JPH07248653A - 電子写真用キャリア及びその製造方法、帯電付与部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャリア及び帯電付与部材の帯電維持性、環
境安定性、画質維持性を向上させ、画像への濃度ムラや
地汚れのない優れた画質を形成可能とする電子写真用の
キャリア及び帯電付与部材、並びに核体粒子への均一被
覆及び効率的な製造を可能にするキャリアの製造方法を
提供しようとするものである。 【構成】 主鎖に芳香族環を有するポリアミド樹脂を含
有する被覆樹脂で、芯材を被覆するか、帯電付与部材表
面を被覆する電子写真用キャリア及び電子写真用帯電付
与部材、並びに、上記被覆樹脂を用いて乾式混合溶融コ
ート方法で芯材を被覆するキャリアの製造方法である。

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、帯
電付与部材に関する。

【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、定着工程を経て可視化される。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し、現像剤として機能分離さ
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。

【０００３】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。また、一成分現像剤においても、現像ロール、
トナー供給ロール、帯電ブレード等に特定の樹脂や帯電
制御剤を含有させて画質向上、画質維持性向上を行って
いる。

【０００４】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の荒
れ、キャリアの消費及び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帯電劣化が発
生し易く、また、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
に背景部汚れなどを発生する傾向がある。

【０００５】これらの帯電劣化の防止のために、被覆樹
脂の硬度を上げて剥離を抑制したり、被覆樹脂の表面エ
ネルギーを低下させることにより、キャリアコート層へ
のトナー成分の固着を防止することが提案されてきた。

【０００６】一方、耐摩耗性、弾力性に富んだキャリア
被覆樹脂として、ポリアミド樹脂が考えられてきたが、
一般にポリアミド樹脂は溶剤に対して溶解性が乏しくキ
ャリア芯材に均一に被覆することが困難であった。そこ
で、アルコール可溶性のポリアミド樹脂を被覆樹脂とす
る溶液を芯材にコーティングしたキャリア（特開平１─
１１８１５０号公報、特開平１─１１８１５１号公報、
特開平４─１８８１６０号公報参照）や、ポリアミド樹
脂粉末と核体粒子を混合した後、ホットニーダーで樹脂
を溶融して核体粒子に被覆したキャリア（特開昭４９─
１１５５４９号公報）が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、アルコール可
溶化処理を行うと、ポリアミド樹脂の成膜性や膜強度、
耐磨耗性が劣化したり、上記のポリアミド樹脂は微粉化
が困難であるため、上記の乾式混合溶融コート法でも均
一なコート層を形成することが難しく、また、上記のポ
リアミド樹脂は吸湿性が高いため、帯電の環境安定性に
欠けるなどの問題があった。なお、一般的に乾式混合溶
融コート法は、均一なコート層の形成に有力な方法であ
るが、近年、画質向上のためのトナー粒子の小径化及び
トナー材料の低融点化傾向があるため、この方法の採用
だけで十分な特性を有するキャリアを製造することはで
きない状況にある。

【０００８】そこで、本発明は、上記の問題を解消し、
次の特徴を備えた電子写真用キャリア及びその製造方
法、帯電付与部材を提供しようとするものである。 吸湿性の小さな被覆樹脂の採用により、環境変動に基
づく帯電性変化による画質維持性を改善すること、 耐摩耗性に優れた被覆樹脂の採用により、均一なコー
ト層の保持を確実にし、帯電安定性を改善すること、 トナー追加時の背景部汚れを改善し、現像剤、帯電付
与部材の寿命を延長すること、 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すること、 黒ベタ及び細線を有する画像の再現性が優れているこ
と、 微粉化処理の容易な被覆樹脂の選択により、乾式混合
溶融コート法で均一なコート層の形成を可能にするこ
と。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、ポリアミ
ド樹脂の特徴を生かして、環境安定性、帯電安定性、微
粉砕性等に優れた被覆樹脂について鋭意検討した結果、
主鎖に芳香族環を有するポリアミド樹脂が前記の特性を
有することを見出して本発明を完成した。本発明の具体
的な態様を記載すると以下のとおりである。

