JPH05297642A - 電子写真用キャリア - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子写真法等において静電潜像を現像するた
めに用いられる電子写真用キャリアに関し、キャリアコ
ア材との密着性に優れる被覆層を形成し、長期に亘りキ
ャリアの適性な電気特性と帯電特性を維持することを目
的とする。 【構成】 コア材に樹脂をコーティングする電子写真用
キャリアにおいて、コーティング用樹脂として、クロロ
トリフルオロエチレン−ヒドロキシアルキルアクリレー
ト共重合体を用いるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法等において
静電潜像を現像するために用いられる電子写真用キャリ
アに関する。従来、電子写真法としては米国特許第２２
９７６９１号などに記載された方式が周知である。これ
は、一般には光導電性絶縁体（フォトコンドラムなど）
を利用し、コロナ放電などにより該光導電性絶縁体上に
一様な静電荷を与え、様々な手段により該光導電性絶縁
体上に光像を照射することによって静電潜像を形成し、
次いで、該潜像をトナーと呼ばれる微粉末を用いて現像
可視化し、必要に応じて紙等にトナー画像を転写した
後、加圧、加熱、溶剤蒸気、光等の照射などの手段によ
り紙等の記録媒体上にトナー画像を定着させて複写物を
得るものである。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】これ
らの静電潜像を現像するためのトナーとしては、従来よ
り天然または合成高分子物質よりなるバインダ樹脂中に
カーボンブラックなどの着色剤を分散させたものを１〜
３０μｍ程度に微粉砕した粒子が用いられている。かか
るトナーは通常、トナー単体もしくは鉄粉、ガラスビー
ズなどの担体物資（キャリア）と混合され静電潜像の現
像に用いられる。キャリアとして鉄粉もしくは他の強磁
性体粒子を用いる場合、トナーとキャリアからなる現像
剤は現像装置内で混合撹拌されることにより摩擦帯電
し、さらに現像装置内のマグネットロールが回転するこ
とにより磁気ブラシを形成し、該マグネットロールが回
転することにより磁気ブラシが光導電性絶縁体上の潜像
部分に運ばれ、帯電したトナーのみが電気的吸引力によ
り潜像に付着することによって現像が行われる。現像
後、トナー濃度の低下した現像剤には、新たにトナーが
添加され、現像器内で混合撹拌され、一定のトナー濃度
を維持し、繰り返し使用される。

【０００３】ここで、トナーを構成するバインダ樹脂は
紙等への定着の過程においてすばやく溶融し、冷えて固
まった後においては良好な定着性を示す必要がある。こ
のようなトナー特性を得るために、溶融温度の低い低分
子量の、一般にオリゴマと称される高分子樹脂が広く用
いられている。しかし、トナーを構成するバインダ樹脂
の溶融温度を低くすると、トナーは軟質となり、現像装
置内でトナーとキャリアを混合撹拌する際にトナーとキ
ャリアの間に働く衝撃力によって、キャリア表面にトナ
ーフィルミングと呼ばれる現象が生じ、現像剤を長期間
使用するとキャリア表面はトナーの被覆によって完全に
被覆されてしまう。このように、トナーにより被覆され
たキャリアはトナーと混合撹拌しても摩擦帯電を起こさ
ず、現像能力をまったく失ってしまい、現像剤の交換が
必要となる。

【０００４】現像剤の交換を頻繁に行うことはランニン
グコストの上昇につながるため好ましくなく、これを防
止するためにキャリア表面をシリコーン樹脂やフッ素系
樹脂（例えば、テフロン樹脂）等の表面エネルギの低い
樹脂で被覆することにより、キャリア表面へのトナーの
粘着を防止し、現像剤の交換周期を延ばすことが提案さ
れている。しかし、キャリアの被覆樹脂としてこのよう
な表面エネルギの低い樹脂を用いると、樹脂の有する非
粘着性のため、キャリア表面に対するトナーの粘着はあ
る程度防止することができるものの、逆に、非粘着性の
ゆえに、これらの樹脂はキャリアコア材に対する密着性
が悪く、長期に渡り現像剤を使用していると、混合撹拌
の衝撃力によりキャリアコア材から被覆樹脂が剥離して
しまい、この結果、キャリアの有する適性な電気特性、
帯電特性に変化をきたし、良好な現像能力が維持できな
くなるという問題が生じる。

