JP4233691B2

JP4233691B2 - Developer carrying member and image forming apparatus

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Publication number: JP4233691B2
Application number: JP20568399A
Authority: JP
Inventors: 徳男岡田; 光治高木; 利晃荒井
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2019-07-21
Also published as: JP2001034062A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像剤担持体及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置において、静電潜像を保持した感光体や紙等の画像形成体に現像剤を供給して、該画像形成体表面に可視像を形成させるための現像剤担持体であって、画像むらのない高品質の画像を与え、かつ長期使用における特性変化が小さく耐久性に優れた現像剤担持体、及びそれ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、複写機やプリンター等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等の画像形成体に一成分トナー（現像剤）を供給し、該トナーを潜像に付着させて可視化する画像形成方法として、加圧現像法が知られている（米国特許第３１５２０１２号明細書、同第３７３１１４６号明細書等）。
この加圧現像法は、トナーを担持したトナー担持体（現像剤担持体）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、このため上記トナー担持体を導電性と弾性を有する導電性弾性体で形成することが必要である。
すなわち、この加圧現像法では、例えば図２に示すように、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、これらトナー担持体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により均一な薄膜に整えられる。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、ここで紙等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６表面に残存するトナーを除去するようになっている。
【０００３】
このような加圧現像法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、このため、図１の概略断面図に示すように、金属等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，アクリロニトリルブタジエンゴム，エチレンプロピレンゴム，ポリウレタンゴム等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、画像形成体６及び成層ブレード８との摩擦力制御のために、あるいは弾性体による画像形成体の汚染防止などのために、樹脂等からなる被覆層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線飛翔せしめて、画像を形成させる画像形成法も提案されている。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、これを画像形成体上に飛翔させて現像を行い、画像を形成させる方法も提案されている（特開昭５８−１１６５５９号公報）。
【０００４】
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、あるいは画像形成体，成層ブレード，制御電極等の他の部材との摩擦力低減などのために、樹脂等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、現像剤担持体は、現像剤担持体上に保持した現像剤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、現像担持体全体の抵抗値は１０⁶〜１０¹¹Ω程度となっている。そして多くの場合、抵抗の調整を容易にするために、導電性弾性層の固有抵抗を低抵抗とし、樹脂からなる被覆層の固有抵抗を高抵抗としている。その際、被覆層の固有抵抗の調整は、被覆層を形成する樹脂にカーボンや金属酸化物等の導電性粉体を含有せしめることにより行っている。
本発明者らは、これまでに、メラミン樹脂，フェノール樹脂，アルキッド樹脂，フッ素樹脂，ポリアミド樹脂等の樹脂を被覆層に用いた現像剤担持体を、摩擦や画像を改良し得る現像剤担持体として提案してきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近に至って、プリンターなどが高速化されたり、微細画像が要求されたり、あるいはカラー画像化されたりすることにより、画像形成に対する要求が厳しくなり、従来の現像剤担持体では対応できない種々の問題が顕在化してきた。すなわち、現像剤担持体をプリンターなどに組み込み、長期間使用し、印刷枚数が増加した場合、白地画像において画像のかぶりが発生し、黒画像において濃度低下ムラが発生するなどの問題が顕在化してきた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、長期間使用しても白地画像におけるかぶり、黒画像における濃度低下ムラなどの画像不良が発生しない、耐久性に優れた現像剤担持体及びそれを装着し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。
【０００６】
【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得る現像剤担持体について鋭意研究を行った結果、下記の知見を得た。すなわち、上述した白地画像のかぶりや黒画像の濃度低下ムラは、現像剤担持体を長期使用した場合に、現像剤担持体と、現像剤、現像剤塗布用ローラあるいは成層ブレード等との摩擦により、現像剤担持体表面被覆層が摩耗したり、被覆層表面に多量の現像剤フィルミングが生じたりし、その結果、現像剤担持体の表面が変化して、現像剤の帯電量が低下することにより発生することを見出した。そして、本発明者らは、さらに研究を進めた結果、導電性弾性層の表面に、特定範囲の固有抵抗を有する導電性粉体を適量含有する樹脂からなる被覆層を設けた現像剤担持体が、長期耐久性に優れ、かつ高品質の画像を形成し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、表面に現像剤を担持してその薄膜を形成し、この状態で画像形成体に接触又は近接して、該画像形成体表面に該現像剤を供給することにより、画像形成体表面に可視画像を形成させる現像剤担持体において、現像剤担持体が、導電性弾性層の表面に、樹脂１００重量部及び７０重量部を超え２００重量部以下の１０⁰〜１０⁵Ω・ｃｍの導電性粉体を含有する材料からなる被覆層を有するものであることを特徴とする現像剤担持体を提供するものである。
また、本発明は、現像剤担持体が装着されてなり、かつ現像剤担持体の表面に現像剤を担持してその薄膜を形成し、この現像剤担持体を画像形成体に接触又は近接させて、該画像形成体表面に現像剤を供給することにより、画像形成体表面に可視画像を形成させる画像形成装置において、現像剤担持体として、上記現像剤担持体を用いたことを特徴とする画像形成装置を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の現像剤担持体は、図１に示すように、良導電性シャフト２の外周に導電性弾性層３が形成され、導電性弾性層３の表面に被覆層４を形成したものである。シャフト２としては、良好な導電性を有するものであればいずれのものも使用し得るが、通常は、金属製の中実体からなる芯金や内部を中空にくりぬいた金属製円筒体等の金属製シャフトが用いられる。
上記導電性弾性層３には、適当なゴム材料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、ゴム材料としては、特に制限はなく、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，エピクロルヒドリンゴム等が挙げられ、これらは一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いることができるが、これらの中で、特にブタジエンゴム，エチレンプロピレンゴム及びウレタンゴムから選ばれる一種又は二種以上の混合物が好ましい。
【０００８】
一方、これらのゴム材料に添加される導電剤は、イオン導電剤と電子導電剤とがあり、前者の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，ラウリルトリメチルアンモニウム等のドデシルトリメチルアンモニウム，ヘキサデシルトリメチルアンモニウム，ステアリルトリメチルアンミニウム等のオクタデシ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，変性脂肪族ジメチルエチルアンモニウム等の過塩素酸塩，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，アルキル硫酸塩，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，カルシウム，マグネシウム等のアルカリ金属又は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等の導電性カーボンブラック；ＳＡＦ，ＩＳＡＦ，ＨＡＦ，ＦＥＦ，ＧＰＦ，ＳＲＦ，ＦＴ，ＭＴ等のゴム用カーボンブラック；酸化処理を施したインク用カーボンブラック，熱分解カーボンブラック，グラファイト；酸化スズ，酸化チタン，酸化亜鉛等の導電性金属酸化物；ニッケル，銅等の金属などの粉末が挙げられる。
【０００９】
これらの導電剤は一種用いてもよく、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されるものではないが、イオン導電剤の場合、上記ゴム材料１００重量部に対して、0.０１〜５重量部、好ましくは0.０５〜２重量部の範囲とすることができ、電子導電剤の場合、１〜５０重量部、好ましくは５〜４０重量部の範囲とすることができる。
