JPS63228174A - 磁性キヤリヤとその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 電子写真等に使用する二成分系磁性現像剤の磁性キャリ
ヤとして、磁性微粉末を分散させて含む無定形または球
形結着剤樹脂の表面に、これより平均粒径の小さい不定
形または球形の樹脂粉末を融着させて樹脂被覆を形成す
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は電子写真等に用いられる磁気ブラシ現像剤、詳
しくは二成分系磁性現像剤に使用する磁性キャリヤに関
する。

〔従来技術と問題点〕

電子写真法は、米国特許第２２９７６９１号等に記載さ
れた方式が周知であるが、これは一般には光導電性を有
する静電潜像担体にコロナ放電などにより一様な静電荷
を与え、種々の手段によりこの静電潜像担体上に光像を
照射することによって電気的潜像を形成し、次いでこの
潜像をトナーと呼ばれる着色微粉末を用いて現像可視化
し、必要に応じて紙等にトナー画像を転写した後、圧力
、熱、光等により定着を行い印刷物を得るものである。

前記トナーによる現像方法としては、特に米国特許第２
７８６４３９号等に記載された磁気ブラシ現像方法が広
く実用化されている。この磁気ブラシ現像方法について
詳述すると、磁性キャリヤとトナーとを混合撹拌して互
いに逆極性に摩擦帯電させた磁性現像剤を用い、この磁
性現像剤を磁石上に保持したブラシ状の穂が、さきに形
成された静電潜像の担体表面を擦過することによりトナ
ーのみを電気的な吸引力により分離付着させ、静電潜像
を現像するものである。一般に磁性現像剤としては所謂
二成分系磁性現像剤、詳しくは前記キャリヤとして平均
粒径１００μｍ程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイ
ト粉等の磁性粉末、またはこれらの磁性粉末の樹脂被覆
粉末を使用し、トナーとして天然または合成の高分子物
質よりなる結着剤樹脂中に着色剤等を分散して平均粒径
ｌＯμｍ程度に微粉砕した非磁性絶縁性粉末を使用する
。

従来の二成分系磁性現像剤を用いた場合、非磁性絶縁体
トナーのみが現像されるため、転写性、定着性に優れて
いる反面、良好な画像を得るための、キャリヤとトナー
の混合比所謂トナー濃度の許容幅が非常に狭い。このた
め、常に消費されたトナーを適切に補給して一定のトナ
ー濃度を保持しなければならず、トナー濃度を正確に検
知し制御するトナー濃度制御機構、制御レベルに従い適
時少量ずつトナーを自動補給するトナー補給機構等複雑
にして高価な機構を設けなければならなかった。

上記の問題点を緩和し、トナー濃度許容幅を広くする手
段として、次の方法が知られている。

絶縁性樹脂中に磁性微粉末を分散させる方法は、これに
よってキャリヤを小粒径化し、電気抵抗と帯電性との制
御を容易にするが、このキャリヤは表面に磁性粉の部分
と樹脂の部分とがあり、表面の特性が不均一であるため
、帯電性のばらつきが生じること、また表面に現れた磁
性粉により、フォトコンドラムが傷付きやすいことなど
の問題があった。

他方、鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉等の磁性粉
末をそのまま小粒径化した場合、電気抵抗や帯電性を制
御するために常用している樹脂被膜の形成が困難となる
。そのため充分な効果が得られていない。なお磁性粉末
の表面に樹脂被膜を形成するには、スプレードライ法等
により、溶剤に溶解させた樹脂を吹きつける方法がとら
れているが、溶剤を用いるため、キャリヤの帯電性を劣
化させること、膜厚制御が困難であること、また、樹脂
被膜した磁性キャリヤ同士が凝集しやすいことなどの問
題点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

磁性微粉末を分散させて含む結着剤樹脂からなる磁性キ
ャリヤは表面に磁性微粉末が露出して帯電の均一性を損
ない、またトナー濃度の許容範囲幅が狭い等の欠点があ
り、なお従来の磁性粒子について行なわれていた樹脂被
覆方法は膜厚制御が困難であった。

〔問題点を解決するための手段〕 上記問題点は、磁性微粉末を分散させて含む結着剤樹脂
からなる磁性粒子が、その表面に、樹脂被膜を有するこ
とを特徴とする磁性キャリヤ、および結着剤樹脂を磁性
微粉末とともに混練した後に、疑問させ、粉砕し、分散
して磁性粒子とし、この磁性粒子に、平均粒径がこの磁
性粒子より小さい樹脂粉末を混合し、撹拌して、磁性粒
子の表面に樹脂粉末を静電的に付着させ、この付着した
樹脂粉末を衝撃力により磁性粒子に融着させて、樹脂被
膜を形成することを特徴とする、磁性キャリヤの製法に
よって解決することができる。

〔作　用〕

磁性微粉末を分散させて含む結着剤樹脂からなる磁性粒
子は、表面に樹脂を被膜することにより、キャリヤ表面
での特性を均一にするので、帯電性のばらつきをなくし
優れた帯電特性を実現でき、磁性粉が表面に現れないた
めフォトコンドラムに傷を付けにくくなる。また、この
磁性粒子を球形化することにより、樹脂粉末を粒子の表
面に均一に融着させることができ、これにより表面の均
一化がいっそう図れる。

磁性微粉末を分散させる結着剤樹脂としては、例えば、
ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート
、ポリアクリロニトリル、ポリエーテル、ポリ塩化ビニ
ル、熱可塑性ポリエステル、ビニル系樹脂等のホモポリ
マー及びそれらの七ツマ−を２種以上組み合わせた共重
合樹脂あるいはそれらの混合物などの熱可塑性樹脂など
の他ポリウレタン樹脂、変性アクリル樹脂、フェノール
樹脂、メラミン樹脂等も使用できる。

磁性微粉末としては感磁性を示すあらゆる材料が挙げら
れる。例えば、鉄、ニッケル等の金属、金属酸化物、合
金等である。しばしば使用される材料として、四三酸化
鉄、三二酸化鉄、フェライト、ニッケル微粉末等がある
。

被膜形成用樹脂粉末としては、例えば、ポリエチレン、
ポリアクリル酸エステル、ポリメチルメタクリレート、
ポリスチレン、エポキシ樹脂、クマロン樹脂、マレイン
酸樹脂、石炭酸樹脂、フッ素樹脂等がある。これら樹脂
粉末は無定形、球形、平板状等の任意の形状のものを用
いることができるが球形とすることが有利であり、また
、樹脂粉末の平均粒径はキャリヤの平均粒径より小さい
必要があるが、好ましくは０．０１〜５μｍ、より好ま
しくは０．１〜２μｍの粒径を有するものが好結果を与
える。０．０１μｍより小さいと、被膜形成時に膜厚が
不均一になること、また５μｍより大きいと、膜厚が厚
くなり、キャリヤの粒径が大きくなりすぎるという問題
がある。また樹脂粉末の粒度分布は、平均粒径の０．５
倍〜１．５倍の範囲の粒子が、７０重景％であることが
好ましい。このように、粒度分布の狭い球形の樹脂粉末
を用いると、個々の樹脂粉末が磁性粒子に対してほとん
ど均一な帯電性を持つため、均一に静電的に付着させる
ことができるので、被膜層の厚みのばらつきをなくすこ
とができ、より優れた帯電性を実現できる。

上記粒度分布が７０重量％より大きいと、この利益が得
られない。なお溶剤を用いずに樹脂を融着させるので、
溶剤による帯電性の劣化がなく、さらにキャリヤ同士の
凝集は全く見られず優れた特性を発揮できる。

〔実施例〕

実１」０＝ スチレン−アクリル樹脂 （ハイマーＳ８Ｍ−６００，三洋化成工業）５７重量部
鉄微粉末（粒子径２μｍ、１ｋＯｅでの磁化９３ｅｍｕ
／　ｇ　、関東電化）４０重量部カーボンブラック （Ｂｌａｃｋ　Ｐｅ５ｒｌｓ　２０００＋　キャポット
製）３重量部 を溶融混練後、粉砕分級し、平均粒径２０μｍの不定形
磁性粒子を得た。

次に、樹脂粉末として平均粒径０．４μｍで、粒度分布
は０．２〜０．６μｍの範囲が７０重量％を占める不定
形のポリメチルメタクリレート１０重量部と、前記磁性
粒子１００重量部をヘンシェルミキサ（ＦＭ−１０Ｂ型
、三井三池製作所エンジニアリング）により混合撹拌を
行い、樹脂粉末を磁性粒子の表面に静電的に付着させた
。次に、この混合物を遠心回転型混合機（メカノミルＭ
ＭＩＯ１岡田精工）に投入し、混合を行い、混合機内に
半径方向に配置した板に衝突させて、樹脂粉末を、磁性
粒子の表面に融着させて樹脂被膜を形成し、磁性キャリ
ヤを製造した。

他方、トナーの製造は、 ポリエステル樹脂（ＮＥ２１５０　、花王製）９５重量
部アゾ系染料（ボントロン５−３４．オリエント化学製
）　　　　　　　　　　２重量部 カーボンブラック（Ｂｌａｃｋ　Ｐｅ５ｒｌｓ　Ｌ、キ
ャボット製）　　　　　　　３重量部 を溶融混練後、粉砕分級し、平均粒径１２μｍの不定形
の絶縁性トナーを得た。

このようにして製造された磁性キャリヤと絶縁性トナー
をボールミルにて混合撹拌し、磁性現像剤を調製した。

得られた磁性現像剤はトナー濃度５〜４０重量％の範囲
でトナー比電荷が−１０〜−１５μｃ／ｇと非常に優れ
た帯電性を示した。さらに熱ロール定着方式の市販複写
機社より印字試験を行った結果、トナー濃度５〜４０重
量％の範囲で画像背景部のかぶりやキャリヤ付着の少な
い良好な画像が得られ、トナー濃度許容幅を非常に広く
することができた。ただし、トナー濃度５重量％未満で
は画像濃度が低下し、またトナー濃度４０重量％より上
ではトナー飛散が多くなった。

次に初期トナー濃度を３０重量％に設定し１００枚印字
毎に４ｇのトナーを補給しながら２万枚の印字を行った
が、初期と同等の画像を保った。

皇施五ｌ 樹脂粉末として平均粒径０．５μｍで粒度分布は０．２
５〜０．７５μｍの範囲が７０重量％の不定形スチレン
−アクリル樹脂を用いた以外は実施例１と全く同様にし
て磁性キャリヤを得、実施例１と同じトナーと混合撹拌
して磁性現像剤を調製した。得られた磁性現像剤の帯電
性は実施例１の磁性現像剤とほぼ同等であった。さらに
、実施例１と同様にして印字評価を行ったところ、トナ
ー濃度５〜４０重量％の範囲で画像背景部のかぶりやキ
ャリヤ付着の少ない良好な画像が得られた。また、トナ
ーの転写性、定着性は良好であった。

止較■土 磁性粒子の表面に樹脂被膜を行わなかった以外は実施例
１と全く同様にして磁性キャリヤを得、実施例１と同じ
トナーと混合撹拌して磁性現像剤を調製した。得られた
現像剤はトナー濃度５〜３０重量％の範囲でトナー比電
荷が−５〜−１５μｃ／ｇとトナー比電荷のトナー濃度
依存性が実施例１と比較して強く、またキャリヤ個々に
より帯電性のばらつきがあるため、実施例１と同じ絶縁
性トナーを用いてトナー濃度２０重量％の磁性現像剤を
調製した後印字試験を行ったところ、著しいキャリヤ付
着およびかぶりが生じた。

ル較五ｌ 樹脂被膜形成方法にスプレードライ法を用いた以外は実
施例１と全く同様にして磁性キャリヤを得、実施例１と
同じトナーと混合撹拌して磁性現像剤を調製した。得ら
れた現像剤はトナー濃度５〜３０重量％の範囲でトナー
比電荷が−５〜−１５μｃ／ｇとトナー比電荷が実施例
１と比較して低く、実施例１と同じ絶縁性トナーを用い
てトナー濃度２０重量％の磁性現像剤を調製した後印字
試験を行ったところ、著しいキャリヤ付着およびかぶり
が生じた。

