JP3653122B2 - Conductive roller - Google Patents

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誠 長谷川
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、導電性ローラに関し、特に電子写真装置等に用いることができる低硬度、低表面粘着性の導電性ローラに関する。
【0002】
【従来の技術】
複写機やファクシミリ、プリンタ等の電子写真装置には、感光体を帯電させたり、静電潜像を顕像化するため、その目的に合った導電性を有する弾性ローラが一般に備えられる。たとえば、1成分現像方式の電子写真装置では、互いに圧接されている現像ローラから感光ドラム(感光体)へ現像剤(トナー)が移動し、静電潜像を顕像化し、現像が成される。このような現像ローラは感光ドラムと所定の接触幅をもって圧接されたり、ブレード等によって現像剤を薄層担時されるため、弾性を持つ必要があり、典型的には、回転軸(金属芯)の外周に低硬度で導電性付与剤を含有した弾性体(エラストマ)または発泡体(フォーム)から成る導電弾性層が形成されたローラが用いられる。これらローラの導電弾性層には、容易に変形しかつ復元性に優れしかも感光体を汚染しない点よりポリウレタンエラストマやフォームが好ましく用いられる。
【0003】
このような導電弾性層には、1)低硬度である(たとえば、JISA20〜30°)、2)導電性が良い(たとえば107Ω以下)、3)粘着性が低い、および4)ローラに成形したときに表面粗度が小さい等の特性が要求される。しかしながら、公知の低硬度のポリウレタンは表面粘着性が高いという難点がある。表面粘着性が高いと、ローラを研磨したとき、砥石が目詰まりしやすくなる、あるいは砥石表面のべたつきを起こす。砥石が目詰まりするとローラを規定の寸法に研磨できなくなるし、また研磨されたローラの表面も粗くなる。さらに、砥石の目詰まり、べとつきにより、砥石のドレッシング(掃除)頻度が増加し、結果として作業性の低下をもたらす。
【0004】
表面粘着性が高いときの別の問題点は、ローラ表面にトナーが付着し、感光体にトナーが円滑に移送されないことである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の低硬度ポリウレタンエラストマは、表面粘着性が高いため、導電性ローラとして用いると種々の問題があった。
【0006】
本発明の目的は、表面粘着性の低い低硬度ポリウレタンエラストマから成る導電性ローラを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、所定の粘度のジメチルシロキサンを配合することによって、表面粘着性が改善された低硬度の導電性ポリウレタンエラストマからなる弾性層を備える導電性ローラを要旨とする。
【0008】
本発明によれば、回転軸と、その外周に低硬度導電弾性層とを同心に積層一体化して設けた導電性ローラにおいて、前記低硬度導電弾性層がポリオール成分およびイソシアネート成分の合計100重量部に対して、25℃における粘度が100,000〜800,000cpsのジメチルシロキサンを0.5〜10重量部含有させて反応硬化させたポリウレタンエラストマーからなることを特徴とする導電性ローラが提供される。
【0009】
本明細書中用いる「導電性ローラ」とは、金属等の剛性体に防錆等の表面処理を施した回転軸の外周に低硬度の導電性ポリウレタンエラストマーからなる導電弾性層を同心状に積層一体化して形成し、さらに必要に応じて表面性能を付与するために、前記導電弾性層の外周を被覆する表面層を設けたローラを意味する。ここで「低硬度」とは、JISA 40°以下の硬度を指す。
【0010】
本発明で使用できるポリウレタンエラストマは、イソシアネートと、ポリオールを必須成分とし、必要に応じて鎖伸長剤、架橋剤等を含むポリウレタン生成用調合物を反応硬化させて得られる。イソシアネートとして、脂肪族または芳香族のいずれのものを用いてもよい。たとえば、好ましいイソシアネートとしては、トル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)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水添MDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、1,3−キシリレンジイソシアネート、1,4−キシリレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、1,5−ナフタリンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネートおよびこれらの変性体が挙げられる。本明細書中用いる「変性体」とは前記のイソシアネートモノマが相互に反応して得られる2量体、3量体、ウレア変性体等を意味する。これらのイソシアネートは単独または2種以上の混合物として使用することができる。
