JPH01229267A - 二成分現像剤用キャリアの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 発明の効果 〔概要〕 電子写真等に使用されるキャリアに関し、磁力を弱める
ことなく樹脂キャリアの比表面積を広くすることにより
、用紙にキャリアの付着がなく、１−ナー濃度許容幅の
大きなキャリアを作ることを目的とし、 結着樹脂中に磁性粉末を分散させてなる樹脂キャリアの
表面に、そのま＼或いは樹脂被覆を行った後、該樹脂キ
ャリアの平均粒径よりも小さな粒径をもち圧縮破壊強度
が１０Ｋｇ／　鳳■２以上の樹脂粉末を表面に固着させ
て二成分現像剤用キャリアを製造する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は用紙にキャリアの付着がなく、トナー濃度許容
幅の大きな二成分現像剤用キャリアの製造方法に関する
。

電子写真技術は複写機に広く使用されているがプリンタ
やファクシミリなどの情報機器にも盛んに利用されてい
る。

こ＼で電子写真式プリンタの印字プロセスとしては、光
導電性絶縁体を被覆したフォトコンドラムの表面をコロ
ナ放電などにより一様に帯電させた後、電気信号に対応
してオン、オフさせた光を光導電性絶縁体に照射して静
電潜像を作り、この潜像にトナーを付着して可視像とす
る。

こ＼で、トナーは合成樹脂の中に着色剤を分散させた着
色微粒子であり、キャリアと呼ばれる磁性粉と共に磁気
ロールに供給され、キャリアが磁気吸引されて磁気ブラ
シを形成しつ一回転する段階でキャリアとトナーとが相
互に摩擦して互いに逆極性に帯電して磁性現像剤が作ら
れる。

次に、静電潜像があるフォトコンドラムの表面を磁気ブ
ラシの穂が擦過することによりトナーのみを電気的な吸
引力により分離付着させて静電潜像を現像する。

このようにして作られたトナー像は転写部で記録紙の裏
側から電界を与えることにより静電的に記録紙上に写し
取らせた後、定着器でトナー像に熱と圧力を加えて記録
紙に融着させることにより記録が完成している。

次に、キャリアとトナーの二成分からなる磁性現像剤は
キャリアとして平均粒径が１００μｍ程度の鉄（Ｆｅ）
粉、フェライト粉などの磁性粉末、或いはこれに樹脂被
覆を施した磁性粉末が使われている。

また、トナーとしては天然樹脂或いは合成樹脂からなる
結着樹脂の中に着色剤を分散して平均粒径１０μｍ程度
に微粉砕した非磁性の絶縁粉末が使用されている。

〔従来の技術〕

上記のようにキャリアとトナーからなる二成分現像剤を
用いて現像を行うと、転写性と定着性は優れるもの＼、
キャリアとトナーとの混合比を示すトナー濃度の許容幅
が非常に狭いために、使用中は消費されたトナーを適切
に補給し、常に一定のトナー濃度に保つ必要がある。

そのため精度の高いトナー補給機構とトナー濃度制御′
ＩＩＢ！構が必要で、装置が高価になると云う問題があ
った。

そこで、このような問題を緩和してトナー濃度許容幅を
広（する方法として粒径の小さな磁性キャリアを用いる
方法が公知である。

然し、小粒径化した磁性粉末を使用する場合は樹脂被覆
を充分に行うことが難しくなり、そのために電気抵抗や
帯電性の調節の効果が不充分になる。

次に、この問題を解決する方法として絶縁樹脂中に磁性
粉末を分散した小粒径の樹脂キャリアが開発され、これ
により電気抵抗と帯電性の制御が可能となった。

然し、か−るキャリアは磁力が弱くなるので磁気ブラシ
を構成するマグネットロールから離れ易いため、印刷に
当たってキャリアが用紙に付着すると云う問題があった
。

〔発明が解決しようとする課題〕

キャリアの必要条件としては印刷に当たって用紙にキャ
リアの付着がなく、またトナー許容幅が広いことである
。

これが実現できると印字特性が向上し、またトナー濃度
制御機構を必要としなくできる。

そのためには磁力を弱めることなく樹脂キャリアの比表
面積を広くすること＼、キャリア個々の帯電特性を均一
化することが課題である。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は結着樹脂中に磁性粉末を分散させてなる樹
脂キャリアの表面に、そのま＼或いは樹脂被覆を行った
後、該樹脂キャリアの平均粒径よりも小さな平均粒径を
もち圧縮破壊強度が１０Ｋｇ／鶴２以上の樹脂粉末を表
面に固着させてキャリアを作ることにより実現すること
ができる。

