JP5662825B2 - Developing roll for electrophotographic equipment - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真方式を採用する複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真機器に好適に用いられる電子写真機器用現像ロールに関するものである。 The present invention relates to a developing roll for an electrophotographic apparatus that is preferably used in an electrophotographic apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile that employs an electrophotographic system.
従来より、電子写真方式を採用する複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真機器が知られている。電子写真機器の内部には、通常、感光ドラムが組み込まれており、感光ドラムの周囲には、現像ロール、帯電ロール、転写ロール、トナー供給ロールなどの導電性ロールが配設されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, electrophotographic apparatuses such as copying machines, printers, and facsimile machines that employ an electrophotographic system are known. Generally, a photosensitive drum is incorporated in the electrophotographic apparatus, and conductive rolls such as a developing roll, a charging roll, a transfer roll, and a toner supply roll are disposed around the photosensitive drum.
この種の電子写真機器の現像ロールとしては、種々の構成のものがあり、例えば、軸体と、軸体の外周に形成されたゴム弾性層と、ゴム弾性層の外周に形成された被覆層と、を備えたものが知られている。この際、トナーの搬送性や帯電性を高めるなどの目的で、現像ロールの表面に凹凸形状を形成することがある。 There are various types of developing rolls for this type of electrophotographic apparatus. For example, a shaft body, a rubber elastic layer formed on the outer periphery of the shaft body, and a coating layer formed on the outer periphery of the rubber elastic layer The thing equipped with these is known. At this time, a concavo-convex shape may be formed on the surface of the developing roll for the purpose of, for example, enhancing toner transportability and chargeability.
例えば特許文献1には、ウレタン樹脂などの樹脂粒子を分散させた塗料をゴム弾性層の表面に塗布して、樹脂粒子を分散させた被覆層をゴム弾性層の表面に形成することにより、ロール表面に凹凸形状を形成することが示されている。 For example, in Patent Document 1, a roll in which a coating material in which resin particles such as urethane resin are dispersed is applied to the surface of the rubber elastic layer, and a coating layer in which the resin particles are dispersed is formed on the surface of the rubber elastic layer. It has been shown that an uneven shape is formed on the surface.
また、特許文献2には、ゴム弾性層の成形用金型の型内面を無電解めっきする際に、めっき反応中に発生する水素ガスをめっき表面に吸着しやすくして、その吸着した部分でめっきの析出を阻害することにより、成形用金型の内面にめっきの欠陥による凹部を形成し、これをゴム弾性層の表面に型転写することで、ロール表面に凹凸形状を形成することが示されている。 Further, in Patent Document 2, when electroless plating is performed on the inner surface of a mold for forming a rubber elastic layer, hydrogen gas generated during the plating reaction is easily adsorbed to the plating surface, By inhibiting the deposition of plating, a recess due to plating defects is formed on the inner surface of the molding die, and this is transferred to the surface of the rubber elastic layer to form an uneven shape on the roll surface. Has been.
しかしながら、特許文献1に記載の構成では、被覆層に樹脂粒子が分散されていることから、ロール表面の樹脂粒子が存在する部分(凸部)が他の部分よりも硬い。また、ロール表面の凸部は、トナーの搬送時に層形成ブレードと特に接触する部分であり、層形成ブレードはこの凸部に接触する部分で応力を受けやすい。このため、層形成ブレードとロール表面の凸部との間でトナー粒子が潰れやすく、現像ロールの使用を繰り返すうちに層形成ブレードの表面などにトナーが固着する問題が生じやすかった。 However, in the configuration described in Patent Document 1, since the resin particles are dispersed in the coating layer, the portion (convex portion) where the resin particles are present on the roll surface is harder than the other portions. Further, the convex portion on the roll surface is a portion that is particularly in contact with the layer forming blade when the toner is conveyed, and the layer forming blade is susceptible to stress at the portion that contacts the convex portion. For this reason, the toner particles are liable to be crushed between the layer forming blade and the convex portion of the roll surface, and the problem that the toner adheres to the surface of the layer forming blade or the like during repeated use of the developing roll tends to occur.
また、特許文献2に記載の構成では、反応にまかせる部分が大きいため、成形用金型の内面の凹部の大きさや分布などを制御することができない。そして、成形用金型の内面に形成された凹部の大きさは、トナー粒子の平均粒子径よりも大きすぎる。また、この凹部は、成形用金型の内面にまばらに形成され、成形用金型の内面に占める凹部の割合が小さい。さらに、凹部と凹部との間隔が広すぎて、成形用金型の内面に平滑な部分が多すぎる。 Further, in the configuration described in Patent Document 2, the size of the recesses on the inner surface of the molding die cannot be controlled because the portion subjected to reaction is large. The size of the recess formed on the inner surface of the molding die is too larger than the average particle diameter of the toner particles. Further, the recesses are sparsely formed on the inner surface of the molding die, and the proportion of the recesses in the inner surface of the molding die is small. Furthermore, the space | interval of a recessed part and a recessed part is too wide, and there are too many smooth parts on the inner surface of a shaping | molding die.
このため、特許文献2に記載の現像ロールでは、層形成ブレードは、現像ロールの表面の凸部や平坦部と面接触しやすい。これにより、層形成ブレードのロール表面と接触する部分に応力が集中するため、層形成ブレードとロール表面との間でトナー粒子が潰れやすく、現像ロールの使用を繰り返すうちに層形成ブレードの表面などにトナーが固着する問題が生じやすかった。 For this reason, in the developing roll described in Patent Document 2, the layer forming blade is likely to be in surface contact with the convex portion or the flat portion on the surface of the developing roll. As a result, stress concentrates on the portion of the layer forming blade in contact with the roll surface, so that the toner particles are easily crushed between the layer forming blade and the roll surface. There was a tendency for the toner to stick to the toner.
また、高画質な画像を提供するためには、画像のきめが細かいと有利である。しかしながら、従来の現像ロールにおいては、画像のきめの細かさを高めるための対策がなされていなかった。 In order to provide a high-quality image, it is advantageous that the image is fine. However, in the conventional developing roll, no measures have been taken to increase the fineness of the image.
本発明が解決しようとする課題は、層形成ブレードへのトナー粒子の固着を長期に渡って抑制できるとともに、画像をきめ細かくできる電子写真機器用現像ロールを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a developing roll for an electrophotographic apparatus that can suppress the adhesion of toner particles to a layer forming blade for a long period of time and can fine-tune an image.
上記課題を解決するため本発明に係る電子写真機器用現像ロールは、軸体と、前記軸体の外周に形成されたゴム弾性層と、を備えた電子写真機器用現像ロールであって、前記ゴム弾性層の表面には、型転写により、径φ1に対する高さhの比(h/φ1)が0.5以上の凸部が多数形成されており、該多数の凸部が形成されたゴム弾性層の表面には、さらに、トナー離型性を高める表面改質が施されており、前記表面改質には、下記のa〜dのいずれかが用いられていることを要旨とするものである。
(a)前記ゴム弾性層の表面に、下記のa1成分とa2成分とを接触させる表面処理A
(a1)トリクロロイソシアヌル酸
(a2)不飽和炭素−炭素二重結合と、前記ゴム弾性層の表面に機能を付与するための官能基と、を有する化合物
(b)前記ゴム弾性層の表面に、下記のb1成分とb2成分とを接触させる表面処理B
(b1)チオール基を2つ以上有する化合物
(b2)チオール基と反応可能な官能基と、前記ゴム弾性層の表面に機能を付与するための官能基と、を有する化合物
(c)前記ゴム弾性層の表面に、下記のc1成分とc2成分とを接触させる表面処理C
(c1)X1(OX2)n(但し、式中、X1は水素原子、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素またはアルキル基、X2はハロゲン原子、nはX1の価数と同一の整数を表す。)、および、分子中に−CONX2−結合を有する化合物(但し、X2は、ハロゲン原子)から選択される1種または2種以上
(c2)BF3
(d)紫外線による表面処理D
In order to solve the above problems, a developing roll for electrophotographic equipment according to the present invention is a developing roll for electrophotographic equipment comprising a shaft and a rubber elastic layer formed on the outer periphery of the shaft. On the surface of the rubber elastic layer, a large number of convex portions having a ratio of the height h to the diameter φ 1 (h / φ 1 ) of 0.5 or more are formed by mold transfer, and the large number of convex portions are formed. Further, the surface of the rubber elastic layer is further subjected to surface modification that enhances toner releasability, and any one of the following a to d is used for the surface modification. To do.
(A) Surface treatment A in which the following a1 component and a2 component are brought into contact with the surface of the rubber elastic layer
(A1) Trichloroisocyanuric acid (a2) Compound having an unsaturated carbon-carbon double bond and a functional group for imparting a function to the surface of the rubber elastic layer (b) On the surface of the rubber elastic layer, Surface treatment B in which the following b1 component and b2 component are contacted
(B1) a compound having two or more thiol groups (b2) a compound having a functional group capable of reacting with a thiol group and a functional group for imparting a function to the surface of the rubber elastic layer (c) the rubber elasticity Surface treatment C in which the following c1 component and c2 component are brought into contact with the surface of the layer
(C1) X 1 (OX 2 ) n (where X 1 is a hydrogen atom, alkali metal element, alkaline earth metal element or alkyl group, X 2 is a halogen atom, and n is the same as the valence of X 1) And a compound having a —CONX 2 — bond in the molecule (where X 2 is a halogen atom), or two or more types (c2) BF 3
(D) Surface treatment D with ultraviolet rays
本発明に係る電子写真機器用現像ロールによれば、軸体の外周に形成されたゴム弾性層の表面に、型転写により、径φ1に対する高さhの比(h/φ1)が0.5以上となる凸部が多数形成されている。このように、凸部の高さを高くすることで、層形成ブレードが押し当てられても、凸部と凸部との間の凹部にクリアランスが保持される。これにより、ロール表面に対し、トナー粒子の面による接触が低減されるため、長期に渡って層形成ブレード表面へのトナー粒子の固着が抑制される。 According to the developing roll for an electrophotographic apparatus of the present invention, the ratio of the height h to the diameter φ 1 (h / φ 1 ) is 0 by the mold transfer on the surface of the rubber elastic layer formed on the outer periphery of the shaft body. A large number of convex portions of 5 or more are formed. As described above, by increasing the height of the convex portion, even when the layer forming blade is pressed, the clearance is held in the concave portion between the convex portion and the convex portion. As a result, the contact of the toner particles with the surface of the roll is reduced, so that the adhesion of the toner particles to the surface of the layer forming blade is suppressed for a long time.
さらに、多数の凸部が形成されたゴム弾性層の表面に被覆層を形成せずに表面改質を施していることから、ゴム弾性層の表面に形成された微細な凹凸形状がそのままの状態で維持されている。型転写によれば、ロール表面には、径φ1に対する高さhの比(h/φ1)が0.5以上となる凸部以外にも、これより低い高さの凸部が存在する。この微小な凸部が消失せずにロール表面に残っているため、ロール表面において凸部が疎となる部分が発生するのを抑えられる。すなわち、ロール表面において、凸部の密度にばらつきが生じにくくされたため、得られる画像について、濃度のばらつきが抑えられる。これにより、きめの細かい画像を得ることができる。 Furthermore, the surface of the rubber elastic layer on which a large number of protrusions are formed is surface-modified without forming a coating layer, so that the fine uneven shape formed on the surface of the rubber elastic layer remains as it is. Is maintained at. According to the mold transfer, a convex portion having a height lower than this is present on the roll surface in addition to the convex portion having a ratio of the height h to the diameter φ 1 (h / φ 1 ) of 0.5 or more. . Since the minute convex portions remain on the roll surface without disappearing, it is possible to suppress the occurrence of a portion where the convex portions are sparse on the roll surface. That is, since the variation in the density of the convex portions is less likely to occur on the roll surface, the variation in the density of the obtained image can be suppressed. Thereby, a fine image can be obtained.
次に、本発明の電子写真機器用現像ロール(以下、現像ロールということがある。)について、図を参照しつつ、詳細に説明する。 Next, the developing roll for electrophotographic equipment of the present invention (hereinafter sometimes referred to as a developing roll) will be described in detail with reference to the drawings.
図1(a)は、一実施形態に係る現像ロールの模式図であり、図1(b)は、図1(a)に示す現像ロールのA−A断面図(周方向断面図)である。図2(a)(b)は、図1(b)に示す現像ロールのロール表面のB部における一部拡大図である。図3は、ゴム弾性層の表面に層形成ブレードが押し当てられたときの様子を示す模式図である。図4は、ゴム弾性層表面の撮影画像を判別分析法を用いて二値化したときの状態を説明する模式図である。 FIG. 1A is a schematic view of a developing roll according to an embodiment, and FIG. 1B is an AA cross-sectional view (circumferential cross-sectional view) of the developing roll shown in FIG. . 2 (a) and 2 (b) are partially enlarged views of part B of the roll surface of the developing roll shown in FIG. 1 (b). FIG. 3 is a schematic view showing a state when the layer forming blade is pressed against the surface of the rubber elastic layer. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a state when a captured image on the surface of the rubber elastic layer is binarized using a discriminant analysis method.
図1に示すように、現像ロール10は、軸体12と、軸体12の外周に形成されたゴム弾性層14と、を備えている。現像ロール10においては、ゴム弾性層14が現像ロール10の最外層であり、ゴム弾性層14が現像ロール10の表面を構成する層である。したがって、ゴム弾性層14の外周には、被覆層が形成されていない。 As shown in FIG. 1, the developing roll 10 includes a shaft body 12 and a rubber elastic layer 14 formed on the outer periphery of the shaft body 12. In the developing roll 10, the rubber elastic layer 14 is the outermost layer of the developing roll 10, and the rubber elastic layer 14 is a layer constituting the surface of the developing roll 10. Therefore, no coating layer is formed on the outer periphery of the rubber elastic layer 14.
図2(a)(b)に示すように、ゴム弾性層14の表面には、複数の凸部16が形成されており、ゴム弾性層14は、表面に凹凸形状を有する。これにより、トナー搬送性や帯電性の向上が図られている。これら複数の凸部16は、型転写により形成されたものである。 As shown in FIGS. 2A and 2B, a plurality of convex portions 16 are formed on the surface of the rubber elastic layer 14, and the rubber elastic layer 14 has an uneven shape on the surface. As a result, toner transportability and chargeability are improved. The plurality of convex portions 16 are formed by mold transfer.
凸部16の径の大きさをφ1とし、凸部16の高さをhとしたときに、複数の凸部16のうちの一部の凸部16(16a)は、径φ1に対する高さhの比(h/φ1)が0.5以上となるように設定されている。また、これら複数の凸部16は、型転写により形成されたものであるため、ゴム弾性層14の表面には、径φ1に対する高さhの比(h/φ1)が0.5以上となる凸部16(16a)以外にも、これより低い高さの凸部16(16b)が存在する。 When the diameter of the convex portion 16 is φ 1 and the height of the convex portion 16 is h, some of the convex portions 16 (16 a) of the plurality of convex portions 16 are higher than the diameter φ 1 . The ratio h (h / φ 1 ) is set to be 0.5 or more. Since the plurality of convex portions 16 are formed by mold transfer, the ratio of the height h to the diameter φ 1 (h / φ 1 ) is 0.5 or more on the surface of the rubber elastic layer 14. In addition to the convex portion 16 (16a), there is a convex portion 16 (16b) having a lower height.
図2(a)には、径φ1に対する高さhの比(h/φ1)が0.5以上1.0未満となる凸部16(16a)と、h/φ1が0.5未満となる凸部16(16b)とを有する表面構造の一例を示す。一方、図2(b)には、径φ1に対する高さhの比(h/φ1)が1.0以上となるものを含む、0.5以上となる凸部16(16a)と、h/φ1が0.5未満となる凸部16(16b)とを有する表面構造の一例を示す。 In FIG. 2A, the ratio of the height h to the diameter φ 1 (h / φ 1 ) is 0.5 or more and less than 1.0, and the h / φ 1 is 0.5. An example of the surface structure which has the convex part 16 (16b) used as less than is shown. On the other hand, in FIG. 2B, the convex portion 16 (16a) having a ratio of 0.5 or more, including the ratio of the height h to the diameter φ 1 (h / φ 1 ) of 1.0 or more, h / phi 1 shows an example of a surface structure having a convex portion 16 (16b) which is less than 0.5.
現像ロール10においては、複数の凸部16のうちの一部の凸部16の高さを比較的高く設定したことにより、図3に示すように、ゴム弾性層14の表面に層形成ブレード32が押し当てられても、凸部16と凸部16との間の凹部にクリアランスが保持される。これにより、ロール表面に対し、トナー粒子30の面による接触が低減される(点による接触が生じやすくなる)ため、層形成ブレード32の表面へのトナー粒子30の固着が長期に渡って抑制される。 In the developing roll 10, by setting the height of some of the plurality of convex portions 16 to be relatively high, a layer forming blade 32 is formed on the surface of the rubber elastic layer 14 as shown in FIG. Even if is pressed, the clearance is held in the concave portion between the convex portion 16 and the convex portion 16. As a result, contact by the surface of the toner particles 30 with respect to the roll surface is reduced (contact by points is likely to occur), and thus the adhesion of the toner particles 30 to the surface of the layer forming blade 32 is suppressed for a long time. The
複数の凸部16のうち、h/φ1比が0.5以上の凸部16(16a)の占める割合は、特に限定されるものではないが、層形成ブレード表面へのトナー粒子の固着を抑制しやすいなどの観点から、50%以上であることが好ましい。より好ましくは70%以上である。一方、h/φ1比が0.5以上の凸部16(16a)の占める割合の上限値は、特に限定されるものではない。 Among the plurality of protrusions 16, the proportion h / phi 1 ratio of 0.5 or more posts 16 (16a) is not particularly limited, the fixation of the toner particles to the layer formation blade surface From the viewpoint of easy suppression, it is preferably 50% or more. More preferably, it is 70% or more. On the other hand, the upper limit of the ratio h / phi 1 ratio occupied by 0.5 or more posts 16 (16a) is not particularly limited.
複数の凸部16同士は、径φ1の大きさが互いに同じ大きさであっても良いし、互いに異なる大きさであっても良いし、一部の凸部16同士において径φ1の大きさが互いに同じ大きさであっても良い。また、複数の凸部16同士は、高さhが互いに同じであっても良いし、互いに異なっていても良いし、一部の凸部16同士において高さhが同じであっても良い。 The plurality of convex portions 16 may have the same diameter φ 1 , may have different sizes, or may have a diameter φ 1 at some of the convex portions 16. May be the same size. Further, the plurality of convex portions 16 may have the same height h, may be different from each other, or may have the same height h among some of the convex portions 16.
上記h/φ1比が0.5以上の凸部16(16a)については、より好ましくはh/φ1比が0.8以上、さらに好ましくはh/φ1比が1.0以上であると良い。h/φ1比が1.0以上の凸部16(16a)を有する場合には、ゴム弾性層14の表面に層形成ブレードが押し当てられたときに凸部16と凸部16との間の凹部にクリアランスを確保する効果が特に高い。 For the h / phi 1 ratio of 0.5 or more posts 16 (16a), and more preferably h / phi 1 ratio of 0.8 or more, more preferably h / phi 1 ratio is 1.0 or more And good. When the h / φ 1 ratio has a convex portion 16 (16a) having a ratio of 1.0 or more, when the layer forming blade is pressed against the surface of the rubber elastic layer 14, the gap between the convex portion 16 and the convex portion 16 is increased. The effect of ensuring the clearance in the recess is particularly high.
