JPH11133652A

JPH11133652A - 静電荷像現像用キャリアとそれを用いた現像剤及び現像方法

Info

Publication number: JPH11133652A
Application number: JP30052697A
Authority: JP
Inventors: Asao Matsushima; 朝夫松島; Takao Yamanouchi; 貴生山之内; Masanori Kouno; 誠式河野
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1997-10-31
Publication date: 1999-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】耐久性に優れた静電荷像現像用キャリアとそ
れを用いた現像剤及び現像方法を提供する。【解決手段】芯材物質に樹脂を被覆してなる樹脂被覆
キャリアにおいて、該樹脂が少なくとも下記一般式
（１）で示されるモノマーとビニル系モノマーとから得
られる重合体を含有することを特徴とする静電荷像現像
用キャリア。【化１】（式中、Ｒ₁及びＲ₂は、各々炭素原子数１〜１２の置
換、無置換のアルキル基、又は置換、無置換のアリール
基を表す。Ｒ₃及びＲ₄は、水素原子、ハロゲン原子又は
各々置換又は無置換のアルキル基、シクロアルキル基、
アリール基を表し、ｐ及びｑは０〜４の整数を表わす。
Ｒ₅及びＲ₆は水素原子又は置換又は無置換のアルキル基
を表す。Ｘはアルキレン基、又は単なる結合手を表わ
す。Ｙはアルキレン基、又は−ＣＯ−基を表す。ｎは１
〜２０の整数を表す。）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電荷像現像用キ
ャリアとそれを用いた現像剤及び現像方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真法等の静電荷像現像方
法においては、光導電性材料よりなる感光層を有する潜
像担持体（多くの場合は感光体なので、感光体というこ
ともある）に均一な静電荷を与えた後、画像露光を行う
ことにより当該感光体の表面に静電潜像を形成し、この
静電潜像を現像剤により現像してトナー画像を形成させ
る。得られたトナー画像は紙等の転写材に転写された
後、加熱あるいは加圧などにより定着されて複写画像が
形成される。

【０００３】静電潜像を現像する方法としては、湿式現
像法と乾式現像法とが知られている。前者の湿式現像法
は液体現像剤を用いているため悪臭を放つ問題点があ
り、また転写材を乾燥するために高いエネルギーを必要
とし高速複写が困難である問題点がある。後者の乾式現
像法はそのような問題点を有せず、静電潜像の現像方法
としては好ましい方法である。

【０００４】乾式現像法に用いられる現像剤としては、
一般に、磁性体を含有してなる磁性トナーのみよりなる
いわゆる１成分系現像剤と磁性体を含有しない非磁性ト
ナーと磁性を有するキャリアとよりなるいわゆる２成分
系現像剤とが知られている。

【０００５】後者の２成分系現像剤はトナーとキャリア
とを機械的に攪拌することによってトナーを摩擦帯電さ
せるので、キャリアの特性、攪拌の条件等を選定するこ
とにより、トナーの帯電極性及び帯電量を相当程度制御
することが可能である。またトナーに付与することがで
きる色彩の選択範囲が広く、これらの点で前者の１成分
系現像剤よりも優れている。

【０００６】２成分系現像剤に用いられるキャリアとし
ては、キャリアの耐久性、摩擦帯電性等の向上を図る観
点から、芯材物質の表面に樹脂を被覆してなる樹脂被覆
キャリアが有利に用いられる。

【０００７】キャリアはキャリア同士、現像スリーブ、
トナー粒子及び器壁等と摩擦されるが、樹脂被覆キャリ
アの問題点としては現像器内において、被覆樹脂がこの
摩擦により摩耗、膜はがれを生じ、それによりトナーと
の摩擦によって生ずる帯電特性の安定性が失われるよう
になり、結局トナー粒子に所望の帯電状態を付与するこ
とができなくなる。

【０００８】このような帯電特性に対する不安定要因を
除き帯電特性の安定化を計るためには、被覆樹脂の耐久
性が極めて重要な因子となる。これまで被覆樹脂につい
て多くの研究がなされ、アクリル系樹脂、ポリエステル
系樹脂、シリコーン樹脂等の各種樹脂の開発、さらには
架橋型樹脂あるいは硬化型樹脂成分を用いた樹脂被覆キ
ャリアの開発が行われた。

