JP2008015008A - Method for manufacturing toner supply roller and toner supply roller - Google Patents

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Kazunori Suzuki
和紀 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a toner supply roller that has low hardness as a roller and little oozing of an unreacted polyol component on the roller surface. <P>SOLUTION: The roller is manufactured by injecting a urethane foam source material into a roller form molding die incorporating a core metal, foaming and curing the source material in the die to form an urethane foam layer on the perimeter of the core metal, coating the surface of the urethane foamed layer with an isocyanate compound by impregnation, treating the impregnated isocyanate compound by blowing hot air at a temperature of the melting point or higher of the compound, and then making the compound react with the urethane foam. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、トナー供給ローラの製造方法及びトナー供給ローラに係るものである。   The present invention relates to a toner supply roller manufacturing method and a toner supply roller.

一般に、複写機、プリンター等の電子写真方式の画像形成装置(以下、電子写真装置ということがある)における現像部には、静電潜像を保持する画像形成体と、この画像形成体に当接して表面に担持したトナーにより静電潜像をトナー画像として可視画像化する現像ローラがある。そして、この現像ローラにはトナー供給ローラによりトナーが供給される。すなわち、トナーが、トナー収容部からトナー供給ローラおよび現像ローラを介して静電潜像が形成されている画像形成体まで搬送され、現像部でトナー画像が形成される。   In general, a developing unit in an electrophotographic image forming apparatus (hereinafter, also referred to as an electrophotographic apparatus) such as a copying machine or a printer includes an image forming body that holds an electrostatic latent image, and the image forming body. There is a developing roller that visualizes an electrostatic latent image as a toner image with toner held in contact with the surface. The developing roller is supplied with toner by a toner supply roller. That is, the toner is transported from the toner storage portion to the image forming body on which the electrostatic latent image is formed via the toner supply roller and the developing roller, and a toner image is formed in the developing portion.

この現像機構において良好な画像形成を行うには、トナーの薄層が現像ローラ表面にムラなく均一に形成されて担持されていることが必要で、現像ローラ自体のトナー保持性能等に加え、トナー供給ローラの性能、特に表面のセル開口等の表面性能が重要となる。すなわち、トナー供給ローラには、現像ローラに当接して、摩擦帯電、トナーの供給および掻き取りを行うことにより、現像ローラ表面上に均一な帯電および厚みのトナー層を形成する性能が要求されている。   In order to perform good image formation in this developing mechanism, it is necessary that a thin layer of toner is uniformly formed and supported on the surface of the developing roller without unevenness. In addition to the toner holding performance of the developing roller itself, the toner The performance of the supply roller, particularly the surface performance such as cell opening on the surface, is important. That is, the toner supply roller is required to have a performance of forming a toner layer having a uniform charge and thickness on the surface of the developing roller by contacting the developing roller and performing frictional charging, toner supply, and scraping. Yes.

上記要求を満足できる良好な表面のセル開口を有するトナー供給ローラを得るために、従来から、様々な検討が重ねられてきている。例えば、トナー供給ローラは、一般に、スラブ発泡や型発泡して製造されたフォーム材からロール素材を切り出し、それに芯金を通した後、表面を研磨して、ロール形状に仕上げて製造される。この製造方法では、ウレタンフォームの表面を研磨により円柱状に削り落とし、フォームの網目をローラ表面とするが、研磨により表面が毛羽立ち、表面性状が悪化してしまう場合がある。また、研磨工程が必要であり、そのための設備投資も過大となり、最終的に製品コスト高につながるという問題を有していた。   Various studies have been made in the past in order to obtain a toner supply roller having a cell opening with a satisfactory surface that satisfies the above requirements. For example, a toner supply roller is generally manufactured by cutting a roll material from a foam material manufactured by slab foaming or mold foaming, passing the core through it, polishing the surface, and finishing it into a roll shape. In this manufacturing method, the surface of the urethane foam is scraped off into a cylindrical shape by polishing, and the foam mesh is used as the roller surface. However, the surface may become fuzzy and the surface properties may deteriorate due to the polishing. In addition, a polishing process is necessary, and the capital investment for that is excessive, which ultimately leads to high product costs.

これに対して、成形品が最終形状となる金型にて、芯金とウレタンフォームとを一体成形するとともに、特殊な金型表面とし、表面のスキン開口率をコントロールし、表面開口率20%以上、ローラ硬度350g以下であるウレタンフォーム製トナー供給ローラの製造方法が提案されている(例えば、特許文献1)。   On the other hand, the core metal and urethane foam are integrally molded in a mold with the final shape of the molded product, and a special mold surface is used to control the skin opening ratio of the surface, and the surface opening ratio is 20%. As described above, a method of manufacturing a urethane foam toner supply roller having a roller hardness of 350 g or less has been proposed (for example, Patent Document 1).

このようにして形成されたウレタンフォーム製トナー供給ローラは、ポリオール成分が反応しきれず残ってしまい、ローラ表面に未反応ポリオール成分が染み出し、他のキーパーツ(現像ローラ、画像形成体、トナー等)を汚染し、画像不良を起こす場合があった。未反応ポリオール成分をなくすために、ポリオール成分とポリイソシアネート成分の当量比を同等若しくはポリイソシアネート成分過剰にすることが知られている(例えば、非特許文献1)。   In the urethane foam toner supply roller formed in this way, the polyol component does not fully react and remains, the unreacted polyol component oozes out on the roller surface, and other key parts (developing roller, image forming body, toner, etc.) ) May be contaminated and image defects may occur. In order to eliminate the unreacted polyol component, it is known that the equivalent ratio of the polyol component and the polyisocyanate component is equivalent or the polyisocyanate component is excessive (for example, Non-Patent Document 1).

