JP2022065922A - Charging member with coating layer - Google Patents
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Abstract
Description
画像形成装置は、感光体、帯電装置、感光体に対して静電潜像を形成する露光装置、静電潜像にトナーを塗布して現像する現像装置、及び感光体上のトナー像を転写材に転写する転写装置を備える。帯電装置には、感光体を帯電させる帯電部材が設けられる。 The image forming apparatus is a photoconductor, a charging device, an exposure device that forms an electrostatic latent image on the photoconductor, a developing device that applies toner to the electrostatic latent image to develop it, and a transfer device that transfers a toner image on the photoconductor. It is equipped with a transfer device that transfers to the material. The charging device is provided with a charging member that charges the photoconductor.
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、帯電部材の例について説明する。なお、図面に基づいて説明するにあたり、同一の要素又は同一の機能を有する類似の要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、各要素の寸法比率は図示の比率に限られない。また、本明細書中、「約」で表記した値は、当該値を含むとともに、当該値の近傍を含む範囲を示している。このため、「約」で表記した値は、例えば、「約」を削除した値そのものであってもよい。また、本明細書中、「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。 Hereinafter, an example of the charging member will be described with reference to the drawings as necessary. In the description based on the drawings, the same elements or similar elements having the same functions are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. Further, the dimensional ratio of each element is not limited to the ratio shown in the figure. Further, in the present specification, the value represented by "about" indicates the range including the value and the vicinity of the value. Therefore, the value represented by "about" may be, for example, the value itself with "about" deleted. Further, in the present specification, the numerical range indicated by using "-" indicates a range including the numerical values before and after "-" as the minimum value and the maximum value, respectively.
<帯電部材及び画像形成装置>
帯電部材は、導電性支持体と、該導電性支持体上に設けられた導電性本体と、を備える。導電性本体は、導電性支持体上に設けられた弾性層と、弾性層上に設けられた樹脂層と、導電性本体の最表面を形成するように、樹脂層上に設けられたコーティング層と、を備える。以下では、図1に示される帯電ローラ10を例に挙げて、帯電部材の詳細を説明する。
<Charging member and image forming device>
The charging member includes a conductive support and a conductive main body provided on the conductive support. The conductive main body has an elastic layer provided on the conductive support, a resin layer provided on the elastic layer, and a coating layer provided on the resin layer so as to form the outermost surface of the conductive main body. And prepare. Hereinafter, the details of the charging member will be described by taking the
帯電ローラ(帯電部材)10は、導電性本体5と、導電性本体5の回転軸となる導電性支持体1を備えている。導電性本体5は、支持体1の回転軸線Lを中心に回転するローラ形状を呈している。導電性本体5は、回転軸線Lを中心に回転対称であり、回転軸線Lを中心に回転する。
The charging roller (charging member) 10 includes a conductive
導電性本体5は、導電性支持体1の外周面に接する導電性の弾性層(導電性弾性層)2及び弾性層2の外周面に接する導電性の樹脂層(導電性樹脂層)3を備える導電性ベース6と、樹脂層3の外周面に接する絶縁性のコーティング層(絶縁性コーティング層)4と、を備えている。なお、樹脂層3は、その他の層を介して弾性層2の周りに設けられていてもよい。例えば、弾性層2と樹脂層3との間に、耐電圧性(耐リーク性)を高めるための抵抗調整層のような中間層が介在してもよい。また、コーティング層4は、その他の層を介して樹脂層3の周りに設けられていてもよい。ただし、コーティング層4に接する層によって、例えば、後述するコーティング層4中のポリシロキサン化合物(例えばシリコーン構造等を有するポリシロキサン化合物)の配向状態が変化するため、最表面の物理状態(凹凸の状態)、化学的特性(表面自由エネルギー等)が変化する。コーティング層4が樹脂層3の外周面に直接接するように形成される場合、感光体との接触による導電性本体5表面の汚染(例えば外添剤による汚染)が抑制されやすい。
The conductive
[導電性支持体]
導電性支持体1としては、導電性を有する金属からなるものであれば特に限定されない。導電性支持体1は、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス等からなる金属製の中空体(パイプ状(円管状))や中実体(ロッド状)等であってもよい。導電性支持体1の外周面には、導電性を損なわない程度において、防錆や耐傷性付与を目的として、必要に応じてめっき処理が施されていてもよい。また、導電性支持体1の外周面には、弾性層2との接着性を高めるため、必要に応じて接着剤、プライマー等が塗布されていてもよい。その際、十分な導電性を確保するために、これら接着剤、プライマー等は必要に応じて導電化されていてもよい。
[Conductive support]
The
導電性支持体1は、例えば、長さが約250~360mmの円柱状の形状であってもよい。導電性支持体1における弾性層2によって覆われる部位は、例えば、導電性支持体1の回転軸線L方向(導電性支持体1の延在方向)に沿って延びる円柱状又は円管状に形成され、且つ回転軸線L方向において直径(外径)が一定(ストレートの円柱形状又は円管状)であってもよい。導電性支持体1における弾性層2によって覆われる部位の直径は、例えば、約8mm以上であってよく、約10mm以下であってよい。
The
導電性支持体1における弾性層2によって覆われていない部位、すなわち、導電性支持体1の両端部は、図示しない支持部材によって支持される。導電性支持体1における弾性層2によって覆われていない部位の直径は、例えば、弾性層2によって覆われている部位の直径よりも小さくてもよい。導電性支持体1は、支持部材に支持された状態で、導電性支持体1における回転軸線(円柱形状の中心線)Lを中心に回転する。
The portion of the
導電性支持体1は、コーティング層4の表面が感光体の表面に接触するように、感光体側に向けて付勢されている。すなわち、コーティング層4の表面を感光体の表面に押し付けるために、導電性支持体1の両端部には、感光体側に向けてそれぞれ荷重が加えられている。回転する感光体に対して帯電ローラ10を適切に密着させるという観点から、導電性支持体1の片側の端部に加えられている荷重は、例えば、約450g以上であってよく、約750g以下であってよい。
The
[弾性層]
弾性層2としては、感光体に対する均一な密着性を確保するために適度な弾性を有していれば特に限定されない。弾性層2は、例えば、天然ゴム;エチレン-プロピレン-ジエンゴム(EPDM)、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、シリコーンゴム、ポリウレタン系エラストマー、エピクロルヒドリンゴム、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)、水素添加NBR(H-NBR)、クロロプレンゴム(CR)等の合成ゴム;ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂等の合成樹脂;などをベースポリマーとして用いて形成されてもよい。換言すれば、弾性層2は、これらのベースポリマー又はその架橋体を含有する弾性体で構成されてよい。これらは、1種単独で又は2種以上併せて用いられてもよい。感光体に対する均一な密着性の観点では、ベースポリマーは、ゴム成分(天然ゴム又は合成ゴム)を主成分としてよい。より具体的には、ベースポリマーは、ゴム成分を約50質量%以上含有していてもよく、約80質量%以上含有していてもよい。
[Elastic layer]
The
ベースポリマーには、弾性層2に所望の特性を付与することを目的として、導電剤、加硫剤、加硫促進剤、滑剤、助剤等の周知の添加剤が必要に応じて適宜配合されてもよい。ただし、安定した抵抗を形成するという観点から、弾性層2(弾性体)はエピクロルヒドリンゴム及びその架橋体を主成分として含有してもよい。より具体的には、弾性層2は、エピクロルヒドリンゴム及びその架橋体を約50質量%以上含有していてもよく、約80質量%以上含有していてもよい。
Well-known additives such as a conductive agent, a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, a lubricant, and an auxiliary agent are appropriately blended in the base polymer for the purpose of imparting desired properties to the
導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、チタン酸カリウム、酸化鉄、導電性酸化チタン(c-TiO2)、導電性酸化亜鉛(c-ZnO)、導電性酸化錫(c-SnO2)、第四級アンモニウム塩等が用いられてもよい。加硫剤としては、硫黄等が用いられてもよい。加硫促進剤としては、テトラメチルチウラムジスルフィド(CZ)等が用いられてもよい。滑剤としては、ステアリン酸等が用いられてもよい。助剤としては、亜鉛華(ZnO)等が用いられてもよい。 Examples of the conductive agent include carbon black, graphite, potassium titanate, iron oxide, conductive titanium oxide (c-TiO 2 ), conductive zinc oxide (c-ZnO), conductive tin oxide (c-SnO 2 ), and the like. A quaternary ammonium salt or the like may be used. As the vulcanizing agent, sulfur or the like may be used. As the vulcanization accelerator, tetramethylthiuram disulfide (CZ) or the like may be used. As the lubricant, stearic acid or the like may be used. As the auxiliary agent, zinc oxide (ZnO) or the like may be used.
弾性層2の厚さは、適度な弾性を発現させるため、例えば、約1.25mm以上であってよく、約3.00mm以下であってよい。
The thickness of the
[樹脂層]
樹脂層3は、樹脂を含有し、弾性層よりも硬い(例えば、JIS K7162に準拠して測定される弾性率が高い)層である。弾性層2上に樹脂層3が設けられることで、導電性本体5の表面への弾性層2からの可塑剤等のブリードを抑制できる。
[Resin layer]
The
樹脂層3は、例えば、マトリックス材料と、同材料中に分散された粒子とを含有してよい。樹脂層3は、粒子を含んでいることにより、表面に凹凸形状を有している。粒子は、1種であっても、2種以上であってもよい。例えば、樹脂層3は、図2に示すように、マトリックス材料30と、同材料中に分散された第一の粒子31と、を含有する層であってよく、図3に示すように、マトリックス材料30と、同材料中に分散された第一の粒子31と第一の粒子31とは種類の異なる第二の粒子32とを含有する層であってもよい。ここで、種類が異なるとは、材質、形状等が異なることを含む。例えば、第一の粒子31の材質と第二の粒子32の材質とが互いに同じであっても、形状が互いに異なっていれば、第一の粒子31と第二の粒子32とは種類が異なる。
The
マトリックス材料は、例えば、ベースポリマーを含む。ベースポリマーとしては、例えば、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ナイロン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ブチラール樹脂、スチレン-エチレン・ブチレン-オレフィン共重合体(SEBC)、オレフィン-エチレン・ブチレン-オレフィン共重合体(CEBC)等のポリマーが用いられてよい。これらは、1種単独で又は2種以上併せて用いられてよい。例えば、取り扱いの容易性、材料設計の自由度の大きさ等の観点から、ベースポリマーは、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ナイロン樹脂、ポリウレタン樹脂及びシリコーン樹脂からなる群より選択される少なくとも一種であってもよく、ナイロン樹脂及びポリウレタン樹脂からなる群より選択される少なくとも一種であってもよい。 Matrix materials include, for example, base polymers. Examples of the base polymer include fluororesin, polyamide resin, acrylic resin, nylon resin, polyurethane resin, silicone resin, butyral resin, styrene-ethylene / butylene-olefin copolymer (SEBC), and olefin-ethylene / butylene-olefin. A polymer such as a polymer (CEBC) may be used. These may be used alone or in combination of two or more. For example, the base polymer is at least one selected from the group consisting of fluororesins, acrylic resins, nylon resins, polyurethane resins and silicone resins from the viewpoint of ease of handling, the degree of freedom in material design, and the like. It may be at least one selected from the group consisting of nylon resin and polyurethane resin.
樹脂層中のベースポリマーの含有量は、樹脂層全量を基準として、例えば、約30質量%以上であってよく、約90質量%以下であってよい。 The content of the base polymer in the resin layer may be, for example, about 30% by mass or more and may be about 90% by mass or less based on the total amount of the resin layer.
マトリックス材料は、例えば、各種導電剤(導電性カ-ボン、グラファイト、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉、導電性酸化錫、導電性酸化チタン、イオン導電剤等)、帯電制御剤などを更に含んでいてもよい。 The matrix material further contains, for example, various conductive agents (conductive carbon, graphite, copper, aluminum, nickel, iron powder, conductive tin oxide, conductive titanium oxide, ionic conductive agent, etc.), charge control agents, and the like. You may be.
