JP3957140B2 - Toner supply roller and image forming apparatus - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置、静電記録装置およびトナー飛翔記録装置等の画像形成装置などにおいて使用される弾性部材およびこれを装着した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真技術の進歩に伴い、乾式電子写真装置の転写用部材，トナー供給用部材，帯電用部材などとして中抵抗弾性ローラが注目され、転写ローラ，現像ローラ，トナー供給ローラ，帯電ローラなどに用いられている。そして、この中抵抗弾性ローラを形成する材料として、これまで、ゴム弾性を有する高分子エラストマーや高分子フォームが用いられてきた。
従来、このような目的に使用される部材としては、カーボンブラック等の導電性カーボン，金属酸化物，イオン導電剤などにより導電性を付与した、ＮＢＲ，ＥＰＤＭ，シリコーンゴム，ポリウレタンなどのエラストマーやフォームがあり、用途によりこれらの導電性付与剤を添加しない非導電性部材も用いられている。
これらの中でもポリウレタン材料は、上記導電性部材に適した低硬度の部材が得られ、水、低沸点化合物などの発泡剤を用いる方法、機械的攪拌による方法などにより、低硬度のフォームとすることができ、上記部材に好んで用いられている。ポリウレタンフォームは、ポリウレタンの化学構造を決定する原料およびその配合量の選択によっても硬度を下げることができる。
【０００３】
電子写真装置におけるトナー供給部材としてはウレタンフォームやシリコーンフォームからなるローラが用いられているが、ウレタンフォームはシリコーンフォームに比べて機械的強度が強く、安価であることから広く用いられている。
電子写真装置において、トナーは、トナーカートリッジからトナー供給ローラにより現像ローラ上に供給される。トナー供給ローラに対しては、トナーを均一に現像ローラに供給することが求められるため、低硬度で微細セルを有するフォームが好ましく用いられている。フォームからなるトナー供給ローラにおいて、トナーは、トナー供給ローラの表面に付着するだけでなく、フォームの内部にも入り込む。このため、ローラを長期間使用すると、ローラの柔軟性が乏しくなり、トナーが均一に現像ローラに搬送されなくなり、画像不良を引き起こすことがある。また、最近の電子写真装置においては、省エネルギー等の目的で、比較的低融点のトナーが使用されるケースが増加しているが、トナー供給ローラの硬度が高いと、ローラとトナーとの摩擦によりトナーが融着しやすくなる傾向が見られ、より低硬度のトナー供給ローラが求められている。
【０００４】
トナー供給ローラの硬度を下げる方法としては種々の方法があり、例えば水等の発泡剤の添加量を増加してフォームの密度を下げることにより、低硬度のフォームを得る方法がある。しかしながら、この方法では、フォームが低硬度になると共にセルが粗大化する傾向が見られ、低硬度と微細セルを同時に満たすことは難しい。フォームからなるトナー供給ローラの場合、低硬度かつ微細セルのフォームを得ることが大きな技術的課題であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、初期画像についてはもちろんのこと、長時間使用しても良好な画像が得られ、低硬度かつ微細セルのポリウレタンフォームからなる弾性部材、およびこの弾性部材を装着した画像形成装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、長時間使用してもトナー融着が少なく、良好な画像が得られるポリウレタンフォームからなるトナー供給ローラについて鋭意探索した結果、シリコーンゴム粉末を配合したポリウレタンフォーム原料を加圧下で発泡成形することにより、低硬度かつ微細セルを有するポリウレタンフォームが得られ、このようなポリウレタンフォームからなるトナー供給ローラは、画像形成装置に装着した場合、初期画像が良好で、長時間使用しても良好な画像が得られることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、（Ａ）ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤、整泡剤および添加剤を含むポリウレタンフォーム原料を攪拌混合して得られるポリウレタンフォームまたは（Ｂ）ポリオールとポリイソシアネートから合成したウレタンプレポリマー、発泡剤、整泡剤および添加剤を含むポリウレタンフォーム原料を攪拌混合して得られるポリウレタンフォームからなるトナー供給ローラにおいて、ポリオールとして、プロピレンオキサイド７５〜９２重量％とエチレンオキサイドを２５〜８重量％付加させ、末端水酸基が１級水酸基である割合が６５〜１００％で、重量平均分子量２０００〜１００００、官能基数が2.０〜4.５のポリエーテルポリオールを用い、添加剤として、ポリウレタンフォーム（Ａ）におけるポリオール１００重量部またはポリウレタンフォーム（Ｂ）におけるウレタンプレポリマー１００重量部に対して0.１〜５重量部のシリコーンゴム粉末を用い、これらの原料を攪拌混合した後、円筒状のモールドに注入し、注入口を閉じ、加圧下で発泡成形してなるトナー供給ローラ、および該トナー供給ローラを装着した画像形成装置を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の弾性部材は、（Ａ）ポリオール、ポリイソシアネート、触媒、発泡剤、整泡剤および添加剤を含むポリウレタンフォーム原料を攪拌混合して得られるポリウレタンフォームまたは（Ｂ）ポリオールとポリイソシアネートから合成したウレタンプレポリマー、鎖延長剤、触媒、発泡剤、整泡剤および添加剤を含むポリウレタンフォーム原料を攪拌混合して得られるポリウレタンフォームからなるものである。
本発明で用いる添加剤は、シリコーンゴム粉末である。シリコーンゴム粉末としては、球状のものが好ましい。球状シリコーンゴム粉末の粒子径は、比較的小さいものが好ましく、平均粒子径が0.１〜５μｍのものが好ましく、１〜４μｍがより好ましい。
これらのシリコーンゴム粉末の使用量は、上記ポリウレタンフォーム（Ａ）におけるポリオール１００重量部または上記ポリウレタンフォーム（Ｂ）におけるウレタンプレポリマー１００重量部に対して0.１〜５重量部であり、好ましくは0.３〜４重量部である。シリコーンゴム粉末の使用量が0.１重量部未満であると、低硬度かつ微細セルを有するポリウレタンフォームを得ることができない。また、５重量部を超えると、低硬度かつ微細セルを有するウレタンフォームを得ることが難しい。
【０００８】
本発明においては、整泡剤の配合量は、上記ポリウレタンフォーム（Ａ）におけるポリオール１００重量部または上記ポリウレタンフォーム（Ｂ）におけるポリウレタンプレポリマー１００重量部に対して0.５〜5.０重量部が好ましく、0.８〜3.０重量部がより好ましい。
【０００９】
本発明で用いるポリオールは、エチレンオキサイドを８〜２５重量％、好ましくは１０〜２０重量％付加させ、末端水酸基が１級水酸基である割合が６５〜１００％、好ましくは７０〜１００％で、重量平均分子量２０００〜１００００、好ましくは２５００〜９０００、平均官能基数が２.0〜４.5、好ましくは２.5〜４.5のものである。本発明においては、このようなポリオールと他の種類のポリオールとをブレンドして用いることもできる。この場合、本発明に係るポリオールと他のポリオールの使用割合は、本発明に係るポリオール／他のポリオール＝７０〜１００／３０〜０（重量比）とすることができる。他のポリオールとしては、上記以外のポリエーテルポリオール，ポリエステルポリオール，ポリイソプレンポリオール，ポリブタジエンポリオール，水素添加ポリブタジエンポリオール，ポリマーポリオールなどが挙げられる。
【００１０】
本発明で用いるポリイソシアネートとしては、イソシアネート成分としてトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ），ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ），粗製ジフェニルメタンジイソシアネート（クルードＭＤＩ），イソホロンジイソシアネート，水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート，水素添加トリレンジイソシアネート，ヘキサメチレンジイソシアネート等の不飽和結合を持たないポリイソシアネート類やこれらのイソシアヌレート変性物，カルボジイミド変性物，グリコール変性物等の変性物などが好ましく用いられる。特に好ましくは、２，４−トリレンジイソシアネートと２，６−トリレンジイソシアネートとの比率が重量比で８０／２０であるＴＤＩ−８０、ＴＤＩ−８０と粗製ジフェニルメタンジイソシアネート（クルードＭＤＩ）との比率が重量比で８０／２０であるブレンドイソシアネート（例えは、日本ポリウレタン社製のコロネート１０２１）である。
【００１１】
本発明で用いるポリイソシアネートは、ポリオールとワンショット法で反応させても、あらかじめポリオールと反応させてウレタンプレポリマーとし、これを水等の発泡剤および整泡剤と反応させても、添加剤としてシリコーンゴム粉末を用いることにより、低硬度で微細セルを有するポリウレタンフォームを得ることができる。