【0011】
本発明の好適な実施態様において、使用されるイソシアネートは常温(約10〜約40℃)で液状である。特に好ましいものは、TDI、変性MDI、水添MDI、HDIおよびIPDIである。
【0012】
本発明で使用できるポリオールは、大別してポリエーテルポリオールとポリエステルポリオールから成る。ポリエーテルポリオールとしては、ポリエチレンポリエーテルグリコール、ポリプロピレンエーテルグリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリヘキサメチレンエーテルグリコール、ポリオクタメチレンエーテルグリコール、ポリデカメチレンエーテルグリコールおよびこれらの混合物を挙げることができる。ポリオールとして、1分子中に3個の水酸基を有するもの、たとえばポリプロピレンエーテルトリオールを使用することも可能である。またポリエステルグリコールとしては、まず二塩基性酸をグリコールと反応させることによって得られるものが挙げられる。この際用いる二塩基性酸としてはアジピン酸、コハク酸、セバシン酸、テレフタル酸、これらの酸のアルキル誘導体およびハロゲン誘導体等があり、またグリコールとしてはエチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール等が用いられる。さらにラクトンの開環重合によるポリカプロラクトンポリオールなども用いることができる。これらのポリオールは単独または2種以上の混合物として使用することができる。
【0013】
前記イソシアネートと同様、常温で液状であるポリオールを使用することが好ましい。特に好ましいものは、ポリプロピレンエーテルグリコール、ポリプロピレンエーテルトリオール、β−メチル−δ−バレロラクトンポリオール、3−メチル−ペンチレンアジペートである。
【0014】
本発明で、常温で液状のポリオール、イソシアネートが好適に使用される理由は、常温で液状であると計量、混合、注型等の操作がやりやすく、安全であるばかりでなく光熱費の節約にもなるからである。
【0015】
また、イソシアネート、ポリオールの他に、鎖伸長剤を用いることもできる。鎖伸長剤としては、従来公知のもののいずれでもよいが、それらは大別して、ヒドロキシ鎖伸長剤とアミン鎖伸長剤とに分かれる。ヒドロキシ鎖伸長剤の代表例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等が挙げられる。アミン鎖伸長剤の代表例としては、エチレンジアミン、1,2−プロピレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、イソホロンジアミン、m−キシリレンジアミン、ヒドラジン等が挙げられる。
【0016】
さらに加えて、本発明で用いるポリウレタン調合物に架橋剤を配合してもよい。架橋剤にも鎖伸長剤と同様にヒドロキシ架橋剤とアミン架橋剤とがある。ヒドロキシ架橋剤の代表例は、グリセリンおよびトリメチロールプロパンおよび他のアルキレントリオールである。アミン架橋剤の代表例は、アルカノールアミン、たとえばジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン等である。
【0017】
本発明に係わるポリウレタンエラストマに導電性を付与するのに、ポリウレタン生成用調合物に導電性付与材を添加して使用する。この導電性付与材としては、公知のカーボンブラックの他酸化錫粒子等の金属粒子が挙げられる。使用量はポリオール成分100重量部に対して0.3〜2.0重量部であり、好適には約0.5重量部である。
【0018】
【作用】
本発明者らは、導電性ローラの低硬度導電弾性層を形成する低硬度ポリウレタンエラストマの表面粘着性を低下させるため、所定粘度のジメチルシロキサンを一定量導電性付与材と共に、ポリオール成分に配合し、反応硬化をさせると、初期目的が達成されることを見い出し、本発明を完成した。
【0019】
本発明の顕著な特徴は、ポリウレタン調合物中のポリオール成分およびイソシアネート成分の合計に対して一定比の特定粘度を有するジメチルシロキサンを配合してポリウレタン生成用調合物を反応硬化させ、本発明に係るポリウレタンエラストマを得ることである。使用するジメチルシロキサンの粘度は、25℃で約100,000〜約800,000cpsの範囲内にあることが好ましい。粘度が100,000cps未満であると、ジメチルシロキサンがブリードして、トナーのフィルミング(ローラにトナーが固着する)が生じるし、また800,000cpsを超えると、ポリウレタンエラストマ中に良好に分散しない。
