JPH02158753A - 静電像現像用キャリヤおよび製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、帯電した静電像を顕像化する静電像現像用キ
ャリヤおよびその製造方法に関する。

［発明の背景］ トナーとキャリヤとからなる２成分系現像剤は、トナー
の帯電極性および帯電量を相当程度制御することができ
、また、トナーに付与することができる色彩の選択の範
囲が広いという利点がある。

この種の現像剤において、キャリヤは、トナーに対する
摩擦帯電性の制御、キャリヤの劣化防止、感光体表面の
損傷防止、現像剤の長寿命化と記録画質維持のために芯
材を樹脂で被覆しているものが多い。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、近年、開発された高速コピー機では繰り返し使
用の頻度が高く、キャリヤを覆っている被覆層が剥がれ
てしまい１本来の効果を果たさないことがある。このた
め、樹脂溜の摩耗性能を改善するために、膜厚を厚くす
る、あるいは、被覆層中に摩耗しにくい粒子（いわゆる
、フィラー）を含有させながら、被覆樹脂層の膜強度を
上げる、（特開昭６０−７３６３１号公報等記載）など
の方法が提案されている。

しかし、膜厚を厚くすると、生産時間が増大し。

造粒による収率の低下がおこる等の生産工程の負荷が増
大してしまう。

また、被覆層中にフィラーを含有させるには、スプレー
コート、浸漬法等が用いられているが。

樹脂溶液中にフィラーを安定に分散することが難しく、
ロットごとに摩耗性や摩擦帯電性の変動幅が大きい、ま
た、遊離フィラーが発生しやすいため、感光体に付着し
たり、傷をつけやすく、画像不良、カブ１ハクリーニン
グ不良を生じやすい。

さらに、フィラーそのものがスペントを発生しやすい欠
点もあった。

一方、芯材と樹脂粒子の混合物に衝撃力を繰り返し付与
して芯材上に樹脂粒子を被覆する方式では、膜厚を厚く
するために、樹脂粒径を大きくし、加える衝撃力を上げ
て、１回の乾式コーティングで固着する樹脂量を増すこ
とも可能である。けれども、この方法では、被覆膜を均
一に、成膜することが難しい、また、ｍｓ力を増すと、
芯材にフェライトを使用している場合、摩耗と解砕が生
じ、目標粒径と異なるキャリヤとなる上、芯材の微粉末
が発生するために、分級ふるい工程が必要となる。

そこで１本発明では、摩耗性を改善するにあたり１画質
等に悪影響がなく、成膜時間が短縮できる。静電像現像
用キャリヤおよび静電像現像用キャリヤの製造方法を提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題を解決するために、 芯材と、アイゾツト衝撃強度が異なる２種類以上の樹脂
粒子とを混合し、この混合物に乾式で衝撃力を繰り返し
付与して、芯材上に樹脂粒子を被覆した静電像現像用キ
ャリヤを用いる。

また、本発明は、 芯材と、アイゾツト衝撃強度が異なる２種類以上の樹脂
粒子とを混合した後、この混合物に乾式で衝撃力を繰り
返し付与して、芯材上に樹脂粒子を被覆した静電像現像
用キャリヤの製造方法、によっても達成される。

本発明で用いる樹脂粒子は、２種類以上であれば何種類
でもよいが、以下、樹脂粒子が２種類の場合について説
明する。

本発明でいう混合物とは、アイゾツト衝撃強度が異なる
樹脂粒子が芯材上に、付着しているものをいう。この時
、アイゾツト衝撃強度の小さい樹脂粒子と、アイゾツト
衝撃強度の大きい樹脂粒子を、同時に付着させても、別
々に付着させてもかまわない。乾式でｉ＃撃力を繰り返
し付与する以前に、樹脂粒子が、芯材に付着していれば
よい。

