JP7655835B2 - Charging roll for electrophotographic equipment and method for producing the charging roll for electrophotographic equipment - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真方式を採用する複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真機器において好適に用いられる電子写真機器用帯電ロールおよび電子写真機器用帯電ロールの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a charging roll for electrophotographic equipment suitable for use in electrophotographic equipment such as copying machines, printers, and facsimiles that employ electrophotography, and a method for manufacturing the charging roll for electrophotographic equipment.
電子写真機器の帯電ロールにおいては、帯電量の向上を目的に、表層にカーボンブラックが配合されることがある。また、表層のバインダーとして、フッ素樹脂が用いられることがある(特許文献1)。 In electrostatic charge rolls for electrophotographic devices, carbon black is sometimes mixed into the surface layer to improve the amount of charge. Fluorine resin is sometimes used as a binder for the surface layer (Patent Document 1).
表層のバインダーとしてフッ素樹脂が用いられると、カーボンブラックとの相性が悪く、カーボンブラックの分散性が悪化し、放電が不均一化する。これにより、均一帯電性が損なわれる。 When fluororesin is used as a binder for the surface layer, it is incompatible with carbon black, which reduces the dispersibility of the carbon black and causes uneven discharge. This impairs uniform charging.
本発明が解決しようとする課題は、帯電性および均一帯電性に優れる電子写真機器用帯電ロールおよび電子写真機器用帯電ロールの製造方法を提供することにある。 The problem that the present invention aims to solve is to provide a charging roll for electrophotographic devices that has excellent charging properties and uniform charging properties, and a method for manufacturing a charging roll for electrophotographic devices.
本発明に係る電子写真機器用帯電ロールは、軸体と、前記軸体の外周面上に形成された弾性体層と、前記弾性体層の外周面上に形成された表層と、を備え、前記表層が、下記の(A)~(D)を含有するものである。
(A)比誘電率2.2以上2.5以下の、フッ素ポリマーおよびシリコーンポリマーから選択される1種以上のポリマー
(B)カーボンブラック
(C)カルボキシル基を有する、エステル型ポリウレタン系高分子分散剤およびポリエチレンイミン系高分子分散剤から選択される1種以上の高分子分散剤
(D)側鎖にポリエステル構造を有するポリアミン系高分子分散剤
The charging roll for an electrophotographic device according to the present invention comprises a shaft body, an elastic layer formed on the outer peripheral surface of the shaft body, and a surface layer formed on the outer peripheral surface of the elastic layer, and the surface layer contains the following (A) to (D):
(A) one or more polymers selected from fluoropolymers and silicone polymers, each having a dielectric constant of 2.2 to 2.5; (B) carbon black; (C) one or more polymer dispersants selected from ester-type polyurethane polymer dispersants and polyethyleneimine polymer dispersants, each having a carboxyl group; (D) a polyamine polymer dispersant having a polyester structure in the side chain.
前記(B)のDBP吸収量は115cm3/100g以上160cm3/100g以下であり、前記(B)の比表面積は25m2/g以上75m2/g以下であり、前記(B)の平均粒径は35nm以上75nm以下であるとよい。前記表層は、表面粗さを形成する粗さ形成用粒子を含有し、前記粗さ形成用粒子は、カルボニル基および水酸基のいずれかまたは両方を有するとよい。前記(B)に対する前記(D)の含有量は、質量比で、1.5以上3.0以下であるとよい。前記(B)に対する前記(C)の含有量は、質量比で、1.5以上3.0以下であるとよい。前記(D)のポリエステル末端は、環状体であるとよい。前記(C)は、主鎖にポリアルキレンオキシド構造を有するとよい。前記(C)のカルボキシル基は、第4級アミン構造を有するカルボン酸塩基であるとよい。 The DBP absorption of the (B) is preferably 115 cm 3 /100 g or more and 160 cm 3 /100 g or less, the specific surface area of the (B) is preferably 25 m 2 /g or more and 75 m 2 /g or less, and the average particle size of the (B) is preferably 35 nm or more and 75 nm or less. The surface layer contains roughness forming particles that form surface roughness, and the roughness forming particles may have either or both of a carbonyl group and a hydroxyl group. The content of the (D) relative to the (B) may be 1.5 to 3.0 in mass ratio. The content of the (C) relative to the (B) may be 1.5 to 3.0 in mass ratio. The polyester terminal of the (D) may be a ring. The (C) may have a polyalkylene oxide structure in the main chain. The carboxyl group of the (C) may be a carboxylate group having a quaternary amine structure.
そして、本発明に係る電子写真機器用帯電ロールの製造方法は、前記表層が、前記(A)~(D)を含む表層組成物によって形成しており、前記表層組成物が、前記(B)と前記(D)を混合した後に前記(C)を混合し、次いで前記(A)を混合することによって形成するものである。 The method for producing a charging roll for an electrophotographic device according to the present invention is such that the surface layer is formed from a surface layer composition containing the above-mentioned (A) to (D), and the surface layer composition is formed by mixing the above-mentioned (B) and the above-mentioned (D), then mixing the above-mentioned (C), and then mixing the above-mentioned (A).
本発明に係る電子写真機器用帯電ロールによれば、軸体と、前記軸体の外周面上に形成された弾性体層と、前記弾性体層の外周面上に形成された表層と、を備え、前記表層が、上記の(A)~(D)を含有することから、帯電性および均一帯電性に優れる。 The electrostatic charge roll for electrophotographic equipment according to the present invention comprises a shaft body, an elastic layer formed on the outer peripheral surface of the shaft body, and a surface layer formed on the outer peripheral surface of the elastic layer, and since the surface layer contains the above-mentioned (A) to (D), it has excellent electrostatic chargeability and uniform electrostatic chargeability.
前記(B)のDBP吸収量が115cm3/100g以上160cm3/100g以下であり、前記(B)の比表面積が25m2/g以上75m2/g以下であり、前記(B)の平均粒径が35nm以上75nm以下であると、前記(B)は、低抵抗で高静電容量を発現することができる。これにより、帯電性を向上することができる。 When the DBP absorption of (B) is 115 cm3 /100g or more and 160 cm3 /100g or less, the specific surface area of (B) is 25 m2 /g or more and 75 m2 /g or less, and the average particle size of (B) is 35 nm or more and 75 nm or less, (B) can exhibit low resistance and high capacitance, thereby improving the charging property.
前記表層が、表面粗さを形成する粗さ形成用粒子を含有し、前記粗さ形成用粒子が、カルボニル基および水酸基のいずれかまたは両方を有すると、誘電率の高い材料で粗さ形成用粒子が構成されるため、帯電性を向上することができる。 When the surface layer contains roughness-forming particles that form surface roughness and the roughness-forming particles have either or both of a carbonyl group and a hydroxyl group, the roughness-forming particles are made of a material with a high dielectric constant, which can improve charging properties.
前記(B)に対する前記(D)の含有量が、質量比で、1.5以上3.0以下であると、前記(D)による前記(B)の立体障害での分散効果に優れ、均一帯電性が向上する。 When the content of (D) relative to (B) is 1.5 or more and 3.0 or less in mass ratio, the dispersion effect of (D) due to the steric hindrance of (B) is excellent, and the uniform charging property is improved.
前記(C)に対する前記(D)の含有量が、質量比で、1.5以上3.0以下であると、前記(C)による前記(B)の静電反発での分散効果に優れ、均一帯電性が向上する。 When the content of (D) relative to (C) is 1.5 or more and 3.0 or less in mass ratio, the dispersion effect of the electrostatic repulsion of (B) by (C) is excellent, and the uniform charging property is improved.
前記(D)のポリエステル末端が環状体であると、より一層、立体障害での分散効果を向上することができる。 If the polyester end of (D) is cyclic, the dispersion effect due to steric hindrance can be further improved.
前記(C)が主鎖にポリアルキレンオキシド構造を有すると、前記(C)の静電反発性が高まり、前記(C)による前記(B)の静電反発での分散効果が向上し、均一帯電性が向上する。 When (C) has a polyalkylene oxide structure in the main chain, the electrostatic repulsion of (C) is enhanced, improving the dispersion effect of the electrostatic repulsion of (B) by (C), and improving the uniform charging property.
