JP2005031355A - Developing roller and developing device equipped with the same - Google Patents

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JP2005031355A
JP2005031355A JP2003195820A JP2003195820A JP2005031355A JP 2005031355 A JP2005031355 A JP 2005031355A JP 2003195820 A JP2003195820 A JP 2003195820A JP 2003195820 A JP2003195820 A JP 2003195820A JP 2005031355 A JP2005031355 A JP 2005031355A
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Japan
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developing roller
elastic layer
weight
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toner
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Japanese (ja)
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Takao Mizutani
孝夫 水谷
Akito Onishi
明人 大西
Hirotaka Oshika
啓孝 大鹿
Masayuki Suzuki
雅之 鈴木
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Data Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a developing roller constituted such that the triboelectrification performance with respect to a toner is enhanced and the friction coefficient with respect to a toner supply roller is reduced, and also, the soil of the photoreceptor drum is prevented, and to provide a developing apparatus equipped with the developing roller. <P>SOLUTION: Additive for enhancing the electrification performance and also enhancing abrasion resistance is dissolved in processing solution containing isocyanate, and by immersing an elastic layer 11 formed on the surface of a conductive core bar 10 and mainly consisting of semiconductive urethane rubber in the surface processing solution, the surface layer 12 is formed on the elastic layer 11. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はプリンタ、FAX、複写機等電子写真装置の画像形成装置に用いられ、非磁性一成分現像剤により静電潜像を可視化する現像ローラとその現像ローラを搭載した現像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、プリンタ、FAX、複写機等電子写真装置の画像形成装置においては、非磁性一成分トナーにより感光ドラムに形成された静電潜像を可視化する現像装置を用いているものがある。
【0003】
現像装置ではトナー容器に投入されたトナーが撹拌機やトナー供給ローラ等により現像ローラに搬送される。現像ローラに搬送されたトナーは現像ローラ外周面に圧接しているトナー層厚規制部材を通過することによって現像ローラの表面に薄層化して担持される一方、摩擦帯電により電荷が付与される。このようにして現像ローラ表面上に担持されたトナーにより、電界を利用して感光体上に形成保持された静電潜像を可視化している。
【0004】
現像ローラは芯金の周囲に半導電性の弾性層を設けた構造であり、弾性層を形成するゴム材料としてはウレタン、NBR、EPDM、シリコーンゴムなどが上げられる。
【0005】
これにカーボン、導電性フィラー等の電子導電性充填剤又はイオン性導電添加剤を分散させ、導電化したものも用いられる。又、弾性層の表面をウレタン樹脂又はポリウレタンエラストマを主成分とする半導電性のウレタン塗料をコーティングしたものも用いられている(例えば、特許文献1参照。)。
【0006】
【特許文献1】
特開平05−158341(第2 − 3頁、第2図)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来の現像ローラにあっては、現像ローラとトナーとが摩擦することにより、トナーが帯電するが、その帯電が不充分のため感光ドラムにカブリが発生するという問題点があった。
【0008】
更には現像装置内に設けられたスポンジ状のトナー供給ローラが現像ローラに圧接して回転しており、現像ローラの摩擦係数が大きいため、トナー供給ローラは表面にダメージを受けて摩耗し、そのためトナーの供給能力が低下し、印字がかすれる不具合が発生するという問題もあった。
【0009】
また、弾性層にウレタンゴムを使用した場合には感光ドラムの成分と馴染み易いポリオールが含まれているので感光ドラムを汚染するという問題点もあった。
【0010】
本発明はトナーに対する摩擦帯電性能を大きくし、トナー供給ローラに対する摩擦係数を小さくするとともに感光ドラムの汚染を防止する現像ローラとその現像ローラを搭載した現像装置を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の現像ローラにおいては、イソシアネートを含有する処理溶液に
(1)トナー帯電極性と逆極性を有する材料
(2)帯電制御剤
(3)シランカップリング剤
(4)シラン
(5)界面活性剤
から少なくとも一つを添加物として溶解させた処理溶液に弾性層を浸漬させて、前記弾性層に表面層を形成する。
【0012】
また、同じ目的を達成するために本発明の現像ローラにおいては、イソシアネートを含有する処理溶液に
第1の添加物として
(1)トナー帯電極性と逆極性を有する材料
(2)帯電制御剤
(3)シランカップリング剤
(4)シラン
(5)界面活性剤
から少なくとも一つを溶解させ、
第2の添加物として
(6)シリコーンを含有する樹脂
(7)フッ素を含有する樹脂
から少なくとも一つを溶解させた処理溶液に前記弾性層を浸漬させて、前記弾性層に表面層を形成する。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、各図面に共通な要素には同一符号を付す。
【0014】
図3は画像形成装置の構成概要図である。画像形成装置は感光ドラム1の周囲に帯電ローラ2、記録ヘッド3、現像装置4、転写ローラ5が配置されている。現像装置4には、感光ドラム1の表面に当接した現像ローラ6と、現像ローラ6に圧接したトナー層厚規制部材7及びトナー供給ローラ8とが設けてある。
【0015】
帯電ローラ2は、例えば所定の負電圧が印加され、感光ドラム1の表面に負電荷を一様に帯電させる。記録ヘッド3は、一様に負電荷を帯電した感光ドラム1の表面に印刷データに基づいて露光し、静電潜像を記録する。
【0016】
現像装置4では、トナー供給ローラ8と現像ローラ6とにそれぞれ印加される電位差及びトナー供給ローラ8のスポンジセル目による機構的搬送力によりトナーをトナー供給ローラ8から現像ローラ6に供給する。トナーは現像ローラ6の回転に伴ってトナー層厚規制部材7により擦られて所定の負極性に摩擦帯電され、薄層化されたトナーにより静電潜像を可視化する。
【0017】
