JPH0359432B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、電子写真、静電記録及び静電印刷等
において静電荷像を現像するめに用いるトナーに
電荷を付与するための機能が改善された材料ない
し部材に関する。

〔発明の背景〕

従来、電子写真法としては米国特許第2297691
号、特公昭42−23910号公報、及び特公昭43−
24748号公報などには、種々の方法が記載されて
いるが、それらは要するに、光導電性絶縁体層上
に一様な静電荷を与え、該絶縁体層に光像を照射
することによつて静電潜像を形成し、次いで該潜
像を当該技術でトナーと呼ばれる微粉末によつて
現像可視化し、必要に応じて紙などに粉像を転写
した後、加熱、加圧、或いは溶剤蒸気などによつ
て定着を行なうものである。

これらの電子写真法等に適用される現像方法と
しては、大別して乾式現像法と湿式現像法とがあ
る。前者は、更に二成分系現像剤を用いる方法
と、一成分系現像剤を用いる方法に二分される。
二成分系現像方法に属するものには、トナーを搬
送するキヤリヤーの種類により、鉄粉キヤリヤー
を用いるマグネツトブラシ法、ビーズ・キヤリヤ
ーを用いるカスケード法、フアーを用いるフアー
ブラシ法等がある。

また、一成分現像方法に属するものには、トナ
ー粉子を噴霧状態にして用いるパウダークラウド
法、トナー粒子を直接的に静電潜像面に接触させ
て現像する接触現像法（コンタクト現像、または
トナー現像ともいう）、トナー粒子を静電潜像面
に直接接触させず、トナー粒子を荷電して静電潜
像の有する電界により該潜像面に向けて飛行させ
るジヤンピング現像法、磁性の導電性トナーを静
電潜像面に接触させて現像するマグネドライ法等
がある。

これらの現像法に適用するトナーとしては、従
来、天然あるいは合成樹脂中に染料、顔料を分散
させた微粉末が使用されている。例えば、ポリス
チレンなどの結着樹脂中に着色剤を分散させたも
のを１〜30μ程度に微粉砕した粒子がトナーとし
て用いられている。また磁性トナーとしては、上
記した染料又は顔料に代えて、あるいはこれに加
えてに加えてマグネタイトなどの磁性体粒子を含
有せしめたものが用いられている。いわゆる二成
分現像剤を用いる方式の場合には、上記のような
トナーは通常、ガラスビーズ、鉄粉などのキヤリ
アー粒子と混合されて用いられる。

また、トナーには、現像される静電潜像の極性
に応じて予め正または負の電荷が与えられる。

トナーに電荷を付与するためには、トナーの成
分である樹脂の摩擦帯電性のみを利用することも
出来るが、この方法ではトナーの帯電性が小さい
ので、現像によつて得られる画像はカブリ易く、
不鮮明なものとなる。そこで、所望の摩擦帯電性
をトナーに付与するために、帯電性を強化する染
料、顔料等をはじめとする電荷制御剤を添加する
ことが行われている。

しかしながら、これらの添加剤を加えることに
より、トナーに帯電性を付与するためには、これ
らの添加剤がある程度トナー表面に出ていなけれ
ばならない。そのため、トナー同土の摩擦、キヤ
リアとの衝突、静電潜像保持体との摩擦などによ
り、トナー表面からこれらの添加剤が脱落し、キ
ヤリアなどの汚染、静電潜像保持体、例えば感光
体ベルトあるいはドラムなどの汚染などが生じ
る。その結果、帯電性が悪くなり、さらに現像作
業を繰り返して行なうにしたがつて劣化が進み、
画像濃度が低下し、細線再現性の低下、カブリの
増加などが、実用上問題となる。