〔作用〕

本発明は結着樹脂中に磁性粉末を分散させた樹脂キャリ
アの表面に粒径の小さくて固い樹脂粉末を固着すること
により比表面積を大きくし、これによりトナー濃度許容
幅を広くすると共に、印刷時に用紙へのキャリア付着を
なくして印字品質を向上するものである。

これを実現する方法として樹脂キャリアの表面に粒径の
小さくて固い樹脂粉末を静電的に付着させた後、この樹
脂キャリアの表面を溶融させ、樹脂粉末を樹脂キャリア
の表面に固着させる方法をとる。

こ＼で、樹脂キャリアは先に記したように熱可塑性ポリ
エステルやビニル系樹脂などからなる結着樹脂の中にフ
ェライトなどの磁性粉が分散して構成されており、通常
は粉砕して分級したものが使用されている。

本発明はか−る樹脂キャリアについて、■　分級したま
＼の状態でこの上に固くて小さな樹脂粉末を固着させる
か、 ■　分級した後に球状に加工し、この上に固着させるか
、 ■　分級した状態ではキャリアの表面には部分的に磁性
粉が露出しているので、この上に樹脂被覆を行って後、
固い樹脂粉末を固着させるか、の何れかの方法をとるも
のである。

こ＼で、樹脂キャリアへの固い樹脂の固着または樹脂被
覆などの処理は何れも物理的に行うので使用する樹脂粉
末には一定の圧縮破壊強度が必要となる。

例えば、固くて細かい樹脂粉末を樹脂キャリア上に固着
させるには樹脂キャリアと固い樹脂粉末とをヘンシェル
ミキサに入れて混合した後に回転数１５０Ｏｒｐｍ程度
で回転させて樹脂粉末を樹脂キャリア表面に静電吸着さ
せる。

次に、これを遠心回転混合機に移し、２０００　ｒｐｍ
程度で回転させると衝突エネルギーにより両者の温度は
上昇し、樹脂キャリアの表面が溶けることにより固い樹
脂粉末は樹脂キャリアの表面に食い込み固定される。

こ＼で、固い粉末は高速回転による温度上昇或いは機壁
との衝突によっても溶けたり壊れたりしないことが必要
であって、数値で表すと圧縮破壊強度が１０　Ｋｇ／＋
ｍ”以上が必要で、この条件をみたす樹脂としてはベン
ゾグアナミン樹脂がある。

この樹脂は高温に熱しても軟化せず、最後には分解して
しまう。

また、■の場合は、樹脂キャリアの上に同様な物理的方
法で樹脂被覆を行うが、この場合は被覆用の樹脂粉末は
軟化点の低い材料が必要で、実験の結果、か＼る樹脂粉
末の圧縮破壊強度はＩ　Ｋｇ／ｍｎ＋２以下であること
が必要である。

〔実施例〕

実施例１：　（分級したままのキャリアを使用）樹脂キ
ャリアの構成として、 スチレン−アクリル樹脂（ハイマーＳＭＢ　６００三洋
化成工業）　　　　　　　・・・３５重量部鉄微粉末（
平均粒径２μｍ　関東電化）・・・６０重量部 カーボンブランク（Ｂｌａｃｋ　Ｐｅａｒｌ　２０００
キヤボツト）・・・　５重量部 を溶融して混練した後、粉砕して分級し、平均粒径で２
０μｍの樹脂キャリアを作った。

