JP2008020558A - Toner supply roller and image forming apparatus using same - Google Patents

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JP2008020558A JP2006190818A JP2006190818A JP2008020558A JP 2008020558 A JP2008020558 A JP 2008020558A JP 2006190818 A JP2006190818 A JP 2006190818A JP 2006190818 A JP2006190818 A JP 2006190818A JP 2008020558 A JP2008020558 A JP 2008020558A
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Junichiro Sato
淳一朗 佐藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a toner supply roller which has fine and uniform surface cells by an improvement in a foamed polyurethane material and has excellent appearance quality, and an image forming apparatus using the same. <P>SOLUTION: The toner supply roller uses a polyurethane foam obtained by foaming and curing a polyurethane material which includes: (A) a polyether polyol which is prepared by performing addition polymerization of an ethylene oxide or ethylene oxide and propylene oxide to glycerol and has a weight-average molecular weight of 1,000 to 15,000, and has the proportion of a primary hydroxyl group in a terminal hyddroxyl group of 75 to 85 mol%, (B) a polyisocyanate compound, and (C) a silicone-based foam stabilizer composed of a polyorganosiloxane-polyalkylene oxide copolymer which has a polyorganosiloxane segment of a weight-average molecular weight of 400 to 3,000 and polyoxyalkylene segment of a weight-average molecular weight of 1,000 to 7,000 in the proportion of 95:5 to 50:50 in segment ratio. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明はトナー供給ローラ(以下、単に「ローラ」とも称する)およびそれを用いた画像形成装置に関し、詳しくは、複写機やプリンタ等の画像形成装置において、感光体や紙等の画像形成体にトナー(現像剤)を搬送してその表面に可視画像を形成する現像ローラに対しトナーを供給するためのトナー供給ローラ、および、それを用いた画像形成装置に関する。   The present invention relates to a toner supply roller (hereinafter, also simply referred to as “roller”) and an image forming apparatus using the same, and more particularly, to an image forming body such as a photoreceptor or paper in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer. The present invention relates to a toner supply roller for supplying toner to a developing roller that conveys toner (developer) and forms a visible image on the surface thereof, and an image forming apparatus using the 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等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を付着させることにより静電潜像を可視画像化する現像ローラと、この現像ローラにトナーを供給するトナー供給ローラとが設けられており、トナーを、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画像形成体まで搬送する一連のプロセスにより、画像形成が行われる。   In general, an image forming body that holds an electrostatic latent image and a toner that is in contact with the image forming body and adheres to the surface are attached to a developing unit in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a printer. Thus, a developing roller that visualizes the electrostatic latent image and a toner supply roller that supplies toner to the developing roller are provided, and the toner is transferred from the toner container to the image via the toner supply roller and the developing roller. Image formation is performed by a series of processes for conveying to the formed body.

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上にムラなく均一に形成され、担持されていることが必要である。従って、かかる現像機構においては、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、特には表面性能が重要となってくる。即ち、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トナー層を形成することが要求される。   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. Therefore, in such a developing mechanism, in addition to the toner holding performance of the developing roller itself, the performance of the toner supply roller, particularly the surface performance, becomes important. In other words, the toner supply roller is required to form a uniform toner layer on the surface of the developing roller by contacting the developing roller and performing tribocharging, toner supply, and scraping.

上記要求を満足できる良好な表面性能を備えたトナー供給ローラを得るために、従来より、様々な検討が重ねられてきている。近年では、かかるトナー供給ローラとして、金軸上に網目状の表面構造を有する弾性発泡体を積層することで、トナーの搬送性と現像ローラ上の不要トナーの除去とに寄与できるよう工夫されたものが好ましく使用されており、この目的に対し適切な弾性発泡体として、柔軟性や強度面等から、一般に、ポリウレタンフォームが好適に使用されている。   Various studies have been made in the past to obtain a toner supply roller having satisfactory surface performance that can satisfy the above requirements. In recent years, such a toner supply roller has been devised so that it can contribute to toner transportability and removal of unnecessary toner on the developing roller by laminating an elastic foam having a mesh-like surface structure on the gold shaft. In general, polyurethane foam is suitably used as an elastic foam suitable for this purpose from the viewpoint of flexibility and strength.

かかるポリウレタンフォーム製ローラの製造方法としては、金型成形による方法が公知であり、例えば、特許文献1に記載がある。また、発泡ポリウレタン材料の改良に係る技術としては、例えば、特許文献2に、末端水酸基中の一級水酸基の割合が50モル%以上である特定のポリエーテルポリオールと、ポリイソシアネート化合物と、特定のシリコーン系整泡剤とを含むポリウレタン成形材料を発泡硬化させてなるポリウレタンフォームを用いた画像形成装置用部材が開示されている。
特許第2855335号公報(特許請求の範囲等) 特開2002−23531号公報(特許請求の範囲等)
As a method for producing such a polyurethane foam roller, a method by die molding is known, and is described in Patent Document 1, for example. Moreover, as a technique related to the improvement of the foamed polyurethane material, for example, in Patent Document 2, a specific polyether polyol in which the proportion of primary hydroxyl groups in the terminal hydroxyl groups is 50 mol% or more, a polyisocyanate compound, and a specific silicone A member for an image forming apparatus using a polyurethane foam obtained by foam-curing a polyurethane molding material containing a system foam stabilizer is disclosed.
Japanese Patent No. 2855335 (Claims etc.) JP 2002-23531 A (Claims etc.)

