JPH05273791A - 静電荷像現像用キャリア - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 帯電立ち上がり速度が速く、しかも環境依存
性の少ない静電荷像現像用キャリアを提供することにあ
る。 【構成】 樹脂被覆された磁性材料よりなる静電荷像現
像用キャリアにおいて、当該キャリアの表面に、下記化
１で表される化合物および／または下記化２で表される
化合物が、キャリアの全重量に対して０．００１〜０．
１重量％となる割合で含有されていることを特徴とす
る。（化１および化２中、ｎおよびｐは、それぞれ１０
〜２５の整数であり、ｍは０〜４の整数である。） 【化１】 【化２】

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、静電印刷法等において静電像の現像に用いられる静
電荷像現像用キャリアに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真法においては、光導電
性要素よりなる感光体に均一な静電荷を与えた後、画像
露光を行うことにより当該感光体の表面に静電荷像を形
成し、この静電荷像を現像剤により現像してトナー画像
が形成される。得られたトナー画像は紙等の転写材に転
写された後、加熱あるいは加圧などにより定着されて複
写画像が形成される。静電荷像を現像する方法として
は、湿式現像法と乾式現像法とが知られている。前者の
湿式現像法は、液体現像剤を用いるため悪臭を放つ問題
点があり、また転写材を乾燥するために高いエネルギー
を必要とし高速複写が困難である。後者の乾式現像法
は、そのような問題を有せず、静電荷像の現像方法とし
て好ましい方法である。乾式現像法に用いられる現像剤
としては、一般に、磁性トナーのみよりなる１成分現像
剤と、非磁性トナーと磁性を有するキャリアとよりなる
２成分現像剤とが知られている。２成分現像剤は、トナ
ーとキャリアとの機械的攪拌によってトナーを摩擦帯電
させるので、キャリアの特性、攪拌の条件等を選定する
ことにより、トナーの帯電極性および帯電量を相当程度
制御することが可能であり、またトナーに付与すること
ができる色彩の選択範囲が広く、これらの点で優れてい
る。

【０００３】２成分現像剤を構成するキャリアは、例え
ば鉄粉等よりなる導電性キャリアと、樹脂被覆された磁
性材料よりなる絶縁性キャリアに大別される。絶縁性キ
ャリアを成分とする２成分現像剤においては、キャリア
粒子の表面にトナー粒子が付着して汚染されることが少
なく、耐久性に優れ使用寿命が長いという利点がある。

【０００４】しかし、上記絶縁性キャリアは、トナーと
の機械的攪拌によって当該トナーを帯電させる速度（以
下「帯電立ち上がり速度」という）が遅いという欠点が
ある。帯電立ち上がり速度が遅い場合には、現像剤中に
帯電されていないトナーもしくは十分な帯電電荷を持た
ないトナーが増加し、これらのトナーが現像器における
攪拌によってキャリアから分離して飛散する現象（トナ
ー飛散）が発生する。トナー飛散は機内の汚染や画像不
良を招き、著しい場合には機外へも飛散してオフィス環
境を汚染する、という問題を有する。

【０００５】斯かる問題を回避するために、トナーへの
摩擦帯電性に優れたキャリア、特に帯電立ち上がり速度
の速い絶縁性キャリアが望まれている。このような目的
を達成するために、絶縁性キャリアの表面に高級脂肪酸
金属塩を含有する技術が提案されている（特開昭６４−
９４６８号公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭６４−９４６８号公報に記載の技術においては、キ
ャリア表面に含有されている高級脂肪酸金属塩がイオン
結合を有しているので、トナーへの摩擦帯電性が環境に
よって変化しやすく、環境依存性が大きいという欠点が
ある。このため、使用環境下において、例えば画像濃度
が経時的に低下してしまう、という問題を有している。

