JPWO2007000820A1 - Charging roller - Google Patents

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Abstract

本発明は、高品位なトナー画像を形成することができる帯電ローラを提供することを目的とする。本発明は、支持軸と、当該支持軸の周面に形成された少なくとも一層の樹脂層と、を有し、前記樹脂層は、その基体樹脂材料中に、フェレ径の個数平均粒径が5〜300nmであり且つ一次粒子が個数基準で5%以上であるカーボンブラックが分散されている帯電ローラに関する。An object of the present invention is to provide a charging roller capable of forming a high-quality toner image. The present invention includes a support shaft and at least one resin layer formed on the peripheral surface of the support shaft, and the resin layer has a ferret diameter number average particle size of 5 in the base resin material. The present invention relates to a charging roller in which carbon black having a particle size of ˜300 nm and primary particles of 5% or more is dispersed.

Description

本発明は、電子写真複写機、プリンター等の電子写真プロセスを採用した画像形成装置に用いられる帯電ローラに関する。  The present invention relates to a charging roller used in an image forming apparatus employing an electrophotographic process such as an electrophotographic copying machine or a printer.

一般に、電子写真プロセスを採用した複写機やプリンタにおいては、感光体を一様に帯電するために帯電器が採用されている。帯電器としては、オゾンの発生が少ない所謂接触帯電器が種々提案されており、均一帯電性、高速帯電性の観点から帯電ローラが既に実用化されている。この種の帯電ローラを用いた画像形成装置として、たとえば特許文献1が知られている。  Generally, in a copying machine or printer that employs an electrophotographic process, a charger is employed to uniformly charge a photoreceptor. As charging devices, various so-called contact charging devices that generate less ozone have been proposed, and charging rollers have already been put into practical use from the viewpoint of uniform charging properties and high-speed charging properties. For example, Patent Document 1 is known as an image forming apparatus using this type of charging roller.

この特許文献1に記載の画像形成装置は、感光体ドラムの外周面に帯電ローラを回転可能に接触した構成を有しており、感光体ドラムの回転に従動回転、或いはモータ等による強制回転が可能に構成されている。この前記帯電ローラには電源が接続されており、この電源からDC及びAC成分から成るバイアス電圧が印加され、オゾン発生量が極めて少い状態で感光体ドラムへの帯電が行なわれる。本特許文献1においては、通常の印加電圧として±500〜1000VのDCバイアスとこれに重畳して100Hz〜10KHz、200〜3500V(p−p)のACバイアスが紹介されている。  The image forming apparatus described in Patent Document 1 has a configuration in which a charging roller is rotatably contacted with the outer peripheral surface of a photosensitive drum, and is forced to rotate by the rotation of the photosensitive drum or by a motor or the like. It is configured to be possible. A power source is connected to the charging roller, and a bias voltage composed of DC and AC components is applied from the power source to charge the photosensitive drum with a very small amount of ozone generated. In this Patent Document 1, a DC bias of ± 500 to 1000 V and an AC bias of 100 Hz to 10 KHz and 200 to 3500 V (pp) are introduced as a normal applied voltage in a superimposed manner.

帯電された感光体ドラムは光の照射を受けてその表面に静電潜像が形成され、トナーにより現像されるのであるが、高品位の画像形成を実現する上で帯電器により感光体ドラム表面を一様に帯電できることが望まれている。上述した特許文献1では、均一帯電性を確保するために、帯電ローラとして芯金と、その外周に設けられた導電性弾性部材であるクロルプレンゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム等のゴム層又はそれらのスポンジ層と、最外層に0.01〜1μm厚の離型性弗素系樹脂又はシリコン樹脂層から成る保護層(離型性被覆層)を設けた構成を紹介している。
これら保護層やゴム層に導電性を付与するために、カーボンブラックを各層の基材に分散することが一般的に広く採用されている。
特開2004−246120号公報
The charged photosensitive drum is irradiated with light, and an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum. The toner is developed with toner, but the surface of the photosensitive drum is charged by the charger to achieve high-quality image formation. Is desired to be uniformly charged. In Patent Document 1 described above, in order to ensure uniform chargeability, a cored bar as a charging roller and a rubber layer such as chloroprene rubber, urethane rubber, silicon rubber or the like, which is a conductive elastic member provided on the outer periphery thereof, or those And a protective layer (release coating layer) made of a release fluorine-based resin or silicon resin layer having a thickness of 0.01 to 1 μm on the outermost layer is introduced.
In order to impart conductivity to these protective layers and rubber layers, it is generally widely adopted that carbon black is dispersed in the base material of each layer.
JP 2004-246120 A

しかしながら、近年の高画質化の流れの中で、より印刷に近い画像の要求が高まっており、市場で入手可能なカーボンブラックを用いた帯電ローラにおいては、ベタ画像(ベタ潜像)を現像した際に濃度ムラが問題として指摘される場合がある。これは従来の画像として問題のないレベルでも印刷に近い高画質の要求によるものである。発明者らの検討によれば、これは帯電ローラの部位により導電性にバラツキがあることによるもので、その結果、感光体に対する電位に微小なバラツキを生じてしまうものである。この原因について鋭意検討した結果、各層に分散されたカーボンブラックがその一因であることが判明した。  However, with the trend toward higher image quality in recent years, there is an increasing demand for images that are closer to printing, and a solid image (solid latent image) has been developed on a charging roller using carbon black that is commercially available. In some cases, uneven density is pointed out as a problem. This is due to a demand for high image quality close to printing even at a level where there is no problem as a conventional image. According to the study by the inventors, this is due to the variation in conductivity depending on the portion of the charging roller. As a result, the potential with respect to the photosensitive member varies slightly. As a result of intensive studies on this cause, it has been found that carbon black dispersed in each layer is one of the causes.

通常、カーボンブラックは、複数の基本粒子が化学的、物理的に結合した二次粒子、すなわち凝集体(ストラクチャともいう)として存在している(図5参照)。この凝集体は、不規則な鎖状に枝分かれした複雑な凝集構造をとっている。また、凝集体同士がVan
der Waals力や単なる集合、付着、絡み合いなどから二次凝集体をも形成するため、十分なミクロ分散構造を得ることは困難であった。また複雑な形状を有していることもあり、上記した帯電ローラの各層の媒体に分散しても、それらの組成物が均一な導電率を奏することが困難であった。
Normally, carbon black exists as secondary particles in which a plurality of basic particles are chemically and physically bonded, ie, aggregates (also referred to as structures) (see FIG. 5). This agglomerate has a complex agglomerated structure branched into irregular chains. In addition, the aggregates are Van
Since secondary agglomerates are also formed from der Waals forces, simple aggregation, adhesion, and entanglement, it is difficult to obtain a sufficient micro-dispersed structure. Moreover, it may have a complicated shape, and even when dispersed in the medium of each layer of the above-described charging roller, it was difficult for these compositions to exhibit uniform conductivity.

特に、ゴム層の基材としてシリコンやウレタンが使用されてることが主流であるが、これら基材とカーボンブラックとの親和性が悪いため分散性が不良であることも均一な導電率を奏することが困難な一因となっている。  In particular, silicon and urethane are mainly used as the base material for the rubber layer. However, since the affinity between these base materials and carbon black is poor, the dispersibility is poor and uniform conductivity can be achieved. Is a difficult factor.

さらに、保護層においては、感光体との機械的接触、摩擦を受けるため、凝集体が表層から離脱することにより経時的に電気的特性が変化するといった問題もあった。  Furthermore, since the protective layer is subjected to mechanical contact and friction with the photoreceptor, there is a problem that the electrical characteristics change over time due to the aggregates being detached from the surface layer.

そこで、本発明は、高品位で且つ均一なトナー画像を形成することができる帯電ローラを提供することをその目的とする。  Accordingly, an object of the present invention is to provide a charging roller capable of forming a high-quality and uniform toner image.

上記諸目的は、下記(1)〜(9)により達成される。
(1)支持軸と、当該支持軸の周面に形成された少なくとも一層の樹脂層と、を有し、前記樹脂層は、その基体樹脂材料中に、フェレ径の個数平均粒径が5〜300nmであり且つ一次粒子が個数基準で5%以上であるカーボンブラックが分散されていることを特徴とする帯電ローラ。
(2)前記樹脂層は複数の樹脂層を含み、これら複数の樹脂層のうち、少なくとも一つの樹脂層に前記カーボンブラックが分散されていることを特徴とする(1)に記載の帯電ローラ。
(3)前記複数の樹脂層は、前記支持軸上に形成されたベースゴム層と、当該ベースゴム層より外周側に設けられた表層と、を有することを特徴とする(2)に記載の帯電ローラ。
(4)前記ベースゴム層に前記カーボンブラックが分散されていることを特徴とする(3)に記載の帯電ローラ。
(5)前記表層に前記カーボンブラックが分散されていることを特徴とする(3)に記載の帯電ローラ。
(6)前記ベースゴム層と前記表層との間に中間層が設けられていることを特徴とする(3)に記載の帯電ローラ。
(7)前記中間層に前記カーボンブラックが分散されていることを特徴とする(6)に記載の帯電ローラ。
(8)前記カーボンブラックの表面が有機化合物で表面処理されていることを特徴とする(1)に記載の帯電ローラ。
(9)前記有機化合物が、少なくともフェノール系化合物及びまたはアミン系化合物を含むことを特徴とする(8)に記載の帯電ローラ。
The above objects are achieved by the following (1) to (9).
(1) It has a support shaft and at least one resin layer formed on the peripheral surface of the support shaft, and the resin layer has a ferret diameter number average particle size of 5 to 5 in the base resin material. A charging roller characterized in that carbon black having a particle size of 300 nm and primary particles of 5% or more is dispersed.
(2) The charging roller according to (1), wherein the resin layer includes a plurality of resin layers, and the carbon black is dispersed in at least one of the plurality of resin layers.
(3) The plurality of resin layers include: a base rubber layer formed on the support shaft; and a surface layer provided on the outer peripheral side from the base rubber layer. Charging roller.
(4) The charging roller according to (3), wherein the carbon black is dispersed in the base rubber layer.
(5) The charging roller according to (3), wherein the carbon black is dispersed in the surface layer.
(6) The charging roller according to (3), wherein an intermediate layer is provided between the base rubber layer and the surface layer.
(7) The charging roller according to (6), wherein the carbon black is dispersed in the intermediate layer.
(8) The charging roller according to (1), wherein the surface of the carbon black is surface-treated with an organic compound.
(9) The charging roller according to (8), wherein the organic compound includes at least a phenol compound and / or an amine compound.

本願でいう一次粒子について説明する。通常のカーボンブラックは凝集体の形態で存在するが、これらの凝集体は複数の基本粒子が化学的/物理的に凝集した形態である。本願でいう一次粒子は、その基本粒子を指す。しかし凝集体を構成する状態の基本粒子を指すものではなく、凝集体から分離して基本粒子の状態で安定して存在している粒子を指す。本願でいう二次粒子とは、基本粒子が凝集してできた凝集体を指す。ここで、凝集体同士が凝集した二次凝集体も本願では、二次粒子と総称する。  The primary particles referred to in this application will be described. Ordinary carbon black exists in the form of aggregates, but these aggregates are in a form in which a plurality of basic particles are chemically / physically aggregated. As used herein, primary particles refer to the basic particles. However, it does not refer to the basic particles in the state of constituting the aggregate, but refers to particles that are separated from the aggregate and exist stably in the state of the basic particles. As used herein, secondary particles refer to aggregates formed by aggregation of basic particles. Here, secondary aggregates in which aggregates are aggregated are also collectively referred to as secondary particles in the present application.

