JPS635355A - 静電荷像現像用電荷付与材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ｒ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 ２，２９７，８９１　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・１ｌされているが、それらは要するに、光
導電性絶縁体層Ｅに一様な静電荷をグーえ，該絶縁体層
に光像を照射することによって靜電潜像を形成し、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石を行な
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、
犬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、−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屈するものには、トナーを搬送する
キャリャの種類により、鉄粉キャリャを用いるマグネッ
トブラシ法、ビーズ・キャリャ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，一成分現像方法に屈するものには、トナー粒ｒ一
を噴霧状態にして用いるパウダークラウト法，トナー粒
子を直接的に静電Ｗ′ｒ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ｌ妄触させず、トナー粒
Ｔを荷電して静電潜像の有する電界により１該潜像面に
向けて飛行させるジャンビング現像法、磁性の導電性ト
ナーを静電潜像而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１〜３０ＩＡＩＩ１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ｔている。いわゆる二成分現
像剤を用いる方式の場合には，Ｆ記のようなトナーは通
常、ガラスヒーズ、鉄粉などのキャリャー粒子と混合さ
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ｒ
め正または負の電荷がかえられる。

トナーに電荷を付かせしめるためには、トナーの成分で
ある樹脂の庁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，所望の庁擦ク１″ｆ電性をトナーに付与するため
に、帯電性を強化する染ネ゛１、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
ナーに帯電性を付かするためには、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
、トナー同トの斤擦、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Ｈ３像保持体，例
えば惑光体ヘルトあるいはトラムなどの汚染などが生じ
る。その結果，イ１？電性が悪〈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
Ｌ問題となる。

ヒ記した問題点は、トナーの／＜イングーと、イ１２電
性を付チ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Ｌすることによって改ｋできるかこれ
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
付ケ性の低丁する場合が多く、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、・１１７電性が充分にイζ１ｔ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；ｉ７　，ｔｉ性を付学することの町能な
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・バ情に鑑み、トナーへの電荷付グー特性の
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、ドクタープレート等の搬送、規制あるいは庁
擦部材（本明細書では，これらを総称して「電荷付ケ材
」と称する）のトナーへの電荷付グー特性の向上により
行なうことも提案されている。すなわち，本明細書で「
電荷付ケ材」とは，現像工程あるいはこれに先ゲってト
ナーに接触して、トナーに現像のために必要な電荷を付
惧しあるいは電荷を補助的に付ゲし得る材料ないし部材
である。

この電荷付学材により積極的にトナーへの電荷付学を行
なう方法では、トナーに帯゛屯特性の向Ｆのための添加
剤を含右させる必要性が殆どなくなるため、Ｌ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
に低減ざれ，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イ；？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テ
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，＃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ケ
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ケす
る電荷付手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
い電荷付ケ材を提供することにある。

さらに本発明の目的は、，Ｗ線再現性及び階調性の優れ
た画像を得る電荷付午材を提供することにある。

ざらに木発明の目的は、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］木発明者等
は、上述の目的の達成のために研究した結果、以下の発
明に到律した。

即ち、本発明は、トリオルガノスズカルボン酸を少なく
とも表面に有することを特徴とする靜電荷像現像用電荷
付与材である。

本発明の有機スズ化合物の電荷付与性は、スズと酸素結
合に起因したものと考えられるため、スズ原子に結合し
ているオルガノ基は特に限定されるものではないが、ス
ズ原子の電荷密度を上げる電子供与性基の方がより好ま
しい。

具体的に例えば，メチル基、エチル基、ｔｅｒｔ−ブチ
ノレ基、才クチル基，ステアリノレ基等のアルキル基ま
たはシクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオク
チル基等の環状アルキル基またはこれらを基本骨格とす
る誘導体がある。また若干電荷密度は低下するが、ベン
ジル基、フェネチル基等のアラルキル基、あるいはフェ
ニル基、ナフチル基，アントリル基、トリル基、４−ｔ
ｅτｔ−ブチルフェニル基、ｐ−メトキシフェニル、ｐ
−ジメチルアミノフェニル−基等の７リール基、あるい
はこれらを基本骨格とする誘導体も良好に用いることが
できる。

また、スズ原子に結合しているカルポン酸も特に制限は
ないが、酸素の電荷密度が高いものの方が好ましい。

本発明のトリオルガノスズカルボン酸の代表的な具体例
としては，次のようなものがある。

〈化合物例〉 Ｈ （１）　　（ＣａＨ９）３−Ｓｏ−０−Ｃ−ＣＨ３ＣＨ
３ これらの化合物は、トリオルガノヒトロギシスタナンと
、対応するカルポン酸の脱水反応により合成される。

例えば化合物例（１）は、以丁の様にして合成ざれる。

トリブチルヒド口キシスタナン（１５８ｇ）と氷酩酸（
３５ｇ）の混合物を蒸気浴Ｌで３ｏ分、つづいて１５０
゜Ｃの油浴上で１０分加熱する。その後冷却し、得られ
た固体を粉砕し、温水で洗浄後乾燥して化合物例（１）
を得る。

