JP2014169756A - Electrically conductive roller - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a conductive roller for use with an image forming apparatus, such as a copying machine or printer, whose surface has a reduced waviness so as to reduce the occurrence of image defects due to waviness.SOLUTION: A conductive roller 10 includes a shaft 1 and an elastic foam layer 2 formed along the outer periphery of the shaft 1. The elastic foam layer 2 contains a water-based paint and at least one or more crosslinking agents selected from oxazoline group containing crosslinking agent, carbodiimide-based crosslinking agent, and block isocyanate-based crosslinking agent.

Description

本発明は導電性ローラ（以下、単に「ローラ」とも称する）に関し、詳しくは、複写機やプリンタ等の画像形成装置において用いられる帯電ローラとして有用な導電性ローラに関する。   The present invention relates to a conductive roller (hereinafter also simply referred to as “roller”), and more particularly to a conductive roller useful as a charging roller used in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer.

一般に、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、画像形成の各工程で、転写ローラや現像ローラ、トナー供給ローラ、帯電ローラ、クリーニングローラ、中間転写ローラ、ベルト駆動ローラ等の、導電性を付与したローラが用いられている。   In general, in an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, and a facsimile, a transfer roller, a developing roller, a toner supply roller, a charging roller, a cleaning roller, an intermediate transfer roller, and a belt are used in each image forming process. A roller having conductivity, such as a driving roller, is used.

かかるローラ部材としては、従来、軸の外周に、導電剤を配合することにより導電性を付与したゴムや高分子エラストマー、高分子フォーム等からなる弾性発泡体層を形成した構造を基本構造として、所望の表面粗さや導電性、硬度などを得るために、その外周に一層または複数層の塗膜を設けたものが使用されている。   As such a roller member, a structure in which an elastic foam layer made of rubber, a polymer elastomer, a polymer foam, or the like, which has been imparted with conductivity by compounding a conductive agent on the outer periphery of a shaft, has been conventionally used as a basic structure. In order to obtain desired surface roughness, conductivity, hardness, and the like, those provided with a single layer or a plurality of layers on the outer periphery thereof are used.

導電性ローラの改良に係る技術として、例えば、特許文献１には、弾性発泡体層形成用塗料の比重のバラツキが小さく、かつ、弾性発泡体層表面が微細な気孔を有する導電性ローラを得ることを目的として、シャフトと、その外周に形成された弾性発泡体層とを備える導電性ローラにおいて、弾性発泡体層を、ポリウレタン樹脂と湿潤剤とを含有するポリウレタンフォームからなるものとする技術が開示されている。   As a technique related to the improvement of the conductive roller, for example, Patent Document 1 discloses a conductive roller in which the variation in specific gravity of the elastic foam layer-forming coating material is small and the elastic foam layer surface has fine pores. For this purpose, in a conductive roller comprising a shaft and an elastic foam layer formed on the outer periphery thereof, there is a technology in which the elastic foam layer is made of a polyurethane foam containing a polyurethane resin and a wetting agent. It is disclosed.

特開２０１１−１８０３８７号公報（特許請求の範囲等）JP2011-180387A (Claims etc.)

特許文献１に開示されているように、従来、コスト性等の観点から、導電性ローラの各層を、水系塗料を用いて形成することが行われている。しかしながら、水系塗料を用いて形成された従来のローラでは、ローラ表面にうねりが発生してしまう場合があり、このうねり部において感光体（ＯＰＣ）の帯電不良が生ずることに起因して、画像不具合（黒もや）が発生するおそれがあった。   As disclosed in Patent Document 1, conventionally, from the viewpoint of cost and the like, each layer of the conductive roller is formed using a water-based paint. However, in a conventional roller formed using a water-based paint, waviness may occur on the surface of the roller, and image defects occur due to defective charging of the photoconductor (OPC) in this wavy portion. (Black haze) may occur.

これに対し、ローラの表面性の改良に係る技術として、特許文献１に開示されているような技術もあるが、ローラ表面のうねりの問題については言及されていない。よって、ローラ表面のうねりを低減して、これに起因する画像不具合の発生を抑制するための技術の確立が求められていた。   On the other hand, as a technique related to the improvement of the surface property of the roller, there is a technique disclosed in Patent Document 1, but the problem of the undulation of the roller surface is not mentioned. Therefore, establishment of a technique for reducing the waviness of the roller surface and suppressing the occurrence of image defects due to this has been demanded.

そこで、本発明の目的は、上記問題を解消して、ローラ表面のうねりを低減することで、これに起因する画像不具合の発生を抑制した導電性ローラを提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a conductive roller that solves the above-described problems and reduces the waviness of the roller surface, thereby suppressing the occurrence of image defects due to this.

本発明者は鋭意検討した結果、弾性発泡体層を、水系塗料と、特定の架橋剤とを用いて形成するものとすることで、上記問題を解消できることを見出して、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above problem can be solved by forming the elastic foam layer using a water-based paint and a specific cross-linking agent, thereby completing the present invention. It came.

すなわち、本発明は、シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性発泡体層とを備える導電性ローラであって、前記弾性発泡体層が、水系塗料と、オキサゾリン基含有架橋剤、カルボジイミド系架橋剤およびブロックイソシアネート系架橋剤のうちから選択される少なくとも一種以上の架橋剤と、を含有することを特徴とするものである。   That is, the present invention is a conductive roller comprising a shaft and an elastic foam layer formed on the outer periphery of the shaft, the elastic foam layer comprising a water-based paint, an oxazoline group-containing crosslinking agent, and a carbodiimide type. It contains at least one or more crosslinking agents selected from a crosslinking agent and a blocked isocyanate-based crosslinking agent.

