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JP2021067924A - Conductive member, process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus - Google Patents

Conductive member, process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus Download PDF

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JP2021067924A
JP2021067924A JP2020031853A JP2020031853A JP2021067924A JP 2021067924 A JP2021067924 A JP 2021067924A JP 2020031853 A JP2020031853 A JP 2020031853A JP 2020031853 A JP2020031853 A JP 2020031853A JP 2021067924 A JP2021067924 A JP 2021067924A
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Abstract

【課題】高速プロセスや高画質化に対応するために高バイアスを印加しても、かぶりを抑制できる導電性部材を提供する。【解決手段】支持体の外表面上に設けられた導電層3は、第1のゴムの架橋物を含むマトリックス3aと、マトリックス中に分散された複数個のドメイン3bとを有し、ドメインは第2のゴムの架橋物および導電性粒子を含み、ドメインの少なくとも一部は、導電性部材の外表面に露出し、導電性部材の外表面に凸部を生じさせており、ドメインのうちの80個数%以上が、下記式(1)および式(2)を満たす:(1)ドメインの断面積に対する導電性粒子の断面積の割合が、20%以上であること;(2)ドメインの周囲長をA、ドメインの包絡周囲長をBとしたとき、A/Bが、1.00以上、1.10以下であること。【選択図】図2PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a conductive member capable of suppressing fog even when a high bias is applied in order to cope with a high-speed process and high image quality. A conductive layer 3 provided on an outer surface of a support has a matrix 3a containing a crosslinked product of a first rubber and a plurality of domains 3b dispersed in the matrix. A second rubber cross-linked product and conductive particles are contained, and at least a part of the domain is exposed on the outer surface of the conductive member, and a convex portion is formed on the outer surface of the conductive member. 80% or more satisfy the following formulas (1) and (2): (1) The ratio of the cross-sectional area of the conductive particles to the cross-sectional area of the domain is 20% or more; (2) Around the domain. When the length is A and the circumference of the domain is B, the A / B is 1.00 or more and 1.10 or less. [Selection diagram] Fig. 2

Description

本開示は、電子写真用の導電性部材、プロセスカートリッジ並びに電子写真画像形成装置に向けたものである。 The present disclosure is for electrophotographic conductive members, process cartridges and electrophotographic image forming apparatus.

電子写真方式を採用した画像形成装置(以下、電子写真画像形成装置)においては、帯電部材、転写部材、現像部材などの導電性部材が使用されている。導電性部材は、導電性支持体の外周面に被覆された導電層から構成されており、導電性支持体から導電性部材表面まで電荷を輸送し、当接物体に対して、放電などによって電荷を与える役割を担う。
例えば、帯電部材は、感光体との間に放電を発生させ、感光体表面を帯電させる部材である。また転写部材は、感光体から、印刷媒体、あるいは中間転写体に現像剤を転写させると同時に、放電を発生させて転写後の現像剤を安定化させる部材である。
近年の電子写真画像形成装置の高画質化の要求に対し、高コントラストを達成するために、導電性部材への印加電圧を増加させることが考えられている。このような高電圧印加条件では、これらの導電性部材は、感光体や、中間転写体、印刷媒体などの当接物体に対し、より一層の均一な帯電が求められている。
In an image forming apparatus adopting an electrophotographic method (hereinafter, an electrophotographic image forming apparatus), conductive members such as a charging member, a transfer member, and a developing member are used. The conductive member is composed of a conductive layer coated on the outer peripheral surface of the conductive support, transports electric charges from the conductive support to the surface of the conductive member, and charges the abutting object by electric discharge or the like. Takes the role of giving.
For example, the charging member is a member that generates an electric discharge with the photoconductor to charge the surface of the photoconductor. The transfer member is a member that transfers a developer from a photoconductor to a printing medium or an intermediate transfer body, and at the same time generates a discharge to stabilize the developer after transfer.
In response to the recent demand for higher image quality of electrophotographic image forming apparatus, it is considered to increase the voltage applied to the conductive member in order to achieve high contrast. Under such high voltage application conditions, these conductive members are required to be even more uniformly charged to a contact object such as a photoconductor, an intermediate transfer body, or a printing medium.

特許文献1には、イオン導電性ゴム材料からなるポリマー連続相と、電子導電性ゴム材料からなるポリマー粒子相とを含んでなる海島構造のゴム組成物であって、該イオン導電性ゴム材料は、体積固有抵抗率1×1012Ω・cm以下の原料ゴムAより主になり、該電子導電性ゴム材料は、原料ゴムBに導電粒子を配合することにより導電化されている帯電部材が開示されている。 Patent Document 1 describes a rubber composition having a sea-island structure including a polymer continuous phase made of an ion conductive rubber material and a polymer particle phase made of an electron conductive rubber material. The electronically conductive rubber material is mainly composed of a raw material rubber A having a volume resistivity of 1 × 10 12 Ω · cm or less, and the electronically conductive rubber material is disclosed as a charged member that is made conductive by blending conductive particles with the raw material rubber B. Has been done.

特開2002−3651号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-3651

本開示の一態様は、帯電バイアスを高めた場合にも電子写真画像への「かぶり」の発生を、安定的に抑制し得る電子写真用の導電性部材の提供に向けたものである。
また、本開示の他の態様は、高品位な電子写真画像の安定的な形成に資するプロセスカートリッジの提供に向けたものである。さらに本開示の他の態様は、高品位な電子写真画像を安定して形成することのできる電子写真画像形成装置の提供に向けたものである。
One aspect of the present disclosure is to provide a conductive member for electrophotographic that can stably suppress the occurrence of "fog" on an electrophotographic image even when the charging bias is increased.
Another aspect of the present disclosure is to provide a process cartridge that contributes to the stable formation of high-quality electrophotographic images. Further, another aspect of the present disclosure is aimed at providing an electrophotographic image forming apparatus capable of stably forming a high-quality electrophotographic image.

本開示の一態様によれば、
導電性の外表面を有する支持体と、
該支持体の外表面上に設けられた導電層と、を有する電子写真用の導電性部材であって、
該導電層は、第1のゴムの架橋物を含むマトリックスと、該マトリックス中に分散された複数個のドメインとを有し、
該ドメインは、第2のゴムの架橋物および導電性粒子を含み、
該ドメインの少なくとも一部は、該導電性部材の外表面に露出し、該導電性部材の外表面に凸部を生じさせており、
該導電性部材の外表面は、該マトリックスと、該導電性部材の外表面に露出している該ドメインとで構成され、
該導電性部材の外表面に直接白金電極を設け、温度23℃、相対湿度50%の環境下で、該支持体の該外表面と該白金電極との間に振幅が1V、周波数1.0Hzの交流電圧を印加したときのインピーダンスが、1.0×10Ω以上1.0×10Ω以下であり、かつ、
該導電層の長手方向の長さをL、該導電層の厚さをTとしたとき、該導電層の長手方向の中央、及び該導電層の両端から中央に向かってL/4の3か所における、該導電層の厚さ方向の断面の各々について、該弾性層の外表面から深さ0.1T〜0.9Tまでの厚み領域の任意の3か所に15μm四方の観察領域を置いたときに、全9個の該観察領域の各々で観察されるドメインのうちの80個数%以上が、下記要件(1)および要件(2)を満たす導電性部材が提供される:
(1)ドメインの断面積に対する該ドメインが含む該導電性粒子の断面積の割合が、20%以上であること;
(2)ドメインの周囲長をA、該ドメインの包絡周囲長をBとしたとき、A/Bが、1.00以上、1.10以下であること。
According to one aspect of the present disclosure
A support with a conductive outer surface and
An electrophotographic conductive member having a conductive layer provided on the outer surface of the support.
The conductive layer has a matrix containing a crosslinked product of the first rubber and a plurality of domains dispersed in the matrix.
The domain contains a second rubber crosslink and conductive particles.
At least a part of the domain is exposed on the outer surface of the conductive member, and a convex portion is formed on the outer surface of the conductive member.
The outer surface of the conductive member is composed of the matrix and the domain exposed on the outer surface of the conductive member.
A platinum electrode is provided directly on the outer surface of the conductive member, and the amplitude is 1 V and the frequency is 1.0 Hz between the outer surface of the support and the platinum electrode in an environment of a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 50%. The impedance when the AC voltage is applied is 1.0 × 10 3 Ω or more and 1.0 × 10 8 Ω or less, and
When the length of the conductive layer in the longitudinal direction is L and the thickness of the conductive layer is T, the center of the conductive layer in the longitudinal direction and L / 4 from both ends of the conductive layer toward the center are three. For each of the cross sections of the conductive layer in the thickness direction, 15 μm square observation regions are placed at any three locations in the thickness region from the outer surface of the elastic layer to a depth of 0.1 T to 0.9 T. At that time, a conductive member is provided in which 80% or more of the domains observed in each of the nine observation regions satisfy the following requirements (1) and (2):
(1) The ratio of the cross-sectional area of the conductive particles contained in the domain to the cross-sectional area of the domain is 20% or more;
(2) When the perimeter of the domain is A and the perimeter of the domain is B, the A / B is 1.00 or more and 1.10 or less.

また本開示の他の態様によれば、電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成されているプロセスカートリッジであって、上記の導電性部材を具備しているプロセスカートリッジが提供される。
更に本開示の他の態様によれば、上記の導電性部材を具備している電子写真画像形成装置が提供される。
Further, according to another aspect of the present disclosure, there is provided a process cartridge that is detachably configured on the main body of the electrophotographic image forming apparatus and includes the above-mentioned conductive member.
Further, according to another aspect of the present disclosure, an electrophotographic image forming apparatus including the above-mentioned conductive member is provided.

本開示の一態様によれば、帯電バイアスを高めた場合にもかぶりを抑制し得る帯電部材として用いることができる電子写真用の導電性部材を得ることができる。
また、本開示の他の態様によれば、高品位な電子写真画像の形成に資するプロセスカートリッジを得ることができる。
更に、本開示の他の態様によれば、高品位な電子写真画像を形成することができる電子写真画像形成装置を得ることができる。
According to one aspect of the present disclosure, it is possible to obtain a conductive member for electrophotographic that can be used as a charging member that can suppress fog even when the charging bias is increased.
Further, according to another aspect of the present disclosure, it is possible to obtain a process cartridge that contributes to the formation of a high-quality electrophotographic image.
Further, according to another aspect of the present disclosure, it is possible to obtain an electrophotographic image forming apparatus capable of forming a high-quality electrophotographic image.

本開示の一態様に係る導電性部材の長手方向に対して垂直な方向の断面図である。It is sectional drawing in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the conductive member which concerns on one aspect of this disclosure. 本開示の一態様に係る導電性部材の導電層の長手方向に対して垂直な方向の断面図である。It is sectional drawing in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the conductive layer of the conductive member which concerns on one aspect of this disclosure. 導電性部材の導電層のインピーダンス測定の説明図である。It is explanatory drawing of the impedance measurement of the conductive layer of a conductive member. 本開示に係るドメインの最大フェレ径を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the maximum ferret diameter of the domain which concerns on this disclosure. 本開示に係るドメインの包絡周囲長を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the envelope circumference length of the domain which concerns on this disclosure. 本開示に係るドメイン形状を測定する切片の概念図である。It is a conceptual diagram of the section which measures the domain shape which concerns on this disclosure. 本開示の一態様に係るプロセスカートリッジの断面図である。It is sectional drawing of the process cartridge which concerns on one aspect of this disclosure. 本開示の一態様に係る電子写真画像形成装置の断面図である。It is sectional drawing of the electrophotographic image forming apparatus which concerns on one aspect of this disclosure.

本発明者らは、特許文献1に係る帯電部材を用いて電子写真画像を形成するにあたり、コントラストがより高い電子写真画像を得ることを試みた。具体的には、当該帯電部材と電子写真感光体との間の帯電バイアスを、一般的な帯電バイアス(例えば、−1000V)よりも高い電圧(例えば、−1500V以上)に高めた。その結果、例えば、本来、トナーが現像されない感光ドラム上の白ベタ部分にも反転トナーが現像され、所謂「かぶり」が生じた画像が形成されることがあった。また、所謂転写残トナーが、当該帯電部材の表面に付着していき、経時的に帯電性能が変化する場合があった。
本発明者らは、特許文献1に係る帯電部材が、帯電バイアスを高めたときに、電子写真画像にかぶりを生じさせる理由について検討した。その過程で、特許文献1に係る帯電部材において、電子導電ゴム材料からなるポリマー粒子相の役割に着目した。すなわち、ポリマー粒子相は、弾性体層内において、近傍に存在するポリマー連続相の間での電子の授受によって弾性体層に電子導電性を付与しているものと考えられる。そして、帯電バイアスを高めたときのかぶりの発生が、電界集中に起因しているものと推測した。電界集中とは、特定の箇所に通電時の電流が集中する現象である。
The present inventors have attempted to obtain an electrophotographic image having a higher contrast when forming an electrophotographic image using the charging member according to Patent Document 1. Specifically, the charging bias between the charging member and the electrophotographic photosensitive member was increased to a voltage higher than a general charging bias (for example, −1000V) (for example, -1500V or more). As a result, for example, the inverted toner may be developed on the solid white portion on the photosensitive drum where the toner is not originally developed, and an image in which so-called "fog" is generated may be formed. In addition, the so-called transfer residual toner may adhere to the surface of the charging member, and the charging performance may change over time.
The present inventors have investigated the reason why the charging member according to Patent Document 1 causes fog in the electrophotographic image when the charging bias is increased. In the process, attention was paid to the role of the polymer particle phase made of the electronically conductive rubber material in the charged member according to Patent Document 1. That is, it is considered that the polymer particle phase imparts electron conductivity to the elastic body layer by transferring electrons between the polymer continuous phases existing in the vicinity in the elastic body layer. Then, it was speculated that the occurrence of fog when the charging bias was increased was caused by the electric field concentration. Electric field concentration is a phenomenon in which the current when energized is concentrated at a specific location.

すなわち、本発明者らの観察によれば、特許文献1に係るポリマー粒子相は、形状が異形であり、かつ、外表面に凹凸が存在していた。このようなポリマー粒子相間では、電子の授受が、ポリマー粒子相の凸部に集中し、帯電部材の帯電バイアスが印加される導電性支持体近から帯電部材の外表面に至るまでの電流の流れが不均一となる。そのため、帯電部材の外表面から被帯電体である電子写真感光体への放電が不均一となり、電子写真感光体の表面電位も不均一化する。その結果、電子写真画像にかぶりが生じるものと推測した。
そこで、本発明者らは、帯電バイアスを高めた場合におけるポリマー粒子相間の電子の授受の集中点をなくすことが、電子写真画像のかぶりの改善に有効であると認識した。
そして、かかる認識に基づき、検討を重ねた結果、導電性の外表面を有する支持体と、
該支持体の外表面上に設けられた導電層と、を有し、下記の要件(A)及び要件(B)を満たす導電性部材によれば、高い帯電バイアスを印加した場合にも、電子写真画像へのかぶりを有効に抑制し得ることを見出した。
要件(A):
導電層が、第1のゴムの架橋物を含むマトリックスと、該マトリックス中に分散された複数個のドメイン(海島構造)とを有し、該ドメインは、第2のゴムの架橋物および導電性粒子を含むこと。さらに、導電性部材の外表面に直接白金電極を設け、温度23℃、相対湿度50%の環境下で、支持体の外表面と白金電極との間に振幅が1V、周波数1.0Hzの交流電圧を印加したときのインピーダンスが、以下の範囲であること。
1.0×10Ω以上1.0×10Ω以下。
That is, according to the observation by the present inventors, the polymer particle phase according to Patent Document 1 had an irregular shape and had irregularities on the outer surface. Between such polymer particle phases, the transfer of electrons is concentrated on the convex portion of the polymer particle phase, and the current flows from the vicinity of the conductive support to which the charging bias of the charging member is applied to the outer surface of the charging member. Becomes non-uniform. Therefore, the discharge from the outer surface of the charging member to the electrophotographic photosensitive member, which is the charged body, becomes non-uniform, and the surface potential of the electrophotographic photosensitive member also becomes non-uniform. As a result, it was speculated that the electrophotographic image would be fogged.
Therefore, the present inventors have recognized that eliminating the concentration point of electron transfer between the polymer particle phases when the charge bias is increased is effective in improving the fog of the electrophotographic image.
Then, based on this recognition, as a result of repeated studies, a support having a conductive outer surface and a support
According to a conductive member having a conductive layer provided on the outer surface of the support and satisfying the following requirements (A) and (B), even when a high charging bias is applied, electrons are received. We have found that fog on photographic images can be effectively suppressed.
Requirement (A):
The conductive layer has a matrix containing a crosslinked product of the first rubber and a plurality of domains (sea-island structures) dispersed in the matrix, and the domain is a crosslinked product of the second rubber and conductive. Including particles. Further, a platinum electrode is provided directly on the outer surface of the conductive member, and an alternating current having an amplitude of 1 V and a frequency of 1.0 Hz is provided between the outer surface of the support and the platinum electrode in an environment of a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 50%. The impedance when a voltage is applied shall be in the following range.
1.0 x 10 3 Ω or more and 1.0 x 10 8 Ω or less.

要件(B):
導電層の長手方向の長さをL、導電層の厚さをT、とする。該導電層の長手方向の中央、及び該導電層の両端から中央に向かってL/4の3か所における、該導電層の厚さ方向の断面の各々について、該弾性層の外表面から深さ0.1T〜0.9Tまでの厚み領域の任意の3か所に15μm四方の観察領域を置く。そのときに、全9個の該観察領域の各々で観察されるドメインのうちの80個数%以上が、下記要件(B1)および要件(B2)を満たすこと:
要件(B1)ドメインの断面積に対する該ドメインが含む該導電性粒子の断面積の割合が、20%以上であること;
要件(B2)ドメインの周囲長をA、該ドメインの包絡周囲長をBとしたとき、A/Bが、1.00以上、1.10以下であること。
Requirement (B):
Let L be the length of the conductive layer in the longitudinal direction, and T be the thickness of the conductive layer. The depth from the outer surface of the elastic layer for each of the three cross sections in the thickness direction of the conductive layer at the center in the longitudinal direction of the conductive layer and at three locations L / 4 from both ends of the conductive layer toward the center Place a 15 μm square observation region at any three locations in the thickness region from 0.1 T to 0.9 T. At that time, 80% or more of the domains observed in each of the nine observation regions satisfy the following requirements (B1) and requirements (B2):
Requirement (B1) The ratio of the cross-sectional area of the conductive particles contained in the domain to the cross-sectional area of the domain is 20% or more;
Requirement (B2) When the perimeter of the domain is A and the perimeter of the domain is B, the A / B must be 1.00 or more and 1.10 or less.

以下、各要件について詳細に説明する。
要件(A)について:
要件(A)は、導電層の導電性の程度を表すものである。導電性部材の導電性は、1Hzのインピーダンスが、10Ω以上10Ω以下の範囲内である。インピーダンスを10Ω以上にすることで、過度に放電電流量が増加することを抑制し、その結果、異常放電起因の電位ムラが発生するのを防ぐことができる。またインピーダンスを10Ω以下にすることで、放電電荷量の総量が不足による帯電不足を抑制し得る。
Hereinafter, each requirement will be described in detail.
Regarding requirement (A):
Requirement (A) represents the degree of conductivity of the conductive layer. The conductivity of the conductive member, the impedance of 1Hz is in the range of less than 10 3 Omega least 10 8 Omega. By the impedance over 10 3 Omega, to prevent the excessive amount of discharge current increases, so that the potential non-uniformity of abnormal discharge caused can be prevented from occurring. Also by the impedance below 10 8 Omega, the total amount of the discharge charge quantity can inhibit the charging shortage due to lack.

要件(A)に係るインピーダンスは次のような方法によって測定することができる。
インピーダンスの測定に際し、帯電部材と測定電極との間の接触抵抗の影響を排除するために、白金の薄膜を帯電部材の外表面に形成し、当該薄膜を電極として使用し、一方で導電性の支持体を接地電極として2端子でインピーダンスを測定することが好ましい。
当該薄膜の形成方法としては、金属蒸着、スパッタリング、金属ペーストの塗布、金属テープを貼付するなどの金属膜の形成方法を挙げることができる。これらの中でも、帯電部材との接触抵抗の低減という観点で、白金の薄膜を蒸着によって形成する方法が好ましい。
帯電部材の表面に白金薄膜を形成する場合、その簡便さおよび薄膜の均一性を考慮すると、真空蒸着装置に対して帯電部材を把持できる機構を付与し、断面が円柱状の帯電部材に対しては、さらに回転機構を付与した、真空蒸着装置を使用することが好ましい。
断面が円柱状の帯電部材に対しては、円柱状形状の軸方向としての長手方向で10mm程度の幅の白金電極を形成し、当該白金電極に対して接触するよう巻き付けた金属シートを測定装置から出ている測定電極と接続して測定を行うことが好ましい。これにより、帯電部材の外径の振れや、表面形状に影響されずに、インピーダンス測定を実施することができる。金属シートとしては、アルミホイルや金属テープ等を用いることができる。
インピーダンスの測定装置は、インピーダンスアナライザ、ネットワークアナライザ、スペクトルアナライザ等のインピーダンスを測定できる装置であればよい。これらの中でも帯電部材の電気抵抗域から、インピーダンスアナライザによって測定することが好ましい。
図3に導電性部材に測定電極を形成した状態の概要図を示す。図3において、31が導電性支持体、32が導電層、33が測定電極である白金蒸着層、34がアルミシートである。図3(a)は斜視図、図3(b)は断面図を示す。同図のように、導電性支持体31と、測定電極の導体層33によって導電層32を挟む状態にすることが重要である。
The impedance according to the requirement (A) can be measured by the following method.
In measuring impedance, in order to eliminate the influence of contact resistance between the charging member and the measuring electrode, a platinum thin film is formed on the outer surface of the charging member, and the thin film is used as an electrode, while being conductive. It is preferable to measure the impedance with two terminals using the support as a ground electrode.
Examples of the method for forming the thin film include a method for forming a metal film such as metal vapor deposition, sputtering, application of a metal paste, and application of a metal tape. Among these, a method of forming a platinum thin film by thin film deposition is preferable from the viewpoint of reducing the contact resistance with the charged member.
When forming a platinum thin film on the surface of a charged member, considering its simplicity and uniformity of the thin film, a mechanism capable of gripping the charged member is provided to the vacuum vapor deposition apparatus, and the charged member having a columnar cross section is provided with a mechanism. It is preferable to use a vacuum vapor deposition apparatus further provided with a rotation mechanism.
For a charged member having a columnar cross section, a platinum electrode having a width of about 10 mm in the longitudinal direction as the axial direction of the columnar shape is formed, and a metal sheet wound around the platinum electrode so as to be in contact with the platinum electrode is measured. It is preferable to perform the measurement by connecting to the measuring electrode coming out of. As a result, the impedance measurement can be performed without being affected by the fluctuation of the outer diameter of the charging member and the surface shape. As the metal sheet, aluminum foil, metal tape, or the like can be used.
The impedance measuring device may be any device that can measure impedance, such as an impedance analyzer, a network analyzer, and a spectrum analyzer. Among these, it is preferable to measure from the electric resistance range of the charging member with an impedance analyzer.
FIG. 3 shows a schematic view of a state in which a measurement electrode is formed on a conductive member. In FIG. 3, 31 is a conductive support, 32 is a conductive layer, 33 is a platinum-deposited layer which is a measurement electrode, and 34 is an aluminum sheet. FIG. 3A shows a perspective view, and FIG. 3B shows a cross-sectional view. As shown in the figure, it is important that the conductive layer 32 is sandwiched between the conductive support 31 and the conductor layer 33 of the measurement electrode.

