JPH0594047A - バインダ型キヤリア及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 飽和磁化を低下させることなく、軽量のバイ
ンダ型キャリアを製造する。 【構成】 疎水性モノマーと、疎水性モノマーとの接触
角が６３°〜８８°である磁性粉とを含むキャリア組成
物を、水系媒体中で懸濁重合する。水系媒体中でキャリ
ア組成物を懸濁させると、上記特性を有する磁性粉は液
滴の中心部に比べて表面部に多く存在するようになる。
樹脂粒子の中心部に磁性粉がほとんど存在しないバイン
ダ型キャリアが得られるので、飽和磁化を低下させない
でキャリアの軽量化を図ることができる。軽量のキャリ
アを現像剤に使用すると現像剤による感光体上のトナー
のかきとりが少なくなり、画像の乱れが減少するため
に、良好な画質を形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は重合法によって得られる
バインダ型キャリア及びその製造方法に関し、より詳細
には、電子写真法の現像剤などに使用されるバインダ型
キャリア及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁性粉が樹脂粒子中に分散されてなるバ
インダ型キャリアは、樹脂で結着されていない通常のキ
ャリアに比べて現像剤のドラムとの摺擦力を低減でき
る。このためにドラム上のトナー像のかりとりが少なく
なり画像の乱れが減少するので画質を向上できる。この
キャリアのドラム表面との摺擦力をさらに低減するため
には、キャリアに含まれる磁性粉の含有量を少なくして
軽量化すればよいが、このようにするとキャリアの飽和
磁化が低下するという欠点があるので、キャリアの軽量
化には自ずと限界がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点を
解決するためになされたものであって、その目的とする
ところは、飽和磁化を低下させることなく軽量化を図る
ことができるバインダ型キャリア及びその製造方法を提
供するにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明のバインダ型キャ
リアは、真球状の樹脂粒子中に磁性粉が分散されたバイ
ンダ型キャリアであって、該磁性粉は該樹脂粒子の中心
部に比べて表面部に多く存在し、かつ該樹脂粒子の表面
部は該樹脂粒子の中心部の樹脂と同じ樹脂で形成されて
おり、そのことにより上記目的が達成される。

【０００５】本発明のバインダ型キャリアの製造方法
は、疎水性モノマーと、該疎水性モノマーとの接触角が
６３°〜８８°である磁性粉とを含むキャリア組成物
を、水系媒体中で懸濁重合することを特徴としており、
そのことにより上記目的が達成される。

【０００６】上記樹脂粒子は、重合法により形成された
真球状のものであり、この樹脂粒子を形成する樹脂とし
ては、公知の熱可塑性樹脂があげられる。例えば、ポリ
スチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、ス
チレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−ア
クリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合
体、スチレン−無水マレイン酸エステル共重合体、ポリ
エチレン、ポリプロピレン等があげられる。さらにポリ
エステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコン樹
脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィン、ワックス類
もあげることができる。これらの化合物は単独で使用し
ても良く、２種以上併用してもよい。

【０００７】この樹脂粒子中に分散される磁性粉として
は、磁場によってその方向に極めて強く磁化する物質で
あればよく、例えば、鉄、コバルト、ニッケルなどの金
属；フェライト、マグネタイト、ヘマタイトなどをはじ
めとする鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性を示す元
素を含有する合金あるいは化合物；強磁性元素を含有し
ないが適当に熱処理することにより強磁性を示す合金、
例えば、マンガン−銅−アルミニウムあるいはマンガン
−銅−錫などのマンガンと銅とを含有するホイスラー合
金等があげられる。これらの化合物は単独で使用しても
良く、２種以上併用してもよい。