この導電剤添加量の調整により、導電性弾性層の固有抵抗値を、１０³〜１０¹²Ω・ｃｍ、特に１０⁴〜１０⁸Ω・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、上記導電剤以外に必要に応じ、従来公知の充填剤，架橋剤など、その他のゴム用添加剤を適宜添加することができる。
この導電性弾性層の硬度は、アスカーＣ型で４０〜８０°、特に５０〜７５°の範囲とすることが好ましい。この硬度が８０°を超えると現像剤担持体が硬くなり、画像形成等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恐れがある上、現像剤に損傷を与えて画像形成体や成層ブレードへのトナー固着などが発生して、画像不良が生じる原因となる。逆に低硬度になりすぎると、画像形成体や成層ブレードとの摩擦が大きくなり、ジッター等の画像不良が発生する恐れがある。
【００１０】
導電性弾性層は、画像形成体や成層ブレード等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。特にポリウレタンゴムは、この圧縮永久歪みを小さく設計できるので、特に好ましい。
また、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とすることが好ましい。この平均粗さが１５μｍＲｚを超えると現像剤担持体の表面を形成する被覆層を厚く形成する必要があり、その結果、現像剤担持体表面が硬くなり、現像剤に損傷を与えて画像形成体や成層ブレードへの現像剤固着などが発生して、画像不良となるので好ましくない。また、Ｒｚが小さすぎると該被覆層を形成したときに、現像剤担持体の表面のＲｚが小さくなりすぎ、現像剤担持量が少なくなり画像濃度が低下する恐れが生じる。
なお、この表面粗さは、表面粗さ計「サーフコム５９０Ａ」（東京精密社製）を用いて、円周方向に測定長さ2.４ｍｍ、測定速さ0.３ｍｍ／秒、カットオフ波長0.８ｍｍでローラのシャフト方向及び円周方向で偏りがないように３００箇所以上測定して求めた値である（以下においても同様）。
【００１１】
本発明の現像剤担持体においては、現像剤に対する帯電性や付着性の制御のために、画像形成体や成層ブレードなどとの摩擦力低減のために、あるいは、弾性体による画像形成体の汚染防止などのために、上記導電性弾性層の表面に樹脂等からなる被覆層が設けられている。この被覆層は、ガラス転移点が１０℃以下の樹脂を含有する材料で形成することが好ましく、この樹脂のガラス転移点は−５０〜０℃であることが特に好ましい。ガラス転移点が１０℃を超え４０℃以下の樹脂を用いると、使用環境温度によって被覆層の物理的特性が大きく変化し、現像剤の搬送量及び帯電量がばらついてしまう恐れがある。また、ガラス転移点が４０℃を超える樹脂を用いると、被覆層が脆くなるため、導電性弾性層の変形に追従することができず、このため被覆層が割れやすくなる。
また、被覆層の動的弾性率Ｅ’は１０⁷〜１０^9.8ｄｙｎ／ｃｍ²であることが好ましく、特に好ましくは１０⁸〜１０^9.6ｄｙｎ／ｃｍ²である。被覆層の損失正接ｔａｎδは0.７以下であることが好ましく、特に好ましくは0.０５〜0.５である。ここで、損失正接ｔａｎδとは、（サンプルに応力を与えた際の）動的弾性率Ｅ’に対する動的損失Ｅ”の比をいう。
被覆層の動的弾性率Ｅ’が１０⁷〜１０^9.8ｄｙｎ／ｃｍ²で、かつ損失正接ｔａｎδが0.７以下であると、耐久印刷時に現像剤のフィルミングや被覆層の割れが発生せず、現像剤担持体を長期間使用した場合に、白地画像における画像のかぶりを防止することができ、黒ベタ画像において濃度不足が生じることなく、かつ画像ノイズの発生を防止することができる。
【００１２】
本発明に係る被覆層の形成に用いる樹脂としては、架橋性樹脂等が挙げられる。ここで、架橋性樹脂とは、熱，触媒，空気（酸素），湿気（水），電子線などにより自己架橋する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する樹脂をいう。
このような架橋性樹脂の例としては、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，不飽和基等の反応基を持つフッ素樹脂，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，ウレタン樹脂，ポリエステル樹脂，ポリビニルアセタール樹脂，エポキシ樹脂，ポリエーテル樹脂，アミノ樹脂，尿素樹脂，アクリル樹脂，アクリル変性シリコーン樹脂，スチレンブタジエン樹脂等及びこれらの混合物が挙げられる。
これらの中で、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，ウレタン樹脂，ポリエステル樹脂，ポリビニルアセタール樹脂，エポキシ樹脂，アクリル樹脂，アクリル変性シリコーン樹脂，スチレンブタジエン樹脂及びこれらの混合物が好ましく、特にアルキッド樹脂，フェノール樹脂，メラミン樹脂，ポリエステル樹脂，アクリル樹脂，アクリル変性シリコーン樹脂，スチレンブタジエン樹脂及びこれらの混合物が、現像剤の帯電能、現像剤に対する非汚染性、他の部材との摩擦力低減、画像形成体に対する非汚染性などの点から好適である。
【００１３】
上記触媒としては、例えば過酸化物やアゾ化合物などのラジカル触媒，酸触媒，塩基性触媒などが挙げられる。また、上記架橋剤としては、は水酸基，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，不飽和基等の反応基を１分子中に２個以上もつ分子量１０００以下の化合物、好ましくは分子量５００以下の化合物であり、例えば、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等が挙げられる。
本発明に係る被覆層は、溶剤に対する不溶率が７０重量％以上のものが好ましく、この不溶率が７０重量％未満では、長期間の放置により、画像形成体や成層ブレードなど、トナー担持体と接触している部材の圧接痕ができ、その結果、画像に黒横線などの不具合が生じる恐れがある。特に、溶剤不溶率が８０重量％以上のものが好適である。
【００１４】
本発明に係る被覆層は、上記架橋性樹脂等を主成分とするものであるが、その他に、現像剤への帯電能のさらなる向上、他の部材との摩擦力低減や導電性付与等の目的で、荷電制御剤，滑材，導電剤、その他の樹脂等の種々の添加剤を含有させることができる。
本発明の現像剤担持体においては、このような被覆層の抵抗を、導電性弾性層の抵抗より高くすることが、現像剤担持体の抵抗を調整する上で好ましく、この被覆層の好ましい固有抵抗値は１０⁷〜１０¹⁶Ω・ｃｍの範囲であり、特に１０⁹〜１０¹⁴Ω・ｃｍの範囲が好ましい。被覆層の固有抵抗をこのような範囲とするには、樹脂１００重量部及び７０重量部を超え２００重量部以下の１０⁰〜１０⁵Ω・ｃｍの導電性粉体を含有する材料で被覆層を形成することにより達成できる。導電性粉体の固有抵抗は、好ましくは１０⁰〜１０³Ω・ｃｍであり、樹脂１００重量部に対する導電性粉体の含有量は、好ましくは８０〜１７０重量部である。
固有抵抗が１０⁵Ω・ｃｍを超える導電性粉体を用いると、被覆層の固有抵抗が高くなりすぎ、所望の固有抵抗を得るためには導電性粉体量が過剰となるので、被覆層が脆くなり、使用時に被覆層が割れることがある。また、１０⁰Ω・ｃｍ未満の導電性粉体を用いると、現像剤担持体を長期間使用した場合、被覆層が摩耗して導電性粉体が表面に露出し、このため、被覆層の表面抵抗が著しく低下し、現像剤担持体上の現像剤の帯電量が不足し、白地画像のかぶりや黒画像の濃度低下ムラなどの画像不良の原因となり、本発明の目標が達成されない。
このような導電性粉体として具体的には、硫酸バリウム表面に酸化スズ系導電層が形成されたパストランＴＹＰＥ−IV４４１０Ｂ［三井金属鉱業株式会社製，２×１０Ω・ｃｍ］やパストランＴＹＰＥ−IV４３５０［三井金属鉱業株式会社製，３×１０⁴Ω・ｃｍ］，酸化チタンの表面に酸化スズ系導電膜が形成されたＷ−１−Ｐ［三菱マテリアル株式会社製，１０¹Ω・ｃｍ］，酸化スズ系のＴ−１［三菱マテリアル株式会社製，１０⁰Ω・ｃｍ］，導電性酸化亜鉛の２３−Ｋ［白水化学工業株式会社製，２×１０²Ω・ｃｍ］等及びこれらの混合物などが挙げられる。なお、導電性粉体の固有抵抗は、安藤電気株式会社製のＡＳ−２０６４６及びＳＥ−４３型粉体用電極を用い、１０ｇの粉体を電極間に入れ、１００ｋｇ／ｃｍ²で電極間を加圧し、電気抵抗をテスターにて測定し、電極面積と、加圧時の粉体の厚さを換算することにより求めた値である。
【００１５】
現像剤担持体の抵抗としては１０⁶〜１０¹²Ωが好ましく、１０⁷〜１０¹⁰Ωが特に好ましい。また、被覆層を形成した現像剤担持体の表面粗さは、ＪＩＳ１０点平均粗さで、１０μｍＲｚ以下、特に0.３〜８μｍＲｚとすることが好ましい。この平均粗さが１０μｍＲｚを超えると、現像剤の帯電量が小さくなったり逆帯電現像剤が生じて、画像かぶりを生じるので好ましくない。また、Ｒｚが小さすぎると現像剤担持量が少なくなり、画像濃度が低下する恐れが生じる。
本発明の現像剤担持体における被覆層の形成方法については特に制限はないが、通常は、架橋性樹脂、架橋剤、及び必要に応じて各種添加剤を溶解又は分散させてなる塗工液をディッピング法，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た後、常温あるいは５０〜１７０℃程度の温度で乾燥し、架橋硬化させて形成する。
【００１６】
この被覆層の厚さは、１〜５０μｍ程度とすることができるが、特に２〜３０μｍの範囲が好ましい。この被覆層の厚さが薄すぎると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。また、厚すぎると現像剤担持体が硬くなり、現像剤に損傷を与えて画像形成体や成層ブレードへの現像剤固着などが発生して画像不良の原因となる。
上記塗工液の調製に用いられる溶媒としては、例えばメタノール，エタノール，イソプロパノール，ブタノール等のアルコール系溶媒、アセトン，メチルエチルケトン，シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、トルエン，キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、ヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶媒、イソプロピルエーテル，テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒、クロロホルム，シクロロエタン等のハロゲン化炭化水素系溶媒等、及びこれらの混合溶媒などが挙げられる。本発明においては、ケトン系溶媒及びケトン系溶媒と芳香族系炭化水素との混合溶媒が特に好ましく用いられる。
【００１７】
