JPH0820774B2

JPH0820774B2 - 現像剤用キヤリヤ

Info

Publication number: JPH0820774B2
Application number: JP61139183A
Authority: JP
Inventors: 孝義青木; 正之武田; 育太郎長束; 俊夫本庄; 和宏伊藤; 賢二内田
Original assignee: Powdertech Co Ltd; Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Powdertech Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1986-06-17
Filing date: 1986-06-17
Publication date: 1996-03-04
Anticipated expiration: 2011-03-04
Also published as: US4871639A; JPS62296157A

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、さらに詳しく言えば球形の
磁性体分散型キャリヤ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
（特開昭54-66134号等参照）。

［発明が解決しようとする問題点］このような磁性微粒子を分散含有するキャリヤは従
来、（ｉ）溶融混練粉砕法、あるいは（ii）溶液噴霧冷
却法によって製造されている。（ｉ）の方法は樹脂およ
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、所望粒径のキャリヤを分級するものである
が、この方法では所望の粒径のキャリヤの生産効率が悪
く、また球形のものが得にくく、表面が凹凸であるた
め、使用時の摩擦あるいは接触によって磁性粉が遊離し
やすいという欠点があった。

また（ii）の方法は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、溶剤が適度に蒸発する温
度（〜150℃程度）に保ってキャリヤを得るものである
が、この方法によるキャリヤは溶剤が蒸発しながら固化
するため表面がポーラスで脆く、またコーティング処理
が不可能であった。

このように従来のマイクロトーニング用キャリヤでは
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。

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、表面平滑性に優れた球形
で堅固な現像剤用キャリヤ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
を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、本発明の前記並
びにその他の目的は、溶剤を用いないで溶融した材料を
噴霧し、冷却固化する方法で製造したキャリヤによって
達成できることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は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100重量部に対して45〜90重量
部であるキャリヤ材料を混合加熱した後、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するこ
とによって得られる磁性粉を分散含有する粒子である平
均粒子径20〜400μｍの球形で表面平滑性の高い現像剤
用キャリヤである。

本発明では、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。

本発明キャリヤの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、結着樹脂と磁性粒子の和100重
量部に対して30〜95重量部である。

結着樹脂、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］本発明のキャリヤは前記結着樹脂及び磁性微粒子を必
須成分とし、これらと他の組成物をニーダー、ロールミ
ル、バンバリー、サンドミルその他の混合機を用いて、
加熱溶融混合し、その混練物を固化させない状態でスプ
レー又は風力アトマイズし、比較的低温の空気流によっ
て冷却固化する製法によって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。

以上のように、本発明のキャリヤは溶剤を使用しない
溶融噴霧冷却法によって得られる、球形で表面平滑性お
よび強度にすぐれた磁性粉含有キャリヤである。

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。

かしく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］本発明の現像剤用キャリヤは、磁性微粒子を特定の製
造方法で樹脂中に均一に分散したものであり、ほぼ完全
な球状の、堅固なキャリヤであるため、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長がある。

［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）70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）30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6,000cp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55μｍ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1.13g/cm³、飽和磁化は59emu
/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磁性微粒子（EPT-1000）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し溶融混練
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実施例２で得られたキャリヤ100部に対し、スチレン
・メタアクリル酸共重合体0.5部の10％アセトン溶液を
流動床コーティング装置を用いてコートし、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

【特許請求の範囲】

【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
含有する粒子であることを特徴とする平均粒子径20〜40
0μｍの現像剤用キャリヤ。