JPS6073631A - 静電潜現像剤用キャリア - Google Patents

静電潜現像剤用キャリア

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JPS6073631A
JPS6073631A JP58180776A JP18077683A JPS6073631A JP S6073631 A JPS6073631 A JP S6073631A JP 58180776 A JP58180776 A JP 58180776A JP 18077683 A JP18077683 A JP 18077683A JP S6073631 A JPS6073631 A JP S6073631A
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JP
Japan
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carrier
developer
coupling agent
silicone resin
silane coupling
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JP58180776A
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Yoichiro Watanabe
陽一郎 渡辺
Tetsuo Isoda
磯田 哲夫
Mitsuo Aoki
三夫 青木
Nobuhiro Nakayama
中山 信広
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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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】 技術分野 この発明は、乾式二成分現像剤に用いる表面被覆キャリ
アーである。
従来技術 従来よりキャリア粒子とトナー粒子との混合物からなる
所謂二成分系乾式現像剤はよく知られている。この二成
分系乾式現像剤は、比較的大きなキャリア粒子表面上に
微小なトナー粒子が雨粒子の摩擦により発生した電気力
により保持されており、静電潜像に近接されると静電潜
像が形成する電界によるトナー粒子に対する該潜像方向
への吸引力が、トナー粒子とキャリア粒子間の結合力に
打ち勝ってトナー粒子は静電潜像上に吸引付着されて静
電潜像が可視化されるものである。そして、現像剤は現
像によって消費されたトナーを補充しながら反復使用さ
れる。
従って、キャリアは長期間の使用中、常にトナー粒子を
所望とする極性で、且つ充分な帯電暢に摩擦帯電しなけ
ればならない。しかしながら従来の現像剤は、粒子間の
衝突又は粒子と現像機械との衝突等の機械的衝突又はこ
れらによる発熱でキャリア表面にトナー膜が形成され、
所謂スペント化が生じ、キャリアの帯電特性が使用時間
と共に低下し、現像剤全体を取換える必要が生じる。
このようなスペント化を防止するため、従来よりキャリ
ア表面に種々の樹脂を被覆する方法が提案されているが
いまだ満足の行くものは得られていない。例えば、スチ
レンφメタフリレート共重合体、スチレン重合体等の樹
脂で被覆されたキャリアは、帯電特性は優れているが、
表面の臨界表面張力が比較的高く、繰り返し複写するう
ちにやはリスベント化が起きる為、現像剤としての寿命
がそれ程長くない。又、四フッ化エチレン重合体を被覆
したキャリアは表面張力が低いためトナーのスペント化
は起き難いが四フッ化エチレン重合体が摩擦帯電系列に
おいて最も負側に位置していることからトナーを負極性
に帯電しようとする場合には用いることができない。
また低表面張力を持つものとしてシリコーン樹脂含有の
被覆層で被覆したキャリアが提案されている。例えば、
不飽和シリコーン樹脂とオルガノシリコーン、シラノー
ル等をスチレンルアクリル樹脂と混合してキャリア表面
を被覆したもの(米国特許第3562533号):ポリ
フェニレン樹脂とオルガノシリコーンターポリマー樹脂
とで表面を被覆されたキャリア(米国特許第38471
27号):スチレン〜ア3− クリレート−メタクリレート樹脂と、オルガノシラン、
シラノール、シロキサン等で表面を被覆されたキャリア
(米国特許第3627522号):シリコーン樹脂と正
帯電特性を有する窒素含有樹脂とを含有する被覆層で被
覆されたキャリア(特開昭55−127567号):及
び樹脂変性シリコーン樹脂で表面を被覆されたキャリア
(特開昭55−157751号)等が挙げられる。
