JP2536280B2 - 静電潜像現像用キャリア - Google Patents

静電潜像現像用キャリア

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JP2536280B2 JP2325287A JP32528790A JP2536280B2 JP 2536280 B2 JP2536280 B2 JP 2536280B2 JP 2325287 A JP2325287 A JP 2325287A JP 32528790 A JP32528790 A JP 32528790A JP 2536280 B2 JP2536280 B2 JP 2536280B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、電子写真法、静電印刷法、静電記録法等に
より形成される静電荷像を現像するためのトナーと共に
用いられる静電潜像現像用キャリアに関し、特に、キャ
リア芯材と、キャリア芯材表面を被覆してなる被覆層と
からなる被覆型静電潜像現像用キャリアに関する。
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、電子写真法においては、感光体や静電記録体上
に種々の手段を用いて静電潜像を形成し、この静電潜像
にトナーと呼ばれる検電性微粒子を付着させて、静電潜
像を現像する方法が一般的に使用されている。 この現像に際しては、キャリアと呼ばれる担体粒子を
トナー粒子と混合し、両者を相互に摩擦帯電させて、ト
ナーに適当量の正または負の電荷を付与している。キャ
リアは、一般に表面に被覆層を有するコートキャリア
と、表面に被覆層を有しない非コートキャリアとに大別
されるが、現像剤寿命等を考慮した場合には、コートキ
ャリアの方が優れていることから、種々のタイプのコー
トキャリアが開発され、かつ実用化されている。コート
キャリアに要求される特性は種々あるが、トナーに適度
な帯電性(電荷量や帯電分布)を付与すること、トナー
の適切な帯電性を長期にわたって維持すること、湿度や
温度等の環境変化に対しても、トナーの帯電性を変化さ
せないことが特に重要であり、種々のコートキャリアが
提案されている。従来、負帯電性のキャリアにおいて
は、本質的に強負帯電性で、かつ低表面エネルギー性で
あるフッ素系樹脂をキャリア芯材表面にコートすること
により、トナー粒子に対して良好な正帯電性と、帯電維
持性(寿命)を付与することが比較的容易に行われてい
るが、正帯電性のキャリアの場合には、本質的に正帯電
性で、かつ低表面エネルギー性の物質が存在しないこと
から、実用的な正帯電性コートキャリアが得られていな
いのが現状である。 この様な課題を解決するものとして、特開昭61−8016
1号公報、同61−80162号公報、同61−80163号公報に
は、含窒素フッ素化アルキル(メタ)アクリレートとビ
ニル系モノマーとの共重合体や、フッ素化アルキル(メ
タ)アクリレートと含窒素ビニルモノマーとの共重合体
を、キャリア芯材表面に被覆することにより、比較的長
寿命の正帯電性キャリアを得ることが記載されている
が、このキャリアでは、トナーに良好な負帯電性を付与
するためには、なおトナー中に負の電荷制御性物質を多
量に導入したり、負帯電性の強い結着樹脂を用いなけれ
ばならず、トナーのカラー化やトナーの選択性に問題が
あり、汎用性が少ないという欠点がある。一方、特開昭
61−110159号公報、同61−110160号公報には、キャリア
芯材上に摩擦帯電制御層および離型性表面層を順次積層
することにより、トナーに良好な負帯電性を付与し、か
つ帯電維持性の良好なコート系キャリアを得ることが記
載されているが、このキャリアにおいても、上記の汎用
性の問題に加え、長期使用に際してキャリア表面から被
膜が剥がれるため、現像剤寿命が比較的短いという欠点
を有している。 一方で被覆強度を改善する目的で、特開昭60−19156
号公報、同62−121463号公報には、アミノ基を含有する
カップリング剤により処理されたキャリア芯材の表面
に、主としてシリコーン樹脂からなる被覆層を設けるこ
とにより、被膜強度の高いキャリアを得ることが記載さ
れているが、このものは、被膜強度は改善されるもの
の、長期使用に際しては不十分である。特に、上記いず
れのキャリアの場合も高速の複写機或いは高画質カラー
複写機の使用には不適当である。 本発明は、以上のような状況に基づいてなされたもの
