JP5183151B2 - 導電性ローラ、電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
軸芯体と、
該軸芯体の周囲に形成された、シリコーンゴム組成物の硬化物からなる導電性の弾性層と、を有する導電性ローラにおいて、
該弾性層は、
(a)ジメチルポリシロキサン骨格を含有するシリコーンゴムと、
(b)凝集単位の大きさが230nm以上380nm以下のカーボンブラックと、
(c)凝集単位の大きさが590nm以上1210nm以下のカーボンブラックまたは無機フィラーと、
を含み、
該成分(b)と該成分(c)の占有面積の比率が1:1以上、1:4以下であり、
かつ、前記弾性層を窒素雰囲気下、25℃から20℃/minで昇温させたときに得られる熱重量減少曲線を微分した曲線について、360℃以上520℃以下の低温側温度範囲内と、580℃以上650℃以下の高温側温度範囲内とのそれぞれに、少なくとも1つのピークを有し、
前記低温側温度範囲内で最高温度のピーク高さをP1max(wt%/℃)、
前記高温側温度範囲内で最低温度のピーク高さをP2min(wt%/℃)、
P1maxとP2minのうち低いピーク高さをP3(wt%/℃)、520℃と580℃の間の極小部をP4(wt%/℃)としたとき、
0.0≦P4/P3≦0.9
であることを特徴とする。
(a)ジメチルポリシロキサン骨格を含有するシリコーンゴム、
(b)凝集単位の大きさが230nm以上380nm以下のカーボンブラック、
(c)凝集単位の大きさが590nm以上1210nm以下のカーボンブラックまたは無機フィラー。
前記低温側温度範囲内で最高温度のピーク高さをP1max(wt%/℃)、
前記高温側温度範囲内で最低温度のピーク高さをP2min(wt%/℃)、
P1maxとP2minのうち低いピーク高さをP3(wt%/℃)、520℃と580℃の間の極小部をP4(wt%/℃)としたとき、
0.0≦P4/P3≦0.9
である。
・他の汎用ゴムに比べて低硬度ながら低圧縮永久歪である。
・加工性に優れている。
・硬化反応に伴う副生成物の発生がないため寸法安定性が良好である。
・硬化後の物性が安定している。
0.0≦P4/P3≦0.9
の関係を満たしている。それぞれの温度範囲にピークが1ずつある場合を示す図4を使って、P1maxからP4の関係を説明する。P1maxは360℃以上520℃以下の範囲にあるピークのうち、最も520℃寄りにある(520℃にピークがある場合を含む)ピークの高さ(wt%/℃)である。P2minは580℃以上650℃以下の範囲にあるピークのうち、最も580℃寄りにある(580℃にピークがある場合を含む)にあるピークの高さ(wt%/℃)である。P3はP1maxとP2minを比較したとき、ピーク高さ(wt%/℃)が低い方であり、図4ではP1maxになる。また、P4は520℃と580℃の範囲のうち、微分曲線が最も小さい位置(wt%/℃)になり、図4ではP1maxのピークとP1maxのピークに挟まれた谷の部分になる。
(A)末端に少なくとも1個のアルケニル基を有し、主鎖の99mol%以上がジメチルシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が6万以上10万以下の第1のポリシロキサン。
(B)末端に少なくとも1個のアルケニル基を有し、主鎖の99mol%以上がジメチルシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が90万以上200万以下の第2のポリシロキサン。
[導電性ローラの熱重量減少曲線]
示差熱熱重量同時測定装置(商品名:Thermo Plus TG8120;Rigaku社製)を用いて導電性ローラの熱重量減少曲線を測定した。測定条件は、導電性ローラから試料を15mgから20mgの間の量で切り出してTG装置にセットした後、窒素ガスを15分以上流してから昇温速度20℃/minで800℃まで昇温させた。得られた熱重量減少曲線を示差熱熱重量同時測定装置に付随していたソフトを使って微分処理し、熱重量減少曲線を微分した曲線を得た。
図8に示すように、温度23℃、湿度50%RHの環境下、直径30mmの電極用金属製ローラに、片側500gずつ合計1000gの荷重で被覆層を形成する前の導電性ローラを押し当て、金属製ローラを28rpmで回転させて導電性ローラを従動回転させた。この状態で、直流電源より100Vの電圧を軸芯体と金属製ローラ間に10分間印加したときの初期の電流に対する10分後の電流の変動率を下式で求めた。