本発明の現像剤担持体は、電子写真装置における現像装置などの画像形成装置に現像ローラ等として組み込まれて用いられるものであり、例えば、図２に示したように、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感光ドラム（画像形成体）６との間に、本発明の現像剤担持体を現像ローラ１として配置し、トナー塗布用ローラ５によりトナー７を担持し、これを成層ブレード８により均一な薄層に整え、さらにこの薄層からトナーを感光ドラム（画像形成体）６に供給し、感光ドラム（画像形成体）６の静電潜像にトナーを付着させて潜像を可視化するものである。図２に示した画像形成装置の詳細については、上述の従来技術において説明したので省略する。
なお、本発明の現像剤担持体を装着する画像形成装置は、図２に示したものに限定されず、表面に現像剤を担持して該現像剤の薄層を形成し、この状態で画像形成体に接触又は近接して、該画像形成体表面に現像剤を供給することにより、画像形成体表面に可視画像を形成するものであればいずれのものでもよい。例えば、紙やＯＨＰ用紙等の紙葉類を画像形成体とし、ごれらに現像剤担持体上に担持させた現像剤を制御電極に形成した孔を通して直接飛翔せしめ、紙やＯＨＰ用紙に直接画像を形成させるものであってもよい。
【００１８】
また、本発明の現像剤担持体に担持させる現像剤としては、非磁性の一成分トナーが好適に用いられるが、磁性タイプの一成分現像剤を用いることもでき、例えば磁性一成分トナーを用いて白黒画像印字を行う場合にも、本発明の現像剤担持体及び画像形成装置を好適に用いることができる。
【００１９】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
なお、実施例及び比較例で得られたトナー担持体について、下記の要領で特性試験を行った。
（１）被覆層の層厚
被試験ローラ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。
（２）被覆層の溶剤不溶率
被試験ローラとは別に、ガラス板を用意して、各ローラの被覆層形成に用いた塗工液をガラス板に塗布し、各ローラの作製と同一の条件で塗膜を加熱し、硬化させて塗膜試料を作製した。このガラス板を、塗工液の調製に用いたものと同様の溶媒中に常温で２４時間浸漬した後、乾燥させて、浸漬前後の塗膜の重量を測定し、下記の式により溶剤不溶率を算出し、ローラの被覆層の溶剤不溶率とし、この被覆層の溶剤不溶率が７０重量％以上かどうかを確認した。溶剤不溶率はいずれも９０重量％以上であった。
溶剤不溶率＝〔（溶剤に浸漬、乾燥後の塗膜重量）／（溶剤に浸漬前の塗膜重量）〕×１００（重量％）
【００２０】
（３）被覆層のガラス転移点の測定
ＪＩＳＫ７１２１のプラスチックの転移温度測定方法に従って示差走査熱量（ＤＳＣ）により測定し、得られたＤＳＣ曲線より中間点ガラス転移温度Ｔｇ（℃）を求めた。
（４）被覆層の動的粘弾性の測定
動的弾性率Ｅ’〔Ｌｏｇ（ｄｙｎ／ｃｍ²）〕及び損失正接ｔａｎδは、動的粘弾性測定装置レオログラフＳＯＬＩＤ（東京精密社製）により測定した。測定条件は、室温（約２５℃）でＳＥＴＳＴＲＡＩＮ：0.５％、ＳＴＡＴＩＣＳＴＲＡＩＮ：1.０％、周波数：５Ｈｚとした。
（５）表面粗さ（Ｒｚ）
被試験ローラについて、表面粗さ計サーフコム５９０Ａ（東京精密社製）を用い、軸方向に対して直行した向き（円周方向）に測定長さ2.４ｍｍ、測定速さ0.３ｍｍ／ｓｅｃ、カットオフ波長0.８ｍｍで、ローラのシャフト方向及び円周方向で偏りがないように、３００箇所以上測定した値を平均してＪＩＳ１０点平均粗さを求めた。
（６）被覆層の抵抗（膜抵抗）
ローラとは別に、銅板を用意して、各ローラの被覆層形成に用いた塗料膜を用いて、銅板上に該塗料液をバーコータ塗布機で塗布し、各ローラと同条件で塗膜を加熱し、硬化を行ない均一な薄膜を作成した。抵抗率計Ｒ８３４０Ａ（アドバンテスト社製）を用い、作製した薄膜の厚さより電界強度５０００Ｖ／ｃｍになるように電圧を印加して体積固有抵抗を求めた。
（７）ローラの抵抗
被試験ローラの両端に各５００ｇの荷重をかけて銅板上に押し付け、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。
（８）長期間運転
各トナー担持体を現像ローラとして図２に示した現像ユニットに装着し、現像バイアス−４００Ｖ、ブレードバイアス−６００Ｖとし、平均粒径７μｍの非磁性一成分負帯電トナーを用い、線速５０ｍｍ／秒の周速で回転させながら反転現像で画像出しを行った。初期には各トナー担持体で白地画像及び黒字画像において良好な画像が出ることを確認した。長期間運転条件として５％印字パターンにおいてＡ４サイズ用紙を横方向に１万枚の印刷を行った。
（９）トナー帯電量
上記の同装置条件にて長期間運転を行った後に、現像ローラ表面に形成された均一な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。これと同時に吸引されたトナー重量も測定し、単位重量当たりのトナー帯電量（μＣ／ｇ）を求めた。
（１０）画像評価
長期間運転を行った後に、白地画像及び黒地画像における画像評価を行った。白地画像において画像のかぶりが多く生じた場合を×、画像のかぶりが発生せず良好であった場合を○で示した。黒地画像では、濃度低下ムラについて、黒濃度ムラが発生した場合を×、黒濃度ムラが発生せず良好であった場合を○で示した。また、マクベス濃度計ＲＤ９１８（Kollmorgen Instruments Corporation製）を用いて黒濃度を測定し数値化した。
【００２１】
実施例１
グリセリンにプロピレンオキサイドとエチレンオキサイドを付加し、分子量５０００としたポリエーテルポリオール（ＯＨ価：３３ｍｇＫＯＨ／ｇ）１００部（重量部、以下同じ）に１，４−ブタンジオール1.０部、ニッケルアセチルアセトナト0.５部、ジブチルチンジラウレート0.０１部及びアセチレンブラック2.０部を添加し、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、ウレタン変性ＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）を１7.５部加えて２分間攪拌し、これを、ニッケルメッキ鋼製のシャフトを配置し予め１１０℃に加熱した金型に注型し、１１０℃で２時間硬化させてシャフトの外周に導電性弾性層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１0.５μｍＲz に調整した。
なお、この表面粗さは、上述したように、表面粗さ計「サーフコム５９０Ａ」（東京精密社製）を用いて測定した（以下の例においても同様）。
バインダー樹脂としてアルコキシシリル基含有アクリル共重合体であるゼムラックＹＣ３３７２（鐘淵化学工業株式会社製，固形分率５０重量％）、脱水剤として有機エステル類のＺＷ８０６Ｚ（鐘淵化学工業株式会社製）、硬化触媒として有機スズ系のゼムラックＢＴ１２０Ｓ（鐘淵化学工業株式会社製）、導電性粉体として硫酸バリウム表面に酸化スズ系導電層が形成されたパストランＴＹＰＥ−IV４４１０Ｂ（三井金属鉱業株式会社製）を用い、溶媒としてＭＥＫ（メチルエチルケトン）を用い、第１表に示す組成（第１表において配合量は重量部で示す、以下同じ）の塗工液を調製した。当該塗工液中に、上記ローラを浸漬して引き上げ、これを１１０℃にて４時間加熱し、架橋硬化した被覆層を有する図１と同様のローラ状トナー担持体を得た。
【００２２】
実施例２
バインダー樹脂として、アルコキシシリル基含有アクリル共重合体であるゼムラックＹＣ３３７２（鐘淵化学工業株式会社製、固形分率５０重量％）及びメラミン樹脂であるスーパーペッカミンＬ１１７（大日本インキ化学工業株式会社製、固形分率６０重量％）を用いて第１表に示す組成の塗工液を調製し、この塗工液を用いて被覆層を形成した以外は実施例１と同様にしてローラ状トナー担持体を作製した。
実施例３
実施例２において、導電性粉体パストランＴＹＰＥ−IV４４１０Ｂ（三井金属鉱業株式会社製）を減量し、第１表に示す組成の塗工液を調製し、この塗工液を用いて被覆層を形成した以外は実施例１と同様にしてローラ状トナー担持体を作製した。
実施例４
実施例３において、導電性粉体をパストランＴＹＰＥ−IV４４１０Ｂに比べて抵抗が高いIV４３５０（三井金属鉱業株式会社製）に代え、第１表に示す組成の塗工液を調製し、この塗工液を用いて被覆層を形成した以外は実施例１と同様にしてローラ状トナー担持体を作製した。
【００２３】
実施例５
バインダー樹脂として、官能基を有するポリスチレンブタジエン樹脂であるタフテックＭ１９６２（旭化成工業株式会社製）及びメラミン樹脂であるスーパーベッカミンＬ１４５（大日本インキ化学工業株式会社製，固形分率６０重量％）を用い、導電性粉体としてパストランＴＹＰＥ−IV４４１０Ｂ（三井金属鉱業株式会社製）を用い、硬化促進剤として燐酸エステルであるＰ１９８（大日本インキ化学工業株式会社製）を、分散剤としてスルパースＳ３０００（ゼネカ株式会社製）を添加し、溶媒としてトルエンを用い、第１表に示す組成の塗工液を調製し、この塗工液を用いて被覆層を形成した以外は実施例１と同様にしてローラ状トナー担持体を作製した。
【００２４】
実施例６
実施例５において、タフテックＭ１９６２に代えて熱可塑性の飽和共重合ポリエステル樹脂であるエリーテルＵＥ３４００（ユニチカ株式会社製）を用い、分散剤としてソルパースＳ２４０００（ゼネカ株式会社製）を用い、溶媒としてＭＥＫを用い、第１表に示す組成の塗工液を調製し、この塗工液を用いて被覆層を形成した以外は実施例１と同様にしてローラ状トナー担持体を作製した。
実施例７
実施例６において、エリーテルＵＥ３４００に代えて熱可塑性のアクリル樹脂であるダイヤナールＬＲ−２５８２（三菱レイヨン株式会社製、固形分率６０重量％）を用い、溶媒としてトルエンとエタノールの混合溶媒を用い、第１表に示す組成の塗工液を調製し、この塗工液を用いて被覆層を形成した以外は実施例１と同様にしてローラ状トナー担持体を作製した。
【００２５】
比較例１
実施例１において、導電性粉体パストランＴＹＰＥ−IV４４１０Ｂに代えて、予め溶剤に分散させたカーボンブラック＃２２０（御国色素株式会社製，固形分率４０重量％）を用い、溶媒としてトルエンを用いて第１表に示す組成の塗工液を調製し、この塗工液を用いて被覆層を形成した以外は実施例１と同様にしてローラ状トナー担持体を作製した。
比較例２
実施例２において、導電性粉体パストランＴＹＰＥ−IV４４１０Ｂに代えて、予め溶剤に分散させたカーボンブラック＃２２０（御国色素株式会社製，固形分率４０重量％）を用い、溶媒としてトルエンを用いて第１表に示す組成の塗工液を調製し、この塗工液を用いて被覆層を形成した以外は実施例１と同様にしてローラ状トナー担持体を作製した。
【００２６】
【表１】

