JPH0365963A - コーティングキャリア - 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、静電印刷法等に用
いられる現像剤を構成するキャリアに関し、詳しくは、
芯材粒子の表面に樹脂コーティング層を有してなるコー
ティングキャリアに関する。

〔従来の技術〕

電子写真法等に用いられる現像剤としては、トナーとキ
ャリアとからなる二成分系現像剤が知られているが、斯
かるキャリアにお°いては、耐久性等の向上を図る観点
から、芯材粒子の表面に樹脂コーティング層を設けるこ
とが行われている。

コーティング層の樹脂としては、シリコーン樹脂が、表
面エネルギーが低くてトナー物質の付着を有効に肪止し
得る点から好ましい。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、シリコーン樹脂によるコーティング層は膜強度
が弱く、繰り返して使用に供するとコーティング層が早
期に摩耗して芯材粒子の表面が露出するようになり、こ
のためキャリアの性能が芯材粒子の表面特性に支配され
、十分な耐久性が得られない問題がある。

しかるに、シリコーン樹脂の低表面エネルギー特性が良
好に発揮され、しかもコーティング層の膜強度を高めて
、耐久性の向上を図るためには、コーティング層にシリ
コーン樹脂微粒子を含有させる技術が有効である（特願
昭６３−１９７４６３号明細書参照）。

しかし、本発明者らの研究によると、上記技術において
も新たな問題のあることが判明した。すなわち、シリコ
ーン樹脂微粒子は低表面エネルギ−を有していて優れた
特性を発揮するものの、それ自身は負に摩擦帯電されや
すい傾向を有しているため、トナーを好適な範囲で負に
摩擦帯電させることができず、良好な正帯電性のコーテ
ィングキャリアを得ることが困難である。

一方、トナーに荷電制御性を付与して仮にトナーの負帯
電性を高めたとしても、コーティング層に存在するシリ
コーン樹脂微粒子により負電荷が発生されやすく、この
ため現像領域においてはトナーとともにキャリアが感光
体の表面に付着するいわゆるキャリア付着の問題が生ず
る。

本発明は以上の如き事情に基づいてなされたものであっ
て、その目的は、シリコーン樹脂による低表面エネルギ
ー特性が長期間にわたり安定に発揮され、しかも安定し
た正の摩擦帯電性を有するコーティングキャリアを提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明においては、芯材粒子
の表面に樹脂コーティング層を有してなるコーティング
キャリアにおいて、前記樹脂コーティング層は、アミノ
シランで表面処理されたンリコーン樹ｌｌ＆微粒子を含
有してなる構成を採用する。

すなわち、本発明は、樹脂コーティング層をシリコーン
樹脂のみにより構成するのではなくて大きな膜強度が得
られる好適な樹脂（以下「コーティング用樹脂」という
。〉を選択してこのコーティング用樹脂により樹脂コー
ティング層を形成する際に、当該樹脂とともにあらかじ
めアミノシランで表面処理されたシリコーン樹脂微粒子
を用いてこれを樹脂コーティング層に含有させ、これに
より膜強度の高い樹脂コーティング層を得るとともに、
シリコーン樹脂の低表面エネルギー特性が十分に発揮さ
れるようにし、かつアミノシランによる正の摩擦帯電性
が良好に発揮されるようにしたものである。

このように本発明のコーティングキャリアが良好な正の
摩擦帯電性を有するので、これとトナーとを混合して得
られる現像剤においては、トナーとキャリアとの摩擦に
よりトナーに好適な負電荷を付与することが可能となり
、またキャリア付着の問題も解消される。

樹脂コーティング層に含有されるアミノシランで表面処
理されたシリコーン樹脂微粒子は、例えば下記構造式（
ａ）で示されるジオルガノシロキサンおよび／または下
記構造式（ｂ）で示されるオルガノシルセスキオキサン
を基本構成単位とする樹脂微粒子の表面をアミノシラン
で表面処理することにより得られる。

構造式（ａ） 構造式わ） （Ｒは、主に、ＣＨ３、Ｃ−Ｈ５ＳＣ，、Ｈ２Ｎ−１で
ある。） 表面処理前のシリコーン樹脂微粒子においては、コーテ
ィングキャリアに適正な硬度および耐摩耗性を付与する
観点からオルガノシルセスキオキサン単位の割合が７０
モル％以上であることが好ましい。