上述のように、トナー供給ローラに用いられるポリウレタンフォーム製ローラにおいては表面性能が重要となるが、使用するポリウレタン材料の配合によっては、金型成形時における金型の温度や表面性等の成形条件をどのように調整しても、成形ローラにおいて、良好な表面セルが得られない場合があった。また、金型温度の変更により改良を図る場合、設定温度の工程管理が容易でないという難点があり、金型の表面性により改良を図る場合、設計時の表面性(表面粗さ)が磨耗により劣化して変化してしまうという難点があり、いずれも十分な解決手段とはいえなかった。   As described above, the surface performance is important in the polyurethane foam roller used for the toner supply roller, but depending on the composition of the polyurethane material to be used, the molding conditions such as the mold temperature and surface properties during molding No matter how it is adjusted, a good surface cell may not be obtained in the forming roller. In addition, when improving by changing the mold temperature, there is a difficulty that process control of the set temperature is not easy, and when improving by the surface property of the mold, the surface property (surface roughness) at the time of design is due to wear. There was a problem that it deteriorated and changed, and none of them was a sufficient solution.

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、発泡ポリウレタン材料の改良により、微細で均一な表面セルを有する外観品質に優れたトナー供給ローラおよびそれを用いた画像形成装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a toner supply roller having a fine and uniform surface cell and excellent in appearance quality by solving the above problems and improving the foamed polyurethane material, and an image forming apparatus using the same. is there.

本発明者は上記問題を解決すべく鋭意検討した結果、ポリウレタン材料を構成するポリオールの高分子鎖末端水酸基中の一級水酸基の割合(以下、「末端一級OH率」とも称する)が低いと、ウレタン反応時の活性が低くなり、結果として得られるローラの表面セルにおいてセル径のばらつきが生ずることを見出した。そこで、本発明者はさらに検討した結果、特定のポリウレタン材料配合において、かかる末端一級OH率を高くすることで、表面セルの均一化を実現できることを見出して、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that when the ratio of primary hydroxyl groups in the polymer chain terminal hydroxyl groups of the polyol constituting the polyurethane material (hereinafter also referred to as “terminal primary OH ratio”) is low, urethane It has been found that the activity during the reaction is reduced and that the resulting roller surface cell has variations in cell diameter. Thus, as a result of further investigation, the present inventors have found that the surface cell can be made uniform by increasing the terminal primary OH ratio in a specific polyurethane material composition, and the present invention has been completed.

即ち、本発明のトナー供給ローラは、(A)グリセリンにエチレンオキシドまたはエチレンオキシドおよびプロピレンオキシドが付加重合されてなり、重量平均分子量が1000〜15000であってかつ、末端水酸基中の一級水酸基の割合が75〜85モル%であるポリエーテルポリオールと、(B)ポリイソシアネート化合物と、(C)重量平均分子量400〜3000のポリオルガノシロキサンセグメントと重量平均分子量1000〜7000のポリオキシアルキレンセグメントとをセグメント比95:5〜50:50の割合で有するポリオルガノシロキサン−ポリアルキレンオキシド共重合物からなるシリコーン系整泡剤と、を含むポリウレタン材料が発泡硬化されてなるポリウレタンフォームを用いたことを特徴とするものである。   That is, the toner supply roller of the present invention is obtained by addition polymerization of (A) glycerin with ethylene oxide or ethylene oxide and propylene oxide, has a weight average molecular weight of 1000 to 15000, and the ratio of primary hydroxyl groups to terminal hydroxyl groups is 75. A segment ratio of 95 to 85 mol% of polyether polyol, (B) polyisocyanate compound, (C) polyorganosiloxane segment having a weight average molecular weight of 400 to 3000 and polyoxyalkylene segment having a weight average molecular weight of 1000 to 7000 A polyurethane foam formed by foaming and curing a polyurethane material comprising a polyorganosiloxane-polyalkylene oxide copolymer having a ratio of 5 to 50:50, and a silicone-based foam stabilizer. Is

本発明において、前記(B)ポリイソシアネート化合物としては芳香族ポリイソシアネート化合物を好適に用いることができ、 前記(C)シリコーン系整泡剤としては、ポリジメチルシロキサン−ポリエチレンオキシド共重合物および/またはポリジメチルシロキサン−ポリ(エチレンオキシド・プロピレンオキシド)共重合物が好適である。また、前記ポリウレタン成形材料が、さらに、(D)導電性付与剤を含むことが好ましく、かかる(D)導電性付与剤としては、好適にはカーボン導電剤を用いる。   In the present invention, an aromatic polyisocyanate compound can be suitably used as the (B) polyisocyanate compound, and as the (C) silicone-based foam stabilizer, a polydimethylsiloxane-polyethylene oxide copolymer and / or Polydimethylsiloxane-poly (ethylene oxide / propylene oxide) copolymer is preferred. Moreover, it is preferable that the said polyurethane molding material contains (D) electroconductivity imparting agent further, and a carbon electroconductivity agent is used suitably as this (D) electroconductivity imparting agent.

また、本発明の画像形成装置は、上記本発明のトナー供給ローラを具備することを特徴とするものである。   An image forming apparatus according to the present invention includes the toner supply roller according to the present invention.

本発明によれば、上記構成としたことで、ウレタン反応時の活性を高くすることができ、これにより、微細で均一な表面セルを有する、外観品質に優れたトナー供給ローラおよびそれを用いた画像形成装置を実現することが可能となった。   According to the present invention, the above-described configuration can increase the activity during the urethane reaction, thereby using a toner supply roller having fine and uniform surface cells and excellent in appearance quality, and the same. An image forming apparatus can be realized.

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
本発明のトナー供給ローラは、(A)特定のポリエーテルポリオールと、(B)ポリイソシアネート化合物と、(C)特定のシリコーン系整泡剤と、を含むポリウレタン材料が発泡硬化されてなるポリウレタンフォームを用いたものである。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
The toner supply roller of the present invention is a polyurethane foam obtained by foaming and curing a polyurethane material containing (A) a specific polyether polyol, (B) a polyisocyanate compound, and (C) a specific silicone-based foam stabilizer. Is used.

