JP2007047768A - Conductive roller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンター、またはファクシミリ等の電子写真方式の現像装置に好適に用いることができる導電性ローラに関する。 The present invention relates to a conductive roller that can be suitably used in an electrophotographic developing device such as a copying machine, a printer, or a facsimile machine.
導電性ローラは、電子写真方式の現像装置において、帯電ローラ、現像ローラ、及び定着ローラ等の用途で使用されているが、それぞれの用途によって、導電性ローラとしての要求特性は異なっている。
(非磁性一成分接触現像方式の現像ローラ)
例えば、電子写真方式の中の1つである非磁性一成分接触現像方式において、現像ローラは感光体等の静電潜像担持体へトナーを搬送する機能を有するものである。こうした用途で現像ローラに要求される品質としては、トナー搬送に適した表面凹凸、トナー離型性に優れた表面性状、トナー帯電に適した導電性、及び低硬度低圧縮歪み等である。
(トナーの低融点化)
ところで、複写機、プリンター等の印刷速度の高速化には大きな市場からの要求があり、電子写真方式はこれに応える方式ではあるが、さらなる高速化を実現するために、トナーを紙へ定着する時間を短縮する、具体的にはトナーの低融点化が進められている。しかしながら、トナーの融点を下げることで、トナーと接触する各部材にトナーが融着し易くなるという問題が発生する。
(接触現像方式とフィルミングとの関係)
特に、接触現像方式の現像ローラの場合には、感光体、ブレード、及びトナー漏れ防止部材等と現像ローラとの接触により摩擦熱が生じ易いので、トナー低融点化により、現像ローラ表面にトナーが融着(フィルミング)する問題が発生し易い。このようなフィルミングが起こった状態で印刷を続けた場合、印刷物に縦すじや白地カブリ等の画像欠陥が発生する。
(従来のトナーフィルミング性改善技術)
このようなフィルミングがローラに発生しないようにする技術、つまり、トナーフィルミング性を改善する技術としては、ローラの最表面の材料として、フッ素ゴムや水素化ニトリルゴムを使用する技術(例えば、特許文献1)、シアノアクリレートを塗布し硬化した材料を使用する技術(例えば、特許文献2)、またローラの最表面樹脂にシリコーンオイルやフッ素系オイルを添加する技術(例えば、特許文献3)等がある。
(Non-magnetic one-component contact development type development roller)
For example, in a non-magnetic one-component contact development method which is one of the electrophotographic methods, the developing roller has a function of conveying toner to an electrostatic latent image carrier such as a photoconductor. The quality required for the developing roller in such applications includes surface irregularities suitable for toner conveyance, surface properties excellent in toner releasability, conductivity suitable for toner charging, low hardness, low compression strain, and the like.
(Lower melting point of toner)
By the way, there is a great market demand for increasing the printing speed of copiers, printers, etc., and the electrophotographic method is a method that responds to this, but in order to achieve even higher speeds, toner is fixed on paper. In order to shorten the time, specifically, lowering the melting point of toner is being promoted. However, by lowering the melting point of the toner, there arises a problem that the toner is easily fused to each member in contact with the toner.
(Relationship between contact development and filming)
In particular, in the case of a contact developing type developing roller, frictional heat is likely to occur due to contact between the photosensitive member, the blade, the toner leakage prevention member, etc. and the developing roller. The problem of fusing (filming) is likely to occur. When printing is continued in a state where such filming has occurred, image defects such as vertical stripes and white background fogging occur in the printed matter.
(Conventional toner filming improvement technology)
As a technique for preventing such filming from occurring in the roller, that is, as a technique for improving toner filming, a technique using fluorine rubber or hydrogenated nitrile rubber as the material of the outermost surface of the roller (for example, Patent Document 1), a technique using a material cured by applying cyanoacrylate (for example, Patent Document 2), a technique for adding silicone oil or fluorine-based oil to the outermost surface resin of the roller (for example, Patent Document 3), etc. There is.
本発明は、かかる実状を鑑みてなされたものであり、導電性ローラ表面へのトナーのフィルミングを防止し、縦すじや白地カブリ等の画像欠陥を改善した導電性ローラを提供するものである。すなわち、従来の技術は、例えば特許文献1及び2のように、表面層材料を変える必要があり、任意の表面層材料が適用できないという問題があり、任意の樹脂を選択できる特許文献3の技術は、オイル成分を表面層に含有しているために、トナーや他部材を汚染することが問題となる。本発明はこれら課題を解決するものである。
The present invention has been made in view of such a situation, and provides a conductive roller that prevents filming of toner on the surface of the conductive roller and improves image defects such as vertical stripes and white background fog. . That is, the conventional technique has a problem that, as in
本発明者らは、鋭意研究を重ね、本発明の導電性ローラでは前記課題が解決できることを見出した。 The present inventors have made extensive studies and found that the above-mentioned problems can be solved by the conductive roller of the present invention.
すなわち本発明の導電性ローラは、導電性支持部材と、前記支持部材外周面上に形成された弾性層と、前記弾性層の外周面上に形成され最表面に露出する被覆層とを含む導電性ローラであって、前記被覆層が必須成分として下記(A)〜(C)成分を含む複合材料からなることを特徴とし、前記(B)シリコーンからなる微粒子がローラ表面に均一に分散しており、滑り性や撥水性等のシリコーン本来の特徴が十分に発揮されるので、トナーのフィルミング防止性に優れた導電性ローラとなる。
(A)熱可塑性樹脂。
(B)酸素、窒素、及び硫黄からなる群より選ばれた少なくとも一種類の元素を含有する変性用有機化合物で変性されたシリコーン微粒子。
(C)導電性付与剤。
That is, the conductive roller of the present invention includes a conductive support member, an elastic layer formed on the outer peripheral surface of the support member, and a coating layer formed on the outer peripheral surface of the elastic layer and exposed on the outermost surface. The coating layer is made of a composite material containing the following components (A) to (C) as essential components, and (B) the fine particles made of silicone are uniformly dispersed on the roller surface. In addition, since the inherent characteristics of silicone such as slipperiness and water repellency are sufficiently exhibited, the conductive roller is excellent in preventing toner filming.
(A) Thermoplastic resin.
(B) Silicone fine particles modified with a modifying organic compound containing at least one element selected from the group consisting of oxygen, nitrogen, and sulfur.
(C) Conductivity imparting agent.
前記(A)成分としては、主に熱可塑性ウレタン樹脂であることが好ましく、耐摩耗性に優れた導電性ローラとなる。 The component (A) is preferably a thermoplastic urethane resin, which is a conductive roller having excellent wear resistance.
また、前記変性用有機化合物としては、アクリル系化合物及び/又はエポキシ系化合物であることが好ましく、前記(A)成分との相溶性に優れているため前記(B)成分が被覆層に均一に分散し、耐フィルミング性がローラ表面で均一に優れたローラとなり、また、隣接する層との接着性に優れているため丈夫な被覆層を有するローラとなる。 In addition, the modifying organic compound is preferably an acrylic compound and / or an epoxy compound, and since the compatibility with the component (A) is excellent, the component (B) is uniformly formed in the coating layer. Dispersed, the filming resistance is uniformly excellent on the roller surface, and the roller has a strong coating layer because of excellent adhesion to the adjacent layer.
また、前記被覆層には、さらに平均粒子径1〜30μmの有機系フィラーを含むようにすることが好ましく、前記(B)成分によるローラ表面への摺動性等のトナー離型性に関する表面性状のローラへの付与とは直接的には無関係に、トナー搬送に適した表面凹凸をローラに付与できる。 The coating layer preferably further contains an organic filler having an average particle diameter of 1 to 30 μm. Surface properties relating to toner releasability such as slidability to the roller surface by the component (B). Irrespective of direct application to the roller, surface irregularities suitable for toner conveyance can be applied to the roller.