図1は二次粒子と基本粒子の関係を説明する図である。基本粒子が凝集してできた状態を二次粒子としている。また、図2は二次粒子を構成する基本粒子が二次粒子から分離され、安定して存在している状態を指し、この基本粒子単体で存在する粒子を一次粒子とする。  FIG. 1 is a diagram for explaining the relationship between secondary particles and basic particles. The state where the basic particles are aggregated is defined as secondary particles. FIG. 2 shows a state in which the basic particles constituting the secondary particles are separated from the secondary particles and exist stably, and the particles existing as a single basic particle are defined as primary particles.

以下、詳細に説明する。
(1)フェレ径の個数平均粒径
本発明のカーボンブラックは、フェレ径の個数平均粒径が5〜300nmの範囲である。好ましくは、10〜100nmであり、特に好ましくは10〜80nmである。
このような範囲をとることによって、例えば樹脂成型物へ表面に緻密に分散することができ、表面性を向上させることが可能となる。
Details will be described below.
(1) Number average particle diameter of ferret diameter The carbon black of the present invention has a number average particle diameter of ferret diameter in the range of 5 to 300 nm. Preferably, it is 10-100 nm, Most preferably, it is 10-80 nm.
By taking such a range, for example, it can be finely dispersed on the surface of the resin molding, and the surface properties can be improved.

ここでフェレ径の個数平均粒径の測定対象は、安定に存在するカーボンブラックの一次粒子と二次粒子である。凝集体として存在するカーボンブラックの場合は、その凝集体が測定の対象となり、凝集体中の基本粒子を計測するものではない。
この個数平均粒径に制御するには、凝集体として存在するカーボンブラックの基本粒子径が上記の範囲に入るものを適宜選択して処理を行うことや、凝集体を一次粒子に分断する製造時の条件を変更することで達成すること出来る。
Here, the measurement target of the number average particle diameter of the ferret diameter is primary particles and secondary particles of carbon black that exist stably. In the case of carbon black existing as an aggregate, the aggregate is an object of measurement, and the basic particles in the aggregate are not measured.
In order to control the number average particle diameter, the carbon black existing as aggregates is appropriately selected so that the basic particle diameter of the carbon black falls within the above range, or the aggregate is divided into primary particles during production. This can be achieved by changing the conditions.

このフェレ径の個数平均粒径は、電子顕微鏡により観察することができる。
カーボンブラック単体からこのフェレ径の個数平均粒径を求めるときは、走査型電子顕微鏡(SEM)により、10万倍に拡大して撮影し、100個の粒子を適宜選択して算出する。
The number average particle diameter of the ferret diameter can be observed with an electron microscope.
When determining the number average particle size of the ferret diameter from carbon black alone, the image is magnified 100,000 times with a scanning electron microscope (SEM), and 100 particles are appropriately selected and calculated.

尚、樹脂などの成型物からカーボンブラックの平均粒径を求める場合は透過型電子顕微鏡(TEM)により10万倍に拡大して撮影し、100個の粒子を適宜選択して算出してもよい。  In addition, when calculating | requiring the average particle diameter of carbon black from moldings, such as resin, you may magnify | shoot and image | photograph 100 times by a transmission electron microscope (TEM), and may select and calculate 100 particles suitably. .

尚、本発明で用いられるフェレ径とは、上記電子顕微鏡で撮影された複数のカーボンブラック粒子において、各カーボンブラック粒子の任意の一方向における最大長さを表す。最大長さとは、上記任意の一方向に対して垂直で、粒子の外径に接する2本の平行線を引く場合の平行線間の距離をいう。  In addition, the ferret diameter used by this invention represents the maximum length in arbitrary one directions of each carbon black particle in the several carbon black particle image | photographed with the said electron microscope. The maximum length means a distance between parallel lines in the case where two parallel lines that are perpendicular to the one arbitrary direction and are in contact with the outer diameter of the particle are drawn.

例えば、図3において、電子顕微鏡によるカーボンブラック粒子200の撮影写真300について任意の一方向201を定める。前記任意の一方向201に対して垂直で各カーボンブラック粒子200に接する2本の直線202の間の距離がフェレ径203である。  For example, in FIG. 3, an arbitrary direction 201 is defined for a photograph 300 of the carbon black particles 200 taken with an electron microscope. A distance between two straight lines 202 perpendicular to the arbitrary one direction 201 and in contact with each carbon black particle 200 is a ferret diameter 203.

本発明のカーボンブラックは、その一次粒子のフェレ径の個数平均粒径が2〜100nmであることが好ましい。特には、3〜80nmである。このような範囲のカーボンブラックを使用することにより、樹脂成型物に分散した場合は、その強度を増させることができる。または、成型物の光沢度が向上させたり、もしくは仕上がり状態を美しくさせることが出来る。一次粒子の個数平均粒径の測定方法は、上記カーボンブラックの個数平均粒径の測定方法に準じる。但し、測定粒子数は一次粒子を100個とする。  The carbon black of the present invention preferably has a number average particle diameter of the ferret diameter of primary particles of 2 to 100 nm. In particular, it is 3 to 80 nm. By using carbon black in such a range, when dispersed in a resin molded product, the strength can be increased. Alternatively, the gloss of the molded product can be improved, or the finished state can be made beautiful. The method for measuring the number average particle size of the primary particles is in accordance with the method for measuring the number average particle size of the carbon black. However, the number of measured particles is 100 primary particles.

(2)一次粒子の割合
本発明のカーボンブラックは、一次粒子をカーボンブラック中に個数基準で、5%以上含有する。上限としては、100%である。これらの割合は、適用する工業分野によって好適な割合が変わるが、一次粒子の存在割合が多いほど、適用する工業分野での製品の性能を良好にすることが可能となる。樹脂成型物であれば、機械的強度、表面光沢性などが向上する。具体的には、10%以上、20%以上、30%以上、40%以上、50%以上の順で好ましくなる。一次粒子の割合を測定するときは、上述の電子顕微鏡を用いて同様に行うが、測定粒子数はカーボンブラック粒子1000個中に存在する一次粒子をカウントして計算する。
(2) Proportion of primary particles The carbon black of the present invention contains 5% or more of primary particles in the carbon black based on the number. The upper limit is 100%. These ratios vary depending on the industrial field to which they are applied. However, as the proportion of the primary particles increases, the performance of the product in the industrial field to be applied can be improved. If it is a resin molding, mechanical strength, surface glossiness, etc. will improve. Specifically, it is preferable in the order of 10% or more, 20% or more, 30% or more, 40% or more, 50% or more. The ratio of primary particles is measured in the same manner using the above-mentioned electron microscope, but the number of measured particles is calculated by counting the primary particles present in 1000 carbon black particles.

(3)カーボンブラック
本発明のカーボンブラックは、最終的に安定して存在するカーボンブラック粒子表面が、有機化合物などで表面処理(グラフト化を含む)されていることが好ましい。
グラフト化率は下記で定義される。
グラフト化率は、反応前有機化合物量をY、抽出された有機化合物をZとするとき、((Y−Z)/Y)×100(%)で表される。
グラフト化率は50%以上が好ましい。表面に均一に処理されているほど分散性が向上する。
(3) Carbon black In the carbon black of the present invention, it is preferable that the surface of the carbon black particles which finally exist stably is surface-treated (including grafting) with an organic compound or the like.
The grafting rate is defined below.
The grafting rate is represented by ((Y−Z) / Y) × 100 (%), where Y is the amount of organic compound before reaction and Z is the extracted organic compound.
The grafting rate is preferably 50% or more. Dispersibility improves as the surface is uniformly treated.

本発明のカーボンブラックは、後述する活性遊離基を有するかまたは生成することができる有機化合物で少なくともその表面がグラフトされていることが望ましい。このような構成をとることにより、媒体への分散が向上するばかりか、機械的強度も向上することに寄与することができる。  The carbon black of the present invention desirably has at least a surface grafted with an organic compound having an active free radical described later or capable of being generated. By adopting such a configuration, not only the dispersion into the medium is improved, but also the mechanical strength can be improved.

(4)カーボンブラックの製法
本発明のカーボンブラックの好適な製法について説明する。
本発明で使用できる好適な製法としては、少なくとも以下の工程を有するものである。
(A)活性遊離基を有するかまたは生成することができる有機化合物で少なくとも基本粒子の凝集体(ストラクチャー)からなる二次粒子を含むカーボンブラックの表面を処理する表面処理工程、
(B)少なくとも二次粒子を含むカーボンブラックに機械的剪断力を付与して一次粒子化させ、且つ、二次粒子から分離した分離目に有機化合物をグラフト化する工程。
(4) Method for producing carbon black A preferred method for producing the carbon black of the present invention will be described.
A suitable production method that can be used in the present invention includes at least the following steps.
(A) a surface treatment step of treating the surface of carbon black containing secondary particles composed of an aggregate (structure) of at least basic particles with an organic compound having active free radicals or capable of being generated;
(B) A step of imparting mechanical shearing force to carbon black containing at least secondary particles to form primary particles, and grafting an organic compound into the separated particles separated from the secondary particles.

以下詳細に(A)、(B)について説明する。
(A)活性遊離基を有するかまたは生成することができる有機化合物で少なくとも基本粒子の凝集体(ストラクチャー)からなる二次粒子を含むカーボンブラックの表面を処理する表面処理工程
本工程では、凝集体からなるカーボンブラックの表面を上記有機化合物で表面処理する工程である。
本工程では、最小凝集単位であるストラクチャの表面上に熱や機械的な力によりラジカルを発生させ、このラジカルを捕捉することが可能である有機化合物で表面処理する。この工程によって、カーボンブラック同士の強い凝集力により、再び凝集していた再凝集部位を効果的に減少させ、ストラクチャやカーボンブラックの一次粒子が凝集付着を防止することができる。
Hereinafter, (A) and (B) will be described in detail.
(A) Surface treatment step of treating the surface of carbon black containing secondary particles composed of organic compounds having active free radicals or capable of being generated and comprising at least basic particle aggregates (structures). A surface treatment of the surface of carbon black made of the above organic compound.
In this step, radicals are generated on the surface of the structure, which is the minimum aggregation unit, by heat or mechanical force, and surface treatment is performed with an organic compound that can capture the radicals. By this process, the strong agglomeration force between the carbon blacks can effectively reduce the re-aggregation sites that have been agglomerated again and prevent the primary particles of the structure and carbon black from aggregating and adhering.

ここで表面処理とは、表面を有機化合物で吸着させる処理、有機化合物をグラフトさせる処理を含んでいる。一次粒子化した後に粒子を安定化させるために、二次粒子から分離した面以外の部分に二次粒子の表面全体に有機化合物がグラフト化されていることが好ましい。後述するグラフト工程後に安定して一次粒子を存在させるために、本工程で、カーボンブラック表面に有機化合物をグラフトさせることが好ましい。  Here, the surface treatment includes treatment for adsorbing the surface with an organic compound and treatment for grafting an organic compound. In order to stabilize the particles after the primary particles are formed, it is preferable that the organic compound is grafted on the entire surface of the secondary particles in a portion other than the surface separated from the secondary particles. In order to make the primary particles stably exist after the grafting step described later, it is preferable to graft an organic compound on the carbon black surface in this step.