【0020】
ジメチルシロキサンの配合量については、前記ポリオール成分およびイソシアネート成分の合計100重量部に対して、約0.5〜約10重量部が好ましい。約0.5重量部未満であると、課題であるローラの表面粘着性の低下が認められない。また約10重量部を超えると、ポリウレタン調合物との相溶性が悪く、ジメチルシロキサンのブリードが見られる。
【0021】
本発明の導電性ローラの低硬度導電弾性層を構成するポリウレタンエラストマは前記原料を使用し、公知の方法で製造することができる。たとえば、前記のポリオール成分に導電性付与材成分、および所望ならば触媒その他の付加成分を混合し、ポリウレタン生成用調合物を調製し、反応硬化させることによりポリウレタンエラストマを得る。本発明で使用できる付加成分の例としては、着色剤、難燃剤、抗酸化剤、離型剤等である。重合反応を促進させるために、通常のウレタン重合反応において使用されるアミン系触媒(トリエチルアミン、N−エチルモルホリン、トリエチレンジアミン等)、錫系触媒(トリメチルチンラウレート、ジブチルチンジラウレート等)を使用してもよい。
【0022】
ウレタン化反応は、前述のように常温で液状のポリオールに導電性付与材および本発明の特徴であるジメチルシロキサンを加え、均一に混合したものに、常温で液状のイソシアネートを加え、無溶媒で行うことが望ましい。
【0023】
本発明の導電性ローラの製造はポリウレタン生成用調合物を金型内に注入充填し、前記反応温度において硬化させることによって行うことができる。すなわち、調合物を環境温度の金型に入れ、充填後、金型を約70〜約180℃の温度に加熱する。別の実施態様によれば調合物を約80℃に予備加熱した金型に充填後、硬化を行うために金型を同様に約150℃まで加熱する。いずれの場合も金型の加熱は、所望の金型温度よりやや高めの温度に設定したオーブンに金型を置くことによって達成される。金型温度は約70〜約180℃、好ましくは約80〜約150℃に維持される。典型的な方法においては、5〜60分の金型内硬化時間が適切である。硬化後、常法により脱金型し、成形されたローラを得る。本発明のローラは電子写真装置用導電性ローラとして有用であるが、その他の多岐の用途にわたる導電性ローラにも適用できる。
【0024】
【実施例】
以下の例は実施例および比較例による本発明を説明するものであるが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。すべての部は特に示す以外重量基準である。
【0025】
実施例1
ポリエステルポリオール(ニッポラン4032、日本ポリウレタン株式会社製)99.5部と、ジメチルシロキサン(KF96H100,000、25℃の粘度100,000cps、信越シリコン株式会社製)0.5部と、導電性カーボンブラック(ライオンアクゾ株式会社製)0.5部とをよく混合撹拌した後、ロールで練った。この混合物が均一になった後、105℃、3Torr以下の圧力で5時間減圧脱水した。
【0026】
前記のようにして調製したポリオール成分混合液(液温105℃)にイソシアネート(TDI−80、日本ポリウレタン株式会社製)7.5部を液温40℃に保ちながら添加し、アジテータで撹拌し、ポリウレタン生成用調合物を得た。
【0027】
外周に接着剤を塗布したステンレス製(SUS303)の芯金(回転軸)をローラ成形用金型にセットし、150℃に加熱した。この金型に、ポリウレタン生成用調合物を注入し、約60分間反応硬化させ、その後脱型した。脱型後、さらに150℃で2時間後架橋反応を行い、回転軸の外周に、導電弾性層を有する成形体を得、得られた成形体を室温で1日放置熟成した。この成形体を研磨機にセットし、130rpmで回転させ、かつ7mm/sの速度で横送りしつつ、成形体の外周面に、周速1700m/sで回転する砥石を当てて表面研磨し、導電性ローラを得た。
【0028】
実施例2
実施例1において、ジメチルシロキサンの添加量を10部とした以外は、実施例1と同様にして回転軸の外周に導電弾性層を有する成形体を得た。これを実施例1に記載する研磨条件で表面研磨し、導電性ローラを得た。
【0029】
実施例3
実施例1において、ジメチルシロキサンとしてDKQ8−770(ダウコーニング社製、25℃で粘度800,000cps)を使用した以外は、実施例1と同様にして回転軸の外周に、導電弾性層を有する成形体を得た。この成形体を前述のように表面研磨し、導電性ローラを得た。
