JPH07248652A - 電子写真用キャリア及びその製造方法、帯電付与部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 帯電維持性、画質維持性を向上させ、画像へ
の濃度ムラや地汚れのない優れた画質を得ることができ
る電子写真用キャリア及びその製造方法、並びに帯電付
与部材を提供しようとするものである。 【構成】 芯材に樹脂を被覆してなる電子写真用キャリ
アにおいて、前記被覆樹脂として、融点が１００〜２７
０℃の範囲にあり、融点から３０℃高い温度における溶
融粘度が１０² 〜１０³ ポイズの範囲にあるポリアミド
樹脂を含有する被覆樹脂を芯材に被覆するか、帯電付与
部材に被覆した電子写真用キャリア及びその製造方法、
並びに帯電付与部材である。

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二成分現像剤で現像す
る際に用いる電子写真用キャリア及びその製造方法、電
子写真用帯電付与部材に関する。

【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、現在様々な分野で利用されてい
る。電子写真法は、帯電、露光工程で感光体上に静電潜
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。ここで用いる現像
剤は、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る一成分現像剤が
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、現像剤の設計が容易であり、現在広く用
いられている。

【０００３】特に、樹脂を被覆したキャリアを用いる現
像剤は、帯電制御性に優れ、環境依存性、経時安定性な
どの改善が比較的容易である。また、現像方法は、古く
はカスケード法などが用いられてきたが、現在は現像剤
搬送担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。

【０００４】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や、著しい背景
部汚れの発生、画像へのキャリアの付着による画像の荒
れ、キャリアの消費及び画像濃度ムラの発生などの問題
がある。現像剤の帯電劣化は、キャリアコート層へのト
ナー成分の固着やコートの剥離などにより帯電劣化が発
生し易く、また、コート層が不均一になると、湿度、温
度などの環境変動時、トナーの追加時、高トナー濃度時
に背景部汚れなどを発生する傾向がある。

【０００５】これらの帯電劣化の防止のために、被覆樹
脂の硬度を上げて剥離を抑制したり、被覆樹脂の表面エ
ネルギーを低下させることにより、キャリアコート層へ
のトナー成分の固着を防止することが提案されてきた。

【０００６】一方、耐摩耗性、弾力性に富んだキャリア
被覆樹脂として、ポリアミド樹脂が考えられてきたが、
一般にポリアミド樹脂は溶剤に対して溶解性が乏しくキ
ャリア芯材に均一に被覆することが困難であった。そこ
で、アルコール可溶性のポリアミド樹脂を被覆樹脂とす
る溶液を芯材にコーティングしたキャリア（特開平１─
１１８１５０号公報、特開平１─１１８１５１号公報、
特開平４─１８８１６０号公報参照）や、ポリアミド樹
脂粉末と核体粒子を混合した後、ホットニーダーで樹脂
を溶融して核体粒子に被覆したキャリア（特開昭４９─
１１５５４９号公報）が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、アルコール可
溶化処理を行うと、ポリアミド樹脂の成膜性や膜強度、
耐磨耗性が劣化したり、上記のポリアミド樹脂は微粉化
が困難であるため、上記の乾式混合溶融コート法でも均
一なコート層を形成することが難しく、また、上記のポ
リアミド樹脂は吸湿性が高いため、帯電の環境安定性に
欠けるなどの問題があった。なお、一般的に乾式混合溶
融コート法は、均一なコート層の形成に有力な方法であ
るが、近年、画質向上のためのトナー粒子の小径化及び
トナー材料の低融点化傾向があるため、この方法の採用
だけで十分な特性を有するキャリアを製造することはで
きない状況にある。

【０００８】そこで、本発明は、上記の問題を解消し、
次の特徴を備えた電子写真用キャリア及びその製造方
法、帯電付与部材を提供しようとするものである。 環境変動に基づく帯電性変化による画質維持性を改善
すること、 耐摩耗性に優れた被覆樹脂の採用により、均一なコー
ト層の保持を確実にし、帯電安定性を改善すること、 トナー追加時の背景部汚れを改善し、現像剤、帯電付
与部材の寿命を延長すること、 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すること、 黒ベタ及び細線を有する画像の再現性が優れているこ
と、 微粉化処理が不要な被覆樹脂の選択により、乾式混合
溶融コート法で均一なコート層の形成を可能にするこ
と。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、ポリアミ
ド樹脂の特徴を生かし、均一な被膜の形成が容易な被覆
樹脂について鋭意検討した結果、特定の融点及び溶融粘
度を有し、アルコール不溶のポリアミド樹脂を用いるこ
とにより前記の特性を備えた電子写真用キャリア、電子
写真用電荷付与部材の提供を可能にして本発明を完成し
た。本発明の具体的な態様を示すと、以下のとおりであ
る。