本発明の導電性ローラにおいては、前記水系塗料が水系ウレタン樹脂であることが好ましい。また、前記架橋剤の配合量が、前記水系塗料中の樹脂成分１００質量部に対し、８〜６０質量部の範囲であることが好ましい。さらに、前記架橋剤としては、オキサゾリン基含有架橋剤またはカルボジイミド系架橋剤が好適である。   In the conductive roller of the present invention, the water-based paint is preferably a water-based urethane resin. Moreover, it is preferable that the compounding quantity of the said crosslinking agent is the range of 8-60 mass parts with respect to 100 mass parts of resin components in the said aqueous coating material. Furthermore, as the crosslinking agent, an oxazoline group-containing crosslinking agent or a carbodiimide-based crosslinking agent is suitable.

また、本発明の導電性ローラの製造方法は、上記本発明の導電性ローラを製造する方法であって、前記水系塗料と前記架橋剤とを含有する配合材料を、機械的に撹拌して発泡塗料を調製した後、調製された該発泡塗料に前記シャフトを浸漬し、該シャフトの外周に該発泡塗料を塗布して、該シャフトの外周に前記弾性発泡体層を形成することを特徴とするものである。   The method for producing a conductive roller of the present invention is a method for producing the conductive roller of the present invention, wherein the blended material containing the water-based paint and the cross-linking agent is mechanically agitated and foamed. After the paint is prepared, the shaft is immersed in the prepared foamed paint, the foamed paint is applied to the outer periphery of the shaft, and the elastic foam layer is formed on the outer periphery of the shaft. Is.

本発明によれば、上記構成としたことで、弾性発泡体層表面、ひいてはローラ表面のうねりを低減することができ、これに起因する画像不具合の発生を抑制した導電性ローラを実現することが可能となった。   According to the present invention, with the above-described configuration, it is possible to reduce the undulation of the elastic foam layer surface, and thus the roller surface, and to realize a conductive roller that suppresses the occurrence of image defects due to this. It has become possible.

本発明の導電性ローラの一例を示す長手方向断面図である。It is longitudinal direction sectional drawing which shows an example of the electroconductive roller of this invention. 本発明の導電性ローラの他の例を示す長手方向断面図である。It is longitudinal direction sectional drawing which shows the other example of the electroconductive roller of this invention. （ａ），（ｂ）は、比較例２および実施例２の弾性発泡体層断面を示す写真図である。(A), (b) is a photograph figure which shows the elastic foam layer cross section of the comparative example 2 and Example 2. FIG. 実施例におけるうねり度の測定方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the measuring method of the wave | undulation degree in an Example. うねり度の定義を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the definition of a wave | undulation degree.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の導電性ローラの一例を示す長手方向断面図である。図示するように、本発明の導電性ローラ１０は、シャフト１と、その外周に形成された弾性発泡体層２とを備えるものである。好適には図示するように、弾性発泡体層２の外周に、さらに表層３が形成されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of the conductive roller of the present invention. As shown in the figure, a conductive roller 10 of the present invention includes a shaft 1 and an elastic foam layer 2 formed on the outer periphery thereof. As shown in the figure, a surface layer 3 is further formed on the outer periphery of the elastic foam layer 2.

本発明の導電性ローラにおいては、弾性発泡体層２が、水系塗料と、オキサゾリン基含有架橋剤、カルボジイミド系架橋剤およびブロックイソシアネート系架橋剤のうちから選択される少なくとも一種以上の架橋剤と、を含有する点に特徴がある。弾性発泡体層に用いる架橋剤として、従来はエポキシ系架橋剤が用いられていたが、本発明者らの検討の結果、これに代えて、上記特定の架橋剤を用いるものとすることで、弾性発泡体層の気泡径を微細化することができ、これにより弾性発泡体層表面、ひいてはローラ表面のうねりが低減することが明らかとなった。ローラ表面のうねりを低減させることで、画像における黒モヤの発生を抑制することができるので、結果として、ローラの製造歩留まりを向上する効果も得られるものとなる。上記特定の架橋剤を用いることで気泡径を微細化できるメカニズムについては、必ずしも明らかではないが、架橋剤自体の分子構造による影響が考えられる他、以下のように考えることもできる。すなわち、従来用いられていたエポキシ系架橋剤には界面活性剤成分が含まれていないのに対し、上記３種の架橋剤には界面活性剤成分が含まれていることから、弾性発泡層２の発泡時において気泡の分散性が向上して、微細な気泡が保持されているとも考えられる。   In the conductive roller of the present invention, the elastic foam layer 2 includes a water-based paint, and at least one or more crosslinking agents selected from an oxazoline group-containing crosslinking agent, a carbodiimide crosslinking agent, and a blocked isocyanate crosslinking agent, It is characterized in that it contains. As a crosslinking agent used for the elastic foam layer, an epoxy-based crosslinking agent has been conventionally used.However, as a result of the study by the present inventors, instead of this, the above-mentioned specific crosslinking agent is used. It has been clarified that the bubble diameter of the elastic foam layer can be reduced, and this reduces the undulation on the surface of the elastic foam layer and thus the roller surface. By reducing the waviness of the roller surface, it is possible to suppress the occurrence of black fog in the image, and as a result, the effect of improving the manufacturing yield of the roller is also obtained. The mechanism by which the bubble diameter can be reduced by using the above specific crosslinking agent is not necessarily clear, but it can be considered as follows in addition to the influence of the molecular structure of the crosslinking agent itself. That is, while the conventionally used epoxy-based crosslinking agent does not contain a surfactant component, the above three kinds of crosslinking agents contain a surfactant component. It is considered that the dispersibility of the bubbles is improved during the foaming and fine bubbles are retained.