転写ローラ5は所定の正電圧が印加され、感光体1上のトナー画像を印字用紙9上に転写する。その後図示せぬ加熱定着器を通過することによりトナー画像は印字用紙9上に融着され固着される。
【0018】
図1は実施の形態による現像ローラの構成を示す説明図、図2は図1に示した現像ローラのA−A断面矢視図である。現像ローラ6は導電性の芯金10の表面に半導電性のウレタン弾性層11が形成され、さらにイソシアネートを含有する処理溶液に帯電性能の向上及び摩擦係数を小さくするための添加物を含有させ、加熱処理により硬化させた表面層12がウレタン弾性層11の表面に形成されている。
【0019】
導電性の芯金10は鉄、アルミ,SUS真鍮等の導電性金属、熱硬化性樹脂にカーボンブラック、金属粉末等を配合した導電性樹、あるいは熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の絶縁体表面に金属メッキを施し導電体化したもの等が挙げられ、加工性、経済性を勘案して適宜選択すればよい。
【0020】
芯金10の表面に形成されるウレタン弾性層11は、現像ローラとして使用されている公知のものであればどのようなものでもよい。ここでいう半導電性ウレタン弾性層の好適な製法は、広く知られているウレタンゴムあるいはウレタンエラストマーの製造工程中に導電性を付与する化合物を存在させておくものである。例えば、導電性を付与する化合物とイソシアネート化合物とポリオールとを必要に応じて他の助剤等の存在下に加熱反応させて得ることができる。
【0021】
導電性を付与する化合物としてはアルカリ金属塩が好ましいものであり、その添加量はウレタン弾性層100重量部に対して0.001〜3重量部である。また他の導電剤としては導電性カーボンブラック、導電性亜鉛華、導電性酸化チタンのうち1種又は2種以上併用してもよい。添加量は1〜30量部である。
【0022】
イソシアネート化合物としては、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、パラフェニレンジイシシアネート、イソホロンジイソシアネート、イソホロジイソシアネート、あるいはそれらのプレポリマー、または変性等が挙げられる。
【0023】
ポリオールとしては、例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリカーボネートポリオール等が挙げられる。これらイソシアネート化合物、あるいはポリオールは、それぞれ単独で用いてもよいが、2種以上併用することも可能である。
【0024】
助剤としては、例えば、鎖延長剤、架橋剤などが挙げられる。具体的にはグリコール類、ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン、アミン類が例示される。
【0025】
また、本発明のウレタン弾性層11は、シロキサン結合を有する化合物を含む混合物から形成されることもできる。ここでいう、混合物としてはウレタン弾性層11を製造するために常用されるものである。
【0026】
シロキサン結合有する化合物は、ジメチルシロキサン結合を有する化合物、あるいはメチル基の一部がフェニル基で置換された化合物などの有機化合物を意味し,例えばジメチルシロキサン結合を含むイソシアネート化合物、あるいはジメチルシロキサン結合を含むポリオールが挙げられる.具体的には東レ・ダウコーニング社製の製品名SF8427やSF8428が例示できる。
【0027】
これらの化合物を公知の混合装置にて十分混合した後、公知の成形方法を使用して、芯金10の表面にウレタン弾性層11を形成させることができる。本発明では、公知のワンショット法あるいはプレポリマー法を採用してウレタン弾性層11を導電性芯金10の表面に形成させる。ウレタン弾性層11の硬度は65°(JISA)以下、好ましくは25°〜55°(JISA)以下が良い。硬度が65°(JISA)を越えると感光ドラム1との均一な接触面を得るための表面研磨加工が困難になる欠点があり、好ましくない。
【0028】
このような方法にて得られたウレタン弾性層11の表面に表面層12を形成する。表面層12はイソシアネートを含有する処理溶液に、帯電性能を向上させる添加物や摩擦係数を小さくする添加物を溶解させ、ウレタン弾性層11を浸漬させたり、塗布したりしたのち加熱することにより形成される。
【0029】
即ち、加熱により、表面処理溶液中の有機溶媒は揮発するとともにウレタン弾性層11を構成するイソシアネートと、添加物を含む表面処理溶液中のイソシアネートとは反応して架橋結合し、表面層12を形成する。
【0030】
表面層12はイソシアネート中に添加物を含むので、添加物に応じて現像ローラ6の帯電性能を向上させたり、摩擦係数を小さくさせたりすることができる。
【0031】
添加物を含む表面処理溶液にウレタン弾性層11を浸漬する場合について、さらに具体的な処理条件を説明すると、処理の温度は10℃〜40℃、特に15℃〜25℃に設定しておくことが好ましい。浸漬する時間は処理液の粘度にもよるが10分以内好ましくは5分以内、さらに好ましくは0.5分以上3分以内が良い。この時間の範囲をはずれると,表面層12がまだ粘着性を帯びていたり、あるいは表面層12にヒビ割れが起こりやすくなり、優れた効果をもたらさない。
【0032】
イソシアネートを含有する処理溶液としては、イソシアネート化合物を有機溶媒に溶解させたもの、イソシアネート化合物とポリオールとを有機溶媒に溶解させたもの、それらの溶液にポリウレタン形成反応に際して常用される助剤等を添加した溶液などが例示できる。
【0033】
イソシアネート化合物は公知の化合物であればどのようなものでもよいが、例えば前述したイソシアネート化合物から選択することができる。またポリオールは前述したイソシアネート化合物と反応し、ウレタン化合物を生成し得るものであればどのようなものでもよいが、例えば前述したポリオールから選択することができる。
【0034】
有機溶媒としては非プロトン性極性溶媒が好ましく、特に酢酸エチル、ジメチルホルムアミドあるいはそれらの混合物が好適である。そして、表面処理溶液の粘度を10ないし500CP(センチポワズ)となるように、有機溶媒の量などを調整すると効果的である。
【0035】
帯電性能を向上させる添加物としては、アクリルを含有する樹脂、帯電制御剤、シランカップリング剤、シラン、界面活性剤がある。
【0036】
アクリル樹脂はアクリル酸又はメタクリル酸のエステルを主成分とする樹脂の総称である。トナーはトナー層厚規制部材7やトナー供給ローラ8によるトナーと現像ローラ表面との摩擦力によって帯電する。トナーを負に帯電させたい場合は、摩擦帯電列のプラス側の材料を選定すれば良い。
【0037】
アクリル樹脂は、摩擦帯電列の最もプラス側の樹脂材料である。ただ表面層に使用する場合、硬く、ひびが入りやすいので、柔軟性があり摩擦帯電列のプラス側にあるシリコーン樹脂を混合した、シリコーン・アクリル樹脂を使用するが適している。更にはアクリルとウレタン樹脂の混合であるウレタン・アクリル樹脂も良い。
【0038】
従ってアクリル樹脂の添加又はアクリル・シリコーン樹脂を添加することが帯電性能の向上に効果がある。
【0039】
帯電制御剤は摩擦した場合、アクリル樹脂と同様な作用がある。そのためニグロシンベースのアジン化合物、4級アンモニウム塩から選択される正帯電性の帯電制御剤を微粉砕し使用する。従って帯電制御剤添加、その中でも正帯電性の帯電制御剤を添加することが帯電性能の向上に効果がある。
【0040】
シランカップリング剤は分子中に2個の異なった反応基をもつ有機ケイ素単量体である。2個の反応基の一つは無機質(ガラス、金属、硅砂など)と化学結合する反応基(メトキシ基、エトキシ基、シラノール基など)であり。もう一つの基は有機材料(各種合成樹脂)と化学結合する反応基(アミノ基、ビニール基、エポキシ基、メタクリ基、メルカプト基など)である。ここでは、例えばアミノ基を有するシランカップリング剤の場合、一個の反応基は添加したシリコーン樹脂の表面にあるSi、或いはOH基と反応し、他の基は反応していない状態の基として存在する。
【0041】
この反応していない基であるアミノ基がトナーとの接触又は摩擦する際、トナーに電子を供与し、トナーの帯電性能を良くしている。この中ではアミノ基が電子を供与する能力が最も高い。従ってシランカップリング剤の添加中でもアミノ基を有するシランカップリング剤を添加することが帯電性能を向上させる効果がある。
【0042】
シランは有機珪素化合物単量体で代表的な化合物の構造はRaSiX4−a(a=0〜3、R=−H,−CH ,−C ,CnH2n+1などの有機基、X=−Cl,−OCH ,−OCなどの加水分解基)であるため水、アルコール、アミンなどの活性水素を有する化合物と反応する。
