JP2009075497A - Developing roll for electrophotographic apparatus - Google Patents
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- Dry Development In Electrophotography (AREA)
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Abstract
Description
本発明は、電子写真機器用現像ロールに関するものである。 The present invention relates to a developing roll for electrophotographic equipment.
近年、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が広く使用されている。これら電子写真機器の内部には、通常、感光ドラムが組み込まれている。そして、この感光ドラムの周囲には、現像ロール、帯電ロール、トナー供給ロール、転写ロールなどが配設されている。 In recent years, electrophotographic apparatuses such as copying machines, printers, and facsimiles that employ an electrophotographic system have been widely used. In these electrophotographic apparatuses, a photosensitive drum is usually incorporated. A developing roll, a charging roll, a toner supply roll, a transfer roll, and the like are disposed around the photosensitive drum.
上記電子写真機器における現像方式としては、例えば、接触現像方式が知られている。接触現像方式では、トナー層形成用ブレード(以下、単に「ブレード」と略称することがある。)を現像ロール表面に押しつけることにより、現像ロール表面にトナー層が形成される。そして、このロール表面を、感光ドラム表面に接触させることにより、感光ドラム表面の潜像にトナーを付着させる。 As a developing method in the electrophotographic apparatus, for example, a contact developing method is known. In the contact development method, a toner layer is formed on the surface of the developing roll by pressing a toner layer forming blade (hereinafter sometimes simply referred to as “blade”) against the surface of the developing roll. Then, toner is attached to the latent image on the surface of the photosensitive drum by bringing the surface of the roll into contact with the surface of the photosensitive drum.
このように用いられる現像ロールには、良好なトナー搬送性が要求される。そのため、現像ロールは、通常、ロール表面が粗面化されていることが多い。粗面化の方法としては、ウレタン粒子などの粗さ形成用粒子をロール表層中に添加し、表層表面に凹凸部を形成する手法が一般的である。上記凹凸部のうち、凸部にはブレードが当接(摺擦)し、凹部にはトナーが保持される。 The developing roll used in this way is required to have good toner transportability. Therefore, the roll surface of the developing roll is usually roughened in many cases. As a roughening method, a method of adding roughness forming particles such as urethane particles to a roll surface layer to form an uneven portion on the surface of the surface layer is common. Of the concavo-convex portions, the blade comes into contact (rubbing) with the convex portion, and the toner is held in the concave portion.
従来知られる現像ロールとしては、例えば、特許文献1には、芯金の外周に形成した導電性シリコーンゴム層の外周に、ウレタン粒子を添加したウレタン系塗料を塗布、乾燥、熱硬化させて表層を形成した現像ロールが開示されている。 As a conventionally known developing roll, for example, in Patent Document 1, a urethane-based paint added with urethane particles is applied to the outer periphery of a conductive silicone rubber layer formed on the outer periphery of a core metal, dried, and thermally cured to obtain a surface layer. A developing roll in which is formed is disclosed.
また、近年では、低VOC化、省エネ化などの要求から、紫外線硬化樹脂などにより表層を形成することも行われるようになってきている。 In recent years, the surface layer has been formed by using an ultraviolet curable resin or the like due to demands for low VOC and energy saving.
例えば、特許文献2には、芯金の外周に形成した導電性シリコーンゴム層の外周に、紫外線硬化型導電性組成物を紫外線硬化させて表層を形成した現像ロールが開示されている。 For example, Patent Document 2 discloses a developing roll in which a surface layer is formed by curing an ultraviolet curable conductive composition on the outer periphery of a conductive silicone rubber layer formed on the outer periphery of a core metal.
上記組成物としては、具体的には、ポリエチレングリコールジアクリレート50重量部、メトキシポリエチレングリコールアクリレート50重量部、イオン導電剤3重量部、および、光開始剤1重量部を含有する組成物が用いられている。 Specifically, a composition containing 50 parts by weight of polyethylene glycol diacrylate, 50 parts by weight of methoxypolyethylene glycol acrylate, 3 parts by weight of an ionic conductive agent, and 1 part by weight of a photoinitiator is used as the above composition. ing.
しかしながら、従来知られる現像ロールは、以下の点で改良の余地があった。 However, conventionally known developing rolls have room for improvement in the following points.
すなわち、トナー層の形成時に、現像ロール表面の凸部は、ブレードにより摺擦される。そのため、摺擦により摩擦熱が発生し、これによりトナーが溶解しやすくなる。トナーが溶解すると、現像ロール表面にトナーが付着する、いわゆるフィルミングが発生しやすくなるといった問題があった。 That is, when the toner layer is formed, the convex portion on the surface of the developing roll is rubbed by the blade. For this reason, frictional heat is generated by rubbing, which makes it easier for the toner to dissolve. When the toner is dissolved, there is a problem that toner adheres to the surface of the developing roll, so that so-called filming is likely to occur.
近年、電子写真機器分野では、電子写真機器の高速化、高画質化などに対する需要が急速に高まってきている。そのため、トナーは、低融点化、小径化され、より熱によって溶解しやすくなってきている。したがって、これまで以上に上記フィルミングが発生しやすい状況になっている。 In recent years, in the field of electrophotographic equipment, the demand for higher speed and higher image quality of electrophotographic equipment is rapidly increasing. Therefore, the toner has a low melting point and a small diameter, and is more easily dissolved by heat. Therefore, the filming is more likely to occur than ever.
上記フィルミングの発生を防ごうとして、表層自体を高硬度化し、ブレードとの摩擦を小さくすることで、摩擦熱の発生を抑制することも考えられる。 In order to prevent the occurrence of filming, it is conceivable to suppress the generation of frictional heat by increasing the hardness of the surface layer itself and reducing the friction with the blade.
しかしながら、表層(とりわけ凹部)がトナーに与えるストレスが大きくなるため、やはり上記フィルミングやカブリなどの不具合が発生してしまう。 However, since the stress applied to the toner by the surface layer (particularly, the concave portion) is increased, problems such as filming and fogging are also generated.
一方、上記とは反対に、表層自体を低硬度化すれば、トナーストレスの問題は回避することができる。しかしながら、ブレードとの摩擦が大きくなって、今度は摩擦熱により溶解したトナーがブレードに固着するといった問題が発生する。 On the other hand, if the surface layer itself is reduced in hardness, the problem of toner stress can be avoided. However, the friction with the blade becomes large, and this time, there arises a problem that the toner dissolved by the frictional heat adheres to the blade.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、本発明が解決しようとする課題は、従来に比べ、ロールへのフィルミング、ブレードへの固着、トナーストレスを抑制可能な電子写真機器用現像ロールを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and the problems to be solved by the present invention are, as compared with the prior art, development for electrophotographic equipment capable of suppressing filming on a roll, adhesion to a blade, and toner stress. To provide a role.
上記課題を解決するため、本発明者らは、種々の実験を繰り返し、鋭意検討を重ねた。その結果、ロール表層におけるブレードとの摺擦部と、トナーの保持部とを、機能的に分離すれば、摩擦熱およびトナーストレスを抑制でき、ロールへのフィルミング、ブレードへの固着を抑制することができるとの知見を得るに至った。本発明は、主にかかる知見に基づいてなされたものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have repeated various experiments and conducted intensive studies. As a result, frictional heat and toner stress can be suppressed by functionally separating the rubbing portion with the blade and the toner holding portion on the roll surface layer, thereby suppressing filming on the roll and adhesion to the blade. I have come to know that I can do it. The present invention has been made mainly based on such knowledge.
すなわち、本発明に係る電子写真機器用現像ロールは、表面に凹凸部を有する下層と、上記下層の表面を被覆する表層とを有し、上記下層の凸部が、上記表層の表面に実質的に露出されており、上記下層の凸部の硬さが、上記表層の硬さよりも硬いことを要旨とする。 That is, the developing roll for electrophotographic equipment according to the present invention has a lower layer having a concavo-convex portion on the surface and a surface layer covering the surface of the lower layer, and the convex portion of the lower layer is substantially on the surface of the surface layer. The gist is that the hardness of the convex portion of the lower layer is harder than the hardness of the surface layer.
ここで、上記下層の凸部のマルテンス硬さは、6以上12以下の範囲内、上記表層のマルテンス硬さは、0.5以上6未満の範囲内にあると良い。 Here, the Martens hardness of the convex portion of the lower layer is preferably in the range of 6 or more and 12 or less, and the Martens hardness of the surface layer is preferably in the range of 0.5 or more and less than 6.
また、上記下層の凹凸部は、上記下層中に含まれる粗さ形成用粒子により形成されたものである、または、上記凹凸部の凹凸形状に対応する凹凸形状が表面に設けられた型の転写により形成されたものであると良い。 Further, the concavo-convex portion of the lower layer is formed by the roughness forming particles contained in the lower layer, or a transfer of a mold in which the concavo-convex shape corresponding to the concavo-convex shape of the concavo-convex portion is provided on the surface. It is good that it is formed by.
上記下層が粗さ形成用粒子を含有する場合、粗さ形成用粒子は、実質的に同一面内に存在していると良い。 When the lower layer contains roughness forming particles, the roughness forming particles are preferably present in substantially the same plane.
また、上記下層の表面のうち、少なくとも上記凸部の表面には、さらに、微小凹凸が形成されていると良い。 Moreover, it is preferable that fine irregularities are further formed on at least the surface of the convex portion of the surface of the lower layer.
この場合、上記微小凹凸は、電子導電剤および/または充填剤により形成されたものであると良い。 In this case, the fine irregularities are preferably formed by an electronic conductive agent and / or a filler.
また、上記表層は、光硬化型樹脂を主成分とすると良い。 The surface layer is preferably composed mainly of a photocurable resin.
この場合、上記表層は、(A)分子構造中にエチレンオキシド単位が導入されている(メタ)アクリレートモノマーと、(B)ウレタン(メタ)アクリレートとを含有する光硬化型組成物の硬化物より好適に形成することができる。 In this case, the surface layer is more preferable than a cured product of a photocurable composition containing (A) a (meth) acrylate monomer having an ethylene oxide unit introduced in the molecular structure and (B) urethane (meth) acrylate. Can be formed.
この際、上記(A)成分/前記(B)成分(質量比)は、50/50〜80/20の範囲内にあると良い。 At this time, the component (A) / the component (B) (mass ratio) is preferably in the range of 50/50 to 80/20.
また、上記(B)ウレタン(メタ)アクリレート1分子中に含まれる(メタ)アクリロイル基の数は、1〜6個の範囲内であると良い。 The number of (meth) acryloyl groups contained in one molecule of the (B) urethane (meth) acrylate is preferably in the range of 1 to 6.
一方、上記下層は、ウレタン系樹脂、ウレタン系エラストマーおよび(メタ)アクリル系樹脂から選択される1種または2種以上を含有していると良い。 On the other hand, the lower layer may contain one or more selected from urethane resins, urethane elastomers, and (meth) acrylic resins.
本発明に係る電子写真機器用現像ロールは、表面に凹凸部を有する下層と、この下層の表面を被覆する表層とを有し、下層の凸部が、表層の表面に実質的に露出されており、下層の凸部の硬さが、表層の硬さよりも硬く設定されている。 The developing roll for an electrophotographic apparatus according to the present invention has a lower layer having a concavo-convex portion on the surface and a surface layer covering the surface of the lower layer, and the convex portion of the lower layer is substantially exposed on the surface of the surface layer. In addition, the hardness of the convex portion of the lower layer is set to be harder than the hardness of the surface layer.
