JP3601270B2 - Developer layer regulating member, image forming apparatus, and image forming method - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像剤層規制部材、この現像剤層規制部材を備えた画像形成装置、および、この画像形成装置を用いる画像形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、実用化される種々の静電複写方式における乾式現像法としては、トナー及び鉄粉などのキャリアを用いる二成分現像方式とキャリアを用いない一成分トナー現像方式が知られている。
二成分現像方式においては、トナー粒子がキャリア表面へ付着することにより現像剤が劣化し、また、トナーのみが消費されるため現像剤中のトナーの濃度割合が低下するので、キャリアとの混合割合を一定に保たなければならず、そのため、現像装置の大型化といった欠点がある。
一方、一成分現像方式では上記欠点がなく、装置の小型化等の利点を有しているため、現像方式の主流になりつつある。
【０００３】
また、一成分トナー現像方式は、磁性トナーを用いる磁性一成分現像方式と、非磁性トナーを用いる非磁性一成分現像方式とに分類される。
磁性一成分現像方式は、内部にマグネットなどの磁界発生手段を設けた現像剤担持体を用いて、内部にマグネタイトなどの磁性体を含有する磁性トナーを保持し、層規制部材により薄層化し現像するもので、近年小型プリンター等で数多く実用化されている。
これに対し、非磁性一成分現像方式は、トナーが磁気力を持たないため、現像剤担持体にトナー供給ロール等を圧接して現像剤担持体上にトナーを供給し、静電気力で保持させ、層規制部材により薄層化して現像するもので、有色の磁性体を含有しないためカラー化に対応できるという利点があり、また現像剤担持体にマグネットを用いないため、より軽量化、低コスト化が可能となり、近年小型フルカラープリンター等で実用化され始めている。
【０００４】
しかしながら、一成分現像方式では、未だ改善課題が多いのが現状である。
二成分現像方式では、トナーの帯電、搬送手段としてキャリアを用い、トナーとキャリアは現像器内部に於いて十分攪拌、混合された後現像剤担持体に搬送され現像されるため、比較的長時間の使用においても安定した帯電、搬送を持続することが可能であり、また高速の現像装置にも対応しやすい。
これに比べて、一成分現像方式ではキャリアの様な安定した帯電、搬送手段がないため、長時間使用や高速化による帯電・搬送不良が起こりやすい。すなわち、一成分現像方式においては、現像剤担持体上へトナーを搬送した後、層規制部材にてトナーを薄層化させ現像するが、トナーと現像剤担持体、層規制部材などの帯電部材との接触・摩擦帯電機会は非常に短いため、キャリアを用いる二成分現像方式に比べ、低帯電または逆極性帯電トナーが多くなり易い。このため、トナーにはより迅速な帯電速度と適度な帯電量が要求される。
また、一成分現像方式では、繰り返し使用による外部ストレスにより、トナーの劣化やトナーや外添剤による帯電部材の汚染等がトナーの帯電性、現像性に大きく影響する。従って、より安定した帯電・層形成を維持するためには、トナーだけでなく、トナーと帯電・層規制部材とを合わせた耐ストレス設計が必要である。
【０００５】
従来より、現像剤担持体としては、アルミやＳＵＳなどの金属スリーブ、またはシリコーンゴムやＮＢＲ、ＥＰＤＭ等にカーボンなどの導電剤を分散させた弾性スリーブなどが使用され、また、帯電・層規制部材としては、ウレタンゴムやシリコーンゴム等の弾性ブレード、ＳＵＳ、リン青銅等の金属製板バネブレードなどが使用されている。
しかしながら、これらの帯電・層規制部材は、それ自体帯電付与能力が低いため、初期トナーの帯電調整が難しいばかりか、長時間使用によるトナー劣化や帯電部材の汚染により、低帯電トナーや逆極性トナーが増加し、カブリや低画像濃度の問題が発生しやすかった。
【０００６】
これらの問題点を改善するために、トナーとは逆極性の帯電性を有する帯電制御材料を前記帯電部材に含有させる等の試みが数多くなされている。たとえば、特開昭６２−１７７７３号公報においてはクロム錯塩染料を含有するトナー層規制部材を、特開昭６２−２４２８０号公報においては４級アンモニウム塩を含有する層規制部材を、特開昭６２−２４２８２号公報においてはアミノ基をもつ有機顔料を含有する層規制部材を、特開昭６２−２４２８４号公報においてはニトロ基をもつ有機顔料を含有する層規制部材を提案している。また、特開昭６３−５３５７号公報においてはトナーに負帯電を付与する化合物を表面に有する帯電付与材を提案している。また、特開平４−２６８５８６においても、ナイロン等の負帯電トナーとは逆極性の強い摩擦帯電性の材料を層規制部材表面に用いた現像装置を提案している。
これらを含め、負帯電トナーの帯電付与のためには、正帯電性を示すアクリル、ナイロン、ポリエステル樹脂や４級アンモニウム塩等の正帯電制御剤を帯電部剤に含有させることが数多く提案されている。
【０００７】
しかしながら、これらの層規制部材、帯電付与部材は、確かにトナーの初期帯電性を改善するという目的においては効果的であるものの、長期使用における帯電部剤の劣化・汚染防止という点においては必ずしも満足できる性能を有していない。すなわち、単に、層規制部材表面にトナーとは逆の強い帯電極性を有する材料を用いた場合、トナーの初期帯電は良好となるものの、トナーの層規制部材への静電的付着力が増大するため、長期使用によるトナーの付着・融着により適正な層形成ができなくなり、画像上に白筋が発生し易いという問題を回避できない。
また、近年のカラー化・高画質化に対応したトナーのローメルト化は、ますますトナーを層規制部材表面へ融着・固着し易くするため、現像剤担持体上へのトナー層形成が適正に行われなくなり、画像上での白筋の発生や背景部におけるカブリの増大などの問題が発生し易くなる。
以上の通り、一成分現像方式では、今後の装置のロングライフ化、高信頼性という点においては未だ課題が残されているのが実情である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の実情に鑑み、その問題点を解決することを目的としてなされたものである。 即ち、本発明の目的は、長期に渡りトナーの帯電と層形成を安定して行うことで、画像上での白筋の発生やカブリの発生を防止し、濃度むらのない安定した画像を得ることができる現像剤層規制部材、この現像剤層規制部材を備えた画像形成装置、および、この画像形成装置を用いる画像形成方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記問題を解決すべく種々検討を重ねた結果、現像剤層規制部材が、その表面に、少なくともパーフルオロアルキル基を有する単量体を重合してなる重合体を含有する樹脂層を有してなることにより上記問題点が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、現像剤担持体上に負帯電性トナーを含む現像剤層を形成するための現像剤層規制部材において、該現像剤層規制部材が、その表面に、少なくともパーフルオロアルキル基を有する単量体を重合してなる重合体を含有する樹脂層を有することを特徴とする現像剤層規制部材である。
本発明によれば、長期に渡りトナーの帯電と層形成を安定して行うことで、画像上での白筋の発生やカブリの発生を防止し、濃度むらのない安定した画像が得られる現像剤層規制部材、この現像剤層規制部材を備えた画像形成装置、および、この画像形成装置を用いる画像形成方法が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１１】
本発明の現像剤層規制部材（以下、「層規制部材」という。）は、これら層規制部材表面に、少なくともパーフルオロアルキル基を有する単量体を重合してなる重合体を含有する樹脂層を有している。
本発明の層規制部材表面は、これら樹脂層を有することにより、層規制部材の表面エネルギーが低下するため、長期使用においても層規制部材表面へのトナー付着が発生することなく、安定したトナー層形成が可能となる。また、同時に、ＰＴＦＥやＰＶＤＦなどの低表面エネルギー材料だけでは得ることができない良好かつ適度な帯電をトナーに付与することが可能となる。
【００１２】
本発明の層規制部材の基材としては、シリコーンゴム、ウレタンゴム等の弾性体ブレード、ＳＵＳ、リン青銅等の金属板バネの上に前記弾性体を貼り付けたブレード、またはＳＵＳ、リン青銅等の金属板バネブレードやプラスチックブレードを用いることができる。
【００１３】
