JP3625985B2

JP3625985B2 - Toner carrier for electrostatic copying and endless belt for electrostatic copying

Info

Publication number: JP3625985B2
Application number: JP9333697A
Authority: JP
Inventors: 茂福田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-04-11
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2017-04-11
Also published as: JPH10282808A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中間転写ベルトなどとして、静電複写式の画像形成装置に用いられる静電複写用トナー担持体及び静電複写用無端ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トナーを用いた静電複写式画像形成装置は、電子写真式の複写機、プリンタ、ファクシミリ、或はこれらの複合機等に利用されている。
【０００３】
この静電複写式画像形成装置においては、感光体の表面にパターン状に光が照射されてパターン状に静電荷を有した静電画像が形成される（露光工程）。ついでこの感光体の表面に、負極性又は正極性に帯電したトナー（負帯電トナー又は正帯電トナー）が、現像ローラにより一定濃度を維持されつつ搬送される。このトナーは、感光体と接触されることにより、感光体上に付着され（トナー移動工程）、感光体上で静電潜像が可視像化される（現像工程）。ついで、このトナー像は、紙などの被転写体に移し変えされる（トナー移動工程）ことにより像が形成される（転写工程）。
【０００４】
これらトナー移動工程において、トナーは、現像ローラから感光体へ、感光体から中間転写ベルト、紙などの被転写体へと移動する。この間、現像ローラ、感光体等にはバイアス電圧が印加され、このバイアス電圧によりトナーの移動が静電的に制御されている。これらのトナー移動において、現像ローラや感光体などは、トナーを担持するトナー担持体として機能する。
【０００５】
このようなトナー担持体は、適度の導電性を有すること、電気安定性の優れていること、難燃性であることなどが要求される。さらに、これらのトナー担持体を無端ベルトとして利用するときには、強度などの機械的物性の優れていることが要求される。このような観点から、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂などをベース樹脂として、この樹脂に電気抵抗制御剤としてのカーボンブラックなどを配合した材料から構成された無端ベルト状のトナー担持体が検討されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トナー移動工程では、トナーとトナー担持体との接触により接触摩擦帯電が発生する。ここで、フッ素樹脂をベース樹脂とするトナー担持体では、フッ素樹脂の帯電列が極めて下位なので、トナーとの接触摩擦によりトナーは正に帯電される。
【０００７】
例えば、トナーとして負帯電トナーを用いる場合には、トナー担持体との摩擦帯電により負帯電トナーは、極性が逆の正極性に逆帯電してしまう。これにより、トナー担持体を感光体とし用いる場合には、正に逆帯電したトナーが感光体の表面に固着して被転写体などの汚れ（地汚れ）の原因となる。
また、トナーとして正帯電トナーを用いる場合には、トナー担持体との摩擦帯電により正帯電トナーは、さらに正極性に強く帯電されて帯電電位を大きく上昇させてしまう。これにより、トナー担持体を感光体として用いる場合には、正帯電トナーの帯電電位が高いので、転写工程において、感光体のバイアス電圧が不足して、感光体から被転写体への転写不良を起こすことになる。
【０００８】
一方、ポリイミドの場合には、フッ素樹脂ほどではないが帯電列が下位なので、トナーとして負帯電トナーを用いる場合には、負帯電トナーは逆帯電を起こしてしまう。これにより、トナー担持体を感光体とし用いる場合には、正に逆帯電したトナーが感光体の表面に固着して被転写体などの汚れ（地汚れ）の原因となる。
【０００９】
また、トナーとして正帯電トナーを用いる場合には、正帯電トナーの帯電電位の低下を来し、転写工程の濃度不足の原因となる。
【００１０】
このため、トナー担持体は、適度な摩擦帯電性を有することが望まれており、界面活性剤や第４級アンモニウム塩などの摩擦帯電調整剤がこれらのベース樹脂に配合されている。
【００１１】
しかしながら、これらの従来の摩擦帯電調整剤は、ベース樹脂の機械的、電気的物性を低下させる。また、これらのトナー担持体を感光体として長期間の使用の場合には、感光体表面にこれらの摩擦帯電調整剤が滲み出てくる場合があり、この摩擦帯電調整剤にトナーが付着したり固着したりする。これにより、感光体表面のトナー付着量や帯電量が安定せず、画像濃度の安定性が低下したり、地肌部に汚れが生じたりするという欠点となる。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、トナーが固着することのないトナー担持体を提供することにより、画像濃度の安定性が優れ、地肌部の汚れが生じたりすることのない静電複写用トナー担持体及び静電複写用無端ベルトを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナー担持体を構成するベース樹脂としてポリイミドを用いると共に、該ポリイミドよりも帯電列の上位の樹脂を摩擦帯電調整用ポリマーとして配合して用いたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明は、前記摩擦帯電調整用ポリマーは、ポリアミドイミドであることを特徴とする。
