JP2781858B2 - ジーおよびトリーカチオン型ネガチブ電荷制御剤 - Google Patents

ジーおよびトリーカチオン型ネガチブ電荷制御剤

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は静電写真、静電記録法お
よび静電プリント法に使用して、静電潜像を可視的画像
に現像するための乾式現像剤材料に関するものである。
【0002】
【関連技術の説明】電荷強化用の添加物を含有する現像
剤組成物は従来から知られており、特にトナー樹脂に対
してポジチブ電荷を付与する電荷強化用の添加物を含む
現像剤が良く知られている。しかしながら、電荷強化用
添加物をトナー樹脂に対して、ネガチブ電荷を付与する
目的で用いた現像剤組成物はこれまでほとんど知られて
いない。
【0003】米国特許第3,893,935号は、静電
トナー組成物用の電荷制御剤として、第4級アンモニウ
ム塩の使用を述べている。この記述に従って、ある種の
第4級アンモニウム塩をトナー材料中に組み入れたと
き、適当なキャリアとともに混合すると、比較的高い均
一かつ安定なトナー電荷を表わす、トナー組成物を与え
ることが認められる。
【0004】米国特許第4,079,014号には、別
の電荷制御剤、すなわちジアゾタイプの化合物を使用す
ることの他同様の開示を含んでいる。
【0005】米国特許第4,411,974号は樹脂粒
子、ピグメント粒子、および電荷強化用の添加物として
の、オルソ−ハロフェニルカルボン酸とからなる、ネガ
チブ帯電されたトナー組成物を述べている。
【0006】米国特許第4,206,064号は、ネガ
チブ電荷強化添加剤がサリチル酸のコバルトおよびニッ
ケル錯塩であるトナー組成物を説明している。
【0007】米国特許第4,415,646号は、無水
マレイン酸ポリマとある種のアルキルジアミンと縮合反
応させ、ついで得られた生成物を4級化させることによ
り得たポリマ性の電荷強化添加剤を説明している。
【0008】米国特許第4,623,606号は樹脂粒
子、ピグメント粒子および鉄錯塩の電荷強化添加剤とか
らなるトナー組成物を述べている。この鉄錯塩電荷強化
添加剤に有用であるといわれているカチオンは、水素、
ナトリウム、カリウム、アンモニウムおよび脂肪族脂環
式そしてヘテロ環を含むもので置換されたアンモニウム
などである。
【0009】米国特許第4,433,040号は、金属
錯塩がクロムまたはコバルト原子を含む、金属錯塩ダイ
(die)を含有する静電写真トナーを説明している。
この文献の金属錯塩ダイは、ネガ電荷がカチオン性の部
分、特に水素原子により中和された2−対−1型の金属
錯塩である。この文献の物質は、バインダ用樹脂と著る
しく高い相溶性を示すといわれている。
【0010】米国特許第4,624,907号は、前記
の第4,433,040号のものと類似の2−対−1型
金属錯塩ダイからなる、電荷制御性の着色剤をさらに述
べている。この開示において、カチオン性のものはアン
モニウムイオン、脂肪族アンモニウムイオン、脂環式ア
ンモニウムイオン、またはヘテロ環アンモニウムイオン
で、同時に金属はコバルトと鉄原子である。
【0011】ここに参考としてその記述を引用した前記
の各文献は、ネガチブ電荷制御剤として顕著な効果を与
えるけれども、樹脂処方について実質的に改善された相
溶性をもち、同時にすぐれた摩擦帯電性を示すような材
料に対する必要性が現存している。
【0012】そこで本発明の1つの目的は、帯電能力お
よびバインダ樹脂との相溶性の最適の組み合わせをも
つ、すぐれた電荷制御剤を提供することである。
【0013】文献中で述べられている多くのネガチブ電
荷制御剤は、ネガ電荷が多数の原子間に分散されている
大きなネガチブアニオンと、水素、アンモニウム、リチ
ウム、ナトリウム、またはカリウムのようなカウンタカ
チオンとの塩である。帯電化のメカタニズムは充分に解
明されていないから、新規なネガチブ電荷制御剤の探索
と発見とは極めて困難なことである。従来の技術は電荷
制御剤として新規のアニオン性材料を見出し、またはこ
れを変更する試みに向けられていた。しかしながら、制
御剤のカチオン性部分の変更がトナー組成物の性能を著
