JP4689021B2

JP4689021B2 - Transfer roller and image forming apparatus

Info

Publication number: JP4689021B2
Application number: JP2000308841A
Authority: JP
Inventors: 雄一郎森
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2000-09-07
Filing date: 2000-10-10
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2020-10-10
Also published as: JP2002156841A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置や静電記録装置などに用いられる転写ローラ及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、弾性層に導電性ポリウレタンフォームを用いたものであって、導電性付与剤として、従来のものよりも多量の強電解質を含み、連続通電時の抵抗安定性に優れ、しかも強電解質を多量に含むにもかかわらず、所定の範囲のローラ抵抗を有する転写ローラ、及び該転写ローラ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】
従来、複写機、レーザープリンタなどの電子写真装置や静電記録装置などにおいては、紙、ＯＨＰ（オーバーヘッドプロジェクター）、ベルトなどの記録媒体に帯電させ、現像剤を、この記録媒体に転写させる部材として、転写ローラが使用されている。例えば、カラー複写機などでは、像担持体上に担持された帯電絶縁性トナー像を中間転写体へ一次転写したのち、これを中間転写体から記録媒体へ二次転写させる画像形成方法において、記録媒体を帯電させ、中間転写体上のトナー像を記録媒体へ転写させるための二次転写用の転写ローラが使用されている。
【０００３】
また、レーザープリンタでは、像担持体上に担持された帯電絶縁性トナー像を記録媒体へ転写させるようにした画像形成方法において、記録媒体を帯電させ、トナーによって可視化された静電潜像からトナーを記録媒体に転写させるための転写ローラが使用されている。
このレーザープリンタなどの画像形成装置としては、図１に示す装置を例示することができる。図１は、転写ローラを用いたレーザープリンタなどの画像形成装置の一例を示す概略図であって、感光体１は帯電器２により一様に帯電される。次に、画像露光系３により静電潜像が形成され、現像器４により可視化されてトナー像となる。感光体上のトナー像が転写ローラ５との接触領域に達すると、それと同期して搬送されてきた記録用紙１０にトナー像が押圧されるとともに、転写ローラ５にバイアス電源８から電圧が印加され、トナー像は感光体１から記録用紙１０に転写される。なお、符号６は軸受、７はスプリング、９はクリーナーである。
【０００４】
この画像形成装置に用いられる転写ローラは、通常金属などの良導電性材料からなるシャフトの外周に、シリコーンゴム、ＮＢＲ、ＥＰＤＭなどのゴム状弾性体やポリウレタンフォームなどの主材に導電剤を配合して導電性を付与した材料を用いて弾性層を形成した構造となっている。ここで、弾性層の硬度は、感光体又は中間転写体と転写ローラ間で均一なニップを得るために、また、装置の高速化に伴い適度な転写量を得るために、低硬度であることが必要である。
このような転写ローラにおいては、一般に温度２２℃、相対温度５５％ＲＨにおける１０００Ｖ印加時のローラ抵抗が１×１０⁷〜１×１０^8.5Ωの範囲にあるものが要求される。したがって、上記弾性層には、通常導電性付与剤として電解質を用い、その種類と配合量によって、ローラ抵抗が所定の範囲に制御されている。
【０００５】
このように、電解質を配合する場合、その配合量は、連続通電時の抵抗安定性に影響を与えることが知られている。すなわち、連続通電時においては、該電解質が分極することにより、ローラ抵抗が上昇するが、このローラ抵抗の上昇度合いは、電解質の配合量が少ないほど大きい。該ローラ抵抗は、連続して通電した際においても、変動が少ないことが望ましい。
導電性付与剤として、弱電解質を用いる場合、ローラ抵抗を所定の範囲に制御するのに、比較的多量を配合することができるが、強電解質の場合は、多量に配合すると、ローラ抵抗が所定の範囲より低くなるので、多量に配合することができないという問題が生じる。
無機過塩素酸塩などの無機系強電解質は、第四級アンモニウム塩などの有機系弱電解質に比べて、感光体に対する汚染性が少ないという長所を有しており、したがって、転写ローラの弾性層における導電性付与剤として、好ましいものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況下で、弾性層に導電性ポリウレタンフォームを用いたものであって、導電性付与剤として、従来のものよりも多量の強電解質を含み、連続通電時の抵抗安定性に優れ、しかも強電解質を多量に含むにもかかわらず、所定の範囲のローラ抵抗を有する転写ローラ及びこの転写ローラを装着した画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記の好ましい性質を有する転写ローラを開発すべく鋭意研究を重ねた結果、弾性層を構成する導電性ポリウレタンフォームの形成に、鎖延長剤として、１，４−ブタンジオールを用いることにより、強電解質を従来のものより多量に配合しても、ローラ抵抗を所定の範囲に制御することができ、その目的を達成しうることを見出した。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、弾性層に導電性ポリウレタンフォームを用いた転写ローラにおいて、温度２２℃、相対温度５５％ＲＨにおける１０００Ｖ印加時のローラ抵抗が１×１０⁷〜１×１０^8.5Ωであって、上記導電性ポリウレタンフォームが、鎖延長剤として１，４−ブタンジオールを用いたものであり、かつポリマー成分１００重量部当たり、強電解質0.４〜１０重量部を含むことを特徴とする転写ローラ及びこの転写ローラを装着してなる画像形成装置を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
電子写真装置や静電記録装置などにおける転写ローラは、一般にシャフトと、その外周に設けられた弾性層を有しており、本発明においては、該弾性層として、導電性ポリウレタンフォームが用いられる。