【００１９】
請求項３の発明は、上述のトナー担持体が無端ベルト形状に形成されて静電複写用無端ベルトとして利用されることを特徴とする。
【００２０】
【作用】
請求項１のように構成すれば、トナー担持体を構成するベース樹脂としてポリイミドを用いると共に、該ポリイミドよりも帯電列の上位の樹脂を摩擦帯電調整用ポリマーとして配合しているので、ポリイミドをベース樹脂とするトナー担持体の帯電列を上位方向に調整することができ、トナー担持体の摩擦帯電性が適正に保てる。また、この摩擦帯電調整剤は、ポリマーから構成されるので、表面に滲み出すことがない。これにより、長時間の使用によっても、トナーが固着することがなく、感光体表面のトナー付着量や帯電量が安定して、画像濃度の安定性が優れ、地肌部に汚れが生じたりすることがない。
【００２３】
請求項２のように構成すれば、トナー担持体の帯電列を上位方向に調整することができ、負帯電トナーを用いる場合に好適な摩擦帯電性を有するトナー担持体が得られる。
【００２６】
請求項３のように構成すれば、請求項１又は２に記載のトナー担持体は、無端ベルト状での使用に耐えるに十分な強力と電気的性質を有しているので、静電複写用に適した無端ベルト用トナー担持体が提供される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００２８】
図１は、一般的な画像形成装置の要部を示している。符号１は、ＯＰＣ（有機感光体）やＳｅなどの無機感光体からなる感光体１であり、無端ベルト状に形成されている。
【００２９】
この感光体１は、各種ローラ２により支持されて、矢印方向にエンドレスに回転されている。感光体１は、帯電部３により一様に帯電される。ついで、露光部４によりパターン状に露光され、これにより静電荷を有した静電画像が感光体１に形成される。現像部５では、正帯電トナーや負帯電トナーなどの帯電トナー６が、トナータンク７から現像ローラ５ａにより一定濃度を維持されつつ搬送される。このトナー６は、感光体１の表面と接触されることにより、感光体１の帯電電位に応じた量が感光体１の表面に付着（担持）される。これにより感光体１上に静電潜像がトナー像として可視像化される。このトナー像は、転写部８において、給紙部９から送給された紙９ａなどの被転写体に移動（転写）する。これにより紙９ａ上に像が形成される。図示を略す中間転写ベルトが介在されていてもよい。ついで、感光体１は、除電部１０により、感光体１上の残留電荷が消去され、ついで、クリーニング部１１により感光体１上に残ったトナー６がかき落とされて、次の複写に備える。
【００３０】
このような画像形成装置に用いられる本発明のトナー担持体は、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂などのベース樹脂に、抵抗制御剤としてカーボンブラックが配合され、摩擦帯電調整剤として、ベース樹脂とは帯電列が異なる摩擦帯電調整用ポリマーが配合されている。これらのポリマーの分子量は、通常１０００よりも大きい。
【００３１】
ベース樹脂としては、正帯電トナーや負帯電トナーとの関係で、帯電列が中間の位置に有る樹脂が好ましい樹脂として例示される。例えば、ポリイミドは、ポリイミドよりも帯電列の上位の樹脂と配合されることにより、負帯電トナーに適したトナー担持体を得ることができる。また、ポリイミドよりも帯電列の下位の樹脂と配合されることにより正帯電トナーに適したトナー担持体を得ることができる。これにより、ポリイミドの良好な物性を保持したままで、適度の導電性を有し、難燃性、強度、電気安定性の優れるトナー担持体が容易に得られる。
【００３２】
ポリイミド（ＰＩ）としては、繰り返し単位中にイミド結合を有する重合体、すなわち主鎖が酸イミド結合よりなる高分子化合物であり、熱可塑性ポリイミド、熱硬化性ポリイミドのどちらも用いられる。芳香族ポリイミドは、特に耐熱性に優れているので好ましく用いられる。このようなポリイミドは、全芳香族ポリアミド酸などのポリイミド前駆体から無端ベルト形状やフィルム形状などに成形後、熱処理などによりイミド閉環してポリイミドとしてもよい。
【００３３】
摩擦帯電調整用ポリマーとしては、ベース樹脂とは摩擦帯電が異なる、すなわち帯電列がポリイミドよりも上位のポリマー（高分子）が用いられる。ベース樹脂としてポリイミドを選択した場合の好ましい摩擦帯電調整用ポリマーとしては、ポリアミドイミドや全芳香族ポリアミドが例示される。
【００３４】
この摩擦帯電調整用ポリマーの選択は、ベース樹脂の選択、用いられるトナーの種類（担持樹脂の種類、電荷の極性など）、バイアス電圧などが考慮される。また、その配合量もとくには限定されないが、無端ベルトの物性を考慮すれば、一般的には、ベース樹脂の良好な物性を維持するように、全樹脂の重量の１重量％以上５０重量％程度以下の範囲から選ばれる。摩擦帯電調整用ポリマーをこの範囲で配合させることにより、ベース樹脂としてのポリイミドの良好な物性を保持しつつ、摩擦帯電性が改良できる。
【００３５】
ポリアミドイミド（ＰＡＩ）としては、例えば、芳香族ジイソシアネートとピロメリット酸二無水物の混合物を反応させたものが用いられる。ポリイミドと同様に、ポリアミドイミド前駆体から無端ベルト形状やフィルムなどの形状に成形後、熱処理することでイミド閉環させることによりポリアミドイミドを得てもよい。また、全芳香族ポリアミドとしては、例えば、芳香族ジアミンと酸クロリドとから得られたものが例示される。
【００３７】
これらの中には、所望の抵抗がでるように抵抗制御剤としてカーボンブラックなどの導電性の材料が配合される。
【００３８】
