JPH06332263A - 新規な現像剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、トナー処方の複雑さによる
プロセス管理の煩雑さを解決し、かつ現像電界によって
効率的に電荷を得ることができる新しい現像剤を提供す
る点にある。 【構成】 現像電界に入る前は静電潜像を現像するため
の帯電性を有しないが、現像電界中に入ると該電界によ
って静電潜像に飛翔し、かつ付着することにより静電潜
像を現像するに十分な電荷を得ることのできる高分子物
質を構成成分として含有することを特徴とする静電潜像
を記録するための現像剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、静電潜像を記録するための現像
剤に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、電子写真法としては米国特許第２，
２９７，６９１号明細書、特公昭４２−２３９１０号公
報及び特公昭４３−２４７４８号公報等に記載された如
く多数の方法が知られているが、一般には光導電性物質
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、圧
力或いは溶剤蒸気などにより定着し、複写物を得るもの
である。このような電子写真法は特開平６１−１４７２
６１号公報に開示されているように静電荷像を現像する
現像剤により２つに大別されている。トナーとキャリア
とが混合されてなる所謂二成分系現像剤を用いる方法
と、トナー単独で用いられる一成分系現像剤を用いる方
法である。前者の方法は、トナーとキャリアとを撹拌摩
擦することにより各々を互いにに異なる極性に帯電せし
め、この帯電したトナーにより反対極性を有する静電荷
像が可視化されるものである。トナーとキャリアの種類
によりマグネットブラシ法、カスケード法、ファーブラ
シ法などがある。後者の一成分系現像法には、トナー粒
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、磁性のある導電性トナーを静電潜像面に接触させ
る誘導現像法などがあるが、これらの方法は基本的には
摩擦帯電によってトナーに電荷を付与するものである。
現像電界中で帯電したトナー粒子は感光体ドラムの帯電
した部分との相互吸引力によってドラム表面に吸い付け
られるが、この場合、トナーと感光体ドラムの間のギャ
ップの制御及びトナー粒子が適正な帯電量をもつことが
重要であった。もしトナー粒子の帯電量が高すぎると、
トナー粒子とキャリアー粒子との吸引力が強くなってト
ナー粒子と感光体ドラムとの間の吸引力を上回ってしま
い、その結果、感光体ドラム上にトナー粒子が十分移行
せず、濃度の薄いコピーしか得られないことになる。逆
にトナー粒子の帯電量が低すぎると、キャリアー粒子と
トナー粒子間の吸引力が小さくなってトナー粒子が飛散
し、また同時に感光体ドラムとの吸引力が小さいため、
飛散したトナー粒子が感光体ドラム表面の電荷のない部
分まで付着し、白地の部分が黒ずんだコピーになってし
まう。このように狭い条件のプロセスのために多数枚コ
ピーにおける画像劣化を避けること、高精細画像を得る
ことは困難である。トナーは現像される静電荷像の極性
に応じて正又は負の電荷が保有せしめられるが、通常は
トナー帯電性が小さいために現像によって得られる画像
はカブリやすく不鮮明なものとなる。帯電性を付与、制
御する荷電制御剤なるものをトナーの中に１〜５％添加
することが行われている。ちなみに荷電制御剤として
は、例えばモノアゾ染料、サリチル酸、ナフトエ酸、ジ
カルボン酸のＣｏ，Ｃｒ，Ｆｅ等の金属錯体、スルホン
化した銅フタロシアニン顔料、ニトロ基、ハロゲンを導
入したスチレンオリゴマー、塩素化パラフィン、ニグロ
シン染料や含金属ビスアゾ染料などの低分子化合物、メ
ラミン樹脂等が用いられている。しかし、このような荷
電制御剤が本来の機能を発揮するためには、トナー用バ
インダーの中に均一にかつ細かく分散、溶解することが
必要である。もし、荷電制御剤とトナー用バインダーと
の相性が悪いと分散が不均一になって、摩擦帯電により
帯電が強すぎたり、逆に帯電が不足するトナー粒子がで
き、その結果不良コピーが発生する。一方、カラー電子
写真法に用いられるカラートナーに要求される特性とし
ては、（１）鮮明な色彩を有すること、（２）樹脂に対
する分散性が良好で高着色力を有すること、（３）均一
な帯電性を有し、高温高湿下でも帯電性が低下しないこ
と、（４）複写機の要求する機能に対してマッチング
し、著しい副作用を与えないこと（例えば定着ローラー
表面への付着、染料性）などがある。従来のカラー電子
写真用赤色系着色剤としてキナクリドン系顔料、チオイ
ンジコ系顔料、キサンテン系染顔料、アントラキノン系
染料、モノアゾ系顔料、ペリレン系顔料などがある。例
えば、特公昭４９−４６９５１号公報には、２，９−ジ
メチルキナクリドン顔料の記載が、特開昭５５−２６５
７４号公報にはチオインジコ系顔料に関して、特開昭５
９−５７２５６号公報にはアントラキノン系染料につい
て記述されている。しかし、これらの染料は、トナーの
帯電を高めるよりは、低下せしめ、高温高湿下における
帯電不足によるトナー飛散、それによる機内汚染、また
低帯電トナーによりカブリを生じ画像汚れを生じやす
い。このようにカラートナーの処方は複雑となり、また
それに伴うプロセスも複雑になりつつある。さら、前記
の摩擦帯電以外の方法を用いた現像方式としてＳｕｇａ
ｒｍａｎ法（共立出版「電子写真」Ｒ．Ｍ．Ｓｃｈａｆ
ｆｅｒｔ著ｐ６６）があるが、該方法は、効率的な電荷
誘起を示すものではない。

