JP3601660B2 - Toner carrier, method of manufacturing the same, and image forming apparatus - Google Patents

Toner carrier, method of manufacturing the same, and image forming apparatus Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナー担持体、その製造方法及び該トナー担持体を用いた画像形成装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、長期耐久性に優れ、かつ高品質の画像を形成しうるトナー担持体、このものを効率よく製造する方法、及び上記トナー担持体を装着した画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、複写機,プリンターなどの電子写真方式の画像形成装置などにおいて、静電潜像を保持した感光体などの画像形成体に、一成分トナーを供給し、このトナーを該潜像に付着させて可視化する画像形成方法として、加圧現像方式が知られている(米国特許第3152012号明細書、同第3731146号明細書)。この加圧現像方式は、トナーが担持されたトナー担持体を、静電潜像を保持した画像形成体(感光体)に接触させて、トナーを該画像形成体の潜像に付着させることにより、画像形成を行うものであり、そのため、上記トナー担持体は、導電性と弾性を有する導電性弾性体で形成されることが必要である。
【0003】
図2は、この加圧現像方式による画像形成装置の一例を示す概要図であって、加圧現像方式においては、この図2に示されているように、トナーを供給するためのトナー塗布用ローラ5と静電潜像を保持した画像形成体(感光体)6との間に、トナー担持体(現像ローラ)1が配設され、トナー担持体1,画像形成体6及びトナー塗布用ローラ5が、それぞれ図中矢印方向に回転することにより、トナー7がトナー塗布用ローラ5によりトナー担持体1の表面に供給され、このトナーが成層ブレード8により均一な薄層に整えられる。そして、この状態でトナー担持体1が画像形成体6と接触しながら回転することにより、薄層に形成されたトナーが、トナー担持体1から画像形成体6の潜像に付着して、該潜像が可視化するようになっている。
図中9は転写部であり、ここで紙などの記録媒体にトナー画像を転写するようになっている。また、10はクリーニング部であり、そのクリーニングブレード11により、転写後に画像形成体表面に残存するトナーを除去するようになっている。
【0004】
このような加圧現像方式による画像形成装置においては、トナー担持体1は、画像形成体6に密着した状態を保持しながら回転しなければならず、そのため、図1の概略断面図に示されるように、金属などの良導電性材料からなるシャフト2の外周に、シリコーンゴム,NBR(アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム),EPDM(エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム),ポリウレタンゴムなどの弾性ゴムやフォームなどに導電剤を配合して導電性を付与した導電性弾性体からなる導電性弾性層3を形成した構造となっている。さらに、トナー7に対する帯電性や付着性の制御のために、あるいは画像形成体6及び成層ブレード8との摩擦力制御や、弾性体による感光体の汚染防止などのために、樹脂などからなる被覆層4が導電性弾性層3の表面に設けられている。
一方、紙やOHP用紙などの紙葉類からなる画像形成体に、トナー担持体上に担持させたトナーを孔状の制御電極を介して直接飛翔せしめて、画像を形成させる画像形成方式も提案されている。また、画像形成体(感光体)に近接して非接触状態に配設されたスリーブ状のトナー担持体の表面に、薄層に成層した非磁性トナーを担持し、これを感光体上に飛翔させて現像を行い画像を形成させる方式も提案されている(特開昭58−116559号公報)。
【0005】
いずれの場合も、トナー担持体上には、トナーに対する帯電性や付着性の制御のために、あるいは感光体,成層ブレード,制御電極などの他の部材との摩擦力低減などのために、樹脂などからなる被覆層が導電性弾性層の表面に設けられている。
ところで、トナー担持体は、トナー担持体上に保持したトナーを画像形成体に移行させる推進力となるバイアス電圧を得るために、全体としてはその抵抗値が10〜1011Ω・cm程度になっている。そして多くの場合、抵抗の調整を容易にするために、導電性弾性層の抵抗を低抵抗とし、樹脂被覆層の抵抗を高抵抗としている。その際、樹脂被覆層の抵抗は樹脂にカーボンや金属酸化物等の導電性微粒子を含有せしめることで行っている。
しかしながら、プリンター等が高速化されたり、微細画像が要求されたり、カラー画像化されたりすることで、画像形成に対する要求が厳しくなり、上記のような従来のトナー担持体では、対応できない問題が顕在化してきた。すなわち、トナー担持体を画像形成装置に組み込んで長期的に使用して印刷枚数が増加すると、白画像のかぶり,ハーフトーン画像のザラツキあるいは黒画像の濃淡ムラなどの画像不良が発生するという問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況下で、長期的に使用しても白画像のかぶり,ハーフトーン画像のザラツキあるいは黒画像の濃淡ムラなどの発生がない、耐久性に優れたトナー担持体、及びそれを用いた画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、長期耐久性に優れ、かつ高品質の画像を形成しうるトナー担持体について鋭意研究を重ねた。その過程において、長期的に使用した場合、トナー,トナー塗布用ローラあるいは成層ブレードとの摩擦により、トナー担持体表面の被覆層が摩耗したり、トナーフィルミングが生じたりし、その結果、トナー担持体の表面性が変化して、トナー帯電量が低下し、白画像のかぶり,ハーフトーン画像のザラツキあるいは黒画像の濃淡ムラなどの画像不良が発生するという知見を得た。
本発明者らは、この知見に基づいて、さらに研究を進めた結果、導電性弾性基材の表面に、固有抵抗がある値以下の第1樹脂被覆層を設け、さらにその上に、導電性微粒子を含まず、固有抵抗がある値以上の第2樹脂被覆層を設けたトナー担持体が、長期耐久性に優れ、高品質の画像を形成しうること、そして、このものは、第1樹脂被覆層及び第2樹脂被覆層を、それぞれ特定の溶媒を用いた塗布法により形成させることによって、容易に製造しうることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
【0008】
すなわち、本発明は、表面にトナーを担持してその薄膜を形成し、画像形成体に接触又は近接して、該画像形成体表面にトナーを供給することにより、可視画像を形成するトナー担持体において、導電性弾性基材の表面に、固有抵抗が10Ω・cm以下の第1樹脂被覆層を設けるとともに、その上に導電性微粒子を含まず、固有抵抗が1010Ω・cm以上の第2樹脂被覆層を設けたことを特徴とするトナー担持体、並びに、このトナー担持体を装着した画像形成装置を提供するものである。
また、前記トナー担持体は、導電性弾性基材を構成する弾性体に対する貧溶媒を用いた第1樹脂被覆層用塗工液及び第1樹脂被覆層を構成する樹脂に対する貧溶媒を用いた第2樹脂被覆層用塗工液を使用し、塗布法により導電性弾性基材の表面に、第1樹脂被覆層及び第2樹脂被覆層を順次形成させることにより、製造することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明でいう導電性弾性基材とは、シャフトなどの外側に導電性弾性層を設けたものを指す。
本発明のトナー担持体は図3に例示するように、良導電性シャフトなどの外側に、導電性弾性層、さらにその表面に二層の樹脂被覆層を形成したものである。