表面処理の方法としては、例えば、カーボンブラック凝集体と活性遊離基を有するかまたは生成することができる有機化合物を混合することによって表面処理が可能である。この表面処理に於いては機械的剪断力を付与する混合工程を含むことが好ましい。すなわち、機械的剪断力を付与する工程にてカーボンブラックの二次粒子の表面が活性化され、さらに、有機化合物自体も剪断力にて活性化され、いわゆるラジカル化された状態となりやすく、結果としてカーボンブラック表面に有機化合物のグラフト化が促進されやすくなるものと推定される。  As a surface treatment method, for example, the surface treatment can be performed by mixing carbon black aggregates with an organic compound having active free radicals or capable of being generated. This surface treatment preferably includes a mixing step for applying a mechanical shearing force. That is, the surface of the carbon black secondary particles is activated in the step of applying mechanical shearing force, and the organic compound itself is also activated by shearing force, so that it is likely to be in a so-called radicalized state. It is presumed that the grafting of the organic compound is easily promoted on the carbon black surface.

表面処理工程においては、機械的剪断力を付与できる装置が好ましい。
本発明において表面処理工程に使用される好ましい混合装置については、ポリラボシステムミキサ(サーモエレクトロン社製)、リファイナ、単軸押出機、二軸押出機、遊星軸押出機、錐形軸押出機、連続混練機、密封ミキサー、Z形ニーダーなどを使用することができる。
In the surface treatment step, an apparatus capable of applying a mechanical shearing force is preferable.
About the preferable mixing apparatus used for the surface treatment step in the present invention, polylab system mixer (manufactured by Thermo Electron), refiner, single screw extruder, twin screw extruder, planetary screw extruder, cone screw extruder, A continuous kneader, a sealed mixer, a Z-type kneader, or the like can be used.

表面処理工程時に上記装置を使用する場合には、混合機中の混合ゾーンの混合物充満度が80%以上となるように設定することが好ましい。充満度は下記の式により求められる。
Z=Q/A
Z:充満度(%) Q:充填物体積(m) A:混合部空隙量(m
When using the said apparatus at the time of a surface treatment process, it is preferable to set so that the mixture fullness of the mixing zone in a mixer may be 80% or more. The degree of fullness is obtained by the following formula.
Z = Q / A
Z: degree of fullness (%) Q: volume of filling (m 2 ) A: void volume of mixing part (m 2 )

すなわち、混合時に高い充満状態とすることで機械的な剪断力が粒子全体に均一に付与することができる。この充満度が低い場合には剪断力の伝達が不十分となり、カーボンブラックや有機化合物の活性を高くすることができず、グラフト化が進行しにくくなる可能性がある。  That is, a mechanical shearing force can be uniformly applied to the entire particles by setting a high filling state at the time of mixing. When the degree of fullness is low, the transmission of shearing force is insufficient, the activity of carbon black and organic compounds cannot be increased, and grafting may not proceed easily.

混合時は混合ゾーンの温度を、上記有機化合物の融点以上、好ましくは融点+200℃以内、さらには、融点+150℃以内とすることが好ましい。尚、複数種類の有機化合物が混合される場合は最も融点の高い有機化合物の融点に対して温度設定がされることが好ましい。  At the time of mixing, the temperature of the mixing zone is preferably not less than the melting point of the organic compound, preferably not more than the melting point + 200 ° C., more preferably not more than the melting point + 150 ° C. When a plurality of types of organic compounds are mixed, it is preferable to set the temperature with respect to the melting point of the organic compound having the highest melting point.

混合時には、超音波、マイクロ波、紫外線、赤外線などの電磁波の照射、オゾン作用、酸化剤の作用、化学的作用及び/又は機械的剪断力作用などを併用することにより表面処理の程度、工程の時間を変更することが可能である。混合時間は、所望の表面処理の程度にもよるが、15秒から120分程度である。好ましくは1〜100分である。  At the time of mixing, the degree of surface treatment and process of the process can be adjusted by using electromagnetic waves such as ultrasonic waves, microwaves, ultraviolet rays and infrared rays, ozone action, oxidant action, chemical action and / or mechanical shear force action in combination. It is possible to change the time. The mixing time is about 15 seconds to 120 minutes, depending on the desired degree of surface treatment. Preferably it is 1 to 100 minutes.

表面処理に使用する有機化合物は、カーボンブラック100重量部に対して、5〜300重量部の範囲内で添加して表面処理工程を行うことが好ましい。さらに好ましくは、10〜200重量部である。このような範囲で前記有機化合物を添加することにより、カーボンブラック表面に均一に有機化合物を付着させることができ、さらに、二次粒子を形成した時点で生成する分離面に付着できるに充分な量とすることができる。このため、分解された一次粒子が再度凝集することを効果的に防止でき、また、この添加量以上に添加した場合に発生する、出来上がりのカーボンブラックにて過剰に存在する有機化合物によるカーボンブラック固有の特性を喪失させる可能性が低くなる。  The organic compound used for the surface treatment is preferably added within a range of 5 to 300 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the carbon black to perform the surface treatment process. More preferably, it is 10-200 weight part. By adding the organic compound in such a range, the organic compound can be uniformly attached to the surface of the carbon black, and further, an amount sufficient to adhere to the separation surface generated when the secondary particles are formed. It can be. For this reason, it is possible to effectively prevent the decomposed primary particles from aggregating again, and the carbon black inherent to the organic compound that is excessively present in the finished carbon black, which is generated when added more than this addition amount The possibility of losing the characteristics of is reduced.

(B)少なくとも二次粒子を含むカーボンブラックに機械的剪断力を付与して一次粒子化させ、且つ、二次粒子から分離した分離面に有機化合物をグラフト化する工程
本工程は、上記表面処理工程で再凝集部位が少なくなったカーボンブラックを開裂させ、二次粒子から一次粒子化させると同時に表面に有機化合物にてグラフト化し、安定な一次粒子化する工程である。すなわち、例えば、機械的剪断力を前記有機化合物で表面処理したカーボンブラックに付与し、基本粒子の凝集部に亀裂を生じさせつつその部分に有機化合物をグラフト化させ、カーボンブラックの再凝集を抑制していく。当該カーボンブラックに継続して機械的剪断力を付与することにより亀裂部分を拡大させ、一次粒子化させつつ有機化合物を開裂で生じた分離面にグラフト化させ、最終的に一次粒子として分離した時点では、凝集可能な活性部が存在しない状態とさせることで安定な次粒子として存在させる工程である。この場合、添加されている有機化合物にも同様の機械的剪断力が付与されているため、有機化合物自体も機械的剪断力にて活性化されており、グラフト化が促進される。
(B) A step of applying mechanical shearing force to carbon black containing at least secondary particles to form primary particles, and grafting an organic compound on a separation surface separated from the secondary particles. In this process, the carbon black having fewer re-aggregation sites is cleaved to form secondary particles to primary particles, and at the same time, the surface is grafted with an organic compound to form stable primary particles. That is, for example, mechanical shear force is applied to the carbon black surface-treated with the organic compound, and the organic compound is grafted to the agglomerated part of the basic particles while cracking the part, thereby suppressing the reaggregation of the carbon black. I will do it. By applying mechanical shearing force continuously to the carbon black, the cracked part is expanded, and the organic compound is grafted to the separation surface generated by the cleavage while making primary particles, and finally separated as primary particles Then, it is the process of making it exist as a stable next particle by making it the state which does not exist the active part which can be aggregated. In this case, since the same mechanical shearing force is applied to the added organic compound, the organic compound itself is also activated by the mechanical shearing force, and grafting is promoted.

なお、本明細書でいう「有機化合物をグラフト化させたカーボンブラック」とは、カーボンブラック部分に有機化合物部分がグラフト化されたカーボンブラックをいう。さらに、ここでいう「グラフト化」とは、ドネ(Jean−Baptiste Donnet)らがその著書「カーボンブラック」(1978年 5月 1日株式会社講談社発行)にて定義しているように、カーボンブラックのような基質に対する有機化合物の不可逆的な付加のことである。  As used herein, “carbon black grafted with an organic compound” refers to carbon black in which an organic compound portion is grafted to a carbon black portion. Furthermore, “grafting” as used herein is carbon as defined by Jean-Baptiste Donnet et al. In his book “Carbon Black” (published on May 1, 1978, Kodansha). An irreversible addition of an organic compound to a substrate such as black.

上記グラフト工程は、少なくとも亀裂部分に活性遊離基を有するかまたは生成することができる有機化合物をグラフト化させる工程であるが、亀裂部分以外に同時にグラフト化が起こっていてもよい。また、上記の表面処理工程進行中に同時にまたは別工程として実行されても良い。  The grafting step is a step of grafting an organic compound having an active free radical or capable of being generated at least in a crack portion, but grafting may occur simultaneously in addition to the crack portion. Moreover, you may perform simultaneously or as a separate process during said surface treatment process progress.

上記の亀裂をおこすための手段としては、超音波、マイクロ波、紫外線、赤外線などの電磁波の照射、オゾン作用、酸化剤の作用、化学的作用、機械的剪断力作用などさまざまな形態がとりうる。  As means for causing the above cracks, various forms such as irradiation of electromagnetic waves such as ultrasonic waves, microwaves, ultraviolet rays, and infrared rays, ozone action, action of an oxidizing agent, chemical action, mechanical shear force action can be taken. .

本発明では、少なくとも機械的剪断力を付与することによって、亀裂を起こさせることが好ましい。有機化合物で表面処理されたカーボンブラック(ストラクチャ)を、機械的剪断力が作用する場におき、表面処理されたカーボンブラックをストラクチャから一次粒子に調整することが望ましい。この機械的剪断力を付与する際には、他の上記に記載された亀裂を起こすための手段を合わせて使用してもよい。
ここでの機械的剪断力とは前述の表面処理工程での機械的剪断力と同様な剪断力を加えることが好ましい。
In the present invention, it is preferable to cause a crack by applying at least a mechanical shearing force. It is desirable to place the carbon black (structure) surface-treated with an organic compound in a place where a mechanical shearing force acts to adjust the surface-treated carbon black from the structure to primary particles. When applying this mechanical shearing force, other means for causing cracks as described above may be used in combination.
The mechanical shearing force here is preferably a shearing force similar to the mechanical shearing force in the surface treatment step described above.

前述のように、機械的剪断力の作用はカーボンブラックを凝集体から一次粒子に微粒子化させるばかりではなく、カーボンブラック内部の鎖を断裂させて活性遊離基を生成させる事も行うことができる。本発明で使用される遊離基を備えているかまたは生成することができる有機化合物は、例えば機械的剪断力場の作用を受けて断裂して活性遊離基を有するかまたは生成することができる有機化合物を含む。機械的剪断力の作用下だけで十分に活性遊離基が形成できない場合には、超音波、マイクロ波、紫外線、赤外線などの電磁波の照射下、オゾンの作用下、または酸化剤の作用下において、活性遊離基数を補完することができる。  As described above, the action of the mechanical shearing force can not only make carbon black fine particles from aggregates into primary particles, but also generate active free radicals by breaking the chains inside the carbon black. Organic compounds having or capable of generating free radicals used in the present invention are organic compounds that have active free radicals or can be generated by cleavage under the action of, for example, a mechanical shear force field including. When the active free radicals cannot be sufficiently formed only under the action of mechanical shearing force, under irradiation of electromagnetic waves such as ultrasonic waves, microwaves, ultraviolet rays, infrared rays, under the action of ozone, or under the action of an oxidizing agent, The number of active free radicals can be complemented.