本発明に用いる(A)成分のポリエーテルポリオールとしては、グリセリンにエチレンオキシドまたはエチレンオキシドおよびプロピレンオキシドを付加重合させたものが用いられ、かかるエチレンオキシドまたはエチレンオキシドおよびプロピレンオキシドの付加モル数は、得られるポリエーテルポリオールの重量平均分子量が1000〜15000の範囲になるように選定される。重量平均分子量が上記範囲を逸脱すると、所望の物性を有するポリウレタンフォームが得られない。好適な重量平均分子量は、2000〜8000の範囲である。   As the polyether polyol of the component (A) used in the present invention, glycerin obtained by addition polymerization of ethylene oxide or ethylene oxide and propylene oxide is used, and the number of moles of addition of ethylene oxide or ethylene oxide and propylene oxide is the obtained polyether. The weight average molecular weight of the polyol is selected in the range of 1000 to 15000. When the weight average molecular weight deviates from the above range, a polyurethane foam having desired physical properties cannot be obtained. A suitable weight average molecular weight is in the range of 2000-8000.

本発明においては、かかる(A)ポリエーテルポリオールの、末端水酸基中の一級水酸基の割合が75〜85モル%である点が重要である。即ち、金型成形時の成形条件ではなく、ポリウレタン材料を構成するポリオールの末端一級OH率を変えて、ウレタン反応の活性を高くすることで、ローラの表面セルのばらつきを防止して、微細で均一なセルを有するローラとすることが可能となった。末端一級OH率が75モル%未満では、粗大セルが生じて表面セルのばらつきが許容範囲を超えることとなり、また、85モル%を超えると、反応活性が高すぎて破泡してしまうこととなり、いずれにおいても本発明の所期の目的を達成することができない。なお、ポリオールの末端一級OH率は、プロトン核磁気共鳴スペクトル(1H−NMR)の測定により定量することが可能である。 In the present invention, it is important that the proportion of primary hydroxyl groups in the terminal hydroxyl groups of the (A) polyether polyol is 75 to 85 mol%. In other words, by changing the terminal primary OH ratio of the polyol constituting the polyurethane material instead of the molding conditions at the time of molding the mold, the urethane reaction activity is increased, thereby preventing variation in the surface cell of the roller and making it fine. It has become possible to obtain a roller having uniform cells. If the terminal primary OH ratio is less than 75 mol%, a coarse cell is formed and the variation of the surface cell exceeds the allowable range, and if it exceeds 85 mol%, the reaction activity is too high and bubbles are broken. In either case, the intended purpose of the present invention cannot be achieved. In addition, the terminal primary OH ratio of a polyol can be quantified by measuring a proton nuclear magnetic resonance spectrum ( 1 H-NMR).

本発明において、グリセリンにエチレンオキシドとプロピレンオキシドとを組み合わせて付加重合させたポリエーテルポリオールを用いる場合、これらの使用割合としては特に制限はないが、末端一級OH率の範囲を満足するような方法で付加重合させることが必要である。なお、この場合のポリエーテルポリオール中のエチレンオキシド成分の含有量は、通常、3〜50重量%の範囲とする。また、分子鎖中のオキシエチレン基とオキシプロピレン基との配列は、ランダムであることが好ましい。   In the present invention, when a polyether polyol obtained by addition polymerization of ethylene oxide and propylene oxide in combination with glycerin is used, the use ratio thereof is not particularly limited. It is necessary to carry out addition polymerization. In this case, the content of the ethylene oxide component in the polyether polyol is usually in the range of 3 to 50% by weight. Moreover, it is preferable that the arrangement | sequence of the oxyethylene group and oxypropylene group in a molecular chain is random.

本発明においては、(A)成分として、上記ポリエーテルポリオールを一種用いてもよく、二種以上組み合わせて用いてもよい。   In the present invention, as the component (A), one type of the above polyether polyols may be used, or two or more types may be used in combination.

また、本発明において、(B)成分として用いられるポリ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(MDI)やトリレンジイソシアネート(TDI)などの各種芳香族ポリイソシアネート化合物またはそれらの誘導体、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)などの各種脂肪族ポリイソシアネート化合物またはそれらの誘導体、イソホロンジイソシアネート(IPDI)などの脂環族ポリイソシアネート化合物またはそれらの誘導体等が挙げられる。これらのポリイソシアネート化合物の中でも、各種芳香族ポリイソシアネート化合物およびそれらの誘導体が、(A)成分との反応により不活性ガスを自己発生することによって発泡硬化させた場合にセル径が安定するので、特に好ましい。   In the present invention, examples of the polyisocyanate compound used as the component (B) include various aromatic polyisocyanate compounds such as diphenylmethane diisocyanate (MDI) and tolylene diisocyanate (TDI) or their derivatives, hexamethylene diisocyanate ( And various aliphatic polyisocyanate compounds such as HDI) or derivatives thereof, alicyclic polyisocyanate compounds such as isophorone diisocyanate (IPDI), or derivatives thereof. Among these polyisocyanate compounds, since various aromatic polyisocyanate compounds and derivatives thereof are foam-cured by self-generating an inert gas by reaction with the component (A), the cell diameter is stabilized. Particularly preferred.