本発明の弾性部材は、非導電性部材および導電性部材の両方に適用することができ、非導電性部材の場合は導電剤を添加する必要がない。導電性部材とする場合、カーボン導電剤やイオン導電剤により導電性を付与することが好ましい。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。カーボンの添加によりポリウレタンフォーム原料の粘度が上昇し、このため攪拌混合が不十分となるのを回避するために水分散カーボンも好ましく用いられる。イオン導電剤としては、例えば過塩素酸リチウム，過塩素酸ナトリウム，過塩素酸カルシウムなどの無機塩、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドなどのドデシルトリメチルアンモニウムクロライド，ステアリルトリメチルアンモニウムクロライドなどのオクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド，ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド，変性脂肪族ジメチルエチルアンモニウムエトサルフェート，過塩素酸テトラエチルアンモニウム，過塩素酸テトラブチルアンモニウム，ホウフッ化テトラエチルアンモニウム，ホウフッ化テトラブチルアンモニウム，塩化テトラブチルアンモニウムなどの第４級アンモニウム塩などが好ましく用いられる。また、金属酸化物粉末、金属粉末などを導電剤として用いることもできる。
【００１２】
フォームを硬化させるための触媒としては、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などのジアミン類、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，ジブチル錫マーカブチド，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，オクテン酸鉛等の有機金属化合物などが挙げられる。これらの中で、有機錫触媒が特に好ましい。これらの触媒は単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
鎖延長剤としては、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、トリメチロールプロパンなどが挙げられる。本発明においては、必要に応じて、難燃剤，打抜・裁断加工性改良剤，有機充填剤，無機充填剤等の他の添加剤を、攪拌混合の際に添加することができる。
【００１３】
本発明の弾性部材は、ポリウレタンフォーム原料を攪拌混合した後、円筒状のモールドに注入し、注入口を閉じ、加圧下で発泡成形することにより製造されるものである。注入口は、例えば円筒状のモールドの端部に設けることができ、この場合、モールドに注入されたポリウレタン原料が発泡して円筒の端部から漏れだす前に端部に蓋をすることが好ましい。
このような条件でポリウレタンフォーム原料を発泡成形することにより、ローラ表面の初期圧縮バネ定数が0.３〜0.８Ｎ／ｍｍ、画像形成装置に組み込み、１０００枚印刷した後の圧縮バネ定数が2.０Ｎ／ｍｍ以下、かつローラ表面のフォームの開口径が４００μｍ以下、フォーム表面の面積に対する該開口の総面積の比率が４０％以上である弾性部材を得ることができる。
上記初期圧縮バネ定数が0.３Ｎ／ｍｍ未満であると、トナーの掻き取りと供給が不十分で画像の濃度低下やむらが発生するおそれがあり、0.８Ｎ／ｍｍを超えると、初期画像が良好でも耐熱性に問題があるおそれがある。１０００枚印刷した後の圧縮バネ定数が2.０Ｎ／ｍｍを超えると、色むらが発生するおそれがある。フォーム表面の面積に対する該開口の総面積の比率が４０％未満では、トナーの掻き取りと供給が不十分で画像の濃度低下やむらが発生するおそれがある。初期圧縮バネ定数は好ましくは0.４〜0.６Ｎ／ｍｍ、画像形成装置に組み込み、１０００枚印刷した後の圧縮バネ定数は好ましくは1.６Ｎ／ｍｍ以下、ローラ表面のフォームの開口径は好ましくは２５０μｍ以下、フォーム表面の面積に対する該開口の総面積の比率は好ましくは５０％以上である。
【００１４】
本発明の弾性部材は、非導電性部材および導電性部材共に種々の用途に供することができ、画像形成装置のトナー供給部材として、特に好ましく用いられる。本発明の弾性部材ををローラ形状のものとする場合、金属製シャフトの周囲にポリウレタンフォームが形成された形態とすることができる。金属製シャフトとしては、硫黄快削鋼などの鋼材に亜鉛等のメッキを施したもの、アルミニウム，ステンレス鋼，りん青銅等からなるものを用いることができる。
【００１５】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
なお、実施例および比較例で得られたローラ等について、下記の要領で特性試験を行った。
【００１６】
（１）密度
ポリウレタンフォームの空気中での重量を、体積で除した。
（２）圧縮バネ定数
図１に示す測定方法によって、ローラの長手方向３箇所（中央部付近と両端部付近）の圧縮バネ定数をローラの周方向に亘って測定した。図１に示すように、ローラ２のシャフト１をＶブロック４にて水平に固定し、ローラ２のポリウレタンフォーム３上部に設置したフォースゲージ５を下方向に一定速度（0.１ｍｍ／ｓｅｃ）で移動させて、フォースゲージ５の先端部に設けた直径１３ｍｍの円板状圧縮治具（円板圧子）６によって約1.０ｍｍの深さまで圧縮し、測定された応力−歪曲線から、バネ定数を算出する方法にて行った。本測定は、ローラ長手方向に対しては中央部、左端から３０ｍｍの部分、右端から３０ｍｍの部分、ローラ周方向に対しては９０度間隔で４点測定した。
（３）開口径および開口率
ハイロックス社製のＣＣＤビデオカメラを用い、約７０倍の倍率で写真撮影を行い、ポリウレタンフォーム表面の開口径を測定し、その平均を求めた。また、開口面積を算出し、ポリウレタンフォーム表面の面積で除して開口率を求めた。
【００１７】
実施例１
グリセリンにエチレンオキサイド１２重量％とプロピレンオキサイド８８重量％を付加した、重量平均分子量が５０００、官能基数が３、末端水酸基が１級水酸基である割合が８０％であるポリエーテルポリオール１０0.００重量部、水1.６３重量部、架橋剤としてジエタノールアミン1.００重量部、触媒としてトリレンジアミンの３３重量％ＤＰＧ（ジプロピレングリコール）溶液0.６０重量部、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサンジアミン0.３０重量部、ポリエーテル変性シリコーンオイル（東レダウコーニングシリコーン（株）製，ＳＦ２９６５）2.００重量部およびシリコーンゴム粉末水分散液（東レダウコーニングシリコーン（株）製，ＤＹ３３−４４０Ｆ，シリコーンゴム粉末の平均粒子径２μｍ）1.００重量部（シリコーンゴム粉末として0.６重量部）を攪拌混合し、混合物（Ａ成分）を得た。ポリイソシアネートとしては、８０重量％のＴＤＩ−８０と２０重量％のクルードＭＤＩからなるブレンドイソシアネート（日本ポリウレタン工業（株）製，コロネート１０２１）（Ｂ成分）を用いた。
上記Ａ成分およびＢ成分を小型発泡機のタンクに仕込み、Ａ成分とＢ成分の単位時間当たりの吐出量の重量比がＡ成分／Ｂ成分＝１０5.５３／２9.２０となるように、吐出流量を調整し、インペラー回転数を約３０００ｒｐｍとして２成分を混合攪拌した。その混合物を、中心部に金属製のシャフトを配置した、内径１6.０ｍｍ、長さ２２ｃｍの円筒形状のモールドに、その端部に設けられた開口部から吐出ノズルにより注入し、注入されたポリウレタン原料が発泡して円筒の端部から漏れだす前に端部に蓋をした。これを７０℃の熱風循環式オーブン中で１０分間加熱して硬化させ、シャフトの外周にポリウレタンフォーム層が形成されたローラをモールドから取り出し、更に１２０℃の熱風循環式オーブン中で１５分間加熱して硬化させ、非導電性ポリウレタンフォームローラを作製した。
【００１８】
このポリウレタンフォームローラは、フォーム密度が0.０９８ｇ／ｃｍ3 、圧縮バネ定数が0.４４Ｎ／ｍｍ、ローラ表面のフォームの開口径の平均が２１４μｍ、フォーム表面の面積に対する開口の総面積の比率（開口率）が５８％であった。
このローラをトナー供給ローラとして乾式電子写真装置に組み込み、温度２０度、湿度５０％ＲＨにおいて４８時間放置した後、グレー（濃度８％）の画像を印刷したところ、良好な画像が得られた。更に連続して白ベタ画像を１０００枚印刷した後、グレーの画像を再び印刷したところ、良好な画像が得られた。耐久試験（１０００枚印刷）後の圧縮バネ定数は1.６２Ｎ／ｍｍであった。
【００１９】
実施例２
グリセリンにエチレンオキサイド１２重量％とプロピレンオキサイド８８重量％を付加した、重量平均分子量が５０００、官能基数が３、末端水酸基が１級水酸基である割合が８０％であるポリエーテルポリオール１０0.００重量部、水0.８９重量部、架橋剤としてジエタノールアミン1.００重量部、触媒としてトリレンジアミンの３３重量％ＤＰＧ（ジプロピレングリコール）溶液0.６０重量部、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサンジアミン0.３０重量部、ポリエーテル変性シリコーンオイル（東レダウコーニングシリコーン（株）製，ＳＦ２９６５）2.００重量部およびシリコーンゴム粉末水分散液（東レダウコーニングシリコーン（株）製，ＤＹ３３−４４０Ｆ，シリコーンゴム粉末の平均粒子径２μｍ）3.００重量部（シリコーンゴム粉末として1.８重量部）を攪拌混合し、混合物（Ａ成分）を得た。ポリイソシアネートとしては、８０重量％のＴＤＩ−８０と２０重量％のクルードＭＤＩからなるブレンドイソシアネート（日本ポリウレタン工業（株）製，コロネート１０２１）（Ｂ成分）を用いた。