しかしながら、ポリイソシアネート成分の比率を高くした場合、ローラ硬度が高くなり、トナーにかかる負荷が多くなってしまい、トナーの劣化が促進され、ひいては画像不良の原因となる。
特開平9−274373号公報 今井嘉夫著、「ウレタンフォーム」、(株)高分子刊行会、1987年5月20日、p.41−42
However, when the ratio of the polyisocyanate component is increased, the roller hardness is increased, the load on the toner is increased, the deterioration of the toner is promoted, and this causes the image defect.
JP-A-9-274373 Yoshio Imai, “Urethane Foam”, Kobunshi Publishing Co., Ltd., May 20, 1987, p. 41-42

したがって、本発明の課題は、ローラとしては低硬度であり、かつローラ表面に未反応ポリオール成分の染み出しが殆どないトナー供給ローラおよびその製造方法を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a toner supply roller that has a low hardness as a roller and hardly exudes an unreacted polyol component on the roller surface, and a method for manufacturing the same.

本発明は以下により、その目的を達成する。   The present invention achieves the object by the following.

すなわち、本発明は、芯金上にウレタンフォーム層を設けたトナー供給ローラの製造方法であって、少なくとも工程(1)〜工程(4)からなることを特徴とするトナー供給ローラの製造方法である。
(1)芯金を内蔵したローラ形状成型金型にポリオール成分およびポリイソシアネート成分を主成分とするウレタンフォーム原料を注入し、該金型内で発泡硬化して、芯金の外周上にウレタンフォーム層を形成する工程。
(2)工程(1)で形成されたウレタンフォーム層の表面に、イソシアネート化合物を塗布含浸させる工程。
(3)工程(2)で用いたイソシアネート化合物の融点以上の温度で温風処理する工程。(4)含浸したイソシアネート化合物をウレタンフォームと反応させ、イソシアネート変性ウレタンフォーム層を形成する工程。
That is, the present invention is a method for manufacturing a toner supply roller in which a urethane foam layer is provided on a core metal, and includes at least steps (1) to (4). is there.
(1) A urethane foam raw material mainly composed of a polyol component and a polyisocyanate component is injected into a roller-shaped molding die containing a core metal, foamed and cured in the mold, and urethane foam is formed on the outer periphery of the core metal. Forming a layer;
(2) A step of applying and impregnating an isocyanate compound on the surface of the urethane foam layer formed in step (1).
(3) A step of performing hot air treatment at a temperature equal to or higher than the melting point of the isocyanate compound used in step (2). (4) A step of reacting the impregnated isocyanate compound with urethane foam to form an isocyanate-modified urethane foam layer.

ウレタンフォーム原料のNCOインデックスが、60以上90以下であることが好ましい。   The NCO index of the urethane foam raw material is preferably 60 or more and 90 or less.

工程(2)のウレタンフォーム層表面へのイソシアネート化合物の塗布含浸が、イソシアネート化合物の吹き付けであることが好ましい。   The impregnation of the isocyanate compound on the surface of the urethane foam layer in the step (2) is preferably spraying of the isocyanate compound.

工程(2)のウレタンフォーム層表面へのイソシアネート化合物の塗布含浸が、イソシアネート化合物のロールコートであることが好ましい。   It is preferable that the application and impregnation of the isocyanate compound on the surface of the urethane foam layer in the step (2) is a roll coat of the isocyanate compound.

また、本発明は、上記トナー供給ローラの製造方法により製造されたことを特徴とするトナー供給ローラである。   According to another aspect of the present invention, there is provided a toner supply roller manufactured by the above-described toner supply roller manufacturing method.

本発明の製造方法により、ウレタンフォーム層表面から未反応ポリオール成分の染み出しが殆んどないトナー供給ローラが安価かつ確実に製造できる。また、該製造方法で製造されたトナー供給ローラは、最表面のみがポリイソシアネート成分が多い状態のウレタンフォームで、ウレタンフォーム層内部はポリオール成分の比率が低いために低硬度である。したがって、ローラ全体としては低硬度で、かつ表面に未反応ポリオール成分の染み出しが殆んどないので、本発明の製造方法で製造されたトナー供給ローラは電子写真装置のトナー供給ローラとしてきわめて優れた性能を有する。   According to the production method of the present invention, a toner supply roller in which the unreacted polyol component hardly leaks from the surface of the urethane foam layer can be produced inexpensively and reliably. Further, the toner supply roller manufactured by the manufacturing method is a urethane foam in which only the outermost surface is rich in polyisocyanate component, and the inside of the urethane foam layer has a low hardness because the ratio of the polyol component is low. Therefore, since the entire roller has a low hardness and hardly seeps out unreacted polyol components on the surface, the toner supply roller manufactured by the manufacturing method of the present invention is extremely excellent as a toner supply roller of an electrophotographic apparatus. Have good performance.

以下、本発明の詳細について説明する。   Details of the present invention will be described below.

図1は、本発明が対象とするトナー供給ローラの一例の斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view of an example of a toner supply roller targeted by the present invention.

