JPH10153886A

JPH10153886A - 電子写真用キャリアおよびこの電子写真用キャリアを使用した電子写真装置

Info

Publication number: JPH10153886A
Application number: JP31432096A
Authority: JP
Inventors: Yasuhito Yuasa; 安仁湯浅; Noriaki Hirota; 典昭廣田; Hideki Tatematsu; 英樹立松; Masatoshi Maeda; 正寿前田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-11-26
Filing date: 1996-11-26
Publication date: 1998-06-09

Abstract

(57)【要約】【課題】電子写真装置に使用されるキャリアにおい
て、長期使用しても劣化がなく、また廃トナーをリサイ
クルしても高画質を維持でき、導電性弾性ローラ、中間
転写体を使用した転写工程においても良好な転写性が得
られることを目的とする。【解決手段】少なくとも５以上の酸価を有するポリエ
ステル系の樹脂に、特定のカップリング剤により表面処
理された磁性体を分散して形成された磁性体分散粒子
を、熱処理による表面改質処理を施して形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真用キャリ
アおよびこの電子写真用キャリアを使用した電子写真装
置（複写機、プリンタやファクシミリなど）に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真装置はオフィスユースの
目的からパーソナルユースへと移行しつつあり小型化、
メンテフリーなどを実現する技術が求められている。そ
のため廃トナーのリサイクルなどのメンテナンス性が良
く、オゾン排気が少ないなどの条件が必要となる。［複写機・プリンター］電子写真方式の複写機、プリン
ターの印字プロセスを説明する。

【０００３】先ず、画像形成のために像担持体（以下感
光体と称す）を帯電する。帯電方法としては、従来から
用いられているコロナ帯電器を使用するもの、また、近
年ではオゾン発生量の低減を狙って導電性ローラを感光
体に直接押圧した接触型の帯電方法などによって感光体
表面を均一に帯電する方法がある。感光体を帯電後、複
写機であれば、複写原稿に光を照射して反射光をレンズ
系を通じて感光体に照射する。あるいは、プリンタであ
れば露光光源としての発光ダイオードやレーザーダイオ
ードに画像信号を送り、光のＯＮ−ＯＦＦによって感光
体に潜像（表面電位の高低）を形成する。感光体に潜像
が形成されると感光体は予め帯電された着色粉体である
トナー（直径が５μｍ〜１５μｍ程度）によって可視像
化される。トナーは感光体の表面電位の高低に従って感
光体表面に付着し、複写用紙に電気的に転写される。す
なわち、トナーは予め正または負に帯電しており複写用
紙の背面からトナー極性と反対の極性の電荷を付与して
電気的に吸引する。転写方法としては、従来から用いら
れているコロナ放電器を使用するものがあり、また近年
では、オゾン発生量の低減を狙って導電性ローラを感光
体に直接押圧する転写方法が実用化されている。転写時
には感光体上の全てのトナーが複写用紙に移るのではな
く、一部は感光体上に残留する。この残留トナーはクリ
ーニング部でクリーニングブレードなどで掻き落とされ
廃トナーとなる。そして複写用紙に転写されたトナー
は、定着の工程で、熱や圧力により、紙に固定される。
定着する方法としては、２本以上の金属ロール間を通過
させる圧力定着方式、電熱ヒータによる加熱雰囲気中を
通過させるオーブン定着方式、および加熱ローラー間を
通過させる熱ロール定着方式がある。

【０００４】従来、電子写真方法では、廃トナーは再利
用されず廃棄されていた。昨今地球環境保護の点から、
産業廃棄物の無制限な廃棄を規制することの重要性が叫
ばれている。トナーは粉体の消耗品であり、不用意な廃
棄は環境汚染につながる。そのためこの廃棄物の再利用
は重要課題である。

【０００５】周知のように電子写真方法に使用される静
電荷現像用現像剤は、「トナーとキャリアから構成され
る二成分現像方式」と「トナーのみからなる一成分現像
方式」が主流で、高速機タイプでは２成分方式、低速機
タイプでは一成分方式が主に使われている。

【０００６】二成分現像方式を用いる現像は、トナーと
キャリアとの摩擦帯電によって発生する電荷を利用する
現像方式であり、磁性を有するキャリア粒子の磁気ブラ
シを磁石内蔵の現像スリーブ表面に形成してトナーを攪
拌しながら現像領域に搬送し、帯電したトナーを感光体
表面に形成させた静電潜像に接触移動させて現像する方
法である。デジタル方式では反転現像、アナログ方式で
は正規現像として使い分けられる。［カラー複写機］カラー複写機では、感光体を、帯電チ
ャージャーによるコロナ放電で帯電させ、その後各色の
潜像を光信号として感光体に照射し、静電潜像を形成
し、第１色、たとえばイエロートナーで現像し、潜像を
顕像化する。

【０００７】その後感光体に、イエロートナーの帯電と
逆極性に帯電した転写材を当接し、感光体上に形成され
たイエロートナー像を転写する。感光体は転写時に残留
したトナーをクリーニングしたのち除電され、第１のカ
ラートナーの現像、転写を終える。

【０００８】その後マゼンタ、シアンなどのトナーに対
してもイエロートナーと同様な操作を繰り返し、各色の
トナー像を転写材上で重ね合わせてカラー像を形成する
方法が取られている。そしてこれらの重畳したトナー像
はトナーと逆極性に帯電した転写紙に転写された後、定
着され複写が終了する。

【０００９】このカラー像形成方法としては、「単一の
感光体上に順次各色のトナー像を形成し、転写ドラムに
巻き付けた転写材を回転させて繰り返しこの感光体に対
向させ、そこで順次形成される各色のトナー像を重ねて
転写していく転写ドラム方式」と、「複数の像形成部を
並べて配置し、ベルトで搬送される転写材にそれぞれの
像形成部を通過させて順次各色のトナー像を転写し、カ
ラー像を重ね合わす連続重ね方式」が一般的である。

【００１０】前記の転写ドラム方式を用いたものに、特
開平１−２５２９８２号公報に開示されたカラー画像形
成装置がある。図６はこの従来例の全体構成の概要を示
すものであり、以下その構成と動作を図６に基づいて簡
単に説明する。

【００１１】図６において、５０１は感光体で、これに
対向して帯電器５０２と、現像部５０３と、転写ドラム
５０４、クリーナ５０５が設けられている。現像部５０
３は、イエロー色のトナー像をつくるためのＹ現像器５
０６、マゼンタ色のＭ現像器５０７、シアン色のＣ現像
器５０８、黒色のＢｋ現像器５０９とで構成され、現像
器群全体が回転して各々の現像器が順次感光体５０１に
対向し現像可能の状態になる。転写ドラム５１２と感光
体５０１は動作中は対向しながらそれぞれ矢印方向に一
定速度で回転している。

【００１２】像形成動作が開始すると感光体５０１が矢
印方向に回転するとともに、その表面が帯電器５０２に
よって一様に帯電される。その後感光体５０１の表面に
は、１色目のイエローの像を形成するための信号で変調
されたレーザビーム５１０が照射されて、潜像が形成さ
れる。次にこの潜像は最初に感光体５０１に対向してい
るＹ現像器５０６により現像され、イエローのトナー像
が形成される。感光体５０１上に形成されたイエローの
トナー像が転写ドラム５０４に対向する位置に移動する
までに、すでに転写ドラム５０４の外周には給紙部５１
１から送られた転写材としての１枚の用紙が先端を爪部
５１２でつかまれて巻き付けられており、その用紙の所
定の位置に感光体上のイエローのトナー像が対向して出
会うようにタイミングがとられている。

【００１３】感光体５０１上のイエローのトナー像が転
写帯電器５１３の作用により用紙に転写された後、感光
体５０１の表面はクリーナ５０５により清掃されて、次
色の像形成が準備される。続いてマゼンタ、シアン、黒
のトナー像も同様に形成されるが、そのとき現像部５０
３は色に応じて用いる各現像器５０７，５０８，５０９
を感光体５０１に対向させて現像可能の状態にする。転
写ドラム５０４の径は最長の用紙が巻き付けられかつ各
色の像間で現像器の交換が間に合うように充分の大きさ
を持っている。

【００１４】各色の像形成のためのレーザビーム５１０
の照射は、回転につれて感光体５０１上の各色のトナー
像と転写ドラム５０４上の用紙に既に転写されたトナー
像とが位置的に合致されて対向するようにタイミングが
とられて実行される。このようにして４色のトナー像が
転写ドラム５０４上で用紙に重ねて転写されて、用紙上
にカラー像が形成される。全ての色のトナー像が転写さ
れた後、用紙は剥離爪５１４により転写ドラム５０４か
ら剥されて、搬送部５１５を経て定着器５１６によりト
ナー像が定着され、装置外へ排出される。

【００１５】一方、連続転写方式を用いたカラー画像形
成装置の例として、特開平１−２５０９７０号公報に開
示されたものがある。この従来例では４色の像形成のた
めにそれぞれが感光体、光走査手段などを含んだ４つの
像形成ステーションが並び、ベルトに搬送された用紙が
それぞれの感光体の下部を通過してカラートナー像が重
ね合わされる。

