JPH0594048A - 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】 中心部にのみ磁性粉が存在するようなバイン
ダ型キャリアを、電気絶縁性に優れたコート層を設ける
ことなく製造する。 【構成】 疎水性モノマーと、疎水性モノマーとの接触
角が６３°以下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
の中心部にのみ存在するようになる。従って、樹脂粒子
の表面に磁性粉が存在しないバインダ型キャリアが得ら
れる。

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
インダ型キャリアにおいて、磁性粉がキャリア表面に露
出していたのでは、キャリアの電気抵抗を高めることが
できないので、キャリアの電気抵抗を高めるために、バ
インダ型キャリア粒子の表面にさらに電気絶縁性のコー
ト層を設けたキャリアが多数提案されている（例えば、
特開昭５８−１２１０４６号公報）。

【０００３】しかし、このような方法で得られたバイン
ダ型キャリアの帯電特性は、コート層を形成する樹脂に
よって影響されるため、バインダ型キャリアの特徴の一
つであるバインダ樹脂の電気特性によってキャリアの帯
電特性を制御できるという利点は生かされない。また、
コート層を設けるための工程が必要となるので生産性に
劣り、コスト的にも不利である。

【０００４】コート層を設けるかわりに、バインダ型キ
ャリア粒子を酸で処理することにより、そのキャリア表
面に露出している磁性粉を溶解除去することでキャリア
の電気抵抗を高める方法が特開平１−１８５６５６号公
報において提案されているが、このような方法ではキャ
リアの耐湿性が劣り、さらに工程数が増えるという欠点
がある。

【０００５】

【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、電気絶縁性のコート層を設けるような工程が
不要で、しかもキャリアの電気抵抗を高めることができ
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。

【０００６】

【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、重合法により形成された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のみ存在し、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。

【０００７】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°以下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し、そのことにより
上記目的が達成される。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】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°以下である必要があり、この条件を満た
す磁性粉が使用される。上記磁性粉は、疎水性モノマー
との接触角が６３°を超え、９０°程度であるので、疎
水性モノマーとの接触角が６３°以下である磁性粉を得
るには、例えば、以下のように表面処理するのが好まし
い。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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のみ存在しており、樹脂粒子
の表面部には磁性粉は存在していないものである。ここ
で樹脂粒子の表面部に磁性粉が存在しないとは、磁性粉
が樹脂粒子の表面に露出していないことを意味する。さ
らに、樹脂粒子の表面部には磁性粉が存在しない厚み
０．１〜１０μm 程度の表面層が形成されるのが好まし
い。

【００１４】磁性粉は樹脂粒子の中心で最も多く、樹脂
粒子の表面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以内のところ
で、ほぼ磁性粉が均等に存在し、その半径を超えて樹脂
粒子の表面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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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°以下であるので、磁性粉は生成した液滴の中心部
に集合した状態で存在し、液滴の表面部には磁性粉を除
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°を超える磁性粉を用いた場合
には、上記したように磁性粉が液滴の表面に存在するよ
うになり、電気抵抗の高いバインダ型キャリアを得るこ
とはできない。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５
０℃〜１００℃である。その後、重合物を濾過し、洗浄
してバインダ型キャリアが得られる。

【００２６】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。

【００２７】

【作用】磁性粉は樹脂粒子の中心部にのみ存在すること
により、磁性粉が樹脂粒子表面近傍に存在することがな
くなり、電気抵抗の高いバインダ型キャリアが得られ
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が
できる。

【００２８】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°以下である磁
性粉を用いて水系媒体中で懸濁させることにより、液滴
の中心部にのみ磁性粉が存在するようになり、そしてこ
の液滴を重合することで表面部には磁性粉が存在しない
バインダ型キャリアが得られるのである。

【００２９】

【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。

【００３０】実施例１〜２及び比較例１〜５ （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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】

【表１】

【００３６】（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。

【００３７】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。

【００３８】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、バインダ型キ
ャリアの導電率の測定は、キャリア組成物にてプレスフ
ィルムを形成し、このものの周波数１ＫＨｚにおける交
流電気導電率を測定した。

【００３９】

【表２】

【００４０】

【表３】

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、従来のようにコート層
を設ける必要なくキャリアの電気特性を高めることがで
きるので、帯電性、帯電の立ち上がり、耐久性および耐
環境性が改善されたバインダ型キャリアを、生産性良く
また低コストで得ることができ、さらに、キャリアの帯
電特性をバインダ樹脂によって制御することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重合法により形成された樹脂粒子中に磁
   性粉が分散された真球状の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のみ存在し、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°以下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。