図1において、1はトナー供給ローラであり、該トナー供給ローラ1は、円柱状の芯金2と、該芯金2の周りにウレタンフォームからなる弾性層(ウレタンフォーム層)3を備えている。   In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a toner supply roller. The toner supply roller 1 includes a cylindrical cored bar 2 and an elastic layer (urethane foam layer) 3 made of urethane foam around the cored bar 2. .

芯金2は、従来公知のローラに使用される材料と同様のものでよく、例えば、鉄等で作製することができる。本発明においては、芯金2の外径としては2mmから10mmの範囲が適当である。   The core metal 2 may be the same as the material used for a conventionally known roller, and can be made of, for example, iron. In the present invention, the outer diameter of the cored bar 2 is suitably in the range of 2 mm to 10 mm.

本発明は、上記したように、芯金2上にウレタンフォーム層3を設けたトナー供給ローラ1の製造方法であり、該製造方法は、少なくとも下記工程からなっている。
(1)芯金を内蔵したローラ形状成型金型にポリオール成分およびポリイソシアネート成分を主成分とするウレタンフォーム原料を注入し、該金型内で発泡硬化して、芯金の外周上にウレタンフォーム層を形成する工程。
(2)工程(1)で形成されたウレタンフォーム層の表面に、塗布範囲を少なくともローラ中央部を中心として長手方向に画像幅として、イソシアネート化合物を塗布含浸させる工程。
(3)工程(2)で用いたイソシアネート化合物の融点以上の温度で温風処理する工程。
(4)含浸したイソシアネート化合物をウレタンフォームと反応させ、イソシアネート変性ウレタンフォーム層を形成する工程。
As described above, the present invention is a manufacturing method of the toner supply roller 1 in which the urethane foam layer 3 is provided on the core metal 2, and the manufacturing method includes at least the following steps.
(1) A urethane foam raw material mainly composed of a polyol component and a polyisocyanate component is injected into a roller-shaped molding die containing a core metal, foamed and cured in the mold, and urethane foam is formed on the outer periphery of the core metal. Forming a layer;
(2) A step of applying and impregnating an isocyanate compound on the surface of the urethane foam layer formed in the step (1) with an application range as an image width in the longitudinal direction centering on at least the roller central portion.
(3) A step of performing hot air treatment at a temperature equal to or higher than the melting point of the isocyanate compound used in step (2).
(4) A step of reacting the impregnated isocyanate compound with urethane foam to form an isocyanate-modified urethane foam layer.

本発明で使用するウレタンフォーム原料は、従来公知のウレタンフォーム製造に使用されるポリオール成分とポリイソシアネート成分からなるものであれば限定されず、いずれでも使用可能である。   The urethane foam raw material used in the present invention is not limited as long as it is composed of a polyol component and a polyisocyanate component that are used for producing a conventionally known urethane foam, and any of them can be used.

ポリオール成分としては、特に軟質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にものの中からの適宜選択して使用する。   The polyol component is appropriately selected from known materials such as polyether polyols, polyester polyols, polymer polyols and the like, which are particularly used in the production of flexible urethane foams.

また、ポリイソシアネート成分としても、少なくとも2官能のポリイソシアネートであれば使用可能である。例えば、2、4−及び2、6−トリレンジイソシアネート(TDI)、オルトトルイ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)、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成分(ポリメリックMDI)等が挙げられる。そして、これらポリイソシアネートは単独でまた2種以上を併用して使用する。   As the polyisocyanate component, any polyisocyanate that is at least bifunctional can be used. For example, 2,4- and 2,6-tolylene diisocyanate (TDI), orthotoluidine diisocyanate (TODI), naphthylene diisocyanate (NDI), xylylene diisocyanate (XDI), 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), Examples thereof include carbodiimide-modified MDI, polymethylene polyphenyl polyisocyanate component (polymeric MDI), and the like. These polyisocyanates are used alone or in combination of two or more.

また、ウレタンフォーム原料は、上記ポリオール成分およびポリイソシアネート成分と共に、架橋剤、発泡剤、ウレタン化触媒、難燃剤、充填剤、所望の導電性を付与するための導電性付与剤、帯電防止剤等が適宜使用される。   In addition, the urethane foam raw material, together with the above polyol component and polyisocyanate component, includes a crosslinking agent, a foaming agent, a urethanization catalyst, a flame retardant, a filler, a conductivity imparting agent for imparting desired conductivity, an antistatic agent, etc. Are used as appropriate.

本発明の製造方法において、まず、芯金を内蔵したローラ形状成型金型にポリオール成分およびポリイソシアネート成分を主成分とするウレタンフォーム原料を注入し、該金型内で発泡硬化して、芯金の外周上にウレタンフォーム層を形成して、芯金上にウレタンフォーム層を有するローラ(原料ローラ)を製造する。   In the production method of the present invention, first, a urethane foam raw material mainly composed of a polyol component and a polyisocyanate component is injected into a roller-shaped molding die incorporating a cored bar, and foam-cured and cured in the mold. A roller (raw material roller) having a urethane foam layer on the core is formed by forming a urethane foam layer on the outer periphery of the core.