しかし、シリコーン樹脂はそれ自身機械的強度が弱いた
めに例えば高速複写機のような強い攪拌や長時間の現像
部内での攪拌により、キャリア粒子が現像部内壁や感光
体表面に衝突したり、又は粒子が相互に衝突すると、シ
リコーン樹脂被覆層が時間とともに摩損、剥離して、摩
擦帯電がトナーとシリコーン樹脂間の帯電からトナーと
キャリア芯材の帯電へと変化するため、現像剤の帯電量
が一定に保たず画像品質の劣化をきたす。
l−一江 4− この発明は、以上のような従来のキャリアの欠点を改善
することを目的とするものであって、詳細に説明すると
、トナーのスペント化に対するシリコーン樹脂の強い防
止作用を損ねることなく、耐摩耗性に優れた被覆層で表
面を被覆し、長時間使用しても現像剤特性を劣化するこ
となく安定した画像品質を与える現像剤用キャリアを提
供することを目的としたものである。
構 成 この発明の構成は、シリコーン…脂でキャリア芯材の表
面を被覆した静電潜像現像剤用キャリアにおいて、前記
被覆層中に無機充填粒子及びシランカップリング剤を含
有してなることを特徴とする静電潜像現像剤用キャリア
である。
上記無機充填粒子としては、例えば窒化けい素、シリカ
、5ialon (Si−Al−0−Nの系の化合物群
の総称)、窒化はう素、アルミナ、ジルコニア、炭化け
い素、炭化はう、素、5− 酸化チタン、アスベスト、クレイ、タルク、ガラス繊維
等の微細粒子が挙げられる。これらの無機充填粒子の大
きさは0.1〜3μ程度のものが用いられる。
シリコーン樹脂は、従来知られているどのようなシリコ
ーン樹脂であってもよく、例えば下記の一般式で表わさ
れる常温硬化型シリコーン樹脂が挙げられるが、伯のシ
リコーン樹脂も使用可能である。
6− ただし、Rは水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、
メトキシ基、C+4の低級アルキル基又はフェニル基。
シリコーン樹脂の市販品としては、例えば信越化学製の
KR271、KR255、KR152や東しシリコーン
製S R2400,31−1840、S R2406等
がある。
キャリア芯材としては、平均粒径が10〜1000μ好
ましくは30〜500μの鉄、フェライト、ニッケル、
亜鉛、アルミニウム、コバルト、黄銅、ガラス、砂等の
金属、合金、非金属物質等従来使用されている材料が広
く用いられる。
この発明は、機械的強度が弱いシリコン樹脂被覆中に無
機充填粒子を補強材として分散させるときにシリコン樹
脂と前記粒子との接着強度を高め強固な被覆層を形成す
るものである。
上記接着強度を高めるためのシランカップリング剤は一
般に下記のような一般式で表ゎされる化合物である。
YR8f X3 ただしRは炭素数1〜20のアルキル基Xはけい素原子
に結合している加水分解基であって、クロル基、アルコ
キシ基、アセト基、アルキルアミノ基、プロペツキ′シ
基、Yは有機マトリックスと反応する有機官能基でビニ
ル基、メタクリル基、エポキシ基、グリシドキシ基、ア
ミン基、メルカプト基などである。
このようにシランカップリング剤は一つの分子中に有機
相と無機相の両方に反応し、化学的に結合する官能基を
もった反応性の有機シリコーンモノマーである。
シリコーン樹脂に無機充填粒子を混合分散させると、シ
リコーン樹脂単独のときに比較して被覆層の機械的強度
は飛躍的に高なるが、シリコーン樹脂と無機充填粒子と
の間の結合剤としてシランカップリング剤を作用させる
ことによりさらに強度は高まる。
また、この補強用の無機充填粒子のみを多く混合した場
合は、被膜の強度が低下するという現象が見られるが、
シランカップリング剤を作用させることによりかなり多
量の充填粒子を混合しても被膜の強度が低下することは
ない。したがって、シランカップリング剤を作用させる
ことによって、充填粒子添加量を増しても被膜の強度を
高めることができる。
シランカップリング剤としては、例えば下記の表のもの
が挙げられる。
表 番号 化学名および 最少被覆面積 化学構造式 (m 2/(1) 1、 γ−クロロプロピルトリメトキシシラン 394
CI 03868i (OCH3)3 2、 ビニルトリクロルシラン 485CH2=CH8
i Cl 3 3、 ビニルトリエトキシシラン 411CH2=CH
8i (○C2+5 > 34、 ビニルトリメトキシ
シラン 526CH2=CH8i (OCf−h )3
−〇− 5、ビニル・トリス(β−メトキシエトキシ)シラン7
9 6、 γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
16 CH2=CCH2C00C31−+6 Si (OCH