【0043】
界面活性剤は親水基と親油基が結合された構造を持ち、親水基の溶液中での電気的性質により陰イオン、陽イオン、非イオン、両性イオンに分類される。陰イオンを有する界面活性剤は摩擦する際、電子を供与し、現像剤の帯電性を良くする。又両性イオンを有する界面活性剤は陰イオン、陽イオン両方を持っているため、電子の供与を一部行う。
【0044】
従って界面活性剤を添加、中でも陰イオン又は両性イオンを有する界面活性剤を添加することが帯電性能を向上させる効果がある。
【0045】
形成された表面層12によって、ウレタン弾性層11は高硬度な表面になることが好ましい。例えば硬度70°(JISA)以上あると、感光体汚染の防止がより一層効果的になる。この表面処理によって表面から1mm程度まで溶液が浸透していることが好ましい。
【0046】
次に摩擦係数を小さくする添加物について述べる。一般に摩擦係数が小さい樹脂は撥水性がよい又は表面張力が小さい材料で代表的なものはシリコーン樹脂、フッ素樹脂がある。
【0047】
次に図4〜図6に示した各実施例により具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限られるものではないことはいうまでもない。各実施例に用いる現像ローラ6は、クラポールP−2010(クラレ社製)100重量部にカーボンブラックを5重量部加え撹拌させた後、100°Cに温調し、次いでコロネートC−HX(日本ポリウレタン社製)を20重量部添加・撹拌した混合物を、予め芯金10(外形12mm、長さ270mm)が配置されている120°Cに予熱された金型に注入し、130°Cにて60分間加熱して得たローラのウレタン弾性層11に同じ条件(表面処理溶液を20°Cに保ったまま、上述したローラを所定時間浸漬後、120°Cに保持されたオーブンで20分間加熱する)で表面層12を形成する。
【0048】
また、表面処理溶液は、イソシアネート化合物としてMR400(日本ポリウレタン社製)を使用し、有機溶媒として酢酸エチルを使用する。
【0049】
また、カブリの測定について述べる。カブリ測定とは感光ドラム1に付着する逆帯電トナーを量数値化するため以下のようにして測定したものである。感光ドラム1に付着する逆帯電トナーが多いと反射率が小さくなることを利用して、未印字状態プリンタの電源を瞬断し、感光ドラム1と転写ローラ5との接触部において感光ドラム上に透明性の高いテープを張り付ける。
【0050】
これにより、感光ドラム上に付着している逆帯電トナーが透明テープに移行する。このテープを未使用の印字用紙上に張り付ける。張り付ける印字用紙は反射率が高い用紙が良い。一方、未使用の透明テープを同じ印字用紙に張り付ける。
【0051】
反射率を測定する測定器はミノルタ製を使用した。反射率が95%以上ある紙又は平らな台の上に、逆帯電トナーを移行させた透明テープを張り付けた印字用紙と未使用の透明テープを張り付けた印字用紙とを載せて反射率をそれぞれカブリ値を測定する。
【0052】
カブリ値=K(%)−X(%)…………………………(1)
ここで、Kは未使用の透明テープの反射率であり、Xは逆帯電トナーを移行させた透明テープの反射率である。
【0053】
また、カスレの測定について述べる。カスレとは文字、又はボールド文字、又は全面ベタ印刷をした場合、一部印刷されないで白く抜けることを意味する。
【0054】
実施例1
表面処理溶液は、MR400(日本ポリウレタン社製)100重量部と、添加物としてのシリコーンアクリル共重合樹脂(東亞合成化学社製、アロンGS−30)15重量部とを酢酸エチル900重量部に溶解分散させて得る。
【0055】
比較例
比較のために表面処理溶液は、MR400(日本ポリウレタン社製)100重量部を酢酸エチル900重量部に溶解分散させて添加物のない表面処理溶液を得る。
【0056】
実施例2
表面処理溶液は、MR400(日本ポリウレタン社製)100重量部と、添加物として比表面積を大きくするために平均粒子径が10〜15μmであるニグロシンベースのアジン化合物(BONTRON N−01:オリエント化学製)を粒径1μm以下の微粉粒子に粉砕して得られた帯電制御剤5重量部とを酢酸エチル900重量部に溶解分散させて得る。
【0057】
実施例3
表面処理溶液は、MR400(日本ポリウレタン社製)100重量部と、添加物としてのシランカップリング剤(信越化学社製、N−β(アミノエチル)γ−アミンプロピルトリエトキシシラン,KBM603)15重量部とを酢酸エチル900重量部に溶解分散させて得る。
【0058】
実施例4
表面処理溶液は、MR400(日本ポリウレタン社製)100重量部と、添加物としてのクロロシラン(信越化学社製、トリメチルクロロシラン、KA31)5重量部とを酢酸エチル900重量部に溶解分散させて得る。
【0059】
実施例5
表面処理溶液は、MR400(日本ポリウレタン社製)100重量部と、添加物としてのアニオン界面活性剤(ライオン社製、アルキルエーテル硫酸エステル塩、サンノールLMT−1430)5重量部とを酢酸エチル900重量部に溶解分散させて得る。
【0060】
実施例6
表面処理溶液は、MR400(日本ポリウレタン社製)100重量部と、添加物としての粉末状シリコーン樹脂(信越化学社製、X40−2134)15重量部とを酢酸エチル900重量部に溶解分散させて得る。
【0061】
実施例7
表面処理溶液は、MR400(日本ポリウレタン社製)100重量部と、添加物としてのフッ素樹脂(大日本インキ社製、TR−230K)5重量部とを酢酸エチル900重量部に溶解分散させて得る。
【0062】
実施例8
表面処理溶液は、MR400(日本ポリウレタン社製)100重量部と、添加物としてのシリコーンアクリル共重合樹脂(東亞合成化学社製、アロンGS−30)15重量部及び粉末状シリコーン樹脂(信越化学社製、X40−2134)15重量部とを酢酸エチル900重量部に溶解分散させて得る。
【0063】
実施例9
表面処理溶液は、MR400(日本ポリウレタン社製)100重量部と、添加物として比表面積を大きくするために平均粒子径が10〜15μmであるニグロシンベースのアジン化合物(BONTRON N−01:オリエント化学製)を粒径1μm以下の微粉粒子に粉砕して得られた帯電制御剤5重量部及び粉末状シリコーン樹脂(信越化学社製、X40−2134)15重量部とを酢酸エチル900重量部に溶解分散させて得る。
【0064】
実施例10
表面処理溶液は、MR400(日本ポリウレタン社製)100重量部と、添加物としてシランカップリング剤(信越化学社製、N−β(アミノエチル)γ−アミンプロピルトリエトキシシラン,KBM603)15重量部及び粉末状シリコーン樹脂(信越化学社製、X40−2134)15重量部とを酢酸エチル900重量部に溶解分散させて得る。
【0065】
実施例11
表面処理溶液は、MR400(日本ポリウレタン社製)100重量部と、添加物としてクロロシラン(信越化学社製、トリメチルクロロシラン、KA31)5重量部及び粉末状シリコーン樹脂(信越化学社製、X40−2134)15重量部とを酢酸エチル900重量部に溶解分散させて得る。
【0066】
実施例12
表面処理溶液は、MR400(日本ポリウレタン社製)100重量部と、添加物としてアニオン界面活性剤(ライオン社製、アルキルエーテル硫酸エステル塩、サンノールLMT−1430)5重量部及び粉末状シリコーン樹脂(信越化学社製、X40−2134)15重量部とを酢酸エチル900重量部に溶解分散させて得る。
【0067】
実施例13
表面処理溶液は、MR400(日本ポリウレタン社製)100重量部と、添加物としてシリコーンアクリル共重合樹脂(東亞合成化学社製、アロンGS−30)15重量部及びフッ素樹脂(大日本インキ社製、TR−230K)5重量部とを酢酸エチル900重量部に溶解分散させて得る。
【0068】
実施例14
表面処理溶液は、MR400(日本ポリウレタン社製)100重量部と、添加物としてシリコーンアクリル共重合樹脂(東亞合成化学社製、アロンGS−30)15重量部、シランカップリング剤(信越化学社製、N−β(アミノエチル)γ−アミンプロピルトリエトキシシラン,KBM603)15重量、及び粉末状シリコーン樹脂(信越化学社製、X40−2134)15重量部とを酢酸エチル900重量部に溶解分散させて得る。
【0069】
実施例15
表面処理溶液は、MR400(日本ポリウレタン社製)100重量部と、添加物としてシリコーンアクリル共重合樹脂(東亞合成化学社製、アロンGS−30)15重量部、シランカップリング剤(信越化学社製、N−β(アミノエチル)γ−アミンプロピルトリエトキシシラン,KBM603)15重量部、アニオン界面活性剤(ライオン社製、アルキルエーテル硫酸エステル塩、サンノールLMT−1430)5重量部、及び粉末状シリコーン樹脂(信越化学社製、X40−2134)15重量部とを酢酸エチル900重量部に溶解分散させて得る。
