JPH086304A - 電子写真用キャリヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 常に良好な画像が得られる電子写真用キャリ
ヤを提供する。 【構成】 キャリヤ芯材の表面に樹脂コート層を形成し
たコーティングキャリヤであって、電界強度５００Ｖ／
ｃｍでの抵抗値Ｒ₅₀₀ と、電界強度５０００Ｖ／ｃｍで
の抵抗値Ｒ₅₀₀₀との比Ｒ₅₀₀ ／Ｒ₅₀₀₀を１０〜５０００
の範囲内に規定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、キャリヤ芯材の表面
を樹脂コート層で被覆した、いわゆるコーティング型の
電子写真用キャリヤに関するものである。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】静電式複
写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置におい
ては、まず、感光体の表面を露光して、当該感光体の表
面に静電潜像を形成する。つぎに、この感光体の表面
に、現像装置によって現像剤を接触させる。そうする
と、現像剤中に含まれるトナーが静電潜像に静電付着し
て、静電潜像がトナー像に顕像化される。このトナー像
を、感光体表面から紙上に転写して定着させると、静電
潜像に対応した画像が紙の表面に形成される。

【０００３】現像剤としては、トナーと、当該トナーを
吸着した状態で現像装置内を循環するキャリヤとを含む
２成分系のものが一般に用いられる。上記のうちキャリ
ヤとしては、鉄粉やフェライト粒子等の磁性粒子が使用
される。また、帯電量や帯電極性の制御、湿度依存性の
改善、フィルミング防止、流動性向上等の目的のため、
上記磁性粒子をキャリヤ芯材として、その表面を樹脂コ
ート層で被覆した、いわゆるコーティング型のものが一
般に使用されている。

【０００４】このコーティング型のキャリヤにおいて
は、キャリヤ芯材および樹脂コート層の電気的な特性、
とくに抵抗値が、帯電特性、ひいては形成画像の画質を
左右する重要な因子であることが知られており、良好な
特性のキャリヤを得るべく、種々の提案がなされてい
る。たとえば特開平４−１８８１６２号公報には、樹脂
コート層で被覆する前のキャリヤ芯材の抵抗値、樹脂コ
ート層で被覆した後のキャリヤの抵抗値、ならびに樹脂
の被覆率を特定の範囲に限定したキャリヤが開示されて
いる。

【０００５】上記キャリヤによれば、ゴースト現象を発
生させることなく、長期間に亘って安定して、カブリや
トナー飛散のない良好な画像を形成できることが、上記
公報には記載されている。ところが発明者らの検討によ
ると、上記キャリヤ芯材の抵抗値等の、これまで検討さ
れてきたキャリヤの特性値を所定の範囲内に規定して
も、依然として良好な画像が得られない場合があり、従
来の特性値は、必ずしも良好な画像を得る上で必須の要
件ではないことが判明した。

【０００６】この発明の目的は、常に良好な画像が得ら
れる電子写真用キャリヤを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用】上記課題を解
決するため、発明者らは、コーティング型の電子写真用
キャリヤの特性を決定する、新たな評価基準を求めて種
々検討した。その結果、キャリヤ粒子個々の樹脂コート
層の均一性が、コーティング型の電子写真用キャリヤの
特性を決定する上で重要な因子であることを見出した。

【０００８】すなわち、従来の特性値を所定の範囲内に
規定したキャリヤであっても、樹脂コート層にむらがあ
ると、露出したコアの影響によって樹脂コート層の効果
が半減し、帯電の安定性が低下するとともに、帯電量分
布にばらつきを生じて良好な画像が得られない。また、
繰り返し画像形成を行った際に、トナーの微粉砕物等が
キャリヤ表面に付着するいわゆるスペントトナー等が発
生しやすくなって、現像剤寿命が短くなってしまう。こ
れに対し、樹脂コート層が均一でありさえすれば、従来
の特性値を満足するか否かにかかわらず帯電特性が安定
し、帯電量分布がシャープになるとともに、現像剤寿命
が向上して、常に良好な画像が得られるのである。

