JP3829430B2 - Developing roller - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、複写装置あるいはファクシミリの受信装置など、電子写真方式、背面露光方式(いわゆるチャージレス法)、または静電記録方式を採用した装置に組み込まれる現像ローラの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真方式を採用する装置では、感光体などの静電潜像担持体の周辺に、静電潜像担持体へ電荷を一様に供給する帯電ローラ、トナーを静電潜像担持体へ供給する現像ローラ、そしてトナー像を記録用紙に転写させる転写ローラなどの各種ローラが配置される。これら各種ローラのうち、現像ローラは最も重要なものであり、種々の特性が求められる。
【0003】
図1は、非磁性1成分トナー5,…による非磁性現像方式を採用した現像装置とその周辺とを模式的に示した断面図である。現像ローラ1は、SUS製やアルミニウム合金製などの導電性シャフト2の周りに導電性弾性層3を同心円状に順次積層し、この導電性弾性層上に表面層4を被覆して構成される。また、導電性シャフト2と現像ローラの表面との間には電圧が印加されている。トナー5,…は、供給ローラ6によって確実に現像ローラ表面へ付着され、規制ブレード7や現像ローラ表面によって摩擦帯電されてトナー薄層8となった後、静電潜像担持体である感光体9の表面に供給されてトナー像10となる。
【0004】
よって、トナーの帯電特性は現像ローラの表面層の材質・表面構造に大きく依存する。その表面層には、トナーの帯電特性を制御するという観点から、トナーが負に帯電する場合、摩擦帯電列がトナーに対して正側にある材質がよく選定されている。例えば、トナーには、スチレン−アクリル系やポリエステル系かつ負帯電性のものがよく用いられるのに対し、表面層には、これらトナーに対して摩擦帯電列が正側にあるナイロン系樹脂やウレタン系樹脂が多く用いられている。
【0005】
また、表面層には、上記した特性に加えてトナー離型性が求められる。これは、現像ローラを長期使用すると、その表面が現像に寄与しないトナーで覆われて現像特性が悪化する現象、いわゆるトナーフィルミングが生ずるので、これを防ぐためである。感光体と接触してトナーを供給する現像ローラの場合、トナーフィルミングが悪化すると、現像に寄与しないトナーによって感光体が汚染される場合も生じ得る。そこで、トナーフィルミングを防ぐため、上記した表面層を構成する樹脂にフッ素系粒子を添加したり、表面層に含フッ素成分を有するウレタン系樹脂(例えば、フッ素ポリオールとポリイソシアネートの反応硬化物)を使用するなどの方法が採られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
現像ローラの表面層には、上記したトナーの帯電特性やトナー離型性などの特性をバランス良く満たすものを用いるのが好ましいとされている。しかし、依然として、トナーフィルミング問題が完全に解決されずに残っている。
【0007】
本発明は、現像ローラの表面に要求される特性の中で、最も重要なトナーフィルミング防止のための特性を備えて、耐久性の向上を図らんとする現像ローラを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するに当たり、鋭意検討を進めた結果、現像ローラおよび弾性層の静電容量がトナーフィルミングと密接に関係することを発見し、さらに検討を進めた結果、本発明を完成するに至った。
【0009】
すなわち、本発明は、中心軸に導電性シャフトを配し、該導電性シャフトの周りに弾性層、該弾性層上に表面層を同心円状に順次積層して構成される現像ローラにおいて、前記表面層が、ポリアミド若しくはポリウレタン樹脂、或いはアクリル酸エステルモノマーとメタアクリル酸エステルモノマーとの一方または双方およびカルボン酸ビニルモノマーを主原料とする共重合体、を主成分とし、前記弾性層が、(A)分子中に少なくとも1個のアルケニル基を含み、主鎖を構成する繰り返し単位が主にオキシアルキレン単位または飽和炭化水素系単位からなる重合体と、(B)分子中に少なくとも2個のヒドロシリル基を含む硬化剤と、(C)ヒドロシリル化触媒と、(D)導電性付与剤と、を主成分とする硬化性組成物の反応物から構成され、現像ローラ全体の静電容量C1が0.5nF以上2.5nF以下の値を有し、弾性層の静電容量C2が0.8nF以上20nF以下の値を有し、かつ、弾性層の静電容量C2と現像ローラ全体の静電容量C1との比C2/C1が1.1以上11以下の値を有するという現像ローラである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る代表的な種々の実施例を説明する。
本実施例の現像ローラは、直径1〜12mm程度のSUS製やアルミニウム合金製などの金属製シャフトの周りに弾性層が同心円状に設けられ、この弾性層の外周面が表面層で被覆されたものである。ここで、前記弾性層と表面層との間に、現像ローラの電気抵抗を調整するための抵抗調整層や、弾性層と表面層との間の接着性を向上させるためのプライマー層などを含むこともある。なお、本発明では、前記表面層の形成方法は、特に限定されるものではなく、例えば、表面層を構成する樹脂成分の粘度などに応じて、ディッピング、スプレー噴霧、ロールコート、刷毛塗りなどで現像ローラの主基材層である弾性層の外周面に塗布し、乾燥させて表面層を形成するもので良い。ここで、表面層は、10〜150μmの所定の厚みで形成される。
【0014】
本発明の最大の特徴は、表面層被覆前および表面層被覆後の現像ローラの静電容量にある一定の制限を与える点にある。なお、本発明の現像ローラの静電容量とは、現像ローラを平板電極上に横たえ、そのシャフト両端に各500gの荷重を加えて、現像ローラ表面を平板電極に押圧した状態で、金属製シャフトと平板電極との間の測定によって得られるものである。また、本発明では、表面層被覆前の現像ローラの静電容量を、単に、弾性層の静電容量と呼ぶ。
【0015】
従って、本実施例の現像ローラは、表面層被覆後の静電容量C1が2.5 nF以下の値を有し、かつ、弾性層の静電容量C2が0.8 nF以上20 nF 以下の値を有するように構成される。これにより、現像ローラ表面でのトナーフィルミングが防止されるのである。さらに、この現像ローラは、弾性層の静電容量C2と現像ローラ全体の静電容量C1との比C2/C1が、1.1 以上11以下の値を有するように構成される。
【0016】
表面層被覆後の静電容量C1が2.5 nF以下の値を有し、かつ、弾性層の静電容量C2が0.8 nF以上20 nF 以下の値を有する現像ローラの表面でトナーフィルミングが抑制される理由は、以下のように考えられる。すなわち、電気回路的には、現像ローラは、弾性層と表面層とが直列接続されたものとみなせる。現像ローラ表面に付着しているトナーが感光体へ移動した直後、現像ローラ表面には、移動したトナーの総電荷量の絶対値に等しく、かつ極性が反対の電荷が残存している。表面層被覆後の現像ローラの静電容量C1を2.5 nF以下にすることで、現像ローラの時定数(静電容量と電気抵抗との積)が十分に小さくなり、シャフト側から注入された電荷が表面層へ素早く移動でき、残存した電荷をすぐに中和する。この中和は素早く行われるので、現像ローラ表面への現像に寄与しないトナーの静電気的付着を抑えることができ、トナーフィルミングを防止できる。従って、現像ローラ表面には、現像に寄与するトナーのみによる均一なトナー薄層形成が可能になるのである。ここで、弾性層の静電容量C2が0.8 nF以上20 nF 以下の値を有していることで、現像ローラの電気抵抗と静電容量とのバランスが良好となり、現像ローラが、非磁性1成分トナーを表面に付着して感光体へ供給するために有効に機能することが可能となる。
【0017】
また、本実施例では、静電容量C1が2.5 nF以下の値を有するとともに、1.1 ≦C2/C1≦11なる関係式を満たす現像ローラを採用している。その理由は、現像時に、弾性層と表面層との何れか一方の層に過剰な電圧が加わって、絶縁破壊などが生じないようにするためである。
【0018】