ゴム弾性層14の表面に形成される凸部16については、上記h/φ1比の上限値としては、2以下であることが好ましい。凸部16のh/φ1比が2を超える場合、凸部16の形成方法に起因して、凸部16の基端における径の大きさが中間部分における径の大きさよりも小さくなりすぎて、凸部16がいわゆる紡錘形状になりやすい。そのため、凸部16の強度が低下しやすい。あるいは、凸部16の形成方法に起因して、凸部16の形成が困難となるおそれがある。また、同様の理由で、上記h/φ1比の上限値としては、より好ましくは1.8以下、さらに好ましくは1.7以下である。 About the convex part 16 formed in the surface of the rubber elastic layer 14, it is preferable that it is 2 or less as an upper limit of said h / (phi) 1 ratio. If h / phi 1 ratio of the convex portion 16 is more than 2, due to the method of forming the convex portion 16, the diameter at the proximal end of the protrusion 16 becomes too smaller than the diameter of intermediate portion The convex portion 16 tends to be a so-called spindle shape. Therefore, the strength of the convex portion 16 tends to decrease. Alternatively, it may be difficult to form the convex portion 16 due to the method of forming the convex portion 16. For the same reason, the upper limit value of the h / phi 1 ratio, more preferably 1.8 or less, more preferably 1.7 or less.
凸部16の径φ1の大きさとしては、1〜15μmの範囲内が好ましい。トナー粒子の平均粒子径は、通常、5〜12μmの範囲内であるため、凸部16の径φ1の大きさがこの範囲内である場合には、凸部16の径φ1はトナー粒子と同等以下の大きさとなる。そのため、1つの凸部16とトナー粒子との間での面による接触が低減される。凸部16の径φ1の大きさが15μmを超える場合には、1つの凸部16とトナー粒子との間で面による接触が生じやすい。そのため、層形成ブレード表面へのトナー粒子の固着が生じやすくなる。一方、凸部16の径φ1の大きさが1μm未満では、層形成ブレードが押し当てられたときに、凸部16と凸部16との間の凹部のクリアランスが保持されにくい場合がある。凸部16の径φ1の大きさとしては、より好ましくは2〜10μmの範囲内、さらに好ましくは5〜10μmの範囲内である。 As a magnitude | size of diameter (phi) 1 of the convex part 16, the inside of the range of 1-15 micrometers is preferable. Since the average particle diameter of the toner particles is usually in the range of 5 to 12 μm, when the diameter φ 1 of the convex portion 16 is in this range, the diameter φ 1 of the convex portion 16 is the toner particle. The size is equal to or less than. Therefore, the contact by the surface between one convex part 16 and a toner particle is reduced. When the size of the diameter φ 1 of the convex portion 16 exceeds 15 μm, surface contact is likely to occur between one convex portion 16 and the toner particles. Therefore, the toner particles are likely to be fixed to the surface of the layer forming blade. On the other hand, when the diameter φ 1 of the convex portion 16 is less than 1 μm, the clearance of the concave portion between the convex portion 16 and the convex portion 16 may be difficult to be maintained when the layer forming blade is pressed. The size of the diameter φ 1 of the convex portion 16 is more preferably in the range of 2 to 10 μm, and still more preferably in the range of 5 to 10 μm.
凸部16の高さhとしては、1〜30μmの範囲内が好ましい。より好ましくは2〜25μmの範囲内、さらに好ましくは4〜20μmの範囲内である。凸部16をより高く設定することにより、トナーの搬送性や帯電性を向上できる。また、ゴム弾性層14の表面に層形成ブレードが押し当てられたときに凸部16と凸部16との間の凹部にクリアランスを確保する効果を高くできる。 As height h of the convex part 16, the inside of the range of 1-30 micrometers is preferable. More preferably, it exists in the range of 2-25 micrometers, More preferably, it exists in the range of 4-20 micrometers. By setting the convex portion 16 higher, it is possible to improve toner transportability and chargeability. In addition, when the layer forming blade is pressed against the surface of the rubber elastic layer 14, the effect of ensuring the clearance in the concave portion between the convex portion 16 can be enhanced.
ゴム弾性層14の表面において、凸部16の面積割合Ap1は、42〜78.5%の範囲内にあることが好ましい。より好ましくは45〜60%の範囲内である。Ap1が特定範囲内にあれば、凸部16と凸部16との間の凹部の広さがトナー粒子の平均粒子径と同等以下の大きさに構成できる。トナー粒子の平均粒子径に比較して凸部16と凸部16との間の間隔が十分に狭いため、複数の凸部16との間でトナー粒子は確実に点接触される。これにより、トナー粒子への負荷が軽減されるため、確実に、層形成ブレード表面へのトナー粒子の固着が抑制される。なお、凸部16の面積割合Ap1は、h/φ1比が0.5以上の凸部16(16a)を含む全ての凸部16についての面積割合をいう。 On the surface of the rubber elastic layer 14, the area ratio Ap 1 of the protrusions 16 is preferably in the range of 42 to 78.5%. More preferably, it is in the range of 45-60%. If Ap 1 is within a specific range, the width of the concave portion between the convex portions 16 can be configured to be equal to or smaller than the average particle diameter of the toner particles. Since the distance between the protrusions 16 is sufficiently narrow compared to the average particle diameter of the toner particles, the toner particles are reliably point-contacted with the plurality of protrusions 16. Thereby, since the load on the toner particles is reduced, the adhesion of the toner particles to the surface of the layer forming blade is surely suppressed. The area ratio Ap 1 of the convex portion 16, h / phi 1 ratio means the area ratio of all of the projections 16 with 0.5 or more protrusions 16 (16a).
Ap1が78.5%を超える場合には、トナー粒子の平均粒子径に比較して凸部16と凸部16との間が狭くなり、層形成ブレードが押し当てられたときに、凸部16と凸部16との間の凹部のクリアランスが保持されにくい場合がある。そのため、トナー粒子の面による接触が生じやすい。一方、Ap1が42%未満の場合には、凸部16と凸部16との間が広くなり、凸部16と凸部16との間の凹部でトナー粒子の面による接触が生じやすい。 When Ap 1 exceeds 78.5%, the space between the convex portions 16 becomes narrower than the average particle diameter of the toner particles, and when the layer forming blade is pressed, the convex portions The clearance of the recessed part between 16 and the convex part 16 may be difficult to be maintained. Therefore, contact with the surface of the toner particles tends to occur. On the other hand, when Ap 1 is less than 42%, the space between the convex portions 16 is widened, and the contact between the convex portions 16 and the convex portions 16 is likely to occur due to the surface of the toner particles.
ここで、凸部16の面積割合Ap1は、ゴム弾性層14の表面を観察したときの凸部16の面積割合である。具体的には、ゴム弾性層14の表面の撮影画像を判別分析法を用いて二値化したときの凸部16の面積割合である。撮影画像は、ゴム弾性層14の表面の0.4×0.4mm以上のエリアを、少なくとも1000×1000dpi以上の解像度にて撮影したものを用いる。このとき、画像上で、1ドットの大きさが、凸部16の径の1/15以下になるように設定する。 Here, the area ratio Ap 1 of the convex part 16 is an area ratio of the convex part 16 when the surface of the rubber elastic layer 14 is observed. Specifically, it is the area ratio of the convex portion 16 when the captured image of the surface of the rubber elastic layer 14 is binarized using a discriminant analysis method. The photographed image is obtained by photographing an area of 0.4 × 0.4 mm or more on the surface of the rubber elastic layer 14 with a resolution of at least 1000 × 1000 dpi. At this time, the size of one dot is set to be 1/15 or less of the diameter of the convex portion 16 on the image.
上記Ap1を算出するには、具体的には、ゴム弾性層14の表面をレンズで拡大し、0.5×0.4mmの領域を1280×1024dpiの解像度で取り込み、これを評価対象とする。次いで、画像を二値化しやすいように、得られた画像をモノクロ変換し、画像上の照度むらを平滑化するために、平滑フィルタでノイズ除去してから、判別分析法を用いて二値化する。図4には、二値化した画像の一例の模式図を示す。 In order to calculate the Ap 1 , specifically, the surface of the rubber elastic layer 14 is enlarged with a lens, and an area of 0.5 × 0.4 mm is captured with a resolution of 1280 × 1024 dpi, which is used as an evaluation target. . Next, in order to make it easy to binarize the image, the obtained image is converted to monochrome, and noise is removed with a smoothing filter to smooth the uneven illuminance on the image, and then binarized using a discriminant analysis method To do. FIG. 4 shows a schematic diagram of an example of a binarized image.
次いで、凸部16の面積を計算するため、また、ノイズ除去しやすくするために、二値化した画像を白黒反転処理し、凸部16である白色部分の内部に発生しているノイズを穴埋め除去した後、白色部分の面積を計測する。面積の計測は、一般的に用いられる画像処理ソフトを用いて行なうことができる。 Next, in order to calculate the area of the convex portion 16 and to make it easier to remove noise, the binarized image is subjected to black-and-white reversal processing to fill in noise generated inside the white portion that is the convex portion 16. After removal, the area of the white part is measured. The area can be measured using commonly used image processing software.
このような一連の画像処理には、一般的な顕微鏡を用いることができるが、特に、Nakaden製のマイクロスコープMx−1200Eなどを用いることが好ましい。一般的な顕微鏡では、例えば、ゴム弾性層14の表面の凸部16の存在しない部分に焦点を合わせる作業を行なうが、マイクロスコープMx−1200Eでは、三次元深度合成画像を簡便に撮影できるので、凹凸のあるゴム弾性層14の表面を、よりクリアに観察することができる。二値化処理は、例えば、ナノシステム株式会社製NanoHunter NS2K−Pro/Ltなどを用いて行なうことができる。 A general microscope can be used for such a series of image processing, but it is particularly preferable to use a microscope Mx-1200E manufactured by Nakaden. In a general microscope, for example, the focusing operation is performed on a portion where the convex portion 16 on the surface of the rubber elastic layer 14 does not exist. However, since the microscope Mx-1200E can easily capture a three-dimensional depth composite image, The surface of the rugged rubber elastic layer 14 can be observed more clearly. The binarization process can be performed using, for example, NanoHunter NS2K-Pro / Lt manufactured by Nanosystem Corporation.
ゴム弾性層14の凸部16の径φ1、高さhは、現像ロール10の周方向断面を観察できるレーザー顕微鏡(例えば、(株)キーエンス製、VK−9510)やマイクロスコープ(例えば、Nakaden製、Mx−1200E)などを用いて測定することができる。 The diameter φ 1 and the height h of the convex portion 16 of the rubber elastic layer 14 are determined by a laser microscope (for example, VK-9510, manufactured by Keyence Corporation) or a microscope (for example, Nakaden) that can observe the circumferential cross section of the developing roll 10. Manufactured by Mx-1200E).
ゴム弾性層14は、成形型を用いて型成形により形成することができる。より具体的には、図5に示すような円筒状の成形型を用い、成形型の中空部に軸体12をセットし、成形型と軸体12との間の空隙部にゴム材料を注型して加熱架橋させた後、成形型から脱型することにより、軸体12の外周にゴム弾性層14を形成することができる。 The rubber elastic layer 14 can be formed by molding using a molding die. More specifically, a cylindrical molding die as shown in FIG. 5 is used, the shaft body 12 is set in the hollow portion of the molding die, and a rubber material is poured into the gap between the molding die and the shaft body 12. The rubber elastic layer 14 can be formed on the outer periphery of the shaft body 12 by removing the mold from the mold after the mold is heated and crosslinked.
この場合、成形型として、ゴム弾性層14の複数の凸部16を形成するための複数の凹部を成形型の内面(転写面)に有する成形型20を用い、型成形と同時に表面の凸部16を形成することができる。また、複数の凸部16を有しないゴム弾性層14を型成形した後、複数の凹部を成形型の内面(転写面)に有する成形型20を用い、複数の凸部16を有しないゴム弾性層14の表面に複数の凸部16を型転写することもできる。 In this case, a molding die 20 having a plurality of concave portions for forming the plurality of convex portions 16 of the rubber elastic layer 14 on the inner surface (transfer surface) of the molding die is used as the molding die. 16 can be formed. In addition, after the rubber elastic layer 14 having no plurality of convex portions 16 is molded, a rubber mold having no plurality of convex portions 16 is formed by using a molding die 20 having a plurality of concave portions on the inner surface (transfer surface) of the molding die. A plurality of convex portions 16 may be transferred onto the surface of the layer 14.
ゴム弾性層14は、型成形以外の公知の方法によっても形成することができる。型成形以外の方法としては、押出成形などの方法を挙げることができる。押出成形では、軸体12の外周に直接あるいは接着剤などの接着層を介してゴム弾性層14を成形しても良いし、ゴム弾性層14とするためのチューブ体を、別途、チューブ状に成形しても良い。押出成形によりゴム弾性層14あるいはゴム弾性層14とするためのチューブ体を形成する場合には、押出成形と同時に表面の凸部16を形成することはできないため、押出成形後に、複数の凹部を成形型の内面(転写面)に有する成形型20を用い、複数の凸部16を有しないゴム弾性層14の表面に複数の凸部16を型転写することができる。 The rubber elastic layer 14 can also be formed by a known method other than molding. Examples of methods other than mold forming include methods such as extrusion. In the extrusion molding, the rubber elastic layer 14 may be formed directly on the outer periphery of the shaft body 12 or through an adhesive layer such as an adhesive, or a tube body for forming the rubber elastic layer 14 is separately formed into a tube shape. It may be molded. In the case of forming the rubber elastic layer 14 or the tube body for forming the rubber elastic layer 14 by extrusion molding, the convex portions 16 on the surface cannot be formed simultaneously with the extrusion molding. Using the molding die 20 on the inner surface (transfer surface) of the molding die, the plurality of protrusions 16 can be transferred onto the surface of the rubber elastic layer 14 not having the plurality of protrusions 16.
ゴム弾性層14の表面に複数の凸部16を型転写する際に好適に用いることができる成形型の構成としては、図5に示す成形型20などを挙げることができる。成形型20は、円筒形の成形型基材22と、成形型基材22の内周面に形成されためっき膜24とを備えたもので構成されている。このめっき膜24の表面には、径φ2に対する深さd2の比(d2/φ2)が0.5以上の凹部が多数形成されている。成形型20の内周面にはアスペクト比の高い凹部が多数形成されているため、ゴム弾性層14の外周面には、この凹部に対応する凸部16が転写形成される。これにより、ゴム弾性層14の表面には、アスペクト比の高い凸部16が多数形成される。 As a configuration of a molding die that can be suitably used when the plurality of convex portions 16 are transferred onto the surface of the rubber elastic layer 14, a molding die 20 shown in FIG. The mold 20 includes a cylindrical mold base 22 and a plating film 24 formed on the inner peripheral surface of the mold base 22. On the surface of the plating film 24, a large number of recesses having a ratio of the depth d 2 to the diameter φ 2 (d 2 / φ 2 ) of 0.5 or more are formed. Since many concave portions having a high aspect ratio are formed on the inner peripheral surface of the mold 20, the convex portions 16 corresponding to the concave portions are transferred and formed on the outer peripheral surface of the rubber elastic layer 14. Thereby, a large number of convex portions 16 having a high aspect ratio are formed on the surface of the rubber elastic layer 14.
このような成形型20を製造する方法の一例としては、円筒状の成形型基材22の内周面に無電解めっき層を形成する無電解めっき工程と、形成された無電解めっき層の表面に多数の凹部を形成する凹部形成工程とを備える方法を挙げることができる。 As an example of a method for manufacturing such a mold 20, an electroless plating process for forming an electroless plating layer on the inner peripheral surface of a cylindrical mold base 22, and a surface of the formed electroless plating layer And a recess forming step of forming a large number of recesses.
図6および図7に、成形型20を製造する方法の一例を説明する工程図を示す。図6および図7は、図5に示すC部を拡大して示したものである。 6 and 7 are process diagrams illustrating an example of a method for manufacturing the mold 20. 6 and 7 are enlarged views of the portion C shown in FIG.
無電解めっき工程では、まず、樹脂粒子26を含有させためっき液の調製を行う。次いで、調製しためっき液を用いて、成形型基材22の内周面に無電解めっきを行う。この無電解めっきの際に、樹脂粒子26はめっき金属と共析する。これにより、無電解めっき層28内に樹脂粒子26が含有される。 In the electroless plating step, first, a plating solution containing the resin particles 26 is prepared. Next, electroless plating is performed on the inner peripheral surface of the mold base 22 using the prepared plating solution. During the electroless plating, the resin particles 26 co-deposit with the plating metal. Thereby, the resin particles 26 are contained in the electroless plating layer 28.
図6に示す例では、図6(a)に示すように、樹脂粒子の頂点が露出されるように、樹脂粒子26の頂点よりも低い高さまで、めっき金属を結晶成長させている。一方、図7に示す例では、図7(a)〜(b)に示すように、無電解めっき層28内に含有される樹脂粒子26の頂点以上の高さまで、無電解めっき層28の厚さ方向に沿って(図7(b)中の上方向に向かって)めっき金属を結晶成長させている。 In the example shown in FIG. 6, as shown in FIG. 6A, the plated metal is crystal-grown to a height lower than the vertex of the resin particle 26 so that the vertex of the resin particle is exposed. On the other hand, in the example shown in FIG. 7, as shown in FIGS. 7A to 7B, the thickness of the electroless plating layer 28 is increased to a height higher than the apex of the resin particles 26 contained in the electroless plating layer 28. The plated metal is crystal-grown along the vertical direction (upward in FIG. 7B).
図7(a)〜(b)に示すようにめっき金属を結晶成長させるには、例えば、めっき液の錯化剤としてアミン化合物を用いると良い。これによれば、めっき金属を柱状に結晶成長させることができる。したがって、例えばめっき液の錯化剤としてアミン化合物を用いることにより、無電解めっき層28の厚さ方向に沿ってめっき金属を結晶成長させることができる。 In order to grow a plated metal crystal as shown in FIGS. 7A to 7B, for example, an amine compound may be used as a complexing agent for the plating solution. According to this, the plating metal can be crystal-grown in a columnar shape. Therefore, for example, by using an amine compound as a complexing agent for the plating solution, the plating metal can be crystal-grown along the thickness direction of the electroless plating layer 28.
めっき金属が柱状に結晶成長する場合、樹脂粒子26の頂点以上の高さまでめっきを行っても、無電解めっき層28の厚さ方向と直交する方向には結晶成長しにくく、樹脂粒子26は無電解めっき層28内に埋まりにくい。無電解めっき層28において、樹脂粒子26の上方には、無電解めっき層28の厚さ方向に沿って樹脂粒子26の表面から無電解めっき層28の外に連通された連通孔28aが形成される。 When the plated metal crystal grows in a columnar shape, even if the plating is performed to a height higher than the apex of the resin particles 26, the crystal growth is difficult in the direction perpendicular to the thickness direction of the electroless plating layer 28, and the resin particles 26 are not formed. It is difficult to be buried in the electrolytic plating layer 28. In the electroless plating layer 28, a communication hole 28 a that communicates from the surface of the resin particle 26 to the outside of the electroless plating layer 28 along the thickness direction of the electroless plating layer 28 is formed above the resin particle 26. The
一方、図6(a)に示すように、樹脂粒子26の頂点よりも低い高さまで、めっき金属を結晶成長させる場合には、めっき液の錯化剤としてアミン化合物を用いても良いし、用いなくても良い。めっき液の錯化剤としてアミン化合物を用いない場合には、主に、無電解めっき層28の厚さ方向と直交する方向に沿ってめっき金属が結晶成長する(層状にめっき金属が結晶成長する)こととなるため、樹脂粒子26の頂点よりも高くめっき金属を結晶成長させると、めっき金属で樹脂粒子を覆い、樹脂粒子26が無電解めっき層28内に埋まるおそれがある。 On the other hand, as shown in FIG. 6 (a), when the plating metal is grown to a height lower than the apex of the resin particles 26, an amine compound may be used as a complexing agent for the plating solution. It is not necessary. When an amine compound is not used as the complexing agent for the plating solution, the plating metal grows mainly along the direction orthogonal to the thickness direction of the electroless plating layer 28 (the plating metal grows in layers). Therefore, if the plating metal is crystal-grown higher than the apex of the resin particles 26, the resin particles may be covered with the plating metal, and the resin particles 26 may be embedded in the electroless plating layer 28.