【０００９】しかし、上記欠点を克服する努力にもかか
わらず、従来の樹脂被覆キャリアは依然として耐久性に
ついて問題があり、その改良が望まれている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情を
鑑みなされたものであり、耐久性に優れた静電荷像現像
用キャリアとそれを用いた現像剤及び現像方法を提供す
ることを目的にする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、下記構
成の何れかを採ることにより達成される。

【００１２】（１）芯材物質に樹脂を被覆してなる樹
脂被覆キャリアにおいて、該樹脂が少なくとも下記一般
式（１）で示されるモノマーとビニル系モノマーとから
得られる重合体を含有することを特徴とする静電荷像現
像用キャリア。

【００１３】

【化２】

【００１４】（式中、Ｒ₁及びＲ₂は、各々炭素原子数１
〜１２の置換、無置換のアルキル基、又は置換、無置換
のアリール基を表す。Ｒ₃及びＲ₄は、水素原子、ハロゲ
ン原子又は各々置換又は無置換のアルキル基、シクロア
ルキル基、アリール基を表し、ｐ及びｑは０〜４の整数
を表わす。Ｒ₅及びＲ₆は水素原子又は置換又は無置換の
アルキル基を表す。Ｘはアルキレン基、又は単なる結合
手を表わす。Ｙはアルキレン基、又は−ＣＯ−基を表
す。ｎは１〜２０の整数を表す。）（２）少なくとも静電荷像現像用キャリアとトナーか
らなる静電荷像現像剤において、（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静電荷像現像
剤。

【００１５】（３）少なくとも静電荷像現像用キャリ
アとトナーからなる現像剤を用いる静電荷像現像方法に
おいて、（１）記載の静電荷像現像用キャリアを用いる
ことを特徴とする静電荷像現像方法。

【００１６】以下に本発明について詳細に説明する。

【００１７】本発明に用いられる一般式（１）で表され
るモノマーにおいてｎが２１以上であるとソフトセグメ
ント化し過ぎてしまい、十分な機械的強度が得られなく
なってしまう。

【００１８】さらに、本発明で用いられるモノマーの使
用量としては樹脂成分中０．１〜１０重量％、好ましく
は０．３〜６重量％がよい。この範囲では本発明の効果
が充分に得られ、架橋度が高くなり過ぎ、芯材物質への
コーティング性が失われることもない。

【００１９】本発明で用いられる代表的な化合物の例と
しては、以下のものが挙げられ、これらは単独又は２種
以上併用することが出来る。

【００２０】一般式（１）で表される例示化合物

【００２１】

【化３】

【００２２】

【化４】

【００２３】本発明におけるキャリアの被覆樹脂を構成
するビニル系モノマーとしては、スチレン、ｏ−メチル
スチレン、ｐ−メチルスチレン、α−メチルスチレン、
ｐ−エチルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、ｐ−
ｎ−ブチルスチレン、ｐ−ｔ−ブチルスチレン、ｐ−ｎ
−ヘキシルスチレン、ｐ−ｎ−オクチルスチレン、ｐ−
ｎ−ノニルスチレン、ｐ−ｎ−デシルスチレンドデシル
スチレン、ｐ−ｎ−ドデシルスチレン、ｐ−メトキシス
チレン、ｐ−フェニルスチレン、ｐ−クロロスチレン、
３，４−ジクロロスチレン等のスチレン系モノマー、メ
タクリル酸シクロプロピル、メタクリル酸シクロブチ
ル、メタクリル酸シクロペンタン、メタクリル酸シクロ
ヘキシル等の脂環式メタクリル酸エステルモノマー、ア
クリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アク
リル酸プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イ
ソブチル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸ドデシ
ル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸２−エチルヘキシ
ル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸２−クロロエチ
ル、アクリル酸フェニル、α−クロロアクリル酸メチル
等のアクリル酸もしくはそのエステル類系モノマー、メ
タクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチ
ル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、
メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｎ−オクチル、
メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ラウリル、メタク
リル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、
メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエ
チル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル等のメタクリ
ル酸もしくはそのエステル類系モノマー、エチレン、プ
ロピレン、ブチレン、イソブチレン等のエチレン系不飽
和モノオレフィン類モノマー、塩化ビニル、塩化ビニリ
デン、臭化ビニル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等
のハロゲン化ビニル系モノマー、フッ化アクリレートモ
ノマー、フッ化メタクリレートモノマーなどを挙げるこ
とができ、これらモノマーは単独で用いてもよいし、複
数のものを組み合わせて用いてもよい。

