JPH0264559A - 二成分系現像剤用キャリア及びその製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、トナーとともに静電荷像現像剤を構成するキ
ャリアに関する。

［従来の技術］ 電子写真法として米国特許第２２１３７８９１号明細書
、特公昭４２−２３９１０号公報及び特公昭４３−２４
７４８号公報等に種々の方法が記載されているが、これ
らの方法はいずれも光導電層に原稿に応じた光像を照射
することにより静電潜像を形成し、次いで該静電潜像上
に、これとは反対の極性を有するトナーと呼ばれる着色
微粉末を付着させて該静電潜像を現像し、必要に応じて
紙等の転写材にトナー画像を転写した後、熱、圧力ある
いは溶剤蒸気等により定着し、複写物を得るものである
。

該静電潜像を現像する工程は、潜像とは反対の極性に帯
電せしめたトナー粒子を静電引力により吸引せしめて静
電潜像上に付着させるものであるが、一般にかかる静電
潜像をトナーを用いて現像する方法としては大別して、
トナーをキャリアと呼ばれる媒体に少量分散させたいわ
ゆる二成分系現像剤を用いる方法（磁気ブラシ法、カス
ケード法等）と、キャリアを用いることなくトナー単独
使用のいわゆる一成分系現像剤を用いる方法とがある。

本発明は、かかる二成分系現像剤を構成するキャリアに
関する。

一般に二成分現像剤を構成するキャリアは、導電性キャ
リアと絶縁性キャリアとに大別される。

導電性キャリアとしては１通常酸化または未酸化の鉄粉
が用いられているが、この鉄粉キャリアを成分とする現
像剤においてはトナーに対する摩擦帯電特性が不安定で
あり、また現像剤により形成される可視像にカブリが発
生する欠点がある。

すなわち現像剤の使用に伴い鉄粉キャリア粒子の表面に
トナー粒子が付着するため、キャリア粒子の電気抵抗が
増大してバイアス電流が低下し、しかも摩擦帯電特性が
不安定となり、この結果形成される可視像の画像濃度が
低下しカブリが増大する。

一方、絶縁性キャリアとしては、一般に鉄。

ニッケル、フェライト等の強磁性体より成るキャリア芯
材の表面を絶縁性樹脂により被覆したキャリアが代表的
なものである。このキャリアを用いた現像剤においては
、キャリア表面にトナー粒子が融着することが導電性キ
ャリアの場合に比べて著しく少なく、耐久性に優れ、使
用寿命が長い点で特に高速の電子複写機に好適であると
いう利点がある。

しかしながら、このフェライトキャリア製造工程におい
てフェライト焼成時においてフェライト粒子間の粒界に
おいて焼結が生じてしまい、このため焼成後に解砕工程
が不可欠となっている。

このためキャリア芯材中に解砕工程時に生じる芯材のか
けら（超微粉）が混在してしまい、キャリア生産におけ
るＬｏｔ、ブレを生じる原因となる。

このようなかけら（超微粉）の存在は、絶縁性樹脂のコ
ートの均一性を阻害し、キ・ヤリアのトナーに対する帯
電付与特性の不均一化、不安定化をもたらし、結局トナ
ー粒子の良好な帯電状態を達成することができない。

更に、超微粉キャリアの存在は、それ自体トナーと逆の
高いトリボを有し易く、その結果、低電位潜像上にキャ
リアが付着する現象（以降キャリア付着と称す）及び高
電位潜像上にトナーと共にキャリアが付着する現象を起
こし、画像に悪影響を及ぼす欠点がある。

また、近年、かかる二成分現像剤において得られる画像
面の解像力及び階調再現性、高画質化を図るためトナー
及びキャリアの小粒径化が試みられている。すなわち、
８０〜５００ｐｍという大粒径のキャリアに代えて５０
ＩＬ膳以下の小粒径キャリアとし、混合されるトナーの
粒径をｔｏｐ鵬以下とした現像剤の検討がなされている
。だが、キャリアの小粒径化に伴い、前記したキャリア
付着、キャリアのトナーに対する帯電付与能の劣化によ
るトナー飛散、画像カブリの問題がクローズアップされ
ている。

