説明

トナー供給ローラ成形金型用水系離型剤及びトナー供給ローラの製造方法

【課題】離型性が良好で、かつ堆積物による金型汚れの少ない、トナー供給ローラの表面セルの開口安定性に優れるトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤を提供すること。
【解決手段】電子写真装置の現像ユニットでトナーを搬送する部材として用いるトナー供給ローラの型成形に用いるトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤において、(A)水の接触角が70°以上100°以下であるワックスと、(B)水の接触角が5°以上15°以下であるワックスと、(C)シリコーンオイルを含有し、水系離型剤中の全ワックス(A+B)100質量部に対する(B)ワックスの含有量が30質量部以上60質量部以下であり、水系離型剤(A+B+C)100質量部に対する(C)シリコーンオイルの含有量が15質量部以上45質量部以下であることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トナー供給ローラ成形金型用水系離型剤及びトナー供給ローラの製造方法に関する。特にエマルション型トナー供給ローラ成形金型用水系離型剤に関する。
【背景技術】
【0002】
電子写真技術の進歩に伴い、乾式電子写真装置等の画像形成装置には、帯電用、現像用、転写用、トナー供給用などに供される部品の部材として、ゴム弾性を有する高分子材料を含む部材が注目されており、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、トナー供給ローラ等のローラの形態で用いられている。
【0003】
近年、画像をデジタル化して扱うコンピュータなどでの画像の需要が増している。それに伴い、より高精細、高品位な画像が要求され、さらにはカラー画像と電子写真画像の改良が求められている。これらの目的に使用されるゴム弾性を有する高分子材料からなる部材には、通常ゴム、又はポリウレタンなどの高分子エラストマーやフォームが用いられ、トナーへのストレス低減や再生画像の画質向上のために低硬度の発泡弾性体材料、特にはポリウレタンフォームの適用が増加してきている。ポリウレタンフォームをトナー供給ローラなどの画像形成装置用弾性部材の用途に供する場合、低硬度であると同時に、表面セルの開口が良いこと、外形の寸法精度が良いこと、表面の毛羽立ち、キズ、ボイドなどがないこと、および低コストであることが要求される。
【0004】
ローラ表面にセルが開口したローラ製造において、煩雑な工程を要することなくトナー供給ローラを提供する方法として、一体成形後のローラ表面に対する後加工を要しないウレタンフォーム製ローラの製造方法が提案されている。具体的には、成形キャビティを与える型内面に弗素樹脂コーティング層を形成すると共に、かかる弗素樹脂コーティング層表面の表面粗さ:Rzが5〜20μmとなるように加工してなる成形型を用い、軟質ポリウレタンスポンジ層を形成する(例えば特許文献1参照)。しかしながら、この方法では、粗し加工を施すことにより、セル開口性、離型性の効果を得ることができるが、加工工数がかかる上、粗さを均一に施すことが困難である。また弗素樹脂コートは柔らかく、清掃等で表面が傷つくと離型性、セル開口性が低下するため、継続して使用することが難しくなる場合がある。
【0005】
また、モールド内において該混合物を発泡成形させることを特徴とする弾性部材の製造方法において、モールドの円筒空洞面のぬれ性を低下させる方法が提案されている。具体的には、モールド内に樹脂によるコーティング処理、プラズマ処理による表面加工およびスキンレス離型剤コーティング処理などの表面処理を施し、このモールドを用いてスキンレスポリウレタンフォームを成形する(例えば特許文献2参照)。しかしながら、この方法では、樹脂によるコーティング処理、プラズマ処理による表面加工は非常に手間がかかる作業であり、また、そのような処理をしても繰り返し(耐久)性に劣る場合があった。
【0006】
一方、ポリウレタンフォーム等の発泡成形品を製造するに際して、金型からの成形品の脱型を容易にするため、予め金型の内面への離型剤の塗布が一般に行われている。従来から汎用されている離型剤としては、フッ素樹脂コート、ワックス系離型剤が挙げられる。水をベースにして、離型成分としてシリコーンオイルや弗素化合物、ワックスなどを含有させた水系離型剤(乳化液)を使用する方法も提案されている(例えば特許文献3参照)。この方法によれば、セル開口性、脱型性等の成形性に優れたトナー供給ローラが得られる。しかしながら、離型成分中のワックスの蓄積による金型汚れや、金型汚れによる離型剤成分の不均一化により、表面セルの開口性が不安定になる場合があった。
【0007】
また、脂肪族カルボン酸塩を含有させた、より良好な乳化力と型汚れ防止効果のあるウレタンフォーム用水系離型剤が提案されている(例えば特許文献4参照)。しかしながら、脂肪族カルボン酸塩は乳化を良好にする目的として、全ワックス成分100質量部に対し37.5質量部までしか添加しておらず、それ以上添加した場合の効果についてはなんら検討されていない。離型回数を重ねてトナー供給ローラ成形に使用したときに型汚れがひどくなり、表面セルの開口性が不安定になる場合があった。
