JPH08202141A - トナー担持体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 芯金との一体成形を行う際に、耐ヒートショ
ック性、耐トナー性に優れ、且つ射出成形による体積抵
抗値のばらつきを低減して、体積抵抗値をコントロール
することができるトナー担持体を提供する。 【構成】 導電性支持体１１の外周に樹脂層１２を形成
してなるトナー担持体１０において、樹脂層１２が、エ
ラストマー樹脂、低分子量ポリオレフィン系樹脂及び磁
性体粉末を含有する混合物より構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ、複写機
等の電子写真方式の画像形成装置に適用される現像装置
におけるトナー担持体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、小型・軽量な画像形成装置を実現
するのに適した現像方式として、キャリアを使用しない
磁性一成分現像方式が知られている。

【０００３】このような磁性一成分現像方式での現像装
置においては、一般に、磁石の外周に金属スリーブを設
けたものや、導電性支持体上に磁性体粉末を含有した樹
脂層を形成したトナー担持体を使用することが知られて
いる。

【０００４】磁性一成分現像方式では、このようなトナ
ー担持体の表面に磁性トナーを供給し、このように磁性
トナーが供給されたトナー担持体の表面に規制部材を圧
接させ、当該規制部材によって、トナー担持体の表面に
供給された磁性トナーを押さえつけて摩擦帯電させると
共に、トナー担持体の表面におけるトナー量を規制する
ようにしている。

【０００５】このような導電性支持体上に磁性粉末を含
有した樹脂層を構成したトナー担持体は、磁性トナーを
樹脂層で担持するために、当該樹脂層に磁気特性が要求
されることは勿論、導電性支持体にバイアス電圧を印加
して、感光体との間に現像電界を形成するために、電気
特性が要求される。電気特性は具体的には、体積固有抵
抗及び誘電率であるが、とりわけ体積固有抵抗が画像に
大きな影響を及ぼすとされ、重要な要求特性となってい
る。

【０００６】従来から、磁性体粉末を含有した樹脂組成
物（プラスチック磁石）としては、寸法精度、耐熱性の
点からポリアミド樹脂をバインダー樹脂としたプラスチ
ック磁石が知られ、広く使用されている。また樹脂を含
有させることで射出成形が可能となり、従来、２つのパ
ーツを接着剤で接着して作っていた部品製品を、芯金を
金型に予めセットしておくことで、一体成形でき、コス
トダウンが可能となることも知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリア
ミド樹脂をバインダーとしたプラスチック磁石を用い、
当該プラスチック磁石と芯金を一体成形した場合、金属
とプラスチック磁石の線膨張係数が大きく異なるため、
成形後の成形品にヒートショックを加えると、成形品に
クラックが入るという問題、即ち、耐ヒートショック性
が悪いという欠点があった。また、ポリプロピレン樹脂
のみをバインダーに用いたプラスチック磁石も知られて
いるが、当該プラスチック磁石は耐トナー特性（フィル
ミング特性）が良いものの、ポリアミド樹脂の場合と同
様に、耐ヒートショック性が悪いという欠点があった。

【０００８】この耐ヒートショック性を改良するため
に、例えば特公昭５４−１３９９３号公報には、エチレ
ン−エチルアクリレート共重合体をバインダーに用いる
ことが提案されている。この場合、ポリアミド樹脂やポ
リプロピレン樹脂の場合より耐ヒートショック性は良い
が、耐トナー特性が悪くなるという欠点が生じる。

【０００９】一方、成形性（加工性）の点から見ると、
磁性体粉末が高充填されているプラスチック磁石は流動
性が悪く、生産性に優れた射出成形による加工を実現す
るためには、滑剤などの添加剤を添加して流動性を向上
させる必要がある。このような加工性と、トナー担持体
の重要な特性値である電気特性値、とりわけ体積抵抗値
の関係を見ると、射出成形で成形されたトナー担持体に
は、同一担持体での場所的な体積抵抗値のばらつきが発
生し、画像ムラを生じることが判明した。

【００１０】そして、この体積抵抗値のばらつきは樹脂
組成物の流動性と関係があることを、我々は鋭意研究の
末、見出した。また滑剤を用いて樹脂組成物の流動性を
向上させる場合、樹脂組成物に滑剤を添加することで、
トナー担持体の体積抵抗値が低くなってしまうことがあ
り、トナー担持体の体積抵抗値の規格が低い場合には良
いが、高い場合には規格を外れてしまい、滑剤を用いる
ことができない。

