JPH05100492A

JPH05100492A - 静電荷像現像用キヤリア

Info

Publication number: JPH05100492A
Application number: JP3176924A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Matsumura; 保雄松村; Masahiro Takagi; 正博高木; Masaaki Usami; 政明宇佐美
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1991-07-17
Filing date: 1991-07-17
Publication date: 1993-04-23

Abstract

(57)【要約】【目的】静電荷像現像剤用キャリアの表面層の剥がれ
や欠けを防止し、かつ、トナー成分の付着帯電維持性を
改善し、環境変動による帯電性変化を抑制して画像維持
性を改善し、キャリア付着、キャリア消費を防止して安
定した画質を得ることのできる静電荷像現像用キャリア
を提供することにある。【構成】磁性核体粒子と被覆用樹脂とを乾燥状態で混
合、加熱、溶融、冷却して製造される静電荷像現像用キ
ャリアにおいて、磁性核体粒子として、比表面積１００
〜１０００ｃｍ²／ｇのフェライト磁性体を用い、該磁
性体の樹脂による表面被覆率を９０％以上とすることを
特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法、静電記録
法等により形成される静電荷像を２成分現像剤により現
像する際に用いられる静電荷像現像用キャリアに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法など静電荷像を経て画像情報
を可視化する方法は、現在様々の分野で利用されてい
る。電子写真法においては、帯電、露光工程により感光
体上に形成される静電潜像をトナー含有現像剤で現像し
て、転写、定着工程を経て可視化される。現像に用いら
れる現像剤には、トナーとキャリアを混合した２成分現
像剤と、磁性トナーなどのようにトナー単独で用いる１
成分現像剤とがあるが、２成分現像剤は、キャリアによ
り現像剤の攪拌・搬送・帯電などの機能が付与され、現
像剤として機能が分離されているため、制御性が良いな
どの特徴があり、現在広く用いられている。特に、樹脂
被覆を施したキャリアを用いる現像剤は、帯電制御性が
優れ、環境依存性、経時安定性の改善が比較的容易であ
る。また、現像方法としては、古くはカスケード法など
が用いられていたが、現在は現像剤搬送単体として磁気
ロールを用いる磁気ブラシ法が主流である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】２成分現像剤を用いる
磁気ブラシ法には、現像剤の帯電劣化による画像濃度の
低下、著しい背景部の汚れの発生、キャリアの画像への
付着による画像荒れ及びキャリアの消費、さらには画像
濃度ムラの発生などの問題がある。現像剤の帯電劣化の
原因は、キャリア帯電制御層の剥がれや欠け、又はトナ
ー成分によるキャリア表面の汚染によるものが多い。キ
ャリアの画像への付着メカニズムは、キャリアの抵抗が
低下することにより、画像部への誘導電荷注入付着及び
キャリアの帯電量の上限制御が不十分なことによる、現
像後のキャリア帯電量過剰によるエッジ部への付着と考
えられている。

【０００４】そこで、本発明は、上記の問題点を解消
し、静電荷像現像剤用キャリアの表面層の剥がれや欠けを
防止し、かつ、トナー成分の付着帯電維持性を改善し、環境変動による帯電性変化を抑制して画質維持性を改
善し、キャリア付着、キャリア消費を防止して安定した画質
を得ることのできる静電荷像現像用キャリアを提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、磁性核体粒子
と被覆用樹脂とを乾燥状態にて混合、加熱、溶融、冷却
して製造された静電荷像現像用キャリアにおいて、比表
面積１００〜１０００ｃｍ²／ｇのフェライト磁性体を
用い、樹脂による表面被覆率を９０％以上とすることを
特徴とする静電荷像現像用キャリアである。

【０００６】

【作用】従来、磁性核体粒子への樹脂被覆を行う場合、
樹脂と核体粒子の界面の密着性を高め、被覆の均一性を
向上させることが重要である。密着性が不良であると、
機械的応力が加わることにより樹脂被覆が容易に剥が
れ、露出部分がトナーで容易に汚染される。また、被覆
の均一性が損なわれると、最初から核体粒子表面に露出
部分ができ、トナー汚染はもとより、電気抵抗の低下に
よる電荷注入性のキャリア付着が発生し、温度や湿度の
高低変化で帯電性の環境変動も大きくなる傾向がある。
特に、溶剤を使用しない樹脂被覆法で製造する場合は、
樹脂と核体粒子との馴染ませ方が不十分となる傾向が強
く、改善が求められていた。