このトナー担持体は、無端ベルト形状に成型されて画像形成装置に利用される。無端ベルトへの成形方法は、とくに限定はない。例えば、ポリイミドなどの成型によく利用されるように、ポリイミド前駆体を溶解した溶液に抵抗制御剤、摩擦帯電調整用ポリマーなどの所望の配合剤を配合する。この配合溶液を適切な中空状の管状支持体の内面にコートする。溶媒を揮発させ、ついで熱処理することにより閉環反応などを完結させて、ポリイミドとする。これにより所望のポリイミドの無端ベルトを得ることができる。
【００３９】
ポリイミドから直接成形により無端ベルトとすることもできる。例えば、熱可塑性ポリイミドに所望の配合剤を配合し、押し出し加工やインフレーション加工のような塑性加工により無端ベルトを直接製造することもできる。また、フィルム（またはシート）を作成して、適宜接着などにより継ぎ合わせてもよい。ポリイミド樹脂の分散液を用いたり、ディッピング法により成型して無端ベルトとすることもできる。
【００４０】
（実施例）
以下に無端ベルトを作成した実施例により説明する。なお、以下の実施例では、各材料溶液は次の処方により、無端ベルトへの成型法は後述される成型法によった。
【００４１】
材料溶液処方：
Ｎｏ１ベルト：ポリイミド（ＰＩ）とポリアミドイミド（ＰＡＩ）とを固形分比（重量比）で７／３に配合
Ｎｏ２ベルト：ポリイミド（ＰＩ）と全芳香族ポリアミド（ＡＰＡ）とを固形分比（重量比）で７／３に配合
Ｎｏ３ベルト：ポリイミド（ＰＩ）とフッ素樹脂粒子（ＰＴＦＥ）とを固形分比（重量比）で９／１に配合
Ｎｏ４ベルト（比較例）：ポリイミド（ＰＩ）を単独使用
ポリイミド（ＰＩ）：全芳香族ポリアミド酸をＮＭＰに約２０重量％の濃度に溶解させたものを用いる。後述する方法により無端ベルト形状に成形後、３００°Ｃにて１時間熱処理することによりイミド閉環されてポリイミドとなる。
【００４２】
ポリアミドイミド（ＰＡＩ）：芳香族ジイソシアネートとピロメリット酸二無水物の混合物を反応させたものをＮＭＰに約２０重量％になるように溶解させたものを用いる。ポリイミドと同様に、無端ベルト形状に成形後、３００°Ｃで１時間熱処理することでイミド閉環させることによりポリアミドイミドとなる。
【００４３】
全芳香族ポリアミド（ＡＰＡ）：全芳香族ジアミンと酸クロリドを反応させたものをＮＭＰに溶解させ、２０重量％にしたものを用いる。
【００４４】
フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）：ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の微粉末を用いる。
【００４５】
これらの中には、所望の抵抗がでるように抵抗制御剤としてカーボンブラックが添加されている。
【００４６】
（無端ベルト成型）
無端ベルトへの成形方法は、内径φが１００ｍｍ、長さ２５０ｍｍの円筒を用意し、その円筒を２ｒｐｍの速度で回転させながら、その中に上述のＮｏ１〜Ｎｏ４の処方の材料溶液を投入する。投入後、円筒の回転速度を１０００ｒｐｍの上昇させつつ、温度を１５０°Ｃに上昇させて溶媒を揮発させる。指触にて乾燥された時点で回転を止め、ついで型を３００°Ｃの雰囲気に保持した炉中に１時間投入し、材料の閉環反応を完結させる。型を冷却後、円筒型内面から脱型させることにより、無端状のベルト（Ｎｏ１〜Ｎｏ４）を得る。
【００４７】
（摩擦帯電性の測定）
正帯電トナーとして飽和帯電量が１８μＣ／ｇのもの、負帯電トナーとして飽和帯電量が−２４μＣ／ｇのものを用い、各帯電トナーをペレット状に圧縮成型してトナーペレットを得た。このトナーペレットをトナー担持体としての各ベルト（Ｎｏ１〜Ｎｏ４）の表面にこすりつけ、トナーペレットの表面電位を測定し、結果を表１に示した。
【００４８】
【表１】

表１から明らかなように、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）を配合したＮｏ１ベルト及び全芳香族ポリアミド（ＡＰＡ）を配合したＮｏ２ベルトでは、トナー担持体が正極性に帯電され、トナーペレットは負極性に帯電されている。これは、ＰＡＩ及びＡＰＡが共にアミド結合を含み、帯電列の順位を上げているためと考えられる。また、用いたＡＰＡは、ＰＡＩに比較してアミド結合の濃度が高いので、トナーペレットを正極性に帯電させる力が強いものと思われる。
【００４９】
一方、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）の粒子を配合したＮｏ３ベルトでは、ポリイミド（ＰＩ）単独のＮｏ４ベルト（比較例）に比較して、トナー担持体が電荷を帯びて負極性に帯電され、トナーペレットは正極性に帯電されている。これは、電子吸引性のフッ素基を含むフッ素樹脂が摩擦帯電順位を下げているのでトナー担持体が負極性に帯電しやすくなったものと考えられる。
【００５０】
この表１から明らかなように、ベース樹脂としてのポリイミド（ＰＩ）は、小量の摩擦帯電列の異なる樹脂を配合させることにより、正帯電トナーや負帯電トナーの両帯電トナーに対しても、望みの帯電性を有するトナー担持体を得ることができると理解される。また、このときに添加される摩擦帯電調整用ポリマーの形態には関係なく、例えば粒子状であっても摩擦帯電調整効果があることがこの例から理解される。
【００５１】
（正帯電トナー転写性の評価）
Ｎｏ１〜Ｎｏ４ベルトを株式会社リコー社製の静電複写式画像形成装置（Ｐｒｅｔｅｒ５５０の正帯電トナー用改造機）の中間転写ベルトに組み込み、感光体から中間転写ベルトへ転写するときの一次転写バイアス電圧を−１４００Ｖ，中間転写ベルトから紙へ転写するときの二次転写バイアス電圧を−１０００Ｖにて繰り返し画像複写を行いベルト表面への正帯電トナーの固着の有無、及び画像評価を行った。結果を表２にまとめた。
【００５２】
【表２】

