JP3211605B2

JP3211605B2 - 静電潜像現像用キャリア

Info

Publication number: JP3211605B2
Application number: JP01861995A
Authority: JP
Inventors: 智晴西川; 英明安永; 浩一武中; 広志芝野
Original assignee: ミノルタ株式会社
Priority date: 1995-01-10
Filing date: 1995-01-10
Publication date: 2001-09-25
Anticipated expiration: 2016-09-25
Also published as: JPH08190225A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複写機やプリンター
等の画像形成装置において、感光体等の像担持体に形成
された静電潜像を現像するのに使用する静電潜像現像用
キャリアに係り、特に、樹脂中に磁性粉が分散されたバ
インダー型の静電潜像現像用キャリアに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複写機やプリンター等の画像
形成装置においては、感光体等の像担持体に形成された
静電潜像を現像するにあたり、その現像剤として、トナ
ーとキャリアとを混合させたものが広く利用されてい
た。

【０００３】そして、このようにトナーと混合させるキ
ャリアとしては、従来、鉄やフェライト等の粉体を用い
たものの他に、これらの磁性粉を樹脂に分散させたバイ
ンダー型のものが知られていた。

【０００４】ここで、鉄やフェライト等の粉体からなる
キャリアは一般に低抵抗であり、このため、このキャリ
アを使用して現像を行なった場合、像担持体上における
電荷がこのキャリアを通して流れ、これにより形成され
た画像にぬけが生じたり、現像スリーブからの注入電荷
によりキャリアが像担持体に付着したりするという問題
があり、さらにこのようなキャリアによって形成される
磁気ブラシの穂が一般に硬く、写真原稿等のハーフトー
ン画像を現像する際に筋状のむらが発生する等の問題が
あった。

【０００５】このため、近年においては、上記のように
樹脂に磁性粉を分散させたバインダー型のキャリアが注
目されるようになった。

【０００６】しかし、このように樹脂に磁性粉を分散さ
せたバインダー型のキャリアは一般に磁気力が弱く、こ
のキャリアに対するマグネットローラ等による磁気拘束
力が弱くなって、このキャリアが現像スリーブから離れ
て像担持体に付着し、これにより形成される画像にノイ
ズが発生したり、付着したキャリアによって像担持体が
傷ついたりする等の問題があった。

【０００７】そこで、従来においても、上記のバインダ
ー型キャリアにおいて、樹脂中に磁性粉を多く含有させ
てその磁気力を高めることが行なわれるようになった。

【０００８】しかし、一般に使用されている磁性粉を樹
脂中に高密度で充填させるようにすると、キャリアを製
造するにあたって、樹脂と磁性粉とを混練させた混練物
を粉砕することが困難になり、キャリアの生産効率が著
しく低下したり、混練物を粉砕した際に、混練物中にお
ける磁性粉が遊離し、このように遊離した磁性粉がキャ
リアに付着してしまい、このようなキャリアを用いて現
像を行なった場合、遊離した磁性粉が像担持体の画像部
分に供給されて、像担持体における電荷が消失し、形成
される画像に白ぬけが生じる等の問題があった。

【０００９】また、上記のように樹脂中に磁性粉を高密
度で充填させると、一般にキャリアの流動性が悪くな
り、これによりトナーを十分に混合撹拌させて適切に帯
電させることができなくなり、不良帯電トナーによって
形成される画像に地肌かぶりが生じたり、現像装置内に
おける現像剤に片寄りが生じて、形成された画像に濃度
むらが発生する等の問題があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、複写機や
プリンター等の画像形成装置において、感光体等の像担
持体に形成された静電潜像を現像するのに使用する静電
潜像現像用キャリアにおける上記のような様々な問題を
解決することを課題とするものである。

【００１１】すなわち、この発明においては、上記のよ
うに樹脂中に磁性粉が分散されたバインダー型の静電潜
像現像用キャリアにおいて、磁性粉が樹脂中に均一に分
散した状態で高密度に充填されて十分な磁気力を有し、
現像時に像担持体に付着するということがなく、またそ
の製造時において樹脂と磁性粉等との混練物を粉砕する
ことが容易に行なえると共に、その粉砕時に遊離した磁
性粉が発生するということも少なく、良好な画像形成が
安定して行なえる静電潜像現像用キャリアを提供するこ
とを課題とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明においては、上
記のような課題を解決するため、樹脂中に磁性粉が分散
されたバインダー型の静電潜像現像用キャリアにおい
て、上記磁性粉の比表面積が８〜１２ｍ² ／ｇの範囲に
あり、樹脂中にこの磁性粉が８５〜９０重量％含有され
ると共に、このキャリアにおける応力−歪み特性の降伏
点が２０００〜３０００ｋｇ／ｃｍ² の範囲にありかつ
この降伏点での歪み量が４００〜１０００μｍ／ｃｍの
範囲にあり、またこのキャリアにおける動的電流値が３
０〜１５０ｎＡの範囲で、その平均粒径が３０〜８０μ
ｍの範囲にある静電潜像現像用キャリアを開発したので
ある。

