JPH06308777A

JPH06308777A - 静電荷像現像剤

Info

Publication number: JPH06308777A
Application number: JP5093270A
Authority: JP
Inventors: Akizo Shirase; 明三白勢; Michiaki Ishikawa; 美知昭石川; Keiko Ogawa; 景以子小川; Hiroyuki Takagiwa; 裕幸高際
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1993-04-20
Filing date: 1993-04-20
Publication date: 1994-11-04

Abstract

(57)【要約】【目的】画像転写性の向上、現像性の安定化、低温低
湿・高温高湿下の文字チリの防止、クリーニング不良の
防止、画像流れの防止、コーティングによるキャリア耐
久性の向上。【構成】少なくとも磁性粒子の表面をアクリル系重合
体で被覆したキャリアを用いた負帯電性現像剤に於い
て、該被覆層中に疎水化率20未満の親水性シリカを含有
するコーティングキャリアを用いた負帯電性現像剤。

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、静電写真
法、静電印刷法等に用いられる静電荷像現像用キャリア
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、現像剤の帯電量の環境依存性を改
善する試みは、特開昭59-228261号に見られるように、
例えば珪素樹脂でコートしたキャリアのごとくして疎水
化することで行われていた。この手段に於いては、たし
かにトナー側が比較的疎水性の場合には環境依存性は小
さくなる。しかし、近年のように特性改良のために無機
微粒子等を添加したトナーに於いては、トナー自身が水
分を吸着しやすくなり、環境によりその帯電序列が変化
するためキャリアの疎水化はむしろ逆に現像剤の帯電量
の環境差を大きくする結果となっている。

【０００３】帯電量の環境差が大きくなると、高湿条件
下では帯電量が低くなる結果、転写性が低下すると同時
に、熱ローラー定着プロセスに於いては、ローラーに進
入する際にその振動によりトナーが飛び散りいわゆる文
字チリという不良を引き起こす。また低湿条件下に於い
ては帯電量が高くなる結果、現像性の不足を生じると同
時に、熱ローラー定着プロセスにおいても、ローラー進
入時にローラーの持つ電荷とトナーとが反発し、文字チ
リを生じる事がある。

【０００４】一方、近年環境安全性の観点からオゾン排
出量の低減が図られるため、正帯電型の感光体、特に構
成物質としても安全性の高い正帯電性の有機感光体やア
モルファスシリコン感光体が好ましく用いられている。

【０００５】これらの感光体はオゾンや紙粉等により表
面が劣化し易い欠点を有しており、安定した性能を維持
するためには、表面に形成された劣化物を研磨する必要
がある。

【０００６】感光体に対する研磨効果を付与し、クリー
ニング不良、画像流れの防止を計る試みは、例えば特開
昭53-81127号に見られるように現像剤中に研磨剤を添加
する事で行われていた。この手段によれば感光体表面へ
の付着物を比較的有効に除去する事は可能となる。

【０００７】しかし、特に近年のように感光体の耐久性
向上のために表面硬度を高めた有機感光体やアモルファ
スシリコン感光体を使用した系等においては、感光体表
面を均一にかつ徐々に研磨するには至らない。このため
研磨力が不足して感光体表面に劣化物の層が形成され画
像流れが生じたり、不均一に研磨されて傷を発生する等
の不良を引き起こす結果となっている。

【０００８】一方、各種の性能改良を目的に、コーティ
ングキャリアの被覆樹脂層中に粒子を混合した例も幾つ
か開示されている。

【０００９】例えば、特開平1-191155号には、一次粒子
の平均粒径が20μｍ以下の無定形シリカと平均粒径が１
μｍ以下の導電性微粒子とを、混合使用する例が示され
ている。しかし、この発明の主目的は、コーティング樹
脂液中での導電性微粒子の分散安定性等にあり、その目
的達成には、無定形シリカの添加量は、樹脂に対して0.
01〜10重量％が良いとしている。

【００１０】更に、特開平3-111859号には、磁性体分散
型キャリアコアの表面に樹脂と親水性無機粒子を含有す
る被覆材を、コーティングする技術が開示されている。

【００１１】この発明目的は、磁性体粒子を樹脂中に分
散せしめた、いわゆるマイクロトーニングキャリアの特
性改良にある。従って、無機粒子の粒径はコーティング
層厚とあまり変わらないものを想定しており、明細書中
の記載から、0.1〜2.0μｍ程度である。