機械的剪断力を与える装置としては、ポリラボシステムミキサ(サーモエレクトロン社製)、リファイナ、単軸押出機、二軸押出機、遊星軸押出機、錐形軸押出機、連続混練機、密封ミキサー、Z形ニーダーなどを使用することができる。なお、この機械的剪断力を付与する条件としては前述の表面処理と同様の条件とすることが機械的剪断力を効果的に付与する観点で好ましい。また、これら装置を使用することにより、効果的、且つ、連続的に機械的エネルギーを粒子全体に均一に付与することができるため、グラフト化を効率的、且つ、均一に行うことができる点で好ましい。  Polylab system mixer (manufactured by Thermo Electron), refiner, single screw extruder, twin screw extruder, planetary screw extruder, cone screw extruder, continuous kneader, sealed mixer Z-type kneaders can be used. The conditions for applying the mechanical shearing force are preferably the same as those for the surface treatment described above from the viewpoint of effectively applying the mechanical shearing force. In addition, by using these devices, mechanical energy can be effectively and continuously applied to the entire particles uniformly, so that grafting can be performed efficiently and uniformly. preferable.

上記の表面処理工程とグラフト工程においては、添加する有機化合物は、有機化合物が所定の量となるように、徐々に連続的又は断続的に添加してもよいし、上記表面工程開始時に予め所定量を添加しておき、グラフト工程まで実行してもよい。
表面処理の材料として表面処理工程に使用される有機化合物とグラフト反応させる材料としてグラフト工程に使用される有機化合物は、同じであっても異なっていても良い。
In the surface treatment step and the grafting step, the organic compound to be added may be added gradually or intermittently so that the organic compound becomes a predetermined amount, or may be added in advance at the start of the surface step. A fixed amount may be added and executed until the grafting step.
The organic compound used in the grafting step as the material to be grafted with the organic compound used in the surface treatment step as the surface treatment material may be the same or different.

上述のグラフト工程は、使用される有機化合物の融点以上の条件において実施されることが望ましい。温度条件の上限としては特に有機化合物の融点+200℃以内、さらには、融点+150℃以内であることが、グラフト反応、一次粒子の分裂を促進する観点で好ましい。尚、複数種類の有機化合物が混合される場合は最も融点の高い有機化合物の融点に対して温度設定がされることが好ましい。  The grafting step described above is desirably performed under conditions that are equal to or higher than the melting point of the organic compound used. The upper limit of the temperature condition is particularly preferably within the melting point of the organic compound + 200 ° C., more preferably within the melting point + 150 ° C., from the viewpoint of promoting the graft reaction and the splitting of the primary particles. When a plurality of types of organic compounds are mixed, it is preferable to set the temperature with respect to the melting point of the organic compound having the highest melting point.

上述の機械的剪断力作用させる時間は、試料の量やスケールにもよるが、工程を十分に実行するために、1分以上100分以内であることが反応の均一性を向上する観点で好ましい。  The above-described mechanical shearing force application time depends on the amount and scale of the sample, but in order to sufficiently perform the process, it is preferably 1 minute or more and 100 minutes or less from the viewpoint of improving the uniformity of the reaction. .

上述の本発明の製造方法では、カーボンブラックと後述する有機化合物を溶媒を使用せずに混合させて機械的剪断力を付与することが好ましい。反応として有機化合物の溶融温度以上にて剪断力を付与するため、有機化合物が液状となるため、固体であるカーボンブラック表面に均一になじみ、反応を効果的に進行させることができる。溶媒を使用した場合には、均一性は向上するものの、機械的剪断力を付与する際のエネルギーの伝達が低下するため、活性化のレベルが低下してしまい、グラフト化を効果的に進行させることができにくくなると推定される。  In the production method of the present invention described above, it is preferable to apply mechanical shearing force by mixing carbon black and an organic compound described later without using a solvent. Since a shearing force is applied as a reaction at a temperature higher than the melting temperature of the organic compound, the organic compound becomes liquid, so that it can be uniformly adapted to the solid carbon black surface and the reaction can be effectively advanced. When a solvent is used, the uniformity is improved, but since the transmission of energy when applying mechanical shearing force is reduced, the level of activation is reduced and grafting is effectively advanced. It is estimated that it will be difficult to do.

なお、一次粒子の量を調整する方法としては特に限定されるものではないが、前述の機械的剪断力を付与する条件を変化させることで調整することができる。より具体的には剪断力を付与するための混合機中の混合ゾーンの混合物充満度が80%以上となるように調整し、その充満度を変化させることで機械的剪断力を変更でき、一次粒子の存在割合を調整することができる。さらには混合時の攪拌トルクを変化さることでも調整することができ、このトルクを調整する方法として、前述の充満度に加え、攪拌回転数や攪拌温度によっても制御することができる。より具体的には混合時の温度を低くすると溶融状態の有機化合物の粘度が高くなる方向となるため、トルクは高くなり、結果として付与される剪断力は増加する。すなわち、一次粒子の存在量が増加していく。  The method for adjusting the amount of primary particles is not particularly limited, but it can be adjusted by changing the conditions for applying the mechanical shearing force. More specifically, the degree of mixture fullness in the mixing zone in the mixer for applying the shearing force is adjusted to be 80% or more, and the mechanical shearing force can be changed by changing the degree of filling. The abundance ratio of the particles can be adjusted. Furthermore, it can also be adjusted by changing the stirring torque at the time of mixing, and as a method for adjusting this torque, it can be controlled by the stirring rotation speed and the stirring temperature in addition to the above-mentioned fullness. More specifically, when the temperature at the time of mixing is lowered, the viscosity of the molten organic compound is increased, so that the torque is increased and the resultant shear force is increased. That is, the abundance of primary particles increases.

2)出発原料としてのカーボンブラック
使用可能なカーボンブラックとしては、例えば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、ランプブラック等、いずれの市販のものが使用できるが、凝集体構造を有しているカーボンブラックである。この凝集体構造とは、基本粒子である一次粒子が凝集して形成されて、ストラクチャー構造を有するもので、いわゆる一次粒子の凝集体からなる、二次粒子化されたカーボンブラックを意味する。また、カーボンブラックへの有機化合物の表面処理やグラフト反応を円滑にするために、カーボンブラックの表面に十分なカルボキシル基、キノン基、フェノール基やラクトン基などの酸素含有官能基及び層面周縁の活発な水素原子が多く存在していることが望ましい。そのため、本発明で使用されるカーボンブラックについて、酸素含有量が0.1%以上であり、水素含有量は0.2%以上であることが好ましい。特には、酸素含有量が、10%以下、水素含有量は、1%以下である。ここで酸素含有量、水素含有量はそれぞれ、酸素元素数又は水素元素数を全元素数(炭素、酸素、水素の元素の和)で割った値で求められる。
このような範囲を選択することにより、カーボンブラックへの有機化合物の表面処理やグラフト反応を円滑にすることができる。
2) Carbon black as a starting material Usable carbon black can be any commercially available carbon black such as furnace black, channel black, acetylene black, lamp black, etc., but carbon having an aggregate structure Black. The aggregate structure means a carbon black which is formed by agglomeration of primary particles as basic particles and has a structure structure, and is formed of aggregates of so-called primary particles and formed into secondary particles. In addition, in order to facilitate the surface treatment and graft reaction of organic compounds on carbon black, sufficient oxygen-containing functional groups such as carboxyl groups, quinone groups, phenol groups and lactone groups on the surface of carbon black, and active layer surface periphery. It is desirable that many hydrogen atoms exist. Therefore, the carbon black used in the present invention preferably has an oxygen content of 0.1% or more and a hydrogen content of 0.2% or more. In particular, the oxygen content is 10% or less and the hydrogen content is 1% or less. Here, the oxygen content and the hydrogen content are respectively obtained by dividing the number of oxygen elements or the number of hydrogen elements by the total number of elements (sum of carbon, oxygen, and hydrogen elements).
By selecting such a range, the surface treatment or graft reaction of the organic compound onto the carbon black can be facilitated.

また、上述の範囲を選択することによって、遊離基を備えているかまたは生成することができる有機化合物を確実にグラフトさせることができ、再凝集防止効果が高くなる。カーボンブラック表面の酸素含有量及び水素含有量が前記範囲を下回る場合には、加熱空気酸化やオゾン酸化などの気相酸化、または硝酸、過酸化水素、過マンガン酸カリウム、次亜塩素酸ナトリウム、臭素水などによる液相酸化処理によりカーボンブラックの酸素含有量及び水素含有量を増加させてもよい。  Further, by selecting the above range, an organic compound having a free radical or capable of being generated can be surely grafted, and the reaggregation preventing effect is enhanced. When the oxygen content and hydrogen content on the carbon black surface are below the above ranges, gas phase oxidation such as heated air oxidation or ozone oxidation, or nitric acid, hydrogen peroxide, potassium permanganate, sodium hypochlorite, The oxygen content and hydrogen content of carbon black may be increased by liquid phase oxidation treatment with bromine water or the like.

3)有機化合物
表面処理工程でカーボンブラックを表面処理するために、もしくはグラフト工程でカーボンブラックにグラフト化するために使用する有機化合物は、遊離基を備えているかまたは生成することができる有機化合物である。
3) Organic compound The organic compound used for surface treatment of carbon black in the surface treatment step or for grafting to carbon black in the grafting step is an organic compound having a free radical or capable of being generated. is there.

遊離基を生成することができる有機化合物において、遊離基を生成する条件は特に制限がないが、本発明で使用される有機化合物の場合は、グラフト工程中には、遊離基を有している状態となることが必要である。当該有機化合物は、少なくとも電子移動により遊離基を生成可能な化合物、熱分解により遊離基を生成可能な化合物、せん断力等により化合物の構造が断裂された結果、遊離基を生成可能な化合物が好ましい。  In the organic compound capable of generating a free radical, the conditions for generating the free radical are not particularly limited, but the organic compound used in the present invention has a free radical during the grafting process. It is necessary to be in a state. The organic compound is preferably a compound capable of generating free radicals by electron transfer, a compound capable of generating free radicals by thermal decomposition, or a compound capable of generating free radicals as a result of the structure of the compound being cleaved by shearing force or the like. .

