JPH06148945A

JPH06148945A - バインダ型キャリヤ

Info

Publication number: JPH06148945A
Application number: JP4301402A
Authority: JP
Inventors: Takuya Kadota; 拓也門田; Shigeo Yabe; 成男矢部; Toyotsune Inoue; 豊常井上
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1992-11-11
Filing date: 1992-11-11
Publication date: 1994-05-27

Abstract

(57)【要約】【目的】透磁率センサ感度の増大によるトナー濃度の
ばらつきがなく、ドラム摺擦力の低減による画質の向上
を達成できるものを提供する。【構成】結着樹脂中に、酸化鉄からなるか、または酸
化鉄を主成分とする第１の磁性粉と、鉄粉からなる第２
の磁性粉とを含む。

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、静電印刷法等の画像形成装置において、帯電性のト
ナーとともに２成分系の現像剤を構成するバインダ型キ
ャリヤに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】キャリヤとトナーからなる２成分の現像
剤を使用する画像形成装置の現像部においては、まず現
像剤を攪拌混合してトナーを帯電させて、キャリヤ粒子
の周りにトナー付着させた後、磁石を内蔵した現像スリ
ーブの表面に、このキャリヤを磁気付着させて、該キャ
リヤからなる磁気ブラシを形成する。そして、この磁気
ブラシを、静電潜像が形成された感光体表面に接近また
は接触させて、磁気ブラシ中のトナーが静電潜像に静電
付着して、該静電潜像がトナー像に顕像化される。

【０００３】また、現像によりトナーが消費されると、
キャリヤとトナーの混合比率が低下する。トナー比率の
低下は画像濃度を低下させ、逆に上がると地肌汚れなど
の不具合を発生させる。この比率を一定にするために現
像によって消費された量を補給する必要がある。この方
法として、透磁率センサ方式があり、この方式は、現像
部の中で現像剤が流下する位置に、ホッパを設け現像剤
を共振回路のコイル内における磁界中に誘導通過させ
る。この磁界中に流れるキャリヤの量はトナーが多いと
少なくなり、逆にトナーが少ないとキャリヤの量は多く
なり、これにより、コイル内のインダクタンスが変化す
る。これを共振回路の周波数変化として捉えてトナー濃
度制御を行うものである。

【０００４】上記２成分系の現像剤を構成するキャリヤ
としては、フェライト粒子の表面を樹脂コートしたもの
が一般的に使用されている。このフェライトキャリヤ
は、強磁性を示すので、上記透磁率センサ感度には優
れ、トナー濃度を良好に制御することができる。しか
し、上記フェライトキャリヤは、画像形成装置に使用し
た場合、昨今の高画質化の要求に十分に対応できなくな
りつつあるのが現状である。

【０００５】即ち、フェライトキャリヤは、比較的重い
フェライト粒子を含有しているゆえ、磁気ブラシが現像
スリーブの回転時に生じる遠心力によって大きく伸び、
慣性力によって感光体の表面を傷つけたり、感光体の表
面に静電付着したトナーを掻き取ったり、またトナーの
付着位置をずらしたり等、ドラム摺擦力が大きいもので
ある。

【０００６】そこで、近時、上記フェライト粒子からな
るキャリヤの問題点を解消して、形成画像の高画質化を
図るべく、結着樹脂中にフェライト等の磁性材料からな
る磁性粉を分散させた軽量な、いわゆるバインダ型のキ
ャリヤについての研究、開発が盛んに行われている。こ
のバインダ型キャリヤは、スチレン−アクリル系樹脂等
の結着樹脂、フェライト粉末およびその他の添加剤を溶
融混練し、次いで粉砕し分級することで製造される。ま
た、結着樹脂を形成するラジカル重合性の単量体と、磁
性粉その他の添加剤とを含む液状のモノマー相を分散液
中に液滴状に分散させつつ加熱して、この単量体を重合
させる懸濁重合法や、スプレードライ法またはマイクロ
カプセル化法等その他の方法でも製造することができ
る。