このような現像ローラの弾性層は、具体的には、
(A)分子中に少なくとも1個のアルケニル基を含み、主鎖を構成する繰り返し単位が主にオキシアルキレン単位または飽和炭化水素系単位からなる重合体と、
(B)分子中に少なくとも2個のヒドロシリル基を含む硬化剤と、
(C)ヒドロシリル化触媒と、
(D)導電性付与剤と、
を主成分とする硬化性組成物の反応物から構成される。
【0019】
この硬化性組成物における(A)成分の重合体は、(B)成分とヒドロシリル化反応して硬化する成分であり、分子中に少なくとも1個のアルケニル基を含むため、ヒドロシリル化反応が起こって高分子状になり硬化する。(A)成分に含まれるアルケニル基の数は、(B)成分とヒドロシリル化反応するという点から少なくとも1個以上必要であるが、充分なゴム弾性を得るという点からは、直鎖状分子の場合、分子の両末端に2個のアルケニル基が存在し、分岐のある分子の場合、分子末端に2個以上のアルケニル基が存在することが好ましい。(A)成分の主鎖を構成する主な繰り返し単位は、オキシアルキレン単位または飽和炭化水素単位である。
【0020】
先ず、(A)成分の主鎖を構成する主な繰り返し単位がオキシアルキレン単位からなる重合体の場合について説明する。このとき、硬化物に(D)成分である導電性付与剤が少量添加されていると、硬化物の体積抵抗率が108 Ωcm〜109 Ωcmとなるため好ましい。また、硬化物の低硬度化の観点から、前記繰り返し単位がオキシアルキレン単位であるオキシアルキレン系重合体、さらには、前記繰り返し単位がオキシプロピレン単位であるオキシプロピレン系重合体が望ましい。
【0021】
ここで、前記オキシアルキレン系重合体とは、主鎖を構成する単位のうち30%以上、好ましくは、50%以上がオキシアルキレン単位からなる重合体をいう。オキシアルキレン単位以外に含有される単位は、重合体製造時の出発物質として使用される、活性水素を2個以上含む化合物、例えば、エチレングリコール、ビスフェノール系化合物、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどからなる単位などである。なお、前記繰り返し単位がオキシプロピレン系の場合、エチレンオキシド、ブチレンオキシドなどからなる単位との共重合体(グラフト共重合体を含む。)であっても良い。
【0022】
このようなオキシアルキレン系重合体の分子量は、反応性および低硬度化のバランスを良くする観点から、数平均分子量(Mn)で500〜50,000、さらには1,000〜40,000であることが好ましい。特に、数平均分子量が5,000以上のもの、さらには5,000〜40,000にあるものが好ましい。数平均分子量が500未満の場合、この硬化性組成物を硬化させたときに充分な機械的特性(ゴム硬度、伸び率)などが得られにくくなる。一方、数平均分子量があまり大きくなると、分子中に含まれるアルケニル基1個あたりの分子量が大きくなったり、立体障害で反応性が落ちたりするため、硬化が不充分になることが多く、また、粘度が高くなりすぎて加工性が悪くなる傾向にある。
【0023】
なお、前記オキシアルキレン系重合体が有するアルケニル基に特に制限はないが、下記一般式(1)で示されるアルケニル基が、硬化性に優れる点で特に好ましい。
【0024】
2 C=C(R1 )− (1)
(式中、R1 は水素原子またはメチル基)
【0025】
また、この硬化性組成物の特徴の一つは、低硬度化にしやすいことであり、この特徴を発揮させるには、アルケニル基の数は分子末端に2個以上存在することが好ましい。但し、(A)成分の分子量に比してアルケニル基の数が多くなりすぎると剛直になり、良好なゴム弾性が得られにくくなる。
【0026】
次に、(A)成分が、主鎖を構成する主な繰り返し単位が飽和炭化水素単位である重合体の場合について説明する。この重合体は、低吸水率であり、電気抵抗の環境変動が小さくなる硬化物を得られるという点で好ましいものである。また、前記オキシアルキレン系重合体の場合と同様に、(B)成分とヒドロシリル化反応して硬化する成分であり、分子中に少なくとも1個のアルケニル基を有するため、ヒドロシリル化反応が起こって高分子状になり硬化するものである。さらに、(A)成分に含まれるアルケニル基の数は、(B)成分とヒドロシリル化反応するという点から少なくとも1個必要であるが、良好なゴム弾性を得るという点から、直鎖状分子の場合は、分子の両末端に2個存在することが好ましく、分岐を有する分子の場合は、分子末端に2個以上存在することが好ましい。
【0027】
前記主鎖を構成する主な繰り返し単位が飽和炭化水素単位である重合体の代表例としては、イソブチレン系重合体、水添イソプレン系重合体、水添ブタジエン系重合体が挙げられる。これら重合体は、共重合体などの他成分の繰り返し単位を含むものであっても構わないが、少なくとも飽和炭化水素単位を50%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは90%以上含有することが、飽和炭化水素系の、吸水率が低いという特徴を損なわないようにする上で、重要である。
【0028】
この主鎖を構成する主な繰り返し単位が飽和炭化水素単位である(A)成分の重合体の分子量としては、数平均分子量(Mn)で500〜50,000程度、さらには1,000〜15,000程度であって、常温において液状物で流動性を有するものが、取扱い易さ、加工性などの点で好ましい。
【0029】
このような飽和炭化水素系重合体に導入されるアルケニル基については、前記オキシアルキレン系重合体の場合と同様である。
【0030】
したがって、(A)成分としての、分子中に少なくとも1個のアルケニル基を含み、主鎖を構成する主な繰り返し単位が飽和炭化水素単位である重合体の好ましい具体例としては、両末端にアルケニル基を2個有し、直鎖状の数平均分子量(Mn)が2,000〜15,000で、Mw/Mnが1.1〜1.2のポリイソブチレン系、水添ポリブタジエン系、水添ポリイソプレン系重合体などが挙げられる。
【0031】
また、硬化性組成物中の(B)成分は、分子中に少なくとも2個のヒドロシリル基を有する化合物である限り特に制限はないが、分子中に含まれるヒドロシリル基の数が多すぎると、硬化後も多量のヒドロシリル基が硬化物中に残存し易くなり、ボイドやクラックの原因となるため、分子中に含まれるヒドロシリル基の数は50個以下が良い。さらにはこの数は、硬化物のゴム弾性のコントロールや貯蔵安定性の点から、2〜30個、より好ましくは2〜20個であることが好ましく、さらに、硬化時の発泡を容易に防ぐという点では、20個以下、そしてヒドロシリル基が失活しても硬化不良が発生しにくいという点では、3個が好ましく、最も好ましい範囲は、3〜20個である。
【0032】
ところで、本発明では、前記ヒドロシリル基を1個有するとは、Siに結合するHを1個有することをいい、SiH2 の場合には、ヒドロシリル基を2個有することを意味するが、Siに結合するHは異なるSiに結合する方が、硬化性やゴム弾性の点から好ましい。
【0033】
さて、(B)成分の分子量は、(D)成分である導電性付与剤を添加する場合の分散性やローラ加工性などの点から、数平均分子量(Mn)で30,000以下にあることが好ましく、さらには20,000以下、特には15,000以下が好ましい。(A)成分との反応性や相溶性まで考慮すると、数平均分子量が300〜10,000にあることが好ましい。
【0034】
この(B)成分に関しては、(A)成分の凝集力が(B)成分の凝集力に比べて大きいために、相溶性の点でフェニル基含有変性が重要であり、(A)成分との相溶性、入手のし易さの点でスチレン変性体などが好ましく、貯蔵安定性の点でα−メチルスチレン変性体が好ましい。
【0035】
また、(C)成分であるヒドロシリル化触媒としては、ヒドロシリル化触媒として使用し得るものである限り、特に制限はなく、白金単体、アルミナなどの単体に固体白金を担持させたもの、塩化白金酸(アルコールなどの錯体も含む。)、白金の各種錯体、ロジウム、ルテニウム、鉄、アルミニウム、チタンなどの金属の塩化物などが挙げられる。これらの中でも、触媒活性の点から塩化白金酸、白金−オレフィン錯体、白金−ビニルシロキサン錯体が望ましい。これらの触媒は、単独で使用しても良く、2種以上で併用しても良い。
