JP2705101B2 - 電子写真現像剤用キャリア - Google Patents

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、静電記録法、静電印刷法等に
おいて、静電潜像または磁気潜像を現像する二成分現像
剤の構成成分であるキャリアに関し、更に詳しくは、磁
性体分散型キャリア（以下、電子写真現像剤用キャリア
という）に関する。

従来の技術 電子写真法においては、セレンをはじめとする光導電
性物質を感光体として用い、種々の手段を用いて電気的
潜像を形成し、この潜像に磁気ブラシ現像法などを利用
してトナーを付着させ、顕像化する方式が一般的に採用
されている。

この現像工程において、トナーに適当量の正または負
の電気量を付与するために、キャリアと呼ばれる担体粒
子を併用する二成分現像剤が最もよく使用されている。
電子写真現像剤用キャリアとしては、種々のタイプのも
のが開発され、実用化されている。

キャリアに対して要求される特性は種々あるが、特に
重要な特性として、適当な帯電性、耐衝撃性、耐摩耗
性、現像性、現像剤寿命等をあげることができる。

上記の要求特性を考慮すると、従来使用されているキ
ャリアは依然として改善すべき問題を残しており、完全
なものは知られていないのが実情である。例えば、酸化
鉄粉をはじめとする導電性キャリアは、ソリッド現像性
には優れているものの、細線再現性に劣り、また寿命延
長のために、特殊な帯電制御剤をトナーに含有させるこ
とが必要である等の欠点を有し、一方コート系の絶縁性
キャリアは、寿命、細線再現性等には優れているもの
の、ソリッド再現性に劣るという欠点を有している。

これらの欠点を改良する目的で、磁性体微粒子を結着
樹脂中に分散させた磁気ブラシ現像用小粒径キャリア、
いわゆるマイクロトーニング用キャリアが提案され、実
用化もされている。（特開昭54−66134号公報参照） 発明が解決しようとする課題 従来のマイクロトーニング用キャリアでは、小粒径に
起因するキャリアの感光体への付着、表面に遊離した磁
性粒子に起因する高温及び低湿時の帯電性の変化、キャ
リア表面処理が困難であるため、寿命を抜本的に延長す
ることができない等の不都合を有する。

したがって、本発明の目的は、磁性微粒子含有キャリ
アにおける、上記の問題点を解消し、電子写真法、静電
記録法において静電潜像の現像のために使用される新規
な磁気ブラシ現像用の電子写真現像剤用キャリアを提供
することにある。

本発明の他の目的は、耐表面汚染性が良好なため、ラ
ンニング時における帯電量の低下を起こすことがなく、
更に現像剤寿命、高速現像性に優れた磁気ブラシ現像用
の電子写真現像剤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 本発明者等は、上記従来のキャリアの有する欠点を改
善すべく種々研究を重ねた結果、結着樹脂と磁性粉を必
須成分とするキャリア材料溶融物を噴霧冷却することに
より得られるキャリアコアを用い、そしてそのキャリア
コアの表面に、酢酸ビニルとメタクリル酸アルキルまた
はアクリル酸アルキルとの共重合体を含む被覆層を設け
ると、上記キャリアの諸要求特性の改良において有効で
あることを見出だし、本発明を完成するに至った。

即ち本発明の電子写真現像剤用キャリアは、結着樹脂
と磁性粉を必須成分とするキャリア材料溶融物を噴霧冷
却することにより得られるキャリアコアの表面に、酢酸
ビニルとメタクリル酸アルキルまたはアクリル酸アルキ
ルとの共重合体を含む被覆層を設けてなることを特徴と
する。

本発明において、用いられるキャリアコアは、結着樹
脂と磁性粉を必須成分として構成されるもので、結着樹
脂としては、従来一般に用いられている熱可塑性樹脂が
用いられる。具体的には、スチレン、クロルスチレン等
のスチレン類；エチレン、プロピレン、ブチレン、イソ
ブチレン等のモノオレフィン類；酢酸ビニル、プロピオ
ン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエ
ステル類；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アク
リル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチ
ル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタク
リル酸エチル、メタクリル酸化ブチル、メタクリル酸ド
デシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸のエステ
ル類；ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、
ビニルブチルエーテル等のビニルエーテル類；ビニルメ
チルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペ
ニルケトン等のビニルケトン類等の単独重合体或いは共
重合体を例示することができ、特に代表的な結着樹脂と
しては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸アルキル
共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、
スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタ
ジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体を
あげることができる。