前記(C)のカルボキシル基が第4級アミン構造を有するカルボン酸塩基であると、前記(C)の立体障害性が高まり、前記(C)による前記(B)の立体障害での分散効果が向上し、均一帯電性が向上する。 When the carboxyl group of (C) is a carboxylate group having a quaternary amine structure, the steric hindrance of (C) is enhanced, the dispersion effect of (B) due to the steric hindrance of (C) is improved, and the uniform charging property is improved.
そして、本発明に係る電子写真機器用帯電ロールの製造方法によれば、前記表層が、前記(A)~(D)を含む表層組成物によって形成しており、前記表層組成物が、前記(B)と前記(D)を混合した後に前記(C)を混合し、次いで前記(A)を混合することによって形成することから、帯電性および均一帯電性に優れる電子写真機器用帯電ロールを提供できる。 And according to the manufacturing method of the electrophotographic device charge roll of the present invention, the surface layer is formed from a surface layer composition containing the above-mentioned (A) to (D), and the surface layer composition is formed by mixing the above-mentioned (B) and the above-mentioned (D), then mixing the above-mentioned (C), and then mixing the above-mentioned (A), so that it is possible to provide an electrophotographic device charge roll with excellent chargeability and uniform chargeability.
本発明に係る電子写真機器用帯電ロール(以下、単に帯電ロールということがある。)について詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る電子写真機器用帯電ロールの外観模式図(a)と、そのA-A線断面図(b)である。 The charging roll for electrophotographic equipment (hereinafter, simply referred to as the charging roll) according to the present invention will be described in detail. Figure 1 shows (a) a schematic view of the appearance of the charging roll for electrophotographic equipment according to one embodiment of the present invention, and (b) a cross-sectional view taken along line A-A.
帯電ロール10は、軸体12と、軸体12の外周面上に形成された弾性体層14と、弾性体層14の外周面上に形成された表層16と、を備える。弾性体層14は、帯電ロール10のベースとなる層(基層)である。表層16は帯電ロール10の表面に現れる層となっている。
The
軸体12は、導電性を有するものであれば特に限定されない。具体的には、鉄、ステンレス、アルミニウムなどの金属製の中実体、中空体からなる芯金などを例示することができる。軸体12の表面には、必要に応じて、接着剤、プライマーなどを塗布しても良い。つまり、弾性体層14は、接着剤層(プライマー層)を介して軸体12に接着されていてもよい。接着剤、プライマーなどには、必要に応じて導電化を行っても良い。
The
弾性体層14は、架橋ゴムを含有する。弾性体層14は、未架橋ゴムを含有する導電性ゴム組成物により形成される。架橋ゴムは、未架橋ゴムを架橋することにより得られる。未架橋ゴムは、極性ゴムであってもよいし、非極性ゴムであってもよい。
The
極性ゴムは、極性基を有するゴムであり、極性基としては、クロロ基、ニトリル基、カルボキシル基、エポキシ基などを挙げることができる。極性ゴムとしては、具体的には、ヒドリンゴム、ニトリルゴム(NBR)、ウレタンゴム(U)、アクリルゴム(アクリル酸エステルと2-クロロエチルビニルエーテルとの共重合体、ACM)、クロロプレンゴム(CR)、エポキシ化天然ゴム(ENR)などを挙げることができる。極性ゴムのうちでは、体積抵抗率が特に低くなりやすいなどの観点から、ヒドリンゴム、ニトリルゴム(NBR)がより好ましい。 Polar rubber is a rubber having polar groups, such as chloro groups, nitrile groups, carboxyl groups, and epoxy groups. Specific examples of polar rubber include hydrin rubber, nitrile rubber (NBR), urethane rubber (U), acrylic rubber (a copolymer of acrylic acid ester and 2-chloroethyl vinyl ether, ACM), chloroprene rubber (CR), and epoxidized natural rubber (ENR). Of the polar rubbers, hydrin rubber and nitrile rubber (NBR) are more preferred, as they tend to have a particularly low volume resistivity.
ヒドリンゴムとしては、エピクロルヒドリンの単独重合体(CO)、エピクロルヒドリン-エチレンオキサイド二元共重合体(ECO)、エピクロルヒドリン-アリルグリシジルエーテル二元共重合体(GCO)、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(GECO)などを挙げることができる。 Examples of hydrin rubbers include epichlorohydrin homopolymer (CO), epichlorohydrin-ethylene oxide binary copolymer (ECO), epichlorohydrin-allyl glycidyl ether binary copolymer (GCO), and epichlorohydrin-ethylene oxide-allyl glycidyl ether terpolymer (GECO).
ウレタンゴムとしては、分子内にエーテル結合を有するポリエーテル型のウレタンゴムを挙げることができる。ポリエーテル型のウレタンゴムは、両末端にヒドロキシル基を有するポリエーテルとジイソシアネートとの反応により製造できる。ポリエーテルとしては、特に限定されるものではないが、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどを挙げることができる。ジイソシアネートとしては、特に限定されるものではないが、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなどを挙げることができる。 As an example of urethane rubber, there can be mentioned polyether-type urethane rubber having an ether bond in the molecule. Polyether-type urethane rubber can be produced by reacting a polyether having hydroxyl groups at both ends with a diisocyanate. As polyether, there is no particular limitation, but there can be mentioned polyethylene glycol, polypropylene glycol, etc. As diisocyanate, there is no particular limitation, but there can be mentioned tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, etc.
非極性ゴムとしては、シリコーンゴム(Q)、イソプレンゴム(IR)、天然ゴム(NR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)などが挙げられる。 Non-polar rubbers include silicone rubber (Q), isoprene rubber (IR), natural rubber (NR), styrene butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR), etc.
架橋剤としては、硫黄架橋剤、過酸化物架橋剤、脱塩素架橋剤を挙げることができる。これらの架橋剤は、単独で用いても良いし、2種以上組み合わせて用いても良い。 Examples of crosslinking agents include sulfur crosslinking agents, peroxide crosslinking agents, and dechlorination crosslinking agents. These crosslinking agents may be used alone or in combination of two or more.
硫黄架橋剤としては、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、表面処理硫黄、不溶性硫黄、塩化硫黄、チウラム系加硫促進剤、高分子多硫化物などの従来より公知の硫黄架橋剤を挙げることができる。 Examples of sulfur crosslinking agents include powdered sulfur, precipitated sulfur, colloidal sulfur, surface-treated sulfur, insoluble sulfur, sulfur chloride, thiuram vulcanization accelerators, polymeric polysulfides, and other conventionally known sulfur crosslinking agents.
過酸化物架橋剤としては、パーオキシケタール、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシエステル、ケトンパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、ジアシルパーオキサイド、ハイドロパーオキサイドなどの従来より公知の過酸化物架橋剤を挙げることができる。 Examples of peroxide crosslinking agents include peroxyketals, dialkyl peroxides, peroxyesters, ketone peroxides, peroxydicarbonates, diacyl peroxides, and hydroperoxides.
脱塩素架橋剤としては、ジチオカーボネート化合物を挙げることができる。より具体的には、キノキサリン-2,3-ジチオカーボネート、6-メチルキノキサリン-2,3-ジチオカーボネート、6-イソプロピルキノキサリン-2,3-ジチオカーボネート、5,8-ジメチルキノキサリン-2,3-ジチオカーボネートなどを挙げることができる。 Examples of dechlorinating crosslinking agents include dithiocarbonate compounds. More specifically, examples include quinoxaline-2,3-dithiocarbonate, 6-methylquinoxaline-2,3-dithiocarbonate, 6-isopropylquinoxaline-2,3-dithiocarbonate, and 5,8-dimethylquinoxaline-2,3-dithiocarbonate.
架橋剤の配合量としては、ブリードしにくいなどの観点から、未架橋ゴム100質量部に対して、好ましくは0.1~2質量部の範囲内、より好ましくは0.3~1.8質量部の範囲内、さらに好ましくは0.5~1.5質量部の範囲内である。 The amount of crosslinking agent to be mixed is preferably within the range of 0.1 to 2 parts by mass, more preferably within the range of 0.3 to 1.8 parts by mass, and even more preferably within the range of 0.5 to 1.5 parts by mass, per 100 parts by mass of uncrosslinked rubber, from the viewpoint of preventing bleeding.