【0036】
以上のような硬化性組成物中の(A)成分に対する(B)成分の使用割合として、(A)成分中のアルケニル基1モル当たり、(B)成分中のヒドロシリル基が0.2〜5.0モル、さらには0.4〜2.5モル存在するように設定されると、良好なゴム弾性を得る点から好ましい。
【0037】
また、(C)成分の使用量としては、(A)成分中のアルケニル基1モルに対して10-1〜10-8モル、特に10-3〜10-6モルの範囲で用いるのが好ましい。(C)成分の使用量が10-8モルに満たないと反応が進行しない。一方で、ヒドロシリル化触媒は、一般に高価で、また腐食性を有し、しかも水素ガスが大量に発生して硬化物が発泡してしまう性質を有しているので、10-1モルを超えて用いない方が好ましい。
【0038】
さらに、上記した硬化性組成物に、(D)成分である導電性付与剤を添加して導電性組成物とすれば、現像ローラとして好適である。この(D)成分の導電性付与剤としては、カーボンブラックや、金属微粉末、さらには第4級アンモニウム塩基、カルボン酸基、スルホン酸基、硫酸エステル基、リン酸エステル基などを有する有機化合物もしくは重合体、エーテルエステルアミド、もしくはエーテルイミド重合体、エチレンオキサイド−エピハロヒドリン共重合体、メトキシポリエチレングリコールアクリレートなどで代表される導電性ユニットを有する化合物、または高分子化合物などの帯電防止剤などの、導電性を付与できる化合物などを挙げることが出来る。これらの導電性付与剤は、単独で使用しても、2種以上のものを併用しても構わない。
【0039】
なお、(D)成分である導電性付与剤の添加量は、(A)〜(C)成分の合計量に対して30重量%以下とすることが、ゴム硬度を上げない点から好ましい。一方、均一な体積抵抗を得るためには、この添加量が10重量%以上であるのが好ましく、さらに、硬化物の体積抵抗が103 〜1010Ωcmであるように添加量を定めることが好ましい。
【0040】
さらに、上記硬化性組成物には、上記(A)〜(D)成分の他、貯蔵安定性改良剤、例えば、脂肪族不飽和結合を有する化合物、有機リン化合物、有機硫黄化合物、チッ素含有化合物、スズ系化合物、有機過酸化物などを加えても良い。その具体例としては、例えば、ベンゾチアゾール、チアゾール、ジメチルマレート、ジメチルアセチレンカルボキシレート、2−ペンテンニトリル、2,3−ジクロロプロペン、キノリンなどが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。これらの中では、ポットライフおよび速硬化性の両立という点から、チアゾール、ジメチルマレートが、特に好ましい。なお、前記貯蔵安定性改良剤は、単独で用いても良く、2種以上で併用しても良い。
【0041】
また、上記硬化性組成物には、加工性やコストを改善するという点から、充填剤、保存安定剤、可塑剤、紫外線吸収剤、滑剤、顔料などを添加しても良い。
【0042】
次に、弾性層上に被覆する表面層について説明する。この表面層は、トナーの帯電性を考慮すると、−NHCO−結合を有するポリアミドやポリウレタンを主成分とする樹脂組成物から構成されるのが好ましく、表面層の弾力性や電気抵抗を考慮すると、ポリウレタンの中でもポリエーテル骨格を有するものが好ましい。また、環境安定性の観点からは、ポリウレタンの中でもポリカーボネート骨格のような−ROCO2 −の繰り返し単位を有する樹脂を主成分とする樹脂組成物や、ポリメチルメタアクリレートなどのアクリルで変性したポリウレタンも使用可能であり、これらをブレンドしたブレンド樹脂を用いることも出来る。
【0043】
前記ポリアミドの具体例としては、−NHCO−結合の水素の一部を変性し、メトキシメチル化したナイロンが挙げられるが、本発明は、これに限定されるものではない。
【0044】
前記ポリカーボネートウレタンの具体例としては、−ROCO2 −のRがビスフェノールAタイプのものが一般的であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、ビスフェノールAの変性体や、脂環式の基、アルキル基などであっても構わない。低硬度と低吸収率とのバランスを考慮すると、これはアルキル基であることが望ましい。
【0045】
前記ブレンド樹脂の一例としては、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミドなどに希釈したポリアミドやポリウレタン樹脂のブレンド樹脂が挙げられる。
【0046】
また、前記表面層として、アクリル−カルボン酸ビニル系共重合体を主成分とする樹脂組成物を用いることもできる。このアクリル−カルボン酸ビニル系共重合体とは、アクリル酸エステルモノマー成分、メタアクリル酸エステルモノマー成分およびカルボン酸ビニルモノマー成分の合計量が樹脂成分中に50重量%以上、好ましくは80重量%以上含有される共重合体であり、かつ、カルボン酸ビニルモノマー成分が樹脂成分中に3重量%以上、好ましくは5重量%以上、より好ましくは10重量%以上含有される共重合体である。
【0047】
前記カルボン酸ビニルモノマー成分としては、重合が良好に進行するという観点から、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、吉草酸ビニル、イソ吉草酸ビニルなどが挙げられる。これらの中でも、入手のし易さやトナーをマイナス帯電させる点などから、特に酢酸ビニルを用いることが好ましい。
【0048】
前記アクリル酸エステルモノマー成分としては、重合が良好に進行するという観点から、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシルなどが挙げられる。また、前記メタアクリル酸エステルモノマー成分としては、重合が良好に進行するという観点から、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸エチル、メタアクリル酸ブチルなどが挙げられる。これらの中でも、入手のし易さからメタアクリル酸メチルが好ましい。
【0049】
【実施例】
さて、以下に、本発明に係る現像ローラの具体的な実施例1〜4および6を詳細に説明した後に、これら現像ローラと従来の現像ローラである比較例1〜3との比較を行う。
【0050】
先ず、弾性層は、以下に示す3種類のものを用いる。これら弾性層1〜3は、全て、直径10mmのSUS製シャフト上に厚さ7.5mmで形成される。
【0051】
弾性層1は、以下のように作製される。すなわち、
(A−1)数平均分子量(Mn)が8,000、分子量分布2の末端アリル化ポリオキシプロピレン系重合体の100重量部に対して、
(B−1)ポリシロキサン系硬化剤(SiH価0.36モル/100g)を6.6重量部、
(C−1)塩化白金酸の10%イソプロピルアルコール溶液を0.06重量部、
(D−1)カーボンブラック3030B(三菱化学社製)を8重量部、
を混合し、10mmHg以下で120分間減圧脱泡して得られた組成物を、シャフトの上に被覆し、金型内120℃の環境下で30分間静置して硬化させ、厚さ7.5mmのゴム弾性体からなる弾性層1を作製した。この弾性層1の静電容量C2は、18.5nFであった。
【0052】
弾性層2は、以下のように作製される。すなわち、
(A−2)数平均分子量(Mn)が10,000、末端にビニル基を2個有するポリイソブチレン重合体の100重量部に対して、
(B−2)ポリシロキサン系硬化剤(SiH価0.36モル/100g)を2.7重量部、
(C−2)塩化白金酸の10%イソプロピルアルコール溶液を0.06重量部、
(D−2)カーボンブラック3030B(三菱化学社製)を10重量部、
(E)可塑剤PS−32(出光興産社製)を75重量部、
からなる組成物を前記シャフトの上に被覆し、金型内120℃の環境下で30分間静置して硬化させ、厚さ7.5mmのゴム弾性体からなる弾性層2を作製した。この弾性層2の静電容量C2は、10.3nFであった。
【0053】
