JP2539627B2 - 静電荷像現像用キャリア及びその製造方法 - Google Patents

静電荷像現像用キャリア及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は静電荷像現像用キャリア、即ちトナーと共に
静電荷像現像剤を構成するキャリアに関するものであ
る。
[従来技術] 電子写真法においては、光導電性要素より成る感光体
に暗所にて均一な表面電荷を与えた後画像露光により静
電荷像を形成し、この静電荷像を現像剤により現像する
ことにより可視像が形成される。
斯かる静電荷像を現像する方法は、液体現像法と乾式
現像法とに大別することができる。液体現像法は、絶縁
性有機液体中に各種の顔料や染料を微細粒子として分散
して成る液体現像剤により現像を行なう方法であり、又
乾式現像法は、天然又は合成の樹脂中にカーボンブラッ
ク等の着色剤を分散含有して成る、通常トナーと称する
微粉末検電粉を用いる方法である。後者の方法は、トナ
ーを静電荷像の電荷の極性と逆の極性に帯電させ、この
帯電したトナーを静電荷像に静電的に付着させて可視像
を形成するものである。この乾式現像法には、前記トナ
ーのみを主成分とするいわゆる一成分系現像剤を用いる
方法と、鉄粉或いはガラスビーズなどにより成るキャリ
アが前記トナーに混合されたいわゆる二成分系現像剤を
用いる方法とがあり、前者には毛ブラシ法、インプレッ
ション法、パウダークラウド法が含まれ、又後者には磁
気ブラシ法、カスケード法が含まれる。
尚以上のような現像方法により、トナーが静電荷像に
付着して形成された可視像は、そのまま感光体上におい
て、或いは紙その他の像支持体上に転写された後、熱、
圧力、溶媒蒸気等により定着される。
本発明は、上記現像方法のうち、磁気ブラシ法又はカ
スケード法等に用いられる二成分系現像剤のためのキャ
リア、即ちトナーと混合されて静電荷像の現像に供され
るキャリアに関するものである。
この静電荷像現像用キャリアは導電性キャリアと絶縁
性キャリアとに大別することができる。導電性キャリア
としては酸化された又は未酸化の鉄粉が通常用いられる
が、この鉄粉キャリアを成分とする現像剤はトナーに対
する摩擦帯電特性が不安定であり、又鉄粉キャリアを含
む現像剤により形成される可視像にカブリが発生する欠
点がある。即ち、トナーとの摩擦により鉄粉キャリア粒
子の表面にトナー粒子が付着して汚染されるためキャリ
ア粒子の電気抵抗が増大してバイアス電流が低下し、し
かも摩擦帯電特性が更に不安定となる結果、可視像の画
像濃度が低下し、カブリが増大する。従って鉄粉キャリ
アを含有する現像剤を用いて電子複写機により複写を連
続的に行なうと現像剤が少数回の複写で劣化し、早期に
交換することが必要となって結局コストが高いものとな
る。
これに対し、絶縁性キャリアとしては、一般に磁性材
料より成る核体粒子の表面を絶縁性樹脂の被覆層により
被覆したキャリアが代表的なものである。この絶縁性キ
ャリアを成分とする現像剤においては、キャリア粒子の
表面にトナー粒子が付着して汚染されることが著しく少
なく、キャリアとトナーの摩擦帯電特性を制御すること
が可能であり、耐久性に優れ使用寿命が長い点で特に高
速の電子複写機に好適であるという利点がある。
核体粒子上に被覆層を形成する絶縁性樹脂としては特
開昭57-78552号、同57-116349号に示される様にシリコ
ーン樹脂が臨界表面張力が小さくトナー粒子の付着、汚
染防止に対して有効であり、好ましいものである。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上記シリコーン樹脂で被覆された絶縁
性キャリアはトナーと混合・攪拌されトナーに電荷を与
える際の速度、即ちいわゆる帯電立ち上がりの速度が遅
いという欠点を有する。帯電立ち上がりの速度が遅い場
合、現像剤中に帯電されていないトナーあるいは十分な
帯電電荷を持たないトナーが増加し、複写とともにトナ
ーがキャリアから離れ、いわゆるトナー飛散を生ずる様
になる。トナー飛散は機内を汚染し、著しい場合には機
外へも排出され、周囲の環境をも汚染する様になる。
本発明は以上の如き問題点に鑑み、使用寿命の長くか