本発明の層規制部材表面に形成される樹脂層が、少なくともパーフルオロアルキル基を有する単量体を重合してなる重合体を含有していることが重要であり、パーフルオロアルキル基を有する単量体を重合してなる重合体としては、パーフルオロアルキル基を有する単量体の単独重合体、または、パーフルオロアルキル基を有する単量体と他の単量体との共重合体を用いることができる（以下、前記単独重合体と前記共重合体を「パーフルオロアルキル基を有する重合体」と総称する。）。
【００１４】
本発明に用いられるパーフルオロアルキル基を有する単量体は、重合性の不飽和結合と、パーフルオロアルキル基を有するものであれば、特に制限はないが、樹脂層の機械的強度の点で、パーフルオロアルキル基は、炭素数１〜２０のパーフルオロアルキル基が好ましい。また、トナーに良好な帯電を付与する目的で、重合性の不飽和結合とパーフルオロアルキル基の他に、アルコキシカルボニル基を有するものがより好ましく、パーフルオロアルキル基を有するアクリル酸エステルおよびパーフルオロアルキル基を有するメタクリル酸エステルが特に好ましい。
【００１５】
本発明に使用されるパーフルオロアルキル基を有する単量体としては、パーフルオロアルキルエチレンやパーフルオロヘキシルエチルアクリレート、パーフルオロヘキシルエチルアクリレート、パーフルオロヘキシルエチルメタクリレート、パーフルオロオクチルエチルアクリレート、パーフルオロオクチルエチルアクリレート、パーフルオロオクチルエチルメタクリレート、パーフルオロオクチルスルホニル−Ｎ−プロピルアミノエチルアクリレート、パーフルオロオクチルスルホニル−Ｎ−プロピルアミノエチルアクリレート、パーフルオロオクチルスルホニル−Ｎ−プロピルアミノエチルメタクリレートなどのパーフルオロアルキルアクリレート、パーフルオロアルキルメタクリレート、モノパーフルオロアルキルマレエート、モノパーフルオロアルキルイタコネートなどが挙げられる（ 以下、アクリレートとメタクリレートを総称してメタアクリレートという場合がある。） 。この中でも、特に、パーフルオロアルキルアクリレートもしくはパーフルオロアルキルメタクリレートが、好適に使用される。
【００１６】
パーフルオロアルキル基を有する単量体と共重合できる他の単量体としては、たとえば、スチレン、メチルスチレン、ジメチルスチレンなどのアルキルスチレン、フロロスチレン、クロロスチレンなどのハロゲン化スチレン、さらにニトロスチレン、アセチルスチレン、メトキシスチレンなどのスチレン系単量体、メチルアクリレート、メチルメタアクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタアクリレートなどのアクリル酸エステル、メタアクリル酸エステル、２−ビニルピリジン、Ｎ−ビニルピロリドン、ジメチルアクリルアミド、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタアクリレートなどの含窒素ビニル単量体、ジエチルアミノスチリル、パラニトロスチレンなどの含窒素芳香族類等の付加重合性単量体を挙げることができ、これら付加重合性単量体の１種類以上を組み合わせて共重合することができる。
また、共重合体は、ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体のいずれでもよい。
【００１７】
また、パーフルオロアルキル基を有する重合体は、必要に応じて他の重合体と混合して用いてもよい。混合して用いることができる重合体としては、上記の各種付加重合性単量体から得られる重合体または共重合体の他、たとえば、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、セルロース樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂などが挙げられ、これらを１種類または２種類以上混合して用いることができる。
【００１８】
本発明の樹脂層の全構成材料のうちパーフルオロアルキル基を有する単量体の割合が１０乃至５０重量％であることが好ましい。前記パーフルオロアルキル基を含む単量体の割合が、樹脂層の全構成材料の５０重量％を超えると、樹脂層の表面エネルギーは低下し、短期的にはトナーの層規制部材表面への付着性は低下し画像上白筋は発生しにくくなると思われるが、樹脂層の機械的強度が低下するため、長期使用により樹脂層の摩耗・剥離が発生するため、結局層規制部材表面へのトナー付着が生じ、画像上白筋が発生し易くなる。また前記パーフルオロアルキル基を含む単量体の割合が、樹脂層の全構成材料の１０重量％未満であると、樹脂層の機械的強度は向上するものの表面エネルギーが増大するため、長期使用によりトナーが規制部材表面へ付着し易くなり本発明の目的を達成できなくなる。
【００１９】
また、本発明の樹脂層の平均膜厚は、１μｍ以上であることが好ましく、３μｍ以上がより好ましくは５μｍ以上がさらに好ましい。樹脂層の平均厚さが１μｍより小さいと長期使用により樹脂層が摩滅し、トナーに適正な帯電を付与できなくなるばかりか、トナーの薄層形成ができなくなる。
【００２０】
本発明の樹脂層に含有される重合体の平均分子量は、重量平均で１０，０００乃至３００，０００の範囲にあることが好ましく、３０，０００乃至３００，０００がより好ましく、５０，０００乃至３００，０００がさらに好ましい。重量平均分子量が１０，０００以下では、樹脂層の機械的強度が弱く、長期使用による摩耗、剥がれが生じ易くトナー帯電不良やトナー付着の問題が発生し易い。また、３００，０００より大きいと樹脂層の強度は増大するものの、層規制部材表面に樹脂層を形成する段階で、均一な樹脂層の形成が難しくなり、トナー層形成不良による濃度ムラや白筋発生の原因となり易い。
【００２１】
その他、本発明の樹脂層には、トナーの帯電調整を目的として、４級アンモニウム塩、金属アゾ染料などの各種帯電制御剤や帯電制御樹脂を添加することができ、導電性付与を目的として、カーボンブラック、磁性粉、酸化錫等の無機微粒子を添加することができる。また、付着性防止・すべり性向上を目的として、ワックスやグラファイト、二硫化モリブデンのごとき固体潤滑剤を添加することができる。
【００２２】
また、本発明の層規制部材の表面に樹脂層を形成する方法としては、少なくともパーフルオロアルキル基を有する単量体を重合してなる重合体を含有する樹脂層を形成することができれば、どのような方法でも用いることができるが、たとえば、スプレーコーティング、ディップコーティング等公知のコート方法により、前記基材の上にコーティングし樹脂皮膜を形成する方法、フィルム状に成形した樹脂層を前記基材の上に貼り付ける方法、樹脂自体を板状に成形して用いる方法を用いることができる。また、基材が弾性ゴムブレードの場合は、材料内部に樹脂成分を含有させる方法などを用いることができる。
【００２３】
本発明の画像形成装置は、静電潜像保持体に静電潜像を形成する手段、現像剤担持体に層規制部材を当接して現像剤担持体上に現像剤層を形成して、前記静電潜像保持体上の静電潜像を顕像化する手段を有する画像形成装置において、前記現像剤層規制部材がその表面に、少なくともパーフルオロアルキル基を有する単量体を重合してなる重合体を含有する樹脂層を有する。
【００２４】
また、本発明の画像形成方法は、上記の本発明の画像形成装置を用いるものであり、静電潜像保持体に静電潜像を形成する工程、現像剤担持体に層規制部材を当接して現像剤担持体上に現像剤層を形成して、前記静電潜像保持体上の静電潜像を顕像化する工程を有する画像形成方法において、前記現像剤層規制部材がその表面に、パーフルオロアルキル基を有する単量体を少なくとも構成単位として含有する樹脂層を有する。
【００２５】
潜像形成工程（静電潜像保持体に静電潜像を形成する工程）には、従来公知の方法が適用できる。潜像形成工程においては、電子写真法あるいは静電記録法によって、感光層あるいは誘電体層等の潜像保持体の上に静電潜像を形成する。本発明に用いる潜像保持体の感光層としては、有機系、アモルファスシリコン等公知のものが使用できる。また、潜像保持体は、アルミニウム又はアルミニウム合金を押出し成型後、表面加工する等の公知の製法により得られ、装置に応じ円筒状、ベルト状等好ましい形状のものを用いることができる。
【００２６】
現像工程（静電潜像保持体上の静電潜像を顕像化する工程）においては、現像剤担持体（現像ロール）としての回転円筒体上に、トナーを層規制部材にて薄層形成し、現像ニップまで搬送し、現像ロールと静電潜像を保持する潜像保持体とを現像部にて接触または一定の間隙を設けて配置し、現像ロールと潜像保持体との間にバイアスを印加しながら静電潜像をトナーで現像する。磁性一成分現像の場合は、現像剤担持体として内部に磁石が内蔵された回転円筒体が使用され、磁性体を有するトナーを磁気力にて搬送・保持する。また非磁性一成分現像の場合は、現像剤担持体にウレタンスポンジ等のトナー供給ロールなどを圧接し現像剤担持体上にトナーを供給するなどの方法がとられる。
【００２７】