弾性発泡体層２における上記架橋剤の配合量は、水系塗料中の樹脂成分１００質量部に対し、好適には８〜６０質量部、より好適には２０〜６０質量部、さらにより好適には４０〜６０質量部の範囲とする。上記架橋剤の配合量が、８質量部未満となるとうねりの低減効果が小さくなり、６０質量部を超えると反発弾性が悪化し、それに起因して画像不具合が発生するため、いずれにしても好ましくない。なお、上記架橋剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。   The blending amount of the crosslinking agent in the elastic foam layer 2 is preferably 8 to 60 parts by mass, more preferably 20 to 60 parts by mass, and even more preferably, with respect to 100 parts by mass of the resin component in the water-based paint. It is set as the range of 40-60 mass parts. When the blending amount of the crosslinking agent is less than 8 parts by mass, the effect of reducing swell is reduced, and when it exceeds 60 parts by mass, the resilience is deteriorated, resulting in image defects. Absent. In addition, the said crosslinking agent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

本発明の導電性ローラにおいては、弾性発泡体層２が、水系塗料と、オキサゾリン基含有架橋剤、カルボジイミド系架橋剤およびブロックイソシアネート系架橋剤のうちから選択される少なくとも一種以上の架橋剤とを含有する点のみが重要であり、それ以外の具体的なローラ構成や使用する材料等については、特に制限されるものではなく、常法に従い適宜決定することが可能である。なお、上記架橋剤としては、うねりを低減できる点でオキサゾリン基含有架橋剤またはカルボジイミド系架橋剤が好ましく、さらにはオキサゾリン基含有架橋剤であることが、うねりの低減と弾性発泡体層の泡径の微細化とを両立できる点で好ましい。   In the conductive roller of the present invention, the elastic foam layer 2 comprises a water-based paint, and at least one or more crosslinking agents selected from oxazoline group-containing crosslinking agents, carbodiimide crosslinking agents, and blocked isocyanate crosslinking agents. Only the content is important, and other specific roller configurations and materials to be used are not particularly limited and can be appropriately determined according to a conventional method. The cross-linking agent is preferably an oxazoline group-containing cross-linking agent or a carbodiimide-based cross-linking agent in that waviness can be reduced. Furthermore, the oxazoline group-containing cross-linking agent is preferable to reduce waviness and the foam diameter of the elastic foam layer. It is preferable in that both miniaturization can be achieved.

弾性発泡体層２は、水系塗料により形成可能であって、感光体等の被帯電体との良好な接触状態を得ることができるものであれば、特に制限はなく、公知のゴム若しくは樹脂に独立気泡を分散させたフォーム体により形成することができる。具体的には、弾性発泡体層２を形成する樹脂成分としては、ポリウレタン樹脂や、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ポリノルボルネンゴム、スチレン−ブタジエン−スチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム等が例示される。中でも特に、塗工性や硬度、反発弾性などに優れることから、ポリウレタン樹脂が好ましい。この場合のポリウレタンフォームの発泡倍率としては、特に制限されるものではないが、１．２〜５０倍、特に１．５〜１０倍程度が好ましく、フォーム密度は、０．１〜０．７ｇ／ｃｍ^３程度が適当である。 The elastic foam layer 2 is not particularly limited as long as it can be formed of a water-based paint and can obtain a good contact state with a charged body such as a photoconductor. It can be formed by a foam body in which closed cells are dispersed. Specifically, the resin component forming the elastic foam layer 2 includes polyurethane resin, silicone rubber, butadiene rubber, isoprene rubber, chloroprene rubber, styrene-butadiene rubber, ethylene-propylene rubber, polynorbornene rubber, styrene- Examples thereof include butadiene-styrene rubber and epichlorohydrin rubber. Of these, polyurethane resins are particularly preferred because of their excellent coatability, hardness, rebound resilience, and the like. The expansion ratio of the polyurethane foam in this case is not particularly limited, but is preferably 1.2 to 50 times, particularly preferably about 1.5 to 10 times, and the foam density is 0.1 to 0.7 g / About ³ cm ³ is appropriate.

上記弾性発泡体層２には、導電剤を添加することにより、導電性を付与または調整して、所定の抵抗値とすることができる。かかる導電剤としては、特に限定されず、ラウリルトリメチルアンモニウム、ステアリルメチルアンモニウム、オクタドデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸・ジメチルエチルアンモニウムの過塩素酸塩、塩素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エトサルフェート塩、臭化ベンジル塩、塩化ベンジル塩等のハロゲン化ベンジル塩等の第四級アンモニウム塩などの陽イオン性界面活性剤、脂肪族スルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加硫酸エステル塩、高級アルコール燐酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加燐酸エステル塩などの陰イオン界面活性剤、高級アルコールエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸エステル等の非イオン性帯電防止剤などの帯電防止剤、ＮａＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＮａＳＣＮ、ＫＳＣＮ、ＮａＣｌ等のＬｉ^＋、Ｎａ^＋、Ｋ^＋等の周期律表第１族の金属塩、あるいはＮＨ_４ ^＋の塩などの電解質、また、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン、酸化処理を施したカラー（インク）用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト、アンチモンドープの酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及び金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー等が挙げられる。これらの導電剤は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。これら導電剤の配合量は、組成物の種類に応じて適宜選定され、通常、弾性発泡体層２の体積抵抗率が１０^０〜１０^８Ω・ｃｍ、好ましくは１０^２〜１０^６Ω・ｃｍとなるように調整される。 By adding a conductive agent to the elastic foam layer 2, conductivity can be imparted or adjusted to a predetermined resistance value. The conductive agent is not particularly limited, and lauryltrimethylammonium, stearylmethylammonium, octadodecyltrimethylammonium, hexadecyltrimethylammonium, modified fatty acid / dimethylethylammonium perchlorate, chlorate, borofluoride , Cationic surfactants such as quaternary ammonium salts such as halogenated benzyl salts such as sulfates, etosulphate salts, benzyl bromide salts, benzyl chloride salts, aliphatic sulfonates, higher alcohol sulfates, Anionic surfactants such as higher alcohol ethylene oxide addition sulfate, higher alcohol phosphate, higher alcohol ethylene oxide addition phosphate, higher alcohol ethylene oxide, polyethylene glycol fatty acid ester , Antistatic agents such as polyhydric alcohol fatty acid nonionic antistatic agents such as _{esters, NaClO 4, LiAsF 6, LiBF} 4, NaSCN, KSCN, such ^as NaCl Li ^+, Na +, the Periodic Table of ^{K +,} etc. Electrolytes such as Group 1 metal salts or NH ₄ ⁺ salts, conductive carbons such as ketjen black and acetylene black, rubber carbons such as SAF, ISAF, HAF, FEF, GPF, SRF, FT, and MT , Oxidized (color ink), pyrolytic carbon, natural graphite, artificial graphite, antimony-doped tin oxide, titanium oxide, zinc oxide, nickel, copper, silver, germanium and other metals and metal oxides, Examples thereof include conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, and polyacetylene. These conductive agents may be used alone or in combination of two or more. The blending amount of these conductive agents is appropriately selected according to the type of the composition, and usually the volume resistivity of the elastic foam layer 2 is 10 ⁰ to 10 ⁸ Ω · cm, preferably 10 ² to 10 ⁶ Ω · cm. It is adjusted to become.