【００２４】また、本発明の重合体は、公知の重合開始
剤を用いて、公知の重合方法により得ることができる。

【００２５】本発明における芯材物質としては鉄粉、マ
グネタイト、各種フェライトが使用できる。好ましくは
マグネタイトや各種フェライトである。フェライトとし
ては銅、亜鉛、ニッケル、マンガン等の重金属を含有す
るフェライトやアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金
属を含有する軽金属フェライトが好ましく、特に好まし
くはアルカリ金属及び／又はアルカリ金属を含有する軽
金属フェライトである。

【００２６】このキャリアの組成としては、Ｌｉ、Ｎａ
等のアルカリ金属及び／又はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等
のアルカリ土類金属を含有するものであり、下記組成を
有するものである。

【００２７】（Ｍ₂Ｏ）_X（Ｆｅ₂Ｏ₃）_1-Xあるいは（Ｍ
Ｏ）_X（Ｆｅ₂Ｏ₃）_1-X さらに、このＭ₂Ｏ及び／又はＦｅ₂Ｏ₃の一部をアルカ
リ土類金属酸化物で置換したものであってもよい。Ｍと
しては前述のＬｉ、Ｎａ等のアルカリ金属及び／又はＭ
ｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等のアルカリ土類金属を示す。ま
たＸとしては３０モル％以上、好ましくは１８モル％以
下であり、さらに置換されるアルカリ土類金属及び／又
はアルカリ金属酸化物は１〜１０モル％が好ましい。さ
らに好ましくは３〜１５モル％である。

【００２８】この軽金属フェライトあるいはマグネタイ
トが好ましい理由としては単に近年盛んになっている廃
棄物の環境汚染問題のみでなく、これに加えてキャリア
自体を軽量化することができ、トナーに対するストレス
を軽減することができる利点を有しているからである。

【００２９】キャリアの粒子径としては、体積平均粒径
で１０〜１００μｍ、好ましくは２０〜８０μｍであ
る。さらに、キャリア自体が有する磁化特性としては、
飽和磁化で１５〜８０ｅｍｕ／ｇがよい。これら芯材物
質に対して樹脂を被覆する方法としては、例えば溶媒に
樹脂を溶解し、その溶媒を噴霧乾燥法で芯材物質に対し
て被覆する方法、芯材物質に被覆樹脂の微粒子を静電的
に付着させた後に機械的エネルギーを付加して被覆する
方法、樹脂を溶解させた溶媒中に芯材物質を浸せきして
被覆する方法など種々の方法が使用できる。

【００３０】なお、樹脂被覆の量としては芯材表面を均
一に被覆するに足りる量であればよい。樹脂量としては
芯材物質に対して重量で０．１〜６．０％好ましくは
０．５〜４．０重量％である。この樹脂の量が上記範囲
にある場合にはその効果を十分に発揮することができ、
樹脂自体が浮遊し、画像欠陥を発生することがない。

【００３１】トナー及び現像剤の構成トナーは結着樹脂と着色剤と必要に応じて使用されるそ
の他の添加剤とを含有してなり、その平均粒径は体積平
均粒径で通常１〜３０μｍが好ましく、特に５〜２０μ
ｍが好ましい。

【００３２】トナーを構成する結着樹脂としては特に限
定されず、従来公知の種々の樹脂が用いられる。例え
ば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン／アク
リル系樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。

【００３３】トナーを構成する着色剤としては特に限定
されず、従来公知の種々の材料が使用される。例えばカ
ーボンブラック、ニグロシン染料、アニリンブルー、カ
ルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブル
ー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレ
ンブルークロライド、フタロシアニンブルー、マラカイ
トグリーンオクサレート、ローズベンガル等が挙げられ
る。

【００３４】その他の添加剤としては例えばサリチル酸
誘導体、アゾ系金属錯体等の荷電制御剤、低分子量ポリ
オレフィン、カルナウバワックス等の定着性改良剤等が
挙げられる。

【００３５】また、流動性付与の観点から、外添剤とし
て無機微粒子を添加してもよい。無機微粒子としてはシ
リカ、チタニア、アルミナ等の無機酸化物粒子が好まし
い。さらに、これら無機微粒子はシランカップリング剤
やチタンカップリング剤等によって疎水化処理されてい
ることが好ましい。