【０００８】特に、本発明の方法にしたがって、バイン
ダ型キャリアを製造する場合には、疎水性モノマーとの
接触角が６３°〜８８°である必要があり、この条件を
満たす磁性粉が使用される。さらに好ましい接触角は６
６〜８３°である。上記磁性粉は、いずれも疎水性モノ
マーとの接触角が９０°程度であるので、疎水性モノマ
ーとの接触角が６３°〜８８°の範囲にある磁性粉を得
るには、例えば、以下のように表面処理するのが好まし
い。

【０００９】トルエンなどの有機溶剤、磁性粉およびト
リメトキシフェニルシラン等の親油化表面処理剤を混合
し、所定温度で所定時間攪拌することにより、表面処理
剤を磁性粉表面に吸着させる。次いで、処理済みの磁性
粉を濾過、乾燥して粉末状の磁性粉が得られる。

【００１０】なお、本発明において、磁性粉の疎水性モ
ノマーとの接触角は、毛管上昇法により測定されたもの
である。

【００１１】本発明のバインダ型キャリアにおいて、磁
性粉は樹脂粒子の中心部に比べて表面部に多く存在して
おり、樹脂粒子の中心部には磁性粉はほとんど存在して
いないものである。磁性粉は樹脂粒子の表面側の近傍付
近で最も多く、樹脂粒子の中心に向かうにつれて次第に
少なくなっている状態でもよく、あるいは樹脂粒子の所
定半径付近のところで、ほぼ磁性粉が均等に存在し、そ
の半径を超えて樹脂粒子の中心に向かうにつれて磁性粉
が少なくなっている状態でもよい。

【００１２】本発明のバインダ型キャリアにおいて、樹
脂粒子の表面部は、樹脂粒子の中心部の樹脂と同じ樹脂
で形成されていることが必要である。つまり、本発明の
バインダ型キャリアでは樹脂組成は全体が均一なもので
ある。

【００１３】上記磁性粉の含有量は、バインダ型キャリ
アに対して２０〜８０重量％が好ましい。磁性粉の含有
量が２０重量％未満の場合、現像スリーブの磁気的吸着
力が弱まり、感光体へのキャリア付着、現像機からの現
像剤のこぼれ等が発生する。一方、磁性粉の含有量が８
０重量％を超える場合、樹脂による結着効果が充分に得
られずキャリアの割れが生じる。また磁性粉等の含有粉
の分散が悪くなり均質な樹脂が得られない。上記磁性粉
の粒径は０．０１〜５μｍが好ましい。

【００１４】本発明のバインダ型キャリアの製造方法に
使用されるキャリア組成物に含有される疎水性モノマー
は、懸濁重合に供するものであればよく、例えば、スチ
レン、クロロスチレン、ビニルスチレンなどのスチレン
類；エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンな
どのモノオレフィン；酢酸ビニル、プロピレンビニル、
安息香酸ビニル、酪酸ビニルなどのビニルエステル；ア
クリル酸メチル、アクレル酸エチル、アクリル酸ブチ
ル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリ
ル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチ
ル、メタクレル酸ブチル、メタクリル酸ドデシルなどの
α−メチレン脂肪族モノカルボン酸のエステル；ビニル
メチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチル
エーテルなどのビニルエーテル；ビニルメチルケトン、
ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトンな
どのビニルケトンなどがあげられる。これらの化合物は
単独で使用しても良いが、２種以上併用してもよい。

【００１５】特に、疎水性モノマーは、スチレンを５０
重量％以上含有し、かつ水への溶解度が２ｇ／１００ｇ
以下のものが好ましい。

【００１６】上記キャリア組成物は、上記モノマー以外
に公知の熱可塑性樹脂を含有しても良い。例えば、ポリ
スチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、ス
チレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−ア
クリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合
体、スチレン−無水マレイン酸エステル共重合体、ポリ
エチレン、ポリプロピレン等があげられる。さらにポリ
エステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコン樹
脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィン、ワックス類
もあげることができる。