また、この弾性発泡体層２には、上記導電剤の他にも、必要に応じて、耐水化剤、発泡剤、整泡剤、硬化剤、増粘剤、消泡剤、レベリング剤、分散剤、チクソトロピー性付与剤、ブロッキング防止剤、架橋剤、成膜助剤等の公知の添加剤を適量配合することができる。   In addition to the conductive agent, the elastic foam layer 2 may also include a water-resistant agent, a foaming agent, a foam stabilizer, a curing agent, a thickener, an antifoaming agent, a leveling agent, a dispersion, as necessary. An appropriate amount of known additives such as an agent, a thixotropy imparting agent, an anti-blocking agent, a crosslinking agent, and a film-forming auxiliary can be blended.

弾性発泡体層２の厚みとしては、１．０〜５．０ｍｍであることが好ましく、１．０〜３．０ｍｍであることがより好ましい。弾性発泡体層２の厚みをかかる範囲とすることで、スパーク放電を防止することができる。   The thickness of the elastic foam layer 2 is preferably 1.0 to 5.0 mm, and more preferably 1.0 to 3.0 mm. By setting the thickness of the elastic foam layer 2 in such a range, spark discharge can be prevented.

また、シャフト１としては、金属製またはプラスチック製の中空円筒体または中実円柱体を使用することができ、特に制限されるものではないが、コスト性の観点から、好適には金属製の中空円筒体または中実円柱体、より好適には金属製の中空円筒体を用いる。   The shaft 1 may be a hollow cylinder or solid cylinder made of metal or plastic, and is not particularly limited, but is preferably a metal hollow from the viewpoint of cost. A cylindrical body or a solid cylindrical body, more preferably a metal hollow cylinder is used.

表層３は、弾性発泡体層２の外側に、任意に設けることができる。本発明において、表層３は、好適には、水系塗料を用いて形成する。かかる表層３に用いる水系塗料としては、特に制限されず、ローラ等の材料として公知のゴムや樹脂を用いることができる。樹脂としては、例えば、ウレタン変性アクリル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂、ポリアミド樹脂、及びフッ素樹脂等が例示され、これらの１種または２種以上を混合して用いることができる。ゴム系の水系塗料としては、天然ゴム（ＮＲ）やクロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のラテックス、ウレタン樹脂系としては、エーテル系やエステル系等のエマルジョンやディスパージョン、アクリル樹脂系としては、アクリルやアクリルスチレン等のエマルジョン、フッ素樹脂系としては、ポリテトラフルオロエチレンやテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ビニリデンフルオライド共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルフルオライド等を好適に用いることができる。   The surface layer 3 can be arbitrarily provided outside the elastic foam layer 2. In the present invention, the surface layer 3 is preferably formed using a water-based paint. The water-based paint used for the surface layer 3 is not particularly limited, and a known rubber or resin can be used as a material for a roller or the like. Examples of the resin include a urethane-modified acrylic resin, a urethane resin, an acrylic resin, an acrylic silicon resin, a polyamide resin, and a fluororesin, and one or more of these can be used in combination. Rubber-based water-based paints include latex such as natural rubber (NR), chloroprene rubber (CR), nitrile rubber (NBR), and styrene-butadiene rubber (SBR), and urethane resin-based emulsions such as ethers and esters. Dispersion, acrylic resin-based emulsions such as acrylic and acrylic styrene, fluororesin-based polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, Polychlorotrifluoroethylene, chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer, tetrafluoroethylene-vinylidene fluoride copolymer, polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride and the like can be suitably used.

中でも、本発明において用いる水系塗料としては、水系アクリル樹脂が好適である。かかる水系アクリル樹脂としては、アクリロニトリルとｎ−ブチルアクリレートとを必須成分とし、任意にその他のモノマーを含むものが好ましく、その他のモノマーとしては、エチルアクリレート、アクリル酸２−エチルへキシル、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられる。アクリロニトリルおよびｎ−ブチルアクリレートを必須成分とするのは、これらが弾性（セット性）の向上に寄与するためであり、かかる観点からは、可能な限りｎ−ブチルアクリレート量を増量し、他の成分を減量するとともに、必須成分以外のその他のモノマー成分のモノマー比率を減らすことが好ましい。一方、アクリロニトリルの比率を高めすぎると、形成された層が硬くなってしまうため好ましくない。したがって、必須成分であるアクリロニトリルとｎ−ブチルアクリレートとのモノマー比率は、モル比で１〜２５：９９〜７５、特には５〜２０：９５〜８０の範囲内とすることが好ましい。   Among these, a water-based acrylic resin is preferable as the water-based paint used in the present invention. As such an aqueous acrylic resin, those containing acrylonitrile and n-butyl acrylate as essential components and optionally containing other monomers are preferable. Examples of other monomers include ethyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, acrylic acid, Examples include methacrylic acid. The reason why acrylonitrile and n-butyl acrylate are essential components is that they contribute to improvement of elasticity (set property). From this viewpoint, the amount of n-butyl acrylate is increased as much as possible, and other components are added. It is preferable to reduce the monomer ratio of other monomer components other than the essential components. On the other hand, if the ratio of acrylonitrile is too high, the formed layer becomes hard, which is not preferable. Therefore, the monomer ratio of acrylonitrile, which is an essential component, and n-butyl acrylate is preferably in the range of 1 to 25:99 to 75, particularly 5 to 20:95 to 80 in terms of molar ratio.