【特許文献1】特許第3881719号公報
【特許文献2】特開2001−341139号公報
【特許文献3】特開2005−234017号公報
【特許文献4】特開2001−96541号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、離型性が良好で、かつ堆積物による金型汚れの少ない、トナー供給ローラの表面セルの開口安定性に優れるトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記目的を達成するための、本発明は、以下の通りである。
(1)電子写真装置の現像ユニットでトナーを搬送する部材として用いるトナー供給ローラの型成形に用いるトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤において、
(A)水の接触角が70°以上100°以下であるワックスと、(B)水の接触角が5°以上15°以下であるワックスと、(C)シリコーンオイルとを含有するトナー供給ローラ用水系離型剤であって、
前記水系離型剤中の全ワックス(A+B)100質量部に対する(B)ワックスの含有量が30質量部以上60質量部以下であり、
前記水系離型剤(A+B+C)100質量部に対する(C)シリコーンオイルの含有量が15質量部以上45質量部以下であることを特徴とするトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤。
(2)電子写真装置の現像装置に搭載して使用する、芯金と、該芯金上に設けられたポリウレタンフォーム層とを有するトナー供給ローラの製造方法において、前記ポリウレタンフォーム層は、上記のトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤を内側に塗布した金型内で発泡成形することを特徴とするトナー供給ローラの製造方法。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、離型性が良好で、かつ堆積物による金型汚れの少ない、トナー供給ローラの表面セルの開口安定性に優れるトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤を提供出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
本発明は、電子写真装置の現像ユニットでトナーを搬送する部材として用いるトナー供給ローラの型成形に用いるトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤において、
(A)水の接触角が70°以上100°以下であるワックスと、(B)水の接触角が5°以上15°以下であるワックスと、(C)シリコーンオイルとを含有するトナー供給ローラ用水系離型剤であって、
前記水系離型剤中の全ワックス(A+B)100質量部に対する(B)ワックスの含有量が30質量部以上60質量部以下であり、
前記水系離型剤中の成分(A+B+C)100質量部に対する(C)シリコーンオイルの含有量が15質量部以上45質量部以下であることを特徴とするトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤に関する。
【0012】
トナー供給ローラ成形金型用水系離型剤は、水などの水系媒体中に、上記水系離型剤の成分(A+B+C)を、乳化分散させた形態で好適に用いられる。当該成分(A+B+C)のそれぞれの成分は個別に乳化分散して調製されることが好ましい。また、本発明は、上記水系離型剤の成分(A+B+C)を、全ワックス(A+B)100質量部に対して(B)ワックスが30質量部以上60質量部以下となり、水系離型剤(A+B+C)100質量部に対して(C)シリコーンオイルが15質量部以上45質量部以下となる割合で、別個に分離して備える、トナー供給ローラ成形金型用水系離型剤のキットを提供する。
【0013】
以下、本発明について詳細に説明する。
【0014】
〈トナー供給ローラ〉
図1はトナー供給ローラの一例を示す斜視図である。図1に示すように、トナー供給ローラ1は、円柱状の芯金2と、芯金2の両端部を除いて芯金2の周りに設けられた発泡弾性体であるポリウレタンフォームからなる表面層3を備える。
【0015】
芯金2は、従来のトナー供給ローラ用の芯金を用いることができ、例えば鉄等の金属で作製することができる。芯金の外径は2〜10mmが好ましい。
【0016】
また、ポリウレタンフォームからなる表面層3は、表面に内部に連通した複数のセル開口部を有している。表面層の厚さは1〜20mmであることが好ましく、2〜10mmであることがより好ましい。厚さがこれらの範囲にあることによってトナー供給ローラはより良好なトナー搬送性を有するようになる。前記トナー供給ローラは、上記の芯金と表面層の間に、後述する接着層や弾性層等を必要に応じて有していても良い。