さらに、前記弾性層としては、必須成分として下記(D)〜(G)成分を含む硬化性組成物の硬化物であることが好ましく、このような前記硬化性組成物は分子量及び官能基量を変化させることで容易に得られる硬化物の物性を制御することができるので、得られるローラの硬度を、電子写真方式を利用した画像形成装置に組み込まれるローラに適した値に制御することが容易にできる。
(D)分子中に少なくとも1個のヒドロシリル化反応可能なアルケニル基を有する有機重合体。
(E)分子中に少なくとも2個のヒドロシリル基を有する化合物。
(F)ヒドロシリル化触媒。
(G)導電性付与剤。
Furthermore, the elastic layer is preferably a cured product of a curable composition containing the following components (D) to (G) as essential components, and the curable composition has a molecular weight and a functional group weight. Since the physical properties of the cured product can be easily controlled by changing the hardness, it is easy to control the hardness of the obtained roller to a value suitable for a roller incorporated in an image forming apparatus using an electrophotographic system. Can be.
(D) An organic polymer having at least one alkenyl group capable of hydrosilylation reaction in the molecule.
(E) A compound having at least two hydrosilyl groups in the molecule.
(F) Hydrosilylation catalyst.
(G) Conductivity imparting agent.
このような本発明の導電性ローラは現像ローラとして好適に用いられる。 Such a conductive roller of the present invention is suitably used as a developing roller.
本発明の導電性ローラは、その最表面に(A)熱可塑性樹脂との相溶性が良い(B)酸素、窒素及び硫黄からなる群より選ばれた少なくとも一種類の元素を含有する有機化合物で変性されたシリコーンからなる微粒子を含む被覆層を有するため、前記(B)シリコーンからなる微粒子がローラ表面に均一に分散しており、滑り性や撥水性等のシリコーン本来の特徴が十分に発揮されるので、トナーのフィルミング防止性に優れた導電性ローラとなる。 The conductive roller of the present invention is an organic compound containing at least one element selected from the group consisting of (A) oxygen, nitrogen and sulfur on the outermost surface thereof (A) having good compatibility with the thermoplastic resin. Since it has a coating layer containing fine particles of modified silicone, the fine particles of (B) silicone are uniformly dispersed on the roller surface, and the original characteristics of silicone such as slipperiness and water repellency are fully exhibited. Therefore, the conductive roller is excellent in preventing toner filming.
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
(図1:3層構造の例)
図1は、本発明に係る導電性ローラの断面図である。この導電性ローラは、導電性支持部材1の周りに、弾性層2が設けられ、この弾性層2の上に被覆層3が形成されたものである。
(導電性支持部材)
導電性支持部材1は、好ましくは、SUS(ステンレス鋼)、SUM材(快削鋼材)、アルミニウム合金、または導電性樹脂等をその材料とする、直径1mm〜25mm程度の棒状の部材である。
(弾性層)
弾性層2は、好ましくは、必須成分として(D)分子中に少なくとも1個のヒドロシリル化反応可能なアルケニル基を有する有機重合体、(E)分子中に少なくとも2個のヒドロシリル基を含む化合物、(F)ヒドロシリル化触媒、及び(G)導電性付与剤を含む硬化性組成物の硬化物である。前記硬化性組成物は分子量及び官能基量を変化させることで、容易に得られる硬化物の物性を制御することができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
(Figure 1: Example of a three-layer structure)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a conductive roller according to the present invention. In this conductive roller, an
(Conductive support member)
The
(Elastic layer)
The
このような硬化物は、本発明では、電子写真方式を利用した画像形成装置に組み込まれるローラに使用されるので、その硬度を圧縮歪みが大きくなり過ぎないように、また、トナーに大きなストレスがかからないように、ASKER−C硬度で、20°〜80°とすることが好ましく、特に、他部材と接触しながらトナーを搬送する現像ローラに用いられる場合には、30°〜70°とすることが好ましい。ここでいうASKER−C硬度の測定方法は、対象となる硬化物の厚みを4mmとする以外は、JIS K6301に従う。
(弾性層形成方法)
このような弾性層2の形成方法としては、特に限定されず、従来公知の各種ローラの成形方法を用いることができるが、例えば、中心に導電性支持部材1を設置した金型に、硬化性組成物を押出成形、プレス成形、射出成形、反応射出成形(RIM)、液状射出成形(LIM)、及び注型成形等の各種成形法により成形し、適切な温度および時間で加熱硬化して、導電性支持部材1の周りに弾性層2を形成する方法があり、本発明においては、上述した硬化前の硬化性組成物が液状なので、生産性、加工性の点から、特に、液状射出成形(LIM)が好ましい。この場合、硬化性組成物を金型中で半硬化させた後に、別途後硬化させるプロセスを設けて完全硬化させてもよい。
((D)成分:有機重合体:ベースポリマー)
前記(D)成分は、前記(E)成分とヒドロシリル化反応することにより硬化する弾性層2のベースポリマーであり、主鎖部分となるオリゴマーにアルケニル基が導入されたものである。
((D)成分の主鎖部分)
また、前記(D)成分の有機重合体の主鎖部分は任意の重合体から選ぶことができ、特に制限されるものではない。例えば、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ポリイソブチレン、ポリクロロプレン、ポリオキシアルキレン、ポリシロキサン、及びポリスルフィド等が挙げられる。特に、オキシアルキレン単位からなる重合体は、硬化前に低粘度であるため扱いやすく、また、弾性ローラの用途で使用する場合、硬化物が特に柔軟な構造を有するため、肉厚を薄くしても十分にその弾性効果を発揮するという点で、好ましい。
In the present invention, such a cured product is used in a roller incorporated in an image forming apparatus using an electrophotographic method. Therefore, the hardness of the cured product is not excessively increased, and a large stress is applied to the toner. In order to avoid this, it is preferable that the ASKER-C hardness is 20 ° to 80 °, and in particular, 30 ° to 70 ° when used for a developing roller that conveys toner while being in contact with other members. Is preferred. The measuring method of ASKER-C hardness here is based on JISK6301 except the thickness of the hardened | cured material used as object being 4 mm.
(Elastic layer forming method)
A method for forming such an
((D) component: organic polymer: base polymer)
The component (D) is a base polymer of the
(Main chain portion of component (D))
Moreover, the main chain part of the organic polymer of the said (D) component can be selected from arbitrary polymers, and is not restrict | limited in particular. Examples thereof include polyisoprene, polybutadiene, polyisobutylene, polychloroprene, polyoxyalkylene, polysiloxane, and polysulfide. In particular, a polymer composed of oxyalkylene units is easy to handle because of its low viscosity before curing, and when used in an elastic roller application, the cured product has a particularly flexible structure. Is preferable in that it sufficiently exhibits its elastic effect.
さらに、前記オキシアルキレン系重合体としては、主鎖を構成する単位のうち30モル%以上、好ましくは50モル%以上がオキシアルキレン単位からなる重合体が好ましい。なお、オキシアルキレン単位は、一種類である必要はなく、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、及びブチレンオキシド等からなる共重合体(グラフト重合体も含む)であってもよい。電気特性の環境安定性において、主鎖骨格として比較的吸水性の低いオキシプロピレン単位、またはオキシブチレン単位からなる重合体であることが好ましく、コスト面を考慮すると、オキシプロピレン単位からなる重合体が、特に好ましい。また、オキシアルキレン単位以外に含有される単位としては、重合体製造時の出発物質として使用される、OH基を2個以上有する化合物、たとえば、エチレングリコール、ビスフェノール系化合物、グリセリン、トリメチロールプロパン、及びペンタエリスリトール等を用いた場合に誘導され得る単位が挙げられる。 Further, the oxyalkylene polymer is preferably a polymer in which 30 mol% or more, preferably 50 mol% or more of units constituting the main chain are oxyalkylene units. The oxyalkylene unit does not have to be one kind, and may be a copolymer (including a graft polymer) made of ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, or the like. In terms of environmental stability of electrical characteristics, it is preferable that the main chain skeleton is a polymer having relatively low water absorption, or a polymer composed of oxybutylene units. In consideration of cost, the polymer composed of oxypropylene units is Is particularly preferred. In addition to the oxyalkylene unit, the unit contained is a compound having two or more OH groups, for example, ethylene glycol, a bisphenol compound, glycerin, trimethylolpropane, used as a starting material for polymer production. And units that can be derived when pentaerythritol or the like is used.