また、上記水系アクリル樹脂は、分子中に活性水素を有する基を含んでいることが好ましい。活性水素を有する基としては、カルボキシル基、水酸基、アミノ基等が挙げられ、好適にはカルボキシル基である。本発明において、かかる活性水素を有する基を含むモノマーの比率は、全モノマー量の３〜６％の範囲内とすることが好ましい。本発明においては、活性水素を有する基を含むモノマーの比率をこの範囲内とすることで、表面酸価が１０ｍｇ／ｇ以上、例えば、１０〜２０ｍｇ／ｇに調整された水系アクリル樹脂を好適に用いることができる。   The aqueous acrylic resin preferably contains a group having active hydrogen in the molecule. Examples of the group having active hydrogen include a carboxyl group, a hydroxyl group, and an amino group, and a carboxyl group is preferable. In the present invention, the ratio of the monomer containing the group having active hydrogen is preferably in the range of 3 to 6% of the total monomer amount. In the present invention, a water-based acrylic resin having a surface acid value adjusted to 10 mg / g or more, for example, 10 to 20 mg / g is suitably obtained by setting the ratio of the monomer containing a group having active hydrogen within this range. Can be used.

本発明において、表層３を形成する水系塗料中には、特に制限されるものではないが、導電剤を添加して、導電性（電気抵抗）を付与または調整することができる。この場合に用いる導電剤としては、特に制限はなく、上記した弾性発泡体層２に用いられるのと同様の各種電子導電剤や各種イオン導電剤の１種または２種以上を適宜選択して用いることができる。これら導電剤の配合量は、組成物の種類に応じて適宜選定され、通常、表層３の体積抵抗率が、１×１０^４〜１×１０^１２Ω・ｃｍ、好適には１×１０^６〜１×１０^８Ω・ｃｍとなるように調整される。 In the present invention, the water-based paint forming the surface layer 3 is not particularly limited, but a conductive agent can be added to impart or adjust conductivity (electric resistance). The conductive agent used in this case is not particularly limited, and one or more of various electronic conductive agents and various ionic conductive agents similar to those used for the elastic foam layer 2 described above are appropriately selected and used. be able to. The blending amount of these conductive agents is appropriately selected according to the type of the composition, and the volume resistivity of the surface layer 3 is usually 1 × 10 ⁴ to 1 × 10 ¹² Ω · cm, preferably 1 × 10 ⁶ to It is adjusted to be 1 × 10 ⁸ Ω · cm.

なお、この表層３を形成する水系塗料中には、架橋剤や増粘剤、チクソトロピー性付与剤、構造粘性付与剤等の添加剤を、必要に応じて添加することができる。   Note that additives such as a crosslinking agent, a thickener, a thixotropy imparting agent, and a structural viscosity imparting agent can be added to the water-based paint forming the surface layer 3 as necessary.

表層３の厚みは、特に制限されるものではないが、通常１〜３０μｍ、特には１〜２０μｍとすることができる。表層３の厚みが、小さすぎると、ローラの耐久性が低下するおそれがあり、一方、大きすぎると、帯電特性等に悪影響を与えたり、表面にしわを生じたりするなど、良好な表面性が得られない場合がある。   The thickness of the surface layer 3 is not particularly limited, but is usually 1 to 30 μm, particularly 1 to 20 μm. If the thickness of the surface layer 3 is too small, the durability of the roller may be lowered. On the other hand, if the thickness is too large, the charging property and the like may be adversely affected and the surface may be wrinkled. It may not be obtained.

図２に、本発明の導電性ローラの他の例を示す長手方向断面図を示す。図示するように、本発明のローラにおいては、弾性発泡体層２と表層３との間に、中間層４を設けてもよい。中間層４は、弾性発泡体層２と表層３との間に、ローラの電気抵抗を調整する目的で、任意に設けることができる。   FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing another example of the conductive roller of the present invention. As shown in the drawing, in the roller of the present invention, an intermediate layer 4 may be provided between the elastic foam layer 2 and the surface layer 3. The intermediate layer 4 can be arbitrarily provided between the elastic foam layer 2 and the surface layer 3 for the purpose of adjusting the electric resistance of the roller.

中間層４は、樹脂基材に導電剤を添加した樹脂組成物により形成することができる。この樹脂基材としては、特に制限されず、例えば、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、アクリル樹脂、エステル樹脂、ナイロン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等のうちの１種または２種以上を混合して用いることができ、中でも、ブロック層３に用いられるのと同様の水系塗料が好ましい。また、この水系塗料に添加される導電剤としては、弾性発泡体層２に用いられる導電剤と同様のものを使用できる。   The intermediate layer 4 can be formed of a resin composition obtained by adding a conductive agent to a resin base material. The resin substrate is not particularly limited, and for example, one or two of urethane resin, acrylic urethane resin, acrylic resin, ester resin, nylon resin, phenol resin, epoxy resin, fluororesin, silicone resin, etc. The above can be mixed and used, and among these, the same water-based paint as that used for the block layer 3 is preferable. Moreover, as a conductive agent added to the water-based paint, the same conductive agent as that used for the elastic foam layer 2 can be used.

