチルホスホニウム=ビストリフルオロメタンスルホニウムイミド、トリプロピルオクチルホスホニウム=ビストリフルオロメタンスルホニウムイミド、トリブチルオクチルホスホニウム=ビストリフルオロメタンスルホニウムイミド、トリブチルドデシルホスホニウム=ビストリフルオロメタンスルホニウムイミド、テトラブチルホスホニウムメチル硫酸塩、テトラブチルホスホニウムニトラート、テトラブチルメチルホスホニウム=ビストリフルオロメタンスルホニウムイミド、テトラブチルホスホニウム=ビストリフルオロメタンスルホニウムイミド、テトラブチルホスホニウム−p−トルエンスルホネート、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス(2,2,4−トリメチルペンチル)次亜りん酸塩、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムブロマイド、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムクロライド、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムデカン酸塩、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムジシアナミド、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムヘキサフルオロホスフェート、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムテトラフルオロボレート等が挙げられる。 Specific examples of the phosphonium-based ionic liquid include tributylmethylphosphonium = bistrifluoromethanesulfonium imide, triethyloctylphosphonium = bistrifluoromethanesulfonium imide, tripropyloctylphosphonium = bistrifluoromethanesulfonium imide, tributyloctylphosphonium = bistrifluoromethane. Sulfoniumimide, tributyldodecylphosphonium = bistrifluoromethanesulfoniumimide, tetrabutylphosphonium methylsulfate, tetrabutylphosphonium nitrate, tetrabutylmethylphosphonium = bistrifluoromethanesulfoniumimide, tetrabutylphosphonium = bistrifluoromethanesulfoniumimide, tetrabutylphosphonium -P-tor Sulfonate, trihexyl tetradecylphosphonium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, trihexyl tetradecylphosphonium bis (2,2,4-trimethylpentyl) hypophosphite, trihexyl tetradecylphosphonium bromide, trihexyl tetradecyl Examples thereof include phosphonium chloride, trihexyl tetradecyl phosphonium decanoate, trihexyl tetradecyl phosphonium dicyanamide, trihexyl tetradecyl phosphonium hexafluorophosphate, trihexyl tetradecyl phosphonium tetrafluoroborate and the like.
前記ウレタンコート層4に含有されるウレタン樹脂は、公知のウレタン樹脂であればよく、通常、ポリオールとポリイソシアネートとから得られる。この発明の目的をよく達成できる点で、ポリオールはポリエステルポリオール及びポリエーテルポリオールであるのが好ましい。前記ポリイソシアネートは、例えば、脂肪族ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネート等が挙げられる。
The urethane resin contained in the
前記ウレタンコート層4は、各種ウレタン樹脂組成物に通常用いられる各種添加剤等を含有していてもよい。カーボンブラック等の導電性付与剤は任意成分として含有されることがある。
The
前記ウレタンコート層4は、前記イオン液体を前記ウレタン樹脂100質量部に対して1〜20質量部、すなわち、1〜8質量部及び8〜20質量部の割合で含有している。イオン液体の含有量が1質量部未満であると、イオン液体の効果が十分に得られず、この発明の目的を達成できないことがある。一方、イオン液体の含有量が20質量部を超えると、帯電したトナーの電荷が抜けてしまい現像ローラ表面にトナーを担持できないことがある。その結果、画像形成装置に装着すると、低湿度環境下においてかぶりが発生しやすく、また、ハーフトーン画像に濃度ムラが発生しやすくなり、形成される画像の品質が低下することがある。低湿度環境下におけるかぶりの発生を実質的に抑えることができ、この発明の目的をよく達成できる点で、イオン液体の含有量は、前記ウレタン樹脂100質量部に対して9〜19質量部であるのが好ましい。
The
前記ウレタンコート層4は、通常、0.1〜50μmの層厚を有しているのが好ましく、10〜25μmの層厚を有しているのがより好ましい。
In general, the
前記ウレタンコート層4を形成するウレタン樹脂組成物は、前記ウレタン樹脂を形成する前駆体であるウレタン調整成分と、所定量すなわち前記ウレタン調整成分100質量部に対して1〜20質量部のイオン液体と、所望により各種添加剤とを含有している。したがって、ウレタンコート層4は、ウレタン調整成分と、所定量のイオン液体と、所望により各種添加剤とを含有するウレタン樹脂組成物を弾性層3の外周面に塗布硬化して形成されている。前記ウレタン樹脂組成物におけるイオン液体及び各種添加剤は前記した通りである。
The urethane resin composition that forms the
前記ウレタン調整成分は、ポリウレタンを形成することができる成分であればよく、例えば、ポリオールとイソシアネートとの混合物が挙げられる。 The urethane adjusting component may be any component that can form polyurethane, and examples thereof include a mixture of a polyol and an isocyanate.