芳香族ポリイソシアネート化合物としては多核体があり、ジアミノジフェニルメタンから得られた純ジフェニルメタンジイソシアネート、ジアミノジフェニルメタンの多核体から得られたポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートなどを用いることができる。ポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートの官能基数については特に制限はないが、通常、純ジフェニルメタンジイソシアネートと様々な官能基数のポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートとの混合物が用いられ、平均官能基数が、好ましくは2.05〜4.00、より好ましくは2.50〜3.50のものが用いられる。また、いずれのポリイソシアネート化合物も誘導体として用いることができ、ポリオール等で変性したウレタン変性物、ウレチジオン形成による二量体、イソシアヌレート変性物、カルボジイミド/ウレトンイミン変性物、アロハネート変性物、ウレア変性物、ビュレット変性物などが用いられるが、ウレタン変性物、カルボジイミド/ウレトンイミン変性物が特に好ましい。これらのポリイソシアネート化合物は単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。また、数種類のジフェニルメタンジイソシアネートやその誘導体をブレンドして用いることもできる。さらに、本発明の利点を損なわない範囲で、ジフェニルメタンジイソシアネートやその誘導体と共に、トリレンジイソシアネート等のその他の芳香族ポリイソシアネート化合物や、ヘキサメチレンジイソシアネート等の各種脂肪族ポリイソシアナート化合物、イソホロンジイソシアネート等の脂環族ポリイソシアネート化合物またはそれらの誘導体を併用してもよい。   As the aromatic polyisocyanate compound, there are polynuclear substances, and pure diphenylmethane diisocyanate obtained from diaminodiphenylmethane, polymeric diphenylmethane diisocyanate obtained from a polynuclear body of diaminodiphenylmethane, and the like can be used. Although there is no restriction | limiting in particular about the functional group number of polymeric diphenylmethane diisocyanate, Usually, the mixture of polymeric diphenylmethane diisocyanate of pure diphenylmethane diisocyanate and various functional groups is used, and an average functional group number becomes like this. Preferably it is 2.05-4. 00, more preferably 2.50 to 3.50. Any of the polyisocyanate compounds can be used as a derivative, such as a urethane-modified product modified with a polyol or the like, a dimer formed by uretidione formation, an isocyanurate-modified product, a carbodiimide / uretonimine-modified product, an allophanate-modified product, a urea-modified product, A burette modified product is used, and a urethane modified product and a carbodiimide / uretonimine modified product are particularly preferable. These polyisocyanate compounds may be used independently and may use 2 or more types together. Also, several types of diphenylmethane diisocyanate and its derivatives can be blended and used. Furthermore, within the range that does not impair the advantages of the present invention, together with diphenylmethane diisocyanate and its derivatives, other aromatic polyisocyanate compounds such as tolylene diisocyanate, various aliphatic polyisocyanate compounds such as hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, etc. You may use together an alicyclic polyisocyanate compound or those derivatives.

本発明において、上記(A)ポリエーテルポリオールと(B)ポリイソシアネート化合物とは、NCO基/OH基モル比が、通常0.9〜1.5、好ましくは1.0〜1.2の範囲になるような割合で用いることが有利である。   In the present invention, the (A) polyether polyol and (B) polyisocyanate compound have an NCO group / OH group molar ratio of usually 0.9 to 1.5, preferably 1.0 to 1.2. It is advantageous to use at such a ratio.

また、(C)成分のシリコーン系整泡剤としては、重量平均分子量400〜3000のポリオルガノシロキサンセグメントと重量平均分子量1000〜7000のポリオキシアルキレンセグメントとを、セグメント比95:5〜50:50、好ましくは90:10〜60:40の割合で有するポリオルガノシロキサン−ポリアルキレンオキシド共重合物が用いられる。ここで、セグメント比とは、各セグメントを構成する繰り返し単位の総数の比を意味する。このような性状のシリコーン系整泡剤を用いることにより、(A)成分と(B)成分との反応により不活性ガスを自己発生することによって発泡硬化させた場合、セル径が安定し、所望のポリウレタンフォームが得られる。   Moreover, as a silicone type foam stabilizer of (C) component, the segment ratio 95: 5 to 50:50 is a polyorganosiloxane segment with a weight average molecular weight 400-3000 and a polyoxyalkylene segment with a weight average molecular weight 1000-7000. A polyorganosiloxane-polyalkylene oxide copolymer having a ratio of 90:10 to 60:40 is preferably used. Here, the segment ratio means the ratio of the total number of repeating units constituting each segment. By using a silicone-based foam stabilizer having such properties, when the foam is cured by self-generating an inert gas by the reaction between the component (A) and the component (B), the cell diameter is stable and desired. Of polyurethane foam is obtained.

上記ポリオルガノシロキサン−ポリアルキレンオキシド共重合物を構成するポリオルガノシロキサンとしては、特に制限はなく、様々なものを用いることができるが、効果および経済性などの点から、ポリジメチルシロキサンが好適である。一方、ポリアルキレンオキシドとしては、エチレンオキシド付加重合物、またはエチレンオキシドとプロピレンオキシドとの共付加重合物が好ましい。エチレンオキシドとプロピレンオキシドの共付加重合物の場合、エチレンオキシドが50〜100モル%で、プロピレンオキシドが50〜0モル%の割合になるように用いることが好ましい。このシリコーン系整泡剤は一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。   The polyorganosiloxane constituting the polyorganosiloxane-polyalkylene oxide copolymer is not particularly limited, and various types can be used, but polydimethylsiloxane is preferred from the viewpoints of effects and economy. is there. On the other hand, the polyalkylene oxide is preferably an ethylene oxide addition polymer or a co-addition polymer of ethylene oxide and propylene oxide. In the case of a co-addition polymer of ethylene oxide and propylene oxide, it is preferably used so that ethylene oxide is 50 to 100 mol% and propylene oxide is 50 to 0 mol%. This silicone type foam stabilizer may be used alone or in combination of two or more.

本発明においては、上記シリコーン系整泡剤と共に、所望によりカチオン性、アニオン性、両性等のイオン性界面活性剤や、各種ポリエーテルやポリエステル等のノニオン性界面活性剤を併用してもよい。このシリコーン系整泡剤の配合量は、一般に、前記(A)ポリエーテルポリオール100重量部あたり、0.1〜10重量部の範囲が好ましく、0.5〜5重量部の範囲がより好ましい。   In the present invention, an ionic surfactant such as cationic, anionic or amphoteric, or a nonionic surfactant such as various polyethers or polyesters may be used in combination with the silicone-based foam stabilizer. In general, the blending amount of the silicone-based foam stabilizer is preferably in the range of 0.1 to 10 parts by weight, more preferably in the range of 0.5 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of the (A) polyether polyol.

