JP2006285153A - Toner supply roller and image forming apparatus - Google Patents
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Images
Landscapes
- Dry Development In Electrophotography (AREA)
Abstract
Description
本発明は、トナー供給ローラに関し、特には複写装置、画像記録装置、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、電子写真感光体や静電記録誘電体等からなる潜像担持体上に形成した静電潜像を現像して、可視化するのに使用される現像装置に内蔵され、静電潜像が形成されている感光体の如き潜像担持体の表面において、目的とするトナー像を形成するために用いられる現像ローラまたは現像スリーブへ所定のトナー（現像剤）を供給すると共に現像ローラまたは現像スリーブに現像残りで戻ってくるトナーを掻き取るトナー供給ローラ、およびこのトナー供給ローラを用いた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a toner supply roller, and more particularly to a static image formed on a latent image carrier made of an electrophotographic photosensitive member or an electrostatic recording dielectric in an image forming apparatus such as a copying apparatus, an image recording apparatus, a printer, or a facsimile. A target toner image is formed on the surface of a latent image carrier such as a photosensitive member that is built in a developing device used for developing and visualizing an electrostatic latent image. A toner supply roller that supplies a predetermined toner (developer) to a developing roller or a developing sleeve used for the purpose and scrapes off the toner that returns to the developing roller or the developing sleeve as a result of development, and an image using the toner supply roller The present invention relates to a forming apparatus.
近年、画像をデジタル化して扱うコンピュータなどでの画像の需要が増し、これに伴いより高精細、高耐久な画像が要求され、さらにはカラー画像と電子写真画像の改良が求められている。また高解像度の要求を満たすため、トナーは粒径１０μｍ以下と微粒化しており、トナーへのストレスはより顕著に画像に現れる傾向にある。 In recent years, the demand for images in computers and the like that digitize images has increased, and accordingly, higher definition and higher durability images have been demanded, and further improvements in color images and electrophotographic images have been demanded. Further, in order to satisfy the requirement for high resolution, the toner is atomized to have a particle diameter of 10 μm or less, and the stress on the toner tends to appear more noticeably in the image.
これらの目的に使用されるゴム弾性を有する高分子材料を含む部材には、トナーへのストレス低減や再生画像の画質向上のためにスキンレスのポリウレタンフォームの適用が増加してきている。 The use of skinless polyurethane foam has been increasing for members containing a polymer material having rubber elasticity used for these purposes in order to reduce stress on the toner and improve the quality of reproduced images.
発泡層を有するトナー供給ローラを現像装置に組み込み、印画を繰り返した場合に、印画されない部分にもトナーが付着してしまうことがある。このトナーの付着は、かぶりと言われ、トナー供給ローラと現像ローラまたは現像スリーブと感光体ドラムの摩擦等にともなうトナーの劣化を主要因として生ずるものである。このトナーの劣化を抑えるため、従来より、軟質ポリウレタンフォーム等の硬度の低い発泡層とすること等によって、トナー供給ローラを現像ローラまたは現像スリーブに適度に押圧して当接させる等の対策が提案されている。 When a toner supply roller having a foam layer is incorporated in a developing device and printing is repeated, the toner may adhere to a portion that is not printed. This adhesion of toner is called fogging, and is caused mainly by toner deterioration caused by friction between the toner supply roller and the developing roller or the developing sleeve and the photosensitive drum. In order to suppress the deterioration of the toner, conventionally, countermeasures such as appropriately pressing the toner supply roller against the developing roller or the developing sleeve by using a foam layer having a low hardness such as a flexible polyurethane foam have been proposed. Has been.
トナー供給ローラは、トナーを現像ローラまたは現像スリーブに供給する作用と、残余のトナーを現像ローラまたは現像スリーブから回収する作用とを併せ持つ。 The toner supply roller has a function of supplying toner to the developing roller or the developing sleeve and a function of collecting the remaining toner from the developing roller or the developing sleeve.
印画を繰り返していくと、トナー供給ローラから現像ローラへの現像剤供給力（特性）が変化して現像ローラ上に供給されて担持される現像剤の量が不均一となり、最終的に濃度むら（現像むら）が発生したり、トナー供給ローラによる現像ローラからの現像剤掻き取り力（特性）が変化して現像後における現像ローラの表面にある現像剤を均一かつ確実に掻き取ることができず、最終的にゴースト現象（あるパターンで現像した際に、トナーが消費された部分と未消費部分のそれぞれの次の現像ローラまたは現像スリーブの１周での現像濃度に差が生じる現象）が発生してしまい、しかも、濃度むらが発生してしまうこともあった。 When printing is repeated, the developer supply force (characteristic) from the toner supply roller to the development roller changes, and the amount of developer supplied and carried on the development roller becomes non-uniform, resulting in uneven density. (Development unevenness) occurs, or the developer scraping force (characteristic) from the developing roller by the toner supply roller changes, so that the developer on the surface of the developing roller after development can be uniformly and reliably scraped off. Finally, a ghost phenomenon (a phenomenon in which, when developing with a certain pattern, a difference occurs in the developing density of the next developing roller or developing sleeve of each of the portions where the toner has been consumed and the portions where the toner has not been consumed). In addition, density unevenness may occur.
また、回収されたトナーの一部は発泡層の表面に開口する開放孔に捕捉され、トナー供給ローラが現像ローラに当接した際の変形と、この変形の復元とにより開放孔から押出される。しかし、トナーが押出されず、そのまま１回転して、開放孔にはトナーが更に捕捉されることになると、捕捉されたトナーが次第に発泡層の内部へと入り込んでいくことになる。その結果、捕捉されたトナーが発泡層の内部に堆積し、凝集、固化して、もはや現像剤として機能し得ないものになってしまうこともある。 Part of the collected toner is captured in an open hole that opens on the surface of the foam layer, and is pushed out from the open hole by deformation when the toner supply roller comes into contact with the developing roller and restoration of the deformation. . However, if the toner is not pushed out and is rotated once as it is and toner is further captured in the open hole, the captured toner gradually enters the inside of the foamed layer. As a result, the trapped toner may accumulate inside the foam layer, aggregate and solidify, and may no longer function as a developer.