【０００５】さらに、このような表面エネルギの低い樹
脂の内、マイナスに強く帯電し易いことから、トナーに
対してプラスの帯電付与を行うキャリアの被覆樹脂とし
て多用されているテフロン等のフッ素系樹脂では、キャ
リアコア材に樹脂をコート後、樹脂の融点である３００
〜４００℃という非常に高い温度に加熱し、キャリアコ
ア材に樹脂を融着させる工程が必要となり、多くの熱エ
ネルギが必要となることから製造コストが高くなり、ま
た、キャリアの帯電付与特性がわずかな熱処理温度の違
いにより敏感に影響されるため、製造安定性に欠けると
いう欠点がある。

【０００６】本発明は、キャリアの被覆樹脂として少な
くてもクロロトリフルオロエチレン−ヒドロキシアルキ
ルアクリレート共重合体を用いることにより、キャリア
表面へのトナーの粘着を防止するとともに、混合撹拌に
伴う衝撃力により被覆樹脂層の磨耗を防止し、かつ、キ
ャリアコア材との密着性に優れる被覆層を形成し、長期
に亘りキャリアの適性な電気特性と帯電特性を維持する
長寿命な電子写真用キャリアを提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】従来、電子写真における
磁気ブラシ現像法において、キャリア基材（コア材）と
しては、鉄、フェライト等に代表される強磁性体の微粉
末（粒径２０〜２００μｍ）が常用されてきた。このよ
うな強磁性体を基材としてそのまま用いた場合、トナー
とキャリアを混合し現像剤として連続印刷すると、磁性
体の表面にトナーが粘着し、電気特性あるいは帯電特性
を変化させ易い。キャリア表面にトナーが粘り着くのを
防止するためには、例えば、キャリア基材表面に表面エ
ネルギの小さい、シリコーン樹脂やフッ素樹脂等をコー
ティングする方法が考えられる。一般的に、トナーに対
してシリコーン樹脂はプラスに帯電し易いため負帯電現
像剤用キャリアのコーティング樹脂として、フッ素樹脂
はマイナスに帯電し易いため正帯電現像剤用キャリアの
コーティング樹脂として用いられる。ここで、フッ素樹
脂は、例えば、テフロンに代表されるように表面エネル
ギが特に小さく、非粘着性が極めて高い。このため、正
帯電現像剤用キャリアのコーティング樹脂に用いられる
ことが多い。

【０００８】フッ素樹脂をキャリア基材表面に被覆する
方法としては、以下の３つの方法が考えられる。 （１）フッ素樹脂をコア材にコーティング後、フッ素樹
脂の融点である３００〜４００℃という非常に高い温度
で加熱することにより、基材に樹脂を融着させる方法。 （２）コア材表面に、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹
脂等をプライマとしてコーティングした後、フッ素樹脂
をコーティングする方法。 （３）コア材表面に、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹
脂等をバインダとしてフッ素樹脂とともにコーティング
する方法。

【０００９】（１）の方法を用いた場合、コーティング
工程の他にフッ素樹脂とキャリア基材の密着性を高める
ためにキュアリング工程が必要であるとともに、キュア
リング工程において多くの熱エネルギが必要となること
から製造コストが高くなる、また、熱処理温度の違いに
より帯電特性か変化し易いため製造安定性に欠けるとい
った問題点がある。

【００１０】（２），（３）の方法を用いた場合、フッ
素樹脂の融点まで加熱するとプライマ、バインダが熱分
解を起こすため、キュアリングの温度は通常３００℃以
下とする必要があり、この場合、フッ素樹脂はパウダの
ままでコーティングされており、現像器内における混合
撹拌に伴う衝撃力によりフッ素樹脂とプライマの間で剥
離を生じるため、長期に渡り適性な電気特性と帯電特性
を維持するキャリアを得ることができない。

