JPH0764339A - 静電荷像現像用キャリア - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特に細かい粒径とシャープな粒径分布を有す
る樹脂微粒子を用いて乾式コーティング法により磁性粒
子に樹脂被覆層を形成して成り、像形成に際し、白ポ
チ，感光体傷，キャリア付着等を生ぜず、高画質，鮮明
な画像が安定して得られる静電荷像現像用キャリアを提
供する。 【構成】 一次粒子の凝集体から成り、体積平均粒径Ｄ
50が0.5〜20μm、体積25％，粒径Ｄ25の前記Ｄ50に対す
る比Ｄ25/Ｄ50が0.5〜1.0、体積75％，粒径Ｄ75の前記
Ｄ50に対する比Ｄ75/Ｄ50が1.0〜1.8である樹脂微粒子
を磁性粒子表面に乾式コーティング法により固着して被
覆層を形成して得られた静電荷像現像用キャリア。

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，静電印刷法など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】従来静電荷像現像用キャリアをうるた
め、磁性粒子表面に樹脂微粒子を乾式コーティング法に
より固着させて樹脂被覆層を形成する技術が知られてい
る。

【０００３】例えば特開昭63-235965号公報には、静電
荷像現像用キャリアをうるため、重量平均粒径20〜200
μmの磁性体分散樹脂粒子表面に、その1/10以下の粒径
の樹脂微粒子を乾式コーティング法により固着させて樹
脂被覆層を形成する技術が提案されている。

【０００４】また。特開平3-269544号公報には、磁性粒
子表面に体積平均粒径0.5μm以下の一次樹脂微粒子の複
数が凝集して成る体積平均粒径1.5〜5.0μmの凝集体を
乾式コーティング法による固着せしめて樹脂被覆層を形
成する技術が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記各号
公報では、何れも樹脂微粒子の平均粒径のみに着目して
樹脂被覆層を形成しているため、乾式コーティング法に
より磁性粒子に樹脂被覆層を形成するとき、磁性粒子同
士の衝突する頻度が多く、磁性粒子の破壊が発生する。

【０００６】前記磁性粒子同士の衝突による破壊は、と
りもなおさず非常に細かいキャリア粒子の発生を意味
し、これを像形成に使用した場合、像形成体へのキャリ
ア付着を招き、画質を低下せしめる。従って前記磁性粒
子の破壊は乾式コーティング法における問題点の１つと
なっている。

【０００７】この問題を解決するために、乾式コーティ
ング時の撹拌羽根の周速を下げるなど、装置条件の緩和
化が提案されているが、これは、製膜性を低下させた
り、遊離したままの樹脂微粒子を残したりして、画像に
悪影響を与えるという問題があり、未だその解決策が見
出されていないのが現状である。

【０００８】本発明者等は鋭意検討の結果、磁性粒子表
面に乾式コーティング法により樹脂被覆層を形成して静
電荷像現像用キャリアを製造するための樹脂微粒子に関
して、その粒径範囲と共にシャープな粒径分布を規定す
ることにより前記問題を解決しうることを見出し、本発
明を完成したのである。

【０００９】本発明は前記実施に鑑みて提案されたもの
であり、その目的とするところは、乾式コーティング法
により磁性粒子表面に該粒子の破壊を伴うことなく、樹
脂微粒子を均一、かつ強固に固着させて樹脂被覆層を形
成し、それによって像形成時キャリア付着や白ポチの発
生がなく高画質の画像が安定して得られる静電荷像現像
用キャリアを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の目的は、磁性粒子
表面に樹脂微粒子を機械的圧力を利用して固着すること
により、樹脂被覆層を形成して成る静電荷像現像用キャ
リアにおいて、前記樹脂微粒子が一次粒子の凝集体から
成り、該凝集体の体積平均粒径Ｄ50が0.5〜20μmであ
り、体積25％，粒径Ｄ25の前記Ｄ50に対する比Ｄ25/Ｄ5
0が0.5〜1.0であり、体積75％，粒径Ｄ75の前記Ｄ50に
対する比Ｄ75/Ｄ50が1.0〜1.8である静電荷像現像用キ
ャリアにより達成される。

