JP5204953B2 - Developing roller and image forming apparatus having the same - Google Patents
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Description
本発明は、現像ローラ及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に感光ドラムを汚染したり、トナーを劣化させることがなく、更には圧縮永久歪が小さい現像ローラと、該現像ローラを備え、良好な画像を形成することが可能な画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a developing roller and an image forming apparatus including the developing roller. Particularly, the developing roller does not contaminate a photosensitive drum or deteriorate toner, and further has a developing roller having a small compression set and the developing roller. The present invention relates to an image forming apparatus capable of forming a clear image.
複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、潜像を保持した感光ドラムにトナーを供給し、感光ドラムの潜像にトナーを付着させて潜像を可視化する現像方法として、加圧現像法が知られている。該加圧現像法においては、例えば、感光ドラムを一定電位に帯電した後、露光機により感光ドラム上に静電潜像を形成し、更に、トナーを担持した現像ローラを、静電潜像を保持した感光ドラムに接触させて、トナーを感光ドラムの潜像に付着させることで現像を行う。 In an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a printer, as a developing method for visualizing a latent image by supplying toner to a photosensitive drum holding a latent image and attaching the toner to the latent image on the photosensitive drum. A pressure development method is known. In the pressure development method, for example, after the photosensitive drum is charged to a constant potential, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum by an exposure machine, and further, a developing roller carrying toner is placed on the electrostatic latent image. Development is performed by bringing the toner into contact with the latent image on the photosensitive drum in contact with the held photosensitive drum.
上記加圧現像法において、現像ローラは、感光ドラムに密着した状態を確実に保持しながら回転しなければならないため、金属等の良導電性材料からなるシャフトの外周に、ポリウレタン、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エピクロロヒドリンゴム（ＥＣＯ）等のエラストマーにカーボンブラックや金属粉を分散させた半導電性の弾性体やこれらを発泡させた発泡体からなる半導電性弾性層を形成した構造となっている。また、トナーに対する帯電性や付着性の制御、弾性層による感光ドラムの汚染の防止等を目的として、上記弾性層の表面に、更に表面被覆層を形成する場合がある。 In the above pressure development method, the developing roller must rotate while securely holding the photosensitive drum, so that polyurethane, silicone rubber, acrylonitrile is placed on the outer periphery of the shaft made of a highly conductive material such as metal. -Semiconductive elastic body in which carbon black or metal powder is dispersed in an elastomer such as butadiene rubber (NBR), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), epichlorohydrin rubber (ECO), or a foam obtained by foaming these. It has a structure in which a semiconductive elastic layer made of is formed. In some cases, a surface coating layer is further formed on the surface of the elastic layer for the purpose of controlling the chargeability and adhesion to the toner and preventing the photosensitive drum from being contaminated by the elastic layer.
一方、近年、画像形成装置のカラー化、高速化、高画質化、省エネルギー化に伴い、低融点のトナーを使用した画像形成装置が増えつつある。ここで、低融点のトナーを使用する場合、該低融点のトナーが、各部品間で圧縮又は摩擦を繰り返し受けることによりダメージを受けて、トナーが凝集・融着する等して、かぶり等の画像不良が発生し易くなる。即ち、トナーカートリッジの寿命終了時にはトナーが劣化して、帯電性が不均一になるため、画像不良が発生したり、寿命が短くなるという問題がある。そのため、トナーにダメージを与え難い低硬度の現像ローラが求められている。 On the other hand, in recent years, with the increase in color, high speed, high image quality, and energy saving of image forming apparatuses, the number of image forming apparatuses using low-melting toner is increasing. Here, when using a low-melting toner, the low-melting toner is damaged by repeated compression or friction between the components, and the toner is aggregated and fused, and thus, such as fogging. Image defects are likely to occur. That is, since the toner deteriorates at the end of the life of the toner cartridge and the chargeability becomes non-uniform, there is a problem that an image defect occurs or the life is shortened. Therefore, there is a demand for a developing roller having a low hardness that hardly damages the toner.
これに対し、画像形成装置に低硬度の現像ローラを用いた場合、現像ローラ表面に感光ドラム、ブレード、供給ローラ等による圧接痕が発生し易いという問題がある。そのため、昨今、低硬度であることに加え、圧縮永久歪の小さい現像ローラが求められている。しかしながら、低硬度の材料は、圧縮永久歪が大きくなる傾向があるため、従来、硬度及び圧縮永久歪の両方を十分に低くバランスすることが、非常に難しかった（特許文献１〜３参照）。 On the other hand, when a low-hardness developing roller is used in the image forming apparatus, there is a problem that pressure contact marks due to a photosensitive drum, a blade, a supply roller, and the like are easily generated on the surface of the developing roller. Therefore, in recent years, there is a demand for a developing roller having a low compression set in addition to a low hardness. However, since materials with low hardness tend to have large compression set, it has been very difficult to balance both hardness and compression set sufficiently low (see Patent Documents 1 to 3).
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、感光ドラムを汚染したり、トナーを劣化させることがなく、更には圧縮永久歪が小さい現像ローラを提供することにある。また、本発明の他の目的は、かかる現像ローラを備え、かぶり等の画像不良を発生することがなく、良好な画像を安定して形成することが可能な画像形成装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a developing roller that solves the above-mentioned problems of the prior art, and that does not contaminate the photosensitive drum or deteriorate the toner, and further has a small compression set. Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus that includes such a developing roller and that can stably form a good image without causing image defects such as fogging. .