そしてインピーダンス測定装置(ソーラトロン126096W型誘電体インピーダンス測定システム 東陽テクニカ社製、不図示)に、当該アルミシート34から測定電極33と、導電性支持体31に接続して、インピーダンス測定を行う。
インピーダンスの測定は、温度23℃、相対湿度50%環境において、振動電圧1Vpp、周波数1.0Hzで測定し、インピーダンスの絶対値を得る。
導電性部材を長手方向に5個の領域に5等分し、それぞれの領域内から任意に1回ずつ、計5回の、上記測定を行う。その平均値を、導電性部材のインピーダンスとする。
Then, the impedance measuring device (Solartron 126609W type dielectric impedance measuring system manufactured by Toyo Technica Co., Ltd., not shown) is connected to the measuring electrode 33 and the conductive support 31 from the aluminum sheet 34 to measure the impedance.
The impedance is measured at a vibration voltage of 1 Vpp and a frequency of 1.0 Hz in an environment of a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 50%, and an absolute value of impedance is obtained.
The conductive member is divided into five regions in the longitudinal direction into five equal parts, and the above measurement is performed a total of five times, arbitrarily once from each region. The average value is taken as the impedance of the conductive member.

要件(B)
要件(B)中、要件(B1)は、該導電層が含むドメインの各々が含む導電性粒子の量を規定している。また、要件(B2)は、ドメインの外周面に凹凸が少ない、又は凹凸がないことを規定している。
特許文献1に記載の導電性部材を分析したところ、ドメインが、凹凸を有する場合やアスペクト比の高い形状をしていることが確認された。鋭意検討した結果、ドメインの形状を凹凸の少ない真円形状に近づけることで上記課題の高電圧印加時におけるかぶりを、飛躍的に抑制できることを突き止めた。
前記したようにドメインのみが導電性をもつ、導電性ドメイン/非導電性マトリックス構成においては、導電性部材内部では、複数個のドメインが導電性を担い、ドメイン−ドメイン間で電荷の授受を行う。ドメインに凸部が存在する場合、凸部に電界が集中し隣接するドメインとの間の電荷の授受が凸部で生じやすくなり、該凸部に過大な電流が流れる。つまり、ドメインの凸部から該凸部に近接するドメインに電荷が流れやすくなる。この現象により、導電性部材表面から局所的に強い放電が発生し、導電性部材を帯電部材として使用する際に、感光体の電位ムラを生じさせる。
Requirement (B)
In the requirement (B), the requirement (B1) defines the amount of conductive particles contained in each of the domains contained in the conductive layer. Further, the requirement (B2) stipulates that the outer peripheral surface of the domain has little or no unevenness.
When the conductive member described in Patent Document 1 was analyzed, it was confirmed that the domain had irregularities and had a shape with a high aspect ratio. As a result of diligent studies, it was found that the fog at the time of applying a high voltage of the above-mentioned problem can be dramatically suppressed by making the shape of the domain close to a perfect circular shape with less unevenness.
As described above, in the conductive domain / non-conductive matrix configuration in which only the domains are conductive, a plurality of domains are responsible for conductivity inside the conductive member, and charges are transferred between the domains. .. When the convex portion exists in the domain, the electric field is concentrated on the convex portion, and the transfer of electric charge between the convex portion and the adjacent domain is likely to occur in the convex portion, and an excessive current flows through the convex portion. That is, the electric charge easily flows from the convex portion of the domain to the domain adjacent to the convex portion. Due to this phenomenon, a strong electric discharge is locally generated from the surface of the conductive member, and when the conductive member is used as the charging member, the potential unevenness of the photoconductor is caused.

すなわち、ドメインをなるべく真円形状に近づけることが効果的である。
要件(B1)に関して、本発明者らは、1個のドメインに着目したときに、該ドメインに含まれる導電性粒子の量が、ドメインの外形形状に影響を与えているとの知見を得た。すなわち、1個のドメインの導電性粒子の充填量が増えるにつれて、該ドメインの外形形状がより球体に近くなるとの知見を得た。球体に近いドメインの数が多いほど、ドメイン間での電子の授受の集中点を少なくすることができる。その結果、特許文献1に係る帯電部材において観察された電子写真画像へのかぶりを軽減することができる。
そして、本発明者らの検討によれば、1つのドメインの断面の面積を基準として、当該断面において観察される導電性粒子の断面積の総和の割合が20%以上であるドメインは、ドメイン間での電子の授受の集中を有意に緩和し得る外形形状を取り得る。具体的には、より、球体に近い形状を取り得る。
要件(B2)は、ドメインの外周面における、電子の授受の集中点となり得るような凹凸の存在の程度を規定している。
すなわち、ドメインの周囲長をA、該ドメインの包絡周囲長をBとしたとき、凹凸の度合いを示す要件(B2)の値(A/B)が、1.00のとき、凹凸が無いことを示し、電界の集中をより確実に抑制し得る。また要件(B2)の値が大きくなるほど凹凸した形状であることを示す。この値が大きいドメイン程、凹凸形状を有しているため凸部で電界集中しやすい。要件(B2)の値が1.10以下にすることで、ドメイン形状の凸部に起因する電界集中を抑制できることを見出した。なお、包絡周囲長とは、図5に示したように、観察領域内で観察されるドメイン51の凸部同士を結び、凹部の周長を無視したときの周囲長(破線52)である。
That is, it is effective to make the domain as close to a perfect circle as possible.
Regarding the requirement (B1), when focusing on one domain, the present inventors have found that the amount of conductive particles contained in the domain affects the outer shape of the domain. .. That is, it was found that as the filling amount of the conductive particles of one domain increases, the outer shape of the domain becomes closer to a sphere. The greater the number of domains that are closer to the sphere, the less the concentration point of electron transfer between domains. As a result, it is possible to reduce the fog on the electrophotographic image observed in the charged member according to Patent Document 1.
According to the study by the present inventors, the domains in which the ratio of the total cross-sectional area of the conductive particles observed in the cross section is 20% or more based on the cross-sectional area of one domain are between domains. It is possible to take an outer shape that can significantly alleviate the concentration of electron transfer in. Specifically, it can take a shape closer to a sphere.
Requirement (B2) defines the degree of unevenness on the outer peripheral surface of the domain that can be a concentration point for electron transfer.
That is, when the perimeter of the domain is A and the perimeter of the envelope of the domain is B, and the value (A / B) of the requirement (B2) indicating the degree of unevenness is 1.00, there is no unevenness. Shown, the concentration of the electric field can be suppressed more reliably. Further, the larger the value of the requirement (B2) is, the more uneven the shape is. The larger this value is, the more the domain has an uneven shape, so that the electric field is more likely to be concentrated on the convex portion. It has been found that the electric field concentration caused by the convex portion of the domain shape can be suppressed by setting the value of the requirement (B2) to 1.10 or less. As shown in FIG. 5, the envelope peripheral length is the peripheral length (broken line 52) when the convex portions of the domains 51 observed in the observation region are connected to each other and the peripheral length of the concave portion is ignored.

以上の結果より本発明者らは、全9個の観察領域の各々で観察される導電層断面のドメインのうち80個数%以上が、要件(A)と(B)を同時に満たす時、導電性部材の内部の電界集中を抑制し、均一放電を達成できることを突き止めた。その結果、帯電部材として高電圧印加時の、感光体におけるカブリを抑制できる。なお、要件(B)では、ドメインの観察対象を、導電層の厚み方向の断面における、導電層の外表面から深さ0.1T〜0.9Tの範囲内とした。その意味としては、導電層中を導電性支持体側から該導電層の外表面側に向かう電子の移動は、主に当該範囲内に存在するドメインによって主に支配されていると考えられるためである。 From the above results, the present inventors have conducted when 80% or more of the domains of the conductive layer cross section observed in each of the nine observation regions satisfy the requirements (A) and (B) at the same time. It was found that uniform discharge can be achieved by suppressing the electric field concentration inside the member. As a result, fog on the photoconductor can be suppressed when a high voltage is applied as a charging member. In the requirement (B), the observation target of the domain is within the range of 0.1 T to 0.9 T in depth from the outer surface of the conductive layer in the cross section in the thickness direction of the conductive layer. This is because it is considered that the movement of electrons in the conductive layer from the conductive support side to the outer surface side of the conductive layer is mainly controlled by the domains existing in the range. ..

本発明者らは、更に、特許文献1に係る帯電部材の帯電性能を経時的に変化させるトナーの表面への付着について検討した。転写プロセスを経た後にも感光体上に残留しているトナー(以降、「転写残トナー」ともいう)は、転写プロセスの電圧の極性と同極性(正極性)に帯電していることが多い。そのため、感光体と帯電部材とのニップ部に到達した転写残トナーは、帯電部材の表面に静電的に付着する。その結果、帯電部材の表面は、転写残トナーで徐々に汚染され、帯電部材の表面からの安定的な放電を阻害する場合がある。そして、帯電部材の外表面への転写残トナーの静電的な付着の抑制には、転写残トナーの有する電荷を反転させることが有効である。 The present inventors further investigated the adhesion of the toner to the surface, which changes the charging performance of the charging member according to Patent Document 1 with time. The toner remaining on the photoconductor even after the transfer process (hereinafter, also referred to as “transfer residual toner”) is often charged with the same polarity (positive electrode property) as the voltage polarity of the transfer process. Therefore, the transfer residual toner that has reached the nip portion between the photoconductor and the charging member electrostatically adheres to the surface of the charging member. As a result, the surface of the charged member is gradually contaminated with the transfer residual toner, which may hinder stable discharge from the surface of the charged member. Then, in order to suppress the electrostatic adhesion of the transfer residual toner to the outer surface of the charging member, it is effective to invert the charge of the transfer residual toner.

ここで、本発明者らは、高い帯電バイアスを印加した場合にも、電子写真画像へのかぶりを有効に抑制し得る、前記要件(A)及び要件(B)を備えた導電性部材を用いて、転写残トナーの電荷を反転させることを検討した。その結果、前記要件(A)及び要件(B)に加えて、さらに、該ドメインの少なくとも一部を、導電性部材の外表面に露出させ、該導電性部材の外表面に該ドメインに由来する凸部を生じさせること(以降、要件(C)ともいう)が、転写残トナーの電荷を反転させるうえで極めて有効であることを見出した。 Here, the present inventors use a conductive member having the above requirements (A) and (B), which can effectively suppress fog on an electrophotographic image even when a high charge bias is applied. Therefore, it was examined to invert the charge of the transfer residual toner. As a result, in addition to the requirements (A) and (B), at least a part of the domain is exposed to the outer surface of the conductive member, and the domain is derived from the outer surface of the conductive member. It has been found that creating a convex portion (hereinafter, also referred to as requirement (C)) is extremely effective in reversing the charge of the transfer residual toner.

導電性部材の外表面に該ドメインを露出させ、かつ、凸部を形成させることで、帯電部材と感光ドラムとのニップ部に到達した転写残トナーは、凸部と物理的に接触しやすい。加えて、正に帯電している転写残トナーは、負電荷を蓄積している凸部に静電的に引き付けられる。これらの作用により、転写残トナーとドメイン由来の凸部との接触確率が高くなる。そして、凸部と接触した転写残トナーには、負電荷が注入され、ネガ化される。
また、転写残トナーとの接触によって転写残トナーに電荷を受け渡したドメインは、導電層中に存在している他のドメインから安定的かつ継続的に電荷の供給を受けることができる。そのため、ニップ部に到達する転写残トナーを、より確実にネガ化させることが可能となると考えられる。
By exposing the domain on the outer surface of the conductive member and forming the convex portion, the transfer residual toner that has reached the nip portion between the charging member and the photosensitive drum easily comes into physical contact with the convex portion. In addition, the positively charged transfer residual toner is electrostatically attracted to the convex portion accumulating the negative charge. Due to these actions, the contact probability between the transfer residual toner and the convex portion derived from the domain is increased. Then, a negative charge is injected into the transfer residual toner that comes into contact with the convex portion to make it negative.
Further, the domain that has transferred the charge to the transfer residual toner by contact with the transfer residual toner can stably and continuously receive the charge from other domains existing in the conductive layer. Therefore, it is considered that the transfer residual toner that reaches the nip portion can be more reliably negativeized.

導電性部材の外表面のドメイン由来の凸部の高さは、具体的には50nm以上200nm以下であることが好ましい。凸部を50nm以上の高さにすることで、導電性の凸部と反転トナーとの接触機会を増大できる。さらに100nm以上の高さにすることでさらに接触機会を大きくし、反転トナーカブリを低減することができる。一方で、放電領域において凸部由来の放電のムラが形成されるため、凸部の高さは200nm以下であることが好ましい。 Specifically, the height of the domain-derived convex portion on the outer surface of the conductive member is preferably 50 nm or more and 200 nm or less. By setting the height of the convex portion to 50 nm or more, the chance of contact between the conductive convex portion and the reversing toner can be increased. Further, by setting the height to 100 nm or more, the contact opportunity can be further increased and the inverted toner fog can be reduced. On the other hand, since unevenness of discharge derived from the convex portion is formed in the discharge region, the height of the convex portion is preferably 200 nm or less.

また導電性部材の外表面のドメインの壁面間距離の算術平均値Dm(以降、単に「ドメイン間距離Dm」ともいう)は、2.00μm以下であることが好ましい。ドメイン間距離Dmを2.00μm以下にすることで、導電ドメイン由来の凸部と反転トナーとの接触機会を増大できる。 Further, the arithmetic mean value Dm of the distance between the walls of the domains on the outer surface of the conductive member (hereinafter, also simply referred to as “distance between domains Dm”) is preferably 2.00 μm or less. By setting the inter-domain distance Dm to 2.00 μm or less, the chance of contact between the convex portion derived from the conductive domain and the reversing toner can be increased.

よって、該導電性部材によって、前記要件(A)及び(B)により、ドメインを真円形状に近づけて導電層内の電界の集中を抑制し、さらに前記要件(C)により、ドメイン由来の凸部による注入帯電によって反転トナー付着を抑制する。そのことで、帯電バイアスが高くても、カブリを大きく低減することが可能である。 Therefore, according to the requirements (A) and (B), the conductive member brings the domain closer to a perfect circle shape to suppress the concentration of the electric field in the conductive layer, and further, according to the requirement (C), the convexity derived from the domain. Inverted toner adhesion is suppressed by injection charging by the part. As a result, fog can be significantly reduced even if the charging bias is high.

<導電性部材>
本開示に係る電子写真用の導電性部材の一態様として、特にローラ形状を有する導電性部材(以降、「導電性ローラ」ともいう)について図を用いて説明する。
図1は、導電性ローラの軸に沿う方向(以降、「長手方向」ともいう)に対して垂直な断面図である。導電性ローラ1は、円柱状の導電性支持体2、支持体2の外周、すなわち支持体の外表面に形成された導電層を有している。
図2に導電性ローラの長手方向に対して垂直な方向の導電層3の断面図を示す。導電層3は、マトリックス3aとドメイン3bとを有するマトリックス−ドメイン構造を有する。また、ドメイン3bは、不図示の導電性粒子を含む。さらに、導電性部材の外表面、すなわち、感光体の如き被帯電体と対向する面には、ドメイン3bの一部が露出している。そして、外表面に露出しているドメイン3bは、導電性部材の外表面に凸部を生じさせている。
<Conductive member>
As one aspect of the conductive member for electrophotographic according to the present disclosure, a conductive member having a roller shape (hereinafter, also referred to as “conductive roller”) will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view perpendicular to the direction along the axis of the conductive roller (hereinafter, also referred to as “longitudinal direction”). The conductive roller 1 has a columnar conductive support 2 and a conductive layer formed on the outer periphery of the support 2, that is, on the outer surface of the support.
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the conductive layer 3 in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the conductive roller. The conductive layer 3 has a matrix-domain structure having a matrix 3a and a domain 3b. In addition, the domain 3b contains conductive particles (not shown). Further, a part of the domain 3b is exposed on the outer surface of the conductive member, that is, the surface facing the charged body such as a photoconductor. The domain 3b exposed on the outer surface causes a convex portion on the outer surface of the conductive member.

<マトリックス−ドメイン構造の確認方法>
マトリックス−ドメイン構造の存在は、例えば次のように確認することができる。具体的には、導電性部材から、導電層の薄片を作製して、詳細観察を行えばよい。薄片化する手段としては、例えば、鋭利なカミソリや、ミクロトーム、FIBなどが挙げられる。また、マトリックス−ドメイン構造の観察を好適に実施するために、染色処理、蒸着処理など、導電性の相と絶縁性の相とのコントラストが好適に得られる前処理を施してもよい。破断面の形成、前処理を行った薄片に対して、レーザー顕微鏡、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)によって観察することができる。
<Matrix-How to check the domain structure>
The existence of the matrix-domain structure can be confirmed, for example, as follows. Specifically, a thin piece of the conductive layer may be produced from the conductive member and detailed observation may be performed. Examples of the means for thinning include a sharp razor, a microtome, and a FIB. Further, in order to preferably observe the matrix-domain structure, a pretreatment such as a dyeing treatment or a vapor deposition treatment may be performed so as to preferably obtain a contrast between the conductive phase and the insulating phase. The flakes that have been formed and pretreated can be observed with a laser microscope, a scanning electron microscope (SEM), or a transmission electron microscope (TEM).

該導電性部材の導電性は、1Hzのインピーダンス測定によって評価すればよく、具体的には、1Hzのインピーダンスが、10Ω以上10Ω以下の範囲にあることが好ましい。10Ω以上にすることで、放電電流量が過大になり、その結果、異常放電起因の電位ムラが発生するのを防ぐことができる。10Ω以下にすることで、放電電荷量の総量が不足による帯電不足を抑制できる。 Conductivity of the conductive member may be assessed by impedance measurement 1Hz, specifically, the impedance of 1Hz is preferably in the range of 10 3 Omega least 10 8 Omega. By the above 10 3 Omega, the amount of discharge current becomes excessive, As a result, the potential non-uniformity of abnormal discharge caused can be prevented from occurring. By the 10 8 Omega less, the total amount of the discharge charge quantity can be prevented insufficiently charged due to lack.

<導電性支持体>
支持体を構成する材料としては、電子写真用の導電性部材の分野で公知なものや、導電性部材として利用できる材料から適宜選択して用いることができる。一例として、アルミニウム、ステンレス、導電性を有する合成樹脂、鉄、銅合金などの金属又は合金が挙げられる。
さらに、これらに対して、酸化処理やクロム、ニッケルなどで鍍金処理を施してもよい。鍍金の種類としては電気鍍金、無電解鍍金のいずれも使用することができる。寸法安定性の観点から無電解鍍金が好ましい。ここで使用される無電解鍍金の種類としては、ニッケル鍍金、銅鍍金、金鍍金、その他各種合金鍍金を挙げることができる。鍍金厚さは、0.05μm以上が好ましく、作業効率と防錆能力のバランスを考慮すると、鍍金厚さは0.10μm以上30.00μm以下であることが好ましい。支持体の円柱状の形状は、中実の円柱状でも、中空の円柱状(円筒状)でもよい。また、支持体の外径は、3mm以上10mm以下の範囲が好ましい。
<Conductive support>
As the material constituting the support, materials known in the field of conductive members for electrophotographic and materials that can be used as conductive members can be appropriately selected and used. Examples include metals or alloys such as aluminum, stainless steel, conductive synthetic resins, iron and copper alloys.
Further, these may be subjected to an oxidation treatment or a plating treatment with chromium, nickel or the like. As the type of plating, either electroplating or electroless plating can be used. Electroless plating is preferable from the viewpoint of dimensional stability. Examples of the type of electroless plating used here include nickel plating, copper plating, gold plating, and various other alloy platings. The plating thickness is preferably 0.05 μm or more, and the plating thickness is preferably 0.10 μm or more and 30.00 μm or less in consideration of the balance between work efficiency and rust prevention ability. The cylindrical shape of the support may be a solid cylindrical shape or a hollow cylindrical shape (cylindrical shape). The outer diameter of the support is preferably in the range of 3 mm or more and 10 mm or less.

<導電層>
<マトリックス>
マトリックスは、第1のゴム架橋物を含む。マトリックスの体積抵抗率ρmは1.0×10Ωcm以上1.0×1017Ωcm以下が好ましい。
マトリックスの体積抵抗率が1.0×10Ωcm以上の場合、マトリックスの導電性が導電性のドメイン間の電荷の授受に対して与える影響を抑制できる。特に、マトリックスの導電性が高く(体積抵抗率が低く)、イオン伝導性を示す場合、マトリックスが導電性のドメイン間の電荷の授受を過度に助長し、また、ドメイン形状のわずかな変化により電界集中が発生した場合、過大な電流が流れる傾向にある。よって、マトリックスのイオン伝導性を抑えるためにも、体積抵抗率ρmは1.0×10Ωcm以上であることが好ましい。
体積抵抗率ρmが1.0×1017Ωcm以下である場合、導電ドメイン間の電荷の授受を妨げることなく、導電層全体として必要な導電性を得ることができるため、帯電不足による画像弊害を防止することができる。
体積抵抗率ρmは、より好ましくは、1.0×1010Ωcm以上1.0×1017Ωcm以下である。この範囲であれば、マトリックスのイオン伝導性の影響を抑制し、導電性部材に必要な体積抵抗率を得ることができる。体積抵抗率ρmの、最も好ましい範囲としては、1.0×1012Ωcm以上1.0×1017Ωcm以下である。この範囲であれば、高電圧印加時においても、電界集中を強く抑制できると共に、導電性部材に必要な体積抵抗率を得ることができる。
<Conductive layer>
<Matrix>
The matrix contains a first rubber crosslinked product. The volume resistivity ρm of the matrix is preferably 1.0 × 10 8 Ωcm or more and 1.0 × 10 17 Ωcm or less.
When the volume resistivity of the matrix is not less than 1.0 × 10 8 Ωcm, it can suppress the effect of conductivity of the matrix given to transfer of charge between the conductive domains. In particular, when the matrix is highly conductive (low volume resistivity) and exhibits ionic conductivity, the matrix excessively promotes charge transfer between conductive domains, and a slight change in domain shape causes an electric field. When concentration occurs, excessive current tends to flow. Therefore, in order to suppress the ionic conductivity of the matrix, the volume resistivity ρm is preferably at 1.0 × 10 8 Ωcm or more.
When the volume resistivity ρm is 1.0 × 10 17 Ωcm or less, the required conductivity can be obtained as the entire conductive layer without hindering the transfer of electric charge between the conductive domains. Can be prevented.
The volume resistivity ρm is more preferably 1.0 × 10 10 Ωcm or more and 1.0 × 10 17 Ωcm or less. Within this range, the influence of the ionic conductivity of the matrix can be suppressed, and the volume resistivity required for the conductive member can be obtained. The most preferable range of the volume resistivity ρm is 1.0 × 10 12 Ωcm or more and 1.0 × 10 17 Ωcm or less. Within this range, electric field concentration can be strongly suppressed even when a high voltage is applied, and the volume resistivity required for the conductive member can be obtained.