図3は、本発明のトナー担持体の一例を示す概略図であって、シャフト2の外周に導電性弾性層3が設けられており、さらにこの導電性弾性層3の表面に、第1樹脂被覆層4a及び第2樹脂被覆層4bが順次形成された構造を示す。
上記導電性弾性層には、適当なゴム状弾性体に導電剤を添加して導電性を付与した弾性材料が用いられる。ここで、ゴム状弾性体については特に制限はなく、従来トナー担持体において慣用されているものの中から任意に選択して用いることができる。このゴム状弾性体としては、例えばニトリルゴム,エチレンプロピレンゴム,エチレンプロピレンジエンゴム,スチレンブタジエンゴム,ブタジエンゴム,イソプレンゴム,天然ゴム,シリコーンゴム,ウレタンゴム,アクリルゴム,クロロプレンゴム,ブチルゴム,エピクロロヒドリンゴムなどを挙げることができる。これらは単独で用いてもよく二種以上を組み合わせて用いてもよいが、これらの中で特にニトリルゴム,ウレタンゴム,エピクロロヒドリンゴム,エチレンプロピレンゴム,エチレンプロピレンジエンゴムが好適である。
【0010】
また、導電剤としては、イオン導電剤や電子導電剤が用いられる。イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム,テトラブチルアンモニウム,ドデシルトリメチルアンモニウム(例えばラウリルトリメチルアンモニウム),へキサデシルトリメチルアンモニウム,オクタデシルトリメチルアンモニウム(例えばステアリルトリメチルアンモニウム),ベンジルトリメチルアンモニウム,変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウムなどの過塩素酸塩,塩素酸塩,塩酸塩,臭素酸塩,ヨウ素酸塩,ホウフッ化水素酸塩,硫酸塩,エチル硫酸塩,カルボン酸塩,スルホン酸塩などのアンモニウム塩、リチウム,ナトリウム,カリウム,カルシウム,マグネシウムなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属の過塩素酸塩,塩素酸塩,塩酸塩,臭素酸塩,ヨウ素酸塩,ホウフッ化水素酸塩,トリフルオロメチル硫酸塩,スルホン酸塩などが挙げられる。
また、電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック,アセチレンブラックなどの導電性カーボン;SAF,ISAF,HAF,FEF,GPF,SRF,FT,MTなどのゴム用カーボン;酸化処理を施したインク用カーボン,熱分解カーボン,グラファイト;酸化スズ,酸化チタン,酸化亜鉛などの導電性金属酸化物;ニッケル,銅などの金属などを挙げることができる。
【0011】
これらの導電剤は単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その添加量は特に制限はないが、上記イオン導電剤の場合、前記ゴム状弾性体100重量部に対して、通常0.01〜5重量部、好ましくは0.05〜2重量部の範囲で選ばれる。一方、電子導電剤の場合、ゴム状弾性体100重量部に対して、1〜50重量部、好ましくは5〜40重量部の範囲で選ばれる。これにより、導電性弾性層の抵抗値を、10〜1010Ω・cmの範囲に調整するのが好ましく、特に10〜10Ω・cmの範囲に調整するのが好ましい。なお、この導電性弾性層には、前記導電剤以外に必要に応じて公知の充填剤や架橋剤など、他のゴム用添加剤を適宜添加することができる。
【0012】
この導電性弾性層は、硬度がJIS−Aで60°以下、特に25〜55°の範囲にあるのが好ましい。この硬度が60°を超えるとトナー担持体が硬くなり、感光体などとの接触面積が小さくなって、良好な画像形成が行えなくなるおそれがある。さらには、トナーに損傷を与えて感光体や成層ブレードへのトナー固着などが発生して画像不良となりやすい。逆にあまり低硬度になると、感光体や成層ブレードとの摩擦が大きくなり、ジッターなどの画像不良が発生するおそれがある。また、この導電性弾性層は、感光体や成層ブレードなどと当接して使用されることから、圧縮永久歪みが小さいことが好ましく、具体的には20%以下、特に10%以下が好ましい。とりわけ、ポリウレタンゴムは圧縮永久歪みを小さく設計できるので、有利である。
さらに、この導電性弾性層の表面粗さは、JIS10点平均粗さで、15μmRz以下、特に3〜10μmRzとするのが好ましい。平均粗さが15μmRzを超えるとトナー担持体の表面層を厚く形成する必要があり、その結果、トナー担持体表面が硬くなって、トナーに損傷を与えて感光体や成層ブレードへのトナー固着などが発生して画像不良の原因となり、好ましくない。また、Rzが小さすぎると表面層を形成した際に、トナー担持体の表面のRzが小さくなりすぎ、トナー担持量が少なくなって、画像濃度が低下するおそれがあり、好ましくない。
【0013】
本発明のトナー担持体においては、トナーに対する帯電性や付着性の制御のために、あるいは感光体及び成層ブレードなどとの摩擦力低減や弾性体による感光体の汚染防止などのために、導電性弾性基材の表面、すなわち上記導電性弾性層の表面に、第1樹脂被覆層及び第2樹脂被覆層が順次設けられる。
ここで、第1樹脂被覆層には、導電性弾性層を構成するゴム状弾性体に対する貧溶媒に溶解する樹脂を用いるのが好ましい。該貧溶媒を用いて調製した第1樹脂被覆層用塗工液を、後述のように導電性弾性層上に塗布すれば、導電性弾性層が膨潤することがないため、乾燥時に塗膜にしわがよるような不都合が生じない。このような樹脂としては、例えばアルコール可溶性共重合ポリアミド,水溶性アクリル樹脂,水溶性ブチラール樹脂などが好ましく挙げられるが、これらの中で、特にアルコール可溶性共重合ポリアミドが好適である。
この第1樹脂被覆層は、固有抵抗が10Ω・cm以下であることが必要であり、好ましくは10〜10Ω・cmの範囲である。したがって、該被覆層には、通常導電剤が含有される。この導電剤としては、前記導電性弾性層の説明において例示したものと同じものを挙げることができる。
【0014】
この第1樹脂被覆層の形成方法としては特に制限はないが、通常、樹脂及び他の添加剤などを溶媒に溶解又は分散させて塗工液を調製し、この塗工液をディップ法,ロールコーター法,ドクターブレード法,スプレー法などにより、導電性弾性層上に塗布し、常温又は50〜170℃程度の温度で乾燥硬化させて、第1樹脂被覆層を形成する。その厚さは、通常3〜30μm程度、好ましくは5〜20μmの範囲である。
一方、第2樹脂被覆層においては、前記第1樹脂被覆層を構成する樹脂に対する貧溶媒に溶解する樹脂を用いるのが好ましい。この貧溶媒を用いて、第2樹脂被覆層用塗工液を調製し、後述のように第1樹脂被覆層上に塗布すれば、第1樹脂被覆層の形成に用いた溶媒が完全に除去されず残存する状態、いわゆる風乾状態での塗布が可能であり、生産能率向上の点から好ましい。
【0015】
この第2樹脂被覆層に用いられる樹脂としては、アセトン,メチルエチルケトン,シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、トルエン,キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素系溶媒、シクロヘキサンなどの脂環族炭化水素系溶媒、酢酸エチルなどのエステル系溶媒、イソプロピルエーテル,テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、ジメチルスルフォアミドなどのアミド系溶媒、クロロフォルム,ジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素系溶媒などに溶解する樹脂を挙げることができる。このような樹脂の例としては、ポリエステル樹脂,ポリエーテル樹脂,フッ素樹脂,エポキシ樹脂,アミノ樹脂,ポリアミド樹脂,アクリル樹脂,アクリルウレタン樹脂,ウレタン樹脂,アルキッド樹脂,フェノール樹脂,メラミン樹脂,尿素樹脂,シリコーン樹脂,ポリビニルブチラール樹脂など及びそれらのブレンド物が挙げられる。これらの中でも、フッ素樹脂,ポリアミド樹脂,アクリルウレタン樹脂,アルキッド樹脂,フェノール樹脂,メラミン樹脂,シリコーン樹脂及びそれらのブレンド物が好ましく、特に、アルキッド樹脂,フェノール樹脂,メラミン樹脂及びそれらのブレンド物が、トナーの帯電能,トナーに対する非汚染性,他の部材との摩擦力低減,感光体に対する非汚染性などの点から好ましい。
