JP2004045656A

JP2004045656A - Toner supply roll

Info

Publication number: JP2004045656A
Application number: JP2002201817A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kamisaka; 上坂　憲市
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2022-07-10
Also published as: JP4067893B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stain-resistant toner supply roll which has low hardness, fewer cell variations, and is capable of adjusting a resistance value without using a conduction imparting agent. <P>SOLUTION: The toner supply roll is used for the development device of an electrophotographic image forming apparatus and has an elastic layer made of sponge rubber for supplying developer to the surface of a toner carrier. The elastic layer of the toner supply roll is sponge rubber obtained in such a manner that a chemical foaming agent is blended with a polymer in which at least one selected from a group consisting of acrylonitrile butadiene rubber, chloroprene runner, and EPDM is blended with epichlorohydrin copolymer. The expansion ratio of this sponge rubber is 7 times or more to 20 times or less, and the cell diameter distribution of it is 300 μm or more to 500μm or less. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタなどの電子写真装置における現像装置に用いられ、トナー担持体の表面に現像剤を供給するためのスポンジゴムからなる弾性層を有するトナー供給ロールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真装置においては、一様に帯電した感光ドラムに露光して形成された静電潜像へトナーを乗せる機構において、種々の導電ロールが用いられている。
トナー供給ロールもその一つで、トナーボックスに収められたトナー粒子を現像ロールに供給する役割を担い、この際にトナー供給ロールと現像ロールとの間に挟まれたトナー粒子を破壊しないように、低硬度であることが要求される。また、一回の搬送で十分な量のトナー粒子を運ぶ必要があるため、セルが均一で、ある程度大きいことも必要とされる。またさらに、セルの大きさが不均一であると、搬送時のトナー量がばらつき、画像不良をもたらすという問題も生じる。
【０００３】
上記トナー供給ロールとして、従来はウレタンフォームかなるロールに用いられてきたが、ウレタンフォームは材料費が高価であるため、加工方法を工夫しても製品単価を安くすることはできず、かつ、フォームが硬化するまでの時間にセルのばらつきが生じ、結果としてトナー供給量に多い少ないのばらつきをもたらし、画像不良を引き起こしてしまうという問題があった。
さらに、トナーにキャリアを含む２成分系では現像ロールと感光体が接触することはないので特に問題はないが、１成分のトナーを使用している機構では、現像ロールと感光体が接触するので、移行物質等がブリードすると現像ロールを介して感光体を汚染する可能性がある。特に、ウレタンの抵抗値調整に使用されている導電性付与剤はこの傾向が顕著であるため、改善が求められている。
【０００４】
本出願人は、上記問題に対して、特開２００２−１０５３０５号、特開２００２−１２１３７６号において、導電付与剤を使用せず、ポリマー自体が導電性を有するエチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体、エピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム等をブレンドした導電性ゴム組成物を提供している。
また、特開２００２−３０１７３号において、特定のエピクロルヒドリンゴム及び／又はアクリロニトリルブタジエンゴムに、一定範囲内にて化学発泡剤と発泡剤を配合した導電性ゴム組成物を提供している。
さらに、特開平１１−６５２６９号において、特定のアクリロニトリルブタジエンゴム及び特定のエピクロルヒドリンゴムを一定割合で配合し、化学発泡剤を配合した導電性ゴム組成物を提供している。
その他、特開平１１−１９０９２８号では、エピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ＥＰＤＭ及び化学発泡剤を配合した導電性ゴム組成物が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したイオン導電性ポリマーのエピクロルヒドリンゴムは、抵抗値を調整するために導電性付与剤を配合する必要はないため、感光体汚染の問題を発生しないが、架硫速度が遅く、発泡剤を配合しても発泡させにくい問題がある。よって、トナー供給ロールとして要求される低硬度とすること、および発泡させたセル径を程度の大きさとして、ばらつきが少ないもとすることには、容易に対応できない問題がある。
なお、上記特開２００２−１０５３０５号、特開２００２−１２１３７６号、、特開２００２−３０１７３、特開平１１−６５２６９号及び特開平１１−１９０９２８では、発泡剤の配合についての記載はあるが、トナー供給ロールとするに適した発泡倍率やセル径分布についての教示はない。
