JP2017194564A - Semi-conductive roller and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばレーザープリンタ、静電式複写機、普通紙ファクシミリ装置、あるいはこれらの複合機等の、電子写真法を利用した画像形成装置において、特に帯電ローラ等として使用される半導電性ローラとその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductive roller particularly used as a charging roller or the like in an image forming apparatus using electrophotography such as a laser printer, an electrostatic copying machine, a plain paper facsimile machine, or a complex machine thereof. And its manufacturing method.
上記画像形成装置において、感光体の表面を一様に帯電させる帯電部材、帯電させた感光体の表面を露光して形成した静電潜像をトナー像に現像する現像部材、形成したトナー像を紙等に転写させる転写部材、およびトナー像を紙等に転写した後の感光体の表面に残留するトナーを除去するクリーニング部材等としては、特に感光体との当接ニップを十分に確保してそれぞれの機能を良好に発現させるために、半導電性のゴム組成物をローラの形状に成形して架橋させた半導電性ローラが好適に用いられる。 In the image forming apparatus, a charging member for uniformly charging the surface of the photoreceptor, a developing member for developing an electrostatic latent image formed by exposing the surface of the charged photoreceptor to a toner image, and a formed toner image As a transfer member to be transferred to paper or the like, and a cleaning member to remove toner remaining on the surface of the photoconductor after the toner image is transferred to paper or the like, a contact nip with the photoconductor is particularly secured. In order to express each function satisfactorily, a semiconductive roller obtained by crosslinking a semiconductive rubber composition into a roller shape is preferably used.
半導電性ローラは、中心の通孔に金属等からなるシャフトが挿通されて固定された状態で、画像形成装置に組み込まれて使用される。
半導電性ローラのもとになるゴム組成物に半導電性を付与するために、当該ゴム組成物のもとになるゴム分として、例えばエピクロルヒドリンゴム等のイオン導電性ゴムを使用する場合がある。
The semiconductive roller is used by being incorporated in an image forming apparatus in a state in which a shaft made of metal or the like is inserted into and fixed to a central through hole.
In order to impart semiconductivity to the rubber composition that forms the semiconductive roller, an ion conductive rubber such as epichlorohydrin rubber may be used as the rubber component that forms the rubber composition. .
また上記半導電性ローラの機械的強度や耐久性等を向上したり、半導電性ローラにゴムとしての特性、すなわち柔軟で、しかも圧縮永久ひずみが小さくヘタリを生じにくい特性を付与したりするために、上記ゴム分としては、イオン導電性ゴムとともにジエン系ゴムを併用する場合もある。
また半導電性ローラの外周面は、表面状態を整えるためにコーティング膜で被覆するのが一般的であるが、近年の、画像形成装置の低コスト化の要求に対応するために、上記コーティング膜をできるだけ薄くしたり、あるいは全く省略したりする場合が増加しつつある。
In addition, to improve the mechanical strength and durability of the semiconductive roller, or to give the semiconductive roller a characteristic as a rubber, that is, a characteristic that is flexible and has a small compression set and hardly causes settling. In addition, as the rubber component, a diene rubber may be used in combination with the ion conductive rubber.
Further, the outer peripheral surface of the semiconductive roller is generally coated with a coating film in order to adjust the surface state. However, in order to meet the recent demand for cost reduction of the image forming apparatus, the coating film is used. There is an increasing number of cases where the thickness is made as thin as possible or omitted at all.
ところが、ゴム組成物からなる半導電性ローラの外周面は摩擦が大きく粘着性が高いため、コーティング膜で被覆しない場合には、当該外周面にトナーや、あるいはトナーの流動性、帯電性等を改善するべくトナーに外添されるシリカや酸化チタン等の外添剤の微小粒子、さらには画像形成を繰り返すことでトナーが微粉砕されて生じた微小粒子などが付着したり、上記画像形成を繰り返すことで徐々に蓄積したりしやすい。 However, since the outer peripheral surface of the semiconductive roller made of a rubber composition has high friction and high adhesiveness, when it is not covered with a coating film, toner, or toner fluidity, chargeability, etc. are applied to the outer peripheral surface. In order to improve, fine particles of external additives such as silica and titanium oxide, which are externally added to the toner, and fine particles produced by finely pulverizing the toner by repeating image formation adhere to the above-mentioned image formation. It is easy to accumulate gradually by repeating.
そして蓄積したトナーや微小粒子が半導電性ローラの特性、例えば帯電ローラでは感光体の帯電特性に影響を及ぼしたり、紙上の形成画像に再付着したりして画像不良の原因となる場合がある。特に感光体の表面と常時接触している帯電ローラにおいて、これらの問題が顕著である。
そこでトナーや微小粒子の付着を抑制するために、半導電性ローラの外周面の表面粗さを調整したり、紫外線や電子線等を照射して、当該外周面を構成するゴム組成物を改質したりすることが提案されている(特許文献1等)。
The accumulated toner and fine particles may affect the characteristics of the semiconductive roller, for example, the charging characteristics of the photosensitive member in the charging roller, or may reattach to the formed image on the paper and cause image defects. . These problems are particularly remarkable in a charging roller that is always in contact with the surface of the photoreceptor.
Therefore, in order to suppress adhesion of toner and fine particles, the rubber composition constituting the outer peripheral surface is modified by adjusting the surface roughness of the outer peripheral surface of the semiconductive roller or by irradiating ultraviolet rays or electron beams. It has been proposed to improve the quality (
ところが近年の、画像形成装置におけるプロセススピードの向上や、形成画像のさらなる高画質化、あるいは画像形成装置を構成する各部の長寿命化などの要求に鑑みると、上記従来の改質をした外周面では効果が不十分で、トナーや微小粒子の付着を十分に抑制できなくなりつつあるのが現状である。
本発明の目的は、コーティング膜を省略した簡単な構造を維持しながら、なおかつ外周面へのトナーや微小粒子の付着を現状よりも良好に抑制できる半導電性ローラとその製造方法を提供することにある。
However, in view of the recent demands for improving the process speed in the image forming apparatus, further improving the image quality of the formed image, or extending the life of each part constituting the image forming apparatus, the above-described conventional modified outer peripheral surface However, the current situation is that the effect is insufficient and adhesion of toner and fine particles cannot be sufficiently suppressed.
An object of the present invention is to provide a semiconductive roller capable of suppressing the adhesion of toner and fine particles to the outer peripheral surface better than the current state while maintaining a simple structure in which a coating film is omitted, and a method for manufacturing the same. It is in.
本発明は、ゴム分としてのエピクロルヒドリンゴムおよびジエン系ゴム、ならびに前記ゴム分を架橋させるための架橋成分を含み、かつ前記エピクロルヒドリンゴムの配合割合が、前記ゴム分の総量中の15質量%以上、80質量%以下であるゴム組成物の架橋物からなり、外周面に酸化炎処理膜を備える半導電性ローラである。
また本発明は、前記ゴム組成物をローラ状に成形するとともに架橋させる工程、および架橋後のローラの外周面を酸化炎に接触させる酸化炎処理により、当該外周面に、前記酸化炎処理膜を形成する工程を含む半導電性ローラの製造方法である。
The present invention includes an epichlorohydrin rubber and a diene rubber as a rubber component, and a crosslinking component for crosslinking the rubber component, and the blending ratio of the epichlorohydrin rubber is 15% by mass or more in the total amount of the rubber component, It is a semiconductive roller comprising a cross-linked product of a rubber composition of 80% by mass or less and having an oxidation flame treatment film on the outer peripheral surface.
Further, the present invention provides a step of forming the rubber composition into a roller shape and crosslinking, and an oxidation flame treatment in which the outer circumferential surface of the crosslinked roller is brought into contact with the oxidation flame, and the oxidation flame treated film is formed on the outer circumferential surface. It is a manufacturing method of the semiconductive roller including the process to form.
本発明によれば、コーティング膜を省略した簡単な構造を維持しながら、なおかつ外周面へのトナーや微小粒子の付着を現状よりも良好に抑制できる半導電性ローラとその製造方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the semiconductive roller which can suppress the adhesion of a toner and a microparticle to an outer peripheral surface better than the present condition, and its manufacturing method can be provided, maintaining the simple structure which abbreviate | omitted the coating film.
本発明は、ゴム分としてのエピクロルヒドリンゴムおよびジエン系ゴム、ならびに前記ゴム分を架橋させるための架橋成分を含み、かつ前記エピクロルヒドリンゴムの配合割合が、前記ゴム分の総量中の15質量%以上、80質量%以下であるゴム組成物の架橋物からなり、外周面に酸化炎処理膜を備える半導電性ローラである。
また本発明は、前記ゴム組成物をローラ状に成形するとともに架橋させる工程、および架橋後のローラの外周面を酸化炎に接触させる酸化炎処理により、当該外周面に、前記酸化炎処理膜を形成する工程を含む半導電性ローラの製造方法である。
The present invention includes an epichlorohydrin rubber and a diene rubber as a rubber component, and a crosslinking component for crosslinking the rubber component, and the blending ratio of the epichlorohydrin rubber is 15% by mass or more in the total amount of the rubber component, It is a semiconductive roller comprising a cross-linked product of a rubber composition of 80% by mass or less and having an oxidation flame treatment film on the outer peripheral surface.
Further, the present invention provides a step of forming the rubber composition into a roller shape and crosslinking, and an oxidation flame treatment in which the outer circumferential surface of the crosslinked roller is brought into contact with the oxidation flame, and the oxidation flame treated film is formed on the outer circumferential surface. It is a manufacturing method of the semiconductive roller including the process to form.
本発明によれば、上記各成分を含むゴム組成物の架橋物からなるローラの外周面を酸化炎、例えばバーナの炎の外炎等に接触させる酸化炎処理をすることで、当該外周面に露出した上記架橋物を構成する主にジエン系ゴムを、紫外線や電子線等を照射する従来の処理をする場合よりも高度に酸化させて、上記外周面に、後述する実施例、比較例の結果からも明らかなように、上記従来の処理では得られない、トナーや微小粒子の付着を抑制する効果に優れた酸化炎処理膜を形成できる。 According to the present invention, the outer peripheral surface of the roller composed of a crosslinked product of the rubber composition containing the above components is subjected to an oxidation flame treatment in which the outer peripheral surface is brought into contact with an oxidizing flame, for example, an external flame of a burner flame, so Mainly diene rubber constituting the exposed cross-linked product is oxidized to a higher degree than in the case of conventional treatment of irradiating ultraviolet rays, electron beams, etc. As is clear from the results, it is possible to form an oxide flame treatment film excellent in the effect of suppressing adhesion of toner and fine particles, which cannot be obtained by the conventional treatment.
しかも酸化炎処理膜は、上記のようにゴム組成物の架橋物からなるローラの外周面に露出したゴム組成物の架橋物それ自体を、酸化炎処理によって酸化させて形成されるため、上記半導電性ローラは、コーティング膜を省略した簡単な構造を維持できる。
そのため本発明によれば、コーティング膜を省略した簡単な構造を維持しながら、なおかつ外周面へのトナーや微小粒子の付着を現状よりも良好に抑制することが可能となる。
Moreover, the oxidized flame-treated film is formed by oxidizing the crosslinked rubber composition itself exposed on the outer peripheral surface of the roller composed of the crosslinked rubber composition by oxidation flame treatment as described above. The conductive roller can maintain a simple structure in which the coating film is omitted.
Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress adhesion of toner and fine particles to the outer peripheral surface better than the current situation while maintaining a simple structure in which the coating film is omitted.