【0016】
本発明における第2樹脂被覆層は、架橋化樹脂からなるものが好ましく、その架橋前樹脂の良溶媒、例えばメチルエチルケトン,トルエンなどで抽出した際の可溶部が30重量%以下、特に10重量%以下であるのが好ましい。該可溶部が30重量%を超えると比較的低分子量のものや未硬化成分が多く、耐久寿命の不足,感光体の汚染,トナーの汚染や凝集,被覆層の摩耗,摩擦係数の増大などの原因となり、好ましくない。
なお、上記溶媒可溶部の量は次式に従って算出することができる。
溶媒可溶部量(重量%)=〔(溶媒抽出前重量−溶媒抽出後重量)/溶媒抽出前重量〕×100
【0017】
上記架橋化樹脂とは、例えば熱,触媒,空気(酸素),湿気(水),電子線などにより自己架橋しうる架橋性樹脂、あるいは架橋剤や他の架橋性樹脂との反応により架橋しうる架橋性樹脂を架橋化処理してなるものをいう。ここで、架橋性樹脂としては、例えば水酸基,カルボキシル基,酸無水物基,アミノ基,イミノ基,イソシアネート基,メチロール基,アルコキシメチル基,アルデヒド基,メルカプト基,エポキシ基,不飽和基などの反応基(架橋性基)をもつ樹脂、具体的にはポリエステル樹脂,ポリエーテル樹脂,フッ素樹脂,エポキシ樹脂,アミノ樹脂,ポリアミド樹脂,アクリル樹脂,アクリルウレタン樹脂,ウレタン樹脂,アルキッド樹脂,フェノール樹脂,メラミン樹脂,尿素樹脂,シリコーン樹脂,ポリビニルブチラール樹脂などが挙げられる。これは単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの中でも、フッ素樹脂,ポリアミド樹脂,アクリルウレタン樹脂,アルキッド樹脂,フェノール樹脂,メラミン樹脂,シリコーン樹脂及びそれらのブレンド物が好ましく、特に、アルキッド樹脂,フェノール樹脂,メラミン樹脂及びそれらのブレンド物が、トナーの帯電能,トナーに対する非汚染性,他の部材との摩擦力低減,感光体に対する非汚染性などの点から好ましい。
【0018】
また、前記触媒としては、例えば過酸化物,アゾ化合物などのラジカル触媒,酸触媒,塩基性触媒,アルカリ触媒などが挙げられ、これらは、架橋性樹脂の種類に応じて適宜選択される。
前記架橋剤としては、例えば水酸基,カルボキシル基,酸無水物基,アミノ基,イミノ基,イソシアネート基,メチロール基,アルコキシメチル基,アルデヒド基,メルカプト基,エポキシ基,不飽和基などの反応基を1分子中に2個以上有する分子量1000以下程度の化合物、好ましくは分子量500以下の化合物、具体的にはポリオール化合物,ポリイソシアネート化合物,ポリアルデヒド化合物,ポリアミン化合物,ポリエポキシ化合物などが挙げられ、これらは、架橋性樹脂の種類に応じて適宜選択される。
本発明においては、この第2樹脂被覆層は、導電性微粒子を含まず、その固有抵抗が1010Ω・cm以上であることが必要であり、好ましくは1010〜1016Ω・cmの範囲である。
【0019】
この第2樹脂被覆層には、トナーへの帯電能の向上、他の部材との摩擦力低減などの目的で、荷電制御剤,滑剤,その他樹脂などの様々な添加剤を加えることができる。
この第2樹脂被覆層の形成方法としては特に制限はないが、通常、架橋性樹脂,架橋剤及び他の添加剤などを溶媒に溶解又は分散させて塗工液を調製し、この塗工液をディップ法,ロールコーター法,ドクターブレード法,スプレー法などにより、第1樹脂被覆層上に塗布し、常温又は50〜170℃程度の温度で乾燥し、架橋硬化させて、第2樹脂被覆層を形成する。その厚さは、通常1〜20μm程度、好ましくは3〜10μmの範囲である。
この第2樹脂被覆層の厚さが1μm未満では局所的な放電が起こり、画像に白横線が発生しやすくなるおそれがあり、また20μmを超えるとトナー担持体が硬くなり、トナーに損傷を与えて感光体や成層ブレードへのトナー固着などが発生して、画像不良の原因となる。
本発明のトナー担持体の抵抗値は、通常10〜1010Ω・cm、好ましくは10〜10Ω・cmの範囲である。
【0020】
また、トナー担持体の表面粗さ、すなわち、第2樹脂被覆層の表面粗さは、JIS10点平均粗さで、10μmRz以下、特に1〜8μmRzとすることが好ましい。10μmRzを超えると、トナーの帯電量が小さくなったり逆帯電トナーが生じて、画像かぶりを生じるので好ましくない。Rzが小さすぎるとトナー担持量が少なくなり、画像濃度が低下するので好ましくない。
本発明は、また上記トナー担持体を装着してなる画像形成装置をも提供するものである。
本発明の画像形成装置の種類については特に制限はなく、例えば(1)トナーを担持したトナー担持体を静電潜像を保持した画像形成体(感光体)に接触させて、トナーを該画像形成体の潜像に付着させることにより画像形成を行う加圧現像方式、(2)紙葉類からなる画像形成体に、トナー担持体上に担持させたトナーを孔状の制御電極を介して直接飛翔せしめて、画像を形成する方式、(3)画像形成体(感光体)に近接して非接触状態に配設されたスリーブ状のトナー担持体の表面に、薄層に成層した非磁性トナーを担持し、これを感光体上に飛翔させて現像を行い、画像を形成する方式、などいずれの方式のものであってもよい。本発明の画像形成装置の一例としては、前述の図2に示す加圧現像方式の装置を挙げることができる。
【0021】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、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。
なお、実施例及び比較例で作成したトナー担持体について、以下に示す要領に従い、その特性を求めた。
(1)表面層の層厚
トナー担持体の垂直切断面を走査型電子顕微鏡により観察して測定した。
【0022】
(2)第2樹脂被覆層の溶媒可溶部
トナー担持体とは別に、ガラス板を用意して、各トナー担持体の第2樹脂被覆層形成に用いた塗工液を該ガラス板上に塗布し、各トナー担持体の作成と同条件で塗膜を加熱して架橋硬化を行った。その後、ガラス板ごとメチルエチルケトン中に25℃で24時間浸漬後、乾燥して、浸漬前後の塗膜の重量を測定し、下記の式より、溶媒可溶部量を算出し、トナー担持体の第2樹脂被覆層の溶媒可溶部量とした。
溶媒可溶部量(重量%)=〔(溶媒抽出前重量−溶媒抽出後重量)/溶媒抽出前重量〕×100
(3)被覆層の体積固有抵抗値
銅板を用意し、各トナー担持体の被覆層形成に用いた塗工液を用いて、該銅板上に該塗工液を塗布し、各トナー担持体と同条件で塗膜を加熱し、架橋硬化を行った。その後、銅板と測定電極の間の抵抗を測定して被覆層の固有抵抗とした。
【0023】
(4)トナー担持体の抵抗
銅板上に各トナー担持体をその両側にそれぞれ500gの荷重をかけて押し付け、抵抗率計R8340A(アドバンテスト社製)を用い、100Vの電圧を印加して抵抗値を測定した。
(5)トナー搬送量
各トナー担持体を現像ローラとして、図2に示す画像形成装置の現像ユニット部に装着し、50mm/秒の周速で回転させ、現像ローラ(トナー担持体)表面に均一なトナー薄層を形成し、このトナー薄層を吸引して重量を計測し、この重量を吸引した面積で除した値をトナー搬送量とした。
(6)トナー帯電量
各トナー担持体を現像ローラとして、図2に示す画像形成装置の現像ユニット部に装着し、50mm/秒の周速で回転させ、現像ローラ(トナー担持体)表面に均一なトナー薄層を形成し、このトナー薄層を吸引してファラディゲージ内に導入し、電荷量を測定した。
【0024】
(7)画像評価