【０００６】
また、エピクロルヒドリンゴムを使用する場合には、加硫反応時に塩化水素を発生し、加硫阻害や感光体汚染の原因となるため、酸化マグネシウムや四酸化三鉛等の受酸剤を使用して塩化水素を除去するが、酸化マグネシウムには分散が不良であるという問題があり、四酸化三鉛は重金属のためにその使用が制限されるという問題もある。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、低硬度で、セルのばらつきが少なく、導電付与剤を使用することなく抵抗値を調整することができる非汚染性のトナー供給ロールを提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、電子写真方式による画像形成装置における現像装置に用いられ、かつ、トナー担持体の表面に現像剤を供給するためのスポンジゴムからなる弾性層を有するトナー供給ロールにおいて、
上記弾性層が、エピクロルヒドリン系共重合体に対して、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム及びＥＰＤＭからなる群から選ばれる少なくとも１種類をブレンドしたポリマーに、化学発泡剤を配合しているスポンジゴムであって、該スポンジゴムの発泡倍率が７倍以上２０倍以下、セル径分布が３００μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とするトナー供給ロールを提供している。
【０００９】
このように、本発明では、イオン導電性ポリマーのエピクロルヒドリン系共重合体をブレンドしたポリマーを用いているため、ポリマー自体が導電性を有し、導電付与剤を使用することなく抵抗値を調整することができる。よって、移行物質等がブリードして現像ロールを介して感光体を汚染することがなく、非汚染性能を付与することができる。
【００１０】
また、化学発泡剤を配合することにより、スポンジゴムの発泡倍率を７倍以上２０倍以下、セル径分布を３００μｍ以上５００μｍ以下となるように発泡しているため、トナー供給ロールに適した低硬度とし、かつ、セルのばらつきが少なく、均一な弾性を付与することができる。
上記発泡倍率は７倍未満であると、硬度が高くなり過ぎ、ニップが小さくなるためトナーを現像ロールへ供給することが困難となる一方、２０倍を越えると、硬度が低くなり過ぎ、セルが大きくなりすぎ必要量以上のトナーが現像ロールへ供給されることとなる。好ましくは、９倍〜１３倍である。
一方、セル径分布は３００μｍより小さいと、トナー量が少なくなり、５００μｍを越えるとトナー量が多くなり過ぎる。好ましくは、３５０μｍ〜５００μｍである。
【００１１】
上記化学発泡剤としては、化学反応型の有機系発泡剤であるアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ）のいずれか一方、または両方を配合してもよい。
また、発泡助剤として発泡温度を下げ、発泡を調節できることから尿素が好適に用いられる。
【００１２】
上記ＡＤＣＡ及び／又はＯＢＳＨ等からなる化学発泡剤の配合量は使用するポリマーの種類等に応じた適量とするが、上記ブレンドしたポリマー１００重量部に対して、３重量部以上１５重量部以下、より好ましくは４重量部以上１０重量部以下である。
上記尿素等からなる発泡助剤の配合量も使用するポリマーの種類等に応じて適切量とすることができるが、上記ブレンドしたポリマー１００重量部に対して１重量部以上５重量部以下、より好ましくは２重量部以上４重量部以下である。
発泡剤と発泡助剤との配合量を１０：１〜２：１に調整すると、セル径分布が２００μｍ以上５００μｍ以下である発泡体が得られやすい。
【００１３】
上記エピクロルヒドリン系共重合体としては、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体が実用性のある抵抗値で、圧縮永久ひずみが地位明く、かつ、ローラとした時に寸法安定性の良いものが得ることができる理由から好ましい。
上記エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体は、エチレンオキサイド（ＥＯ）／プロピレンオキサイド（ＰＯ）／アリルグリシジルエーテル（ＡＧ）の共重合比率が、５０モル％〜９５モル％／１モル％〜４９モル％／１モル％〜１０モル％としている。
好ましくは、ＥＯ／ＰＯ／ＡＧは１０〜６５モル％／３０〜９０モル％／０．５〜１０モル％が好ましく、さらに好ましくは１５〜４５モル％／４０〜７５モル％／３〜７モル％である。
【００１４】
上記したように、エピクロルヒドリン系共重合体にＮＢＲ、クロロプレンゴム、ＥＰＤＭのうち、少なくとも１種を配合してブレンドしている。
上記エピクロルヒドリン系共重合体は加硫速度が遅いが、ＥＰＤＭ及びクロロプレンゴムも加硫速度は遅いが、エピクロルヒドリン系共重合体よりは加硫速度が速く、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）は加硫速度が速い。そのため、エピクロルヒドリンゴムを単独で使用するよりも、これらのポリマーを混合して使用する方が発泡させやすくなるためにブレンドしている。
【００１５】
エピクロルヒドリン系共重合体にＮＢＲを配合すると、抵抗値を調整できる利点がある。該アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）としては、高分子量ＮＢＲと液状ＮＢＲの混合物が、感光体汚染を防ぎ、かつ、ゴム組成物の物性を良好に保つことができるので、好適に用いられ、具体的には日本ゼオン社製ニッポールＤＮ２２３があげられる。
【００１６】
上記エピクロルヒドリン系共重合体にクロロプレンゴムを配合すると、抵抗を調整できる利点がある。該クロロプレンゴムとして、例えば、昭和電工デュポンのネオプレンＷＲＴが用いられる。
【００１７】
エピクロルヒドリン系共重合体にＥＰＤＭを配合すると、抵抗を調整できる利点がある。該ＥＰＤＭとして、例えば、三井化学社製のＥＰＴ４０４５が用いられる。
【００１８】
アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム及びＥＰＤＭのうちの１種以上とエピクロルヒドリン系共重合体との配合割合は、エピクロルヒドリン系共重合体とＮＢＲをブレンドする場合、略同量でもよいが、エピクロルヒドリン系共重合体：ＮＢＲが９５：５〜２０：８０の割合でブレンドすることが耐候性の点から好ましい。
エピクロルヒドリン系共重合体とクロロプレンゴムをブレンドする場合も略同量でよいが、エピクロルヒドリン系共重合体：クロロプレンゴムが９５：５〜５：９５が、抵抗調整の理由から好ましい。