《ゴム組成物》
〈ゴム分〉
ゴム分は、上述したようにエピクロルヒドリンゴムおよびジエン系ゴムからなり、そのうちエピクロルヒドリンゴムの配合割合が、ゴム分の総量中の15質量%以上、80質量%以下である必要がある。
<Rubber composition>
<Rubber>
As described above, the rubber component is composed of epichlorohydrin rubber and diene rubber, and the blending ratio of epichlorohydrin rubber among them is required to be 15% by mass or more and 80% by mass or less in the total amount of the rubber component.
エピクロルヒドリンゴムの配合割合がこの範囲未満では、半導電性ローラに、特に帯電ローラとしての良好な半導電性を付与できないおそれがある。すなわち半導電性ローラのローラ抵抗値を、帯電ローラに求められる値まで十分に低くできないおそれがある。またローラ抵抗値が安定せず、画像形成を繰り返すことで初期値よりさらに上昇するおそれもある。 If the blending ratio of epichlorohydrin rubber is less than this range, there is a possibility that good semiconductivity, particularly as a charging roller, cannot be imparted to the semiconductive roller. That is, there is a possibility that the roller resistance value of the semiconductive roller cannot be sufficiently lowered to the value required for the charging roller. Further, the roller resistance value is not stable, and there is a possibility that the image resistance may be further increased from the initial value by repeating image formation.
一方、エピクロルヒドリンゴムの配合割合が上記の範囲を超える場合には、相対的に、酸化炎処理によって主に酸化されて酸化炎処理膜を形成するジエン系ゴムの割合が少なくなるため、半導電性ローラの外周面に、トナーや微小粒子の付着を抑制する効果に優れた良好な酸化炎処理膜を形成できず、当該外周面に、上記トナーや微小粒子が付着しやすくなるおそれがある。 On the other hand, when the proportion of the epichlorohydrin rubber exceeds the above range, the proportion of the diene rubber that is oxidized mainly by the oxidation flame treatment to form the oxidation flame treatment film is relatively small, so that it is semiconductive. A good oxidation flame-treated film excellent in the effect of suppressing the adhesion of toner and fine particles cannot be formed on the outer peripheral surface of the roller, and the toner and fine particles may easily adhere to the outer peripheral surface.
また、半導電性ローラにゴムとしての特性を付与するジエン系ゴムの割合が少なくなるため、当該半導電性ローラの圧縮永久ひずみが大きくなってヘタリを生じやすくなるおそれもある。
これに対し、エピクロルヒドリンゴムの配合割合を上記の範囲とすることにより、半導電性ローラの半導電性やゴムとしての特性を良好に維持しながら、その外周面に、トナーや微小粒子の付着を抑制する効果に優れた酸化炎処理膜を形成して、上記付着を良好に抑制することができる。
In addition, since the ratio of the diene rubber that imparts rubber properties to the semiconductive roller is reduced, there is a possibility that the compression set of the semiconductive roller is increased and the settling is likely to occur.
On the other hand, by setting the blending ratio of epichlorohydrin rubber within the above range, toner and fine particles adhere to the outer peripheral surface of the semiconductive roller while maintaining good semiconductive properties and rubber properties. The adhesion can be satisfactorily suppressed by forming an oxide flame-treated film having an excellent suppressing effect.
なお、かかる効果をより一層向上することを考慮すると、エピクロルヒドリンゴムの配合割合は、上記の範囲でも20質量%以上であるのが好ましく、70質量%以下であるのが好ましい。
(エピクロルヒドリンゴム)
エピクロルヒドリンゴムとしては、繰り返し単位としてエピクロルヒドリンを含み、イオン導電性を有する種々の重合体が使用可能である。
In consideration of further improving this effect, the blending ratio of epichlorohydrin rubber is preferably 20% by mass or more, and preferably 70% by mass or less even in the above range.
(Epichlorohydrin rubber)
As the epichlorohydrin rubber, various polymers having epichlorohydrin as a repeating unit and having ionic conductivity can be used.
かかるエピクロルヒドリンゴムとしては、例えば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二元共重合体(ECO)、エピクロルヒドリン−プロピレンオキサイド二元共重合体、エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル二元共重合体、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)、エピクロルヒドリン−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル四元共重合体等の1種または2種以上が挙げられる。 Examples of such epichlorohydrin rubber include epichlorohydrin homopolymer, epichlorohydrin-ethylene oxide binary copolymer (ECO), epichlorohydrin-propylene oxide binary copolymer, epichlorohydrin-allyl glycidyl ether binary copolymer, epichlorohydrin-ethylene oxide. 1 type or 2 types of allyl glycidyl ether terpolymer (GECO), epichlorohydrin-propylene oxide-allyl glycidyl ether terpolymer, epichlorohydrin-ethylene oxide-propylene oxide-allyl glycidyl ether quaternary copolymer, etc. The above is mentioned.
中でもエチレンオキサイドを含む共重合体、特にECOおよび/またはGECOが好ましい。
上記両共重合体におけるエチレンオキサイド含量は、いずれも30モル%以上、特に50モル%以上であるのが好ましく、80モル%以下であるのが好ましい。
エチレンオキサイドは、半導電性ローラのローラ抵抗値を下げる働きをする。しかしエチレンオキサイド含量がこの範囲未満では、かかる働きが十分に得られないため、ローラ抵抗値を十分に低下できないおそれがある。
Among them, a copolymer containing ethylene oxide, particularly ECO and / or GECO is preferable.
The ethylene oxide content in both copolymers is preferably 30 mol% or more, particularly preferably 50 mol% or more, and preferably 80 mol% or less.
Ethylene oxide serves to lower the roller resistance value of the semiconductive roller. However, when the ethylene oxide content is less than this range, such a function cannot be obtained sufficiently, and the roller resistance value may not be sufficiently reduced.
一方、エチレンオキサイド含量が上記範囲を超える場合には、エチレンオキサイドの結晶化が起こり、分子鎖のセグメント運動が妨げられるため、逆にローラ抵抗値が上昇する傾向がある。また架橋後の半導電性ローラが硬くなりすぎたり、架橋前のゴム組成物の、加熱溶融時の粘度が上昇して加工性が低下したりするおそれもある。
ECOにおけるエピクロルヒドリン含量は、エチレンオキサイド含量の残量である。すなわちエピクロルヒドリン含量は20モル%以上であるのが好ましく、70モル%以下、特に50モル%以下であるのが好ましい。
On the other hand, when the ethylene oxide content exceeds the above range, crystallization of ethylene oxide occurs and segment movement of the molecular chain is hindered, so that the roller resistance value tends to increase. In addition, the semiconductive roller after crosslinking may become too hard, or the viscosity of the rubber composition before crosslinking may increase when heated and melted, resulting in decreased processability.
The epichlorohydrin content in ECO is the remaining amount of ethylene oxide content. That is, the epichlorohydrin content is preferably 20 mol% or more, preferably 70 mol% or less, and particularly preferably 50 mol% or less.
またGECOにおけるアリルグリシジルエーテル含量は0.5モル%以上、特に2モル%以上であるのが好ましく、10モル%以下、特に5モル%以下であるのが好ましい。
アリルグリシジルエーテルは、それ自体が側鎖として自由体積を確保するために機能することにより、エチレンオキサイドの結晶化を抑制して、半導電性ローラのローラ抵抗値を低下させる働きをする。しかし、アリルグリシジルエーテル含量がこの範囲未満ではかかる働きが十分に得られないため、ローラ抵抗値を十分に低下できないおそれがある。
Further, the allylic glycidyl ether content in GECO is preferably 0.5 mol% or more, particularly preferably 2 mol% or more, more preferably 10 mol% or less, and particularly preferably 5 mol% or less.
The allyl glycidyl ether itself functions to secure a free volume as a side chain, thereby suppressing the crystallization of ethylene oxide and reducing the roller resistance value of the semiconductive roller. However, if the allyl glycidyl ether content is less than this range, such a function cannot be obtained sufficiently, and the roller resistance value may not be sufficiently reduced.
一方、アリルグリシジルエーテルはGECOの架橋時に架橋点として機能するため、アリルグリシジルエーテル含量が上記の範囲を超える場合には、GECOの架橋密度が高くなりすぎることによって分子鎖のセグメント運動が妨げられて、却ってローラ抵抗値が上昇する傾向がある。
GECOにおけるエピクロルヒドリン含量は、エチレンオキサイド含量、およびアリルグリシジルエーテル含量の残量である。すなわちエピクロルヒドリン含量は10モル%以上、特に19.5モル%以上であるのが好ましく、69.5モル%以下、特に60モル%以下であるのが好ましい。
On the other hand, since allyl glycidyl ether functions as a crosslinking point during GECO crosslinking, when the allyl glycidyl ether content exceeds the above range, the GECO crosslinking density becomes too high, preventing the molecular chain segment movement. On the other hand, the roller resistance value tends to increase.
The epichlorohydrin content in GECO is the remaining amount of ethylene oxide content and allyl glycidyl ether content. That is, the epichlorohydrin content is preferably 10 mol% or more, particularly 19.5 mol% or more, preferably 69.5 mol% or less, particularly preferably 60 mol% or less.
なおGECOとしては、先に説明した3種の単量体を共重合させた狭義の意味での共重合体の他に、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体(ECO)をアリルグリシジルエーテルで変性した変性物も知られており、本発明ではこのいずれのGECOも使用可能である。
エピクロルヒドリンゴムとしては、特にGECOが好ましい。GECOは、アリルグリシジルエーテルに起因し上記架橋点として機能する二重結合を主鎖中に有するため、主鎖間での架橋によって半導電性ローラの圧縮永久ひずみを小さくできる。
As GECO, in addition to the above-described copolymer in the narrow sense obtained by copolymerization of the three types of monomers, a modification obtained by modifying epichlorohydrin-ethylene oxide copolymer (ECO) with allyl glycidyl ether. Any of these GECOs can be used in the present invention.
As the epichlorohydrin rubber, GECO is particularly preferable. Since GECO has a double bond that functions as a crosslinking point due to allyl glycidyl ether in the main chain, the compression set of the semiconductive roller can be reduced by crosslinking between the main chains.
そのため、例えば半導電性ローラを帯電ローラとして使用して画像形成装置の停止時に感光体に圧接され続けた箇所が、当該半導電性ローラを回転させる等して圧接を解除しても元の状態まで復元されないいわゆるヘタリを生じにくくして、当該ヘタリによって形成画像に画像ムラ等の画像不良が生じるのを抑制できるという利点がある。
(ジエン系ゴム)
ジエン系ゴムとしては、例えば天然ゴム、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)等の1種または2種以上が挙げられる。
For this reason, for example, when a semiconductive roller is used as a charging roller and a portion that is kept in pressure contact with the photosensitive member when the image forming apparatus is stopped, the original state is maintained even if the pressure contact is released by rotating the semiconductive roller. There is an advantage that it is possible to suppress so-called settling that is not restored until the occurrence of image defects such as image unevenness in the formed image.
(Diene rubber)
Examples of the diene rubber include natural rubber, isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), chloroprene rubber (CR), and acrylonitrile butadiene rubber (NBR). Can be mentioned.
中でもSBRを単独で用いるか、あるいはCRとSBRを併用するのが好ましく、特に後者の併用系が好ましい。
すなわちゴム分としては、エピクロルヒドリンゴム、CR、およびSBRの3種を併用するのが好ましい。なお3種のゴムとしては各々、グレードの異なるものなどを2種以上併用してもよい。
Among them, it is preferable to use SBR alone or to use CR and SBR in combination, and the latter combined system is particularly preferable.
That is, as the rubber component, it is preferable to use three types of epichlorohydrin rubber, CR, and SBR in combination. As the three types of rubber, two or more types of different grades may be used in combination.
