JPH0132980B2

JPH0132980B2 -

Info

Publication number: JPH0132980B2
Application number: JP57149054A
Authority: JP
Inventors: Keiji Sato; Hiroyuki Yamada; Kenichi Kuzumi
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1982-08-30
Filing date: 1982-08-30
Publication date: 1989-07-11
Also published as: JPS5938755A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、電子写真法、静電印刷法、静電記録
法等において形成される静電荷像を現像するため
のキヤリアに関するものである。

例えば電子写真等においては光導電性要素より
成る感光体に暗所において一様な表面電荷を付与
した後、像様の露光を施して静電荷像を形成し、
これをトナー及びキヤリアより成る現像剤を用い
て現像し可視像を形成するようにしている。

一般にかかる静電荷像を現像する方法には液体
現像法と乾式現像法とがあり、液体現像法とは絶
縁性有機液体中に各種の顔料または染料を微細粒
子として分散して成る液体現像剤を用いて現像す
る方法であり、乾式現像法とは天然または合成の
樹脂より成るバインダー中にカーボンブラツク等
の着色剤を分散含有して成るトナーと称する微粉
末検電粉を使用する現像方法である。この乾式現
像法にはトナーのみを主成分とする現像剤を用い
る毛ブラシ法、インプレツシヨン法、パウダーク
ラウド法等の外に、磁性体粒子またはガラスビー
ズ等より成るキヤリアと前記トナーとの混合体を
現像剤として用いる磁気ブラシ法、カスケード法
等が知られている。

これらの現像方法においては、現像剤中のトナ
ー粒子が静電荷像に付着して可視像が形成され、
この可視像は熱、圧力、溶媒蒸気等によりそのま
ま感光体上に定着されるか或いは紙その他の支持
体に転与された後これに定着される。

本発明は、上記現像方法のうち、磁気ブラシ法
等に用いる現像剤のキヤリア、すなわちトナーと
共に撹拌されることによつてトナーに所望の電荷
を付与すると共に、磁気ブラシの磁気的搬送手段
によりトナーがその表面に被着して搬送され、結
果的に現像剤の搬送媒体となるキヤリアに関する
ものである。

従来磁気ブラシ法において用いられる現像剤の
キヤリアの材質としては磁場によつてその方向に
強く磁化する物質、例えばフエライト、マグネタ
イトをはじめとして鉄、コバルト、ニツケルなど
の強磁性を示す元素を含む合金あるいは化合物、
または強磁性元素を含まないが適当に熱処理する
ことによつて磁性を示すようになる合金、例えば
マンガン―銅―アルミニウムもしくはマンガン―
銅―錫なのホイスラー合金とよばれる種類の合金
または二酸化クロム等が知られている。

かかるキヤリアは強磁性を有することから磁気
ブラシにより磁気的に搬送されるので、現像剤の
搬送媒体としての機能、或いは現像剤中のトナー
の材質を選択すれば摩擦によりトナーに電荷を付
与する機能を有する。しかしながらかかるキヤリ
アは抵抗値が極めて抵くいわば導電性キヤリアで
あるため感光体上の静電荷像の電荷と接触したと
きこれをリークせしめるので所望の濃度を有する
トナー像を形成することができない。

このような理由から、導電性磁性体粒子をコア
としてその表面に絶縁性樹脂被覆層を形成して成
るキヤリアが提案され、実用化されている。この
絶縁性キヤリアを用いると、キヤリア粒子の表面
にトナー粒子が付着して汚染されることが防止さ
れ、キヤリアとトナーの摩擦帯電特性を複覆樹脂
の種類等によつて制御すること可能となり、耐久
性に優れ使用寿命が長い点で特に高速の電子複写
機等に好適であるという利点が得られる。

而しての樹脂被覆層を有するキヤリアのコアと
しては、従来、原料入手の容易さ及び製造加工の
容易さ並びにコストが低いことから、実際には鉄
粉を用いることが望ましいが、鉄粉粒子の形状及
び表面状態は当該鉄粉の製造方法によつて異な
り、樹脂被覆層を形成してキヤリアとする上で次
のような利点及び欠点がある。