更に、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、
変性ロジン、パラフィン、ワックス類をあげることがで
きる。

本発明のキャリアコアにおいて、結着樹脂中に分散さ
せて使用する磁性微粒子は、通常用いられる強磁性体の
微粒子が全て使用することができ、具体的には四三酸化
鉄、γ−三二酸化鉄、各種フェライト粉、酸化クロム、
各種金属粉等があげられる。

また、磁性粉の粒径に関しては、通常５μｍ以下、特
に２μｍ以下のものが用いられる。

磁性粉の含有量は、キャリアコア全量に対して、通常
30〜95重量％程度であり、好ましくは45〜90重量％の範
囲が良好な結果を与える。

本発明におけるキャリアコアには、前記結着樹脂及び
磁性粉の他に、帯電制御・分散向上、強度補強、流動性
向上その他の目的で、樹脂、帯電制御剤、カップリング
剤、フィラー、その他の微粉末等を添加することもでき
る。

本発明におけるキャリアコアは、前記の結着樹脂、磁
性粉及びその他の任意成分を加熱溶融混合し、その混合
物を固化させない状態で、比較的低温の空気流により冷
却固化することによって製造することができる。

更に詳記すれば、製造装置は、前処理設備として加熱
溶融混合装置及び混練物粘度調整槽を備え、更に噴霧装
置まで混練物を搬送するポンプ及び噴霧した混練物を冷
却固化させる冷却塔で構成されている。

加熱溶融混合装置としては、ニーダー、ロールミル、
バンバリー、サンドミル、アトライター、ヘンシェルミ
キサー等の使用が可能であり、噴霧装置としては、ノズ
ル式又は円板式のものが小粒径のキャリアを得るのに比
較的適しているが、これ等に限定されるものではない。

本発明におけるキャリアコアの平均粒径は、現像剤寿
命と感光体へのキャリアの付着、及び画質とのバランス
上から平均粒径20〜400μｍ、より好ましくは30〜200μ
ｍとするのが適当である。

このようにして得られたキャリアコアの表面には、コ
ーティングによって被覆層が設けられる。

被覆層は、酢酸ビニルとメタクリル酸アルキルまたは
アクリル酸アルキルとの共重合体を用いて形成される。
共重合体における酢酸ビニルの共重合比は、５〜95重量
％の範囲が好ましく、より好ましくは20〜80重量％であ
る。

本発明において、被覆層は、上記のビニルエステルを
共重合成分として含有する樹脂単独で構成されていても
よいが、被覆層を構成する樹脂の90重量％までの量なら
ば、他の樹脂が混合されていてもよい。混合することが
できる樹脂としては、キャリアコアに使用できる結着樹
脂として、上記例示したものと同じものを例示すること
ができる。更に、含ハロゲン重合体をあげることがで
き、具体的には塩化オレフィン、主鎖にフッ素を含有す
る単量体、例えばテトラフロロエチレン、トリフロロエ
チレン、フッ化ビニリデン、モノフロロエチレン、ヘキ
サフロロプロピレン等の重合体、及びこれ等単量体とエ
チレン、プロピレン、ブチレン、塩化ビニル、塩化ビニ
リデン、トリフロロエチレン、その他の共重合可能な不
飽和結合含有単量体との共重合体、側鎖にフッ素を含有
する化合物、例えばフッ素化アルキルアクリレート、フ
ッ素化アルキルメタクリレート等の重合体、フッ素化エ
ポキシ樹脂、フッ素化ポリエステル樹脂、フッ素化シリ
コン樹脂などを混合することができる。

これ等の混合される樹脂は、単独でも又２種以上の組
み合わせで用いてもよい。

本発明において、被覆層には、必要により、帯電制御
・分散向上、強度補強、流動性向上その他の目的で、樹
脂、帯電制御剤、カップリング剤、フィラー、その他の
微粉末等を添加することもできる。被覆層は、次のよう
にして形成される。即ち、上記の様に、結着樹脂及び磁
性粉を必須成分とするキャリア材料溶融物を噴霧冷却し
て得られたキャリアコアの表面に、被覆層形成用の樹脂
及び必要によって添加される添加剤を、キャリアコア用
結着樹脂を溶解しない溶媒中に溶解又は分散してなる塗
布液を塗布し、溶媒を除去する一般的方法が使用され
る。