粒子(例えば第一の粒子31及び第二の粒子32)は、絶縁性粒子であってよい。粒子は、樹脂粒子であってよく、無機粒子であってもよい。粒子は、放電点を十分に確保するべく樹脂層の表面に対し凹凸を形成することができるものであれば特に限定されない。樹脂粒子の材料としては、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、尿素樹脂等が挙げられる。無機粒子の材料としては、シリカ、アルミナ等が挙げられる。これらは単独で又は2種以上併せて用いてもよい。粒子は、マトリックス材料30との相溶性、粒子添加後の分散保持性、塗料化後の安定性(ポットライフ)等の観点から、ナイロン樹脂粒子、アクリル樹脂粒子及びポリアミド樹脂粒子からなる群より選択される少なくとも一種であってよく、ナイロン樹脂粒子及びアクリル樹脂粒子からなる群より選択される少なくとも一種であってよい。
The particles (eg,
粒子(例えば第一の粒子31及び第二の粒子32)の形状は、樹脂層3の表面に対し凹凸を形成することができるものであれば特に限定されるものではなく、真球状、楕円球状、不定形等であってもよい。
The shape of the particles (for example, the
粒子の含有量(例えば第一の粒子31及び第二の粒子32の合計量)は、樹脂層の全質量を基準として、例えば、約5~50質量%であってよい。粒子の含有量が約5質量%以上であることにより、帯電性能をより満足し易くなる傾向があり、粒子の含有量が約50質量%以下であることにより、塗料化した際の粒子沈降の制御がより容易になり、塗料安定性が悪化し難い傾向がある。同様の観点から、粒子の含有量は、樹脂層の全質量を基準として、約10~40質量%であってよく、約20~30質量%であってよい。なお、樹脂層に含まれる粒子の含有量は、例えば、樹脂層を帯電部材からサンプリングし、それを加熱することによって生じる重量変化(TG)、示差熱(DTA)、熱量(DSC)及び揮発成分の質量(MS)を測定することで定量化することができる(TG-DTA-MS、DSC(熱分析))。
The content of the particles (for example, the total amount of the
粒子が第一の粒子31及び第二の粒子32を含有する場合、優れた帯電性能がより発現し易いという観点から、第一の粒子31と第二の粒子32の含有量の比は、例えば、約5:1~1:5であってよく、約3:1~1:3であってもよい。
When the particles contain the
樹脂層3において、粒子の無い部分(例えば、第一の粒子31及び第二の粒子32の無い部分)(マトリックス材料30のみの部分)の層厚A(図2及び図3中の「A」部分)は、例えば、約1.0μm以上、約2.0μm以上又は約3.0μm以上であってよく、約7.0μm以下、約6.0μm以下又は約5.0μm以下であってよい。樹脂層3が粒子を含む場合、層厚Aは、最寄りの粒子同士の中間点における厚さである。層厚Aが約1.0μm以上であることにより、添加する樹脂粒子を長期に渡って脱落させずに、継続的に保持し易くなる。層厚Aが約7.0μm以下であることにより、帯電性能を良好に維持し易くなる。なお、層厚Aは、導電性本体5の断面を鋭利な刃物で切り出して、光学顕微鏡や電子顕微鏡で観察することで測定される。
In the
粒子が第一の粒子31のみを含む場合、第一の粒子31の粒子径(図2中の「B」部分)の平均(平均粒子径B)は、初期画像不良である帯電ムラ抑制という観点から、約5.0~50.0μmであってよい。同様の観点から、第一の粒子31の平均粒子径Bは約15.0~30.0μmであってよい。なお、本明細書中、粒子の平均粒子径は、SEM観察により複数の粒子の母集団から任意に100個の粒子を抽出し、それらの粒子径の平均値をとることで導出することができる。ただし、粒子形状が真球状ではなく、楕円球状(断面が楕円の球)や不定形等のように一律に粒子径が定まらない場合には、最長径と最短径との単純平均値をその粒子の粒子径とする。
When the particles contain only the
樹脂層3が、第一の粒子31と第二の粒子32とを含有する場合、第一の粒子31の粒子径(図3中の「B」部分)の平均(平均粒子径B)は、初期画像不良である帯電ムラ抑制という観点から、約15.0~40.0μmであってよく、第二の粒子32の粒子径(図3中の「C」部分)の平均(平均粒子径C)は、初期画像不良である帯電ムラ抑制という観点から、約15.0μm以上であってよく、約40.0μm以下であってよい。帯電ムラ抑制という観点から、第一の粒子31の平均粒子径Bは第二の粒子32の平均粒子径Cより大きくてよい。例えば、第一の粒子31の平均粒子径Bは第二の粒子32の平均粒子径Cより約10μm以上大きくてよい。
When the
樹脂層3の層厚Aに対する第一の粒子31の平均粒子径Bの比(B/A)は約5.0~30.0であってよい。B/Aが約5.0以上であることにより、帯電均一性を十分に確保し易くなり、B/Aが約30.0以下であることにより、導電性樹脂層形成用の塗布液の塗工性を向上し易くなり、また、粒子脱落を抑制し易くなる。同様の観点から、B/Aは約7.5~20.0であってよく、約8.0~12.5であってよい。
The ratio (B / A) of the average particle diameter B of the
粒子の粒子間距離(すなわち、第一の粒子31及び場合により含まれる第二の粒子32を含む全粒子における粒子間距離)は約50~400μmであってよい。粒子間距離が約50μm以上であることにより、導電性樹脂層表面のガサツキ及び粒子脱落を抑制し易くなり、粒子間距離が約400μm以下であることにより、粒子脱落を抑制し易くなる。同様の観点から、粒子間距離は約75~300μmであってよく、約100~250μmであってよい。なお、粒子間距離は、JIS B0601-1994に則り、計測することができる。
The interparticle distance of the particles (ie, the interparticle distance in all particles including the
樹脂層3は、例えば、当初存在した弾性層の表面にイソシアネート化合物を含有する溶液を含浸させた後硬化させることで形成される層であってもよい。この場合、当初存在した弾性層の表面側の硬化部分が樹脂層3となり、それ以外の硬化部分が弾性層2となる。この方法では、弾性層を研磨により成型することにより、弾性層の表面(溶液含浸後に系形成される樹脂層3の表面)に凹凸を形成してよい。これにより、導電性本体5の最表面のスキューネス(Rsk)及び十点平均粗さ(Rzjis)を後述する範囲に調整することができる。
The
イソシアネート化合物は、例えば、2,6-トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、パラフェニレンジイソシアネート(PPDI)、1,5-ナフタレンジイソシアネート(NDI)及び3,3-ジメチルジフェニル-4,4’-ジイソシアネート(TODI)、並びに、これらの多量体及び変性体等であってよい。 The isocyanate compounds include, for example, 2,6-toluene diisocyanate (TDI), 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), paraphenylene diisocyanate (PPDI), 1,5-naphthalenedi isocyanate (NDI) and 3,3-dimethyl. It may be diphenyl-4,4'-diisocyanate (TODI), and multimers and modified products thereof.
イソシアネート化合物を含有する溶液の溶媒は、イソシアネート化合物を溶解させることができる有機溶剤であれば特に限定されない。有機溶剤は、例えば、酢酸エチル等であってよい。溶液には、カーボンブラック、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーから選択される少なくとも1種のポリマー、導電性付与剤等を更に含有させてよい。 The solvent of the solution containing the isocyanate compound is not particularly limited as long as it is an organic solvent capable of dissolving the isocyanate compound. The organic solvent may be, for example, ethyl acetate or the like. The solution may further contain at least one polymer selected from carbon black, an acrylic fluorine-based polymer, and an acrylic silicone-based polymer, a conductivity-imparting agent, and the like.
イソシアネート化合物を含有する溶液を弾性層に含浸させた後硬化させることで形成される樹脂層は、例えば、弾性層2を構成する弾性体と、イソシアネート化合物由来の樹脂と、を含有してよい。
The resin layer formed by impregnating the elastic layer with a solution containing an isocyanate compound and then curing it may contain, for example, an elastic body constituting the
弾性体は、イソシアネート化合物由来の樹脂との結着性が良好である観点から、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)又はエピクロルヒドリンゴムを主成分とするベースポリマーを用いて形成されてよい。より具体的には、ベースポリマーは、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)又はエピクロルヒドリンゴムを50質量%以上含有していてもよく、80質量%以上含有していてもよい。 The elastic body may be formed by using a base polymer containing acrylonitrile-butadiene rubber (NBR) or epichlorohydrin rubber as a main component from the viewpoint of good binding property to the resin derived from the isocyanate compound. More specifically, the base polymer may contain 50% by mass or more of acrylonitrile-butadiene rubber (NBR) or epichlorohydrin rubber, or may contain 80% by mass or more.
イソシアネート化合物由来の樹脂は、例えば、ウレア結合、ウレタン結合等を有する樹脂(ユリア樹脂、ウレタン樹脂等)であってよい。イソシアネート化合物由来の樹脂は、弾性体中のベースポリマー及び/又は架橋体とウレタン結合等により結合していてよい。 The resin derived from the isocyanate compound may be, for example, a resin having a urea bond, a urethane bond, or the like (urea resin, urethane resin, etc.). The resin derived from the isocyanate compound may be bonded to the base polymer and / or the crosslinked body in the elastic body by a urethane bond or the like.
上記イソシアネート化合物を含有する溶液を含浸させる方法で樹脂層3を形成する場合、樹脂層3の厚さは、例えば、1.0μm以上、10.0μm以上又は20.0μm以上であってよく、250.0μm以下、200.0μm以下又は150.0μm以下であってよい。
When the
[コーティング層]
コーティング層4は、ポリシロキサン化合物を含有する。ポリシロキサン化合物を含有するコーティング層4の表面が、導電性本体5の最表面Sとなるように樹脂層3上に設けられることで、感光体との接触による導電性本体5表面の汚染(例えば外添剤による汚染)が抑制される。例えば、感光体が小型化されて帯電ローラ10の回転数が増える場合や、画像形成装置が帯電ローラ10に付着した外添剤を除去するクリーニングチャージローラ(CCR)を備えない場合には、帯電ローラ10の外添剤による汚染が生じやすいが、帯電ローラ10がコーティング層4を備えることで、上記のような場合にも外添剤による汚染が生じがたい。ここで、「ポリシロキサン化合物」とは、Si-O-Si結合(シロキサン結合)を分子構造中に複数有する化合物を意味する。Si-O-Si結合を構成するSiには、3つ又は4つの酸素原子が結合していてよい。
[Coating layer]
The
ポリシロキサン化合物は、例えば、Si-O-Zr結合を分子構造中に有する。Si-O-Zr結合は、例えば、ジルコニウムキレート化合物の存在下で加水分解性シラン化合物を重合(自己縮合)させた際に、ジルコニウムキレート化合物と加水分解性シラン化合物との間で形成される結合である。Si-O-Zr結合を構成するSiは、Si-O-Si結合を構成するSiと同一であり得る。Si-O-Zr結合を構成するSiには、3つ又は4つの酸素原子が結合していてよい。 The polysiloxane compound has, for example, a Si—O—Zr bond in its molecular structure. The Si—O—Zr bond is a bond formed between the zirconium chelate compound and the hydrolyzable silane compound, for example, when the hydrolyzable silane compound is polymerized (self-condensed) in the presence of the zirconium chelate compound. Is. The Si constituting the Si—O—Zr bond can be the same as the Si constituting the Si—O—Si bond. Three or four oxygen atoms may be bonded to Si constituting the Si—O—Zr bond.