【０００７】本発明者等は、様々な材料について検討を
加えた結果、フェライト磁性核体粒子の比表面積と樹脂
被覆率が上記問題を解決する上で重要であることを見い
だした。即ち、フェライト粒子は、真密度が低いので粒
子が受ける応力も低く、通常使用される鉄粉粒子に比較
して明らかに有利であるが、焼結条件などによっては、
表面に微小な凹凸が発生しやすく、また、溶剤を使用し
ない樹脂被覆法で製造する場合は、均一な被覆ができな
いばかりでなく、被覆部分の内部に空隙を有することが
多いため、膜強度が著しく小さくなる。また、表面があ
まりに平滑であると、樹脂被膜と核体粒子との投錨効果
が不足するために密着性が劣り、製造時に遊離樹脂の発
生が多くなるという問題がある。

【０００８】このため、フェライト粒子の表面凹凸を適
性化する必要があるが、凹凸の定量化のために比表面積
の測定が有効である。また、近年の表面分析法の進歩に
より、キャリア表面組成の分析が可能になり、被覆率を
定量化することができるようになった。被覆率は１００
％が最も望ましいが、キャリア組成並びに製造条件のば
らつきにより揺らぎが生ずるため、下限値を設定する必
要がある。フェライト粒子の表面凹凸については、検討
の結果、窒素吸着によるＢＥＴ法で測定する比表面積が
１００〜１０００ｃｍ²／ｇの範囲が適しており、さら
に好ましい範囲としては２００〜７００ｃｍ²／ｇの範
囲が望ましいことが判明した。被覆率については、Ｘ線
光電子分光法（ＸＰＳ）による定量元素全体に対するＦ
ｅの比率で定量するときに、９０％以上であれば帯電性
劣化についても、また、キャリア付着性についても改善
されることが判明した。

【０００９】本発明に使用する被覆樹脂としては、従来
から一般に用いられている樹脂が使用可能であり、例え
ば、負帯電キャリア用としてはフッ素含有樹脂が主に用
いられ、正帯電キャリア用としてはアクリル系樹脂が主
に使用される。フッ素樹脂の例としては、フッ化ビニリ
デン、テトラフロロエチレン、ヘキサフルオロプロピレ
ン、モノクロロトリフロロエチレン、モノクロロエチレ
ン、トリフロロエチレンなどのビニル系フッ素含有モノ
マーの単独重合体、又は、共重合体が使用され、その他
の例としては、スチレン、クロルスチレン、メチルスチ
レン等のスチレン類、メチルメタクリレート、メチルア
クリレート、プロピルアクリレート、ラウリルアクリレ
ート、ラウリルメタクリレート、メタクリル酸、アクリ
ル酸，ブチルメタクリレート、ブチルアクリレート、２
─エチルヘキシルアクリレート、エチルメタクリレート
等のα─メチレン脂肪族モノカルボン酸類；アクリロニ
トリル、メタクリロニトリル等のニトリル類；２─ビニ
ルピリジン、４─ビニルピリジン等のビニルピリジン
類、又は、ビニルエーテル類、ビニルケトン類、エチレ
ン、プロピレン、ブタジエン等のオレフィン類、メチル
シリコーン、メチルフェニルシリコン等のシリコン類な
どの単独重合体、又は、共重合体を使用することができ
る。また、ビスフェノール、グリコールなどを含むポリ
エステル類を使用することも可能である。これらの樹脂
は単独又は混合して使用される。

【００１０】被覆樹脂の配合量は、キャリアに対し、フ
ッ素樹脂／併用樹脂の総量で０．３〜１０重量％程度、
好ましくは０．５〜３重量％の範囲が適当である。核体
粒子としてはフェライト粒子が使用されるが、比表面積
の規定からほとんど球に近い形状のものが選択される。
平均粒径は、通常２０〜２００μｍ程度のものが使用さ
れる。本発明のキャリアの製造には、加熱型ニーダー、
加熱型ヘンシェルミキサー、加熱型ＵＭミキサーが使用
され、樹脂量などの配合比によっては加熱型流動転動
床、加熱型キルンなども使用できる。

【００１１】本発明に用いる二成分現像剤を構成するト
ナーは結着樹脂中に着色剤などのトナー成分を分散させ
たものであり、ここで使用する結着樹脂としては、スチ
レン、パラクロロスチレン、α─メチルスチレン等のス
チレン類；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アク
リル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸
２─エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル
酸エチル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ラウ
リル、メタクリル酸２─エチルヘキシル等のα─メチレ
ン脂肪族モノカルボン酸エステル類；アクリロニトリ
ル、メタアクリロニトリル等のビニルニトリル類；２─
ビニルピリジン、４─ビニルピリジン等のビニルピリジ
ン類；ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテ
ル等のビニルエーテル類；ビニルメチルケトン、ビニル
エチルケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビニル
ケトン類；エチレン、プロピレン、イソプレン、ブタジ
エン等の不飽和炭化水素類及びそのハロゲン化物クロロ
プレン等のハロゲン系不飽和炭化水素類などの単量体に
よる重合体、或いは、これらの単量体を２種以上組み合
わせて得られる共重合体、及び、これらの混合物、さら
には、ロジン変性フェノールホルマリン樹脂、エポキシ
樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミ
ド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂などのビニ
ル縮合系樹脂あるいはこれらと前記ビニル系樹脂との混
合物を挙げることができる。