【００１６】さらにまた、転写材上に異なる色のトナー
像を重ねてカラー像を形成する他の方法として、感光体
上に順次形成される各色トナー像を中間転写材上に一旦
重ねて、最後にこの中間転写材上のトナー像を一括して
転写紙に移す方法が特開平２−２１２８６７号公報に開
示されている。［トナー］トナ−は一般的に樹脂成分、顔料もしくは染
料からなる着色成分および可塑剤、電荷制御剤、さらに
必要に応じて磁性体、離型剤などの添加剤によって構成
されている。樹脂成分として天然または合成樹脂が単独
あるいは適時混合して使用される。

【００１７】そして、上記添加剤を適当な割合で予備混
合し、熱溶融によって加熱混練し、気流式衝突板方式に
より微粉砕し、微粉分級されてトナー母体が完成する。
その後このトナー母体に外添剤を外添処理してトナーが
完成する。［キャリア］キャリアとしては、強磁性体粒子表面に樹
脂コート処理をした樹脂コートキャリアや、結着樹脂中
に磁性体を分散させた磁性体分散バインダ型キャリアが
あり、多くの報告がされている。

【００１８】特公昭５９−２４４１６号公報では、結着
樹脂と磁性体とを溶融混合した後、冷却して微粉砕し、
粒径１０〜２５μｍのバインダー型磁性キャリアを得、
これと絶縁性トナーとを混合して二成分現像剤としてい
る。

【００１９】特開昭５９−３１９６７号公報では、強磁
性体の微粒子２０〜８０重量部と、熱可塑性樹脂８０〜
２０重量部を溶融混合した後、冷却して微粉砕し、さら
にこの粉砕物を加熱してその表面を熱間処理し、球形化
している。

【００２０】特開昭５８ー１３６０５２号公報では、絶
縁性トナーとバインダ型磁性キャリアとからなる現像剤
において、磁性キャリアのバインダーとして熱硬化性樹
脂を使用し、強度を高め、熱硬化性樹脂の硬化後に粉
砕、分級することにより、あるいは溶剤に溶かして噴霧
し、造粒と同時に硬化させることにより製造されるとし
ている。

【００２１】特開平３−２５１８５４号公報では、粗粒
子を高速衝撃せん断式の粉砕機によって粉砕し、分級に
より所定の粒径を得る方法が開示されている。特開平３
−１４９６６号公報では、結着樹脂として付加重合性不
飽和カルボン酸と他の共重合可能なモノマーとの共重合
体で多価金属塩化した重合体を用い、カルボン酸を配合
させたことが開示されている。

【００２２】

【発明が解決しようとしている課題】バインダー型キャ
リアの課題は、比較的磁力が弱く、粒径が小さい場合に
はキャリアが現像スリーブ上に担持するのに必要な磁気
的吸引力よりも、感光体からキャリアに対して作用する
静電吸引力の方が大きくなり、感光体上の画像部、ある
いは非画像部にキャリアが付着する。またバインダー型
キャリアは、結着樹脂と磁性体の混合物であるため、そ
の界面で現像機内での攪拌ストレスにより破壊され、磁
性体の脱離や、小粒径化による帯電劣化や、キャリア付
着が発生する。

【００２３】またキャリアの強度を高めるため熱硬化性
結着樹脂などを使用すると、混練時の磁性体などの内部
添加剤の分散性が悪化してトナーとの摩擦帯電性に影響
を与え、地カブリが発生しやすくなる。また表面処理な
どでキャリアを球形化する際、生産性などを向上させる
ためには結着樹脂の熱特性を低めに設定する必要があ
り、そうすることにより樹脂自体の耐衝撃性が低下して
寿命が低下する。

【００２４】また、上記のように近年地球環境保護の観
点から、転写後に感光体上に残留し、クリーナによって
回収された廃トナーを再度現像工程でリサイクルするの
が好ましい。しかしながら、廃トナーを現像部に戻して
リサイクルするとき、廃トナーがクリーナ、現像部、ま
た廃トナーを現像部へ戻すときの輸送管内で受けるスト
レス、熱などによりトナーの流動性の低下や、シリカな
どの外添剤として添加している微粒子の蓄積増大が見ら
れる。特に浮遊したシリカのキャリア表面への付着蓄積
により、帯電性低下が大きく変動する。また、現像器内
でのストレスによりキャリア自体が破壊されると、その
破片の一部が再度現像に戻るため、現像特性変動の要因
となる。これらの影響を回避するためにはキャリアは内
添剤の均一分散性、キャリア表面の均一性と高撥水性、
キャリアの低比重、キャリア自体の高耐衝撃性が必要で
ある。

【００２５】また、上記導電性弾性ローラを用いた転写
方式は、像担持体（感光体）と導電性弾性ローラとの間
に転写紙を挿通させ、前記導電性弾性ローラに転写バイ
アス電圧を付与することにより前記像担持体表面上にあ
るトナーを転写紙に転写するものであるが、かかる導電
性弾性ローラを用いた転写方式では、ローラは直接感光
体と接触しているため、破壊されたキャリアの破片であ
る磁性体粒子や樹脂がローラに付着しローラの表面抵抗
を変化させ、転写率の低下や中抜けが悪化する。磁性体
によるローラ表面への傷を発生させる。

【００２６】またカラー複写機における転写ドラム方式
では、異なる色のトナー像の位置を合わせて重ねるため
に転写ドラム５０４を用いる。この転写ドラム５０４を
感光体５０１に対して同速度で回転させ、さらに像の先
端のタイミングを合わせることによって、カラー像を形
成する場合の各色トナー像の相互位置を合致させる。し
かしながら上記構成では、転写ドラムに用紙を巻き付け
る必要があるため、転写ドラムの径が一定の大きさ以上
必要であり、またその構造が非常に複雑で高精度が要求
されるため、装置が大がかりで高価なものとなってい
た。また葉書や厚紙など腰の強い用紙は、転写ドラムに
巻き付けることができないため使用できなかった。

【００２７】一方、連続転写方式は、色数に対応した像
形成位置を有しており、そこに用紙を次々と通過させれ
ばよいため、このような転写ドラムは不要であるが、こ
の方式では感光体上に潜像を形成するためのレーザ光学
系などの潜像形成手段が色の数に対応して複数個必要で
あり、構造が非常に複雑で高価であった。さらにまた、
像形成位置が複数箇所あるため、各色の像形成部の相対
的な位置ずれ、回転軸の偏心、各部の平行度のずれなど
が直接色ずれに影響し高画質を安定に得ることが困難で
あった。特に潜像形成手段による潜像の各色間の位置合
わせを正確に行う必要があり、特開平１−２５０９７０
号公報にも開示されているように、潜像形成手段である
像露光系に相当の工夫と複雑な構成が必要である。

【００２８】さらに、中間転写体を用いる特開平２−２
１２８６７号公報の例では、各色のトナー像を同一の感
光体上に形成するために、複数の現像器を単一の感光体
の周辺に配置しなければならず、必然的に感光体の形状
が大きくなり、また感光体が取り扱いにくいベルト形状
になった。また、各現像器をメンテナンス時に交換する
と感光体の特性とのマッチング調整が必要であったり、
感光体の交換時には各現像器との間での位置調整が必要
であったため、各色現像器や感光体のメンテナンスも困
難であった。

【００２９】しかし中間転写方式は、複雑な光学系を必
要としなく、また葉書や厚紙などの腰の強い用紙にも使
用でき、また中間転写ベルトを使用するとフレキシブル
なため、転写ドラム方式、連続転写方式に比べて、装置
自体の小型化を可能に出来るメリットがある。

【００３０】しかし、中間転写体は直接感光体と接触し
ているため、破壊されたキャリアの破片である磁性体粒
子や樹脂が転写体に付着し転写体の表面抵抗を変化さ
せ、転写率の低下や中抜けが悪化する。微細な磁性体に
よる転写体表面への傷を発生させる。

【００３１】トナーは転写時に全て転写されるのが理想
であるが、一部転写残りが生じる。いわゆる転写効率は
１００％でなく、一般的には７５〜９０％程度である。
この転写残りのトナーは感光体クリーニングの工程でク
リーニングブレードなどで掻き落とされて廃トナーとな
る。

【００３２】中間転写体を使用する構成では、トナーは
感光体から中間転写体へ、さらに中間転写体から受像紙
へと、少なくとも２回以上の転写工程を経ることにな
り、通常の１回転写の複写機では、たとえば８５％の転
写効率があっても、２回の転写により、転写効率は７２
％にまで低下する。さらに１回転写で７５％の転写効率
であるものは５６％と約半分のトナーが廃トナーとなっ
てしまい、トナーのコストアップや、廃トナーボックス
の容積をより大きなものとせねばならず、これでは装置
の小型化が出来ない。転写効率の低下は分散不良による
逆極性の地カブリや転写抜けが要因と考えられる。

【００３３】またカラー現像の場合は、中間転写体上で
４色のトナー画像を重ねるためトナー層が厚くなり、ト
ナー層がない、あるいは、薄いところとの圧力差が生じ
やすい。このため、トナーの凝集効果によって画像の一
部が転写されずに穴となる”中抜け”現象が発生し易
い。さらに、トナーが中間転写体に付着した際のトナー
のクリーニングを確実に行うために、中間転写体にトナ
ーの離型効果の高い材料を用いると、中抜けは顕著に現
れ、画像の品位を著しく低下させてしまう。さらに、文
字やラインなどではエッジ現像となっており、トナーが
より多くのり、加圧によるトナー同士の凝集を起こし、
中抜けがより顕著になる。特に高湿高温の環境下でより
顕著に現れる。