上記した問題点は、トナーのバインダーと、帯
電性を付与する染顔料あるいは荷電制御剤等の添
加剤との親和性、分散性を向上することによつて
改善できるが、これらの添加剤に親和性を高める
ため表面処理をすると帯電付与性の低下する場合
が多く、また機械的にシエアを強くかけ細かく分
散すると、トナー表面に出る添加剤の割合が減少
し、帯電性が十分に付与されない傾向となる。こ
れらのことから、実用的に充分満足する程度にト
ナーに帯電性を付与することの可能な添加剤は、
非常に限られ、実用化されているものは数が少な
い。特に、白黒画像だけでなく、カラー画像を得
るためには、トナーに添加する荷電制御剤は無色
であることが好ましく、この場合実用上満足なも
のはほとんどない状態である。

このような事情に鑑み、トナーへの電荷付与特
性の向上を、トナーの添加剤のみにより達成する
のではなく、現像プロセス中においてトナーと接
触するキヤリア、スリーブ、ドクターブレード等
の搬送、規制あるいは摩擦部材（以下これらを含
めて「電荷付与材」といい、現像工程あるいはこ
れに先立つてトナーに接触して、トナーに現像の
ために必要な電荷を付与し、あるいは電荷を補助
的に付与し得る材料ないし部材を総称するものと
する）により、トナーへの電荷付与特性の向上を
行なうことも提案されている。

この電荷付与材により積極的にトナーへの電荷
付与を行なう方法では、トナーに帯電特性の向上
のための添加剤を含有させる必要性が殆どなくな
るため、上記したような問題点に対する本質的な
改善が計れる。例えば、キヤリア粒子、感光体な
どの汚染原因が本質的に低減され、したがつて現
像操作の繰り返しにより帯電性が低下したり、潜
像を乱すことがない。更にカラートナーの色調を
害することなく容易に帯電させることができる。

しかし、キヤリアー、スリープ、ドクターブレ
ードなどの電荷付与材は、単に強い電荷付与能力
を有するのみでなく、トナーとの摩擦に耐え、耐
久性のあるものでなければならない。例えば、キ
ヤリアーは長期間交換せずに使用することが望ま
れ、またスリーブは現像機本体と同程度の耐久性
を有することが要求される。

〔発明の目的〕 本発明は、上述の如き問題点を解決した電荷付
与材を提供するためになされたものであり、その
目的は、トナーに適正な負電荷を付与する電荷付
与材を提供することにある。

さらに本発明の目的は、長期間の使用で性能の
劣化のない電荷付与材を提供することにある。

さらに本発明の目的は、細線再現性及び階調性
の優れた画像を得る電荷付与材を提供することに
ある。

さらに本発明の目的は、カラートナーの帯電に
適した電荷付与材を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、トナーに負の摩擦電荷を付与するた
めの静電荷像現像用電荷付与材において、下記の
化学構造式で表わされる有機化合物 （式中、R₁は、アルキル基、アラルキル基又
はアリール基を表わし、R₂，R₃及びR₄は水素、
アルキル基、アラルキル基又はアリール基を表わ
し、A^-はハロゲン原子又は亜硫酸、硝酸、硫酸
またはスルホン酸から形成された陰イオンを示
す）を少なくとも表面に有することを特徴とする
静電荷像現像用電荷付与材に関する。

