JP4378145B2 - Manufacturing method of charging roller - Google Patents
Manufacturing method of charging roller Download PDFInfo
- Publication number
- JP4378145B2 JP4378145B2 JP2003349595A JP2003349595A JP4378145B2 JP 4378145 B2 JP4378145 B2 JP 4378145B2 JP 2003349595 A JP2003349595 A JP 2003349595A JP 2003349595 A JP2003349595 A JP 2003349595A JP 4378145 B2 JP4378145 B2 JP 4378145B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- roller
- coating
- cap
- base layer
- conductive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Coating Apparatus (AREA)
- Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Description
本発明は、帯電ローラーの製造方法に関する。 The present invention relates to a process for the production of a static-roller.
従来の、直流のみを印加したDC帯電方式としては、ヒドリンゴムを使用したローラーの提案がなされている(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional DC charging method in which only direct current is applied, a roller using hydrin rubber has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
また、ディップ塗装法により厚さが均一な樹脂被覆層を形成する画像形成装置用ローラーの製造方法として、塗工キャップの提案をしているものもある(例えば、特許文献2参照)。 In addition, as a manufacturing method of a roller for an image forming apparatus that forms a resin coating layer having a uniform thickness by a dip coating method, there is a method that proposes a coating cap (see, for example, Patent Document 2).
DC帯電方式は、AC帯電方式に比較して一般的にコストが低いが問題点もある。つまり、AC+DC帯電のようにAC電流の均し効果が無いため、帯電の均一性が、AC+DC帯電方式に比較して劣る。また、やはり均し効果が無いということで、帯電ローラー表面に付着した汚れや、帯電ローラー自身の電気抵抗の不均一性が画像に出易いという問題もある。 The DC charging method is generally lower in cost than the AC charging method, but has a problem. That is, since there is no AC current leveling effect unlike AC + DC charging, the charging uniformity is inferior to that of the AC + DC charging method. In addition, since there is no leveling effect, there is a problem that dirt adhering to the surface of the charging roller and non-uniformity of the electric resistance of the charging roller itself are likely to appear in the image.
また、印刷メディアの厚さ等の理由により、電子写真装置を異なる2つ以上のプロセススピードで駆動して画像を出力するような場合には、DC帯電方式は、AC帯電方式に比較して良好な帯電特性を発揮するプロセススピードの範囲が狭いという問題点もある。 In addition, when the electrophotographic apparatus is driven at two or more different process speeds to output an image due to the thickness of the print medium, the DC charging method is better than the AC charging method. There is also a problem that the range of the process speed that exhibits excellent charging characteristics is narrow.
この問題を解決するには、帯電ローラー表面を薄く均一にコートし、適度に粗面化すると効果的である。しかし、帯電ローラー表面を薄く均一にコートしてかつ適度に粗面化すると、帯電ローラー表面の塗膜の均一性を更に良好にしなければ電子写真装置へ使用した場合に実用に耐えないという問題もある。 In order to solve this problem, it is effective to coat the surface of the charging roller thinly and uniformly and roughen it appropriately. However, if the surface of the charging roller is thinly and evenly coated and appropriately roughened, the coating film on the surface of the charging roller will not be able to withstand the practical use when used in an electrophotographic apparatus unless the coating film uniformity is further improved. is there.
図28(a)や(b)に示すような従来から使用されている単純な円筒形で、かつ、ローラーと接触する部分がローラーの端面と密着してしまうような形状のキャップを使用すると、DC帯電方式に耐えられるほどには、帯電ローラー表面を薄く均一にコートすることが非常に難しい。
本発明の目的は、このような課題に対処してなされたもので、DC帯電法によって、例えば600dpiの中間調画像の様な高精細画像を出力した場合においても、均一な帯電が行える帯電ローラーの製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to cope with such a problem. A charging roller capable of uniform charging even when a high-definition image such as a halftone image of 600 dpi is output by a DC charging method. It is to provide a manufacturing method .
本発明に従って、芯金と、該芯金上に形成された弾性体基層と、該弾性体基層の上に形成された表層とを有する帯電ローラーの製造方法であって、
(1)芯金の端部を除く該芯金上に弾性体基層を形成する工程と、
(2)該工程(1)で得た、弾性体基層を形成した芯金を表層塗料に浸漬させて該表層塗料を塗工する工程とを有し、
該工程(2)は、該工程(1)で得た弾性体基層を形成した芯金の端部に塗工キャップを装着して該芯金の端部と該弾性体基層の端面とを該塗工キャップで覆い、次いで該芯金を該塗工キャップを装着した側を下に向けて該表層塗料に突入させる工程を含み、
該塗工キャップは、該芯金の端部に装着したときに、該弾性体基層の端面とエッジで接し、かつ、該弾性体基層と該芯金との境目には該キャップが接しないような空間ができるように構成されており、さらに
該塗工キャップは、該弾性体基層と接する側とは反対側において、その直径が小さくなるような流線型形状を有していることを特徴とする帯電ローラーの製造方法が提供される。
According to the present invention, there is provided a method for producing a charging roller having a cored bar, an elastic base layer formed on the cored bar, and a surface layer formed on the elastic base layer,
(1) forming an elastic base layer on the core metal except the end portion of the core metal,
(2) has said obtained in step (1), and a step of coating a surface layer coating material to the core metal forming the elastic base layer is immersed in the surface layer coating material,
In the step (2) , a coating cap is attached to the end of the cored bar formed with the elastic base layer obtained in the step (1), and the end of the cored bar and the end surface of the elastic base layer are connected to the end of the cored base. Covering with a coating cap, and then rushing the cored bar into the surface layer coating with the side on which the coating cap is attached facing down,
When the coating cap is attached to the end of the cored bar, it contacts the end surface of the elastic base layer at the edge, and the cap does not touch the boundary between the elastic base layer and the cored bar. It is configured to create a space,
Coating Engineering caps, the side opposite to the side in contact with the elastic body base, the manufacturing method of the charging roller, characterized that you have a streamlined shape that its diameter is reduced is provided.
本発明により、DC帯電法によって、例えば600dpiの中間調画像の様な高精細画像を出力した場合においても、良好な帯電特性により、均一な帯電が行える導電性ローラーの塗工キャップを提供することができる。 According to the present invention, there is provided a coating cap for a conductive roller capable of uniform charging with good charging characteristics even when a high-definition image such as a halftone image of 600 dpi is output by a DC charging method. Can do.
また、本発明にかかる導電性ローラーを使用することにより、DC帯電法によって高精細画像を出力した場合においても、良好な帯電特性により、均一な帯電が行えるプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供することが可能となった。 In addition, by using a conductive roller according to the present invention, a process cartridge and an electrophotographic apparatus that can perform uniform charging with good charging characteristics even when a high-definition image is output by a DC charging method. Became possible.
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
本発明者らは、DC帯電用帯電部材の構成として、導電性支持体と、該導電性支持体上に設けられた、導電性弾性体基層と、該導電性弾性体基層上に設けられた表層とを有するローラーを、芯金上に基層が形成された塗工基体の端部へ塗工キャップを装着して表層を浸漬塗工する場合に、該弾性体基層と芯金と塗工キャップの3者が空間的に1点以上で3者同時に接触することのない形状とすることにより、DC帯電を行っても良好な画像を提供する、表層の膜厚が均一な帯電ローラーを提供することができるということを発見し本発明に至った。 As a configuration of the charging member for DC charging, the present inventors provided a conductive support, a conductive elastic base layer provided on the conductive support, and provided on the conductive elastic base layer. When a roller having a surface layer is applied to the end of the coating substrate on which the base layer is formed on the core metal and the surface layer is dip coated, the elastic base layer, the core metal and the coating cap By providing a shape in which the three members are not in contact with each other at one point in space, a charging roller that provides a good image even when DC charging is performed and that has a uniform surface layer thickness is provided. It was discovered that it was possible to arrive at the present invention.
次に、本発明の導電性ローラー、それを用いた画像形成装置、帯電方法及びプロセスカートリッジを説明する。 Next, the conductive roller of the present invention, an image forming apparatus using the same, a charging method, and a process cartridge will be described.
<1>導電性ローラー
本発明の導電性ローラーは、導電性支持体と、該導電性支持体上に設けられた導電性弾性体基層と、該導電性弾性体基層上に設けられた表層とを有する。
<1> Conductive roller The conductive roller of the present invention includes a conductive support, a conductive elastic base layer provided on the conductive support, and a surface layer provided on the conductive elastic base layer. Have
本発明の導電性ローラーの具体的な構成を図32に示す。図32(a)は導電性ローラーの横断面を示し、図32(b)は縦断面を示したものである。 A specific configuration of the conductive roller of the present invention is shown in FIG. FIG. 32A shows a cross section of the conductive roller, and FIG. 32B shows a vertical section.
本発明の導電性ローラーは、導電性支持体1とその外周に形成された導電性弾性体基層2と、該導電性弾性体基層2の外周を被覆する表層3とを有する導電性ローラーである。
The conductive roller of the present invention is a conductive roller having a
図32に示す本発明で使用する導電性支持体1は、炭素鋼合金表面に5μmの厚さのニッケルメッキを施した円柱である。導電性支持体を構成する材料として他にも、例えば鉄、アルミニウム、チタン、銅及びニッケル等の金属やこれらの金属を含むステンレス、ジュラルミン、真鍮及び青銅等の合金、更にカーボンブラックや炭素繊維をプラスチックで固めた複合材料等の、剛直で導電性を示す公知の材料を使用することもできる。また、形状としては円柱形状の他に、中心部分を空洞とした円筒形状とすることもできる。
The
本発明では、まず上記導電性支持体1の外周に導電性弾性体基層2を成形する。導電性弾性体基層2は導電性弾性体からなっている。導電性弾性体は、導電剤と高分子弾性体とを混合して成形される。導電剤は少なくともイオン導電剤が含有されている。高分子弾性体としては特にエピクロルヒドリンゴムが好適に用いられる。エピクロルヒドリンゴムは、ゴム自体に若干の導電性があり、導電剤の添加量が少なくても良好な導電性を発揮することができ、また、環境や位置による電気抵抗のバラツキも小さくすることができるので、高分子弾性体として好適に用いられる。
In the present invention, the conductive
エピクロルヒドリンゴムは、エピクロルヒドリンを中心とする環状のエーテルの開環重合体であり、ゴムを構成する主な単量体には、エピクロルヒドリン、エチレンオキシド及びアクリルグリシジルエーテル等が挙げられる。 Epichlorohydrin rubber is a ring-opening polymer of a cyclic ether centered on epichlorohydrin. Examples of main monomers constituting the rubber include epichlorohydrin, ethylene oxide, and acryl glycidyl ether.
重合体であるエピクロルヒドリンゴムとしては、エピクロルヒドリン単独重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル共重合体及びエピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体等が挙げられる。この中でも安定した中抵抗領域の導電性を示すことから、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体が特に好適に用いられる。エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体は、重合度や組成比を任意に調整することで導電性や加工性を制御できる。 Examples of the epichlorohydrin rubber that is a polymer include epichlorohydrin homopolymer, epichlorohydrin-ethylene oxide copolymer, epichlorohydrin-allyl glycidyl ether copolymer, epichlorohydrin-ethylene oxide-allyl glycidyl ether terpolymer, and the like. Of these, epichlorohydrin-ethylene oxide-allyl glycidyl ether terpolymer is particularly preferably used since it exhibits stable conductivity in a medium resistance region. The epichlorohydrin-ethylene oxide-allyl glycidyl ether terpolymer can control conductivity and workability by arbitrarily adjusting the degree of polymerization and composition ratio.
高分子弾性体はエピクロルヒドリンゴムを主成分とするが、必要に応じてその他の一般的なゴムを含有されてもよい。その他の一般的なゴムとしては、例えばEPM(エチレン・プロピレンゴム)、EPDM(エチレン・プロピレンゴム)、ノルボーネンゴム、NBR(ニトリルゴム)、クロロプレンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン、ウレタンゴム、SBS(スチレン・ブタジエン・スチレン−ブロックコポリマー)、SEBS(スチレン・エチレンブチレン・スチレン−ブロックコポリマー)等のスチレン系ブロックコポリマー及びシリコーンゴム等が挙げられる。上記の一般的なゴムを含有する場合、その含有量は、高分子弾性体全量に対し1〜50質量%であるのが好ましい。 The polymer elastic body is mainly composed of epichlorohydrin rubber, but may contain other general rubbers as necessary. Examples of other general rubbers include EPM (ethylene / propylene rubber), EPDM (ethylene / propylene rubber), norbornene rubber, NBR (nitrile rubber), chloroprene rubber, natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, styrene- Examples thereof include butadiene block, chlorosulfonated polyethylene, urethane rubber, styrene block copolymers such as SBS (styrene / butadiene / styrene / block copolymer), SEBS (styrene / ethylene butylene / styrene / block copolymer), and silicone rubber. When it contains said general rubber, it is preferable that the content is 1-50 mass% with respect to the polymer elastic body whole quantity.
導電剤としては、導電性弾性体基層の電気抵抗率のムラを小さくするという目的により、イオン導電剤を含有することが好ましい。イオン導電剤が高分子弾性体の中に均一に分散し、導電性弾性体の電子抵抗率を均一化することにより、帯電ローラーを直流電圧のみの電圧印加で使用した時でも均一な帯電を得ることができる。 As the conductive agent, an ionic conductive agent is preferably contained for the purpose of reducing unevenness of the electrical resistivity of the conductive elastic base layer. By uniformly dispersing the ionic conductive agent in the polymer elastic body and making the electronic resistivity of the conductive elastic body uniform, uniform charging can be obtained even when the charging roller is used with only DC voltage applied. be able to.
イオン導電剤としては、例えば、LiClO4やNaClO4等の過塩素酸塩、4級アンモニウム塩等が挙げられ、これらを単独又は2種類以上組み合わせて用いることができる。イオン導電剤の中でも、環境変化に対して抵抗が安定なことから特に過塩素酸4級アンモニウム塩が好適に用いられる。 The ion conductive agent, for example, perchlorate such as LiClO 4 and NaClO 4, include quaternary ammonium salts and the like can be used in combination singly or two or more kinds. Among ionic conductive agents, quaternary ammonium perchlorate is particularly preferably used because of its resistance to environmental changes.