【００１１】本発明に用いられる磁性粒子は、鉄，マグ
ネタイト，フェライトなどが用いられるが、適切な磁
化，比重を持つことから、フェライトが特に好ましい。

【００１２】ここでいうフェライトは、MO・Fe₂O₃（Ｍは
銅，亜鉛，鉄，ニッケル，コバルト，マグネシウム，マ
ンガンなどの２価の金属）の化学式で表わすことができ
る。この化合物は比較的比重が小さいことから、乾式コ
ーティング時に磁性粒子間に作用する衝撃エネルギーを
小さくできるという点で好ましい。その内でも特に比重
が2.0〜6.0の範囲のものが好ましい。

【００１３】また、磁性粒子の体積平均粒径は、30〜12
0μmのものを用いることが好ましい。

【００１４】前記磁性粒子は乾式コーティング法により
被覆する樹脂微粒子としては、例えば乳化重合法，懸濁
合法，塊状重合法，ブロック重合法等の重合法により得
られ、通常0.5μm以下の微細な一次粒子の凝集体として
得られる。

【００１５】本発明では前記凝集体に関して図１（Ａ）
または（Ｂ）で示す体積平均粒径Ｄ50が0.5〜20μmを必
須の要件としており、前記Ｄ50が0.5μm未満の場合は加
工時飛散してコーティング装着内壁に付着してロスが多
く、かつ均一な被覆層が得られない。またＤ50が20μm
を越えると被覆層が形成されにくく、遊離の樹脂微粒子
が残留するようになると共に、磁性粒子同士の衝突によ
り磁性粒子の破壊を招く。なお前記樹脂微粒子の体積平
均粒径Ｄ50はより性能を向上するためには1.0〜10μmと
するのが好ましい。

【００１６】さらに本発明では、前記凝集体に関し図１
（Ａ）または（Ｂ）で示される体積25％，粒径Ｄ25の前
記Ｄ50に対する比Ｄ25/Ｄ50が0.5〜1.0とされ、体積75
％，粒径Ｄ75の前記Ｄ50に対する比Ｄ75/Ｄ50が1.0〜1.
8とされており、つまり前記凝集体が極めてシャープな
粒径分布を有することが必須の要件とされている。

【００１７】前記樹脂微粒子のＤ25/Ｄ50が0.5未満の場
合は微粒側に尾を引いた粒子群が磁性粒子上への樹脂微
粒子の均質な配列を乱し、その結果磁性粒子同士の衝突
による破壊が増大する。またＤ75/Ｄ50が1.8を越えると
粗粉側に尾を引いた粒子群が、樹脂微粒子の磁性粒子上
への均質な配列を乱し、その結果磁性粒子の破壊が増大
する。またそれと共に粗大粒子が多くなり被覆層が形成
されにくく、遊離の樹脂微粒子が多くなる。

【００１８】なお図１（Ａ）は凝集体からなる樹脂微粒
子の体積分布を表わす図であり、横軸は粒径μm、縦軸
は体積頻度を表わす。図１（Ｂ）は、凝集体の体積累積
分布を表わす図であり、横軸は粒径μm、縦軸は体積累
積頻度を表わす。図１（Ａ）及び（Ｂ）のＤ50はその粒
径より小径側の粒子の体積と、大径側の粒子の体積とが
等しくなるように設定された粒径を表し、Ｄ25はその粒
径より小径側の粒子の体積が粒子全体の体積の25％とな
るように設定された粒径を表し、Ｄ75はその粒径より小
径側の粒子の体積が、粒子全体の体積の75％となるよう
に設定された粒径を表わす。

【００１９】樹脂微粒子の凝集体の体積平均粒径を制御
するには、公知の粉砕機を用いることができる。好まし
くは、ジェットミル，ターボミルなどの気流を利用した
粉砕機が良好な結果を与える。

【００２０】また、樹脂微粒子の凝集体の粒度分布の制
御には、ミクロプレックス，ターボクラシファイアなど
の公知の風力分級機を用いることができる。

【００２１】なお、磁性粒子，樹脂微粒子の凝集径は、
レーザー回折式粒度分布測定装置「HELOS」（日本電子
(株)製）により求めることができる。

【００２２】磁性粒子を測定する場合は、特に前処理を
必要としない。

【００２３】また、樹脂微粒子を測定する場合、前処理
として以下の操作を行う。

【００２４】界面活性剤を適量加えた蒸留水50ccに樹脂
微粒子0.05ｇを混合し、超音波分散装置「ホモジナイザ
ー」にて30秒間超音波分散を行い、前処理とされる。

【００２５】前記樹脂微粒子に用いられる樹脂として
は、例えばスチレン樹脂，アクリル樹脂，ビニル系樹
脂，エチレン系樹脂，ポリアミド樹脂，ポリエステル系
樹脂など任意の樹脂が用いられる。