各トナー担持体を現像ローラとして、図2に示す画像形成装置の現像ユニット部に装着し、現像バイアス電圧400V、ブレードバイアス電圧600Vとして、平均粒径7μmの非磁性一成分トナーを用い、線速60mm/秒の周速で回転させながら、反転現像で画像出しを行い、白地,ハーフトーン,黒地画像における画像評価を3000枚耐久テストの前後で行った。
評価基準
<かぶり>
○:かぶりなし
×:白地かぶりあり
<黒画像>
○:通常の濃度を有する
×:濃度が薄い
【0025】
実施例1
分子量2500のポリイソプレンポリオール(OH価:47.1mgKOH/g)100重量部にアセチレンブラック2.85重量部を配合し、混合機を用いて混合してポリオール組成物を調製した。このポリオール組成物を減圧下に攪拌して脱泡した後、クルードMDI(粗メタキシリレンジイソシナネート)(NCO重量%;31.7)13.33重量部を加えて2分間攪拌し、ジブチルチンジラウレート0.001重量部を加え、3分間攪拌した。次に、これをシャフトを配置し予め90℃に加熱した金型に注型し、90℃で12時間硬化させて金属シャフトの外周に導電性弾性体を形成してローラを得た。得られたローラの表面を研磨して表面をJIS10点平均粗さ10μmRzに調整した。
次に、可溶性共重合ナイロン(東レ社製CM8000)をメタノールに10重量%濃度になるように溶解し、カーボンブラック(デグッサ社製 Printex35)を樹脂に対し50重量%添加し、さらにガラスビーズを添加した後ペイントシェーカーにて5時間振とうさせて、塗工液を調製した。この塗工液中に、上記ローラを浸漬して引上げ、風乾1時間行って第1樹脂層を形成した。次いで、メチルエチルケトン中にオイルフリーアルキッド樹脂(大日本インキ化学工業社製M6402)、メラミン樹脂(大日本インキ化学工業社製145)及びシリコーン油脂(信越シリコーン社製KR211)を樹脂重量比で56:20:24となるように加え、総樹脂濃度が20重量%となるように溶解して塗工液を調製した。この塗工液中に、上記第1樹脂層が設けられたローラを浸漬して引上げ、第2樹脂層を形成した。その際、第1樹脂層への溶出は確認されなかった。次いで、これを110℃にて4時間加熱し、架橋硬化した第2樹脂層をもつ図3に示した三層構造のトナー担持体を得た。
【0026】
このトナー担持体を市販のLBP(NEC社製2200X)に配置し、初期の画像、トナー搬送量及びトナー帯電量を計測した。次に5%印字濃度の画像サンプルを3000枚通紙試験を行い、印字通紙後に再び画像を評価し、トナー搬送量及びトナー帯電量を計測した。得られた画像は初期、耐久後ともに良好であり、トナー搬送量及びトナー帯電量の低下もほとんど見られなかった。
結果を第1表に示す。
比較例1
実施例1において、第1樹脂層を設けず、かつ第2樹脂層形成用塗工液の樹脂濃度を35重量%とした以外は、実施例1と同様にしてトナー担持体を製造した。結果を第1表に示す。
トナー担持体の抵抗値が著しく高くなったため、所定の現像バイアスが確保できず、初期画像において黒濃度不足、白地かぶりが前面に発生し、画像不良となった。
【0027】
比較例2
比較例1において、第2樹脂層形成用塗工液中に、樹脂に対してカーボンブラックが25重量%になるように添加した以外は、比較例1と同様にしてトナー担持体を製造した。結果を第1表に示す。
初期画像、初期帯電量は良好であるが、実施例1と同様の印字通紙試験後のトナー帯電量が低く、耐久後の画像は白地かぶりの多いものとなってしまった。
比較例3
実施例1において、第2樹脂層を設けなかったこと以外は、実施例1と同様にしてトナー担持体を製造した。結果を第1表に示す。
初期帯電量はやや低く、印字通紙試験によりトナー帯電量が著しく低下し、耐久後の画像は白地かぶりの多いものとなってしまった。
【0028】
【表1】

Figure 0003601660
【0029】
〔注〕
CM8000:東レ社製可溶性共重合ナイロン、重量%はメタノールとの合計量に対する値である。
CB:カーボンブラック、デグッサ社製 Printex35
M6402:大日本インキ化学工業社製オイルフリーアルキッド樹脂
L145:大日本インキ化学工業社製メラミン樹脂
KR211:信越シリコーン社製シリコーン樹脂
M6402/L145/KR211の重量%は、これらの樹脂合計量とメチルエチルケトンとの合計に対する樹脂合計量の値である。
MEK:メチルエチルケトン
【0030】
【発明の効果】
本発明のトナー担持体は、長期的に使用しても白画像のかぶり、ハーフトーン画像のザラツキあるいは黒画像の濃淡ムラなどの発生がない耐久性に優れるものであって、各種画像形成装置のトナー担持体として好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】トナー担持体の一例を示す概略断面図である。
【図2】加圧現像方式による画像形成装置の一例を示す概要図である。
【図3】本発明のトナー担持体の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
1:トナー担持体(現像ローラ)
2:シャフト
3:導電性弾性層
4:被覆層
4a:第1樹脂被覆層
4b:第2樹脂被覆層
5:トナー塗布用ローラ
6:画像形成体(感光体)
7:トナー
8:成層ブレード
9:転写部
10:クリーニング部
11:クリーニングブレード[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a toner carrier, a method of manufacturing the same, and an image forming apparatus using the toner carrier. More specifically, the present invention relates to a toner carrier excellent in long-term durability and capable of forming a high-quality image, a method for efficiently manufacturing the toner carrier, and an image forming apparatus equipped with the toner carrier. is there.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a printer, a one-component toner is supplied to an image forming body such as a photoconductor holding an electrostatic latent image, and the toner is attached to the latent image. A pressure development method is known as an image forming method for visualizing the image (US Pat. Nos. 3,515,2012 and 3,731,146). In this pressure development method, a toner carrier carrying toner is brought into contact with an image forming body (photoreceptor) holding an electrostatic latent image, and the toner is attached to the latent image of the image forming body. Therefore, the toner carrier needs to be formed of a conductive elastic body having conductivity and elasticity.