イオン導電剤に加えて、導電性弾性体の電気抵抗にムラを生じさせない範囲で、電子導電性の導電剤を添加することができる。電子導電性の導電剤は、電子導電性の導電剤の担う導電性が、イオン導電剤の担う導電性よりも小さい範囲で使用することができる。すなわち、電子導電性の導電剤は、高分子弾性体にイオン導電剤のみを添加した場合の体積抵抗率に対して、電子導電性の導電剤を加えて添加した場合の体積抵抗率が1/2以上であるような配合割合で使用することができる。電子導電性の導電剤としては、例えば、アルミニウム、パラジウム、鉄、銅、銀等の金属系の粉体や繊維、カーボンブラック、金属粉や酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等の金属酸化物、硫化銅、硫化亜鉛等の金属化合物粉、又は適当な粒子の表面を酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化モリブデン、亜鉛、アルミニウム、金、銀、銅、クロム、コバルト、鉄、鉛、白金、ロジウムを電解処理、スプレー塗工、混合振とうにより付着させた粉体、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、PAN(ポリアクリロニトリル)系カーボン、ピッチ系カーボン等のカーボン粉がある。これらを単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。 In addition to the ionic conductive agent, an electronic conductive conductive agent can be added within a range that does not cause unevenness in the electrical resistance of the conductive elastic body. The electroconductive conductive agent can be used in a range in which the electrical conductivity of the electronic conductive agent is smaller than the electrical conductivity of the ionic conductive agent. That is, the electron conductive conductive agent has a volume resistivity in the case of adding and adding an electron conductive conductive agent to the volume resistivity in the case where only the ionic conductive agent is added to the polymer elastic body. It can be used at a blending ratio of 2 or more. Examples of the electron conductive conductive agent include metal powders and fibers such as aluminum, palladium, iron, copper, and silver, carbon black, metal powders, metal oxides such as titanium oxide, tin oxide, and zinc oxide, Metal oxide powder such as copper sulfide and zinc sulfide, or the surface of appropriate particles tin oxide, antimony oxide, indium oxide, molybdenum oxide, zinc, aluminum, gold, silver, copper, chromium, cobalt, iron, lead, platinum, Examples of the powder include rhodium powder deposited by electrolytic treatment, spray coating, and mixed shaking, acetylene black, ketjen black, PAN (polyacrylonitrile) carbon, pitch carbon, and the like. These can be used alone or in combination of two or more.
本発明において、これらの導電剤の配合量は導電性弾性体の体積抵抗率が、低温低湿環境(L/L:15℃/10%RH)、常温常湿環境(N/N:23℃/55%RH)、高温高湿環境(H/H:30℃/80%RH)で、中抵抗領域(体積抵抗率が1×104〜1×107Ω・cm)になるような量が好ましい。 In the present invention, the blending amount of these conductive agents is such that the volume resistivity of the conductive elastic body is a low temperature and low humidity environment (L / L: 15 ° C./10% RH), a normal temperature and normal humidity environment (N / N: 23 ° C. / 55% RH), in a high-temperature and high-humidity environment (H / H: 30 ° C./80% RH), the amount is such that the middle resistance region (volume resistivity is 1 × 10 4 to 1 × 10 7 Ω · cm). preferable.
導電性弾性体の体積抵抗は、厚さ1mmのシートに成型した後、両面に金属を蒸着して電極とガード電極とを作製し、微小電流計(ADVANTEST R8340A ULTRA HIGH RESISTANCE METER (株)アドバンテスト社製)を用いて200Vの電圧を印加して30秒後の電流を測定し、膜厚と電極面積とから計算して求める。 The volume resistance of the conductive elastic body was molded into a sheet having a thickness of 1 mm, and then metal and metal were vapor-deposited on both sides to produce an electrode and a guard electrode. ADVANTEST R8340A ULTRA HIGH RESISTANCE METER Co., Ltd. Advantest A voltage of 200 V is applied using a product, a current after 30 seconds is measured, and the current is calculated from the film thickness and the electrode area.
導電性弾性体の体積抵抗率がこれよりも小さいと、像担持体である感光体にピンホールがあった場合に大電流がピンホールに一気に集中してしまい、穴をより大きくしてしまったり、穴以外の場所に電流が流れなくなって高精細なハーフトーン画像上に黒い帯となって帯電電位が不足した部分が現れてしまったりといった不具合が発生する恐れがある。逆に体積抵抗率が大き過ぎると、導電性弾性層中で印加電圧が降下してしまい、必要な放電電流が得られずに感光体を所望する電位に均一に帯電させることができなくなることがある。 If the volume resistivity of the conductive elastic body is smaller than this, if there is a pinhole in the photoconductor that is the image carrier, a large current will be concentrated in the pinhole, making the hole larger. There is a risk that a current may not flow in a place other than the hole and a black band may appear on a high-definition halftone image, and a portion with insufficient charging potential may appear. On the contrary, if the volume resistivity is too large, the applied voltage drops in the conductive elastic layer, and the required discharge current cannot be obtained and the photoreceptor cannot be uniformly charged to a desired potential. is there.
この他にも導電性弾性体には必要に応じて、可塑剤、充填剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、スコーチ防止剤、分散剤及び離型剤等の配合剤を加えることも好ましい。 Other additives such as plasticizers, fillers, vulcanizing agents, vulcanization accelerators, anti-aging agents, scorch preventing agents, dispersants and mold release agents are added to the conductive elastic body as necessary. It is also preferable.
導電性弾性体の成形方法としては、上記の導電性弾性体の原料を混合して、例えば、押し出し成形や射出成形、圧縮成形等の公知の方法が挙げられる。また、導電性弾性体基層は、導電性支持体の上に直接導電性弾性体を成形して作製してもよいし、チューブ形状に成形した導電性弾性体を導電性支持体に被覆させてもよい。なお、導電性弾性体基層の作製後に表面を研磨して形状を整えてもよい。 Examples of the method for forming the conductive elastic body include known methods such as extrusion molding, injection molding, and compression molding by mixing the raw materials for the conductive elastic body. The conductive elastic base layer may be produced by directly forming a conductive elastic body on the conductive support, or by covering the conductive support with a conductive elastic body formed into a tube shape. Also good. Note that the surface may be polished and the shape may be adjusted after the production of the conductive elastic base layer.
導電性弾性体基層の形状は、出来上がった帯電ローラーと感光体との当接ニップ幅がローラーの長手方向の分布でできるだけ均一になるよう、導電性弾性体基層ローラーの中央部の直径が端部の直径よりも大きいクラウン形状となっていることが好ましい。また、出来上がったローラーの当接ニップ幅が均一となるために、導電性弾性体基層ローラーの振れが小さい方が好ましい。 The shape of the conductive elastic base layer is such that the diameter of the central part of the conductive elastic base layer roller is the end so that the contact nip width between the completed charging roller and the photoconductor is as uniform as possible in the longitudinal distribution of the roller. It is preferable that the crown shape is larger than the diameter. In addition, since the contact nip width of the completed roller becomes uniform, it is preferable that the conductive elastic base layer roller has a smaller runout.
振れの測定値は、図33のように、導電性基体を回転軸として導電性弾性体基層ローラーを回転させ、回転軸と垂直に非接触レーザー測長器(本発明においては、(株)キーエンス製 LS−5000)で測定した導電性弾性体基層の半径の最大値と最小値の差を値として求める。導電性弾性体基層の軸方向に1cmピッチで前記半径の最大値と最小値の差を求め、その値の中で最大の値を導電性弾性体基層ローラーの振れの値とする。 As shown in FIG. 33, the measured value of run-out is obtained by rotating a conductive elastic base layer roller about a conductive substrate as a rotation axis, and a non-contact laser length measuring device (in the present invention, Keyence Co., Ltd.) perpendicular to the rotation axis. The difference between the maximum value and the minimum value of the radius of the conductive elastic base layer measured by LS-5000) is obtained as a value. The difference between the maximum value and the minimum value of the radius is obtained at a pitch of 1 cm in the axial direction of the conductive elastic base layer, and the maximum value among the values is taken as the deflection value of the conductive elastic base layer roller.
また、ローラーの直径とは、同様に導電性基体を回転軸として導電性弾性体基層ローラーを回転させ、回転軸と垂直に非接触レーザー測長器で測定した導電性弾性体基層の直径の最大値と最小値の平均とする。 Similarly, the diameter of the roller is the maximum diameter of the conductive elastic base layer measured by a non-contact laser length measuring device perpendicularly to the rotational axis by rotating the conductive elastic base layer roller about the conductive substrate as the rotational axis. The average of the value and the minimum value.
導電性弾性体基層ローラーの軸方向中央部の直径と、弾性体の両端部から10mm中央側の部分の直径の値2つの平均との差を、クラウン量の値として求める。
The difference between the diameter of the central portion in the axial direction of the conductive elastic base layer roller and the average of the two values of the diameter of the
導電性弾性体基層ローラーの振れの好ましい値は、ローラー中央部の直径の0.5%以下、より好ましくは0.25%以下である。本発明のローラーの直径は12mm程度が好ましいので、振れの値は具体的には60μm以下が好ましく、より好ましくは30μm以下とする。 A preferable value of the deflection of the conductive elastic base layer roller is 0.5% or less, more preferably 0.25% or less, of the diameter of the central portion of the roller. Since the diameter of the roller of the present invention is preferably about 12 mm, the runout value is specifically preferably 60 μm or less, and more preferably 30 μm or less.
クラウン量の値はでき上がったローラーのニップ幅が均一になるように決めるが、好ましくはローラー直径の0.1〜5.0%、具体的には12μm〜600μmが好ましい。 The value of the crown amount is determined so that the nip width of the finished roller is uniform, but is preferably 0.1 to 5.0% of the roller diameter, specifically 12 to 600 μm.
導電性弾性体のマイクロゴム硬度は、70°以下が好ましく、より好ましくは60°以下である。マイクロゴム硬度が70°を超えると、導電性ローラーと感光体との間のニップ幅が小さくなり、導電性ローラーと感光体との間の当接力が狭い面積に集中し、当接圧力が大きくなる。これによって帯電が安定しなくなったり、あるいは感光体や導電性ローラーの表面に現像剤その他が付着し易くなったりする等の弊害が顕著になる。 The micro rubber hardness of the conductive elastic body is preferably 70 ° or less, and more preferably 60 ° or less. When the micro rubber hardness exceeds 70 °, the nip width between the conductive roller and the photosensitive member becomes small, the contact force between the conductive roller and the photosensitive member concentrates in a small area, and the contact pressure increases. Become. As a result, adverse effects such as charging becoming unstable or developer or the like being easily attached to the surface of the photoreceptor or the conductive roller become remarkable.
なお、「マイクロゴム硬度」とは、JIS-A硬度準拠したマイクロゴム硬度計(高分子計器株式会社製)を用いて測定した導電性ローラーの硬度であり、常温常湿(23℃/55%RH)の環境中に12時間以上放置した導電性ローラーに対して該硬度計を5Nの力で当接させてから10秒後に測定した値とする。 The “micro rubber hardness” is the hardness of the conductive roller measured using a JIS-A hardness-compliant micro rubber hardness meter (manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd.), and normal temperature and normal humidity (23 ° C./55%) The value measured 10 seconds after the hardness meter was brought into contact with the conductive roller left in the environment of (RH) for 12 hours or more with a force of 5N.
マイクロゴム硬度を小さくするため、導電性弾性体に可塑剤を配合する。配合量は、好ましくは1質量部以上、より好ましくは3質量部以上である。可塑剤としては、例えばセバシン酸とプロピレングリコールの共重合体のような、エステル系の高分子可塑剤を用いることができる。このようなエステル系の可塑剤はエピクロルヒドリンゴムとの極性が近く、比較的大量に配合することが可能であり、基層の硬度を小さく制御できるメリットがある。高分子可塑剤の分子量は、好ましくは2000以上、より好ましくは4000以上である。分子量が2000より小さいと可塑剤がローラーの表面に染み出してきて感光体を汚染する可能性がある。 In order to reduce the micro rubber hardness, a plasticizer is blended in the conductive elastic body. The amount is preferably 1 part by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more. As the plasticizer, for example, an ester-based polymer plasticizer such as a copolymer of sebacic acid and propylene glycol can be used. Such ester plasticizers are close in polarity to epichlorohydrin rubber, can be blended in a relatively large amount, and have an advantage that the hardness of the base layer can be controlled small. The molecular weight of the polymer plasticizer is preferably 2000 or more, more preferably 4000 or more. If the molecular weight is less than 2000, the plasticizer may ooze out on the surface of the roller and contaminate the photoreceptor.
導電性弾性体基層は、必要に応じて導電性支持体と接着剤を介して接着される。この場合、接着剤は導電性であることが好ましい。導電性とするため、接着剤には公知の導電剤を有することができる。 The conductive elastic base layer is bonded to the conductive support through an adhesive as necessary. In this case, the adhesive is preferably conductive. In order to make it conductive, the adhesive may have a known conductive agent.
接着剤のバインダーとしては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等の樹脂が挙げられ、ウレタン系、アクリル系、ポリエステル系、ポリエーテル系及びエポキシ系等の公知の接着剤を用いることができる。 Examples of the binder of the adhesive include resins such as a thermosetting resin and a thermoplastic resin, and known adhesives such as urethane, acrylic, polyester, polyether, and epoxy can be used.
導電剤としては、例えば、LiClO4やNaClO4等の過塩素酸塩、4級アンモニウム塩等のイオン導電剤、アルミニウム、パラジウム、鉄、銅、銀等の金属系の粉体や繊維、カーボンブラック、金属粉や酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等の金属酸化物、硫化銅、硫化亜鉛等の金属化合物粉、又は適当な粒子の表面を酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化モリブデン、亜鉛、アルミニウム、金、銀、銅、クロム、コバルト、鉄、鉛、白金、ロジウムを電解処理、スプレー塗工、混合振とうにより付着させた粉体、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、PAN(ポリアクリロニトリル)系カーボン、ピッチ系カーボン等のカーボン粉がある。これらを単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。 The conductive agent, for example, perchlorate such as LiClO 4 and NaClO 4, the ion conductive agent such as quaternary ammonium salts, aluminum, palladium, iron, copper, metal-based powder and fibers such as silver, carbon black , Metal oxide such as metal powder, titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, metal compound powder such as copper sulfide, zinc sulfide, or the surface of appropriate particles of tin oxide, antimony oxide, indium oxide, molybdenum oxide, zinc, Aluminum, gold, silver, copper, chromium, cobalt, iron, lead, platinum, rhodium, electrolytic powder, powder applied by spray coating, mixed shaking, acetylene black, ketjen black, PAN (polyacrylonitrile) There are carbon powders such as carbon and pitch-based carbon. These can be used alone or in combination of two or more.