本発明の転写ローラにおいては、上記導電性ポリウレタンフォームは、鎖延長剤として１，４−ブタンジオールを用いて形成されたものであり、このように、鎖延長剤として１，４−ブタンジオールを用いることにより、導電性付与剤として、強電解質を従来のものよりも多量に配合しても、ローラ抵抗を所定の範囲に制御することができる。その理由は、１，４−ブタンジオールを配合することにより架橋点が増えると共に、イソシアネート成分も増えるために架橋点が増えるためであると推定される。
本発明の転写ローラにおけるローラ抵抗は、温度２２℃、相対温度５５％ＲＨにおける１０００Ｖ印加時において、１×１０⁷〜１×１０^8.5Ωの範囲に制御される。このローラ抵抗が上記範囲を逸脱すると、転写ローラとしての機能が充分に発揮されにくい。好ましいローラ抵抗は、１×１０⁷〜１×１０⁸Ωの範囲である。
【０００９】
本発明の転写ローラにおいては、導電性ポリウレタンフォーム中の強電解質の含有量は、ポリマー成分１００重量部当たり、0.４〜１０重量部の範囲で選定される。この強電解質の含有量が0.４重量部未満ではローラ抵抗が１×１０^8.5Ωを超えるおそれがあり、一方、１０重量部を超えるとローラ抵抗が１×１０⁷Ω未満になるおそれがある。ローラ抵抗の面から、該強電解質の好ましい含有量は、0.８〜５重量部の範囲である。ここで、ポリマー成分とは、例えば、（Ａ）ポリエーテルポリオール，（Ｂ）１，４−ブタンジオールを含む鎖延長剤及び（Ｃ）ポリイソシアネート化合物を反応させて得られるポリウレタン成分をいう。
【００１０】
従来の転写ローラにおいては、導電性付与剤として強電解質を用いる場合、その配合量は、一般に、ポリマー成分１００重量部に対し、0.０１〜0.２重量部程度である。これに対し、本発明の転写ローラにおいては、従来のものより、強電解質が多量に配合されており、その結果、連続通電時における抵抗安定性に優れるものとなっている。また、強電解質を用いているため、有機系の弱電解質を用いたものに比べて、感光体などに対する汚染性も少ない。
上記強電解質としては特に制限はないが、感光体などに対する非汚染性の面から、無機系のものが好ましく、例えば無機系の過塩素酸塩，塩素酸塩，臭素酸塩，ヨウ素酸塩，フッ化水素酸塩，ホウフッ化水素酸塩などを挙げることができる。これらの中で、無機過塩素酸塩が好ましく、具体的には過塩素酸リチウム，過塩素酸カリウム，過塩素酸ナトリウムなどのアルカリ金属の過塩素酸塩などが挙げられる。
本発明においては、これらの強電解質は一種を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。
【００１１】
本発明の転写ローラにおいては、弾性層の硬度は、感光体又は中間転写体と転写ローラ間で均一なニップを得るために、また、装置の高速化に伴い、適度な転写量を得るために、アスカーＣ硬度で６０度以下であるのが好ましく、特に１０〜５０度の範囲が好ましい。なお、このアスカーＣ硬度は、ＪＩＳＫ６３０１に準拠して測定した値である。
本発明の転写ローラにおける弾性層を構成する導電性ポリウレタンフォームの製造方法としては特に制限はなく、従来公知の方法を用いることができる。例えば（Ａ）ポリエーテルポリオール，（Ｂ）１，４−ブタンジオールを含む鎖延長剤，（Ｃ）ポリイソシアネート化合物及び（Ｄ）強電解質を含むポリウレタン成形材料を、機械的攪拌しながら不活性ガスを導入して気泡を混入させ、このものを所定のモールド等に注型するか又はブロック状に自由に発泡させた後、加熱硬化させる方法、あるいはポリエーテルポリオールをあらかじめイソシアナート化しておき、１，４−ブタンジオールを含む鎖延長剤を用いて、上記と同様に発泡硬化させるプレポリマー法を用いることができる。
【００１２】
上記（Ａ）成分のポリエーテルポリオールとしては、例えばプロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールなどを出発物質としてアルキレンオキサイドを付加重合してなるものが好ましく、特にグリセリンにエチレンオキサイド又はエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを付加重合させたものが好適である。上記エチレンオキサイド又はエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの付加モル数は、得られるポリエーテルポリオールの重量平均分子量が１０００〜１５０００の範囲になるように選定される。重量平均分子量が上記範囲を逸脱すると、所望の物性を有するポリウレタンフォームが得られにくい。好ましい重量平均分子量は２０００〜８０００の範囲である。
【００１３】
グリセリンに付加重合させるアルキレンオキサイドは、エチレンオキサイドのみであってもよいし、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの組合わせであってもよい。エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを組み合わせて付加重合させる場合、それらの使用割合としては特に制限はないが、末端水酸基中の一級水酸基の割合が５０モル％以上になるような方法で付加重合させるのが好ましい。
なお、分子鎖中のオキシエチレン基とオキシプロピレン基の配列はランダムであるのが好ましい。
本発明で用いるポリウレタン成形材料においては、（Ａ）成分として、上記ポリエーテルポリオールを一種用いてもよく、二種以上組み合わせて用いてもよい。
ポリウレタン成形材料において、（Ｂ）成分として用いられる鎖延長剤としては、本発明においては、少なくとも１，４−ブタンジオールを含むものが用いられる。また、１，４−ブタンジオール以外の鎖延長剤としては、例えばエチレングリコール，トリメチロールプロパン，ポリテトラメチレンエーテルグリコール，ポリエチレングリコールなどを用いることができる。本発明においては、上記１，４−ブタンジオールの使用量は、ローラ抵抗の制御効果及び形成される弾性層の物性などを考慮すると、（Ａ）成分のポリエーテルポリオール１００重量部に対し0.５〜１０重量部の範囲が好ましく、特に１〜５重量部の範囲が好ましい。
【００１４】
ポリウレタン形成材料において、（Ｃ）成分として用いられるポリイソシアネート化合物としては、例えばジフェニルメタンジイソシアナートやトリレンジイソシアナートなどの各種芳香族ポリイソシアナート化合物又はそれらの誘導体、ヘキサメチレンジイソシアナートなどの各種脂肪族ポリイソシアナート化合物又はそれらの誘導体、イソホロンジイソシアナートなどの脂環族ポリイソシアナート化合物又はそれらの誘導体などが挙げられる。これらのポリイソシアナート化合物の中で、各種芳香族ポリイソシアナート化合物及びそれらの誘導体が、不活性ガスの導入と機械的撹拌の併用によって発泡硬化させた場合にセル径が安定するので、特に好ましい。