【００１３】ここで、この発明における静電潜像現像用
キャリアにおいて、樹脂中に分散させる磁性粉として、
その比表面積が８〜１２ｍ² ／ｇの範囲にあるものを用
いるようにしたのは、磁性粉における比表面積が８ｍ²
／ｇより小さくなった大きな粒径の磁性粉を用いると、
キャリアの表面に表れる磁性粉の面積が大きくなってキ
ャリアの抵抗値が低下し、現像時に像担持体における電
荷がこのキャリアを通して流れ、形成される画像に白ぬ
け等のノイズが発生する一方、その比表面積が１２ｍ²
／ｇより大きくなった小さい粒径の磁性粉を用いると、
樹脂中にこの磁性粉を上手く均一に結着させた状態で高
密度に充填させることができなくなるためである。

【００１４】また、上記のキャリアの樹脂中における磁
性粉の量が８５〜９０重量％の範囲になるようにしたの
は、磁性粉の量が８５重量％より少ないと、得られたキ
ャリアの磁気力が弱く、前記のように像担持体にキャリ
アが付着して形成される画像にノイズが生じたり、像担
持体が付着したキャリアによって傷ついたりする一方、
磁性粉の量が９０重量％より多くなると、磁性粉が樹脂
中に均一に分散されるようにして混練することが困難に
なり、粉砕時に磁性粉が遊離してしまい、磁性粉が上手
く樹脂に結着されたキャリアを得ることが困難になるた
めである。

【００１５】また、このキャリアにおける応力−歪み特
性の降伏点が２０００〜３０００ｋｇ／ｃｍ² の範囲に
なるようにしたのは、その降伏点が２０００ｋｇ／ｃｍ
² より小さいと、樹脂中に磁性粉が均一に分散された状
態で結着されておらず、樹脂と磁性粉等との混練物を粉
砕してキャリアを製造した際に、遊離した磁性粉が生
じ、この磁性粉がキャリア付着している可能性が高い一
方、この降伏点が３０００ｋｇ／ｃｍ² より大きいと、
樹脂と磁性粉等との混練物を粉砕してキャリアを製造す
ることが非常に困難になり、キャリアの生産効率が著し
く低下するためである。

【００１６】また、上記の降伏点での歪み量が４００〜
１０００μｍ／ｃｍの範囲になるようにしたのは、その
歪み量が４００μｍ／ｃｍより小さいと、樹脂中に磁性
粉が均一に分散された状態で結着されておらず、樹脂と
磁性粉等との混練物を粉砕してキャリアを製造した際
に、遊離した磁性粉が生じ、この磁性粉がキャリア付着
している可能性が高い一方、その歪み量が１０００μｍ
／ｃｍより大きいと、樹脂と磁性粉等との混練物を粉砕
してキャリアを製造することが非常に困難になり、キャ
リアの生産効率が著しく低下するためである。

【００１７】また、この発明において、キャリアの動的
電流値が３０〜１５０ｎＡの範囲になるようにしたの
は、キャリアにおける動的電流値が３０ｎＡより小さい
と、キャリアの抵抗値が高くなりすぎ、像担持体にトナ
ーを供給した際にキャリアに残るカウンターチャージに
より、像担持体にトナーを十分に供給することができな
くなって現像効率が悪くなる一方、その動的電流値が１
５０ｎＡより大きいと、キャリアの抵抗値が低くなりす
ぎ、像担持体における電荷がキャリアを通して流れ、形
成される画像に白ぬけ等が発生するためである。

【００１８】ここで、キャリアにおける動的電流値につ
いては、図１に示すように、内部にマグネットローラ１
が設けられて磁束密度が１０００ガウスになったスリー
ブローラ２上に５ｇのキャリア３を供給すると共に、こ
のスリーブローラ２と電極管４との間隔を１ｍｍに設定
し、上記マグネットローラ１を５０ｒｐｍで回転させる
と共に、電源５から５００Ｖのバイアス電圧を印加し、
キャリアを通して電極管４に流れた電流値を電流計６に
よって測定し、この電流値を動的電流値として表した。