【００１０】(1) 芯材に樹脂を被覆してなる電子写真用
キャリアにおいて、前記樹脂が主鎖に芳香族環を有する
ポリアミド樹脂を含有することを特徴とする電子写真用
キャリア。 (2) 融点が１００〜３００℃の範囲にある上記ポリアミ
ド樹脂を使用することを特徴とする上記(1) 記載の電子
写真用キャリア。

【００１１】(3) 上記被覆樹脂粉末と、核体粒子とを乾
式混合する過程で上記被覆樹脂を溶融して核体粒子を樹
脂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。 (4) 上記被覆樹脂粉末と、核体粒子とを乾式混合した
後、上記被覆樹脂の融点以上に加熱して核体粒子を樹脂
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。 (5) 核体粒子を上記被覆樹脂の融点以上に加熱した後、
上記被覆樹脂を加えて加熱混合し、核体粒子を樹脂被覆
することを特徴とする電子写真用キャリアの製造方法。

【００１２】(6) 上記(3) 〜(5) の製造方法で得たキャ
リア粒子に、上記のポリアミド樹脂の融点より低い温度
で溶融する他の樹脂を添加混合し、他の樹脂のみを溶融
する温度に加熱し、上記キャリア粒子表面に他の樹脂を
溶融被覆して複層キャリアを形成することを特徴とする
電子写真用キャリアの製造方法。 (7) 上記(3) 〜(5) の製造方法で得たキャリア粒子表面
に、溶剤に溶解した他の樹脂を溶液コートして複層キャ
リアを形成することを特徴とする電子写真用キャリアの
製造方法。

【００１３】(8) 芯材に樹脂を被覆してなる電子写真用
帯電付与部材において、前記樹脂が主鎖に芳香族環を有
するポリアミド樹脂を含有することを特徴とする電子写
真用帯電付与部材。

【００１４】

【作用】本発明で使用するポリアミド樹脂は、主鎖に芳
香族環を有するものであればよいが、芳香族ジアミンと
ジカルボン酸の縮合体〔下記構造式(1) 〕、具体的に
は、〔下記構造式(2) 〕、〔下記構造式(3) 〕及び〔下
記構造式(4) 〕、並びに、芳香族ジカルボン酸とジアミ
ンの縮合体〔下記構造式(5) 〕、具体的には、〔下記構
造式(6) 〕、〔下記構造式(7) 〕及び〔下記構造式(8)
〕を挙げることができる。構造式中のＸは、２〜２
０、好ましくは３〜１８、より好ましくは４〜１２の範
囲にあるものが適しており、この範囲を下回ると、樹脂
の融点が高くなり、被覆時の溶融不良により不均一な被
覆が形成される恐れがある。また、この範囲を上回る
と、融点が低くなり易く、耐久性が低下する恐れがあ
る。

【００１５】

【化１】

【００１６】

【化２】

【００１７】

【化３】

【００１８】

【化４】

【００１９】

【化５】

【００２０】

【化６】

【００２１】

【化７】

【００２２】

【化８】

【００２３】なお、本発明で使用するポリアミド樹脂
は、融点が１００〜３００℃、好ましくは１２０〜２８
０℃、より好ましくは１３０℃〜２６５℃の範囲にある
ものが適しており、融点が１００℃より低いと、実機内
で熱によりキャリアの流動化が悪化し、３００℃を越え
ると、製造工程の溶融時にポリアミド樹脂が分解を起こ
す。特に、本発明のポリアミド樹脂は主鎖に芳香族環を
有しているため、これを有していない樹脂と比較して耐
吸湿性が向上するので、耐久性や帯電分布の優れたキャ
リアを提供することができる。