【0030】
実施例4
実施例1において、ジメチルシロキサンとしてDKQ8−770(ダウコーニング社製、25℃で粘度800,000cps)を10部使用した以外は実施例1と同様にして回転軸の外周に、導電弾性を有する成形体を得た。この成形体を前述のように表面研磨し、導電性ローラを得た。
【0031】
実施例5
実施例1において、ジメチルシロキサンとしてKF96H500,000(信越シリコン株式会社製、25℃で粘度500,000cps)を使用した以外は、実施例1と同様にして回転軸の外周に、導電弾性を有する成形体を得た。この成形体を前述のように表面研磨し、導電性ローラを得た。
【0032】
比較例1
実施例1において、ジメチルシロキサンの添加量を0.2部とした以外は、実施例1と同様にして導電性ローラを得た。
【0033】
比較例2
実施例1において、ジメチルシロキサンの添加量を15部とした以外は、実施例1と同様にして導電性ローラを得た。
【0034】
比較例3
実施例1において、ジメチルシロキサンとしてDKQ8−770を15部使用した以外は、実施例1と同様にして導電性ローラを得た。
【0035】
比較例4
実施例1において、ジメチルシロキサンとしてKF96H1,000,000(信越シリコン株式会社製、25℃で粘度1,000,000cps)を使用した以外は、実施例1と同様にしてポリウレタン生成用調合液を調製しようとしたが、ジメチルシロキサンがポリオール成分に分散しなかったのでウレタン硬化反応は実施しなかった。
【0036】
比較例5
実施例1において、ジメチルシロキサンとしてKF96H60,000(信越シリコン株式会社製、25℃で粘度60,000cps)を使用した以外は、実施例1と同様にして導電性ローラを得た。
【0037】
比較例6
実施例1において、ジメチルシロキサンを全く使用しなかった以外は、実施例1と同様にして導電性ローラを得た。
【0038】
ローラの特性試験
前記実施例よりそれぞれ比較例から得られたそれぞれの導電性ローラについて以下の特性試験を行った結果を表1に示す。
【0039】
a)ジメチルシロキサンのブリード
ローラからジメチルシロキサンのブリードの有無を肉眼で観察した。
【0040】
b)表面粘着性
ローラを電子写真装置(複写機)に装填して実際に使用したときにトナーのローラ表面上への粘着の有無を使用後、ローラを外して目視にて確認した。
【0041】
製造上の特性評価
前記実施例、比較例において、製造上のポイントを次のように評価した結果を表1に示す。
【0042】
a)ジメチルシロキサンのポリオール成分への分散性
ロール練り時に均一に分散しているか、分散不良を起こしているかを目視でチェックした。
【0043】
b)砥石のドレッシングの頻度(間隔)
研磨機に備えられた砥石の必要なドレッシング(掃除)頻度をドレッシングとドレッシングの間に研磨できたローラの本数で評価した。
【0044】
【表1】

Figure 0003653122
【0045】
比較例4以外の全ての例ではジメチルシロキサンのポリオール成分への分散性は許容できる範囲であった。
【0046】
比較例1は低硬度の導電弾性層の焼付きによる砥石の目詰まりが、また、比較例2〜5においては、ジメチルシロキサンのブリードがいずれも認められたのでローラとして機能しないため、研磨砥石のドレッシングの検討は行っていない。
【0047】
表1の結果から明らかなように、ジメチルシロキサンを前記所定範囲内で配合する限り、ブリードは見られなかった。さらに本発明の導電性ローラは表面粘着性において比較例のそれらより優れ、研磨機の砥石のドレッシング回数も実施例のローラに関しては顕著に減少した。
【0048】
【発明の効果】
以上のように本発明の導電性ローラは、ポリウレタン生成用調合物に粘度調製したジメチルシロキサンを配合し、硬化成形したことにより、ローラ表面の粘着性が低下し、トナーの不要な付着がなくなるとともに、望ましくない埃やくず等の表面への付着も防止することができる。また、研磨時の砥石表面のつまりも減少し、砥石表面も比較的長時間奇麗に保てるので必要なドレッシングの周期が長くなり(すなわち回数が減り)研磨作業性が飛躍的に向上した。したがって本発明は工業上極めて利用価値がある。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a conductive roller, and more particularly, to a low hardness, low surface adhesive conductive roller that can be used in an electrophotographic apparatus or the like.
