JP5074647B2 - Toner carrier and image forming apparatus - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナー担持体及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、複写機や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トナーを供給して、該画像形成体表面に可視像を形成させるためのトナー担持体であって、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トナー担持体、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がそれぞれ図中央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、NBR(アクリロニトリルーブタジエン重合ゴム)、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。
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表面層に用いたトナー担持体を、摩擦や画像を改良しうるトナー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、従来のトナー担持体では対応できない種々の問題が顕在化してきた。
その一つとして、印刷速度向上のために、各種部材を高速駆動化した結果生じる部材への応力過多の影響がある。すなわち、トナー担持体をプリンター等に組み込み、長時間連続して高速度印刷を行う場合、担持体表面に筋状の傷が発生する場合がある。
【0006】
本発明者らは上記問題について検討を重ねた結果、当該現象が次のような原因によるものであるという知見を得た。
すなわち、例として図2に示すような画像形成装置において、感光体6及びトナー担持体表面に残った前回印刷時の残留トナーが非常に大きな鏡像力を持つ場合、あるいはトナー担持体表層のタック性が大きい場合等にクリーニングブレード11やトナー塗布用ローラ5によって残留トナーを除去しきれないことがある。この状態で長時間連続印刷を続けると、付着した残留トナーが成層ブレード8及び感光体6とトナー担持体1との摩擦によって徐々に融着し、成層ブレード8にトナー固着体が形成される。当該付着体に擦られる度、トナー担持体は局部的な応力を与えることになり、しばらくそのような状態が続くと、トナー担持体表面に傷が入る原因となるのである。この現象は、鏡像力に強く影響を受けているため、プリンター設計にてトナーを高帯電させる系において特に発生し易い。この傷は、印刷画像にも反映されるため、発生を未然に防ぐことはプリンターの高速化を実現する上で不可欠の課題となる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高帯電トナーを用いたプリンター設計においても、長期連続印刷に耐え得る高速印刷プリンターに対し、好適に適用することのできるトナー担持体及び該トナー担持体を用いた画像形成装置を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するために、まず以下に示すことに着目した。
▲1▼トナーのクリーニング効率を上げて残留トナーの付着を抑える。
(a)トナーの鏡像力を上げないために、トナー担持体を低帯電能塗膜処理する。
(b)トナー担持体表面を低タック性塗膜処理する。
▲2▼トナー付着体による傷に強い担持体表面を形成する。
(c)トナー担持体を高強度塗膜処理する。
この中で(b)については、現在一般に処方されている被覆層用塗膜材料が既に十分低タック性を実現しているため、これ以上の改善は困難であり、また、極度の摩擦低減はトナー担持体のトナー搬送性の悪化にも繋がるため、この手法での課題解決は、プリンター全体の設計を鑑みて実施する必要があり、全ての系で効果があるとは言い難い。また、(a)については高帯電トナー系の設計への適合性、(c)については強度増加に伴う硬化の影響で被覆層のひび割れが発生する懸念があるため、それぞれ単独での課題達成は容易ではない。
【0008】
本発明者らは、さらに研究を進めた結果、上記の(a)と(c)の効果をバランスよく取り入れることで、前記目的を達成し得ることを見出した。すなわち、被覆層として用いる熱硬化性樹脂に、硬化剤としてメチルエーテル変性メラミン化合物を使用したことにより当該課題を達成することに成功した。
被覆層の構成樹脂成分としてメラミン樹脂を用いると、優れた帯電能をトナー担持体に与えることができるが、概してこのような系では硬くて脆い被覆層を形成し易い。これはメラミン樹脂の自己縮合によりメラミン骨格のクラスター構造が形成されることによるものと推定される。これに対し、メチルエーテル変性メラミン化合物を硬化剤とした樹脂の場合、メラミンの自己縮合が起こり難く、脆性の小さい被覆層を形成できる。特に、完全アルキル化型で単核構造のものを用いると、上記の効果が顕著に現れることを見出した。この事実は、トナー担持体被覆層を高強度とするのに有利に働く。
【0009】
また、当該構成の被覆層を設けた場合、一般的なメラミン樹脂を使用した系に対して帯電能が低めになることも明らかになった。この理由については推測の域をでないが、次のように推定される。すなわち、メラミン樹脂は、その構造が電子供与性能に有利な形態を取っており、優れた電子放出能を現出するが、当該構成ではメラミンクラスターが減少したことによって、メラミンの持つ電子供与能力がある程度抑制されたと考えられる。この事実は、トナー担持体を適度に低帯電能化し、残留トナーの鏡像力を抑制するのに有利に働く。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
【0010】
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、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トナー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トナー担持体において、トナー担持体が、導電性弾性層の表面に、メチルエーテル変性メラミン化合物で硬化させた熱硬化性樹脂を含み、かつ該熱硬化性樹脂とメチルエーテル変性メラミン化合物の使用割合が、重量比で50:50〜98:2であ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トナー担持体を提供するものである。
【0011】
また本発明は、トナー担持体が装着されてなり、かつトナー担持体の表面にトナーを担持してその薄膜を形成し、このトナー担持体を画像形成体に接触または近接させて、該画像形成体表面にトナー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、該トナー担持体として、上記本発明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をも提供するものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明のトナー担持体は、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、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、特にクロロプレンゴム、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。
【0013】
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モ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。
【0014】
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、導電性弾性層の抵抗値を、103〜1010Ω・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、JIS−Aで60°以下、特に25〜55°の範囲とすることが好ましい。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おそれがある上、トナー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おそれがある。