であって、その目的は、トナーに対して汎用性が高く、
トナーに対して良好な負帯電を付与することができると
共に、帯電維持性が良好であり、かつ被膜強度が強く、
寿命の長い静電潜像現像用キャリアを提供することにあ
る。 本発明の他の目的は、内部に帯電制御剤を含有しない
カラートナーと共に用いるのに適した静電潜像現像用キ
ャリアを提供することにある。 本発明のさらに他の目的は、ポリエステル系樹脂から
なるカラートナーと組み合わせて用いるのに適した静電
潜像現像用キャリアを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
本発明の静電潜像現像用キャリアは、アミノ基含有カ
ップリング剤で処理されたキャリア芯材の表面に、少な
くともカップリング剤分子中のアミノ基と反応しうるエ
ポキシ基を有する樹脂変性シリコーンを被覆してなるこ
とを特徴とする。 以下、本発明について詳細に説明する。 本発明におけるキャリアは、キャリア芯材の表面を、
アミノ基含有カップリング剤により処理した上に、カッ
プリング剤分子中の少なくともアミノ基と反応しうるエ
ポキシ基を有する樹脂変性シリコーン樹脂による被覆層
を形成して形成される。 本発明において用いられるキャリア芯材としては、表
面に水酸基等の親水性基が存在するキャリアであって、
具体的には、鉄、鋼、ニッケル、コバルト等の磁性金
属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物、ガラス
ビーズ等があげられるが、磁気ブラシ法を用いる観点か
らは、磁性キャリアであるのが望ましい。キャリア芯材
の平均粒径としては、一般的には10μm〜500μmのも
のが用いられ、好ましくは30μm〜150μmのものが用
いられる。 本発明において、上記キャリア芯材の表面は、アミノ
基含有カップリング剤であらかじめ処理される。 本発明において使用されるアミノ基含有カップリング
剤としては、例えば次のものが例示される。 H2NCH2CH2CH2Si(OR) H2NCONHCH2CH2CH2Si(OR) N2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OR) (ここでRは、CH3またはC2H5を意味する) 上記アミノ基含有カップリング剤による処理は、例え
ば下記のような方法で実施することができる。 (1) 水溶液法 約0.1〜0.5%のアミノ基含有カップリング剤を一定pH
の水または水性溶媒に十分に撹拌しながら溶解させ、加
水分解する。この溶液中にキャリア芯材を浸した後、濾
過或いは圧搾して水を除去し、加熱して充分乾燥する。 (2) 有機溶媒法 少量の水と、加水分解用触媒(HCl、CH3COOH)を含む
有機溶媒(アルコール、ベンゼン等)にアミノ基含有カ
ップリング剤を溶解する。この溶液中にキャリア芯材を
浸した後、濾過或いは圧搾して有機溶媒を除去し、加熱
して充分乾燥する。 (3) スプレー法 キャリア芯材を激しく撹拌しながら、アミノ基含有カ
ップリング剤の水溶液或いは有機溶媒溶液をスプレー
し、加熱して水或いは有機溶媒を除去する。 上記の様に処理されたキャリア芯材の表面には、次い
で、少なくともカップリング剤分子中のアミノ基と反応
しうるエポキシ基を有する樹脂変性シリコーンの被覆層
が形成される。 本発明において、上記樹脂変性シリコーンのエポキシ
基とアミノ基とが反応する場合の反応式は次の通りであ
る。 (式中、R′は樹脂変性シリコーン残基を示す) エポキシ基を含有する樹脂変性シリコーン樹脂として
は、エポキシ変性シリコーン類があげられ、例えば、次
のものが市販されている。SR2115およびSR2145(東レ・
ダウコーニング・シリコーン社製)、ES1001NおよびES1
002T(信越シリコーン社製)等。 本発明において、上記樹脂変性シリコーンは、他のシ
リコーン樹脂と共に使用することができる。その様なシ
リコーン樹脂としては、置換基がメチル基である縮合反
応型シリコーン樹脂があげられ、具体的には、以下のも
のが市販されている。SR2410およびSR2411(東レ・ダウ
コーニング・シリコーン社製)、KR255およびKR251(信
越シリコーン社製) 上記樹脂変性シリコーン樹脂の被覆層を上記キャリア
芯材表面に形成する方法としては、例えば、キャリア芯
材の粉末を、被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被
