JP3829454B2

JP3829454B2 - Developing roller

Info

Publication number: JP3829454B2
Application number: JP986998A
Authority: JP
Inventors: 和義三村; 健二小林; 丞福田
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 1998-01-21
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 2006-10-04
Anticipated expiration: 2018-01-21
Also published as: JPH11212354A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンターあるいはファクシミリの受信装置など電子写真方式を採用した装置に組み込まれる現像ローラに関し、特に非磁性現像方式を採用した現像装置に用いる現像ローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を採用する装置において、現像ローラは感光体などの静電潜像担持体へトナーを搬送する機能を有するものである。図２は、非磁性１成分トナーを用いた非磁性現像方式で用いられる現像ローラ10とその周辺構造を模式的に示した説明図である。現像ローラ10は、ＳＵＳ製やアルミニウム合金製などの導電性シャフト11の周りに導電性弾性層12を同心円状に積層し、この導電性弾性層12の上に表面層13を被覆して構成される。トナー容器14に貯蔵されたトナー15, …は、供給ローラ16によって確実に現像ローラ表面に担持され、トナー容器14に取付けられた規制ブレードなどの規制部材17によって押圧されて接触帯電・摩擦帯電してトナー薄層18となった後、このトナー薄層18が感光体19の表面の静電潜像に付着することによって、トナー像20が形成される。現像ローラ10や供給ローラ16、規制ブレード17には、これら表面電位を調整すべく、直流電圧や交流電圧が印加されている場合が多い。なお、図示した現像ローラはその表面を感光体と接触しているが、その表面を感光体と非接触にしているものもある。
【０００３】
このような現像ローラには、(1) トナーを適度に接触帯電・摩擦帯電させ、(2) 規制部材やトナーなどにその表面を押圧されるときのために、適度な弾力性を備え、(3) トナーがその表面にこびりつく現象、いわゆるトナーフィルミングが生じないように、表面層が適度なトナー離型性を備え、(4) 高温度・高湿度環境下でも、トナー帯電量やローラ抵抗の低下が生じずに安定した特性を維持できることなどが要求される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来から、トナーのマイナス帯電性を向上させるべく、現像ローラの表面層の主成分には、−ＮＨＣＯ−結合を含むポリアミド系樹脂やポリウレタン系樹脂がよく用いられ（特公昭５０−１３６６１号公報参照）、これら樹脂を用いた表面層の改良が種々行われてきた。非磁性現像方式には、感光体と接触する方式と非接触の方式があるが、上記したポリアミド系樹脂やポリウレタン系樹脂を表面層に用いた場合、これら樹脂が高い吸水率を有するため、接触方式、非接触方式に関わらず、高温度・高湿度環境下（３５℃８５％ＲＨ（相対湿度））でのトナーの帯電量が、通常環境下（２３℃６０％ＲＨ）に比べて著しく低下し、また、通常環境下でも長時間使用するとトナーフィルミングが発生し易く、この発生時にトナーの帯電量および搬送量が低下して、画質悪化の一因となるという問題があった。
【０００５】
また、トナーフィルミングの生じにくいフッ素系樹脂や炭化水素系樹脂を表面層に用いた場合には、トナーを満足にマイナス帯電させるのが難しいという問題がある。
【０００６】
これら問題を解決すべく、表面層樹脂としてポリカーボネートウレタンを用いることがある。しかし、この場合でも現像ローラの環境依存性が大きく、トナーの種類によっては、特に約８０℃以下の低融点を有するトナーの場合には、トナーフィルミングが発生し易く、また、低融点のトナーが規制部材に押圧される際に溶融して、規制部材に固着するという問題も生じた。
【０００７】
また、特にトナーフィルミングを回避するものとして、特開平９−２４４３９２号公報記載の表面層が開示されている。この表面層は、トナーフィルミングの発生し易い低硬度のウレタン系樹脂を用いる代わりに、ビスフェノールＡ誘導体を含むシリコーン変性ポリカーボネートを主成分として用いるものである。しかし、この表面層では、シリコーン含有量が多いため表面層がトナーや規制部材により傷つき易く、ローラの耐久性が必ずしも充分ではない。また、ビスフェノールＡ誘導体を用いるがために、表面層が低変形時において高い弾性を有するため、下地である弾性層の変形に表面層が追従変形できずに、画像ムラが生じやすいという問題もある。
【０００８】
本発明は、これら問題点に鑑み、従来の現像ローラが有する問題を解決し、高温度・高湿度環境下のトナーの帯電量低下を防ぎ、低融点トナーを用いたときのトナーフィルミングの発生やトナーのブレード固着を防ぎ、かつ、適度な弾性を有して画像ムラを防ぐことの可能な表面層を備えた現像ローラを提供せんとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成すべく、良好なトナーのマイナス帯電性と適度な弾性とを備えたポリウレタンの分子骨格に着眼して鋭意研究を進めた結果、特にトナーフィルミングの防止には、表面層の主要成分としてポリウレタン系樹脂を採用し、このポリウレタン系樹脂の凝集エネルギーを低下させることが有効であることに着目して、本発明の現像ローラに至った。
すなわち、本発明の第１の現像ローラは、導電性シャフトの周りに弾性層、該弾性層上に単または複数の樹脂層を同心円状に積層して構成される現像ローラにおいて、前記樹脂層のうち少なくとも表面層の主成分が、ポリオール、イソシアネートさらに必要に応じて鎖伸長剤を反応させて得たポリウレタン系樹脂であり、前記ポリオールと前記鎖伸長剤との一方または双方にポリシロキサン骨格を含み、前記ポリオールがポリカーボネートポリオールを含み、前記表面層にナイロン系粒子またはウレタン系粒子が含有され、前記表面層の１００％モジュラスが８×１０ ⁶ Ｐａ〜２０×１０ ⁶ Ｐａであり、ローラの表面粗さが３μｍ以上１５μｍ以下であるものである。なお、本発明に係る鎖伸長剤は、ジオールやジアミンのような２官能性物質に限らず、ポリオールやポリアミンのような多官能性物質をも含み、多岐剤にもなり得るものである。
【００１０】
前記ポリシロキサン骨格は、ポリウレタン系樹脂中に５重量％〜７０重量％含有されるように調節されるのが好ましい。
【００１１】
前記ポリウレタン系樹脂は、ウレア結合を含むことがより好ましい。
【００１２】
また、本発明の第２の現像ローラは、導電性シャフトの周りに弾性層、該弾性層上に単または複数の樹脂層を同心円状に積層して構成される現像ローラにおいて、前記樹脂層のうち少なくとも表面層の主成分が、ポリオール、イソシアネートさらに必要に応じて鎖伸長剤を反応させて得たポリウレタン系樹脂であり、前記ポリウレタン系樹脂がウレア結合を含み、前記ポリオールがポリカーボネートポリオールを含み、前記表面層にナイロン系粒子またはウレタン系粒子が含有され、前記表面層の１００％モジュラスが８×１０ ⁶ Ｐａ〜２０×１０ ⁶ Ｐａであり、ローラの表面粗さが３μｍ以上１５μｍ以下であるものである。
【００１３】
上記した第１および第２の現像ローラにおいて、ポリオールとしてポリカーボネートポリオールを含むことが、より好ましい。
【００１４】
上記現像ローラは、表面層の１００％モジュラスが５×１０⁶Ｐａ〜３０×１０⁶Ｐａの範囲内にあることが、好ましい。
【００１５】
また、前記表面層の表面に担持されるトナーには、その融点が８０℃以下のものを用いることができる。
【００１６】
また、上記現像ローラの表面粗さを３μｍ以上１５μｍ以下の範囲内に調節することが、トナーのブレード固着を防ぐという観点から好ましい。この表面粗さを得るには、表面層にナイロン系粒子またはウレタン系粒子を含有させることが望ましい。なお、本発明での表面粗さとは、ＪＩＳＢ０６０１−１９９４に準拠した測定値（Ｒｚ）をいう。
【００１７】
そして、前記弾性層として特に、
（Ａ）分子中に少なくとも１個のアルケニル基を含み、主鎖を構成する繰り返し単位が主にオキシアルキレン単位または飽和炭化水素系単位からなる重合体と、
（Ｂ）分子中に少なくとも２個のヒドロシリル基を含む硬化剤と、
（Ｃ）ヒドロシリル化触媒と、
（Ｄ）導電性付与剤と、
を主成分とする硬化性組成物の反応物を用いると、現像ローラに好ましい弾力性を与えることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る現像ローラの代表的な種々の実施例を説明する。
図１は、本発明に係る現像ローラ1 の断面説明図である。この現像ローラ1 は、直径１ｍｍ〜２５ｍｍ程度のＳＵＳ（ステンレス鋼）、アルミニウム合金または導電性樹脂などからなる導電性シャフト2 の周りに、導電性弾性層3 が設けられ、この導電性弾性層3 の上に表面層4 が形成されたものである。なお、導電性弾性層と表面層との間に、現像ローラの電気抵抗を調整するための抵抗調整層、導電性弾性層と表面層との間の接着性を高めるプライマー層などを単層または複数層含む場合もある。
【００１９】
表面層被覆後のローラ抵抗は１０⁴Ω〜１０¹⁰Ω、好ましくは１０⁵Ω〜１０⁸Ωの範囲内となるように調節する。これは、ローラ抵抗が１０⁴Ω未満であると、現像ローラ表面からリーク電流などが生じ、ローラ抵抗が１０¹⁰Ωを超えると、トナーフィルミングなどが生じ易くなり、画質が低下するからである。このローラ抵抗値は、現像ローラを金属プレートに水平に当てて、前記導電性シャフトの両端部の各々に５００ｇの荷重を金属プレート方向に加え、シャフトと金属プレート間に直流電圧１００ボルトを印加して測定される値である。
【００２０】
本発明に係る表面層の主成分には、ポリオールとイソシアネートとを必要に応じて鎖伸長剤を加えて反応させて得たポリウレタン系樹脂であって、(1) ポリオールと鎖伸長剤との一方または双方がポリシロキサン骨格を含んで得られるポリウレタン系樹脂、(2) 前記鎖伸長剤にポリアミンなどを用いてウレア結合を導入されたポリウレタン系樹脂、または(3) ポリシロキサン骨格を含むポリオールと、ポリアミンなどを含む鎖伸長剤とを反応させて得るポリウレタン系樹脂を用いる。
【００２１】
前記ポリオールとしては、ポリエチレンジアジペート、ポリエチレンブチレンアジペート、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリ−ε−カプロラクトンジオール、ポリカーボネートポリオール、ポリプロピレングリコールなどの公知のポリウレタン用ポリオールが挙げられる。これらの中でも、高温度・高湿度環境下でのトナー帯電量の低下を防ぐという観点からは、特にポリカーボネートポリオールの使用が好ましい。このポリカーボネートポリオールとして、たとえばポリヘキサメチレンカーボネートジオールのような脂肪族または脂環式ポリカーボネートポリオールがより好ましい。
【００２２】
また、前記イソシアネートとしては、公知の４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、シクロヘキサンジイソシアネート、水添ＭＤＩ、イソホロンジイソシアネート、１，３−キシリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネートなどが挙げられる。さらに、これらイソシアネートとポリオールやポリアミンとを、分子末端にイソシアネート基を有するように反応させて得られるウレタンプレポリマーを用いることもできる。
【００２３】
また、前記鎖伸長剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン（ＩＰＤＡ）、ヒドラジンなどが挙げられる。
【００２４】
表面層に前記ポリシロキサン骨格が含まれる場合は、ポリシロキサン骨格によって表面層の凝集エネルギーが下がることにより、表面層は、良好なトナー離型性をもち、トナーを良好にマイナス帯電し、かつ耐摩耗性を高めるというポリウレタン系樹脂の特性をも併せもつので、トナーフィルミングを防止し、トナーを良好に帯電し、かつローラの耐久性を高めることが可能となる。これは、融点が８０℃以下の低融点トナーを用いた場合にも効果的である。ポリウレタン系樹脂中のポリシロキサン骨格の含有率は、５重量％〜７０重量％、好ましくは５重量％〜４５重量％、より好ましくは２０重量％〜４０重量％であることが、トナー離型性やトナーフィルミング防止の観点から、好ましい。なお、本発明に係るポリシロキサン骨格は、シリコーン変性ポリカーボネートポリオールのように１分子中にポリシロキサン骨格を含む他の骨格をも含むものであって良い。
【００２５】
ポリシロキサン骨格を含んだポリオールとしては、入手のし易さという点から代表的な以下の化学式(I) 〜(IV)で表わされる化合物が挙げられる。
【００２６】
【化１】