【０００７】このバインダ型キャリヤは、フェライト粒
子より軽量なので、ドラム摺擦力が比較的小さく画質の
改善を図ることができる。一方、トナーが潜像に付着す
るに必要な帯電量の許容範囲が狭いためにトナーの飛散
あるいはトナーの背景部への付着等が生じのを防止する
ため、キャリヤが安定的な帯電性を有するように、結着
樹脂中に、マグネタイトやフェライト等の針状磁性粉お
よび粒状磁性粉を分散してなる乾式キャリヤが提案され
ている（特公平２−７０６２号公報）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記乾
式キャリヤでは、ドラム摺擦力の改善は見られるもの
の、磁性粉として主にマグネタイトが用いられているた
め透磁率センサ感度が悪く、トナー濃度のばらつきが大
きいという問題があった。そこで、本発明の目的は、透
磁率センサ感度にすぐれトナー濃度制御が良好なバイン
ダ型キャリヤを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】上記課題を解
決するための本発明のバインダ型キャリヤは、結着樹脂
中に、酸化鉄からなるか、または酸化鉄を主成分とする
第１の磁性粉と、鉄粉からなる第２の磁性粉とを含むこ
とを特徴とするものである。上記構成による本発明のバ
インダ型キャリヤによれば、結着樹脂中に、第１の磁性
粉と第２の磁性粉とを分散したものからなるので、重量
比にしてフェライトキャリヤよりも軽量であるため、フ
ェライトキャリヤのように磁気ブラシが現像スリーブの
遠心力によって大きく伸びることがないうえ、しかも軽
量ゆえに慣性力も小さく感光体の表面を傷つけたり、感
光体の表面に静電付着したトナーを掻き取ったり付着位
置をずらしたりしないという、ドラム摺擦力の小さいも
のとなる。従って、高画質化を実現することができる。

【００１０】また、第２の磁性粉として鉄粉が併用され
るので、透磁率センサ感度が良く、これにより、トナー
濃度制御が良好であるためトナー濃度のばらつきを少な
くすることができる。以下に本発明について説明する。
本発明のバインダ型キャリヤは、図１に示すように、結
着樹脂１中に、第１の磁性粉２と、第２の磁性粉３とが
分散されたものである。

【００１１】このバインダ型キャリヤは、結着樹脂１、
第１の磁性粉２、第２の磁性粉３およびその他の添加剤
を溶融混練して粉砕し分級する溶融混練法、また、結着
樹脂を形成するラジカル重合性の単量体と、第１および
第２の磁性粉と、その他の添加剤とを含む液状のモノマ
ー相を分散液中に液滴状に分散させつつ加熱して、単量
体を重合させる懸濁重合法、スプレードライ法またはマ
イクロカプセル化法等その他の方法にて製造することが
できる。

【００１２】結着樹脂としては、従来公知の種々の樹脂
を使用することができ、たとえば、ポリスチレン、クロ
ロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン
−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重
合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化
ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチ
レン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エス
テル共重合体（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−アクリル酸フェニル共重合体
等）、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−メタクリル酸フェニ
ル共重合体等）、スチレン−α−クロロアクリル酸メチ
ル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸
エステル共重合体等のスチレン系樹脂（スチレンまたは
スチレン置換体を含む単独重合体または共重合体）、ポ
リ塩化ビニル、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプ
ロピレン、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、ポリ
ビニルブチラール、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ロ
ジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹
脂、ポリエステル樹脂、アイオノマー樹脂、ポリウレタ
ン樹脂、シルコーン樹脂、ケトン樹脂、キシレン樹脂、
ポリアミド樹脂等があげられ、これらが単独で、または
２種以上混合して用いられる。中でも、スチレン系樹
脂、特にスチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合
体が好ましい。

【００１３】第１の磁性粉および第２の磁性粉として
は、これらの粒径または形状等については特に限定され
ないが、粒径としては、酸化鉄からなるか、または酸化
鉄を主成分とする第１の磁性粉が０．１〜１μｍ程度、
また、鉄粉からなる第２の磁性粉が０．２〜５μｍ程度
のものが好ましく、形状としては球状、針状または燐辺
状等種々の形状のものが使用できる。なお、粒径が上記
範囲を超えると、結着樹脂中での分散性、分散安定性が
不十分になり、均質な磁気特性を有するキャリヤが得ら
れなくなるおそれがある。

【００１４】鉄粉からなる第２の磁性粉の飽和磁化とし
ては、透磁率センサ感度を良好にするため１００〜２０
０emu/g 程度のものが好ましく使用される。また、第１
の磁性粉と第２の磁性粉との配合割合は、第１の磁性粉
１００重量部に対して第２の磁性粉２５〜４００重量
部、好ましくは１００〜２００重量部の割合で配合され
る。この割合が上記範囲を越えるとキャリヤの重量が増
し、ドラム摺擦力が大きくなるおそれがあり、逆に下回
ると透磁率センサ感度が低下するおそれがある。

