JPH07120087B2 - 静電荷像現像用電荷付与材 - 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いて
静電荷像を現像するた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、すなわち電
荷付与材（ここでは定形を有する部材に加えて粒状材料
を含む趣旨で「材」の語を用いる）に関する。

［従来の技術］ 従来、電子写真法としては米国特許第2,297,691号、特
公昭42-23910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電荷を与え、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、或いは溶剤蒸気などによって定着を
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ャリヤの種類により、鉄粉キ
ャリヤを用いるマグネットブラシ法、ビーズ・キャリヤ
を用いるカスケード法、ファーを用いるファーブラシ法
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
させジャンピング現像法、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１〜30μｍ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、鉄粉などのキャリヤー粒子と混合されて用い
られる。

また、トナーは、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
電性を強化する染料、顔料等をはじめとする荷電制御剤
を添加することが行なわれている。

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、トナー同士の摩擦、キャリアとの衝突、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、キャリアなどの汚染、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
り返し行なうにしたがって劣化が進み、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の親和性、
分散性を向上することによっ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、また機械的にシェアを強くかけ
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ャリア、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（本明細書では、これらを総称して「電荷付与材」と
称する）のトナーへの電荷付与特性の向上により行なう
ことも提案されている。すなわち、本明細書で「電荷付
与材」とは、現像工程あるいはこれに先立ってトナーに
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であ
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を図ることができる。例
えば、キャリア粒子、感光体などの汚染原因が本質的に
低減され、したがっ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。

［発明が解決しようとする問題点］ キャリア、スリーブ、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はなく、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、キャリア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。

本発明の目的は、上述の如き問題点を解決した電荷付与
材を提供することにある。

さらに本発明の目的は、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。

［問題点を解決するための手段および作用］ 本発明者等は、上述の目的の達成のために研究した結
果、以下の発明に到達した。

即ち、本発明は、置換または未置換のフェニル基、また
は、置換または未置換のナフチル基を有するアミノ基を
２位,4位及び６位の位置に有するトリアジン誘導体の縮
合物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である。

トリアジン誘導体を縮合することの効果は、トリアジン
誘導体の摩擦帯電能の向上にある。すなわち単量体とし
ては摩擦帯電能が不十分であるトリアジン誘導体を２個
以上連結することにより、その摩擦帯電能が向上するこ
とを見い出した。前記トリアジン誘導体においては、塩
素等のハロゲン元素が直接トリアジン環に結合していな
い方が好ましい。

以下に、トリアジン誘導体の縮合物の具体的化合物を例
示する。

これらの化合物は、塩化シアヌルとアミンとの反応によ
り合成される。

例えば化合物（１）は、以下の反応で合成される。

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10〜0.01μｍ、特に２〜0.1μｍ
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ィッピング、スプレー法、
ハケ塗り等により塗布するか、あるいは母材がキャリア
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
合物の流動化ベッ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、溶融混練し、
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、これをキャリア粒
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、フェノール樹
脂、塩素化パラフィン、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、その
100重量部に対して前記化合物が0.5〜200重量部、特に
２〜100重量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0.01mg/cm²〜10mg/cm²の範囲が良く、好まし
くは0.1mg/cm²〜2mg/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
素などのセラミックス粉末を充てん剤として用いても良
い。また、カーボンブラック、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
やキャ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。

キャリア形態の電荷付与材の母材としては、公知のキャ
リアがすべて使用可能であり、鉄、ニッケル、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などのセラミックス粉体ある
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20〜250μｍ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、ニッケルなどの金属もしくは合金など、セラミック
ス、プラスチックス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
着色材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、弗化ビニリデンなどの
滑剤を含有しても良い。またカーボンブラック、酸化ス
ズ等の導電性付与剤を含有しても良い。

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、ファー
ブラシ現像法、磁性体含有樹脂粉をキャリアとして用い
るいわゆるマイクロトーニング現像方式、あるいは樹脂
粉をキャリアとして用いる現像方式、いわゆるジャンピ
ング現像方式、あるいは、非磁性トナーを現像するジャ
ンピング現像方式である。

［実施例］ 以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。

実施例１ MEK 1中に化合物（１）を100g溶解分散し、これに鉄
粉キャリア（粒径;250〜400mesh）1Kgを分散しボールミ
ル中で約30分間攪拌した。

この鉄粉キャ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、本発明によるキャリア状電
荷付与材を得た。

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 100重量部 （商品名Ｄ−125:エッソ化学製） カーボンブラック ６重量部 （商品名ラーベン3500:キャボット社製） 上記の材料を混練、粉砕、分級し粒度を１〜30μｍにそ
ろえた。

このトナーと前記キャリアを重量比で10:100に混合し、
現像剤とした。

この現像剤の摩擦帯電量をブローオフ法により測定した
ところ、−12.1μc/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
しを行なったところ、50,000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
った。またカブリもなかった。

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と同様の鉄粉キャリアと混合し、乾燥するこ
とにより電荷付与効果のあるキャリアを得た。

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−11.6μc/gとなり、これを
用いて画像出しを行なったところ、得られたな画像は5
0,000枚の耐久テストでもまったく、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
かった。

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）をディッピングし、スリーブ上に0.1mg/cm²〜
0.6mg/cm²のコートをした。

このスリーブをもとの現像機にセットした。

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。

スチレン−ブチルメタクリレート 100重量部 共重合体 _W＝300,000 離 型 剤 ４重量部 （商品名PE-130:ヘキスト社製） 磁 性 粉 60重量部 （商品名BL-200:チタン工業社製） 作成したトナーは、粒径を１μｍ〜30μｍ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
トを行なった。

50,000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、カブリもなかった。

また、スリーブ上の表面電位を測定したところ−31V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。

［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、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
たがって、この電荷付与材を用いればトナーのみに電荷
付与剤を混入して、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。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】置換または未置換のフェニル基、または、
   置換または未置換のナフチル基を有するアミノ基を２
   位,4位及び６位の位置に有するトリアジン誘導体の２個
   以上の縮合物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. 【請求項２】キャリアー粒子形態をなす特許請求の範囲
   第１項に記載の静電荷像現像用電荷付与材。
3. 【請求項３】円筒状スリーブ形態をなす特許請求の範囲
   第１項に記載の静電荷像現像用電荷付与材。
4. 【請求項４】ドクターブレード形態をなす特許請求の範
   囲第１項に記載の静電荷像現像用電荷付与材。
5. 【請求項５】電荷付与材がトナーに対して負の摩擦電荷
   を付与するためのものである特許請求の範囲第１項乃至
   ４項のいずれかに記載の静電荷像現像用電荷付与材。