中間層４の抵抗値は、他の層の抵抗値やローラの目的抵抗値に応じて適宜設定でき、通常は１×１０^３〜１×１０^８Ω・ｃｍ、特には１×１０^５〜１×１０^７Ω・ｃｍである。上記導電剤の配合量は、この抵抗値の範囲で適宜選定でき、通常は、上記水系塗料の樹脂成分１００質量部に対して０．１〜２０質量部、特には１〜１０質量部が好ましい。 The resistance value of the intermediate layer 4 can be appropriately set according to the resistance value of the other layer and the target resistance value of the roller, and is usually 1 × 10 ³ to 1 × 10 ⁸ Ω · cm, and particularly 1 × 10 ⁵ to 1 × 10 ⁷ Ω · cm. The blending amount of the conductive agent can be appropriately selected within the range of the resistance value, and usually 0.1 to 20 parts by mass, particularly 1 to 10 parts by mass is preferable with respect to 100 parts by mass of the resin component of the water-based paint. .

中間層４には、導電剤の他に、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の添加剤を配合できる。例えば、オキサゾリン系、エポキシ系、メラミン系、グアナミン系、イソシアネート系、フェノール系等の架橋剤を、使用する基材樹脂に応じて適量で配合でき、その他、弾性層や表層と同様の公知の添加剤を適量にて配合することができる。   In addition to the conductive agent, various additives can be added to the intermediate layer 4 without departing from the object of the present invention. For example, oxazoline-based, epoxy-based, melamine-based, guanamine-based, isocyanate-based, phenol-based cross-linking agents can be blended in appropriate amounts depending on the base resin used, and other known additions similar to those for elastic layers and surface layers The agent can be blended in an appropriate amount.

中間層４の厚みは、弾性発泡体層の厚みやローラの形態等に応じて適宜選定され、特に制限されないが、通常は１０〜５００μｍ、特には５０〜３００μｍが好ましい。この厚みが薄すぎると、抵抗値の調整が十分に行いにくい場合があり、厚すぎると、相対的に弾性発泡体層の厚みが薄くなり、ローラ硬度（部材硬度）が高くなったりコスト高となる場合がある。   The thickness of the intermediate layer 4 is appropriately selected according to the thickness of the elastic foam layer, the form of the roller and the like, and is not particularly limited, but is usually 10 to 500 μm, particularly preferably 50 to 300 μm. If this thickness is too thin, it may be difficult to adjust the resistance value sufficiently. If it is too thick, the thickness of the elastic foam layer becomes relatively thin, and the roller hardness (member hardness) increases and the cost increases. There is a case.

本発明の導電性ローラは、特に制限されるものではないが、複写機やプリンタ等の画像形成装置において、感光体の帯電に用いられる帯電ローラとして好適に用いることができる。   The conductive roller of the present invention is not particularly limited, but can be suitably used as a charging roller used for charging a photosensitive member in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer.

本発明の導電性ローラは、例えば、以下のようにして製造することができる。すなわち、まず、弾性発泡体層２を構成するポリウレタン樹脂等の水系塗料に、上記架橋剤と、導電剤等の任意の添加剤とを添加して、得られた配合材料を、攪拌機、例えば、ハンドミキサー等を用いて機械的に攪拌することにより発泡させて、発泡塗料を調製する。その後、得られた発泡塗料にシャフト１を浸漬して、シャフト１の外周に発泡塗料を塗布し、乾燥させ加熱硬化させることで、シャフト１の外周に弾性発泡体層２を形成することができる。弾性発泡体層２を、シャフト１に直接塗料を塗布することにより形成することで、製造工程の簡略化が可能となり、コストを低減することができる。この際、浸漬塗布、乾燥および加熱硬化を複数回繰り返すことで、所望の膜厚の弾性発泡体層２が得られる。   The conductive roller of the present invention can be manufactured, for example, as follows. That is, first, to the water-based paint such as polyurethane resin constituting the elastic foam layer 2, the above-mentioned crosslinking agent and an optional additive such as a conductive agent are added, and the resulting blended material is mixed with a stirrer, for example, Foaming paint is prepared by foaming by mechanical stirring using a hand mixer or the like. After that, the elastic foam layer 2 can be formed on the outer periphery of the shaft 1 by immersing the shaft 1 in the obtained foamed coating, applying the foamed coating to the outer periphery of the shaft 1, drying and heating and curing. . By forming the elastic foam layer 2 by directly applying a paint to the shaft 1, the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced. At this time, the elastic foam layer 2 having a desired film thickness is obtained by repeating the dip coating, drying, and heat curing a plurality of times.

次いで、所望に応じ、接着層を、前述した構成材料を分散または溶解させた塗料を用いて塗布形成する。塗布方法としては、ディッピング（浸漬塗布）法、スプレー法、ロールコーター法、ダイコート法、リング塗装法等の公知の手法を適宜用いることができ、塗料を塗布後、乾燥固化することにより、接着層が形成される。中でも、塗布方法としては、ディッピング法を用いることが好ましい。また、中間層３についても、所望に応じ、接着層と同様にして塗布形成することができる。   Then, if desired, an adhesive layer is formed by coating using a paint in which the above-described constituent materials are dispersed or dissolved. As a coating method, a known method such as a dipping (dip coating) method, a spray method, a roll coater method, a die coating method, a ring coating method, or the like can be appropriately used. Is formed. Among these, it is preferable to use a dipping method as a coating method. The intermediate layer 3 can also be applied and formed in the same manner as the adhesive layer, if desired.

次いで、表層３を、上記弾性発泡体層２上、または、弾性発泡体層２上に形成された中間層４上に、上記接着層等と同様の手法で塗布形成することにより、本発明の導電性ローラを得ることができる。   Next, the surface layer 3 is applied and formed on the elastic foam layer 2 or the intermediate layer 4 formed on the elastic foam layer 2 by the same method as that for the adhesive layer and the like. A conductive roller can be obtained.

