JP2948129B2 - 導電性ローラおよび現像ローラ - Google Patents

導電性ローラおよび現像ローラ

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JP2948129B2 JP7179006A JP17900695A JP2948129B2 JP 2948129 B2 JP2948129 B2 JP 2948129B2 JP 7179006 A JP7179006 A JP 7179006A JP 17900695 A JP17900695 A JP 17900695A JP 2948129 B2 JP2948129 B2 JP 2948129B2
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polyol
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誠 長谷川
克彦 畑
伸一 村上
正 永易
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Sumika Covestro Urethane Co Ltd
Bando Chemical Industries Ltd
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Bando Chemical Industries Ltd
Sumitomo Bayer Urethane Co Ltd
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  • Dry Development In Electrophotography (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、導電性ローラ、特に低
永久歪み特性を有する現像ローラに関する。
【0002】
【従来の技術】複写機やファクシミリ、プリンタ等の電
子写真装置においては、感光体の周囲に帯電ローラ、現
像ローラのような導電性ローラを使用するものが多い。
【0003】たとえば、一成分現像方式の電子写真装置
の現像部では、図1に示すように、層厚規制ブレード3
により、現像ローラ2の外周に薄層担持したトナー(現
像剤)4を感光体1に移動させ、静電潜像を顕像化して
現像が成される。
【0004】このように導電性ローラ、特に現像ローラ
は、常にドラムまたはローラ、ブレード等によって圧接
させるので、その構成部材は容易に変形する必要があ
る。そのため、回転軸の外周に低硬度のエラストマー
(弾性体)から成る導電弾性層が形成される。
【0005】従来、導電性ローラに用いられるエラスト
マーとしては、シリコンゴム、アクリロニトリルブタジ
エンゴム、エピクロルヒドリンゴム等が知られている
が、容易に変形し、しかも配合剤による感光体汚染が少
ないポリウレタンエラストマーが好ましく用いられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリウ
レタンエラストマーにおいては、容易に変形するように
硬度を低くしていくと永久歪みおよび粘着性が大きくな
り、復元性が劣り、金型内で発泡させた場合、脱型まで
に長時間を要し生産性が劣る。
【0007】復元性に劣ると感光体との均一な圧接や、
トナーの均一な厚みでの担持ができず、画像不良の原因
となる。
【0008】ポリウレタンエラストマーにおいて低硬
度、たとえばJIS−A40度以下で、しかも永久歪み
を小さくする試みもなされているが、電子写真装置用と
して、満足すべき導電性ローラは得られていない。
【0009】本発明はこの課題を解決するために成され
たものであり、低硬度で永久歪みおよび粘着性が小さ
く、復元性と生産性に優れ、しかも感光体汚染のない導
電性ローラ、特に現像ローラを提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、回転軸
と、その外周に同心に導電弾性層を設けた導電性ローラ
において、導電弾性層がヘキサメチレンジイソシアネー
ト(HDI)の3量体(HDIトリマー)、ビューレッ
ト体(HDIビューレット)またはそれらの混合物から
成るポリイソシアネートと、高分子量ポリプロピレンポ
リオールを主成分とするポリオールとを、イソシアネー
トインデックス80〜120で反応させて得られるポリ
ウレタンエラストマーから成る導電性ローラが提供され
る。
【0011】本発明に用いられるポリイソシアネート
は、HDIトリマーまたはHDIビューレットである。
HDIトリマーはホスフィン等の触媒を用いて、HDI
を3量化したものであり、式(1)の構造を有する。H