芯材に付着している樹脂粒子は、衝撃力を受けることに
より、芯材上に固着する。そして、アイゾツト衝撃強度
の小さい樹脂粒子は、衝撃力を受けながら、アイゾツト
衝撃強度の大きい樹脂粒子と衝突する。こうして、樹脂
層が緻密化され、大量処理を行っても、被覆層が剥がれ
にくい、膜強度の強い、被覆層が形成される。

アイゾツト衝撃強度の小さい樹脂粒子と、アイゾツト衝
撃強度の大きい樹脂粒子の混合比率は、キャリヤの種類
によって、任意である。−殻内には、アイゾツト衝撃強
度の小さい樹脂粒子を、多くする。これは、アイゾツト
衝撃強度の小さい樹脂粒子が、アイゾツト衝撃強度の大
きい樹脂粒子よりも、芯材上に均一に固着することがで
きるために、衝撃力を付与された後、成膜性のよい被覆
層を形成することができるためである。

用いる樹脂粒子のアイゾツト衝撃強度値の差が２ｋｇａ
＋＋／ａｍ以上あると、被覆層の緻密化を促進する。

さらに１本発明の、異なる好ましい態様は、アイゾツト
衝撃強度値が３ｋｇａｍ／ａｍ以下の樹脂粒子と、アイ
ゾツト衝撃強度値が５ｋｇｃ＋＋／ａｍ以上の樹脂粒子
を用いることである。

アイゾツト衝撃強度値が３ｋｇａｍ／ａｍより大きい樹
脂粒子は、芯材に固着しにくく、成膜性のよい被覆層を
形成することが容易でない。また、５ｋｇ】７口未満の
樹脂粒子は、芯材に付着している樹脂粒子に衝突しても
、被覆層の緻密化を促進しない。

本発明でいう、アイゾツト衝撃強度値は、ＪＩＳ−に７
１１０試験法により、求めた値である。この値は、所定
の試験機で所定寸法に作られた試験片に１回の衝撃を与
えて破壊し、その材料の靭性やもろさを表すものである
。

本発明に用いられる樹脂粒子の例としては、スチレン系
樹脂（スチレン単独重合体、スチレンとアルキル（メタ
）アクリレートとの共重合体等）、エポキシ系樹脂（ビ
スフェノールＡとエピクロルヒドリンとの共重合体等）
、アクリル系樹脂（ポリメタクリル酸メチル等）、ポリ
オレフィン系樹脂（ポリエチレン系樹脂、　ＬＬＤＰＥ
、ポリブタジェン系樹脂等）、ポリウレタン系樹脂（ポ
リウレタン樹脂、ポリエステル−ポリウレタン樹脂等）
。

含窒素ビニル系共重合体（ポリビニルピリジン等）、ポ
リエステル系樹脂（エチレングリコールなどのジオール
とマレイン酸あるいはフタル酸などの二価有機カルボン
酸などから製造される重合体等）、ポリアミド系樹脂（
６ナイロン、６−６ナイロン等）、ポリカーボネート（
フタル酸ポリエチレン等）、セルロース誘導体にトロセ
ルロース、アルキルセルロース等）、シリコーン樹脂お
よびフッ素系樹脂で構成された、樹脂粒子を挙げること
ができる。

中でも、好ましく用いられる。アイゾツト衝撃強度値が
３ｋｇ＞／ａａ以下の樹脂粒子は、スチレン系樹脂、ア
クリル系樹脂、エポキシ系樹脂、・およびポリエステル
系樹脂である。

また、好ましく用いられる。アイゾツト衝撃強度値が５
ｋｇｍ／ａｓ以上の樹脂粒子は、フッ素系樹脂、ポリエ
チレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、セルロース誘導
体樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリカーボネート、およ
びポリアミド系樹脂であり。