本発明においては、特に、弾性発泡体層２および表層３を、また、所望に応じ接着層および中間層４を設ける場合にはこれらの層についても、すべてディッピング塗布の手法を用いて形成することが好ましい。これにより、製造工程を簡略化することができるとともに、金型を用いた成型工程を省略して、設備コスト等を削減することが可能である。また、ローラ表面のうねりは、弾性発泡体層をディッピング塗布の手法を用いて形成した場合に生じやすいので、本発明は、弾性発泡体層がディッピング塗布の手法を用いて形成されるローラに適用した際に、特に効果的である。   In the present invention, in particular, the elastic foam layer 2 and the surface layer 3 are formed by using a dipping coating technique when the adhesive layer and the intermediate layer 4 are provided if desired. Is preferred. As a result, the manufacturing process can be simplified, and the molding process using a mold can be omitted to reduce the equipment cost and the like. Further, since the undulation of the roller surface is likely to occur when the elastic foam layer is formed by using the dipping coating method, the present invention is applied to a roller in which the elastic foam layer is formed by using the dipping coating method. This is particularly effective.

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
＜実施例１〜５，比較例１〜６＞
図２に示すような、シャフト１の外周に弾性発泡体層２、中間層４および表層３が順次形成された構成を有する導電性ローラ２０を、下記表３中に示すように弾性発泡体層の配合を変えて、作製した。弾性発泡体層は、下記表中にそれぞれ示す水系塗料と架橋剤とを含有する配合材料を、機械的に撹拌して発泡塗料を調製した後、調製された発泡塗料にシャフトを浸漬し、シャフトの外周に発泡塗料を塗布することにより、形成した。シャフトとしては、直径６ｍｍの円柱状金属からなるものを用いた。次に、下記の表１中に示す配合の水系塗料を調製して、得られた水系塗料を上記弾性発泡体層上にディッピング塗布し、室温で３０分間、１１０℃で２０分間乾燥することにより、中間層を形成した。さらに下記の表２中に示す配合の水系塗料を調製して、得られた水系塗料を上記中間層上にディッピング塗布し、室温で３０分間、１１０℃で２０分間乾燥することにより、表層を形成して、各導電性ローラを得た。なお、下記の各表中の各成分の部数は、いずれも固形分の部数を示す。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
<Examples 1-5, Comparative Examples 1-6>
A conductive roller 20 having a configuration in which an elastic foam layer 2, an intermediate layer 4 and a surface layer 3 are sequentially formed on the outer periphery of the shaft 1 as shown in FIG. The composition was changed. The elastic foam layer is prepared by mechanically stirring a blended material containing a water-based paint and a crosslinking agent shown in the table below, and then immersing the shaft in the prepared foam paint. It was formed by applying a foamed paint on the outer periphery of the film. A shaft made of a columnar metal having a diameter of 6 mm was used. Next, a water-based paint having the composition shown in Table 1 below is prepared, and the obtained water-based paint is dipped on the elastic foam layer and dried at room temperature for 30 minutes and at 110 ° C. for 20 minutes. An intermediate layer was formed. Further, a water-based paint having the composition shown in Table 2 below was prepared, and the obtained water-based paint was dipped on the intermediate layer and dried at room temperature for 30 minutes and at 110 ° C. for 20 minutes to form a surface layer. Thus, each conductive roller was obtained. In addition, as for the number of parts of each component in each following table | surface, all show the number of parts of solid content.

＜弾性発泡体層の泡径評価方法＞
得られた各実施例および比較例の供試ローラの半径方向断面を顕微鏡で観察して、弾性発泡体層の泡径を３０点測定し、その平均値および標準偏差σを求めた。結果は、平均値が５０未満の場合を◎、５０以上７０未満の場合を○、７０以上８０未満の場合を△、８０以上の場合を×とした。その結果を、下記の表中に併せて示す。また、図３（ａ），（ｂ）に、比較例２および実施例２の弾性発泡体層断面の写真図をそれぞれ示す。 <Method for evaluating bubble diameter of elastic foam layer>
The obtained sample roller of each example and comparative example was observed with a microscope in cross section in the radial direction, the bubble diameter of the elastic foam layer was measured at 30 points, and the average value and standard deviation σ were obtained. The results were rated as ◎ when the average value was less than 50, ◯ when the average value was 50 or more and less than 70, Δ when the value was 70 or more and less than 80, and x when the value was 80 or more. The results are also shown in the table below. Moreover, the photograph figure of the elastic foam layer cross section of the comparative example 2 and Example 2 is shown to Fig.3 (a), (b), respectively.

＜うねり度の算出方法＞
図４に示すように、得られた各実施例および比較例の供試ローラ２０とレーザー測定器１００とを配置して、ローラとレーザー測定器との間の距離を５８点測定し、７点移動平均との差の２乗の合計をうねり度とした（図５参照）。その結果を、下記の表中に併せて示す。 <Calculation method of swell degree>
As shown in FIG. 4, the test roller 20 of each of the obtained examples and comparative examples and the laser measuring device 100 are arranged, and the distance between the roller and the laser measuring device is measured at 58 points to obtain 7 points. The sum of the squares of the difference from the moving average was defined as the swell degree (see FIG. 5). The results are also shown in the table below.