本発明で使用される遊離基を備えているかまたは生成することができる有機化合物については、その分子量が50以上であることが好ましく、上限としては1500以下であることが好ましい。このような分子量の範囲の有機化合物を採用することによって、ある程度大きい分子量の有機化合物で表面を置換したカーボンブラックとすることができ、形成された一次粒子の再凝集を抑制することができる。また、分子量として1500以下のものとすることにより、過度な表面改質とならず、表面にグラフト化された有機化合物の特性が過度に発揮されることなく、カーボンブラック自体の保有する特性を十分に発揮させることができる。  About the organic compound which is equipped with the free radical used by this invention, or can be produced | generated, it is preferable that the molecular weight is 50 or more, and it is preferable that it is 1500 or less as an upper limit. By adopting an organic compound having such a molecular weight range, it is possible to obtain a carbon black whose surface is substituted with an organic compound having a somewhat large molecular weight, and to suppress reaggregation of the formed primary particles. In addition, by making the molecular weight 1500 or less, the characteristics possessed by the carbon black itself are sufficiently obtained without excessive surface modification and without excessively exhibiting the characteristics of the organic compound grafted on the surface. Can be demonstrated.

上記表面処理工程とグラフト工程で使用される前記有機化合物は同一でも、異なっていても良いし、それぞれの工程に複数種の有機化合物を添加しても良い。反応温度の制御やその他の条件を簡素化するために、表面処理工程とグラフト工程で使用する有機化合物は同一であるほうが望ましい。  The organic compounds used in the surface treatment step and the grafting step may be the same or different, and plural types of organic compounds may be added to each step. In order to simplify the control of the reaction temperature and other conditions, it is desirable that the organic compound used in the surface treatment step and the grafting step be the same.

前記有機化合物の例としては、フェノール系化合物、アミン系化合物、リン酸エステル系化合物、チオエーテル系化合物のカーボンブラック表面の遊離基を捕捉することができる有機化合物をあげることができる。  Examples of the organic compound include organic compounds capable of capturing free radicals on the carbon black surface of phenolic compounds, amine compounds, phosphate ester compounds, and thioether compounds.

これらの有機化合物としては、いわゆる酸化防止剤、光安定剤が好ましい。さらに好ましくは、ヒンダードフェノール、ヒンダードアミン系をあげることができる。また、リン酸エステル系化合物、チオール系化合物、チオエーテル系化合物の酸化防止剤も使用することができる。これらの有機化合物は複数組み合わせて使用してもよい。その組み合わせにより、表面処理の特性を種々発揮させることもできる。  As these organic compounds, so-called antioxidants and light stabilizers are preferable. More preferred are hindered phenols and hindered amines. Moreover, antioxidants of phosphate ester compounds, thiol compounds, and thioether compounds can also be used. A plurality of these organic compounds may be used in combination. Depending on the combination, various characteristics of the surface treatment can be exhibited.

また、これらの有機化合物は、反応を確実に制御するために、イソシアネート基を持たないことが好ましい。すなわち、過度な反応性を有する有機化合物を使用した場合には均一なグラフト化反応が形成されにくくなってしまい、反応時間や有機化合物量を多量に使用しなくてはならなくなる場合がある。この理由として明確ではないが、前述の様な反応性の高い有機化合物を使用した場合には、表面活性点以外にも反応が進行してしまい、本来の目的である機械的剪断力により形成された活性点への反応が不十分となってしまうためと推定される。  Further, these organic compounds preferably do not have an isocyanate group in order to reliably control the reaction. That is, when an organic compound having excessive reactivity is used, a uniform grafting reaction is difficult to be formed, and it may be necessary to use a large amount of reaction time and amount of organic compound. Although the reason for this is not clear, when an organic compound having a high reactivity as described above is used, the reaction proceeds in addition to the surface active sites, and is formed by the mechanical shear force that is the original purpose. It is presumed that the reaction to the active site becomes insufficient.

前記有機化合物の具体例を以下に示す。  Specific examples of the organic compound are shown below.

フェノール系化合物
(有機化合物1〜88)
(有機化合物1)

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(有機化合物2)
Figure 2007000820

(有機化合物3)
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(有機化合物4)
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(有機化合物5)
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(有機化合物6)
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(有機化合物7)
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(有機化合物8)
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(有機化合物9)
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(有機化合物10)
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(有機化合物11)
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(有機化合物12)
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(有機化合物13)
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(有機化合物14)
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(有機化合物15)
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(有機化合物16)
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(有機化合物17)
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(有機化合物18)
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(有機化合物19)
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(有機化合物20)
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(有機化合物21)
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(有機化合物22)
Figure 2007000820

(有機化合物23)
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(有機化合物24)
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(有機化合物25)
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(有機化合物26)
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(有機化合物27)
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(有機化合物28)
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(有機化合物29)
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(有機化合物30)
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(有機化合物31)
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(有機化合物32)
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(有機化合物33)
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(有機化合物34)
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(有機化合物35)
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(有機化合物36)
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(有機化合物37)
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(有機化合物38)
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(有機化合物39)
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(有機化合物40)
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(有機化合物41)
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(有機化合物42)
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(有機化合物43)
Figure 2007000820

(有機化合物44)
Figure 2007000820

(有機化合物45)
Figure 2007000820

(有機化合物46)
Figure 2007000820

(有機化合物47)
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(有機化合物48)
Figure 2007000820

(有機化合物49)
Figure 2007000820

(有機化合物50)
Figure 2007000820

(有機化合物51)
Figure 2007000820

(有機化合物52)
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(有機化合物53)
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(有機化合物54)
Figure 2007000820

(有機化合物55)
Figure 2007000820

(有機化合物56)
Figure 2007000820

(有機化合物57)
Figure 2007000820

(有機化合物58)
Figure 2007000820

(有機化合物59)
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(有機化合物60)
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(有機化合物61)
Figure 2007000820

(有機化合物62)
Figure 2007000820

(有機化合物63)
Figure 2007000820

(有機化合物64)
Figure 2007000820

(有機化合物65)
Figure 2007000820

(有機化合物66)
Figure 2007000820

(有機化合物67)
Figure 2007000820

(有機化合物68)
Figure 2007000820

(有機化合物69)
Figure 2007000820

(有機化合物70)
Figure 2007000820

(有機化合物71)
Figure 2007000820

(有機化合物72)
Figure 2007000820

(有機化合物73)
Figure 2007000820

(有機化合物74)
Figure 2007000820

(有機化合物75)
Figure 2007000820

(有機化合物76)
Figure 2007000820

(有機化合物77)
Figure 2007000820

(有機化合物78)
Figure 2007000820

(有機化合物79)
Figure 2007000820

(有機化合物80)
Figure 2007000820

(有機化合物81)
Figure 2007000820

(有機化合物82)
Figure 2007000820

(有機化合物83)
Figure 2007000820

(有機化合物84)
Figure 2007000820

(有機化合物85)
Figure 2007000820

(有機化合物86)
Figure 2007000820

(有機化合物87)
Figure 2007000820

(有機化合物88)
Figure 2007000820

アミン系化合物
(有機化合物89〜144)
(有機化合物89)
Figure 2007000820

(有機化合物90)
Figure 2007000820

(有機化合物91)
Figure 2007000820

(有機化合物92)
Figure 2007000820

(有機化合物93)
Figure 2007000820

(有機化合物94)
Figure 2007000820

(有機化合物95)
Figure 2007000820

(有機化合物96)
Figure 2007000820

(有機化合物97)
Figure 2007000820

(有機化合物98)
Figure 2007000820

(有機化合物99)
Figure 2007000820

(有機化合物100)
Figure 2007000820

(有機化合物101)
Figure 2007000820

(有機化合物102)
Figure 2007000820

(有機化合物103)
Figure 2007000820

(有機化合物104)
Figure 2007000820

(有機化合物105)
Figure 2007000820

(有機化合物106)
Figure 2007000820

(有機化合物107)
Figure 2007000820

(有機化合物108)
Figure 2007000820

(有機化合物109)
Figure 2007000820

(有機化合物110)
Figure 2007000820

(有機化合物111)
Figure 2007000820

(有機化合物112)
Figure 2007000820

(有機化合物113)
Figure 2007000820

(有機化合物114)
Figure 2007000820

(有機化合物115)
Figure 2007000820

(有機化合物116)
Figure 2007000820

(有機化合物117)
Figure 2007000820

(有機化合物118)
Figure 2007000820

(有機化合物119)
Figure 2007000820

(有機化合物120)
Figure 2007000820

(有機化合物121)
Figure 2007000820

(有機化合物122)
Figure 2007000820

(有機化合物123)
Figure 2007000820

(有機化合物124)
Figure 2007000820

(有機化合物125)
Figure 2007000820

(有機化合物126)
Figure 2007000820

(有機化合物127)
Figure 2007000820

(有機化合物128)

Figure 2007000820

(有機化合物129)
Figure 2007000820

(有機化合物130)
Figure 2007000820

(有機化合物131)
Figure 2007000820

(有機化合物132)
Figure 2007000820

(有機化合物133)
Figure 2007000820

(有機化合物134)
Figure 2007000820

(有機化合物135)
Figure 2007000820

(有機化合物136)
Figure 2007000820

(有機化合物137)
Figure 2007000820

(有機化合物138)
Figure 2007000820

(有機化合物139)
Figure 2007000820

(有機化合物140)
Figure 2007000820

(有機化合物141)
Figure 2007000820

(有機化合物142)
Figure 2007000820

(有機化合物143)
Figure 2007000820

(有機化合物144)
Figure 2007000820

チオール系及びチオエーテル系化合物
(有機化合物145〜153)
(有機化合物145)
Figure 2007000820

(有機化合物146)
Figure 2007000820

(有機化合物147)
Figure 2007000820

(有機化合物148)
Figure 2007000820

(有機化合物149)
Figure 2007000820

(有機化合物150)
Figure 2007000820

(有機化合物151)
Figure 2007000820

(有機化合物152)
Figure 2007000820

(有機化合物153)
Figure 2007000820

リン酸エステル系化合物
(有機化合物154〜160)
(有機化合物154)
Figure 2007000820

(有機化合物155)
Figure 2007000820

(有機化合物156)
Figure 2007000820

(有機化合物157)
Figure 2007000820

(有機化合物158)
Figure 2007000820

(有機化合物159)
Figure 2007000820

(有機化合物160)
Figure 2007000820

フェノール系有機化合物
(有機化合物161)
Figure 2007000820
Phenolic compounds (organic compounds 1 to 88)
(Organic compound 1)
Figure 2007000820