ジオルガノシロキサンおよび／またはオルガノシルセス
キオキサン単位で構成されるシリコーン樹脂微粒子は強
い負帯電性を示すが、これをアミノシランで表面処理す
ることにより正帯電性へ移行させることができる。これ
は、粉体の帯電発生因子が、表面官能基の量、電子状態
、結合のイオン性、表面の酸性・塩基性にあるといわれ
るように、塩基性のアミノ基が粒子表面を改質し帯電特
性の変化に寄与しているからであると考えられる。

シリコーン樹脂微粒子をアミノシランで表面処理する際
のシリコーン樹脂微粒子に対するアミノシランの処理量
は、０．３〜５重量％が好ましい。

斯かる範囲にあれば、シリコーン樹脂微粒子を好適な正
の摩擦帯電性を有するものとすることができる。なお、
処理量が過小の場合はシリコーン樹脂微粒子の負帯電性
を改質することが困難となるおそれがある。一方、処理
量を過大にしても正の摩擦帯電性は飽和状態となるため
有効ではない。

斯かるアミノシランとしては、Ｎ−β（アミノエチル）
Ｔ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミ
ノエチル）Ｔ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン
、γ−３アミノプロピルトリエトキシシラン、β−アミ
ノニトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプ
ロピルトリメトキシシラン等のアミノシランカップリン
グ剤を用いることができる。これらは単独で用いてもよ
いし、２種以上のものを組合せて用いてもよい。

表面処理前のシリコーン樹脂微粒子の平均粒径は、最終
的に形成される樹脂コーティング層の厚さよりも小さい
ことが好ましい。

具体的には、樹脂コーティング層の厚さが通常３μ以下
であることから、表面処理前のシリコーン樹脂微粒子の
平均粒径は３μ層以下、特に０．０５〜０．５μが好ま
しい。シリコーン樹脂微粒子の平均粒径が過大の場合は
樹脂コーティング層から脱落するおそれがある。

アミノシランで表面処理されたシリコーン樹脂微粒子の
樹脂コーティング層における含有割合は、５〜５０重量
％が好ましく、特に２０〜４０重量％が好ましい。斯か
る範囲にあれば、シリコーン樹脂微粒子による低表面エ
ネルギー特性が効果的に発揮されて、トナー物質の付着
が生じにく（ていわゆるトナースペントによる現像剤の
劣化が十分に防止されるうえ、キャリアの十分な膜強度
が得られるため、膜摩耗、膜はがれによる現像剤の劣化
が十分に防止される。なお、この含有割合が過小の場合
はシリコーン樹脂微粒子による低表面エネルギー特性が
十分に発揮されないおそれがある。

方、過大の場合は膜強度が低下し、また正の摩擦帯電性
も低下するおそれがある。

芯材粒子としては、コーティングキャリアの芯材粒子と
して従来用いられているものを用いることができる。特
に、フェライト、マグネタイト等の磁性体粒子を好まし
く用いることができる。

芯材粒子の平均粒径（重量）は、キャリア付着を有効に
防止し、かつ繊細な画像の形成を可能にする観点から、
２０〜２００μ程度が好ましい。

アミノシランで表面処理されたシリコーン樹脂微粒子と
ともに樹脂コーティング層を構成する膜強度を高めるた
めに有効なコーティング用樹脂としては、芯材粒子との
接着性の良好な樹脂が好ましく、具体的には、スチレン
系樹脂、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体樹脂等
のスチレン−アクリル共重合体樹脂、ポリメタクリル酸
メチル等のアクリル系樹脂等を用いることができる。

次に、本発明のコーティングキャリアの製造例について
説明する。

製造例１　（湿式コーティング法） アミノシランで表面処理されたシリコーン樹脂微粒子を
有機溶媒中に超音波分散し、次いでこの分散液にコーテ
ィング用樹脂を溶解または分散して塗布液を調製する。

この塗布液を用いて塗布法により芯材粒子の表面に樹脂
コーティング層を形成し、コーティングキャリアを得る
。なお、超音波分散する工程は、コーティング用樹脂を
溶解または分散した後に遂行してもよい。

