JP3672656B2 - Semi-conductive roll - Google Patents

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JP3672656B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、LBP(レーザービームプリンタ)、ファクシミリなどで用いられる給紙ロール、現像ロール、帯電ロール、搬送ロール、転写ロール、プラテンロールなどとして有用な、半導電性ロールに関する。
【0002】
【従来の技術】
導電性軸体とこの外周面上に設けた弾性半導電体層とからなる半導電性ロールの用途の一例として、その外周面上に摩擦帯電トナーを薄層状態で担持させることによって、潜像担持体上に形成された静電潜像を可視化する現像装置に、図2に示すような電子写真式プリンターがある。
なお、図中、10は感光ドラム、11は帯電ロール、12は現像ロール、13はトナー搬送ロール、14は転写ロール、15はクリーニングロール、16は攪拌機、17は摩擦帯電ブレード、18はLEDアレイ、19は容体、20は記録紙である。
このような用途の半導電性ロールでは、導電性、耐環境性、低硬度、摩擦帯電特性などの諸特性を備えることが求められ、ウレタンゴム、NBR、シリコーンゴムなどの素材に、導電性付与剤としてのイオン伝導性添加剤や電子伝導性充填材を添加・配合して作製されてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このウレタンゴム、NBRなどの弾性材料からなる半導電性ロールでは、弾性材料に種々のプロセスオイルや軟化剤などの液剤を添加して硬度を下げていたため、半導電性ロールの表面にウレタンやナイロンR などを初めとする種々の樹脂による保護層を設けて、ブリードの発生を防止していたが、例えば、高温・高湿下に長時間放置すると、樹脂成分が加水分解して潜像担持体に固着することがあるなど、これらの耐環境特性は必ずしも満足されるものではなかった。特に、イオン伝導性添加剤を用いた場合には、高温・高湿あるいは低温・低湿時の電気抵抗特性の変化、すなわち電気抵抗値の環境依存性が大きく、現像特性を著しく損なうことがあった。
弾性材料にシリコーンゴムを使用した場合には、耐環境性が非常に安定していて電気抵抗の環境依存性もないが、未反応の低分子シロキサンおよび/またはシリコーンオイルにより潜像担持体表面が汚染されて現像特性を損なうことが時折あった。
したがって、本発明の目的は、潜像担持体に対する汚染や電気抵抗値の環境依存性がなく、安定した摩擦帯電特性と現像特性とを併せ持つ、半導電性ロールを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明はシリコーンゴムとフッ素樹脂の耐環境性とフッ素樹脂の低分子シロキサンに対するバリア性に着目して鋭意研究の結果、完成したもので、本発明の半導電性ロールは、導電性軸体の外周面上に、電子伝導性シリコーンゴムからなる弾性半導体層と、電子伝導性フッ素樹脂からなる半導電性ブリード防止層とを、順次積層してなることを特徴とするものである。
この半導電性ロールはまた、半導電性ブリード防止層が、フッ素樹脂と、平均粒径1〜10μmの電子伝導性充填材、特には導電性カーボンブラックまたは導電性金属酸化物とからなる、厚さが10〜 100μmで伸びが50%以上の、体積固有抵抗値が 101〜109 Ω・cm のものであることを好適とする。
【0005】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の詳細について、図1(a)、(b)に基づいて説明する。
図1(a)は半導電性ロールの第1の実施の形態に係るもので、1は導電性軸体、2aは導電性軸体1の外周面上に形成された電子伝導性シリコーンゴムからなるソリッド状の弾性半導体層、3は弾性半導体層2a上に形成された電子伝導性フッ素樹脂からなる半導電性ブリード防止層である。
図1(b)は半導電性ロールの第2の実施の形態に係り、図1(a)の半導電性ロールにおいてソリッド状の弾性半導体層2aの替わりにスポンジ状の弾性半導体層2bを用いたほかは、同じ材料、構成である。
【0006】
上記半導電性ロールにおいて、導電性軸体1には、鉄、アルミニウム、SUS、真鍮などで構成された、いわゆる「芯金」のほか、熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂からなる絶縁性芯体の表面にメッキを施して導電化したもの、熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂に導電性付与剤としてのカーボンブラック、金属粉末などを配合した導電性樹脂成形品で形成した芯体、またはこれらの組み合わせからなる芯体など、導電性である限り、プラスチック、金属、セラミックスから選ばれた任意の材料からなるものが用いられる。