【0017】
前記トナー供給ローラは、本発明の水系離型剤をトナー供給ローラ成形用金型に塗布し、ポリウレタンフォーム材料を金型内で発泡硬化させたものである。前記トナー供給ローラの表面セル開口は、金型に塗布された離型剤膜の撥水性とポリウレタンフォーム材料の発泡圧により、表面近傍のセルの破膜により生じるものである。この場合、セル開口率は60%以上90%以下であることが好ましい。前記セル開口率とは、全表面積に対する開口した部分(セル)の割合である。セル開口率が60%未満の場合、トナー搬送量が不安定化し、トナーを均一に供給することが出来ないため好ましくない。また、トナー供給ローラのセル開口率を90%以上とすることは、製造手法上から容易なことではない。
【0018】
〈(A)ワックス〉
本発明では、(A)水の接触角が70°以上100°以下であるワックスを用いる。本発明の(A)ワックスは特に制限は無く、従来公知の各種ワックスの中から適宜選択して使用することが出来る。例えば、酸化ワックス、ポリエチレンワックス、天然ワックス、パラフィンワックスなどが使用出来る。(A)ワックスは、一種でも良く、二種以上を組み合せても良い。
【0019】
前記(A)ワックスは、トナー供給ローラの表面セル開口を得るためのものである。水の接触角を70°以上100°以下にすることで、離型剤膜の撥水性が得られ表面セルが開口するのである。すなわち、水の接触角が70°未満である場合は、離型剤膜の撥水性が低下するため十分な表面セル開口が得られない。また、100°を超えると、その他成分(B)ワックス、(C)シリコーンオイルとの分散性が低下し、本発明の離型剤性能を得ることが困難である。
【0020】
前記(A)ワックスの融点は60℃以上110℃以下であることが好ましく、70℃以上110℃以下であることがより好ましい。
【0021】
前記(A)ワックスの融点が60℃以上であると、発泡成形時の金型温度を60℃以上のワックスの融点前まで上昇させることが出来、トナー供給ローラを短時間で効果的に成形することが出来る。また、金型温度を110℃未満にするとポリウレタン形成時のガス化が急激に起こらず発泡制御が容易となり、ボイド、エア溜まりが発生しにくく本発明には好適である。前記(A)ワックスの融点は、発泡成形時の金型温度以上であることが好ましい。ワックスの融点が発泡成形時の金型温度以下であると、ワックスが成形時に溶解しウレタン材料中に溶解したワックスが入り込み、異常発泡を起こし、ウレタンフォーム表面が荒れ、均一なセルを得ることができない。
【0022】
〈(B)ワックス〉
本発明では、(B)水の接触角が5°以上15°以下であるワックスを用いる。本発明の(B)ワックスは、炭素原子数24〜45の脂肪族カルボン酸塩であるが、炭素原子数が30〜40であることがより好ましい。塩としてはアミン塩であり、より好ましくは、モノエタノールアミン、2−(メチルアミノ)エタノールの塩である。(B)としてのワックスは、一種でも良く、二種以上を組み合せても良い。
【0023】
通常、離型剤成分中のワックスは、成形を重ねることで徐々に蓄積し金型汚れを生じる。また、金型汚れによる離型剤成分の不均一化により、表面セル開口が不安定にある。それに対し、前記(B)ワックスは、金型表面を親水性にすることが可能である。仮に、成形を重ねワックスが蓄積した場合でも、水系離型剤を毎回均一に安定して塗布出来、安定した表面セル開口性を得ることが出来る。
【0024】
〈(C)シリコーンオイル〉
本発明の(C)シリコーンオイルは特に制限は無く、従来公知の各種シリコーンオイルの中から、適宜選択して使用することが出来る。本発明において使用する(C)シリコーンオイルとしては側鎖にアルキル基、フォニル基、又はフルオロアルキル基を有するポリシロキサン等が例示される。これらのシリコーンオイルも所望により、2種以上適宜併用してもよい。また、これらのシリコーンオイルは添加剤、例えば、シリコーン樹脂等を含有していてもよい。
【0025】
また、シリコーンオイルの粘度は1cSt/25℃以上100000cSt/25℃未満であることが好ましく、10cSt/25℃以上10000cSt/25℃未満であることがより好ましい。粘度がこれらの範囲内にあることによって、より効果的に成形型への水系離型剤の塗布性を向上させることができる。
【0026】
本発明の(C)シリコーンオイルは、トナー供給ローラの表面セルを、微細に均一開口させるためのものである。仮に、成形を重ねワックスが蓄積した場合でも、(C)シリコーンオイルが存在すると、表面セルが微細に均一開口するため、安定した表面セル開口性を得ることが出来る。
【0027】
〈水の接触角〉
水の接触角は、協和界面科学株式会社製の接触角計(画像処理式)CA−X型で測定を行った。具体的には、接触角θは、水滴と測定試料との接点における水滴の接線と試料がなす角度である。
【0028】
〈(A)、(B)、(C)成分比〉
前記トナー供給ローラ成形金型用水系離型剤中の全ワックス(A+B)100質量部に対する(B)ワックスの含有量は、30質量部以上60質量部以下である。
【0029】