かかる併用系においてCRは、分子中に塩素原子を多く含むことから、ジエン系ゴムとしての機能に加えて、本発明の半導電性ローラを特に帯電ローラとして使用した際に、その帯電特性を向上させるためにも機能する。またCRは極性ゴムであるため、半導電性ローラのローラ抵抗値を微調整するためにも機能する。
CRは、クロロプレンを乳化重合させて合成されるもので、その際に用いる分子量調整剤の種類によって硫黄変性タイプと非硫黄変性タイプとに分類される。
In such combined systems, CR contains many chlorine atoms in the molecule, so in addition to its function as a diene rubber, its charging characteristics are improved especially when the semiconductive roller of the present invention is used as a charging roller. Also works. Since CR is a polar rubber, it also functions to finely adjust the roller resistance value of the semiconductive roller.
The CR is synthesized by emulsion polymerization of chloroprene, and is classified into a sulfur-modified type and a non-sulfur-modified type depending on the type of molecular weight regulator used at that time.
このうち硫黄変性タイプのCRは、クロロプレンと、分子量調整剤としての硫黄とを共重合させたポリマを、チウラムジスルフィド等で可塑化して所定の粘度に調整することで合成される。
また非硫黄変性タイプのCRは、例えばメルカプタン変性タイプ、キサントゲン変性タイプ等に分類される。
Among these, the sulfur-modified CR is synthesized by plasticizing a polymer obtained by copolymerizing chloroprene and sulfur as a molecular weight adjusting agent with thiuram disulfide or the like to adjust to a predetermined viscosity.
Non-sulfur-modified CRs are classified into, for example, mercaptan-modified and xanthogen-modified types.
このうちメルカプタン変性タイプのCRは、例えばn−ドデシルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタン、オクチルメルカプタン等のアルキルメルカプタン類を分子量調整剤として使用すること以外は、硫黄変性タイプのCRと同様にして合成される。
またキサントゲン変性タイプのCRは、アルキルキサントゲン化合物を分子量調整剤として使用すること以外は、やはり硫黄変性タイプのCRと同様にして合成される。
Among these, mercaptan-modified CR is synthesized in the same manner as sulfur-modified CR except that alkyl mercaptans such as n-dodecyl mercaptan, tert-dodecyl mercaptan, octyl mercaptan, and the like are used as molecular weight regulators. .
The xanthogen-modified CR is synthesized in the same manner as the sulfur-modified CR except that an alkyl xanthogen compound is used as a molecular weight modifier.
またCRは、その結晶化速度に基づいて、当該結晶化速度が遅いタイプ、中庸であるタイプ、および速いタイプに分類される。
本発明においてはいずれのタイプのCRを用いてもよいが、中でも非硫黄変性タイプで、かつ結晶化速度が遅いタイプのCRが好ましい。
またCRとしては、クロロプレンと他の共重合成分との共重合体を用いてもよい。かかる他の共重合成分としては、例えば2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエン、1−クロロ−1,3−ブタジエン、スチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、イソプレン、ブタジエン、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、およびメタクリル酸エステル等の1種または2種以上が挙げられる。
Further, CR is classified into a type having a low crystallization rate, a type having a moderate rate, and a type having a high rate based on the crystallization rate.
In the present invention, any type of CR may be used. Among them, a non-sulfur modified type and a slow crystallization rate type CR are preferable.
As CR, a copolymer of chloroprene and other copolymer components may be used. Examples of such other copolymerization components include 2,3-dichloro-1,3-butadiene, 1-chloro-1,3-butadiene, styrene, acrylonitrile, methacrylonitrile, isoprene, butadiene, acrylic acid, and acrylate esters. , Methacrylic acid, and one or more of methacrylic acid esters.
さらにCRとしては、伸展油を加えて柔軟性を調整した油展タイプのものと加えない非油展タイプのものとがあるが、半導電性ローラを特に帯電ローラ等として使用する場合には、感光体の汚染を防止するために非油展タイプのCRを用いるのが好ましい。
これらCRの1種または2種以上を使用できる。
SBRは、ジエン系ゴムとしての機能、すなわち酸化炎処理によって酸化されて、半導電性ローラの外周面に、トナーや微小粒子の付着を抑制する効果に優れた酸化炎処理膜を形成する機能に優れている。
Furthermore, as CR, there are an oil-extended type that adjusts flexibility by adding extension oil and a non-oil-extended type that does not add, but when using a semiconductive roller as a charging roller, etc., In order to prevent contamination of the photoreceptor, it is preferable to use a non-oil extended type CR.
One or more of these CRs can be used.
SBR has a function as a diene rubber, that is, a function that is oxidized by an oxidation flame treatment to form an oxidation flame treatment film excellent in the effect of suppressing adhesion of toner and fine particles on the outer peripheral surface of the semiconductive roller. Are better.
SBRとしては、スチレンと1,3−ブタジエンとを乳化重合法、溶液重合法等の種々の重合法によって共重合させて合成され、なおかつ架橋性を有する種々のSBRがいずれも使用可能である。
またSBRとしては、スチレン含量によって分類される高スチレンタイプ、中スチレンタイプ、および低スチレンタイプのSBRがいずれも使用可能である。
As the SBR, any of various SBRs synthesized by copolymerizing styrene and 1,3-butadiene by various polymerization methods such as an emulsion polymerization method and a solution polymerization method, and having crosslinkability can be used.
As the SBR, any of high styrene type, medium styrene type, and low styrene type SBR classified by styrene content can be used.
さらにSBRとしては、やはり伸展油を加えて柔軟性を調整した油展タイプのものと加えない非油展タイプのものとがあるが、半導電性ローラを特に帯電ローラ等として使用する場合には、感光体の汚染を防止するために非油展タイプのSBRを用いるのが好ましい。
これらSBRの1種または2種以上を使用できる。
Furthermore, there are two types of SBR: an oil-extended type that adjusts flexibility by adding extension oil, and a non-oil-extended type that does not add flexibility. However, when using semi-conductive rollers as charging rollers, etc. In order to prevent contamination of the photoreceptor, it is preferable to use a non-oil-extended type SBR.
One or more of these SBRs can be used.
(ゴム分の配合割合)
ゴム分のうちエピクロルヒドリンゴムの配合割合は、ゴム分の総量中の15質量%以上、80質量%以下に限定され、中でも20質量%以上であるのが好ましく、70質量%以下であるのが好ましい。この理由は先に説明したとおりである。
またゴム分として上記エピクロルヒドリンゴム、CR、およびSBRの3種を併用する系では、CRの配合割合は、ゴム分の総量中の10質量%以上であるのが好ましく、40質量%以下、特に30質量%以下であるのが好ましい。
(Rubber content)
The blending ratio of epichlorohydrin rubber in the rubber component is limited to 15% by mass or more and 80% by mass or less in the total amount of the rubber component, and is preferably 20% by mass or more, and preferably 70% by mass or less. . The reason for this is as described above.
Further, in a system using the above-mentioned epichlorohydrin rubber, CR, and SBR in combination as the rubber component, the proportion of CR is preferably 10% by mass or more, particularly 40% by mass or less, particularly 30% in the total amount of the rubber component. It is preferable that it is below mass%.
CRの配合割合がこの範囲未満では、当該CRを配合することによる前述した効果、すなわち帯電ローラとして使用した際に帯電特性を向上する効果や、ローラ抵抗値を微調整する効果が十分に得られないおそれがある。
一方、CRの配合割合が上記の範囲を超える場合には相対的にエピクロルヒドリンゴムの割合が少なくなって、半導電性ローラに、特に帯電ローラとしての良好な半導電性を付与できないおそれがある。またSBRの割合が少なくなって、半導電性ローラの外周面に、酸化炎処理によって、トナーや微小粒子の付着を抑制する効果に優れた酸化炎処理膜を形成できないおそれもある。
When the blending ratio of CR is less than this range, the effects described above by blending the CR, that is, the effect of improving the charging characteristics when used as a charging roller and the effect of finely adjusting the roller resistance value are sufficiently obtained. There is a risk of not.
On the other hand, when the blending ratio of CR exceeds the above range, the ratio of epichlorohydrin rubber is relatively small, and there is a possibility that good semiconductivity as a charging roller cannot be imparted to the semiconductive roller. Further, the ratio of SBR is reduced, and there is a possibility that an oxidation flame treatment film excellent in the effect of suppressing adhesion of toner and fine particles cannot be formed on the outer peripheral surface of the semiconductive roller by the oxidation flame treatment.
これに対し、CRの配合割合を上記の範囲とすることにより、他の2種のゴムを併用することによる効果を維持しながら、半導電性ローラを帯電ローラとして使用した際の帯電特性を向上したり、ローラ抵抗値を微調整したりできる。
SBRの配合割合は、エピクロルヒドリンゴムおよびCRの残量とする。すなわちエピクロルヒドリンゴムおよびCRの配合割合をそれぞれ所定値に設定した際に、ゴム分の総量が100質量%となるように、SBRの配合割合を設定すればよい。
On the other hand, by setting the blending ratio of CR within the above range, the charging characteristics when using a semiconductive roller as a charging roller are improved while maintaining the effect of using the other two types of rubber together. Or finely adjust the roller resistance.
The blending ratio of SBR is the remaining amount of epichlorohydrin rubber and CR. That is, when the blending ratio of epichlorohydrin rubber and CR is set to a predetermined value, the blending ratio of SBR may be set so that the total amount of rubber is 100% by mass.
〈架橋成分〉
架橋成分としては、主にエピクロルヒドリンゴムを架橋させるためのチオウレア系架橋剤、ジエン系ゴムやエピクロルヒドリンゴムのうちGECO等を架橋させるための硫黄系架橋剤、および両架橋剤用の促進剤を併用するのが好ましい。
(チオウレア系架橋剤および促進剤)
チオウレア系架橋剤としては、分子中にチオウレア基を有し、主としてエピクロルヒドリンゴムの架橋剤として機能しうる種々の化合物が使用可能である。
<Crosslinking component>
As the crosslinking component, a thiourea-based crosslinking agent for mainly crosslinking epichlorohydrin rubber, a sulfur-based crosslinking agent for crosslinking GECO, etc. of diene rubber and epichlorohydrin rubber, and an accelerator for both crosslinking agents are used in combination. Is preferred.
(Thiourea crosslinking agent and accelerator)
As the thiourea-based crosslinking agent, various compounds having a thiourea group in the molecule and mainly functioning as a crosslinking agent for epichlorohydrin rubber can be used.
チオウレア系架橋剤としては、例えばテトラメチルチオウレア、トリメチルチオウレア、エチレンチオウレア(別名:2−メルカプトイミダゾリン)、式(1):
(CnH2n+1NH)2C=S (1)
〔式中、nは1〜10の整数を示す。〕で表されるチオウレア等の1種または2種以上が挙げられる。特にエチレンチオウレアが好ましい。
Examples of the thiourea-based crosslinking agent include tetramethylthiourea, trimethylthiourea, ethylenethiourea (also known as 2-mercaptoimidazoline), formula (1):
(C n H 2n + 1 NH) 2 C = S (1)
[In formula, n shows the integer of 1-10. ] 1 type (s) or 2 or more types, such as thiourea represented by these. In particular, ethylene thiourea is preferable.
チオウレア系架橋剤の配合割合は、エピクロルヒドリンゴムを良好に架橋させて、半導電性ローラにゴムとしての特性、すなわち柔軟で、しかも圧縮永久歪みが小さくヘタリを生じにくい特性等を付与することを考慮すると、ゴム分の総量100質量部あたり0.3質量部以上であるのが好ましく、1質量部以下であるのが好ましい。
またチオウレア系架橋剤用の促進剤としては、例えば1,3−ジフェニルグアニジン(D)、1,3−ジ−o−トリルグアニジン(DT)、1−o−トリルビグアニド(BG)等のグアニジン系促進剤などの1種または2種以上が挙げられる。
The blending ratio of the thiourea crosslinking agent takes into account that the epichlorohydrin rubber is well cross-linked and gives the semiconductive roller characteristics as a rubber, that is, a characteristic that is flexible and has a low compression set and is less likely to cause settling. Then, it is preferable that it is 0.3 mass part or more per 100 mass parts of total amounts of rubber, and it is preferable that it is 1 mass part or less.