上記のようなポリオキシアルキレン系重合体の分子量としては、数平均分子量(Mn)(GPC法、ポリスチレン換算)で500〜50,000であることが、その取扱やすさ、硬化後のゴム弾性の点で好ましい。数平均分子量が500未満の場合、この硬化性組成物を硬化させた場合に充分な機械的特性(ゴム硬度、伸び率)等が得られにくくなる。一方、数平均分子量が50,000以上の場合、分子中に含まれるアルケニル基1個あたりの分子量が大きくなったり、立体障害で反応性が落ちたりするため、硬化が不充分になることが多く、また、粘度が高くなりすぎて加工性が悪くなる傾向にある。
((D)成分のアルケニル基)
前記(D)成分中のアルケニル基は、ヒドロシリル化反応に対して活性のある炭素−炭素2重結合を含む基であれば特に制限されるものではないが、このような(D)成分中のアルケニル基としては、ビニル基、アリル基、メチルビニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、及びヘキセニル基等の脂肪族不飽和炭化水素基と、シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、及びシクロヘキセニル基等の環式不飽和炭化水素基と、メタクリル基等とが挙げられ、好適には、下記一般式1、で示されるアルケニル基が、硬化性に優れる点で特に好ましい。
The molecular weight of the polyoxyalkylene polymer as described above is 500 to 50,000 in terms of number average molecular weight (Mn) (GPC method, in terms of polystyrene), the ease of handling, and the rubber elasticity after curing. This is preferable. When the number average molecular weight is less than 500, it becomes difficult to obtain sufficient mechanical properties (rubber hardness, elongation) and the like when the curable composition is cured. On the other hand, when the number average molecular weight is 50,000 or more, the molecular weight per alkenyl group contained in the molecule is increased or the reactivity is lowered due to steric hindrance, so that curing is often insufficient. Also, the viscosity tends to be too high and the processability tends to deteriorate.
(Alkenyl group of component (D))
The alkenyl group in the component (D) is not particularly limited as long as it is a group containing a carbon-carbon double bond that is active for the hydrosilylation reaction. Examples of the alkenyl group include aliphatic unsaturated hydrocarbon groups such as vinyl group, allyl group, methylvinyl group, propenyl group, butenyl group, pentenyl group, and hexenyl group, cyclopropenyl group, cyclobutenyl group, cyclopentenyl group, and Examples thereof include a cyclic unsaturated hydrocarbon group such as a cyclohexenyl group, a methacryl group, and the like, and an alkenyl group represented by the following
また、このようなアルケニル基がその重合体末端に導入されているものであることが、最終的に得られる硬化物の有効網目鎖量が多くなり、高強度のゴム状硬化物が得られやすくなることから好ましい。
In addition, the fact that such an alkenyl group is introduced at the end of the polymer increases the effective network chain amount of the finally obtained cured product, and it is easy to obtain a high-strength rubber-like cured product. This is preferable.
このような(D)成分は、例えば、上述した主鎖部分のようにOH基を有するオリゴマーが主鎖部分に相当するような場合には、主鎖部分となるオリゴマーのOH基に対して反応性を有する官能基、及びアルケニル基の両方を含有する化合物、例えば、アリルクロライドを、前記オリゴマーに反応させることにより得られる。
(硬化剤:(E)成分)
前記(E)成分は、前記(D)成分とヒドロシリル化反応して硬化する硬化剤として機能する化合物であり、1分子中に少なくとも2個のヒドロシリル基を有する化合物であれば特に限定されないが、その化合物の分子中に含まれるヒドロシリル基の数が多すぎると、硬化後も多量のヒドロシリル基が硬化物中に残存しやすくなり、この残存ヒドロシリル基はボイドやクラックの原因となるため、その数を50個以下に調整するのが好ましく、更には、硬化物のゴム弾性を好適な値とし、かつ、その貯蔵安定性を十分なものとするために、2〜30個に調整することがより好ましい。尚、本発明において、ヒドロシリル基を1個有するとは、Siに結合するHを1個有することを意味することとする。よって、SiH2の場合にはヒドロシリル基を2個有することになるが、Siに結合するHは異なるSiに結合している方が、本発明においては、(D)成分と(E)成分との反応による硬化性と、その硬化により得られる降下物のゴム弾性と、の点から好ましい。
Such component (D) reacts with the OH group of the oligomer that becomes the main chain portion, for example, when an oligomer having an OH group corresponds to the main chain portion like the main chain portion described above. It can be obtained by reacting a compound containing both a functional group having a property and an alkenyl group, for example, allyl chloride with the oligomer.
(Curing agent: (E) component)
The component (E) is a compound that functions as a curing agent that cures by hydrosilylation reaction with the component (D), and is not particularly limited as long as it is a compound having at least two hydrosilyl groups in one molecule. If the number of hydrosilyl groups contained in the molecule of the compound is too large, a large amount of hydrosilyl groups tend to remain in the cured product even after curing, and this residual hydrosilyl group causes voids and cracks. Is preferably adjusted to 50 or less, and more preferably adjusted to 2 to 30 in order to obtain a suitable value for the rubber elasticity of the cured product and sufficient storage stability. preferable. In the present invention, having one hydrosilyl group means having one H bonded to Si. Therefore, in the case of SiH 2 , it has two hydrosilyl groups. However, in the present invention, H bonded to Si is bonded to different Si, in the present invention, (D) component and (E) component From the viewpoints of curability due to this reaction and rubber elasticity of the fallout obtained by the cure.
このような硬化剤の分子量は、成形品の加工性を良好にする観点からは、数平均分子量(GPC法、ポリスチレン換算)(Mn)で30,000以下に調整することが好ましく、更に、上記ベースポリマーとの反応性や相溶性を良好にする観点からはMnで300〜10,000に調整することがより好ましい。 The molecular weight of such a curing agent is preferably adjusted to 30,000 or less in terms of number average molecular weight (GPC method, polystyrene conversion) (Mn) from the viewpoint of improving the workability of the molded article. From the viewpoint of improving the reactivity and compatibility with the base polymer, it is more preferable to adjust Mn to 300 to 10,000.
また、このような硬化剤は、一般にベースポリマーの凝集力が硬化剤の凝集力に比べて大きくなり易いことを考慮すると、相溶性の点でフェニル基含有変性体とすることが特に好ましく、また、重要であり、入手のし易さの点ではその中でもスチレン変性体とすることが好適であり、貯蔵安定性の観点からはα−メチルスチレン変性体とすることが好適である。
((F)ヒドロシリル化触媒)
前記(F)成分は、前記(D)成分と前記(E)成分とをヒドロシリル化反応させるヒドロシリル化触媒であり、その触媒作用があるものであれば特に制限はなく任意のものが使用でき、具体的には、塩化白金酸、白金の単体、
例えばアルミナ、シリカ、及びカ−ボンブラック等の担体に固体白金を担持させたもの、
白金−オレフィン錯体、
例えばPtn(ViMe2SiOSiMe2Vi)m、及びPt〔(MeViSiO)4〕m等で表される白金ービニルシロキサン錯体、
例えばPt(PPh3)4、及びPt(PBu3)4等で表される白金−ホスフィン錯体、
例えばPt〔P(OPh)3〕4、及びPt〔P(OBu)3〕4等で表される白金−ホスファイト錯体、
Pt(acac)2、
Ashbyらの米国特許第3159601及び3159662号明細書中に記載された白金−炭化水素複合体、並びに、
Lamoreauxらの米国特許第3220972号明細書中に記載された白金アルコラ−ト触媒、
等が例示される。
In addition, in consideration of the fact that the cohesive force of the base polymer tends to be larger than that of the hardener in general, such a curing agent is particularly preferably a phenyl group-containing modified product in terms of compatibility. Of these, from the viewpoint of availability, it is preferable to use a styrene-modified product, and from the viewpoint of storage stability, it is preferable to use an α-methylstyrene-modified product.