前記ポリオールは、ポリウレタンの調製に通常使用される各種のポリオールであればよく、ポリエーテルポリオール及びポリエステルポリオールから選択された少なくとも1種のポリオールであるのが好ましい。前記ポリエーテルポリオールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール−エチレングリコール等のポリアルキレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、テトラヒドロフランとアルキレンオキサイドとの共重合ポリオール、及び、これらの各種変性体又はこれらの混合物等が挙げられる。前記ポリエステルポリオールとしては、例えば、アジピン酸等のジカルボン酸とエチレングリコール、ヘキサンジオール等のポリオールとの縮合により得られる縮合系ポエステルポリオール、ラクトン系ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、及び、これらの混合物等が挙げられる。前記ポリエーテルポリオール及びポリエステルポリオールは、1種単独でも2種以上を組み合わせて使用してもよく、また、ポリエーテルポリオールとポリエステルポリオールとを組み合わせて使用してもよい。前記ポリオールは、熱的安定性に優れる点で、ポリエステルポリオールが好ましい。前記ポリオールは、後述するポリイソシアネート等との相溶性に優れる点で、1000〜8000の数平均分子量を有するのが好ましく、1000〜5000の数平均分子量を有するのがさらに好ましい。数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による標準ポリスチレンに換算したときの分子量である。 The polyol may be any of various polyols usually used in the preparation of polyurethane, and is preferably at least one polyol selected from polyether polyols and polyester polyols. Examples of the polyether polyol include polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polypropylene glycol-ethylene glycol, polytetramethylene ether glycol, copolymer polyols of tetrahydrofuran and alkylene oxide, and various modified products thereof. These mixtures etc. are mentioned. Examples of the polyester polyol include condensed polyester polyols obtained by condensation of dicarboxylic acids such as adipic acid and polyols such as ethylene glycol and hexanediol, lactone polyester polyols, polycarbonate polyols, and mixtures thereof. Can be mentioned. The polyether polyol and polyester polyol may be used singly or in combination of two or more, or a polyether polyol and a polyester polyol may be used in combination. The polyol is preferably a polyester polyol because it is excellent in thermal stability. The polyol preferably has a number average molecular weight of 1000 to 8000, more preferably 1000 to 5000, in view of excellent compatibility with polyisocyanate and the like described later. The number average molecular weight is a molecular weight when converted to standard polystyrene by gel permeation chromatography (GPC).
前記イソシアネートは、ポリウレタンの調製に通常使用される各種イソシアネートであればよく、例えば、脂肪族イソシアネート、芳香族イソシアネート及びこれらの誘導体等が挙げられる。イソシアネートは、貯蔵安定性に優れ、反応速度を制御しやすい点で、芳香族イソシアネートであるのが好ましい。芳香族イソシアネートとしては、例えば、キシリレンジイシシアネート(XDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、トルエンジイソシアネート(トリレンジイソシアネートとも称する。TDI)、3,3’−ビトリレン−4,4’−ジイソシアネート、3,3’−ジメチルジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネートウレチジンジオン(2,4−TDIの二量体)、キシレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート(NDI)、パラフェニレンジイソシアネート(PDI)、トリジンジイソシアネート(TODI)、メタフェニレンジイソシアネート等が挙げられる。脂肪族イソシアネートとしては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水添MDI)、オルトトルイジンジイソシアネート、リジンジイソシアネートメチルエステル、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ノルボルナンジイソシアネートメチル、トランスシクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、トリフェニルメタン−4,4’,4’’−トリイソシアネート等が挙げられる。前記前記誘導体としては、前記ポリイソシアネートの多核体、ポリオール等で変性したウレタン変性物(ウレタンプレポリマーを含む)、ウレチジオン形成による二量体、イソシアヌレート変性物、カルボジイミド変性物、ウレトンイミン変性物、アロハネート変性物、ウレア変性物、ビュレット変性物等が挙げられる。前記ポリイソシアネートは、1種単独で又は2種以上を用いることができる。ポリイソシアネートは、500〜2000の分子量を有するのが好ましく、700〜1500の分子量を有するのがさらに好ましい。 The isocyanate may be any of various isocyanates usually used for preparing polyurethane, and examples thereof include aliphatic isocyanate, aromatic isocyanate, and derivatives thereof. Isocyanate is preferably an aromatic isocyanate in terms of excellent storage stability and easy control of the reaction rate. Examples of the aromatic isocyanate include xylylene diisocyanate (XDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), toluene diisocyanate (also referred to as tolylene diisocyanate, TDI), 3,3′-bitolylen-4,4′-diisocyanate, 3, 3'-dimethyldiphenylmethane-4,4'-diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate uretidine dione (dimer of 2,4-TDI), xylene diisocyanate, naphthalene diisocyanate (NDI), paraphenylene diisocyanate (PDI) , Tolidine diisocyanate (TODI), metaphenylene diisocyanate and the like. Examples of the aliphatic isocyanate include hexamethylene diisocyanate (HDI), 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI), orthotoluidine diisocyanate, lysine diisocyanate methyl ester, isophorone diisocyanate (IPDI), norbornane diisocyanate methyl, transcyclohexane. -1,4-diisocyanate, triphenylmethane-4,4 ′, 4 ″ -triisocyanate and the like. Examples of the derivatives include polynuclear polyisocyanates, urethane-modified products modified with polyols (including urethane prepolymers), dimers formed by uretidione formation, isocyanurate-modified products, carbodiimide-modified products, uretonimine-modified products, and allophanates. Examples include modified products, urea-modified products, and burette-modified products. The said polyisocyanate can be used individually by 1 type or 2 or more types. The polyisocyanate preferably has a molecular weight of 500 to 2000, more preferably 700 to 1500.
