JPH01108558A - 二成分現像剤用キャリアの製造方法 - 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】 〔概要〕 電子写真等に使用される磁性キャリアに関し、キャリア
の帯電性を高めると共に表面積を拡げてトナー濃度マー
ジンを拡大することを目的とし、磁性粉の表面に該磁性
粉の粒径よりも小さい粒径をもち、ガラス転移点が２０
０℃以下の第１の樹脂よりなる粉末を静電付着させた後
、該第１の樹脂よりなる粉末を熱溶融させ、前記磁性粉
の表面に該第１の樹脂よりなる被覆層を形成した後、該
被覆層の上に圧縮破壊強度が１０Ｋｇ／　ｗ”以上をも
つ第２の樹脂よりなり、粒径が５μｍ以下の球状樹脂を
固定させる方法により二成分現像剤用キャリアを製造す
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は帯電性を高めると共に、トナー濃度マージンを
拡大した二成分現像剤用キャリアの製造方法に関する。

電子写真技術は複写機に広く使用されているがプリンタ
やファクシミリなどの情報機器にも盛んに利用されてい
る。

こ＼で電子写真式プリンタの印字プロセスとしては、光
導電性絶縁体を被覆したフォトコンドラムの表面をコロ
ナ放電などにより一様に帯電させた後、電気信号に対応
してオン、オフさせた光を光導電性絶縁体に照射して静
電潜像を作り、この潜像にトナーを付着して可視像とす
る。

こ＼で、トナーは合成樹脂の中に着色剤を分散させた着
色微粒子であり、キャリアと呼ばれる磁性粉と共に磁気
ロールに供給され、キャリアが磁気吸引されて磁気ブラ
シを形成しつ＼回転する段階でキャリアとトナーとが相
互に摩擦して互いに逆極性に帯電して磁性現像剤が作ら
れる。

次に、静電潜像があるフォトコンドラムの表面を磁気ブ
ラシの穂が擦過することによりトナーのみを電気的な吸
引力により分離付着させて静電潜像を現像する。

このようにして作られたトナー像は転写部で記録紙の裏
側から電界を与えることにより静電的に記録紙上に写し
取らせた後、定着器でトナー像に熱と圧力を加えて記録
紙に融着させることにより記録が完成している。

次に、キャリアとトナーの二成分からなる磁性現像剤は
二成分現像剤と言われ、キャリアとしては平均粒径が１
００μｍ程度の鉄（Ｆｅ）粉、フェライト（γ−Ｆｅａ
ｒ３）粉、マグネタイト（ｐｅ３０４）粉などの磁性粉
末或いは、これに樹脂被覆を施した磁性粉末が使われて
いる。

また、トナーとしては天然樹脂或いは合成樹脂からなる
結着樹脂の中に着色剤を分散して平均粒径１０μｍ程度
に微粉砕した非磁性の絶縁粉末が常用されている。

〔従来の技術〕

上記のようにキャリアとトナーからなる二成分現像剤を
用いて現像を行うと、転写性と定着性は優れるもの＼、
キャリアとトナーとの混合比を示すトナー濃度の許容幅
が非常に狭いために、使用、　　中は消費されたトナー
を適切に補給し、常に一定のトナー濃度に保つ必要があ
る。

そのため精度の高いトナー補給機構とトナー濃度制御機
構が必要で、装置が高価になると云う問題があった。

そこで、このような問題を緩和してトナー濃度許容幅を
広くする方法として粒径の小さな磁性キャリアを用いる
方法が知られている。

然し、小粒径化した磁性粉末を使用する場合は樹脂被覆
を均一な厚さに行うことが難しくなり、そのために電気
抵抗や帯電性の調節の効果が不充分になる。

そこで、この問題を解決する方法として絶縁樹脂中に磁
性粉末を分散した小粒径の樹脂キャリアが開発され、こ
れにより電気抵抗と帯電性の制御が可能となった。

然し、かかるキャリアはｖＬ男が弱くなるので磁気ブラ
シを構成するマグネットロールから離れ易いため、印刷
に当たってキャリアが用紙に付着すると云う問題があっ
た。

Ｃ発明が解決しようとする問題点〕 以上記したように、磁力が強く、帯電性に優れ。

トナー濃度許容幅が広く、電気抵抗と帯電性の制御が可
能なことなどをキャリアの必要条件として挙げることが
できる。

然し、結着樹脂の中に磁性粉末を分散した樹脂キャリア
は帯電性とトナー濃度許容幅の条件を満たしてはいるが
磁力の条件を満たしていない。

また、Ｆｅ、　　ｒ−Ｆｅ２Ｏ２，Ｐｅ５ｏｓなどの磁
性粉体を使用するキャリアについては、電気抵抗や帯電
性を制御するために樹脂被覆が行われおり、この皮膜形
成法として溶剤に溶解させた樹脂を吹きつけるスプレィ
ドライ法などが行われている。

