(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アミド基の水素の一部がメトキシメチル基で置換されているメトキシメチル基置換ポリアミド樹脂よりなる表面樹脂層を有する現像用ローラにおいて、前記メトキシメチル基置換ポリアミド樹脂が、分子間架橋のための酸触媒として沸点２００℃以下の酸を用い、焼成温度１２０℃以上で焼成釜中の空気の入れ換え量が釜の体積１ｍ３あたり０．５ｍ３／ｍｉｎ以上で焼成することにより得られたものであり、かつ前記メトキシメチル基置換ポリアミド樹脂の遊離酸含有量を１０，０００ｐｐｍ以下としたことを特徴とする現像用ローラ。
【請求項２】
請求項１記載の現像用ローラを有することを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法、静電記録法等に於いて形成される電気的潜像を現像するのに用いる一成分トナーの現像用ローラおよび該ローラを使用した現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真法としては米国特許第２２９７６９１号明細書、特公昭４２−２３９１０号公報（米国特許第３６６６３６３号明細書）等に記載されているように、多数の方法が知られている。
一般には光導電物質を利用し、種々の手段により感光体上に電気的潜像を形成し、ついで該潜像をトナーを用いて現像し、必要に応じて紙等の転写材にトナー画像を転写した後、加熱加圧、圧力或は溶剤蒸気等により定着し転写物をうるものである。
また、電気的潜像をトナーを用いて可視化する方法として次のものがあげられる。
例えば米国特許第２８７４０６３号明細書に記載されている磁気ブラシ法、米国特許第２６１８５２号明細書に記載されているカスケード現像法、及び米国特許第２２２１７７６号明細書に記載されている粉末雲法及びフアーブラシ現像法、液体現像法等多数の現像法が知られている。
【０００３】
これらの現像法に於いて、特にトナー及びキャリアを主体とする２成分現像剤を用いる磁気ブラシ法、カスケード法、液体現像法等が広く実用化されている。
また、キャリア等の媒体を用いない、トナーだけからなる一成分現像剤を用いる現像方法も各種提案されている。例えば、磁性を有するトナー粒子より成る現像剤を用いる方法としては、米国特許第３９０９２５号明細書には電気的に導電性を有する磁性トナーを用いて現像する方法が提案されている。
これは内部に磁石を有する円筒状の導電性スリーブ上に導電性磁性現像剤を支持し、これを静電像接触せしめ現像するものである。この際、現像部に於いてトナー粒子により記録体表面とスリーブ表面の間に導電路が形成され、この導電路を経てスリーブよりトナーヘ電荷が導かれ、静電像の画像部との間のクーロン力によりトナー粒子が画像部に付着して現像される。
【０００４】
高抵抗の磁性トナーを用いる現像方法として特開昭５２−９４１４０号公報（西ドイツ特許第２０４３６１号明細書）にはトナー粒子の誘電分極を利用した現像方法が示されている。高抵抗の磁性トナーを用いるその他の方法として、トナー粒子相互の摩擦、トナー粒子とスリーブとの摩擦等によりトナー粒子を摩擦帯電して、これを静電像保持部材に接触して現像する方法も知られている。
また、非磁性トナーを利用した一成分現像方法も数多く提案されている。特に、非磁性のトナーの場合現像ローラヘの供給力のほとんどがクーロン力しかないと言っても良いぐらいで磁性一成分に比べると現像ローラヘのトナーの搬送力がかなり劣っている。
従って、トナーの供給方法については樹脂製スポンジローラなどのやわらかい表面が樹脂のローラを現像ローラに食い込ませてトナーを現像ローラヘなすりつけるというような工夫がなされいる。
【０００５】