【００３４】本発明はこのような電子写真用キャリアに
おいて、耐久性、耐環境変動性の優れた均一な帯電性を
有すことを目的とし、また導電性弾性ローラや、中間転
写体を用いた電子写真装置において使用される場合にお
いて、破壊されたキャリアの破片である磁性体粒子や樹
脂が転写体に付着し転写体の表面抵抗を変化させ、転写
率の低下や中抜けが悪化することを防止でき、さらに廃
トナーをリサイクルしても現像剤の帯電量、流動性の低
下がなく凝集物を生じず、長寿命化が図られ、リサイク
ル現像を可能とし、地球環境汚染防止と資源の再活用を
可能にすることを目的とする。

【００３５】

【課題を解決するための手段】本発明の電子写真用キャ
リアにおいては、少なくとも５以上の酸価を有するポリ
エステル系の樹脂と、エポキシシランカップリング剤、
アクルリシランカップリング剤、またはアミノシランカ
ップリング剤のうちの１種類以上のカップリング剤によ
り表面処理された磁性体からなることを特徴としたもの
である。

【００３６】この本発明によれば、耐久性、耐環境変動
性の優れた均一な帯電性を有す電子写真用キャリアが得
られる。

【００３７】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の電子写
真用キャリアは、少なくとも５以上の酸価を有するポリ
エステル系の樹脂と、エポキシシランカップリング剤、
アクルリシランカップリング剤、またはアミノシランカ
ップリング剤のうちの１種類以上のカップリング剤によ
り表面処理された磁性体からなることを特徴としたもの
であり、耐久性、耐環境変動性の優れた均一な帯電性を
有す電子写真用キャリアが得られるという作用を有す
る。

【００３８】請求項２に記載の電子写真用キャリアは、
少なくとも５以上の酸価を有するポリエステル系の樹脂
中に、エポキシシランカップリング剤、アクルリシラン
カップリング剤、またはアミノシランカップリング剤の
うちの１種類以上のカップリング剤により表面処理され
た磁性体を分散して形成された磁性体分散粒子を、所定
の粒度分布に粉砕、微粉分級処理した後、分散状態で熱
風による表面改質処理を施して形成したことを特徴とし
たものであり、混練時の熱により強固にされたカップリ
ング処理された磁性体と結着樹脂の界面での結合、特に
表面近傍での結合力をより強固なものとすることがで
き、その結果、キャリアの耐久性が向上し、より長寿命
化を可能とすることができ、また表面が球形で滑性が良
好になるため、撥水性が高くなり、トナー成分の融着
（トナースペント）がより減少し、流動性が向上したキ
ャリアが得られるという作用を有する。

【００３９】請求項３に記載の電子写真用キャリアは、
上記請求項１または請求項２記載の電子写真用キャリア
であって、ポリエステル樹脂とイソシアネートとの反応
物からなるウレタン変性ポリエステル樹脂を少なくとも
含有する結着樹脂を使用することを特徴としたものであ
り、混練時の内添剤の分散性が向上し、現像器内での耐
衝撃性が向上したキャリアが得られるという作用を有す
る。

【００４０】請求項４に記載の電子写真装置は、請求項
１または請求項２または請求項３記載の電子写真用キャ
リアを使用した電子写真装置であって、像保持体と導電
性弾性ローラとの間に転写材を挿通させ、前記導電性弾
性ローラに転写バイアス電圧を付与することにより前記
像担持体上の静電潜像を可視像化したトナーを転写する
トナー転写工程を具備したものであり、長期使用しても
高濃度、低地カブリ、高解像度の画像を得ることが出来
るとともに、低温低湿下、高温高湿下においても、安定
した画質が得られ、さらにキャリアの劣化による磁性体
の破片による傷の発生が防止された電子写真装置を得る
ことができるという作用を有する。

【００４１】請求項５に記載の電子写真装置は、請求項
１または請求項２または請求項３記載の電子写真用キャ
リアを使用した電子写真装置であって、転写プロセス後
に像担持体上に残留したトナーを現像装置内に回収して
再度現像プロセスに利用する廃トナーリサイクル工程を
具備したものであり、長期使用しても高濃度、低地カブ
リ、高解像度の画像を得ることが出来るとともに、低温
低湿下、高温高湿下においても、安定した画質が得ら
れ、さらに長寿命化を測ることが可能な電子写真装置を
得ることができるという作用を有する。

【００４２】請求項６に記載の電子写真装置は、請求項
１または請求項２または請求項３記載の電子写真用キャ
リアを使用した電子写真装置であって、像担持体上に形
成した静電潜像を顕像化されたトナー画像を、前記像担
持体に無端状の中間転写体の表面を当接させて前記中間
転写体の表面に前記トナー画像を転写させる一次転写プ
ロセスが複数回繰り返し実行され、この後に、この一次
転写プロセスの複数回の繰り返し実行により前記中間転
写体の表面に形成された重複転写トナー画像を転写材に
一括転写させる２次転写プロセスが実行されるよう構成
された転写システムを有することとしたものであり、長
期使用しても高濃度、低地カブリ、高解像度の画像を得
ることが出来るとともに、低温低湿下、高温高湿下にお
いても、安定した画質が得られ、さらにキャリアの劣化
による磁性体の破片による傷の発生を防止することが可
能な電子写真装置を得ることができるという作用を有す
る。

【００４３】請求項７に記載の電子写真装置は、請求項
６記載の電子写真装置であって、中間転写体はカーボン
ブラックを含有したポリカーボネートを基本成分とする
ことを特徴としたものであり、中間転写体の長期使用に
よる弛みや，電荷の蓄積を有効に防止できる電子写真装
置を得ることができるという作用を有する。

【００４４】請求項８に記載の電子写真装置は、請求項
６記載の電子写真装置であって、中間転写体はフッ素樹
脂により表面処理を施したことを特徴としたものであ
り、長期使用による中間転写体表面へのトナーフィルミ
ングを有効に防止できる電子写真装置を得ることができ
るという作用を有する。［キャリア］キャリアの結着樹脂としては、現像器内で
のストレスに対する耐衝撃性、トナーに電荷を付与する
摩擦帯電特性、現像スリーブ上でトナーを現像場に搬送
して感光体上の静電像を現像する帯電特性と流動性、ト
ナーとの混合濃度を一定に保つための流動性、現像器内
の磁石に吸着する磁気特性が要求される。

【００４５】また上記のように本発明のキャリアは結着
樹脂内に磁性体粒子を分散添加する構成である。また他
に必要に応じて、電荷制御剤、抵抗制御剤、離型剤、表
面改質剤が添加される。

【００４６】＜磁性体＞磁性体粒子としては、マグネタ
イト、ガンマ酸化鉄などのスピネルフェライト、鉄以外
の金属（Ｍｎ，Ｎｉ，Ｍｇ，Ｃｕなど）を一種または二
種以上含有するスピネルフェライト、バリウムフェライ
トなどのマグネトプランバント型フェライト、表面に酸
化層を有する鉄や合金の粒子を用いることが出来る。形
状は粒状、球状、角状、針状のいづれでもよい。添加量
は６０−９０ｗｔ％が好ましい。

【００４７】また磁性体には、γ−メタクリロキシプロ
ピルトリメトキシシランのアクリルシランカップリング
剤や、β−エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキ
シプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロ
ピルメチルジエトキシシランのエポキシシランカップリ
ング剤、Ｎ−βアミノエチルγ−アミノプロピルトリメ
トキシシラン、Ｎ−βアミノエチルγ−アミノプロピル
メチルジトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキ
シシラン，Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメト
キシシランのアミノシランカップリング剤が表面処理さ
れる。特に好ましい材料はエポキシシランカップリング
剤である。磁性体に気化したシランカップリング剤を反
応させる乾式処理、または磁性体を溶媒中に分散させシ
ランカップリング剤を滴下反応させる湿式法など一般に
知られた方法で処理することが出来る。

【００４８】＜結着樹脂＞また、結着樹脂としては、ポ
リエステル樹脂が好ましい。ポリエステル樹脂は多価カ
ルボン酸またはその低級アルキルエステルと多価アルコ
ールとの重縮合によって得られる。

【００４９】多価カルボン酸または低級アルキルエステ
ルとしては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピ
ン酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸などの脂肪族二塩基
酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン
酸、シトラコン酸などの脂肪族不飽和二塩基酸、および
無水フタル酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸
などの芳香族二塩基酸、およびこれらのメチルエステ
ル、エチルエステルなどを例示することが出来る。この
中でフタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸などの芳香
族二塩基酸およびそれらの低級アルキルエステルが好ま
しい。

【００５０】多価アルコールとしては、エチレングリコ
ール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピ
レングリコール、１，３−ブチレングリコール、１，４
−ブチレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、ネ
オペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ジプロ
ピレングリコール、ビスフェノールＡエチレンオキサイ
ド付加物、ビスフェノールＡプロピレンオキサイド付加
物などのジオール、グレセリン、トリメチロールプロパ
ン、トリメチロールエタンなどのトリオール、およびそ
れらの混合物を例示することが出来る。この中でネオペ
ンチルグリコール、トチメチロールプロパン、ビスフェ
ノールＡエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールＡ
プロピレンオキサイド付加物が好ましい。

