JP3419322B2 - 低硬度導電性ロール - Google Patents
低硬度導電性ロールInfo
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Description
ー等の電子写真装置に用いられる低硬度導電性ロールに
関するものである。
いられる導電性ロールの形成材料としては、ウレタン樹
脂が用いられていた。最近の電子写真装置は小型化等の
要請から低トルクモータが使用されることが多く、上記
ウレタン樹脂の硬度が高すぎると、スタート時にロール
が円滑に回転しなかったり、スティックスリップによる
クリック音が発生する等の問題が生じる。そのため、低
硬度のウレタン樹脂を用いた導電性ロールが提案されて
いる(特開平5−323777号公報、特開平3−18
7732号公報)。しかし、上記低硬度のウレタン樹脂
は摩擦係数が比較的大きく、熱的、物理的にトナーが導
電性ロールの表面に付着しやすいため、トナーフィルミ
ングが生じやすく、充分な帯電性を得ることができず、
画出枚数の増加に伴い複写画質が低下するという問題を
有している。
としては、ウレタン樹脂の硬度を上げるか、ウレタン樹
脂の結晶性を上げる等の方法が考えられる。しかし、ウ
レタン樹脂の硬度を上げると低硬度化の要請に沿わなく
なり、またウレタン樹脂の結晶性を上げると、ウレタン
樹脂の溶剤への溶解性が低下するため、溶剤の種類が揮
発性の高いものに限定されたり、ウレタン樹脂を塗布で
きない等の問題が生じ、導電性ロールを作製する際の作
業性が悪くなる。
や結晶性を上げることなく、ウレタン樹脂の摩擦係数を
下げることにより上記課題を解決すべく、熱可塑性ウレ
タン樹脂とシリコーングラフトアクリルポリマーを含有
する樹脂組成物を最外層形成材料に用いた導電性ロー
ル、および熱可塑性ウレタン樹脂とアクリルグラフトシ
リコーンポリマーを含有する樹脂組成物を最外層形成材
料に用いた導電性ロールをすでに提案している(特願平
8−121614号、特願平9−224997号)。
願平8−121614号および特願平9−224997
号に記載の導電性ロールは、いずれもトナー帯電性に劣
る傾向がみられる。また、熱可塑性ウレタン樹脂とシリ
コーングラフトアクリルポリマーとの相溶性、および熱
可塑性ウレタン樹脂とアクリルグラフトシリコーンポリ
マーとの相溶性がいずれも不充分であり、トナー離型性
に劣る傾向がみられさらなる改良が望まれている。
もので、優れたトナー帯電性およびトナー離型性の双方
の特性を備えた低硬度導電性ロールの提供をその目的と
する。
めに、本発明の低硬度導電性ロールは、軸体の外周面に
少なくとも一つの層が形成された低硬度導電性ロールで
あって、上記層のなかの最外層が、下記の(A)成分と
ともに、下記の(B)および(C)成分の少なくとも一
方を含有する樹脂組成物のコーティング層によって形成
されているという構成をとる。 (A)アクリル系単量体の単独重合体からなるアクリル
ポリマー。 (B)シロキサンから誘導される直鎖状の構造部分から
なる主鎖に、アクリル系単量体から誘導される構造部分
からなる側鎖がグラフト化しているアクリルグラフトシ
リコーンポリマー。 (C)アクリル系単量体の単独重合体からなる直鎖状の
主鎖に、シロキサンから誘導される構造部分からなる側
鎖がグラフト化しているシリコーングラフトアクリルポ
リマー。
て、「層のなかの最外層」とは、層が一層の場合はその
層をいい、層が二層以上の場合は文字通りその最外層を
いう。
電性およびトナー離型性の双方の特性を備えた低硬度導
電性ロールを得るべく鋭意研究を重ねた。その研究の過
程で、最外層形成材料として用いられていた熱可塑性ウ
レタン樹脂が、トナーをマイナス帯電させにくく、その
ため優れたトナー帯電性を得ることができないことを突
き止めた。そして、上記熱可塑性ウレタン樹脂よりもト
ナーをマイナス帯電させやすい材料について研究を続け
た結果、アクリルポリマー(A成分)が熱可塑性ウレタ
ン樹脂よりもトナーをマイナス帯電させやすく、熱可塑
性ウレタン樹脂を用いた場合よりも良好なトナー帯電性
を得ることができることを知見した。また、上記アクリ
ルポリマー(A成分)とともに、アクリルグラフトシリ
コーンポリマー(B成分)およびシリコーングラフトア
クリルポリマー(C成分)の少なくとも一方を用いる
と、アクリルポリマー(A成分)と、アクリルグラフト
シリコーンポリマー(B成分)およびシリコーングラフ
トアクリルポリマー(C成分)との相溶性が良好にな
り、優れたトナー離型性が得られることも見出し本発明
に到達した。
のガラス転移温度を−35〜30℃の範囲に設定する
と、さらに優れた柔軟性を備えた低硬度導電性ロールを
得ることができるようになる。
しく説明する。
