JP4663360B2 - Developing roller - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真装置に使用される現像ローラに関する。より詳細には、低温低湿下および高温高湿下のいずれにおいても、トナーに対し好ましい範囲の均一かつ安定な帯電を行い、帯電不足や帯電不均一によるカブリ等の画像弊害や、トナー過帯電(チャージアップ)による画像ムラのない現像ローラに関する。   The present invention relates to a developing roller used in an electrophotographic apparatus. More specifically, the toner is uniformly and stably charged in a preferable range under both low temperature and low humidity and high temperature and high humidity, image defects such as fog due to insufficient charging or non-uniform charging, and toner overcharging ( The present invention relates to a developing roller without image unevenness due to charge-up.

複写機やレーザープリンタ等の電子写真装置において、潜像を保持した感光ドラムに非磁性一成分トナーを供給し、感光ドラムの潜像に該トナーを付着させて潜像を可視化する現像方法として、加圧現像法が従来より知られている。この現像法は、トナーを担持した現像ローラを感光ドラムに直接接触させ、トナーを該感光ドラムの潜像に付着させるもので、磁性材料が不要であるため、画像形成装置の簡素化や小型化、さらにカラートナーへの展開が容易となる。   In an electrophotographic apparatus such as a copying machine or a laser printer, as a developing method for visualizing a latent image by supplying non-magnetic one-component toner to a photosensitive drum holding a latent image and attaching the toner to the latent image on the photosensitive drum, A pressure development method is conventionally known. In this developing method, a developing roller carrying toner is brought into direct contact with the photosensitive drum, and the toner is attached to the latent image on the photosensitive drum. Since no magnetic material is required, the image forming apparatus is simplified and miniaturized. In addition, the development of color toner is facilitated.

ここで上記現像ローラは、トナーを介して感光体に圧接させ、各々逆方向に回転させた状態で摺動するため、導電性弾性体で形成することが必要となる。この場合、弾性体の層に含まれる可塑剤滲出による感光体損傷や、表面へのトナー粘着を防止するために、弾性体外周に樹脂表面層を形成した複数層構成をとることが多い。   Here, the developing roller is brought into pressure contact with the photoconductor through the toner and slides in a state where the developing roller is rotated in the opposite direction. Therefore, it is necessary to form the developing roller with a conductive elastic body. In this case, in order to prevent damage to the photoreceptor due to oozing out of the plasticizer contained in the elastic body layer and toner adhesion to the surface, a multi-layer structure in which a resin surface layer is formed on the outer periphery of the elastic body is often employed.

この樹脂表面層は直接トナーと接触することから、トナー保持性・トナー搬送性・離型性(非粘着性)・柔軟性等、数多くの特性が要求されるが、特に重要な特性の一つに、トナーへの帯電付与性がある。加圧現像法では、通常、トナーを介した規制ブレードと現像ローラの加圧摺動により、トナーを摩擦帯電させる。規制ブレードと現像ローラの帯電付与性が劣り、トナー帯電が不十分もしくは不均一であると、かぶりや画像ムラが発生し、画像品質を著しく損なうことがある。   Since this resin surface layer is in direct contact with the toner, a number of properties such as toner retention, toner transportability, releasability (non-adhesiveness), and flexibility are required. In addition, the toner has a charge imparting property. In the pressure development method, the toner is usually frictionally charged by pressure sliding between the regulating blade and the developing roller via the toner. If the regulating blade and the developing roller are inferior in chargeability, and if the toner is insufficiently or unevenly charged, fogging and image unevenness may occur and image quality may be significantly impaired.

そこで、トナーへの適正な帯電付与を行うため、現像ローラの樹脂表面層中に、荷電制御剤を分散含有させることが提案されている(特許文献1、2)。
特開平10−186836号公報 特開平08−179617号公報
Therefore, in order to impart proper charge to the toner, it has been proposed to disperse and contain a charge control agent in the resin surface layer of the developing roller (Patent Documents 1 and 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 10-186836 Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-179617

特許文献1、2の方法によれば、現像ローラの帯電付与能自体はかなり向上するが、樹脂表面層の結着樹脂によっては全く効果が見られなかったり、あるいはほぼ良好な画像性能を発揮しても、低温低湿下では帯電能が過剰となり、特にフレッシュトナーにおいてチャージアップによる画像ムラが発生することがあった。これは、文書複写・印刷において
は問題ないレベルであるが、コンピュータの発達等により近年多く求められるようになってきているフルカラーの出力画像やハーフトーン部を有するグラフィック画像に対しては、改善が強く望まれている。
According to the methods of Patent Documents 1 and 2, the charge imparting ability itself of the developing roller is considerably improved, but depending on the binder resin of the resin surface layer, no effect is seen or almost good image performance is exhibited. However, the charging ability becomes excessive under low temperature and low humidity, and image unevenness due to charge-up may occur particularly in fresh toner. This is a level with no problem in document copying / printing, but it has been improved for full-color output images and graphic images having a halftone part, which have been demanded in recent years due to the development of computers. It is strongly desired.

本発明の目的は、低温低湿下から高温高湿下まで環境に依存することなく、トナーに安定且つ適正な電荷を付与し、均一で濃度ムラのない高品位の画像を得ることが可能な現像ローラを提供することにある。より詳細には、低温低湿下でのトナーチャージアップによる画像ムラを発生させず、かつ他環境においても良好な画像性能を発揮する現像ローラを提供することを目的とする。   The object of the present invention is to provide a stable and appropriate charge to the toner without depending on the environment from low temperature and low humidity to high temperature and high humidity, and development capable of obtaining a uniform and high-quality image without uneven density. To provide a roller. More specifically, an object of the present invention is to provide a developing roller that does not cause image unevenness due to toner charge-up under low temperature and low humidity, and that exhibits good image performance in other environments.

上記目的を達成するため、本発明者らは鋭意検討を繰り返し、以下を発明するに到った。   In order to achieve the above object, the present inventors have repeated intensive studies and have come up with the following.

すなわち本発明は、軸芯体と、該軸芯体の外周面に、導電性弾性層と、該導電性弾性層の外周を被覆する樹脂表面層との2層を少なくとも有する現像ローラであって、
該樹脂表面層が、ポリエーテルポリオール成分(A)とイソシアネート成分(B)とを反応させてなる、含有窒素濃度が2.0質量%以上4.0質量%以下のウレタン樹脂(I)と、荷電制御剤(II)とを含有し、
該ポリエーテルポリオール成分(A)が、2官能ポリエーテルポリオール化合物(a)と2官能イソシアネート化合物(b)とを反応させてなる、重量平均分子量(Mw)が10000〜50000、分子量分散度がMw/Mnが1.0以上3.0以下かつMz/Mwが1.0以上2.5以下のポリウレタンポリオールプレポリマー(A 1 )であることを特徴とする現像ローラである。
That is, the present invention is a developing roller having at least two layers of a shaft core body, and a conductive elastic layer and a resin surface layer covering the outer periphery of the conductive elastic layer on the outer peripheral surface of the shaft core body. ,
A urethane resin (I) having a nitrogen concentration of 2.0 mass% or more and 4.0 mass% or less, wherein the resin surface layer is obtained by reacting the polyether polyol component (A) and the isocyanate component (B); A charge control agent (II) ,
The polyether polyol component (A) is obtained by reacting a bifunctional polyether polyol compound (a) and a bifunctional isocyanate compound (b), and has a weight average molecular weight (Mw) of 10,000 to 50,000 and a molecular weight dispersity of Mw. The developing roller is a polyurethane polyol prepolymer (A 1 ) having / Mn of 1.0 or more and 3.0 or less and Mz / Mw of 1.0 or more and 2.5 or less .

本発明によれば、環境に依らず、かぶり、チャージアップによる濃度ムラのない良好な画像が得られる現像ローラを提供することが可能である。   According to the present invention, it is possible to provide a developing roller capable of obtaining a good image without fogging and density unevenness due to charge-up regardless of the environment.

以下、本発明をさらに詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

本発明は、軸芯体と、該軸芯体の外周面に、導電性弾性層と、該導電性弾性層の外周を被覆する樹脂表面層との2層を少なくとも有する現像ローラであって、該樹脂表面層が、ポリエーテルポリオール成分(A)とイソシアネート成分(B)とを反応させてなる、含有窒素濃度が2.0質量%以上4.0質量%以下のウレタン樹脂(I)と、荷電制御剤(II)とを含有することを特徴とする現像ローラである。このような現像ローラを得ることにより、従来技術では解決が不十分であった課題を克服することができた。   The present invention is a developing roller having at least two layers of a shaft core, and a conductive elastic layer and a resin surface layer covering the outer periphery of the conductive elastic layer on the outer peripheral surface of the shaft core, A urethane resin (I) having a nitrogen concentration of 2.0 mass% or more and 4.0 mass% or less, wherein the resin surface layer is obtained by reacting the polyether polyol component (A) and the isocyanate component (B); A developing roller containing a charge control agent (II). By obtaining such a developing roller, it was possible to overcome the problems that were not sufficiently solved by the prior art.

まず、柔軟性が要求される現像ローラの樹脂表面層には、ポリエーテルポリオール成分(A)とイソシアネート成分(B)とを反応させてなるウレタン樹脂(I)が用いられる。これは、柔軟であると共に、ウレタン樹脂(I)が窒素原子を特定量含有しており、それがトナーにネガ帯電を付与するからである。   First, a urethane resin (I) obtained by reacting a polyether polyol component (A) and an isocyanate component (B) is used for a resin surface layer of a developing roller requiring flexibility. This is because it is flexible and the urethane resin (I) contains a specific amount of nitrogen atoms, which imparts negative charge to the toner.

次にウレタン樹脂(I)の含有窒素濃度は、その値が高いほど樹脂がトナーにネガ帯電を付与する能力が強くなることを意味する。本発明においては、ウレタン樹脂(I)の含有窒素濃度は、ウレタン樹脂(I)の質量に対して2.0質量%以上4.0質量%以下とし、荷電制御剤(II)を添加することにより、低温低湿下から高温高湿下まで非常に良好な画像性能を提供する現像ローラを得ることができたのである。   Next, the nitrogen concentration of urethane resin (I) means that the higher the value, the stronger the ability of the resin to impart negative charge to the toner. In the present invention, the nitrogen concentration of the urethane resin (I) is 2.0% by mass or more and 4.0% by mass or less with respect to the mass of the urethane resin (I), and the charge control agent (II) is added. As a result, it was possible to obtain a developing roller that provides very good image performance from low temperature and low humidity to high temperature and high humidity.