(Organic compound 2)
Figure 2007000820

(Organic compound 3)
Figure 2007000820

(Organic compound 4)
Figure 2007000820

(Organic compound 5)
Figure 2007000820

(Organic compound 6)
Figure 2007000820

(Organic compound 7)
Figure 2007000820

(Organic compound 8)
Figure 2007000820

(Organic compound 9)
Figure 2007000820

(Organic compound 10)
Figure 2007000820

(Organic compound 11)
Figure 2007000820

(Organic Compound 12)
Figure 2007000820

(Organic Compound 13)
Figure 2007000820

(Organic Compound 14)
Figure 2007000820

(Organic Compound 15)
Figure 2007000820

(Organic Compound 16)
Figure 2007000820

(Organic compound 17)
Figure 2007000820

(Organic compound 18)
Figure 2007000820

(Organic Compound 19)
Figure 2007000820

(Organic compound 20)
Figure 2007000820

(Organic compound 21)
Figure 2007000820

(Organic compound 22)
Figure 2007000820

(Organic Compound 23)
Figure 2007000820

(Organic Compound 24)
Figure 2007000820

(Organic compound 25)
Figure 2007000820

(Organic compound 26)
Figure 2007000820

(Organic Compound 27)
Figure 2007000820

(Organic compound 28)
Figure 2007000820

(Organic Compound 29)
Figure 2007000820

(Organic Compound 30)
Figure 2007000820

(Organic compound 31)
Figure 2007000820

(Organic compound 32)
Figure 2007000820

(Organic compound 33)
Figure 2007000820

(Organic Compound 34)
Figure 2007000820

(Organic compound 35)
Figure 2007000820

(Organic Compound 36)
Figure 2007000820

(Organic Compound 37)
Figure 2007000820

(Organic compound 38)
Figure 2007000820

(Organic Compound 39)
Figure 2007000820

(Organic compound 40)
Figure 2007000820

(Organic compound 41)
Figure 2007000820

(Organic Compound 42)
Figure 2007000820

(Organic compound 43)
Figure 2007000820

(Organic compound 44)
Figure 2007000820

(Organic compound 45)
Figure 2007000820

(Organic compound 46)
Figure 2007000820

(Organic Compound 47)
Figure 2007000820

(Organic compound 48)
Figure 2007000820

(Organic compound 49)
Figure 2007000820

(Organic compound 50)
Figure 2007000820

(Organic Compound 51)
Figure 2007000820

(Organic Compound 52)
Figure 2007000820

(Organic Compound 53)
Figure 2007000820

(Organic compound 54)
Figure 2007000820

(Organic compound 55)
Figure 2007000820

(Organic compound 56)
Figure 2007000820

(Organic Compound 57)
Figure 2007000820

(Organic compound 58)
Figure 2007000820

(Organic compound 59)
Figure 2007000820

(Organic compound 60)
Figure 2007000820

(Organic Compound 61)
Figure 2007000820

(Organic Compound 62)
Figure 2007000820

(Organic compound 63)
Figure 2007000820

(Organic compound 64)
Figure 2007000820

(Organic compound 65)
Figure 2007000820

(Organic compound 66)
Figure 2007000820

(Organic compound 67)
Figure 2007000820

(Organic Compound 68)
Figure 2007000820

(Organic Compound 69)
Figure 2007000820

(Organic compound 70)
Figure 2007000820

(Organic compound 71)
Figure 2007000820

(Organic Compound 72)
Figure 2007000820

(Organic Compound 73)
Figure 2007000820

(Organic compound 74)
Figure 2007000820

(Organic compound 75)
Figure 2007000820

(Organic compound 76)
Figure 2007000820

(Organic compound 77)
Figure 2007000820

(Organic Compound 78)
Figure 2007000820

(Organic compound 79)
Figure 2007000820

(Organic compound 80)
Figure 2007000820

(Organic Compound 81)
Figure 2007000820

(Organic compound 82)
Figure 2007000820

(Organic compound 83)
Figure 2007000820

(Organic compound 84)
Figure 2007000820

(Organic compound 85)
Figure 2007000820

(Organic compound 86)
Figure 2007000820

(Organic compound 87)
Figure 2007000820

(Organic Compound 88)
Figure 2007000820

Amine compounds (organic compounds 89-144)
(Organic compound 89)
Figure 2007000820

(Organic compound 90)
Figure 2007000820

(Organic compound 91)
Figure 2007000820

(Organic compound 92)
Figure 2007000820

(Organic compound 93)
Figure 2007000820

(Organic compound 94)
Figure 2007000820

(Organic compound 95)
Figure 2007000820

(Organic compound 96)
Figure 2007000820

(Organic compound 97)
Figure 2007000820

(Organic Compound 98)
Figure 2007000820

(Organic compound 99)
Figure 2007000820

(Organic compound 100)
Figure 2007000820

(Organic compound 101)
Figure 2007000820

(Organic compound 102)
Figure 2007000820

(Organic compound 103)
Figure 2007000820

(Organic compound 104)
Figure 2007000820

(Organic compound 105)
Figure 2007000820

(Organic compound 106)
Figure 2007000820

(Organic compound 107)
Figure 2007000820

(Organic compound 108)
Figure 2007000820

(Organic compound 109)
Figure 2007000820

(Organic compound 110)
Figure 2007000820

(Organic compound 111)
Figure 2007000820

(Organic compound 112)
Figure 2007000820

(Organic compound 113)
Figure 2007000820

(Organic compound 114)
Figure 2007000820

(Organic compound 115)
Figure 2007000820

(Organic compound 116)
Figure 2007000820

(Organic compound 117)
Figure 2007000820

(Organic compound 118)
Figure 2007000820

(Organic Compound 119)
Figure 2007000820

(Organic compound 120)
Figure 2007000820

(Organic Compound 121)
Figure 2007000820

(Organic compound 122)
Figure 2007000820

(Organic compound 123)
Figure 2007000820

(Organic compound 124)
Figure 2007000820

(Organic compound 125)
Figure 2007000820

(Organic compound 126)
Figure 2007000820

(Organic compound 127)
Figure 2007000820

(Organic Compound 128)

Figure 2007000820

(Organic Compound 129)
Figure 2007000820

(Organic Compound 130)
Figure 2007000820

(Organic Compound 131)
Figure 2007000820

(Organic Compound 132)
Figure 2007000820

(Organic Compound 133)
Figure 2007000820

(Organic Compound 134)
Figure 2007000820

(Organic compound 135)
Figure 2007000820

(Organic compound 136)
Figure 2007000820

(Organic compound 137)
Figure 2007000820

(Organic compound 138)
Figure 2007000820

(Organic Compound 139)
Figure 2007000820

(Organic Compound 140)
Figure 2007000820

(Organic compound 141)
Figure 2007000820

(Organic Compound 142)
Figure 2007000820

(Organic Compound 143)
Figure 2007000820

(Organic Compound 144)
Figure 2007000820

Thiol-based and thioether-based compounds (organic compounds 145 to 153)
(Organic compound 145)
Figure 2007000820

(Organic compound 146)
Figure 2007000820

(Organic compound 147)
Figure 2007000820

(Organic compound 148)
Figure 2007000820

(Organic Compound 149)
Figure 2007000820

(Organic Compound 150)
Figure 2007000820

(Organic compound 151)
Figure 2007000820

(Organic Compound 152)
Figure 2007000820

(Organic compound 153)
Figure 2007000820

Phosphate ester compounds (organic compounds 154-160)
(Organic compound 154)
Figure 2007000820

(Organic compound 155)
Figure 2007000820

(Organic compound 156)
Figure 2007000820

(Organic compound 157)
Figure 2007000820

(Organic compound 158)
Figure 2007000820

(Organic compound 159)
Figure 2007000820

(Organic compound 160)
Figure 2007000820

Phenolic organic compounds (organic compound 161)
Figure 2007000820

つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
(帯電ローラの形態)
まず、図4を参照して本発明の接触帯電ローラの基本的構成について説明する。本実施形態の帯電ローラ100は、芯金101の外周に導電性弾性部材102からなる層(単に導電性弾性層又は、導電性ゴム層ともいう)を被覆した構成を有し、この帯電ローラ100を感光体(像担持体)に接触させ、該帯電ローラに電圧を印加して感光体(像担持体)を帯電する。
このような帯電ローラ方式は、直流電圧をローラに印加する直流帯電方式、交流電圧をローラに印加する誘導帯電方式のいずれでもよい。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail.
(Charging roller configuration)
First, the basic configuration of the contact charging roller of the present invention will be described with reference to FIG. The charging roller 100 according to this embodiment has a configuration in which the outer periphery of a cored bar 101 is covered with a layer made of a conductive elastic member 102 (also simply referred to as a conductive elastic layer or a conductive rubber layer). Is brought into contact with the photosensitive member (image carrier), and a voltage is applied to the charging roller to charge the photosensitive member (image carrier).
Such a charging roller system may be either a DC charging system in which a DC voltage is applied to the roller or an induction charging system in which an AC voltage is applied to the roller.

又誘導帯電方式で印加される電圧の周波数fは任意のものが用いられるが、ストロービングすなわち縞模様を防止するために、導電性弾性ローラ及び像担持体部材の相対速度に応じて適当な周波数を選択できる。該相対速度は導電性弾性ローラと像担持体との接触領域の大きさによって決めることができる。  In addition, the frequency f of the voltage applied by the induction charging method is arbitrary, but an appropriate frequency is selected according to the relative speed of the conductive elastic roller and the image carrier member in order to prevent strobing, that is, a stripe pattern. Can be selected. The relative speed can be determined by the size of the contact area between the conductive elastic roller and the image carrier.

前記導電性ゴム層に用いることのできるゴム組成物としては、天然ゴム、エチレンプロピレンジエンメチレンゴム(EPDM)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、ニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)等が挙げられる。これらのゴムは、単独でまたは2種以上の混合ゴムとして使用することができる。  Examples of rubber compositions that can be used for the conductive rubber layer include natural rubber, ethylene propylene diene methylene rubber (EPDM), styrene-butadiene rubber (SBR), silicone rubber, urethane rubber, epichlorohydrin rubber, and isoprene rubber (IR). , Butadiene rubber (BR), nitrile-butadiene rubber (NBR), chloroprene rubber (CR) and the like. These rubber | gum can be used individually or as 2 or more types of mixed rubbers.

導電性を付与するために、これらのゴム組成物に導電性付与剤を配合して使用する。適当な導電性付与剤としては、公知のカーボンブラック(ファーネス系カーボンブラックまたはケツチエンブラック)、フェレ径の個数平均粒径が5〜300nmであり且つ一次粒子が個数基準で5%以上であるカーボンブラック、酸化錫等の金属粉が挙げられる。導電性付与剤の使用量はゴム組成物全量に対して約5〜約50質量部である。  In order to impart conductivity, a conductivity imparting agent is blended with these rubber compositions. As a suitable conductivity imparting agent, known carbon black (furnace carbon black or ketien black), carbon having a ferret diameter number average particle diameter of 5 to 300 nm and primary particles of 5% or more on the number basis. Examples thereof include metal powders such as black and tin oxide. The usage-amount of an electroconductivity imparting agent is about 5 to about 50 mass parts with respect to the rubber composition whole quantity.

ゴム組成物には、ゴム基材、発泡剤、導電性付与剤以外に必要に応じて、ゴム用薬品、ゴム添加剤を配合して導電性発泡ゴム組成物とすることもできる。ゴム用薬品、ゴム添加剤としては、硫黄、パーオキサイド等の加硫剤、亜鉛華、ステアリン酸等の加硫促進助剤、スルフェンアミド系、チラウム系、チアゾール系、グラニジン系等の加硫促進剤、アミン系、フェノール系、硫黄系、リン系等の老化防止剤、または酸化防止剤、紫外線吸収剤、オゾン劣化防止剤、粘着付与剤等を使用することができ、さらに各種の補強剤、摩擦係数調整剤、シリカ、タルク、クレイ等の無機充填剤も任意に選択し使用し得る。これらの導電性ゴム層は10〜10Ωcmの範囲の直流体積抵抗率を有することが好ましい。In addition to the rubber base material, the foaming agent, and the conductivity imparting agent, the rubber composition may be blended with a rubber chemical and a rubber additive as necessary to obtain a conductive foamed rubber composition. Rubber chemicals and rubber additives include vulcanizing agents such as sulfur and peroxide, vulcanization accelerators such as zinc white and stearic acid, vulcanized sulfenamide, thyrium, thiazole and granidine Accelerators, amine-based, phenol-based, sulfur-based, phosphorus-based anti-aging agents, antioxidants, UV absorbers, ozone degradation inhibitors, tackifiers, etc. can be used, and various reinforcing agents In addition, an inorganic filler such as a friction coefficient modifier, silica, talc, clay and the like can be arbitrarily selected and used. These conductive rubber layers preferably have a DC volume resistivity in the range of 10 3 to 10 7 Ωcm.