Examples of accelerators for thiourea crosslinking agents include guanidines such as 1,3-diphenylguanidine (D), 1,3-di-o-tolylguanidine (DT), and 1-o-tolylbiguanide (BG). 1 type, or 2 or more types, such as an accelerator, are mentioned.
促進剤の配合割合は、エピクロルヒドリンゴムの架橋を促進する効果を十分に発現させることを考慮すると、ゴム分の総量100質量部あたり0.3質量部以上であるのが好ましく、1質量部以下であるのが好ましい。
(硫黄系架橋剤および促進剤)
硫黄系架橋剤としては硫黄、および含硫黄系架橋剤からなる群より選ばれた少なくとも1種が用いられる。
In consideration of sufficiently developing the effect of promoting the crosslinking of epichlorohydrin rubber, the blending ratio of the accelerator is preferably 0.3 parts by mass or more per 100 parts by mass of the total amount of rubber. Preferably there is.
(Sulfur-based crosslinking agent and accelerator)
As the sulfur-based crosslinking agent, at least one selected from the group consisting of sulfur and sulfur-containing crosslinking agents is used.
このうち含硫黄系架橋剤としては、分子中に硫黄を含み、ジエン系ゴムやGECOの架橋剤として機能しうる種々の有機化合物が使用可能である。含硫黄系架橋剤としては、例えば4,4′−ジチオジモルホリン(R)等が挙げられる。
ただし硫黄系架橋剤としては特に硫黄が好ましい。
硫黄の配合割合は、ジエン系ゴムやGECOを良好に架橋させて、半導電性ローラにゴムとしての特性、すなわち柔軟で、しかも圧縮永久歪みが小さくヘタリを生じにくい特性等を付与することを考慮すると、ゴム分の総量100質量部あたり1質量部以上であるのが好ましく、2質量部以下であるのが好ましい。
Among these, as the sulfur-containing crosslinking agent, various organic compounds that contain sulfur in the molecule and can function as a crosslinking agent for diene rubber or GECO can be used. Examples of the sulfur-containing crosslinking agent include 4,4′-dithiodimorpholine (R).
However, sulfur is particularly preferable as the sulfur-based crosslinking agent.
The mixing ratio of sulfur takes into account that the diene rubber and GECO are cross-linked well to give the semiconductive roller characteristics as a rubber, that is, a characteristic that is flexible and has a low compression set and is less likely to cause settling. Then, it is preferable that it is 1 mass part or more per 100 mass parts of total amounts of rubber, and it is preferable that it is 2 mass parts or less.
また架橋剤として含硫黄系架橋剤を使用する場合、その配合割合は、分子中に含まれる硫黄の、ゴム分の総量100質量部あたりの質量部が上記の範囲となるように調整するのが好ましい。
硫黄系架橋剤用の促進剤としては、例えばチアゾール系促進剤、チウラム系促進剤、スルフェンアミド系促進剤、ジチオカルバミン酸塩系促進剤等の、分子中に硫黄を含む含硫黄系促進剤の1種または2種以上が挙げられる。
When a sulfur-containing crosslinking agent is used as the crosslinking agent, the blending ratio is adjusted so that the mass part of the sulfur contained in the molecule per 100 parts by mass of the total rubber content falls within the above range. preferable.
Examples of accelerators for sulfur-based crosslinking agents include sulfur-containing accelerators containing sulfur in the molecule, such as thiazole accelerators, thiuram accelerators, sulfenamide accelerators, and dithiocarbamate accelerators. 1 type or 2 types or more are mentioned.
このうちチアゾール系促進剤とチウラム系促進剤とを併用するのが好ましい。
チアゾール系促進剤としては、例えば2−メルカプトベンゾチアゾール(M)、ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド(DM)、2−メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛塩(MZ)、2-メルカプトベンゾチアゾールのシクロヘキシルアミン塩(HM、M60−OT)、2−(N,N−ジエチルチオカルバモイルチオ)ベンゾチアゾール(64)、2−(4′−モルホリノジチオ)ベンゾチアゾール(DS、MDB)等の1種または2種以上が挙げられる。特にジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド(DM)が好ましい。
Of these, it is preferable to use a thiazole accelerator and a thiuram accelerator in combination.
Examples of the thiazole accelerator include 2-mercaptobenzothiazole (M), di-2-benzothiazolyl disulfide (DM), zinc salt of 2-mercaptobenzothiazole (MZ), and cyclohexylamine of 2-mercaptobenzothiazole. 1 type or 2 types of salt (HM, M60-OT), 2- (N, N-diethylthiocarbamoylthio) benzothiazole (64), 2- (4'-morpholinodithio) benzothiazole (DS, MDB), etc. The above is mentioned. In particular, di-2-benzothiazolyl disulfide (DM) is preferable.
またチウラム系促進剤としては、例えばテトラメチルチウラムモノスルフィド(TS)、テトラメチルチウラムジスルフィド(TT、TMT)、テトラエチルチウラムジスルフィド(TET)、テトラブチルチウラムジスルフィド(TBT)、テトラキス(2−エチルヘキシル)チウラムジスルフィド(TOT−N)、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド(TRA)等の1種または2種以上が挙げられる。特にテトラメチルチウラムモノスルフィド(TS)が好ましい。 Examples of the thiuram accelerator include tetramethylthiuram monosulfide (TS), tetramethylthiuram disulfide (TT, TMT), tetraethylthiuram disulfide (TET), tetrabutylthiuram disulfide (TBT), tetrakis (2-ethylhexyl) thiuram. One type or two or more types such as disulfide (TOT-N) and dipentamethylene thiuram tetrasulfide (TRA) can be used. Tetramethylthiuram monosulfide (TS) is particularly preferable.
上記2種の含硫黄系促進剤の併用系においては、ジエン系ゴムの架橋を促進する効果を十分に発現させることを考慮すると、チアゾール系促進剤の配合割合は、ゴム分の総量100質量部あたり1質量部以上、2質量部以下であるのが好ましい。同様にチウラム系促進剤の配合割合は、ゴム分の総量100質量部あたり0.3質量部以上、0.9質量部以下であるのが好ましい。 In the combined system of the above two sulfur-containing accelerators, considering that the effect of promoting the crosslinking of the diene rubber is sufficiently expressed, the blending ratio of the thiazole accelerator is 100 parts by mass of the total amount of rubber. It is preferably 1 part by mass or more and 2 parts by mass or less. Similarly, the blending ratio of the thiuram accelerator is preferably 0.3 parts by mass or more and 0.9 parts by mass or less per 100 parts by mass of the total amount of rubber.
〈その他〉
ゴム組成物には、さらに必要に応じて各種の添加剤を配合してもよい。添加剤としては、例えば促進助剤、受酸剤、可塑剤、加工助剤、劣化防止剤、充填剤、スコーチ防止剤、滑剤、顔料、イオン塩、帯電防止剤、難燃剤、中和剤、造核剤、共架橋剤等が挙げられる。
<Others>
You may mix | blend various additives with a rubber composition further as needed. Examples of the additive include an accelerator, acid acceptor, plasticizer, processing aid, deterioration inhibitor, filler, scorch inhibitor, lubricant, pigment, ionic salt, antistatic agent, flame retardant, neutralizer, Examples thereof include a nucleating agent and a co-crosslinking agent.
これらの添加剤は、特に半導電性ローラの抵抗値と、トナーや微小粒子が外周面に付着および蓄積するのを抑制する効果等とのバランスに注意して種類と配合割合を設定すればよい。
促進助剤としては、例えば亜鉛華(酸化亜鉛)等の金属化合物;ステアリン酸、オレイン酸、綿実脂肪酸等の脂肪酸その他、従来公知の促進助剤の1種または2種以上が挙げられる。
These additives may be set in the type and the mixing ratio, paying attention to the balance between the resistance value of the semiconductive roller and the effect of suppressing the adhesion and accumulation of toner and fine particles on the outer peripheral surface. .
Examples of the acceleration aid include metal compounds such as zinc white (zinc oxide); fatty acids such as stearic acid, oleic acid, and cottonseed fatty acid, and one or more conventionally known acceleration aids.
促進助剤の配合割合は、個別に、ゴム分の総量100質量部あたり0.1質量部以上、特に0.5質量部以上であるのが好ましく、7質量部以下、特に5質量部以下であるのが好ましい。
受酸剤は、ゴム分の架橋時にエピクロルヒドリンゴムやCRから発生する塩素系ガスが半導電性ローラ内に残留したり、それによって架橋阻害や感光体の汚染等を生じたりするのを防止するために機能する。
The proportion of the accelerator aid is individually 0.1 parts by mass or more, particularly 0.5 parts by mass or more, preferably 7 parts by mass or less, particularly 5 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the total amount of rubber. Preferably there is.
The acid acceptor prevents chlorine-based gas generated from epichlorohydrin rubber or CR from remaining in the semiconductive roller during crosslinking of the rubber component, thereby preventing crosslinking inhibition or contamination of the photoreceptor. To work.
受酸剤としては、酸受容体として作用する種々の物質を用いることができるが、中でも分散性に優れたハイドロタルサイト類またはマグサラットが好ましく、特にハイドロタルサイト類が好ましい。
また、ハイドロタルサイト類等を酸化マグネシウムや酸化カリウムと併用すると、より高い受酸効果を得ることができ、感光体の汚染をより一層確実に防止できる。
As the acid acceptor, various substances acting as an acid acceptor can be used. Among them, hydrotalcite or magsarat having excellent dispersibility is preferable, and hydrotalcite is particularly preferable.
Further, when hydrotalcite or the like is used in combination with magnesium oxide or potassium oxide, a higher acid receiving effect can be obtained, and contamination of the photoreceptor can be more reliably prevented.
受酸剤の配合割合は、ゴム分の総量100質量部あたり0.5質量部以上、特に1質量部以上であるのが好ましく、6質量部以下、特に5質量部以下であるのが好ましい。
可塑剤としては、例えばジブチルフタレート(DBP)、ジオクチルフタレート(DOP)、トリクレジルホスフェート等の各種可塑剤や、極性ワックス等の各種ワックスなどが挙げられる。また加工助剤としては、ステアリン酸等の脂肪酸などが挙げられる。
The blending ratio of the acid acceptor is preferably 0.5 parts by mass or more, particularly 1 part by mass or more, preferably 6 parts by mass or less, particularly preferably 5 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the total amount of rubber.
Examples of the plasticizer include various plasticizers such as dibutyl phthalate (DBP), dioctyl phthalate (DOP), and tricresyl phosphate, and various waxes such as polar wax. Examples of the processing aid include fatty acids such as stearic acid.
可塑剤および/または加工助剤の配合割合は、ゴム分の総量100質量部あたり5質量部以下、特に3質量部以下であるのが好ましい。例えば画像形成装置への装着時や運転時に感光体の汚染を生じたりするのを防止するためである。かかる目的に鑑みると、可塑剤のうち極性ワックスを使用するのが好ましい。
劣化防止剤としては、各種の老化防止剤や酸化防止剤等が挙げられる。
The blending ratio of the plasticizer and / or processing aid is preferably 5 parts by mass or less, particularly 3 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the total amount of rubber. For example, this is to prevent the photosensitive member from being contaminated when it is attached to the image forming apparatus or during operation. In view of this object, it is preferable to use a polar wax among the plasticizers.