上記現像ロールでは、主にブレードにより摺擦される下層の凸部が、主にトナーを保持する表層(下層の凹部に存在)よりも硬さが硬い。そのため、凸部が低摩擦化され、摩擦熱の発生が抑制される。これにより、トナーが溶解し難くなり、ロールへのフィルミング、ブレードへの固着を抑制することが可能になる。また、凸部の耐摩耗性も向上させることができる。 In the developing roll, the lower convex portion that is mainly rubbed by the blade is harder than the surface layer (existing in the lower concave portion) that mainly holds the toner. Therefore, the convex portion is reduced in friction, and generation of frictional heat is suppressed. This makes it difficult for the toner to dissolve, and it is possible to suppress filming on the roll and sticking to the blade. Further, the wear resistance of the convex portion can be improved.
さらに、上記現像ロールでは、主にトナーを保持する表層が、主にブレードにより摺擦される下層の凸部よりも硬さが柔らかい。そのため、ブレードとの摺擦によるトナーストレスを抑制することが可能になる。 Further, in the developing roll, the surface layer mainly holding the toner is softer than the convex portion of the lower layer mainly rubbed by the blade. Therefore, it is possible to suppress toner stress due to rubbing with the blade.
したがって、上記現像ロールは、長期耐久性に優れる。また、上記現像ロールを組み込めば、電子写真機器の長期耐久性を向上させることが可能になる。 Therefore, the developing roll is excellent in long-term durability. If the developing roll is incorporated, the long-term durability of the electrophotographic apparatus can be improved.
ここで、下層の凸部のマルテンス硬さおよび表層のマルテンス硬さが、上記特定の範囲内にある場合には、上記作用効果のバランスに優れる。 Here, when the Martens hardness of the convex part of the lower layer and the Martens hardness of the surface layer are within the specific range, the balance of the above-described effects is excellent.
また、下層の凹凸部が、下層中に含まれる粗さ形成用粒子により形成されたものである場合には、コーティング法などを用い、粒子に起因する隆起を利用して比較的容易に凹凸を付与することができる。そのため、ロールの製造性に優れる。 In addition, when the concavo-convex portion of the lower layer is formed by the roughness forming particles contained in the lower layer, the concavo-convex portion can be formed relatively easily by using the bulging caused by the particles using a coating method or the like. Can be granted. Therefore, it is excellent in roll manufacturability.
この際、粗さ形成用粒子が実質的に同一面内に存在している場合には、凸部の高さを比較的均一にすることができる。そのため、ブレードとの接触を均一化することが可能となり、偏った摩耗などを抑制しやすくなる。 At this time, if the roughness forming particles are substantially in the same plane, the height of the convex portion can be made relatively uniform. Therefore, it is possible to make the contact with the blade uniform, and it is easy to suppress uneven wear and the like.
また、下層の凹凸部が、その凹凸部の凹凸形状に対応する凹凸形状が表面に設けられた型の転写により形成されたものである場合には、下層が十分に厚いときでも、凹凸部を安定して形成することができる。 Further, when the concavo-convex portion of the lower layer is formed by transfer of a mold having a concavo-convex shape corresponding to the concavo-convex shape of the concavo-convex portion, the concavo-convex portion is removed even when the lower layer is sufficiently thick. It can be formed stably.
また、下層の表面のうち、少なくとも凸部の表面に、微小凹凸が形成されている場合には、凸部とブレードとの接触がより少なくなる。そのため、ブレードの摺擦による摩擦熱の発生を一層抑制しやすくなり、ロールへのフィルミング抑制効果、ブレードへの固着抑制効果に優れる。 Moreover, when the minute unevenness | corrugation is formed in the surface of a convex part at least among the surfaces of a lower layer, a contact with a convex part and a blade becomes less. Therefore, it becomes easier to suppress the generation of frictional heat due to the sliding of the blade, and it is excellent in the effect of suppressing filming on the roll and the effect of suppressing adhesion to the blade.
また、表層が光硬化型樹脂を主成分とする場合、下層表面に塗布した光硬化型組成物に対して光照射を行い、速やかに硬化させて表層を形成することができる。そのため、ロール製造性に優れる。 Moreover, when a surface layer has a photocurable resin as a main component, light irradiation can be performed with respect to the photocurable composition apply | coated to the lower layer surface, and it can be made to harden | cure rapidly, and a surface layer can be formed. Therefore, it is excellent in roll productivity.
この際、表層が、上記(A)成分と(B)成分とを含有する特定の光硬化型組成物の硬化物よりなる場合には、次の利点がある。 Under the present circumstances, when a surface layer consists of the hardened | cured material of the specific photocurable composition containing the said (A) component and (B) component, there exists the following advantage.
すなわち、上記特定の光硬化型組成物は、モノマー成分を含んでいるので、下層表面に塗工した際に、下層の凹部部分に流れ込みやすい。さらに、上記特定の光硬化型組成物は、光照射による速硬化性に優れており、モノマー成分の重合による硬化収縮が比較的大きい。そのため、下層の凸部を表層表面に露出させやすい。 That is, since the said specific photocurable composition contains the monomer component, when apply | coating to the lower layer surface, it is easy to flow into the recessed part of a lower layer. Furthermore, the specific photocurable composition is excellent in rapid curability by light irradiation, and has relatively large cure shrinkage due to polymerization of monomer components. Therefore, it is easy to expose the convex portion of the lower layer on the surface of the surface layer.
また、上記(A)成分/(B)成分(質量比)が特定の範囲内にある場合には、(A)成分に起因する表層のタック性(粘着性)と、(B)成分に起因する表層の耐摩耗性とのバランスに優れる。そのため、フィルミングの抑制、長期耐久性の向上に寄与しやすくなる。 Moreover, when said (A) component / (B) component (mass ratio) exists in a specific range, it originates in tackiness (adhesiveness) of the surface layer resulting from (A) component, and (B) component Excellent balance with wear resistance of surface layer. Therefore, it becomes easy to contribute to suppression of filming and improvement of long-term durability.
また、上記(B)成分のウレタン(メタ)アクリレート1分子中に含まれる(メタ)アクリロイル基の数が1〜6個の範囲内である場合には、当該光硬化型組成物の硬化後に表層が硬くなり過ぎず、トナーストレスの低減に寄与しやすくなる。 When the number of (meth) acryloyl groups contained in one molecule of the urethane (meth) acrylate of the component (B) is in the range of 1 to 6, the surface layer is cured after the photocurable composition is cured. Does not become too hard and tends to contribute to the reduction of toner stress.
また、上記下層が、上記特定の樹脂を含む場合には、へたりが少ない、粗さ形成用粒子を分散させやすいなどの利点がある。 Moreover, when the said lower layer contains the said specific resin, there are advantages, such as few sag and easy to disperse | distribute the particle | grains for roughness formation.
以下、本実施形態に係る電子写真機器用現像ロール(以下、「本現像ロール」ということがある。)について説明する。 Hereinafter, the developing roll for electrophotographic apparatus according to this embodiment (hereinafter, also referred to as “main developing roll”) will be described.
本現像ロールは、軸体の外周に、ロール層構成として、少なくとも下層と表層とを有している。ここで、本願にいう下層とは、表層よりもロール中心側(内側)に配置されている層であって、表層と直接接している層をいう。 The developing roll has at least a lower layer and a surface layer as a roll layer configuration on the outer periphery of the shaft body. Here, the lower layer referred to in the present application refers to a layer disposed closer to the roll center side (inner side) than the surface layer and is in direct contact with the surface layer.
本現像ロールは、具体的には、軸体の外周に、下層、表層がこの順に積層された積層構造を有していても良いし、あるいは、軸体の外周に、他の層が1層または2層以上積層されており、これら他の層のうち最も外側に配置されている他の層の外周に、下層、表層がこの順に積層された積層構造を有していても良い。以下、図面を用いてより具体的に説明する。 Specifically, the developing roll may have a laminated structure in which the lower layer and the surface layer are laminated in this order on the outer periphery of the shaft body, or one layer is formed on the outer periphery of the shaft body. Alternatively, two or more layers may be stacked, and a layered structure in which a lower layer and a surface layer are stacked in this order may be provided on the outer periphery of another layer disposed on the outermost side among these other layers. Hereinafter, it demonstrates more concretely using drawing.
図1は、本現像ロールの一例を模式的に示した周方向断面図である。図2は、本現像ロールの他の例を模式的に示した周方向断面図である。なお、図1および図2では、ロール表面の凹凸状態は省略されている。 FIG. 1 is a circumferential cross-sectional view schematically showing an example of the present developing roll. FIG. 2 is a circumferential sectional view schematically showing another example of the developing roll. In FIG. 1 and FIG. 2, the uneven state on the roll surface is omitted.
図1に示す現像ロール10は、軸体12の外周にベース層14が形成され、このベース層14の表面に接して表層18が形成されている。したがって、この場合、ベース層14が、本願にいう下層に該当する。 In the developing roll 10 shown in FIG. 1, a base layer 14 is formed on the outer periphery of a shaft body 12, and a surface layer 18 is formed in contact with the surface of the base layer 14. Therefore, in this case, the base layer 14 corresponds to the lower layer referred to in the present application.
一方、図2に示す現像ロール10は、軸体12の外周にベース層14が形成され、このベース層14の外周に中間層16が形成され、この中間層16の表面に接して表層18が形成されている。したがって、この場合、中間層16が、本願にいう下層に該当する。 On the other hand, in the developing roll 10 shown in FIG. 2, a base layer 14 is formed on the outer periphery of the shaft body 12, an intermediate layer 16 is formed on the outer periphery of the base layer 14, and the surface layer 18 is in contact with the surface of the intermediate layer 16. Is formed. Therefore, in this case, the intermediate layer 16 corresponds to the lower layer referred to in the present application.
上記ベース層、中間層は、それぞれ、単層から構成されていても良いし、複数層から構成されていても良い。好ましくは、積層構造の簡略化、ロール生産性の向上などの観点から、ベース層、中間層は、単層から構成されていることが好ましい。 Each of the base layer and the intermediate layer may be composed of a single layer or a plurality of layers. Preferably, from the viewpoints of simplifying the laminated structure and improving roll productivity, the base layer and the intermediate layer are preferably composed of a single layer.
本現像ロールとしては、各種のコーティング法を用いて本願の下層を形成しやすいなどの観点から、図2の構造のものを好適に採用することができる。 As the main developing roll, the one having the structure of FIG. 2 can be suitably employed from the viewpoint of easily forming the lower layer of the present application using various coating methods.
ここで、本現像ロールにおいて、下層は、その表面に凹凸部を有している。そしてこの下層の表面を表層が被覆している。表層は、下層表面を完全に覆っているわけではなく、下層の凸部は、表層の表面に露出されている。以下、図面を用いて具体的に説明する。 Here, in this developing roll, the lower layer has an uneven portion on the surface thereof. And the surface layer has coat | covered the surface of this lower layer. The surface layer does not completely cover the surface of the lower layer, and the convex portion of the lower layer is exposed on the surface of the surface layer. Hereinafter, it demonstrates concretely using drawing.
図3は、図1に例示した現像ロールの表面近傍の一例を拡大して模式的に示した断面図である。図4は、図2に例示した現像ロールの表面近傍の一例を拡大して模式的に示した断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating an enlarged example of the vicinity of the surface of the developing roll illustrated in FIG. 1. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating an enlarged example of the vicinity of the surface of the developing roll illustrated in FIG.
図3および図4に示すように、下層(図3ではベース層14、図4では中間層16)は凹凸部20を有しており、凸部22は、基本的には、表層18の表面に露出されている。表層18は、下層の凹部24の部分に存在している。つまり、本現像ロール10は、下層の凸部22を島、下層の凹部24に存在する表層18を海とする、いわゆる、海島構造を有しているということができる。 As shown in FIGS. 3 and 4, the lower layer (the base layer 14 in FIG. 3 and the intermediate layer 16 in FIG. 4) has a concavo-convex portion 20, and the convex portion 22 is basically the surface of the surface layer 18. Is exposed. The surface layer 18 exists in the lower concave portion 24. That is, it can be said that the developing roll 10 has a so-called sea-island structure in which the lower convex portion 22 is an island and the surface layer 18 existing in the lower concave portion 24 is the sea.