（a は２以上の整数である。Ｒ¹，Ｒ²は、アルキル基，フルオロアルキル基，シクロアルキル基，アリール基または置換アリール基であり、Ｒ³，Ｒ⁴は、アルキレン基または置換アルキレン基である。）
【００２７】
【化２】

（b は１以上、c は２以上の整数である。Ｒ⁵〜Ｒ¹¹は、アルキル基、フルオロアルキル基、シクロアルキル基、アリール基または置換アリール基であり、Ｒ¹²は、アルキレン基または置換アルキレン基である。）
【００２８】
【化３】

（d,e,f,g は１以上の整数である。Ｒ¹³〜Ｒ¹⁷は、アルキル基、フルオロアルキル基、シクロアルキル基、アリール基または置換アリール基である。）
【００２９】
【化４】

（h,i,n,m は１以上の整数である。Ｒ¹⁸〜Ｒ²⁵は、アルキル基、フルオロアルキル基、シクロアルキル基、アリール基または置換アリール基であり、Ｒ²⁶，Ｒ²⁷は、アルキレン基または置換アルキレン基である。）
【００３０】
上記した化学式(I) 〜(IV)で表わされるポリシロキサンポリオールは、主鎖として、あるいは側鎖として反応させることができる。このようなポリシロキサンポリオールと上記したイソシアネートとの反応中間体であって、前記ポリシロキサンポリオールの反応性基および前記イソシアネートのイソシアネート基のうち何れかが残存するものも、本発明に係るポリウレタン系樹脂の生成に使用できる。
【００３１】
また、表面層の主成分たるポリウレタン系樹脂にウレア結合を導入した場合は、高温度・高湿度環境下でもトナー帯電量が低下しないという性質を表面層に与えることができるので好ましい。このポリウレタン系樹脂として、上記したイソシアネートとポリオールやポリアミンとの反応によりウレア結合を導入された、分子末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを用いることができる。また、ポリアミンを鎖伸長剤として用いてポリウレタン系樹脂にウレア結合を導入したものなどを用いることもできる。
【００３２】
融点が８０℃以下である低融点トナーのブレード固着を回避するには、表面層中にナイロン系粒子やウレタン系粒子を添加して、表面層の表面に凹凸部を形成し、これら粒子の添加量を調節して、その表面粗さ（Ｒｚ）を３μｍ〜１５μｍ、特に５μｍ〜１０μｍの範囲内に調整するのが好ましい。これにより、表面層に担持されるトナーが規制部材に押圧される際、トナーへ加わる圧力が低減されるため、トナーが溶融して規制部材へ固着する現象が極めて減少するのである。このような現像ローラに用いる非磁性トナーとしては、その融点が８０℃以下の低融点トナーであって平均粒径３μｍ〜１０μｍのもの、たとえば着色顔料をスチレンアクリル系やポリエステル系の熱可塑性樹脂などで覆って形成した非磁性トナーを用いることができる。
【００３３】
上記した表面層に適度な弾性を与えるべく、上記したポリオール、イソシアネートおよび鎖伸長剤の配合量を調節して、ポリウレタン系樹脂の１００％モジュラスを５×１０⁶Ｐａ〜３０×１０⁶Ｐａ、特には８×１０⁶Ｐａ〜２０×１０⁶Ｐａの範囲内とすることが好ましい。１００％モジュラスが５×１０⁶Ｐａ未満では、表面層が高い粘着性を示すのでトナーフィルミングが生じやすくなり、トナーが良好に摩擦帯電しないためトナー帯電量が低下する。一方、１００％モジュラスが３０×１０⁶Ｐａを超えると、表面層の弾性が高くなり過ぎて、下地となる導電性弾性層の変形に表面層が追従変形できないために画像ムラが生じやすく、また、表面層表面が規制部材などに押圧される際に、その表面に担持されたトナーに加わる圧力が高くなり過ぎて、トナー割れや規制ブレードへのトナーの固着が生じ易くなる。
【００３４】
本発明に係る表面層は、ポリシロキサン骨格やポリカーボネート骨格を含むため、誘電率が比較的小さく大きな静電容量をもつので、ローラ表面と感光体とが接触しない非接触方式の現像ローラの場合に、特に好ましいものとなる。
【００３５】
表面層の形成方法としては、たとえば表面層を構成する樹脂成分の粘度などに応じて、ディッピング、スプレー、ロールコートまたは刷毛塗りなどが挙げられるが、本発明はこの形成方法を特に限定するものではない。また、前記ポリウレタン系樹脂からなる表面層を直接形成しても良いし、導電性弾性層上にポリウレタン系樹脂のプレポリマーの塗布などを行い、所定の温度で乾燥、硬化、反応させて前記表面層を形成しても良い。
【００３６】
前記導電性弾性層としては、
（Ａ）分子中に少なくとも１個のアルケニル基を含み、主鎖を構成する繰り返し単位が主にオキシアルキレン単位または飽和炭化水素系単位からなる重合体と、
（Ｂ）分子中に少なくとも２個のヒドロシリル基を含む硬化剤と、
（Ｃ）ヒドロシリル化触媒と、
（Ｄ）導電性付与剤と、
を主成分とする硬化性組成物の反応物を使用することが好ましい。導電性弾性層がオキシアルキレン系組成物からなるときは、この組成物は硬化前には低粘度であり硬化後には低硬度であるので加工性の観点から好ましく、導電性弾性層が飽和炭化水素系組成物からなるときは、この組成物は低吸水率であるので高湿度環境下での安定性の観点から好ましい。
【００３７】
この硬化性組成物における（Ａ）成分の重合体は、（Ｂ）成分とヒドロシリル化反応して硬化する成分であり、分子中に少なくとも１個のアルケニル基を有するため、ヒドロシリル化反応が起こって高分子状になり硬化する。（Ａ）成分に含まれるアルケニル基の数は、（Ｂ）成分とヒドロシリル化反応するという点から少なくとも１個必要であるが、ゴム弾性の点からは、直鎖状分子の場合は、分子の両末端に２個のアルケニル基が存在し、分岐のある分子の場合には、分子末端に２個以上のアルケニル基が存在することが望ましい。（Ａ）成分の主鎖を構成する主な繰り返し単位はオキシアルキレン単位または飽和炭化水素系単位である。
【００３８】
主鎖を構成する主な繰り返し単位がオキシアルキレン単位からなる重合体の場合、少量の導電性付与剤を添加するだけで体積抵抗率が１０⁸〜１０⁹Ωｃｍとなるため好ましい。また、硬化物の低硬度化の観点からも、前記繰り返し単位がオキシアルキレン単位であるオキシアルキレン系重合体、さらには、前記繰り返し単位がオキシプロピレン単位であるオキシプロピレン系重合体が好ましい。
【００３９】
ここで、前記オキシアルキレン系重合体とは、主鎖を構成する単位のうち３０％以上、好ましくは５０％以上がオキシアルキレン単位からなる重合体をいい、オキシアルキレン単位以外に含有される単位としては、重合体製造時の主発物質として使用される、活性水素を２個以上有する化合物、たとえば、エチレングリコール、ビスフェノール系化合物、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどからの単位が挙げられる。なお、オキシプロピレン系重合体の場合には、エチレンオキシド、ブチレンオキシドなどからなる単位との共重合体（グラフト重合体も含む）であってもよい。
【００４０】
上記のような（Ａ）成分のオキシドアルキレン系重合体の分子量としては、反応性および低硬度化のバランスをよくする観点から、数平均分子量（Ｍｎ）で５００〜５０，０００、さらには１，０００〜４０，０００であることが好ましい。特に、数平均分子量５，０００以上のもの、さらには５，０００〜４０，０００であるものが好ましい。数平均分子量が５００未満の場合、この硬化性組成物を硬化させた場合に充分な機械的特性（ゴム硬度、伸び率）などが得られにくくなる。一方、数平均分子量があまり大きくなりすぎると、分子中に含まれるアルケニル基１個あたりの分子量が大きくなったり、立体障害で反応性が落ちたりするため、硬化が不充分になることが多く、また、粘度が高くなりすぎて加工性が悪くなる傾向にある。
【００４１】
前記オキシアルキレン系重合体が有するアルケニル基に特に制限はないが、下記一般式（１）、
【００４２】
Ｈ₂Ｃ＝Ｃ（Ｒ¹）− （１）
（式中、Ｒ¹は水素原子またはメチル基）
【００４３】
で示されるアルケニル基が、硬化性に優れる点で特に好ましい。
【００４４】
また、この硬化性組成物の特徴の１つは、低硬度化に設定しやすいことであり、この特徴を発揮させるにはアルケニル基の数は分子末端に２個以上が好ましく、（Ａ）成分の分子量に比してアルケニル基の数が多くなりすぎると剛直になり、良好なゴム弾性が得られにくくなる。
