JPH0820773B2 - 現像剤用キヤリヤの製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［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、静電潜像または磁気潜像を現像する二成分現像剤
の構成成分であるキャリヤの製造法、さらに詳しく言え
ば球形磁性体分散型キャリヤの製造法に関するものであ
る。

［従来の技術］ 電子写真法においては、セレンをはじめとする光導電
性物質を感光体として用い、種々の手段を用いて電気的
潜像を形成し、この潜像に磁気ブラシ現像法等を利用し
てトナーを付着させ、顕像化する方式が一般的に採用さ
れている。

この現像工程において、トナーと共に適当量の正また
は負の電気量を付与するためにキャリヤと呼ばれる担体
粒子を併用する二成分現像剤が最もよく使用されてい
る。現像剤用キャリヤとしては、種々のタイプのものが
開発され、実用化されている。

キャリヤに対して要求される特性は種々あるが、特に
重要な特性として適当な帯電性、耐衝撃性、耐摩耗性、
現像性、現像剤寿命等を挙げることができる。

上記特性を考慮すると、従来使用されているキャリヤ
は依然として改善すべき問題を残しており、完全なもの
は得られていないのが実情である。例えば、酸化鉄粉を
はじめとする導電性キャリヤはソリッド現像性には優れ
ているものの、細線再現性に劣り、また寿命延長のため
に特殊な帯電制御剤をトナーに含有せしめることを必要
とする等の欠点を有し、一方コート系の絶縁性キャリヤ
は寿命、細線の再現性等には優れているものの、ソリッ
ド再現性に劣るという欠点を有している。これら欠点を
改良する目的で磁性微粒子を粘着樹脂中に分散せしめた
磁気ブラシ現像用小粒径キャリヤ、いわゆるマイクロト
ーニング用キャリヤが提案され、実用化もされているが
（特開昭54-66134号等参照）、小粒径に起因するキャリ
ヤの感光体への付着、表面に遊離した磁性粒子に起因す
る高湿および低湿時の帯電性の変化、表面処理が困難な
ことによりコーティングによって抜本的な寿命延長が不
能であること等の不都合を有する。

［発明が解決しようとする問題点］ 磁性微粒子を分散状態で含有するキャリヤにおける前
記の不都合は、基本的にはキャリヤの製造法に起因する
ものである。

すなわち、磁性粉含有キャリヤは、従来（ｉ）樹脂お
よび磁性体粉末の混合物を溶融混練した後固化し、次い
で粉砕して所望の粒径のキャリヤを得る方法、および
（ii）樹脂の溶剤溶液中に磁性体粉末を分散し、この分
散液を噴霧し、高温（〜150℃程度）で溶剤を蒸発せし
めて球形キャリヤを作る方法により製造されているが、
（ｉ）の方法では球形のものが得にくく、表面が凹凸で
あるために磁性粉が遊離しやすく、また所望の粒径に規
定することが困難であり、（ii）の方法では溶剤が蒸発
しながら固化するために表面がポーラスとなり脆く、ま
たコーティングによる処理が不可能なものしか得られな
かった。

従って本発明の目的は、磁性微粒子含有キャリヤにお
ける前記の問題点を解消し、球形で表面平滑性に優れた
磁性微粒子含有キャリヤの製造法を提供することにあ
る。

本発明の他の目的は耐表面汚染性が良好でランニング
時における帯電量の低下を起こすことがなく、カブリの
早期発生、機内汚染を生ずることがなく、更に現像剤寿
命および高速現像性に優れた磁気ブラシ現像用キャリヤ
の製造法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は樹脂と磁性粉を必須成分とするキャリヤ材料
を溶剤を用いることなく混合加熱した後、溶融状態のま
まで直接噴霧し、比較的低温の空気流により冷却し得ら
れる磁性粉を分散含有する粒子を分級して平均粒子径20
〜400μｍのキャリヤの製造する方法を提供することに
よって前記の問題点を解決したものである。

なお、トナーに関してはマイクロカプセルトナーのコ
アを溶融噴霧冷却法によって製造している例があるが、
マイクロカプセルトナーのコアはワックス状物質であ
り、このコアは殻物質により保護されるために厳密な物
性、特に強度を必要とせず、従って容易に溶融冷却法が
適用できる。