表２から明らかなように、Ｎｏ１〜Ｎｏ４ベルトのいずれのものでも、正帯電トナーの固着や融着といった異常現象は認められなかった。これにより、摩擦帯電調整剤としてポリマー（高分子）を用いれば、正帯電トナーの固着や融着といった異常現象ないことが理解できる。
【００５３】
画像評価では、Ｎｏ４ベルト（比較例）は、画像濃度が不足していた。これは、ポリイミド単独のＮｏ４ベルト（比較例）では、摩擦帯電性が不足しているためと考えられる。また、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）を配合したＮｏ１ベルト、全芳香族ポリアミド（ＡＰＡ）を配合したＮｏ２ベルトでは、いずれも転写抜けという異常画像となった。これは、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）を配合したＮｏ１ベルト、全芳香族ポリアミド（ＡＰＡ）を配合したＮｏ２ベルトでは、表１にも示したように、正帯電トナーが逆帯電されたために転写しにくくなったためと考えられる。
【００５４】
これに対して、フッ素樹脂を配合したＮｏ３ベルトは画像濃度も含めて良好な転写性を得ることができた。これは、フッ素樹脂の配合により、トナーの極性を変化させることなく、ポリイミド単独のＮｏ４ベルト（比較例）の欠点である、帯電電位の不足を摩擦帯電性の調整により補ったためと考えられる。
【００５５】
（負帯電トナー転写性の評価）
Ｎｏ１〜Ｎｏ４ベルトを株式会社リコー社製の静電複写式画像形成装置（Ｐｒｅｔｅｒ５５０）の中間転写ベルトに組み込み、一次転写バイアス電圧を＋１７００Ｖ、二次転写バイアス電圧を＋１２００Ｖにて繰り返し画像複写を行いベルト表面への負帯電トナーの固着の有無、及び画像評価を行った。結果を表３にまとめた。
【００５６】
【表３】

表３から明らかなように、Ｎｏ１〜Ｎｏ４ベルトのいずれのものでも、トナーの固着や融着といった異常現象は認められなかった。これにより、負帯電トナーを用いる場合においても、摩擦帯電調整剤としてポリマー（高分子）を用いれば、トナーの固着や融着といった異常現象ないことが理解できる。
【００５７】
画像評価では、比較例のポリイミド（ＰＩ）単独のＮｏ４ベルトでは転写抜けという現象が起きた。これは、Ｎｏ４ベルト（比較例）では、トナーが逆極性に帯電され、トナーが感光体から紙へ転写されにくくなり、転写抜けが起きたものと考えられる。
【００５８】
また、全芳香族ポリアミド（ＡＰＡ）を配合したＮｏ２ベルトでは、線画像のチリが発生し、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）を配合したＮｏ３ベルトでは、転写しないという異常現象となった。Ｎｏ２ベルトのＡＰＡ配合の場合の線画像チリの発生は、トナーが強く負極性に帯電された過ぎたために、トナーが静電反発したためと考えられる。また、Ｎｏ３ベルトのＰＴＦＥ配合のものでは、トナーが逆極性に帯電されるので、トナーが感光体から紙へ転写されにくくなり、転写しないという現象が起きたものと考えられる。
【００５９】
これに対して、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）を配合したＮｏ１ベルトでは、良好な転写性を得ることができた。これは、Ｎｏ１ベルトのように、ＰＡＩを所定量配合すれば、トナー担持体の摩擦帯電性が負帯電トナーに適して調整され、負帯電トナーに適したトナー担持体が得られたためと考えられる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、トナー担持体を構成するベース樹脂としてポリイミドを用いると共に、該ポリイミドよりも帯電列の上位の樹脂を摩擦帯電調整用ポリマーとして配合しているので、ポリイミドをベース樹脂とするトナー担持体の帯電列を上位方向に調整することができ、トナー担持体の摩擦帯電性が適正に保てる。また、この摩擦帯電調整剤は高分子であるので、表面に滲み出しにくい。これにより、長時間の使用によっても、トナーが固着することがなく、感光体表面のトナー付着量や帯電量が安定して、画像濃度の安定性が優れ、地肌部に汚れが生じたりすることがない。
【００６３】
請求項２の発明によれば、負帯電トナーを用いる場合に好適な摩擦帯電性を有するトナー担持体が得られる。
【００６６】
請求項３の発明によれば、静電複写用に適した無端ベルト用トナー担持体が提供される。このトナー担持体は、無端ベルト状での使用に耐えるに十分な強力と電気的性質を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な画像形成装置の要部構成図である。
【符号の説明】
１無端ベルト状感光体
２ローラ
３帯電部
４露光部
５現像部
５ａ現像ローラ
６帯電トナー
７トナータンク
８転写部
９紙（被転写体）
１０除電部
１１クリーニング部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrostatic copying toner carrier and an electrostatic copying endless belt used in an electrostatic copying image forming apparatus as an intermediate transfer belt.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an electrostatic copying image forming apparatus using toner is used in an electrophotographic copying machine, a printer, a facsimile, or a complex machine of these.