【００４５】
また、（Ａ）成分が、主鎖を構成する主な繰り返し単位が飽和炭化水素系単位である重合体の場合は、低吸水率であり、電気抵抗の環境変動が小さく好ましい。この重合体の場合も、前記オキシアルキレン系重合体の場合と同様に、（Ｂ）成分とヒドロシリル化反応して硬化する成分であり、分子中に少なくとも１個のアルケニル基を有するため、ヒドロシリル化反応が起こって高分子状になり硬化するものであり、（Ａ）成分に含まれるアルケニル基の数は、（Ｂ）成分とヒドロシリル化反応するという点から少なくとも１個必要であるが、ゴム弾性の点からは、直鎖状分子の場合は、分子の両末端に２個存在することが好ましく、分岐を有する分子の場合には、分子末端に２個以上存在することが好ましい。
【００４６】
前記主鎖を構成する主な繰り返し単位が飽和炭化水素系単位である重合体の代表的な例としては、イソブチレン系重合体、水添イソプレン系重合体、水添ブタジエン系重合体が挙げられる。これら重合体は、共重合体などの他成分の繰り返し単位を含むものであっても構わないが、少なくとも飽和炭化水素系単位を５０％以上、好ましくは７０％以上、より好ましくは９０％以上含有することが、飽和炭化水素系の、吸水率が低いという特徴を損なわないようにするうえで重要である。
【００４７】
この主鎖を構成する主な繰り返し単位が飽和炭化水素系単位である（Ａ）成分の重合体の分子量としては、取扱いやすさなどの点から、数平均分子量（Ｍｎ）で５００〜５０，０００程度、さらには１，０００〜１５，０００程度であって、常温において液状物で流動性を有するものが加工性の点で好ましい。
【００４８】
この飽和炭化水素系重合体に導入されるアルケニル基については、前記オキシアルキレン系重合体の場合と同様である。
【００４９】
したがって、（Ａ）成分としての、分子中に少なくとも１個のアルケニル基を有し、主鎖を構成する主な繰り返し単位が飽和炭化水素系である重合体の好ましい具体例としては、両末端にアルケニル基を２個有する直鎖状の数平均分子量（Ｍｎ）が２，０００〜１５，０００でＭｗ／Ｍｎが１．１〜１．２のポリイソブチレン系、水添ポリブタジエン系、水添ポリイソプレン系重合体などが挙げられる。
【００５０】
また、硬化性組成物中の（Ｂ）成分は、分子中に少なくとも２個のヒドロシリル基を有する化合物であるかぎり特に制限はないが、分子中に含まれるヒドロシリル基の数が多すぎると硬化後も多量のヒドロシリル基が硬化物中に残存しやすくなり、ボイドやクラックの原因になるため、分子中に含まれるヒドロシリル基の数は５０個以下がよい。さらには２〜３０個、より好ましくは２〜２０個であることが、硬化物のゴム弾性のコントロールや貯蔵安定性の点から好ましく、さらに、硬化時の発泡を容易に防ぐ点では、２０個以下、ヒドロシリル基が失活しても硬化不良が発生しにくい点では３個が好ましく、最も好ましい範囲は３〜２０個である。
【００５１】
なお、本発明で、前記ヒドロシリル基を１個有するとは、Ｓｉに結合するＨを１個有することをいい、ＳｉＨ₂の場合にはヒドロシリル基を２個有することになるが、Ｓｉに結合するＨは異なるＳｉに結合する方が硬化性がよく、ゴム弾性の点からも好ましい。
【００５２】
（Ｂ）成分の分子量は、後述する導電性付与剤（（Ｄ）成分）を添加する場合の分散性やローラ加工性などの点から数平均分子量（Ｍｎ）で３０，０００以下であるのが好ましく、さらには２０，０００以下、特には１５，０００以下が好ましい。（Ａ）成分の反応性や相溶性まで考慮すると３００〜１０，０００が好ましい。
【００５３】
この（Ｂ）成分に関しては、（Ａ）成分の凝集力が（Ｂ）成分の凝集力に比べて大きいために、相溶性の点でフェニル基含有変性が重要であり、（Ａ）成分との相溶性、入手のしやすさの点でスチレン変性体などが好ましく、貯蔵安定性の点からα−メチルスチレン変性体が好ましい。
【００５４】
（Ｃ）成分であるヒドロシリル化触媒としては、ヒドロシリル化触媒として使用しうるものである限り特に制限はない。白金単体、アルミナなどの単体に固体白金を担持させたもの、塩化白金酸（アルコールなどの錯体も含む）、白金の各種錯体、ロジウム、ルテニウム、鉄、アルミニウム、チタンなどの金属の塩化物などが挙げられる。これらの中でも、触媒活性の点から塩化白金酸、白金−オレフイン錯体、白金−ビニルシロキサン錯体が望ましい。これらの触媒は単独で使用しても良く、また２種以上併用しても良い。
【００５５】
以上のような硬化性組成物中の（Ａ）成分および（Ｂ）成分の使用割合は、（Ａ）成分中のアルケニル基１モル当たり（Ｂ）成分中のヒドロシリル基が０．２〜５．０モル、さらには０．４〜２．５モルがゴム弾性の点から好ましい。
【００５６】
また、（Ｃ）成分の使用量としては、（Ａ）成分中のアルケニル基１モルに対して１０^-1〜１０^-8モル、さらには１０^-1〜１０^-6モル、特には１０^-3〜１０^-6モルの範囲で用いるのが好ましい。（Ｃ）成分の使用料が１０^-8モルに満たないと反応が進行しない。その一方で、ヒドロシリル化触媒は、一般に高価で、また腐食性を有し、しかも水素ガスが大量に発生して硬化物が発泡してしまう性質を有しているので、１０^-1モルを超えて用いない方が好ましい。
【００５７】
さらに、上記のような硬化性組成物に、（Ｄ）成分として導電性付与剤を添加して導電性組成物とすれば、現像ローラとして好適である。この（Ｄ）成分の導電性付与剤としては、カーボンブラックや、金属微粉末、さらには第４級アンモニウム塩基、カルボン酸基、スルホン酸基、硫酸エステル基、リン酸エステル基などを有する有機化合物もしくは重合体、エーテルエステルアミド、もしくはエーテルイミド重合体、エチレンオキサイド−エピハロヒドリン共重合体、メトキシポリエチレングリコールアクリレートなどで代表される導電性ユニットを有する化合物、または高分子化合物などの帯電防止剤などの、導電性を付与できる化合物などが挙げられる。これらの導電性付与剤は、単独で使用しても、また、２種以上を併用してもかまわない。
【００５８】
（Ｄ）成分である導電性付与剤の添加量は、（Ａ）〜（Ｃ）成分の合計量に対して３０重量％以下とすることが、ゴム硬度を上げない点から好ましい。一方、均一な抵抗を得る点からは１０重量％以上が好ましく、必要なゴム硬度と、硬化物の体積抵抗率が１０³〜１０¹⁰Ωｃｍになるように、その物性バランスから添加量を決めればよい。
【００５９】
さらに、上記硬化性組成物には、上記（Ａ）〜（Ｄ）成分の他、貯蔵安定性改良剤、たとえば、脂肪族不飽和結合を有する化合物、有機リン化合物、有機硫黄化合物、チッ素含有化合物、スズ系化合物、有機過酸化物などを加えてもよい。その具体例としては、たとえば、ベンゾチアゾール、チアゾール、ジメチルマレート、ジメチルアセチレンカルボシキレート、２−ペンテンニトリル、２，３−ジクロロプロペン、キノリンなどが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。これらの中では、ポットライフおよび速硬化性の両立という点から、チアゾール、ジメチルマレートが特に好ましい。なお、前記貯蔵安定性改良剤は、単独で用いてもよく、また、２種以上併用してもよい。
【００６０】
また、上記硬化性組成物には、加工性やコストを改善するための充填剤、保存安定剤、可塑剤、紫外線吸収剤、滑剤、顔料などを添加してもよい。
【００６１】
本発明に係る現像ローラは、上記のような硬化性組成物、その他、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、ＥＰ系ゴムなどの弾性材料を、たとえば、中心にＳＵＳ製などの金属シャフトなどからなる導電性シャフトを設置した金型に注型、射出、押出成形などをし、適当な温度、時間で加熱硬化させることによって、シャフトのまわりに導電性弾性層を形成する。この場合、半硬化後、後硬化させてもよい。この導電性弾性層の上から、表面層を構成する樹脂をスプレー塗布、ディップ塗布などにより所定の厚みに塗布し、所定の温度で乾燥、硬化させることにより、本発明の現像ローラが得られる。
【００６２】
【実施例】
以下、本発明に係る現像ローラの具体的な実施例１〜１３と比較例１〜３とを示す。なお、実施例１〜９、１２、１３は参考例である。
【００６３】