【０００７】本発明は、以上のような事情に基いてなさ
れたものであって、その目的は、帯電立ち上がり速度が
速く、しかも環境依存性の少ない静電荷像現像用キャリ
アを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の現像剤は、樹脂
被覆された磁性材料よりなる静電荷像現像用キャリアに
おいて、当該キャリアの表面に、下記化３で表される化
合物および／または下記化４で表される化合物が、キャ
リアの全重量に対して０．００１〜０．１重量％となる
割合で含有されていることを特徴とする。

【０００９】

【化３】

【００１０】

【化４】

【００１１】（化３および化４中、ｎおよびｐは、それ
ぞれ１０〜２５の整数であり、ｍは０〜４の整数であ
る。）

【００１２】帯電立ち上がり速度を速くするために含有
する化合物として、従来の高級脂肪酸金属塩に代えて、
上記化３または上記化４で表される化合物を用いること
によって、環境依存性の少ない静電荷像現像用キャリア
が得られ、上記の目的を達成することができる。

【００１３】

【作用】上記化３および化４で表される化合物（以下
「特定化合物」ともいう）のキャリア表面への含有によ
り、本発明の目的が達成できることについての理由は明
確ではないが、以下のような理由が推定される。 （１）分子内に金属を有しない特定化合物はイオン性が
低いため、この特定化合物が表面に含有されてなるキャ
リアは環境依存性の少ないものとなる。 （２）特定化合物は、分子内に存在するカルボキシル基
とアミノ基との相互作用により分子内の状態が安定し、
分子間における相互作用が小さいものである。従って、
当該特定化合物の分子が独立して作用し帯電立ち上がり
速度が促進される。

【００１４】以下、本発明を具体的に説明する。本発明
の静電荷像現像用キャリアは、樹脂被覆された磁性材料
よりなる絶縁性キャリアであり、これを構成する磁性材
料および樹脂としては、従来公知のものを全て用いるこ
とができる。

【００１５】磁性材料としては、磁場によってその方向
に強く磁化する物質、例えば鉄、フェライト、マグネタ
イトをはじめとする鉄、ニッケル、コバルト等の強磁性
を示す金属あるいはこれらの金属を含む合金または化合
物、強磁性元素を含まないが適当に熱処理することによ
って強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、マンガン−銅−スズ等のホイスラー合
金と称される種類の合金または二酸化クロム等を挙げる
ことができる。磁性材料の粒径は２０〜１０００μｍで
あることが好ましく、更に好ましくは３０〜２００μｍ
である。また、１０００（Ｏｅ）の外部磁場中における
飽和磁化は１０〜２００（ｅｍｕ／ｇ）であることが好
ましい。

【００１６】これらの磁性材料のうち、フェライトは、
磁化が低く小粒径のトナーを破損するおそれが少なくて
現像剤の耐久性を向上させること、含有金属成分の組成
を変えることで種々の磁気特性が得られて目的に合った
キャリアが容易に得られること、鉄粉やニッケル粉等の
金属粉より比重が小さくて軽量でトナーとの混合・攪拌
が容易であり、現像剤中におけるトナー濃度の均一化お
よびトナーの帯電量の適正化を図れること等の観点から
好ましい。フェライトとしては、１０００（Ｏｅ）の外
部磁場中における飽和磁化が１０〜８０（ｅｍｕ／
ｇ）、保持力が０．１〜１００（Ｏｅ）、固有抵抗が１
×１０⁶ 〜１×１０¹¹Ω・ｃｍ、比重が４．０〜５．
５、空隙率が１．０〜１０％であることが、一層好まし
いキャリアを得る観点から好ましい。

【００１７】上記の磁性材料を被覆する樹脂としては、
スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル
系樹脂、シリコン樹脂、フッ素系樹脂等を挙げることが
できる。これらのうち、スチレン−アクリル系樹脂、特
にスチレン−メチルメタクリレート共重合体は、極めて
良好な被覆特性を有することから好ましい。