【００１０】(1) 芯材に樹脂を被覆してなる電子写真用
キャリアにおいて、前記被覆樹脂として、融点が１００
〜２７０℃の範囲にあり、融点から３０℃高い温度にお
ける溶融粘度が１０² 〜１０³ ポイズの範囲にあるポリ
アミド樹脂を含有することを特徴とする電子写真用キャ
リア。

【００１１】(2) 前記被覆樹脂粉末と、核体粒子とを乾
式混合する過程で前記被覆樹脂を融点以上に加熱して核
体粒子を被覆することを特徴とする電子写真用キャリア
の製造方法。 (3) 前記被覆樹脂粉末と、核体粒子とを常温で乾式混合
した後、前記被覆樹脂の融点以上に加熱して核体粒子を
被覆することを特徴とする電子写真用キャリアの製造方
法。 (4) 核体粒子を前記被覆樹脂の融点以上に加熱した後、
前記被覆樹脂を添加混合して核体粒子表面を樹脂被覆す
ることを特徴とする電子写真用キャリアの製造方法。

【００１２】(5) 前記(2) 〜(4) の製造方法で得たキャ
リア粒子に、前記ポリアミド樹脂の融点より低い温度で
溶融する他の樹脂を添加混合し、他の樹脂だけを溶融し
て前記キャリア粒子表面を他の樹脂で被覆して複層キャ
リアを形成することを特徴とする電子写真用キャリアの
製造方法。 (6) 前記(2) 〜(4) の製造方法で得たキャリア粒子表面
に、溶剤に溶解した他の樹脂を溶液コートして複層キャ
リアを形成することを特徴とする電子写真用キャリアの
製造方法。

【００１３】(7) 樹脂を被覆してなる電子写真用帯電付
与部材において、前記被覆樹脂として、融点が１００〜
２７０℃の範囲にあり、融点から３０℃高い温度におけ
る溶融粘度が１０² 〜１０³ ポイズの範囲にあるポリア
ミド樹脂を含有することを特徴とする電子写真用帯電付
与部材。

【００１４】

【作用】本発明で使用するポリアミド樹脂は、融点が１
００〜２７０℃、好ましくは１２０〜２６５℃、より好
ましくは１３０〜２６５℃の範囲にあり、融点から３０
℃高い温度における溶融粘度が１０² 〜１０³ ポイズ、
好ましくは２×１０² 〜９×１０² 、より好ましくは３
×１０² 〜８．５×１０² の範囲にあるものが適してい
る。融点が１００℃より低いと、実機内で熱によりキャ
リアの流動化が悪化し、２７０℃を越えると、製造工程
の溶融時にポリアミド樹脂が分解を起こす。また、溶融
粘度が１０² ポイズを下回ると、ポリアミド樹脂の分子
量が小さくなり過ぎ、コート時に十分な被膜強度が得ら
れず、１０³ ポイズを上回ると、加熱溶融時の粘度が高
くなり過ぎ、均一な被膜の形成が困難になる。これらの
物性は、分子量若しくは重合度を調整することにより得
ることができる。

【００１５】上記のポリアミド樹脂は、主鎖にアミド基
を含有する樹脂であれば良く、ナイロン−６、ナイロン
−６，６、ナイロン−６，１０、ナイロン−１１、ナイ
ロン−１２等を用いることができる。なお、アルコール
可溶化のために一部又は全てのアミド結合の水素をアル
コキシアルキル化したポリアミド樹脂が市販されている
が、耐熱性、被膜強度、帯電特性の面で劣るので好まし
くない。

【００１６】本発明で使用する被覆樹脂は、上記のポリ
アミド樹脂単独でも使用できるが、他の樹脂と混合して
使用することもできる。他の樹脂としては、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等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、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；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；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
ル等を含むポリエステル類も使用することができる。

【００１７】被覆樹脂の配合量は、キャリアに対して総
量で０．１〜１０重量％、好ましくは１．０〜７．０重
量％、より好ましくは１．５〜６．０重量％の範囲が、
画質、２次障害、帯電性を両立させるために適当であ
る。また、被覆樹脂中の上記のポリアミド樹脂の配合量
は、５〜１００重量％、好ましくは１０〜１００重量
％、より好ましくは２０〜１００重量％の範囲が、現像
剤の帯電維持性、初期の帯電の立ち上がり、環境安定性
改善のために適当である。なお、ポリアミド樹脂は、粒
体状、粉体状、ペレット状で添加することができる。