(1) 原料鉄材を粉砕機により粉砕する方法によつ
て製造された鉄粉は、製造方法の容易さからコ
ストが低廉である利点を有するが、その粒子形
状が凹凸の多い不規則なものであるため、各粒
子の表面に均一な樹脂被覆層を形成することが
できず、例えば突起部または角部には樹脂被覆
層が形成されず、また形成された樹脂被覆層が
剥落し易い欠点があり、その他、粒子形状が不
規則であるのでキヤリアとして安定な特性を得
ることができない。

(2) 原料鉄材を粉砕して得られる鉄粉原料を酸化
炎により処理して粒子を球形化させ、磁化特性
を回復せしめるために還元処理する方法によつ
て製造された鉄粉は、第２図に示すように全体
の形状が球形でありコストがなお低廉である利
点を有するが、球形化のための酸化炎処理によ
つて生成した酸化鉄を還元する還元処理におい
て、酸素が脱気するために粒子がポーラスなも
のとなり、このため樹脂被覆層の形成において
多量の樹脂が消費され、しかも好適な樹脂被覆
層を形成することができず被覆層が剥落するお
それがある欠点がある。

(3) 純鉄より成る原料鉄材を非酸化性雰囲気中に
おいてアークにより溶融させ、アトマイザー等
によつて小滴に吹き飛ばして冷却する方法によ
つて製造された鉄粉は、粒子が球形で表面が緻
密な滑面状であるので樹脂被覆層の形成を有利
にかつ好適に達成することがきる利点を有する
が、コストが非常に高い欠点がある。

以上のような事情から、上記(1)または(2)の方法
によつて製造された鉄粉粒子をコアとする樹脂被
覆キヤリアは、安定な特性が得られないので、コ
ストが高いけれども上記(3)の方法によつて製造さ
れた鉄粉をコアとして用いるのが現状あり、従つ
てキヤリアとしても非常に高価なものとなつてい
る。

本発明は以上如き事情に基いてなされたもので
あつて、その目的は、磁性体粒子をコアとしてそ
の外表面に樹脂被覆層が形成されて成り、コスト
が低く、しかも安定な特性を有する静電荷像現像
用キリヤアを提供するにある。

以上の目的は、磁性体粒子を平坦面に衝突せし
めるよう機械的に処理することによつて得られる
球形で表面が滑面状の多面体粒子のコアと、この
コアの外表面に形成された樹脂被覆層とより成る
ことを特徴とする静電荷像現像用キヤリアによつ
て達成される。

以下本発明によつて具体的に説明する。

本発明においては、例えば鉄粉粒子などの磁性
体粒子を機械的に処理することによつて、各粒子
を平坦な平面若しくは彎曲面に衝突せしめ或いは
平坦面を有する部材を各粒子に衝突せしめ、これ
によつて鉄粉粒子の各々を、例えば第１図に示す
ように、全体として大略球形若しくは楕円球形に
近似した形状で表面が滑面状の多面体粒子とし、
この多面体粒子をコアとしてその外表面に樹脂被
覆層を形成して静電荷像現像用キヤリアとする。

以上において、鉄粉粒子を機械的に処理するた
めには、ボールミル、振動ミル、アトラクター等
の装置を用いることができ、この機械的処理によ
つて鉄粉粒子の外表面が好ましくは８面以上の多
数面によつて形成されるようにする。また、斯か
る鉄粉粒子をコアとしてその外表面に樹脂被覆層
を形成するためには、浸漬法、スプレー法、その
他の公知の方法により、所望の樹脂溶液を塗布し
乾燥せしめればよい。

本発明キヤリアは以上のようなものであつて、
そのコアは鉄粉粒子が機械的に処理されたもので
ある。そしてこの処理により、原料鉄粉が鉄材を
粉砕して製造された、形状が全く不規則で突起部
または角部を有する粒子より成るものである場合
には、その各粒子において、大略の形状が球形若
しくは楕円球形に近似した多面形状とされて各粒
子の形状の不規則性が大幅に矯正されて揃つたも
のとなり、併せて突起部または角部は圧漬される
と共に凹部が平坦化するようになる。また原料鉄
粉が、酸化炎処理及び還元処理を含む方法によつ
て製造された、表面に無数の穴のあいたポーラス
な粒子より成るものである場合には、機械的な処
理により少なくとも表面の穴が圧漬されて実質上
の滑面に近い状態とされる。このように、原料鉄
粉を平坦面に衝突させるよう機械的に処理するこ
とによつて、形状の不規則性及び表面の凹凸を矯
正することができるので、形状が揃つたしかも表
面が滑面若しくは実質上滑面と同様な状態の多面
形状の粒子となる。