特に、フッ素系樹脂粒子が、好ましい。

乾式で衝撃力を繰り返し付与する製造装置の例としては
、衝撃式表面改質装置として、ハイブリダイザ−（奈良
機械製作新製）、メカノミル（開田精工ＩＩ）　；高速
撹拌型混合機として、ラボラトリ−・マトリックス（奈
良機械製作新製）、ヘビーデユーティマトリックス（奈
良機械製作所ｍ）。

パーティカルグラニユレータ−（富士産業製）、スパイ
ラフローコーター（フロイント製）、ニューマルメライ
ザ−（不二パウダル製）；そのほかに、ターブラシニー
カーミキサー（シンマルエンタープライゼス製）があげ
られる。

第１図および第２図に本発明の乾式コーティングに好ま
しく用いられる、高速撹拌型混合機を示す。同図におい
て、１０は本体容器、１１は本体上ぶた。１２は原料投
入口、１３はバグフィルタ−１４はジャケット、１５は
品温針、１６は３枚よりなる主撹拌羽根（第１図の側面
より補助撹拌羽根を装着してもよい）、１７は製品排出
口である。

この装置においては、原料投入口１２より投入された芯
材と樹脂粒子の混合物が、主撹拌羽根１６により回転分
散されながら、主撹拌羽根１６との衝突や粒子同志の衝
突により、衝撃力を与えられ、樹脂粒子が芯材の表面に
展延固着される。

上記第１図に示す装置において、衝撃力は、樹脂粒子が
溶融しない温度で繰り返し付与されるものであることが
好ましい、特に、樹脂粒子のガラス転移点より５０℃高
い温度を上限とする品温の範囲で、衝撃力が付与される
ことが好ましい。

なお１品温は、品温針１５にて測定される。

樹脂粒子のガラス転移点より５０”Ｃ高い温度を超える
と、しだいに樹脂粒子の粘着性が高くなり。

その結果、樹脂粒子どうしが凝集し塊状化しやすくなる
。そして、温度が高くなるほど芯材どうしが樹脂粒子に
より結合されて造粒するようになり、樹脂粒子が溶融し
始める温度に達すると、芯材の表面に樹脂粒子を均一に
付着させることが困難となる。

ここでいう品温とは、次のようなものである。

すなわち、芯材に樹脂粒子を付着してなる粒子集団は、
衝撃力を付与されて流動している。この粒子集団中に、
温度測定プローブを挿入して、該プローブに粒子をラン
ダムに接触させて得られる、粒子の近似的な表面温度の
平均値をいう、温度測定プローブは、熱電対、測温抵抗
体等からなり。

その起電力、抵抗値等を電気的に測定することにより、
温度を測定することができる。熱電対としては１例えば
、クロメル−アルメル熱電対が挙げられる。

本発明における１品温の測定は、長さ１０ａｍ、直径６
．４ｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）ｌカバー付きのク
ロメル−アルメル熱電対（林電工株式会社製、Ｔ２Ｏ−
に−２−６，４−１０Ｏ−Ｕ−３０４−ＫＸ−Ｇ−３０
００）を用いる。

そして、品温計を、第１図に示す装置における本体容器
のほぼ１／３の高さの地点から、本体容器の底面に平行
に、主撹拌羽根の中心へ向けて。

先端が主撹拌羽根の長さのほぼ１／３に位置するように
挿入して測定を行う。

一方、ガラス転移点’ｒｇは、示差走査熱量測定法（Ｄ
ＳＣ）に従い、例えば、ｒＤＳＣ−２０Ｊ（セイコー電
子工業社ｆＲ）によって測定できる。

具体的には、試料的１０■を一定の昇温速度（１０℃／
畷ｉｎ）で加熱し、ベースラインと吸熱ピークの傾線と
の交点より得る。

本発明に用いられるキャリヤの芯材としては、ガラスピ
ーズなどの無機粉末、アルミニウム粉末、鉄粉末および
ニッケル粉末などの金属粉末、准化鉄、フェライトおよ
びマグネタイトなどの金属酸化物粉末ならびにカルボニ
ウム鉄粉末のような有機金属粉末等、通常のコートキャ
リヤの芯材として使用されている材料を用いることがで
きる。