ウレタン樹脂(I)の含有窒素濃度が2.0質量%未満では、ウレタン樹脂(I)による帯電能力が低いために樹脂表面層上では、トナーは帯電されにくく、樹脂表面層に点在する荷電制御剤(II)が存在する個所でのみ帯電することになる。局所的に帯電されたトナーは樹脂表面層の大半を占めるウレタン樹脂(I)の部分で徐々にその電荷をリークしてしまう。特に、高温高湿環境下においては、トナーへ与える電荷量が不十分となるため、トナーの帯電状態は不均一となり、かぶりなどの画像不良が発生しやすくなる。ウレタン樹脂(I)の含有窒素濃度が4.0質量%より大きい場合は、ウレタン樹脂(I)の帯電付与能力が必要以上に大きくなり、理想的な帯電能力の範囲を超えてしまう。特に低温低湿環境下でトナーは瞬時にチャージアップし、激しい濃度ムラを呈することがある。   When the concentration of nitrogen contained in the urethane resin (I) is less than 2.0% by mass, the charging ability of the urethane resin (I) is low, so that the toner is not easily charged on the resin surface layer, and the charges scattered on the resin surface layer. It will be charged only where the control agent (II) is present. The locally charged toner gradually leaks its charge at the portion of the urethane resin (I) that occupies most of the resin surface layer. In particular, in a high-temperature and high-humidity environment, the amount of charge applied to the toner becomes insufficient, so that the charged state of the toner becomes non-uniform and image defects such as fog are likely to occur. When the nitrogen concentration of the urethane resin (I) is larger than 4.0% by mass, the charge imparting ability of the urethane resin (I) becomes unnecessarily large and exceeds the ideal charging ability range. In particular, in a low-temperature and low-humidity environment, the toner may be charged up instantaneously and exhibit severe density unevenness.

これに対し、ウレタン樹脂(I)の含有窒素濃度が2.0質量以上4.0質量%以下の範囲にある場合、トナーはウレタン樹脂(I)の部分で弱く帯電されると共に、荷電制御剤(II)により帯電量の底上げがなされる。また、ウレタン樹脂(I)の部分での電荷のリークが生じにくくなり、トナーの帯電量が均一なため、かぶりが発生しにくくなる。また低温低湿環境下でもトナーはチャージアップしないため、全環境で良好な画像が得られるのである。好ましくは、ウレタン樹脂(I)の質量に対して2.5質量%以上3.5質量%以下である。   On the other hand, when the nitrogen concentration of the urethane resin (I) is in the range of 2.0 to 4.0% by mass, the toner is weakly charged at the urethane resin (I) portion, and the charge control agent. The charge amount is raised by (II). In addition, the leakage of electric charge at the urethane resin (I) portion is less likely to occur, and since the toner charge amount is uniform, fogging is less likely to occur. Further, since the toner is not charged up even in a low temperature and low humidity environment, a good image can be obtained in all environments. Preferably, it is 2.5 mass% or more and 3.5 mass% or less with respect to the mass of urethane resin (I).

ここで、ウレタン樹脂(I)の含有窒素濃度を4.0質量%以下とする必要があるが、一般的なエーテル系のウレタン樹脂では架橋点間距離が非常に長くなってしまい、含有窒素濃度が4.0質量%を超えてしまうことがある。そこで、ウレタン樹脂(I)を合成する際に用いられるポリエーテルポリオール成分(A)として、2官能ポリエーテルポリオール化合物(a)と2官能イソシアネート化合物(b)とを反応させてなる、重量平均分子量(Mw)が10000〜50000、分子量分散度がMw/Mnが1.0以上3.0以下かつMz/Mwが1.0以上2.5以下のポリウレタンポリオールプレポリマー(A1)を用いることが好ましい。また、ウレタン樹脂(I)の原料混合物にポリウレタンポリオールプレポリマー(A1)を70〜95質量%の範囲で含有させることが好ましい。このようにすることで、圧縮永久歪み、粘着性、材料強度の全てをより優れたものとすることができる。 Here, the nitrogen concentration of the urethane resin (I) needs to be 4.0% by mass or less. However, in a general ether-based urethane resin, the distance between cross-linking points becomes very long, and the nitrogen concentration contained May exceed 4.0% by mass. Therefore, a weight average molecular weight obtained by reacting a bifunctional polyether polyol compound (a) and a bifunctional isocyanate compound (b) as the polyether polyol component (A) used in synthesizing the urethane resin (I). A polyurethane polyol prepolymer (A 1 ) having (Mw) of 10,000 to 50,000, a molecular weight dispersity of Mw / Mn of 1.0 to 3.0 and Mz / Mw of 1.0 to 2.5 is used. preferable. Further, it is preferably contained in a range in the raw material mixture polyurethane polyol prepolymer (A 1) 70-95% by weight of the urethane resin (I). By doing in this way, all of compression set, adhesiveness, and material strength can be made more excellent.

これは、2官能ポリエーテルポリオール化合物(a)と2官能イソシアネート化合物(b)を反応させ、分子量分布の狭いポリウレタンポリオールプレポリマー(A1)を得ることにより、最終的に得られるウレタン樹脂(I)の架橋点間距離の分布を狭く、すなわち架橋点間距離が極端に大きい部分が生じないようにして実現したものである。 This is a urethane resin (I) finally obtained by reacting a bifunctional polyether polyol compound (a) and a bifunctional isocyanate compound (b) to obtain a polyurethane polyol prepolymer (A 1 ) having a narrow molecular weight distribution. ), The distribution of the distance between the cross-linking points is narrow, that is, the part where the distance between the cross-linking points is extremely large does not occur.

2官能ポリエーテルポリオール化合物(a)としては、例えばポリプロピレングリコール及びポリテトラメチレングリコールのいずれか1種もしくはそれらの混合物であることが好ましく、より好ましくは、分子結晶性の強いポリテトラメチレングリコールである。2官能ポリエーテルポリオール化合物(a)の重量平均分子量(Mw)としては500〜5000のものが本発明の効果を引き出すのに好ましく、さらには500〜3000のものがより好ましい。5000以下であれば、ウレタン鎖中のソフトセグメントの割合が高すぎず、材料が極度に軟化することもなく材料強度を保つことができ、現像ローラの樹脂表面層として好適に使用にできる。   The bifunctional polyether polyol compound (a) is preferably, for example, any one of polypropylene glycol and polytetramethylene glycol or a mixture thereof, more preferably polytetramethylene glycol having strong molecular crystallinity. . The weight average molecular weight (Mw) of the bifunctional polyether polyol compound (a) is preferably 500 to 5000 to bring out the effects of the present invention, and more preferably 500 to 3000. If it is 5000 or less, the ratio of the soft segment in the urethane chain is not too high, the material can be maintained without being extremely softened, and can be suitably used as a resin surface layer of the developing roller.

2官能イソシアネート化合物(b)としては、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)、ナフタレンジイソシアネート(NDI)、トリジンジイソシアネート(TODI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、フェニレンジイソシアネート(PPDI)、キシレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)、シクロヘキサンジイソシアネートなどが挙げられる。これらの中では、とくに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)、ナフタレンジイソシアネート(NDI)、フェニレンジイソシアネート(PPDI)、キシレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)などの芳香族系イソシアネート化合物が好ましく、さらに好ましくはジフェニルメタンジイソシアネート等の結晶性の強いイソシアネート化合物を用いると良い。これにより粘着性、すなわちトナー融着を防止する効果が得られる。   Examples of the bifunctional isocyanate compound (b) include tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), naphthalene diisocyanate (NDI), tolidine diisocyanate (TODI), hexamethylene diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanate (IPDI), and phenylene diisocyanate. (PPDI), xylene diisocyanate (XDI), tetramethylxylene diisocyanate (TMXDI), cyclohexane diisocyanate and the like. Among these, aromatic isocyanates such as tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), naphthalene diisocyanate (NDI), phenylene diisocyanate (PPDI), xylene diisocyanate (XDI), and tetramethylxylene diisocyanate (TMXDI). A compound is preferable, and an isocyanate compound having strong crystallinity such as diphenylmethane diisocyanate is more preferable. As a result, an effect of preventing adhesiveness, that is, toner fusion can be obtained.

上記の2官能ポリエーテルポリオール化合物(a)と2官能イソシアネート化合物(b)とを反応させてなるポリウレタンポリオールプレポリマー(A1)の重量平均分子量としては10000〜50000の範囲であることが好ましい。50000以下とすることで、適度な架橋密度となり応力に対する残留変形量が小さくなるため、セット跡などの画像弊害が生じにくくなる。また、10000以上とすることで、現像剤にストレスを与えないような充分な柔軟性を引き出すことができるようになる。重量平均分子量は10000〜40000であることがより好ましく、10000〜30000であることがさらに好ましい。 The weight average molecular weight of the polyurethane polyol prepolymer (A 1 ) obtained by reacting the bifunctional polyether polyol compound (a) and the bifunctional isocyanate compound (b) is preferably in the range of 10,000 to 50,000. By setting it to 50000 or less, an appropriate crosslinking density is obtained, and the amount of residual deformation with respect to stress is reduced. Moreover, by setting it to 10,000 or more, it becomes possible to bring out sufficient flexibility so as not to give stress to the developer. The weight average molecular weight is more preferably 10,000 to 40,000, and further preferably 10,000 to 30,000.

ポリウレタンポリオールプレポリマー(A1)の分子量分散度の定義には、Mn:数平均分子量、Mw:重量平均分子量、Mz:Z平均分子量を用いる。Z平均分子量は高分子量化合物の平均分子量への寄与を最も重視したものであり、次のように定義される。 Mn: number average molecular weight, Mw: weight average molecular weight, Mz: Z average molecular weight are used for the definition of the molecular weight dispersion of the polyurethane polyol prepolymer (A 1 ). The Z average molecular weight is most important for the contribution of the high molecular weight compound to the average molecular weight, and is defined as follows.