[0003]
In this electrostatic copying image forming apparatus, the surface of the photoreceptor is irradiated with light in a pattern to form an electrostatic image having an electrostatic charge in the pattern (exposure process). Next, a negatively charged or positively charged toner (negatively charged toner or positively charged toner) is conveyed onto the surface of the photoreceptor while maintaining a constant density by a developing roller. The toner is brought into contact with the photosensitive member to adhere to the photosensitive member (toner moving step), and the electrostatic latent image is visualized on the photosensitive member (developing step). Next, the toner image is transferred to a transfer medium such as paper (toner moving step) to form an image (transfer step).
[0004]
In these toner moving steps, the toner moves from the developing roller to the photoconductor, and from the photoconductor to the transfer target such as an intermediate transfer belt or paper. During this time, a bias voltage is applied to the developing roller, the photoconductor and the like, and the movement of the toner is electrostatically controlled by this bias voltage. In these toner movements, the developing roller, the photoconductor, and the like function as a toner carrier that carries toner.
[0005]
Such a toner carrier is required to have appropriate electrical conductivity, excellent electrical stability, flame retardancy, and the like. Furthermore, when these toner carriers are used as endless belts, it is required to have excellent mechanical properties such as strength. From this point of view, an endless belt-like toner carrier composed of a material in which a fluororesin, a polyimide resin, or the like is used as a base resin and carbon black or the like as an electric resistance control agent is blended with the resin has been studied.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the toner moving step, contact frictional charging occurs due to contact between the toner and the toner carrier. Here, in the toner carrier having a fluororesin as a base resin, the fluororesin charge train is extremely low, so that the toner is positively charged by contact friction with the toner.
[0007]
For example, when a negatively charged toner is used as the toner, the negatively charged toner is reversely charged to a positive polarity having a reverse polarity due to frictional charging with the toner carrier. As a result, when the toner carrying member is used as the photosensitive member, the positively and reversely charged toner adheres to the surface of the photosensitive member and causes contamination (ground contamination) of the transfer target.
Further, when a positively charged toner is used as the toner, the positively charged toner is further strongly charged with positive polarity due to frictional charging with the toner carrier, and the charge potential is greatly increased. As a result, when the toner carrier is used as the photosensitive member, the charging potential of the positively charged toner is high, so that the bias voltage of the photosensitive member is insufficient in the transfer process, resulting in poor transfer from the photosensitive member to the transfer target. Will wake up.
[0008]
On the other hand, in the case of polyimide, since the charge train is lower than that of the fluororesin, when the negatively charged toner is used as the toner, the negatively charged toner is reversely charged. As a result, when the toner carrying member is used as the photosensitive member, the positively and reversely charged toner adheres to the surface of the photosensitive member and causes contamination (ground contamination) of the transfer target.
[0009]
Further, when a positively charged toner is used as the toner, the charged potential of the positively charged toner is lowered, which causes insufficient density in the transfer process.
[0010]
For this reason, it is desired that the toner carrier has an appropriate triboelectric charging property, and a triboelectric charge adjusting agent such as a surfactant or a quaternary ammonium salt is blended in these base resins.
[0011]
However, these conventional triboelectric charge control agents reduce the mechanical and electrical properties of the base resin. In addition, when these toner carriers are used as a photosensitive member for a long period of time, the friction charge adjusting agent may ooze out on the surface of the photosensitive member, and the toner may adhere to the friction charge adjusting agent. It sticks. As a result, the toner adhesion amount and the charge amount on the surface of the photosensitive member are not stable, so that the stability of the image density is lowered and the background portion is soiled.
[0012]
Accordingly, an object of the present invention has been made in view of the above-described problems. By providing a toner carrier that does not cause toner to adhere, the stability of image density is excellent, and the background portion is stained. An electrostatic copying toner carrier and an electrostatic copying endless belt are provided.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 uses polyimide as a base resin constituting the toner carrier , and blends a resin higher in the charge train than the polyimide as a polymer for adjusting triboelectric charge . It is characterized by that.
[0016]
The invention of claim 2 is characterized in that the triboelectric charge adjusting polymer is polyamideimide.
[0019]
According to a third aspect of the present invention, the toner carrier is formed in an endless belt shape and used as an endless belt for electrostatic copying.