【0070】
実施例16
表面処理溶液は、MR400(日本ポリウレタン社製)100重量部と、添加物としてシリコーンアクリル共重合樹脂(東亞合成化学社製、アロンGS−30)15重量部、シランカップリング剤(信越化学社製、N−β(アミノエチル)γ−アミンプロピルトリエトキシシラン,KBM603)15重量部、アニオン界面活性剤(ライオン社製、アルキルエーテル硫酸エステル塩、サンノールLMT−1430)5重量部、比表面積を大きくするために平均粒子径が10〜15μmであるニグロシンベースのアジン化合物(BONTRON N−01:オリエント化学製)を粒径1μm以下の微粉粒子に粉砕して得られた帯電制御剤5重量部、及び粉末状シリコーン樹脂(信越化学社製、X40−2134)15重量部とを酢酸エチル900重量部に溶解分散させて得る。
【0071】
実施例と比較例との比較
実施例1から順次効果について説明する。この現像ローラ1を図3に示した現像装置4に組み込み、比較例の現像ローラを使用した場合と比較する。カブリ特性については、比較例が10%に対し、実施例1は2%と問題ないレベルに改良されている。
【0072】
また、比較例は摩擦係数を測定1に示す方法で測定して50度であり、かなり摩擦係数が大きい。寿命試験において、10K枚の印字でカスレが発生する。
実施例1は25度に改善され、寿命試験ではカスレ発生枚数が15K枚迄改良されている。
【0073】
同様に実施例2〜5に示すように、カブリを改良する目的の添加物はカブリは1%〜3%と問題ないレベルに改良されている。摩擦係数は25度〜30度、カスレが発生する印字枚数は13K〜15K枚まで改良される。
【0074】
実施例6〜7はカブリを改良する添加物を添加せず、摩擦係数を改良する添加物のみを添加したので、カブリは4%〜5%で充分満足できるレベルではないが、摩擦係数は15度と小さくなっており、寿命である20K枚までカスレを発生させない。
【0075】
実施例8〜13はカブリを改良する添加物と摩擦係数を小さくする添加物とを添加しているので、カブリは1%〜2%で十分満足できるレベルである。また、摩擦係数は10度〜13度と小さくなっており、寿命である20K印字までカスレを発生させない。
【0076】
実施例14〜16はカブリを改良する添加物を2種類以上添加しているので、カブリは1%と十分満足できるレベルである。添加物を2種類以上併用する不具合はなかった。摩擦係数は12度〜13度と小さくなっており、寿命である20K印字までカスレを発生させない。
【0077】
以上、図4〜図6に示すように、カブリを改良する目的で添加した添加物は、現像ローラ6の帯電性を向上させることにより、カブリが問題ないレベル1%〜3%まで改良されている。特にアミノ基持つシランカップリング剤が優れており、ビニル基、エポキシ基、メタクリル基、メルカプト基の順に悪くなるが、比較例のローラに比較するといずれの場合も効果がある。
【0078】
カスレは13K〜15K枚印字まで発生しないが充分ではない。しかしながら、摩擦係数を小さくする添加剤を添加することにより、寿命である20K枚の印字までカスレを発生させない現像ローラ6が得られる。
【0079】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので以下に記載される効果を奏する。
【0080】
イソシアネートを含有する処理溶液に帯電性能を向上させる添加物を溶解させ、その表面処理溶液に、導電性芯金の表面に半導電性ウレタンゴムを主体として構成された弾性層を浸漬させて形成される表面層を弾性層に備えたことにより、現像ローラとトナーとの間の帯電性能が向上し、トナーの帯電量が大きくなるので印刷時のカブリ現象を防止できる。
【0081】
また、イソシアネートを含有する処理溶液に帯電性能を向上させ、且つ耐磨耗性を向上させる添加物を溶解させ、その表面処理溶液に、導電性芯金の表面に半導電性ウレタンゴムを主体として構成された弾性層を浸漬させて形成される表面層を弾性層に備えたことにより、現像ローラとトナーとの間の帯電性能が向上してトナーの帯電量を増加させるとともにトナー供給ローラに対する現像ローラの耐磨耗性が向上してトナー供給ローラから現像ローラへのトナーの供給能力を向上させるので印刷時のカブリ現象及びカスレ現象を防止できる。
【0082】
また、ウレタンゴムを主体として構成された弾性層にイソシアネートを主体とする表面層を設けたことにより、ウレタンゴムに含まれるポリオールと感光ドラムとの接触を低減するので感光ドラムの汚染を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態による現像ローラの構成を示す説明図である。
【図2】図1に示した現像ローラのA−A断面矢視図である。
【図3】画像形成装置の構成概要図である。
【図4】本発明の実施例を示す説明図(1)である。
【図5】本発明の実施例を示す説明図(2)である。
【図6】本発明の実施例を示す説明図(3)である。
【符号の説明】
6 現像ローラ
11 ウレタン弾性層
12 表面層
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing roller that is used in an image forming apparatus of an electrophotographic apparatus such as a printer, a FAX, and a copying machine, and visualizes an electrostatic latent image with a non-magnetic one-component developer, and a developing device equipped with the developing roller.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, some image forming apparatuses such as printers, fax machines, and copiers use a developing device that visualizes an electrostatic latent image formed on a photosensitive drum with non-magnetic one-component toner.
[0003]
In the developing device, the toner charged in the toner container is conveyed to the developing roller by a stirrer, a toner supply roller or the like. The toner conveyed to the developing roller passes through a toner layer thickness regulating member that is in pressure contact with the outer peripheral surface of the developing roller and is carried on the surface of the developing roller in a thin layer, while being charged with frictional charging. In this way, the toner carried on the surface of the developing roller visualizes the electrostatic latent image formed and held on the photoreceptor using an electric field.
[0004]
The developing roller has a structure in which a semiconductive elastic layer is provided around the core metal, and examples of the rubber material forming the elastic layer include urethane, NBR, EPDM, and silicone rubber.