また、発泡層の表層部分においてトナーが堆積した場合は、もはや残余のトナーの捕捉ができなくなり、現像ローラとの当接面でトナーに大きな摩擦力が加わり、トナーの劣化がより促進される結果となる。そして、このような状況が続けば、やがては現像ローラの表面にトナーが融着する、かぶりが発生するといった問題を生ずることにもなる。 In addition, when toner accumulates on the surface layer portion of the foam layer, the remaining toner can no longer be captured, and a large frictional force is applied to the toner at the contact surface with the developing roller, which further promotes toner deterioration. It becomes. If such a situation continues, problems such as toner fusing to the surface of the developing roller and fogging will eventually occur.
このような欠点を解消する方法として、その発泡層におけるセルを隔てるセル膜にある貫通孔、即ち、ガス抜け孔が数として少なく、大きさとして小さいため、トナーが内部に入り込み難いトナー供給ローラが知られている（特許文献１参照。）。 As a method for solving such a drawback, there is a toner supply roller in which the through holes in the cell membrane separating the cells in the foamed layer, that is, the gas escape holes are small in number and small in size, so that the toner does not easily enter the inside. It is known (see Patent Document 1).
また弾性発泡体の密度が５０〜80kg/m3の範囲であって引っ張り強度が1.3kg/cm2以上といった弾性発泡体を使用していることを特徴とする現像装置が提案されている。（特許文献2参照。）しかしながら、前記特許文献１のような独泡性の高い発泡層を有するトナー供給ローラにあっては、トナーが内部に入り込み難いトナー供給ローラであるが、一度トナーが内部に入り込んでしまうと、トナーが開放孔から押出されることは難しく、トナー供給ローラの柔軟性が低下し、トナー劣化を引き起こし、画像に不具合を生ずるといった問題が発生する場合があった。
Further, a developing device has been proposed in which an elastic foam having a density of 50 to 80 kg / m 3 and a tensile strength of 1.3 kg / cm 2 or more is used. However, the toner supply roller having a foam layer having a high self-foaming property as in
また、前記特許文献2にあっては、密度を低くしているが、初期の画像は良好でも、トナー劣化を引き起こし、画像に不具合を生ずるといった問題が発生する場合があり、印画を繰り返すことによる耐久性に関しては全く検討が為されていない。
Further, in
以上を鑑みて、本発明は為されたものであり、本発明は、主に、電子写真、静電記録技術を利用した複写機等の現像装置に組み込まれて使用され、充分に現像ローラまたは現像スリーブ上の残余トナーを掻き取り、またトナーを供給でき、印画を繰り返した場合にも画質の低下が少なく、耐久性の高いトナー供給ローラを提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention has been made, and the present invention is mainly used by being incorporated in a developing device such as a copying machine using electrophotography and electrostatic recording technology, and is sufficiently developed. An object of the present invention is to provide a highly durable toner supply roller that can scrape residual toner on the developing sleeve and supply toner, and that is less deteriorated in image quality even when printing is repeated.
本発明者らは、前記問題を解決するため鋭意研究を行い、以下の発明により前記本発明の目的を達成できることを見出した。
芯金と、該芯金上に形成された少なくとも一層以上のポリウレタンフォーム層を有するトナー供給ローラであって、該ポリウレタンフォーム層の密度が7０〜100kg/m3であり、該ポリウレタンフォーム層のヒステリシスロス率が2〜20％であることを特徴とするトナー供給ローラ、およびこのトナー供給ローラを用いた画像形成装置である。
The present inventors have conducted intensive studies to solve the above problems, and have found that the object of the present invention can be achieved by the following invention.
A toner supply roller having a cored bar and at least one polyurethane foam layer formed on the cored bar, wherein the density of the polyurethane foam layer is 70 to 100 kg / m 3 , and the hysteresis of the polyurethane foam layer A toner supply roller having a loss rate of 2 to 20%, and an image forming apparatus using the toner supply roller.
本発明によれば、電子写真、静電記録技術を利用した複写機等の現像装置に組み込まれて使用され、その発泡層の材料の密度、ヒステリシスロス率が小さいため、充分に現像ローラまたは現像スリーブ上の残余トナーを掻き取り、またトナーを供給でき、印画を繰り返した場合にも画質の低下が少なく、耐久性の高いトナー供給ローラ、およびこれを用いた画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, it is used by being incorporated in a developing device such as a copying machine using electrophotography or electrostatic recording technology, and the density of the foamed layer and the hysteresis loss rate are small. Residual toner on the sleeve can be scraped off, toner can be supplied, and even when printing is repeated, the image quality is hardly deteriorated and a highly durable toner supply roller and an image forming apparatus using the same can be provided. .
次に、本発明の実施の形態について説明する。
本発明は、芯金と、該芯金上に形成された少なくとも一層以上のポリウレタンフォーム層を有するトナー供給ローラであって、該ポリウレタンフォーム層の密度が7０〜100kg/m3であり、該ポリウレタンフォーム層のヒステリシスロス率が2〜20％であることを特徴とするトナー供給ローラである。
Next, an embodiment of the present invention will be described.
The present invention relates to a toner supply roller having a cored bar and at least one polyurethane foam layer formed on the cored bar, wherein the polyurethane foam layer has a density of 70 to 100 kg / m 3. A toner supply roller, wherein the foam layer has a hysteresis loss rate of 2 to 20%.