<マトリックスの体積抵抗率ρm>
マトリックスの体積抵抗率ρmは、例えば、導電層から、マトリクスドメイン構造が含まれれている所定の厚さ(例えば、1μm)の薄片を切り出し、当該薄片中のマトリクスに走査型プローブ顕微鏡(SPM)や原子間力顕微鏡(AFM)の微小探針を接触させることによって計測することができる。
弾性層からの薄片の切り出しは、例えば、図6(a)に示したように、導電性部材の長手方向をX軸、導電層の厚み方向をZ軸、周方向をY軸とした場合において、薄片が、XZ平面と平湖な断面62aの少なくとも一部を含むように切り出す。または、図6(b)に示すように、薄片が、導電性部材の軸方向に対して垂直なYZ平面(例えば、63a、63b、63c)の少なくとも一部を含むように切り出す。例えば、鋭利なカミソリや、ミクロトーム、収束イオンビーム法(FIB)などが挙げられる。
体積抵抗率の測定は、導電層から切り出した薄片の片面を接地する。次いで、当該薄片の接地面とは反対側の面のマトリクスの部分に走査型プローブ顕微鏡(SPM)や原子間力顕微鏡(AFM)の微小の美装探針を接触させ、50VのDC電圧を5秒間印加し、接地電流値を5秒間測定した値から算術平均値を算出し、その算出した値で印加電圧を除することで電気抵抗値を算出する。最後に薄片の膜厚を用いて、抵抗値を体積抵抗率に変換する。このとき、SPMやAFMは、抵抗値と同時に当該薄片の膜厚も計測できる。
円柱状の帯電部材におけるマトリックスの体積抵抗率の値は、例えば、導電層を周方向に4分割、長手方向に5分割した領域のそれぞれから各1つずつ薄片サンプルを切り出し、上記の測定値を得た後に、合計20サンプルの体積抵抗率の算術平均値を算出することによって求める。
<Volume resistivity of matrix ρm>
For the volume resistivity ρm of the matrix, for example, a thin piece having a predetermined thickness (for example, 1 μm) containing the matrix domain structure is cut out from the conductive layer, and a scanning probe microscope (SPM) or a scanning probe microscope (SPM) is used for the matrix in the thin piece. It can be measured by contacting a micro probe of an atomic force microscope (AFM).
For example, as shown in FIG. 6A, the thin section is cut out from the elastic layer when the longitudinal direction of the conductive member is the X-axis, the thickness direction of the conductive layer is the Z-axis, and the circumferential direction is the Y-axis. The flakes are cut out to include at least a portion of the XZ plane and the flat lake cross section 62a. Alternatively, as shown in FIG. 6 (b), the flakes are cut out so as to include at least a part of the YZ plane (for example, 63a, 63b, 63c) perpendicular to the axial direction of the conductive member. For example, a sharp razor, a microtome, a focused ion beam method (FIB), and the like can be mentioned.
For the measurement of volume resistivity, one side of the thin section cut out from the conductive layer is grounded. Next, a small beauty probe of a scanning probe microscope (SPM) or an atomic force microscope (AFM) is brought into contact with the matrix portion of the surface of the thin section opposite to the ground surface, and a DC voltage of 50 V is applied to 5. The electric resistance value is calculated by applying the voltage for 2 seconds, calculating the arithmetic average value from the value measured for 5 seconds of the ground current value, and dividing the applied voltage by the calculated value. Finally, the film thickness of the flakes is used to convert the resistance value into volume resistivity. At this time, the SPM or AFM can measure the film thickness of the thin section at the same time as the resistance value.
For the value of the volume resistivity of the matrix in the columnar charging member, for example, one slice sample is cut out from each of the regions in which the conductive layer is divided into four in the circumferential direction and five in the longitudinal direction, and the above measured values are used. After obtaining, it is obtained by calculating the arithmetic mean value of the volume resistivity of a total of 20 samples.

<第1のゴム>
第1のゴムは、導電層形成用のゴム混合物中、最も配合割合が多い成分であり、第1のゴムの架橋物は導電層の機械的強度を支配する。従って、第1のゴムは、架橋後において、導電層に、電子写真用の導電性部材に要求される強度を発現するものであり、後述の第2のゴムと相分離し、マトリックス−ドメイン構造を形成し得るものが用いられる。
<First rubber>
The first rubber is a component having the largest blending ratio in the rubber mixture for forming the conductive layer, and the crosslinked product of the first rubber controls the mechanical strength of the conductive layer. Therefore, the first rubber, after cross-linking, exhibits the strength required for the conductive member for electrophotographic in the conductive layer, is phase-separated from the second rubber described later, and has a matrix-domain structure. Those that can form are used.

第1のゴムの好ましい例は、以下に挙げる。
天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ブチルゴム(IIR)、エチレン−プロピレンゴム(EPM)、エチレン−プロピレン−ジエン3元共重合ゴム(EPDM)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、NBRの水素添加物(H−NBR)及びシリコーンゴムなどを挙げることができる。
<補強材>
また、マトリックスには、補強剤として、マトリックスの導電性に影響がない程度に、補強性カーボンブラックを配合することも可能である。ここで使用する補強性カーボンブラックとしては、導電性が低い、FEF、GPF、SRF、MTカーボン等を挙げることができる。
さらに、マトリックスを形成する第1のゴムには、必要に応じて、ゴムの配合剤として一般に用いられている充填剤、加工助剤、加硫助剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤、老化防止剤、軟化剤、分散剤、着色剤等を添加してもよい。
Preferred examples of the first rubber are listed below.
Natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene-butadiene rubber (SBR), butyl rubber (IIR), ethylene-propylene rubber (EPM), ethylene-propylene-diene ternary copolymer rubber ( EPDM), chloroprene rubber (CR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), NBR hydrogenated additive (H-NBR), silicone rubber and the like.
<Reinforcing material>
Further, it is also possible to add reinforcing carbon black as a reinforcing agent to the matrix to the extent that the conductivity of the matrix is not affected. Examples of the reinforcing carbon black used here include FEF, GPF, SRF, and MT carbon having low conductivity.
Further, the first rubber forming the matrix may contain, if necessary, a filler, a processing aid, a vulcanization aid, a vulcanization accelerator, and a vulcanization accelerator commonly used as a rubber compounding agent. , Vulcanization retarder, anti-aging agent, softener, dispersant, colorant and the like may be added.

<ドメイン>
ドメインは導電性であり、第2のゴム架橋物、および、導電性粒子を含む。ここで導電性とは体積抵抗率が1.0×10Ωcm未満であることを指す。
<Domain>
The domain is conductive and contains a second rubber crosslinked product and conductive particles. In this case, the conductive and the volume resistivity refers to less than 1.0 × 10 8 Ωcm.

<第2のゴム>
第2のゴムの具体例としては、例えば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブチルゴム(IIR)、エチレンプロピレンゴム(EPM)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、クルルプレンゴム(CR)、ニトリルゴム(NBR)、水素添加ニトリルゴム(H−NBR)、シリコーンゴム、及びウレタンゴム(U)からなる群から選択される少なくとも一が好ましい。
<Second rubber>
Specific examples of the second rubber include natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), styrene butadiene rubber (SBR), butyl rubber (IIR), and ethylene. From the group consisting of propylene rubber (EPM), ethylene propylene diene rubber (EPDM), kururuprene rubber (CR), nitrile rubber (NBR), hydrogenated nitrile rubber (H-NBR), silicone rubber, and urethane rubber (U). At least one selected is preferred.

<導電性粒子>
ドメインに配合される導電性粒子としては、導電性カーボンブラック、グラファイト等の炭素材料;酸化チタン、酸化錫等の酸化物;Cu、Ag等の金属;酸化物または金属が表面に被覆され導電化された粒子等の電子導電剤が例として挙げられる。また、必要に応じて、これらの導電性粒子の2種類以上を適宜量配合して使用してもよい。
そして、ドメインに配合される導電性粒子は、要件(B1)で規定したように、ドメインの断面積に対する導電性粒子の断面積の割合が少なくとも20%以上、好ましくは25%以上30%以下となる添加量が好ましい。上記範囲にあることで、ドメイン中に導電性粒子を高密度に充填できる。そして、ドメインの外形形状を球体に近づけることができると共に、前記要件(B2)に規定したように凹凸が小さいものとすることができる。さらには高速プロセス下においても、十分な電荷供給量を可能とすることができる。
以上の様な導電性粒子のうち、導電化効率が高い、ゴムとの親和性が大きい、導電性粒子間の距離の制御を容易とする等の理由により、導電性カーボンブラックを主成分として含む導電性粒子が好ましい。ドメインに配合される導電性カーボンブラックの種類については、特に限定されるものではない。具体的には、例えば、ガスファーネスブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。中でも、後述するように、DBP吸収量が40cm/100g以上80cm/100g以下であるカーボンブラックを特に好適に用い得る。
<Conductive particles>
The conductive particles to be blended in the domain include carbon materials such as conductive carbon black and graphite; oxides such as titanium oxide and tin oxide; metals such as Cu and Ag; oxides or metals are coated on the surface to make them conductive. An example is an electronically conductive agent such as graphite. Further, if necessary, two or more kinds of these conductive particles may be blended in an appropriate amount and used.
Then, as specified in the requirement (B1), the ratio of the cross-sectional area of the conductive particles to the cross-sectional area of the domain of the conductive particles blended in the domain is at least 20% or more, preferably 25% or more and 30% or less. The amount of addition is preferable. Within the above range, the domain can be filled with conductive particles at high density. Then, the outer shape of the domain can be made closer to a sphere, and the unevenness can be made small as defined in the above requirement (B2). Furthermore, a sufficient amount of charge can be supplied even under a high-speed process.
Among the above-mentioned conductive particles, conductive carbon black is contained as a main component for reasons such as high conductivity efficiency, high affinity with rubber, and easy control of the distance between the conductive particles. Conductive particles are preferred. The type of conductive carbon black blended in the domain is not particularly limited. Specific examples thereof include gas furnace black, oil furnace black, thermal black, lamp black, acetylene black, and Ketjen black. Among them, as described below, may be used carbon black DBP absorption is less than 40 cm 3/100 g or more 80 cm 3/100 g, especially preferably.

<導電性ドメインの形状>
本発明者らは、導電性ドメインを、より円形状に近づけることにより、導電性ドメインの凸形状起因の電界集中を最小限にすることで、高電圧印加時でも、過剰な電荷の移動を抑制し、感光体を均一帯電できること、その結果としてかぶりを抑制できることを見出した。
ドメインの形状とは、導電層の長手方向の長さをL、導電層の厚さをTとしたとき、該導電層の長手方向の中央、及びその両端から中央に向かってL/4の2か所の計3か所を決める。その3か所における、図6(b)に示されるような導電層の厚さ方向の断面の各々について、該導電層の外表面から深さ0.1T以上0.9T以下までの厚み領域の任意の3か所に15μm四方の観察領域を置く。そのときに、全9個の該観察領域の各々で観察されるドメインの形状で定義される。
ドメインの形状は、これまで説明してきたように円形に近いほうが好ましい。具体的には、導電層の厚さ方向の断面の15μm四方の領域における該ドメインのうちの80個数%以上の該ドメインが、下記要件(B1)および要件(B2)を満たす必要がある。
要件(B1):ドメインの断面積に対する該ドメインが含む該導電性粒子の断面積の割合が、20%以上であること;
要件(B2):ドメインの周囲長をA、該ドメインの包絡周囲長をBとしたとき、A/Bが、1.00以上、1.10以下であること。
<Shape of conductive domain>
The present inventors suppress excessive charge transfer even when a high voltage is applied by minimizing the electric field concentration caused by the convex shape of the conductive domain by making the conductive domain closer to a circular shape. It has been found that the photoconductor can be uniformly charged, and as a result, fog can be suppressed.
The shape of the domain is 2 of L / 4 from the center in the longitudinal direction of the conductive layer and the center from both ends thereof, where L is the length in the longitudinal direction of the conductive layer and T is the thickness of the conductive layer. Decide a total of 3 locations. For each of the cross sections in the thickness direction of the conductive layer as shown in FIG. 6 (b) at the three locations, the thickness region from the outer surface of the conductive layer to a depth of 0.1 T or more and 0.9 T or less. Place a 15 μm square observation area at any three locations. At that time, it is defined by the shape of the domain observed in each of the nine observation regions.
The shape of the domain is preferably close to a circle as described above. Specifically, 80% or more of the domains in the 15 μm square region of the cross section in the thickness direction of the conductive layer need to satisfy the following requirements (B1) and requirements (B2).
Requirement (B1): The ratio of the cross-sectional area of the conductive particles contained in the domain to the cross-sectional area of the domain is 20% or more;
Requirement (B2): When the perimeter of the domain is A and the perimeter of the domain is B, the A / B is 1.00 or more and 1.10 or less.

要件(B2)のドメインの周長と、ドメインの包絡周囲長との比は1.00が最小値であり、1.00である状態は、ドメインが真円或いは楕円であることを示す。比が、1.10を越えると、ドメインに大きな凹凸形状が存在することとなり、すなわち、電界集中が発生しやすくなる。上記要件(B2)を満たす場合、当該電界集中が抑制されるため、かぶりを抑制することが可能となる。
最大フェレ径Dfとは、図4に示されるように、観察されたドメイン41の外周を2本の平行線で挟み、その2本の平行線間を垂線で結んだとき垂線長が最も長くなる時の値である。
ドメインのサイズは、一定の範囲内にあることが好ましく、ドメインサイズを表す指標である最大フェレ径は、0.1μm以上5.0μm以下であることが好ましい。最大フェレ径がこの範囲であれば、ドメインが円形状になりやすくなる。
その結果、かぶりが低減される。また導電性のドメインの微細化により、放電も微細化し、高画質化が可能となるためである。
The ratio of the domain circumference of the requirement (B2) to the envelope circumference of the domain has a minimum value of 1.00, and a state of 1.00 indicates that the domain is a perfect circle or an ellipse. When the ratio exceeds 1.10, a large uneven shape exists in the domain, that is, electric field concentration is likely to occur. When the above requirement (B2) is satisfied, the electric field concentration is suppressed, so that fog can be suppressed.
As shown in FIG. 4, the maximum ferret diameter Df is the longest perpendicular line length when the outer circumference of the observed domain 41 is sandwiched between two parallel lines and the two parallel lines are connected by a perpendicular line. The value of the hour.
The domain size is preferably within a certain range, and the maximum ferret diameter, which is an index indicating the domain size, is preferably 0.1 μm or more and 5.0 μm or less. If the maximum ferret diameter is in this range, the domain tends to have a circular shape.
As a result, fog is reduced. Further, by miniaturizing the conductive domain, the discharge is also miniaturized, and high image quality is possible.

<ドメインの最大フェレ径、面積、周囲長、包絡周囲長、及びドメイン個数の測定方法>
ドメインの最大フェレ径、面積、周囲長、包絡周囲長、及びドメイン個数の測定方法は、次のように実施すればよい。まず、前述のマトリックスの体積抵抗率の測定における方法と同様の方法で切片を作製する。次いで、下凍結破断法、クロスポリッシャー法、収束イオンビーム法(FIB)などの手段で破断面を有する薄片を形成することができる。破断面の平滑性と、観察のための前処理を考慮すると、FIB法が好ましい。また、マトリックス−ドメイン構造の観察を好適に実施するために、染色処理、蒸着処理など、導電性の相と絶縁性の相とのコントラストが好適に得られる前処理を施してもよい。
破断面の形成、前処理を行った薄片に対して、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)によって観察することができる。これらの中でも、ドメインの面積の定量化の正確性から、SEMで1,000倍〜100,000倍で観察を行うことが好ましい。
ドメインの最大フェレ径、面積、周囲長、包絡周囲長、及びドメイン個数の測定は、上記で撮影画像を定量化することによって得ることができる。すなわち、SEMでの観察により得られた破断面画像に対し、画像処理ソフト(商品名:ImageProPlus、Media Cybernetics社製)等を使用して、8ビットのグレースケール化を行い、256諧調のモノクロ画像を得る。次いで、破断面内のドメインが白くなるように、画像の白黒を反転処理し、2値化を実施する。次いで、画像内のドメイン群のそれぞれから、最大フェレ径、面積、周囲長、包絡周囲長及びドメイン個数を算出すればよい。
上記の測定のためにサンプルは、導電性部材の該導電層の長手方向の長さをLとしたとき、導電層の長手方向の中央、及び該導電層の両端から中央に向かってL/4の2か所の計3か所から切片を切り出す。切片を切り出す方向としては、導電層の長手方向に対して垂直な断面となる方向である。
上記のように導電層の長手方向に対して垂直な断面におけるドメインの形状を評価する理由について図6を参照しながら説明する。
図6では、導電性部材61を、3軸、具体的にはX、Y、Z軸の3次元としてその形状を示した図を示す。図6においてX軸は導電性部材の長手方向(軸方向)と平行な方向、Y軸、Z軸は導電性部材の軸方向と垂直な方向を示す。
<Measurement method of domain maximum ferret diameter, area, perimeter, envelope perimeter, and number of domains>
The method for measuring the maximum ferret diameter, area, perimeter, envelope perimeter, and number of domains of a domain may be carried out as follows. First, a section is prepared by the same method as the method for measuring the volume resistivity of the matrix described above. Next, flakes having a fracture surface can be formed by means such as a lower freeze fracture method, a cross polisher method, and a focused ion beam method (FIB). The FIB method is preferable in consideration of the smoothness of the fracture surface and the pretreatment for observation. Further, in order to preferably observe the matrix-domain structure, a pretreatment such as a dyeing treatment or a vapor deposition treatment may be performed so as to preferably obtain a contrast between the conductive phase and the insulating phase.
The flakes that have been formed and pretreated can be observed with a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM). Among these, from the viewpoint of the accuracy of quantification of the domain area, it is preferable to perform observation at 1,000 to 100,000 times by SEM.
Measurements of domain maximum ferret diameter, area, perimeter, enveloping perimeter, and number of domains can be obtained by quantifying the captured image above. That is, the fracture surface image obtained by the observation with SEM is grayscaled to 8 bits by using image processing software (trade name: ImageProPlus, manufactured by Media Cybernetics) or the like, and a 256-tone monochrome image To get. Next, the black and white of the image is inverted and binarized so that the domain in the fracture surface becomes white. Next, the maximum ferret diameter, area, perimeter, envelope perimeter, and number of domains may be calculated from each of the domains in the image.
For the above measurement, when the length of the conductive member in the longitudinal direction of the conductive member is L, the sample is L / 4 toward the center of the conductive layer in the longitudinal direction and from both ends of the conductive layer toward the center. Cut out sections from a total of 3 locations in 2 locations. The direction in which the section is cut out is a direction in which the cross section is perpendicular to the longitudinal direction of the conductive layer.
The reason for evaluating the shape of the domain in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the conductive layer as described above will be described with reference to FIG.
FIG. 6 shows a diagram showing the shape of the conductive member 61 as three dimensions, specifically, three dimensions of the X, Y, and Z axes. In FIG. 6, the X-axis shows a direction parallel to the longitudinal direction (axial direction) of the conductive member, and the Y-axis and the Z-axis show a direction perpendicular to the axial direction of the conductive member.

図6(a)は、導電性部材に対して、XZ平面62と平行な断面62aで導電性部材を切り出すイメージ図を示す。XZ平面は導電性部材の軸を中心として、360°回転することができる。導電性部材が感光体ドラムに対して当接されて回転し、感光ドラムとの隙間を通過する際に放電することを考慮すると、当該XZ平面62と平行な断面62aは、あるタイミングに同時に放電が起きる面を示していることになる。したがって、一定量の断面62aに相当する面が通過することによって、感光ドラムの表面電位が形成される。導電性部材内の電界集中による局所的に大きな放電によって、感光ドラム表面上が局所的に増大し、かぶりとなるため、一定量の断面62aが1枚ではなく、断面62aの集合が通過して形成する、感光ドラム表面電位と相関する評価が必要である。したがって、断面62aのようなある一瞬において同時に放電が発生する断面の解析ではなく、一定量の断面62aを含むドメイン形状の評価ができる導電性部材の軸方向と垂直なYZ平面63と平行な断面(63a〜63c)での評価が必要である。断面63a〜63cは、該導電層の長手方向の長さをLとしたとき、導電層の長手方向の中央での断面63bと、及び該導電層の両端から中央に向かってL/4の2か所の断面(63a及び63c)の計3か所を選択する。
また、当該断面63a〜63cのそれぞれの切片断面の観察位置に関しては、以下のとおりである、すなわち、導電層の厚さをTとしたとき、各切片のそれぞれ外表面から深さ0.1T以上0.9T以下までの厚み領域の任意の3か所を特定する。その任意の3か所で15μm四方の観察領域を置いたときの、合計9か所で測定を行えばよい。
FIG. 6A shows an image diagram of cutting out the conductive member with a cross section 62a parallel to the XZ plane 62 with respect to the conductive member. The XZ plane can rotate 360 ° about the axis of the conductive member. Considering that the conductive member comes into contact with the photoconductor drum, rotates, and discharges when passing through the gap with the photosensitive drum, the cross section 62a parallel to the XZ plane 62 is discharged at a certain timing at the same time. Will show the side where. Therefore, the surface potential of the photosensitive drum is formed by passing a certain amount of the surface corresponding to the cross section 62a. Due to a large local discharge due to the concentration of the electric field in the conductive member, the surface of the photosensitive drum locally increases and becomes a fog, so that a fixed amount of cross sections 62a passes through instead of one sheet. An evaluation that correlates with the surface potential of the photosensitive drum to be formed is required. Therefore, a cross section parallel to the YZ plane 63 perpendicular to the axial direction of the conductive member, which can evaluate the domain shape including a certain amount of the cross section 62a, instead of analyzing the cross section such as the cross section 62a in which discharges occur at the same time in a certain moment. Evaluation in (63a to 63c) is required. The cross sections 63a to 63c are the cross section 63b at the center of the conductive layer in the longitudinal direction and L / 4-2 from both ends of the conductive layer toward the center, where L is the length in the longitudinal direction of the conductive layer. Select a total of three cross sections (63a and 63c).
The observation positions of the cross sections of the cross sections 63a to 63c are as follows, that is, when the thickness of the conductive layer is T, the depth of each section is 0.1 T or more from the outer surface. Specify any three locations in the thickness region up to 0.9 T or less. Measurements may be performed at a total of 9 locations when 15 μm square observation areas are placed at any of the 3 locations.

<ドメイン形状の制御>
マトリックス−ドメイン構造において円形状に近いドメインの形成は、本開示の効果を発現する上で重要なポイントである。円形状に近いドメインの形成や最大フェレ径のサイズムラの低減は、電界集中やドメインの変形を抑制するため、抵抗変動が低減される。
本発明者らはドメインの断面形状を円形状、すなわち、ドメイン形状を球形状に近づける手法を検討した。その結果以下の2つの手法を用いることで達成できることが判明した。
・ドメインサイズ(最大フェレ径)を小さくする。
・ドメイン中のカーボンゲル量を増やす。
ドメインサイズ(最大フェレ径)を小さくすることで、ドメインが球形状に近づく理由として以下のように推測している。同じドメイン体積分率でもドメインサイズが小さい場合、ドメインの表面積が増加し、その結果マトリックスとの界面が増加する。界面近傍の分子は、周囲を取り囲む異なる分子の数がマトリックス内部より多くなるために、ドメイン内部の分子より大きい自由エネルギーを持つことになる。この界面自由エネルギーを低下させるために、界面を小さくしようとする界面張力が働き、ドメインが球形状(導電層の厚さ方向の断面では円形状)に近づくと考えられる。その結果、電界集中を抑制できる。
<Control of domain shape>
The formation of a domain that is close to a circle in the matrix-domain structure is an important point in exerting the effects of the present disclosure. The formation of a domain close to a circular shape and the reduction of size unevenness of the maximum ferret diameter suppress the electric field concentration and domain deformation, so that the resistance fluctuation is reduced.
The present inventors have investigated a method of making the cross-sectional shape of the domain a circular shape, that is, a method of making the domain shape close to a spherical shape. As a result, it was found that it can be achieved by using the following two methods.
-Reduce the domain size (maximum ferret diameter).
-Increase the amount of carbon gel in the domain.
By reducing the domain size (maximum ferret diameter), the reason why the domain approaches the spherical shape is estimated as follows. If the domain size is small even at the same domain volume fraction, the surface area of the domain increases, and as a result, the interface with the matrix increases. Molecules near the interface will have more free energy than the molecules inside the domain because there are more different molecules surrounding them than inside the matrix. In order to reduce the interfacial free energy, it is considered that the interfacial tension for reducing the interface acts and the domain approaches a spherical shape (circular shape in the cross section in the thickness direction of the conductive layer). As a result, electric field concentration can be suppressed.