エピクロルヒドリン系共重合体とＥＰＤＭをブレンドする場合も、略同量でよいが、エピクロルヒドリン系共重合体：ＥＰＤＭを９５：５〜５：９５とするこのは抵抗調整の点から好ましい。
エピクロルヒドリン系共重合体にＮＢＲ及びＥＰＤＭを配合する場合は、これら３種の配合割合は、目的とする抵抗値にもよるが、耐候性の観点から、ＥＰＤＭ：ＮＢＲ：エピクロルヒドリン系共重合体を３０：５：６５〜３０：６５：５とすることが好ましい。
エピクロルヒドリン系共重合体にＮＢＲ及びクロロプレンゴムを配合する場合は、これら３種の配合割合は、通電後の製品表面の酸化劣化を防止するために、できるだけクロロプレンゴム落ち借って抵抗調整することがコストの点から有利である。
エピクロルヒドリン系共重合体にクロロプレンゴムおよびＥＰＤＭを配合する場合は、これら３種の配合割合は、ＥＰＤＭ：クロロプレインゴム：エピクロルヒドリン系共重合体を３０：５：６５〜３０：６５：５とすることが好ましい。
エピクロルヒドリン系共重合体にＮＢＲ、クロロプレンゴムおよびＥＰＤＭを配合する場合は、これら４種の配合割合は、抵抗、通電特性、耐候性、コストのバランスを考慮して設定している。
【００１９】
受酸剤としてハイドロタルサイトをエピクロルヒドリン系共重合体に対し、１重量％以上５重量％以下配合していることが好ましい。
この理由は、１重量％よりも少ないと、エピクロルヒドリンの加硫反応時に発生する塩化水素による加硫阻害および感光体汚染を防止する効果が生じないためである。一方、５重量％よりも多いと、硬度が上がるという問題があるためである。好ましくは２重量％以上４重量％以下である。
このように、受酸剤としてハイドロタルサイトを配合すると、エピクロルヒドリンの加硫時に発生する塩素に起因する塩素イオンと、ハイドロタルサイトが反応するため加硫阻害や感光体汚染を防止することができる。また分散性にも優れるので、混練状態や加工等による物性への影響が少ないため好ましい。また受酸剤として酸化マグネシウムや四酸化三鉛などを使用した場合に生じる分散不良もなくすことができる。
【００２０】
さらに、本発明のトナー供給ロールの組成物には、その他、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤、炭酸カルシウム等の充填剤、老化防止剤等を必要に応じて適量を配合できる。
上記組成物は、その最適加硫時間を１分以上４０分以下の範囲とすることが好ましい。これは、最適加硫時間が１分より小さいと、混練や押し出し等の工程でゴム焼けという問題があり、最適加硫時間が４０分より大きいと、生産性が低下するという問題があるためである。
加硫促進剤の種類としては、ジベンゾチアジルジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィドを組み合わせ、さらに、硫黄とジベンゾチアジルジスルフィドの配合量を増量（通常使用量（１重量部）の２〜５倍程度）していることが好ましい。なお、ジベンゾチアジルジスルフィドのかわりに２−メルカプトベンゾチアゾール等を用いてもよい。
【００２１】
本発明のトナー供給ロールは、常法により作成できる。
即ち、混合物を所要の配合でオープンロール、バンバリーミキサー、ニーダー等のゴム混練装置に投入し、混練りした後、単軸押出機でチューブ状に予備成形する。この予備成形品を１００〜１６０℃、３０〜６０分加硫したのち、芯金を挿入し表面を研磨した後、所要寸法にカットしてロールとしている。
上記トナー供給ロールは、円筒状に成形した状態で、その肉厚は２ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは３ｍｍ〜６ｍｍとしている。これは、肉厚が２ｍｍ以下だと、適当なニップがかせげないためであり、１０ｍｍ以下だと部材が大きすぎて小型軽量化に向かないことに因る。
【００２２】
上記トナー供給ロールは、導電性付与剤を配合することなく、その電気抵抗値を１×１０^５．０Ω〜１０^１０．０Ω、好ましくは、１×１０^７．０Ω〜１０^７．５Ωとしている。電気抵抗値が１×１０^５．０Ωより小さいと、トナーを帯電させにくくなり、１０^１０Ωを越えると、供給ロールが帯電してしまうこととなる。
また、硬度は、Ｆ硬度で１０〜９０、好ましくは３０〜７０である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態にかかるトナー供給ロールであって、円筒形状のスポンジゴムからなる弾性層を有する導電性ロール１を示し、その中空部に円柱形状の芯金（シャフト）２を圧入して取り付けている。
【００２４】
上記弾性層はエピクロルヒドリン系共重合体に対してアクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム及びＥＰＤＭからなる群から選ばれる１種類以上を配合し、このブレンドしたポリマーに、受酸剤ととしてハオドロタルサイトを添加すると共に、化学発泡剤を配合しているスポンジゴムからなる。
上記スポンジゴムの発泡倍率は７倍以上２０倍以下、セル径分布が３００μｍ以上５００μｍ以下としている。
【００２５】
上記化学発泡剤としては、ＡＤＣＡをポリマー１００重量部に対して１０重量部使用し、さらに発泡助剤として尿素をポリマー１００重量部に対して１重量部使用している。
上記エピクロルヒドリン系共重合体としては、エチレンオキサイド（ＥＯ）−プロピレンオキサイド（ＰＯ）−アリルグリシジルエーテル（ＡＧ）三元共重合体を用い、エチレンオキサイド（ＥＯ）／プロピレンオキサイド（ＰＯ）／アリルグリシジルエーテル（ＡＧ）の共重合比率を５０モル％〜９５モル％／１モル％〜４９モル％／１モル％〜１０モル％としている。
後述する本実施例では、ＥＯ／ＰＯ／ＡＧ＝９０／６／４を用いている。
受酸剤のハイドロタルサイトをエピクロルヒドリン系共重合体に対し、３重量％配合している。
【００２６】
ポリマーとして、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム及びＥＰＤＭからなる群から選ばれる１種類以上のポリマーとエピクロルヒドリン系共重合体とを配合している。
その配合割合は、エピクロルヒドリン系共重合体：ＮＢＲ＝１：１（重量部の比）又はエピクロルヒドリン系共重合体：クロロプレンゴム＝１：１（重量部の比）又はエピクロルヒドリン系共重合体：ＥＰＤＭ＝１：１（重量部の比）としている。
【００２７】
「実施例」