キャリアの小粒径化に伴うキャリア付着の問題は、キャ
リアのコーティング剤及びコート量の検討、トナーバイ
ンダーの検討によりその改善を図っているが、飛躍的に
改善されるに至っていないのが現状である。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、トナーに対する帯電付与特性に優れ、
キャリア付着等を生じないキャリアを提供することにあ
る。

更に本発明の目的は、上記のような品質的に安定したキ
ャリアを提供しうるそ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及び作用］本発明のキャリ
アは、上述の目的の達成のために開発されたものであり
、キャリア芯材の超微粉を除去した後、絶縁性樹脂によ
り芯材表面をコーティングすることを特徴とするもので
ある。

また、本発明のキャリア製造方法は、キャリア芯材であ
るフェライト焼成−解砕−篩分後、風力分級によりその
キャリア芯材の超微粉を除去することを特徴とするもの
である。

すなわち、本発明者等の研究によれば、キャリア芯材の
フェライト焼成−解砕時において中心粒径（マイクロト
ラック粒径測定法）の１／１０以下の超微粉、この超微
粉は、それ自体トリボが高く通常行われている°篩分で
は完全に除去することはできず、全体量の２〜５ｗｔ％
混在することになる。

キャリア芯材中の超微粉の混在は、絶縁性樹脂のコート
の不均一化を生じ更には、キャリアとしての高抵抗を妨
げるものである。

すなわち、トナーに対するトリボ付与能が低下し、トナ
ー粒子を良好な帯電状態にすることができない。

更に潜像を形成した場合、前述したキャリア付着等の弊
害を生じる。

一方、このような超微粉を除去することにより、キャリ
ア芯材の樹脂コートは均一化し、生産、品質の安定化を
図れる。

また、超微粉除去の手段としては、風力分級が最も効率
よく除去できる。コスト面においてもこの風力分級によ
る超微粉の除去は、超微粉自体その混在量がわずかであ
ることからコストアップにはならない。

本発明に用いるキャリア芯材の材質としては、磁場によ
ってその方向性に強く磁化する物質、例えばフェライト
、マグネタイトをはじめとして鉄、コバルト、ニッケル
等の強磁性を示す金属あるいは、これらの金属を含む合
金または化合物、強磁性元素を含まないが適当に熱処理
することによって強磁性を示すようになる合金等が挙げ
られる。

これらキャリア芯材の粒径は２５〜２００４ｍ　、好ま
しくは中心粒径が２５〜ｌＯＯμ脂にありかつ中心粒径
±１０ｐｍが７０ｗｔ％以上、より好ましくは８０ｗｔ
％以上である粒度分布を有していることが好ましい。

キャリア芯材の超微粉除去の手法としては、篩分の後、
通常の風力分級機を用いることができ、より好ましくは
生産性がよく、分級点の変更が容易にできるＤＳ分級機
を用いることができる。

上記風力分級機を使用して、キャリア芯材の中心粒径の
１／１０以下の超微粉を全体量の２ｗｔ％以下、より好
ましくは１ｗｔ％以下に除去することが好ましい。

上記のようにして得られた超微粉を除去したキャリア芯
材を磁力選鉱し、次いで絶縁性樹脂により被覆する。

キャリア芯材コート用絶縁性樹脂としては、あらゆるも
のが使用できるが、特に低エネルギー表面を与えるもの
として次の様な弗素系、シリコン系樹脂等を使用するこ
とが好ましい。