本発明キヤリアは、このような多面形状の粒子
をコアとしてその外表面に樹脂被覆層を形成して
得られるものであるから、原料鉄粉として、粉砕
によつて製造された鉄粉、酸化炎処理及び還元処
理を含む方法によつて製造された鉄粉等の形状が
不規則であつたり表面状態がポーラスな、しかし
ながらコストは非常に低い鉄粉を用いることがで
き、しかもこのような原料鉄粉を用いてもそれら
を上述の如き多面形状の粒子として樹脂被覆層を
形成するので、コアとされる鉄粉粒子の外表面が
滑面または実質上滑面と同様な状態でありしかも
形状も揃つたものであるため、その外表面の全面
に亘つて好ましい樹脂被覆層を形成することがで
きて消費樹脂量が少なく、塗布も容易である上、
形成される樹脂被覆層が剥落しにくいものであ
り、このこと及び樹脂形成層の形成後も勿論粒子
の形状の揃つた状態が保持されることから、安定
なキヤリアとして特性を有するものとなる。即
ち、本発明キヤリアは、用いる原料鉄粉のコスト
が低いことによつて極めて低廉なコストで製造す
ることができ、しかも原料鉄材を非酸化性雰囲気
中において溶融分割する方法によつて製造された
鉄粉粒子を用いて得られるキヤリアに匹敵する特
性を有するものとなる。

本発明キヤリアのコアとされる鉄粉粒子は、平
均粒径が10〜500ミクロンのものが好ましい。ま
た樹脂被覆層の厚さは概略0.1〜５ミクロン程度
とされる。

樹脂覆層形成のための被覆用樹脂としては、天
然樹脂、熱可塑性樹脂、又は部分硬化した熱硬化
性樹脂等が含まれる。

前記天然樹脂としては、例えば弾性ゴム、ロジ
ン、コーパル、ダマール、きりんけつ
（dragonsblood）、ヤラツパ（jalap）、蘇合香
（atorax）、及びその混合物等が含まれる。

前記熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレ
ン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、及び
クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフイ
ン類；ポリスチレン、ポリメチルスチレンポリメ
チルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポ
リビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポ
リビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニ
ルカルバゾール、ポリビニルエーテル、及びポリ
ビニルケトン等のポリビニル若しくはポリビニリ
デン類；ボリテトラフルオロエチレン、ポリフツ
化ビニル、ポリビニリデンフツ化物及びポリクロ
ロトリフルオロエチレン等のフルオロカーボン
類；ポリカプロラクタム及びポリヘキサメチレン
アジピミド等のポリアミド類；ポリエチンテレフ
タレート等のポリエステル類；ポリウタレン類；
多硫化物；ポリカーボネート；及びそれらの混合
物等が含まれる。

前記熱硬化性樹脂としては、例えばフエノール
ホルムアルデヒド、フエノールフルフラル及びゾ
ルシノールホルムアルデヒド等のフエノール系樹
脂；尿素ホルムアルデヒド及びメラミンホルムア
ルデヒド等のアミノ樹脂；ポリエステル樹脂；エ
ポキシ樹脂及びそれらの混合物等が含まれる。

又スチレン―アクリル系樹脂は、その摩擦帯電
性が優れているため好適である。

以下本発明の実施例について説明する。

実施例１導電性不定形鉄粉「EF」（日本鉄粉社製、
100／200メツシユ）をボールミルにより10時間処
理してコア材を得た。

このコア材の粒子表面を電子顕微鏡により観察
したところ、各粒子は全体として球形若しくは楕
円球形に近い多面体で表面が滑面状の粒子となつ
ており、突起部若しくは角部の殆どないものであ
つた。

このコア材１Kgに対し、スチレン―アクリル樹
脂15gをメチルエチルケトン300ml中に溶解して
得られる塗布液を温度50℃に設定した流動化ベツ
ト装置を用いてスプレー塗布し、コア材の粒子に
厚さ約１ミクロンの樹脂被覆層を形成して本発明
キヤリアを製造した。