実施例１〜４および比較例１〜３について、表１に記載の配合からなる組成物をゴム混練機で溶融混合し、これを単軸押出機でチューブ状に予備成形する。この予備成形品を１００〜１６０℃で１０〜６０分加硫する。その後、芯金を挿入して表面を研磨し、シャフト径φ６、ロール外径φ１２、ゴム長さ２２０ｍｍのトナー供給ロールを作成した。
【００２８】
【表１】

【００２９】
表１中の上段の各配合の数値単位は重量部である。
表１中にて使用した薬品名および製造元は以下の通りである。

【００３０】
（実施例１乃至実施例３）
表１に示されるように実施例１は、エピクロルヒドリン系共重合体単独をポリマーとして用い、実施例１はエピクロルヒドリン系共重合体及びＮＢＲをポリマーとして用い、実施例２はエピクロルヒドリン系共重合体とクロロプレンゴムをポリマーとして用い、実施例３はエピクロルヒドリン系共重合体とＥＰＤＭをポリマーとして用いている。
上記ポリマー以外の配合物は実施例１乃至実施例３において共通であり、すなわち、受酸剤のハイドロタルサイトをエピクロルヒドリン系共重合体に対し、３重量％配合し、化学発泡剤（ＡＤＣＡ）を１０重量部配合し、さらに発泡助剤（尿素）を１重量部配合している。
実施例１乃至実施例４は発泡倍率が９〜１３であり、かつセル径分布が３５０μｍ〜５００μｍであった。
【００３１】
（比較例１乃至比較例４）
表１に示される様に、比較例１〜比較例４は、ポリマーとしてエピクロルヒドリン系共重合体を単独で用いた。発泡倍率は６倍以下２０倍を越え、セル径分布は２５０μｍ以下、５００μｍを越えるものであった。
【００３２】
上記実施例１乃至実施例３、比較例１乃至比較例４のロールを、硬度、電気抵抗測定、感光体汚染の有無、発泡倍率、セル径及び画像評価に関して以下の様に試験及び／又は評価を行った。
【００３３】
（硬度）
２３℃、５５％の環境中で、左右の軸部に５００ｇの荷重をかけ、ショアＥ硬度計にて硬度測定を行った。トナー供給ロールの硬度はショアＥで４０以下であるのが好ましい。
【００３４】
（電気抵抗）
２３℃、５５％環境中で、金属製の円筒にロールのシャフト両端部に５００ｇずつの荷重をかけ、シャフトと金属円筒間に１ＫＶの電圧をかけながら金属円筒を回転させることで間接的にロールを回転させた。このとき、周方向に３６回抵抗測定し、その平均値求めた。トナー供給ロールの電気抵抗値は１０の７乗以上１０の７．５乗以下であることが好ましい。
【００３５】
（感光体の汚染）
作成したロールを感光体に５００ｇの荷重で押しつけ、４０℃、９０％ＲＨ下に２週間放置し感光体表面の汚染を目視にて確認した。感光体表面の汚染が目視にて確認されない場合は○、確認されない場合は×とした。
【００３６】
（発泡倍率）
加硫発泡後のサンプルの比重を未加硫ゴムの比重で除して発泡倍率を求めた。
【００３７】
（セル径分布）
倍率１００の断面写真よりセルの寸法を測定した。
【００３８】
（画像評価）
キャノン製カラーＬＢＰ２２６０を用いて画出し試験を行った。目視にて画像が良好である場合には○、劣る場合には×とした。
【００３９】
（判定）
上記測定及び試験結果から、要求性能を満たし導電性ロールとして優れている場合には○、劣る場合には×とした。
【００４０】
表１に示されるように、比較例３は、発泡倍率が２１で２０より大きく、またセル径が７００μｍであり、５００μｍより大きいため、画像評価が悪く、判定は×であった。
比較例１、２、４は、発泡倍率が７より小さく、セル径が３００μｍよりも小さいため、画像評価が悪く、判定は×であった。
【００４１】
一方、実施例１乃至実施例３のトナー供給ロールは、特定の導電性ポリマーを配合しているので、電気抵抗が７〜７．５であり、導電付与剤が配合されていないので、導電付与剤に起因する感光体汚染も全く無かった。さらには、発泡倍率７倍以上２０倍以下、セル径が３００μｍ〜５００μｍであることから、画像評価もすべて良く、また硬度が４０以下であり、表１中、判定の結果が全て○であった。これより、全て優れたトナー供給ロールとなることが確認された。
【００４２】
また、エピクロルヒドリンゴムに対しハイドロタルサイトを適切な範囲で配合しているので、加硫阻害および感光体汚染を防止する効果も得らる。
そして高価なウレタンフォームを使用する場合と比較して、コスト的に有利である。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、イオン導電性のエピクロルヒドリン共重合体を用いているので、ポリマー自体が導電性を有するため、導電付与剤を使用することなく抵抗値を調整することができる。よって、移行物質等がブリードして現像ロールを介して感光体を汚染することがない。
かつ、エピクロルヒドリン共重合体が単体の場合は加硫速度が遅くなるため、発泡させにくく、発泡倍率の調節やセル径の制御をしにくいが、ＮＢＲ、クロロプレンゴム、ＥＰＤＭのいずれか１種を配合しているため、加硫速度を程度に促進でき、発泡させやすくなって、発泡倍率およびセル径を所要の範囲に制御しやすくなる。
【００４４】
かつ、化学発泡剤を使用して、上記発泡倍率を７以上２０以下の低硬度とし、かつ、セル径分布が２００μｍ以上５００μｍ以下の適切な範囲の大きさとしているため、一回の搬送で十分な量のトナー粒子が運べる上、搬送時のトナー量のばらつきが抑制されるので、これらに起因する画像不良が改善される。
【００４５】
また、エピクロルヒドリンゴムに対しハイドロタルサイトを適切な範囲で配合しているので、加硫阻害および感光体汚染を防止する効果も得らる。
そして高価なウレタンフォームを使用する場合と比較して、コスト的に有利である。　よって、本発明のロールは、プリンター、複写機、ファクシミリ，ＡＴＭなどのＯＡ機器における電子写真装置に使用されるトナー供給ロールとして好適に用いことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の導電性ロールの概略図である。
【符号の説明】
１　導電性ロール
２　芯金[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a toner supply roll having an elastic layer made of sponge rubber for supplying a developer to a surface of a toner carrier, which is used for a developing device in an electrophotographic apparatus such as a copying machine, a facsimile, and a printer. .