に示す。この低硬度導電性ロールは、軸体1の外周面に
沿って最内層2が形成され、その外周面に中間層3が形
成され、さらにその外周面に最外層4が形成されて構成
されている。そして、本発明の低硬度導電性ロールは、
上記最外層4が後述する特殊な樹脂組成物によって形成
されていることが最大の特徴である。
例えば金属製の中実体からなる芯金や、内部を中空にく
り抜いた金属製の円筒体等が用いられる。そして、その
材料としては、ステンレス、アルミニウム、鉄にメッキ
を施したもの等があげられる。また、必要に応じ軸体1
上に接着剤、プライマー等を塗布することができる。な
お、接着剤、プライマー等は必要に応じて導電化しても
よい。
形成材料としては、特に制限はなく、例えばシリコーン
ゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPD
M)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ポリウレ
タン系エラストマー等があげられる。なかでも、低硬度
でへたりが少ないという点から、シリコーンゴムが特に
好ましい。なお、最内層2形成材料としてシリコーンゴ
ムを用いる場合には、シリコーンゴム表面をコロナ放
電、プラズマ等により活性化させ、その後、プライマー
を塗布する工程を行ってもよい。
添加してもよい。上記導電剤としては、従来から用いら
れているカーボンブラック、グラファイト、チタン酸カ
リウム、酸化鉄、c−TiO2 、c−ZnO、c−Sn
O2 、イオン導電剤(四級アンモニウム塩、ホウ酸塩、
界面活性剤等)等があげられる。なお、上記「c−」
は、導電性を有するという意味である。
3の形成材料としては、特に制限はなく、例えばアクリ
ロニトリル−ブタジエンゴム(ニトリルゴム)(以下
「NBR」と略す)、水素添加アクリロニトリル−ブタ
ジエンゴム(水素化ニトリルゴム)(以下「H−NB
R」と略す)、ポリウレタン系エラストマー、クロロプ
レンゴム(CR)、天然ゴム、ブタジエンゴム(B
R)、ブチルゴム(IIR)等があげられる。なかで
も、接着性、コーティング液の安定性等の点からH−N
BRが特に好ましい。なお、上記材料には、さらに前述
の導電剤を適宜に添加してもよい。
4は、特殊な樹脂組成物によって形成されている。この
特殊な樹脂組成物は、アクリルポリマー(A成分)とと
もに、特殊なアクリルグラフトシリコーンポリマー(B
成分)およびシリコーングラフトアクリルポリマー(C
成分)の少なくとも一方とを用いて得られる。
リル系単量体の単独重合体からなる。上記アクリルポリ
マー(A成分)を構成するアクリル系単量体としては、
具体的にはアクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸
エチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ドデシル、ア
クリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸プロピル、ア
クリル酸n−ブチル(nBA)、アクリル酸イソブチル
(iBA)、アクリル酸sec−ブチル、アクリル酸t
ert−ブチル、アクリル酸2,2−ジメチルプロピ
ル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸−2−te
rt−ブチルフェニル、アクリル酸2−ナフチル、アク
リル酸フェニル、アクリル酸4−メトキシフェニル、ア
クリル酸2−メトキシカルボニルフェニル、アクリル酸
2−エトキシカルボニルフェニル、アクリル酸2−クロ
ロフェニル、アクリル酸4−クロロフェニル、アクリル
酸ベンジル、アクリル酸2−シアノベンジル、アクリル
酸4−シアノフェニル、アクリル酸p−トリル、アクリ
ル酸イソノニル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、ア
クリル酸2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸2−ヒド
ロキシブチル、アクリル酸2−シアノエチル、アクリル
酸3−オキサブチル、メタクリル酸、メタクリル酸メチ
ル(MMA)、メタクリル酸エチル(EMA)、メタク
リル酸オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸
2−エチルヘキシル、メタクリル酸プロピル、メタクリ
ル酸n−ブチル(nBMA)、メタクリル酸イソブチル
(iBMA)、メタクリル酸sec−ブチル、メタクリ
ル酸tert−ブチル、メタクリル酸2,2−ジメチル
プロピル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸
−2−tert−ブチルフェニル、メタクリル酸2−ナ
フチル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸4−メト
キシフェニル、メタクリル酸2−メトキシカルボニルフ
ェニル、メタクリル酸2−エトキシカルボニルフェニ
ル、メタクリル酸2−クロロフェニル、メタクリル酸4
−クロロフェニル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル
酸2−シアノベンジル、メタクリル酸4−シアノフェニ
ル、メタクリル酸p−トリル、メタクリル酸イソノニ
ル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸
2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸2−ヒドロキシ
ブチル、メタクリル酸2−シアノエチル、メタクリル酸
3−オキサブチル、γ−メタクリロイルオキシプロピル
トリメトキシシラン、アクリルアミド(AA)、ブチル
アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、ピ
ペリジルアクリルアミド、メタクリルアミド、4−カル
ボキシフェニルメタクリルアミド、4−メトキシカルボ
キシフェニルメタクリルアミド、メチルクロロアクリレ
ート、エチル−α−クロロアクリレート、プロピル−α
−クロロアクリレート、イソプロピル−α−クロロアク
リレート、メチル−α−フルオロアクリレート、ブチル
−α−ブトキシカルボニルメタクリレート、ブチル−α
−シアノアクリレート、メチル−α−フェニルアクリレ
ート、イソボニルアクリレート、イソボニルメタクリレ
ート、ジエチルアミノエチルメタクリレート等のラジカ
ル重合性単量体があげられる。
ス転移温度(Tg)が−35〜30℃の範囲に設定され
ていることが好ましく、特に好ましくは−25〜15℃
の範囲である。すなわち、ガラス転移温度(Tg)が−
35℃未満であると、トナーフィルミングが生じ、複写
画像が悪くなる傾向がみられ、30℃を超えると硬くな
りすぎ、スタート時にロールが円滑に回転しなかった
り、クリック音が発生する等の傾向がみられるからであ
る。
転移温度(Tg)の設定は、例えば下記のFox式に従
い、各アクリル系単量体の重量比率を設定することによ
り行われる。また、上記ガラス転移温度(Tg )は、D
SC(示差走査熱量測定)または動的粘弾性のtanδ
ピークにより測定することができる。
…+(Wm /Tg m ) W1 +W2 +…+Wm =1 〔式中、Tg 1 ,Tg 2 ,…,Tg m は各アクリル系単
量体のガラス転移温度を表し、W1 ,W2 ,…,Wm は
各アクリル系単量体の重量比率を表す。〕
均分子量(以下「分子量」と略す)が10,000〜2
00,000の範囲に設定されていることが好ましく、
特に好ましくは20,000〜80,000の範囲であ
る。なお、上記数平均分子量は、ゲルパーミエーション
クロマトグラフィー(GPC)法によるポリスチレン換
算の数平均分子量である(以下、本明細書において同様
の意味で用いる)。
用いられる特殊なアクリルグラフトシリコーンポリマー
(B成分)は、シロキサンから誘導される直鎖状の構造
部分からなる主鎖に、アクリル系単量体から誘導される
構造部分からなる側鎖がグラフト化したものである。
リマー(B成分)における、シロキサンから誘導される
直鎖状の構造部分は、特に限定はなく、例えば下記の一
般式(1)〜(3)で表されるものが好ましい。
ましい具体例としては、下記の構造式に示すものがあげ
られる。
けるXは、水素またはハロゲン化炭化水素基、シアン化
炭化水素基等の炭素官能性基を示す。上記ハロゲン化炭
化水素基としては、例えばハロゲン化アルキル基、ハロ
ゲン化アリール基、ハロゲン化アラルキル基、ハロゲン
化アルケニル基等があげられ、上記シアン化炭化水素基
としては、例えばシアノ基、シアン化アラルキル基、シ
アン化アリール基、シアン化アラルキル基、シアン化ア
ルケニル基等があげられる。
リマー(B成分)は、アクリル系単量体から誘導される
構造部分〔側鎖〕のガラス転移温度(Tg)が、30〜
150℃の範囲に設定されていることが好ましく、特に
好ましくは60〜120℃の範囲である。すなわち、上
記ガラス転移温度(Tg)が30℃未満であると、低摩
擦係数化、離型性、べたつき防止効果が減少する傾向が
みられ、150℃を超えると、溶剤への溶解性が低下し
たり、アクリルポリマー(A成分)との相溶性が低下
し、トナー離型性に劣る傾向がみられるからである。な
お、上記アクリル系単量体から誘導される構造部分〔側
鎖〕のガラス転移温度(Tg)の測定は、前述したFo
