JP2004184623A - トナー規制部材 - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦帯電性能が時間経過により低下しないトナー規制部材を提供する。
【解決手段】弾性体ブレード１２を幅方向に自由端を形成して高剛性支持体１６に接合したものあり、前記弾性体ブレード１２の自由端Ｆの長さ方向に摩擦帯電剤層１４を形成したトナー規制部材１０とする。摩擦帯電剤層構成材料はアクリルシリコン樹脂又はポリシロキサン系樹脂であることが好ましく、さらにシリカ成分を含有するものであることが好ましい。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置において感光体に形成された静電画像にトナーを均一に付着させるための現像装置に使用するトナー規制部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一成分現像装置、とりわけフルカラー化に伴って磁性粉による色のくすみを改善することが必要となり、透明性のよい非磁性トナーを使用した非磁性一成分カラー現像装置が検討されている。係る一成分カラー現像装置において均一かつ良好な帯電量が得られ、しかも多層のトナー層の搬送を可能とするためにトナー規制部材の弾性体ブレードと現像ローラーとの接触摩擦により所望の摩擦帯電電荷を付与すると共に現像ローラの表面のトナー層の膜厚を規制する現像装置、並びに該現像装置に使用するゴム状弾性体の表面にガラスコート層（酸化珪素皮膜層）を形成した弾性体ブレードを使用したトナー規制部材は公知である（例えば特許文献１、２）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１８６８４８号公報（特許請求の範囲、段落００１１）
【特許文献２】
特開平１１−３０９１０号公報（特許請求の範囲）
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１、２に開示されたトナー規制部材は、摩擦帯電の性能は優れたものであるが、実際に現像装置に装着して使用すると、短時間で摩擦帯電性能が低下し、所定の機能を発揮しないものであることが判明した。
【０００４】
本発明の目的は、摩擦帯電性能が時間経過により低下しないトナー規制部材を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のトナー規制部材は、弾性体ブレードを幅方向に自由端を形成して高剛性支持体に接合したでものあって、
前記弾性体ブレードの自由端に摩擦帯電剤層が形成されていることを特徴とする。
【０００６】
弾性体ブレードの自由端に摩擦帯電剤層を形成した構成のトナー規制部材とすることにより、摩擦帯電性能が時間経過により低下しないトナー規制部材が得られた。
【０００７】
弾性体ブレードの全面に摩擦帯電剤層を形成すると摩擦帯電性能が時間経過により低下する理由は明らかではないが、摩擦帯電剤層を形成すると、弾性体が本来有する弾性性能が低下し、応力緩和が大きくなることが大きな原因であると推定される。本発明は、トナー規制ブレードを備えたトナー規制部材を現像装置に装着して現像ローラーと所定の当接圧にて当接した場合に、最も大きな応力を受けて変形する部位が高剛性支持部材の端部から自由端となった部分であることに着目し、係る最も大きな応力を受けて変形する部位に摩擦帯電剤層を形成しないことにより、応力緩和を大幅に低減することができ、その結果、摩擦帯電性能の時間経過による低下を解決したものである。
【０００８】
上述のトナー規制部材においては、前記摩擦帯電剤層構成材料が、アクリルシリコン樹脂又はポリシロキサン系樹脂であることが好ましい。
【０００９】
これらの樹脂は、摩擦帯電性能に優れた樹脂材料である。
【００１０】
また上述のトナー規制部材においては、前記摩擦帯電剤層構成材料が、さらにシリカ成分を含有することが好ましい。
【００１１】
シリカ成分の添加により、樹脂材料のみを使用した場合と比較して、さらに良好な摩擦帯電性能を有するトナー規制部材が得られる。
【００１２】
