JPH0246471A - 二成分現像剤用キャリア - 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】 （概要〕 電子写真等に使用する磁性キャリアに関し、帯電特性を
向上し、トナー濃度許容幅の広い現像剤を実用化するこ
とを目的とし、 結着樹脂中に磁性粉末を分散させ、球状をした樹脂キャ
リアの表面に粒径が４μｍ以下で圧縮破壊強度がＩＫｇ
／ｍｍ２以下の第１の樹脂よりなる粉末を付着させた後
に、この第１の樹脂を熱溶融させ、樹脂キャリアの表面
を第１の樹脂により被覆した後、この樹脂キャリアの表
面に更に第２の樹脂よりなり、粒径が４μｍ以下で、粉
末の８０重量％以上が平均粒径の０．５〜１．５倍の範
囲にあり、且つ圧縮破壊強度が１０Ｋｇ／　鶴２以上の
樹脂粉末を付着した後、樹脂キャリア表面の第１の樹脂
を熱溶融させるこ、とにより第２の樹脂粉末をこの樹脂
キャリア上に固着させて二成分現像剤用キャリアを構成
する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は帯電性を高め、トナー濃度許容幅を拡大した二
成分現像剤用キャリアに関する。

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
二成分現像剤と言われ、キャリアとしては平均粒径が１
００μｍ程度の鉄（Ｆｅ）粉、フェライ）（７−Ｆｅｚ
ｏｓ）粉、マグネタイト（Ｆｅ３ｇ４．）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常用されている。

〔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覧、
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機
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
を広くする方法として粒径の小さな磁性キャリアを用い
る方法が知られている。

然し、小粒径化した磁性粉末を使用する場合は樹脂被覆
を均一な厚さ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。

そこで、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、比表面積を更に広（するために樹脂キャリアの粒
径を小さくしすぎると樹脂キャリアの磁力が弱くなり、
現像器内のマグネットロールから離れ易くなり、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〕

以上記したように、磁力が強く、帯電性に優れトナー濃
度許容幅が広く、電気抵抗と帯電性の制御が可能なこと
がキャリアの必要条件である。

そこで、磁力を弱めることなくキャリアの帯電性を向上
することにより、トナー濃度許容幅が広く、トナー濃度
制御機構を必要としない現像法に適したキャリアを実現
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、球状を
した樹脂キャリアの表面に粒径が４μｍ以下で圧縮破壊
強度が１Ｋｇ７ｍｍ２以下の第１の樹脂よりなる粉末を
付着させた後に、この第１の樹脂を熱溶融させ、樹脂キ
ャリアの表面を第１の樹脂により被覆した後、この樹脂
キャリアの表面に更に第２の樹脂よりなり、粒径が４μ
ｍ以下で、粉末の８０重量％以上が平均粒径の０．５〜
１．５倍の範囲にあり、且つ圧縮破壊強度が１０Ｋｇ／
　１璽”以上の樹脂粉末を付着した後、樹脂キャリア表
面の第１の樹脂を熱熔融させることにより第２の樹脂粉
末をこの樹脂キャリア上に固着させた二成分現像剤用キ
ャリアの使用により解決することができる。

〔作用〕

本発明はトナー濃度許容幅を拡げる方法としてキャリア
の表面に粒径分布が狭い樹脂を均一に付着させ表面積を
拡げることにより解決するものである。

すなわち、球状の樹脂キャリアはフェライト粉。

マグネタイト粉などの磁性粉末を樹脂と混合した結着樹
脂を粉砕した後に分級し、回転混合機にかけ隅を削るこ
とにより得ることができるが、この状態では球状樹脂キ
ャリアの表面の各所に磁性粉末が露出しており、この上
に小粒径の硬い樹脂を付着させ、表面積を拡大させよう
としても磁性粉末の露出部には付着しにくい。

そこで、本発明は第１図（Ａ＞に示すように球状をした
樹脂キャリア１の表面に粒径が４μｍ以下で、圧縮破壊
強度が１Ｋｇ以下、すなわち細かくて軟らかい第１の樹
脂粉末２を樹脂キャリア１の表面に付着させた後に熱溶
融させ、樹脂キャリア１の表面に樹脂被覆層３を形成す
る。