・弗素樹脂；ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポ
リトリフルオロエチレン、ポリトリフルオルクロルエチ
レンのような／＼ローフルオロポリマー　ポリテトラフ
ルオロエチレン、ポリパーフルオルプロピレン、弗化ビ
ニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデ
ンとトリフルオロエチレンとへキサフルオロプロピレン
との共重合体、弗化ビニルと弗化ビニリデンとの共重合
体、弗化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとの共重
合体、弗化ビニリデンとへキサフルオロプロピレンとの
共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデン及
び非弗素化単量体のターポリマーのようなフルオロター
ポリマー等。

φシリコン樹脂；シリコーンワニス、アルキッド変性シ
リコーンワニス、エポキシ変性シリコン系樹脂、ポリエ
ステル変性シリコーンワニス、アクリル変性シリコン系
樹脂、ウレタン変性シリコン系樹脂、反応性シリコーン
樹脂等が使用でき、単独もしくは混合して使用できる。

この他、上記樹脂と組み合せる樹脂としては、次の様な
七ツマー類から成る樹脂がある。

スチレ、ン、Ｐ−クロルスチレン、ｐ−ジメチルアミノ
−スチレンなどのスチレン及びその置換体；アクリル酸
メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタク
リル酸ブチル、メタクリル酸Ｎ、Ｎジメチルアミノエチ
ルエステルなどのアクリル酸あるいはメタクリル酸のエ
ステル：Ｓ水マレイン酸のハーフエステル、ハーフアミ
ドあるいはジエステルイドビニルピリジン、トビニルイ
ミダゾールなどの含窒素ビニル；ビニルホルマール、ビ
ニルブチラールなどのビニルアセタール；塩化ビニル、
アクリロニトリル、酢酸ビニルなどのビニルモノマー；
塩化ビニリデンなどのビニリデンモノマー：エチレン、
プロピレンなとのオレフィンモノマーである。また、ポ
リエステル、ポリカーボネート、ポリスルホネート、ポ
リアミド、ポリウレタン、ポリウレア、エポキシ樹脂、
ロジン、変成ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、
脂肪酸族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、
メラミン樹脂、ポリフェニレンオキサイドのようなポリ
エーテル樹脂あるいはチオエーテル樹脂などの単独重合
体あるいは共重合体、もしくはこれらの混合物が使用で
きる。また、前記樹脂の共重合体は、グラフト共重合体
、ブロック共重合体のいずれの重合体でも使用可能であ
る本発明のキャリアのコーティング法としては、浸漬法
、スプレー法、流動化ベット法が好ましい、ここに用い
る有機溶剤としては、前記樹脂を溶解又は分散するもの
であれば任意であるが、良溶媒、貧溶媒の組み合せによ
る混合溶剤でも使用可能である。

コーティングの後、加熱乾燥及び硬化工程を経て製造さ
れる。

本発明のキャリアと組み合せて二成分現像剤として用い
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、通常電子写真法で使用されているいかなる帯電性ト
ナーも使用することができる。またトナーには、必要に
応じて他の添加剤（荷電制御剤、流動性付与剤等）を添
加することができる。

本発明のキャリアと組合せて二成分現像剤として用いら
れるトナーの結着樹脂としては、ポリスチレン、ポリｐ
−クロルスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン
及びその置換体の単量体；スチレン−ｐ−クロルスチレ
ン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン
−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリ
ン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、ス
チレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリ
ル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共
重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチ
レン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタク
リル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル−７ミノア
クリル系共重合体、スチレン−アミノアクリル系共重合
体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体
、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビ
ニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチル
エーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重
合体、スチレン−ブタジェン共重合体、スチレン−イソ
プレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデ
ン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン
−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合
体；ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレ
ート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン
、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリ
アミド、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリア
クリル酸樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族
又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パ
ラフィン、パラフィンワックスなどが、単独あるいは、
必要に応じて２種以上組み合せて使用できる。