[0002]
[Prior art]
An electrophotographic apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, or a printer is generally provided with an elastic roller having conductivity suitable for the purpose in order to charge a photosensitive member or to visualize an electrostatic latent image. For example, in a one-component developing type electrophotographic apparatus, a developer (toner) moves from a developing roller pressed against each other to a photosensitive drum (photosensitive member), and an electrostatic latent image is visualized and developed. . Such a developing roller needs to have elasticity because it is pressed against the photosensitive drum with a predetermined contact width or is loaded with a thin layer of developer by a blade or the like, and typically has a rotating shaft (metal core). A roller having a conductive elastic layer formed of an elastic body (elastomer) or a foamed body (foam) having a low hardness and containing a conductivity imparting agent is used. For the conductive elastic layer of these rollers, a polyurethane elastomer or foam is preferably used from the viewpoint of being easily deformed and excellent in resilience and not contaminating the photoreceptor.
[0003]
For such a conductive elastic layer, 1) low hardness (for example, JIS A 20-30 °), 2) good conductivity (for example, 10 7 Ω or less), 3) low adhesiveness, and 4) molded into a roller. Sometimes characteristics such as low surface roughness are required. However, known low-hardness polyurethane has a drawback of high surface tackiness. When the surface adhesiveness is high, the grindstone is likely to be clogged when the roller is polished, or the grindstone surface becomes sticky. When the grindstone is clogged, the roller cannot be polished to a predetermined size, and the surface of the polished roller becomes rough. Further, the clogging and stickiness of the grindstone increases the frequency of dressing (cleaning) of the grindstone, resulting in a decrease in workability.
[0004]
Another problem when the surface adhesiveness is high is that the toner adheres to the roller surface and the toner is not smoothly transferred to the photoreceptor.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional low-hardness polyurethane elastomer has high surface adhesiveness, and thus has various problems when used as a conductive roller.
[0006]
An object of the present invention is to provide a conductive roller made of a low hardness polyurethane elastomer having low surface tackiness.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the present invention is a conductive roller provided with an elastic layer made of a low-hardness conductive polyurethane elastomer whose surface tackiness is improved by blending dimethylsiloxane having a predetermined viscosity.
[0008]
According to the present invention, in the conductive roller in which the rotating shaft and the low hardness conductive elastic layer are concentrically laminated and integrated on the outer periphery thereof, the low hardness conductive elastic layer is 100 parts by weight in total of the polyol component and the isocyanate component. In contrast, there is provided a conductive roller comprising a polyurethane elastomer which is reacted and cured by containing 0.5 to 10 parts by weight of dimethylsiloxane having a viscosity at 25 ° C. of 100,000 to 800,000 cps. .
[0009]
As used herein, the term “conductive roller” refers to a concentrically laminated conductive elastic layer made of low-hardness conductive polyurethane elastomer on the outer periphery of a rotating shaft that has been subjected to surface treatment such as rust prevention on a rigid body such as metal. It means a roller provided with a surface layer that covers the outer periphery of the conductive elastic layer so as to be formed integrally and to impart surface performance as required. Here, “low hardness” refers to a hardness of 40 ° or less of JISA.
[0010]
The polyurethane elastomer that can be used in the present invention is obtained by reacting and curing a polyurethane-forming preparation containing an isocyanate and a polyol as essential components and, if necessary, a chain extender and a crosslinking agent. As the isocyanate, either aliphatic or aromatic may be used. For example, preferred isocyanates include tolylene diisocyanate (TDI), 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI), dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanate (IPDI), 1,3. -Xylylene diisocyanate, 1,4-xylylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate and modified products thereof Is mentioned. The “modified product” used in the present specification means a dimer, a trimer, a urea-modified product, etc. obtained by reacting the above isocyanate monomers with each other. These isocyanates can be used alone or as a mixture of two or more.
[0011]
In a preferred embodiment of the invention, the isocyanate used is liquid at ambient temperature (about 10 to about 40 ° C.). Particularly preferred are TDI, modified MDI, hydrogenated MDI, HDI and IPDI.
[0012]
The polyols that can be used in the present invention are roughly composed of polyether polyols and polyester polyols. Examples of polyether polyols include polyethylene polyether glycol, polypropylene ether glycol, polytetramethylene ether glycol, polyhexamethylene ether glycol, polyoctamethylene ether glycol, polydecamethylene ether glycol, and mixtures thereof. As the polyol, one having three hydroxyl groups in one molecule, for example, polypropylene ether triol can be used. Examples of the polyester glycol include those obtained by first reacting a dibasic acid with glycol. Examples of the dibasic acid used here include adipic acid, succinic acid, sebacic acid, terephthalic acid, alkyl derivatives and halogen derivatives of these acids, and ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol and the like are used as the glycol. Furthermore, polycaprolactone polyol by ring-opening polymerization of lactone can also be used. These polyols can be used alone or as a mixture of two or more.
