JPH0638171B2

JPH0638171B2 - 静電荷像現像用帯電付与部材

Info

Publication number: JPH0638171B2
Application number: JP59240416A
Authority: JP
Inventors: 勝彦田中; 博福本; 栄一今井; 武志池田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-11-16
Filing date: 1984-11-16
Publication date: 1994-05-18
Anticipated expiration: 2009-05-18
Also published as: JPS61120167A

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、それらは要するには、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のに
は、トナーを搬送するキャリヤーの種類により、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、鉄粉などのキャリアー粒子と混合
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又
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、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で行うべ
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た
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、マイナスのトリボ電荷を付与するため
の帯電付与部材であり、下記（Ｉ）式にて示されるホス
フィン化合物を少なくとも表面に有することを特徴とす
る静電荷像現像用帯電付与部材にある。

（但しR₁，R₂，R₃は、アルキル基、環状アルキル基、ア
ルケニル基、アリール基、アルコキシ基、アラルキル
基、アシル基等の炭化水素を基本骨格とする置換基を示
す。） R₁〜R₃は通常炭素数１〜20の上記基であり、互に同一基
であってもよいし、異なってもよい。環状アルキル基、
アリール基、アラルキル基は、単環でも単環集合体でも
よい。アミノ基などの電子供与基置換基を有する環構造
でもよい。

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〕

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) これら化合物は公知の方法で合成される。例えば化合物
(1) は次のように作られる。

三塩化リン（キシダ化学株式会社製）にp-tert−ブチル
−フェノキシナトリウム〔p-tert−ブチルフェノール
（東京化成工業株式会社製）に金属ナトリウムを作用さ
せて合成〕を作用させて、亜リン酸トリス（p-tert−ブ
チルベンゼン）を得る。次に、エーテル中で上記物質に
臭化フェニルマグネシウムを作用させ、置換反応によ
り、トリス（p-tert−ブチルベンゼン）ホスフィンを得
た。

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、例えば脂肪酸金属塩、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、フエノール樹脂、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
重量は、キャリア１Kg当り１ｇ〜 100ｇ、好ましくは５
ｇ〜20ｇ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１cm^２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などのセラミッ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。

これらのトナーには、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、キャリア、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〕

実施例１メチルエチルケトン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撹拌混合した。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：シェル化学製） 100部カーボンブラック（商品名ラーベン3500：キャボット社製）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、-9.4μc/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、-8.7μc/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) 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/cm^２〜0.6mg/cm^２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
の現像機にセットした。

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
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-32V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/cm^２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ットした。

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 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ちところ、-21Vであり、帯電付与効
果が確認された。

実施例５〜８前記化合物を代えた以外は実施例１と全く同様に実験を
繰返した。

〔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59−124347（ＪＰ，Ａ) 「色材」第50巻９号（1977）第517 〜519頁，第522頁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーにマイナスのトリボ電荷を付与する
ための帯電付与部材であり、下記一般式にて表されるホ
スフィン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帯電付与部材。（但しＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃はアルキル基、環状アルキル基、
アルケニル基、アリール基、アシル基、アラルキル基、
アルコキシ基の炭化水素を基本骨格とする置換基を示
す。）
【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、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。