・ドメインサイズ(最大フェレ径)を小さくする手法
非相溶のポリマー2種を溶融混練させた場合の分散粒子径(ドメインサイズ)Dについて、下記式(4)〜(7)に示すTaylorの式、Wuの経験式およびTokitaの式が提案されている(住友化学 技術誌 2003-II、42参照)。
・Taylorの式
式(4)
D=[C・σ/ηm・γ]・f(ηm/ηd)
・Wuの経験式
式(5)
γ・D・ηm/σ=4(ηd/ηm)0.84・ηd/ηm>1
式(6)
γ・D・ηm/σ=4(ηd/ηm)−0.84・ηd/ηm<1
-Method for reducing the domain size (maximum ferret diameter) Regarding the dispersed particle size (domain size) D when two incompatible polymers are melt-kneaded, the Taylor formulas shown in the following formulas (4) to (7) are used. , Wu's empirical formula and Tokita's formula have been proposed (see Sumitomo Chemical Technical Journal 2003-II, 42).
・ Taylor's formula (4)
D = [C ・ σ / ηm ・ γ] ・ f (ηm / ηd)
・ Wu's empirical formula (5)
γ ・ D ・ ηm / σ = 4 (ηd / ηm) 0.84・ ηd / ηm> 1
Equation (6)
γ ・ D ・ ηm / σ = 4 (ηd / ηm) −0.84・ ηd / ηm <1

Figure 2021067924
Figure 2021067924

式(4)〜(7)において、
D:ドメインサイズ、C:定数、σ:界面張力、
ηm:マトリックスの粘度、ηd:ドメインの粘度、
γ:せん断速度、η:混合系の粘度、P:衝突合体確率、φ:ドメイン相体積、EDK:ドメイン相切断エネルギー:を表す。
In equations (4) to (7)
D: domain size, C: constant, σ: interfacial tension,
ηm: matrix viscosity, ηd: domain viscosity,
γ: Shear velocity, η: Viscosity of mixed system, P: Collision coalescence probability, φ: Domain phase volume, EDK: Domain phase cutting energy :.

上記式に示す通りに、球形状に近いドメインの形成には、主に下記4点で制御することが可能である。
1.ドメインとマトリックス間の界面張力差
2.ドメインとマトリックスの粘度比
3.混合時のせん断速度/せん断時のエネルギー量
4.ドメインの体積分率
As shown in the above equation, the formation of a domain close to a spherical shape can be controlled mainly by the following four points.
1. 1. Interfacial tension difference between domain and matrix 2. Domain to matrix viscosity ratio 3. Shear velocity during mixing / energy amount during shearing 4. Volume fraction of the domain

1.ドメインとマトリックス間の界面張力差
一般的に二種の高分子を混合した場合、相分離する。この現象は異種高分子間の相互作用より、同一高分子間の相互作用が強いため、同一高分子同士で凝集し、自由エネルギーを低下させ安定化しようとするため生じる。相分離構造の界面は異種高分子と接触するため、同一分子同士の相互作用で安定化されている内部より、自由エネルギーが高くなる。その結果、界面の自由エネルギーを低減させるために、異種高分子と接触する面積を小さくしようとする界面張力が発生する。この界面張力が小さい場合、エントロピーを増大させるために異種高分子でもより均一に混合しようとする方向に向かう。均一に混合した状態とは溶解であり、溶解度の目安となるSP値と界面張力は相関する傾向にある。つまりドメインとマトリックス間の界面張力差は、ドメインとマトリックスを構成するゴム材料のSP値差と相関すると考えられるため、マトリックスとドメインの原料ゴム等の選択で制御することが可能である。第1のゴムと第2のゴムの溶解度パラメーターの絶対値の差は、0.4(J/cm0.5以上4.0(J/cm0.5以下であれば安定した相分離構造を形成できる。より好ましくは、0.4(J/cm0.5以上2.2(J/cm0.5以下である。この範囲であれば安定した相分離構造を形成できる上、ドメインの最大フェレ径も小さくすることができる。
1. 1. Difference in interfacial tension between domain and matrix Generally, when two types of polymers are mixed, phase separation occurs. This phenomenon occurs because the interaction between the same polymers is stronger than the interaction between different polymers, so that the same polymers aggregate to reduce the free energy and try to stabilize it. Since the interface of the phase-separated structure comes into contact with different macromolecules, the free energy is higher than that of the inside stabilized by the interaction between the same molecules. As a result, in order to reduce the free energy of the interface, an interfacial tension is generated to reduce the area of contact with the dissimilar polymer. When this interfacial tension is small, even dissimilar polymers tend to be mixed more uniformly in order to increase entropy. The uniformly mixed state is dissolution, and the SP value, which is a measure of solubility, and the interfacial tension tend to correlate with each other. That is, since the interfacial tension difference between the domain and the matrix is considered to correlate with the SP value difference between the domain and the rubber material constituting the matrix, it can be controlled by selecting the raw material rubber of the domain and the domain. The difference between the absolute values of the solubility parameters of the first rubber and the second rubber was stable if it was 0.4 (J / cm 3 ) 0.5 or more and 4.0 (J / cm 3 ) 0.5 or less. A phase-separated structure can be formed. More preferably, it is 0.4 (J / cm 3 ) 0.5 or more and 2.2 (J / cm 3 ) 0.5 or less. Within this range, a stable phase-separated structure can be formed, and the maximum ferret diameter of the domain can be reduced.

2.ドメインとマトリックスの粘度比
ドメインとマトリックスの粘度比(ηd/ηm)は、1に近い程ドメインの最大フェレ径を小さくすることができる。ドメインとマトリックスの粘度比は、ゴム原料のムーニー粘度の選択や、充填剤の種類や量の配合によって調整が可能である。また、相分離構造の形成を妨げない程度に、パラフィンオイルなどの可塑剤を添加することでも可能である。また混練時の温度を調整することで、粘度比の調整を行うことができる。なおドメインやマトリックスの粘度は、JIS K6300−1:2013に基づきムーニー粘度ML(1+4)を混練時のゴム温度で測定することで得られる。また原料ゴムのカタログ値で代替えしてもよい。
2. Domain-matrix viscosity ratio The closer the domain-matrix viscosity ratio (ηd / ηm) is, the smaller the maximum ferret diameter of the domain can be. The viscosity ratio between the domain and the matrix can be adjusted by selecting the Mooney viscosity of the rubber raw material and by blending the type and amount of the filler. It is also possible to add a plasticizer such as paraffin oil to the extent that it does not interfere with the formation of the phase-separated structure. Further, the viscosity ratio can be adjusted by adjusting the temperature at the time of kneading. The viscosities of the domain and the matrix can be obtained by measuring the Mooney viscosity ML (1 + 4) at the rubber temperature at the time of kneading based on JIS K6300-1: 2013. Further, the catalog value of the raw material rubber may be used instead.

3.混合時のせん断速度/せん断時のエネルギー量
混合時のせん断速度/せん断時のエネルギー量は、多い程ドメインの最大フェレ径を小さくすることができる。せん断速度は、混練機のブレードやスクリュウといった撹拌部材の内径を大きくし、撹拌部材の端面から混練機内壁までの間隙を小さくすることや、回転数を大きくすることで上げることができる。またせん断時のエネルギーを上げるには、撹拌部材の回転数を上げることや、ドメイン原料ゴムとマトリックス原料ゴムの粘度を上げることで達成できる。
3. 3. Shear velocity during mixing / energy amount during shearing As for the shear rate during mixing / energy amount during shearing, the maximum ferret diameter of the domain can be reduced as the amount increases. The shear rate can be increased by increasing the inner diameter of the stirring member such as the blade or screw of the kneader, reducing the gap from the end face of the stirring member to the inner wall of the kneader, or increasing the rotation speed. Further, the energy at the time of shearing can be increased by increasing the rotation speed of the stirring member or increasing the viscosities of the domain raw material rubber and the matrix raw material rubber.

4.ドメインの体積分率
導電層におけるドメインの体積分率は、ドメインとマトリックスの衝突合体確率と相関する。具体的には、導電層における体積分率を低減させると、ドメインとマトリックスの衝突合体確率が低下する。つまり必要な導電性を得られる範囲において、ドメインの体積分率を減らすことでドメインサイズを小さくできる。
4. Volume fraction of the domain The volume fraction of the domain in the conductive layer correlates with the collision coalescence probability of the domain and the matrix. Specifically, reducing the volume fraction in the conductive layer reduces the probability of collision and coalescence of the domain and matrix. That is, the domain size can be reduced by reducing the volume fraction of the domain within the range where the required conductivity can be obtained.

<SP値の測定方法>
マトリックスとドメインを構成するゴムのSP値は、SP値が既知の材料を用いて、検量線を作成することで、精度良く算出することが可能である。この既知のSP値は、材料メーカーのカタログ値を用いることもできる。例えば、本開示で使用できるNBR及びSBRは、分子量に依存せず、アクリロニトリルおよびスチレンの含有比率でSP値がほぼ決定される。従って、マトリックスおよびドメインを構成するゴムを、熱分解ガスクロマトグラフィー(Py−GC)及び固体NMR等の分析手法を用いて、アクリロニトリルまたはスチレンの含有比率を解析する。そのことにより、SP値が既知の材料から得た検量線から、SP値を算出することができる。
また、イソプレンゴムは、1,2−ポリイソプレン、1,3−ポリイソプレン、3,4−ポリイソプレン、およびcis−1,4−ポリイソプレン、trans−1,4−ポリイソプレンなどの、異性体構造でSP値が決定される。従って、SBRおよびNBRと同様にPy−GC及び固体NMR等で異性体含有比率を解析し、SP値が既知の材料から、SP値を算出することができる。
SP値が既知の材料のSP値は、Hansen球法で求めたものである。
<Measurement method of SP value>
The SP value of the rubber constituting the matrix and the domain can be calculated accurately by creating a calibration curve using a material having a known SP value. As this known SP value, the catalog value of the material manufacturer can also be used. For example, the NBR and SBR that can be used in the present disclosure do not depend on the molecular weight, and the SP value is almost determined by the content ratio of acrylonitrile and styrene. Therefore, the rubber constituting the matrix and the domain is analyzed for the content ratio of acrylonitrile or styrene by using an analysis method such as pyrolysis gas chromatography (Py-GC) and solid-state NMR. Thereby, the SP value can be calculated from the calibration curve obtained from the material whose SP value is known.
The isoprene rubber is an isomer such as 1,2-polyisoprene, 1,3-polyisoprene, 3,4-polyisoprene, and cis-1,4-polyisoprene, trans-1,4-polyisoprene. The structure determines the SP value. Therefore, the isomer content ratio can be analyzed by Py-GC, solid-state NMR, or the like in the same manner as SBR and NBR, and the SP value can be calculated from a material having a known SP value.
The SP value of the material whose SP value is known is obtained by the Hansen sphere method.

次に、ドメイン中のカーボンゲル量を増やすことでドメインが球形状に近づく理由について説明する。カーボンゲルとは、カーボンブラックにゴム分子が吸着されることにより、疑似架橋状態となった粒子状の物質である。カーボンゲルは、原料ゴムを溶解させる有機溶剤でも溶解しない。つまりカーボンブラック表面へのゴム分子の物理吸着や化学吸着により三次元架橋しており、ゴム粒子としてふるまうと考えられる。その結果、カーボンゲルで形成されたゴム粒子が核となり、ドメインを形成するためと推測している。カーボンゲルを増やすことで、前記要件(B2)にかかる、ドメインの凹凸形状を抑制でき、電界集中を抑制できる。 Next, the reason why the domain approaches a spherical shape by increasing the amount of carbon gel in the domain will be described. The carbon gel is a particulate matter in a pseudo-crosslinked state due to the adsorption of rubber molecules on carbon black. The carbon gel does not dissolve even in an organic solvent that dissolves the raw rubber. That is, it is considered that the rubber molecules are three-dimensionally crosslinked by physical adsorption or chemical adsorption on the surface of carbon black and behave as rubber particles. As a result, it is speculated that the rubber particles formed by the carbon gel become nuclei and form domains. By increasing the amount of carbon gel, the uneven shape of the domain, which is applied to the requirement (B2), can be suppressed, and the electric field concentration can be suppressed.

カーボンゲルを増やすには、カーボンブラックを、ゴムに対して多量に配合することが好ましく、吸着剤として機能するカーボンブラックを増やせばいい。
ドメイン内に多量のカーボンブラックを配合するための指標として、DBP吸収量に着目した。DBP吸収量(cm/100g)とは、100gのカーボンブラックが吸着し得るジブチルフタレート(DBP)の体積であり、JIS K 6217に準じて測定される。
一般に、カーボンブラックは、平均粒径10nm以上50nm以下の一次粒子がアグリゲートした房状の高次構造を有している。この房状の高次構造はストラクチャーと呼ばれ、その程度はDBP吸収量(cm/100g)で定量化される。
一般的に、ストラクチャーが発達したカーボンブラックは、ゴムに対し補強性が高く、ゴムへのカーボンブラックの取り込みが悪くなる上、混練時のシェアトルクが非常に高くなるため、高充填することが難しい。
本開示で使用される導電性カーボンブラックとしては、DBP吸収量が、40cm/100g以上80cm/100g以下であるカーボンブラックを用いることが好ましい。DBP吸収量を、上記の範囲にすることで、カーボンブラックをゴムに多量配合することで、カーボンゲル量が増える。
さらに、DBP吸収量が上記範囲であれば、導電性カーボンブラックのストラクチャーが小さいためカーボンブラックのゴムへの分散性が良好であるため、カーボンブラックの凝集が少なく、またカーボンブック単体においても凹凸形状が少ない。そのためドメイン形状を丸くしやすい。ストラクチャーが発達したカーボンブラックを用いた場合、ゴムに対し均一な分散が難しく、カーボンブラックが凝集した状態で分散してしまう傾向がある。もともと、カーボンブラックは前述したように房状の高次構造を有しているため凹凸形状をしているが、それらが凝集することでより大きな凸凹構造を有する塊となりやすい。このカーボンブラックの凝集体がドメイン外縁部に存在する場合、ドメイン形状にまで影響を与え凹凸構造を形成する場合がある。
In order to increase the amount of carbon gel, it is preferable to add a large amount of carbon black to the rubber, and the amount of carbon black that functions as an adsorbent may be increased.
We focused on the amount of DBP absorbed as an index for blending a large amount of carbon black in the domain. DBP absorption and (cm 3 / 100g) is the volume of dibutyl phthalate carbon black 100g can adsorb (DBP), it is measured according to JIS K 6217.
In general, carbon black has a tufted higher-order structure in which primary particles having an average particle size of 10 nm or more and 50 nm or less are aggregated. The tufted conformation called structure, the degree is quantified by DBP absorption (cm 3 / 100g).
In general, carbon black with a well-developed structure has high reinforcing properties against rubber, which makes it difficult to take in carbon black into rubber and also has a very high share torque during kneading, so it is difficult to fill it with high filling. ..
The conductive carbon black used in the present disclosure, DBP absorption amount, it is preferred to use carbon black is less than 40 cm 3/100 g or more 80 cm 3/100 g. By setting the amount of DBP absorbed within the above range, the amount of carbon gel can be increased by blending a large amount of carbon black with rubber.
Further, when the amount of DBP absorbed is within the above range, the structure of the conductive carbon black is small and the dispersibility of the carbon black in the rubber is good. Less is. Therefore, it is easy to round the domain shape. When carbon black with a well-developed structure is used, it is difficult to disperse it uniformly with rubber, and the carbon black tends to disperse in an agglomerated state. Originally, carbon black has a concavo-convex shape because it has a tufted higher-order structure as described above, but when they aggregate, it tends to become a mass having a larger uneven structure. When this carbon black agglomerate is present at the outer edge of the domain, it may affect the domain shape and form an uneven structure.

また、ドメインに配合される導電性カーボンブラックの添加量としては、隣接するカーボン間の距離の算術平均であるC(以下、「算術平均壁面間距離C」とも称する)が、110nm以上130nm以下となる添加量が好ましい。算術平均壁面間距離Cが110nm以上130nm以下であれば、トンネル効果によるカーボンブラック粒子間の電子の受け渡しが、ドメイン内のほぼすべてのカーボンブラック間で可能となる。つまり上記算術平均壁面間距離を満たしていれば、ドメインの体積抵抗率がほぼ一定となり、電界集中が抑制されるためである。また画像出力の繰り返しによるカーボンブラック壁面間距離の変化による、抵抗変動が抑えられるためである。さらにはカーボンブラックを分散させたゴム中に架橋ゴム的な性質を示すカーボンゲルが増え、形状を維持しやすくなり、成形時ドメインを円形状に維持しやすくなる。その結果、電界集中や、ドメイン凸部変形によるドメイン間距離の変化が抑制され、均一放電を達成しやすくなる。
さらに、導電性カーボンブラックの算術平均壁面間距離Cが110nm以上130nm以下であり、かつ、導電性カーボンブラック壁面間距離の分布の標準偏差をσmする。そのときに、導電性カーボンブラック壁面間距離の変動係数σm/Cが0.0以上0.3以下であることがさらに好ましい。変動係数は、導電性カーボンブラック壁面間距離のばらつきを示す値であり、導電性カーボンブラックの壁面間距離がすべて同じである場合、0.0となる。
変動係数σm/Cが、0.0以上0.3以下を満たす場合、カーボンブラック間の壁面間距離のばらつきが少ないため、ドメイン内のカーボンブラック間でトンネル効果による電子の授受が可能となり体積抵抗率がほぼ一定になりやすい。さらに、カーボンブラックが均一分散されているためドメイン内の導電パスの偏在を抑制できるため、ドメイン内での電界集中を抑制できる。その結果、ドメイン形状に加え、ドメイン内での電界集中を抑制できるため、より均一放電を達成しやすくなる。
The amount of conductive carbon black added to the domain is such that C, which is the arithmetic mean of the distance between adjacent carbons (hereinafter, also referred to as "arithmetic mean wall distance C"), is 110 nm or more and 130 nm or less. The amount of addition is preferable. When the arithmetic mean wall distance C is 110 nm or more and 130 nm or less, electrons can be transferred between carbon black particles by the tunnel effect between almost all carbon blacks in the domain. That is, if the above arithmetic mean distance between the wall surfaces is satisfied, the volume resistivity of the domain becomes almost constant and the electric field concentration is suppressed. This is also because the resistance fluctuation due to the change in the distance between the carbon black wall surfaces due to the repeated image output is suppressed. Furthermore, the amount of carbon gel exhibiting crosslinked rubber-like properties increases in the rubber in which carbon black is dispersed, which makes it easier to maintain the shape and makes it easier to maintain the domain at the time of molding into a circular shape. As a result, changes in the distance between domains due to electric field concentration and deformation of the convex portion of the domain are suppressed, and it becomes easy to achieve uniform discharge.
Further, the arithmetic mean distance between the wall surfaces of the conductive carbon black C is 110 nm or more and 130 nm or less, and the standard deviation of the distribution of the distance between the wall surfaces of the conductive carbon black is σm. At that time, it is more preferable that the coefficient of variation σm / C of the distance between the conductive carbon black walls is 0.0 or more and 0.3 or less. The coefficient of variation is a value indicating the variation in the distance between the walls of the conductive carbon black, and is 0.0 when the distances between the walls of the conductive carbon black are all the same.
When the coefficient of variation σm / C satisfies 0.0 or more and 0.3 or less, the variation in the distance between the wall surfaces between the carbon blacks is small, so that electrons can be transferred between the carbon blacks in the domain by the tunnel effect, and the volume resistivity. The rate tends to be almost constant. Further, since the carbon black is uniformly dispersed, the uneven distribution of the conductive paths in the domain can be suppressed, so that the electric field concentration in the domain can be suppressed. As a result, in addition to the domain shape, the electric field concentration in the domain can be suppressed, so that more uniform discharge can be easily achieved.

ドメイン内の導電性カーボンブラック壁面間距離の算術平均値C及びドメイン断面積に対するカーボンブラック断面の割合は次のようにして測定すればよい。まず、導電層の薄片を作製する。マトリックス−ドメイン構造の観察を好適に実施するために、染色処理、蒸着処理など、導電性の相と絶縁性の相とのコントラストが好適に得られる前処理を施してもよい。
破断面の形成、前処理を行った薄片に対して、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)によって観察することができる。これらの中でも、導電相であるドメインの面積の定量化の正確性から、SEMで1,000倍〜100,000倍で観察を行うことが好ましい。得られた観察画像に対し画像解析装置等を用いて、2値化し解析することで上記算術平均壁面間距離及び上記割合が得られる。
The arithmetic mean value C of the distance between the walls of the conductive carbon black in the domain and the ratio of the carbon black cross section to the domain cross section may be measured as follows. First, a thin piece of the conductive layer is produced. In order to favorably observe the matrix-domain structure, pretreatments such as dyeing and vapor deposition may be performed to obtain a favorable contrast between the conductive phase and the insulating phase.
The flakes that have been formed and pretreated can be observed with a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM). Among these, from the viewpoint of the accuracy of quantification of the area of the domain which is the conductive phase, it is preferable to perform the observation by SEM at a magnification of 1,000 to 100,000. The arithmetic mean wall-to-wall distance and the ratio can be obtained by binarizing and analyzing the obtained observation image using an image analysis device or the like.

<ドメイン由来の凸部の形成方法>
ドメイン由来の凸部は、導電性部材の表面を研削することによって形成ことができる。また、マトリックス−ドメイン構造を有する導電層であるからこそ、砥石による研削工程によってドメイン由来の凸部を好適に形成することができると発明者らは考えている。ドメイン由来の凸部は、プランジ方式研磨機で、研磨砥石によって研削する方法によって形成することが好ましい。
砥石研磨によってドメイン由来の凸部が形成できる推測メカニズムを示す。まず、マトリックス中に分散しているドメインはカーボンブラックなどの導電性粒子が充填されており、導電性粒子が充填されていないマトリックスよりも補強性が高くなっている。すなわち、同じ砥石による研削加工を行った場合、ドメインは補強性が高いために、マトリックスよりも研削されにくく、凸部が形成されやすい。この補強性の違いが生む研削性の違いを利用して、ドメイン由来の凸部を形成することができる。特に、本実施形態に係る導電性部材は、ドメインに多くの導電性粒子を充填した構成であるため、当該凸部を好適に形成することが可能である。
<Method of forming convex parts derived from domain>
The domain-derived protrusions can be formed by grinding the surface of the conductive member. Further, the inventors believe that the domain-derived convex portion can be suitably formed by the grinding process using a grindstone because the conductive layer has a matrix-domain structure. The domain-derived convex portion is preferably formed by a method of grinding with a polishing grindstone with a plunge type polishing machine.
We show the speculation mechanism that domain-derived protrusions can be formed by grinding wheel polishing. First, the domains dispersed in the matrix are filled with conductive particles such as carbon black, and have higher reinforcing properties than the matrix not filled with the conductive particles. That is, when grinding with the same grindstone is performed, the domain is more difficult to grind than the matrix because of its high reinforcing property, and convex portions are likely to be formed. By utilizing the difference in grindability caused by this difference in reinforcing property, a convex portion derived from the domain can be formed. In particular, since the conductive member according to the present embodiment has a structure in which the domain is filled with a large number of conductive particles, it is possible to suitably form the convex portion.