ポリシロキサン化合物は、表面硬度に優れる観点から、エポキシ基に由来する架橋構造を有してよい。より具体的には、ポリシロキサン化合物は、下記式(1)又は(2)で表される構造単位を有してよい。
式(1)中、R1~R3は、各々独立して、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、水酸基、カルボキシル基又はアミノ基を示し、Xは、単結合又は2価の有機基を示し、*は、Siへの結合手を示し、nは、0又は1を示す。Siは、Si-O-Zr結合を構成するSiであってよく、Si-O-Si結合を構成するSiであってもよい。 In the formula (1), R 1 to R 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a hydroxyl group, a carboxyl group or an amino group, and X is a single bond or a divalent organic substance. A group is indicated, * indicates a bond to Si, and n indicates 0 or 1. Si may be Si constituting a Si—O—Zr bond, or may be Si constituting a Si—O—Si bond.
式(2)中、R4~R5は、各々独立して、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、水酸基、カルボキシル基又はアミノ基を示し、R6~R7は、各々独立して、水素原子、炭素数1~4のアルキル基又は炭素数1~4のアルコキシル基を示し、mは、4~12の整数を示す。X及び*は、式(1)中のX及び*と同義である。 In formula (2), R 4 to R 5 independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a hydroxyl group, a carboxyl group or an amino group, and R 6 to R 7 are independent of each other. It represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms, and m represents an integer of 4 to 12 carbon atoms. X and * are synonymous with X and * in the formula (1).
Xの2価の有機基は、例えば、炭素数1~16の2価の炭化水素基であってよい。炭化水素基の炭素原子の一部は、酸素原子に置換されていてもよい。炭化水素基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよく、飽和であっても不飽和であってもよい。より具体的には、2価の有機基は下記式(3)又は式(4)で表される基であってよい。
式(3)中、R8~R9は、各々独立して、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を示し、lは1~8の整数を示す。式(4)中、R10~R13は、各々独立して、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を示し、p及びqは、各々独立して、1~8の整数を示す。式(3)及び式(4)中の*は、式(1)又は式(2)中の*と同一である。 In the formula (3), R 8 to R 9 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and l represents an integer of 1 to 8. In formula (4), R 10 to R 13 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and p and q each independently represent an integer of 1 to 8. The * in the formula (3) and the formula (4) is the same as the * in the formula (1) or the formula (2).
上記式(1)で表される構造単位は、下記式(5)又は式(6)で表される構造単位であってよい。
式(5)及び式(6)中、n及び*は、式(1)中のn及び*と同一である。式(5)中のlは、式(3)中のlと同一であり、式(6)中のp及びqは、式(4)中のp及びqと同一である。 In the formulas (5) and (6), n and * are the same as n and * in the formula (1). L in the formula (5) is the same as l in the formula (3), and p and q in the formula (6) are the same as p and q in the formula (4).
上記式(2)で表される構造単位は、下記式(7)又は(8)で表される構造単位であってよい。
式(7)及び式(8)中の*は、式(2)中の*と同一である。式(7)中のlは、式(3)中のlと同一であり、式(8)中のp及びqは、式(4)中のp及びqと同一である。 The * in the formula (7) and the formula (8) is the same as the * in the formula (2). L in the formula (7) is the same as l in the formula (3), and p and q in the formula (8) are the same as p and q in the formula (4).
ポリシロキサン化合物は、導電性本体5の表面(コーティング層4の表面)の摩擦係数をより低下させ、感光体との接触による導電性本体5表面の汚染(例えば外添剤による汚染)をより抑制する観点から、下記式(9)で表される構造を有していてよい。
式(9)中、R14~R18は、各々独立して、炭素数1~4のアルキル基を示し、rは10~100の整数を示し、Yは、2価の有機基を示す。式(9)中の*は、式(1)中の*と同義である。 In formula (9), R 14 to R 18 each independently represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, r represents an integer of 10 to 100, and Y represents a divalent organic group. * In equation (9) is synonymous with * in equation (1).
式(9)中のYは、主鎖にオキサゾリドン環を有してよい。より具体的には、Yは、下記式(10)又は(11)で表される基であってよい。
式(10)中、R19~R21は、各々独立して、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、水酸基、カルボキシル基又はアミノ基を示す。式(11)中、R22~R23は、各々独立して、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、水酸基、カルボキシル基又はアミノ基を示し、R24~R25は、各々独立して、水素原子、炭素数1~4のアルキル基又は炭素数1~4のアルコキシル基を示し、sは、4~12の整数を示す。式(10)及び式(11)中、A及びBは、各々独立して、単結合又は2価の有機基を示す。2価の有機基の詳細は、上記式(1)中のXの2価の有機基の詳細と同じである。式(10)及び式(11)中の*は、式(9)中の*と同一である。 In the formula (10), R 19 to R 21 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a hydroxyl group, a carboxyl group or an amino group. In the formula (11), R 22 to R 23 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a hydroxyl group, a carboxyl group or an amino group, and R 24 to R 25 are independent of each other. It represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms, and s represents an integer of 4 to 12 carbon atoms. In formulas (10) and (11), A and B each independently represent a single bond or a divalent organic group. The details of the divalent organic group are the same as the details of the divalent organic group of X in the above formula (1). The * in the formula (10) and the formula (11) is the same as the * in the formula (9).
コーティング層4は、図2~4に示すように、実質的にドーム形状の突起4aを有する。突起4aは、導電性本体5の最表面に沿って多数形成されており、例えば、ランダムなドット状で存在している。ここで、「実質的にドーム形状」は、球冠状の他、一様な曲率半径をもたない形状が包含される。
The
突起4aは、平面視で略円形であり、その平均径は、約4~16μmである。平均径は、初期画像不良である帯電ムラを抑制しながら、感光体との接触による導電性本体5表面の汚染(例えば外添剤による汚染)をより抑制する観点では、約8μm以上又は約12μm以上であってもよい。平均径は、感光体との接触による導電性本体5表面の汚染(例えば外添剤による汚染)をより抑制する観点では、約13μm以下又は約10μm以下であってもよい。
The
突起4aの平均径は、突起4aを平面で観察したときに確認される突起4aの径(図4中の「R」部分)の平均値である。具体的には、KEYENCE VK-X121を用いて、コーティング層4をその上方から107μm×143μmの範囲で観察し、観察範囲内の突起の径を測定し、これらの平均値を求める。この際、径が4μm未満の場合には、突起とは見なさず、測定対象に含めない。同様の操作を6箇所において行い、それぞれの箇所について求められた突起の径(平均値)を平均し、得られた値を突起の平均径とする。突起の平面視における形状が真円でない場合、最長径と最短径との平均値をその突起の径とする。例えば、突起が平面視で楕円形である場合、楕円の最長径と最短径の平均値をその突起の径とする。
The average diameter of the
突起4aの単位面積当たりの数は、例えば、約8.5~34個/mm2である。突起4aの数が上記範囲であると、初期画像不良である帯電ムラを抑制しながら、感光体との接触による導電性本体5表面の汚染(例えば外添剤による汚染)をより抑制することができる。突起4aの単位面積当たりの数は、突起4aの平均径の測定と同様にして求めることができる。
The number of
突起4aは、コーティング層4の全体(全面)に形成されていてよく、コーティング層4の一部に形成されていてもよい。感光体との接触による導電性本体5表面の汚染(例えば外添剤による汚染)をより抑制することができる観点では、コーティング層4における突起4aが形成されている領域(例えば突起4aの数が約8.5~34個/mm2である領域)の割合は、コーティング層4の全面積の95%以上であってよい。
The
コーティング層4において、突起4aの無い部分の層厚D(図2~図4中の「D」部分)は、例えば、約30nm以上、約50nm以上又は約70nm以上であってよく、約500nm以下、約400nm以下又は約300nm以下であってよい。
In the
コーティング層4の表面自由エネルギーγTotal(導電性本体5の最表面の表面自由エネルギー)は、感光体との接触による導電性本体5表面の汚染(例えば外添剤による汚染)をより抑制する観点から、約35.0mJ/m2以下、約25.0mJ/m2以下又は約20.0mJ/m2以下であってよい。コーティング層4の表面自由エネルギーγTotalは実施例に記載の方法により測定される。
The surface free energy γ Total (surface free energy on the outermost surface of the conductive body 5) of the
上記表面自由エネルギーは、分散成分(γS
d)、双極子成分(γS
p)及び水素結合成分(γS
h)の和である。感光体との接触による導電性本体5表面の汚染(例えば外添剤による汚染)を更に抑制する観点では、コーティング層4の表面自由エネルギーが上記範囲であることに加えて、双極子成分(γS
p)及び水素結合成分(γS
h)の和が約12.0mJ/m2以下、約8.0mJ/m2以下又は約5.0mJ/m2以下であってよい。
The surface free energy is the sum of the dispersion component (γ S d ), the dipole component (γ Sp ), and the hydrogen bond component ( γ Sh ). From the viewpoint of further suppressing contamination of the surface of the conductive
以上のような樹脂層3とコーティング層4によって、導電性本体5の最表面は凹凸(例えば樹脂層3由来の凹凸とコーティング層4由来の微細凹凸)を有している。
Due to the
導電性本体5の最表面のスキューネス(Rsk)は、コーティング層4が有する突起4aによる導電性本体5表面の汚染の抑制効果を発現させる観点から、約1.0以上であり、約1.2以上、約1.4以上、約1.6以上、約1.8以上又は約2.0以上であってもよい。導電性本体5の最表面のスキューネス(Rsk)は、帯電ムラを抑制する観点から、約3.2以下であり、約3.0以下、約2.8以下、約2.6以下、約2.4以下又は約2.2以下であってもよい。スキューネス(Rsk)は、二乗平均平方根高さ(Zq)の三乗によって無次元化した基準長さにおけるZ(x)の三乗平均を表したものである。
The skewness (Rsk) of the outermost surface of the conductive
導電性本体5の最表面の十点平均粗さ(Rzjis)は、帯電ムラを抑制する観点から、11.5μm以上であり、15.0μm以上、18.0μm以上、20.0μm以上、22.0μm以上、22.5μm以上又は23.0μm以上であってもよい。導電性本体5の最表面の十点平均粗さ(Rzjis)は、帯電ローラ10の回転ムラ(周速偏差)を抑制する観点から、32.0μm以下であり、30.0μm以下、29.0μm以下、28.0μm以下、27.5μm以下、27.0μm以下、26.5μm以下又は26.0μm以下であってもよい。
The ten-point average roughness (Rzjis) of the outermost surface of the conductive
上記スキューネス(Rsk)及び十点平均粗さ(Rzjis)は、株式会社小坂研究所製の表面粗さ測定器SE-3400を用いて、JIS B0601-2001に準拠して測定される。スキューネス(Rsk)及び十点平均粗さ(Rzjis)、更には導電性本体のその他の表面性状は、樹脂層3に含まれる粒子の大きさ、形状、量、コーティング層4の突起4aの数、大きさ、コーティング層4の層厚等を変更することにより調整され得る。
The skewness (Rsk) and the ten-point average roughness (Rzjis) are measured according to JIS B0601-2001 using a surface roughness measuring instrument SE-3400 manufactured by Kosaka Laboratory Co., Ltd. The skewness (Rsk) and the ten-point average roughness (Rzjis), as well as the other surface textures of the conductive body, are the size, shape, amount of particles contained in the
導電性本体5は、回転軸線Lに対して湾曲した表面を有していてよい。すなわち、コーティング層4の表面が回転軸線Lに対して湾曲していてもよい。回転軸線Lから導電性本体5の表面(コーティング層4の表面)までの最短距離(導電性本体5の外径の1/2に相当)は、回転軸線Lに沿って変化しており、回転軸線L上の導電性本体5の中心点(導電性本体5の長手方向の中心点)で最大となり、導電性本体5の両端部に向かって小さくなっている。
The conductive
このような導電性本体5のローラ形状を表現する指標として、クラウン量を用いることができる。導電性本体5のクラウン量は、以下のように定義される。
クラウン量=d2-(d1+d3)/2
式中、d1は、導電性本体5の長手方向(ゴム長)の一端から中心点に向けて30mm離れた位置における導電性本体5の外径を表し、d2は、導電性本体5の長手方向(ゴム長)の中心点における導電性本体5の外径を表し、d3は、導電性本体5の長手方向(ゴム長)の他端から中心点に向けて30mm離れた位置における導電性本体5の外径を表す。
The crown amount can be used as an index for expressing the roller shape of the conductive
Crown amount = d2- (d1 + d3) / 2
In the formula, d1 represents the outer diameter of the conductive
導電性本体5のクラウン量は、帯電ローラ10を感光体に対して適切に密着させつつ、長期にわたり安定した帯電均一性を実現し且つ画質の粒状性を維持するという観点から、50μm以上、60μm以上又は70μm以上であってよく、130μm以下、120μm以下又は110μm以下であってよい。
The crown amount of the conductive
以上説明した帯電部材は、画像形成装置において、感光体を帯電させる帯電手段として設けられる。より具体的には、帯電部材は、像担持体である感光体表面を一様に帯電処理する。すなわち、画像形成装置の一例は、感光体と、感光体を帯電させる帯電部材とを備えている。 The charging member described above is provided as a charging means for charging the photoconductor in the image forming apparatus. More specifically, the charging member uniformly charges the surface of the photoconductor, which is an image carrier. That is, an example of the image forming apparatus includes a photoconductor and a charging member that charges the photoconductor.