【００１８】磁性材料を樹脂被覆する方法としては、
樹脂を溶媒に溶解して樹脂溶液を調製し、この樹脂溶液
を核となる磁性材料へ噴霧することにより、磁性材料の
粒子表面に当該溶液を塗布し、溶媒を乾燥除去して被覆
する方法、磁性材料と樹脂の微粒子とを混合し、これ
に機械的エネルギーを付与することにより被覆する方法
等を用いることができる。なお、被覆樹脂の添加量とし
ては、磁性材料に対して１〜５重量％であることが好ま
しく、また、磁性材料を被覆する樹脂の膜厚は０．１〜
２μｍであることが好ましい。

【００１９】本発明に用いる特定化合物は、上記化３で
表されるリジンの誘導体または上記化４で表されるアス
パラギン酸の誘導体である。特定化合物の具体例を下記
化５に例示する。

【００２０】

【化５】

【００２１】上記化５に例示される特定化合物は、単独
であるいは２種以上を混合して用いることができる。

【００２２】特定化合物の含有量としては、キャリアの
平均粒径によっても異なるが、キャリアの全重量に対し
て０．００１〜０．１重量％となる割合とされ、好まし
くは０．００５〜０．０５重量％となる割合とされる。

【００２３】樹脂被覆されたキャリアの表面に特定化合
物を含有させる方法としては、上記の樹脂被覆方法で得
られた樹脂被覆キャリアに特定化合物を添加混合し、こ
れに機械的エネルギーを付与することにより、被覆樹脂
表面に特定化合物を付着させる方法、上記の樹脂被覆方
法において、樹脂溶液中に特定化合物を添加混合する
ことにより被覆樹脂中に特定化合物を含有させる方法、
上記樹脂被覆方法において、樹脂の微粒子とともに特
定化合物を添加混合する方法等を挙げることができる。

【００２４】本発明のキャリアは、トナーとともに２成
分現像剤を構成する。キャリアとともに用いられるトナ
ーとしては特に限定されるものではなく、当該トナーを
構成するバインダー樹脂、着色剤、必要に応じて用いら
れる内部添加剤や外部添加剤等は従来公知のものを全て
用いることができる。バインダー樹脂としては、ポリエ
ステル樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレ
ン−アクリル系共重合体樹脂、エポキシ樹脂等を挙げる
ことができ、また、着色剤としては、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、デュポ
ンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルーク
ロライド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーン
オクサレート、ランプブラック、ローズベンガル等を挙
げることができる。内部添加剤としては、ニグロシン染
料、含金属アゾ化合物、含金属錯体等の荷電制御剤、ポ
リオレフィン、脂肪酸金属塩、脂肪酸エステルおよび脂
肪酸エステル系ワックス、部分ケン化脂肪酸エステル、
高級脂肪酸、高級アルコール、流動または固形のパラフ
ィンワックス、アミド系ワックス、多価アルコールエス
テル、シリコンワニス、脂肪族フロロカーボン等の定着
性改良剤を用いることができる。外部添加剤としては、
無機微粒子が好ましく、具体的には、シリカ、酸化アル
ミニウム、酸化チタン等の微粉末を用いることができ
る。

【００２５】本発明のキャリアとトナーとにより構成さ
れる２成分現像剤は、従来用いられている現像方法の全
てに使用することができ、特に、感光体上に静電荷像を
形成し、この静電荷像を現像剤により現像してトナー像
を形成し、このトナー像を転写材に転写した後、熱ロー
ル定着器により定着して定着画像を形成する工程を含む
画像形成プロセスに好適に使用することができる。

【００２６】

【実施例】以下、さらに具体的な実施例について説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。なお、以下において「部」は「重量部」を示す。

