JP3232846B2

JP3232846B2 - キャリア

Info

Publication number: JP3232846B2
Application number: JP01241394A
Authority: JP
Inventors: 広志芝野; 智晴西川; 浩一武中; 英明安永; 綾乃瀬尾
Original assignee: ミノルタ株式会社
Priority date: 1994-02-04
Filing date: 1994-02-04
Publication date: 2001-11-26
Anticipated expiration: 2016-11-26
Also published as: JPH07219278A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静電潜像を現像するた
めの二成分現像剤に使用されるキャリア、特にバインダ
ー樹脂中に磁性粉を分散してなるキャリアに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の複写機あるいはプリンタ
ー等に使用される現像剤として、トナーおよび鉄粉等の
磁性キャリアからなる二成分現像剤が知られている。こ
のような二成分現像剤を使用した現像方法においては、
キャリア粒子間の磁気強度が大きすぎて磁気ブラシの穂
が硬くなり、黒べたの画像中に白スジが発生する等の問
題が生じる。また、鉄粉キャリアではキャリア自体の体
積固有電気抵抗が低いため、連続使用等により現像剤中
のトナー濃度が低下すると、静電潜像担持体上の電荷が
キャリアを介して逃げてしまって潜像が乱れ、画像に欠
損等が生じたり、現像スリーブからキャリアへの電荷の
注入によりキャリアが画像部に付着したりする問題が生
じる。また、鉄粉等の硬いキャリアが静電潜像担持体に
付着すると、残留トナーを除去する際に静電潜像担持体
表面を傷付けることがある。

【０００３】このような問題を解決するために磁性微粉
末をバインダー樹脂中に分散してなるバインダー型キャ
リアが提案されている。バインダ−型キャリアは、鉄粉
等のキャリアに較べて一般に現像装置における磁場中で
の磁化が低く、ソフトな穂を形成することができ、キャ
リアによる白スジのない優れた画像を得られる利点を有
している。

【０００４】近年、二成分現像剤を使用する複写機、プ
リンタ等の画像形成装置が広く普及するに従ってその用
途も多種多様に広がってきている。そして画像品質への
要求も厳しくなってきており、画質の良否がトナー粒径
に左右されるため、小粒径トナーの使用が提案されてき
ている。トナーの粒径を小さくすると、トナ−単位体積
当りの比表面積が増大し、現像剤の流動性が劣化した
り、トナ−の荷電の立ち上がりが低下したりするという
問題が生じる。トナ−の荷電性の問題を解消するにはキ
ャリアを小粒径にすることが有効である。しかし、キャ
リアの小粒径化では、現像剤の流動性の低下の問題は何
等解決されず逆に助長される傾向にあり、さらに、キャ
リアが静電潜像担持体に付着し画像上に現像されてしま
うキャリア付着の問題も生じてしまう。キャリア付着を
防止するにはキャリアの飽和磁化を高くすることが考え
られるが、単に飽和磁化を高くしただけでは、磁気ブラ
シの穂が堅くなり、ハーフトーン画像に白スジが生じた
り、細線の再現性が低下したりする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本願発明は、上述した
問題を解消することを目的とするものであり、トナ−に
対する荷電性および流動性を向上させるとともに、キャ
リア付着を防止し、さらに細線の再現性に優れたキャリ
アを提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願発明は、二成分現像
剤に用いるキャリアにおいて、バインダー樹脂中に磁性
粉末を分散してなり、平均粒径３５〜５０μｍ、飽和磁
化５５ｅｍｕ／ｇ以上の第１粒子と、バインダー樹脂中
に磁性粉末を分散してなり、平均粒径８０〜１５０μ
ｍ、飽和磁化５０ｅｍｕ／ｇ以下および残留磁化１０ｅ
ｍｕ／ｇ以下である第２粒子とからなり、第１粒子の含
有量が３０〜７０重量％であるキャリアに関する。

【０００７】本発明に使用するキャリアは、バインダー
樹脂中に磁性微粉末を分散してなるバインダー型キャリ
アを使用する。そして、バインダー型キャリアとして、
平均粒径、磁気特性の異なる第１粒子と第２粒子とを混
合して使用する。

【０００８】第１粒子としては、平均粒径が３５〜５０
μｍおよび飽和磁化５５ｅｍｕ／ｇ以上、好ましくは６
０〜６５ｅｍｕ／ｇのものを使用する。飽和磁化が５５
ｅｍｕ／ｇより小さいとキャリア付着が生じ易くなる。
このような第１粒子の使用によって、小粒径トナ−に対
する帯電安定性、細線およびハ−フト−ン再現性、耐久
性を向上させることができる。