Examples of the deterioration preventing agent include various antiaging agents and antioxidants.
このうち酸化防止剤は、半導電性ローラのローラ抵抗値の環境依存性を低減するとともに、連続通電時のローラ抵抗値の上昇を抑制する働きをする。酸化防止剤としては、例えばジエチルジチオカルバミン酸ニッケル〔大内新興化学工業(株)製のノクラック(登録商標)NEC−P〕、ジブチルジチオカルバミン酸ニッケル〔大内新興化学工業(株)製のノクラックNBC〕等が挙げられる。 Of these, the antioxidant functions to reduce the environmental dependency of the roller resistance value of the semiconductive roller and to suppress an increase in the roller resistance value during continuous energization. Examples of the antioxidant include nickel diethyldithiocarbamate [NOCRACK (registered trademark) NEC-P manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.], nickel dibutyldithiocarbamate [NOCRACK NBC manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.] Etc.
充填剤としては、例えば酸化亜鉛、シリカ、カーボン、カーボンブラック、クレー、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム等の1種または2種以上が挙げられる。
充填剤を配合することにより、半導電性ローラの機械的強度等を向上できる。
充填剤の配合割合は、ゴム分の総量100質量部あたり5質量部以上であるのが好ましく、25質量部以下、特に20質量部以下であるのが好ましい。
Examples of the filler include one or more of zinc oxide, silica, carbon, carbon black, clay, talc, calcium carbonate, magnesium carbonate, aluminum hydroxide, and the like.
By blending the filler, the mechanical strength of the semiconductive roller can be improved.
The blending ratio of the filler is preferably 5 parts by mass or more, preferably 25 parts by mass or less, particularly preferably 20 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the total amount of rubber.
また充填剤として導電性カーボンブラック等の導電性充填剤を配合して、半導電性ローラに電子導電性を付与してもよい。
導電性カーボンブラックとしては、例えばHAFや粒状のアセチレンブラック等が好ましい。これらの導電性カーボンブラックはゴム組成物中に均一に分散できるため、半導電性ローラにできるだけ均一な電子導電性を付与できる。
Further, a conductive filler such as conductive carbon black may be blended as a filler to impart electronic conductivity to the semiconductive roller.
As the conductive carbon black, for example, HAF and granular acetylene black are preferable. Since these conductive carbon blacks can be uniformly dispersed in the rubber composition, it is possible to impart as uniform electronic conductivity as possible to the semiconductive roller.
導電性カーボンブラックの配合割合は、ゴム分の総量100質量部あたり1質量部以上、特に3質量部以上であるのが好ましく、8質量部以下、特に6質量部以下であるのが好ましい。
スコーチ防止剤としては、例えばN−シクロへキシルチオフタルイミド、無水フタル酸、N−ニトロソジフエニルアミン、2,4−ジフエニル−4−メチル−1−ペンテン等の1種または2種以上が挙げられる。特にN−シクロへキシルチオフタルイミドが好ましい。
The blending ratio of the conductive carbon black is preferably 1 part by mass or more, particularly 3 parts by mass or more, preferably 8 parts by mass or less, particularly 6 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the total amount of rubber.
Examples of the scorch inhibitor include one or more of N-cyclohexylthiophthalimide, phthalic anhydride, N-nitrosodiphenylamine, 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene, and the like. . N-cyclohexylthiophthalimide is particularly preferable.
スコーチ防止剤の配合割合は、ゴム分の総量100質量部あたり0.1質量部以上であるのが好ましく、5質量部以下、特に1質量部以下であるのが好ましい。
共架橋剤とは、それ自体が架橋するとともにゴム分とも架橋反応して全体を高分子化する働きを有する成分を指す。
共架橋剤としては、例えばメタクリル酸エステルや、あるいはメタクリル酸またはアクリル酸の金属塩等に代表されるエチレン性不飽和単量体、1,2−ポリブタジエンの官能基を利用した多官能ポリマ類、あるいはジオキシム等の1種または2種以上が挙げられる。
The blending ratio of the scorch inhibitor is preferably 0.1 parts by mass or more per 100 parts by mass of the total amount of rubber, and is preferably 5 parts by mass or less, particularly preferably 1 part by mass or less.
The co-crosslinking agent refers to a component that itself has a function of crosslinking and also having a function of crosslinking the rubber component to polymerize the whole.
Examples of co-crosslinking agents include methacrylic acid esters, or ethylenically unsaturated monomers represented by metal salts of methacrylic acid or acrylic acid, polyfunctional polymers using functional groups of 1,2-polybutadiene, Or 1 type, or 2 or more types, such as dioxime, is mentioned.
このうちエチレン性不飽和単量体としては、例えば下記(a)〜(h)で表される化合物等の1種または2種以上が挙げられる。
(a) アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などのモノカルボン酸類。
(b) マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのジカルボン酸類。
(c) (a)(b)の不飽和カルボン酸類のエステルまたは無水物。
(d) (a)〜(c)の金属塩。
(e) 1,3−ブタジエン、イソプレン、2−クロル−1,3−ブタジエンなどの脂肪族共役ジエン。
(f) スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、エチルビニルベンゼン、ジビニルベンゼンなどの芳香族ビニル化合物。
(g) トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、ビニルピリジンなどの、複素環を有するビニル化合物。
(h) その他、(メタ)アクリロニトリルもしくはα−クロルアクリロニトリルなどのシアン化ビニル化合物、アクロレイン、ホルミルステロール、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルブチルケトン。
Among these, examples of the ethylenically unsaturated monomer include one or more of compounds represented by the following (a) to (h).
(a) Monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid and crotonic acid.
(b) Dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid and itaconic acid.
(c) Esters or anhydrides of unsaturated carboxylic acids of (a) (b).
(d) Metal salts of (a) to (c).
(e) Aliphatic conjugated dienes such as 1,3-butadiene, isoprene and 2-chloro-1,3-butadiene.
(f) Aromatic vinyl compounds such as styrene, α-methylstyrene, vinyl toluene, ethyl vinyl benzene and divinyl benzene.
(g) Vinyl compounds having a heterocyclic ring, such as triallyl isocyanurate, triallyl cyanurate, and vinylpyridine.
(h) Other vinyl cyanide compounds such as (meth) acrylonitrile or α-chloroacrylonitrile, acrolein, formylsterol, vinyl methyl ketone, vinyl ethyl ketone, vinyl butyl ketone.
また(c)の不飽和カルボン酸類のエステルとしては、モノカルボン酸類のエステルが好ましい。
モノカルボン酸類のエステルとしては、例えば下記の各種化合物の1種または2種以上が挙げられる。
メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、i−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、n−ぺンチル(メタ)アクリレート、i−ぺンチル(メタ)アクリレート、n−へキシル(メタ)アクリレート、シクロへキシル(メタ)アクリレート、2−エチルへキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、i−ノニル(メタ)アクリレート、tert−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどの、(メタ)アクリル酸のアルキルエステル。
The ester of unsaturated carboxylic acids (c) is preferably an ester of monocarboxylic acids.
Examples of the esters of monocarboxylic acids include one or more of the following various compounds.
Methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, i-propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, i-butyl (meth) acrylate, n-pentyl (meta ) Acrylate, i-pentyl (meth) acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, i-nonyl (meth) ), Tert-butylcyclohexyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, hydroxymethyl (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, and other alkyl esters of (meth) acrylic acid.
アミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ブチルアミノエチル(メタ)アクリレートなどの、(メタ)アクリル酸のアミノアルキルエステル。
べンジル(メタ)アクリレート、ベンゾイル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレートなどの、芳香族環を有する(メタ)アクリレート。
Aminoalkyl esters of (meth) acrylic acid, such as aminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminoethyl (meth) acrylate, and butylaminoethyl (meth) acrylate.
(Meth) acrylates having an aromatic ring, such as benzyl (meth) acrylate, benzoyl (meth) acrylate, and allyl (meth) acrylate.
グリシジル(メタ)アクリレート、メタグリシジル(メタ)アクリレート、エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレートなどの、エポキシ基を有する(メタ)アクリレート。
N−メチロール(メタ)アクリルアミド、γ−(メタ)アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、テトラハイドロフルフリルメタクリレートなどの、各種官能基を有する(メタ)アクリレート。
(Meth) acrylates having an epoxy group, such as glycidyl (meth) acrylate, metaglycidyl (meth) acrylate, and epoxycyclohexyl (meth) acrylate.
(Meth) acrylate having various functional groups such as N-methylol (meth) acrylamide, γ- (meth) acryloxypropyltrimethoxysilane, and tetrahydrofurfuryl methacrylate.
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(メタ)アクリレート、エチレンジメタクリレート(EDMA)、ポリエチレングリコールジメタクリレート、イソブチレンエチレンジメタクリレートなどの多官能(メタ)アクリレート。
以上で説明した各成分を含むゴム組成物は、従来同様に調製できる。まずゴム分を所定の割合で配合して素練りし、次いで架橋成分以外の各種添加剤を加えて混練した後、最後に架橋成分を加えて混練することでゴム組成物が得られる。
Polyfunctional (meth) acrylates such as ethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, ethylene dimethacrylate (EDMA), polyethylene glycol dimethacrylate, and isobutylene ethylene dimethacrylate.
The rubber composition containing each component demonstrated above can be prepared similarly to the past. First, a rubber component is blended at a predetermined ratio and kneaded, then various additives other than the crosslinking component are added and kneaded, and finally a crosslinking component is added and kneaded to obtain a rubber composition.
混練には、例えばインターミックス、バンバリミキサ、ニーダ、押出機等の密閉式の混練機や、あるいはオープンロール等を用いることができる。
〈半導電性ローラとその製造方法〉
図1は、本発明の半導電性ローラの、実施の形態の一例を示す斜視図である。
図1を参照して、この例の半導電性ローラ1は、先に説明した各成分を含むゴム組成物によって筒状に成形されるとともに架橋され、さらに中心の通孔2にシャフト3が挿通されて固定されたものである。
For kneading, for example, a closed kneader such as an intermix, a Banbury mixer, a kneader, an extruder, or an open roll can be used.
<Semiconductive roller and its manufacturing method>
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an embodiment of a semiconductive roller of the present invention.