もっとも、本現像ロールにおいて、下層の凸部は、表層の表面に実質的に露出されておれば良い。ここにいう「実質的」とは、凸部の表面に極薄い表層がのっていても、ロール使用前に簡単に剥離して凸部を露出させることができる場合や、ロール使用時にすぐに削れて凸部が露出される場合を含む意味である。 But in this image development roll, the convex part of a lower layer should just be exposed to the surface of the surface layer substantially. The term “substantially” as used herein means that even if an extremely thin surface layer is on the surface of the convex portion, it can be easily peeled off before using the roll to expose the convex portion. This means including the case where the convex portion is exposed by shaving.
なお、下層の凸部が露出されているか否かは、レーザー顕微鏡または電子顕微鏡によるロール表面の観察、ロール断面構造の観察などにより判断することができる。 In addition, it can be judged by the observation of the roll surface by a laser microscope or an electron microscope, the observation of a roll cross-section structure, etc. whether the convex part of a lower layer is exposed.
図5は、図1に例示した現像ロールの表面近傍の他の例を拡大して模式的に示した断面図である。図6は、図2に例示した現像ロールの表面近傍の他の例を拡大して模式的に示した断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view schematically illustrating an enlarged view of another example of the vicinity of the surface of the developing roll illustrated in FIG. 1. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged view of another example of the vicinity of the surface of the developing roll illustrated in FIG.
図5、図6に示すように、下層の凹凸部20は、下層中に粗さ形成用粒子26を含有させることにより形成すると良い。図6の場合には、各種コーティング法などを用い、粒子に起因する隆起を利用して比較的容易に凹凸を付与することができる。そのため、ロールの製造性に優れる。 As shown in FIGS. 5 and 6, the concavo-convex portion 20 in the lower layer is preferably formed by including roughness forming particles 26 in the lower layer. In the case of FIG. 6, unevenness can be imparted comparatively easily by using various coating methods and utilizing ridges caused by particles. Therefore, it is excellent in roll manufacturability.
この際、粗さ形成用粒子は、実質的に同一面内に存在している、換言すれば、ロール径方向に粒子が積み重なっていないことが好ましい。凸部の高さを比較的均一にすることができるため、ブレードとの接触を均一化することが可能となり、偏った摩耗などを抑制しやすくなるなどの利点があるからである。 At this time, it is preferable that the particles for forming the roughness exist substantially in the same plane, in other words, the particles are not stacked in the roll radial direction. This is because the height of the convex portion can be made relatively uniform, so that contact with the blade can be made uniform, and uneven wear and the like can be easily suppressed.
本現像ロールにおいて、凸部の露出部分の高さ(表層表面から凸部の頂部までの距離)、表層の厚みは、特に限定されるものではない。これらは、トナー搬送性などを考慮して決定することができる。 In the present developing roll, the height of the exposed portion of the convex portion (the distance from the surface of the surface layer to the top of the convex portion) and the thickness of the surface layer are not particularly limited. These can be determined in consideration of toner transportability and the like.
凸部の露出部分の高さの上限は、トナーの搬送量過剰によるカブリ悪化を抑制するなどの観点から、好ましくは、15μm以下、より好ましくは、12μm以下であると良い。 The upper limit of the height of the exposed portion of the convex portion is preferably 15 μm or less, and more preferably 12 μm or less, from the viewpoint of suppressing fog deterioration due to excessive toner conveyance amount.
一方、凸部の露出部分の高さの下限は、トナーの搬送量不足による画像濃度低下を抑制するなどの観点から、好ましくは、5μm以上、より好ましくは、8μm以上であると良い。 On the other hand, the lower limit of the height of the exposed portion of the convex portion is preferably 5 μm or more, more preferably 8 μm or more, from the viewpoint of suppressing a decrease in image density due to insufficient toner conveyance amount.
また、表層の厚みの上限は、凸部を露出させやすいなどの観点から、好ましくは、8μm以下、より好ましくは、6μm以下であると良い。 In addition, the upper limit of the thickness of the surface layer is preferably 8 μm or less, more preferably 6 μm or less, from the viewpoint of easily exposing the convex portion.
一方、表層の厚みの下限は、耐トナー付着性と耐摩耗性を確保しやすくなるなどの観点から、好ましくは、3μm以上、より好ましくは、4μm以上であると良い。 On the other hand, the lower limit of the thickness of the surface layer is preferably 3 μm or more, more preferably 4 μm or more, from the viewpoint of easily ensuring toner adhesion and wear resistance.
また、本現像ロールにおいて、ロール表面の粗さは、JIS B 0601−1994に準拠して測定される十点平均粗さRzで見た場合、トナー帯電を適度にする、トナー搬送量を適度にする、カブリが生じ難くなるなどの観点から、Rzの上限が、好ましくは、15μm以下、より好ましくは、10μm以下であると良い。 Further, in this developing roll, the roll surface roughness is moderately charged with toner and moderately transported toner when viewed with a ten-point average roughness Rz measured according to JIS B 0601-1994. The upper limit of Rz is preferably 15 μm or less, and more preferably 10 μm or less, from the standpoint that fog is difficult to occur.
一方、上記Rzの下限は、トナー搬送量を適度にするなどの観点から、好ましくは、5μm以上、より好ましくは、7μm以上であると良い。 On the other hand, the lower limit of Rz is preferably 5 μm or more, more preferably 7 μm or more, from the viewpoint of making the toner conveyance amount appropriate.
下層の凹凸部の形成は、下層形成材料の種類、下層の厚みなどを考慮して、適宜最適な方法を選択しうる。 For the formation of the concavo-convex portion of the lower layer, an optimal method can be appropriately selected in consideration of the type of the lower layer forming material, the thickness of the lower layer, and the like.
例えば、図1に示したように、表層18に対して十分に厚いベース層14が下層に該当する場合には、ロール成形用金型の中空部に軸体を同軸的に設置し、ベース層形成用組成物を注入し、加熱硬化させた後、脱型したり(注型法)、軸体の表面にベース層形成用組成物を押出成形したりする(押出法)などしてベース層を形成し、ベース層の表面に研削加工等を施して凹凸部を形成する方法、上記ベース層形成用組成物中に粗さ形成用粒子を添加し、凹凸部を形成する方法、上記型として、下層の凹凸部の形状に対応する所定の凹凸形状を有する型を用い、型表面の凹凸形状をベース層の表面に転写し、凹凸部を形成する方法などを例示することができる。これら方法では、凹凸部を十分に硬くするなどの観点から、凹凸部を形成した後、ベース層の表面にモノマー成分(アクリレート、イソシアネートなど)を含浸させて硬化させると良い。 For example, as shown in FIG. 1, when the base layer 14 that is sufficiently thick relative to the surface layer 18 corresponds to the lower layer, a shaft body is coaxially installed in the hollow portion of the roll molding die, and the base layer After injecting the composition for formation and heat-curing, it is removed from the mold (casting method), or the composition for forming the base layer is extruded onto the surface of the shaft (extrusion method). And forming a concavo-convex portion by grinding the surface of the base layer, adding a roughness-forming particle to the base layer forming composition, and forming the concavo-convex portion as the mold Examples of the method include forming a concavo-convex portion by using a mold having a predetermined concavo-convex shape corresponding to the shape of the concavo-convex portion of the lower layer and transferring the concavo-convex shape on the surface of the mold to the surface of the base layer. In these methods, from the viewpoint of sufficiently hardening the concavo-convex portion, the surface of the base layer is preferably impregnated with a monomer component (acrylate, isocyanate, etc.) and then cured.
図1に示すように下層が十分に厚い場合には、凹凸部を安定して形成することができるなどの観点から、型による転写により下層の表面に凹凸部を形成する方法を好適に用いることができる。 As shown in FIG. 1, when the lower layer is sufficiently thick, a method of forming an uneven portion on the surface of the lower layer by transfer with a mold is preferably used from the viewpoint that the uneven portion can be stably formed. Can do.
また例えば、図2に示したように、ベース層14に比較して極めて薄い中間層16が下層に該当する場合には、ベース層の外表面に、中間層形成用組成物、好ましくは、粗さ形成用粒子を添加した中間層形成用組成物を所定の厚みで塗工し、この塗工層を光や熱などで硬化させる方法などを例示することができる。 Also, for example, as shown in FIG. 2, when the intermediate layer 16 that is extremely thin compared to the base layer 14 corresponds to the lower layer, the intermediate layer forming composition, preferably rough, is formed on the outer surface of the base layer. Examples thereof include a method of coating the intermediate layer forming composition to which the thickness forming particles are added with a predetermined thickness and curing the coated layer with light or heat.
表層を形成する方法としては、下層の外表面に、表層形成用組成物を所定の厚みで塗工し、この塗工層を光や熱などで硬化させる方法などを例示することができる。この際、表層形成用組成物として光硬化型組成物を使用すれば、光照射により速やかに硬化させて表層を形成することができるので、ロール製造性を向上させることができる。なお、凸部の露出量は、表層形成用組成物の種類、塗工層の厚み、塗工液の粘度、固形分量などを調整することにより可変させることができる。 Examples of the method for forming the surface layer include a method in which the surface layer-forming composition is applied to the outer surface of the lower layer with a predetermined thickness, and the applied layer is cured by light or heat. At this time, if a photocurable composition is used as the composition for forming the surface layer, the surface layer can be formed by being quickly cured by light irradiation, and thus roll productivity can be improved. In addition, the exposure amount of a convex part can be varied by adjusting the kind of composition for surface layer formation, the thickness of a coating layer, the viscosity of a coating liquid, solid content amount, etc.
本現像ロールは、図7に示すように、下層の凸部22の表面に、微小凹凸28が形成されていると良い。凸部とブレードとの接触がより少なくなるので、ブレードの摺擦による摩擦熱の発生を一層抑制しやすくなり、ロールへのフィルミング抑制効果、ブレードへの固着抑制効果に優れるからである。 As shown in FIG. 7, this developing roll preferably has fine irregularities 28 formed on the surface of the lower convex portion 22. This is because the contact between the convex portion and the blade is further reduced, so that the generation of frictional heat due to the sliding of the blade is further suppressed, and the filming suppression effect on the roll and the adhesion suppression effect on the blade are excellent.
なお、微小凹凸は、露出している凸部だけに形成されていても良いし、下層の表面全体にわたって形成されていても良い。 Note that the minute unevenness may be formed only on the exposed convex portion, or may be formed over the entire surface of the lower layer.
微小凹凸の粗さは、JIS B 0601−1994に準拠して測定される十点平均粗さRzで見た場合、表層の粗さに影響を及ぼさないようにするなどの観点から、Rzの上限が、好ましくは、3μm以下、より好ましくは、2.5μm以下であると良い。 The roughness of the minute irregularities is the upper limit of Rz from the viewpoint of not affecting the roughness of the surface layer when viewed with a ten-point average roughness Rz measured according to JIS B 0601-1994. However, it is preferably 3 μm or less, and more preferably 2.5 μm or less.
一方、上記Rzの下限は、ブレードなどの当接部材に対し、十分に低摩擦化できるようにするなどの観点から、好ましくは、1μm以上、より好ましくは、1.5μm以上であると良い。 On the other hand, the lower limit of Rz is preferably 1 μm or more, more preferably 1.5 μm or more, from the viewpoint of sufficiently reducing friction with respect to a contact member such as a blade.