摩擦帯電剤層の厚さは、１〜２０μｍであることが好ましい。摩擦帯電剤層の厚さが１μｍ未満の場合には均一な皮膜形成が難しく、帯電性能が安定しなくなり、２０μｍを超えるとクラックの発生やさらには摩擦帯電剤層の剥落が問題となる場合がある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に使用する弾性体ブレードを構成する材料は特に限定されるものではなく、公知の加硫ゴム、ポリウレタン、熱可塑性エラストマー等から選択される弾性材料が使用可能であるが、応力緩和が小さく、金具との接着が容易であることを考慮すると反応硬化型ポリウレタンを使用することが好ましい。また製造が容易であることを考慮すると、樹脂フィルムと熱可塑性エラストマーの積層体の使用も好ましい。
【００１４】
好ましい弾性体ブレード構成材料であるポリウレタンは、ポリオール化合物、ポリイソシアネート化合物、鎖延長剤を重合体構成材料とする。
【００１５】
ポリオール化合物としては、ポリオキシプロピレンポリオール（ＰＰＧ）、ポリオキシテトラメチレンポリオール（ＰＴＭＧ）等のポリエーテルポリオール、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリヘキサメチレン−ネオペンチルアジペート、ポリカプロラクトンポリオール等のポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール等の２官能ないし３官能、より好ましくは２官能のポリオールの少なくとも１種の使用が好ましい。
【００１６】
ポリイソシアネート化合物としては、公知のジイソシアネート化合物を使用する。具体的には、トルエンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、１，４−ベンゼンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、水素添加ＭＤＩ、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート等の脂環族ジイソシアネートが例示される。
【００１７】
鎖延長剤としては、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、４，４’−ジクロロジフェニルメタン等が例示される。
【００１８】
ポリウレタンは、プレポリマー法又は擬似プレポリマー法により製造したものであることが、より応力緩和の小さい弾性体ブレードが得られ、好ましい。係る製造方法により製造された弾性体ブレードとして、クリーニングブレードとして市販の弾性体ブレード（例えば東洋ゴム工業製等）が使用可能である。
【００１９】
摩擦帯電剤層構成材料としては、摩擦により正帯電する材料が選択され、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリルシリコン樹脂、ポリシロキサン系樹脂等のコーティング材料を使用することができるが、摩擦帯電性能に優れていることからアクリルシリコン樹脂又はポリシロキサン系樹脂を使用することが好ましい。係る摩擦帯電剤層構成樹脂材料にはさらにシリカ成分を添加することが摩擦帯電性能を向上できるのでより好ましい。
【００２０】
アクリルシリコン樹脂は、分子内にアルコキシシリル基を含有するアクリル系重合体であり、例えばトリエトキシビニルシラン、γ−トリエトキシシリルプロピルアクリレート等のアルコキシシリル基を含有するビニルモノマーをアクリル系モノマーを主成分とするモノマーと共重合して製造することができる。アクリルシリコン樹脂は、さらにβ−ヒドロキシエチルメタクリレート等の水酸基含有モノマーを共重合し、イソシアネート基含有化合物を硬化剤として使用する反応硬化タイプ、アミノ基含有モノマーを共重合し、エポキシ化合物を硬化剤として使用する反応硬化タイプとしてもよい。また、ビニル基を含有する重合体として電子線や紫外線等のエネルギー線照射にて架橋硬化するタイプとしてもよい。
【００２１】