高分子中に分子量Miの分子がNi個存在するとき、以下の式(1)で表す。
Mz=(ΣMi3Ni)/(ΣMi2Ni) (1)
When Ni molecules having a molecular weight Mi exist in the polymer, it is represented by the following formula (1).
Mz = (ΣMi 3 Ni) / (ΣMi 2 Ni) (1)

Mw/Mnは1.0以上3.0以下が好ましい。より好ましくはMw/Mnが1.0以上2.7以下である。Mw/Mnを1.0以上3.0以下とすることで、架橋間の分子量のばらつきが小さくなり、環境における機械特性の変化を更に抑制する効果を出すことができる。また、Mz/Mwが1.0以上2.5以下とすることが好ましい。より好ましくはMz/Mwが1.0以上2.0以下である。Mz/Mwを1.0以上2.5以下とすることで、高分子量側の分子量分布もシャープにすることができ、生成された塗膜の架橋間の分子量はより均一化される。そのため、生成された塗膜の環境における機械特性の変化を更に抑制する効果を出すことができる。   Mw / Mn is preferably 1.0 or more and 3.0 or less. More preferably, Mw / Mn is 1.0 or more and 2.7 or less. By making Mw / Mn 1.0 or more and 3.0 or less, variation in molecular weight between crosslinks is reduced, and an effect of further suppressing changes in mechanical properties in the environment can be obtained. Moreover, it is preferable that Mz / Mw shall be 1.0 or more and 2.5 or less. More preferably, Mz / Mw is 1.0 or more and 2.0 or less. By setting Mz / Mw to 1.0 or more and 2.5 or less, the molecular weight distribution on the high molecular weight side can also be sharpened, and the molecular weight between crosslinks of the produced coating film is made more uniform. Therefore, the effect which further suppresses the change of the mechanical characteristic in the environment of the produced | generated coating film can be taken out.

また、ウレタン樹脂(I)の原料混合物におけるポリウレタンポリオールプレポリマー(A1)の含有量は75〜95質量%が好ましく、75〜90質量%がより好ましい。含有量がこれらの範囲にあることによって、低硬度でトナー搬送性に優れた現像ローラとすることができる。 The content of the polyurethane polyol prepolymer in the raw material mixture of the urethane resin (I) (A 1) is preferably 75 to 95 wt%, more preferably 75 to 90 wt%. When the content is within these ranges, a developing roller having low hardness and excellent toner transportability can be obtained.

ウレタン樹脂(I)の原料であるイソシアネート成分(B)としては、平均官能基数が2より大きく、6より小さいイソシアネート化合物、または末端イソシアネート型プレポリマーを使用することが好ましい。平均官能基数が2より大きく6より小さいイソシアネート化合物としては、トリフェニルメタントリイソシアネート、ジメチルトリフェニルメタンテトライソシアネートなどの多官能イソシアネートや多核体成分を含むクルードタイプのもの、ジイソシアネートの変性体(ウレタン変性体、アロファネート変性体、ビウレット変性体、イソシアヌレート変性体)等が挙げられる。平均官能基数が2より大きいと架橋構造が得られ材料強度が出るために、現像ローラとしての特性を出すことができる。平均官能基数が6未満の場合、適度な架橋密度が得られ、良好な柔軟性及び永久歪特性を有する現像ローラとすることができる。   As the isocyanate component (B) which is a raw material of the urethane resin (I), it is preferable to use an isocyanate compound having an average functional group number larger than 2 and smaller than 6, or a terminal isocyanate type prepolymer. Isocyanate compounds with an average functional group number greater than 2 and less than 6 include polyfunctional isocyanates such as triphenylmethane triisocyanate and dimethyltriphenylmethane tetraisocyanate, crude type compounds containing polynuclear components, and modified diisocyanates (urethane-modified). Body, allophanate modified body, biuret modified body, isocyanurate modified body) and the like. When the average number of functional groups is larger than 2, a crosslinked structure is obtained and the material strength is increased, so that characteristics as a developing roller can be obtained. When the average number of functional groups is less than 6, a suitable crosslinking density can be obtained, and a developing roller having good flexibility and permanent distortion characteristics can be obtained.

ウレタン変性体などの変性化合物では、変性体形成前のポリオールの分子量などによって機械的物性値が多少変わる場合もあるが、ポリエーテルポリオール成分(A)が樹脂表面層のウレタン樹脂(I)を形成する際に使用される原料混合物中の70質量%以上を占めていれば、本発明の効果を発揮することが可能となる。より好ましくは75質量%以上である。   In modified compounds such as urethane modified products, the mechanical properties may vary slightly depending on the molecular weight of the polyol before forming the modified product, but the polyether polyol component (A) forms the urethane resin (I) of the resin surface layer. If it occupies 70 mass% or more in the raw material mixture used when doing, it will become possible to exhibit the effect of this invention. More preferably, it is 75 mass% or more.

樹脂表面層を構成するウレタン樹脂(I)の形成には、ポリエーテルポリオール成分(A)とイソシアネート成分(B)を、イソシアネートインデックス(NCO/OH)が0.9から1.5の範囲となるように使用することができる。イソシアネートインデックスは好ましくは1.0〜1.2の範囲である。これらも機械物性値が変動するパラメータとなるが、前記と同様にポリエーテルポリオール成分(A)が原料混合物中の70質量%以上を占めていれば本発明の効果を発揮することができる。   In forming the urethane resin (I) constituting the resin surface layer, the polyether polyol component (A) and the isocyanate component (B) have an isocyanate index (NCO / OH) in the range of 0.9 to 1.5. Can be used as The isocyanate index is preferably in the range of 1.0 to 1.2. These are also parameters in which the mechanical property value fluctuates, but if the polyether polyol component (A) accounts for 70% by mass or more in the raw material mixture as described above, the effect of the present invention can be exhibited.

本発明の樹脂表面層に含有される荷電制御剤(II)としては、公知のものが使用される。ネガ型帯電を付与する観点から、通常は電子供与性化合物を使用する。具体的には、アミノシラン表面処理した無機微粒子、イミダゾール、イミダリン、イミダゾロン、ピラゾリン、ピラゾール、ピラゾロン、オキサゾリン、オキサゾール、オキサゾロン、チアゾリン、チアゾール、チアゾロン、セレナゾリン、セレナゾール、セレナゾロン、オキサジアゾール、チアジアゾール、テトラゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾセレナゾール、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、オキサジン、チアジン、テトラジン、ポリアザイン、インドール、イソインドール、インダゾール、カルバゾール、キノリン、ピリジン、イソキノリン、シンノリン、キナゾリン、キナキサリン、フタラジン、プリン、ピロール、トリアゾール、フェナジンの如き含窒素複素環基を有する化合物、トリフェニルメタン系染料、四級アンモニウム塩などのカチオン染料、ニグロシン染料及び脂肪酸金属塩誘導体、ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイド等のジオルガノスズオキサイド、ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレート等のジオルガノスズボレート等が挙げられる。また、下記式(II−1)で示されるイミダゾール化合物、さらには、下記式(II−2)で示されるモノマーユニットを構成単位として有する重合体又は共重合体、等も挙げられる。これらは単独で或いは2種以上組み合わせて用いることができる。上述した荷電制御剤のうち特にトリフェニルメタン系染料、ニグロシン染料が特に好適である。荷電制御剤の使用量は、樹脂表面層のウレタン樹脂100質量部に対して、0.05〜20質量部であることが好ましく、0.1〜10質量部であることがより好ましい。   A well-known thing is used as charge control agent (II) contained in the resin surface layer of this invention. From the viewpoint of imparting negative charge, an electron donating compound is usually used. Specifically, aminosilane surface-treated inorganic fine particles, imidazole, imidazoline, imidazolone, pyrazoline, pyrazole, pyrazolone, oxazoline, oxazole, oxazolone, thiazoline, thiazole, thiazolone, selenazoline, selenazole, selenazolone, oxadiazole, thiadiazole, tetrazole, Benzimidazole, benzotriazole, benzoxazole, benzothiazole, benzoselenazole, pyrazine, pyrimidine, pyridazine, triazine, oxazine, thiazine, tetrazine, polyazaine, indole, isoindole, indazole, carbazole, quinoline, pyridine, isoquinoline, cinnoline, quinazoline , Quinoxaline, phthalazine, purine, pyrrole, triazole, phenazine Compounds having a nitrogen-containing heterocyclic group, cationic dyes such as triphenylmethane dyes, quaternary ammonium salts, nigrosine dyes and fatty acid metal salt derivatives, diorganotin oxides such as dibutyltin oxide, dioctyltin oxide, dicyclohexyltin oxide, Examples include diorganotin borate such as dibutyltin borate, dioctyltin borate, and dicyclohexyltin borate. Further, an imidazole compound represented by the following formula (II-1), a polymer or copolymer having a monomer unit represented by the following formula (II-2) as a structural unit, and the like are also included. These can be used alone or in combination of two or more. Of the charge control agents described above, triphenylmethane dyes and nigrosine dyes are particularly suitable. The amount of the charge control agent used is preferably 0.05 to 20 parts by mass and more preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the urethane resin in the resin surface layer.

Figure 0004663360
[式中、R1及びR2は、水素原子、アルキル基、アラルキル基またはアリール基を表し、R1及びR2は同一であっても異なっていても良い。R3及びR4は炭素数が3〜30の直鎖状アルキル基を表し、R3及びR4は同一であっても異なっていても良い。]
Figure 0004663360
[Wherein, R 1 and R 2 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aralkyl group or an aryl group, and R 1 and R 2 may be the same or different. R 3 and R 4 represent a linear alkyl group having 3 to 30 carbon atoms, and R 3 and R 4 may be the same or different. ]

Figure 0004663360
〔式中、R1,R2,R3及びR4は、水素原子あるいは炭素数1〜4の飽和炭化水素基を示し、nは1〜4の整数を示す。〕
Figure 0004663360
[Wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 represent a hydrogen atom or a saturated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and n represents an integer of 1 to 4. ]

樹脂表面層には、必要に応じ導電性付与物を添加し、導電性を付与しても良い。導電性付与物としては、カーボンブラックやグラファイト、金属フィラー、金属酸化物ウィスカー等の電子伝導性物質や金属塩などのイオン導電性物質が挙げられる。その中でも、安価であるカーボンブラックが広く使用されている。   A conductivity imparting substance may be added to the resin surface layer as necessary to impart conductivity. Examples of the conductivity imparting material include electron conductive materials such as carbon black, graphite, metal filler, and metal oxide whisker, and ion conductive materials such as metal salts. Among them, inexpensive carbon black is widely used.

さらに樹脂表面層には、必要に応じ、ローラ表面に適切な凹凸形状を設ける目的で、各種金属粒子、無機粒子、樹脂粒子を添加しても良い。無機粒子としては、珪藻土、石英粉末、乾式シリカ、湿式シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミノケイ酸、炭酸カルシウム等の粒子を用いることができる。また樹脂粒子としては、各種ゴム粒子、ナイロン粒子、ウレタン粒子、ポリメチルメタクリレート(PMMA)粒子、その他にも成形プロセスの中で溶解や溶融を起こさなければ何でも用いることができる。   Further, various metal particles, inorganic particles, and resin particles may be added to the resin surface layer as needed for the purpose of providing an appropriate uneven shape on the roller surface. As the inorganic particles, diatomaceous earth, quartz powder, dry silica, wet silica, titanium oxide, zinc oxide, aluminosilicate, calcium carbonate, and the like can be used. As the resin particles, various rubber particles, nylon particles, urethane particles, polymethyl methacrylate (PMMA) particles, and any other particles can be used as long as they do not dissolve or melt in the molding process.