[0020]
[Action]
According to the first aspect of the present invention, polyimide is used as the base resin that constitutes the toner carrier, and a resin higher in the charge train than the polyimide is blended as the triboelectric charge adjusting polymer. The charge train of the toner carrier used as the resin can be adjusted in the upper direction, so that the triboelectric charging property of the toner carrier can be maintained appropriately. Moreover, since this triboelectric charge control agent is comprised from a polymer, it does not ooze out to the surface. As a result, the toner does not stick even after long-term use, the toner adhesion amount and the charge amount on the surface of the photoconductor are stable, the image density is excellent, and the background portion is stained. There is no.
[0023]
According to the second aspect of the present invention, the charge train of the toner carrier can be adjusted in the upper direction, and a toner carrier having a frictional charging property suitable for using negatively charged toner can be obtained.
[0026]
According to the third aspect of the present invention, since the toner carrier according to the first or second aspect has sufficient strength and electrical properties to withstand the use of an endless belt, An endless belt toner carrier suitable for the above is provided.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0028]
FIG. 1 shows a main part of a general image forming apparatus. Reference numeral 1 denotes a photoreceptor 1 made of an inorganic photoreceptor such as OPC (organic photoreceptor) or Se, and is formed in an endless belt shape.
[0029]
The photoreceptor 1 is supported by various rollers 2 and is rotated endlessly in the direction of the arrow. The photoreceptor 1 is uniformly charged by the charging unit 3. Next, exposure is performed in a pattern by the exposure unit 4, whereby an electrostatic image having an electrostatic charge is formed on the photoreceptor 1. In the developing unit 5, charged toner 6 such as positively charged toner or negatively charged toner is conveyed from the toner tank 7 while being maintained at a constant density by the developing roller 5 a. When the toner 6 is brought into contact with the surface of the photoconductor 1, an amount corresponding to the charging potential of the photoconductor 1 is attached (carried) to the surface of the photoconductor 1. As a result, the electrostatic latent image is visualized as a toner image on the photoreceptor 1. The toner image is transferred (transferred) to a transfer medium such as paper 9 a fed from the paper supply unit 9 in the transfer unit 8. As a result, an image is formed on the paper 9a. An intermediate transfer belt (not shown) may be interposed. Next, in the photosensitive member 1, the residual charge on the photosensitive member 1 is erased by the neutralization unit 10, and then the toner 6 remaining on the photosensitive member 1 is scraped off by the cleaning unit 11 to prepare for the next copy.
[0030]
In the toner carrier of the present invention used in such an image forming apparatus, carbon black is blended as a resistance control agent in a base resin such as polyimide resin or fluororesin, and the base resin is a charge train as a triboelectric charge adjusting agent. Are mixed with polymers for adjusting triboelectric charge. The molecular weight of these polymers is usually greater than 1000.
[0031]
As the base resin, a resin having a charged column at an intermediate position in relation to positively charged toner and negatively charged toner is exemplified as a preferable resin. For example, polyimide is blended with a resin higher in the charge column than polyimide, whereby a toner carrier suitable for negatively charged toner can be obtained. In addition, a toner carrier suitable for positively charged toner can be obtained by blending with a resin lower in the charge train than polyimide. As a result, it is possible to easily obtain a toner carrier having appropriate electrical conductivity and excellent flame retardancy, strength, and electrical stability while maintaining good physical properties of polyimide.
[0032]
Polyimide (PI) is a polymer having an imide bond in a repeating unit, that is, a polymer compound whose main chain is an acid imide bond, and both thermoplastic polyimide and thermosetting polyimide are used. Aromatic polyimide is preferably used because it is particularly excellent in heat resistance. Such a polyimide may be formed into a polyimide by forming a polyimide precursor such as wholly aromatic polyamic acid into an endless belt shape or a film shape and then closing the imide by heat treatment or the like.
[0033]
As the polymer for adjusting the triboelectric charge, a polymer (polymer) having a triboelectric charge different from that of the base resin, that is, a higher charge column than the polyimide is used. Preferable examples of the triboelectric charge adjusting polymer when polyimide is selected as the base resin include polyamideimide and wholly aromatic polyamide.
[0034]
The selection of the polymer for adjusting the triboelectric charging takes into consideration the selection of the base resin, the type of toner used (type of the supporting resin, charge polarity, etc.), bias voltage, and the like. Further, the blending amount is not particularly limited, but in consideration of the physical properties of the endless belt, generally, 1% by weight to 50% by weight of the total resin weight is maintained so as to maintain good physical properties of the base resin. It is selected from the range below about. By blending the triboelectric charge adjusting polymer in this range, the triboelectric chargeability can be improved while maintaining good physical properties of the polyimide as the base resin.
[0035]
As the polyamideimide (PAI), for example, a reaction product of a mixture of aromatic diisocyanate and pyromellitic dianhydride is used. Similarly to polyimide, a polyamideimide may be obtained by forming a polyamideimide precursor into a shape such as an endless belt or a film and then heat-treating it to cause imide ring closure. Examples of wholly aromatic polyamides include those obtained from aromatic diamines and acid chlorides.
[0037]
In these, a conductive material such as carbon black is blended as a resistance control agent so that a desired resistance is obtained.