【００５１】重合は公知の重縮合、溶液重縮合などを用
いることが出来る。このとき結着樹脂の酸価は５以上が
好ましく、より好ましくは１０以上、さらに好ましくは
２０以上である。

【００５２】上記カップリング処理された磁性体と、酸
価を有するポリエステル樹脂を溶融混練処理する際に、
混練時の発熱により、結着樹脂と磁性体との界面での結
合力がより強固なものとなり、キャリアの強度が向上し
て良好な耐久性を示す。また磁性体の結着樹脂中の分散
性が向上するため、帯電性が均一となり、カブリの発生
を抑えることが可能となる。

【００５３】またポリエステル樹脂の多価カルボン酸と
多価アルコールの使用割合は通常、カルボキシル基数に
対する水酸基数の割合（ＯＨ／ＣＯＯＨ）で０．８〜
１．４が一般的である。またポリエステル樹脂の水酸基
価は好ましくは６〜１００である。

【００５４】ポリエステル樹脂とイソシアネートとの反
応生成物からなるウレタン変性ポリエステル樹脂を含有
することも好ましい。量的には耐久性の要求により異な
るが１０ｗｔ％以上が好ましい。より好ましくは２０ｗ
ｔ％以上、さらに好ましくは３０％以上である。これに
より混練時の内添剤の分散性が向上し、現像器内での耐
衝撃性が向上する。

【００５５】イソシアネートとしては、ヘキサメチレン
ジイソシアネート、イソホロンジイソシナネート、トリ
レンジイソシナネート、ジフェニルメタンジイソシアネ
ート、キシリレンジイソシナネート、テトラメチルキシ
リレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソ
シアネートなどを開示することが出来る。

【００５６】ウレタン変性ポリエステル樹脂は、ポリエ
ステル樹脂とイソシアネートとを例えば温度５０〜２０
０度で反応させることにより得られる。＜抵抗抑制剤＞必要により抵抗制御剤として、導電性材
料とともに強誘電材料が添加される。結着樹脂に内添し
ても良いし、外添して表面に固定化処理しても良い。

【００５７】抵抗制御剤としては、導電性カーボンブラ
ックで、窒素吸着によるＢＥＴ比表面積が５００〜１３
００ｍ²/ ｇ、ＤＢＰ吸油量が１６０ｍｌ／１００ｇ以
上、ＰＨ７以上のカーボンブラックが好ましい。さらに
は、酸化錫、酸化亜鉛、酸化鉄でさらには、ＣａＳｉＯ
₃、ＬａＣｒＯ₃、ＡｌＰＯ₄、ＮｂＰ₃Ｏ₄、ＬａＦ
ｅＯ₃、ＬｉＮｂＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃、ＢａＴｉＯ₃、
ＣａＴｉＯ₃、ＰｂＴｉＯ₃、ＦｅＴｉＯ₃、ＳｒＺｒ
Ｏ₃、ＢａＺｒＯ₃、ＣａＺｒＯ₃、ＰｂＺｒＯ₃、Ｍ
ｎＳｉＯ₃、ＭｇＳｉＯ₃、ＭｏＯ₂、ＳｎＯ₂、Ｚｎ
Ｏ₂、ＭｇＯ₂、ＮｉＯ、Ｖ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＷＯ
₂、Ｎｂ₂Ｏ₃- ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅- ＴｉＯ₂、Ｖ
₂Ｏ₅- ＺｎＯ₂などが挙げられる。好ましくはＳｒＴ
ｉＯ₃、ＢａＴｉＯ₃、ＭｇＴｉＯ₃、ＡｌＴｉＯ₃、
ＣａＴｉＯ₃、ＰｂＴｉＯ₃、ＦｅＴｉＯ₃、ＳｒＺｒ
Ｏ₃、ＢａＺｒＯ₃、ＭｇＺｒＯ₃、ＡｌＺｒＯ₃、Ｃ
ａＺｒＯ₃、ＰｂＺｒＯ₃、ＭｎＳｉＯ₃、ＣａＳｉＯ
₃、ＭｇＳｉＯ₃で、より好ましくはＳｒＴｉＯ₃、Ｂ
ａＴｉＯ₃、ＭｇＴｉＯ₃、ＡｌＴｉＯ₃、ＣａＴｉＯ
₃、ＰｂＴｉＯ₃、ＦｅＴｉＯ₃などのチタン酸塩や、
ＳｒＺｒＯ₃、ＢａＺｒＯ₃、ＭｇＺｒＯ₃、ＡｌＺｒ
Ｏ₃、ＣａＺｒＯ₃、ＰｂＺｒＯ₃などのジルコン酸塩
などの強誘電材料である。キャリアはトナーとの摩擦帯
電により電荷を発生させるが低温低湿の環境下において
過帯電になり電荷が上昇しすぎて画像濃度が低下する場
合がある。このとき上記強誘電材料をキャリアに内添ま
たは外添しておくことにより過帯電を防止でき常に適切
な電荷量を保持することが可能となる。

【００５８】さらにこれらの粒子は固相法、シュウ酸塩
熱分解法、水熱条件下での合成法で作成されるが、水熱
条件下での合成がより好ましい。水熱酸化法、水熱沈澱
法、水熱合成法、水熱分散法、水熱結晶化法、水熱加水
分解法、水熱アトリーダ混合法、水熱メカノケミカル法
などがある。好ましくは、水熱酸化法、水熱沈澱法、水
熱合成法、水熱分散法、水熱加水分解法である。

【００５９】この方法によって合成された微粒子は凝集
の少ない、粒度分布の狭い、流動性の良い球状の微粒子
が得られる。そのためキャリアに外添混合処理したとき
分散性が良く、帯電性が均一になる。

【００６０】＜離型剤＞また離型剤として、トナーのキ
ャリア表面への融着（スペント）を防止するため、ワッ
クス、フッ素樹脂、シリコーンオイル、メラミン樹脂、
シリコン樹脂、ポリスチレン樹脂などが添加混合され
る。バインダー樹脂としてもよく、微粒子として添加さ
れても良い。特にワックスが好ましく、低分子量のポリ
エチレン、ポリプロピレンがより好ましい。分子量は２
０００〜３００００、密度０．９２ｇ／ｃｍ³以上の熱
分解型により製造されるポリエチレンが特に好ましい。

【００６１】＜キャリアの製造＞磁性体分散型キャリア
は混合、混練、粉砕、微粉分級処理され、その後表面改
質処理されて形成される。

【００６２】混合処理は結着樹脂、磁性体、その他必要
に応じて添加される電荷制御剤、改質剤などの内添剤を
撹拌羽根を具備したミキサーなどにより均一混合する処
理で、公知の処理方法が用いられる。

【００６３】混練処理では混合処理された材料を加熱し
て、せん断力により結着樹脂に内添剤を分散させる。こ
のときの混練としては公知の加熱混練機を用いて行なう
ことが出来る。加熱混練機としては、三本ロール型、一
軸スクリュウー型、二軸スクリュウー型、ハンハーミキ
サー型などの混練物を加熱してせん断力をかけて練る装
置を使用することが出来る。

【００６４】混練処理によって得られた塊をカッターミ
ルなどで粗粉砕する。粗粉砕された粒子は、粉砕処理、
微粉分級により分級処理により所定の粒径に粉砕され
る。粉砕は公知の方法が用いられるが、高速に回転する
回転体と固定体の間に発生する高速気流の流動に伴っ
て、原料粒子相互が強力な衝突により粉砕されながらキ
ャリア粒子が球形化される方式（後述する）が好まし
い。たとえばクリプトロン粉砕機（川崎重工業社製）、
ターボミル（ターボ工業社製）などが用いられる。

【００６５】また本発明のキャリアは粉砕分級後、高温
の熱風により表面改質処理を施す。これにより、混練時
の熱により強固にされたカップリング処理された磁性体
と結着樹脂の界面での結合、特に表面近傍での結合力を
より強固なものとすることが出来る。その結果、キャリ
アの耐久性が向上し、より長寿命化を可能とすることが
できる。また表面が球形で滑性が良好になるため、撥水
性が高くなり、トナー成分の融着（トナースペント）が
より減少する。またキャリアの流動性が向上するため、
磁気センサーなどによるトナー濃度コントロールがより
スムーズになる。

【００６６】廃トナーをリサイクルした場合において
も、キャリアにダメージを受けたトナーが混合したとし
ても融着や、トナー濃度制御がふらつくことがない。キ
ャリア自体の耐久性が向上するため、転写ローラ、中間
転写体への傷などのダメージを与えることがない。［トナー］＜トナーの製造＞二成分現像剤として使用するトナーは
混合、溶融混練、粉砕分級、外添処理によって製造され
る。

【００６７】混合処理は、結着樹脂とその他必要に応じ
て添加される添加剤を撹拌羽根を具備したミキサーなど
により均一分散する処理で、ミキサーはスーパーミキサ
（川田製作所製）、ヘンシェルミキサ（三井三池工業
製）、ＰＳミキサ（神鋼パンテック製）、レーディゲミ
キサなど、公知の処理方法が用いられる。

