JPH0749591A - 静電荷像現像用キャリア、その製造方法及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像へのキャリアの付着防止、濃度むらや地
汚れのない優れた画質の形成、キャリア消費量の抑制を
可能にする静電荷像現像用キャリア、その製造方法及び
画像形成方法を提供しようとするものである。 【構成】 下記一般式で示される表面性指標ｈが２．０
〜７．０となる磁性核体粒子を樹脂被覆した静電荷像現
像用キャリア、乾式混合溶融法で樹脂を被覆する該キャ
リアの製造方法及び該キャリアを用いる画像形成方法で
ある。 ｈ＝Ａ／｛Σ０．０３×〔Ｗｉ／（ρ×ｒ）〕｝ ただし、Ａ：ＢＥＴ比表面積（ｃｍ² ／ｇ）、Ｗｉ：粒
度別重量％、ρ：磁性核体粒子の真密度（ｇ／ｃ
ｍ³ ）、ｒ：粒度別核体粒子半径（ｃｍ）。

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潜像を二成分現像剤により現
像する際に用いられる静電荷像現像用キャリア、その製
造方法及びそのキャリアを用いる画像形成方法に関す
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、現在様々の分野で利用されてい
る。電子写真法においては、帯電、露光工程により感光
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
で用いられる現像剤には、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
いられる一成分現像剤とがあるが、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、制御性がよ
いなどの特徴があり、現在広く用いられている。特に、
樹脂被覆を施したキャリアを用いる現像剤は、帯電制御
性が優れ、環境依存性、経時安定性の改善が比較的容易
である。また、現像方法としては、古くはカスケード法
などが用いられていたが、現在は現像剤搬送単体として
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、著しい背景部
の汚れの発生、画像へのキャリアの付着による画像荒れ
及びキャリアの消費、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又はコートの剥がれなどにより発
生し易く、また、コート層が不均一である場合は、湿
度、温度などの環境変動時、トナー追加時又は高トナー
濃度時に背景部汚れ等を発生する傾向がある。

【０００４】画像へのキャリアの付着メカニズムは、コ
ート層の不均一又は剥がれなどでキャリアの抵抗が低下
することにより、画像部に誘導電荷が注入されてキャリ
アが付着するか、キャリアの帯電量の上限制御が不十分
であるために、現像後のキャリアの帯電量が過剰にな
り、エッジ部にキャリアが付着するものと考えられてい
る。

【０００５】コート層をより均一にかつ堅固にするコー
ティング方法として、磁性核体材料と粉末上コート材を
乾燥状態で混合し、加熱冷却を行いながら塗膜形成を行
う方法が提案されているが、近年における画質向上のた
めのトナー粒度の小径化及びトナー材料の低融点化など
を考慮すると、必ずしも充分な効果を有しているとは言
えない。

【０００６】

【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静電荷像現像
用キャリア、その製造方法及び画像形成方法を提供しよ
うとするものである。 環境変動などによる帯電性変化を原因とする画質維持
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、キャリア消費を抑制し、 黒ベタ及び細線再現に優れた画質を提供でき、感光体
への傷の発生及び黒点の発生を防止し、 静電荷像現像用キャリアを効率的に製造すること。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、(1) 磁性核体
粒子を樹脂被覆した静電荷像現像用キャリアにおいて、
下記一般式で示される表面性指標ｈが２．０〜７．０と
なる磁性核体粒子を用いたことを特徴とする静電荷像現
像用キャリア、(2) 上記(1) 記載の核体粒子と被覆用樹
脂とを乾燥状態で混合した後、加熱して被覆用樹脂を溶
融し、核体粒子を被覆することを特徴とする静電荷像現
像用キャリアの製造方法、及び、(3) 静電潜像保持体上
に静電潜像を形成する工程と、静電潜像保持体上の静電
潜像を現像剤で現像する工程と、該現像された像を転写
体上に移動する工程とを有する画像形成方法において、
上記現像工程における現像剤として、上記(1) 記載の静
電荷像現像用キャリアを用いることを特徴とする画像形
成方法である。 ｈ＝Ａ／｛Σ０．０３×〔Ｗｉ／（ρ×ｒ）〕｝ ただし、Ａ：ＢＥＴ比表面積（ｃｍ² ／ｇ） Ｗｉ：粒度別重量％ ρ：磁性核体粒子の真密度（ｇ／ｃｍ³ ） ｒ：粒度別核体粒子半径（ｃｍ） なお、上記Ｗｉは篩分法により、また、ｒは２つの篩間
の目開きの中間値を用いた。