【００２７】
【表２】

【００２８】
第１表に示す結果から、実施例のトナー担持体は、長期間使用しても著しいローラ抵抗の変化もなく、良好なトナー帯電性を示し、白地画像のかぶり、黒画像の濃度低下ムラも発生せず、良好な画像が安定的に得られるものであることが確認できた。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の現像剤担持体は、長期間使用しても良好な現像剤帯電性を示し、白地画像のかぶり、黒画像の濃度低下ムラも発生せず、良好な画像が安定的に得られるものでありて、各種画像形成装置の現像剤担持体として好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現像剤担持体の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の画像形成装置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
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]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a developer carrier and an image forming apparatus, and more particularly, to an image forming apparatus such as a photoconductor or paper holding an electrostatic latent image in an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, or a printer. Is a developer carrying body for forming a visible image on the surface of the image forming body, giving a high quality image without image unevenness, and having little change in characteristics in long-term use and excellent durability. The present invention relates to a developer carrier and an image forming apparatus equipped with the developer carrier.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a printer, a one-component toner (developer) is supplied to an image forming body such as a photosensitive member holding an electrostatic latent image, and the toner is converted into a latent image. A pressure development method is known as an image forming method for attaching and visualizing (US Pat. Nos. 3,151,2012 and 3,731,146, etc.).
In this pressure development method, a toner carrying body (developer carrying body) carrying toner is brought into contact with an image forming body (photosensitive body) holding an electrostatic latent image, and the toner is transferred to the latent image of the image forming body. Therefore, it is necessary to form the toner carrier with a conductive elastic body having conductivity and elasticity.
That is, in this pressure development method, for example, as shown in FIG. 2, a toner is applied between a toner application roller 5 for supplying toner and an image forming body (photoconductor) 6 holding an electrostatic latent image. A carrier (developing roller) 1 is provided, and the toner carrier 1, the image forming body 6 and the toner application roller 5 rotate in the direction of the arrow in the drawing, whereby the toner 7 is transferred to the toner by the toner application roller 5. The toner is supplied to the surface of the carrier 1, and the toner is adjusted to a uniform thin film by the layered blade 8. In this state, the toner carrier 1 rotates while being in contact with the image forming body 6, whereby the toner formed in a thin layer adheres from the toner carrier 1 to the latent image of the image forming body 6, and The image is made visible. In the figure, 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 which removes toner remaining on the surface of the image forming body 6 after transfer by the cleaning blade 11.
[0003]
In such an image forming apparatus using the pressure development method, the toner carrier 1 must be rotated while maintaining a state of being in close contact with the image forming body 6, and is therefore shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 1. As described above, a conductive agent was added to the outer periphery of the shaft 2 made of a highly conductive material such as a metal by adding a conductive agent to elastic rubber or foam such as silicone rubber, acrylonitrile butadiene rubber, ethylene propylene rubber, polyurethane rubber or the like. A conductive elastic layer 3 made of a conductive elastic body is formed. Further, resin or the like is used to control charging and adhesion to the toner 7, to control the frictional force between the image forming body 6 and the layered blade 8, or to prevent contamination of the image forming body with an elastic body. A covering layer 4 made of is provided on the surface of the conductive elastic layer 3.
On the other hand, an image forming method is also proposed in which an image is formed by causing a toner carried on a toner carrying body to fly straight through a hole-like control electrode on an image forming body made of paper such as paper or OHP paper. Has been. Further, a non-magnetic toner layered in a thin layer is carried on the surface of a sleeve-like toner carrier disposed in a non-contact state in the vicinity of the image forming body (photosensitive body), and this is carried on the image forming body. There has also been proposed a method of developing by flying and forming an image (Japanese Patent Laid-Open No. 58-116559).
[0004]
In any case, on the toner carrying member, for the purpose of controlling the chargeability and adhesion to the toner, or for reducing the frictional force with other members such as the image forming member, the layered blade, and the control electrode, A coating layer made of resin or the like is provided on the surface of the conductive elastic layer.
By the way, the developer carrier has a resistance value of 10 ⁶ to 10 ¹¹ Ω as a whole in order to obtain a bias voltage as a driving force for transferring the developer held on the developer carrier to the image forming body. It is about. In many cases, in order to easily adjust the resistance, the specific resistance of the conductive elastic layer is set to a low resistance, and the specific resistance of the coating layer made of resin is set to a high resistance. At that time, the specific resistance of the coating layer is adjusted by incorporating a conductive powder such as carbon or metal oxide into the resin forming the coating layer.
The present inventors have so far developed a developer carrier using a resin such as a melamine resin, a phenol resin, an alkyd resin, a fluororesin, or a polyamide resin as a coating layer, and a developer carrier that can improve friction and images. As suggested.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, recently, printers and the like have been speeded up, fine images have been required, or color images have been required, so that the demand for image formation has become strict, and various types that cannot be handled by conventional developer carriers. The problem has become apparent. In other words, when a developer carrier is incorporated into a printer and used for a long period of time and the number of printed sheets increases, image fogging occurs on a white background image and density reduction unevenness occurs on a black image. It was.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a developer carrier having excellent durability that does not cause image defects such as fogging in a white background image and uneven density reduction in a black image even when used for a long period of time. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus equipped with.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies on a developer carrier that is excellent in long-term durability and capable of forming a high-quality image, the present inventors have obtained the following knowledge. That is, the above-described fogging of the white background image and uneven density reduction of the black image are caused by friction between the developer carrying body and the developer, developer coating roller or stratified blade when the developer carrying body is used for a long time. The developer carrier surface coating layer wears or a large amount of developer filming occurs on the coating layer surface. As a result, the surface of the developer carrier changes and the charge amount of the developer decreases. It has been found that this occurs. Then, as a result of further research, the inventors have developed a developer carrying member in which a coating layer made of a resin containing an appropriate amount of conductive powder having a specific resistance in a specific range is provided on the surface of the conductive elastic layer. However, it has been found that it is excellent in long-term durability and can form a high-quality image. The present invention has been completed based on such findings.
That is, the present invention forms a thin film by supporting a developer on the surface, and in this state, the developer is supplied to the surface of the image forming body by contacting or approaching the image forming body. In the developer carrying member for forming a visible image on the surface of the body, the developer carrying member is formed on the surface of the conductive elastic layer with 100 ⁰ parts by weight and 10 ⁰ to 10 ⁵ Ω · The present invention provides a developer carrying member characterized by having a coating layer made of a material containing a conductive powder of cm.
The present invention also includes a developer carrier, and a developer is carried on the surface of the developer carrier to form a thin film thereof, and the developer carrier is brought into contact with or close to the image forming body. In the image forming apparatus for forming a visible image on the surface of the image forming body by supplying the developer to the surface of the image forming body, the developer carrying body is used as the developer carrying body. An image forming apparatus is provided.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 1, the developer carrying member of the present invention has a conductive elastic layer 3 formed on the outer periphery of a highly conductive shaft 2 and a coating layer 4 formed on the surface of the conductive elastic layer 3. . Any shaft can be used as long as it has good electrical conductivity. Usually, a metal such as a metal core made of a solid metal or a hollow metal hollow body is used. A made shaft is used.