実施例１〜１３および比較例１〜３に係る現像ローラは、直径１０ｍｍのＳＵＳ製のシャフトの周りに厚さ７．５ｍｍ程度の導電性弾性層を設け、この導電性弾性層の外周に表面層を被覆して構成されるものである。以下に、導電性弾性層と表面層の具体的な構成について説明する。なお、これら実施例は、何ら本発明を限定するものではない。
【００６４】
導電性弾性層は、以下に列記する弾性層１〜３の何れかを用いて前記シャフトの周りに設けられる。
【００６５】
（弾性層１）
（Ａ−１）数平均分子量（Ｍｎ）８，０００、分子量分布２の末端アリル化ポリオキシプロピレン系重合体：１００重量部に対して、
（Ｂ−１）ポリシロキサン系硬化剤（ＳｉＨ価０．３６モル／１００ｇ）：６．６重量部、
（Ｃ−１）塩化白金酸の１０％イソプロピルアルコール溶液：０．０６重量部、
（Ｄ）カーボンブラック３０３０Ｂ（三菱化学社製）：７重量部、
を混合し、減圧（１０ｍｍＨｇ以下、１２０分間）脱泡した。得られた組成物を前記シャフトの周りに被覆し、金型内１２０℃の環境下で３０分間静置して硬化させ、厚さ７．５ｍｍのゴム弾性体を作製した。ＪＩＳＫ６３０１Ａ法に準拠して測定した弾性層１のみのＪＩＳＡ硬度は１５°であった。
【００６６】
（弾性層２）
（Ａ−２）数平均分子量（Ｍｎ）１０，０００の末端にビニル基を２個有するポリイソブチレン重合体：１００重量部、
（Ｂ−２）ポリシロキサン系硬化剤（ＳｉＨ価０．９７モル／１００ｇ）：２．７重量部、
（Ｃ−１）塩化白金酸の１０％イソプロピルアルコール溶液：０．０６重量部、
（Ｄ）カーボンブラック３０３０Ｂ（三菱化学社製）：１０重量部、
（その他）可塑剤ＰＳ−３２（出光興産社製）：７５重量部、
からなる組成物を、前記シャフトの周りに被覆し、金型内１２０℃の環境下で３０分間静置して硬化させ、厚さ７．５ｍｍの弾性層２を作製した。ＪＩＳＫ６３０１Ａ法に準拠して測定した弾性層２のみのＪＩＳＡ硬度は１５°であった。
【００６７】
（弾性層３）
日本ポリウレタン社製のＣ−４１９０（主鎖がポリエーテルでＮＣＯ含量４．５％、粘度７００ｃＰ（センチポアズ）／７５℃）の１００重量部に対して、４，４’メチレン−ビス−２クロロアニリンの１２．９重量部、ケッチェンブラックＥＣの０．８重量部を混合して、前記シャフトの周りに被覆し、８０℃、５時間硬化させて厚さ７．５ｍｍの弾性層３を作製した。ＪＩＳＫ６３０１Ａ法に準拠して測定した弾性層３のみのＪＩＳＡ硬度は７８°であった。
【００６８】
次に、表面層は、以下に示す表面層１〜１４の何れかを導電性弾性層の外周にディップ塗布して得られる。
【００６９】
（表面層１）
ポリヘキサメチレンカーボネートジオール（数平均分子量２，０００）１５０ｇ、ポリジメチルシロキサンポリオール（数平均分子量２，０００）５０ｇ、およびシクロヘキサンジイソシアネート３２ｇを、２，０００ｍｌの三口フラスコに仕込み、攪拌しながら反応（１００℃、４時間）させて、分子末端にＮＣＯ基を有するプレポリマーを得る。このプレポリマーを５０℃に冷却後、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）５８０ｇを仕込み、ＩＰＤＡ（イソホロンジアミン）１６ｇを少しずつ滴下して、鎖伸長反応（４０℃、３時間）を行った後に得た固形分をＤＭＦ：ＭＥＫ＝１：１の溶液で約６％に希釈して、表面層溶液１を作製した。この表面層溶液１を導電性弾性層上にディッピングし、８０℃で１時間乾燥させて表面層１とした。表面層１の表面粗さ（Ｒｚ）は約２μｍであった。
【００７０】
（表面層２）
ポリヘキサメチレンカーボネートジオール（数平均分子量２，０００）１５０ｇ、ポリジメチルシロキサンポリオール（数平均分子量２，０００）５０ｇ、およびシクロヘキサンジイソシアネート３２ｇを、２，０００ｍｌの三口フラスコに仕込み、攪拌しながら反応（１００℃、４時間）させて、分子末端にＮＣＯ基を有するプレポリマーを得る。このプレポリマーを５０℃に冷却後、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）５８０ｇを仕込み、１，６−ヘキサンジオール９．６ｇを少しずつ滴下して、鎖伸長反応（１００℃、３時間）を行った後に得た固形分をＤＭＦ：ＭＥＫ＝１：１の溶液で約６％に希釈して、表面層溶液２を作製した。この表面層溶液２を導電性弾性層上にディッピングし、８０℃で１時間乾燥させて表面層２とした。表面層２の表面粗さ（Ｒｚ）は約２μｍであった。
【００７１】
（表面層３）
ＰＰＧ（ポリプロピレングリコール／数平均分子量２，０００）１５０ｇ、ポリジメチルシロキサンポリオール５０ｇ、およびシクロヘキサンジイソシアネート３２ｇを、２，０００ｍｌの三口フラスコに仕込み、攪拌しながら反応（１００℃、３時間）させて、分子末端にＮＣＯ基を有するプレポリマーを得た。プレポリマーを得た後の処理を表面層１と同様にして、表面層３を得た。表面層３の表面粗さ（Ｒｚ）は約２μｍであった。
【００７２】
（表面層４）
表面層溶液１の作製手順中に生じた固形分の１００重量部に対して、平均粒径７μｍのセイカセブンＵＰ０９０８（大日精化工業社製のウレタン粒子）を２０重量部配合したものを、ＤＭＦ：ＭＥＫ＝１：１の溶液で約６％に希釈して得た表面層溶液４を導電性弾性層上にディッピングし、８０℃で１時間乾燥させて表面層４とした。表面層４の表面粗さ（Ｒｚ）は約３μｍであった。
【００７３】
（表面層５）
表面層溶液１の作製手順中に生じた固形分の１００重量部に対して、平均粒径１５μｍのセイカセブンＵＰ０９０４（大日精化工業社製のウレタン粒子）を２０重量部配合したものを、ＤＭＦ：ＭＥＫ＝１：１の溶液で約６％に希釈して得た表面層溶液５を導電性弾性層上にディッピングし、８０℃で１時間乾燥させて表面層５とした。表面層５の表面粗さ（Ｒｚ）は約６μｍであった。
【００７４】
（表面層６）
表面層溶液１の作製手順中に生じた固形分の１００重量部に対して、平均粒径１５μｍのＭＡ１０１３（日本触媒社製のＰＭＭＡ粒子）を１０重量部配合したものを、ＤＭＦ：ＭＥＫ＝１：１の溶液で約６％に希釈して得た表面層溶液６を導電性弾性層上にディッピングし、８０℃で１時間乾燥させて表面層６とした。表面層６の表面粗さ（Ｒｚ）は約６μｍであった。
【００７５】
（表面層７）
Ｅ−９８０（日本ミラクトラン社製のポリカーボネートウレタン）をＤＭＦ：ＭＥＫ＝１：１の溶液でその固形分が約６％になるように希釈し、この表面層溶液７を導電性弾性層上にディッピングし、８０℃で１時間乾燥させて表面層７とした。表面層７の表面粗さ（Ｒｚ）は約２μｍであった。
【００７６】
（表面層８）
セフラルソフトＧ−１８０Ｙ（セントラル硝子社製のフッ化ビニリデン）をＤＭＦでその固形分が約５％になるように希釈し、この表面層溶液８を導電性弾性層上にディッピングし、８０℃で１時間乾燥させて表面層８とした。表面層８の表面粗さ（Ｒｚ）は約１μｍであった。
【００７７】
（表面層９）
ＥＭ−１２０（鉛市社製のメトキシメチル化ナイロン）を固形分が１０％になるようにメタノールで希釈し、この表面層溶液９を導電性弾性層上にディッピングし、８０℃で１時間乾燥させて表面層９とした。表面層９の表面粗さ（Ｒｚ）は約１μｍであった。
【００７８】
（表面層１０〜１４）
ポリシロキサンポリオールとカーボネートポリオールとを重量比８：２で配合したポリオール成分、および水添ＭＤＩを混合し、三口フラスコに仕込んで攪拌しながら反応（１００℃、４時間）させて、分子末端にＮＣＯ基を有するプレポリマーを得て、このプレポリマーを５０℃に冷却後、ＤＭＦを仕込み、ＩＰＤＡを少しずつ滴下して、鎖伸長反応（４０℃、３時間）を起こして固形分を得る。この固形分１００重量部に対して、セイカセブンＵＰ０９０４（大日精化工業社製のウレタン粒子）を２０重量部配合し、ＤＭＦ：ＭＥＫ＝１：１の溶液で約６％に希釈して、表面層溶液を作製した。この表面層溶液を導電性弾性層上にディッピングし、８０℃で１時間乾燥させて、表面層を形成した。前記ポリオール成分、水添ＭＤＩおよびＩＰＤＡの配合率を調節することで、表１に示すような１００％モジュラスを有する表面層１０〜１４を形成した。これらにより表面層の弾性の違いによる影響を調べる。これら表面層の表面粗さ（Ｒｚ）は、５μｍ〜７μｍであった。
【００７９】
【表１】