弾性層3は、以下のように作製される。すなわち、前記弾性層1の構成要素(A−1),(B−1)および(C−1)と、(D−3)カーボンブラック3030B(三菱化学社製)の5重量部とを混合し、10mmHg以下で120分間減圧脱泡して得られた組成物を、シャフト上に被覆し、金型内120℃の環境下で30分間静置して硬化させ、厚さ7.5mmのゴム弾性体からなる弾性層3を作製した。この弾性層3の静電容量C2は、1.2nFであった。
【0054】
次に、これら弾性層の外周面に、以下に示す表面層1〜5を被覆した現像ローラを作製し、実施例1〜6とした。これら実施例は、本発明に係る静電容量の関係式を満たすものである。
【0055】
実施例1は、上記弾性層1の外周面に、エーテル系ウレタン溶液(ハイムレンY−237:大日精化社製)をシクロヘキサノンとジメチルホルムアミドの混合溶液で希釈した溶液をディッピングし、80℃のオーブン内で1時間乾燥させて得られる厚さ20μmの表面層1を形成したものである。
【0056】
実施例2は、上記弾性層2の外周面に、エーテル系ウレタン溶液(ハイムレンY−258:大日精化社製)をメチルエチルケトンとジメチルホルムアミドの混合溶液で希釈した溶液をディッピングし、80℃のオーブン内で1時間乾燥させて得られる厚さ20μmの表面層2を形成したものである。
【0057】
実施例3は、上記弾性層2の外周面に、カーボネートウレタン溶液(レザミンME8220LP:大日精化社製)をメチルエチルケトンで固形分が5重量%になるまで希釈した溶液をディッピングし、80℃のオーブン内で1時間乾燥させて得られる厚さ10μmの表面層3を形成したものである。
【0058】
実施例4は、上記弾性層3の外周面に、前記実施例3で用いた表面層3を形成したものである。
【0059】
比較例3は、上記弾性層1の外周面に、メトキシメチル化ナイロン(EM−20:鉛市社製)をメタノールで希釈した溶液をディッピングし、80℃のオーブン内で1時間乾燥させて得られる厚さ15μmの表面層4を形成したものである。
【0060】
そして、実施例6は、上記弾性層1の外周面に、アクリル−酢酸ビニル共重合体(カネビラックL−DBF:鐘淵化学工業社製)を酢酸エチルで希釈した溶液をディッピングし、80℃のオーブン内で1時間乾燥させて得られる厚さ10μmの表面層5を形成したものである。
【0061】
一方、上記弾性層外周面に、以下に示す2種類の表面層を被覆した現像ローラを比較例1,2とした。これら比較例は、本発明に係る静電容量の関係式を満たさないものである。
【0062】
比較例1は、上記弾性層1の外周面に、共重合ナイロン(CM−8000:東レ社製)をメタノールで希釈後、エレカットS512(第4級アンモニウム塩:竹本油脂社製)を、CM−8000の100重量部に対して、10重量部加えた溶液をディッピングし、80℃のオーブン内で1時間乾燥させて得られる厚さ20μmの表面層6を形成したものである。
【0063】
比較例2は、上記弾性層1の外周面に、メトキシメチル化ナイロン(EM−20:鉛市社製)をメタノールで希釈後、KKS−001(アクリル系ポリマー:竹本油脂社製)を、EM−20の100重量部に対して、20重量部加えた溶液をディッピングし、80℃のオーブン内で1時間乾燥させて得られる厚さ15μmの表面層7を形成したものである。
【0064】
このようにして得られた実施例1〜4、6および比較例1〜3の静電容量を測定して得た結果が表1である。また、トナーフィルミングについては、現像ローラを市販プリンタ(6ppm)に設置し、ポリエステル系トナーを用いて5時間連続の耐久画出し試験を行い、試験後の現像ローラ表面を目視観察することで評価した。この評価は、表面層上にトナー付着が全く観察されない良好なものを○、僅かにトナー付着が観察されるものを△、明確にトナー付着が観察されるものを×で示した。
【0065】
【表1】

Figure 0003829430
【0066】
この結果が示すように、現像ローラ全体の静電容量C1が2.5 nF以下の値を有し、弾性層の静電容量C2が0.8 nF以上20 nF 以下の値を有する実施例において、トナーフィルミングが確実に防止されていることがわかる。
【0067】
【発明の効果】
上述の如く、本発明は、現像ローラ全体の静電容量C1が2.5 nF以下の値を有し、弾性層の静電容量C2が0.8 nF以上20 nF 以下の値を有する現像ローラであるので、現像に寄与しないトナーの静電気的付着が抑えられる程に現像ローラの時定数が十分小さくなり、現像ローラ表面のトナーフィルミングを防止することができ、もって現像ローラの耐久性を向上させることが可能となる。さらに、本発明が、1.1 ≦C2/C1≦11なる関係式を満たすように構成されると、現像時において、弾性層と表面層とのそれぞれの層に加わる電圧のバランスを適正に保つことができ、現像ローラを絶縁破壊などから防ぐことができる。
【0068】
また、表面層として、ポリアミドまたはポリウレタン樹脂を主成分とするものを使用すると、弾力性が良好で、電気抵抗の環境変動の少ない表面層を得ることができ、より耐久性の高い現像ローラの作製が可能となる。一方で、表面層として、アクリル酸エステルモノマーとメタアクリル酸エステルモノマーとの一方または双方、およびカルボン酸ビニルモノマーを主原料とする共重合体を主成分とするものを使用すると、トナー帯電性を向上する点で有利な現像ローラの作製が可能となる。
【0069】
さらに、本発明の弾性層として使用する硬化性組成物の反応物において、その主鎖を構成する主な繰り返し単位にオキシアルキレン単位からなる重合体を採用すると、少量の導電性付与剤の添加で硬化物の体積抵抗率を設定しやすく、かつ低硬度化への設定もしやすいため、現像ローラの時定数を適切な値に設定でき、現像ローラのゴム弾性を良好なものにできる。一方で、主鎖を構成する主な繰り返し単位に飽和炭化水素単位からなる重合体を採用すると、低吸水率の硬化物が得られ、その電気抵抗の環境変動が少なく、現像ローラの時定数の環境変動も少なくなり、耐久性の高い現像ローラを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】現像ローラとその周辺の構成とを示す説明図。
【符号の説明】
1 現像ローラ
2 導電性シャフト
3 弾性層
4 表面層
5 トナー
6 供給ローラ
7 規制ブレード
8 トナー薄層
9 感光体
10 トナー像[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a developing roller incorporated in an apparatus employing an electrophotographic method, a back exposure method (so-called chargeless method), or an electrostatic recording method, such as a printer, a copying machine, or a facsimile receiving device.
[0002]
[Prior art]
In an apparatus that employs an electrophotographic system, a charging roller that uniformly supplies charges to the electrostatic latent image carrier around the electrostatic latent image carrier such as a photoconductor, and toner is supplied to the electrostatic latent image carrier. Various rollers such as a developing roller for transferring and a transfer roller for transferring the toner image onto the recording paper are arranged. Of these various rollers, the developing roller is the most important and requires various characteristics.