架橋剤として脱塩素架橋剤を用いる場合には、脱塩素架橋促進剤を併用しても良い。脱塩素架橋促進剤としては、1,8-ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン-7(以下、DBUと略称する。)もしくはその弱酸塩を挙げることができる。脱塩素架橋促進剤は、DBUの形態として用いても良いが、その取り扱い面から、その弱酸塩の形態として用いることが好ましい。DBUの弱酸塩としては、炭酸塩、ステアリン酸塩、2-エチルヘキシル酸塩、安息香酸塩、サリチル酸塩、3-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸塩、フェノール樹脂塩、2-メルカプトベンゾチアゾール塩、2-メルカプトベンズイミダゾール塩などを挙げることができる。 When a dechlorination crosslinking agent is used as the crosslinking agent, a dechlorination crosslinking accelerator may be used in combination. Examples of the dechlorination crosslinking accelerator include 1,8-diazabicyclo(5,4,0)undecene-7 (hereinafter abbreviated as DBU) or its weak acid salt. The dechlorination crosslinking accelerator may be used in the form of DBU, but from the viewpoint of handling, it is preferable to use it in the form of its weak acid salt. Examples of the weak acid salt of DBU include carbonate, stearate, 2-ethylhexyl acid salt, benzoate, salicylate, 3-hydroxy-2-naphthoate, phenol resin salt, 2-mercaptobenzothiazole salt, and 2-mercaptobenzimidazole salt.
脱塩素架橋促進剤の含有量としては、ブリードしにくいなどの観点から、未架橋ゴム100質量部に対して、0.1~2質量部の範囲内であることが好ましい。より好ましくは0.3~1.8質量部の範囲内、さらに好ましくは0.5~1.5質量部の範囲内である。 The content of the dechlorination crosslinking accelerator is preferably within the range of 0.1 to 2 parts by mass per 100 parts by mass of uncrosslinked rubber, from the viewpoint of preventing bleeding. It is more preferably within the range of 0.3 to 1.8 parts by mass, and even more preferably within the range of 0.5 to 1.5 parts by mass.
弾性体層14には、導電性付与のため、導電剤を配合することができる。導電剤としては、電子導電剤、イオン導電剤が挙げられる。電子導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、導電性金属酸化物が挙げられる。導電性金属酸化物としては、導電性チタン酸化物、導電性亜鉛酸化物、導電性スズ酸化物などが挙げられる。イオン導電剤としては、4級アンモニウム塩、ホウ酸塩、界面活性剤などが挙げられる。また、弾性体層14には、必要に応じて、各種添加剤を適宜添加しても良い。添加剤としては、滑剤、加硫促進剤、老化防止剤、光安定剤、粘度調整剤、加工助剤、難燃剤、可塑剤、発泡剤、充填剤、分散剤、消泡剤、顔料、離型剤などを挙げることができる。
The
弾性体層14は、架橋ゴムの種類、イオン導電剤の配合量、電子導電剤の配合などにより、所定の体積抵抗率に調整することができる。弾性体層14の体積抵抗率は、用途などに応じて102~1010Ω・cm、103~109Ω・cm、104~108Ω・cmの範囲などに適宜設定すればよい。
The
弾性体層14の厚みは、特に限定されるものではなく、用途などに応じて0.1~10mmの範囲内などで適宜設定すればよい。
The thickness of the
表層16は、下記の(A)~(D)を含有する。
(A)比誘電率2.2以上2.5以下の、フッ素ポリマーおよびシリコーンポリマーから選択される1種以上のポリマー
(B)カーボンブラック
(C)カルボキシル基を有する、エステル型ポリウレタン系高分子分散剤およびポリエチレンイミン系高分子分散剤から選択される1種以上の高分子分散剤
(D)側鎖にポリエステル構造を有するポリアミン系高分子分散剤
The
(A) one or more polymers selected from fluoropolymers and silicone polymers, each having a dielectric constant of 2.2 to 2.5; (B) carbon black; (C) one or more polymer dispersants selected from ester-type polyurethane polymer dispersants and polyethyleneimine polymer dispersants, each having a carboxyl group; (D) a polyamine polymer dispersant having a polyester structure in the side chain.
(A)は、フッ素ポリマーおよびシリコーンポリマーから選択される1種以上のポリマーである。このように、(A)が低誘電率で低摩耗性の材料であることで、トナーやトナー外添剤の汚れを抑えることができる。一方で、(A)が低誘電率であると、(B)カーボンブラックとの相溶性が悪く、(B)カーボンブラックの分散性が低下する。これにより、均一帯電性が低下する。このため、本発明においては、上記(C)(D)の2種類の性質の異なる分散剤を併用する。これにより、(A)のような低誘電率のバインダーを用いる場合でも、(B)カーボンブラックの分散性を高くして、均一帯電性に優れるものとすることができる。 (A) is one or more polymers selected from fluoropolymers and silicone polymers. In this way, since (A) is a material with low dielectric constant and low abrasion, it is possible to suppress contamination of toner and toner additives. On the other hand, if (A) has a low dielectric constant, it has poor compatibility with (B) carbon black, and the dispersibility of (B) carbon black decreases. This reduces the uniform charging ability. For this reason, in the present invention, the above-mentioned two types of dispersants (C) and (D) with different properties are used in combination. This makes it possible to increase the dispersibility of (B) carbon black and achieve excellent uniform charging ability even when using a binder with a low dielectric constant such as (A).
(A)において、フッ素ポリマーは、フッ素基を含むポリマー(重合体)である。フッ素ポリマーとしては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)、パーフルオロエチレンプロペンコポリマー(FEP)、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー(ETFE)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)などが挙げられる。シリコーンポリマーは、オルガノポリシロキサンとして通常広く知られているものを用いることができる。シリコーンポリマーは、変性基を有するものであってもよい。変性シリコーンポリマーとしては、フェニル変性シリコーン、エーテル変性シリコーン、エステル変性シリコーンなどが挙げられる。 In (A), the fluoropolymer is a polymer containing a fluorine group. Examples of the fluoropolymer include polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxyalkane (PFA), perfluoroethylenepropene copolymer (FEP), ethylenetetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), and the like. The silicone polymer may be one that is generally and widely known as organopolysiloxane. The silicone polymer may have a modified group. Examples of the modified silicone polymer include phenyl-modified silicone, ether-modified silicone, and ester-modified silicone.
(A)のフッ素ポリマーおよびシリコーンポリマーから選択される1種以上のポリマーは、比誘電率2.2以上2.5以下である。このように(A)が低誘電率で低摩耗性の材料であることで、トナーやトナー外添剤の汚れを抑えることができる。また、(A)の比誘電率が上記範囲内であることで、帯電ロール10は優れた帯電性を発揮することができる。(A)の比誘電率が2.2未満であると、(A)の静電容量が小さくなり、帯電性が悪くなる。そして、この観点から、(A)の比誘電率としては、好ましくは2.3以上である。一方、(A)の比誘電率が2.5超であると、(A)の双極子モーメントが多くなり、(C)や(D)の分散剤が(A)に付着しやすくなって、(C)や(D)と(B)の相互作用が小さくなり、(B)カーボンブラックの分散性が低下する。また、(A)の比誘電率が2.5超であると、帯電性の環境依存性が大きくなって環境依存性が悪くなる。そして、この観点から、(A)の比誘電率としては、好ましくは2.4以下である。
The one or more polymers selected from fluoropolymers and silicone polymers (A) have a dielectric constant of 2.2 or more and 2.5 or less. In this way, since (A) is a material with a low dielectric constant and low wear properties, it is possible to suppress contamination of toner and toner external additives. In addition, since the dielectric constant of (A) is within the above range, the charging
(B)カーボンブラックは、帯電性の向上に寄与する。(B)カーボンブラックとしては、帯電性の向上などの観点から、低抵抗で高静電容量を発現するものとして、DBP吸収量、比表面積および平均粒径が所定範囲内であることが好ましい。 (B) Carbon black contributes to improving electrostatic chargeability. From the viewpoint of improving electrostatic chargeability, it is preferable that (B) carbon black has a DBP absorption amount, specific surface area, and average particle size within a specified range in order to exhibit low resistance and high electrostatic capacity.