ポリシロキサン系樹脂としては、ハードコート剤として公知のポリシロキサン系樹脂が使用可能であり、ポリシロキサン系樹脂は、ジアルキルジアルコキシシラン、モノアルキルトリアルコキシシラン、テトラアルコキシシランから選択されるシラン化合物を適宜組み合わせて部分加水分解して縮合させた縮合物を主成分とし、有機溶剤溶液としたものである。ポリシロキサン系樹脂にはアクリル系樹脂を添加して塗膜性能を調整することは好ましい態様である。かかるポリシロキサン系樹脂としては、ＧＲ−ＣＯＡＴ（ダイセル化学工業）、ＮＳＣ（日本精化）、ＫＰ−８０（信越化学工業）、トスガード（東芝シリコーン）、ＧＯ−１５０（ＳＸ）（ファイングラステクノロジー）等が市販品として使用可能である。
【００２２】
シリカ成分は、コロイダルシリカを使用することが好ましい。コロイダルシリカとしては、イソプロパノール等の分散液（触媒化成、日産化学）、粉末（触媒化成）が市販されており、使用に好適である。コロイダルシリカと摩擦帯電剤層構成樹脂材料との混合に際しては、シランカップリング剤を使用することは好適な態様であり、単にコロイダルシリカと摩擦帯電剤層構成樹脂材料とを混合した場合よりも可とう性に優れた摩擦帯電剤層が形成され、使用中に摩擦帯電剤層にクラックが発生しにくくなるという効果が得られる。
【００２３】
摩擦帯電剤層の形成方法は、摩擦帯電剤層形成材料を塗料として塗装、乾燥することにより形成することが好ましい。塗装方法としては、ロールコーター、リバースロールコーター、インクジェット法、スタンプ法、ディッピング法、スプレー法等を使用して、必要に応じて摩擦帯電剤層を形成しない部分のマスキングを行い、所定位置に所定幅にて塗装する方法等が例示される。
【００２４】
弾性体ブレードと摩擦帯電剤層との間には、必要に応じてプライマー層を設けることは、弾性体ブレードと摩擦帯電剤層との接着強度を高めることができるので好適である。プライマー層構成材料は、弾性体ブレード構成材料と摩擦帯電剤層構成材料との組合せに応じて適宜選択して使用されるものであるが、具体的には、アクリルウレタン樹脂や特開昭５７−７６０３４号公報に記載された変性アクリル系重合体等が例示される。弾性体ブレードとしてポリウレタンを使用する場合には、アクリルウレタン樹脂を使用することが好ましい。
【００２５】
プライマー層は、その構成材料が弾性体ブレード構成材料の応力緩和等に影響しないものであれば弾性体ブレードの全面に塗布してもよいが、摩擦帯電剤層と同じ幅に塗装することが好ましい。塗装方法としては、摩擦帯電剤層形成材料の塗装と同様の塗装方法が使用可能である。
【００２６】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明のトナー規制部材を示した部分斜視図であり、図２はＸ−Ｘ断面図である。トナー規制部材１０は、弾性体ブレード１２を高剛性支持体１６に自由端Ｆを形成して接合した基本構造を有し、自由端Ｆにおいて、弾性体ブレード１２の長さ方向に摩擦帯電剤層１４が設けられている。１８は接着剤である。
【００２７】
弾性体ブレード１２の大きさ、並びに自由端Ｆの幅は、使用する機種に応じて適宜設定されるものであって特に限定されるものではないが、通常は厚さは０．５〜５ｍｍ、幅は８〜３０ｍｍであり、自由端Ｆの幅は、５〜２５ｍｍ程度に設定される。
【００２８】
摩擦帯電剤層１４は、自由端Ｆの全面に形成されている必要はなく、現像装置に使用する現像ローラとの接触部分に形成されていればよい。摩擦帯電剤層１４の幅は、使用する現像ローラーの外径に応じて適宜設定される。また摩擦帯電剤層１４と高剛性支持体１６の端縁Ｅとの間隔ｔ２は、ｔ２＞０であることが必要である。ｔ２≦０であると、自由端Ｆが現像ローラーに当接して変形を受けたときに応力緩和が発生する。ｔ２≧０．５ｍｍであることがより好ましい。
【００２９】
摩擦帯電剤層１４は自由端Ｆの先端側端部まで形成されていてもよいが、現像ローラーとの当接が十分に行われる幅だけ形成されていれば、先端部との間に摩擦帯電剤層１４がない部分があってもよい。ｔ１は０ｍｍであって、切断端面、さらには裏面に摩擦帯電剤層が塗布・形成されていてもよい。
【００３０】
高剛性支持体を構成する材料は、公知の材料が限定なく使用することができ、具体的には鉄、ステンレス、アルミニウム、リン青銅等の金属材料、ＰＢＴ，ＰＰＯ，ＰＰＳ等の樹脂材料などが使用可能な高剛性支持部材構成材料として例示できる。