((F) Hydrosilylation catalyst)
The component (F) is a hydrosilylation catalyst that causes the hydrosilylation reaction of the component (D) and the component (E), and any catalyst can be used without particular limitation as long as it has the catalytic action. Specifically, chloroplatinic acid, platinum alone,
For example, solid platinum supported on a carrier such as alumina, silica and carbon black,
Platinum-olefin complexes,
For example, a platinum-vinylsiloxane complex represented by Pt n (ViMe 2 SiOSiMe 2 Vi) m and Pt [(MeViSiO) 4 ] m
For example, platinum-phosphine complexes represented by Pt (PPh 3 ) 4 and Pt (PBu 3 ) 4
For example, platinum-phosphite complexes represented by Pt [P (OPh) 3 ] 4 and Pt [P (OBu) 3 ] 4
Pt (acac) 2 ,
A platinum-hydrocarbon complex described in U.S. Pat. Nos. 3,159,601 and 3,159,662 to Ashby et al., And
A platinum alcoholate catalyst as described in US Pat. No. 3,220,972 to Lamoreaux et al.,
Etc. are exemplified.
また、前記(F)成分であるヒドロシリル化触媒としては、白金化合物以外の触媒も使用可能であり、例えば、RhCl(PPh3)3、RhCl3、Rh/Al2O3、RuCl3、IrCl3、FeCl3、AlCl3、PdCl2・2H2O、NiCl2、及びTiCl4等が挙げられる。 Further, as the hydrosilylation catalyst as the component (F), catalysts other than platinum compounds can be used. For example, RhCl (PPh 3 ) 3 , RhCl 3 , Rh / Al 2 O 3 , RuCl 3 , IrCl 3 FeCl 3 , AlCl 3 , PdCl 2 .2H 2 O, NiCl 2 , TiCl 4 and the like.
なお、上述の一般式等において、Meはメチル基、Buはブチル基、Viはビニル基、Phはフェニル基、acacはアセチルアセトナート基を表し、n、mは整数を表す。 In the above general formulas and the like, Me represents a methyl group, Bu represents a butyl group, Vi represents a vinyl group, Ph represents a phenyl group, acac represents an acetylacetonate group, and n and m represent integers.
これらの触媒は単独で使用してもよく、2種以上併用しても構わない。触媒活性の点からは、塩化白金酸、白金−オレフィン錯体、白金−ビニルシロキサン錯体、及びPt(acac)2等が好ましい。使用する触媒量については特に制限はないが、(D)成分中のアルケニル基1molに対して10-1〜10-8molの範囲とすることが好ましく、ヒドロシリル化反応を十分に進行させるには、10-2〜10-6molの範囲とすることがさらに好ましい。また、ヒドロシリル化触媒は、一般に高価で、また腐食性が強いものもあり硬化物自体が腐食性を有する懸念もあり、さらに、反応中に水素ガスを大量に発生して発泡した硬化物になってしまう場合があるので(D)成分中のアルケニル基1molに対して10-1mol以上用いない方がよい。
((G)導電性付与剤)
電子写真方式の装置に使用されるローラにおいては、導電領域から半導電領域(104〜1010Ω)に制御する必要があるため、導電性付与剤が一般に添加される。前記(G)成分は、この目的で前記硬化性組成物に添加される導電性付与剤であって、特に制限はなく公知のものを使用することができ、例えば、カーボンブラック、金属微粉末、有機リチウム塩、及び無機リチウム塩等が、また、第4級アンモニウム塩基、カルボン酸基、スルホン酸基、硫酸エステル基、及びリン酸エステル基等を有する有機化合物もしくは重合体が、さらには、エーテルエステルアミド、及びエーテルイミド重合体、エチレンオキシド−エピハロヒドリン共重合体、及びメトキシポリエチレングリコールアクリレート等で代表される導電性ユニットを有する化合物が、またさらには、高分子化合物の帯電防止剤等の導電性を付与できる化合物等が、挙げられる。これらの導電性付与剤は単独で使用しても、2種以上を併用しても良い。上記カーボンブラックの例としては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、及びオイルブラック等が挙げられる。これらカーボンブラックの種類、及び粒径等に制限はない。
These catalysts may be used alone or in combination of two or more. From the viewpoint of catalytic activity, chloroplatinic acid, platinum-olefin complexes, platinum-vinylsiloxane complexes, Pt (acac) 2 and the like are preferable. Although there is no restriction | limiting in particular about the catalyst amount to be used, It is preferable to set it as the range of 10 < -1 > -10 <-8> mol with respect to 1 mol of alkenyl groups in (D) component, and in order to fully advance hydrosilylation reaction More preferably, it is in the range of 10 −2 to 10 −6 mol. In addition, hydrosilylation catalysts are generally expensive, and some of them are highly corrosive, and there is a concern that the cured product itself is corrosive. Further, a large amount of hydrogen gas is generated during the reaction, resulting in a foamed cured product. Therefore, it is better not to use 10 −1 mol or more with respect to 1 mol of alkenyl group in component (D).
((G) conductivity imparting agent)
In a roller used in an electrophotographic apparatus, it is necessary to control from a conductive region to a semiconductive region (10 4 to 10 10 Ω), and therefore a conductivity imparting agent is generally added. The component (G) is a conductivity-imparting agent that is added to the curable composition for this purpose, and any known one can be used without any particular limitation. For example, carbon black, metal fine powder, Organic lithium salts, inorganic lithium salts and the like, and organic compounds or polymers having a quaternary ammonium base, a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a sulfate ester group, a phosphate ester group, etc. Compounds having conductive units represented by ester amide, ether imide polymer, ethylene oxide-epihalohydrin copolymer, methoxypolyethylene glycol acrylate, etc. The compound etc. which can be provided are mentioned. These conductivity-imparting agents may be used alone or in combination of two or more. Examples of the carbon black include furnace black, acetylene black, lamp black, channel black, thermal black, and oil black. There are no restrictions on the type and particle size of these carbon blacks.
(G)成分の前記硬化性組成物への添加量は、所望の導電特性に応じて調整され得るが、十分に弾性層2に導電性を付与し、かつ、前記硬化性組成物の粘度を適切な範囲として弾性層形成時の作業性を良好ならしめ、さらには、弾性層の弾性を確保する観点からは、好ましくは、(D)成分の有機重合体100重量部に対し、(G)成分0.01〜100重量部、さらには0.1〜50重量部とすることが好ましい。また、用いる導電性付与剤の種類あるいは添加量によっては、ヒドロシリル化反応を阻害するものがあるため、導電性付与剤のヒドロシリル化反応に対する影響を考慮する方が好ましい。
(貯蔵安定性改良剤)
本発明に係る硬化性組成物に、貯蔵安定性を改良する目的で、貯蔵安定性改良剤を添加することが好ましい。このような貯蔵安定性改良剤としては、前記(E)成分の保存安定剤として知られている安定剤が好ましく使用できるが、前記目的を達成するものであれば特に限定されるものではなく、具体的には、脂肪族不飽和結合を含有する化合物、有機リン化合物、有機硫黄化合物、窒素含有化合物、スズ系化合物、及び有機過酸化物等を例示することができる。より具体的には、2−ベンゾチアゾリルサルファイド、ベンゾチアゾール、チアゾール、ジメチルアセチレンダイカルボキシレート、ジエチルアセチレンダイカルボキシレート、ブチルヒドロキシトルエン、ブチルヒドロキシアニソール、ビタミンE、2−(4−モルフォジニルジチオ)ベンゾチアゾール、3−メチル−1−ブテン−3−オール、アセチレン性不飽和基含有オルガノシロキサン、エチレン性不飽和基含有オルガノシロキサン、アセチレンアルコール、3−メチル−1−ブチル−3−オール、3−メチル−1−ペンチン−3−オール、ジアリルフマレート、ジアリルマレエート、ジエチルフマレート、ジエチルマレエート、ジメチルマレエート、2−ペンテンニトリル、及び2,3−ジクロロプロペン等が挙げられる。
The amount of the component (G) added to the curable composition can be adjusted according to the desired conductive properties, but sufficiently imparts conductivity to the
(Storage stability improver)
For the purpose of improving storage stability, it is preferable to add a storage stability improving agent to the curable composition according to the present invention. As such a storage stability improver, a stabilizer known as a storage stabilizer for the component (E) can be preferably used, but is not particularly limited as long as the object is achieved. Specifically, a compound containing an aliphatic unsaturated bond, an organic phosphorus compound, an organic sulfur compound, a nitrogen-containing compound, a tin-based compound, an organic peroxide, and the like can be exemplified. More specifically, 2-benzothiazolyl sulfide, benzothiazole, thiazole, dimethylacetylene dicarboxylate, diethylacetylene dicarboxylate, butylhydroxytoluene, butylhydroxyanisole, vitamin E, 2- (4-morphodinyl) Dithio) benzothiazole, 3-methyl-1-buten-3-ol, acetylenically unsaturated group-containing organosiloxane, ethylenically unsaturated group-containing organosiloxane, acetylene alcohol, 3-methyl-1-butyl-3-ol, Examples include 3-methyl-1-pentyn-3-ol, diallyl fumarate, diallyl maleate, diethyl fumarate, diethyl maleate, dimethyl maleate, 2-pentenenitrile, and 2,3-dichloropropene.
