JPH0638172B2 - 静電荷像現像用帯電付与部材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子写真、静電記録及び静電印刷等における
静電荷像を現像するためのトナーに荷電を付与する部材
に関する。

［従来の技術］ 従来電子写真としては、米国特許第2297691号、特公昭4
2-23910号公報及び特公昭43-24748号公報などに種々の
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荷電を与え、該絶縁体層に光像を
照射することによっ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って現像可視
化し、必要に応じて紙などに粉像を転写した後、加熱、
加圧、あるいは溶剤蒸気などで定着を行なうものであ
る。

これらの電子写真法等に適応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。前者はさら
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アの種類により、鉄粉キ
ヤリアを用いるマグネツトブラシ法、ビーズキヤリアを
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。

又、一成分系現像方法に属するものには、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
（コンタクト現像又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粘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。磁性トナーとしてはマグネタイト
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、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。

又、トナーは、現像される静電潜像の極性に応じて正ま
たは負の電荷が保有せしめられる。

トナーに電荷を保有せしめるためには、トナーの成分で
ある樹脂の摩擦帯電性を利用することもできるが、この
方法ではトナーの帯電性が小さいので現像によって得ら
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
付与する染料、顔料、さらには荷電制御剤なるものを添
加することが行われている。

しかしながら、これらの添加剤は、帯電性を付与するた
め、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、トナー同志の摩擦、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
じる危険性がある。その結果、帯電性が悪くなり、複写
枚数が増すにしたがって劣化が進み、画像濃度が低下
し、細線再現性、カブリ性などが実用上問題となってく
る。

これはトナーのバインダーと帯電性を付与する染料、顔
料あるいは荷電制御剤の親和性、分散性を向上させるこ
とによって改善することができるが、これらの添加剤の
親和性を高めるため表面処理をすると帯電付与性が低下
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、
帯電性が充分に付与されない傾向となる。これらの理由
で実用上充分満足すべき帯電付与用添加剤は、きわめて
限定され、実用化されているものは少数にすぎない。特
に将来白黒画像のみならずカラー画像の需要の増大に対
処するためには、トナーに添加する添加剤は無色である
ことが好ましく、現在この条件に合う実用化された添加
剤はほとんど無い。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述の事情に鑑み、本発明者らは帯電付与を、トナーの
添加剤で行う手段を採らず、キヤリア、スリーブ、ドク
ターブレードなどの搬送規制あるいは帯電部材で行うべ
く鋭意検討を行った。

本発明で帯電付与部材とは、トナーに接触して現像のた
めに必要な電荷を付与し、もしくは補助的に付与しうる
部材である。この方法ではトナーに帯電付与用添加剤を
ほとんど含有させる必要がないため、前記の問題点例え
ばキャリア、感光体などの汚染が発生せず、画出し中に
帯電性が低下したり、潜像を乱すことがなくなる。さら
にカラートナーを容易に帯電することができる。

しかしながら、キヤリア、スリーブ、ドクターブレード
などの搬送、規制あるいは帯電部材に帯電付与性を保有
させるためには、帯電付与物質は、強力な帯電付与能力
を有し、部材に塗布もしくはコート、分散可能な材料で
なければならない。さらにキヤリアは長期間交換するこ
となく、またスリーブは現像機本体が使用不能になるま
で使用する場合が多いため、帯電付与部材は長期の使用
に耐えるものでなければならない。

本発明の目的は、上述の如き問題点を解決した帯電付与
部材を提供するものである。

さらに本発明の目的は、トナーに適正な負帯電性を付与
する帯電付与部材を提供するものである。

さらに本発明の目的は、長期間の使用で性能の劣化のな
い帯電付与部材を提供するものである。

さらに本発明の目的は、細線再現性及び階調性の優れた
画像を得る帯電付与部材を提供するものである。

さらに本発明の目的は、カラー化に適した帯電付与部材
を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的は以下の静電荷現像用帯電付与部材によって達
成することができる。

すなわち式（Ｉ） （式中、Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃，Ｒ₄はそれぞれ独立に水素、ア
ルキル基、環状アルキル基、アルケニル基、アリール
基、アラルキル基、窒素、イオウあるいは酸素を含む複
素環基であり、Ｙはアルキレン基、環状アルキレン基、
アリーレン基、アラルキレン基であり、Ｘ⁻はCl⁻，Br
⁻，Ｉ⁻，SO₄ ^2-，SO₃ ^2-，NO₃ ^-，C₂O₄ ^2-である）で表わ
されるテトラゾール誘導体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帯電付与部材である。

アルキル基とは、Ｃ_１〜Ｃ₁₂の直鎖又は分枝あるアルキ
ル基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル
基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ｎ−ヘキシル
基、オクチル基、ドデシル基等である。

環状アルキルとは、シクロペンチル基、シクロヘキシル
基、シクロオクチル基等である。

アリール基とは、フェニル基、ニトロフェニル基、チオ
カルバモイルフェニル基等である。

アラルキル基とは、ベンジル基、４−メチル−ベンジル
基、２，４，６−トリエチルベンジル基等である。

窒素、イオウあるいは酸素を含む複素環基とは、ピロー
ル基、イミダゾール基、チアゾール基、モルホリノ基、
インドール基、ピラゾール基、オキサゾール基、ベンゾ
チアゾール基等である。