[0003]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a developing device adopting a non-magnetic developing method using non-magnetic one-component toner 5,. The developing roller 1 is configured by sequentially laminating a conductive elastic layer 3 concentrically around a conductive shaft 2 made of SUS or aluminum alloy, and coating the surface layer 4 on the conductive elastic layer. . A voltage is applied between the conductive shaft 2 and the surface of the developing roller. The toners 5,... Are reliably attached to the surface of the developing roller by the supply roller 6, and are triboelectrically charged by the regulating blade 7 and the surface of the developing roller to become the toner thin layer 8, and then the photosensitive member which is an electrostatic latent image carrier. The toner image 10 is supplied to the surface 9.
[0004]
Therefore, the charging characteristics of the toner greatly depend on the material and surface structure of the surface layer of the developing roller. For the surface layer, from the viewpoint of controlling the charging characteristics of the toner, when the toner is negatively charged, a material having a frictional charge train on the positive side with respect to the toner is often selected. For example, styrene-acrylic or polyester-based and negatively chargeable toners are often used as toners, whereas the surface layer has nylon-based resins or urethanes that have a triboelectric charge train on the positive side with respect to these toners. A lot of resin is used.
[0005]
Further, the surface layer is required to have toner releasability in addition to the above characteristics. This is because, when the developing roller is used for a long period of time, the surface of the developing roller is covered with a toner that does not contribute to the development and the developing characteristics deteriorate, so-called toner filming occurs. In the case of a developing roller that supplies toner in contact with the photoreceptor, if the toner filming deteriorates, the photoreceptor may be contaminated by toner that does not contribute to development. Accordingly, in order to prevent toner filming, a urethane-based resin (for example, a reaction cured product of a fluorine polyol and a polyisocyanate) having fluorine-containing particles added to the resin constituting the surface layer or a fluorine-containing component in the surface layer. The method of using is taken.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
For the surface layer of the developing roller, it is preferable to use a material that satisfies the above-mentioned characteristics such as toner charging characteristics and toner releasability in a well-balanced manner. However, the toner filming problem still remains unsolved.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a developing roller that has the most important characteristic for preventing toner filming among the characteristics required for the surface of the developing roller and aims to improve durability. To do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a result of diligent investigations to solve the above problems, the present inventors have found that the electrostatic capacity of the developing roller and the elastic layer is closely related to toner filming, and as a result of further investigation, The present invention has been completed.
[0009]
That is, the present invention relates to a developing roller in which a conductive shaft is disposed on a central axis, an elastic layer is formed around the conductive shaft, and a surface layer is sequentially stacked concentrically on the elastic layer. The layer is mainly composed of a polyamide or polyurethane resin, or a copolymer mainly composed of one or both of an acrylate monomer and a methacrylate monomer and a vinyl carboxylate monomer, The elastic layer comprises (A) a polymer containing at least one alkenyl group in the molecule, and a repeating unit constituting the main chain mainly consisting of an oxyalkylene unit or a saturated hydrocarbon unit; and (B) a molecule in the molecule. A curing agent comprising at least two hydrosilyl groups, (C) a hydrosilylation catalyst, and (D) a conductivity-imparting agent. Capacitance C of the entire developing roller 1 Has a value of 0.5 nF to 2.5 nF, and the capacitance C of the elastic layer 2 Has a value of 0.8 nF or more and 20 nF or less, and the capacitance C of the elastic layer 2 And the electrostatic capacity C of the entire developing roller 1 Ratio C 2 / C 1 Is a developing roller having a value of 1.1 or more and 11 or less.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, various typical examples according to the present invention will be described.
In the developing roller of this embodiment, an elastic layer is provided concentrically around a metal shaft made of SUS or aluminum alloy having a diameter of about 1 to 12 mm, and the outer peripheral surface of the elastic layer is covered with a surface layer. Is. Here, a resistance adjustment layer for adjusting the electric resistance of the developing roller, a primer layer for improving the adhesion between the elastic layer and the surface layer, and the like are included between the elastic layer and the surface layer. Sometimes. In the present invention, the method for forming the surface layer is not particularly limited. For example, depending on the viscosity of the resin component constituting the surface layer, dipping, spraying, roll coating, brush coating, etc. It may be applied to the outer peripheral surface of the elastic layer, which is the main base material layer of the developing roller, and dried to form a surface layer. Here, the surface layer is formed with a predetermined thickness of 10 to 150 μm.
[0014]
The greatest feature of the present invention is that it gives a certain limit to the electrostatic capacity of the developing roller before and after the surface layer coating. The electrostatic capacity of the developing roller of the present invention means that the developing roller is laid on the flat plate electrode, a load of 500 g is applied to both ends of the shaft, and the surface of the developing roller is pressed against the flat plate electrode. Obtained by measurement between the electrode and the plate electrode. In the present invention, the electrostatic capacity of the developing roller before coating the surface layer is simply referred to as the electrostatic capacity of the elastic layer.
[0015]
Therefore, the developing roller of this example has a capacitance C after the surface layer coating. 1 Has a value of 2.5 nF or less, and the capacitance C of the elastic layer 2 Is configured to have a value between 0.8 nF and 20 nF. As a result, toner filming on the surface of the developing roller is prevented. Furthermore, this developing roller has a capacitance C of the elastic layer. 2 And electrostatic capacity C of the entire developing roller 1 Ratio C to 2 / C 1 Is configured to have a value between 1.1 and 11 inclusive.
[0016]
Capacitance C after surface layer coating 1 Has a value of 2.5 nF or less, and the capacitance C of the elastic layer 2 The reason why toner filming is suppressed on the surface of the developing roller having a value of 0.8 nF to 20 nF is considered as follows. That is, in terms of electric circuit, the developing roller can be regarded as an elastic layer and a surface layer connected in series. Immediately after the toner adhering to the surface of the developing roller moves to the photosensitive member, electric charges that are equal to the absolute value of the total charge amount of the moved toner and have the opposite polarity remain on the surface of the developing roller. Capacitance C of developing roller after surface layer coating 1 By setting the value to 2.5 nF or less, the time constant of the developing roller (product of electrostatic capacity and electrical resistance) becomes sufficiently small, and the charge injected from the shaft side can quickly move to the surface layer, and the remaining charge Neutralize immediately. Since this neutralization is performed quickly, electrostatic adhesion of toner that does not contribute to development on the surface of the developing roller can be suppressed, and toner filming can be prevented. Therefore, a uniform toner thin layer can be formed on the surface of the developing roller using only the toner that contributes to the development. Here, the capacitance C of the elastic layer 2 Has a value of 0.8 nF or more and 20 nF or less, the balance between the electric resistance and the electrostatic capacity of the developing roller becomes good, and the developing roller adheres non-magnetic one-component toner to the surface of the photoconductor. It is possible to function effectively to supply to.
[0017]
In this embodiment, the capacitance C 1 Has a value less than or equal to 2.5 nF and 1.1 ≦ C 2 / C 1 A developing roller satisfying the relational expression ≦ 11 is employed. This is because an excessive voltage is applied to either one of the elastic layer and the surface layer during development, so that dielectric breakdown or the like does not occur.
[0018]
Specifically, the elastic layer of such a developing roller is
(A) a polymer comprising at least one alkenyl group in the molecule, wherein the repeating unit constituting the main chain is mainly an oxyalkylene unit or a saturated hydrocarbon-based unit;
(B) a curing agent containing at least two hydrosilyl groups in the molecule;
(C) a hydrosilylation catalyst;
(D) a conductivity imparting agent;
It is comprised from the reaction material of the curable composition which has as a main component.
[0019]
The polymer of the component (A) in this curable composition is a component that is cured by a hydrosilylation reaction with the component (B) and contains at least one alkenyl group in the molecule, so that the hydrosilylation reaction occurs. It becomes polymer and hardens. The number of alkenyl groups contained in component (A) is at least one from the viewpoint of hydrosilylation reaction with component (B), but from the viewpoint of obtaining sufficient rubber elasticity, In this case, it is preferred that two alkenyl groups exist at both ends of the molecule, and in the case of a branched molecule, two or more alkenyl groups exist at the molecule end. (A) The main repeating unit which comprises the principal chain of a component is an oxyalkylene unit or a saturated hydrocarbon unit.