また、本発明においては、上記ポリウレタン材料に(D)導電性付与剤を配合して、ローラに導電性を付与または調整することができる。かかる導電性付与剤としては、カーボン導電剤やイオン導電剤などを用いることができる。このうちカーボン導電剤としては、例えば、電化ブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラックなどのガスブラック、インクブラックを含むオイルファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、ランプブラックなどが挙げられる。また、イオン導電剤としては、例えば、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウムなどのドデシルトリメチルアンモニウム、ステアリルトリメチルアンモニウムなどのオクタデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪族ジメチルエチルアンモニウムなどの過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、アルキル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩などのアンモニウム塩:リチウム、ナトリウム、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩などが挙げられる。本発明においては、上記のうちカーボン導電剤を好適に用いることができ、カーボンブラックを界面活性剤等とともに水に分散させてなる導電性カーボン分散液も好適に用いることができる。   In the present invention, the polyurethane material can be blended with a conductivity imparting agent (D) to impart or adjust the conductivity of the roller. As such a conductivity imparting agent, a carbon conductive agent, an ionic conductive agent, or the like can be used. Among these, examples of the carbon conductive agent include gas black such as electrified black, ketjen black, and acetylene black, oil furnace black including ink black, thermal black, channel black, and lamp black. Examples of the ion conductive agent include tetradecammonium, tetrabutylammonium, dodecyltrimethylammonium such as lauryltrimethylammonium, octadecyltrimethylammonium such as stearyltrimethylammonium, hexadecyltrimethylammonium, benzyltrimethylammonium, and modified aliphatic dimethylethylammonium. Ammonium salts such as perchlorate, chlorate, hydrochloride, bromate, iodate, borofluoride, sulfate, alkyl sulfate, carboxylate, sulfonate, etc .: lithium, sodium Perchlorates, chlorates, hydrochlorides, bromates, iodates, borofluorides, trifluoromethyl sulfates of alkali metals and alkaline earth metals such as calcium and magnesium And sulfonic acid salts, and the like. In the present invention, among the above, a carbon conductive agent can be suitably used, and a conductive carbon dispersion liquid obtained by dispersing carbon black in water together with a surfactant or the like can also be suitably used.

これらの導電剤は一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その配合量については特に制限はなく、所望に応じ適宜選定することができるが、ポリウレタンフォームを構成する高分子材料100重量部に対し、通常0.1〜40重量部、好ましくは0.3〜20重量部の割合である。   These conductive agents may be used alone or in combination of two or more. Moreover, there is no restriction | limiting in particular about the compounding quantity, Although it can select suitably as desired, 0.1-40 weight part normally with respect to 100 weight part of polymeric materials which comprise a polyurethane foam, Preferably it is 0.00. It is a ratio of 3 to 20 parts by weight.

さらに、本発明に用いるポリウレタン材料には、所望により、ウレタン反応触媒や、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウムなどの無機質粉体を配合することができる。かかるウレタン反応触媒としては、例えば、トリエチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン等のモノアミン類、テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルプロパンジアミン、テトラメチルヘキサンジアミン等のジアミン類、ペンタメチルジエチレントリアミン、ペンタメチルジプロピレントリアミン、テトラメチルグアニジン等のトリアミン類、トリエチレンジアミン、ジメチルピペラジン、メチルエチルピペラジン、メチルモルホリン、ジメチルアミノエチルモルホリン、ジメチルイミダゾール等の環状アミン類、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエトキシエタノール、トリメチルアミノエチルエタノールアミン、メチルヒドロキシエチルピペラジン、ヒドロキシエチルモルホリン等のアルコールアミン類、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル、エチレングリコールビス(ジメチル)アミノプロピルエーテル等のエーテルアミン類、スタナスオクトエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マーカプチド、ジブチル錫チオカルボキシレート、ジブチル錫ジマレエート、ジオクチル錫マーカプチド、ジオクチル錫チオカルボキシレート、フェニル水銀プロピオン酸塩、オクテン酸塩等の有機金属化合物等の公知の触媒を単独、または二種以上組み合わせて用いることができる。これらの中で(A)成分と(B)成分との反応により不活性ガスを自己発生することによって発泡硬化させた場合に、セル径が安定する点から、特にスタナスオクトエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マーカプチド、ジブチル錫チオカルボキシレート、ジブチル錫ジマレエート、ジオクチル錫マーカプチド、ジオクチル錫チオカルボキシレート、フェニル水銀プロピオン酸塩、オクテン酸塩等の有機金属化合物が好ましい。   Furthermore, the polyurethane material used in the present invention can be blended with a urethane reaction catalyst and inorganic powders such as magnesium carbonate, calcium carbonate, and magnesium oxide, if desired. Examples of the urethane reaction catalyst include monoamines such as triethylamine and dimethylcyclohexylamine, diamines such as tetramethylethylenediamine, tetramethylpropanediamine, and tetramethylhexanediamine, pentamethyldiethylenetriamine, pentamethyldipropylenetriamine, and tetramethylguanidine. Triamines such as triethylenediamine, dimethylpiperazine, methylethylpiperazine, methylmorpholine, dimethylaminoethylmorpholine, dimethylimidazole and other cyclic amines, dimethylaminoethanol, dimethylaminoethoxyethanol, trimethylaminoethylethanolamine, methylhydroxyethylpiperazine , Alcohol amines such as hydroxyethylmorpholine, bis (dimethyl Ether amines such as (laminoethyl) ether, ethylene glycol bis (dimethyl) aminopropyl ether, stannous octoate, dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin marker, dibutyltin thiocarboxylate, dibutyltin dimaleate, dioctyltin markertide , Known catalysts such as organometallic compounds such as dioctyltin thiocarboxylate, phenylmercury propionate and octenoate can be used alone or in combination of two or more. Among these, stannous octoate, dibutyltin dichloride are particularly preferred from the viewpoint that the cell diameter is stable when the foam is cured by self-generation of an inert gas by the reaction between the component (A) and the component (B). Organometallic compounds such as acetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin marker, dibutyltin thiocarboxylate, dibutyltin dimaleate, dioctyltin marker, dioctyltin thiocarboxylate, phenylmercury propionate, octenoate are preferred.