ここで、製造される原料ローラは、ウレタンフォーム層が十分に柔軟であることが望ましいので、ポリオール成分に対してポリイソシアネート成分を等モルより少なめで使用することが好ましい。そのためにイソシアネートと反応する活性水素に対するイソシアネートの比率を示すNCOインデックス(活性水素に対し等モル量のイソシアネートがあるとき100である)で60から90の範囲、好ましくは60から80の範囲とすることが望ましい。ポリイソシアネート成分の量を少なくしすぎる(すなわち、NCOインデックスを小さくしすぎる)と、未反応のポリオール成分が多くて、染み出し量が多くなり、トナーや現像ローラを汚染し、画像不良の原因となるので好ましくない。また、ポリイソシアネート成分の比率を高くしすぎると、ローラ硬度が高くなり、トナーに負荷がかかり、トナーの劣化を促進するので好ましくない。   Here, since it is desirable for the raw material roller to be manufactured that the urethane foam layer is sufficiently flexible, it is preferable to use the polyisocyanate component in less than an equimolar amount with respect to the polyol component. Therefore, the NCO index (100 when there is an equimolar amount of isocyanate with respect to active hydrogen) is in the range of 60 to 90, preferably in the range of 60 to 80, indicating the ratio of isocyanate to active hydrogen that reacts with isocyanate. Is desirable. If the amount of the polyisocyanate component is too small (that is, if the NCO index is too small), the amount of unreacted polyol component increases, the amount of exudation increases, and the toner and developing roller are contaminated, causing image defects. This is not preferable. On the other hand, if the ratio of the polyisocyanate component is too high, the roller hardness increases, a load is applied to the toner, and the deterioration of the toner is promoted.

金型内でのウレタンフォーム層の形成は、ウレタンフォーム原料の組成、触媒の使用量等により適宜決定されるが、通常、温度25℃から80℃、反応時間3分から30分で行われる。発泡硬化終了後に金型から取り出され、必要により追加の硬化処理が行われた後、次の工程(2)に供される。   The formation of the urethane foam layer in the mold is appropriately determined depending on the composition of the urethane foam raw material, the amount of catalyst used, and the like. After completion of the foam curing, the resin is taken out of the mold and subjected to an additional curing treatment as necessary, and then subjected to the next step (2).

なお、芯金の周りのウレタンフォーム層としては、芯金の長手方向に、使用する画像形成装置で必要とされる長さは、通常100mmから300mmであり、そして厚みは通常1mmから20mm、好ましくは2mmから10mmとされる。そして、ここでウレタンフォーム層の硬度はできるだけ、低い方が望ましく、後に形成されるイソシアネート化合物による表面処理後のローラ硬度が後述する方法で測定したとき、40gから300gの範囲になる硬度であることが好ましい。   As the urethane foam layer around the core metal, the length required for the image forming apparatus used in the longitudinal direction of the core metal is usually 100 mm to 300 mm, and the thickness is usually 1 mm to 20 mm, preferably Is from 2 mm to 10 mm. And here, the hardness of the urethane foam layer is desirably as low as possible, and when the roller hardness after the surface treatment with the isocyanate compound to be formed later is measured by the method described later, the hardness is in the range of 40 g to 300 g. Is preferred.

工程(2)では、以上により製造された原料ローラのウレタンフォーム層表面から、イソシアネート化合物を塗布し、ウレタンフォーム層にイソシアネート化合物を含浸させる。ここでの塗布範囲としては、少なくともローラ中央部を中心として長手方向に画像幅とすることが好ましい。   In the step (2), an isocyanate compound is applied from the surface of the urethane foam layer of the raw material roller manufactured as described above, and the urethane foam layer is impregnated with the isocyanate compound. The application range here is preferably the image width in the longitudinal direction centered at least on the center of the roller.

ここで使用するイソシアネート化合物として、上記ウレタンフォーム原料で挙げたポリイソシアネート成分の他、フェニルイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、水添キシレンジイソシアネート(水添XDI)等も使用可能である。なお、ウレタンフォーム層への塗布含浸はイソシアネート化合物を液状で行うので、常温で液状あるいは比較的融点が低いものが好ましい。   As the isocyanate compound used here, in addition to the polyisocyanate components mentioned in the urethane foam raw material, phenyl isocyanate, hexamethylene diisocyanate (HMDI), isophorone diisocyanate (IPDI), hydrogenated xylene diisocyanate (hydrogenated XDI), etc. can be used. It is. In addition, since the application | coating impregnation to a urethane foam layer performs an isocyanate compound in a liquid state, what is liquid at normal temperature or a comparatively low melting | fusing point is preferable.

イソシアネート化合物のウレタンフォーム層への塗布含浸は、液状のイソシアネート化合物を刷毛、ローラ、スプレー、浸漬等により行うことが可能である。なお、含浸の容易さ、確実さ、操作の容易さ、過剰のイソシアネート化合物の除去の容易さ等から、(a)イソシアネート化合物の吹き付け、あるいは(b)イソシアネート化合物のロールコートが適当である。   The application and impregnation of the isocyanate compound on the urethane foam layer can be performed by brushing, roller, spraying, dipping, or the like of the liquid isocyanate compound. In view of ease of impregnation, certainty, ease of operation, ease of removal of excess isocyanate compound, (a) spraying of isocyanate compound or (b) roll coating of isocyanate compound is suitable.