[0005]
An electroconductive filler such as carbon or conductive filler or an ionic conductive additive dispersed therein is also used. In addition, a material in which the surface of the elastic layer is coated with a semiconductive urethane paint mainly composed of urethane resin or polyurethane elastomer is also used (for example, see Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
JP 05-158341 (page 2-3, FIG. 2)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional developing roller, the toner is charged by friction between the developing roller and the toner, but there is a problem that fog is generated on the photosensitive drum due to insufficient charging.
[0008]
Furthermore, since the sponge-like toner supply roller provided in the developing device rotates while being pressed against the developing roller, and the coefficient of friction of the developing roller is large, the toner supply roller is damaged and worn out. There has also been a problem that the toner supply capability is reduced, and the problem of faint printing occurs.
[0009]
Further, when urethane rubber is used for the elastic layer, there is a problem that the photosensitive drum is contaminated because it contains a polyol that is easily compatible with the components of the photosensitive drum.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a developing roller that increases the friction charging performance for toner, decreases the coefficient of friction for the toner supply roller, and prevents contamination of the photosensitive drum, and a developing device equipped with the developing roller.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the developing roller of the present invention, a processing solution containing isocyanate is added.
(1) Material having opposite polarity to toner charging polarity
(2) Charge control agent
(3) Silane coupling agent
(4) Silane
(5) Surfactant
Then, the elastic layer is immersed in a treatment solution in which at least one is dissolved as an additive to form a surface layer on the elastic layer.
[0012]
In order to achieve the same object, in the developing roller of the present invention, a processing solution containing isocyanate is added.
As the first additive
(1) Material having opposite polarity to toner charging polarity
(2) Charge control agent
(3) Silane coupling agent
(4) Silane
(5) Surfactant
Dissolve at least one from
As a second additive
(6) Resin containing silicone
(7) Resin containing fluorine
Then, the elastic layer is immersed in a treatment solution in which at least one of them is dissolved to form a surface layer on the elastic layer.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element common to each drawing.
[0014]
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the image forming apparatus. In the image forming apparatus, a charging roller 2, a recording head 3, a developing device 4, and a transfer roller 5 are arranged around the photosensitive drum 1. The developing device 4 includes a developing roller 6 that is in contact with the surface of the photosensitive drum 1, and a toner layer thickness regulating member 7 and a toner supply roller 8 that are in pressure contact with the developing roller 6.
[0015]
For example, a predetermined negative voltage is applied to the charging roller 2 to uniformly charge the surface of the photosensitive drum 1 with negative charges. The recording head 3 exposes the surface of the photosensitive drum 1 uniformly charged with a negative charge based on the print data, and records an electrostatic latent image.
[0016]
In the developing device 4, the toner is supplied from the toner supply roller 8 to the developing roller 6 by the potential difference applied to the toner supply roller 8 and the developing roller 6 and the mechanical conveyance force by the sponge cell of the toner supply roller 8. As the developing roller 6 rotates, the toner is rubbed by the toner layer thickness regulating member 7 and is frictionally charged to a predetermined negative polarity, and the electrostatic latent image is visualized by the thinned toner.
[0017]
A predetermined positive voltage is applied to the transfer roller 5 to transfer the toner image on the photoreceptor 1 onto the printing paper 9. Thereafter, the toner image is fused and fixed onto the printing paper 9 by passing through a heating and fixing device (not shown).
[0018]
FIG. 1 is an explanatory view showing a configuration of a developing roller according to the embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of the developing roller shown in FIG. In the developing roller 6, a semiconductive urethane elastic layer 11 is formed on the surface of a conductive metal core 10. Further, an additive for improving charging performance and reducing a friction coefficient is added to a processing solution containing isocyanate. A surface layer 12 cured by heat treatment is formed on the surface of the urethane elastic layer 11.
[0019]
Conductive metal core 10 is a conductive metal such as iron, aluminum or SUS brass, a conductive tree in which carbon black or metal powder is blended with a thermosetting resin, or an insulator surface of a thermoplastic resin or a thermosetting resin. And the like, which are made into a conductor by metal plating, and may be appropriately selected in consideration of workability and economy.
[0020]
The urethane elastic layer 11 formed on the surface of the core metal 10 may be any known one that is used as a developing roller. The preferred method for producing the semiconductive urethane elastic layer here is one in which a compound imparting conductivity is present during the production process of a widely known urethane rubber or urethane elastomer. For example, it can be obtained by subjecting a compound imparting electrical conductivity, an isocyanate compound, and a polyol to a heat reaction in the presence of other auxiliary agents as necessary.
[0021]
Alkali metal salts are preferred as the compound imparting conductivity, and the amount added is 0.001 to 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the urethane elastic layer. Moreover, as another electrically conductive agent, you may use together 1 type (s) or 2 or more types among electroconductive carbon black, electroconductive zinc white, and electroconductive titanium oxide. The addition amount is 1 to 30 parts by weight.
[0022]
Examples of the isocyanate compound include diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate, naphthalene diisocyanate, tolidine diisocyanate, paraphenylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, isophorodiisocyanate, or a prepolymer or modification thereof.
[0023]
Examples of the polyol include polyester polyol, polyether polyol, polyester polycarbonate polyol, and the like. These isocyanate compounds or polyols may be used alone or in combination of two or more.
[0024]
Examples of the auxiliary agent include a chain extender and a crosslinking agent. Specific examples include glycols, hexanetriol, trimethylolpropane, and amines.
[0025]
Moreover, the urethane elastic layer 11 of the present invention can be formed from a mixture containing a compound having a siloxane bond. As used herein, the mixture is commonly used for producing the urethane elastic layer 11.
[0026]
The compound having a siloxane bond means a compound having a dimethylsiloxane bond or an organic compound such as a compound in which a methyl group is partially substituted with a phenyl group. For example, an isocyanate compound containing a dimethylsiloxane bond or a dimethylsiloxane bond is included. Examples include polyols. Specifically, product names SF8427 and SF8428 manufactured by Toray Dow Corning can be exemplified.
[0027]
After sufficiently mixing these compounds with a known mixing apparatus, the urethane elastic layer 11 can be formed on the surface of the cored bar 10 using a known molding method. In the present invention, the urethane elastic layer 11 is formed on the surface of the conductive core 10 by using a known one-shot method or prepolymer method. The hardness of the urethane elastic layer 11 is 65 ° (JISA) or less, preferably 25 ° to 55 ° (JISA) or less. If the hardness exceeds 65 ° (JISA), there is a disadvantage that surface polishing for obtaining a uniform contact surface with the photosensitive drum 1 becomes difficult, which is not preferable.
[0028]
The surface layer 12 is formed on the surface of the urethane elastic layer 11 obtained by such a method. The surface layer 12 is formed by dissolving an additive for improving charging performance or an additive for reducing a friction coefficient in a treatment solution containing isocyanate, immersing or applying the urethane elastic layer 11 and then heating the surface layer 12. Is done.
[0029]
That is, by heating, the organic solvent in the surface treatment solution volatilizes, and the isocyanate constituting the urethane elastic layer 11 reacts with the isocyanate in the surface treatment solution containing the additive to form a cross-linking bond to form the surface layer 12. To do.
[0030]
Since the surface layer 12 contains an additive in the isocyanate, the charging performance of the developing roller 6 can be improved or the friction coefficient can be reduced according to the additive.