【００１５】
芳香族ポリイソシアナート化合物としては多核体があり、ジアミノジフェニルメタンから得られた純ジフェニルメタンジイソシアナート、ジアミノジフェニルメタンの多核体から得られたポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアナートなどを用いることができる。ポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアナートの官能基数については特に制限はないが、通常純ジフェニルメタンジイソシアナートと様々な官能基数のポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアナートとの混合物が用いられ、平均官能基数が、好ましくは2.０５〜4.００、より好ましくは2.５０〜3.５０のものが用いられる。またいずれのポリイソシアナート化合物も誘導体として用いることができ、ポリオール等で変性したウレタン変性物、ウレチジオン形成による二量体、イソシアヌレート変性物、カルボジイミド／ウレトンイミン変性物、アロハネート変性物、ウレア変性物、ビュレット変性物などが用いられるが、ウレタン変性物、カルボジイミド／ウレトンイミン変性物が特に好ましい。これらのポリイソシアナート化合物は単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。また、数種類のジフェニルメタンジイソシアナートやその誘導体をブレンドして用いることもできる。また本発明の利点を損なわない範囲で、ジフェニルメタンジイソシアナートやその誘導体と共に、トリレンジイソシアナート等のその他の芳香族ポリイソシアナート化合物やヘキサメチレンジイソシアナート等の各種脂肪族ポリイソシアナート化合物やイソホロンジイソシアナート等の脂環族ポリイソシアナート化合物又はそれらの誘導体を併用することを妨げない。
【００１６】
前記（Ａ）成分及び（Ｂ）成分と（Ｃ）成分とは、ＮＣＯ基／ＯＨ基モル比が、0.９〜1.５、好ましくは1.０〜1.２の範囲になるような割合で用いるのが有利である。
ポリウレタン成形材料において、（Ｄ）成分として用いられる強電解質については、前述で説明したとおりである。また、その試料量は、形成されるポリマー成分１００重量部当たり、0.４〜１０重量部の範囲になるように選定される。
このポリウレタン成形材料においては、整泡剤を用いるのが好ましく、該整泡剤としてはシリコーン系整泡剤が好適である。このシリコーン系整泡剤としては、例えば反応性シリコーン系界面活性剤などが好ましく挙げられる。
【００１７】
このシリコーン系整泡剤は一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、この整泡剤と共に、所望によりカチオン性、アニオン性、両性等のイオン性界面活性剤や各種ポリエーテルやポリエステル等のノニオン性界面活性剤を併用してもよい。
このシリコーン系整泡剤の配合量は、一般に前記（Ａ）成分と（Ｂ）成分との合計量１００重量部当たり、0.１〜１０重量部の範囲が好ましく、特に0.５〜５重量部の範囲が好ましい。
このポリウレタン成形材料には、所望により、ウレタン反応触媒や、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウムなどの無機質粉体を配合することができる。
【００１８】
上記ウレタン反応触媒としては、例えばトリエチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン等のモノアミン類、テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルプロパンジアミン、テトラメチルヘキサンジアミン等のジアミン類、ペンタメチルジエチレントリアミン、ペンタメチルジプロピレントリアミン、テトラメチルグアニジン等のトルアミン類、トリエチレンジアミン、ジメチルピペラジン、メチルエチルピペラジン、メチルモルホリン、ジメチルアミノエチルモルホリン、ジメチルイミダゾール等の環状アミン類、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエトキシエタノール、トリメチルアミノエチルエタノールアミン、メチルヒドロキシエチルピペラジン、ヒドロキシエチルモルホリン等のアルコールアミン類、ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、エチレングリコールビス（ジメチル）アミノプロピルエーテル等のエーテルアミン類、スタナスオクトエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マーカプチド、ジブチル錫チオカルボキシレート、ジブチル錫ジマレエート、ジオクチル錫マーカプチド、ジオクチル錫チオカルボキシレート、フェニル水銀プロピオン酸塩、オクテン酸塩等の有機金属化合物等の公知の触媒を単独、または二種以上組み合わせて用いることができる。これらの中で不活性ガスの導入と機械的撹拌の併用によって発泡硬化させた場合に、セル径が安定する点から、特にスタナスオクトエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マーカプチド、ジブチル錫チオカルボキシレート、ジブチル錫ジマレエート、ジオクチル錫マーカプチド、ジオクチル錫チオカルボキシレート、フェニル水銀プロピオン酸塩、オクテン酸塩等の有機金属化合物が好ましい。
【００１９】
本発明の転写ローラにおいて用いられるシャフトとしては、通常、硫黄快削鋼などの鋼材に亜鉛などのメッキを施した金属部材やアルミニウム、ステンレス鋼などの金属部材が用いられる。また、弾性層の表面を、導電性や半導電、あるいは絶縁性の塗料により塗装してもよい。
上記のようにして得られた導電性ポリウレタンフォームと金属部材の接合方法については特に制限はないが、金属部材をあらかじめ金型内部に配設しておきポリウレタン成形材料を注型硬化する方法や、導電性ポリウレタンフォームを所定の形状に成形した後接着する方法などを用いることができる。どちらの方法でも、必要に応じて金属部材と導電性ポリウレタンフォームの間に接着層を設けることができ、この接着層としては、導電性塗料からなる接着剤やホットメルトシートなどの公知の材料を用いることができる。
該導電性ポリウレタンフォームの成形方法としては特に制限はなく、公知の方法、例えば前述した所定の形状の金型に注型する方法の他に、ブロックから切削加工により、所定の寸法に切り出す方法、研磨処理により所定の寸法にする方法、あるいはこれらの方法を適宜組み合わせる方法などを用いることができる。
【００２０】