【００１１】発明者らは検討の結果、フッ素樹脂をキャ
リア基材表面に被覆する方法として、２００℃以下でコ
ーティングすることができ、アクリル樹脂等のプライ
マ、バインダを使用しない場合においても、キャリアの
被覆樹脂として少なくともクロロトリフルオロエチレン
−ヒドロキシアルキルアクリレート共重合体を用いるこ
とにより、キャリア表面へのトナーの粘着を防止すると
ともに、混合撹拌に伴う衝撃力により被覆樹脂層の磨耗
を防止し、かつ、キャリアコア材との密着性に優れる被
覆層を形成し、長期に渡りキャリアの適性な電気特性と
帯電特性を維持する長寿命な正帯電現像剤用キャリアを
得ることができることを見いだし、本発明を成すに至っ
た。

【００１２】上記共重合体は、少なくともクロロトリフ
ルオロエチレンをモノマとして含み、ヒドロキシアルキ
ルアクリレートとフッ素化したヒドロキシアルキルアク
リレートのいずれかを単独または数種類用いて得られる
共重合体であり、以下の構造式で表される重合体であ
る。

【００１３】

【化２】

【００１４】上記ポリマを用いたコーティングキャリア
が正帯電現像剤用キャリアとして好ましい理由は、以下
の特徴を有するためである。第一に、上記ポリマは通常
のフッ素樹脂、例えば、テフロンに比較して、溶剤に対
する溶解性に極めて優れている。すなわち、ｎ−ヘキサ
ン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、
エタノール、メタノール、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢
酸ビニル、アセトン、ＭＥＫ、ＭＩＢＫ、シクロヘキサ
ノン、エチルセロソルブ、セロソルブアセテートなどの
汎用溶剤に溶解して使用することができる。このため、
上記ポリマを用いるとコーティング剤を溶液とすること
ができ、均一なコーティングを行うことができる。これ
に対して、一般的にフッ素樹脂として用いられているテ
フロンなどにおいては、コーティング樹脂が溶剤に溶け
ず、溶剤に分散した状態でコーティングされるため、均
一なコーティング膜を形成することができない。

【００１５】第二に、上記ポリマは通常のフッ素樹脂、
例えば、テフロンに比較して、キャリア基材に対する接
着性が良い。すなわち、テフロンなどはキャリア基材と
強固に接着するためには、例えば、コーティングした樹
脂を３００〜４００℃の高温下でキュアリングする工程
が必要となる。これに対して、上記ポリマを用いたキャ
リアでは、溶剤を除去するための２００℃程度の乾燥工
程のみで、十分な接着性を得ることができる。このた
め、製造コストを低く抑えることができる。

【００１６】第三に、上記ポリマは通常のフッ素樹脂を
コーティングする場合に必要なプライマ、例えば、アク
リル樹脂、エポキシ樹脂などを必要としない。このた
め、現像器内における混合撹拌に伴う過剰の衝撃力によ
り、樹脂が磨耗してもコート剤表面にプライマが露出す
ることがなく、コート剤表面は常に上記ポリマで覆われ
ている。このため、長期に渡り適性な帯電特性を維持す
る。

【００１７】上記ポリマのフッ素化率はトナーに対する
帯電付与能の大きさにより決定されるものである。経験
によると、上記ポリマのフッ素化率を５ｗｔ％以上６０
ｗｔ％以下とするが、好ましくは１５ｗｔ％以上とする
ことが望ましい。また、フッ素樹脂の含有量をコーティ
ングに用いる樹脂総量の２０ｗｔ％以上とする。本発明
に用いられるキャリア基材としては、電子写真法に用い
られる強磁性体粒子ならいずれでも良く、例えば、鉄
粉、フェライト、マグネタイトなどを用いることができ
る。