【０００３】

【目的】本発明は、このようなトナー処方の複雑さによ
るプロセス管理の煩雑さを解決し、かつ現像電界によっ
て効率的に電荷を得ることができる新しい現像剤の提供
を目的とするものである。

【０００４】

【構成】本発明は、現像電界に入る前には静電潜像を現
像するための帯電性を有しないが、現像電界中に入ると
該電界によって前記現像を行うに十分な電荷を得ること
のできる高分子物質を構成成分として含有することを特
徴とする静電潜像を記録するための現像剤を提供するこ
とにより、前記目的を達成した。本発明は、初めは帯電
を有しないトナーが現像電界中に入りその電界によって
電荷を得て潜像に向かって飛翔するという現像プロセス
が可能となり、非常に簡易な現像プロセスを提供するも
のである。また、本発明者らは、ＲＸ型構造の高分子及
びπ電子共役系高分子を主たる構成要素とした現像剤
が、非接触現像において前記現像プロセスのために特に
優れた現像効果を発現することを見出し本発明に至っ
た。ＲＸ型高分子のＲはアルキル又はベンゼン、ナフタ
レン、チオフェンなどの芳香族環であり、Ｘは酸素、イ
オウ、イミンから選択され、このような構造を主骨格と
する線状構造または架橋高分子である。これらの高分子
の具体的構造としては、ポリアニリン、ポリピロール、
ポリチオフェン、ポリエチレングリコール、ポリエチレ
ンオキシドなどがあげられる。これらの高分子を主たる
構成要素とした現像剤は静電潜像による現像電界中にお
いて、正負を問わず電荷が誘起され引き寄せられる。こ
のような現象がどのような原理に基づくか明確ではない
が、例えばＪｏｕｒｎａｌ ｏｆＰｏｌｙｍｅｒ Ｓｃ
ｉｅｎｃｅ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｅｄｉ
ｔｉｏｎ，Ｖｏｌ．２２，２２４３−２２６０（１９８
４）に開示されたごとくπ電子共役系高分子については
その特異な誘電的性質が報告されているが、この誘電的
性質を基に、乾式一成分現像挙動から本発明の現像メカ
ニズムを考察した。本発明におけるπ電子共役系高分子
を主たる構成要素とした粉体状微粒子トナーは初め帯電
していないが、潜像が近付くと潜像に向かって飛翔し、
一部の前記トナーは付着し、一部の前記トナーは反発す
る。潜像に付着した前記トナーは潜像と異極性の電荷を
持っている。このことから該トナーは両極性であり、数
ｃｍ離れた潜像に向かって飛翔し、現像するに必要な帯
電量を保有することが明らかになった。従来のトナー粒
子は帯電量が高すぎると荷電制御が困難であるが、本発
明の粉体状微粒子トナー及びそれによる現像プロセスで
は帯電量は高ければ高いほど良い点で従来のものとは大
きく異なる。これにより現像プロセスにおけるトナーの
帯電制御を大幅に改善することができる。

【０００５】本発明におけるπ電子共役系高分子とはポ
リアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセ
ンキノンラジカル、ポリアズレン等の他、ポリ３アルキ
ルチオフェン、ポリｎ−アルキルアニリン、ポリ２，５
メトキシアニリン等の誘導体が挙げられる。また、ＲＸ
型構造の高分子としては、ポリエチレングリコール、ポ
リエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリフ
ェニレンオキシド、ポリフェニレンサルファイドなどが
あげられるが、ポリアニリン、ポリフェニレンサルファ
イドはＲＸ型構造の高分子及びπ電子共役系高分子の両
者に所属する。これらの高分子には物性面において共通
点がある。いずれも導電性高分子のマトリクスポリマー
となる高分子であり、イオン性の不純物をドープするこ
とで高い導電性をもつようになる。π電子共役系高分子
は電子伝導性を、また、ＲＸ型構造の高分子はイオン伝
導性を示す。これらの高分子の中でもポリアニリン、ポ
リエチレンオキシドでは顕著な現像特性が得られた。ア
ニリンブラックはアニリン重合体として古くから知られ
る染料であるが導電性高分子としてのポリアニリン及び
その誘導体を例にとって説明する。ポリアニリン単独の
粉体はマイナス帯電性キャリアと摩擦することによりプ
ラスに帯電するがその帯電量は１０〜３０μＣ／ｇにす
ぎない。しかし、電界中においてはこの数倍から数十倍
以上の帯電に相当する飛翔特性を有する。

