JPH07199545A

JPH07199545A - 電子写真用キャリア及びその製造方法

Info

Publication number: JPH07199545A
Application number: JP5335307A
Authority: JP
Inventors: Manabu Serizawa; 学芹澤; Haruhide Ishida; 晴英石田; Yasuo Matsumura; 保雄松村
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-04

Abstract

(57)【要約】【目的】キャリアの帯電維持性を向上させ、画像の濃
度むらや背景部汚れのない優れた画質の得られるキャリ
アを提供しようとするものである。【構成】芯材に２種類以上の樹脂を被覆してなる電子
写真用キャリアにおいて、被覆用樹脂中最も溶融粘度の
高い成分をＡ、その溶融粘度をη_A、最も溶融粘度の低
い成分をＢ、その溶融粘度をη_Bとするとき、１４０〜
１６０℃の温度範囲におけるη_A／η_Bが１．０≦η_A
／η_B≦１×１０⁶の範囲にあること特徴とする電子写
真用キャリアである。

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荷像を二成分現像剤で現像す
る際に用いる電子写真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荷像を経て画像情報
を可視化する方法は、現在様々な分野で利用されてい
る。電子写真法は、帯電、露光工程で感光体上に静電潜
像を形成し、トナーを含む現像剤で静電潜像を現像し、
転写、定着して可視化される。ここで用いる現像剤は、
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するように、現像剤の機能分離が
なされているため、現像剤の設計が容易であり、現在広
く用いられている。特に、樹脂を被覆したキャリアを用
いる現像剤は、帯電制御性に優れ、環境依存性、経時安
定性などの改善が比較的容易である。また、現像方法
は、古くはカスケード法などが用いられてきたが、現在
は現像剤搬送担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。

【０００３】二成分現像剤を用いる磁気ブラシ法には、
現像剤の帯電劣化による画像濃度の低下や、著しい背景
部汚れの発生、画像へのキャリアの付着による画像荒
れ、キャリアの消費、さらには、画像濃度ムラの発生な
どの問題がある。現像剤の帯電劣化は、キャリアコート
層へのトナー成分の固着やコートの剥離などにより発生
し、コート層が不均一になると、湿度、温度などの環境
変動時、トナーの追加時、高トナー濃度時に背景部汚れ
などが発生する傾向がある。これらの帯電劣化を防止す
るため、被覆樹脂の硬度を上げて剥がれ難くしたり、被
覆樹脂の表面エネルギーを下げることにより、キャリア
コート層へのトナー成分の固着を防止したりするなど、
帯電劣化防止の工夫がされ、その一つとしてキャリアの
芯材表面に複数種の樹脂を被覆することが提案された。

【０００４】しかし、複数種の樹脂を被覆する場合、各
樹脂の間の粘度、ガラス転移点（Ｔｇ）などの特性の
差、芯材との濡れ性の違いなどにより、樹脂被覆の均一
性が損なわれ、十分な特性が得られていないのが現状で
ある。また、コート層をより均一にかつ堅固にコーティ
ングするには、磁性核体粒子と粉末状コート材を乾燥状
態で混合した後、加熱溶融しながら塗膜を形成する方法
が提案されているが、近年における画質向上のためのト
ナー粒径の小径化及びトナー材料の低融点化などを考慮
すると、上記の点について必ずしも十分な効果が奏され
ているとは言えない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記の問題点を解消し、以下の特徴を有する電子写真用キ
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。環境変動などによるキャリアの帯電性の変化を抑制し
て画質維持性を改善しトナー追加時の背景部汚れを改善するとともに現像剤
の寿命を延長し、キャリア付着を防止して安定した高画質を確保すると
ともに、キャリアの消費を抑制し、黒ベタ及び細線再現性に優れた画質を得ること。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、(1) 芯材に２
種類以上の樹脂を被覆してなる電子写真用キャリアにお
いて、被覆用樹脂中最も溶融粘度の高い成分をＡ、その
溶融粘度をη_A、最も溶融粘度の低い成分をＢ、その溶
融粘度をη_Bとするとき、１４０〜１６０℃の温度範囲
におけるη_A／η_Bが１．０≦η_A／η_B≦１×１０⁶
の範囲にあること特徴とする電子写真用キャリア、及
び、(2) 上記(1) 記載の被覆用樹脂と核体粒子とを乾燥
状態で混合した後、１４０〜１６０℃の範囲の温度で加
熱して上記樹脂を溶融し、核体粒子を被覆することを特
徴とする電子写真用キャリアの製造方法である。