ポリオールとポリイソシアネートとの混合物における混合割合は、特に限定されないが、通常、ポリオールに含まれる水酸基(OH)と、ポリイソシアネートに含まれるイソシアネート基(NCO)とのモル比(NCO/OH)が0.7〜1.15であるのが好ましい。このモル比(NCO/OH)は、ポリウレタンの加水分解を防止することができる点で、0.85〜1.10であるのがより好ましい。ただし、実際には、作業環境、作業上の誤差を考慮して前記適正モル比の3〜4倍相当量を配合してもよい。 The mixing ratio in the mixture of polyol and polyisocyanate is not particularly limited, but usually the molar ratio (NCO / OH) of the hydroxyl group (OH) contained in the polyol to the isocyanate group (NCO) contained in the polyisocyanate is 0. 0.7 to 1.15 is preferred. This molar ratio (NCO / OH) is more preferably 0.85 to 1.10. From the viewpoint that hydrolysis of polyurethane can be prevented. However, in practice, an amount corresponding to 3 to 4 times the appropriate molar ratio may be blended in consideration of work environment and work errors.
ウレタン調整成分には、ポリオール及びポリイソシアネートに加えて、ポリオールとポリイソシアネートとの反応に通常使用される助剤、例えば、鎖延長剤、架橋剤等を併用してもよい。鎖延長剤、架橋剤としては、例えば、グリコール類、ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン及びアミン類等が挙げられる。 In addition to the polyol and the polyisocyanate, the urethane adjusting component may be used in combination with an auxiliary agent usually used for the reaction between the polyol and the polyisocyanate, such as a chain extender and a crosslinking agent. Examples of chain extenders and crosslinking agents include glycols, hexanetriol, trimethylolpropane, and amines.
前記導電性ローラ1は、軸体2の外周面に弾性層3を形成し、さらに、弾性層3の外周面にウレタンコート層4を形成して、製造される。導電性ローラ1を製造するには、まず、軸体2が準備される。例えば、軸体2は公知の方法により所望の形状に調製される。この軸体2は、弾性層3が形成される前にプライマーが塗布されてもよい。軸体2に塗布されるプライマーとしては、特に制限はないが、前記弾性層3とコート層4とを接着又は密着させるプライマー層とを形成する材料と同様の樹脂及び架橋剤が挙げられる。プライマーは、所望により溶剤等に溶解され、定法、例えば、ディップ法、スプレー法等に従って、軸体の外周面に塗布される。
The conductive roller 1 is manufactured by forming the elastic layer 3 on the outer peripheral surface of the
弾性層3は、前記導電性組成物を軸体2の外周面に加熱硬化して形成される。例えば、弾性層3は、公知の成形方法によって、加熱硬化と成形とを同時に又は連続して行い、軸体2の外周面に形成される。導電性組成物の硬化方法は導電性組成物の硬化に必要な熱を加えられる方法であればよく、また弾性層3の成形方法も押出成形による連続加硫、プレス、インジェクションによる型成形等、特に制限されるものではない。例えば、導電性組成物が付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物である場合には、例えば、押出成形等を選択することができ、導電性組成物が付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物である場合には、例えば、金型を用いる成形法を選択することができる。導電性組成物を硬化させる際の加熱温度は、付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物の場合は、100〜500℃、特に120〜300℃、時間は数秒以上1時間以下、特に10秒以上〜35分以下であるのが好ましく、付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物の場合は、100〜300℃、特に110〜200℃、時間は5分〜5時間、特に1〜3時間であるのが好ましい。また、必要に応じ、付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物の場合は、100〜200℃で1〜20時間程度の硬化条件で、また、付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物の場合は、120〜250℃で2〜70時間程度の硬化条件で、二次加硫してもよい。また、導電性組成物は既知の方法で発泡硬化させることにより、気泡を有するスポンジ状弾性層を容易に形成することもできる。
The elastic layer 3 is formed by heat-curing the conductive composition on the outer peripheral surface of the
このようにして形成された弾性層3は、所望により、その表面が研磨、研削されて、外径及び表面状態等が調整される。また、このようにして形成された弾性層3は、ウレタンコート層4が形成される前に、前記プライマー層が形成されてもよい。
The elastic layer 3 formed in this way has its surface polished and ground as desired to adjust the outer diameter, surface state, and the like. Further, the primer layer may be formed on the elastic layer 3 formed in this way before the
ウレタンコート層4は、このようにして形成された弾性層3、又は、所望により形成されたプライマー層の外周面に、前記ウレタン樹脂組成物を塗工し、次いで、塗工されたウレタン樹脂組成物を加熱硬化させて、形成される。ウレタン樹脂組成物の塗工は、例えば、ウレタン樹脂組成物の塗工液を塗工する塗布法、前記塗工液に弾性層3等を浸漬するディッピング法、前記塗工液を弾性層3等に吹き付けるスプレーコーティング法等の公知の塗工方法によって、行われる。ウレタン樹脂組成物は、そのまま塗工してもよいし、ウレタン樹脂組成物に、例えば、メタノール及びエタノール等のアルコール、キシレン及びトルエン等の芳香族系溶媒、酢酸エチル及び酢酸ブチル等のエステル系溶媒等の揮発性溶媒、又は、水を加えた塗工液を塗工してもよい。このようにして塗工されたウレタン樹脂組成物を硬化する方法は、ウレタン樹脂組成物の硬化等に必要な熱又は水分を加えられる方法であればよく、例えば、ウレタン樹脂組成物が塗工された弾性層3等を加熱器で加熱する方法、ウレタン樹脂組成物が塗工された弾性層3等を高湿度下に静置する方法等が挙げられる。ウレタン樹脂組成物を加熱硬化させる際の加熱温度は、例えば、100〜200℃、特に120〜160℃、加熱時間は10〜120分間、特に30〜60分間であるのが好ましい。なお、前記塗工に代えて、前記ウレタン樹脂組成物を弾性層3又はプライマー層の外周面に、押出成形、プレス成形、インジェクション成形等の公知の成形方法によって、積層すると共に、又は、積層した後に、積層されたウレタン樹脂組成物を硬化させる方法等が採用されることができる。