【０００８】

【作用】本発明者等は、樹脂被覆キャリアについて、上
記の課題を解決するために鋭意研究をした結果、樹脂被
覆の均一性を改善し、磁性核体粒子表面の微細な凹凸状
態を制御することが重要であることを見出し、本発明を
完成するに至った。磁性核体粒子表面に凹凸がなく平滑
すぎる場合は、コート樹脂に対する投錨効果が有効に働
かず、部分的にふきんいつなコート状態となり易い。ま
た、長期間機械的作用を受けると皮膜が剥がれる傾向が
ある。それ故、適度な凹凸が磁性核体粒子表面に存在す
ることが望ましい。

【０００９】また、極端に深く複雑な凹凸が存在する
と、被覆樹脂のしみ込みや被覆樹脂の不足により帯電性
能に対する被覆樹脂の効果が得られにくくなる。このよ
うな磁性核体粒子の表面状態を規定する方法として、上
記のような表面性指標を用いることが有効である。この
表面性指標は、実測比表面積と粒度分布及び真密度から
算出される球形近似理論表面積との比をとったものであ
り、上記の発明の課題を解決するためには、この表面性
指標ｈを２．０〜７．０の範囲、好ましくは３．０〜
５．０の範囲にあることが必須条件であることを見出し
た。 本発明のキャリアは、溶液被覆法でも製造するこ
とができるが、特に、磁性核体粒子と被覆用樹脂を乾燥
状態で混合した後、加熱して被覆用樹脂を溶融し、核体
粒子を被覆する方法で製造することがより好ましい。

【００１０】磁性核体粒子としては、通常のフェライト
粉やマグネタイト粉などを使用することができ、表面性
の制御因子としては、原料粉粒子径と焼成条件である。
フェライトの原料としては、Ｆｅ₂ Ｏ₃ などの鉄酸化物
やＣｕ，Ｚｎ，Ｎｉ，ＭｇなどＭＯで表される金属酸化
物又は最終的にＭＯとなる塩類を混合して用いる。この
方法では、原料を粉砕し、微細化して均一混合するほど
焼成後の表面状態は平滑になる。

【００１１】また、原料条件を一定にするなどの目的で
５００〜１０００℃の範囲の比較的低温で仮焼した後、
粉砕を行う方法も、微細に均一に粉砕混合するほど焼成
後の表面状態は平滑になる。その後、水を添加してスラ
リー化して結着樹脂、分散剤などを加えてスプレードラ
イヤーで球形に造粒し、分級した後本焼成を行うが、本
焼成の温度が高いほど、表面平滑性は向上し、ｈの値は
小さくなる傾向がある。造粒マグネタイトの場合は、Ｆ
ｅ₂ Ｏ₃ 又はＦｅ₃ Ｏ₄ などが原料となるが、原料粉の
微細化、焼成時の温度が表面性の制御因子となる点では
フェライトと同様である。

【００１２】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などのビニル系フッ素
含有モノマーの共重合体；スチレン、クロルスチレン、
メチルスチレンなどのスチレン類；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などの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などのニトリル類；２─ビニ
ルピリジン、４─ビニルピリジンなどのビニルピリジン
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、ブタジエンなどのオレフィン類；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挙げることができ、さらに、ビスフ
ェノール、グリコールなどを含むポリエステル類を挙げ
ることもできる。また、上記の併用樹脂を２種以上混合
して被覆組成とすることもできる。

【００１３】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％程度、好ましくは１．０〜３．
０重量％の範囲が画質、２次障害、帯電性などを同時に
満たすために適当である。本発明で使用する核体粒子
は、フェライト粒子、造粒マグネタイトなどほぼ球形の
形状を有し、表面性を制御可能な粒子であれば全て使用
することができる。通常、平均粒径は２０〜１２０μ程
度のものを使用できる。上記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。

【００１４】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
色剤等を分散させたものであり、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
チルスチレンなどのスチレン類；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
ｎ−ブチル、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ｎ−ブチ
ル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸２−エチルヘ
キシルなどの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などの
ビニルニトリル類；２−ビニルピリジン、４−ビニルピ
リジンなど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などのビニルエーテル
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などのビニルケトン類；エチレ
ン、プロピレン、イソプレン、ブタジエンなどの不飽和
炭化水素類及びそのハロゲン化物、クロロプレンなどの
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、ポリエーテル樹脂などの非ビニル
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。

