JP2999230B2 - Developing roller - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、特に一成分非磁性方式を採用する現像装置
用に好適な現像ローラに関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a developing roller particularly suitable for a developing device employing a one-component non-magnetic system.
（従来の技術） 一般に、一成分非磁性方式を採用する現像装置に用い
る現像ローラにおいては、現像ローラの弾性体材料とし
てゴムが用いられる。(Prior Art) Generally, in a developing roller used in a developing device employing a one-component non-magnetic system, rubber is used as an elastic material of the developing roller.
かかるゴムとして、ウレタンゴム,NBRゴム,EPDMゴム
等各種ゴム材料から適切に選択される。Such rubber is appropriately selected from various rubber materials such as urethane rubber, NBR rubber, and EPDM rubber.
上記現像ローラは、現像装置において知られるトナー
規制ブレードとともに使用するトナーに適切な帯電量を
付与する役割をもっている。The developing roller has a role of giving an appropriate charge amount to the toner used together with the toner regulating blade known in the developing device.
また、所謂現像バイアスを適切に確保し、静電潜像を
乱さないために、現像ローラには、そのシャフトとゴム
表面間で適切な抵抗値を有する必要がある。Further, in order to properly secure a so-called developing bias and not to disturb the electrostatic latent image, the developing roller needs to have an appropriate resistance value between the shaft and the rubber surface.
これらの諸条件を満足させるために、使用される弾性
材料には、生ゴム，導電性付与剤，各種の充填剤等を最
も適切に選択し、かつそれらの配合組成を好適に保つよ
うな配慮がなされている。In order to satisfy these conditions, the elastic material to be used should be most appropriately selected from raw rubber, a conductivity-imparting agent, various fillers, and the like, and should be kept in consideration of keeping the composition of these materials suitable. Has been done.
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述の如き弾性材料を用いた従来の現
像ローラでは、特に負帯電型トナーを用いた印刷にあっ
て、所謂地肌カブリが大きくなり印刷品位を低下させ、
しかもこの地肌カブリが印刷環境の変化により変動する
等の問題点があった。(Problems to be Solved by the Invention) However, in a conventional developing roller using an elastic material as described above, especially in printing using a negatively-charged toner, so-called background fogging increases and print quality deteriorates.
In addition, there is a problem that the background fog fluctuates due to a change in the printing environment.
本発明は上記現像装置用の現像ローラの弾性材料とし
て、シリコーンゴムを用い前記地肌カブリの問題を解消
し高品位印刷を得る現像ローラを提供することを目的と
する。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a developing roller which uses silicone rubber as an elastic material of the developing roller for the above-mentioned developing device, eliminates the background fog problem, and obtains high quality printing.
一般にシリコーンゴムは低沸点のシロキサンが含まれ
る。かかる低沸点シロキサンがブルーミングにより現像
ローラ表面上に移行することがあり、これがトナー固着
や、感光体の機能損失といった不具合を招くことがあ
る。上記した弾性材料を用いた現像ローラを用いる現像
装置では、該現像ローラは感光体に接触した状態で設定
される。したがって上記低沸点シロキサンは容易に感光
体に付着し、特に長時間未使用状態であると、感光体の
現像ローラ接触部に相当量の低沸点シロキサンが付着す
ることになる。そして結果的に感光体の当該部分はその
機能を失い静電潜像を形成できなくなるに到ることもあ
る。Generally, silicone rubber contains a low boiling siloxane. Such low-boiling siloxane may migrate to the surface of the developing roller due to blooming, which may cause problems such as toner sticking and loss of function of the photoconductor. In the developing device using the developing roller using the elastic material, the developing roller is set in a state of being in contact with the photoconductor. Therefore, the low-boiling siloxane easily adheres to the photoreceptor, and particularly when the photoconductor is not used for a long time, a considerable amount of the low-boiling siloxane adheres to the contact portion of the photoconductor with the developing roller. As a result, the portion of the photoconductor loses its function and may not be able to form an electrostatic latent image.
すなわち、用紙上には、感光体の円周長さに相当する
ピッチで水平に白スジがあらわれるようになり、そし
て、数枚〜十数枚印刷を行った後にはじめて上記感光体
上の低沸点シロキサンはクリーニングブレード等により
除去された正常印刷を得るようになる。That is, white stripes appear horizontally on the paper at a pitch corresponding to the circumferential length of the photoreceptor, and the low boiling point on the photoreceptor is only obtained after printing several to several tens of sheets. Siloxane can obtain a normal print removed by a cleaning blade or the like.