(B)カーボンブラックのDBP吸収量は、静電容量の向上の観点から、好ましくは115cm3/100g以上、より好ましくは120cm3/100g以上、さらに好ましくは130cm3/100g以上である。一方、(B)カーボンブラックのDBP吸収量は、放電性の向上の観点から、好ましくは160cm3/100g以下、より好ましくは150cm3/100g以下、さらに好ましくは140cm3/100g以下である。カーボンブラックのDBP吸収量は、JIS K6221に準拠してカーボンブラック100gが吸収するDBP(ジブチルフタレート)量から算出される。 From the viewpoint of improving capacitance, the DBP absorption of the carbon black (B) is preferably 115 cm3 /100g or more, more preferably 120 cm3 /100g or more, and even more preferably 130 cm3 /100g or more. On the other hand, from the viewpoint of improving dischargeability, the DBP absorption of the carbon black (B) is preferably 160 cm3 /100g or less, more preferably 150 cm3 /100g or less, and even more preferably 140 cm3 /100g or less. The DBP absorption of the carbon black is calculated from the amount of DBP (dibutyl phthalate) absorbed by 100 g of carbon black in accordance with JIS K6221.
(B)カーボンブラックは、静電容量の向上などの観点から、比較的、比表面積が小さく、粒径が大きいものが好ましい。具体的には、(B)カーボンブラックは、比表面積が、好ましくは75m2/g以下、より好ましくは70m2/g以下、さらに好ましくは60m2/g以下である。また、平均粒径が、好ましくは35nm以上、より好ましくは40nm以上である。一方、(B)カーボンブラックは、低抵抗の観点から、比表面積が、好ましくは25m2/g以上、より好ましくは30m2/g以上である。また、平均粒径が、好ましくは75nm以下、より好ましくは70nm以下、さらに好ましくは60nm以下である。カーボンブラックの比表面積は、BET法にて測定される値である。カーボンブラックの平均粒径は、カーボンブラックを電子顕微鏡で観察して求めた算術平均径で表される。 From the viewpoint of improving the electrostatic capacity, it is preferable that the (B) carbon black has a relatively small specific surface area and a large particle size. Specifically, the (B) carbon black has a specific surface area of preferably 75 m 2 /g or less, more preferably 70 m 2 /g or less, and even more preferably 60 m 2 /g or less. The average particle size is preferably 35 nm or more, and more preferably 40 nm or more. On the other hand, from the viewpoint of low resistance, the (B) carbon black has a specific surface area of preferably 25 m 2 /g or more, more preferably 30 m 2 /g or more. The average particle size is preferably 75 nm or less, more preferably 70 nm or less, and even more preferably 60 nm or less. The specific surface area of the carbon black is a value measured by the BET method. The average particle size of the carbon black is represented by an arithmetic mean diameter obtained by observing the carbon black with an electron microscope.
(B)カーボンブラックの含有量は、静電容量を確保しやすいなどの観点から、(A)100質量部に対し、5質量部以上であることが好ましい。より好ましくは10質量部以上、さらに好ましくは20質量部以上である。また、(B)カーボンブラックの含有量は、放電不足を抑えやすいなどの観点から、(A)100質量部に対し、75質量部以下であることが好ましい。より好ましくは70質量部以下、さらに好ましくは60質量部以下である。そして、(A)100質量部に対し、(B)カーボンブラックの含有量が5質量部以上75質量部以下であると、抵抗および静電容量を好適範囲に維持しやすい。 From the viewpoint of easily securing capacitance, the content of (B) carbon black is preferably 5 parts by mass or more per 100 parts by mass of (A). More preferably, it is 10 parts by mass or more, and even more preferably, it is 20 parts by mass or more. Also, from the viewpoint of easily suppressing insufficient discharge, the content of (B) carbon black is preferably 75 parts by mass or less per 100 parts by mass of (A). More preferably, it is 70 parts by mass or less, and even more preferably, it is 60 parts by mass or less. And, when the content of (B) carbon black is 5 parts by mass or more and 75 parts by mass or less per 100 parts by mass of (A), it is easy to maintain the resistance and capacitance within a suitable range.
(C)および(D)は、低誘電率の(A)における(B)カーボンブラックの分散性を向上するために併用して用いるものである。(C)(D)のいずれか一方では(A)における(B)の分散効果は不十分であり、均一帯電性を満足できない。 (C) and (D) are used in combination to improve the dispersibility of (B) carbon black in (A) with a low dielectric constant. Using only (C) or (D) alone does not provide sufficient dispersion effect of (B) in (A), and uniform charging is not possible.
(C)は、カルボキシル基を有する分散剤である。カルボキシル基は、カルボン酸(-COOH)およびカルボン酸塩(-COOM)の両方を含む。Mは、1価以上の金属もしくは第4級アミンを示す。(C)は、(B)カーボンブラックの表面に吸着し、カルボキシル基を有することで、電気的な斥力で(B)カーボンブラックの粒子どうしが凝集するのを抑え、(B)カーボンブラックの分散性を高める。カルボキシル基としては、第4級アミン構造を有するカルボン酸塩基が特に好ましい。(C)の立体障害性が高まり、(C)による(B)の立体障害での分散効果が向上し、均一帯電性が向上する。 (C) is a dispersant having a carboxyl group. The carboxyl group includes both carboxylic acid (-COOH) and carboxylate (-COOM). M represents a metal having a valence of one or more or a quaternary amine. (C) is adsorbed to the surface of (B) carbon black, and by having a carboxyl group, it suppresses the aggregation of the particles of (B) carbon black due to electrical repulsion, thereby improving the dispersibility of (B) carbon black. As the carboxyl group, a carboxylate salt group having a quaternary amine structure is particularly preferable. The steric hindrance of (C) is increased, the dispersion effect of (B) due to the steric hindrance of (C) is improved, and the uniform charging is improved.
(C)は、ポリマーで構成される高分子分散剤である。脂肪酸や脂肪酸塩などの低分子の分散剤よりも分子量が大きいため、立体障害を利用した(B)カーボンブラックの分散効果が期待できる。高分子分散剤である(C)としては、エステル型ポリウレタン系高分子分散剤、ポリエチレンイミン系高分子分散剤などが挙げられる。これらは、(C)として1種単独で含まれていてもよいし、2種以上組み合わせられていてもよい。 (C) is a polymeric dispersant composed of a polymer. Because it has a larger molecular weight than low-molecular-weight dispersants such as fatty acids and fatty acid salts, it is expected to have a dispersing effect on the carbon black (B) by utilizing steric hindrance. Examples of polymeric dispersants (C) include ester-type polyurethane polymeric dispersants and polyethyleneimine polymeric dispersants. These may be included alone as (C), or two or more types may be combined.
エステル型ポリウレタン系高分子分散剤は、エステル型ウレタン基(-NH-COO-)の持つ双極子モーメントが大きいため、大きな静電反発効果を得やすい。また、ポリエチレンイミン系高分子分散剤は、イミン基の持つ双極子モーメントの大きさとポリエチレンイミン中のNH基の数の多さから、大きな静電反発効果を得やすい。 Ester-type polyurethane polymer dispersants tend to achieve a large electrostatic repulsion effect due to the large dipole moment of the ester-type urethane group (-NH-COO-). Polyethyleneimine polymer dispersants also tend to achieve a large electrostatic repulsion effect due to the large dipole moment of the imine group and the large number of NH groups in the polyethyleneimine.