凹部形成工程では、樹脂粒子26が可溶な溶媒を用いて、無電解めっき層28内の樹脂粒子26を溶解除去することを行う。より具体的には、例えば、樹脂粒子26が可溶な溶媒中に、無電解めっき層28を形成した成形型基材22を浸漬するなどにより行う。この溶媒で樹脂粒子26を溶解除去することにより、樹脂粒子26が存在していた部分に凹部24aが形成される。 In the recess forming step, the resin particles 26 in the electroless plating layer 28 are dissolved and removed using a solvent in which the resin particles 26 are soluble. More specifically, for example, it is performed by immersing the mold base 22 on which the electroless plating layer 28 is formed in a solvent in which the resin particles 26 are soluble. By dissolving and removing the resin particles 26 with this solvent, the recesses 24a are formed in the portions where the resin particles 26 existed.
図6に示す例では、樹脂粒子26の頂点よりも低い高さまで、めっき金属を結晶成長させていることから、図6(b)に示すように、凹部24aの深さは、樹脂粒子26の平均粒子径よりも小さいものとなるが、樹脂粒子26の半径(平均粒子径の1/2の大きさ)以上にすることは可能である。したがって、得られるめっき膜24の表面には、径φ2に対する深さd2の比(d2/φ2)が0.5以上の凹部24aを多数形成できる。図6に示す例では、例えば、図2(a)に示す表面構造を得ることができる。 In the example shown in FIG. 6, since the plating metal is grown to a height lower than the apex of the resin particles 26, the depth of the recess 24 a is set to the depth of the resin particles 26 as shown in FIG. Although it is smaller than the average particle size, it is possible to make it larger than the radius of the resin particles 26 (1/2 the average particle size). Therefore, a large number of recesses 24 a having a ratio of the depth d 2 to the diameter φ 2 (d 2 / φ 2 ) of 0.5 or more can be formed on the surface of the obtained plating film 24. In the example shown in FIG. 6, for example, the surface structure shown in FIG. 2A can be obtained.
一方、図7に示す例では、樹脂粒子26の頂点以上の高さまで、めっき金属を結晶成長させているが、連通孔28aにより、無電解めっき層28に含有される樹脂粒子26を溶解除去することが可能になっている。そして、図7に示す例では、樹脂粒子26の頂点以上の高さまで、めっき金属を結晶成長させていることから、図7(c)に示すように、凹部24aの深さを、樹脂粒子26の平均粒子径よりも大きいものにすることが可能である。したがって、得られるめっき膜24の表面には、径φ2に対する深さd2の比(d2/φ2)が1.0以上の凹部24aを多数形成できる。すなわち、この場合には、アスペクト比の高い凹部が形成できる。図7に示す例では、例えば、図2(b)に示す表面構造を得ることができる。 On the other hand, in the example shown in FIG. 7, the plated metal is crystal-grown to a height higher than the apex of the resin particles 26, but the resin particles 26 contained in the electroless plating layer 28 are dissolved and removed by the communication holes 28 a. It is possible. In the example shown in FIG. 7, the plating metal is crystal-grown up to a height equal to or higher than the apex of the resin particles 26, and therefore the depth of the recess 24 a is set to the resin particle 26 as shown in FIG. 7C. It is possible to make it larger than the average particle diameter. Therefore, a large number of recesses 24a having a ratio of the depth d 2 to the diameter φ 2 (d 2 / φ 2 ) of 1.0 or more can be formed on the surface of the obtained plating film 24. That is, in this case, a recess having a high aspect ratio can be formed. In the example shown in FIG. 7, for example, the surface structure shown in FIG. 2B can be obtained.
なお、樹脂粒子26が可溶な溶媒としては、アセトン、MEK、トルエン、THF、DMF、NMPなどを挙げることができる。溶媒は、樹脂粒子26の種類に応じて適宜選択して用いれば良い。また、2種以上の溶媒を混合して用いても良い。 Examples of the solvent in which the resin particles 26 are soluble include acetone, MEK, toluene, THF, DMF, and NMP. The solvent may be appropriately selected and used depending on the type of the resin particles 26. Two or more solvents may be mixed and used.
めっき液には、金属イオン、還元剤、錯化剤、pH緩衝剤、上記樹脂粒子26などが含まれる。金属イオンは、めっき金属のイオンである。めっき金属としては、ニッケル、コバルト、銅、金、銀などを挙げることができる。このうち、耐食性やコスト面などからニッケルが好ましい。還元剤としては、次亜リン酸、ジメチルアミンボラン、ヒドラジンなどを挙げることができる。このうち、めっき液の安定性などの観点から、次亜リン酸が好ましい。pH緩衝剤としては、乳酸、酢酸、コハク酸などを挙げることができる。 The plating solution contains metal ions, a reducing agent, a complexing agent, a pH buffer, the resin particles 26, and the like. The metal ions are plating metal ions. Examples of the plating metal include nickel, cobalt, copper, gold, and silver. Among these, nickel is preferable from the viewpoint of corrosion resistance and cost. Examples of the reducing agent include hypophosphorous acid, dimethylamine borane, hydrazine and the like. Of these, hypophosphorous acid is preferred from the viewpoint of the stability of the plating solution. Examples of pH buffering agents include lactic acid, acetic acid, and succinic acid.
錯化剤としては、カルボン酸やアミン化合物を挙げることができる。錯化剤としては、カルボン酸のみを用いても良いし、アミン化合物のみを用いても良いし、カルボン酸とアミン化合物とを併用しても良い。カルボン酸とアミン化合物とを併用する場合には、めっき金属とともに樹脂粒子26を高密度に共析させることができる。アミン化合物を用いる場合には、上述するように、めっき金属を柱状に結晶成長させることができる。 Examples of complexing agents include carboxylic acids and amine compounds. As a complexing agent, only carboxylic acid may be used, only an amine compound may be used, or carboxylic acid and an amine compound may be used in combination. When the carboxylic acid and the amine compound are used in combination, the resin particles 26 can be co-deposited with the plating metal at a high density. When an amine compound is used, as described above, the plated metal can be crystal-grown in a columnar shape.
アミン化合物としては、具体的には、グリシン、アラニン、エチレンジアミン、プロパンジアミンなどを挙げることができる。このうち、樹脂粒子26の分散安定性が高いなどの観点から、グリシンが好ましい。カルボン酸としては、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸などを挙げることができる。このうち、特に樹脂粒子26を高密度に共析させやすいなどの観点から、クエン酸が好ましい。錯化剤としては、特に、グリシンとクエン酸とを併用することが好ましい。 Specific examples of the amine compound include glycine, alanine, ethylenediamine, and propanediamine. Among these, glycine is preferable from the viewpoint of high dispersion stability of the resin particles 26. Examples of the carboxylic acid include citric acid, malic acid, tartaric acid and the like. Among these, citric acid is preferable from the viewpoint of easily allowing the resin particles 26 to eutect with high density. As the complexing agent, it is particularly preferable to use glycine and citric acid in combination.
めっき液の錯化剤としてアミン化合物を用いる場合、無電解めっき工程の最初からアミン化合物を用いても良いし、無電解めっき工程の途中からアミン化合物を用いても良い。前者の場合には、例えば、アミン化合物を含有する同一のめっき液を用いて、一工程で樹脂粒子26の頂点以上の高さまでめっきを行うことができる。一方、後者の場合には、無電解めっき工程の途中で、めっき液を、アミン化合物を含有するめっき液に変更する。具体的には、例えば、樹脂粒子26の頂点を超えない高さまで(例えば樹脂粒子26の高さ方向の半分まで)は、アミン化合物を含有しないめっき液を用いてめっきを行い、その後、アミン化合物を含有するめっき液に変更し、樹脂粒子26の頂点以上の高さまでめっきを行う。これにより、無電解めっき工程の途中から、めっき金属を柱状に結晶成長させることができる。 When an amine compound is used as the complexing agent for the plating solution, the amine compound may be used from the beginning of the electroless plating step, or the amine compound may be used from the middle of the electroless plating step. In the former case, for example, using the same plating solution containing an amine compound, the plating can be performed up to the height of the top of the resin particles 26 in one step. On the other hand, in the latter case, the plating solution is changed to a plating solution containing an amine compound during the electroless plating step. Specifically, for example, plating is performed using a plating solution that does not contain an amine compound up to a height that does not exceed the apex of the resin particles 26 (for example, up to half of the height direction of the resin particles 26). The plating solution is changed to a plating solution containing, and plating is performed up to the height of the resin particle 26 or higher. Thereby, the plating metal can be grown in a columnar shape from the middle of the electroless plating process.
めっき液には、さらに、界面活性剤を配合することもできる。界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤などを挙げることができる。このうち、樹脂粒子26の分散度を高めることができるなどの観点から、カチオン性界面活性剤を配合することが好ましい。また、このように樹脂粒子26を正電荷に帯電させてからめっき液中に添加することで、樹脂粒子26の無電解めっき層28への共析量を上げることができる。 A surfactant can be further blended in the plating solution. Examples of the surfactant include a cationic surfactant and an amphoteric surfactant. Among these, it is preferable to mix a cationic surfactant from the viewpoint of increasing the degree of dispersion of the resin particles 26. In addition, the amount of eutectoid deposited on the electroless plating layer 28 of the resin particles 26 can be increased by adding the resin particles 26 to the plating solution after the resin particles 26 are positively charged.
カチオン性界面活性剤としては、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、エチレンオキサイド付加型アンモニウムクロライドなどの4級アンモニウム塩型のものなどを挙げることができる。これらは単独で用いても良いし、併用しても良い。また、両性界面活性剤としては、ラウリルベタイン、アミドプロピルベタイン、ジメチルアルキルベタイン等のベタイン型のものなどを挙げることができる。これらは単独で用いても良いし、併用しても良い。カチオン性界面活性剤の配合量あるいは両性界面活性剤の配合量は、0.01〜10g/Lの範囲内であることが好ましい。 Examples of the cationic surfactant include quaternary ammonium salt types such as lauryltrimethylammonium chloride and ethylene oxide addition type ammonium chloride. These may be used alone or in combination. Examples of amphoteric surfactants include betaine types such as lauryl betaine, amidopropyl betaine, and dimethylalkylbetaine. These may be used alone or in combination. The compounding amount of the cationic surfactant or the amphoteric surfactant is preferably in the range of 0.01 to 10 g / L.
樹脂粒子26には、溶媒に可溶な樹脂粒子を用いる。このような樹脂粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、ウレタン粒子、ナイロン粒子、シリコーン粒子、セルロース粒子などを挙げることができる。樹脂粒子26としては、単独種類のものを用いても良いし、複数種類のものを併用しても良い。このうち、めっき液への分散性に優れ、めっき膜24の表面により均一な凹凸表面を形成できるなどの観点から、アクリル粒子、スチレン粒子が好ましい。 As the resin particles 26, resin particles soluble in a solvent are used. Examples of such resin particles include acrylic particles, styrene particles, urethane particles, nylon particles, silicone particles, and cellulose particles. As the resin particle 26, a single type of resin particles may be used, or a plurality of types of resin particles may be used in combination. Among these, acrylic particles and styrene particles are preferable from the viewpoints of excellent dispersibility in the plating solution and formation of a uniform uneven surface on the surface of the plating film 24.
樹脂粒子26の平均粒子径は、型転写の際にトナー粒子の平均粒子径と同等以下の大きさの凸部16をゴム弾性層14の表面に形成できるなどの観点から、15μm以下であることが好ましい。より好ましくは1〜15μmの範囲内、さらに好ましくは2〜10μmの範囲内である。樹脂粒子26としては、平均粒子径の異なるものを併用しても良い。樹脂粒子26の平均粒子径は、日機装社製マイクロトラック粒度分布測定装置UPA−EX150型により測定できる。 The average particle size of the resin particles 26 is 15 μm or less from the viewpoint that the convex portions 16 having a size equal to or smaller than the average particle size of the toner particles can be formed on the surface of the rubber elastic layer 14 during mold transfer. Is preferred. More preferably, it exists in the range of 1-15 micrometers, More preferably, it exists in the range of 2-10 micrometers. As the resin particles 26, those having different average particle diameters may be used in combination. The average particle diameter of the resin particles 26 can be measured with a Microtrac particle size distribution analyzer UPA-EX150 manufactured by Nikkiso Co., Ltd.
樹脂粒子26のめっき液への配合量としては、樹脂粒子26の平均粒子径が1〜15μmの範囲内である場合において、0.1〜100g/Lの範囲内であることが好ましい。より好ましくは3〜20g/Lの範囲内である。これにより、型転写の際に、ゴム弾性層14の表面に、トナー粒子の平均粒子径と同等以下の大きさの凹部(凸部16と凸部16との間の部分)を形成できる。 The blending amount of the resin particles 26 in the plating solution is preferably in the range of 0.1 to 100 g / L when the average particle diameter of the resin particles 26 is in the range of 1 to 15 μm. More preferably, it is in the range of 3 to 20 g / L. Thereby, a concave portion (a portion between the convex portion 16 and the convex portion 16) having a size equal to or smaller than the average particle diameter of the toner particles can be formed on the surface of the rubber elastic layer 14 during the mold transfer.
樹脂粒子26の平均粒子径の大きさを調整することにより、成形型20の凹部24aの径φ2および現像ロール10の凸部16の径φ1の大きさを調整することができる。また、樹脂粒子26のめっき液への配合量を調整することにより、成形型20の凹部24aの面積割合Ap2および現像ロール10の凸部16の面積割合Ap1を調整することができる。 By adjusting the size of an average particle diameter of the resin particles 26, it is possible to adjust the size of the diameter phi 1 of the convex portion 16 of the diameter of the recess 24a phi 2 and the developing roll 10 of the mold 20. Further, by adjusting the amount of the plating liquid of resin particles 26, it is possible to adjust the area ratio Ap 1 of the convex portion 16 of the area of the recess 24a proportion Ap 2 and the developing roll 10 of the mold 20.
樹脂粒子26には、めっき液に対する濡れ性を高めるなどの目的で、めっき液に添加する前に、塩酸や硫酸などの酸によるエッチング処理などを施すこともできる。さらに、樹脂粒子26を添加しためっき液を超音波処理して、樹脂粒子26の分散度をさらに高めることもできる。 The resin particles 26 may be subjected to an etching treatment with an acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid before being added to the plating solution for the purpose of improving wettability to the plating solution. Furthermore, the degree of dispersion of the resin particles 26 can be further increased by sonicating the plating solution to which the resin particles 26 are added.
ここで、多数の凸部16が形成されたゴム弾性層14の表面には、さらに、トナー離型性を高める表面改質が施されている。表面改質には、下記のa〜dのいずれかが用いられている。 Here, the surface of the rubber elastic layer 14 on which a large number of convex portions 16 are formed is further subjected to surface modification that improves toner releasability. Any of the following a to d is used for the surface modification.
(a)は、ゴム弾性層の表面に、下記のa1成分とa2成分とを接触させる表面処理Aである。a2成分は、1種類の化合物のみで構成されていても良いし、2種類以上の化合物の混合物で構成されていても良い。
(a1)トリクロロイソシアヌル酸
(a2)不飽和炭素−炭素二重結合と、ゴム弾性層の表面に機能を付与するための官能基(以下、特定の官能基ということがある。)と、を有する化合物
(A) is a surface treatment A in which the following a1 component and a2 component are brought into contact with the surface of the rubber elastic layer. The a2 component may be composed of only one kind of compound or may be composed of a mixture of two or more kinds of compounds.
(A1) Trichloroisocyanuric acid (a2) having an unsaturated carbon-carbon double bond and a functional group for imparting a function to the surface of the rubber elastic layer (hereinafter sometimes referred to as a specific functional group). Compound
表面処理Aでは、ゴム弾性層の表面に、a1成分とa2成分とを同時に接触させても良いし(同時接触)、a1成分を接触させた後にa2成分を接触させても良い(段階接触)。前者の場合には、a1成分とa2成分とを含有する表面改質剤を用いる。この場合、a2成分の不飽和炭素−炭素二重結合にa1成分が付加反応する。この反応は、室温で十分に進行する。この反応を、以下の式1に示す。後者の場合には、a1成分を含有する表面改質剤とa2成分を含有する表面改質剤とを段階的に用いる。 In the surface treatment A, the a1 component and the a2 component may be simultaneously contacted with the surface of the rubber elastic layer (simultaneous contact), or the a2 component may be contacted after the a1 component is contacted (step contact). . In the former case, a surface modifier containing an a1 component and an a2 component is used. In this case, the a1 component undergoes an addition reaction with the unsaturated carbon-carbon double bond of the a2 component. This reaction proceeds sufficiently at room temperature. This reaction is shown in Equation 1 below. In the latter case, the surface modifier containing the a1 component and the surface modifier containing the a2 component are used stepwise.
ただし、R1は、特定の官能基を有する置換基である。R2、R3、R4は、R1と同じ構造の置換基であっても良いし、R1とは異なる特定の官能基を有する置換基であっても良いし、アルキル基や水素基であっても良い。また、R1、R2、R3、R4同士が互いに異なる特定の官能基を有する置換基であっても良いし、R1、R2、R3、R4のうちの一部が同じ置換基であっても良い。より好ましくは、安定性などの観点から、R2、R3、R4は水素基が良い。 However, R < 1 > is a substituent which has a specific functional group. R 2, R 3, R 4 may be a substituent of the same structure as R 1, it may be a substituent having a different particular functional group as R 1, an alkyl group or hydrogen group It may be. In addition, R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 may be substituents having specific functional groups different from each other, and some of R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 are the same. It may be a substituent. More preferably, from the viewpoint of stability and the like, R 2 , R 3 and R 4 are preferably hydrogen groups.
表面処理Aは、不飽和炭素−炭素二重結合を持つ有機成分を含有するポリマーにより形成されているゴム弾性層に対して適用することができる。有機成分は、ゴム弾性層のポリマー成分であっても良いし、ポリマー成分に混合される低分子量成分やオリゴマー成分などであっても良い。すなわち、ポリマー成分自身が不飽和炭素−炭素二重結合を持っていても良いし、ポリマー成分に混合される低分子量成分やオリゴマー成分などが不飽和炭素−炭素二重結合を持っていても良い。なお、ポリマー成分としては、ゴム、樹脂、エラストマーのいずれであっても良い。 The surface treatment A can be applied to a rubber elastic layer formed of a polymer containing an organic component having an unsaturated carbon-carbon double bond. The organic component may be a polymer component of the rubber elastic layer, or may be a low molecular weight component or an oligomer component mixed with the polymer component. That is, the polymer component itself may have an unsaturated carbon-carbon double bond, or a low molecular weight component or an oligomer component mixed with the polymer component may have an unsaturated carbon-carbon double bond. . The polymer component may be any of rubber, resin, and elastomer.
不飽和炭素−炭素二重結合を持つポリマー成分としては、天然ゴム(NR)、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)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)などを挙げることができる。 Polymer components having unsaturated carbon-carbon double bonds include natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), styrene butadiene rubber (SBR), chloroprene rubber ( CR), butyl rubber (IIR), ethylene propylene diene rubber (EPDM) and the like.