この導電性軸体1は、その一端を接地またはバイアス電圧を印加することにより、静電潜像担持体の帯電、トナーへの電荷の注入、静電潜像担持体へのトナーの搬送による静電潜像の現像などの機能を発揮する。
【0007】
弾性半導体層2の形成に用いられる電子伝導性シリコーンゴムは、ジメチルシリコーン生ゴム、メチルビニルシリコーン生ゴム、メチルフェニルシリコーン生ゴムなどのいずれか1つ以上に、煙霧質シリカ、沈降性シリカ、導電性カーボンブラック、金属粉末、金属酸化物などの1種または2種以上を所望の割合で配合し、パーオキサイド、白金触媒などの加硫剤、さらに必要に応じて発泡剤を加えて、一緒に混練した後、加熱硬化・架橋させることで、図示のようなソリッド状のもの(2a)またはスポンジ状のもの(2b)として得ることができる。
この具体例として、有機過酸化物反応型のシリコーン生ゴム 100重量部に、カーボンブラック6〜30重量部と煙霧質シリカ系充填材10〜35重量部とを添加し、加圧ニーダーで混練した後、有機過酸化物系加硫剤 2.0重量部添加するなどの方法を挙げることができる。
【0008】
弾性半導体層2には体積固有抵抗値が 101〜 109Ω・cmのものが一般に用いられる。これが上記範囲外のものでは、カブリの発生、転写効率の低下、印字濃度の不適合などが発生しやすい。
弾性半導体層2は、帯電、現像工程の電極、トナーへの接触帯電および電荷注入用の電極として作用するもので、トナー搬送工程、現像工程では、その表面の凹凸およびファンデルワールス力、鏡像力、クーロン力などにより、ロール表面に担持、搬送するものである。弾性半導体層2は温・湿度に対する耐環境性にすぐれているほか、電子伝導性導電性付与剤を使用しているため、電気抵抗値の環境依存性が非常に少ない。
【0009】
半導電性ブリード防止層3の形成に用いられる電子伝導性フッ素樹脂は、基本構成をフルオロエチレンビニルエーテル共重合体とし、これに導電性付与剤として平均粒径1〜10μmの無機または有機の電子伝導性充填材、例えば、導電性カーボンブラック、導電性酸化亜鉛、導電性酸化錫および酸化アンチモンなどの金属酸化物、各種金属の粉末などを添加して半導電化したものを、イソシアネート系の架橋剤で架橋することにより得ることができる。
上記フルオロエチレンビニルエーテル共重合体は、ビニルエーテル単位の側鎖の官能基、例えば、アルキル基、アルキレン基の種類を変えることにより、半導電性ブリード防止層3の伸び、摩擦係数を任意に調整することができる。特に伸びを調整した場合には表面層の可撓性を向上させることができ、それによって屈曲性に優れたロールを得ることができる。その際、伸びが50%未満では使用中にブリード防止層に亀裂が入ってブリード防止効果がなくなることがあるため、50%以上の伸びに調整するのが好ましい。
【0010】
電子伝導性充填材における平均粒径1〜10μmの粒子の使用は、トナーに対する搬送力を任意に変えることができ、同時に摩耗などによるトナー搬送力の経時的低下を抑制することもできるので好都合である。充填材の平均粒径が1μm未満のときは、単に添加配合して成形するだけでは表面の粗さを確保することができず、トナーの搬送力が劣るようになるため、成形時に表面を粗面化したキャビティを有する金型を用いたり、成形後に後加工(サンドブラスト研磨などにより表面の粗さを確保する)をする必要が生ずる。他方、平均粒径が10μmを超えるときは、トナーの搬送力が大き過ぎ画像を劣化させるようになる。
【0011】
この電子伝導性フッ素樹脂からなる半導電性ブリード防止層3は、その体積固有抵抗値が 101〜 109Ω・cm、好ましくは 103〜 107Ω・cmのものが一般に用いられる。これが 101〜 109Ω・cmの範囲外では、カブリの発生、転写効率の低下、印字濃度の不適合などが発生しやすい。
半導電性ブリード防止層3の膜厚が10μm以上あればブリード防止の効果が十分に得られ、 100μm以下であればロールとしての柔軟性が十分にあって、印字特性の劣化をきたさないため、この膜厚は10〜 100μmであることが好ましい。
半導電性ブリード防止層3は前述した半導電性シリコーンゴム層中の低分子シロキサンおよび/またはシリコーンオイルがブリードするのを防止するものである。これにより静電潜像担持体およびトナーへの、低分子シロキサンおよび/またはシリコーンオイルの、付着および/または移行が防止され、印字抜け、ムラ、カブリのない印刷物を安定的に得ることができる。
さらに半導電性ブリード防止層3は、温・湿度に対する耐環境性に優れ、また電子伝導性導電性付与剤を使用しているため、電気抵抗の環境依存性が非常に少ない。
【0012】