【００１１】そこで本発明は、芯金との一体成形を行う
際に、耐ヒートショック性、耐トナー性に優れ、且つ射
出成形による体積抵抗値のばらつきを低減して、体積抵
抗値をコントロールすることができるトナー担持体を提
供することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】当該課題は、本発明にし
たがい、導電性支持体の外周に樹脂層を形成してなるト
ナー担持体において、上記樹脂層が、エラストマー樹
脂、低分子量ポリオレフィン系樹脂及び磁性体粉末を含
有する混合物より構成されることで解決される。

【００１３】低分子量ポリオレフィン樹脂の効果は、従
来のポリオレフィン樹脂が奏していた耐トナー性の向上
と、滑剤が奏していた樹脂組成物の流動性向上という２
つの効果を合わせ持つことにある。

【００１４】トナー担持体の樹脂層を構成する母材樹
脂、即ち、バインダー樹脂のエラストマー樹脂として
は、塩素化ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合
体（ＥＶＡ）、エチレン−エチルアクリレート共重合体
（ＥＥＡ）、スチレン系エラストマー、オレフィン系エ
ラストマー、ポリアミドエラストマー等がある。

【００１５】バインダー樹脂は、単独で用いてもよく、
また２種類以上を任意の比率でブレンドして用いてもよ
い。

【００１６】低分子量ポリオレフィン系樹脂として用い
る低分子量ポリプロピレンあるいは低分子量ポリエチレ
ンは、平均分子量が５００〜３００００のものである。
低分子量ポリプロピレンは特に、耐トナー性を非常に向
上させ、また流動性を向上させる。低分子量ポリエチレ
ンは特に、エラストマー樹脂との相容性を良くし、磁性
体粉末の分散性を向上する。

【００１７】また低分子量ポリオレフィン系樹脂と、そ
の低分子量ポリオレフィン系樹脂よりも分子量の非常に
大きなポリオレフィン系樹脂を２種類以上ブレンドして
用いてもかまわない。

【００１８】磁性体粉末としては、形状が数ミクロン程
度に粉末可能なものであれば特に制限は受けず、例え
ば、ＸＯ・ｎＦｅ₂ Ｏ₃ （Ｘ：Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｐ
ｂ、Ｃｏ、Ｎａ、Ｌｉ）で表されるフェライト系磁性体
粉末や、Ｒ（Ｃｏ）ｎ（Ｒ：希土類金属）で表せる希土
類コバルト系磁性体粉末、アルニコ磁性体粉末等があ
る。磁性体粉末にはローラの特性を損なわない範囲であ
れば、カップリング剤等の表面処理剤を採用することも
できる。

【００１９】またポリオレフィン系樹脂の分解を防止す
るために、あるいは機械的強度その他を改善するため
に、種々の添加剤を添加することも本発明のトナー担持
体としての特性を損なわない範囲であれば採用できる。
添加剤としては、酸化防止剤等がある。

【００２０】以上のバインダー樹脂、磁性体粉末、樹脂
添加剤を混合機で混合した後、混練押し出し機を用いて
ペレットを作製した後、導電性支持体表面に射出成形、
押し出し成形等により樹脂層を形成し、樹脂層を着磁し
て磁性一成分トナー担持体とする。

【００２１】各樹脂層構成材料の比率は、耐トナー性
（フィルミング性）、耐ヒートショック性の両方の特性
を満足させ、且つ流動性を向上させるために、エラスト
マー樹脂と低分子量ポリオレフィン系樹脂の組成比でエ
ラストマー樹脂：低分子量ポリオレフィン系樹脂＝９：
１〜４：６が望ましい。エラストマー樹脂：低分子量ポ
リオレフィン系樹脂＝９：１を下回ると低分子量ポリオ
レフィン系樹脂が不足して耐トナー特性が悪くなり、ま
た流動性向上に対する効果がなくなる。エラストマー樹
脂：低分子量ポリオレフィン系樹脂＝４：６を越える
と、エラストマー樹脂が不足して耐ヒートショック性が
悪くなり、また流動性が良すぎて成形時にバリが発生し
やすくなる。

【００２２】要求される磁気特性及び電気特性を出すた
めには、磁性体粉末の量として、５０ｗｔ％以上９０ｗ
ｔ％以下である。トナー担持体の体積固有抵抗値は１０
⁶ 〜１０¹⁴Ωcm、好ましくは１０⁹ 〜１０¹²Ωcmとする
のがよい。

【００２３】

【実施例】以下に、本発明を実施例及び比較例に基づき
詳細に説明する。本発明がこれら実施例のみに限定され
ないことは勿論である。

【００２４】実施例及び比較例で用いたトナー担持体の
樹脂層の組成を表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】本実施例で用いた現像装置を図１に示す。
磁性一成分トナー担持体１０は、ケーシング６０内に固
定され、静電潜像担持体２０に近接している。そしてケ
ーシング６０内において、攪拌羽根４０によって攪拌さ
れたトナー５０は、トナー層厚規制部材３０によってト
ナー担持体表面に均一なトナー層として形成されるもの
である。図２にトナー担持体の詳細な構成を示す。当該
トナー担持体１０は、導電性支持体たる芯金１１の外周
に樹脂層１２を形成してなるものである。