製造例２　（乾式コーティング法） 芯材粒子と、コーティング用樹脂の微粒子と、アミノシ
ランで表面処理されたシリコーン樹脂微粒子とを、例え
ば通常の混合撹拌装置等により混合撹拌して均一に混合
し、得られた混合物を例えば通常の回転翼型混合撹拌装
置を改良した装置等に入れて、この混合物に例えば５〜
３０分間にわたり繰り返して機械的衝撃力を付与するこ
とにより、芯材粒子の表面にアミノシランで表面処理さ
れたシリコーン樹脂微粒子を含有する樹脂コーティング
層を形成する。

なお、乾式コーティング法を適用する場合において、コ
ーティング用樹脂の微粒子の平均粒径は、芯材粒子の表
面に対する固着性を高める観点からＩＪＩ′ｍ以下が好
ましい。

第１図はこの乾式コーティング法に好適な装置の一例を
示し、混合撹拌槽１０の上蓋１１には、投入弁１３が設
置された原料投入口１２と、フィルター１４と、点検口
１５が設けられている。

投入弁１３を経て原料投入口１２から投入された粉体原
料は、モーター２２により駆動される水平方向回転体１
８の回転翼１８ａ、　１８ｂ、　１８ｃにより撹拌され
、これにより機械的衝撃力が付与される。この水平方向
回転体１８は、第２図に示すように、矢印方向に回転さ
れる中心部１８ｄと、この中心部１８ｄに関して対象的
な位置に設けられた３つの回転翼１８ａ、１８ｂ、１８
ｃとを備えてなり、これらの回転翼は、第３図および第
４図にも示すように、混合撹拌槽１０の底部１０ａから
斜め上方に角度θで立ち上がる斜面を有している。従っ
て、投入された粉体原料はこれらの回転翼により上方へ
かき上げられる。かき上げられた原料は、混合撹拌槽１
０の傾斜した上部内壁または下部内壁に衝突し、水平方
向回転体１８の回転翼１８ａ、　１８ｂ、　１８ｃの回
転範囲に落下する。一方、水平方向回転体１８の上部に
は垂直方向回転体１９が設けられていて、この垂直方向
回転体１９は２枚の回転翼よりなり、上下方向に回転し
て混合撹拌槽１０の内壁にはねかえされた原料と衝突す
る。この垂直方向回転体１９は、粉体原料の撹拌を促進
し、その凝集を防止する役割を果たす。

このようにして粉体原料は、水平方向回転体１８、垂直
方向回転体１９、混合撹拌槽１０の内壁との衝突、ある
いは原料同士の衝突を繰り返し、これにより機械的衝撃
力が付与されて、コーティング用樹脂の微粒子と、アミ
ノンランで表面処理されたシリコーン樹脂微粒子とが芯
材粒子の表面上に固着され、これらにより樹脂コーティ
ング層が懲戒される。このようにして得られたコーティ
ングキャリアは、排出弁２１を開き、製品排出口２０よ
り取り出される。

ジャケット１７は、例えば原料の撹拌時には加熱手段と
して機能し、原料の撹拌終了後には冷却手段として機能
するものであり、このジャケラ）１７により混合撹拌槽
１０の外壁がほぼ３／４の高さすなわち垂直方向回転体
１９が取り付けられている高さまで覆われている。品温
は、品温計１６によって測定される。

なお、垂直方向回転体１９は必要に応じて設けられるも
のであり、水平方向回転体１８のみを設けるようにして
もよい。

本発明のコーティングキャリアは、トナーと混合されて
二戊分県現像剤が構成されるが、混合割合はトナー濃度
が１〜ＩＯ重量％となる範囲が好ましい。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこ
れらの態様に限定されるものではない。