図1に、本発明における現像ローラの構造の一例を示す。本発明の現像ローラは中心に軸芯体として、通常、金属などの導電性材料で形成される軸芯金11を有し、軸芯金11の外周面上に導電性弾性層12が固定され、この導電性弾性層12の外周面に樹脂表面層13を積層した構造に構成される。   FIG. 1 shows an example of the structure of the developing roller in the present invention. The developing roller of the present invention has a shaft core 11 made of a conductive material such as metal as a shaft core at the center, and a conductive elastic layer 12 is fixed on the outer peripheral surface of the shaft core 11. The resin elastic layer 12 has a structure in which the resin surface layer 13 is laminated on the outer peripheral surface of the conductive elastic layer 12.

軸芯体自体は、円柱状または中空円筒状の形状を有し、金属などの導電性材料で形成される軸芯金11を用いることが多いが、かかる現像ローラが電気的に絶縁された状態で利用される場合には、使用に際して、現像ローラに加わる外力に対して、その軸芯体自体の形状を堅固に保持できる限り、非導電性材料で形成されていてもよい。   The shaft core itself has a columnar or hollow cylindrical shape and often uses a shaft core 11 made of a conductive material such as metal, but the developing roller is electrically insulated. When used, the shaft core may be formed of a non-conductive material as long as the shape of the shaft core itself can be firmly held against an external force applied to the developing roller.

また、かかる現像ローラが電気的なバイアスを印加して、あるいは、接地されて、使用される場合であっても、軸芯体全体を導電性材料で構成する代わりに、主体は、非導電性材料で形成し、その表面に所望の導電性を満足する導電性処理、例えば、良導性の樹脂表面層による被覆を施した構造のものを用いることもできる。   Even if such a developing roller is used with an electrical bias applied or grounded, the main body is made of a non-conductive material instead of being composed of a conductive material. It is also possible to use a material which is formed of a material and has a structure in which the surface thereof is subjected to a conductive treatment satisfying desired conductivity, for example, a coating with a highly conductive resin surface layer.

電子写真装置に利用される現像ローラは、電気的なバイアスを印加して、または、接地されて、使用されるのが一般的であるので、軸芯体を導電性の基体、所謂軸芯金11の形態とする。軸芯金11は、支持部材であることは勿論であるが、例えば、アルミニウム,銅合金,ステンレス鋼等の金属または合金、あるいは、クロム,ニッケル等で鍍金処理を施した鉄,合成樹脂など、少なくともその外周面は、その上に形成されるローラ層に所定の電圧を印加するに十分な導電性の材質で構成する。電子写真装置に利用される現像ローラにおいては、軸芯体である導電性基体の外径は、通常4〜10mmの範囲とされる。   Since a developing roller used in an electrophotographic apparatus is generally used with an electric bias applied or grounded, the shaft core body is a conductive base, so-called shaft core metal. 11 forms. The shaft core 11 is, of course, a support member. For example, a metal or alloy such as aluminum, copper alloy, or stainless steel, or iron or synthetic resin that has been plated with chromium, nickel, or the like, At least the outer peripheral surface is made of a conductive material sufficient to apply a predetermined voltage to the roller layer formed thereon. In the developing roller used in the electrophotographic apparatus, the outer diameter of the conductive substrate that is the shaft core is usually in the range of 4 to 10 mm.

導電性弾性層12は、原料主成分としてゴムを用いた成型体である。導電性弾性層12の原料主成分のゴムとしては、従来より現像ローラに用いられている種々のゴムを用いることができる。具体的には、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム(EPDM)、アクリルニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、NBRの水素化物、多硫化ゴム、ウレタンゴム等が挙げられ、これらのゴム材料を単独であるいは2種以上を混合して用いることもできる。   The conductive elastic layer 12 is a molded body using rubber as a raw material main component. As the rubber as the main ingredient of the conductive elastic layer 12, various rubbers conventionally used for developing rollers can be used. Specifically, ethylene-propylene-diene copolymer rubber (EPDM), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), chloroprene rubber (CR), natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), styrene-butadiene rubber (SBR). ), Fluoro rubber, silicone rubber, epichlorohydrin rubber, hydride of NBR, polysulfide rubber, urethane rubber and the like. These rubber materials can be used alone or in admixture of two or more.

ゴムを主成分とした形成される成型体である導電性弾性層の硬度は、ゴム材硬度の測定法に従い、具体的には、基準規格アスカーC型SRIS(日本ゴム協会規格)0101に従って別途作製した試験片を用いて、アスカーゴム硬度計(高分子計器(株)製)により測定される硬度により定義される。また、その圧縮永久歪みは、同じく、別途作製した試験片を用いて、JIS K−6262加硫ゴム試験法(10.圧縮永久ひずみ試験)に準じて測定した値により定義される。   The hardness of the conductive elastic layer, which is a molded body mainly composed of rubber, is prepared separately according to the rubber material hardness measurement method, specifically according to the standard standard Asker C-type SRIS (Japan Rubber Association Standard) 0101. It is defined by the hardness measured by an Asker rubber hardness meter (manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd.). Similarly, the compression set is defined by a value measured according to the JIS K-6262 vulcanized rubber test method (10. compression set test) using a separately prepared test piece.

基層とする導電性弾性層を形成するゴム成型体の硬度(Asker−C)は、15〜70°の範囲とすることが好ましい。より好ましくは、20〜60°の範囲とする。   The hardness (Asker-C) of the rubber molded body forming the conductive elastic layer as the base layer is preferably in the range of 15 to 70 °. More preferably, it is in the range of 20 to 60 °.

同時に、導電性弾性層を形成するゴム成型体の圧縮永久歪みを、10%以下の範囲とすることが好ましい。より好ましくは、7.0%以下の範囲とする。   At the same time, it is preferable to set the compression set of the rubber molding forming the conductive elastic layer to a range of 10% or less. More preferably, the range is 7.0% or less.

特に、導電性弾性層を形成するゴム成型体の主成分ゴムとしてシリコーンゴムを用いると、上記のような低硬度および低圧縮永久歪み性が得られやすいことから好ましい。利用できるシリコーンゴムとしては、ポリジメチルシロキサン,ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン,ポリメチルビニルシロキサン,ポリトリフルオロプロピルビニルシロキサン,ポリメチルフェニルシロキサン,ポリフェニルビニルシロキサン、これらポリシロキサンの共重合体等が挙げられる。ゴム成型体とした際、その圧縮永久歪みを上記の範囲とする上では、前記する各種のシリコーンゴムの重合度は、3000〜15000の範囲にあることが好ましい。なお、必要に応じて、導電性弾性層を形成するゴム成型体において硬度および圧縮永久歪みが共に上記の範囲内に留まる限り、主成分として用いるシリコーンゴム以外に、天然ゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、EPDM、SBR、NBR等のエラストマーを、形成されるゴム成型体の20質量%以下の割合で含有することもできる。   In particular, it is preferable to use silicone rubber as the main component rubber of the rubber molded body forming the conductive elastic layer because the low hardness and the low compression set as described above are easily obtained. Examples of silicone rubber that can be used include polydimethylsiloxane, polymethyltrifluoropropylsiloxane, polymethylvinylsiloxane, polytrifluoropropylvinylsiloxane, polymethylphenylsiloxane, polyphenylvinylsiloxane, and copolymers of these polysiloxanes. It is done. When the compression molding is set to the above range when the rubber molded body is formed, the degree of polymerization of the various silicone rubbers described above is preferably in the range of 3000 to 15000. If necessary, natural rubber, isoprene rubber, chloroprene rubber, other than silicone rubber used as the main component, as long as both hardness and compression set remain within the above ranges in the rubber molded body forming the conductive elastic layer. Further, an elastomer such as EPDM, SBR, NBR or the like can be contained in a proportion of 20% by mass or less of the rubber molded body to be formed.

更に、本発明の現像ローラでは、その導電性弾性層を形成するゴム成型体とする際、導電性弾性層自体に要求される機能に必要な成分、例えば、導電剤、非導電性充填剤など、また、ゴム成型体とする際に利用される各種添加剤成分、例えば、架橋剤、触媒、分散促進剤など、各種の添加剤を主成分のゴム材料に適宜配合することができる。   Furthermore, in the developing roller of the present invention, when forming a rubber molded body for forming the conductive elastic layer, components necessary for the functions required for the conductive elastic layer itself, such as a conductive agent, a non-conductive filler, etc. Various additives such as a crosslinking agent, a catalyst, and a dispersion accelerator, which are used when forming a rubber molded body, can be appropriately mixed with the main rubber material.

導電性弾性層に導電性を付与する目的に添加する、導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウム、銅、錫、ステンレス鋼などの各種導電性金属または合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタン、酸化錫−酸化アンチモン固溶体、酸化錫―酸化インジウム固溶体などの各種導電性金属酸化物、これらの導電性材料で被覆された絶縁性物質などの微粉末を用いることができる。これらの内、カーボンブラックは、比較的安価かつ容易に入手でき、また、主成分のゴム材料の種類に依らず、良好な帯電性が得られるため、好適に利用できる。主成分のゴム材料中に、微粉末状の導電剤を分散させる手段としては、従来から利用される手段、例えば、ロールニーダー、バンバリーミキサー、ボールミル、サンドグラインダー、ペイントシェーカーなどを、主成分のゴム材料に応じて適宜利用すればよい。   The conductive agent added for the purpose of imparting conductivity to the conductive elastic layer includes various conductive metals or alloys such as carbon black, graphite, aluminum, copper, tin, and stainless steel, tin oxide, zinc oxide, and indium oxide. In addition, various conductive metal oxides such as titanium oxide, tin oxide-antimony oxide solid solution, tin oxide-indium oxide solid solution, and fine powders such as insulating substances coated with these conductive materials can be used. Among these, carbon black can be suitably used because it is relatively inexpensive and easily available, and good chargeability is obtained regardless of the type of the main rubber material. As a means for dispersing the finely powdered conductive agent in the main rubber material, conventionally used means such as a roll kneader, a Banbury mixer, a ball mill, a sand grinder, a paint shaker, etc. may be used. What is necessary is just to use suitably according to material.