本発明の半導電性ロールは、上記導電性軸体と上記電子伝導性シリコーンゴムを、1)押出機でクロスヘッドを用いて一体分出しした後、ギヤーオーブンあるいはIR炉で一次加硫する方法、2)導電性軸体を金型にセットした後、上記シリコーンゴム組成物を注入し、常温あるいは加熱下で一次加硫する方法、あるいは3)導電性軸体とシリコーンゴム組成物を同時に金型内で加熱、圧縮成形する方法などの、任意の加工方法でロール状に成形する。その後、ギヤーオーブンなどで一定時間二次加硫することにより、物性の安定化を図ることもできる。
得られた上記ロール状成形品は、そのまま、あるいは必要に応じて、円筒研削盤、ショットブラスター、サンドブラスター、ラッピング機、バフなどにより所望の表面状態とした後、このロール状成形品の表面に、電子伝導性フッ素樹脂を、ディッピング、スプレー塗工、ロール塗工などで塗布した後、常温硬化、加熱硬化、紫外線硬化、電子線硬化などの方法で硬化することにより、本発明の半導電性ロールとすることができる。
【0013】
【実施例】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例の記載に限定されるものではない。
(実施例1)
導電性軸体として、SUM22 に無電解ニッケル鍍金した直径10mm、長さ 250mmのシャフトを用い、この外周面にシリコーン系プライマー:プライマー No.16(信越化学工業社製、商品名)を塗布し、ギヤーオーブン中で 150℃、10分間焼き付け処理を行った。
電子伝導性シリコーンゴムとして、有機過酸化物反応型のシリコーン生ゴム:KE-78VBS(同前) 100重量部に、カーボンブラック:サーマルブラック(旭カーボン社製、商品名)10重量部と煙霧質シリカ系充填材:アエロジル 200(日本アエロジル社製、商品名)25重量部を添加し、加圧ニーダーで混練した後、さらに有機過酸化物系加硫剤:C-8 (信越化学工業社製、商品名) 2.0重量部を添加したものを準備し、内径20mmの円筒型キャビティーからなる圧縮成形金型に装入して、 175℃、10分間、上記導電性軸体と加硫接着成形した。その後ギヤーオーブン中で 200℃、7時間の二次加硫を行い、円筒研削盤で研磨して、直径18mm、長さ 210mmのロール状成形品とした。
次に、イソシアネート系架橋剤配合のフッ素樹脂系塗料:ルミフロン(旭硝子社製、商品名) 100重量部に、平均粒径 0.2μmの酸化チタン粉末の表面に酸化錫(酸化アンチモンドープ)をコーティングした電子伝導性充填材: W-1(三菱マテリアル社製、商品名)50重量部を配合したものを、スプレー塗装機で上記ロール状成形品の表面に塗膜厚さ30μmで塗工し、ギヤーオーブン中で 150℃、30分間焼き付け硬化し、本発明の半導電性ロールを得た。
【0014】
他方、現像ロールの外周上に、薄層状態で担持された摩擦帯電トナーによって、潜像担持体上に形成された静電潜像を可視化する現像装置として、図2に示す電子写真式プリンターを準備し、この現像ロールに上記半導電性ロールを使用して連続印字試験を行った。その結果、 6,000枚印字後も、カブリ、印字濃度は良好であった。同時に、現像ロール表面の顕微鏡観察を実施したが、トナーの固着は見られなかった。
更に、未使用の上記現像ロールを、潜像担持体の両端にそれぞれ2kgf (合計4kgf )の力で当接し、環境試験機中で、50℃、80%RHの環境下に 120時間放置した後、潜像担持体に対する固着の有無を確認したところ、固着は見られず潜像担持体の変質もなかった。その後、この潜像担持体を上記電子写真式プリンターに装着し、網点、黒ベタ印字試験を実施したところ、印字抜けのない良好な印字状態が得られた。
【0015】
(実施例2および比較例)
同様の方法で、半導電性ブリード防止層の伸び、充填剤の粒径、抵抗値、膜厚等を表1に示す通りに変更したサンプル1〜6を作製した。また上記ロール状成形品をそのまま現像ロールとして使用したものを比較例とし、実施例2と共に下記の試験項目の測定を行い、その結果を表1に示した。
【0016】
(試験項目)
・ロール抵抗:
コーティング前のゴムロールを、ゴム全長よりも5mm長い金メッキ電極の上に置き、ゴムロールの両端に 500gの分銅をかけ、10Vの電圧をゴムロールのシャフトと表面の間にかけ、抵抗値を測定した。
・膜抵抗値:
フッ素樹脂系半導電性コーティング剤をポリエステルシート上で硬化した後、SRIS2301に準じた方法で体積固有抵抗を測定した。
・膜厚:
半導電性ロールのコーティング断面を工具顕微鏡を用いて測定した。
・膜の伸び:
テトラフルオロエチレンの板上で膜厚 0.5mmで硬化した半導電性フッ素樹脂のシートを、JIS K 6301に準じて引っ張り試験を行い、伸びを測定した。
【0017】
・白抜け:
半導電性ロールを感光ドラムに当接・放置した後、その感光ドラムを電子写真式プリンターに組み込んで網点印字を行い、当接部の印字異常の有無を目視により確認した。
