JPS5997156A - 静電荷像現像用キヤリア - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は静電荷像現像用キャリア、特にトナーと共に静
電荷像現像剤を構成するキャリアに関する。

電子写真法においては、光導電性要素より成る感光体に
暗所にて均一な表面電荷を与えた後画像露光により静電
荷像を形成し、この静電荷像を現像剤により現像するこ
とにより可視像が形成される。

斯かる静電荷像を現像する方法は、液体現像法と乾式現
像法とに大別することができる。液体現像法は、絶縁性
有機液体中に各種の顔料や染料を　１− 微細粒子として分散して成る液体現像剤により現像を行
なう方法であり、又乾式現像法は、天然又は合成の樹脂
中にカーボンブラック等の着色剤を分散含有して成る、
通常トナーと称する微粉末検電粉を用いる方法である。

後者の方法は、トナーを静電荷像の電荷の極性と逆の極
性に帯電させ、この帯電したトナーを静電荷像に静電的
に付着させて可視像を形成するものである。この乾式現
像法には、前記トナーのみを主成分とするいわゆるー成
分系現像剤を用いる方法と、鉄粉或いはガラスピーズな
とより成るキャリアが前記トナーに混合されたいわゆる
二成分系現像剤を用いる方法とがあ１ハ前者には毛ブラ
シ法、インプレッション法、パウダークラウド法が含ま
れ、又後者には磁気ブラシ法、カスケード法力ζ含まれ
る。

尚以上のような現像方法によ（ハ　トナーが静電荷像に
付着して形成された可視像は、そのまま感光体上におい
て、或いは紙その他の像支持体上に転写された後、熱、
圧力、溶媒蒸気等により定着される。

　２− 本発明は、上記現像方法のうち、磁気ブラシ法又はカス
ケード法等に用いられる二成分系現像剤のためのヤヤリ
ア、即ちトナーと混合されて静電荷像の現像に供される
ヤヤリアに関するものである。

この静電荷像現像用キャリアは導電性キャリアとコーテ
ィングキャリアとに大別することができる。導電性キャ
リアとしては酸化された又は未酸化の鉄粉が通常用いら
れるが、この鉄粉キャリアを成分とする現像剤はトナー
に対する摩擦帯電特性が不安定であり、又鉄粉キャリア
を含む現像剤により形成される可視像にカプリが発生す
る欠点がある。即ち、トナーとの摩擦により鉄粉キャリ
ア粒子の表面にトナー粒子が付着して汚染されるためキ
ャリア粒子の電気抵抗が増大してバイアス電流が低下し
、しかも摩擦帯電特性が更に不安定となる結果、可視像
の画像濃度が低下し、カプリが増大する。従って鉄粉キ
ャリアを含有する現像剤を用いて電子複写機により複写
を連続的に行なうと現像剤が少数回の複写で劣化し、早
期に交換することが必要となって結局コストが高いもの
となる。

これに対し、コーティングキャリアとしては、一般に鉄
、マグネタイト、ニッケル、フェライト、ガラスピーズ
より成る核体粒子の表面を樹脂の被覆層により被覆した
キャリアが代表的なものである。このコーティングキャ
リアを成分とする現像剤においては、キャリア粒子の表
面にトナー粒子が付着して汚染されることが著しく少な
く、キャリアとトナーの摩擦帯電特性を制御することが
可能であり、耐久性に優れ使用寿命が長い点で特に高速
の電子複写機に好適であるという利点がある。

本発明はかかるコーティングキャリアに関するものであ
り、特に核体粒子として金属鉄を含有するキャリアを用
いたコーティングキャリアに関するものである。本発明
のキャリアは絶縁性もしくは導電性のコーティングキャ
リアであっても良い。

従来、キャリアとして用いられる鉄粉は金属鉄がその成
分の９０％以上を占めているため、３００００ｅの磁場
で飽和磁化が約２００ｅｍｕ　／　ｇと大きく、このた
め現像ブラシ上で形成される穂は感光体を強い力で擦っ
てしまい、得られる画像に掃き目や画像荒れを生じさせ
、又解偉力が゛悪く文字つぶれを生じさせているという
欠点があった。

本発明者らは上記欠点を解決すべく鋭意研究を重ねた結
果、掃き目、画像荒れ又は文字つぶれは穂立て現象を起
こし【いる現像ブラシ上のトナーが感光体表面を強い力
で擦ってしまうために発生する現象であることに着目し
、更に研究を重ねた結果、トナーが感光体の電荷力線に
よって引きつげられる力よりも弱い力で現像すれば、掃
き目、画像荒れ又は文字つぶれは発生しないことになり
、そのための手段として飽和磁化の小さいキャリアを用
い、現像ブラシ上にいわゆるソフトな穂を形成し、感光
体と接触させることが必要であることを見い出した。

