JP2647117B2 - Developing roller - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、特に電子写真記録に用いられる現像装置用
の現像ローラに関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a developing roller for a developing device used particularly for electrophotographic recording.

（従来の技術） 従来、電子写真記録方式における乾式現像法として、
キヤリヤとトナーとを混合した２成分トナーを現像剤と
して用いる２成分現像方法、及び磁性または非磁性１成
分トナーを現像剤として用いる１成分現像方法とが一般
的な方法として知られている。(Prior Art) Conventionally, as a dry development method in an electrophotographic recording system,
A two-component developing method using a two-component toner in which a carrier and a toner are mixed as a developer and a one-component developing method using a magnetic or non-magnetic one-component toner as a developer are known as general methods.

前者の２成分現像方法は、キヤリヤとトナーとの機械
的攪拌による摩擦帯電によって該トナーを所望の極性に
帯電させ、これを感光体表面に形成された静電潜像に付
着させて現像トナー像化するものである。しかしこの方
法においてはキヤリヤの寿命が短いこと、及びキヤリヤ
とトナーとの混合比を高精度で一定範囲内に保つ必要が
あること等から、定期的な保守管理が必要となるばかり
でなく、一般的に装置も大型化する等の不都合があっ
た。In the former two-component developing method, the toner is charged to a desired polarity by frictional charging due to mechanical stirring of the carrier and the toner, and the toner is attached to an electrostatic latent image formed on the surface of the photoreceptor to form a developed toner image. It becomes something. However, this method requires not only regular maintenance and management, but also general maintenance and maintenance because the carrier life is short and the mixing ratio of the carrier and toner must be kept within a certain range with high accuracy. There was a problem that the apparatus was enlarged in size.

一方後者の１成分現像方法は、上記キヤリヤを使用せ
ず前者のような不都合はないが、他面キヤリヤを使用し
ないことからトナーの安定した帯電が難しく、そしてト
ナーの帯電量と極性が用いる現像ローラの材質に強く依
存することになり、該現像ローラの材質に関していろい
ろな検討配慮が必要となる。On the other hand, the latter one-component developing method does not use the above-mentioned carrier and does not have the disadvantages of the former. However, since no other carrier is used, it is difficult to stably charge the toner. This depends strongly on the material of the roller, and various considerations and considerations are required for the material of the developing roller.

このような現像ローラに要求される特性として、耐寒
特性、耐オゾン性、及び適当な体積抵抗を有することを
等がある。Characteristics required for such a developing roller include cold resistance, ozone resistance, and appropriate volume resistance.

現在、ポリウレタンゴム，クロロプレンゴム，アクリ
ロニトリルブタジエンゴム等が上記現像ローラのゴム材
料として用いられているが、特に耐寒特性を向上させる
目的で、多量の可塑剤が添加されている。At present, polyurethane rubber, chloroprene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, and the like are used as the rubber material of the developing roller, but a large amount of a plasticizer is added particularly for the purpose of improving cold resistance.

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、これら材料を酔ういた現像ローラは、
通常使用環境下で上述の可塑剤が抽出、揮散し所望の特
性値を失い、しかも抽出可塑剤が現像ロ−ルに付着した
トナーを溶解し、現像ローラを使用不能にする恐れがあ
るという問題点があった。(Problems to be Solved by the Invention) However, the developing roller intoxicated with these materials is
Under the normal use environment, the above-mentioned plasticizer is extracted and volatilized to lose a desired characteristic value, and the extracted plasticizer may dissolve the toner adhered to the developing roller, thereby rendering the developing roller unusable. There was a point.

また、これらの材料を用いた現像ローラは、上記一般
的に要求される他の特性である耐オゾン性に劣り、転写
工程で発生するオゾンにより現像ローラ表面が劣化する
という問題点が避けられない。更に上記ポリウレタンゴ
ムは使用時の温度変化によって体積抵抗が大きく変化
し、特に低温下で所謂カブリを発生するなどの悪影響を
及ぼすという問題点があった。Further, a developing roller using these materials is inferior in ozone resistance, which is another characteristic generally required above, and the problem that the surface of the developing roller is deteriorated by ozone generated in the transfer process is inevitable. . Further, the polyurethane rubber has a problem that the volume resistance greatly changes due to a change in temperature during use, and particularly has an adverse effect such as generation of so-called fog at a low temperature.