3)37、 β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)
エチルトリメトキシシラン 318 8、 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン9
9 H8C3H6Si (OCI−13)310、γ−アミ
ノプロピルトリエトキシシラン54 NH2C3H6St (OC2+5 )311、N−β
−(アミノエチル)−r−アミノプロピルトリメトキシ
シラン 353 48 NH2C0NHC3He Si (OC2H5)310
− シランカップリング剤の添加方法は無機充填粒子を直接
シランカップリング剤で予じめ処理した後シリコーン樹
脂を混合するか、シリコーン樹脂中にシランカップリン
グ剤と無機充填粒子を同時に添加後、キャリア芯材に被
覆すればよい。または、直接シランカップリング剤で処
理した無機充填粒子をシリコーン樹脂に添加するときに
、シランカップリング剤を更に添加してもよい。
充填粒子をシランカップリング剤で直接処理する方法と
は、例えば、スプレー法、スラリー法、浸漬法などがあ
り、処理に必要なシランカップリング剤の量Mは充填粒
子の表面積3a、シランの最少被覆面積(前記衣に記載
の数値の)SIIlにより下記の数式によって決定され
る。
M=C−Sa /Sm ただし、 M・・・必要なシランカップリング剤の吊(o)C・・
・充填粒子の量((1) Sa・・・充填粒子の表面積(m 2/!If )Sm
・・・シランの最小被覆面積1+ 210 )シランカ
ップリング剤をシリコーン樹脂に添加する場合は、被覆
層の厚さにもよるが、充填粒子を処理する量よりさらに
多くのシランカップリング剤を必要とする。
キャリア芯材にシリコーン樹脂を被覆するには、シリコ
ーン樹脂を溶剤に溶解し、これにシランカップリング剤
で処理した充填粒子もしくは未処理の充填粒子と必要な
シランカップリング剤を加え、ミキサーで分散させた後
、噴霧法等の従来公知の手段でキャリア芯材に塗布すれ
ばよい。
本発明のキャリアとともに用いられるトナーとしては、
従来から知られた方法で得られたものが用いられ、具体
的には樹脂成分、通常可視像の形成に必要なカーボンブ
ラック等の着色剤をよく混合し、熱ロールミルで混練し
た後、冷却、固化後、粉砕、分級して得られる。
キャリア並びにトナーの使用」としては、トナー粒子が
キャリア粒子のシリコーン樹脂表面に付着してその表面
積の30〜90%を占める程度に雨粒子を混合するのが
好ましい。
以下本発明を実施例によって、具体的に説明するが、本
発明はこれらの例に限定されるものではない。
実施例1 ミキサーに蒸留水1001人れ、攪拌しながら100g
の窒化けい素微細粒子(平均粒径1μ)を徐々に加え、
全回投入後5分間経過した後、攪拌を続けながらビニル
トリエトキシシラン1.0grを添加し、さらに5分間
攪拌を行なう。
このスラリー状の混合物を乾燥した後、粉砕し、これを
添加物へとする。
この添加物Aを用い、下記の組成の混合物をつくった。
シリコーン樹脂 (信越化学社製KR250) 2K(1添加物A(ビニ
ルトリエトキシ 13− シラン処理窒化けい素)15g トルエン 2K(+ この混合物をホモミキサーで10分間分散させた分散液
を、キャリア芯材である粒径100μの球状酸化鉄粉5
kgの表面に流動床型塗布装置で被覆し、被覆キャリア
を製造した。被覆層の平均の厚さは2.24μであった
一方、トナーは下記の組成のもをつくった。
すなわち、 スチレンとn−ブチルメタクリレート との共重合体 87重置部 カーボンブラック 10重量部 モノアゾ染料の2:1型クロム錯塩染料3重量部 からなる平均粒径6μのトナーを調製した。
上記被覆キャリア100重問部と上記トナー2.5重量
部とを混合して現像剤とし、これを用いてセレン感光体
上の潜像を1分間100回の速さで現像し、転写する工
程を、トナーを現像剤に補給しながら30万回繰り返し
た。そ14− の時のコピーの画質の変化はほとんどなく、良好な画像
であった。また、現像剤中のキャリアを分別し、被覆層
の平均厚さを調べたところ2.07μであって、はとん
ど摩耗していなかったといえる。
一方、トナーは下記の組成のものをつくった。すなわち
、 スチレンとn−ブチルメタクリレート との共重合体 87重量部 カーボンブラック 10重量部 モノアゾ染料の2:1型クロム錯塩染料3重量部 からなる平均粒径6μのトナーを調製した。
上記被覆キャリア100重量部と上記トナー2.5重量
部とを混合して現像剤とし、これを用いてセレン感光体
上の潜像を1分間100回の速さで現像し、転写する工