然し、溶剤を使用するためにキャリアの帯電性が劣化す
ると共に膜厚制御が困難であり、また樹脂被覆したキャ
リア同士が凝集し易いなどの問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題は磁性粉の表面に該磁性粉の粒径よりも小さ
い粒径をもち、ガラス転移点が２００°Ｃ以下の第１の
樹脂よりなる粉末を静電付着させた後、該第１の樹脂よ
りなる粉末を熱溶融させることにより、前記磁性粉の表
面に該第１の樹脂よりなる樹脂層を形成した後、該樹脂
層の上に圧縮破壊強度が１０Ｋｇ／　璽ｍ”以上をもつ
第２の樹脂よりなり、粒径が５μｍ以下の球状樹脂を固
定させた二成分現像剤用キャリアの使用により解決する
ことができる。

〔作用〕

第１図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明に係るキャリアの製造工
程を示す断面図であって、同図（Ａ）に示すＦｅ＋　　
ｒ−ＦｅｔＯｓ＋Ｆｅ５０４などの磁性粉１の表面に、
第１の樹脂よりなり小粒径の樹脂粉末２を磁性粉１の表
面に静電付着させる。（以上同図Ｂ）次に、この樹脂粉
末２を熱溶融させて磁性粉ｌの表面に第１の樹脂を被覆
させて樹脂層３を形成する。（以上同図Ｃ） 次に、この樹脂層３の表面に第２の樹脂よりなる球状の
樹脂粉末４を融着固定することにより二層被覆キャリア
５を形成する。（以上同図Ｄ）このような条件を満たす
ためには、第１の樹脂はガラス転移点が２００℃以下の
溶は易い樹脂であることが必要で、か−る樹脂としては
ポリエチレン、ポリアクリル酸エステル、ポリメチルメ
タクリレート、ポリスチレンなどがある。

なお、樹脂粉末２は同図（Ｂ）においては判り易くする
ために球状としたが任意の形状であっても差支えない。

次に、樹脂粉末４を構成する第２の樹脂は融点が高く、
球状で、また圧縮破壊強度が１０Ｋｇ／　ｍ”以上と高
いことが必要である。

その理由は第１の樹脂からなる樹脂粉末２を熱溶融させ
たり、第２の樹脂からなる樹脂粉末４を第１の樹脂から
なる樹脂層３に固定させる仕事は磁性粉を高速で板に衝
突させた時に発生する衝突エネルギーを用いて行うから
である。

これらのことから第２の樹脂は硬（且つ融点が高いこと
が必要で、この条件を満たす樹脂としてはベンゾグアナ
ミン樹脂を挙げることができる。

なお、第２の樹脂からなる樹脂粉末４は樹脂層３の周り
に付着して表面積を拡大させることが目的であるから粒
径は磁性粉１に較べて格段に小さいことが必要で、粒径
０．０５〜５μｍ望ましくは０゜１〜２μｍのものを使
用すると良い。

〔実施例〕

以下、第１図を用いて実施例を説明する。

実施例１： 第１図（Ａ）に示す磁性粉１として粒径が６０μｍのフ
ェライト（Ｔ−Ｆｅａｒｓ）を用い、また同図（Ｂ）に
示す樹脂粉末２として粒径が０．４μｍでガラス転移点
が１３０℃のポリメチルメタクリレート（以下略称ＰＭ
ＭＡ）を選んだ。

そして、ｒ　−Ｆｅ２Ｏ２を８０重量部、またＰＭＭＡ
を２０重量部とり、ヘンシェルミキサ（Ｆ？ｌ−１０Ｂ
型、三井三池エンジニアリング）を用いて混合し、回転
数１５０Ｏｒｐｍで回転させることにより、同図（Ｂ）
に示すように磁性粉１の上にＰＭＭＡよりなる樹脂粉末
２を静電的に付着させた。

次に、これを遠心回転型混合機（メカノミル聞１０、開
田精工）に投入し２００Ｏｒｐｍで回転させて混合を行
い、樹脂粉末２を熱溶融させて同図（Ｃ）に示すように
磁性粉１の上にＰＭＭＡよりなる樹脂層３を形成した。

次に、粒径が０．３μｍの真球で圧縮破壊強度が１４　
Ｋｇ７ｍ２のベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド縮合
物（品名エポスター　日本触媒工業■）からなる樹脂粉
末４と樹脂層３を被覆した磁性粉１とを混合し、先と同
様にヘンシェルミキサを用いて樹脂粉末４を静電吸着さ
せた後、遠心回転型混合機で機内の衝突板に衝突させて
樹脂粉末４を真球状のままＰＭＭＡよりなる樹脂層３に
固定させた。