ここで、研磨に用いられるプランジ方式研磨機用の研磨砥石について説明する。研磨砥石は、研磨効率や導電層の構成材料の種類に応じて、適宜、表面の粗さを選択することができる。この砥石表面の粗さは、砥粒の種類、粒度、結合度、結合剤、組織(砥粒率)などによって調節することができる。
なお、上記「砥粒の粒度」とは砥粒の大きさを示し、例えば、#80と表記する。この場合の数字は、砥粒を選別するメッシュの1インチ(25.4mm)あたり幾つの目があるかを意味しており、数字が大きくなるほど砥粒が細かいことを示す。上記「砥粒の結合度」とは硬さを示し、アルファベットAからZで表す。この結合度はAに近いほど軟らかく、Zに近いほど硬いことを表す。砥粒中に結合剤を多量に含むほど、結合度の硬い砥石となる。上記「砥粒の組織(砥粒率)」とは、砥石の全容積中に占める砥粒の容積比を表し、この組織の大小により組織の粗密を表す。組織を示す数字が大きいほど、粗であること示す。この組織の数字が大きく、大きな空孔を有する砥石を多孔性砥石と呼び、目詰まり、砥石焼けを防ぐ等の利点を有する。
Here, a polishing grindstone for a plunge type polishing machine used for polishing will be described. The surface roughness of the polishing grindstone can be appropriately selected according to the polishing efficiency and the type of the constituent material of the conductive layer. The roughness of the surface of the grindstone can be adjusted by the type of abrasive grains, the particle size, the degree of bonding, the binder, the structure (abrasive grain ratio), and the like.
The above-mentioned "particle size of abrasive grains" indicates the size of abrasive grains, and is expressed as, for example, # 80. The number in this case means how many stitches per inch (25.4 mm) of the mesh for selecting the abrasive grains, and the larger the number, the finer the abrasive grains. The above-mentioned "coupling degree of abrasive grains" indicates hardness, and is represented by alphabets A to Z. The closer it is to A, the softer it is, and the closer it is to Z, the harder it is. The larger the amount of the binder contained in the abrasive grains, the harder the grindstone becomes. The above-mentioned "abrasive grain structure (abrasive grain ratio)" represents the volume ratio of the abrasive grains to the total volume of the grindstone, and the size of the structure represents the coarseness and density of the structure. The larger the number indicating the tissue, the coarser it is. A grindstone having a large number of structures and large pores is called a porous grindstone, and has advantages such as preventing clogging and burning of the grindstone.

一般的に、この研磨砥石は、原料(砥材、結合剤、気孔剤、等)を混合し、プレス成形、乾燥、焼成、仕上げにより製造することができる。砥粒としては、緑色炭化ケイ素質(GC)、黒色炭化ケイ素質(C)、白色アルミナ質(WA)、かっ色アルミナ質(A)、ジルコニアアルミナ質(Z)などを使用することができる。これらの材料は単体で、又は複数種を混合して用いることができる。また、上記結合剤としては、ビトリファイド(V)、レジノイド(B)、レジノイド補強(BF)、ゴム(R)、シリケート(S)、マグネシア(Mg)、シェラック(E)などを用途に応じて適宜、使用することができる。
ここで、研磨砥石の長手方向の外径形状としては、導電性ローラをクラウン形状に研磨できるように、端部から中央部に向けて徐々に外径が小さくなる逆クラウン形状とすることが好ましい。研磨砥石の外径形状は、長手方向に対して円弧曲線又は2次以上の高次曲線の形状となることが好ましい。また、これ以外にも、研磨砥石の外径形状は4次曲線やサイン関数等、様々な数式で表される形状となっていても良い。研磨砥石の外形形状は外径の変化が滑らかに変化するものが好ましいが、円弧曲線等を直線による多角形状に近似した形状としてもよい。この研磨砥石の軸方向に相当する方向の幅は、導電性ローラの軸方向の幅と同等か、それ以上であることが好ましい。
上記にあげた要因を考慮して砥石を適宜選択し、ドメインとマトリックスの研削性の違いを助長する条件によって研削工程を実施することによって、ドメイン由来の凸部を形成することができる。
Generally, this polishing grindstone can be manufactured by mixing raw materials (abrasive material, binder, pore agent, etc.), press molding, drying, firing, and finishing. As the abrasive grains, green silicon carbide (GC), black silicon carbide (C), white alumina (WA), brown alumina (A), zirconia alumina (Z) and the like can be used. These materials can be used alone or in combination of two or more. Further, as the above-mentioned binder, vitrify (V), resinoid (B), resinoid reinforcement (BF), rubber (R), silicate (S), magnesia (Mg), shellac (E), etc. , Can be used.
Here, as the outer diameter shape of the polishing grindstone in the longitudinal direction, it is preferable to have an inverted crown shape in which the outer diameter gradually decreases from the end portion to the center portion so that the conductive roller can be polished into a crown shape. .. The outer diameter shape of the grinding wheel is preferably an arc curve or a higher-order curve of a second order or higher with respect to the longitudinal direction. In addition to this, the outer diameter shape of the polishing wheel may be a shape expressed by various mathematical formulas such as a quartic curve and a sine function. The outer shape of the grinding wheel is preferably one in which the change in outer diameter changes smoothly, but an arc curve or the like may be a shape similar to a polygonal shape formed by a straight line. The width in the direction corresponding to the axial direction of the polishing grindstone is preferably equal to or larger than the axial width of the conductive roller.
By appropriately selecting the grindstone in consideration of the above-mentioned factors and carrying out the grinding step under the conditions that promote the difference in grindability between the domain and the matrix, the convex portion derived from the domain can be formed.

具体的には、磨きを抑えた条件、切れ味が悪い砥粒を用いた条件が好ましく、例えば、粗削りをした後の精密磨き工程の時間を短くした、処理済の砥石を用いて研磨するなどの手段をとることによって、ドメイン由来の凸部を好適に形成するこができる。
前記処理済みの砥石としては、例えば、ゴム部材で処理した砥石、具体的には、砥粒を配合したゴム部材でドレッシングした砥石の表面を磨くことによって砥粒を摩滅させるなどの処理を行った砥石が挙げられる。
Specifically, conditions in which polishing is suppressed and conditions in which abrasive grains with poor sharpness are used are preferable. For example, the time required for the precision polishing process after rough cutting is shortened, and polishing is performed using a treated grindstone. By taking measures, the convex portion derived from the domain can be preferably formed.
The treated grindstone includes, for example, a grindstone treated with a rubber member, specifically, a grindstone dressed with a rubber member containing abrasive grains to grind the surface of the grindstone to wear the abrasive grains. A grindstone can be mentioned.

<ドメイン由来の凸部の計測方法>
導電層から表面を含む薄片を取り出し、微小探針によってドメインによる凸形状の確認及び凸形状の計測を実施できる。導電性部材からサンプリングした薄片に対し、SPMで表面プロファイル及び電気抵抗プロファイルを測定する。これにより、凸部がドメイン由来の凸部であることを確認できる。同時に、形状プロファイルから、凸部の高さを定量化して評価することが可能である。具体的な手順は後述する。
<Measurement method of convex part derived from domain>
A thin piece including a surface can be taken out from the conductive layer, and the convex shape can be confirmed and the convex shape can be measured by the domain by a micro probe. The surface profile and electrical resistance profile of the flakes sampled from the conductive member are measured by SPM. From this, it can be confirmed that the convex portion is a convex portion derived from the domain. At the same time, it is possible to quantify and evaluate the height of the convex portion from the shape profile. The specific procedure will be described later.

<導電性部材の外表面のドメイン間距離Dmの計測方法>
導電層の長手方向の長さをL、導電層の厚さをTとしたとき、導電層の長手方向の中央、及び導電層の両端から中央に向かってL/4の3か所から、カミソリを用いて帯電部材の外表面が含まれるようにサンプルを切り出す。サンプルのサイズは、帯電部材の周方向、及び長手方向に各々2mm、厚みは、導電層の厚さTとした。得られた3つのサンプルの各々について、帯電部材の外表面に該当する面の任意の3ヶ所に50μm四方の解析領域を置き、当該3つの解析領域を、走査型電子顕微鏡(商品名:S−4800、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて倍率5000倍で撮影する。得られた合計9枚の撮影画像の各々を、画像処理ソフト(商品名:LUZEX;ニレコ社製)を使用して2値化する。
2値化の手順は以下のように行う。撮影画像に対し、8ビットのグレースケール化を行い、256階調のモノクロ画像を得る。そして、撮影画像内のドメインが黒くなるように、2値化し、撮影画像の2値化画像を得る。次いで、9枚の2値化画像の各々について、ドメインの壁面間距離を算出し、さらにそれらの算術平均値を算出する。この値をDmとする。なお、壁面間距離とは、最も近接しているドメイン同士の壁面間の距離であり、上記画像処理ソフトにおいて、測定パラメーターを隣接壁面間距離と設定することで求めることができる。
<Measuring method of distance Dm between domains on the outer surface of the conductive member>
When the length of the conductive layer in the longitudinal direction is L and the thickness of the conductive layer is T, razors are sewn from three places, the center of the conductive layer in the longitudinal direction and L / 4 from both ends of the conductive layer toward the center. The sample is cut out so as to include the outer surface of the charging member using. The size of the sample was 2 mm in each of the circumferential direction and the longitudinal direction of the charging member, and the thickness was the thickness T of the conductive layer. For each of the three obtained samples, 50 μm square analysis regions were placed at arbitrary three locations on the surface corresponding to the outer surface of the charging member, and the three analysis regions were used as scanning electron microscopes (trade name: S-). 4800, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) is used to shoot at a magnification of 5000 times. Each of the obtained nine captured images is binarized using image processing software (trade name: LUZEX; manufactured by NIRECO CORPORATION).
The procedure for binarization is as follows. The captured image is grayscaled with 8 bits to obtain a monochrome image with 256 gradations. Then, the domain in the captured image is binarized so as to be black, and a binarized image of the captured image is obtained. Next, for each of the nine binarized images, the distance between the walls of the domain is calculated, and the arithmetic mean value thereof is calculated. Let this value be Dm. The distance between walls is the distance between the walls of the domains closest to each other, and can be obtained by setting the measurement parameter as the distance between adjacent walls in the above image processing software.

<導電性部材の製造方法>
本開示に係る導電性部材の製造方法の一例を以下に示す。この例においては、製造方法として、下記工程(A)〜(C)を含むことが特徴であるが、本開示の構成を達成できる範囲であれば、特に限定されるものではない。
<Manufacturing method of conductive member>
An example of the method for manufacturing the conductive member according to the present disclosure is shown below. In this example, the manufacturing method is characterized by including the following steps (A) to (C), but is not particularly limited as long as the configuration of the present disclosure can be achieved.

工程(A):カーボンブラックおよびゴムを含む、ドメイン形成用のカーボンマスターバッチ(以下、「CMB」とも称する)を調製する工程;
工程(B):マトリックス形成用ゴム組成物(以下、「MRC」とも称する)を調製する工程;
工程(C):該CMBと該MRCとを混練して、マトリックス−ドメイン構造を有するゴム組成物を調製する工程。
工程(D):(A)〜(C)の工程で調製したゴム組成物を用いて、押出成形、射出成形、圧縮成形等の公知の方法により導電性支持体上に導電層を形成する工程。
尚、導電層は必要に応じて接着剤を介して導電性支持体上に接着されてもよい。導電性支持体上に形成された導電層は必要に応じて加硫処理され、研磨処理後、紫外線処理の表面処理を行うこともできる。
Step (A): A step of preparing a carbon masterbatch (hereinafter, also referred to as “CMB”) for domain formation, which comprises carbon black and rubber;
Step (B): A step of preparing a rubber composition for forming a matrix (hereinafter, also referred to as "MRC");
Step (C): A step of kneading the CMB and the MRC to prepare a rubber composition having a matrix-domain structure.
Step (D): A step of forming a conductive layer on a conductive support by a known method such as extrusion molding, injection molding, compression molding, etc., using the rubber compositions prepared in the steps (A) to (C). ..
If necessary, the conductive layer may be adhered onto the conductive support via an adhesive. If necessary, the conductive layer formed on the conductive support is vulcanized, and after the polishing treatment, the surface treatment of the ultraviolet treatment can be performed.

<プロセスカートリッジ>
図7は本開示の一実施形態に係る導電性部材を帯電部材(帯電ローラ)として具備している電子写真用のプロセスカートリッジ100の概略断面図である。このプロセスカートリッジは、現像装置と帯電装置とを一体化し、電子写真装置の本体に着脱可能に構成されたものである。現像装置は、少なくとも現像ローラ103とトナー容器106、トナー109、とを一体化したものであり、必要に応じてトナー供給ローラ104、現像ブレード108、攪拌羽110を備えていてもよい。帯電装置は、感光ドラム1−1、および帯電ローラ102を少なくとも一体化したものであり、クリーニングブレード105、廃トナー容器107を備えていてもよい。帯電ローラ102、現像ローラ103、トナー供給ローラ104、および現像ブレード108は、それぞれ電圧が印加されるようになっている。
<Process cartridge>
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a process cartridge 100 for electrophotographic, which includes a conductive member according to an embodiment of the present disclosure as a charging member (charging roller). This process cartridge integrates a developing device and a charging device, and is configured to be removable from the main body of the electrophotographic device. The developing apparatus integrates at least the developing roller 103, the toner container 106, and the toner 109, and may include a toner supply roller 104, a developing blade 108, and a stirring blade 110, if necessary. The charging device is at least integrated with the photosensitive drum 1-1 and the charging roller 102, and may include a cleaning blade 105 and a waste toner container 107. A voltage is applied to each of the charging roller 102, the developing roller 103, the toner supply roller 104, and the developing blade 108.

<電子写真画像形成装置>
図8は、本開示の一実施形態に係る導電性部材を帯電部材(帯電ローラ)として用いた電子写真画像形成装置200の概略構成図である。この装置は、四つの前記プロセスカートリッジ100が着脱可能に装着されたカラー電子写真装置である。各プロセスカートリッジには、ブラック、マゼンダ、イエロー、シアンの各色のトナーが使用されている。感光ドラム201は矢印方向に回転し、帯電バイアス電源から電圧が印加された帯電ローラ202によって一様に帯電され、露光光211により、その表面に静電潜像が形成される。一方トナー容器206に収納されているトナー209は、攪拌羽210によりトナー供給ローラ204へと供給され、現像ローラ203上に搬送される。そして現像ローラ203と接触配置されている現像ブレード208により、現像ローラ203の表面上にトナー209が均一にコーティングされると共に、摩擦帯電によりトナー209へと電荷が与えられる。上記静電潜像は、感光ドラム101に対して接触配置される現像ローラ203によって搬送されるトナー209が付与されて現像され、トナー像として可視化される。
<Electrophotograph image forming apparatus>
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an electrophotographic image forming apparatus 200 using the conductive member according to the embodiment of the present disclosure as a charging member (charging roller). This device is a color electrophotographic device to which the four process cartridges 100 are detachably attached. Black, magenta, yellow, and cyan toners are used in each process cartridge. The photosensitive drum 201 rotates in the direction of the arrow and is uniformly charged by the charging roller 202 to which a voltage is applied from the charging bias power supply, and an electrostatic latent image is formed on the surface by the exposure light 211. On the other hand, the toner 209 stored in the toner container 206 is supplied to the toner supply roller 204 by the stirring blade 210 and conveyed onto the developing roller 203. Then, the developing blade 208 arranged in contact with the developing roller 203 uniformly coats the toner 209 on the surface of the developing roller 203, and the toner 209 is charged by triboelectric charging. The electrostatic latent image is developed by applying toner 209 conveyed by a developing roller 203 contacted with the photosensitive drum 101, and is visualized as a toner image.

可視化された感光ドラム上のトナー像は、一次転写バイアス電源により電圧が印加された一次転写ローラ212によって、テンションローラ213と中間転写ベルト駆動ローラ214に支持、駆動される中間転写ベルト215に転写される。各色のトナー像が順次重畳されて、中間転写ベルト上にカラー像が形成される。
転写材219は、給紙ローラにより装置内に給紙され、中間転写ベルト215と二次転写ローラ216の間に搬送される。二次転写ローラ216は、二次転写バイアス電源から電圧が印加され、中間転写ベルト215上のカラー像を、転写材219に転写する。カラー像が転写された転写材219は、定着器218により定着処理され、装置外に廃紙されプリント動作が終了する。
一方、転写されずに感光ドラム上に残存したトナーは、クリーニングブレード205により掻き取られて廃トナー収容容器207に収納され、クリーニングされた感光ドラム201は、上述の工程を繰り返し行う。また転写されずに一次転写ベルト上に残存したトナーもクリーニング装置217により掻き取られる。
なお一例としてカラー電子写真装置を示したが、モノクロ電子写真装置(不図示)では、プロセスカートリッジはブラックのトナー使用品のみである。中間転写ベルトを介さず、プロセスカートリッジと一次転写ローラ(二次転写ローラなし)により、モノクロ像が直接に転写材へ形成される。その後、定着器により定着されて、装置外に排紙されることでプリント動作が終了する。
The visualized toner image on the photosensitive drum is transferred to the intermediate transfer belt 215 supported and driven by the tension roller 213 and the intermediate transfer belt drive roller 214 by the primary transfer roller 212 to which a voltage is applied by the primary transfer bias power supply. Toner. Toner images of each color are sequentially superimposed, and a color image is formed on the intermediate transfer belt.
The transfer material 219 is fed into the apparatus by the paper feed roller and conveyed between the intermediate transfer belt 215 and the secondary transfer roller 216. A voltage is applied to the secondary transfer roller 216 from the secondary transfer bias power supply to transfer the color image on the intermediate transfer belt 215 to the transfer material 219. The transfer material 219 on which the color image is transferred is fixed by the fixing device 218, and is discarded outside the apparatus to complete the printing operation.
On the other hand, the toner remaining on the photosensitive drum without being transferred is scraped off by the cleaning blade 205 and stored in the waste toner storage container 207, and the cleaned photosensitive drum 201 repeats the above steps. Further, the toner remaining on the primary transfer belt without being transferred is also scraped off by the cleaning device 217.
Although a color electrophotographic apparatus is shown as an example, in the monochrome electrophotographic apparatus (not shown), the process cartridge is only a product using black toner. A monochrome image is directly formed on the transfer material by the process cartridge and the primary transfer roller (without the secondary transfer roller) without using the intermediate transfer belt. After that, the paper is fixed by the fixing device and the paper is discharged to the outside of the device, so that the printing operation is completed.

続いて、以下に本開示の実施例および比較例における、導電性部材を、下記に示す材料を用いて作製した。 Subsequently, the conductive members in the examples and comparative examples of the present disclosure were subsequently produced using the materials shown below.

<NBR>
・NBR(1)(商品名:JSR NBR N230SV、アクリロニトリル含有量:35%、ムーニー粘度ML(1+4)100℃:32、SP値:20.0(J/cm0.5、JSR株式会社製、略称:N230SV)
・NBR(2)(商品名:JSR NBR N215SL、アクリロニトリル含有量:48%、ムーニー粘度ML(1+4)100℃:45、SP値:21.7(J/cm0.5、JSR株式会社製、略称:N215SL)
・NBR(3)(商品名:Nipol DN401LL、アクリロニトリル含有量:18.0%、ムーニー粘度ML(1+4)100℃:32、SP値:17.4(J/cm0.5、日本ゼオン株式会社製、略称:DN401LL)
<イソプレンゴムIR>
・イソプレンゴム(商品名:Nipol IR2200L、ムーニー粘度ML(1+4)100℃:70、SP値:16.5(J/cm0.5、日本ゼオン株式会社製、略称:IR2200L)
<ブタジエンゴムBR>
・ブタジエンゴム(1)(商品名:UBEPOL BR130B、ムーニー粘度ML(1+4)100℃:29、SP値:16.8(J/cm0.5、宇部興産株式会社製、略称:BR130B)
・ブタジエンゴム(2)(商品名:UBEPOL BR150B、ムーニー粘度ML(1+4)100℃:40、SP値:16.8(J/cm0.5、宇部興産社製、略称:BR150B)
<SBR>
・SBR(1)(商品名:アサプレン303、スチレン含有量:46%、ムーニー粘度ML(1+4)100℃:45、SP値:17.4(J/cm0.5、旭化成株式会社製、略称:A303)
・SBR(2)(商品名:タフデン2003、スチレン含有量:25%、ムーニー粘度ML(1+4)100℃:33、SP値:17.0(J/cm0.5、旭化成株式会社製、略称:T2003)
・SBR(3)(商品名:タフデン2100R、スチレン含有量:25%、ムーニー粘度ML(1+4)100℃:78、SP値:17.0(J/cm0.5、旭化成株式会社製、略称:T2100R)
・SBR(4)(商品名:タフデン2000R、スチレン含有量:25%、ムーニー粘度ML(1+4)100℃:45、SP値:17.0(J/cm0.5、旭化成株式会社製、略称:T2000R)
・SBR(5)(商品名:タフデン1000、スチレン含有量:18%、ムーニー粘度ML(1+4)100℃:45、SP値:16.8(J/cm0.5、旭化成株式会社製、略称:T1000)
<クロロプレンゴム(CR)>
・クロロプレンゴム(商品名:SKYPRENE B31、ムーニー粘度ML(1+4)100℃:40、SP値:17.4(J/cm0.5、東ソー株式会社製、略称:B31)
<EPDM>
・EPDM(商品名: Esprene505A、ムーニー粘度ML(1+4)100℃:47、SP値:16.0(J/cm0.5、住友化学株式会社製、略称:E505A)
<NBR>
-NBR (1) (Product name: JSR NBR N230SV, Acrylonitrile content: 35%, Mooney viscosity ML (1 + 4) 100 ° C: 32, SP value: 20.0 (J / cm 3 ) 0.5 , JSR Corporation Made, abbreviation: N230SV)
-NBR (2) (Product name: JSR NBR N215SL, Acrylonitrile content: 48%, Mooney viscosity ML (1 + 4) 100 ° C: 45, SP value: 21.7 (J / cm 3 ) 0.5 , JSR Corporation Made, abbreviation: N215SL)
NBR (3) (trade name: Nipol DN401LL, acrylonitrile content: 18.0%, Mooney viscosity ML (1 + 4) 100 ° C.: 32, SP value: 17.4 (J / cm 3 ) 0.5 , ZEON Made by Co., Ltd., abbreviation: DN401LL)
<Isoprene rubber IR>
-Isoprene rubber (trade name: Nipol IR2200L, Mooney viscosity ML (1 + 4) 100 ° C: 70, SP value: 16.5 (J / cm 3 ) 0.5 , manufactured by Nippon Zeon Corporation, abbreviation: IR2200L)
<butadiene rubber BR>
-Butadiene rubber (1) (trade name: UBEPOL BR130B, Mooney viscosity ML (1 + 4) 100 ° C.: 29, SP value: 16.8 (J / cm 3 ) 0.5 , manufactured by Ube Industries, Ltd., abbreviation: BR130B)
-Butadiene rubber (2) (trade name: UBEPOL BR150B, Mooney viscosity ML (1 + 4) 100 ° C.:40, SP value: 16.8 (J / cm 3 ) 0.5 , manufactured by Ube Industries, Ltd., abbreviation: BR150B)
<SBR>
-SBR (1) (Product name: Asaprene 303, Styrene content: 46%, Mooney viscosity ML (1 + 4) 100 ° C: 45, SP value: 17.4 (J / cm 3 ) 0.5 , manufactured by Asahi Kasei Corporation , Abbreviation: A303)
-SBR (2) (Product name: Toughden 2003, Styrene content: 25%, Mooney viscosity ML (1 + 4) 100 ° C: 33, SP value: 17.0 (J / cm 3 ) 0.5 , manufactured by Asahi Kasei Corporation , Abbreviation: T2003)
-SBR (3) (Product name: Toughden 2100R, Styrene content: 25%, Mooney viscosity ML (1 + 4) 100 ° C: 78, SP value: 17.0 (J / cm 3 ) 0.5 , manufactured by Asahi Kasei Corporation , Abbreviation: T2100R)
-SBR (4) (Product name: Toughden 2000R, Styrene content: 25%, Mooney viscosity ML (1 + 4) 100 ° C: 45, SP value: 17.0 (J / cm 3 ) 0.5 , manufactured by Asahi Kasei Corporation , Abbreviation: T2000R)
-SBR (5) (Product name: Toughden 1000, Styrene content: 18%, Mooney viscosity ML (1 + 4) 100 ° C: 45, SP value: 16.8 (J / cm 3 ) 0.5 , manufactured by Asahi Kasei Corporation , Abbreviation: T1000)
<Chloroprene rubber (CR)>
-Chloroprene rubber (trade name: SKYPRENE B31, Mooney viscosity ML (1 + 4) 100 ° C.:40, SP value: 17.4 (J / cm 3 ) 0.5 , manufactured by Tosoh Corporation, abbreviation: B31)
<EPDM>
EPDM (trade name: Esprene505A, Mooney viscosity ML (1 + 4) 100 ° C.: 47, SP value: 16.0 (J / cm 3 ) 0.5 , manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., abbreviation: E505A)