【００６８】混練処理では混合処理された材料を加熱し
て、せん断力により結着樹脂に内添剤を分散させる。混
練処理によって得られたトナー塊をカッターミルなどで
粗粉砕し、その後ジェットミル粉砕（たとえばＩＤＳ粉
砕機；日本ニューマティック工業）などで細かく微粉
し、さらに必要に応じて気流式分級機で微粉粒子がカッ
トされ、所望の粒度分布が得られる。

【００６９】機械式による粉砕、分級も可能である。た
とえば固定したステータに対して回転するローラとの微
小な空隙にトナーを投入して粉砕するクリプトロン粉砕
機（川崎重工業）、ターボミル（ターボ工業）などの方
法もある。さらにこれらの粉砕物に熱風により表面処理
を施しても良い。帯電性、流動性が安定して本発明の電
子写真キャリアとの組み合わせで、転写ローラ使用プロ
セスや、廃トナーリサイクルプロセスにおいてより特性
が向上する。これによって得られたトナー母体粒子に外
添剤が外添処理される。外添処理はヘンシェルミキサ、
スーパーミキサなどの公知の方法が用いられる。

【００７０】＜結着樹脂＞トナーの結着樹脂は、ビニル
系単量体を重合または共重合したビニル系重合体であ
る。この結着樹脂を構成する単量体のスチレンとして
は、たとえばスチレン、α−メチルスチレン、P −クロ
ルスチレンなどのスチレンおよびその置換体、アクリル
酸アルキルエステルとしては、たとえばアクリル酸、ア
クリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチ
ル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリ
ル酸イソブチル、アクリル酸ヘキシル、メタクリル酸ア
ルキルエステルとしては、たとえばメタクリル酸メチ
ル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタク
リル酸オクチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル
酸ドデシル、メタクリル酸ヘキシルなどの二重結合を有
するモノカルボン酸およびその置換体などがある。

【００７１】またこれらの共重合体の製造方法として塊
状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合などの公知の重
合法が採用される。高分子量成分としてガラス転移点が
５０〜７０℃、重量平均分子量が１０万以上で、好まし
くは、ガラス転移点が５５〜７０℃、重量平均分子量が
１２万以上、より好ましくは、ガラス転移点が５５〜６
５℃、重量平均分子量が１５万以上のスチレンーアクリ
ル系共重合体を使用する。低分子量成分にはガラス転移
点が５０℃以上、重量平均分子量が２５００〜２万のス
チレン系重合体を使用する。低分子量成分と高分子量成
分の組成比は９：１〜５：５が好ましい。結着樹脂の軟
化点は１１０〜１６０℃で、好ましくは１１０〜１５０
℃、より好ましくは１１５〜１４０℃である。１１０℃
以下であると結着樹脂の強度が弱くなる。１６０℃以上
では定着性が悪化する。

【００７２】また結着樹脂は、島津製作所のフローテス
タ（ＣＦＴ５００）により、１ｃｍ ³の試料を昇温速度
６℃／分で加熱しながらプランジャーにより２０ｋｇ／
ｃｍ ²の荷重を与え、直径１ｍｍのノズルを押し出し、
このプランジャーの降下量と昇温温度特性との関係か
ら、その特性線の１／２に対する温度を軟化点としてい
る。樹脂の分子量重量平均分子量は、数種の単分散ポリ
スチレンを標準サンプルとするゲル・パーミエーション
・クロマトグラフィーにより測定した値を用いる。温度
２５℃においてテトラヒドロフランを溶媒として毎分１
ｍｌの流速で流し、これに濃度０．５ｇ／ｄｌのテトラ
ヒドロフラン試料溶液を、試料重量で１０ｍｇ注入して
測定する。測定条件として対象試料の分子量分布が、数
種の単分散ポリスチレン標準試料により得られる検量線
における分子量の対数とカウント数が直線となる範囲内
に包含される条件を選択する。

【００７３】＜添加剤・離型剤＞また本発明に係るトナ
ーには、動摩擦係数０．３以下の微粒子を添加するのが
好ましい。

【００７４】この添加剤としては、低分子量のワック
ス、４フッ化または３フッ化樹脂粒子、メラミン粒子、
ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒
子、ポリアセタール微粒子などが好ましい。平均粒径は
０．１〜５μｍが好ましい。より好ましくは０．２〜４
μｍ、より好ましくは０．３〜３μｍである。

【００７５】添加量は結着樹脂１００重量部に対して
０．１〜２０重量部が好ましい。より好ましくは０．５
〜１５重量部、さらに好ましくは１．０〜１０重量部で
ある。この値は、ＪＩＳＫ７１２５により測定した
動摩擦係数である。試験片に対する被摩擦材として、ポ
リカーボネート、ナイロン、ポリアセタール、アクリ
ル、塩化ビニル樹脂，ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン、ポ
リスチレン、４フッ化樹脂として、各被摩擦材との動摩
擦係数の平均値をサンプルの動摩擦係数の基準とした。

【００７６】低分子量ワックスとしては、低分子量ポリ
プリピレン、低分子量ポリエチレン、エチレンビスアマ
イド、カルナバワックス、モンタンワックス、パラフィ
ン系ワックスが好ましく使用されるが、動摩擦係数が
０．３以下であるポリアルキレン微粉末が好ましい。ト
ナーの結着樹脂として使用する熱可塑性樹脂に相溶せ
ず、遊離性を有する形態が好ましい。ワックスの融点は
８０〜１６０℃、好ましくは８５〜１５５℃、より好ま
しくは９０〜１４０℃である。融点が１６０℃より高い
と定着時にワックスが溶けずに定着ハードローラとトナ
ーの界面に溶出されず高温オフセットが発生しやすい。
融点が８０℃以下のものを使用するとトナーの耐熱性が
低下し凝集や固化しやすくなる。またワックスは熱分解
法で作成され、２５度のトルエンで１時間洗浄した場合
回収率が９５％以上で、針入度が８以下のものが好まし
い。

【００７７】本発明に係るトナーは前記のごとき結着樹
脂を主要成分としているが、このような主要成分以外に
必要に応じて他の公知の重合体あるいは共重合体を使用
することもできる。たとえばポリエステル系樹脂、エポ
キシ系樹脂、ポリウレタン系樹脂などがある。

【００７８】＜外添剤＞本発明に係るトナーには、外添
剤として疎水性シリカが添加される。負帯電性であれば
シリコーンオイルで表面処理された疎水性シリカ微粒子
が好ましく、正帯電性であればオルガノポリシロキサン
により表面処理された疎水性シリカ微粉末が好ましい。
これらのシリカ微粉末は窒素吸着によるＢＥＴ比表面積
が５０〜３５０ｍ²/ ｇであることが好ましい。

【００７９】＜顔料（染料）＞またトナーには必要に応
じて着色・電荷制御の目的で適当な顔料または染料が配
合される。そのような顔料または染料としては、カーボ
ンブラック、鉄黒、グラファイト、ニグロシン、アゾ染
料の金属錯体、フタロシアニンブルー、デュポンオイル
レッド、アニリンブルー、ベンジジンイエロー、ローズ
ベンガルやこれらなどの混合物があり、電荷量、着色に
必要な量が配合される。

【００８０】＜磁性体＞さらに本発明に係るトナーは必
要に応じて磁性体が配合される。磁性体としては、鉄、
マンガン、ニッケル、コバルトなどの金属粉末や、鉄、
マンガン、ニッケル、コバルト、亜鉛などのフェライト
などがある。粉体の平均粒径は1 μｍ以下、特に好まし
くは０．６μｍ以下が好ましい。添加量は１５〜７０重
量％が好ましい。添加量が１５重量％以下ではトナー飛
散が増加する傾向にあり、７０重量％以上ではトナーの
帯電量が低下する傾向にあり画質の劣化を引き起こす傾
向にある。

【００８１】表１に本発明の現像剤に使用したトナーの
組成を示す。

【００８２】

【表１】

【００８３】表２に本発明のキャリアの材料組成配合比
を示す。カップリング剤の添加量は１ｗｔ％とした。

【００８４】

【表２】

【００８５】表３に樹脂酸価、磁性体表面処理カップリ
ング剤、表面改質処理温度を示す。カップリング剤の添
加量は１ｗｔ％とした。

【００８６】

【表３】

【００８７】［電子写真用キャリアの製造装置の表面改
質処理工程の構成］上記本発明のキャリアの表面改質処
理の工程を図１により説明する。図１は本発明の実施の
形態における電子写真用キャリアの製造装置の表面改質
処理工程の構成図である。