x式に準じて行うことができる。
リマー(B成分)において、シロキサンから誘導される
直鎖状の構造部分からなる主鎖の分子量は、1,500
〜20,000の範囲に設定することが好ましく、特に
好ましくは3,000〜10,000の範囲である。す
なわち、上記分子量が1,500未満であると、適度な
帯電性、低摩擦係数化、離型性等のシリコーンの効果が
得にくくなり、20,000を超えると、アクリルポリ
マー(A成分)への相溶性が低下し、効果が減少した
り、シリコーンのべたつきが生じる傾向がみられるから
である。
リマー(B成分)における、アクリル系単量体から誘導
される構造部分は、特に限定はなく、例えば下記の一般
式(4)で表されるものがあげられる。上記アクリル系
単量体としては、前述と同様のものがあげられ、これら
アクリル系単量体の1種が重合または2種以上が共重合
することにより、アクリル系単量体から誘導される構造
部分が構成される。
ましい具体例としては、下記の構造式に示すものがあげ
られる。
リマー(B成分)において、アクリル系単量体から誘導
される構造部分からなる側鎖の分子量は、200〜2
0,000の範囲に設定することが好ましく、特に好ま
しくは1,000〜10,000の範囲である。すなわ
ち、上記分子量が200未満であると、適度な帯電性が
得られにくいため前述の効果が得にくくなり、20,0
00を超えるとアクリルポリマー(A成分)への分散性
(相溶性)が悪く分離するため、前述の効果が得にくく
なるからである。
リマー(B成分)は、例えば前記シロキサンから誘導さ
れる構造部分と、アクリル系単量体から誘導される構造
部分とを、アゾ系重合開始剤の存在下にラジカル共重合
させることにより製造することができる。このような重
合は、溶媒を用いる溶液重合法、バルク重合法、エマル
ジョン重合法等によって行うことが好ましく、特に好ま
しくは溶液重合法である。
イソブチロニトリル(AIBN)、アゾビス−4−シア
ノバレリン酸、アゾビス(2,4−ジメチルバレロニト
リル)、アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバ
レロニトリル)、ジメチル−2,2′−アゾビスイソブ
チレート、アゾビス−1−シクロヘキサカルボニトリル
等があげられ、特にAIBNが好ましい。また、上記ラ
ジカル共重合の際の重合温度は50〜150℃の範囲に
設定することが好ましく、特に好ましくは60〜100
℃である。また、重合時間は3〜100時間の範囲が好
ましく、特に好ましくは5〜10時間である。
ーンポリマー(B成分)は、例えば上記シロキサンから
誘導される構造部分と、アクリル系単量体から誘導され
る構造部分とを、アニオン重合触媒の存在下にアニオン
重合反応させることにより製造することもできる。上記
アニオン重合触媒としては、リチウム、ナトリウム等の
アルカリ金属、メチル、エチル、プロピル、ブチル等の
脂肪族炭化水素、ナフタリン、アントラセン、フェナン
トレン、トリフェニレン、ナフタセン、アセナフチレ
ン、トランススチルベン、ビフェニル、スチレン、メチ
ルスチレン、ジビニルベンゼン、ベンゾニトリル、ジフ
ェニルエチレン、ジフェニルブタジエン等の芳香族炭化
水素等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上
併せて用いられる。
ラフトシリコーンポリマー(B成分)は、分子量が3,
000〜300,000の範囲に設定することが好まし
く、特に好ましくは10,000〜100,000の範
囲である。すなわち、上記分子量が3,000未満であ
ると前述の効果が得にくくなり、ブリードして感光体を
汚染する傾向がみられ、300,000を超えると、ア
クリルポリマー(A成分)への相溶性が低下し、分離し
て低摩擦等の効果が得にくくなるからである。
リマー(B成分)において、前記シロキサンから誘導さ
れる直鎖状の構造部分からなる主鎖と、アクリル系単量
体から誘導される構造部分からなる側鎖との比率は、重
量比で、主鎖/側鎖=5/95〜60/40の範囲に設
定することが好ましく、特に好ましくは主鎖/側鎖=1
0/90〜40/60の範囲である。すなわち、主鎖の
比率が60を超える(側鎖の比率が40を下回る)と、
シリコーン成分が増えすぎ、アクリルポリマー(A成
分)への相溶性が悪くなる傾向がみられ、主鎖の比率が
5を下回る(側鎖の比率が95を超える)と、シリコー
ン成分が減少するため適度な帯電性、離型性が得にく
く、強度への効果が減少する傾向がみられるからであ
る。
用いられる特殊なシリコーングラフトアクリルポリマー
(C成分)は、アクリル系単量体の単独重合体からなる
直鎖状の主鎖に、シロキサンから誘導される構造部分か
