(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像ローラを具備し、キャリア及び負帯電のトナーを使用して現像を行う二成分現像装置において、前記現像ローラ及び前記キャリアは共に樹脂表層を有し、該樹脂表層は樹脂全量に対し１０％以上のポリアミド樹脂を含有し、該ポリアミド樹脂は、アミド基水素が次式に示す反応
【数１】
0004322388.tif 000005
（但し、ｎ＝３〜９８を表わす。）
により１８ｍｏｌ％以上メトキシメチル基で置換されており、かつ沸点が２００℃以下の酸触媒を用いて、次式
【数２】
0004322388.tif 000006
（但し、ｎ＝３〜９８を表わす。）
の様に分子間架橋が形成されており、前記樹脂表層中の遊離酸の含有率が７００ＰＰＭ以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像ローラ及び前記キャリアは、焼成温度が１２０℃以上で焼成釜中のエアーの入れ換え量が釜の体積１ｍ３あたり０．５ｍ３／ｍｉｎ以上で焼成してなるものであることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
現像ローラを具備し、キャリア及び負帯電のトナーを使用して現像を行う二成分現像装置において、前記現像ローラ及び前記キャリアは共に樹脂表層を有し、該樹脂表層は樹脂全量に対し５０％以上のポリアミド樹脂を含有し、該ポリアミド樹脂は、アミド基水素が次式に示す反応
【数３】
0004322388.tif 000007
（但し、ｎ＝３〜９８を表わす。）
により１８ｍｏｌ％以上メトキシメチル基で置換されており、かつ沸点が２００℃以下の酸触媒を用いて、次式
【数４】
0004322388.tif 000008
（但し、ｎ＝３〜９８を表わす。）
の様に分子間架橋が形成されており、前記樹脂表層中の遊離酸の含有率が７００ＰＰＭ以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
前記現像ローラ及び前記キャリアは、焼成温度が１２０℃以上で焼成釜中のエアーの入れ換え量が釜の体積１ｍ３あたり０．５ｍ３／ｍｉｎ以上で焼成してなるものであることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【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、静電記録法等において形成される電気的潜像を二成分トナーにより現像し、顕画像を得る現像装置に関する。
【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、次いで該潜像をトナーによって現像し、必要に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、圧力或いは溶剤蒸気等により定着し転写物を得るものである。
【０００３】
また、トナーによって電気的潜像を可視化する方法としては、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２６１８５５２号明細書に記載されているカスケード現像法、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ァーブラシ現像法、液体現像法等、多数の現像法が知られている。
これらの現像法において、特にトナー及びキャリアを主体とする二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。
【０００４】
この他、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２７０４３６１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。
また、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等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。
【０００５】
一般に二成分現像といっても、類似の方法が色々考えられ、一般的には、磁性キャリアとトナーを混合し混ぜ合わせることにより、キャリアとトナーが摩擦帯電され、上記のような現像現象が発生する。このとき、常にフレッシュなトナーを供給するために、磁性ローラにより、トナーのまぶされたキャリアを感光体へ搬送する。したがって、ホッパー内にはトナーとキャリアの混合物がアジテータにより撹拌混合され、このときに必要な帯電量をトナーが獲得することになる。これを拡張した形で、ホッパー内にはトナーのみ貯蔵し、磁性ローラ表面にのみキャリアとトナーの混合物を磁力で保持する方法がある。このときには、ホッパー内よりトナーを少しずつローラ上のキャリアとトナーの混合物へ供給しローラ上でキャリアとトナーの撹拌が行なわれ、トナーに必要な帯電量を与える。
また、これら二成分現像において使用されるトナーは磁性トナーである場合もあれば、非磁性トナーである場合もある。
本発明は上記のような磁性二成分現像方式、非磁性二成分方式を含む二成分現像方法を用いる装置に関するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、負帯電の現像における地汚れの改良を目的とした現像装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
負帯電のトナーを使用する二成分現像方式においては、感光体にトナーを現像する前に、キャリア表面に充分に負に帯電したトナーの薄層を形成しなければならない。充分に均一な帯電が行なわれないとトナーの粒子中に逆の帯電の正帯電トナーが生成し地肌部分の地汚れとなる。
しかも、二成分現像においては摩擦で帯電させる部分は非常に少なく効率良くトナーに対して逆帯電の無いように摩擦してやる必要がある。
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。
【０００８】
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は電子排斥性が非常に強く、他の酸性物質が近傍に存在するとその影響を受けて電子雲が酸性物質の方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。
【０００９】
したがって、本発明の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キャリアは疑似塩基となり、現像ローラやキャリア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キャリア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。
したがって、本発明におけるように現像ローラとキャリアの表面が正帯電性を持った物質で被覆してあれば、トナーをこれらの表面で摩擦帯電させることになるのでトナーの均一帯電としては非常に理想的だと考えられる。
【００１０】
これらの樹脂のなかでも、特にＮ−Ｍｅｔｈｏｘｙｍｅｔｈｌａｔｅｄ Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ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やキャリア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。
【００１１】