イソシアネート化合物をウレタンフォーム層に含浸させる最も簡便な方法は、原料ローラをイソシアネート化合物浴に浸漬することであるが、浸漬では、イソシアネート化合物がウレタンフォーム層内部にまで行き渡り、ローラ硬度が高くなる。また、イソシアネート化合物浴への浸漬では、ウレタンフォーム層表面上にイソシアネート化合物が過剰に残存しやすい。その残存イソシアネート化合物が空気中の水分と反応してウレア樹脂を形成し、結果として硬いウレア樹脂層がウレタン樹脂表面に形成されてしまい、弾性が損なわれる原因になる。したがって、ウレタンフォーム層表面にイソシアネート化合物を吹き付けやロールコートすることが好ましい。イソシアネート化合物のウレタンフォーム層への塗布含浸は、イソシアネート化合物が液状である温度で行う。   The simplest method for impregnating the urethane foam layer with the isocyanate compound is to immerse the raw material roller in the isocyanate compound bath. However, in the immersion, the isocyanate compound reaches the inside of the urethane foam layer, and the roller hardness increases. Moreover, in immersion in an isocyanate compound bath, an isocyanate compound tends to remain excessively on the surface of the urethane foam layer. The residual isocyanate compound reacts with moisture in the air to form a urea resin, and as a result, a hard urea resin layer is formed on the surface of the urethane resin, causing a loss of elasticity. Therefore, it is preferable to spray or roll coat the isocyanate compound on the surface of the urethane foam layer. The impregnation of the isocyanate compound into the urethane foam layer is performed at a temperature at which the isocyanate compound is liquid.

なお、イソシアネート化合物の塗布範囲を、少なくともローラ中央部を中心として長手方向に画像幅とするのは、トナー供給ローラが当接する現像ローラへトナーを供給する際に、染み出すポリオール成分の影響が大きいからである。現像ローラの染み出したポリオール成分汚染を防止する意味から、トナー供給ローラのウレタンフォーム層の表面長手方向全部にイソシアネート化合物を塗布含浸させることが好ましい。   The application range of the isocyanate compound is set to the image width in the longitudinal direction centering at least on the central portion of the roller. The influence of the polyol component that exudes when supplying the toner to the developing roller in contact with the toner supply roller is large. Because. From the standpoint of preventing the contamination of the polyol component that has exuded from the developing roller, it is preferable to apply and impregnate the isocyanate compound all over the surface of the urethane foam layer of the toner supply roller.

イソシアネート化合物のウレタンフォーム層表面への塗布量は、ウレタンフォーム層の表面から10μm程度まで浸透する量が適当である。なお、該塗布量は、使用するイソシアネート化合物、ウレタンフォーム層の密度、ウレタンフォーム原料のNCOインデックス等により適宜好適な範囲は変わる。   The amount of the isocyanate compound applied to the surface of the urethane foam layer is suitably an amount that penetrates from the surface of the urethane foam layer to about 10 μm. The suitable amount of the coating amount varies depending on the isocyanate compound used, the density of the urethane foam layer, the NCO index of the urethane foam raw material, and the like.

その後、工程(3)において、ウレタンフォーム層表面に塗布含浸されたイソシアネート化合物は、該イソシアネート化合物の融点以上の温度で温風処理される。この工程における温風処理は、ウレタンフォーム層表面に塗布含浸されたイソシアネート化合物を確実にウレタンフォーム層の表面層内部に均等に浸透させるとともに、表面に過剰に残るイソシアネート化合物を温風により除去する役割をする。そのために、イソシアネート化合物が溶解していることが望ましいので、通常、温風処理の温度をイソシアネート化合物の融点以上とする。したがって、ここで用いる温風として、塗布したイソシアネート化合物融点以上の温度である空気、窒素、アルゴン等の気体を使用することが好ましい。なお、温風処理の温度を高くしすぎると、過剰で除去されるべきイソシアネート化合物がウレタンフォーム層と部分的に反応して、ウレタンフォーム層を部分的に硬くしてしまうので、ウレタンフォーム層と反応が生じない最高温度以下であることが望ましい。ここでいうウレタンフォーム層と反応が生じない最高温度とは、温風処理の間にウレタンフォーム層と反応が進行しない最高温度のことであり、イソシアネート化合物とウレタンフォーム原料のポリオール成分がウレタン化反応する温度よりも高くてもかまわない。   Thereafter, in step (3), the isocyanate compound coated and impregnated on the surface of the urethane foam layer is treated with hot air at a temperature equal to or higher than the melting point of the isocyanate compound. The hot air treatment in this process ensures that the isocyanate compound coated and impregnated on the surface of the urethane foam layer uniformly penetrates into the surface layer of the urethane foam layer and removes the excess isocyanate compound on the surface with hot air. do. Therefore, since it is desirable that the isocyanate compound is dissolved, the temperature of the hot air treatment is usually set to be equal to or higher than the melting point of the isocyanate compound. Therefore, it is preferable to use a gas such as air, nitrogen, or argon having a temperature equal to or higher than the applied isocyanate compound melting point as the hot air used here. If the temperature of the hot air treatment is too high, the isocyanate compound to be removed excessively partially reacts with the urethane foam layer and partially hardens the urethane foam layer. It is desirable that the temperature be below the maximum temperature at which no reaction occurs. The maximum temperature at which the reaction with the urethane foam layer does not occur here is the maximum temperature at which the reaction with the urethane foam layer does not proceed during hot air treatment, and the isocyanate compound and the polyol component of the urethane foam raw material are urethanated. It may be higher than the temperature to be used.