環境試験機の網点印字における印字濃度低下部の有無により判定し、いわゆる白抜けが少しでも見られた場合にはすべて不合格とした。
・カブリ:
半導電性ロールを電子写真式プリンターに組み込んで、黒ベタ・網点・5%デューティー・白地印字などを繰り返し、5%デューティー画像の白地部のマクベス濃度を、マクベス濃度計を用いて測定した。初期・耐久後カブリ共、0.015 を超えるものについては不合格とした。
・印字濃度:
カブリと同様の方法で印字した黒ベタ印字部のマクベス濃度を、マクベス濃度計を用いて測定した。初期・耐久後濃度共、 1.3未満のものについては不合格とした。
【0018】
・トナー固着:
耐久試験後のロール表面を顕微鏡観察し固着が見られたものは不合格とした。
・潜像担持体固着:
環境試験後にロール表面と感光ドラム表面に固着が見られたものは不合格とした。
・膜の破損:
耐久試験後の膜を顕微鏡により観察し、破損部の有無を確認し、破損の見られたものは不合格とした。
【0019】
【表1】

Figure 0003672656
【0020】
(結果に対する評価)
・サンプル1:
膜厚が10μmのため白抜け防止効果が見られず、伸びが50%未満のため膜の可撓性がなく、表面粗さをコントロールするための充填剤が添加されていないため耐久試験後の印字濃度が低い。
・サンプル2:
膜厚が10〜 100μmで伸びが50%以上あるため環境試験後の白抜けが防止され、表面粗さをコントロールするための充填剤が添加されたため耐久試験後の印字濃度が改善されている。
・サンプル3:
膜厚が 100μmを超えているため膜の耐久性と白抜け防止効果は高められたが、これに伴って表面硬度も高くなったためトナー搬送力が低下し印字濃度が低下した。
【0021】
・サンプル4:
膜厚が10〜 100μmで伸びが50%以上あるため環境試験後の白抜けが防止され膜の耐久性と白抜け防止効果は認められたが、ロール抵抗が109 Ωを超えているため印字濃度が低下した。
・サンプル5:
膜厚が10〜 100μmで伸びが50%以上あるため環境試験後の白抜けが防止され膜の耐久性と白抜け防止効果は認められたが、表面粗さをコントロールするための充填剤の粒径が10μmを超えているためカブリが増加した。
・サンプル6:
膜厚が10〜 100μmで伸びが50%以上あるため環境試験後の白抜けが防止され膜の耐久性と白抜け防止効果は認められたが、表面粗さをコントロールするための充填剤の粒径が1μm未満のため印字濃度が低下した。
【0022】
【発明の効果】
本発明の半導電性ロールは、最外層に電子伝導性フッ素樹脂からなる半導電性ブリード防止層が設けられているので、シリコーンゴム中の低分子シロキサンおよび/またはシリコーンオイルなどの液状物のブリードが防止され、潜像担持体またはトナーの、固着または移行が発生せず、印字抜け、ムラなどの発生を防止できる。また、そのときの黒ベタの濃度はロール表面の凹凸の状態、摩擦係数、電気抵抗値に依存するため、初期印字の濃度が十分に確保され、耐久試験後も十分な濃度を得ることができる。更に、弾性半導電体層が電子伝導性シリコーンゴム、また半導電性ブリード防止層が電子伝導性フッ素樹脂であるため、空気中の水分による加水分解がなく、潜像担持体への固着やトナーの固着がない。
このような特性に加えて、上記電子伝導性シリコーンゴムおよび電子伝導性フッ素樹脂の電子伝導性付与剤が導電性カーボンブラックまたは導電性金属酸化物であるときは、温度、湿度に対する電気抵抗の依存性が殆どなく、常に安定した印字特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)、(b)はそれぞれ本発明の半導電性ロールの異なる態様を例示する断面説明図である。
【図2】実施例で使用した電子写真式プリンターの断面説明図である。
【符号の説明】
1…導電性軸体、2a…ソリッド状の弾性半導体層、
2b…スポンジ状の弾性半導体層、3…半導電性ブリード防止層、
10…感光ドラム、11…帯電ロール、12…現像ロール、13…トナー搬送ロール、
14…転写ロール、15…クリーニングロール、16…攪拌機、
17…摩擦帯電ブレード、18…LEDアレイ、19…容体、20…記録紙。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductive roll useful as a paper feed roll, a developing roll, a charging roll, a transport roll, a transfer roll, a platen roll, and the like used in a copying machine, an LBP (laser beam printer), and a facsimile machine.