程を、トナーを現像剤に補給しながら30万回繰り返し
た。その時のコピーの画質の変化をほとんどなく、良好
な画像であった。
また、現像剤中のキャリアを分別し、被覆層の平均厚さ
を調べたところ2.07μであって、はとんど摩耗して
いなかったといえる。
比較例1 実施例1において窒化けい素微細粒子にビニルトリエト
キシシラン処理を行なわない他はすべて実施例1と同じ
■稈で平均膜厚2.21μのシリコーン樹脂被覆キャリ
アを調整し、実施例1ど同様のテストをしたところ、3
0万回後のコピー画質はやや低下しており、キャリアの
被覆層の平均厚さも1.58μに減少していた。
なお、窒化けい素微細粒子もシランカップリング剤も添
加せず、その他の条件は実施例1と同様に調整した平均
膜厚2.11μのシリコーン樹脂被覆キャリアを実施例
1と同様のテストをしたところ、30万回のコピー画質
はかなり低下しており、キャリアの被覆層の平均厚さは
0.33μに減少していた。
実施例2 実施例1で製造して添加物へを実施例1における使用量
の2倍に当る309使用した他は実施例1と同様に調整
し、平均粒径2.28μのシリコーン樹脂被覆キャリア
をつくった。
このキャリアを用いて実施例1と同じ条件のテストをし
たところ、30万回後のコピー画質の変化はほとんどな
く、良好な画像であった。
また、現像剤中のキャリアの被覆層の平均厚さは2.2
1であり、はとんど減少していなかったといえる。
比較例2 実施例2において使用した添加物Aのかわりにビニルト
リエトキシシラン処理をしない窒化けい素微細粒子を用
いた他は実施例2と同じ条件で被覆キャリアをつくり、
その平均膜厚は2.18μであった。
この被覆キャリアを用いて実施例1と同様のテストをし
たところ30万回優のコピー画質は低下しており、キャ
リアの被覆層の平均厚17− さは1.15μに減少していた。
実施例3 添加物を処理せず、シリコーン樹脂にシランカップリン
グ剤を添加した。被覆剤の組成は下記のとおりであった
シリコーン樹脂 2kg 窒化はう素(平均粒径0.8μ) 20(]ビニルトリ
クロルシラン 2゜ トルエン 2k(1 上記混合物をホモミキサーで30分間分散し、こを10
0μの球状酸化鉄粉5kgの表面に流動床型塗布装置で
被覆し、平均厚さ2.37μの被覆層を形成してキャリ
アをつくった。
この被覆キャリアを用いて実施例1と同様のテストをし
たところ、30万回後のコピー画質はほとんど変化して
おらず良好な画質であった。ま、キャリアの被覆層の厚
さは2.11μであって、はとんど減少していないとい
える。
比較例3 18− 実施例3において、シランカップリング剤であるビニル
トリクロルシランを用いない他は、実施例3と同様にし
て被覆キャリアを調整した。
この被覆キャリアを用いて実施例1と同様のテストをし
たところ、30万回後のコピー画質はやや低下しており
、また、キャリアの被覆層の平均厚さも1.42μに減
少していた。
効 果 以上説明したように、この発明によれば被覆層が無機充
填粒子とシランカップリング剤によって補強され強固な
被覆層が形成されるので、高速複写機のような強いシェ
アーが作用するような状態で長時間使用しても画像品質
が劣化しないような、高耐久性の現像剤用キャリアーに
なる。
特許出願人 株式会社リ コ − 代理人 弁理士 小 松 秀 岳 代理人 弁理士 旭 宏 19− 21R−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. シリコーン樹脂でキャリア芯材の表面を被覆した静電潜
    像現像剤用キャリアにおいて、前記被覆層中に無機充填
    粒子及びシランカップリング剤を含有してなることを特
    徴とする静電潜像現像剤用キャリア。
JP58180776A 1983-09-30 1983-09-30 静電潜現像剤用キャリア Pending JPS6073631A (ja)

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JP58180776A JPS6073631A (ja) 1983-09-30 1983-09-30 静電潜現像剤用キャリア

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JP58180776A JPS6073631A (ja) 1983-09-30 1983-09-30 静電潜現像剤用キャリア

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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