上記Ａ成分およびＢ成分を小型発泡機のタンクに仕込み、Ａ成分とＢ成分の単位時間当たりの吐出量の重量比がＡ成分／Ｂ成分＝１０4.７９／２9.２０となるように、吐出流量を調整し、インペラー回転数を約３０００ｒｐｍとして２成分を混合攪拌した。その混合物を、中心部に金属製のシャフトを配置した、内径１6.０ｍｍ、長さ２２ｃｍの円筒形状のモールドに、その端部に設けられた開口部から吐出ノズルにより注入し、注入されたポリウレタン原料が発泡して円筒の端部から漏れだす前に端部に蓋をした。これを７０℃の熱風循環式オーブン中で１０分間加熱して硬化させ、シャフトの外周にポリウレタンフォーム層が形成されたローラをモールドから取り出し、更に１２０℃の熱風循環式オーブン中で１５分間加熱して硬化させ、非導電性ポリウレタンフォームローラを作製した。
【００２０】
このポリウレタンフォームローラは、フォーム密度が0.１００ｇ／ｃｍ3 、圧縮バネ定数が0.４９Ｎ／ｍｍ、ローラ表面のフォームの開口径の平均が２２５μｍ、フォーム表面の面積に対する開口の総面積の比率（開口率）が６２％であった。
このローラをトナー供給ローラとして乾式電子写真装置に組み込み、温度２０度、湿度５０％ＲＨにおいて４８時間放置した後、グレー（濃度８％）の画像を印刷したところ、良好な画像が得られた。更に連続して白ベタ画像を１０００枚印刷した後、グレーの画像を再び印刷したところ、良好な画像が得られた。耐久試験（１０００枚印刷）後の圧縮バネ定数は1.８１Ｎ／ｍｍであった。
【００２１】
比較例１
グリセリンにエチレンオキサイド１２重量％とプロピレンオキサイド８８重量％を付加した、重量平均分子量が５０００、官能基数が３、末端水酸基が１級水酸基である割合が８０％であるポリエーテルポリオール１０0.００重量部、水2.００重量部、架橋剤としてジエタノールアミン1.００重量部、触媒としてトリレンジアミンの３３重量％ＤＰＧ（ジプロピレングリコール）溶液0.６０重量部、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサンジアミン0.３０重量部およびポリエーテル変性シリコーンオイル（東レダウコーニングシリコーン（株）製，ＳＦ２９６５）2.００重量部を攪拌混合し、混合物（Ａ成分）を得た。ポリイソシアネートとしては、８０重量％のＴＤＩ−８０と２０重量％のクルードＭＤＩからなるブレンドイソシアネート（日本ポリウレタン工業（株）製，コロネート１０２１）（Ｂ成分）を用いた。
上記Ａ成分およびＢ成分を小型発泡機のタンクに仕込み、Ａ成分とＢ成分の単位時間当たりの吐出量の重量比がＡ成分／Ｂ成分＝１０5.９０／２9.２０となるように、吐出流量を調整し、インペラー回転数を約３０００ｒｐｍとして２成分を混合攪拌した。その混合物を、中心部に金属製のシャフトを配置した、内径１6.０ｍｍ、長さ２２ｃｍの円筒形状のモールドに、その端部に設けられた開口部から吐出ノズルにより注入し、注入されたポリウレタン原料が発泡して円筒の端部から漏れだす前に端部に蓋をした。これを７０℃の熱風循環式オーブン中で１０分間加熱して硬化させ、シャフトの外周にポリウレタンフォーム層が形成されたローラをモールドから取り出し、更に１２０℃の熱風循環式オーブン中で１５分間加熱して硬化させ、非導電性ポリウレタンフォームローラを作製した。
【００２２】
このポリウレタンフォームローラは、フォーム密度が0.０９６ｇ／ｃｍ3 、圧縮バネ定数が0.６４Ｎ／ｍｍ、ローラ表面のフォームの開口径の平均が２３５μｍ、フォーム表面の面積に対する開口の総面積の比率（開口率）が５９％であった。
このローラをトナー供給ローラとして乾式電子写真装置に組み込み、温度２０度、湿度５０％ＲＨにおいて４８時間放置した後、グレー（濃度８％）の画像を印刷したところ、良好な画像が得られた。更に連続して白ベタ画像を１０００枚印刷した後、グレーの画像を再び印刷したところ、良好な画像が得られた。耐久試験（１０００枚印刷）後の圧縮バネ定数は2.４６Ｎ／ｍｍであった。
【００２３】
比較例２
グリセリンにエチレンオキサイド１２重量％とプロピレンオキサイド８８重量％を付加した、重量平均分子量が５０００、官能基数が３、末端水酸基が１級水酸基である割合が８０％であるポリエーテルポリオール１０0.００重量部、水2.５０重量部、架橋剤としてジエタノールアミン1.００重量部、触媒としてトリレンジアミンの３３重量％ＤＰＧ（ジプロピレングリコール）溶液0.６０重量部、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサンジアミン0.３０重量部およびポリエーテル変性シリコーンオイル（東レダウコーニングシリコーン（株）製，ＳＦ２９６５）2.００重量部を攪拌混合し、混合物（Ａ成分）を得た。ポリイソシアネートとしては、８０重量％のＴＤＩ−８０と２０重量％のクルードＭＤＩからなるブレンドイソシアネート（日本ポリウレタン工業（株）製，コロネート１０２１）（Ｂ成分）を用いた。
上記Ａ成分およびＢ成分を小型発泡機のタンクに仕込み、Ａ成分とＢ成分の単位時間当たりの吐出量の重量比がＡ成分／Ｂ成分＝１０6.４０／３4.６７となるように、吐出流量を調整し、インペラー回転数を約３０００ｒｐｍとして２成分を混合攪拌した。その混合物を、中心部に金属製のシャフトを配置した、内径１6.０ｍｍ、長さ２２ｃｍの円筒形状のモールドに、その端部に設けられた開口部から吐出ノズルにより注入し、注入されたポリウレタン原料が発泡して円筒の端部から漏れだす前に端部に蓋をした。これを７０℃の熱風循環式オーブン中で１０分間加熱して硬化させ、シャフトの外周にポリウレタンフォーム層が形成されたローラをモールドから取り出し、更に１２０℃の熱風循環式オーブン中で１５分間加熱して硬化させ、非導電性ポリウレタンフォームローラを作製した。
【００２４】
このポリウレタンフォームローラは、フォーム密度が0.０８７ｇ／ｃｍ3 、圧縮バネ定数が0.６０Ｎ／ｍｍ、ローラ表面のフォームの開口径の平均が３１６μｍ、フォーム表面の面積に対する開口の総面積の比率（開口率）が６２％であった。
このローラをトナー供給ローラとして乾式電子写真装置に組み込み、温度２０度、湿度５０％ＲＨにおいて４８時間放置した後、グレー（濃度８％）の画像を印刷したところ、画像に濃度むらが現れた。
【００２５】
比較例３
グリセリンにエチレンオキサイド１２重量％とプロピレンオキサイド８８重量％を付加した、重量平均分子量が５０００、官能基数が３、末端水酸基が１級水酸基である割合が８０％であるポリエーテルポリオール１０0.００重量部、水2.００重量部、架橋剤としてジエタノールアミン1.００重量部、触媒としてトリレンジアミンの３３重量％ＤＰＧ（ジプロピレングリコール）溶液0.６０重量部、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサンジアミン0.３０重量部、ポリエーテル変性シリコーンオイル（東レダウコーニングシリコーン（株）製，ＳＦ２９６５）2.００重量部およびシクロペンタン3.０重量部を攪拌混合し、混合物（Ａ成分）を得た。ポリイソシアネートとしては、８０重量％のＴＤＩ−８０と２０重量％のクルードＭＤＩからなるブレンドイソシアネート（日本ポリウレタン工業（株）製，コロネート１０２１）（Ｂ成分）を用いた。
上記Ａ成分およびＢ成分を小型発泡機のタンクに仕込み、Ａ成分とＢ成分の単位時間当たりの吐出量の重量比がＡ成分／Ｂ成分＝１０8.９０／２9.２０となるように、吐出流量を調整し、インペラー回転数を約３０００ｒｐｍとして２成分を混合攪拌した。その混合物を、中心部に金属製のシャフトを配置した、内径１6.０ｍｍ、長さ２２ｃｍの円筒形状のモールドに、その端部に設けられた開口部から吐出ノズルにより注入し、注入されたポリウレタン原料が発泡して円筒の端部から漏れだす前に端部に蓋をした。これを７０℃の熱風循環式オーブン中で１０分間加熱して硬化させ、シャフトの外周にポリウレタンフォーム層が形成されたローラをモールドから取り出し、更に１２０℃の熱風循環式オーブン中で１５分間加熱して硬化させ、非導電性ポリウレタンフォームローラを作製した。
【００２６】
このポリウレタンフォームローラは、フォーム密度が0.０８６ｇ／ｃｍ3 、圧縮バネ定数が0.４７Ｎ／ｍｍ、ローラ表面のフォームの開口径の平均が３８６μｍ、フォーム表面の面積に対する開口の総面積の比率（開口率）が４７％であった。
このローラをトナー供給ローラとして乾式電子写真装置に組み込み、温度２０度、湿度５０％ＲＨにおいて４８時間放置した後、グレー（濃度８％）の画像を印刷したところ、画像に濃度むらが現れた。
【００２７】
比較例４