【００１５】酸化鉄からなるか、または酸化鉄を主成分
とする第１の磁性粉としては、従来公知の種々のマグネ
タイトやフェライト等が使用され、フェライトとして
は、たとえば四三酸化鉄（Fe₃Ｏ₄）、三二酸化鉄（γ
−Fe₂Ｏ₃）、酸化鉄亜鉛（ZnFe₂Ｏ₄）、酸化鉄イッ
トリウム（Ｙ₃Fe₅Ｏ₁₂）、酸化鉄カドミウム（CdFe₂
Ｏ₄）、酸化鉄ガドリニウム（Gd₃Fe₅Ｏ₄）、酸化鉄
銅（CuFe₂Ｏ₄）、酸化鉄鉛（PbFe₁₂Ｏ₁₉）、酸化鉄ネ
オジム（NdFeＯ₃）、酸化鉄バリウム（BaFe₁₂Ｏ ₁₉）、
酸化鉄マグネシウム（MgFe₂Ｏ₄）、酸化鉄マンガン
（MnFe₂Ｏ₄）、酸化鉄ランタン（LaFeＯ₃）等があげ
られる。

【００１６】そして、第１の磁性粉および第２の磁性粉
の結着樹脂への配合割合は、好ましくは、結着樹脂１０
０重量部に対して２００〜１０００重量部の割合で配合
される。また、磁性材料として、第１の磁性粉および第
２の磁性粉に加えて強磁性を示す金属やその合金、ある
いは適当に熱処理することによって強磁性を示す合金
等、現在知られているあらゆる種類のものの粉末を少量
添加することもできる。強磁性を示す金属としては、コ
バルト、ニッケル等があげられ、また熱処理によって強
磁性を示す合金としては、たとえばマンガン−銅−アル
ミニウムや、マンガン−銅−錫などの、マンガンと銅を
含有するホイスラー合金等があげられる。

【００１７】これら磁性材料の配合割合は、好ましく
は、第１の磁性粉および第２の磁性粉１００重量部に対
して５〜２０重量部の割合で使用される。また、その他
の添加剤として、適宜、電荷制御剤やオフセット防止剤
（離型剤）等の添加剤を配合することができる。電荷制
御剤は、帯電極性によって、正電荷制御用と負電荷制御
用の２種の電荷制御剤がある。

【００１８】正電荷制御用の電荷制御剤としては、塩基
性窒素原子を有する有機化合物、例えば塩基性染料、ア
ミノピリン、ピリミジン化合物、多核ポリアミノ化合
物、アミノシラン類またはニグロシンベース（CI5045）
等や、上記各化合物で表面処理された充填剤等があげら
れる。負電荷制御用の電荷制御剤としては、オイルブラ
ック（CI26150 ）、ボントロンＳ、スピロンブラック等
の油溶性染料；スチレン−スチレンスルホン酸共重合体
等の電荷制御性樹脂；カルボキシ基を含有する化合物
（例えばアルキルサリチル酸金属キレート等）、金属錯
塩染料、脂肪酸金属石鹸、樹脂酸石鹸、ナフテン酸金属
塩等があげられる。

【００１９】電荷制御剤は、結着樹脂１００重量部に対
して０．１〜１０重量部、好ましくは０．５〜８重量部
の割合で使用される。オフセット防止剤はキャリヤの凝
集を防止するためのもので、脂肪族系炭化水素、脂肪族
金属塩類、高級脂肪酸類、脂肪酸エステル類もしくはそ
の部分ケン化物、シリコーンオイル、各種ワックス等が
あげられる。中でも、重量平均分子量が１０００〜１０
０００程度の脂肪族系炭化水素が好ましい。具体的に
は、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン、
パラフィンワックス、炭素原子数４以上のオレフィン単
位からなる低分子量のオレフィン重合体、シリコーンオ
イル等の１種または２種以上の組み合わせが適当であ
る。

【００２０】オフセット防止剤は、結着樹脂１００重量
部に対して０．１〜１０重量部、好ましくは０．５〜８
重量部の割合で使用される。本発明のキャリヤは、上記
各成分を、ヘンシェルミキサー、乾式ブレンダー、ボー
ルミル等によって均質に予備混練し、あるいは直接一軸
または二軸の押出混練機等を用いて溶融混練した後、粉
砕分級することで製造される。