一般的に、トナー供給ローラ成形金型用水系離型剤成分中のワックスは、成形を重ねることで徐々に蓄積し金型汚れを生じる。前記トナー供給ローラ成形金型用水系離型剤中の全ワックス(A+B)100質量部に対する(B)ワックスの含有量が30質量部未満であると、疎水性ワックスの蓄積によりトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤の均一塗布が阻害され、安定した表面セル開口性が得られない。また、前記水系離型剤中の全ワックス(A+B)100質量部に対する(B)ワックス含有量が60質量部を超えると、疎水性ワックスによる撥水性が十分に得られないため、表面セル開口性が低下する。
【0030】
前記トナー供給ローラ成形金型用水系離型剤中の成分(A+B+C)100質量部に対する(C)シリコーンオイルの含有量は、15質量部以上45質量部以下である。
【0031】
前記トナー供給ローラ成形金型用水系離型剤成分中のワックスは、ポリウレタンフォームの離型性を得るためのものである。一方、シリコーンオイルは、トナー供給ローラの表面セルを均一に開口させるものである。前記トナー供給ローラ成形金型用水系離型剤中の成分(A+B+C)100質量部に対する(C)シリコーンオイルの含有量が15質量部未満であると、安定した表面セル開口性が得られない。また、前記トナー供給ローラ成形金型用水系離型剤中の成分(A+B+C)100質量部に対する(C)シリコーンオイルの含有量が45質量部を超えると、離型性が低下しポリウレタンフォーム層が欠落する。
【0032】
〈界面活性剤〉
本発明のトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤成分を、乳化分散せしめる界面活性剤(乳化剤、分散剤)は特に制限は無く、従来公知の各種界面活性剤の中から、適宜選択して使用することが出来る。界面活性剤は、1種、又は2種以上のものを組み合せて用いても良い。水系離型剤成分を乳化分散させる媒体としては、水などの水系媒体を好適に用いることができる。
【0033】
界面活性剤は非イオン性界面活性剤およびイオン性界面活性剤のいずれでもよく、これらから選択される1種、又は2種以上を使用することが好ましい。これらの界面活性剤を使用することによって、より安定してトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤成分を水中に溶解、分散等させることができる。
【0034】
界面活性剤の水と油(水に不溶性の有機化合物)への親和性の程度を表す値として、HLB値(親水親油バランス)がある。HLB値は0〜20までの値で、0に近いほど親油性が高く、20に近いほど親水性が高くなる。HLB値は、計算によって決定する方法がいくつか提案されている。例えば、グリフィン法では以下のように定義される。
【0035】
HLB値=20×親水部の式量の総和/分子量
これら界面活性剤のHLB値は1以上、19以下のものが好ましい。界面活性剤のHLB値が1未満のとき、界面活性剤は水にほとんど分散しない。また、界面活性剤のHLB値が19を超えると、水滴が油に分散する油中水滴型(O/W)エマルションとなるため、水中に均一に分散することは困難である。界面活性剤のHLB値は、3以上、16以下であるとより好ましい。
【0036】
非イオン性界面活性剤としてはポリオキシエチレン高級アルコールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ソルビタンモノアルキレート、ソルビタントリアルキレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノアルキレート、ポリオキシエチレンソルビタントリアルキレート、ポリオキシエチレンソルビトールテトラアルキレート、グリセロールモノアルキレートなどが例示される。
【0037】
また、イオン性界面活性剤としてはアニオン性、カチオン性および両イオン性のものがあり、このアニオン性界面活性剤としてはラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ドデシル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、アルキルリン酸カリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレントリデシルエーテル硫酸ナトリウムなどが、カチオン性界面活性剤としてはセチルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルアミン塩酸塩、ココナットアミン塩酸塩、ココナットアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート、アルキルベンゼンジメチルアンモニウムクロライドなどが例示される。
【0038】
さらに、この両イオン性界面活性剤としてはN−アシルアミドプロピル−N、N−ジメチルアンモニオベタイン類、N−アシルアミドプロピル−N、N’−ジメチル−N’−β−ヒドロキシプロピルアンモニオベタイン類などが例示される。
【0039】