なかでも特に、フェライトを芯材として用いたキャリヤ
は、高画質、高耐久性が得られるために好ましい。とこ
ろが、フェライトは乾式コーティングによって衝撃力を
受けると、摩耗と解砕を生じやすい、しかし、本発明に
よれば、衝撃力を緩和することができるために、摩耗と
解砕が発生することなく、乾式コーティングを行うこと
ができる。

本発明においては、芯材自体の比抵抗が１×■０１１Ω
・１以下、さらにｌＸｌ０’Ω・１以下のものが好まし
く用いられる。

本発明においては、これらの中でも、特に鉄粉末、フェ
ライト粉末等の磁性体粒子を用いた場合に有効性が高い
。

なお、フェライトとは、ここでは鉄を含有する磁性酸化
物を総称しており、肋・Ｆｅ、　Ｏ，の化学式で示され
るスピネル型フェライトに限定されない。

なお、上記化学式において、Ｍは２価の金属を表し、具
体的には、ニッケル、銅、亜鉛、マンガン、マグネシウ
ム、リチウム等を表す。

芯材として好ましく用いられるフェライトは、不定形で
もよいが、好ましくは球形である。フェライトの大きさ
は、重量平均粒径が２０〜２００μｍの範囲が好ましく
、３０〜１２０μｍの範囲であればなお好ましい、２０
μｍより小さい粒子は、樹脂層が形成しにくい。一方、
２００μｍより大きい粒子は、きめの粗い画像となる。

フェライトと、樹脂粒子との混合重量比は、フェライト
の比重等によっても異なり、−概には規定することがで
きないが、例えば、１００：１〜１００：１０程度が好
ましい。

フェライトと樹脂粒子との混合物に加える衝撃力は、フ
ェライトが摩耗、解砕することなく、かつ樹脂粒子が粉
砕されない大きさであればよい。

フェライトとしては、上記したように１重量平均粒径が
２０〜２００μｍのフェライトを用いる。

当該重量平均粒径が過小のときには、得られるコーテッ
ドキャリヤが小径なものとなるので、潜像担持体へのキ
ャリヤ付着が生じやすくなり、その結果１画質が劣化す
る。一方１重量平均粒径が過大のときには、得られるコ
ーテッドキャリヤが大径なものとなるので、比表面積が
小さくなる。その結果、トナーを適正に摩擦帯電させる
ためには、トナー濃度を厳密に制御することが必要とさ
れ。

設備コストが高価となり、また、コーテッドキャリヤを
現像剤担持体上に均一に、しかも、高い密度で担持させ
ることが困難となり、その結果、キャリヤに付着して現
像空間に搬送されるトナー量が不安定となって現像性が
悪くなり、画質の劣化を招来する。

フェライトは、その円形度が、０．７０以上であること
が好ましい、このような円形度の高い磁性体粒子を用い
るときには、得られるコーテッドキャリヤが円形度の高
いものとなるので、キャリヤの流動性が高くなり、その
結果、適正な量のトナーを現像空間に安定に搬送するこ
とが可能となって、−層優れた現像性が発揮される。

ここで１円形度とは、次式で定義されるものをいう。

この円形度は、例えば画像解析装置ｌ（日本アビオニク
ス社製）を用いて測定することができる。

樹脂粒子の重量平均粒径が過大のときには、磁性体粒子
の表面に樹脂粒子が展延しにくくなり、乾式コーティン
グ処理が困難となる。

なお１重量平均粒径は、ｒマイクロトラック」（リード
・アンド・ノースラップ（ＬＥＥＤＳ　＆Ｎ０ＲＴＨＲ
ＵＰ）社製、ＴＹＰＥ７９８１−ＯＸ）を用イテ乾式で
測定されたものである。

