JP3076921B2 - チャージディレクタ組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 背景技術 本発明は液体現像剤使用静電写真複写並に特にチヤ−
ジデイレクタ溶液の安定化方法と新規の安定化されてい
るチヤ−ジデイレクタ組成物とに関する。

基板上に静電荷パタ−ンとして存在する静電像を形成
させる方法はよく知られている。静電プリントまたは静
電複写では、結像面を帯電コロナを通して一様な速度で
動かすことにより、まず一様な静電荷を光導電性結像面
に与える。それからその結像面を複写しようとする原稿
の光学像に露出させる。この光学像は静電潜像を形成す
るようその結像面をあるパタ−ンで選択的に放電させ
る。明るい背景に暗いプリントを持つ原稿の場合には、
この潜像は、光への露出により実質的に放電された“背
景”部分中、原稿の図形に対応した、実質的に放電した
“プリント”部分よりなる。その潜像は、原稿の像に対
応するパタ−ンで潜像のプリント部分に付着する、反対
に帯電した着色トナ−粒子に曝されて現像される。

液体現像剤使用写真複写機では、これらの帯電トナ−
粒子は担体液とトナ−粒子とチヤ−ジデイレクタとから
なる液体現像剤中に懸濁している。全静電潜像は液体現
像剤受器からの液体現像剤の薄い膜で被覆される。その
液体現像剤中の帯電トナ−粒子は光導電面上にパタ−ン
を形成するため潜像の反対帯電“プリント”部分に移動
する。それから、このパタ−ンおよび対応するトナ−粒
子が可視像を形成するようにシ−ト上に転写される。こ
の処置後光導電面上に残つている液体現像剤は何れも液
体現像剤受器中に再循環して戻す。

チヤ−ジデイレクタは前記の現像法において重要な役
割を演ずる。チヤ−ジデイレクタはトナ−粒子上の極性
および電荷を制御するように働く、分子性またはイオン
性何れかの化学種である。そのチヤ−ジデイレクタは、
トナ−粒子が確実に付着するよう、そして結像面に所望
の像を形成するように移動するように、結像材料の帯電
を起させる帯電した種を作り出す。また液体現像剤を全
体として実質的に電気的に中性に保つため対イオンも作
り出される。本発明はレシチンとバリウム ペトロナ−
ト（barium petronate）とを例とする幾つかのチヤ−ジ
デイレクタを用いて行つてもよい。

チヤ−ジデイレクタとして用いられる材料に関する主
要な問題の１つは電気泳動現像処理中に作り出される電
場印加の下における帯電種の劣化である。帯電種の劣化
はまた担体液を用いての現像剤の補給の間、チヤ−ジデ
イレクタの希釈のためにも起る。帯電種の劣化はその液
体現像剤を電気的に不安定化する。液体現像剤の安定な
電気的特性が高品質の像を得るために重要であるから、
特に液体現像剤の分散液を変えることなく多数の印刷を
行はねばならない場合、チヤ−ジデイレクタの劣化は低
品質の複写をもたらす。

多くの液体現像剤においてはチヤ−ジデイレクタ分子
が反転ミセルを形成していると信じられている。これら
のミセルの例を図１に示す。そのミセルは凝集により、
チヤ−ジデイレクタ分子の極性部分は内側に向き、無極
性部分はシステムの総括表面エネルギを減少させるため
外側を向くように形成されている。これらのミセルはチ
ヤ−ジデイレクタ分子の解離により生ずるイオンを溶解
していてもよい。チヤ−ジデイレクタミセルによるイオ
ンの可溶化は、ミセル内部および周囲における、より高
い誘電率をもつ微細環境の形成のためであると信じられ
ている。チヤ−ジデイレクタミセルによるイオンの可溶
化はその中心に帯電種を含有するミセルを生じさせる。
その幾つかのミセルは中心に正電荷種をもち、他は中心
に負荷電種をもつ。我我は電気泳動現像処置の間にこれ
らのミセルが帯電光導電面により作られる電場の影響の
下でこわれると信じている。この破壊の正確な機構は知
られていない。ミセルの破壊は、相対的に強い正並に負
荷電と担体液の低い誘電率とのために互に他と再会合し
て電気的に中性な化合物を形成する傾向のあるミセルの
中心の帯電種を凍結することにより、液体現像剤溶液の
電気的性質を変える。これらの電気的に中性な化合物の
形成はこの液体現像剤の総括的電気的性質を変える。液
体現像剤の電気的性質の変化は、複写品質における劣化
をもたらす液体現像剤におけるトナ−粒子の分散と帯電
種の数とを変える。