トナー供給ローラ成形金型用水系離型剤固形分中の界面活性剤の含有量は0.5質量%以上、30質量%以下の範囲であることが好ましく、1質量%以上、20質量%以下の範囲であることがより好ましい。界面活性剤の含有量がトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤中に0.5質量%未満であると、乳化分散が困難となり粒径が大きくなりやすく、界面活性剤の含有量が30質量%を超えると、乳化組成物の粘度が高くなり作業性が損なわれる。
【0040】
〈その他助剤〉
本発明のトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤は、上記成分の他に、乳化分散助剤や、フッ素系化合物など、必要に応じて他の添加剤を適時使用することが出来る。
【0041】
乳化分散助剤としては、乾燥性がよい低沸点の水性の極性有機溶剤、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アセトン、又は2−ブタノン等を適宜使用することができる。
【0042】
また、フッ素系化合物としては、例えばフッ素処理された低分子量ポリオレフィンもしくはオレフィンとテトラフルオロエチレンとの共重合体、低分子量オレフィンとポリテトラフルオロエチレンとの溶融混合物、パーフルオロアルケニルアリールエーテルのスルホン酸塩およびホスホン酸誘導体、フッ素スルホン酸塩およびホスホン酸塩、フッ素を含有する縮合多環化合物(例えばフッ素化ピッチ)などが挙げられ、これらの1種、又は2種以上のものを組み合せて用いても良い。
【0043】
本発明のトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤にはワックスのレベリング性向上のために適当な有機溶剤、例えばシクロヘキサン等を適宜配合してもよく、また、前記の成分以外に必要に応じて、酸化防止剤、アルコール、石油系溶剤、防錆剤、防腐剤、消泡剤、増粘剤等の他の添加剤を適宜添加することができる。
【0044】
〈水系離型剤の調製〉
本発明のトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤を調製する場合、その各成分の配合、乳化(エマルション化)の手順は従来公知の方法で行うことができる。前記トナー供給ローラ成形金型用水系離型剤の各成分(A)、(B)、(C)は、各々別々に乳化して乳化成分とした後混合することが好ましい。前記(B)ワックスは親水性ワックスであり比較的水に分散しやすいが、乳化して細粒径にするとより均一に水分散させやすい。例えば各成分を2種以上混合して乳化した場合には、各々の成分の特徴が得られないため、トナー供給ローラの表面セル開口が不安定になりやすい。
【0045】
まず、本発明のトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤をトナー供給ローラ成形用金型に塗布する。塗布方法は従来公知の方法を用いれば良く、例えばトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤を型に浸漬、吹付、刷毛塗り等により、或いはエアゾール化して噴射、布に浸み込ませて塗り付けることにより塗布して、媒体を蒸発除去すればよい。
【0046】
〈トナー供給ローラの製造方法〉
本発明は、電子写真装置の現像装置に搭載して使用する、芯金と、該芯金上に設けられたポリウレタンフォーム層とを有するトナー供給ローラの製造方法を包含し、ポリウレタンフォーム層を本発明のトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤を内側に塗布した金型内で発泡成形することを特徴とする。
【0047】
本発明の芯金は、従来のトナー供給ローラ用の芯金を用いることができ、外径は2mm以上、10mm以下が好ましい。該芯金の材質は特に限定されず、例えば硫黄快削鋼などの鋼材にニッケルなどのメッキを施した金属部材、アルミニウム、ステンレス鋼、マグネシウム合金などの金属部材が挙げられる。
【0048】
本発明のポリウレタンフォーム層は、少なくともポリオールとポリイソシアネートとを含むポリウレタン材料から形成されたものである。
【0049】
該ポリオールとしては特に制限は無く、従来公知の各種ポリオールの中から適宜選択して使用することが出来る。例えば、そのような液状のポリウレタン原料を構成するポリオール成分としては、一般に軟質ポリウレタンフォームの製造に用いられているポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリマーポリオール等の、公知のポリオール類の中から適宜選択して使用することが出来、一種、又は二種以上を組み合せて用いても良い。
【0050】
なお、上記ポリオールのうち、ポリエーテルポリオールを用いると、耐湿熱耐久性に優れた軟質高弾性ポリウレタン製造に好適である。更に、エチレンオキシドを5モル%以上含有するポリエーテルポリオールを使用すると、成形性が良く好ましい。また、あらかじめポリイソシアネートと重合させたプレポリマーとして用いても差し支えない。