本発明は、以上述べた現像ローラにおける可塑剤の抽
出・揮散とそれによるトナーの溶解、及び耐オゾン性の
問題点を除去し、広い温度範囲で印字性能に優れた現像
ローラを提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a developing roller having excellent printing performance in a wide temperature range, eliminating the problems of extraction and volatilization of the plasticizer and the dissolution of the toner thereby, and ozone resistance in the developing roller described above. Aim.

（課題を解決するための手段） 本発明は、電子写真の現像装置用現像ローラにおける
ゴム層として、主鎖にエーテル結合を有する共重合ゴム
を用いたことを特徴とする現像ローラである。(Means for Solving the Problems) The present invention is a developing roller characterized in that a copolymer rubber having an ether bond in a main chain is used as a rubber layer in a developing roller for an electrophotographic developing device.

（作用） 本発明においては、上述の共重合ゴムが本来無可塑剤
配合で、−50℃〜140℃までの広い温度領域で優れたゴ
ム弾性を示すことから初期設計の特性値を失うことによ
る問題発生の恐れがなく、そして当然上述した現像ロー
ラ上のトナーが溶解することもない。また、該共重合ゴ
ムが高い耐オゾン性を有し転写工程で発生するオゾンに
よる上述の現像ローラ表面の劣化も著しく少なくなる。(Function) In the present invention, the above-mentioned copolymer rubber is originally compounded with a plasticizer and exhibits excellent rubber elasticity in a wide temperature range from -50 ° C to 140 ° C, so that the characteristic value of the initial design is lost. There is no risk of problems occurring, and of course, the toner on the developing roller described above does not dissolve. Further, the copolymer rubber has high ozone resistance, and the above-mentioned deterioration of the developing roller surface due to ozone generated in the transfer step is remarkably reduced.

（実 施 例） 第１図は、電子写真用の現像装置の一例を概略的に示
し、図において１はトナー供給ローラ、２はこの発明の
現像ローラ、３は感光ドラム、４はブレ−ド、５はトナ
ーである。図の如くトナー供給ローラ１によって現像ロ
ーラ２に搬送されたトナー５はブレ−ド４によってかき
取られ現像ローラ２上にトナー薄膜が形成される。(Embodiment) FIG. 1 schematically shows an example of a developing device for electrophotography, in which 1 is a toner supply roller, 2 is a developing roller of the present invention, 3 is a photosensitive drum, and 4 is a blade. Reference numeral 5 denotes a toner. As shown in the figure, the toner 5 conveyed to the developing roller 2 by the toner supply roller 1 is scraped off by the blade 4 to form a toner thin film on the developing roller 2.

上記トナー５は、供給ローラ１への接触による攪拌あ
るいはブレ−ド４による摩擦によって負に帯電され感光
ドラム３上の静電潜像部に電位差により移動し、現像さ
れるのである。上記現像ローラ２は一般的には回転軸
（図示せず）の周囲にゴム層を形成し該回転軸には現像
電位が付与されるように構成される。The toner 5 is negatively charged by agitation due to contact with the supply roller 1 or friction by the blade 4, moves to an electrostatic latent image portion on the photosensitive drum 3 by a potential difference, and is developed. The developing roller 2 is generally formed such that a rubber layer is formed around a rotating shaft (not shown) and a developing potential is applied to the rotating shaft.

次に第２図に本発明の実施例による現像ローラおよび
ゴム材として従来のポリウレタンゴムを用いた場合、カ
ブリ濃度の温度の低下に伴う変化状況を調べた。同図か
ら明らかなようにウレタンゴムの場合は温度の低下とと
もにカブリ濃度が急激に高くなり、印字状態が極めて不
良となる結果が認められた。Next, FIG. 2 shows how the fog density changes with decreasing temperature when a conventional polyurethane rubber is used as the developing roller and the rubber material according to the embodiment of the present invention. As is clear from the figure, in the case of the urethane rubber, the fog density rapidly increased as the temperature decreased, and the result that the printing state was extremely poor was observed.