微小凹凸の形成は、下層形成用組成物(ベース層形成用組成物、あるいは、中間層形成用組成物など)中に、電子導電剤や充填剤などを添加することにより形成することができる。なお、電子導電剤、充填剤は、1種または2種以上併用しても良い。また、電子導電剤、充填剤は、本願にいう粗さ形成用粒子よりも十分に小さな粒径を有するものであり、下層の凹凸部を形成するためのものではない。 The formation of minute irregularities can be formed by adding an electronic conductive agent, a filler, or the like to a lower layer forming composition (such as a base layer forming composition or an intermediate layer forming composition). The electronic conductive agent and filler may be used alone or in combination of two or more. Further, the electronic conductive agent and the filler have a particle size sufficiently smaller than the roughness forming particles referred to in the present application, and are not for forming the uneven portions of the lower layer.
本現像ロールにおいて、下層の凸部の硬さは、表層の硬さよりも硬く設定されている。したがって、本現像ロールでは、相対的に硬度の高い下層の凸部がロール表面に露出され、相対的に硬度の低い表層が下層の凹部に存在することになる。 In this developing roll, the hardness of the convex portion of the lower layer is set to be harder than the hardness of the surface layer. Therefore, in this developing roll, the convex portion of the lower layer having a relatively high hardness is exposed on the roll surface, and the surface layer having a relatively low hardness exists in the concave portion of the lower layer.
具体的には、下層の凸部の硬さの上限は、凸部の破壊(割れ等)を抑制しやすくなるなどの観点から、好ましくは、12以下、より好ましくは、11以下、さらにより好ましくは、10以下であると良い。下層の凸部の硬さの下限は、摩擦が大きくなることを抑制しやすくなるなどの観点から、好ましくは、6以上、より好ましくは、7以上、さらにより好ましくは8以上であると良い。 Specifically, the upper limit of the hardness of the convex portion of the lower layer is preferably 12 or less, more preferably 11 or less, and even more preferably from the viewpoint of easily suppressing the breakage (breaking or the like) of the convex portion. Is preferably 10 or less. The lower limit of the hardness of the lower convex portion is preferably 6 or more, more preferably 7 or more, and even more preferably 8 or more, from the viewpoint of easily suppressing an increase in friction.
一方、表層の硬さの上限は、トナーに対するストレスを低減しやすくなるなどの観点から、好ましくは、6未満、より好ましくは5以下、さらにより好ましくは、4以下であると良い。表層の硬さの下限は、トナー付着の防止などの観点から、好ましくは、0.5以上、より好ましくは、1以上であると良い。 On the other hand, the upper limit of the hardness of the surface layer is preferably less than 6, more preferably 5 or less, and even more preferably 4 or less, from the viewpoint of easily reducing stress on the toner. The lower limit of the hardness of the surface layer is preferably 0.5 or more, more preferably 1 or more, from the viewpoint of preventing toner adhesion.
なお、上記硬さは、ISO14577−1(A.2 マルテンス硬さHM)に準拠し、微小硬度計にて測定されるマルテンス硬さのことである。 In addition, the said hardness is based on ISO145757-1 (A.2 Martens hardness HM), and is the Martens hardness measured with a microhardness meter.
以下、本現像ロールの具体的な構成材料等について詳細に説明する。なお、上述したように、本願における下層は、例えば、ベース層であったり、中間層であったりする。そのため、下層形成材料は、ロール層構成によって変化することになる。 Hereinafter, specific constituent materials of the developing roll will be described in detail. As described above, the lower layer in the present application is, for example, a base layer or an intermediate layer. Therefore, the lower layer forming material changes depending on the roll layer configuration.
本現像ロールにおいて、軸体は、導電性を有するものであれば、何れのものでも使用し得る。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。また必要に応じ、軸体の表面には、接着剤、プライマーなどを塗布してもよい。上記接着剤、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。 In the present developing roll, any shaft can be used as long as it has conductivity. Specific examples include solid bodies made of metal such as iron, stainless steel, and aluminum, and a cored bar made of a hollow body. Moreover, you may apply | coat an adhesive agent, a primer, etc. to the surface of a shaft body as needed. The adhesive, primer, etc. may be made conductive as necessary.
本現像ロールにおいて、ベース層を形成する主材料としては、ゴム弾性材料を好適に用いることができる。ゴム弾性材料としては、具体的には、例えば、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム(H−NBR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、イソプレンゴム(IR)、アクリルゴム(ACM)、クロロプレンゴム(CR)、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ヒドリンゴム(ECO、CO)、ウレタン系エラストマー、天然ゴム(NR)などを例示することができる。これらは1種または2種以上混合されていても良い。 In this developing roll, a rubber elastic material can be suitably used as the main material for forming the base layer. Specific examples of the rubber elastic material include silicone rubber, ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber (H-NBR), and styrene-butadiene rubber ( SBR), butadiene rubber (BR), isoprene rubber (IR), acrylic rubber (ACM), chloroprene rubber (CR), urethane rubber, fluorine rubber, hydrin rubber (ECO, CO), urethane elastomer, natural rubber (NR), etc. Can be illustrated. These may be used alone or in combination.
上記ゴム弾性材料としては、低硬度で、へたりが少ないなどの観点から、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、ヒドリンゴム、ウレタン系エラストマーなどが好ましい。 As the rubber elastic material, silicone rubber, butadiene rubber, hydrin rubber, urethane elastomer and the like are preferable from the viewpoints of low hardness and less sag.
上記ベース層を形成する主材料には、導電性付与、微小凹凸形成(ベース層が下層の場合)などのため、カーボンブラック、グラファイト、c−TiO2 、c−ZnO、c−SnO2 (c−は導電性を意味する。)などの電子導電剤や、第四級アンモニウム塩、ホウ酸塩などのイオン導電剤など、従来公知の導電剤を1種または2種以上添加することができる。 The main material for forming the base layer is carbon black, graphite, c-TiO 2 , c-ZnO, c-SnO 2 (c) for imparting conductivity, forming minute irregularities (when the base layer is a lower layer), and the like. -Means conductivity.) One or more conventionally known conductive agents such as electronic conductive agents such as quaternary ammonium salts and borates can be added.
また、上記ベース層を形成する主材料には、微小凹凸形成(ベース層が下層の場合)などのため、カーボンブラック、シリカなどの充填剤を1種または2種以上添加することができる。 In addition, one or more fillers such as carbon black and silica can be added to the main material for forming the base layer in order to form minute irregularities (when the base layer is a lower layer).
また、上記ベース層を形成する主材料には、凹凸部形成(ベース層が下層の場合)などのため、ウレタン粒子、架橋ポリメタクリル酸メチル粒子、アクリル粒子、尿素樹脂粒子、アミド粒子などの樹脂粒子、ゴム粒子、シリカ粒子などの粗さ形成用粒子を1種または2種以上添加することができる。 The main material for forming the base layer is a resin such as urethane particles, cross-linked polymethyl methacrylate particles, acrylic particles, urea resin particles, amide particles, etc., for the formation of uneven portions (when the base layer is a lower layer). One kind or two or more kinds of particles for forming roughness such as particles, rubber particles, silica particles and the like can be added.
この際、粗さ形成用粒子の平均粒径は、凸部の高さ、層厚などに応じて適宜選択することができるものであり、特に限定されるものではない。好ましくは、1〜50μm、より好ましくは、5〜30μmの範囲内から選択することができる。 At this time, the average particle diameter of the roughness forming particles can be appropriately selected according to the height of the convex portion, the layer thickness, and the like, and is not particularly limited. Preferably, it can be selected from the range of 1 to 50 μm, more preferably 5 to 30 μm.
その他、上記ベース層を形成する主材料には、必要に応じて、発泡剤、架橋剤、架橋促進剤、軟化剤(オイル)等を適宜添加しても良い。 In addition, if necessary, a foaming agent, a crosslinking agent, a crosslinking accelerator, a softening agent (oil), and the like may be appropriately added to the main material forming the base layer.
軸体の外周にベース層を形成するには、ロール成形用金型の中空部に軸体を同軸的に設置し、ベース層形成用組成物を注入して、加熱・硬化させた後、脱型する(注型法)、軸体の表面にベース層形成用組成物を押出成形する(押出法)などすれば良い。ベース層を複数層形成する場合には、上記方法に準じた操作を繰り返し行えば良い。なお、ベース層が下層に該当する場合には、上述した方法にてベース層の表面に凹凸部を付与すれば良い。 In order to form the base layer on the outer periphery of the shaft body, the shaft body is coaxially installed in the hollow portion of the roll molding die, the base layer forming composition is injected, heated and cured, and then removed. The base layer forming composition may be extruded (extrusion method) on the surface of the shaft (casting method). When a plurality of base layers are formed, an operation according to the above method may be repeated. In addition, what is necessary is just to provide an uneven | corrugated | grooved part to the surface of a base layer by the method mentioned above when a base layer corresponds to a lower layer.
ベース層の厚みは、特に限定されるものではないが、好ましくは、0.1〜10mm、より好ましくは、1〜5mmの範囲内から選択することができる。 Although the thickness of a base layer is not specifically limited, Preferably, it can select from the range of 0.1-10 mm, More preferably, it is 1-5 mm.
ベース層の体積抵抗率は、好ましくは、102〜1010Ω・cm、より好ましくは、103〜109Ω・cm、さらにより好ましくは、104〜108Ω・cmの範囲内から選択することができる。 The volume resistivity of the base layer is preferably from 10 2 to 10 10 Ω · cm, more preferably from 10 3 to 10 9 Ω · cm, and still more preferably from 10 4 to 10 8 Ω · cm. You can choose.
本現像ロールにおいて、中間層を形成する主材料としては、具体的には、例えば、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート、ポリアミド系樹脂、ウレタン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、メラミン樹脂、エポキシ系樹脂などの樹脂、ウレタン系エラストマー、ニトリルゴム(NBR)、水添ニトリルゴム(水添NBR)、エピクロルヒドリンゴムなどのゴム、これら樹脂やゴムなどをシリコーン、フッ素などで変性した変性物などを例示することができる。これらは1種または2種以上混合されていても良い。 In the present developing roll, as the main material for forming the intermediate layer, specifically, for example, silicone resin, fluorine resin, polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate, polyamide resin, urethane resin, (meth) Acrylic resins, melamine resins, epoxy resins and other resins, urethane elastomers, nitrile rubber (NBR), hydrogenated nitrile rubber (hydrogenated NBR), epichlorohydrin rubber, and other such resins and rubbers such as silicone and fluorine Examples of the modified products modified with 1. These may be used alone or in combination.
上記中間層を形成する主材料としては、へたりが少ない、粒子を分散させやすいなどの観点から、ウレタン系樹脂、ウレタン系エラストマー、(メタ)アクリル系樹脂などが好ましい。 The main material for forming the intermediate layer is preferably a urethane-based resin, a urethane-based elastomer, a (meth) acrylic resin, or the like from the viewpoints of little settling and easy dispersion of particles.
上記中間層を形成する主材料には、導電性付与、微小凹凸形成(中間層が下層の場合)などのため、上述した各種の電子導電剤、イオン導電剤など、従来公知の導電剤を1種または2種以上添加することができる。また、微小凹凸形成(中間層が下層の場合)などのため、上述した各種の充填剤を1種または2種以上添加することができる。また、凹凸部形成(中間層が下層の場合)などのため、上述した各種の粗さ形成用粒子を1種または2種以上添加することができる。 As the main material for forming the intermediate layer, conventionally known conductive agents such as the various electronic conductive agents and ionic conductive agents described above are used in order to impart conductivity and form minute irregularities (when the intermediate layer is a lower layer). Two or more species can be added. In addition, for the formation of fine irregularities (when the intermediate layer is a lower layer), one or more of the various fillers described above can be added. In addition, for the formation of irregularities (when the intermediate layer is a lower layer), one or more of the various types of roughness forming particles described above can be added.