【００２７】〔実施例１〕スチレン−メチルメタクリレ
ート共重合体〔スチレン：メチルメタクリレート＝３：
７（重量比率）〕をメチルエチルケトンに溶解して樹脂
濃度が５重量％の樹脂溶液を調製した。この樹脂溶液を
用いて、スピラーコーター（岡田精工社製）により、フ
ェライト粒子（平均粒径：８０μｍ，１０００（Ｏｅ）
の外部磁場中における飽和磁化：６５ｅｍｕ／ｇ）の表
面を、平均膜厚が１．０μｍ程度となるように樹脂被覆
して樹脂被覆キャリアを得た。次いで、この樹脂被覆キ
ャリア１ｋｇに、上記化５で表される例示化合物（１）
を５０ｍｇ加えてタービュラーミキサーにて１０分間混
合し、キャリアの表面に例示化合物（１）が含有されて
いる本発明の「キャリア１」を得た。

【００２８】〔実施例２〕実施例１において、例示化合
物（１）を例示化合物（４）に代え、その添加量を１０
０ｍｇとしたほかは同様にして本発明の「キャリア２」
を得た。

【００２９】〔実施例３〕実施例１において、例示化合
物（１）を例示化合物（６）に代え、その添加量を５０
０ｍｇとしたほかは同様にして本発明の「キャリア３」
を得た。

【００３０】〔実施例４〕実施例１において、例示化合
物（１）を例示化合物（２）に代え、その添加量を１０
０ｍｇとしたほかは同様にして本発明の「キャリア４」
を得た。

【００３１】〔実施例５〕実施例１において、例示化合
物（１）を例示化合物（５）に代え、その添加量を１０
０ｍｇとしたほかは同様にして本発明の「キャリア５」
を得た。

【００３２】〔比較例１〕実施例１において、例示化合
物（１）をステアリン酸亜鉛に代え、その添加量を１０
０ｍｇとしたほかは同様にして「比較キャリア１」を得
た。

【００３３】〔比較例２〕実施例１において、例示化合
物（１）を用いなかったほかは同様にして「比較キャリ
ア２」を得た。

【００３４】〔実施例６〕実施例１と同様にして得られ
たスチレン−メチルメタクリレート共重合体の樹脂溶液
（樹脂濃度：５重量％）１ｋｇに、例示化合物（３）を
１０ｍｇ加えて特定化合物含有の樹脂溶液を調製した。
この樹脂溶液を用いて、スピラーコーター（岡田精工社
製）により、フェライト粒子（実施例１で用いたものと
同じ）の表面を、平均膜厚が１．０μｍ程度となるよう
に樹脂被覆して、キャリアの表面に例示化合物（３）が
存在している本発明の「キャリア６」を得た。

【００３５】〔実施例７〕実施例６において、例示化合
物（３）を例示化合物（７）に代え、その添加量を１５
ｍｇとして特定化合物含有の樹脂溶液を調製したほかは
同様にして本発明の「キャリア７」を得た。

【００３６】〔比較例３〕実施例６において、例示化合
物（３）を用いなかったほかは同様にして「比較キャリ
ア３」を得た。

【００３７】〔トナー作製例１〕 スチレン−ブチルアクリレート共重合体 ……１００部 カーボンブラック …… １０部 低分子量ポリプロピレン …… ３部 荷電制御剤（含金属錯体） …… １部 上記材料を、ヘンシェルミキサーにて混合し、混練・粉
砕・分級を行うことにより、平均粒子径が１０．５μｍ
の着色粒子を得た。この着色粒子１００部に、疎水性コ
ロイダルシリカ「Ｒ−８１２」（日本アエロジル社製）
０．５部を加え、ヘンシェルミキサーにて混合すること
により「トナー１」を得た。

【００３８】〔トナー作製例２〕トナー作製例１におい
て、スチレン−ブチルアクリレート共重合体の代えてポ
リエステル樹脂を使用したほかは同様にして「トナー
２」を得た。

【００３９】〔現像剤の調製〕下記表１に示す組合せに
従って、キャリア１〜７および比較キャリア１〜３のそ
れぞれと、トナー１〜２のそれぞれとを、トナー濃度が
５重量％となるように混合して２成分現像剤を調製し
た。