[0003]
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of an image forming apparatus using the pressure development method. In the pressure development method, as shown in FIG. A toner carrier (developing roller) 1 is disposed between a roller 5 and an image forming body (photoconductor) 6 holding an electrostatic latent image, and the toner carrier 1, the image forming body 6, and a toner applying roller The toner 5 is supplied to the surface of the toner carrier 1 by the toner application roller 5 by rotating the toner 5 in the direction of the arrow in the figure, and the toner is arranged into a uniform thin layer by the layering blade 8. Then, in this state, the toner formed in a thin layer adheres to the latent image of the image forming body 6 by rotating the toner carrier 1 while being in contact with the image forming body 6. The latent image is made visible.
In the drawing, reference numeral 9 denotes a transfer unit, which transfers a toner image to a recording medium such as paper. Reference numeral 10 denotes a cleaning unit, and the cleaning blade 11 removes toner remaining on the surface of the image forming body after transfer.
[0004]
In such an image forming apparatus using the pressure development method, the toner carrier 1 must rotate while maintaining a state in which the toner carrier 1 is in close contact with the image forming body 6, and therefore, is shown in the schematic cross-sectional view of FIG. Thus, an elastic rubber such as silicone rubber, NBR (acrylonitrile-butadiene copolymer rubber), EPDM (ethylene-propylene-diene copolymer rubber), polyurethane rubber, or the like is provided on the outer periphery of the shaft 2 made of a good conductive material such as a metal. It has a structure in which a conductive elastic layer 3 made of a conductive elastic body provided with conductivity by blending a conductive agent into a foam or the like is formed. Further, a coating made of a resin or the like is used to control the chargeability and adhesion of the toner 7 or to control the frictional force between the image forming body 6 and the layering blade 8 and to prevent the photosensitive member from being contaminated by the elastic body. The layer 4 is provided on the surface of the conductive elastic layer 3.
On the other hand, there is also proposed an image forming method for forming an image by directly flying toner carried on a toner carrier through a hole-shaped control electrode onto an image forming body made of paper such as paper or OHP paper. Have been. In addition, a thin layer of non-magnetic toner is carried on the surface of a sleeve-shaped toner carrier disposed in a non-contact state close to the image forming body (photoconductor), and the non-magnetic toner flies onto the photoconductor. A method of forming an image by developing the image is also proposed (JP-A-58-116559).
[0005]
In either case, the resin is placed on the toner carrier to control the chargeability and adhesion of the toner, or to reduce the frictional force with other members such as the photoconductor, the layered blade, and the control electrode. Is provided on the surface of the conductive elastic layer.
By the way, in order to obtain a bias voltage serving as a driving force for transferring the toner held on the toner carrier to the image forming body, the toner carrier has an overall resistance value of 10%. 6 -10 11 It is about Ω · cm. In many cases, the resistance of the conductive elastic layer is set to a low resistance and the resistance of the resin coating layer is set to a high resistance in order to easily adjust the resistance. At this time, the resistance of the resin coating layer is determined by incorporating conductive fine particles such as carbon and metal oxide into the resin.
However, as printers and the like are accelerated, fine images are required, and color images are formed, the demands for image formation become strict, and the problems that cannot be dealt with by the conventional toner carrier as described above appear. It has become. That is, if the number of printed sheets is increased by incorporating the toner carrier into the image forming apparatus and using it for a long period of time, image defects such as fog of a white image, roughness of a halftone image, and uneven shading of a black image occur. there were.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Under such circumstances, the present invention provides a toner carrier having excellent durability, which does not generate fog of a white image, roughness of a halftone image, or uneven density of a black image even when used for a long time, and It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus using the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have intensively studied on a toner carrier having excellent long-term durability and capable of forming a high-quality image. In the process, if the toner is used for a long time, the coating layer on the surface of the toner carrier is worn out or toner filming occurs due to friction with the toner, the toner applying roller or the layering blade, and as a result, the toner It has been found that the surface properties of the body change, the toner charge amount decreases, and image defects such as fog of a white image, roughness of a halftone image, and unevenness of density of a black image occur.
The present inventors have further studied based on this finding, and as a result, provided a first resin coating layer having a specific resistance or less on the surface of the conductive elastic base material, The toner carrier provided with a second resin coating layer containing no fine particles and having a specific resistance not less than a certain value has excellent long-term durability and can form a high-quality image. It has been found that the coating layer and the second resin coating layer can be easily manufactured by forming them by a coating method using a specific solvent. The present invention has been completed based on such findings.
[0008]
That is, the present invention provides a toner carrier that forms a visible image by carrying a toner on the surface to form a thin film thereof, and supplying or supplying the toner to the surface of the image forming body in contact with or in proximity to the image forming body. In the above, the specific resistance is 10 on the surface of the conductive elastic substrate. 6 A first resin coating layer of Ω · cm or less is provided, and no conductive fine particles are contained thereon. 10 An object of the present invention is to provide a toner carrier provided with a second resin coating layer of Ω · cm or more, and an image forming apparatus equipped with the toner carrier.
Further, the toner carrier is a first resin coating layer coating solution using a poor solvent for the elastic body constituting the conductive elastic base material and a second solvent using a poor solvent for the resin constituting the first resin covering layer. (2) It can be manufactured by forming a first resin coating layer and a second resin coating layer on the surface of a conductive elastic substrate by a coating method using a coating liquid for a resin coating layer.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The conductive elastic base material as referred to in the present invention refers to a material provided with a conductive elastic layer outside a shaft or the like.
As shown in FIG. 3, the toner carrier of the present invention has a conductive elastic layer formed on the outside of a good conductive shaft or the like, and two resin coating layers formed on the surface thereof.
FIG. 3 is a schematic view showing an example of the toner carrier of the present invention, in which a conductive elastic layer 3 is provided on the outer periphery of a shaft 2, and a first resin is provided on the surface of the conductive elastic layer 3. This shows a structure in which a coating layer 4a and a second resin coating layer 4b are sequentially formed.
For the conductive elastic layer, an elastic material obtained by adding a conductive agent to an appropriate rubber-like elastic body to impart conductivity is used. Here, the rubber-like elastic body is not particularly limited, and may be arbitrarily selected from those conventionally used in a toner carrier. Examples of the rubbery elastic body include nitrile rubber, ethylene propylene rubber, ethylene propylene diene rubber, styrene butadiene rubber, butadiene rubber, isoprene rubber, natural rubber, silicone rubber, urethane rubber, acrylic rubber, chloroprene rubber, butyl rubber, epichloro rubber. And hydrin rubber. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, nitrile rubber, urethane rubber, epichlorohydrin rubber, ethylene propylene rubber, and ethylene propylene diene rubber are particularly preferable.
[0010]
In addition, as the conductive agent, an ionic conductive agent or an electronic conductive agent is used. Examples of the ionic conductive agent include tetraethylammonium, tetrabutylammonium, dodecyltrimethylammonium (eg, lauryltrimethylammonium), hexadecyltrimethylammonium, octadecyltrimethylammonium (eg, stearyltrimethylammonium), benzyltrimethylammonium, and a modified fatty acid dimethylethylammonium. Ammonium salts such as perchlorates, chlorates, hydrochlorides, bromates, iodates, borofluorides, sulfates, ethyl sulfates, carboxylates and sulfonates, lithium and sodium Perchlorates, chlorates, hydrochlorides, bromates, iodates, borofluorides, trifluoromethyl sulfates of alkali metals and alkaline earth metals such as potassium, potassium, calcium and magnesium Salts, and sulfonic acid salts.
Examples of the electronic conductive agent include conductive carbon such as Ketjen black and acetylene black; carbon for rubber such as SAF, ISAF, HAF, FEF, GPF, SRF, FT and MT; and ink for oxidized ink. Carbon, pyrolytic carbon, graphite; conductive metal oxides such as tin oxide, titanium oxide, and zinc oxide; and metals such as nickel and copper.