つ帯電立ち上がりの速度の速い静電荷像現像用キャリア
を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 上記目的は磁性材料をシリコーン樹脂を被覆したキャ
リア表面に脂肪酸金属塩を含有する静電荷像現像用キャ
リアを用いることにより達成できる。
本発明に係るキャリアは、その粒子表面にシリコーン
樹脂が硬化されてなる被覆層を有する。
斯かるシリコーン樹脂としては、特に限定されない
が、例えば下記及びで示すような反応により硬化す
る縮合反応型シリコーン樹脂を特に好ましく用いること
ができる。
加熱脱水縮合反応 室温湿気硬化反応 式中、R1及びR2はそれぞれアルキル基等の置換基を表
わし、OXは、アルコキシ基、ケトキシム基、アセトキシ
基、アミノキシ基などを表す。
斯かる縮合反応型シリコーン樹脂において特に好まし
いものは、置換基がメチル基であるものである。置換基
がメチル基である縮合反応型シリコーン樹脂により得ら
れる被覆層においては、構造が緻密になり撥水性がよく
て耐湿性の良好なキャリアとすることができる。
キャリアの被覆層に用いるシリコーン樹脂としては、
加熱硬化型シリコーン樹脂、常温硬化型シリコーン樹脂
のいずれをも用いることができ、常温硬化型シリコーン
樹脂を用いる場合には、硬化させるために特に高温に加
熱することを必要としないのでキャリアを容易に製造す
ることができる。
常温硬化型シリコーン樹脂は、通常の雰囲気下におい
て20〜25℃程度の温度またはこれより僅かに高い温度で
硬化するシリコーン樹脂であり、硬化のために100℃を
越える温度を必要としないものである。
本発明のキャリアは、上記の如きシリコーン樹脂を溶
剤に溶解した溶液を、例えば浸漬法、スプレー法、流動
化ベッド法などの方法により磁性材料の表面に塗布し、
その後通常は加熱して乾燥させて溶剤を揮発除去し、そ
して乾燥時もしくは乾燥後に塗布層を硬化させて被覆層
を形成したキャリアに脂肪酸金属塩を添加し、適当な強
度で混合、攪拌することなどの方法により製造すること
ができる。なお、脂肪酸金属塩はシリコーン樹脂を溶解
した溶液にミクロ分散させ、この溶液を磁性材料表面に
塗布するようにしてもよい。
被覆層を形成するための塗布溶液には必要に応じて他
の添加剤を加えてもよい。また溶剤としてはシリコーン
樹脂を溶解するものであれば特に限定されないが、例え
ばトルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;アセト
ン、メチルエチルケトンなどのケトン類;テトラヒドロ
フラン、ジオキサン、高級アルコール、あるいはこれら
の混合溶剤を用いることができる。
加熱硬化型シリコーン樹脂を用いる場合には、200〜2
50℃で加熱することが必要であり、常温硬化型シリコー
ン樹脂を用いる場合には、硬化させるために特に高温に
加熱することを必要としないが、硬化を促進させるため
に150〜250℃の範囲内で加熱してもよい。また乾燥に際
して、オクチル酸、ナフテン酸などの鉛、鉄、コバル
ト、スズ、マンガン、亜鉛などの金属石鹸を乾燥促進剤
として用いてもよいし、またエタノールアミンなどの有
機アミン類も乾燥促進剤として有効に用いることができ
る。
本発明に用いる脂肪酸金属塩を構成する脂肪酸として
は例えばカプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウン
デカン酸、ラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、
ペンタデカン酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステア
リン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロ
チン酸及びその混合物などがあり、また金属塩にはリチ
ウム、ナトリウム、カリウム、銅、銀、マグネシウム、
カルシウム、亜鉛、ストロンチウム、カドミウム、バリ
ウム、アルミニウム、スズ、鉛、鉄、ニッケルなどの金
属塩などがあげられるが、これらには制限されない。こ
のうち特にステアリン酸の金属塩は帯電立ち上がり速度