【００１２】着色剤としては、例えば、カーボンブラッ
ク、ニグロシン染料、アニリンブルー、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、ローズベンガル、フタロシアニンブルー、又
は、これらの混合物を挙げることができる。着色剤以外
のトナー成分としては、荷電制御剤、オフセット防止
剤、流動性向上剤などを挙げることができ、また、必要
に応じて磁性体粉末を含有することも可能である。

【００１３】

【実施例】中心粒径約８０μｍであって、比表面積が表
１に記載された種々のＣｕ−Ｚｎフェライト粒子と表１
記載の樹脂を５Ｌ小型加熱型ニーダー中で８分間混合
し、次いで、熱媒温度を１８０℃に設定してそのまま４
０分間攪拌した後、ヒーターを切ってドラフト冷風下解
放状態にして冷却加速しながら３０分間攪拌し、混合物
の温度が６０℃まで冷却した時点で取り出し、２５０μ
ｍの篩で篩分を行ってキャリアをとした。なお、フェラ
イト粒子の比表面積の測定は、ストレーライン社製エリ
アメーターを使用して、窒素吸着によるＢＥＴ法で行っ
た。また、ＸＰＳによる樹脂被覆率の測定は、日本電子
社製Ｘ線光電子分光分析装置を用い、炭素、酸素、鉄、
ケイ素、銅、亜鉛、フッ素についての検出元素ピーク強
度の総和を１００％としたときの銅、亜鉛、鉄の比率を
差し引いて求めた。測定値は表１に示した。

【００１４】他方、サンプル１，２，３のトナーは、結
着樹脂（スチレン─ｎブチルメタクリレート）８４重量
％、カーボンブラック（キャボット社製Ｒ３３０）１０
重量％、帯電制御剤（オリエント社製ボントロンＮ０
４）２重量％、及び、ポリエチレンワックス（三井石油
化学社製４００Ｐ）４重量％を用いて混練粉砕法によ
り、平均粒径１１μｍのトナーを得た。また、サンプル
４，５，６のトナーは、結着樹脂（スチレン─ｎブチル
メタクリレート）８７重量％、カーボンブラック（キャ
ボット社製ＢＰＬ）８重量％、帯電制御剤（保土ヶ谷化
学社製ＴＲＨ）１重量％、及び、ポリエチレンワックス
（三井石油化学社製４００Ｐ）４重量％を用いて混練粉
砕法により、平均粒径１１μｍのトナーを得た。

【００１５】上記トナーを濃度４％ととなるように上記
キャリアと混合して現像剤を得た。そして、サンプル
１，２，３のトナーを含有する現像剤は、有機感光体を
用いた富士ゼロックス社製ＦＸ５０１７改造機を用い、
また、サンプル４，５，６のトナーを含有する現像剤
は、無機感光体を用いた富士ゼロックス社製ＦＸ５０３
０改造機を用いて画質維持性試験を行った。結果は表１
に示した。なお、表中、○は問題なし、被覆樹脂の種類
で、VDF はフッ化ビニリデン、VDF-4FE はフッ化ビニリ
デン─テトラフロロエチレン共重合体、VDF-6FP はフッ
化ビニリデン─６フッ化プロピレン共重合体、MPS はメ
チルフェニルシリコーン共重合体、PMMAはポリメチルメ
タクリレートの略称であり、各略称に続く数字はモノマ
ー比率を示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用することに
より、静電荷像現像剤用キャリアの表面層の剥がれや欠
けを防止してトナー成分の付着帯電維持性を改善するこ
とができ、また、環境変動による帯電性変化を抑制して
画質維持性を改善することができ、さらに、キャリア付
着、キャリア消費を防止して安定した画質を得ることが
できるようになった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性核体粒子と被覆用樹脂とを乾燥状態
にて混合、加熱、溶融、冷却して製造された静電荷像現
像用キャリアにおいて、比表面積１００〜１０００ｃｍ
²／ｇのフェライト磁性体を用い、樹脂による表面被覆
率を９０％以上とすることを特徴とする静電荷像現像用
キャリア。