なお、以下において「部」は「重量部］を表す。

実施例１ （１）下記構造式（１）で示されるアミノシランを、そ
の濃度が３０重量％となる割合でキシレンに溶解して表
面処理液を調製した。

構造式（１） ％式％）５ 次に、下記構造式■で示される構成単位からなる平均粒
径０．３ｐのシリコーン樹脂微粒子の粉末をミキサーに
入れ、このシリコーン樹脂微粒子の粉末に対して２重量
％となるような割合で前記表面処理液を噴霧した後、こ
れらを撹拌しながら５時間にわたり溶剤であるキシレン
を除去するとともに、アミノシランによる表面処理を完
了させて、アミノシランで表面処理された平均粒径が０
．３ｐ層のシリコーン樹脂微粒子（以下「表面処理微粒
子Ａｌ」という。）の粉末を得た。

構造式■ （２）次に、重量平均粒径が８０μ謂の球状のフェライ
トからなる芯材粒子の粉末１０００部と、重量平均粒径
がＯ，ｂｚ＋＋のポリメチルメタクリレート（コーティ
ング用樹脂）からなる微粒子の粉末７部と、表面処理微
粒子Ａ１の粉末３部とを、第１図に示した構成の乾式コ
ーティング装置に投入し、常温下において、回転翼の周
速を１０ｍ／秒にして回転させて１５分間にわたり混合
攪拌した後、当該装置の混合撹拌槽を７０℃まで加温し
てさらに３０分間にわたり混合撹拌を行って、樹脂コー
ティング層の厚さが１ｐＭのコーティングキャリアを得
た。

実施例２ （１）下記構造式（２）で示されるアミノシランを、そ
の濃度が３０重量％となる割合でキシレンに溶解して表
面処理液を調製した。

構造式（２） ％式％） 次に、前記構造式■で示される構成単位からなる平均粒
径０．８μ贋のシリコーン樹脂微粒子の粉末をミキサー
に入れ、このシリコーン樹脂微粒子の粉末に対して１重
量％となるような割合で前記表面処理液を噴霧した後、
これらを撹拌しながら５時間にわたり溶剤であるキシレ
ンを除去するとともに、アミノシランによる表面処理を
完了させて、アミノシランで表面処理された平均粒径が
０．８／！Ｈのシリコーン樹脂微粒子（以下「表面処理
微粒子Ａ２Ｊという。〉の粉末を得た。

（２〉　次に、重量平均粒径が８０μの球状のフェライ
トからなる芯材粒子の粉末１０００部と、重量平均粒径
が０．１μ肩のポリメチルメタクリレート〈コーティン
グ用樹脂〉からなる微粒子の粉末６部と、表面処理微粒
子Ａ２の粉末６部とを、第１図に示した構成の乾式コー
ティング装置に投入し、実施例１と同様の条件で処理し
て、樹脂コーティング層の厚さが１．１μｍのコーティ
ングキャリアを得た。

実施例３ 実施例１で得られた表面処理微粒子Ａ２の粉末６ｇをア
セトン（有機溶媒）　４００　ｍに入れて、これをＩＯ
分間にわたり超音波分散した。

次いで、この分散液に、コーティング用樹脂であるメチ
ルメタクリレート−スチレン共重合体樹脂２４ｍｇを溶
解して塗布液を調製した。

この塗布液を用いて流動転勤コーティング装置により、
重量平均粒径が８Ｏｎの球状のフェライトからなる芯材
粒子の粉末２ｋｇの表面に厚さが１．４μ真の樹脂コー
ティング層を形成し、コーティングキャリアを得た。

比較例１ 重量平均粒径が８０ＡＩＨの球状のフェライトからなる
芯材粒子の粉末１０００部と、重量平均粒径が０．１ｐ
のポリメチルメタクリレート（コーティング用樹脂）か
らなる微粒子の粉末７部と、前記構造式■で示される構
成単位からなる平均粒径０．１ｐのシリコーン樹脂微粒
子の粉末３部とを、第１図に示した構成の乾式コーティ
ング装置に投入し、実施例１と同様の条件で処理して、
比較用のコーティングキャリアを得た。

比較例２ 前記構造式■で示される構成単位からなる平均粒径０．
３ｎのシリコーン樹脂微粒子の粉末６ｇをアセトン（有
機溶媒）　４００　ｍｌ！に入れて、これを１０分間に
わたり超音波分散した。