本発明に用いる現像剤担持体としては、シリコンゴムやＮＢＲ、ＥＰＤＭ等にカーボンなどの導電剤を分散させた弾性体スリーブ、アルミ・ＳＵＳ等の金属やセラミックスを引き抜きしたスリーブ、およびトナーの搬送性や帯電性を制御するため基体表面の酸化または金属メッキ、研磨、ブラスト処理等の表面処理や樹脂・帯電制御剤などによるコーテイングを施したスリーブが使用される。
【００２８】
層規制部材の現像剤担持体への当接は、０ｇ／ｃｍを越えて１５０ｇ／ｃｍ以下の線圧で行うが、５〜１００ｇ／ｃｍの線圧で行うことがより好ましい。線圧が、０ｇ／ｃｍではトナー層形成が不安定となり、１５０ｇ／ｃｍを超えるとトナー付着の問題が発生し易い。
【００２９】
また、トナーへ適正な帯電を与え、安定した画像濃度、カブリ防止のためには、現像剤担持体表面のトナー層厚Ｓは、０．５〜１．５の範囲にすることが好ましい。ここで、トナー層厚Ｓとは、下記一般式により求めた値をいう。
Ｓ＝３０×３１／２ Ｍ／πｄρ
（式中、Ｍは現像剤の単位面積当たりの搬送量（ ｇ／ｃｍ２ ）、ｄはトナーの体積平均粒子径（μｍ）、ρは現像剤の比重（ ｇ／ｃｍ３ ）を示す。）
【００３０】
本発明の画像形成方法は、潜像形成工程・現像工程の他に、必要に応じ、転写工程、クリーニング工程、または定着工程を有していてもよい。
本発明における転写工程には、潜像保持体に転写ローラー、転写ベルト等を圧接させトナー像を転写する接触型転写やコロトロンを用いる非接触型転写等公知の方法が用いられる。
クリーニング工程においては、転写工程にて転写されずに潜像保持体に残ったトナーを、クリーナーにより除去する。本発明におけるクリーニング手段としては、ブレードクリーニングまたはローラークリーニングなどの公知のものがあげられる。 ブレードクリーニングには、シリコーンゴムやウレタンゴムなどの弾性ゴムからなるブレードが用いられる。また、本発明の画像形成方法は、クリーニング工程を設けないいわゆるクリーナーレスシステムに適用することもできる。定着工程においては、転写体に転写されたトナー画像を定着器にて定着する。定着手段としては、ヒートロールを用いる熱定着方式が好ましい。
【００３１】
本発明に用いるトナーは、磁性トナーの場合は少なくとも結着樹脂と磁性体からなり、非磁性トナーとして用いる場合は、少なくとも結着樹脂と着色剤からなるが、本発明はトナーが磁性体を含まない非磁性トナーの場合に特にその効果が発揮される。すなわち、磁性トナーを使用する場合は、トナー表面に磁性体が露出しており、トナー自身にある程度、層規制部材表面を研磨する研磨作用があるため、長期使用においても比較的トナー付着は少ないが、非磁性トナーの場合は、このような研磨作用がなく層規制部材へ付着しやすい。さらに、非磁性トナーは、磁性トナーに比べて、トナー自体チャージアップし易く、静電的にも層規制部材へ付着し易い。このため、本発明の効果が大きく現れるものと考えられる。
【００３２】
本発明のトナーに用いる結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンワックスなど公知の材料が使用できるが、この中でも、スチレン−アクリル系共重合体、ポリエステル系樹脂が好ましい。
【００３３】
また、本発明は、軟化点９０〜１２０℃の低軟化点の結着樹脂を用いた場合に特に、その効果が大きい。ここでいう軟化点とは、フローテスタ（島津製作所製、ノズル１×１ｍｍ、荷重１０ｋｇ）において測定した溶融粘度１０４ Ｐａ・ｓ（ １０５ ｐｏｉｓｅ）における温度をいう。
【００３４】
本発明に用いるトナーの着色剤としては、従来公知のものが使用できる。このようなトナーの着色剤として、たとえば、カーボンブラック、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、銅フタロシアニン、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ４８：１、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １２２、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ５７：１、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ９７、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １２、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １７、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １８０、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：１、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：３などを挙げることができる。
【００３５】
本発明における磁性体としては、従来使用されている公知のいかなる磁性体でも使用することができる。例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の金属およびこれらの合金、Ｆｅ３ Ｏ４ 、γ−Ｆｅ２ Ｏ３ 、コバルト添加酸化鉄等の金属酸化物、ＭｎＺｎフェライト、ＮｉＺｎフェライト等のフェライト類などがあげられる。これらの磁性体は、一般に、全トナー材料に対し、３０〜７０重量％添加して用いられる。
【００３６】
また、本発明に用いるトナーにおいては、グロス、オフセット性を向上させる目的で、離型剤を添加しても良い。離型剤としては、炭素数８以上のパラフィン、ポリオレフィン等が好ましく、例えばパラフィンワックス、パラフィンラテックス、マイクロクリスタリンワックス等、又はポリプロピレン、ポリエチレン等が挙げられ、これらを単独あるいは併用して用いることができる。
【００３７】
また、本発明に用いるトナーにおいては、トナーの帯電を補助する目的で、帯電制御剤を添加することもできる。帯電制御剤としては、クロム、鉄等のアゾ錯塩染料、サリチル酸のクロム、亜鉛、アルミ、ホウ素などの錯化合物や帯電制御樹脂など公知のものを用いることができる。
【００３８】
本発明においては、現像剤に適度な流動性および帯電性を与える目的で、流動化剤微粒子を添加してもよい。用いられる流動化剤微粒子としては、疎水性シリカ、微粒子酸化チタン、アルミナ等の無機微粉末、脂肪酸或いはその誘導体および金属塩等の有機微粉末、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂もしくはスチレン系樹脂等の樹脂微粉末等が挙げられ、これらを単独または併用して用いることができる。
【００３９】
本発明に用いるトナーの粒径は、体積平均粒径で４〜１２μｍが好ましく、６〜１０μｍがより好ましい。体積平均粒径が４μｍより小さいと流動性が著しく悪化するため層形成がうまくできず、カブリやダートの原因となり易い。また、１２μｍを超えると解像度が低下し高画質が得られなくなるばかりでなく、現像剤の単位重量当たりの帯電量が低下するため、層形成維持性が悪くカブリやダートが発生し易くなる。
【００４０】
本発明に用いるトナーは、公知の如何なる方法によっても製造できる。例えば混練粉砕方式、即ち、結着樹脂と着色剤、帯電制御剤等を予備混合した後、混練機にて溶融混練し、冷却後、粉砕・分級を行い、外添剤微粒子を添加混合し、トナーを製造する方法や、懸濁重合・乳化重合などによる重合方式により製造することができる。
【００４１】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いて説明する。
【００４２】
実施例１
（層規制部材１の作製）
メチルメタアクリレートとパーフルオロオクチルエチルメタアクリレートの共重合体（単量体比７５：２５、重量平均分子量Ｍｗ＝１０万）の２０％トルエン／２−ブタノン溶液を調製した。この溶液を、０．１ｍｍ厚のＳＵＳ製基板に０．９ｍｍのウレタンゴムを貼り付けたブレードの表面に、膜厚１５μｍとなる様にスプレー塗布した後、１００℃で１時間乾燥させ、層規制部材１を得た。
（非磁性一成分トナーの作製）
結着樹脂 ：ビスフェノールＡエチレンオキサイド付加物とテレフタル酸から得られたポリエステル樹脂（分子量Ｍｗ１５，０００、Ｔｇ６６℃、軟化点１０５℃） ９２重量部
着色剤 ：C.I. Pigment Blue 15:3 ５重量部
帯電制御剤：サリチル酸金属塩
（商品名「ボントロンＥ８４」、オリエント化学社製） ３重量部
上記材料を、ヘンシェルミキサーにて予備混合した後、２軸押し出し混練機にて、設定温度１２０℃、スクリュー回転数３００ｒｐｍ、供給速度１５０ｋｇ／ｈにて混練した。冷却後、粗粉砕した後、ジェットミルにて微粉砕し、さらにこの粉砕物を風力分級機にて分級して体積平均粒径Ｄ５０が８．５μｍのトナー粒子を得た。