本発明の電荷付与材に用いる化合物の代表的な
具体例としては、以下のような化合物(1)〜(9)が挙
げられる。

これらの化合物はきわめて安定で、公知の方法
で合成される。

例えば、化合物(1)は次のようにして作られる。

市販のトリ（４−メチルフエニル）ホスフイン
（東京化成社製）とｐ−クロルトルエンとの下記
反応式により得られる。

前記化合物は、適用すべき電荷付与材の形態に
もよるが、一般に平均粒径が10〜0.01μ、特に２
〜0.1μの粒子として電荷付与材の形成に供するこ
とが好ましい。

これらの化合物は、必要に応じてバインダー樹
脂とともに、溶剤あるいは分散媒中に溶解ないし
分散させて得た塗液を電荷付与材の母材にデイツ
ピング、スプレー法、ハケ塗り等により塗布する
か、あるいは母材がキヤリアー粒子状である場合
は、これを上記塗液と浸漬混合したのち乾燥する
方法、あるいは、これと前記化合物の直接混合物
の流動化ベツドによる被覆等の方法により、母材
上に前記化合物の塗布層を形成すれば本発明の電
荷付与材が得られる。またバインダー樹脂と直
接、溶解混練し、母材上に押出しラミネートして
前記材料を含有する被覆層を有する電荷付与材を
得てもよい。更に成形可能な樹脂中にこれらの化
合物を含有させ、これをキヤリヤー粒子、スリー
ブあるいはドクターブレードの形状に成形して電
荷付与材としてもよい。

バインダー樹脂あるいは成形樹脂としては、一
般的なものを用いることができる。例えば、ポリ
スチレン、ポリアクリル酸エステル、ポリメタク
リル酸エステル、ポリアクリロニトリル、イソプ
レンやブタジエンなどのゴム系樹脂、ポリエステ
ル、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、
ロジン、ポリカーボネート、フエノール樹脂、塩
素化パラフイン、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、シリコーン樹脂、テフロンなどこれらの誘導
体及びその共重合体、またはそれらの混合体が使
用可能である。これら樹脂は、塗布あるいは成形
後、必要に応じて架橋構造をとらせて、電荷付与
材表層の耐久性の向上をはかることもできる。

バインダー樹脂あるいは成形樹脂を使用する場
合、重量基準（以下同じ）でその100部に対して
前記化合物が0.5〜200部、特に２〜100部となる
ような割合で用いることが好ましい。

電荷付与材の表面に塗布する場合、前記化合物
のコートあるいは塗布量は適宜コントロールする
必要があるが、前記材料が0.01〜10mg／cm²の範囲
が良いが、好ましくは0.1〜２mg／cm²が良い。

また上記一連の場合を通じて、前記化合物とと
もに、シリカ粉末、酸化アルミニウム、酸化セリ
ウム、炭化ケイ素などのセラミツクス粉末を充て
ん剤として用いても良い。また、カーボンブラツ
ク、酸化スズなどの導電性付与性を導電性の調節
に用いても良い。さらに、スリーブやキヤリア表
面へのスペントトナーの堆積をふせぐため、離型
剤など、例えば脂肪酸金属塩、弗化ビニリデンな
どを用いても良い。

キヤリア形態の電荷付与材の母材としては、公
知のキヤリアーがすべて使用可能であり、鉄、ニ
ツケル、アルミニウム、銅などの金属あるいは合
金、もしくは、金属酸化物を含む金属化合物の粉
体あるいは粒子、更にはガラス、SiC、BaTio₂、
SrTiO₂、などのセラミツクス粉体あるいは粒子
が用いられる。またこれらの表面を樹脂などで処
理したもの、あるいは、樹脂粉末、もしくは磁性
体を含有する樹脂粉体などをあげることができ
る。平均粒径は20〜250μ程度が好適である。

さらに、スリーブあるいはドクターブレード形
態の電荷付与材の母材としては、鉄、アルミニウ
ム、ステンレス、ニツケルなどの金属もしくは合
金など、セラミツクス、プラスチツクなどの非金
属化合物など、一般にスリーブあるいはドクター
ブレードとして使用可能なものを用いることがで
きる。

一方、上記のような本発明の電荷付与材と組み
合わせて使用すべきトナーは、従来の静電荷像現
像用トナーとして用いられていたものの実質的に
すべてが有効に用いられる。すなわち、トナーは
非磁性、磁性トナーのいずれも用いられる。より
詳しくは、トナーは、結着樹脂中に着色剤を含有
させた着色微粒体であり、必要に応じて、磁性粉
を含有してもよい。更にこれらのトナーは、より
効果的な帯電付与をするため、少量の帯電付与物
質、例えば染料、顔料、あるいはいわゆる荷電制
御剤を含有しても良く、またコロイダルシリカの
ような流動化剤、酸化セリウム、チタン酸ストロ
ンチウム、炭化ケイ素などの研磨剤、ステアリン
酸金属塩、弗化ビニリデンなどの滑剤を含有して
も良い。またカーボンブラツク、酸化スズ等の導
電性付与性を含有してもよい。

