JPH05181319A

JPH05181319A - 静電荷像現像用キャリア及びその製造方法

Info

Publication number: JPH05181319A
Application number: JP3346337A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Matsumura; 保雄松村; Masahiro Takagi; 正博高木; Tsutomu Kimura; 努木村
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1991-12-27
Publication date: 1993-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】現像画像へのキャリア付着による画像の荒れ
や抜けを防止し、キャリア付着による現像剤消費に伴う
画像のムラや画質の劣化を防止し、キャリア付着による
感光体の傷つけ、並びに、定着システムの損傷を防ぐこ
とを可能にした静電荷像現像用キャリア及びその製造方
法を提供しようとするものである。【構成】核体粒子と被覆用樹脂とを乾燥状態で混合、
被覆する静電荷像現像用キャリアに関し、印加電界１０
³〜１０⁴Ｖ／ｃｍの範囲で電気抵抗１０⁷Ωｃｍ以上
１０¹¹Ωｃｍ未満のフェライトを核体粒子として用いる
ことを特徴とする静電荷像現像用キャリア及びその製造
方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法、静電記録
法等により形成される静電潜像を二成分現像剤により現
像する際に用いられる静電荷像現像用キャリア及びその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法など静電潜像を経て画像情報
を可視化する方法は、現在様々の分野で利用されてい
る。電子写真法においては、帯電、露光工程により感光
体上に形成される静電潜像がトナーを含む現像剤により
現像されて、転写、定着工程を経て可視化される。現像
に用いられる現像剤にはトナーとキャリアからなる二成
分現像剤と、磁性トナーなどのようにトナー単独で用い
る一成分現像剤とがあるが、二成分現像剤は、キャリア
が現像剤の攪拌・搬送・帯電などの機能を分担し、現像
剤として機能分離されているため、制御性がよいなどの
特徴があり、現在広く用いられている。特に、樹脂被覆
を施したキャリアを用いる現像剤は、帯電制御性が優
れ、環境依存性、経時安定性の改善が比較的容易であ
る。

【０００３】また、現像方法としては、古くはカスケー
ド法などが用いられていたが、現在は現像剤搬送単体と
して磁気ロールを用いる磁気ブラシ法が主流である。二
成分現像剤を用いる磁気ブラシ現像法には、現像剤の帯
電劣化による画像濃度の低下、著しい背景部の汚れの発
生、画像へのキャリア付着による画像荒れ及びキャリア
の消費、さらにはそのことに伴う画像濃度ムラの発生な
どの問題がある。

【０００４】現像剤の帯電劣化の原因は、キャリア帯電
制御層の剥がれや破損、又は、トナー成分によるキャリ
ア表面の汚染または現像剤の消費によるものが多い。画
像へのキャリア付着メカニズムは、キャリアの抵抗が低
下することにより、画像部に誘導電荷が注入されてキャ
リアが付着するか、キャリアの帯電量の上限制御が不十
分であるために、現像後のキャリアの帯電量が過剰にな
り、エッジ部にキャリアが付着するものと考えられてい
る。キャリア付着が著しいときには、感光体又は定着ロ
ールに損傷が生ずることが多い。

【０００５】本発明は、上記の問題点を解消した静電荷
像現像用キャリア及びその製造方法を提供しようとする
ものであり、その目的は以下のとおりである。現像画像へのキャリア付着による画像の荒れや抜けを
防止すること。キャリア付着による現像剤消費に伴う画像のムラや画
質の劣化を防止すること。キャリア付着による感光体の傷つけ、並びに、定着シ
ステムの損傷を防ぐこと。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、核体粒子と被
覆用樹脂とを乾燥状態で混合、被覆してなる静電荷像現
像用キャリアにおいて、該核体粒子が印加電界１０³〜
１０⁴Ｖ／ｃｍの範囲において電気抵抗１０⁷Ωｃｍ以
上１０¹¹Ωｃｍ未満のフェライトであることを特徴とす
る静電荷像現像用キャリア、及び、核体粒子と被覆用樹
脂とを乾燥状態で混合した後、核体粒子を被覆する静電
荷像現像用キャリアの製造方法において、印加電界１０
³〜１０⁴Ｖ／ｃｍの範囲で電気抵抗１０⁷Ωｃｍ以上
１０¹¹Ωｃｍ未満のフェライトを核体粒子として用いる
ことを特徴とする静電荷像現像用キャリアの製造方法で
ある。