【００１７】本発明の方法に従って、バインダ型キャリ
アを製造する場合、樹脂の含有量は、バインダ型キャリ
アに対して２０〜８０重量％が好ましい。

【００１８】バインダ型キャリアを一成分系現像剤とし
て使用する場合、上記キャリア組成物は通常着色剤とし
てカーボンブラックを含み、さらに必要に応じて他の着
色剤、電荷制御剤、オフセット防止剤等の添加剤を含有
しても良い。

【００１９】上記着色剤としては、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、ランプブラック、ローズベンガル等があ
げられる。これらの着色剤は単独で使用しても良く、２
種以上併用してもよい。

【００２０】上記電荷制御剤としては、トナーの帯電性
を調整するために、それ自体公知の電荷制御剤、例え
ば、ナフテン酸、サリチル酸、オクチル酸、高級脂肪
酸、樹脂酸のマンガン、鉄、コバルト、ニッケル、鉛、
亜鉛、セリウム、カルシウム等の金属塩である金属石
鹸；含金属アゾ染料；ピリミジン化合物；アルキルサリ
チル酸の金属キレート、ニグロシン染料、アンモニウム
化合物等が用いられる。

【００２１】上記オフセット防止剤としては、例えば、
低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、パラ
フィンワックス等の各種ワックス；炭素数４以上のオレ
フィン系重合体；脂肪酸アミド；シリコーンオイルなど
があげられる。

【００２２】バインダ型キャリアを製造するには、まず
上記磁性粉、疎水性モノマー、重合開始剤を含有するキ
ャリア組成物を水系媒体中で懸濁造粒する。生成したキ
ャリア組成物の液滴の粒径は３０〜１５０μm が好まし
い。ここで、磁性粉の疎水性モノマーに対する接触角は
６３°〜８８°であるので、磁性粉は生成した液滴の表
面部に集合した状態で存在し、液滴の中心部には磁性粉
を除くキャリア組成物が存在した状態となる。疎水性モ
ノマーに対する接触角が６３°未満の磁性粉を用いた場
合には、磁性粉が液滴の中心部に存在するようになり、
キャリアの軽量化を図ることはできない。また、疎水性
モノマーに対する接触角が８８°を超える磁性粉を用い
た場合には、磁性粉が液滴の表面に露出するようにな
り、キャリアの電気抵抗が大きく低下し充分な帯電性を
与えられなくなる欠点がある。

【００２３】次に、この液滴を含む水系媒体を昇温する
ことにより疎水性モノマーを重合させる。重合温度は上
記重合開始剤の分解温度であればよく、典型的には５０
℃〜１００℃である。その後、重合物を濾過し、水洗浄
してバインダ型キャリアが得られる。

【００２４】上記水系媒体は、通常は少量の懸濁安定剤
が添加された水であり、さらにアルコール等が添加され
てもよい。懸濁安定剤としては、燐酸三カルシウム、ド
デシルベンゼンスルホン酸ナトリウムなど公知のものが
使用される。

【００２５】

【作用】磁性粉は樹脂粒子の中心部に比べて表面部に多
く存在することにより、飽和磁化に寄与しない中心部の
磁性粉を除くことで、飽和磁化を低下することなくキャ
リアを軽量化することができる。しかも、樹脂粒子は重
合法により形成される真球状のものであり、その表面部
は中心部の樹脂と同じ樹脂で形成されていることによ
り、バインダ型キャリアの帯電特性をバインダ樹脂の電
気特性によって制御することもできる。

【００２６】また、本発明のバインダ型キャリアの製造
方法において、水系媒体中での液滴の中心部は極性が弱
く、液滴の水系媒体との界面付近ではわずかに親水性で
ある。このような液滴に他の材料を加えた場合、親油性
のものであればその材料は液滴中に存在し、特に材料が
疎水性であれば液滴の中心部に存在し、逆に、材料が親
水性のものであれば液滴の界面付近に存在するように偏
在する。そして、磁性粉が液滴の中心部に存在するか、
あるいは液滴の表面部に存在するかを分ける条件が、上
記した疎水性モノマーとの接触角が６３°のところであ
ることを本発明者らは見い出した。すなわち、液滴を形
成する疎水性モノマーとの接触角が６３°〜８８°の範
囲にある磁性粉を用いて水系媒体中で懸濁させることに
より、磁性粉が液滴の表面に露出することなく液滴の表
面部に多く存在するようになり、そしてこの液滴を重合
することで中心部には磁性粉がほとんど存在しないバイ
ンダ型キャリアが得られるのである。