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、表面被覆層を備えた現像ローラにおいて、該表面被覆層に重量平均分子量が500以上であるラクトン変性ポリオールをポリイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を用いることで、現像ローラの硬度及び圧縮永久歪を十分に小さくして、トナーを劣化させ難くすることができ、更に、該現像ローラを画像形成装置に組み込むことで、良好な画像を安定して形成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of diligent studies to achieve the above object, the present inventor, as a result, in a developing roller having a surface coating layer, a urethane obtained by crosslinking a lactone-modified polyol having a weight average molecular weight of 500 or more to the surface coating layer with a polyisocyanate. By using a resin, the hardness and compression set of the developing roller can be made sufficiently small to make it difficult for the toner to deteriorate. Furthermore, by incorporating the developing roller into the image forming apparatus, a good image can be stabilized. As a result, the present invention was completed.
即ち、本発明の現像ローラは、シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された表面被覆層とを備えた現像ローラにおいて、
前記表面被覆層が、重量平均分子量が500以上であるラクトン変性ポリオールをポリイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を含むことを特徴とする。
That is, the developing roller of the present invention is a developing roller comprising a shaft, an elastic layer formed on the outer periphery of the shaft, and a surface coating layer formed on the outer peripheral surface of the elastic layer.
The surface coating layer includes a urethane resin obtained by crosslinking a lactone-modified polyol having a weight average molecular weight of 500 or more with a polyisocyanate.
本発明の現像ローラの好適例においては、前記ウレタン樹脂は、前記ラクトン変性ポリオールを２種以上のポリイソシアネートで架橋したものである。 In a preferred example of the developing roller of the present invention, the urethane resin is obtained by crosslinking the lactone-modified polyol with two or more polyisocyanates.
本発明の現像ローラの他の好適例においては、前記弾性層がポリウレタンからなる。 In another preferred embodiment of the developing roller of the present invention, the elastic layer is made of polyurethane.
本発明の現像ローラの他の好適例においては、前記弾性層が発泡体からなる。ここで、前記弾性層が発泡体からなる場合、該発泡体の気泡が独立気泡であることが更に好ましい。 In another preferred embodiment of the developing roller of the present invention, the elastic layer is made of a foam. Here, when the said elastic layer consists of a foam, it is still more preferable that the bubble of this foam is a closed cell.
本発明の現像ローラの他の好適例においては、前記表面被覆層が更に導電剤を含有する。この場合、表面被覆層の導電性を容易に制御することが可能となる。 In another preferred embodiment of the developing roller of the present invention, the surface coating layer further contains a conductive agent. In this case, the conductivity of the surface coating layer can be easily controlled.
本発明の現像ローラは、表面のＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒｚ）が10μm以下であることが好ましい。この場合、トナー帯電量を十分に確保して、画像に地カブリや階調不良が発生するのを防止することができる。 The developing roller of the present invention preferably has a surface JIS 10-point average roughness (Rz) of 10 μm or less. In this case, a sufficient toner charge amount can be secured to prevent the occurrence of background fogging or gradation failure in the image.
また、本発明の画像形成装置は、上記現像ローラを備えることを特徴とする。 The image forming apparatus of the present invention includes the developing roller.
本発明によれば、表面被覆層に重量平均分子量が500以上であるラクトン変性ポリオールをポリイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を用いた、感光ドラムを汚染することがなく、トナーを劣化させず、圧縮永久歪が小さい現像ローラを提供することができる。また、該現像ローラを備え、良好な画像を安定して形成することが可能な画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, a urethane resin obtained by crosslinking a lactone-modified polyol having a weight average molecular weight of 500 or more with a polyisocyanate is used for the surface coating layer, the photosensitive drum is not contaminated, the toner is not deteriorated, and the permanent compression is used. A developing roller with small distortion can be provided. Further, it is possible to provide an image forming apparatus that includes the developing roller and can stably form a good image.
＜現像ローラ＞
以下に、本発明の現像ローラを、図を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の現像ローラの一例の断面図である。図示例の現像ローラ１は、シャフト２と、該シャフト２の外周に形成された弾性層３と、該弾性層３の外周面に形成された表面被覆層４とを備える。図中、表面被覆層４は一層よりなるが、本発明の現像ローラの表面被覆層４は、二層以上から構成されていてもよい。本発明の現像ローラにおいては、弾性層３の外周面に表面被覆層４が配設されているため、弾性層３から染み出した汚染物質が感光ドラムを汚染するのを十分に防止することができる。
<Developing roller>
Hereinafter, the developing roller of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of an example of the developing roller of the present invention. The developing roller 1 in the illustrated example includes a shaft 2, an elastic layer 3 formed on the outer periphery of the shaft 2, and a surface coating layer 4 formed on the outer peripheral surface of the elastic layer 3. In the figure, the surface coating layer 4 is composed of one layer, but the surface coating layer 4 of the developing roller of the present invention may be composed of two or more layers. In the developing roller of the present invention, since the surface coating layer 4 is disposed on the outer peripheral surface of the elastic layer 3, it is possible to sufficiently prevent the contaminants oozing out from the elastic layer 3 from contaminating the photosensitive drum. it can.