【００１８】本発明で使用する核体粒子としては、フェ
ライト粒子、造粒マグネタイト粒子などほぼ球形の形状
を有し、表面性の制御可能な粒子が適しており、平均粒
径が２０〜１２０μｍの範囲が好ましい。

【００１９】また、本発明の帯電付与部材としては、金
属スリーブやブレードなどの表面に上記の被覆樹脂をコ
ートして使用することができる。

【００２０】本発明のキャリアの製造方法は、上記のポ
リアミド樹脂を含有する被覆樹脂粉末と核体粒子とを溶
剤を用いずに混合した後、被覆樹脂の融点以上に加熱し
て混練し、被覆樹脂を溶融して核体粒子を被覆するもの
で、製造装置としては、加熱ニーダー、加熱ヘンシェル
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。

【００２１】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
剤などを分散させたものである。トナーに使用する結着
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−プロピ
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、ビニルイソプロペニ
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、あるいは、それらの
単量体を２種以上組み合わせて得られる共重合体、並び
に、それらの混合物、さらに、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
エーテル樹脂等の非ビニル縮合系樹脂、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。

【００２２】トナーに用いる着色剤は、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、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。

【００２３】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、流動性向上剤などがあり、必
要に応じて磁性体微粉末を含有してもよい。トナーの粒
径は小径とする高画質傾向にあり、５〜１２ミクロン程
度、特に５〜１０ミクロンの平均径を有することが好ま
しい。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を実施例でより詳しく説明する
が、これにより本発明が限定されるものではない。な
お、実施例において「部」は重量部を意味する。また、
融点の測定は島津製作所製の示差走査熱量計ＤＳＣ−５
０を用い、また、溶融粘度の測定は島津製作所製のフロ
ーテスターＣＦＴ−５００Ｃに、直径０．５ｍｍのダイ
を用い、荷重２０ｋｇｆ、昇温速度３℃／分で測定し
た。キャリア表面の樹脂の剥離は、ＳＥＭ（走査型電子
顕微鏡）で観察した結果を示した。

【００２５】〔実施例１〕Ｃｕ−Ｚｎフェライト（パウ
ダーテック製、平均粒径５０μ）１０００部及びナイロ
ン−６粉体（融点２２５℃、２５５℃における溶融粘度
８×１０² ポイズ）３０部を、加熱ヒーターを備えた１
Ｌ小型ニーダー中で室温で５分間混合した後、熱媒温度
を２６０℃に上昇させて４０分間攪拌混練し、その後、
ヒーターを切って攪拌しながら５０分間冷却した。そし
て、１０５μの篩で篩分してキャリアを得た。

【００２６】〔実施例２〕Ｃｕ−Ｚｎフェライト（パウ
ダーテック製、平均粒径５０μ）１０００部を加熱ヒー
ターを備えた１Ｌ小型ニーダー中で熱媒温度を２２０℃
に上昇させて加熱攪拌しながら、ナイロン−１２ペレッ
ト（融点１７５℃、２０６℃における溶融粘度５×１０
² ポイズ）３０部を添加し、４０分間攪拌混練した後、
ヒーターを切って攪拌しながら５０分間冷却した。その
後、１０５μの篩で篩分してキャリアを得た。

【００２７】〔実施例３〕マグネタイトコア（平均粒径
５０μ）１０００部及びナイロン−６，６粉体（融点２
６５℃、２９５℃における溶融粘度７×１０² ポイズ）
１０部を、加熱ヒーター及び減圧装置を備えた１Ｌ小型
ニーダー中で室温、常圧で５分間混合した後、熱媒温度
を３００℃に上昇させて４０分間攪拌混練し、その後、
ヒーターを切って攪拌しながら５０分間冷却した。次い
で、メチルメタクリレート樹脂２０部及びトルエン５０
０部を加えて室温、常圧で１５分間混合溶解した後、攪
拌しながら減圧加熱して溶剤のトルエンを留去した。そ
して、１０５μの篩で篩分してキャリアを得た。

【００２８】〔比較例１〕Ｃｕ−Ｚｎフェライト（パウ
ダーテック製、平均粒径５０μ）１０００部とナイロン
─６粉体（融点２２５℃、２５５℃における溶融粘度５
×１０³ ポイズ）３０部を用い、実施例１と同様にして
キャリアを得た。