その他、導電性弾性層に導電性を付与する手段として、導電剤に代えて、あるいは、導電剤とともに、導電性高分子化合物を添加する手法も利用できる。例えば、導電性高分子化合物としては、ホストポリマーとして、ポリアセチレン、ポリ(p−フェニレン)、ポリピロール、ポリチオフェニン、ポリ(p−フェニレンオキシド)、ポリ(p−フェニレンスルフィド)、ポリ(p−フェレンビニレン)、ポリ(2,6−ジメチルフェニレンオキサイド)、ポリ(ビスフェノールAカーボネート)、ポリビニルカルバゾール、ポリジアセチレン、ポリ(N−メチル−4−ビニルピリジン)、ポリアニリン、ポリキノリン、ポリ(フェニレンエーテルスルフォン)などを使用し、これらにドーパントして、AsF5、I2、Br2、SO3、Na、K、ClO4、FeCl3、F、Cl、Br、I、Kr等の各イオン、Li、TCNQ(7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン)等をドープしたものが、従来から用いられている。 In addition, as a means for imparting conductivity to the conductive elastic layer, a technique of adding a conductive polymer compound instead of the conductive agent or together with the conductive agent can be used. For example, as a conductive polymer compound, as a host polymer, polyacetylene, poly (p-phenylene), polypyrrole, polythiophenine, poly (p-phenylene oxide), poly (p-phenylene sulfide), poly (p-ferene vinylene) ), Poly (2,6-dimethylphenylene oxide), poly (bisphenol A carbonate), polyvinylcarbazole, polydiacetylene, poly (N-methyl-4-vinylpyridine), polyaniline, polyquinoline, poly (phenylene ether sulfone) and the like. These are used as dopants, such as AsF 5 , I 2 , Br 2 , SO 3 , Na, K, ClO 4 , FeCl 3 , F, Cl, Br, I, Kr, and other ions, Li, TCNQ (7 , 7,8,8-tetracyanoquinodimethane) What it is conventionally employed.

ゴム成型体中に添加可能な非導電性充填剤としては、珪藻土、石英粉末、乾式シリカ、湿式シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミノケイ酸、炭酸カルシウム等を挙げることができる。   Examples of the non-conductive filler that can be added to the rubber molded body include diatomaceous earth, quartz powder, dry silica, wet silica, titanium oxide, zinc oxide, aluminosilicate, calcium carbonate, and the like.

ゴム成型体を作製する際に利用される架橋剤としては、ジ−t−ブチルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、p−クロロベンゾイルパーオキサイドなどを挙げることができる。例えば、液状シリコーンゴムを用いる際には、ポリオルガノハイドロジェンシロキサンを架橋成分として、白金系触媒が用いて、ゴム成分相互の架橋が図られる。   Examples of the crosslinking agent used in producing the rubber molded body include di-t-butyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane, dicumyl peroxide, t -Butyl peroxybenzoate, p-chlorobenzoyl peroxide, etc. can be mentioned. For example, when a liquid silicone rubber is used, the rubber components are cross-linked by using a platinum-based catalyst with polyorganohydrogensiloxane as a cross-linking component.

なお、現像ローラを当接する際に、均一なニップ幅を確保し、加えて、好適なセット性を満たすものとするためには、導電性弾性層の厚さは、好ましくは、0.5mm以上、より好ましくは1.0mm以上とすることが望ましい。なお、作製される弾性ローラの外径精度を損なわない限り、導電性弾性層の厚さに上限は特にないものの、一般に、導電性弾性層の厚さを過度に厚くすると、作製されるゴム成型体の作製コストを適正な範囲に抑えることが難しく、この実用上の制約をも考慮すると、導電性弾性層の厚さは、6.0mm以下が好ましく、5.0mm以下がより好ましい。また、導電性弾性層の厚さは、目的とするニップ幅を達成するため、その硬度に応じて、適宜選択されるものである。   The thickness of the conductive elastic layer is preferably 0.5 mm or more in order to ensure a uniform nip width when contacting the developing roller and in addition to satisfy a suitable setting property. More preferably, the thickness is 1.0 mm or more. In addition, as long as the outer diameter accuracy of the produced elastic roller is not impaired, there is no particular upper limit to the thickness of the conductive elastic layer, but generally, when the thickness of the conductive elastic layer is excessively increased, the produced rubber molding It is difficult to keep the production cost of the body within an appropriate range, and considering this practical limitation, the thickness of the conductive elastic layer is preferably 6.0 mm or less, and more preferably 5.0 mm or less. Further, the thickness of the conductive elastic layer is appropriately selected according to the hardness in order to achieve the target nip width.

本発明の現像ローラでは、樹脂表面層の厚さは、耐摩耗性と柔軟性の観点から、3〜50μmの範囲から選択することが好ましい。   In the developing roller of the present invention, the thickness of the resin surface layer is preferably selected from the range of 3 to 50 μm from the viewpoint of wear resistance and flexibility.

樹脂表面層の含有窒素濃度は、樹脂単体のサンプルが作製可能であれば、有機元素分析法によって測定すればよい。一方、導電剤や荷電制御剤等を含有した組成物であって、抽出などによる樹脂の分離が困難な場合は、熱天秤を用いて組成物中の樹脂量を測定した上で、固体NMRを用いてウレタン基由来の窒素原子を定量すればよい。   The concentration of nitrogen contained in the resin surface layer may be measured by an organic element analysis method if a sample of the resin alone can be produced. On the other hand, if it is a composition containing a conductive agent, a charge control agent, etc., and separation of the resin by extraction or the like is difficult, measure the amount of resin in the composition using a thermobalance, and then perform solid NMR. The nitrogen atom derived from the urethane group may be quantified.

ポリウレタンポリオールプレポリマーの分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて以下の手順で測定すればよい。40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定化させ、この温度におけるカラムに溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を毎分1mlの流速で流し、試料濃度として0.05〜0.6質量%に調整した樹脂のTHF試料溶液を約50〜200μl注入して測定する。試料の分子量測定にあたっては、試料の有する分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数(リテンションタイム)との関係から算出する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、例えば東ソー社製或いはPressure Chemical Co.製の分子量が6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、4.48×106のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当である。検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。カラムとしては、市販のポリスチレンジェルカラムを複数本組み合わせるのが良く、例えば昭和電工社製のshodex GPC KF−801、802、803、804、805、806、807(以上商品名)の組み合わせや、Waters社製のμ−styragel500、103、104、105(以上商品名)の組み合わせを挙げることができる。 The molecular weight distribution of the polyurethane polyol prepolymer may be measured by the following procedure using gel permeation chromatography (GPC). The column was stabilized in a heat chamber at 40 ° C., and tetrahydrofuran (THF) as a solvent was passed through the column at this temperature at a flow rate of 1 ml / min, and the sample concentration was adjusted to 0.05 to 0.6% by mass. About 50 to 200 μl of THF sample solution is injected and measured. In measuring the molecular weight of a sample, the molecular weight distribution of the sample is calculated from the relationship between the logarithmic value of a calibration curve prepared from several types of monodisperse polystyrene standard samples and the number of counts (retention time). Examples of standard polystyrene samples for preparing a calibration curve include those manufactured by Tosoh Corporation or Pressure Chemical Co. The molecular weights manufactured are 6 × 10 2 , 2.1 × 10 3 , 4 × 10 3 , 1.75 × 10 4 , 5.1 × 10 4 , 1.1 × 10 5 , 3.9 × 10 5 , 8 .6 × 10 5, 2 × 10 6, used as a 4.48 × 10 6, it is appropriate to use at least about 10 standard polystyrene samples. An RI (refractive index) detector is used as the detector. As a column, it is preferable to combine a plurality of commercially available polystyrene gel columns. For example, combinations of shodex GPC KF-801, 802, 803, 804, 805, 806, 807 (trade names) manufactured by Showa Denko KK and Waters A combination of μ-styrel 500, 103, 104, 105 (trade name) manufactured by the company can be mentioned.

樹脂表面層の含有窒素濃度は、有機元素分析法によって測定する。   The nitrogen concentration in the resin surface layer is measured by an organic elemental analysis method.

ローラ表面の表面粗さは、JIS B−0601の十点平均粗さ(Rzjis)に準じて測定した値により定義される。Rzjisの範囲は、主に画像濃度とかぶりの観点から、3.0〜15.0μmとすることが好ましい。より好ましくは5.0〜10.0μmの範囲である。   The surface roughness of the roller surface is defined by a value measured according to JIS B-0601 10-point average roughness (Rzjis). The range of Rzjis is preferably 3.0 to 15.0 μm mainly from the viewpoint of image density and fogging. More preferably, it is the range of 5.0-10.0 micrometers.

図2には、本発明の現像ローラを用いる電子写真画像形成装置の一例を示す。現像ローラ25は感光体21及び現像材供給ローラ26に接する状態で具備される。現像装置24の現像容器34に入れられた現像剤28が、現像剤供給ローラ26によって現像ローラ25に供給される。このときその量が現像剤規制部材27で調整される。一方、帯電ローラ22で帯電された感光体21上にレーザー光23により像が形成され、現像ローラ25から現像剤が付着する。その後、感光体21と転写ローラ29との間を紙33が通過することで現像剤が紙に転写され、さらに定着ローラ32によって現像剤が紙上に定着される。感光体21上に残った現像剤は、クリーニングブレード30によって掻き取られ、廃トナー容器31に落とされる。   FIG. 2 shows an example of an electrophotographic image forming apparatus using the developing roller of the present invention. The developing roller 25 is provided in contact with the photoreceptor 21 and the developer supply roller 26. The developer 28 put in the developing container 34 of the developing device 24 is supplied to the developing roller 25 by the developer supply roller 26. At this time, the amount is adjusted by the developer regulating member 27. On the other hand, an image is formed by the laser beam 23 on the photosensitive member 21 charged by the charging roller 22, and the developer adheres from the developing roller 25. Thereafter, the paper 33 passes between the photosensitive member 21 and the transfer roller 29, whereby the developer is transferred to the paper, and the developer is fixed on the paper by the fixing roller 32. The developer remaining on the photoreceptor 21 is scraped off by the cleaning blade 30 and dropped into the waste toner container 31.

以下に、実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。これら実施例は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明は、実施例によって、何ら限定されるものではない。実施例に示す手法で作製される現像ローラは、電子写真装置で使用される他のローラとしても好適に使用できる。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. These examples are examples of the best mode of the present invention, but the present invention is not limited to the examples. The developing roller produced by the method shown in the embodiment can be suitably used as another roller used in the electrophotographic apparatus.

なお、以下に記載する具体例では、特に明記しない限り、各例において利用される試薬等は、市販の高純度品を用いた。   In the specific examples described below, commercially available high-purity products were used as reagents used in the respective examples unless otherwise specified.