なお、工程(2)においてイソシアネート化合物を吹き付けでウレタンフォーム層表面に塗布する場合は、吹き付け後に温風をノズルからウレタンフォーム層表面に吹きつけることができるので好ましい方法である。   In addition, when applying an isocyanate compound to a urethane foam layer surface by spraying in a process (2), since warm air can be sprayed on a urethane foam layer surface from a nozzle after spraying, it is a preferable method.

また、温風処理の時間としては、特に限定はないが、あまり長くしても、タクトタイムが長くなり生産効率が落ちるので、ウレタンフォーム層表面に残存するイソシアネート化合物が観察されなくなるまでで十分で、通常、10秒から5分程度である。   Also, the hot air treatment time is not particularly limited, but even if it is too long, the takt time becomes longer and the production efficiency decreases, so it is sufficient that the isocyanate compound remaining on the urethane foam layer surface is not observed. Usually, it is about 10 seconds to 5 minutes.

なお、ウレタンフォーム層表面に残存するイソシアネート化合物をより十分に除去するために、温風処理後に、さらに溶剤で除去することも可能である。   In addition, in order to more fully remove the isocyanate compound remaining on the surface of the urethane foam layer, it may be further removed with a solvent after the hot air treatment.

温風処理後に、工程(4)において、含浸したイソシアネート化合物をウレタンフォーム層、特に残存する未反応ポリオール成分と反応させるために、反応が進行する温度に置く。これにより、表面層をイソシアネート基リッチな条件で反応させたイソシアネート変性ウレタンフォーム層とする。   After the hot air treatment, in step (4), the impregnated isocyanate compound is placed at a temperature at which the reaction proceeds in order to react with the urethane foam layer, particularly the remaining unreacted polyol component. Thereby, it is set as the isocyanate modified urethane foam layer which the surface layer was made to react on the conditions rich in isocyanate group.

すなわち、ウレタンフォーム層内部はポリオール成分リッチなウレタンフォームで十分な柔軟性を確保し、表面層近傍はポリイソシアネート成分リッチとなり、表面層からのポリオール成分滲出が抑えられる。なお、表面部分層がイソシアネート変性ウレタンフォームとなったトナー供給ローラにおいて、後記する方法で測定したローラ硬度が40gから300gの間、好ましくは80gから250gの間にあることがトナー供給ローラとしての機能が良好になるので望ましい。   That is, the urethane foam layer has a polyol component-rich urethane foam to ensure sufficient flexibility, and the vicinity of the surface layer is rich in the polyisocyanate component, so that the polyol component exudation from the surface layer is suppressed. In the toner supply roller whose surface partial layer is an isocyanate-modified urethane foam, the roller hardness measured by the method described later is between 40 g and 300 g, preferably between 80 g and 250 g. Is desirable.

上記したようにして製造されたトナー供給ローラは、十分な柔軟性を有するとともに、表面からのポリオール成分の滲出が抑えられているので、現像ローラ、画像形成体、トナー等の汚染がない。すなわち、このトナー供給ローラを組み込んだ電子写真装置は、トナー供給ローラからのポリオール成分の染み出しに起因する画像不良が発生せず、好ましいものである。   The toner supply roller produced as described above has sufficient flexibility and suppresses the exudation of the polyol component from the surface, so that there is no contamination of the developing roller, the image forming body, the toner and the like. That is, an electrophotographic apparatus incorporating this toner supply roller is preferable because it does not cause image defects due to the exudation of the polyol component from the toner supply roller.

以下、実施例を示して、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

(参考例1)ウレタンフォーム層を有するローラ(原料ローラ)の製造
ポリエーテルポリオール成分「FA−908」(商品名、三洋化成株式会社製)100質量部、ジエタノールアミン0.5質量部、シリコーン系整泡剤「L5366」(商品名、日本ユニカー株式会社製)1質量部、第3級アミン触媒「ToyoCat−ET」(商品名、東ソー株式会社製)0.1質量部、第3級アミン触媒「TEDA−L33」(商品名、東ソー株式会社製)0.5質量部および水(発泡剤)2質量部を混合して、混合ポリオール成分を得た。この混合ポリオール成分に対し、ポリイソシアネート成分「コスモネートT80」(商品名、三井化学ポリウレタン株式会社製、NCO%=48)29.5質量部とポリイソシアネート成分「コスモネートM200」(商品名、三井化学ポリウレタン株式会社製、NCO%=31)7.4質量部からなるポリイソシアネート成分混合物をNCOインデックス75となるように混合攪拌して、ウレタンフォーム原料組成物を得、径6mmの表面を化学ニッケルした鉄製芯金を収めた円筒形金型に注型し、温度60℃で発泡成形して、ウレタンフォーム層の厚みが3mmである原料ローラを製造した。
Reference Example 1 Production of Roller (Raw Material Roller) Having Urethane Foam Layer Polyether Polyol Component “FA-908” (trade name, manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd.) 100 parts by mass, diethanolamine 0.5 part by mass, silicone-based adjustment Foaming agent “L5366” (trade name, manufactured by Nihon Unicar Co., Ltd.) 1 part by mass, tertiary amine catalyst “ToyoCat-ET” (trade name, manufactured by Tosoh Corporation) 0.1 part by mass, tertiary amine catalyst “ 0.5 parts by mass of TEDA-L33 (trade name, manufactured by Tosoh Corporation) and 2 parts by mass of water (foaming agent) were mixed to obtain a mixed polyol component. 29.5 parts by mass of the polyisocyanate component “Cosmonate T80” (trade name, manufactured by Mitsui Chemicals Polyurethane Co., Ltd., NCO% = 48) and the polyisocyanate component “Cosmonate M200” (trade name, Mitsui) Chemical Polyurethane Co., Ltd., NCO% = 31) A polyisocyanate component mixture consisting of 7.4 parts by mass is mixed and stirred so as to have an NCO index of 75 to obtain a urethane foam raw material composition, and a surface of 6 mm in diameter is made of chemical nickel The raw material roller having a urethane foam layer thickness of 3 mm was manufactured by casting into a cylindrical mold containing the iron core metal and foam molding at a temperature of 60 ° C.