【００１９】また、この発明において、キャリアの平均
粒径が３０〜８０μｍの範囲になるようにしたのは、そ
の粒径が３０μｍより小さいと、キャリアにおける磁気
力が低下し、像担持体にキャリアが付着したり、キャリ
アの流動性が悪くなり、形成される画像に濃度むら等が
生じる一方、その粒径が８０μｍより大きくなると、キ
ャリアの抵抗値が低下して、形成される画像に白ぬけが
生じたり、トナーに対する帯電性が悪くなって、形成さ
れる画像にトナーの地肌かぶりが生じたりするためであ
る。

【００２０】

【作用】この発明における静電潜像現像用キャリアにお
いては、樹脂中に磁性粉を分散させたバインダー型のキ
ャリアにおいて、用いる磁性粉の比表面積や、樹脂中に
おけるこの磁性粉の含有量や、キャリアにおける応力−
歪み特性の降伏点及びこの降伏点での歪み量や、その動
的電流値、さらにはその平均粒径を上記の範囲になるよ
うにしたため、磁性粉が樹脂中に高密度に充填されて十
分な磁気力を有すると共に、この磁性粉がキャリア中に
均一に分散されて十分に結着された状態となり、樹脂と
磁性粉等との混練物を粉砕してキャリアを製造すること
が容易になると共に、その粉砕時に遊離した磁性粉が発
生して、キャリアに付着するということも少なく、また
その流動性や抵抗値も適切にな状態になっている。

【００２１】そして、この発明における静電潜像現像用
キャリアを用いて現像を行なった場合、像担持体にキャ
リアが付着したり、遊離した磁性粉によって像担持体の
電荷が消されて画像部分に白ぬけ等が生じたりするとい
うことがなく、またトナーが適切に帯電されるようにな
ると共に、現像装置内において現像剤に片寄りが生じる
ということも少なくなる。

【００２２】

【実施例】以下、この発明の実施例に係る静電潜像現像
用キャリアについて具体的に説明すると共に、比較例を
挙げ、この実施例におけるキャリアが優れていることを
明らかにする。

【００２３】（実施例１〜４）これらの実施例において
は、ポリエステル樹脂（花王社製，タフトンＮＥ１１１
０）を１００重量部、比表面積が９．７ｍ² ／ｇのフェ
ライトからなる磁性粉を７００重量部（樹脂中における
含有量８７．５重量％）、カーボンブラック（ライオン
油脂社製，ケッチェンブラック）を２重量部、シリカ
（日本アエロジル社製，＃２００）を１．５重量部の割
合で加えた原料を用い、それぞれこの原料３ｋｇをヘン
シェルミキサ（三井三池社製）により下記の表１に示す
混合条件で混合させた。そして、このように混合させた
混合物を２回分合わせ、それぞれ６ｋｇの混合物を加圧
ニーダ（森山製作所社製）により表１に示す混練条件で
混練した。

【００２４】

【表１】

【００２５】そして、上記のようにして得た各混練物を
一辺の長さが１ｃｍになった立方体に成型し、各混練物
における応力−歪み特性を圧縮試験機（インストロン社
製）を用いて測定し、その結果を図２〜５に示すと共
に、各混練物における降伏点及びこの降伏点における歪
み量を求め、その結果を下記の表２に示した。

【００２６】次に、上記のようにして得た各混練物を粗
粉砕し、ジェットミルで微粉砕した後、これを分級し、
さらに後処理を行ない、平均粒径が５０μｍになった実
施例１〜４の各静電潜像現像用キャリアを得た。

【００２７】そして、上記の各キャリアについて、前記
の図１に示した装置を使用して前記の条件の下で、各キ
ャリアにおける動的電流値を測定し、その結果を下記の
表２に合わせて示した。

【００２８】

【表２】

【００２９】（比較例１〜７）比較例１においては、上
記実施例における原料中の磁性粉の割合を３００重量部
（樹脂中における含有量７５．０重量％）にし、それ以
外は上記実施例１と同様にして平均粒径が５０μｍにな
ったキャリアを得た。

【００３０】比較例２においては、磁性粉として比表面
積が４．６ｍ² ／ｇのフェライトからなる磁性粉を用い
るようにし、それ以外は上記実施例１と同様にして平均
粒径が５０μｍになったキャリアを得た。