グリセリンにエチレンオキサイド１０重量％とプロピレンオキサイド９０重量％を付加した、重量平均分子量が３０００、平均官能基数が３、末端水酸基が１級水酸基である割合が５５％であるポリエーテルポリオール９0.００重量部、水2.００重量部、触媒としてトリエチレンジアミンの３３重量％ＤＰＧ（ジプロピレングリコール）溶液0.６０重量部、Ｎ−メチルモルフォリン0.３０重量部、エーテル変性シリコーンオイル（東レダウコーニングシリコーン（株）製，ＳＲＸ２９４Ａ）2.００重量部を攪拌混合し、混合物（Ａ成分）を得た。次に、上記ポリオール１0.００重量部とスタナスオクトエート0.１２重量部を攪拌混合し、混合物（Ｂ成分）を得た。ポリイソシアネートとして、ＴＤＩ−８０（日本ポリウレタン工業（株）製，コロネートＴ−８０）（Ｃ成分）を用いた。
上記Ａ成分、Ｂ成分およびＣ成分をそれぞれ小型発泡機のタンクに仕込み、Ａ成分、Ｂ成分およびＣ成分の単位時間当たりの吐出量の重量比がＡ成分／Ｂ成分／Ｃ成分＝９4.９０／１0.１２／３0.２２となるように、吐出流量を調整し、インペラー回転数を約３０００ｒｐｍとして３成分を混合攪拌した。その混合物を、中心部に金属製のシャフトを配置した、内径１6.０ｍｍ、長さ２２ｃｍの円筒形状のモールドに、その端部に設けられた開口部から吐出ノズルにより注入し、注入されたポリウレタン原料が発泡して円筒の端部から漏れだす前に端部に蓋をした。これを１００℃の熱風循環式オーブン中で２０分間加熱して硬化させ、シャフトの外周にポリウレタンフォーム層が形成されたローラをモールドから取り出し、更に１２０℃の熱風循環式オーブン中で１５分間加熱して硬化させ、非導電性ポリウレタンフォームローラを作製した。
【００２８】
このポリウレタンフォームローラは、フォーム表面に開口部を持たず、フォーム密度が0.１２１ｇ／ｃｍ3 、圧縮バネ定数が0.８６Ｎ／ｍｍ、フォーム表面の面積に対する開口の総面積の比率（開口率）が０％であった。
このローラをトナー供給ローラとして乾式電子写真装置に組み込み、温度２０度、湿度５０％ＲＨにおいて４８時間放置した後、グレー（濃度８％）の画像を印刷したところ、画像に濃度むらが現れた。更に連続して白ベタ画像を１０００枚印刷した後、グレーの画像を再び印刷したところ、画像に更に大きな濃度むらが現れた。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の弾性部材は、長時間使用してもトナー融着が少なく、良好な画像が得られるものであり、トナー供給ローラなどの画像形成装置用部材として好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例に示したトナー供給ローラの圧縮バネ定数の測定法を示す概略図である。
【符号の説明】
１：ローラ
２：シャフト
３：ポリウレタンフォーム
４：Ｖブロック
５：フォースゲージ
６：圧縮治具（円板圧子）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an elastic member used in an image forming apparatus such as an electrophotographic apparatus, an electrostatic recording apparatus, and a toner flight recording apparatus, and an image forming apparatus equipped with the elastic member.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the advancement of electrophotographic technology, medium resistance elastic rollers have attracted attention as transfer members, toner supply members, charging members, etc. of dry electrophotographic apparatuses. Transfer rollers, developing rollers, toner supply rollers, charging rollers, etc. It is used for. In the past, polymer elastomers and polymer foams having rubber elasticity have been used as materials for forming the medium resistance elastic roller.
Conventionally, as a member used for such purpose, NBR, EPDM, silicone rubber, polyurethane and other elastomers and foams provided with conductivity by conductive carbon such as carbon black, metal oxide, ionic conductive agent, etc. There are also non-conductive members to which these conductivity-imparting agents are not added depending on the application.
Among these, the polyurethane material is a low-hardness foam suitable for the above-mentioned conductive member, and can be made into a low-hardness foam by a method using a foaming agent such as water or a low-boiling compound or a method using mechanical stirring. And is preferably used for the above members. The hardness of the polyurethane foam can be lowered by selecting the raw materials that determine the chemical structure of the polyurethane and the amount of the polyurethane foam.
[0003]
As a toner supply member in an electrophotographic apparatus, a roller made of urethane foam or silicone foam is used. Urethane foam is widely used because it has higher mechanical strength than silicone foam and is inexpensive.
In the electrophotographic apparatus, toner is supplied from a toner cartridge onto a developing roller by a toner supply roller. Since the toner supply roller is required to supply the toner uniformly to the developing roller, a foam having low hardness and fine cells is preferably used. In the toner supply roller made of foam, the toner not only adheres to the surface of the toner supply roller but also enters the foam. For this reason, when the roller is used for a long period of time, the flexibility of the roller becomes poor, and the toner is not uniformly conveyed to the developing roller, which may cause image defects. In recent electrophotographic apparatuses, there is an increasing number of cases where a toner having a relatively low melting point is used for the purpose of energy saving or the like. However, if the hardness of the toner supply roller is high, friction between the roller and the toner is caused. There is a tendency for the toner to be easily fused, and there is a need for a toner supply roller having a lower hardness.
[0004]