また、本来であれば不飽和炭素−炭素二重結合を持たないポリマー成分であっても、不飽和炭素−炭素二重結合を持つモノマー成分との共重合により不飽和炭素−炭素二重結合が導入されたポリマー成分とすることができる。このような、本来であれば不飽和炭素−炭素二重結合を持たないポリマー成分としては、アクリルゴム(ACM)、フッ素ゴム(FKM)、クロロスルホン化ポリエチレン(CSM)、ヒドリンゴム(CO、ECO等)、シリコーン(Q)、ウレタン(U)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミドなどを挙げることができる。 In addition, even if a polymer component originally has no unsaturated carbon-carbon double bond, the unsaturated carbon-carbon double bond is formed by copolymerization with a monomer component having an unsaturated carbon-carbon double bond. It can be an introduced polymer component. Such polymer components that normally do not have unsaturated carbon-carbon double bonds include acrylic rubber (ACM), fluororubber (FKM), chlorosulfonated polyethylene (CSM), hydrin rubber (CO, ECO, etc.) ), Silicone (Q), urethane (U), ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), polyethylene resin, epoxy resin, polyamide and the like.
不飽和炭素−炭素二重結合を持つモノマー成分としては、液状ゴム、ブタジエンジオールなどを挙げることができる。 Examples of the monomer component having an unsaturated carbon-carbon double bond include liquid rubber and butadiene diol.
例えばウレタンの場合には、2液性ウレタン塗料に液状のブタジエンジオールを添加することにより、不飽和炭素−炭素二重結合をウレタン中に導入できる。 For example, in the case of urethane, an unsaturated carbon-carbon double bond can be introduced into urethane by adding liquid butadiene diol to the two-component urethane coating.
不飽和炭素−炭素二重結合を持つ低分子量成分や不飽和炭素−炭素二重結合を持つオリゴマー成分を混合する際、ポリマー成分に混合されただけのこれらの成分がゴム弾性層からブリードするのを防止するには、例えば、ポリマー成分とSP値(溶解度パラメータ)の近い材料を選択するか、あるいは、これらの成分の分子量を極力大きくする(例えば、分子量2000以上のものを用いるなど)ことが好ましい。 When mixing low molecular weight components with unsaturated carbon-carbon double bonds and oligomer components with unsaturated carbon-carbon double bonds, these components that are only mixed with the polymer component will bleed from the rubber elastic layer. In order to prevent this, for example, a material having an SP value (solubility parameter) close to that of the polymer component is selected, or the molecular weight of these components is increased as much as possible (for example, a material having a molecular weight of 2000 or more is used). preferable.
表面処理Aを行うと、同時接触による場合には、a2成分の不飽和炭素−炭素二重結合にa1成分が付加反応したものが、ゴム弾性層の不飽和炭素−炭素二重結合に付加反応する。段階接触による場合には、トリクロロイソシアヌル酸がゴム弾性層の不飽和炭素−炭素二重結合に付加反応した後、イソシアヌル酸骨格に残っているN−Cl結合部分で、a2成分の不飽和炭素−炭素二重結合に付加反応する。これにより、ゴム弾性層に表面改質が施される。この結果、ゴム弾性層の表面は、例えば下記の式2に示す構造を有することとなる。 When surface treatment A is performed, in the case of simultaneous contact, the a1 component added to the unsaturated carbon-carbon double bond of the a2 component is added to the unsaturated carbon-carbon double bond of the rubber elastic layer. To do. In the case of step contact, trichloroisocyanuric acid undergoes an addition reaction with the unsaturated carbon-carbon double bond of the rubber elastic layer, and then the N-Cl bond portion remaining in the isocyanuric acid skeleton, the unsaturated carbon-a2 component Addition reaction to carbon double bond. Thereby, surface modification is given to a rubber elastic layer. As a result, the surface of the rubber elastic layer has, for example, a structure represented by the following formula 2.
式2では、イソシアヌル酸骨格にN−Cl結合部分が残っている例を示している。ゴム弾性層の表面が有し得る他の構造の例としては、式2に示す構造に残っているN−Cl結合部分でゴム弾性層の他の不飽和炭素−炭素二重結合に付加反応している構造や、式2に示す構造に残っているN−Cl結合部分でa2成分の不飽和炭素−炭素二重結合に付加反応している構造などを挙げることができる。ゴム弾性層の表面は、これらの構造のうちのいずれか1種類のみ、あるいは、これらの構造のうちの2種以上を有する。なお、1つのイソシアヌル酸骨格に2つのa2成分が結合したものについては、2つの有機基は、互いに異なる官能基を有するものであっても良いし、同一の官能基を有するものであっても良い。 Formula 2 shows an example in which an N—Cl bond portion remains in the isocyanuric acid skeleton. Examples of other structures that the surface of the rubber elastic layer may have include an addition reaction with other unsaturated carbon-carbon double bonds of the rubber elastic layer at the N—Cl bond portion remaining in the structure shown in Formula 2. And a structure in which an addition reaction is performed on the unsaturated carbon-carbon double bond of the a2 component at the N—Cl bond portion remaining in the structure shown in Formula 2. The surface of the rubber elastic layer has only one of these structures or two or more of these structures. In addition, in the case where two a2 components are bonded to one isocyanuric acid skeleton, the two organic groups may have different functional groups, or may have the same functional group. good.
表面処理Aを行ったことにより、ゴム弾性層の表面に、特定の官能基を有する有機基が、イソシアヌル酸骨格を介して結合され、ゴム弾性層の表面に表面改質が施される。特定の官能基を有する有機基は、イソシアヌル酸骨格のN原子に結合している。また、イソシアヌル酸骨格は、N原子でゴム弾性層の表面に結合している。 By performing the surface treatment A, an organic group having a specific functional group is bonded to the surface of the rubber elastic layer through an isocyanuric acid skeleton, and the surface of the rubber elastic layer is modified. The organic group having a specific functional group is bonded to the N atom of the isocyanuric acid skeleton. The isocyanuric acid skeleton is bonded to the surface of the rubber elastic layer with N atoms.
ゴム弾性層の表面には、塩素原子も結合されている。ゴム弾性層においては、表面だけでなく内部にも塩素原子が存在しているが、内部から表面に向けて塩素原子の存在量が傾斜して増大している。 Chlorine atoms are also bonded to the surface of the rubber elastic layer. In the rubber elastic layer, chlorine atoms exist not only on the surface but also on the inside, but the abundance of chlorine atoms increases from the inside toward the surface.
ゴム弾性層の表面に、イソシアヌル酸骨格が結合されている点、特定の官能基を有する有機基がイソシアヌル酸骨格を介して結合されている点、塩素原子が結合している点、内部から表面に向けて塩素原子の存在量が傾斜して増大している点などについては、表面処理Aを施すことから十分に推測可能であるが、例えばXPSやNMRなどにより検出することができる。 The point where the isocyanuric acid skeleton is bonded to the surface of the rubber elastic layer, the point where an organic group having a specific functional group is bonded via the isocyanuric acid skeleton, the point where chlorine atoms are bonded, the surface from the inside The point where the abundance of chlorine atoms inclines toward the surface can be sufficiently estimated from the surface treatment A, but can be detected by XPS or NMR, for example.
特定の官能基とは、ゴム弾性層の表面に特定の機能を付与するための官能基である。官能基としては、シリコーン基、パーフルオロアルキル基、エステル基、アミド基、イミド基、エーテル基、アリール基、イソシアネート基、アゾ基、ジアゾ基、ニトロ基、エポキシ基、カルボニル基、ヘテロ環基、メソイオン基、ハロゲン基、アミノ基、イミノ基、アルキル基、スルホン酸基、ヒドロキシ基、アシル基、ホルミル基、カルボン酸基、ウレア基、シアノ基などを挙げることができる。有機基中に、これらの官能基のうち1種類の官能基のみが含まれていても良いし、2種類以上の官能基が含まれていても良い。 The specific functional group is a functional group for imparting a specific function to the surface of the rubber elastic layer. As functional groups, silicone groups, perfluoroalkyl groups, ester groups, amide groups, imide groups, ether groups, aryl groups, isocyanate groups, azo groups, diazo groups, nitro groups, epoxy groups, carbonyl groups, heterocyclic groups, Examples include mesoionic groups, halogen groups, amino groups, imino groups, alkyl groups, sulfonic acid groups, hydroxy groups, acyl groups, formyl groups, carboxylic acid groups, urea groups, and cyano groups. In the organic group, only one type of these functional groups may be included, or two or more types of functional groups may be included.
ヘテロ環基としては、ピリジル基、イミダゾール基、オキサゾール基などを挙げることができる。また、メソイオン基としては、シドノン基、ミュンヘノン基などを挙げることができる。 Examples of the heterocyclic group include a pyridyl group, an imidazole group, and an oxazole group. In addition, examples of the mesoionic group include a sydnone group and a munhenone group.
特定の官能基が例えばシリコーン基である場合には、ゴム弾性層の表面に、付着物に対する優れた離型性とともに、特定の機能として低摩擦性を併せ持つことができる。特定の官能基が例えばシリコーン基、パーフルオロアルキル基である場合には、ゴム弾性層の表面に、特定の機能として耐汚性を併せ持つことができる。特定の官能基が例えばアミド基やエステル基である場合には、ゴム弾性層の表面に、特定の機能として荷電性(帯電性)を併せ持つことができる。特定の官能基が例えばエーテル基である場合には、ゴム弾性層の表面に、特定の機能として表面の電気抵抗を下げる帯電防止性を併せ持つことができる。特定の官能基がこれら以外の官能基の場合においても、ゴム弾性層の表面に、付着物に対する優れた離型性とともに、それぞれの官能基に基づく特有の機能を併せ持つことができる。 In the case where the specific functional group is, for example, a silicone group, the surface of the rubber elastic layer can have a low friction property as a specific function as well as an excellent releasability with respect to the deposit. When the specific functional group is, for example, a silicone group or a perfluoroalkyl group, the surface of the rubber elastic layer can have antifouling property as a specific function. When the specific functional group is, for example, an amide group or an ester group, the surface of the rubber elastic layer can have chargeability (chargeability) as a specific function. When the specific functional group is, for example, an ether group, the surface of the rubber elastic layer can have an antistatic property that lowers the electrical resistance of the surface as a specific function. Even in the case where the specific functional group is a functional group other than these, the surface of the rubber elastic layer can have a specific function based on each functional group as well as excellent releasability with respect to the deposit.
a2成分として好適な例を、式3〜6に示す。式3、4は、有機基がシリコーン基とエステル基とを有する例である。式5は、有機基がアルキル基とエステル基とを有する例である。式6は、有機基がアルキル基を有する例である。 Examples suitable for the a2 component are shown in Formulas 3-6. Formulas 3 and 4 are examples in which the organic group has a silicone group and an ester group. Formula 5 is an example in which the organic group has an alkyl group and an ester group. Formula 6 is an example in which the organic group has an alkyl group.
a2成分の分子量としては、50〜10000の範囲内であることが好ましい。より好ましくは70〜5000の範囲内である。分子量が50より小さいとa2成分の揮発性が大きくなりやすいため、取り扱い難くなりやすい。一方、分子量が10000より大きいと、a1成分との反応性が低下しやすいため、ゴム弾性層に所望の機能を付与し難い。 The molecular weight of the component a2 is preferably in the range of 50 to 10,000. More preferably, it exists in the range of 70-5000. If the molecular weight is smaller than 50, the volatility of the a2 component tends to be large, so that it is difficult to handle. On the other hand, if the molecular weight is greater than 10,000, the reactivity with the a1 component tends to decrease, and it is difficult to impart a desired function to the rubber elastic layer.
a1成分の配合量をa1、a2成分の配合量をa2としたときに、a1成分とa2成分の配合比は、mol比で、a1/a2=1/2〜1/0.01の範囲内であることが好ましい。a2成分の配合量が少なすぎて上記範囲外となる場合には、a2成分の特定の官能基に基づく特有の機能をゴム弾性層に付与する効果が低下しやすい。一方、a1成分の配合量が少なすぎて上記範囲外となる場合には、ゴム弾性層に対する反応性が低下しやすいため、ゴム弾性層に所望の機能を十分には付与でき難い。または、耐久性が得られない。 When the blending amount of the a1 component is a1 and the blending amount of the a2 component is a2, the blending ratio of the a1 component and the a2 component is in a molar ratio within the range of a1 / a2 = 1/2 to 1 / 0.01. It is preferable that When the blending amount of the a2 component is too small and falls outside the above range, the effect of imparting a specific function based on a specific functional group of the a2 component to the rubber elastic layer tends to be lowered. On the other hand, if the blending amount of the a1 component is too small and falls outside the above range, the reactivity with respect to the rubber elastic layer is likely to decrease, so that it is difficult to sufficiently impart a desired function to the rubber elastic layer. Or durability cannot be obtained.
表面処理Aにおいては、a1成分およびa2成分を溶解あるいは分散させる溶剤を用いることができる。溶剤としては、特に限定されるものではないが、エーテル系溶剤(THF、ジエチルエーテル、ジオキサンなど)、エステル系溶剤(酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、ケトン系溶剤(アセトン、MEKなど)、アミド系溶剤(DMF、DMAC、NMPなど)、第3級アルコール(tert−ブチルアルコールなど)、水などを挙げることができる。これらは、単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。溶剤としては、例えば、a1成分を溶解あるいは分散させる溶剤と、a2成分を溶解あるいは分散させる溶剤の2種類の溶剤を用いても良い。 In the surface treatment A, a solvent for dissolving or dispersing the a1 component and the a2 component can be used. The solvent is not particularly limited, but ether solvents (THF, diethyl ether, dioxane, etc.), ester solvents (ethyl acetate, butyl acetate, etc.), ketone solvents (acetone, MEK, etc.), amides, etc. Examples include solvents (DMF, DMAC, NMP, etc.), tertiary alcohols (tert-butyl alcohol, etc.), water and the like. These may be used alone or in combination of two or more. As the solvent, for example, two types of solvents may be used: a solvent for dissolving or dispersing the a1 component and a solvent for dissolving or dispersing the a2 component.
溶剤に対するa1成分の濃度としては、溶剤100質量部に対して、1〜10質量部の範囲内であることが好ましい。より好ましくは、2〜5質量部の範囲内である。a1成分の濃度が低すぎて上記範囲外となる場合には、ゴム弾性層に対する反応性が低下しやすいため、ゴム弾性層に所望の機能を十分には付与でき難い。一方、a1成分の濃度が高すぎて上記範囲外となる場合には、ゴム弾性層に対する処理ムラが大きくなりやすい。 As a density | concentration of a1 component with respect to a solvent, it is preferable to exist in the range of 1-10 mass parts with respect to 100 mass parts of solvents. More preferably, it exists in the range of 2-5 mass parts. When the concentration of the a1 component is too low and falls outside the above range, the reactivity with respect to the rubber elastic layer is likely to decrease, so that it is difficult to sufficiently impart a desired function to the rubber elastic layer. On the other hand, when the concentration of the a1 component is too high and falls outside the above range, the processing unevenness with respect to the rubber elastic layer tends to increase.
a1成分を含有する表面改質剤、a2成分を含有する表面改質剤、a1成分およびa2成分を含有する表面改質剤には、a1成分やa2成分以外に、他の成分を含有していても良い。他の成分としては、酸や塩基、金属塩などの触媒、界面活性剤などを挙げることができる。 The surface modifier containing the a1 component, the surface modifier containing the a2 component, the surface modifier containing the a1 component and the a2 component contain other components in addition to the a1 component and the a2 component. May be. Examples of other components include acids, bases, catalysts such as metal salts, and surfactants.
ゴム弾性層の表面にa1成分やa2成分を接触させる方法としては、例えば、表面改質剤を液状となるように構成し、液状の表面改質剤中にゴム弾性層の表面を直接浸漬したり、液状の表面改質剤をゴム弾性層の表面に塗工したりすることにより行うことができる。 As a method of bringing the a1 component and a2 component into contact with the surface of the rubber elastic layer, for example, the surface modifier is configured to be liquid, and the surface of the rubber elastic layer is directly immersed in the liquid surface modifier. Or by applying a liquid surface modifier to the surface of the rubber elastic layer.
接触させる表面改質剤の温度としては、常温で十分であるが、好ましくは20〜100℃の範囲内、より好ましくは25〜70℃の範囲内である。表面改質剤の温度が20℃未満では、表面改質剤中の基質と、ゴム弾性層の表面に存在する不飽和炭素−炭素二重結合との反応性が低下しやすい。一方、表面改質剤の温度が100℃を超える場合には、処理ムラが発生しやすい。 As the temperature of the surface modifier to be contacted, normal temperature is sufficient, but it is preferably in the range of 20 to 100 ° C, more preferably in the range of 25 to 70 ° C. When the temperature of the surface modifier is less than 20 ° C., the reactivity between the substrate in the surface modifier and the unsaturated carbon-carbon double bond existing on the surface of the rubber elastic layer tends to be lowered. On the other hand, when the temperature of the surface modifier exceeds 100 ° C., uneven processing tends to occur.
浸漬時間としては、長時間を要しない。例えば10秒〜1時間程度であれば十分である。より好ましくは30秒〜5分の範囲内である。浸漬時間が10秒未満では、接触時間が短すぎて、十分な表面処理効果が得られ難い。一方、浸漬時間が1時間を超えても、表面処理効果の向上は期待できなく、生産性が低下する。 The immersion time does not require a long time. For example, about 10 seconds to 1 hour is sufficient. More preferably, it is within the range of 30 seconds to 5 minutes. When the immersion time is less than 10 seconds, the contact time is too short and it is difficult to obtain a sufficient surface treatment effect. On the other hand, even if the immersion time exceeds 1 hour, the improvement of the surface treatment effect cannot be expected and the productivity is lowered.
表面改質剤中にゴム弾性層を浸漬した後は、表面改質剤からゴム弾性層を引き上げ、洗浄、乾燥を行うと良い。洗浄液としては、表面改質剤の溶剤と混ざりやすく、また、未反応の基質を洗い流すことが可能な溶剤であれば、特に限定されるものではない。例えば、表面改質剤中の溶剤の1種または2種以上と同じ溶剤を用いることができる。 After the rubber elastic layer is immersed in the surface modifier, the rubber elastic layer is preferably lifted from the surface modifier, washed and dried. The cleaning liquid is not particularly limited as long as it is easily mixed with the solvent of the surface modifier and can wash away the unreacted substrate. For example, the same solvent as one or more of the solvents in the surface modifier can be used.
洗浄時間としては、長時間を要しない。例えば10秒〜10分程度であれば十分である。洗浄時間が10秒未満では、短すぎて、十分な洗浄効果が得られ難い。そのため、未反応の基質がゴム弾性層の表面に残存しやすい。一方、洗浄時間が10分を超えても、洗浄効果の向上は期待できなく、生産性が低下する。 The cleaning time does not require a long time. For example, about 10 seconds to 10 minutes is sufficient. If the cleaning time is less than 10 seconds, it is too short and it is difficult to obtain a sufficient cleaning effect. Therefore, an unreacted substrate tends to remain on the surface of the rubber elastic layer. On the other hand, even if the cleaning time exceeds 10 minutes, the improvement of the cleaning effect cannot be expected and the productivity is lowered.