エステル型ポリウレタンは、分子内にエステル結合を有する。エステル型ポリウレタンは、ポリオール成分としてポリエステルポリオールを含む。ポリエステルポリオールとしては、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリヘキシレンアジペート、エチレンアジペートとブチレンアジペート、カーボネートジオール等との共重合体などが挙げられる。ポリウレタンのイソシアネート成分としては、特に限定されるものではないが、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)などが挙げられる。 Ester type polyurethane has an ester bond in the molecule. Ester type polyurethane contains polyester polyol as a polyol component. Examples of polyester polyol include polyethylene adipate, polybutylene adipate, polyhexylene adipate, copolymers of ethylene adipate and butylene adipate, carbonate diol, etc. Examples of the isocyanate component of polyurethane include, but are not limited to, tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), etc.
(C)は、主鎖にポリアルキレンオキシド構造を有するとよい。主鎖にポリアルキレンオキシド構造を有すると、より静電反発性が高まる。ポリアルキレンオキシド構造としては、ポリエチレンオキシド構造、ポリプロピレンオキシド構造などが挙げられる。 (C) may have a polyalkylene oxide structure in the main chain. Having a polyalkylene oxide structure in the main chain increases the electrostatic repulsion. Examples of polyalkylene oxide structures include a polyethylene oxide structure and a polypropylene oxide structure.
カルボキシル基を有するエステル型ポリウレタン系高分子分散剤としては、Lubrizol製のソルスパース75500、76500、82500、83500などが挙げられる。カルボキシル基を有するポリエチレンイミン系高分子分散剤としては、Lubrizol製のソルスパース32500などが挙げられる。 Examples of ester-type polyurethane polymer dispersants having carboxyl groups include Lubrizol's Solsperse 75500, 76500, 82500, and 83500. Examples of polyethyleneimine polymer dispersants having carboxyl groups include Lubrizol's Solsperse 32500.
(C)の含有量は、(B)に対し、質量比で、1.5以上3.0以下であることが好ましい。上記含有量が3.0以下であることで、(C)どうしの凝集が抑えられ、帯電性の低下が抑えられる。また、この観点から、上記含有量は、より好ましくは2.5以下である。一方、上記含有量が1.5以上であることで、(C)の静電反発による(B)の分散効果を大きくすることができる。また、この観点から、上記含有量は、より好ましくは2.0以上である。 The content of (C) is preferably 1.5 or more and 3.0 or less in mass ratio to (B). By making the content 3.0 or less, aggregation of (C) is suppressed, and the decrease in chargeability is suppressed. From this viewpoint, the content is more preferably 2.5 or less. On the other hand, by making the content 1.5 or more, the dispersion effect of (B) due to the electrostatic repulsion of (C) can be increased. From this viewpoint, the content is more preferably 2.0 or more.
(D)は、ポリアミン系高分子分散剤である。ポリアミンの分子鎖末端のアミノ基は、カーボンブラック表面のカルボキシル基や水酸基との親和性が良く、優先的にカーボンブラック表面に吸着することができる。(D)は、ポリアミン系高分子分散剤(ポリマーで構成される高分子分散剤)であることで、立体障害で(B)カーボンブラックの粒子どうしが凝集するのを抑え、(B)カーボンブラックの分散性を高める。 (D) is a polyamine-based polymer dispersant. The amino groups at the ends of the polyamine molecular chain have good affinity with the carboxyl and hydroxyl groups on the carbon black surface, and can preferentially adsorb to the carbon black surface. (D) is a polyamine-based polymer dispersant (a polymer dispersant composed of polymers), which suppresses the aggregation of (B) carbon black particles due to steric hindrance, thereby improving the dispersibility of (B) carbon black.
(D)は、側鎖にポリエステル構造を有する。これにより、立体障害での分散効果をより向上することができる。また、そのポリエステル末端が環状体であると、より一層、立体障害での分散効果を向上することができる。ポリエステル末端の環状体としては、カプロラクトンなどが挙げられる。 (D) has a polyester structure in the side chain. This can further improve the dispersion effect due to steric hindrance. Furthermore, if the polyester end is a cyclic unit, the dispersion effect due to steric hindrance can be further improved. Examples of cyclic units at the polyester end include caprolactone.
側鎖にポリエステル構造を有するポリアミン系高分子分散剤としては、Lubrizol製のソルスパース13240、24000などが挙げられる。また、味の素ファインテクノ製のアジスパーPB821などが挙げられる。 Examples of polyamine-based polymer dispersants with a polyester structure in the side chain include Lubrizol's Solsperse 13240 and 24000. Other examples include Ajisper PB821 manufactured by Ajinomoto Fine-Techno.
(D)の含有量は、(B)に対し、質量比で、1.5以上3.0以下であることが好ましい。上記含有量が3.0以下であることで、(B)カーボンブラックの表面に(C)が付着できる部分が確保されやすく、(C)による(B)の分散効果が確保されやすい。これにより、(C)と(D)の併用効果が確保されやすい。また、この観点から、上記含有量は、より好ましくは2.5以下である。一方、上記含有量が1.5以上であることで、(D)の立体障害による(B)の分散効果を大きくすることができる。また、この観点から、上記含有量は、より好ましくは2.0以上である。 The content of (D) is preferably 1.5 or more and 3.0 or less in mass ratio to (B). When the content is 3.0 or less, it is easy to secure a portion to which (C) can adhere to the surface of the (B) carbon black, and it is easy to secure the dispersion effect of (B) by (C). This makes it easy to secure the combined effect of (C) and (D). From this viewpoint, the content is more preferably 2.5 or less. On the other hand, when the content is 1.5 or more, it is possible to increase the dispersion effect of (B) due to the steric hindrance of (D). From this viewpoint, the content is more preferably 2.0 or more.
そして、(C)と(D)の量比としては、(C)による(B)の分散効果と(D)による(B)の分散効果が両立されやすいなどの観点から、(D)の含有量は、(C)に対し、質量比で、0.6以上1.5以下であることが好ましい。 The ratio of the amounts of (C) and (D) is preferably 0.6 to 1.5 by mass ratio relative to (C), from the viewpoint that the dispersion effect of (B) by (C) and the dispersion effect of (B) by (D) can be easily achieved at the same time.
