JPH0721678B2 - 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、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ャリアの種類により、鉄粉キ
ャリアを用いるマグネットブラシ法、ビーズキャリアを
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。

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。

［発明が解決しようとする問題点］ 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、耐久枚数が増すに
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いる。

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。

［問題点を解決するための手段］ 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、キャリア、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を行うべ
く鋭意検討を行った。

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い。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、キャリア、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、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。
さらにキャ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うるものでな
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。

即ち、本発明は、下記一般式にて示される第四級アンモ
ニウム化合物を少なくとも表面に有することを特徴とす
るトナーに負（マイナス）のトリボ電荷を付与するため
の静電荷像現像用帯電付与部材にある。

（但し、R₁は炭素数が11以上のアルキル基あるいは、こ
れを基本骨格とする誘導体を示し、R₂〜R₄は炭素数が８
以下のアルキル基あるいはこれらを基本骨格とする誘導
体を示し、A^-はハロゲンイオン、硫酸イオンまたはスル
ホン酸イオンを示す。） 通常R₁は炭素数11〜24の上記基もしくはそれらの誘導体
であり、又R₂〜R₄は炭素数１〜８の上記基もしくはそれ
らの誘導体である。又Ａは通常ハロゲン、▲¹ ₂▼SO₄、
スルホン酸イオンなどより選ばれる。上記誘導体として
は、R₁の場合は例えば、一般的な有機置換基であるが、
フェロセンなどの有機金属化合物を置換基として含んん
もかまわない。R₂〜R₄の場合は例えば、ハロゲン、アミ
ノ基、ニトロ基、アシル基、アルコキシ基等を置換基と
して含むものが挙げられる。

本発明の帯電付与部材に用いる化合物の代表的な具体例
としては、次のようなものがある。

［化合物例］ 第４級アンモニウム塩は、公知の種々の方法で合成され
るが、化合物例１〜７は、例えば東京化成工業（株）か
ら市販されているものが使用可能である。

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ドトナーのたい
積をふせぐため、離型剤など、例えば樹脂酸金属塩、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ャリアに混合付着させる場合の
付着量は、キャリア1Kg当り1g〜100g、好ましくは5g〜2
0g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ャリアは、特に限定されない
が、例えば鉄、ニッケル、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,BaTiO₃，
SrTiO₃などのセラミック粉体または粒子、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、ニッケル、などの金属又はこれ
らを含有する合金などの金属材料、およびセラミック
ス、プラスチック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たものであればよい。

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
ラック、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
にはキャリア、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、キャリ
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ッドを用い
てキャリア表面に付着させる等、通常の方法が採用され
る。

また、スリーブにコートする場合には、同様の溶液を用
いて、デイツピング法、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、キャリア、スリーブ、ドクターブレード
等に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１ メチルエチルケトン１中に化合物例（１）100gを溶解
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分攪拌混合した。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:シエル化学製） 100部 カーボンブラック（商品名ラーベン3500:キヤボット社
製） ６部 上記トナーの材料を混練、粉砕、分級し、粒度を１〜30
μｍ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。

この現像剤のトリボをブローオフ法により測定したとこ
ろ、−11.2μc/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）50gを混合した。これ
を実施例１と同様に鉄粉キャリア1Kgに処理し、本発明
の部材である帯電付与効果のあるキャリアを得た。

また別に実施例１と全く同様なトナーを調製し、トナー
とキャリアを実施例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、−9.9μc/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。

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）をディッピングし、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〜30μｍ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＝300,00
0 100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 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、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−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。

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、
これに化合物例（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用青色カートリッジの現像
機の現像スリーブ（アルミニウム製）をディッピング
し、スリーブ表面に化合物例（４）の付着量が0.1mg/cm
²〜0.5mg/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
ｍにそろえた。

ポリ（スチレン−ブチルメタクリレート）ｗ＝150,00
0 100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
出しを行った。

トナーを190g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
良い鮮明な青色画像を得た。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。

実施例５〜７ 前記化合物例を代えた以外は実施例１と全く同様に実験
を繰返した。

比較例１ 第四級アンモニウム化合物として、下記の炭素数10個の
アルキル基を有する化合物 を使用することを除いて、実施例１と同様にしてキャリ
アを調製し、実施例１と同様にして現像剤を調製した。

現像剤中のトナーのトリボは、ブローオフ法により測定
した結果、 −7.0μc/gの値を示した この値は炭素数18個のアルキル基を有する化合物例１を
使用した実施例１（トナーのトリボ：−11.2μc/g）、
炭素数14個のアルキル基を有する化合物例５を使用した
実施例５（トナーのトリボ：−8.8μc/g）、炭素数12個
のアルキル基を有する化合物例６を使用した実施例６
（トナーのトリボ：−8.7μc/g）、及び炭素数16個のア
ルキル基を有する化合物例７を使用した実施例７（トナ
ーのトリボ：−9.5μc/g）等の各実施例と比較して、悪
いものであった。

次いで、実施例１と同様にして、耐久テストを行った結
果、約10,000枚辺りからトナーの飛散が発現し、トナー
画像にカブリが増加し始め、実施例１と比較して、細線
再現性、及び階調性が共に悪化した。

［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 今井 栄一 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 (72)発明者 池田 武志 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49−51951（ＪＰ，Ａ) 「色材」第50巻９号（1977）第517〜 519，522頁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記一般式にて表わされる第四級アンモニ
   ウム化合物を少なくとも表面に有することを特徴とする
   トナーに負（マイナス）のトリボ電荷を付与するための
   静電荷像現像用帯電付与部材。 （但し、R₁は炭素数が11以上のアルキル基あるいは、該
   アルキル基を基本骨格とする誘導体を示し、R₂〜R₄は炭
   素数が８以下のアルキル基あるいは、該アルキル基を基
   本骨格とする誘導体を示し、A^-はハロゲンイオン、硫酸
   イオンまたはスルホン酸イオンを示す。）
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の化合物がキャ
   リア、スリーブ、又はドクターブレードに被覆されてい
   る特許請求の範囲第１項記載の静電荷像現像用帯電付与
   部材。