我我はまた写真複写機中における液体現像の分散液が
新規の担体液の添加により元の様にされる場合、ミセル
は破壊するとも信じている。またこの正確な機構も知ら
れていない。この破壊の効果はシステム中の帯電種の不
安定性で明らかにされている。また総括的な結果は複写
品質の劣化である。

従つて、本発明の１つの目的は電場の影響下における
劣化に耐えるチヤ−ジデイレクタ組成物である。

本発明の他の目的は液体現像剤分散液への担体液の補
給の間における劣化に抵抗するチヤ−ジデイレクタ組成
物である。

更に本発明の目的は不安定化に抵抗するチヤ−ジデイ
レクタ溶液である。

図面の簡単な説明 図１はチヤ−ジデイレクタミセルの理想化された描写
である。

図２は４つの連続的電気パルスについての、レシチン
溶液中の電流の図解である。

図３はレシチンと本発明の材料との希釈の下での導電
率の動力学の図解である。

図４は本発明の種種なチヤ−ジデイレクタ組成物の安
定性の図解である。

図５はレシチンと本発明のチヤ−ジデイレクタとにつ
いての、21％被覆目標に対する長期現像運転の間の電導
率の絶対変化を示す。

本発明の要約 本発明はチヤ−ジデイレクタと溶剤と極性モノマ−種
とを混合し、ついでそのモノマ−分子を重合させた、チ
ヤ−ジデイレクタ溶液を安定する方法に向けられてい
る。重合を開始するのに開始剤種が用いられ、その反応
は実質的に終了するまで行われる。我我は、その結果は
チヤ−ジデイレクタミセルの核（core）中への極性重合
体種の化学的取り込みにあると信じている。極性種はミ
セルの核を安定化し、ミセルの破壊の可能性を減少させ
る。

本発明に従えば、チヤ−ジデイレクタミセルは、帯電
種が劣化により対しより安定で、より敏感でなくなるよ
う不溶性の重合体分子と会合する。帯電種の存在は電気
泳動結像法には肝要であるから、液体現像剤組成物の帯
電種の劣化の減少によりその現像剤により形成される像
はより長時間の使用期間に亘りより濃いであろうことが
判ろう。

詳細な説明 本発明においてはチヤ−ジデイレクタと溶剤と極性モ
ノマ−種とが混合され、次いでそのモノマ−分子が重合
される。開始剤種が重合開始のため用いられ、その反応
は実質的な終結まで進行させられる。形成される重合体
種は可溶性でなく、本発明のモノマ−種はチヤ−ジデイ
レクタ含有溶剤中に可溶である。少くとも部分的にミセ
ルとして存在するチヤ−ジデイレクタは、モノマ−種の
重合に界面活性剤として働く。モノマ−種はそのミセル
にくつつき、ミセルの核中で重合する。

選択された溶剤は必要な重合が起つてもよいどんな適
当な溶剤であつてもよい。多くの無極性溶剤、Isopar
｛エクソン（Exxon）社の商標製品｝とイソパラフイン
とヘキサンとシクロヘキサンとｔ−ブチルベンゼンと2,
2,4−トリメチルペンタンとｎ−パラフインとを含め、
本発明においてはよく働く。選択されるモノマ−種は選
択される溶剤に可溶で、適当な開始剤存在の下で、その
溶剤中で重合するどんな不飽和モノマ−であつてもよ
い。多数の不飽和分子が本発明においてモノマ−として
よく働くが、ある種、１−ビニル−２−ピロリドンと２
−ビニル ピリジンとビニルフランとメタアクリル酸メ
チルとを含め特によく働くと信じられる。