表層16は、粗さ形成用粒子を含んでいてもよい。粗さ形成用粒子は、表層16の表面に粗さを付与するための粒子である。つまり、表層16の表面に凹凸を付与するための粒子である。表層16の表面凹凸は、感光体と帯電ロール10との間における放電空間を増加させ、放電を促す。これにより、帯電性を向上させ、横スジやムラなどの画像不具合を抑えることができる。
The
粗さ形成用粒子には、樹脂製粒子などが用いられる。粗さ形成用粒子の材料は、特に限定されるものではない。粗さ形成用粒子は、カルボニル基を有するポリマーや水酸基を有するポリマーで構成されることが好ましい。カルボニル基を有するポリマーや水酸基を有するポリマーは、比較的誘電率の高い材料であり、帯電ロール10が優れた帯電性を確保しやすいからである。カルボニル基を有するポリマーとしては、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、アクリルシリコーン樹脂、シリコーングラフトアクリルポリマー、アクリルグラフトシリコーンポリマー、ウレタンゴムなどを挙げることができる。水酸基を有するポリマーとしては、エポキシ樹脂などを挙げることができる。
The roughness-forming particles are made of resin particles or the like. The material of the roughness-forming particles is not particularly limited. The roughness-forming particles are preferably made of a polymer having a carbonyl group or a polymer having a hydroxyl group. This is because a polymer having a carbonyl group or a polymer having a hydroxyl group is a material with a relatively high dielectric constant, and the charging
粗さ形成用粒子の大きさは、特に限定されるものではないが、均一な帯電性を確保しやすいなどの観点から、平均粒子径3.0μm以上50μm以下のものが好ましい。より好ましくは、平均粒子径5.0μm以上30μm以下のものが好ましい。粗さ形成用粒子の平均粒子径は、表層16の表面をレーザー顕微鏡にて観察し、表面観察時に見える粗さ形成用粒子の直径を粒径とし、任意の20点の平均で表す。
The size of the roughness-forming particles is not particularly limited, but from the viewpoint of easily ensuring uniform charging properties, an average particle diameter of 3.0 μm or more and 50 μm or less is preferable. More preferably, an average particle diameter of 5.0 μm or more and 30 μm or less is preferable. The average particle diameter of the roughness-forming particles is expressed as the average of any 20 points when the surface of the
粗さ形成用粒子の表層16における含有量は、特に限定されるものではないが、均一な帯電性を確保しやすいなどの観点から、表層16のバインダーポリマー(A)100質量部に対し、3質量部以上50質量部以下であることが好ましい。より好ましくは5質量部以上30質量部以下である。
The content of the roughness-forming particles in the
表層16の体積抵抗率は、帯電性などの観点から、半導電領域に設定するとよい。具体的には、例えば、1.0×107~1.0×1010Ω・cmの範囲内に設定するとよい。体積抵抗率は、JIS K6911に準拠して測定することができる。表層16の厚さは、特に限定されるものではなく、0.1~3.0μmの範囲などに設定するとよい。表層16の厚さは、レーザー顕微鏡(例えばキーエンス製「VK-9510」など)を用いて断面を観察することにより測定することができる。例えば任意の位置の5か所について、弾性体層14の表面から表層16の表面までの距離をそれぞれ測定し、その平均によって表すことができる。
The volume resistivity of the
帯電ロール10は、軸体の外周面上に弾性体層14を形成し、弾性体層14の外周面上に表層16を形成することにより、作製することができる。
The charged
弾性体層14は、例えば、次のようにして形成することができる。まず、軸体をロール成形金型の中空部に同軸的に設置し、未架橋の弾性体層形成用組成物を注入して、加熱・硬化(架橋)させた後、脱型するか、あるいは、軸体の表面に未架橋の弾性体層形成用組成物を押出成形するなどにより、軸体の外周に弾性体層14を形成する。
The
表層16を形成するには、表層組成物を用いる。表層組成物は、上記(A)~(D)を含む。表層組成物は、(B)と(D)を混合した後に(C)を混合し、次いで(A)を混合することによって形成することができる。(B)に対し、(C)よりも先に(D)を混合することで、(B)に対し(C)と(D)を適切に吸着させることができる。(B)に対し、(D)よりも先に(C)を混合すると、(B)に対し(D)が吸着しにくくなって、(D)による(B)の分散効果が得られにくい。
To form the
表層組成物は、粘度を調整するなどの観点から、メチルエチルケトン、トルエン、アセトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルイソブチルケトン(MIBK)、THF、DMFなどの有機溶剤や、メタノール、エタノールなどの水溶性溶剤などの溶剤を適宜含んでいても良い。 The surface layer composition may contain an appropriate solvent, such as organic solvents such as methyl ethyl ketone, toluene, acetone, ethyl acetate, butyl acetate, methyl isobutyl ketone (MIBK), THF, or DMF, or water-soluble solvents such as methanol or ethanol, in order to adjust the viscosity.
表層16は、弾性体層14の外周面上に表層組成物を塗工するなどの方法により、形成できる。塗工方法としては、ロールコーティング法や、ディッピング法、スプレーコート法などの各種コーティング法を適用することができる。塗工された表層16には、必要に応じて、紫外線照射や熱処理を行なっても良い。
The
以上の構成の帯電ロール10によれば、表層16において、(B)カーボンブラックの分散剤として2種類の分散剤(C)(D)を併用したことで、カーボンブラックが分散しにくいバインダーであるフッ素ポリマーやシリコーンポリマーにおいても、カーボンブラックが良分散できる。そして、カーボンブラックによる帯電効果とそのカーボンブラックの分散効果によって、帯電ロール10は、帯電性および均一帯電性に優れる。
According to the charging
以下、実施例および比較例を用いて本発明を詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below using examples and comparative examples.
(実施例1)
<導電性ゴム組成物の調製>
イソプレンゴム100質量部に対し、カーボンブラック30質量部、酸化亜鉛6質量部、ステアリン酸2質量部、硫黄1質量部、チアゾール系加硫促進剤0.5質量部、チラウム系加硫促進剤0.5質量部、重質炭酸カルシウム50質量部を配合し、50℃ に温度調節した密閉型ミキサーを用いて10分間混練し、導電性ゴム組成物を調製した。
Example 1
<Preparation of Conductive Rubber Composition>
A conductive rubber composition was prepared by compounding 100 parts by mass of isoprene rubber with 30 parts by mass of carbon black, 6 parts by mass of zinc oxide, 2 parts by mass of stearic acid, 1 part by mass of sulfur, 0.5 parts by mass of a thiazole-based vulcanization accelerator, 0.5 parts by mass of a thiuranium-based vulcanization accelerator, and 50 parts by mass of heavy calcium carbonate, and kneading the mixture for 10 minutes using an internal mixer adjusted to a temperature of 50°C.
導電性ゴム組成物の材料として、以下の材料を準備した。
・イソプレンゴム(IR):JSR製「JSR IR2200」
・カーボンブラック:キャボットジャパン製「ショウブラックN762」
・酸化亜鉛:堺化学工業製「酸化亜鉛2種」
・ステアリン酸:日本油脂製「ステアリン酸さくら」
・硫黄:鶴見化学工業製「粉末硫黄」
・チアゾール系加硫促進剤:大内新興化学工業製「ノクセラーDM」
・チラウム系加硫促進剤:大内新興化学工業製「ノクセラーTRA」
・重質炭酸カルシウム:白石カルシウム製「ホワイトンB」、平均粒子径3.6μm
As materials for the conductive rubber composition, the following materials were prepared.
・Isoprene rubber (IR): JSR "JSR IR2200"
・Carbon black: Cabot Japan "Show Black N762"
・Zinc oxide: Sakai Chemical Industry's "Zinc oxide type 2"
・Stearic acid: "Sakura Stearic Acid" manufactured by Nippon Oil & Fats
・Sulfur: "Powdered sulfur" manufactured by Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd.
- Thiazole-based vulcanization accelerator: "Noccela DM" manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.
- Thiam-based vulcanization accelerator: "Noccela TRA" manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.
Heavy calcium carbonate: "Whiten B" manufactured by Shiraishi Calcium, average particle size 3.6 μm
<弾性体層の作製>
成形金型(パイプ状)に芯金(直径8mm)をセットし、上記組成物を注入し、180℃で30分加熱した後、冷却、脱型して、芯金の外周に、厚さ1.9mmの導電性ゴム弾性体からなる弾性体層を成形した。
<Preparation of Elastic Layer>
A core bar (diameter 8 mm) was set in a molding die (pipe-shaped), the above composition was injected, and the die was heated at 180°C for 30 minutes. The die was then cooled and demolded to form an elastomer layer made of a conductive rubber elastomer having a thickness of 1.9 mm around the outer periphery of the core bar.
<表層の作製>
表1に記載の配合組成(質量部)にて、カーボンブラック<B-1>に対し、芳香環を有する分散剤<D-1>を混合し、次いで、カルボキシル基を有する分散剤<C-1>を混合し、次いで、バインダー<A-1>および粗さ形成用粒子<1>を混合し、メチルエチルケトン(MEK)200質量部を加え、所定の攪拌速度で混合攪拌することにより、表層組成物を調製した。次いで、攪拌を続けながら、この表層組成物を弾性体層の外周面にロールコートし、熱処理を施すことにより、弾性体層の外周に厚さ1.0μmの表層を形成した。これにより、実施例1の帯電ロールを作製した。
<Preparation of surface layer>
In the compounding composition (parts by mass) shown in Table 1, the carbon black <B-1> was mixed with the dispersant <D-1> having an aromatic ring, then mixed with the dispersant <C-1> having a carboxyl group, then mixed with the binder <A-1> and the roughness forming particles <1>, and 200 parts by mass of methyl ethyl ketone (MEK) was added, and the mixture was mixed and stirred at a predetermined stirring speed to prepare a surface layer composition. Next, while continuing to stir, this surface layer composition was roll-coated on the outer peripheral surface of the elastic layer, and a heat treatment was performed to form a surface layer having a thickness of 1.0 μm on the outer periphery of the elastic layer. In this way, the charging roll of Example 1 was produced.
(実施例2~11、比較例1~4)
表層組成物を表1に記載の配合組成とした以外は実施例1と同様にして、帯電ロールを作製した。
(Examples 2 to 11, Comparative Examples 1 to 4)
A charging roll was produced in the same manner as in Example 1, except that the surface layer composition had the composition shown in Table 1.