このキヤリアは、粘着性及び集塊性のない流動
性の高いものであり、電気抵抗は10¹³Ω・cm以上
であつた。

このキヤリアを、ポリエステル樹脂100重量部
とカーボンブラツク10重量部とを用いて製造した
平均粒径10ミクロンのトナーと混合してトナー濃
度２重量％の現像剤を調製し、電子写真複写機
「Ｕ―Bix4500」（小西六写真工業社製）を用いて
連続コピーテストを行なつたところ、得られた複
写画像は何れもカブリの無い優れた画質を有し、
また耐久性テストにおいても30000回以上の複写
が可能であつた。

実施例２ポーラスな鉄粉（米国ナシヨナルスタンダード
社製、嵩密度2.5、100／200メツシユ）を振動ミ
ルにより１時間処理してコア材を得た。

このコア材の粒子表面を電子顕微鏡により観察
したところ、各粒子は全体として球形若しは楕円
球形に近い多面体で表面が滑面状の粒子となつて
おり、突起部若しくは角部の殆どないものであつ
た。

このコア材１Kgに対し、エポキシ樹脂15gをメ
チルエチルケトン300ml中に溶解して得られる塗
布液を温度50℃に設定した流動化ベツト装置を用
いてスプレー塗布し、コア材の粒子に厚さ約１ミ
クロン樹脂被覆層を形成して本発明キヤリアを製
造した。

このキヤリアを、ポリエステル樹脂100重量部
とカーボンブラツク10重量部とを用いて製造した
平均粒径10ミクロンのトナーと混合してトナー濃
度２重量％の現像剤を調製し、電子写真複写機
「Ｕ―Bix4500」（小西六写真工業社製）を用いて
連続コピーテストを行なつたところ、得られた複
写画像は何れもカブリの無い優れた画質を有し、
また耐久性においても30000回以上の複写が可能
であつた。

実施例３ポーラスな球形鉄粉を機械的混合装置により処
理して製造された鉄粉「TSSV100」（日本鉄粉社
製）をコア材として用いた。

このコア材の粒子表面を電子顕微鏡により観察
したところ、各粒子は全体として球形に近い多面
体で表面が滑面状の粒子となつており、突起部若
しくは角部の殆どないものであつた。

このキヤリアを、ポリエステル樹脂100重量部
とカーボンブラツク10重量部とを用いて製造した
平均粒径10ミクロンのトナーと混合してトナー濃
度２重量％の現像剤を調製し、電子写真複写機
「Ｕ―Bix4500」（小西六写真工業社製）を用いて
連続コピーテストを行なつたところ、得られた複
写画像は何れもカブリの無い優れ画質を有し、ま
た耐久性テストにおいても30000回以上の複写が
可能であつた。

実施例４ポーラスな球形鉄粉を機械的混合装置により処
理して製造された鉄粉「TSFV10」（日本鉄粉社
製）をコア材として用いた。

このキヤリアは粘着性及び集塊性のない流動性
の高いものであり、電気抵抗は10¹³Ω・以上であ
つた。

このキヤリアを、ポリエステル樹脂100重量部
とカーボンブラツク10重量部とを用いて製造した
平均粒径10ミクロンのトナーと混合して濃度２重
量％の現像剤を調製し、電子写真複写機「Ｕ―
Bix4500」（小西六写真工業社製）を用いて連続
コピーテストを行なつたところ、得られた複写画
像は何れもカブリの無い優れた画質を有し、また
耐久性においても30000回以上の複写が可能であ
つた。

実施例５ポーラスな球形鉄粉を機械的混合装置により処
理して製造された鉄粉「DSP135C」（同和鉄粉社
製）をコア材として用いた。

このキヤリアは、粘着性及び集塊性のない流動
性の高いものであり、電気抵抗は10₁₃Ω・cm以上
であつた。

このキヤリアを、ポリエステル樹脂100重量部
とカーボンブラツク10重量部とを用いて製造した
平均粒径10ミクロンのトナーと混合してトナー濃
度２重量％の現像液を調製し、電子写真複写機
「Ｕ―Bix4500」（小西六写真工業社製）を用いて
連続コピーテストを行なつたところ、得られた複
写画像は何れもカブリの無い優れた画質を有し、
また耐久性テストにおいても30000回以上の複写
が可能であつた。