本発明のキャリヤと共に用いるトナー粒子は、正または
負帯電性の樹脂および／または色材を含む正または負帯
電性トナー粒子である。

本発明のキャリヤとトナー粒子の混合重量比は。

任意であるが、トナー粒子：キャリャ＝１：９９〜１０
：９０が好ましく、２：９８〜８：９２がさらに好まし
い。

キャリヤとトナー粒子の混合は、常法に従って行なうこ
とができる。

［作用効果］ 本発明は、芯材と、アイゾツト衝撃強度が異なる２種以
上の樹脂粒子とを混合し、この混合物に乾式で衝撃力を
繰り返し付与して、芯材上に樹脂粒子を被覆したことを
特徴とする。

このような混合物の状態では、芯材上に付着している樹
脂粒子が、衝撃強度の異なる樹脂粒子から衝撃力を受け
て、芯材上を移動または変形しながら、再配列する。そ
して、樹脂粒子は芯材や隣接する樹脂粒子と接触して固
定化され、変形分は空隙に押し込まれ、被覆層が緻密化
する。

こうして、樹脂被覆層の樹脂粒子の膜化が促進され、成
膜時間を短縮する。また、膜強度が増し、耐摩耗性に優
れた１画質劣化を生じにくい静電像現像用キャリヤを得
ることができる。

さらに、膜化の促進が図れるため、付与する衝撃力を小
さくすることができ、芯材にフェライトを用いても、芯
材の摩耗と解砕が生じない。

［実施例］ 以下１本発明の実施例について説明する。なお、本発明
は、これらの実施例に限定されるものではない。

くキャリヤの調整〉 裏庭−二よ 平均粒径１２０ｐｍの球形フェライト粒子１００重量部
に、メチルメタクリレート−ブチルアクリレート−ブチ
ルメタクリレート共重合体粒子（アイゾツト衝撃強度値
１　、３　［ｋｇ−ｃａｂ／ｃｍ］　、ガラス転位点７
１℃、平均粒径０．０６μｍ）１５重量部と、ポリテト
ラフルオロエチレン粒子（アイゾツト衝撃強度値１０　
、１　［ｋｇ−ｃｍ／ａｍ］　、平均粒径約０．３μｍ
）　４重量部とを混合し、樹脂粒子がフェライト粒子表
面上に均一に付着した混合物を得た。

上記混合物に、高速撹拌型混合機で繰り返し衝撃力を付
与して、被覆層を形成した後、冷却し、樹脂被覆キャリ
ヤを得た。融合粒は発生しなかった。

表−１に、使用した素材を表わした。表中、樹脂粒子−
のは、アイゾツト衝撃強度値が小さい樹脂粒子であり、
樹脂粒子−■は、アイゾツト？ｒＩｌ！強度値が大きい
樹脂粒子である。

災流涯二又二旦 表−１に示した素材を用いて、他は実施例−１と同様な
方法で、樹脂被覆キャリヤを得た。

よ較史二よ二点 比較例−１，２，３は、実施例−１，２，５において、
アイゾツト衝撃強度値が大きい樹脂を用いなかった以外
は、実施例−１と同様な方法で。

樹脂被覆キャリヤを得た。

高速撹拌型混合機に混合物を投入後、経時的にサンプリ
ングを行ない、ブローオフ法により帯電量（Ｑ／Ｍ値）
を求めた。この値が飽和した時間を、成膜時間として１
表−１にまとめた。

〈現像剤の調整〉 実施例−１と比較例−１で得られたキャリヤ１００重量
部に、Ｕ−Ｉ３ｉｘ３０４２用トナー（■コニカＩｉり
　３．５重量部を混合して、現像剤を調整した。