【００３６】二成分現像剤を調製するためには、トナー
と本発明のキャリアとを混合して調製される。現像剤に
対するトナー濃度としては２〜１０重量％に混合して使
用される。

【００３７】本発明に係わる現像方法本発明における現像方法としては、一般にいう磁気ブラ
シ現像方法で、現像剤搬送担持体（スリーブ）上に現像
剤を穂立ちさせて磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシ
により静電荷潜像保持体（通常は、感光体）表面を摺擦
して当該静電荷潜像保持体表面に形成された静電荷像を
現像する方法である。

【００３８】本発明ではこの磁気ブラシ現像方法の現像
条件を規定しており、スリーブと現像剤の穂高規制板
（通常Ｈｃｕｔ板という）の距離Ａ（ｍｍ）とスリーブ
と静電荷潜像保持体との最近接した距離（通常Ｄｓｄと
いう）Ｂ（ｍｍ）の比Ｂ／Ａが０．７〜１．６である。
Ｂ／Ａが０．７より小さい場合には磁気ブラシによる擦
過力が大きくなり、静電荷潜像保持体上に現像されたト
ナー画像を乱してしまい、いわゆる画像ハキ目が生じて
しまう。また、Ｂ／Ａが１．６より大きいと現像性を確
保できない。

【００３９】本発明におけるスリーブ（現像剤搬送担持
体）とは、その上に現像剤の層を形成して静電荷潜像保
持体（通常は、感光体）との間で現像が行われる領域
（いわゆる現像領域）へ搬送する機能を有しているもの
をいう。又、現像剤の穂高規制板とは、スリーブ上に形
成される現像剤の層厚を規制し所望の厚さにする機能を
有するものをいう。

【００４０】尚、通常、磁気ブラシ現像方法で用いられ
る現像装置の構成例を図１に示した。

【００４１】図１は本発明における静電荷潜像保持体１
０と現像装置１３との関係を示す概要断面図である。現
像剤４０は攪拌機６により攪拌されてトナーとキャリア
が摩擦し帯電しながら、スリーブ３の方へと送り込まれ
る。さらに、スリーブ３の矢印方向への回転と内蔵され
たＮＳ両極の磁石４との作用により、Ｈｃｕｔ板（現像
剤穂高規制板）５の所まで送り込まれる。ここで現像剤
は所定の層厚に規制されて静電荷潜像保持体１０の方向
へ運ばれ、スリーブ３と静電荷潜像保持体１０の間隔の
最も狭い領域（現像領域）まで運ばれ現像が行われる。

【００４２】現像領域におけるスリーブと静電荷潜像保
持体との距離Ｂ（ｍｍ）とは、図１における１をさし、
又、スリーブと現像剤穂高規制板（Ｈｃｕｔ板）との距
離Ａとは２をさす。

【００４３】尚、７はＨｃｕｔ板の方向へ向かう現像剤
量をほぼ一定に保つ調整ローラであり、８は現像後の現
像剤層をスリーブ３より一旦引き離すためのスクレーパ
である。

【００４４】又、本発明における現像剤穂高規制板（Ｈ
ｃｕｔ板）は、現像剤層を確実に規制し、耐久性を有す
るものであれば特に材質的な限定はないが、強度的にア
ルミニウム、真チュウ又はステンレス等の金属板が望ま
しい。

【００４５】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
るが、本発明の態様はこれに限定されない。尚、本文中
「部」とは重量部を表す。

【００４６】〈キャリアの作製〉体積平均粒径４０μｍ
のフェライト粒子の表面に、被覆層の被覆量が３．０重
量％となるように、表１に示した樹脂微粒子と上記フェ
ライト粒子を水平回転翼混合機に投入し、乾式法によ
り、樹脂被覆キャリアＣ１〜Ｃ６を得た。

【００４７】

【表１】

【００４８】〈トナーの製造〉スチレン／メタアクリル
酸ブチル（重量比８５／１５）共重合体１００部、モー
ガルＬ（キャボット社製）１０部、低分子量ポリプロピ
レン５部をヘンシェルミキサーでよく混合した後、２軸
押出機を用いて溶融混練した。混練物を自然放冷後、粗
砕機により、粗粉砕し、ジェット式粉砕機にて粉砕し、
さらに風力分級機を用いて分級して粒径を整え、体積平
均粒径７μｍのトナー母体粒子を得た。その後、該粒子
と疎水性シリカおよび疎水性チタンをヘンシェルミキサ
ーで混合してトナーＡを得た。