樹脂の含有窒素濃度は有機元素分析法に基づき、ThermoQuest社製FLASH 1112SERIES EA(商品名)を用いた。ローラ表面から複数個の測定用サンプルを切り出し、ローラ表層樹脂部分の有機元素分析を行ない、各試料につき3サンプル測定しその平均値を代表値とした。   The nitrogen content of the resin was based on the organic element analysis method, and FLASH 1112SERIES EA (trade name) manufactured by ThermoQuest was used. A plurality of measurement samples were cut out from the roller surface, organic elemental analysis of the roller surface layer resin portion was performed, three samples were measured for each sample, and the average value was used as a representative value.

ポリウレタンポリオールプレポリマーの重量平均分子量Mw、数平均分子量Mn、Z平均分子量Mz、分子量分散度Mw/Mn、及び、Mz/Mwは、測定機に島津製作所(株)社製HLC−8120GPC(商品名)を、カラムに昭和電工社製のshodex GPC KF−801、802、803、804、805、806、807(以上商品名)を、標準ポリスチレン試料に東ソー社製のものを用い、上記の手順に従い測定した。   The weight average molecular weight Mw, number average molecular weight Mn, Z average molecular weight Mz, molecular weight dispersity Mw / Mn, and Mz / Mw of the polyurethane polyol prepolymer were measured using HLC-8120GPC (trade name, manufactured by Shimadzu Corporation). ), Shodex GPC KF-801, 802, 803, 804, 805, 806, 807 (above trade names) manufactured by Showa Denko Co., Ltd. for the column, and those manufactured by Tosoh Corporation for the standard polystyrene sample, and the above procedure It was measured.

現像ローラの表面粗さ(Rzjis)は、JIS B―0601に準じ、小坂研究所(株)製サーフコーダSE−3500(商品名)を用い、カットオフ値:0.8mm、測定長:2.5mm(長手方向)、測定速度:0.2mm/秒にて現像ローラの任意の10点を測定し、Rzjisを求めた。   The surface roughness (Rzjis) of the developing roller is according to JIS B-0601, using a surf coder SE-3500 (trade name) manufactured by Kosaka Laboratory, cut-off value: 0.8 mm, measurement length: 2. Rzjis was determined by measuring 10 points on the developing roller at 5 mm (longitudinal direction) and a measurement speed of 0.2 mm / sec.

<現像ローラの作製>
(実施例1)
軸芯体を金属製の軸芯金とし、ローラ層を構成する導電性弾性層、樹脂表面層にともに、導電性を付与した。これらの層への導電性の具体的な付与方法は、導電性弾性層ならびに樹脂表面層の被覆層ともに、それぞれ、導電剤として、カーボンブラックを適宜添加し、下記する手順で現像ローラを作製した。この現像ローラを当接した際に、そのローラ層の電気抵抗が1×106Ω以下となるように、導電剤のカーボンブラックの添加量を調整した。
<Production of developing roller>
Example 1
The shaft core was made of a metal shaft core, and conductivity was imparted to both the conductive elastic layer and the resin surface layer constituting the roller layer. A specific method for imparting conductivity to these layers was to appropriately add carbon black as a conductive agent to both the conductive elastic layer and the coating layer of the resin surface layer, and to produce a developing roller according to the following procedure. . The amount of conductive agent carbon black added was adjusted so that the electrical resistance of the roller layer was 1 × 10 6 Ω or less when the developing roller was brought into contact.

軸芯体として、直径8mmのSUM製芯金の表面にニッケル・メッキを施し、さらに、その外周面に接着剤を塗布、焼き付けしたものを用いた。この軸芯体を金型に配置し、この金型内に形成されたキャビティに、液状の導電性シリコーンゴム(東レ・ダウコーニングシリコーン製)を注入した。続いて、金型を加熱して、注入されたシリコーンゴムを150℃にて30分間加熱処理することで硬化させた。冷却後脱型し、さらに、200℃にて4時間加熱処理を施すことで、厚さ4mmの導電性弾性層を軸芯体の外周面上に設けた。   As the shaft core, a SUM core bar having a diameter of 8 mm was subjected to nickel plating, and an outer peripheral surface thereof was coated with an adhesive and baked. This shaft core was placed in a mold, and liquid conductive silicone rubber (manufactured by Toray Dow Corning Silicone) was injected into a cavity formed in the mold. Subsequently, the mold was heated, and the injected silicone rubber was cured by heat treatment at 150 ° C. for 30 minutes. After cooling, the mold was removed, and a heat treatment was performed at 200 ° C. for 4 hours to provide a conductive elastic layer having a thickness of 4 mm on the outer peripheral surface of the shaft core.

次に、ポリテトラメチレングリコール(2官能ポリエーテルポリオール化合物(a)、商品名:PTG1000SN;分子量Mn=1000、f=2(fは官能基数を表す);保土谷化学株式会社製)100質量部に、2官能イソシアネート化合物(b)(商品名:ミリオネートMT;MDI、f=2;日本ポリウレタン工業株式会社製)21.5質量部をMEK溶媒中で段階的に混合して、窒素雰囲気下80℃にて6時間反応させて、重量平均分子量Mw=50000、水酸基価5.4、分子量分散度Mw/Mn=3.0、Mz/Mw=2.5の2官能のポリウレタンポリオールプレポリマー(A1)を得た。 Next, 100 parts by mass of polytetramethylene glycol (bifunctional polyether polyol compound (a), trade name: PTG1000SN; molecular weight Mn = 1000, f = 2 (f represents the number of functional groups); manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.) In addition, 21.5 parts by mass of a bifunctional isocyanate compound (b) (trade name: Millionate MT; MDI, f = 2; manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) is mixed stepwise in a MEK solvent, and 80 under a nitrogen atmosphere. A bifunctional polyurethane polyol prepolymer having a weight average molecular weight Mw = 50000, hydroxyl value 5.4, molecular weight dispersity Mw / Mn = 3.0, and Mz / Mw = 2.5 (A 1 ) got.

上記ポリウレタンポリオールプレポリマー(A1)100質量部に、イソシアネート成分(B)(商品名:タケネートB830;TMP変性TDI、f(平均官能基数)=3相当;三井武田ケミカル株式会社製)6.9質量部を加えて、[NCO]/[OH]の値は1.2となるようにした。さらに、カーボンブラック(#1000;pH3.0;三菱化学社製)を28質量部、荷電制御剤(II)として下記式(II−3)に示すトリフェニルメタン系染料(商品名:コピーブルーPR;クラリアント社製)を5質量部、PMMA樹脂粒子(商品名:MBX−12;平均粒径12μm;積水化成品工業社製)を22質量部加えた。 To 100 parts by mass of the polyurethane polyol prepolymer (A 1 ), an isocyanate component (B) (trade name: Takenate B830; TMP-modified TDI, equivalent to f (average functional group number) = 3; manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.) 6.9 A part by mass was added so that the value of [NCO] / [OH] was 1.2. Furthermore, 28 parts by mass of carbon black (# 1000; pH 3.0; manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), a triphenylmethane dye (trade name: Copy Blue PR) represented by the following formula (II-3) as a charge control agent (II) 5 parts by mass of Clariant) and 22 parts by mass of PMMA resin particles (trade name: MBX-12; average particle size 12 μm; Sekisui Plastics Co., Ltd.).

Figure 0004663360
Figure 0004663360

この原料混合物にメチルエチルケトンを加え、固形分を40質量%に調整し、アイメックス社製レディミル(商品名)を用い、グラインドゲージでブツが確認できなくなるまで循環分散を行った。得られた塗料原液を、粘度が20mPa・sとなるようMEKで希釈し、樹脂表面層の塗料を得た。   Methyl ethyl ketone was added to this raw material mixture, the solid content was adjusted to 40% by mass, and circulation dispersion was performed using an IMEX ready mill (trade name) until no grind gauge could be confirmed. The obtained paint stock solution was diluted with MEK so that the viscosity was 20 mPa · s to obtain a resin surface layer paint.

この塗料をオーバーフロー式ディップコート装置に投入し、常にオーバーフローさせた状態となるよう循環し、上記の導電性弾性層を形成した軸芯体を50mm/secで浸漬させ、次に200mm/minから50mm/minへ引上げ速度を逐次線形的に変化させながら引き上げることにより、導電性弾性層の外表面をディップコーティングした。これを30分自然乾燥させた後、140℃にて60分間加熱処理することで、樹脂表面層を硬化させ、樹脂表面層を形成した。その後、ローラ層の両端を所定の位置で突っ切り、現像ローラを得た。得られた現像ローラの樹脂表面層の含有窒素濃度は2.0質量%、樹脂表面層膜厚は21μm、ローラ表面の10点を測定した表面粗さの平均値(十点平均粗さ:Rzjis)は7.2μmであった。   This paint is put into an overflow type dip coater, circulated so as to be always overflowed, the shaft core body on which the conductive elastic layer is formed is immersed at 50 mm / sec, and then from 200 mm / min to 50 mm. The outer surface of the conductive elastic layer was dip-coated by pulling up while gradually raising the pulling speed to / min. After naturally drying this for 30 minutes, the resin surface layer was cured by heat treatment at 140 ° C. for 60 minutes to form a resin surface layer. Thereafter, both ends of the roller layer were cut off at predetermined positions to obtain a developing roller. The concentration of nitrogen contained in the resin surface layer of the obtained developing roller was 2.0% by mass, the film thickness of the resin surface layer was 21 μm, and the average value of the surface roughness measured at 10 points on the roller surface (10-point average roughness: Rzjis ) Was 7.2 μm.

(実施例2)
樹脂表面層に添加する荷電制御剤(II)をニグロシン染料(商品名:N−9;オリエント化学社製)5質量部とした以外、実施例1と同じ組成、条件で現像ローラを作製した。得られた現像ローラの樹脂表面層の含有窒素濃度は2.0質量%、樹脂表面層膜厚は20μm、ローラ表面の10点を測定した表面粗さの平均値(十点平均粗さ:Rzjis)は7.4μmであった。
(Example 2)
A developing roller was produced under the same composition and conditions as in Example 1 except that the charge control agent (II) added to the resin surface layer was 5 parts by mass of nigrosine dye (trade name: N-9; manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.). The concentration of nitrogen contained in the resin surface layer of the obtained developing roller was 2.0 mass%, the film thickness of the resin surface layer was 20 μm, and the average value of the surface roughness measured at 10 points on the roller surface (10-point average roughness: Rzjis ) Was 7.4 μm.