[0031]
In the case of immersing the urethane elastic layer 11 in the surface treatment solution containing the additive, more specific treatment conditions will be described. The treatment temperature is set to 10 ° C. to 40 ° C., particularly 15 ° C. to 25 ° C. Is preferred. The immersion time depends on the viscosity of the treatment liquid, but is within 10 minutes, preferably within 5 minutes, and more preferably from 0.5 minutes to 3 minutes. Outside this time range, the surface layer 12 is still sticky, or the surface layer 12 is liable to crack and does not provide an excellent effect.
[0032]
Treatment solutions containing isocyanate include those in which an isocyanate compound is dissolved in an organic solvent, those in which an isocyanate compound and a polyol are dissolved in an organic solvent, and auxiliary agents that are commonly used in polyurethane formation reactions. And the like.
[0033]
The isocyanate compound may be any known compound, but can be selected from, for example, the aforementioned isocyanate compounds. The polyol may be any polyol as long as it can react with the above-described isocyanate compound to form a urethane compound. For example, the polyol can be selected from the above-mentioned polyols.
[0034]
As the organic solvent, an aprotic polar solvent is preferable, and ethyl acetate, dimethylformamide or a mixture thereof is particularly preferable. It is effective to adjust the amount of the organic solvent so that the viscosity of the surface treatment solution is 10 to 500 CP (centipoise).
[0035]
Additives that improve charging performance include acrylic-containing resins, charge control agents, silane coupling agents, silanes, and surfactants.
[0036]
Acrylic resin is a general term for resins mainly composed of esters of acrylic acid or methacrylic acid. The toner is charged by the frictional force between the toner and the developing roller surface by the toner layer thickness regulating member 7 and the toner supply roller 8. If the toner is to be negatively charged, a material on the plus side of the triboelectric charge train may be selected.
[0037]
Acrylic resin is the most positive resin material in the triboelectric train. However, when it is used for the surface layer, it is hard and easily cracked. Therefore, it is suitable to use a silicone-acrylic resin that is mixed with a silicone resin that is flexible and on the positive side of the triboelectric charge train. Furthermore, urethane / acrylic resin, which is a mixture of acrylic and urethane resin, may be used.
[0038]
Therefore, the addition of an acrylic resin or the addition of an acrylic / silicone resin is effective in improving the charging performance.
[0039]
When the charge control agent rubs, it has the same effect as an acrylic resin. Therefore, a positively chargeable charge control agent selected from nigrosine-based azine compounds and quaternary ammonium salts is finely pulverized and used. Therefore, the addition of a charge control agent, in particular, the addition of a positively chargeable charge control agent, is effective in improving the charging performance.
[0040]
A silane coupling agent is an organosilicon monomer having two different reactive groups in the molecule. One of the two reactive groups is a reactive group (such as a methoxy group, an ethoxy group, or a silanol group) that chemically bonds with inorganic substances (glass, metal, cinnabar, etc.). Another group is a reactive group (amino group, vinyl group, epoxy group, methacrylate group, mercapto group, etc.) that chemically bonds with organic materials (various synthetic resins). Here, for example, in the case of a silane coupling agent having an amino group, one reactive group reacts with Si or OH group on the surface of the added silicone resin, and other groups exist as unreacted groups. To do.
[0041]
When this unreacted amino group contacts or rubs with the toner, it supplies electrons to the toner to improve the charging performance of the toner. Among these, the amino group has the highest ability to donate electrons. Therefore, even when the silane coupling agent is added, the addition of the silane coupling agent having an amino group has an effect of improving the charging performance.
[0042]
Silane is an organosilicon compound monomer and the structure of a typical compound is RaSiX4-a (a = 0-3, R = -H, -CH3  , -C6H6  , CnH2n + 1Organic groups such as X = -Cl, -OCH3  , -OC2H5It reacts with compounds having active hydrogen, such as water, alcohol, and amine.
[0043]
The surfactant has a structure in which a hydrophilic group and a lipophilic group are bonded, and is classified into an anion, a cation, a non-ion, and a zwitterion depending on the electrical properties of the hydrophilic group in the solution. Surfactants having anions donate electrons when rubbing to improve the chargeability of the developer. In addition, since the surfactant having amphoteric ions has both anions and cations, it partially donates electrons.
[0044]
Therefore, the addition of a surfactant, especially the addition of a surfactant having an anion or amphoteric ion, has the effect of improving the charging performance.
[0045]
It is preferable that the urethane elastic layer 11 has a high hardness surface by the formed surface layer 12. For example, when the hardness is 70 ° (JISA) or more, the prevention of photoconductor contamination becomes even more effective. It is preferable that the solution penetrates to about 1 mm from the surface by this surface treatment.
[0046]
Next, additives for reducing the coefficient of friction will be described. In general, a resin having a small coefficient of friction has a good water repellency or a material having a low surface tension, and a typical one is a silicone resin or a fluororesin.
[0047]
Next, although each embodiment shown in FIGS. 4 to 6 will be described in detail, it goes without saying that the present invention is not limited to this embodiment. The developing roller 6 used in each of the examples was prepared by adding 5 parts by weight of carbon black to 100 parts by weight of Kurapol P-2010 (manufactured by Kuraray Co., Ltd.), stirring the mixture, adjusting the temperature to 100 ° C., and then coronate C-HX (Japan). 20 parts by weight of polyurethane (made by Polyurethane Co., Ltd.) was added and stirred, and the mixture was poured into a mold preheated to 120 ° C. in which a core metal 10 (outer diameter 12 mm, length 270 mm) was previously placed, and at 130 ° C. Heated for 60 minutes in the urethane elastic layer 11 of the roller obtained under the same conditions (with the surface treatment solution kept at 20 ° C., immersed in the above-mentioned roller for a predetermined time and then heated in an oven kept at 120 ° C. for 20 minutes. The surface layer 12 is formed.
[0048]
The surface treatment solution uses MR400 (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) as the isocyanate compound and ethyl acetate as the organic solvent.
[0049]
In addition, the measurement of fog is described. The fog measurement is measured as follows in order to quantify the reversely charged toner adhering to the photosensitive drum 1. Utilizing the fact that the reflectivity decreases when there is a large amount of reversely charged toner adhering to the photosensitive drum 1, the power supply of the printer in an unprinted state is momentarily cut off, and the photosensitive drum 1 and the transfer roller 5 are placed on the photosensitive drum at the contact portion. Apply a highly transparent tape.
[0050]
Thereby, the reversely charged toner adhering to the photosensitive drum is transferred to the transparent tape. This tape is pasted on unused printing paper. The paper to be pasted is preferably a paper with high reflectivity. On the other hand, an unused transparent tape is stuck on the same printing paper.
[0051]
The measuring instrument for measuring the reflectance used was Minolta. Place the print paper with the transparent tape with the reversely charged toner on it and the print paper with the unused transparent tape on the paper with a reflectivity of 95% or more or a flat table. Measure the value.
[0052]
Fog value = K (%)-X (%) ... (1)
Here, K is the reflectance of the unused transparent tape, and X is the reflectance of the transparent tape to which the reversely charged toner is transferred.
[0053]
In addition, the measurement of blur will be described. Scratch means that when a character, a bold character, or a full surface printing is performed, a part of the character is not printed and white is removed.
[0054]
Example 1
The surface treatment solution was prepared by dissolving 100 parts by weight of MR400 (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) and 15 parts by weight of a silicone acrylic copolymer resin (manufactured by Toagosei Co., Ltd., Aron GS-30) in 900 parts by weight of ethyl acetate. Get dispersed.
