JPH0222672A - 現像剤用キャリア - 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 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瑛像する二成分現像剤
の構成成分でおるキャリアに関し、更に詳しくは、球形
の磁性体分散型キャリアに関する。

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、キャリアとよばれる担体粒子
を併用する二成分現像剤が最もよく使用されている。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。

ギヤリアに対して要求される特性は種々おるが、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おる。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 この様な磁性微粒子を分散含有するマイクロトニング用
キャリアは、従来、（１）溶融混練粉砕法、或いは（２
）溶液噴霧冷却法によって製造されている。

（１）の方法は、樹脂及び磁性体粉末の混合物を溶融混
練した後同化し、次いで粉砕して、所望の粒径のキャリ
アを分級するものであるが、この方法では、所望の粒径
のキャリアの生産効率が悪く、また、球形のものが得に
くく、表面が凹凸でめるため、使用時の摩際或いは接触
によって、磁性弁が遊離しやすいという欠点があった。

また（２）の方法は、樹脂の溶剤溶液中に磁性体粉末を
分散し、この分散液を噴霧し、溶剤が適度に蒸発する温
度（〜１５０’Ｃ程度）に保ってキャリアを得るもので
おるが、この方法によるキャリアは溶剤が蒸発しながら
固化するために、表面がポーラスで脆く、またコーティ
ング処理か不可能であった。

この様に、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、表面処理が困難なことによりコーティングによって
抜本的な寿命延長が不能であることなどの不都合を生じ
る。

したがって、本発明の目的は、磁性微粒子含有キャリア
にあける、上記の問題点を解消し、表面平滑性に優れた
球形で堅固な現像剤用キャリアを提供することにおる。

本発明の他の目的は、帯電性が良好で、ランニング時に
おける帯電量の低下を起すことがなく、かぶりの早期発
生、機内汚染を生じることがなく、更に現像剤寿命及び
高速現像性に優れた磁気ブラシ現像用キャリアを提供す
ることにおる。

課題を解決するための手段 本発明者等は、鋭意研究を重ねた結果、本発明の前記の
目的は、溶剤を用いないで溶融した材料を噴霧し、冷却
固化する方法で製造した球形の粒子をキャリア用コアと
し、これに特定の被覆材料をコートしたキャリアによっ
て達成できることを見出だし、本発明を完成するに至っ
た。

即ち、樹脂と磁性粉とを必須成分とするキャリア材料を
混合加熱した後、溶融状態のままで直接噴霧し、比較的
低温の空気流により冷却することにより球形で表面平滑
性に優れた強度のある粒子が得られるが、この直接噴霧
法で球形化できる材料自体にはキャリアとしての帯電性
に問題があった。即ち、本方法では、キャリアの帯電性
がキャリア表面への磁性粉の露出状態、磁性粉種類、磁
性粉含有量、粒径、形状に大きく左右される。本発明の
目的は、磁力と帯電性の機能分離を目指し、表面被覆層
の形成によって帯電性の改善を行うことにある。即ち、
コート樹脂中に導電材料を含有させることによって、キ
ャリアの帯電性及び導電性の制御を行うことが可能とな
る。

本発明の現像剤用キャリアは、樹脂と磁性粉を必須成分
とする溶融物を噴霧冷却することによって得られるキャ
リアコア上に、導電性粉末を含有する樹脂被覆層を設け
てなることを特徴とする。

本発明において、キャリアコアを構成する必須成分の一
つで必る樹脂としては、一般の熱可塑性樹脂ならばどの
ようなものでも使用できるが、具体的には、スチレン、
クロルスチレン等のスチレン煩；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、ビニルへキシルケトン、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かでき、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−ブタジェン共重合体、スチレン−無水マレイ
ン酸共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポ
リオレフィンをめげることができる。その他ポリエステ
ル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリアミド変性ロジ
ン、パラフィン、ワックス類をあげることができる。

これ等のうち、特に好ましいものは、ポリエステル及び
分子量が５００〜２０，０００程度のポリオレフィンで
ある。

本発明のキャリアコアのもう一方の必須成分である磁性
粉としては、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
めげられる。