【００８０】
弾性層１〜３と表面層１〜１４とを表２に示すように組合わせた現像ローラを作製し、実施例１〜１３および比較例１〜３とした。これら実施例および比較例の現像ローラを同種の非磁性現像方式を採用した現像装置に組み込み、ＳＵＳ製の規制ブレード、融点が７８℃のトナーを用いて出力テストを行った。なお、本テストは、接触方式の現像ローラで行った。
【００８１】
【表２】

【００８２】
出力テストによる評価は、印刷濃度、トナーフィルミングおよびブレード固着の程度の３点について行い、この評価結果を表２に示した。(1) 印刷濃度については、黒ベタで印刷出力するときの１００枚目と５，０００枚目のマクベス濃度で評価し、マクベス濃度の値が、1.4 以上を◎、1.35以上1.4 未満を○、1.3 以上1.35未満を△、1.3 未満を×で評価した。一般にマクベス濃度の値が大きければ、現像ローラがトナー帯電性とトナー搬送性とをバランス良く備えると判断される。(2) トナーフィルミングについては、黒ベタで５，０００枚印刷後の現像ローラ表面を観察し、目視でまったく観察されなければ○、目視でほとんど観察されなければ△、目視で複数箇所に観察されれば×、で示した。(3) トナーのブレード固着については、黒ベタで５，０００枚印刷後のブレード表面を布で軽く拭いた後に観察し、目視でまったく観察されなければ○、目視でほとんど観察されなければ△、目視で複数箇所に観察されれば×、で示した。
【００８３】
表面層１〜６および１０〜１４には、ポリシロキサンポリオール成分を含むポリオールと、ジアミンの鎖伸長剤とを反応させて得られたポリウレタン系樹脂を用いている。また、これら表面層には（表面層３を除いて）、前記ポリオールにポリカーボネートポリオール成分が含まれている。表２によれば、表面層１〜６，１０〜１４を備えた実施例１〜１３の現像ローラは、比較例１〜３に比べて、全体の評価が良好であり、特にトナーフィルミングとブレード固着の点で良好である。表面層１を用いた実施例１〜３を比較した場合は、弾性層１，２を用いた実施例１，２の現像ローラが、弾性層３を用いた実施例３に比べて、マクベス濃度の点でより良い結果を得ている。
【００８４】
また、実施例の中でも、表面層に粒子を含有させて、ローラの表面粗さ（Ｒｚ）を３μｍ〜１５μｍの範囲内に調整した表面層４〜６，１０〜１４を備えた実施例６〜１３は、ブレード固着の点で、他の実施例よりも良い評価を得ている。さらに、実施例９〜１３の中でも、１００％モジュラスが５×１０⁶Ｐａ〜３０×１０⁶Ｐａの範囲内にある表面層１１〜１３を備えた実施例１０〜１２は、全体の評価が非常に良い。
【００８５】
【発明の効果】
上述の如く、本発明の現像ローラによれば、表面層の主成分が、ポリオール、イソシアネートさらに必要に応じて鎖伸長剤を反応させて得たポリウレタン系樹脂であり、前記ポリオールと前記鎖伸長剤との一方または双方にポリシロキサンポリオールを含んでいるので、ポリシロキサン成分により表面層の凝集エネルギーが下がり、トナーを良好にマイナス帯電するというポリウレタン系樹脂の性質にトナー離型性が加わり、トナーフィルミングの防止を可能とする。
【００８６】
前記ポリウレタン系樹脂がウレア結合を含んでなる表面層により、高温度・高湿度環境下におけるトナー帯電量の低下が防止される。
【００８７】
前記表面層の主成分の１００％モジュラスを５×１０⁶Ｐａ〜３０×１０⁶Ｐａの範囲内に調節することが、トナーフィルミングを防止するうえでより効果的である。
【００８８】
また、表面層にナイロン系粒子やウレタン系粒子が含有されて、その表面粗さが３μｍ以上１５μｍ以下の範囲内となるように調節されると、表面層に担持されるトナーが規制部材に押圧される際に、トナーへ加わる圧力が低減され、低融点トナーのブレード固着が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る現像ローラの断面説明図である。
【図２】現像ローラとその周辺構造を示す模式図である。
【符号の説明】
1 現像ローラ
2 導電性シャフト
3 導電性弾性層
4 表面層
10 現像ローラ
11 導電性シャフト
12 導電性弾性層
13 表面層
14 トナー容器
15 非磁性トナー
16 供給ローラ
17 規制部材
18 トナー薄層
19 感光体
20 トナー像[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing roller incorporated in an apparatus employing an electrophotographic system, such as a copying machine, a printer, or a facsimile receiver, and more particularly to a developing roller used in a developing apparatus employing a non-magnetic developing system.
[0002]
[Prior art]
In an apparatus employing an electrophotographic system, the developing roller has a function of conveying toner to an electrostatic latent image carrier such as a photosensitive member. FIG. 2 is an explanatory view schematically showing the developing roller 10 used in the non-magnetic developing method using non-magnetic one-component toner and its peripheral structure. The developing roller 10 is configured by concentrically laminating a conductive elastic layer 12 around a conductive shaft 11 made of SUS or aluminum alloy and covering the conductive elastic layer 12 with a surface layer 13. The The toner 15 stored in the toner container 14 is securely carried on the surface of the developing roller by the supply roller 16, and is pressed by a regulating member 17 such as a regulating blade attached to the toner container 14 to be contact charged and frictionally charged. After the toner thin layer 18 is formed, the toner thin layer 18 adheres to the electrostatic latent image on the surface of the photoconductor 19, whereby a toner image 20 is formed. In many cases, a DC voltage or an AC voltage is applied to the developing roller 10, the supply roller 16, and the regulating blade 17 in order to adjust the surface potential. Although the illustrated developing roller has its surface in contact with the photoconductor, some of the surface is not in contact with the photoconductor.
[0003]
In such a developing roller, (1) the toner is appropriately contact-charged and frictionally charged, and (2) is provided with an appropriate elasticity for when the surface is pressed against a regulating member or toner. 3) To prevent toner sticking to the surface, so-called toner filming, the surface layer has an appropriate toner releasability, and (4) toner charge and roller resistance even in high temperature and high humidity environments. Therefore, it is required that stable characteristics can be maintained without causing a decrease.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, polyamide resins and polyurethane resins containing -NHCO- bonds have been often used as the main component of the surface layer of the developing roller in order to improve the negative chargeability of the toner (see Japanese Patent Publication No. 50-13661). ), Various improvements have been made to the surface layer using these resins. There are two types of non-magnetic development methods: contact with the photoconductor and non-contact method. However, when the above-mentioned polyamide-based resin or polyurethane-based resin is used for the surface layer, these resins have a high water absorption rate. Regardless of the method and non-contact method, the toner charge amount in a high temperature and high humidity environment (35 ° C 85% RH (relative humidity)) is significantly lower than in a normal environment (23 ° C 60% RH). In addition, when used for a long time even in a normal environment, toner filming is likely to occur, and when this occurs, there is a problem that the charge amount and transport amount of the toner are reduced, which causes a deterioration in image quality.
[0005]
Further, when a fluorine-based resin or a hydrocarbon-based resin that hardly causes toner filming is used for the surface layer, there is a problem that it is difficult to negatively charge the toner satisfactorily.
[0006]
In order to solve these problems, polycarbonate urethane may be used as the surface layer resin. However, even in this case, the developing roller is highly dependent on the environment, and depending on the type of toner, toner filming is likely to occur particularly in the case of a toner having a low melting point of about 80 ° C. or less. There is also a problem that the material melts when pressed by the regulating member and adheres to the regulating member.
[0007]
Further, a surface layer described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-244392 has been disclosed as a means for avoiding toner filming. This surface layer uses, as a main component, a silicone-modified polycarbonate containing a bisphenol A derivative, instead of using a low-hardness urethane-based resin that easily causes toner filming. However, since the surface layer has a high silicone content, the surface layer is easily damaged by the toner and the regulating member, and the durability of the roller is not always sufficient. Further, since the bisphenol A derivative is used, the surface layer has a high elasticity at the time of low deformation, so that there is a problem that the surface layer cannot follow the deformation of the elastic layer as a base and the image unevenness is likely to occur. .
[0008]
In view of these problems, the present invention solves the problems of conventional developing rollers, prevents a decrease in charge amount of toner in a high temperature / high humidity environment, and causes toner filming when a low melting point toner is used. And a developing roller having a surface layer that prevents the toner from sticking to the blade and has an appropriate elasticity to prevent image unevenness.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors have made extensive studies focusing on the molecular skeleton of polyurethane having good toner negative chargeability and appropriate elasticity. Has adopted the developing roller of the present invention, focusing on the fact that it is effective to employ a polyurethane resin as a main component of the surface layer and to reduce the cohesive energy of this polyurethane resin.
That is, the first developing roller of the present invention is a developing roller configured by concentrically laminating an elastic layer around a conductive shaft and a single or a plurality of resin layers on the elastic layer. Of these, at least the main component of the surface layer is a polyurethane-based resin obtained by reacting a polyol, an isocyanate and, if necessary, a chain extender, and one or both of the polyol and the chain extender contains a polysiloxane skeleton. seen, the polyol comprises a polycarbonate polyol, the surface layer nylon particles or urethane particles are contained in a 100% modulus of the surface layer is ^{^{8 × 10 6 Pa~20 × 10 6}} Pa, the surface of the roller The roughness is 3 μm or more and 15 μm or less . The chain extender according to the present invention is not limited to bifunctional substances such as diols and diamines, but also includes polyfunctional substances such as polyols and polyamines, and can be used as a diversified agent.
[0010]
The polysiloxane skeleton is preferably adjusted so as to be contained in the polyurethane resin in an amount of 5 wt% to 70 wt%.
[0011]
More preferably, the polyurethane resin contains a urea bond.
[0012]
Further, the second developing roller of the present invention is a developing roller configured by concentrically laminating an elastic layer around a conductive shaft and a single or a plurality of resin layers on the elastic layer. main component of the out at least the surface layer, a polyol, a polyurethane resin obtained by reacting a chain extender and if necessary an isocyanate, said polyurethane resin is seen containing a urea bond, wherein the polyol comprises a polycarbonate polyol , nylon particles or urethane particles are contained in the surface layer, the 100% modulus of the surface layer is ^{^{8 × 10 6 Pa~20 × 10 6}} Pa, the surface roughness of the roller is 3μm or 15μm or less Is.
[0013]
In the first and second developing rollers described above, it is more preferable that polycarbonate polyol is included as the polyol.
[0014]
The developing roller may be the 100% modulus of the surface layer is within the range of ^{^{5 × 10 6 Pa~30 × 10 6}} Pa are preferred.
[0015]
Further, as the toner carried on the surface layer, a toner having a melting point of 80 ° C. or less can be used.
[0016]
Further, it is preferable to adjust the surface roughness of the developing roller within a range of 3 μm to 15 μm from the viewpoint of preventing toner blade sticking. In order to obtain this surface roughness, it is desirable for the surface layer to contain nylon particles or urethane particles. In addition, the surface roughness in this invention means the measured value (Rz) based on JISB0601-1994.
[0017]
And especially as the elastic layer,
(A) a polymer comprising at least one alkenyl group in the molecule, wherein the repeating unit constituting the main chain is mainly an oxyalkylene unit or a saturated hydrocarbon-based unit;
(B) a curing agent containing at least two hydrosilyl groups in the molecule;
(C) a hydrosilylation catalyst;
(D) a conductivity imparting agent;
When a reaction product of a curable composition containing as a main component is used, favorable elasticity can be given to the developing roller.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, various typical examples of the developing roller according to the present invention will be described.
FIG. 1 is an explanatory sectional view of a developing roller 1 according to the present invention. The developing roller 1 is provided with a conductive elastic layer 3 around a conductive shaft 2 made of SUS (stainless steel), aluminum alloy or conductive resin having a diameter of about 1 mm to 25 mm. A surface layer 4 is formed thereon. A single layer of a resistance adjusting layer for adjusting the electric resistance of the developing roller, a primer layer for improving the adhesion between the conductive elastic layer and the surface layer, or the like between the conductive elastic layer and the surface layer. It may contain multiple layers.
[0019]
The roller resistance after coating the surface layer is adjusted to be in the range of 10 ⁴ Ω to ^{10 10} Ω, preferably 10 ⁵ Ω to 10 ⁸ Ω. This is because when the roller resistance is less than 10 ⁴ Ω, a leakage current or the like is generated from the surface of the developing roller, and when the roller resistance exceeds 10 ¹⁰ Ω, toner filming or the like is likely to occur and the image quality is deteriorated. . This roller resistance is obtained by placing the developing roller horizontally on the metal plate, applying a load of 500 g to each end of the conductive shaft in the direction of the metal plate, and applying a DC voltage of 100 volts between the shaft and the metal plate. Is a measured value.
[0020]
The main component of the surface layer according to the present invention is a polyurethane-based resin obtained by reacting a polyol and an isocyanate with a chain extender, if necessary, and (1) one of the polyol and the chain extender. Or a polyurethane-based resin obtained by both containing a polysiloxane skeleton, (2) a polyurethane-based resin introduced with a urea bond using a polyamine or the like as the chain extender, or (3) a polyol containing a polysiloxane skeleton, A polyurethane resin obtained by reacting with a chain extender containing polyamine or the like is used.
[0021]
Examples of the polyol include known polyurethane polyols such as polyethylene diadipate, polyethylene butylene adipate, polytetramethylene ether glycol, poly-ε-caprolactone diol, polycarbonate polyol, and polypropylene glycol. Among these, the use of polycarbonate polyol is particularly preferable from the viewpoint of preventing a decrease in toner charge amount under a high temperature and high humidity environment. The polycarbonate polyol is more preferably an aliphatic or alicyclic polycarbonate polyol such as polyhexamethylene carbonate diol.
[0022]
Examples of the isocyanate include known 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI), cyclohexane diisocyanate, hydrogenated MDI, isophorone diisocyanate, 1,3-xylylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6- Examples include tolylene diisocyanate. Furthermore, urethane prepolymers obtained by reacting these isocyanates with polyols or polyamines so as to have isocyanate groups at the molecular ends can also be used.
[0023]
Examples of the chain extender include ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, ethylenediamine, trimethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, isophoronediamine (IPDA), and hydrazine. Etc.
[0024]
When the polysiloxane skeleton is included in the surface layer, the cohesive energy of the surface layer is lowered by the polysiloxane skeleton, so that the surface layer has a good toner releasability, and the toner is negatively charged well and has a high resistance to resistance. Since it also has the characteristics of a polyurethane-based resin that enhances abrasion, it is possible to prevent toner filming, charge the toner satisfactorily, and increase the durability of the roller. This is also effective when a low-melting toner having a melting point of 80 ° C. or lower is used. The content of the polysiloxane skeleton in the polyurethane resin is 5% by weight to 70% by weight, preferably 5% by weight to 45% by weight, and more preferably 20% by weight to 40% by weight. And from the viewpoint of preventing toner filming. In addition, the polysiloxane skeleton according to the present invention may include other skeletons containing a polysiloxane skeleton in one molecule, such as a silicone-modified polycarbonate polyol.
[0025]
Examples of the polyol containing a polysiloxane skeleton include compounds represented by the following chemical formulas (I) to (IV), which are typical from the viewpoint of availability.
[0026]
[Chemical 1]