【００２９】〔比較例２〕Ｃｕ−Ｚｎフェライト（パウ
ダーテック製、平均粒径５０μ）１０００部とメトキシ
メチル化ナイロン─６粉体（メトキシメチル化率３５ｍ
ｏｌ％、融点２２５℃、２５５℃における溶融粘度７×
１０³ ポイズ）３０部を用い、実施例１と同様にしてキ
ャリアを得た。

【００３０】（トナーの製造例１）結着樹脂（スチレン
−ｎブチルメタクリレート）８７部、カーボンブラック
（キャボット製ＢＰＬ）８部、帯電制御剤（保土谷化学
製ＴＲＨ）１部、及びポリプロピレンワックス（三洋化
成製６６０Ｐ）４部を用い、混練粉砕法で平均粒径７．
５μのトナー粒子を得た。このトナー粒子１００部に対
してコロイダルシリカ（日本アエロジル製Ｒ９７２）１
部を添加してヘンシェルミキサーで混合して評価用トナ
ーとした。

【００３１】（画質評価試験）トナー濃度５％となるよ
うに実施例１、２、３及び比較例１、２で得たキャリア
と上記トナーを混合して現像剤を作製した。これらの現
像剤について、富士ゼロックス製５０３９改造機を用い
て画質評価試験を行ったところ、表１のように、実施例
１、２、３のキャリアが画質安定性が良く、コート剤の
剥離も無く、優れていることが分かる。なお、比較例２
のキャリアを用いた現像剤については、キャリアの被覆
状態が悪く、初期から画質が悪化したため、１０万枚複
写の画質維持試験を省略した。

【００３２】

【表１】

【００３３】〔実施例４〕ナイロン−６粉体（融点２２
５℃、２５５℃における溶融粘度８×１０² ポイズ）を
２６０℃で溶融し、富士ゼロックス社製レーザープリン
ター４１０５用のステンレス製現像ロールスリーブ表面
にディッピングしてスリーブ上に５０ｇ／ｍ² の被膜を
形成した。

【００３４】〔比較例３〕富士ゼロックス社製レーザー
プリンター４１０５用のステンレス製現像ロールスリー
ブをそのまま使用した。

【００３５】（トナーの製造例２）結着樹脂（スチレン
−ｎブチルメタクリレート）４４部、マグネタイト粉
（戸田工業社製ＥＰＴ−１０００）５０部、帯電制御剤
（保土谷化学製ＴＲＨ）２部、及び、ポリプロピレンワ
ックス（三洋化成製６６０Ｐ）４部を用い、混練粉砕法
で平均粒径９．０μのトナー粒子を得た。このトナー粒
子１００部に対してコロイダルシリカ（日本アエロジル
製Ｒ９７２）０．８部を添加してヘンシェルミキサーで
混合して評価用トナーとした。

【００３６】（画質評価試験）実施例４及び比較例３で
得た現像ロールスリーブを、富士ゼロックス製レーザー
プリンター４１０５に装着し、トナー製造例２のトナー
を用いて画質評価試験を行ったところ、表２のように、
実施例４の現像ロールスリーブの方が画質安定性が優れ
ていることが分かる。

【００３７】

【表２】

【００３８】

【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用することに
より、キャリア及び帯電付与部材の帯電維持性、画質維
持性を大幅に向上させることができ、画像への濃度ムラ
や地汚れのない優れた画質を得ることができるようにな
った。特に、上記のポリアミド樹脂を用いて乾式混合溶
融コート法でキャリアを製造するときには、核体粒子表
面への樹脂の被覆を均一にかつ効率的に製造することが
可能になった。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯材に樹脂を被覆してなる電子写真用キ
   ャリアにおいて、前記被覆樹脂として、融点が１００〜
   ２７０℃の範囲にあり、融点から３０℃高い温度におけ
   る溶融粘度が１０² 〜１０³ ポイズの範囲にあるポリア
   ミド樹脂を含有することを特徴とする電子写真用キャリ
   ア。
2. 【請求項２】 請求項１記載のポリアミド樹脂を含有す
   る被覆樹脂粉末と、核体粒子とを乾式混合する過程で、
   前記被覆樹脂を融点以上に加熱して核体粒子を被覆する
   ことを特徴とする電子写真用キャリアの製造方法。
3. 【請求項３】 樹脂を被覆してなる電子写真用帯電付与
   部材において、前記被覆樹脂として、融点が１００〜２
   ７０℃の範囲にあり、融点から３０℃高い温度における
   溶融粘度が１０² 〜１０³ ポイズの範囲にあるポリアミ
   ド樹脂を含有することを特徴とする電子写真用帯電付与
   部材。