The
このようにして製造された導電性ローラ1は、ウレタン樹脂100質量部とイオン液体1〜20質量部とを含有するウレタンコート層4、すなわち、ウレタン樹脂を100質量部とすると1〜20質量部のイオン液体を含有するウレタンコート層4を備えているから、通常の湿度はもちろん、例えば相対湿度10%の低湿度環境下においてもかぶりの発生を実質的に抑えることができる。導電性ローラ1がこのような優れた効果を奏するのは、低湿度環境下において像担持体に供給される現像剤がたとえ過剰に帯電したとしても、前記ウレタンコート層4を表面層とする前記導電性ローラ1を現像ローラとして用いれば、現像剤に帯電した過剰な帯電量を導電性ローラ1が効果的に除電して、像担持体に供給される現像剤の帯電量を通常の湿度環境下における帯電量とほぼ同程度にすることができるのではないかと、本願発明者らは推測している。
The conductive roller 1 manufactured in this manner has a
また、導電性ローラ1は、その周囲の湿度が例えば通常の湿度から低湿度に変化してもかぶりの発生を実質的に抑えることができる。したがって、この発明によれば、その周囲の湿度が低湿度に変化してもかぶりのない画像を形成することのできる導電性ローラ及び画像形成装置を提供するという目的を達成することができる。 Further, the conductive roller 1 can substantially suppress the occurrence of fog even when the surrounding humidity changes from, for example, normal humidity to low humidity. Therefore, according to the present invention, it is possible to achieve the object of providing a conductive roller and an image forming apparatus that can form an image without fogging even when the surrounding humidity changes to low humidity.
このように、導電性ローラ1はその周囲が低湿度であってもかぶりの発生を実質的に抑えることができるから、例えば、自身の表面に、所望の帯電量に帯電した現像剤を均一な厚さに担持して像担持体に供給するという作用・機能を発揮する必要のある現像ローラ及び現像剤供給ローラとして、特に好適に用いられる。 Thus, since the conductive roller 1 can substantially suppress the occurrence of fog even when the surroundings are at low humidity, for example, a developer charged to a desired charge amount can be uniformly applied to its surface. It is particularly preferably used as a developing roller and a developer supply roller that are required to exhibit the function and function of being supported in thickness and supplied to the image carrier.
次に、この発明に係る導電性ローラ1を備えた画像形成装置(以下、この発明に係る画像形成装置と称することがある。)の一例を、図2を参照して、説明する。この画像形成装置10は、図2に示されるように、各色の現像ユニットB、C、M及びYに装備された複数の像担持体11B、11C、11M及び11Yを転写搬送ベルト6上に直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置であり、したがって、現像ユニットB、C、M及びYが転写搬送ベルト6上に直列に配置されている。現像ユニットBは、像担持体11B例えば感光体(感光ドラムとも称される。)と、帯電手段12B例えば帯電ローラと、露光手段13Bと、現像手段20Bと、転写搬送ベルト6を介して像担持体11Bに当接する転写手段14B例えば転写ローラと、クリーニング手段15Bとを備えている。前記現像手段20Bは、一成分非磁性の現像剤22Bを収容する筐体21Bと、現像剤22Bを像担持体11Bに供給する現像剤担持体23B例えば現像ローラと、現像剤22Bの厚みを調整する現像剤量調節手段24B例えばブレードとを備えて成る。現像ユニットC、M及びYは現像ユニットBと基本的に同様に構成されている。定着手段30は、現像ユニットYの下流側に配置されている。この定着手段30は、記録体16を通過させる開口部35を有する筐体内に、定着ローラ31と、定着ローラ31の近傍に配置された無端ベルト支持ローラ33と、定着ローラ31及び無端ベルト支持ローラ33に巻き掛けられた無端ベルト36と、定着ローラ31と対向配置された加圧ローラ32とを備え、無端ベルト36を介して定着ローラ31と加圧ローラ32とが互いに当接又は圧接するように回転自在に支持されて成る圧力熱定着装置である。画像形成装置10の底部には、記録体16を収容するカセット41が設置されている。転写搬送ベルト6は複数の支持ローラ42に巻回されている。 Next, an example of an image forming apparatus provided with the conductive roller 1 according to the present invention (hereinafter sometimes referred to as an image forming apparatus according to the present invention) will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the image forming apparatus 10 includes a plurality of image carriers 11B, 11C, 11M, and 11Y that are provided in the developing units B, C, M, and Y of the respective colors in series on the transfer conveyance belt 6. Therefore, the developing units B, C, M, and Y are arranged in series on the transfer conveyance belt 6. The developing unit B includes an image carrier 11B such as a photosensitive member (also referred to as a photosensitive drum), a charging unit 12B such as a charging roller, an exposure unit 13B, a developing unit 20B, and an image carrier via the transfer conveyance belt 6. A transfer unit 14B that contacts the body 11B, such as a transfer roller, and a cleaning unit 15B are provided. The developing unit 20B adjusts the thickness of the casing 21B that accommodates the one-component non-magnetic developer 22B, the developer carrier 23B that supplies the developer 22B to the image carrier 11B, such as a developing roller, and the thickness of the developer 22B. Developer amount adjusting means 24B, for example, a blade. The developing units C, M, and Y are basically configured in the same manner as the developing unit B. The fixing unit 30 is disposed on the downstream side of the developing unit Y. The fixing unit 30 includes a fixing roller 31, an endless belt support roller 33 disposed in the vicinity of the fixing roller 31, a fixing roller 31, and an endless belt support roller in a housing having an opening 35 through which the recording medium 16 passes. 