覆層形成用溶液をキャリア芯材の表面に噴霧するスプレ
ー法、キャリア芯材を流動エアーにより浮遊させた状態
で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコー
タ中でキャリア芯材と被覆層形成用溶液を混合し、溶剤
を除去するニーダーコータ法等があげられるが、本発明
においては、カップリング剤中のアミノ基と樹脂変性シ
リコーン中のエポキシ基との化学反応を安定に行うため
に、ニーダーコータ法が、特に好ましく使用される。 被覆層形成用塗布液に使用する溶剤は、樹脂変性シリ
コーンを溶解するものであれば特に限定されるものでは
なく、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素
類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、テト
ラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類等が使用
できる。 被覆層の膜厚は、通常0.1〜10μm、好ましくは0.3〜
5μmの範囲である。
【作用】
本発明の静電潜像現像用キャリアは、キャリア芯材の
表面がカップリング剤により処理されているため、カッ
プリング剤がキャリア芯材表面に存在する水酸基と反応
して強固に結合し、さらにカップリング剤のアミノ基
と、樹脂変性シリコーンのエポキシ基が反応して化学的
に結合している。その結果、界面での接着力が著しく向
上するため剥がれにくくなる。また、単にカップリング
剤で処理したものに比較して、被膜強度も格段に大きく
なり、長期間の繰り返し使用に際してもハガレが生じに
くく、所望の帯電性を得ることができる。さらに、アミ
ノ基含有カップリング剤は、樹脂変性シリコーンのエポ
キシ基と反応させた後においても、トナーに対して充分
な負帯電を付与することが可能である。 本発明のキャリアにおいて、帯電のメカニズムについ
ては、次のことが考えられる。すなわち、本発明のキャ
リアにおいては、アミノ基含有カップリング剤と樹脂変
性シリコーン含有層とが二層に分離した構造になってお
り、下層側のアミノ基含有カップリング剤が帯電に寄与
し、その量が帯電量と関係があることは明らかである。
なぜ表面層でない下層側に存在する材料が帯電に寄与し
ているのかは明確ではないが、数十分ないし数百Åの深
さであっても上層の樹脂変性シリコーン含有層を介して
電気的(或いはイオン的)な相互作用によって、電荷の
移動がなされ、その結果帯電が行われるものと推測され
る。
【実施例】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明す
る。 実施例1 平均粒径50μmの球形フェライト粒子 100 部 メタノール 14 部 γ−アミノプロピルトリエトキシシラン 0.5部 純水 0.5部 上記成分を真空脱気型ニーダに入れ、室温において30
分撹拌した後、加熱、減圧してメタノールを留去し、温
度100℃にて30分間カップリング反応を行い、γ−アミ
ノプロピルトリエトキシシランで処理された球形フェラ
イト粒子を得た。 上記球形フェライト粒子100 部 トルエン 14 部 エポキシ変性シリコーン (SR2145、東レ・ダウコーニングシリコーン社製) 0.6
部 上記成分を真空脱気型ニーダに入れ、温度60℃におい
て30分撹拌した後、減圧してトルエンを留去し、温度10
0℃にて30分間縮合反応を行った後、150℃で1時間撹拌
して反応を完結させた。(キャリアA) 実施例2 実施例1におけるγ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン処理された球形フェライト粒子 100 部 トルエン 14 部 エポキシ変性シリコーン (SR2145、東レ・ダウコーニングシリコーン社製) 0.3
部 メチルシリコーン樹脂 (SR2411東レ・ダウコーニングシリコーン社製) 0.7部 上記成分を用いて、実施例1と同様にしてキャリアを
得た。このキャリアにおけるエポキシ変性シリコーンと
メチルシリコーンとの重量比は、5:5であった。(キャ
リアB) 実施例3 実施例1におけるγ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン処理された球形フェライト粒子 100 部 トルエン 14 部 エポキシ変性シリコーン (SR2145、東レ・ダウコーニングシリコーン社製) 0.2