の向上に有効であり好ましい。
本発明においてキャリア表面に含有させる脂肪酸金属
塩の量はキャリア全体に対し0.001重量%から0.04重量
%の範囲が好ましい。脂肪酸金属塩が0.001重量%未満
の場合は帯電立ち上がり速度を速くする効果が不十分で
あり、また0.04重量%を越える場合はキャリアの帯電序
列が徐々に変動してしまい、トナーに対し所望の帯電性
を与えることが困難となる。
キャリア表面の脂肪酸金属塩の量はESCA等の局所微量
分析法を用いることにより定量することができる。
本発明に用いる磁性材料としては例えば鉄、ニッケ
ル、フェライト、コバルト等があげられる。また該磁性
材料の粒径は樹脂を被覆した後に30〜1000ミクロン、好
ましくは40〜200ミクロンである。粒径が30ミクロン未
満ではキャリアのもつ磁化が小さいためにスリーブから
の飛散や感光体への付着を生じやすく、また1000ミクロ
ンを越えるものでは画質が荒れたものとなる。
また本発明のキャリアと組み合わせて現像剤を構成す
るトナーとしては任意のものを用いることができるが、
特に疎水化されたシリカ、アルミナ、チタニア等の微粒
子を表面に有するものはさらに帯電立ち上がり速度が速
く、また鮮明な画像が得られ好ましいものである。
[実施例] 以下実施例を挙げて本発明の効果を明らかとするが本
発明はこれらの態様に限定されるものではない。
(キャリアの製造) [キャリア製造例1] 縮合反応型シリコーン樹脂溶液「SR-2411」(トーレ
・シリコーン社製)の10重量部を、流動化ベッド装置を
用いて、温度80℃で、平均粒径が100μmの球形フェラ
イト粒子(日本鉄粉社製)の100重量部に塗布し、さら
に200℃で1時間熱処理して、もってシリコーン樹脂よ
りなる被覆層を有するキャリアを得た。被覆層の厚さは
約1μmであった。これを「キャリアA」とする。
[キャリア製造例2] キャリアA 1kgとステアリン酸亜鉛「ジンクステアレ
ートS」(日本油脂社製)50mgとをV型混合機「ミクロ
型透視式混合器」(筒井理化学社製)中に入れ回転数70
rpmで20分間混合し、表面にステアリン酸亜鉛を有する
キャリアを製造した。これを「キャリアB」とする。
[キャリア製造例3] ステアリン酸亜鉛を5mgとした他は製造例2と同様に
してキャリアを製造した。これを「キャリアC」とす
る。
[キャリア製造例4] ステアリン酸亜鉛を10mgとした他は製造例2と同様に
してキャリアを製造した。これを「キャリアD」とす
る。
[キャリア製造例5] ステアリン酸亜鉛を500mgとした他は製造例2と同様
にしてキャリアを製造した。これを「キャリアE」とす
る。
[キャリア製造例6] ステアリン酸亜鉛をステアリン酸アルミニウム(東京
化成工業社製)にかえた他は製造例2と同様にしてキャ
リアを製造した。これを「キャリアF」とする。
[キャリア製造例7] ステアリン酸亜鉛をステアリン酸ナトリウム(東京化
成工業社製)にかえた他は製造例2と同様にしてキャリ
アを製造した。これを「キャリアG」とする。
(トナーの製造) [トナー製造例1] スチレンとメチルメタクリレートとブチルアクリレー
トとの組成比が70:15:15で重量平均分子量が120000、数
平均分子量が6600の樹脂、100重量部と、カーボンブラ
ックモーガルL(キャボット社製)10重量部と、ポリプ
ロピレンワックス660P(三洋化成社製)3重量部を混合
・練肉・粉砕分級し、平均粒径10μmのトナーを得た。
このトナー100重量部と疎水性シリカR-972(日本アエロ
ジル社製)0.8重量部とをヘンシェルミキサーで混合し
た。
このトナーを「トナーA」とする。
[トナー製造例2] テレフタル酸299gと、ポリオキシプロピレン(2,2)
−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン211g
と、ペンタエリスリトール82gとを、温度計、ステンレ
ススチール製攪拌器、ガラス製窒素ガス導入管及び流下
式コンデンサを備えた丸底フラスコ内に入れ、このフラ
スコをマントルヒーターにセットし、窒素ガス導入管よ
り窒素ガスを導入してフラスコ内を不活性雰囲気に保っ
た状態で昇温せしめた。次いでジブチルスズオキシド0.