【0015】
導電性弾性層は、画像形成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。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、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を超えるとトナー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、トナー担持体表面が硬くなり、トナー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、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り画像濃度が低下するおそれが生じる。
【0016】
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)。
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、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。
【0017】
本発明においては、この被覆層は、メチルエーテル変性メラミン化合物で硬化させてなる熱硬化性樹脂を含む材料から構成されている。熱硬化性樹脂をメチルエーテル変性メラミン化合物で硬化させる際、反応完結性や熱処理時間の短縮のために、所望により酸性触媒を用いることができる。
上記熱硬化性樹脂としては、例えば変性アルキッド樹脂、オイルフリーアルキッド樹脂、及びアルキッド変性、エポキシ変性又はアルコール変性樹脂(具体的には、アルキッド変性ウレタン樹脂、アルキッド変性シリコーン樹脂、エポキシ変性シリコーン樹脂、アルコール変性シリコーン樹脂等)などの中から選ばれる少なくとも一種が好ましく用いられる。これらの熱硬化性樹脂の中で、オイルフリーアルキッド樹脂、アルキッド変性シリコーン樹脂、エポキシ変性シリコーン樹脂及びアルコール変性シリコーン樹脂がより好ましく、特にオイルフリーアルキッド樹脂が好適である。
【0018】
一方、硬化剤として用いられるメチルエーテル変性メラミン化合物としては、例えば完全アルキル化型メチルエーテル変性メラミン、メチロール基型メチルエーテル変性メラミン、イミノ基型メチルエーテル変性メラミン、及びこれらの中間型のものなどを好ましく挙げることができるが、これらの中で完全アルキル化型メチルエーテル変性メラミン、イミノ基型メチルエーテル変性メラミン及び、上記中間型のものがより好ましく、特に完全アルキル化型メチルエーテル変性メラミン、及び完全アルキル化型メチルエーテル変性メラミンとイミノ基型メチルエーテル変性メラミンとの中間型のものが好適である。これらのメチルエーテル変性メラミン化合物は、一種を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、所望により用いられる酸性触媒としては、硬化剤として完全アルキル化型メチルエーテル変性メラミンを用いる場合には、強酸性の芳香族スルホン酸系触媒が好ましく用いられ、また、その他の硬化剤では弱酸性のリン酸エステル系触媒が好ましく用いられる。上記芳香族スルホン酸系触媒はアミンブロック型のものでもよい。
【0019】
本発明においては、前記熱硬化性樹脂とメチルエーテル変性メラミン化合物の使用割合は、被覆層の物性面から重量比で50:50〜98:2の範囲で選定される。
本発明に係る被覆層は、溶剤に対する不溶部が70重量%以上のものが好ましく、この不溶部が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おそれがある。特に、溶剤不溶部が80重量%以上のものが好適である。
【0020】
本発明に係る被覆層は、上記硬化剤により硬化された熱硬化性樹脂を主成分とするものであるが、その他に、トナー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、滑剤、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。
本発明のトナー担持体においては、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、トナー担持体の抵抗を調整するうえで好ましく、この被覆層の好ましい抵抗値は、109〜1015Ω・cmの範囲であり、特に1010〜1013Ω・cmの範囲が好ましい。また、トナー担持体の抵抗としては106〜1012Ω・cmの範囲が好ましく、107〜1010Ω・cmが特に好ましい。
【0021】
また、被覆層を形成したトナー担持体の表面粗さは、JIS10点平均粗さで、10μmRz以下、特に1〜8μmRzとすることが好ましい。この平均粗さが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。また、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恐れが生じる。
本発明のトナー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、前記の熱硬化性樹脂、メチルエーテル変性メラミン化合物及び必要に応じて用いられる酸性触媒や各種添加剤を溶解又は分散させてなる塗工液をディピング法、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のち、50〜170℃程度の温度で乾燥、架橋硬化させて形成する。
【0022】
この被覆層の厚さは、3〜50μm程度とすることができるが、特に5〜30μm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、厚すぎるとトナー担持体が硬くなり、トナー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の原因となる。
前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,ジ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、アルコール系溶媒及びアルコール系溶媒と各種炭化水素系溶媒との混合溶媒が特に好ましく用いられる。
【0023】
本発明のトナー担持体は、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、本発明のトナー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。
【0024】
なお、本発明のトナー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、表面にトナーを担持して該トナーの薄層を形成し、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トナー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、ごれらにトナー担持体上に担持させたトナー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。
また、本発明のトナー担持体に担持させるトナーとしては、非磁性の一成分現像剤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、例えば磁性一成分現像剤を用いて白黒画像印字を行う場合にも、本発明のトナー担持体及び画像形成装置を好適に用いることができる。
【0025】
【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得られたローラ(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=〔(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%)
(3)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。
(4)トナー帯電量
被試験ローラを現像ローラとして、図2に示した現像ユニット部に装着し、現像ローラを50mm/秒の周速で回転させ、この現像ローラ表面に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。これと同時に、吸引されたトナー量も測定し、単位重量当たりのトナー帯電量〔q/m(μC/g)〕を求めた。