導電性弾性体基層が完成した後に、その被覆層として表層を設ける。本発明での表層とは、導電性弾性体基層の上に層として設ける場合はもちろんのこと、塗工液が明確な層をなさずに基層の内部に含浸するタイプの表面処理的な塗工層を設ける場合も含む。 After the conductive elastic base layer is completed, a surface layer is provided as a covering layer. The surface layer in the present invention is a surface treatment-type coating in which the coating liquid impregnates the inside of the base layer without forming a clear layer, as well as when provided as a layer on the conductive elastic base layer. This includes the case where a layer is provided.
表層を設ける時に使用する塗工キャップは、該弾性体基層と芯金と塗工キャップの3者が空間的に1点以上で3者同時に接触することのないキャップ形状であることを特徴とする。 The coating cap used when the surface layer is provided is characterized in that the elastic base layer, the cored bar, and the coating cap have a cap shape in which the three members are not in contact with each other at one point in space. .
従来から用いられている図28(a)又は(b)の様に、ローラー側の端部が垂直な円筒断面であるキャップを使用して粘度の小さい塗液を塗工して表層を設けようとした場合、ローラーの端部をうまく塗工することが非常に困難になる。 As shown in Fig. 28 (a) or 28 (b), use a cap with a cylindrical cross section whose end on the roller side is vertical, and apply a low viscosity coating solution to provide a surface layer. In this case, it becomes very difficult to coat the end of the roller well.
図30は従来の塗工キャップを使用して粘度の小さい塗液を塗工して表層を設けようとした場合の端部の状態を表す図である。まず塗工前にキャップを装着した状態が(a)の状態である。従来型のキャップではこのAの状態にキャップを装着するためにはキャップ内壁と芯金とで囲まれる部分に圧縮された空気が残留し、キャップを外す方向に膨張する力が加わり、基層とキャップとを短時間で密着させることが困難となる。次に、時間をかけて空気を抜いてキャップを完全にはめ、ローラーを浸漬塗工して引き上げた直後の様子を図の(b)に示す。この(b)の状態から塗膜が生乾きのままキャップを引き抜くと、(c)の様に塗液がキャップに引っ張られてローラーの芯金まで塗工してしまう。あるいは塗膜を完全に乾燥させてからキャップを引き抜くと、(d)や(e)の状態の様に、端部の塗膜がいびつな形でちぎれて、塗膜が形成されないローラー周面ができたり、あるいは、塗膜がささくれ立って、ローラーと感光体のスムーズな回転を阻害する要因になったりする。 FIG. 30 is a view showing a state of an end portion when a surface layer is provided by applying a coating liquid having a low viscosity using a conventional coating cap. First, the state where the cap is attached before coating is the state (a). In the conventional cap, in order to mount the cap in this state A, compressed air remains in the portion surrounded by the inner wall of the cap and the cored bar, and a force that expands in the direction of removing the cap is applied. It becomes difficult to adhere to each other in a short time. Next, (b) of the figure shows a state immediately after the air is drawn out, the cap is completely fitted, and the roller is dip coated and pulled up. If the cap is pulled out from the state (b) while the coating film is still dry, the coating liquid is pulled to the cap as shown in (c) and applied to the core of the roller. Alternatively, when the cap is pulled out after the coating film is completely dried, the roller peripheral surface where the coating film is not formed is formed as shown in (d) and (e), where the coating film at the end is broken in an irregular shape. Or the coating film flutters and becomes a factor that hinders the smooth rotation of the roller and the photoreceptor.
このような弊害は、粘度が大きく、形成する表層の膜厚が大きいローラーを塗工する場合には、あまり顕著には発生しない。しかし、DC帯電ローラーに使用するような、薄膜でかつ均一な表層を必要とする帯電ローラーの様に精密な塗工を必要とする場合には、このような弊害が顕著になり、塗工を非常に困難なものとする。 Such an adverse effect is not so noticeable when a roller having a large viscosity and a large surface layer is applied. However, when precise coating is required as in the case of a charging roller that requires a thin and uniform surface layer, such as that used for DC charging rollers, such adverse effects become significant. It will be very difficult.
これに対して、本発明の塗工キャップは、例えば図29の様な、帯電ローラー側の端部が、基層と全面では接触しないような形状でかつ塗液がキャップ内へ浸入することを防止できるような形状となっている。 On the other hand, the coating cap of the present invention has a shape such that the end on the charging roller side does not contact the entire surface of the base layer as shown in FIG. 29, for example, and prevents the coating liquid from entering the cap. It has a shape that can be done.
このような形状のキャップを使用して塗工することにより、図31の様に、塗液が生乾きの時点でキャップを外してもローラー端部の塗膜が乱れることなく、薄層かつ膜厚が均一な表層を設けることができる。 By coating using a cap having such a shape, as shown in FIG. 31, even if the cap is removed when the coating liquid is dry, the coating film on the roller end is not disturbed, and the film thickness is reduced. A uniform surface layer can be provided.
これらのキャップの材質は、弾性を有し、塗液に侵されないものであれば何でもよく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリエチレンテトラフルオロエチレン、ポリフロロアルコキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、ポリウレタン、ポリエステル等のプラスチックス、フェノール樹脂及びエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。 The material of these caps may be anything as long as it has elasticity and is not affected by the coating liquid. For example, polyethylene, polypropylene, polyacetal, polyethylene tetrafluoroethylene, polyfluoroalkoxy resin, polyethylene terephthalate, polyimide, polyamide, polycarbonate , Plastics such as silicone resin, polyurethane and polyester, and thermosetting resins such as phenol resin and epoxy resin.
特に好ましくは、塗液に侵されない性質に加えて、撥水、撥油性の大きい性質を有することが望ましい。それは1回使用したキャップを再び使用するために洗浄する場合に濯いで乾燥するのが容易なためである。これら特に好ましい材料としては、ポリエチレンやポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリエチレンテトラフルオロエチレンやポリフロロアルコキシ樹脂等のフッ素樹脂が挙げられる。 In particular, it is desirable to have a property having high water and oil repellency in addition to the property of not being affected by the coating liquid. This is because the cap once used is easy to rinse and dry when washed for reuse. Examples of these particularly preferable materials include olefin resins such as polyethylene and polypropylene, and fluororesins such as polyethylene tetrafluoroethylene and polyfluoroalkoxy resins.
本発明の塗工キャップの好ましい形状の例を図1に示す。ローラーの基層端面とはエッジで接し、基層の端面と芯金との境目にはキャップが接触しないように、キャップを装着した時に円周状の空間ができるようになっている。 An example of a preferable shape of the coating cap of the present invention is shown in FIG. A circumferential space is formed when the cap is mounted so that the cap contacts the boundary surface between the end surface of the base layer and the cored bar so that the cap contacts the edge of the base layer end surface of the roller.
また、キャップが芯金から外れないように、キャップの内面は芯金外径よりも若干大きめの内径の円周の所々にごく低い高さの凸の部分が有り、キャップ材質の可撓性により芯金を適度な強さで締め付けており、意図しない場面でキャップが抜け落ちることを防止している。 In order to prevent the cap from coming off from the cored bar, the inner surface of the cap has convex portions with extremely low heights at the circumference of the inner diameter slightly larger than the outer diameter of the cored bar. The mandrel is tightened with moderate strength to prevent the cap from falling off in unintended situations.
キャップが浸漬塗工時に液面に突入する側は回転対称の流線型形状をしており、浸漬する時に塗液の中に泡を巻き込むことを防止する形状となっている。 The side where the cap enters the liquid surface during dip coating has a rotationally symmetric streamline shape, and prevents the bubbles from being entrained in the coating liquid when immersed.
キャップ基層側のエッジは、図2や図3の様に、塗液で芯金を汚さない範囲で、様々な角度を取ることができる。 As shown in FIGS. 2 and 3, the edge on the cap base layer side can take various angles as long as the core metal is not soiled by the coating liquid.
あるいは、キャップの基層側の端部は、全てエッジではなく、図4の様に一部分が同心円状の平面で、芯金に近い部分のみエッジにしてもよいし、図5や図6の様に段差をつけてもよい。更に、図7の様にエッジを途中で平面とした形状としてもよいし、図8や図9の様に断面形状が曲率を有している形状でもよい。また図10の様に途中に同心円状の溝や山をもっていてもよい。 Alternatively, the end portion on the base layer side of the cap is not entirely an edge, but a part thereof may be a concentric plane as shown in FIG. 4 and only an edge close to the core metal may be an edge, or as shown in FIGS. A step may be provided. Furthermore, it is good also as a shape which made the edge into the plane like FIG. 7, and the cross-sectional shape which has a curvature like FIG.8 and FIG.9 may be sufficient. Further, as shown in FIG. 10, a concentric groove or mountain may be provided in the middle.
キャップ内面の形状としては、図1の様に凸部分の形状が曲面でもよいし、図11や図12の様に四角形状や三角形状でもよい。 As the shape of the inner surface of the cap, the shape of the convex portion may be a curved surface as shown in FIG. 1, or may be a square shape or a triangular shape as shown in FIGS.
キャップの材質の可撓性が大きい場合には、図12の様に、芯金よりもわずかに小さい内径のキャップに空気抜きの溝を形成した形状としてもよい。溝が無くてもキャップ装着時に時間をかけて装着すれば装着できるが、作業効率的には、空気抜きの溝を作った形状のほうがよい。 In the case where the flexibility of the material of the cap is large, as shown in FIG. 12, a shape having an air vent groove formed on a cap having an inner diameter slightly smaller than that of the cored bar may be used. Even if there is no groove, it can be attached if the cap is worn over time, but for work efficiency, a shape with a vent groove is better.
空気抜きの溝は、図13の様に多数本形成してもよいし、図14の様に1本のみでもよい。溝の形状も図13の様な四角形状でもいいし、図15の様な半円形状、図16の様な三角形状でもよい。あるいはキャップの内面は、図17や図18、あるいは図19や図20の様に多角形もしくは曲面としてキャップ材質の可撓性で芯金に固定されるようにしてもよい。 A large number of air vent grooves may be formed as shown in FIG. 13, or only one as shown in FIG. The shape of the groove may be a quadrangular shape as shown in FIG. 13, a semicircular shape as shown in FIG. 15, or a triangular shape as shown in FIG. Or you may make it the inner surface of a cap fix to a metal core with the flexibility of a cap material as a polygon or a curved surface like FIG.17, FIG.18 or FIG.19 and FIG.20.
キャップが浸漬塗工時に液面に突入する側の形状も、塗液に泡を巻き込まない形状であれば図21、図22、図23、図24の様に任意の形状とすることができる。図24の様に、キャップの途中に段差をつけるとキャップを外す時に引っかかりができて外し易い。 The shape on the side where the cap enters the liquid surface during dip coating can also be any shape as shown in FIGS. 21, 22, 23, and 24 as long as the shape does not entrain bubbles in the coating liquid. If a step is provided in the middle of the cap as shown in FIG. 24, the cap can be caught when the cap is removed, so that it can be easily removed.
塗工キャップは、あるいは、図25の様に貫通した軸穴を持っていてもよい。この場合、キャップの下側の面から塗液の圧力が加わり、基層とエッジの間から空気が押し出されてキャップ内部が塗液に浸漬されることを防止するため、内面の途中にOリングを挿入して空気の漏れを防止してもよい。あるいは充分な弾性を有する材料でできたキャップの場合、図26の様に空気を密閉するため芯金と密着して締め付ける円周状の突起を作ってもよい。その突起は図27の様に複数設けてもよい。 Alternatively, the coating cap may have a penetrating shaft hole as shown in FIG. In this case, the pressure of the coating liquid is applied from the lower surface of the cap, and air is pushed out from between the base layer and the edge to prevent the inside of the cap from being immersed in the coating liquid. It may be inserted to prevent air leakage. Alternatively, in the case of a cap made of a material having sufficient elasticity, as shown in FIG. 26, it is possible to make a circumferential protrusion that is tightly attached to a cored bar to seal air. A plurality of the protrusions may be provided as shown in FIG.
キャップの製造方法としては、射出成型や切削加工等が挙げられるが、作業性の面から射出成型が好ましい。 Examples of the method for producing the cap include injection molding and cutting, but injection molding is preferable from the viewpoint of workability.
キャップが基層と接触する部分の直径は、基層の端面の直径よりも少し小さいほうがよい。その直径の差は概ね0.01mm以上ある方がよい。 The diameter of the portion where the cap contacts the base layer should be slightly smaller than the diameter of the end face of the base layer. The difference in diameter is preferably about 0.01 mm or more.
キャップは、基層の端面とキャップとでキャップの内面に塗液が入ってこない空間を作るため、図31(a)の様に、多少基層に食い込む程度に挿入するのが好ましい。 In order to create a space where the coating liquid does not enter the inner surface of the cap with the end surface of the base layer and the cap, it is preferable to insert the cap so as to bite into the base layer as shown in FIG.
塗工キャップは、塗工後半乾燥状態で芯金から外され、塗工液を洗浄可能な溶媒により洗浄して再び別のローラーの塗工に再使用される。 The coating cap is removed from the mandrel in a dry state in the latter half of the coating, and the coating liquid is washed with a washable solvent and reused for coating another roller.
本発明の導電性ローラーの表層は好ましくは樹脂微粒子を含有する。より好ましくは、該樹脂微粒子が架橋された微粒子であることが好ましい。架橋していないと表層塗工用の塗料とした時に溶解する恐れがあるので好ましくない。架橋した高分子微粒子を作るモノマーとしては、特には限定しないが、重合の容易さ等から、ビニル系のモノマーが好適に用いられる。 The surface layer of the conductive roller of the present invention preferably contains resin fine particles. More preferably, the resin fine particles are cross-linked fine particles. If it is not cross-linked, it may be dissolved when used as a coating for surface coating, which is not preferable. The monomer for forming the crosslinked polymer fine particles is not particularly limited, but vinyl monomers are preferably used from the viewpoint of ease of polymerization.
本発明に用いるビニル系モノマーは、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルへキシル等のアクリル酸エステル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸へキシル等のメタクリル酸エステル、スチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン等の芳香族系ビニル単量体、酢酸ビニル及びアクリロニトリル等が挙げられる。 Examples of the vinyl monomer used in the present invention include acrylic acid esters such as methyl acrylate, butyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate, and methacrylates such as methyl methacrylate, butyl methacrylate and hexyl methacrylate, Examples thereof include aromatic vinyl monomers such as styrene, p-methylstyrene, and α-methylstyrene, vinyl acetate, and acrylonitrile.