さらに、前記硬化性組成物に必要に応じて、各種充填剤、各種機能付与剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、顔料、界面活性剤、溶剤を適宜添加してもよい。前記充填剤の具体例としては、シリカ微粉末、金属微粉末、炭酸カルシウム、クレー、タルク、酸化チタン、亜鉛華、ケイソウ土、及び硫酸バリウム等が挙げられる。
(被覆層)
本発明に係る被覆層3は、必須成分として(A)熱可塑性樹脂、(B)変性用有機化合物で変性されたシリコーン微粒子、及び(C)導電性付与剤を含む複合材料からなり、導電性ローラの最表面に露出する最外層である。このような被覆層3の厚さは、用いる材料、組成、及び用途等に応じて適切な値に設定するものであるが、通常、好ましくは平均厚みで1〜100μmであり、特に弾性層2のゴム弾性を好適に発揮せしめるためには3μm〜30μmが好ましい。1μmより薄くなると耐磨耗性が低下し、長期間の耐久性が低下する傾向がある。また、100μmより厚いと、弾性層との線膨張率の差に起因して、しわが発生しやすくなったり、圧縮歪みが大きくなったりする等の問題が発生する場合がある。
(図2:4層構造の例:中間層4)
本発明に係る被覆層3は、導電性ローラの最表面に露出する最外層としたときに優れたフィルミング防止性を発揮するので、例えば、図2に示すように、中間層4が弾性層2と被覆層3との間に挿入されていてもよい。また、弾性層の材料に可塑剤等を添加することで低硬度化した弾性ローラにおいては、可塑剤がローラ表面に拡散する現象であるブリードが問題となることがあるので、ブリード抑制層として中間層4を挿入することが好ましい。このようなブリード抑制層として中間層4を機能させる場合には、中間層4の材料として、ブリード物が極性化合物であれば、非極性樹脂である、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂、及びフッ素系樹脂等が好ましく、逆に、ブリード物が非極性化合物であれば、ウレタン系樹脂、ナイロン系樹脂、及びアクリル系樹脂ン等が好ましい。
((A)熱可塑性樹脂)
前記(A)熱可塑性樹脂としては、一般的な熱可塑性樹脂であれば、特に限定されないが、ローラ全体としてだけでなくローラ表面自体に弾性が求められる場合には、熱可塑性エラストマーが好ましく、具体的には、オレフィン系、スチレン系、エステル系、アミド系、ウレタン系、アクリル系、シリコーン系、及び塩化ビニル系等の熱可塑性エラストマーが挙げられ、この中で、ローラにおいては、耐磨耗性が要求されるので、特にウレタン系熱可塑性エラストマーが好ましい。
Furthermore, various fillers, various function-imparting agents, antioxidants, ultraviolet absorbers, pigments, surfactants, and solvents may be appropriately added to the curable composition as necessary. Specific examples of the filler include silica fine powder, metal fine powder, calcium carbonate, clay, talc, titanium oxide, zinc white, diatomaceous earth, and barium sulfate.
(Coating layer)
The
(Figure 2: Example of a four-layer structure: intermediate layer 4)
Since the
((A) Thermoplastic resin)
The (A) thermoplastic resin is not particularly limited as long as it is a general thermoplastic resin. However, when elasticity is required not only for the entire roller but also for the roller surface itself, a thermoplastic elastomer is preferable. Specific examples include thermoplastic elastomers such as olefins, styrenes, esters, amides, urethanes, acrylics, silicones, and vinyl chlorides. Among these, rollers are wear resistant. Therefore, urethane-based thermoplastic elastomers are particularly preferable.
また、前記(A)成分である熱可塑性樹脂には樹脂強度を向上させ、さらに、弾性層2、及び中間層4に対する接着性を向上させるために、シリカ、炭酸カルシウム、タルク、及びクレー等のフィラーやカップリング剤等の各種添加剤を必要に応じて添加してもよい。さらに、トナーへのストレスを軽減するために、最表面である熱可塑性樹脂は、低硬度低弾性率のものが好適に使用される。
((B)変性用有機化合物で変性されたシリコーン微粒子)
前記(B)成分の変性用有機化合物で変性されたシリコーン微粒子とは、シロキサン結合を有する化合物と、酸素、窒素及び硫黄からなる群より選ばれた少なくとも一種類の元素を含有する変性用有機化合物とを、共重合させて合成したシリコーン微粒子である。このような共重合の方式としては、ブロック共重合やグラフト共重合等が挙げられるが、前記シリコーン微粒子の合成が比較的簡便にできるので、グラフト共重合が好ましい。
Moreover, in order to improve the resin strength of the thermoplastic resin as the component (A) and further improve the adhesion to the
((B) Silicone fine particles modified with an organic compound for modification)
The silicone fine particles modified with the modifying organic compound of the component (B) are a modifying organic compound containing a compound having a siloxane bond and at least one element selected from the group consisting of oxygen, nitrogen and sulfur. Are silicone fine particles synthesized by copolymerization. Examples of such a copolymerization method include block copolymerization and graft copolymerization. Graft copolymerization is preferable because the silicone fine particles can be synthesized relatively easily.
前記シロキサン結合を有する化合物とは、具体的には、前記変性用有機化合物と反応可能な官能基を有するポリオルガノシロキサンである。例えば、ヒドロシリル基(SiH基)を含有するポリオルガノシロキサンと、メタクリル酸アリルとをヒドロシリル化反応することにより合成されるメタクリロキシプロピル基を有するポリオルガノシロキサンは、前記変性用有機化合物と反応可能な官能基としてメタクリロキシプロピル基を有するポリオルガノシロキサンである。 Specifically, the compound having a siloxane bond is a polyorganosiloxane having a functional group capable of reacting with the modifying organic compound. For example, a polyorganosiloxane having a methacryloxypropyl group synthesized by hydrosilylation reaction of a polyorganosiloxane containing a hydrosilyl group (SiH group) and allyl methacrylate can react with the modifying organic compound. It is a polyorganosiloxane having a methacryloxypropyl group as a functional group.
その後、例えば、前記変性用有機化合物であるアクリル酸エステルと、このシロキサン結合を有する化合物とをラジカル重合することにより、アクリル変性されたシリコーン微粒子を合成することができる。 Thereafter, for example, acrylic modified silicone fine particles can be synthesized by radical polymerization of an acrylic acid ester which is the modifying organic compound and a compound having a siloxane bond.