らなる側鎖がグラフト化したものである。上記シリコー
ングラフトアクリルポリマー(C成分)は、特に限定は
なく、例えば下記の一般式(5)で表されるものが好ま
しい。
は1〜3000の正数であり、好ましくは1〜300の
正数である。また、繰り返し数nは1〜3000の正数
であり、好ましくは1〜300の正数である。
系単量体から誘導される直鎖状の構造部分である。上記
アクリル系単量体としては、前述と同様のものがあげら
れ、これらアクリル系単量体の1種が重合または2種以
上が共重合することにより、アクリル系単量体から誘導
される直鎖状の構造部分が構成される。
系単量体から誘導される構造部分であって、シロキサン
から誘導される構造部分を有するものである。これは、
下記の一般式(6)または一般式(7)で表されるもの
から誘導される。
ましい具体例としては、下記の構造式に示すものがあげ
られる。
量は260〜100,000の範囲に設定することが好
ましく、特に好ましくは2,000〜50,000の範
囲である。すなわち、上記分子量が260未満である
と、柔軟性、低摩擦係数化、離型性等のシリコーンの効
果が少なくなり、100,000を超えると、べたつき
が生じる傾向がみられるからである。また、上記(Z)
n 部分の含有率は、上記シリコーングラフトアクリルポ
リマー(C成分)全重量の5〜60重量%の範囲に設定
することが好ましい。すなわち、上記含有率が5重量%
未満であると、柔軟性、低摩擦係数化、離型性等のシリ
コーンの効果が得にくくなり、60重量%を超えるとシ
リコーンのべたつきが生じる傾向がみられるからであ
る。
リマー(C成分)は、シロキサンから誘導される構造部
分〔側鎖〕を除いた、アクリル系単量体の単独重合体か
らなる直鎖状の構造部分〔主鎖〕のガラス転移温度(T
g)が、30〜150℃の範囲に設定されていることが
好ましく、特に好ましくは60〜120℃の範囲であ
る。すなわち、上記ガラス転移温度(Tg)が30℃未
満であると、粘着性が大きくなり摩擦係数も大きくなる
ためトナーフィルミングが生じ、複写画像が悪くなる傾
向がみられ、150℃を超えると溶剤への溶解性が低下
したり、硬くなりすぎ、トルクが上がるためスタート時
にロールが円滑に回転しなかったり、クリック音が発生
する等の傾向がみられるからである。なお、上記アクリ
ル系単量体の単独重合体からなる直鎖状の構造部分〔主
鎖〕のガラス転移温度(Tg)の設定は、前述したFo
x式に準じて行うことができる。
リマー(C成分)の分子量は、10,000〜300,
000の範囲に設定することが好ましく、特に好ましく
は30,000〜100,000の範囲である。すなわ
ち、上記分子量が10,000未満であると、ブリード
して感光体を汚染し、300,000を超えるとアクリ
ルポリマー(A成分)への相溶性が悪くなるからであ
る。
リマー(C成分)は、例えば前記アクリル系単量体から
誘導される直鎖状の構造部分と、シロキサンから誘導さ
れる構造部分とを、前述のアゾ系重合開始剤の存在下
に、前述と同様のラジカル共重合により製造することが
できる。
リルポリマー(C成分)は、前記一般式(5)で表され
る構造を備えたものが好ましいが、この構造にさらに別
のアクリル系単量体から誘導される直鎖状の構造部分
〔(X)m 部分〕が連結された、下記の一般式(8)で
表される構造を備えたものであってもよい。
系単量体から誘導される直鎖状の構造部分であり、上記
アクリル系単量体としては、前述と同様のものがあげら
れる。また、繰り返し数mは1〜10,000の正数で
あり、好ましくは100〜3,000の正数である。
成する特殊な樹脂組成物には、前記アクリルポリマー
(A成分)、アクリルグラフトシリコーンポリマー(B
成分)シリコーングラフトアクリルポリマー(C成分)
に加えて、さらに導電剤や硬化剤を適宜に含有させても
よい。上記導電剤としては前記と同様のものがあげら
れ、硬化剤としては、イソシアネート基含有物、アミノ
基,エポキシ基,カルボキシル基,−SH基等を含有す
るもの等があげられる。
御剤や、酸化チタン、炭酸カルシウム、タルク、クレ
ー、シリカ等の充填剤、安定剤、紫外線吸収剤、帯電防
止剤、補強剤、帯電制御剤、滑剤、離型剤、染料、顔
料、難燃剤、オイル等を必要に応じて含有させることも
可能である。上記帯電制御剤としては、従来から用いら
れている四級アンモニウム塩、ホウ酸塩、アジン系(ニ
グロシン系)化合物、アゾ化合物、オキシナフトエ酸金
属錯体、界面活性剤(アニオン系、カチオン系、ノニオ
ン系)等があげられる。
成する特殊な樹脂組成物は、例えばつぎのようにして作
製される。すなわち、まず、先に述べた方法に従い、前
記アクリルポリマー(A成分)、アクリルグラフトシリ
コーンポリマー(B成分)およびシリコーングラフトア