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In an electrophotographic apparatus, various conductive rolls are used in a mechanism for applying toner to an electrostatic latent image formed by exposing a uniformly charged photosensitive drum.
The toner supply roll is one of them, and plays a role of supplying the toner particles contained in the toner box to the developing roll, so as not to destroy the toner particles sandwiched between the toner supply roll and the developing roll. , Low hardness is required. In addition, since it is necessary to carry a sufficient amount of toner particles in one transfer, the cells need to be uniform and large to some extent. Furthermore, if the size of the cells is not uniform, the amount of toner at the time of conveyance varies, which causes a problem of causing an image defect.
[0003]
As the above-mentioned toner supply roll, conventionally, a roll made of urethane foam has been used, but since urethane foam has a high material cost, even if the processing method is devised, the product unit price cannot be reduced, and There is a problem in that the cells vary in the time until the foam is cured, resulting in large and small variations in the amount of supplied toner, resulting in image defects.
Further, in a two-component system including a carrier in a toner, there is no problem since the developing roll and the photoconductor do not come into contact with each other. However, in a mechanism using one-component toner, the developing roll and the photoconductor are in contact with each other. If the transfer material or the like bleeds, there is a possibility that the photoconductor is contaminated via the developing roll. In particular, the conductivity-imparting agent used for adjusting the resistance value of urethane has a remarkable tendency, so that improvement is required.
[0004]
In order to solve the above problem, the present applicant disclosed in JP-A-2002-105305 and JP-A-2002-121376, an ethylene oxide-propylene oxide-allyl glycidyl ether in which a polymer itself has conductivity without using a conductivity-imparting agent. Provided is a conductive rubber composition blended with a terpolymer, epichlorohydrin rubber, acrylonitrile butadiene rubber, and the like.
JP-A-2002-30173 provides a conductive rubber composition in which a specific foaming agent and a foaming agent are blended within a certain range with a specific epichlorohydrin rubber and / or acrylonitrile butadiene rubber.
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-65269 provides a conductive rubber composition in which a specific acrylonitrile-butadiene rubber and a specific epichlorohydrin rubber are compounded at a fixed ratio and a chemical foaming agent is compounded.
In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-90928 discloses a conductive rubber composition containing epichlorohydrin rubber, acrylonitrile butadiene rubber, EPDM and a chemical foaming agent.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The epichlorohydrin rubber of the ionic conductive polymer described above does not require the addition of a conductivity-imparting agent to adjust the resistance value, so that the problem of photoconductor contamination does not occur. However, there is a problem that foaming is difficult. Therefore, there is a problem that it is not easy to cope with a low hardness required for the toner supply roll and a small variation in the cell diameter of the foamed cell with a small diameter.
In the above-mentioned JP-A-2002-105305, JP-A-2002-121376, JP-A-2002-30173, JP-A-11-65269 and JP-A-11-190929, there is a description about the blending of a foaming agent. There is no teaching about the expansion ratio or cell diameter distribution suitable for a supply roll.
[0006]
In addition, when epichlorohydrin rubber is used, hydrogen chloride is generated during the vulcanization reaction, which causes inhibition of vulcanization and contamination of the photoreceptor.Therefore, use an acid acceptor such as magnesium oxide or trilead tetroxide. Although hydrogen chloride is removed, magnesium oxide has a problem that dispersion is poor, and trilead tetroxide has a problem that its use is limited due to heavy metals.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a non-contaminating toner supply roll that has low hardness, has low cell variation, and can adjust the resistance value without using a conductivity-imparting agent. Is an issue.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is directed to a toner supply device which is used in a developing device in an electrophotographic image forming apparatus and has an elastic layer made of sponge rubber for supplying a developer to a surface of a toner carrier. In the role,
The elastic layer is a sponge rubber in which a chemical foaming agent is blended with a polymer obtained by blending at least one selected from the group consisting of acrylonitrile butadiene rubber, chloroprene rubber and EPDM with an epichlorohydrin copolymer. And a toner supply roll characterized in that the foaming ratio of the sponge rubber is 7 times or more and 20 times or less, and the cell diameter distribution is 300 μm or more and 500 μm or less.
[0009]
As described above, in the present invention, since a polymer obtained by blending an epichlorohydrin copolymer of an ion conductive polymer is used, the polymer itself has conductivity, and the resistance value is adjusted without using a conductivity-imparting agent. be able to. Accordingly, non-contamination performance can be imparted without migration substances and the like bleeding and contaminating the photoconductor via the developing roll.
[0010]
In addition, since the sponge rubber is foamed so as to have a foaming ratio of 7 times or more and 20 times or less and a cell diameter distribution of 300 μm or more and 500 μm or less by blending a chemical foaming agent, it has a low hardness suitable for a toner supply roll. , And uniform elasticity can be imparted with little cell variation.
If the foaming ratio is less than 7 times, the hardness becomes too high, and the nip becomes small, so that it becomes difficult to supply the toner to the developing roll. The toner becomes too large, and more toner than necessary is supplied to the developing roll. Preferably, it is 9 to 13 times.
On the other hand, if the cell diameter distribution is smaller than 300 μm, the amount of toner is small, and if it exceeds 500 μm, the amount of toner is too large. Preferably, it is 350 μm to 500 μm.
[0011]
As the above-mentioned chemical foaming agent, one or both of azodicarbonamide (ADCA) and 4,4′-oxybis (benzenesulfonylhydrazide) (OBSH) which are chemical reaction type organic foaming agents may be blended. Good.
