JPH06242635A - 静電荷像現像用キャリア及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャリア付着を防止して安定した高画質を確
保するとともに、キャリアの消費を抑制でき、黒ベタ及
び細線再現に優れた画質を形成できる静電荷像現像用キ
ャリア、及び、その効率的な製造方法を提供しようとす
るものである。 【構成】 核体粒子として亜鉛を０．５〜２重量％含有
する平均粒径６０ミクロン以下の造粒マグネタイトを用
い、３重量％以上の樹脂を被覆したことを特徴とする静
電荷像現像用キャリア、及び、上記の核体粒子と被覆用
樹脂とを乾燥状態で混合した後、加熱して被覆用樹脂を
溶融し、核体粒子を被覆することを特徴とする静電荷像
現像用キャリアの製造方法である。

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潜像を二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及びその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法など静電潜像を経て画像情報
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
体上に静電潜像を形成し、トナーを含む現像剤で静電潜
像を現像し、転写、定着工程を経て可視化される。ここ
で用いられる現像剤には、トナーとキャリアからなる二
成分現像剤と、磁性トナーなどのようにトナー単独で用
いられる一成分現像剤とがあるが、二成分現像剤は、キ
ャリアが現像剤の攪拌・搬送・帯電などの機能を分担
し、現像剤として機能分離されているため、制御性がよ
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】二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、画像へのキャリア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。画像へのキャリア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、画像部に誘導電
荷が注入されてキャリアが付着するか、キャリアの帯電
量の上限制御が不十分であるために、現像後のキャリア
の帯電量が過剰になり、エッジ部にキャリアが付着する
ものと考えられる。

【０００４】近年、二成分現像剤では高画質化を目的と
してキャリアのより小径化が進み、キャリアの自重が軽
くなり、ますますキャリアの付着が問題になっている。
そして、被覆方法については、樹脂を溶剤に溶解した
後、芯剤の表面を被覆、乾燥する方法が一般的である
が、環境安全性に配慮して被覆方法の見直し、改善が求
められている。また、現像システムの動向としては高速
化があり、機械内部で現像剤の受けるストレスはさらに
増大し、その分、信頼性の低下につながることが多い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記の問題点を解消し、以下の特徴を有する静電荷像現像
用キャリア及びその製造方法を提供しようとするもので
ある。 キャリア付着を防止して安定した高画質を確保すると
ともに、キャリアの消費を抑制できる。 感光体への傷の発生及び黒点の発生を防止できる。 環境変動などによる帯電性変化を原因とする画質維持
性を改善できる。 黒ベタ及び細線再現に優れた画質を提供できる。 有機溶剤を用いないので、環境安全性が高い。 静電荷像現像用キャリアを効率的に製造できる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、核体粒子とし
て亜鉛を０．５〜２重量％含有する平均粒径６０ミクロ
ン以下の造粒マグネタイトを用い、３重量％以上の樹脂
を被覆したことを特徴とする静電荷像現像用キャリア、
及び、上記の核体粒子と被覆用樹脂とを乾燥状態で混合
した後、加熱して被覆用樹脂を溶融し、核体粒子を被覆
することを特徴とする静電荷像現像用キャリアの製造方
法である。

【０００７】

【作用】小径キャリアにおけるキャリア付着を防止する
には、キャリアの繰り返し使用後の電気抵抗の低下を抑
えることは重要である。そのためには、芯材の表面に樹
脂を厚くコートすることが効果的である。この場合、コ
ーティングの均一性を保持できないと、経時的な低抵抗
化または感光体への傷などの影響が大きくなる。被覆樹
脂量を大幅に上げれば上記の問題は回避されるが、マグ
ネタイト等の芯材に多量の樹脂を被覆するには限界があ
り、通常の流動床などでは約２重量％程度が限界であ
る。

【０００８】しかしながら、本発明のキャリアの製造方
法によれば、被覆樹脂量に対する制限が大幅に緩和さ
れ、３重量％以上の樹脂量で均一なコートが可能とな
る。そして、キャリア表面は完全に厚く樹脂被覆される
ため、抵抗の経時的低下の問題も、感光体への傷の問題
も解消され、さらに、核体粒子の帯電性への影響も無視
でき、被覆樹脂の配合による帯電性制御が容易になる。

【０００９】また、小径キャリアにおけるキャリア付着
を防止するには、キャリアの磁化率を増大させることが
重要である。マグネタイトの造粒物は通常のフェライト
磁性核体に比較しても高磁化で有利な材料であるが、残
留磁化の問題が発生する。キャリアの残留磁化率を低く
抑えることは経時的安定性を確保する上で重要である。
しかし、残留磁化率の高い芯材は、繰り返し使用後にキ
ャリアが互いに帯磁、凝集して流動性が悪くなり、画像
に濃度ムラが生ずる。残留磁化率の低い芯材では経時的
に凝集することもなく、流動性も悪化しにくい。