発泡層の密度は7０〜100kg/m3が好ましく、更に80〜95kg/m3であることがより好ましい。発泡層の密度は、ＪＩＳ Ｋ ６４００法に準じ計測した。 The density of the foam layer is preferably 70~100kg / m 3, more preferably more 80~95kg / m 3. The density of the foam layer was measured according to JIS K 6400 method.
密度が7０kg/m3未満であると、ローラとして成形が困難であるし、出来ても発泡剤である水を過剰に用いるため永久変形が大きく画質が低下し、使用に耐えないものとなる。一方、100kg/m3を越える場合は、必然的にトナーとの接触面積が大きくなり、トナー劣化を促進する等の問題がある。つまり、トナー掻き取り時には回収されたトナーの一部は発泡層の表面に開口する開放孔に捕捉され、トナー供給時には開放孔から押出されるが、該ポリウレタンフォーム層の密度が低密度であると、この開放孔からトナーが押出されずにそのまま１回転して、開放孔にトナーが更に捕捉され、捕捉されたトナーが次第に発泡層の内部へと入り込んでいくことになっても、空隙を多く含むため、トナーの流動性が確保できてトナーが発泡層の内部に堆積し、凝集、固化することはなく、印画を繰り返しても良好な画像を保つことが出来るのである。 If the density is less than 70 kg / m 3, it is difficult to mold as a roller, and even if it can be produced, water as a foaming agent is excessively used, so that permanent deformation is large and the image quality is lowered, so that it cannot be used. On the other hand, when it exceeds 100 kg / m 3 , there is a problem that the contact area with the toner inevitably increases, and toner deterioration is promoted. That is, a part of the collected toner is trapped in the open hole that opens on the surface of the foam layer when the toner is scraped, and is extruded from the open hole when the toner is supplied, but the density of the polyurethane foam layer is low. Even if the toner is rotated once without being pushed out from the opening hole, the toner is further trapped in the opening hole, and the trapped toner gradually enters the inside of the foam layer. Therefore, the fluidity of the toner can be ensured, the toner does not accumulate inside the foamed layer, and does not aggregate or solidify, and a good image can be maintained even after repeated printing.
ヒステリシスロス率は好ましくは2〜20％であり、特に５〜１3％であることがより好ましい。２０％を越える場合は、回転中に他部材との当接で凹んだ部分が回復できずに、トナー掻き取り性が低下する傾向にあり、ゴースト等が発生し画質が低下する。また、２０％を越える場合はトナー供給性に関しても、画像形成時に回収されたトナーの一部は発泡層の表面に開口する開放孔に捕捉され、トナー供給ローラが現像ローラに当接した際の変形と、この変形の復元とにより開放孔から押出されるが、この変形の復元が悪いためトナーが押出されず、そのまま１回転して、開放孔にはトナーが更に捕捉されることになると、捕捉されたトナーが次第に発泡層の内部へと入り込んでいくことになる。つまり、トナー供給性が不十分になり濃度ムラを発生しやすく、さらに印画を続けることにより、トナー劣化によるかぶり等も引き起こすことになるのである。 The hysteresis loss rate is preferably 2 to 20%, more preferably 5 to 13%. If it exceeds 20%, the concave portion due to contact with other members during rotation cannot be recovered, and the toner scraping property tends to be reduced, ghosts and the like are generated, and the image quality is deteriorated. In addition, when it exceeds 20%, with respect to toner supply performance, a part of the toner collected at the time of image formation is trapped in an open hole opened on the surface of the foam layer, and the toner supply roller is in contact with the developing roller. It is pushed out from the open hole by the deformation and the restoration of this deformation, but the toner is not pushed out due to the poor restoration of the deformation, and once it is rotated as it is, the toner is further captured in the open hole. The trapped toner gradually enters the foam layer. In other words, the toner supply performance becomes insufficient, and density unevenness is likely to occur. Further, when printing is continued, fogging due to toner deterioration is caused.
トナー供給ローラのポリウレタンフォーム層の硬度は100〜250g/mmが好ましい。ポリウレタンフォーム層の硬度を１００ｇ/ｍｍ以上とするとトナー掻き取り性が十分となり、ゴースト等が発生し画質が低下する虞もない。250ｇ/ｍｍ以下とするとトナー劣化が抑えられ、かぶり等を引き起こす虞もない。 The hardness of the polyurethane foam layer of the toner supply roller is preferably 100 to 250 g / mm. When the hardness of the polyurethane foam layer is 100 g / mm or more, the toner scraping property is sufficient, and there is no possibility that ghosts or the like are generated and the image quality is deteriorated. When it is 250 g / mm or less, toner deterioration is suppressed and there is no possibility of causing fogging.