【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、通電初期及び４８時間の定電流通電におけるローラ抵抗を、下記の方法に従って測定した。
（ローラ抵抗の測定）
ローラを厚さ５ｍｍのアルミニウム板の上に載せ、ローラの両端をそれぞれ4.９Ｎの力で圧接しながら、温度２２℃，相対湿度５５％ＲＨ，印加電圧１０００Ｖの条件で通電を行ない、初期及び通電４８時間における芯金と銅板の間の電気抵抗を測定した。
【００２１】
実施例１
グリセリンにプロピレンオキサイドとエチレンオキサイドをランダム付加した分子量５０００のポリエーテルポリオール５０重量部、分子量１０００であるポリテトラメチレンエーテルグリコール５０重量部，１，４−ブタンジオール0.５重量部，ジフェニルメタンジイソシアネートとカルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネートとの混合物（住友バイエルウレタン社製，商標「スミジュールＰＦ」）２7.５重量部，反応性シリコーン系界面活性剤４重量部，ジブチルチンジラウレート0.３重量部及び過塩素酸ナトリウム0.４重量部をミキサーで気泡を混入させながら混合し、その混合物を直径６ｍｍの金属製シャフトを中心に配設したモールドに注型し、１００℃で５時間キュアしてから研磨し、直径１6.５ｍｍで長さ２１５ｍｍのポリウレタンフォームローラを作製した。このローラについて、通電初期及び通電４８時間におけるローラ抵抗を測定した。その結果を第１表に示す。
実施例２，３及び比較例１，２
実施例１において、１，４−ブタンジオール、ジフェニルメタンジイソシアネートとカルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネートとの混合物（前出）及び過塩素酸ナトリウムの量を、第１表に示すように変えた以外は、実施例１と同様にして各ポリウレタンフォームローラを作製した。
各ローラについて、通電初期及び通電４８時間におけるローラ抵抗を測定した。その結果を第１表に示す。
【００２２】
【表１】

【００２３】
（注）
１）１，４−ＢＤ：１，４−ブタンジオール
２）ジイソシアネート：ジフェニルメタンジイソシアネートとカルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネートとの混合物，住友バイエルウレタン社製，商標「スミジュールＰＦ」。
３）ローラ抵抗：温度２２℃，相対湿度５５％ＲＨ，印加電圧１０００Ｖの条件で測定。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の転写ローラは、弾性層に導電性ポリウレタンフォームを用いたものであって、導電性付与剤として、従来のものよりも多量の強電解質を含み、連続通電時の抵抗安定性に優れ、感光体などに対する汚染性も少なく、しかも強電解質を多量に含むにもかかわらず、所定の範囲のローラ抵抗を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】転写ローラを用いた画像形成装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１感光体
２帯電器
３画像露光系
４現像器
５転写ローラ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a transfer roller and an image forming apparatus used for an electrophotographic apparatus, an electrostatic recording apparatus, and the like. More specifically, the present invention uses a conductive polyurethane foam for an elastic layer, and has conventionally been used as a conductivity imparting agent. A transfer roller that contains a larger amount of strong electrolyte than the above, has excellent resistance stability during continuous energization, and has a predetermined range of roller resistance despite the presence of a large amount of strong electrolyte, and is equipped with the transfer roller The present invention relates to an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in electrophotographic apparatuses such as copying machines and laser printers and electrostatic recording apparatuses, as a member for charging a recording medium such as paper, OHP (overhead projector), belt, etc., and transferring the developer onto the recording medium A transfer roller is used. For example, in a color copying machine or the like, in an image forming method in which a charged insulating toner image carried on an image carrier is primarily transferred to an intermediate transfer member and then secondarily transferred from the intermediate transfer member to a recording medium. A transfer roller for secondary transfer is used to charge the medium and transfer the toner image on the intermediate transfer member to the recording medium.