【０００９】そこで発明者らは、キャリヤの樹脂コート
層の状態をどのように評価するかについて、さらに検討
した結果、電界強度を強弱２段階に変化させて測定した
抵抗値の比を求めると、樹脂コート層の状態を評価でき
ることを見出した。抵抗値を測定する際の電界強度が大
きいときは、電子写真用キャリヤの表面だけでなく、そ
の内部にも電流が流れるので、樹脂コート層のむらに関
係なく一定の抵抗値が得られる。この測定値は、電子写
真用キャリヤ全体のトータルな抵抗値である。

【００１０】これに対し、抵抗値を測定する際の電界強
度が小さいとき、電流は、主として電子写真用キャリヤ
の表面部分を流れるため、表面部分の抵抗値が支配的な
測定結果が得られる。そして、キャリヤ表面の樹脂コー
ト層にむらがあると、電流は樹脂コート層で被覆されて
いない部分（コアが露出している部分）を流れるため、
抵抗値が低くなる傾向がある。つまり、抵抗値を測定す
る際の電界強度が小さい場合には、キャリヤ表面の樹脂
コート層の状態によって、測定される抵抗値が違ってく
る。

【００１１】このため、上記両電界強度で測定した抵抗
値の比を求めると、電子写真用キャリヤ全体のトータル
な抵抗値の大小に関係なく、一義的に、樹脂コート層の
状態を評価できるのである。そこで発明者らは、上記評
価方法についてさらに詳細な検討を行い、その結果か
ら、常に良好な画像が得られる樹脂コート層の状態を特
定した、この発明の電子写真用キャリヤを完成するに至
った。

【００１２】すなわちこの発明の電子写真用キャリヤ
は、キャリヤ芯材の表面に樹脂コート層が形成されてな
り、電界強度５００Ｖ／ｃｍでの抵抗値Ｒ₅₀₀ と、電界
強度５０００Ｖ／ｃｍでの抵抗値Ｒ₅₀₀₀との比Ｒ₅₀₀ ／
Ｒ₅₀₀₀が１０〜５０００の範囲内であることを特徴とす
る。上記構成からなる、この発明の電子写真用キャリヤ
は、キャリヤ粒子個々の樹脂コート層が均一であるた
め、前記のように、帯電特性が安定し、帯電量分布がシ
ャープになり、現像剤寿命が向上して、常に良好な画像
を形成することができる。

【００１３】この発明の電子写真用キャリヤにおいて、
比Ｒ₅₀₀ ／Ｒ₅₀₀₀が１０〜５０００の範囲内に限定され
るのは、以下の理由による。つまり、上記比Ｒ₅₀₀ ／Ｒ
₅₀₀₀が１０未満では、樹脂コート層のむらが大きいた
め、露出したコアの影響によって樹脂コート層の効果が
半減し、帯電の安定性が低下するとともに帯電量分布に
ばらつきを生じて良好な画像が得られない上、現像剤寿
命が短くなってしまう。

【００１４】また、比Ｒ₅₀₀ ／Ｒ₅₀₀₀が５０００を超え
た場合には、樹脂コート層の抵抗値が高すぎて、低抵抗
であるキャリヤ芯材との抵抗値の差が大きくなりすぎる
ため、繰り返し画像形成した際の、樹脂コート層の剥離
によるキャリヤ芯材の露出や、あるいはスペントトナー
の発生時に、帯電特性が著しく劣化して良好な画像が得
られなくなり、現像剤寿命が短くなってしまう。

【００１５】したがって比Ｒ₅₀₀ ／Ｒ₅₀₀₀は、１０〜５
０００の範囲内に限定されるのである。なお上記比Ｒ
₅₀₀ ／Ｒ₅₀₀₀は、上記範囲内でもとくに、３０〜１５０
０であるのが好ましく、１００〜５００であるのがさら
に好ましい。この発明の構成は、前述したように電子写
真用キャリヤ全体のトータルな抵抗値の大小に関係なく
適用できるので、電子写真用キャリヤを構成するキャリ
ヤ芯材および樹脂コート層についてはとくに限定され
ず、両者は、従来公知の種々の材料により形成できる。