上記した本発明の電荷付与材およびトナーを用
いる現像方法としては、二成分現像剤あるいは一
成分現像剤を用いる現像方法の実質的に全てが用
いられる。

例えば、磁気ブラシ現像法、カスケード現像
法、フアーブラシ現像法、磁性体含有樹脂粉をキ
ヤリアとして用いるいわゆるマイクロトーニング
現像方式、あるいは樹脂粉をキヤリアとして用い
る現像方式、いわゆるジヤンピング現像方式、あ
るいは、非磁性トナーを現像するジヤンピング現
像方式である。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、表面に電荷
制御剤としての特定の構造を有する化合物を存在
させた静電荷像現像用トナーに荷電を付与するた
めの電荷付与材が提供される。特に、本発明の化
合物は、以下の実施例で示されるように優れた荷
電制御性を有し、加熱あるいは吸湿に対する安定
性を有するだけでなく、これを電荷付与材の表面
に塗布あるいは練り込み分散等により存在させる
ことにより、トナーとの摩擦使用下での耐久性に
優れた良好な電荷付与材を与える。したがつて、
この電荷付与材を用いればトナーのみに電荷付与
材を混入して、その帯電特性を向上する場合のも
ろもろの問題点に対する本質的な改善が得られ
る。

〔発明の実施例〕

実施例１および比較例 メチルエチルケトン（MEK）１中に前記化
合物(1)を100ｇ溶解分散し、これに鉄粉キヤリア
（粒径；250〜400mesh）１Kgを分散しボールミル
中で約30分間撹拌した。

この鉄粉キヤリア混合液を乾燥し、完全に溶剤
を除去したのち、軽い凝集をほぐし、本発明によ
るキヤリア状電荷付与材を得た。

また本発明品と対比するため、上記操作におい
て化合物(1)を添加しないで、比較品キヤリヤを作
成した。

別途、次の処方により、特に荷電制御剤を加え
ることなくトナーを作成した。

スチレン（商品名Ｄ−125：エツソ化学社製）
100部 カーボンブラツク（商品名ラーベン3500：キヤ
ボツト社製） ６部 上記の材料を混練、粉砕、分級し粒度を１〜
30μｍにそろえた。

このトナーと前記夫々のキヤリアを重量比10：
100に混合し、現像剤とした。

これらの現像剤の摩擦帯電量をブローオフ法に
より測定したところ下記の通りであつた。

本発明品（実施例１） −11 μC／ｇ 比較品 −２ μC／ｇ これらの現像剤を用い、キヤノン製NP−5000
複写機で画像出しを行なつたところ、本発明品で
は50000枚の耐久テストでも画像濃度の変化がな
く、細線再現性が良く、階調性も良好であつた。
またカブリもなかつた。これに対し比較品では
3000枚で画像濃度の変化を生じた。

実施例 ２ キシレン１中にポリメチルメタクリレート樹
脂100ｇを溶解しこれにさらに化合物(2)を50ｇ混
合した。これを実施例１と同様の鉄粉キヤリアと
混合し、乾燥することにより電荷付与効果のある
キヤリアを得た。

これを用いて実施例１と同様にトナーと組合せ
たところ、トナーの摩擦帯電量は−9μC／ｇとな
り、これを用いて画像出しを行なつところ、得ら
れた画像は、50000枚の耐久テストでもまつたく、
初期とかわらない良好な画像濃度、細線再現性、
階調性を示しカブリもなかつた。