しかしキャリヤについては、耐久性が要求されるた
め、溶融粘度、冷却温度等溶融及び冷却の条件設定が難
しく、これまで溶剤を使用せずに溶融噴霧冷却法によっ
てキャリヤを製造したという報告はない。

本発明の方法では、キャリヤ必須成分の１つである樹
脂としては、一般の熱可塑性樹脂群の全てを用いること
ができるが、具体的には、スチレン、クロルスチレン、
ビニルスチレン等のスチレン類：エチレン、プロピレ
ン、ブチレン、イソブチレン等のモノオレフィン：酢酸
ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酢酸ビ
ニル等のビニルエステル：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、メタクリル酸ブチル、メ
タクリル酸ドデシル等の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等のビニルエーテル：
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等のビニルケトン等の単独重合体あ
るいは共重合体を例示することができ、特に代表的な結
着樹脂としては、ポリスチレン、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、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフ
ィンを挙げることができる。

その他ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、
ポリアミド、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。これらのうち、特に好ましいのは、
ポリエステルおよび分子量が500〜20,000程度のポリオ
レフィンである。

本発明の方法において使用するもう一方の必須成分で
ある磁性微粒子としては、通常用いられる強磁性体の微
粒子は全て用いることができ、具体的には四三酸化鉄、
γ−三二酸化鉄、各種フェラィト粉、酸化クロム、各種
金属粉等が挙げられる。

磁性粒子の含有量は結着樹脂に対し通常30〜95重量部
程度であり、望ましくは45〜90重量部の配合が良好な結
果を与える。

結着脱樹脂、磁性微粒子の他に帯電制御、分散向上
剤、強度補強剤、帯電制御剤、カップリング剤等をキャ
リヤ内部に添加することもできる。

［キャリヤの製造方法］ 前記結着樹脂及び磁性微粒子を必須成分とし、所望に
よりこれらの他に任意成分を混合し、加熱溶融し、その
混練物を固化させない状態で噴霧し微粒子の状態のま
ま、比較的低温の空気流によって冷却固化することによ
り球形で表面平滑性にすぐれたキャリヤを製造すること
ができる。

さらに詳述すれば、製造装置は前処理設備として加熱
溶融混合装置及び混練物粘度調整槽を用い、さらに噴霧
装置まで混練物を搬送するポンプ及び噴霧した混練物を
冷却固化させる冷却塔で構成されている。

加熱溶融混合装置としては、ニーダー、ロールミル、
バンバリー、サンドミル、アトライター、ヘンシェルミ
キサー等の使用が可能であり、噴霧装置としては、ノズ
ル式または円板式のものが小粒径のキャリヤを得るのに
比較的適しているが、これらに限定されるものではな
い。

キャリヤの形状及び表面性に大きな影響を与える因子
として、噴霧時における混練物の液粘度、磁性粉の粒子
径、冷却温度等があるが、真球でかつ表面平滑性の高い
キャリヤを得るためには溶融時の液粘度が、100℃〜200
℃の温度で10,000cp以下、好ましくは7,000cp以下が望
ましい。

また、磁性粉の粒径に関しては通常５μｍ以下、特に
２μｍ以下のものが用いられる。

冷却温度は、室温から100℃、好ましくは50℃〜100℃
程度であり、室温に近いと充分な球形のものが得られに
くい傾向がある。

本発明のキャリヤ粒子の粒径は前述の現像剤寿命と感
光体キャリヤ付着及び画質とのバランス上から平均粒径
20〜400μｍ、より望ましくは30〜200μｍとするのが適
当であり、このような粒径のものは主として噴霧装置の
ノズル径あるいは円板の回転速度を調節することによっ
て容易に得ることができる。

かくして得られる本発明のキャリヤはそのままトナー
と混合して静電潜像現像用の磁性ブラシ現像剤として使
用することもできるが、高い表面平滑性を有し、かつ球
形であるため表面を樹脂、カップリング剤、界面活性
剤、帯電制御剤、微粉末等によって容易に表面処理ある
いは被覆処理して使用することができる。