そこで本発明の第２の目的は、上記低沸点シロキサン
含量を一定量以下にしたシリコーンゴムを用いることに
より上記の他の問題を解消しようとするものである。Therefore, a second object of the present invention is to solve the above-mentioned other problems by using a silicone rubber having a low-boiling siloxane content of a certain amount or less.
一方上述のシリコーンゴムを用いた現像ローラは、印
刷及び画像品質，環境安定性において他のゴム材料に比
較して有利である反面、連続印字耐久性，耐摩耗性等に
おいて、上述のウレタンゴムなどの他のゴム材料に比較
して劣るという欠点が免がれない。On the other hand, the developing roller using the above-mentioned silicone rubber is advantageous in printing and image quality and environmental stability as compared with other rubber materials, but has the above-mentioned urethane rubber in continuous printing durability and abrasion resistance. Is inferior to other rubber materials.
本発明の第３の目的は、上記シリコーンゴム中にシラ
ンカップリング剤を含有させることによりこのような皿
に他の問題を解消しようとするものである。A third object of the present invention is to solve other problems in such dishes by including a silane coupling agent in the silicone rubber.
（課題を解決するための手段） 本発明の請求項１の発明は、一成分非磁性方式を採用
する現像装置用の現像ローラにおいて、弾性材料とし
て、一般式 （式中、R1,R2はシリコーン主材料として用いるオルガ
ノポリシロキサンの側鎖と同一の原子又は基、ｎはｎ≦
20の自然数） で表わされる低分子量環状オルガノポリシロキサンの総
含有量が1200ppm以下であるシリコーンゴムを用いてな
る現像ローラである。(Means for Solving the Problems) According to a first aspect of the present invention, there is provided a developing roller for a developing device employing a one-component non-magnetic system, wherein a general formula is used as an elastic material. (Wherein R 1 and R 2 are the same atoms or groups as the side chains of the organopolysiloxane used as the silicone main material, and n is n ≦
This is a developing roller using a silicone rubber having a total content of low molecular weight cyclic organopolysiloxane represented by (natural number of 20) of 1200 ppm or less.
更に又、請求項２の発明は、上記シリコーンゴムが、
その全量に対して0.2〜５重量％のシランカップリング
剤を含有させてなる現像ローラである。Furthermore, the invention according to claim 2 is characterized in that the silicone rubber is
The developing roller contains 0.2 to 5% by weight of a silane coupling agent with respect to the total amount.
（作 用） この発明においては、現像ローラの弾性材料としてシ
リコーンゴムを用いたことにより、印刷に際しての上記
地肌カブリを驚くほど低下させることになる。(Operation) In the present invention, by using silicone rubber as the elastic material of the developing roller, the background fog at the time of printing is surprisingly reduced.
そして上記シリコーンゴム中の低沸点シロキサンの含
量を低く抑えたことにより、もはやブルーミングによる
悪影響を殆んど無視し得るに到るものである。By suppressing the content of the low-boiling siloxane in the silicone rubber to a low level, the adverse effects of blooming can be almost ignored.
又、上記シリコーンゴム中にシランカップリング剤を
含有させたことにより、適切な架橋構造となり、現像ロ
ーラの耐摩耗性、耐久性が向上されることになる。Further, by including the silane coupling agent in the silicone rubber, an appropriate cross-linking structure is obtained, and the wear resistance and durability of the developing roller are improved.
（実施例） 以下実施例によりこの発明を具体的に説明する。(Examples) Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
実施例１ 分子鎖両末端がジメチルビニルシロキサン基で封鎖さ
れたジメチルポリシロキサン生ゴム100部と、ヒューム
ドシリカ20部とを均一に混合しシリコーンゴムストック
を調製した。Example 1 A silicone rubber stock was prepared by uniformly mixing 100 parts of dimethylpolysiloxane raw rubber having both molecular chains terminated with dimethylvinylsiloxane groups and 20 parts of fumed silica.
次にこのシリコーンゴムストック100部に、カーボン
ブラック（電気化学（株）製、表面積70m2/g）20部、及
びジブチル−ｔ−ブチルパーオキサイド0.5部を配合し
均一に混練した。Next, 20 parts of carbon black (manufactured by Denki Kagaku KK, surface area: 70 m 2 / g) and 0.5 part of dibutyl-t-butyl peroxide were blended with 100 parts of the silicone rubber stock and uniformly kneaded.
この混練物を板板にしたものを金属シャフトをはさん
で型にはめ込み、170℃,200kg/cm2で10分間プレス加硫
した後、200℃で６時間２次加硫し現像ローラを得た。The kneaded product was put into a plate with a metal shaft sandwiched between them, press-vulcanized at 170 ° C, 200 kg / cm 2 for 10 minutes, and then secondary vulcanized at 200 ° C for 6 hours to obtain a developing roller. Was.