（以上同図Ｂ） 次に、この樹脂キャリアの表面に粒径が４μｍ以下で、
圧縮破壊強度が１０Ｋｇ以上、すなわち小さくて硬く、
且つ粒径の揃った第２の樹脂粉末４を樹脂キャリアの表
面に付着させてから樹脂キャリアの表面の樹脂被覆層３
を熱溶融させることにより第２の樹脂からなる粉末を表
面に固着させたものである。

具体的な方法としては、球状をした一定量の樹脂キャリ
ア１と軟らかい第１の樹脂粉末２とを高速で混合攪拌を
行い、第１の樹脂粉末２を樹脂キャリアの表面に静電的
に付着させる。

（以上同図　　Ａ） 次に、第１の樹脂粉末２が付着した樹脂キャリア１を高
速で板に衝突せしめ、この衝突エネルギーにより第１の
樹脂粉末２を溶融させ樹脂キャリアｌの表面に樹脂被覆
層３を形成する。

（以上同図Ｂ） 次に、この樹脂キャリア１と硬い第２の樹脂粉末４とを
高速で混合攪拌を行い、樹脂被覆層３の上に静電的に付
着させた後、第２の樹脂粉末４が付着した樹脂キャリア
１を高速で板に衝突させ、この衝突エネルギーにより樹
脂キャリア１の表面にある樹脂被覆層３を溶融させ、球
状の第２の樹脂粉末４を球状のま一固着させることによ
り本発明に係る樹脂キャリアを得るものである。

（以上同図Ｃ） 以上のことから本発明に係る樹脂キャリアの利点は、 ■　表面に磁性粉が露出しておらず、そのために均一に
樹脂粉末を固着できること、 ■　粒径の揃った硬い樹脂粉末を固着することによりキ
ャリアの粒径を小さくすることなく比表面積を増加でき
ること、 であり、キャリアの磁力が弱くなることなく、現像器内
のマグネットロールに対する保持力を強くしたま＼キャ
リアの付着を少なくすることができ、またトナー濃度マ
ージンを拡大することができる。

こ＼で、樹脂キャリアを構成する結着樹脂としてはポリ
スチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポ
リアクリロニトリル、ポリエーテル、ポリ塩化ビニル、
熱可塑性ポリエステルなどのホモポリマ及びそれらのモ
ノマを組み合わせた共重合樹脂などを使用することがで
きる。

また、樹脂被覆層形成用の第１の樹脂としてはポリエチ
レン、ポリアクリル酸エステル、ポリメチルメタクリレ
ート、ポリスチレンなど、また球状の高い第２の樹脂と
してはヘンゾグアナミン樹脂が適している。

〔実施例〕

実施例１： スチレン−アクリル樹脂（ハイマーＴＢ−１０００三洋
化成工業）　　　川　３５重量部 鉄粉末（粒径２＃ｍ、ＩＫＯｅでの磁化９３ｅｍｕ／ｇ
関東電化）　　　　　・・・　６０重量部カーボンブラ
ンク（ｂｌａｃｋ　Ｐｅａｒｌｓ　２０００＋　キャボ
ソト製）　　　　　　　・・・　５重量部を溶融混練し
た後、粉砕分級して平均粒径２ｏμｍの樹脂キャリアを
作った。

次に、得られた樹脂キャリアを遠心回転型混合機（メカ
ノミルＭＭＩＯ，岡田精工）に投入して撹拌を行い、樹
脂キャリアを機械的に球形化した。

次に、樹脂被覆層形成のための第１の樹脂粉末として、
平均粒径が０．４　μｍのポリメチルメタクリレート１
０重量部と前記の樹脂キャリア１００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）を用いて混合攪拌を行い、樹脂粉末を樹脂キ
ャリアの表面に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、岡
田精工）に投入して混合を行い、樹脂キャリアの表面に
樹脂被覆層を形成した。