クリルポリマー(C成分)をそれぞれ作製し、アクリル
ポリマー(A成分)とともに、アクリルグラフトシリコ
ーンポリマー(B成分)およびシリコーングラフトアク
リルポリマー(C成分)の少なくとも一方を有機溶剤に
溶解する。ついで、必要に応じて導電剤、硬化剤等を加
えたものをサンドミル等で分散することにより、塗工用
のコーティング液を作製する。このようにして、目的と
する特殊な樹脂組成物(コーティング液)を作製するこ
とができる。なお、上記有機溶剤としては、メチルエチ
ルケトン、トルエン、テトラヒドロフラン、ジメチルホ
ルムアミド、ジメチルスルホキシド、メチルイソブチル
ケトン、シクロヘキサン、メタノール、イソプロピルア
ルコール等があげられる。これらは単独でもしくは2種
以上併せて用いられる。
ともに、アクリルグラフトシリコーンポリマー(B成
分)およびシリコーングラフトアクリルポリマー(C成
分)の少なくとも一方、さらに必要に応じて導電剤、硬
化剤等を2軸混練機等で分散し、これらを前記有機溶剤
に溶解することにより、塗工用のコーティング液を作製
することも可能である。
例えばつぎのようにして作製される。すなわち、まず、
前記最内層2形成材料用の各成分をニーダー等の混練機
を用いて混練し、最内層2形成材料を作製する。また、
前記中間層3形成材料用の各成分をロール等の混練機を
用いて混練し、この混合物に前記有機溶剤を加えて混
合、攪拌することにより、中間層3形成材料(コーティ
ング液)を作製する。さらに、前記最外層4形成材料で
ある特殊な樹脂組成物(コーティング液)を、先に述べ
た方法に従い作製する。
要に応じて接着剤、プライマー等を塗布し、図2に示す
ように、上記軸体1をセットした下蓋5および円筒型6
内に、前記最内層2形成材料を注型し、上蓋7を上記円
筒型6に外嵌する。ついで、上記ロール型全体を加熱し
て上記最内層2形成材料を加硫し(150〜220℃×
1時間)、最内層2を形成する。続いて、この最内層2
が形成された軸体1を脱型し、必要に応じ反応を完結さ
せる(200℃×4時間)。ついで、必要に応じてロー
ル表面にコロナ放電処理を行う。そして、上記最内層2
の外周に中間層3形成材料となるコーティング液を塗布
し、もしくは上記最内層2形成済みのロールを前記コー
ティング液中に浸漬して引き上げた後、乾燥および加熱
処理を行うことにより、最内層2の外周に中間層3を形
成する。さらに、上記中間層3の外周に最外層4形成材
料となる特殊な樹脂組成物(コーティング液)を塗布
し、もしくは上記中間層3形成済みのロールを前記コー
ティング液中に浸漬して引き上げた後、乾燥および加熱
処理を行うことにより、中間層3の外周に最外層4を形
成する。上記コーティング液の塗布方法は、特に制限す
るものではなく、従来公知のディッピング法、スプレー
コーティング法、ロールコート法等があげられる。この
ようにして、軸体1の外周面に沿って最内層2が形成さ
れ、その外周に中間層3が形成され、さらにその外周に
最外層4が形成された低硬度導電性ロールを作製するこ
とができる。
形成する特殊な樹脂組成物において、アクリルグラフト
シリコーンポリマー(B成分)およびシリコーングラフ
トアクリルポリマー(C成分)の含有割合は、つぎの範
囲に設定することが好ましい。すなわち、上記アクリル
グラフトシリコーンポリマー(B成分)の含有割合は、
A〜C成分の合計重量に対して、重量比で、B/(A+
B+C)=5/100〜60/100の範囲に設定する
ことが好ましく、特に好ましくはB/(A+B+C)=
10/100〜40/100の範囲である。また、シリ
コーングラフトアクリルポリマー(C成分)の含有割合
は、A〜C成分の合計重量に対して、重量比で、C/
(A+B+C)=5/100〜60/100の範囲に設
定することが好ましく、特に好ましくはC/(A+B+
C)=10/100〜40/100の範囲である。
層の厚みは、導電性ロールの用途に応じて適宜に決定さ
れる。例えば、現像ロールとして用いる場合、最内層の
厚みは、通常0.5〜10mmの範囲に設定することが
好ましく、特に好ましくは3〜6mmである。また、中
間層の厚みは、通常1〜90μmの範囲に設定すること
が好ましく、特に好ましくは3〜30μmである。そし
て、最外層の厚みは3〜100μmの範囲に設定するこ
とが好ましく、特に好ましくは5〜50μmである。
は、JIS Aによる硬度の測定値が、70Hs以下に
設定することが好ましく、特に好ましくは60Hs以下
である。
ルに好適であるが、必ずしも現像ロールに限定するもの
ではなく、転写ロール、帯電ロール等にも適用すること
ができる。また、本発明の低硬度導電性ロールの例とし
て、図1において三層構造のものをあげたが、軸体1の
外周に形成される層は必ずしも三層でなくてもよく、ロ