第１図には、このシリコーンゴム現像ローラを用いて
印刷を行った際の印刷上の地肌カブリを示した。FIG. 1 shows background fog on printing when printing was performed using this silicone rubber developing roller.
尚、地肌カブリ測定は、ミノルタ社色差計CR−200を
用い、測定モードはYxyモードを使用した。The background fog was measured using a Minolta color difference meter CR-200, and the measurement mode was a Yxy mode.
比較のためにウレタンゴムローラを現像ローラとして
用い同様に評価した値を同図に示した。第１図より、シ
リコーンゴムローラを現像ローラに用いた場合、幅広い
環境下において、地肌カブリの少ない印刷が得られるこ
とがわかった。For comparison, FIG. 7 shows values evaluated in the same manner using a urethane rubber roller as a developing roller. From FIG. 1, it was found that when a silicone rubber roller was used as the developing roller, printing with less background fog was obtained in a wide range of environments.
実施例２〜５ 次に上記実施例の生ゴムとして、上述のジメチルポリ
シロキサンの代りに、メチルビニルポリシロキサン，メ
チルフェニルポリシロキサン，フルオロポリシロキサ
ン，トリフルオロプロピルポリシロキサンをそれぞれ用
い、同様の配合条件・成形条件で実施例２〜５の現像ロ
ーラを作成した。Examples 2 to 5 Next, instead of the above-mentioned dimethylpolysiloxane, methylvinylpolysiloxane, methylphenylpolysiloxane, fluoropolysiloxane, and trifluoropropylpolysiloxane were used as the raw rubbers in the above examples, and the same compounding conditions were used. The developing rollers of Examples 2 to 5 were prepared under the molding conditions.
そして同様の印刷評価を行った結果を次表１に示し
た。The results of the same printing evaluation are shown in Table 1 below.
上表の結果によれば、各現像ローラともジメチルポリ
シロキサンと同様の効果が得られた。又、表１からわか
る様に、最も地肌カブリの多いフルオロポリシロキサン
の場合でも、地肌カブリは0.4％であり、地肌カブリの
極めて少ない良好な印刷が得られることが明らかであっ
た。 According to the results shown in the above table, the same effect as that of dimethylpolysiloxane was obtained for each developing roller. Further, as can be seen from Table 1, even in the case of the fluoropolysiloxane having the largest amount of background fog, the background fog was 0.4%, and it was clear that good printing with very little background fog was obtained.
実施例６ 実施例１で得た現像ローラを、クロロセン−メタノー
ル混合溶液（クロロセン：メタノール＝40:60wt％）中
に25℃で72時間浸漬した。Example 6 The developing roller obtained in Example 1 was immersed in a chlorocene-methanol mixed solution (chlorocene: methanol = 40: 60 wt%) at 25 ° C. for 72 hours.
得られた現像ローラゴム中に含まれる低沸点シロキサ
ンの定量分析を行った。Quantitative analysis of low-boiling siloxane contained in the obtained developing roller rubber was performed.
ゴム試片1,000gを採取し、これを細断し、四塩化炭素
10mlに浸漬し、これに内部標準物質（ｎ−ウンデカン）
２μｇを加え24時間放置した。抽出液をガスクロマトグ
ラフ（島津製作所製GC9APF）により定量分析を行なっ
た。Collect 1,000 g of rubber coupon, chop it, and add carbon tetrachloride
Immerse in 10 ml, add internal standard substance (n-undecane)
2 μg was added and left for 24 hours. The extract was quantitatively analyzed by gas chromatography (GC9APF, manufactured by Shimadzu Corporation).
測定条件を以下に示す。 The measurement conditions are shown below.
カラム :SE30 10％,ON chromosorb WAW 3mmφ×1m 温度 ：注入孔、310℃ 検出器、320℃ カラム槽、60℃−５℃/min−310℃ 40min ho
ld 検出器:FID SENSITIVITY 102 キャリヤガス:He 注入量:8μ 測定結果を次表２に示す。Column: SE30 10%, ON chromosorb WAW 3mmφ × 1m Temperature: Injection hole, 310 ° C detector, 320 ° C Column bath, 60 ° C-5 ° C / min-310 ° C 40min ho
ld Detector: FID SENSITIVITY 10 2 Carrier gas: He Injection amount: 8μ The measurement results are shown in Table 2 below.