[0003]
In a laser printer, in an image forming method in which a charged insulating toner image carried on an image carrier is transferred to a recording medium, the recording medium is charged and the toner is obtained from the electrostatic latent image visualized by the toner. A transfer roller is used to transfer the image onto a recording medium.
As an image forming apparatus such as this laser printer, the apparatus shown in FIG. 1 can be exemplified. FIG. 1 is a schematic view showing an example of an image forming apparatus such as a laser printer using a transfer roller. A photoreceptor 1 is uniformly charged by a charger 2. Next, an electrostatic latent image is formed by the image exposure system 3 and visualized by the developing device 4 to become a toner image. When the toner image on the photoreceptor reaches the contact area with the transfer roller 5, the toner image is pressed against the recording paper 10 conveyed in synchronization therewith, and a voltage is applied to the transfer roller 5 from the bias power supply 8. The toner image is transferred from the photoreceptor 1 to the recording paper 10. Reference numeral 6 is a bearing, 7 is a spring, and 9 is a cleaner.
[0004]
The transfer roller used in this image forming apparatus is usually blended with a rubber-like elastic body such as silicone rubber, NBR, EPDM, or a main material such as polyurethane foam on the outer periphery of a shaft made of a highly conductive material such as metal. Thus, an elastic layer is formed using a material imparted with conductivity. Here, the hardness of the elastic layer is low in order to obtain a uniform nip between the photosensitive member or intermediate transfer member and the transfer roller, and in order to obtain an appropriate transfer amount as the apparatus speeds up. is required.
Such a transfer roller is generally required to have a roller resistance in the range of 1 × 10 ⁷ to 1 × 10 ^8.5 Ω when 1000 V is applied at a temperature of 22 ° C. and a relative temperature of 55% RH. Accordingly, an electrolyte is usually used as the conductivity imparting agent in the elastic layer, and the roller resistance is controlled within a predetermined range depending on the type and blending amount.
[0005]
Thus, it is known that when the electrolyte is blended, the blending amount affects the resistance stability during continuous energization. That is, during continuous energization, the resistance of the roller increases due to the polarization of the electrolyte. The degree of increase in the roller resistance increases as the blending amount of the electrolyte decreases. It is desirable that the roller resistance has little fluctuation even when energized continuously.
When a weak electrolyte is used as the conductivity imparting agent, a relatively large amount can be blended to control the roller resistance within a predetermined range. However, in the case of a strong electrolyte, when a large amount is blended, the roller resistance is predetermined. Therefore, there is a problem that a large amount cannot be blended.
Inorganic strong electrolytes such as inorganic perchlorate have the advantage that they are less contaminated with respect to the photoreceptor than organic weak electrolytes such as quaternary ammonium salts. As a conductivity-imparting agent, it is preferable.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Under such circumstances, the present invention uses a conductive polyurethane foam for the elastic layer, and includes a larger amount of strong electrolyte than the conventional one as a conductivity-imparting agent. It is an object of the present invention to provide a transfer roller having an excellent property and having a roller resistance within a predetermined range despite containing a large amount of strong electrolyte, and an image forming apparatus equipped with the transfer roller.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to develop a transfer roller having the above-mentioned preferable properties, the present inventors have used 1,4-butanediol as a chain extender in forming a conductive polyurethane foam constituting an elastic layer. It has been found that the roller resistance can be controlled within a predetermined range even when a strong electrolyte is added in a larger amount than the conventional one, and the purpose can be achieved. The present invention has been completed based on such findings.
That is, according to the present invention, in a transfer roller using a conductive polyurethane foam as an elastic layer, the roller resistance when applying 1000 V at a temperature of 22 ° C. and a relative temperature of 55% RH is 1 × 10 ⁷ to 1 × 10 ^8.5 Ω. The conductive polyurethane foam uses 1,4-butanediol as a chain extender, and contains 0.4 to 10 parts by weight of a strong electrolyte per 100 parts by weight of the polymer component. It is an object of the present invention to provide a roller and an image forming apparatus equipped with the transfer roller.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In general, a transfer roller in an electrophotographic apparatus or an electrostatic recording apparatus has a shaft and an elastic layer provided on the outer periphery thereof. In the present invention, a conductive polyurethane foam is used as the elastic layer.