本発明において、ポリウレタンフォームの形成方法としては、例えば、上記(A)ポリエーテルポリオールと(B)ポリイソシアネート化合物とを、混合液が所定のNCO%となるように調整してプレポリマー化(高分子鎖末端の水酸基(一級および二級)にウレタン反応を起こさせてNCO基置換すること)し、その後、(C)シリコーン系整泡剤および所望により(D)導電性付与剤およびその他触媒類等を混合して、金型内に充填した後、発泡、硬化させる方法を用いることができる。このようにして得られたポリウレタンフォームにおいてはセル径500μm以上の粗大セルが実質上存在せず、平均セル径は、通常、350〜400μmの範囲である。また、嵩密度は0.08〜0.12g/ml程度にすることが好ましく、好適にはアスカーF硬度が60〜90°の範囲である。   In the present invention, as a method for forming a polyurethane foam, for example, the above-mentioned (A) polyether polyol and (B) polyisocyanate compound are adjusted so that the mixed liquid becomes a predetermined NCO% and prepolymerized (highly polymerized). (C) Silicone foam stabilizer and optionally (D) Conductivity imparting agent and other catalysts Etc. can be mixed and filled in the mold, and then foamed and cured. In the polyurethane foam thus obtained, coarse cells having a cell diameter of 500 μm or more are substantially absent, and the average cell diameter is usually in the range of 350 to 400 μm. The bulk density is preferably about 0.08 to 0.12 g / ml, and the Asker F hardness is preferably in the range of 60 to 90 °.

本発明のトナー供給ローラは、上記ポリウレタンフォームを用いたものであり、通常、亜鉛などのめっきを施した硫黄快削鋼などの鋼材や、アルミニウム、ステンレス鋼などからなるシャフトの外周に、その一部または全体を被覆するように、かかるポリウレタンフォームを担持させて形成される。また、必要に応じ、ポリウレタンフォームの表面を、導電性や半導電性、あるいは絶縁性の塗料により塗装してもよい。   The toner supply roller of the present invention uses the above-mentioned polyurethane foam, and is usually provided on the outer periphery of a shaft made of steel such as sulfur free-cutting steel plated with zinc or the like, aluminum, stainless steel, or the like. It is formed by supporting such polyurethane foam so as to cover a part or the whole. If necessary, the surface of the polyurethane foam may be coated with a conductive, semiconductive, or insulating paint.

シャフトとポリウレタンフォームとの接合方法については特に制限はないが、シャフトをあらかじめ金型内部に配設した状態でポリウレタン材料を注型し、硬化させる方法や、ポリウレタンフォームを所定の形状に成形した後、接着する方法などを用いることができる。いずれの方法においても、必要に応じシャフトとポリウレタンフォームとの間に接着層を設けることができ、この接着層としては、導電性塗料からなる接着剤やホットメルトシートなどの公知の材料を用いることができる。また、ポリウレタンフォームの成形方法としては、前述した所定形状の金型に注型する方法を用いる。   The method for joining the shaft and polyurethane foam is not particularly limited. However, the polyurethane material is cast and cured in a state where the shaft is disposed in the mold in advance, or after the polyurethane foam is molded into a predetermined shape. A method of adhering can be used. In any of the methods, an adhesive layer can be provided between the shaft and the polyurethane foam as necessary, and a known material such as an adhesive made of a conductive paint or a hot melt sheet is used as the adhesive layer. Can do. In addition, as a method of molding the polyurethane foam, the method of casting into a mold having a predetermined shape described above is used.

図1に、本発明の画像形成装置の一例の概略説明図を示す。図示する画像形成装置においては、トナー供給ローラ1と静電潜像を保持した画像形成体2との間に、その外周面を画像形成体2の表面に近接させた状態で現像ローラ3が配設され、また、画像形成体2には、紙等の記録媒体4を介して転写ローラ5が当接されている。かかる画像形成装置において画像形成を行う際には、まず、トナー供給ローラ1、画像形成体2および現像ローラ3をそれぞれ矢印方向に回転させることで、トナー供給用ローラ1によりトナーが現像ローラ3の表面に供給される。供給されたトナーは、層規制ブレード6により現像ローラ3上で均一な薄層に整えられた後、画像形成体2上の潜像に付着して、潜像が可視化される。次いで、画像形成体2と転写ローラ5との間に電界を発生させることで、画像形成体2上のトナー画像を記録媒体4に転写させることができる。なお、図中の符号7はクリーニングローラであり、このクリーニングローラ7により、転写後に画像形成体2表面に残留するトナーが除去される。また、符号8は帯電ローラを示す。   FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of an example of the image forming apparatus of the present invention. In the illustrated image forming apparatus, the developing roller 3 is disposed between the toner supply roller 1 and the image forming body 2 holding the electrostatic latent image with the outer peripheral surface thereof being close to the surface of the image forming body 2. The transfer roller 5 is in contact with the image forming body 2 via a recording medium 4 such as paper. When performing image formation in such an image forming apparatus, first, the toner supply roller 1, the image forming body 2, and the developing roller 3 are rotated in the directions of the arrows, respectively, so that the toner is supplied to the developing roller 3 by the toner supplying roller 1. Supplied to the surface. The supplied toner is adjusted to a uniform thin layer on the developing roller 3 by the layer regulating blade 6 and then attached to the latent image on the image forming body 2 so that the latent image is visualized. Next, the toner image on the image forming body 2 can be transferred to the recording medium 4 by generating an electric field between the image forming body 2 and the transfer roller 5. Reference numeral 7 in the drawing denotes a cleaning roller, and the toner remaining on the surface of the image forming body 2 after transfer is removed by the cleaning roller 7. Reference numeral 8 denotes a charging roller.