【００８８】粉砕によって所定の粒度分布にされた磁性
体分散キャリア粒子３０１は定量供給機３０２から投入
され、圧縮機３００にて発生された圧縮空気３０３によ
り粒子の分散手段である分散ノズル３０４に送られ、こ
こで約４５度の方向に噴射される。分散ノズル３０４は
左右対称の位置に２個配置している。複数個のノズル３
０４から噴射させることにより被処理粒子がより均一に
処理されやすくなるためである。分散ノズル３０４から
噴射される被処理粒子３０１に熱風を放射するため、熱
風発生装置３０５から熱風３０６が放射される。熱風発
生装置３０５ヒータを使用している。これは熱風を発生
できるものであればよくプロパンガスなどにより加熱さ
れたものなど、装置は限定しない。熱風３０６中を被処
理粒子３０１が分散しながら通過し、ここで表面改質処
理される。表面改質された被処理粒子はフード３０７内
に取り込まれ、冷却空気発生装置３０８から発生される
冷却空気３０９が処理された粒子に当てられ、急速冷却
により処理の状態を安定化させる。風量は処理量により
適当に決められる。粒子が熱風で処理される位置から冷
却空気が当てられる地点までの距離は、処理量により決
められるが１〜１００ｃｍ、好ましくは２〜８０ｃｍで
ある。通過時間は１分以内である。その後サイクロン３
１０に送られ回収ボックス３１１に補集回収される。３
１２はバグフィルタ、３１４はブロア、３１３は風量計
である。

【００８９】本発明に記載した方式で行うと連続式のた
め生産効率が向上する。また分散状態で表面改質が行わ
れるので、キャリア粒子３０１同士が融着したり、粗粒
を生じることがない。また非常に簡単な構成でコンパク
トである。機壁温度の上昇がなく製品回収率が高く、開
放型のため粉塵爆発の可能性がない。瞬時に熱風により
処理するため粒子相互の凝集もなく、キャリア粒子３０
１全体が均一に処理される。さらにこの処理によりキャ
リア母体粒子の結着樹脂の表面を溶融させ、表面張力に
より、この結着樹脂でキャリア母体粒子の表面に露出し
ている磁性体粒子などの被覆化処理も、球形化処理と同
時にかつ瞬時に行うことが可能となる。この方法によ
り、流動性は飛躍的に向上する。さらに冷却処理は、冷
却器により２０℃以下、好ましくは１０℃以下に冷却さ
れた空気による方法が好ましい。冷却方法は限定はしな
い。水冷による方法、ドライアイスなど、配管の周囲に
冷却された固体物を配置する方法などがある。

【００９０】またこの処理の熱風温度は１００度から６
００度が好ましい。１００度以下の時表面改質処理の効
果が得られない。６００度以上ではキャリア粒子３０１
同志の凝集が起こり易くなり、不適である。また分散ノ
ズル３０４を用いるとキャリア粒子３０１の分散性がさ
らに極めて良好に行うことが可能となる。熱風４５０
℃、供給量７ｋｇ／ｈ、体積平均粒径４０μｍのキャリ
アが得られた。粒径は日機装社製マイクロトラックで測
定した。

【００９１】表２、３のキャリアと表１のトナーの現像
剤をＦＰ４０８０複写機（松下電器産業社製）により、
２０万枚の画像耐久テストを行った。表４にその結果を
示す。飛散量は現像スリーブ直上に紙を配置しそれに付
着する状態で定性評価した。

【００９２】

【表４】

【００９３】画像濃度、カブリとも良好な特性を維持し
た。さらに熱処理を施したサンプルは、カブリ、飛散と
もより良好であった。また低温低湿下、高温高湿下にお
いても、安定した画質が得られた。［電子写真装置の実施の形態１］図２に本発明の電子写
真用キャリアが使用される電子写真装置の構成を示す。

【００９４】１０１は有機感光体で、アルミニウムの導
電性支持体上にポリビニルブチラール樹脂（積水化学製
エレックＢＬ−１）にアゾ顔料の電荷発生物質を分散し
た電荷発生層と、ポリカーボネート樹脂（三菱ガス化学
製Ｚ−２００）と、１，１−ビス（Ｐ−ジエチルアミノ
フェニル）−４，４−ジフェニル−１，３−ブタジエン
（アナン製Ｔ−４０５）を含む電荷輸送層を順次積層し
た構成のものである。１０２は感光体をマイナスに帯電
するコロナ帯電器、１０３は感光体の帯電電位を制御す
るグリッド電極、１０４は原稿反射光である。

【００９５】露光後の潜像を可視像化するための現像装
置は、非磁性トナー１０５およびキャリア１０６からな
る現像剤を層規制するドクターブレード１０７、感光体
１０１とギャップを開けて設定した非磁性現像スリーブ
１０８、現像スリーブ１０８の内部に設置された磁石１
０９、および現像スリーブ１０８に電圧を印加する高圧
電源１１０から構成されている。

【００９６】１２０は感光体上のトナー像を紙に転写す
る転写ローラで、感光体１０１に接触するように設定さ
れている。転写ローラ１２０は導電性の金属からなる軸
の周囲に導電性弾性部材を設けた弾性ローラである。感
光体１０１への押し圧力は転写ローラ１２０一本当たり
（約２１６ｍｍ）０〜２０００ｇ、望ましくは５００〜
１０００ｇである。これは転写ローラ１２０を感光体１
０１に圧接するためのバネのバネ係数と縮み量の積から
測定した。感光体１０１との接触幅は約０．５ｍｍ〜５
ｍｍである。転写ローラ１２０のゴム硬度はアスカーＣ
の測定法（ローラ形状でなく、ブロック片を用いた測
定）で８０度以下で、望ましくは３０〜４０度である。
本発明では、弾性ローラとして、直径６ｍｍの軸の周辺
に発泡性のリチウム塩を内添した導電性ウレタンエラス
トマーを抵抗値１０７Ω（軸と表面に電極を設け、両者
に５００Ｖ印加する）にしたものを用いた。転写ローラ
１２０全体の外径は１６．４ｍｍで、硬度はアスカーＣ
で４０度であった。転写ローラ１２０を感光体１０１に
転写ローラ１２０の軸を金属バネで押圧する事で接触さ
せた。押圧力は約１０００ｇであった。本発明はこの材
料に限定される物ではない。弾性ローラの弾性体にはＣ
Ｒゴム、ＮＢＲ、Ｓｉゴム、フッ素ゴムなどが挙げられ
るが、ウレタン発泡体が好ましい。そして導電性を付与
するための導電性付与剤としてはカーボンブラックや、
Ｌｉ₂Ｏなどのリチウム塩が好ましい材料である。

【００９７】１２１は転写紙を転写ローラ１２０に導入
する導電性部材からなる突入ガイド、１２２は導電性部
材の表面を絶縁被覆した搬送ガイドである。突入ガイド
１２１と搬送ガイド１２２は直接あるいは抵抗を介して
接地している。１２３は転写紙、１２４は転写ローラ１
２０に電圧印加する電圧発生電源である。

【００９８】転写残りのトナーはクリーニングブレード
１３０でかき落とされ廃トナー１３１となり、クリーニ
ングボックス１３２に貯められる。表２、３のキャリア
と表１のトナーをトナー濃度３％で混合した現像剤を図
２に示す電子写真方法で２０万枚の複写テストを行っ
た。その結果、横線の乱れやトナーの飛び散り、文字の
中抜けなどがなくベタ黒画像が均一で濃度が１．４の１
６本／ｍｍの画線をも再現した極めて高解像度高画質の
画像が得られた。また耐久テスト前後での画像は表４に
示した値とほぼ同様な値であった。また転写ローラへの
キャリアの磁性体の破片による傷の発生は皆無であっ
た。また低温低湿下、高温高湿下においても、安定した
画質が得られた。

【００９９】プロセス速度（感光体の周速度）は２５０
ｍｍ／ｓｅｃで行ったが、プロセス速度１４０ｍｍ／ｓ
ｅｃ、４５０ｍｍ／ｓｅｃでも同様な結果は得られた。［電子写真装置の実施の形態２］図３に本発明の電子写
真用キャリアが使用される電子写真装置の構成を示す断
面図である。本実施の形態２では、上記実施の形態１に
示した電子写真装置に、廃トナーリサイクル機構を付加
した構成である。実施の形態１と同一の構成には同一の
符号を付して説明を省略する。現像は二成分方式で、キ
ャリア１０６はシリコン樹脂コートしたＣｕ−Ｚｎ−Ｆ
ｅ₂Ｏ₃を使用した。

【０１００】１３３はクリーニングボックス中の廃トナ
ーを現像工程に戻すための輸送管である。転写残りのト
ナーをクリーニングブレード１３０でかき落とし、クリ
ーニングボックス１３２に一時的に貯められた廃トナー
１３１が、輸送管１３３によって、現像工程に戻される
よう構成されている。

【０１０１】表２、３のキャリアと表１のトナーをトナ
ー濃度３％で混合した現像剤を図３に示す電子写真方法
で２０万枚の複写テストを行った。その結果、横線の乱
れやトナーの飛び散り、文字の中抜けなどがなくベタ黒
画像が均一で濃度が１．４の１６本／ｍｍの画線をも再
現した極めて高解像度高画質の画像が得られた。キャリ
アの劣化による電荷量の低下はなく、帯電量分布の均一
で、高い電荷量を維持し、初期の画像に比べて遜色のな
い高濃度、低地カブリの複写画像が得られ、飛散量は問
題ないレベルであった。廃トナーリサイクルは良好に行
えた。また転写ローラ１２０へのキャリア１０６の磁性
体の破片による傷の発生は皆無であった。また低温低湿
下、高温高湿下においても、安定した画質が得られた。［電子写真装置の実施の形態３］図４に本発明の電子写
真用キャリアが使用されるフルカラー画像形成用の電子
写真装置の構成を示す断面図である。