一方、コーティングキャリアにおいて杜、その核体粒子
の表面上の被覆層が十分な耐摩滅性を有すること、被覆
層が核体粒子に対して十分な接着性を有すること、キャ
リア粒子表１［）ナー粒子が付着しないよう被覆層が良
好な固着防止特性を有すること、及び当該キャリアと共
に用いられるトナーに容易に所望の大きさ及び極性の帯
電状態が得られる帯電特性を有することが要求される。

即ち、コーティングキャリア粒子は現像器内においてト
ナー粒子、他のキャリア粒子、器壁等と摩擦されるが、
被覆層がこの摩擦により摩耗するとトナーとの摩擦によ
って生じる帯電特性の安定性が失われるようになり、結
局トナーを所望の状態に帯電することができない。又核
体粒子に対する接着力が小さいと上述の摩擦により被覆
層が剥離し、或いは砕けて同様に安定な摩擦帯電特性が
失われる８更に被覆層の表面にトナーが付着すると摩擦
状態が変化するためやはり帯電特性が不安定となる。斯
かる場合には現像剤全体を早期に新しいものと交換しな
ければならない。

本発明は以上の如き点に鑑みなされたもので、その第１
の目的は、得られる画像に掃き目、画像荒れ又は文字つ
ぶれを発生させない静電荷像現像用キャリアを提供する
ことにある。

本発明の第２の目的は、安定した性能を示す静電荷像現
像用キャリアを提供することにある。

本発明の上記目的は５０〜１５０ｅｍｕ／ｒの飽和磁化
を有し、金属鉄の含有量が１〜５０重量％であるキャリ
アを核体粒子としてこれに樹脂被覆してなることを特徴
とする静電荷像現像用キャリアによって達成される。

本発明に係る静電荷像現像用キャリアの核体粒子は市販
されている粉砕形の鉄粉キャリアを例えば第１図に示す
燃焼装置を用い【、酸化炎中で溶融酸化を行なうことに
より得られる。

第１図において、１は酸化装置の本体であり、本体１の
上部には、粉砕された金属鉄粉２を供給する供給部３が
設けられている。４は該本体１の内部に酸化炎Ａを形成
するためのバーナーであり、５はオイル供給管であり、
６はエアー供給管である。Ｔは製品出口部であり、前記
供給部３から供給された鉄粉２が、酸化炎Ａを経て、酸
化されて、該出口部Ｔから製品として排出される。この
場合に鉄粉２は高温雰囲気中で溶融酸化されるためにそ
の表面形状が球形となり、後述する樹脂コーティングに
おいて好都合となる。尚本発明における鉄粉の酸化装置
として社、第１図に示す装置以外にも公知の装置を用い
ることができ、例えば特開昭５３−６０３７９号公報に
記載の装置を用いることができる。

上記酸化装置によれば、鉄粉の表面は酸化され、ＦｅＯ
＋　Ｆｅ２０Ｂ　＋　Ｆｅ３Ｏ４等の酸化鉄が形成され
、その真中部分に至る程金属鉄（Ｆｅ　）がそのまま残
っている。このことから酸化の程度により、金属鉄の含
有量が異なり、飽和磁化も異なる。なお本発明において
飽和磁化とは３００００ｅの磁場での最大磁化値をいう
。

本発明におけるキャリアの飽和磁化は５０〜１５０ｅｍ
ｕ　／　Ｓ’であり、より好ましくは７０〜１３０ｅｍ
ｕ／ｌである。飽和磁化が５０ｅｍｕ／Ｖ未満では、キ
ャリア飛散やキャリア付着が発生し、又１５０　ｅｍｕ
／２を超えると掃き目、画像荒れがひどくなり、文字つ
ぶれがおこる。

本発明におけるキャリア中の金属鉄（Ｆｅ）の含有量は
１〜５０重量％であり、より好ましくは５〜４０重量％
である。この含有量は鉄粉材料の粒径や酸化処理条件等
によってもコントロールできる。

本発明のキャリアの粒径は限定的ではないが、１〜１０
００μｍであり好ましくは２０〜３００μｍである。

又本発明における被覆層には、必要に応じて任意の樹脂
を使用出来る。例えば、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂
、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂、石
油系樹脂、アセタール樹脂、塩化ビニル、酢酸ビニルも
しく社それらの共重合体などのハロゲン化樹脂、ブタジ
ェン系共重合体樹脂、フッ素系樹脂、スチレン−アクリ
ル系樹脂などがあり、又電荷制御剤としては、オイルブ
ラック、ランプブラック、ニゲ−シン染料、アニリンフ
ルー、カルコオイルブルー、クロムイエロー、ウルトラ
マリンブルー、メチレンブルークロライド、フタロシア
ニンブルー、−−ズベンガル、その他の顔料又は染料が
用いられる。