【００２６】本発明で用いられる乾式コーティング法
は、従来多く用いられている溶剤を用いた湿式法に比し
て、例えば（１）溶剤を使用しないこと、（２）そのた
め通風などの操作が不要であり密閉系で加工できるこ
と、（３）短時間で加工できること、（４）被覆層の磁
性粒子への固着性，被覆層の膜特性が優れているなど多
く利点を有する。前記乾式コーティング法としては、例
えばローターとライナーを有するハイブリタイザー（奈
良機械社製）等が用いられるが好ましくは図２に示す高
速撹拌混合機が用いられる。

【００２７】図中11は本体上蓋で、該上蓋11に原料投入
口12、投入弁13、フィルター14、点検口15が設けられて
いる。原料投入口12より所定量のキャリア芯材粒子およ
び樹脂微粒子が投入され、投入された前記原料はモータ
ー22により駆動される水平方向回転体18により撹拌され
る。該回転体18はその中心部18ｄに互いに120°の角度
間隔で配置された撹拌羽根18ａ，18ｂ及び18ｃが結合さ
れていて、これらの羽根は底部10ａの面に対して35°の
角度で傾いて取付けられている。

【００２８】このため前記撹拌羽根18ａ，18ｂ，18ｃを
高速回転させると、前記原料は上方へ掻き上げられ、本
体容器10の上部内壁に衝突して落下するが、途中垂直方
向回転体19に衝突し、原料の撹拌が行われる。

【００２９】前記高速撹拌混合機を用いて被覆層を形成
する場合、均一で固着性に優れた被覆層を形成するた
め、次の（イ），（ロ），（ハ）の工程が必要とされ、
各工程の処理条件を以下のようにするのが好ましい。

【００３０】（イ）混合工程 ：撹拌羽根18ａ，18ｂ，
18ｃを４〜８ｍ／secで回転させ、容器10内の温度を室
温またはそれ以下として、投入された原料を10〜20分間
撹拌する。

【００３１】（ロ）成膜工程 ：（イ）の混合工程と同
じか、それ以上の周速で前記撹拌羽根を回転し、成膜空
の温度を凝集体のTgまたはそれ以上の温度に昇温し、撹
拌を行う。

【００３２】（ハ）成膜後工程：ジャケット17の冷水を
通して冷却する。その間前記撹拌羽根の周速を成膜工程
の場合の周速またはそれ以下にして撹拌冷却し、得られ
た薬品キャリアを排出弁21を開いて取出口20から排出さ
れる。

【００３３】前記乾式コーティング法において、凝集体
に被覆される被覆層の量は凝集体単位重量当たり0.1〜1
0重量％とされ、0.1重量％未満では膜が弱く、現像中摩
粍して被覆層の効果が失われ、10重量％を越えるとキャ
リアの磁気力が弱くなり、かつ膜剥がれを生ずるように
なる。

【００３４】

【作用】本発明の静電荷像現像用のキャリアは前記の如
く磁性粒子に被覆される一次粒子の凝集体から成る樹脂
微粒子の粒径が細かく、かつシャープな粒径分布とさ
れ、乾式コーティング工程で磁性粒子の樹脂微粒子が均
一に付着して膜剥がれのない良質の被覆層が得られる。
また磁性粒子同士の直接衝突が少なく磁性粒子の衝撃力
により破壊がなく、コーティング終了後の遊離の樹脂微
粒子が少ないなどの利点を有する。その理由としては、
前記の如く樹脂微粒子の粒径が細かく、かつ揃っている
ため、コーティング工程で磁性粒子全表面を樹脂微粒子
で早い時期に均質に被覆して保護すると共に、工程の進
行と共に被覆層が磁性粒子表面に強く固着されるためと
推察される。またそのため前記のようにして得たキャリ
アを含む現像剤を用いて像形成を行った場合、白ポチ等
の画像不良の発生がなく、かつ感光体へのキャリア付着
や感光体表面の損傷等がなく高画質の画像が安定して得
られるものと推察される。