ベース層の外周に中間層を形成するには、中間層を主に構成するポリマーになりうるモノマー/オリゴマー、あるいは、中間層を主に構成するポリマー自体と、導電剤、充填剤、粗さ形成粒子などを、メチルエチルケトンなどの適当な溶剤とともに混合し、コーティングに適した粘度を有する中間層形成用組成物を調製する。 In order to form an intermediate layer on the outer periphery of the base layer, a monomer / oligomer that can be a polymer that mainly constitutes the intermediate layer, or the polymer itself that mainly constitutes the intermediate layer, and a conductive agent, filler, and roughness formation Particles and the like are mixed with a suitable solvent such as methyl ethyl ketone to prepare a composition for forming an intermediate layer having a viscosity suitable for coating.
そして、ロールコーティング法、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用いて、ベース層の外周に中間層形成用組成物を塗工し、乾燥、必要に応じて熱処理を施すなどすれば、中間層を形成することができる。なお、中間層を複数層形成する場合には、上記方法に準じた操作を繰り返し行えば良い。 Then, using various coating methods such as a roll coating method, a dipping method, and a spray coating method, the intermediate layer forming composition is applied to the outer periphery of the base layer, dried, and subjected to heat treatment as necessary. An intermediate layer can be formed. Note that when a plurality of intermediate layers are formed, an operation according to the above method may be repeated.
中間層の厚みは、特に限定されるものではないが、好ましくは、1〜100μm、より好ましくは、3〜50μmの範囲内から選択することができる。 Although the thickness of an intermediate | middle layer is not specifically limited, Preferably, it can select from the range of 1-100 micrometers, More preferably, it is 3-50 micrometers.
中間層の体積抵抗率は、好ましくは、102〜1010Ω・cm、より好ましくは、104〜107Ω・cmの範囲内から選択することができる。 The volume resistivity of the intermediate layer is preferably selected from the range of 10 2 to 10 10 Ω · cm, more preferably from 10 4 to 10 7 Ω · cm.
本現像ロールにおいて、表層を形成する主材料としては、紫外線硬化型樹脂などの光硬化型樹脂を好適なものとして例示することができる。 In the developing roll, as a main material for forming the surface layer, a photocurable resin such as an ultraviolet curable resin can be exemplified as a suitable material.
上記表層は、未硬化の光硬化型組成物を、紫外線、電子線などの光を照射して硬化物とすることにより形成することができる。 The said surface layer can be formed by irradiating light, such as an ultraviolet-ray and an electron beam, and making hardened | cured material from an uncured photocurable composition.
ここで、上記光硬化型組成物としては、(A)(メタ)アクリレートモノマーと、(B)ウレタン(メタ)アクリレートとを含有する光硬化型組成物を好適なものとして例示することができる。 Here, as said photocurable composition, the photocurable composition containing (A) (meth) acrylate monomer and (B) urethane (meth) acrylate can be illustrated as a suitable thing.
(A)(メタ)アクリレートモノマーは、分子構造中にエチレンオキシド単位が導入されていると良い。このエチレンオキシド単位は、光硬化型組成物中に含まれることがあるイオン導電剤との相溶性の向上に寄与するためである。 The (A) (meth) acrylate monomer preferably has an ethylene oxide unit introduced in the molecular structure. This is because the ethylene oxide unit contributes to the improvement of the compatibility with the ionic conductive agent that may be contained in the photocurable composition.
分子構造中に導入されているエチレンオキシド単位の含有量としては、硬化物である表層の電気抵抗を低くしやすくなるなどの観点から、好ましくは、1〜98質量%の範囲内、より好ましくは、20〜98質量%の範囲内、さらに好ましくは、40〜98質量%の範囲内にあると良い。 The content of the ethylene oxide unit introduced into the molecular structure is preferably in the range of 1 to 98% by mass, more preferably from the viewpoint of easily reducing the electrical resistance of the surface layer that is a cured product, It is good to exist in the range of 20-98 mass%, More preferably, it exists in the range of 40-98 mass%.
なお、エチレンオキシド単位の含有量は、例えば、NMR(核磁気共鳴装置)などを用いて測定することができる。 In addition, content of an ethylene oxide unit can be measured using NMR (nuclear magnetic resonance apparatus) etc., for example.
(A)単官能の(メタ)アクリレートモノマーは、エチレンオキシド単位以外にも、他の単位が1種または2種以上、分子構造中に導入されていても良い。 (A) The monofunctional (meth) acrylate monomer may have one or more other units introduced into the molecular structure in addition to the ethylene oxide unit.
上記他の単位としては、例えば、炭素数3〜20のアルキレンオキシド単位、トリメチロールプロパン単位、ペンタエリスリトール単位、エチルヘキシルカルビトール単位、グリセリン単位などや、ノニルフェノール単位、パラクミルフェノール単位、ビスフェノールA単位、スチレンオキシド単位、イソシアヌル酸単位、ビスフェノールF単位、フタル酸単位、フェノキシ単位などの環状不飽和構造を含む単位などを例示することができる。これらは1種または2種以上含まれていても良い。 Examples of the other units include alkylene oxide units having 3 to 20 carbon atoms, trimethylolpropane units, pentaerythritol units, ethylhexyl carbitol units, glycerin units, nonylphenol units, paracumylphenol units, bisphenol A units, Examples include units containing cyclic unsaturated structures such as styrene oxide units, isocyanuric acid units, bisphenol F units, phthalic acid units, and phenoxy units. These may be contained alone or in combination of two or more.
また、(A)(メタ)アクリレートモノマーは、単官能であっても良いし、多官能であっても良い。あるいは、単官能の(メタ)アクリレートモノマーと、多官能の(メタ)アクリレートモノマーとが混合されていても良い。好ましくは、ロール抵抗を低くしやすいなどの観点から、(A)(メタ)アクリレートモノマーは、単官能であると良い。 The (A) (meth) acrylate monomer may be monofunctional or polyfunctional. Alternatively, a monofunctional (meth) acrylate monomer and a polyfunctional (meth) acrylate monomer may be mixed. Preferably, the (A) (meth) acrylate monomer is monofunctional from the viewpoint of easily reducing the roll resistance.
なお、「(メタ)アクリレートモノマーが単官能である」とは、(メタ)アクリレートモノマー1分子中に(メタ)アクリロイル基を1個有していることをいう。また、「(メタ)アクリレートモノマーが多官能である」とは、(メタ)アクリレートモノマー1分子中に(メタ)アクリロイル基を2個以上有していることをいう。 In addition, “(meth) acrylate monomer is monofunctional” means that one (meth) acrylate monomer has one (meth) acryloyl group. Moreover, “(meth) acrylate monomer is polyfunctional” means that one molecule of (meth) acrylate monomer has two or more (meth) acryloyl groups.
(A)(メタ)アクリレートモノマーとしては、具体的には、例えば、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、フェノキシエチレンオキシド変性アクリレート(表1の化1等)、ノニルフェノールエチレンオキシド変性アクリレート(表1の化2等)、メトキシエチレンオキシド変性アクリレート(表1の化3等)、エトキシエチレンオキシド変性アクリレート(表1の化4等)、2エチルヘキシルエチレンオキシド変性アクリレート(表1の化5等)、ブトキシエチレンオキシド変性アクリレート(表1の化6等)、エチレンオキシド変性クレゾールアクリレート(表1の化7等)などを例示することができる。これらは1種または2種以上含まれていても良い。 Specific examples of the (A) (meth) acrylate monomer include, for example, methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, Phenoxyethylene oxide modified acrylate (Chemical formula 1 in Table 1), Nonylphenol ethylene oxide modified acrylate (Chemical formula 2 in Table 1), methoxyethylene oxide modified acrylate (Chemical formula 3 in Table 1), ethoxyethylene oxide modified acrylate (Chemical formula 4 in Table 1) ) 2-ethylhexyl ethylene oxide modified acrylate (Chemical formula 5 in Table 1), butoxyethylene oxide modified acrylate (Chemical formula 6 in Table 1), ethylene oxide modified cresol accelerator (Table 1 of 7, etc.) and the like can be exemplified. These may be contained alone or in combination of two or more.
一方、(B)ウレタン(メタ)アクリレートは、ウレタン結合と(メタ)アクリロイル基とを合わせ持つ化合物である。(B)ウレタン(メタ)アクリレートとしては、具体的には、例えば、イソシアネート化合物に水酸基含有アクリレートが直接付加したタイプ、イソシアヌレートのようなポリイソシアネート化合物に水酸基含有アクリレートが直接付加したタイプ、ポリオールとイソシアネート化合物の反応物に水酸基含有アクリレートが付加したタイプなどのウレタン(メタ)アクリレートを例示することができる。これらは1種または2種以上含まれていても良い。 On the other hand, (B) urethane (meth) acrylate is a compound having both a urethane bond and a (meth) acryloyl group. Specific examples of the (B) urethane (meth) acrylate include, for example, a type in which a hydroxyl group-containing acrylate is directly added to an isocyanate compound, a type in which a hydroxyl group-containing acrylate is directly added to a polyisocyanate compound such as isocyanurate, and a polyol. A urethane (meth) acrylate such as a type in which a hydroxyl group-containing acrylate is added to a reaction product of an isocyanate compound can be exemplified. These may be contained alone or in combination of two or more.
上記イソシアネート化合物としては、ピュアMDI、クルードMDI、IPDIなどが挙げられる。また、上記ポリオールとしては、エステル系、エーテル系ポリオールなどが挙げられる。また、上記水酸基含有アクリレートとしては、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレートなどが挙げられる。 Examples of the isocyanate compound include pure MDI, crude MDI, and IPDI. Examples of the polyol include ester-based and ether-based polyols. Examples of the hydroxyl group-containing acrylate include hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, and pentaerythritol triacrylate.
このうち、屈曲性、強度などの観点から、ポリオールとイソシアネート化合物の反応物に水酸基含有アクリレートが付加したタイプのウレタン(メタ)アクリレートを好適に用いることができる。 Among these, urethane (meth) acrylates of a type in which a hydroxyl group-containing acrylate is added to a reaction product of a polyol and an isocyanate compound can be suitably used from the viewpoint of flexibility and strength.
また、(B)ウレタン(メタ)アクリレート1分子中に含まれる(メタ)アクリロイル基の数は、当該光硬化型組成物の硬化後に表層が硬くなり過ぎず、トナーストレスの低減に寄与しやすくなるなどの観点から、好ましくは、1個〜6個の範囲内、より好ましくは、2個〜6個の範囲内、さらにより好ましくは、3個〜6個の範囲内にあると良い。 In addition, the number of (meth) acryloyl groups contained in one molecule of (B) urethane (meth) acrylate is such that the surface layer does not become too hard after the photocurable composition is cured, and it is easy to contribute to reduction of toner stress. From the viewpoint of the above, it is preferable that it is in the range of 1 to 6, more preferably in the range of 2 to 6, and still more preferably in the range of 3 to 6.
上記光硬化型組成物は、(A)成分に起因する表層のタック性(粘着性)と、(B)成分に起因する表層の耐摩耗性とのバランスに優れるなどの観点から、(A)成分/前記(B)成分(質量比)が、好ましくは、50/50〜80/20、より好ましくは、60/40〜70/30の範囲内にあると良い。 From the viewpoint of excellent balance between the tackiness (adhesiveness) of the surface layer attributable to the component (A) and the wear resistance of the surface layer attributable to the component (B), the photocurable composition is (A) Component / component (B) (mass ratio) is preferably in the range of 50/50 to 80/20, more preferably 60/40 to 70/30.
上記光硬化型組成物は、上記(A)成分、(B)成分以外にも、必要に応じて、他の光重合成分を含有していても良い。 The photocurable composition may contain other photopolymerization components as required in addition to the components (A) and (B).