【0026】
参考例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:33)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ネート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を17.5部加えて2分間攪拌し、これを、金属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時間硬化させて金属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15.0μmRzに調整した。
【0027】
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(以下の例においても同様)。
次に、ポリエーテルポリウレタン樹脂溶液に導電剤としてアセチレンブラックを添加することにより、成膜時の体積抵抗率を1.08×108Ω・cmに調整した固形分濃度12.5重量%の塗布液を調製した。この塗布液中に、上記導電性弾性ローラを浸漬して引き上げ、100℃で30分間風乾した。
さらに、オイルフリーアルキッド樹脂〔大日本インキ(株)製、商品名:ベッコライトM-6402-50、固形分50重量%〕とメチルエーテル変性メラミン〔三井サイテック(株)製、商品名:サイメル325、固形分80重量%〕を、固形分重量比で70:30となるように配合したのち、これを、メチルエチルケトンで希釈して、固形分濃度15重量%の被覆用塗工液を調製した。上記風乾した導電性弾性ローラを室温に戻したのち、当該塗工液中に浸漬して引き上げ、110℃にして4時間加熱、硬化させ、図1で示すローラ状トナー担持体を得た。
【0028】
該トナー担持体を現象ローラとして、図2に示した現像ユニットにおいて、現像バイアス−400V、ブレードバイアス−600Vとし、平均粒径7μmの負帯電性非磁性一成分トナーを用い、線速60mm/sec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における画像評価を実施した。初期画像、耐久画像共に計5枚を各々評価して傾向をつかんだ。耐久画像として、連続4%印字1万枚終了後の印刷画像を用いた(印刷条件・評価方法は、以下の例においても同様)。また、耐久試験前に、当該現象系におけるトナー帯電量(q/m)を測定したところ、43.70μC/gと、若干高目の帯電能特性を示した。
【0029】
上記試験の結果、初期・耐久の各画像とも良好な印刷結果を得ることができた。特に耐久試験後、トナー担持体表面をビデオマイクロスコープにて観察したところ、傷の発生は認められず、画像も良好な状態を保っていた。
参考例2
参考例1において、オイルフリーアルキッド樹脂とメチルエーテル変性メラミンの固形分重量比を95:5とした以外は、参考例1と同様にしてローラ状トナー担持体を作製した。
該トナー担持体を現像ローラとして、参考例1と同様の試験を行った。また、耐久試験前に、当該現像系におけるトナー帯電量(q/m)を測定したところ、38.55μC/gと、中庸の帯電能特性を示した。
【0030】
上記試験の結果、初期・耐久の各画像とも良好な印刷結果を得ることができた。特に耐久試験後、トナー担持体表面をビデオマイクロスコープにて観察したところ、傷の発生は認められず、画像も良好な状態を保っていた。
実施例
参考例1において、メチルエーテル変性メラミンの代わりに、完全アルキル化単核メチルエーテル変性メラミン〔三井サイテック(株)製、商品名:サイメル303、固形分100%〕を用い、かつ被覆用塗工液に芳香族スルホン酸系触媒〔三井サイテック(株)製、商品名:キヤタリスト4040、主成分40重量%〕を塗工液の重量に基づき0.15重量%添加した以外は、参考例1と同様にしてローラ状トナー担持体を作製した。
【0031】
該トナー担持体を現像ローラとして、参考例1と同様の試験を行った。また、耐久試験前に、当該現像系におけるトナー帯電量(q/m)を測定したところ、46.45μC/gと、若干高目の帯電能特性を示した。
上記試験の結果、初期・耐久の各画像とも良好な印刷結果を得ることができた。特に耐久試験後、トナー担持体表面をビデオマイクロスコープにて観察したところ、傷の発生は認められず、画像も良好な状態を保っていた。
比較例1
参考例1において、メチルエーテル変性メラミンの代わりに、n−ブチルエーテル変性メラミン〔大日本インキ(株)製、商品名:スーパーベッカミンL−117−60、固形分60重量%〕を用いた以外は、参考例1と同様にしてローラ状トナー担持体を作製した。
該トナー担持体を現像ローラとして、参考例1と同様の試験を行った。また、耐久試験前に、当該現像系におけるトナー帯電量(q/m)を測定したところ、59.79μC/gと、高い帯電能特性を示した。
【0032】
上記試験の結果、初期画像については良好な結果が得られたが、耐久試験後、トナー担持体をビデオマイクロスコープにて観察したところ、表面に長さ1〜2mmの傷が多数発生し、これが画像にも現れてハーフトーン画像・黒ベタ画像に斑となって現れてしまった。
比較例2
参考例1において、オイルフリーアルキッド樹脂とメチルエーテル変性メラミンの固形分重量比を30:70とした以外は、参考例1と同様にしてローラ状トナー担持体を作製した。
該トナー担持体を現像ローラとして、参考例1と同様の試験を行った。また、耐久試験前に、当該現像系におけるトナー帯電量(q/m)を測定したところ、71.35μC/gと、著しく高い帯電能特性を示した。上記試験の結果、初期画像については、ハーフトーン画像を中心に若干高濃度化した画像特性となっていた。耐久試験後、トナー担持体表面をビデオマイクロスコープにて観察したところ、表面に長さ1〜2mmの傷が多数発生し、これが画像にも現れてハーフトーン画像に斑となって現れてしまった。
【0033】
比較例3
参考例1において、被覆用塗工液として、オイルフリーアルキッド樹脂及びメチルエーテル変性メラミンを用いる代わりに、フェノール樹脂〔住友デュレズ(株)製、商品名:スミライトレジンPR−50232、固形分50重量%〕を用い、固形分濃度を12重量%に調製した塗工液を用いた以外は、参考例1と同様にしてローラ状トナー担持体を作製した。
該トナー担持体を現像ローラとして、参考例1と同様の試験を行った。また、耐久試験前に、当該現像系におけるトナー帯電量(q/m)を測定したところ、69.71μC/gと、著しく高い帯電能特性を示した。上記試験の結果、初期画像については、ハーフトーン画像を中心に若干高濃度化した画像特性となっていた。耐久試験後、トナー担持体表面をビデオマイクロスコープにて観察したところ、表面に長さ1〜2mmの傷が多数発生し、これが画像にも現れてハーフトーン画像・黒ベタ画像に斑となって現れてしまった。
【0034】
【発明の効果】
本発明によれば、高帯電トナーを用いたプリンタ設計においても、長期連続印刷に耐え得る高速印刷プリンタに対し、好適に適用することのできるトナー担持体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のトナー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 toner carrier and an image forming apparatus. More specifically, in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, toner is supplied to an image forming body such as a photoreceptor or paper holding an electrostatic latent image. A toner carrier for forming a visible image on the surface of the image-forming body, giving a high-quality image without image unevenness, and having a small change in characteristics in long-term use and excellent durability. And an image forming apparatus equipped with the same.