このように、前記変性用有機化合物と、それと反応可能な官能基を有するポリオルガノシロキサンとは、前記のようにラジカル重合することが合成上好ましい。 As described above, it is preferable from the viewpoint of synthesis that the modifying organic compound and the polyorganosiloxane having a functional group capable of reacting therewith are radically polymerized as described above.
また、ラジカル重合可能なその他の共重合成分として、ビニル系モノマーを含んでも良く、具体的には、エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン、及び、スチレンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Further, as other copolymerizable components capable of radical polymerization, vinyl monomers may be included, and specific examples include, but are not limited to, ethylene, propylene, butadiene, isoprene, chloroprene, and styrene. is not.
また、前記(B)成分である変性用有機化合物で変性されたシリコーン微粒子には、本発明の効果を有する範囲内であれば、他の任意の成分がふくまれていても良い。
(ポリオルガノシロキサン骨格)
前記ポリオルガノシロキサンの骨格としては、特に限定はなく、ジメチルシロキサン、メチルフェニルシロキサン、ジフェニルシロキサン、アルキル(C2以上のアルキル基)メチルシロキサン、及びジアルキルシロキサン等が挙げられる。これらの骨格は単独でも、2種以上が混在していても構わない。
(変性用有機化合物)
前記変性用有機化合物は、例えば、下記一般式2に示す官能基を有する有機化合物が挙げられるが、それらに限定されるものではない。
Further, the silicone fine particles modified with the modifying organic compound as the component (B) may contain other optional components as long as they are within the range having the effects of the present invention.
(Polyorganosiloxane skeleton)
The skeleton of the polyorganosiloxane is not particularly limited, and examples thereof include dimethylsiloxane, methylphenylsiloxane, diphenylsiloxane, alkyl (C2 or higher alkyl group) methylsiloxane, and dialkylsiloxane. These skeletons may be used alone or in combination of two or more.
(Organic compound for modification)
Examples of the modifying organic compound include, but are not limited to, organic compounds having a functional group represented by the following
このような変性用有機化合物は、前記シロキサン結合を有する化合物に対して、シロキサン結合を有する化合物:変性用有機化合物が、5重量部:95重量部〜95重量部:5重量部として共重合することが好ましく、シリコーン由来の撥水性や摺動性、及び変性用有機化合物由来の相溶性やその他の特性を十分に付与するために、10重量部:90重量部〜90重量部:10重量部として重合することがさらに好ましい。
In such a modifying organic compound, the compound having a siloxane bond: the modifying organic compound is copolymerized in an amount of 5 parts by weight: 95 parts by weight to 95 parts by weight: 5 parts by weight with respect to the compound having the siloxane bond. In order to sufficiently impart water repellency and slidability derived from silicone, compatibility derived from a modifying organic compound, and other characteristics, 10 parts by weight: 90 parts by weight to 90 parts by weight: 10 parts by weight It is more preferable to polymerize as.
(B)成分は、熱可塑性樹脂との相溶性を付与するという観点で、酸素、窒素及び硫黄からなる群より選ばれた少なくとも一種類の元素を含有する有機化合物を含有することが好ましいため、上記一般式2の中で特に、アクリル系化合物、及びエポキシ系化合が好ましく、これらは単独で用いても併用しても構わない。
The component (B) preferably contains an organic compound containing at least one element selected from the group consisting of oxygen, nitrogen and sulfur in terms of imparting compatibility with the thermoplastic resin. In the
アクリル系化合物により変性されたシリコーン微粒子は、(A)成分の熱可塑性樹脂として、ウレタン系、アミド系、エステル基、及びアクリル系等の酸素や窒素原子を有する化合物を用いた場合に、それらとの相溶性が特に優れているため好ましい。また、エポキシ系化合物により変性されたシリコーン微粒子は、被覆層3と接触するである弾性層2、又は中間層4との接着性に優れているためさらに好ましい。
(アクリル系化合物)
このようなアクリル系化合物としては、特に限定はなく、下記一般式3に示すような官能基を有する一般的なモノマーを用いることができ、具体的には、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、i−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、フェニルアクリレート、アリールアクリレート、及びアクリロニトリル等のモノマーが挙げられ、またそれぞれ対応するメタクリレートも挙げられる。
Silicone fine particles modified with an acrylic compound, when a compound having oxygen and nitrogen atoms such as urethane, amide, ester group, and acrylic is used as the thermoplastic resin of the component (A), The compatibility is particularly excellent because it is excellent. Silicone fine particles modified with an epoxy compound are more preferable because they are excellent in adhesiveness with the
(Acrylic compound)
The acrylic compound is not particularly limited, and a general monomer having a functional group as shown in the following
(エポキシ系化合物)
このようなエポキシ系化合物としては、特に限定はなく、下記一般式4に示すような官能基を有する一般的なモノマーを用いることができ、具体的には、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、及びアリルグリシジルエーテル等のグリシジル基含有化合物と、脂環式エポキシ化合物等とが挙げられる。
(Epoxy compound)
Such an epoxy compound is not particularly limited, and a general monomer having a functional group as shown in the following
特に、前記(A)成分と前記(B)成分との相溶性をさらに高めるためには両方の成分が同一の官能基を有することが好ましい。例えば、(A)成分がアクリル系熱可塑性樹脂であれば、(B)成分の変性用有機化合物を前述したアクリル系化合物とすることが好ましい。
In particular, in order to further improve the compatibility between the component (A) and the component (B), it is preferable that both components have the same functional group. For example, if the component (A) is an acrylic thermoplastic resin, the modifying organic compound of the component (B) is preferably the acrylic compound described above.
(B)成分の微粒子の粒子径としては、特に制限されないが、1次平均粒子径が0.01〜30μmであることが好ましく、さらに0.05〜10μmの範囲が、トナー搬送に適した表面凹凸表面としつつ、前記熱可塑性樹脂への分散性が確保でき、バランスがとれており好ましい。また、この粒子系は被覆層の膜厚より小さくすることが好ましく、(B)成分を(A)成分中に均一に分散し易くなるので、(A)成分の特性、及び(B)成分の特性を両方効果的に発現可能になる。例えば、(A)成分をウレタン系熱可塑性樹脂、(B)成分をアクリル系化合物で変性したシリコーン微粒子とした場合には、ウレタン系樹脂の耐磨耗性とシリコーン微粒子に起因する摺動性とを併せ持つ被覆層とすることができる。この(A)、(B)成分の系において、逆に微粒子の1次粒子径が被覆層の膜厚より大きいと、被覆層表面においてアクリル系化合物で変性したシリコーン微粒子の突出部分が高くなり、摺動性は好適に発現するものの、耐磨耗性は低下した被覆層となるので、このような被覆層を有するローラを現像ローラとして用いた場合には、その表面状態が初期状態から経時変化するため、トナー搬送量の変化による画像濃度の変化や縦すじ等の画像欠陥の発生等の問題が生じる。 The particle diameter of the component (B) fine particles is not particularly limited, but the primary average particle diameter is preferably 0.01 to 30 μm, and the range of 0.05 to 10 μm is suitable for toner conveyance. Dispersibility in the thermoplastic resin can be ensured while maintaining an uneven surface, which is preferable because it is well balanced. Further, this particle system is preferably smaller than the film thickness of the coating layer, and since it becomes easy to uniformly disperse the component (B) in the component (A), the characteristics of the component (A) and the component (B) Both characteristics can be effectively expressed. For example, when the component (A) is a urethane-based thermoplastic resin and the component (B) is a silicone fine particle modified with an acrylic compound, the wear resistance of the urethane-based resin and the slidability due to the silicone fine particle It can be set as the coating layer which has. In the system of the components (A) and (B), on the contrary, when the primary particle diameter of the fine particles is larger than the film thickness of the coating layer, the protruding portion of the silicone fine particles modified with the acrylic compound on the coating layer surface becomes high, Although the slidability is preferably exhibited, the coating layer has a reduced wear resistance. Therefore, when a roller having such a coating layer is used as a developing roller, the surface state changes with time from the initial state. Therefore, problems such as a change in image density due to a change in toner conveyance amount and occurrence of image defects such as vertical stripes occur.