(A is an integer of 2 or more. R ¹ and R ² are an alkyl group, a fluoroalkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or a substituted aryl group, and R ³ and R ⁴ are an alkylene group or a substituted alkylene group. .)
[0027]
[Chemical 2]

(B is an integer of 1 or more, c is an integer of 2 or more. R ^{5 to} R ¹¹ are an alkyl group, a fluoroalkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a substituted aryl group, and R ¹² is an alkylene group or a substituted group. An alkylene group.)
[0028]
[Chemical 3]

(D, e, f, and g are integers of 1 or more. R ^{13 to} R ¹⁷ are an alkyl group, a fluoroalkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a substituted aryl group.)
[0029]
[Formula 4]

(H, i, n, m is an integer of 1 or more. R ^{18 to} R ²⁵ are an alkyl group, a fluoroalkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a substituted aryl group, and R ²⁶ and R ²⁷ are An alkylene group or a substituted alkylene group.)
[0030]
The polysiloxane polyols represented by the above chemical formulas (I) to (IV) can be reacted as a main chain or as a side chain. A reaction intermediate between such a polysiloxane polyol and the above-described isocyanate, in which either the reactive group of the polysiloxane polyol or the isocyanate group of the isocyanate remains, is also a polyurethane resin according to the present invention Can be used to generate
[0031]
In addition, when a urea bond is introduced into the polyurethane-based resin which is the main component of the surface layer, it is preferable because the surface layer can be given a property that the toner charge amount does not decrease even in a high temperature and high humidity environment. As this polyurethane-based resin, a urethane prepolymer having an isocyanate group at a molecular end into which a urea bond has been introduced by the reaction of the above-described isocyanate with a polyol or polyamine can be used. Moreover, what introduce | transduced the urea bond into the polyurethane-type resin using polyamine as a chain extender can also be used.
[0032]
In order to avoid blade sticking of low melting point toner having a melting point of 80 ° C. or less, nylon particles or urethane particles are added to the surface layer to form uneven portions on the surface layer, and the addition of these particles The surface roughness (Rz) is preferably adjusted in the range of 3 μm to 15 μm, particularly 5 μm to 10 μm by adjusting the amount. Thereby, when the toner carried on the surface layer is pressed against the regulating member, the pressure applied to the toner is reduced, so that the phenomenon that the toner melts and adheres to the regulating member is extremely reduced. The non-magnetic toner used for such a developing roller is a low-melting toner having a melting point of 80 ° C. or less and an average particle diameter of 3 μm to 10 μm, for example, a color pigment made of styrene acrylic or polyester thermoplastic resin, etc. Nonmagnetic toner formed by covering with can be used.
[0033]
To give appropriate elasticity to the surface layer described above, a polyol as described above, the isocyanate and by adjusting the amount of chain extender, × 10 ⁶ 5 100% modulus of the polyurethane resin Pa to 30 × 10 ⁶ Pa, particularly Is preferably in the range of 8 × 10 ⁶ Pa to 20 × 10 ⁶ Pa. When the 100% modulus is less than 5 × 10 ⁶ Pa, the surface layer exhibits high adhesiveness, so that toner filming is liable to occur, and the toner is not favorably frictionally charged, so the toner charge amount is reduced. On the other hand, if the 100% modulus exceeds 30 × 10 ⁶ Pa, the elasticity of the surface layer becomes too high, and the surface layer cannot follow the deformation of the conductive elastic layer as a base, and image unevenness is likely to occur. When the surface layer surface is pressed against the regulating member or the like, the pressure applied to the toner carried on the surface becomes too high, and the toner is liable to crack or adhere to the regulating blade.
[0034]
Since the surface layer according to the present invention includes a polysiloxane skeleton and a polycarbonate skeleton, the dielectric constant is relatively small and has a large capacitance. Therefore, in the case of a non-contact type developing roller in which the roller surface and the photoconductor do not contact each other. Particularly preferred.
[0035]
Examples of the method for forming the surface layer include dipping, spraying, roll coating, and brush coating depending on the viscosity of the resin component constituting the surface layer. However, the present invention does not particularly limit this forming method. Absent. Further, a surface layer made of the polyurethane resin may be directly formed, or a polyurethane polymer prepolymer is applied on the conductive elastic layer, and the surface is dried, cured, and reacted at a predetermined temperature. A layer may be formed.
[0036]
As the conductive elastic layer,
(A) a polymer comprising at least one alkenyl group in the molecule, wherein the repeating unit constituting the main chain is mainly an oxyalkylene unit or a saturated hydrocarbon-based unit;
(B) a curing agent containing at least two hydrosilyl groups in the molecule;
(C) a hydrosilylation catalyst;
(D) a conductivity imparting agent;
It is preferable to use a reaction product of a curable composition containing as a main component. When the conductive elastic layer is composed of an oxyalkylene-based composition, this composition is preferable from the viewpoint of workability because it has a low viscosity before curing and a low hardness after curing, and the conductive elastic layer is a saturated hydrocarbon. When the composition is composed of a system composition, the composition has a low water absorption rate, which is preferable from the viewpoint of stability in a high humidity environment.
[0037]
The polymer of the component (A) in this curable composition is a component that is cured by a hydrosilylation reaction with the component (B) and has at least one alkenyl group in the molecule, so that the hydrosilylation reaction occurs. It becomes polymer and hardens. The number of alkenyl groups contained in component (A) is at least one from the viewpoint of hydrosilylation reaction with component (B). From the viewpoint of rubber elasticity, in the case of a linear molecule, In the case of a branched molecule having two alkenyl groups at both ends, it is desirable that two or more alkenyl groups exist at the molecular end. The main repeating unit constituting the main chain of component (A) is an oxyalkylene unit or a saturated hydrocarbon unit.
[0038]
In the case of a polymer in which the main repeating unit constituting the main chain is an oxyalkylene unit, the volume resistivity is preferably 10 ⁸ to 10 ⁹ Ωcm only by adding a small amount of a conductivity-imparting agent. From the viewpoint of reducing the hardness of the cured product, an oxyalkylene polymer in which the repeating unit is an oxyalkylene unit, and an oxypropylene polymer in which the repeating unit is an oxypropylene unit are preferable.
[0039]
Here, the oxyalkylene polymer refers to a polymer comprising 30% or more, preferably 50% or more, of oxyalkylene units among the units constituting the main chain. May be units used from compounds having two or more active hydrogens, such as ethylene glycol, bisphenol compounds, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol and the like, which are used as the main substances in the production of the polymer. In the case of an oxypropylene polymer, it may be a copolymer (including a graft polymer) with a unit composed of ethylene oxide, butylene oxide, or the like.
[0040]
The molecular weight of the oxide alkylene polymer of the component (A) as described above is from 500 to 50,000 in terms of number average molecular weight (Mn), from the viewpoint of improving the balance between reactivity and low hardness, It is preferable that it is 000-40,000. In particular, those having a number average molecular weight of 5,000 or more, more preferably 5,000 to 40,000 are preferred. When the number average molecular weight is less than 500, it becomes difficult to obtain sufficient mechanical properties (rubber hardness, elongation) and the like when the curable composition is cured. On the other hand, if the number average molecular weight is too large, the molecular weight per alkenyl group contained in the molecule increases or the reactivity decreases due to steric hindrance, so that curing is often insufficient. Also, the viscosity tends to be too high and the processability tends to deteriorate.
[0041]
There is no particular limitation on the alkenyl group of the oxyalkylene polymer, but the following general formula (1),
[0042]
H ₂ C═C (R ¹ ) − (1)
(Wherein R ¹ is a hydrogen atom or a methyl group)
[0043]
Is particularly preferable from the viewpoint of excellent curability.
[0044]
In addition, one of the characteristics of this curable composition is that it is easy to set a low hardness, and in order to exhibit this characteristic, the number of alkenyl groups is preferably 2 or more at the molecular end. If the number of alkenyl groups is too large compared to the molecular weight of the polymer, it becomes rigid and it becomes difficult to obtain good rubber elasticity.
[0045]
In addition, when the component (A) is a polymer in which the main repeating unit constituting the main chain is a saturated hydrocarbon unit, the water absorption is low, and the environmental fluctuation of electric resistance is small and preferable. In the case of this polymer, as in the case of the oxyalkylene polymer, the component (B) is a component that is cured by a hydrosilylation reaction and has at least one alkenyl group in the molecule. The reaction takes place to form a polymer and cure. The number of alkenyl groups contained in component (A) is at least one from the viewpoint of hydrosilylation reaction with component (B). From this point, in the case of a linear molecule, it is preferable that two exist at both ends of the molecule, and in the case of a molecule having a branch, it is preferable that two or more exist at the end of the molecule.
[0046]
Typical examples of the polymer in which the main repeating unit constituting the main chain is a saturated hydrocarbon-based unit include isobutylene-based polymers, hydrogenated isoprene-based polymers, and hydrogenated butadiene-based polymers. These polymers may contain repeating units of other components such as a copolymer, but contain at least a saturated hydrocarbon-based unit of 50% or more, preferably 70% or more, more preferably 90% or more. This is important in order not to impair the feature of the saturated hydrocarbon system having a low water absorption rate.
[0047]
The molecular weight of the polymer of the component (A) in which the main repeating unit constituting the main chain is a saturated hydrocarbon unit is 500 to 50,000 in terms of number average molecular weight (Mn) from the viewpoint of ease of handling. In terms of workability, it is preferably about 1,000 to 15,000, which is liquid and fluid at normal temperature.
[0048]
The alkenyl group introduced into the saturated hydrocarbon polymer is the same as in the case of the oxyalkylene polymer.
[0049]
Accordingly, as a preferred specific example of the polymer having at least one alkenyl group in the molecule as the component (A) and the main repeating unit constituting the main chain being a saturated hydrocarbon series, Polyisobutylene, hydrogenated polybutadiene, and hydrogenated polyisoprene having a linear number average molecular weight (Mn) of 2,000 to 15,000 and Mw / Mn of 1.1 to 1.2 having two alkenyl groups Examples thereof include a system polymer.
[0050]
Further, the component (B) in the curable composition is not particularly limited as long as it is a compound having at least two hydrosilyl groups in the molecule, but if the number of hydrosilyl groups contained in the molecule is too large, However, since a large amount of hydrosilyl groups are likely to remain in the cured product and cause voids and cracks, the number of hydrosilyl groups contained in the molecule is preferably 50 or less. Further, 2 to 30 and more preferably 2 to 20 are preferable from the viewpoint of rubber elasticity control and storage stability of the cured product, and 20 in terms of easily preventing foaming during curing. In the following, 3 is preferable in that it is difficult to cause poor curing even when the hydrosilyl group is deactivated, and the most preferable range is 3 to 20.
[0051]
In the present invention, having one hydrosilyl group means having one H bonded to Si. In the case of SiH ₂ , it has two hydrosilyl groups, but bonded to Si. It is preferable that H is bonded to different Si from the viewpoint of rubber elasticity and rubber elasticity.
[0052]
The molecular weight of the component (B) is 30,000 or less in terms of number average molecular weight (Mn) from the viewpoint of dispersibility and roller processability when a conductivity imparting agent (component (D)) described later is added. It is preferably 20,000 or less, particularly 15,000 or less. In consideration of the reactivity and compatibility of the component (A), 300 to 10,000 are preferable.
[0053]
Regarding the component (B), the cohesive force of the component (A) is larger than the cohesive force of the component (B), so that phenyl group-containing modification is important in terms of compatibility. A styrene modified body is preferable in terms of compatibility and availability, and an α-methylstyrene modified body is preferable in view of storage stability.
[0054]
The hydrosilylation catalyst as component (C) is not particularly limited as long as it can be used as a hydrosilylation catalyst. Solid platinum, simple platinum such as alumina, chloroplatinic acid (including complexes such as alcohol), various platinum complexes, metal chlorides such as rhodium, ruthenium, iron, aluminum, titanium, etc. Can be mentioned. Among these, chloroplatinic acid, platinum-olefin complex, and platinum-vinylsiloxane complex are preferable from the viewpoint of catalytic activity. These catalysts may be used alone or in combination of two or more.