さらに、実施例−５と比較例−３で得られたキャリヤ１
００重量部に、υ−Ｂｉｘ３０４２用トナー５重量部を
混合して、現像剤を調整した。

く現像剤の評価〉 上記現像剤を３３℃８０％ＲＨの環境下で、Ｕ−Ｂｉｘ
３０４２　（（株）コニカ製）改造機を用いて、１０万
コピーのランニングを行ない、スタート時、５万コピ一
時、１０万コピー時に、帯電量、被覆率、実写耐久性に
ついて評価した。

表−２に結果をまとめた。

なお、「帯電量」は、ブローオフ法により測定した現像
剤１ｇ当りの摩擦帯電量の値である。

「被覆率」は、樹脂被覆層をメチルエチルケトンで溶解
し１重量法により求めた。不溶樹脂粒子は、芯材と分離
し、被覆量に含めた。

被覆率は下記の式にしたがって得た。

「耐久性」は、現像画像のカブリの値が０．０３以上に
なるか、もしくはＤｍａｘの値が０．７以下になったと
きの複写枚数である。なお、複写枚数がｒ５００００枚
以上ノとは、５００００枚の複写によっても、カブリの
値およびＤｍａｘの値のいずれもが上記の限界値に至ら
なかったことを意味する。

（以下余白） 表−１から明らかなように、アイゾツト衝撃強度値が異
なる樹脂粒子を用いた本発明の実施例は。

成膜時間が、比較例に比べてはるかに短縮されている。

特に、アイゾツト衝撃強度値が、３　［ｋｇ−ａｍ／ｃ
ｍｌ以下と、　５　［ｋｇ−ｃｍ／ｃｏ＋］以上の樹脂
粒子を用いた実施例−１，３，５のキャリヤは、成膜時
間が著しく短縮されている。

表−２から明らかなように、実施例−１，５のキャリヤ
は、ランニングを行なっても、比較例に比べて、帯電量
や被覆量に変動がなく、画質の劣化が生じず、耐久性や
摩耗性に優れたキャリヤであることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は乾式コーティング装置の構成を示す断面図、第
２図は第１図の六方向における主撹拌羽根の矢視図であ
る。 １０・・・本体容器 １１・・・本体上ぶた １２・・・原料投入口 ３・・・バグフィルタ− ４・・・ジャケット ５・・・品温針 ６・・・主撹拌羽根 ７・・・製品排出口 第 図 出願人　コ　ニ　カ　株　式　会　社 代理人　弁理士　三品岩男（外２名 手 続 補 正 書 （自発） １、事件の表示 ２、発明の名称 特願昭６３−３１４１６０号 静電像現像用キャリヤおよび製造方法 名　　称 ４、代理人 住　　所 （１２７）コニカ 株式会社 〒２２０神奈川県横浜市西区高島二丁目１２番６号５、
拒絶理由通知の日付 ７、補正の内容 （１）明細書１８頁６行： 「比較例−１〜３」とあるのを、「比較例−１〜５」と
補正する。 （２）　　同１８頁１０行と１１行の間に、つぎの文を
挿入する： 「比較例−４，５は、実施例−２，５において、アイゾ
ツト衝撃強度値が小さい樹脂を用いなかった以外は、実
施例−１と同様の方法で樹脂被覆キャリアを得た。」 （３）同１９頁： 表−１を別紙表−１と差換え補正する。 （４）同２０頁２行： 「実施例−１と比較例−１で」とあるのを、「実施例−
１と比較例−１、比較例−４で」と補正する。 （５）同２２頁： 表−２を別紙表−２と差換え補正する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）芯材と、アイゾット衝撃強度が異なる２種類以上
   の樹脂粒子とを混合し、この混合物に乾式で衝撃力を繰
   り返し付与して、芯材上に樹脂粒子を被覆したことを特
   徴とする静電像現像用キャリヤ。
2. （２）芯材と、アイゾット衝撃強度が異なる２種類以上
   の樹脂粒子とを混合した後、この混合物に乾式で衝撃力
   を繰り返し付与して、芯材上に樹脂粒子を被覆したこと
   を特徴とする静電像現像用キャリヤの製造方法。