<導電性粒子>
・カーボンブラック(1)(商品名:TOKABLACK♯5500、DBP吸収量:155cm/100g、東海カーボン株式会社製、略称:♯5500)
・カーボンブラック(2)(商品名:TOKABLACK♯7360SB、DBP吸収量:87cm/100g、東海カーボン株式会社製、略称:♯7360)
・カーボンブラック(3)(商品名:TOKABLACK♯7270SB、DBP吸収量:62cm/100g、東海カーボン株式会社製、略称:♯7270)
・カーボンブラック(4)(商品名:#44、DBP吸収量:78cm/100g、三菱ケミカル株式会社製、略称:#44)
・カーボンブラック(5)(商品名:旭#35、DBP吸収量:50cm/100g、旭カーボン株式会社製、略称:#35)
・カーボンブラック(6)(商品名:#45L、DBP吸収量:45cm/100g、三菱ケミカル株式会社製、略称:#45L)
・錫系酸化物(商品名:S−2000、三菱マテリアル電子化成社製、略称:酸化錫)
<加硫剤>
・加硫剤(1)(商品名:SULFAX PMC、硫黄分97.5%、鶴見化学工業株式会社製、略称:硫黄)
<加硫促進剤>
・加硫促進剤(1)(商品名:サンセラーTBZTD、テトラベンジルチウラムジスルフィド、三新化学工業株式会社製、略称:TBZTD)
・加硫促進剤(2)(商品名:ノクセラーTBT、テトラブチルチウラムジスルフィド、大内新興化学工業株式会社製、略称:TBT)
・加硫促進剤(3)(商品名:ノクセラーEP−60、加硫促進剤混合物、大内新興化学工業株式会社製、略称:EP−60)
・加硫促進剤(4)(商品名:SANTOCURE−TBSI、N−t−ブチル−2−ベンゾチアゾルスルフェンイミド、FLEXSYS社製、略称:TBSI)
<充填剤>
・充填剤(1)(商品名:ナノックス#30、炭酸カルシウム、丸尾カルシウム株式会社製、略称:#30)
・充填剤(2)(商品名:Nipsil AQ、シリカ、東ソー株式会社製、略称:AQ)
<Conductive particles>
Carbon black (1) (trade name: TOKABLACK♯5500, DBP absorption amount: 155cm 3 / 100g, Tokai Carbon Co., Ltd., abbreviation: ♯5500)
Carbon black (2) (trade name: TOKABLACK♯7360SB, DBP absorption amount: 87cm 3 / 100g, Tokai Carbon Co., Ltd., abbreviation: ♯7360)
Carbon black (3) (trade name: TOKABLACK♯7270SB, DBP absorption amount: 62cm 3 / 100g, Tokai Carbon Co., Ltd., abbreviation: ♯7270)
Carbon black (4) (trade name: # 44, DBP absorption amount: 78cm 3 / 100g, Mitsubishi Chemical Co., Ltd., abbreviation: # 44)
Carbon black (5) (trade name: Asahi # 35, DBP absorption amount: 50cm 3 / 100g, Asahi Carbon Co., Ltd., abbreviation: # 35)
-Carbon black (6) (Product name: # 45L, DBP absorption amount: 45cm 3 / 100g, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, abbreviation: # 45L)
-Tin oxide (trade name: S-2000, manufactured by Mitsubishi Materials Electronics Chemical Co., Ltd., abbreviation: tin oxide)
<Vulcanizing agent>
-Vulcanizing agent (1) (Product name: SULFAX PMC, sulfur content 97.5%, manufactured by Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd., abbreviation: sulfur)
<Vulcanization accelerator>
-Vulcanization accelerator (1) (trade name: Suncella TBZTD, tetrabenzyl thiuram disulfide, manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd., abbreviation: TBZTD)
-Vulcanization accelerator (2) (Product name: Noxeller TBT, Tetrabutyl thiuram disulfide, manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd., abbreviation: TBT)
-Vulcanization accelerator (3) (trade name: Noxeller EP-60, vulcanization accelerator mixture, manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd., abbreviation: EP-60)
-Vulcanization accelerator (4) (trade name: SANTOCURE-TBSI, Nt-butyl-2-benzothiazolesulfenimide, manufactured by FLEXSYS, abbreviation: TBSI)
<Filler>
-Filler (1) (Product name: Nanox # 30, calcium carbonate, manufactured by Maruo Calcium Co., Ltd., abbreviation: # 30)
-Filler (2) (Product name: Nipsil AQ, silica, manufactured by Tosoh Corporation, abbreviation: AQ)

以下に、本開示の導電性部材、プロセスカートリッジ、電子写真画像形成装置を具体的に詳細に説明するが、本開示の技術的範囲はこれらに限定されるものではない。まず、本開示の実施例および比較例における導電性部材の作製方法を具体的に例示して説明する。
<実施例1>
[1−1.ドメイン形成用カーボンマスターバッチ(CMB)の調製]
表1に示す種類と配合量の各材料を6L加圧式ニーダー(製品名:TD6−15MDX、株式会社トーシン製)で混合しドメイン形成用CMBを得た。混合条件は、充填率70vol%、ブレード回転数30rpm、16分間とした。
Hereinafter, the conductive member, the process cartridge, and the electrophotographic image forming apparatus of the present disclosure will be described in detail, but the technical scope of the present disclosure is not limited thereto. First, a method for producing a conductive member in the examples and comparative examples of the present disclosure will be specifically illustrated and described.
<Example 1>
[1-1. Preparation of carbon masterbatch (CMB) for domain formation]
Each material of the type and the blending amount shown in Table 1 was mixed with a 6 L pressure type kneader (product name: TD6-15MDX, manufactured by Toshin Co., Ltd.) to obtain a CMB for domain formation. The mixing conditions were a filling rate of 70 vol%, a blade rotation speed of 30 rpm, and 16 minutes.

Figure 2021067924
Figure 2021067924

[1−2.マトリックス形成用ゴム組成物の調製]
表2に示す種類と配合量の各材料を6L加圧式ニーダー(製品名:TD6−15MDX、株式会社トーシン製)で混合してマトリックス形成用ゴム組成物を得た。混合条件は、充填率70vol%、ブレード回転数30rpm、18分間とした。
[1-2. Preparation of rubber composition for matrix formation]
Each material of the type and the blending amount shown in Table 2 was mixed with a 6 L pressure type kneader (product name: TD6-15MDX, manufactured by Toshin Co., Ltd.) to obtain a rubber composition for matrix formation. The mixing conditions were a filling rate of 70 vol%, a blade rotation speed of 30 rpm, and 18 minutes.

Figure 2021067924
Figure 2021067924

表3に示す種類と配合量の各材料をオープンロールにて混合し導電性樹脂層形成用ゴム組成物を調製した。混合機は、ロール径12インチのオープンロールを用いた。混合条件は、前ロール回転数10rpm、後ロール回転数8rpmで、ロール間隙2mmとして合計20回左右の切り返しを行った後、ロール間隙を1.0mmとして10回薄通しを行った。 Each material of the type and the blending amount shown in Table 3 was mixed with an open roll to prepare a rubber composition for forming a conductive resin layer. As the mixer, an open roll having a roll diameter of 12 inches was used. The mixing conditions were a front roll rotation speed of 10 rpm and a rear roll rotation speed of 8 rpm, and after turning left and right 20 times in total with a roll gap of 2 mm, thinning was performed 10 times with a roll gap of 1.0 mm.

Figure 2021067924
Figure 2021067924

<2.導電性部材の成形>
快削鋼の表面に無電解ニッケルメッキ処理を施した全長252mm、外径6mmの丸棒を用意した。次にロールコーターを用いて、前記丸棒の両端部11mmずつを除く230mmの範囲の全周にわたって、接着剤(商品名:メタロックU−20、株式会社東洋化学研究所製)を塗布した。本実施例において、前記接着剤を塗布した丸棒を導電性支持体として使用した。
次に、導電性支持体の供給機構、及び未加硫ゴムローラの排出機構を有するクロスヘッド押出機の先端に内径10.0mmのダイスを取付け、押出機とクロスヘッドの温度を100℃に、導電性の支持体の搬送速度を60mm/secに調整した。この条件で、押出機より導電性樹脂層形成用ゴム組成物を供給して、クロスヘッド内にて導電性支持体の外周部を導電性樹脂層形成用ゴム組成物で被覆し、未加硫ゴムローラを得た。
次に、170℃の熱風加硫炉中に前記未加硫ゴムローラを投入し、60分間加熱することで未加硫ゴム組成物を加硫し、導電性支持体の外周部に導電性樹脂層が形成された導電性ローラを得た。その後、導電性樹脂層の両端部を各10mm切除して、導電性樹脂層部の長手方向の長さを232mmとした。
<2. Molding of conductive members >
A round bar having a total length of 252 mm and an outer diameter of 6 mm was prepared by subjecting the surface of the free-cutting steel to electroless nickel plating. Next, using a roll coater, an adhesive (trade name: Metallock U-20, manufactured by Toyo Kagaku Kenkyusho Co., Ltd.) was applied over the entire circumference of a range of 230 mm excluding 11 mm at both ends of the round bar. In this example, the round bar coated with the adhesive was used as the conductive support.
Next, a die with an inner diameter of 10.0 mm is attached to the tip of a crosshead extruder having a mechanism for supplying a conductive support and a mechanism for discharging unvulcanized rubber rollers, and the temperature of the extruder and the crosshead is set to 100 ° C. The transport speed of the sex support was adjusted to 60 mm / sec. Under these conditions, the rubber composition for forming the conductive resin layer is supplied from the extruder, the outer peripheral portion of the conductive support is covered with the rubber composition for forming the conductive resin layer in the cross head, and the rubber composition is not vulcanized. Obtained a rubber roller.
Next, the unvulcanized rubber roller is put into a hot air vulcanizer at 170 ° C. and heated for 60 minutes to vulcanize the unvulcanized rubber composition, and a conductive resin layer is formed on the outer periphery of the conductive support. Was formed to obtain a conductive roller. Then, both ends of the conductive resin layer were cut off by 10 mm each to set the length of the conductive resin layer in the longitudinal direction to 232 mm.

[2−1.導電層の研磨]
次に、導電層の表面を下記研磨条件1に記載の研磨条件にて研磨することにより、中央部の直径が、8.5mm、中央部から両端部側へ各90mmの位置における各直径が8.44mmである、クラウン形状を有する導電性部材1を得た。
(研磨条件1)
砥石として、直径305mm、長さ235mmの円筒形状の砥石(テイケン社製)を用意した。砥粒の種類、粒度、結合度、結合剤、及び、組織(砥粒率)砥粒の材質は、以下の通りである。
・砥粒材質:GC(緑色炭化ケイ素質)、(JIS R6111−2002)
・砥粒の粒度:#80(平均粒径177μm JIS B4130)
・砥粒の結合度:HH (JIS R6210)
・結合剤:V4PO(ビトリファイド)
・砥粒の組織(砥粒率):23 (砥粒の含有率16% JIS R6242)
研磨条件は、砥石の回転数を2100rpm、導電性部材の回転数を250rpmとし、粗削り工程として導電性部材への砥石の侵入スピード20mm/秒で導電性部材の外周面に接触してから0.24mm侵入させる。
精密磨き工程として侵入スピードを0.5mm/秒に変更し、0.01mm侵入させた後、砥石を導電性部材から離して研磨を完了する。
研磨方式としては、砥石と導電性部材の回転方向を同一方向とするアッパーカット方式を採用する。
[2-1. Polishing of conductive layer]
Next, by polishing the surface of the conductive layer under the polishing conditions described in the following polishing condition 1, the diameter of the central portion is 8.5 mm, and each diameter at a position of 90 mm from the central portion to both ends is 8 A conductive member 1 having a crown shape and having a diameter of .44 mm was obtained.
(Polishing condition 1)
As a grindstone, a cylindrical grindstone (manufactured by Teiken Co., Ltd.) having a diameter of 305 mm and a length of 235 mm was prepared. The types of abrasive grains, particle size, degree of coupling, binder, and structure (abrasive grain ratio) abrasive grains are as follows.
-Abrasive grain material: GC (green silicon carbide), (JIS R6111-2002)
-Abrasive grain size: # 80 (average particle size 177 μm JIS B4130)
・ Abrasive grain coupling: HH (JIS R6210)
-Binder: V4PO (Vitrified)
-Abrasive grain structure (abrasive grain ratio): 23 (abrasive grain content 16% JIS R6242)
The polishing conditions are as follows: the rotation speed of the grindstone is 2100 rpm, the rotation speed of the conductive member is 250 rpm, and as a rough cutting process, the grindstone enters the conductive member at a speed of 20 mm / sec and comes into contact with the outer peripheral surface of the conductive member. Invade 24 mm.
As a precision polishing step, the penetration speed is changed to 0.5 mm / sec, and after 0.01 mm penetration, the grindstone is separated from the conductive member to complete the polishing.
As the polishing method, an upper cut method is adopted in which the rotation directions of the grindstone and the conductive member are the same.

導電性部材2〜45は、表4−1、表4−2及び表4−3に示す出発原料、下記に示す研磨条件に変更した以外は、導電性部材1と同様の方法で作製した。各々の導電性部材の作製に用いた出発原料の質量部と物性を表4−1、表4−2及び表4−3に示す。 The conductive members 2 to 45 were produced in the same manner as the conductive member 1 except that the starting materials shown in Tables 4-1 and 4-2 and 4-3 were changed to the polishing conditions shown below. The mass parts and physical properties of the starting raw material used for producing each conductive member are shown in Table 4-1, Table 4-2 and Table 4-3.

下記に研磨条件2から5について詳細を示す。
(研磨条件2)
精密磨き工程における侵入スピードを2.0mm/秒とした以外は、研磨条件1と同じである。
(研磨条件3)
精密磨き工程における侵入スピードを1.0mm/秒とした以外は、研磨条件1と同じである。
(研磨条件4)
精密磨き工程における侵入スピードを0.2mm/秒とした以外は、研磨条件1と同じである。
(研磨条件5)
精密磨き工程における侵入スピードを0.1mm/秒に変更し、0.01mm侵入させた後、4秒間、研磨を継続した以外は、研磨条件1と同じである。
得られた結果を表5−1及び表5−2に示す。
Details of polishing conditions 2 to 5 are shown below.
(Polishing condition 2)
It is the same as the polishing condition 1 except that the penetration speed in the precision polishing step is set to 2.0 mm / sec.
(Polishing condition 3)
It is the same as the polishing condition 1 except that the penetration speed in the precision polishing step is 1.0 mm / sec.
(Polishing condition 4)
It is the same as the polishing condition 1 except that the penetration speed in the precision polishing step is set to 0.2 mm / sec.
(Polishing condition 5)
The same as the polishing condition 1 except that the penetration speed in the precision polishing step was changed to 0.1 mm / sec, the penetration was 0.01 mm, and then polishing was continued for 4 seconds.
The results obtained are shown in Table 5-1 and Table 5-2.

Figure 2021067924
Figure 2021067924

Figure 2021067924
Figure 2021067924

Figure 2021067924
Figure 2021067924

<3.特性評価>
続いて、以下に本開示の実施例、比較例中における下記項目に対する特性評価に関して説明する。
<マトリックス−ドメイン構造の確認>
導電層におけるマトリックス−ドメイン構造の形成の有無について以下の方法により確認を行う。
カミソリを用いて導電性部材の導電層の長手方向と垂直な断面が観察できるように切片(厚さ500μm)を切り出す。次いで、白金蒸着を行い、走査型電子顕微鏡(SEM)(商品名:S−4800、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて1000倍で撮影し、断面画像を得る。
さらに、得られた撮影画像を定量化するために、SEMでの観察により得られた破断面画像に対し、画像処理ソフト(商品名:ImageProPlus、Media Cybernetics社製)を使用して、8ビットのグレースケール化を行い、256階調のモノクロ画像を得る。次いで、破断面内のドメインが白くなるように、画像の白黒を反転処理した後、画像の輝度分布に対して大津の判別分析法のアルゴリズムに基づいて、2値化の閾値を設定し、2値化画像を得る。
当該2値化画像に対してカウント機能によって、50μm四方の領域内に存在し、かつ、2値化画像の枠線に接点を持たないドメインの総数に対して、上記のように、ドメイン同士が接続せずに孤立しているドメインの個数パーセントKを算出する。
具体的には、画像処理ソフトのカウント機能において、当該2値化画像の4方向の端部の枠線に接点を有するドメインがカウントされないよう設定する。
導電性部材の導電層を長手方向に均等に5等分し、周方向に均等に4等分して得られた領域のそれぞれから任意に1点ずつ、合計20点から当該切片を作製して上記測定を行った際のKの算術平均値(個数%)を算出する。
Kの算術平均値(個数%)が80以上の場合に、マトリックスドメイン構造を「有」すると評価し、Kの算術平均値(個数%)が80を下回る場合に「無」と評価する。
<3. Characteristic evaluation>
Subsequently, the characteristic evaluation for the following items in the examples and comparative examples of the present disclosure will be described below.
<Confirmation of matrix-domain structure>
The presence or absence of the formation of the matrix-domain structure in the conductive layer is confirmed by the following method.
A section (thickness 500 μm) is cut out using a razor so that a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the conductive layer of the conductive member can be observed. Next, platinum vapor deposition is performed, and a scanning electron microscope (SEM) (trade name: S-4800, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) is used to take an image at 1000 times to obtain a cross-sectional image.
Further, in order to quantify the obtained captured image, an 8-bit image processing software (trade name: ImageProPlus, manufactured by Media Cybernetics) was used on the fracture surface image obtained by observation with SEM. Grayscale is performed to obtain a monochrome image with 256 gradations. Next, after inverting the black and white of the image so that the domain in the fracture surface becomes white, the binarization threshold is set for the brightness distribution of the image based on the algorithm of Otsu's discriminant analysis method. Obtain a valued image.
With the counting function for the binarized image, the domains are different from each other as described above with respect to the total number of domains existing in the area of 50 μm square and having no contact with the border of the binarized image. Calculate the number percent K of domains that are isolated without connection.
Specifically, the counting function of the image processing software is set so that domains having contacts at the borders at the ends of the binarized images in the four directions are not counted.
The conductive layer of the conductive member is evenly divided into five equal parts in the longitudinal direction, and the section is prepared from a total of 20 points, one point at an arbitrary point from each of the regions obtained by evenly dividing into four equal parts in the circumferential direction. The arithmetic mean value (number%) of K when the above measurement is performed is calculated.
When the arithmetic mean value (number%) of K is 80 or more, the matrix domain structure is evaluated as "yes", and when the arithmetic mean value (number%) of K is less than 80, it is evaluated as "none".

<ドメインの最大フェレ径、周囲長、包絡周囲長の測定方法>
本開示に係るドメインの最大フェレ径、周囲長、包絡周囲長の測定方法は、次のように実施すればよい。
まず導電性部材の導電層から、ミクロトーム(商品名:Leica EM FCS、ライカマイクロシステムズ社製)を用いて、切削温度−100℃にて、1μmの厚みを有する薄片を切り出す。
導電層からの切り出し位置は、導電層の長手方向の長さをL、導電層の厚さをTとしたとき、長手方向の中央、及び導電層の両端から中央に向かってL/4の3か所とする。
上記手法で得られた切片に対し、白金を蒸着させ蒸着切片を得た。次いで当該蒸着切片の表面を、走査型電子顕微鏡(SEM)(商品名:S−4800、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて5,000倍で撮影し、表面画像を得た。
本開示に係るドメインの最大フェレ径、周囲長、包絡周囲長は、上記で撮影した画像を定量化することによって得られることができる。得られた破断面画像に対し、画像ソフト(商品名:ImageProPlus、 Media Cybernetics社製)を使用して、8ビットのグレースケール化を行い、256諧調のモノクロ画像を得る。次いで、破断面内のドメインが白くなるように、画像の白黒を反転処理し、2値化を実施する。次いで、画像内のドメインのそれぞれから、最大フェレ径、周囲長A、包絡周囲長Bを算出した。
上記の測定は、導電層の厚さをTとしたとき、3つの切片のそれぞれ外表面から深さ0.1T〜0.9Tまでの厚み領域の任意の3か所、合計9か所における15μm四方の観察領域について行った。
各観察領域で観察されるドメインの各々について測定された、周囲長、包絡周囲長を用いて、A/Bの値を算出する。全観察ドメインのうち、要件(B2)を満たしているドメインの個数%を求めた。
また、要件(B1)及び要件(B2)を満たすドメインについて、ドメインの凹凸形状の指標であるA/Bの算術平均値、及び最大フェレ径の算術平均値を算出した。評価結果を表5−2に示す。
<Measurement method of domain maximum ferret diameter, circumference, and envelope circumference>
The method for measuring the maximum ferret diameter, the peripheral length, and the envelope peripheral length of the domain according to the present disclosure may be carried out as follows.
First, a thin section having a thickness of 1 μm is cut out from the conductive layer of the conductive member using a microtome (trade name: Leica EM FCS, manufactured by Leica Microsystems, Inc.) at a cutting temperature of -100 ° C.
When the length of the conductive layer in the longitudinal direction is L and the thickness of the conductive layer is T, the cutting positions from the conductive layer are the center in the longitudinal direction and L / 4 3 from both ends of the conductive layer toward the center. Place.
Platinum was vapor-deposited on the sections obtained by the above method to obtain thin-film deposition sections. Next, the surface of the vapor-deposited section was photographed with a scanning electron microscope (SEM) (trade name: S-4800, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) at a magnification of 5,000 to obtain a surface image.
The maximum ferret diameter, perimeter, and enveloping perimeter of the domain according to the present disclosure can be obtained by quantifying the image taken above. The obtained fracture surface image is grayscaled in 8-bit using image software (trade name: ImageProPlus, manufactured by Media Cybernetics) to obtain a 256-tone monochrome image. Next, the black and white of the image is inverted and binarized so that the domain in the fracture surface becomes white. Next, the maximum ferret diameter, the peripheral length A, and the envelope peripheral length B were calculated from each of the domains in the image.
In the above measurement, when the thickness of the conductive layer is T, each of the three sections is 15 μm at any three locations in the thickness region from the outer surface to a depth of 0.1 T to 0.9 T, for a total of nine locations. We performed on all four observation areas.
The value of A / B is calculated using the perimeter and the perimeter of the envelope measured for each of the domains observed in each observation region. Of all the observation domains, the number% of the domains satisfying the requirement (B2) was calculated.
Further, for the domain satisfying the requirement (B1) and the requirement (B2), the arithmetic mean value of A / B, which is an index of the uneven shape of the domain, and the arithmetic mean value of the maximum ferret diameter were calculated. The evaluation results are shown in Table 5-2.

<マトリックスの体積抵抗率の測定方法>
マトリックスの体積抵抗率は、走査型プローブ顕微鏡(SPM)(商品名:Q−Scope250、Quesant Instrument Corporation社製)を用い、コンタクトモードで操作する。
まず、ドメインの最大フェレ径、周囲長、包絡周囲長、及びドメイン個数の測定方法と同様の位置及び手法で、切片を切り出した。次に、温度23℃、湿度50%RH環境において、当該切片を金属プレート上に設置し、金属プレートに直接接触している箇所の中を選び、マトリックスに該当する箇所をSPMのカンチレバーを接触させ、次いで、カンチレバーに50Vの電圧を印加し、電流値を測定した。
当該SPMで当該測定切片の表面形状を観察して、得られる高さプロファイルから測定箇所の厚さを算出した。当該厚さと電流値から体積抵抗率を算出し、マトリックスの体積抵抗率とした。
なお、測定位置は、導電層の厚さをTとしたとき、各切片のそれぞれ外表面から深さ0.1T〜0.9Tまでの厚み領域のマトリックス部分の任意の3か所、合計9か所で測定を行った。その平均値を、マトリックスの体積抵抗率とした。評価結果を表5−1に示す。
<Measurement method of matrix volume resistivity>
The volume resistivity of the matrix is operated in a contact mode using a scanning probe microscope (SPM) (trade name: Q-Scope250, manufactured by Quest Instrument Corporation).
First, a section was cut out at the same position and method as the method for measuring the maximum ferret diameter, the peripheral length, the envelope peripheral length, and the number of domains of the domain. Next, in an environment of temperature 23 ° C. and humidity 50% RH, the section is placed on a metal plate, selected from the parts that are in direct contact with the metal plate, and the parts corresponding to the matrix are brought into contact with the SPM cantilever. Then, a voltage of 50 V was applied to the cantilever, and the current value was measured.
The surface shape of the measurement section was observed with the SPM, and the thickness of the measurement point was calculated from the obtained height profile. The volume resistivity was calculated from the thickness and the current value, and used as the volume resistivity of the matrix.
When the thickness of the conductive layer is T, the measurement positions are 9 at any 3 points in the matrix portion of the thickness region from the outer surface to the depth of 0.1 T to 0.9 T of each section. Measurements were made at the site. The average value was taken as the volume resistivity of the matrix. The evaluation results are shown in Table 5-1.