【００１５】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、クロームイエロー、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ま
たはこれらの混合物を挙げることができる。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、小径の方が高画
質傾向であり、５〜１２μ程度、より好ましくは５〜１
０μ程度の平均径を有するトナーが用いられる。

【００１６】

〔実施例１〕

（キャリアの製造）下記粒度分布を有するＣｕ−Ｚｎフ
ェライト（パウダーテック社製、真密度ρ＝４．４０、
ＢＥＴ比表面積Ａ＝１３９０ｃｍ² ／ｇ）に対し、スチ
レン−ＭＭＡ共重合体（三菱レーヨン（株）製ＢＲ−５
２）３．０重量部を１Ｌ小型ニーダーで５分間混合し、
熱媒温度２００℃に設定して４０分間攪拌混練した後、
ヒーターを切り、攪拌しながら５０分間冷却し、その
後、１０５μｍの篩で篩分を行ってキャリアを得た。
（粒度分布：各網開き間重量％）９０〜７５μｍ：０．
５％、７５〜６３μｍ：１５．６％、６３〜４５μｍ：
５６．９％、４５〜３８μｍ：３８．４％、３８〜２
６μｍ：１５．３％ なお、表面性指数ｈを求めると、５．０７であった。

【００１７】（トナーの製造）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
谷化学（株）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、
混練粉砕法により平均粒径７．５μのトナーを得た。 （現像剤の作製）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。

【００１８】（評価）この現像剤について、富士ゼロッ
クス（株）製５０３９改造機を用いて画質維持性試験を
行った。その結果、初期的には問題のないレベルで、や
やキャリア付着がみられたものの、すぐに皆無となり、
また現像剤は１０万枚複写後の画像も問題がなく、画質
維持性も良好であった。

【００１９】〔比較例１〕 （キャリアの製造）下記粒度分布を有するＣｕ−Ｚｎフ
ェライト（パウダーテック社製、真密度ρ＝４．７０、
ＢＥＴ比表面積Ａ＝１１８８．５ｃｍ² ／ｇ）に対し、
スチレン−ＭＭＡ共重合体（三菱レーヨン（株）製ＢＲ
−５２）３．０重量部を用い、実施例１と同様にして樹
脂被覆を行い、その後、１７７μｍの篩で篩分を行って
キャリアを得た。 （粒度分布：各網開き間重量％）１５０〜１０５μｍ：
２．０％、１０５〜９０μｍ：１８．７％、９０〜７５
μｍ：５５．３％、７５〜６３μｍ：２３．５％、６
３〜４５μｍ：０．５％ なお、表面性指数ｈを求める
と、７．５８であった。

【００２０】（現像剤の作製）そして、トナー濃度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た。 （評価）この現像剤について、富士ゼロックス（株）製
５０３９改造機を用いて画質維持性試験を行った。その
結果、この現像剤は、初期帯電性がやや低く、特に高温
高湿の環境で背景部にかぶりの発生がみられ、画質維持
性試験に至らなかった。

【００２１】（実施例２） （キャリアの製造）下記粒度分布を有するＣｕ−Ｚｎ−
Ｍｇフェライト（ＴＤＫ社製、真密度ρ＝４．５、ＢＥ
Ｔ比表面積Ａ＝５２０ｃｍ² ／ｇ）に対し、ポリフッ化
ビニリデン樹脂（ペンウォルト（株）社製ＫＡＹＮＡＲ
７２０１）０．８重量部、及び、スチレン−ＭＭＡ共重
合体（三菱レーヨン（株）製ＢＲ−５２）０．４重量部
を用い、実施例１と同様にして樹脂被覆を行い、その後
１７７μｍの篩で篩分を行ってキャリアを得た。（粒度
分布：各網開き間重量％）１５０〜１０５μｍ：０．０
９％、１０５〜９０μｍ：２９．４５％、９０〜 ７５
μｍ：４０．４８％、７５〜６３μｍ：１７．３４％、
６３〜５３μｍ： １０．９２％、５３〜４５μｍ：
１．４９％、４５〜３８μｍ：０．２３％ なお、表面性指数ｈを求めると、３．０７であった。