For the conductive elastic layer 3, an elastic material obtained by adding a conductive agent to an appropriate rubber material to provide conductivity is used. Here, the rubber material is not particularly limited. For example, 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, epichlorohydrin rubber and the like, and these may be used singly or in combination of two or more. Among these, one selected from butadiene rubber, ethylene propylene rubber and urethane rubber or A mixture of two or more is preferred.
[0008]
On the other hand, the conductive agent added to these rubber materials includes an ionic conductive agent and an electronic conductive agent. Examples of the former ionic conductive agent include dodecyltrimethylammonium such as tetraethylammonium, tetrabutylammonium, and lauryltrimethylammonium. Perchlorate, chlorate, hydrochloride, bromate, iodate, borofluoride such as octadecyltrimethylammonium, hexadecyltrimethylammonium, stearyltrimethylammonium, benzyltrimethylammonium, modified aliphatic dimethylethylammonium Ammonium salts such as hydrogenates, sulfates, alkyl sulfates, carboxylates and sulfonates; perchlorates, chlorates and hydrochloric acids of alkali metals or alkaline earth metals such as lithium, sodium, calcium and magnesium salt, Periodate, iodate, fluoroboric acid salts, trifluoromethyl sulfate, and sulfonic acid salts.
Examples of the electronic conductive agent include conductive carbon blacks such as ketjen black and acetylene black; carbon blacks for rubbers such as SAF, ISAF, HAF, FEF, GPF, SRF, FT, and MT; Examples thereof include carbon black for ink, pyrolytic carbon black, graphite; conductive metal oxides such as tin oxide, titanium oxide, and zinc oxide; and powders of metals such as nickel and copper.
[0009]
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 an ionic conductive agent, it is in the range of 0.01 to 5 parts by weight, preferably 0.05 to 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber material. In the case of an electronic conductive agent, it can be in the range of 1 to 50 parts by weight, preferably 5 to 40 parts by weight.
It is preferable to adjust the specific resistance value of the conductive elastic layer to a range of 10 ³ to 10 ¹² Ω · cm, particularly 10 ⁴ to 10 ⁸ Ω · cm by adjusting the addition amount of the conductive agent. In addition to the conductive agent, other additives for rubber such as conventionally known fillers and cross-linking agents can be appropriately added to the conductive elastic layer as necessary.
The hardness of the conductive elastic layer is preferably 40-80 °, particularly 50-75 ° in Asker C type. If this hardness exceeds 80 °, the developer carrying member becomes hard, the contact area with the image forming and the like becomes small, and there is a possibility that good image formation cannot be performed, and the developer is damaged and the image forming member is damaged. Further, toner sticking to the stratified blade or the like may occur, causing image defects. On the other hand, if the hardness is too low, friction with the image forming body and the layered blade increases, which may cause image defects such as jitter.
[0010]
Since the conductive elastic layer is used in contact with an image forming body, a stratified blade, or the like, it is preferable that the compression set is small, specifically 20% or less, particularly 10% or less. In particular, polyurethane rubber is particularly preferable because the compression set can be designed to be small.
The conductive elastic layer has a surface roughness of JIS 10-point average roughness of 15 μmRz or less, particularly preferably 3 to 10 μmRz. When the average roughness exceeds 15 μm Rz, it is necessary to form a thick coating layer that forms the surface of the developer carrying member. As a result, the surface of the developer carrying member becomes hard and damages the developer, resulting in an image forming member. Further, the developer sticks to the stratified blade and the like occurs, resulting in an image defect. On the other hand, if Rz is too small, when the coating layer is formed, Rz on the surface of the developer carrying member becomes too small, and the developer carrying amount becomes small, and the image density may be lowered.
The surface roughness was measured using a surface roughness meter “Surfcom 590A” (manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.) in the circumferential direction with a measurement length of 2.4 mm, a measurement speed of 0.3 mm / second, and a cutoff wavelength of 0. It is a value obtained by measuring 300 points or more so that there is no deviation in the shaft direction and the circumferential direction of the roller at .8 mm (and so on).
[0011]
In the developer carrying member of the present invention, the chargeability and adhesion to the developer are controlled, the friction force with the image forming member or the layered blade is reduced, or the image forming member is contaminated by the elastic member. In order to prevent this, a coating layer made of a resin or the like is provided on the surface of the conductive elastic layer. This coating layer is preferably formed of a material containing a resin having a glass transition point of 10 ° C. or less, and the glass transition point of this resin is particularly preferably −50 to 0 ° C. If a resin having a glass transition point of more than 10 ° C. and 40 ° C. or less is used, the physical characteristics of the coating layer may vary greatly depending on the use environment temperature, and the developer transport amount and charge amount may vary. Further, when a resin having a glass transition point exceeding 40 ° C. is used, the coating layer becomes brittle, so that it cannot follow the deformation of the conductive elastic layer, and therefore the coating layer easily breaks.
The dynamic elastic modulus E ′ of the coating layer is preferably 10 ⁷ to 10 ^9.8 dyn / cm ² , particularly preferably 10 ⁸ to 10 ^9.6 dyn / cm ² . The loss tangent tan δ of the coating layer is preferably 0.7 or less, particularly preferably 0.05 to 0.5. Here, the loss tangent tan δ refers to the ratio of the dynamic loss E ″ to the dynamic elastic modulus E ′ (when a stress is applied to the sample).
If the dynamic elastic modulus E ′ of the coating layer is 10 ⁷ to ^109.8 dyn / cm ² and the loss tangent tan δ is 0.7 or less, filming of the developer and cracking of the coating layer may occur during durable printing. First, when the developer carrying member is used for a long period of time, it is possible to prevent fogging of the image on the white background image, and to prevent occurrence of image noise without causing insufficient density in the solid black image.
[0012]
Examples of the resin used for forming the coating layer according to the present invention include a crosslinkable resin. Here, the crosslinkable resin means a resin that is self-crosslinked by heat, catalyst, air (oxygen), moisture (water), electron beam, or the like, or a resin that is crosslinked by a reaction with a crosslinking agent or other crosslinkable resin.
Examples of such crosslinkable resins include hydroxyl groups, carboxyl groups, acid anhydride groups, amino groups, imino groups, isocyanate groups, methylol groups, alkoxymethyl groups, aldehyde groups, mercapto groups, epoxy groups, unsaturated groups, etc. Fluorine resin, polyamide resin, acrylic urethane resin, alkyd resin, phenol resin, melamine resin, silicone resin, urethane resin, polyester resin, polyvinyl acetal resin, epoxy resin, polyether resin, amino resin, urea resin, Examples thereof include acrylic resins, acrylic-modified silicone resins, styrene butadiene resins, and mixtures thereof.
Among these, fluorine resin, polyamide resin, acrylic urethane resin, alkyd resin, phenol resin, melamine resin, silicone resin, urethane resin, polyester resin, polyvinyl acetal resin, epoxy resin, acrylic resin, acrylic modified silicone resin, styrene butadiene Resins and mixtures thereof are preferred, and alkyd resins, phenol resins, melamine resins, polyester resins, acrylic resins, acrylic-modified silicone resins, styrene butadiene resins and mixtures thereof are particularly suitable for developer charging ability and non-fouling to developers. From the viewpoints of reducing frictional force with other members, non-contamination to the image forming body, and the like.
[0013]
Examples of the catalyst include radical catalysts such as peroxides and azo compounds, acid catalysts, basic catalysts, and the like. In addition, as the crosslinking agent, there are hydroxyl group, carboxyl group, acid anhydride group, amino group, imino group, isocyanate group, methylol group, alkoxymethyl group, aldehyde group, mercapto group, epoxy group, unsaturated group, etc. A compound having a molecular weight of 1,000 or less, preferably a compound having a molecular weight of 500 or less, having two or more groups in one molecule, such as a polyol compound, a polyisocyanate compound, a polyaldehyde compound, a polyamine compound, and a polyepoxy compound.