得られたトナー粒子１００重量部に、平均粒径１２ｎｍのシリコーンオイル処理シリカ０．８重量部と平均粒径１５ｎｍのオクタデシルトリメトキシシラン処理酸化チタン１．０重量部をヘンシェルミキサーにて混合し、非磁性一成分トナーを作製した。
上記層規制部材１を、図１の画像形成装置に線圧３０ｇ／ｃｍ2 となるように取り付け、上記非磁性一成分トナーを用いて、高温高湿環境下（２８℃、８５％ＲＨ）および低温低湿環境下（１０℃、１５％ＲＨ）にて、５０００枚のプリントテストを行ったところ、最後まで濃度低下、かぶり、画像上白筋のない高画質が継続して得られた。この時トナー層厚Ｓは１．０から１．２であった。
【００４３】
実施例２
（層規制部材２の作製）
メチルメタアクリレートとパーフルオロオクチルエチルメタアクリレートの共重合体（単量体比６０：４０、重量平均分子量Ｍｗ＝１２万）の２０％トルエン／２−ブタノン溶液を調製した。この溶液を、０．１ｍｍ厚のＳＵＳ製基板に０．９ｍｍのウレタンゴムを貼り付けたブレードの表面に、膜厚１５μｍとなる様にスプレー塗布した後、１００℃で１時間乾燥させ、層規制部材２を得た。
上記層規制部材２を、実施例１と同じ画像形成装置に線圧２０ｇ／ｃｍ2 となるように取り付け、実施例１と同じ非磁性一成分トナーを用いて、同様のプリントテストを行ったところ、最後まで濃度低下、かぶり、画像上白筋のない高画質が継続して得られた。この時トナー層厚Ｓは０．９から１．２であった。
【００４４】
実施例３
（層規制部材３の作製）
メチルメタアクリレートとパーフルオロオクチルスルホニル−Ｎ−プロピルアミノエチルメタアクリレートの共重合体（単量体比８５：１５、重量平均分子量Ｍｗ＝８万）の２０％トルエン／２−ブタノン溶液を調製した。この溶液を、０．１ｍｍ厚のＳＵＳ製基板に０．９ｍｍのウレタンゴムを貼り付けたブレードの表面に、膜厚１５μｍとなる様にスプレー塗布した後、１００℃で１時間乾燥させ、層規制部材３を得た。
上記層規制部材３を、実施例１と同じ画像形成装置に線圧２０ｇ／ｃｍ2 となるように取り付け、実施例１と同じ非磁性一成分トナーを用いて、同様のプリントテストを行ったところ、最後まで濃度低下、かぶり、画像上白筋のない高画質が継続して得られた。この時トナー層厚Ｓは０．９から１．２であった。
【００４５】
実施例４
（層規制部材４の作製）
メチルメタアクリレートとジメチルアミノエチルメタアクリレート、パーフルオロオクチルエチルメタアクリレートの共重合体（単量体比７５：１０：１５、重量平均分子量Ｍｗ＝８．５万）の２０％トルエン／２−ブタノン溶液を調製した。この溶液を、０．１ｍｍ厚のＳＵＳ製基板に０．９ｍｍのウレタンゴムを貼り付けたブレードの表面に、膜厚８μｍとなる様にスプレー塗布した後、１００℃で１時間乾燥させ、層規制部材４を得た。
上記層規制部材４を、実施例１と同じ画像形成装置に線圧４０ｇ／ｃｍ2 となるように取り付け、実施例１と同じ非磁性一成分トナーを用いて、同様のプリントテストを行ったところ、最後まで濃度低下、かぶり、画像上白筋のない高画質が継続して得られた。この時トナー層厚Ｓは０．８から１．０であった。
【００４６】
比較例１
実施例１で用いた層規制部材の代わりに、コートしていない０．１ｍｍ厚のＳＵＳ製基板に０．９ｍｍのウレタンゴムを貼り付けたブレードを、実施例１と同じ画像形成装置に線圧３０ｇ／ｃｍ2 となるように取り付け、実施例１と同じ非磁性一成分トナーを用いて、実施例１と同様のプリントテストを行ったところ、低温低湿環境下( １０℃、１５％ＲＨ) にて、３０００枚を超えたあたりから画像上白筋が発生し、背景部かぶりが悪化した。
【００４７】
比較例２
実施例１で用いた層規制ブレードの変わりに、０．１ｍｍ厚のＳＵＳ製基板に０．９ｍｍのウレタンゴムを貼り付けたブレードの表面に、膜厚１０μｍとなる様にナイロン樹脂（商品名「ＣＭ８０００」、東レ社製）を表面コートしたブレードを、実施例１と同じ画像形成装置に線圧３０ｇ／ｃｍ2 となるように取り付け、実施例１と同じ非磁性一成分トナーを用いて、実施例１と同様のプリントテストを行ったところ、低温低湿環境下（１０℃、１５％ＲＨ) にて２０００枚を超えたあたりから、高温高湿環境下（２８℃、８５％ＲＨ) にて４０００枚を超えたあたりから画像上白筋が発生し、背景部かぶりが悪化した。
【００４８】
比較例３
実施例１で用いた層規制ブレードの変わりに、０．１ｍｍ厚のＳＵＳ製基板に０．０５ｍｍ厚のポリテトラフルオロエチレン製テープを貼り付けたブレードを、実施例１と同じ画像形成装置に線圧３０ｇ／ｃｍ2 となるように取り付け、実施例１と同じ非磁性一成分トナーを用いて、実施例１と同様のプリントテストを行ったところ、低温低湿環境下（１０℃、１５％ＲＨ) にて２０００枚を超えたあたりから、トナー搬送不良による濃度ムラが、高温高湿環境下（２８℃、８５％ＲＨ) にて初期から背景部かぶりが発生した。
【００４９】
比較例４
実施例１で用いた層規制ブレードの変わりに、０．１ｍｍ厚のＳＵＳ製基板に０．９ｍｍのウレタンゴムを貼り付けたブレードの表面に、膜厚１５μｍとなる様に、ＰＭＭＡ中に０．１μｍのポリフッ化ビニリデン粒子を分散させた樹脂を表面コートしたブレードを、実施例１と同じ画像形成装置に線圧３０ｇ／ｃｍ2 となるように取り付け、実施例１と同じ非磁性一成分トナーを用いてを用いて実施例１と同様のプリントテストを行ったところ、低温低湿環境下（１０℃、１５％ＲＨ) にて3000枚を超えたあたりから、トナー搬送不良による濃度ムラが、高温高湿環境下（２８℃、８５％ＲＨ) にて初期から背景部かぶりが発生した。
【００５０】
（非磁性一成分画像形成装置）
図１に、実施例１〜４、比較例１〜２の画質評価に用いた画像形成装置を示す。非磁性トナーを有する現像機は、アルミニウム製現像剤担持体３とウレタンスポンジ製の現像剤供給ローラー４から構成される。現像剤担持体３は潜像保持体１と０．２ｍｍの間隙をもって非接触で配置した。また、潜像保持体１はローラー帯電器２で帯電させた後、レーザー光で露光して静電潜像を形成し、現像剤担持体３と現像剤供給ローラー４、現像剤層規制部材５にはＶｐｐ２．０ｋＶ、周波数２．０ｋＨｚの交流電圧と−３００Ｖの直流電圧をかけて静電潜像を現像するようにした。現像剤担持体でのトナー層形成は現像剤層規制部材５を現像剤担持体３に一定の線圧で当接させておこなった。また、感光体１の周速は８０ｍｍ／ｓ、現像剤担持体３の周速は１２０ｍｍ／ｓとし、トナーの転写は転写ローラーを用い、クリーニングはブレード式クリーナーを用いた。定着は熱ローラー定着器を用いた。
【００５１】
（画質評価方法）
＜画像濃度＞
Ｘ−ｒｉｔｅ社製の濃度測定器、Ｘ−ｒｉｔｅ４０４Ａにより測定した。
＜プリント上かぶり＞
５０倍のルーペで背景部を観察し官能評価した。全くなし、若干あり、かなりありをそれぞれ、○、△、×と評価した。
＜画像上白筋＞
Ａ４用紙にトナーを全面現像した画像の筋発生数で、５本以下を○、６〜１０を△、１１本以上を×と評価した
【００５２】
【発明の効果】
本発明の現像剤層規制部材は、トナーが付着が少なく、帯電維持性も良好なため、本発明の現像剤層規制部材を備えたえた画像形成装置および画像形成方法によれば、長期に渡り高画像濃度が得られ、低現像性、背景部かぶり、画像上での白筋の発生等の問題を生じない優れた画質を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現像剤層規制部材を有する画像形成装置の概略的構成図である。
【符号の説明】
１ 潜像保持体
２ ローラ帯電器
３ 現像剤担持体
４ 現像剤供給ローラ
５ 現像剤層規制部材
６ 転写ローラ
７ クリーナー
８ 定着器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a developer layer regulating member, an image forming apparatus provided with the developer layer regulating member, and an image forming method using the image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
At present, as a dry developing method in various electrostatic copying methods put into practical use, a two-component developing method using a carrier such as toner and iron powder and a one-component toner developing method using no carrier are known.