【００２４】本発明で使用する被覆樹脂は、上記のポリ
アミド樹脂単独でも使用できるが、他の樹脂と混合して
使用することもできる。他の樹脂としては、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、さらに、ビスフェノール、グリコー
ル等を含むポリエステル類も使用することができる。

【００２５】被覆樹脂の配合量は、キャリアに対して総
量で０．１〜１０重量％、好ましくは１．０〜７．０重
量％、より好ましくは１．５〜６．０重量％の範囲が、
画質、２次障害、帯電性を両立させるために適当であ
る。また、被覆樹脂中の上記のポリアミド樹脂の配合量
は、５〜１００重量％、好ましくは１０〜１００重量
％、より好ましくは１０〜１００重量％の範囲が、現像
剤の帯電維持性、初期の帯電の立ち上がり、環境安定性
等の改善のために適している。

【００２６】本発明で使用する核体粒子としては、フェ
ライト粒子、造粒マグネタイト粒子などほぼ球形の形状
を有し、表面性の制御可能な粒子が適しており、平均粒
径が２０〜１２０μｍの範囲が好ましい。

【００２７】また、本発明の帯電付与部材としては、金
属スリーブやブレードなどの表面に上記の被覆樹脂をコ
ートしたものである。

【００２８】本発明のキャリアの製造方法は、上記のポ
リアミド樹脂を含有する被覆樹脂と核体粒子とを溶剤を
用いずに混合した後、被覆樹脂の融点以上に加熱して混
練し、被覆樹脂を溶融して核体粒子を被覆するもので、
製造装置としては、加熱ニーダー、加熱ヘンシェルミキ
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。

【００２９】本発明のキャリアはトナーと混合して２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。

【００３０】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。

【００３１】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
径は小径とする高画質傾向にあり、５〜１２ミクロン程
度、特に５〜１０ミクロンの平均径を有することが好ま
しい。

【００３２】

【実施例】以下、本発明を実施例でより詳しく説明する
が、これにより本発明が限定されるものではない。な
お、実施例において「部」は重量部を意味する。また、
融点の測定は島津製作所製の示差走査熱量計ＤＳＣ−５
０を用いた。

【００３３】〔実施例１〕Ｃｕ−Ｚｎフェライト（パウ
ダーテック製、平均粒径５０μ）１０００部と、メタキ
シレンジアミンとアジピン酸からなるペレット状のポリ
アミド樹脂〔構造式(1) においてＸ＝４、融点２４３
℃〕３０部を加熱ヒーターを備えた１Ｌ小型ニーダー中
で室温で５分間混合した後、熱媒温度を２７０℃に上昇
させて４０分間攪拌混練し、その後、ヒーターを切って
攪拌しながら５０分間冷却した。そして、１０５μの篩
で篩分してキャリアを得た。なお、上記のポリアミド樹
脂の２０℃の水中における飽和吸水率を測定したとこ
ろ、５．８重量％と低い値を示した。

【００３４】〔実施例２〕Ｃｕ−Ｚｎフェライト（パウ
ダーテック製、平均粒径５０μ）１０００部を加熱ヒー
ターを備えた１Ｌ小型ニーダー中で熱媒温度を２７０℃
に上昇させて加熱攪拌しながら、実施例１で使用したポ
リアミド樹脂１０部を添加し、４０分間攪拌混練した
後、ヒーターを切って攪拌しながら５０分間冷却した。
次いで、メチルメタクリレート樹脂２０部とトルエン５
００部を上記のニーダーに添加して室温、常圧で１５分
間混合攪拌した後、攪拌しながら減圧加熱して溶剤であ
るトルエンを留去した。そして、１０５μの篩で篩分し
てキャリアを得た。

【００３５】〔比較例１〕Ｃｕ−Ｚｎフェライト（パウ
ダーテック製、平均粒径５０μ）１０００部とナイロン
─６粉体（融点２２５℃）３０部を用い、実施例１と同
様にしてキャリアを得た。なお、上記のナイロン−６の
２０℃の水中における飽和吸水率を測定したところ、
９．９重量％と高い値を示した。