【０００７】なお、本発明における溶融粘度は、島津製
作所製フローテスターＣＦＴ−５００Ｃを用い、溶融粘
度は直径１ｍｍのダイを用い、荷重１９６Ｎ（荷重２０
ｋｇｆ）、昇温速度３℃／分で測定した。また、溶融粘
度が１０００Ｐａｓ以下になる領域では、各温度におけ
る溶融粘度は、直径１ｍｍのダイを用い、荷重４９．３
Ｎ（５ｋｇｆ）で測定した。

【０００８】

【作用】一般に、２種以上の樹脂を被覆する場合、特定
の樹脂の濡れ性が支配的になるため、樹脂の選択の幅が
狭められる。また、従来の被覆樹脂では、高融点樹脂の
均一な被覆が困難で、不均一なコートキャリアとなり易
いという問題があった。本発明者等は、キャリアの樹脂
被覆の均一性について種々研究する中で、被覆する複数
の樹脂の粘度差に着目して本発明を完成するに至った。
即ち、芯材上に樹脂を被覆する場合、芯材表面の凹部に
投錨効果により樹脂が固定される。複数の樹脂で被覆す
るときには、溶融粘度の低い樹脂がまず芯材表面に被覆
され、その上に高粘度の樹脂が被覆して強固な被膜が形
成されるものと思われる。従来のコートキャリアでは、
被覆樹脂のη_A／η_Bが１０⁶より大きいため、高粘度
樹脂が不均一に被覆されていたものと考えられる。

【０００９】本発明では、溶融粘度が１．０≦η_A／η
_B≦１×１０⁶の範囲にある２種類以上の樹脂で芯材を
被覆することにより、キャリアの帯電維持性を向上させ
ることができ、また、均一な被膜が形成されるため、画
像の濃度むらや背景部汚れのない優れた画質を提供する
ことが可能になった。なお、３種以上の樹脂を被覆する
場合は、最高粘度を有する樹脂と最低粘度を有する樹脂
の比が支配的となるため、２種の場合と同様に使用する
ことができる。

【００１０】本発明で使用する被覆樹脂としては、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、モノクロ
ロエチレン、トリフロロエチレン等のビニル系フッ素含
有モノマーの共重合体；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、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等のαメチレン脂肪族
モノカルボン酸類；ジメチルアミノエチルメタクリレー
トなどの含窒素アクリル類；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；メチルシリコン、メチルフェニル
シリコン等のシリコン類の単独重合体、又は共重合体を
使用することができ、更に、ビスフェノール、グリコー
ル等を含むポリエステル類を使用することもできる。

【００１１】被覆用樹脂の配合量は、キャリアに対して
総量で０．５〜５重量％、好ましくは１．０〜３．０重
量％の範囲が、画質、二次障害、帯電性を両立させるた
めに適当である。また、η_Aの樹脂とη_Bの樹脂の配合
比は、１：２０乃至２０：１の範囲で用いられ、特に、
５：１乃至２０：１の範囲が好ましい。

【００１２】本発明で使用する核体粒子は、鉄粉、亜鉛
粉等の金属粉、酸化鉄粉、フェライト粒子、造粒マグネ
タイトなどの磁性粒子を用いることができる。特に、フ
ェライト粒子や造粒マグネタイトが磁気特性や抵抗値の
関係から好ましく用いられる。また、核体粒子の平均粒
径は２０〜１２０μｍの範囲が好ましい。本発明のキャ
リアの製造には、加熱型ニーダー、加熱型ヘンシェルミ
キサー、ＵＭミキサー、プラネタリーミキサーなどを使
用することができる。