アルキレン基とは、メチレン基、エチレン基、ブチレン
基、オクチレン基等である。

環状アルキレン基とは、シクロヘキシレン基、シクロペ
ンチレン基等である。

アリーレン基とは、１，４−フェニレン基、２−メトキ
シ−１，４−フェニレン基等である。

アラルキレン基とは、ベンジリデン基、４−メチルベン
ジリデン基、４−アミノベンジリデン基等である。

具体的には、下記のような化合物を挙げることができ
る。

(1) (2) (3) (4) (5) 上記化合物において、アニオンはCl⁻の代わりに、B
r⁻，Ｉ⁻，SO₄ ^2-，SO₃ ^2-，NO₃ ^-，C₂O₄ ^2-であっても良
い。

上記化合物は全て公知の方法で合成することができる。

前記化合物は帯電付与材料としてそのまま溶剤あるいは
分散媒に分散して用いても良く、また、樹脂に分散し用
いても良い。

これに、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
どの導電性付与剤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たい
積をふせぐため、離型剤など、例えば脂肪酸金属塩、ポ
リ弗化ビニリデンなどを混合して用いても良い。

また、分散用の樹脂は、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、イソプレンおよび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、テフロンおよびこれらの誘導体、共重合体、
混合体が使用可能である。

前記帯電付与化合物をキヤリアに混合付着させる場合の
付着量は、キヤリア１Kg当り200g〜２ｇ、好ましくは10
0ｇ〜10ｇが良く、スリーブなどへ付着させる場合の付
着量は、有効表面積１cm²当り0.01mg〜10mg、好ましく
は 0.1mg〜２mgが良い。上記範囲に満たないと帯電付与
力および寿命が充分でなく、また上記範囲を超えて使用
しても帯電付与力、寿命などの効用は飽和して無駄であ
る。

前記化合物を適用できるキヤリアは、特に限定されない
が、例えば鉄、ニツケル、アルミニウム、銅などの金属
およびこれらの合金の粉体または粒子、金属酸化物を含
む金属化合物の粉体または粒子、ガラス、 SiC，BaTi
O₃，SrTiO₃などのセラミツクス粉体または粒子、上記粉
体または粒子の表面を樹脂などで処理したもの、樹脂粉
末、磁性体を含有する樹脂粉体などをあげることができ
る。

さらに、前記化合物を適用できるスリーブは、鉄、アル
ミニウム、ステンレス、ニツケル、などの金属又はこれ
らを含有する合金などの金属材料、およびセラミツク
ス、プラスチツクスなどの非金属材料など、一般にスリ
ーブとして使用可能な材料を用いてあればよい。

また、本発明の部材を使用する際に用いるトナーは、非
磁性、磁性トナーのどちらでも有効であり、二成分現像
法、一成分現像法を問わずトナーを帯電させて現像する
すべての方式に適用できる。

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法方式、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
ピング現像方式などに適用可能である。

これらのトナーは、より効率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
ゆる荷電制御剤を本発明の実施に悪影響を与えない限り
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
イ素などの研摩剤、ステアリン酸金属塩、ポリ弗化ビニ
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剤を含有しても良い。

本発明の部材を製造するためには、現像時点以前にトナ
ーと充分接触する機会のある材料あるいは機材、具体的
にはキヤリア、スリーブ、ドクターブレード等の表面
に、前記化合物を保持させるとよい。すなわち、キヤリ
ア処理においては、前記化合物を溶解または分散させた
溶液を槽内でドブ漬け、スプレー又は流動ベツドを用い
てキヤリアコア表面に付着させる等、通常の方法が採用
される。

またスリーブ等にコートする場合には、同様の溶液を用
いて、ディッピング法、スプレー法、刷毛塗りなどの方
法がとられる。

さらに、成形可能な樹脂中に上記化合物を公知の方法で
含有させた後、キヤリア、スリーブ、ドクターブレード
等の成型加工することにより、本発明の部材を製造する
ことができる。

［実施例］ 以下に実施例をあげて本発明を更に具体的に説明する。

実施例１ メチルエチルケトン１中に化合物例(1) を100g溶解分
散し、これに鉄粉キヤリア（粒径；250 〜 400mesh）１
Kgを分散し、ボールミル中で約30分撹拌混合した。

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、軽く凝集をほぐして本発明の静電荷現像用部材
を得た。

別にトナーは通常の材料および方法により下記処方で調
製した。帯電付与物質は含有させなかった（以下部は重
量部を示す）。

ポリスチレン（商品名 D-125：エッソ化学製） 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 上記のトナーの材料を混練、粉砕、分級し、粒度を１〜
30μｍにそろえた。このトナーと前記キヤリアを重量比
で10：100に混合し、現像剤とした。この現像剤のトリ
ボをブローオフ法により測定したところ、-8.3μc/g で
あった。この現像剤を用い、キヤノン製 NP-5000複写機
で画像出しを行ったところ、50,000枚の耐久テストでも
細線再現性が良く、階調性も良好で、カブリも全くなか
った。