樹脂粒子が架橋された高分子微粒子となるために、本発明においては、上記のビニル系モノマー以外に、分子内にビニル基を2つ以上有する架橋性のビニル系モノマーを使用する。このような架橋性のビニル系モノマーとしては、例えば、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート及びトリメチロールプロパントリメタアクリレート等が挙げられる。これら架橋性のビニル系モノマーの添加量は、非架橋性のビニルモノマーに対して0.5〜30質量部が好ましい。 In order to form polymer particles in which the resin particles are crosslinked, in the present invention, a crosslinkable vinyl monomer having two or more vinyl groups in the molecule is used in addition to the above vinyl monomer. Examples of such a crosslinkable vinyl monomer include ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, and the like. The addition amount of these crosslinkable vinyl monomers is preferably 0.5 to 30 parts by mass with respect to the non-crosslinkable vinyl monomer.
これらの架橋された高分子微粒子は、シード乳化重合、分散重合、懸濁重合等により重合されるが、低分子の界面活性剤等の残留が少ないので、懸濁重合によって重合されることが好ましい。重合開始剤は、特に限定されないが、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル等の過酸化物系触媒、アゾビスイソブチロニトリルのようなアゾ系触媒が挙げられる。 These crosslinked polymer fine particles are polymerized by seed emulsion polymerization, dispersion polymerization, suspension polymerization, etc., but are preferably polymerized by suspension polymerization because there is little residue of a low molecular surfactant or the like. . The polymerization initiator is not particularly limited, and examples thereof include peroxide catalysts such as benzoyl peroxide and lauroyl peroxide, and azo catalysts such as azobisisobutyronitrile.
本発明で使用される架橋された高分子微粒子は、形状がより真球形状に近いことがより好ましい。 It is more preferable that the crosslinked polymer fine particles used in the present invention have a more nearly spherical shape.
具体的には、平均円形度が0.95以上であることが好ましい。平均円形度が0.95以上となるように高分子微粒子の粒子形状を精密に制御することにより、帯電ローラーの表面粗さが均一になり、異なるプロセススピードで使用してもより均一な帯電特性を得ることができる。 Specifically, the average circularity is preferably 0.95 or more. By precisely controlling the particle shape of the polymer fine particles so that the average circularity is 0.95 or more, the surface roughness of the charging roller becomes uniform, and even charging characteristics even when used at different process speeds Can be obtained.
更に、円形度標準偏差が0.040未満であることがより好ましい。円形度標準偏差が0.04未満となるように高分子微粒子の粒子形状を精密に制御することにより、真球から大きくかけ離れた樹脂微粒子の存在割合が小さくなり、帯電ローラーの表面に突発的に樹脂粒子の突起が発生して帯電を乱す確率を抑え、帯電ローラーの表面粗さが更に均一になり、異なるプロセススピードで使用してもより均一な帯電特性を得ることができる。 Furthermore, the circularity standard deviation is more preferably less than 0.040. By precisely controlling the particle shape of the polymer fine particles so that the standard deviation of the circularity is less than 0.04, the proportion of resin fine particles far away from the true sphere is reduced and suddenly appears on the surface of the charging roller. The probability that the protrusions of the resin particles are generated and disturb the charging is suppressed, the surface roughness of the charging roller becomes more uniform, and more uniform charging characteristics can be obtained even when used at different process speeds.
本発明における円形度は、粒子の形状を定量的に表現する簡便な方法として用いたものであり、本発明では東亜医用電子社製フロー式粒子像分析装置FPIA−1000を用いて粒子形状の測定を行い、円形度を下式により求める。更に下式で示すように、測定された全粒子の円形度の総和を全粒子数で除した値を平均円形度と定義する。 The circularity in the present invention is used as a simple method for quantitatively expressing the particle shape. In the present invention, the particle shape is measured using a flow particle image analyzer FPIA-1000 manufactured by Toa Medical Electronics. The circularity is obtained by the following formula. Furthermore, as shown by the following equation, a value obtained by dividing the total roundness of all the measured particles by the total number of particles is defined as the average circularity.
ここで、「粒子投影面積」とは二値化された樹脂粒子像の面積であり、「粒子投影像の周囲長」とは該樹脂粒子像のエッジ点を結んで得られる輪郭線の長さと定義する。 Here, the “particle projected area” is the area of the binarized resin particle image, and the “peripheral length of the particle projected image” is the length of the contour line obtained by connecting the edge points of the resin particle image. Define.
なお、本発明で用いている測定装置である「FPIA−1000」は、各粒子の円形度を算出後、平均円形度及び円形度標準偏差の算出に当たって、粒子を得られた円形度によって、円形度0.400〜1.000を0.010間隔で、0.400以上0.410未満、0.410以上0.420未満…0.990以上1.000未満及び1.000の如くに61分割した分割範囲に分け、分割点の中心値と頻度を用いて平均円形度及び円形度標準偏差の算出を行う算出法を用いている。 In addition, “FPIA-1000”, which is a measuring apparatus used in the present invention, calculates the circularity of each particle, and then calculates the average circularity and the circularity standard deviation. Degrees of 0.400 to 1.000 at intervals of 0.010, 0.400 or more and less than 0.410, 0.410 or more and less than 0.420 ... 0.990 or more and less than 1.000 and 1.000 A calculation method is used in which the average circularity and the circularity standard deviation are calculated using the center value and frequency of the division points.
この算出法で算出される平均円形度及び円形度標準偏差の各値と、上述した各粒子の円形度を直接用いる算出式によって算出される平均円形度及び円形度標準偏差の各値との誤差は、非常に少なく、実質的には無視できる程度であるため、本発明においては、算出時間の短絡化や算出演算式の簡略化の如きデータの取り扱い上の理由で、上述した各粒子の円形度を直接用いる算出式の概念を利用し、一部変更したこの様な算出法を用いている。 Error between each value of average circularity and circularity standard deviation calculated by this calculation method and each value of average circularity and circularity standard deviation calculated by the above-described calculation formula that directly uses the circularity of each particle. Is very small and substantially negligible. Therefore, in the present invention, the circular shape of each particle described above is used for the reason of handling data such as a short calculation time and a simplified calculation formula. This calculation method is partially modified by using the concept of a calculation formula that directly uses the degree.
本発明における円形度は、粒子の凹凸の度合いを示す指標であり、粒子が完全な球形の場合に1.000を示し、表面形状が複雑になる程、円形度は小さな値となる。 The circularity in the present invention is an index indicating the degree of unevenness of particles, and is 1.000 when the particles are completely spherical, and the circularity becomes smaller as the surface shape becomes more complicated.
具体的な測定方法としては、容器中に予め不純固形物等を除去したイオン交換水10mlを用意し、その中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を加えた後、更に測定試料を0.02gを加え、均一に分散させる。分散させる手段としては、超音波分散機「UH−50型」(エスエムテー社製)に振動子としてφ5mmのチタン合金チップを装着したものを用い、5分間分散処理を用い、測定用の分散液とする。その際、該分散液の温度が40℃以上とならない様に適宜冷却する。 As a specific measurement method, 10 ml of ion-exchanged water from which impure solids and the like are previously removed is prepared in a container, and a surfactant, preferably an alkylbenzene sulfonate, is added as a dispersant therein, and then further measurement is performed. Add 0.02 g of sample and disperse uniformly. As a means for dispersion, an ultrasonic disperser “UH-50 type” (manufactured by SMT Co., Ltd.) equipped with a titanium alloy chip of φ5 mm as a vibrator is used. To do. In that case, it cools suitably so that the temperature of this dispersion may not be 40 degreeC or more.
樹脂粒子の形状測定には、前記フロー式粒子像測定装置を用い、測定時の樹脂粒子濃度が3000〜1万個/μlとなる様に該分散液濃度を再調整し樹脂粒子を1000個以上計測する。 For the measurement of the shape of the resin particles, the flow type particle image measuring apparatus is used, and the concentration of the dispersion is readjusted so that the resin particle concentration at the time of measurement is 3000 to 10,000 particles / μl. measure.
樹脂粒子の平均粒径は、100μm以下であることが好ましい。より好ましくは、0.5〜50μmであることが好ましい。更に好ましくは、1〜25μmであることが好ましい。また、質量平均粒径の3倍以上の粒径を有す樹脂粒子が実質的に皆無であることが好ましい。粒径が大き過ぎると帯電ローラー表面が粗れ過ぎて帯電が不均一になってしまうという弊害がある。また、小さ過ぎると樹脂粒子を添加して低プロセススピードの領域での帯電を安定化させる効果が現れないので好ましくない。 The average particle size of the resin particles is preferably 100 μm or less. More preferably, it is 0.5 to 50 μm. More preferably, it is 1-25 micrometers. Moreover, it is preferable that there are substantially no resin particles having a particle size of 3 times or more the mass average particle size. If the particle size is too large, the charging roller surface becomes too rough and charging becomes uneven. On the other hand, if it is too small, the effect of stabilizing charging in the region of low process speed by adding resin particles does not appear.
以下に、本発明における樹脂粒子の粒径測定の具体例を示す。 Below, the specific example of the particle size measurement of the resin particle in this invention is shown.
電解質溶液100〜150mlに界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸塩)を0.1〜5ml添加し、これに測定試料を2〜20mg添加する。試料を懸濁した電解液を超音波分散器で1〜3分間分散処理して、コールターカウンターマルチサイザーにより17μm又は100μm等の適宜樹脂粒子サイズに合わせたアパチャーを用いて体積を基準として0.3〜40μmの粒度分布等を測定するものとする。この条件で測定した個数平均粒径、質量平均粒径をコンピュータ処理により求め、体積基準の粒度分布より重量平均粒径の3倍径累積分布以上の累積割合を計算し、3倍径累積分布以上の累積値を求める。 0.1 to 5 ml of a surfactant (alkylbenzene sulfonate) is added to 100 to 150 ml of the electrolyte solution, and 2 to 20 mg of a measurement sample is added thereto. The electrolytic solution in which the sample is suspended is dispersed for 1 to 3 minutes using an ultrasonic disperser, and 0.3 μm based on the volume using an aperture that is appropriately matched to the resin particle size such as 17 μm or 100 μm by a Coulter counter multisizer. The particle size distribution of ˜40 μm is measured. The number average particle size and mass average particle size measured under these conditions are obtained by computer processing, and the cumulative ratio of the weight average particle size more than the triple diameter cumulative distribution is calculated from the volume-based particle size distribution. Find the cumulative value of.
樹脂粒子の添加量は塗工後の表層中の質量割合として、1〜80質量%が好ましい。少な過ぎると樹脂粒子を添加して帯電が安定する効果が得られないし、多過ぎると表層塗料の粘度の制御が難しくなり、均一に塗工することが難しくなるので、好ましくない。 The addition amount of the resin particles is preferably 1 to 80% by mass as a mass ratio in the surface layer after coating. If the amount is too small, the effect of stabilizing the charging by adding resin particles cannot be obtained. If the amount is too large, it is difficult to control the viscosity of the surface coating material, and it is difficult to uniformly apply the coating.
表層のバインダーとしては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等の樹脂が用いられる。本発明の表層のバインダーとしては、ラクトン変性アクリルポリオールを、イソホロンジイソシアネートとヘキサメチレンジイソシアネートとで架橋したウレタン樹脂が特に好適に用いられる。 As the binder for the surface layer, a resin such as a thermosetting resin or a thermoplastic resin is used. As the binder for the surface layer of the present invention, a urethane resin obtained by crosslinking a lactone-modified acrylic polyol with isophorone diisocyanate and hexamethylene diisocyanate is particularly preferably used.
表層のポリオールを架橋させるイソシアネートとしてヘキサメチレンジイソシアネートを単独で用いた場合、表層が柔軟でローラーの塗工後の表面が均一に仕上がるというメリットがある反面、苛酷な高温高湿環境ではでき上がった表層が基層中の未加硫成分(例えば、イオン導電剤や可塑剤)がローラー表面へ染み出してくることを充分に阻止できない可能性がある。このような染み出し物質が存在すると、感光体を汚染する可能性がある。 When hexamethylene diisocyanate is used alone as the isocyanate to crosslink the polyol on the surface layer, the surface layer is flexible and the surface after the application of the roller is uniformly finished. There is a possibility that uncured components (for example, ionic conductive agent and plasticizer) in the base layer cannot be sufficiently prevented from oozing out to the roller surface. The presence of such a leachable substance may contaminate the photoreceptor.
一方、表層のポリオールを架橋させるイソシアネートとしてイソホロンジイソシアネートを単独で用いた場合、表層が基層からの染み出し物質の染み出しを防止する効果は大きいが、表層が固くなり過ぎて基層ゴムの熱収縮に追従できず、でき上がったローラーの表面にシワが発生し、ローラーの表面粗さや形状の面で望みのローラーを得ることができないという弊害がある。 On the other hand, when isophorone diisocyanate is used alone as the isocyanate that crosslinks the polyol of the surface layer, the surface layer has a great effect of preventing the exudation of the exuding substance from the base layer, but the surface layer becomes too hard and heat shrinkage of the base layer rubber There is an adverse effect that it cannot follow, wrinkles are generated on the surface of the completed roller, and the desired roller cannot be obtained in terms of the surface roughness and shape of the roller.
本発明のローラーの表層は、イソホロンジイソシアネートの染み出し物質ブロック性とヘキサメチレンジイソシアネートの柔軟性とを併せ持った良好な特性をもつ表層樹脂を提供し、イオン性の基層からの染み出し物質がローラー表面に染み出してくることを防止しつつ、良好な表面形状を有する帯電ローラーを得ることができる。 The surface layer of the roller according to the present invention provides a surface layer resin having good properties having both the isophorone diisocyanate exuding substance blocking property and the hexamethylene diisocyanate flexibility, and the exuding substance from the ionic base layer is the surface of the roller. It is possible to obtain a charging roller having a good surface shape while preventing bleeding.
すなわち、本発明において表層に用いる樹脂は、ラクトン変性アクリルポリオールとイソホロンジイソシアネートとヘキサメチレンジイソシアネートとをブレンドし硬化させることにより、ラクトン変性アクリルポリオールに対してイソホロンジイソシアネートとヘキサメチレンジイソシアネートとがランダムに反応して、架橋構造が形成されたものである。 That is, the resin used for the surface layer in the present invention is such that lactone-modified acrylic polyol, isophorone diisocyanate, and hexamethylene diisocyanate are blended and cured, so that isophorone diisocyanate and hexamethylene diisocyanate react randomly with lactone-modified acrylic polyol. Thus, a crosslinked structure is formed.