開始剤は、アゾビスブチロニトリルと過酸化ベンゾイ
ルとトリフエニルアゾベンゼエンとクメンヒドロペルオ
キシドと過酢酸ｔ−ブチルとを含む、重合反応を開始る
数多くの種の中のどんな１つであつてもよいと信じられ
る。

本発明の１つの好ましい態様においては、Isoparを、
還流冷却器をつけた反応容器中約50℃に加熱する。この
反応は窒素雰囲気の下に行う。レシチンをゆつくりとそ
のIsopar中に混合する。その溶液を約80〜90℃に加熱
し、１−ビニル−２−ピロリドン、ついで重合開始剤例
えばアゾビスブチロニトリルを添加する。温度を一定に
保ち、その反応を約24時間進行させる。この方法で形成
したチヤ−ジデイレクタ組成物は安定化重合体分子を欠
く組成物より帯電種の劣化をより受け難い。劣化に対す
るこの優れた抵抗は電流をこの組成物にかけた場合およ
びこの組成物が溶剤（Isopar）で希釈される場合とで発
揮される。

１−ビニル−２−ピロリドン モノマ−は可溶で、そ
の重合体は不溶である無極性溶剤を用いるのが好まし
い。その溶剤は、その反応条件下でも液状でいるよう、
90℃以上より実質的に高い温度で沸とうすべきである。
重合反応が進行するに従つて重合体分子はそれがその溶
剤に不溶になる臨界長さ以上に達すると信じられる。こ
れらの重合体分子のその溶剤中での非常に細い分散液が
生じ、チヤ−ジデイレクタミセルがその細い重合体分子
の周りに形成される。それでそのミセルがこの重合体分
子により堅くされ、安定化される。大きな安定化効果を
得るに必要なビニル ピロリドン重合体の臨界百分率は
チヤ−ジデイレクタ固形物に対し約５〜9wt％である。
９％またはそれ以上の重合物濃度では、溶剤による希釈
または電場の賦課に際して帯電種の極めて小さい劣化し
か起らない。しかし５％重合体濃度以下では相当の劣化
が起る。本発明を更に次の実施例により説明するが、そ
れに限定はされない。

実施例Ｉ 窒素雰囲気の下、Isopar−H 1400gを、還流冷却器を
つけ、機械的に攪拌される４頚２ガラス反応器中で50
℃に加熱する。レシチン600gをそのIsopar−Ｈ中に徐徐
に添加し、攪拌する。そのIsopar−H/レシチン溶液を80
℃に加熱し、それから１−ビニル−２−ピロリドン102g
をその溶液に添加する。それからIsopar−H 10−20ml中
に懸濁させたアゾビスブチロニトリル3gを添加し、その
反応終結まで24時間進行させる。

実施例II Isopar−H 500gとレシチン10gと１−ビニル−２−ピ
ロリドン1.7gとを、N₂雰囲気下の、４頚ガラス丸底フラ
スコ中、90℃で混合する。アゾビスブチロニトリル0.5g
をIsopar 20g中に分散させ、それを添加する。反応を1
7.5時間行う。得られた溶液は透明で、Isopar中のレシ
チン溶液より幾分暗色である。