実施例２ キシレン１中にポリメチルメタアクリレート樹脂100g
を溶解し、これに化合物例(2) を50ｇを混合した。これ
を実施例１と同様に鉄粉キヤリア１Kgに処理し、本発明
の部材である帯電付与効果のあるキヤリアを得た。

また別に実施例１と全く同様なトナーを調製し、トナー
とキヤリアを実施例１と同様の重量比で混合して現像剤
とした。

この現像剤のトリボをブローオフ法により測定したとこ
ろ、-7.9μc/g であった。この現像剤を用い、キヤノン
製 NP-5000複写機で画像出しを行ったところ、50,000枚
の耐久テストでも初期とまったくかわらない良好な画像
濃度、細線再現性および階調性を示し、カブリも認めら
れなかった。

比較例 化合物（２）５０ｇをかわりに、ニトロン ５０ｇを使用すること以外は実施例２と同様にしてキャ
リアを作成した。実施例２と同様にしてトナーと得られ
たキャリアを混合して現像剤を調製し、トナーの摩擦帯
電量を実施例２と同様にして測定したところ、−９．５
μＣ／ｇであったが、温度３５℃、湿度９０％ＲＨの高
温高湿環境下でトナーの摩擦帯電量を測定したところ、
−５μＣ／ｇに大幅に低下した。

これに対して、実施例２のキャリアを有する現像剤ノト
ナーの摩擦帯電量を温度３５℃、湿度９０％ＲＨの高温
高湿環境下で測定したところ、−６．５μＣ／ｇであ
り、通常環境下の摩擦帯電量（−７．９μＣ／ｇ）と比
較して変動が少なかった。

実施例３ キシレン１中にポリメチルメタアクリレート樹脂100g
を溶解し、これに化合物例(3) を50ｇ混合した溶液を調
製した。

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、スリーブ表面に化合物例
(3) の付着量が0.1mg/cm²〜0.6mg/cm²になるごとくコー
トし本発明の部材を得た。

こ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、分級等の
工程を経て１μ〜30μの粒径にそろえた。

ポリ（スチレン−ブチルメタクリレート）ｗ ＝300,000 100部 離側剤（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 このトナーを用い、キヤノン社製NP-400REで画出し耐久
テストを行った。50,000枚耐久で初期から画像の変化が
少なく、細線再現性、階調性が良く、かぶりもなかっ
た。

また、耐久テスト終了後スリーブ上のトナーの表面電位
を測定したところ-28Vであり、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、
さらに化合物例(4) を 20g混合した溶液を調製した。

この溶液にキヤノン製 PC-20用青色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、スリーブ表面に化合物例(4) の付着量が0.1mg/cm²
〜0.5mg/cm²になるごとくコートして本発明の部材を得
た。このスリーブをもとの現像機にセツトした。

一方トナーは次の処方により調製し、粒径を１μ〜30μ
にそろえた。

ポリ（スチレン−ブチルメタクリレート）ｗ ＝150,000 100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 このトナーを用い、上記スリーブを取付けた現像機を用
い、PC-20 を改造して反転現像可能なようにし、耐久画
像出しを行った。

トナーを100gチャージし、トナーがなくなるまでテスト
を行ったが、画像の変化がなく、細線再現性、階調性が
良い鮮明な青画像を得た。さらにスリーブ上トナーの表
面電位を測定したところ、-29Vであり、帯電付与効果が
確認された。

［発明の効果］ 本発明による帯電付与部材を用いることによって、電子
写真、静電記録および静電印刷などにおける静電荷像の
現像によって得られる画像は長期にわたって濃度変化が
極めて少なく、細線再現性や階調性も良く、かぶりも少
ない。又カラー現像にも有効に使用でき、きわめて鮮明
な画像が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 勝彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−78356（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−177565（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−200253（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−11461（ＪＰ，Ａ) 「色材」第50巻，９号（1977）第517〜 519頁，第522頁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】式（Ｉ） （式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄はそれぞれ独立に水素、ア
   ルキル基、環状アルキル基、アルケニル基、アリール
   基、アラルキル基、窒素、イオウあるいは酸素を含む複
   素環基であり、Ｙはアルキレン基、環状アルキレン基、
   アリーレン基、アラルキレン基であり、Ｘ⁻はＣｌ⁻，
   Ｂｒ⁻，Ｉ⁻，ＳＯ₄ ^2-，ＳＯ₃ ^2-，ＮＯ₃ ^-，Ｃ₂Ｏ₄ ^2-で
   ある）で表わされるテトラゾール誘導体を少なくとも表
   面に有することを特徴とする静電荷像現像用帯電付与部
   材。
2. 【請求項２】トナーにマイナスのトリボ電荷を付与する
   ための部材である特許請求の範囲第１項の静電荷像現像
   用帯電付与部材。