Urea is preferably used as a foaming aid because foaming temperature can be lowered and foaming can be controlled.
[0012]
The compounding amount of the chemical blowing agent comprising ADCA and / or OBSH is an appropriate amount according to the type of the polymer to be used, etc., with respect to 100 parts by weight of the blended polymer, from 3 parts by weight to 15 parts by weight, More preferably, it is 4 parts by weight or more and 10 parts by weight or less.
The blending amount of the foaming aid composed of urea or the like can be set to an appropriate amount depending on the type of the polymer to be used and the like. However, 1 to 5 parts by weight, Preferably it is 2 parts by weight or more and 4 parts by weight or less.
When the blending amount of the foaming agent and the foaming aid is adjusted to 10: 1 to 2: 1, a foam having a cell diameter distribution of 200 μm or more and 500 μm or less is easily obtained.
[0013]
As the epichlorohydrin-based copolymer, ethylene oxide-propylene oxide-allyl glycidyl ether terpolymer has a practical resistance value, compression set is clear, and dimensional stability when used as a roller It is preferable because good ones can be obtained.
The ethylene oxide-propylene oxide-allyl glycidyl ether terpolymer has a copolymerization ratio of ethylene oxide (EO) / propylene oxide (PO) / allyl glycidyl ether (AG) of 50 mol% to 95 mol% / 1. It is set to be from mol% to 49 mol% / 1 mol% to 10 mol%.
Preferably, EO / PO / AG is preferably 10 to 65 mol% / 30 to 90 mol% / 0.5 to 10 mol%, and more preferably 15 to 45 mol% / 40 to 75 mol% / 3 to 7 mol. %.
[0014]
As described above, the epichlorohydrin copolymer is blended with at least one of NBR, chloroprene rubber, and EPDM.
The epichlorohydrin-based copolymer has a slow vulcanization rate, but EPDM and chloroprene rubber also have a slow vulcanization rate, but the vulcanization rate is higher than that of the epichlorohydrin-based copolymer, and NBR (acrylonitrile butadiene rubber) has a higher vulcanization rate. fast. For this reason, the epichlorohydrin rubber is blended because it is easier to foam when these polymers are mixed and used than when the epichlorohydrin rubber is used alone.
[0015]
When NBR is blended with the epichlorohydrin copolymer, there is an advantage that the resistance value can be adjusted. As the acrylonitrile butadiene rubber (NBR), a mixture of a high molecular weight NBR and a liquid NBR is preferably used because a mixture of a high molecular weight NBR and a liquid NBR can prevent contamination of a photoreceptor and maintain good physical properties of a rubber composition. Is Nippon DN223 manufactured by Zeon Corporation.
[0016]
When chloroprene rubber is blended with the above epichlorohydrin copolymer, there is an advantage that the resistance can be adjusted. As the chloroprene rubber, for example, Neoprene WRT from Showa Denko Dupont is used.
[0017]
When EPDM is blended with the epichlorohydrin copolymer, there is an advantage that the resistance can be adjusted. As the EPDM, for example, EPT4045 manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. is used.
[0018]
The blending ratio of one or more of acrylonitrile butadiene rubber (NBR), chloroprene rubber, and EPDM to the epichlorohydrin copolymer may be substantially the same when the epichlorohydrin copolymer and NBR are blended. It is preferred from the viewpoint of weather resistance that the copolymer: NBR is blended in a ratio of 95: 5 to 20:80.
The epichlorohydrin copolymer and the chloroprene rubber may be blended in substantially the same amount when blending the epichlorohydrin copolymer and the chloroprene rubber, but the ratio of the epichlorohydrin copolymer: chloroprene rubber is preferably from 95: 5 to 5:95 for reasons of resistance adjustment.
When the epichlorohydrin copolymer and EPDM are blended, the amounts thereof may be substantially the same, but the ratio of epichlorohydrin copolymer: EPDM to 95: 5 to 5:95 is preferable from the viewpoint of resistance adjustment.
When NBR and EPDM are blended with the epichlorohydrin copolymer, the mixing ratio of these three types depends on the desired resistance value, but from the viewpoint of weather resistance, the EPDM: NBR: epichlorohydrin copolymer is mixed with 30%. : 5: 65 to 30: 65: 5.
When NBR and chloroprene rubber are compounded in the epichlorohydrin copolymer, the mixing ratio of these three types should be adjusted as much as possible to reduce the chloroprene rubber in order to prevent oxidation deterioration of the product surface after energization. This is advantageous in terms of cost.
When chloroprene rubber and EPDM are blended with the epichlorohydrin copolymer, the mixing ratio of these three types is 30: 5: 65 to 30: 65: 5 for EPDM: chloroplain rubber: epichlorohydrin copolymer. Is preferred.
When NBR, chloroprene rubber and EPDM are blended with the epichlorohydrin copolymer, the proportions of these four blends are set in consideration of the balance among resistance, current-carrying characteristics, weather resistance and cost.
[0019]
It is preferable that hydrotalcite as an acid acceptor is blended in an amount of 1% by weight or more and 5% by weight or less based on the epichlorohydrin copolymer.
The reason for this is that if it is less than 1% by weight, the effect of preventing vulcanization inhibition and photoconductor contamination by hydrogen chloride generated during the vulcanization reaction of epichlorohydrin does not occur. On the other hand, if it is more than 5% by weight, there is a problem that the hardness increases. Preferably it is 2% by weight or more and 4% by weight or less.
As described above, when hydrotalcite is blended as an acid acceptor, chloride ions caused by chlorine generated during vulcanization of epichlorohydrin react with hydrotalcite, so that vulcanization inhibition and photoconductor contamination can be prevented. . In addition, since it has excellent dispersibility, the influence of the kneading state and processing on the physical properties is small, which is preferable. In addition, it is possible to prevent poor dispersion that occurs when magnesium oxide, trilead tetroxide, or the like is used as the acid acceptor.