There are various methods for reducing the hardness of the toner supply roller. For example, there is a method of obtaining a low-hardness foam by increasing the amount of a foaming agent such as water and lowering the density of the foam. However, in this method, the foam tends to have low hardness and the cell tends to become coarse, and it is difficult to simultaneously satisfy the low hardness and the fine cell. In the case of a toner supply roller made of foam, obtaining a foam with low hardness and fine cells has been a major technical problem.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention provides an elastic member made of polyurethane foam having a low hardness and fine cells, and an image forming apparatus equipped with the elastic member, which can obtain a good image even when used for a long time as well as an initial image. To do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention are made of a polyurethane foam that can produce a good image with little toner fusion even when used for a long time. Toner supply roller As a result of diligent search, a polyurethane foam having a low hardness and fine cells is obtained by foam-molding a polyurethane foam material containing silicone rubber powder under pressure. The toner supply roller It was found that when mounted on an image forming apparatus, the initial image is good, and a good image can be obtained even when used for a long time. The present invention has been completed based on such findings.
That is, the present invention provides (A) a polyurethane foam obtained by stirring and mixing a polyurethane foam raw material containing a polyol, a polyisocyanate, a foaming agent, a foam stabilizer and an additive, or (B) a urethane pre-synthesized from a polyol and a polyisocyanate. It consists of polyurethane foam obtained by stirring and mixing polyurethane foam raw materials containing polymer, foaming agent, foam stabilizer and additives. Toner supply roller In addition, as a polyol, 75 to 92% by weight of propylene oxide and 25 to 8% by weight of ethylene oxide are added, the ratio of the terminal hydroxyl group being a primary hydroxyl group is 65 to 100%, the weight average molecular weight is 2000 to 10,000, and the number of functional groups is A polyether polyol of 2.0 to 4.5 is used and, as an additive, 0.1 to 5 weights with respect to 100 weight parts of polyol in polyurethane foam (A) or 100 weight parts of urethane prepolymer in polyurethane foam (B). Part of the silicone rubber powder is used to stir and mix these raw materials, then poured into a cylindrical mold, the injection port is closed, and foamed under pressure Toner supply roller And the Toner supply roller An image forming apparatus equipped with is provided.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The elastic member of the present invention comprises (A) polyurethane foam obtained by stirring and mixing polyurethane foam raw materials containing polyol, polyisocyanate, catalyst, foaming agent, foam stabilizer and additive, or (B) synthesized from polyol and polyisocyanate. The polyurethane foam obtained by stirring and mixing the polyurethane foam raw material containing the urethane prepolymer, the chain extender, the catalyst, the foaming agent, the foam stabilizer and the additive.
The additive used in the present invention is silicone rubber powder. The silicone rubber powder is preferably spherical. The particle size of the spherical silicone rubber powder is preferably relatively small, the average particle size is preferably 0.1 to 5 μm, and more preferably 1 to 4 μm.
The amount of these silicone rubber powders used is 0.1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyol in the polyurethane foam (A) or 100 parts by weight of the urethane prepolymer in the polyurethane foam (B), preferably 0.3 to 4 parts by weight. When the amount of the silicone rubber powder used is less than 0.1 parts by weight, a polyurethane foam having low hardness and fine cells cannot be obtained. Moreover, when it exceeds 5 weight part, it is difficult to obtain the urethane foam which has low hardness and a fine cell.