[0002]
[Prior 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 photoreceptor holding an electrostatic latent image, and the toner is attached to the latent image for visualization. As an image forming method, a pressure development method is known (US Pat. Nos. 3,151,2012, 3,731,146, etc.).
In this pressure development method, a toner carrier carrying a toner is brought into contact with an image forming body (photoreceptor) holding an electrostatic latent image, and the toner is adhered to the latent image of the image forming body. For image formation, 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 disposed, and the toner carrier 1, image forming body 6 and toner application roller 5 rotate in the direction of the arrow in the center of the figure, 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 based on the pressure development method, the toner carrier 1 must be rotated while being kept in close contact with the image forming body 6, and as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 1. In addition, elastic rubber or foam such as silicone rubber, NBR (acrylonitrile-butadiene polymer rubber), EPDM (ethylene-propylene-diene copolymer rubber), polyurethane rubber, etc. on the outer periphery of the shaft 2 made of a highly conductive material such as 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 is formed. Further, the toner 7 is made of a resin or the like for chargeability and adhesion to the toner 7, for controlling the frictional force between the image forming body 6 and the layered blade 8, or for preventing the image forming body from being contaminated by an elastic body. A covering layer 4 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 directly flying toner carried on a toner carrying body 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.
The present inventors have so far proposed a toner carrier using a resin such as melamine resin, phenol resin, alkyd resin, fluororesin, polyamide resin, etc. as a toner carrier that can improve friction and images. I have done it.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, recently, as printers and the like have been speeded up, fine images are required, or color images have been made, the demand for image formation has become severe, and various problems that cannot be dealt with by conventional toner carriers. Has become apparent.
As one of them, there is an influence of excessive stress on the members generated as a result of driving various members at a high speed in order to improve the printing speed. That is, when a toner carrier is incorporated in a printer or the like and high-speed printing is performed continuously for a long time, streaky scratches may occur on the surface of the carrier.
[0006]
As a result of studying the above problems, the present inventors have found that the phenomenon is caused by the following causes.
That is, in the image forming apparatus as shown in FIG. 2 as an example, when the residual toner remaining on the surface of the photosensitive member 6 and the toner carrier has a very large mirror image force, or the tackiness of the surface layer of the toner carrier When the toner is large, residual toner may not be completely removed by the cleaning blade 11 or the toner application roller 5. When continuous printing is continued for a long time in this state, the adhered residual toner is gradually fused by friction between the layered blade 8 and the photoreceptor 6 and the toner carrier 1, and a toner fixed body is formed on the layered blade 8. Each time the toner carrying member is rubbed, the toner carrying member applies a local stress. If such a state continues for a while, the surface of the toner carrying member may be damaged. Since this phenomenon is strongly influenced by the mirror image force, it is particularly likely to occur in a system in which toner is highly charged in printer design. Since this scratch is also reflected in the printed image, preventing it from occurring is an indispensable issue for realizing a high-speed printer.
The present invention has been made in view of such circumstances, and a toner carrier that can be suitably applied to a high-speed printing printer that can withstand long-term continuous printing even in a printer design using highly charged toner. And an image forming apparatus using the toner carrier.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present inventors first focused on the following.
(1) To increase the toner cleaning efficiency and suppress the adhesion of residual toner.
(A) In order not to increase the mirror image power of the toner, the toner carrier is treated with a low chargeability coating film.
(B) The surface of the toner carrying member is treated with a low tack coating film.
(2) A carrier surface that is resistant to scratches caused by toner adherents is formed.
(C) The toner carrier is treated with a high-strength coating film.
Among these, for (b), since the coating material for coating layers currently generally prescribed has already achieved sufficiently low tackiness, further improvement is difficult, and extreme friction reduction is not possible. Since this also leads to the deterioration of the toner transportability of the toner carrier, it is necessary to solve the problem with this method in view of the overall design of the printer, and it is difficult to say that it is effective in all systems. In addition, (a) is compatible with the design of a highly charged toner system, and (c) is likely to crack the coating layer due to the effect of curing as the strength increases. It's not easy.
[0008]
As a result of further research, the present inventors have found that the above object can be achieved by incorporating the effects (a) and (c) in a balanced manner. That is, it succeeded in achieving the said subject by using the methyl ether modified melamine compound as a hardening | curing agent for the thermosetting resin used as a coating layer.
When a melamine resin is used as a constituent resin component of the coating layer, excellent chargeability can be imparted to the toner carrier, but in general such a system tends to form a hard and brittle coating layer. This is presumably due to the formation of a melamine skeleton cluster structure by self-condensation of the melamine resin. On the other hand, in the case of a resin using a methyl ether-modified melamine compound as a curing agent, a melamine self-condensation hardly occurs and a coating layer with a small brittleness can be formed. In particular, it has been found that the above-mentioned effect appears remarkably when a fully-alkylated mononuclear structure is used. This fact is advantageous for increasing the strength of the toner carrier coating layer.