(実施例3)
樹脂表面層に添加する荷電制御剤(II)を、下記式(II−4)に示すイミダゾール系化合物(四国化成工業社製)とした以外、実施例1と全く同じ組成、条件で現像ローラを作製した。得られたウレタン樹脂の窒素濃度は2.0質量%、ローラの樹脂表面層膜厚は19μm、ローラ表面の10点を測定した表面粗さの平均値(十点平均粗さ:Rzjis)は7.8μmであった。
(Example 3)
The developing roller was subjected to the same composition and conditions as in Example 1 except that the charge control agent (II) added to the resin surface layer was an imidazole compound (made by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) represented by the following formula (II-4). Produced. The resulting urethane resin has a nitrogen concentration of 2.0 mass%, a roller resin surface layer film thickness of 19 μm, and an average surface roughness (10-point average roughness: Rzjis) measured at 10 points on the roller surface of 7. .8 μm.

Figure 0004663360
Figure 0004663360

(実施例4)
樹脂表面層に添加する荷電制御剤(II)を、下記式(II−5)に示す含窒素ビニルモノマ共重合体(三洋化成工業社製)とした以外、実施例1と全く同じ組成、条件で現像ローラを作製した。得られたウレタン樹脂の窒素濃度は2.0質量%、ローラの樹脂表面層膜厚は22μm、ローラ表面の10点を測定した表面粗さの平均値(十点平均粗さ:Rzjis)は7.1μmであった。
Example 4
Except that the charge control agent (II) added to the resin surface layer was a nitrogen-containing vinyl monomer copolymer (manufactured by Sanyo Chemical Industries) represented by the following formula (II-5), the same composition and conditions as in Example 1 were used. A developing roller was produced. The resulting urethane resin has a nitrogen concentration of 2.0% by mass, a roller resin surface layer thickness of 22 μm, and an average surface roughness (10-point average roughness: Rzjis) measured at 10 points on the roller surface is 7. .1 μm.

Figure 0004663360
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(実施例5)
樹脂表面層に添加する荷電制御剤(II)を、アミノシラン処理シリカ(日本アエロジル株式会社製、商品名:RY200)とした以外、実施例1と全く同じ組成、条件で現像ローラを作製した。得られたウレタン樹脂の窒素濃度は2.0質量%、ローラの樹脂表面層膜厚は20μm、ローラ表面の10点を測定した表面粗さの平均値(十点平均粗さ:Rzjis)は7.5μmであった。
(Example 5)
A developing roller was produced under exactly the same composition and conditions as in Example 1 except that the charge control agent (II) added to the resin surface layer was aminosilane-treated silica (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., trade name: RY200). The obtained urethane resin has a nitrogen concentration of 2.0% by mass, a roller resin surface layer thickness of 20 μm, and an average surface roughness (10-point average roughness: Rzjis) measured at 10 points on the roller surface is 7. It was 5 μm.

(実施例6)
ポリテトラメチレングリコール(2官能ポリエーテルポリオール化合物(a)、商品名:PTG1000SN;分子量Mn=1000、f=2;保土谷化学株式会社製)100質量部に、2官能イソシアネート化合物(b)(商品名:ミリオネートMT;MDI、f=2;日本ポリウレタン工業株式会社製)18.7質量部をMEK溶媒中で段階的に混合して、窒素雰囲気下80℃にて3時間反応させて、重量平均分子量Mw=10000、水酸基価18.2、分子量分散度Mw/Mn=2.2、Mz/Mw=1.6の2官能のポリウレタンポリオールプレポリマー(A1)を得た。
(Example 6)
To 100 parts by mass of polytetramethylene glycol (bifunctional polyether polyol compound (a), trade name: PTG1000SN; molecular weight Mn = 1000, f = 2; manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.), bifunctional isocyanate compound (b) (product Name: Millionate MT; MDI, f = 2; manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) 18.7 parts by mass are mixed stepwise in a MEK solvent and reacted at 80 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere. A bifunctional polyurethane polyol prepolymer (A 1 ) having a molecular weight Mw = 10000, a hydroxyl value of 18.2, a molecular weight dispersity Mw / Mn = 2.2, and Mz / Mw = 1.6 was obtained.

このポリウレタンポリオールプレポリマー(A1)を用いる以外、実施例2と同じ組成
、条件で現像ローラを作製した。得られた現像ローラの樹脂表面層の含有窒素濃度は4.
0質量%、樹脂表面層膜厚は20μm、ローラの樹脂表面層膜厚は20μm、ローラ表面
の10点を測定した表面粗さの平均値(十点平均粗さ:Rzjis)は7.5μmであった。
A developing roller was produced under the same composition and conditions as in Example 2 except that this polyurethane polyol prepolymer (A 1 ) was used. The nitrogen concentration in the resin surface layer of the obtained developing roller is 4.
0% by mass, the resin surface layer film thickness is 20 μm, the roller resin surface layer film thickness is 20 μm, and the average surface roughness (10-point average roughness: Rzjis) measured at 10 points on the roller surface is 7.5 μm. there were.

(実施例7)
ポリテトラメチレングリコール(2官能ポリエーテルポリオール化合物(a)、商品名:PTG1000SN;分子量Mn=1000、f=2;保土谷化学株式会社製)100質量部に、2官能イソシアネート化合物(b)(商品名:ミリオネートMT;MDI、f=2;日本ポリウレタン工業株式会社製)19.9質量部をMEK溶媒中で段階的に混合して、窒素雰囲気下80℃にて3時間反応させて、重量平均分子量Mw=30000、水酸基価8.4、分子量分散度Mw/Mn=2.4、Mz/Mw=1.9の2官能のポリウレタンポリオールプレポリマー(A1)を得た。
(Example 7)
To 100 parts by mass of polytetramethylene glycol (bifunctional polyether polyol compound (a), trade name: PTG1000SN; molecular weight Mn = 1000, f = 2; manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.), bifunctional isocyanate compound (b) (product Name: Millionate MT; MDI, f = 2; manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) 19.9 parts by mass are mixed stepwise in a MEK solvent and reacted at 80 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere. A bifunctional polyurethane polyol prepolymer (A 1 ) having a molecular weight Mw = 30000, a hydroxyl value 8.4, a molecular weight dispersity Mw / Mn = 2.4, and Mz / Mw = 1.9 was obtained.

このポリウレタンポリオールプレポリマー(A1)を用いる以外、実施例2と同じ組成、条件で現像ローラを作製した。得られた現像ローラの樹脂表面層の含有窒素濃度は2.9質量%、樹脂表面層膜厚は20μm、ローラの樹脂表面層膜厚は20μm、ローラ表面の10点を測定した表面粗さの平均値(十点平均粗さ:Rzjis)は7.5μmであった。 A developing roller was produced under the same composition and conditions as in Example 2 except that this polyurethane polyol prepolymer (A 1 ) was used. The concentration of nitrogen contained in the resin surface layer of the developing roller thus obtained was 2.9% by mass, the film thickness of the resin surface layer was 20 μm, the film thickness of the resin surface layer of the roller was 20 μm, and the surface roughness measured at 10 points on the roller surface. The average value (10-point average roughness: Rzjis) was 7.5 μm.

(比較例1)
ポリテトラメチレングリコール(2官能ポリエーテルポリオール化合物(a)、商品名:PTG1000SN;分子量Mn=1000、f=2;保土谷化学株式会社製)100質量部に、2官能イソシアネート化合物(b)(商品名:ミリオネートMT;MDI、f=2;日本ポリウレタン工業株式会社製)18.4質量部をMEK溶媒中で段階的に混合して、窒素雰囲気下80℃にて3時間反応させて、分子量Mw=8000、水酸基価19.0、分子量分散度Mw/Mn=2.1、Mz/Mw=1.6の2官能のポリウレタンポリオールプレポリマー(A1)を得た。
(Comparative Example 1)
To 100 parts by mass of polytetramethylene glycol (bifunctional polyether polyol compound (a), trade name: PTG1000SN; molecular weight Mn = 1000, f = 2; manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.), bifunctional isocyanate compound (b) (product Name: Millionate MT; MDI, f = 2; manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) 18.4 parts by mass are mixed stepwise in a MEK solvent and reacted at 80 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a molecular weight Mw = 8000, hydroxyl value 19.0, molecular weight dispersity Mw / Mn = 2.1, Mz / Mw = 1.6, a bifunctional polyurethane polyol prepolymer (A 1 ) was obtained.

このポリウレタンポリオールプレポリマー(A1)を用いる以外、実施例2と同じ組成、条件で現像ローラを作製した。得られた現像ローラの樹脂表面層の含有窒素濃度は4.2質量%、樹脂表面層膜厚は20μm、ローラの樹脂表面層膜厚は20μm、ローラ表面の10点を測定した表面粗さの平均値(十点平均粗さ:Rzjis)は7.4μmであった。 A developing roller was produced under the same composition and conditions as in Example 2 except that this polyurethane polyol prepolymer (A 1 ) was used. The concentration of nitrogen contained in the resin surface layer of the obtained developing roller was 4.2% by mass, the film thickness of the resin surface layer was 20 μm, the film thickness of the resin surface layer of the roller was 20 μm, and the surface roughness measured at 10 points on the roller surface. The average value (ten-point average roughness: Rzjis) was 7.4 μm.

(比較例2)
ポリテトラメチレングリコール(2官能ポリエーテルポリオール化合物(a)、商品名:PTG1000SN;分子量Mn=1000、f=2;保土谷化学株式会社製)100質量部に、2官能イソシアネート化合物(b)(商品名:ミリオネートMT;MDI、f=2;日本ポリウレタン工業株式会社製)22.4質量部をMEK溶媒中で段階的に混合して、窒素雰囲気下80℃にて6時間反応させて、分子量Mw=60000、水酸基価5.3、分子量分散度Mw/Mn=2.8、Mz/Mw=2.4の2官能のポリウレタンポリオールプレポリマー(A1)を得た。
(Comparative Example 2)
To 100 parts by mass of polytetramethylene glycol (bifunctional polyether polyol compound (a), trade name: PTG1000SN; molecular weight Mn = 1000, f = 2; manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.), bifunctional isocyanate compound (b) (product Name: Millionate MT; MDI, f = 2; manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) 22.4 parts by mass are mixed stepwise in a MEK solvent and reacted at 80 ° C. for 6 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a molecular weight Mw = 60000, a hydroxyl value of 5.3, a molecular weight dispersity Mw / Mn = 2.8, and a bifunctional polyurethane polyol prepolymer (A 1 ) of Mz / Mw = 2.4 were obtained.

このポリウレタンポリオールプレポリマー(A1)を用いる以外、実施例2と同じ組成、条件で現像ローラを作製した。得られた現像ローラの樹脂表面層の含有窒素濃度は1.8質量%、樹脂表面層膜厚は23μm、ローラの樹脂表面層膜厚は20μm、ローラ表面の10点を測定した表面粗さの平均値(十点平均粗さ:Rzjis)は7.0μmであった。 A developing roller was produced under the same composition and conditions as in Example 2 except that this polyurethane polyol prepolymer (A 1 ) was used. The concentration of nitrogen contained in the resin surface layer of the developing roller obtained was 1.8% by mass, the film thickness of the resin surface layer was 23 μm, the film thickness of the resin surface layer of the roller was 20 μm, and the surface roughness was measured at 10 points on the roller surface. The average value (ten-point average roughness: Rzjis) was 7.0 μm.