[0055]
Comparative example
For comparison, as a surface treatment solution, 100 parts by weight of MR400 (manufactured by Nippon Polyurethane) is dissolved and dispersed in 900 parts by weight of ethyl acetate to obtain a surface treatment solution having no additive.
[0056]
Example 2
The surface treatment solution consists of 100 parts by weight of MR400 (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) and a nigrosine-based azine compound (BONTRON N-01: manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.) having an average particle size of 10 to 15 μm to increase the specific surface area as an additive. And 5 parts by weight of the charge control agent obtained by pulverizing the powder into fine powder particles having a particle size of 1 μm or less are dissolved and dispersed in 900 parts by weight of ethyl acetate.
[0057]
Example 3
The surface treatment solution consists of 100 parts by weight of MR400 (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) and 15 parts by weight of a silane coupling agent (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., N-β (aminoethyl) γ-aminepropyltriethoxysilane, KBM603). Are dissolved and dispersed in 900 parts by weight of ethyl acetate.
[0058]
Example 4
The surface treatment solution is obtained by dissolving and dispersing 100 parts by weight of MR400 (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) and 5 parts by weight of chlorosilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trimethylchlorosilane, KA31) in 900 parts by weight of ethyl acetate.
[0059]
Example 5
The surface treatment solution was composed of 100 parts by weight of MR400 (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) and 5 parts by weight of an anionic surfactant (manufactured by Lion, alkyl ether sulfate ester, Sannol LMT-1430) as an additive, 900 parts by weight of ethyl acetate. It is obtained by dissolving and dispersing in the part.
[0060]
Example 6
The surface treatment solution is obtained by dissolving and dispersing 100 parts by weight of MR400 (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) and 15 parts by weight of powdered silicone resin (X40-2134, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) in 900 parts by weight of ethyl acetate. obtain.
[0061]
Example 7
The surface treatment solution is obtained by dissolving and dispersing 100 parts by weight of MR400 (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) and 5 parts by weight of a fluororesin (manufactured by Dainippon Ink, Inc., TR-230K) in 900 parts by weight of ethyl acetate. .
[0062]
Example 8
The surface treatment solution consists of 100 parts by weight of MR400 (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.), 15 parts by weight of silicone acrylic copolymer resin (manufactured by Toagosei Co., Ltd., Aron GS-30), and a powdered silicone resin (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). And X40-2134), 15 parts by weight, obtained by dissolving and dispersing in 900 parts by weight of ethyl acetate.
[0063]
Example 9
The surface treatment solution consists of 100 parts by weight of MR400 (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) and a nigrosine-based azine compound (BONTRON N-01: manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.) having an average particle size of 10 to 15 μm to increase the specific surface area as an additive. ) Is dissolved and dispersed in 900 parts by weight of ethyl acetate and 5 parts by weight of a charge control agent obtained by pulverizing the powder into 1 μm or less fine particles and 15 parts by weight of a powdery silicone resin (X40-2134, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). Let me get it.
[0064]
Example 10
The surface treatment solution consists of 100 parts by weight of MR400 (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) and 15 parts by weight of silane coupling agent (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., N-β (aminoethyl) γ-aminepropyltriethoxysilane, KBM603) as an additive. And 15 parts by weight of powdered silicone resin (X40-2134, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) are dissolved and dispersed in 900 parts by weight of ethyl acetate.
[0065]
Example 11
The surface treatment solution consists of 100 parts by weight of MR400 (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.), 5 parts by weight of chlorosilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trimethylchlorosilane, KA31) and powdered silicone resin (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., X40-2134). 15 parts by weight is obtained by dissolving and dispersing in 900 parts by weight of ethyl acetate.
[0066]
Example 12
The surface treatment solution consists of 100 parts by weight of MR400 (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.), 5 parts by weight of an anionic surfactant (manufactured by Lion Corporation, alkyl ether sulfate ester salt, Sannol LMT-1430) and powdered silicone resin (Shin-Etsu). It is obtained by dissolving and dispersing 15 parts by weight of X40-2134) made by Kagaku Co. in 900 parts by weight of ethyl acetate.
[0067]
Example 13
The surface treatment solution consists of 100 parts by weight of MR400 (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.), 15 parts by weight of silicone acrylic copolymer resin (manufactured by Toagosei Co., Ltd., Aron GS-30) and fluororesin (manufactured by Dainippon Ink, TR-230K) is obtained by dissolving and dispersing 5 parts by weight in 900 parts by weight of ethyl acetate.
[0068]
Example 14
The surface treatment solution consists of 100 parts by weight of MR400 (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.), 15 parts by weight of silicone acrylic copolymer resin (manufactured by Toagosei Co., Ltd., Aron GS-30), and silane coupling agent (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). N-β (aminoethyl) γ-aminepropyltriethoxysilane, KBM603) and 15 parts by weight of powdered silicone resin (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., X40-2134) are dissolved and dispersed in 900 parts by weight of ethyl acetate. Get.
[0069]
Example 15
The surface treatment solution consists of 100 parts by weight of MR400 (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.), 15 parts by weight of silicone acrylic copolymer resin (manufactured by Toagosei Co., Ltd., Aron GS-30), and silane coupling agent (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). , N-β (aminoethyl) γ-aminepropyltriethoxysilane, KBM603), 15 parts by weight, anionic surfactant (manufactured by Lion, alkyl ether sulfate ester, Sannol LMT-1430), 5 parts by weight, and powdered silicone It is obtained by dissolving and dispersing 15 parts by weight of a resin (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., X40-2134) in 900 parts by weight of ethyl acetate.
[0070]
Example 16
The surface treatment solution consists of 100 parts by weight of MR400 (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.), 15 parts by weight of silicone acrylic copolymer resin (manufactured by Toagosei Co., Ltd., Aron GS-30), and silane coupling agent (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). , N-β (aminoethyl) γ-aminepropyltriethoxysilane, KBM603) 15 parts by weight, anionic surfactant (manufactured by Lion, alkyl ether sulfate ester, Sannol LMT-1430) 5 parts by weight, large specific surface area 5 parts by weight of a charge control agent obtained by pulverizing a nigrosine-based azine compound (BONTRON N-01: manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.) having an average particle diameter of 10 to 15 μm into fine powder particles having a particle diameter of 1 μm or less, and 900 parts by weight of ethyl acetate with 15 parts by weight of powdered silicone resin (X40-2134, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) It is obtained by dissolving and dispersing in an amount of part.
[0071]
Comparison between Example and Comparative Example
The effects will be described sequentially from the first embodiment. The developing roller 1 is incorporated in the developing device 4 shown in FIG. 3 and compared with the case where the developing roller of the comparative example is used. As for fog characteristics, the comparative example is improved to 10% while the embodiment 1 is improved to 2%.
[0072]
In the comparative example, the friction coefficient is 50 degrees as measured by the method shown in Measurement 1, and the friction coefficient is considerably large. In the life test, blurring occurs after printing 10K sheets.
Example 1 is improved to 25 degrees, and in the life test, the number of occurrences of scraping is improved to 15K.
[0073]
Similarly, as shown in Examples 2 to 5, the additive for the purpose of improving fog is improved from 1% to 3% so that there is no problem. The coefficient of friction is improved from 25 degrees to 30 degrees, and the number of printed sheets on which blurring occurs is improved from 13K to 15K sheets.