【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
剤などを分散させたものである。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
水素類などの単量体による重合体、あるいは、それらの
単量体を２種以上組み合わせて得られる共重合体、並び
に、それらの混合物、さらに、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。

【００１５】着色剤以外のトナー成分としては、荷電制
御剤、オフセット防止剤、流動性向上剤などがあり、必
要に応じて磁性体微粉末を含有してもよい。トナーの粒
径は小径とすることによる高画質傾向にあり、５〜１２
ミクロン程度、より好ましくは５〜１０ミクロンの平均
径を有することが好ましい。

【００１６】樹脂の粘度は、主に分子量で制御すること
ができる。ポリメタクリル酸メチルを例にすると、分子
量７００００のものは１４０℃における粘度ηが４×１
０⁵Ｐａ−ｓ、分子量４０００のものは１４０℃におけ
る粘度ηは１．５×１０Ｐａ−ｓであり、η_A／η_Bが
１．０≦η_A／η_B≦１×１０⁶の範囲に入る。一般
に、分子量を小さくすれば溶融粘度は低くなり、分子量
を大きくすれば溶融粘度は高くすることができる。ま
た、イオン架橋性の樹脂や相互作用を有する官能基を組
み込むことによっても溶融粘度を制御することができ
る。これらの樹脂を上記の範囲で組み合わせることによ
り、本発明に適用することができる。

【００１７】イオン架橋性の樹脂としては、不飽和カル
ボン酸を用いて金属架橋するアイオノマー樹脂やポリオ
キシエチレン樹脂にＮａやＺｎ等の金属で架橋したもの
が挙げられる。また、相互作用を有する官能基を用いた
樹脂としては、例えば、ポリ不飽和カルボン酸とポリビ
ニルアルコール又はセルロースとのブレンド系が挙げら
れる。さらに、ポリビニルアルコールやセルロース等を
アセタール化することにより相互作用を変化させること
ができる。

【００１８】

【実施例】

（実施例１）Ｃｕ−Ｚｎフェライト（パウダーテック社
製、平均粒径５０μ）１００部に対し、メタクリル酸ア
ルキル重合体（三菱レーヨン社製ＢＲ−１００）３．０
重量部及びメチルフェニルシリコン粒子（東レ・ダウコ
ーニング社製）０．５重量部からなる被覆樹脂をトルエ
ンに溶解し、１Ｌ小型ニーダーで５分間混合し、熱媒温
度を１２０℃に設定し、同時に減圧して溶剤を除去した
後、ニーダーから取り出した。その後、１０５μの篩で
篩分を行ってキャリアを得た。なお、上記の被覆樹脂の
粘度は、ＢＲ−１００の方が高く、η_A／η_Bは１４０
℃で２×１０⁵、１６０℃で６×１０⁵であり、この温
度範囲でη_A／η_Bが１〜１０⁶の範囲にあった。

【００１９】また、結着樹脂（スチレン−ｎブチルメタ
クリレート）８７重量％、カーボンブラック（キャボッ
ト社製ＢＰＬ）８重量％、帯電制御剤（保土ヶ谷化学社
製ＴＲＨ）１重量％、及びポリプロピレンワックス（三
洋化成社製６６０Ｐ）４重量％を用い、混練粉砕法で平
均粒径７．５μのトナーを得た。そして、トナー濃度５
％となるように上記のトナーとキャリアを混合して現像
剤を作製した。この現像剤について、富士ゼロックス社
製５０３９改造機を用いて画質維持試験を行ったとこ
ろ、１０万枚複写後の画質も良好であった。また、高温
高湿（３０℃、９０％ＲＨ）の下でも、低温低湿（１０
℃、１０％ＲＨ）の下でも帯電量の変化はほとんどなか
った。