DIビューレットは、式(2)の構造を有する。
【0012】
【化1】
【0013】
【化2】
【0014】本発明では、HDIトリマー、HDIビュ
ーレットを単独または混合したポリイソシアネートをポ
リオールとの反応に用いる。
【0015】本発明において、ポリイソシアネートと反
応するポリオールは、高分子量ポリプロピレンポリオー
ルを主成分とするもので、高分子量ポリプロピレンポリ
オール単独でもよいが、高分子量ポリプロピレンポリオ
ール95〜99.5重量%と、低分子量ポリオールを5
〜0.5重量%添加して用いる。高分子量ポリプロピレ
ンポリオールとしては、分子量2000〜8000、官
能基数2〜3のものが好ましく用いられる。また低分子
量ポリオールとしては、分子量1000未満、官能基数
2〜4のポリプロピレンポリオールやエチレングリコー
ル、2−エチルヘキサノール等が用いられる。
【0016】本発明においては、HDIトリマー、HD
Iビューレットまたはそれらの混合物から成るポリイソ
シアネートとポリプロピレンポリオールを主成分とする
ポリオールとをイソシアネートインデックス80〜12
0、好ましくは105で反応させて、ポリウレタンエラ
ストマーを得る。イソシアネートインデックスが80よ
り小さくなると、必要な硬度が得られず、また粘着性が
高くなるためローラとして使用する際にゴミ、トナー等
の付着が起こりやすくなる。120より大きくなると、
イソシアネート基の反応完結に時間がかかり、脱型時間
が長くなり、生産性の低下を招く。イソシアネートイン
デックスは、ポリイソシアネートに含まれるイソシアネ
ート基とポリオールに含まれる水酸基のモル比の100
倍を意味し、これを基にポリイソシアネートとポリオー
ルの配合量が決定される。
【0017】また、ポリイソシアネートとポリオールの
反応速度を調整するため、通常錫系触媒(トリメチル錫
ラウレート、ジブチル錫ジラウレート等)やアミン系触
媒(トリエチレンジアミン等)がポリオールに0.1〜
0.5重量部添加して用いられる。
【0018】本発明の導電性ローラの導電弾性層を形成
するポリウレタンエラストマーに導電性を付与する導電
性付与剤としては、カーボンブラックや銅、酸化錫、等
の金属および金属酸化物の粒子等が挙げられる。これら
の導電性付与剤は通常予めポリオール100重量部に、
0.5〜1.0重量部添加され、均一に分散される。
【0019】本発明の導電性ローラの導電弾性層を形成
するポリウレタンエラストマーは、ポリイソシアネート
と導電性付与剤を含有するポリオールとを、イソシアネ
ートインデックスに基づいた量で配合した反応混合物
を、回転軸を内部に設置したローラ成形用金型に注入
し、加熱硬化させて成形される。回転軸としては、金属
から成るパイプや棒の両端を軸受支持すべく加工したも
のが用いられる。防錆の点より、ステンレス鋼製や表面
処理をした鋼製のものが好ましく用いられる。これらの
回転軸は、外周部を脱脂洗浄し、接着剤を塗布、乾燥し
た後、ローラ成形用金型に位置決めして設置され、80
〜110℃に予熱される。この金型に、前記の反応混合
物を注入し、回転軸の外周に導電弾性層が形成された成
形体を得る。
【0020】本発明の導電性ローラは、上記成形体の導
電弾性層の外周を研摩加工したもの、あるいは研摩加工
面にさらに樹脂液を塗布し、用途に合わせて導電性や表
面性を改良したものである。
【0021】
【作用】本発明は、導電弾性層の形成にHDIトリマ
ー、HDIビューレットまたはその混合物とポリプロピ
レンポリオールを用いることを特徴とする。このように
形成したポリウレタンエラストマーの永久歪みが低くな
る理由は必ずしも明らかではないが、HDIトリマー、
HDIビューレットとポリプロピレンポリオールとの相
溶性が極めてよく、混合時に両者が完全に均一に混ざ
り、反応硬化過程においても、ポリイソシアネート偏在
域や、ポリオール偏在域ができないこと、および、HD
Iトリマー、HDIビューレットとも3官能性で、立体
網目構造を取りやすいことが作用していると考えられ
る。
【0022】
【実施例】実施例および比較例により本発明を説明する
が、これらは本発明の範囲を限定するものではない。部
は特に示す以外重量部である。またMWは分子量を、f
は官能基数を示す。
【0023】実施例1 ポリプロピレンポリオール(MW=4000、f=2、
住友バイエルウレタン株式会社製)99部と、ポリプロ
ピレンポリオール(f=4、MW=400、住友バイエ
ルウレタン株式会社製)1部と、カーボンブラック(ラ
イオン・アクゾ株式会社製)0.5部とをよく混合撹拌
後、ロールで練った。
【0024】この混合物へ、1.8−ジアザビシクロ−
(5,4,0)−ウンデセン−7のフェノール塩(DB
U−フェノール塩)(サンアプロ株式会社(製))0.