Referring to FIG. 1, a
かかる半導電性ローラ1は、上記ゴム組成物の架橋物からなるため、ゴムとしての特性、すなわち柔軟で、しかも圧縮永久ひずみが小さくヘタリを生じにくい特性に優れている。
シャフト3は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼等の金属によって形成されている。
Since the
The
上記シャフト3は、例えば導電性を有する接着剤を介して、半導電性ローラ1と電気的に接合されるとともに機械的に固定されるか、あるいは通孔2の内径よりも外径の大きいものを通孔2に圧入することで、半導電性ローラ1と電気的に接合されるとともに機械的に固定されて一体に回転される。
半導電性ローラ1の外周面4には、図中に拡大して示すように酸化炎処理膜5が設けられている。
The
An oxide
酸化炎処理膜5は、前述したように外周面4を酸化炎に接触させる酸化炎処理をすることで、当該外周面4に露出したゴム組成物の架橋物を、例えば紫外線や電子線等を照射する従来の処理をする場合よりも高度に酸化させて形成される。
そのため上記酸化炎処理膜5を設けることにより、半導電性ローラ1を特に帯電ローラとして使用した際に、外周面4へのトナーや微小粒子の付着を現状よりも良好に抑制できる。
As described above, the oxidized flame-treated
Therefore, by providing the oxide
しかも酸化炎処理膜5は、上記のようにゴム組成物の架橋物からなるローラの外周面4に露出したゴム組成物の架橋物それ自体を、酸化炎処理によって酸化させて形成されるため、上記半導電性ローラ1は、コーティング膜を省略した簡単な構造を維持できる。
したがってコーティング膜を省略した簡単な構造を維持しながら、なおかつ外周面4へのトナーや微小粒子の付着を現状よりも良好に抑制することが可能となる。
Moreover, the oxidized flame treated
Accordingly, it is possible to suppress adhesion of toner and fine particles to the outer
上記外周面4は、表面粗さを規定する粗さ曲線の算術平均粗さRaが1.0μm以上、3.0μm以下で、かつ単位面積あたりの表面積の実測値Sと、前記外周面が平滑面であると仮定したときの単位面積あたりの表面積の理論値S0との比S/S0が2.0以上、3.3以下となるように仕上げられているのが好ましい。
外周面4の算術平均粗さがこの範囲未満あるか、あるいは上記の範囲を超える場合には、このいずれにおいても、外周面4に酸化炎処理膜5を形成しているにも拘らず、当該外周面4にトナーや微小粒子が付着しやすくなるおそれがある。
The outer
When the arithmetic average roughness of the outer
これに対し、外周面4の算術平均粗さRaを上記の範囲とすることにより、酸化炎処理膜5を形成していることと相まって、当該外周面4にトナーや微小粒子が付着するのをより一層良好に抑制できる。
かかる効果をより一層向上することを考慮すると、外周面4の算術平均粗さRaは、上記の範囲でも特に1.5μm以上であるのが好ましく、2.5μm以下であるのが好ましい。
On the other hand, by setting the arithmetic average roughness Ra of the outer
In consideration of further improving this effect, the arithmetic average roughness Ra of the outer
なお算術平均粗さRaは、超深度カラー3D形状測定顕微鏡〔(株)キーエンス製のVK−9510〕を用いて測定した外周面の表面性状から、日本工業規格JIS B0601:2013「製品の幾何特性仕様(GPS)−表面性状:輪郭曲線方式−用語,定義及び表面性状パラメータ」の規定に則って算出した値でもって表すこととする。
また比S/S0が上記の範囲未満では外周面4が平滑すぎて、特に帯電ローラとして使用した際に感光体の表面を均一に帯電させることができず、形成画像に濃度ムラ等の画像不良を生じやすくなるおそれがある。
The arithmetic average roughness Ra is calculated based on the surface properties of the outer peripheral surface measured using an ultra-deep color 3D shape measuring microscope [VK-9510 manufactured by Keyence Corporation]. Japanese Industrial Standard JIS B0601 : 2013 “Product Geometric Properties” The specification (GPS) -surface property: contour curve method-term, definition, and surface property parameter "are used to express the value.
Further, when the ratio S / S 0 is less than the above range, the outer
一方、比S/S0が上記の範囲を超える場合には外周面4の起伏が大きすぎて、却って帯電ローラとして使用した際に感光体の表面を均一に帯電させることができず、形成画像に濃度ムラ等の画像不良を生じやすくなるおそれがある。
これに対し比S/S0を上記の範囲とすることにより、特に帯電ローラとして使用した際に感光体の表面を均一に帯電させて、形成画像に濃度ムラ等の画像不良を生じにくくできる。
On the other hand, when the ratio S / S 0 exceeds the above range, the undulation of the outer
On the other hand, by setting the ratio S / S 0 within the above range, the surface of the photosensitive member can be uniformly charged, particularly when used as a charging roller, and image defects such as density unevenness can be hardly generated in the formed image.
かかる効果をより一層向上することを考慮すると比S/S0は、上記の範囲でも特に2.2以上であるのが好ましく、3.0以下であるのが好ましい。
なおS/S0のもとになる表面積の実測値Sは、上述した超深度カラー3D形状測定顕微鏡を用いて測定エリア:0.054mm2で測定した値でもって表すこととする。
上記半導電性ローラ1を製造するには、まず先に調製したゴム組成物を、押出機を用いて筒状に押出成形し、次いで所定の長さにカットして加硫缶内で加熱してゴム分を架橋させる。
In consideration of further improving this effect, the ratio S / S 0 is particularly preferably 2.2 or more even in the above range, and is preferably 3.0 or less.
The actual measured value S of the surface area that is the basis of S / S 0 is represented by the value measured at the measurement area: 0.054 mm 2 using the above-described ultra-depth color 3D shape measuring microscope.
In order to manufacture the
次いで架橋させた筒状体を、オーブン等を用いて加熱して二次架橋させ、冷却したのち所定の外径となるように研磨する。
研磨方法としては、例えば乾式トラバース研削等の種々の研磨方法が採用可能であるが、外周面4の算術平均粗さRa、および単位面積あたりの表面積の比S/S0がそれぞれ前述した範囲となるよう仕上げるのが好ましい。
Next, the crosslinked cylindrical body is heated using an oven or the like to be secondarily crosslinked, cooled, and then polished so as to have a predetermined outer diameter.
As the polishing method, various polishing methods such as dry traverse grinding can be employed. However, the arithmetic average roughness Ra of the outer
そして研磨後の筒状体を、例えばその中心軸を中心として一定速度で回転させながら、その外周面4にバーナからの酸化炎を接触させて酸化炎処理をすると、当該外周面4に酸化炎処理膜5が形成されて、図1に示す半導電性ローラ1が製造される。
酸化炎処理の条件は任意に設定できるものの、酸化炎の、外周面4と接触する位置での温度を1300℃以上、1700℃以下に設定するのが好ましい。
Then, when the polished cylindrical body is rotated at a constant speed, for example, around its central axis, the outer
Although the conditions for the oxidation flame treatment can be arbitrarily set, it is preferable to set the temperature of the oxidation flame at a position in contact with the outer
酸化炎の温度がこの範囲未満では、外周面4に、トナーや微小粒子の付着を抑制する効果に優れた良好な酸化炎処理膜5を形成できず、当該外周面4に、上記トナーや微小粒子が付着しやすくなるおそれがある。
一方、酸化炎の温度が上記の範囲を超える場合には、酸化炎処理膜5の厚みが不均一化して、半導電性ローラ1を例えば帯電ローラとして使用した際に、感光体を均一に帯電できなくなり、形成画像の特にハーフトーン画像やベタ画像に濃度ムラの不良を生じるおそれがある。
If the temperature of the oxidation flame is less than this range, a good oxidation
On the other hand, if the temperature of the oxidation flame exceeds the above range, the thickness of the oxidation
これに対し、酸化炎の温度を上記の範囲とすることにより、外周面4に、厚みが均一でしかもトナーや微小粒子の付着を抑制する効果に優れた良好な酸化炎処理膜5を形成できる。
なお、かかる効果をより一層向上することを考慮すると、酸化炎の温度は、上記の範囲でも1400℃以上であるのが好ましく、1500℃以下であるのが好ましい。
On the other hand, by setting the temperature of the oxidation flame within the above range, it is possible to form a good oxidation
In consideration of further improving this effect, the temperature of the oxidation flame is preferably 1400 ° C. or higher, and preferably 1500 ° C. or lower, even in the above range.
シャフト3は、筒状体のカット後から研磨後までの任意の時点で通孔2に挿通して固定できる。
ただしカット後、まず通孔2にシャフト3を挿通した状態で二次架橋、研磨、および酸化炎処理をするのが好ましい。
これにより二次架橋時の膨張収縮による半導電性ローラ1の反りや変形を防止できる。
The
However, after the cut, it is preferable to first perform secondary crosslinking, polishing, and oxidation flame treatment with the
Thereby, the curvature and deformation | transformation of the
また、シャフト3を中心として回転させながら研磨することで当該研磨の作業性を向上し、なおかつ外周面4のフレを抑制できる。
さらに、シャフト3を中心として回転させながら酸化炎処理をすることで、外周面4に、より厚みの均一な酸化炎処理膜5を形成できる。
シャフト3は、先に説明したように導電性を有する接着剤、特に熱硬化性接着剤を介して二次架橋前の筒状体の通孔2に挿通したのち二次架橋させるか、あるいは通孔2の内径よりも外径の大きいものを通孔2に圧入すればよい。
Further, by polishing while rotating about the
Furthermore, the oxide
As described above, the
前者の場合はオーブン中での加熱によって筒状体が二次架橋されるのと同時に熱硬化性接着剤が硬化して、当該シャフト3が半導電性ローラ1に電気的に接合されるとともに機械的に固定される。
また後者の場合は圧入と同時に電気的な接合と機械的な固定が完了する。
また半導電性ローラ1は、上記ゴム組成物を、外周面4に対応する型面がレーザー加工等によって前記所定の平面形状とされた金型を用いたプレス成形によって、筒状にプレス成形するとともに架橋させたのち、その外周面4にさらに酸化炎処理によって酸化炎処理膜5を形成して製造することもできる。
In the former case, the thermosetting adhesive is cured simultaneously with the secondary cross-linking of the cylindrical body by heating in the oven, and the
In the latter case, electrical joining and mechanical fixing are completed simultaneously with press-fitting.