るしく高めることがここに見出されたのである。
【0014】
【発明の要点】トナー組成物中で使用するためのネガチ
ブ電荷制御剤のカチオンは、ジアンモニウムまたはトリ
アンモニウムカチオンであり、これは1成分および2成
分トナー組成物中で、増大された樹脂相溶性とともに改
良された帯電性能を与えるものである。
【0015】
【発明の具体的説明】本発明は実用のため充分にネガ帯
電されているトナー粒子からなる、乾式の現像剤材料を
提供するものである。本発明の静電写真用トナーは、バ
インダ樹脂、特定の電荷制御剤および、任意的に着色材
とから構成される。
【0016】バインダ樹脂は、一般にポリスチレン、ア
クリル系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセテー
ト、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、ポリエチレン、フ
ェノール系樹脂、ポリエステル樹脂、キシレン樹脂およ
びポリアミド樹脂などのようなポリマ性樹脂である。
【0017】ここで用いている「アンモニウム」の用語
は一般式Rのカチオンを表わし、このポジに帯電
している部分は窒素原子と、0から3までの水素原子、
脂肪族、脂環式、およびヘテロ環などを含む化合物を含
んでいる。
【0018】本発明において有用であると認められたカ
チオン性のカウンタイオンには、脂肪族および脂環式の
ジアンモニウムジカチオンが含まれ、以下に示すよう
に、アルキル鎖またはリング中に窒素、酸素またはイオ
ウのようなヘテロ原子をもつものも含まれる。以下の各
構造式中、「X」はここに参考として示された前記の各
特許中に述べられている、電荷制御性をもつ塩のアニオ
ンである。
【0019】
【化1】
【0020】本発明において使用するこの他のものは、
ジ置換されたアリーレン−リンクジアンモニウムカチオ
ンで、ナフタレン−リンクのものと、以下に示すよう
に、チェーン中に窒素、酸素またはイオウのような各種
のヘテロ原子をもつものも含まれる。
【0021】
【化2】
【0022】この他に、アミンで末端がキャップされた
エポキシ樹脂、
【0023】
【化3】 アミンで末端がキャップされたポリエステル樹脂、
【0024】
【化4】 トリ環状炭化水素−リンクジアンモニウムカチオン、
【0025】
【化5】 トリアンモニウムカチオンおよびトリ置換アレン−リン
クトリアンモニウムカチオン、などが本発明において有
用である。
【0026】
【化6】
【0027】さらに、トリアンモニウム末端キャップエ
ポキシカチオン、すなわち有機アミンによって末端キャ
ップされた、3個または4個のエポキサイドN−基をも
つエポキシ樹脂は、本発明用の好適なカウンタイオンで
ある。
【0028】本発明の静電写真用トナーは以下のように
して作ることができる。適当なアニオン性金属錯塩を溶
融状態の樹脂とともに混合する。代表的には、樹脂は組
成物の80〜90重量%、電荷制御剤は約0.2〜約
5.0重量%、そして残部はカーボンブラックもしくは
着色色素またはピグメント、およびその他の添加剤であ
る。固化した混合物は、ジェットミルのような粉砕機を
用いて、直径約10μの微細なトナー粒子に変換され
る。
【0029】本発明の好ましい1具体例は、エポキシと
末端キャップされたエポキシ樹脂との使用からなるもの
である。特に好ましい具体例はメチルアニリニウムで末
端がキャップされたエポキシジカチオンのもので、ここ
でアンモニウムカチオンはエポキシ樹脂の各末端に存在
している。このジカチオンはネガチブ金属錯アニオンを
2個伴っている。
【0030】以下の各実施例は本発明を例示するため示
されたものである。しかしながら、本発明の範囲が以下
詳細に示されたこの特定の実施例により限定されるもの
でないことは、当業者にとって自明であろう。
【0031】
【実施例1】テストする化合物は、同じアニオン(ホド
ガヤT−37アニオン)を用い、カチオンを変えること
により調製した。トナーは末端キャップされているエポ
キシ樹脂(エポン、シェル化学社製)に0.4重量%の
テスト化合物を混合し、粉砕しそして6μの粒子にサイ
ズを揃えた。このトナーは、ついでエポキシフィルムで