[0011]
These conductive agents may be used alone or in combination of two or more. The amount of addition is not particularly limited, but in the case of the ionic conductive agent, usually 0.01 to 5 parts by weight, preferably 0.05 to 2 parts by weight, based on 100 parts by weight of the rubber-like elastic body. Selected by range. On the other hand, in the case of the electronic conductive agent, it is selected in the range of 1 to 50 parts by weight, preferably 5 to 40 parts by weight, based on 100 parts by weight of the rubber-like elastic body. Thereby, the resistance value of the conductive elastic layer is set to 10 3 -10 10 It is preferable to adjust it to the range of Ω · cm, 4 -10 8 It is preferable to adjust the range to Ω · cm. Note that, in addition to the conductive agent, other rubber additives such as a known filler and a crosslinking agent can be appropriately added to the conductive elastic layer as needed.
[0012]
This conductive elastic layer preferably has a hardness of 60 ° or less in JIS-A, and particularly preferably in the range of 25 to 55 °. If the hardness exceeds 60 °, the toner carrier becomes hard, and the contact area with the photoreceptor or the like becomes small, and there is a possibility that good image formation cannot be performed. Further, the toner is damaged, and the toner adheres to the photoreceptor and the layered blade, and the image is likely to be defective. Conversely, if the hardness is too low, the friction with the photoreceptor or the stratification blade increases, and image defects such as jitter may occur. In addition, since the conductive elastic layer is used in contact with a photoreceptor, a layered blade, or the like, the compression set is preferably small, specifically, 20% or less, particularly preferably 10% or less. In particular, polyurethane rubber is advantageous because compression set can be designed to be small.
Further, the surface roughness of this conductive elastic layer is preferably 15 μmRz or less, particularly preferably 3 to 10 μmRz in terms of JIS 10-point average roughness. If the average roughness exceeds 15 μm Rz, it is necessary to form a thick surface layer of the toner carrier, and as a result, the surface of the toner carrier becomes hard and damages the toner, causing the toner to adhere to the photoreceptor and the layering blade. Is generated and causes image defects, which is not preferable. On the other hand, if Rz is too small, when the surface layer is formed, Rz on the surface of the toner carrier becomes too small, the amount of toner carried becomes small, and the image density may decrease, which is not preferable.
[0013]
In the toner carrier of the present invention, a conductive material is used to control the chargeability and adhesion of the toner, or to reduce the frictional force between the photoconductor and a layered blade and to prevent the photoconductor from being contaminated by an elastic body. A first resin coating layer and a second resin coating layer are sequentially provided on the surface of the elastic base material, that is, on the surface of the conductive elastic layer.
Here, for the first resin coating layer, it is preferable to use a resin that dissolves in a poor solvent for the rubber-like elastic body constituting the conductive elastic layer. If the coating liquid for the first resin coating layer prepared using the poor solvent is applied on the conductive elastic layer as described later, the conductive elastic layer does not swell, so that the coating is formed when dried. No inconvenience such as myself occurs. As such a resin, for example, an alcohol-soluble copolymerized polyamide, a water-soluble acrylic resin, a water-soluble butyral resin and the like are preferably exemplified, and among these, the alcohol-soluble copolymerized polyamide is particularly preferable.
This first resin coating layer has a specific resistance of 10 6 Ω · cm or less, and preferably 10 3 -10 6 Ω · cm. Therefore, the coating layer usually contains a conductive agent. Examples of the conductive agent include the same as those exemplified in the description of the conductive elastic layer.
[0014]
The method for forming the first resin coating layer is not particularly limited, but usually, a resin and other additives are dissolved or dispersed in a solvent to prepare a coating liquid, and the coating liquid is dipped, The first resin coating layer is formed by coating the conductive elastic layer on the conductive elastic layer by a coater method, a doctor blade method, a spray method, or the like, and drying and curing the same at room temperature or at a temperature of about 50 to 170 ° C. Its thickness is usually in the range of about 3 to 30 μm, preferably 5 to 20 μm.
On the other hand, in the second resin coating layer, it is preferable to use a resin that dissolves in a poor solvent for the resin constituting the first resin coating layer. By preparing a coating solution for the second resin coating layer using this poor solvent and applying it on the first resin coating layer as described later, the solvent used for forming the first resin coating layer is completely removed. The coating can be performed in a state where it remains without being dried, that is, in a so-called air-dried state, which is preferable from the viewpoint of improving the production efficiency.
[0015]
Examples of the resin used in the second resin coating layer include ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone and cyclohexanone, aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene, aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, and oils such as cyclohexane. Dissolves in cyclic hydrocarbon solvents, ester solvents such as ethyl acetate, ether solvents such as isopropyl ether and tetrahydrofuran, amide solvents such as dimethyl sulfoamide, and halogenated hydrocarbon solvents such as chloroform and dichloroethane. Resins can be mentioned. Examples of such resins include polyester resin, polyether resin, fluorine resin, epoxy resin, amino resin, polyamide resin, acrylic resin, acrylic urethane resin, urethane resin, alkyd resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, Examples include silicone resins, polyvinyl butyral resins, and the like, and blends thereof. Among these, a fluororesin, a polyamide resin, an acrylic urethane resin, an alkyd resin, a phenol resin, a melamine resin, a silicone resin and a blend thereof are preferable. In particular, an alkyd resin, a phenol resin, a melamine resin and a blend thereof are preferable. It is preferable from the viewpoints of charging ability of the toner, non-staining property to the toner, reduction of frictional force with other members, non-staining property to the photoconductor, and the like.
[0016]
The second resin coating layer in the present invention is preferably made of a cross-linked resin, and the soluble portion of the resin before cross-linking when extracted with a good solvent, such as methyl ethyl ketone or toluene, is 30% by weight or less, particularly 10% by weight. It is preferred that: If the soluble portion exceeds 30% by weight, it has a relatively low molecular weight and contains a large amount of uncured components, resulting in insufficient durability, contamination of the photoreceptor, contamination and aggregation of the toner, wear of the coating layer, increase in the friction coefficient, etc. This is not preferred.
Note that the amount of the solvent-soluble portion can be calculated according to the following equation.
Solvent soluble part amount (% by weight) = [(weight before solvent extraction−weight after solvent extraction) / weight before solvent extraction] × 100
[0017]
The above-mentioned cross-linked resin can be cross-linked by a reaction with a cross-linking resin or a cross-linking agent or another cross-linking resin which can be self-cross-linked by, for example, heat, catalyst, air (oxygen), moisture (water), electron beam or the like. It is obtained by subjecting a crosslinkable resin to a crosslinking treatment. Here, examples of the crosslinkable resin include a hydroxyl group, a carboxyl group, an acid anhydride group, an amino group, an imino group, an isocyanate group, a methylol group, an alkoxymethyl group, an aldehyde group, a mercapto group, an epoxy group, and an unsaturated group. Resins having a reactive group (crosslinkable group), specifically, polyester resin, polyether resin, fluororesin, epoxy resin, amino resin, polyamide resin, acrylic resin, acrylic urethane resin, urethane resin, alkyd resin, phenol resin, Melamine resin, urea resin, silicone resin, polyvinyl butyral resin and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, a fluororesin, a polyamide resin, an acrylic urethane resin, an alkyd resin, a phenol resin, a melamine resin, a silicone resin and a blend thereof are preferable. In particular, an alkyd resin, a phenol resin, a melamine resin and a blend thereof are preferable. It is preferable from the viewpoints of charging ability of the toner, non-staining property to the toner, reduction of frictional force with other members, non-staining property to the photoconductor, and the like.