[0009]
It was also found that when the coating layer having this structure is provided, the charging ability is lower than that of a system using a general melamine resin. The reason for this is not speculative, but is estimated as follows. In other words, the structure of melamine resin is advantageous in terms of electron donating performance, and exhibits excellent electron emission capability. However, in this configuration, the number of melamine clusters is reduced, so that the electron donating capability of melamine is reduced. It is thought that it was suppressed to some extent. This fact works favorably for making the toner carrier moderately low in charging ability and suppressing the mirror image force of the residual toner.
The present invention has been completed based on such findings.
[0010]
That is, the present invention forms a thin film by supporting a toner on the surface, and in this state, contacts or approaches the image forming body to supply the toner to the surface of the image forming body, In the toner carrier for forming a visible image on the surface, the toner carrier comprises a thermosetting resin cured with a methyl ether-modified melamine compound on the surface of the conductive elastic layer, and the thermosetting resin and the methyl ether modified The present invention provides a toner carrier characterized by having a coating layer made of a material having a melamine compound usage ratio of 50:50 to 98: 2 by weight.
[0011]
According to the present invention, a toner carrier is mounted, and a toner is carried on the surface of the toner carrier to form a thin film. The toner carrier is brought into contact with or close to the image forming body to form the image. An image forming apparatus for forming a visible image on a surface of an image forming body by supplying toner to the surface of the body, wherein the toner supporting body of the present invention is used as the toner supporting body. Is also provided.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 1, the toner carrier 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 shaft made of steel 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, and for example, nitrile rubber, ethylene propylene rubber, styrene butadiene rubber, butadiene rubber, isoprene rubber, natural rubber, silicone rubber, urethane rubber, acrylic rubber, chloroprene rubber, butyl rubber, epichlorohydrin rubber. These may be used singly or may be used in combination of two or more, but among these, in particular one or two selected from chloroprene rubber, butadiene rubber, ethylene propylene rubber and urethane rubber A mixture of the above is preferred.
[0013]
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 such as hexadecyltrimethylammonium, stearyltrimethylammonium, benzyltrimethylammonium, modified aliphatic dimethylethylammonium, chlorate, hydrochloride, bromate, iodate, borofluoride Ammonium salts such as acid salts, sulfates, alkyl sulfates, carboxylates and sulfonates; perchlorates, chlorates and hydrochlorides of alkali metals or alkaline earth metals such as lithium, sodium, calcium and magnesium , Periodate, iodate, fluoroboric acid salts, trifluoromethyl sulfate, and sulfonic acid salts.
Examples of electronic conductive agents include conductive carbon blacks such as ketjen black and acetylene black; carbon blacks for rubber 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; powders such as metals such as nickel and copper.
[0014]
These conductive agents may be used alone or in combination of two or more. Further, 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.
By adjusting the addition amount of the conductive agent, the resistance value of the conductive elastic layer is reduced to 10Three-10TenΩ · cm, especially 10Four-108It is preferable to adjust to the range of Ω · cm. In addition to the conductive agent described above, other rubber additives such as conventionally known fillers and crosslinking agents can be appropriately added to the conductive elastic layer as necessary.
The hardness of the conductive elastic layer is preferably 60 ° or less, particularly 25 to 55 ° in JIS-A. If the hardness exceeds 60 °, the toner carrier becomes hard, the contact area with the photosensitive member or the like becomes small, and there is a risk that good image formation cannot be performed. Toner sticking to the blade occurs, causing image defects. On the other hand, if the hardness is too low, friction with the image forming body and the stratified blade increases, which may cause image defects such as jitter.
[0015]
Since the conductive elastic layer is used in contact with an image forming body or a layered blade, it is preferable that the compression set is small, specifically 20% or less, particularly 10% or less. In particular, polyurethane rubber is preferable because the compression set can be designed to be small.
The surface roughness of the conductive elastic layer is JIS 10-point average roughness, preferably 15 μm Rz or less, particularly preferably 3 to 10 μm Rz. When this average roughness exceeds 15 μm Rz, it is necessary to form a thick coating layer that forms the surface of the toner carrier, and as a result, the surface of the toner carrier becomes hard and damages the toner. This is not preferable because the toner adheres to the toner and causes an image defect. On the other hand, if Rz is too small, when the coating layer is formed, Rz on the surface of the toner carrying member becomes too small, and the toner carrying amount is reduced, which may reduce the image density.
[0016]
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 circumferential direction of the roller at .8 mm (the same applies hereinafter).
In the toner carrier of the present invention, for controlling the chargeability and adhesion to the toner, for reducing the frictional force with the image forming body and the stratified blade, or for preventing the image forming body from being contaminated by the elastic body. Therefore, a coating layer made of resin or the like is provided on the surface of the conductive elastic layer.
[0017]
In this invention, this coating layer is comprised from the material containing the thermosetting resin formed by hardening with a methyl ether modified melamine compound. When the thermosetting resin is cured with a methyl ether-modified melamine compound, an acidic catalyst can be used as desired in order to shorten reaction completion and heat treatment time.
Examples of the thermosetting resin include modified alkyd resins, oil-free alkyd resins, and alkyd-modified, epoxy-modified or alcohol-modified resins (specifically, alkyd-modified urethane resins, alkyd-modified silicone resins, epoxy-modified silicone resins, alcohols). At least one selected from modified silicone resins and the like is preferably used. Among these thermosetting resins, oil-free alkyd resins, alkyd-modified silicone resins, epoxy-modified silicone resins, and alcohol-modified silicone resins are more preferable, and oil-free alkyd resins are particularly preferable.