本発明の現像ローラは、上記表面被覆層４が、重量平均分子量が500以上であるラクトン変性ポリオールをポリイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を含むことを特徴とする。表面被覆層４が該ウレタン樹脂を含むことで、現像ローラの硬度が低下して、トナーにダメージを与えることがなくなり、更に、現像ローラの圧縮永久歪が低減され、良好な画像を形成することが可能となる。 The developing roller of the present invention is characterized in that the surface coating layer 4 includes a urethane resin obtained by crosslinking a lactone-modified polyol having a weight average molecular weight of 500 or more with a polyisocyanate. By including the urethane resin in the surface coating layer 4, the hardness of the developing roller is lowered and the toner is not damaged, and further, the compression set of the developing roller is reduced, and a good image is formed. Is possible.
本発明の現像ローラのシャフト２としては、良好な導電性を有する限り特に制限はなく、例えば、鉄、ステンレススチール、アルミニウム等の金属製の中実体からなる芯金や、内部を中空にくりぬいた金属製円筒体等の金属製シャフト、或いは良導電性のプラスチック製シャフト等を用いることができる。 The shaft 2 of the developing roller of the present invention is not particularly limited as long as it has good electrical conductivity. For example, a metal core made of a metal such as iron, stainless steel, or aluminum, or a hollow interior is hollowed out. A metal shaft such as a metal cylinder or a highly conductive plastic shaft can be used.
本発明の現像ローラの弾性層３は、エラストマーから形成され、必要に応じて導電剤等の他の成分を含むことができる。該弾性層３に用いるエラストマーとしては、ポリウレタン、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ポリノルボルネンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム（ＥＣＯ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）及びこれらの混合物等が挙げられ、これらの中でも、ポリウレタンが好ましい。上記弾性層３には、上記エラストマーを非発泡体として用いてもよいが、上記エラストマーを発泡剤を用いて化学的に発泡させたり、ポリウレタンフォームのように空気を機械的に巻き込んで発泡させる等して、上記エラストマーを発泡体として用いることが好ましい。ここで、弾性層３が発泡体からなる場合、その発泡倍率は1.5〜50倍の範囲が好ましく、密度は0.05〜0.9g/cm3の範囲が好ましい。 The elastic layer 3 of the developing roller of the present invention is formed from an elastomer, and may contain other components such as a conductive agent as necessary. Examples of the elastomer used for the elastic layer 3 include polyurethane, silicone rubber, ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), natural rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), butadiene rubber, isoprene rubber, poly Examples include norbornene rubber, butyl rubber, chloroprene rubber, acrylic rubber, epichlorohydrin rubber (ECO), ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), and mixtures thereof. Among these, polyurethane is preferable. The elastomer may be used as the non-foamed material for the elastic layer 3, but the elastomer is chemically foamed using a foaming agent, or air is mechanically entrained and foamed like a polyurethane foam. And it is preferable to use the said elastomer as a foam. Here, when the elastic layer 3 is made of a foam, the expansion ratio is preferably 1.5 to 50 times, and the density is preferably 0.05 to 0.9 g / cm 3 .
また、上記弾性層３に上記エラストマーの発泡体を用いることが好ましく、更に、発泡体の気泡を独立気泡とすることで、圧縮永久歪性能が向上する点から、該発泡体中の気泡は独立気泡であることが好適である。ここで、発泡体の気泡を独立気泡とするには、上記エラストマーの原料を機械撹拌発泡して発泡体とする手法が好適に採用される。 In addition, it is preferable to use the elastomer foam for the elastic layer 3, and further, by making the foam bubbles into closed cells, the compression set performance is improved, so that the bubbles in the foam are independent. Air bubbles are preferred. Here, in order to make the bubbles of the foam into closed cells, a technique in which the above-mentioned elastomer raw material is foamed by mechanical stirring is suitably employed.
上記弾性層３に用いることができる導電剤としては、電子導電剤、イオン導電剤等が挙げられる。電子導電剤としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボンブラック、酸化処理等を施したカラー用カーボンブラック、熱分解カーボンブラック、天然グラファイト、人造グラファイト、アンチモンドープ酸化スズ、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー、カーボンウィスカー、黒鉛ウィスカー、炭化チタンウィスカー、導電性チタン酸カリウムウィスカー、導電性チタン酸バリウムウィスカー、導電性酸化チタンウィスカー、導電性酸化亜鉛ウィスカー等の導電性ウィスカー等が挙げられる。上記電子導電剤の配合量は、上記エラストマー100質量部に対して1〜50質量部の範囲が好ましく、5〜40質量部の範囲が更に好ましい。 Examples of the conductive agent that can be used for the elastic layer 3 include an electronic conductive agent and an ionic conductive agent. Electronic conductive agents include conductive carbon such as ketjen black and acetylene black, carbon black for rubber such as SAF, ISAF, HAF, FEF, GPF, SRF, FT and MT, and carbon black for color subjected to oxidation treatment. , Pyrolytic carbon black, natural graphite, artificial graphite, antimony-doped tin oxide, ITO, tin oxide, titanium oxide, zinc oxide and other metal oxides, nickel, copper, silver, germanium and other metals, polyaniline, polypyrrole, polyacetylene, etc. Conductive whiskers such as conductive polymer, carbon whisker, graphite whisker, titanium carbide whisker, conductive potassium titanate whisker, conductive barium titanate whisker, conductive titanium oxide whisker, and conductive zinc oxide whisker. The blending amount of the electronic conductive agent is preferably in the range of 1 to 50 parts by mass, more preferably in the range of 5 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the elastomer.