[0002]
[Prior art]
As an example of the use of a semiconductive roll comprising a conductive shaft and an elastic semiconductive layer provided on the outer peripheral surface, a latent image is obtained by carrying a frictionally charged toner on the outer peripheral surface in a thin layer state. As a developing device for visualizing an electrostatic latent image formed on a carrier, there is an electrophotographic printer as shown in FIG.
In the figure, 10 is a photosensitive drum, 11 is a charging roll, 12 is a developing roll, 13 is a toner transport roll, 14 is a transfer roll, 15 is a cleaning roll, 16 is a stirrer, 17 is a friction charging blade, and 18 is an LED array. , 19 is a container, and 20 is a recording paper.
Semiconductive rolls for such applications are required to have various properties such as conductivity, environmental resistance, low hardness, and tribo-charging properties, and impart conductivity to materials such as urethane rubber, NBR, and silicone rubber. It has been produced by adding and blending an ionic conductive additive and an electronic conductive filler as an agent.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the semiconductive roll made of an elastic material such as urethane rubber and NBR, since the hardness is reduced by adding various process oils and softeners to the elastic material, urethane or nylon is applied to the surface of the semiconductive roll. Protective layers of various resins such as R were provided to prevent the occurrence of bleeding. For example, when left for a long time under high temperature and high humidity, the resin component is hydrolyzed and the latent image carrier These environmental resistance characteristics, such as sticking to the surface, are not always satisfactory. In particular, when an ion conductive additive is used, changes in electrical resistance characteristics at high temperature / high humidity or low temperature / low humidity, that is, the electrical resistance value is largely dependent on the environment, and development characteristics may be significantly impaired. .
When silicone rubber is used as the elastic material, the environmental resistance is very stable and the electrical resistance is not dependent on the environment. However, the surface of the latent image carrier is made of unreacted low-molecular siloxane and / or silicone oil. Occasionally, it was contaminated to impair development characteristics.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductive roll which has no contamination of the latent image carrier and no environmental dependency of the electric resistance value, and has both stable triboelectric charging characteristics and development characteristics.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been completed as a result of intensive studies focusing on the environmental resistance of silicone rubber and fluororesin and the barrier property against low molecular weight siloxane of fluororesin, and the semiconductive roll of the present invention has a conductive shaft body. An elastic semiconductor layer made of electron conductive silicone rubber and a semiconductive bleed prevention layer made of electron conductive fluororesin are sequentially laminated on the outer peripheral surface.
This semiconductive roll also has a thickness in which the semiconductive bleed prevention layer is composed of a fluororesin and an electron conductive filler having an average particle diameter of 1 to 10 μm, particularly conductive carbon black or conductive metal oxide. It is preferable that the volume resistivity is 10 1 to 10 9 Ω · cm with a length of 10 to 100 μm and an elongation of 50% or more.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, details of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1A relates to a first embodiment of a semiconductive roll, wherein 1 is a conductive shaft body, 2a is an electron conductive silicone rubber formed on the outer peripheral surface of the conductive shaft body 1. The solid elastic semiconductor layer 3 is a semiconductive bleed prevention layer made of an electron conductive fluororesin formed on the elastic semiconductor layer 2a.
FIG. 1B relates to a second embodiment of the semiconductive roll. In the semiconductive roll of FIG. 1A, a sponge-like elastic semiconductor layer 2b is used instead of the solid elastic semiconductor layer 2a. Other than that, it is the same material and composition.
[0006]
In the semiconductive roll, the conductive shaft 1 has an insulating property made of a thermoplastic resin and / or a thermosetting resin in addition to a so-called “core” made of iron, aluminum, SUS, brass, or the like. Core body formed by electroplating the surface of the core body, formed of a conductive resin molded product in which a thermoplastic resin and / or a thermosetting resin is mixed with carbon black as a conductivity imparting agent, metal powder, etc. As long as it is electrically conductive, such as a core made of a combination of these materials, a material made of any material selected from plastics, metals, and ceramics is used.
One end of the conductive shaft 1 is grounded or a bias voltage is applied, thereby electrostatically charging the electrostatic latent image carrier, injecting charges into the toner, and transporting the toner to the electrostatic latent image carrier. It performs functions such as developing electrostatic latent images.
[0007]
The electron conductive silicone rubber used for forming the elastic semiconductor layer 2 is any one or more of dimethyl silicone raw rubber, methyl vinyl silicone raw rubber, methylphenyl silicone raw rubber, fumed silica, precipitated silica, conductive carbon black. After mixing one or more of metal powder, metal oxide, etc. in a desired ratio, kneading them together, adding a vulcanizing agent such as peroxide and platinum catalyst, and further a blowing agent as required. It can be obtained as a solid (2a) or sponge (2b) as shown in the figure by heat curing and crosslinking.
