JPS62295078A - 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】 ３、発明の詳細な説明 皮亙五１ 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。

背景技術 従来、電子写真法としては米国特許第２，２９７，６９
１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
砥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、−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ーの種類により、鉄粉
キャリヤーを用いるマグネットブラシ法、ビーズ・キャ
リヤーを用いるカスケード法、ファーを用いるファーブ
ラン法等がある。

また、−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グラウト法、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、また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、天体
あるいは合成樹脂中に染料、顔料を分散させた微６゛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１〜３０μ程度に微粉
砕した粒子がトナーとして用いられている。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
ラスピーズ、鉄粉などのキャリア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するためには、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（、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ｔｉ　ｔｉ＋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（、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ドアーに
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が計れる。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（容易に帯電させることができる。

又、キャリアー、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、キャリアー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。

ｌ匪立且力 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
荷付与部材を提供することにある。

丸旦皮且１ 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、下記式ＣＩ〕で示される化合物を少な
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。

（Ｒｌ−Ｍ（ｍ）０２Ｂ）２０　　　　　　　　　［Ｉ
　〕〔式中、Ｒはオルガノ基を示し、Ｍは金属を示し、
ｌは自然数を示し、ｍは金属の価数を示す自然数を示す
。但し、ｍ−１＝２である。〕本発明者らは、一般式（
ｒ）で示される構造を有する化合物が、電荷付与性が強
く、しかも熱的、時間的に安定であり、吸湿性も少なく
、トナー用電荷付与材として優れた資質を有することを
見い出し、本発明に到達したものである。

式〔工〕で示される構造を単位構造として有している化
合物は、上述したように、電荷付与材として優れた資質
を有しているが、その特徴のひとつは、Ｍ−〇結合に百
来する正摩擦帯電性による。

すなわち、酸素原子の電気陰性度が大きいために、Ｍ−
０結合の電荷は、酸素原子の方に片寄っており、酸素の
電荷密度は高くなっている。このような電子の極在化に
より、化合物中に電子のドナーレベルを作ることができ
る。式ＣＩ）で示される構造は、それをＭと○との電気
陰性度の差で行っているものと推定できる。従って、Ｍ
と０の電気陰性度の差が本発明の重要な要素のひとつで
あるが好ましくは１．５以上である。

金属原子に結合しているオルカッ基は、熱的に安定な基
であれば、用いることが可能であり、特に制限はないが
、酸素原子の電荷密度を高くするためには、電子供与性
基の方が好ましい。例えば、メチル基、エチル基、ブチ
ル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、オクチル基、ステアリル基
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−ｔｅｒ−ブチルフェニル基
、ｐ−メトキシフェニル基、ｐ−ンメチルアミノフェニ
ル基等のアリール基、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。

以下、本発明を更に詳細に説明する。以下の記載におい
て、量比を表わす「部」および「％」は、特に断らない
限り重量基準とする。

発明の詳細な説明 本発明の荷電付与材に用いる１ヒ合物の代表的な具体例
としては、以下のようなものが苗げらｎる。

〔化合物例〕

（１）［（Ｃ４■１９＋Ｔ−８ｎｏ２Ｂ］２０（５）　
［（Ｃ４Ｈ９ｏす２　　ＴｉＯ２Ｂコ２０（６）［（Ｃ
２Ｈ５す一１Ｐｂｏ□Ｂ］２０（７）（Ｃ４Ｈ３ＡＩ　
０２　Ｂ）２０式［Ｉ］で示される構造を有する化合物
は、例えば、対応するオルガノメタルオキサイドとホウ
酸の脱水反応あるいは、オルガノメタルハライドとホウ
酸の脱ハロゲン化水素反応などによって合成することが
できる。

例えば、化合物例（１）の化合物は、以下の様に合成で
きる。ジブチルスズオキシド（１２５ｇ）とホウ酸（３
１ｇ）をキシレン３００ｍｆに分散し、１３０°Ｃの加
熱下で脱水反応を行った。約４時間反応させた後、粘性
のあるスラリー状の生成物から溶媒を真空蒸発させるこ
とにより、白色の粉体として化合物例（１）が得られた
。

前記化合物は、適用すべき電荷付与材の形態によるが、
一般に平均粒径が１０〜０．０１μ、特に２〜０．１μ
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
ー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。またパイグー樹脂と直接、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、これをキャリアー粒
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ェンなどのゴム
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、電荷付与材表層の附久団の向上をはか
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部に対して前記化合物が０．５〜２００部、特に
２〜１００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
あるいは塗布層は適宜コントロールする必要があるが、
前記材料が０．０１　ｍｇ／ｃｒｒ？　〜１０ｍｇ／ｃ
ｒ＋？の範囲が良いが、好ましくは０．１ｍｇ／　ｃｒ
ｔ？　〜２ｍｇ／ｃｒｒｉ’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１寸与材の母材としては、公知のキ
ャリアー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，ＢａＴ＋０２、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２０〜２５０μ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−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。

１肌二ガス 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（、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。

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明下る。

見応１」 ＭＥＫ１ｊ２中に化合物例（１）を１００ｇ溶解分散し
、これに鉄粉キャリア（粒径；２５０〜４００ｍｅｓｈ
）ＩＫｇを分散しボールミル中で約３０分間撹拌した。

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。

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，
４μｃ／ｇであった。

この現像剤を用い、キャノン製ＮＰ　　５０００複写機
で画像出しを行なったところ、耐久テストでも画像濃度
の変化がな（、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。

１血ｙ」 キシレンｌｌ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例（２）を５０ｇ１昆合
した。これを実施例１と同様の鉄粉キャリアと温合し、
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わせたとこ
ろ、トナーの摩擦帯電量は−ｌ，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
、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。

九立朋」 キシレンＩＩ！中にポリメチルメタクリレート樹脂１０
０ｇを溶解し化合物例（３）を５０ｇ混合した溶液を用
意した。この溶液に、キャノン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／ｃｒｔｒ　〜０．６ｍｇ／ｃｒｒ
ｒ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。

作成したトナーは、粒径を１μ〜３０μにそろえた。こ
のトナーを用いキャノン製ＮＰ−４００ＲＥで画出し耐
久テストを行なった。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（、かぶりもなか９た。

また、スリーブ上の表面電位を測定したところ一３１Ｖ
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。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）下記式〔 I 〕で示される化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
   。 （Ｒｌ−Ｍ〔ｍ〕Ｏ＿２Ｂ）＿２Ｏ〔 I 〕 〔式中、Ｒはオルガノ基を示し、Ｍは金属を示し、ｌは
   自然数を示し、ｍは金属価数を示す自然数を示す。但し
   、ｍ−ｌ＝２である。〕
2. （２）キャリヤー粒子形態をなす特許請求の範囲第１項
   に記載の電荷付与材。
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
   項に記載の電荷付与材。