また、Ｎ−Ｍｅｔｈｏｘｙｍｅｔｈｌａｔｅｄ Ｐｏｌｙａｍｉｄｅは、一般に結晶性が高く酸触媒を分子外に弾き出しやすい。しかも結晶性が高く、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。したがって、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なわれ、早期に表面に酸触媒が並んだ状態となると考えられる。したがって、現像ローラやキャリア作成直後には現像ローラやキャリア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、上記の概念同様、電子吸引性の物質が殆どを占めてしまい、この現像ローラやキャリア表面で摩擦されたトナーは正帯電しやすくなる。
したがって、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。
【００１２】
本発明は、上記のようなＮ−Ｍｅｔｈｏｘｙｍｅｔｈｌａｔｅｄ Ｐｏｌｙａｍｉｄｅを主成分とした現像ローラやキャリア表面を形成した場合の経時変化による地肌汚れ特性の改良に関する。
本発明者は、上記問題点を鋭意検討した結果、Ｎ−Ｍｅｔｈｏｘｙｍｅｔｈｌａｔｅｄ Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ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１８０℃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非常に効果があがることが明らかとなった。しかも、焼成時に蒸発乾燥させるためには、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なければならず、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なくなる。
更に検討の結果、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。
【００１３】
しかし、焼成乾燥後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。しかし、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。
【００１４】
本発明に使用できる酸触媒は、沸点が２００℃以下であれば良く、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）、フェノール等が挙げられるが、これら酸触媒の種類に左右されるものではない。
【００１５】
図１は、本発明の現像装置を含む電子写真装置の一例を示した図である。
図１において、（１０１）は矢印方向に回転する感光体ドラムで、その周辺部に、接触帯電装置（１０２）、露光装置からの像露光手段（１０３）、現像ローラ（１０４）を含む現像装置、転写装置（１０６）、クリーニングブレード（１０７）、除電ランプ（１０８）、定着装置（１０９）等が設けられており、ここに転写体（１０５）が供給される。
ここでイメージ露光手段（１０３）は、複写原稿の反射光をレンズやミラーを介して照射するアナログイメージ露光、またはコンピューター等からの電気信号、あるいは複写原稿をＣＣＤ等の画像センサで読み取り変換した電気信号等を、レーザー光やＬＥＤアレイ等により光像として再現するデジタルイメージ露光のいずれであってもかまわない。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
0004322388.tif 000002
上記処方で作製した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た。
【００１７】
0004322388.tif 000003
上記処方で作製した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た。
【００１８】
参考例１
キャリア表面樹脂：ポリアミド６（特に一部アミド基水素をメトキシメチル基で置換）
９８．０重量％
現像ローラ表面樹脂：ポリアミド６(特に一部アミド基水素をメトキシメチル基で置換)
９８．０重量％
架橋触媒：酢酸                                    各２．０重量％
焼成温度：１４０℃
焼成時間：３分
換気：なし
上記処方で作製した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た。
【００１９】
実施例３
キャリア表面樹脂：ポリアミド６（特に一部アミド基水素をメトキシメチル基で置換）
１００．０重量％
現像ローラ表面樹脂：ポリアミド６(特に一部アミド基水素をメトキシメチル基で置換)
１００．０重量％
架橋触媒：酢酸                                    各２．０重量％
焼成温度：１８０℃
焼成時間：３分
換気速度：２ｍ３／分（焼成釜１ｍ３当たり）
上記処方で作製した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た。
【００２０】
参考例２
キャリア表面樹脂：ポリアミド６（特に一部アミド基水素をメトキシメチル基で置換）
９８．０重量％
現像ローラ表面樹脂：ポリアミド６(特に一部アミド基水素をメトキシメチル基で置換)
９８．０重量％
架橋触媒：クエン酸                                各２．０重量％
焼成温度：１４０℃
焼成時間：１０分
換気速度：２ｍ３／分（焼成釜１ｍ３当たり）
上記処方で作製した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た。
【００２１】
実施例４
キャリア表面樹脂：ポリアミド６（特に一部アミド基水素をメトキシメチル基で置換）
９８．０重量％
現像ローラ表面樹脂：ポリアミド６(特に一部アミド基水素をメトキシメチル基で置換)
９８．０重量％
架橋触媒：Ｐ−トルエンスルホン酸                  各２．０重量％
焼成温度：１８０℃
焼成時間：５分
換気速度：１０ｍ３／分（焼成釜１ｍ３当たり）
上記処方で作製した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た。
【００２２】
以上実施例１〜４、参考例１、２のようにして作製したローラを３ヶ月放置後、画像を出した。結果を表１に示す。
表中、ΔＩＤ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、白色の紙に貼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】
0004322388.tif 000004
【００２４】
感光体と共に現像装置をセットして３ヶ月放置したところ、実施例１〜４、参考例２については変化がなかったが、参考例１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】
【発明の効果】
以上、詳細かつ具体的な説明より、本発明の装置を用いること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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現像装置を含む電子写真装置の一例を示したものである。
【符号の説明】
１０１  感光体ドラム
１０２  接触帯電装置
１０３  イメージ露光
１０４  現像装置
１０５  転写体
１０６  接触転写装置
１０７  クリーニングブレード
１０８  除電ランプ
１０９  定着装置
【図１】
0004322388.tif 000009