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
(実施例1〜3および従来例)
下記の表1中に示す末端一級OH率および重量平均分子量Mwを有するポリオール(ポリエーテルポリオール,エチレンオキシドとプロピレンオキシドとの共重合体)に対し、混合液中のフリーNCO含有率が5〜15%程度となるようTDI(T80)を添加して、プレポリマー化した(成分1)。また、下記の表2に示す成分2の各材料を混合し、500rpmにて20分間撹拌して、相溶液を作製した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
(Examples 1-3 and conventional examples)
The free NCO content in the mixed solution is 5 to 15% with respect to the polyol (polyether polyol, copolymer of ethylene oxide and propylene oxide) having a terminal primary OH ratio and a weight average molecular weight Mw shown in Table 1 below. TDI (T80) was added to obtain a degree of prepolymerization (component 1). Moreover, each material of the component 2 shown in following Table 2 was mixed, and it stirred for 20 minutes at 500 rpm, and produced the phase solution.

次いで、成分1のプレポリマーと成分2の混合物とを、下記の表2中に示す混合比率にて、低温20℃以下の雰囲気下、低圧発泡機ヘッド部分でインペラー回転数1000〜5000rpmにて撹拌混合した。得られた混合物を円筒状のモールドに注入して注入口を閉じ、加圧下で水発泡成形させた(金型温度は50〜70℃とした)後、ポリウレタンフォームを90℃のオーブン中で5分間加熱し、硬化させた。金型を冷却した後、脱型することで各実施例および従来例のトナー供給ローラを得た。図2に、実施例1および従来例についての、ウレタン反応に伴う混合物の温度変化のグラフを示す。図示するように、末端一級OH率の高いポリオールを用いた実施例1におけるウレタン反応は、末端一級OH率の低いポリオールを用いた従来例と比較して、発熱高活性であることがわかる。   Next, the prepolymer of component 1 and the mixture of component 2 were stirred at an impeller rotational speed of 1000 to 5000 rpm in a low-pressure foaming machine head portion at a low temperature of 20 ° C. or lower in the mixing ratio shown in Table 2 below. Mixed. The obtained mixture was poured into a cylindrical mold, the inlet was closed, and water foaming was performed under pressure (mold temperature was 50 to 70 ° C.), and then the polyurethane foam was placed in an oven at 90 ° C. for 5 minutes. Heated for minutes and allowed to cure. After the mold was cooled, the toner supply roller of each example and the conventional example was obtained by removing the mold. In FIG. 2, the graph of the temperature change of the mixture accompanying a urethane reaction about Example 1 and a prior art example is shown. As shown in the figure, it can be seen that the urethane reaction in Example 1 using a polyol having a high terminal primary OH ratio is more highly exothermic and active than the conventional example using a polyol having a low terminal primary OH ratio.

(表面セルの評価)
各ローラ表面をビデオマイクロスコープ(HIROX製,Hi−scope KH−2700(倍率100倍))にて観察し、ローラー長手方向に10点を取って、セル径を計測した。その結果を、平均セル径および標準偏差σ(ばらつき)について評価した。標準偏差σが100μm以下であればばらつきが少なく良好である。
(Evaluation of surface cell)
The surface of each roller was observed with a video microscope (manufactured by HIROX, Hi-scope KH-2700 (magnification 100 times)), 10 points were taken in the longitudinal direction of the roller, and the cell diameter was measured. The results were evaluated for average cell diameter and standard deviation σ (variation). If the standard deviation σ is 100 μm or less, the variation is good with little variation.

(画像性の評価)
市販のプリンタに各ローラを組み込み、用紙としてXerox4200 Letterサイズを用いて、常温常圧(25℃,55%)および低温低圧(10℃,15%)の2種類の環境下で、ベタ画像の画像出しを行った。評価は、得られたベタ画像の平均濃度(3点測定平均)および濃度差を測定することにより行った。測定には、マクベス色濃度計を用いた(白色0%,シアン1.82%設定)。平均濃度0.8〜1.4%かつ濃度差0.2%以下であるものを「○」、上記条件を外れるものを「×」とした。
これらの結果を、下記の表1および図3のグラフに示す。
(Evaluation of image quality)
Each roller is incorporated into a commercially available printer, and Xerox 4200 Letter size is used as the paper. The image is a solid image in two environments of normal temperature and normal pressure (25 ° C, 55%) and low temperature and low pressure (10 ° C, 15%). I went out. The evaluation was performed by measuring the average density (three-point measurement average) and density difference of the obtained solid image. For the measurement, a Macbeth color densitometer was used (white 0%, cyan 1.82% setting). A sample having an average density of 0.8 to 1.4% and a density difference of 0.2% or less was rated as “◯”, and a value outside the above conditions was marked as “X”.
These results are shown in the following Table 1 and the graph of FIG.

Figure 2008020558
*1)各ポリオールの種類:順にGL3000,E828,FA703,E230(品名,全て三洋化成(株)製)
*2)重量平均分子量
*3)官能基数:ポリオールの分岐数
*4)末端OH率:分子中のポリエチレンオキサイド含有率(EO率)
*5)末端一級OH率:高分子鎖末端水酸基中の一級水酸基の割合(EOキャップ率)
Figure 2008020558
* 1) Types of each polyol: GL3000, E828, FA703, E230 (Product name, all manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd.)
* 2) Weight average molecular weight * 3) Number of functional groups: Number of branches of polyol * 4) Terminal OH ratio: Polyethylene oxide content (EO ratio) in the molecule
* 5) Terminal primary OH ratio: Ratio of primary hydroxyl group in polymer chain terminal hydroxyl group (EO cap ratio)