[0013]
Like the isocyanate, it is preferable to use a polyol that is liquid at room temperature. Particularly preferred are polypropylene ether glycol, polypropylene ether triol, β-methyl-δ-valerolactone polyol, and 3-methyl-pentylene adipate.
[0014]
In the present invention, the reason why polyols and isocyanates that are liquid at room temperature are preferably used is that when they are liquid at room temperature, operations such as metering, mixing, casting, etc. are easy to perform and not only are safe, but also save on utility costs. Because it will be.
[0015]
In addition to isocyanates and polyols, chain extenders can also be used. As the chain extender, any conventionally known one may be used, but they are roughly classified into a hydroxy chain extender and an amine chain extender. Representative examples of the hydroxy chain extender include ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol and the like. Typical examples of the amine chain extender include ethylenediamine, 1,2-propylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, decamethylenediamine, isophoronediamine, m-xylylenediamine, hydrazine and the like.
[0016]
In addition, a crosslinking agent may be added to the polyurethane formulation used in the present invention. As with the chain extender, the crosslinking agent includes a hydroxy crosslinking agent and an amine crosslinking agent. Representative examples of hydroxy crosslinkers are glycerin and trimethylolpropane and other alkylene triols. Representative examples of amine crosslinking agents are alkanolamines such as diethanolamine, triisopropanolamine and the like.
[0017]
In order to impart conductivity to the polyurethane elastomer according to the present invention, a conductivity-imparting material is added to the polyurethane-forming preparation. Examples of the conductivity imparting material include known carbon black and metal particles such as tin oxide particles. The amount used is 0.3 to 2.0 parts by weight, preferably about 0.5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyol component.
[0018]
[Action]
In order to reduce the surface tackiness of the low-hardness polyurethane elastomer that forms the low-hardness conductive elastic layer of the conductive roller, the inventors of the present invention blend a certain amount of dimethylsiloxane with a predetermined viscosity together with a conductivity-imparting agent into the polyol component. The inventors have found that the initial purpose can be achieved by reactive curing, thus completing the present invention.
[0019]
A prominent feature of the present invention is that the formulation for producing polyurethane is reacted and cured by blending dimethylsiloxane having a specific ratio of a specific ratio with respect to the total of the polyol component and the isocyanate component in the polyurethane formulation. It is to obtain a polyurethane elastomer. The viscosity of the dimethylsiloxane used is preferably in the range of about 100,000 to about 800,000 cps at 25 ° C. When the viscosity is less than 100,000 cps, dimethylsiloxane bleeds and toner filming occurs (the toner adheres to the roller), and when it exceeds 800,000 cps, it does not disperse well in the polyurethane elastomer.
[0020]
About the compounding quantity of dimethylsiloxane, about 0.5 to about 10 weight part is preferable with respect to a total of 100 weight part of the said polyol component and isocyanate component. When the amount is less than about 0.5 part by weight, the problem of the decrease in the surface tackiness of the roller is not recognized. When the amount exceeds about 10 parts by weight, the compatibility with the polyurethane preparation is poor, and bleeding of dimethylsiloxane is observed.
[0021]
The polyurethane elastomer constituting the low hardness conductive elastic layer of the conductive roller of the present invention can be produced by a known method using the raw materials. For example, the above-mentioned polyol component is mixed with a conductivity-imparting agent component and, if desired, a catalyst and other additional components to prepare a polyurethane-forming preparation and reaction-cured to obtain a polyurethane elastomer. Examples of additional components that can be used in the present invention are colorants, flame retardants, antioxidants, mold release agents and the like. In order to accelerate the polymerization reaction, an amine catalyst (triethylamine, N-ethylmorpholine, triethylenediamine, etc.) and a tin catalyst (trimethyltin laurate, dibutyltin dilaurate, etc.) used in ordinary urethane polymerization reactions are used. May be.