実施例1
参考例1で用いたポリイソシアネート混合物をイソシアネート化合物として用い、参考例1で製造した原料ローラのウレタンフォーム層表面に、スプレーガンにて吹き付けた(液温25℃)。次いで、開口径1mmのノズルから、50℃の温風を0.5m3/分で、表面からイソシアネート化合物が滴り落ちなくなるまで吹き付けた。その後、イソシアネート化合物を含浸した原料ローラを120℃の熱風炉中で1時間加熱し、さらに室温で2日間静置して、トナー供給ローラを作成した。
Example 1
The polyisocyanate mixture used in Reference Example 1 was used as an isocyanate compound, and sprayed onto the surface of the urethane foam layer of the raw material roller manufactured in Reference Example 1 (liquid temperature 25 ° C.). Next, hot air at 50 ° C. was blown from a nozzle having an opening diameter of 1 mm at 0.5 m 3 / min until the isocyanate compound did not drip from the surface. Thereafter, the raw material roller impregnated with the isocyanate compound was heated in a hot air oven at 120 ° C. for 1 hour and further allowed to stand at room temperature for 2 days to prepare a toner supply roller.

実施例2
イソシアネート化合物の塗布を、スプレーガンによる吹き付けに代えて、ロールコーターによるロールコートにした他は、実施例1と同様にして、トナー供給ローラを作成した。
Example 2
A toner supply roller was prepared in the same manner as in Example 1 except that the isocyanate compound was applied by roll coating using a roll coater instead of spraying with a spray gun.

比較例1
イソシアネート化合物によるウレタンフォーム層表面の処理を行わずに、参考例1で製造した原料ローラをトナー供給ローラとした。
Comparative Example 1
The raw material roller manufactured in Reference Example 1 was used as the toner supply roller without treating the surface of the urethane foam layer with the isocyanate compound.

比較例2
混合ポリオール成分とポリイソシアネート成分混合物をNCOインデックス120となるように使用した他は、参考例1と同様にして、芯金上にウレタンフォーム層が形成されたトナー供給ローラを作成した。
Comparative Example 2
A toner supply roller having a urethane foam layer formed on a cored bar was prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that a mixed polyol component and a polyisocyanate component mixture were used so as to have an NCO index of 120.

以上で作成したトナー供給ローラについて、ポリオール成分の染み出し、ローラ硬度および画像ムラについて下記方法にて、評価した。結果を表1に示す。   The toner supply roller prepared as described above was evaluated by the following methods for the bleeding of the polyol component, the roller hardness and the image unevenness. The results are shown in Table 1.

(ポリオール成分の染み出し)
作成したトナー供給ローラを、荷重200g重でSUS板に当接し、50℃、80%RHの環境下で10日間置く。その後、このSUS板上に染み出したポリオール成分をニコレー・ジャパン株式会社製のフーリエ変換赤外分光装置「Nexus 470」(商品名)にて、ポリオール成分に基づく吸光度ピークを観察し、下記基準にて評価する。
○:吸光度ピークが殆ど確認できない。
△:吸光度ピークが僅かではあるが確認できる。
×:吸光度ピークが確認できる。
(Leaking out polyol component)
The prepared toner supply roller is brought into contact with the SUS plate with a load of 200 g and placed in an environment of 50 ° C. and 80% RH for 10 days. After that, the polyol component exuded on the SUS plate was observed for the absorbance peak based on the polyol component with a Fourier transform infrared spectrometer “Nexus 470” (trade name) manufactured by Nicorey Japan Co., Ltd. To evaluate.
○: Absorbance peak is hardly confirmed.
Δ: Absorbance peak is slight but can be confirmed.
X: Absorbance peak can be confirmed.

(ローラ硬度)
作成したトナー供給ローラを、芯金部分両端で支持し、ウレタンフォーム層に幅10mm×長さ50mmの板状押圧面を有する治具(厚さ10mm)を10mm/minの速度で押圧し、1mm変位(圧縮)時の荷重(g)を測定し、その値をローラ硬度とする。その値が大きくなるほど、ウレタンフォーム層が硬いことを示している。
(Roller hardness)
The prepared toner supply roller is supported at both ends of the core metal part, and a jig (thickness 10 mm) having a plate-like pressing surface having a width of 10 mm and a length of 50 mm is pressed on the urethane foam layer at a speed of 10 mm / min. The load (g) at the time of displacement (compression) is measured, and the value is defined as the roller hardness. It shows that a urethane foam layer is so hard that the value becomes large.