【００１０】そこで、本発明では、亜鉛を０．５〜２重
量％含有するマグネタイトを用いることにより、残留磁
化率を低く抑えることができた。亜鉛の含有量が０．５
重量％を下回ると、残留磁化が大きくなり、経時後の流
動性が悪化する。また、２重量％を上回ると、電気抵抗
値が低下してバイアス注入性のキャリア付着が大きくな
り、ブレークダウンボルテージも低下する。

【００１１】本発明で使用する被覆樹脂としては、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
含有モノマーの共重合体；スチレン、クロルスチレン、
メチルスチレンなどのスチレン類；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、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などのα─メ
チレン脂肪族モノカルボン酸類；ジメチルアミノエチル
メタクリレートなどの含窒素アクリル類；アクリロニト
リル、メタクリロニトリルなどのニトリル類；２─ビニ
ルピリジン、４─ビニルピリジンなどのビニルピリジン
類；ビニルエーテル類；ビニルケトン類；エチレン、プ
ロピレン、ブタジエンなどのオレフィン類；メチルシリ
コン、メチルフェニルシリコン等のシリコン類の単独重
合体又は共重合体を使用することができ、さらに、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
用することもできる。また、上記の併用樹脂を２種以上
混合して正負帯電トナー用の被覆組成とすることもでき
る。被覆用樹脂の配合量は、キャリアに対して総量で３
〜２０重量％程度、好ましくは３〜１０重量％の範囲が
画質、２次障害、帯電性などを同時に満たすために適当
である。

【００１２】本発明で使用する核体粒子は、微粉マグネ
タイトと亜鉛酸化物をアトライタ等で攪拌混合した後、
液中に分散してスラリーを形成し、該スラリーをスプレ
イドライヤー等で噴霧乾燥して造粒し、窒素雰囲気中で
約１０００℃の高温で焼成し、篩分けして高い強度の粒
子として得ることができる。また、予め亜鉛を含有する
フェライト化されたマグネタイトを造粒して得る方法も
採用可能である。核体粒子の平均粒径は通常２０〜６０
μｍ程度のものを使用できる。２０μｍより小さいと画
像へのキャリア付着が多くなり、６０μｍより大きくな
ると、線画像とベタ黒画像の両立が難しく、高画質を得
ることが困難となる。

【００１３】本発明のキャリアは、核体粒子と被覆用樹
脂とを乾燥状態で混合した後、加熱して被覆用樹脂を溶
融し、核体粒子を被覆する方法で製造される。上記の製
造には、加熱型ニーダー、加熱型ヘンシェルミキサー、
ＵＭミキサー、プラネタリーミキサーなどを使用するこ
とができる。

【００１４】本発明のキャリアは、トナーと混合して２
成分現像剤として用いられる。トナーは結着樹脂中に着
色剤等を分散させたものであり、トナーに使用する結着
樹脂としては、スチレン、クロロ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類；酢酸ビニル、プロピオン酸ビ
ニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニルなどのビニルエステ
ル類；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル
酸ブチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ドデシル、
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、メタクリル酸ブチル、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エステル類；
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類；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類等の単独重合体または共重
合体を例示することができる。特に、代表的な結着樹脂
としては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン
−メタクリル酸アルキル共重合体、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−無水マレイン酸共重合体を挙げることができ
る。さらに、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹
脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、変性ロジン、パ
ラフィンワックス類を挙げることができる。

【００１５】トナーに用いる着色剤は、カーボンブラッ
ク、アニリンブラック、アニリンブルー、カルコイルブ
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
ロリド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオ
キサレート、ランプブラック、ローズベンガルなどを代
表的なものとして例示することができる。

【００１６】着色剤以外のトナー成分としては、サリチ
ル酸金属塩、含金属アゾ化合物、ニグロシン、四級アン
モニウム塩等の電荷制御剤；低分子量ポリプロピレン、
低分子量ポリエチレン、ワックス等のオフセット防止剤
などの公知の成分を添加することができ、その中でも、
重量平均分子量５００〜５０００の低分子量ポリプロピ
レンが特に有効である。

【００１７】トナーの製造は、上記のトナー材料を配合
し、バンバリーミキサー、ニーダーコーダー、ＣＭミキ
サー、エクストルーダーなどを用いて、混合し、溶融混
練し、粉砕分級することにより、平均粒径約３０μｍ以
下、特に３〜２０μｍの微粒子とすることが好ましい。

【００１８】さらに、シリカ、チタニア、アルミナ等の
流動化剤やポリスチレン微粒子、ポリメチルメタクリレ
ート微粒子、ポリフッ化ビニリデン微粒子等のクリーニ
ング助剤若しくは転写助剤などの外添剤を用いることが
でき、その中でも、一次平均粒径が５〜３０ｎｍの疎水
性シリカが特に有効である。

【００１９】

【実施例】

（実施例１）微粉マグネタイト（三井金属社製ＭＧ−
Ｚ）を造粒し、窒素雰囲気中で約１０００℃で焼成して
平均粒径４０μｍの粒子を得た。次いで、該粒子にスチ
レンＭＭＡ共重合体（三菱レーヨン社製）３重量部を配
合し、１Ｌ小型ニーダーで５分間混合し、熱媒温度２０
０℃に設定して４０分間攪拌混練した後、ヒーターを切
り、攪拌しながら５０分間冷却した。その後、７５μｍ
の篩で篩分を行ってキャリアを得た。亜鉛含有量は１．
８重量％であった。