また、上記イオン導電剤としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩等のアンモニウム塩；リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩等が挙げられる。上記イオン導電剤の配合量は、上記エラストマー100質量部に対して0.01〜10質量部の範囲が好ましく、0.05〜5質量部の範囲が更に好ましい。上記導電剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよく、電子導電剤とイオン導電剤とを組み合わせてもよい。 Examples of the ionic conductive agent include tetraethylammonium, tetrabutylammonium, dodecyltrimethylammonium, hexadecyltrimethylammonium, benzyltrimethylammonium, modified fatty acid dimethylethylammonium, perchlorate, chlorate, hydrochloride, bromate, and the like. Ammonium salts such as salts, iodates, borofluorides, sulfates, ethyl sulfates, carboxylates, sulfonates; alkaline metals such as lithium, sodium, potassium, calcium, magnesium, alkaline earth metals Examples include perchlorate, chlorate, hydrochloride, bromate, iodate, borofluoride, sulfate, trifluoromethyl sulfate, and sulfonate. The compounding amount of the ionic conductive agent is preferably in the range of 0.01 to 10 parts by mass, more preferably in the range of 0.05 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the elastomer. The said electrically conductive agent may be used individually by 1 type, may be used in combination of 2 or more type, and may combine an electronic conductive agent and an ionic conductive agent.
上記弾性層３は、上記導電剤の配合により、その抵抗値を103〜1010Ωcmとすることが好ましく、104〜108Ωcmとすることが更に好ましい。弾性層３の抵抗値が103Ωcm未満では、電荷が感光ドラム等にリークしたり、電圧により現像ローラ自体が破壊する場合があり、1010Ωcmを超えると、地かぶりが発生しやすくなる。 The elastic layer 3 preferably has a resistance value of 10 3 to 10 10 Ωcm, more preferably 10 4 to 10 8 Ωcm, depending on the blending of the conductive agent. If the resistance value of the elastic layer 3 is less than 10 3 Ωcm, electric charges may leak to the photosensitive drum or the developing roller itself may be damaged by voltage, and if it exceeds 10 10 Ωcm, ground fog is likely to occur.
上記弾性層３は、必要に応じて上記エラストマーをゴム状物質とするために、有機過酸化物等の架橋剤、硫黄等の加硫剤を含有してもよく、更に加硫助剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤等を含有してもよい。また、上記弾性層３は、更に、充填剤、しゃく解剤、発泡剤、可塑剤、軟化剤、粘着付与剤、粘着防止剤、分離剤、離型剤、増量剤、着色剤等のゴム用配合剤を含有してもよい。 The elastic layer 3 may contain a crosslinking agent such as an organic peroxide and a vulcanizing agent such as sulfur in order to make the elastomer into a rubbery material as necessary. Sulfur accelerators, vulcanization accelerators, vulcanization retarders, and the like may be included. The elastic layer 3 is further used for rubber such as a filler, a peptizer, a foaming agent, a plasticizer, a softener, a tackifier, an anti-tacking agent, a separating agent, a release agent, an extender, and a coloring agent. You may contain a compounding agent.
本発明の現像ローラの表面被覆層４は、ラクトン変性ポリオールをポリイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を主として含み、必要に応じて導電剤等の他の成分を含む。上記ラクトン変性ポリオールは、ポリオールの末端をε-カプロラクトン等のラクトンで変性して製造することができ、市販品を利用することもできる。また、該ラクトン変性ポリオールは、重量平均分子量（Ｍw）が500以上であり、1000以上であることが好ましい。
The surface coating layer 4 of the developing roller of the present invention mainly contains a urethane resin obtained by crosslinking a lactone-modified polyol with polyisocyanate, and if necessary, contains other components such as a conductive agent. The lactone-modified polyol can be produced by modifying the end of the polyol with a lactone such as ε-caprolactone, and a commercially available product can also be used. Further, the lactone-modified polyol is the weight average molecular weight (Mw) of 500 or more, and preferably 1000 or more.
上記ラクトンで変性されるポリオールとしては、グリセリン等にエチレンオキシドやプロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加重合させたポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレングリコール、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、ポリエステルポリオール等が挙げられる。 Polyols modified with the above lactone include polyether polyols obtained by addition polymerization of alkylene oxides such as ethylene oxide and propylene oxide on glycerin, polytetramethylene glycol, glycerin, ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, pentanediol, hexane Examples include diol, octanediol, polybutadiene polyol, polyisoprene polyol, and polyester polyol.
また、上記ラクトン変性ポリオールを架橋するポリイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート（クルードＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等が挙げられる。これらポリイソシアネートは、１種単独で用いてもよいが、２種以上を混合して用いることが好ましい。 Polyisocyanates that crosslink the lactone-modified polyol include tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), crude diphenylmethane diisocyanate (crude MDI), isophorone diisocyanate (IPDI), hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, hydrogenated tolylene diene. Examples include isocyanate and hexamethylene diisocyanate (HDI). These polyisocyanates may be used alone or in combination of two or more.