【００２７】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。

【００２８】実施例１〜６及び比較例 （Ａ）磁性粉の表面処理 磁性粉としてフェライト粉末 ストロンチウムフェライ
ト（SrO・6Fe₂O₃、日本弁柄製）を用いた。

【００２９】トルエン、上記磁性粉および、表面処理在
として、表１に示す所定量のトリメトキシフェニルシラ
ンを混合し、２０℃で５時間攪拌することにより、表面
処理剤を磁性粉表面に吸着させた。次いで、処理済みの
磁性粉を濾過、乾燥して粉末状の磁性粉を得た。

【００３０】この磁性粉の 疎水性モノマーとの接触角
は、毛管上昇法により測定した。

【００３１】疎水性モノマーとしては、スチレン／ブチ
ルメタクリレート＝８０／２０（重量部）の混合物を使
用した。

【００３２】表面処理剤の濃度と得られた磁性粉の接触
角との関係を表１に示した。

【００３３】

【表１】

【００３４】（Ｂ）バインダ型キャリアの製造 以下に示すキャリア材料を混合してキャリア組成物を得
た。

【００３５】次に、蒸留水６００重量部に、燐酸三カル
シウム４０重量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリ
ウム０．５重量部を添加した分散液に、上記キャリア組
成物を加え、ＴＫホモミキサー（特殊機化工業製）高粘
度用脚部を改造したミキサーを用いて回転数6500ｒｐｍ
で１２分間攪拌した。

【００３６】得られた懸濁液をセパラブルフラスコに移
し入れ、窒素雰囲気下、温度８０℃、回転数２５０ｒｐ
ｍで攪拌しながら５時間反応させて重合を完結させた。
重合反応終了後重合物を濾過し、希酸処理、水洗浄を行
い乾燥してキャリアを得た。 〔キャリア材料〕 スチレン ８０重量部 ブチルメタクリレート ２０重量部 表１で示した〜の磁性粉 １００重量部 2,2'-アソ゛ヒ゛ス-(2,4-シ゛メチルハ゛レロニトリル) ６重量部 （Ｃ）バインダ型キャリアの評価方法 上記で得られた各バインダ型キャリアをＤＣ−２５８５
用トナー（三田工業製）と混合し、トナー／現像剤比が
８％の現像剤を調製し、普通紙複写機ＤＣ−２５８５
（三田工業製）を用いて、各帯電特性を評価した。それ
らの結果を表２および表３に示す。なお、耐刷後の結果
とは、５０００枚複写後のものである。

【００３７】

【表２】

【００３８】

【表３】

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、飽和磁化を低下するこ
となくキャリアの軽量化を図ることができるので、帯電
性、帯電の立ち上がり、耐久性を損なうことなく、現像
剤による感光体上のトナーのかきとりが少なくなり、画
像の乱れが減少するために、良好な画質を形成すること
ができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真球状の樹脂粒子中に磁性粉が分散され
   たバインダ型キャリアであって、該磁性粉は該樹脂粒子
   の中心部に比べて表面部に多く存在し、かつ該樹脂粒子
   の表面部は該樹脂粒子の中心部の樹脂と同じ樹脂で形成
   されている、バインダ型キャリア。
2. 【請求項２】 疎水性モノマーと、該疎水性モノマーと
   の接触角が６３°〜８８°である磁性粉とを含むキャリ
   ア組成物を、水系媒体中で懸濁重合することを特徴とす
   るバインダ型キャリアの製造方法。