表層組成物の材料として、以下の材料を準備した。
(バインダー)
・A-1:シリコーンポリマー(比誘電率2.2)、信越化学工業製「SLK」
・A-2:フッ素ポリマー(比誘電率2.5)、ダイキン製「ネオフロンPCTFE」
・X-1:フッ素ポリマー(比誘電率2.1)、ダイキン製「ネオフロンPFA」
・X-2:フッ素ポリマー(比誘電率2.6)、ダイキン製「ネオフロンETFE」
(カーボンブラック)
・B-1(DBP吸収量124ml/100g、BET比表面積43m2/g、平均粒径41nm):旭カーボン製「旭♯60H(N-568)」
・B-2(DBP吸収量160ml/100g、BET比表面積75m2/g、平均粒径35nm):デンカ製「デンカブラック」
・B-3(DBP吸収量115ml/100g、BET比表面積42m2/g、平均粒径44nm):東海カーボン製「シーストSO」
・B-4(DBP吸収量155ml/100g、BET比表面積25m2/g、平均粒径75nm):東海カーボン製「シーストGFY」
・B-5(DBP吸収量125ml/100g、BET比表面積126m2/g、平均粒径25nm):東海カーボン製「シースト7HM」
・Y-1(DBP吸収量175ml/100g、BET比表面積165m2/g、平均粒径20nm):三菱化学製「♯3400B」
・Y-2(DBP吸収量58ml/100g、BET比表面積180m2/g、平均粒径18nm):三菱化学製「♯1000」
・Y-3(DBP吸収量360ml/100g、BET比表面積800m2/g、平均粒径32nm):ケッチェンブラックインターナショナル製「ケッチェンEC300J」
(分散剤)
・C-1:カルボキシル基を有するエステル型ポリウレタン系高分子分散剤、Lubrizol製「ソルスパース75500」
・C-2:カルボキシル基を有するポリエチレンイミン系高分子分散剤、Lubrizol製「ソルスパース32500」
・D-1:側鎖にポリエステル構造を有するポリアミン系高分子分散剤、Lubrizol製「ソルスパース24000」
・D-2:側鎖にポリエステル構造を有するポリエチレンイミン系高分子分散剤、味の素ファインテクノ製「アジスパーPB821」
・Z-1:カルボキシル基を有していないエステル型ポリウレタン系高分子分散剤、Lubrizol製「ソルスパース32600」
・Z-2:側鎖にポリエステル構造を有していないポリアミン系高分子分散剤、楠本化成製「ディスパロンDA-234」
(粗さ形成用粒子)
・PMMA:綜研化学製「ケミスノーMX3000」、平均粒径30μm
・エポキシ:東レ製「トレパールEP」、平均粒径30μm
・ウレタン:根上工業製「アートパールC200」、平均粒径30μm
The following materials were prepared as the surface layer composition.
(binder)
A-1: Silicone polymer (dielectric constant 2.2), "SLK" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
A-2: Fluoropolymer (dielectric constant 2.5), Daikin's "Neoflon PCTFE"
・X-1: Fluorine polymer (dielectric constant 2.1), Daikin's "Neoflon PFA"
・X-2: Fluoropolymer (dielectric constant 2.6), Daikin's "Neoflon ETFE"
(Carbon Black)
B-1 (DBP absorption capacity 124 ml/100 g, BET specific surface area 43 m 2 /g, average particle size 41 nm): Asahi #60H (N-568) manufactured by Asahi Carbon
B-2 (DBP absorption capacity 160 ml/100 g, BET specific surface area 75 m 2 /g, average particle size 35 nm): "Denka Black" manufactured by Denka
B-3 (DBP absorption capacity 115 ml/100 g, BET specific surface area 42 m 2 /g, average particle size 44 nm): "Seest SO" manufactured by Tokai Carbon
B-4 (DBP absorption capacity 155 ml/100 g, BET specific surface area 25 m 2 /g, average particle size 75 nm): "Seest GFY" manufactured by Tokai Carbon
B-5 (DBP absorption capacity 125 ml/100 g, BET specific surface area 126 m 2 /g, average particle size 25 nm): "Seest 7HM" manufactured by Tokai Carbon
Y-1 (DBP absorption capacity 175 ml/100 g, BET specific surface area 165 m 2 /g, average particle size 20 nm): "#3400B" manufactured by Mitsubishi Chemical
Y-2 (DBP absorption capacity 58 ml/100 g, BET specific surface area 180 m 2 /g, average particle size 18 nm): "#1000" manufactured by Mitsubishi Chemical
Y-3 (DBP absorption capacity 360 ml/100 g, BET specific surface area 800 m 2 /g, average particle size 32 nm): "Ketjen EC300J" manufactured by Ketjen Black International
(Dispersant)
C-1: Carboxyl group-containing ester-type polyurethane polymer dispersant, Lubrizol's "Solsperse 75500"
C-2: Polyethyleneimine-based polymer dispersant having a carboxyl group, "Solsperse 32500" manufactured by Lubrizol
D-1: Polyamine polymer dispersant with polyester structure in the side chain, Lubrizol's "Solsperse 24000"
D-2: Polyethyleneimine-based polymer dispersant with polyester structure in the side chain, "Ajisper PB821" manufactured by Ajinomoto Fine Techno
Z-1: An ester-type polyurethane polymer dispersant that does not have a carboxyl group, "Solsperse 32600" manufactured by Lubrizol
Z-2: Polyamine polymer dispersant that does not have a polyester structure in the side chain, "Disparlon DA-234" manufactured by Kusumoto Chemicals
(Roughness forming particles)
PMMA: "Chemisnow MX3000" manufactured by Soken Chemical, average particle size 30 μm
Epoxy: Toray "Trepearl EP", average particle size 30 μm
Urethane: Negami Industrial Co., Ltd. "Art Pearl C200", average particle size 30 μm
作製した帯電ロールについて、下記の画像評価を行った。 The following image evaluations were performed on the prepared charging roll.
(白点:カーボンブラック分散性の評価)
作製した帯電ロールを実機(RICOH製「MP C6004」)のユニット(ブラック)に取り付け、10℃×10%RH環境下にて25%濃度ハーフトーンにて画出しを行い、50万枚耐久後の評価を行った。画像に白点がなかったものを特に良好「◎」、画像に白点は発見されたが許容範囲内であるものを良好「〇」、画像に白点が発見され、許容範囲外であるものを不良「×」とした。
(White dots: Evaluation of carbon black dispersibility)
The produced charging roll was attached to a unit (black) of an actual machine (RICOH "MP C6004"), and images were output in 25% density halftone in a 10°C x 10% RH environment, and evaluation was performed after 500,000 sheets were printed. Images with no white spots were rated as particularly good "◎", images with white spots found in the image but within the acceptable range were rated as good "◯", and images with white spots found in the image but outside the acceptable range were rated as poor "×".
(黒点:分散剤Cの分散性の評価)
作製した帯電ロールを実機(RICOH製「MP C6004」)のユニット(ブラック)に取り付け、10℃×10%RH環境下にて25%濃度ハーフトーンにて画出しを行い、50万枚耐久後の評価を行った。画像に黒点がなかったものを特に良好「◎」、画像に黒点は発見されたが許容範囲内であるものを良好「〇」、画像に黒点が発見され、許容範囲外であるものを不良「×」とした。
(Black dots: Evaluation of dispersibility of dispersant C)
The produced charging roll was attached to a unit (black) of an actual machine ("MP C6004" manufactured by RICOH), and images were output in 25% density halftone in an environment of 10°C x 10% RH, and evaluation was performed after 500,000 sheets were printed. Images with no black spots were rated as particularly good "◎", images with black spots found in the image but within the acceptable range were rated as good "◯", and images with black spots found in the image but outside the acceptable range were rated as poor "×".