33, an endless belt 36 wound around 33, and a pressure roller 32 disposed opposite to the fixing roller 31. The fixing roller 31 and the pressure roller 32 are in contact with or pressed against each other via the endless belt 36. It is a pressure heat fixing device which is supported in a freely rotatable manner. At the bottom of the image forming apparatus 10, a cassette 41 that houses the recording body 16 is installed. The transfer conveyance belt 6 is wound around a plurality of support rollers 42.
画像形成装置10に使用される現像剤22B、22C、22M及び22Yはそれぞれ、摩擦により帯電可能な現像剤であれば、乾式現像剤でも湿式現像剤でもよく、また、非磁性現像剤でも磁性現像剤でもよい。各現像ユニットの筐体21B、21C、21M及び21Y内には、一成分非磁性の、黒色現像剤22B、シアン現像剤22C、マゼンタ現像剤22M及び黄色現像剤22Yが収納されている。画像形成装置10において、導電性ローラ1は、現像剤担持体23B、23C、23M及び23Y、すなわち、現像ローラとして装着されている。
Each of the developers 22B, 22C, 22M and 22Y used in the image forming apparatus 10 may be a dry developer or a wet developer as long as it can be charged by friction, and a non-magnetic developer or a magnetic developer. An agent may be used. One component non-magnetic black developer 22B, cyan developer 22C, magenta developer 22M and yellow developer 22Y are accommodated in the
画像形成装置10は、以下のようにして記録体16にカラー画像を形成する。まず、現像ユニットBにおいて、帯電手段12Bで帯電した像担持体11Bの表面に露光手段13Bにより静電潜像が形成され、現像剤担持体23Bにより供給された現像剤22Bで黒色の静電潜像が現像される。そして、記録体16が転写手段14Bと像担持体11Bとの間を通過する際に黒色の静電潜像が記録体16Bの表面に転写される。次いで、現像ユニットBと同様にして、現像ユニットC、M及びYによって、静電潜像が黒像に顕像化された記録体16に、それぞれシアン像、マゼンタ像及び黄色像が重畳され、カラー像が顕像化される。次いで、カラー像が顕像化された記録体16は、定着手段30によりカラー像が永久画像として記録体16に定着される。このようにして、記録体16にカラー画像を形成することができる。 The image forming apparatus 10 forms a color image on the recording body 16 as follows. First, in the developing unit B, an electrostatic latent image is formed by the exposure unit 13B on the surface of the image carrier 11B charged by the charging unit 12B, and the black electrostatic latent image is developed by the developer 22B supplied by the developer carrier 23B. The image is developed. The black electrostatic latent image is transferred to the surface of the recording medium 16B when the recording medium 16 passes between the transfer means 14B and the image carrier 11B. Next, in the same manner as in the developing unit B, a cyan image, a magenta image, and a yellow image are superimposed on the recording medium 16 in which the electrostatic latent image is visualized as a black image by the developing units C, M, and Y, respectively. A color image is visualized. Next, the recording body 16 in which the color image is visualized is fixed to the recording body 16 by the fixing unit 30 as a permanent image. In this way, a color image can be formed on the recording medium 16.
このタンデム型画像形成装置10において、現像剤担持体23としてこの発明に係る導電性ローラ1を用いると、導電性ローラ1は現像剤に帯電した過剰な帯電量を除去できると推測され、導電性ローラ1を備えたタンデム型画像形成装置10は通常の湿度はもちろん、例えば相対湿度10%の低湿度環境下においてもかぶりが実質的にない高品質の画像を形成することができる。 In the tandem type image forming apparatus 10, when the conductive roller 1 according to the present invention is used as the developer carrying member 23, it is presumed that the conductive roller 1 can remove an excessive charge amount charged in the developer. The tandem type image forming apparatus 10 provided with the roller 1 can form a high-quality image substantially free of fog even in a low humidity environment of 10% relative humidity as well as normal humidity.