05gを加え、軟化点において反応を追跡しながら温度200
℃で反応せしめ、以ってクロロホルム不溶分17重量%の
ポリエステル樹脂を製造した。これを「ポリエステル樹
脂A」とする。このポリエステル樹脂Aの環球軟化点
(JISK 1351−1960の方法による。)は131℃であった。
ポリエステル樹脂A 100重量部、カーボンブラック
「モーガルL」(キャボット社製)10重量部、低分子量
ポリプロピレン「ビスコール660P」(三洋化成社製)3
重量部を熔融混練、粉砕分級して平均粒径10μmのトナ
ーを得た。
このトナー100重量部と疎水性シリカR-972 0.8重量部
とをヘンシェルミキサーで混合した。このトナーを「ト
ナーB」とする。
[トナー製造例3] スチレンとメチルメタクリレートとブチルアクリレー
トとの組成比が70:15:15で重量平均分子量が120000、数
平均分子量が6600の樹脂100重量部と、カーボンブラッ
クモーガルL(キャボット社製)10重量部と、ポリプロ
ピレンワックス660P(三洋化成社製)3重量部を混合・
練肉・粉砕分級し、平均粒径10μmのトナーを得た。こ
のトナー100重量部と疎水性シリカR-972(日本アエロジ
ル社製)0.8重量部及びステアリン酸亜鉛ジンクステア
レートS 0.1重量部とをヘンシェルミキサーで混合し
た。
このトナーを「トナーC」とする。
このトナーA〜CとキャリアA〜Gをそれぞれ組み合
わせた現像剤を用いて、帯電立ち上がり速度の測定及び
トナー飛散状況の測定を行なった。
トナーとキャリアの組み合わせを以下の表−1に示
す。
帯電立ち上がり速度の測定は20ccのガラス製サンプル
管にキャリア19gとトナー1gとを入れ、振幅30cm、速度1
30ストローク/minで往復運動をするミキサーでミキシン
グし、 を指数として行なった。
またトナー飛散状況については電子写真複写機U-Bix1
600を用いて2万コピーの実写テストを行ない、1万、
2万コピー後のトナー飛散状況を次の6段階で表わし
た。
表−2に実験結果を示す。
以上の様に比較のキャリアはいずれも帯電立ち上がり
が遅く、トナー飛散も多いのに対し、本発明のキャリア
はいずれも帯電立ち上がりが速く、トナー飛散の少ない
良好な性能を示した。
[発明の効果] 以上詳細に説明したように、本発明のキャリアは帯電
立ち上がりの速度が速く、トナー飛散の少ない、さらに
使用寿命も長い良好な性能を示すものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 椛島 浩貴 東京都八王子市石川町2970番地 小西六 写真工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−216261(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁性材料をシリコーン樹脂で被覆した静電
    荷像現像用キャリアにおいて、該キャリア表面に脂肪酸
    金属塩を含有することを特徴とする静電荷像現像用キャ
    リア。
  2. 【請求項2】前記脂肪酸金属塩の含有率がキャリアに対
    して0.001〜0.04重量%であることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の静電荷像現像用キャリア。
  3. 【請求項3】磁性材料をシリコーン樹脂で被覆するとと
    もに、キャリア表面に脂肪酸金属塩を含有させることを
    特徴とする静電荷像現像用キャリアの製造方法。
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