[0020]
First, the case where the main repeating unit constituting the main chain of the component (A) is a polymer composed of oxyalkylene units will be described. At this time, if a small amount of the conductivity imparting agent as component (D) is added to the cured product, the volume resistivity of the cured product is 10 8 Ωcm ~ 10 9 Since it becomes Ωcm, it is preferable. From the viewpoint of reducing the hardness of the cured product, an oxyalkylene polymer in which the repeating unit is an oxyalkylene unit, and an oxypropylene polymer in which the repeating unit is an oxypropylene unit are desirable.
[0021]
Here, the oxyalkylene polymer refers to a polymer comprising 30% or more, preferably 50% or more of oxyalkylene units among the units constituting the main chain. The unit contained in addition to the oxyalkylene unit is a compound containing two or more active hydrogens used as a starting material in polymer production, such as ethylene glycol, bisphenol compounds, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, etc. Units. When the repeating unit is oxypropylene-based, it may be a copolymer (including a graft copolymer) with a unit composed of ethylene oxide, butylene oxide, or the like.
[0022]
The molecular weight of such an oxyalkylene polymer is 500 to 50,000, more preferably 1,000 to 40,000 in terms of number average molecular weight (Mn) from the viewpoint of improving the balance between reactivity and low hardness. It is preferable. In particular, those having a number average molecular weight of 5,000 or more, more preferably 5,000 to 40,000 are preferred. When the number average molecular weight is less than 500, it becomes difficult to obtain sufficient mechanical properties (rubber hardness, elongation) and the like when the curable composition is cured. On the other hand, if the number average molecular weight is too large, the molecular weight per alkenyl group contained in the molecule increases, or the reactivity decreases due to steric hindrance, often resulting in insufficient curing, The viscosity tends to be too high and the processability tends to deteriorate.
[0023]
In addition, although there is no restriction | limiting in particular in the alkenyl group which the said oxyalkylene type polymer has, the alkenyl group shown by following General formula (1) is especially preferable at the point which is excellent in sclerosis | hardenability.
[0024]
H 2 C = C (R 1 -(1)
(Wherein R 1 Is a hydrogen atom or a methyl group)
[0025]
One of the characteristics of this curable composition is that it is easy to reduce the hardness. In order to exhibit this characteristic, it is preferable that the number of alkenyl groups be 2 or more at the molecular end. However, if the number of alkenyl groups is too large compared to the molecular weight of the component (A), it becomes rigid and it becomes difficult to obtain good rubber elasticity.
[0026]
Next, the case where the component (A) is a polymer in which the main repeating unit constituting the main chain is a saturated hydrocarbon unit will be described. This polymer is preferable in that a cured product having a low water absorption rate and a small environmental fluctuation of electrical resistance can be obtained. Similarly to the case of the oxyalkylene polymer, the component (B) is a component that is cured by a hydrosilylation reaction and has at least one alkenyl group in the molecule. It becomes molecular and hardens. Further, the number of alkenyl groups contained in the component (A) is at least one from the viewpoint of hydrosilylation reaction with the component (B), but from the viewpoint of obtaining good rubber elasticity, In some cases, two molecules are preferably present at both ends of the molecule, and in the case of a branched molecule, two or more molecules are preferably present at the molecule end.
[0027]
Typical examples of the polymer in which the main repeating unit constituting the main chain is a saturated hydrocarbon unit include an isobutylene polymer, a hydrogenated isoprene polymer, and a hydrogenated butadiene polymer. These polymers may contain repeating units of other components such as a copolymer, but contain at least saturated hydrocarbon units of 50% or more, preferably 70% or more, more preferably 90% or more. This is important in order not to impair the feature of the saturated hydrocarbon system having a low water absorption rate.
[0028]
As the molecular weight of the polymer of the component (A) in which the main repeating unit constituting this main chain is a saturated hydrocarbon unit, the number average molecular weight (Mn) is about 500 to 50,000, and further 1,000 to 15 It is about 1,000, and is preferably a liquid and fluid at room temperature in terms of ease of handling and workability.
[0029]
The alkenyl group introduced into such a saturated hydrocarbon polymer is the same as in the case of the oxyalkylene polymer.
[0030]
Therefore, as a preferred specific example of the polymer containing at least one alkenyl group in the molecule as the component (A) and the main repeating unit constituting the main chain being a saturated hydrocarbon unit, Polyisobutylene, hydrogenated polybutadiene, hydrogenated, having two groups, linear number average molecular weight (Mn) of 2,000 to 15,000 and Mw / Mn of 1.1 to 1.2 Examples include polyisoprene polymers.
[0031]
Further, the component (B) in the curable composition is not particularly limited as long as it is a compound having at least two hydrosilyl groups in the molecule, but if the number of hydrosilyl groups contained in the molecule is too large, Since a large amount of hydrosilyl groups are likely to remain in the cured product later and cause voids and cracks, the number of hydrosilyl groups contained in the molecule is preferably 50 or less. Furthermore, this number is preferably 2 to 30, more preferably 2 to 20, from the viewpoint of control of rubber elasticity of the cured product and storage stability, and further, it easily prevents foaming during curing. In terms of 20 or less, and 3 in that it is difficult to cause poor curing even when the hydrosilyl group is deactivated, the most preferable range is 3 to 20.
[0032]
By the way, in the present invention, having one hydrosilyl group means having one H bonded to Si. 2 In this case, it means that it has two hydrosilyl groups. However, it is preferable from the viewpoint of curability and rubber elasticity that H bonded to Si is bonded to different Si.
[0033]
The molecular weight of the component (B) is 30,000 or less in terms of number average molecular weight (Mn) from the viewpoint of dispersibility and roller processability when the conductivity imparting agent as the component (D) is added. More preferably 20,000 or less, and particularly preferably 15,000 or less. Considering the reactivity and compatibility with the component (A), the number average molecular weight is preferably 300 to 10,000.
[0034]
Regarding the component (B), the cohesive force of the component (A) is larger than the cohesive force of the component (B), so that phenyl group-containing modification is important in terms of compatibility. A styrene modified product is preferable in terms of compatibility and availability, and an α-methylstyrene modified product is preferable in terms of storage stability.
[0035]
In addition, the hydrosilylation catalyst as component (C) is not particularly limited as long as it can be used as a hydrosilylation catalyst. Platinum alone, solid platinum supported on a simple substance such as alumina, chloroplatinic acid (Including complexes such as alcohols), platinum complexes, and chlorides of metals such as rhodium, ruthenium, iron, aluminum, and titanium. Among these, chloroplatinic acid, platinum-olefin complexes, and platinum-vinylsiloxane complexes are desirable from the viewpoint of catalytic activity. These catalysts may be used alone or in combination of two or more.
[0036]
As a use ratio of the component (B) to the component (A) in the curable composition as described above, the hydrosilyl group in the component (B) is 0.2 to 5 per mole of the alkenyl group in the component (A). It is preferable from the point of obtaining good rubber elasticity that it is set to be present in an amount of 0.0 mol, and further 0.4 to 2.5 mol.
[0037]
The amount of component (C) used is 10 with respect to 1 mole of alkenyl group in component (A). -1 -10 -8 Mole, especially 10 -3 -10 -6 It is preferably used in a molar range. The amount of component (C) used is 10 -8 The reaction does not proceed if the molarity is not reached. On the other hand, the hydrosilylation catalyst is generally expensive and corrosive, and has a property that a large amount of hydrogen gas is generated and the cured product is foamed. -1 It is preferable not to use more than a mole.