[0020]
Further, the composition of the toner supply roll of the present invention may further contain an appropriate amount of a vulcanizing agent such as sulfur, a vulcanization accelerator, a filler such as calcium carbonate, an antioxidant, and the like, if necessary.
The above composition preferably has an optimum vulcanization time in a range of 1 minute or more and 40 minutes or less. This is because if the optimal vulcanization time is shorter than 1 minute, there is a problem of burning of the rubber in steps such as kneading and extrusion, and if the optimal vulcanization time is longer than 40 minutes, there is a problem that productivity is reduced. is there.
As the type of the vulcanization accelerator, dibenzothiazyl disulfide and tetramethylthiuram monosulfide are combined, and the amount of sulfur and dibenzothiazyl disulfide is increased (approximately 2 to 5 times the normal amount (1 part by weight)). ) Is preferred. In addition, 2-mercaptobenzothiazole or the like may be used instead of dibenzothiazyl disulfide.
[0021]
The toner supply roll of the present invention can be prepared by a conventional method.
That is, the mixture is charged into a rubber kneading device such as an open roll, a Banbury mixer, a kneader or the like in a required blend, kneaded, and then preformed into a tube by a single screw extruder. After vulcanizing this preformed product at 100 to 160 ° C. for 30 to 60 minutes, a core is inserted and the surface is polished, and then cut into required dimensions to form a roll.
The toner supply roll is formed into a cylindrical shape, and has a thickness of 2 mm to 10 mm, preferably 3 mm to 6 mm. This is because if the thickness is 2 mm or less, an appropriate nip is indispensable. If the thickness is 10 mm or less, the member is too large to be suitable for reduction in size and weight.
[0022]
The toner supply roll has an electric resistance of 1 × 10 ^5.0 Ω to ^{10.0 10.0} Ω, preferably 1 × 10 ^7.0 Ω to 10 ^7.5 without blending a conductivity-imparting agent. Ω. When the electric resistance value is smaller than 1 × 10 ^5.0 Ω, it is difficult to charge the toner. When the electric resistance value exceeds 10 ¹⁰ Ω, the supply roll is charged.
The hardness is 10 to 90, preferably 30 to 70 in F hardness.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a toner supply roll according to an embodiment of the present invention, which shows a conductive roll 1 having a cylindrical elastic layer made of sponge rubber, and a cylindrical cored bar (shaft) 2 pressed into a hollow portion thereof. And installed.
[0024]
The elastic layer is obtained by mixing at least one selected from the group consisting of acrylonitrile butadiene rubber, chloroprene rubber and EPDM with the epichlorohydrin copolymer, and adding haodotalcite as an acid acceptor to the blended polymer. And a sponge rubber containing a chemical foaming agent.
The expansion ratio of the sponge rubber is 7 to 20 times, and the cell diameter distribution is 300 to 500 μm.
[0025]
As the chemical foaming agent, ADCA is used in an amount of 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer, and urea is used as a foaming aid in an amount of 1 part by weight based on 100 parts by weight of the polymer.
As the epichlorohydrin-based copolymer, an ethylene oxide (EO) -propylene oxide (PO) -allyl glycidyl ether (AG) terpolymer is used, and ethylene oxide (EO) / propylene oxide (PO) / allyl glycidyl ether is used. The copolymerization ratio of (AG) is set to 50 mol% to 95 mol% / 1 mol% to 49 mol% / 1 mol% to 10 mol%.
In this embodiment described later, EO / PO / AG = 90/6/4 is used.
Hydrotalcite as an acid acceptor is blended in an amount of 3% by weight based on the epichlorohydrin copolymer.
[0026]
As the polymer, at least one polymer selected from the group consisting of acrylonitrile butadiene rubber, chloroprene rubber, and EPDM is blended with an epichlorohydrin copolymer.
The compounding ratio is as follows: epichlorohydrin copolymer: NBR = 1: 1 (parts by weight) or epichlorohydrin copolymer: chloroprene rubber = 1: 1 (parts by weight) or epichlorohydrin copolymer: EPDM = 1: 1 (parts by weight).
[0027]
"Example"
With respect to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3, the compositions having the formulations shown in Table 1 were melt-mixed with a rubber kneader, and preliminarily formed into a tube with a single-screw extruder. The preform is vulcanized at 100-160 ° C for 10-60 minutes. Thereafter, a core was inserted and the surface was polished to prepare a toner supply roll having a shaft diameter of φ6, a roll outer diameter of φ12, and a rubber length of 220 mm.
[0028]
[Table 1]

[0029]
The numerical unit of each composition in the upper row in Table 1 is parts by weight.
The names and manufacturers of the chemicals used in Table 1 are as follows.

[0030]
(Examples 1 to 3)
As shown in Table 1, Example 1 used an epichlorohydrin copolymer alone as a polymer, Example 1 used an epichlorohydrin copolymer and NBR as a polymer, and Example 2 used an epichlorohydrin copolymer and chloroprene as a polymer. In Example 3, an epichlorohydrin-based copolymer and EPDM were used as polymers.
Compounds other than the above-mentioned polymer are common in Examples 1 to 3, that is, 3% by weight of hydrotalcite as an acid acceptor is added to the epichlorohydrin copolymer, and a chemical foaming agent (ADCA) is added. 10 parts by weight, and further 1 part by weight of a foaming aid (urea).
In Examples 1 to 4, the expansion ratio was 9 to 13, and the cell diameter distribution was 350 μm to 500 μm.
[0031]
(Comparative Examples 1 to 4)
As shown in Table 1, in Comparative Examples 1 to 4, the epichlorohydrin copolymer was used alone as the polymer. The expansion ratio was less than 6 times and more than 20 times, and the cell diameter distribution was less than 250 μm and more than 500 μm.