【０００９】第２粒子としては、平均粒径が８０〜１５
０μｍ、好ましくは９０〜１００μｍ、飽和磁化５０ｅ
ｍｕ／ｇ以下、好ましくは４５〜５０ｅｍｕ／ｇおよび
残留磁化１０ｅｍｕ／ｇ以下のものを使用する。飽和磁
化が５０ｅｍｕ／ｇより大きいと流動性、細線再現性に
悪影響を及ぼす。また、残留磁化が１０ｅｍｕ／ｇより
も大きいと現像ローラから回収されたキャリアの現像器
中での流動性が悪くなり、現像剤の片寄りや凝集物の発
生による複写画像の劣化の問題が生じる。上記特性を有
する第２粒子の使用によって、現像剤の流動性や凝集性
を向上させることができる。

【００１０】そして、キャリア中に含有される第１粒子
の含有量を３０〜７０重量％、好ましくは３０〜５０重
量％に調整することにより、上述した流動性、キャリア
付着、帯電安定性および細線再現性等について優れた特
性を有するキャリアを得ることができる。

【００１１】本発明において、最終的に得られたキャリ
アは、飽和磁化５０〜６０ｅｍｕ／ｇ、平均粒径６５〜
８０μｍという特性を有していることが好ましい。

【００１２】本発明のキャリアに用いるバインダー樹脂
としては、例えば、ポリスチレン系樹脂、ポリ（メタ）
アクリル系樹脂、スチレンーアクリル共重合系樹脂、ポ
リオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系
樹脂等が使用可能である。

【００１３】本発明のキャリアに用いる磁性粉として
は、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の金属、これら
の金属と亜鉛、アンチモン、アルミニウム、鉛、スズ、
ビスマス、ベリリウム、マンガン、セレン、タングステ
ン、ジルコニウム、バナジウム等の金属との合金あるい
は混合物、酸化鉄、酸化チタン、酸化マグネシウム、等
の金属酸化物との混合物、および強磁性フェライト、マ
グネタイト並びにこれらの混合物が使用可能である。

【００１４】これらの磁性粉の粒径は、バインダー中で
の均一分散の観点から一次粒径が５μｍ以下、好ましく
は２μｍ以下、より好ましくは０．１〜１μｍであるこ
とが望ましい。

【００１５】また、本発明のキャリアにおいては、カー
ボンブラック、シリカ、チタニア、アルミナ等の分散剤
を含有しても良い。分散剤を含有することによりバイン
ダ樹脂中の磁性粉の均一分散性を向上させることができ
る。分散剤の含有量はキャリアに対して０．０１〜３重
量％とすることが好ましい。

【００１６】本発明のキャリアは、例えばバインダ樹脂
と磁性粉を所定の混合比で加熱混合し、冷却後粉砕・分
級する方法、あるいはバインダ樹脂を溶剤に溶解し、こ
の樹脂溶液に磁性粉を分散させた後、スプレードライす
る方法等により製造することができる。

【００１７】また、本願発明のキャリアは、分級工程の
後で加熱処理を行っても良い。加熱処理はキャリアを気
流中に噴出して瞬間的に加熱処理を施すことが望まし
く、このような加熱処理装置としては、例えばサフュー
ジングシステム（日本ニューマチック工業社製）等を使
用することができ、加熱温度は約１５０〜３５０℃程度
で行うことが好ましい。このような加熱処理により、キ
ャリアの表面状態を改質することができ、繰り返し使用
時にも磁性粉の脱離等のない優れた耐久性を有するキャ
リアを得ることができる。

【００１８】本願発明のキャリアと組み合わせて使用す
るトナ−としては、体積平均粒径が９μｍ以下、好まし
くは４〜９μｍの小粒径トナ−を使用することが高精細
画像再現性が向上の観点から望ましい。そして、このよ
うな小粒径トナ−と上記本発明のキャリアとを組み合わ
せて使用することにより、小粒径トナ−における流動性
の不足および帯電不良の問題を良好に向上させることが
できる。

【００１９】本発明に係るトナ−は、公知の方法により
製造したトナー、例えば懸濁重合法、粉砕法、マイクロ
カプセル法、スプレードライ法、メカノケミカル法等で
製造されたトナーが使用可能である。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を実施例を挙げて説明するがこ
れに限定されるものではない。