【０００７】

【作用】磁性核体粒子への樹脂被覆においては、樹脂と
核体粒子界面の密着性及び被覆の均一性を確保すること
が重要である。密着性が不良のときは、機械的応力によ
り容易に剥離され、核体粒子の露出部分にトナー汚染が
生ずる。また、樹脂被覆の均一性が失われたり、最初か
ら核体粒子に露出部分があるときには、トナー汚染はも
とより電気抵抗の低下による電荷注入性のキャリア付着
が発生し、また、温度や湿度などの環境の感化が帯電性
を大きく変動させる原因となる。特に、溶剤を使用しな
い樹脂被覆法でキャリアを製造する場合は、核体粒子と
樹脂とを十分に馴染ませることが難しいため改善が必要
であった。しかし、上記の樹脂剥離を防止するために機
械的強度を高めようとすると、必然的に被覆樹脂の分子
量又は軟化点が高くなる傾向があり、特に、溶剤を使用
しない熱軟化による被覆法では完全に均一な被覆を行う
ことが困難であった。その結果、不均一な樹脂被覆によ
る抵抗低下が生じてキャリア付着が発生し、また、初期
画質は問題なくても連続複写により被膜の剥離が進行し
たり、また、トナー濃度の低下によって現像剤の抵抗を
低下させ、上記の不都合を来たす場合が多い。

【０００８】そこで、本発明者等は、溶剤を使用しない
熱軟化による被覆法で帯電制御のために広範な樹脂選択
を可能にし、かつ若干の樹脂被覆の不均一性に影響され
ないようにするためには、特定の抵抗領域の核体粒子を
選択することが有効であることを見出した。但し、抵抗
低下を防ぐために極端に高抵抗の核体粒子を選択する
と、現像性が低下して高濃度のべた黒現像後の像濃度の
低下が著しくなる傾向がある。フェライト核体粒子にお
ける電気抵抗の最適領域を検討した結果、通常の現像コ
ントラスト電位の上下限に相当する１０³〜１０⁴Ｖ／
ｃｍの範囲において、電気抵抗が１０⁷Ωｃｍ以上１０
¹¹Ωｃｍ未満であることが必要であることを見出した。

【０００９】本発明に用いられる被覆用樹脂としては、
従来から一般に用いられている樹脂を使用することがで
き、例えば、負帯電キャリア用としてはフッ素含有樹脂
を主に用い、正帯電用キャリアとしてはアクリル系樹脂
を主として用いる。フッ素含有樹脂の例としては、フッ
化ビニリデン、テトラフロロエチレン、ヘキサフルオロ
プロピレン、モノクロロトリフロロエチレン、モノフロ
ロエチレン、トリフロロエチレンなどのビニル系フッ素
含有モノマーの単独重合体、または共重合体を挙げるこ
とができる。また、そのほかの樹脂の例としては、スチ
レン、クロルスチレン、メチルスチレン等のスチレン
類；メチルメタクリレート、メチルアクリレート、プロ
ピルアクリレート、ラウリルアクリレート、ラウリルメ
タクリレート、メタクリル酸、アクリル酸、ブチルメタ
クリレート、ブチルアクリレート、２─エチルヘキシル
アクリレート、エチルメタクリレートなどのα─メチレ
ン脂肪族モノカルボン酸類；アクリロニトリル、メタク
リロニトリル等のニトリル類；２─ビニルピリジン、４
─ビニルピリジン等のビニルピリジン類；ビニルエーテ
ル類；ビニルケトン類；エチレン、プロピレン、ブタジ
エン等のオレフィン類；メチルシリコーン、メチルフェ
ニルシリコーン等のシリコーン類などの単独重合体、ま
たは共重合体を使用することが可能である。また、ビス
フェノール、グリコールなどを含むポリエステル類を使
用することも可能である。被覆樹脂の配合量は、キャリ
アに対し、単独または併用樹脂との総量で０．３〜１０
重量％程度、好ましくは０．５〜３重量％が適当であ
る。

【００１０】本発明で使用するフェライト核体粒子は、
銅、マンガン、マグネシウム、ニッケル等の非鉄金属を
含有するもので、上記の抵抗条件を満たすものを使用す
る。その形状は球形でも、破砕などにより不定形化した
ものでもよく、その平均粒径は、通常２０〜２００μ程
度のものが使用される。