【００２０】（実施例２）実施例１のキャリアにおい
て、メタクリル酸アルキル重合体（三菱レーヨン社製Ｂ
Ｒ−１００）の代わりに、ＭＭＡ（メチルメタクリレー
ト）重合体（三菱レーヨン社製ＢＲ−８８）を用いた以
外、実施例１と同様にしてキャリアを作製した。この被
覆樹脂の粘度はＢＲ−８８の方が高く、η_A／η_Bは１
４０℃で３×１０⁵、１６０℃で７×１０⁵であり、こ
の温度範囲でη_A／η_Bが１〜１０⁶の範囲にあった。
そして、トナー濃度が５％となるように、実施例１のト
ナーと上記のキャリアを混合して現像剤を作製し、実施
例１と同様に画質維持試験を行ったところ、１０万枚複
写後の画質は問題がなく、高温高湿（３０℃、９０％Ｒ
Ｈ）の下でも、低温低湿（１０℃、１０％ＲＨ）の下で
も帯電量の変化はほとんどなかった。

【００２１】（比較例１）実施例１のキャリアにおい
て、メタクリル酸アルキル重合体（三菱レーヨン社製Ｂ
Ｒ−１００）の代わりに、ＭＭＡ重合体（三菱レーヨン
社製ＢＲ−８０）を用いた以外、実施例１と同様にして
キャリアを作製した。この被覆樹脂の粘度は、ＢＲ−８
０の方が高く、η_A／η_Bは１４０℃で７×１０⁶、１
６０℃で２×１０⁸であり、この温度範囲でη_A／η_B
は１〜１０⁶の範囲を外れていた。

【００２２】実施例１のトナーにおいて、帯電制御剤を
ＴＲＨの代わりに、ボントロンＮ０８４を用いた以外、
実施例１と同様にしてトナーを得た。そして、トナー濃
度が５％となるように、上記のトナーとキャリアを混合
して現像剤を作製し、富士ゼロックス社製Ｖ５０３９改
造機を用いて画質維持試験を行ったところ、初期の段階
でコート不良と思われる地かぶりが少しあり、１万枚複
写後に背景部汚れが発生し初め、２万枚複写後には背景
部が著しく汚れたので試験を終了した。また、高温高湿
（３０℃、９０％ＲＨ）の下では帯電量の低下によるか
ぶりが発生した。

【００２３】（比較例２）比較例１のキャリアの作製に
おいて、被覆をより均一にするため、ニーダーの熱媒を
１２０℃から２００℃に変更して４０分間攪拌混練した
後ヒータを切り、攪拌しながら５０分間冷却した以外、
比較例１と同様にしてキャリアを得た。そして、比較例
１と同じトナーを用いて、比較例１と同様にして現像剤
を作製し、富士ゼロックス社製５０３９改造機を用いて
画質維持試験を行ったところ、初期の段階でコート不良
と思われる地かぶりが少しあり、１万枚複写後に背景部
汚れが発生し初め、２万枚複写後には背景部が著しく汚
れたので試験を終了した。また、高温高湿（３０℃、９
０％ＲＨ）の下では、アセタール化することにより相互
作用を変化させることができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用することに
より、キャリアの帯電維持性を向上させることができ、
画像の濃度むらや地汚れのない優れた画質を得ることが
できるようになった。特に、被覆用樹脂と核体粒子を予
め乾燥状態で混合してから溶融被覆することにより、上
記キャリアを効率的に製造することができた。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯材に２種類以上の樹脂を被覆してなる
電子写真用キャリアにおいて、被覆用樹脂中最も溶融粘
度の高い成分をＡ、その溶融粘度をη_A、最も溶融粘度
の低い成分をＢ、その溶融粘度をη_Bとするとき、１４
０〜１６０℃の温度範囲におけるη_A／η_Bが１．０≦
η_A／η_B≦１×１０⁶の範囲にあること特徴とする電
子写真用キャリア。
【請求項２】請求項１記載の被覆用樹脂と核体粒子と
を乾燥状態で混合した後、１４０〜１６０℃の範囲の温
度で加熱して上記樹脂を溶融し、核体粒子を被覆するこ
とを特徴とする電子写真用キャリアの製造方法。