In the two-component development method, the developer deteriorates due to the toner particles adhering to the carrier surface, and the concentration ratio of the toner in the developer decreases because only the toner is consumed. Has to be kept constant, and therefore there is a disadvantage that the developing device becomes large.
On the other hand, the one-component developing method does not have the above-mentioned disadvantages and has advantages such as miniaturization of the apparatus, and is therefore becoming the mainstream of the developing method.
[0003]
The one-component toner developing method is classified into a magnetic one-component developing method using a magnetic toner and a non-magnetic one-component developing method using a non-magnetic toner.
The magnetic one-component development method uses a developer carrier having a magnetic field generating means such as a magnet inside, holds a magnetic toner containing a magnetic substance such as magnetite inside, and develops a thinner layer with a layer regulating member. In recent years, many printers have been put to practical use.
On the other hand, in the non-magnetic one-component developing method, since the toner does not have a magnetic force, a toner supply roll or the like is pressed against the developer carrier to supply the toner onto the developer carrier, and the toner is held by the electrostatic force. It is developed by making the layer thinner by the layer regulating member, and has the advantage that it does not contain a colored magnetic material and can cope with colorization. Further, since no magnet is used for the developer carrier, the weight and weight are reduced. In recent years, it has begun to be used in small full-color printers and the like.
[0004]
However, at present, there are still many problems to be improved in the one-component developing system.
In the two-component developing method, a carrier is used as a means for charging and transporting the toner. The toner and the carrier are sufficiently stirred and mixed in the developing device, and then transported to the developer carrier to be developed. It is possible to maintain stable electrification and conveyance even in the use of, and it is easy to cope with a high-speed developing device.
On the other hand, in the one-component developing method, since there is no stable charging and transporting means such as a carrier, charging and transporting defects due to long-time use and high speed are likely to occur. That is, in the one-component developing method, after the toner is conveyed onto the developer carrying member, the toner is thinned and developed by the layer regulating member. However, the toner and the charging member such as the developer carrying member and the layer regulating member are used. Since the chance of contact / frictional charging with the toner is extremely short, the amount of low-charged or reverse-polarized toner tends to increase as compared with the two-component developing method using a carrier. For this reason, the toner is required to have a faster charging speed and an appropriate charging amount.
In the one-component developing method, deterioration of the toner, contamination of the charging member by the toner or the external additive, and the like greatly affect the chargeability and developability of the toner due to external stress due to repeated use. Therefore, in order to maintain more stable charging / layer formation, not only the toner but also a stress-resistant design combining the toner and the charging / layer regulating member is required.
[0005]
Conventionally, as a developer carrier, a metal sleeve such as aluminum or SUS, or an elastic sleeve in which a conductive agent such as carbon is dispersed in silicone rubber, NBR, EPDM, or the like has been used. For example, an elastic blade made of urethane rubber or silicone rubber, a metal leaf spring blade made of SUS, phosphor bronze, or the like is used.
However, these charging / layer regulating members themselves have low charging ability, so it is not only difficult to adjust the charging of the initial toner, but also due to deterioration of the toner due to long-term use or contamination of the charging member, the low charging toner or the opposite polarity toner may be used. And the problem of fogging and low image density was likely to occur.
[0006]
In order to solve these problems, many attempts have been made to incorporate a charge control material having a chargeability of a polarity opposite to that of the toner into the charging member. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-17773 discloses a toner layer regulating member containing a chromium complex dye, and Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-24280 discloses a layer regulating member containing a quaternary ammonium salt. Japanese Patent Application Laid-Open No. 24282/1990 proposes a layer regulating member containing an organic pigment having an amino group, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-24284 proposes a layer regulating member containing an organic pigment having a nitro group. JP-A-63-5357 proposes a charge-imparting material having on its surface a compound that imparts negative charge to toner. Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-268586 also proposes a developing device using a triboelectric material having a polarity reverse to that of a negatively charged toner such as nylon on the surface of the layer regulating member.
In order to impart the charge of the negatively charged toner including these, many proposals have been made to include a positive charge control agent such as acryl, nylon, polyester resin or quaternary ammonium salt having a positive charge property in the charging agent. I have.
[0007]
However, although these layer regulating members and charging members are effective for the purpose of improving the initial chargeability of the toner, they are not always satisfactory in terms of preventing deterioration and contamination of the charging agent during long-term use. Does not have the performance that can be done. That is, when a material having a strong charging polarity opposite to that of the toner is simply used for the surface of the layer regulating member, the initial charge of the toner becomes good, but the electrostatic adhesion of the toner to the layer regulating member increases. Therefore, it is impossible to form a proper layer due to adhesion and fusion of the toner due to long-term use, and it is not possible to avoid the problem that white streaks easily occur on an image.
Also, in recent years, low-melting toners for color and high image quality have made it easier to fuse and adhere the toner to the surface of the layer regulating member. This is no longer performed, and problems such as the occurrence of white streaks on the image and the increase in fog in the background are likely to occur.
As described above, in the one-component developing method, there are still problems in terms of longer life and higher reliability of the device in the future.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances and has an object to solve the problems. That is, an object of the present invention is to stably perform toner charging and layer formation for a long period of time, thereby preventing the occurrence of white streaks and fogging on an image and obtaining a stable image without density unevenness. It is an object of the present invention to provide a developer layer regulating member capable of performing image formation, an image forming apparatus provided with the developer layer regulating member, and an image forming method using the image forming apparatus.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted various studies in order to solve the above problem, and as a result, the developer layer regulating member contains, on its surface, a polymer obtained by polymerizing a monomer having at least a perfluoroalkyl group. The inventors have found that the above problems can be solved by having a resin layer, and have completed the present invention.
That is, the present invention providesIncluding negatively chargeable tonerIn a developer layer regulating member for forming a developer layer, the developer layer regulating member has a resin layer containing a polymer obtained by polymerizing a monomer having at least a perfluoroalkyl group on its surface. It is a developer layer regulating member characterized by having.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the present invention, by stably performing toner charging and layer formation for a long period of time, development of white streaks and fogging on an image is prevented, and a stable image without density unevenness is obtained. Provided are an agent layer regulating member, an image forming apparatus provided with the developer layer regulating member, and an image forming method using the image forming apparatus.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0011]
The developer layer regulating member (hereinafter, referred to as “layer regulating member”) of the present invention is a resin layer containing a polymer obtained by polymerizing a monomer having at least a perfluoroalkyl group on the surface of the layer regulating member. have.
Since the surface of the layer regulating member of the present invention has these resin layers, the surface energy of the layer regulating member is reduced, so that the toner does not adhere to the surface of the layer regulating member even during long-term use, and a stable toner layer is formed. Formation is possible. At the same time, it is possible to impart a good and appropriate charge to the toner, which cannot be obtained only with a low surface energy material such as PTFE or PVDF.