ールの用途等に応じ、適宜の数の層が形成される。ただ
し、必ず最外層(単層の場合にはその層)が、上記特殊
な樹脂組成物で形成されていなければならない。
明する。
となる芯金(直径10mm、SUS304製)を準備す
るとともに、下記の表1に示す、最内層形成材料および
中間層形成材料を準備した。そして、前述の方法に準じ
て、軸体の外周面に最内層を形成した後、さらにその外
周面に中間層を形成してロール基体を作製した。なお、
各層の硬度、電気抵抗および厚みを下記の表1に併せて
示した。
シリコーングラフトアクリルポリマーA〜Eおよびアク
リルポリマーを作製した。
示す各成分を同表に示す割合で配合し、樹脂組成物(コ
ーティング液)を作製した。この樹脂組成物(コーティ
ング液)を前記ロール基体の中間層の外周面にディッピ
ング法により塗布した後、乾燥(150℃×30分)し
て、目的とする導電性ロールを作製した(図1参照)。
このようにして得られた導電性ロールの最外層の厚みは
20μmであった。なお、アクリルグラフトシリコーン
ポリマーは、下記の表2〜表4に示す主鎖および側鎖を
同表に示す重量比で混合したものである。
較例品の導電性ロールについて、下記の基準に従い、ロ
ールの電気抵抗、摩擦係数、硬度、ロール回転トルク、
トナー帯電性、複写画質および感光体汚染について比較
評価を行った。これらの結果を、後記の表5〜表7に併
せて示した。
抵抗を、図3(A),(B)に示すように、印加電圧と
電流を測定することにより求めた。すなわち、図3
(A)に示す形状の電極11を、図3(B)に示すロー
ル10表面上に20箇所形成し、図3(B)に示す測定
系により測定した。図において、11aは主電極、11
bはガード電極である。そして、実施例および比較例に
おける電気抵抗は20箇所の測定値の中央値である。な
お、印加電圧は100Vとした。
な、静動摩擦係数計(協和界面科学社製)を用いて測定
した。すなわち、導電性ロールの最外層形成材料となる
樹脂組成物を用いて、厚み50〜100μmの塗膜21
を作製し、これを固定台22の上にセットし、移動速度
0.3cm/秒、荷重100gの条件下で測定した。な
お、図において、23は鋼球(直径3mm)、24は零
点調整用天秤、25はロードセル、26は荷重(100
g)を示す。
た。
導電性ロールを押圧接触し、導電性ロールをトルクモー
タで回転させ、その動き始めの電流値を測定した。な
お、上記導電性ロールを感光体に押圧接触させる際の圧
力は、導電性ロールの接触部が径方向に0.3mm凹む
程度の圧力に設定した。そして、得られた測定値をトル
クに換算し、その算出値が常に3kgf−cm未満を示
す場合を○、3kgf−cm未満を示すが初期等に3k
gf−cm以上を示す場合を△、常に3kgf−cm以
上を示す場合を×としてそれぞれ表示した。
ロールにおける帯電量を20℃×50%RHの条件下に
おいてつぎのようにして測定した。すなわち、図5に示
すように、導電性ロール30表面上に現像剤(トナー)
32層を形成し、吸引ポンプ33により上記現像剤32
を吸引しファラデーケージ34を用いて測定した(ファ
ラデーケージ法)。なお、図において、35はフィルタ
ー、36は絶縁体パイプ、37は電位計、38,39は
導体で互いに分離している。
して電子写真複写機に組み込み、20℃×50%RHの
条件下において画像出しを行った。そして、初期、3千
枚および5千枚複写した後、べた黒画像において濃度が
充分で画像むらや白斑点ぬけの無いものを○、べた黒画
像において濃度不充分、画像むら、白斑点のいずれか一
つでも発生したものを×として表示した。
として電子写真複写機に組み込んで繰り返し複写を行っ
た。その後、一ケ月間放置し、再び複写を行った。その
結果、感光体の汚染による画像むらが複写1枚以内で消
えるものを○、複写6枚以上でも消えないものを×とし
て表示した。
電性ロールは、摩擦係数が低く、低硬度で、ロール回転
トルクも小さく、優れたトナー帯電性を備え、しかも複
写画質に優れ、感光体汚染が生じないことがわかる。こ
れに対して、比較例品の導電性ロールは、3千枚複写
後,5千枚複写後の複写画質がいずれも劣り、特に比較
例2品の導電性ロールは、複写初期の複写画質も劣るこ
とがわかる。また、比較例1品の導電性ロールは、エー
テル系TPUとシリコーングラフトアクリルポリマーと
の相溶性が悪く、シリコーングラフトアクリルポリマー
が少しづづ表面に出てくるため、感光体汚染が生じるこ
とが分かる。
ールは、ロールの最外層が、前記アクリルポリマー(A
成分)とともに、アクリルグラフトシリコーンポリマー
(B成分)およびシリコーングラフトアクリルポリマー
(C成分)の少なくとも一方を含有する樹脂組成物によ
って形成されている。そのため、上記アクリルポリマー