【０００６】通常電界中に置かれた現像剤は分極しその
中に正負の電荷が生じるが、正負の電荷が当量のためそ
こに働く静電引力も電界の正負の方向で等しくそこで回
転することはあっても動くことはない。しかし、紙の上
に置いたポリアニリン粉体は帯電したフィルムに向かっ
て数センチも離れた距離を飛翔した。飛翔した粉体の一
部はただちにまたはゆっくり逆飛翔した。例えばジメト
キシポリアニリンの帯電特性を測定したところ次ぎのよ
うな性質が明らかになった。正特性は低電界領域（１〜
３ｋｖ）と高電界領域（４〜５ｋｖ）とのコロナ電圧に
対する初期表面電位の値に大きな差が見られる。高電界
領域では低電界領域の値の２０倍以上、すなわち数１０
０Ｖとなる。帯電時間と初期表面電位との関係は低電界
領域では相関が見られないが、高電界領域においては帯
電時間が短いほど、また、コロナ電圧が高いほど初期表
面電位の値は高くなり、帯電時間が１０分以上の長い場
合、飽和傾向が見られる。負極性の場合低電界領域が１
〜２ｋｖ、高電界領域が３〜５ｋｖとなり正極性と比べ
高電界領域が広い。低電界領域の初期表面電位は正極性
とほとんど差はないが、高電界領域での帯電時間１分間
５ｋｖで−４００ｖ以上となる。また飽和傾向はほとん
ど見られない。低電界領域では、最初負の電位が現れた
後０．２ｓｅｃ以内に正の電位が現われ、一度減衰して
極小値を取った後再び電位が上昇しある一定へと近付い
ていく。すなわち正負極特性ともコロナ電圧に対して数
１００ｖの電位が発生し、瞬間的にはさらに高い電位が
誘起されていることが予想される。

【０００７】これらのデータを基にポリアニリンを用い
て静電潜像の現像実験を行った。厚さ５０ミクロンの片
面にアルミ蒸着されたポリエステルフィルムをアルミド
ラムに巻き付けて複写機にセットし、コロナ放電でプラ
ス帯電してそのフィルムの表面電位を表面電位計で測定
したところ、約＋１９００ｖであった。この帯電フィル
ムを紙上に散布されたポリアニリン粉末上約１センチに
近づけて飛翔付着させた。付着量は通常の現像量とほぼ
同じと目測された。この現像後フィルムを再度複写機に
セットし同様に表面電位を測定したところ、ポリアニリ
ン粉末が付着した部分では、約＋１４００ｖに低下し、
他の部分は＋１９００ｖで変わらなかった。次ぎに、別
のフィルムを同様にセットし、今度はマイナスコロナ放
電したところ、表面電位は−１９００ｖであった。これ
を同様にポリアニリン粉末で現像し、現像後の電位を測
定したところ約−７００ｖに低下していた。この結果は
先のコロナ帯電実験に対応している。さらに、別のフィ
ルムにポリアニリン粉末を載せて同様にその部分の表面
電位を測定したところ１．２ｖであった。また、別のフ
ィルムを帯電し、普通紙を重ね上記現像後ポリアニリン
粉末に重ね剥がしたところ普通紙上にポリアニリン粉末
を転写できた。比較例として、現像ローラー上でマイナ
スに帯電したフィルムを数ミリまで接近させたがまった
く飛翔しなかった。ドラム上のトナー重ねの結果、すな
わち現像後（感光体にトナー付着後）表面電位は約１５
０ｖ低下であった。以上の事実から、以下のことが明ら
かとなった。 （１）ポリアニリン粉末は最初電荷を有していない。 （２）現像（付着）からポリアニリン粉末は帯電フィル
ムと異極性の電荷を有している。 （３）（１）と（２）からポリアニリン粉末は正負どち
らにも帯電できる。 （４）電界中におけるトナーの飛翔性能から判断する
と、その帯電性能は通常の一成分現像のトナーの数倍か
ら数十倍に相当する。 高誘電率のポリアニリン粉末は電界中で異常に大きな電
荷を持ったため遠い距離も飛翔出来た、と考えられる。
従来トナーとＱ／Ｍで比較すると Ｑ／Ｍ（μＣ／ｇ） ポリアニリン １６ 従来トナー １２ 荷電制御剤除いたもの −２