画像形成装置において、帯電部材には、例えば、直流電圧のみが印加されてよい。その際、画像出力中に印加されるバイアス電圧は-1000~-1500Vであってよい。 In the image forming apparatus, for example, only a DC voltage may be applied to the charging member. At that time, the bias voltage applied during the image output may be −1000 to -1500V.
<帯電部材の製造方法>
以下では、帯電ローラ10の製造方法を例に挙げて、帯電部材の製造方法の詳細を説明する。
<Manufacturing method of charged member>
Hereinafter, the details of the manufacturing method of the charging member will be described by taking the manufacturing method of the charging
帯電ローラ10の製造方法は、導電性支持体1上に設けられる導電性ベース6を用意することと、加水分解性シラン化合物を含有する組成物を含むコーティング液を用意することと、導電性ベース6の表面に上記コーティング液をスプレー塗布することと、上記組成物を硬化させて導電性ベース6上にコーティング層4を形成することと、を備える。この製造方法では、上記加水分解性シラン化合物を含有する組成物を含むコーティング液がスプレー塗布されることで、導電性ベースの表面に液滴(液滴を含む膜)が形成され、組成物の硬化によって突起4aが形成される。突起4aは液滴に由来する形状を有しており、例えば、液滴と突起4aとは実質的に同一の形状である。
The method for manufacturing the charging
導電性ベース6は、例えば、次のようにして作製され得る。すなわち、まず、弾性層用材料と樹脂層用塗布液を調製する。弾性層用材料は、弾性層2用の材料をニーダー等の混練機を用いて混練することで調製することができる。また、樹脂層用塗布液は、樹脂層3用の材料をロール等の混練機を用いて混練し、この混合物に有機溶剤を加えて混合、攪拌することにより調製することができる。つぎに、導電性支持体1となる芯金をセットした射出成形用金型内に、弾性層用材料を充填し、所定の条件で加熱架橋を行う。その後、脱型することで、導電性支持体1の外周面に沿って弾性層が形成されてなるベースロールを製造する。ついで、上記ベースロールの外周面に、樹脂層用塗布液を塗工して樹脂層3を形成する。このようにして、導電性支持体1の外周面に形成された弾性層2と、弾性層2の外周面に形成された樹脂層3と、を備える導電性ベース6を作製することができる。
The
なお、弾性層の形成方法は、射出成形法に限定されず、注型成形法や、プレス成形及び研磨を組み合わせた方法が採用されてもよい。また、樹脂層用塗布液の塗工方法も、特に制限されず、従来公知のディッピング法、ロールコート法等が採用されてもよい。 The method for forming the elastic layer is not limited to the injection molding method, and a casting molding method or a method combining press molding and polishing may be adopted. Further, the coating method of the coating liquid for the resin layer is not particularly limited, and a conventionally known dipping method, roll coating method, or the like may be adopted.
コーティング液は、例えば、硬化性成分である加水分解性シラン化合物を含有する組成物(硬化性組成物)と、当該組成物中の成分を溶解又は分散させる溶媒と、を含んでよい。ここで、硬化性成分とは、コーティング液を硬化させた際に生成するポリシロキサン化合物の構造に組み込まれる成分を意味する。そのため、後述する酸発生剤は、硬化性成分には含まれない。 The coating liquid may contain, for example, a composition containing a hydrolyzable silane compound which is a curable component (curable composition), and a solvent for dissolving or dispersing the components in the composition. Here, the curable component means a component incorporated into the structure of the polysiloxane compound produced when the coating liquid is cured. Therefore, the acid generator described later is not included in the curable component.
加水分解性シラン化合物は、下記式(12)で表される加水分解性シリル基を有する。
式(12)中、R31~R33は、各々独立して、炭化水素基を示す。炭化水素基は、例えば、炭素数1~4のアルキル基である。加水分解性シラン化合物は、1種を単独で用いてよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。 In formula (12), R 31 to R 33 each independently represent a hydrocarbon group. The hydrocarbon group is, for example, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. As the hydrolyzable silane compound, one type may be used alone, or a plurality of types may be used in combination.
加水分解性シラン化合物の含有量は、優れた縮合効率が得られやすい観点から、硬化性成分の全量に対して、84.0mol%以上、88.0mol%以上又は90.0mol%以上であってよい。加水分解性シラン化合物の含有量は、優れた縮合効率が得られやすい観点から、硬化性成分の全量に対して、98.0mol%以下、97.0mol%以下又は96.0mol%以下であってよい。 The content of the hydrolyzable silane compound is 84.0 mol% or more, 88.0 mol% or more, or 90.0 mol% or more with respect to the total amount of the curable component from the viewpoint that excellent condensation efficiency can be easily obtained. good. The content of the hydrolyzable silane compound is 98.0 mol% or less, 97.0 mol% or less, or 96.0 mol% or less with respect to the total amount of the curable component from the viewpoint that excellent condensation efficiency can be easily obtained. good.
組成物は、硬化性成分として、ジルコニウムキレート化合物を含有してよい。ジルコニウムキレート化合物は、中心金属であるジルコニウム原子(Zr)と、ジルコニウム原子に配位する1~4つのキレート配位子(多座配位子)とを有する。ジルコニウムキレート化合物は、加水分解性シラン化合物の重合(自己縮合)反応を促進し、表面自由エネルギーの低いコーティング層の形成に寄与する。 The composition may contain a zirconium chelate compound as a curable component. The zirconium chelate compound has a zirconium atom (Zr) which is a central metal and 1 to 4 chelate ligands (polydentate ligands) coordinated to the zirconium atom. The zirconium chelate compound promotes the polymerization (self-condensation) reaction of the hydrolyzable silane compound and contributes to the formation of a coating layer having a low surface free energy.
キレート配位子は、例えば、二座又は三座配位子であってよい。キレート配位子の配位原子は、例えば、酸素原子であってよい。より具体的には、キレート配位子は、例えば、アセチルアセトネート基又はアルキルアセトアセテート基であってよい。アルキルアセトアセテート基のアルキルは、例えば、炭素数が1~10のアルキルであってよい。 The chelate ligand may be, for example, a bidentate or tridentate ligand. The coordination atom of the chelate ligand may be, for example, an oxygen atom. More specifically, the chelate ligand may be, for example, an acetylacetonate group or an alkylacetacetate group. The alkyl of the alkylacetate group may be, for example, an alkyl having 1 to 10 carbon atoms.
ジルコニウムキレート化合物は、単座配位子を有していてもよい。単座配位子は、例えば、アルコキシ基であってよい。アルコキシ基の炭素数は、例えば、1~10であってよい。 The zirconium chelate compound may have a monodentate ligand. The monodentate ligand may be, for example, an alkoxy group. The alkoxy group may have, for example, 1 to 10 carbon atoms.
ジルコニウムキレート化合物は、例えば、ジルコニウムトリブトキシモノアセチルアセトネート、ジルコニウムジブトキシビス(アセチルアセトネート)、ジルコニウムジブトキシビス(エチルアセトアセテート)等であってよい。ジルコニウムキレート化合物は、1種を単独で用いてよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。 The zirconium chelate compound may be, for example, zirconium tributoxymonoacetylacetonate, zirconium dibutoxybis (acetylacetonate), zirconium dibutoxybis (ethylacetoacetate) or the like. As the zirconium chelate compound, one type may be used alone, or a plurality of types may be used in combination.
ジルコニウムキレート化合物の含有量は、反応時間を短縮する観点から、硬化性成分の全量に対して、2.0mol%以上、3.0mol%以上又は4.0mol%以上であってよい。ジルコニウムキレート化合物の含有量は、縮合率の観点から、硬化性成分の全量に対して、10.0mol%以下、8.0mol%以下又は6.0mol%以下であってよい。 The content of the zirconium chelate compound may be 2.0 mol% or more, 3.0 mol% or more, or 4.0 mol% or more with respect to the total amount of the curable component from the viewpoint of shortening the reaction time. The content of the zirconium chelate compound may be 10.0 mol% or less, 8.0 mol% or less, or 6.0 mol% or less with respect to the total amount of the curable component from the viewpoint of the condensation rate.
組成物は、硬化性成分として、エポキシ基を有する加水分解性シラン化合物を含有してよい。すなわち、上記加水分解性シラン化合物の少なくとも一部は、エポキシ基を有する加水分解性シラン化合物であってよい。エポキシ基を有する加水分解性シラン化合物によれば、光カチオン重合と熱硬化との併用が可能である。エポキシ基を有する加水分解性シラン化合物は、酸素による重合阻害がより起こり難い観点、及び、表面硬化性により優れる観点から、例えば、下記式(13)又は(14)で表される構造を有してよい。
式(13)中、R1~R3及びXは、式(1)中のR1~R3及びXと同義である。式(14)中、R4~R7、m及びXは、式(2)中のR4~R7、m及びXと同義である。式(13)及び式(14)中のQは、上記式(12)で表される加水分解性シリル基を示す。 In the formula (13), R 1 to R 3 and X are synonymous with R 1 to R 3 and X in the formula (1). In formula (14), R4 to R7 , m and X are synonymous with R4 to R7 , m and X in formula (2). Q in the formula (13) and the formula (14) represents a hydrolyzable silyl group represented by the above formula (12).
エポキシ基を有する加水分解性シラン化合物は、例えば、(3-グリシドキシプロピル)トリメトキシシラン、(3-グリシドキシプロピル)トリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン等であってよい。エポキシ基を有する加水分解性シラン化合物は、1種を単独で用いてよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。 Hydrolytic silane compounds having an epoxy group include, for example, (3-glycidoxypropyl) trimethoxysilane, (3-glycidoxypropyl) triethoxysilane, and 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxy. It may be silane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane, or the like. As the hydrolyzable silane compound having an epoxy group, one type may be used alone, or a plurality of types may be used in combination.
エポキシ基を有する加水分解性シラン化合物の含有量は、酸素による重合阻害をより抑制することができる観点、及び、表面硬化性により優れる観点から、硬化性成分の全量に対して、80.0mol%以上、85.0mol%以上又は90.0mol%以上であってよい。エポキシ基を有する加水分解性シラン化合物の含有量は、硬化収縮が小さく、表層樹脂との良好な密着性の観点から、硬化性成分の全量に対して、97.5mol%以下、96.0mol%以下又は95.0mol%以下であってよい。 The content of the hydrolyzable silane compound having an epoxy group is 80.0 mol% with respect to the total amount of the curable component from the viewpoint of being able to further suppress the polymerization inhibition by oxygen and from the viewpoint of being more excellent in surface curability. As mentioned above, it may be 85.0 mol% or more or 90.0 mol% or more. The content of the hydrolyzable silane compound having an epoxy group is 97.5 mol% or less, 96.0 mol% or less, based on the total amount of the curable component, from the viewpoint of small curing shrinkage and good adhesion to the surface resin. It may be less than or equal to 95.0 mol% or less.