本発明のキャリアの製造においては、樹脂を有機溶剤に
溶解した溶液を、例えば浸漬法、スプレー法によりキャ
リア用核体粒子上に塗布する。塗布法としては流動化ベ
ッド法が好適である。ここに用いる有機溶剤としては前
記樹脂を溶解するものであれば任意であるが、例えばメ
タノール、エタノール、イソブーパノール等のアルコー
ル類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、アセ
トン、メチルエチルケトン等のケトン類、テトラヒト−
フラン、ジオキサンあるいはこれらの混合溶剤が用いら
れる。前記溶液を核体粒子に塗布した後、通常は加熱乾
燥せしめる。

また本発明においては被覆層の膜厚はあまり薄くても、
またあまり厚くても不都合を生じやすく、０．１〜２０
μｍが好ましい。

本発明のキャリアは現像剤を構成する場合に必要に応じ
て他のキャリア、例えば鉄分を含有しないマグネタイト
やそれを樹脂被覆したキャリア等を混合使用してもよい
。

本発明のキャリアと共に現像剤を構成するトナ１０− −として社、樹脂中に適当な顔料または染料を含有せし
めたものが用いられる。この顔料または染料としては例
えばカーボンブラック、ニグロシン染料（カラーインデ
ックスｈ！１ｌＬ５０４１５　Ｂ　）　、アニリンブル
ー（カラーインデックスＮａ　５０４０５　）、カルコ
ニルズル−（カラーインデックスＮａＡｚｏｅｃ１３１
ｇｅ　３　）　ｓ　りρムイエーー（カラーインデック
スＮＣＬ１４０９０）、ウルトラマリンブルー（カラー
インデックスＮ［Ｌ７７１０３）、メチレンブルークロ
ライド（カラーインデックスＮａ５２０１５）、フタロ
シアニンブルー（カラーインデックス虱７４１６０）、
デュポンオイルレッド（カラーインデックスＮＣＬ２６
１０５）、キノリンイエロー（カラーインデックスＮｏ
、４７００５）、マラカイトグリーンオギザレート（カ
ラーインデックス隘４２０００）、ランプブラック（カ
ラーインデックスＮｃｈ７７２６６）、ローズベンガル
（カラーインデックスＮａ４５４３５　）およびこれら
の混合物が挙げられる。

またトナーに用いられる樹脂としては主にスチレン系樹
脂が用いられるが、このスチレン系樹脂にはスチレンの
ホモポリマーやスチレンと他のビニル単量体との共重合
体が含まれる。その他のビニル単量体としてはエチレン
、プルピレン、イソブチレン等のエチレン不飽和モノオ
レフィン類；塩化ビニル、臭化ビニル、弗化ビニル等の
ハロゲン化ビニル類；酢酸ビニル等のビニルエステル類
；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸フ
ェニル等のアクリル酸エステル類；ビニルメチルエーテ
ル、ビニルエチルエーテル等のビニルエーテル類：ビニ
ルメチルケトン、ビニルへキシルケトン等のビニルケト
ン類；Ｎ−ビニルピロール、Ｎ−ビニルピロリドン等の
Ｎ−ビニル化合物；アクリルニトリル；メタアクリルニ
トリル；アクリルアミドの１種または２ｆ１１以上が用
いられる。

またスチレン系樹脂以外の樹脂としてはポリエチレン樹
脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエ
ステル樹脂、ロジン変性フェノール−ホルマリン樹脂、
エポキシ樹脂およびこれらの混合物が用いられる。

本発明によれば、５０〜１５０　ｅｍｕ　／　ｔの飽和
磁化を有し金属鉄の含有量が１〜５０重量％であるキャ
リアを核体粒子としているために１得られる画像に掃き
目、画像荒れ又は文字つぶれを発生させないという効果
を発揮し更に樹脂被覆をしているので、金属鉄の自然酸
化は進まず、上記の含有量及び飽和磁化を維持できるた
めに、安定した性能を発揮する。

以下本発明を実施例をもって説明するが本発明はこれら
に限定されるものではない。なお、以下に「部」とは特
に断わらない限り重量部を表わす。

実施例１ 第１図に示す酸化装置を用いて、金属鉄３８．３％含有
のキャリア（飽和磁化１１３ｅｍｕ／Ｓ’、２００／３
００　ｍｅｓｈ　）を得、このキャリア１匂に対して、
スチレン−アクリル樹脂ｒＢａ−ｓｏｌ（三菱レーヨン
社製）１５ｆをメチルエチルケトン３０〇−中に溶解し
た塗布液を５０℃に設定された流動化ベッド装置を用い
てスプレーコーティングして本発明に係るキャリアを得
た。