【０００８】本発明におけるトナーの構成はπ電子共役
系高分子またはＲＸ型構造の高分子を組成の１０％以
上、好ましくは３０％以上含有する。１０％以下では電
界中での飛翔は困難となり、飛翔したとしても不均一と
なる傾向にある。カラートナーにするためにはこれらの
高分子の着色が問題となる。ポリエチレンオキシドのよ
うに無色透明の高分子では問題にならないが、ポリアニ
リンのような着色粉体ではその添加量を５０％以下に押
さえる必要がある。ポリエチレンオキシドのような可融
性高分子ではそれ自身で定着が可能であるがポリアニリ
ンでは定着のための定着用組成物を添加する必要があ
る。また、カラー用トナーでは、通常、着色剤としてベ
ンジジンイエロー（イエロー）、ローダミン（マゼン
タ）、フタロシアニンブルー（シアン）等が用いられる
が、本発明においては、前記π電子共役系高分子物質に
着色剤の役目をさせることもできる。例えばポリアニリ
ンでは、濃紺色であり、ポリアニリンを使用することに
より着色剤の使用を省略することができる。

【０００９】本発明のπ電子共役系高分子物質等を構成
要素として含有するトナーは可融性、可溶性のものでは
熱あるいは溶剤蒸気で定着できる。しかし、多くのπ電
子共役系高分子は不溶、不融であるため複合トナーによ
る現像が有用である。この場合複合による導電性高分子
の帯電性はほとんど影響を受けない。複合方法としては
直接透明可融性樹脂と混合するか、または、球状透明可
融性樹脂を母粒子として、その表面を導電性高分子で被
覆した複合粒子を用いることが有用である。母粒子とし
てはポリエステル、ポリスチレン、アクリル、ポリエチ
レン、ポリプロピレンなどの他スチレン−アクリルなど
の共重合樹脂が用いられる。混合系ではそして混合割合
に対応して帯電量が決まるため高い帯電量を得るために
は多量の高分子を複合しなければならないし、また細か
い分散あるいは均一なポリマーブレンドが必要である。
これに対して表面被覆タイプでは粒子の影響をほとんど
受けずカラートナーを容易に作製できる。

【００１０】

【実施例】

実施例１ ５μｍの赤色ポリエステル球状粒子表面をジメトキシポ
リアニリンのＮＭＰ１０％溶液を奈良機械製作所製ハイ
ブリダイザーによりメカノケミカルにハイブリッド化し
た。このようにして得られたカラートナーの摩擦帯電に
よる帯電量は２０μＣ／ｇであり、電界中で１ｃｍの距
離を飛翔した。

【００１１】実施例２ ニグロシン２％、分子量８０００のポリエチレンオキシ
ド６０％、ポリエステル樹脂３８％をベンゼンに溶解混
合した後、乾燥、粉砕、造粒、分級を行い８μｍのトナ
ー粒子とした。電界中で５ｃｍの距離を飛翔した。

【００１２】実施例３ ５μｍの青色ポリエチレンオキシド球状粒子表面とポリ
アニリン粉末を奈良機械製作所製ハイブリダイザーによ
り９：１の割合でメカノケミカルにハイブリッド化し
た。このようにして得られたカラートナーの摩擦帯電に
よる帯電量は２２μＣ／ｇであり、電界中で１０ｃｍの
距離を飛翔した。

【００１３】

【効果】本発明により、荷電制御が大幅に改善された、
静電潜像を現像するプロセスに使用する粉体状微粒子ト
ナーが得られた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 9/08 ３７２

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像電界に入る前は静電潜像を現像する
   ための帯電性を有しないが、現像電界中に入ると該電界
   によって静電潜像に飛翔し、かつ付着することにより静
   電潜像を現像するに十分な電荷を得ることのできる高分
   子物質を構成成分として含有することを特徴とする静電
   潜像を記録するための現像剤。
2. 【請求項２】 前記高分子物質が主鎖骨格に規則的にヘ
   テロ原子を含む高分子素材であることを特徴とする現像
   剤。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の高分子物質と熱
   溶融性高分子を構成成分として含有することを特徴とす
   る静電潜像を記録するための現像剤。
4. 【請求項４】 熱溶融性高分子物質を構成成分として含
   有する母粒子の表面を、請求項１または２記載の高分子
   物質を主成分とする被覆剤で被覆したことを特徴とする
   静電潜像を記録するための現像剤。
5. 【請求項５】 静電潜像の現像領域において、請求項
   １、２、３または４記載の現像剤に、現像電界によって
   電荷を付与し、かつ該電荷付与現像剤を静電潜像に向け
   て飛翔させ、静電潜像を現像する方法。