[0008]
In the present invention, the blending amount of the foam stabilizer is 0.5 to 5.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyol in the polyurethane foam (A) or 100 parts by weight of the polyurethane prepolymer in the polyurethane foam (B). Is preferable, and 0.8 to 3.0 parts by weight are more preferable.
[0009]
In the polyol used in the present invention, ethylene oxide is added in an amount of 8 to 25% by weight, preferably 10 to 20% by weight, and the ratio of the terminal hydroxyl group to a primary hydroxyl group is 65 to 100%, preferably 70 to 100%. The average molecular weight is 2000 to 10000, preferably 2500 to 9000, and the average number of functional groups is 2.0 to 4.5, preferably 2.5 to 4.5. In the present invention, such polyols and other types of polyols can be blended and used. In this case, the use ratio of the polyol according to the present invention and the other polyol can be set as polyol according to the present invention / other polyol = 70 to 100/30 to 0 (weight ratio). Examples of other polyols include polyether polyols, polyester polyols, polyisoprene polyols, polybutadiene polyols, hydrogenated polybutadiene polyols, and polymer polyols other than those described above.
[0010]
The polyisocyanate used in the present invention includes tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), crude diphenylmethane diisocyanate (crude MDI), isophorone diisocyanate, hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, hydrogenated tolylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate. Polyisocyanates having no unsaturated bond such as these, isocyanurate-modified products, carbodiimide-modified products, glycol-modified products and the like are preferably used. Particularly preferably, the ratio of 2,4-tolylene diisocyanate to 2,6-tolylene diisocyanate is 80/20 by weight ratio of TDI-80, TDI-80 to crude diphenylmethane diisocyanate (crude MDI). It is a blended isocyanate (for example, Coronate 1021 manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) having a weight ratio of 80/20.
[0011]
The polyisocyanate used in the present invention can be reacted with a polyol by a one-shot method, or reacted with a polyol in advance to form a urethane prepolymer, which can be reacted with a foaming agent and a foam stabilizer such as water as an additive. By using the silicone rubber powder, a polyurethane foam having low hardness and fine cells can be obtained.
The elastic member of the present invention can be applied to both a non-conductive member and a conductive member. In the case of a non-conductive member, it is not necessary to add a conductive agent. In the case of a conductive member, it is preferable to impart conductivity with a carbon conductive agent or an ionic conductive agent. 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. Addition of carbon increases the viscosity of the polyurethane foam raw material, and water-dispersed carbon is also preferably used to avoid insufficient stirring and mixing. Examples of ionic conductive agents include inorganic salts such as lithium perchlorate, sodium perchlorate, and calcium perchlorate, dodecyltrimethylammonium chloride such as lauryltrimethylammonium chloride, octadecyltrimethylammonium chloride such as stearyltrimethylammonium chloride, hexadecyl. Quaternary ammonium salts such as trimethylammonium chloride, modified aliphatic dimethylethylammonium ethosulphate, tetraethylammonium perchlorate, tetrabutylammonium perchlorate, tetraethylammonium borofluoride, tetrabutylammonium borofluoride, tetrabutylammonium chloride, etc. Preferably used. Moreover, a metal oxide powder, a metal powder, etc. can also be used as a electrically conductive agent.
[0012]
Examples of the catalyst for curing the foam include monoamines such as triethylamine and dimethylcyclohexylamine, diamines such as tetramethylethylenediamine, tetramethylpropanediamine, and tetramethylhexanediamine, pentamethyldiethylenetriamine, pentamethyldipropylenetriamine, tetra Triamines such as methylguanidine, cyclic amines such as triethylenediamine, dimethylpiperazine, methylethylpiperazine, methylmorpholine, dimethylaminoethylmorpholine, dimethylimidazole, dimethylaminoethanol, dimethylaminoethoxyethanol, trimethylaminoethylethanolamine, methylhydroxy Alcohol amines such as ethyl piperazine and hydroxyethyl morpholine; (Dimethylaminoethyl) ether, ether amines such as ethylene glycol bis (dimethyl) aminopropyl ether, stannous octoate, dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin marker butylide, dibutyltin thiocarboxylate, dibutyltin dimaleate, Examples thereof include organometallic compounds such as dioctyl tin marker peptide, dioctyl tin thiocarboxylate, phenylmercury propionate, and lead octenoate. Of these, organotin catalysts are particularly preferred. These catalysts may be used alone or in combination of two or more.
Examples of the chain extender include ethylene glycol, 1,4-butanediol, trimethylolpropane and the like. In the present invention, if necessary, other additives such as a flame retardant, a punching / cutting processability improver, an organic filler, an inorganic filler and the like can be added at the time of stirring and mixing.
[0013]
The elastic member of the present invention is manufactured by stirring and mixing polyurethane foam raw materials, then pouring them into a cylindrical mold, closing the injection port, and performing foam molding under pressure. The inlet can be provided, for example, at the end of a cylindrical mold, and in this case, it is preferable to cover the end before the polyurethane raw material injected into the mold foams and leaks from the end of the cylinder. .
By foaming the polyurethane foam raw material under these conditions, the initial compression spring constant on the roller surface is 0.3 to 0.8 N / mm, and the compression spring constant after printing 1000 sheets after being incorporated into the image forming apparatus is 2 An elastic member having 0.0 N / mm or less, a foam opening diameter on the roller surface of 400 μm or less, and a ratio of the total area of the opening to the area of the foam surface of 40% or more can be obtained.
If the initial compression spring constant is less than 0.3 N / mm, the toner is not sufficiently scraped and supplied, which may cause image density reduction and unevenness. If the initial compression spring constant exceeds 0.8 N / mm, the initial image Even if it is good, there may be a problem in heat resistance. If the compression spring constant after printing 1000 sheets exceeds 2.0 N / mm, color unevenness may occur. If the ratio of the total area of the openings to the area of the foam surface is less than 40%, the toner is not sufficiently scraped and supplied, and there is a possibility that the density and unevenness of the image may be reduced. The initial compression spring constant is preferably 0.4 to 0.6 N / mm. The compression spring constant after 1,000 sheets are printed in an image forming apparatus is preferably 1.6 N / mm or less, and the opening diameter of the foam on the roller surface is Preferably, the ratio of the total area of the openings to the area of the foam surface is 250% or less, preferably 50% or more.
[0014]
The elastic member of the present invention can be used for various uses for both non-conductive members and conductive members, and is particularly preferably used as a toner supply member of an image forming apparatus. When the elastic member of the present invention is a roller shape, a polyurethane foam may be formed around the metal shaft. As the metal shaft, a steel material such as sulfur free-cutting steel plated with zinc or the like, aluminum, stainless steel, phosphor bronze, or the like can be used.
[0015]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
In addition, about the roller etc. which were obtained by the Example and the comparative example, the characteristic test was done in the following way.
[0016]
(1) Density
The weight of polyurethane foam in air was divided by the volume.
(2) Compression spring constant
With the measuring method shown in FIG. 1, the compression spring constants at three locations in the longitudinal direction of the roller (near the center and both ends) were measured over the circumferential direction of the roller. As shown in FIG. 1, the shaft 1 of the
(3) Opening diameter and opening ratio
Using a CCD video camera manufactured by Hilox, a photograph was taken at a magnification of about 70 times, the opening diameter of the polyurethane foam surface was measured, and the average was obtained. The opening area was calculated and divided by the area of the polyurethane foam surface to obtain the opening ratio.