【００３１】
弾性体ブレードと高剛性支持体の接合は、公知の方法で行うことができる。具体的には、粘着剤を塗布して貼合する方法、両面粘着テープを使用して貼合する方法、ホットメルト接着剤や瞬間接着剤を使用して接着接合する方法などが例示される。
【００３２】
図３には、本発明のトナー規制部材を現像ローラーに所定の当接圧となるように当接させた例を断面図にて示した。現像ローラーはシャフト２１と加硫ゴム２３とから構成されている。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。
（実施例１）
弾性体ブレードとしてショアＡ硬度が７０、厚さ１．５ｍｍ、長さ７０ｍｍ、幅１０ｍｍのポリウレタンブレード（東洋ゴム工業製）の端部から６ｍｍにマスキングテープを貼着してマスキングし、摩擦帯電剤層形成材料としてコロイダルシリカを樹脂分に対して３０重量％添加したアクリルシリコン樹脂塗料溶液をスプレー塗装し、８０℃にて３０分間乾燥して乾燥膜厚が５μｍ、幅４ｍｍの摩擦帯電剤層を形成した。
得られた摩擦帯電剤層を有するポリウレタンブレードを、図１に示した形状を有する金属製支持体に自由端の幅を７ｍｍ（ｔ２＝１．０ｍｍ）となるようにホットメルト接着剤を使用して接着し、トナー規制部材サンプルを作製した。
【００３４】
（実施例２）
摩擦帯電剤層形成材料としてポリシロキサン系樹脂ＧＯ−１５０（ＳＸ）（ファイングラステクノロジー）を使用し、乾燥膜厚が５μｍとなるように塗布した以外は実施例１と同様にしてトナー規制部材サンプルを作製した。
【００３５】
（実施例３）
マスキング後、摩擦帯電剤層形成材料を塗布する前に、アクリルウレタン樹脂プライマーを乾燥膜厚が１０μｍとなるように塗布した以外は実施例１と同様にしてトナー規制部材サンプルを作製した。
【００３６】
（比較例１）
マスキングをすることなくポリウレタンブレードの全面に塗布したこと以外は実施例１と同様にしてトナー規制部材サンプルを作製した。
【００３７】
（評価）
（１）応力緩和の測定
図４に示したようにトナー規制部材サンプルの先端に２Ｎの初期荷重が発生するようにセットし、応力緩和を測定した。応力緩和の測定結果は、図５にグラフにて示した。
【００３８】
（２）耐クラック性
ポリウレタンブレードに摩擦帯電剤層を形成したトナー規制部材を長さ方向に１５０％の長さ（元の長さの１．５倍）となるように伸長したときの摩擦帯電剤層の状態を目視で評価した。評価結果は、クラック発生のないものを○、クラックは発生するが大きなものでなく、実用上問題のないものを△、実用上問題が発生する程度にクラックが発生するものを×として示した。
【００３９】
【表１】

【００４０】
図５、表１の評価結果から、本発明のトナー規制部材を備えたトナー規制部材は、少なくとも応力緩和による摩擦帯電性能の低下が発生せず、摩擦帯電剤層と弾性体ブレードとの接着性も良好なものであることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトナー規制部材の好適な態様を示した部分斜視図
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図
【図３】トナー規制部材の使用状態を示した断面図
【図４】応力緩和の測定方法を示した概略図
【図５】応力緩和測定結果を示したグラフ
【符号の説明】
１０ トナー規制部材
１２ 弾性体ブレード
１４ 摩擦帯電剤層
１６ 高剛性支持体
Ｆ 自由端

Claims (3)

1. 弾性体ブレードを幅方向に自由端を形成して高剛性支持体に接合したトナー規制部材であって、
   前記弾性体ブレードの自由端に摩擦帯電剤層を形成したことを特徴とするトナー規制部材。
2. 前記摩擦帯電剤層構成材料が、アクリルシリコン樹脂又はポリシロキサン系樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のトナー規制部材。
3. 前記摩擦帯電剤層構成材料が、さらにシリカ成分を含有することを特徴とする請求項２に記載のトナー規制部材。

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