[0018]
Examples of the catalyst include radical catalysts such as peroxides and azo compounds, acid catalysts, basic catalysts, and alkali catalysts, and these are appropriately selected according to the type of the crosslinkable resin.
Examples of the crosslinking agent include reactive groups such as a hydroxyl group, a carboxyl group, an acid anhydride group, an amino group, an imino group, an isocyanate group, a methylol group, an alkoxymethyl group, an aldehyde group, a mercapto group, an epoxy group, and an unsaturated group. Compounds having a molecular weight of about 1,000 or less having two or more in one molecule, preferably compounds having a molecular weight of 500 or less, specifically, polyol compounds, polyisocyanate compounds, polyaldehyde compounds, polyamine compounds, polyepoxy compounds, and the like. Is appropriately selected according to the type of the crosslinkable resin.
In the present invention, the second resin coating layer does not contain conductive fine particles and has a specific resistance of 10%. 10 Ω · cm or more, preferably 10 10 -10 16 Ω · cm.
[0019]
Various additives such as a charge control agent, a lubricant, and other resins can be added to the second resin coating layer for the purpose of improving the chargeability of the toner and reducing the frictional force with other members.
The method for forming the second resin coating layer is not particularly limited, but usually, a coating solution is prepared by dissolving or dispersing a crosslinkable resin, a crosslinking agent, and other additives in a solvent. Is applied on the first resin coating layer by a dip method, a roll coater method, a doctor blade method, a spray method, or the like, dried at room temperature or at a temperature of about 50 to 170 ° C., and cured by crosslinking to form a second resin coating layer. To form Its thickness is usually in the range of about 1 to 20 μm, preferably 3 to 10 μm.
If the thickness of the second resin coating layer is less than 1 μm, local discharge may occur, and a horizontal white line may be easily generated in the image. If the thickness exceeds 20 μm, the toner carrier becomes hard and damages the toner. As a result, toner adheres to the photoreceptor or the layering blade, which causes image defects.
The resistance value of the toner carrier of the present invention is usually 10 4 -10 10 Ω · cm, preferably 10 4 -10 8 Ω · cm.
[0020]
Further, the surface roughness of the toner carrier, that is, the surface roughness of the second resin coating layer, is preferably 10 μmRz or less, particularly 1 to 8 μmRz in terms of JIS 10-point average roughness. If it exceeds 10 μmRz, the amount of charge of the toner becomes small, and a reversely charged toner is generated, which causes image fogging. If Rz is too small, the amount of toner carried is reduced, and the image density is undesirably reduced.
The present invention also provides an image forming apparatus equipped with the toner carrier.
The type of the image forming apparatus of the present invention is not particularly limited. For example, (1) a toner carrier carrying a toner is brought into contact with an image carrier (photoconductor) holding an electrostatic latent image, and A pressure development method in which an image is formed by adhering to a latent image of a formed body; (2) a toner carried on a toner carrier on an image formed body made of paper sheets via a control electrode in the form of a hole; A method of forming an image by direct flight, (3) a non-magnetic layer formed on a surface of a sleeve-like toner carrier provided in a non-contact state in close proximity to an image forming body (photoreceptor) Any method may be used, such as a method in which a toner is carried, and the toner is caused to fly on a photoreceptor to perform development to form an image. As an example of the image forming apparatus of the present invention, the above-described apparatus of the pressure development type shown in FIG. 2 can be mentioned.
[0021]
【Example】
Next, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited to these examples.
The characteristics of the toner carriers prepared in Examples and Comparative Examples were determined according to the following procedure.
(1) Surface layer thickness
The vertical section of the toner carrier was observed and measured with a scanning electron microscope.
[0022]
(2) Solvent-soluble portion of second resin coating layer
Separately from the toner carrier, a glass plate was prepared, and the coating liquid used for forming the second resin coating layer of each toner carrier was applied on the glass plate, and the same conditions as in the preparation of each toner carrier were applied. The coating was heated and crosslinked and cured. Thereafter, the entire glass plate was immersed in methyl ethyl ketone for 24 hours at 25 ° C., dried, the weight of the coating film before and after immersion was measured, the solvent-soluble part amount was calculated from the following equation, and the amount of the solvent-soluble part was calculated. 2 The amount of the solvent-soluble portion of the resin coating layer was defined as the amount.
Solvent soluble part amount (% by weight) = [(weight before solvent extraction−weight after solvent extraction) / weight before solvent extraction] × 100
(3) Volume resistivity value of coating layer
Prepare a copper plate, apply the coating solution on the copper plate using the coating solution used to form the coating layer of each toner carrier, heat the coating film under the same conditions as each toner carrier, and crosslink. Curing was performed. Thereafter, the resistance between the copper plate and the measurement electrode was measured to obtain the specific resistance of the coating layer.
[0023]
(4) Resistance of toner carrier
Each toner carrier was pressed against a copper plate with a load of 500 g applied to both sides thereof, and the resistance was measured by applying a voltage of 100 V using a resistivity meter R8340A (manufactured by Advantest).
(5) Toner transport amount
Each toner carrier is used as a developing roller in the developing unit of the image forming apparatus shown in FIG. 2 and rotated at a peripheral speed of 50 mm / sec to form a uniform thin toner layer on the surface of the developing roller (toner carrier). Then, the thin toner layer was suctioned to measure the weight, and the value obtained by dividing the weight by the suctioned area was defined as the toner transport amount.
(6) Toner charge amount
Each toner carrier is used as a developing roller in the developing unit of the image forming apparatus shown in FIG. 2 and rotated at a peripheral speed of 50 mm / sec to form a uniform thin toner layer on the surface of the developing roller (toner carrier). Then, the thin toner layer was sucked and introduced into the Faraday gauge, and the charge amount was measured.
[0024]
(7) Image evaluation
Each toner carrier was used as a developing roller in the developing unit of the image forming apparatus shown in FIG. 2, and a developing bias voltage of 400 V and a blade bias voltage of 600 V were used. An image was formed by reversal development while rotating at a peripheral speed of 60 mm / sec, and image evaluation on a white background, a halftone image, and a black background image was performed before and after a 3,000-sheet durability test.
Evaluation criteria
<Fogging>
○: No fogging
×: Fogging on white background
<Black image>
:: Normal concentration
×: low concentration
[0025]
Example 1
2.85 parts by weight of acetylene black was mixed with 100 parts by weight of a polyisoprene polyol having a molecular weight of 2,500 (OH value: 47.1 mgKOH / g), and the mixture was mixed using a mixer to prepare a polyol composition. After stirring and defoaming the polyol composition under reduced pressure, 13.33 parts by weight of crude MDI (crude meta-xylylene diisocyanate) (NCO wt%; 31.7) was added, and the mixture was stirred for 2 minutes. 0.001 part by weight of tindilaurate was added and stirred for 3 minutes. Next, this was cast in a mold in which a shaft was placed and heated to 90 ° C. in advance, and cured at 90 ° C. for 12 hours to form a conductive elastic body on the outer periphery of the metal shaft to obtain a roller. The surface of the obtained roller was polished to adjust the surface to a JIS 10-point average roughness of 10 μmRz.