乾燥温度としては、常温(室温)で十分であるが、好ましくは常温〜250℃の範囲内、より好ましくは常温〜100℃の範囲内である。乾燥温度が常温より低いと、溶剤が揮発し難く、乾燥に長時間を有する。一方、乾燥温度が250℃より高温であると、ゴム弾性層の劣化が生じやすい。また、乾燥に要するエネルギーが大きくなりすぎる。 As the drying temperature, room temperature (room temperature) is sufficient, but it is preferably in the range of room temperature to 250 ° C, more preferably in the range of room temperature to 100 ° C. When the drying temperature is lower than room temperature, the solvent is difficult to volatilize and has a long drying time. On the other hand, when the drying temperature is higher than 250 ° C., the rubber elastic layer is likely to be deteriorated. Moreover, the energy required for drying becomes too large.
(b)は、ゴム弾性層の表面に、下記のb1成分とb2成分とを接触させる表面処理Bである。
(b1)チオール基を2つ以上有する化合物
(b2)チオール基と反応可能な官能基と、ゴム弾性層の表面に機能を付与するための官能基(以下、特定の官能基ということがある。)と、を有する化合物
(B) is a surface treatment B in which the following b1 component and b2 component are brought into contact with the surface of the rubber elastic layer.
(B1) Compound having two or more thiol groups (b2) A functional group capable of reacting with the thiol group and a functional group for imparting a function to the surface of the rubber elastic layer (hereinafter, referred to as a specific functional group). And a compound having
b1成分において、チオール基を2つ以上有する化合物としては、鎖状構造に結合するチオール基を2つ以上有する鎖状のチオール化合物や、環状構造に結合するチオール基を2つ以上有する環状のチオール化合物などを挙げることができる。チオール基を2つ以上有する化合物は、複数種類の鎖状のチオール化合物および複数種類の環状のチオール化合物のうちの1種類のみであっても良いし、2種類以上の混合物であっても良い。 In the component b1, as the compound having two or more thiol groups, a chain thiol compound having two or more thiol groups bonded to a chain structure, or a cyclic thiol having two or more thiol groups bonded to a cyclic structure A compound etc. can be mentioned. The compound having two or more thiol groups may be only one of a plurality of types of chain thiol compounds and a plurality of types of cyclic thiol compounds, or may be a mixture of two or more types.
鎖状のチオール化合物において、鎖状構造は、炭化水素鎖で構成されていても良いし、炭化水素鎖中にエステル結合やエーテル結合などを有するものであっても良い。鎖状のチオール化合物は、比較的分子量が大きいものが好ましい。より具体的には、分子量が200〜1000の範囲内であることが好ましい。 In the chain thiol compound, the chain structure may be composed of a hydrocarbon chain, or may have an ester bond or an ether bond in the hydrocarbon chain. The chain thiol compound preferably has a relatively large molecular weight. More specifically, the molecular weight is preferably in the range of 200 to 1,000.
鎖状のチオール化合物において、チオール基は、1級チオール基であっても良いし、2級チオール基であっても良い。より好ましくは、チオール基周りの立体障害を大きくすることでチオール基を2つ以上有する化合物の安定性に優れるなどの観点から、2級チオール基である。 In the chain thiol compound, the thiol group may be a primary thiol group or a secondary thiol group. More preferably, it is a secondary thiol group from the viewpoint of increasing stability of a compound having two or more thiol groups by increasing the steric hindrance around the thiol group.
2級チオール基を2つ以上有する鎖状のチオール化合物としては、1,4−ビス(3−メルカプトブチリルオキシ)ブタン、1,3,5−トリス(3−メルカプトブチリルオキシエチル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)−トリオン、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)などを挙げることができる。 Examples of chain thiol compounds having two or more secondary thiol groups include 1,4-bis (3-mercaptobutyryloxy) butane and 1,3,5-tris (3-mercaptobutyryloxyethyl) -1. , 3,5-triazine-2,4,6- (1H, 3H, 5H) -trione, pentaerythritol tetrakis (3-mercaptobutyrate), and the like.
環状のチオール化合物において、環状構造としては、トリアジン環、ベンゼン環、複素環、縮合環、スピロ環、炭素環などを挙げることができる。環状のチオール化合物は、比較的分子量が大きいものが好ましい。より具体的には、分子量が200〜1000の範囲内であることが好ましい。 In the cyclic thiol compound, examples of the cyclic structure include a triazine ring, a benzene ring, a heterocyclic ring, a condensed ring, a spiro ring, and a carbon ring. The cyclic thiol compound preferably has a relatively large molecular weight. More specifically, the molecular weight is preferably in the range of 200 to 1,000.
チオール基を2つ以上有する環状のチオール化合物としては、トリチオシアヌル酸、1,2−ベンゼンジチオール、1,4−ベンゼンジチオール、1,3,5−ベンゼントリチオール、1,5−ジメルカプトナフタレンなどを挙げることができる。 Examples of cyclic thiol compounds having two or more thiol groups include trithiocyanuric acid, 1,2-benzenedithiol, 1,4-benzenedithiol, 1,3,5-benzenetrithiol, 1,5-dimercaptonaphthalene, and the like. Can be mentioned.
チオール基を2つ以上有する化合物としては、特にトリチオシアヌル酸が好ましい。トリチオシアヌル酸を用いた場合、非共役電子の効果により、ゴム弾性層の比誘電率を高くでき、ゴム弾性層の帯電性や放電性を向上できる。 As a compound having two or more thiol groups, trithiocyanuric acid is particularly preferable. When trithiocyanuric acid is used, the dielectric constant of the rubber elastic layer can be increased due to the effect of non-conjugated electrons, and the chargeability and discharge performance of the rubber elastic layer can be improved.
b2成分において、チオール基と反応可能な官能基としては、不飽和炭素−炭素二重結合、ハロゲン基、エポキシ基、水酸基、イソシアネート基、メチロール基、カルボキシル基、カルボニル基などを挙げることができる。特定の官能基は、ゴム弾性層の表面に特定の機能を付与するための官能基であり、表面処理Aにおいて記載したものと同様のものを挙げることができる。b2成分は、1種類の化合物のみで構成されていても良いし、2種類以上の化合物の混合物で構成されていても良い。 In the b2 component, examples of the functional group capable of reacting with the thiol group include an unsaturated carbon-carbon double bond, a halogen group, an epoxy group, a hydroxyl group, an isocyanate group, a methylol group, a carboxyl group, and a carbonyl group. The specific functional group is a functional group for imparting a specific function to the surface of the rubber elastic layer, and examples thereof include those described in the surface treatment A. The b2 component may be composed of only one kind of compound or may be composed of a mixture of two or more kinds of compounds.
表面処理Bでは、ゴム弾性層の表面に、b1成分とb2成分とを同時に接触させても良いし(同時接触)、b1成分を接触させた後にb2成分を接触させても良い(段階接触)。前者の場合には、b1成分とb2成分とを含有する表面改質剤を用いる。後者の場合には、b1成分を含有する表面改質剤とb2成分を含有する表面改質剤とを段階的に用いる。 In the surface treatment B, the b1 component and the b2 component may be contacted simultaneously with the surface of the rubber elastic layer (simultaneous contact), or the b2 component may be contacted after contacting the b1 component (step contact). . In the former case, a surface modifier containing a b1 component and a b2 component is used. In the latter case, a surface modifier containing the b1 component and a surface modifier containing the b2 component are used stepwise.
b1成分とb2成分とが混合されると、室温で、あるいは、加熱条件下で、b1成分とb2成分とが反応する。b1成分の例としてトリチオシアヌル酸を挙げ、b2成分の例として不飽和炭素−炭素二重結合と特定の官能基とを有する化合物を挙げて、反応の一例を下記の式7に示す。なお、式7において、R1〜R4は、式1で示したものと同様のものである。 When the b1 component and the b2 component are mixed, the b1 component and the b2 component react at room temperature or under heating conditions. An example of the reaction is shown in the following formula 7 by giving trithiocyanuric acid as an example of the component b1, and a compound having an unsaturated carbon-carbon double bond and a specific functional group as an example of the component b2. In Formula 7, R 1 to R 4 are the same as those shown in Formula 1.
表面処理Bは、チオール基と反応する官能基を持つ有機成分を含有するポリマーにより形成されているゴム弾性層に対して適用することができる。チオール基と反応する官能基としては、上述するように、不飽和炭素−炭素二重結合、ハロゲン基、エポキシ基、水酸基、イソシアネート基、メチロール基、カルボキシル基、カルボニル基などを挙げることができる。表面処理Bは、種々の官能基を持つ有機成分を含有するポリマーに適用できるため、適用範囲が広い。 The surface treatment B can be applied to a rubber elastic layer formed of a polymer containing an organic component having a functional group that reacts with a thiol group. Examples of the functional group that reacts with the thiol group include an unsaturated carbon-carbon double bond, a halogen group, an epoxy group, a hydroxyl group, an isocyanate group, a methylol group, a carboxyl group, and a carbonyl group. Since the surface treatment B can be applied to a polymer containing organic components having various functional groups, the application range is wide.
有機成分は、ゴム弾性層のポリマー成分であっても良いし、ポリマー成分に混合される低分子量成分やオリゴマー成分などであっても良い。ポリマー成分は、ゴム、樹脂、エラストマーのいずれであっても良い。ポリマー成分は、これらのうちの1種類のみであっても良いし、2種類以上の混合物であっても良い。 The organic component may be a polymer component of the rubber elastic layer, or may be a low molecular weight component or an oligomer component mixed with the polymer component. The polymer component may be any of rubber, resin, and elastomer. The polymer component may be only one of these, or a mixture of two or more.
不飽和炭素−炭素二重結合を持つポリマー成分としては、上記表面処理Aにおいて記載したものと同様のものを挙げることができる。また、ハロゲン基を持つポリマー成分としては、例えば、ヒドリンゴム(CO、ECO等)、クロロプレンゴム(CR)などを挙げることができる。これらの他に、チオール基(−SH基)と反応する官能基を持つポリマー成分としては、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリアミドなどを挙げることができる。 Examples of the polymer component having an unsaturated carbon-carbon double bond include those described in the surface treatment A. Examples of the polymer component having a halogen group include hydrin rubber (CO, ECO, etc.), chloroprene rubber (CR), and the like. In addition to these, examples of the polymer component having a functional group that reacts with a thiol group (-SH group) include an epoxy resin, polyurethane, and polyamide.
チオール基と反応する官能基を有する低分子量成分や、チオール基と反応する官能基を有するオリゴマー成分を混合する際、ポリマー成分に混合されただけのこれらの成分がゴム弾性層からブリードするのを防止するには、例えば、ポリマー成分とSP値(溶解度パラメータ)の近い材料を選択するか、あるいは、これらの成分の分子量を極力大きくする(例えば、分子量2000以上のものを用いるなど)ことが好ましい。 When mixing low molecular weight components that have functional groups that react with thiol groups and oligomer components that have functional groups that react with thiol groups, these components that are only mixed in the polymer component will bleed from the rubber elastic layer. In order to prevent this, for example, it is preferable to select a material having an SP value (solubility parameter) close to that of the polymer component or to increase the molecular weight of these components as much as possible (for example, use a material having a molecular weight of 2000 or more). .
表面処理Bを行うと、ゴム弾性層のチオール基と反応する官能基の1つ以上に、チオール基を2つ以上有する化合物が、1つ以上のS−H結合部分で結合する。このとき、チオール基を2つ以上有する化合物は、ゴム弾性層のチオール基と反応する官能基に結合せずに残ったS−H結合部分を1つ以上有していれば良い。残ったS−H結合部分のうちの一部または全部では、b2成分のチオール基と反応可能な官能基が結合する。 When the surface treatment B is performed, a compound having two or more thiol groups is bonded to one or more functional groups that react with the thiol group of the rubber elastic layer through one or more SH bond portions. At this time, the compound having two or more thiol groups may have one or more SH bond portions remaining without being bonded to the functional group that reacts with the thiol group of the rubber elastic layer. A functional group capable of reacting with the thiol group of the b2 component is bonded to a part or all of the remaining SH bond portion.
特定の官能基を有する有機基は、チオール基を2つ以上有する化合物のチオール基に結合する。また、チオール基を2つ以上有する化合物は、チオール基でゴム弾性層の表面に結合する。つまり、表面処理Bを行ったことにより、ゴム弾性層の表面に、チオール基を2つ以上有する化合物を介して、特定の官能基を有する有機基が結合され、これにより、ゴム弾性層に表面改質が施される。 An organic group having a specific functional group is bonded to a thiol group of a compound having two or more thiol groups. Moreover, the compound which has 2 or more of thiol groups couple | bonds with the surface of a rubber elastic layer with a thiol group. That is, by performing the surface treatment B, an organic group having a specific functional group is bonded to the surface of the rubber elastic layer via a compound having two or more thiol groups. Modification is applied.
ゴム弾性層のチオール基と反応する官能基として不飽和炭素−炭素二重結合を挙げ、b1成分の例としてトリチオシアヌル酸を挙げ、b2成分の例として不飽和炭素−炭素二重結合と特定の官能基とを有する化合物を挙げて、表面改質の結果、ゴム弾性層の表面に得られる構造の一例を下記の式8に示す。 An unsaturated carbon-carbon double bond is given as a functional group that reacts with the thiol group of the rubber elastic layer, trithiocyanuric acid is given as an example of the b1 component, and an unsaturated carbon-carbon double bond and a specific function are given as examples of the b2 component. An example of a structure obtained on the surface of the rubber elastic layer as a result of the surface modification by using a compound having a group is shown in the following formula 8.
式8では、トリチオシアヌル酸の3つのチオール基のうちの1つが残っている例を示している。この例において、ゴム弾性層の表面が有し得る他の構造の例としては、式8に示す構造に残っているチオール基がゴム弾性層の他の不飽和炭素−炭素二重結合に付加反応している構造や、式8に示す構造に残っているチオール基がb2成分の不飽和炭素−炭素二重結合に付加反応している構造などを挙げることができる。この例において、ゴム弾性層の表面は、これらの構造のうちのいずれか1種類のみ、あるいは、これらの構造のうちの2種以上を有する。なお、式8において、R1〜R4は、式1で示したものと同様のものである。 Formula 8 shows an example in which one of the three thiol groups of trithiocyanuric acid remains. In this example, as an example of another structure that the surface of the rubber elastic layer may have, a thiol group remaining in the structure shown in Formula 8 is added to another unsaturated carbon-carbon double bond of the rubber elastic layer. And a structure in which a thiol group remaining in the structure represented by Formula 8 is addition-reacted with an unsaturated carbon-carbon double bond of the b2 component. In this example, the surface of the rubber elastic layer has only one of these structures or two or more of these structures. In Formula 8, R 1 to R 4 are the same as those shown in Formula 1.
ゴム弾性層の表面に、チオール基を2つ以上有する化合物が結合されている点、チオール基を2つ以上有する化合物に特定の官能基を有する有機基が結合されている点などについては、表面処理Bを施すことから十分に推測可能であるが、例えばXPSやNMRなどにより検出することができる。 Regarding the point that a compound having two or more thiol groups is bonded to the surface of the rubber elastic layer, the point that an organic group having a specific functional group is bonded to a compound having two or more thiol groups, etc. Although it can be sufficiently estimated from the processing B, it can be detected by, for example, XPS or NMR.
b2成分の分子量としては、50〜10000の範囲内であることが好ましい。より好ましくは70〜5000の範囲内である。分子量が50より小さいとb2成分の揮発性が大きくなりやすいため、取り扱い難くなりやすい。一方、分子量が10000より大きいと、b1成分との反応性が低下しやすいため、ゴム弾性層に所望の機能を付与し難い。 The molecular weight of component b2 is preferably in the range of 50 to 10,000. More preferably, it exists in the range of 70-5000. When the molecular weight is less than 50, the volatility of the b2 component tends to be large, and it is difficult to handle. On the other hand, if the molecular weight is greater than 10,000, the reactivity with the b1 component tends to decrease, so that it is difficult to impart a desired function to the rubber elastic layer.
b1成分の配合量をb1、b2成分の配合量をb2としたときに、b1成分とb2成分の配合比は、mol比で、b1/b2=1/2〜1/0.01の範囲内であることが好ましい。b2成分の配合量が少なすぎて上記範囲外となる場合には、b2成分の特定の官能基に基づく特有の機能をゴム弾性層に付与する効果が低下しやすい。一方、b1成分の配合量が少なすぎて上記範囲外となる場合には、ゴム弾性層に対する反応性が低下しやすいため、ゴム弾性層に所望の機能を十分には付与でき難い。また、b2成分がブリードするおそれがある。 When the blending amount of the b1 component is b1 and the blending amount of the b2 component is b2, the blending ratio of the b1 component and the b2 component is in the range of b1 / b2 = 1/2 to 1 / 0.01 in terms of mol ratio. It is preferable that When the blending amount of the b2 component is too small and falls outside the above range, the effect of imparting a specific function based on a specific functional group of the b2 component to the rubber elastic layer tends to be lowered. On the other hand, when the blending amount of the component b1 is too small and falls outside the above range, the reactivity with respect to the rubber elastic layer is likely to decrease, so that it is difficult to sufficiently impart a desired function to the rubber elastic layer. In addition, the b2 component may bleed.
表面処理Bにおいては、b1成分やb2成分を溶解あるいは分散させる溶剤を含有することができる。溶剤としては、特に限定されるものではないが、エーテル系溶剤(THF、ジエチルエーテル、ジオキサンなど)、エステル系溶剤(酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、ケトン系溶剤(アセトン、MEKなど)、アミド系溶剤(DMF、DMAC、NMPなど)、第3級アルコール(tert−ブチルアルコールなど)、水などを挙げることができる。これらは、単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。溶剤としては、例えば、b1成分を溶解あるいは分散させる溶剤と、b2成分を溶解あるいは分散させる溶剤の2種類の溶剤を用いても良い。 In the surface treatment B, a solvent for dissolving or dispersing the b1 component and the b2 component can be contained. The solvent is not particularly limited, but ether solvents (THF, diethyl ether, dioxane, etc.), ester solvents (ethyl acetate, butyl acetate, etc.), ketone solvents (acetone, MEK, etc.), amides, etc. Examples include solvents (DMF, DMAC, NMP, etc.), tertiary alcohols (tert-butyl alcohol, etc.), water and the like. These may be used alone or in combination of two or more. As the solvent, for example, two types of solvents may be used: a solvent for dissolving or dispersing the b1 component and a solvent for dissolving or dispersing the b2 component.
溶剤に対するb1成分の濃度としては、溶剤100質量部に対して、1〜10質量部の範囲内であることが好ましい。より好ましくは、2〜5質量部の範囲内である。b1成分の濃度が低すぎて上記範囲外となる場合には、ゴム弾性層に対する反応性が低下しやすいため、ゴム弾性層に所望の機能を十分には付与でき難い。一方、b1成分の濃度が高すぎて上記範囲外となる場合には、ゴム弾性層に対する処理ムラが大きくなりやすい。 As a density | concentration of b1 component with respect to a solvent, it is preferable to exist in the range of 1-10 mass parts with respect to 100 mass parts of solvents. More preferably, it exists in the range of 2-5 mass parts. When the concentration of the b1 component is too low and falls outside the above range, the reactivity with respect to the rubber elastic layer is likely to decrease, so that it is difficult to sufficiently impart a desired function to the rubber elastic layer. On the other hand, when the concentration of the b1 component is too high and falls outside the above range, the processing unevenness with respect to the rubber elastic layer tends to increase.
b1成分を含有する表面改質剤、b2成分を含有する表面改質剤、b1成分およびb2成分を含有する表面改質剤には、b1成分やb2成分以外に、他の成分を含有していても良い。他の成分としては、酸や塩基、金属塩などの触媒、界面活性剤などを挙げることができる。 The surface modifier containing the b1 component, the surface modifier containing the b2 component, the surface modifier containing the b1 component and the b2 component contain other components in addition to the b1 component and the b2 component. May be. Examples of other components include acids, bases, catalysts such as metal salts, and surfactants.