【０１０２】図４において、１はカラー電子写真プリン
タの外装筐で、図中の右端面側が前面である。１Ａはプ
リンタ前面板であり、該前面板１Ａはプリンタ外装筐１
に対して下辺側のヒンジ軸１Ｂを中心に２点鎖線表示の
ように倒し開き操作、実線表示のように起こし閉じ操作
自由である。プリンタ内に対する中間転写ベルトユニッ
ト２の着脱操作や紙詰まり時などのプリンタ内部点検保
守などは前面板１Ａを倒し開いてプリンタ内部を大きく
解放することにより行われる。この中間転写ベルトユニ
ット２の着脱動作は、感光体の回転軸母線方向に対し垂
直方向になるように設計されている。

【０１０３】中間転写ベルトユニット２の構成を図５に
示す。中間転写ベルトユニット２はユニットハウジング
２ａに、転写ベルト３、導電性弾性体よりなる第１転写
ローラ４、アルミローラよりなる第２転写ローラ５、転
写ベルトの張力を調整するテンションローラ６、転写ベ
ルト３上に残ったトナー像をクリーニングするベルトク
リーナローラ７、クリーナローラ７上に回収したトナー
をかきおとすスクレーパ８、回収したトナーを溜おく廃
トナー溜め９ａおよび９ｂ、転写ベルトの位置を検出す
る位置検出器１０を内包している。この中間転写ベルト
ユニット２は、図４に示されているように、プリンタ前
面板１Ａを２点鎖線のように倒し開いてプリンタ外装筐
１内の所定の収納部に対して着脱自在である。

【０１０４】中間転写ベルト３は、絶縁性樹脂中に導電
性のフィラーを混練して押出機にてフィルム化して用い
る。本実施例では、絶縁性樹脂としてポリカーボネート
樹脂（たとえば三菱ガス化学製，ユーピロンＺ３００）
９５重量部に、導電性カーボン（たとえばケッチェンブ
ラック）５重量部を加えてフィルム化したものを用い
た。また、表面にフッ素樹脂をコートした。フィルムの
厚みは約３５０μｍ、抵抗は約１０７〜１０８Ω・ｃｍ
である。ここで、中間転写ベルト３としてポリカーボネ
ート樹脂に導電性フィラーを混練し、これをフィルム化
したものを用いているのは、中間転写ベルト３の長期使
用による弛みや，電荷の蓄積を有効に防止できるように
するためであり、また、表面をフッ素樹脂でコートして
いるのは、長期使用による中間転写ベルト３表面へのト
ナーフィルミングを有効に防止できるようにするためで
ある。

【０１０５】この中間転写ベルト３を、厚さ１００μｍ
のエンドレスベルト状の半導電性のウレタンを基材とし
たフィルムよりなり、周囲に１０7 Ω・cmの抵抗を有す
るように低抵抗処理をしたウレタンフォームを成形した
第１転写ローラ４、第２転写ローラ５およびテンション
ローラ６に巻回し、矢印方向に移動可能に構成される。
ここで、転写ベルト３の周長は、最大用紙サイズである
Ａ４用紙の長手方向の長さ（２９８ｍｍ）に、後述する
感光体ドラム（直径３０ｍｍ）の周長の半分より若干長
い長さ（６２ｍｍ）を足した３６０ｍｍに設定してい
る。

【０１０６】中間転写ベルトユニット２がプリンタ本体
に装着されたときには、第１転写ローラ４は、中間転写
ベルト３を介して感光体ドラム１１（図５に図示）に約
１．０ｋｇの力で圧接され、また、第２転写ローラ５
は、中間転写ベルト３を介して上記の第１転写ローラ４
と同様の構成の第３転写ローラ１２（図５に図示）に圧
接される。この第３転写ローラ２は中間転写ベルト３に
従動回転可能に構成している。

【０１０７】また上記クリーナローラ７は、金属性のロ
ーラにトナーを静電的に吸引する交流電圧を印加する構
成としている。なお、このクリーナローラ７はゴムブレ
ードや電圧を印加した導電性ファーブラシであってもよ
い。

【０１０８】図４において、プリンタ中央には黒、シア
ン、マゼンタ、イエローの各色用の４組の扇型をした像
形成ユニット１７Ｂｋ、１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃが像形
成ユニット群１８を構成し、図のように円環状に配置さ
れている。各像形成ユニット１７Ｂｋ、１７Ｙ、１７
Ｍ、１７Ｃは、プリンタ上面板１Ｃをヒンジ軸１Ｄを中
心に開いて像形成ユニット群１８の所定の位置に着脱自
在である。像形成ユニット１７Ｂｋ、１７Ｙ、１７Ｍ、
１７Ｃはプリンタ内に正規に装着されることにより、像
形成ユニット側とプリンタ側の両者側の機械的駆動系統
・電気回路系統が相互カップリング部材（図示せず）を
介して結合して機械的・電気的に一体化する。

【０１０９】円環状に配置されている像形成ユニット１
７Ｂｋ、１７Ｃ、１７Ｍ、１７Ｙは支持体（図示せず）
に支持されており、全体として移動手段である移動モー
タ１９に駆動され、固定されて回転しない円筒状の軸２
０の周りに回転移動可能に構成されている。各像形成ユ
ニット１７Ｂｋ、１７Ｃ、１７Ｍ、１７Ｙは、回転移動
によって順次前述の中間転写ベルト３を支持する第２転
写ローラ４に対向した像形成位置２１に位置することが
できる。像形成位置２１は信号光２２による露光位置で
もある。

【０１１０】各像形成ユニット１７Ｂｋ、１７Ｃ、１７
Ｍ、１７Ｙは、中に入れた現像剤を除きそれぞれ同じ構
成部材よりなるので、説明を簡略化するため黒用の像形
成ユニット１７Ｂｋについて説明し、他色用のユニット
の説明については省略する。

【０１１１】３５はプリンタ外装筐１内の下側に配設し
たレーザビームスキャナ部であり、半導体レーザ゛（図
示せず）、スキャナモータ３５ａ、ポリゴンミラー３５
ｂ、レンズ系３５ｃなどから構成されている。該スキャ
ナ部３５からの画像情報の時系列電気画素信号に対応し
た画素レーザ信号光２２は、像形成ユニット１７Ｂｋと
１７Ｙの間に構成された光路窓口３６を通って、軸２０
の一部に開けられた窓３７を通して軸２０内の固定され
たミラー３８に入射し、反射されて像形成位置２１にあ
る像形成ユニット１７Ｂｋの露光窓２５から像形成ユニ
ット１７Ｂｋ内にほぼ水平に進入し、像形成ユニット内
に上下に配設されている現像剤溜め２６とクリーナ３４
との間の通路を通って感光体ドラム１１の左側面の露光
部に入射し母線方向に走査露光される。

【０１１２】ここで光路窓口３６からミラー３８までの
光路は両隣の像形成ユニット１７Ｂｋと１７Ｙとのユニ
ット間の隙間を利用しているため、像形成ユニット群１
８には無駄になる空間がほとんど無い。また、ミラー３
８は像形成ユニット群１８の中央部に設けられているた
め、固定された単一のミラーで構成することができ、シ
ンプルでかつ位置合わせなどが容易な構成である。

【０１１３】前記第３転写ローラ１２はプリンタ前面板
１Ａの内側で紙給送ローラ３９の上方に配設され、中間
転写ベルト３と第３転写ローラ１２との圧接されたニッ
プ部には、プリンタ前面板１Ａの下部に設けた前記紙給
送ローラ３９により用紙が送られてくるように用紙搬送
路が形成されている。

【０１１４】４０はプリンタ前面板１Ａの下辺側に外方
に突出させて設けた給紙カセットであり、複数の紙Ｓを
同時にセットできる。４１ａと４１ｂとは紙搬送タイミ
ングローラ、４２ａ・４２ｂはプリンタの内側上部に設
けた定着ローラ対、４３は第３転写ローラ１２と定着ロ
ーラ対４２ａ・４２ｂ間に設けた紙ガイド板、４４ａ・
４４ｂは定着ローラ対４２ａ・４２ｂの紙出口側に配設
した紙排出ローラ対、４５は定着ローラ４２ａに供給す
るシリコンオイル４６を溜める定着オイル溜め、４７は
シリコンオイル４６を定着ローラ４２ａに塗布するオイ
ル供給ローラである。

【０１１５】各像形成ユニット１７Ｂｋ、１７Ｃ、１７
Ｍ、１７Ｙ、中間転写ベルトユニット２には、廃トナー
溜めを設けている。以下、動作について説明する。

【０１１６】最初、像形成ユニット群１８は図４に示す
ように、黒の像形成ユニット１７Ｂｋが図示のように像
形成位置２１にある。このとき、感光体ドラム１１は中
間転写ベルト３を介して第１転写ローラ４に対向接触し
ている。