本発明の有利さを次の実験結果により説明する。

表１と図２とは通常の不安定にされているチヤ−ジデ
イレクタ、レシチン溶液に対する、印加電場の影響につ
いての実験結果を示す。実験においては800V直流パルス
を、レシチン溶液を含有するセルに４秒間次次に印加
し、各パルスに関する、レシチン溶液の電荷輸送を測定
した。表１は各パルスに就いて溶液中の電荷輸送を示し
ている。図２はパルス期間中の、ランタン（Lantern）
溶液中における電流の図解である。表１と図２とにおい
て示すごとく、チヤ−ジデイレクタ溶液への電気パルス
の印加はその溶液の電気的性質を変える。その実験の印
加された電気パルスは複写処理中に生ずる電場と同じで
ある。それ故、このレシチン溶液に対するこの電気パル
スの影響は液体現像剤溶液の、複写処置中に生ずる電場
の影響と似ている。

図３は、共に担体液例えばIsopar添加後における、レ
シチン対照と比較した、本発明に従う17％モノマ−安定
化種を含む組成物の導電率を示している。図３に示すご
とく、Isopar中の安定化された組成物の導電率は時間に
対して比較的一定であるが、一方対照のそれは時間とと
もに低下する。それ故本発明の安定化された組成物は、
その導電率が時間につれて明らかには変らない故に、写
真複写機に用いるには有利である。

図４は本発明に従う種種な安定化されたチヤ−ジデイ
レクタ組成物に関する同じ実験の結果を示す。この実験
では、4800V直流パルスをチヤ−ジデイレクタ溶液含有
のセルに次次に印加し、そのセル中の全電荷輸送を各パ
ルスについて測定した。対照のチヤ−ジデイレクタ溶液
は前記実験に用いたごとに安定化されていないレシチン
溶液である。本発明に従つて作つた５つの安定化したチ
ヤ−ジデイレクタ溶液を試験した。各チヤ−ジデイレク
タ溶液は異つたモノマ−安定化種百分率で作られてい
る。図４に示すごとく、電荷輸送の高い一定性を達成す
るには、チヤ−ジデイレクタはチヤ−ジデイレクタ固形
物に対し５〜9wt％またはそれ以上のモノマ−安定化種
を含むべきである。また、図４で示すごとく、チヤ−ジ
デイレクタ固形物に対し17％のモノマ−安定化種を含む
チヤ−ジデイレクタ組成物によつては電荷輸送は少しし
か劣化しない。

図５は紙を供給しない、連続的電子写真複写機の操作
の間の、チヤ−ジデイレクタ溶液の導電率低下に関する
実験結果を示す。チヤ−ト上に示すレシチン チヤ−ジ
デイレクタ溶液は安定化されていない通常のチヤ−ジデ
イレクタ溶液である。他のチヤ−ジデイレクタは、チヤ
−ジデイレクタ固形物に対し17wt％のモノマ−安定化種
を含み、本発明の実施例Ｉに従つて作られた。前節で議
論したごとく、電子写真工程の間に安定化されていない
チヤ−ジデイレクタミセルは破壊し、帯電種の数の減少
と液体現像剤の体積導電率（bulk conductivity）の減
少と複写品質の劣化を起すと信じられる。図５に示され
るごとく、安定化されていないレシチン溶液においては
電子写真複写機操作の間導電率で18p mho/cmの低下があ
る。しかしチヤ−ジデイレクタ固形物に対し17wt％のモ
ノマ−安定化種を含み、本発明の実施例Ｉに従つて作ら
れた溶液は連続的電子写真複写機操作の間僅4p mho/cm
の導電率低下しか示さなかつた。

前記の説明は単に説明の目的のためであり、発明は次
の請求範囲内にある凡ての変更態様を包含するものと理
解すべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−168992（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 9/12