電流の変動率(%)=(初期の電流−10分後の電流)/初期の電流×100
[導電性ローラの柔軟性]
ASKER C型硬度計(高分子計器製)を用いて導電性ローラの硬度を測定した。測定方法の詳細はJIS K6253の5.(デュロメータ硬さ試験)に準じて行った。
高電圧印加時の抵抗安定性、および柔軟性が画像に与える影響を評価するために、導電性ローラを現像ローラとして使用したときのかぶりの測定を行った。かぶりは現像ローラの抵抗変動が大きい場合や硬度が高いときに、トナーの帯電量が使用中に経時で変化して起こる画像弊害であり、導電性ローラの高電圧印加時の抵抗安定性や柔軟性を評価するのに最適である。
[弾性層の調製]
直径8mm、長さ250mmの快削鋼製の軸芯体に、シリコーンゴムとの接着性を向上させる目的で、プライマー(商品名:DY39−051;東レ・ダウコーニング社製)を塗付し、150℃で30分間焼付けを行った。
(1−1)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が1万のジメチルポリシロキサン:50質量部、
(1−2)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が200万のジメチルポリシロキサン:50質量部、
(1−3)カーボンブラック(Columbian Chemical製Raven890):6質量部、
(1−4)カーボンブラック(旭カーボン製旭50H):24質量部、
(1−5)硬化触媒として2質量%の塩化白金酸のイソプロパノール溶液:上記(1−1)及び(1−2)に対して10ppm。
ポリウレタンポリオールプレポリマー(商品名:タケラックTE5060;三井武田ケミカル社製)100質量部、イソシアネート(商品名:コロネート2521;日本ポリウレタン社製)77質量部、およびカーボンブラック(商品名:MA−100;三菱化学社製)20質量部にMEKを添加した。ボールミルにて5時間分散回転させた後、ウレタン微粒子(商品名:アートパールC−400透明;根上工業社製)6部を加えて再度1時間分散回転させた。この溶液に得られた導電性ローラを浸漬させて塗膜を形成し、風乾後、温度140℃で4時間の熱処理によって厚みが30μmの被覆層を形成した。なお、被覆層の厚さは導電性ローラの一部を切り取り、キーエンス製のデジタルマイクロスコープVHX−200で撮影し、ウレタン微粒子が存在しない部分の厚みを被覆層の厚みとした。
実施例1における(1−1)及び(1−2)の各々を、下記(2−1)及び(2−2)に変えた以外は、実施例1と同様にして導電性ローラを作成した。
(2−1)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が16万のジメチルポリシロキサン:86質量部、
(2−2)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が74万のジメチルポリシロキサン:14質量部。
実施例1における(1−1)及び(1−2)の各々を、下記(3−1)及び(3−2)に変えた以外は、実施例1と同様にして導電性ローラを作製した。
(3−1)ジメチルポリシロキサンを、両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が27万のジメチルポリシロキサン:90質量部、
(3−2)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が90万のジメチルポリシロキサン:10質量部。
実施例1における(1−1)及び(1−2)の各々を、下記(4−1)及び(4−2)に変えた以外は、実施例1と同様にして導電性ローラを作成した。
(4−1)ジメチルポリシロキサンを、両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が10万のジメチルポリシロキサン:95質量部、
(4−2)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が200万のジメチルポリシロキサン:5質量部。
実施例1における(1−1)〜(1−4)を、下記(5−1)〜(5−4)に変えた以外は、実施例1と同様にして導電性ローラを作成した。
(5−1)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が6万のジメチルポリシロキサン:80質量部、