被覆装置としては、流動床、スプレードライヤー、ニ
ーダーコーターその他の通常使用される被覆装置が使用
可能である。

本発明において、キャリアコア上の被覆層の厚さは0.
01μｍ〜５μｍ、より好ましくは、0.1〜1.0μｍに設定
するのが適当である。

このようにして得られる本発明のキャリアは、トナー
と混合して電子写真用の磁性ブラシ現像剤として使用さ
れる。

本発明のキャリアと共に用いられるトナーとしては、
結着樹脂中に着色剤を分散させた、通常の電子写真法で
使用されているどのようなものでも使用することができ
る。

実施例 以下、本発明を実施例及び比較例により更に具体的に
説明する。しかしながら、本発明はこれ等の実施例によ
り何等限定されるものではない。

尚、下記の例中、「部」は「重量部」を表わす。

実施例１ マグネタイト（EPT1000、戸田工業（株）製） 70部 ポリエチレン（三井ハイワックス400P、三井石油化学
（株）製） 30部 上記の成分を加圧ニーダーで加熱溶融混練した。充分
混練した後、円板式噴霧装置を用いて冷却固化し、次い
で分級して、平均粒径100μｍの球形キャリアコアを得
た。

得られたキャリアコア100部に対して、メタクリル酸
メチル−酢酸ビニル共重合体（共重合比50:50）２部の1
0％トルエン溶液を加え、流動床コーティング装置を用
いて被覆し、電子写真現像剤用キャリアを得た。

比較例１ 実施例１におけるキャリアコアを、そのまま電子写真
現像剤用キャリアとして用いた。

実施例２ 実施例１におけるキャリアコア100部に対して、スチ
レン−メタクリル酸メチル共重合体（共重合比60:40）
１部及びメタクリル酸メチル−酢酸ビニル共重合体（共
重合比50:50）0.5部の10％トルエン溶液を加え、実施例
１におけると同様にして被覆操作を行い、電子写真現像
剤用キャリアを得た。

比較例２ 実施例１におけると同様のキャリアコア100部に対し
て、スチレンメタクリル酸メチル共重合体（共重合比6
0:40）1.5部の10％トルエン溶液を加え、実施例１にお
けると同様にして被覆操作を行い、電子写真現像剤用キ
ャリアを得た。

上記実施例１及び２及び比較例１及び２のキャリアを
電子写真現像剤として用い、その特性を評価した。トナ
ーとしては、スチレンアクリル樹脂100部、カーボンブ
ラック10部からなる平均粒径11μｍのものを用い、トナ
ー濃度が３重量％となる割合で、各キャリアと混合して
現像剤とした。これ等の現像剤を電子写真複写機（FX47
90、富士ゼロックス（株）製）を用い、初期帯電量、ソ
リッド画像濃度、背景部汚れ、細線再現性、及び10万枚
ランニング時の帯電量、ソリッド画像濃度、背景部汚
れ、細線再現性等を評価した。その結果を第１表に示
す。なお、表中、○は実用上問題のないことを示し、×
は実用上問題のあることを示す。

第１表の結果から、本発明の電子写真現像剤用キャリ
アは優れた特性を示すことが明らかである。

発明の効果 本発明の電子写真用キャリアは、上記のような構成を
有するので、以下のような種々の効果を奏する。まず、
酢酸ビニルとメタクリル酸アルキルまたはアクリル酸ア
ルキルとの共重合体を含有する被覆層を設けたから、キ
ャリアに良好な帯電性を付与させることができ、長時間
使用時の劣化を防ぎ、現像剤寿命を著しく延長すること
ができる。又、被覆層に柔軟性を付与でき、容易に均一
な被覆層を形成することができ、夏場、冬場の環境差に
よる帯電量変化が少なく、安定した帯電性を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 孝義 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58−121046（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−295074（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−295075（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−296156（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−296157（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−154640（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】結着樹脂と磁性粉を必須成分とするキャリ
   ア材料溶融物を噴霧冷却することにより得られるキャリ
   アコアの表面に、酢酸ビニルとメタクリル酸アルキルま
   たはアクリル酸アルキルとの共重合体を含む被覆層を設
   けてなることを特徴とする電子写真現像剤用キャリア。