【００２７】本実施例で用いたトナーは、スチレン−ア
クリルを終結樹脂として用い、カーボンブラック、磁性
体粉末、極性制御剤、潤滑剤等を練り込んだ後に、シリ
カ等の流動化剤を外添した負帯電性の磁性トナーであ
る。ただし、現像装置に使用できるトナーは、上記のよ
うな負帯電性トナーに限られるものではなく、正帯電性
のトナーを使用することもできる。

【００２８】静電潜像担持体側においては、トナー担持
体は、静電潜像担持体の表面部に形成された静電潜像
に、トナー層を接近させ、潜像上にこれを付着させる。
なお、このような現像動作の際、トナー担持体の芯金と
静電潜像担持体の基体部の間には所定の現像バイアスが
印加されている。このような電子写真方式の作像プロセ
スについては公知であるので、説明は省略する。

【００２９】以下に実施結果について説明する。表１に
示された組成で作製されたペレットを用いて、芯金との
一体成形により、図２に示されたトナー担持体を成形し
た。そして図３に示されるに、帯電性テープをトナー担
持体に巻いて中央部分を主電極、当該主電極を挟むよう
にガート電極を配置し、抵抗計と接続して、トナー担持
体の３箇所の電気抵抗を測定した（電気特性の測定）。

【００３０】図４は、滑剤を添加した場合と低分子量ポ
リオレフィン系樹脂を添加した場合の体積抵抗値を示す
ものである。図４より、滑剤を添加した場合は、添加量
に応じて体積抵抗値が低くなり、体積抵抗値で１０⁹ 〜
１０¹²Ωcmの場合（比較例の２及び３に相当する）、変
化が急であるために、材料ロットでのばらつきが生じや
すくなり、規格を外れる危険性がある。一方、低分子量
ポリオレフィン系樹脂を添加した場合は、体積抵抗値の
変化が直線的で且つ緩やかであるために、材料ロットで
のばらつきが生じにくい。

【００３１】また比較例１のように滑剤を存在させない
従来のものでは、加工性が落ちて実用的でなくなる。

【００３２】更に体積抵抗値をコントロールするという
点で見ると、体積抵抗値を高くする手段としては、フェ
ライト含有量を少なくすることが考えられるが、要求さ
れる磁気特性以下にはできないので、体積抵抗値を高く
するために低分子量ポリオレフィン系樹脂を添加するこ
とは有効な手段である。

【００３３】

【発明の効果】請求項１のトナー担持体においては、樹
脂層が、エラストマー樹脂、低分子量ポリオレフィン系
樹脂及び磁性体粉末を有する混合物より構成されている
ので、スリーブレスのトナー担持体を提供することがで
きる。特に、エラストマー樹脂の効果は耐ヒートショッ
ク性の向上であり、低分子量ポリオレフィン系樹脂の効
果は耐トナー性の向上と、高充填された樹脂組成物の流
動性向上の２つであり、従来ではポリオレフィン系樹脂
と滑剤で出していた効果を１つで達成することができ
る。

【００３４】請求項２のトナー担持体においては、エラ
ストマー樹脂と低分子量ポリオレフィン系樹脂の組成比
が９：１〜４：６であるので、フィルミング性、耐ヒー
トショック性の両方の特性が満足し、且つ流動性が向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例で使用した本発明に係るトナー担持体を
備える現像装置の模式断面図である。

【図２】本発明に係るトナー担持体であり、（ａ）は正
面図、（ｂ）は側面図である。

【図３】実施例での電気抵抗の測定方法を説明する概略
図である。

【図４】滑剤及び低分子量ポリオレフィン系樹脂を添加
した場合の体積抵抗値を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ トナー担持体 １１ 導電性支持体 １２ 樹脂層 ２０ 静電潜像担持体 ３０ トナー層規制部材 ４０ 攪拌羽根 ５０ トナー ６０ ケーシング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性支持体の外周に樹脂層を形成して
   なるものであって、静電潜像担持体にトナーを供給する
   ためのトナー担持体において、前記樹脂層が、エラスト
   マー樹脂、低分子量ポリオレフィン系樹脂及び磁性体粉
   末を含有する混合物より構成されることを特徴とするト
   ナー担持体。
2. 【請求項２】 エラストマー樹脂と低分子量ポリオレフ
   ィン系樹脂の混合比率がエラストマー樹脂：低分子量ポ
   リオレフィン系樹脂＝９：１〜４：６の間であることを
   特徴とする請求項１に記載のトナー担持体。