【００３１】比較例３においては、上記実施例１と同じ
原料を使用する一方、上記のヘンシェルミキサによる混
合条件及び加圧ニーダによる混練条件を下記の表３に示
すように変更し、それ以外は上記実施例１と同様にして
粒径が約５０μｍになったキャリアを得た。

【００３２】比較例４においては、上記実施例１と同じ
原料を使用し、混練時における混合物の量を３ｋｇにす
ると共に、上記のヘンシェルミキサによる混合条件及び
加圧ニーダによる混練条件を下記の表３に示すように変
更させて混練物を得た。そして、この混練物を粗粉砕し
た後、ジェットミルにより微粉砕を行なったが、その粉
砕効率が非常に悪く、平均粒径が５０μｍのキャリアの
収率が３０％程度と非常に低く、製品化に適していなか
った。

【００３３】比較例５においては、上記実施例１と同じ
原料を使用し、混練時における混合物の量を３ｋｇにす
ると共に、上記のヘンシェルミキサによる混合条件及び
加圧ニーダによる混練条件を下記の表３に示すように変
更させて混練物を得た。そして、この混練物を粗粉砕し
た後、ジェットミルにより微粉砕を行なったが、比較例
４の場合と同様にその粉砕効率が非常に悪く、平均粒径
が５０μｍのキャリアの収率が３０％程度と非常に低
く、製品化に適していなかった。

【００３４】

【表３】

【００３５】比較例６においては、上記実施例１と同じ
原料を使用すると共に混合条件及び混練条件も同じにし
て混練物を得た後、この混練物を粉砕及び分級する条件
を変更し、平均粒径が２０μｍになったキャリアを得
た。

【００３６】比較例７においても、上記比較例６と同様
に、実施例１と同じ原料を使用すると共に混合条件及び
混練条件も同じにして混練物を得た後、この混練物を粉
砕及び分級する条件を変更し、平均粒径が１００μｍに
なったキャリアを得た。

【００３７】そして、上記の比較例１〜７において、そ
れぞれ粉砕を行なう前の混練物の段階で、上記の実施例
の場合と同様に、各混練物をそれぞれ一辺の長さが１ｃ
ｍになった立方体に成型し、各混練物における応力−歪
み特性を前記の圧縮試験機を用いて測定し、各混練物に
おける降伏点及びその降伏点における歪み量を求め、そ
の結果を下記の表４に示した。

【００３８】また、上記比較例１〜３，６，７の各キャ
リアについては、上記実施例の場合と同様にしてその動
的電流値を測定し、その結果を表４に合わせて示した。

【００３９】

【表４】

【００４０】次に、上記実施例１〜４及び比較例１〜
３，６，７の各キャリアを市販の複写機（ミノルタ社製
ＥＰ−５４００）に使用して１万枚の耐刷試験を行な
い、各キャリアのトナーに対する帯電性，各キャリアの
流動性，像担持体に対するキャリアの付着，形成された
画像における白ぬけ及び地肌かぶりの評価を行ない、そ
の結果を下記の表５に示した。

【００４１】ここで、この表５において、キャリアのト
ナーに対する帯電性については、帯電性が上昇したキャ
リアによるトナーの帯電量をｑ₁ 、帯電性が低下したキ
ャリアによるトナーの帯電量ｑ₂ 、初期のキャリアによ
るトナーの帯電量ｑ₀ とした場合に、（ｑ₁ −ｑ₂ ）／
ｑ₀ の値が、０．４未満でトナーの帯電量の変化が非常
に少ない場合を◎、０．４〜０．７の場合を○、０．７
〜１．０の場合を△、１．０以上の場合を×で示した。
また、キャリアの流動性については、上記の複写機によ
り５千枚の複写を行なった後で、黒ベタ画像の複写を行
ない、その通紙方向と直交する方向に２０ｃｍ離れた２
点においてそれぞれの画像濃度をマクベス濃度計により
測定して上記の２点における画像濃度差を測定し、その
画像濃度差が０．０５未満と少なくなっている場合を
◎、０．０５〜０．１の場合を○、０．１〜０．２の場
合を△、０．２以上の場合を×で示した。また、像担持
体に対するキャリアの付着，形成された画像における白
抜け及び地肌かぶりについては、１万枚の耐刷試験中に
おいて、千枚毎における画像を目視評価し、それぞれ最
悪の状態のものについて評価を行なうようにし、全くこ
れらが発生していないレベルを５、若干発生しているが
実用上問題ないレベルを４、実用上の下限レベルを３、
実用上問題が発生するレベルを２、問題が大きいレベル
を１で表すようにした。