本発明に用いるイソシアネートは、イソシアヌレート型の3量体とすることがより好ましい。分子の剛直な3量体が架橋点となり、表層がより密に架橋することができ、イオン性の基層からの染み出し物質がローラー表面に染み出してくることをより一層効果的に防止することができる。 The isocyanate used in the present invention is more preferably an isocyanurate type trimer. The rigid trimer of the molecule serves as a cross-linking point, the surface layer can be cross-linked more closely, and the exuding substance from the ionic base layer is more effectively prevented from exuding on the roller surface. Can do.
また、本発明に用いるイソシアネートは、イソシアネート基がブロック剤によりブロックされたブロックイソシアネートとすることがより好ましい。この理由としては、上記イソシアネート基は反応し易く、表層塗料を常温に長時間放置しておくと徐々に反応が進み、塗料の特性が変化してしまう恐れがあるからである。これに対してブロックイソシアネートは、活性なイソシアネート基がブロックされ、ブロック剤の解離温度までは反応しないので、塗料の取り扱いが容易になるというメリットがある。マスキングを行うブロック剤には、フェノール、クレゾール等のフェノール類、ε−カプローラークタムのラクタム類及びメチルエチルケトオキシム等のオキシム類等が挙げられるが、本発明の場合、解離温度が比較的低温のオキシム類が好ましい。 The isocyanate used in the present invention is more preferably a blocked isocyanate in which an isocyanate group is blocked with a blocking agent. The reason for this is that the isocyanate group is easy to react, and if the surface coating is left at room temperature for a long time, the reaction gradually proceeds and the characteristics of the coating may change. On the other hand, the blocked isocyanate has an advantage that the active isocyanate group is blocked and does not react up to the dissociation temperature of the blocking agent, so that the paint can be easily handled. Examples of the blocking agent for masking include phenols such as phenol and cresol, lactams of ε-caprolactam, and oximes such as methyl ethyl ketoxime. In the present invention, an oxime having a relatively low dissociation temperature. Are preferred.
本発明の表層樹脂を構成するラクトン変性アクリルポリオールとブロックイソシアネートの3量体を図示する。 1 illustrates a trimer of a lactone-modified acrylic polyol and a blocked isocyanate constituting the surface resin of the present invention.
一方、ラクトン変性アクリルポリオールのOH価は80KOHmg/g程度であることが好ましい。OH価が少ないと、イソシアネートで架橋され難くなり、それによって樹脂が柔らかくなり過ぎて感光体に貼り付き易くなる。OH基が大き過ぎると塗膜が硬くなり過ぎて割れ易くなる。 On the other hand, the OH value of the lactone-modified acrylic polyol is preferably about 80 KOHmg / g. When the OH value is small, it is difficult to crosslink with an isocyanate, whereby the resin becomes too soft and easily sticks to the photoreceptor. If the OH group is too large, the coating film becomes too hard and easily cracks.
ラクトン変性アクリルポリオールは、分子鎖骨格がスチレンとアクリルの共重合体であり、適度な硬度と非汚染性を有する。また、末端に水酸基を有する変性したラクトン基が多数の架橋点となり、イソシアネートで密に架橋することが可能であり、基層からの未加硫成分の染み出しを防止することができる。このようなラクトン変性アクリルポリオールとしては、例えば、プラクセルDC2009(ダイセル化学工業株式会社製)が挙げられる。 The lactone-modified acrylic polyol is a copolymer of styrene and acrylic in the molecular chain skeleton, and has an appropriate hardness and non-contaminating property. In addition, the modified lactone group having a hydroxyl group at the terminal serves as a number of cross-linking points, and it is possible to cross-link closely with an isocyanate, thereby preventing the unvulcanized component from exuding from the base layer. Examples of such lactone-modified acrylic polyol include Plaxel DC2009 (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.).
表層に用いる樹脂のガラス転移温度Tgは粘弾性測定法で、ピーク温度が45℃以上が好ましく、特には50℃以上であることが好ましい。45℃未満であると、感光体と当接したまま長期間放置した場合に感光体に貼り付いてしまったり、あるいは帯電ローラー表面がトナー等によって汚れ易くなったりするという弊害があるので、好ましくない。 The glass transition temperature Tg of the resin used for the surface layer is a viscoelasticity measurement method, and the peak temperature is preferably 45 ° C. or higher, and particularly preferably 50 ° C. or higher. When the temperature is lower than 45 ° C., it is not preferable because it may be stuck to the photoconductor when left in contact with the photoconductor for a long time or the surface of the charging roller is easily contaminated with toner. .
本発明におけるガラス転移温度Tgの測定方法は以下のようにする。まず、測定用の表層サンプルは、ローラー状態から表層を剥がし、5mm×40mm程度の短冊形に切り出す。測定装置は、動的粘弾性測定装置RSA−II(レオメトリックス・サイエンティフィック・エフ・イー(株)製)を用い、また治具としてフィルムテンションフィクスチャーを用いる。測定は、−50℃〜150℃の温度範囲において測定周波数6.28rad/sec、昇温速度5℃/min.、初期歪0.07〜0.25%のオートテンションモードで行う。損失正接tanδの温度分散を測定し、ピーク温度をTgとする。 The measuring method of the glass transition temperature Tg in the present invention is as follows. First, the surface layer sample for measurement peels off a surface layer from a roller state, and cuts out into strips of about 5 mm × 40 mm. As a measuring device, a dynamic viscoelasticity measuring device RSA-II (manufactured by Rheometrics Scientific F.E.) is used, and a film tension fixture is used as a jig. The measurement was performed at a measurement frequency of 6.28 rad / sec and a temperature increase rate of 5 ° C./min. In an auto tension mode with an initial strain of 0.07 to 0.25%. The temperature dispersion of the loss tangent tan δ is measured, and the peak temperature is defined as Tg.
また特に限定はしないが、あまりTgが高過ぎても樹脂の可撓性がなくなり、塗膜が割れ易くなるので好ましくない。Tgは、架橋させるイソシアネートの比率又は量によって調節する。 Although not particularly limited, too high Tg is not preferable because the flexibility of the resin is lost and the coating film is easily broken. Tg is adjusted by the ratio or amount of isocyanate to be crosslinked.
ラクトン変性アクリルポリオール樹脂とイソシアネートとの配合比は、配合した塗料中のイソシアネートの中のNCO基の数(A)と、ラクトン変性アクリルポリオール樹脂中のOH基の数(B)との比、NCO/OH比=A/Bが0.1〜2.0が好ましく、特に好ましくは0.3〜1.5の範囲になるように調整する。 The blending ratio of the lactone-modified acrylic polyol resin and the isocyanate is the ratio of the number of NCO groups (A) in the isocyanate in the blended paint to the number of OH groups (B) in the lactone-modified acrylic polyol resin, NCO The / OH ratio = A / B is preferably 0.1 to 2.0, and particularly preferably adjusted to be in the range of 0.3 to 1.5.
ラクトン変性アクリルポリオールをイソシアネートで架橋することにより、導電性弾性体基層からの低分子成分の染み出しを防止すると共に、帯電ローラー自体がトナー等に対して汚れ難く、かつ感光体を汚染しない表層を形成することができる。 By cross-linking the lactone-modified acrylic polyol with isocyanate, it prevents the low-molecular component from oozing out from the conductive elastic base layer, and the surface layer on which the charging roller itself is not easily contaminated with toner and does not contaminate the photoreceptor. Can be formed.
表層を形成する樹脂塗料には、各種の導電剤やレべリング剤を混合することも好ましい。レべリング剤としては、例えばシリコーンオイルが挙げられる。 It is also preferable to mix various conductive agents and leveling agents into the resin coating that forms the surface layer. Examples of the leveling agent include silicone oil.
表層に用いる導電剤としては、例えばアルミニウム、パラジウム、鉄、銅、銀等の金属系の粉体や繊維、カーボンブラック、金属粉や酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等の金属酸化物、硫化銅や硫化亜鉛等の金属化合物、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化モリブデン、亜鉛、アルミニウム、金、銀、銅、クロム、コバルト、鉄、鉛、白金、ロジウム等を電解処理、スプレー塗工、混合振とうにより表面に付着させた粉体、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、PAN系カーボン、ピッチ系カーボン等のカーボン粉が挙げられる。 Examples of the conductive agent used for the surface layer include metal powders and fibers such as aluminum, palladium, iron, copper, and silver, carbon black, metal powder, metal oxides such as titanium oxide, tin oxide, and zinc oxide, and copper sulfide. Electrolytic treatment, spray coating, metal compounds such as zinc sulfide, tin oxide, antimony oxide, indium oxide, molybdenum oxide, zinc, aluminum, gold, silver, copper, chromium, cobalt, iron, lead, platinum, rhodium, Examples thereof include powders adhered to the surface by mixed shaking, carbon powders such as acetylene black, ketjen black, PAN-based carbon, and pitch-based carbon.
本発明においては、導電剤としては、アンチモンをドープした導電性酸化スズが特に好適に用いられる。その理由は、アンチモンをドープした導電性酸化スズは、導電剤自体の体積抵抗率が比較的大きく、導電剤を分散する樹脂の体積抵抗率との差が他の導電剤に比較して小さいので、導電剤を分散して中抵抗の表層材料とした時に、導電剤の分布の僅かな差が表層材料の抵抗の差を生じにくく、抵抗の位置によるばらつきを比較的小さく抑制することができることが、本発明の表層材料の導電剤として好適であるからである。 In the present invention, as the conductive agent, conductive tin oxide doped with antimony is particularly preferably used. The reason is that conductive tin oxide doped with antimony has a relatively large volume resistivity of the conductive agent itself, and the difference from the volume resistivity of the resin in which the conductive agent is dispersed is small compared to other conductive agents. When the conductive agent is dispersed to form a medium resistance surface layer material, a slight difference in the distribution of the conductive agent is unlikely to cause a difference in resistance of the surface layer material, and variation due to the position of the resistance can be suppressed to a relatively small level. This is because it is suitable as a conductive agent for the surface layer material of the present invention.
表層の樹脂に加えるこれらの導電剤の配合量は、表層の樹脂の体積抵抗率が低温低湿環境(L/L:15℃/10%RH)、常温常湿環境(N/N:23℃/55%RH)、高温高湿環境(H/H:30℃/80%RH)で、中抵抗領域(体積抵抗率が1×106〜1×1015Ω・cm)になるように決める。 The amount of these conductive agents added to the surface layer resin is such that the volume resistivity of the surface layer resin is a low temperature and low humidity environment (L / L: 15 ° C./10% RH), a normal temperature and normal humidity environment (N / N: 23 ° C. / 55% RH) and a high-temperature and high-humidity environment (H / H: 30 ° C./80% RH) so that the medium resistance region (volume resistivity is 1 × 10 6 to 1 × 10 15 Ω · cm).
表層の体積抵抗率がこれよりも小さいと、帯電ローラーとして使用した場合、感光体にピンホールがある時にピンホールに過大な電流が流れてリークしてしまい、リークした跡が画像に表れてしまうので好ましくない。逆に体積抵抗率が大き過ぎると、帯電ローラーに電流が流れず、感光体を所定の電位に帯電することができず画像が所望する濃度にならないという弊害がある。また、ある程度の電位に帯電したとしても帯電が不均一になり画像上に表れてしまうので好ましくない。 If the volume resistivity of the surface layer is smaller than this, when used as a charging roller, when the photoconductor has a pinhole, an excessive current flows through the pinhole and leaks, and the leaked trace appears in the image. Therefore, it is not preferable. On the other hand, if the volume resistivity is too large, current does not flow through the charging roller, and the photosensitive member cannot be charged to a predetermined potential, so that the image does not have the desired density. Further, even if the potential is charged to a certain level, it is not preferable because the charging becomes non-uniform and appears on the image.
表層の体積抵抗は、ローラー状態から表層を剥がし、5mm×5mm程度の短冊形に切り出す。両面に金属を蒸着して電極とガード電極とを作製し、微小電流計(ADVANTEST R8340A ULTRA HIGH RESISTANCE METER (株)アドバンテスト社製)を用いて200Vの電圧を印加して30秒後の電流を測定し、膜厚と電極面積とから計算して求める。 For the volume resistance of the surface layer, the surface layer is peeled off from the roller state and cut into a strip of about 5 mm × 5 mm. Metal is vapor-deposited on both sides to produce an electrode and a guard electrode, and a voltage of 200V is applied using a microammeter (ADVANTEST R8340A ULTRA HIGH RESISTANCE METER Co., Ltd., Advantest) to measure the current after 30 seconds. And calculated from the film thickness and the electrode area.
導電性酸化スズの配合量としては、塗工後の表層に対して10〜80質量%が好ましく、特に好ましくは20〜60質量%である。導電性酸化スズの一次粒径は、示差走査型電子顕微鏡観察で0.1μm以下が好ましい。表層塗料中で二次粒子が小さくなるまで公知の方法で分散する。二次粒子径は、遠心沈降式粒度分布計(CAPA700:堀場製作所製)による体積平均粒径MEDIANの値で、1.0μm以下が好ましく、特に好ましくは0.5μm以下に分散する。二次粒子径が大きいと表層材料の抵抗の位置によるばらつきが大きくなり、帯電ムラの原因となるので好ましくない。 As a compounding quantity of electroconductive tin oxide, 10-80 mass% is preferable with respect to the surface layer after coating, Most preferably, it is 20-60 mass%. The primary particle size of the conductive tin oxide is preferably 0.1 μm or less by observation with a differential scanning electron microscope. Disperse by a known method until the secondary particles become small in the surface coating. The secondary particle size is a value of volume average particle size MEDIAN measured by a centrifugal sedimentation type particle size distribution meter (CAPA700: manufactured by Horiba Seisakusho), preferably 1.0 μm or less, and particularly preferably 0.5 μm or less. If the secondary particle diameter is large, the variation due to the position of the resistance of the surface layer material becomes large, which causes uneven charging.
本発明に用いられる導電性酸化スズは、表面がカップリング剤で表面処理されていることが好ましい。上記カップリング剤は、同一分子内に加水分解可能な基と疎水基を有し、珪素、アルミニウム、チタン又はジルコニウム等の中心元素に結合している化合物で、この疎水基部分に長鎖アルキル基を有するものである。 The surface of the conductive tin oxide used in the present invention is preferably surface-treated with a coupling agent. The coupling agent is a compound having a hydrolyzable group and a hydrophobic group in the same molecule and bonded to a central element such as silicon, aluminum, titanium or zirconium, and a long chain alkyl group in this hydrophobic group part. It is what has.