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

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

結着樹脂、磁性粉の使に、帯電制御・分散向上剤、強度
補強剤、帯電制御剤、カップリング剤等をキャリアコア
内部に添加することもできる。

キャリアコアの被覆層に含有させる導電性粉末としては
、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｎ、　Ｚｎ、ｐｂ、Ａなどを代表とす
る金属或いは合金、各種フェライト、マグネタイト、酸
化チタン、酸化錫等を代表とする金属酸化物、グラフフ
ィト、カーボンブラック等を代表とする炭素化合物等の
微粉末がめげられる。この中でも特にカーボンブラック
が好適でおる。

樹脂被覆層中に含有させる導電性粉末の添加量は、樹脂
被覆層全体に対して０．１〜９０重社％、望ましくは１
〜５０重量％である。添加量がＯ１１重最％よりも低い
と、導電特性が改善されず、また９０重量％よりも高い
と、被覆層に用いる結着樹脂によっては樹脂被覆層の強
度が低くなる場合が生じる。

べ発明において、樹脂被覆層に用いられる結着樹脂は、
一般に使用される可溶性樹脂ならばどのようなものでも
使用できる。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、ビニルへキシルケトン、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、特に代表的な樹脂被覆層用
のものとしては、アクリル酸重合体、メタクリル酸重合
体、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸共重合体、ス
チレン−メタクリル酸共重合体、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−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、シリコン樹脂、ポリアミド、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。

これ等の樹脂は、単独で又は２種以上の組合せで用いら
れる。

更に必要により、分散向上、強度補強、流動性向上その
他の目的で、樹脂、カップリング剤、フィラー、その他
の微粉末を被覆層形成用樹脂中に添加することもできる
。

キャリアの製造方法 り１）キャリアコアの調製 本発明のギヤリアコアは、前記結着樹脂及び磁性粉を必
須成分とし、これ等と他の任意成分を加熱溶融混合し、
その混練物を固化させない状態でスプレー又は風力アト
マイズし、比較的低温の空気流によって冷却固化する方
法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）
ｄ融混合装置及び混線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−、ロールミル、バ
ンバリーミキサ−、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おり、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。

キャリアの形状及び表面性に大きな影響を与える因子と
して、噴霧時にあける混練物の液粘度、磁性粉の粒径、
冷却温度等がおるが、真球で、かつ表面平滑性の高いキ
ャリアを得るためには、溶融時の液粘度が、１００〜２
００’Ｃで１０．０００ｃｐ以下、好ましくは７．０Ｏ
Ｏｃｐ以下で必ることが望ましい。

冷却温度は、至温から１００℃、好ましくは５０〜１０
０′Ｃ程度であり、至温に近いと充分な球形のものが得
られにくい傾向が必る。

本発明のキャリアコアの粒径は、前記の現像剤庁命と感
光体キャリア付着及び画質とのバランス上から、平均粒
径２０〜４００μｍ、より望ましくは３０〜２００ｕｍ
とするのが適当でおり、この様な粒径のものは、主とし
て噴霧装置のノズル径或いは円板の回転速度を調節する
ことによって容易に得ることができる。

以上のように、溶剤を使用しない溶融噴霧冷却法によっ
て得られる本発明のキャリアコアは、球形で表面平滑性
及び強度に優れた磁性粉含有コアで必る。

尚、トナーに関しては、マイクロカプセルトナーのコア
を溶融噴霧冷却法によって製造している例があるが、マ
イクロカプセルトナーのコアは、ワックス状物質であり
、このコアは殻物質により保護されるために、厳密な物
性、特に強度を必要とせず、したがって、容易に溶融冷
却法が適用できる。

しかしながらキャリアについては、耐久性が要求される
ため、溶融粘度、冷却温度など、溶融及び冷却の条件設
定が難しく、これまで溶剤を使用せずに溶融噴霧冷却法
によってキャリア又はキャリアコアを製造したという報
告はない。

■キャリアコアの被覆 この様にして得られる本発明のキャリアコアはそのまま
トナーと混合して静電潜像瑛像用の磁性ブラシ現像剤と
して使用することもできるが、本発明においては、特に
導電性制御を目的として、導電性粉末を含有する樹脂被
覆層をキャリアコア上に形成する。

前記のキャリアコアは、高い表面平滑性を有し、かつ球
形であるために、樹脂で容易に表面処理或いは被覆処理
してコーティングすることができる。

樹脂被覆層の形成方法としては、前記キャリアコア用結
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、樹脂被
覆層形成用の樹脂及び導電性粉末を、キャリアコア用結
着樹脂を溶解しない溶媒中に添加して得られた導電性粉
末分散樹脂溶液を塗布し、溶媒を除去することによって
被覆する一般的方法が用いられる。