【００４２】

【表５】

【００４３】この結果から明らかなように、キャリアの
樹脂中における磁性粉の含有量が８５〜９０重量％、磁
性粉の比表面積が８〜１２ｍ² ／ｇ、応力−歪み特性に
おける降伏点が２０００〜３０００ｋｇ／ｃｍ² 、降伏
点における歪み量が４００〜１０００μｍ／ｃｍ、動的
電流値が３０〜１５０ｎＡ及び粒径が３０〜８０μｍの
条件を満たしている各実施例のキャリアにおいては、キ
ャリアのトナーに対する帯電性やキャリアの流動性が良
好であると共に、像担持体にキャリアが付着するという
ことも少なく、形成された画像に白ぬけや地肌かぶりや
濃度むら等が生じたりするということがなく、良好な画
像が安定して得られたのに対して、上記の条件を満たし
ていない各比較例のキャリアにおいては、キャリアのト
ナーに対する帯電性やキャリアの流動性等の何れかの点
において特性が悪くなっており、良好な画像を安定して
得ることができなかった。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明における
静電潜像現像用キャリアにおいては、樹脂中に磁性粉を
分散させたバインダー型のキャリアにおいて、用いる磁
性粉の比表面積や、キャリアの樹脂中における磁性粉の
含有量や、キャリアにおける応力−歪み特性の降伏点及
びこの降伏点での歪み量や、その動的電流値、さらには
その平均粒径を前記の適切な範囲になるようにしたた
め、磁性粉が樹脂中に高密度に充填されて十分な磁気力
を有すると共に、この磁性粉がキャリア中に均一に分散
されて十分に結着された状態となり、樹脂と磁性粉等と
の混練物を粉砕してキャリアを製造することも容易にな
ると共に、その粉砕時に遊離した磁性粉が発生して、キ
ャリアに付着するということも少なく、またその流動性
や抵抗値も適切にな状態になっていた。

【００４５】この結果、この発明における静電潜像現像
用キャリアを用いて現像を行なった場合、像担持体にキ
ャリアが付着して像担持体が傷ついたり、形成された画
像にノイズが発生したりするということがなくなると共
に、遊離した磁性粉によって像担持体の電荷が消されて
画像部分に白ぬけが生じるということもなく、またトナ
ーの帯電も適切に行なわれ、形成された画像に地肌かぶ
り等が発生するということがなく、さらに現像装置内に
おける現像剤に片寄りが生じて形成された画像に濃度む
らが発生するということもなく、長期にわたって良好な
画像形成が安定して行なえるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】キャリアにおける動的電流値を測定する状態を
示した概略説明図である。

【図２】実施例１のキャリアにおける混練物の応力−歪
み特性を示した図である。

【図３】実施例２のキャリアにおける混練物の応力−歪
み特性を示した図である。

【図４】実施例３のキャリアにおける混練物の応力−歪
み特性を示した図である。

【図５】実施例４のキャリアにおける混練物の応力−歪
み特性を示した図である。

【符号の説明】

３キャリア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者芝野広志大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (56)参考文献特開昭61−163120（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−17222（ＪＰ，Ａ) 特開平２−220068（ＪＰ，Ａ) 特開平５−127428（ＪＰ，Ａ) 特開平５−277355（ＪＰ，Ａ) 特開平５−237369（ＪＰ，Ａ) 特開平４−362957（ＪＰ，Ａ) 特開平５−127427（ＪＰ，Ａ) 特開平５−100494（ＪＰ，Ａ) 特開平１−93750（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−241564（ＪＰ，Ａ) 特開平４−288556（ＪＰ，Ａ) 特開平３−217856（ＪＰ，Ａ) 特開平６−11907（ＪＰ，Ａ) 特開平３−226763（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−35462（ＪＰ，Ａ) 特開平４−86749（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−59938（ＪＰ，Ａ) 特開平５−273795（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 9/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂中に磁性粉が分散されたバインダー
型の静電潜像現像用キャリアにおいて、上記磁性粉の比
表面積が８〜１２ｍ² ／ｇの範囲にあり、樹脂中にこの
磁性粉が８５〜９０重量％含有されると共に、このキャ
リアにおける応力−歪み特性の降伏点が２０００〜３０
００ｋｇ／ｃｍ² の範囲にありかつこの降伏点での歪み
量が４００〜１０００μｍ／ｃｍの範囲にあり、またこ
のキャリアにおける動的電流値が３０〜１５０ｎＡの範
囲で、その平均粒径が３０〜８０μｍの範囲にあること
を特徴とする静電潜像現像用キャリア。