エポキシ基を有する加水分解性シラン化合物を含有する組成物は、酸発生剤を更に含有してよい。酸発生剤は、光酸発生剤であってもよく、熱酸発生剤であってもよい。酸発生剤は、1種を単独で用いてよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。 The composition containing the hydrolyzable silane compound having an epoxy group may further contain an acid generator. The acid generator may be a photoacid generator or a thermoacid generator. As the acid generator, one type may be used alone, or a plurality of types may be used in combination.
光酸発生剤は、光源からの熱による基材へのダメージ及びコーティング層の酸化劣化を抑制する観点から、UV-LED光源による365~405nmの波長の光で活性化させることができる光酸発生剤であってよい。光酸発生剤は、例えば、トリアリールスルホニウム塩系光酸発生剤等であってよい。 The photoacid generator can be activated by light having a wavelength of 365 to 405 nm by a UV-LED light source from the viewpoint of suppressing damage to the substrate due to heat from the light source and oxidative deterioration of the coating layer. It may be an agent. The photoacid generator may be, for example, a triarylsulfonium salt-based photoacid generator or the like.
熱酸発生剤は、熱による基材へのダメージ及びコーティング層の酸化劣化を抑制する観点から、低温(例えば250℃以下)で活性化させることができる熱酸発生剤であってよい。熱酸発生剤は、例えば、第4級アンモニウムトリフルオロメタンスルホン酸等であってよい。 The thermal acid generator may be a thermal acid generator that can be activated at a low temperature (for example, 250 ° C. or lower) from the viewpoint of suppressing damage to the substrate due to heat and oxidative deterioration of the coating layer. The thermal acid generator may be, for example, quaternary ammonium trifluoromethanesulfonic acid.
酸発生剤の含有量は、縮合率を向上させる観点から、エポキシ基を有する化合物(例えばエポキシ基を有する加水分解性シラン化合物)100質量部に対して、0.01質量部以上、0.03質量部以上又は0.05質量部以上であってよい。酸発生剤の含有量の含有量は、合成時間を短縮する観点から、エポキシ基を有する化合物(例えばエポキシ基を有する加水分解性シラン化合物)100質量部に対して、1.00質量部以下、0.08質量部以下又は0.07質量部以下であってよい。 The content of the acid generator is 0.01 part by mass or more, 0.03 with respect to 100 parts by mass of the compound having an epoxy group (for example, a hydrolyzable silane compound having an epoxy group) from the viewpoint of improving the condensation rate. It may be by mass or more or 0.05 parts by mass or more. The content of the acid generator is 1.00 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the compound having an epoxy group (for example, a hydrolyzable silane compound having an epoxy group) from the viewpoint of shortening the synthesis time. It may be 0.08 part by mass or less or 0.07 part by mass or less.
組成物は、コーティング層4の表面の摩擦係数を低減する観点から、硬化性成分として、下記式(16)で表される構造を有する片末端変性シリコーン化合物(片末端に反応性基を有するシリコーン化合物)と、当該シリコーン化合物が有する反応性基と反応して結合を形成し得る官能基(以下、「結合性官能基」ともいう)を有する加水分解性シラン化合物と、を含有してよい。
式(16)中、Uは、反応性基を示す。R14~R18及びrは、式(9)中のR14~R18及びrと同義であり、Aは、式(10)及び(11)中のAと同義である。 In formula (16), U represents a reactive group. R 14 to R 18 and r are synonymous with R 14 to R 18 and r in the formula (9), and A is synonymous with A in the formulas (10) and (11).
片末端変性シリコーン化合物と結合性官能基を有する加水分解性シラン化合物とが反応することで、コーティング液中の他の成分(例えばエポキシ基を有する加水分解性シラン)との相溶性に優れるシリコーン化合物が生成する。これにより、コーティング層4内の相分離の発生を抑制することができ、コーティング層4の表面全体にわたり、摩擦係数を低減することができる。
A silicone compound having excellent compatibility with other components in the coating liquid (for example, hydrolyzable silane having an epoxy group) by reacting the one-ended modified silicone compound with the hydrolyzable silane compound having a binding functional group. Is generated. As a result, the occurrence of phase separation in the
反応性基は、例えば、エポキシ基であってよい。より具体的には、反応性基は、下記式(17)又は(18)で表される基であってよい。
式(17)中、R19~R21は、式(10)中のR19~R21と同義である。式(18)中、R22~R25及びsは、式(11)中のR22~R25及びsと同義である。 In the formula (17), R 19 to R 21 are synonymous with R 19 to R 21 in the formula (10). In the formula (18), R 22 to R 25 and s are synonymous with R 22 to R 25 and s in the formula (11).
片末端変性シリコーン化合物の官能基当量(反応性基当量)は、例えば、1000~5000g/molであってよい。 The functional group equivalent (reactive group equivalent) of the one-ended modified silicone compound may be, for example, 1000 to 5000 g / mol.
片末端変性シリコーン化合物の25℃での粘度は、例えば、10~120mm2/sであってよい。 The viscosity of the one-ended modified silicone compound at 25 ° C. may be, for example, 10 to 120 mm 2 / s.
片末端変性シリコーン化合物は、1種を単独で用いてよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。 As the one-ended modified silicone compound, one type may be used alone, or a plurality of types may be used in combination.
片末端変性シリコーン化合物の含有量は、摩擦係数をより低減させる観点から、硬化性成分の全量に対して、0.1mol%以上、0.2mol%以上又は0.3mol%以上であってよい。片末端変性シリコーン化合物の含有量は、相分離抑制の観点から、硬化性成分の全量に対して、1.0mol%以下、0.9mol%以下又は0.8mol%以下であってよい。 The content of the one-ended modified silicone compound may be 0.1 mol% or more, 0.2 mol% or more, or 0.3 mol% or more with respect to the total amount of the curable component from the viewpoint of further reducing the friction coefficient. The content of the one-ended modified silicone compound may be 1.0 mol% or less, 0.9 mol% or less, or 0.8 mol% or less with respect to the total amount of the curable component from the viewpoint of suppressing phase separation.
結合性官能基を有する加水分解性シラン化合物は、例えば、下記式(19)で表される構造を有してよい。
式(19)中、Lは、結合性官能基を示し、Qは、上記式(12)で表される加水分解性シリル基を示す。Bは、式(10)及び(11)中のBと同義である。 In the formula (19), L represents a binding functional group, and Q represents a hydrolyzable silyl group represented by the above formula (12). B is synonymous with B in equations (10) and (11).
Lで示される結合性官能基は、例えば、エポキシ基と反応して結合を形成し得る官能基(アミノ基、イソシアネート基等)であってよく、コーティング層4の表面の摩擦係数をより低減する観点から、イソシアネート基であってよい。
The binding functional group represented by L may be, for example, a functional group (amino group, isocyanate group, etc.) capable of reacting with an epoxy group to form a bond, and further reduces the friction coefficient on the surface of the
結合性官能基を有する加水分解性シラン化合物は、例えば、3-イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等であってよい。結合性官能基を有する加水分解性シラン化合物は、1種を単独で用いてよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。 The hydrolyzable silane compound having a binding functional group may be, for example, 3-isocyanatepropyltrimethoxysilane, 3-isocyanatepropyltriethoxysilane, or the like. As the hydrolyzable silane compound having a binding functional group, one type may be used alone, or a plurality of types may be used in combination.
結合性官能基を有する加水分解性シラン化合物の含有量は、相分離抑制の観点から、硬化性成分の全量に対して、1.0mol%以上、1.5mol%以上又は2.0mol%以上であってよい。結合性官能基を有する加水分解性シラン化合物の含有量の含有量は、摩擦係数をより低減させる観点から、硬化性成分の全量に対して、5.0mol%以下、4.5mol%以下又は4.0mol%以下であってよい。 The content of the hydrolyzable silane compound having a binding functional group is 1.0 mol% or more, 1.5 mol% or more, or 2.0 mol% or more with respect to the total amount of the curable component from the viewpoint of suppressing phase separation. It may be there. The content of the hydrolyzable silane compound having a binding functional group is 5.0 mol% or less, 4.5 mol% or less, or 4 with respect to the total amount of the curable component from the viewpoint of further reducing the friction coefficient. It may be 0.0 mol% or less.
組成物は、片末端変性シリコーン化合物と、結合性官能基を有する加水分解性シラン化合物との反応生成物を更に含有してもよい。この反応生成物は、コーティング液の調製前に予め合成したものであってよく、コーティング液中で生成したものであってもよい。組成物が上記反応生成物を含有する場合、片末端変性シリコーン化合物及び結合性官能基を有する加水分解性シラン化合物をそれぞれ配合したものとして、上記片末端変性シリコーン化合物及び結合性官能基を有する加水分解性シラン化合物の含有量を算出する。 The composition may further contain a reaction product of a one-ended modified silicone compound and a hydrolyzable silane compound having a binding functional group. This reaction product may be synthesized in advance before the preparation of the coating liquid, or may be produced in the coating liquid. When the composition contains the above reaction product, it is assumed that the one-ended modified silicone compound and the hydrolyzable silane compound having a binding functional group are blended, respectively, and the one-ended modified silicone compound and the water having a binding functional group are added. The content of the degradable silane compound is calculated.
溶媒は、例えば、水を含んでよい。溶媒は、アルコール溶剤を更に含有してよい。すなわち、溶媒は、水とアルコール溶剤との混合溶媒であってよい。この場合、溶媒中の水の含有量は、溶媒の全質量を基準として、10.0質量%以上であってよく、60.0質量%以下であってよい。アルコール溶剤としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等を用いてよい。 The solvent may include, for example, water. The solvent may further contain an alcohol solvent. That is, the solvent may be a mixed solvent of water and an alcohol solvent. In this case, the content of water in the solvent may be 10.0% by mass or more and 60.0% by mass or less based on the total mass of the solvent. As the alcohol solvent, methanol, ethanol, isopropyl alcohol or the like may be used.
溶媒の含有量は、例えば、コーティング液の粘度の観点から調整してよい。溶媒の含有量は、例えば、コーティング液の全質量を基準として、95.0~99.9質量%であってよい。 The content of the solvent may be adjusted, for example, from the viewpoint of the viscosity of the coating liquid. The content of the solvent may be, for example, 95.0 to 99.9% by mass based on the total mass of the coating liquid.
コーティング液の塗布は、スプレー塗布(スプレーコーティング法による塗布)である。スプレー塗布は、例えば、エアーブラシを用いて行ってよい。 The coating liquid is applied by spray application (application by the spray coating method). The spray application may be performed using, for example, an air brush.
スプレー塗布では、コーティング液の単位時間あたりの噴射量、噴射口の大きさ、所定箇所への噴射時間等を調整することで、液滴の大きさを調整することができる。例えば、エアーブラシを用いる場合には、ニードル調整ダイヤルによりニードルの位置を調整することでニードルと噴射口の間のギャップを調整し、単位時間当たりに噴射されるコーティング液の量(噴射量)を調整する。これにより、所望の平均径を有する突起4aを形成することができる。
In spray application, the size of the droplet can be adjusted by adjusting the injection amount of the coating liquid per unit time, the size of the injection port, the injection time to a predetermined place, and the like. For example, when using an airbrush, the gap between the needle and the injection port is adjusted by adjusting the position of the needle with the needle adjustment dial, and the amount of coating liquid (injection amount) to be injected per unit time is adjusted. adjust. Thereby, the
コーティング液の塗布後、組成物を硬化させる前に、乾燥等を行うことで、形成されたコーティング中の溶媒を除去してよい。乾燥は、130~220℃で行ってよい。 After the coating liquid is applied and before the composition is cured, the solvent in the formed coating may be removed by drying or the like. Drying may be performed at 130 to 220 ° C.