【００３６】（トナーの製造例１）結着樹脂（スチレン
−ｎブチルメタクリレート）８７部、カーボンブラック
（キャボット製ＢＰＬ）８部、帯電制御剤（保土谷化学
製ＴＲＨ）１部、及びポリプロピレンワックス（三洋化
成製６６０Ｐ）４部を用い、混練粉砕法で平均粒径７．
５μのトナー粒子を得た。このトナー粒子１００部に対
してコロイダルシリカ（日本アエロジル製Ｒ９７２）１
部を添加してヘンシェルミキサーで混合して評価用トナ
ーとした。そして、トナー濃度５％となるように実施例
１、２及び比較例１のキャリアと上記トナーを混合して
現像剤を作製した。

【００３７】（画質評価試験）上記の現像剤について、
富士ゼロックス製５０３９改造機を用いて画質評価試験
を行ったところ、表１のように、実施例１、２のキャリ
アが環境安定性、帯電維持性に優れていることが分か
る。なお、表中、夏場環境とは、温度２８℃、湿度８０
％をいい、冬場環境とは、温度１０℃、湿度１０％をい
う。

【００３８】

【表１】

【００３９】〔実施例３〕メタキシレンジアミンとアジ
ピン酸からなるポリアミド樹脂（構造式(1) においてＸ
＝４、融点２４３℃）を２６０℃で溶融し、富士ゼロッ
クス社製レーザープリンター４１０５用のステンレス製
現像ロールスリーブ表面にディッピングしてスリーブ上
に５０ｇ／ｃｍ² の被膜を形成した。

【００４０】〔比較例２〕富士ゼロックス社製レーザー
プリンター４１０５用のステンレス製現像ロールスリー
ブをそのまま使用した。

【００４１】（トナーの製造例２）結着樹脂（スチレン
−ｎブチルメタクリレート）４４部、マグネタイト粉
（戸田工業社製ＥＰＴ−１０００）５０部、帯電制御剤
（保土谷化学製ＴＲＨ）２部、及び、ポリプロピレンワ
ックス（三洋化成製６６０Ｐ）４部を用い、混練粉砕法
で平均粒径９．０μのトナー粒子を得た。このトナー粒
子１００部に対してコロイダルシリカ（日本アエロジル
製Ｒ９７２）０．８部を添加してヘンシェルミキサーで
混合して評価用トナーとした。

【００４２】（画質評価試験）実施例３及び比較例２の
現像ロールスリーブを、富士ゼロックス製レーザープリ
ンター４１０５に装着し、トナー製造例２のトナーを用
いて画質評価試験を行ったところ、表２のように、実施
例３の現像ロールスリーブの方が画質安定性が優れてい
ることが分かる。

【００４３】

【表２】

【００４４】

【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用することに
より、キャリア及び帯電付与部材の帯電維持性、環境安
定性、画質維持性を大幅に向上させることができ、画像
への濃度ムラ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、上記のポリアミド樹脂を用い
て乾式混合溶融コート法でキャリアを製造するときに
は、核体粒子表面への樹脂の被覆を均一にかつ効率的に
製造することが可能になった。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯材に樹脂を被覆してなる電子写真用キ
   ャリアにおいて、前記樹脂が主鎖に芳香族環を有するポ
   リアミド樹脂を含有することを特徴とする電子写真用キ
   ャリア。
2. 【請求項２】 芳香族環を有するポリアミド樹脂を含有
   する樹脂粉末と、核体粒子とを乾式混合する過程で前記
   樹脂を溶融し、核体粒子を樹脂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。
3. 【請求項３】 芯材に樹脂を被覆してなる電子写真用帯
   電付与部材において、前記樹脂が主鎖に芳香族環を有す
   るポリアミド樹脂を含有することを特徴とする電子写真
   用帯電付与部材。