2部を添加し、撹拌して触媒を分散させた。混合物が均
一になった後、40℃、3Torr以下の圧力で3時間
以上減圧脱水した。
【0025】このように調整したポリオール混合物に、
HDIビューレットをイソシアネートインデックスが1
05になるように計量して添加した。添加時のポリオー
ル成分とイソシアネート成分の温度はいずれも40℃で
あった。ポリイソシアネート添加後、アジテータで撹拌
した。
【0026】外周に接着剤を塗布したステンレス製の芯
金(回転軸)を80℃に加熱したローラ用金型にセット
した。この金型に前記反応混合物を注入して、約10分
間反応硬化させてポリウレタンエラストマーから成る導
電弾性層を形成した。これを脱型し、室温で1日放置乾
燥した。このローラを研磨機で表面研磨し、導電性ロー
ラを得た。
【0027】圧縮永久歪み特性を測定するために、前記
反応混合物を圧縮永久歪みサンプル用金型に注入して、
圧縮永久歪み測定用サンプルを調製した。
【0028】実施例2〜8 実施例1と同様にして導電性ローラを得た。使用したポ
リイソシアネート成分、ポリオール成分等の配合量およ
びイソシアネートインデックスを表1に示す。
【0029】比較例1、2 実施例1と同様に反応混合物を調製したが、ポリイソシ
アネート成分であるHDIビューレットに変えて、変性
MDIを使用した。使用したポリイソシアネート成分、
ポリオール成分等の配合量およびイソシアネートインデ
ックスについては表2に示す。
【0030】比較例3 実施例4におけるポリイソシアネート成分であるHDI
トリマーの使用量をイソシアネートインデックスが12
5となるように配合した以外は実施例4と同じようにし
てローラを得た。他の成分の配合量については表2に示
す。
【0031】比較例4 実施例1において、ポリイソシアネート成分であるHD
Iビューレットの代わりに、TDI−80を用いた以外
は同様にしてローラを得た。他の成分の配合量について
は表2に示す。
【0032】圧縮永久歪み測定試験 圧縮永久歪みの測定は、JIS−K−6301に従っ
た。圧縮条件は70℃×22時間とした。
【0033】その他の特性試験 脱型のしやすさは、前記のように10分間反応硬化させ
た後脱型し、その容易度を判定した。硬度の測定は、J
IS−K−6301,A硬度に従った。粘着性は、触手
で判定した。特性試験の結果を表3に示す。
【0034】
【表1】
【0035】
【表2】
【0036】
【表3】
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、イソシアネートとして
特定のHDI3量体、HDIビューレット体等を使用
し、イソシアネートインデックスを80〜120の範
囲、好ましくは105に調整したポリウレタンエラスト
マーにより、導電弾性層を形成しているので、ローラの
永久歪みが小さくなり、感光体への圧接や、ローラ、ブ
レードとの圧接によって生ずる変形に対する復元性に優
れた導電性ローラが得られる。
【0038】したがって電子写真装置の帯電ローラや現
像ローラ、特に現像ローラに本発明の導電性ローラを用
いた場合、感光体やローラ、ブレード等への圧接性もよ
く、トナーの均一な薄層化や感光体への安定した転送を
可能にし、さらには、感光体への摺接による帯電を可能
にする。それにより画像不良の解消に役立つ。
【0039】したがって、感光体上の静電潜像の現像の
画像むらがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の導電性ローラの1つの使用例である現
像装置の要部を示す側面図である。
【符号の説明】
1 感光ドラム 2 現像ローラ 3 現像ブレード 4 トナー 5 回転軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G03G 15/02 101 G03G 15/02 101 (72)発明者 村上 伸一 兵庫県尼崎市久々知3丁目13番26号 住 友バイエルウレタン株式会社内 (72)発明者 永易 正 兵庫県尼崎市久々知3丁目13番26号 住 友バイエルウレタン株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−281831(JP,A) 特開 平7−332350(JP,A) 特開 平5−188774(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 15/02,15/08 F16C 13/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸と、その外周に同心に導電弾性層
    を設けた導電性ローラにおいて、導電弾性層がヘキサメ
    チレンジイソシアネートの3量体、ビューレット体また
    はそれらの混合物から成るポリイソシアネートと、高分
    子量ポリプロピレンポリオールを主成分とするポリオー
    ルとを、イソシアネートインデックス80〜120で反
    応させて得られるポリウレタンエラストマーから成るこ
    と特徴とする導電性ローラ。
  2. 【請求項2】 ポリオールが高分子量ポリプロピレンポ
    リオール95〜99.5%と低分子量ポリオール5〜
    0.5%とから成ることを特徴とする請求項1記載の導
    電性ローラ。
  3. 【請求項3】 前記イソシアネートインデックスが10
    5であることを特徴とする請求項1または2記載の導電
    性ローラ。
  4. 【請求項4】 回転軸と、その外周に同心に導電弾性層
    を設けた現像ローラにおいて、導電弾性層がヘキサメチ
    レンジイソシアネートの3量体、ビューレット体または
    それらの混合物から成るポリイソシアネートと、高分子
    量ポリプロピレンポリオールを主成分とするポリオール
    とを、イソシアネートインデックス80〜120で反応
    させて得られるポリウレタンエラストマーから成ること
    特徴とする現像ローラ。
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