加水分解基としては、例えば比較的親水性の高い、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基及びブトキシ基等のアルコキシ基等が用いられる。その他、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、これらの変性体及びハロゲン等も用いられる。また疎水基としては、その構造中に炭素原子が6個以上直鎖状に連なる構成を含むものであればよく、中心元素との結合形態においては、カルボン酸エステル、アルコキシ、スルホン酸エステル又は燐酸エステルを介して、あるいはダイレクトに結合していてもよい。更に、疎水基の構造中に、エーテル結合、エポキシ基及びアミノ基等の官能基を含んでもよい。カップリング剤処理することで酸化スズ表面への水分の吸着を抑え、より環境変動の小さい表層材料を得ることができる。本発明に用いるカップリング剤としては、反応性が高いシランカップリング剤が好ましい。 As the hydrolyzable group, for example, alkoxy groups such as methoxy group, ethoxy group, propoxy group and butoxy group having relatively high hydrophilicity are used. In addition, an acryloxy group, a methacryloxy group, modified products thereof, halogen, and the like are also used. The hydrophobic group only needs to include a structure in which six or more carbon atoms are connected in a straight chain in the structure, and in the bonding form with the central element, carboxylate ester, alkoxy, sulfonate ester or phosphoric acid. It may be bonded via an ester or directly. Furthermore, functional groups such as ether bonds, epoxy groups and amino groups may be included in the structure of the hydrophobic group. By treating with a coupling agent, moisture adsorption on the surface of tin oxide can be suppressed, and a surface layer material with less environmental fluctuation can be obtained. As the coupling agent used in the present invention, a highly reactive silane coupling agent is preferable.
シランカップリング剤としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン及びヘキシルトリメトキシシラン等が挙げられるが、特に導電剤の体積抵抗率の環境変動を小さく抑えることができるので、トリフルオロプロピルトリメトキシシランが特に好ましい。 Examples of silane coupling agents include hexamethyldisilazane, trimethylsilane, trimethylchlorosilane, trimethylethoxysilane, dimethyldichlorosilane, methyltrichlorosilane, allyldimethylchlorosilane, allylphenyldichlorosilane, trifluoropropyltrimethoxy. Examples include silane and hexyltrimethoxysilane, and trifluoropropyltrimethoxysilane is particularly preferable because the environmental variation of the volume resistivity of the conductive agent can be suppressed.
表層の成形方法としては、上記の表層を構成する材料を、サンドミル、ペイントシェーカ、ダイノミル及びパールミル等のビーズを利用した従来公知の分散装置を用いて公知の方法により分散させ、得られた表層形成用の樹脂塗料を、浸漬塗工により、導電性ローラーの表面、本発明においては導電性弾性体基層の上に塗工する。 As a method for forming the surface layer, the material constituting the surface layer is dispersed by a known method using a conventionally known dispersion apparatus using beads such as a sand mill, a paint shaker, a dyno mill, and a pearl mill, and the obtained surface layer is formed. The resin coating for coating is applied by dip coating on the surface of the conductive roller, in the present invention on the conductive elastic base layer.
表層の膜厚は、好ましくは3〜50μm、より好ましくは5〜30μmである。表層の膜厚が50μmよりも大きいと、帯電の均一性が損なわれ、画像上ローラーの軸方向に細かい白スジが発生するので好ましくない。膜厚は、ローラー断面を鋭利な刃物で切り出して、光学顕微鏡や電子顕微鏡で観察することで測定できる。本発明においては、電子顕微鏡を用い、鋭利な刃物で切り出したローラー断面を2000倍で写真に撮り、一画面中でランダムに5個所の膜厚を測定し、長さを平均して1箇所の膜厚を算出する。この測定を同じローラーの軸方向3点×周方向2点の計6点について行ってから平均し、全体の平均膜厚とした。この際、ローラーの軸方向の位置は、中央部と、ローラーの基層の全長の40%中央部から端部側に離れた位置の膜厚とする。 The film thickness of the surface layer is preferably 3 to 50 μm, more preferably 5 to 30 μm. When the film thickness of the surface layer is larger than 50 μm, the uniformity of charging is impaired, and fine white stripes are generated in the axial direction of the image upper roller, which is not preferable. The film thickness can be measured by cutting the roller cross section with a sharp blade and observing with an optical microscope or an electron microscope. In the present invention, using an electron microscope, a cross section of a roller cut out with a sharp blade is photographed at a magnification of 2000 times, film thicknesses at five locations are measured randomly in one screen, and the length is averaged at one location. The film thickness is calculated. This measurement was performed for a total of 6 points of 3 points in the axial direction and 2 points in the circumferential direction of the same roller, and averaged to obtain the total average film thickness. At this time, the position of the roller in the axial direction is the film thickness at a position away from the central portion and the central portion of 40% of the total length of the base layer of the roller.
表層膜厚を調整するために表層塗料の樹脂の固形分と塗工引き上げ速度を制御する。表層塗料中の樹脂の固形分を大きくすると表層の膜厚が大きくなり、固形分を小さくすると膜厚も小さくなる。表層塗料においては、揮発する溶媒に対する樹脂の固形分を10〜40%に調整する。また、塗工引き上げ速度を大きくすると膜厚が大きくなり、速度を小さくすると膜厚も小さくなるので、本発明においては塗工引き上げ速度を20〜5000mm/min.に調整する。 To adjust the surface layer thickness, the solid content of the surface layer paint and the coating pull-up speed are controlled. When the solid content of the resin in the surface coating is increased, the film thickness of the surface layer is increased, and when the solid content is decreased, the film thickness is also decreased. In the surface layer paint, the solid content of the resin with respect to the volatile solvent is adjusted to 10 to 40%. Further, when the coating pulling speed is increased, the film thickness is increased, and when the coating pulling speed is decreased, the film thickness is decreased. Adjust to.
浸漬塗工の場合、一般的にローラーの軸方向で場所による膜厚のバラツキが生じ易く、ローラーの周方向では比較的位置による膜厚のバラツキは生じ難い。すなわち、表層の塗工液は重力で下に流れる性質があるので、浸漬塗工を行う際には、ローラーの下側ほど、より膜厚が厚くある傾向がある。本発明ではローラー軸方向の位置による膜厚のばらつきを抑えるため、ローラーを1回塗工した後、軸方向の上下を逆にして、もう一度塗工する。つまり、1回の塗工ではローラーの軸方向に膜厚の大きさの傾斜が生じるのに対して、反転してもう一度塗工することにより、このローラー表層膜厚の大きさの傾斜が相殺され、軸方向全域に渡りほぼ等しい膜厚のローラーを得ることが出来る。 In the case of dip coating, in general, the film thickness varies depending on the location in the axial direction of the roller, and the film thickness varies relatively depending on the position in the circumferential direction of the roller. That is, since the surface layer coating liquid has a property of flowing downward due to gravity, when dip coating is performed, the film tends to be thicker toward the lower side of the roller. In the present invention, in order to suppress variations in film thickness due to the position in the roller axial direction, the roller is coated once and then coated again with the axial direction turned upside down. In other words, a single-time coating causes a gradient of the film thickness in the axial direction of the roller, but by reversing the coating, the gradient of the roller surface layer thickness is offset. It is possible to obtain a roller having substantially the same film thickness over the entire axial direction.
本発明の塗工キャップを使用することにより、表層塗工液がキャップ内部へ浸透することが無いため、出来上がったローラーの基層端面と表層との境界線がキャップの端部形状を反映した略円形状になる。境界線の円形状を測定するために、本発明では、図39の様に、ローラーの端部の軸の延長線上から、ローラー端部を垂直にデジタルカメラ36で写真に撮り、得られた画像上で長径aと短径bを測定し、短径/長径の値をもって境界線の円形度とする。本発明の導電性ローラーではこの円形度が好ましくは0.9以上、より好ましくは0.95であることが好ましい。この基層の端面に表層の塗工液が回り込み、基層よりも硬い硬化膜をいびつに形成してしまうと、導電ローラーの端部の押し当て力に対する変形量が、ローラーの周方向で変化してしまい、DC帯電のごとく精密な当接状態が必要とされる画像形成装置に組み込まれて一次帯電ローラーとして例えば600dpiの中間調画像の様な高精細画像を出力する場合に使用される時には、帯電ムラとして現れてしまい、好ましくない。
By using the coating cap of the present invention, since the surface coating liquid does not penetrate into the cap, the boundary line between the base layer end face of the completed roller and the surface layer reflects the shape of the end of the cap. Become a shape. In order to measure the circular shape of the boundary line, in the present invention, as shown in FIG. 39, the end of the roller is photographed vertically by the
また、本発明の塗工キャップを使用すると、出来上がった表層が基層端面から若干ローラー端部方向に突き出ている。これにより、電気抵抗の小さい基層と、感光体との接触を防ぐことが可能となり、感光体に万が一ピンホールが空いていた場合に、ピンホールに電流がリークしてしまうことを防止できる。この、基層端面からの表層の突き出し量も、ローラーの全周にわたって均一であることが好ましい。本発明においては、図40の様に、真円度測定装置RA600((株)ミツトヨ 製)を用いて突き出し量のバラツキを測定する。ローラーを回転させながら、先端が半径0.5mmの球形で材質がSUS304製の触針37を用い、表層端面のローラー軸方向凹凸を測定する。本発明においては、この基層端面からの表層の突き出し量のバラツキが小さいことが好ましい。好ましくはこの基層端面からの表層の突き出し量の最大値と最小値の差を持って突き出し量のばらつきとする。本発明においては、この突き出し量のばらつきが0.5mm以下、より好ましくは0.3mm以下であることが好ましい。バラツキが大きいと、導電ローラーの端部の押し当て力に対する変形量が、ローラーの周方向でばらついてムラとなってしまい、DC帯電のごとく精密な当接状態が必要とされる画像形成装置に組み込まれて一次帯電ローラーとして例えば600dpiの中間調画像の様な高精細画像を出力する場合に使用される時には、帯電ムラとして現れてしまい、好ましくない。
Moreover, when the coating cap of this invention is used, the completed surface layer protrudes a little in the roller edge part direction from the base layer end surface. This makes it possible to prevent contact between the base layer having low electrical resistance and the photoconductor, and it is possible to prevent current from leaking into the pinhole in the event that the photoconductor has a pinhole. The protrusion amount of the surface layer from the end face of the base layer is preferably uniform over the entire circumference of the roller. In the present invention, as shown in FIG. 40, the variation in the protruding amount is measured using a roundness measuring device RA600 (manufactured by Mitutoyo Corporation). While rotating the roller, using a
本発明の導電性ローラーの表面粗さとしては、好ましくはJIS B 0601−1994による十点平均粗さRzで0.5μm以上30μm以下、Raで0.1μm以上5μm以下、より好ましくは十点平均粗さRzで1μm以上20μm以下、Raで0.2μm以上3μm以下である。表面粗さがあまり大き過ぎると帯電ムラとして出力画像に表れ易いし、表面粗さが小さ過ぎると樹脂粒子を添加して遅いプロセススピードでの帯電を安定させた効果が現れないので好ましくない。 As the surface roughness of the conductive roller of the present invention, preferably 10-point average roughness Rz according to JIS B 0601-1994 is 0.5 μm to 30 μm, Ra is 0.1 μm to 5 μm, more preferably 10-point average. The roughness Rz is 1 μm or more and 20 μm or less, and Ra is 0.2 μm or more and 3 μm or less. If the surface roughness is too large, uneven charging tends to appear in the output image, and if the surface roughness is too small, the effect of stabilizing the charging at a slow process speed by adding resin particles is not preferable.
平均粗さ(Ra、Rz)の測定方法としては、JIS B 0601の表面粗さに基づき、小坂研究所製サーフコーダーSE3400にて、軸方向3点×周方向2点の計6点について各々測定し、その平均値をとる。本発明においては、接触針は先端半径2μmのダイヤモンドとし、測定スピード0.5mm/s、カットオフλc0.8mm、基準長さ0.8mm、評価長さ8.0mmとした。 As a measuring method of average roughness (Ra, Rz), based on the surface roughness of JIS B 0601, a total of 6 points of 3 points in the axial direction and 2 points in the circumferential direction were measured with a surf coder SE3400 manufactured by Kosaka Laboratory. And take the average value. In the present invention, the contact needle is a diamond having a tip radius of 2 μm, a measurement speed of 0.5 mm / s, a cutoff λc of 0.8 mm, a reference length of 0.8 mm, and an evaluation length of 8.0 mm.
上記範囲の表面粗さを有する導電性ローラーとするため、基層の表面粗さ、表層の膜厚、樹脂粒子の平均粒径と添加量を調整する。基層の十点平均粗さはRzで20μm以下が好ましく、より好ましくは15μm以下である。 In order to obtain a conductive roller having a surface roughness in the above range, the surface roughness of the base layer, the film thickness of the surface layer, the average particle diameter of the resin particles, and the addition amount are adjusted. The ten-point average roughness of the base layer is preferably 20 μm or less, more preferably 15 μm or less in terms of Rz.
また、導電性ローラーは、図38の様に、画像形成装置に用いた場合の使用状態と同様の応力で、感光体と同じ曲率の円相形円柱形金属に当接させて、使用状態と同様の回転速度で円柱形金属を回転させながら(本発明では軸の両端にそれぞれ5Nの力を加えて、直径30mmの金属円柱に当接させ、該金属円柱の周速45mm/sで回転させた)直流電圧−250Vを印加した時の導電性ローラーの電気抵抗が、30℃/80%RHの高温高湿の環境中では1×106Ω以上であり、15℃/10%の低温低湿の環境中では1×108Ω以下であることが好ましい。より好ましくは、30℃/80%RHの高温高湿の環境中では2×106Ω以上であり、15℃/10%の低温低湿環境中では6×107Ω以下であることが好ましい。 Further, as shown in FIG. 38, the conductive roller is brought into contact with a circular cylindrical metal having the same curvature as that of the photosensitive member under the same stress as that in the usage state when used in the image forming apparatus, and the same as in the usage state. (In the present invention, a force of 5 N is applied to both ends of the shaft to bring it into contact with a metal cylinder having a diameter of 30 mm, and the metal cylinder is rotated at a peripheral speed of 45 mm / s.) ) The electrical resistance of the conductive roller when a DC voltage of -250 V is applied is 1 × 10 6 Ω or more in a high temperature and high humidity environment of 30 ° C./80% RH, and low temperature and low humidity of 15 ° C./10%. In the environment, it is preferably 1 × 10 8 Ω or less. More preferably, it is 2 × 10 6 Ω or more in a high temperature and high humidity environment of 30 ° C./80% RH, and it is preferably 6 × 10 7 Ω or less in a low temperature and low humidity environment of 15 ° C./10%.