As a specific example, 6 to 30 parts by weight of carbon black and 10 to 35 parts by weight of fumed silica-based filler are added to 100 parts by weight of organic peroxide-reactive silicone raw rubber and kneaded with a pressure kneader. Examples thereof include a method of adding 2.0 parts by weight of an organic peroxide vulcanizing agent.
[0008]
The elastic semiconductor layer 2 generally has a volume resistivity of 10 1 to 10 9 Ω · cm. If this is out of the above range, fogging, a decrease in transfer efficiency, and inconsistency in print density are likely to occur.
The elastic semiconductor layer 2 acts as an electrode for charging and developing process, a contact charging to toner and an electrode for charge injection. In the toner conveying process and developing process, the surface irregularities and van der Waals force, mirror image force It is carried and conveyed on the roll surface by Coulomb force or the like. The elastic semiconductor layer 2 is excellent in environmental resistance to temperature and humidity, and uses an electron conductive conductivity imparting agent, so that the electrical resistance value has very little environmental dependency.
[0009]
The electron conductive fluororesin used for the formation of the semiconductive bleed prevention layer 3 is composed of a fluoroethylene vinyl ether copolymer as a basic structure, and an inorganic or organic electron conduction having an average particle size of 1 to 10 μm as a conductivity imparting agent. An isocyanate-based cross-linking agent, for example, conductive carbon black, conductive zinc oxide, metal oxides such as conductive tin oxide and antimony oxide, and the like made semiconductive by adding various metal powders It can be obtained by crosslinking with
In the fluoroethylene vinyl ether copolymer, the elongation and friction coefficient of the semiconductive bleed preventing layer 3 can be arbitrarily adjusted by changing the type of functional group of the side chain of the vinyl ether unit, for example, an alkyl group or an alkylene group. Can do. In particular, when the elongation is adjusted, the flexibility of the surface layer can be improved, whereby a roll having excellent flexibility can be obtained. At that time, if the elongation is less than 50%, the bleed prevention layer may crack during use and the bleed prevention effect may be lost. Therefore, the elongation is preferably adjusted to 50% or more.
[0010]
The use of particles having an average particle diameter of 1 to 10 μm in the electron conductive filler is advantageous because it can arbitrarily change the conveying force for the toner and at the same time can suppress a decrease in the toner conveying force due to wear and the like over time. is there. When the average particle size of the filler is less than 1 μm, the surface roughness cannot be ensured by simply adding and blending and molding, and the toner conveying force becomes inferior. It is necessary to use a mold having a surfaced cavity, or to carry out post-processing (ensuring surface roughness by sandblasting or the like) after molding. On the other hand, when the average particle diameter exceeds 10 μm, the toner conveying force is too large and the image is deteriorated.
[0011]
The semiconductive bleed prevention layer 3 made of this electron conductive fluororesin is generally used having a volume resistivity of 10 1 to 10 9 Ω · cm, preferably 10 3 to 10 7 Ω · cm. If this is outside the range of 10 1 to 10 9 Ω · cm, fogging, transfer efficiency decline, and print density mismatch are likely to occur.
If the film thickness of the semiconductive bleed prevention layer 3 is 10 μm or more, the effect of preventing bleed is sufficiently obtained, and if it is 100 μm or less, the flexibility as a roll is sufficient and the printing characteristics are not deteriorated. This film thickness is preferably 10 to 100 μm.
The semiconductive bleed prevention layer 3 prevents the low molecular siloxane and / or silicone oil in the semiconductive silicone rubber layer described above from bleeding. As a result, adhesion and / or migration of low molecular siloxane and / or silicone oil to the electrostatic latent image carrier and toner can be prevented, and a printed matter free from print omission, unevenness and fog can be stably obtained.
Furthermore, the semiconductive bleed prevention layer 3 is excellent in environmental resistance to temperature and humidity, and uses an electron conductive conductivity imparting agent, so that the electrical resistance has very little environmental dependency.
[0012]
The semiconductive roll of the present invention is a method in which the conductive shaft body and the electron conductive silicone rubber are integrally separated by 1) using a crosshead in an extruder and then primary vulcanized in a gear oven or an IR furnace. 2) A method in which the conductive shaft body is set in a mold, and then the silicone rubber composition is injected, and primary vulcanization is performed at room temperature or under heating, or 3) the conductive shaft body and the silicone rubber composition are simultaneously molded into the mold. It is formed into a roll by an arbitrary processing method such as heating and compression molding in a mold. Thereafter, the physical properties can be stabilized by secondary vulcanization for a certain period of time in a gear oven or the like.
The obtained roll-shaped molded product is used as it is or, if necessary, after making it into a desired surface state with a cylindrical grinder, shot blaster, sand blaster, lapping machine, buff, etc., and then on the surface of this roll-shaped molded product. After applying the electron conductive fluororesin by dipping, spray coating, roll coating, etc., it is cured by a method such as room temperature curing, heat curing, ultraviolet curing, electron beam curing, etc. It can be a roll.