得られた本発明に係るキャリアは約１μｍの被覆厚みを
有し、粘着性のない集塊しない流動性の良いものであり
、１０Ω−以上の抵抗値を有していた。

次に、本発明に係るキャリアをポリエステル樹脂１００
部とカーボンブラック１０部よりなる平均粒径１０μｍ
を有するトナーと混合して、トナー量が現像剤重量の４
重量％である二成分系現像剤を作った。

この現像剤を用いてＵ−ＢＩＸ−４５００（小西六写真
工業社Ｉｌｌり改造型複写機によって絵出しを行なった
ところ、８本／鵡を鮮明に再現出来る程の解像力を有し
ていると共に画像荒れ、掃き目、文字つぶれ及びカプン
がみられなかった。その時の帯電量は２２μＣａｔであ
りた。又、高速耐久性においても２万回以上コピーが可
能であった。

実施例２ 実施例Ｉにおいてキャリアとして金属鉄４８％含有のも
の（飽和磁化１４０ｅｍｕ／ｆ、２００／３００ｍｅｓ
ｈ　）を用いた以外は実施例１と同じくして、トナー量
が４重量％である二成分系現像剤を作り、実施例１と同
一条件で絵出しを行なった。

その結果８本／畷を鮮明に再現出来る程の解像力を有し
ていると共に画像荒れ、掃き目、文字つぶれ及びカプリ
がみられなかった。その時の帯電量は２５μｃａｒであ
った。又、高速耐久性においても２万回以上コピーが可
能であった。

実施例３ 実施例１においてキャリアとして金属鉄２６．７％含有
のもの（飽和磁化７８ｅｍｕ／ｌ、１００／２００ｍｅ
ｓｈ）を用い、結着樹脂として小西六写真工業社製複写
機、Ｕ−ＢＩＸ−ＶＫ用いられているトナーと同じスチ
レン−アクリル樹脂１００部を用いた以外は実施例１と
同じくして、トナー量が２重量％である二成分系現像剤
を作り、実施例１と同一条件で絵出しを行なった。

その結果８本／ｒｍを鮮明に再現出来る程の解像力を有
していると共に画像荒れ、掃き目、文字つぶれ及びカプ
リがみられなかった。その時の帯電量は２４μＣａ？で
あった。又、高速耐久性においても２万回以上コピーが
可能であった。

実施例４ 実施例１においてキャリアとして金属鉄１７．７％含有
のもの（飽和磁化６８ｅｍｕ／Ｖ、２００／３００ｍｅ
ｓｈ）を用い、実施例３と同じトナーを用いた以外は実
施例１と同じくして、トナー量が４重量％である二成分
系現像剤を作り、実施例１と同一条件で絵出しを行なっ
た。

その結果８本／ｍを鮮明に再現出来る程の解像力を有し
ていると共に画像荒れ、掃き目、文字つぶれ及びカプリ
がみもれなかった。その時の帯電量は２２μｃ／ｆであ
った。又、高速耐久性においても２万回以上コピーが可
能であった。

比較例１ 実施例１においてキャリアとして金属鉄９０％含有のも
の（飽和磁化２０３ｅｍｕ／ｆ、１００／２００ｍｅｓ
ｈ）を用いた以外は、実施例１と同じくして、トナー量
が２重量％である二成分系現像剤を作り、実施例１と同
一条件で絵出しを行なった。

その結果５本／慎を再現するのが限度であり、又画像カ
スレ、掃き目等がみられた。

比較例２ 実施例１においてキャリアとして金属鉄を含有せずα−
Ｆ　ｅ２０Ｂを含有したいわゆるマグネタイト（飽和磁
化３５　ｅｍｕ　／　？、１００／２００ｍｅｓｈ　）
を用いた以外は、実施例１と同じくして、トナー量が２
重量％である二成分系現像剤を作１ハ実施例１と同一条
件で絵出しを行なった。

その結果キャリア飛散及びキャリア付着が発生した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に好しく用いられる酸化装置を示す概略
断面図である。 特許出願人　　小西六写真工業株式会社代理人弁理士　
坂　　口　　信　　昭 （ほか１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ５０〜１５０ｅｍｕ／ｆの飽１和磁化を有し、金属鉄の
   含有量が１〜５０重量％であるキャリアを核体粒子とし
   てこれに樹脂被覆してなることを特徴とする静電荷像現
   像用キャリア。