これに対して、実施例、即ち現像ローラに上記の共重
合ゴムを用いた場合、温度変化によるカブリ濃度の変化
は殆どなく、広い温度範囲で安定した結果を示してい
た。On the other hand, when the above-described copolymer rubber was used for the example, that is, the developing roller, there was almost no change in the fog density due to the temperature change, and a stable result was shown in a wide temperature range.

尚、実施例１及び２としては、下記組成（モル％） (実施例１) (実施例２) エピクロルヒドリン 30 40 プロピレンオキシド 67 57 アリルグリシジルエーテル 3 3 を有機アルミニウム化合物系重合触媒を用いて常法の溶
液重合法により調整し共重合ゴムとした。In Examples 1 and 2, the following composition (mol%) was used. (Example 1) (Example 2) Epichlorohydrin 30 40 Propylene oxide 67 57 Allyl glycidyl ether 33 was synthesized by a conventional method using an organic aluminum compound-based polymerization catalyst. Was prepared by a solution polymerization method to obtain a copolymer rubber.

上記の如くポリウレタンゴムを現像ローラとして用い
た場合の低温でのカブリ濃度の上昇が、体積抵抗値の上
昇によるものであることを第３図により示す。即ち同図
は温度の変化に伴う体積抵抗値の変化を同様の例で示し
たものである。同図から本発明の共重合ゴムは温度変化
による体積抵抗値の変化は殆ど認められないことを示し
ている。FIG. 3 shows that the rise in fog density at a low temperature when the polyurethane rubber is used as the developing roller as described above is due to an increase in the volume resistance value. That is, the same figure shows a change in volume resistance value with a change in temperature in a similar example. The figure shows that the copolymer rubber of the present invention hardly changes in volume resistance value due to temperature change.

上記現像ローラのゴム層としては、 エピクロルヒドリン ０〜60モル％、 プロピレンオキシド又はプロピレンオキシド及びエチレ
ンオキシド（ただしプロピレンオキシドとエチレンオキ
シドとのモル比は１以上） 30〜98モル％、 並びに不飽和エポキシド ０〜15モル％、 よりなる共重合ゴムが用いられる。The rubber layer of the developing roller includes epichlorohydrin 0 to 60 mol%, propylene oxide or propylene oxide and ethylene oxide (the molar ratio of propylene oxide to ethylene oxide is 1 or more) 30 to 98 mol%, and unsaturated epoxide 0 to 15 mol%. % Of a copolymer rubber is used.

かかる共重合ゴムは、エピクロルヒドリン、およびプ
ロピレンオキシド又はプロピレンオキシド及びエチレン
オキシド、及び必要に応じて不飽和エポキシドを共重合
するか、又はプロピレンオキシド又はプロピレンオキシ
ド及びエチレンオキシドおよび不飽和エポキシドを共重
合することによって得られる。Such a copolymer rubber is obtained by copolymerizing epichlorohydrin and propylene oxide or propylene oxide and ethylene oxide, and if necessary, unsaturated epoxide, or copolymerizing propylene oxide or propylene oxide and ethylene oxide and unsaturated epoxide. Can be

上記不飽和エポキシドとしては、アリルグリシジルエ
ーテル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリ
レート及びブタジエンモノオキシドなどが挙げられる。
このような不飽和エポキシドを共重合することにより、
熱軟化劣化及び耐動的オゾン性が改良されるが、その共
重合量が15モル％を超えると熱によって硬化型劣化を生
じゴム弾性を失い脆くなる欠陥を生じ好ましくない。ま
た、プロピレンオキシドの量又はプロピレンオキシドと
エチレンオキシドとの合計量はゴム成型品、即ち現像ロ
ーラに求められる耐寒性に応じて30〜98モル％の範囲で
適宜決定されるが、30モル％未満では耐寒性に問題を生
ずる。これらの共重合成分の特に好ましい割合は、エピ
クロルヒドリン０〜55モル％、プロピレンオキシド又は
プロピレンオキシドとエチレンオキシドの合計35〜98モ
ル％、不飽和エポキシド２〜10モル％である。Examples of the unsaturated epoxide include allyl glycidyl ether, glycidyl methacrylate, glycidyl acrylate, and butadiene monoxide.
By copolymerizing such unsaturated epoxide,
Although thermal softening deterioration and dynamic ozone resistance are improved, when the copolymerization amount exceeds 15 mol%, curing type deterioration is caused by heat and rubber elasticity is lost, resulting in a brittle defect, which is not preferable. The amount of propylene oxide or the total amount of propylene oxide and ethylene oxide is appropriately determined in the range of 30 to 98 mol% depending on the cold resistance required for a rubber molded product, that is, the developing roller. A problem occurs in cold resistance. Particularly preferred proportions of these copolymer components are 0 to 55 mol% of epichlorohydrin, 35 to 98 mol% of propylene oxide or a total of propylene oxide and ethylene oxide, and 2 to 10 mol% of unsaturated epoxide.