また、負帯電のトナーを使用する一成分現像において、現像ローラの表面に使用する樹脂の構造中に窒素を含有しその含有量の比が窒素原子の個数１に対して炭素原子の個数が１００以下であり、これとリバース方向に回転する補給ローラの樹脂の構造中に窒素を含有しその含有量の比が窒素原子の個数１に対して炭素原子の個数が１００以下である構成か、または負帯電のトナーを使用する一成分現像において現像ローラの表面に使用する樹脂の構造中に窒素を含有しその含有量の比が窒素原子の個数１に対して炭素原子の個数が１００以下であり、これとリバース方向に回転する補給ローラの樹脂中に窒素を含有する物質を分散してあり、その物質の窒素含有量の比が窒素原子の個数１に対して炭素原子の個数が１００以下である構成であるか、または負帯電のトナーを使用する一成分現像方式において現像ローラの表面に使用する樹脂の中に窒素を含有する物質を分散してあり、その物質の窒素含有量の比が窒素原子の個数１に対して炭素原子の個数が１００以下であり、これとリバース方向に回転する補給ローラの樹脂の構造中に窒素を含有しその含有量の比が窒素原子の個数１に対して炭素原子の個数が１００以下である構成であれば帯電が安定し地肌汚れが防止されることも公知である。
この現象が起こる原理について明確に証明はできないが、本発明者は以下のように考えている。
【０００６】
一般に窒素原子は３価あるいは４価の構造をとることができ外殻電子雲の電子が足りないため電荷的にはカチオンと成りやすいのではあるが、他の原子と結合して分子となったときには見かけ中和された様にみえる。しかし窒素原子自体の電子排斥性が非常に強いので窒素原子自体は常に電子プアーな状態であり、他の酸性物質が近傍に存在すると電子雲が窒素原子の方向へ偏り疑似塩基として作用する。一般に、負帯電トナーには負帯電用の帯電制御剤が分散されており、これら負帯電用の帯電制御剤は酸性物質であり、また正帯電用トナーに使用される帯電制御剤は塩基性であるので帯電のし易さから考えると、酸性物質は負に帯電しやすくまた塩基性物質は正に帯電しやすくなると考えられる。
従って、上述のよう構成で負帯電トナーを使用するとトナー自体は酸性であり、摩擦で擦る相手の現像ローラや補給ローラは疑似塩基となり、現像ローラや補給ローラは正に帯電しやすくなり、また逆にトナーは負に帯電しやすくなる。これは必然的に現像ローラと補給ローラの帯電列を極端に正帯電に、またトナーを極端に負帯電においたのと同じ状態である。
【０００７】
現像ローラや補給ローラに使用する樹脂のなかでも特にＮ−メトキシメチル化ポリアミドは帯電性能及び機械的強度に優れており、特に機械的強度は現像ローラの表面形成後の反応により架橋することにより得られる。ところが、これら酸触媒は実際の反応においてあくまで触媒として関与し樹脂の構造中に取り込まれるわけではないので、表面を形成する樹脂の構造中に遊離した状態で残ってしまう。一般に遊離した低分子の物質は時間とともに界面へ移動する性質をもっており、これら架橋に使用した酸触媒も例外ではない。
【０００８】
また、一般にポリアミド樹脂は結晶性が非常に高く、本発明に使用される酸触媒のように比較的低分子量の物質を外に弾き出しやすい。Ｎ−メトキシメチル化ポリアミドのように一部結晶性を取り除いた形であってもなお結晶性が高く、架橋しているとはいえ、非常に柔らかい弾性を呈したものであり、構造上分子は他の物質に比べて動きやすい。従って、この製膜された樹脂中の酸触媒の移動も比較的簡単に行われ、早期に表面に酸触媒が並んだ状態となると考えられる。従って、現像ローラ作成直後には現像ローラの表面の酸触媒量は少なく感光体に対して良好な地肌汚れの特性を示すが、時間とともに表面に移行する酸触媒の量が増加し、最終的に表面へ酸性の物質が大量に移行すると、上述のように、電子吸引性の物質が表面を殆どを占めてしまい、この現像ローラ表面で摩擦されたトナーは正帯電しやすくなる。従って、特性上必要な負帯電トナーに混じって正帯電したトナーの比率が多くなり、結果として感光体に地肌汚れとして転移してしまう。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のようなＮ−メトキシメチル化したポリアミドを主成分とした現像ローラ表面の経時変化による地膚汚れ特性の改良に関する。すなわち、本発明の目的は負帯電の現像における地肌汚れを改良した現像ローラおよび該ローラを使用した現像装置にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記問題点を鋭意検討した結果、Ｎ−メトキシメチル化したポリアミドを架橋するために表面を形成する樹脂を架橋するのに沸点が２００℃以下である酸を使用することにより焼成時に酸を蒸発乾燥させ残留させなければ、前記課題解決の点で非常に効果があることを見出し本発明に到達することができた。
【００１１】