[0022]
As described above, the urethanization reaction is carried out in the absence of a solvent by adding a conductive property-imparting material and dimethylsiloxane, which is a feature of the present invention, to a polyol that is liquid at room temperature and then uniformly mixing it with a liquid isocyanate at room temperature. It is desirable.
[0023]
The conductive roller of the present invention can be produced by injecting and filling a polyurethane-forming preparation into a mold and curing at the reaction temperature. That is, the formulation is placed in an ambient temperature mold and, after filling, the mold is heated to a temperature of about 70 to about 180 ° C. According to another embodiment, after filling the formulation into a mold preheated to about 80 ° C., the mold is similarly heated to about 150 ° C. for curing. In either case, heating of the mold is accomplished by placing the mold in an oven set at a temperature slightly higher than the desired mold temperature. The mold temperature is maintained at about 70 to about 180 ° C, preferably about 80 to about 150 ° C. In a typical method, an in-mold cure time of 5-60 minutes is appropriate. After curing, the die is removed by a conventional method to obtain a molded roller. The roller of the present invention is useful as a conductive roller for an electrophotographic apparatus, but can also be applied to a conductive roller for various other uses.
[0024]
【Example】
The following examples illustrate the invention by way of examples and comparative examples, but do not limit the scope of the invention. All parts are by weight except as otherwise indicated.
[0025]
Example 1
99.5 parts of polyester polyol (Nipporan 4032, manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.), 0.5 part of dimethylsiloxane (KF96H100,000, viscosity at 25 ° C., 100,000 cps, manufactured by Shin-Etsu Silicon Co., Ltd.), conductive carbon black ( After mixing and stirring well with 0.5 part (manufactured by Lion Akzo Co., Ltd.), it was kneaded with a roll. After the mixture became uniform, it was dehydrated under reduced pressure at 105 ° C. and a pressure of 3 Torr or less for 5 hours.
[0026]
7.5 parts of isocyanate (TDI-80, manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) was added to the polyol component mixture prepared as described above (liquid temperature 105 ° C.) while maintaining the liquid temperature at 40 ° C., and the mixture was stirred with an agitator. A formulation for producing polyurethane was obtained.
[0027]
A metal core (rotary shaft) made of stainless steel (SUS303) coated with an adhesive on the outer periphery was set in a roller molding die and heated to 150 ° C. The mold was poured with a polyurethane-forming formulation, reacted and cured for about 60 minutes, and then demolded. After demolding, a cross-linking reaction was further performed at 150 ° C. for 2 hours to obtain a molded body having a conductive elastic layer on the outer periphery of the rotating shaft, and the obtained molded body was aged for 1 day at room temperature. This molded body is set in a polishing machine, rotated at 130 rpm, and while being laterally fed at a speed of 7 mm / s, the outer surface of the molded body is applied with a grindstone rotating at a peripheral speed of 1700 m / s to perform surface polishing. A conductive roller was obtained.
[0028]
Example 2
A molded body having a conductive elastic layer on the outer periphery of the rotating shaft was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of dimethylsiloxane added was 10 parts in Example 1. This was subjected to surface polishing under the polishing conditions described in Example 1 to obtain a conductive roller.
[0029]
Example 3
A molding having a conductive elastic layer on the outer periphery of the rotating shaft in the same manner as in Example 1 except that DKQ8-770 (manufactured by Dow Corning, viscosity 800,000 cps at 25 ° C.) was used as dimethylsiloxane in Example 1. Got the body. The molded body was surface-polished as described above to obtain a conductive roller.
[0030]
Example 4
In Example 1, a molding having conductive elasticity on the outer periphery of the rotating shaft in the same manner as in Example 1 except that 10 parts of DKQ8-770 (manufactured by Dow Corning Co., Ltd., viscosity of 800,000 cps at 25 ° C.) was used as dimethylsiloxane. Got the body. The molded body was surface-polished as described above to obtain a conductive roller.
[0031]
Example 5
In Example 1, except that KF96H500,000 (manufactured by Shin-Etsu Silicon Co., Ltd., viscosity of 500,000 cps at 25 ° C.) was used as dimethylsiloxane, molding having conductive elasticity on the outer periphery of the rotating shaft in the same manner as in Example 1. Got the body. The molded body was surface-polished as described above to obtain a conductive roller.
[0032]
Comparative Example 1
In Example 1, a conductive roller was obtained in the same manner as in Example 1 except that the addition amount of dimethylsiloxane was 0.2 part.
