JPH0346670A - 現像剤用キャリア - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は電子写真法等に使用する現像剤用キャリアに関
し、より詳細には流動性と耐久性が著しく向上した現像
剤用キャリアに関する。

（従来技術） 二成分現像剤を用いる電子写真法は、結着樹脂中に着色
剤が分散された着色樹脂粒子であるトナーと鉄粉やフェ
ライト等からなる磁性キャリアとを混合し、この二成分
現像剤を内部に磁石を備えた現像スリーブ上に供給して
、この組成物からなる磁気ブラシを形成させ、静電潜像
を有する光導電性物質から成る感光層にこの磁気ブラシ
を摺擦せしめることにより、トナー像を感光層上に形成
させる。トナーは磁性キャリアとの摩擦によって所望の
摩擦電荷を所得し、磁気ブラシ上のトナーが感光層上の
静電潜像へ静電気力等によって移行して付着し静電潜像
の現像が行われる。そして、現像によって得られた感光
層上のトナー像は転写紙等の転写材上に転写され、熱ま
たは圧力によって転写材」二に定着されて画像形成がな
されるものである。

そして、上記の画像形成によって現像装置内のトナーは
消費されていくために、画像形成を繰り返し行うために
は、消費に見合った量の新たなトナーが装置内に供給さ
れ、磁性ギヤリアとの摩擦攪拌によって速やかに帯電す
ることが必要となる。

しかしながら、磁性キャリアは現像作業の繰り返しとと
もに表面にトナー膜を形成するスペント化を発生したり
、吸湿性を示すために良好な帯電量９卸が行えなくなっ
たりする。そこで、このような欠点を解決するために、
従来より樹脂やシリコンオイルによって磁性キャリアを
被覆し、スペント化と耐湿度性の付与をおこなっている
。この被覆層を有するキャリアは上記の欠点をある程度
改善し、電気抵抗が調整できるというメリットもあって
多く使用されるようになってきており、近年においては
、樹脂被覆層にシリコーンオイルを含有させたキャリア
も種々提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） 近年において、複写機等の画像形成装置は高速化が進み
、毎分５０〜７０枚（Ａ４判）のスピードで画像形成が
行われたり、また、複写機の使用頻度も年々多くなって
きており、現像剤の攪拌もより高速且つ頻繁に行われる
ようになってきているため、現像剤、特にキャリアの耐
久性の向上が大きな技術的課題となっている。

そして、上記従来の被覆層にシリコーンオイルを有する
キャリアは未被覆のキャリアに比べて、耐湿度性やスペ
ント化の防止においである程度の成果をあげることがで
きている。しかしながら、高速攪拌を行ったり、長期の
連続攪拌を行うような過酷な条件下で複写作業を行うと
、シリコーンオイルとキャリアコア材、或いはシリコー
ンオイルと被覆樹脂との固定化が充分に行えないためか
、被覆層の表面状態を粗悪なものとし、その粘着性のた
めに現像剤の流動性を低下させて、帯電の立ち上がりが
不十分であったり、帯電量の変動がおこって、画像カブ
リや画像濃度の低下を引き起こすことがある。そして、
このことは複写作業の継続とともに一層激しく起こるよ
うになる。

本発明は」二記点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、シリコーンオイルのキャリアへの固定化を充分に
おこない、スペント化の防止と耐湿度性に優れ、且つ、
流動性と安定した摩擦帯電性を長期にわたって維持でき
る耐久性の向上した現像剤用キャリアを提供することに
ある。

（問題点を解決するための手段及び作用）本発明によれ
ば、下記一般式のシリコーンオイルを含有してなる被覆
層が形成されていることを特徴とする現像剤用キャリア
が提供される。

更に、 本発明によれば被覆樹脂層に少なくとも下記一般式のシ
リコーンオイルが含有されていることを特徴とする現像
剤用キャリアが提供される。

本発明は、 被覆層に含有させるシリコーンオイ ルとして、上記の一般式で表される末端反応性シリコー
ンオイルを含有させることを特徴とするものである。

つまり、シリコーンオイル中に存在する水酸基がキャリ
ア表面或いは被覆樹脂中の水酸基と反応して固定化反応
が起こり、シリコーンオイルのキャリア表面での固定化
が良好となって、スペント化の防止、耐環境性はもとよ
り、流動性、帯電安定性が長期にわたって良好に維持で
き、耐久性が著しく向上する。

本発明の現像剤用キャリアは電気抵抗の調整、耐久性の
点で被覆樹脂中に上記一般式のシリコーンオイルを含有
させて生成することが好ましいが、シリコーンオイルを
単独でキャリアコア材に被覆しても優れた効果を得るこ
とができる。