前記画像形成装置10は、例えば、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置とされる。なお、画像形成装置10においてはこの発明に係る導電性ローラ1を現像剤担持体23の一例である現像ローラとして用いた例を参照して説明したが、現像剤供給ローラとしてこの発明に係る導電性ローラ1を用いても同様に高品質の画像を形成することができる。 The image forming apparatus 10 is an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, or a printer. Although the image forming apparatus 10 has been described with reference to the example in which the conductive roller 1 according to the present invention is used as a developing roller as an example of the developer carrier 23, the conductive roller 1 according to the present invention is used as a developer supply roller. Even if the property roller 1 is used, a high-quality image can be similarly formed.
この発明に係る導電性ローラ及び画像形成装置は、前記した実施例に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。 The conductive roller and the image forming apparatus according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within a range in which the object of the present invention can be achieved.
この発明に係る導電性ローラ1は、弾性層3とウレタンコート層4との間に、他の層を有してもよい。他の層としては、例えば、弾性層3とウレタンコート層4とを接着又は密着させるプライマー層等が挙げられる。プライマー層を形成する材料としては、例えば、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等のアルキッド樹脂変性物、オイルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂及びこれらの混合物等が挙げられる。また、これらの樹脂を硬化及び/又は架橋する架橋剤としては、例えば、イソシアネート化合物、メラミン化合物、エポキシ化合物、過酸化物、フェノール化合物、ハイドロジェンシロキサン化合物等が挙げられる。プライマー層は、例えば、0.1〜10μmの厚さに形成される。
The conductive roller 1 according to the present invention may have another layer between the elastic layer 3 and the
画像形成装置10は、電子写真方式の画像形成装置とされているが、この発明において、画像形成装置は、電子写真方式には限定されず、例えば、静電方式の画像形成装置であってもよい。また、この発明に係る導電性ローラ1が配設される画像形成装置は、各色の現像ユニットを備えた複数の像担持体を転写搬送ベルト上に直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置に限られず、例えば、単一の現像ユニットを備えたモノクロ画像形成装置、像担持体上に担持された現像剤像を無端ベルトに順次一次転写を繰り返す4サイクル型カラー画像形成装置等であってもよい。また、画像形成装置10に用いられる現像剤22は、一成分非磁性現像剤とされているが、この発明においては、一成分磁性現像剤であってもよく、二成分非磁性現像剤であっても、また、二成分磁性現像剤であってもよい。 The image forming apparatus 10 is an electrophotographic image forming apparatus. However, in the present invention, the image forming apparatus is not limited to the electrophotographic system, and may be, for example, an electrostatic image forming apparatus. Good. Further, the image forming apparatus provided with the conductive roller 1 according to the present invention is not limited to a tandem type color image forming apparatus in which a plurality of image carriers having developing units of respective colors are arranged in series on a transfer conveyance belt. For example, it may be a monochrome image forming apparatus provided with a single developing unit, a 4-cycle color image forming apparatus that sequentially repeats primary transfer of a developer image carried on an image carrier onto an endless belt, and the like. . The developer 22 used in the image forming apparatus 10 is a one-component nonmagnetic developer. However, in the present invention, the developer 22 may be a one-component magnetic developer or a two-component nonmagnetic developer. Or a two-component magnetic developer.
(実施例1)
無電解ニッケルメッキ処理が施された軸体(SUM22製、直径10mm、長さ275mm)をエタノールで洗浄し、その表面にシリコーン系プライマー(商品名「プライマーNo.16」、信越化学工業株式会社製)を塗布した。プライマー処理した軸体を、ギヤオーブンを用いて、150℃の温度にて10分焼成処理した後、常温にて30分以上冷却し、軸体の表面にプライマー層を形成した。
Example 1
An electroless nickel-plated shaft body (SUM22, diameter 10 mm, length 275 mm) was washed with ethanol, and a silicone primer (trade name “Primer No. 16”, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) on its surface. ) Was applied. The shaft body subjected to the primer treatment was fired at a temperature of 150 ° C. for 10 minutes using a gear oven, and then cooled at room temperature for 30 minutes or more to form a primer layer on the surface of the shaft body.