【００２１】（正帯電性トナ−の製造）成分重量部・スチレン−ｎ−ブチルメタクリレ−ト樹脂１００（軟化点：１３２℃、ガラス転移点：６０℃）・カーボンブラック（ＭＡ＃８：三菱化成工業社製）８・ニグロシン染料（ボントロンＮ−０１：オリエント化学工業社製）５・低分子量ポリプロピレン（ビスコ−ル５５０Ｐ：三洋化成社製）３上記材料をボ−ルミルで十分混合した後、１４０℃に加
熱した二軸押し出し混練機で混練した。冷却した混練物
を粗粉砕し、さらにジェットミルで微粉砕した後風力分
級して平均粒径９μｍのトナ−を得た。そして、このト
ナ−に対して疎水性シリカ（Ｒ９７２：日本アエロジル
社製）を０．１重量％添加し、ヘンシェルミキサーによ
り混合して正帯電性トナ−を得た。

【００２２】（比較例１）成分重量部・ポリエステル樹脂（タフトンＮＥ１１１０：花王社製）１００・フェライト粉末（ＭＦＰ−２：ＴＤＫ社製）７００・カーボンブラック（ケッチェンブラック：ライオンアクゾ社製）２・シリカ（＃２００：日本アエロジル社製）１．５上記材料をヘンシェルミキサ−で十分混合し、加圧ニ−
ダ−で溶融・混練した後、冷却した混練物をジェットミ
ルで粉砕し、分級機（マルチプレックス）で分級した。
得られた粒子をサフュ−ジングシステムにより加熱処理
し平均粒径４０μｍのキャリアＡを得た。キャリアＡの
飽和磁化は５８．７ｅｍｕ／ｇ、残留磁化は１５．６ｅ
ｍｕ／ｇ（外部磁場の強さ１ＫＯｅにおいて）であっ
た。なお、飽和磁化および残留磁化は直流磁化特性自動
記録装置（ＴＹＰＥ−３２５７：横河北辰電機社製）に
より測定した。

【００２３】上記トナー製造例で得られたトナーとキャ
リアＡとをトナ−濃度５重量％となるように混合して現
像剤を得た。この現像剤について、評価機として複写機
ＥＰ−５４００（ミノルタカメラ社製）を使用して連続
１０００枚の画出し評価を行った。

【００２４】キャリアＡを用いた現像剤では、画像への
キャリア付着の発生はなかったが、キャリア回収量が多
かった（１０００枚複写につき０．５ｇ）。また、ハ−
フト−ン再現性および細線再現性に優れており、耐刷後
も画質の変化およびトナ−カブリの発生もなかった。し
かしながら、現像剤の流動性が悪く、耐刷により現像器
奥側に現像剤が集中し、少量の凝集物が発生した。

【００２５】（比較例２）キャリアＡの製造において、
フェライト粉末の添加量を４００重量部にする以外は同
様の材料を使用し、粉砕条件を変更する以外は同様の方
法で平均粒径９０μｍのキャリアＢを得た。キャリアＢ
の飽和磁化は４６．９ｅｍｕ／ｇ、残留磁化は９．９ｅ
ｍｕ／ｇであった。キャリアＢについて比較例１と同様
にして評価を行った。

【００２６】キャリアＢを用いた現像剤では、画像への
キャリア付着の発生はなく、キャリア回収量も少なかっ
た（５ｍｇ以下／１０００枚）。ハ−フト−ン再現性お
よび細線再現性が悪く、特にハ−フト−ンのキメが悪か
った。また、トナ−補給時にトナ−カブリが発生し、さ
らに耐刷後トナ−カブリが発生した。現像剤の流動性は
優れており、耐刷後も現像剤の片寄りや凝集は発生しな
かった。

【００２７】（実施例１）キャリアＡとキャリアＢとを
重量比５：５の割合で混合しキャリアＣを得た。キャリ
アＣの平均粒径は５３μｍ、飽和磁化は５５．７ｅｍｕ
／ｇ、残留磁化は１３．２ｅｍｕ／ｇであった。キャリ
アＣについて比較例１と同様にして評価を行った。

【００２８】キャリアＣを用いた現像剤では、画像への
キャリア付着の発生はなく、キャリア回収量も少なかっ
た（５ｍｇ以下／１０００枚）。また、ハ−フト−ン再
現性および細線再現性は良好であり、耐刷後も画質の変
化は小さくトナ−補給時にもトナ−カブリは発生しなか
った。さらに、現像剤の流動性は優れており、耐刷後も
現像器奥側での現像剤の片寄りや凝集物は発生しなかっ
た。