前記(A)成分と、前記(B)成分との、配合量の重量比は、(A):(B)=99:1〜50:50の範囲が好ましく、さらに95:5〜70:30の範囲がさらに好ましい。被覆層の複合材料に(B)成分を1重量%以上、かつ50重量%以下の範囲で含ませることで、シリコーン微粒子に起因する摺動性を被覆層に効果的に付与でき、また、弾性層、又は中間層等へのコーティング性が優れた複合材料となるので、ひび割れ等の外観欠陥が発生しにくい被覆層とすることができる。
((C)導電性付与剤)
被覆層3の材料である前記複合材料にも、前述した弾性層2の材料である前記硬化性組成物と同様の目的で、前記(C)成分である導電性付与剤を添加する。この(C)成分としては、前記(G)成分と同様の材料を適宜用いることができる。
The weight ratio of the blending amount of the component (A) and the component (B) is preferably in the range of (A) :( B) = 99: 1 to 50:50, and more preferably 95: 5 to 70:30. The range of is more preferable. By including the component (B) in the composite material of the coating layer in the range of 1% by weight or more and 50% by weight or less, the sliding property due to the silicone fine particles can be effectively imparted to the coating layer, and elasticity Since it becomes a composite material with excellent coating properties on the layer or the intermediate layer, it can be a coating layer in which appearance defects such as cracks are unlikely to occur.
((C) conductivity imparting agent)
For the same purpose as the curable composition that is the material of the
前記複合材料に含有させる(C)成分の量は、所望の導電特性に応じて調整され得るが、十分に被覆層3に導電性を付与し、かつ、被覆層の柔軟性を確保することでひび割れ等の外観欠陥が生じないようにする観点からは、好ましくは、(A)成分100重量部に対し、(C)成分0.01〜100重量部、さらには0.1〜50重量部とすることが好ましい。
(有機系フィラー)
また、非磁性一成分接触方式の現像ローラで使用する場合においては、トナーの搬送、他部材との摩擦を軽減するために、被覆層および/又は前述した中間層4に平均粒子径1〜30μmの有機系フィラーを添加することが好ましい。特に、中間層4に添加した場合には、被覆層3を介してローラ表面の凹凸を制御できるので、ローラ表面への凹凸付与とは無関係に、被覆層3中に分散された状態で存在するシリコーン微粒子の摺動性をより効果的に発現する設計が可能となる。このような有機系フィラーの平均粒子径は、シリコーン微粒子の1次平均粒子径よりも大きい方が好ましく、本発明に係る変性されたシリコーン微粒子に比べて凝集しにくい有機系フィラーは、ローラ表面の凹凸を制御できるとともに、粒径が小さい前記シリコーン微粒子は凝集したとしてもローラ表面凹凸には影響せず、ローラ表面に高分散状態で存在することで、摺動性をローラ表面に付与することが可能となる。
The amount of the component (C) to be included in the composite material can be adjusted according to the desired conductive properties, but can sufficiently impart conductivity to the
(Organic filler)
In the case of using a non-magnetic one-component contact developing roller, in order to reduce toner conveyance and friction with other members, the coating layer and / or the
このような有機系フィラーとしては、ウレタン系、アクリル系、メタクリル系、及びスチレン系等が挙げられるが、耐磨耗性が要求される場合には、ウレタン系フィラーが好ましく、また、トナー搬送量の高い制御性が要求される場合には、粒径分布を狭く制御できるアクリル系フィラーが好ましい。
(被覆層形成方法)
本発明に係る被覆層3の形成方法としては、例えば、導電性支持部材の周りに形成された弾性層2、又は中間層4の外周面上に、被覆層を構成する樹脂組成物を一旦溶剤に希釈し被覆層溶液を得て、それをスプレー塗布、ディップ塗布、及びロールコート等の方法を用いて所定の厚みに塗布し、所定の温度で乾燥、硬化させることにより、被覆層を形成する方法等を例示することができる。具体的には、前記(A)、(B)、(C)成分、及びその他添加剤を溶剤に溶かして固形分を3〜20%とした溶液を、スプレーあるいはディップにより、前記弾性層2、又は中間層4の外周面上に塗布する方法が簡便であり、好ましく用い得る方法である。このようなスプレー法、及びディップ法等の方法においては、スプレー、及び/又は、ディップを数回繰り返し、重ね塗りすることで、被覆層の厚みを前述した範囲に容易に調整可能であり好ましく、また、被覆層溶液の被膜性を改善するために、レベリング剤等の各種添加剤を被覆層溶液に必要に応じて添加してもよい。
Examples of such organic fillers include urethane-based, acrylic-based, methacrylic-based, and styrene-based. However, when wear resistance is required, urethane-based fillers are preferable, and toner transport amount When high controllability is required, an acrylic filler capable of narrowly controlling the particle size distribution is preferable.
(Coating layer forming method)
As a method for forming the
ここで、前記塗布に先立って、被覆層3と、弾性層2、又は中間層4との接着性を向上させるために、弾性層2、又は中間層4の表面をプライマー処理した後、被覆層3を形成することが好ましい。この処理に用い得るプライマーとしては各種カップリング剤またはエポキシ化合物を含有する任意のプライマーを使用することができる。このようなプライマー処理が弾性層2と中間層4との接着層の改善にも適用できることは言うまでもない。
(被覆層塗布用溶媒)
この際に、使用する被覆層塗布用の溶剤としては、用いる被覆層の主成分である(A)熱可塑性樹脂が相溶する溶媒であれば特に制限はないが、好ましくは、例えば、トルエン、キシレン、ヘキサン、メチルエチルケトン、酢酸ブチル、酢酸エチル、N,N−ジメチルホルムアミド、イソプロパノール、及び水等が例示される。
(被覆層乾燥温度)
次に、このようにして前記弾性層2、又は中間層4の外周面上に塗布した被覆層3を乾燥する。この時の乾燥温度としては、被覆層塗布用溶剤の沸点との関係にもよるが、一般的には被覆層4の乾燥を十分なものとし、かつ、弾性層、及び被覆層を劣化させないようにするために70〜200℃が好ましい。
Here, prior to the application, in order to improve the adhesion between the
(Solvent for coating layer coating)
In this case, the solvent for coating the coating layer to be used is not particularly limited as long as the (A) thermoplastic resin which is the main component of the coating layer to be used is compatible, but preferably, for example, toluene, Examples include xylene, hexane, methyl ethyl ketone, butyl acetate, ethyl acetate, N, N-dimethylformamide, isopropanol, and water.
(Coating layer drying temperature)
Next, the
以下に具体的に実施例、及び比較例により、本発明につき説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples and comparative examples.
なお、これらの実施例、および比較例では、以下に述べる共通の導電性支持部材1に、共通の弾性層2を形成したものを原材料として用い、その上に各実施例、比較例に対応する条件で被覆層3を形成し導電性ローラを作製し、これらのローラを電子写真用弾性ローラ・電子写真用導電性ローラとして評価した。
In these examples and comparative examples, a common
すなわち、導電性支持部材1として、寸法が長さ248mm、外径8mmφの、表面にNiメッキを施したSUM材(一般の鋼よりも快削性を向上させた鋼材)を用い、このSUM材の表面にプライマー処理を施し、次いでその周囲に弾性層を形成した。
That is, as the
その際に弾性層3の原料として以下の(D)、(E)、(F)、及び貯蔵安定性付与剤を用いた。
(D)有機重合体として、アリル末端ポリオキシプロピレン(商品名カネカサイリルACS003、(株)カネカ製)を500g。
(E)ポリオルガノハイドロジェンシロキサン(商品名CR100、(株)カネカ製):16g。
(F)ビス(1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン)白金錯体触媒(白金含有率3wt%、キシレン溶液):0.30g。
(G)導電性付与剤としてカーボンブラック(製品名「3030B」、三菱化学製):70g。
At that time, the following (D), (E), (F), and a storage stability imparting agent were used as raw materials for the
(D) As an organic polymer, 500 g of allyl-terminated polyoxypropylene (trade name Kaneka Silyl ACS003, manufactured by Kaneka Corporation).