本発明のキャリヤと共に用いられるトナーとしては結
着樹脂中に着色剤を分散させた、通常の電子写真法で使
用されているいかなる帯電性トナーをも使用することが
でき、特に制限されない。

［発明の効果］ 本発明の製造法によれば、ほぼ完全な球状のキャリヤ
が得られるため、細線画像性に優れ、強度も上昇し、長
時間使用しても劣化現象がないこと、磁性微粒子が表面
と遊離することが少ないため環境安定性、特に夏場と冬
場の帯電量変化が少なく、従来の混練粉砕法による磁性
粒子分散型に対して大幅に優れていること、さらに表面
平滑性に優れているため、各種帯電制御材料溶液、分散
液等のコーティングが容易であり、従って帯電性が安定
化し、また寿命が著しく延長することができるなどの特
徴がある。

［実施例］ 以下、実施例および比較例により本発明を更に具体的
に説明する。しかしながら、本発明はこれら実施例によ
り何等限定されるものではない。

なお、下記の例中、部は重量部を現わす。

実施例１ 磁性微粒子（EPT-1000 戸田工業社製）75部、ポリエ
ステル（水素化ビスフェノールA,ブタンジオール，フマ
ル酸縮重合物）25部を加圧ニーダーで加熱溶融混練し
た。

充分混練した後、粘度調整槽で5,000cpに粘度調整
し、円板式の噴霧装置を用いて回転数10,000rpmで冷却
固化した後、分級して平均粒径50μｍの本発明に係る球
形磁性粒子分散型キャリヤを得た。

このキャリヤの見掛密度は1.17g/cm³、飽和磁化は63emu
/gであった。

比較例１ 実施例１と同じ成分配合で実施例１と同様に加圧ニー
ダーで混練した後、ターボミル及び分級機を用いて粉砕
分級し、平均粒径50μｍの不定形磁性粒子分散型キャリ
ヤを得た。

実施例２ 磁性粉としてCu-Znフェライト（日本鉄粉社製）を湿
式ボールミルで粉砕し、平均粒径1.5μｍの磁性微粒子
を得た。

この磁性微粒子を70部、ポリエチレン（三井石油化学
社製400P）30部を加圧ニーダーで加熱溶融混練し、実施
例１と同様の方法で噴霧冷却固化した後、分級して平均
粒径55μｍの本発明に係る球形磁性粒子分散型キャリヤ
を得た。

実施例３ 磁性粉としてNi-Znフェライト（日本鉄粉社製）をア
トライターで粉砕し、平均粒径１μｍの磁性微粒子を得
た。この磁性微粒子を70部、ポリエチレン（三井石油化
学社製400P）30部を加圧ニーダーで加熱溶融混練し、実
施例１と同様の方法で噴霧冷却固化した後、分級して平
均粒径60μｍの本発明に係る球形磁性粒子分散型キャリ
ヤを得た。

実施例１〜３および比較例１で得たキャリヤをFX-777
0複写機用トナー（富士ゼロックス社製）とトナー濃度
が３重量％となるようにそれぞれ混合して現像剤とし
た。

これらの現像剤をFX-7770複写機で感光体速度350mm/s
ec及び現像磁気ロール550mm/secとして評価用ベンチマ
シーンで初期画像ソリッド濃度、背景汚れ、細線再現性
及び10万枚ランニング時の画像（同じくソリッド濃度、
背景汚れ、細線再現性）テストを行ない、また高湿およ
び低湿環境条件下での帯電量を調べた。

この結果を次表に示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長束 育太郎 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社竹松事業所内 (72)発明者 本庄 俊夫 千葉県柏市十余二217番地 日本鉄粉株式 会社内 (72)発明者 伊藤 和宏 千葉県柏市十余二217番地 日本鉄粉株式 会社内 (72)発明者 内田 賢二 千葉県柏市十余二217番地 日本鉄粉株式 会社内 (56)参考文献 特開 昭57−201247（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−66134（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−32856（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】樹脂と磁性粉を必須成分とし、磁性粉の割
   合が前記両成分の和100重量部に対して45〜90重量部で
   ある混合物を溶融した後噴霧冷却して得られる磁性粉を
   分散含有する粒子を分級することを特徴とする平均粒子
   径20〜400μｍの現像剤用キャリヤの製造法。