更にこれら導電性弾性層102の外側には、感光体表面に残留したトナー等の帯電部材への付着を防止する目的で、離型性被覆層103を設けてもよい。該被覆層103は又弾性層102からのオイルの浸みだしの防止をはかると共に弾性層102の抵抗ムラをキャンセルし、抵抗の均一化をはかる、帯電ローラ100の表面を保護する、帯電ローラ100の硬度を調整する、等の機能を果たしている。被覆層は上記物性を満足するものであれば、いずれのものでも良く、ひとつの層でも、複数の層でも良い。材料としてはヒドリンゴム、ウレタンゴム、ナイロン、ポリ弗化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン等の樹脂が挙げられる。また、被覆層103の厚みは100〜1000μmであることが好ましく、抵抗値は10〜10Ω・cmであることが好ましい。また、表層に近づくにつれ抵抗値は大きくなっていることが好ましい。抵抗を調整する方法としては、被覆層に公知のカーボンブラック、フェレ径の個数平均粒径が5〜300nmであり且つ一次粒子が個数基準で5%以上であるカーボンブラック、金属及び金属酸化物等の導電性物質を含有させること等が挙げられる。Furthermore, a releasable coating layer 103 may be provided outside the conductive elastic layer 102 for the purpose of preventing the toner remaining on the surface of the photoreceptor from adhering to the charging member. The covering layer 103 also prevents oil from seeping out of the elastic layer 102 and cancels uneven resistance of the elastic layer 102 to equalize resistance, and protect the surface of the charging roller 100. It performs functions such as adjusting the hardness. The covering layer may be any layer as long as it satisfies the above physical properties, and may be a single layer or a plurality of layers. Examples of the material include resins such as hydrin rubber, urethane rubber, nylon, polyvinylidene fluoride, and polyvinylidene chloride. The thickness of the covering layer 103 is preferably 100 to 1000 μm, and the resistance value is preferably 10 5 to 10 9 Ω · cm. Moreover, it is preferable that resistance value becomes large as it approaches the surface layer. As a method for adjusting the resistance, known coating materials such as carbon black, carbon black having a ferret diameter number average particle diameter of 5 to 300 nm and primary particles of 5% or more based on the number, metal and metal oxide, etc. And the like.

また、芯金は特に限定されるものではないが、直径が1mm〜10mm程度の導電性のものであり、材料として鉄、銅、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等の金属を用いることができる。また、これらの表面にサビ防止や耐キズ向上等の目的で、導電性を損なわない程度にメッキ処理をしてもよい。  Moreover, although a core metal is not specifically limited, it is a conductive thing with a diameter of about 1 mm-10 mm, and metals, such as iron, copper, stainless steel, aluminum, nickel, can be used as a material. Further, for the purpose of preventing rust and improving scratch resistance, the surface may be plated to such an extent that the conductivity is not impaired.

以下、具体的な実施例、比較例を記載する。
(カーボンブラックの製造)
(カーボンブラック#1)
カーボンブラック(N220、三菱化学株式会社製:フェレ径の個数平均粒径=210nm)と同カーボンブラックに対して100重量部に対して有機化合物48(分子量=741、融点=125℃)50重量部を添加し、二軸押し出し機に投入した。この二軸押し出し機は、2本のスクリューにて混合するもので、PCM−30(池貝製作所製)を使用した。連続式に混練できる構成とはせず、出口を密閉し2本のスクリューにて攪拌することができるように改造したものである。両者を充満度が94%となるように装置内に投入後、第一温度(Tp1)160℃(融点+35℃)に加熱した状態で、攪拌を行った。
Specific examples and comparative examples will be described below.
(Manufacture of carbon black)
(Carbon black # 1)
50 parts by weight of organic compound 48 (molecular weight = 741, melting point = 125 ° C.) with respect to 100 parts by weight of carbon black (N220, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation: Ferre diameter number average particle diameter = 210 nm) and the same carbon black Was added to the twin screw extruder. This biaxial extruder is a machine that mixes with two screws, and used PCM-30 (manufactured by Ikegai Seisakusho). It was not modified so that it could be kneaded in a continuous manner, but was modified so that the outlet could be sealed and stirred with two screws. Both were put into the apparatus so that the degree of fullness was 94%, and then stirred while being heated to a first temperature (Tp1) of 160 ° C. (melting point + 35 ° C.).

攪拌条件において、第一攪拌速度(Sv1)は、スクリュー回転を毎分30回転として、第一処理時間(T1)として10分間設定し、攪拌処理を実施した。攪拌処理後、サンプリングをし、ソックスレー抽出にてグラフト化の状態を確認すると、約30%のグラフト化率であることがわかった。すなわち、カーボンブラック表面にグラフト化が進行している状態となっていることが確認された。  Under the stirring conditions, the first stirring speed (Sv1) was set at 10 rotations as the first processing time (T1) with the screw rotation set at 30 rotations per minute, and the stirring processing was performed. Sampling was performed after the stirring treatment, and when the grafting state was confirmed by Soxhlet extraction, it was found that the grafting rate was about 30%. That is, it was confirmed that grafting was progressing on the carbon black surface.

ついで、混合装置の攪拌条件として第二攪拌速度(Sv2)をスクリューの回転数で毎分50回転とし、第二温度(Tp2)を180℃(融点+55℃)とし、より機械的剪断力が高い条件へ変更し、第二処理時間(T2)を60分間とし処理を行った。その後、冷却し、処理されたカーボンブラックを取り出した。そのカーブンブラックの表面には前記有機化合物が91%のグラフト化率でグラフト化されていた。また、一次粒子が65個数%存在していた。また、カーボンブラックのフェレ径の個数平均粒径は42nmであった。このカーボンブラックを「カーボンブラック#1」とする。  Next, as a stirring condition of the mixing apparatus, the second stirring speed (Sv2) is set to 50 revolutions per minute at the number of rotations of the screw, the second temperature (Tp2) is set to 180 ° C. (melting point + 55 ° C.), and the mechanical shearing force is higher. The conditions were changed and the second treatment time (T2) was set to 60 minutes. Thereafter, it was cooled and the treated carbon black was taken out. The organic compound was grafted on the surface of the curve black at a grafting rate of 91%. In addition, 65% by number of primary particles were present. The number average particle diameter of the ferret diameter of carbon black was 42 nm. This carbon black is referred to as “carbon black # 1”.

(カーボンブラック#2〜#4)
カーボンブラック#1において、製造条件を、表1及び表2に示す通りとした以外は同様にしてカーボンブラック#2,#3,#4を得た。
(Carbon black # 2 to # 4)
Carbon black # 2, # 3, and # 4 were obtained in the same manner except that the production conditions for carbon black # 1 were as shown in Tables 1 and 2.

(カーボンブラック#5)
カーボンブラック(N220、三菱化学株式会社製)100重量部と、同カーボンブラックに対して有機化合物47(分子量=784、融点=221℃)80重量部を充満度が94%となるように、実施例1で使用したバッチ式二軸押し出し機に投入した。ついで、240℃(融点+19℃)(Tp1)に加熱した状態で、攪拌を行った。攪拌は、攪拌速度(Sv1)をスクリュー回転で毎分35回転とし、15分間(T1)攪拌処理を実施した。攪拌処理後、サンプリングをし、ソックスレー抽出にてグラフト化の状態を確認すると、約32%のグラフト化率であることがわかった。すなわち、表面にグラフト化が進行している状態となっていることが確認された。ついで、攪拌条件として、攪拌速度(Sv2)をスクリューの回転数で毎分55回転とし、加熱温度(第二温度Tp2)を270℃(融点+49℃)とし、より機械的剪断力が高い条件へ変更し、処理時間(T2)として70分間、処理を行った。その後、冷却し、処理されたカーボンブラックを取り出した。表面には前記有機化合物が72%のグラフト化率でグラフト化されていた。また、一次粒子が53個数%存在していた。また、フェレ径の個数平均粒径は48nmであった。このカーボンブラックを「カーボンブラック#5」とする。
(Carbon black # 5)
Carrying out 100 parts by weight of carbon black (N220, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) and 80 parts by weight of an organic compound 47 (molecular weight = 784, melting point = 221 ° C.) with respect to the carbon black so that the filling degree is 94%. The batch type twin screw extruder used in Example 1 was charged. Subsequently, the mixture was stirred while being heated to 240 ° C. (melting point + 19 ° C.) (Tp1). Stirring was performed at a stirring speed (Sv1) of 35 rotations per minute by screw rotation and stirring for 15 minutes (T1). Sampling was performed after the stirring treatment, and when the grafting state was confirmed by Soxhlet extraction, it was found that the grafting rate was about 32%. That is, it was confirmed that the grafting was progressing on the surface. Next, as stirring conditions, the stirring speed (Sv2) is set to 55 revolutions per minute at the number of rotations of the screw, the heating temperature (second temperature Tp2) is set to 270 ° C. (melting point + 49 ° C.), and the mechanical shearing force is higher. It changed and processed for 70 minutes as processing time (T2). Thereafter, it was cooled and the treated carbon black was taken out. The organic compound was grafted on the surface at a grafting rate of 72%. Further, 53% by number of primary particles were present. The number average particle diameter of the ferret diameter was 48 nm. This carbon black is referred to as “carbon black # 5”.

(カーボンブラック#6〜#9)
カーボンブラック#1において、製造条件を、表1及び表2に示す通りとした以外は同様にしてカーボンブラック#6〜#9を得た。
(Carbon black # 6 to # 9)
Carbon black # 6 to # 9 were obtained in the same manner except that the production conditions for carbon black # 1 were as shown in Tables 1 and 2.

(カーボンブラック#10)
カーボンブラック#1において、カーボンブラック(N220、三菱化学株式会社製)の代わりにRaven1035(コロンビア化学工業社製)とし、その他の条件を、表1及び表2に示す通りとした以外は同様にしてカーボンブラック#10を得た。
(Carbon black # 10)
In carbon black # 1, instead of carbon black (N220, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), Raven 1035 (manufactured by Columbia Chemical Industry Co., Ltd.) was used, and the other conditions were the same as shown in Tables 1 and 2. Carbon black # 10 was obtained.

(カーボンブラック#11)
カーボンブラック#5において、カーボンブラック(N220、三菱化学株式会社製)の代わりにRaven1035(コロンビア化学工業社製)とし、その他の条件を、表1及び表2に示す通りとした以外は同様にしてカーボンブラック#11を得た。
(Carbon black # 11)
In carbon black # 5, instead of carbon black (N220, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), Raven 1035 (manufactured by Columbia Chemical Industry Co., Ltd.) was used, and the other conditions were the same as shown in Tables 1 and 2. Carbon black # 11 was obtained.