【００１１】フェライトの電気抵抗値を制御するために
は、２つの方法がある。１つの方法は、フェライトを構
成する金属酸化物の組成比を変化させる方法である。フ
ェライトに使用する酸化物としては、Ｆｅ₂Ｏ₃の他に
ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯ、ＬｉＯなど
が知られており、例えばＭｇＯの量を多くすることによ
り、抵抗値を上げることができ、ＣｕＯの量を多くする
ことにより、抵抗値を下げることができる。もう１つの
方法としては、フェライトに焼成する際の雰囲気中の酸
素／窒素の分圧比を変化させる方法である。酸素分圧を
下げることによって抵抗値を下げることができる。これ
らの方法を適宜組み合わせることにより、所望の抵抗値
に制御することができる。

【００１２】本発明のキャリアの製造方法としては、加
熱ニーダー、加熱型ヘンシェルミキサー、加熱型ＵＶミ
キサーなどを使用し、また、樹脂量などの配合比によっ
ては加熱型流動転動床、加熱型キルンなどを使用して、
上記成分を乾燥状態で混合した後、加熱して溶融し、核
体粒子を被覆する方法と、加熱溶融によらず衝撃力を加
えることにより樹脂被覆を行う機械的付着方法とがあ
る。

【００１３】本発明のキャリアは、トナーと混合して二
成分現像剤として用いられる。トナーは結着樹脂中に着
色剤等を分散させたものであり、トナーに使用する結着
樹脂としては、スチレン、パラクロロスチレン、α−メ
チルスチレン等のスチレン類；アクリル酸メチル、アク
リル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ラ
ウリル、アクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸
メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピ
ル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸２−エチルヘ
キシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル
類；アクリロニトリル、メタアクリロニトリル等のビニ
ルニトリル類；２−ビニルピリジン、４−ビニルピリジ
ン等のビニルピリジン類；ビニルメチルエーテル、ビニ
ルイソ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、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニ
ルケトン等のビニルケトン類；エチレン、プロピレン、
イソプレン、ブタジエン等の不飽和炭化水素類及びその
ハロゲン化物、クロロプレン等のハロゲン系不飽和炭化
水素などの単量体による重合体、これらの単量体を２種
以上組み合わせて得られる共重合体、及び、これらの混
合物、さらにはロジン変性フェノールホルマリン樹脂、
エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、
ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂等
の非ビニル縮合系樹脂あるいはこれらと前記ビニル系樹
脂との混合物を挙げることができる。

【００１４】トナーに用いる着色剤としては、カーボン
ブラック、ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオ
イルブルー、クロームイエロー、ウルトラマリンブル
ー、メチレンブルー、ローズベンガル、フタロシアニン
ブルー又はこれらの混合物を挙げることができる。着色
剤以外のトナー成分としては、サリチル酸金属塩、含金
属アゾ化合物、ニグロシンや４級アンモニウム塩等の荷
電制御剤、低分子量プロピレン、低分子量ポリエチレ
ン、ワックス等のオフセット防止剤などの公知の成分を
添加することができる。また、磁性トナーとして用いる
場合には、カーボンブラックの一部又は全量を磁性粉に
置き換えればよい。このような磁性粉としては、マグネ
タイト、フェライト、鉄粉、ニッケル等の公知のものを
用いることができる。さらに、シリカ、チタン、アルミ
ナ等の流動化剤、その中でも特に、一次粒径が５ｎｍ〜
３０ｎｍの疎水性シリカが好ましく、また、ポリスチレ
ン微粒子、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリフッ
化ビニリデン微粒子等のクリーニング助剤若しくは転写
助剤等の外添剤を用いることができる。本発明のトナー
は、バンバリーミキサー、ニーダーコーター、ＣＭミキ
サー、エクストルーダーなどを用いて、上記トナー材料
を混合し、溶融混練し、粉砕分級して、平均粒径が約３
０μｍ以下、特に３〜２０μｍの微粒子とすることが好
ましい。

【００１５】図１は、本発明を実施する現像装置の概略
構成図である。感光体ドラム１と表面にスリーブ３を備
えた磁気ロール２を対向して配置し、スリーブ３にはバ
イアス電源４を接続する。現像剤５は矢印の方向に回転
する磁気ロール２のスリーブ３表面に磁気的に吸引さ
れ、磁気ロール２に対向する感光体ドラム１に静電荷像
を形成する。なお、６は層規制部材である。