In the transfer roller of the present invention, the conductive polyurethane foam is formed using 1,4-butanediol as a chain extender. Thus, 1,4-butanediol is used as a chain extender. By using it, the roller resistance can be controlled within a predetermined range even when a strong electrolyte is added in a larger amount than the conventional one as the conductivity imparting agent. The reason for this is presumed to be that by adding 1,4-butanediol, the number of crosslinking points increases and the number of isocyanate components increases, so that the number of crosslinking points increases.
The roller resistance in the transfer roller of the present invention is controlled in the range of 1 × 10 ⁷ to 1 × 10 ^8.5 Ω when 1000 V is applied at a temperature of 22 ° C. and a relative temperature of 55% RH. When this roller resistance deviates from the above range, the function as a transfer roller is not sufficiently exhibited. A preferred roller resistance is in the range of 1 × 10 ⁷ to 1 × 10 ⁸ Ω.
[0009]
In the transfer roller of the present invention, the content of strong electrolyte in the conductive polyurethane foam is selected in the range of 0.4 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the polymer component. If the content of the strong electrolyte is less than 0.4 parts by weight, the roller resistance may exceed 1 × 10 ^8.5 Ω, whereas if it exceeds 10 parts by weight, the roller resistance may be less than 1 × 10 ⁷ Ω. . From the viewpoint of roller resistance, the preferred content of the strong electrolyte is in the range of 0.8 to 5 parts by weight. Here, the polymer component refers to, for example, a polyurethane component obtained by reacting (A) a polyether polyol, (B) a chain extender containing 1,4-butanediol, and (C) a polyisocyanate compound.
[0010]
In a conventional transfer roller, when a strong electrolyte is used as a conductivity-imparting agent, the amount thereof is generally about 0.01 to 0.2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer component. On the other hand, in the transfer roller of the present invention, a strong electrolyte is blended in a larger amount than the conventional one, and as a result, the resistance stability during continuous energization is excellent. In addition, since a strong electrolyte is used, there is less contamination with respect to the photoreceptor and the like than those using an organic weak electrolyte.
Although there is no restriction | limiting in particular as said strong electrolyte, From the non-contamination surface with respect to a photoreceptor, an inorganic type is preferable, for example, inorganic perchlorate, chlorate, bromate, iodate, Examples thereof include hydrofluoric acid salts and borohydrofluoric acid salts. Among these, inorganic perchlorates are preferable, and specific examples include alkali metal perchlorates such as lithium perchlorate, potassium perchlorate, and sodium perchlorate.
In this invention, these strong electrolytes may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
[0011]
In the transfer roller of the present invention, the hardness of the elastic layer is to obtain a uniform nip between the photoconductor or intermediate transfer member and the transfer roller, and to obtain an appropriate transfer amount as the apparatus speeds up. The Asker C hardness is preferably 60 degrees or less, particularly preferably in the range of 10 to 50 degrees. The Asker C hardness is a value measured according to JIS K6301.
There is no restriction | limiting in particular as a manufacturing method of the electroconductive polyurethane foam which comprises the elastic layer in the transfer roller of this invention, A conventionally well-known method can be used. For example, a polyurethane molding material containing (A) a polyether polyol, (B) a chain extender containing 1,4-butanediol, (C) a polyisocyanate compound and (D) a strong electrolyte, while mechanically stirring the inert gas Is introduced, bubbles are mixed, and this is cast into a predetermined mold or the like, or is freely foamed in a block shape, and then heat-cured, or polyether polyol is converted to isocyanate in advance. Using a chain extender containing 1,4-butanediol, a prepolymer method in which foam curing is performed in the same manner as described above can be used.
[0012]
As the polyether polyol of the component (A), for example, those obtained by addition polymerization of alkylene oxide starting from propylene glycol, ethylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, hexanetriol, etc. are preferable. Those obtained by addition polymerization of ethylene oxide and propylene oxide are preferred. The number of added moles of ethylene oxide or ethylene oxide and propylene oxide is selected so that the polyether polyol obtained has a weight average molecular weight in the range of 1000 to 15000. When the weight average molecular weight deviates from the above range, it is difficult to obtain a polyurethane foam having desired physical properties. A preferred weight average molecular weight is in the range of 2000-8000.
[0013]
The alkylene oxide to be addition-polymerized to glycerin may be ethylene oxide alone or a combination of ethylene oxide and propylene oxide. When addition polymerization is carried out by combining ethylene oxide and propylene oxide, the use ratio thereof is not particularly limited, but the addition polymerization may be performed by a method in which the proportion of primary hydroxyl groups in the terminal hydroxyl groups is 50 mol% or more. preferable.
In addition, it is preferable that the arrangement | sequence of the oxyethylene group and oxypropylene group in a molecular chain is random.
In the polyurethane molding material used in the present invention, as the component (A), one kind of the above polyether polyols may be used, or two or more kinds may be used in combination.