【００３５】

【実施例】以下本発明を実施例により具体的に説明する
が、本発明の実施の態はこれにより限定されるものでは
ない。

【００３６】（実施例１〜３、比較例１，２）乳剤重合
法により一次粒径0.1μm、Tg100℃のメチルメタクリケ
ート／スチレン共重合樹脂（共重合比60／40）の凝集体
を得た。これをジェットミル粉砕機（日本ニューマチッ
ク社製）を用いて粉砕した後、風力紛糾機「ミクロプレ
ックス」（ホソカワミクロン社製）を用い、風力を変化
して分級し、実施例１〜３用の樹脂微粒子１〜３及び比
較例１，２用の樹脂微粒子５，６を得た。また乳化重合
法により一次粒径0.1μm、Tg93℃のメチルメタクリレー
ト／ブチルメタクリレート（共重合比90／10）共重合樹
脂凝集体を粉砕分級して実施例４用の樹脂微粒子４を得
た。

【００３７】なお前記樹脂微粒子の体積平均粒径Ｄ50、
体積25％，粒径Ｄ50、体積75％，粒径Ｄ75は前記レーザ
散乱式粒度分布測定装置によりその都度測定、確認され
た。

【００３８】

【表１】

【００３９】次に、前記樹脂微粒子１〜６のそれぞれ80
ｇと球形フェライト粒子から成る体積平均粒径100μmの
磁性粒子４kgずつを図２の高速撹拌混合機に投入し、各
樹脂微粒子毎に下記一定の加工条件で前記磁性粒子に樹
脂被覆層を形成し、前記樹脂微粒子１〜６に対応するキ
ャリア１〜６を得た。

【００４０】加工条件：（イ）混合工程では室温で撹拌
羽根を周速６ｍ／secで回転し、15分間撹拌混合し、
（ロ）の成膜工程では110に昇温し、撹拌羽根を12ｍ／s
ecで回転し、30分間撹拌しながら成膜し、（ハ）の成膜
後工程では、ジャケット17に冷却水を通して冷却しなが
ら撹拌羽根を周速６ｍ／secで回転させて15分間混合し
た。次に前記樹脂被覆されたキャリア１〜６のそれぞれ
1725ｇに体積平均粒径８μmのポリエステルトナー75ｇ
ずつとＹＧＧ混合機により混合して前記キャリア１〜６
に対応する現像剤１〜６を得た。これらの現像剤は前記
混合機により充分帯電させた後、以下の像形成テストに
使用された。

【００４１】前記６種類の現像剤をコニカ社製U-Bix507
0複写機に順次投入し、投入後直ちにＡ３黒ベタチャー
トを連続して現像剤毎に10枚ずつ複写し画像不良（白ポ
チ）を目視観察し、画像上の白ポチの個数を数え、Ａ３
一枚当たりの白ポチ個数に平均化し、得られた値を表２
に示した。

【００４２】また前記複写機に前記６種類の現像剤を順
次投入し、現像剤毎に50,000ずつ複写を行い、目視によ
り感光体上の傷の発生状況を目視観察しその結果を表２
に示した。

【００４３】

【表２】

【００４４】表２から本発明のキャリアを含む現像剤を
用いて像形成を行った場合は白ポチ等の画像不良，感光
体傷の発生がなく優れているが、比較用のキャリアを含
む現像剤を用いた場合は、白ポチ及び感光体傷の発生が
多く実用性に乏しいことが理解される。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の静電荷像現像用キャリアによれば、被覆層形成に用い
られる樹脂微粒子が粒径が細かく、かつシャープな粒径
分布を有することから像形成に用いたとき、白ポチや感
光体傷，キャリア付着等の画像欠陥を生ぜず高画質，鮮
明な画像が安定して得られる等の効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】樹脂微粒子の体積粒径分布を表わす図および樹
脂微粒子の体積累積粒径分布を表わす図。

【図２】高速撹拌混合機の説明図。

【符号の説明】

10 本体容器 11 本体上蓋 12 原料投入口 16 温度計 17 ジャケット 18 水平回転体 18ａ，18ｂ，18ｃ 撹拌羽根 18ｄ 中心部 20 製品取出口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性粒子表面に樹脂微粒子を機械的圧力
   を利用して固着することにより樹脂被覆層を形成して成
   る静電荷像現像用キャリアにおいて、前記樹脂微粒子が
   一次粒子の凝集体から成り、該凝集体の体積平均粒径Ｄ
   50が0.5〜20μmであり、体積25％，粒径Ｄ25の前記Ｄ50
   に対する比Ｄ25/Ｄ50が0.5〜1.0であり、体積75％，粒
   径Ｄ75の前記Ｄ50に対する比Ｄ75/Ｄ50が1.0〜1.8であ
   ることを特徴とする静電荷像現像用キャリア。