次に、トナーとしては、 スチレン−アクリル樹脂（ハイマーＳＢＭ　６００．三
洋化成工業）　　　　　・・・９５重量部アゾ系染料（
ボントロン５−３７　　オリエント化学）・・・　２重
量部 カーボンブラック（Ｂｌａｃ、ｋ　Ｐｅａｒｌ　Ｌキャ
ボット）・・・　３重量部 を溶融し混練した後、粉砕分級して平均粒径が１２μｍ
のトナーを作った。

このようにして得られた二層被覆キャリアとトナーとを
ボールミルを用いて混合攪拌し、二成分現像剤を作った
。

か＼る現像剤はトナー濃度５〜４０重量％の範囲でトナ
ー比電荷が−１０〜−１５μＣ／ｇと非常に優れた帯電
性を示した。

更に、熱ロール定着方式の市販複写機により印字試験を
行った結果、トナー濃度５〜４０重量％の範囲で画像背
景部のカブリやキャリア付着の少ない良好な画像が得ら
れ、トナー濃度許容幅を非常に広くすることができた。

但し、トナー濃度５重量％以下では画像濃度が低下し、
またトナー濃度４０重量％以上ではトナー飛散が多くな
った。

次に、初期トナー濃度を３０重量％に設定して１００枚
の印字を行う毎に４ｇのトナーを補給しながら２０００
０枚の印字を行ったが初期と同等な画像を保つことがで
きた。

実施例２： 第１の樹脂としてガラス転移点が１００℃のスチレン−
アクリル樹脂からなる平均粒径０．５μｍの樹脂粉末を
用いた以外は実施例１と全く同様にして二層被覆キャリ
アを作り、実施例１と同じトナーと混合攪拌して二成分
現像剤を調整した。

カミる現像剤の帯電性は実施例１の現像剤とほぼ同等で
あった。

更に、実施例１と同様にして印字評価を行ったところ、
トナー濃度５〜４０重量％の範囲で画像背景部のカブリ
やキャリア付着の少ない良好な画像が得られた。

また、トナーの転写性と定着性は良好であった。

比較例１： ベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド縮金物からなる樹
脂粉末４を固定しない以外は実施例１と全く同様にして
一層被覆キャリアを作り、実施例１と同じトナーと混合
攪拌して二成分現像剤を調製した。

この現像剤はトナー濃度５〜３０重量％の範囲でトナー
比電荷が−５〜−１５μＣ／ｇとトナー比電荷のトナー
濃度依存性が実施例１と比較して強く、実施例１と同じ
トナーを用いてトナー濃度２０重。

量％の現像剤を調製した後、印字試験を行ったところ著
しいキャリア付着およびカブリが発生した。

比較例２： 第１の樹脂としてガラス転移点が２００℃以上のＰＭＭ
Ａを用い、これを用いて０．４　μｍの樹脂粉末を用い
た以外は実施例１と全く同様にして処理をしたところ、
ＰＭＭＡのガラス転移点が高いために遠心回転型混合機
による衝突エネルギーでは熔融せず、そのため磁性粉ｌ
の上に樹脂層３を形成することができなかった。

比較例３： 第２の樹脂として圧縮破壊強度が０．５Ｋｇ／ｎ＋２の
ＰＭＭＡを用いた以外は実施例１と全く同様にして二層
被覆キャリアを作ったが、樹脂粉末４の圧縮破壊強度が
弱いために形が潰れ、キャリアの表面積を増すことがで
きなかった。

得られた現像剤はトナー濃度５〜３０重量％の範囲でト
ナー比電荷が−５〜−１５μＣ／ｇとトナー比電荷のト
ナー濃度依存性が実施例１と比較して強く、またキャリ
ア個々により帯電性のバラツキがあるため、実施例１と
同じトナーを用い、トナー濃度２０重量％の現像剤を作
って印字評価を行ったところ、著しいキャリア付着およ
びカブリが発生した。

〔発明の効果〕

本発明によれば磁性粉の上に均一に樹脂層を形成するこ
とができるため、帯電性のバラツキのない優れた帯電性
を実現でき、また表面積が広くなるために、トナー濃度
マージンを拡大することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明に係るキャリアの製造工
程を示す断面図である。 図において、 １、は磁性粉、　　　　　２．４は樹脂粉末、３は樹脂
層、　　　　　　５は二層被覆キャリアである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　磁性粉の表面に該磁性粉の粒径よりも小さい粒径をも
   ち、ガラス転移点が２００℃以下の第１の樹脂よりなる
   粉末を静電付着させた後、該第１の樹脂よりなる粉末を
   熱溶融させ、前記磁性粉の表面に該第１の樹脂よりなる
   樹脂層を形成した後、該樹脂層の上に圧縮破壊強度が１
   ０Ｋｇ／ｍｍ＾２以上をもつ第２の樹脂よりなり、粒径
   が５μｍ以下の球状樹脂を固定させることを特徴とする
   二成分現像剤用キャリアの製造方法。