In the polyurethane molding material, as the chain extender used as the component (B), those containing at least 1,4-butanediol are used in the present invention. Examples of chain extenders other than 1,4-butanediol include ethylene glycol, trimethylolpropane, polytetramethylene ether glycol, and polyethylene glycol. In the present invention, the amount of 1,4-butanediol used is 0. 100 parts by weight of the component (A) polyether polyol considering the effect of controlling the roller resistance and the physical properties of the formed elastic layer. The range of 5 to 10 parts by weight is preferable, and the range of 1 to 5 parts by weight is particularly preferable.
[0014]
Examples of the polyisocyanate compound used as the component (C) in the polyurethane-forming material include various aromatic polyisocyanate compounds such as diphenylmethane diisocyanate and tolylene diisocyanate or derivatives thereof, and various types such as hexamethylene diisocyanate. Aliphatic polyisocyanate compounds or derivatives thereof, alicyclic polyisocyanate compounds such as isophorone diisocyanate or derivatives thereof, and the like. Among these polyisocyanate compounds, various aromatic polyisocyanate compounds and derivatives thereof are particularly preferable because the cell diameter is stabilized when foamed and cured by the combined use of introduction of inert gas and mechanical stirring. .
[0015]
As the aromatic polyisocyanate compound, there are polynuclear bodies, and pure diphenylmethane diisocyanate obtained from diaminodiphenylmethane, polymeric diphenylmethane diisocyanate obtained from a polynuclear body of diaminodiphenylmethane, and the like can be used. There are no particular restrictions on the number of functional groups of polymeric diphenylmethane diisocyanate, but usually a mixture of pure diphenylmethane diisocyanate and polymeric diphenylmethane diisocyanate of various functional groups is used, and the average number of functional groups is preferably 2. 0.05 to 4.00, more preferably 2.50 to 3.50 are used. Any of the polyisocyanate compounds can be used as a derivative, such as a urethane-modified product modified with a polyol or the like, a dimer formed by uretidione, an isocyanurate-modified product, a carbodiimide / uretonimine-modified product, an allophanate-modified product, a urea-modified product, A burette modified product is used, and a urethane modified product and a carbodiimide / uretonimine modified product are particularly preferable. These polyisocyanate compounds may be used alone or in combination of two or more. Also, several types of diphenylmethane diisocyanate and its derivatives can be blended and used. In addition, diphenylmethane diisocyanate and derivatives thereof, other aromatic polyisocyanate compounds such as tolylene diisocyanate, various aliphatic polyisocyanate compounds such as hexamethylene diisocyanate, It does not prevent the combined use of alicyclic polyisocyanate compounds such as isophorone diisocyanate or their derivatives.
[0016]
The component (A) and the component (B) and the component (C) have an NCO group / OH group molar ratio in the range of 0.9 to 1.5, preferably 1.0 to 1.2. Use in proportions is advantageous.
In the polyurethane molding material, the strong electrolyte used as the component (D) is as described above. The sample amount is selected to be in the range of 0.4 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the polymer component to be formed.
In this polyurethane molding material, a foam stabilizer is preferably used, and a silicone foam stabilizer is suitable as the foam stabilizer. Preferred examples of the silicone foam stabilizer include reactive silicone surfactants.
[0017]
This silicone type foam stabilizer may be used alone or in combination of two or more. Moreover, you may use together ionic surfactants, such as cationic, anionic, and amphoteric, and nonionic surfactants, such as various polyethers and polyester, with this foam stabilizer.
The blending amount of the silicone-based foam stabilizer is generally preferably in the range of 0.1 to 10 parts by weight, particularly 0.5 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of the total amount of the component (A) and the component (B). A range of parts is preferred.
If desired, this polyurethane molding material can be blended with a urethane reaction catalyst and inorganic powders such as magnesium carbonate, calcium carbonate, and magnesium oxide.
[0018]
Examples of the urethane reaction catalyst include monoamines such as triethylamine and dimethylcyclohexylamine, diamines such as tetramethylethylenediamine, tetramethylpropanediamine, and tetramethylhexanediamine, pentamethyldiethylenetriamine, pentamethyldipropylenetriamine, and tetramethylguanidine. Toluamines, triethylenediamine, dimethylpiperazine, methylethylpiperazine, methylmorpholine, dimethylaminoethylmorpholine, cyclic amines such as dimethylimidazole, dimethylaminoethanol, dimethylaminoethoxyethanol, trimethylaminoethylethanolamine, methylhydroxyethylpiperazine, Alcohol amines such as hydroxyethylmorpholine, bis (dimethyl Minoethyl) ether, ether amines such as ethylene glycol bis (dimethyl) aminopropyl ether, stannous octoate, dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin marker peptide, dibutyltin thiocarboxylate, dibutyltin dimaleate, dioctyltin marker peptide , Known catalysts such as organometallic compounds such as dioctyltin thiocarboxylate, phenylmercury propionate and octenoate can be used alone or in combination of two or more. Among these, when foam-cured by combined use of inert gas and mechanical stirring, cell diameter is stabilized, in particular stannous octoate, dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin marker peptide, Organometallic compounds such as dibutyltin thiocarboxylate, dibutyltin dimaleate, dioctyltin marker peptide, dioctyltin thiocarboxylate, phenylmercury propionate, octenoate are preferred.