次に、硬い第２の樹脂粉末として、平均粒径が０．３μ
ｍでしかも粒径が平均粒径×０．５〜平均粒径×１．５
に入る粒子が８０重量％以上を占めるベンゾグアナミン
・ホルムアルデヒド縮合物（エポスター８９日本触媒工
業■９粒径０．３μｍ、真球圧縮破壊強度１４　Ｋｇｌ
璽ｍ”、軟化点なし）を１５重量部と前記樹脂キャリア
１００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
い、樹脂粉末を樹脂キャリア表面に静電的に付着させた
。

次に、この混合物を遠心回転型混合ａ（メカノミルＭＭ
ＩＯ，岡田精工）に投入して混合を行い、真ｆｉｌのベ
ンゾグアナミン・ホルムアルデヒド′縮合物を樹脂キャ
リアの表面に真球状のま＼固定化させた。

このようにして製造した樹脂キャリアと絶縁性トナー（
平均粒径１２μｍ）をボールミルにて混合攪拌して磁性
現像剤を調製した。

得られた磁性現像剤はトナー濃度５〜４５重量％の範囲
でトナー比電荷が−１０〜−１５μＣ／ｇの帯電性を示
した。

更に、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５〜４５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４５重量％に設定し、トナーの
補給をせずに４０００枚の印字を行ったが初期と同等な
画像得られ、キャリアの付着も認められなかった。

実施例２： 球状の硬い樹脂粉末としてベンゾグアナミン・ホルムア
ルデヒド縮合物（エポスターＭ１日本触媒工業■２粒径
１．５μｍ、真球、圧縮破壊強度１４Ｋｇ／ｍ”、軟化
点なし）を用いた以外は実施例１と全く同様にして樹脂
キャリアを作り、実施例１と同じトナーと混合攪拌して
磁性現像剤を作った。

得られた磁性現像剤はトナー濃度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。

次に、実施例１と同様にして印字評価を行ったところ、
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、次に初期
トナー濃度を４０重量％に設定し、トナーの補給を行わ
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たった。

比較例１： 樹脂キャリア表面に樹脂被覆層を形成しなかった以外は
実施例１と全く同様にして樹脂粉末を樹脂キャリア表面
に固着させて磁性キャリアを作り、実施例１と同じトナ
ーと混合攪拌して磁性現像剤を調製した。

得られた磁性現像剤はトナー濃度５〜３５重量％の範囲
でトナー比電荷が−１０〜−１５μＣ／ｇとトナー比電
荷のトナー濃度依存性が強く、トナー濃度が３５重量％
以上ではカブリが発生した。

次に実施例１と同様に初期トナー濃度を３５重量％に設
定し、トナーの補給を行わずに４０００枚の印字を行っ
たが、３５００枚以降トナー不足による印字不良が見ら
れた。

比較例２： 樹脂キャリアの表面に樹脂粉末を固着せず、また樹脂キ
ャリアの平均粒径を１０μｍにした以外は実施例１と全
く同様にして樹脂キャリアを作り、実施例１と同じトナ
ート混合攪拌して磁性現像剤を調整した。

得られた現像剤はトナー濃度５〜３５重量％の範囲でト
ナー比電荷が−１０〜−１５μＣ／ｇとなり、実施例１
と同様にして印字評価を行ったところキャリアの磁力の
低下による著しいキャリア付着が発生した。

比較例３： 固着用の樹脂粉末として粒径０．３μｍの真球状のポリ
メチルメタクリレート（圧縮破壊強度０．５Ｋｇ／　ｍ
ｕ２）を用いた以外は実施例１と全く同様にして磁性キ
ャリアを調製した。

然し、樹脂粉末の圧縮破壊強度が弱いために形が潰れ、
キャリアの表面積を増すことができなかった。

得られた現像剤はトナー濃度５〜３０重量％の範囲でト
ナー比電荷が−５〜−１５μＣ／ｇとトナー比電荷のト
ナー濃度依存性が実施例１と比較して強く、トナー濃度
が３０重貴兄以上ではかぶりが発生した。