組成物の硬化方法は、特に限定されない。組成物が酸発生剤を含有する場合、酸発生剤の種類に応じて、適した硬化手段(加熱、光照射等)を採用してよい。硬化手段として加熱及び光照射を併用してもよい。光酸発生剤を用いる場合、光源から発生する熱による基剤へのダメージ及びコーティング層の酸化劣化を抑制する観点から、UV-LED光源により365~405nmの波長の光を照射することで組成物を硬化させてよい。UV-LED光源は、例えば、浜松ホトニクス(株)製のUV-LED光源、HOYA(株)製のUV-LED光源、岩崎電気(株)製のUV-LED光源、ウシオ電機(株)製のUV-LED光源、へレウス(株)製のUV-LED光源、(株)アイテックシステム製のUV-LED光源、マイクロ・スフィア(株)製のUV-LED光源等であってよい。また、熱酸発生剤を用いる場合、熱による基剤へのダメージ及びコーティング層の酸化劣化を抑制する観点から、250℃以下で加熱することで組成物を硬化させてよい。 The curing method of the composition is not particularly limited. When the composition contains an acid generator, a suitable curing means (heating, light irradiation, etc.) may be adopted depending on the type of the acid generator. Heating and light irradiation may be used in combination as the curing means. When a photoacid generator is used, the composition is formed by irradiating light with a wavelength of 365 to 405 nm with a UV-LED light source from the viewpoint of suppressing damage to the base due to heat generated from the light source and oxidative deterioration of the coating layer. May be cured. The UV-LED light source is, for example, a UV-LED light source manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd., a UV-LED light source manufactured by HOYA Co., Ltd., a UV-LED light source manufactured by Iwasaki Electric Co., Ltd., and a UV-LED light source manufactured by Ushio Electric Co., Ltd. It may be a UV-LED light source, a UV-LED light source manufactured by Heleus Co., Ltd., a UV-LED light source manufactured by Aitec System Co., Ltd., a UV-LED light source manufactured by Microsphere Co., Ltd., or the like. When a thermal acid generator is used, the composition may be cured by heating at 250 ° C. or lower from the viewpoint of suppressing damage to the base due to heat and oxidative deterioration of the coating layer.
以下、実施例によって帯電部材を更に詳細に説明するが、帯電部材は実施例に限定されない。 Hereinafter, the charging member will be described in more detail by way of examples, but the charging member is not limited to the embodiment.
<コーティング液の調製>
エポキシ基を有する加水分解性シラン化合物であるKBM-403(商品名、信越化学工業(株)製、(3-グリシドキシプロピル)トリメトキシシラン)と、片末端変性シリコーン化合物であるMCR-E11(商品名、Gelest社製、粘度10~15mm2/s(25℃)、官能基当量1000g/mol)と、イソシアネート基を有する加水分解性シラン化合物であるKBE-9007N(商品名、信越化学工業(株)製、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン)と、ジルコニウムキレート化合物であるAKZ947(商品名、Gelest社製、ジルコニウムジブトキシビス(アセチルアセトネート)の溶液、固形分25mass%)と、溶剤(水及びエタノール)と、を混合した後、室温で撹拌し、次いで24時間加熱還流を行うことによって、シリコーン骨格を有する加水分解性シランの縮合物を得た。この縮合物を2-ブタノール/エタノールの混合溶剤に添加することによって、固形分量1.0質量%の縮合物含有アルコール溶液を調製した。この際、KBM-403とMCR-E11とKBE-9007NとAKZ947は、88.0mol%:1.0mol%:5.0mol%:6.0mol%の配合比(固形分量)で配合した。また、水の配合量は、RORが1.0となるように調整した。ここで、RORとは、使用するシラン化合物の縮合点に対する水の必要モル数比を意味する。例えば、1分子のトリメトキシ基を有するシラン化合物を縮合するのに必要な最低の水分子は3分子となる。この関係をROR=1.0とする。最適なRORの範囲は、1.0≦ROR≦2.0とする。
<Preparation of coating liquid>
KBM-403 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Industry Co., Ltd., (3-glycidoxypropyl) trimethoxysilane), which is a hydrolyzable silane compound having an epoxy group, and MCR-E11, which is a one-ended modified silicone compound. KBE-9007N (trade name, Shin-Etsu Chemical Industry Co., Ltd.), which is a hydrolyzable silane compound having an isocyanate group and a viscosity of 10 to 15 mm 2 / s (25 ° C.) and a functional group equivalent of 1000 g / mol (trade name, manufactured by Gelest). AKZ947 (trade name, manufactured by Gelest, a solution of zirconium dibutoxybis (acetylacetonate), solid content 25 mass%), which is a zirconium chelate compound, and a solvent (3-isocyanoxide propyltriethoxysilane) and a solvent (manufactured by Gelest Co., Ltd.). Water and ethanol) were mixed, stirred at room temperature, and then heated and refluxed for 24 hours to obtain a condensate of hydrolyzable silane having a silicone skeleton. By adding this condensate to a mixed solvent of 2-butanol / ethanol, a condensate-containing alcohol solution having a solid content of 1.0% by mass was prepared. At this time, KBM-403, MCR-E11, KBE-9007N and AKZ947 were blended in a blending ratio (solid content amount) of 88.0 mol%: 1.0 mol%: 5.0 mol%: 6.0 mol%. The amount of water blended was adjusted so that R OR was 1.0. Here, R OR means the required molar ratio of water to the condensation point of the silane compound used. For example, the minimum number of water molecules required to condense a silane compound having one trimethoxy group is three. Let this relationship be R OR = 1.0. The optimum R OR range is 1.0 ≤ R OR ≤ 2.0.
次いで、酸発生剤としてTAG-2689(商品名、楠本化成(株)製、第4級アンモニウム塩系熱酸発生剤)又はCPI-310S(商品名、サンアプロ(株)製、トリアリールスルホニウム塩系光酸発生剤)をアセトンに溶解させ、10質量%となるように調整し、10質量%の酸発生剤溶液を縮合物含有アルコール溶液100gに対して0.35g添加することによって、熱硬化性コーティング液及び光硬化性コーティング液を調製した。 Next, as an acid generator, TAG-2689 (trade name, manufactured by Kusumoto Kasei Co., Ltd., quaternary ammonium salt-based thermoacid generator) or CPI-310S (trade name, manufactured by San-Apro Co., Ltd., triarylsulfonium salt-based). (Photoacid generator) is dissolved in acetone, adjusted to 10% by mass, and by adding 0.35 g of a 10% by mass acid generator solution to 100 g of a condensate-containing alcohol solution, thermosetting is performed. A coating solution and a photocurable coating solution were prepared.
<導電性ベースAの製造>
[弾性層形成用材料の調製]
ゴム成分としてエピクロルヒドリンゴム(ダイソー(株)製、「エピクロマーCG-102」)100.00質量部、滑剤としてソルビタン脂肪酸エステル(花王(株)、「スプレンダーR-300」)5.00質量部、軟化剤としてリシノール酸5.00質量部、受酸剤としてハイドロタルサイト類化合物(協和化学工業(株)製、「DHT-4A」)0.50質量部、導電剤としてテトラブチルアンモニウムクロリド(イオン導電剤)(東京化成工業(株)製、「テトラブチルアンモニウムクロリド」)1.00質量部、フィラーとしてシリカ(東ソー・シリカ(株)製、「Nipsil ER」)50.00質量部、架橋促進剤として酸化亜鉛5.00質量部、ジベンゾチアゾールスルフィド1.50質量部及びテトラメチルチウラムモノサルファイド0.50質量部、並びに架橋剤として硫黄1.05質量部を配合し、所定のロールを用いて混練することで、弾性層形成用材料を調製した。
<Manufacturing of Conductive Base A>
[Preparation of materials for forming elastic layer]
Epichlorhydrin rubber (manufactured by Daiso Co., Ltd., "Epichromer CG-102") 100.00 parts by mass as a rubber component, sorbitan fatty acid ester (Kao Co., Ltd., "Splendor R-300") 5.00 parts by mass, softened 5.00 parts by mass of lysinolic acid as an agent, 0.50 parts by mass of a hydrotalcite compound ("DHT-4A" manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.) as an acid receiving agent, and tetrabutylammonium chloride (ion conductive) as a conductive agent. Agent) (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd., "Tetrabutylammonium chloride") 1.00 parts by mass, silica as a filler (manufactured by Toso Silica Co., Ltd., "Nipsil ER") 50.00 parts by mass, cross-linking accelerator 5.00 parts by mass of zinc oxide, 1.50 parts by mass of dibenzothiazole sulfide and 0.50 parts by mass of tetramethylthiummonium monosulfide, and 1.05 parts by mass of sulfur as a cross-linking agent are blended and kneaded using a predetermined roll. By doing so, a material for forming an elastic layer was prepared.