上記表面被覆層４は、更に、上記ラクトン変性ポリオールとポリイソシアネートとの架橋反応を促進するための触媒を含むことができる。該触媒としては、例えば、ジブチルスズジラウレート，ジブチルスズジアセテート，ジブチルスズチオカルボキシレート，ジブチルスズジマレエート，ジオクチルスズチオカルボキシレート，オクテン酸スズ等の有機スズ化合物；オクテン酸鉛等の有機鉛化合物；トリエチルアミン，ジメチルシクロヘキシルアミン等のモノアミン類；テトラメチルエチレンジアミン，テトラメチルプロパンジアミン，テトラメチルヘキサンジアミン等のジアミン類；ペンタメチルジエチレントリアミン，ペンタメチルジプロピレントリアミン，テトラメチルグアニジン等のトリアミン類；トリエチレンジアミン，ジメチルピペラジン，メチルエチルピペラジン，メチルモルホリン，ジメチルアミノエチルモルホリン，ジメチルイミダゾール等の環状アミン類；ジメチルアミノエタノール，ジメチルアミノエトキシエタノール，トリメチルアミノエチルエタノールアミン，メチルヒドロキシエチルピペラジン，ヒドロキシエチルモルホリン等のアルコールアミン類；ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル，エチレングリコールビス(ジメチル)アミノプロピルエーテル等のエーテルアミン類等が挙げられる。これら触媒の中でも、有機スズ化合物が好ましい。これら触媒は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。上記触媒の使用量は、上記ラクトン変性ポリオール100質量部に対して0.001〜2.0質量部の範囲が好ましい。 The surface coating layer 4 can further contain a catalyst for promoting a crosslinking reaction between the lactone-modified polyol and the polyisocyanate. Examples of the catalyst include organic tin compounds such as dibutyltin dilaurate, dibutyltin diacetate, dibutyltin thiocarboxylate, dibutyltin dimaleate, dioctyltin thiocarboxylate, tin octenoate; organic lead compounds such as lead octenoate; triethylamine, Monoamines such as dimethylcyclohexylamine; diamines such as tetramethylethylenediamine, tetramethylpropanediamine, tetramethylhexanediamine; triamines such as pentamethyldiethylenetriamine, pentamethyldipropylenetriamine, tetramethylguanidine; triethylenediamine, dimethylpiperazine, Cyclic amines such as methylethylpiperazine, methylmorpholine, dimethylaminoethylmorpholine, dimethylimidazole Alcohol amines such as dimethylaminoethanol, dimethylaminoethoxyethanol, trimethylaminoethylethanolamine, methylhydroxyethylpiperazine, and hydroxyethylmorpholine; ether amines such as bis (dimethylaminoethyl) ether and ethylene glycol bis (dimethyl) aminopropyl ether And the like. Of these catalysts, organotin compounds are preferred. These catalysts may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. The amount of the catalyst used is preferably in the range of 0.001 to 2.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the lactone-modified polyol.
上記表面被覆層４には、その導電性を制御する目的で導電剤を配合することができ、該導電剤としては、上記弾性層３に用いられる導電剤として例示したものと同様のものを例示することができる。ここで、表面被覆層４における導電剤の配合量は、イオン導電剤の場合には、表面被覆層４を構成する上記ウレタン樹脂100質量部に対し20質量部以下が好ましく、0.01〜20質量部の範囲が更に好ましく、1〜10質量部の範囲がより一層好ましく、一方、電子導電剤の場合には、表面被覆層４を構成する上記ウレタン樹脂100質量部に対し1〜70質量部の範囲が好ましく、5〜50質量部の範囲が更に好ましい。上記表面被覆層４は、上記導電剤の添加により、体積抵抗値が103〜1010Ω・cmの範囲になるように調整されることが好ましく、104〜108Ω・cmの範囲になるように調整されることが更に好ましい。 The surface coating layer 4 can be blended with a conductive agent for the purpose of controlling its conductivity, and examples of the conductive agent are the same as those exemplified as the conductive agent used for the elastic layer 3. can do. Here, in the case of an ionic conductive agent, the blending amount of the conductive agent in the surface coating layer 4 is preferably 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the urethane resin constituting the surface coating layer 4, and 0.01 to 20 parts by mass In the case of an electronic conductive agent, the range of 1 to 70 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the urethane resin constituting the surface coating layer 4 is more preferable. Is preferable, and the range of 5 to 50 parts by mass is more preferable. The surface coating layer 4 is preferably adjusted to have a volume resistance in the range of 10 3 to 10 10 Ω · cm by adding the conductive agent, and in the range of 10 4 to 10 8 Ω · cm. It is more preferable to adjust so that it becomes.
上記表面被覆層４の厚さは、特に制限されるものではないが、30μm以下であることが好ましく、1〜15μmの範囲が更に好ましい。表面被覆層４の厚さが30μmを超えると、表面被覆層４が硬くなって柔軟性が損なわれる場合があり、耐久性が低下して使用によりクラックが発生したり、トナーにダメージを与えて感光ドラムや成層ブレードへのトナーの固着が発生して画像不良となるおそれがある。 The thickness of the surface coating layer 4 is not particularly limited, but is preferably 30 μm or less, and more preferably in the range of 1 to 15 μm. If the thickness of the surface coating layer 4 exceeds 30 μm, the surface coating layer 4 may become hard and the flexibility may be impaired, and durability may be reduced, cracking may occur due to use, or toner may be damaged. There is a possibility that the toner adheres to the photosensitive drum or the stratified blade, resulting in an image defect.