【００１２】また、特開昭59-188659号のごとく、金属
錯体を樹脂中に含有させたコーティングキャリアもある
が、いずれもその発明目的が異なるため構成的にも本発
明を示呪するものはない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】トナーに特性改良のた
めに無機微粒子等の外部添加剤を加えた場合に於いて
も、帯電量の環境依存性が小さく、現像性、転写性が良
好で、硬度が高く耐久性の良い有機感光体、もしくはア
モルファスシリコン感光体を用いた場合に於いても画像
流れ、クリーニング不良の生じない現像剤を提供するこ
とにある。

【００１４】また熱ローラー定着プロセスにおいても文
字チリを生じず、耐久性の高い現像剤を提供することに
ある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の課題解決は、少
なくとも磁性粒子の表面をアクリル系重合体で被覆した
キャリアを用い、該被覆層中に疎水化率20未満の親水性
シリカを含有するコーティングキャリアを用いた負帯電
性現像剤によって達成される。

【００１６】ここにおいて、アクリル系重合体とは、以
下に挙げるモノマーの重合体または共重合体を示す。

【００１７】アクリル酸およびメタクリル酸のアルキル
アルコール、ハロゲン化アルキルアルコール、アルコキ
シアルキルアルコール、アラルキルアルコール、アルケ
ニルアルコール等とのエステル化物。

【００１８】また、上記モノマーと共重合可能なモノマ
ーとしては、下記のごときものがある。

【００１９】スチレンとその誘導体、付加重合性不飽和
カルボン酸類及びそのエステル化物、脂肪族モノオレフ
ィン、共役ジエン系脂肪族ジオレフィン、含窒素ビニル
化合物、酢酸ビニル類、ビニルエーテル類、ビニルシラ
ン化合物等。

【００２０】疎水化率とは、いわゆるメタノールウェッ
タビリティーの値を示し、下記のごとくして測定され
る。

【００２１】(1) 容量150mlのビーカー中に、シリカ粉
末0.2ｇを秤量する。

【００２２】(2) メチレンブルーにより着色された蒸留
水50mlを加える。脱塩された水を使ってもよい。

【００２３】(3) マグネテックスターラーによって、液
を撹拌しながら、断続的にメタノールをゆっくり加え
る。ビーカーの縁にセットしたビュウレットは、液中に
約１cm浸されなければならない。

【００２４】(4) 珪酸が完全に濡らされるまで、すなわ
ち水表面上にもうシリカが浮いていない状態になるま
で、メタノールを加え続ける。 (5) 滴定終了時の、メタノールの容量％によって表示す
る。

【００２５】

【作用】負帯電性現像剤に於いては、無機微粒子等を添
加したトナーは高湿度下においては水分子を吸着する事
でその帯電序列がプラス側へ移動する。したがって前述
のようにキャリアが疎水性の場合には、トナーとキャリ
アの帯電序列差が小さくなり、帯電量が低くなる。それ
に対して本発明のキャリアに於いては、被覆層中に親水
性でかつ弱負帯電性のシリカを含有しているため、高湿
度下ではトナーと同じように水分子を吸着し、その帯電
序列がプラス側へ移動するため、トナーとキャリアの帯
電序列差はほとんど変化せず、環境湿度によらずほぼ一
定の帯電量を維持する事が可能となる。その結果、環境
によらず良好な現像性、転写性を示し、文字チリを生ず
る事がない。

【００２６】また本発明のキャリアは被覆層中に含有し
たシリカにより、感光体等の被接触物に対する研磨効果
が大きくなっており、感光体上に形成された付着物や感
光体表面の劣化物を有効に除去し得る。このため、クリ
ーニング不良、画像流れを生ずる事がない。また本発明
のキャリアによる感光体の研磨作用は、キャリアによる
研磨である事から感光体全面を均一に、かつ徐々に研磨
する事が可能である。研磨剤微粒子を添加した際のよう
な研磨力の不足や不均一な研磨による不良を生ずる事が
ない。

【００２７】本発明のキャリアの構成成分としては、下
記のものを使用可能である。

【００２８】キャリアコア：従来公知のものが使用で
きるが、キャリアコア（磁性粒子）の比重が３〜７のキ
ャリアコアを用いた場合は、現像機内での混合撹拌時に
現像剤が受けるストレスが小さくなり、被覆層の破壊や
トナーのキャリア表面への融着等を生じ難くなるため好
ましい結果が得られる。

【００２９】アクリル系重合体：前述のモノマーの単
独重合体、及び、共重合体が使用可能である。しかし、
帯電能力、被覆層の形成能力等から、アクリル酸・メタ
クリル酸とアルキルアルコールとのエステル化物の単独
重合体・共重合体、及びそれらとスチレンとの共重合体
が好ましく用いられる。

【００３０】アルキルアルコールとしては、メチルアル
コール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチ
ルアルコール、ヘキシルアルコール、シクロヘキシルア
ルコール、ｔ−ブチルアルコール等が好ましく用いられ
る。