[0013]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not limited to description of these Examples.
(Example 1)
As a conductive shaft, use a shaft of electroless nickel plated SUM22 with a diameter of 10 mm and a length of 250 mm, and apply silicone primer: Primer No. 16 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) to this outer peripheral surface. Baking was performed in a gear oven at 150 ° C. for 10 minutes.
As an electron conductive silicone rubber, organic peroxide reaction type silicone raw rubber: KE-78VBS (same as above) 100 parts by weight, carbon black: thermal black (Asahi Carbon Co., Ltd., trade name) 10 parts by weight and fumed silica -Based filler: Aerosil 200 (Nippon Aerosil Co., Ltd., trade name) 25 parts by weight was added and kneaded in a pressure kneader, then organic peroxide vulcanizing agent: C-8 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Product name) Prepared with 2.0 parts by weight added, inserted into a compression mold consisting of a cylindrical cavity with an inner diameter of 20 mm, and vulcanized and bonded to the conductive shaft at 175 ° C for 10 minutes . Thereafter, secondary vulcanization was carried out at 200 ° C. for 7 hours in a gear oven, and polishing was performed with a cylindrical grinder to obtain a roll-shaped molded product having a diameter of 18 mm and a length of 210 mm.
Next, 100 parts by weight of fluororesin-based paint containing an isocyanate-based crosslinking agent: Lumiflon (trade name, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) was coated with tin oxide (antimony oxide dope) on the surface of titanium oxide powder having an average particle size of 0.2 μm. Electronic conductive filler: W-1 (Mitsubishi Materials Corporation, trade name) 50 parts by weight was applied to the surface of the roll-shaped molded product with a spray coating machine with a coating thickness of 30μm, and gear The semiconductive roll of the present invention was obtained by baking and curing in an oven at 150 ° C. for 30 minutes.
[0014]
On the other hand, the electrophotographic printer shown in FIG. 2 is used as a developing device for visualizing the electrostatic latent image formed on the latent image carrier by the frictionally charged toner carried in a thin layer state on the outer periphery of the developing roll. A continuous printing test was conducted using the semiconductive roll as the developing roll. As a result, fog and print density were good even after printing 6,000 sheets. At the same time, the surface of the developing roll was observed with a microscope, but no toner was fixed.
Further, the unused developing rolls were brought into contact with both ends of the latent image carrier with a force of 2 kgf (total 4 kgf), respectively, and left in an environment tester in an environment of 50 ° C. and 80% RH for 120 hours. When the presence or absence of fixation to the latent image carrier was confirmed, no fixation was observed and the latent image carrier was not altered. Thereafter, the latent image carrier was mounted on the electrophotographic printer, and a halftone dot and black solid print test was performed. As a result, a good print state without print omission was obtained.
[0015]
(Example 2 and comparative example)
In the same manner, Samples 1 to 6 in which the elongation of the semiconductive bleed prevention layer, the particle size of the filler, the resistance value, the film thickness and the like were changed as shown in Table 1 were produced. Moreover, the following test items were measured together with Example 2 using the roll-shaped molded product as it was as a developing roll, and the results are shown in Table 1.
[0016]
(Test items)
・ Roll resistance:
The rubber roll before coating was placed on a gold-plated electrode 5 mm longer than the entire length of the rubber, a weight of 500 g was applied to both ends of the rubber roll, a voltage of 10 V was applied between the shaft of the rubber roll and the surface, and the resistance value was measured.
・ Membrane resistance:
After the fluororesin semiconductive coating agent was cured on the polyester sheet, the volume resistivity was measured by a method according to SRIS2301.
・ Film thickness:
The coating cross section of the semiconductive roll was measured using a tool microscope.
・ Elongation of membrane:
A tensile test was performed on a sheet of semiconductive fluororesin cured at a thickness of 0.5 mm on a tetrafluoroethylene plate according to JIS K 6301, and the elongation was measured.
[0017]
・ White spots:
After the semiconductive roll contacted and left on the photosensitive drum, the photosensitive drum was incorporated into an electrophotographic printer to perform halftone dot printing, and the presence or absence of printing abnormality at the contact portion was visually confirmed.
Judgment was made based on the presence or absence of a print density lowering portion in halftone dot printing by an environmental test machine, and any so-called white spots were rejected.
・ Fog:
The semiconductive roll was incorporated into an electrophotographic printer, and black solid, halftone dot, 5% duty, white background printing, etc. were repeated, and the Macbeth density of the white background portion of the 5% duty image was measured using a Macbeth densitometer. Both initial and post-end fog values exceeding 0.015 were rejected.
・ Print density:
The Macbeth density of the black solid print portion printed by the same method as that for fogging was measured using a Macbeth densitometer. The initial and post-endurance concentrations below 1.3 were rejected.