部 メチルシリコーン樹脂 (SR2411東レ・ダウコーニングシリコーン社製) 0.9部 上記成分を用いて、実施例1と同様にしてキャリアを
得た。このキャリアにおけるエポキシ変性シリコーンと
メチルシリコーンとの重量比は、3:7であった。(キャ
リアC) 実施例4 実施例1におけるγ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン処理された球形フェライト粒子 100 部 トルエン 14 部 エポキシ変性シリコーン (SR2145、東レ・ダウコーニングシリコーン社製)0.06
部 メチルシリコーン樹脂 (SR2411 東レ・ダウコーニングシリコーン社製) 1.13部 上記成分を用いて、実施例1と同様にしてキャリアを
得た。このキャリアにおけるエポキシ変性シリコーンと
メチルシリコーンとの重量比は、1:9であった。(キャ
リアD) 比較例1 実施例1におけるγ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン処理された球形フェライト粒子 100 部 トルエン 14 部 メチルシリコーン樹脂 (SR2411東レ・ダウコーニングシリコーン社製)1.25部 上記成分を用いて、実施例1と同様にしてキャリアを
得た。(キャリアE) 比較例2 未処理の球形フェライト粒子を用いた以外は、比較例
1と同様にしてキャリアを調製した。(キャリアF) 上記実施例1〜4および比較例1および2のキャリア
それぞれ100重量部を、トナー6重量部と混合して7種
類の現像剤を調製した。 なお、使用したトナーは、ポリエステル樹脂100部お
よびカーミン6BC 5部よりなる平均粒径7μmのトナー
粒子に、疎水化処理されたアモルファス酸化チタンを0.
8重量%になるように混合して調製したものである。 これらの現像剤を用いて電子写真複写機(FX3950改造
機、富士ゼッロックス社製)を用いて連続コピーテスト
を行った。その結果を第1表に示す。なお、第1表中、
帯電量および逆極性トナー量は、CSG(チャージスペク
トログラフ法)の画像解析による値であり、被覆層の形
成状況は、SEM(電子顕微鏡)写真による目視での判定
結果を示す。 実施例1〜4のキャリアA〜Dを用いた現像剤の場
合、4万枚コピー後もカブリのない鮮明な画像が得られ
た。これに対して、比較例1のキャリアEを用いた現像
剤の場合は、帯電量の劣化が大きく、4万枚コピー後に
は、カブリが認められ、また比較例2のキャリアFを用
いた現像剤の場合は、1万枚コピー後で、著しいカブリ
が発生していた。
【発明の効果】
本発明の静電潜像現像用キャリアは、上記の構成を有
するから、長期間の繰り返し使用に際しても樹脂変性シ
リコーン含有層のハガレを生じにくく、所望の高い負帯
電量を有し、キャリア消費の少ない長寿命のものであ
る。また、本発明の静電潜像現像用キャリアを使用した
現像剤は、逆極性トナーの発生量も低く、長期間の繰り
返し使用に際しても逆極性トナーの発生量が低い状態で
維持される。したがって、長期間の繰り返し使用に際し
ても、背景部汚れ及び画像荒れのない高品質のコピー画
像を得ることが可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 孝史 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼ ロックス株式会社竹松事業所内 (72)発明者 井上 敏司 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼ ロックス株式会社竹松事業所内 (56)参考文献 特開 昭60−19156(JP,A) 特開 昭62−121463(JP,A) 特開 平1−147478(JP,A) 特開 平1−284862(JP,A) 特開 平1−288865(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アミノ基含有カップリング剤で処理された
    キャリア芯材の表面に、少なくともカップリング剤分子
    中のアミノ基と反応しうるエポキシ基を有する樹脂変性
    シリコーンを被覆してなることを特徴とする静電潜像現
    像用キャリア。
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