(E) Polyorganohydrogensiloxane (trade name CR100, manufactured by Kaneka Corporation): 16 g.
(F) Bis (1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane) platinum complex catalyst (
(G) Carbon black (product name “3030B”, manufactured by Mitsubishi Chemical) as a conductivity-imparting agent: 70 g.
貯蔵安定性改良剤として、マレイン酸ジメチル:0.20g。 Dimethyl maleate: 0.20 g as a storage stability improver.
具体的には、これらの(D)、(E)、(F)、及び貯蔵安定性付与剤を混合し、10mmHg以下の減圧下、120分間脱泡した後、この硬化性組成物を前記SUM材の導電性支持部材1を設置した金型内に注入し、次いで、金型ごと140℃で30分間加熱することで、前記硬化性組成物を硬化させ、導電性支持部材1の外周上に厚さ4mmの弾性層2を形成した。
Specifically, these (D), (E), (F) and a storage stability-imparting agent are mixed, defoamed for 120 minutes under a reduced pressure of 10 mmHg or less, and then the curable composition is added to the SUM. The
(実施例1)
上述した弾性層2の外周面上に、以下の(A)、(B)、(C)、及び被覆層塗布用溶媒を原料として用いて被覆層3を形成した。
(A)熱可塑性樹脂として、熱可塑性ウレタン樹脂(商品名Y−258、大日精化工業製)を100g。
(B)変性用有機化合物で変性されたシリコーン微粒子として、アクリルで変性されたシリコーン微粒子(商品名シャリーヌR−170S、日信化学工業製)を20g。
(C)導電性付与剤として、カーボンブラック(商品名HS−100、電気化学工業製)を40g。
Example 1
On the outer peripheral surface of the
(A) 100 g of a thermoplastic urethane resin (trade name Y-258, manufactured by Dainichi Seika Kogyo) as a thermoplastic resin.
(B) 20 g of silicone fine particles (trade name Charine R-170S, manufactured by Nissin Chemical Industry) modified with acrylic as silicone fine particles modified with a modifying organic compound.
(C) 40 g of carbon black (trade name HS-100, manufactured by Denki Kagaku Kogyo) as a conductivity-imparting agent.
被覆層塗布用溶媒として、N,N’−ジメチルホルムアミドを350g。 350 g of N, N′-dimethylformamide as a solvent for coating the coating layer.
具体的には、これらの(A)、(B)、(C)、及び被覆層塗布用溶媒を混合したウレタン樹脂溶液に、前述した導電性支持部材1に弾性層2を形成した原材料を縦ディップすることで、この溶液を弾性層2に塗布し、これを140℃で10分間乾燥し、次いで、縦ディップの方向を逆方向とすること以外は前述した方法と同様にして再度ディップし、さらに、140℃で30分間乾燥することで弾性層2の外周面上に被覆層3が形成された導電性ローラを作製した。
Specifically, the raw material in which the
このようにして作製した導電性ローラを、現像ローラとしてカラーレーザービームプリンター(LBP−2510、キヤノン製)のトナーカートリッジにセットし、23℃、及び55%RHの環境で、1%画像濃度で8,000枚印刷した。その後、この導電性ローラをトナーカートリッジから取り外し、ローラ表面に積層しているトナーをエアブローにより十分に吹き飛ばした。一般に、トナーフィルミングしているローラは、エアブローをした後の表面にもトナーが付着しており、これが縦すじや白地カブリ等の画像欠陥の発生の原因となるフィルミングである。このようなフィルミングしたトナーは、融着しているのでエアブローでは除去できないが、粘着テープをローラに貼り付けた後、剥がすことで、粘着テープに転写されることが知られている。本実施例では、このこのようなテーピングにより、剥がした粘着テープにトナーが付着しているかどうかを目視で観察することによりトナーフィルミングの有無を確認した。実施例1で作製したローラでは、このような導電性ローラとして使用後のテーピング試験で、トナー付着は観察されなかった。 The conductive roller thus prepared is set as a developing roller in a toner cartridge of a color laser beam printer (LBP-2510, manufactured by Canon), and is 8% at 1% image density in an environment of 23 ° C. and 55% RH. 1,000 sheets were printed. Thereafter, the conductive roller was removed from the toner cartridge, and the toner laminated on the roller surface was sufficiently blown off by air blow. In general, a toner filming roller has toner also adhered to the surface after air blowing, and this is a filming that causes image defects such as vertical stripes and white background fog. It is known that such a filmed toner cannot be removed by air blow because it is fused, but is transferred to the adhesive tape when it is peeled off after the adhesive tape is attached to the roller. In this example, the presence or absence of toner filming was confirmed by visually observing whether or not the toner adhered to the peeled adhesive tape by such taping. In the roller produced in Example 1, toner adhesion was not observed in the taping test after use as such a conductive roller.
(実施例2)
実施例2として、実施例1のウレタン樹脂溶液として、実施例1の(A)、(B)、(C)、及び被覆層塗布用溶媒以外に、さらに有機系フィラーとして、ウレタン微粒子(商品名C−800、根上工業製、平均粒子径6μm、20gを添加したこと以外は、実施例1と同様の方法で導電性ローラを形成し、また、実施例1と同様の方法でフィルミング性を評価したところ、トナー付着は観察されなかった。
(Example 2)
As Example 2, as urethane resin solution of Example 1, in addition to (A), (B), (C) of Example 1 and solvent for coating layer coating, urethane fine particles (trade name) are further used as organic fillers. A conductive roller is formed by the same method as in Example 1 except that C-800, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd., with an average particle diameter of 6 μm, and 20 g are added. As a result of evaluation, toner adhesion was not observed.
(比較例1)
比較例1として、実施例1のウレタン樹脂溶液として、実施例1の(A)、(C)、及び被覆層塗布用溶媒を用い、つまり(B)を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様の方法で導電性ローラを形成し、また、実施例1と同様の方法でフィルミング性を評価したところ、トナー付着がはっきりと観察された。
(Comparative Example 1)
As Comparative Example 1, as the urethane resin solution of Example 1, (A) and (C) of Example 1, and the coating layer coating solvent were used, that is, Example (B) was not added. When the conductive roller was formed by the same method as in Example 1 and the filming property was evaluated by the same method as in Example 1, toner adhesion was clearly observed.
1 導電性支持部材
2 弾性層
3 被覆層(最外層)
4 中間層
DESCRIPTION OF
4 middle class
Claims (6)
(A)熱可塑性樹脂。
(B)酸素、窒素、及び硫黄からなる群より選ばれた少なくとも一種類の元素を含有する変性用有機化合物で変性されたシリコーン微粒子。
(C)導電性付与剤。 A conductive roller comprising a conductive support member, an elastic layer formed on the outer peripheral surface of the support member, and a coating layer formed on the outer peripheral surface of the elastic layer and exposed on the outermost surface, Is made of a composite material containing the following components (A) to (C) as essential components.
(A) Thermoplastic resin.
(B) Silicone fine particles modified with a modifying organic compound containing at least one element selected from the group consisting of oxygen, nitrogen, and sulfur.
(C) Conductivity imparting agent.
(D)分子中に少なくとも1個のヒドロシリル化反応可能なアルケニル基を有する有機重合体。
(E)分子中に少なくとも2個のヒドロシリル基を有する化合物。
(F)ヒドロシリル化触媒。
(G)導電性付与剤。 The conductive roller according to any one of claims 1 to 4, wherein the elastic layer is a cured product of a curable composition containing the following components (D) to (G) as essential components.
(D) An organic polymer having at least one alkenyl group capable of hydrosilylation reaction in the molecule.
(E) A compound having at least two hydrosilyl groups in the molecule.
(F) Hydrosilylation catalyst.
(G) Conductivity imparting agent.
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