The
シャフト3は、例えば導電性を有する熱硬化性接着剤を外周に塗布した状態で、上記プレス成形用の金型の所定の位置にセットしてプレス成形することにより、ゴム組成物の成形および架橋と同時に、半導電性ローラ1と電気的に接合するとともに機械的に固定できる。
またシャフト3は先の例と同様に、筒状にプレス成形した半導電性ローラ1の通孔2にあとから挿通して、例えば導電性を有する接着剤を介して半導電性ローラ1と電気的に接合するとともに機械的に固定してもよいし、通孔2の内径よりも外径の大きいものを通孔2に圧入することで、半導電性ローラ1と電気的に接合するとともに機械的に固定してもよい。
For example, the
Similarly to the previous example, the
半導電性ローラ1は、例えば外周面4側の外層とシャフト3側の内層の2層構造に形成してもよい。また半導電性ローラ1は多孔質構造としてもよい。
ただし、その構造を簡略化してできるだけ生産性良く低コストで製造するとともに、それ自体の耐久性や圧縮永久ひずみ特性等を向上することを考慮すると、半導電性ローラ1は非多孔質でかつ単層構造に形成するのが好ましい。
For example, the
However, considering the fact that the structure is simplified and the production is as low as possible and the productivity is low, and the durability, compression set characteristics, etc. are improved, the
なお、ここでいう単層構造とはゴムからなる層の数が単層であることを指し、酸化炎処理によって形成される酸化炎処理膜5は層数に含まないこととする。
上記半導電性ローラ1を帯電ローラとして使用する場合、そのローラ抵抗値は107Ω以下であるのが好ましい。ローラ抵抗値は、外周面4に酸化炎処理膜5を形成した状態での測定値である。
Here, the single layer structure means that the number of layers made of rubber is a single layer, and the oxidation
When the
《ローラ抵抗値の測定方法》
図2は、半導電性ローラ1のローラ抵抗値を測定する方法を説明する図である。
図1、図2を参照して、本発明では半導電性ローラ1のローラ抵抗値を温度23℃、相対湿度55%の常温常湿環境下、印加電圧200Vの条件で、下記の方法によって測定した値でもって表すこととする。
<Measurement method of roller resistance value>
FIG. 2 is a diagram for explaining a method of measuring the roller resistance value of the
With reference to FIGS. 1 and 2, in the present invention, the roller resistance value of the
すなわち一定の回転速度で回転させることができるアルミニウムドラム6を用意し、かかるアルミニウムドラム6の外周面7に、上方からローラ抵抗値を測定する半導電性ローラ1の、酸化炎処理膜5を形成した外周面4を接触させる。
また半導電性ローラ1のシャフト3とアルミニウムドラム6との間に直流電源8、および抵抗9を直列に接続して計測回路10を構成する。直流電源8は(−)側をシャフト3、(+)側を抵抗9と接続する。抵抗9の抵抗値rは100Ωとする。
That is, an aluminum drum 6 that can be rotated at a constant rotational speed is prepared, and an oxide
A
次いでシャフト3の両端部にそれぞれ450gの荷重Fをかけて半導電性ローラ1をアルミニウムドラム6に圧接させた状態で、当該アルミニウムドラム6を回転(回転数:40rpm)させながら、両者間に直流電源8から直流200Vの印加電圧Eを印加した際に抵抗9にかかる検出電圧Vを計測する。
検出電圧Vと印加電圧E(=200V)とから、半導電性ローラ1のローラ抵抗値Rは、基本的に式(i′):
R=r×E/V−r (i′)
によって求められる。ただし式(i′)中の−rの項は微小とみなすことができるため、本発明では式(i):
R=r×E/V (i)
によって求めた値でもって半導電性ローラ1のローラ抵抗値とすることとする。測定の条件は、先に説明したように温度23℃、相対湿度55%である。
Next, while applying a load F of 450 g to both ends of the
From the detection voltage V and the applied voltage E (= 200 V), the roller resistance value R of the
R = r × E / V−r (i ′)
Sought by. However, since the -r term in the formula (i ′) can be regarded as minute, in the present invention, the formula (i):
R = r × E / V (i)
It is assumed that the roller resistance value of the
また半導電性ローラ1は、その用途等に応じて任意の硬さ、圧縮永久ひずみを有するように調整できる。かかる硬さ、圧縮永久ひずみ、並びにローラ抵抗値等を調整するためには、例えばエピクロルヒドリンゴム、CRおよびSBRの質量比を先に説明した範囲で調整したり、架橋成分の種類と量を調整したり、カーボンブラック、充填剤、イオン塩その他の成分を配合するか否かやその種類、量等を調整したりすればよい。
Moreover, the
本発明の半導電性ローラ1は、例えばレーザープリンタ、静電式複写機、普通紙ファクシミリ装置、およびこれらの複合機等の電子写真法を利用した画像形成装置において帯電ローラとして好適に使用できるほか、例えば現像ローラ、転写ローラ、クリーニングローラ等として用いることもできる。
The
〈実施例1〉
(ゴム組成物の調製)
下記の各ゴム分を配合した。
(A) GECO〔ダイソー(株)製のエピオン(登録商標)−301L、EO/EP/AGE=73/23/4(モル比)〕60質量部
(B) CR〔昭和電工(株)製のショウプレン(登録商標)WRT〕20質量部
(C) SBR〔乳化重合法、非油展、JSR(株)製のJSR(登録商標)1502〕20質量部
GECOの配合割合は、ゴム分の総量中の60質量%であった。
<Example 1>
(Preparation of rubber composition)
The following rubber components were blended.
(A) GECO [Epion (registered trademark) -301L manufactured by Daiso Corporation, EO / EP / AGE = 73/23/4 (molar ratio)] 60 parts by mass
(B) 20 parts by mass of CR [Showen (registered trademark) WRT manufactured by Showa Denko KK]
(C) SBR [Emulsion polymerization method, non-oil-extended, JSR (registered trademark) 1502 manufactured by JSR Corporation] 20 parts by mass The mixing ratio of GECO was 60% by mass in the total amount of rubber.
上記(A)〜(C)のゴム分計100質量部を、バンバリミキサを用いて素練りしながら、まず受酸剤としてのハイドロタルサイト類〔協和化学工業(株)製のDHT−4A(登録商標)−2〕5質量部、および架橋助剤としての酸化亜鉛2種〔三井金属鉱業(株)製〕5質量部を配合して混練した。
次いで混練を続けながら、下記の架橋成分を配合してさらに混練してゴム組成物を調製した。
First, hydrotalcites [DHT-4A (registered by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.) as an acid-accepting agent were used while masticating 100 parts by mass of the above rubber components (A) to (C) using a Banbury mixer. Trademark) -2] 5 parts by mass and 2 parts by mass of zinc oxide as a crosslinking aid (Mitsui Metal Mining Co., Ltd.) 5 parts by mass were mixed and kneaded.
Next, while continuing kneading, the following crosslinking components were blended and further kneaded to prepare a rubber composition.
表1中の各成分は下記のとおり。なお表中の質量部は、ゴム分の総量100質量部あたりの質量部である。
チオウレア系架橋剤:エチレンチオウレア〔2−メルカプトイミダゾリン、川口化学工業(株)製のアクセル(登録商標)22−S〕
促進剤DT:1,3−ジ−o−トリルグアニジン〔グアニジン系促進剤、大内新興化学工業(株)製のノクセラー(登録商標)DT〕
粉末硫黄:架橋剤〔鶴見化学工業(株)製〕
促進剤DM:ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド〔チアゾール系促進剤、大内新興化学工業(株)製のノクセラーDM〕
促進剤TS:テトラメチルチウラムモノスルフィド〔チウラム系促進剤、大内新興化学工業(株)製のノクセラーTS〕
(半導電性ローラの製造)
調製したゴム組成物をφ60の押出成形機に供給して外径φ10mm、内径φ5mmの筒状に押出成形し、架橋用の仮のシャフトに装着して加硫缶内で160℃×30分間架橋させた。
Each component in Table 1 is as follows. In addition, the mass part in a table | surface is a mass part per 100 mass parts of total amounts of a rubber part.
Thiourea-based cross-linking agent: ethylenethiourea [2-mercaptoimidazoline, Axel (registered trademark) 22-S manufactured by Kawaguchi Chemical Co., Ltd.]
Accelerator DT: 1,3-di-o-tolylguanidine [Guanidine accelerator, NOCELLER (registered trademark) DT manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.]
Powdered sulfur: Cross-linking agent [manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd.]
Accelerator DM: Di-2-benzothiazolyl disulfide [Thiazole accelerator, Noxeller DM manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.]
Accelerator TS: Tetramethylthiuram monosulfide [Thiuram accelerator, NOCELLER TS manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.]
(Manufacture of semi-conductive rollers)
The prepared rubber composition is supplied to an extrusion molding machine having a diameter of 60 mm, extruded into a cylindrical shape having an outer diameter of 10 mm and an inner diameter of 5 mm, mounted on a temporary shaft for crosslinking, and crosslinked at 160 ° C. for 30 minutes in a vulcanizing can. I let you.
次いで架橋させた筒状体を、外周面に導電性の熱硬化性接着剤(ポリアミド系)を塗布した外径φ6mmのシャフトに装着し直してオーブン中で150℃×60分間加熱して当該シャフトに接着させたのち両端をカットし、広幅研磨機を用いて外径がφ8.5mmになるまで外周面を乾式研磨した。
そして研磨後の外周面をアルコール拭きしたのち、上記筒状体を回転治具にセットしてシャフトを中心として30rpmで回転させながら、上記外周面にバーナ〔新富士バーナー(株)製のパワートーチRZ−710〕からの炎の外炎(酸化炎)を接触させて酸化炎処理をして半導電性ローラを製造した。
Next, the cross-linked cylindrical body is reattached to a shaft having an outer diameter of φ6 mm whose outer peripheral surface is coated with a conductive thermosetting adhesive (polyamide type) and heated in an oven at 150 ° C. for 60 minutes. Then, both ends were cut, and the outer peripheral surface was dry-polished using a wide polishing machine until the outer diameter reached 8.5 mm.
Then, after wiping alcohol on the outer peripheral surface after polishing, the cylindrical body was set on a rotating jig and rotated at 30 rpm around the shaft, while a burner [power torch made by Shin Fuji Burner Co., Ltd. RZ-710] was brought into contact with an external flame (oxidation flame) and subjected to an oxidation flame treatment to produce a semiconductive roller.
なお酸化炎処理は、酸化炎の、外周面と接触する位置での温度が1500℃となるようにバーナと外周面との距離を調整した状態で、上記接触位置を外周面の軸方向の一端から他端へ徐々に移動させながら実施した。
〈実施例2、3〉
酸化炎の、外周面と接触する位置での温度が1200℃(実施例2)、1800℃(実施例3)となるようにバーナと外周面との距離を調整して酸化炎処理をしたこと以外は実施例1と同様にして半導電性ローラを製造した。
In the oxidation flame treatment, the contact position is adjusted to one end in the axial direction of the outer peripheral surface in a state where the distance between the burner and the outer peripheral surface is adjusted so that the temperature of the oxidation flame at the position in contact with the outer peripheral surface is 1500 ° C. It was carried out while gradually moving from one end to the other.
<Examples 2 and 3>
Oxidation flame treatment was performed by adjusting the distance between the burner and the outer peripheral surface so that the temperature of the oxidation flame at the position in contact with the outer peripheral surface was 1200 ° C. (Example 2) and 1800 ° C. (Example 3). A semiconductive roller was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.
〈比較例1〉
酸化炎処理に代えて、外周面に紫外線を照射したこと以外は実施例1と同様にして半導電性ローラを製造した。
すなわち研磨後の外周面をアルコール拭きしたのち、UV光源から外周面までの距離を50mmに設定して紫外線照射装置〔セン特殊光源(株)製のPL−200〕にセットし、シャフトを中心として30rpmで回転させながら、上記外周面に紫外線を5分間照射した。
<Comparative example 1>
A semiconductive roller was produced in the same manner as in Example 1 except that the outer peripheral surface was irradiated with ultraviolet rays instead of the oxidation flame treatment.
That is, after wiping alcohol on the outer peripheral surface after polishing, the distance from the UV light source to the outer peripheral surface is set to 50 mm and set in an ultraviolet irradiation device [PL-200 manufactured by Sen Special Light Source Co., Ltd.] While rotating at 30 rpm, the outer peripheral surface was irradiated with ultraviolet rays for 5 minutes.
〈実施例4〉
GECOの量を15質量部、CRの量を40質量部、SBRの量を45質量部として、GECOの配合割合を、ゴム分の総量中の15質量%としたこと以外は実施例1と同様にして半導電性ローラを製造した。
〈実施例5〉
GECOの量を80質量部、CRの量を10質量部、SBRの量を10質量部として、GECOの配合割合を、ゴム分の総量中の80質量%としたこと以外は実施例1と同様にして半導電性ローラを製造した。
<Example 4>
Example 1 except that the amount of GECO is 15 parts by mass, the amount of CR is 40 parts by mass, the amount of SBR is 45 parts by mass, and the blending ratio of GECO is 15% by mass in the total amount of rubber. Thus, a semiconductive roller was manufactured.
<Example 5>
Example 1 except that the amount of GECO is 80 parts by mass, the amount of CR is 10 parts by mass, the amount of SBR is 10 parts by mass, and the blending ratio of GECO is 80% by mass in the total amount of rubber. Thus, a semiconductive roller was manufactured.
〈比較例2〉
GECOの量を10質量部、CRの量を45質量部、SBRの量を45質量部として、GECOの配合割合を、ゴム分の総量中の10質量%としたこと以外は実施例1と同様にして半導電性ローラを製造した。
〈比較例3〉
GECOの量を85質量部、CRの量を5質量部、SBRの量を10質量部として、GECOの配合割合を、ゴム分の総量中の85質量%としたこと以外は実施例1と同様にして半導電性ローラを製造した。
<Comparative example 2>
Example 1 except that the amount of GECO is 10 parts by mass, the amount of CR is 45 parts by mass, the amount of SBR is 45 parts by mass, and the blending ratio of GECO is 10% by mass in the total amount of rubber. Thus, a semiconductive roller was manufactured.