【００３１】親水性シリカ：四塩化珪素の気相中での
高温加水分解により得られるシリカが、純度が高く、被
覆層中への分散性に優れ、また表面積が大きく水分子の
吸着能に優れ好ましい。疎水化率は親水性を表す指標で
あるが、疎水化率が20以上のものは水分子の吸着能が不
十分であり、帯電量の環境依存性を小さくする効果が不
十分となる。

【００３２】シリカの平均粒子径は５〜50nmが好まし
い。５nm未満のものは粒子が２次凝集体を形成し易く、
被覆層への分散性が悪くなる。また50nmを越えるものは
被覆層への分散が困難になる他、比表面積が小さくなり
水分子の吸着能が不十分となる。またシリカの比表面積
はＢＥＴ法による比表面積で40〜500/gが好ましい。比
表面積が40未満のものは水分子の吸着能に劣り、500を
越えるものは被覆層への均一分散が困難になる。

【００３３】シリカの添加量は被覆層中の好ましくは15
〜70重量％、より好ましくは30〜60重量％である。添加
量が15重量％未満では効果が不十分であり、70重量％を
越える場合には被覆層の成膜が困難となり、膜はがれ等
の耐久性低下を引き起こす。

【００３４】キャリア重合体樹脂コーティング方法は、
溶剤中に前記重合体樹脂および親水性シリカを溶解、分
散させ、その溶液にキャリアコアを浸せきさせた後、ス
プレードライする方法や、キャリアコアを流動状態にし
ておき溶液を吹き付けながら乾燥する方法等、一般的な
方法を用いる事ができる。

【００３５】また、本発明と組み合わせ可能なトナー
は、一般的なトナーが使用可能であるが、流動性の改善
による現像性の向上や、クリーニング性の向上を計るた
め無機微粒子を外添したトナーが好ましい。この無機微
粒子としては負帯電性の付与能力や流動性の向上効果か
ら、表面をアルキル基含有のカップリング剤等で処理し
たシリカ微粒子、チタニア微粒子が好ましく用いられ
る。

【００３６】またトナーのバインダー樹脂としては負帯
電性の付与能力が高いことから、ポリエステル樹脂が好
ましく用いられる。ポリエステル樹脂は負帯電性の付与
能力に優れる反面、構造上水分子を吸着しやすく、帯電
量の環境依存性が大きいという欠点を有しているが、本
発明のキャリアと組み合わせることで環境依存性を小さ
くできる。

【００３７】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
るが、本発明の態様はこれに限定されない。

【００３８】キャリアの製造例スチレン／メチルメタクリレート＝４／６の共重合体15
ｇをメチルエチルケトン300mlに溶解した被覆溶液に、
疎水化率０の親水性シリカ微粒子（粒子径12nm、ＢＥＴ
表面積200）15ｇを更に分散させた液を用いて、スピラ
コーターにより比重5.0、重量平均径80μｍ、1000エル
ステッドの外部磁場を印加したときの飽和磁化が62emu/
gのＣｕ−Ｚｎフェライト粒子の表面に平均膜厚が２μ
ｍの被覆層を形成し、キャリア１を作成した。同様にし
て以下の組み合わせにより各キャリアを作成した。

【００３９】

【表１】

【００４０】ここにおいて、ＳＴ：スチレンＢＭＡ：ブチルメタアクリレートＣＨＭＡ：シクロヘキシルメタアクリレートＭＭＡ：メチルメタアクリレートＲ−972：市販のシリカ粒子 AEROSIL Ｒ−972(日本アエ
ロジル社製) 一次粒子の平均粒径約16μｍ親水性チタニア微粒子：市販のチタニア微粒子Ｐ−25
(日本アエロジル社製) ボントロンＥ−81：市販の荷電制御剤(オリエント化学
社製) トナーの製造例ポリエステル樹脂100部、カーボンブラック10部、ポリ
プロピレン５部とを、混合、練肉、粉砕、分級し、平均
粒径８μｍの粉末を得た。更にこの粉末100部と、疎水
性シリカ微粒子（粒子径16nm、疎水化度60）2.0部とを
ヘンシェルミキサーで混合し、トナーを得た。