次いで、両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン(D)(重合度300)100質量部、BET比表面積が110m2/gである疎水化処理されたヒュームドシリカ(日本アエロジル株式会社製、R−972)1質量部、平均粒径6μm、嵩密度が0.25g/cm3である珪藻土(F)(オプライトW−3005S、北秋珪藻土株式会社製)40質量部、及び、アセチレンブラック(G)(デンカブラックHS−100、電気化学工業株式会社製)5質量部をプラネタリーミキサーに入れ、30分撹拌した後、3本ロールに1回通した。これを再度プラネタリーミキサーに戻し、架橋剤として、両末端及び側鎖にSi−H基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン(E)(重合度17、Si−H量0.0060mol/g)2.1質量部、反応制御剤としてエチニルシクロヘキサノール0.1質量部、及び、白金触媒(H)(Pt濃度1%)0.1部を添加し、15分撹拌して混練して、付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物を調製した。調製した付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物を液体射出成形により前記軸体2の外周面に成形した。液体射出成形において、前記付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物を10分間150℃に加熱して硬化させた。この成形体を研磨して外径20mmの弾性層3を形成した。
Next, 100 parts by mass of dimethylpolysiloxane (D) (polymerization degree 300) blocked at both ends with dimethylvinylsiloxy groups, and a hydrophobized fumed silica having a BET specific surface area of 110 m 2 / g (Nippon Aerosil Co., Ltd.) Made by company, R-972) 1 part by mass, average particle size 6 μm, bulk density of 0.25 g / cm 3 diatomaceous earth (F) (Oplite W-3005S, manufactured by Kitaaki Diatomaceous Earth Co., Ltd.) 40 parts by mass, 5 parts by mass of acetylene black (G) (Denka Black HS-100, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was placed in a planetary mixer, stirred for 30 minutes, and then passed once through three rolls. This is returned to the planetary mixer again, and as a crosslinking agent, methyl hydrogen polysiloxane (E) having Si—H groups at both ends and side chains (polymerization degree 17, Si—H amount 0.0060 mol / g) 2. 1 part by mass, 0.1 part by mass of ethynylcyclohexanol as a reaction control agent and 0.1 part of platinum catalyst (H) (Pt concentration 1%) are added, and the mixture is stirred and kneaded for 15 minutes to be an addition curing type. A liquid conductive silicone rubber composition was prepared. The prepared addition-curable liquid conductive silicone rubber composition was molded on the outer peripheral surface of the
一方、下記組成を有するウレタンコート層4形成用のウレタン樹脂組成物を調製した。
On the other hand, a urethane resin composition for forming the
・ポリイソシアネート(ヘキサメチレンジイソシアネート)14質量部
・縮合系ポリエステルポリオール(1,6−ヘキサンジオールとアジピン酸との混合モル比[COOH/OH]=12/13)28質量部(前記イソシアネートとポリエステルポリオールとのモル比[NCO/OH]=1.1/1)
・イオン液体として、ホスホニウム系イオン液体であるテトラブチルホスホニウム−p−トルエンスルホネート(シグマアルドリッチジャパン株式会社製)1質量部
・カーボンブラック(商品名「トーカブラック#4500」、東海カーボン株式会社製)3質量部
・添加剤1として、ジブチル錫ジラウレート(商品名「ジ−n−ブチルすずジラウレート」、昭和化学株式会社製)0.03質量部
・添加剤2として、シリカ(商品名「ACEMATT OK−607」、デグサ社製)4質量部
-Polyisocyanate (hexamethylene diisocyanate) 14 parts by mass-Condensed polyester polyol (mixing molar ratio of 1,6-hexanediol and adipic acid [COOH / OH] = 12/13) 28 parts by mass (said isocyanate and polyester polyol (NCO / OH] = 1.1 / 1)
-As a ionic liquid, 1 part by mass of tetrabutylphosphonium-p-toluenesulfonate (manufactured by Sigma Aldrich Japan), which is a phosphonium-based ionic liquid-Carbon black (trade name "Toka Black # 4500", manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.) 3 Part by mass-As additive 1, dibutyltin dilaurate (trade name "di-n-butyltin dilaurate", manufactured by Showa Chemical Co., Ltd.) 0.03 parts by weight-As
このようにして調製したウレタン樹脂組成物を弾性層3の外周面にスプレーコーティング法によって塗布し、160℃で30分間加熱して、層厚22μmのウレタンコート層4を形成した。このようにして実施例1の導電性ローラを製造した。
The urethane resin composition thus prepared was applied to the outer peripheral surface of the elastic layer 3 by a spray coating method and heated at 160 ° C. for 30 minutes to form a
(実施例2〜4)
前記イオン液体の含有量を2質量部、4質量部及び8質量部に変更したこと以外は、実施例1と基本的に同様にして、実施例2〜4の導電性ローラをそれぞれ製造した。
(Examples 2 to 4)
Except having changed the content of the said ionic liquid into 2 mass parts, 4 mass parts, and 8 mass parts, it carried out similarly to Example 1, and manufactured the conductive roller of Examples 2-4, respectively.
(比較例1)
前記ホスホニウム系イオン液体を含有させないこと以外は、実施例1と基本的に同様にして、比較例1の導電性ローラを製造した。
(比較例2)
前記ホスホニウム系イオン液体を含有させず、前記カーボンブラックの含有量を6質量部に変更したこと以外は、実施例1と基本的に同様にして、比較例2の導電性ローラを製造した。
(Comparative Example 1)
A conductive roller of Comparative Example 1 was produced basically in the same manner as in Example 1 except that the phosphonium-based ionic liquid was not contained.
(Comparative Example 2)
A conductive roller of Comparative Example 2 was produced basically in the same manner as in Example 1 except that the phosphonium-based ionic liquid was not contained and the content of the carbon black was changed to 6 parts by mass.