(A成分)が従来の熱可塑性ウレタン樹脂よりも、トナ
ーをマイナス帯電させやすく、熱可塑性ウレタン樹脂を
用いた場合よりも良好なトナー帯電性を得ることができ
る。また、上記アクリルポリマー(A成分)は、アクリ
ルグラフトシリコーンポリマー(B成分)およびシリコ
ーングラフトアクリルポリマー(C成分)のいずれとも
相溶性が良好であるため、優れたトナー離型性が得ら
れ、その結果、良好な複写画質を長期にわたって得るこ
とができるようになる。
のガラス転移温度を−35〜30℃の範囲に設定する
と、さらに優れた柔軟性を備えた低硬度導電性ロールを
得ることができるようになる。
と、アクリルグラフトシリコーンポリマー(B成分)お
よびシリコーングラフトアクリルポリマー(C成分)の
少なくとも一方とに加えて、さらに導電剤を含有してな
る樹脂組成物を用いるようにすると、低硬度導電性ロー
ルの導電性がより一層向上する。
図である。
す断面図である。
にロール表面に形成する電極の形状を示す説明図であ
り、(B)はそれを用いての導電性ロールの電気抵抗値
の測定系を示す説明図である。
す説明図である。
測定状態を示す説明図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 軸体の外周面に少なくとも一つの層が形
成された低硬度導電性ロールであって、上記層のなかの
最外層が、下記の(A)成分とともに、下記の(B)お
よび(C)成分の少なくとも一方を含有する樹脂組成物
のコーティング層によって形成されていることを特徴と
する低硬度導電性ロール。 (A)アクリル系単量体の単独重合体からなるアクリル
ポリマー。 (B)シロキサンから誘導される直鎖状の構造部分から
なる主鎖に、アクリル系単量体から誘導される構造部分
からなる側鎖がグラフト化しているアクリルグラフトシ
リコーンポリマー。 (C)アクリル系単量体の単独重合体からなる直鎖状の
主鎖に、シロキサンから誘導される構造部分からなる側
鎖がグラフト化しているシリコーングラフトアクリルポ
リマー。 - 【請求項2】 上記(A)成分であるアクリルポリマー
のガラス転移温度が−35〜30℃の範囲に設定されて
いる請求項1記載の低硬度導電性ロール。 - 【請求項3】 上記(B)成分の含有割合が、(A)〜
(C)成分の合計重量に対して、重量比で、(B)/
〔(A)+(B)+(C)〕=5/100〜60/10
0の範囲に設定されている請求項1または2記載の低硬
度導電性ロール。 - 【請求項4】 上記(C)成分の含有割合が、(A)〜
(C)成分の合計重量に対して、重量比で、(C)/
〔(A)+(B)+(C)〕=5/100〜60/10
0の範囲に設定されている請求項1〜3のいずれか一項
に記載の低硬度導電性ロール。 - 【請求項5】 上記最外層を形成する樹脂組成物が、さ
らに導電剤を含有している請求項1〜4のいずれか一項
に記載の低硬度導電性ロール。 - 【請求項6】 上記最外層を形成する樹脂組成物が、さ
らに硬化剤を含有している請求項1〜5のいずれか一項
に記載の低硬度導電性ロール。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP35365897 | 1997-12-22 | ||
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JPH11265114A JPH11265114A (ja) | 1999-09-28 |
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Family Applications (1)
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JP (1) | JP3419322B2 (ja) |
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---|---|---|---|---|
JP2009151144A (ja) * | 2007-12-21 | 2009-07-09 | Bridgestone Corp | 現像ローラ及び画像形成装置 |
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- 1998-09-29 JP JP27605698A patent/JP3419322B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPH11265114A (ja) | 1999-09-28 |
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