The coating layer according to the present invention preferably has an insolubility ratio of 70% by weight or more with respect to the solvent. There is a possibility that a contact mark of the contacted member is formed, and as a result, a defect such as a black horizontal line may occur in the image. Particularly preferred are those having a solvent insolubility of 80% by weight or more.
[0014]
The coating layer according to the present invention is mainly composed of the above crosslinkable resin or the like, but in addition, further improvement of charging ability to the developer, reduction of frictional force with other members, imparting conductivity, etc. For the purpose, various additives such as a charge control agent, a lubricant, a conductive agent, and other resins can be contained.
In the developer carrying member of the present invention, it is preferable to adjust the resistance of the developer carrying member so that the resistance of the coating layer is higher than that of the conductive elastic layer. The resistance value is in the range of 10 ⁷ to 10 ¹⁶ Ω · cm, and particularly preferably in the range of 10 ⁹ to 10 ¹⁴ Ω · cm. In order to set the specific resistance of the coating layer in such a range, the coating layer is made of a material containing 100 parts by weight of resin and 70 parts by weight or more and 200 parts by weight or less of conductive powder of 10 ⁰ to 10 ⁵ Ω · cm. Can be achieved. The specific resistance of the conductive powder is preferably 10 ⁰ to 10 ³ Ω · cm, and the content of the conductive powder with respect to 100 parts by weight of the resin is preferably 80 to 170 parts by weight.
If a conductive powder having a specific resistance exceeding 10 ⁵ Ω · cm is used, the specific resistance of the coating layer becomes too high, and the amount of the conductive powder becomes excessive in order to obtain a desired specific resistance. Becomes brittle, and the coating layer may be cracked during use. Moreover, the use of conductive powder of less than 10 ⁰ Ω · cm, when using the developer carrying member extended period, conductive powder coating layer is worn is exposed on the surface, of the order, the coating layer The surface resistance is remarkably lowered, the charge amount of the developer on the developer carrying member is insufficient, causing image defects such as fogging of a white background image and uneven density reduction of a black image, and the target of the present invention is not achieved.
Specific examples of such conductive powder include Pastorlan TYPE-IV4410B [Mitsui Metal Mining Co., Ltd., 2 × 10 Ω · cm] having a tin oxide-based conductive layer formed on the surface of barium sulfate, and Pastorran TYPE-IV4350 [ Mitsui Mining & Mining Co., Ltd., 3 × 10 ⁴ Ω · cm], W-1-P with a tin oxide conductive film formed on the surface of titanium oxide (Mitsubishi Materials Corporation, 10 ¹ Ω · cm), oxidation Tin-based T-1 [Mitsubishi Materials Co., Ltd., 10 ⁰ Ω · cm], conductive zinc oxide 23-K [Shiramizu Chemical Co., Ltd., 2 × 10 ² Ω · cm], etc., and mixtures thereof Is mentioned. The specific resistance of the conductive powder is AS-20646 and SE-43 type powder electrodes manufactured by Ando Electric Co., Ltd., 10 g of powder is put between the electrodes, and the gap between the electrodes is 100 kg / cm ^2. It is a value obtained by applying pressure, measuring the electrical resistance with a tester, and converting the electrode area and the thickness of the powder during pressurization.
[0015]
The resistance of the developer carrying member is preferably 10 ⁶ to 10 ¹² Ω, particularly preferably 10 ⁷ to 10 ¹⁰ Ω. The surface roughness of the developer carrying member on which the coating layer is formed is preferably 10 μmRz or less, particularly 0.3 to 8 μmRz in terms of JIS 10-point average roughness. If the average roughness exceeds 10 μm Rz, the charge amount of the developer is reduced or a reversely charged developer is generated, and image fogging is not preferable. On the other hand, if Rz is too small, the amount of developer carried is reduced and the image density may be lowered.
The method for forming the coating layer in the developer carrying member of the present invention is not particularly limited. Usually, however, a coating solution in which a crosslinkable resin, a crosslinking agent, and various additives as necessary is dissolved or dispersed is used. After coating on the conductive elastic layer by a dipping method, a roll coater method, a doctor blade method, a spray method, etc., it is dried at room temperature or a temperature of about 50 to 170 ° C. and cured by crosslinking.
[0016]
Although the thickness of this coating layer can be about 1-50 micrometers, the range of 2-30 micrometers is especially preferable. If the coating layer is too thin, local discharge occurs and white horizontal lines are likely to occur in the image. On the other hand, if the thickness is too large, the developer carrying member becomes hard and damages the developer, causing the developer to adhere to the image forming body or the stratified blade, causing image defects.
Examples of the solvent used for the preparation of the coating liquid include alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropanol and butanol, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone and cyclohexanone, aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene, Aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, alicyclic hydrocarbon solvents such as cyclohexane, ester solvents such as ethyl acetate, ether solvents such as isopropyl ether and tetrahydrofuran, amide solvents such as dimethylformamide, chloroform, Examples thereof include halogenated hydrocarbon solvents such as chloroethane, and mixed solvents thereof. In the present invention, ketone solvents and mixed solvents of ketone solvents and aromatic hydrocarbons are particularly preferably used.
[0017]
The developer carrying member of the present invention is used by being incorporated as a developing roller or the like in an image forming apparatus such as a developing apparatus in an electrophotographic apparatus. For example, as shown in FIG. The developer carrying member of the present invention is disposed as the developing roller 1 between the toner applying roller 5 and the photosensitive drum (image forming member) 6 holding the electrostatic latent image. The toner is supported on the sheet, and is formed into a uniform thin layer by the layered blade 8, and toner is supplied from the thin layer to the photosensitive drum (image forming body) 6. To make the latent image visible. Since the details of the image forming apparatus shown in FIG.
The image forming apparatus to which the developer carrying member of the present invention is attached is not limited to that shown in FIG. 2, and a thin layer of the developer is formed on the surface by carrying the developer. Any material may be used as long as it forms a visible image on the surface of the image forming body by supplying a developer to the surface of the image forming body in contact with or close to the forming body. For example, a paper sheet such as paper or OHP paper is used as an image forming body, and the developer carried on the developer carrying body is directly ejected through a hole formed in the control electrode, and directly onto the paper or OHP paper. An image may be formed.
[0018]
Further, as the developer carried on the developer carrying member of the present invention, a non-magnetic one-component toner is preferably used, but a magnetic type one-component developer can also be used, for example, a magnetic one-component toner is used. Thus, the developer carrier and the image forming apparatus of the present invention can also be suitably used when performing monochrome image printing.
[0019]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited at all by these examples.
The toner carriers obtained in Examples and Comparative Examples were subjected to characteristic tests in the following manner.
(1) Layer thickness of the coating layer The vertical cut surface of the test roller was observed and measured with a scanning electron microscope.
(2) Solvent insolubility of coating layer Separately from the roller to be tested, a glass plate is prepared, and the coating liquid used for forming the coating layer of each roller is applied to the glass plate, and the same conditions as the production of each roller The coating film was heated and cured to prepare a coating film sample. This glass plate was immersed in a solvent similar to that used for the preparation of the coating solution at room temperature for 24 hours, and then dried, and the weight of the coating film before and after immersion was measured. Was calculated as the solvent insolubility of the coating layer of the roller, and it was confirmed whether the solvent insolubility of the coating layer was 70% by weight or more. The solvent insolubility rate was 90% by weight or more.
Solvent insolubility = [(weight of coating after immersion in solvent, drying) / (weight of coating before immersion in solvent)] × 100 (% by weight)
[0020]
(3) Measurement of glass transition point of coating layer The glass transition temperature was measured by differential scanning calorimetry (DSC) according to the plastic transition temperature measurement method of JIS K7121, and the midpoint glass transition temperature Tg (° C) was determined from the obtained DSC curve.