Claims (25)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも部分的にはミセルとして存在す
   るチヤージデイレクタを溶剤と極性モノマー種とに混合
   する段階と 終結まで進行するように重合反応を開始する段階とを含
   む、チヤージデイレクタ溶液を安定化する方法。
2. 【請求項２】極性モノマー種が１−ビニル−２−ピロリ
   ドンである、前項１に記載の方法。
3. 【請求項３】チヤージデイレクタがレシチンである、前
   項１または２に記載の方法。
4. 【請求項４】溶剤が化合物の混合物を含む無極性有機化
   合物である、前項１、２または３に記載の方法。
5. 【請求項５】前記無極性有機溶剤がIsopar−Ｈである、
   前項４に記載の方法。
6. 【請求項６】反応のアゾビスブチロニトリルの添加によ
   り開始させる、前項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. 【請求項７】反応を窒素、アルゴンまたはその他の不活
   性ガス雰囲気の下に行う、前項１〜６のいずれかに記載
   の方法。
8. 【請求項８】極性モノマー種をチヤージデイレクタ固形
   物に対し少くとも5wt％含有する、前項１〜７のいずれ
   かに記載の方法。
9. 【請求項９】極性モノマー種をチヤージデイレクタ固形
   物に対し５〜9wt％含有する、前項８に記載の方法。
10. 【請求項１０】極性モノマー種をチヤージデイレクタ固
    形物に対し10〜17wt％含有する、前項８に記載の方法。
11. 【請求項１１】溶剤と、その溶剤に不溶の極性重合体
    と、その溶剤に可溶のチヤージデイレクタとを含有し、
    前記チヤージデイレクタミセルの核中に前記極性重合体
    種を化学的に取り込むことにより安定化されているチヤ
    ージデイレクタ組成物。
12. 【請求項１２】チヤージデイレクタを、溶剤と極性モノ
    マー種と混合する段階と そのモノマー種の分子間で重合反応を開始させる段階と その反応を終結まで進行させ、それにより形成された重
    合体を前記チヤージデイレクタに会合させる段階と を含む方法により形成される、前項11に記載のチヤージ
    デイレクタ組成物。
13. 【請求項１３】前記溶剤が無極性有機化合物または化合
    物混合物である、前項11または12に記載のチヤージデイ
    レクタ組成物。
14. 【請求項１４】無極性有機溶剤がIsopar−Ｈである、前
    項13に記載のチヤージデイレクタ組成物。
15. 【請求項１５】チヤージデイレクタがレシチンである、
    前項11〜14のいずれかに記載のチヤージデイレクタ組成
    物。
16. 【請求項１６】重合体がポリビニルピロリドンである、
    前項11〜15のいずれかに記載のチヤージデイレクタ組成
    物。
17. 【請求項１７】極性モノマー種を、チヤージデイレクタ
    固形物に対し少くとも5wt％含む、前項12〜16のいずれ
    かに記載のチヤージデイレクタ組成物。
18. 【請求項１８】極性モノマー種を、チヤージデイレクタ
    固形物に対し５〜9wt％含む、前項17に記載のチヤージ
    デイレクタ組成物。
19. 【請求項１９】極性モノマー種を、チヤージデイレクタ
    固形物に対し10〜17wt％含む、前項17に記載のチヤージ
    デイレクタ組成物。
20. 【請求項２０】担体液と、トナー粒子と、前記担体液に
    可溶なチヤージデイレクタとを含有し、 該チヤージデイレクタのミセルの核中に前記担体液に不
    溶の極性重合体種を化学的に取り込むことによって安定
    化されていることを特徴とする、 液体現像剤。
21. 【請求項２１】チヤージデイレクタがレシチンである、
    前項20に記載の液体現像剤。
22. 【請求項２２】重合体がポリビニルピロリドンである、
    前項20または21に記載の液体現像剤。
23. 【請求項２３】担体液と、 トナー粒子と、 チヤージデイレクタを溶剤と極性モノマー種とに混合
    し、それから重合反応を終結させるまで進行するように
    開始することにより形成された、安定化されたチヤージ
    デイレクタ組成物と、 を含む、前項20〜22のいずれかに記載の液体現像剤。
24. 【請求項２４】チヤージデイレクタが少くとも部分的に
    ミセルの形で存在し、そしてモノマー種の重合に対して
    界面活性剤として働く、前項23に記載の液体現像剤。
25. 【請求項２５】溶剤が担体液である、前項23または24に
    記載の液体現像剤。