[0012]
As the base material of the layer regulating member of the present invention, an elastic body blade such as silicone rubber or urethane rubber, SUS, a blade in which the elastic body is pasted on a metal plate spring such as phosphor bronze, or SUS, phosphor bronze, etc. Metal leaf spring blades and plastic blades can be used.
[0013]
It is important that the resin layer formed on the surface of the layer regulating member of the present invention contains at least a polymer obtained by polymerizing a monomer having a perfluoroalkyl group. As the polymer obtained by polymerizing the monomer, a homopolymer of a monomer having a perfluoroalkyl group, or a copolymer of a monomer having a perfluoroalkyl group and another monomer is used. (Hereinafter, the homopolymer and the copolymer are collectively referred to as a “polymer having a perfluoroalkyl group”).
[0014]
The monomer having a perfluoroalkyl group used in the present invention is not particularly limited as long as it has a polymerizable unsaturated bond and a perfluoroalkyl group, but in terms of mechanical strength of the resin layer. The perfluoroalkyl group is preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms. Further, in order to impart good charge to the toner, those having an alkoxycarbonyl group in addition to the polymerizable unsaturated bond and the perfluoroalkyl group are more preferable, and acrylic acid esters and perfluoroalkyl groups having a perfluoroalkyl group are more preferable. Methacrylic esters having an alkyl group are particularly preferred.
[0015]
Examples of the monomer having a perfluoroalkyl group used in the present invention include perfluoroalkylethylene, perfluorohexylethyl acrylate, perfluorohexylethyl acrylate, perfluorohexylethyl methacrylate, perfluorooctylethyl acrylate, and perfluorooctyl. Perfluoroalkyl acrylates such as ethyl acrylate, perfluorooctylethyl methacrylate, perfluorooctylsulfonyl-N-propylaminoethyl acrylate, perfluorooctylsulfonyl-N-propylaminoethyl acrylate, perfluorooctylsulfonyl-N-propylaminoethyl methacrylate , Perfluoroalkyl methacrylate, monoperfluoroalkyl maleate, Such as fluoroalkyl itaconate and the like (hereinafter sometimes referred methacrylate collectively to acrylate and methacrylate.). Among them, particularly, perfluoroalkyl acrylate or perfluoroalkyl methacrylate is suitably used.
[0016]
Other monomers that can be copolymerized with a monomer having a perfluoroalkyl group include, for example, styrene, methylstyrene, alkylstyrene such as dimethylstyrene, fluorostyrene, halogenated styrene such as chlorostyrene, further nitrostyrene, Acetyl styrene, styrene monomers such as methoxy styrene, acrylates such as methyl acrylate, methyl methacrylate, butyl acrylate, and butyl methacrylate, methacrylates, 2-vinylpyridine, N-vinylpyrrolidone, dimethylacrylamide, Examples include nitrogen-containing vinyl monomers such as dimethylaminoethyl acrylate and dimethylaminoethyl methacrylate, and addition-polymerizable monomers such as nitrogen-containing aromatics such as diethylaminostyryl and paranitrostyrene. Rukoto can, can be copolymerized in combination of one or more of these addition polymerizable monomer.
Further, the copolymer may be any of a random copolymer, an alternating copolymer, a block copolymer, and a graft copolymer.
[0017]
Further, the polymer having a perfluoroalkyl group may be used by mixing it with another polymer, if necessary. As the polymer that can be used by mixing, in addition to the polymer or copolymer obtained from the above-described various addition-polymerizable monomers, for example, polyamide, polyester, polycarbonate, silicone resin, cellulose resin, epoxy resin, Examples thereof include a phenol resin, a polyurethane resin, a polyurea resin, a melamine resin, an alkyd resin, and the like, and these may be used alone or in combination of two or more.
[0018]
The proportion of the monomer having a perfluoroalkyl group in all the constituent materials of the resin layer of the present invention is preferably 10 to 50% by weight. If the ratio of the monomer containing a perfluoroalkyl group exceeds 50% by weight of the total constituent materials of the resin layer, the surface energy of the resin layer decreases, and in the short term, toner adheres to the surface of the layer regulating member. It is thought that white streaks are less likely to occur on the image due to the deterioration of the property, but the mechanical strength of the resin layer is reduced, and the resin layer will be worn out and peeled off over a long period of use. Adhesion occurs and white streaks easily occur on the image. When the proportion of the monomer containing a perfluoroalkyl group is less than 10% by weight of all the constituent materials of the resin layer, the mechanical strength of the resin layer is improved, but the surface energy is increased. The toner easily adheres to the surface of the regulating member, and the object of the present invention cannot be achieved.
[0019]
Further, the average film thickness of the resin layer of the present invention is preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more, still more preferably 5 μm or more. If the average thickness of the resin layer is less than 1 μm, the resin layer will be worn out due to long-term use, so that not only will it not be possible to properly charge the toner, but also it will be impossible to form a thin toner layer.
[0020]
The average molecular weight of the polymer contained in the resin layer of the present invention is preferably in the range of 10,000 to 300,000 by weight average, more preferably 30,000 to 300,000, and more preferably 50,000 to 300. Is more preferred. When the weight average molecular weight is 10,000 or less, the mechanical strength of the resin layer is weak, and abrasion and peeling are likely to occur due to long-term use, and poor toner charging and toner adhesion are likely to occur. If it is larger than 300,000, although the strength of the resin layer increases, it becomes difficult to form a uniform resin layer at the stage of forming the resin layer on the surface of the layer regulating member, and uneven density and white stripes due to poor toner layer formation. It is easy to cause the occurrence.
[0021]
In addition, the resin layer of the present invention can be added with various charge control agents and charge control resins such as quaternary ammonium salts and metal azo dyes for the purpose of adjusting the charge of the toner. Inorganic fine particles such as carbon black, magnetic powder, and tin oxide can be added. For the purpose of preventing adhesion and improving slipperiness, a solid lubricant such as wax, graphite, and molybdenum disulfide can be added.
[0022]
Further, as a method of forming a resin layer on the surface of the layer regulating member of the present invention, as long as a resin layer containing a polymer obtained by polymerizing at least a monomer having a perfluoroalkyl group can be formed, Such a method can be used, for example, by a known coating method such as spray coating, dip coating, a method of forming a resin film by coating on the substrate, a resin layer formed into a film-like resin substrate And a method in which the resin itself is formed into a plate shape and used. When the base material is an elastic rubber blade, a method of including a resin component inside the material can be used.
[0023]
The image forming apparatus of the present invention is a unit for forming an electrostatic latent image on an electrostatic latent image holder, forming a developer layer on the developer carrier by contacting a layer regulating member with the developer carrier, In an image forming apparatus having means for visualizing an electrostatic latent image on the electrostatic latent image holding member, the developer layer regulating member has a surface thereof polymerized with a monomer having at least a perfluoroalkyl group. And a resin layer containing the polymer.
[0024]
Further, an image forming method of the present invention uses the above-described image forming apparatus of the present invention, and includes a step of forming an electrostatic latent image on an electrostatic latent image holding member, and a step of applying a layer regulating member to a developer carrying member. Forming an electrostatic latent image on the electrostatic latent image holding member by forming a developer layer on the developer carrier in contact with the developer layer; On the surface, there is a resin layer containing at least a monomer having a perfluoroalkyl group as a constituent unit.
[0025]
A conventionally known method can be applied to the latent image forming step (the step of forming an electrostatic latent image on the electrostatic latent image holding member). In the latent image forming step, an electrostatic latent image is formed on a latent image carrier such as a photosensitive layer or a dielectric layer by electrophotography or electrostatic recording. As the photosensitive layer of the latent image holding member used in the present invention, known materials such as organic and amorphous silicon can be used. Further, the latent image holding member is obtained by a known manufacturing method such as extruding aluminum or an aluminum alloy and then working the surface. For example, a cylindrical or belt-shaped one having a preferable shape can be used depending on the apparatus.