【００１８】本発明で用いるキャリアは、従来公知の方
法で製造できる。すなわち、フッ素樹脂および要すれば
帯電制御剤、導電性制御剤などを溶剤に溶かし、これと
キャリア基材とを混合し、例えば、ロータリドライ方式
によりコーティングすることができる。

【００１９】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明はこれによって限定されるものでは
ない。 実施例１ コーティング樹脂として以下の構造式のポリマ １５ｇ

【００２０】

【化３】

【００２１】をメチルエチルケトン３リットル中に溶解
し、コーティング剤を調製した。調製後のコーティング
剤を、平均粒径５０μｍの球状フェライト粉５ｋｇを入
れたポットに注ぎ、ロータリドライ法によるコーティン
グを行った。

【００２２】次に、コーティング後のフェライト粉を取
り出し、粒径１２０μｍ以上のものを除去してから、電
気炉で１５０℃、３０分間乾燥し、コーティングキャリ
アＡを得た。 実施例２ コーティング樹脂として実施例１で用いたポリマ１０ｇ
とテフロン微粉末（０．２μｍ）５ｇを用いることを除
いては、実施例１と同様にコーティングし、コーティン
グキャリアＢを得た。 比較例１ コーティング樹脂としてテフロン微粉末（０．２μｍ）
１５ｇをメチルエチルケトン３リットル中に溶解し、コ
ーティング剤を調製した。調製後のコーティング剤を、
平均粒径５０μｍの球状フェライト粉５ｋｇを入れたポ
ットに注ぎ、ロータリドライ法によるコーティングを行
った。

【００２３】次に、コーティング後のフェライト粉を取
り出し、粒径１２０μｍ以上のものを除去してから、電
気炉で３５０℃、３０分間加熱処理し、コーティングキ
ャリアＣを得た。試作したコーティングキャリア５重量
部と正帯電トナー（ポリエステル９０重量部、染料４重
量部、カーボン５重量部、ワックス１重量部からなる混
練物を５〜１５μｍに微粉砕したトナー）９５重量部を
用いて現像剤とした。各現像剤の帯電量を測定（ブロー
オフ粉体帯電量測定装置、東芝ケミカル製）した結果を
表１に示す。また、小型卓上レーザプリンタ（Ｍ３７２
２，富士通製）を用いて印字評価した。

【００２４】表１からわかるように、コーティングキャ
リアＡ，Ｂは長期に渡り安定した帯電特性を示し、５万
シート印字後においても印字品質に変化は見られなかっ
た。これに対して、コーティングキャリアＣは連続印刷
に伴い帯電低下しており、５０００ないし１万シートの
連続印字において背景部に地汚れを生じた。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、キャリアの被覆樹脂として、少なくともクロロトリ
フルオロエチレン−ヒドロキシアルキルアクリレート共
重合体を用いることにより、キャリア表面へのトナーの
粘着を防止するとともに、混合撹拌に伴う衝撃力により
被覆樹脂層の磨耗を防止し、かつ、キャリアコア材との
密着性に優れる被覆層を形成し、長期に亘りキャリアの
適性な電気特性と帯電特性を維持することができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コア材に樹脂をコーティングする電子写真
   用キャリアにおいて、 コーティング用樹脂として、分子主鎖中に少なくとも以
   下の構造式を有する樹脂を用いることを特徴とする電子
   写真用キャリア。 【化１】
2. 【請求項２】前記キャリアのフッ素の含有量が５〜６０
   ｗｔ％であることを特徴とする請求項１の電子写真用キ
   ャリア。
3. 【請求項３】前記コーティング用樹脂であるフッ素樹脂
   の含有量がコーティングに用いられる樹脂総量の２０ｗ
   ｔ％以上用いることを特徴とする請求項１の電子写真用
   キャリア。
4. 【請求項４】前記コーティング用樹脂であるフッ素樹脂
   のヒドロキシフルオロアルキルアクリレートが３個以上
   のフッ素化された炭素鎖を含むことを特徴とする請求項
   １の電子写真用キャリア。