(5−2)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が90万のジメチルポリシロキサン:20質量部、
(5−3)カーボンブラック(Columbian Chemical製Raven890):6質量部、
(5−4)カーボンブラック(旭カーボン製旭50H):24質量部。
実施例5における(5−3)及び(5−4)の各々を、下記(6−3)及び(6−4)に変えた以外は、実施例5と同様にして導電性ローラを調製した。
(6−3)カーボンブラック(Columbian Chemical製Raven860Ultra):6質量部、
(6−4)カーボンブラック(旭カーボン製旭50H):6質量部。
実施例5における(5−3)及び(5−4)の各々を、下記(7−3)及び(7−4)に変えた以外は、実施例5と同様にして導電性ローラを調製した。
(7−3)カーボンブラック(Columbian Chemical製Raven860Ultra):6質量部、
(7−4)カーボンブラック(Engineered Carbons製サーマルカーボンブラックN990):12質量部。
実施例5における(5−3)及び(5−4)の各々を、下記(8−3)及び(8−4)に変えた以外は、実施例5と同様にして導電性ローラを調製した。
(8−3)カーボンブラック(Columbian Chemical製Raven860Ultra):6質量部、
(8−4)シリカ(アドマテックス製アドマファインSO−C3):12質量部。
実施例1における(1−1)〜(1−4)を、下記(9−1)〜(9−4)に変えた以外は、実施例1と同様にして導電性ローラを作成した。
(9−1)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が1万のジメチルポリシロキサン:33質量部、
(9−2)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が74万のジメチルポリシロキサン:67質量部、(9−3)カーボンブラック(Columbian Chemical製Raven890):6質量部、
(9−4)カーボンブラック(旭カーボン製旭50H):24質量部。
実施例1における(1−1)〜(1−4)を、下記(比1−1)〜(比1−2)に変えた以外は、実施例1と同様にして導電性ローラを作製した。
(比1−1)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が1万のジメチルポリシロキサン:100質量部、
(比1−2)カーボンブラック(Columbian Chemical製Raven860Ultra):6質量部。
比較例1において、(比1−1)を、下記(比2−1)に変えた以外は、比較例1と同様にして導電性ローラを作製した。
(比2−1)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が90万のジメチルポリシロキサン:100質量部。
比較例1において、(比1−1)を、下記(比3−1)に変えた以外は、比較例1と同様に導電性ローラを作製した。
(比3−1)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が50万のジメチルポリシロキサン:100質量部。
比較例1において、(比1−1)を、下記(比4−1)〜(比4−2)に変えた以外は、比較例1と同様に導電性ローラを作製した。
(比4−1)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が10万のジメチルポリシロキサン:95質量部、
(比4−2)両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が200万のジメチルポリシロキサン:5質量部。
実施例5において、(5−3)及び(5−4)の各々を、下記(比5−1)及び(比5−2)に変えた以外は、実施例5と同様にして導電性ローラを作製した。
(比5−1)カーボンブラック(Columbian Chemical製Raven890):12質量部、
(比5−2)カーボンブラック(旭カーボン製旭50H):6質量部。
実施例5において、(5−3)及び(5−4)の各々を、下記(比6−1)及び(比6−2)に変えた以外は、実施例5と同様にして導電性ローラを作製した。