<カーボンブラックのDBP吸収量の測定方法>
カーボンブラックのDBP吸収量は、JIS K 6217に準じて測定した。またメーカーカタログ値を用いてもよい。
<ドメイン内の導電性カーボンブラック壁面間距離の算術平均C、標準偏差σm、変動係数σm/C及びドメイン面積に対するドメインがカーボンブラックの断面積の割合の測定方法>
ドメイン内の導電性カーボンブラック壁面間距離の算術平均C、標準偏差σm、変動係数σm/C及びドメイン面積に対するドメインが含むカーボンブラックの断面積の割合は下記のようにし、測定すればよい。
まず、前述のドメインの最大フェレ径、面積、周囲長、包絡周囲長の測定方法における方法と同様の方法で切片を作製する。
前記手法で得られた切片に対し、白金を蒸着させ蒸着切片を得た。次いで当該蒸着切片の表面を、走査型電子顕微鏡(SEM)(製品名:S−4800、日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて20,000倍で撮影し、表面画像を得た。
ドメイン内のカーボンブラックの算術平均壁面間距離及びカーボンブラックの面積は、上記で撮影画像を定量化することによって得られることができる。SEMでの観察により得られた破断面画像に対し、画像解析装置(製品名:LUZEX−AP、ニレコ社製)を使用して、8ビットのグレースケール化を行い、256諧調のモノクロ画像を得る。次いで、破断面内のドメインが白くなるように、画像の白黒を反転処理し、2値化を実施する。
次いで、上記のSEM像からドメイン1個が少なくとも収まる大きさの観察領域を抽出する。そして、ドメイン内のカーボンブラックの壁面間距離Ciを算出する。そして、壁面間距離の算術平均を求めることで算術平均壁面間距離Cを算出する。
またドメインの断面積及びドメイン内のカーボンブラックの断面積も、上記のSEM像から算出する。
上記ドメイン断面積及びドメイン内のカーボンブラックの算術平均壁面間距離及び断面積は、以下のようにして求められる。すなわち、導電層の厚さをTとしたとき、3つの切片のそれぞれ外表面から深さ0.1T〜0.9Tまでの厚み領域の任意のドメイン部の3か所、合計9か所を測定し、その測定値の算術平均から算出すればよい。
得られたドメイン内の導電性カーボンブラック壁面間距離とその算術平均Cより標準偏差をσmを求める。そして標準偏差σmを算術平均Cで除すことで変動係数σm/Cが得られる。全観察ドメインのうち、要件(B1)を満たしているドメインの個数%を求めた。
また要件(1)及び要件(2)を満たすドメインについて、カーボンブラックの算術平均壁面間距離C、変動係数σm/C及び、ドメインの断面積に対するカーボンブラックの断面積の割合の算術平均値を算出した。
その結果を表5−2に示す。
<Measurement method of DBP absorption amount of carbon black>
The amount of DBP absorbed by carbon black was measured according to JIS K 6217. Further, the manufacturer catalog value may be used.
<Measurement method of arithmetic mean C of distance between conductive carbon black walls in domain, standard deviation σm, coefficient of variation σm / C, and ratio of cross-sectional area of carbon black in domain to domain area>
The arithmetic mean C, standard deviation σm, coefficient of variation σm / C, and the ratio of the cross-sectional area of carbon black contained in the domain to the domain area may be measured as follows.
First, a section is prepared by the same method as in the method for measuring the maximum ferret diameter, area, perimeter, and envelope perimeter of the domain described above.
Platinum was vapor-deposited on the sections obtained by the above method to obtain thin-film deposition sections. Next, the surface of the vapor-deposited section was photographed at a magnification of 20,000 using a scanning electron microscope (SEM) (product name: S-4800, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) to obtain a surface image.
The arithmetic mean distance between walls of carbon black and the area of carbon black within the domain can be obtained by quantifying the captured image above. An image analyzer (product name: LUZEX-AP, manufactured by Nireco) is used to grayscale the fracture surface image obtained by observation with SEM to 8-bit grayscale to obtain a 256-tone monochrome image. .. Next, the black and white of the image is inverted and binarized so that the domain in the fracture surface becomes white.
Next, an observation region having a size that can accommodate at least one domain is extracted from the above SEM image. Then, the distance Ci between the wall surfaces of the carbon black in the domain is calculated. Then, the arithmetic mean wall-to-wall distance C is calculated by obtaining the arithmetic mean of the wall-to-wall distance.
The cross-sectional area of the domain and the cross-sectional area of carbon black in the domain are also calculated from the above SEM image.
The domain cross-sectional area and the arithmetic mean wall-to-wall distance and cross-sectional area of carbon black in the domain are obtained as follows. That is, when the thickness of the conductive layer is T, measurement is performed at three locations in an arbitrary domain portion in a thickness region from the outer surface to a depth of 0.1 T to 0.9 T of each of the three sections, for a total of nine locations. Then, it may be calculated from the arithmetic mean of the measured values.
The standard deviation is σm from the distance between the walls of the conductive carbon black in the obtained domain and its arithmetic mean C. Then, the coefficient of variation σm / C is obtained by dividing the standard deviation σm by the arithmetic mean C. Of all the observation domains, the number% of the domains satisfying the requirement (B1) was calculated.
For domains that meet requirements (1) and (2), the arithmetic mean distance C of carbon black, the coefficient of variation σm / C, and the arithmetic mean value of the ratio of the cross-sectional area of carbon black to the cross-sectional area of the domain are calculated. did.
The results are shown in Table 5-2.

<マトリックスおよびドメインを構成するゴムのSP値>
SP値は従来の膨潤法を用いて、測定することができる。マトリックスおよびドメインを構成するゴムを各々、マニュピレーター等を用いて分取し、SP値の異なる溶媒に浸漬し、ゴムの質量変化から膨潤度を測定する。各溶媒に対する膨潤度の値を用いて解析することで、Hansenの溶解度パラメータ(HSP)を算出することができる。また、SP値が既知の材料を用いて、検量線を作成することで、精度良く算出することが可能である。この既知のSP値の値は、材料メーカーのカタログ値を用いることもできる。評価結果を表5−1に示す。
<SP value of rubber constituting matrix and domain>
The SP value can be measured using a conventional swelling method. Each of the rubbers constituting the matrix and the domain is separated by using a manipulator or the like, immersed in a solvent having a different SP value, and the degree of swelling is measured from the change in the mass of the rubber. The solubility parameter (HSP) of Hansen can be calculated by analyzing using the value of the degree of swelling for each solvent. Further, by creating a calibration curve using a material having a known SP value, it is possible to calculate with high accuracy. As the value of this known SP value, the catalog value of the material manufacturer can also be used. The evaluation results are shown in Table 5-1.

<第1のゴムおよび第2のゴムの化学組成の解析>
材料の特定、第1のゴムおよび第2のゴム、SBR中のスチレン含有量およびNBR中のアクリロニトリル含有量は、従来のFT−IRおよび1H−NMRなどの分析装置を用いて、行うことができる。評価結果を表5−1に示す。
<導電性部材のインピーダンスの測定方法>
該導電性部材のインピーダンスは、下記の測定方法で行った。
まず、前処理として、導電性部材に対し、回転しながら真空白金蒸着をすることよって、測定電極を作製した。この時、マスキングテープを使用して、幅1.5cm、周方向に均一な電極を作製した。当該電極を形成することによって、導電性部材の表面粗さによって、測定電極と導電性部材の接触面積の寄与を極力低減することができる。次に、当該電極に、アルミシートが白金蒸着膜に接触するように巻きつけ、図3に示す測定サンプルを形成した。
そして、当該アルミシートから測定電極に、また導電性支持体にインピーダンス測定装置(ソーラトロン126096W 東陽テクニカ社製)を接続した。
インピーダンスの測定は、温度23℃、相対湿度50%環境において、振動電圧1Vpp、周波数1.0Hzで測定し、インピーダンスの絶対値を得た。
導電性部材(長手方向の長さ:232mm)を長手方向に5個の領域に5等分し、それぞれの領域内から任意に1点ずつ、合計5点に測定電極を形成し、上記測定を行った。その平均値を、導電性部材のインピーダンスとした。評価結果を表5−1に示す。
<Analysis of the chemical composition of the first rubber and the second rubber>
Material identification, first and second rubbers, styrene content in SBR and acrylonitrile content in NBR can be performed using conventional analyzers such as FT-IR and 1H-NMR. .. The evaluation results are shown in Table 5-1.
<Measurement method of impedance of conductive member>
The impedance of the conductive member was measured by the following measuring method.
First, as a pretreatment, a measurement electrode was produced by vacuum-platinum vapor deposition on the conductive member while rotating. At this time, using masking tape, an electrode having a width of 1.5 cm and uniform in the circumferential direction was produced. By forming the electrode, the contribution of the contact area between the measurement electrode and the conductive member can be reduced as much as possible due to the surface roughness of the conductive member. Next, the aluminum sheet was wound around the electrode so as to be in contact with the platinum-deposited film to form the measurement sample shown in FIG.
Then, an impedance measuring device (Solartron 126096W manufactured by Toyo Corporation) was connected from the aluminum sheet to the measuring electrode and to the conductive support.
The impedance was measured at a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 50% at a vibration voltage of 1 Vpp and a frequency of 1.0 Hz to obtain an absolute value of impedance.
The conductive member (length in the longitudinal direction: 232 mm) is divided into five regions in the longitudinal direction into five equal parts, and measurement electrodes are formed at an arbitrary one point from each region, for a total of five points, and the above measurement is performed. went. The average value was taken as the impedance of the conductive member. The evaluation results are shown in Table 5-1.

<ドメイン由来の凸部の計測>
導電性部材の導電層から、ミクロトーム(商品名:Leica EM FCS、ライカマイクロシステムズ社製)を用いて、切削温度−100℃にて、1μmの厚みを有する薄片を切り出す。この時、薄片は導電性の支持体の軸と垂直な面とする。
導電層からの切り出し位置は、導電層の長手方向の長さをLとして、長手方向の中央、及び導電層の両端から中央に向かってL/4の3か所とする。
このとき、ドメイン由来の凸形状を確認するためには、導電性部材の表面に対しては、いずれの加工も加えられないよう留意する。次に、上記のようにして得た導電性部材表面を含む切片に対して、SPM(MFP−3D−Originオックスフォード・インストゥルメンツ株式会社製)を用いて、下記条件で導電性部材の表面を計測した。当該計測により、電気抵抗値のプロファイル及び形状プロファイルを計測した。
・オックスフォード・インストゥルメンツ株式会社製MFP−3D−Origin
・測定モード:AM−FMモード
・探針:オリンパス製OMCL−AC160TS
・共振周波数:251.825〜261.08kHz
・バネ定数:23.59〜25.18N/m
・スキャン速度:0.8〜1.5Hz
・スキャンサイズ:10μm、5μm、3μm
・Target Amplitude:3V及び4V
・Set Point:すべて2V
次いで、上記の計測で得られた表面形状のプロファイルにおける凸部が、電気抵抗値のプロファイル中で周囲よりも導電性が高いドメイン由来であることを確認する。
さらに、当該プロファイルから凸形状の高さを、算出する。
算出方法は、ドメイン由来の形状のプロファイルの算術平均値と、隣接するマトリックスの形状プロファイルの算術平均値との差分を取ることにより、求める。なお当該算術平均値は、上記3か所から切り出した切片のそれぞれにおいて、ランダムに選択した20個の凸部を測定した値から算出する。
その値を表5−2に示す。
<Measurement of convex parts derived from domain>
A thin section having a thickness of 1 μm is cut out from the conductive layer of the conductive member using a microtome (trade name: Leica EM FCS, manufactured by Leica Microsystems, Inc.) at a cutting temperature of -100 ° C. At this time, the flakes are made to be a plane perpendicular to the axis of the conductive support.
The cutout position from the conductive layer is L at the length in the longitudinal direction of the conductive layer, and L / 4 from both ends of the conductive layer toward the center in the longitudinal direction.
At this time, in order to confirm the convex shape derived from the domain, care should be taken not to apply any processing to the surface of the conductive member. Next, with respect to the section containing the surface of the conductive member obtained as described above, the surface of the conductive member was subjected to the following conditions using SPM (manufactured by MFP-3D-Origin Oxford Instruments Co., Ltd.). I measured it. By this measurement, the profile of the electric resistance value and the shape profile were measured.
-MFP-3D-Origin manufactured by Oxford Instruments Co., Ltd.
-Measurement mode: AM-FM mode-Explorer: Olympus OMCL-AC160TS
-Resonance frequency: 251.825-261.08 kHz
-Spring constant: 23.59 to 25.18 N / m
・ Scan speed: 0.8 to 1.5Hz
-Scan size: 10 μm, 5 μm, 3 μm
-Target April: 3V and 4V
・ Set Point: All 2V
Next, it is confirmed that the convex portion in the surface shape profile obtained by the above measurement is derived from the domain having higher conductivity than the surroundings in the electrical resistance value profile.
Further, the height of the convex shape is calculated from the profile.
The calculation method is obtained by taking the difference between the arithmetic mean value of the profile of the shape derived from the domain and the arithmetic mean value of the shape profile of the adjacent matrix. The arithmetic mean value is calculated from the measured values of 20 randomly selected convex portions in each of the sections cut out from the above three locations.
The values are shown in Table 5-2.

<導電性部材の外表面のドメイン間距離Dmの計測>
導電性部材の外表面のドメイン間距離Dmは以下のように測定する。
導電性部材の外表面を観察し、Dmを測定する場合、測定サンプルは、導電性部材の表面に対して、カミソリを用い、導電性部材の導電層の周方向、及び長手方向に各々約2mmの長さ、深さ方向には導電性部材の表面を含む約500μmの深さで切片を切り出す。導電層からの切り出し位置は、導電層の長手方向の長さをLとして、長手方向の中央、及び導電層の両端から中央に向かってL/4の3か所とする。
得られた切片に対し、導電性部材の外表面に該当する切片表面に白金を蒸着させ蒸着切片を得る。次いで、蒸着切片の表面を、走査型電子顕微鏡(商品名:S−4800、(株)日立ハイテクノロジーズ製)による5000倍の観察画像を得る。得られた観察画像に対し、画像処理ソフトLUZEX(株式会社ニレコ社製)を使用して、2値化画像を得る。
2値化の手順は以下のように行う。観察画像に対し、8ビットのグレースケール化を行い、256諧調のモノクロ画像を得る。そして、破断面内のドメインが白くなるように、画像の白黒を反転処理し、2値化を実施する。次いで、当該2値化画像に対し、ドメインの壁面間距離の分布を算出した後、当該分布の算術平均値Dmを算出する。壁面間距離は、近接したドメイン間の最短距離である。
具体的には、画像処理ソフトにおいて、測定パラメーターを隣接壁面間距離と設定する。
なお、導電性部材の外表面をランダムに選択した10点の観察画像の算術平均値を採用する。
その値を表5−2に示す。
<Measurement of inter-domain distance Dm on the outer surface of the conductive member>
The inter-domain distance Dm on the outer surface of the conductive member is measured as follows.
When observing the outer surface of the conductive member and measuring Dm, the measurement sample uses a razor with respect to the surface of the conductive member, and is about 2 mm in the circumferential direction and the longitudinal direction of the conductive layer of the conductive member, respectively. A section is cut out at a depth of about 500 μm including the surface of the conductive member in the length and depth directions of the above. The cutout position from the conductive layer is L at the length in the longitudinal direction of the conductive layer, and L / 4 from both ends of the conductive layer toward the center in the longitudinal direction.
Platinum is vapor-deposited on the surface of the obtained section corresponding to the outer surface of the conductive member to obtain a vapor-deposited section. Next, a 5000 times observation image of the surface of the vapor-deposited section is obtained with a scanning electron microscope (trade name: S-4800, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). For the obtained observation image, a binarized image is obtained by using the image processing software LUZEX (manufactured by Nireco Corporation).
The procedure for binarization is as follows. The observed image is grayscaled with 8 bits to obtain a 256-tone monochrome image. Then, the black and white of the image is inverted and binarized so that the domain in the fracture surface becomes white. Next, the distribution of the distance between the walls of the domain is calculated for the binarized image, and then the arithmetic mean value Dm of the distribution is calculated. The wall-to-wall distance is the shortest distance between adjacent domains.
Specifically, in the image processing software, the measurement parameter is set as the distance between adjacent wall surfaces.
The arithmetic mean value of 10 observation images in which the outer surface of the conductive member is randomly selected is adopted.
The values are shown in Table 5-2.

<4.画像評価>
[4−1]かぶり評価
得られた導電性部材を用いて、以下のように画像形成を行い、導電性部材の放電ムラを確認するためにかぶり評価を行った。電子写真画像形成装置としては、外部電源(商品名:Model615;トレックジャパン社製)から帯電部材及び現像部材にそれぞれ高電圧を印加できるよう改造したHP社製のLaserjet M608dn(商品名)を用意した。
次に、導電性部材および改造した電子写真画像形成装置、プロセスカートリッジを、30℃80%RHの環境に48時間放置した。そして、当該プロセスカートリッジの帯電部材として、導電性部材を組み込んだ。そして導電性部材の導電性支持体に、−1700Vの直流電圧を印加し、Vback(感光体の表面電位から現像部材への印加電圧を除した電圧)が−350Vになるよう、現像部材へ電圧を印加して、全面白画像を出力した。
この電子写真画像形成装置の現像剤は、ネガ帯電性なので、通常、全面白画像を出力した場合、本来ならば感光体および紙上に現像剤は移行しない。しかし現像剤中にポジ帯電した現像剤が存在する場合、帯電部材からの局所的に強い放電に起因する、感光体表面の過帯電部に、ポジ帯電した現像剤が移行する所謂反転かぶりが発生する。その結果、紙上カブリとして顕在化する。この現象は、−350VのようにVbackが大きい場合、顕著に起こりやすくなる。
このように設定した電子写真画像形成装置により、30℃/80%RHの環境下で、全面白画像を出力し、紙上のかぶり量を測定した。かぶり量は以下の方法により測定した。(紙上かぶり量の測定)
全面白画像を印字し、画像形成後の紙の任意の9点を光学顕微鏡で500倍にて観察し、400μm四方の観察領域に存在する現像剤を数え、その個数を紙上かぶり量とした。なお紙上かぶり量が60個以下であれば、かぶりが少なく良好な画像が得られる。より好ましくは50個以下である。評価結果を表5に示す。
<4. Image evaluation>
[4-1] Fog Evaluation Using the obtained conductive member, an image was formed as follows, and a fog evaluation was performed to confirm the discharge unevenness of the conductive member. As the electrophotographic image forming apparatus, a Laserjet M608dn (trade name) manufactured by HP, which was modified so that a high voltage could be applied to each of the charging member and the developing member from an external power source (trade name: Model615; manufactured by Trek Japan), was prepared. ..
Next, the conductive member, the modified electrophotographic image forming apparatus, and the process cartridge were left in an environment of 30 ° C. and 80% RH for 48 hours. Then, a conductive member was incorporated as a charging member of the process cartridge. Then, a DC voltage of -1700 V is applied to the conductive support of the conductive member, and a voltage is applied to the developing member so that Vback (voltage obtained by subtracting the voltage applied to the developing member from the surface potential of the photoconductor) becomes -350V. Was applied to output a completely white image.
Since the developer of this electrophotographic image forming apparatus is negatively charged, normally, when a completely white image is output, the developer does not normally transfer to the photoconductor and paper. However, when a positively charged developer is present in the developer, so-called inversion fog occurs in which the positively charged developer is transferred to the overcharged portion on the surface of the photoconductor due to a locally strong discharge from the charged member. To do. As a result, it becomes apparent as fog on paper. This phenomenon is remarkably likely to occur when the Vback is large, such as -350V.
With the electrophotographic image forming apparatus set in this way, a white image was output on the entire surface in an environment of 30 ° C./80% RH, and the amount of fog on the paper was measured. The amount of fog was measured by the following method. (Measurement of fog on paper)
A white image was printed on the entire surface, and any nine points on the paper after the image was formed were observed with an optical microscope at a magnification of 500, and the developing agents present in the observation area of 400 μm square were counted, and the number was taken as the amount of fog on the paper. When the amount of fog on the paper is 60 or less, a good image with less fog can be obtained. More preferably, the number is 50 or less. The evaluation results are shown in Table 5.

<実施例2〜5>
実施例1の研磨条件を研磨条件2〜5に変更した以外は、実施例1と同様にして導電性部材2〜5を作製し、実施例1と同様の評価を行った。実施例2〜5における各評価の結果を表5−1及び表5−2に示す。
<Examples 2 to 5>
Conductive members 2 to 5 were produced in the same manner as in Example 1 except that the polishing conditions of Example 1 were changed to polishing conditions 2 to 5, and the same evaluation as in Example 1 was performed. The results of each evaluation in Examples 2 to 5 are shown in Table 5-1 and Table 5-2.

<実施例6〜45>
実施例1の導電性部材1と同様に、導電性部材6〜45を帯電ローラとして用いて、実施例1と同様の評価を行った。実施例6〜45における、各評価の結果を表5−1及び表5−2に示す。
<Examples 6 to 45>
Similar to the conductive member 1 of Example 1, the conductive members 6 to 45 were used as charging rollers, and the same evaluation as in Example 1 was performed. The results of each evaluation in Examples 6 to 45 are shown in Tables 5-1 and 5-2.

<実施例46>
実施例1の導電性部材1に、表面処理として紫外線処理を施し、導電性部材46を作製した。それ以外は実施例1と同様の評価を行った。各評価結果を表5−1及び表5−2に示す。
(表面紫外線処理)
導電性部材を回転させながら、導電性部材表面に低圧水銀ランプ(ハリソン東芝ライティング製)による紫外線照射を5分間行った。低圧水銀ランプに関しては、主に254nmの波長を代表とする紫外線で、この時の紫外線積算光量は約10000mJ/cmであった(紫外線強度は35mW/cm)。
<Example 46>
The conductive member 1 of Example 1 was subjected to an ultraviolet treatment as a surface treatment to prepare a conductive member 46. Other than that, the same evaluation as in Example 1 was performed. The evaluation results are shown in Table 5-1 and Table 5-2.
(Surface UV treatment)
While rotating the conductive member, the surface of the conductive member was irradiated with ultraviolet rays by a low-pressure mercury lamp (manufactured by Harison Toshiba Lighting) for 5 minutes. The low-pressure mercury lamp was mainly ultraviolet rays having a wavelength of 254 nm, and the integrated ultraviolet light amount at this time was about 10,000 mJ / cm 2 (ultraviolet intensity was 35 mW / cm 2 ).