実施例 ３ キシレン１中にポリメチルメタクリレート樹
脂100ｇを溶解し、化合物(3)を50ｇ混合した溶液
を用意した。この溶液に、キヤノンNP−400RE
用の現像スリーブ（ステンレス製）をデイツピン
グし、スリーブ上に0.1〜0.6mg／cm²のコートをし
た。

また本発明品と対比するため、上記操作におい
て化合物(3)を添加しないで比較品スリーブを作成
した。

これらのスリーブをもとの現像機にセツトし
た。トナーは次の処方により、一般の混練、粉砕
方法で作成した。

ポリ（スチレン−ブチルメタクリレート）_w
＝300000 100部 離型剤（商品名PE−130：ヘキスト社製） ４部 磁性粉（商品名BL−200：チタン工業社製）
60部 作成したトナーは、粒径を1μ〜30μにそろえ
た。

このトナーを用いキヤノン製NP−400REで画
出し耐久テストを行なつた。50000枚耐久で初期
から画像の変化がなく、細線再現性、階調性が良
く、カブリもなかつた。

これに対し、比較品では3000枚で画像濃度の変
化を生じた。

また、スリーブ上の表面電位を測定したところ 本発明品（実施例３） −20V 比較品 −7V であり、本発明品の場合トナーが完全に負に帯電
していることが確認された。

実施例 ４ キシレン１中にポリカーボネート樹脂80ｇを
溶解し、化合物(4)を20ｇさらに混合した溶液を用
意した。

この溶液に、キヤノン製PC−20用青用カート
リツジの現像機の現像スリーブ（アルミニウム
製）をデイツピングし、スリーブ上に0.1〜0.5
mg／cm²のコートをした。

このスリーブをもとの現像機にセツトした。

一方、トナーを次の処方により作成した。

ポリ（スチレン−ブチルメタクリレート）_w
＝150000 100部 離型剤（商品名PE−130：ヘキスト社製） ４部 青色着色剤（フタロシアニン顔料） ６部 作成したトナーは粒径を1μ〜30μにそろえた。

このトナーを用い、上記スリーブをとりつけた
現像機を用い、PC−20を改造し反転現像可能な
ようにし、耐久画像出しを行なつた。

その結果、トナーがなくなるまで、画像の変化
がなく、細線再現性、階調性が良い鮮明な青色画
像を得た。さらにスリーブ上にトナーの表面電位
を測定したところ、−17Vであり負に帯電してい
た。

実施例 ５〜８ 実施例１〜４において、夫々使用した各化合物
を下記の如く置換え、夫々実施例１〜４の操作に
従つて、実施例５〜８を実施した。

化合物(1)→(5) 実施例５ 〃 (2)→(6) 〃 ６ 〃 (3)→(7) 〃 ７ 〃 (4)→(8) 〃 ８ その結果は良好なものであり、対応して測定し
た摩擦帯電量並びに表面電位は次の通りであつ
た。

実施例５ −7μC／ｇ 〃 ６ −12μC／ｇ 〃 ７ −21 Ｖ 〃 ８ −18 Ｖ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ トナーに負の摩擦電荷を付与するための静電
   荷像現像用電荷付与材において、下記の化学構造
   式で表わされる有機化合物 （式中、R₁は、アルキル基、アラルキル基又
   はアリール基を表わし、R₂，R₃及びR₄は水素、
   アルキル基、アラルキル基又はアリール基を表わ
   し、A^-はハロゲン原子又は亜硫酸、硝酸、硫酸
   またはスルホン酸から形成された陰イオンを示
   す）を少なくとも表面に有することを特徴とする
   静電荷像現像用電荷付与材。 ２ 電荷付与材がキヤリヤ粒子であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載した静電荷像
   現像用電荷付与材。 ３ 電荷付与材が円筒状スリーブであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載した静電荷
   像現像用電荷付与材。 ４ 電荷付与材がドクターブレードであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載した静電
   荷像現像用電荷付与材。