【００２２】（トナーの製造）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（オリ
エント化学（株）社製ボントロンＮ０４）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、混練粉砕法により平均粒径７．５μの
トナーを得た。（現像剤の作製）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。 （評価）この現像剤について、富士ゼロックス（株）製
Ｖ５００改造機を用いて画質維持性試験を行った。その
結果、キャリア付着は皆無であり、また現像剤は１０万
枚複写後の画像も問題がなく、画質維持性も良好であっ
た。

【００２３】（比較例２） （キャリアの製造）下記粒度分布を有するＣｕ−Ｚｎ−
Ｍｇフェライト（ＴＤＫ社製、真密度ρ＝４．６１、Ｂ
ＥＴ比表面積Ａ＝２８０ｃｍ² ／ｇ）に対し、ポリフッ
化ビニリデン樹脂（ペンウォルト（株）社製ＫＡＹＮＡ
Ｒ７２０１）０．８重量部、及び、スチレン−ＭＭＡ共
重合体（三菱レーヨン（株）製ＢＲ−５０）０．４重量
部を用い、実施例２と同様にして樹脂被覆を行い、その
後、１７７μｍの篩で篩分を行ってキャリアを得た。 （粒度分布：各網開き間重量％）１５０〜１０５μｍ：
０．０３％、１０５〜９０μｍ：２６．９４％、９０〜
７５μｍ：４３．８３％、７５〜６３μｍ：１７．７
７％、６３〜４５μｍ： １０．０９％、５３〜４５μ
ｍ：１．２９％、４５〜３８μｍ：０．０５％ なお、表面性指数ｈを求めると、１．７０であった。

【００２４】（現像剤の作製）そして、トナー濃度５％
となるように、実施例２のトナーと上記のキャリアを混
合して現像剤を作製し、富士ゼロックス（株）製Ｖ５０
０改造機を用いて画質維持性試験を行った。その結果、
この現像剤は、初期にキャリア付着による画像濃度むら
がやや見られ、１万枚複写後に背景部汚れが発生し始
め、２万枚後には背景部汚れが著しくなったため試験を
終了した。また、感光体にはキャリア付着によると見ら
れる多数の傷が発生し、画像には黒点が観察された。

【００２５】（実施例３）実施例１において、下記粒度
分布を有するＣｕ−Ｚｎフェライト（パウダーテック社
製、真密度ρ＝４．４５、ＢＥＴ比表面積Ａ＝１２６０
ｃｍ² ／ｇ）を用いる以外、実施例１と同様にしてキャ
リアを作製した。 粒度分布：各網開き間重量％ ９０〜７５μｍ：０．８％、７５〜６３μｍ：１８．０
％、６３〜４５μｍ： ６０．３％、４５〜３８μｍ：
１５．０％、３８〜２６μｍ：５．９％ なお、表面性指数ｈを求めると、４．８３であった。ま
た、上記キャリアを実施例１と同様に試験を行ったとこ
ろ、キャリア付着の発生は皆無であり、現像剤は１５万
枚複写後お画像も問題がなく、画質維持性も良好であっ
た。

【００２６】

【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、
その結果、画像へのキャリアの付着が防止でき、濃度む
らや地汚れのない優れた画質を得ることが可能になっ
た。また、キャリアの消費量を大幅に抑えることができ
るようになった。さらに、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、キャ
リアの効率的な製造を可能にした。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 雅夫 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性核体粒子を樹脂被覆した静電荷像現
   像用キャリアにおいて、下記一般式で示される表面性指
   標ｈが２．０〜７．０となる磁性核体粒子を用いたこと
   を特徴とする静電荷像現像用キャリア。 ｈ＝Ａ／｛Σ０．０３×〔Ｗｉ／（ρ×ｒ）〕｝ ただし、Ａ：ＢＥＴ比表面積（ｃｍ² ／ｇ） Ｗｉ：粒度別重量％ ρ：磁性核体粒子の真密度（ｇ／ｃｍ³ ） ｒ：粒度別核体粒子半径（ｃｍ）
2. 【請求項２】 請求項１記載の核体粒子と被覆用樹脂と
   を乾燥状態で混合した後、加熱して被覆用樹脂を溶融
   し、核体粒子を被覆することを特徴とする静電荷像現像
   用キャリアの製造方法。
3. 【請求項３】 静電潜像保持体上に静電潜像を形成する
   工程と、静電潜像保持体上の静電潜像を現像剤で現像す
   る工程と、該現像された像を転写体上に移動する工程と
   を有する画像形成方法において、上記現像工程における
   現像剤として、請求項１記載の静電荷像現像用キャリア
   を用いることを特徴とする画像形成方法。