前記焼成時に酸を蒸発乾燥させる為には、焼成器内の雰囲気を常に入れ換え蒸発した酸の分圧を下げることが好ましく、空気の入れ換えがないと雰囲気中の蒸発した酸が飽和濃度に達し乾燥し難くなる。
そこで、種々検討の結果、焼成温度が１２０℃以上で焼成釜中の空気の入れ換え量が釜の体積１ｍ３あたり１ｍ３／ｍｉｎ以上であれば良好に乾燥できることが明らかとなった。
しかし、前記のような空気の入れ換えを行って焼成乾燥したにもかかわらず酸触媒が表層の樹脂中に微量に残留することがある。この残留酸触媒は時間とともに表面に移行し、いろいろと特性上悪影響を与えることが多く、例えば、酸であるので電子吸引性でありトナーを正帯電させたり、また感光体を腐食したりという問題が起こるが、検討の結果残留した酸の量が１００００ｐｐｍ以下であればこのような問題を起こすことなく、安定して使用できることが明らかとなった。
【００１２】
本発明で使用できる酸触媒は沸点が２００℃以下であればどのようなものでも良く、一例としては酢酸、ぎ酸、プロピオン酸、トルエンスルホン酸（特にパラトルエンスルホン酸）、フェノール等が挙げられるが、これら酸触媒の種類に限定されるものではない。
【００１３】
本発明の現像用ローラは、該ローラを構成する表層樹脂は、該樹脂の５０ｗｔ％以上がＮ−メトキシメチル化したポリアミド樹脂を架橋のための酸触媒として沸点が２００℃以下の酸を触媒として分子間架橋が形成されたポリアミド樹脂であり、乾燥工程を経て最終的に酸触媒が蒸発して殆ど現像ローラの表面樹脂中に残らないということがポイントとなる。
またポリアミド樹脂は一般に結晶性が非常に高く有機溶媒には溶け難いものである。しかし、ポリアミド樹脂をメトキシメチル基で１８ｍｏｌ％以上置換して結晶性を低下させると溶媒に可溶となる。従って、現像ローラの製造工程上、１８ｍｏｌ％以上メトキシメチル基で置換することが望ましい。
【００１４】
前記ポリアミド樹脂のメトキシメチル化物は、ポリアミド樹脂のアミド基水素を下式(１)で示す反応に作成されるものである。
【化１】
0004053711.tif 000002
【００１５】
また、前記ポリアミド樹脂のメトキシメチル化物の酸を用いた分子間架橋物の形成は、下式(２)で示す反応に作成されるものである。
【化２】
0004053711.tif 000003
なお、本発明の現像装置は、上述のような現像ローラと補給ローラをリバースに回転させ、且つトナーをこれらローラでニツプして摩擦帯電させるのでトナーの均一帯電としては非常に理想的である。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を示す。
【００１７】
0004053711.tif 000004
【００１８】
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【００１９】
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【００２０】
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【００２１】
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【００２２】
0004053711.tif 000009
以上の例に示す処方を基に抵抗調整のピグメントを分散した表層を持つ現像ローラを作成し３ケ月放置後画像をだした。
下表１に示す△ＩＤはマクベス濃度計で反射率を測定したものであり、感光体上の地肌汚れトナーを透明テープで剥離し白色の紙に張り付けた状態の反射率から、単独でバージン状態の透明テープを貼り付けた状態の反射率を差し引いた値であり、値が大きい方が地肌汚れは悪い
【００２３】
【表１】
0004053711.tif 000010
実施例５のクエン酸は残留液ではなく固体
【００２４】
感光体と共に現像装置をセットして３ケ月放置したところ実施例１、２、４、５、６については変化がなかったが、特に実施例３については現像ローラの接触していた部分の感光体の色が白化しその部分の表層にクラックが入っていた。
【００２５】
【効果】
本発明の方式によりトナーの帯電性能が安定し、地肌汚れの大幅な改善が可能となった現像用ローラおよび該現像用ローラを使用した現像装置が提供された。