【００２０】また、結着樹脂（スチレン−ｎブチルメタ
クリレート）８６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（オリエント化学
社製ボントロンＮ０４）２重量％、及び、ポリプロピレ
ンワックス（三洋化成社製６６０Ｐ）４重量％を用い、
混練粉砕法により平均粒径９μのトナーを得た。そし
て、トナー濃度６％となるように、上記のトナーとキャ
リアを混合して現像剤を作製した。この現像剤につい
て、富士ゼロックス社製ＶＩＶＡＣＥ５００改造機を用
いて画質維持性試験を行った。その結果、現像剤は１０
万枚複写後の画像も問題がなく、画質維持性も良好であ
った。

【００２１】（実施例２）微粉マグネタイト（三井金属
社製ＭＧ−Ｚ）を造粒し、窒素雰囲気中で約１０００℃
で焼成して平均粒径６０μｍの粒子を得た。次いで、該
粒子にＰＭＭＡ樹脂（綜研化学社製）３重量部及びシリ
コーン樹脂（東レダウコーニング社製）１重量部を配合
し、１Ｌ小型ニーダーで５分間混合し、熱媒温度２００
℃に設定して４０分間攪拌混練した後、ヒーターを切
り、攪拌しながら５０分間冷却した。その後、１０５μ
ｍの篩で篩分を行ってキャリアを得た。亜鉛含有量は
１．８重量％であった。トナーは実施例１と同じものを
用い、トナー濃度５％となるように、上記のトナーとキ
ャリアを混合して現像剤を作製した。この現像剤につい
て、富士ゼロックス社製ＦＸ５０３９改造機を用いて画
質維持性試験を行ったところ、１０万枚複写後の画像も
問題がなく、画質維持性も良好であった。

【００２２】（実施例３）微粉マグネタイト（三井金属
社製ＭＧ−Ｚ）を造粒し、窒素雰囲気中で約１０００℃
で焼成して平均粒径４０μｍの粒子を得た。次いで、該
粒子にスチレン−ｎＢＭＡ共重合体（藤倉化成社製）３
重量部及びフッ素含有アクリル樹脂（ＤＩＣ社製）１重
量部を配合し、１Ｌ小型ニーダーで５分間混合し、熱媒
温度２００℃に設定して４０分間攪拌混練した後、ヒー
ターを切り、攪拌しながら５０分間冷却した。その後、
７５μｍの篩で篩分を行ってキャリアを得た。亜鉛含有
量は１．８重量％であった。トナーは実施例１と同じも
のを用い、トナー濃度６％となるように、上記のトナー
とキャリアを混合して現像剤を作製した。この現像剤に
ついて、富士ゼロックス社製ＶＩＶＡＣＥ５００改造機
を用いて画質維持性試験を行ったところ、現像剤は１０
万枚複写後の画像も問題がなく、画質維持性も良好であ
った。

【００２３】（比較例１）上記実施例１に対し、微粉マ
グネタイト（三井金属社製ＭＧ−ＲＦ）を造粒し、窒素
雰囲気中で約１０００℃で焼成して平均粒径４０μｍの
粒子（亜鉛含有量は０．２重量％であった）とした以外
は実施例１と同様にして現像剤を製造し、富士ゼロック
ス社製ＶＩＶＡＣＥ５００改造機を用いて画質維持性試
験を行ったところ、初期画質でややベタ黒にブラシ状に
ムラがみられ、１万枚複写後の画像は著しい濃度低下が
みられた。

【００２４】（比較例２）上記実施例１に対し、微粉マ
グネタイト（三井金属社製ＭＧ−ＲＦ）を造粒し、窒素
雰囲気中で約１０００℃で焼成して平均粒径４０μｍの
粒子（亜鉛含有量は０．２重量％であった）とした以外
は実施例１と同様にして現像剤を製造し、富士ゼロック
ス社製ＦＸ５０３９改造機を用いて画質維持性試験を行
ったところ、初期画質では問題がなかったが、２万枚複
写後の画像は著しい濃度低下がみられた。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用することに
より、キャリアの帯電維持性を向上させることができ、
その結果、画像へのキャリアの付着が防止でき、濃度ム
ラや地汚れのない優れた画質を得ることが可能になっ
た。また、キャリアの消費量を大幅に抑えることができ
るようになった。さらに、被覆用樹脂と核体粒子を予め
乾燥状態で混合してから溶融被覆することにより、キャ
リアの効率的な製造を可能にした。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 核体粒子として亜鉛を０．５〜２重量％
   含有する平均粒径６０ミクロン以下の造粒マグネタイト
   を用い、３重量％以上の樹脂を被覆したことを特徴とす
   る静電荷像現像用キャリア。
2. 【請求項２】 請求項１記載の核体粒子と被覆用樹脂と
   を乾燥状態で混合した後、加熱して被覆用樹脂を溶融
   し、核体粒子を被覆することを特徴とする静電荷像現像
   用キャリアの製造方法。