[0026]
In the developing step (the step of visualizing the electrostatic latent image on the electrostatic latent image holding member), the toner is thinly layered on a rotating cylindrical body as a developer carrying member (developing roll) by a layer regulating member. The developing roll is conveyed to the developing nip, and the developing roll and the latent image holding member for holding the electrostatic latent image are contacted or arranged at a fixed gap in the developing section, and the gap between the developing roll and the latent image holding member is provided. The electrostatic latent image is developed with toner while applying a bias to. In the case of magnetic one-component development, a rotating cylinder having a magnet built therein is used as a developer carrier, and toner having a magnetic material is transported and held by magnetic force. In the case of non-magnetic one-component development, a method of pressing a toner supply roll such as a urethane sponge or the like against a developer carrying member to supply toner onto the developer carrying member may be used.
[0027]
The developer carrier used in the present invention includes an elastic sleeve in which a conductive agent such as carbon is dispersed in silicon rubber, NBR, EPDM, or the like, a sleeve from which a metal or ceramic such as aluminum or SUS is drawn, and a toner transporting property. In order to control the charge and the chargeability, a sleeve is used which has been subjected to surface treatment such as oxidation or metal plating, polishing, or blasting of the surface of the base, or coating with a resin or a charge control agent.
[0028]
The contact of the layer regulating member with the developer carrying member is performed at a linear pressure of more than 0 g / cm and 150 g / cm or less.Linear pressureMore preferably, When the linear pressure is 0 g / cm, formation of the toner layer becomes unstable, and when the linear pressure exceeds 150 g / cm, a problem of toner adhesion tends to occur.
[0029]
Further, in order to impart proper charge to the toner and to stably prevent image density and fog, the thickness S of the toner layer on the surface of the developer carrying member is preferably in the range of 0.5 to 1.5. Here, the toner layer thickness S refers to a value obtained by the following general formula.
S = 30 × 31/2M / πdρ
(Where M is the amount of developer transported per unit area (g / cm2 ), D is the volume average particle diameter (μm) of the toner, ρ is the specific gravity of the developer (g / cm)3 ). )
[0030]
The image forming method of the present invention may have a transfer step, a cleaning step, or a fixing step, if necessary, in addition to the latent image forming step and the developing step.
In the transfer step in the present invention, a known method such as contact-type transfer in which a transfer roller or a transfer belt is pressed against a latent image holding member to transfer a toner image or non-contact type transfer using a corotron is used.
In the cleaning step, toner remaining on the latent image holding member without being transferred in the transfer step is removed by a cleaner. The cleaning means in the present invention includes known means such as blade cleaning or roller cleaning. For blade cleaning, a blade made of an elastic rubber such as silicone rubber or urethane rubber is used. Further, the image forming method of the present invention can be applied to a so-called cleanerless system having no cleaning step. In the fixing step, the toner image transferred to the transfer body is fixed by a fixing device. As a fixing unit, a heat fixing system using a heat roll is preferable.
[0031]
The toner used in the present invention is composed of at least a binder resin and a magnetic material in the case of a magnetic toner, and is composed of at least a binder resin and a colorant in the case of being used as a non-magnetic toner. The effect is particularly exhibited in the case of non-magnetic toner. That is, when a magnetic toner is used, the magnetic substance is exposed on the surface of the toner, and the toner itself has a polishing action of polishing the surface of the layer regulating member to some extent. In the case of a non-magnetic toner, there is no such a polishing action, and the toner easily adheres to the layer regulating member. Further, the non-magnetic toner is more easily charged up than the magnetic toner, and easily adheres electrostatically to the layer regulating member. For this reason, it is considered that the effects of the present invention are greatly exhibited.
[0032]
Examples of the binder resin used in the toner of the present invention include polystyrene, styrene-alkyl acrylate copolymer, styrene-alkyl methacrylate copolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-butadiene copolymer, and styrene-maleic anhydride. Known materials such as acid copolymers, polyethylene, polypropylene, polyester, polyurethane, epoxy resin, silicone resin, polyamide, modified rosin, and paraffin wax can be used. Among them, styrene-acrylic copolymers and polyester resins are preferable. preferable.
[0033]
Further, the present invention is particularly effective when a binder resin having a softening point of 90 to 120 ° C. and a low softening point is used. The softening point as used herein means a melt viscosity of 10 measured with a flow tester (manufactured by Shimadzu Corporation, nozzle 1 × 1 mm, load 10 kg).4Pa · s (105Poise).
[0034]
As the colorant of the toner used in the present invention, conventionally known colorants can be used. Examples of colorants for such toners include carbon black, aniline blue, calcoil blue, chrome yellow, ultramarine blue, Dupont oil red, quinoline yellow, methylene blue chloride, copper phthalocyanine, malachite green oxalate, lamp black, and rose. Bengal, C.I. I. Pigment Red 48: 1, C.I. I. Pigment Red 122, C.I. I. Pigment Red 57: 1, C.I. I. Pigment Yellow 97, C.I. I. Pigment Yellow 12, C.I. I. Pigment Yellow 17, C.I. I. Pigment Yellow 180, C.I. I. Pigment Blue 15: 1, C.I. I. Pigment Blue 15: 3.
[0035]
As the magnetic material in the present invention, any conventionally known magnetic materials can be used. For example, metals such as iron, cobalt and nickel and alloys thereof, Fe3 O4 , Γ-Fe2 O3 And metal oxides such as cobalt-added iron oxide, and ferrites such as MnZn ferrite and NiZn ferrite. These magnetic materials are generally used in an amount of 30 to 70% by weight based on all toner materials.
[0036]
In the toner used in the present invention, a release agent may be added for the purpose of improving gloss and offset property. The release agent is preferably a paraffin having 8 or more carbon atoms, polyolefin, or the like. Examples thereof include paraffin wax, paraffin latex, microcrystalline wax, and the like, or polypropylene, polyethylene, and the like. These can be used alone or in combination. .
[0037]
Further, in the toner used in the present invention, a charge control agent can be added for the purpose of assisting charging of the toner. Known charge control agents such as azo complex dyes such as chromium and iron, complex compounds such as chromium, zinc, aluminum and boron of salicylic acid and charge control resins can be used.
[0038]
In the present invention, fluidizing agent fine particles may be added for the purpose of imparting appropriate fluidity and chargeability to the developer. Examples of the fluidizing agent fine particles used include hydrophobic silica, fine particle titanium oxide, inorganic fine powders such as alumina, organic fine powders such as fatty acids or their derivatives and metal salts, fluorine-based resins, acrylic resins and styrene-based resins. Resin fine powder and the like can be mentioned, and these can be used alone or in combination.
[0039]
The volume average particle diameter of the toner used in the present invention is preferably 4 to 12 μm, more preferably 6 to 10 μm. When the volume average particle size is smaller than 4 μm, the fluidity is remarkably deteriorated, so that a layer cannot be formed well, and fog and dart are easily caused. On the other hand, when the thickness exceeds 12 μm, not only the resolution is lowered and high image quality is not obtained, but also the charge amount per unit weight of the developer is lowered, so that the layer formation maintenance is poor and fog and dirt are easily generated.
[0040]
The toner used in the present invention can be manufactured by any known method. For example, kneading and pulverizing method, that is, after pre-mixing a binder resin and a colorant, a charge controlling agent, etc., melt-knead with a kneading machine, after cooling, pulverize and classify, and add and mix external additive fine particles, It can be produced by a method of producing a toner or a polymerization method such as suspension polymerization or emulsion polymerization.
[0041]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described using examples.
[0042]
Example 1
(Preparation of layer regulation member 1)
A 20% toluene / 2-butanone solution of a copolymer of methyl methacrylate and perfluorooctylethyl methacrylate (monomer ratio 75:25, weight average molecular weight Mw = 100,000) was prepared. This solution was spray-coated to a thickness of 15 μm on the surface of a blade in which 0.9 mm urethane rubber was adhered to a SUS substrate having a thickness of 0.1 mm and then dried at 100 ° C. for 1 hour to regulate the layer. The member 1 was obtained.