上記表面被覆層４の形成方法は、特に限定されるものではなく、表面被覆層４を構成する各成分を含む塗料を調製し、該塗料をディッピング法やスプレー法、或いはロールコート法により塗布し、乾燥する方法が好ましく用いられる。 The method for forming the surface coating layer 4 is not particularly limited. A coating material containing each component constituting the surface coating layer 4 is prepared, and the coating material is applied by a dipping method, a spray method, or a roll coating method. A drying method is preferably used.
本発明の現像ローラの表面粗さは、ＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒｚ）が10μm以下であることが好ましい。現像ローラのＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒｚ）が10μmを超えると、トナー搬送量が増加する傾向があるものの、トナーの帯電量が不足し、画像に地カブリや階調不良を発生させてしまう。 As for the surface roughness of the developing roller of the present invention, the JIS 10-point average roughness (Rz) is preferably 10 μm or less. When the JIS 10-point average roughness (Rz) of the developing roller exceeds 10 μm, the toner conveyance amount tends to increase, but the toner charge amount is insufficient, causing background fogging and poor gradation in the image. .
本発明の現像ローラの抵抗値は、特に制限されるものではないが、良好な画像を得るために電気抵抗が103〜1010Ωであることが好ましく、104〜108Ωであることが更に好ましい。現像ローラの抵抗値が103Ω未満であると、階調性コントロールが著しく困難となり、また感光ドラムに欠陥があった場合バイアスリークが生じることもある。一方、抵抗値が1010Ωを超えると、例えばトナーを感光ドラムに現像する場合、現像バイアスが現像ローラ自体の高抵抗のために電圧降下を起こし、現像に十分な現像バイアスが確保できなくなって、十分な画像濃度が得られなくなってしまう。なお、抵抗値の測定は、例えば、平板又は円筒状の対極に現像ローラの外周面を所定圧力で押し当て、シャフトと対極との間に100Ｖの電圧を印加し、その際の電流値から求めることができる。このように、現像ローラの抵抗値を適正かつ均一に制御することにより、トナーが移動するための電界強度を適正かつ均一に保つことができる。 The resistance value of the developing roller of the present invention is not particularly limited, but in order to obtain a good image, the electric resistance is preferably 10 3 to 10 10 Ω, and 10 4 to 10 8 Ω. Is more preferable. If the resistance value of the developing roller is less than 10 3 Ω, gradation control is extremely difficult, and bias leakage may occur if the photosensitive drum is defective. On the other hand, if the resistance value exceeds 10 10 Ω, for example, when developing toner on a photosensitive drum, the developing bias causes a voltage drop due to the high resistance of the developing roller itself, and a sufficient developing bias for development cannot be secured. Thus, a sufficient image density cannot be obtained. The resistance value is measured, for example, by pressing the outer peripheral surface of the developing roller against a flat plate or cylindrical counter electrode with a predetermined pressure, applying a voltage of 100 V between the shaft and the counter electrode, and obtaining from the current value at that time. be able to. In this way, by appropriately and uniformly controlling the resistance value of the developing roller, the electric field strength for moving the toner can be kept appropriate and uniform.
本発明の現像ローラは、アスカーＣ硬度が60°以下であることが好ましい。アスカーＣ硬度が60°以下の低硬度な現像ローラであれば、画像形成装置に組み込んだ場合に、現像ローラと、感光ドラム、ブレード及びトナー供給ローラ等との間でトナーが損傷を受けるのを防止して、十分に良好な画像を形成することができる。 The developing roller of the present invention preferably has an Asker C hardness of 60 ° or less. If it is a low-hardness developing roller with Asker C hardness of 60 ° or less, the toner will be damaged between the developing roller and the photosensitive drum, blade, toner supply roller and the like when incorporated in the image forming apparatus. And a sufficiently good image can be formed.
＜画像形成装置＞
本発明の画像形成装置は、感光ドラムを汚染することがなく、トナーを劣化させず、圧縮永久歪が小さい上述の現像ローラを備えることを特徴とし、かぶり等の画像不良を発生することがなく、良好な画像を安定して形成することができる。本発明の画像形成装置は、上記現像ローラを用いる以外、特に制限はなく、公知の方法で製造することができる。
<Image forming apparatus>
The image forming apparatus of the present invention includes the above-described developing roller that does not contaminate the photosensitive drum, does not deteriorate the toner, and has a small compression set, and does not cause image defects such as fogging. A good image can be formed stably. The image forming apparatus of the present invention is not particularly limited except that the developing roller is used, and can be manufactured by a known method.