なお、他の光重合成分としては、例えば、分子構造中にエチレンオキシド単位が導入されていない、単官能もしくは多官能の(メタ)アクリレートモノマーなどを例示することができる。 In addition, as another photopolymerization component, the monofunctional or polyfunctional (meth) acrylate monomer etc. in which the ethylene oxide unit is not introduce | transduced in molecular structure can be illustrated, for example.
他の光重合成分としては、具体的には、例えば、ヘキサジオールジアクリレート、ノナンジオールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、イソシアヌル酸トリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ヒドロキシフェニルモノアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ヒドロキシエチルモノアクリレートなどを例示することができる。これらは1種または2種以上混合して用いても良い。 Specific examples of other photopolymerization components include hexadiol diacrylate, nonanediol diacrylate, propylene glycol diacrylate, isocyanuric acid triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, hydroxyphenyl monoacrylate, and ditrimethylolpropane tetraacrylate. Examples include acrylate and hydroxyethyl monoacrylate. You may use these 1 type or in mixture of 2 or more types.
また、上記光硬化型組成物は、紫外線や電子線などの光照射により光重合して硬化しうるものであり、必要に応じて、光重合開始剤を含んでいても良い。 Moreover, the said photocurable composition can be photopolymerized and hardened | cured by light irradiation, such as an ultraviolet-ray and an electron beam, and may contain the photoinitiator as needed.
上記光重合開始剤は、特に限定されることなく、通常使用され得るものであれば、何れのものでも使用することができる。 The photopolymerization initiator is not particularly limited, and any photopolymerization initiator can be used as long as it can be normally used.
上記光重合開始剤としては、具体的には、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエ−テル、ベンゾインエチルエ−テル、2−メチルベンゾイン、ベンジル、ベンジルジメチルケタ−ル、ジフェニルスルフィド、テトラメチルチウラムモノサルファイド、ジアセチル、エオシン、チオニン、ミヒラ−ケトン、アントラセン、アントラキノン、アセトフェノン、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、p−イソプロピルαヒドロキシイソブチルフェノン、α・α´ジクロル−4−フェノキシアセトフェノン、1−ヒドロキシ−1−シクロヘキシルアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、メチルベンゾイルフォルメイト、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]・2・モルフォリノ−プロペン、チオキサントン、ベンゾフェノン、2,2−ジメトキシ−1、2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、ベンゾフェノン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モンフォリノプロパノン1、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン1、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニル−フォスフィンオキサイド、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1オン、ビス(シクロペンタジエニル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(ピル−イル)チタニウム)、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ビスアシルフォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、(η5 −2,4−シクロペンタジエン−1−イル)[(1,2,3,4,5,6−η)−(1−メチルエチル)ベンゼン]−アイアン(1+)−ヘキサフルオロフォスフェイト(1−)などを例示することができる。これらは1種または2種以上併用することができる。 Specific examples of the photopolymerization initiator include benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, 2-methylbenzoin, benzyl, benzyldimethylketal, diphenyl sulfide, and tetramethylthiuram monosulfide. , Diacetyl, eosin, thionine, mihira-ketone, anthracene, anthraquinone, acetophenone, α-hydroxyisobutylphenone, p-isopropyl αhydroxyisobutylphenone, α · α 'dichloro-4-phenoxyacetophenone, 1-hydroxy-1-cyclohexylacetophenone 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, methylbenzoyl formate, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] .2.morpholino-propene, thioxanthone , Benzophenone, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, benzophenone, 2-methyl-1- [4 -(Methylthio) phenyl] -2-monforinopropanone 1,2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone 1,2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl- Propan-1-one, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenyl-phosphine oxide, 1- [4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, Bis (cyclopentadienyl) -bis (2,6-difluoro-3- (pyryl) titanium), -Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, bisacylphosphine oxide, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide, (η5-2,4-cyclopentadien-1-yl ) [(1,2,3,4,5,6-η)-(1-methylethyl) benzene] -iron (1 +)-hexafluorophosphate (1-) and the like. These can be used alone or in combination of two or more.
上記光重合開始剤を用いる場合、光重合開始剤の含有量の下限値は、光硬化型組成物中に含まれる重合成分100質量部に対し、好ましくは、0.01質量部以上、より好ましくは、0.1質量部以上、さらにより好ましくは、1質量部以上であると良い。 When the photopolymerization initiator is used, the lower limit of the content of the photopolymerization initiator is preferably 0.01 parts by mass or more, more preferably 100 parts by mass of the polymerization component contained in the photocurable composition. Is 0.1 parts by mass or more, and more preferably 1 part by mass or more.
一方、上記光重合開始剤の含有量の上限値は、光硬化型組成物中に含まれる重合成分100質量部に対し、好ましくは、50質量部以下、より好ましくは、10質量部以下であると良い。 On the other hand, the upper limit of the content of the photopolymerization initiator is preferably 50 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the polymerization component contained in the photocurable composition. And good.
また、上記光硬化型組成物は、好ましい添加成分として、(C)イオン導電剤をさらに含んでいると良い。(C)イオン導電剤を含む場合には、表層の電気抵抗の調整を図りやすくなるからである。 The photocurable composition preferably further contains (C) an ionic conductive agent as a preferred additive component. (C) When an ionic conductive agent is included, the electrical resistance of the surface layer can be easily adjusted.
上記イオン導電剤は、特に限定されることなく、電子写真機器分野で使用され得るものであれば、何れのものでも使用することができる。 The ionic conductive agent is not particularly limited, and any ionic conductive agent can be used as long as it can be used in the field of electrophotographic equipment.
上記イオン導電剤としては、具体的には、例えば、化8で表される4級アンモニウム過塩素酸塩(但し、化8中、R1、R2、R3、R4は、炭素数1〜18のアルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、フェニル基、キシリル基などを示す)、化9で表されるホウ酸塩(但し、化9中、R1、R2、R3、R4は、炭素数1〜18のアルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、フェニル基、キシリル基などを示し、Mn+は、アルカリ金属イオンもしくはアルカリ土類金属イオンであり、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオンなどを示す)などを例示することができる。これらは1種または2種以上混合されていても良い。 Specific examples of the ionic conductive agent include, for example, quaternary ammonium perchlorate represented by Chemical Formula 8 (in the chemical formula 8, R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 have 1 carbon atom) A borate represented by Chemical formula 9 (which represents a methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, hexyl group, octyl group, decyl group, phenyl group, xylyl group, etc.) In formula 9, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 are alkyl groups having 1 to 18 carbon atoms, such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, hexyl group, phenyl group, xylyl group, etc. M n + is an alkali metal ion or an alkaline earth metal ion, and represents a lithium ion, a sodium ion, a potassium ion, a calcium ion, or the like. These may be used alone or in combination.
(化8)
(Chemical formula 8)
(化9)
(Chemical 9)
上記イオン導電剤の含有量の下限値は、光硬化型組成物中に含まれる重合成分100質量部に対し、好ましくは、0.01質量部以上、より好ましくは、0.1質量部以上、さらにより好ましくは、1質量部以上であると良い。 The lower limit of the content of the ionic conductive agent is preferably 0.01 parts by mass or more, more preferably 0.1 parts by mass or more, with respect to 100 parts by mass of the polymerization component contained in the photocurable composition. Even more preferably, it is 1 mass part or more.
一方、上記イオン導電剤の含有量の上限値は、光硬化型組成物中に含まれる重合成分100質量部に対し、好ましくは、50質量部以下、より好ましくは、10質量部以下であると良い。 On the other hand, the upper limit of the content of the ionic conductive agent is preferably 50 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the polymerization component contained in the photocurable composition. good.
上記光硬化型組成物は、他にも、必要に応じて光安定剤、粘度調整剤、老化防止剤、加工助剤、滑剤、難燃剤、可塑剤、発泡剤、充填剤、架橋剤、架橋助剤、分散剤、消泡剤、顔料、離型剤などの各種の添加剤を1種または2種以上含有していても良い。 In addition to the above, the above-mentioned photocurable composition may be a light stabilizer, a viscosity modifier, an anti-aging agent, a processing aid, a lubricant, a flame retardant, a plasticizer, a foaming agent, a filler, a crosslinking agent, and a crosslinking agent. You may contain 1 type, or 2 or more types of various additives, such as an adjuvant, a dispersing agent, an antifoamer, a pigment, and a mold release agent.
以上説明した光硬化型組成物は、下層の凸部を表層表面に露出させやすいなどの観点から、その粘度(25℃)が、好ましくは、10000mPa・s以下、より好ましくは、1000mPa・s以下に調整されていると良い。 The photocurable composition described above has a viscosity (25 ° C.) of preferably 10000 mPa · s or less, more preferably 1000 mPa · s or less, from the viewpoint of easily exposing the convex portions of the lower layer to the surface of the surface layer. It should be adjusted to.
また、上記光硬化型組成物は、下層の凸部を表層表面に露出させやすいなどの観点から、その固形分量が、全体量に対して、好ましくは、60質量%〜10質量%の範囲内、より好ましくは、50質量%〜20質量%の範囲内、さらにより好ましくは40質量%〜30質量%の範囲内にあると良い。 In addition, the above-mentioned photocurable composition preferably has a solid content in the range of 60% by mass to 10% by mass with respect to the total amount from the viewpoint of easily exposing the convex portions of the lower layer to the surface of the surface layer. More preferably, it is in the range of 50% by mass to 20% by mass, and still more preferably in the range of 40% by mass to 30% by mass.
上記光硬化型組成物は、粘度、固形分量を上記範囲に調製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(MIDK)、THF、DMFなどの有機溶剤、メタノール、エタノールなどの水溶性溶剤などといった溶剤を適宜含んでいても良い。また、無溶剤であっても良い。 From the viewpoint of adjusting the viscosity and the solid content in the above range, the photocurable composition is an organic solvent such as methyl ethyl ketone, toluene, acetone, ethyl acetate, butyl acetate, methyl isobutyl ketone (MIDK), THF, DMF, A solvent such as a water-soluble solvent such as methanol or ethanol may be appropriately contained. Further, it may be solventless.
上述した光硬化型組成物は、各種材料を所望の配合となるように秤量し、これらを攪拌機、サンドミルなどの混合手段により混合するなどして調製することができる。なお、混合中、混合後に脱泡処理などを行っても良い。 The above-mentioned photocurable composition can be prepared by weighing various materials so as to have a desired composition and mixing them by mixing means such as a stirrer and a sand mill. In addition, you may perform a defoaming process etc. after mixing during mixing.
このような光硬化型組成物を用いて、ベース層や中間層などの下層表面に表層を形成する方法としては、例えば、ロールコーティング法、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。 As a method for forming a surface layer on the surface of a lower layer such as a base layer or an intermediate layer using such a photocurable composition, for example, various coating methods such as a roll coating method, a dipping method, and a spray coating method are applied. be able to.
より具体的には、例えば、下層までが形成されたロール体の表面にロールコーティング法などにより、上記光硬化型性組成物を塗工し、紫外線などの光を照射して硬化させる方法、上記ロール体を、上記光硬化型性組成物が貯留された貯留槽内に浸漬し、引き上げた後に紫外線などの光を照射して硬化させる方法などを例示することができる。溶剤を含有する場合、モノマー成分を含有する場合には、光硬化後、熱処理を行っても良い。 More specifically, for example, the method of applying the photocurable composition to the surface of the roll body formed up to the lower layer by a roll coating method and irradiating with light such as ultraviolet rays, and the like, Examples include a method of immersing the roll body in a storage tank in which the photocurable composition is stored, and then curing the roll body by irradiating light such as ultraviolet rays. In the case of containing a solvent, in the case of containing a monomer component, heat treatment may be performed after photocuring.