※１）ウレタンエマルジョン： 第一工業製薬（株）製
※２）ステアリン酸アンモニウム塩：サンノプコ（株）製，発泡剤
※３）アルキルベンゼンスルホン酸塩：第一工業製薬（株）製，整泡剤
※４）ジメチルポリシロキサンポリオキシアルキレン共重合体：サンノプコ（株）製，湿潤剤
※５）鉱油・ポリエーテル・疎水性シリカ混合物：サンノプコ（株）製，消泡剤
※６）アルキルトリメチルアンモニウムクロライド：花王（株）製，レベリング剤
※７）炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液：サンノプコ（株）製，皮張剤
※８）ショ糖脂肪酸エステル：第一工業製薬（株）製，発泡剤
※９）ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル１（３官能）：ナガセケムテックス（株）製
※１０）ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル２（２官能）：ナガセケムテックス（株）製
※１１）ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル３（６官能）：ナガセケムテックス（株）製
※１２）オキサゾリン基含有ポリマー：日本触媒（株）製
※１３）多価カルボジイミドの水溶液：日清紡（株）製
※１４）ブロックイソシアネート（ＨＤＩトリマー）：（株）ＧＳＩクレオス製
※１５）カーボンブラック水分散液：御国色素（株）製 * 1) Urethane emulsion: Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. * 2) Ammonium stearate: San Nopco, foaming agent * 3) Alkylbenzene sulfonate: Daiichi Kogyo Seiyaku, foam stabilizer * 4) Dimethylpolysiloxane polyoxyalkylene copolymer: San Nopco Co., Ltd., wetting agent * 5) Mineral oil / polyether / hydrophobic silica mixture: San Nopco Co., Ltd., defoaming agent * 6) Alkyltrimethylammonium chloride : Leveling agent manufactured by Kao Corporation * 7) Zirconium ammonium carbonate aqueous solution: manufactured by San Nopco Corporation, skin tension agent * 8) Sucrose fatty acid ester: manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., foaming agent * 9) Polyethylene glycol di Glycidyl ether 1 (trifunctional): manufactured by Nagase ChemteX Corporation * 10) Polyethylene glycol diglycidyl ether 2 (Bifunctional): manufactured by Nagase ChemteX Corp. * 11) polyethylene glycol diglycidyl ether 3 (hexafunctional): manufactured by Nagase ChemteX Corp. * 12) oxazoline group-containing polymer: manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. * 13) Aqueous solution of polyvalent carbodiimide: Nisshinbo Co., Ltd. * 14) Block isocyanate (HDI trimer): GSI Creos Co., Ltd. * 15) Carbon black aqueous dispersion: Mikuni Dye Co., Ltd.

上記表中の結果から、弾性発泡体層に、水系塗料とともに、オキサゾリン基含有架橋剤、カルボジイミド系架橋剤およびブロックイソシアネート系架橋剤のうちの少なくとも一種を含有させた各実施例の供試ローラにおいては、架橋剤を用いないかまたは従来汎用のエポキシ系架橋剤を用いた比較例の供試ローラと比較して、弾性発泡体層の泡径が微細化されており、ローラ表面のうねりが大幅に抑制されていることが確かめられた。各実施例の供試ローラにおいては、かかるうねりに起因する画像不具合の発生も見られなかった。特に、オキサゾリン基含有架橋剤を用いた場合には、添加部数を増やすほど、泡径の微細化に効果的であることがわかる。また、この場合、うねりの抑制を維持することができていることがわかる。   From the results in the above table, in the test roller of each Example in which the elastic foam layer contains at least one of an oxazoline group-containing crosslinking agent, a carbodiimide crosslinking agent, and a blocked isocyanate crosslinking agent together with a water-based paint. Compared with the test roller of the comparative example that does not use a cross-linking agent or a conventional general-purpose epoxy cross-linking agent, the foam diameter of the elastic foam layer is made finer, and the waviness of the roller surface is greatly reduced. It was confirmed that it was suppressed. In the test roller of each example, no image defect due to the swell was observed. In particular, when an oxazoline group-containing cross-linking agent is used, it can be seen that the more the number of parts added, the more effective the reduction of the bubble diameter. Further, in this case, it can be seen that the suppression of the swell can be maintained.

１ シャフト
２ 弾性層
３ 表層
４ 中間層
１０，２０，３０ 導電性ローラ
１００ レーザー測定器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shaft 2 Elastic layer 3 Surface layer 4 Intermediate layer 10, 20, 30 Conductive roller 100 Laser measuring device

Claims (5)

シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性発泡体層とを備える導電性ローラであって、
前記弾性発泡体層が、水系塗料と、オキサゾリン基含有架橋剤、カルボジイミド系架橋剤およびブロックイソシアネート系架橋剤のうちから選択される少なくとも一種以上の架橋剤と、を含有することを特徴とする導電性ローラ。 A conductive roller comprising a shaft and an elastic foam layer formed on the outer periphery of the shaft,
The elastic foam layer contains a water-based paint and at least one or more crosslinking agents selected from oxazoline group-containing crosslinking agents, carbodiimide crosslinking agents, and blocked isocyanate crosslinking agents. Sex roller. 前記水系塗料が水系ウレタン樹脂である請求項１記載の導電性ローラ。   The conductive roller according to claim 1, wherein the water-based paint is a water-based urethane resin. 前記架橋剤の配合量が、前記水系塗料中の樹脂成分１００質量部に対し、８〜６０質量部の範囲である請求項１または２記載の導電性ローラ。   The conductive roller according to claim 1 or 2, wherein the amount of the crosslinking agent is in the range of 8 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin component in the water-based paint. 前記架橋剤が、オキサゾリン基含有架橋剤またはカルボジイミド系架橋剤である請求項１〜３のうちいずれか一項記載の導電性ローラ。   The conductive roller according to claim 1, wherein the crosslinking agent is an oxazoline group-containing crosslinking agent or a carbodiimide-based crosslinking agent. 請求項１〜４のうちいずれか一項記載の導電性ローラを製造する方法であって、
前記水系塗料と前記架橋剤とを含有する配合材料を、機械的に撹拌して発泡塗料を調製した後、調製された該発泡塗料に前記シャフトを浸漬し、該シャフトの外周に該発泡塗料を塗布して、該シャフトの外周に前記弾性発泡体層を形成することを特徴とする導電性ローラの製造方法。 A method for producing a conductive roller according to any one of claims 1 to 4,
A blended material containing the water-based paint and the cross-linking agent is mechanically stirred to prepare a foam paint, and the shaft is immersed in the prepared foam paint, and the foam paint is applied to the outer periphery of the shaft. A method for producing a conductive roller, wherein the elastic foam layer is formed on an outer periphery of the shaft by coating.