【００１６】たとえばキャリヤ芯材としては、鉄、酸化
処理鉄、還元鉄、マグネタイト、銅、けい素鋼、フェラ
イト、ニッケル、コバルト等の粒子、これらの材料とマ
ンガン、亜鉛、アルミニウム等との合金の粒子、鉄−ニ
ッケル合金、鉄−コバルト合金等の粒子、上記各種粒子
を結着樹脂中に分散させた粒子、酸化チタン、酸化アル
ミニウム、酸化銅、酸化マグネシウム、酸化鉛、酸化ジ
ルコニウム、炭化けい素、チタン酸マグネシウム、チタ
ン酸バリウム、チタン酸リチウム、チタン酸鉛、ジルコ
ン酸鉛、ニオブ酸リチウム等のセラミックスの粒子、り
ん酸二水素アンモニウム（ＮＨ₄ Ｈ₂ ＰＯ₄ ）、りん酸
二水素カリウム（ＫＨ₂ ＰＯ₄ ）、ロッシェル塩等の高
誘電率物質の粒子等があげられる。

【００１７】中でも、酸化鉄、還元鉄等の鉄粉や、ある
いはフェライトの粒子が、この発明に好適に使用され
る。これらの粒子は、環境および経時変化による電気抵
抗の変化率が小さく、かつ現像装置内で磁場をかけられ
た際に形成される、感光体表面と接触する穂（磁気ブラ
シ）が柔らかいため、画像特性にすぐれた画像を形成で
き、しかも安価である。

【００１８】キャリヤ芯材の粒径は１０〜２００μｍ、
好ましくは３０〜１５０μｍ程度に形成される。またキ
ャリヤ芯材の飽和磁化は、これに限定されないが、３５
〜７０ｅｍｕ／ｇ程度であるのが好ましい。上記キャリ
ヤ芯材の表面に形成される樹脂コート層を構成する樹脂
としては、たとえば（メタ）アクリル系樹脂、スチレン
系樹脂、スチレン−（メタ）アクリル系樹脂、オレフィ
ン系樹脂（ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ポリプ
ロピレン等）、ポリエステル系樹脂（ポリエチレンテレ
フタレート、ポリカーボネート等）、不飽和ポリエステ
ル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ
ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、
ふっ素系樹脂（ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロ
ロトリフルオロエチレン、ポリふっ化ビニリデン等）、
フェノール系樹脂、キシレン系樹脂、ジアリルフタレー
ト系樹脂等があげられる。

【００１９】中でも、トナーとの摩擦帯電性および機械
的強度等の点から、（メタ）アクリル系樹脂、スチレン
系樹脂、スチレン−（メタ）アクリル系樹脂、シリコー
ン系樹脂、またはふっ素系樹脂を用いるのが好ましい。
上記樹脂は１種単独で使用してもよく、２種以上を併用
してもよい。上記のうち（メタ）アクリル系樹脂、スチ
レン系樹脂、スチレン−（メタ）アクリル系樹脂には、
メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂を、架橋剤および帯電性
改良剤として添加するのが好ましい。熱硬化性樹脂の添
加量は、（メタ）アクリル系樹脂等の０．１〜５０重量
％程度がよい。

【００２０】また樹脂コート層には、必要に応じて、シ
リカ、アルミナ、カーボンブラック、脂肪酸金属塩等
の、樹脂コート層の特性を調整するための添加剤を、少
量、含有させることもできる。樹脂コート層の膜厚は
０．０５〜１μｍ、好ましくは０．１〜０．７μｍ程度
に形成される。

【００２１】キャリヤ芯材の表面に樹脂コート層を形成
するには、まず、上記樹脂コート層を構成する各成分を
適当な溶媒に溶解または分散してコーティング剤を作製
し、それをキャリヤ芯材の表面に塗布した後、加熱し
て、溶媒を乾燥除去するとともに、樹脂を硬化させれば
よい。コーティング剤の塗布方法としては、 Ｖ型ブレンダー、ナウターミキサー等の混合機を用
いて、キャリヤ芯材とコーティング剤とを均一に混合す
る機械的混合法、 コーティング剤をキャリヤ芯材に噴霧する噴霧法、 コーティング剤にキャリヤ芯材を浸漬する浸漬法、 キャリヤ芯材を流動層型コーティング装置に入れ、
コーティング装置の下部より空気を供給してキャリヤ芯
材を浮遊させて流動状態とするとともに、コーティング
装置の上方から、コーティング剤を、浮遊、流動状態の
キャリヤ芯材に噴霧する、いわゆる流動層法、 転動状態のキャリヤ芯材をコーティング剤と接触さ
せる転動層法等が、いずれも採用可能である。