[0038]
Furthermore, if the electroconductivity imparting agent which is (D) component is added to the above-mentioned curable composition and it is set as an electroconductive composition, it is suitable as a developing roller. Examples of the conductivity imparting agent of the component (D) include carbon black, metal fine powder, and organic compounds having a quaternary ammonium base, a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a sulfate ester group, a phosphate ester group, and the like. Alternatively, an antistatic agent such as a polymer, an ether ester amide, an ether imide polymer, an ethylene oxide-epihalohydrin copolymer, a compound having a conductive unit represented by methoxypolyethylene glycol acrylate, or a polymer compound, The compound etc. which can provide electroconductivity can be mentioned. These conductivity-imparting agents may be used alone or in combination of two or more.
[0039]
In addition, it is preferable from the point which does not raise rubber hardness that the addition amount of the electroconductivity imparting agent which is (D) component shall be 30 weight% or less with respect to the total amount of (A)-(C) component. On the other hand, in order to obtain a uniform volume resistance, the addition amount is preferably 10% by weight or more, and the volume resistance of the cured product is 10%. Three -10 Ten The addition amount is preferably determined so as to be Ωcm.
[0040]
Furthermore, the curable composition contains, in addition to the components (A) to (D), a storage stability improver, for example, a compound having an aliphatic unsaturated bond, an organic phosphorus compound, an organic sulfur compound, and a nitrogen content. A compound, a tin compound, an organic peroxide, or the like may be added. Specific examples thereof include, but are not limited to, benzothiazole, thiazole, dimethyl malate, dimethyl acetylene carboxylate, 2-pentenenitrile, 2,3-dichloropropene, quinoline, and the like. Among these, thiazole and dimethyl malate are particularly preferable from the viewpoint of achieving both pot life and fast curability. In addition, the said storage stability improving agent may be used independently and may be used together with 2 or more types.
[0041]
Further, from the viewpoint of improving processability and cost, a filler, a storage stabilizer, a plasticizer, an ultraviolet absorber, a lubricant, a pigment and the like may be added to the curable composition.
[0042]
Next, the surface layer coated on the elastic layer will be described. This surface layer is preferably composed of a resin composition mainly composed of polyamide or polyurethane having —NHCO— bond in consideration of the charging property of the toner, and considering the elasticity and electric resistance of the surface layer, Among polyurethanes, those having a polyether skeleton are preferred. From the viewpoint of environmental stability, -ROCO such as a polycarbonate skeleton among polyurethanes. 2 A resin composition containing as a main component a resin having a repeating unit of-or an acrylic-modified polyurethane such as polymethyl methacrylate can be used, and a blend resin obtained by blending these can also be used.
[0043]
Specific examples of the polyamide include nylon obtained by modifying a part of hydrogen of —NHCO— bond and methoxymethylating, but the present invention is not limited thereto.
[0044]
Specific examples of the polycarbonate urethane include -ROCO 2 In general, -R is a bisphenol A type, but the present invention is not limited to this, and may be a modified form of bisphenol A, an alicyclic group, an alkyl group, or the like. Absent. Considering the balance between low hardness and low absorption rate, this is preferably an alkyl group.
[0045]
An example of the blend resin is a blend resin of polyamide or polyurethane resin diluted in tetrahydrofuran, dimethylformamide, or the like.
[0046]
Moreover, as the surface layer, a resin composition containing an acrylic-vinyl carboxylate copolymer as a main component can be used. The acrylic-vinyl carboxylate copolymer is a total amount of acrylic ester monomer component, methacrylic ester monomer component and vinyl carboxylate monomer component in the resin component of 50% by weight or more, preferably 80% by weight or more. And a copolymer containing a vinyl carboxylate monomer component in the resin component in an amount of 3% by weight or more, preferably 5% by weight or more, and more preferably 10% by weight or more.
[0047]
Examples of the vinyl carboxylate monomer component include vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl valerate, and vinyl isovalerate from the viewpoint that the polymerization proceeds well. Among these, vinyl acetate is particularly preferably used because it is easily available and the toner is negatively charged.
[0048]
Examples of the acrylate monomer component include methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate and the like from the viewpoint that polymerization proceeds well. Examples of the methacrylic acid ester monomer component include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, and butyl methacrylate from the viewpoint that the polymerization proceeds well. Among these, methyl methacrylate is preferable because it is easily available.
[0049]
【Example】
Now, specific examples of the developing roller according to the present invention will be described below. 1-4 and 6 After explaining in detail, the comparative example which is these developing roller and the conventional developing roller 1-3 Compare with.
[0050]
First, the elastic layer uses the following three types. These elastic layers 1 to 3 are all formed with a thickness of 7.5 mm on a SUS shaft having a diameter of 10 mm.
[0051]
The elastic layer 1 is produced as follows. That is,
(A-1) For 100 parts by weight of the terminal allylated polyoxypropylene polymer having a number average molecular weight (Mn) of 8,000 and a molecular weight distribution of 2,
(B-1) 6.6 parts by weight of a polysiloxane curing agent (SiH value 0.36 mol / 100 g),
(C-1) 0.06 parts by weight of a 10% isopropyl alcohol solution of chloroplatinic acid,
(D-1) 8 parts by weight of carbon black 3030B (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation),
And a composition obtained by degassing under a reduced pressure of 10 mmHg or less for 120 minutes is coated on a shaft and allowed to stand for 30 minutes in an environment of 120 ° C. in a mold to be cured. An elastic layer 1 made of a 5 mm rubber elastic body was produced. Capacitance C of this elastic layer 1 2 Was 18.5 nF.
[0052]
The elastic layer 2 is produced as follows. That is,
(A-2) The number average molecular weight (Mn) is 10,000, and 100 parts by weight of the polyisobutylene polymer having two vinyl groups at the terminals,
(B-2) 2.7 parts by weight of a polysiloxane curing agent (SiH value 0.36 mol / 100 g),
(C-2) 0.06 part by weight of a 10% isopropyl alcohol solution of chloroplatinic acid,
(D-2) 10 parts by weight of carbon black 3030B (Mitsubishi Chemical Corporation),
(E) 75 parts by weight of a plasticizer PS-32 (made by Idemitsu Kosan Co., Ltd.)
The above composition was coated on the shaft and allowed to stand for 30 minutes in a mold at 120 ° C. for curing to prepare an elastic layer 2 made of a rubber elastic body having a thickness of 7.5 mm. Capacitance C of this elastic layer 2 2 Was 10.3 nF.
[0053]
The elastic layer 3 is produced as follows. That is, the components (A-1), (B-1) and (C-1) of the elastic layer 1 and 5 parts by weight of (D-3) carbon black 3030B (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) are mixed. A composition obtained by vacuum degassing for 120 minutes at 10 mmHg or less is coated on a shaft, allowed to stand for 30 minutes in a mold at 120 ° C. for 30 minutes, and cured with a rubber elasticity of 7.5 mm. An elastic layer 3 made of a body was produced. Capacitance C of this elastic layer 3 2 Was 1.2 nF.
[0054]
Next, the developing roller which coat | covered the outer surface of these elastic layers with the surface layers 1-5 shown below was produced, and it was set as Examples 1-6. These examples satisfy the relational expression of capacitance according to the present invention.
[0055]
In Example 1, the outer peripheral surface of the elastic layer 1 was dipped with a solution obtained by diluting an ether-based urethane solution (Himlen Y-237: manufactured by Dainichi Seika Co., Ltd.) with a mixed solution of cyclohexanone and dimethylformamide, and the oven was heated at 80 ° C. The surface layer 1 having a thickness of 20 μm obtained by drying for 1 hour is formed.
[0056]
In Example 2, a solution obtained by diluting an ether-based urethane solution (Himlen Y-258: manufactured by Dainichi Seika Co., Ltd.) with a mixed solution of methyl ethyl ketone and dimethylformamide was dipped on the outer peripheral surface of the elastic layer 2, and an oven at 80 ° C. The surface layer 2 having a thickness of 20 μm obtained by drying for 1 hour is formed.