コーティング用の装置としては、流動床、スプレードラ
イヤー、ニーダ−コーターその他の装置が使用可能であ
る。

本発明では、キャリアコア上には、導電性粉末を含有す
る樹脂のほか、所望によりカップリング剤、界面活性剤
、帯電制御剤、微粉末等を同時に、又は別個にコーティ
ングすることもできる。

本発明のキャリアの樹脂被覆層の厚さは０．００５〜５
　ｍｌ、好ましくは０．０５〜０．５μｍの範囲に設定
する。

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 ボリエヂレンワックス（ａｏｏｐ 三井石油化学■製　　　　　　　　３５部磁磁性（ＥＰ
Ｔｌｏｏｏ、戸田工業■製）６５部上記の成分を加圧ニ
ーダ−で混練した後、１５０℃に保ち、溶融状態のまま
スプレードライヤーを用いて噴霧冷却して、平均粒径７
０即のキャリアコアを得た。

このキャリアコア９０部に、スチレン−ｎ−ブチルメタ
クリレート−アクリル酸（８０：１５：５　）共重合体
２部及びカーボンブラック（ＢＰＬ　、ギヤポット社製
）８部を２０部のクロロホルムに溶解分散した塗布液を
、減圧ニーダ−を用いて被覆し、キャリアを得た。

実施例２ 実施例１におけると同様のギヤリアコア９８部に、スチ
レン−ｎ−ブチルメタクリレート−アクリル酸（８０：
１５：５　）共重合体０．６０部及び磁性粉（ＥＰＴｌ
ｏｏ、戸田工業■製）１．４０部を２０部のクロロホル
ムに溶解分散した塗布液を、実施例１におけると同様に
して被覆し、キャリアを得た。

比較例 実施例１におけると同様のキャリアコア９８部に、スチ
レン−ｎ−ブチルメタクリレート−アクリル酸（８０：
１５：５　）共重合体２部を２０部のクロロホルムに溶
解分散した塗布液を、実施例１におけると同様にして被
覆し、比較用キャリアを得た。

実施例１及び２及び比較例において得られたキャリアを
現像剤として評価した。トナーとしては、スチレンルア
クリル樹脂とカーボンブラックからなる平均粒径１１μ
ｍのＦＸ−７７７０Ｉｎ　（富士ゼロックス０木製）用
トナーを用い、濃度が５重量％となるような割合でキャ
リアと混合して現像剤とした。これ等の現像剤について
、感光体速度３５０　ｇ／ｓｅｃ及び現像磁気ロール５
５０　＃／ｓｅｃとした評価用ベンチマシーンを用いて
、初期の帯電量、ソリッド画像濃度、背景汚れ、及び５
万枚ランニング時の帯電量、ソリッド画像濃度、背景汚
れを評価した。

その結果を第１表に示す。

第１表 発明の効果 本発明の現像剤用キャリアは、磁性粉を特定の製造方法
で樹脂中に均一に分散したものをコアとし、その上に導
電性粉末を含有する樹脂被覆層を設けてなるものであり
、はぼ完全な球状の堅固なキャリアであるため、細線画
像性に優れ、強度も上昇し、長時間使用しても劣化瑛象
がない。また、磁性粉が表面から遊離することがないた
め、環境安定性、特に夏場と冬場の帯電量変化が少なく
、従来の混練粉砕法による磁性粒子分散型のキャリアに
対して大巾に優れている。更に表面平滑性に優れている
ため、帯電性が安定化し、また、寿命が著しく延長する
ことが出来るなどの特長を有している。

特許出願人　　富士ゼロックス株式会社代理人　　　　
弁理士　　額部　剛

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）樹脂と磁性粉を必須成分とする溶融物を噴霧冷却
   することによつて得られるキャリアコア上に、導電性粉
   末を含有する樹脂被覆層を設けてなることを特徴とする
   現像剤用キャリア。
2. （２）該樹脂被覆層が、導電性粉末としてカーボンブラ
   ックを含有する樹脂よりなることを特徴とする請求項（
   １）記載の現像剤用キャリア。