[0018]
-Toner adhesion:
The roll surface after the endurance test was observed with a microscope, and the sticking was observed as rejected.
・ Latent image carrier fixing:
Those in which sticking was observed on the roll surface and the photosensitive drum surface after the environmental test were rejected.
・ Membrane breakage:
The film after the durability test was observed with a microscope, the presence or absence of a damaged part was confirmed, and the damaged part was rejected.
[0019]
[Table 1]
Figure 0003672656
[0020]
(Evaluation of results)
Sample 1:
Since the film thickness is 10μm, no white spot prevention effect is seen, the elongation is less than 50%, the film is not flexible, and no filler is added to control the surface roughness. Print density is low.
Sample 2:
Since the film thickness is 10 to 100 μm and the elongation is 50% or more, white spots after the environmental test are prevented, and the filler for controlling the surface roughness is added, so that the print density after the durability test is improved.
Sample 3:
Since the film thickness exceeded 100 μm, the durability of the film and the effect of preventing white spots were enhanced. However, the surface hardness was increased accordingly, so that the toner conveying force was lowered and the printing density was lowered.
[0021]
Sample 4:
Since the film thickness is 10-100 μm and the elongation is 50% or more, white spots after the environmental test are prevented and the durability of the film and the effect of preventing white spots are recognized. However, since the roll resistance exceeds 10 9 Ω, printing is performed. The concentration decreased.
Sample 5:
Since the film thickness is 10-100μm and the elongation is 50% or more, white spots are prevented after the environmental test, and the durability of the film and the effect of preventing white spots are recognized. However, the filler particles are used to control the surface roughness. The fog increased because the diameter exceeded 10 μm.
Sample 6:
Since the film thickness is 10-100μm and the elongation is 50% or more, white spots are prevented after the environmental test, and the durability of the film and the effect of preventing white spots are recognized. However, the filler particles are used to control the surface roughness. Since the diameter was less than 1 μm, the printing density was lowered.
[0022]
【The invention's effect】
Since the semiconductive roll of the present invention is provided with a semiconductive bleed prevention layer made of an electron conductive fluororesin in the outermost layer, the bleed of a liquid material such as low molecular siloxane and / or silicone oil in silicone rubber is provided. Is prevented, and the latent image carrier or toner is not fixed or transferred, and the occurrence of printing omission and unevenness can be prevented. Further, since the density of the black solid at that time depends on the state of unevenness on the roll surface, the friction coefficient, and the electric resistance value, the density of the initial printing is sufficiently secured, and a sufficient density can be obtained even after the durability test. . Further, since the elastic semiconductive layer is an electron conductive silicone rubber and the semiconductive bleed prevention layer is an electron conductive fluororesin, it is not hydrolyzed by moisture in the air, and is fixed to the latent image carrier or toner. There is no sticking.
In addition to these characteristics, when the electron conductivity imparting agent for the electron conductive silicone rubber and the electron conductive fluororesin is conductive carbon black or conductive metal oxide, the electrical resistance depends on temperature and humidity. There is almost no property, and stable printing characteristics can always be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are cross-sectional explanatory views illustrating different aspects of a semiconductive roll of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory sectional view of an electrophotographic printer used in Examples.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Conductive shaft, 2a ... Solid elastic semiconductor layer,
2b ... a sponge-like elastic semiconductor layer, 3 ... a semiconductive bleed prevention layer,
10 ... photosensitive drum, 11 ... charging roll, 12 ... developing roll, 13 ... toner transport roll,
14 ... transfer roll, 15 ... cleaning roll, 16 ... stirrer,
17 ... friction charging blade, 18 ... LED array, 19 ... container, 20 ... recording paper.

Claims (2)

導電性軸体の外周面上に、電子伝導性シリコーンゴムからなる弾性半導体層と、電子伝導性フッ素樹脂からなる半導電性ブリード防止層とを、順次積層してなることを特徴とする半導電性ロール。A semiconductive material comprising an elastic semiconductor layer made of an electron conductive silicone rubber and a semiconductive bleed prevention layer made of an electron conductive fluororesin, which are sequentially laminated on the outer peripheral surface of the conductive shaft body. Sex roll. 半導電性ブリード防止層が、フッ素樹脂と平均粒径1〜10μmの電子伝導性充填材とからなる、厚さが10〜 100μmで伸びが50%以上の、体積固有抵抗値が 101〜109 Ω・cm のものである請求項1記載の半導電性ロール。The semiconductive bleed prevention layer is made of a fluororesin and an electron conductive filler having an average particle diameter of 1 to 10 μm, has a thickness of 10 to 100 μm, an elongation of 50% or more, and a volume resistivity of 10 1 to 10 The semiconductive roll according to claim 1, which is 9 Ω · cm 2.
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