トナー供給ローラのポリウレタンフォーム層のヒステリシスロス率は、ＪＩＳ Ｋ ６４００法に準じ測定した。図3は本発明のトナー供給ローラのポリウレタンフォーム層のヒステリシスロス率および硬度の測定方法を示す説明図である。図3に示すように測定方法は、芯金と弾性体を有するトナー供給ローラにおいて、該ポリウレタンフォーム層表面の荷重を測定するに際し、長さ５０ｍｍ幅１０ｍｍの板状押し圧面を有する冶具にて１０ｍｍ／ｍin の速度で押圧して２ｍｍ変形させた後、該冶具を１０ｍｍ／ｍin の速度で開放していった時、押圧していった時と開放していった時の荷重-ローラ変形量曲線を記録し、ヒステリシスロス率は、２ｍｍ変形押圧していった時と開放していった時の面積比率から求めた。硬度は押圧して1ｍｍ変形させた時の該ローラ表面にかかる荷重から求めた。図2は本発明のトナー供給ローラのポリウレタンフォーム層のヒステリシスロス率および硬度の測定ポイントを示す説明図である。図2に示すようにヒステリシスロス率および硬度はローラ長手方向３点、周方向４点、合計１２点の平均とした。 The hysteresis loss rate of the polyurethane foam layer of the toner supply roller was measured according to JIS K 6400 method. FIG. 3 is an explanatory view showing a method for measuring the hysteresis loss rate and hardness of the polyurethane foam layer of the toner supply roller of the present invention. As shown in FIG. 3, in the toner supply roller having a cored bar and an elastic body, the measuring method is as follows. When measuring the load on the surface of the polyurethane foam layer, a jig having a plate-like pressing surface with a length of 50 mm and a width of 10 mm is used. When the jig is released at a speed of 10 mm / min after being pressed at a speed of / min and then deformed by 2 mm, the load-roller deformation curve when the jig is pressed and released The hysteresis loss rate was obtained from the area ratio when the deformation was pressed by 2 mm and when it was released. The hardness was determined from the load applied to the surface of the roller when pressed and deformed by 1 mm. FIG. 2 is an explanatory view showing measurement points of hysteresis loss rate and hardness of the polyurethane foam layer of the toner supply roller of the present invention. As shown in FIG. 2, the hysteresis loss rate and the hardness were averaged of 12 points in total, 3 points in the roller longitudinal direction and 4 points in the circumferential direction.
このように、従来のポリウレタンフォーム製トナー供給ローラに比べて、その発泡層の材料の密度、ヒステリシスロス率が小さいため、充分に現像ローラまたは現像スリーブ上の残余トナーを掻き取り、またトナーを供給でき、印画を繰り返した場合にも画質の低下が少なく、耐久性の高いトナー供給ローラとすることができる。 In this way, the density of the foamed layer and the hysteresis loss rate are small compared to conventional polyurethane foam toner supply rollers, so the remaining toner on the development roller or development sleeve is scraped off sufficiently and the toner is supplied. In addition, even when printing is repeated, the image quality is hardly deteriorated and a highly durable toner supply roller can be obtained.
本発明のトナー供給ローラは、ポリウレタンフォームからなり、前記ポリウレタンフォームが、少なくともポリオールとポリイソシアネートとを含むウレタン原料から形成されたものである。 The toner supply roller of the present invention is made of polyurethane foam, and the polyurethane foam is formed from a urethane raw material containing at least polyol and polyisocyanate.
前記ポリオールとしては特に制限は無く、従来公知の各種ポリオールの中から適宜選択して使用することが出来る。例えば、そのような液状のポリウレタン原料を構成するポリオール成分としては、一般に軟質ポリウレタンフォームの製造に用いられているポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリマーポリオール等の公知のポリオール類の中から適宜選択して使用することが出来、一種または二種以上を組み合せて用いても良い。 There is no restriction | limiting in particular as said polyol, It can select and use suitably from conventionally well-known various polyols. For example, the polyol component constituting such a liquid polyurethane raw material is appropriately selected from known polyols such as polyether polyols, polyester polyols, and polymer polyols that are generally used in the production of flexible polyurethane foams. It can be used, and may be used alone or in combination of two or more.
なお、前記ポリオールのうち、ポリエーテルポリオールを用いると、耐湿熱耐久性に優れた軟質高弾性ポリウレタン製造に好適である。更に、エチレンオキシドを５モル％以上含有するポリエーテルポリオールを使用すると、成形性が良く好ましい。また、あらかじめポリイソシアネートと重合させたプレポリマーとして用いても差し支えない。 Of the polyols, the use of polyether polyol is suitable for the production of a soft and highly elastic polyurethane excellent in moisture and heat resistance. Furthermore, it is preferable to use a polyether polyol containing 5 mol% or more of ethylene oxide because of good moldability. Further, it may be used as a prepolymer previously polymerized with polyisocyanate.
また、前記ポリイソシアネートとしては特に制限は無く、従来公知の各種ポリイソシアネートの中から、適宜選択して使用することが出来る。例えば２、４−および２、６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、トリジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、ナフチレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、４、４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、およびカーボジイミド変成ＭＤＩ、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、ポリメリックポリイソシアネート等を、単独で、または二種以上を組み合わせて用いても良い。なお、前記ポリイソシアネートを公知の活性水素化合物の１種または２種以上と反応させることにより得られるイソシアネート基末端プレポリマーも、ポリイソシアネートとして使用することもできる。 Moreover, there is no restriction | limiting in particular as said polyisocyanate, It can select suitably from conventionally well-known various polyisocyanate and can use it. For example, 2,4- and 2,6-tolylene diisocyanate (TDI), tolidine diisocyanate (TODI), naphthylene diisocyanate (NDI), xylylene diisocyanate (XDI), 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), and carbodiimide Modified MDI, polymethylene polyphenyl polyisocyanate, polymeric polyisocyanate and the like may be used alone or in combination of two or more. An isocyanate group-terminated prepolymer obtained by reacting the polyisocyanate with one or more known active hydrogen compounds can also be used as the polyisocyanate.
ポリウレタン原料のＮＣＯインデックスは６０〜１２０であることが好ましく、７０〜１００であることがより好ましい。なお、ＮＣＯインデックスとは、ポリイソシアネート中のイソシアネート基の総数をイソシアネート基と反応する活性水素の総数で除したものに１００を乗じた値とする。即ち、イソシアネート基と反応する活性水素数とポリイソシアネート中のイソシアネート基が化学量論的に等しい場合にそのＮＣＯインデックスは１００となる。 The NCO index of the polyurethane raw material is preferably 60 to 120, and more preferably 70 to 100. The NCO index is a value obtained by dividing the total number of isocyanate groups in the polyisocyanate by the total number of active hydrogens that react with the isocyanate groups and multiplying by 100. That is, when the number of active hydrogens reacting with an isocyanate group and the isocyanate group in the polyisocyanate are stoichiometrically equal, the NCO index is 100.