実施例６ポーラスな球形鉄粉を機械的混合装置により処
理して製造された鉄粉「DSP235C」（同和鉄粉社
製）をコア材として用いた。

実施例７鉄粉を機械的混合装置により処理して製造され
た鉄粉「DSP185C」（同和鉄粉社製）をコア材と
して用いた。

このコア材１Kgに対し、エポキシ樹脂15gをメ
チルエチルケトン300ml中に溶解して得られる塗
布液を温度50℃に設定した流動化ベツト装置を用
いてスプレー塗布し、コア材の粒子に厚さ約１ミ
クロンの樹脂被覆層を形成して本発明キヤリアを
製造した。

このキヤリアを、ポリエステル樹脂100重量部
とカーボンブラツク10重量部とを用いて製造した
平均粒径10ミクロンのトナーと混合してトナー濃
度２重量％の現像剤を調製し、電子写真複写機
「Ｕ―Bix4500」（小西六写真工業社製）を用いて
連続コピーを行なつたところ、得られた複写画像
は何れもカブリの無い優れた画質を有し、また耐
久性テストにおいても30000回以上の複写が可能
であつた。

比較例１実施例１において用いた導電性不定形鉄粉
「EF」をそのままコア材として用いた。

このコア材の粒子表面を電子顕微鏡により観察
したところ、各粒子は不規則な形状を有してお
り、突起部若しくは角部を多数有するものであつ
た。

このコア材１Kgに対し、スチレン―アクリル樹
脂15gをメチルエチルケトン300ml中に溶解して
得られる塗布液を温度50℃に設定した流動化ベツ
ト装置を用いてスプレー塗布し、コア材の粒子に
厚さ約１ミクロンの樹脂被覆層を形成するように
して比較用キヤリアを製造した。

このキヤリアは、粘着性及び集塊性のない流動
性の高いものであるが、電気抵抗は10³Ω・cm以
下と低いものであつた。

このキヤリアを、ポリエステル樹脂100重量部
とカーボンブラツク10重量部とを用いて製造した
平均粒径10ミクロンのトナーと混合してトナー濃
度２重量％の現像剤を調製し、電子写真複写機
「Ｕ―Bix4500」（小西六写真工業社製）を用いて
連続コピーテストを行なつたところ、得られた複
写画像はカブリの多い不鮮明なものであり、また
耐久性テストにおいては10000回の複写が限度で
あつた。

比較例２実施例２において用いたポーラスな鉄粉をその
ままコア材として用いた。

このコア材の粒子表面を電子顕微鏡により観察
したところ、各粒子は全体としては球形を呈する
が、その表面には無数の穴が存在するものであつ
た。

このコア材１Kgに対し、スチレン―アクリル樹
脂15gをメチルエチルケトン300ml中に溶解して
得られる塗布液を温度50℃に設定した流動化ベツ
ト装置を用いてスプレー塗布し、コア材の粒子に
樹脂被覆層を形成するようにして比較用キヤリア
を製造した。

このキヤリアは、粘着性及び集塊性のない流動
性の高いものであるが、電気抵抗は10⁴Ω・cm以
下と極めて低いものであつた。

このキヤリアを、ポエステル樹脂100重量部と
カーボンブラツク10重量部とをを用いて製造した
平均粒径10ミクロンのトナーと混合してトナー濃
度２重量％の現像剤を調製し、電施写真複写機
「Ｕ―Bix4500」（小西六写真工業社製）を用いて
連続コピーテストを行なつたところ、得られた複
写画像はカブリが甚しくて不鮮明なものであり、
また耐久性においては10000回の複写が限度であ
つた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明静電荷像現像用キヤリアのコ
アの一例についての電子顕微鏡写真、第２図は従
来のキヤリアにおける球形のコアの電子顕微鏡写
真である。

Claims

【特許請求の範囲】

１磁性体粒子を平坦面に衝突せしめるよう機械
的に処理することによつて得られる球形で表面が
滑面状の多面体粒子のコアと、このコアの外表面
に形成された樹脂被覆層とより成ることを特徴と
する静電荷像現像用キヤリア。