上記トナーにおいては、任意の適当な顔料や染料が着色
剤として使用可能である０例えば、カーボンブラック、
鉄黒、フタロシアニンブルー、群青、キナクリドン、ベ
ンジジンエローなど公知の染顔料が用いられる。

また、荷電制御剤として、アミノ化合物、第４級アンモ
ニウム化合物および有機染料、特に塩基性染料とその塩
、ベンジルジメチル−ヘキサデシルアンモニウムクロラ
イド、デシル−トリメチルアンモニウムクロライド、ニ
グロシン塩基、ニグロシンヒドロクロライド、サフラニ
ンγ及びクリスタルバイオレット、合金上ノアゾ染料、
合金ジスアゾ染料、サリチル酸金属キレート等を添加し
ても良い。

上記したトナーの構成は、一般に行われている混合−粉
砕法によるトナーに用いてもよくまた、マイクロカプセ
ルトナーの壁材または、芯材あるいは、その両方に用い
ることも１能である。

［実施例］ 以下に本発明の実施例をもって説明するが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。

実施例ｌ Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｕｂ、　ＺｎＯを主成分とするフェライ
トキャリア芯材を造粒・乾燥後焼成した０次いで、解砕
−篩分し、中心粒径５０ＩＬｓであり中心粒径±１０隔
醜の粒径を持つ粒子が７０ｗｔ％以−Ｅとなるキャリア
芯材を得た。

得られた球状芯材粉体を走査型電子顕微鏡【こう （ＳＥＭ）で写真にとり観察し邂＝１中心粒径のｌ／１
０以下の細片（フェライトの超微粉）が多数存在してい
た。この超微粉は、キャリア全量の５．０ｗｔ％存在し
ていることが明らかとなった。

このキャリア芯材を、風力分級し、超微粉を０．８　ｗ
ｔ％まで除去を行った。風力分級後の球状芯材粉体をＳ
ＥＭで写真にとり観察したところ、フェライトの超微粉
は、実質的にほとんどみられなかった。

このキャリア芯材に、弗素系樹脂とアクリル系樹脂のモ
ル比５：５を、メチルエチルケトンに溶解したコーティ
ング溶液をスプレーし被覆することにより本発明のキャ
リアを製造した。

この本発明のキャリアをポリエステル樹脂、フタロシア
ニン系顔料、低分子量ポリプロピレン、電荷制御剤より
成る平均粒径１０〜２０終■のシリカ外添した負帯電性
トナーと混合して現像剤を作り画出しを行った。

その結果、得られたコピー画像は、いずれもカブリのな
い又、キャリア付着のない優れた画質を有した。

また、この現像剤は帯電量の変動もなく、この点からも
優れた現像剤であることがわかった。

実施例２ キャリアの製造安定性を調べるために実施例１と同様な
キャリアを数バッチ作製し同様な評価を行った。

その結果、このキャリアの製造による物性のフレは、は
とんどなくなり、実施例１同様良好な画像が得られるこ
とが明らかとなった。

特にキャリアの抵抗値の安定化、トナーに対するトリポ
の付与能の安定化を図れた。マグネットブラシ法による
キャリア電流値の測定（５００Ｖ負荷による電圧降下よ
り算出（第１図参照））を行った結果１６〜２ＡＩＬＡ
の範囲にすべてのキャリアの電流値が存在した（表−１
参照）。

比較例１ 超微粉（キャリア芯材のかけら）を風力分級によって除
去しないことを除いては実施例１に従い比較検討を行っ
た。

その結果、得られた画像は、キャリア付着の発生するも
のとなった。

現像剤の帯電量も面出耐久前後で差を生じ不安定なもの
となった。

比較例２ と同様なキャリアを数バッチ作成し同様な評価を行った
。

その結果、このキャリアの製造（超微粉の除去なし）に
よる物性のフレは大きく、得られる画像評価も、変動が
大きかった。

特にキャリアの抵抗値の減少方向への変動が大きく、キ
ャリア製造に安定性を欠く結果となった。

実施例２と同様キャリアの電流値を測定したところ２５
〜ｅｏｐａとかなりのフレがあり、電流値は増加するす
なわち、抵抗値は減少する傾向が測定され、これよりキ
ャリアコートが均一性に欠けることが示唆された（表−
１参照）。