上表２は、加硫済ゴムを溶剤に浸漬することにより、
ゴム中に含まれる低沸点シロキサンの主成分であるジメ
チル環状シロキサンかどの程度除去されたかを示したも
のである。 Table 2 above shows that by immersing the vulcanized rubber in a solvent,
This shows how much the dimethyl cyclic siloxane, which is the main component of the low-boiling siloxane contained in the rubber, has been removed.
即ち浸漬時間を長くすることで、より大環状体まで除
去されていることがわかる。That is, it can be seen that the longer the immersion time, the more the macrocycle was removed.
次に、上記処理を施した現像ローラを現像装置に組込
み、48時間放置した後印刷を行なったところ、白スジの
消失するまでの印刷枚数は次表３のようになった。Next, the developing roller subjected to the above-described processing was incorporated into a developing device, and after being left for 48 hours, printing was performed. The number of prints until the white stripe disappeared was as shown in Table 3 below.
この表３の結果によれば、シリコーンゴム中に含まれ
る低沸点シロキサンを除去することにより、感光体に悪
影響を及ぼすことなく、高画質印刷を可能にする現像ロ
ーラが得られることがわかった。 According to the results shown in Table 3, it was found that by removing the low-boiling siloxane contained in the silicone rubber, a developing roller capable of performing high-quality printing without adversely affecting the photoconductor was obtained.
実施例７ 実施例６の現像ローラを用い、以下の評価を行った。Example 7 The following evaluation was performed using the developing roller of Example 6.
即ち、残留低沸点シロキサンに対して、上述の白スジ
の消失するまでの枚数を測定し、第２図にプロットし
た。That is, the number of remaining low-boiling-point siloxanes until the above-mentioned white stripes disappeared was measured and plotted in FIG.
同図によれば、残留分が1,200p.p.m.以下であれば白
スジの発生は殆どないことが確認された。According to the figure, it was confirmed that white streaks hardly occurred when the residual content was 1,200 ppm or less.
実施例８ 分子鎖両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖され
たジメチルポリシロキサン生ゴム100部と、ヒュームド
シリカ20部とを均一に混合し、シリコーンゴムストック
を調製した。次にこのシリコーンゴムストック100部
に、カーボンブラック（電気化学（株）、表面積70m2/
g）20部とモノメチルトリメトキシシラン１部、及びジ
ブチル−ｔ−ブチルパーオキサイド0.5部を加え均一に
混練した。この混練物を板状にしたものを金属シャフト
をはさんで型にはめ込み170℃,200kg/cm2で10分間プレ
ス加硫し、更に200℃で６時間２次加硫し現像ローラを
得た。Example 8 A silicone rubber stock was prepared by uniformly mixing 100 parts of dimethylpolysiloxane raw rubber having both molecular chains terminated with dimethylvinylsiloxy groups and 20 parts of fumed silica. Next, 100 parts of this silicone rubber stock was charged with carbon black (Electrochemical Co., Ltd., surface area 70 m 2 /
g) 20 parts, 1 part of monomethyltrimethoxysilane, and 0.5 part of dibutyl-t-butyl peroxide were added and kneaded uniformly. The kneaded product was formed into a plate, placed in a mold with a metal shaft sandwiched therebetween, press-cured at 170 ° C. and 200 kg / cm 2 for 10 minutes, and further subjected to secondary vulcanization at 200 ° C. for 6 hours to obtain a developing roller. .
得られた現像ローラを使用し、連続印刷枚数に対する
ローラ表面粗さ特性の変化を第３図に示した。FIG. 3 shows the change in the roller surface roughness characteristics with respect to the number of continuous prints using the obtained developing roller.
同図より、実施例の現像ローラは、シランカップリン
グ剤を含有しない現像ローラに比較してローラ表面粗さ
の変化が著しく小さく、即ち、耐摩耗性に優れているこ
とがわかる。そして一般に耐摩耗性に優れているといわ
れるウレタンゴムに比較しても、優れていることがわか
った。From the figure, it can be seen that the developing roller of the example has a significantly smaller change in roller surface roughness than the developing roller containing no silane coupling agent, that is, has excellent abrasion resistance. It was also found to be superior to urethane rubber, which is generally said to have excellent wear resistance.
上記の評価によれば、シランカップリング剤を介して
ゴム分子（ジメチルポリシロキサン）とヒュームドシリ
カ及びカーボンブラックが結合し、その結果ゴムの脱落
が減少することが、上記の好効果をもたらすものと考え
られる。According to the above evaluation, the bonding between rubber molecules (dimethylpolysiloxane) and fumed silica and carbon black via a silane coupling agent, resulting in a decrease in the falling off of rubber, has the above-mentioned favorable effect. it is conceivable that.