なお、これらコーティング法は1種または2種以上組み合わせても良い。また、上記コーティング法は、1回または2回以上繰り返し行っても良い。 These coating methods may be used alone or in combination. The coating method may be repeated once or twice or more.
表層の体積抵抗率は、耐電圧確保およびロール抵抗の調整などの観点から、好ましくは1×106〜1×1013Ω・cm、より好ましくは、1×108〜1×1011Ω・cmの範囲内から選択することができる。 The volume resistivity of the surface layer is preferably 1 × 10 6 to 1 × 10 13 Ω · cm, more preferably 1 × 10 8 to 1 × 10 11 Ω · cm, from the viewpoint of ensuring withstand voltage and adjusting the roll resistance. It can be selected from the range of cm.
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。なお、以下では、軸体の外周に、ベース層、中間層、表層がこの順に積層された3層構造の電子写真機器用現像ロールを作製した。したがって、中間層が下層に該当することになる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail using examples. In the following, a developing roll for an electrophotographic apparatus having a three-layer structure in which a base layer, an intermediate layer, and a surface layer are laminated in this order on the outer periphery of a shaft body was produced. Therefore, the intermediate layer corresponds to the lower layer.
1.実施例および比較例に係る現像ロールの作製
(軸体)
外径6mm、長さ250mmの鉄製で、表面にNiめっきが施されている中実円柱状の軸体を準備した。
1. Production of developing roll according to examples and comparative examples (shaft body)
A solid cylindrical shaft body having an outer diameter of 6 mm and a length of 250 mm and having Ni plating on the surface was prepared.
(ベース層形成用組成物の調製)
導電性ミラブルシリコーンゴム(東芝シリコーン(株)製、「XE23−A4902」)100質量部と、パーオキサイド系架橋剤(東芝シリコーン(株)製、「TC−8」)1.5質量部とを、ニーダーで混練することにより、ベース層形成用組成物を調製した。なお、各実施例、比較例において、ベース層形成用組成物は、共通である。
(Preparation of composition for base layer formation)
100 parts by mass of conductive millable silicone rubber (manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd., “XE23-A4902”) and 1.5 parts by mass of peroxide-based crosslinking agent (manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd., “TC-8”) The composition for base layer formation was prepared by kneading with a kneader. In each example and comparative example, the composition for forming the base layer is common.
(中間層形成用組成物の調製)
表2に示す配合割合(単位は質量部)となるように各種材料を配合し、これを分散、混合、撹拌することにより、実施例1〜5、比較例1、2で用いる各中間層形成用組成物を調製した。
(Preparation of intermediate layer forming composition)
Forming each intermediate layer used in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 by blending various materials so that the blending ratio (unit is parts by mass) shown in Table 2 is dispersed, mixed, and stirred. A composition was prepared.
なお、各中間層形成用組成物の調製時に使用した各種材料は、以下の通りである。
・ポリウレタンエラストマー[坂井化学(株)製、「UN278」]
・アクリルシリコーン[東亞合成(株)製、「サイマックUS270」]
・アクリル樹脂[綜研化学(株)製、「サーモラックEF42」]
・カーボンブラック[電気化学工業(株)製、「デンカブラック」]
・ウレタン粒子[大日本インキ化学工業(株)製、「バーノックCFB100」、平均粒径20μm]
In addition, the various materials used at the time of preparation of each intermediate layer forming composition are as follows.
・ Polyurethane elastomer [manufactured by Sakai Chemical Co., Ltd., “UN278”]
・ Acrylic silicone [manufactured by Toagosei Co., Ltd., “Symac US270”]
・ Acrylic resin [manufactured by Soken Chemical Co., Ltd., “Thermo Rack EF42”]
・ Carbon black [Denka Black, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.]
-Urethane particles [Dainippon Ink & Chemicals, “Bernock CFB100”, average particle size 20 μm]
(表層形成用組成物の調製)
表2に示す配合割合(単位は質量部)となるように各種材料を配合し、これを攪拌機により撹拌、混合した後、室温にて24時間放置(脱泡のため)することにより、実施例1〜5で用いる各表層形成用組成物を調製した。
(Preparation of surface layer forming composition)
Examples were prepared by blending various materials so that the blending ratios shown in Table 2 (units are parts by mass) were stirred and mixed with a stirrer, and then allowed to stand at room temperature for 24 hours (for defoaming). Each surface layer forming composition used in 1-5 was prepared.
また、表2に示す配合割合(単位は質量部)となるように各種材料を配合し、これをビーズミルで1時間循環させならが分散することにより、比較例1、2で用いる各表層形成用組成物を調製した。 In addition, various materials are blended so as to have the blending ratios shown in Table 2 (units are parts by mass), and if this is circulated through a bead mill for 1 hour, the dispersion is carried out for each surface layer used in Comparative Examples 1 and 2. A composition was prepared.
なお、上記表層形成用組成物の調製時に使用した各種材料は、以下の通りである。 In addition, the various materials used at the time of preparation of the said composition for surface layer formation are as follows.
・ポリエチレングリコールジアクリレート(CH2=CHCOO(C2H4O)n−COCH=CH2、n≒23)[新中村化学工業(株)製、「NKエステル A−1000」]
・ウレタンアクリレート(官能基数f=6)[ダイセルUCB(株)製、「Ebecryl 1290」]
・ポリウレタンエラストマー[坂井化学(株)製、「UN278」]
・アクリルシリコーン[東亞合成(株)製、「サイマックUS270」]
・光重合開始剤[チバスペシャルティケミカルズ(株)製、「イルガキュアー127」]
・イオン導電剤[トリメチルオクタデシルアンモニウムパークロレート]
・電子導電剤[カーボンブラック、電気化学工業(株)製、「デンカブラック」]
Polyethylene glycol diacrylate (CH 2 ═CHCOO (C 2 H 4 O) n —COCH═CH 2 , n≈23) [Shin Nakamura Chemical Co., Ltd., “NK Ester A-1000”]
-Urethane acrylate (functional group number f = 6) [Daicel UCB Co., Ltd., "Ebecryl 1290"]
・ Polyurethane elastomer [manufactured by Sakai Chemical Co., Ltd., “UN278”]
・ Acrylic silicone [manufactured by Toagosei Co., Ltd., “Symac US270”]
Photoinitiator [Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd., “Irgacure 127”]
・ Ionic conductive agent [Trimethyl octadecyl ammonium perchlorate]
・ Electronic conductive agent [Carbon Black, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., “Denka Black”]
以上準備した、軸体、ベース層形成用組成物、各中間層形成用組成物、各表層形成用組成物を用い、以下の手順により、実施例1〜5、比較例1、2に係る現像ロールを作製した。 Using the shaft body, the base layer forming composition, each intermediate layer forming composition, and each surface layer forming composition prepared as described above, the development according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 was performed according to the following procedure. A roll was produced.
(実施例1〜5、比較例1、2)
内部に軸体を同軸にセットした円筒状金型内に、上記調製したベース層形成用組成物を注入し、150℃で45分間加熱した後、冷却、脱型した。これにより、芯金の外周に、シリコーンゴム系のベース層(厚み3mm)を備えた各ロール体を作製した。
(Examples 1 to 5, Comparative Examples 1 and 2)
The above-prepared composition for forming a base layer was poured into a cylindrical mold having a shaft set coaxially therein, heated at 150 ° C. for 45 minutes, then cooled and demolded. Thereby, each roll body provided with a silicone rubber base layer (thickness 3 mm) on the outer periphery of the metal core was produced.
次いで、ロールコート法を用いて、上記各ロール体の表面に上記調製した各中間層形成用組成物を所定の厚みでコーティングし、150℃で30分熱処理することにより、ベース層の外周に中間層を形成した。 Next, using the roll coating method, the surface of each roll body is coated with the prepared composition for forming an intermediate layer at a predetermined thickness, and heat-treated at 150 ° C. for 30 minutes, so that the outer periphery of the base layer is intermediately coated. A layer was formed.
次いで、同様に、ロールコート法を用いて、上記中間層が形成された各ロール体の中間層表面に、各表層形成用組成物をそれぞれ所定の厚みでコーティングした。 Next, similarly, each surface layer-forming composition was coated at a predetermined thickness on the surface of the intermediate layer of each roll body on which the intermediate layer was formed, using a roll coating method.
次いで、実施例1〜5については、紫外線を照射(紫外線強度100mW/cm2、50秒間照射)することにより、各表層形成用組成物を紫外線硬化させ、各中間層の外周に各表層を形成した。これにより、実施例1〜5に係る現像ロールを作製した。 Next, for Examples 1 to 5, each surface layer-forming composition was cured by UV irradiation (UV intensity 100 mW / cm 2 , irradiation for 50 seconds), and each surface layer was formed on the outer periphery of each intermediate layer. did. Thereby, the developing roll which concerns on Examples 1-5 was produced.
一方、比較例1、2については、各表層形成用組成物を150℃で1時間熱処理することにより、各中間層の外周に各表層を形成した。これにより、比較例1、2に係る現像ロールを作製した。 On the other hand, about Comparative Examples 1 and 2, each surface layer was formed in the outer periphery of each intermediate | middle layer by heat-treating each surface layer forming composition at 150 degreeC for 1 hour. Thereby, the developing roll which concerns on the comparative examples 1 and 2 was produced.
2.ロール物性の測定
得られた各現像ロールにつき、表1に示した各種ロール物性を測定した。
2. Measurement of Roll Physical Properties Various roll physical properties shown in Table 1 were measured for each of the obtained developing rolls.
なお、中間層が有する凹凸部の凸部が、表層へ露出されているか否かは、レーザー顕微鏡((株)キーエンス製、「VK−9510」)によりロール表面を観察することにより行った。この際、凸部が露出されていた場合には、露出凸部の高さ(表層表面から凸部の頂部までの距離)の測定も合わせて行った。 In addition, whether the convex part of the uneven | corrugated | grooved part which an intermediate | middle layer has exposed to the surface layer was performed by observing the roll surface with a laser microscope (the Keyence Corporation make, "VK-9510"). At this time, when the convex portion was exposed, the height of the exposed convex portion (the distance from the surface of the surface layer to the top of the convex portion) was also measured.
また、露出凸部、表層のマルテンス硬さは、ISO14577−1(A.2 マルテンス硬さHM)に準拠し、微小硬度計(Fischer社製、「マイクロスコープHS100」)を用いて測定した。この際、測定条件は、圧子:対面角度136°の四角垂型ダイヤモンド圧子、初期荷重:0mN、押込み最大荷重:20mN(定荷重)、最大荷重到達時間:5sec、最大荷重保持時間:30sec、抜重時間:5secとした。 Further, the Martens hardness of the exposed convex part and the surface layer was measured using a micro hardness meter (manufactured by Fischer, “Microscope HS100”) in conformity with ISO145757-1 (A.2 Martens hardness HM). At this time, the measurement conditions were: indenter: square-angle diamond indenter with a face-to-face angle of 136 °, initial load: 0 mN, maximum indentation load: 20 mN (constant load), maximum load arrival time: 5 sec, maximum load holding time: 30 sec, detrusion Time: 5 sec.
また、各表面粗さRz(十点平均粗さ)は、JIS B 0601−1994に準拠して測定した。 Each surface roughness Rz (10-point average roughness) was measured according to JIS B 0601-1994.
また、ロール体積抵抗は、金属ドラム上に各現像ロールを線接触させ、ロールの芯金の両端に各々500gの荷重をかけた状態で金属ドラムを回転駆動し、30rpmで各現像ロールをつれ回り回転させ、100Vdc印加した状態での軸体と金属ドラム間の電気抵抗を測定し、ロール体積抵抗として求めた。 Also, the roll volume resistance is such that each developing roll is brought into line contact with the metal drum, the metal drum is rotationally driven with a load of 500 g applied to both ends of the core metal of the roll, and each developing roll is rotated at 30 rpm. The electrical resistance between the shaft body and the metal drum in a state of being rotated and applied with 100 Vdc was measured and obtained as a roll volume resistance.