前記化合物は、適用すべき電荷付Ｔ材の形態にもよるが
，一般に平均粒径が１０〜０．０１ｇｌＩ１，特に２〜
０．１μｍの粒ｆとして電荷付！１材の形成に供するこ
とが好ましい。

これらの化合物は，必要に応じてパインダー樹脂ととも
に、溶剤あるいは分散奴中に溶解ないし分散させて得た
塗液を電荷付ケ材の母材にディッピング、スプレー法，
ハヶ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清混合したの
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、母村上
に前記化合物の塗布層を形成すれば本発明の電荷付ケ材
が得られる。またバインダー樹脂と直接、溶融混練し、
母村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、インプレンヤブタシエンなどのゴム
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、ポリカーポネート、フェノール樹
脂、塩素化バラフィン、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、電荷付ケ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． 電荷付亭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０．０Ｉｍｇ／ｃＩ１２〜１０ａｇ／ｃｍ２
の範囲が良く、好ましくは０．１ｍｇ／ｃｍｚ〜２　ｔ
ａｇ／ｃｔａ２が良い． またト記−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、カーポンブラック、酸化スズなどの導電性付
ケ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ｙＥの電荷付ケ材のバＪ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、合金もレ〈は，金属
酸化物を含む金属化合物の粉体あるいは粒子，更には力
゛ラス，ＳｉＣ　，　ＢａＴｉ０２、ＳｒＴｉ０２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。モ均粒径は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７８の電
荷付グー材の母材としては，鉄、アルミニウム，ステン
レス，ニッケルなどの金屈もしくは合金など、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｛１能な
ものを用いることができる。

一方、Ｌ記のような本発明の゛１［荷付γ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、
より効率的な帯電付ケをするため、少量のイ１２電付か
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、ステアリノ酸金屈塩、弗化ビニリデ
ンなどの滑剤を含有しても良い。またカーポンブラック
、酸化スズ等の導電性付ｔ剤を含有しても良い。

ヒ記した本発明の電荷付ケ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−・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、カスヶード現像法、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］ 以ド、実施例により本発明を更に具体的に説明する。

実施例Ｉ ＭＥＫ　ｌ交中に化合物（１）を１００　ｇ溶解分散し
，これに鉄粉キャリア（粒径；　２５０　．〜４００ｍ
ｅｓｈ　）ｌＫｇを分散しポールミル中で約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′ｊ、材を得た。

別途，次の処方により、特に荷電制ｇＪＪ剤を加えるこ
となくトナーを作成した。

スチレン　　　　　　　　　　　　　１００屯量部（商
品名ラーベン３５００：′＋ヤポント社製）Ｌ記の材料
を混練，粉砕、分級し粒度を１〜３０鉢層にそろえた。

このトナーと前記キャリアを重呈比で１０：１００に混
合し、現像剤とした。

この現像剤の庁擦イ；２電量をブローオフ法により測定
したところ、−８．５μｃ／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１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。また力ブリもなかった． 実施例２ キシレンｌ文中にポリメチルメタクリレート樹脂１００
　ｇ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−８．８μｃ／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，階調性を示し力ブリ
もなかった。

実施例３ キシレン１ｕ中にポリメチルメタクリレート樹脂１００
　ｇ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ＭＰ−４００ＲＥ用＋７）
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　〜０．８ｍｇ／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． スチレンーブチルメタクリレート１００玉呈部共千合体
　　　Ｍｌｌ　＝３００，０００離　　　　型　　　　
剤　　　　　　　　　　　　　　　　　　４屯量部（商
品名ＰＥ−１３０　：ヘキスト社製）磁　　　性　　　
粉　　　　　　　　　　　　　　　　６０玉贋部（商品
名ＢＬ−２００　：チタンＬ業社製）作成したトナーは
，粒径を１　ｕ．ｍ〜３０ｇｍにそろえた。

このトナーを用いキヤノン！！ＡＮＰ−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、カプリもなかった。

また、スリーブ上の表面電位をＪｌ１定したところ−２
７■であり、トナーが完全に負に・；１？電しているこ
とが確認された。

実施例４ キシレン１又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川青田カートリッジ
の現像機の現像スリーブ（アルミニウム５Ｊ）をディッ
ピングし、スリーブトに０．１ｍｇ／ｃｍ２Ｎ０．５ｍ
ｇ／ｃａ＋’　のコートをした。

このスリーブをともの現像機にセットした。

・方トナーを次の処方により作成した。

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、ヒ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、１
酎久画像出しを行なった。

その結果、トナーがなくなるまで，画像の変化がなく、
，ＩＩＩｖｉ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−２９Ｖであり負に帯電していた。

［発明の効果コ 卜述したようシこ、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！チするだめの電荷付グー材
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、これを電荷付ケ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
の摩擦使用ドでの耐久性に優れた良好な電荷付か材をか
える。したがって、この電荷付ケ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Ｆする場
合のもろもろの開題点に対する本質的な改廊が得られる
。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）トリオルガノスズカルボン酸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. （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. （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. （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。