[0038]
This toner carrier is molded into an endless belt shape and used in an image forming apparatus. The method for forming the endless belt is not particularly limited. For example, a desired compounding agent such as a resistance control agent or a triboelectric charge adjusting polymer is blended in a solution in which a polyimide precursor is dissolved so as to be often used for molding polyimide or the like. This compounded solution is coated on the inner surface of a suitable hollow tubular support. The solvent is volatilized, followed by heat treatment to complete the ring closure reaction and the like to obtain polyimide. As a result, a desired polyimide endless belt can be obtained.
[0039]
An endless belt can also be formed by direct molding from polyimide. For example, a desired compounding agent can be blended with thermoplastic polyimide, and an endless belt can be directly produced by plastic processing such as extrusion processing or inflation processing. Moreover, a film (or sheet) may be prepared and joined together by bonding or the like as appropriate. An endless belt can also be formed by using a dispersion of a polyimide resin or molding by a dipping method.
[0040]
(Example)
Hereinafter, an example in which an endless belt is produced will be described. In the following examples, each material solution was formulated according to the following formulation, and the molding method to the endless belt was based on the molding method described later.
[0041]
Material solution formula:
No. 1 belt: Polyimide (PI) and polyamide-imide (PAI) are blended to 7/3 in a solid content ratio (weight ratio) No. 2 belt: Polyimide (PI) and wholly aromatic polyamide (APA) are in a solid content ratio (weight) Ratio) 7/3 blended No. 3 belt: polyimide (PI) and fluororesin particles (PTFE) blended to 9/1 solid content ratio (weight ratio) No. 4 belt (comparative example): polyimide (PI) alone Polyimide (PI) used: A wholly aromatic polyamic acid dissolved in NMP at a concentration of about 20% by weight is used. After forming into an endless belt shape by the method described later, the imide is closed by heat treatment at 300 ° C. for 1 hour to become polyimide.
[0042]
Polyamideimide (PAI): A solution obtained by reacting a mixture of an aromatic diisocyanate and pyromellitic dianhydride and dissolving it in NMP so as to be about 20% by weight is used. Similar to polyimide, after forming into an endless belt shape, it is heat treated at 300 ° C. for 1 hour to cause imide ring closure to form polyamideimide.
[0043]
Totally aromatic polyamide (APA): A product obtained by reacting a wholly aromatic diamine and acid chloride is dissolved in NMP to a concentration of 20% by weight.
[0044]
Fluororesin (PTFE): A fine powder of polytetrafluoroethylene (PTFE) is used.
[0045]
Among these, carbon black is added as a resistance control agent so that a desired resistance can be obtained.
[0046]
(Endless belt molding)
As a method for forming an endless belt, a cylinder having an inner diameter φ of 100 mm and a length of 250 mm is prepared, and the material solution having the above-mentioned formulations No. 1 to No. 4 is put into the cylinder while rotating the cylinder at a speed of 2 rpm. After charging, the solvent is volatilized by increasing the temperature to 150 ° C. while increasing the rotation speed of the cylinder by 1000 rpm. When it is dried by touch, the rotation is stopped, and then the mold is placed in a furnace maintained at 300 ° C. for 1 hour to complete the ring-closing reaction of the material. After the mold is cooled, the endless belt (No. 1 to No. 4) is obtained by removing the mold from the inner surface of the cylindrical mold.
[0047]
(Measurement of triboelectric charging)
Using positively charged toners with a saturated charge amount of 18 μC / g and negatively charged toners with a saturated charge amount of −24 μC / g, each charged toner was compression molded into pellets to obtain toner pellets. The toner pellets were rubbed against the surface of each belt (No. 1 to No. 4) as a toner carrier, and the surface potential of the toner pellets was measured. The results are shown in Table 1.
[0048]
[Table 1]

As is apparent from Table 1, in the No. 1 belt compounded with polyamideimide (PAI) and the No. 2 belt compounded with wholly aromatic polyamide (APA), the toner carrier is charged positively and the toner pellet is negatively charged. Has been. This is presumably because PAI and APA both contain an amide bond, raising the rank of the charged column. In addition, since the used APA has a higher amide bond concentration than PAI, it seems to have a strong ability to charge the toner pellets positively.
[0049]
On the other hand, in the No. 3 belt in which particles of fluororesin (PTFE) are blended, the toner carrier is charged and negatively charged as compared with the No. 4 belt (comparative example) of polyimide (PI) alone, and the toner pellets are It is charged positively. This is presumably because the fluororesin containing an electron-withdrawing fluorine group lowers the triboelectric charge order, so that the toner carrier is easily charged to a negative polarity.
[0050]
As is clear from Table 1, polyimide (PI) as the base resin can be used for both positively charged toners and negatively charged toners by blending a small amount of resin with different triboelectric charge trains. It is understood that a toner carrier having a desired chargeability can be obtained. Further, it can be understood from this example that the triboelectric charge adjusting polymer added at this time has a triboelectric charge adjusting effect even in the form of particles, for example.
[0051]
(Evaluation of positively charged toner transferability)
The primary transfer bias voltage when the No. 1 to No. 4 belt is incorporated into the intermediate transfer belt of the electrostatic copying image forming apparatus (Pretarred toner remodeling machine manufactured by Ricoh Co., Ltd.) and transferred from the photoreceptor to the intermediate transfer belt. The image was repeatedly copied at -1400 V and the secondary transfer bias voltage when transferring from the intermediate transfer belt to the paper at -1000 V, and the presence or absence of the positively charged toner on the belt surface was evaluated, and the image was evaluated. The results are summarized in Table 2.