触媒としては特に制限は無く、従来公知の各種触媒の中から適宜選択して使用することが出来る。トリエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミン、ビス（ジメチルアミノ）エチルエーテル等、従来公知の触媒が使用できる。 There is no restriction | limiting in particular as a catalyst, It can select from the conventionally well-known various catalysts suitably, and can be used. Conventionally known catalysts such as triethylenediamine, dimethylethanolamine, bis (dimethylamino) ethyl ether can be used.
整泡剤としては特に制限は無く、従来公知の各種整泡剤の中から適宜選択して使用することが出来る。例えばシリコーン系界面活性剤としては、東レ・ダウコーニング社製のＳＲＸ−２７４Ｃ、日本ユニカー社製のＬ−５３０９、Ｌ−５２０等が使用できる。 There is no restriction | limiting in particular as a foam stabilizer, It can use suitably selecting from conventionally well-known various foam stabilizers. For example, SRX-274C manufactured by Toray Dow Corning, L-5309, L-520 manufactured by Nihon Unicar, etc. can be used as the silicone surfactant.
また、これらポリオール成分とポリイソシアネート成分とが配合されてなるポリウレタン原料には更に、従来と同様に架橋剤、発泡剤（水、低沸点物、ガス体等）、破泡剤等が、目標とする発泡成形後のポリウレタンスポンジ層の構造、即ち、連続気泡型若しくは独立気泡型の何れか一方を生ぜしめ易い公知の配合となるように添加されて、反応性の発泡原料とされる。また、そのような原料には必要に応じて所望の導電性を付与するための導電性付与剤や帯電防止剤等も、従来と同様に公知のものが添加せしめられる。導電付与剤は公知の物を使用することができ、例えば導電付与剤としては、カーボンブラック、グラフアイト、酸化チタン、酸化錫などの導電性の金属酸化物、Ｃｕ、Ａｇなどの金属、これら導電性材料を粒子表面に被覆して導電化した粒子などが挙げられる。これらの導電付与剤は単独、あるいは複数種を組み合わせて用いることができる。特に、カーボンブラックは、比較的少量（重量比）の添加によって、所望の導電性を付与できる点で好ましい。その他添加剤として、難燃剤、減粘剤、顔料、安定剤、着色剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、酸化防止剤等を必要に応じて配合することが出来る。架橋剤としてはトリエタノールアミン、ジエタノールアミン等の従来公知のものが挙げられる。 In addition, the polyurethane raw material in which these polyol component and polyisocyanate component are blended further has a cross-linking agent, a foaming agent (water, low-boiling substances, gas body, etc.), a foam breaker, etc. The polyurethane foam layer after foaming is added to form a known foaming composition that is easy to generate either an open-cell type or a closed-cell type, and a reactive foaming material is obtained. In addition, known materials such as a conductivity-imparting agent and an antistatic agent for imparting desired conductivity may be added to such raw materials as necessary. A known material can be used as the conductivity-imparting agent. Examples of the conductivity-imparting agent include carbon black, graphite, conductive metal oxides such as titanium oxide and tin oxide, metals such as Cu and Ag, and conductive materials such as these. Examples thereof include particles obtained by coating a particle surface with a conductive material and making it conductive. These conductivity-imparting agents can be used alone or in combination. In particular, carbon black is preferable in that desired conductivity can be imparted by adding a relatively small amount (weight ratio). As other additives, flame retardants, thickeners, pigments, stabilizers, colorants, anti-aging agents, ultraviolet absorbers, antioxidants, antioxidants and the like can be blended as necessary. Examples of the crosslinking agent include conventionally known ones such as triethanolamine and diethanolamine.
そして、混合操作の容易性や得られるポリウレタンフォームの特性の見地から、前記ポリイソシアネート、ポリオール、整泡剤の好適な組み合わせは、ポリイソシアネートとしては、ジフェニルメタンジイソシアネートとＴＤＩを混合したものを用い、ポリオールとしては、ポリエーテルポリオール、整泡剤としては水溶性ポリエーテルシロキサンとを用いた組み合わせである。 And from the viewpoint of the ease of mixing operation and the properties of the resulting polyurethane foam, a suitable combination of the polyisocyanate, polyol and foam stabilizer is a mixture of diphenylmethane diisocyanate and TDI as the polyisocyanate. As a combination using a polyether polyol and a foam stabilizer as a water-soluble polyether siloxane.
本発明の画像形成装置用ローラ用成形型は特に限定されず、従来公知の材質、形状の中から適宜選択して使用することが出来る。例えば、ＳＵＳ３０４製で、ベントホール（型内にガスがたまり発泡体に欠肉を生じるのを未然に防止するため設けられた孔径約１ｍｍ程度の金型内外に連通する小孔）を有し、内面に凹凸形状を有するパイプ状成形型等がある。 The molding die for a roller for an image forming apparatus of the present invention is not particularly limited, and can be used by appropriately selecting from conventionally known materials and shapes. For example, it is made of SUS304 and has a vent hole (a small hole communicating with the inside and outside of a mold having a hole diameter of about 1 mm provided to prevent gas from accumulating in the mold and causing the foam to become thin) There is a pipe-shaped mold having an uneven shape on the inner surface.