(4) Measurement of dynamic viscoelasticity of coating layer Dynamic elastic modulus E ′ [Log (dyn / cm ² )] and loss tangent tan δ were measured by a dynamic viscoelasticity measuring device Rheograph SOLID (manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.). . The measurement conditions were set at room temperature (about 25 ° C.): SET STRAIN: 0.5%, STATIC STRAIN: 1.0%, and frequency: 5 Hz.
(5) Surface roughness (Rz)
For the roller to be tested, a surface roughness meter Surfcom 590A (manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.) was used. The measurement length was 2.4 mm in the direction (circumferential direction) perpendicular to the axial direction, the measurement speed was 0.3 mm / sec, JIS 10-point average roughness was obtained by averaging values measured at 300 or more locations so that there was no deviation in the shaft direction and circumferential direction of the roller at a cutoff wavelength of 0.8 mm.
(6) Resistance of coating layer (membrane resistance)
Separately from the roller, prepare a copper plate, apply the coating liquid on the copper plate with a bar coater coater using the coating film used to form the coating layer of each roller, and heat the coating film under the same conditions as each roller. Then, it was cured to produce a uniform thin film. Using a resistivity meter R8340A (manufactured by Advantest), a voltage was applied from the thickness of the produced thin film so that the electric field strength was 5000 V / cm, and the volume resistivity was determined.
(7) Resistance of roller A load of 500 g was applied to both ends of the roller to be tested and pressed onto the copper plate, and a resistance value was measured by applying a voltage of 100 V using a resistivity meter R8340A (manufactured by Advantest).
(8) Long-term operation Each toner carrier is mounted on the developing unit shown in FIG. 2 as a developing roller, and a developing bias of −400 V and a blade bias of −600 V are used, and nonmagnetic one-component negatively charged toner having an average particle diameter of 7 μm is used. The image was printed by reversal development while rotating at a peripheral speed of 50 mm / sec. Initially, it was confirmed that a good image appeared in the white background image and the black image on each toner carrier. As a long-term operating condition, 10,000 sheets of A4 size paper were printed in the horizontal direction in a 5% printing pattern.
(9) Toner charge amount After operating for a long time under the above-mentioned apparatus conditions, a uniform toner thin layer formed on the surface of the developing roller was sucked and introduced into the Faraday gauge, and the charge amount was measured. At the same time, the weight of the sucked toner was also measured, and the toner charge amount per unit weight (μC / g) was determined.
(10) Image evaluation After a long-term operation, image evaluation on a white background image and a black background image was performed. A case where a lot of image fogging occurred in a white background image was indicated by X, and a case where image fogging did not occur and was good was indicated by ◯. In the black background image, with respect to density reduction unevenness, the case where black density unevenness occurred was indicated by x, and the case where black density unevenness did not occur was satisfactory by ○. The black density was measured and digitized using a Macbeth densitometer RD918 (manufactured by Kollmorgen Instruments Corporation).
[0021]
Example 1
Addition of propylene oxide and ethylene oxide to glycerin to a polyether polyol (OH value: 33 mgKOH / g) having a molecular weight of 5000, 100 parts (parts by weight, the same shall apply hereinafter), 1.0 part of 1,4-butanediol, nickel acetylacetate A polyol composition was prepared by adding 0.5 parts of nato, 0.01 parts of dibutyltin dilaurate and 2.0 parts of acetylene black and mixing them using a mixer.
After this polyol composition was stirred and degassed under reduced pressure, 17.5 parts of urethane-modified MDI (diphenylmethane diisocyanate) was added and stirred for 2 minutes. This was placed in advance at 110 ° C. by placing a nickel-plated steel shaft. Was cast into a heated mold and cured at 110 ° C. for 2 hours to form a conductive elastic layer on the outer periphery of the 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 10.5 μm Rz.
The surface roughness was measured using a surface roughness meter “Surfcom 590A” (manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.) as described above (the same applies to the following examples).
Zemlac YC3372 (manufactured by Kaneka Chemical Co., Ltd., solid content 50% by weight) as an acrylic silyl group-containing acrylic copolymer as binder resin, organic ester ZW806Z (manufactured by Kaneka Chemical Co., Ltd.) as a dehydrating agent, Organic tin-based Zemlac BT120S (manufactured by Kaneka Chemical Co., Ltd.) as a curing catalyst, and Pastorane TYPE-IV4410B (manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.) having a tin oxide-based conductive layer formed on the barium sulfate surface as a conductive powder. Using MEK (methyl ethyl ketone) as a solvent, a coating solution having the composition shown in Table 1 (in Table 1, the compounding amounts are shown in parts by weight, the same applies hereinafter) was prepared. The roller was dipped in the coating solution and pulled up and heated at 110 ° C. for 4 hours to obtain a roller-shaped toner carrier similar to that shown in FIG.
[0022]
Example 2
As binder resin, Zemlac YC3372 (manufactured by Kaneka Chemical Co., Ltd., solid content 50% by weight) which is an alkoxysilyl group-containing acrylic copolymer and Super Peckamine L117 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) which is a melamine resin A solid toner content of 60% by weight), and a roller-shaped toner carrier was prepared in the same manner as in Example 1 except that a coating liquid having the composition shown in Table 1 was prepared and a coating layer was formed using this coating liquid. The body was made.
Example 3
In Example 2, the conductive powder Pastorlan TYPE-IV4410B (manufactured by Mitsui Kinzoku Mining Co., Ltd.) was reduced in weight to prepare a coating liquid having the composition shown in Table 1, and a coating layer was formed using this coating liquid. A roller-shaped toner carrier was produced in the same manner as in Example 1 except that.
Example 4
In Example 3, the conductive powder was replaced with IV4350 (manufactured by Mitsui Metal Mining Co., Ltd.), which has higher resistance than Pastorane TYPE-IV4410B, and a coating liquid having the composition shown in Table 1 was prepared. A roller-shaped toner carrying member was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating layer was formed using.
[0023]
Example 5
As the binder resin, Tuftec M1962 (produced by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.), which is a polystyrene butadiene resin having a functional group, and Superbecamine L145 (produced by Dainippon Ink & Chemicals, Inc., solid content rate 60% by weight), which is a melamine resin, are used. Pastran TYPE-IV4410B (manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.) as the conductive powder, P198 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) which is a phosphoric acid ester as the curing accelerator, and Sulperth S3000 (Zeneca Corporation) as the dispersant The same as in Example 1 except that a coating liquid having the composition shown in Table 1 was prepared using toluene as a solvent, and a coating layer was formed using this coating liquid. A toner carrier was prepared.
[0024]
Example 6
In Example 5, instead of Tuftec M1962, Elitel UE3400 (manufactured by Unitika Co., Ltd.) which is a thermoplastic saturated copolyester resin is used, Solpers S24000 (manufactured by Geneca Co., Ltd.) is used as a dispersant, and MEK is used as a solvent. A roller-shaped toner carrier was prepared in the same manner as in Example 1 except that a coating liquid having the composition shown in Table 1 was prepared and a coating layer was formed using this coating liquid.
Example 7
In Example 6, instead of Elitel UE3400, a thermoplastic acrylic resin Dianal LR-2582 (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., solid content rate 60% by weight) was used, and a mixed solvent of toluene and ethanol was used as a solvent. A roller-shaped toner carrier was prepared in the same manner as in Example 1 except that a coating liquid having the composition shown in Table 1 was prepared and a coating layer was formed using this coating liquid.
[0025]
Comparative Example 1
In Example 1, instead of the conductive powder Pastran TYPE-IV4410B, carbon black # 220 (manufactured by Mikuni Dye Co., Ltd., solid content 40% by weight) dispersed in a solvent was used, and toluene was used as the solvent. A roller-shaped toner carrier was prepared in the same manner as in Example 1 except that a coating liquid having the composition shown in Table 1 was prepared and a coating layer was formed using this coating liquid.
Comparative Example 2
In Example 2, carbon black # 220 (manufactured by Mikuni Dye Co., Ltd., solid content 40% by weight) dispersed in a solvent in advance was used instead of the conductive powder Pastran TYPE-IV4410B, and toluene was used as the solvent. A roller-shaped toner carrier was prepared in the same manner as in Example 1 except that a coating liquid having the composition shown in Table 1 was prepared and a coating layer was formed using this coating liquid.
[0026]
[Table 1]