上記共重合ゴムの加硫剤としては、塩素原子を介して
加硫反応を生起させるポリチオール系加硫剤、チオウレ
ア系加硫剤が使用可能であり、不飽和エポキシドを共重
合した共重合ゴムではイオウ系加硫剤も使用可能であ
る。As the vulcanizing agent for the copolymer rubber, a polythiol-based vulcanizing agent that causes a vulcanizing reaction via a chlorine atom, a thiourea-based vulcanizing agent can be used, and in a copolymer rubber obtained by copolymerizing an unsaturated epoxide, Sulfur vulcanizing agents can also be used.

上記ポリチオール系加硫剤としては、CHCに通常使用
されているポリチオール系加硫剤でよく、ジ又はトリチ
オール−Ｓ−トリアジン化合物（例えば特公昭48−3692
6号に記載）、2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾ
ール化合物（例えば米国特許第4288576号に記載）、2,3
−ジメルカプトピラジン化合物（例えば特公昭58−1446
8号に記載）、2,3−ジメルカプトキノキサリン化合物
（例えば特公昭58−14469号に記載）、3,5−ジメルカプ
ト−1,2,4−トリアゾール化合物（例えば特公昭57−464
63号に記載）などが挙げられる。The polythiol vulcanizing agent may be a polythiol vulcanizing agent usually used for CHC, and may be a di- or trithiol-S-triazine compound (for example, Japanese Patent Publication No. 48-3692).
No. 6), 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole compound (for example, described in U.S. Pat. No. 4,288,576), 2,3
-Dimercaptopyrazine compounds (for example, JP-B-58-1446)
No. 8), 2,3-dimercaptoquinoxaline compound (for example, described in JP-B-58-14469), 3,5-dimercapto-1,2,4-triazole compound (for example, JP-B-57-464)
No. 63).

また、チオウレア系加硫剤としては、２−メルカプト
イミダゾリン（エチレンチオウレア）化合物、２−メル
カプトピリミジン化合物（共に例えば特公昭43−5758号
に記載）などが挙げられる。Examples of the thiourea-based vulcanizing agent include a 2-mercaptoimidazoline (ethylenethiourea) compound and a 2-mercaptopyrimidine compound (both described in, for example, Japanese Patent Publication No. 43-5758).

イオウ系加硫剤としては、ジエン系ゴムに通常使用さ
れているイオウ系加硫剤でよく、イオウ並びにモルホリ
ンジスルフイド、テトラメチルチウラムジスルフイドな
どのチウラム化合物及び高分子多硫化物などのイオウ供
与体が挙げられる。As the sulfur-based vulcanizing agent, a sulfur-based vulcanizing agent that is usually used for diene rubbers may be used. Sulfur donors.

加硫剤の使用量は上記共重合ゴム100重量部当たり、
イオウの場合0.1〜５重量部、イオウ以外の加硫剤の場
合0.1〜10重量部である。なお、加硫剤を併用すること
ももちろん可能である。The amount of the vulcanizing agent used per 100 parts by weight of the copolymer rubber,
0.1 to 5 parts by weight for sulfur and 0.1 to 10 parts by weight for vulcanizing agents other than sulfur. It is of course possible to use a vulcanizing agent in combination.

本発明の共重合ゴム組成物の調製に際しては、エピク
ロルヒドリン及びプロピレンオキシド又はプロピレンオ
キシド及びエチレンオキシド、及び不飽和エポキシドを
共重合したゴムと加硫剤並びに必要に応じて加硫促進
剤、補強剤、充填剤および老化防止剤などの通常のゴム
用配合剤をロールまたはバンバリーミキサーのような通
常の混合機にて混合し調製される。In preparing the copolymer rubber composition of the present invention, a rubber and a vulcanizing agent copolymerized with epichlorohydrin and propylene oxide or propylene oxide and ethylene oxide, and an unsaturated epoxide, and if necessary, a vulcanization accelerator, a reinforcing agent, And a general rubber compounding agent such as an antioxidant are prepared by mixing with a conventional mixer such as a roll or Banbury mixer.