[0057]
In Example 3, a solution obtained by diluting a carbonate urethane solution (Rezamin ME8220LP: manufactured by Dainichi Seika Co., Ltd.) with methyl ethyl ketone to a solid content of 5% by weight was dipped on the outer peripheral surface of the elastic layer 2, and an oven at 80 ° C. The surface layer 3 having a thickness of 10 μm obtained by drying for 1 hour is formed.
[0058]
In Example 4, the surface layer 3 used in Example 3 is formed on the outer peripheral surface of the elastic layer 3.
[0059]
Comparative Example 3 Is a thickness obtained by dipping a solution obtained by diluting methoxymethylated nylon (EM-20: manufactured by Lead City Corporation) with methanol on the outer peripheral surface of the elastic layer 1 and drying it in an oven at 80 ° C. for 1 hour. A surface layer 4 having a thickness of 15 μm is formed.
[0060]
And Example 6 dipped on the outer peripheral surface of the elastic layer 1 a solution obtained by diluting an acrylic-vinyl acetate copolymer (Kanevirak L-DBF: Kaneka Chemical Co., Ltd.) with ethyl acetate, The surface layer 5 having a thickness of 10 μm obtained by drying for 1 hour in an oven is formed.
[0061]
On the other hand, developing rollers in which the outer peripheral surface of the elastic layer was coated with the following two types of surface layers were designated as Comparative Examples 1 and 2. These comparative examples do not satisfy the relational expression of capacitance according to the present invention.
[0062]
In Comparative Example 1, on the outer peripheral surface of the elastic layer 1, copolymer nylon (CM-8000: manufactured by Toray Industries, Inc.) was diluted with methanol, and then Elecut S512 (quaternary ammonium salt: manufactured by Takemoto Yushi Co., Ltd.) A surface layer 6 having a thickness of 20 μm obtained by dipping a solution obtained by adding 10 parts by weight to 100 parts by weight of 8000 and drying it in an oven at 80 ° C. for 1 hour is formed.
[0063]
In Comparative Example 2, methoxymethylated nylon (EM-20: manufactured by Lead City) was diluted with methanol on the outer peripheral surface of the elastic layer 1, and then KKS-001 (acrylic polymer: manufactured by Takemoto Yushi Co., Ltd.) The surface layer 7 having a thickness of 15 μm obtained by dipping a solution added with 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of −20 and drying in an oven at 80 ° C. for 1 hour is formed.
[0064]
Examples thus obtained 1-4, 6 And comparative examples 1-3 Table 1 shows the results obtained by measuring the electrostatic capacity. As for toner filming, a developing roller is installed in a commercially available printer (6 ppm), a durability image output test is performed for 5 hours using a polyester-based toner, and the surface of the developing roller after the test is visually observed. evaluated. In this evaluation, good samples in which toner adhesion was not observed on the surface layer were indicated by ◯, those in which toner adhesion was slightly observed were indicated by Δ, and those in which toner adhesion was clearly observed were indicated by ×.
[0065]
[Table 1]
Figure 0003829430
[0066]
As this result shows, the electrostatic capacity C of the entire developing roller 1 Has a value of 2.5 nF or less, and the capacitance C of the elastic layer 2 It can be seen that toner filming is reliably prevented in the example in which the value of 0.8 nF to 20 nF.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides the electrostatic capacity C of the entire developing roller. 1 Has a value of 2.5 nF or less, and the capacitance C of the elastic layer 2 Is a developing roller with a value of 0.8 nF to 20 nF, the time constant of the developing roller is sufficiently small to prevent electrostatic adhesion of toner that does not contribute to development, preventing toner filming on the surface of the developing roller Therefore, it is possible to improve the durability of the developing roller. Furthermore, the present invention provides 1.1 ≦ C 2 / C 1 When configured so as to satisfy the relational expression ≦ 11, the balance of the voltage applied to each of the elastic layer and the surface layer can be properly maintained during development, and the development roller can be prevented from dielectric breakdown. Can do.
[0068]
In addition, when a surface layer mainly composed of polyamide or polyurethane resin is used, a surface layer having good elasticity and less electrical fluctuation in electrical resistance can be obtained, and a more durable developing roller can be produced. Is possible. On the other hand, if the surface layer uses one or both of an acrylate monomer and a methacrylic acid ester monomer, and a copolymer mainly composed of a vinyl carboxylate monomer as a main component, toner chargeability is improved. It is possible to produce a developing roller that is advantageous in terms of improvement.
[0069]
Furthermore, in the reaction product of the curable composition used as the elastic layer of the present invention, when a polymer composed of oxyalkylene units is adopted as the main repeating unit constituting the main chain, a small amount of a conductivity-imparting agent can be added. Since the volume resistivity of the cured product can be easily set and the hardness can be easily reduced, the time constant of the developing roller can be set to an appropriate value, and the rubber elasticity of the developing roller can be improved. On the other hand, when a polymer composed of saturated hydrocarbon units is adopted as the main repeating unit constituting the main chain, a cured product having a low water absorption rate is obtained, the environmental resistance fluctuation is small, and the time constant of the developing roller is reduced. Environmental fluctuation is also reduced, and a highly durable developing roller can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a developing roller and its peripheral configuration.
[Explanation of symbols]
1 Development roller
2 Conductive shaft
3 Elastic layer
4 Surface layer
5 Toner
6 Supply roller
7 Regulatory blade
8 Toner thin layer
9 Photoconductor
10 Toner image

Claims (1)

中心軸に導電性シャフトを配し、該導電性シャフトの周りに弾性層、該弾性層上に表面層を同心円状に順次積層して構成される現像ローラにおいて、
前記表面層が、ポリアミド若しくはポリウレタン樹脂、或いはアクリル酸エステルモノマーとメタアクリル酸エステルモノマーとの一方または双方およびカルボン酸ビニルモノマーを主原料とする共重合体、を主成分とし、
前記弾性層が、(A)分子中に少なくとも1個のアルケニル基を含み、主鎖を構成する繰り返し単位が主にオキシアルキレン単位または飽和炭化水素系単位からなる重合体と、(B)分子中に少なくとも2個のヒドロシリル基を含む硬化剤と、(C)ヒドロシリル化触媒と、(D)導電性付与剤と、を主成分とする硬化性組成物の反応物から構成され、
現像ローラ全体の静電容量C1が0.5nF以上2.5nF以下の値を有し、弾性層の静電容量C2が0.8nF以上20nF以下の値を有し、かつ、弾性層の静電容量C2と現像ローラ全体の静電容量C1との比C2/C1が1.1以上11以下の値を有することを特徴とする現像ローラ。
In the developing roller, in which a conductive shaft is arranged on the central axis, an elastic layer is formed around the conductive shaft, and a surface layer is sequentially stacked concentrically on the elastic layer.
The surface layer is composed mainly of a polyamide or polyurethane resin, or a copolymer mainly composed of one or both of an acrylate monomer and a methacrylate monomer and a vinyl carboxylate monomer,
The elastic layer comprises (A) a polymer containing at least one alkenyl group in the molecule, and a repeating unit constituting the main chain mainly consisting of an oxyalkylene unit or a saturated hydrocarbon unit; and (B) a molecule in the molecule. A curing agent comprising at least two hydrosilyl groups, (C) a hydrosilylation catalyst, and (D) a conductivity-imparting agent.
The electrostatic capacity C 1 of the entire developing roller has a value of 0.5 nF to 2.5 nF, the electrostatic capacity C 2 of the elastic layer has a value of 0.8 nF to 20 nF, and the elastic layer A developing roller characterized in that the ratio C 2 / C 1 between the electrostatic capacity C 2 and the electrostatic capacity C 1 of the entire developing roller has a value of 1.1 or more and 11 or less.
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