【0051】
また、該ポリイソシアネートとしては特に制限は無く、従来公知の各種ポリイソシアネートの中から、適宜選択して使用することが出来る。例えば2、4−および2、6−トリレンジイソシアネート(TDI)、トリジンジイソシアネート(TODI)、ナフチレンジイソシアネート(NDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、4、4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、およびカーボジイミド変成MDI、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、ポリメリックポリイソシアネート等が、単独で、又は二種以上を組み合せて用いても良い。なお、該ポリイソシアネートを公知の活性水素化合物の1種、又は2種以上と反応させることにより得られるイソシアネート基末端プレポリマーも、ポリイソシアネートとして使用することもできる。
【0052】
ポリウレタン原料のNCOインデックスは60以上、120以下であることが好ましく、70以上、100以下であることがより好ましい。なお、NCOインデックスとは、ポリイソシアネート中のイソシアネート基の総数をイソシアネート基と反応する活性水素の総数で除したものに100を乗じた値とする。即ち、イソシアネート基と反応する活性水素数とポリイソシアネート中のイソシアネート基が化学量論的に等しい場合にそのNCOインデックスは100となる。
【0053】
また、その他のポリウレタンフォーム用原料としては、必要に応じて適宜使用して差し支えないが、以下の例が挙げられる。
【0054】
触媒としては特に制限は無く、従来公知の各種触媒の中から適宜選択して使用することが出来る。トリエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミン、ビス(ジメチルアミノ)エチルエーテル等、従来公知の触媒が使用できる。
【0055】
整泡剤としては特に制限は無く、従来公知の各種整泡剤の中から適宜選択して使用することが出来る。例えば、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製のSRX−274C、L−5309、L−520等のシリコーン系界面活性剤が使用できる。
【0056】
また、これらポリオール成分とポリイソシアネート成分とが配合されてなるポリウレタン原料には更に、従来と同様に架橋剤、発泡剤(水、低沸点物、ガス体等)、破泡剤等が、目標とする発泡成形後のポリウレタンスポンジ層の構造、即ち、連続気泡型若しくは独立気泡型の何れか一方を生ぜしめ易い公知の配合となるように添加されて、反応性の発泡原料とされる。また、そのような原料には必要に応じて所望の導電性を付与するための導電性付与剤や帯電防止剤等も、従来と同様に公知のものが添加せしめられる。導電付与剤は公知の物を使用することができ、例えば導電付与剤としては、カーボンブラック、グラフアイト、酸化チタン、酸化錫などの導電性の金属酸化物、Cu、Agなどの金属、これら導電性材料を粒子表面に被覆して導電化した粒子などが挙げられる。これらの導電付与剤は単独、あるいは複数種を組み合せて用いることができる。特に、カーボンブラックは、比較的少量(重量比)の添加によって、所望の導電性を付与できる点で好ましい。その他添加剤として、難燃剤、減粘剤、顔料、安定剤、着色剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、酸化防止剤等を必要に応じて配合することが出来る。架橋剤としてはトリエタノールアミン、ジエタノールアミン等の従来公知のものが挙げられる。
【0057】
さらに、混合操作の容易性や得られるポリウレタンフォームの特性の見地から、前記ポリイソシアネート、ポリオール、整泡剤の好適な組み合せは、ポリイソシアネートとしては、ジフェニルメタンジイソシアネートとTDIを混合したものを用い、ポリオールとしては、ポリエーテルポリオール、整泡剤としては水溶性ポリエーテルシロキサンとを用いた組み合せである。
【0058】
本発明のトナー供給ローラ成型用の金型は特に限定されず、従来公知の材質、形状の中から適宜選択して使用することが出来る。例えば、SUS304製で、ベントホール(型内にガスがたまり発泡体に欠肉を生じるのを未然に防止するため設けられた孔径約1mm程度の金型内外に連通する小孔)を有し、内面に凹凸形状を有するパイプ状成形金型等が挙げられる。
【0059】
本発明のトナー供給ローラの製造方法は特に限定されず、常法によれば良い。その一例を示せば次の通りである。まず、金型にトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤をスポンジに含ませて均一に塗布し、50℃に加温乾燥した。
【0060】
この加熱乾燥の温度は、トナー供給ローラ成形金型用水系離型剤の融点未満で行うことが好ましく、トナー供給ローラ成形金型用水系離型剤塗布面を十分に乾燥させることが好ましい。前記ポリエーテルポリオール、ポリイソシアネート、触媒および所望により用いられる整泡剤、水、その他助剤などを均質に混合してウレタン原料を調整した後、これを型に注入し、加熱して反応硬化させることによりポリウレタンフォームを形成することができる。