次に、小粒径で硬い樹脂粉末として平均粒径が０．３μ
ｍで真球のベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド縮合物
（品名エポスターＳ１日本触媒工業■、圧縮破壊強度１
４　Ｋｇ／ｍｌ１ｌ”）の２０重量部と上記樹脂キャリ
アの１００重量部とをヘンシェルミキサ（ＦＭ−１０Ｂ
型、三井三池エンジニアリング）を用いて混合し、回転
数１５０Ｏｒｐｍで回転させることにより静電的に付着
させた。

次に、これを遠心回転型混合機（メカノミル聞１０、開
田精工）に投入し２０００ｒｐｍで回転させて混合を行
い、キャリア表面を熱溶融させてベンゾグアナミン・ボ
ルデアルデヒド縮金物を樹脂キャリアの表面に固着させ
た。

一方、Ｉ・ナーの製法としては、 ポリエステル樹脂（ＮＥ２１５０花王）　・・・９２重
量部アブ系染料（ボン１−ロン５−３４　　オリエント
化学）・・・　３重量部 カーボンフ゛ラック　（ＶＵＬＫＡＮ　ＸＣ−７２，キ
ャホノト）・・・　４重量部 ワックス（ビスコール５５０−Ｐ、三洋化成）１重量部
を溶融し混練した後、粉砕分級して平均粒径が１２μｍ
のトナーを作った。

このようにして得られた樹脂キャリアとトナーとをボー
ルミルを用いて混合攪拌し、磁性現像剤を作った。

この磁性現像剤は１〜ナ一濃度５〜４０重量％の範囲で
トナー比電荷が−１０〜−１５μＣ／ｇの帯電性を示し
た。

また、熱ロール定着方式の市販複写機により印字試験を
行った結果、トナー濃度５〜４０重量％の範囲で画像背
景部のカブリやキャリア付着の少ない良好な画像が得ら
れ、トナー濃度許容幅を非常に広くすることができた。

次に、初期トナー濃度を４０重量％に設定し、トナーを
補給せずに４０００枚の印字を行ったが初期と同等な画
像が得られ、キャリアの付着も認められなかった。

次に、上記と同じ条件で小粒径の硬い樹脂（ベンゾグア
ナミン・ホルムアルデヒド縮金物の平均粒径を変えたり
（実施２）、キャリアの表面に小粒径の硬い樹脂をつけ
なかったり（比較１）、樹脂キャリアの平均粒径を１０
μｍに下げたり（比較２）、小粒径の硬い樹脂の粒径を
５μｍに増したり（比較３）、硬い樹脂粉の代わりに圧
縮破壊強度が０．５　Ｋｇ／　ｃｍ２と低いポリメチル
メタクリレ−１−（ＰＭＭＡ）を用いたり（比較４）し
て、それぞれについて比較試験を行った。

第１表はこの概要を示すものである。

第１表 表において、トナー濃度は何れもトナー比電荷が−１０
〜−１５μＣ／ｇの帯電性を示すに必要なトナー濃度を
示している。

すなわち、実施２ではベンゾグアナミン・ホルムアルデ
ヒド縮金物（以下略して硬い樹脂）の粒径を増したため
にトナー濃度範囲は少し狭くなるが、画像背景部のカブ
リやキャリアの付着は少なく良好な画像が得られた。

また、比較例では硬い樹脂の固着を行わなかったので比
表面積が小さく、従ってトナー濃度幅が狭（なり、また
カブリが発生し、また連続印字では早い段階（２５００
枚）でトナー不足による印字不良が発生した。

また、比較２は硬い樹脂の固着を行わず、またキャリア
の粒径を１０μｍと少なくした場合で、比表面積が増す
ためにトナー濃度許容幅は増すもの＼磁力の低下によっ
て著しいキャリアの付着が発生した。

また、比較３は硬い樹脂として粒径が５μｍと大きいも
のを使用した場合で、表面積が大きくならないのでトナ
ー濃度許容幅は狭くなり、連続印字の場合に２５００枚
以上でトナー不足による印字不良が発生した。