【００２１】なお、溶融混練時の温度は、結着樹脂の種
類によって、適宜設定されるが、８０〜３００℃、好ま
しくは１００〜２５０℃の温度に設定される。得られた
キャリヤの粒径は、２０〜４００μｍ、好ましくは３０
〜２００μｍ、より好ましくは５０〜１２０μｍに形成
される。懸濁重合法による場合に使用されるラジカル重
合性の単量体としては、例えば、モノビニル芳香族、ア
クリル系、ビニルエステル系、ビニルエーテル系、ジオ
レフィン系、モノオレフィン系、ハロゲン化オレフィン
系、ポリビニル系等、その他従来公知の単量体を使用す
ることができる。

【００２２】上記単量体の重合開始剤としては、分散媒
に不溶で、かつ単量体との相溶性のあるものが好まし
く、たとえばアゾビスイソブチロニトリル、２，２′−
アゾビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，
２′−アゾビス−（４−メトキシ−２，４−ジメチルバ
レロニトリル）、２，２′−アゾビス−（２−シクロプ
ロピルプロピオニトリル）、２，２′−アゾビス−（２
−メチルプロピオニトリル）、２，２′−アゾビス−
（２−メチルブチロニトリル）、１，１′−アゾビス−
（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）、２−フェニ
ルアゾ−４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリ
ル、ジメチル−２，２′−アゾビス（２−メチルプロピ
オネート）等のアゾ化合物；クメンヒドロペルオキシ
ド、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、ジクミルペルオキ
シド、ジ−ｔ−ブチルペルオキシド、過酸化ベンゾイ
ル、過酸化ラウロイル等の過酸化物が使用できるほか、
紫外線や可視光線の照射による重合を行う場合には、従
来公知の光重合開始剤を使用することもできる。これら
は単独で使用される他、２種以上を併用することもでき
る。

【００２３】重合開始剤の使用量は、単量体１００重量
部に対して０．００１〜１０重量部、好ましくは０．０
１〜６重量部の範囲である。なおγ線、加速電子線等を
用いて重合を開始させることも可能であり、この場合に
は重合開始剤を使用しなくてもよい。また、紫外線と各
種光増感剤とを組合せて重合を開始してもよい。上記各
成分からなるモノマー相が分散される分散媒としては、
ビニル単量体等の原料成分および重合後のキャリヤを全
く溶解しないか、あるいは殆ど溶解せず、しかも不活性
な溶媒が使用される。好適な分散媒としては、たとえば
水または水系の溶媒などがあげられる。

【００２４】良好な分散状態を得るため、上記分散媒に
は懸濁安定剤を配合するのが好ましい。懸濁安定剤とし
ては従来公知の種々の懸濁安定剤が使用できるが、懸濁
分散能力にすぐれている必要があり、また製造後のキャ
リヤの特性に影響を与えないためには、キャリヤから除
去しやすいものである必要があり、たとえばリン酸三カ
ルシウム等のリン酸カルシウム塩と、ドデシルベンゼン
スルホン酸ナトリウムとの組み合わせ等があげられる。

【００２５】懸濁重合法によれば、モノマー相中に含ま
れる各成分はいずれも低分子量であるためモノマー相は
低粘度で、分散媒中に液滴状に分散させるのが容易であ
る。したがって、粒度分布がきわめて狭い、粒径の揃っ
たキャリヤを製造することができる。また、第１の磁性
粉および第２の磁性粉は、再凝集し難いので、生成され
たキャリヤ中にほぼ均一に分散されており、キャリヤは
磁気特性にすぐれたものとなる。さらに、上記第１およ
び第２の磁性粉と結着樹脂とが一体化するため、両者の
界面から割れが発生したり、磁性粉がキャリヤから脱落
したりするおそれがなく、製造されたキャリヤは、耐久
性にすぐれたものとなる。しかも、上記反応過程では、
キャリヤの物性を低下させる低分子量の重合体や未反応
の成分などは殆ど生成しないので、キャリヤは、耐熱
性、耐摩耗性等にすぐれるとともに、硬くかつ割れにく
いものとなる。

【００２６】なお、本発明のバインダ型キャリヤは、ス
プレードライ法やマイクロカプセル法等にて製造するこ
とができ、その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種
々の設計変更を施すことが可能である。