[0055]
The use ratio of the component (A) and the component (B) in the curable composition as described above is such that the hydrosilyl group in the component (B) is 0.2 to 5 per mole of the alkenyl group in the component (A). 0 mol, more preferably 0.4 to 2.5 mol is preferable from the viewpoint of rubber elasticity.
[0056]
The amount of the component (C) used is 10 ^-1 to 10 ^-8 mol, more preferably 10 ^-1 to 10 ^-6 mol, particularly 10 ^{-3 with} respect to 1 mol of the alkenyl group in the component (A). It is preferably used in the range of -10 ^-6 mol. The reaction does not proceed unless the usage fee of component (C) is less than 10 ^-8 mol. On the other hand, hydrosilylation catalysts are generally expensive and have a corrosive, and since the cured product hydrogen gas generate a large amount has a property that results in foaming greater than 10 ^-1 mol It is preferable not to use them.
[0057]
Furthermore, if a conductivity imparting agent is added as a component (D) to the curable composition as described above to obtain a conductive composition, it is suitable as a developing roller. Examples of the conductivity imparting agent of the component (D) include carbon black, metal fine powder, and organic compounds having a quaternary ammonium base, a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a sulfate ester group, a phosphate ester group, and the like. Alternatively, an antistatic agent such as a polymer, an ether ester amide, an ether imide polymer, an ethylene oxide-epihalohydrin copolymer, a compound having a conductive unit represented by methoxypolyethylene glycol acrylate, or a polymer compound, Examples thereof include compounds that can impart conductivity. These conductivity-imparting agents may be used alone or in combination of two or more.
[0058]
(D) It is preferable from the point which does not raise rubber hardness that the addition amount of the electroconductivity imparting agent which is a component shall be 30 weight% or less with respect to the total amount of (A)-(C) component. On the other hand, it is preferably 10% by weight or more from the viewpoint of obtaining uniform resistance, and the addition amount is determined from the balance of physical properties so that the required rubber hardness and the volume resistivity of the cured product are 10 ³ to 10 ¹⁰ Ωcm. Good.
[0059]
Furthermore, the curable composition contains, in addition to the components (A) to (D), a storage stability improver, for example, a compound having an aliphatic unsaturated bond, an organic phosphorus compound, an organic sulfur compound, and a nitrogen content. A compound, a tin compound, an organic peroxide, or the like may be added. Specific examples thereof include, but are not limited to, benzothiazole, thiazole, dimethyl malate, dimethylacetylene carbosichelate, 2-pentenenitrile, 2,3-dichloropropene, quinoline, and the like. . Among these, thiazole and dimethyl malate are particularly preferable from the viewpoint of achieving both pot life and fast curability. In addition, the said storage stability improving agent may be used independently and may be used together 2 or more types.
[0060]
In addition, fillers, storage stabilizers, plasticizers, ultraviolet absorbers, lubricants, pigments and the like for improving processability and cost may be added to the curable composition.
[0061]
The developing roller according to the present invention is composed of the curable composition as described above, and other elastic materials such as urethane rubber, chloroprene rubber, EP rubber, and the like, for example, a conductive shaft composed mainly of a metal shaft made of SUS or the like. The conductive elastic layer is formed around the shaft by performing casting, injection, extrusion molding, etc. on the mold in which is installed, and heat curing at an appropriate temperature and time. In this case, it may be post-cured after semi-curing. From the conductive elastic layer, the resin constituting the surface layer is applied to a predetermined thickness by spray coating, dip coating or the like, and dried and cured at a predetermined temperature, whereby the developing roller of the present invention is obtained.
[0062]
【Example】
Hereinafter, specific Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 3 of the developing roller according to the present invention will be described. Examples 1 to 9, 12, and 13 are reference examples.
[0063]
In the developing rollers according to Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 3, a conductive elastic layer having a thickness of about 7.5 mm is provided around a SUS shaft having a diameter of 10 mm, and a surface is provided on the outer periphery of the conductive elastic layer. It is constructed by coating a layer. Below, the specific structure of a conductive elastic layer and a surface layer is demonstrated. In addition, these Examples do not limit this invention at all.
[0064]
The conductive elastic layer is provided around the shaft using any one of elastic layers 1 to 3 listed below.
[0065]
(Elastic layer 1)
(A-1) Number average molecular weight (Mn) 8,000, terminal allylated polyoxypropylene polymer having molecular weight distribution 2: 100 parts by weight
(B-1) polysiloxane curing agent (SiH value 0.36 mol / 100 g): 6.6 parts by weight,
(C-1) 10% isopropyl alcohol solution of chloroplatinic acid: 0.06 parts by weight,
(D) Carbon black 3030B (Mitsubishi Chemical Corporation): 7 parts by weight
Were mixed and degassed under reduced pressure (10 mmHg or less, 120 minutes). The obtained composition was coated around the shaft and allowed to stand for 30 minutes in a mold at 120 ° C. for curing to prepare a rubber elastic body having a thickness of 7.5 mm. The JIS A hardness of only the elastic layer 1 measured in accordance with JIS K 6301 A method was 15 °.
[0066]
(Elastic layer 2)
(A-2) Polyisobutylene polymer having two vinyl groups at the end of 10,000 number average molecular weight (Mn): 100 parts by weight
(B-2) Polysiloxane curing agent (SiH value 0.97 mol / 100 g): 2.7 parts by weight,
(C-1) 10% isopropyl alcohol solution of chloroplatinic acid: 0.06 parts by weight,
(D) Carbon black 3030B (Mitsubishi Chemical Corporation): 10 parts by weight,
(Others) Plasticizer PS-32 (made by Idemitsu Kosan Co., Ltd.): 75 parts by weight
The composition consisting of the above was coated around the shaft, and allowed to stand for 30 minutes in an environment of 120 ° C. in a mold and cured to prepare an elastic layer 2 having a thickness of 7.5 mm. The JIS A hardness of only the elastic layer 2 measured in accordance with JIS K 6301 A method was 15 °.
[0067]
(Elastic layer 3)
4,4'methylene-bis-2chloroaniline with 100 parts by weight of C-4190 (polyurethane, polyether, NCO content 4.5%, viscosity 700 cP (centipoise) / 75 ° C) manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd. 12.9 parts by weight and 0.8 parts by weight of Ketjen Black EC were mixed, coated around the shaft, and cured at 80 ° C. for 5 hours to produce an elastic layer 3 having a thickness of 7.5 mm. . The JIS A hardness of only the elastic layer 3 measured in accordance with JIS K 6301 A method was 78 °.
[0068]
Next, the surface layer is obtained by dip-coating one of the following surface layers 1 to 14 on the outer periphery of the conductive elastic layer.
[0069]
(Surface layer 1)
150 g of polyhexamethylene carbonate diol (number average molecular weight 2,000), 50 g of polydimethylsiloxane polyol (number average molecular weight 2,000), and 32 g of cyclohexane diisocyanate are charged into a 2,000 ml three-necked flask and reacted with stirring (100 And a prepolymer having an NCO group at the molecular end. After cooling this prepolymer to 50 ° C., 580 g of DMF (dimethylformamide) was charged, and 16 g of IPDA (isophoronediamine) was added dropwise little by little to carry out a chain extension reaction (40 ° C., 3 hours). Was diluted to about 6% with a solution of DMF: MEK = 1: 1 to prepare a surface layer solution 1. The surface layer solution 1 was dipped on the conductive elastic layer and dried at 80 ° C. for 1 hour to obtain the surface layer 1. The surface roughness (Rz) of the surface layer 1 was about 2 μm.
[0070]
(Surface layer 2)
150 g of polyhexamethylene carbonate diol (number average molecular weight 2,000), 50 g of polydimethylsiloxane polyol (number average molecular weight 2,000), and 32 g of cyclohexane diisocyanate are charged into a 2,000 ml three-necked flask and reacted with stirring (100 And a prepolymer having an NCO group at the molecular end. This prepolymer is cooled to 50 ° C., charged with 580 g of DMF (dimethylformamide), 9.6 g of 1,6-hexanediol is added dropwise little by little, and a chain extension reaction (100 ° C., 3 hours) is performed. The solid content was diluted with a solution of DMF: MEK = 1: 1 to about 6% to prepare a surface layer solution 2. This surface layer solution 2 was dipped on the conductive elastic layer and dried at 80 ° C. for 1 hour to obtain a surface layer 2. The surface roughness (Rz) of the surface layer 2 was about 2 μm.
[0071]
(Surface layer 3)
PPG (polypropylene glycol / number average molecular weight 2,000) 150 g, polydimethylsiloxane polyol 50 g, and cyclohexane diisocyanate 32 g were charged into a 2,000 ml three-necked flask and reacted (100 ° C., 3 hours) with stirring to obtain molecules. A prepolymer having an NCO group at the end was obtained. The surface layer 3 was obtained in the same manner as the surface layer 1 after the prepolymer was obtained. The surface roughness (Rz) of the surface layer 3 was about 2 μm.
[0072]
(Surface layer 4)
DMF containing 20 parts by weight of Seika Seven UP0908 (urethane particles manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd.) having an average particle diameter of 7 μm with respect to 100 parts by weight of the solid content generated during the preparation procedure of the surface layer solution 1 : Surface layer solution 4 obtained by diluting with MEK = 1: 1 solution to about 6% was dipped on the conductive elastic layer and dried at 80 ° C. for 1 hour to form surface layer 4. The surface roughness (Rz) of the surface layer 4 was about 3 μm.
[0073]
(Surface layer 5)
DMF containing 20 parts by weight of Seika Seven UP0904 (urethane particles manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd.) having an average particle size of 15 μm with respect to 100 parts by weight of the solid content generated during the preparation procedure of the surface layer solution 1 : Surface layer solution 5 obtained by diluting with MEK = 1: 1 solution to about 6% was dipped on the conductive elastic layer and dried at 80 ° C. for 1 hour to form surface layer 5. The surface roughness (Rz) of the surface layer 5 was about 6 μm.
[0074]
(Surface layer 6)
DMF: MEK = 1 is obtained by blending 10 parts by weight of MA1013 (PMMA particles made by Nippon Shokubai Co., Ltd.) having an average particle size of 15 μm with respect to 100 parts by weight of the solid content generated during the preparation procedure of the surface layer solution 1. The surface layer solution 6 obtained by diluting to about 6% with 1 solution was dipped on the conductive elastic layer and dried at 80 ° C. for 1 hour to form the surface layer 6. The surface roughness (Rz) of the surface layer 6 was about 6 μm.
[0075]
(Surface layer 7)
E-980 (polycarbonate urethane manufactured by Nihon Milactolan) was diluted with a solution of DMF: MEK = 1: 1 so that the solid content was about 6%, and this surface layer solution 7 was dipped on the conductive elastic layer. And it was made to dry at 80 degreeC for 1 hour, and it was set as the surface layer 7. The surface roughness (Rz) of the surface layer 7 was about 2 μm.
[0076]
(Surface layer 8)
Cefralsoft G-180Y (vinylidene fluoride manufactured by Central Glass Co., Ltd.) is diluted with DMF so that the solid content thereof becomes about 5%, and this surface layer solution 8 is dipped on the conductive elastic layer, and 1 at 80 ° C. The surface layer 8 was obtained by drying for a period of time. The surface roughness (Rz) of the surface layer 8 was about 1 μm.
[0077]
(Surface layer 9)
EM-120 (Methoxymethylated nylon manufactured by Lead City Co., Ltd.) is diluted with methanol so that the solid content is 10%, and this surface layer solution 9 is dipped on the conductive elastic layer and dried at 80 ° C. for 1 hour. Thus, the surface layer 9 was obtained. The surface roughness (Rz) of the surface layer 9 was about 1 μm.
[0078]
(Surface layers 10-14)
A polyol component blended with polysiloxane polyol and carbonate polyol at a weight ratio of 8: 2, and hydrogenated MDI are mixed, charged into a three-necked flask, reacted with stirring (100 ° C., 4 hours), and NCO at the molecular end. A prepolymer having a group is obtained, and after cooling this prepolymer to 50 ° C., DMF is added and IPDA is added dropwise little by little to cause a chain extension reaction (40 ° C., 3 hours) to obtain a solid content. 20 parts by weight of Seika Seven UP0904 (urethane particles manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd.) is blended with 100 parts by weight of this solid content, diluted to about 6% with a solution of DMF: MEK = 1: 1, A layer solution was prepared. This surface layer solution was dipped on the conductive elastic layer and dried at 80 ° C. for 1 hour to form a surface layer. By adjusting the blending ratio of the polyol component, hydrogenated MDI, and IPDA, surface layers 10 to 14 having 100% modulus as shown in Table 1 were formed. By these, the influence by the difference in elasticity of the surface layer is investigated. The surface roughness (Rz) of these surface layers was 5 μm to 7 μm.
[0079]
[Table 1]