[樹脂層形成用塗布液1の調製]
THF(テトラヒドロフラン)中に、ポリマー成分として熱可塑性N-メトキシメチル化6-ナイロン(ナガセケムテックス(製)製、「トレジンF-30K」)100.00質量部、硬化剤としてメチレンビスエチルメチルアニリン(イハラケミカル工業(株)製、「キュアハード-MED」)5.00質量部、及び導電剤としてカーボンブラック(電子導電剤)(デンカ(株)製、「デンカブラックHS100」)18.00質量部を混合した。この混合液に、第一の粒子31及び第二の粒子32として異なる平均粒子径(25.0μm及び5.0μm)を有する不定形のナイロン樹脂粒子(アルケマ社製、「オルガソルシリーズ」)を2種類を添加し、溶液が均一になるまで十分に撹拌した。なお、得られる樹脂層3の全量を基準として、第一の粒子31の含有量が25質量%、第二の粒子32の含有量が5質量%となるように添加量を調整した。その後、二本ロールを用いて溶液中の各成分を分散させた。これにより、樹脂層形成用塗布液1を調製した。
[Preparation of
Thermoplastic N-methoxymethylated 6-nylon (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, "Tresin F-30K") by 100.00 parts by mass in THF (tetratetra) as a polymer component, methylenebisethylmethylaniline as a curing agent. (Made by Ihara Chemical Industry Co., Ltd., "Cure Hard-MED") 5.00 parts by mass, and carbon black (electronic conductive agent) as a conductive agent (Made by Denka Co., Ltd., "Denka Black HS100") 18.00 mass The parts were mixed. Amorphous nylon resin particles (“Olgasol series” manufactured by Alchema) having different average particle diameters (25.0 μm and 5.0 μm) as the
なお、第一の粒子31及び第二の粒子32の平均粒子径は次のようにして測定した。すなわち、SEM観察により複数の粒子の母集団から任意に100個の粒子を抽出し、それらの粒子径の平均値を樹脂粒子の平均粒子径とした。なお、使用した樹脂粒子の粒子形状が不定形であったため、観察した粒子の最長径と最短径との単純平均値を個々の粒子の粒子径とした。
The average particle diameters of the
[導電性ベースAの作製]
円柱状のロール成形空間を有するロール成形金型を準備し、ロール成形空間と同軸となるように、導電性接着剤を塗布した直径8mmの芯金(導電性支持体1)をセットした。この芯金をセットしたロール成形空間に、上記のとおり調製した弾性層形成用材料を注入し、170℃にて30分間加熱した後、冷却、脱型した。これにより、導電性の軸体としての導電性支持体1と、当該導電性支持体1の外周面に沿って形成された、厚さ2mm(回転軸線L方向の中央位置での厚さ)の弾性層2と、を備えるベースロールを得た。
[Manufacturing of conductive base A]
A roll forming die having a columnar roll forming space was prepared, and a core metal (conductive support 1) having a diameter of 8 mm coated with a conductive adhesive was set so as to be coaxial with the roll forming space. The elastic layer forming material prepared as described above was injected into the roll forming space in which the core metal was set, heated at 170 ° C. for 30 minutes, cooled and demolded. As a result, the
次いで、ロールコート法により、ベースロールの弾性層2の表面に、上記のとおり調製した樹脂層形成用塗布液1を塗工した。この際、所望の膜厚となるようにスクレーパーで不要な塗布液を欠き落としながら塗工を行った。塗膜形成後、これを150℃で30分間加熱し、層厚A=5.0μmの樹脂層3を形成した。これにより、軸体(導電性支持体1)の外周面に沿って形成された弾性層2と、弾性層2の外周面に沿って形成された樹脂層3とを備える導電性ベースAを作製した。
Next, the resin layer forming
<導電性ベースBの製造>
導電性の軸体としての導電性支持体1(直径8mmの芯金)の上部に導電性接着剤を塗布した後に、その外周面に沿って上記「導電性ベースAの製造」で調製した弾性層形成用材料を押出成形することにより、厚さ3mm(回転軸線L方向の中央位置での厚さ)の弾性層を形成し、所定の弾性層長になるように端部をカットし、研磨することにより、クラウン形状を備えるベースロールを得た。次いで、酢酸エチル100質量部に対し、イソシアネート化合物(MDI:DIC(株)製)20質量部を添加し混合して溶解させることによりイソシアネート溶液を得た。次いで、ベースロールの弾性層の表面にイソシアネート溶液を塗工した後、イソシアネート溶液が含浸した部分を硬化させることにより、厚さ50μmの樹脂層3を形成した。具体的には、イソシアネート溶液の温度を23℃に保ったまま、ベースロールを当該イソシアネート溶液に30秒間浸漬させた後、ベースロールを取り出し、取り出したベースロール(イソシアネート溶液が表面に含侵したベースロール)を120℃に保持されたオーブンで1時間加熱することにより樹脂層3を形成した。これにより、軸体(導電性支持体1)の外周面に沿って形成された弾性層2と、弾性層2の外周面に沿って形成された樹脂層3とを備える導電性ベースBを作製した。
<Manufacturing of conductive base B>
After applying a conductive adhesive to the upper part of the conductive support 1 (core metal having a diameter of 8 mm) as the conductive shaft, the elasticity prepared in the above-mentioned "Manufacturing of the conductive base A" along the outer peripheral surface thereof. By extrusion molding the layer forming material, an elastic layer having a thickness of 3 mm (thickness at the center position in the L direction of the rotation axis) is formed, and the end portion is cut and polished so as to have a predetermined elastic layer length. By doing so, a base roll having a crown shape was obtained. Next, 20 parts by mass of an isocyanate compound (MDI: manufactured by DIC Corporation) was added to 100 parts by mass of ethyl acetate, mixed and dissolved to obtain an isocyanate solution. Next, an isocyanate solution was applied to the surface of the elastic layer of the base roll, and then the portion impregnated with the isocyanate solution was cured to form a
<導電性ベースCの製造>
[樹脂層形成用塗布液2の調製]
THF(テトラヒドロフラン)中に、ポリマー成分として熱可塑性N-メトキシメチル化6-ナイロン(ナガセケムテックス(製)製、「トレジンF-30K」)100.00質量部、硬化剤としてメチレンビスエチルメチルアニリン(イハラケミカル工業(株)製、「キュアハード-MED」)5.00質量部、及び導電剤としてカーボンブラック(電子導電剤)(デンカ(株)製、「デンカブラックHS100」)18.00質量部を混合した。この混合液に、第一の粒子31及び第二の粒子32として異なる平均粒子径(10.0μm及び5.0μm)を有する不定形のナイロン樹脂粒子(アルケマ社製、「オルガソルシリーズ」)を2種類を添加し、溶液が均一になるまで十分に撹拌した。なお、得られる樹脂層3の全量を基準として、第一の粒子31の含有量が25質量%、第二の粒子32の含有量が5質量%となるように添加量を調整した。その後、二本ロールを用いて溶液中の各成分を分散させた。これにより、樹脂層形成用塗布液2を調製した。
<Manufacturing of conductive base C>
[Preparation of
Thermoplastic N-methoxymethylated 6-nylon (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, "Tresin F-30K") by 100.00 parts by mass in THF (tetratetra) as a polymer component, methylenebisethylmethylaniline as a curing agent. (Made by Ihara Chemical Industry Co., Ltd., "Cure Hard-MED") 5.00 parts by mass, and carbon black (electronic conductive agent) as a conductive agent (Made by Denka Co., Ltd., "Denka Black HS100") 18.00 mass The parts were mixed. Amorphous nylon resin particles (“Olgasol series” manufactured by Alchema) having different average particle diameters (10.0 μm and 5.0 μm) as the
なお、第一の粒子31及び第二の粒子32の平均粒子径は次のようにして測定した。すなわち、SEM観察により複数の粒子の母集団から任意に100個の粒子を抽出し、それらの粒子径の平均値を樹脂粒子の平均粒子径とした。なお、使用した樹脂粒子の粒子形状が不定形であったため、観察した粒子の最長径と最短径との単純平均値を個々の粒子の粒子径とした。
The average particle diameters of the
[導電性ベースCの作製]
円柱状のロール成形空間を有するロール成形金型を準備し、ロール成形空間と同軸となるように導電性接着剤を塗布した直径8mmの芯金(導電性支持体1)をセットした。この芯金をセットしたロール成形空間に、上記「導電性ベースAの製造」で調製した弾性層形成用材料を注入し、170℃にて30分間加熱した後、冷却、脱型した。これにより、導電性の軸体としての導電性支持体1と、当該導電性支持体1の外周面に沿って形成された、厚さ2mm(回転軸線L方向の中央位置での厚さ)の弾性層2と、を備えるベースロールを得た。
[Manufacturing of conductive base C]
A roll forming die having a columnar roll forming space was prepared, and a core metal (conductive support 1) having a diameter of 8 mm coated with a conductive adhesive was set so as to be coaxial with the roll forming space. The elastic layer forming material prepared in the above-mentioned "Manufacturing of Conductive Base A" was injected into the roll forming space in which the core metal was set, heated at 170 ° C. for 30 minutes, cooled and demolded. As a result, the
次いで、ロールコート法により、ベースロールの弾性層2の表面に、上記のとおり調製した樹脂層形成用塗布液2を塗工した。この際、所望の膜厚となるようにスクレーパーで不要な塗布液を欠き落としながら塗工を行った。塗膜形成後、これを150℃で30分間加熱し、層厚A=15.0μmの樹脂層3を形成した。これにより、軸体(導電性支持体1)の外周面に沿って形成された弾性層2と、弾性層2の外周面に沿って形成された樹脂層3とを備える導電性ベースCを作製した。
Next, the resin layer forming
<実施例1~19及び比較例1~6>
(帯電ローラ10の製造)
上記で調製した熱硬化性コーティング液又は光硬化性コーティング液を、エアーブラシ(タミヤ社製、商品名:スプレーワークHGシングルエアーブラシ)を用いて、上記で作製した導電性ベースA、B又はCの表面に塗工して、液滴を有する塗膜(コーティング液の膜)を形成した。コーティングは、エアーブラシのニードル設定(閉止状態からのニードル調整ダイヤルの回転数)を表1に示す値とすることにより表1に示すスプレー噴射量で実施した。塗膜形成後、熱硬化性コーティング液を用いた場合には160℃で20分間加熱することにより塗膜を硬化させ、光硬化性コーティング液を用いた場合にはUV-LED光源を備えるUV照射装置(へレウス社製)を用いて、波長365nmの光を積算光量mJ/cm2で照射することにより塗膜を硬化させた。これにより、突起4aを有するコーティング層4を形成した。
<Examples 1 to 19 and Comparative Examples 1 to 6>
(Manufacturing of charging roller 10)
The heat-curable coating liquid or photo-curable coating liquid prepared above is used as a conductive base A, B or C prepared above using an air brush (manufactured by Tamiya Co., Ltd., trade name: Spraywork HG single air brush). The surface of the coating was coated to form a coating film (coating liquid film) having droplets. The coating was carried out at the spray injection amount shown in Table 1 by setting the needle setting of the airbrush (the number of rotations of the needle adjustment dial from the closed state) to the value shown in Table 1. After forming the coating film, the coating film is cured by heating at 160 ° C. for 20 minutes when a thermosetting coating solution is used, and when a photocurable coating solution is used, UV irradiation equipped with a UV-LED light source is provided. The coating film was cured by irradiating light having a wavelength of 365 nm with an integrated light amount of mJ / cm 2 using an apparatus (manufactured by Heleus). As a result, the
以上の操作により、軸体(導電性支持体1)と、軸体の外周面に沿って形成された弾性層2、弾性層2の外周面に沿って形成された樹脂層3及び樹脂層3の外周面に沿って形成されたコーティング層4からなる導電性本体5と、を備える帯電ローラ10を作製した。なお、コーティング層4は、コーティング液が加水分解性シランとジルコニウムキレート化合物を含有することから、Si-O-Zr結合を分子構造中に有するポリシロキサン化合物を含有する。
By the above operation, the shaft body (conductive support 1), the
(突起4aの平均径測定)
以下の方法で、コーティング層4の突起4aの平均径を測定した。突起4aの平均径は、突起4aを平面で観察したときに確認される突起4aの径の平均値である。具体的にはまず、KEYENCE VK-X121(レンズ倍率×100)を用いて、コーティング層4をその上方から107μm×143μmの範囲で観察し、観察範囲内の突起の径を測定し、これらの平均値を求めた。同様の操作を6個所において行い、それぞれの箇所について求められた突起の径(平均値)を平均し、得られた値を突起の平均径とした。なお、径が4μm未満の場合には、突起と見なさず、測定対象に含めなかった。また、突起の平面視における形状が真円でない場合、最長径と最短径との平均値をその突起の径とした。測定結果を表1に示す。また、参考までに、測定時に観察した実施例1のコーティング層の平面写真を図5に示す。なお、噴射量が少なすぎる場合や噴射量が多すぎて液だれが生じた場合には突起4aが形成されなかったため、表1の平均径には形成不可と記載した。
(Measurement of average diameter of
The average diameter of the
(導電性本体5表面のRsk及びRzjis測定)
導電性本体5の表面のスキューネス(Rsk)及び十点平均粗さ(Rzjis)を、JIS B0601-2001に準拠した方法で、株式会社小坂研究所製の表面粗さ測定器SE-3400を用い、カットオフ値を0.8mm、測定速度を0.5mm/s、測定長さを8mmとして測定した。本測定器により、導電性本体5の表面の任意の6か所を測定し、その6か所の平均値をもって各測定値とした。結果を表1に示す。
(Measurement of Rsk and Rzjis on the surface of the conductive body 5)
The surface roughness (Rsk) and ten-point average roughness (Rzjis) of the conductive
(表面自由エネルギー測定)
帯電ローラ10の最表面(コーティング層4の表面)について、下記表2に記載の3種のプローブ液体に対する接触角θを接触角計(商品名:CA-X ROLL型、協和界面株式会社製)を用いて測定した。接触角の測定条件は以下のとおりとした。
[測定条件]
・測定:液滴法(真円フィッティング)
・液量:1μL
・着滴認識:自動
・画像処理:アルゴリズム-無反射
・イメージモード:フレーム
・スレッシュホールドレベル:自動
(Measurement of surface free energy)
Regarding the outermost surface of the charging roller 10 (the surface of the coating layer 4), the contact angle θ with respect to the three types of probe liquids shown in Table 2 below is measured by a contact angle meter (trade name: CA-X ROLL type, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). Was measured using. The measurement conditions for the contact angle were as follows.