実施例９ 実施例７に準ずる方法にて、上述のシランカップリン
グ剤の添加量に対する表面粗さの変化を測定し結果を第
４図に示した。表面粗さはA4判30,000枚印刷後の測定値
である。Example 9 The change in surface roughness with respect to the amount of the silane coupling agent added was measured by the method according to Example 7, and the results are shown in FIG. The surface roughness is a measured value after printing 30,000 sheets of A4 size.
第４図の結果によれば、添加量0.2部より効果をあら
わし、0.5部でウレタンゴムと同等の耐摩耗性を示し、
２部以上では効果が飽和傾向にあることがわかる。第２
図の結果とコストの両方を考慮して、シランカップリン
グ剤の添加量は0.2−５重量部、好ましくは0.5−２重量
部が良い。According to the results of FIG. 4, the effect is exhibited from the added amount of 0.2 part, and the wear resistance is equivalent to the urethane rubber at 0.5 part,
It can be seen that the effect tends to be saturated at two or more parts. Second
The amount of the silane coupling agent to be added is preferably 0.2 to 5 parts by weight, and more preferably 0.5 to 2 parts by weight, in consideration of both the results of the drawing and the cost.
次に、上記以外の他のシランカップリング剤のビニル
トリクロロシラン，γ−アミノプロピルトリエトキシシ
ラン，γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
についても実験を行ない、ジブチル−ｔ−ブチルパーオ
キサイドの場合と同様の効果を確認した。Next, other silane coupling agents other than those described above, such as vinyltrichlorosilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, and γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, were also subjected to the same experiment as in the case of dibutyl-t-butyl peroxide. The effect was confirmed.
（発明の効果） 以上詳細に説明したようにこの発明によれば、現像ロ
ーラの弾性材料としてシリコーンゴムを用いたことによ
り、印刷に際しての上記地肌カブリが驚くほど低下さ
れ、そして上記シリコーンゴム中の低沸点シロキサンの
含量を低く抑えることにより、ブルーミングによる悪影
響は殆んど無視し得るに到るものである。(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, the use of silicone rubber as the elastic material of the developing roller significantly reduces the background fog at the time of printing, and By keeping the low-boiling siloxane content low, the adverse effects of blooming are almost negligible.
更に、上記シリコーンゴム中に適量のシランカップリ
ング剤を含有させることにより、適切な架橋構造とな
り、現像ローラの耐摩耗性，耐久性を著しく向上させる
ことができ、これらの結果により、上記の諸問題を略一
掃し得る効果がある。Further, by adding an appropriate amount of the silane coupling agent to the silicone rubber, an appropriate cross-linking structure is obtained, and the wear resistance and durability of the developing roller can be remarkably improved. This has the effect of substantially eliminating the problem.
第１図〜第４図は、夫々本発明現像ローラの第１実施
例，第７実施例，第８実施例及び第９実施例の特性評価
図である。1 to 4 are characteristic evaluation diagrams of the first, seventh, eighth, and ninth embodiments of the developing roller of the present invention, respectively.
フロントページの続き (72)発明者 水谷 孝夫 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 (72)発明者 石原 徹 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−251875（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−1881（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−186980（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−223469（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03G 15/08 501 G03G 15/02 101 G03G 15/16 103 Continued on the front page (72) Inventor Takao Mizutani 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Oki Electric Industry Co., Ltd. (72) Inventor Toru Ishihara 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Oki Electric (56) References JP-A-3-251875 (JP, A) JP-A-2-1881 (JP, A) JP-A-1-186980 (JP, A) JP-A-59-223469 (JP) , A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G03G 15/08 501 G03G 15/02 101 G03G 15/16 103
Claims (2)
現像ローラにおいて、弾性材料として、一般式 （式中、R1,R2はシリコーン主材料として用いるオルガ
ノポリシロキサンの側鎖と同一の原子又は基、ｎはｎ≦
20の自然数） で表わされる低分子量環状オルガノポリシロキサンの総
含有量が1200ppm以下であるシリコーンゴムを用いたこ
とを特徴とする現像ローラ。A developing roller for a developing device employing a one-component non-magnetic system, wherein a general formula is used as an elastic material. (Wherein R 1 and R 2 are the same atoms or groups as the side chains of the organopolysiloxane used as the silicone main material, and n is n ≦
A developing roller using a silicone rubber having a total content of low-molecular-weight cyclic organopolysiloxane represented by the following formula (natural number of 20): 1200 ppm or less.
0.2〜５重量％のシランカップリング剤を含有させてな
る請求項（１）項記載の現像ローラ。2. The silicone rubber according to claim 1, wherein
The developing roller according to claim 1, wherein the developing roller contains 0.2 to 5% by weight of a silane coupling agent.
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