[0074]
In Examples 6 to 7, the additive for improving the fog was not added and only the additive for improving the coefficient of friction was added. Therefore, the fog was not sufficiently satisfactory at 4% to 5%, but the coefficient of friction was 15%. It has become smaller and does not cause blurring up to 20K sheets which is the lifetime.
[0075]
In Examples 8 to 13, since an additive for improving fog and an additive for reducing the coefficient of friction are added, the fog is sufficiently satisfactory at 1% to 2%. Further, the friction coefficient is as small as 10 degrees to 13 degrees, and no blur is generated until 20K printing which is the life.
[0076]
In Examples 14 to 16, since two or more additives for improving fogging are added, the fogging level is sufficiently satisfactory at 1%. There was no problem of using two or more additives together. The friction coefficient is as small as 12 degrees to 13 degrees, and no blurring occurs until 20K printing, which is the lifetime.
[0077]
As described above, as shown in FIGS. 4 to 6, the additive added for the purpose of improving the fog is improved to the level of 1% to 3% where the fog is not caused by improving the charging property of the developing roller 6. Yes. A silane coupling agent having an amino group is particularly excellent, and the vinyl group, epoxy group, methacryl group, and mercapto group are deteriorated in this order.
[0078]
Scratch does not occur up to 13K-15K printing, but it is not sufficient. However, by adding an additive that reduces the friction coefficient, it is possible to obtain the developing roller 6 that does not cause any blurring until the printing of 20K sheets, which is the lifetime.
[0079]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
[0080]
It is formed by dissolving an additive for improving charging performance in a treatment solution containing isocyanate, and immersing an elastic layer mainly composed of semiconductive urethane rubber on the surface of the conductive core metal in the surface treatment solution. By providing the surface layer on the elastic layer, the charging performance between the developing roller and the toner is improved, and the toner charge amount is increased, so that the fog phenomenon during printing can be prevented.
[0081]
In addition, additives that improve charging performance and improve wear resistance are dissolved in the treatment solution containing isocyanate, and the surface treatment solution is mainly composed of semiconductive urethane rubber on the surface of the conductive metal core. By providing the elastic layer with a surface layer formed by immersing the configured elastic layer, the charging performance between the developing roller and the toner is improved, the toner charge amount is increased, and the toner supply roller is developed. Since the wear resistance of the roller is improved and the toner supply capability from the toner supply roller to the developing roller is improved, the fogging phenomenon and the blurring phenomenon during printing can be prevented.
[0082]
Further, by providing a surface layer mainly composed of isocyanate on an elastic layer mainly composed of urethane rubber, contact between the polyol contained in the urethane rubber and the photosensitive drum can be reduced, so that contamination of the photosensitive drum can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a developing roller according to an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the developing roller shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus.
FIG. 4 is an explanatory view (1) showing an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory view (2) showing an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory view (3) showing an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
6 Development roller
11 Urethane elastic layer
12 Surface layer

Claims (10)

導電性芯金の表面に半導電性ウレタンゴムを主体として構成された弾性層を形成した現像ローラにおいて、
イソシアネートを含有する処理溶液に
(1)トナー帯電極性と逆極性を有する材料
(2)帯電制御剤
(3)シランカップリング剤
(4)シラン
(5)界面活性剤
から少なくとも一つを添加物として溶解させ、
前記処理溶液に前記弾性層を浸漬させて、前記弾性層に表面層を形成することを特徴とする現像ローラ。
In the developing roller in which an elastic layer mainly composed of semiconductive urethane rubber is formed on the surface of the conductive metal core,
In the treatment solution containing isocyanate, (1) a material having a polarity opposite to that of the toner, (2) a charge control agent, (3) a silane coupling agent, (4) silane, and (5) a surfactant as an additive. Dissolve,
A developing roller, wherein the elastic layer is immersed in the processing solution to form a surface layer on the elastic layer.
導電性芯金の表面に半導電性ウレタンゴムを主体として構成された弾性層を形成した現像ローラにおいて、
イソシアネートを含有する処理溶液に
第1の添加物として
(1)トナー帯電極性と逆極性を有する材料
(2)帯電制御剤
(3)シランカップリング剤
(4)シラン
(5)界面活性剤
から少なくとも一つを溶解させ、
第2の添加物として
(6)シリコーンを含有する樹脂
(7)フッ素を含有する樹脂
から少なくとも一つを溶解させ、
前記処理溶液に前記弾性層を浸漬させて、前記弾性層に表面層を形成することを特徴とする現像ローラ。
In the developing roller in which an elastic layer mainly composed of semiconductive urethane rubber is formed on the surface of the conductive metal core,
As a first additive to a treatment solution containing isocyanate, (1) a material having a polarity opposite to the toner charging polarity, (2) a charge control agent, (3) a silane coupling agent, (4) silane, and (5) a surfactant. Dissolve one,
(6) a resin containing silicone as a second additive, (7) dissolving at least one from a resin containing fluorine,
A developing roller, wherein the elastic layer is immersed in the processing solution to form a surface layer on the elastic layer.
前記トナー帯電極性と逆極性を有する材料を含有する樹脂は、シリコーン樹脂との化合物であり、硬化後の重量比で5〜50%添加含有する請求項1記載、又は請求項2記載の現像ローラ。3. The developing roller according to claim 1, wherein the resin containing a material having a polarity opposite to the toner charging polarity is a compound with a silicone resin, and is added in an amount of 5 to 50% by weight ratio after curing. . 前記帯電制御剤は、正電荷用電荷制御剤を含有する請求項1記載、又は請求項2記載の現像ローラ。The developing roller according to claim 1, wherein the charge control agent contains a charge control agent for positive charge. 前記シランカップリング剤は、アミノ基を含有する請求項1記載、又は請求項2記載の現像ローラ。The developing roller according to claim 1, wherein the silane coupling agent contains an amino group. 前記シランは、加水分解基として塩素基を有するクロロシランを含有する請求項1記載、又は請求項2記載の現像ローラ。The developing roller according to claim 1, wherein the silane contains chlorosilane having a chlorine group as a hydrolysis group. 前記界面活性剤は、界面活性剤の分類として陰イオン系又は両イオン系の界面活性剤を添加含有する請求項1記載、又は請求項記載2の現像ローラ。The developing roller according to claim 1, wherein the surfactant further contains an anionic or amphoteric surfactant as a classification of the surfactant. 分子量の大きなシリコーン樹脂を処理溶剤に添加含有し、溶剤が熱処理後、前記弾性層表面にシリコーン樹脂が析出することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の現像ローラ。The developing roller according to claim 1, wherein a silicone resin having a large molecular weight is added to the processing solvent, and the silicone resin is deposited on the surface of the elastic layer after the solvent is heat-treated. 分子量の大きなフッ素樹脂を処理溶剤に添加含有し、溶剤が熱処理後、前記弾性層表面にフッ素樹脂が析出することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の現像ローラ。The developing roller according to claim 1, wherein a fluororesin having a large molecular weight is added to the processing solvent, and the fluororesin is deposited on the surface of the elastic layer after the solvent is heat-treated. 請求項1又は請求項2及び請求項3〜9記載の現像ローラを使用し、非磁性1成分負帯電現像剤により構成されることを特徴とする現像装置。A developing device comprising the developing roller according to claim 1 or 2, and a non-magnetic one-component negatively charged developer.
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