【０１１７】像形成工程により、レーザビームスキャナ
部３５により黒の信号光が像形成ユニット１７Ｂｋに入
力され、黒トナーによる像形成が行われる。このとき、
像形成ユニット１７Ｂｋの像形成の速度（感光体の周速
に等しい６０ｍｍ／ｓ）と中間転写ベルト３の移動速度
は同一になるように設定されており、像形成と同時に第
１転写ローラ４の作用で、黒トナー像が中間転写ベルト
３に転写される。このとき第１転写ローラには＋１ｋＶ
の直流電圧が印加される。黒のトナー像がすべて転写し
終わった直後に、像形成ユニット１７Ｂｋ、１７Ｃ、１
７Ｍ、１７Ｙは像形成ユニット群１８として全体が移動
モータ１９に駆動されて図中の矢印方向に回転移動し、
ちょうど９０度回転して像形成ユニット１７Ｃが像形成
位置２１に達した位置で止まる。この間、像形成ユニッ
トの感光体ドラム１１以外の現像剤溜め２６やクリーナ
３４の部分は感光体ドラム１１先端の回転円弧より内側
に位置しているので、中間転写ベルト３が像形成ユニッ
トに接触することはない。

【０１１８】像形成ユニット１７Ｃが像形成位置２１に
到着後、前と同様にレーザビームスキャナ部３５より像
形成ユニット１７Ｃへシアンの信号光が入力され、シア
ンのトナー像の形成と転写が行われる。このときまでに
中間転写ベルト３は一回転し、前に転写された黒のトナ
ー像に次のシアンのトナー像が位置的に合致するよう
に、シアンの信号光の書き込みタイミングが制御され
る。この間、第３転写ローラ１２とクリーナローラ７と
は中間転写ベルト３から少し離れており、転写ベルト上
のトナー像を乱さないように構成されている。

【０１１９】以上と同様の動作を、マゼンタ、イエロー
についても行い、中間転写ベルト３上には４色のトナー
像が位置的に合致して重ね合わされカラー像が形成され
る。最後のイエロートナー像の転写後、４色のトナー像
はタイミングを合わせて給紙カセット４０から送られる
用紙Ｓに、第３転写ローラ１２の作用で一括転写され
る。このとき第２転写ローラ５は接地し、第３転写ロー
ラ１２には＋１．５ｋＶの直流電圧を印加する。用紙Ｓ
に転写されたトナー像は定着ローラ対４２ａ・４２ｂに
より定着され、用紙Ｓはその後排出ローラ対４４ａ・４
４ｂを経て装置外に排出される。中間転写ベルト３上に
残った転写残りのトナーは、クリーナローラ７の作用で
清掃され次の像形成に備える。

【０１２０】次に単色モード時の動作を説明する。単色
モード時は、まず所定の色の像形成ユニットが像形成位
置２１に移動する。次に前と同様に所定の色の像形成と
中間転写ベルト３への転写を行い、今度は転写後そのま
ま続けて、次の第３転写ローラ１２により給紙カセット
４０から送られてくる用紙Ｓに転写をし、そのまま定着
する。

【０１２１】なお、本装置では、像形成ユニットの構造
としては電子写真装置の実施の形態１，２に記載の現像
方法を用いた構造のものを使用しているが、他にコンベ
ンショナルな現像法を用いた構造の像形成ユニットを用
いることもできる。

【０１２２】表５は本実施の形態３で使用したトナーサ
ンプルの処方である。

【０１２３】

【表５】

【０１２４】イエロートナーのイエロー着色剤としてベ
ンジジン系黄色顔料を５重量部、マゼンタトナーのマゼ
ンタ着色剤としてナフロール系不溶性アゾ顔料６重量
部、シアントナーのシアン着色剤として銅フタロシアニ
ン顔料を５重量部を用いた。また、電荷制御剤として酸
価２０のポリエステル樹脂を２０重量部添加した。な
お、電荷制御剤としてのポリエステル樹脂は酸価が５〜
４０の範囲のものを使用するのが好ましく、結着樹脂１
００重量部に対して５〜４５重量部添加するのが好まし
い。

【０１２５】かかる電子写真装置により、前記製造した
トナーサンプルを用いて画像出しを行ったところ、横線
の乱れやトナーの飛び散り、文字の中抜けなどがなくベ
タ黒画像が均一で濃度が１．４の１６本／ｍｍの画線を
も再現した極めて高解像度高画質の画像が得られた。画
像濃度１．４以上の高濃度の画像が得られた。非画像部
の地カブリも発生していなかった。さらに、５千枚の長
期耐久テストに於いても、流動性、画像濃度とも変化が
少なく安定した特性を示した。また転写においても中抜
けは実用上問題ないレベルであり、転写効率は９０％で
あった。また中間転写ベルト３へのキャリアの破片よる
傷の発生は皆無であった。

【０１２６】

【発明の効果】以上のように本発明の電子写真用キャリ
アによれば、耐久性、耐環境変動性の優れた均一な帯電
性を有す電子写真用キャリアを得ることができるという
有利な効果が得られる。

【０１２７】また本発明の電子写真装置によれば、長期
使用しても高濃度、低地カブリ、高解像度の画像を得る
ことができるとともに、低温低湿下、高温高湿下におい
ても、安定した画質を得ることができ、さらに廃トナー
をリサイクル現像方式において、長寿命化を測ることが
可能となり、また導電性弾性ローラや中間転写体を使用
した場合にもキャリアの劣化による磁性体の破片による
傷の発生を防止することが可能となるという有利な効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子写真用キャリア製造装置の要部構
成図である

【図２】本発明の電子写真用キャリアを使用する電子写
真装置の構成を示す断面図である。

【図３】本発明の電子写真用キャリアを使用する電子写
真装置の構成を示す断面図である。

【図４】本発明の電子写真用キャリアを使用するカラー
電子写真装置の概略構成を示す断面図である。

【図５】図４に示した中間転写ベルトユニットの構成を
示す断面図である。

【図６】カラー電子写真装置の概略構成を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１外装筐３中間転写ベルト４第１転写ローラ５第２転写ローラ７ベルトクリーナローラ１１感光体ドラム１２第３転写ローラ１７像形成ユニット１８像形成ユニット群１９移動モータ２０軸２１像形成位置２２信号光３４クリーナ３５レーザビームスキャナ部３９紙給紙ローラ４０給紙カセット４２定着ローラ４３紙排出ローラ１０１感光体１０２コロナ帯電器１０３グリッド電極１０４原稿反射光１０５非磁性トナー１０６キャリア１０７ドクターブレード１０８現像スリーブ１０９磁石１１０高圧電源１２０転写ローラ１２３転写紙１３０クリーニングブレード１３１廃トナー１３２クリーニングボックス１３３廃トナー輸送管３０１磁性体分散キャリア粒子３０２定量供給機３０３圧縮空気３０４分散ノズル３０５熱風発生装置３０６熱風３０７フード３０９冷却空気３１０サイクロン３１３風量計Ｓ紙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０３Ｇ 15/01 １１４Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７Ｘ 15/08 ５０７ 9/10 ３５２ (72)発明者前田正寿大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも５以上の酸価を有するポリエ
ステル系の樹脂と、エポキシシランカップリング剤、ア
クルリシランカップリング剤、またはアミノシランカッ
プリング剤のうちの１種類以上のカップリング剤により
表面処理された磁性体からなることを特徴とする電子写
真用キャリア。
【請求項２】少なくとも５以上の酸価を有するポリエ
ステル系の樹脂中に、エポキシシランカップリング剤、
またはアクルリシランカップリング剤により表面処理さ
れた磁性体を分散して形成された磁性体分散粒子を、所
定の粒度分布に粉砕、微粉分級処理した後、分散状態で
熱風による表面改質処理を施して形成したことを特徴と
する電子写真用キャリア。
【請求項３】ポリエステル樹脂とイソシアネートとの
反応物からなるウレタン変性ポリエステル樹脂を少なく
とも含有する結着樹脂を使用することを特徴とする請求
項１または請求項２記載の電子写真用キャリア。
【請求項４】請求項１または請求項２または請求項３
記載の電子写真用キャリアを使用した電子写真装置であ
って、像保持体と導電性弾性ローラとの間に転写材を挿通さ
せ、前記導電性弾性ローラに転写バイアス電圧を付与す
ることにより前記像担持体上の静電潜像を可視像化した
トナーを転写するトナー転写工程を具備する電子写真装
置。
【請求項５】請求項１または請求項２または請求項３
記載の電子写真用キャリアを使用した電子写真装置であ
って、転写プロセス後に像担持体上に残留したトナーを現像装
置内に回収して再度現像プロセスに利用する廃トナーリ
サイクル工程を具備する電子写真装置。
【請求項６】請求項１または請求項２または請求項３
記載の電子写真用キャリアを使用した電子写真装置であ
って、像担持体上に形成した静電潜像を顕像化されたトナー画
像を、前記像担持体に無端状の中間転写体の表面を当接
させて前記中間転写体の表面に前記トナー画像を転写さ
せる一次転写プロセスが複数回繰り返し実行され、この
後に、この一次転写プロセスの複数回の繰り返し実行に
より前記中間転写体の表面に形成された重複転写トナー
画像を転写材に一括転写させる２次転写プロセスが実行
されるよう構成された転写システムを有する電子写真装
置。
【請求項７】中間転写体はカーボンブラックを含有し
たポリカーボネートを基本成分とすることを特徴とする
請求項６記載の電子写真装置。
【請求項８】中間転写体はフッ素樹脂により表面処理
を施したことを特徴とする請求項６記載の電子写真装
置。