[0018]
On the other hand, examples of methyl ether-modified melamine compounds used as curing agents include fully alkylated methyl ether-modified melamine, methylol group-type methyl ether-modified melamine, imino group-type methyl ether-modified melamine, and intermediates thereof. Among them, the fully alkylated methyl ether-modified melamine, the imino group-type methyl ether-modified melamine, and the intermediate type are more preferable, and the fully alkylated methyl ether-modified melamine and the completely An intermediate type between an alkylated methyl ether-modified melamine and an imino group-type methyl ether-modified melamine is preferred. One of these methyl ether-modified melamine compounds may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
In addition, as the acidic catalyst used as desired, when a fully alkylated methyl ether-modified melamine is used as a curing agent, a strong acidic aromatic sulfonic acid catalyst is preferably used, and other curing agents are weak. An acidic phosphate ester catalyst is preferably used. The aromatic sulfonic acid catalyst may be an amine block type.
[0019]
In the present invention, the use ratio of the thermosetting resin and the methyl ether-modified melamine compound is selected in the range of 50:50 to 98: 2 by weight from the physical properties of the coating layer.
The coating layer according to the present invention preferably has an insoluble portion of 70% by weight or more with respect to the solvent. When the insoluble portion is less than 70% by weight, the coating layer and the toner carrier such as an image forming body or a stratified blade can be left standing for a long time. There is a possibility that pressure contact traces of the contacted member are formed, and as a result, a defect such as a black horizontal line may occur in the image. In particular, the solvent-insoluble part is preferably 80% by weight or more.
[0020]
The coating layer according to the present invention is mainly composed of a thermosetting resin cured by the above-described curing agent. In addition to this, the toner is further improved in charging ability, reduced in frictional force with other members, For the purpose of imparting conductivity, various additives such as a charge control agent, a lubricant, a conductive agent, and other resins can be contained.
In the toner carrier of the present invention, it is preferable for adjusting the resistance of the toner carrier that the resistance of the coating layer is higher than the resistance of the conductive elastic layer. 109-1015Ω · cm, especially 10Ten-1013A range of Ω · cm is preferred. The resistance of the toner carrier is 106-1012The range of Ω · cm is preferable.7-10TenΩ · cm is particularly preferable.
[0021]
Further, the surface roughness of the toner carrier on which the coating layer is formed is preferably 10 μmRz or less, particularly 1 to 8 μmRz in terms of JIS 10-point average roughness. If this average roughness exceeds 10 μm Rz, the toner charge amount becomes small, or reversely charged toner is generated, which is not preferable. On the other hand, if Rz is too small, the toner carrying amount decreases, and the image density may be lowered.
The method for forming the coating layer in the toner carrier of the present invention is not particularly limited, but the thermosetting resin, the methyl ether-modified melamine compound and the acidic catalyst and various additives used as necessary are dissolved or dispersed. After the coating liquid is applied on the conductive elastic layer by a dipping method, a roll coater method, a doctor blade method, a spray method, etc., it is dried and crosslinked and cured at a temperature of about 50 to 170 ° C.
[0022]
Although the thickness of this coating layer can be about 3-50 micrometers, the range of 5-30 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 thick, the toner carrier becomes hard and damages the toner, causing the toner to adhere to the image forming body and 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 and dichloroethane And halogenated hydrocarbon solvents such as these, and mixed solvents thereof. In the present invention, alcohol solvents and mixed solvents of alcohol solvents and various hydrocarbon solvents are particularly preferably used.
[0023]
The toner carrier of the present invention is used as a developing roller or the like incorporated in an image forming apparatus such as a developing apparatus in an electrophotographic apparatus. For example, as shown in FIG. 2, toner for supplying toner is used. The toner carrier of the present invention is disposed as the developing roller 1 between the coating roller 5 and the photosensitive drum (image forming body) 6 holding the electrostatic latent image, and the toner 7 is carried by the toner coating roller 5. Then, this is formed into a uniform thin layer by the stratified blade 8, and toner is supplied from the thin layer to the photosensitive drum (image forming body) 6, and the toner adheres to the electrostatic latent image on the photosensitive drum (image forming body) 6. To visualize the latent image. Since the details of the image forming apparatus shown in FIG.
[0024]
The image forming apparatus to which the toner carrier of the present invention is attached is not limited to the one shown in FIG. 2, and a toner is carried on the surface to form a thin layer of the toner. Any one may be used as long as it forms a visible image on the surface of the image forming body by supplying toner to the surface of the image forming body in contact or proximity. For example, a paper sheet such as paper or OHP paper is used as an image forming body, and the toner carried on the toner carrying body is made to fly directly through a hole formed in the control electrode, so that the image is directly applied to the paper or OHP paper. It may be formed.
Further, as the toner carried on the toner carrier of the present invention, a non-magnetic one-component developer is preferably used, but a magnetic type one-component developer can also be used, for example, a magnetic one-component developer is used. Thus, the toner carrier and the image forming apparatus of the present invention can also be suitably used when performing monochrome image printing.
[0025]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
In addition, the characteristic test was done in the following way about the roller (toner carrier) obtained by the Example and the comparative example.
(1) Layer thickness of the coating layer
The vertical cut surface of the roller to be tested was observed and measured with a scanning electron microscope.
(2) Solvent insolubility of the coating layer
Separately from the roller to be tested, prepare a glass plate, apply the coating solution used to form the coating layer of each roller to the glass plate, and heat and cure the coating film under the same conditions as the production of each roller. A coating film sample was prepared. 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.
Solvent insolubility = [(weight of coating after immersion in solvent, drying) / (weight of coating before immersion in solvent)] × 100 (% by weight)
(3) Roller resistance
A load of 500 g was applied to both ends of the roller under test 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).