(画像ムラ)
作成したトナー供給ローラを、キヤノン株式会社製のレーザービームプリンタ「LBP−1310」(商品名)のカートリッジのトナー供給ローラとして、黒ベタ画像を画出する。得られた黒ベタ画像を目視により観察し、トナー供給ローラ表面へのポリオール成分の染み出しに基づくムラの発生の有無を下記基準で評価する。
○:黒ベタ画像にムラは見られない。
△:黒ベタ画像に僅かムラは見られるが、使用可能範囲内である。
×:黒ベタ画像に顕著なムラが見られる。
(Image unevenness)
The produced toner supply roller is used as a toner supply roller of a cartridge of a laser beam printer “LBP-1310” (trade name) manufactured by Canon Inc., and a solid black image is produced. The obtained black solid image is visually observed, and the presence or absence of unevenness due to the exudation of the polyol component on the surface of the toner supply roller is evaluated according to the following criteria.
○: Unevenness is not seen in the solid black image.
Δ: Slight unevenness is observed in the black solid image, but it is within the usable range.
X: Remarkable unevenness is observed in the black solid image.

Figure 2008015008
Figure 2008015008

ポリオール成分の染み出しは、実施例1、2では赤外分光スペクトルのピークを確認することはできなかったが、比較例1では明らかにポリオール成分の染み出しが観察された。すなわち、表面処理で未反応ポリオール成分の染み出しが削減されていた。また、比較例1と比較例2を比べると比較例2の方がポリオール成分のピークは弱かった。すなわち、染み出し量は、(少ない 実施例1・実施例2≪比較例2<比較例1 多い)であった。   As for the exudation of the polyol component, the peak of the infrared spectrum could not be confirmed in Examples 1 and 2, but the exudation of the polyol component was clearly observed in Comparative Example 1. That is, exudation of the unreacted polyol component was reduced by the surface treatment. Further, when Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were compared, the peak of the polyol component was weaker in Comparative Example 2. That is, the amount of exudation was (small Example 1 / Example 2 << Comparative Example 2 <Comparative Example 1 many).

ローラ硬度に関しては、実施例のトナー供給ローラは、トナー供給ローラとして適したローラ硬度であったが、比較例2のものはローラ硬度が高く、トナー供給ローラとしては適さないと判断できた。   Regarding the roller hardness, the toner supply roller of the example had a roller hardness suitable as a toner supply roller, but the roller of Comparative Example 2 has a high roller hardness and could be determined to be unsuitable as a toner supply roller.

本発明のトナー供給ローラの一例の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of an example of a toner supply roller of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 トナー供給ローラ
2 芯金
3 ウレタンフォーム層(弾性層)
1 Toner supply roller 2 Core metal 3 Urethane foam layer (elastic layer)

Claims (5)

芯金上にウレタンフォーム層を設けたトナー供給ローラの製造方法であって、少なくとも工程(1)〜工程(4)からなることを特徴とするトナー供給ローラの製造方法。
(1)芯金を内蔵したローラ形状成型金型にポリオール成分およびポリイソシアネート成分を主成分とするウレタンフォーム原料を注入し、該金型内で発泡硬化して、芯金の外周上にウレタンフォーム層を形成する工程。
(2)工程(1)で形成されたウレタンフォーム層の表面に、イソシアネート化合物を塗布含浸させる工程。
(3)工程(2)で用いたイソシアネート化合物の融点以上の温度で温風処理する工程。
(4)含浸したイソシアネート化合物をウレタンフォームと反応させ、イソシアネート変性ウレタンフォーム層を形成する工程。
A method for manufacturing a toner supply roller, wherein a urethane foam layer is provided on a metal core, comprising at least steps (1) to (4).
(1) A urethane foam material mainly composed of a polyol component and a polyisocyanate component is injected into a roller-shaped molding die containing a core metal, foamed and cured in the mold, and urethane foam is formed on the outer periphery of the core metal. Forming a layer;
(2) A step of applying and impregnating an isocyanate compound on the surface of the urethane foam layer formed in step (1).
(3) A step of performing hot air treatment at a temperature equal to or higher than the melting point of the isocyanate compound used in step (2).
(4) A step of reacting the impregnated isocyanate compound with urethane foam to form an isocyanate-modified urethane foam layer.
ウレタンフォーム原料のNCOインデックスが60以上90以下であることを特徴とする請求項1に記載のトナー供給ローラの製造方法。   The method for producing a toner supply roller according to claim 1, wherein the NCO index of the urethane foam raw material is 60 or more and 90 or less. 工程(2)のウレタンフォーム層表面へのイソシアネート化合物の塗布含浸が、イソシアネート化合物の吹き付けであることを特徴とする請求項1または2に記載のトナー供給ローラの製造方法。   3. The method for producing a toner supply roller according to claim 1, wherein the impregnation of the isocyanate compound on the surface of the urethane foam layer in the step (2) is spraying of the isocyanate compound. 工程(2)のウレタンフォーム層表面へのイソシアネート化合物の塗布含浸が、イソシアネート化合物のロールコートであることを特徴とする請求項1または2に記載のトナー供給ローラの製造方法。   3. The method for producing a toner supply roller according to claim 1, wherein the impregnation of the isocyanate compound on the surface of the urethane foam layer in the step (2) is a roll coat of an isocyanate compound. 4. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のトナー供給ローラの製造方法により製造されたことを特徴とするトナー供給ローラ。   A toner supply roller manufactured by the method for manufacturing a toner supply roller according to claim 1.
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