本発明に使用するシリコーンオイルはジメチルポリシロ
キサンに一級のアルコール性○Ｈ５を導入した構造を有
するもので、具体例としては、信越シリコーン社製、Ｘ
−２２−１６０ＡＳ、、Ｘ２２−１６０Ｂ、χ−２１−
１６０Ｃ，東芝シリコーン社製、ＸＦ４２−２２０　（
何れも商品名）として人手することができる。

これらシリコーンオイルの使用割合としては、後述する
キャリアコア材に対して０．００００１乃至１０重量％
、好ましくは０．０００１乃至５重量％使用する。また
、被覆樹脂とともに使用する場合は被覆樹脂に対して０
．０１重量％以上、特に０．１重量％以上を使用すると
よい。上記範囲を越えて多く使用しすぎると、被覆表面
が不均一になって耐久性、流動性に影響を与える。また
、上記範囲よりも使用量が少なくなると、本発明のシリ
コンオイルによる効果が発揮されず耐環境性、スペント
化の防止、耐久性の向上が期待できなくなる。　本発明
に使用されるキャリアコア拐としては、この分野で使用
されるそれ自体公知の電子写真用現像剤用キャリアコア
材が使用でき、例えば、酸化鉄、還元鉄、銅、フェライ
ト、ニッケル、コバルト等やこれら亜鉛、アルごニウム
等との合金等が挙げられるが、電気抵抗の環境及び経時
変化が小さく、柔らかい穂の形成できるフェライト系粒
子が好ましく、例えば、Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ系フェ
ライ１〜、Ｃｕ系フェライト、Ｍｎ系フェライト、Ｎｉ
−Ｚｎ系フェライ１−１−１Ｍｎ−系フェライ１〜、Ｃ
ｕ　−Ｍ　ｇ系フェライト、ＭｎＺｎ系フェライト、Ｍ
ｎ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト等が挙げられる。特に、Ｍ
ｎ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトが好ましい。これらコア祠
の粒径は１０乃至２００μｍ、好ましくは３０乃至１５
０μｍのものが使用され、飽和磁化は３５乃至７０ｅｍ
ｕ／ｇ特に４０乃至６５　ｅｍｕ／ｇのものが好ましく
使用される。

また、本発明においてシリコーンオイルとともに使用す
る被覆樹脂としては、それ自体公知のキャリア用被覆樹
脂が用いられ、例えば、アクリル樹脂、スチレン樹脂、
ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウ
レタン樹脂、ポリアセクール樹脂、ポリアミド樹脂、ボ
リカーボ不一１・樹脂、フェノール樹脂、酢酸ビニル樹
脂、セルロース樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッソ樹脂
、アくノ樹脂等の一種または二種以上が混合して用いら
れる。

本発明のキャリアの製造方法としては、キャリアコア材
に単独でシリコーンオイルを被着さセてもよいが、溶剤
で希釈して用いてもよく、このような溶剤としては、ト
ルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類や、トリククロ
ロエチレン、パークロロエチレン等のハロゲン化炭化水
素類や、アセトンやメチルエチルケトン等のアセトン類
や、テトラヒドロフラン等の環状エーテル類、メタノー
ル、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコー
ル類等が使用でき、この濃度はシリコーンオイルの濃度
が０．１乃至８０重量％であることが好ましい。また、
被覆樹脂とともに用いる場合は、被覆樹脂とシリコーン
オイルとを上記の適当な溶剤に溶解して用いるとよい。

この場合、樹脂溶液は樹脂分が０．０５乃至５０重量％
、好ましくは０．１乃至４０重量％程度の濃度にすると
よい そして、被覆に用いる処理機としては、それ自体公知の
混合機例えば、ヘンシェルミキサー（＝０ 井三池製作所製）、Ｖ型ブレンダー（不二パウダル社製
）、ナウターミキサ−（細用ミクロン社製）等を挙げら
れることができ、他の方法としては、得られた溶液を、
浸漬法、スプレー法、流動床法等の方法によってキャリ
アコア材表面に塗布し、その後、加熱、乾燥して溶剤を
揮発させるか、溶剤の揮発後に更に加熱処理を行って硬
化することもできる。

また、加熱、乾燥工程においては、溶剤の種類、量など
により異なるが、加熱温度が３０乃至１５０°Ｃの範囲
が適当である。加熱、乾燥後の硬化反応においては、一
般に８０乃至６００　’Ｃ１特に１００乃至４００°Ｃ
の温度で行うのがよい。また、発明のキャリアには、被
覆層中に他の添加剤を含有させることもでき、例えば、
シリカ、アルミナ、カーボンブラック、脂肪酸金属塩、
等をあげることができる。　　　　　　　　　　　　　
　　　　このようにして得られた本発明のキャリアは電
気抵抗が１０’乃至１０１４Ω・ｃｍｒｎ、特に１０’
乃至１０１４Ω・ｃｍの範囲に調整することが好ましく
、使用するキャリアコア材自体の電気抵抗、被覆層の厚
み、添加剤の種類と量を種々変更して調整することがで
きる。