(4) Toner charge amount
The test roller is used as a developing roller and is mounted on the developing unit shown in FIG. 2, and the developing roller is rotated at a peripheral speed of 50 mm / second to form a thin toner layer on the surface of the developing roller. Aspiration was introduced into the Faraday gauge, and the amount of charge was measured. At the same time, the amount of sucked toner was also measured to determine the toner charge amount [q / m (μC / g)] per unit weight.
[0026]
referenceExample 1
  Propylene oxide and ethylene oxide are added to glycerin to obtain a molecular weight of 5,000. Polyether polyol (OH value: 33) 100 parts (parts by weight, the same applies hereinafter) 1,4-butanediol 1.0 parts, nickel acetylacetonate 0 0.5 parts, 0.01 parts of dibutyltin dilaurate and 2.0 parts of acetylene black were added and mixed using a mixer to prepare a polyol composition.
  The polyol composition was stirred under vacuum to degas, then 17.5 parts of urethane-modified MDI was added and stirred for 2 minutes, and this was poured into a mold that had been placed at a metal shaft and heated in advance to 110 ° C. Then, it was cured at 110 ° C. for 2 hours to form a conductive elastic layer on the outer periphery of the metal shaft to obtain a roller. The surface of the obtained roller was polished, and the surface was adjusted to a JIS 10-point average roughness of 15.0 μm Rz.
[0027]
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 circumferential direction of the roller at .8 mm (the same applies to the following examples).
Next, by adding acetylene black as a conductive agent to the polyether polyurethane resin solution, the volume resistivity during film formation is 1.08 × 108A coating solution having a solid concentration of 12.5% by weight adjusted to Ω · cm was prepared. The conductive elastic roller was dipped in the coating solution and pulled up and air-dried at 100 ° C. for 30 minutes.
Furthermore, oil-free alkyd resin [Dainippon Ink Co., Ltd., trade name: Beckolite M-6402-50, solid content 50% by weight] and methyl ether-modified melamine [Mitsui Cytec Co., Ltd., trade name: Cymel 325 , 80 wt% solid content] was blended to a solid content weight ratio of 70:30, and then diluted with methyl ethyl ketone to prepare a coating solution for coating with a solid content concentration of 15 wt%. The air-dried conductive elastic roller was returned to room temperature, then dipped in the coating solution, pulled up, heated to 110 ° C. and cured for 4 hours, and the roller-shaped toner carrier shown in FIG. 1 was obtained.
[0028]
Using the toner carrier as a phenomenon roller, in the developing unit shown in FIG. 2, a negatively chargeable nonmagnetic one-component toner having a developing bias of −400 V and a blade bias of −600 V and an average particle diameter of 7 μm is used, and the linear velocity is 60 mm / sec. An image was obtained by reversal development while rotating at a peripheral speed, and image evaluation was performed on white, halftone, and black images. A total of 5 images were evaluated for both the initial image and the durable image, and the tendency was grasped. As the durable image, a printed image after 10,000 sheets of continuous 4% printing was used (printing conditions and evaluation methods are the same in the following examples). Further, when the toner charge amount (q / m) in the phenomenon system was measured before the endurance test, it showed a slightly higher chargeability characteristic of 43.70 μC / g.
[0029]
  As a result of the above test, good printing results could be obtained for both initial and durable images. In particular, after the endurance test, the surface of the toner carrying member was observed with a video microscope. As a result, no scratches were observed and the image was kept in a good state.
referenceExample 2
  referenceIn Example 1, except that the solid content weight ratio of the oil-free alkyd resin and the methyl ether-modified melamine was 95: 5,referenceA roller-shaped toner carrier was prepared in the same manner as in Example 1.
  Using the toner carrier as a developing roller,referenceThe same test as in Example 1 was performed. Further, when the toner charge amount (q / m) in the development system was measured before the endurance test, it showed a medium chargeability characteristic of 38.55 μC / g.
[0030]
  As a result of the above test, good printing results could be obtained for both initial and durable images. In particular, after the endurance test, the surface of the toner carrying member was observed with a video microscope. As a result, no scratches were observed and the image was kept in a good state.
Example1
  referenceIn Example 1, instead of methyl ether-modified melamine, a fully alkylated mononuclear methyl ether-modified melamine [manufactured by Mitsui Cytec Co., Ltd., trade name: Cymel 303, solid content: 100%] was used, and the coating liquid for coating was used. Except for adding 0.15% by weight of an aromatic sulfonic acid-based catalyst [Mitsui Cytec Co., Ltd., trade name: KYATALIST 4040, main component 40% by weight] based on the weight of the coating solution,referenceA roller-shaped toner carrier was prepared in the same manner as in Example 1.
[0031]
  Using the toner carrier as a developing roller,referenceThe same test as in Example 1 was performed. Further, when the toner charge amount (q / m) in the developing system was measured before the durability test, it showed a slightly higher chargeability characteristic of 46.45 μC / g.
  As a result of the above test, good printing results could be obtained for both initial and durable images. In particular, after the endurance test, the surface of the toner carrying member was observed with a video microscope. As a result, no scratches were observed and the image was kept in a good state.
Comparative Example 1
  referenceIn Example 1, instead of methyl ether-modified melamine, n-butyl ether-modified melamine (Dainippon Ink Co., Ltd., trade name: Super Becamine L-117-60, solid content 60% by weight) was used.referenceA roller-shaped toner carrier was prepared in the same manner as in Example 1.
  Using the toner carrier as a developing roller,referenceThe same test as in Example 1 was performed. Further, when the toner charge amount (q / m) in the developing system was measured before the durability test, it showed a high chargeability characteristic of 59.79 μC / g.
[0032]
  As a result of the above test, good results were obtained for the initial image. After the durability test, the toner carrier was observed with a video microscope. As a result, many scratches having a length of 1 to 2 mm were generated on the surface. It also appeared in the image and appeared as a spot on the halftone image / solid black image.