[0080]
Developing rollers in which the elastic layers 1 to 3 and the surface layers 1 to 14 were combined as shown in Table 2 were produced and used as Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 3. The developing rollers of these examples and comparative examples were incorporated into a developing device employing the same type of non-magnetic developing method, and an output test was performed using a SUS regulation blade and toner having a melting point of 78 ° C. This test was performed with a contact type developing roller.
[0081]
[Table 2]

[0082]
The evaluation by the output test was performed for three points of printing density, toner filming and blade fixing degree, and the evaluation results are shown in Table 2. (1) The print density is evaluated by the Macbeth density of the 100th and 5,000th sheets when printing with black solids. The Macbeth density value is 1.4 or more, ◎, 1.35 or more and less than 1.4, A value of 1.3 or more and less than 1.35 was evaluated as Δ, and a value of less than 1.3 was evaluated as ×. In general, if the Macbeth density value is large, it is determined that the developing roller has a good balance between toner chargeability and toner transportability. (2) For toner filming, observe the surface of the developing roller after printing 5,000 sheets with black solid, ○ if it is not observed at all, △ if it is hardly observed visually, and visually observed at multiple locations When indicated, it is indicated by x. (3) Toner blade fixation was observed after lightly wiping the surface of the blade after printing 5,000 sheets of black with a cloth, ○ if not visually observed, △ if hardly observed visually, If it was observed visually at a plurality of locations, it was indicated by x.
[0083]
For the surface layers 1 to 6 and 10 to 14, a polyurethane-based resin obtained by reacting a polyol containing a polysiloxane polyol component with a diamine chain extender is used. In these surface layers (excluding the surface layer 3), the polyol contains a polycarbonate polyol component. According to Table 2, the developing rollers of Examples 1 to 13 having the surface layers 1 to 6 and 10 to 14 have a good overall evaluation as compared with Comparative Examples 1 to 3, particularly toner filming. Good in terms of blade fixation. When Examples 1 to 3 using the surface layer 1 are compared, the developing rollers of Examples 1 and 2 using the

elastic layers

1 and 2 have a Macbeth density as compared with Example 3 using the elastic layer 3. In terms of getting better results.
[0084]
Moreover, among Examples, Examples 6 to 6 including surface layers 4 to 6 and 10 to 14 in which particles are included in the surface layer and the surface roughness (Rz) of the roller is adjusted in a range of 3 to 15 μm. No. 13 has a better evaluation than the other examples in terms of blade fixation. Furthermore, in the examples 9-13, examples 10-12 with a surface layer 11 to 13 100% modulus is in the range of ^{^{5 × 10 6 Pa~30 × 10 6}} Pa , the entire evaluation is extremely Good for.
[0085]
【The invention's effect】
As described above, according to the developing roller of the present invention, the main component of the surface layer is a polyurethane resin obtained by reacting a polyol, an isocyanate, and, if necessary, a chain extender, and the polyol and the chain extender. Since one or both of them contain a polysiloxane polyol, the polysiloxane component lowers the cohesive energy of the surface layer, and the toner releasability is added to the properties of the polyurethane-based resin that favorably negatively charge the toner. It is possible to prevent ming.
[0086]
The surface layer in which the polyurethane resin contains a urea bond prevents a decrease in toner charge amount under a high temperature / high humidity environment.
[0087]
Adjusting the 100% modulus of the main component of the surface layer within the range of 5 × 10 ⁶ Pa to 30 × 10 ⁶ Pa is more effective in preventing toner filming.
[0088]
Further, when the surface layer contains nylon-based particles or urethane-based particles and the surface roughness is adjusted to be within the range of 3 μm or more and 15 μm or less, the toner carried on the surface layer is pressed against the regulating member. In doing so, the pressure applied to the toner is reduced, and the low melting point toner is prevented from sticking to the blade.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of a developing roller according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a developing roller and its peripheral structure.
[Explanation of symbols]
1 Developing roller
2 Conductive shaft
3 Conductive elastic layer
4 Surface layer
10 Developing roller
11 Conductive shaft
12 Conductive elastic layer
13 Surface layer
14 Toner container
15 Non-magnetic toner
16 Supply roller
17 Regulatory members
18 Toner thin layer
19 photoconductor
20 Toner image

Claims

In a developing roller configured by concentrically laminating an elastic layer around a conductive shaft and a single or a plurality of resin layers on the elastic layer, at least a main component of a surface layer of the resin layer is a polyol, isocyanate Furthermore, it is a polyurethane-based resin obtained by reacting a chain extender if necessary, and one or both of the polyol and the chain extender contains a polysiloxane skeleton, the polyol contains a polycarbonate polyol, and the surface layer the nylon particles or urethane particles are contained, a 100% modulus of ^{^{8 × 10 6 Pa~20 × 10 6}} Pa of the surface layer, and wherein the surface roughness of the roller is 3μm or more 15μm or less Developing roller.

The developing roller according to claim 1, wherein the polyurethane resin contains the polysiloxane skeleton in an amount of 5 wt% to 70 wt%.

The developing roller according to claim 1, wherein the polyurethane resin contains a urea bond.

In a developing roller configured by concentrically laminating an elastic layer around a conductive shaft and a single or a plurality of resin layers on the elastic layer, at least a main component of a surface layer of the resin layer is a polyol, isocyanate Further, it is a polyurethane resin obtained by reacting a chain extender as required, wherein the polyurethane resin contains a urea bond, the polyol contains a polycarbonate polyol, and nylon particles or urethane particles are included in the surface layer. is contained, the 100% modulus of the surface layer becomes ^{^{8 × 10 6 Pa~20 × 10 6}} Pa, the developing roller surface roughness of the roller is equal to or is 3μm or 15μm or less.

The developing roller according to claim 1, wherein the chain extender is isophoronediamine.

The elastic layer is
(A) a polymer comprising at least one alkenyl group in the molecule, wherein the repeating unit constituting the main chain is mainly an oxyalkylene unit or a saturated hydrocarbon-based unit;
(B) a curing agent containing at least two hydrosilyl groups in the molecule, (C) a hydrosilylation catalyst,
(D) a conductivity imparting agent;
The developing roller according to any one of claim 1 to 5 comprising the reaction product of a curable composition based on.