(カブリ:比誘電率 低)
作製した帯電ロールを実機(RICOH製「MP C6004」)のユニット(ブラック)に取り付け、10℃×10%RH環境下にて25%濃度ハーフトーンにて画出しを行い、50万枚耐久後の評価を行った。画像にカブリがなかったものを特に良好「◎」、画像にカブリは発見されたが許容範囲内であるものを良好「〇」、画像にカブリが発見され、許容範囲外であるものを不良「×」とした。
(Fog: Low dielectric constant)
The produced charging roll was attached to a unit (black) of an actual machine ("MP C6004" manufactured by RICOH), and images were output in 25% density halftone in an environment of 10°C x 10% RH, and evaluation was performed after 500,000 sheets were printed. Images with no fog were rated as particularly good "◎", images with fog found in the image but within the acceptable range were rated as good "◯", and images with fog found in the image but outside the acceptable range were rated as poor "×".
(白スジ: 比誘電率 高)
作製した帯電ロールを実機(RICOH製「MP C6004」)のユニット(ブラック)に取り付け、35℃×80%RH環境下にて25%濃度ハーフトーンにて画出しを行い、50万枚耐久後の評価を行った。画像に白スジがなかったものを特に良好「◎」、画像に白スジは発見されたが許容範囲内であるものを良好「〇」、画像に白スジが発見され、許容範囲外であるものを不良「×」とした。
(White stripes: high dielectric constant)
The produced charging roll was attached to a unit (black) of an actual machine (RICOH "MP C6004"), and images were output in 25% density halftone in an environment of 35°C x 80% RH, and evaluation was performed after 500,000 sheets were printed. Images with no white streaks were rated as particularly good "◎", images with white streaks found in the image but within the acceptable range were rated as good "◯", and images with white streaks found in the image but outside the acceptable range were rated as poor "×".
比較例1は、表層のバインダーポリマーの比誘電率が低すぎるため、静電容量が小さくなり、帯電性が悪いため、カブリが生じている。比較例2は、表層のバインダーポリマーの比誘電率が高すぎるため、バインダーポリマーと分散剤Cの相溶性が高すぎて、カーボンブラックの分散効果が低下し、許容範囲外の白点が生じている。また、帯電性の環境依存性が高くなり、高温高湿環境下(LL環境下)において白スジが発生している。比較例3は、所定のバインダーポリマーにおいて、カーボンブラックに対し、側鎖にポリエステル構造を有するポリエチレンイミン系高分子分散剤Dは配合しているが、カルボキシル基を有する分散剤Cは配合していない。このため、カーボンブラックの分散性が悪く、許容範囲外の白点が生じている。比較例4は、所定のバインダーポリマーにおいて、カーボンブラックに対し、カルボキシル基を有する分散剤Cは配合しているが、側鎖にポリエステル構造を有するポリエチレンイミン系高分子分散剤Dは配合していない。このため、カーボンブラックの分散性が悪く、許容範囲外の白点が生じている。 In Comparative Example 1, the relative dielectric constant of the binder polymer in the surface layer is too low, so the capacitance is small and the charging property is poor, resulting in fogging. In Comparative Example 2, the relative dielectric constant of the binder polymer in the surface layer is too high, so the compatibility between the binder polymer and dispersant C is too high, which reduces the dispersion effect of the carbon black and causes white spots outside the allowable range. In addition, the charging property becomes highly environmentally dependent, and white streaks occur in a high temperature and high humidity environment (LL environment). In Comparative Example 3, in a specified binder polymer, a polyethyleneimine-based polymer dispersant D having a polyester structure in the side chain is blended with carbon black, but a dispersant C having a carboxyl group is not blended. As a result, the dispersibility of carbon black is poor, and white spots outside the allowable range occur. In Comparative Example 4, in a specified binder polymer, a dispersant C having a carboxyl group is blended with carbon black, but a polyethyleneimine-based polymer dispersant D having a polyester structure in the side chain is not blended. As a result, the dispersibility of carbon black is poor, and white spots outside the allowable range occur.
一方、実施例は、表層が、(A)比誘電率2.2以上2.5以下の、フッ素ポリマーおよびシリコーンポリマーから選択される1種以上のポリマー、(B)カーボンブラック、(C)カルボキシル基を有する、エステル型ポリウレタン系高分子分散剤およびポリエチレンイミン系高分子分散剤から選択される1種以上の高分子分散剤、(D)側鎖にポリエステル構造を有するポリアミン系高分子分散剤を含有することから、カーボンブラックの分散性に優れ、均一帯電性および帯電性に優れることがわかる。 On the other hand, in the examples, the surface layer contains (A) one or more polymers selected from fluoropolymers and silicone polymers having a dielectric constant of 2.2 to 2.5, (B) carbon black, (C) one or more polymer dispersants selected from ester-type polyurethane polymer dispersants and polyethyleneimine polymer dispersants having a carboxyl group, and (D) a polyamine polymer dispersant having a polyester structure in the side chain, and therefore it is understood that the dispersibility of carbon black is excellent, and the uniform charging property and charging property are excellent.
そして、実施例どうしの比較から(実施例1~2と実施例4~6)、カーボンブラックのDBP吸収量、比表面積、平均粒径が所定範囲内であると、画像にカブリもみられず、低抵抗で高静電容量であり、帯電性により優れることがわかる。そして、実施例どうしの比較から(実施例1~3と実施例7~8)、(B)に対する(C)の含有量が所定範囲内であると、画像に黒点もみられず、帯電性により優れることがわかる。また、画像に白点もみられず、均一帯電性により優れることもわかる。そして、実施例どうしの比較から(実施例1~3と実施例9~10)、(B)に対する(D)の含有量が所定範囲内であると、画像に白点もみられず、均一帯電性により優れることもわかる。 And, from a comparison between the Examples (Examples 1-2 and Examples 4-6), it can be seen that when the DBP absorption amount, specific surface area, and average particle size of carbon black are within the specified ranges, no fogging is observed in the image, the resistance is low, the electrostatic capacity is high, and the charging properties are excellent. And, from a comparison between the Examples (Examples 1-3 and Examples 7-8), it can be seen that when the content of (C) relative to (B) is within the specified ranges, no black spots are observed in the image, and the charging properties are excellent. It can also be seen that no white spots are observed in the image, and the charging properties are excellent. And, from a comparison between the Examples (Examples 1-3 and Examples 9-10), it can be seen that when the content of (D) relative to (B) is within the specified ranges, no white spots are observed in the image, and the charging properties are excellent.
以上、本発明の実施形態・実施例について説明したが、本発明は上記実施形態・実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。 Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, the present invention is in no way limited to the above embodiments and examples, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.
10 帯電ロール
12 軸体
14 弾性体層
16 表層
10: charging roll 12: shaft body 14: elastic layer 16: surface layer
Claims (9)
前記表層が、下記の(A)~(D)を含有する、電子写真機器用帯電ロール。
(A)比誘電率2.2以上2.5以下の、フッ素ポリマーおよびシリコーンポリマーから選択される1種以上のポリマー
(B)カーボンブラック
(C)カルボキシル基を有する、エステル型ポリウレタン系高分子分散剤およびポリエチレンイミン系高分子分散剤から選択される1種以上の高分子分散剤
(D)側鎖にポリエステル構造を有するポリアミン系高分子分散剤 The shaft body includes an elastic layer formed on an outer peripheral surface of the shaft body, and a surface layer formed on the outer peripheral surface of the elastic layer,
The surface layer of the charging roll for electrophotographic equipment contains the following (A) to (D):
(A) one or more polymers selected from fluoropolymers and silicone polymers, each having a dielectric constant of 2.2 to 2.5; (B) carbon black; (C) one or more polymer dispersants selected from ester-type polyurethane polymer dispersants and polyethyleneimine polymer dispersants, each having a carboxyl group; (D) a polyamine polymer dispersant having a polyester structure in the side chain.
前記表層は、前記(A)~(D)を含む表層組成物によって形成しており、
前記表層組成物は、前記(B)と前記(D)を混合した後に前記(C)を混合し、次いで前記(A)を混合することによって形成する、電子写真機器用帯電ロールの製造方法。 A method for producing a charging roll for an electrophotographic device according to any one of claims 1 to 8, comprising the steps of:
the surface layer is formed of a surface layer composition containing the components (A) to (D),
the surface layer composition is formed by mixing (B) and (D), then mixing (C), and then mixing (A).
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