Comparative Example 2
  referenceIn Example 1, except that the solid content weight ratio of the oil-free alkyd resin and methyl ether-modified melamine was 30:70,referenceA roller-shaped toner carrier was prepared in the same manner as in Example 1.
  Using the toner carrier as a developing roller,referenceThe same test as in Example 1 was performed. Further, when the toner charge amount (q / m) in the developing system was measured before the durability test, it showed a remarkably high chargeability characteristic of 71.35 μC / g. As a result of the above test, the initial image has an image characteristic in which the density is slightly increased centering on the halftone image. After the endurance test, the surface of the toner carrier was observed with a video microscope. As a result, many scratches having a length of 1 to 2 mm were generated on the surface, which appeared in the image and appeared as spots in the halftone image. .
[0033]
Comparative Example 3
  referenceIn Example 1, instead of using an oil-free alkyd resin and methyl ether-modified melamine as a coating liquid for coating, phenol resin [manufactured by Sumitomo Durez Co., Ltd., trade name: Sumilite Resin PR-50232, solid content 50 wt% Except that the coating liquid prepared with a solid content concentration of 12% by weight was used.referenceA roller-shaped toner carrier was prepared in the same manner as in Example 1.
  Using the toner carrier as a developing roller,referenceThe same test as in Example 1 was performed. Further, when the toner charge amount (q / m) in the development system was measured before the durability test, it showed a remarkably high chargeability characteristic of 69.71 μC / g. As a result of the above test, the initial image has an image characteristic in which the density is slightly increased centering on the halftone image. After the endurance test, the surface of the toner carrying member was observed with a video microscope. As a result, many scratches with a length of 1 to 2 mm were generated on the surface, which appeared in the image and became spots on the halftone image / solid black image. Appeared.
[0034]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to obtain a toner carrier that can be suitably applied to a high-speed printer capable of withstanding long-term continuous printing even in a printer design using highly charged toner.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a toner carrier of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of an 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: Roller for toner application
6: Image forming body (photoreceptor)
7: Toner
8: Stratified blade
9: Transfer section
10: Cleaning section
11: Cleaning blade

Claims (8)

表面にトナー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トナー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トナー担持体において、
トナー担持体が、導電性弾性層の表面に、酸性触媒を用いてメチルエーテル変性メラミン化合物で硬化させた熱硬化性樹脂を含み、かつ該熱硬化性樹脂とメチルエーテル変性メラミン化合物の使用割合が、重量比で50:50〜98:2であ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トナー担持体。
A toner is carried on the surface to form a thin film, and in this state, a visible image is formed on the surface of the image forming body by supplying the toner to the surface of the image forming body by contacting or approaching the image forming body. In the toner carrier,
The toner carrier includes a thermosetting resin cured with a methyl ether-modified melamine compound using an acidic catalyst on the surface of the conductive elastic layer, and a use ratio of the thermosetting resin and the methyl ether-modified melamine compound is A toner carrier comprising a coating layer made of a material having a weight ratio of 50:50 to 98: 2.
メチルエーテル変性メラミン化合物が、完全アルキル化型メチルエーテル変性メラミン、メチロール基型メチルエーテル変性メラミン、イミノ基型メチルエーテル変性メラミン又はこれらの中間型のものである請求項1に記載のトナー担持体。  2. The toner carrier according to claim 1, wherein the methyl ether-modified melamine compound is a fully alkylated methyl ether-modified melamine, a methylol group-type methyl ether-modified melamine, an imino group-type methyl ether-modified melamine, or an intermediate type thereof. 熱硬化性樹脂が、変性アルキッド樹脂、オイルフリーアルキッド樹脂及びアルキッド変性、エポキシ変性又はアルコール変性樹脂の中から選ばれる少なくとも一種である請求項1又は2に記載のトナー担持体。 Thermosetting resin, modified alkyd resins, oil-free alkyd resin and an alkyd-modified, epoxy-modified or toner carrying member according to claim 1 or 2 is at least one selected from among alcohol-modified resin. 導電性弾性層を構成するゴム弾性体が、クロロプレンゴム、プタジエンゴム、エチレンプロピエンゴム及びウレタンゴムの中から選ばれる少なくとも一種である請求項1〜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 3 , wherein the rubber elastic body constituting the conductive elastic layer is at least one selected from chloroprene rubber, butadiene rubber, ethylene propylene rubber and urethane rubber. 被覆層の溶剤に対する不溶率が70重量%以上である請求項1〜のいずれかに記載のトナー担持体。Toner carrier according to any one of claims 1-4 insoluble rate in the solvent of the coating layer is 70 wt% or more. 被覆層の厚さが3〜50μmである請求項1〜のいずれかに記載のトナー担持体。Toner carrier according to any one of claims 1 to 5 the thickness of the coating layer is 3 to 50 [mu] m. 表面粗さがJIS10点平均粗さで10μmRz以下である請求項1〜のいずれかに記載のトナー担持体。Toner carrier according to any one of claims 1 to 6 surface roughness is 10μmRz less in average roughness JIS10 points. トナー担持体が装着されてなり、かつトナー担持体の表面にトナーを担持してその薄膜を形成し、このトナー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トナー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、上記トナー担持体として、請求項1〜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。A toner carrier is mounted, and a toner is carried on the surface of the toner carrier to form a thin film thereof. The toner carrier is brought into contact with or close to the image forming body, and the toner is applied to the surface of the image forming body. In an image forming apparatus for forming a visible image on the surface of the image forming body by supplying, the toner carrying body according to any one of claims 1 to 7 is used as the toner carrying body. apparatus.
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