【００４０】＜評価＞以上のようにして調製された２成
分現像剤の各々について、帯電立ち上がり特性（立ち上
がり時間、トナー飛散状況）および環境依存性（画像濃
度推移）の評価を行った。

【００４１】（１）帯電立ち上がり時間の測定 ２０ｃｃのガラス製サンプル管に５ｇの現像剤を投入
し、当該サンプル管を、振幅３０ｃｍ・１３０ストロー
ク／ｍｉｎの条件で振幅運動をするミキサーによって振
盪した。振盪開始後１０秒間隔でトナーの帯電量を測定
し、帯電量が最も高い値（飽和帯電量）に至るまでの時
間を立ち上がり時間とした。なお、トナーの帯電量は、
温度２０℃、相対湿度５０％の常温常湿環境下において
ブローオフ法によって測定した。

【００４２】（２）トナー飛散状況 電子写真複写機「Ｕ−Ｂｉｘ ５０７０」（コニカ
（株）製）を用い、温度３３℃、相対湿度８０％の高温
高湿環境下で５万回にわたりコピー画像を形成した後、
機内におけるトナー飛散の状況を観察した。トナー飛散
のレベルは次の６段階によって評価した。 レベル１…全く飛散が認められない レベル２…現像器の周囲にのみ若干の飛散が認められる レベル３…現像器の周囲以外にも飛散も認められるが、
コピー画像への影響は認められない レベル４…機内全体に飛散が認められ、光学系の汚れに
よるカブリが発生 レベル５…機内全体に飛散が認められ、光学系の汚れに
よるカブリ・搬送系の汚れによるコピー画像の汚れが発
生 レベル６…機外へもトナーが飛散し、複写機外部まで汚
染が発生

【００４３】（３）画像濃度推移 電子写真複写機「Ｕ−Ｂｉｘ ５０７０」（コニカ
（株）製）を用い、温度３３℃、相対湿度８０％の高温
高湿環境下および温度１０℃、相対湿度２０％の低温低
湿環境下において５万回にわたりコピー画像を形成し、
ベタ黒画像の絶対濃度を初期と５万回コピー後でそれぞ
れ測定した。なお、画像濃度の測定はマクベス濃度測定
機「ＲＤ−９１８」により行った。以上の結果を、表１
に併せて示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】表１の結果から、本発明のキャリア１〜７
による現像剤は、帯電立ち上がり速度が速く、また、こ
れらの現像剤を用いた場合には、５万回にわたるコピー
画像の形成によってもトナー飛散が少ない。そして、高
温高湿および低温低湿のいずれの環境下においてもコピ
ー画像の濃度が高く、また画像濃度の低下も認められ
ず、環境依存性が小さくて、耐久性に優れていることが
理解される。これに対して、ステアリン酸亜鉛が表面に
含有された比較キャリア１による現像剤は、帯電立ち上
がり特性が若干劣るものであるとともに、高温高湿およ
び低温低湿のいずれの環境下においても、画像濃度が経
時的に大きく低下しており、環境依存性が大きいもので
ある。また、特定化合物を用いていない比較キャリア２
〜３による現像剤は、帯電立ち上がり特性および環境依
存性のいずれの点においても劣るものである。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、本発明の静電荷像現像用
キャリアは、帯電立ち上がり速度が速くてトナー飛散等
が少なく、しかも環境依存性の少なくて優れた耐久性を
有するものである。

フロントページの続き (72)発明者 大平 亘子 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式 会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂被覆された磁性材料よりなる静電荷
   像現像用キャリアにおいて、 当該キャリアの表面に、下記化１で表される化合物およ
   び／または下記化２で表される化合物が、キャリアの全
   重量に対して０．００１〜０．１重量％となる割合で含
   有されていることを特徴とする静電荷像現像用キャリ
   ア。 【化１】 【化２】 （化１および化２中、ｎおよびｐは、それぞれ１０〜２
   ５の整数であり、ｍは０〜４の整数である。）