離型剤は公知の物を使用することができ、好ましくは原料に対する接触角の大きなコート材、例えばシリコーン樹脂系、フッ素樹脂系離型剤などを用いることができる。なかでもシリコーンオイルおよびフッ素系化合物、且つ少なくとも一種以上のワックスを含有する水系離型剤が環境面、表面性からも好ましい。塗布する離型剤の膜厚については、製品寸法に影響を与えない範囲であれば特に制限しないが、前記膜厚としては、１〜１０００μｍであるとより好ましい。 As the release agent, a known material can be used, and preferably, a coating material having a large contact angle with respect to the raw material, for example, a silicone resin-based or fluororesin-based release agent can be used. Of these, an aqueous release agent containing silicone oil, a fluorine compound, and at least one wax is preferable from the viewpoint of the environment and surface properties. The film thickness of the release agent to be applied is not particularly limited as long as it does not affect the product dimensions, but the film thickness is more preferably 1 to 1000 μm.
（トナー供給ローラの製造方法）
本発明のトナー供給ローラの製造方法は特に限定されず、常法によれば良い。その一例を示せば次の通りである。まず、金型に水系離型剤をスポンジに含ませて均一に約5μｍ塗布し５０℃に加温乾燥した。前記ポリオール、ポリイソシアネート、触媒および所望により用いられる整泡剤、水、その他助剤などを均質に混合してウレタン原料を調整した後、これを型に注入し、加熱して反応硬化させることによりポリウレタンフォームを形成することができる。
(Manufacturing method of toner supply roller)
The manufacturing method of the toner supply roller of the present invention is not particularly limited, and may be a conventional method. An example is as follows. First, an aqueous mold release agent was included in a sponge in a mold and uniformly coated with about 5 μm, and heated to 50 ° C. and dried. By preparing a urethane raw material by homogeneously mixing the polyol, polyisocyanate, catalyst and foam stabilizer, water, and other auxiliaries used as required, and then injecting the mixture into a mold and heating and reaction curing. Polyurethane foam can be formed.
前記ウレタン原料を混合する際の温度や時間については特に制限は無いが、混合温度は、通常１０〜９０℃、好ましくは２０〜６０℃の範囲であり、混合時間は、通常１秒〜１０分間、好ましくは３秒〜５分間程度である。 Although there is no restriction | limiting in particular about the temperature and time at the time of mixing the said urethane raw material, Mixing temperature is 10-90 degreeC normally, Preferably it is the range of 20-60 degreeC, and mixing time is 1 second-10 minutes normally. It is preferably about 3 seconds to 5 minutes.
また、加熱して反応硬化させる際、従来公知の方法により、発泡させることにより、ポリウレタンフォームからなるトナー供給ローラを作製することが出来る。発泡方法については特に制限は無く、発泡剤を用いる方法、機械的な撹拌により気泡を混入する方法など、いずれの方法をも用いることが出来る。この発泡時の成形型の温度を３５〜１００℃にすることが好ましく、４０〜８０℃にすることがより好ましい。 Further, when the reaction is cured by heating, a toner supply roller made of polyurethane foam can be produced by foaming by a conventionally known method. The foaming method is not particularly limited, and any method such as a method using a foaming agent and a method of mixing bubbles by mechanical stirring can be used. The temperature of the mold during foaming is preferably 35 to 100 ° C, more preferably 40 to 80 ° C.
（トナー供給ローラ）
本発明のトナー供給ローラはこのようにして得られたポリウレタンフォームを用いたものであって通常、鉄にメッキを施したものやステンレス鋼などからなる例えば直径が４〜６ｍｍ、長さが２００〜４００ｍｍの芯金を、前記ポリウレタンフォームで被覆して弾性体層を形成することにより製造することができる。用途によっては、導電性や半導電性、或いは絶縁性の塗料により、その外側を塗装してもよい。
(Toner supply roller)
The toner supply roller of the present invention uses the polyurethane foam thus obtained, and is usually made of iron plated or stainless steel, for example, 4 to 6 mm in diameter and 200 to 200 mm in length. It can be manufactured by coating a 400 mm cored bar with the polyurethane foam to form an elastic layer. Depending on the application, the outside may be painted with a conductive, semiconductive or insulating paint.
本発明のトナー供給ローラの外径は特に限定されず、その目的によりさまざまな外径を有するものとすることができるが、一般的には１０〜２０ｍｍの外径を有する。 The outer diameter of the toner supply roller of the present invention is not particularly limited, and may have various outer diameters depending on the purpose, but generally has an outer diameter of 10 to 20 mm.
芯金とポリウレタンフォームとの接合方法については特に限定されないが、芯金を予めモールド（成形型）内部に配設しポリウレタン原料を注型し硬化する方法や、ポリウレタンフォームを所定の形状に成形した後接着する方法などを用いることが出来る。どちらの方法においても、必要に応じて芯金とポリウレタンフォームの間に接着層を設けることが出来る。この接着層としては、接着剤やホットメルトシートなどの公知の材料を用いることが出来る。 The method for joining the core metal and the polyurethane foam is not particularly limited, but the core metal is previously placed in the mold (molding mold) and the polyurethane raw material is cast and cured, or the polyurethane foam is molded into a predetermined shape. A method of post-bonding can be used. In either method, an adhesive layer can be provided between the cored bar and the polyurethane foam as necessary. As the adhesive layer, a known material such as an adhesive or a hot melt sheet can be used.
トナー供給ローラは前記構成のものに限定されるわけではなく、ポリウレタンフォーム層の内周側および外周側に更に複数の層を有していても良い。 The toner supply roller is not limited to the one having the above-described configuration, and a plurality of layers may be further provided on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the polyurethane foam layer.