(比較例3)
樹脂表面層に添加する荷電制御剤(II)を、実施例1で用いたトリフェニルメタン系染料5質量部とした以外、比較例2と同じ組成、条件で現像ローラを作製した。得られた現像ローラの樹脂表面層の含有窒素濃度は1.8質量%、樹脂表面層膜厚は21μm、ローラの樹脂表面層膜厚は20μm、ローラ表面の10点を測定した表面粗さ(Rzjis)の平均値は7.1μmであった。
(Comparative Example 3)
A developing roller was produced under the same composition and conditions as in Comparative Example 2 except that the charge control agent (II) added to the resin surface layer was changed to 5 parts by mass of the triphenylmethane dye used in Example 1. The nitrogen concentration in the resin surface layer of the developing roller obtained was 1.8% by mass, the resin surface layer film thickness was 21 μm, the roller resin surface layer film thickness was 20 μm, and the surface roughness measured at 10 points on the roller surface ( The average value of Rzjis) was 7.1 μm.

(比較例4)
樹脂表面層に荷電制御剤(II)を添加しない以外、実施例6と同じ組成、条件で現像ローラを作製した。得られた現像ローラの樹脂表面層の含有窒素濃度は4.0質量%、樹脂表面層膜厚は23μm、ローラ表面の10点を測定した表面粗さの平均値(十点平均粗さ:Rzjis)は6.9μmであった。
(Comparative Example 4)
A developing roller was produced under the same composition and conditions as in Example 6 except that the charge control agent (II) was not added to the resin surface layer. The nitrogen concentration in the resin surface layer of the obtained developing roller was 4.0% by mass, the film thickness of the resin surface layer was 23 μm, and the average value of the surface roughness measured at 10 points on the roller surface (10-point average roughness: Rzjis ) Was 6.9 μm.

(比較例5)
樹脂表面層に荷電制御剤(II)を添加しない以外、比較例2と同じ組成、条件で現像ローラを作製した。得られた現像ローラの樹脂表面層の含有窒素濃度は1.8質量%、樹脂表面層膜厚は19μm、ローラ表面の10点を測定した表面粗さの平均値(十点平均粗さ:Rzjis)は6.9μmであった。
(Comparative Example 5)
A developing roller was produced under the same composition and conditions as in Comparative Example 2, except that the charge control agent (II) was not added to the resin surface layer. The concentration of nitrogen contained in the resin surface layer of the developing roller obtained was 1.8% by mass, the film thickness of the resin surface layer was 19 μm, and the average value of the surface roughness measured at 10 points on the roller surface (10-point average roughness: Rzjis ) Was 6.9 μm.

<現像ローラの特性の評価>
実施例1〜7、ならびに比較例1〜5で作製された現像ローラを現像カートリッジに組み込み、以下の通り評価した。表1にその評価結果を示す。
<Evaluation of developing roller characteristics>
The developing rollers prepared in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 5 were incorporated in a developing cartridge and evaluated as follows. Table 1 shows the evaluation results.

<現像ローラ評価方法>
現像ローラをカートリッジに組み込み、低温低湿(LL)環境下(15℃、10%RH)および高温高湿(HH)環境下(30℃、80%RH)において、キヤノン社製カラーLBPにて印字率2%の連続画像形成を行い、30000枚印刷(30k)後にベタ画像とハーフトーン画像を形成した。
<Development roller evaluation method>
A developing roller is incorporated in the cartridge, and printing is performed with Canon Color LBP in a low-temperature, low-humidity (LL) environment (15 ° C, 10% RH) and a high-temperature, high-humidity (HH) environment (30 ° C, 80% RH) A continuous image of 2% was formed, and a solid image and a halftone image were formed after printing 30000 sheets (30 k).

ベタ画像およびハーフトーン画像については、特にトナーチャージアップによる濃度ムラに焦点をあて、目視にて下記基準で判断した。
◎:全域にわたり濃度が均一で、ムラは確認できない。
○:チャージアップによる濃度ムラがわずかに発生しているが、問題ないレベルのもの。
×:チャージアップによる濃度ムラがはっきりと確認でき、品質的に問題のあるもの。
The solid image and the halftone image were determined based on the following criteria by focusing on density unevenness due to toner charge-up.
A: The concentration is uniform over the entire area, and no unevenness is observed.
○: Density unevenness due to charge-up is slightly occurring, but there is no problem.
X: Density unevenness due to charge-up can be clearly confirmed, and there is a quality problem.

かぶりについては、白ベタ画像印刷時に装置を途中で止めて、感光ドラム上に付着したトナーをテープで採取し白紙に貼り付け、その反射率を測定した。
◎:反射率が1%以下のもの。
○:反射率が5%以下のもの。
×:反射率が5%より大きいもの。
For fogging, the apparatus was stopped halfway when printing a white solid image, the toner adhering to the photosensitive drum was collected with a tape and affixed to a white paper, and the reflectance was measured.
A: The reflectance is 1% or less.
○: Reflectance of 5% or less.
X: Reflectance greater than 5%.

Figure 0004663360
※荷電制御剤(II)・・・A:トリフェニルメタン系、B:ニグロシン系、C:イミダゾール系、D:含窒素ビニルモノマ共重合体、E:アミノシラン処理シリカ
Figure 0004663360
* Charge control agent (II): A: Triphenylmethane, B: Nigrosine, C: Imidazole, D: Nitrogen-containing vinyl monomer copolymer, E: Aminosilane-treated silica

なお、本発明は、上述した具体例に示す条件に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲内において、種々の用途に応じて実施の形態を変更の上、実施することができる。   In addition, this invention is not limited to the conditions shown in the specific example mentioned above, In the technical scope of this invention, it can implement after changing embodiment according to various uses.

本発明における現像ローラの模式的断面図であり、左図が軸方向に平行な方向に切断した模式的断面図、右図が軸方向に垂直な方向に切断した模式的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a developing roller in the present invention, a left cross-sectional view cut in a direction parallel to the axial direction, and a right cross-sectional view cut in a direction perpendicular to the axial direction. 本発明の現像ローラを用いる電子写真画像形成装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram showing an example of an electrophotographic image forming apparatus using the developing roller of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

11 軸芯金(軸芯体)
12 導電性弾性層(基層)
13 樹脂表面層
21 感光体
22 帯電ローラ
23 レーザー光
24 現像装置
25 現像ローラ
26 現像剤供給ローラ
27 現像剤規制部材
28 現像剤
29 転写ローラ
30 クリーニングブレード
31 廃トナー容器
32 定着ローラ
33 紙
34 現像容器
11 Shaft core (shaft core)
12 Conductive elastic layer (base layer)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Resin surface layer 21 Photoconductor 22 Charging roller 23 Laser beam 24 Developing apparatus 25 Developing roller 26 Developer supply roller 27 Developer control member 28 Developer 29 Transfer roller 30 Cleaning blade 31 Waste toner container 32 Fixing roller 33 Paper 34 Developer container

Claims (7)

軸芯体と、該軸芯体の外周面に、導電性弾性層と、該導電性弾性層の外周を被覆する樹脂表面層との2層を少なくとも有する現像ローラであって、
該樹脂表面層が、ポリエーテルポリオール成分(A)とイソシアネート成分(B)とを反応させてなる、含有窒素濃度が2.0質量%以上4.0質量%以下のウレタン樹脂(I)と、荷電制御剤(II)とを含有し、
該ポリエーテルポリオール成分(A)が、2官能ポリエーテルポリオール化合物(a)と2官能イソシアネート化合物(b)とを反応させてなる、重量平均分子量(Mw)が10000〜50000、分子量分散度がMw/Mnが1.0以上3.0以下かつMz/Mwが1.0以上2.5以下のポリウレタンポリオールプレポリマー(A 1 )であることを特徴とする現像ローラ。
A developing roller having at least two layers of a shaft core, and a conductive elastic layer and a resin surface layer covering the outer periphery of the conductive elastic layer on an outer peripheral surface of the shaft core,
A urethane resin (I) having a nitrogen concentration of 2.0 mass% or more and 4.0 mass% or less, wherein the resin surface layer is obtained by reacting the polyether polyol component (A) and the isocyanate component (B); A charge control agent (II) ,
The polyether polyol component (A) is obtained by reacting a bifunctional polyether polyol compound (a) and a bifunctional isocyanate compound (b), and has a weight average molecular weight (Mw) of 10,000 to 50,000 and a molecular weight dispersity of Mw. A developing roller, which is a polyurethane polyol prepolymer (A 1 ) having a / Mn of 1.0 to 3.0 and Mz / Mw of 1.0 to 2.5 .
前記2官能イソシアネート化合物(b)が、ジフェニルメタンジイソシアネートであることを特徴とする請求項に記載の現像ローラ。 The developing roller according to claim 1 , wherein the bifunctional isocyanate compound (b) is diphenylmethane diisocyanate. 前記2官能ポリエーテルポリオール(a)が、ポリプロピレングリコールおよびポリテトラメチレングリコールのいずれか1種もしくは混合物であることを特徴とする請求項またはに記載の現像ローラ。 The bifunctional polyether polyol (a) is, the developing roller according to claim 1 or 2, characterized in that any one or a mixture of polypropylene glycol and polytetramethylene glycol. 前記含有窒素濃度が2.5質量%以上3.5質量%以下であることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の現像ローラ。 The developing roller according to any one of claims 1 to 3, wherein the content of nitrogen concentration is 3.5 or less wt% 2.5 wt% or more. 前記荷電制御剤(II)が、電子供与性化合物であることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の現像ローラ。 The charge control agent (II) is, the developing roller according to any one of claims 1 to 4, characterized in that an electron-donating compound. 前記電子供与性化合物が、トリフェニルメタン系染料またはニグロシン染料であることを特徴とする請求項に記載の現像ローラ。 6. The developing roller according to claim 5 , wherein the electron donating compound is a triphenylmethane dye or a nigrosine dye. 前記ポリウレタンポリオールプレポリマー(AThe polyurethane polyol prepolymer (A 11 )の分子量分散度がMw/Mnが2.2以上3.0以下、かつ、Mz/Mwが1.6以上2.5以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の現像ローラ。7) Mw / Mn is 2.2 or more and 3.0 or less, and Mz / Mw is 1.6 or more and 2.5 or less. Development roller.
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