ゴム弾性層の表面にb1成分やb2成分を接触させる方法としては、例えば、表面改質剤を液状となるように構成し、液状の表面改質剤中にゴム弾性層の表面を直接浸漬したり、液状の表面改質剤をゴム弾性層の表面に塗工したりすることにより行うことができる。 As a method of bringing the b1 component and b2 component into contact with the surface of the rubber elastic layer, for example, the surface modifier is configured to be liquid, and the surface of the rubber elastic layer is directly immersed in the liquid surface modifier. Or by applying a liquid surface modifier to the surface of the rubber elastic layer.
ゴム弾性層を浸漬する際、あるいは、ゴム弾性層の表面に塗工する際の、表面改質剤を含む液の温度としては、−20〜60℃の範囲内が好ましい。より好ましくは0〜40℃の範囲内である。低温ではゴム弾性層に表面改質剤が含浸されにくい。高温では処理ムラが発生しやすい。 The temperature of the liquid containing the surface modifier when dipping the rubber elastic layer or coating the surface of the rubber elastic layer is preferably within the range of -20 to 60 ° C. More preferably, it exists in the range of 0-40 degreeC. At low temperatures, the rubber elastic layer is not easily impregnated with the surface modifier. Processing irregularities are likely to occur at high temperatures.
浸漬時間としては、長時間を要しない。例えば5秒〜1時間程度であれば十分である。より好ましくは10秒〜5分の範囲内である。浸漬時間が5秒未満では、接触時間が短すぎて、十分な表面処理効果が得られ難い。一方、浸漬時間が1時間を超えても、表面処理効果の向上は期待できなく、生産性が低下する。 The immersion time does not require a long time. For example, about 5 seconds to 1 hour is sufficient. More preferably, it is in the range of 10 seconds to 5 minutes. When the immersion time is less than 5 seconds, the contact time is too short, and it is difficult to obtain a sufficient surface treatment effect. On the other hand, even if the immersion time exceeds 1 hour, the improvement of the surface treatment effect cannot be expected and the productivity is lowered.
ゴム弾性層の表面に表面改質剤を接触させた後は、表面改質剤のチオール基とゴム弾性層の表面との反応性を高めて反応を完結しやすくするため、加熱処理を行うことが好ましい。加熱処理の温度としては、70〜250℃の範囲内が好ましい。より好ましくは100〜180℃の範囲内である。低温では反応に長時間を要する。高温ではゴム弾性層の劣化が生じやすい。また、消費エネルギーが大きくなりすぎる。 After the surface modifier is brought into contact with the surface of the rubber elastic layer, heat treatment is performed in order to increase the reactivity between the thiol group of the surface modifier and the surface of the rubber elastic layer to facilitate the completion of the reaction. Is preferred. As temperature of heat processing, the inside of the range of 70-250 degreeC is preferable. More preferably, it exists in the range of 100-180 degreeC. The reaction takes a long time at low temperatures. The rubber elastic layer is likely to deteriorate at high temperatures. Moreover, energy consumption becomes too large.
(c)は、ゴム弾性層の表面に、下記のc1成分とc2成分とを接触させる表面処理Cである。
(c1)X1(OX2)n、および、分子中に−CONX2−結合を有する化合物から選択される1種または2種以上
(c2)BF3
(C) is a surface treatment C in which the following c1 component and c2 component are brought into contact with the surface of the rubber elastic layer.
(C1) X 1 (OX 2 ) n and one or more selected from compounds having a —CONX 2 — bond in the molecule (c2) BF 3
但し、式中、X1は水素原子、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素またはアルキル基、X2はハロゲン原子、nはX1の価数と同一の整数を表す。また、X2は、ハロゲン原子(F,Cl,Br,I)を表す。 In the formula, X 1 represents a hydrogen atom, an alkali metal element, an alkaline earth metal element or an alkyl group, X 2 represents a halogen atom, and n represents an integer identical to the valence of X 1 . X 2 represents a halogen atom (F, Cl, Br, I).
表面処理Cでは、ゴム弾性層の表面に、c1成分とc2成分とを同時に接触させても良いし(同時接触法)、c1成分かc2成分のいずれか一方を接触させた後に他方を接触させても良い(段階接触法)。前者の場合には、c1成分とc2成分とを含有する表面改質剤を用いる。後者の場合には、c1成分を含有する表面改質剤とc2成分を含有する表面改質剤とを段階的に用いる。 In the surface treatment C, the c1 component and the c2 component may be brought into contact with the surface of the rubber elastic layer simultaneously (simultaneous contact method), or the c1 component or the c2 component is brought into contact with each other and then the other is brought into contact. (Step contact method). In the former case, a surface modifier containing a c1 component and a c2 component is used. In the latter case, the surface modifier containing the c1 component and the surface modifier containing the c2 component are used stepwise.
表面処理Cは、不飽和炭素−炭素二重結合を持つ有機成分を含有するポリマーにより形成されているゴム弾性層に対して適用することができる。不飽和炭素−炭素二重結合を持つ有機成分を含有するポリマーは、表面処理Aにおいて記載したものと同様のものを挙げることができる。 Surface treatment C can be applied to a rubber elastic layer formed of a polymer containing an organic component having an unsaturated carbon-carbon double bond. Examples of the polymer containing an organic component having an unsaturated carbon-carbon double bond include the same as those described in the surface treatment A.
表面処理Cを行うことにより、ゴム弾性層の不飽和炭素−炭素二重結合がハロゲン化され、下記の式9〜10に示す構造がゴム弾性層の表面部分に形成される。 By performing the surface treatment C, the unsaturated carbon-carbon double bond of the rubber elastic layer is halogenated, and a structure represented by the following formulas 9 to 10 is formed on the surface portion of the rubber elastic layer.
式9〜10に示す構造は、ゴム弾性層の表面の大部分を占めるように存在していることが好ましいが、必ずしもゴム弾性層の表面全体に存在していなくても良い。本発明の効果を奏する範囲内であれば、式9〜10に示す構造は、ゴム弾性層の表面に部分的に存在していても良い。 The structures represented by Formulas 9 to 10 are preferably present so as to occupy most of the surface of the rubber elastic layer, but may not necessarily exist on the entire surface of the rubber elastic layer. If it is in the range with the effect of this invention, the structure shown to Formula 9-10 may exist partially in the surface of a rubber elastic layer.
また、式9〜10に示す構造は、ゴム弾性層の表面部分のみならず、ゴム弾性層の内部にも存在していても良い。この際、ゴム弾性層の表面から内部に向かって、式9〜10に示す構造の存在割合が減少または増大するように傾斜して分布していても良いし、ゴム弾性層の表面から内部への一定距離に亘り、ほぼ同じ存在割合で分布していても良い。なお、式9〜10に示す構造を有していることは、ロール表面を、X線光電子分光法(XPS)、核磁気共鳴法(NMR)などにより分析すれば確認することができる。 Moreover, the structure shown to Formula 9-10 may exist not only in the surface part of a rubber elastic layer but in the inside of a rubber elastic layer. At this time, the rubber elastic layer may be distributed so as to incline so as to decrease or increase the existence ratio of the structures shown in Formulas 9 to 10 from the surface of the rubber elastic layer to the inside, or from the surface of the rubber elastic layer to the inside. May be distributed at substantially the same existence ratio over a certain distance. In addition, it can confirm that it has the structure shown to Formula 9-10 if a roll surface is analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a nuclear magnetic resonance method (NMR), etc.
c1成分において、アルカリ金属元素としては、具体的には、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウムなどを例示することができる。また、アルカリ土類金属元素としては、具体的には、例えば、マグネシウム、カルシウムなどを例示することができる。 In the c1 component, specific examples of the alkali metal element include lithium, sodium, potassium, and the like. Specific examples of the alkaline earth metal element include magnesium and calcium.
c1成分において、アルキル基としては、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、第三級ブチル基、トリフルオロメチル基などを例示することができる。好ましくは、構造的な安定性などの観点から、第三級ブチル基などである。 Specific examples of the alkyl group in the component c1 include a methyl group, an ethyl group, a tertiary butyl group, a trifluoromethyl group, and the like. From the viewpoint of structural stability, a tertiary butyl group is preferable.
c1成分において、ハロゲン原子X2としては、具体的には、例えば、F、Cl、Br、Iなどを例示することができる。好ましくは、反応後、ゴム弾性層の表面に安定に存在しやすいなどの観点から、F、Clなどである。 In the c1 component, specific examples of the halogen atom X 2 include F, Cl, Br, I, and the like. Preferably, F, Cl, and the like are used from the viewpoint of being likely to be stably present on the surface of the rubber elastic layer after the reaction.
c1成分において、X1(OX2)nで表される化合物としては、より具体的には、例えば、メチルハイポクロライド、エチルハイポクロライド、第三級ブチルハイポクロライド、トリフルオロメチルハイポクロライドなどのアルキルハイポクロライド、メチルハイポフルオライド、エチルハイポフルオライド、第三級ブチルハイポフルオライド、トリフルオロメチルハイポフルオライドなどのアルキルハイポフルオライドなどといったアルキルハイポハライドや、次亜塩素酸や、次亜塩素酸リチウム、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸マグネシウム、次亜塩素酸カリウムなどの次亜塩素酸塩などを例示することができる。これらは1種または2種以上併用しても良い。 More specifically, as the compound represented by X 1 (OX 2 ) n in the component c1, for example, alkyl such as methyl hypochloride, ethyl hypochloride, tertiary butyl hypochloride, trifluoromethyl hypochloride, etc. Alkyl hypohalides such as hypochloride, methyl hypofluoride, ethyl hypofluoride, tertiary butyl hypofluoride, alkyl hypofluoride such as trifluoromethyl hypofluoride, hypochlorous acid and hypochlorous acid Examples thereof include hypochlorites such as lithium, sodium hypochlorite, magnesium hypochlorite, and potassium hypochlorite. These may be used alone or in combination of two or more.
c1成分において、分子中に−CONX2−結合を有する化合物として、より具体的には、例えば、N−クロロスクシンイミド、N−クロロフタルイミド、N−ブロムスクシンイミド、N−ブロムフタルイミドなどの酸イミドハロゲン化合物、トリクロロイソシアヌル酸、ジクロロイソシアヌル酸などのイソシアヌル酸ハライド、ジクロロジメチルヒダントインなどのハロゲン化ヒダントインなどを例示することができる。 In the component c1, as a compound having a —CONX 2 — bond in the molecule, more specifically, for example, acid imide halogen compounds such as N-chlorosuccinimide, N-chlorophthalimide, N-bromosuccinimide, and N-bromophthalimide Examples thereof include isocyanuric acid halides such as trichloroisocyanuric acid and dichloroisocyanuric acid, and halogenated hydantoins such as dichlorodimethylhydantoin.
上記段階接触法、同時接触法の何れを用いる際においても、各化合物を少なくとも含む液体を用いると良い。ゴム表面と均一に接触させやすいなどの利点がある。具体的には、例えば、段階接触法による場合、少なくともc1成分またはc2成分を、適当な水性溶媒または有機溶剤に溶解および/または分散させた処理液を用いれば良い。一方、同時接触法による場合、少なくともc1成分およびc2成分を、適当な水性溶媒または有機溶剤に溶解および/または分散させた処理液を用いれば良い。 When using either the above-mentioned step contact method or simultaneous contact method, a liquid containing at least each compound may be used. There are advantages such as easy contact with the rubber surface evenly. Specifically, for example, in the case of the step contact method, a treatment liquid in which at least the c1 component or the c2 component is dissolved and / or dispersed in an appropriate aqueous solvent or organic solvent may be used. On the other hand, in the case of the simultaneous contact method, a treatment liquid in which at least the c1 component and the c2 component are dissolved and / or dispersed in an appropriate aqueous solvent or organic solvent may be used.
なお、水性溶媒としては、具体的には、例えば、水など、有機溶剤としては、具体的には、例えば、トルエン、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、酢酸ブチル、ヘキサン、メタノール、エタノール、プロパノール、第三級ブタノール、イソプロピルアルコール、ジエチルエーテル、N−メチルピロリドンなどを例示することができる。これらは1 種または2 種以上混合されていても良い。 Specific examples of the aqueous solvent include water, and specific examples of the organic solvent include toluene, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, ethyl acetate, butyl acetate, hexane, methanol, ethanol, and propanol. And tertiary butanol, isopropyl alcohol, diethyl ether, N-methylpyrrolidone and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
また、処理液中に含まれるc1成分および/またはc2成分の含有量は、最終的に、ゴム弾性層の少なくとも表面部分に上記の式に示す構造を存在させることができれば、特に限定されるものではない。必要に応じて適宜調節することができる。 Further, the content of the c1 component and / or the c2 component contained in the treatment liquid is particularly limited as long as the structure represented by the above formula can finally exist on at least the surface portion of the rubber elastic layer. is not. It can be adjusted as necessary.
上記段階接触法による場合、c1成分を含む処理液中に含まれるc1成分の含有量は、具体的には、例えば、その好ましい上限値として、40質量%などを例示することができる。一方、この上限値と組み合わせ可能な好ましい下限値として、具体的には、例えば、0.01質量%などを例示することができる。 In the case of the above-described step contact method, the content of the c1 component contained in the treatment liquid containing the c1 component can be specifically exemplified by, for example, 40% by mass as its preferred upper limit value. On the other hand, as a preferable lower limit value that can be combined with this upper limit value, specifically, for example, 0.01% by mass can be exemplified.
また、上記段階接触法による場合、c2成分を含む処理液中に含まれるc2成分の含有量は、具体的には、例えば、その好ましい上限値として、40質量%などを例示することができる。一方、この上限値と組み合わせ可能な好ましい下限値として、具体的には、例えば、0.01質量%などを例示することができる。 Further, in the case of the step contact method, specifically, the content of the c2 component contained in the treatment liquid containing the c2 component can be exemplified by 40% by mass as a preferable upper limit value. On the other hand, as a preferable lower limit value that can be combined with this upper limit value, specifically, for example, 0.01% by mass can be exemplified.
各処理液中に含まれるc1成分またはc2成分の含有量が、上記範囲内にある場合には、ゴムに対する反応性とゴム硬度とのバランスなどに優れる。 When the content of the c1 component or c2 component contained in each treatment liquid is within the above range, the balance between the reactivity to rubber and the rubber hardness is excellent.
また、上記同時接触法による場合、c1成分およびc2成分を含む処理液中に含まれるc1成分の含有量は、具体的には、例えば、その好ましい上限値として、40質量%などを例示することができる。一方、この上限値と組み合わせ可能な好ましい下限値として、具体的には、例えば、0.01質量%などを例示することができる。同様に、c2成分の含有量は、具体的には、例えば、その好ましい上限値として、40質量%などを例示することができる。一方、この上限値と組み合わせ可能な好ましい下限値として、具体的には、例えば、0.01質量%などを例示することができる。 In the case of the simultaneous contact method, the content of the c1 component contained in the treatment liquid containing the c1 component and the c2 component is specifically exemplified by, for example, 40% by mass as a preferable upper limit value. Can do. On the other hand, as a preferable lower limit that can be combined with this upper limit, specifically, for example, 0.01% by mass can be exemplified. Similarly, specific examples of the content of the c2 component include, for example, 40% by mass as a preferable upper limit thereof. On the other hand, as a preferable lower limit that can be combined with this upper limit, specifically, for example, 0.01% by mass can be exemplified.
c1成分およびc2成分を含む処理液中に含まれるc1成分およびc2成分の含有量がこれら範囲内にある場合には、ゴムに対する反応性とゴム硬度とのバランスなどに優れるからである。 This is because when the contents of the c1 component and the c2 component contained in the treatment liquid containing the c1 component and the c2 component are within these ranges, the balance between the reactivity to rubber and the rubber hardness is excellent.
この際、c1成分/c2成分(重量比)は、その好ましい上限値として、具体的には、例えば、9(90/10)などを例示することができる。一方、これら好ましい上限値と組み合わせ可能な好ましい下限値として、具体的には、例えば、0.01(1/99)などを例示することができる。 In this case, the c1 component / c2 component (weight ratio) can be specifically exemplified by 9 (90/10) as a preferable upper limit value. On the other hand, specific examples of preferable lower limit values that can be combined with these preferable upper limit values include 0.01 (1/99).
c1成分/c2成分( 重量比) がこれら範囲内にある場合には、不飽和結合への反応性と、フッ素原子の導入効果とのバランスなどに優れるからである。 This is because when the c1 component / c2 component (weight ratio) is within these ranges, the reactivity between the unsaturated bond and the effect of introducing fluorine atoms is excellent.
表面処理Cは、基本的には常温付近で行うことができるが、式9〜10に示す構造の生成に悪影響を与えない範囲内で、必要に応じて接触温度を適宜調節しても良い。もっとも、接触温度を過度に高くし過ぎると、反応が過度に進行し、ゴム弾性層の表面に亀裂が生じたり、過度に硬くなるなどの傾向が見られる。一方、接触温度を過度に低くし過ぎると、ゴム弾性層を主に構成するゴムとの反応が低下する傾向などが見られる。したがって、これらに留意して、接触温度を選択すると良い。 The surface treatment C can basically be performed at around room temperature, but the contact temperature may be adjusted as necessary within a range that does not adversely affect the formation of the structures shown in Formulas 9-10. However, when the contact temperature is excessively high, the reaction proceeds excessively, and there is a tendency that the surface of the rubber elastic layer is cracked or excessively hard. On the other hand, if the contact temperature is excessively lowered, the reaction with the rubber mainly constituting the rubber elastic layer tends to decrease. Therefore, it is preferable to select the contact temperature in consideration of these.
表面処理Cにおいて、上記化合物との接触時間は、処理液の濃度などによっても異なるが、式9〜10に示す構造の生成に悪影響を与えない範囲内で、必要に応じて適宜調節することができる。もっとも、接触時間を過度に長くし過ぎると、ロールの製造効率が低下するなどの傾向が見られる。一方、接触時間を過度に短くし過ぎると、ゴム弾性層を主に構成するゴムとの反応が十分でなくなる傾向などが見られる。したがって、これらに留意して、接触時間を選択すると良い。好ましくは、生産性と反応性とを考慮し、接触時間が20秒〜60秒の範囲内にあると良い。 In the surface treatment C, the contact time with the above compound varies depending on the concentration of the treatment liquid and the like, but can be appropriately adjusted as necessary within a range that does not adversely affect the formation of the structures represented by Formulas 9 to 10. it can. However, if the contact time is excessively long, the roll production efficiency tends to decrease. On the other hand, when the contact time is excessively shortened, there is a tendency that the reaction with the rubber mainly constituting the rubber elastic layer becomes insufficient. Therefore, it is preferable to select the contact time in consideration of these. Preferably, the contact time is in the range of 20 seconds to 60 seconds in consideration of productivity and reactivity.
また、上記処理液をゴム弾性層表面に接触させる方法は、特に限定されることなく、種々の方法を採用することができる。具体的には、例えば、処理液中にロールを浸漬する方法、ロールに処理液を塗工する方法、ロールに処理液を吹き付ける方法などを例示することができる。これらは1または2以上組み合わせて行っても良い。 Moreover, the method of making the said process liquid contact the rubber elastic layer surface is not specifically limited, A various method is employable. Specifically, for example, a method of immersing the roll in the treatment liquid, a method of applying the treatment liquid to the roll, a method of spraying the treatment liquid on the roll, and the like can be exemplified. These may be performed in combination of one or two or more.