次に、比較４は圧縮破壊強度が０．５　Ｋｇ／　ｍｍ２
のＰＭＭＡを用いた場合で、ＰＭＭＡの樹脂が潰れるた
め表面積を増すことができず、そのためトナー濃度許容
幅が狭く、連続印字の場合に３０００枚以上でトナー不
足による印字不良が発生した。

実施例２：　（球状の樹脂キャリアを使用する場合）ト
ナー濃度許容幅を広くするには比表面積を広くすればよ
いが、この方法として樹脂キャリアを球形化し、この上
に球状で硬い樹脂粉末（ベンゾグアナミン・ホルムアル
デヒド縮合物）を固着させた。

こ＼で、樹脂キャリアを球形化する方法としては遠心回
転型混合機に入れ高速で混合機の中の板に衝突させ、衝
突エネルギにより樹脂キャリアの表面を熱溶融させて球
形化した。

その後の硬い樹脂粉末の固着法は実施例１と同様である
。

第２表はか＼るキャリアを用いて実施例１と同様にトナ
ーの補給を行わずに４０００枚の連続印字試験を行った
場合について、処理条件の概要を示すものである。

第２表 表において、実施例１は真球状のベンゾグアナミン・ホ
ルムアルデヒド縮合物（エポスタ−８、以下略して硬い
樹脂）を実施例１の場合と同様にキャリア上に固着させ
、これを平均粒径が１２μｍのトナーと混合攪拌して得
られた磁性現像剤についての結果であって、トナー濃度
５〜４０ｗ　ｔ％の範囲でトナー比電荷が−１０〜−１
５μＣ／ｇの帯電性を示し、印字試験の結果もトナー濃
度５〜４０ｗｔ％の範囲で画像背景部のカプリやキャリ
ア付着のない良好な画像が得られ、また初期トナー濃度
を４０−ｔ％に設定し、トナーの補給を行わずに４００
０枚の印字を行って初期と同等の画像が得られ、キャリ
アの付着も見られなかった。

また、実施２は樹脂キャリア上に固着する硬い樹脂の粒
径を１．５μｍに上げたもので、そのために比表面積が
大きくならず、それによりトナー濃度許容幅が少し減少
した。

また、比較１は樹脂キャリアを分級したま＼で球形化せ
ず、それ以外は実施１と同じ場合であるが、比表面積が
大きくならないことから、トナー濃度許容幅が減少した
。

次に、比較２は硬い樹脂粉末を固着せず、球形キャリヤ
のま＼のもので、比表面積が小さいのでトナー濃度許容
幅が減少した。

また、比較３は硬い樹脂粉末を固着せず、またキャリア
の平均粒径も１０μｍと小さなものを使用した場合で、
トナー濃度許容幅が狭くなった以外に磁力の低下によっ
て著しいキャリアの付着が発生した。

また、比較４は硬い樹脂粉末の粒径を５μｍと大きくし
た場合で、この場合は比表面積が大きくならないのでト
ナー濃度許容幅が減り、またトナーの補給なしで連続印
字を行う場合に２５００枚以上でトナー不足による印字
不良を生じた。

また、比較５はベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド縮
合物の代わりに粒径０．３　μｍで軟らかいＰＭＭＡ樹
脂（圧縮破壊強度０．５Ｋｇ／ｍｍ”）を用いた場合で
樹脂粉末が容易に潰れてキャリア表面を覆うため比表面
積の増加がなく、そのためにトナー濃度許容幅が減少し
た。

実施例３：　（樹脂被覆を行ったキャリア使用）実施例
１と同じ方法で平均粒径２０μｍの樹脂キャリアを形成
した後、この樹脂キャリア１００重量部と平均粒径０．
４μｍのＰＨＭＡ　１０重量部とをヘンシェルミキサ（
ＦＭ−１０Ｂ型　三井三池製作所エンジニアリング）に
より混合攪拌を行ってＰＨＭＡ粉を静電吸着させた後、
これを遠心回転混合機（メカノミルＭＭＩＯ開田精工）
に投入して混合し、樹脂キャリアの表面にＰＭＭＡ皮膜
を形成した。