【００１６】図２は、比抵抗及び絶縁破壊電圧の測定方
法の説明図であり、測定試料７を厚みＨとして下部電極
８と上部電極９で挟持し、上方よりダイアルゲージ１０
で加圧しながら、測定試料７の電気抵抗を高電圧抵抗計
１１で測定する。

【００１７】

【実施例】（キャリアの製造）核体粒子：球形Ｃｕ−Ｍｇ−Ｚｎフェライト（ＴＤＫ製の表１及び表２記載の組成比及び抵抗を有するサンプルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ：平均粒径８０μｍ）１００重量部被覆樹脂：ビニリデンフルオライド−テトラフロロエチレン共重合体（ダイキン社製：微粉砕品）１．０重量部ポリメチルフェニルシリコーン（東レダウ社製）０．３重量部以上の組成の材料を入江商会製５Ｌニーダーで混合した
後、３０分で２００℃まで昇温させ、次いで、加熱を停
止してドラフト中で攪拌しながら５０分間冷却した。サ
ンプルを１４４μ及び４４μの篩で篩分してキャリアを
得た。このキャリアをＶブレンダーで下記のトナーとト
ナー重量濃度５％で混合して現像剤を得た。

【００１８】

【表１】

【００１９】（トナーの製造）スチレン−ｎブチルメタクリレート樹脂８８重量％ニグロシン（オリエント社製ボントロンＮ０４）２重量％カーボンブラック（キャボット社製ＢＰＬ）６重量％ポリプロピレンワックス（三洋化成社製）４重量％以上の材料をバンバリーミキサーで混練した後微粉砕
し、分級して平均粒径１１μのトナーを得た。

【００２０】（画質維持性試験）この現像剤を富士ゼロ
ックス社製のＦＸ５０３０改造機で画質維持性試験を行
い、その結果を表２に示した。なお、表２中、「高濃度
ベタ黒後文字」とは、高濃度のベタ黒原稿を複写した後
の文字の複写濃度を示す。表２より明らかなように、本
発明の電気抵抗値の範囲より部分的に低いサンプルＢの
現像剤は、初期画質（べた黒均一性、高濃度ベタ黒後の
文字濃度、背景部のかぶり）は良いものの、３万枚連続
コピー後の画質は、キャリア付着ムラによるべた黒不均
一性が認められ、かつ、帯電低下による背景部かぶりが
認められ、総合評価は低いものであった。また、本発明
の電気抵抗値の範囲より高いサンプルＤの現像剤は、初
期画質における高濃度べた黒後の文字濃度が低く、連続
コピーを得ることができず、総合評価を行うことができ
ないものであった。一方、本発明の実施例であるサンプ
ルＡ及びＣの現像剤は、いずれも初期画質及び連続コピ
ー画質ともに問題がなく良好なコピーを得ることができ
た。特に、サンプルＣ現像剤は、連続２０万枚まで全く
問題がなかった。

【００２１】

【表２】

【００２２】

【発明の効果】本発明は、溶剤を使用しない被覆法で製
造するキャリアにおいて、特定範囲の電気抵抗を有する
フェライトを核体粒子として使用することにより、べた
黒均一性、高濃度べた黒後の文字濃度及び背景かぶりな
どの初期画質及び連続コピー画質において、極めて良好
なコピーを得ることができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する現像装置の概略構成図であ
る。

【図２】核体粒子の比抵抗及び絶縁破壊電圧の測定方法
の説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】核体粒子と被覆用樹脂とを乾燥状態で混
合、被覆してなる静電荷像現像用キャリアにおいて、該
核体粒子が印加電界１０³〜１０⁴Ｖ／ｃｍの範囲にお
いて電気抵抗１０⁷Ωｃｍ以上１０¹¹Ωｃｍ未満のフェ
ライトであることを特徴とする静電荷像現像用キャリ
ア。
【請求項２】核体粒子と被覆用樹脂とを乾燥状態で混
合した後、核体粒子を被覆する静電荷像現像用キャリア
の製造方法において、印加電界１０³〜１０⁴Ｖ／ｃｍ
の範囲で電気抵抗１０⁷Ωｃｍ以上１０¹¹Ωｃｍ未満の
フェライトを核体粒子として用いることを特徴とする静
電荷像現像用キャリアの製造方法。