低温低湿の環境中の抵抗が上記範囲より小さいと、帯電ムラによるハーフトーン画像上の細かい横白スジがほとんど発生しないので好ましい。また、高温高湿環境中の抵抗が上記範囲より大きいと、感光体にピンホールがあったとしても印加電流がリークせず、ハーフトーン画像上に帯電の濃度ムラが現れることがないので好ましい。 It is preferable that the resistance in a low-temperature and low-humidity environment is smaller than the above range because fine horizontal white lines on the halftone image due to charging unevenness hardly occur. Further, it is preferable that the resistance in a high-temperature and high-humidity environment is larger than the above range because even if there is a pinhole in the photoconductor, the applied current does not leak and the uneven density of charging does not appear on the halftone image.
電気抵抗を上記範囲とするには、導電性ローラーの導電性弾性体基層の体積抵抗率を1×104〜1×107Ω・cmに、また表層の体積抵抗率が1×108〜1×1015Ω・cmでかつ表層の膜厚が10〜50μmになるように調整すればよい。 In order to make the electric resistance within the above range, the volume resistivity of the conductive elastic base layer of the conductive roller is set to 1 × 10 4 to 1 × 10 7 Ω · cm, and the volume resistivity of the surface layer is set to 1 × 10 8 to What is necessary is just to adjust so that it may be 1 * 10 < 15 > (omega | ohm) * cm and the film thickness of a surface layer may be 10-50 micrometers.
<2>画像形成装置
図34に導電性ローラーの一つの実施の形態である帯電ローラー6を用いた画像形成装置を示す。像担持体である感光体ドラム5は矢印の方向に回転しながら、帯電ローラー6によって一次帯電され、次に露光手段により露光11が照射され静電潜像が形成される。現像手段である現像ローラー4上の薄層になったトナーは、トナー帯電ローラー29で帯電され、次いで感光体ドラム5の表面と接触することによって、静電潜像が現像され、可視化したトナー像が形成される。
<2> Image Forming Apparatus FIG. 34 shows an image forming apparatus using a charging
現像されたトナー像は、転写部材である転写ローラー8と感光体ドラム5の間の現像部において、感光体ドラム5から被転写部材である印刷メディア7に転写され、その後定着部9で熱と圧力により定着され、永久画像となる。帯電前露光装置11によって感光体ドラムに残った潜像に露光し、感光体ドラムの電位がアース電位に戻る。転写されなかった転写残トナーは、クリーニングブレード10で回収される。
The developed toner image is transferred from the photosensitive drum 5 to the
現像ローラー4、トナー帯電ローラー29、帯電ローラー6、転写ローラー8のそれぞれには画像形成装置の電源18、19、20、22から、それぞれ電圧が印加されている。
Voltages are respectively applied to the developing roller 4, the
ここで、導電性ローラーである帯電ローラー6には、電源20から直流電圧が印加される。印加電圧に直流電圧を用いることで、電源のコストを低く抑えることができるという利点がある。また、交流電圧を印加した時に発生する帯電音が発生しないという利点がある。
Here, a DC voltage is applied from the
印加する直流電圧の絶対値は、空気の放電開始電圧と被帯電体表面(感光体表面)の一次帯電電位との和とすることが好ましい。通常空気の放電開始電圧は600〜700V程度、感光体表面の一次帯電電位は300〜800V程度なので、具体的な一次帯電電圧としては900〜1500Vとすることが好ましい。 The absolute value of the DC voltage to be applied is preferably the sum of the discharge start voltage of air and the primary charging potential of the surface of the member to be charged (photosensitive member surface). Usually, the discharge start voltage of air is about 600 to 700 V, and the primary charging potential of the photoreceptor surface is about 300 to 800 V. Therefore, the specific primary charging voltage is preferably 900 to 1500 V.
また、カラー画像形成装置とする場合は、図35の様に感光体ドラム5a〜d、像ローラー、転写ローラー8a〜d、帯電ローラー6a〜d、トナー帯電ローラー29a〜d、弾性規制ブレード30a〜d、露光11a〜d、トナー容器31a〜d等をそれぞれ4色分用意して、直列に配置することもできる。 In the case of a color image forming apparatus, as shown in FIG. 35, the photosensitive drums 5a to 5d, image rollers, transfer rollers 8a to 8d, charging rollers 6a to 6d, toner charging rollers 29a to 29d, and elastic regulation blades 30a to 30d. d, exposures 11a to 11d, toner containers 31a to 31d and the like may be prepared for each of four colors and arranged in series.
<3>帯電方法
本発明は、導電性ローラーに直流電圧を印加することにより、被帯電体を帯電させる帯電方法を提供する。
<3> Charging method The present invention provides a charging method for charging an object to be charged by applying a DC voltage to a conductive roller.
<4>プロセスカートリッジ
本発明は、像担持体と、前記像担持体上に形成された静電潜像にトナーを転移させて可視化しトナー像を形成させる現像手段と、前記被転写部材にトナー像が転写された後に前記像担持体上に残留したトナーを除去するクリーニング手段と、から選ばれる1つ又は2つ以上が、導電性ローラーと一体に支持され、画像形成装置から着脱自在に構成されているプロセスカートリッジである。
<4> Process Cartridge The present invention relates to an image carrier, developing means for transferring toner to an electrostatic latent image formed on the image carrier and visualizing the toner, and forming a toner image on the member to be transferred. One or more selected from cleaning means for removing toner remaining on the image carrier after the image is transferred are supported integrally with the conductive roller, and are detachable from the image forming apparatus. Process cartridge.
本発明のプロセスカートリッジは、例えば、図36に示すように、感光体ドラム5や帯電ローラー6、現像ローラー4及びクリーニングブレード10等が一体に支持された、画像形成装置の本体と脱着自在な構成である。
For example, as shown in FIG. 36, the process cartridge of the present invention is configured to be detachable from the main body of the image forming apparatus in which the photosensitive drum 5, the charging
電子写真プロセスカートリッジが使用される前には、トナーシール27で現像ローラー4とトナーの接触を避けておくことが好ましい。
Before the electrophotographic process cartridge is used, it is preferable to avoid contact between the developing roller 4 and the toner by the
以下に本発明を実施例をもって説明するが、本発明は実施例よって制限されるものではない。 The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples.
(実施例1)
<帯電ローラーの作製>
(1)導電性弾性体基層の調製
エピクロルヒドリンゴム(商品名:エピクロマーCG102、ダイソー(株)製)100質量部、充填剤としての炭酸カルシウム30質量部、滑剤としてのステアリン酸亜鉛1質量部、研磨性改善のための補強材としての着色グレードカーボン(商品名:シーストSO、東海カーボン製)4質量部、酸化亜鉛5質量部、可塑剤として、セバシン酸とプロピレングリコールの共重合体(分子量8000)を5質量部、下記式で示される過塩素酸4級アンモニウム塩2質量部、老化防止剤としての2−メルカプトベンズイミダゾール1質量部をオープンロールで20分間混練し、更に、加硫促進剤としてのDM(2−ベンゾチアゾリルジサルファイド)1質量部、加硫促進剤としてのTS(テトラメチルチウラムモノサルファイド)0.5質量部、加硫剤としての硫黄1.2質量部を加えて更に15分間オープンロールで混練した。
Example 1
<Production of charging roller>
(1) Preparation of conductive elastic body base layer 100 parts by mass of epichlorohydrin rubber (trade name: Epichromer CG102, manufactured by Daiso Corporation), 30 parts by mass of calcium carbonate as a filler, 1 part by mass of zinc stearate as a lubricant, polishing Colored grade carbon (trade name: SEAST SO, manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.) 4 parts by mass, zinc oxide 5 parts by mass as a plasticizer, and a copolymer of sebacic acid and propylene glycol as a plasticizer (molecular weight 8000) 5 parts by weight, 2 parts by weight of perchloric acid quaternary ammonium salt represented by the following formula, 1 part by weight of 2-mercaptobenzimidazole as an anti-aging agent are kneaded for 20 minutes with an open roll, and further as a
これをゴム押し出し機を使用して、外径15mm、内径5.5mmの円筒形に押し出し、250mmの長さに裁断し、加硫缶中を使用して、160℃の水蒸気中で40分間一次加硫し、導電性弾性体基層ゴム一次加硫チューブを得た。 This was extruded into a cylindrical shape with an outer diameter of 15 mm and an inner diameter of 5.5 mm using a rubber extruder, cut into a length of 250 mm, and primary in 40 ° C. steam for 40 minutes using a vulcanizing can. Vulcanized to obtain a primary vulcanized tube of conductive elastic base layer rubber.
次に、直径6mm、長さ256mmの円柱形の導電性支持体(鋼製、表面はニッケルメッキ)の円柱面の軸方向中央部231mmに金属とゴムとの熱硬化性接着剤(商品名:メタロックU−20)を塗布し、80℃で30分間乾燥した後、120℃で1時間乾燥した。この導電性支持体を、前記導電性弾性体基層ゴム一次加硫チューブに挿入し、その後、電気オーブンの中で160℃で2時間、二次加硫と接着剤の硬化を行い、未研磨層を得た。 Next, a thermosetting adhesive of metal and rubber (trade name: product name: 231 mm in the axial central portion of the cylindrical surface of a cylindrical conductive support (made of steel, surface is nickel-plated) having a diameter of 6 mm and a length of 256 mm. Metallock U-20) was applied, dried at 80 ° C. for 30 minutes, and then dried at 120 ° C. for 1 hour. This conductive support is inserted into the conductive elastic base layer rubber primary vulcanization tube, and then subjected to secondary vulcanization and adhesive curing in an electric oven at 160 ° C. for 2 hours to obtain an unpolished layer. Got.
この未研磨層のゴム部分の両端部を突っ切り、ゴム部分の長さを231mmとした後、ゴム部分を回転砥石で研磨し、端部直径12.00mm、中央部直径12.10mmのクラウン形状で表面の十点平均粗さRz6μm、振れ25μmの導電性弾性体基層を有する帯電ローラーを得た。 Cut off both ends of the rubber part of this unpolished layer and make the length of the rubber part 231 mm, and then polish the rubber part with a rotating grindstone to form a crown shape with an end diameter of 12.00 mm and a central part diameter of 12.10 mm A charging roller having a conductive elastic base layer having a surface ten-point average roughness Rz of 6 μm and a deflection of 25 μm was obtained.
導電性弾性体基層を有する帯電ローラーをN/N環境下(常温常湿:23℃/55%RH)に24時間以上放置した後、導電性弾性体基層を有する帯電ローラーの抵抗を測定したところ、3.0×105Ωであった。また、ゴム部分のマイクロゴム硬度は49°であった。 After measuring the resistance of the charging roller having the conductive elastic base layer after leaving the charging roller having the conductive elastic base layer in an N / N environment (normal temperature and humidity: 23 ° C./55% RH) for 24 hours or more. 3.0 × 10 5 Ω. The micro rubber hardness of the rubber part was 49 °.
(2)表層塗液の調製
導電性酸化スズ粉体(商品名:SN−100P、石原産業(株)製)50質量部に、トリフルオロプロピルトリメトキシシランの1%イソプロピルアルコール溶液を500質量部と平均粒径0.8mmのガラスビーズ300質量部を加え、ペイントシェーカで70時間分散後、分散液を500メッシュの網で濾過し、次にこの溶液をナウターミキサーで攪拌しながら100℃の湯浴で暖めてアルコールを飛ばして乾燥させ、表面にシランカップリング剤を付与し表面処理導電性酸化スズ粉体を得た。
(2) Preparation of surface layer coating liquid 50 parts by mass of conductive tin oxide powder (trade name: SN-100P, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) and 500 parts by mass of a 1% isopropyl alcohol solution of trifluoropropyltrimethoxysilane And 300 parts by weight of glass beads having an average particle diameter of 0.8 mm are added and dispersed with a paint shaker for 70 hours. The dispersion is then filtered through a 500 mesh screen, and this solution is stirred at 100 ° C. with a Nauta mixer. The mixture was heated in a hot water bath to remove alcohol and dried, and a silane coupling agent was applied to the surface to obtain surface-treated conductive tin oxide powder.
ラクトン変性アクリルポリオール(商品名:プラクセルDC2009、ダイセル化学工業(株)製)288質量部を、972質量部のMIBK(メチルイソブチルケトン)に溶解し、固形分16質量%の溶液とした。このアクリルポリオール溶液200質量部に対して前記表面処理導電性酸化スズ粉体を57質量部、シリコーンオイル(商品名:SH−28PA、東レ・ダウコーニングシリコーン(株)製)を0.05質量部、フッ素樹脂粉末(商品名:ルブロンL2、ダイキン工業(株)製)16質量部、平均粒径12μmの架橋ポリメチルメタクリレート(商品名:MBX−12、積水化成品工業(株)製)12質量部を配合し、これに直径0.8mmのガラスビーズ200質量部を加えて、450mlのマヨネーズビンに入れてペイントシェーカを使い5時間分散した。用いた架橋ポリメチルメタクリレート樹脂粒子の粒径分布のチャートを図37に示す。 288 parts by mass of lactone-modified acrylic polyol (trade name: Plaxel DC2009, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 972 parts by mass of MIBK (methyl isobutyl ketone) to obtain a solution having a solid content of 16% by mass. 57 parts by mass of the surface-treated conductive tin oxide powder and 0.05 parts by mass of silicone oil (trade name: SH-28PA, manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.) with respect to 200 parts by mass of the acrylic polyol solution. , Fluororesin powder (trade name: Lubron L2, manufactured by Daikin Industries, Ltd.), 16 parts by mass, crosslinked polymethyl methacrylate having an average particle size of 12 μm (trade name: MBX-12, manufactured by Sekisui Plastics Co., Ltd.) 200 parts by weight of glass beads having a diameter of 0.8 mm were added thereto, and the mixture was placed in a 450 ml mayonnaise bottle and dispersed for 5 hours using a paint shaker. A chart of the particle size distribution of the used crosslinked polymethylmethacrylate resin particles is shown in FIG.