本発明のキャリアは、それ自体公知の絶縁性の定着用樹
脂中にそれ自体公知の着色剤等の添加剤が分散した粒径
が５乃至２５μｍの樹脂粒子である１〜ナーと混合して
現像剤とする。本発明のキャリアとトナーの混合割合と
しては、９８：２乃至９０：１０の範囲に調整するのが
よい。また、この時シリカ、アルミナ、酸化スズ、酸化
ストロンチウム、各種樹脂粉等のこの分野で使用される
外部添加剤を同時に混合して現像剤に調整することもで
きる。

以下、本発明を実施例にもとづいて説明する。

（実施例１） 王土ｌヱ 信越シリコーン社製シリコーンオイル、Ｘ−２２−１６
０Ａ（商品名）１０重量部をトルエン２００重量部で希
釈したものを用い、キャリアコア祠として平均粒径が１
００μｍのフェライトキャ１ リア粒子１０００重量部を使用して、流動床コーティン
グ装置を用いて被覆処理を行った。次いで、温度５０’
Ｃで乾燥して溶剤を除去した後、更に、２００°Ｃで加
熱処理を行って、硬化反応を進行させた。このようにし
て得られたキャリアの電気抵抗は１．２Ｘ１０”Ω・ｃ
ｍであった。

上士二 スヂレンーアクリル共重合体　　１００重量部カーボン
ブラック　　　　　　　　１０重量部（ＭＡ−１００、
三菱化成社製） 電荷制御剤　　　　　　　　　　１．５垂量部（ボント
ロン５−３２、オリエンｌ−化学社製）低分子量ポリプ
ロピレン　　　　　　３重量部（ビスコール５５０Ｐ、
三洋化戒社製）上記処方からなる混合物をヘンシェルミ
キサーで前混合した後、二軸押し出し機で熔融混練した
後放冷した。この混練品をカッティングミルで粗粉砕し
たものを越音波式ジェントξルで微粉砕してアルピネ分
級機で粒径５μｍ以下をカットして、５〜２０μｍの範
囲で平均粒径が１１μｍのトナ３ 　ｔ −を得た。

上記キャリアとトナーを混合してｌ・ナー濃度３゜５％
の現像剤に調整し、電子写真複写機ＤＣ−５５８５（Ａ
４版５５枚／分、三田工業社製商品名）改造機で１００
０００枚の耐刷試験を行ったところ、初期〔画像濃度（
１，Ｄ）：　１．３３、カブリ濃度（Ｆ、Ｄ）０．００
３、スペント量（％）：０〕　１０００００枚目Ｃ１，
ｌ）：　１．３５、Ｆ、Ｄ：０．００２、スペン１へ量
（％）０゜０６〕で長期にわたって良好な画像が得られ
た。

また、高温・高湿（３５’Ｃ１８５％ＲＨ）下において
も上記画像特性とほぼ同様の良好画像が１０００００枚
を通して得られた。

（実施例２） 被覆樹脂としてのシリコーン樹脂９．９重量部、信越シ
リコーン社製シリコーンオイル、Ｘ−２２１６０Ａ（商
品名）０．１重量部をトルエン２００重量部で希釈した
ものを用い、キャリアコア材として平均粒径が１００μ
ｍのフェライトキャリア粒子１０００重量部を使用して
、流動床コー４ ティング装置を用いて被覆処理を行った。次いで、温度
５０°Ｃで乾燥して溶剤を除去した後、更に、２００　
’Ｃで加熱処理を行って、硬化反応を進行させた。この
ようにして得られたキャリアの電気抵抗は１．５Ｘ１０
Ｉ０Ω・ｃｍであった。

上記キャリアと実施例１と同様の１〜ナーを用いて］・
ナー濃度３．５％の現像剤に調整し、同様にして１００
０００枚の耐刷試験を行ったところ、初期〔画像濃度（
１，Ｄ）：　］、４３、カブリ濃度（Ｆ、Ｄ）Ｏ、スペ
ント蚤（％）：０：ｌ　ｔｏ。

０００枚目［１，Ｄ：１．４３、Ｆ、Ｄ：０．００１、
スペン１〜量（％）０．０９）で長期にわたって良好な
画像が得られた。また、高温・高湿（３５°Ｃ１８５％
ＲＨ）下においても上記画像特性とほぼ同様の良好画像
か１０００００枚を通して得られた。