次に、実施例１と同様に初期トナー濃度を３０重量％に
設定し、トナーの補給を行わずに４０００枚の印字を行
ったが２５００枚以降トナー不足による印字不良が認め
られた。

比較例４： 球状の硬い樹脂粉末としてヘンゾグアナミン・ホルムア
ルデヒド縮合物（エポスター１日本触媒工業■２粒径５
μｍ、真珠、圧縮破壊強度１４　Ｋｇ／ｍ１２．軟化点
なし）を用いた以外は実施例１と全く同様にして樹脂キ
ャリアを作り、実施例１と同しトナーと混合攪拌して磁
性現像剤を調整した。

得られた現像剤はトナー濃度５〜２５重量％の範囲でト
ナー比電荷が−１０〜−１５μＣ／ｇとトナー比電荷の
トナー濃度依存性が強く、トナー濃度が２５重量％以上
ではかぶりが発生した。

次に、実施例１と同様に初期トナー濃度を２５重量％に
設定し、トナーの補給を行わずに４０００枚の印字を行
ったが２０００枚以降トナー不足による印字不良が認め
られた。

比較例ｆ！： 樹脂キャリアを球形化しなかった以外は実施例１と全く
同様にして樹脂粉末を樹脂キャリア表面に固着させて磁
性キャリアを作り、実施例１と同じトナーと混合攪拌し
て磁性現像剤を調整した。

得られた現像剤はトナー濃度５〜３５重量％の範囲でト
ナー比電荷が−１０〜−１５μＣ７ｇとトナー比電荷の
トナー濃度依存性が強く、トナー濃度が３５重量％以上
ではかぶりが発生した。

次に、実施例１と同様に初期トナー濃度を３５重量％に
設定し、トナーの補給を行わずに４０００枚の印字を行
ったが３５００枚以降トナー不足による印字不良が認め
られた。

ろ 比較例ｔ： ×１．５の範囲の粒子が５０重量％以下である以外は実
施例１と全く同様にして樹脂粉末を樹脂キャリア表面に
固着させて磁性キャリアを作り、実施例１と同じトナー
と混合攪拌して磁性現像剤を調整した。

得られた現像剤はトナー濃度５〜３５重量％の範囲でト
ナー比電荷が−１０〜−１５μＣ／ｇとトナー比電荷の
トナー濃度依存性が強く、トナー濃度が３５重量％以上
ではかぶりが発生した。

次に、実施例１と同様に初期トナー濃度を３５重量％に
設定し、トナーの補給を行わずに４０００枚の印字を行
ったが３５００枚以降トナー不足による印字不良が認め
られた。

〔発明の効果〕

本発明によれば帯電性に優れ、トナー濃度許容幅の広い
キャリアを作ることができ、これによりトナー濃度制御
機構の精度の緩和が可能となる。

固着用樹脂の粒径が平均粒径×０．５〜平均粒径

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る二成分キヤ 程の説明図である。 図において、 １は樹脂キャリア、 ３は樹脂被覆層、 である。 ２は第１の樹脂粉末、 ４は第２の樹脂粉末、 リアの製造工

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 結着樹脂中に磁性粉末を分散させ、球状をした樹脂キャ
   リアの表面に粒径が４μｍ以下で圧縮破壊強度が１Ｋｇ
   ／ｍｍ＾２以下の第１の樹脂よりなる粉末を付着させた
   後に、該第１の樹脂を熱溶融させ、前記樹脂キャリアの
   表面を第１の樹脂により被覆した後、該樹脂キャリアの
   表面に更に第２の樹脂よりなり、粒径が４μｍ以下で該
   粉末の８０重量％以上が平均粒径の０．５〜１．５倍の
   範囲にあり、且つ圧縮破壊強度が１０Ｋｇ／ｍｍ＾２以
   上の樹脂粉末を付着した後、樹脂キャリア表面の第１の
   樹脂を熱溶融させることにより第２の樹脂粉末を該樹脂
   キャリア上に固着させたことを特徴とする二成分現像剤
   用キャリア。