【００４１】現像剤の作成上記各キャリア760ｇと、トナー40ｇとをＶ型混合機を
用いて各テスト環境下で20分間混合し、実写テスト用の
現像剤を作成した。

【００４２】また各環境条件における帯電性の評価は、
以下の様な試験を行い性能比較を行った。

【００４３】テストに用いるトナー、キャリアをそれぞ
れ１ｇ，19ｇ秤量し、20mlのサンプル瓶にキャリア、ト
ナーの順にいれ、テストを行う環境条件に３時間放置す
る。次に振とう機（ヤヨイ式Ｎｅｗ−ＹＳ）を用いて振
り角30°、振とう数200ストローク／分で10分間混合す
る。その後、ブローオフ式の帯電量測定装置を用いて帯
電量を測定した。

【００４４】実施例等のテストに於いては、画像形成装
置としてコニカ（株）社製複写機Ｕ−ＢＩＸ3035改造機
を用いて実写評価を行った。

【００４５】装置の主な改造点及び主要な条件は以下の
通りである。

【００４６】感光体：感光体１として、ジクロロエタ
ン 1000重量部、モノライトレッド２Ｙ〔ＩＣＩ（株）
社製〕の昇華精製品 30重量部、ポリカーボネート樹脂
ＴＳ2020〔帝人化成（株）社製〕 100重量部、下式の
化合物 70重量部をボールミル中にて、24時間混合し、
アルミ素管上に20μｍの厚さに塗布し乾燥させたＯＰＣ
感光体を作成し使用した。また感光体２として、アモル
ファスシリコン感光体を作成し使用した。

【００４７】帯電部：放電極性をマイナスからプラス
に変更し、画像部の感光体電位を750Ｖ、非画像部の感
光体電位を50Ｖとなるように調整した。

【００４８】転写部：放電極性をマイナスからプラス
に変更した。

【００４９】現像部：現像バイアスを150Ｖに変更し
た。

【００５０】テストは各環境条件において50000枚の実
写テストを行い、その際の現像性、転写性、クリーニン
グ性、画像流れの発生状況、及び文字チリの発生状況を
評価した。

【００５１】現像性：オリジナル濃度1.30のパッチを
現像し、普通紙に転写した後定着前に機械動作を停止さ
せ、転写紙上の単位面積当たりのトナー量をＡ、感光体
上に残った単位面積当たりのトナー量をＢとし、Ａ＋Ｂ
を現像性とした。

【００５２】転写性：同様にして、Ａ／（Ａ＋Ｂ）を
転写性とした。

【００５３】文字チリ：200μｍ間隔に、幅200μｍ長さ
１cmのラインを５本配置したチャートをコピーし、その
部分のちりの状況を目視と顕微鏡の双方で観察し、以下
の４ランクに分類し判定した。

【００５４】Ａ；顕微鏡でもライン周辺のちりが観察さ
れない。

【００５５】Ｂ；目視ではわからないが、顕微鏡では周
辺にちりが観察される。

【００５６】Ｃ；目視で周辺のちりが観察される。

【００５７】Ｄ；ライン間の判別が困難なほど激しくチ
リが発生。

【００５８】クリーニング性： 50,000枚のテストの
内、クリーニング不良の発生開始枚数で判定した。

【００５９】画像流れ：50,000枚後の画像観察を行い、
以下の４ランクに分類し判定した。

【００６０】Ａ；画像流れが全く見られない。

【００６１】Ｂ；画像の１部に発生が見られるが、文字
の判別は可能である。

【００６２】Ｃ；画像の１部に発生が見られ、発生部は
文字判別が不可能。

【００６３】Ｄ；画像全体に発生。

【００６４】テスト結果はまとめて、表２，３，４に示
した。

【００６５】

【表２】

【００６６】

【表３】

【００６７】

【表４】

【００６８】本発明内の実施例１〜７は、全ての特性が
優れているのに対し、比較例として示した本発明外のも
のは、いずれかの特性に問題がある事がわかる。

【００６９】

【発明の効果】本発明により、現像剤の帯電量の環境依
存性が小さくなる。従って、画像転写性の向上、現像性
の安定化、低温低湿・高温高湿下の文字チリの防止がで
きる。また、現像剤による感光体に対する研磨効果の向
上が図られ、感光体表面のオゾンや紙紛による汚れを、
防止することができる。これによりクリーニング不良の
防止、画像流れの防止がなされるし、コーティングによ
るキャリア耐久性の向上も期待できる。

フロントページの続き (72)発明者高際裕幸東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも磁性粒子の表面をアクリル系
重合体で被覆したキャリアを用いた負帯電性現像剤に於
いて、該被覆層中に疎水化率20未満の親水性シリカを含
有するコーティングキャリアを用いた負帯電性現像剤。
【請求項２】親水性シリカのアクリル系重合体に対す
る混合比が15〜70重量％であることを特徴とする請求項
１の現像剤。
【請求項３】親水性シリカの平均粒径が５〜50nmであ
ることを特徴とする請求項２の現像剤。