[0027]
[Table 2]

[0028]
From the results shown in Table 1, the toner carrier of the example does not change significantly in roller resistance even after being used for a long period of time, exhibits good toner chargeability, and fogging of a white background image and uneven density reduction of a black image are also observed. It was confirmed that a good image was stably obtained without being generated.
[0029]
【The invention's effect】
The developer-carrying member of the present invention exhibits good developer chargeability even when used for a long period of time, and does not cause fogging of a white background image or uneven density reduction of a black image, and a good image can be stably obtained. Therefore, it is suitably used as a developer carrier for various image forming apparatuses.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a developer carrying member of the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view showing an example of the image forming apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Toner carrier (developing roller)
2: Shaft 3: Conductive elastic layer 4: Coating layer 5: Toner application roller 6: Image forming member (photosensitive member)
7: Toner 8: Laminated blade 9: Transfer portion
10: Cleaning section
11: Cleaning blade

Claims

A developer is supported on the surface to form a thin film, and in this state, the developer is supplied to the surface of the image forming body by contacting or approaching the image forming body, whereby a visible image is formed on the surface of the image forming body. In the developer carrying member to be formed, the developer carrying member has a conductive powder of 100 ⁰ to 10 ⁵ Ω · cm of more than 100 parts by weight and less than 200 parts by weight of resin on the surface of the conductive elastic layer. A developer carrying member having a coating layer made of a material containing

The developer carrying member according to claim 1, wherein the conductive elastic layer is Asker C type and has a hardness of 40 to 80 °.

3. The developer carrying member according to claim 1, wherein the conductive elastic layer comprises at least one rubber elastic body selected from butadiene rubber, ethylene propylene rubber and urethane rubber.

The developer carrying member according to claim 1, wherein the conductive elastic layer has a specific resistance value of 10 ³ to 10 ¹⁰ Ω · cm and a surface roughness of JIS 10-point average roughness of 15 μmRz or less.

The developer carrying member according to any one of claims 1 to 4, wherein the resin constituting the coating layer is at least one selected from an acrylic resin, a styrene butadiene resin, a polyester resin, an acrylic modified silicone resin, and a melamine resin.

The developer carrying member according to claim 1, wherein the resin constituting the coating layer has a glass transition point of 10 ° C. or less.

The developer carrying member according to claim 1, wherein the coating layer has a dynamic elastic modulus E ′ of 10 ⁷ to 10 ^9.8 dyn / cm ² and a loss tangent tan δ of 0.7 or less.

The developer carrier according to claim 1, wherein the coating layer has a thickness of 1 to 50 μm.

The developer carrying member according to claim 1, wherein the coating layer has an insolubility rate of 70% by weight or more with respect to the solvent.

The developer carrier according to claim 1, wherein the coating layer has a specific resistance value of 10 ⁷ to 10 ¹⁶ Ω · cm.

The developer carrier according to claim 1, wherein the developer carrier has a resistance of 10 ³ to 10 ¹² Ω and a surface roughness of 10 μmRz or less in terms of JIS 10-point average roughness.

A developer carrying body is mounted, and a developer is carried on the surface of the developer carrying body to form a thin film thereof, and the developer carrying body is brought into contact with or close to the image forming body to thereby form the image forming body. In the image forming apparatus for forming a visible image on the surface of the image forming body by supplying the developer to the surface, the developer carrying body according to any one of claims 1 to 11 is used as the developer carrying body. An image forming apparatus.