【００２２】コーティング剤用の溶媒としては、たとえ
ばトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、トリクロ
ロエチレン、パークロロエチレン等のハロゲン化炭化水
素類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、テ
トラヒドロフラン等の環状エーテル類、メタノール、エ
タノール、イソプロパノール等のアルコール類等があげ
られる。

【００２３】前述したようにこの発明の電子写真用キャ
リヤにおいては、樹脂コート層の均一性を評価する基準
である、電界強度５００Ｖ／ｃｍでの抵抗値Ｒ₅₀₀ と、
電界強度５０００Ｖ／ｃｍでの抵抗値Ｒ₅₀₀₀との比Ｒ
₅₀₀ ／Ｒ₅₀₀₀が１０〜５０００の範囲内に限定される。
比Ｒ₅₀₀ ／Ｒ₅₀₀₀を上記範囲内に限定するには、キャリ
ヤ芯材の表面に樹脂コート層を形成する際の各種の条件
を調整すればよい。

【００２４】たとえば前記各塗布法のうち、噴霧法や
流動層法を採用する場合は、通常より濃度の薄いコー
ティング剤を、通常より長時間噴霧するようにし、また
機械的混合法、浸漬法、転動層法を採用する場合
は、通常より濃度の薄いコーティング剤を、通常より長
時間、キャリヤ芯材と接触させるようにすると、樹脂コ
ート層の均一性が向上して、比Ｒ₅₀₀ ／Ｒ₅₀₀₀を前記範
囲内に調整することができる。

【００２５】また乾燥硬化時には、その加熱温度を通常
より低めにして、樹脂をゆっくり硬化させるようにする
と、樹脂コート層の均一性が向上して、比Ｒ₅₀₀ ／Ｒ
₅₀₀₀を前記範囲内に調整することができる。電子写真用
キャリヤの粒径は従来と同程度、すなわち１０〜２００
μｍ程度が好ましく、３０〜１５０μｍ程度がさらに好
ましい。

【００２６】上記この発明の電子写真用キャリヤは、従
来同様にトナーと配合されて、２成分系の現像剤として
使用される。両者の配合割合はとくに限定されないが、
現像剤中に占めるトナー濃度で表して１〜１０重量％、
とくに２〜８重量％であるのが好ましい。

【００２７】

【実施例】以下にこの発明を、実施例、比較例に基づい
て説明する。 実施例１〜３、比較例１〜３ キャリヤ芯材としての、平均粒径８０μｍの球状フェラ
イト焼結粒子１０００重量部に、下記の各成分からなる
コーティング剤５重量部を、流動層コーティング装置を
用いて、表１に示す時間、噴霧コーティングした後、１
５０℃で１時間の熱処理を行って電子写真用キャリヤを
製造した。 ・コーティング剤 スチレン−アクリル樹脂 ：４．５重量部 メラミン樹脂 ：０．５重量部 溶媒（トルエン） ：２００重量部 上記各実施例、比較例の電子写真用キャリヤについて、
下記の測定方法により、電界強度５００Ｖ／ｃｍでの抵
抗値Ｒ₅₀₀ と、電界強度５０００Ｖ／ｃｍでの抵抗値Ｒ
₅₀₀₀とを測定して、その比Ｒ₅₀₀ ／Ｒ₅₀₀₀を求めた。結
果を表１に示す。 抵抗値測定方法 サンプルキャリヤを２００±５ｍｇ秤量して、それを、
作業環境（２３±３℃、６０±５％ＲＨ）中に３０分以
上暴露して調湿した後、図１に示すブリッジ式電気抵抗
測定器１の、一対の電極２，２間の、所定の間隔（この
場合２ｍｍ）の隙間３にセットした。