以下に、図を参照して本発明の画像形成装置を詳細に説明する。図２は、本発明の画像形成装置の一例の部分断面図である。図示例の画像形成装置は、トナー５を供給するためのトナー供給ローラ６と、静電潜像を保持した感光ドラム７と、トナー供給ローラ６と感光ドラム７との間に配置された上述の現像ローラ１と、現像ローラ１の近傍（図では上部）に設けられた成層ブレード８と、感光ドラム７の近傍（図では上方）に位置する帯電ローラ９と、感光ドラム７の近傍（図では下方）に位置する転写ローラ１０と、感光ドラム７に隣接して設けられたクリーニング部１１とを備える。なお、本発明の画像形成装置は、更に画層形成装置に通常用いられる公知の部品（図示せず）を備えることができる。
The image forming apparatus of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 2 is a partial cross-sectional view of an example of the image forming apparatus of the present invention. The image forming apparatus of the illustrated example includes a
図示例の画像形成装置においては、帯電ローラ９によって、感光ドラム７が一定電位に帯電した後、露光機（図示せず）により静電潜像が感光ドラム７上に形成される。次に、トナー供給ローラ６と、現像ローラ１と、感光ドラム７とが、図中の矢印方向に回転することで、トナー供給ローラ６上のトナー５が現像ローラ１を経て感光ドラム７に送られる。現像ローラ１上のトナー５は、成層ブレード８により、均一な薄層に整えられ、現像ローラ１と感光ドラム７とが接触しながら回転することにより、トナー５が現像ローラ１から感光ドラム７の静電潜像に付着し、該潜像が可視化する。潜像に付着したトナー５は、転写ローラ１０で紙等の記録媒体に転写され、また、転写後に感光ドラム７上に残留するトナー５は、クリーニング部１１のクリーニングブレード１２によって除去される。ここで、本発明の画像形成装置においては、現像ローラ１に、上述した感光ドラムを汚染することがなく、トナーを劣化させず、圧縮永久歪が小さい本発明の現像ローラを用いることで、良好な画像を安定して形成することが可能となる。
In the image forming apparatus of the illustrated example, after the
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
（ローラ本体の作製）
トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）とポリエーテルポリオールとから合成したウレタンプレポリマー100質量部と、アセチレンブラック2質量部とを混合して、アセチレンブラックが分散したウレタンプレポリマーを調製し、これをＡ成分とした。一方、ポリエーテルポリオール30質量部と、過塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ4）0.1質量部とを70℃に加熱しながら混合し、更にポリエーテル変性シリコーンオイル（整泡剤）4.5質量部と、ジブチルスズジラウレート（触媒）0.2質量部とを混合して混合物を調製し、これをＢ成分とした。次に、上記Ａ成分とＢ成分とをメカニカルフロス法により発泡させて、更に、芯金をセットした円筒形状の金型に注入し、ＲＩＭ成形によって、発泡ポリウレタンからなる弾性層を有するローラ本体を作製した。
(Production of roller body)
100 parts by mass of urethane prepolymer synthesized from tolylene diisocyanate (TDI) and polyether polyol and 2 parts by mass of acetylene black are mixed to prepare a urethane prepolymer in which acetylene black is dispersed. did. On the other hand, 30 parts by mass of polyether polyol and 0.1 part by mass of sodium perchlorate (NaClO 4 ) were mixed while heating to 70 ° C., and 4.5 parts by mass of polyether-modified silicone oil (foam stabilizer), dibutyltin dilaurate (Catalyst) 0.2 parts by mass was mixed to prepare a mixture, which was used as component B. Next, the A component and the B component are foamed by a mechanical floss method, and further injected into a cylindrical mold set with a core metal, and a roller body having an elastic layer made of foamed polyurethane is formed by RIM molding. Produced.
（実施例１）
カプロラクトン変性ポリオール［ダイセル化学工業製：ＰＣＬ２０５、分子量500］100質量部と、カーボンブラック35質量部と、ヌレート変性ＨＤＩ［日本ポリウレタン製：コロネートＨＸ］50質量部とをメチルエチルケトン（ＭＥＫ）300質量部に分散させ、表面被覆用の塗料を調製した。得られた塗料を上記発泡ポリウレタンからなる弾性層を有するローラ本体の外周に塗布し表面被覆層を形成して、現像ローラを作製した。次に、得られた現像ローラのローラ抵抗、ＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒz）、アスカーＣ硬度、トナー帯電性を公知の方法で評価し、更に該現像ローラをレーザープリンターに装着して印刷を行い、画像特性を評価した。また、得られた現像ローラをカートリッジに組み込み、50℃、90％ＲＨの環境に１週間保存した後、感光ドラムの汚染の有無と、現像ローラ表面におけるブレード圧接痕の有無を調べた。結果を表１に示す。
Example 1
100 parts by mass of caprolactone-modified polyol [Daicel Chemical Industries: PCL205, molecular weight 500], 35 parts by mass of carbon black, and 50 parts by mass of nurate-modified HDI [manufactured by Nippon Polyurethane: Coronate HX] in 300 parts by mass of methyl ethyl ketone (MEK) A paint for surface coating was prepared by dispersing. The obtained coating material was applied to the outer periphery of a roller body having an elastic layer made of the above polyurethane foam to form a surface coating layer, thereby producing a developing roller. Next, the roller resistance, JIS 10-point average roughness (Rz), Asker C hardness, and toner chargeability of the obtained developing roller are evaluated by known methods, and the developing roller is attached to a laser printer for printing. And image characteristics were evaluated. Further, the obtained developing roller was assembled in a cartridge and stored in an environment of 50 ° C. and 90% RH for one week, and then the presence or absence of contamination of the photosensitive drum and the presence or absence of blade pressure contact marks on the surface of the developing roller were examined. The results are shown in Table 1.
（実施例２）
カプロラクトン変性ポリオール［ダイセル化学工業製：ＰＣＬ２１０Ｎ、分子量1000］100質量部と、カーボンブラック35質量部と、ヌレート変性ＨＤＩ［日本ポリウレタン製：コロネートＨＸ］50質量部とをＭＥＫ 300質量部に分散させ、表面被覆用の塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１で調製した塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製し、評価した。結果を表１に示す。
(Example 2)
100 parts by mass of caprolactone-modified polyol [manufactured by Daicel Chemical Industries: PCL210N, molecular weight 1000], 35 parts by mass of carbon black, and 50 parts by mass of nurate-modified HDI [manufactured by Nippon Polyurethane: Coronate HX] are dispersed in 300 parts by mass of MEK. A paint for surface coating was prepared. A developing roller was prepared and evaluated using the coating material thus obtained in place of the coating material prepared in Example 1. The results are shown in Table 1.