この分散液を用いたほかは実施例３と同様にして比較用
のコーティングキャリアを得た。

く現像剤の調製〉 以上の実施例および比較例で得、られたコーティングキ
ャリアのそれぞれと、電子写真複写機「Ｕ−Ｂｉｘ　６
０４０Ｊ　　（コニカ■製）用のトナーとを、トナー濃
度が５重量％となる割合で混合して、各二成分系現像剤
１乃至５を調製した。

〈摩擦帯電性〉 以上の現像剤ｌ乃至５のそれぞれについて、温度２０℃
、相対湿度６０％の環境下でトナーの摩擦帯電量を公知
のブローオフ法により測定した。拮果を第１表に示す。

第１表 この第１表から理解されるように、実施例１乃至３のコ
ーティングキャリアによれば、トナーを適正な範囲の帯
電量で負に摩擦帯電させることができる。

これに対して、比較例１および２のコーティングキャリ
アによれば、いずれもシリコーン樹脂微粒子が表面処理
されていないものであるため、本発明のコーティングキ
ャリアに比してトナーに付与できる摩擦帯電量が劣る。

く実写テスト〉 上記の現像剤１乃至５を用いて、電子写真複写機ｒＵ　
−Ｂｉｘ　６０４０Ｊ　　（ツー４Ｍ製）　ｌ：ヨｔｌ
）、Ｉ写画像を形成する実写テストを行い、下記の項目
について良否を調べた。結果を後記第２表に示す。

■カブリ 「サクラデンシトメーター」　（コニカ■製）を用いて
白地部分の相対濃度を測定した。評価は、相対濃度が０
．０５未満の場合を「○Ｊ、０．０５以上の場合をｒ　
Ｘ　Ｊとした。

■トナー飛散 複写機内を目視により観察し、トナー飛散がほとんど認
められない場合を「○」、トナー飛散が多く認められる
場合を「Ｘ」とした。

■感光体へのキャリア付着 感光体の表面を目視により観察し、当該感光体へのキャ
リア付着物の有無により判定した。評価は、キャリア付
着物がほとんど認められず良好である場合を「○」、キ
ャリア付着物が若干認められるが実用レベルにある場合
を「△」、付着物が多く認められ実用的には問題がある
場合を「×」とした。

■耐久性 「サクラデンシトメーター」　（コニカ■製）ヲ用いて
白地部分の相対濃度を測定し、ソリッド画像の相対濃度
が１．０以下になる時点の複写回数で評価した。

■トナースペント ブローオフ法により現像剤からトナーを取り除いて得ら
れたコーティングキャリアの表面を走査型電子顕微鏡で
観察し、当該キャリア表面にトナー物質の付着が認めら
れない場合を「○」、認められる場合を「×」とした。

この第２表から理解されるように、実施例１乃至３のコ
ーティングキャリアによれば、カブリ、トナー飛散、キ
ャリア付着、トナースペント等の不良を伴わずに、多数
回、にわたり安定した画像を形成することができる。

これに対して、比較例１および２のコーティングキャリ
アによれば、画像にカブリが発生し、また複写を繰り返
すことによりトナー飛散、キャリア付着、トナースペン
ト等の不良が発生しやすく、耐久性も劣る。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明のコーティングキャ
リアは、シリコーン樹脂の低表面エネルギー特性を長期
間にわたり安定に発揮することができ、しかも安定した
正の帯電性を有するのでトナーを好適な範囲で負に帯電
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は乾式コーティング装置の一例を示す概略図、第
２図は水平方向回転体の平面図、第３図は水平方向回転
体の正面図、第４図は水平方向回転体の拡大正面図であ
る。 １０・・・混合撹拌槽　　　　１０ａ・・・底部１１・
・・上蓋　　　　　　　１２・・・原料投入口１３・・
・投入弁　　　　　　１４・・・フィルター１５・・・
点検口　　　　　　１６・・・高温計１７・・・ジャケ
ット１８・・・水平方向回転体１８ａ、　１８ｂ、　１
８ｃｍ・・回転翼１８ｄ・・・中心部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）芯材粒子の表面に樹脂コーティング層を有してな
   るコーティングキャリアにおいて、 前記樹脂コーティング層は、アミノシランで表面処理さ
   れたシリコーン樹脂微粒子を含有してなることを特徴と
   するコーティングキャリア。