【００２７】

【実施例】以下に本発明を、実施例、比較例に基づいて
説明する。実施例１結着樹脂としてスチレン−アクリル系共重合体（重量平
均分子量：約１０万、ガラス転移点：８０℃）１００重
量部と、第１の磁性粉としてマグネタイト粉（チタン工
業社製の型番ＢＬ−１００、飽和磁化：８５emu/g 、平
均粒径：０．３μｍ）１２５重量部および第２の磁性粉
として鉄粉（飽和磁化：１５０emu/g 、平均粒径：約２
μｍ）１２５重量部とを、ヘンシェルミキサーで混合
し、シリンダ温度１７０℃に設定した押出混練機により
溶融混練した。次いで、混練物をジェットミルにて微粉
砕した後、分級し、バインダ型キャリヤを作製した。

【００２８】得られたバインダ型キャリヤを、測定装置
（堀場製作所社製の型番ＬＡ−７００）を用いて粒径を
測定したところ、中心粒径が８０μｍであった。実施例２第１の磁性粉としてマグネタイト粉２００重量部および
第２の磁性粉として鉄粉５０重量部を配合した他は、実
施例１と同様にしてバインダ型キャリヤを作製した。

【００２９】得られたバインダ型キャリヤを、測定装置
（堀場製作所社製の型番ＬＡ−７００）を用いて粒径を
測定したところ、中心粒径が８０μｍであった。実施例３第１の磁性粉としてマグネタイト粉５０重量部および第
２の磁性粉として鉄粉２００重量部を配合した他は、実
施例１と同様にしてバインダ型キャリヤを作製した。

【００３０】得られたバインダ型キャリヤを、測定装置
（堀場製作所社製の型番ＬＡ−７００）を用いて粒径を
測定したところ、中心粒径が８０μｍであった。実施例４第１の磁性粉としてマグネタイト粉１００重量部および
第２の磁性粉として鉄粉１００重量部を配合した他は、
実施例１と同様にしてバインダ型キャリヤを作製した。

【００３１】得られたバインダ型キャリヤを、測定装置
（堀場製作所社製の型番ＬＡ−７００）を用いて粒径を
測定したところ、中心粒径が８０μｍであった。実施例５第１の磁性粉としてマグネタイト粉５００重量部および
第２の磁性粉として鉄粉５００重量部を配合した他は、
実施例１と同様にしてバインダ型キャリヤを作製した。

【００３２】得られたバインダ型キャリヤを、測定装置
（堀場製作所社製の型番ＬＡ−７００）を用いて粒径を
測定したところ、中心粒径が８０μｍであった。比較例第１および第２の磁性粉としてマグネタイト粉２５０重
量部を用いた他は、実施例と同様にしてバインダ型キャ
リヤを作製した。

【００３３】上記各実施例、比較例について以下の各試
験を行い、特性を評価した。実用試験実施例および比較例で製造したバインダ型キャリヤを、
平均粒径１０μｍのトナー〔三田工業（株）製のＤＣ４
５８５用〕を用いてトナー濃度６％で現像化を行い三田
工業（株）製の普通紙複写機（型番ＤＣ４５８５）を用
いて、１万枚連続コピーを実施し、以下の各測定を行っ
て、特性を評価した。

【００３４】トナー濃度のばらつき測定千枚ごとにトナー濃度をカーボンアナライザーを用いて
測定を行った。これらの測定結果を表１に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１より、第１およい第２の磁性粉として
マグネタイト粉を用いた比較例のバインダ型キャリヤ
は、トナー濃度のばらつきが大きく透磁率センサ感度に
劣るのに対し、第１の磁性粉としてマグネタイト粉およ
び第２の磁性粉として鉄粉とからなる実施例１〜５のバ
インダ型キャリヤは、トナー濃度のばらつきが小さく透
磁率センサ感度に優れていることが判った。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明にのバインダ型キ
ャリヤによれば、結着樹脂中に、酸化鉄からなるか、ま
たは酸化鉄を主成分とする第１の磁性粉と、鉄粉からな
る第２の磁性粉を含むので、透磁率センサ感度が良好で
ありトナー濃度のばらつきがなく、高画質化を可能にす
るものが得られる。加えて、高Ｉ．Ｄ．の維持、トナー
消費量および転写効率の向上を達成することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバインダ型キャリヤを示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１結着樹脂２第１の磁性粉３第２の磁性粉

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結着樹脂中に、酸化鉄からなるか、または
酸化鉄を主成分とする第１の磁性粉と、鉄粉とからなる
第２の磁性粉とを含むことを特徴とするバインダ型キャ
リヤ。