Figure 2008020558
*6)カーボン類:ライオンケミカル(株)製,カーボンペーストW311N(導電性カーボン分散液,非イオン系分散剤含有)
*7)泡触媒:花王(株)製,カオライザーNo.26(N,N−ジメチルアミノエトキシエタノール)
*8)樹脂化触媒:花王(株)製,カオライザーNo.31(33%トリエチレンジアミン,67%ジプロピレングリコール)
*9)シリコーン系整泡剤:日本ユニカー(株)製,SZ1127(ポリジメチルシロキサン−ポリ(エチレンオキシド・プロピレンオキシド)共重合物)
Figure 2008020558
* 6) Carbon: manufactured by Lion Chemical Co., Ltd., carbon paste W311N (conducting carbon dispersion, containing nonionic dispersant)
* 7) Foam catalyst: Kao No. manufactured by Kao Corporation. 26 (N, N-dimethylaminoethoxyethanol)
* 8) Resin catalyst: Kao No. manufactured by Kao Corporation. 31 (33% triethylenediamine, 67% dipropylene glycol)
* 9) Silicone type foam stabilizer: Nippon Unicar Co., Ltd., SZ1127 (polydimethylsiloxane-poly (ethylene oxide / propylene oxide) copolymer)

上記表1および図3の結果からわかるように、末端一級OH率と平均セル径およびセル径のばらつきは反比例関係を示しており、特に、末端一級OH率の最も高い実施例1では、平均セル径が極めて小さく、かつ、ばらつきも抑えられていることがわかる。即ち、末端一級OH率の高いポリオールを用いた実施例のローラにおいては、従来例と比較して、平均セル径が小さく、また、セル径のばらつきも低く抑えられ、結果として良好な画像性が得られることが確かめられた。   As can be seen from the results of Table 1 and FIG. 3, the terminal primary OH ratio, the average cell diameter, and the variation in the cell diameter show an inversely proportional relationship. In particular, in Example 1 having the highest terminal primary OH ratio, the average cell It can be seen that the diameter is extremely small and variation is suppressed. That is, in the roller of the example using the polyol having a high terminal primary OH ratio, the average cell diameter is smaller than that of the conventional example, and the variation in the cell diameter is suppressed to be low, and as a result, good image quality is obtained. It was confirmed that it was obtained.

本発明の画像形成装置の一例を示す概略説明図である。1 is a schematic explanatory diagram illustrating an example of an image forming apparatus of the present invention. 実施例1および従来例についての、ウレタン反応に伴う混合物の温度変化を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature change of the mixture accompanying a urethane reaction about Example 1 and a prior art example. 実施例における平均セル径および標準偏差σの評価結果を示すグラフである。It is a graph which shows the evaluation result of the average cell diameter and standard deviation (sigma) in an Example.

符号の説明Explanation of symbols

1 トナー供給ローラ
2 画像形成体
3 現像ローラ
4 記録媒体
5 転写ローラ
6 層規制ブレード
7 クリーニングローラ
8 帯電ローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Toner supply roller 2 Image forming body 3 Developing roller 4 Recording medium 5 Transfer roller 6 Layer regulation blade 7 Cleaning roller 8 Charging roller

Claims (6)

(A)グリセリンにエチレンオキシドまたはエチレンオキシドおよびプロピレンオキシドが付加重合されてなり、重量平均分子量が1000〜15000であってかつ、末端水酸基中の一級水酸基の割合が75〜85モル%であるポリエーテルポリオールと、(B)ポリイソシアネート化合物と、(C)重量平均分子量400〜3000のポリオルガノシロキサンセグメントと重量平均分子量1000〜7000のポリオキシアルキレンセグメントとをセグメント比95:5〜50:50の割合で有するポリオルガノシロキサン−ポリアルキレンオキシド共重合物からなるシリコーン系整泡剤と、を含むポリウレタン材料が発泡硬化されてなるポリウレタンフォームを用いたことを特徴とするトナー供給ローラ。   (A) a polyether polyol obtained by addition-polymerizing ethylene oxide or ethylene oxide and propylene oxide to glycerin, having a weight average molecular weight of 1000 to 15000 and a proportion of primary hydroxyl groups in terminal hydroxyl groups of 75 to 85 mol%; , (B) a polyisocyanate compound, (C) a polyorganosiloxane segment having a weight average molecular weight of 400 to 3000 and a polyoxyalkylene segment having a weight average molecular weight of 1000 to 7000 at a segment ratio of 95: 5 to 50:50. A toner supply roller comprising a polyurethane foam formed by foaming and curing a polyurethane material containing a silicone-based foam stabilizer made of a polyorganosiloxane-polyalkylene oxide copolymer. 前記(B)ポリイソシアネート化合物が、芳香族ポリイソシアネート化合物である請求項1記載のトナー供給ローラ。   The toner supply roller according to claim 1, wherein the (B) polyisocyanate compound is an aromatic polyisocyanate compound. 前記(C)シリコーン系整泡剤が、ポリジメチルシロキサン−ポリエチレンオキシド共重合物および/またはポリジメチルシロキサン−ポリ(エチレンオキシド・プロピレンオキシド)共重合物である請求項1または2記載のトナー供給ローラ。   The toner supply roller according to claim 1, wherein the (C) silicone-based foam stabilizer is a polydimethylsiloxane-polyethylene oxide copolymer and / or a polydimethylsiloxane-poly (ethylene oxide / propylene oxide) copolymer. 前記ポリウレタン成形材料が、さらに、(D)導電性付与剤を含む請求項1〜3のうちいずれか一項記載のトナー供給ローラ。   The toner supply roller according to claim 1, wherein the polyurethane molding material further contains (D) a conductivity imparting agent. 前記(D)導電性付与剤がカーボン導電剤である請求項4記載のトナー供給ローラ。   The toner supply roller according to claim 4, wherein the conductivity imparting agent (D) is a carbon conductive agent. 請求項1〜5のうちいずれか一項記載のトナー供給ローラを具備することを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the toner supply roller according to claim 1.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009237465A (en) * 2008-03-28 2009-10-15 Canon Chemicals Inc Toner supply roller
JP2012137519A (en) * 2010-12-24 2012-07-19 Tokai Rubber Ind Ltd Sponge roll for electrophotographic apparatus
JP2016186510A (en) * 2015-03-27 2016-10-27 住友理工株式会社 Conductive foam roll for electrophotographic apparatus

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