[Measurement condition]
・ Measurement: Sessile drop method (round fitting)
・ Liquid volume: 1 μL
・ Drop recognition: Automatic ・ Image processing: Algorithm-Non-reflective ・ Image mode: Frame ・ Threshold level: Automatic
上記表2において、γL
d、γL
p及びγL
hは各々、プローブ液体における、分散成分、双極子成分及び水素結合成分を表す。上記表2のプローブ液体3種の各成分(γL
d、γL
p、γL
h)と、測定によって得た各プローブ液体に対する接触角θを、下記の北崎・畑の理論式(計算式(1))に代入し、各プローブ液体についての3つの方程式を作成し、それら3元連立方程式を解くことによって、コーティング層4における、分散成分(γS
d)、双極子成分(γS
p)及び水素結合成分(γS
h)を算出した。そして、γS
d、γS
p及びγS
hの和を表面自由エネルギー(γS
Total)とした。結果を表3に示す。
(表面汚れの評価)
画像形成装置としてSamsung製MultixpressC8640NDに、上記のとおり得られた帯電部材(帯電ローラ10)を組み込み、以下の条件に従って画像の形成を行った。
[画像形成条件]
・印刷環境:低温低湿環境下(15℃/10%RH)
・印刷条件:印刷通常スピード305mm/secとその半速スピード、印刷枚数(80kPV)、紙の種類(OfficePaperEC)
・導電性支持体端部への荷重:片側5.88N
・印加バイアス:感光体表面電位が-600Vとなるように便宜調整して決定した。
(Evaluation of surface stains)
A charging member (charging roller 10) obtained as described above was incorporated into a Samsung Multixpress C8640ND as an image forming apparatus, and an image was formed according to the following conditions.
[Image formation conditions]
-Printing environment: Under low temperature and low humidity environment (15 ° C / 10% RH)
-Printing conditions: normal printing speed of 305 mm / sec and its half speed, number of printed sheets (80 kPV), type of paper (OfficePaperEC)
-Load on the end of the conductive support: 5.88N on one side
-Applied bias: Determined by adjusting for convenience so that the surface potential of the photoconductor is -600V.
次いで、画像形成後の帯電ローラ10の表面汚れを評価した。帯電ローラ10の表面汚れは、主にトナーで使用される外添剤のシリカに由来するため、蛍光X線測定装置(EDXL300:(株)リガク製)を用い、帯電ローラ10の表面における元素Siを定量することにより、汚れの程度を評価した。具体的には、蛍光X線測定装置のチャンバー内において、検出器上部に帯電ローラ10の中心がくるように帯電ローラ10を配置し、帯電ローラ10の表面における元素Siを定量した。この測定を画像形成前、画像形成後(20kPV毎)の帯電ローラ10それぞれについて実施し、Si量の差分ΔSi[cps/mA](=耐久試験後のSi量[cps/mA]-耐久試験前のSi量[cps/mA])を求めた。次いで、このΔSiを縦軸に、感光体の総回転数を横時にプロットし、得られたグラフの傾きを指標として、表面汚れを評価した。上記傾きが小さいほど、感光体の回転回数に比してΔSiが少なく、外添剤による汚れが付きにくいことを意味する。結果を表3に示す。
Next, the surface stain of the charging
(画像形成性(帯電均一性)の評価)
画像形成装置としてSamsung製MultixpressC8640NDに、上記のとおり得られた帯電部材(帯電ローラ10)を組み込み、以下の条件に従ってハーフトーン画像を出力した。
印刷環境:常温常湿度環境下(23℃/60%RH)
印刷条件:印刷通常スピード305mm/secとその半速スピード、印刷枚数(180kPV、360kPVの2点)、紙の種類(OfficePaperEC)
導電性支持体端部への荷重:片側5.88N
印加バイアス:感光体表面電位が-600Vとなるように便宜調整して決定した。
(Evaluation of image formability (charge uniformity))
As an image forming apparatus, a charging member (charging roller 10) obtained as described above was incorporated in a Samsung Multixpress C8640ND, and a halftone image was output according to the following conditions.
Printing environment: Normal temperature and humidity environment (23 ° C / 60% RH)
Printing conditions: Normal printing speed of 305 mm / sec and its half speed, number of prints (180 kPV, 360 kPV, 2 points), paper type (OfficePaperEC)
Load on the end of the conductive support: 5.88N on one side
Applied bias: Determined by adjusting for convenience so that the surface potential of the photoconductor is −600 V.
ハーフトーン画像中に現れるマイクロジッターを目視にて観察し、以下の基準に基づき評価した。評価結果を表3に示す。なお、マイクロジッターとは帯電均一性を評価する指標の1つである。長期にわたる安定した帯電均一性が得られるかどうか、画像形成初期(初期)と耐久試験後(run後)におけるマイクロジッターの観察を行った。
評価A:均一なハーフトーン画像が得られた。
評価B:画像端部にわずかに帯電ムラが発生した。
評価C:画像端部に明らかに帯電ムラが発生した。
評価D:画像全面に帯電ムラが発生した。
The microjitter appearing in the halftone image was visually observed and evaluated based on the following criteria. The evaluation results are shown in Table 3. Note that microjitter is one of the indexes for evaluating charge uniformity. Micro-jitter was observed at the initial stage of image formation (initial stage) and after the durability test (after run) to see if stable charge uniformity could be obtained over a long period of time.
Evaluation A: A uniform halftone image was obtained.
Evaluation B: Slight charging unevenness occurred at the edge of the image.
Evaluation C: Charging unevenness clearly occurred at the edge of the image.
Evaluation D: Charging unevenness occurred on the entire surface of the image.
以上、帯電部材の様々な例について具体的に説明したが、特許請求の範囲の精神の範囲を逸脱しない範囲において種々の変形及び変更が可能であることは当業者にとって明らかである。すなわち、特許請求の範囲に記載した精神を逸脱しない範囲内において全ての変更が含まれることが意図される。 Although various examples of the charging member have been specifically described above, it is clear to those skilled in the art that various modifications and changes can be made without departing from the spiritual scope of the claims. That is, it is intended that all changes are included within the scope of the spirit described in the claims.
1…導電性支持体、2…弾性層、3…樹脂層、4…コーティング層、4a…突起、5…導電性本体、10…帯電ローラ(帯電部材)、30…マトリックス材料、31…第一の粒子、32…第二の粒子、L…回転軸線。
1 ... Conductive support, 2 ... Elastic layer, 3 ... Resin layer, 4 ... Coating layer, 4a ... Protrusions, 5 ... Conductive body, 10 ... Charging roller (charging member), 30 ... Matrix material, 31 ... First Particle, 32 ... second particle, L ... rotation axis.
Claims (15)
前記導電性本体は、
前記導電性支持体上に設けられた弾性層と、
前記弾性層上に設けられた樹脂層と、
前記導電性本体の最表面を形成するように前記樹脂層上に設けられた、ポリシロキサン化合物を含有するコーティング層と、
を備え、
前記コーティング層は、実質的にドーム形状で、且つ、平均径が約4~16μmの突起を前記導電性本体の最表面に沿って有し、
前記導電性本体の最表面は、約1.0~3.2のスキューネス(Rsk)と、約11.5~32.0μmの十点平均粗さ(Rzjis)と、を有する、帯電部材。 A charging member including a conductive support and a conductive main body provided on the conductive support.
The conductive body is
An elastic layer provided on the conductive support and
The resin layer provided on the elastic layer and
A coating layer containing a polysiloxane compound provided on the resin layer so as to form the outermost surface of the conductive main body, and a coating layer containing the polysiloxane compound.
Equipped with
The coating layer is substantially dome-shaped and has protrusions having an average diameter of about 4 to 16 μm along the outermost surface of the conductive body.
The outermost surface of the conductive body is a charged member having a skewness (Rsk) of about 1.0 to 3.2 and a ten-point average roughness (Rzjis) of about 11.5 to 32.0 μm.
[式(9)中、R14~R18は、各々独立して、炭素数1~4のアルキル基を示し、rは10~100の整数を示し、Yは2価の有機基を示し、*はSiへの結合手を示す。] The charging member according to claim 1, wherein the polysiloxane compound has a structure represented by the following formula (9).
[In formula (9), R 14 to R 18 each independently represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, r represents an integer of 10 to 100, and Y represents a divalent organic group. * Indicates a bond to Si. ]
導電性支持体上に設けられる導電性ベースの表面にコーティング液をスプレー塗布すること、
ここで、
前記導電性ベースは、弾性層と、前記弾性層上に設けられ、コーティングされる表面を有する樹脂層と、を備え、
前記コーティング液は、前記導電性ベースの表面に液滴を形成する、加水分解性シラン化合物を含有する組成物を含む、と、
前記組成物を硬化させて、前記液滴から形成される突起を有するコーティング層を前記導電性ベース上に形成すること、
ここで、
前記突起は、実質的にドーム形状で、且つ、平均径が約4~16μmであり、
前記コーティング層は、約1.0~3.2のスキューネス(Rsk)と、約11.5~32.0μmの十点平均粗さ(Rzjis)と、を有する最表面を形成する、と、
を備える、帯電部材の製造方法。 It is a manufacturing method of charged members.
Spraying the coating liquid onto the surface of the conductive base provided on the conductive support,
here,
The conductive base comprises an elastic layer and a resin layer provided on the elastic layer and having a coated surface.
The coating liquid contains a composition containing a hydrolyzable silane compound that forms droplets on the surface of the conductive base.
Curing the composition to form a coating layer with protrusions formed from the droplets on the conductive base.
here,
The protrusions are substantially dome-shaped and have an average diameter of about 4 to 16 μm.
The coating layer forms the outermost surface having a skewness (Rsk) of about 1.0 to 3.2 and a ten-point average roughness (Rzjis) of about 11.5 to 32.0 μm.
A method for manufacturing a charged member.
UV-LED光源により365~405nmの波長の光を照射することで前記組成物を硬化させる、請求項8に記載の帯電部材の製造方法。 The acid generator is a photoacid generator,
The method for manufacturing a charged member according to claim 8, wherein the composition is cured by irradiating light having a wavelength of 365 to 405 nm with a UV-LED light source.
250℃以下で加熱することで前記組成物を硬化させる、請求項8に記載の帯電部材の製造方法。 The acid generator is a thermal acid generator,
The method for producing a charged member according to claim 8, wherein the composition is cured by heating at 250 ° C. or lower.
[式(16)中、R14~R18は、各々独立して、炭素数1~4のアルキル基を示し、rは10~100の整数を示し、Aは、単結合又は2価の有機基を示し、Uは、反応性基を示す。] Hydrolysis of the composition having a one-ended modified silicone compound having a structure represented by the following formula (16) and a functional group capable of reacting with the reactive group of the one-ended modified silicone compound to form a bond. The method for producing a charged member according to claim 7, which contains a sex silane compound.
[In formula (16), R 14 to R 18 each independently represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, r represents an integer of 10 to 100, and A is a single bond or a divalent organic substance. The group indicates a group, and U indicates a reactive group. ]
前記帯電部材は、導電性支持体と、該導電性支持体上に設けられた導電性本体と、を備え、
前記導電性本体は、
前記導電性支持体上に設けられた弾性層と、
前記弾性層上に設けられた樹脂層と、
前記導電性本体の最表面を形成するように、前記樹脂層上に設けられた、ポリシロキサン化合物を含有するコーティング層と、
を備え、
前記コーティング層は、実質的にドーム形状で、且つ、平均径が約4~16μmの突起を前記導電性本体の最表面に沿って有し、
前記導電性本体の最表面は、約1.0~3.2のスキューネス(Rsk)と、約11.5~32.0μmの十点平均粗さ(Rzjis)と、を有する、画像形成装置。
An image forming apparatus including a photoconductor and a charging member for charging the photoconductor.
The charged member includes a conductive support and a conductive main body provided on the conductive support.
The conductive body is
An elastic layer provided on the conductive support and
The resin layer provided on the elastic layer and
A coating layer containing a polysiloxane compound provided on the resin layer so as to form the outermost surface of the conductive main body, and a coating layer containing the polysiloxane compound.
Equipped with
The coating layer is substantially dome-shaped and has protrusions having an average diameter of about 4 to 16 μm along the outermost surface of the conductive body.
An image forming apparatus having an outermost surface of the conductive body having a skewness (Rsk) of about 1.0 to 3.2 and a ten-point average roughness (Rzjis) of about 11.5 to 32.0 μm.
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