その後は実施例１．２と同様にして硬くて小粒径のベン
ゾグアナミン・ホルムアルデヒド縮金物を固着させた。

第３表 第３表はキャリア径やベンゾグアナミン・ホルムアルデ
ヒド縮金物の径を変えて二成分現像剤を作り、これを用
いて印字試験を行った場合の概要を示すものである。

表において実施１はＰＭＭＡの樹脂被覆を施した後この
上に粒径０．３μｍのベンゾグアナミン・ホルムアルデ
ヒド縮金物（以下略して硬い樹脂）を固定した樹脂キャ
リアと平均粒径が１２μｍのトナーとを用いて現像剤を
形成した例であって、トナー濃度５〜４０ｗｔ％の範囲
でｌ・ナー比電荷が−１０〜−１５μＣ／ｇの帯電性を
示した。

また印字試験の結果、トナー濃度５〜４０−ｔ％の範囲
で画像背景部のカプリやキャリア付着のない良好な画像
が得られ、また１−ナー濃度を４Ｑｗｔ％に設定し、ト
ナーの補給を行わずに４０００枚の印字を行っても初期
と同等の画像が得られ、またキャリアの付着もなかった
。

実施２は硬い樹脂の径を１．５μｍと大きくした場合で
、比表面積が減少するためにトナー濃度許容幅は減少し
たが、それ以外の特性は実施１と同じであった。

次に、比較１はキャリアの上をＰＭＭＡで被覆しない場
合であり、粉砕分級したキャリア上には磁性粉が部分的
に露出しており、この位置には硬い樹脂は固着しないの
で比表面積が少なく従ってトナー濃度許容幅が狭く、ま
た２５００枚以上の印字ではトナー不足による印字不良
が発生した。

次に、比較２はキャリア上にＰＭＭＡを被覆せず、また
キャリア径を１０μｍに下げた場合で、比表面積は比較
１よりも増し、その分だけトナー濃度許容幅は増したが
、キャリアの磁力の低下により著しいキャリアの付着が
発生した。

また、比較３はＰＭＭＡ被覆のキャリアの上に粒径０．
３　μｍのＰＭＭＡ粉末（圧縮破壊強度０．５Ｋｇ／ａ
ｍ”）を付けた場合で、直ぐに形が潰れて表面積を増す
ことができないのでトナー濃度許容幅は減少し、また２
０００枚以上ではトナー不足による印字不良が見られた
。

また、比較４は硬い樹脂の粒径を５μｍに増した場合で
、比表面積の減少によりトナー濃度許容幅は減少し、ま
た２０００枚以上ではトナー不足による印字不良が見ら
れた。

〔発明の効果〕

以上記したように本発明の実施により樹脂キャリアの比
表面積を広くでき、トナー濃度許容幅が増加すると共に
印刷物へのキャリアの付着をなくすことができ、これに
より印字品質の向上が可能になる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）結着樹脂中に磁性粉末を分散させた樹脂キャリア
   の表面に、該樹脂キャリアの平均粒径よりも小さく、圧
   縮破壊強度が１０Ｋｇ／ｍｍ＾２以上の樹脂粉末を静電
   付着させた後、該樹脂キャリアの表面を溶融せしめ、前
   記樹脂粉末を固着させたことを特徴とする二成分現像剤
   用キャリアの製造方法。
2. （２）請求項１の樹脂キャリアが球状であることを特徴
   とする二成分現像剤用キャリアの製造方法。
3. （３）結着樹脂中に磁性粉末を分散させた樹脂キャリア
   の表面に、該樹脂キャリアの平均粒径よりも小さく、圧
   縮破壊強度が１Ｋｇ／ｍｍ＾２以下の樹脂粉末を静電付
   着させた後、該樹脂粉末を溶融させて前記樹脂キャリア
   上に被覆させた後、該樹脂キャリアの平均粒径よりも小
   さく、圧縮破壊強度が１０Ｋｇ／ｍｍ＾２以上の樹脂粉
   末を静電付着させた後、該樹脂キャリアの表面を溶融せ
   しめ、前記樹脂粉末を固着させたことを特徴とする二成
   分現像剤用キャリアの製造方法。