【００２９】（実施例２）キャリアＡとキャリアＢとを
重量比４：６の割合で混合しキャリアＤを得た。キャリ
アＤの平均粒径は６０μｍ、飽和磁化は５４．０ｅｍｕ
／ｇ、残留磁化は１２．４ｅｍｕ／ｇであった。キャリ
アＤについて比較例１と同様にして評価を行った。

【００３０】キャリアＤを用いた現像剤では、画像への
キャリア付着の発生はなく、キャリア回収量も少なかっ
た（５ｍｇ以下／１０００枚）。また、ハ−フト−ン再
現性および細線再現性は良好であり、耐刷後も画質の変
化は小さくトナ−補給時にもトナ−カブリは発生しなか
った。さらに、現像剤の流動性は優れており、耐刷後も
現像器奥側での現像剤の片寄りや凝集物は発生しなかっ
た。

【００３１】（実施例３）キャリアＡとキャリアＢとを
重量比３：７の割合で混合しキャリアＥを得た。キャリ
アＥの平均粒径は７５μｍ、飽和磁化は５２．２ｅｍｕ
／ｇ、残留磁化は１１．９ｅｍｕ／ｇであった。キャリ
アＥについて比較例１と同様にして評価を行った。

【００３２】キャリアＥを用いた現像剤では、画像への
キャリア付着の発生はなく、キャリア回収量も少なかっ
た（５ｍｇ以下／１０００枚）。また、ハ−フト−ン再
現性および細線再現性は良好であり、耐刷後も画質の変
化は小さくトナ−補給時にもトナ−カブリは発生しなか
った。さらに、現像剤の流動性は優れており、耐刷後も
現像器奥側での現像剤の片寄りや凝集物は発生しなかっ
た。

【００３３】（比較例３）キャリアＢの製造において、
フェライト粉末の添加量を７００重量部にする以外は同
様の方法で平均粒径９０μｍのキャリアＦを得た。キャ
リアＦの飽和磁化は６０．１ｅｍｕ／ｇ、残留磁化は１
６．３ｅｍｕ／ｇであった。キャリアＦについて比較例
１と同様にして評価を行った。キャリアＦを用いた現像
剤では、画像へのキャリア付着の発生はなく、キャリア
回収量も少なかった（５ｍｇ以下／１０００枚）。しか
し、ハ−フト−ン再現性および細線再現性が悪く、トナ
−カブリが発生した。

【００３４】（比較例４）キャリアＡの製造において、
フェライト粉末の添加量を４００重量部にする以外は同
様の方法で平均粒径４０μｍのキャリアＧを得た。キャ
リアＧの飽和磁化は４５．８ｅｍｕ／ｇ、残留磁化は
９．６ｅｍｕ／ｇであった。キャリアＧについて比較例
１と同様にして評価を行った。キャリアＧを用いた現像
剤では、画像へのキャリア付着が大量に発生し、キャリ
ア回収量も多かった（０．５ｇ以上／１０００枚）。し
かし、ハ−フト−ン再現性および細線再現性等の画質は
優れていた。

【００３５】（比較例５）キャリアＦとキャリアＧとを
重量比５：５の割合で混合しキャリアＨを得た。キャリ
アＨを用いた現像剤では、画像へのキャリア付着が多
く、キャリア回収量も多かった（０．５ｇ以上／１００
０枚）。また、ハ−フト−ン再現性および細線再現性等
の画質も悪く、トナ−カブリも発生した。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、トナ−荷電性、流動
性、キャリア付着および細線再現性に対して優れた特性
を有するキャリアを提供することができる。

【００３７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者瀬尾綾乃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カメラ株式会社内審査官淺野美奈 (56)参考文献特開昭62−38476（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−131546（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−114045（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−29856（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−140753（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−192262（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−229037（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−35764（ＪＰ，Ａ) 特開平４−83274（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 9/10 - 9/107

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】二成分現像剤に用いるキャリアにおい
て、バインダー樹脂中に磁性粉末を分散してなり、平均
粒径３５〜５０μｍ、飽和磁化５５ｅｍｕ／ｇ以上の第
１粒子と、バインダー樹脂中に磁性粉末を分散してな
り、平均粒径８０〜１５０μｍ、飽和磁化５０ｅｍｕ／
ｇ以下および残留磁化１０ｅｍｕ／ｇ以下である第２粒
子とからなり、第１粒子の含有量が３０〜７０重量％で
あることを特徴とするキャリア。