この分散液370質量部にイソホロンジイソシアネートのブロックタイプのイソシアヌレート型3量体(商品名:ベスタナートB1370、デグサ・ヒュルス製)を25.6質量部とヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート型3量体(商品名:デュラネートTPA−B80E、旭化成工業製)を16.4質量部混合し、ボールミルで1時間攪拌し、最後に200メッシュの網で溶液を濾過して表層塗料を得た。塗料の粘度は23℃の環境下で8.0mPa・sであった。 25.6 parts by mass of block type isocyanurate type trimer of isophorone diisocyanate (trade name: Bestanat B1370, manufactured by Degussa Huls) and isocyanurate type trimer of hexamethylene diisocyanate (product) Name: Duranate TPA-B80E (manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.) was mixed with 16.4 parts by mass, stirred with a ball mill for 1 hour, and finally the solution was filtered through a 200-mesh net to obtain a surface paint. The viscosity of the paint was 8.0 mPa · s in an environment of 23 ° C.
前記表層塗料を浸漬塗工により前記導電性弾性体基層を有する帯電ローラーの表面に塗工した。 The surface coating was applied to the surface of the charging roller having the conductive elastic base layer by dip coating.
この時導電性弾性体基層の下側端部には、図1の形状のポリエチレン製塗工キャップを装着した。装着は、図31(a)のごとく、キャップの端部のエッジが導電性弾性体基層の端面に食い込む様に100Nの力で3秒間押し当てた。キャップの内部の余分な空気は全て抜け、キャップのエッジの全周は導電性弾性体基層の端部へ完全に当接した。 At this time, a polyethylene coating cap having the shape of FIG. 1 was attached to the lower end portion of the conductive elastic base layer. As shown in FIG. 31 (a), the attachment was performed with a force of 100 N for 3 seconds so that the edge of the cap end bites into the end surface of the conductive elastic base layer. All excess air inside the cap was removed, and the entire circumference of the edge of the cap completely contacted the end of the conductive elastic base layer.
このキャップが装着されたローラーを引き上げ速度400mm/minで塗工し、10分間風乾した後、キャップを外した。ローラー端面は図31(c)のごとく全周にわたって過不足無く均一に塗工されていた。 The roller equipped with this cap was applied at a pulling speed of 400 mm / min, air-dried for 10 minutes, and then the cap was removed. As shown in FIG. 31C, the roller end face was uniformly coated over and around the entire circumference.
次に、ローラーの塗工時の軸方向を反転し塗工する。反転してローラーの下になった端部にやはり図1の形状をした別のキャップを装着し、1回目の塗工と同様にして塗工した。もう一度30分間風乾した後、80℃のオーブンで30分間乾燥し、次に160℃のオーブンで60分間乾燥した。 Next, the axial direction at the time of roller application is reversed and coating is performed. 1 was attached to the end portion that was inverted to be under the roller, and was coated in the same manner as the first coating. After air-drying again for 30 minutes, it was dried in an oven at 80 ° C. for 30 minutes, and then dried in an oven at 160 ° C. for 60 minutes.
得られた帯電ローラーには、ローラーの全画像領域にわたり均一な膜厚22μmの表層が形成された。また、表層を形成したローラーのマイクロゴム硬度は55°であった。こうして得られたローラーを実施例1の帯電ローラーとした。 A surface layer having a uniform film thickness of 22 μm was formed on the obtained charging roller over the entire image area of the roller. Further, the micro rubber hardness of the roller on which the surface layer was formed was 55 °. The roller thus obtained was used as the charging roller of Example 1.
<帯電ローラーの評価>
画像評価
本試験で使用した電子写真式レーザプリンタはA4縦出力用のマシンで、記録メディアの出力スピードは、100mm/secと30mm/secの2種類、画像の解像度は600dpiである。
<Evaluation of charging roller>
Image Evaluation The electrophotographic laser printer used in this test is an A4 vertical output machine, the output speed of the recording medium is 100 mm / sec and 30 mm / sec, and the image resolution is 600 dpi.
感光体はアルミニウムシリンダーに膜厚16μmのOPC層をコートした反転現像方式の感光ドラムであり、最外層は変性ポリカーボネートをバインダー樹脂とする電荷輸送層である。 The photoreceptor is a reverse development type photosensitive drum in which an aluminum cylinder is coated with an OPC layer having a film thickness of 16 μm, and the outermost layer is a charge transport layer using a modified polycarbonate as a binder resin.
トナーは、ワックスを中心に荷電制御剤と色素等を含むスチレンとブチルアクリレートのランダムコポリマーを重合させ、更に表面にポリエステル薄層を重合させシリカ微粒子等を外添した、ガラス転移温度63℃、質量平均粒径6μmの重合トナーである。 The toner is made by polymerizing a random copolymer of styrene and butyl acrylate containing a charge control agent and a pigment mainly with wax, further polymerizing a polyester thin layer on the surface, and adding silica fine particles and the like, glass transition temperature 63 ° C., mass This is a polymerized toner having an average particle size of 6 μm.
一次帯電は、上記で得られた実施例1の帯電ローラーを用い、直流電圧−1150Vを帯電ローラーに印加した。 For the primary charging, the charging roller of Example 1 obtained above was used, and a DC voltage of −1150 V was applied to the charging roller.
常温常湿(23℃/55%)の環境下で、ハーフトーン(感光体の回転方向と垂直方向に幅1ドット、間隔2ドットの横線を描くような画像)画像を出力したところ、均一で良好な画像が得られた。 In an environment of normal temperature and humidity (23 ° C / 55%), a halftone image (an image that draws a horizontal line with a width of 1 dot and an interval of 2 dots in the direction perpendicular to the rotation direction of the photoconductor) is output. A good image was obtained.
ローラー端部の、表層と基層の境界線をデジタルカメラで撮り、円形度を求めたところ0.99であった。又、表層の突き出し量のバラツキは、0.2mmであった。すなわち、実施例1の帯電ローラーは端部まで表層が良好な同心円状に形成されていた。 The boundary line between the surface layer and the base layer at the end of the roller was taken with a digital camera, and the circularity was determined to be 0.99. Moreover, the variation in the protrusion amount of the surface layer was 0.2 mm. That is, the charging roller of Example 1 was formed in a concentric shape with a good surface layer up to the end.
(比較例1)
塗工キャップの形状を図28(b)の様な閉じた円筒形とした以外は実施例1と同様にして比較例1のローラーを塗工した。
(Comparative Example 1)
The roller of Comparative Example 1 was applied in the same manner as in Example 1 except that the shape of the coating cap was a closed cylindrical shape as shown in FIG.
すると、塗工キャップと導電性弾性体基層の間に塗液が進入し、図30(c)の様に、キャップを外す時に未乾燥の塗液が引き伸ばされて芯金を塗工してしまい、良好なローラーを塗工することができなかった。 Then, the coating liquid enters between the coating cap and the conductive elastic base layer, and as shown in FIG. 30 (c), when the cap is removed, the undried coating liquid is stretched and the cored bar is applied. A good roller could not be applied.
(比較例2)
塗工キャップは比較例1と同様のものを使用し、1回目、2回目の塗工ともに、塗工から3時間後にキャップを外した。
(Comparative Example 2)
The same coating cap as in Comparative Example 1 was used, and the cap was removed 3 hours after the coating for both the first and second coatings.
すると、塗工キャップと導電性弾性体基層の間に進入した塗液も概ね風乾が完了していたが、塗膜が脆くなっており、キャップを外した時にローラー端部の表層がいびつな形状に引き裂かれ、端部に一部分表層が形成されていない部分が発生した。このローラーを実施例1と同様に画像を出力すると、画像端部の導電性弾性体基層が剥き出しになった部分から電流がリークし、ハーフトーン画像に帯電ローラー周期の濃度ムラが見られた。 Then, the coating liquid that entered between the coating cap and the conductive elastic base layer was generally air-dried, but the coating film was brittle, and when the cap was removed, the surface layer at the end of the roller was irregular. As a result, a portion where the surface layer was not partially formed at the end portion was generated. When an image was output from this roller in the same manner as in Example 1, current leaked from the exposed portion of the conductive elastic base layer at the edge of the image, and density unevenness of the charging roller cycle was observed in the halftone image.
(比較例3)
実施例1の塗工液をロータリーエバポレータを使用して溶剤を飛ばして濃縮し、粘度を350mPa・sとした以外は、実施例1と同様の塗工液を使用した。また、塗工キャップに比較例1の塗工キャップを使用した。
(Comparative Example 3)
The coating liquid of Example 1 was used in the same manner as in Example 1 except that the solvent was removed using a rotary evaporator to concentrate the coating liquid and the viscosity was 350 mPa · s. Moreover, the coating cap of the comparative example 1 was used for the coating cap.
得られたローラーの膜厚は53μmと大きかった。ローラーのマイクロゴム硬度は75°と大きかった。キャップと基層の接触面への塗液の侵入は見られず円形度は0.97と良好であったが、突き出し量のばらつきが0.5mmあった。このローラーを実施例1と同様に画像を出力すると、横白スジが発生し、DC帯電用帯電ローラーとしては使用できなかった。 The film thickness of the obtained roller was as large as 53 μm. The micro rubber hardness of the roller was as large as 75 °. The coating liquid did not enter the contact surface between the cap and the base layer, and the circularity was 0.97, which was good, but the variation in the amount of protrusion was 0.5 mm. When this roller was used to output an image in the same manner as in Example 1, horizontal white streaks were generated and could not be used as a charging roller for DC charging.
Claims (1)
(1)芯金の端部を除く該芯金上に弾性体基層を形成する工程と、
(2)該工程(1)で得た、弾性体基層を形成した芯金を表層塗料に浸漬させて該表層塗料を塗工する工程とを有し、
該工程(2)は、該工程(1)で得た弾性体基層を形成した芯金の端部に塗工キャップを装着して該芯金の端部と該弾性体基層の端面とを該塗工キャップで覆い、次いで該芯金を該塗工キャップを装着した側を下に向けて該表層塗料に突入させる工程を含み、
該塗工キャップは、該芯金の端部に装着したときに、該弾性体基層の端面とエッジで接し、かつ、該弾性体基層と該芯金との境目には該キャップが接しないような空間ができるように構成されており、さらに
該塗工キャップは、該弾性体基層と接する側とは反対側において、その直径が小さくなるような流線型形状を有していることを特徴とする帯電ローラーの製造方法。 A core metal, a core and an elastic body base formed Kaneage method of charging roller having a surface layer formed on the elastic body base,
(1) forming an elastic base layer on the core metal except the end portion of the core metal,
(2) a step of immersing the metal core formed with the elastic base layer obtained in the step (1) in a surface coating material and applying the surface coating material ;
In the step (2) , a coating cap is attached to the end of the cored bar formed with the elastic base layer obtained in the step (1), and the end of the cored bar and the end surface of the elastic base layer are connected to the end of the cored base. Covering with a coating cap, and then rushing the cored bar into the surface layer coating with the side on which the coating cap is attached facing down,
When the coating cap is attached to the end of the cored bar, it contacts the end surface of the elastic base layer at the edge, and the cap does not touch the boundary between the elastic base layer and the cored bar. It is configured to create a space,
Coating Engineering caps, the side opposite to the side in contact with the elastic body base, the manufacturing method of the charging roller, characterized that you have a streamlined shape that its diameter becomes smaller.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003349595A JP4378145B2 (en) | 2003-10-08 | 2003-10-08 | Manufacturing method of charging roller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003349595A JP4378145B2 (en) | 2003-10-08 | 2003-10-08 | Manufacturing method of charging roller |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005115068A JP2005115068A (en) | 2005-04-28 |
| JP4378145B2 true JP4378145B2 (en) | 2009-12-02 |
Family
ID=34541420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003349595A Expired - Fee Related JP4378145B2 (en) | 2003-10-08 | 2003-10-08 | Manufacturing method of charging roller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4378145B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4925695B2 (en) * | 2006-03-14 | 2012-05-09 | 株式会社ブリヂストン | Conductive roller and image forming apparatus having the same |
| JP7143058B2 (en) * | 2017-03-27 | 2022-09-28 | 旭化成ホームズ株式会社 | Cover member and member processing method |
| WO2019044829A1 (en) * | 2017-08-28 | 2019-03-07 | Nok株式会社 | Electroconductive roll |
-
2003
- 2003-10-08 JP JP2003349595A patent/JP4378145B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005115068A (en) | 2005-04-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5173249B2 (en) | Charging member, process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus | |
| JP2003316112A (en) | Charging member, image forming apparatus and process cartridge | |
| JP6590661B2 (en) | Electrophotographic member, process cartridge, and image forming apparatus | |
| JP2008276023A (en) | Charging member, process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus | |
| US20080304874A1 (en) | Developing Roller and Imaging Apparatus Using the Same | |
| JP2004309910A (en) | Charging member | |
| US10732538B2 (en) | Developing member, process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus | |
| JP5159156B2 (en) | Charging member, process cartridge, and electrophotographic apparatus | |
| JP5173247B2 (en) | Charging member, process cartridge, and electrophotographic apparatus | |
| JP4378145B2 (en) | Manufacturing method of charging roller | |
| JP2006163147A (en) | Charging roller, charging method, process cartridge, and electrophotographic apparatus | |
| JP2004004785A (en) | Conductive member, electrophotographic apparatus and process cartridge using the same | |
| JP2005315979A (en) | Conductive member, process cartridge, and image forming apparatus | |
| JP2005345801A (en) | Conductive member, image forming apparatus, and process cartridge | |
| JP2005165213A (en) | Charging member, image forming apparatus, charging method, and process cartridge | |
| JP4194263B2 (en) | Charging member, image forming apparatus, charging method, and process cartridge | |
| JP5178073B2 (en) | Charging member and charging device | |
| JP5173248B2 (en) | Charging member, process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus | |
| JP4473298B2 (en) | Method for manufacturing conductive member | |
| JP4366167B2 (en) | Charging member, process cartridge, and image forming apparatus | |
| JP2007065320A (en) | Charging member, process cartridge, and electrophotographic device | |
| JP2006163145A (en) | Charging member, process cartridge, and electrophotographic apparatus | |
| JP2003207993A (en) | Charging member, image forming apparatus, charging method, and process cartridge | |
| JP2003207991A (en) | Charging roller, image forming apparatus, charging method, and process cartridge | |
| JP2010243642A (en) | Charging member and charging roller |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061003 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20080207 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20090223 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20090303 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20090303 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090609 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090807 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090901 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090914 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4378145 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120918 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130918 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |