JPH08286429A

JPH08286429A - 乾式２成分系現像剤用キャリア

Info

Publication number: JPH08286429A
Application number: JP11519895A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Kato; 貴久加藤; Masaru Mochizuki; 賢望月; Fumihiro Sasaki; 文浩佐々木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-04-17
Filing date: 1995-04-17
Publication date: 1996-11-01

Abstract

(57)【要約】【目的】カラー現像剤用として使用しても色特性の劣
化もなく、エッジ効果のない均一な高品質画像が維持で
きる長寿命の乾式２成分系現像剤用キャリアを提供する
こと。【構成】キャリア芯粒子表面に導電製カーボンを含有
した内部樹脂層を設け、更にその上に白色系導電剤を含
有した表面樹脂層を設けてなる２層コート型乾式２成分
系現像剤用キャリア。前記内部樹脂層中の導電製カーボ
ン量は、該内部樹脂層中の樹脂量に対し１．０〜１．５
重量％であることが望ましい。

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、静電記録、
静電印刷などに用いられる乾式２成分系現像剤用のキャ
リアに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真用静電潜像現像方法
として、絶縁性非磁性トナーとキャリア粒子とを混合す
ることにより、トナーを摩擦帯電させると共に、現像剤
を搬送させ、静電潜像と接触させ現像する２成分系現像
方式が知られている。このような２成分系現像方式に使
用されるキャリアは、キャリア表面へのトナーのスペン
ト防止、キャリア均一表面の形成、表面酸化防止、現像
剤の寿命の延長、感光体のキャリアによるキズあるいは
摩耗からの保護等の理由で、適当な材料で被覆されるこ
とが通常である。例えばキャリア芯粒子表面に弗素樹
脂、シリコン樹脂等の離型性樹脂をコートしたものが知
られている。このような樹脂コートキャリアは表面が低
表面エネルギー物質で覆われているため、現像時トナー
のスペント化が起こり難く、その結果、帯電量が安定し
現像剤の長寿命化が計れる。しかしながら、樹脂コート
に伴ってキャリアは絶縁化され、現像時に現像電極とし
て働かなくなるため、ベタ部とハーフトーン部の境界部
分における濃度低下の問題すなわちエッジ効果が発生す
る等、均一な画像を得ることが困難になるという問題点
を有する。

【０００３】そこで、この点を解決するために、被覆層
中に導電性物質、例えば導電性カーボンを含有する樹脂
コートキャリアが提案されている（特開昭５６−７５６
５９号公報）。しかし、このようなキャリアは、導電性
カーボンが被覆層表面に一部露出した状態になってい
る。そのため、繰り返し使用を続けているとキャリア同
志あるいはトナーとの摩擦、衝突等により表面から脱離
し、トナー粒子に付着したり、そのまま現像されたりす
る。この現象は、黒トナーを使用した黒文字等の複写画
像を形成するときは、それほど問題にならないが、カラ
ートナーと組み合わせた現像剤においては色の濁りが問
題となる。

【０００４】従って、前記の導電性カーボンを含有する
樹脂コートキャリアによると、該キャリアを黒トナーと
組み合わせた現像剤においては、エッジ効果はほぼ満足
に解決されるが、このコートキャリアは、カラートナー
と組み合わせて使用することは不可能と考えられてき
た。すなわち、カラー複写機においては、２色以上のト
ナーを重ねて色調を整えるため、黒トナーでは問題にな
らないレベルのエッジ効果でも画像に影響を与え、カラ
ーコピー画質を低下させるため、エッジ効果をなくすた
めに必要なキャリアの抵抗値として、黒トナー用キャリ
アと比べて著しく低い値を所望されることに起因してい
る。つまり、所望の抵抗値を有する樹脂コートキャリア
を製造するためには、黒トナー用キャリアと比較して多
量の導電性カーボンを分散することが必要であり、その
結果、現像剤作成時及び複写機中での撹拌力により、表
層の導電性カーボンが離脱し、黒色がカラートナーに混
入する結果、その色特性が著しく劣化して、使用に耐え
られなくなるからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
ような課題を解決した、即ち、カラー現像剤用として使
用しても色特性の劣化もなく、エッジ効果のない均一な
高品質画像が維持できる長寿命の乾式２成分系現像剤用
キャリアを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明によれ
ば、キャリア芯粒子表面に導電性カーボンを含有した内
部樹脂層を設け、更にその上に白色系導電剤を含有した
表面樹脂層を設けてなる２層コート型乾式２成分系現像
剤用キャリアが提供される。また、本発明によれば、前
記内部樹脂層中の導電性カーボン量が、該内部樹脂層中
の樹脂量に対し１．０〜１．５重量％であることを特徴
とする上記記載の２層コート型乾式２成分系現像剤用キ
ャリアが提供される。

【０００７】導電剤を含まない樹脂コートキャリアは、
コート膜による絶縁化によってエッジ効果が生じるが、
エッジ効果をなくすためにはコート膜を低抵抗化する必
要があり、このため従来よりはこの低抵抗のために導電
性カーボンが使用されている。ところで、この種のカー
ボンは導電性が良いので添加量は少量ですみ、このため
コート液の分散性を一定に維持することも容易である
が、樹脂コートキャリア中に分散させてカラー現像剤用
として長期間用いると、カーボンがコート膜の削れとと
もに現像剤の色特性は著しく劣化して来るという問題が
ある。そこで、本発明者らはこの問題を解決するために
カーボンの代わりにカラー現像剤の色特性に本質的な影
響を与えないような導電剤を種々検討した結果、Ｚｎ
Ｏ、ＴｉＯ₂、ＳｎＯ₂等の白色系導電剤が有効であるこ
とを見い出した。しかし、これら白色系導電剤の単独使
用ではキャリアを所望の抵抗値（エッジ効果をなくすに
必要な抵抗値）に制御するにはカーボン単独の場合に比
べてその使用量は５０〜２００倍量も必要とし、このた
めコート中、コート液の分散性を常に一定に維持するこ
とが困難で、従って得られるコート膜中への導電剤の均
一分散も困難であることを知見した。そこで、更にこの
問題を解決するために本発明者らは、鋭意検討した結果
キャリア芯粒子表面に導電性カーボンを含有した内部樹
脂層を設け、更にその上に白色系導電剤を分散した表面
樹脂層を設けると互いの欠点が補なわれ、所望のキャリ
ア抵抗値を有するキャリアが得られることを見い出し、
本発明に到達したものである。一般に、導電性カーボン
の使用量は膜剥れによって内部樹脂層が露出してもカラ
ー現像剤の色特性を実質的に劣化させない程度の量でな
ければならないし、また白色系導電剤の使用量はコート
中、コート液の分散性を容易に一定に維持できる程度の
量でなければならないが、本発明においては、前記構成
としたことから、白色系導電剤は、導電性カーボンによ
るキャリア抵抗値の不足分を補う程度であれば良く、そ
の使用量は白色系導電剤単独使用の場合に比べはるかに
少量でよい。以上の点を考慮すると本発明における白色
系導電剤量はコート樹脂量に対し１０〜３０重量％程度
である。

【０００８】本発明のキャリアにおいて芯粒子表面を被
覆する内部樹脂層に含有させる導電性カーボンの量は、
その樹脂量に対し１．０〜３．０重量％程度が好まし
い。導電性カーボンの含有量が１．０重量％未満の場合
には、所望の抵抗値を達成するために必要な表面樹脂層
中の白色系導電剤量が過多となりコート液の分散性を常
に一定に維持することが困難となる。逆に含有量が３．
０重量％超過の場合には、連続撹拌により表面樹脂層が
削れ、内部樹脂層が露出した場合にカラートナーの色特
性に対する影響が目視にて顕著なレベルとなる。又、含
有量が１．０〜１．５重量％の範囲にある場合は内部樹
脂層が露出した場合でも色特性に対する影響が極めて少
なく、更に長期に亘り均一な画像を得る事ができる。

【０００９】本発明のキャリアの内部樹脂層に含有させ
る導電性カーボンとしては、導電性を有するカーボンブ
ラックであれば全て使用でき、例えばファーネスブラッ
ク（市販品としては、キャボット社製ＢｌａｃｋＰｅ
ａｒｌｓ２０００、Ｃａ−ｒｂｏｌａｃ；ライオンアク
ゾ社製ケッチェンブラックＥＣ、ケッチェンブラックＥ
Ｃ−ＤＪ５００、ケッチェンブラックＥＣ−ＤＪ６００
等がある。）、アセチレンブラック（市販品としては、
電気化学工業社製デンカブラック粒状、デンカブラック
粉状；ポストマン社製Ａｎａｃａｒｂｏｎ等がある。）
等が挙げられる。粒径は０．５〜５００μｍ、好ましく
は１〜１００μｍ程度が適当である。

【００１０】本発明の表面樹脂に含有させる白色系導電
剤としてはＺｎＯ、ＴｉＯ₂、ＳｎＯ₂、等及びそれらの
混合物が挙げられる。粒径は０．０１〜３μｍ、好まし
くは０．０５〜２．０μｍ程度が適当である。以上のよ
うな白色系導電剤の市販品としては下記のものがある。
なお％は全て重量％である。チタン工業社製品；ＥＣＴ５２（ＴｉＯ₂含有率５６〜
５８％のアナターゼ型酸化チタン）、ＫＶ４００（Ｔｉ
Ｏ₂含有率５８〜６２％のアナターゼ型酸化チタン）、
ＥＣＲ７２（ＴｉＯ₂含有率８０〜８５％のルチル型酸
化チタン）。石原産業社製品；５００Ｗ（酸化チタン〜酸化錫混合
系）、３００Ｗ（酸化チタン〜酸化錫混合系）、Ｓ−１
（酸化チタン）。

【００１１】本発明のキャリアの内部及び表面樹脂層を
形成するためのコート用樹脂（離型性樹脂）としては、
ポリオレフィン樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピ
レン、塩素化ポリエチレン及びクロロスルホン化ポリエ
チレン；ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、例えば
ポリスチレン、アクリル樹脂（例えばポリメチルメタク
リレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテ
ート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、
ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニル
エーテル及びポリビニルケトン；塩化ビニル／酢酸ビニ
ル共重合体；スチレン／アクリル酸共重合体；オルガノ
シロキサン結合からなるストレートシリコン樹脂のよう
なシリコン樹脂又はその変性品（例えばアルキド樹脂、
ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変
性品）；弗素樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロ
トリフルオロエチレン；ポリアミド；ポリエステル、例
えばポリエチレンテレフタレート；ポリウレタン；ポリ
カーボネート；アミノ樹脂、例えば尿素・ホルムアルデ
ヒド樹脂；エポキシ樹脂等が挙げられる。

【００１２】これらの樹脂の中でもスペントトナーのキ
ャリアへの付着防止の点で好ましいのは、アクリル樹
脂、シリコン樹脂又はその変性品及び弗素樹脂であり、
特にシリコン樹脂又はその変性品が好ましい。なお、シ
リコン樹脂（但しストレートシリコン樹脂）の市販品と
しては、信越化学社製ＫＲ２７１、ＫＲ２５５，ＫＲ２
５１、東レダウコーニングシリコーン社製ＳＲ２４０
０、ＳＲ２４０６等があり、また変性シリコン樹脂とし
ては、信越化学社製ＫＲ２０６（アルキッド樹脂変性
品）、ＫＲ３０９３（アクリル樹脂変性品）、ＥＳ１０
０１Ｎ（エポキシ樹脂変性品）、東レダウコーニングシ
リコーン社製ＳＲ２１１５（エポキシ樹脂変性品）、Ｓ
Ｒ２１１０（アルキッド樹脂変性品）等がある。

【００１３】以上のようなコート用樹脂の使用量は、キ
ャリアの耐久性及び抵抗を考慮すると、キャリア芯材１
００重量部当たり、内部樹脂層用として１〜２重量部、
表面樹脂層用として０．５〜１重量部程度が適当であ
る。また、本発明のキャリアにおける芯材としては、電
子写真用２成分キヤリアとして公知のもの、例えばフェ
ライト、マグネタイト、鉄、ニッケル、コバルト等の金
属、これらの金属と亜鉛、アンチモン、アルミニウム、
鉛、スズ、ビスマス、タングステン、ジルコニウム等の
金属との合金あるいは混合物、酸化鉄、酸化チタン、酸
化マグネシウム等の金属酸化物を適用することができ
る。粒径は３０〜１５０μｍ（平均粒径）が好ましい。
粒径が３０μｍより小さくなると静電潜像担持体へのキ
ャリア付着が発生しやすくなる。又、１５０μｍより大
きくなるとキャリアスジ等の画質の低下が発生しやすく
なる。本発明のキャリアは従来公知の方法、即ち流動層
式スプレーコーティング、浸漬コーティング、焼結コー
ティング等の方法によって製造される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施例によって更に具体的に
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
なお、以下に示す部はすべて重量基準である。実施例１中心粒径が７０μｍであるフェライトコア材５０００部
に対し、シリコン樹脂（ＳＲ２４００：東レダウコーニ
ングシリコーン社製のストレートシリコン樹脂固形分５
０％）２００部及び導電性カーボン（ＢｌａｃｋＰｅ
ａｒｌｓ７００：キャボット社製ファーネスブラッ
ク）２．５部をトルエン中に溶解分散させたコート液
を、流動層式スプレー法にてスプレー塗布し、コア材表
面を被覆して内部樹脂層を形成した。次いで同じシリコ
ン樹脂１００部及び白色系導電剤ＴｉＯ₂（ＫＶ４０
０：チタン工業社製アナターゼ型酸化チタン）１５部を
トルエン中に溶解させたコート液を、得られた被覆コア
材に対して同様にしてスプレー塗布し、内部樹脂層を形
成した。続いて得られた２層コート粒子を電気炉にて２
００℃で２時間焼成した後、１５０メッシュにて解砕し
て本発明のキャリアを得た。

【００１５】実施例２実施例１における内部樹脂層中に分散する導電性カーボ
ンを１．０部、内部樹脂層中に分散させる白色系導電剤
を３０部とする以外は、実施例１と同様にして本発明の
キャリアを得た。

【００１６】実施例３実施例１において表面樹脂層中に分散させる白色系導電
剤をＺｎＯ（２３Ｋ：日本化学社製酸化亜鉛）２０部に
代えた以外は実施例１と同様にして本発明のキャリアを
得た。

【００１７】実施例４中心粒径が７０μｍであるフェライトコア材５０００部
に対し、スチレン／アクリル共重合体樹脂（ＳＢＭ−７
３Ｆ：三洋化成工業社製）９０部及び導電性カーボン
（ＢｌａｃｋＰｅａｒｌｓ７００：キャボット社製
ファーネスブラック）２．５部をトルエン中に溶解分散
させたコート液を、流動層式スプレー法にてスプレー塗
布し、コア材表面を被覆して内部樹脂層を形成した。次
いで同じスチレン／アクリル共重合体樹脂３０部及び白
色系導電剤ＴｉＯ₂（ＫＶ４００：チタン工業社製アナ
ターゼ型酸化チタン）１５部をトルエン中に溶解させた
コート液を、得られた被覆コア材に対して同様にしてス
プレー塗布し、表面樹脂層を形成した。続いて得られた
２層コート粒子を電気炉にて２００℃で２時間焼成した
後、１５０メッシュにて解砕して本発明のキャリアを得
た。

【００１８】比較例１中心粒径が７０μｍであるフェライトコア材５０００部
に対し、シリコン樹脂（ＳＲ２４００：東レダウコーニ
ングシリコーン社製のストレートシリコン樹脂固形分５
０％）３００部及び白色系導電剤ＴｉＯ₂（ＫＶ４０
０：チタン工業社製アナターゼ型酸化チタン）５０部を
トルエン中に溶解分散させたコート液を、流動層式スプ
レー法にてスプレー塗布し、コア材表面に樹脂層を形成
した。続いて、得られた１層コート粒子を、実施例１と
同様にして焼成、解砕して比較例のキャリアを得た。

【００１９】比較例２中心粒径が７０μｍであるフェライトコア材５０００部
に対し、シリコン樹脂（ＳＲ２４００：東レダウコーニ
ングシリコーン社製のストレートシリコン樹脂固形分５
０％）３００部及び導電性カーボン（ＢｌａｃｋＰｅ
ａｒｌｓ７００：キャボット社製ファーネスブラッ
ク）５部をトルエン中に溶解分散させたコート液を、流
動層式スプレー法にてスプレー塗布し、コア材表面に樹
脂層を形成した。続いて、得られた１層コート粒子を、
実施例１と同様にして焼成、解砕して比較例のキャリア
を得た。

【００２０】得られた６種類のキャリア各１０００部
を、それぞれ市販のイエロートナー（リコー社製カラー
電子写真複写機カラー５０００用）３５部と混合して、
６種類の２成分系カラー現像剤を作成した。次に、作成
した各現像剤をリコー社製電子写真複写機ＦＴ−４０６
０にセットし、連続コピーを行い、複写画像のグレイネ
スＧ及びエッジ効果を調べた。それらの結果を表１に示
す。なお、グレイネスＧは、定着後のベタ画像部濃度
（マクベス反射濃度計ＲＤ−５１４、赤フィルターとし
てコダックラテンフィルター＃２５、青フィルターとし
て同＃４７及び緑フィルターとして同＃５８を通して測
定）における最高濃度をＨ、最低濃度をＬとすれば、下
記式で示される。

【００２１】

【数１】Ｇ＝Ｌ／Ｈ×１００（％）本実験結果においては、グレイネスＧが１５％以上にな
ると、目視にて汚れを判断することができた。なお、上
記の市販のイエロートナーの色汚れしていない定着画像
のグレイネスＧを測定したところ、９％であった。エッ
ジ効果の評価は電子写真チャートを用い現像ポテンシャ
ル３００〜４００Ｖ、Ｇｐ＝０．７〜０．８ｍｍ、線速
比（Ｖｓ／Ｖｐ）＝１．５〜３．５の条件で、複写した
画像のベタ部とハーフトーン部の境界部分におけるエッ
ジ効果による白抜けを評価した。

【００２２】

【表１】

【００２３】実施例１〜４においては、初期から１０万
枚の連続複写までエッジ効果がなく更にグレイネスＧも
１５未満で、目視で色汚れは気にならなかった。しか
も、画像濃度も０．８〜１．０と安定しており、帯電量
も比較的安定していた。特に実施例２は１０万枚後のグ
レイネスＧも初期画像と同じレベルを維持しており、他
の実施例の１０万枚後の画像と比較し鮮明な画像が得ら
れていた。一方、比較例１は、初期から経時にわたりエ
ッジ効果に起因する濃度低下がベタ部とハーフトーン部
の境界部分に確認された。なお、比較例２はエッジ効果
は良好であったがグレイネスＧは初期から高く、目視に
て明らかな色汚れが確認された。

【００２４】

【発明の効果】請求項１のキャリアは、キャリア芯粒子
表面に導電性カーボンを含有した内部樹脂層を設け、更
にその上に白色系導電剤を含有した表面樹脂層を設ける
という構成にしたことから、該キャリアを用いた乾式２
成分系現像剤によると、次のような効果を奏する。（イ）所望の抵抗値が実現されて、カラー複写において
も、充分にエッジ効果が防止され、長期にわたって均一
な高品質画像が得られる。（ロ）抵抗制御剤が表面に露出することが防止されるの
で、カラー複写においても色特性の劣化がなく長期にわ
たって高品質画像が得られる。請求項２のキャリアは、前記内部樹脂層中の導電性カー
ボン量が、該内部樹脂層中の樹脂量に対し１．０〜１．
５重量％としたことから、前記の効果が更に安定して長
期間発揮される。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キャリア芯粒子表面に導電性カーボンを
含有した内部樹脂層を設け、更にその上に白色系導電剤
を含有した表面樹脂層を設けてなる２層コート型乾式２
成分系現像剤用キャリア。
【請求項２】前記内部樹脂層中の導電性カーボン量
が、該内部樹脂層中の樹脂量に対し１．０〜１．５重量
％であることを特徴とする請求項１記載の２層コート型
乾式２成分系現像剤用キャリア。