【0061】
前記ウレタン原料を混合する際の温度や時間については特に制限は無いが、混合温度は、通常10℃以上90℃以下、好ましくは20℃以上60℃以下の範囲であり、混合時間は、通常1秒以上10分以下、好ましくは3秒以上5分以下である。
【0062】
また、加熱して反応硬化させる際、従来公知の方法で発泡させることにより、ポリウレタンフォームからなるトナー供給ローラを作製することが出来る。発泡方法については特に制限は無く、発泡剤を用いる方法、機械的な撹拌により気泡を混入する方法など、いずれの方法をも用いることが出来る。発泡時の成形型の温度は60℃以上100℃以下にすることが好ましく、60℃以上80℃以下にすることがより好ましい。なお、発泡倍率は適宜定めれば良く、特に制限はない。
【0063】
本発明のトナー供給ローラはこのようにして得られたポリウレタンフォームを用いたものであって、通常、鉄にメッキを施したものやステンレス鋼などからなる例えば直径が4〜6mm、長さが200〜400mmの芯金を、前記ポリウレタンフォームで被覆して弾性体層を形成することにより製造することができる。用途によっては、導電性や半導電性、或いは絶縁性の塗料により、その外側を塗装してもよい。本発明のトナー供給ローラの外径は特に限定されず、その目的によりさまざまな外径を有するものとすることができるが、一般的には10mm以上、20mm以下の外径を有する。芯金とポリウレタンフォームとの接合方法については特に限定されないが、芯金を予めモールド(成形型)内部に配設し、ポリウレタン原料を注型し硬化する方法や、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出来る。どちらの方法においても、必要に応じて芯金とポリウレタンフォームの間に接着層を設けることが出来る。この接着層としては、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出来る。
【実施例】
【0064】
以下、実施例および比較例を示して本発明を具体的に説明するが、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。
【0065】
(実施例1〜5、比較例1〜5)
まず、表1、及び表2に示す各成分(A)、(B)、(C)を、花王(株)製レオドールAS−10V(乳化剤)を各成分100質量部に対し10質量部用いて個別乳化し、各成分(A)、(B)、(C)の固形分が表1、及び表2に示す配合比になるようにトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤を調整した。次に、前記トナー供給ローラ成形金型用水系離型剤の固形分が3質量%になるようにイオン交換水で希釈したものを、60℃に温調した内径13mmのSUS304製円筒形状金型に塗布し、0.2〜0.5MPaの高圧エアを吹き付け乾燥した。次に、以下に示したポリオール成分(ポリオール、整泡剤、触媒、水など)、およびポリイソシアネートを液温25℃に調整した。そして、両液をNCOインデックスが100となるように配合し、撹拌羽根で5秒間撹拌した後、予め鉄製の直径5mm、長さ254mmの芯金を内部の所定位置に取り付け60℃に温調した金型内に流し込んだ。この金型で10分硬化し外径13mmのトナー供給ローラを製造し、離型性能、型汚れ、及び表面セル開口性を確認した後、画像評価を行った。
【0066】
(ウレタン材料)
ポリオール成分
FA908(三洋化成工業製ポリオール)・・・・・・・・・・・・・100質量部
L5309(東レ・ダウコーニング・シリコーン製整泡剤)・・・・・・・1質量部
TOYOCAT−ET(東ソー製アミン触媒)・・・・・・・・・・・0.1質量部
TEDA−L33(東ソー製アミン触媒)・・・・・・・・・・・・・0.5質量部
水・・・2.0質量部
ポリイソシアネート
コロネート1021(日本ポリウレタン工業製ポリイソシアネート)・・25.1質量部
【0067】
【表1】

【0068】
1)離型剤の固形分を100%としたときの比率(%)
2)日本精鑞製ポリエチレンワックス(接触角70°、融点72℃)
3)日本精鑞製ポリエチレンワックス(接触角85°、融点98℃、)
4)日本精鑞製ポリエチレンワックス(接触角100°、融点104℃)
5)ヘキスト製脂肪族カルボン酸塩(接触角5°、炭素数24〜34)
6)ペトロライト社製脂肪族カルボン酸塩(接触角15°、炭素数30〜40)
7)東レ・ダウコーニング・シリコーン製シリコーンオイル(粘度5000cSt/25℃)
8)東レ・ダウコーニング・シリコーン製シリコーンオイル(粘度500cSt/25℃)
9)信越化学工業製シリコーンオイル(粘度20cSt/25℃)
10)本発明の水系離型剤中の全ワックス(A+B)100質量部に対する(B)ワックスの含有量(質量部)
11)本発明の水系離型剤中の成分(A+B+C)100質量部に対する(C)シリコーンオイルの含有量(質量部)