[0017]
Example 1
100.0 parts by weight of a polyether polyol in which 12% by weight of ethylene oxide and 88% by weight of propylene oxide are added to glycerin, the weight average molecular weight is 5000, the number of functional groups is 3, and the proportion of terminal hydroxyl groups is primary hydroxyl groups is 80%. 1.63 parts by weight of water, 1.00 parts by weight of diethanolamine as a crosslinking agent, 0.60 part by weight of a 33% by weight DPG (dipropylene glycol) solution of tolylenediamine as a catalyst, N, N, N ′, N′— Tetramethylhexanediamine 0.30 parts by weight, polyether-modified silicone oil (Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd., SF2965) 2.00 parts by weight and silicone rubber powder aqueous dispersion (Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd., DY33) -440F, average particle diameter of
The above A component and B component are charged into a tank of a small foaming machine and discharged so that the weight ratio of the discharge amount per unit time of the A component and the B component is A component / B component = 105.53 / 29.20. The flow rate was adjusted, and the two components were mixed and stirred at an impeller rotational speed of about 3000 rpm. The mixture was injected into a cylindrical mold having an inner diameter of 16.0 mm and a length of 22 cm with a metal shaft at the center by a discharge nozzle from an opening provided at the end, and injected polyurethane Before the raw material foamed and leaked from the end of the cylinder, the end was covered. This is heated for 10 minutes in a 70 ° C. hot air circulating oven for curing, and a roller having a polyurethane foam layer formed on the outer periphery of the shaft is removed from the mold and further heated in a 120 ° C. hot air circulating oven for 15 minutes. And cured to produce a non-conductive polyurethane foam roller.
[0018]
This polyurethane foam roller has a foam density of 0.098 g / cm. Three The compression spring constant was 0.44 N / mm, the average opening diameter of the foam on the roller surface was 214 μm, and the ratio (opening ratio) of the total area of the opening to the area of the foam surface was 58%.
When this roller was incorporated in a dry electrophotographic apparatus as a toner supply roller and allowed to stand for 48 hours at a temperature of 20 degrees and a humidity of 50% RH, a gray image (density 8%) was printed. As a result, a good image was obtained. Furthermore, after 1000 white solid images were continuously printed, a gray image was printed again, and a good image was obtained. The compression spring constant after the durability test (printing 1000 sheets) was 1.62 N / mm.
[0019]
Example 2
100.0 parts by weight of a polyether polyol in which 12% by weight of ethylene oxide and 88% by weight of propylene oxide are added to glycerin, the weight average molecular weight is 5000, the number of functional groups is 3, and the proportion of terminal hydroxyl groups is primary hydroxyl groups is 80%. 0.89 parts by weight of water, 1.00 parts by weight of diethanolamine as a crosslinking agent, 0.60 parts by weight of a 33% by weight DPG (dipropylene glycol) solution of tolylenediamine as a catalyst, N, N, N ′, N′— Tetramethylhexanediamine 0.30 parts by weight, polyether-modified silicone oil (Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd., SF2965) 2.00 parts by weight and silicone rubber powder aqueous dispersion (Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd., DY33) -440F, average particle diameter of
The above A component and B component are charged into a tank of a small foaming machine, and discharged so that the weight ratio of the discharge amount per unit time of the A component and the B component is A component / B component = 104.79 / 29.20. The flow rate was adjusted, and the two components were mixed and stirred at an impeller rotational speed of about 3000 rpm. The mixture was injected into a cylindrical mold having an inner diameter of 16.0 mm and a length of 22 cm with a metal shaft at the center by a discharge nozzle from an opening provided at the end, and injected polyurethane Before the raw material foamed and leaked from the end of the cylinder, the end was covered. This is heated for 10 minutes in a 70 ° C. hot air circulating oven for curing, and a roller having a polyurethane foam layer formed on the outer periphery of the shaft is removed from the mold and further heated in a 120 ° C. hot air circulating oven for 15 minutes. And cured to produce a non-conductive polyurethane foam roller.
[0020]
This polyurethane foam roller has a foam density of 0.100 g / cm. Three The compression spring constant was 0.49 N / mm, the average opening diameter of the foam on the roller surface was 225 μm, and the ratio (opening ratio) of the total area of the opening to the area of the foam surface was 62%.
When this roller was incorporated in a dry electrophotographic apparatus as a toner supply roller and allowed to stand for 48 hours at a temperature of 20 degrees and a humidity of 50% RH, a gray image (density 8%) was printed. As a result, a good image was obtained. Furthermore, after 1000 white solid images were continuously printed, a gray image was printed again, and a good image was obtained. The compression spring constant after the durability test (printing 1000 sheets) was 1.81 N / mm.
[0021]
Comparative Example 1
100.0 parts by weight of a polyether polyol in which 12% by weight of ethylene oxide and 88% by weight of propylene oxide are added to glycerin, the weight average molecular weight is 5000, the number of functional groups is 3, and the proportion of terminal hydroxyl groups is primary hydroxyl groups is 80%. 2.00 parts by weight of water, 1.00 parts by weight of diethanolamine as a cross-linking agent, 0.60 part by weight of 33 wt% DPG (dipropylene glycol) solution of tolylenediamine as a catalyst, N, N, N ′, N′— A mixture (component A) was obtained by stirring and mixing 0.30 parts by weight of tetramethylhexanediamine and 2.00 parts by weight of a polyether-modified silicone oil (manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd., SF2965). As the polyisocyanate, blended isocyanate (manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd., Coronate 1021) (component B) composed of 80% by weight TDI-80 and 20% by weight crude MDI was used.
The above A component and B component are charged into a tank of a small foaming machine and discharged so that the weight ratio of the discharge amount per unit time of the A component and B component is A component / B component = 105.90 / 29.20. The flow rate was adjusted, and the two components were mixed and stirred at an impeller rotational speed of about 3000 rpm. The mixture was injected into a cylindrical mold having an inner diameter of 16.0 mm and a length of 22 cm with a metal shaft at the center by a discharge nozzle from an opening provided at the end, and injected polyurethane Before the raw material foamed and leaked from the end of the cylinder, the end was covered. This is heated for 10 minutes in a 70 ° C. hot air circulating oven for curing, and a roller having a polyurethane foam layer formed on the outer periphery of the shaft is removed from the mold and further heated in a 120 ° C. hot air circulating oven for 15 minutes. And cured to produce a non-conductive polyurethane foam roller.
[0022]
This polyurethane foam roller has a foam density of 0.096 g / cm. Three The compression spring constant was 0.64 N / mm, the average opening diameter of the foam on the roller surface was 235 μm, and the ratio (opening ratio) of the total area of the opening to the area of the foam surface was 59%.
When this roller was incorporated in a dry electrophotographic apparatus as a toner supply roller and allowed to stand for 48 hours at a temperature of 20 degrees and a humidity of 50% RH, a gray image (density 8%) was printed. As a result, a good image was obtained. Furthermore, after 1000 white solid images were continuously printed, a gray image was printed again, and a good image was obtained. The compression spring constant after the durability test (printing 1000 sheets) was 2.46 N / mm.