[0019]
As the shaft used in the transfer roller of the present invention, a metal member obtained by plating a steel material such as sulfur free cutting steel with zinc or the like, or a metal member such as aluminum or stainless steel is usually used. In addition, the surface of the elastic layer may be coated with a conductive, semiconductive, or insulating paint.
There is no particular limitation on the method of joining the conductive polyurethane foam and the metal member obtained as described above, but a method of casting and curing the polyurethane molding material by placing the metal member in the mold in advance, For example, a method of bonding the conductive polyurethane foam after forming the conductive polyurethane foam into a predetermined shape can be used. In either method, if necessary, an adhesive layer can be provided between the metal member and the conductive polyurethane foam. As this adhesive layer, a known material such as an adhesive made of a conductive paint or a hot melt sheet can be used. Can be used.
The method for forming the conductive polyurethane foam is not particularly limited, and a known method, for example, a method of cutting into a predetermined dimension by cutting from a block in addition to a method of casting into a mold having a predetermined shape described above, A method of obtaining a predetermined dimension by polishing treatment, a method of appropriately combining these methods, or the like can be used.
[0020]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
The roller resistance in the initial energization and constant current energization for 48 hours was measured according to the following method.
(Measurement of roller resistance)
A roller is placed on an aluminum plate having a thickness of 5 mm and energized under the conditions of a temperature of 22 ° C., a relative humidity of 55% RH, and an applied voltage of 1000 V while pressing both ends of the roller with a force of 4.9 N. The electrical resistance between the cored bar and the copper plate at 48 hours after energization was measured.
[0021]
Example 1
50 parts by weight of a polyether polyol having a molecular weight of 5000 obtained by randomly adding propylene oxide and ethylene oxide to glycerin, 50 parts by weight of polytetramethylene ether glycol having a molecular weight of 1,000, 0.5 parts by weight of 1,4-butanediol, diphenylmethane diisocyanate and carbodiimide Mixture with modified diphenylmethane diisocyanate (manufactured by Sumitomo Bayer Urethane Co., Ltd., trademark “Sumijoule PF”) 27.5 parts by weight, reactive silicone surfactant 4 parts by weight, dibutyltin dilaurate 0.3 part by weight and sodium perchlorate 0.4 parts by weight are mixed while mixing bubbles with a mixer, and the mixture is poured into a mold centered on a metal shaft having a diameter of 6 mm, cured at 100 ° C. for 5 hours, polished and then polished. 16.5mm long 215mm long A polyurethane foam roller was produced. With respect to this roller, the roller resistance at the initial energization and at 48 hours energization was measured. The results are shown in Table 1.
Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 and 2
Example 1 except that the amount of 1,4-butanediol, a mixture of diphenylmethane diisocyanate and carbodiimide-modified diphenylmethane diisocyanate (supra) and sodium perchlorate was changed as shown in Table 1 in Example 1. Each polyurethane foam roller was produced in the same manner as described above.
For each roller, the roller resistance at the initial energization and 48 hours after energization was measured. The results are shown in Table 1.
[0022]
[Table 1]

[0023]
(note)
1) 1,4-BD: 1,4-butanediol 2) Diisocyanate: A mixture of diphenylmethane diisocyanate and carbodiimide-modified diphenylmethane diisocyanate, manufactured by Sumitomo Bayer Urethane Co., Ltd., trade mark “Sumijour PF”.
3) Roller resistance: Measured under conditions of a temperature of 22 ° C., a relative humidity of 55% RH, and an applied voltage of 1000V.
[0024]
【The invention's effect】
The transfer roller of the present invention uses a conductive polyurethane foam for the elastic layer, and contains a larger amount of strong electrolyte than the conventional one as a conductivity-imparting agent, and has excellent resistance stability during continuous energization, The roller resistance is in a predetermined range despite little contamination to the photoconductor and a large amount of strong electrolyte.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of an image forming apparatus using a transfer roller.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photoconductor 2 Charger 3 Image exposure system 4 Developer 5 Transfer roller

Claims

The transfer roller using conductive polyurethane foam for the elastic layer has a roller resistance of 1 × 10 ⁷ to 1 × 10 ⁸ Ω when 1000 V is applied at a temperature of 22 ° C. and a relative humidity of 55% RH. Using 1,4-butanediol and polytetramethylene ether glycol as a chain extender, and containing only a strong electrolyte as a conductivity-imparting agent, and the content of the strong electrolyte is 100 parts by weight of a polymer component A transfer roller having a weight of 0.4 to 10 parts by weight.

An electrically conductive polyurethane foam foams and cures a polyurethane molding material containing (A) a polyether polyol, (B) a chain extender containing 1,4-butanediol, (C) a polyisocyanate compound and (D) a strong electrolyte. The transfer roller according to claim 1.

The transfer roller according to claim 1, wherein the strong electrolyte is an inorganic perchlorate.

The transfer roller according to claim 2 or 3, wherein the polyurethane molding material contains 0.5 to 10 parts by weight of 1,4-butanediol with respect to 100 parts by weight of the polyether polyol.

The transfer roller according to claim 1, wherein the elastic layer has an Asker C hardness of 60 degrees or less.

An image forming apparatus comprising the transfer roller according to claim 1.