そして得られたゴム組成物を所望の金型中で通常100
〜250℃で加熱することによってゴム加硫剤が得られ
る。And the obtained rubber composition is usually 100 in a desired mold.
By heating at ~ 250 ° C, a rubber vulcanizing agent is obtained.

実際には上記ゴム加硫物を主に金属製の回転軸の周囲
にロール状に賦形成形して現像ローラを作製する。In practice, the above-described rubber vulcanizate is formed into a roll around a rotary shaft mainly made of metal to form a developing roller.

上記の実施例を変形した主鎖にエーテル結合を有する
共重合体から形成した現像ローラでも本発明と同様な結
果が得られることは容易に推察できることであり本発明
の範囲内である。It is easily inferred that the same result as the present invention can be obtained even with a developing roller formed from a copolymer having an ether bond in the main chain, which is a modification of the above-described embodiment, and is within the scope of the present invention.

また、カーボン等の充填剤の充填によって体積抵抗値
を10¹⁰Ωcm以下として使用すると、カブリ濃度のより低
い画像が得られる。Further, when the volume resistivity is set to 10 ¹⁰ Ωcm or less by filling with a filler such as carbon, an image having a lower fog density can be obtained.

さらに、本発明の現像ローラの表層部に半伝導性シリ
コーンゴム等で被覆して使用すると適性を向上させ良好
な結果が得られる。Further, when the surface layer of the developing roller of the present invention is coated with a semiconductive silicone rubber or the like and used, the suitability is improved and good results are obtained.

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明によれば電子写
真用の現像装置の現像ローラのゴム材料として上述した
共重合ゴムを用いた結果、広い温度範囲に渡って特に低
温でのカブリのない極めて美麗な印字を得ることができ
る等上記問題を解消し得るのでありその工業的利用効果
は極めて大きい。(Effects of the Invention) As described above in detail, according to the present invention, as a result of using the above-described copolymer rubber as a rubber material of a developing roller of a developing device for electrophotography, particularly at a low temperature over a wide temperature range. The above-mentioned problems can be solved, for example, an extremely beautiful print without fogging can be obtained, and the industrial use effect is extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図は電子写真用現像装置の概略説明図、第２図及び
第３図は本発明実施例の現像ローラの特性説明図であ
る。 １……トナー供給ローラ、２……現像ローラ、３……感
光ドラム、４……ブレード、５……トナー。FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of an electrophotographic developing device, and FIGS. 2 and 3 are characteristic explanatory diagrams of a developing roller according to an embodiment of the present invention. 1 toner supply roller, 2 developing roller, 3 photosensitive drum, 4 blade, 5 toner.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 克之 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 (72)発明者 前田 明夫 神奈川県川崎市川崎区夜光町１―21―１ 日本ゼオン株式会社研究開発センター 内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Katsuyuki Ito 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Oki Electric Industry Co., Ltd. -1 Inside Zeon Corporation R & D Center

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】電子写真の現像装置用現像ローラにおける
ゴム層として、主鎖にエーテル結合を有する共重合ゴム
を用いたことを特徴とする現像ローラ。1. A developing roller, wherein a copolymer rubber having an ether bond in a main chain is used as a rubber layer in a developing roller for an electrophotographic developing device. 【請求項２】上記共重合ゴムが、プロピレンオキシド単
独、又はプロピレンオキシド及びエチレンオキシド 30〜98モル％、 及び エピクロルヒドリン ０〜60モル％ 不飽和エポキシド ０〜15モル％ のいづれか又は両者を共重合させてなる共重合ゴムであ
る（１）項記載の現像ローラ。2. The copolymer rubber is prepared by copolymerizing propylene oxide alone or propylene oxide and ethylene oxide in an amount of 30 to 98 mol%, epichlorohydrin 0 to 60 mol%, and unsaturated epoxide 0 to 15 mol%, or both. The developing roller according to (1), which is a copolymer rubber.