図１は、本発明の電子写真方式の画像形成装置の一例を示す説明図であって、本発明に係るトナー供給ローラ３と静電潜像を保持した画像形成体１との間に現像ローラ２がその外周面を画像形成体１の表面に近接させた状態で配設され、かつ画像形成体１に紙などの記録媒体８を介して、転写ローラ５を当接させた構造を示している。トナー供給ローラ３、現像ローラ２および画像形成体１を矢印方向に回転させることにより、トナーがトナー供給ローラ３により現像ローラ２の表面に供給され、層規制ブレード４によって均一な薄層に整えられた後、画像形成体１上に供給される。画像形成体１は帯電ローラ７によって所定の極性・電位に一様帯電処理され、次いで露光系（図示していない）により目的の画像情報に対応したネガ画像露光（原稿像のアナログ露光、デジタル走査露光）を受けて周面に目的画像情報の静電潜像が形成される。この静電潜像上に現像ローラから供給されたトナーが付着し、該潜像が可視化される。そして画像形成体１と転写ローラ５との間に電界を発生させることにより、画像形成体１上のトナー画像を記録媒体８に転写させる。また、６はクリーニングブレードであり、このクリーニングブレード６により、転写後に画像形成体１表面に残留するトナーが除去される。本発明のトナー供給ローラは寸法精度に優れているため前記ローラとして使用した場合、安定的に回転することができ該ローラとの接触体を傷つけることがない。また、トナー供給ローラに要求される性能を長期間、維持することができ安定性に優れたローラとすることができる。
FIG. 1 is an explanatory view showing an example of an electrophotographic image forming apparatus of the present invention, and a developing roller between a
以下、実施例および比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited at all by these examples.
［実施例１〜4、比較例１〜4］
まず、シリコーン成分,フッ素成分、ワックス成分を含む水系離型剤をスポンジ等に含ませてＳＵＳ３０４製金型に塗布し、５０℃で２０分間加温乾燥した。ポリオール成分（ポリオール、整泡剤、触媒、水など）、ポリイソシアネート成分を液温２５℃に調整した。そして、両液をＮＣＯインデックスが表1となるように配合し撹拌羽根で５秒間撹拌した後、表１に示すフォーム重量になる材料量を、予めＳＵＳ３０４製の直径５ｍｍ、長さ２７０ｍｍの芯金を内部の所定位置に取り付けた金型内に流し込んだ。次に、１００℃の電気炉でトナー供給ローラ用成形型を６０℃に温度調節し、この金型内で２０分硬化し金型から取り出して外径が１６ｍｍのトナー供給ローラを製造した。
[Examples 1-4, Comparative Examples 1-4]
First, an aqueous release agent containing a silicone component, a fluorine component, and a wax component was included in a sponge or the like, applied to a SUS304 mold, and heated and dried at 50 ° C. for 20 minutes. The polyol component (polyol, foam stabilizer, catalyst, water, etc.) and the polyisocyanate component were adjusted to a liquid temperature of 25 ° C. Then, both liquids were blended so that the NCO index was as shown in Table 1, and stirred for 5 seconds with a stirring blade. Was poured into a mold attached to a predetermined position inside. Next, the temperature of the toner supply roller molding die was adjusted to 60 ° C. in an electric furnace at 100 ° C., cured in this die for 20 minutes, and taken out from the die to produce a toner supply roller having an outer diameter of 16 mm.
〈ウレタン原料〉
まず、下表１に示す組成のポリオール成分（ポリエーテルポリオール、水、触媒、整泡剤）をポリイソシアネートTM50と、ＮＣＯインデックスが下表１に示すように配合し、トナー供給ローラを製造した。
<Urethane raw material>
First, a polyol component (polyether polyol, water, catalyst, foam stabilizer) having the composition shown in Table 1 below was blended with Polyisocyanate TM50 as shown in Table 1 below to produce a toner supply roller.
表１中の符号等は、各々次のものを示す。
ポリイソシアネート：ＴＭ５０（三井武田ケミカル（株）製）
ポリオール：ＭＦ７８（三井武田ケミカル（株）製）
ＰＥ７５（三井武田ケミカル（株）製）
ＧＳ９２（三井武田ケミカル（株）製）
整泡剤：Ｌ−５３６６（日本ユニカー（株）製）
触媒：ＴＯＹＯＣＡＴ−ＥＴ（東ソー（株）製）
ＴＯＹＯＣＡＴ−ＭＲ（東ソー（株）製）
水：蒸留水
The symbols and the like in Table 1 indicate the following.
Polyisocyanate: TM50 (Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.)
Polyol: MF78 (Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.)
PE75 (Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.)
GS92 (Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.)
Foam stabilizer: L-5366 (manufactured by Nippon Unicar Co., Ltd.)
Catalyst: TOYOCAT-ET (manufactured by Tosoh Corporation)
TOYOCAT-MR (manufactured by Tosoh Corporation)
Water: distilled water
得られたトナー供給ローラについて、密度およびヒステリシスロス率、硬度を計測した。また、前記各トナー供給ローラを環境１（温度３０℃、湿度８０％）、環境２（温度２３℃、湿度５０％）、環境３（温度１５℃、湿度１０％）の各環境下において、フルカラーレーザービームプリンタ（キヤノン（株）製；ＬＢＰ−２５１０）のシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各トナーカートリッジに組み込み、このカートリッジを取り付けたフルカラーレーザービームプリンタを用いて、組み込み終了後１晩以上放置してから初期画像として各色ベタ画像、およびゴースト画像（画像の書き出しから感光体１回転目の部分に２５ｍｍ角の正方形のベタ黒部分を並べ、感光体２回転目以降に１ドットをケイマパターンで印字したハーフトーン画像）を作像した後、連続耐久試験用のテキストページを連続４０００枚出力した。出力終了後１晩以上放置してから耐久後画像として各色ベタ画像、ベタ白画像、ゴースト画像を作像し、上記初期画像および耐久後画像について、下記の方法に従って画像評価を行った。これらの結果を表2に示す。 The obtained toner supply roller was measured for density, hysteresis loss rate, and hardness. Each toner supply roller is fully colored under environment 1 (temperature 30 ° C., humidity 80%), environment 2 (temperature 23 ° C., humidity 50%), environment 3 (temperature 15 ° C., humidity 10%). Installed in each of the cyan, magenta, yellow and black toner cartridges of a laser beam printer (manufactured by Canon Inc .; LBP-2510) and allowed to stand for at least one night after completion of the assembly using a full color laser beam printer equipped with this cartridge. After that, each color solid image and ghost image (25mm square square solid black part is arranged on the first rotation of the photoconductor from the start of image writing, and 1 dot is printed in a comma pattern after the second rotation of the photoconductor. In this way, 4000 continuous text pages for continuous durability test were output. After leaving the image for one night or longer, each color solid image, solid white image, and ghost image was formed as a post-endurance image. The initial image and the post-endurance image were evaluated according to the following method. These results are shown in Table 2.