【００２８】上記ブリッジ式電気抵抗測定器１は、上記
一対の電極２，２の背後に設けた磁石４，４間の磁力に
よって、サンプルキャリヤを、両電極２，２間にブリッ
ジ状に架け渡した状態で、その電気抵抗を測定するもの
である。つぎに、上記一対の電極２，２に接続した超絶
縁計５によって、両電極２，２間のサンプルキャリヤ
に、１０００Ｖの電界（電界強度５０００Ｖ／ｃｍ）を
印加し、１０秒後に超絶縁計が示している値を読み取っ
て抵抗値Ｒ₅₀₀₀とした。

【００２９】つぎに、電界の印加を停止して５〜１０秒
経過後、超絶縁計５によって、両電極２，２間のサンプ
ルキャリヤに、今度は１００Ｖの電界（電界強度５００
Ｖ／ｃｍ）を印加し、１０秒後に超絶縁計が示している
値を読み取って抵抗値Ｒ₅₀₀とした。

【００３０】

【表１】

【００３１】上記各実施例、比較例の電子写真用キャリ
ヤを、静電式複写機（三田工業（株）製の型番ＤＣ４５
８５）に、当該複写機用のトナーとともに使用して、複
写機用の解像度測定用チャートの２万枚の連続複写を行
った後、２万枚目の複写画像の画像濃度、余白部分のカ
ブリ濃度を、それぞれ反射濃度計（東京電色社製の型番
ＴＣ−６Ｄ）を用いて測定した。また、形成画像を目視
にて観察して、解像度、トナー飛散の有無、およびブラ
シマークの有無を確認した。

【００３２】以上の結果を表２に示す。

【００３３】

【表２】

【００３４】上記表２の結果より、比₅₀₀ ／Ｒ₅₀₀₀が１
０未満である比較例１，２の電子写真用キャリヤを用い
た場合には、樹脂コート層が不均一であることに起因し
て、２万枚の連続複写により帯電の安定性が低下すると
ともに帯電量分布にばらつきを生じた結果、解像度およ
び画像濃度が低下し、カブリ濃度が上昇するとともに、
トナー飛散やブラシマークの不良が発生した。また比
₅₀₀ ／Ｒ₅₀₀₀が５０００を超える比較例３の電子写真用
キャリヤを用いた場合には、２万枚の連続複写により樹
脂コート層の剥離やスペントトナーが発生した結果、解
像度および画像濃度が低下するとともに、トナー飛散の
不良が発生した。

【００３５】これに対し、比Ｒ₅₀₀ ／Ｒ₅₀₀₀が１０〜５
０００の範囲内である実施例１〜３の電子写真用キャリ
ヤを用いた場合には、２万枚の連続複写後も、解像度、
画像濃度が高く、かつカブリ濃度が低い上、トナー飛散
やブラシマークのない、良好な画像が得られた。

【００３６】

【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明の電子写
真用キャリヤは、電界強度５００Ｖ／ｃｍでの抵抗値Ｒ
₅₀₀ と、電界強度５０００Ｖ／ｃｍでの抵抗値Ｒ₅₀₀₀と
の比Ｒ ₅₀₀ ／Ｒ₅₀₀₀が１０〜５０００の範囲内に規定さ
れ、表面コート層が均一であるため、常に良好な画像が
得られるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例、比較例の電子写真用キャリヤの抵抗値
を測定するために使用した装置の概略を説明する斜視図
である。

フロントページの続き (72)発明者 高田 裕介 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内 (72)発明者 山口 弘明 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】キャリヤ芯材の表面に樹脂コート層が形成
   されてなり、電界強度５００Ｖ／ｃｍでの抵抗値Ｒ₅₀₀
   と、電界強度５０００Ｖ／ｃｍでの抵抗値Ｒ₅₀₀₀との比
   Ｒ_{50 0} ／Ｒ₅₀₀₀が１０〜５０００の範囲内であることを
   特徴とする電子写真用キャリヤ。