[0023]
Comparative Example 2
100.0 parts by weight of a polyether polyol in which 12% by weight of ethylene oxide and 88% by weight of propylene oxide are added to glycerin, the weight average molecular weight is 5000, the number of functional groups is 3, and the proportion of terminal hydroxyl groups is primary hydroxyl groups is 80%. 2.50 parts by weight of water, 1.00 parts by weight of diethanolamine as a cross-linking agent, 0.60 part by weight of a 33% by weight DPG (dipropylene glycol) solution of tolylenediamine as a catalyst, N, N, N ′, N′— A mixture (component A) was obtained by stirring and mixing 0.30 parts by weight of tetramethylhexanediamine and 2.00 parts by weight of a polyether-modified silicone oil (manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd., SF2965). As the polyisocyanate, blended isocyanate (manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd., Coronate 1021) (component B) composed of 80% by weight TDI-80 and 20% by weight crude MDI was used.
The above A component and B component are charged into a tank of a small foaming machine, and discharged so that the weight ratio of the discharge amount per unit time of A component and B component is A component / B component = 106.40 / 34.67 The flow rate was adjusted, and the two components were mixed and stirred at an impeller rotational speed of about 3000 rpm. The mixture was injected into a cylindrical mold having an inner diameter of 16.0 mm and a length of 22 cm with a metal shaft at the center by a discharge nozzle from an opening provided at the end, and injected polyurethane Before the raw material foamed and leaked from the end of the cylinder, the end was covered. This is heated for 10 minutes in a 70 ° C. hot air circulating oven for curing, and a roller having a polyurethane foam layer formed on the outer periphery of the shaft is removed from the mold and further heated in a 120 ° C. hot air circulating oven for 15 minutes. And cured to produce a non-conductive polyurethane foam roller.
[0024]
This polyurethane foam roller has a foam density of 0.087 g / cm. Three The compression spring constant was 0.60 N / mm, the average opening diameter of the foam on the roller surface was 316 μm, and the ratio (opening ratio) of the total area of the opening to the area of the foam surface was 62%.
This roller was incorporated in a dry electrophotographic apparatus as a toner supply roller and left for 48 hours at a temperature of 20 ° C. and a humidity of 50% RH. After printing a gray image (density 8%), uneven density appeared in the image.
[0025]
Comparative Example 3
100.0 parts by weight of a polyether polyol in which 12% by weight of ethylene oxide and 88% by weight of propylene oxide are added to glycerin, the weight average molecular weight is 5000, the number of functional groups is 3, and the proportion of terminal hydroxyl groups is primary hydroxyl groups is 80%. 2.00 parts by weight of water, 1.00 parts by weight of diethanolamine as a cross-linking agent, 0.60 part by weight of 33 wt% DPG (dipropylene glycol) solution of tolylenediamine as a catalyst, N, N, N ′, N′— A mixture of 0.30 parts by weight of tetramethylhexanediamine, 2.00 parts by weight of a polyether-modified silicone oil (manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd., SF2965) and 3.0 parts by weight of cyclopentane was stirred and mixed (component A). Got. As the polyisocyanate, blended isocyanate (manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd., Coronate 1021) (component B) composed of 80% by weight TDI-80 and 20% by weight crude MDI was used.
The above A component and B component are charged into a tank of a small foaming machine, and discharged so that the weight ratio of the discharge amount per unit time of the A component and the B component is A component / B component = 108.90 / 29.20. The flow rate was adjusted, and the two components were mixed and stirred at an impeller rotational speed of about 3000 rpm. The mixture was injected into a cylindrical mold having an inner diameter of 16.0 mm and a length of 22 cm with a metal shaft at the center by a discharge nozzle from an opening provided at the end, and injected polyurethane Before the raw material foamed and leaked from the end of the cylinder, the end was covered. This is heated for 10 minutes in a 70 ° C. hot air circulating oven for curing, and a roller having a polyurethane foam layer formed on the outer periphery of the shaft is removed from the mold and further heated in a 120 ° C. hot air circulating oven for 15 minutes. And cured to produce a non-conductive polyurethane foam roller.
[0026]
This polyurethane foam roller has a foam density of 0.086 g / cm. Three The compression spring constant was 0.47 N / mm, the average opening diameter of the foam on the roller surface was 386 μm, and the ratio (opening ratio) of the total area of the opening to the area of the foam surface was 47%.
This roller was incorporated in a dry electrophotographic apparatus as a toner supply roller and left for 48 hours at a temperature of 20 ° C. and a humidity of 50% RH. After printing a gray image (density 8%), uneven density appeared in the image.
[0027]
Comparative Example 4
Polyether polyol having a weight average molecular weight of 3000, an average number of functional groups of 3, and a terminal hydroxyl group being a primary hydroxyl group of 55% by adding 10% by weight of ethylene oxide and 90% by weight of ethylene oxide to glycerin is 9.00% by weight. Parts, water 2.00 parts by weight, triethylenediamine 33% by weight DPG (dipropylene glycol) solution 0.60 parts by weight, N-methylmorpholine 0.30 parts by weight, ether-modified silicone oil (Toray Dow Corning Silicone) 2.00 parts by weight of SRX294A (manufactured by Co., Ltd.) was stirred and mixed to obtain a mixture (component A). Next, 10.00 parts by weight of the polyol and 0.12 parts by weight of stannous octoate were stirred and mixed to obtain a mixture (component B). As the polyisocyanate, TDI-80 (manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd., Coronate T-80) (C component) was used.
The above A component, B component and C component are respectively charged into a tank of a small foaming machine, and the weight ratio of the discharge amount per unit time of the A component, B component and C component is A component / B component / C component = 94.90. The three components were mixed and agitated at an impeller rotational speed of about 3000 rpm by adjusting the discharge flow rate so as to be /0.12/30.22. The mixture was injected into a cylindrical mold having an inner diameter of 16.0 mm and a length of 22 cm with a metal shaft at the center by a discharge nozzle from an opening provided at the end, and injected polyurethane Before the raw material foamed and leaked from the end of the cylinder, the end was covered. This is heated for 20 minutes in a 100 ° C. hot air circulating oven for curing, and a roller having a polyurethane foam layer formed on the outer periphery of the shaft is removed from the mold and further heated in a 120 ° C. hot air circulating oven for 15 minutes. And cured to produce a non-conductive polyurethane foam roller.
[0028]
This polyurethane foam roller has no opening on the foam surface and a foam density of 0.121 g / cm. Three The compression spring constant was 0.86 N / mm, and the ratio (opening ratio) of the total area of the opening to the area of the foam surface was 0%.
This roller was incorporated in a dry electrophotographic apparatus as a toner supply roller and left for 48 hours at a temperature of 20 ° C. and a humidity of 50% RH. After printing a gray image (density 8%), uneven density appeared in the image. Further, after 1000 continuous white solid images were printed, and a gray image was printed again, a larger density unevenness appeared in the image.
[0029]
【The invention's effect】
The elastic member of the present invention is suitable for a member for an image forming apparatus such as a toner supply roller, because it has little toner fusion even when used for a long time, and a good image can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a method for measuring a compression spring constant of a toner supply roller shown in an embodiment.
[Explanation of symbols]
1: Roller
2: Shaft
3: Polyurethane foam
4: V block
5: Force gauge
6: Compression jig (disc indenter)
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