（実施例３）
カプロラクトン変性ポリオール［ダイセル化学工業製：ＰＣＬ２２０、分子量2000］100質量部と、カーボンブラック35質量部と、ヌレート変性ＨＤＩ［日本ポリウレタン製：コロネートＨＸ］50質量部とをＭＥＫ 300質量部に分散させ、表面被覆用の塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１で調製した塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製し、評価した。結果を表１に示す。
(Example 3)
100 parts by mass of caprolactone-modified polyol [manufactured by Daicel Chemical Industries: PCL220, molecular weight 2000], 35 parts by mass of carbon black, and 50 parts by mass of nurate-modified HDI [manufactured by Nippon Polyurethane: Coronate HX] are dispersed in 300 parts by mass of MEK. A paint for surface coating was prepared. A developing roller was prepared and evaluated using the coating material thus obtained in place of the coating material prepared in Example 1. The results are shown in Table 1.
（実施例４）
カプロラクトン変性ポリオール［ダイセル化学工業製：ＰＣＬ３１２、分子量1200］100質量部と、カーボンブラック35質量部と、ヌレート変性ＨＤＩ［日本ポリウレタン製：コロネートＨＸ］50質量部とをＭＥＫ 300質量部に分散させ、表面被覆用の塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１で調製した塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製し、評価した。結果を表１に示す。
Example 4
100 parts by mass of caprolactone-modified polyol [manufactured by Daicel Chemical Industries: PCL 312, molecular weight 1200], 35 parts by mass of carbon black, and 50 parts by mass of nurate-modified HDI [manufactured by Nippon Polyurethane: Coronate HX] are dispersed in 300 parts by mass of MEK. A paint for surface coating was prepared. A developing roller was prepared and evaluated using the coating material thus obtained in place of the coating material prepared in Example 1. The results are shown in Table 1.
（比較例１）
ポリカーボネートジオール変性ポリウレタン塗料［日本ポリウレタン工業製：Ｎ５１９６］100質量部と、カーボンブラック35質量部と、ヌレート変性ＨＤＩ［日本ポリウレタン製：コロネートＨＸ］50質量部とをＭＥＫ 300質量部に分散させ、表面被覆用の塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１で調製した塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製し、評価した。結果を表１に示す。
(Comparative Example 1)
Polycarbonate diol-modified polyurethane paint [Nippon Polyurethane Industry: N5196] 100 parts by mass, carbon black 35 parts by mass, and nurate-modified HDI [Nippon Polyurethane: Coronate HX] 50 parts by mass are dispersed in 300 parts by mass of MEK. A coating for coating was prepared. A developing roller was prepared and evaluated using the coating material thus obtained in place of the coating material prepared in Example 1. The results are shown in Table 1.
（比較例２）
アジピン酸変性ポリウレタン塗料［日本ポリウレタン工業製：Ｎ３１２６］100質量部と、カーボンブラック35質量部と、ヌレート変性ＨＤＩ［日本ポリウレタン製：コロネートＨＸ］50質量部とをＭＥＫ 300質量部に分散させ、表面被覆用の塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１で調製した塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製し、評価した。結果を表１に示す。
(Comparative Example 2)
Adipic acid-modified polyurethane paint [Nippon Polyurethane Industry: N3126] 100 parts by mass, carbon black 35 parts by mass, and nurate-modified HDI [Nippon Polyurethane: Coronate HX] 50 parts by mass are dispersed in MEK 300 parts by mass. A coating for coating was prepared. A developing roller was prepared and evaluated using the coating material thus obtained in place of the coating material prepared in Example 1. The results are shown in Table 1.
表１から明らかなように、本発明に従う実施例の現像ローラは、感光ドラムを汚染することがない上、圧縮永久歪が小さいため、ブレードの圧接痕が無く、また、トナーへのダメージが小さいため、良好な画像を安定して形成することができた。 As is apparent from Table 1, the developing roller of the embodiment according to the present invention does not contaminate the photosensitive drum, and since the compression set is small, there is no pressure contact mark of the blade, and the damage to the toner is small. Therefore, a good image could be stably formed.
１ 現像ローラ
２ シャフト
３ 弾性層
４ 表面被覆層
５ トナー
６ トナー供給ローラ
７ 感光ドラム
８ 成層ブレード
９ 帯電ローラ
１０ 転写ローラ
１１ クリーニング部
１２ クリーニングブレード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Developing roller 2 Shaft 3 Elastic layer 4 Surface coating layer 5
Claims (8)
表面被覆層とを備えた現像ローラにおいて、
前記表面被覆層が、重量平均分子量が500以上であるラクトン変性ポリオールをポリイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を含むことを特徴とする現像ローラ。 In a developing roller comprising a shaft, an elastic layer formed on the outer periphery of the shaft, and a surface coating layer formed on the outer peripheral surface of the elastic layer,
The developing roller , wherein the surface coating layer includes a urethane resin obtained by crosslinking a lactone-modified polyol having a weight average molecular weight of 500 or more with a polyisocyanate.
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