被覆した鉄粉キャリア(直径120〜200μ)に、
2.5重量%のレベルに混合した。この混合物は、つぎ
に安定した状態の帯電が達成されるように、30分間か
んの中で回転させた。
【0032】帯電量、Q/Mマイクロクーロン/g(μ
c/g)は、全吹きとり(blow−off)法で測定
され、この方法でトナー/キャリア混合物はファラデケ
ージの中に入れられ、トナーはキャリアから金網(網目
45μ)を通して吹きとばされる。
【0033】結果は以下の表1中に、樹脂中の化合物の
重量%溶解性とともに示されている:
【0034】
【表1】
【0035】電荷制御剤が無い状態で、帯電量は高いポ
ジチブでかつ全く不安定である。代表的に、電荷制御剤
の不存在は、非常に帯電の敏感なトナー組成物となる。
【0036】アンモニウムカウンタイオンは、5重量%
のような高いレベルで用いた時にのみ、所要のネガチブ
帯電値を与える。もっとも普通に用いられるより低いレ
ベルで、アンモニウムはネガチブ用電荷制御剤中のカチ
オンとしては無効である。
【0037】ドデシルジアンモニウムジカチオンを有す
る化合物の帯電レベルは、アンモニウムカチオンをもつ
ものより著るしく高い。その上、ドデシルジアンモニウ
ム化合物は、アンモニウムのものに比ベてすぐれた溶解
性を示している。この溶解性は許容される電荷制御剤に
とって大切な要件である。高い溶解性により、添加剤お
よび樹脂との相溶性が増大する。
【0038】メチルアニリニウムでキャップされたエポ
ンは高い溶解性とネガチブ帯電値とを与える。
【0039】ジアンモニウムおよびトリアンモニウムカ
チオンの使用が、トナー材料の帯電性能と溶解性とに、
このような著るしい変化を生ずるであろうことは全く予
想されなかった。この効果は、電荷を多数の原子の上に
拡散する大きなアニオンを有する、各種のジ−およびト
リアンモニウムイオン性化合物について、一般的なもの
であると考えられる。これには金属錯塩のアニオン、芳
香族スルホネートと芳香族カルボキシレートのような芳
香族のアニオン、およびその他の湿気に対してほとんど
感受性をもたない巨大アニオンなどが含まれる。
【0040】末端がキャップされたエポン電荷制御剤
は、カチオン性のものが末端キャップされたエポキシ樹
脂であるということで、エポキシ樹脂と末端キャップエ
ポキシ樹脂とから構成されるトナー中でもっとも相溶性
であると予想される。しかしながら、これらはまたトナ
ー中に用いられているスチレンアクリレートおよびポリ
エステル樹脂とも相溶性が高いものである。
【0041】
【実施例2】同じような方法で、単なるサリチル酸の亜
鉛塩のアニオンであるサリチル酸アニオンとアンモニウ
ムカチオンとを有する市販の電荷制御剤(ボントロンE
−84)を、ドデシルジアンモニウム塩とシクロヘキシ
ルジアンモニウム塩を形成するようにイオン交換した。
これらの各添加剤は、ZSR1005樹脂(ポリトリボ
社製)とカーボンブラックとともに別々に溶融混合を行
い、粉砕しそしてサイズを調整した。こにトナーはつい
で鉄粉キャリアと混合し、前記のようにしてQ/Mを測
定した。
【0042】トナーカチオン Q/M(μc/g) ボントロンE−84(対照) −12.3 ドデシルジアンモニウム −7.8 シクロヘキシルジアンモニウム −9.5
【0043】本発明を特定の具体例について説明をした
が、本発明の範囲は各請求項の記載とその均等範囲によ
ってのみ定められるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アーダルフオウ・ルーイス・グテイエレ ス アメリカ合衆国カリフオルニア州 (95020)ギルロイ.スカーレツトロー ド2400 (72)発明者 デニス・リチヤード・マツキーン アメリカ合衆国カリフオルニア州 (95014)クーペルテイーノ.アミユレ ツトプレイス10677 (56)参考文献 特開 昭63−267793(JP,A) 特開 昭53−127726(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 9/097 13/08

Claims (19)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 樹脂粒子と電荷制御剤とからなる組成物