(Preparation of non-magnetic one-component toner)
Binder resin: 92 parts by weight of a polyester resin obtained from bisphenol A ethylene oxide adduct and terephthalic acid (molecular weight Mw 15,000, Tg 66 ° C, softening point 105 ° C)
Colorant: C.I. Pigment Blue 15: 3 5 parts by weight
Charge control agent: salicylic acid metal salt
(Product name "Bontron E84" manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.) 3 parts by weight
The above materials were preliminarily mixed with a Henschel mixer, and then kneaded with a twin screw extruder at a set temperature of 120 ° C., a screw rotation speed of 300 rpm, and a supply speed of 150 kg / h. After cooling, the mixture was roughly pulverized, finely pulverized with a jet mill, and further classified with an air classifier to obtain toner particles having a volume average particle diameter D50 of 8.5 μm.
To 100 parts by weight of the obtained toner particles, 0.8 part by weight of silicone oil-treated silica having an average particle diameter of 12 nm and 1.0 part by weight of octadecyltrimethoxysilane-treated titanium oxide having an average particle diameter of 15 nm were mixed using a Henschel mixer. A non-magnetic one-component toner was prepared.
The layer regulating member 1 is attached to the image forming apparatus shown in FIG. 1 so as to have a linear pressure of 30 g / cm @ 2, and the above non-magnetic one-component toner is used under a high temperature and high humidity environment (28 DEG C., 85% RH) and a low temperature. In a low humidity environment (10 ° C., 15% RH), 5000 print tests were performed. As a result, high image quality without density reduction, fogging, and white streaks on the image was continuously obtained until the end. At this time, the toner layer thickness S is 1.0 to 1.2.Met.
[0043]
Example 2
(Preparation of layer regulating member 2)
A 20% toluene / 2-butanone solution of a copolymer of methyl methacrylate and perfluorooctylethyl methacrylate (monomer ratio 60:40, weight average molecular weight Mw = 120,000) was prepared. This solution was spray-coated to a thickness of 15 μm on the surface of a blade in which 0.9 mm urethane rubber was adhered to a SUS substrate having a thickness of 0.1 mm and then dried at 100 ° C. for 1 hour to regulate the layer. Member 2 was obtained.
The layer regulating member 2 was attached to the same image forming apparatus as in Example 1 so as to have a linear pressure of 20 g / cm 2, and a similar print test was performed using the same non-magnetic one-component toner as in Example 1. Until the end, high image quality without density reduction, fogging and white streaks on the image was continuously obtained. At this time, the toner layer thickness S is 0.9 to 1.2.Met.
[0044]
Example 3
(Production of the layer regulating member 3)
A 20% toluene / 2-butanone solution of a copolymer of methyl methacrylate and perfluorooctylsulfonyl-N-propylaminoethyl methacrylate (monomer ratio 85:15, weight average molecular weight Mw = 80,000) was prepared. This solution was spray-coated to a thickness of 15 μm on the surface of a blade in which 0.9 mm urethane rubber was adhered to a SUS substrate having a thickness of 0.1 mm and then dried at 100 ° C. for 1 hour to regulate the layer. Member 3 was obtained.
The layer regulating member 3 was attached to the same image forming apparatus as in Example 1 so as to have a linear pressure of 20 g / cm 2, and the same print test was performed using the same non-magnetic one-component toner as in Example 1. Until the end, high image quality without density reduction, fogging and white streaks on the image was continuously obtained. At this time, the toner layer thickness S is 0.9 to 1.2.Met.
[0045]
Example 4
(Production of the layer regulating member 4)
20% toluene / 2-butanone solution of a copolymer of methyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate and perfluorooctylethyl methacrylate (monomer ratio: 75:10:15, weight average molecular weight Mw = 85,000) Was prepared. This solution was spray-coated to a thickness of 8 μm on the surface of a blade in which 0.9 mm urethane rubber was adhered to a 0.1 mm-thick SUS substrate, followed by drying at 100 ° C. for 1 hour, and layer regulation. Member 4 was obtained.
The layer regulating member 4 was attached to the same image forming apparatus as in Example 1 so as to have a linear pressure of 40 g / cm 2, and the same print test was performed using the same non-magnetic one-component toner as in Example 1. Until the end, high image quality without density reduction, fogging and white streaks on the image was continuously obtained. At this time, the toner layer thickness S is 0.8 to 1.0.Met.
[0046]
Comparative Example 1
Instead of the layer regulating member used in Example 1, a blade in which 0.9 mm urethane rubber was adhered to an uncoated 0.1 mm thick SUS substrate was applied to the same image forming apparatus as in Example 1 for linear pressure. Attachment was carried out at 30 g / cm @ 2, and the same print test as in Example 1 was performed using the same non-magnetic one-component toner as in Example 1. Under a low temperature and low humidity environment (10 DEG C., 15% RH). White streaks appear on the image around 3000 sheets, and the background fogGot worse.
[0047]
Comparative Example 2
Instead of the layer-regulating blade used in Example 1, a nylon resin (trade name “10 μm”) was formed on the surface of a blade obtained by attaching a 0.9 mm urethane rubber to a 0.1 mm thick SUS substrate to a thickness of 10 μm. CM8000 "(manufactured by Toray Industries, Inc.) was attached to the same image forming apparatus as in Example 1 at a linear pressure of 30 g / cm @ 2, and the same non-magnetic one-component toner as in Example 1 was used. When the same print test as in No. 1 was performed, the number of prints exceeded 2,000 sheets in a low-temperature and low-humidity environment (10 ° C., 15% RH), and changed to 4000 sheets in a high-temperature and high-humidity environment (28 ° C., 85% RH). White streaks appear on the image from aroundGot worse.
[0048]
Comparative Example 3
Instead of the layer regulating blade used in Example 1, a blade in which a 0.05 mm thick polytetrafluoroethylene tape was stuck to a 0.1 mm thick SUS substrate was connected to the same image forming apparatus as in Example 1. The same print test as in Example 1 was performed using the same non-magnetic one-component toner as in Example 1, and the test was performed in a low-temperature and low-humidity environment (10 ° C., 15% RH). Density unevenness due to toner conveyance failure, and background fog from the beginning in a high temperature and high humidity environment (28 ° C., 85% RH)Occurred.
[0049]
Comparative Example 4
Instead of the layer regulating blade used in Example 1, a 0.1 mm thick SUS substrate was coated with 0.9 mm urethane rubber on the surface of the blade so as to have a thickness of 15 μm in PMMA. A blade coated with a resin in which 1 μm polyvinylidene fluoride particles are dispersed is attached to the same image forming apparatus as in Example 1 at a linear pressure of 30 g / cm 2, and the same non-magnetic one-component toner as in Example 1 is used. The same print test as in Example 1 was carried out using the printer. In a low-temperature and low-humidity environment (10 ° C., 15% RH), the density unevenness due to defective toner conveyance was found to be greater than 3000 sheets. Under the environment (28 ℃, 85% RH)Occurred.
[0050]
(Non-magnetic one-component image forming apparatus)
FIG. 1 shows an image forming apparatus used for evaluating image quality in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2. The developing device having the non-magnetic toner includes a developer carrier 3 made of aluminum and a developer supply roller 4 made of urethane sponge. The developer carrier 3 was placed in non-contact with the latent image carrier 1 with a gap of 0.2 mm. The latent image holder 1 is charged by a roller charger 2 and then exposed to laser light to form an electrostatic latent image. The developer carrier 3, the developer supply roller 4, and the developer
[0051]
(Image quality evaluation method)
<Image density>
The measurement was performed using a concentration measuring device manufactured by X-rite, X-rite404A.
<Fogging on print>
The background was observed with a 50x loupe and the sensory evaluation was performed. None, slight, and fairly good were evaluated as ○, Δ, and ×, respectively.
<White streaks on the image>
5 or less streaks were evaluated as O, 6 to 10 were evaluated as Δ, and 11 or more were evaluated as x in the number of streaks generated in an image obtained by fully developing the toner on A4 paper.
[0052]
【The invention's effect】
Since the developer layer regulating member of the present invention has a small amount of toner attached and good charge retention, the image forming apparatus and the image forming method provided with the developer layer regulating member of the present invention provide a long-term High image density can be obtained, and excellent image quality free from problems such as low developability, background fog, and occurrence of white streaks on the image can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus having a developer layer regulating member of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Latent image carrier
2 roller charger
3 Developer carrier
4 Developer supply roller
5 Developer layer regulating member
6 Transfer roller
7 Cleaner
8 Fixing device
Claims (15)
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