（比較例１） 被覆樹脂としてのシリコーン樹脂１０重量部、をトルエ
ン２００置部部で希釈したものを用い、キャリアコア材
として平均粒径が１００μｍのフエクイ１−キャリア粒
子１０００重量部を使用して、流動床コーティング装置
を用いて被覆処理を行った。次いで、温度５０’Ｃで乾
燥して溶剤を除去した後、更に、２００　’Ｃで加熱処
理を行って、硬化反応を進行させた。このようにして得
られたキャリアの電気抵抗は１．５Ｘ１０”Ω・ｃｍで
あった。

」二記キャリアと実施例１と同様のトナーを用いてトナ
ー濃度３．５％の現像剤に調整し、同様にして１０００
００枚の耐刷試験を行ったところ、初期〔画像濃度（１
，Ｄ）：ｌ、４３、カブリ濃度（Ｆ、Ｄ）０．００１、
スペント量（％）二〇）１０００００枚目［：１．Ｄ：
１．５０、Ｆ。

Ｄ：０．００８、スヘン１〜Ｍ（％）０．５０：］で複
写作業の継続とともにカブリが顕著となり、スペントｍ
も増えていった。

また、高温・高温（３５°Ｃ８８５％ＲＨ）下において
は、−層カブリが発生し、５００００枚を越えた頃から
、画素濃度の異常上昇も認められた。

（比較例２） 実施例Ｉにおいてシリコーンオイルとして、ジメチルシ
リコーンオイル、ＫＦ−９６（信越シリコーン社製、商
品名）１０重量部を用いた以外は同様にして被覆キャリ
アを作成した。このキャリアの電気抵抗は１．］Ｘｌ０
１０Ω・ｃｍであった。

上記キャリアと実施例１と同様のトナーによりトナー濃
度３．５％の現像剤に調整したが、キャリア表面が不均
一なために流動性が極めて悪く、現像剤として使用する
ことができなかった。

（比校例３） 実施例２においてシリコーンオイルとして、ジメチルシ
リコーンオイル、ＫＦ−９６（信越シリコーン社製、商
品名）を使用した以外は同様にして被覆キャリアを作成
した。キャリアの電気抵抗は１．５Ｘ１０Ｉ０Ω・ｃｍ
であった。

以下、実施例と同様の耐刷試験を行ったところ、初期〔
画像濃度（Ｉ、Ｄ）＋　１．４３、カブリ濃度（Ｆ、Ｄ
）０．００１、スペント量（％）：０）１０００００枚
目Ｎ、Ｉ）：　］、５０．Ｆ。

７ Ｄ：０．００６、スペンｌ−量（％）０．４６）で複写
作業の継続とともにカブリが顕著となり、スペント量も
増えていった。

また、高温・高温（３５°Ｃ２８５％ＲＨ）下において
は、−層カブリが発生し、５００００枚を越えた頃から
、画素濃度の異常上昇も認められた。

（発明の効果） 本発明によれば、シリコーン樹脂とキャリアコア材或い
は被覆樹脂との固定化が良好となり、キャリア表面が均
−且つ滑らかとなって、スペント化の防止、耐環境性、
流動性を著しく向」二さセ、耐刷枚数を飛躍的に向上さ
せることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）下記一般式のシリコーンオイルからなる被覆層が
   形成されていることを特徴とする現像剤用キャリア。 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔Ｒ＿１はアルキル基（Ｃ：１〜４）、フェニル基、Ｒ
   ＿２、Ｒ＿３、Ｒ＿４はアルキル基（Ｃ：１〜４）、フ
   ェニル基、少なくとも一個の１級のアルコール性ＯＨ基
   を含有する有機基を表し、Ｒ＿２、Ｒ＿３、Ｒ＿４のう
   ち少なくとも一箇所以上は少なくとも一個の１級のアル
   コール性ＯＨ基を含有する有機基であり、ｎとｍは正の
   整数を表す。〕
2. （２）被覆樹脂層に少なくとも下記一般式のシリコーン
   オイルが含有されていることを特徴とする現像剤用キャ
   リア。 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔Ｒ＿１はアルキル基（Ｃ：１〜４）、フェニル基、Ｒ
   ＿２、Ｒ＿３、Ｒ＿４はアルキル基（Ｃ：１〜４）、フ
   ェニル基、少なくとも一個の１級のアルコール性ＯＨ基
   を含有する有機基を表し、Ｒ＿２、Ｒ＿３、Ｒ＿４のう
   ち少なくとも一箇所以上は少なくとも一個の１級のアル
   コール性ＯＨ基を含有する有機基であり、ｎとｍは正の
   整数を表す。〕