12)トナー供給ローラを金型から取り出す際の離型性。○:良好、×:ポリウレタン層が部分的に欠落。
13)トナー供給ローラ成形用金型の金型汚れ。○:比較例1の1/10、△:比較例1の1/6、×:比較例1と同等。
14)得られたローラのセル開口について、リアルタイム走査型レーザー顕微鏡を用いて表面の画像を取り込み、画像解析により2値化処理を行いセル開口面積率を求めた。
【0069】
表面セル開口面積率[%]=セル開口面積/画像範囲×100
表面セル開口面積は60%以上90%以下であることが好ましい。
15)トナー供給ローラ表面のセル径を、キーエンス製デジタルマイクロスコープVDH−900にて測定した。セル径は周方向に4箇所測定し、各ポイント30点の平均セル径とした。セルムラは周方向のセルバラツキを示したもので、以下の式に従って計算した。
【0070】
セルムラ=MAX平均径/MIN平均径
セルムラは1.2以下であることが好ましい。
16)各トナー供給ローラをフルカラーレーザービームプリンタ(キヤノン(株)製;LBP−50
50)のシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各トナーカートリッジに組み込み、このカートリッジを取り付けたフルカラーレーザービームプリンタを用いて、連続耐久試験用のテキストページを連続4000枚出力した。出力終了後1晩以上放置してから各色ベタ画像を作像して評価した。
【0071】
色抜けとはイメージのあるところにトナーが供給されていないものをいう。濃度むらとはベタ画像が不均一になることを言う。○:良好×:欠点(色抜け、濃度むら)の発生したもの
【0072】
【表2】

【0073】
表1、2に見られるように、実施例1〜5では、本発明のトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤を使用することにより、離型性が良好で、かつ堆積物による金型汚れの少ない、表面セルの開口安定性に優れるトナー供給ローラを得ることが出来、良好な画像評価となっている。これに対し、比較例1〜5では、離型性、金型汚れ、若しくは表面セルの開口安定性に劣る結果となり、画像評価結果が悪い。
【図面の簡単な説明】
【0074】
【図1】本発明のトナー供給ローラの概略構成を示す斜視図である。
【図2】トナー供給ローラのポリウレタンフォームからなる表面層のセル径測定方法を示す説明図であって、図はトナー供給ローラの軸方向と平行な方向から見た図である。
【符号の説明】
【0075】
1 トナー供給ローラ
2 芯金
3 表面層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子写真装置の現像ユニットでトナーを搬送する部材として用いるトナー供給ローラの型成形に用いるトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤において、
(A)水の接触角が70°以上100°以下であるワックスと、(B)水の接触角が5°以上15°以下であるワックスと、(C)シリコーンオイルとを、含有するトナー供給ローラ用水系離型剤であって、
前記水系離型剤中の全ワックス(A+B)100質量部に対する(B)ワックスの含有量が30質量部以上60質量部以下であり、
前記水系離型剤中の成分(A+B+C)100質量部に対する(C)シリコーンオイルの含有量が15質量部以上45質量部以下であることを特徴とするトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤。
【請求項2】
前記(B)ワックスが炭素原子数24〜45の脂肪族カルボン酸塩であることを特徴とする請求項1に記載のトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤。
【請求項3】
前記トナー供給ローラ成形金型用水系離型剤の各成分(A)、(B)、(C)は、各々別の乳化成分であることを特徴とする請求項1、又は2に記載のトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤。
【請求項4】
電子写真装置の現像装置に搭載して使用する、芯金と、該芯金上に設けられたポリウレタンフォーム層とを有するトナー供給ローラの製造方法において、
前記ポリウレタンフォーム層は、請求項1乃至3の何れか1項に記載のトナー供給ローラ成形金型用水系離型剤を内側に塗布した金型内で発泡成形することを特徴とするトナー供給ローラの製造方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2010−30250(P2010−30250A)
【公開日】平成22年2月12日(2010.2.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−197583(P2008−197583)
【出願日】平成20年7月31日(2008.7.31)
【出願人】(393002634)キヤノン化成株式会社 (640)
【Fターム(参考)】