【００４９】〈現像剤の作製〉トナーＡとキャリアＣ１
〜Ｃ６とを、トナー濃度が７重量％となるように混合
し、現像剤を作製した。

【００５０】〈評価〉上記の現像剤をそれぞれ、コニカ
社製複写機ＫｏｎｉｃａＵ−ＢＩＸ３０３５改造機を
用いて実写テストを行い、１０，０００枚の複写終了時
点での耐摩耗性、帯電量および画像について評価を行っ
た。結果を表２に示した。なお、キャリアＣ１，Ｃ２お
よびＣ５を用いた現像剤については、反転現像を、キャ
リアＣ３およびＣ６を用いた現像剤については、正規現
像を行った。

【００５１】（耐摩耗性）１０，０００枚の複写終了時
の現像剤を、水にし洗浄してトナーを分離し乾燥後のキ
ャリアを得る。得られたキャリアの被覆層をメチルエチ
ルケトンで溶解させ、磁性粒子の重量を測定し、下記式
にて被覆率を算出した。

【００５２】キャリア被覆率（重量％）＝｛（Ａ−Ｂ）／Ｂ｝×１０
０Ａ：被覆層乾燥後に得られたキャリア重量Ｂ：被覆層溶解後の磁性粒子重量変化量とは、１０，０００枚の複写開始前後の変化率を
％で示した。

【００５３】（帯電量）１０，０００枚複写開始時と終
了後のトナー帯電量を測定した。

【００５４】（画像）画像は目視観察により評価し
「○」は使用上問題ないことを「×」は使用上問題があ
ることを示す。

【００５５】

【表２】

【００５６】表２の結果から明らかなように、本発明の
キャリアはいずれも、発明外のキャリアに比べキャリア
被覆率変化量が極めて小さく、優れた耐久性を有し、ま
た帯電特性にもほとんど変化が見られず、１０，０００
枚の複写終了時の画像も良好であった。

【００５７】

【発明の効果】本発明の樹脂被覆キャリアに使用される
被覆用の樹脂は、部分的にソフトセグメントによる３次
元架橋構造を有し、これにより被膜強度が大きい。それ
ゆえ帯電や搬送の為の現像剤の攪拌とそれによるキャリ
ア同士あるいは現像器壁等との衝突、現像中での摩耗及
び被膜剥離が生じにくく、トナーとの摩擦帯電特性、電
荷保持性に優れ、長時間にわたり安定した画像を与える
現像剤を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる現像装置の概要断面図。

【符号の説明】

１スリーブと静電荷潜像保持体との距離Ｂ（Ｄｓｄ）２スリーブと現像剤穂高規制板（Ｈｃｕｔ板）との距
離Ａ３スリーブ４ＮＳ両極の磁石５現像剤穂高規制板（Ｈｃｕｔ板）１０静電荷潜像保持体１３現像装置４０現像剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯材物質に樹脂を被覆してなる樹脂被覆
キャリアにおいて、該樹脂が少なくとも下記一般式
（１）で示されるモノマーとビニル系モノマーとから得
られる重合体を含有することを特徴とする静電荷像現像
用キャリア。【化１】（式中、Ｒ₁及びＲ₂は、各々炭素原子数１〜１２の置
換、無置換のアルキル基、又は置換、無置換のアリール
基を表す。Ｒ₃及びＲ₄は、水素原子、ハロゲン原子又は
各々置換又は無置換のアルキル基、シクロアルキル基、
アリール基を表し、ｐ及びｑは０〜４の整数を表わす。
Ｒ₅及びＲ₆は水素原子又は置換又は無置換のアルキル基
を表す。Ｘはアルキレン基、又は単なる結合手を表わ
す。Ｙはアルキレン基、又は−ＣＯ−基を表す。ｎは１
〜２０の整数を表す。）
【請求項２】少なくとも静電荷像現像用キャリアとト
ナーからなる静電荷像現像剤において、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静電
荷像現像剤。
【請求項３】少なくとも静電荷像現像用キャリアとト
ナーからなる現像剤を用いる静電荷像現像方法におい
て、請求項１記載の静電荷像現像用キャリアを用いるこ
とを特徴とする静電荷像現像方法。