[0032]
The rolls of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 were tested and / or evaluated for hardness, electrical resistance measurement, presence or absence of photoconductor contamination, expansion ratio, cell diameter, and image evaluation as follows. Was done.
[0033]
(hardness)
In an environment of 23 ° C. and 55%, a load of 500 g was applied to the left and right shaft portions, and the hardness was measured with a Shore E hardness meter. The hardness of the toner supply roll is preferably 40 or less in Shore E.
[0034]
(Electrical resistance)
In a 23 ° C, 55% environment, a load of 500 g is applied to both ends of the roll shaft on a metal cylinder, and the metal cylinder is rotated indirectly by applying a voltage of 1 KV between the shaft and the metal cylinder. Was rotated. At this time, the resistance was measured 36 times in the circumferential direction, and the average value was obtained. It is preferable that the electric resistance value of the toner supply roll is not less than 10 7 and not more than 10 7.5.
[0035]
(Contamination of photoconductor)
The prepared roll was pressed against the photoreceptor with a load of 500 g, left at 40 ° C. and 90% RH for 2 weeks, and the surface of the photoreceptor was visually checked for contamination. When contamination on the surface of the photoreceptor was not visually confirmed, it was evaluated as ○, and when it was not confirmed, as ×.
[0036]
(Expansion ratio)
The specific gravity of the sample after vulcanization and foaming was divided by the specific gravity of the unvulcanized rubber to obtain the expansion ratio.
[0037]
(Cell diameter distribution)
The dimensions of the cell were measured from a cross-sectional photograph at a magnification of 100.
[0038]
(Image evaluation)
An image output test was performed using a color LBP2260 manufactured by Canon. When the image was good visually, it was evaluated as ○, and when it was poor, it was evaluated as ×.
[0039]
(Judgment)
From the above measurement and test results, it was evaluated as ○ when the required performance was satisfied and the conductive roll was excellent, and as poor when the conductive roll was poor.
[0040]
As shown in Table 1, Comparative Example 3 had an expansion ratio of 21 and larger than 20 and a cell diameter of 700 μm and was larger than 500 μm, so that the image evaluation was poor and the judgment was x.
In Comparative Examples 1, 2, and 4, since the expansion ratio was smaller than 7, and the cell diameter was smaller than 300 μm, the image evaluation was poor, and the judgment was x.
[0041]
On the other hand, the toner supply rolls of Examples 1 to 3 contain a specific conductive polymer, and thus have an electric resistance of 7 to 7.5, and do not contain a conductivity-imparting agent. There was no photoconductor contamination due to the agent. Furthermore, since the expansion ratio was 7 times or more and 20 times or less, and the cell diameter was 300 μm to 500 μm, all of the image evaluations were good, and the hardness was 40 or less. . From this, it was confirmed that all the toner supply rolls were excellent.
[0042]
In addition, since hydrotalcite is blended with epichlorohydrin rubber in an appropriate range, effects of inhibiting vulcanization and preventing contamination of the photoreceptor can be obtained.
And it is advantageous in cost as compared with the case where expensive urethane foam is used.
[0043]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, since the ionic conductive epichlorohydrin copolymer is used, since the polymer itself has conductivity, the resistance value is adjusted without using a conductivity-imparting agent. can do. Therefore, the transfer material and the like do not bleed and contaminate the photoconductor through the developing roll.
In addition, when the epichlorohydrin copolymer is a simple substance, the vulcanization rate is slow, so it is difficult to foam, and it is difficult to control the expansion ratio and control the cell diameter. However, any one of NBR, chloroprene rubber, and EPDM is blended. As a result, the vulcanization rate can be accelerated to a certain degree, foaming can be easily performed, and the expansion ratio and the cell diameter can be easily controlled in required ranges.
[0044]
In addition, a chemical foaming agent is used to reduce the foaming ratio to a low hardness of 7 to 20 and a cell diameter distribution in a suitable range of 200 μm to 500 μm. Since a large amount of toner particles can be carried, and variations in the amount of toner during transportation are suppressed, image defects due to these are improved.
[0045]
In addition, since hydrotalcite is blended with epichlorohydrin rubber in an appropriate range, effects of inhibiting vulcanization and preventing contamination of the photoreceptor can be obtained.
And it is advantageous in cost as compared with the case where expensive urethane foam is used. Therefore, the roll of the present invention can be suitably used as a toner supply roll used in an electrophotographic apparatus in OA equipment such as a printer, a copying machine, a facsimile, and an ATM.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a conductive roll of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 conductive roll 2 core metal

Claims

Used in a developing device in an electrophotographic image forming apparatus, and a toner supply roll having an elastic layer made of sponge rubber for supplying a developer to the surface of the toner carrier,
The elastic layer is a sponge rubber obtained by blending a chemical foaming agent with a polymer obtained by blending at least one selected from the group consisting of acrylonitrile butadiene rubber, chloroprene rubber and EPDM with an epichlorohydrin copolymer. A sponge rubber having an expansion ratio of 7 to 20 times and a cell diameter distribution of 300 to 500 μm.

2. The toner supply roll according to claim 1, wherein the chemical foaming agent is azodicarbonamide (ADCA) and / or 4,4'-oxybisbenzenesulfonylhydrazide (OBSH), and urea is further blended as a foaming aid.

The toner supply roll according to claim 1, wherein the epichlorohydrin-based copolymer is an ethylene oxide-propylene oxide-allyl glycidyl ether terpolymer.

The toner supply roll according to any one of claims 1 to 3, wherein hydrotalcite is blended in an amount of 1% by weight or more and 5% by weight or less based on the epichlorohydrin copolymer.