(カーボンブラック#12〜#13)
カーボンブラック#1において、製造条件を表1及び表2に示す通りとした以外は同様にしてカーボンブラック#12〜#13を得た。
(Carbon black # 12 to # 13)
Carbon black # 12 to # 13 were obtained in the same manner except that the production conditions for carbon black # 1 were as shown in Tables 1 and 2.

(カーボンブラック#14)
表面処理及びグラフト工程を受けていないカーボンブラック(N220、三菱化学株式会社製)をカーボンブラック#14とする。
(Carbon black # 14)
Carbon black (N220, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) that has not been subjected to the surface treatment and grafting process is referred to as carbon black # 14.

(カーボンブラック#15)
カーボンブラック#1において、第一処理時間(T1)1分経過後、試料を取り出した。このものをカーボンブラック#15とする。
(Carbon black # 15)
In carbon black # 1, the sample was taken out after 1 minute of the first treatment time (T1). This is called carbon black # 15.

(カーボンブラック#16)
カーボンブラック#1において、有機化合物を、遊離基が発生しないステアリン酸(分子量=284、融点=70℃)(比較化合物1)に変更した以外は、同様に処理した。このものをカーボンブラック#16とする。
各カーボンブラック#1〜#16におけるカーボンブラックのフェレ径の個数平均粒径、一次粒子の個数割合を表3に示した。
(Carbon black # 16)
In carbon black # 1, the organic compound was treated in the same manner except that it was changed to stearic acid (molecular weight = 284, melting point = 70 ° C.) (comparative compound 1) in which free radicals were not generated. This is called carbon black # 16.
Table 3 shows the number average particle diameter of the ferret diameter of carbon black and the number ratio of primary particles in each of the carbon blacks # 1 to # 16.

(カーボンブラック#17)
カーボンブラック#16において、カーボンブラックをフェレ径の個数平均粒径が500μmのカーボンブラックに、変更した以外は、同様に処理した。
この処理したカーボンブラック155質量部を100質量部のカーボンブラック1に、混合して、フェレ径の個数平均径が320μm、一次粒子の個数割合26%のカーボンブラックを作成した。このものをカーボンブラック#17とする。
各カーボンブラック#1〜#17におけるカーボンブラックのフェレ径の個数平均粒径、一次粒子の個数割合を表3に示した。
(Carbon black # 17)
Carbon black # 16 was treated in the same manner except that the carbon black was changed to carbon black having a ferret diameter number average particle diameter of 500 μm.
155 parts by mass of the treated carbon black was mixed with 100 parts by mass of carbon black 1 to prepare carbon black having a ferret diameter number average diameter of 320 μm and a primary particle number ratio of 26%. This is called carbon black # 17.
Table 3 shows the number average particle size of the ferret diameter of carbon black and the number ratio of primary particles in each of carbon blacks # 1 to # 17.

Figure 2007000820
Figure 2007000820

Figure 2007000820
Figure 2007000820

Figure 2007000820
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(実施例1)
まず、実施例1の帯電ローラとして、以下の工程を経て製造された帯電ローラを用意した。まず、直径6mmの円筒状成形空間を有する成形型内に、ステンレス製の直径4.0mmの芯金を入れ成形型内に導電性弾性体層形成材料を充填した。導電性弾性体層形成材料としては、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)100質量部、導電性付与剤としてのカーボンブラック#1を30質量部、さらに加硫剤としての硫黄を0.5質量部添加し、二軸押出し機(製品名PCM−30、株式会社池貝製)を用いて混練しコンパウンド状の配合ゴム材料を採用した。この導電性弾性体層形成材料を成形型内に充填した後、加硫して成形型から取出すことにより芯金上に1.0mmの層厚の層を形成した。得られたベースゴム層は、その体積抵抗値が1×10Ω・cmであった。
Example 1
First, a charging roller manufactured through the following steps was prepared as the charging roller of Example 1. First, a metal core made of stainless steel having a diameter of 4.0 mm was placed in a mold having a cylindrical molding space with a diameter of 6 mm, and the mold was filled with a conductive elastic layer forming material. As the conductive elastic layer forming material, 100 parts by mass of styrene-butadiene rubber (SBR), 30 parts by mass of carbon black # 1 as a conductivity imparting agent, and 0.5 parts by mass of sulfur as a vulcanizing agent are added. The compounded rubber material was kneaded using a twin screw extruder (product name: PCM-30, manufactured by Ikegai Co., Ltd.). This conductive elastic layer forming material was filled in a mold, then vulcanized and taken out of the mold to form a layer having a layer thickness of 1.0 mm on the cored bar. The obtained base rubber layer had a volume resistance value of 1 × 10 5 Ω · cm.

一方、離型性被覆層103を次のように設置した。エピクロルヒドリンゴム100質量部に対して、導電性を制御するためのとしての酸化チタンを30質量部、を添加し、ボールミルを用いて分散し、有機溶剤としてのメチルエチルケトン(MEK)を加えて混合攪拌し、離型性被覆層形成用のコーティング液を調整し、このコーティング液を導電性弾性体層の外周面にディップ法により塗工し、層厚700μmの層を形成した。得られた離型性被覆層113は、その体積抵抗値が1×10Ω・cmであった。On the other hand, the releasable coating layer 103 was installed as follows. To 100 parts by mass of epichlorohydrin rubber, 30 parts by mass of titanium oxide for controlling conductivity is added, dispersed using a ball mill, and methyl ethyl ketone (MEK) as an organic solvent is added and mixed and stirred. Then, a coating liquid for forming a releasable coating layer was prepared, and this coating liquid was applied to the outer peripheral surface of the conductive elastic layer by a dipping method to form a layer having a layer thickness of 700 μm. The obtained releasable coating layer 113 had a volume resistance value of 1 × 10 6 Ω · cm.

(実施例2〜12、比較例1〜5)
実施例2〜12、比較例1〜5の各々の帯電ローラは、実施例1の帯電ローラの導電性弾性体層に使用した導電性付与剤であるカーボンブラック#1をカーボンブラック#2〜#17に変更した以外は実施例1と同じ製法を採用した。カーボンブラック#2から#12までは実施例2〜12であり、カーボンブラック#13から#17までは比較例1〜5である。
(Examples 2 to 12, Comparative Examples 1 to 5)
In each of the charging rollers of Examples 2 to 12 and Comparative Examples 1 to 5, carbon black # 1 which is a conductivity imparting agent used for the conductive elastic body layer of the charging roller of Example 1 is carbon black # 2 to ##. Except for the change to 17, the same production method as in Example 1 was adopted. Carbon blacks # 2 to # 12 are Examples 2 to 12, and carbon blacks # 13 to # 17 are Comparative Examples 1 to 5.

(評価)
上記のようにして得られた実施例1〜12,比較例1,2の帯電ローラの各々を、コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製プリンタmagicolor 2540に適用し、斤量45gの薄紙普通紙上にベタ画像をプリントした。尚、帯電ローラの芯金には500(V)の直流電圧を印加して帯電を行った。
そして、プリント結果をサクラ濃度計(コニカ株式会社製)を用いて、任意の10点について透過濃度光量を測定した。その結果を表4に示す。
(Evaluation)
Each of the charging rollers of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 and 2 obtained as described above is applied to a printer magiccolor 2540 manufactured by Konica Minolta Business Technologies, Inc., and a solid image is printed on thin plain paper having a weight of 45 g. did. The charging roller core was charged by applying a DC voltage of 500 (V).
And the transmission density light quantity was measured about arbitrary 10 points | pieces using the Sakura densitometer (made by Konica Corporation) for the printing result. The results are shown in Table 4.

Figure 2007000820
Figure 2007000820

表4から理解される通り、本発明に係る実施例の帯電ローラを用いて画像形成を行った場合、比較例の帯電ローラを用いて画像形成を行った場合に比べて、ベタ画像における濃度ムラが低減しており、画質の向上が確認された。  As understood from Table 4, when the image formation is performed using the charging roller of the embodiment according to the present invention, the density unevenness in the solid image is larger than when the image formation is performed using the charging roller of the comparative example. The image quality has been confirmed to be improved.

二次粒子と基本粒子の関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between a secondary particle and a basic particle. 二次粒子を構成する基本粒子が二次粒子から分離されて安定して存在している状態を指す図である。It is a figure which shows the state which the basic particle which comprises a secondary particle is isolate | separated from the secondary particle, and exists stably. 本発明で用いられるフェレ径を説明する図である。It is a figure explaining the diameter of a ferret used by the present invention. 本発明の実施形態の帯電ローラの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the charging roller of embodiment of this invention. 従来のカーボンブラックの凝集体(ストラクチャ)を示す図である。It is a figure which shows the aggregate (structure) of the conventional carbon black.

符号の説明Explanation of symbols

100:現像ローラ
101:芯金
102:導電性弾性層
103:離型性被覆層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Developing roller 101: Core metal 102: Conductive elastic layer 103: Releasable coating layer

Claims (9)

支持軸と、
当該支持軸の周面に形成された少なくとも一層の樹脂層と、を有し、
前記樹脂層は、その基体樹脂材料中に、フェレ径の個数平均粒径が5〜300nmであり且つ一次粒子が個数基準で5%以上であるカーボンブラックが分散されていることを特徴とする帯電ローラ。
A support shaft;
And at least one resin layer formed on the peripheral surface of the support shaft,
The resin layer is characterized in that carbon black having a ferret diameter number average particle diameter of 5 to 300 nm and primary particles of 5% or more on a number basis is dispersed in the base resin material. roller.
前記樹脂層は複数の樹脂層を含み、これら複数の樹脂層のうち、少なくとも一つの樹脂層に前記カーボンブラックが分散されていることを特徴とする請求項1記載の帯電ローラ。  The charging roller according to claim 1, wherein the resin layer includes a plurality of resin layers, and the carbon black is dispersed in at least one of the plurality of resin layers. 前記複数の樹脂層は、前記支持軸上に形成されたベースゴム層と、当該ベースゴム層より外周側に設けられた表層と、を有することを特徴とする請求項2記載の帯電ローラ。  The charging roller according to claim 2, wherein the plurality of resin layers include a base rubber layer formed on the support shaft and a surface layer provided on an outer peripheral side of the base rubber layer. 前記ベースゴム層に前記カーボンブラックが分散されていることを特徴とする請求項3記載の帯電ローラ。  4. The charging roller according to claim 3, wherein the carbon black is dispersed in the base rubber layer. 前記表層に前記カーボンブラックが分散されていることを特徴とする請求項3記載の帯電ローラ。  4. The charging roller according to claim 3, wherein the carbon black is dispersed in the surface layer. 前記ベースゴム層と前記表層との間に中間層が設けられていることを特徴とする請求項3記載の帯電ローラ。  The charging roller according to claim 3, wherein an intermediate layer is provided between the base rubber layer and the surface layer. 前記中間層に前記カーボンブラックが分散されていることを特徴とする請求項6記載の帯電ローラ。  The charging roller according to claim 6, wherein the carbon black is dispersed in the intermediate layer. 前記カーボンブラックの表面が有機化合物で表面処理されていることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の帯電ローラ。  The charging roller according to claim 1, wherein the surface of the carbon black is surface-treated with an organic compound. 前記有機化合物が、少なくともフェノール系化合物及びまたはアミン系化合物を含むことを特徴とする請求項8記載の帯電ローラ。

The charging roller according to claim 8, wherein the organic compound includes at least a phenol compound and / or an amine compound.

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