3.ロール評価
得られた各現像ロールにつき、表2に示した各種ロール評価行った。
3. Roll evaluation Each of the obtained developing rolls was subjected to various roll evaluations shown in Table 2.
(耐摩耗性評価)
各現像ロールを、市販のカラーレーザープリンタ(キヤノン(株)製、「LBP−2510」)のカートリッジ内に組み込み、温度32.5℃、相対湿度80%RHの環境下にて、画像出しを通紙1000枚(A4サイズ)にて行い、その後、ロール表面をレーザー顕微鏡((株)キーエンス製、「VK−9510」)で拡大し、その外観を観察した。
(Abrasion resistance evaluation)
Each developing roll is incorporated in a cartridge of a commercially available color laser printer (manufactured by Canon Inc., “LBP-2510”), and passes through an image in an environment of a temperature of 32.5 ° C. and a relative humidity of 80% RH. The test was performed with 1000 sheets of paper (A4 size), and then the surface of the roll was enlarged with a laser microscope (manufactured by Keyence Corporation, “VK-9510”), and the appearance was observed.
上記観察により、ロール表面に存在する中間層の露出凸部(各実施例)、あるいは、ウレタン粒子の頂部位置に対応する表層部分(各比較例)がほとんど削れておらず、画像の乱れがなかった場合を耐摩耗性が良好であるとして「○」、削れが発生し、画像にガサツキが発生した場合を耐摩耗性に劣るとして「×」と評価した。 According to the above observation, the exposed convex part of the intermediate layer existing on the roll surface (each example) or the surface layer part (each comparative example) corresponding to the top position of the urethane particle is hardly scraped, and there is no image disturbance. The case where the wear resistance was good was evaluated as “◯”, and the case where shaving occurred and the image was rusted was evaluated as “×” as being inferior in wear resistance.
(フィルミング評価)
各現像ロールを、上記カラーレーザープリンタのカートリッジ内に組み込み、温度32.5℃、相対湿度80%RHの環境下にて、画像出しを通紙3000枚(A4サイズ)にて行い、その後、ロール表面を上記顕微鏡で拡大し、その外観を観察した。
(Filming evaluation)
Each developing roll is incorporated in the cartridge of the color laser printer, and the image is printed on 3000 sheets of paper (A4 size) in an environment of a temperature of 32.5 ° C. and a relative humidity of 80% RH. The surface was magnified with the above microscope and the appearance was observed.
上記観察により、ロール表面にトナーの付着がなかった、もしくは、軽微で画像に影響がでなかった場合を耐フィルミング性に優れるとして「○」、ロール表面にトナーが付着し、画像にガサツキが発生した場合を耐フィルミング性に劣るとして「×」と評価した。 According to the above observation, when the toner was not attached to the roll surface or it was slight and had no effect on the image, “◯” was given as excellent filming resistance, and the toner adhered to the roll surface and the image was not smooth. When it occurred, it was evaluated as “x” because the filming resistance was poor.
(ブレード固着評価)
上記フィルミング評価と同様の画像出しを行った後、ブレードの現像ロールニップ部を上記顕微鏡で拡大し、その外観を観察した。
(Blade adhesion evaluation)
After image formation similar to the filming evaluation, the developing roll nip portion of the blade was enlarged with the microscope, and the appearance was observed.
上記観察により、当該ニップ部にトナーの固着がなかった、もしくは、軽微で画像に影響がでなかった場合を耐ブレード固着性に優れるとして「○」、当該ニップ部にトナーが固着し、縦スジ画像不良(現像スジ)が発生した場合を耐ブレード固着性に劣るとして「×」と評価した。 According to the above observation, when the toner is not fixed to the nip portion or is light and does not affect the image, it is determined that the blade is excellent in anti-blade resistance. The case where an image defect (development streak) occurred was evaluated as “x” as being inferior in the blade adhesion resistance.
(地汚れ評価)
各現像ロールを、上記カラーレーザープリンタのカートリッジ内に組み込み、白紙チャートモードで現像し、感光ドラム(OPC)上にトナーが移動したタイミングで現像を停止させた。次いで、上記感光ドラム上に飛翔したトナーをテープに転写し、白紙に貼り付け、マクベス濃度を測定した。
(Earth dirt evaluation)
Each developing roll was incorporated in the cartridge of the color laser printer, developed in the blank paper chart mode, and stopped at the timing when the toner moved onto the photosensitive drum (OPC). Next, the toner flying on the photosensitive drum was transferred to a tape and pasted on a white paper, and the Macbeth density was measured.
そして、測定したマクベス濃度から白紙濃度を引いた値を地汚れ特性値と定め、この値が0.02以下であった場合を耐地汚れ性に優れるとして「○」、0.02を越えた場合を耐地汚れ性に劣るとして「×」と評価した。 Then, a value obtained by subtracting the white paper density from the measured Macbeth density is defined as a background stain characteristic value, and when this value is 0.02 or less, “0” exceeds 0.02 as excellent background stain resistance. The case was evaluated as “x” because it was poor in soil resistance.
なお、地汚れ評価は、各現像ロールによるトナーストレスの影響を調べるための評価である。 The background stain evaluation is an evaluation for examining the influence of toner stress by each developing roll.
表2に、中間層、表層の配合割合、各ロール物性、ロール評価結果をまとめて示す。 Table 2 summarizes the blending ratio of the intermediate layer and the surface layer, physical properties of each roll, and roll evaluation results.
また、図8に、実施例1に係る現像ロールのロール表面のレーザー顕微鏡写真を示す。また、図9に、図8において、観察方向を変えた際のレーザー顕微鏡写真を示す。なお、特に図示はしないが、残りの実施例についても、実施例1と同様のロール表面構造を有していた。 FIG. 8 shows a laser micrograph of the roll surface of the developing roll according to Example 1. FIG. 9 shows a laser microscope photograph when the observation direction is changed in FIG. Although not particularly shown, the remaining examples also had the same roll surface structure as in Example 1.
表2、図8、図9から以下のことが分かる。すなわち、比較例1に係る現像ロールは、下層である中間層の凸部が表層表面に露出されておらず、中間層中の粗さ形成用粒子の頂部に対応する表層が、ブレードによる摺擦されて削れが発生した。 The following can be understood from Table 2, FIG. 8, and FIG. That is, in the developing roll according to Comparative Example 1, the convex portion of the intermediate layer which is the lower layer is not exposed on the surface of the surface layer, and the surface layer corresponding to the top of the roughness forming particles in the intermediate layer is rubbed by the blade. As a result, scraping occurred.
また、フィルミングやブレード固着が発生した。これは、ブレードとの摩擦が大きく、発生した摩擦熱により、トナーが溶解してしまったことが原因であると考えられる。 Filming and blade sticking occurred. This is considered to be because the friction with the blade is large and the toner is dissolved by the generated frictional heat.
比較例2に係る現像ロールは、比較例1に係る現像ロールと比較して、表層が硬い。そのため、耐摩耗性、耐フィルミング性、耐ブレード固着性は良好であった。しかし、耐地汚れ性に劣っていた。これは、高硬度な表層によりトナーストレスが大きかったためであると推察される。 The developing roll according to Comparative Example 2 has a harder surface layer than the developing roll according to Comparative Example 1. Therefore, the wear resistance, filming resistance, and blade adhesion resistance were good. However, the soil resistance was poor. This is presumably because the toner stress was large due to the high hardness surface layer.
これらに対し、実施例に係る現像ロールは、図8、図9の写真に示されるように、下層である中間層の凸部が表層表面に露出されている。 On the other hand, as shown in the photographs of FIGS. 8 and 9, in the developing roll according to the example, the convex portion of the intermediate layer as the lower layer is exposed on the surface of the surface layer.
そして、実施例に係る現像ロールでは、主にブレードにより摺擦される露出凸部が、トナーを保持する表層よりも硬さが硬い。そのため、凸部が低摩擦化され、摩擦熱の発生が抑制され、これにより、トナーが溶解し難くなり、ロールへのフィルミング、ブレードへの固着を抑制することができた。また、凸部の耐摩耗性も向上できた。 In the developing roll according to the example, the exposed convex portion rubbed mainly by the blade is harder than the surface layer holding the toner. For this reason, the convex portions are reduced in friction and the generation of frictional heat is suppressed, which makes it difficult for the toner to dissolve, and prevents filming on the roll and sticking to the blade. Moreover, the abrasion resistance of the convex portion could be improved.
さらに、実施例に係る現像ロールでは、トナーを保持する表層が、ブレードにより摺擦される露出凸部よりも硬さが柔らかい。そのため、ブレードとの摺擦によるトナーストレスを抑制することができた。 Furthermore, in the developing roll according to the example, the surface layer holding the toner is softer than the exposed convex portion rubbed by the blade. Therefore, toner stress due to rubbing with the blade can be suppressed.
したがって、実施例に係る現像ロールを組み込めば、電子写真機器の長期耐久性を向上させることが可能であることが確認できた。 Therefore, it was confirmed that the long-term durability of the electrophotographic apparatus can be improved by incorporating the developing roll according to the example.
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で種々の改変が可能なものである。 The embodiments and examples of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. is there.
10 現像ロール
12 軸体
14 ベース層
16 中間層
18 表層
20 凹凸部
22 凸部
24 凹部
26 粗さ形成用粒子
28 微小凹凸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Developing roll 12 Shaft body 14 Base layer 16 Intermediate layer 18 Surface layer 20 Uneven part 22 Convex part 24 Concave part 26 Roughness forming particle 28 Micro unevenness
Claims (11)
前記下層の凸部が、前記表層の表面に実質的に露出されており、
前記下層の凸部の硬さが、前記表層の硬さよりも硬いことを特徴とする電子写真機器用現像ロール。 A lower layer having an uneven portion on the surface, and a surface layer covering the surface of the lower layer,
The lower layer convex portion is substantially exposed on the surface of the surface layer,
The developing roll for an electrophotographic apparatus, wherein the hardness of the convex portion of the lower layer is harder than the hardness of the surface layer.
前記表層のマルテンス硬さが、0.5以上6未満の範囲内、
にあることを特徴とする請求項1に記載の電子写真機器用現像ロール。 The Martens hardness of the convex part of the lower layer is in the range of 6 or more and 12 or less,
The Martens hardness of the surface layer is in the range of 0.5 or more and less than 6,
The developing roll for an electrophotographic apparatus according to claim 1, wherein
前記下層中に含まれる粗さ形成用粒子により形成されたものである、または、
前記凹凸部の凹凸形状に対応する凹凸形状が表面に設けられた型の転写により形成されたものであることを特徴とする請求項1または2に記載の電子写真機器用現像ロール。 The uneven portion of the lower layer is
Formed by the roughness forming particles contained in the lower layer, or
The developing roll for an electrophotographic apparatus according to claim 1 or 2, wherein a concavo-convex shape corresponding to the concavo-convex shape of the concavo-convex portion is formed by transfer of a mold provided on the surface.
(A)分子構造中にエチレンオキシド単位が導入されている(メタ)アクリレートモノマーと、
(B)ウレタン(メタ)アクリレートと、
を含有する光硬化型組成物の硬化物よりなることを特徴とする請求項1から7の何れかに記載の電子写真機器用現像ロール。 The surface layer is
(A) a (meth) acrylate monomer having an ethylene oxide unit introduced in the molecular structure;
(B) urethane (meth) acrylate,
The developing roll for electrophotographic equipment according to claim 1, comprising a cured product of a photocurable composition containing
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