表面処理Cにより、ゴム弾性層の表面部分のゴム中に含まれる不飽和結合が切れ、ゴムの分子構造中に、c1成分に由来するハロゲン原子、c2成分に由来するフッ素原子が導入される。 By the surface treatment C, the unsaturated bond contained in the rubber on the surface portion of the rubber elastic layer is cut, and a halogen atom derived from the c1 component and a fluorine atom derived from the c2 component are introduced into the molecular structure of the rubber.
表面処理Cを行った後は、ゴム弾性層の表面を、水を含む液体で洗い流すことを行っても良い。これにより、ゴム弾性層の表面に余分に付着しているc1成分、c2成分などが洗い流され、ロール表面が清浄になる。さらに、ゴム弾性層の少なくとも表面部分のゴムの分子構造中に水酸基が導入される。なお、表面処理Cで水を含む処理液を用いた場合には、表面処理Cを行うことによっても、ゴムの分子構造中に水酸基が幾らか導入されると推測される。したがって、表面処理Cを行ったことにより、あるいは、その後の洗浄により、ゴム弾性層の少なくとも表面部分のゴムの分子構造中に、水に由来する水酸基が導入される。 After performing the surface treatment C, the surface of the rubber elastic layer may be washed away with a liquid containing water. Thereby, the c1 component, c2 component, etc. adhering excessively to the surface of the rubber elastic layer are washed away, and the roll surface is cleaned. Furthermore, hydroxyl groups are introduced into the molecular structure of the rubber on at least the surface portion of the rubber elastic layer. In addition, when the treatment liquid containing water is used in the surface treatment C, it is presumed that some hydroxyl groups are introduced into the molecular structure of the rubber by performing the surface treatment C. Therefore, the hydroxyl group derived from water is introduced into the molecular structure of the rubber on at least the surface portion of the rubber elastic layer by performing the surface treatment C or by subsequent cleaning.
(d)は、紫外線による表面処理Dである。表面処理Dは、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガス中、大気中などで行うことができる。 (D) is a surface treatment D with ultraviolet rays. The surface treatment D can be performed in an inert gas such as nitrogen gas or argon gas, or in the atmosphere.
紫外線により表面改質を行う場合、紫外線照射装置としては、従来より公知の紫外線照射装置であって、本発明の目的に応じたものであれば、如何なるものであっても使用可能である。具体的には、アイグラフィックス株式会社製のUB031−2A/BM(商品名)等を例示することが出来る。 When surface modification is performed with ultraviolet rays, any ultraviolet irradiation device known in the art can be used as long as it is a known ultraviolet irradiation device that meets the object of the present invention. Specifically, UB031-2A / BM (trade name) manufactured by Eye Graphics Co., Ltd. can be exemplified.
紫外線の照射条件は、用いる紫外線照射装置の種類等に応じて適宜、決定されるが、一般には、照射強度:20〜150mW/cm2程度、紫外線の光源と弾性層表面との距離:20〜80mm程度、照射時間:5〜360秒程度の条件が採用される。 The ultraviolet irradiation conditions are appropriately determined according to the type of the ultraviolet irradiation apparatus used, but generally the irradiation intensity is about 20 to 150 mW / cm 2 , and the distance between the ultraviolet light source and the elastic layer surface is 20 to. Conditions of about 80 mm and irradiation time: about 5 to 360 seconds are employed.
表面処理A〜Cによれば、ゴム弾性層14の表面に対し、トナー離型性やその他の機能を高める分子や原子の共有結合が形成されるため、これらの機能の耐久性にも優れる。また、表面処理Dによっても、トナー離型性を高める機能の耐久性に優れる。 According to the surface treatments A to C, the surface of the rubber elastic layer 14 is formed with covalent bonds of molecules and atoms that enhance toner releasability and other functions, so that these functions are also excellent in durability. Further, the surface treatment D is also excellent in the durability of the function of improving the toner releasability.
そして、本発明においては、多数の凸部16が形成されたゴム弾性層14の表面に被覆層を形成せずに表面改質を施していることから、ゴム弾性層14の表面に形成された微細な凹凸形状がそのままの状態で維持されている。型転写によれば、ロール表面(ゴム弾性層14の表面)には、径φ1に対する高さhの比(h/φ1)が0.5以上となる凸部16(16a)以外にも、これより低い高さの凸部16(16b)が存在する。この微小な凸部16(16b)が消失せずにゴム弾性層14の表面に残っているため、ゴム弾性層14の表面において凸部16が疎となる部分が発生するのを抑えられる。すなわち、ゴム弾性層14の表面において、凸部16の密度にばらつきが生じにくくされたため、得られる画像について、濃度のばらつきが抑えられる。これにより、きめの細かい画像を得ることができる。 In the present invention, the surface of the rubber elastic layer 14 formed with a large number of convex portions 16 is subjected to surface modification without forming a coating layer. The fine uneven shape is maintained as it is. According to the mold transfer, on the roll surface (the surface of the rubber elastic layer 14), besides the convex portion 16 (16a) in which the ratio of the height h to the diameter φ 1 (h / φ 1 ) is 0.5 or more. The convex part 16 (16b) of the height lower than this exists. Since the minute convex portions 16 (16b) remain on the surface of the rubber elastic layer 14 without disappearing, it is possible to suppress the occurrence of a portion where the convex portions 16 are sparse on the surface of the rubber elastic layer 14. That is, since the variation in the density of the convex portions 16 is less likely to occur on the surface of the rubber elastic layer 14, the variation in the density of the obtained image can be suppressed. Thereby, a fine image can be obtained.
次に、本発明の現像ロール10を構成する軸体12、ゴム弾性層14の材料等について説明する。また、成形型20の材料等について説明する。 Next, materials for the shaft body 12 and the rubber elastic layer 14 constituting the developing roll 10 of the present invention will be described. The material of the mold 20 will be described.
軸体12としては、導電性シャフトを挙げることができる。導電性シャフトとしては、金属製の中実体、金属製の円筒体、あるいは、これらにめっきが施されたものなどを挙げることができる。金属の種類としては、アルミニウム、ステンレスなどを挙げることができる。軸体12の外周面には、ゴム弾性層14との間の接着性を向上させるなどの目的で、接着剤やプライマなどを塗布しても良い。接着剤やプライマなどには、必要に応じて、導電化を行うことができる。 An example of the shaft body 12 is a conductive shaft. Examples of the conductive shaft include a metal solid body, a metal cylindrical body, and a metal plated body. Examples of the metal include aluminum and stainless steel. An adhesive, a primer, or the like may be applied to the outer peripheral surface of the shaft body 12 for the purpose of improving the adhesiveness with the rubber elastic layer 14. The adhesive or primer can be made conductive as required.
ゴム弾性層14のゴム材料としては、表面処理の種類に合わせて適宜選択すれば良い。具体的には、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ブタジエンゴム、ヒドリンゴム、ニトリルゴムなどを例示することができる。このうち、層形成ブレードや感光体などの相手部材の押圧による弾性変形の回復に優れる(耐ヘタリ性が良好である)などの観点から、シリコーンゴム、ウレタンゴムが好ましい。また、シリコーンゴムは、温度変化や湿度変化などの環境変化に対して体積変化しにくく、環境変化によるロールの外径変動が小さい利点も有するため、特に好ましい。 What is necessary is just to select suitably as a rubber material of the rubber elastic layer 14 according to the kind of surface treatment. Specific examples include silicone rubber, urethane rubber, butadiene rubber, hydrin rubber, and nitrile rubber. Of these, silicone rubber and urethane rubber are preferable from the viewpoint of excellent recovery of elastic deformation caused by pressing of a mating member such as a layer forming blade or a photoreceptor (good anti-sagging property). Silicone rubber is particularly preferable because it hardly changes in volume with respect to environmental changes such as temperature change and humidity change, and also has an advantage of small fluctuations in the outer diameter of the roll due to environmental changes.
ゴム弾性層14には、必要に応じて、導電剤、充填剤、増量剤、補強剤、加工助剤、硬化剤、加硫促進剤、架橋剤、架橋助剤、酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、顔料、シリコーンオイル、助剤、界面活性剤などの各種添加剤が適宜添加されていても良い。導電剤としては、カーボンブラックなどの電子導電剤や第4級アンモニウム塩などのイオン導電剤など、一般的な導電剤を挙げることができる。 The rubber elastic layer 14 may include a conductive agent, a filler, an extender, a reinforcing agent, a processing aid, a curing agent, a vulcanization accelerator, a crosslinking agent, a crosslinking aid, an antioxidant, a plasticizer, as necessary. Various additives such as ultraviolet absorbers, pigments, silicone oils, auxiliaries, and surfactants may be appropriately added. Examples of the conductive agent include general conductive agents such as an electronic conductive agent such as carbon black and an ionic conductive agent such as a quaternary ammonium salt.
ゴム弾性層14は、発泡体であっても良いし、中実体であっても良い。ゴム弾性層14の厚さは、0.1〜10mmの範囲内にあることが好ましい。より好ましくは、1〜5mmの範囲内である。 The rubber elastic layer 14 may be a foam or a solid body. The rubber elastic layer 14 preferably has a thickness in the range of 0.1 to 10 mm. More preferably, it exists in the range of 1-5 mm.
また、本発明の現像ロール10においては、ゴム弾性層14の内側に、抵抗を調整するなどの機能を有する他の層を備えていても良い。 In the developing roll 10 of the present invention, another layer having a function of adjusting resistance or the like may be provided inside the rubber elastic layer 14.
成形型基材22の材料としては、特に限定されるものではなく、S55C等の炭素鋼材、SACM645等のアルミニウムクロムモリブデン鋼材、A5056等のアルミニウム合金、アルミニウム等を挙げることができる。また、樹脂材料を用いても良い。 The material of the mold base 22 is not particularly limited, and examples thereof include a carbon steel material such as S55C, an aluminum chrome molybdenum steel material such as SACM645, an aluminum alloy such as A5056, and aluminum. Further, a resin material may be used.
本発明の現像ロール10は、電子写真方式を採用する複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真機器に組み込まれる現像ロールであり、電子写真機器の内部に組み込まれる感光ドラムの周囲に配設されるものである。 The developing roll 10 of the present invention is a developing roll incorporated in an electrophotographic apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile employing an electrophotographic system, and is disposed around a photosensitive drum incorporated in the electrophotographic apparatus. Is.
以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
(実施例1)
<ゴム弾性層成形用の成形型の作製>
内径16mmの円筒形の金型基材の型内面に、下記のめっき液を用いて、めっき液pH8、めっき液温度80℃、めっき時間120分の条件で、無電解めっきを行い、アクリル粒子を含んだ無電解めっき層を形成した。(めっき厚さ16μm)。その後、無電解めっき層に取り込まれたアクリル粒子をアセトンにて溶解除去することにより、型内面に多数の凹部を有する成形型を得た。
Example 1
<Preparation of mold for forming rubber elastic layer>
Electroless plating is performed on the inner surface of a cylindrical mold base with an inner diameter of 16 mm using the following plating solution under the conditions of a plating solution pH of 8, a plating solution temperature of 80 ° C., and a plating time of 120 minutes. An included electroless plating layer was formed. (Plating thickness 16 μm). Thereafter, the acrylic particles taken into the electroless plating layer were dissolved and removed with acetone to obtain a mold having a large number of recesses on the inner surface of the mold.
[めっき液の調製]
カチオン性界面活性剤(ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド)を用いてアクリル粒子<1>(根上工業製、アートパールGR600、平均粒子径10μm)を水中に分散させた樹脂粒子分散液を基本めっき液に添加することにより、下記の組成のめっき液を調製した。
[Preparation of plating solution]
Using a cationic surfactant (lauryltrimethylammonium chloride), a resin particle dispersion in which acrylic particles <1> (manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd., Art Pearl GR600, average particle size 10 μm) is dispersed in water is added to the basic plating solution. Thus, a plating solution having the following composition was prepared.
[めっき液の組成]
硫酸ニッケル六水和物26g/L
次亜リン酸ナトリウム一水和物(還元剤)32g/L
グリシン(錯化剤)7.5g/L
クエン酸ナトリウム二水和物(錯化剤)30g/L
アクリル粒子<1>20g/L
カチオン性界面活性剤0.1g/L
[Composition of plating solution]
Nickel sulfate hexahydrate 26g / L
Sodium hypophosphite monohydrate (reducing agent) 32 g / L
Glycine (complexing agent) 7.5g / L
Sodium citrate dihydrate (complexing agent) 30 g / L
Acrylic particles <1> 20 g / L
Cationic surfactant 0.1g / L
得られた成形型を周方向に切断して、マイクロスコープ(Nakaden製、Mx−1200E)を用いてこの断面の拡大写真(1000倍)を撮影することにより、めっき膜の断面写真を撮影した。これを図8に示した。図8によれば、円筒形の金型基材の内周面に形成されためっき膜の表面には、径φ2に対する深さd2の比(d2/φ2)が1以上の凹部が多数形成されていることが確認できる。 The obtained mold was cut in the circumferential direction, and an enlarged photograph (1000 times) of this section was taken using a microscope (manufactured by Nakaden, Mx-1200E) to take a sectional photograph of the plating film. This is shown in FIG. According to FIG. 8, the surface of the plating film formed on the inner peripheral surface of the cylindrical mold base has a recess having a ratio of the depth d 2 to the diameter φ 2 (d 2 / φ 2 ) of 1 or more. It can be confirmed that many are formed.
<現像ロールの作製>
[ベースロールの作製]
芯金となる軸体として直径10mmの中実円柱状鉄棒を準備し、この芯金の外周面に接着剤を塗布した。そして、ゴム弾性層の形成用材料として、導電剤が配合された液状シリコーンゴム(信越化学工業社製、X−34−264A/B、混合質量比30/70)を金型内に射出し、190℃で30分加熱し硬化させた後、脱型した。これにより、C=C結合を表面に残したシリコーンゴムを含むゴム弾性層(厚み3mm)が軸体の外周面に沿って一体的に形成されたベースロールを得た。
<Preparation of developing roll>
[Production of base roll]
A solid cylindrical iron bar having a diameter of 10 mm was prepared as a shaft serving as a core metal, and an adhesive was applied to the outer peripheral surface of the core metal. And as a material for forming the rubber elastic layer, liquid silicone rubber (X-34-264A / B, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., mixed mass ratio 30/70) containing a conductive agent is injected into the mold, After being cured by heating at 190 ° C. for 30 minutes, the mold was removed. As a result, a base roll was obtained in which a rubber elastic layer (thickness 3 mm) containing silicone rubber with C = C bonds remaining on the surface was integrally formed along the outer peripheral surface of the shaft body.
[ベースロールの表面改質]
下記の表面改質剤Aを用い、表面改質剤A中にロール表面が浸るように25℃で30秒間ベースロールを浸漬し、酢酸エチルでロール表面を25℃で30秒間洗浄した後、100℃で10分間乾燥した。これにより、実施例1の現像ロールを得た。
[Surface modification of base roll]
Using the following surface modifier A, the base roll was immersed for 30 seconds at 25 ° C. so that the roll surface was immersed in the surface modifier A, and the roll surface was washed with ethyl acetate at 25 ° C. for 30 seconds, then 100 Dry at 10 ° C. for 10 minutes. Thereby, the developing roll of Example 1 was obtained.
[表面改質剤Aの調製]
トリクロロイソシアヌル酸(東京化成工業社製)5質量部と、C=C結合含有シリコーンオイル(信越シリコーン社製、X−22−174DX)1質量部と、tert−ブチルアルコール80質量部と、酢酸エチル20質量部とを混合することにより、表面改質剤Aを調製した。
[Preparation of surface modifier A]
5 parts by mass of trichloroisocyanuric acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 1 part by mass of C = C bond-containing silicone oil (manufactured by Shin-Etsu Silicone, X-22-174DX), 80 parts by mass of tert-butyl alcohol, and ethyl acetate Surface modifier A was prepared by mixing 20 parts by mass.
(実施例2)
[ベースロールの表面改質]
実施例1と同様の構成のベースロールを用い、表面改質剤Aに代えて下記の表面改質剤Bを用いて、ベースロールの表面改質を行った。より具体的には、下記の表面改質剤B中にロール表面が浸るように25℃で30秒間ベースロールを浸漬した後、150℃で20分間ベースロールの表面を熱処理した。これにより、実施例2の現像ロールを得た。
(Example 2)
[Surface modification of base roll]
A base roll having the same configuration as in Example 1 was used, and the surface modification of the base roll was performed using the following surface modifier B instead of the surface modifier A. More specifically, after immersing the base roll at 25 ° C. for 30 seconds so that the roll surface was immersed in the following surface modifier B, the surface of the base roll was heat-treated at 150 ° C. for 20 minutes. Thereby, the developing roll of Example 2 was obtained.
[表面改質剤Bの調製]
トリチオシアヌル酸5質量部と、C=C結合含有シリコーンオイル(信越シリコーン社製、X−22−174DX)1質量部と、テトラヒドロフラン(THF)100質量部とを混合することにより、表面改質剤Bを調製した。
[Preparation of surface modifier B]
By mixing 5 parts by mass of trithiocyanuric acid, 1 part by mass of C = C bond-containing silicone oil (X-22-174DX, manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) and 100 parts by mass of tetrahydrofuran (THF), surface modifier B Was prepared.
(実施例3)
[ベースロールの表面改質]
実施例1と同様の構成のベースロールを用い、表面改質剤Aに代えて下記の表面改質剤Cを用いて、ベースロールの表面改質を行った。より具体的には、下記の表面改質剤C中にロール表面が浸るように25℃で30秒間ベースロールを浸漬した後、150℃で20分間ベースロールの表面を熱処理した。これにより、実施例3の現像ロールを得た。
Example 3
[Surface modification of base roll]
A base roll having the same configuration as in Example 1 was used, and the surface modification of the base roll was performed using the following surface modifier C instead of the surface modifier A. More specifically, after immersing the base roll at 25 ° C. for 30 seconds so that the roll surface was immersed in the following surface modifier C, the surface of the base roll was heat-treated at 150 ° C. for 20 minutes. Thereby, the developing roll of Example 3 was obtained.
[表面改質剤Cの調製]
2官能チオール化合物(昭和電工社製、KarenzMT BD1、2級チオール基含有)5質量部と、C=C結合含有シリコーンオイル(信越シリコーン社製、X−22−174DX)1質量部と、テトラヒドロフラン(THF)100質量部とを混合することにより、表面改質剤Cを調製した。
[Preparation of surface modifier C]
5 parts by mass of a bifunctional thiol compound (manufactured by Showa Denko KK, KarenzMT BD1, secondary thiol group), 1 part by mass of C = C bond-containing silicone oil (X-22-174DX, manufactured by Shin-Etsu Silicone), and tetrahydrofuran ( Surface modifier C was prepared by mixing 100 parts by weight of THF).
(実施例4)
[ベースロールの表面改質]
実施例1と同様の構成のベースロールを用い、表面改質剤Aに代えて下記の表面改質剤Dを用いて、ベースロールの表面改質を行った。より具体的には、下記の表面改質剤D中にロール表面が浸るように25℃で60秒間ベースロールを浸漬した後、水に30秒間浸漬することにより水洗した。これにより、実施例4の現像ロールを得た。
Example 4
[Surface modification of base roll]
A base roll having the same configuration as in Example 1 was used, and the surface modification of the base roll was performed using the following surface modifier D instead of the surface modifier A. More specifically, the base roll was immersed for 60 seconds at 25 ° C. so that the roll surface was immersed in the following surface modifier D, and then washed with water for 30 seconds. As a result, a developing roll of Example 4 was obtained.