[0052]
[Table 2]

As apparent from Table 2, in any of the No. 1 to No. 4 belts, no abnormal phenomenon such as fixing or fusing of the positively charged toner was observed. Accordingly, it can be understood that when a polymer (polymer) is used as the frictional charge adjusting agent, there is no abnormal phenomenon such as fixing or fusing of the positively charged toner.
[0053]
In image evaluation, the image density of the No. 4 belt (comparative example) was insufficient. This is presumably because the No. 4 belt (comparative example) made of polyimide alone has insufficient triboelectric chargeability. Moreover, in the No. 1 belt compounded with polyamideimide (PAI) and the No. 2 belt compounded with wholly aromatic polyamide (APA), both images were abnormal images of transfer failure. This is because the No1 belt blended with polyamideimide (PAI) and the No2 belt blended with wholly aromatic polyamide (APA) are not easily transferred because the positively charged toner is reversely charged as shown in Table 1. It is thought that it was because of.
[0054]
On the other hand, the No. 3 belt blended with the fluororesin was able to obtain good transferability including the image density. This is presumably because the lack of charging potential, which is a drawback of the polyimide-only No. 4 belt (comparative example), was compensated by adjusting the triboelectric charging property without changing the polarity of the toner by blending the fluororesin.
[0055]
(Evaluation of negatively charged toner transferability)
The No. 1 to No. 4 belts are incorporated into the intermediate transfer belt of an electrostatic copying image forming apparatus (Preter 550) manufactured by Ricoh Co., Ltd., and the image is repeatedly copied with a primary transfer bias voltage of +1700 V and a secondary transfer bias voltage of +1200 V. The presence or absence of negatively charged toner on the surface and image evaluation were performed. The results are summarized in Table 3.
[0056]
[Table 3]

As apparent from Table 3, in any of the No. 1 to No. 4 belts, abnormal phenomena such as toner fixation and fusion were not observed. Accordingly, even when a negatively charged toner is used, it can be understood that if a polymer (polymer) is used as the triboelectric charge adjusting agent, there is no abnormal phenomenon such as toner fixation and fusion.
[0057]
In the image evaluation, the phenomenon of transfer omission occurred in the comparative example polyimide (PI) No. 4 belt. This is presumably because, in the No. 4 belt (comparative example), the toner is charged with a reverse polarity, the toner becomes difficult to transfer from the photoconductor to the paper, and transfer omission occurs.
[0058]
Further, in the No. 2 belt blended with wholly aromatic polyamide (APA), dust of the line image was generated, and in the No. 3 belt blended with fluororesin (PTFE), an abnormal phenomenon that the image was not transferred occurred. The generation of the line image dust in the case of the No. 2 belt with the APA is considered to be because the toner was electrostatically repelled because the toner was too negatively charged. Further, in the case of the No. 3 belt PTFE blend, the toner is charged with a reverse polarity, so that it is considered that the toner is not easily transferred from the photoconductor to the paper and does not transfer.
[0059]
On the other hand, with the No. 1 belt blended with polyamideimide (PAI), good transferability could be obtained. This is thought to be because, when a predetermined amount of PAI is blended as in the No. 1 belt, the triboelectric chargeability of the toner carrier is adjusted appropriately for the negatively charged toner, and a toner carrier suitable for the negatively charged toner is obtained. .
[0060]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, polyimide is used as the base resin that constitutes the toner carrier, and the resin in the upper charge column than the polyimide is blended as the triboelectric charge adjusting polymer. Therefore, the charge train of the toner carrier using polyimide as a base resin can be adjusted in the upper direction, and the triboelectric charging property of the toner carrier can be maintained appropriately. Moreover, since this triboelectric charge adjusting agent is a polymer, it is difficult to ooze out to the surface. As a result, the toner does not stick even after a long period of use, the toner adhesion amount and the charge amount on the surface of the photoreceptor are stable, the image density is excellent, and the background portion is stained. There is no.
[0063]
According to the second aspect of the present invention, a toner carrier having triboelectric chargeability suitable for the case of using negatively charged toner can be obtained.
[0066]
According to the invention of claim 3 , an endless belt toner carrier suitable for electrostatic copying is provided. This toner carrier has sufficient strength and electrical properties to withstand the use of an endless belt.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a main part configuration diagram of a general image forming apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Endless belt-like photoreceptor 2 Roller 3 Charging part 4 Exposure part 5 Developing part 5a Developing roller 6 Charged toner 7 Toner tank 8 Transfer part 9 Paper (to-be-transferred body)
10 Neutralizing unit 11 Cleaning unit

Claims

A toner carrier for electrostatic copying , wherein polyimide is used as a base resin constituting the toner carrier , and a resin higher in the charge train than the polyimide is blended as a polymer for adjusting triboelectric charge .

The triboelectric charge adjustment polymer electrostatic copying toner carrying member according to claim 1, wherein the polyamide-imide.

An endless belt for electrostatic copying, wherein the toner carrier according to claim 1 or 2 is formed in an endless belt shape.