(低湿度環境下におけるかぶり評価)
製造した各導電性ローラを現像ローラとして非磁性一成分電子写真方式のプリンター(商品名「HL−4040CN」、ブラザー工業株式会社製)に装着し、低湿度環境下(23℃、相対湿度10%)で24時間静置した。その後、前記プリンターの用紙設定を「普通紙厚め」、印字品質を「標準」、カラー設定を「標準」に設定して、モノクロモードにて白べた画像を100枚連続して印刷した。その直後にカラーモードに設定変更して白べた画像1枚印刷した。このカラーモードで印刷した白べた画像の汚れ具合をかぶりとして目視にて評価した。評価は、白べた画像全面に汚れが皆無であった場合を「◎」、白べた画像に実用上問題がない程度にわずかに汚れが認められた場合を「○」、白べた画像に実用上許容できないほど汚れが認められた場合を「×」とした。これらの評価結果を「かぶり評価」として第1表に示す。
(Evaluation of fogging in a low humidity environment)
Each manufactured conductive roller is mounted as a developing roller on a non-magnetic one-component electrophotographic printer (trade name “HL-4040CN”, manufactured by Brother Industries, Ltd.) and in a low humidity environment (23 ° C., 10% relative humidity). ) For 24 hours. Thereafter, the printer was set to “plain paper thick”, the print quality was set to “standard”, and the color setting was set to “standard”, and 100 white images were continuously printed in the monochrome mode. Immediately thereafter, the setting was changed to the color mode, and one white image was printed. The degree of contamination of the white solid image printed in this color mode was visually evaluated as a fog. The evaluation is “◎” when there is no dirt on the entire white solid image, “○” when the white solid image is slightly dirty to the extent that there is no practical problem, and practical for white solid images. A case where dirt was found to be unacceptable was marked as “x”. These evaluation results are shown in Table 1 as “fogging evaluation”.
(ハーフトーン画像における画質評価)
製造した各導電性ローラを現像ローラとして装着した前記プリンター(商品名「HL−4040CN」、ブラザー工業株式会社製)をパーソナルコンピュータに接続して、試験環境下(23℃、相対湿度10%)に24時間静置した。その後、前記プリンターの用紙設定を「普通紙厚め」、印字品質を「標準」、カラー設定を「標準」、その他の設定を「デフォルト」に設定して、18%グレイ同等の濃度のモノクロ全面画像を表計算ソフト「エクセル」(マイクロソフト社)でパーソナルコンピュータの画面上に作成し、このモノクロ全面画像をハーフトーン画像としてモノクロモードで1枚印刷した。印刷されたハーフトーン画像の均質度を目視にて評価した。評価は、ハーフトーン画像が濃度ムラのない均一な画像であった場合を「◎」、ハーフトーン画像に実用上問題がない程度にわずかに濃度ムラが認められた場合を「○」、ハーフトーン画像に実用上許容できないほど濃度ムラが認められた場合を「×」とした。これらの評価結果を「画質評価」として第1表に示す。
(Image quality evaluation for halftone images)
The printer (trade name “HL-4040CN”, manufactured by Brother Industries, Ltd.) equipped with each manufactured conductive roller as a developing roller was connected to a personal computer, and the test environment (23 ° C., relative humidity 10%) was established. It was allowed to stand for 24 hours. After that, set the printer's paper settings to "plain paper thick", print quality to "standard", color settings to "standard", and other settings to "default", and a monochrome full-screen image with a density equivalent to 18% gray. Was created on the screen of a personal computer using spreadsheet software “Excel” (Microsoft Corporation), and this monochrome entire image was printed as a halftone image in monochrome mode. The degree of homogeneity of the printed halftone image was visually evaluated. Evaluation is “◎” when the halftone image is a uniform image with no density unevenness, “○” when the halftone image shows slight density unevenness to the extent that there is no practical problem, and “halftone”. A case where density unevenness was found to be unacceptable in practice in an image was indicated as “x”. These evaluation results are shown in Table 1 as “image quality evaluation”.
1 導電性ローラ
2 軸体
3 弾性層
4 ウレタンコート層
6 転写搬送ベルト
10 画像形成装置
11B、11C、11M、11Y 像担持体
12B、12C、12M、12Y 帯電手段
13B、13C、13M、13Y 露光手段
14B、14C、14M、14Y 転写手段
15B、15C、15M、15Y クリーニング手段
16 記録体
20 現像手段
21B、21C、21M、21Y、34 筐体
22B、22C、22M、22Y 現像剤
23B、23C、23M、23Y 現像剤担持体
24B、24C、24M、24Y 現像剤規制部材
30 定着手段
31 定着ローラ
32 加圧ローラ
33 無端ベルト支持ローラ
35 開口部
36 無端ベルト
41 カセット
42 支持ローラ
B、C、M、Y 現像ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記ウレタンコート層は、ウレタン樹脂と、前記ウレタン樹脂100質量部に対して1〜20質量部の、ホスホニウム系イオン液体とを含有していることを特徴とする導電性ローラ。 An electroconductive roller comprising an elastic layer formed on the outer peripheral surface of the shaft body and a urethane coat layer formed on the outer peripheral surface of the elastic layer,
The said urethane coat layer contains 1-20 mass parts of phosphonium type | system | group ionic liquids with respect to 100 mass parts of said urethane resins and urethane resin, The electroconductive roller characterized by the above-mentioned.
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