[表面改質剤Dの調製]
次亜塩素酸tert−ブチル(東京化成工業(株)製)5質量部と、三フッ化ホウ素−ジエチルエーテル(BF3を48質量%含有、関東化学(株)製)10質量部とを、メチルエチルケトン100gに溶解させることにより、表面改質剤Dを調製した。
[Preparation of surface modifier D]
5 parts by mass of tert-butyl hypochlorite (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 10 parts by mass of boron trifluoride-diethyl ether (containing 48% by mass of BF 3 , manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) Surface modifier D was prepared by dissolving in 100 g of methyl ethyl ketone.
(実施例5)
[ベースロールの表面改質]
実施例1と同様の構成のベースロールを用い、表面改質剤Aに代えて下記の表面改質剤Eを用いて、ベースロールの表面改質を行った。より具体的には、下記の表面改質剤E中にロール表面が浸るように25℃で60秒間ベースロールを浸漬した後、水に30秒間浸漬することにより水洗した。これにより、実施例5の現像ロールを得た。
(Example 5)
[Surface modification of base roll]
The base roll having the same configuration as that of Example 1 was used, and the surface modification of the base roll was performed using the following surface modifier E instead of the surface modifier A. More specifically, the base roll was immersed for 60 seconds at 25 ° C. so that the roll surface was immersed in the following surface modifier E, and then washed by immersing in water for 30 seconds. As a result, a developing roll of Example 5 was obtained.
[表面改質剤Eの調製]
トリチオシアヌル酸5質量部と、三フッ化ホウ素−ジエチルエーテル(BF3を48質量%含有、関東化学(株)製)10質量部とを、メチルエチルケトン100gに溶解させることにより、表面改質剤Eを調製した。
[Preparation of surface modifier E]
And trithiocyanuric acid 5 parts by weight, boron trifluoride - diethyl ether (BF 3 to 48 mass% content, Kanto Kagaku Co., Ltd.) and 10 parts by mass, by dissolving in methyl ethyl ketone 100 g, a surface modifier E Prepared.
(実施例6)
[ベースロールの表面改質]
実施例1と同様の構成のベースロールを用い、表面改質剤Aによる表面改質に代えて紫外線による表面改質を行った。より具体的には、アイグラフィックス株式会社製の紫外線照射機「UB031−2A/BM」(水銀ランプ形式)を用い、周速:570〜590mm/secでロール体を回転させながら、照射強度:120mW/cm2、紫外線照射機の光源と弾性層の表面との距離:40mm、照射時間:30秒の条件にて紫外線による表面改質を行った。これにより、実施例6の現像ロールを得た。
(Example 6)
[Surface modification of base roll]
A base roll having the same configuration as in Example 1 was used, and surface modification with ultraviolet rays was performed instead of surface modification with surface modifier A. More specifically, the irradiation intensity: Surface modification by ultraviolet rays was performed under the conditions of 120 mW / cm 2 , the distance between the light source of the ultraviolet irradiator and the surface of the elastic layer: 40 mm, and the irradiation time: 30 seconds. Thereby, the developing roll of Example 6 was obtained.
(実施例7)
ゴム弾性層成形用の成形型の作製において、めっき時間を38分に変更した以外は実施例1と同様にして実施例7の成形型を作製した。実施例7の成形型を用い、実施例1と同様にしてベースロールを得た後、実施例1と同様、表面改質剤Aを用い、作製したベースロールの表面改質を行った。これにより、実施例7の現像ロールを作製した。
(Example 7)
A molding die of Example 7 was produced in the same manner as in Example 1 except that the molding time for molding the rubber elastic layer was changed to 38 minutes for the plating time. After using the shaping | molding die of Example 7 and obtaining a base roll like Example 1, surface modification of the produced base roll was performed using the surface modifier A like Example 1. FIG. Thereby, the developing roll of Example 7 was produced.
(実施例8)
成形型を形成するためのめっき液に配合する樹脂粒子として、アクリル粒子<1>に代えてアクリル粒子<2>(根上工業製、アートパールGR800、平均粒子径6μm)を用い、アクリル粒子<2>の配合量を12g/Lとし、めっき時間を30分に変更した以外は実施例1と同様にして、実施例8の現像ロールを作製した。
(Example 8)
As resin particles to be blended in the plating solution for forming the mold, acrylic particles <2> (manufactured by Negami Kogyo, Art Pearl GR800, average particle size 6 μm) are used instead of acrylic particles <1>, and acrylic particles <2 The developing roll of Example 8 was produced in the same manner as in Example 1 except that the blending amount of> was 12 g / L and the plating time was changed to 30 minutes.
(実施例9)
成形型を形成するためのめっき時間を60分に変更した以外は実施例1と同様にして、実施例9の現像ロールを作製した。
Example 9
A developing roll of Example 9 was produced in the same manner as in Example 1 except that the plating time for forming the mold was changed to 60 minutes.
(実施例10)
成形型を形成するためのめっき液に配合するアクリル粒子<1>の配合量を15g/Lに変更し、めっき時間を60分に変更した以外は実施例1と同様にして、実施例10の現像ロールを作製した。
(Example 10)
Example 10 is similar to Example 1 except that the amount of acrylic particles <1> blended in the plating solution for forming the mold is changed to 15 g / L and the plating time is changed to 60 minutes. A developing roll was prepared.
(参考例)
[被覆層Fの形成]
実施例1と同様の構成のベースロールを用い、ゴム弾性層の外周面に、ロールコート法により、下記の被覆層組成物をコーティングした後、170℃で60分熱処理して、凸部間における厚さが4μmの被覆層Fを形成した。これにより、参考例に係る現像ロールを作製した。
(Reference example)
[Formation of coating layer F]
Using the base roll having the same configuration as in Example 1, the outer peripheral surface of the rubber elastic layer was coated with the following coating layer composition by a roll coating method, and then heat-treated at 170 ° C. for 60 minutes. A coating layer F having a thickness of 4 μm was formed. This produced the developing roll concerning a reference example.
[被覆層組成物の調製]
ウレタン樹脂(ニッポラン5199、日本ポリウレタン社製)100質量部に対して、カーボンブラック(デンカブラックHS−100、電気化学工業社製)10質量部をボールミルを用いて混練した後、MEK400質量部を加えて混合・攪拌することにより、参考例の被覆層組成物を調製した。
[Preparation of coating layer composition]
10 parts by mass of carbon black (Denka Black HS-100, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) is kneaded with 100 parts by mass of urethane resin (Nipporan 5199, manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) using a ball mill, and then 400 parts by mass of MEK is added. Then, the coating layer composition of Reference Example was prepared by mixing and stirring.
(比較例)
<現像ロールの作製>
[ベースロールの作製]
金型基材の型内面にめっき膜を形成しないで、内径16mmの円筒形の金型基材をそのままゴム弾性層成形用の成形型として用いた以外は実施例1と同様にして、比較例のベースロールを作製した。比較例のベースロールの表面には、成形型の型転写による凸部は形成されていない。
(Comparative example)
<Preparation of developing roll>
[Production of base roll]
Comparative Example as in Example 1 except that a cylindrical mold substrate having an inner diameter of 16 mm was used as a mold for forming a rubber elastic layer without forming a plating film on the mold inner surface of the mold substrate. A base roll was prepared. On the surface of the base roll of the comparative example, no protrusion is formed by mold transfer of the mold.
[被覆層Gの形成]
比較例のベースロールのゴム弾性層の外周面に、ロールコート法により、下記の比較例の被覆層組成物をコーティングした後、170℃で60分熱処理して、凸部間における厚さが6μmの被覆層Gを形成した。これにより、比較例に係る現像ロールを作製した。
[Formation of coating layer G]
The outer peripheral surface of the rubber elastic layer of the base roll of the comparative example was coated with the coating layer composition of the following comparative example by a roll coating method, and then heat-treated at 170 ° C. for 60 minutes, so that the thickness between the convex portions was 6 μm. The coating layer G was formed. Thereby, the developing roll which concerns on a comparative example was produced.
[被覆層組成物の調製]
ウレタン樹脂(ニッポラン5199、日本ポリウレタン社製)100質量部に対して、カーボンブラック(デンカブラックHS−100、電気化学工業社製)10質量部、アクリル粒子<3>(根上工業製、アートパールGR600、平均粒子径10μm)15質量部をボールミルを用いて混練した後、MEK400質量部を加えて混合・攪拌することにより、比較例の被覆層組成物を調製した。
[Preparation of coating layer composition]
10 parts by mass of carbon black (Denka Black HS-100, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) and acrylic particles <3> (manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd., Art Pearl GR600) with respect to 100 parts by mass of urethane resin (Nipporan 5199, manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) Then, after kneading 15 parts by mass of an average particle size of 10 μm using a ball mill, 400 parts by mass of MEK was added and mixed and stirred to prepare a coating layer composition of a comparative example.
各現像ロールについて、ゴム弾性層の凸部の高さ(h)と、ゴム弾性層の表面を観察したときの凸部の径(φ1)と、ゴム弾性層表面における凸部の面積割合(Ap1)と、凸部と凸部との間の部分における被覆層の厚さ(t)と、をそれぞれ測定した。また、各現像ロールについて、層形成ブレードへのトナー粒子の固着性について評価を行った。さらに、画像のきめの細かさについて評価した。測定方法および評価方法は以下に示す。また、測定結果およ評価結果を表1に示す。 For each developing roll, the height (h) of the convex portion of the rubber elastic layer, the diameter of the convex portion when the surface of the rubber elastic layer is observed (φ 1 ), and the area ratio of the convex portion on the surface of the rubber elastic layer ( Ap 1 ) and the thickness (t) of the coating layer in the portion between the protrusions were measured. In addition, each developer roll was evaluated for the adhesion of the toner particles to the layer forming blade. Furthermore, the fineness of the image was evaluated. The measurement method and evaluation method are shown below. The measurement results and evaluation results are shown in Table 1.
(凸部の高さの測定方法)
現像ロールのロール中央部の3箇所について各3点の凸部の高さを測定し、合計9点の凸部の高さの平均値を凸部の高さとした。より具体的には、ロール中央部で周方向に切断した断面を、Nakaden製「Mx−1200E」で1000倍に拡大して観察し、測定した。
(Measurement method of height of convex part)
The heights of the three convex portions were measured at three locations in the central portion of the developing roll, and the average of the heights of the nine convex portions was taken as the height of the convex portion. More specifically, a cross section cut in the circumferential direction at the center portion of the roll was observed and measured by enlarging 1000 times with “Mx-1200E” manufactured by Nakaden.
(凸部の径(φ1)の測定方法)
ゴム弾性層の外周表面の任意の位置を、Nakaden製「Mx−1200E」で拡大観察することにより、凸部の径(φ1)を測定した。
(Measurement method of the diameter (φ 1 ) of the convex part)
The diameter (φ 1 ) of the convex portion was measured by magnifying an arbitrary position on the outer peripheral surface of the rubber elastic layer with “Mx-1200E” manufactured by Nakaden.
(凸部の面積割合(Ap1)の測定方法)
ゴム弾性層の外周表面の任意の位置を、Nakaden製Mx−1200Eで拡大し、0.5×0.4mmの領域を1280×1024dpiの解像度で取り込んだ。次いで、得られた画像をモノクロ変換し、画像上の照度むらを平滑化するために平滑フィルタでノイズ除去した。次いで、ナノシステム株式会社製NanoHunter NS2K−Pro/Ltを用いて、判別分析法により二値化処理した。次いで、二値化した画像を白黒反転処理し、画像中で白色となっている凸部内のノイズを除去(白色部分の内部にある黒色部分を穴埋めした)した後、この白色部分の面積を計測した。この白色部分が凸部である。
(Measurement method of area ratio of convex part (Ap 1 ))
An arbitrary position on the outer peripheral surface of the rubber elastic layer was magnified by Maka 1200 made by Nakaden, and an area of 0.5 × 0.4 mm was captured at a resolution of 1280 × 1024 dpi. Next, the obtained image was subjected to monochrome conversion, and noise was removed with a smoothing filter in order to smooth the illuminance unevenness on the image. Subsequently, binarization processing was performed by a discriminant analysis method using NanoHunter NS2K-Pro / Lt manufactured by Nanosystem Corporation. Next, the binarized image is subjected to black-and-white reversal processing, and noise in the convex portions that are white in the image is removed (the black portion inside the white portion is filled), and then the area of this white portion is measured did. This white part is a convex part.
(被覆層の厚さの測定方法)
現像ロールのロール中央部の3箇所について各3点の膜厚を測定し、合計9点の膜厚の平均値を被覆層の厚さとした。より具体的には、ロール中央部で周方向に切断した断面を、Nakaden製「Mx−1200E」で1000倍に拡大して観察し、測定した。
(Measurement method of coating layer thickness)
The film thickness at each of three points was measured at three locations in the central part of the developing roll, and the average value of the film thickness at a total of nine points was taken as the thickness of the coating layer. More specifically, a cross section cut in the circumferential direction at the center portion of the roll was observed and measured by enlarging 1000 times with “Mx-1200E” manufactured by Nakaden.
(トナー固着性)
現像ロールを市販のカラーレーザープリンター(沖データ社製、「C5900」)に組み込み、28℃×80%RHの環境下にて、マゼンタで画像出しを通紙1000枚、5000枚、30000枚(各A4サイズ)行い、耐久後の層形成ブレードへのトナー粒子の固着具合を判定した。固着箇所が1箇所以下の場合を(○)固着箇所が2〜4箇所の場合を(△)、固着箇所が5箇所以上の場合を(×)とした。
(Toner adhesion)
The developing roll was incorporated into a commercially available color laser printer (Oki Data Co., Ltd., “C5900”), and the image was printed with magenta in an environment of 28 ° C. × 80% RH 1000 sheets, 5000 sheets, 30000 sheets (each A4 size), and the degree of adhesion of the toner particles to the layer-forming blade after durability was determined. The case where the number of fixing points was 1 or less was evaluated as (◯), the case where the number of fixing sites was 2 to 4 (Δ), and the case where the number of fixing sites was 5 or more (×).
(画像のきめの細かさ)
現像ロールを市販のカラーレーザープリンター(沖データ社製、「C5900」)に組み込み、28℃×80%RHの環境下にて、ハーフトーン画像の画像出し(A4サイズ)を行った。得られた画像内の領域を9分割(3×3)し、各領域のマクベス濃度をそれぞれ測定した。9点のマクベス濃度を比較し、最高値と最低値との差を求めることにより、ハーフトーン画像の濃度のバラツキを評価した。濃度のバラツキが0.02以下の場合を良好「○」、0.03〜0.04の場合をやや劣る「△」、0.05以上を不良「×」とした。
(Fineness of the image)
The developing roll was incorporated into a commercially available color laser printer (“C5900” manufactured by Oki Data Corporation), and a halftone image was printed (A4 size) under an environment of 28 ° C. × 80% RH. The region in the obtained image was divided into nine (3 × 3), and the Macbeth density of each region was measured. The density differences of the halftone images were evaluated by comparing the nine Macbeth densities and determining the difference between the highest value and the lowest value. A case where the variation in density was 0.02 or less was judged as “good”, a case where it was 0.03 to 0.04 was a little inferior “Δ”, and a case where 0.05 or more was judged as “bad”.
参考例の現像ロールは、ゴム弾性層の外周に被覆層を形成しているため、ゴム弾性層の表面の微小な凸部が埋もれて消失し、ロール表面において凸部が疎となる部分が発生している。このため、画像のきめの細かさの点でやや劣っている。 Since the developing roll of the reference example has a coating layer formed on the outer periphery of the rubber elastic layer, the minute protrusions on the surface of the rubber elastic layer are buried and disappear, and there are portions where the protrusions are sparse on the roll surface. doing. For this reason, it is slightly inferior in the fineness of the image.
比較例の現像ロールは、凹凸形状のないゴム弾性層の外周に樹脂粒子を含有する被覆層を形成しているため、耐久評価の結果、5000枚印刷後には層形成ブレードへのトナー固着が確認された。 The developing roll of the comparative example has a coating layer containing resin particles formed on the outer periphery of a rubber elastic layer having no uneven shape. As a result of durability evaluation, it is confirmed that the toner adheres to the layer forming blade after printing 5000 sheets. It was done.
これに対し、実施例によれば、耐久評価の結果、30000枚印刷後でも層形成ブレードへのトナー固着は確認されなかった。また、画像のきめの細かさも良好であった。 On the other hand, according to the example, as a result of durability evaluation, toner adhesion to the layer forming blade was not confirmed even after printing 30000 sheets. Also, the fineness of the image was good.
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
10 電子写真機器用現像ロール
12 軸体
14 ゴム弾性層
16 凸部
20 成形型
22 成形型基材
24 めっき膜
24a 凹部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Developing roll for electrophotographic equipment 12 Shaft body 14 Rubber elastic layer 16 Convex part 20 Mold 22 Mold base 24 Plating film 24a Concave
Claims (1)
前記ゴム弾性層の表面には、型転写により、前記ゴム弾性層の外周表面の位置を観察したときの径φ1に対する高さhの比(h/φ1)が0.5以上の凸部が多数形成されており、
該多数の凸部が形成されたゴム弾性層の表面には、さらに、トナー離型性を高める表面改質が施されており、
前記表面改質には、下記のa〜dのいずれかが用いられていることを特徴とする電子写真機器用現像ロール。
(a)前記ゴム弾性層の表面に、下記のa1成分とa2成分とを接触させる表面処理A
(a1)トリクロロイソシアヌル酸
(a2)不飽和炭素−炭素二重結合と、前記ゴム弾性層の表面に機能を付与するための官能基と、を有する化合物
(b)前記ゴム弾性層の表面に、下記のb1成分とb2成分とを接触させる表面処理B
(b1)チオール基を2つ以上有する化合物
(b2)チオール基と反応可能な官能基と、前記ゴム弾性層の表面に機能を付与するための官能基と、を有する化合物
(c)前記ゴム弾性層の表面に、下記のc1成分とc2成分とを接触させる表面処理C
(c1)X1(OX2)n(但し、式中、X1は水素原子、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素またはアルキル基、X2はハロゲン原子、nはX1の価数と同一の整数を表す。)、および、分子中に−CONX2−結合を有する化合物(但し、X2は、ハロゲン原子)から選択される1種または2種以上
(c2)BF3
(d)紫外線による表面処理D A developing roll for an electrophotographic apparatus comprising: a shaft body; and a rubber elastic layer formed on an outer periphery of the shaft body,
On the surface of the rubber elastic layer, a protrusion having a ratio of the height h to the diameter φ 1 (h / φ 1 ) of 0.5 or more when the position of the outer peripheral surface of the rubber elastic layer is observed by mold transfer Is formed,
The surface of the rubber elastic layer on which the many protrusions are formed is further subjected to surface modification that enhances toner releasability,
Any of the following a to d is used for the surface modification: a developing roll for an electrophotographic apparatus.
(A) Surface treatment A in which the following a1 component and a2 component are brought into contact with the surface of the rubber elastic layer
(A1) Trichloroisocyanuric acid (a2) Compound having an unsaturated carbon-carbon double bond and a functional group for imparting a function to the surface of the rubber elastic layer (b) On the surface of the rubber elastic layer, Surface treatment B in which the following b1 component and b2 component are contacted
(B1) a compound having two or more thiol groups (b2) a compound having a functional group capable of reacting with a thiol group and a functional group for imparting a function to the surface of the rubber elastic layer (c) the rubber elasticity Surface treatment C in which the following c1 component and c2 component are brought into contact with the surface of the layer
(C1) X 1 (OX 2 ) n (where X 1 is a hydrogen atom, alkali metal element, alkaline earth metal element or alkyl group, X 2 is a halogen atom, and n is the same as the valence of X 1) And a compound having a —CONX 2 — bond in the molecule (where X 2 is a halogen atom), or two or more types (c2) BF 3
(D) Surface treatment D with ultraviolet rays
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