Next, a soluble copolymer nylon (CM8000 manufactured by Toray Industries, Inc.) was dissolved in methanol to a concentration of 10% by weight, carbon black (Printex 35 manufactured by Degussa) was added to the resin at 50% by weight, and glass beads were further added. After that, the mixture was shaken with a paint shaker for 5 hours to prepare a coating liquid. The roller was immersed in the coating solution, pulled up, and air-dried for 1 hour to form a first resin layer. Next, an oil-free alkyd resin (M6402 manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.), a melamine resin (145 manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) and a silicone oil (KR211 manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) were added in methyl ethyl ketone at a resin weight ratio of 56:20. : 24, and dissolved so that the total resin concentration became 20% by weight to prepare a coating solution. The roller provided with the first resin layer was immersed in the coating liquid and pulled up to form a second resin layer. At that time, no elution into the first resin layer was confirmed. Next, this was heated at 110 ° C. for 4 hours to obtain a toner carrier having a three-layer structure shown in FIG. 3 having a crosslinked and cured second resin layer.
[0026]
This toner carrier was placed on a commercially available LBP (2200X manufactured by NEC), and the initial image, the amount of transferred toner, and the amount of charged toner were measured. Next, an image sample of 5% print density was subjected to a 3,000-sheet passing test. After the printing, the image was evaluated again, and the toner transport amount and the toner charge amount were measured. The obtained image was good both in the initial stage and after the endurance, and almost no decrease in the toner conveyance amount and the toner charge amount was observed.
The results are shown in Table 1.
Comparative Example 1
A toner carrier was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the first resin layer was not provided and the resin concentration of the second resin layer forming coating liquid was 35% by weight. The results are shown in Table 1.
Since the resistance value of the toner carrier became extremely high, a predetermined developing bias could not be secured, and in the initial image, black density was insufficient and white background fogging occurred on the front surface, resulting in image failure.
[0027]
Comparative Example 2
A toner carrier was manufactured in the same manner as in Comparative Example 1, except that carbon black was added to the second resin layer forming coating liquid so as to be 25% by weight of the resin. The results are shown in Table 1.
Although the initial image and the initial charge amount were good, the toner charge amount after the printing paper-passing test similar to that in Example 1 was low, and the image after the endurance had much white background fog.
Comparative Example 3
A toner carrier was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the second resin layer was not provided. The results are shown in Table 1.
The initial charge amount was rather low, and the toner charge amount was remarkably reduced by a printing paper-passing test, and the image after durability had a lot of white background fog.
[0028]
[Table 1]
Figure 0003601660
[0029]
〔note〕
CM8000: soluble copolymer nylon manufactured by Toray Co., Ltd.,% by weight is based on the total amount with methanol.
CB: Carbon black, Printex 35 manufactured by Degussa
M6402: Oil-free alkyd resin manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.
L145: Melamine resin manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.
KR211: Silicone resin manufactured by Shin-Etsu Silicone
The weight% of M6402 / L145 / KR211 is a value of the total amount of the resin with respect to the total of the total amount of these resins and methyl ethyl ketone.
MEK: Methyl ethyl ketone
[0030]
【The invention's effect】
The toner carrier of the present invention is excellent in durability without generation of fog of a white image, roughness of a halftone image or unevenness of density of a black image even when used for a long period of time. It is suitably used as a toner carrier.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view illustrating an example of a toner carrier.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of an image forming apparatus using a pressure development method.
FIG. 3 is a schematic sectional view showing an example of the toner carrier of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: toner carrier (developing roller)
2: Shaft
3: Conductive elastic layer
4: coating layer
4a: first resin coating layer
4b: second resin coating layer
5: Roller for toner application
6: Image forming body (photoreceptor)
7: Toner
8: stratified blade
9: transfer unit
10: Cleaning unit
11: Cleaning blade

Claims (7)

表面にトナーを担持してその薄膜を形成し、画像形成体に接触又は近接して、該画像形成体表面にトナーを供給することにより、可視画像を形成するトナー担持体において、導電性弾性基材の表面に、固有抵抗が10Ω・cm以下の第1樹脂被覆層を設けるとともに、その上に導電性微粒子を含まず、固有抵抗が1010Ω・cm以上の第2樹脂被覆層を設けたことを特徴とするトナー担持体。In the toner carrier that forms a visible image by supplying toner to the surface of the image forming body by contacting or approaching the image forming body by forming a thin film by carrying the toner on the surface, the conductive elastic base A first resin coating layer having a specific resistance of 10 6 Ω · cm or less is provided on the surface of the material, and a second resin coating layer containing no conductive fine particles and having a specific resistance of 10 10 Ω · cm or more is provided thereon. A toner carrier, wherein the toner carrier is provided. 第1樹脂被覆層を構成する樹脂が、導電性弾性基材を構成する弾性体に対する貧溶媒に溶解する樹脂である請求項1記載のトナー担持体。2. The toner carrier according to claim 1, wherein the resin constituting the first resin coating layer is a resin soluble in a poor solvent for the elastic body constituting the conductive elastic substrate. 第1樹脂被覆層を構成する樹脂が、アルコール可溶性共重合ポリアミド樹脂である請求項1又は2記載のトナー担持体。3. The toner carrier according to claim 1, wherein the resin constituting the first resin coating layer is an alcohol-soluble copolymerized polyamide resin. 第2樹脂被覆層を構成する樹脂が、第1樹脂被覆層を構成する樹脂に対する貧溶媒に溶解する樹脂である請求項1ないし3のいずれかに記載のトナー担持体。4. The toner carrier according to claim 1, wherein the resin constituting the second resin coating layer is a resin soluble in a poor solvent for the resin constituting the first resin coating layer. 5. 第2樹脂被覆層が、架橋化樹脂からなると共に、架橋前樹脂の良溶媒で抽出した際の可溶部が30重量%以下のものである請求項1ないし4のいずれかに記載のトナー担持体。The toner carrier according to any one of claims 1 to 4, wherein the second resin coating layer is formed of a crosslinked resin, and has a soluble portion of 30% by weight or less when extracted with a good solvent of the resin before crosslinking. body. 導電性弾性基材の表面に、塗工液を塗布して第1樹脂被覆層及び第2樹脂被覆層を順次形成させて、トナー担持体を製造するに当たり、第1樹脂被覆層用塗工液には、導電性弾性基材を構成する弾性体に対する貧溶媒を用いると共に、第2樹脂被覆層用塗工液には、第1樹脂被覆層を構成する樹脂に対する貧溶媒を用いることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のトナー担持体の製造方法。A first resin coating layer and a second resin coating layer are sequentially formed by applying a coating liquid on the surface of the conductive elastic base material, and a first resin coating layer coating liquid is used for manufacturing a toner carrier. Is characterized by using a poor solvent for the elastic material constituting the conductive elastic base material and using a poor solvent for the resin constituting the first resin coating layer as the coating liquid for the second resin coating layer. A method for producing a toner carrier according to any one of claims 1 to 5. 表面にトナーを担持してその薄膜を形成し、画像形成体に接触又は近接して、該画像形成体表面にトナーを供給することにより、可視画像を形成するトナー担持体を装着した画像形成装置において、上記トナー担持体として、請求項1ないし5のいずれかに記載のトナー担持体を用いたことを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus having a toner carrying member for forming a visible image by forming a thin film by carrying a toner on the surface and supplying toner to the surface of the image forming material in contact with or close to the image forming body An image forming apparatus according to claim 1, wherein the toner carrier according to any one of claims 1 to 5 is used as the toner carrier.
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