（以下余白） 表−！ 本キャリアは実施例１にある中心粒径５０ｐｍの芯材に
弗素／アクリル樹脂＝５１５をコーティングしたものを
３０ｋｇスケールでＩ　Ｌｏｔ、とじ製造した。

ここで本発明におけるマグネットブラシ法によるキャリ
ア電流値の測定法を図面を用いて詳述する。

ｗＩＪ１図がマグネットブラシ法によるキャリア電流値
の測定法の回路図であるが、磁気スリーブ１にキャリア
のマグネットブラシを作り、アルミドラム２の間隔を１
ｍｍとし、第１図の回路にｓｏｏ　ｖの電圧を印加する
。このとき図のＩＭΩの抵抗を含む回路にかかる電圧を
電圧計３により測定し。

このときの電圧降下より電流値を算出する。

次に本発明におけるトナーのキャリアに対する摩擦帯電
量の測定法を図面を用いて詳述する。

第２図が摩擦帯電量測定装置の説明図である。

底に５００メツシユ（キャリア粒子の通過しない大きさ
に適宜変更可能）の導電性スクリーン３のある金属製の
測定容器２に摩擦帯電量を測定し７ようとする現像剤担
持体上の磁気ブラシ（トナーと磁性粒子の混合物）を入
れ金属製のフタ４をする。

このときの測定容器２全体の重量を秤りＷ＋　（ｇ）と
する０次に、吸引機１（測定容器２と接する部分は少な
くとも絶縁体）において、吸引ロアから吸引し風量調節
弁６を調整して真空計５の圧力を７０腸鳳Ｈ，とする、
この状態で充分（約１分間）吸引を行ないトナーを吸引
除去する。このときの電位計の電位をＶ（ボルト）とす
る、ここで８はコンデンサーであり容量をＣ（μＦ）と
する、また、吸引後の測定容器全体の重量を秤りＷ２（
ｇ）とする、この摩擦帯電量Ｑ（ｇｃ／ｇ）は下式の如
く計算される。

量測定装置の概略図である。

ただし、測定条件は２３℃、８５％Ｒ）Ｉとする。

［発明の効果］ 上記したように本発明によればキャリア芯材の超微粉を
風力分級によって除去した後、キャリア芯材表面を絶縁
性樹脂によりコーティングすることにより、コートは均
一化し、トナーに対する摩擦帯電特性に優れキャリア付
着、カブリを生じない静電像現像用キャリアが得られる
。

また本発明の製造法によればキャリア製造のＬｏｔ、ブ
レのない安定した品質の静電像現像用キャリアが容易か
つコストアップなしに得られる。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）鉄、ニッケル、フェライト等の強磁性体より成るキ
   ャリア芯材の超微粉を除去した後、絶縁性樹脂により芯
   材表面がコーティングされていることを特徴とする静電
   像現像用キャリア。 ２）キャリア芯材の中心粒径の１／１０以下の微粉及び
   超微粉を、全体量の２ｗｔ％以下に除去されていること
   を特徴とする請求項（１）に記載の静電像現像用キャリ
   ア。 ３）キャリア芯材の超微粉除去を風力分級により行なっ
   て、請求項（１）記載の静電像現像用キャリアを得るこ
   とを特徴とする静電像現像用キャリアの製造方法。 ４）キャリア芯材の超微粉除去を風力分級によって行い
   、キャリア芯材の中心粒径の１／１０以下の微粉及び超
   微粉を、全体量の２ｗｔ％以下に除去して請求項（１）
   記載の静電像現像用キャリアを得ることを特徴とする静
   電像現像用キャリアの製造方法。