(比6−1)カーボンブラック(Columbian Chemical製Raven3600Ultra):6質量部、
(比6−2)カーボンブラック(旭カーボン製旭50H):24質量部。
2:弾性層
3:被覆層
4:架台
5:コラム
6:精密ボールネジ
7:リニアガイド
8:LMガイド
9:サーボモータ
10:プーリ
11:塗工ヘッド
12:ブラケット
13:ワーク下保持具
14:ワーク上保持具
15:供給口
16:配管
17:材料供給口
18:電子写真プロセスカートリッジ
19:感光ドラム
20:帯電ローラ
21:画像露光装置
22:現像装置
23:クリーニング装置
24:画像転写装置
25:トナー
26:現像容器
27:現像ローラ
28:トナー供給ローラ
29:現像ブレード
30:転写材
31:転写搬送ベルト
32:駆動ローラ
33:テンションローラ
34:従動ローラ
35:静電吸着ローラ
36:転写ローラ
37:定着装置
Claims (8)
- 軸芯体と、
該軸芯体の周囲に形成された、シリコーンゴム組成物の硬化物からなる導電性の弾性層と、
を有する導電性ローラにおいて、
該弾性層は、
(a)ジメチルポリシロキサン骨格を含有するシリコーンゴムと、
(b)凝集単位の大きさが230nm以上380nm以下のカーボンブラックと、
(c)凝集単位の大きさが590nm以上1210nm以下のカーボンブラックまたは無機フィラーと、
を含み、
該成分(b)と該成分(c)の占有面積の比率が1:1以上、1:4以下であり、
かつ、前記弾性層を窒素雰囲気下、25℃から20℃/minで昇温させたときに得られる熱重量減少曲線を微分した曲線について、360℃以上520℃以下の低温側温度範囲内と、580℃以上650℃以下の高温側温度範囲内とのそれぞれに、少なくとも1つのピークを有し、
前記低温側温度範囲内で最高温度のピーク高さをP1max(wt%/℃)、
前記高温側温度範囲内で最低温度のピーク高さをP2min(wt%/℃)、
P1maxとP2minのうち低いピーク高さをP3(wt%/℃)、
520℃と580℃の間の極小部をP4(wt%/℃)
としたとき、
0.0≦P4/P3≦0.9
であることを特徴とする導電性ローラ。 - 前記P1maxと前記P2minの温度差が90℃以上、290℃以下である請求項1に記載の導電性ローラ。
- 前記弾性層中の前記成分(b)と前記成分(c)は、前記成分(a)100質量部に対して、合計12質量部以上、18質量部以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の導電性ローラ。
- 前記シリコーンゴム組成物は、
末端に少なくとも1個のアルケニル基を有し、主鎖の99mol%以上がジメチルシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が6万以上10万以下の第1のポリシロキサンと、末端に少なくとも1個のアルケニル基を有し、主鎖の99mol%以上がジメチルシロキサンの繰り返し単位である重量平均分子量が90万以上200万以下の第2のポリシロキサンとを、質量比率で1:1以上19:1以下の割合で含む請求項1乃至3のいずれか一項に記載の導電性ローラ。 - 前記弾性層は、リング状塗工ヘッドを用いて前記弾性層を形成するための塗工液を、軸芯体の周囲に吐出塗工した後、加熱硬化させて得られたものである請求項1乃至4のいずれか一項に記載の導電性ローラ。
- 前記導電性ローラは、現像ローラである請求項1乃至5のいずれか一項に記載の導電性ローラ。
- 現像ローラが装着されてなり、前記現像ローラの表面にトナーの薄層を形成し、前記現像ローラを感光ドラムに接触させて前記感光ドラムの表面に前記トナーを供給することにより前記感光ドラムの表面にトナー画像を形成させる電子写真プロセスカートリッジにおいて、前記現像ローラが請求項6に記載の現像ローラであることを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ。
- 現像ローラが装着されてなり、前記現像ローラの表面にトナーの薄層を形成し、前記現像ローラを感光ドラムに接触させて前記感光ドラムの表面に前記トナーを供給することにより前記感光ドラムの表面にトナー画像を形成させる画像形成装置において、前記現像ローラが請求項6に記載の現像ローラであることを特徴とする画像形成装置。
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