[0033]
Comparative Example 2
In Example 1, a conductive roller was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of dimethylsiloxane added was 15 parts.
[0034]
Comparative Example 3
In Example 1, a conductive roller was obtained in the same manner as in Example 1 except that 15 parts of DKQ8-770 was used as dimethylsiloxane.
[0035]
Comparative Example 4
In Example 1, a preparation liquid for polyurethane production was prepared in the same manner as in Example 1 except that KF96H1,000,000 (manufactured by Shin-Etsu Silicon Co., Ltd., viscosity 1,000,000 cps at 25 ° C.) was used as dimethylsiloxane. Attempts were made to carry out the urethane curing reaction because dimethylsiloxane was not dispersed in the polyol component.
[0036]
Comparative Example 5
In Example 1, a conductive roller was obtained in the same manner as in Example 1 except that KF96H60,000 (manufactured by Shin-Etsu Silicon Co., Ltd., viscosity of 60,000 cps at 25 ° C.) was used as dimethylsiloxane.
[0037]
Comparative Example 6
A conductive roller was obtained in the same manner as in Example 1 except that no dimethylsiloxane was used in Example 1.
[0038]
Table 1 shows the results of the following characteristic tests on the respective conductive rollers obtained from the comparative examples from the above examples.
[0039]
a) The presence or absence of dimethylsiloxane bleed from a dimethylsiloxane bleed roller was observed with the naked eye.
[0040]
b) When the surface adhesive roller was loaded into an electrophotographic apparatus (copier) and actually used, the presence or absence of adhesion of toner onto the roller surface was used, and then the roller was removed and visually confirmed.
[0041]
Evaluation of manufacturing characteristics Table 1 shows the results of evaluation of manufacturing points in the examples and comparative examples as follows.
[0042]
a) Dispersibility of dimethylsiloxane into polyol component It was visually checked whether it was uniformly dispersed or poorly dispersed during kneading.
[0043]
b) Grinding wheel dressing frequency (interval)
The required dressing (cleaning) frequency of the grindstone provided in the polishing machine was evaluated by the number of rollers that could be polished between dressings.
[0044]
[Table 1]
Figure 0003653122
[0045]
In all examples other than Comparative Example 4, the dispersibility of dimethylsiloxane in the polyol component was in an acceptable range.
[0046]
In Comparative Example 1, clogging of the grindstone due to seizure of the electroconductive elastic layer having a low hardness was observed, and in Comparative Examples 2 to 5, since any dimethylsiloxane bleed was observed, it did not function as a roller. We are not considering dressing.
[0047]
As is clear from the results in Table 1, no bleed was observed as long as dimethylsiloxane was blended within the predetermined range. Furthermore, the conductive roller of the present invention is superior to those of the comparative example in surface adhesion, and the number of dressings of the grinder of the polishing machine is significantly reduced with respect to the roller of the example.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, the conductive roller of the present invention is obtained by blending dimethylsiloxane having a viscosity adjusted to a polyurethane-generating preparation and curing and molding, thereby reducing the adhesiveness of the roller surface and eliminating unnecessary adhesion of toner. Further, it is possible to prevent unwanted dust and debris from adhering to the surface. Also, the clogging of the grindstone surface during polishing is reduced, and the grindstone surface can be kept clean for a relatively long time, so that the required dressing cycle is lengthened (that is, the number of times is reduced), and the polishing workability is dramatically improved. Therefore, the present invention is extremely useful industrially.

Claims (1)

回転軸と、その外周に低硬度導電弾性層とを同心に積層一体化して設けた導電性ローラにおいて、前記低硬度導電弾性層がポリオール成分およびイソシアネート成分の合計100重量部に対して、25℃における粘度が100,000〜800,000cpsのジメチルシロキサンを0.5〜10重量部含有させて反応硬化させたポリウレタンエラストマーからなることを特徴とする導電性ローラ。In a conductive roller in which a rotating shaft and a low-hardness conductive elastic layer are concentrically laminated and integrated on the outer periphery thereof, the low-hardness conductive elastic layer is 25 ° C. with respect to a total of 100 parts by weight of a polyol component and an isocyanate component. A conductive roller comprising a polyurethane elastomer obtained by reacting and curing 0.5 to 10 parts by weight of dimethylsiloxane having a viscosity of 100,000 to 800,000 cps.
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