〈画像評価〉
各環境、各色の中で最も悪い結果をもって、そのトナー供給ローラの評価とした。
画像の濃度ムラについては、ベタ黒画像の濃度をマクベス濃度計（超小型分光光度計spectrolinoグレタグマクベス社製）により（上下左右5ｃｍ間隔程度で合計20点測定し、濃度最大値をＤ1、濃度最小値をＤ2とした時のＤ1−Ｄ2を頁内濃度差とした）測定した。頁内濃度差0.3以下は実質的に濃度ムラの無い良好な画像であり、0.5を超えると濃度ムラの目立つ画像である。
かぶりについては、耐久後ベタ白画像を反射式濃度計（ＴＯＫＹＯ ＤＥＮＳＨＯＫＵ ＣＯ．，ＬＴＤ社製 ＲＥＦＬＥＣＴＯＭＥＴＥＲ ＭＯＤＥＬ ＴＣ−６ＤＳ）を用いて測定（プリント後の白地部反射濃度最悪値をＤｓ、プリント前の用紙の反射濃度平均値をＤｒとした時のＤｓ−Ｄｒをかぶり量とした）した。かぶり量２％以下は実質的にかぶりの無い良好な画像であり、５％を超えるとかぶりの目立つ画像である。
画像の判定は、目視で、画像上に濃度ムラやトナー供給ローラピッチの段ムラ等の画像不良、またハーフトーン画像を用いてゴーストを評価し、さらに、かぶり、頁内濃度差の値を合わせて、以下の基準により評価した。但し初期画像においては、頁内濃度差について下記頁内濃度差についての基準を適用し、評価した。
◎：極めて良好（頁内濃度差0.1以下、かつ、かぶり量２％以下）
○：良好（頁内濃度差0.1を超え0.3以下、かつ、かぶり量２％以下）
×：不良（頁内濃度差0.3より大、かぶり量２％より大、かつ、ゴースト、その他画像不良）
<Image evaluation>
The toner supply roller was evaluated with the worst result in each environment and each color.
Concerning the density unevenness of the image, the density of the solid black image was measured with a Macbeth densitometer (manufactured by the ultra-compact spectrophotometer spectrolino Gretag Macbeth) (total of 20 points at intervals of 5 cm up and down, left and right, maximum density value D1, density minimum D1-D2 when the value was D2 was defined as the in-page density difference). An in-page density difference of 0.3 or less is a good image with substantially no density unevenness.
For fogging, a solid white image after durability was measured using a reflection densitometer (REFLECTOMETER MODEL TC-6DS manufactured by TOKYO DENSHOKU CO., LTD). Ds-Dr when the average reflection density value of Dr was taken as Dr was the fogging amount). A fogging amount of 2% or less is a good image with substantially no fogging, and if it exceeds 5%, the fogging is conspicuous.
The image is determined visually by evaluating image defects such as density unevenness and toner supply roller pitch unevenness on the image, and ghost using a halftone image, and matching the values of fogging and in-page density difference. The following criteria were used for evaluation. However, the initial image was evaluated by applying the following criteria for the in-page density difference to the in-page density difference.
A: Extremely good (in-page density difference of 0.1 or less and fogging amount of 2% or less)
○: Good (in-page density difference of more than 0.1 and 0.3 or less, and fog amount of 2% or less)
×: Defect (greater than 0.3 in-page density difference, greater than 2% fogging, ghost, other image defects)
本結果より本実施例に示したポリウレタンフォーム製トナー供給ローラにおいて、該ポリウレタンフォーム層の密度が7０〜100kg/m3であり、該ポリウレタンフォーム層のヒステリシスロス率が2〜20％であることを特徴とすることで長期使用時のローラ性能を安定化し、かぶり、濃度ムラがなく、かつ、ゴースト、その他画像不良のない、高品質の画像が得られるトナー供給ローラ、およびこれを用いた画像形成装置が得られることがわかる。 From the results, in the polyurethane foam toner supply roller shown in this example, the density of the polyurethane foam layer is 70 to 100 kg / m 3 , and the hysteresis loss rate of the polyurethane foam layer is 2 to 20%. The toner supply roller that stabilizes the roller performance during long-term use and has no fog, density unevenness, ghosts and other image defects, and image formation using the same. It can be seen that the device is obtained.
１ 画像形成体
２ 現像ローラ
３ トナー供給ローラ
４ 層規制ブレード
５ 転写ローラ
６ クリーニングブレード
７ 帯電ローラ
８ 記録媒体
1１ 冶具
1２ 芯金
1３ 弾性体
1４ トナー供給ローラ
DESCRIPTION OF
11 Jig
12 Core
13 Elastic body
14 Toner supply roller
Claims (4)
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