    の前記電荷制御剤が、ジアンモニウムまたはトリアンモ
    ニウムカチオンと、芳香族アニオンとの塩である、ネガ
    チブ帯電トナー組成物。
  2. 【請求項2】 樹脂粒子と電荷制御剤とからなる組成物
    の前記電荷制御剤が、脂環式ジアンモニウムカチオン、
    ジ置換アリ−レン−リンクジアンモニウムカチオン、ア
    ミンで末端がキャップされたポリエステル樹脂、アミン
    で末端がキャップされたエポキシ樹脂、トリ環状炭化水
    素−リンクジアンモニウムカチオン、トリ環状炭化水素
    −リンクトリアンモニウムカチオン、およびトリ置換ア
    レン−リンクトリアンモニウムカチオンから選ばれたも
    のと、そして適当なカチオンと結合したときに、電荷制
    御性を示すような各アニオンの中から選ばれたアニオン
    との塩である、ネガチブ帯電トナー組成物。
  3. 【請求項3】 電荷制御剤のアニオンは、巨大金属錯ア
    ニオンと芳香族アニオンとからなる群より選ばれたもの
    である、請求項2記載の組成物。
  4. 【請求項4】 電荷制御剤のアニオンが金属錯アニオン
    であり、その金属は鉄、クロムまたはコバルトである、
    請求項3記載の組成物。
  5. 【請求項5】 カチオンが脂肪族ジアンモニウムカチオ
    ン、脂環式ジアンモニウムカチオン、ジ置換アリ−レン
    −リンクジアンモニウムカチオン、アミンで末端がキャ
    ップされたポリエステル樹脂、アミンで末端がキャップ
    されたエポキシ樹脂、トリ環状炭化水素−リンクジアン
    モニウムカチオン、トリ環状炭化水素−リンクトリアン
    モニウムカチオン、およびトリ置換アレン−リンクトリ
    アンモニウムカチオンから選ばれたものである、請求項
    1記載の組成物。
  6. 【請求項6】 電荷制御剤のカチオンがメチルアニリニ
    ウムで末端がキャップされたエポキシ樹脂である、請求
    項2または5記載の組成物。
  7. 【請求項7】 電荷制御剤のカチオンがC6〜18のア
    ルキルジアンモニウムジカチオンである、請求項5記載
    の組成物。
  8. 【請求項8】 電荷制御剤のカチオンがドデシルジアン
    モニウムである、請求項7記載の組成物。
  9. 【請求項9】 電荷制御剤のカチオンがC6〜12の脂
    環式ジアンモニウムジカチオンである、請求項2または
    5記載の組成物。
  10. 【請求項10】 電荷制御剤のカチオンがシクロヘキシ
    ルジアンモニウムジカチオンである、請求項9記載の組
    成物。
  11. 【請求項11】 電荷制御剤が約0.2から約5.0重
    量%の量で存在する、請求項1または2記載の組成物。
  12. 【請求項12】 電荷制御剤が、トナー樹脂の電荷を制
    御するために効果的な量で存在する、請求項1または2
    記載の組成物。
  13. 【請求項13】 着色色素またはピグメントがその中に
    存在している、請求項1または2記載の組成物。
  14. 【請求項14】 カーボンブラックまたは黒色の色素も
    しくはピグメントがその中に存在する、請求項1または
    2記載の組成物。
  15. 【請求項15】 請求項1または2記載のトナー組成物
    とキャリア粒子とから構成される、2成分現像剤組成
    物。
  16. 【請求項16】 キャリア粒子が金属ビーズからなる、
    請求項15記載の現像剤組成物。
  17. 【請求項17】 金属ビーズがポリマにより被覆されて
    いる、請求項16記載の現像剤組成物。
  18. 【請求項18】 請求項1または2記載のトナー組成物
    よりなる、1成分現像剤組成物。
  19. 【請求項19】 ポジ帯電させた光感受体上に静電的潜
    像を形成し、請求項1または2記載のトナー組成物によ
    りこれを現像し、そして適当な基体に対してこの現像さ
    れた像を転写することからなるイメージング方法。
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