Figure 2021067924
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Figure 2021067924
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<比較例1>
導電性支持体として、実施例1と同様の丸棒を用いて、ドメイン形成用カーボンマスターバッチ(CMB)、マトリックス形成用ゴム組成物(MRC)、導電層形成用ゴム組成物を表6に示すものに変更し、マトリックス形成用MRCを使用しなかった以外は実施例1と同様に導電層を製造し、そして、導電層上に下記の通り表面層を形成して導電性ローラを製造した。
<Comparative example 1>
Table 6 shows a carbon masterbatch for domain formation (CMB), a rubber composition for matrix formation (MRC), and a rubber composition for forming a conductive layer using the same round bar as in Example 1 as the conductive support. A conductive layer was produced in the same manner as in Example 1 except that the matrix-forming MRC was not used, and a surface layer was formed on the conductive layer as described below to produce a conductive roller.

Figure 2021067924
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上記表6中の原料は以下の通りである。
・CG102:エピクロルヒドリンゴム(EO−EP−AGE三元共化合物)(商品名:エピクロマーCG102、SP値:18.5(J/cm)0.5、株式会社大阪ソーダ製)
・LV:四級アンモニウム塩(商品名:アデカサイザーLV70、株式会社ADEKA製)
・P202:脂肪族ポリエステル系可塑剤(商品名:ポリサイザーP−202、DIC株式会社製)
・MB:2−メルカプトベンズイミダゾール(商品名:ノクラックMB、大内新興化学工業株式会社製)
・TS:テトラメチルチウラムモノスルフィド(商品名:ノクセラーTS、大内新興化学工業株式会社製)
・DM:ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド(DM)(商品名:ノクセラーDM−P(DM)、大内新興化学工業株式会社製)
・EC600JD:ケッチェンブラック(商品名:ケッチェンブラックEC600JD、 ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製)
・PW380:パラフィンオイル(商品名:PW−380、 出光興産株式会社製)
・25−B−40:2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)ヘキシン(商品名:パーヘキサ25B−40、日本油株式会社製)
TAIC−M60:トリアリルイソシアヌレート(商品名:TAIC−M60 三菱ケミカル株式会社製)
次いで、以下の方法に従って、さらに上記で得られた導電層ローラの導電層上に表面層を設け二層系導電性部材C1を製造し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表8に示す。
先ず、カプロラクトン変性アクリルポリオール溶液にメチルイソブチルケトンを加え、固形分が10質量%となるように調整した。このアクリルポリオール溶液1000質量部(固形分100質量部)に対して、下記の表7に示す材料を用いて混合溶液を調製した。このとき、ブロックHDIとブロックIPDIとの混合物は、「NCO/OH=1.0」であった。
The raw materials in Table 6 above are as follows.
-CG102: Epichlorohydrin rubber (EO-EP-AGE ternary compound) (Product name: Epichromer CG102, SP value: 18.5 (J / cm 3 ) 0.5, manufactured by Osaka Soda Co., Ltd.)
-LV: Quaternary ammonium salt (trade name: ADEKA Sizer LV70, manufactured by ADEKA CORPORATION)
-P202: Aliphatic polyester plasticizer (trade name: Polysizer P-202, manufactured by DIC Corporation)
・ MB: 2-Mercaptobenzimidazole (trade name: Nocrack MB, manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd.)
・ TS: Tetramethylthiuram monosulfide (trade name: Noxeller TS, manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd.)
-DM: Di-2-benzothiazolyl disulfide (DM) (Product name: Noxeller DM-P (DM), manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd.)
-EC600JD: Ketjen Black (Product name: Ketjen Black EC600JD, manufactured by Lion Specialty Chemicals Co., Ltd.)
-PW380: Paraffin oil (trade name: PW-380, manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.)
25-B-40: 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexyne (trade name: Perhexa 25B-40, manufactured by Nippon Oil Co., Ltd.)
TAIC-M60: Triallyl isocyanurate (trade name: TAIC-M60 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
Then, according to the following method, a surface layer was further provided on the conductive layer of the conductive layer roller obtained above to manufacture a two-layer conductive member C1 and evaluated in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 8.
First, methyl isobutyl ketone was added to a caprolactone-modified acrylic polyol solution to adjust the solid content to 10% by mass. A mixed solution was prepared using the materials shown in Table 7 below with respect to 1000 parts by mass of this acrylic polyol solution (100 parts by mass of solid content). At this time, the mixture of block HDI and block IPDI was "NCO / OH = 1.0".

Figure 2021067924
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次いで、450mLのガラス瓶に上記混合溶液210gと、メディアとして平均粒径0.8mmのガラスビーズ200gとを混合し、ペイントシェーカー分散機を用いて24時間前分散を行い、表面層形成用の塗料を得た。
前記で得られた導電性ローラを、その長手方向を鉛直方向にして、前記表面層形成用の塗料中に浸漬してディッピング法で塗工した。ディッピング塗布の浸漬時間は9秒間、引き上げ速度は、初期速度が20mm/sec、最終速度が2mm/sec、その間は時間に対して直線的に速度を変化させた。得られた塗工物を常温で30分間風乾し、次いで90℃に設定した熱風循環乾燥機中において1時間乾燥し、更に160℃に設定した熱風循環乾燥機中において1時間乾燥した。
Next, 210 g of the mixed solution and 200 g of glass beads having an average particle size of 0.8 mm were mixed in a 450 mL glass bottle and pre-dispersed for 24 hours using a paint shaker disperser to prepare a paint for forming a surface layer. Obtained.
The conductive roller obtained above was dipped in the coating material for forming a surface layer with its longitudinal direction in the vertical direction, and coated by a dipping method. The immersion time of the dipping coating was 9 seconds, and the pulling speed was 20 mm / sec at the initial speed and 2 mm / sec at the final speed, during which the speed was changed linearly with time. The obtained coated product was air-dried at room temperature for 30 minutes, then dried in a hot air circulation dryer set at 90 ° C. for 1 hour, and further dried in a hot air circulation dryer set at 160 ° C. for 1 hour.

Figure 2021067924
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本比較例においては、導電性部材C1は、イオン伝導性の導電層と電子伝導性の表面層の2層構成であるが、表面層では、マトリックス−ドメイン構造を有さない。このため、導電性粒子の分散均一性が低下して電界集中が発生し、導電パスに過剰な電荷が流れやすい構成となっている。したがって紙上カブリが95個となった。
<比較例2>
ドメイン形成用CMBを表6に示すものに変更し、マトリックス形成用MRCを使用しなかった以外は実施例1と同様に導電性部材C2を製造し、評価した。評価結果を表8に示す。
本比較例においては、導電性部材C2の導電層がマトリックス−ドメイン構造を有さず、ドメイン材料のみの構成のため、導電層中で、電界集中が発生し導電パスに過剰な電荷が流れやすい構成となっている。したがって、紙上カブリが121となり、顕著なカブリ画像が確認された。
In this comparative example, the conductive member C1 has a two-layer structure consisting of an ionic conductive layer and an electron conductive surface layer, but the surface layer does not have a matrix-domain structure. For this reason, the dispersion uniformity of the conductive particles is lowered, electric field concentration is generated, and an excessive charge easily flows in the conductive path. Therefore, the number of fog on paper was 95.
<Comparative example 2>
The conductive member C2 was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the domain forming CMB was changed to that shown in Table 6 and the matrix forming MRC was not used. The evaluation results are shown in Table 8.
In this comparative example, since the conductive layer of the conductive member C2 does not have a matrix-domain structure and is composed of only a domain material, electric field concentration occurs in the conductive layer and excessive charges easily flow in the conductive path. It is composed. Therefore, the fog on the paper was 121, and a remarkable fog image was confirmed.

<比較例3>
ドメイン形成用CMB、マトリックス形成用MRCを表6に示すものに変更した以外は実施例1と同様に導電性部材C3を製造し、評価した。評価結果を表8に示す。
本比較例においては、導電性部材C3は、ドメインとマトリックスを有するが、要件(B1)及び要件(B2)を満たすドメインの個数が少なく、ドメイン形状がいびつであるため、ドメイン形状由来の電界集中による電荷の過剰移動が発生する。したがって、紙上カブリが103個となった。
<Comparative example 3>
The conductive member C3 was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the domain forming CMB and the matrix forming MRC were changed to those shown in Table 6. The evaluation results are shown in Table 8.
In this comparative example, the conductive member C3 has a domain and a matrix, but the number of domains satisfying the requirements (B1) and (B2) is small, and the domain shape is distorted, so that the electric field concentration derived from the domain shape is concentrated. Excessive transfer of charge occurs due to. Therefore, the number of fog on paper was 103.

<比較例4>
ドメイン形成用CMB、マトリックス形成用MRCを表6に示すものに変更した以外は実施例1と同様に導電性部材C4を製造し、評価した。評価結果を表8に示す。
本比較例においては、導電性部材C4のマトリックスに導電性粒子が添加されているため体積抵抗率が低く、導電性部材として単一の導電パスを持つ構成となっており、導電層中で、電界集中が発生し導電パスに過剰な電荷が流れやすい構成となっている。したがって、紙上カブリが110個となった。
<Comparative example 4>
The conductive member C4 was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the domain forming CMB and the matrix forming MRC were changed to those shown in Table 6. The evaluation results are shown in Table 8.
In this comparative example, since the conductive particles are added to the matrix of the conductive member C4, the volume resistivity is low, and the conductive member has a single conductive path. The structure is such that electric field concentration occurs and excessive charge easily flows in the conductive path. Therefore, the number of fog on paper was 110.

<比較例5>
ドメイン形成用CMB、マトリックス形成用MRCを表6に示すものに変更した以外は実施例1と同様に導電性部材C5を製造し、評価した。評価結果を表8に示す。
本比較例においては、導電性部材C5は、マトリックス−ドメイン構造を有するが、ドメインに導電剤が添加されていないため体積抵抗率が高く、マトリックスは導電性粒子が添加されているため、体積抵抗率が低い。すなわち、導電性部材として単一の導電パスを持つ構成となっているため、導電層中で電界集中が発生し導電パスに過剰な電荷が流れやすい構成となっている。したがって、紙上カブリが105個となった。
<Comparative example 5>
A conductive member C5 was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the domain forming CMB and the matrix forming MRC were changed to those shown in Table 6. The evaluation results are shown in Table 8.
In this comparative example, the conductive member C5 has a matrix-domain structure, but has a high volume resistivity because no conductive agent is added to the domain, and the matrix has a volume resistivity because conductive particles are added. The rate is low. That is, since the conductive member has a single conductive path, electric field concentration occurs in the conductive layer, and an excessive charge easily flows through the conductive path. Therefore, the number of fog on paper was 105.

<比較例6>
ドメイン形成用CMB、マトリックス形成用MRCを表6に示すものに変更した以外は実施例1と同様に導電性部材C6を製造し、評価した。評価結果を表8に示す。
本比較例においては、導電性部材C6は、マトリックス−ドメイン構造ではなく、導電相と絶縁相が共連続構造を有している。すなわち、導電性部材として単一の導電パスを持つ構成となっているため、導電層中で電界集中が発生し導電パスに過剰な電荷が流れやすい構成となっている。したがって、紙面カブリが107個となった。
<Comparative Example 6>
A conductive member C6 was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the domain forming CMB and the matrix forming MRC were changed to those shown in Table 6. The evaluation results are shown in Table 8.
In this comparative example, the conductive member C6 does not have a matrix-domain structure, but has a co-continuous structure of the conductive phase and the insulating phase. That is, since the conductive member has a single conductive path, electric field concentration occurs in the conductive layer, and an excessive charge easily flows through the conductive path. Therefore, the number of paper fog was 107.

<比較例7>
ドメイン形成用CMB、マトリックス形成用MRCを表6に示すものに変更した以外は実施例1と同様に導電性部材C7を製造し、評価した。評価結果を表8に示す。
本比較例においては、導電性部材C7は、マトリックス−ドメイン構造を有しているが、要件(B1)及び(B2)を満たすドメインが80個数%以下であった。この理由としてドメインに添加されているカーボンブラックが少なく、カーボンゲル量が十分に形成できなかったため、ドメイン形状が円形状にならず、凸凹やアスペクト比が大きくなったと考えられる。その結果、導電層中で電界集中が発生し導電パスに過剰な電荷が流れやすい構成となっている。したがって、紙上カブリが97個となった。
<Comparative Example 7>
A conductive member C7 was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the domain forming CMB and the matrix forming MRC were changed to those shown in Table 6. The evaluation results are shown in Table 8.
In this comparative example, the conductive member C7 has a matrix-domain structure, but the number of domains satisfying the requirements (B1) and (B2) is 80% or less. It is considered that the reason for this is that the amount of carbon black added to the domain was small and the amount of carbon gel could not be sufficiently formed, so that the domain shape did not become circular and the unevenness and aspect ratio became large. As a result, electric field concentration occurs in the conductive layer, and an excessive charge easily flows in the conductive path. Therefore, the number of fog on paper was 97.

<比較例8>
ドメイン形成用CMB、マトリックス形成用MRCを表6に示すものに変更した以外は実施例1と同様に導電性部材C8を製造し、評価した。評価結果を表8に示す。
本比較例においては、導電性部材C8は、マトリックス−ドメイン構造を有しているが、要件(B1)及び(B2)を満たすドメインが0個数%であった。この理由として以下の2点のためと考えられる。
(1)補強性を有するシリカが添加されているためドメインを形成するカーボンマスターバッチの粘度が大きく、マトリックス形成用ゴム組成物との粘度差が大きい。
(2)第1のゴムと第2のゴムのSP値差が大きい。
そのため、ドメイン形状が円形状にならず、凸凹やアスペクト比が大きくなったと考えられる。その結果、導電層中で電界集中が発生し導電パスに過剰な電荷が流れやすい構成となっている。したがって、紙上カブリが132個となり、顕著なカブリが確認された。
<Comparative Example 8>
A conductive member C8 was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the domain forming CMB and the matrix forming MRC were changed to those shown in Table 6. The evaluation results are shown in Table 8.
In this comparative example, the conductive member C8 has a matrix-domain structure, but the number of domains satisfying the requirements (B1) and (B2) is 0%. The reason for this is considered to be the following two points.
(1) Since silica having reinforcing properties is added, the viscosity of the carbon masterbatch forming the domain is large, and the viscosity difference from the rubber composition for matrix formation is large.
(2) The SP value difference between the first rubber and the second rubber is large.
Therefore, it is considered that the domain shape does not become a circular shape, and the unevenness and the aspect ratio become large. As a result, electric field concentration occurs in the conductive layer, and an excessive charge easily flows in the conductive path. Therefore, the number of fog on the paper was 132, and remarkable fog was confirmed.

<比較例9>
ドメイン形成用CMBを、比較例2の導電層形成用ゴムを単独で加熱加硫した後に凍結粉砕したゴム粒子に変更し、マトリックス形成用MRCを表6に示すものに変更した以外は実施例1と同様に導電性部材C9を製造し、評価した。評価結果を表8に示す。
本比較例においては、導電性部材C9は、マトリックス−ドメイン構造を有しているが、要件(B1)及び(B2)を満たすドメインが0個数%であった。この理由は、凍結粉砕によって形成した、サイズが大きく、異方性のある導電ゴム粒子を分散しているためである。その結果、導電層中で電界集中が発生し導電パスに過剰な電荷が流れやすい構成となっている。したがって紙上カブリが126個となり、顕著なカブリが確認された。
<Comparative Example 9>
Example 1 except that the domain-forming CMB was changed to rubber particles obtained by heat-vulcanizing the conductive layer-forming rubber of Comparative Example 2 alone and then freeze-milled, and the matrix-forming MRC was changed to that shown in Table 6. The conductive member C9 was manufactured and evaluated in the same manner as in the above. The evaluation results are shown in Table 8.
In this comparative example, the conductive member C9 has a matrix-domain structure, but the number of domains satisfying the requirements (B1) and (B2) is 0%. The reason for this is that the large-sized and anisotropic conductive rubber particles formed by freeze-milling are dispersed. As a result, electric field concentration occurs in the conductive layer, and an excessive charge easily flows in the conductive path. Therefore, the number of fog on the paper was 126, and remarkable fog was confirmed.

1 導電性部材
2 導電性支持体
3 導電層
3a マトリックス
3b ドメイン
3c 導電性粒子


1 Conductive member 2 Conductive support 3 Conductive layer 3a Matrix 3b Domain 3c Conductive particles


Claims (16)

導電性の外表面を有する支持体と、
該支持体の外表面上に設けられた導電層と、を有する電子写真用の導電性部材であって、
該導電層は、第1のゴムの架橋物を含むマトリックスと、該マトリックス中に分散された複数個のドメインとを有し、
該ドメインは、第2のゴムの架橋物および導電性粒子を含み、
該ドメインの少なくとも一部は、該導電性部材の外表面に露出し、該導電性部材の外表面に凸部を生じさせており、
該導電性部材の外表面は、該マトリックスと、該導電性部材の外表面に露出している該ドメインとで構成され、
該導電性部材の外表面に直接白金電極を設け、温度23℃、相対湿度50%の環境下で、該支持体の該外表面と該白金電極との間に振幅が1V、周波数1.0Hzの交流電圧を印加したときのインピーダンスが、1.0×10Ω以上1.0×10Ω以下であり、かつ、
該導電層の長手方向の長さをL、該導電層の厚さをTとし、該導電層の長手方向の中央、及び該導電層の両端から中央に向かってL/4の3か所における、該導電層の厚さ方向の断面の各々について、該導電層の外表面から深さ0.1T〜0.9Tまでの厚み領域の任意の3か所に15μm四方の観察領域を置いたときに、全9個の該観察領域の各々で観察されるドメインのうちの80個数%以上が、下記要件(1)および要件(2)を満たすことを特徴とする導電性部材:
要件(1)ドメインの断面積に対する該ドメインが含む該導電性粒子の断面積の割合が、20%以上であること;
要件(2)ドメインの周囲長をA、該ドメインの包絡周囲長をBとしたとき、A/Bが、1.00以上、1.10以下であること。
A support with a conductive outer surface and
An electrophotographic conductive member having a conductive layer provided on the outer surface of the support.
The conductive layer has a matrix containing a crosslinked product of the first rubber and a plurality of domains dispersed in the matrix.
The domain contains a second rubber crosslink and conductive particles.
At least a part of the domain is exposed on the outer surface of the conductive member, and a convex portion is formed on the outer surface of the conductive member.
The outer surface of the conductive member is composed of the matrix and the domain exposed on the outer surface of the conductive member.
A platinum electrode is provided directly on the outer surface of the conductive member, and the amplitude is 1 V and the frequency is 1.0 Hz between the outer surface of the support and the platinum electrode in an environment of a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 50%. The impedance when the AC voltage is applied is 1.0 × 10 3 Ω or more and 1.0 × 10 8 Ω or less, and
The length of the conductive layer in the longitudinal direction is L, the thickness of the conductive layer is T, and the center of the conductive layer in the longitudinal direction and L / 4 from both ends of the conductive layer toward the center. When observation regions of 15 μm square are placed at any three locations in the thickness region from the outer surface of the conductive layer to a depth of 0.1 T to 0.9 T for each of the cross sections of the conductive layer in the thickness direction. In addition, 80% or more of the domains observed in each of the nine observation regions satisfy the following requirements (1) and (2):
Requirement (1) The ratio of the cross-sectional area of the conductive particles contained in the domain to the cross-sectional area of the domain is 20% or more;
Requirement (2) When the perimeter of the domain is A and the perimeter of the domain is B, the A / B must be 1.00 or more and 1.10 or less.
前記マトリックスの体積抵抗率ρmが、1.0×10Ωcm以上1.0×1017Ωcm以下である請求項1に記載の導電性部材。 The conductive member according to claim 1, wherein the volume resistivity ρm of the matrix is 1.0 × 10 8 Ωcm or more and 1.0 × 10 17 Ωcm or less. 前記要件(1)および要件(2)を満たしている前記ドメインの最大フェレ径Dfの平均が、0.1μm以上5.0μm以下の範囲内である請求項1または2に記載の導電性部材。 The conductive member according to claim 1 or 2, wherein the average of the maximum ferret diameter Df of the domain satisfying the requirements (1) and the requirements (2) is in the range of 0.1 μm or more and 5.0 μm or less. 前記要件(1)におけるドメインの断面積に対する導電性粒子の断面積の割合が25%以上30%以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性部材。 The conductive member according to any one of claims 1 to 3, wherein the ratio of the cross-sectional area of the conductive particles to the cross-sectional area of the domain in the requirement (1) is 25% or more and 30% or less. 前記導電性粒子が導電性カーボンブラックである請求項1〜4のいずれか1項に記載の導電性部材。 The conductive member according to any one of claims 1 to 4, wherein the conductive particles are conductive carbon black. 前記導電性カーボンブラックのDBP吸収量は、40cm/100g以上80cm/100g以下である請求項5に記載の導電性部材。 The DBP absorption of the conductive carbon black, conductive member according to claim 5 is 40 cm 3/100 g or more 80 cm 3/100 g or less. 前記要件(1)および要件(2)を満たしている前記ドメインの各々に含まれる前記導電性カーボンブラックの算術平均壁面間距離Cが、110nm以上130nm以下であり、かつ該導電性カーボンブラック壁面間距離の標準偏差をσmとしたときに、σm/Cが0.0以上0.3以下である請求項5または6に記載の導電性部材。 The arithmetic mean distance C between the walls of the conductive carbon black contained in each of the domains satisfying the requirements (1) and (2) is 110 nm or more and 130 nm or less, and the distance between the walls of the conductive carbon black is 110 nm or more. The conductive member according to claim 5 or 6, wherein σm / C is 0.0 or more and 0.3 or less when the standard deviation of the distance is σm. 前記第1のゴムと前記第2のゴムの溶解度パラメーターの絶対値の差が0.4(J/cm0.5以上4.0(J/cm0.5以下である請求項1〜7のいずれか1項に記載の導電性部材。 Claim that the difference between the absolute values of the solubility parameters of the first rubber and the second rubber is 0.4 (J / cm 3 ) 0.5 or more and 4.0 (J / cm 3 ) 0.5 or less. The conductive member according to any one of 1 to 7. 前記凸部の高さが50nm以上200nm以下である請求項1〜8のいずれか1項に記載の導電性部材。 The conductive member according to any one of claims 1 to 8, wherein the height of the convex portion is 50 nm or more and 200 nm or less. 前記凸部を生じさせているドメインの壁面間距離の算術平均値Dmが、2.00μm以下である請求項1〜9のいずれか1項に記載の導電性部材。 The conductive member according to any one of claims 1 to 9, wherein the arithmetic mean value Dm of the distance between the wall surfaces of the domain causing the convex portion is 2.00 μm or less. 前記マトリックスの体積抵抗率ρmが、1.0×1010Ωcm以上1.0×1017Ωcm以下である請求項1〜10のいずれか1項に記載の導電性部材。 The conductive member according to any one of claims 1 to 10, wherein the volume resistivity ρm of the matrix is 1.0 × 10 10 Ωcm or more and 1.0 × 10 17 Ωcm or less. 前記マトリックスの体積抵抗率ρmが、1.0×1012Ωcm以上1.0×1017Ωcm以下である請求項1〜11のいずれか1項に記載の導電性部材。 The conductive member according to any one of claims 1 to 11, wherein the volume resistivity ρm of the matrix is 1.0 × 10 12 Ωcm or more and 1.0 × 10 17 Ωcm or less. 電子写真画像形成装置の本体に着脱可能であるプロセスカートリッジであって、請求項1〜13のいずれか1項に記載の導電性部材を具備することを特徴とする電子写真用のプロセスカートリッジ。 A process cartridge for electrophotograph, which is a process cartridge that can be attached to and detached from the main body of the electrophotographic image forming apparatus and includes the conductive member according to any one of claims 1 to 13. 前記導電性部材を帯電部材として具備する請求項13に記載のプロセスカートリッジ。 The process cartridge according to claim 13, further comprising the conductive member as a charging member. 請求項1〜12のいずれか一項に記載の導電性部材を具備することを特徴とする電子写真画像形成装置。 An electrophotographic image forming apparatus comprising the conductive member according to any one of claims 1 to 12. 前記導電性部材を帯電部材として具備する請求項15に記載の電子写真画像形成装置。
The electrophotographic image forming apparatus according to claim 15, further comprising the conductive member as a charging member.
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