<Comparative Example 3>
Example 1 except that the amount of GECO is 85 parts by mass, the amount of CR is 5 parts by mass, the amount of SBR is 10 parts by mass, and the blending ratio of GECO is 85% by mass in the total amount of rubber. Thus, a semiconductive roller was manufactured.
〈ローラ抵抗値測定〉
実施例、比較例で製造した半導電性ローラのローラ抵抗値を、温度23℃、相対湿度55%の環境下で、先に説明した方法によって測定した。なお表2、表3ではローラ抵抗値RをlogR値でもって表している。
ローラ抵抗値は、帯電ローラとしての使用を考慮して、107Ω以下であるものを良好(A)、107Ωを超えるものを不良(C)と評価した。
<Roller resistance measurement>
The roller resistance values of the semiconductive rollers manufactured in Examples and Comparative Examples were measured by the method described above in an environment of a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 55%. In Tables 2 and 3, the roller resistance value R is represented by a logR value.
A roller resistance value of 10 7 Ω or less was evaluated as good (A) and a value exceeding 10 7 Ω as defective (C) in consideration of use as a charging roller.
〈表面性状評価〉
実施例、比較例で製造した半導電性ローラの外周面4の、表面粗さを規定する粗さ曲線の算術平均粗さRa、および上記外周面4の、単位面積あたりの表面積の実測値Sと、当該外周面4が平滑面であると仮定したときの、単位面積あたりの表面積の理論値S0との比S/S0を、先に説明した方法によって測定した。
<Surface property evaluation>
The arithmetic average roughness Ra of the roughness curve defining the surface roughness of the outer
〈実機試験〉
(初期画像の評価)
レーザープリンタ〔日本ヒューレットパッカード(株)製のHP Color LaserJet 3800〕の本体に着脱自在とされた、感光体と、当該感光体の表面に常時接触させて配設された帯電ローラとを備えたトナーカートリッジの、純正の帯電ローラに代えて、帯電ローラとして実施例、比較例で製造した半導電性ローラを組み込んでトナーカートリッジを構成した。
<Real machine test>
(Evaluation of initial image)
A toner comprising a photoconductor that is detachable from a main body of a laser printer (HP Color LaserJet 3800 manufactured by Hewlett-Packard Japan), and a charging roller that is always in contact with the surface of the photoconductor. Instead of the genuine charging roller of the cartridge, a toner cartridge was constructed by incorporating the semiconductive roller manufactured in the example and the comparative example as a charging roller.
そして温度23℃、相対湿度55%の環境下で、上記トナーカートリッジを上記レーザープリンタに装填した直後にハーフトーン画像、ベタ画像を印刷し、目視にて観察して、下記の基準で初期の濃度ムラの状態を評価した。
A:濃度ムラは全く見られなかった。良好。
B:わずかに濃度ムラが見られたが許容範囲。
Then, in an environment of a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 55%, immediately after the toner cartridge is loaded in the laser printer, a halftone image and a solid image are printed and visually observed. The state of unevenness was evaluated.
A: Density unevenness was not seen at all. Good.
B: Slight density unevenness was observed, but the allowable range.
C:濃度ムラが見られた。不良。
(通紙後画像の評価)
別に用意した同じトナーカートリッジを同じレーザープリンタに装填し、温度10℃、相対湿度20%の環境下で2000枚/日の通紙を7日間実施した後にハーフトーン画像、ベタ画像を印刷し、目視にて観察して、下記の基準で通紙後の濃度ムラの状態を評価した。
C: Density unevenness was observed. Bad.
(Evaluation of images after passing)
The same toner cartridge prepared separately is loaded into the same laser printer, and after passing through 2000 sheets / day for 7 days in an environment with a temperature of 10 ° C and a relative humidity of 20%, halftone images and solid images are printed. And evaluated the state of density unevenness after paper feeding according to the following criteria.
通紙後の濃度ムラは、通紙によって外周面にトナーや微小粒子が付着し、蓄積したり、ローラ抵抗値の安定性が低く、通紙によってローラ抵抗値が上昇したりすることで生じるため、通紙後の濃度ムラの状態から、トナーや微小粒子の付着の有無、あるいはローラ抵抗値の安定性を評価できる。
A:濃度ムラは全く見られなかった。良好。
Density unevenness after passing paper is caused by toner and fine particles adhering to the outer peripheral surface due to paper passing and accumulating, and the roller resistance value is not stable and the roller resistance value increases due to paper passing. From the state of density unevenness after paper passing, it is possible to evaluate the presence or absence of adhesion of toner or fine particles, or the stability of the roller resistance value.
A: Density unevenness was not seen at all. Good.
B:わずかに濃度ムラが見られたが許容範囲。
C:濃度ムラが見られた。不良。
(感光体汚染の評価)
別に用意した同じトナーカートリッジを温度50℃、相対湿度90%の環境下で14日間静置したのち同じレーザープリンタに装填し、温度23℃、相対湿度55%の環境下でハーフトーン画像、ベタ画像を連続印刷し、目視にて観察して、下記の基準で感光体の汚染の有無を評価した。
B: Slight density unevenness was observed, but the allowable range.
C: Density unevenness was observed. Bad.
(Evaluation of photoconductor contamination)
The same toner cartridge prepared separately was allowed to stand for 14 days in an environment with a temperature of 50 ° C. and a relative humidity of 90%, and then loaded into the same laser printer, and a halftone image and a solid image in an environment with a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 55% Were continuously printed and visually observed, and the presence or absence of contamination of the photoreceptor was evaluated according to the following criteria.
A:1枚目から、感光体の汚染による画像不良は全く見られなかった。良好。
B:感光体の表面のうち静置時に半導電性ローラが接触していた位置に、最初の数枚は筋状の画像不良が見られたがその後解消された。画像不良は、吸収した水分による汚染が原因と考えられた。許容範囲。
C:上記位置に、1枚目から筋状の画像不良が見られ、それが連続20枚以上の連続印刷をしても解消されなかった。画像不良は、半導電性ローラの外周面にブリードまたはブルームした成分による汚染が原因と考えられた。不良。
A: From the first sheet, no image defect due to contamination of the photoreceptor was observed. Good.
B: Streaky image defects were observed on the first several sheets at the position where the semiconductive roller was in contact with the surface of the photoconductor when it was allowed to stand. The image defect was thought to be caused by contamination with absorbed moisture. Tolerance.
C: A streak-like image defect was observed at the above position from the first sheet, and this was not resolved even after continuous printing of 20 sheets or more. The image defect was considered to be caused by contamination due to a bleed or bloom component on the outer peripheral surface of the semiconductive roller. Bad.
以上の結果を表2、表3に示す。 The above results are shown in Tables 2 and 3.
表3の比較例1の結果より、エピクロルヒドリンゴムの配合割合がゴム分の総量中の15質量%以上、80質量%以下であるゴム組成物の架橋物からなるものの、外周面を酸化炎ではなく紫外線の照射によって処理した半導電性ローラは、通紙後の形成画像に濃度ムラを生じることが判った。
そこで外周面を観察したところトナーや微小粒子が付着し、蓄積されており、このことから紫外線の照射では、酸化炎処理膜に比べて上記付着を防止する効果が不十分であることが確認された。
From the result of Comparative Example 1 in Table 3, although the blending ratio of epichlorohydrin rubber is composed of a crosslinked product of a rubber composition that is 15% by mass or more and 80% by mass or less in the total amount of rubber, the outer peripheral surface is not an oxidation flame. It was found that the semiconductive roller treated by the irradiation of ultraviolet rays causes density unevenness in the formed image after passing the paper.
Therefore, when the outer peripheral surface was observed, toner and fine particles adhered and accumulated, and from this, it was confirmed that the effect of preventing the above adhesion was insufficient when irradiated with ultraviolet rays compared to the oxidized flame-treated film. It was.
また比較例2の結果より、エピクロルヒドリンゴムの配合割合がゴム分の総量中の15質量%未満であるゴム組成物の架橋物からなる半導電性ローラは初期のローラ抵抗値が高い上、通紙後の形成画像に濃度ムラを生じることが判った。
そこで通紙後のローラ抵抗値を確認したところ初期値よりもさらに上昇しており、エピクロルヒドリンゴムの配合割合が上記の範囲未満では、ローラ抵抗値の安定性が低下することが確認された。
Further, from the result of Comparative Example 2, the semiconductive roller made of a crosslinked product of the rubber composition in which the blending ratio of epichlorohydrin rubber is less than 15% by mass in the total amount of the rubber has a high initial roller resistance value, and paper passing It was found that density unevenness occurred in the later formed image.
Accordingly, when the roller resistance value after passing the paper was confirmed, it was further increased from the initial value, and it was confirmed that the stability of the roller resistance value was lowered when the blending ratio of epichlorohydrin rubber was less than the above range.
さらに比較例3の結果より、エピクロルヒドリンゴムの配合割合がゴム分の総量中の80質量%を超えるゴム組成物の架橋物からなる半導電性ローラは、感光体の汚染を生じるとともに、通紙後の形成画像に濃度ムラを生じることが判った。
そこで外周面を観察したところトナーや微小粒子が付着し、蓄積されており、このことからエピクロルヒドリンゴムの配合割合が上記の範囲を超える場合には、相対的にジエン系ゴムの割合が不足するため、外周面に良好な酸化炎処理膜を形成できないことが確認された。
Furthermore, from the result of Comparative Example 3, the semiconductive roller composed of a crosslinked product of the rubber composition in which the blending ratio of epichlorohydrin rubber exceeds 80% by mass in the total amount of the rubber causes contamination of the photoreceptor and after passing the paper. It has been found that density unevenness occurs in the formed image.
Therefore, when the outer peripheral surface was observed, toner and fine particles adhered and accumulated, and from this, when the proportion of epichlorohydrin rubber exceeds the above range, the proportion of diene rubber is relatively insufficient. It was confirmed that a good oxidation flame treated film could not be formed on the outer peripheral surface.
これに対し表2の実施例1〜5の結果より、エピクロルヒドリンゴムの配合割合がゴム分の総量中の15質量%以上、80質量%以下であるゴム組成物の架橋物からなり、なおかつ外周面に酸化炎処理膜を形成した半導電性ローラによれば、ローラ抵抗値が低い上、当該ローラ抵抗値が安定しており、しかもコーティング膜を省略した簡単な構造を維持しながら、なおかつ外周面へのトナーや微小粒子の付着を現状よりも良好に抑制できることが判った。 On the other hand, from the results of Examples 1 to 5 in Table 2, the blending ratio of the epichlorohydrin rubber is 15% by mass to 80% by mass in the total amount of the rubber component, and the outer peripheral surface. According to the semiconductive roller having an oxide flame treatment film formed thereon, the roller resistance value is low, the roller resistance value is stable, and the outer peripheral surface is maintained while maintaining a simple structure in which the coating film is omitted. It was found that the adhesion of toner and fine particles to the toner can be suppressed better than the current situation.
1 半導電性ローラ
2 通孔
3 シャフト
4 外周面
5 酸化炎処理膜
6 アルミニウムドラム
7 外周面
8 直流電源
9 抵抗
10 計測回路
F 荷重
V 検出電圧
DESCRIPTION OF
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016084651A JP2017194564A (en) | 2016-04-20 | 2016-04-20 | Semi-conductive roller and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2016084651A JP2017194564A (en) | 2016-04-20 | 2016-04-20 | Semi-conductive roller and method for manufacturing the same |
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|---|---|
| JP2017194564A true JP2017194564A (en) | 2017-10-26 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016084651A Pending JP2017194564A (en) | 2016-04-20 | 2016-04-20 | Semi-conductive roller and method for manufacturing the same |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2017194564A (en) |
-
2016
- 2016-04-20 JP JP2016084651A patent/JP2017194564A/en active Pending
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