１廉炭主 スチレン−アクリル樹脂に鉄微粉末、カーボンブラック
を混合して溶融混練した後、粉砕分級して得た不定形粒
子を、流動造粒機内で熱風処理を行い球形の磁性粒子に
変えたことの他は、実施例１と同様に不定形の樹脂粉末
を使用して磁性キャリヤを製造し、絶縁性トナーは実施
例１と全く同じものを製造した。

このようにして製造された磁性キャリヤと絶縁性トナー
をボールミルにて混合撹拌し、磁性現像剤を調製した。

得られた磁性現像剤はトナー濃度５〜５０重量％の範囲
でトナー比電荷が−１０〜−１５μｃ／ｇと非常に優れ
た帯電性を示した。さらに熱ロール定着方式の市販複写
機により印字試験を行った結果、トナー濃度５〜５０重
量％の範囲で画像背景部のかぶりやキャリヤ付着の少な
い良好な画像が得られ、トナー濃度許容幅を非常に広く
することができた。ただし、トナー濃度５重量％未満で
は画像濃度が低下し、またトナー濃度５０重量％より上
ではトナー飛散が多くなった。

次に初期トナー濃度を３５重量％に設定し１００枚印字
毎に４ｇのトナーを補給しながら２万枚の印字を行った
が、初期と同等の画像を保った。

実施斑工 実施例２の不定形樹脂粉末を用いた以外は実施例３と全
く同様にして磁性キャリヤを得、実施例１と同じトナー
と混合撹拌して磁性現像剤を調製した。得られた磁性現
像剤の帯電性は実施例１の磁性現像剤とほぼ同等であっ
た。さらに、実施例３と同様にして印字評価を行ったと
ころ、トナー濃度５〜５０重量％の範囲で画像背景部の
がぶりゃキャリヤ付着の少ない良好な画像が得られた。

また、トナーの転写性、定着性は良好であった。

土較皿主 キャリヤ表面に樹脂被膜を行わなかった以外は実施例３
と全く同様にして磁性キャリヤを得、実施例１と同じト
ナーと混合撹拌して磁性現像剤を調製した。得られた現
像剤はトナー濃度５〜３０重量％の範囲でトナー比電荷
が−５〜−１５μＣ／ｇとト・ナー比電荷のトナー濃度
依存性が実施例３と比較して強く、またキャリヤ個々に
より帯電性のばらつきがあるため実施例３と同じ絶縁性
トナーを用いてトナー濃度２０重量％の磁性現像剤を調
製、した後、印字試験を行ったところ、著しいキャリヤ
付着及びかぶりが生じた。

止較班土 樹脂被膜形成方法にスプレードライ法を用いた以外は実
施例３と全く同様にして磁性キャリヤを得、実施例１と
同じトナーと混合撹拌して磁性現像剤を調製した。得ら
れた現像剤はトナー濃度５〜３０重量％の範囲でトナー
比電荷が−５〜−１５μｃ／ｇとトナー比電荷が実施例
３と比較して低く、実施例１と同じ絶縁性トナーを用い
てトナー濃度２０重量％の磁性現像剤を調製した後印字
試験を行ったところ、著しいキャリヤ゛付着およびかぶ
りが生じた。

１土炭工 樹脂粉末として、平均粒形０．４μｍで、粒度分布が０
．２〜０．６μｍの範囲が７０重量％を占める球形のポ
リメチルメタクリレートを使用したことの他は、実施例
１と同様に不定形の磁性粒子を使用して磁性キャリヤを
製造し、絶縁性トナーは実施例１と全く同様に製造した
。

このようにして製造された磁性キャリヤと絶縁性トナー
をボールミルにて混合撹拌し、磁性現像剤を調製した。

得られた磁性現像剤はトナー濃度５〜５０重量％の範囲
でトナー比電荷が−１０〜−１５μｃ／ｇと非常に優れ
た帯電性を示した。さらに熱ロール定着方式の市販複写
機により印字試験を行った結果、トナー濃度５〜５０重
量％の範囲で画像背景部のかぶりやキャリヤ付着の少な
い良好な画像が得られ、トナー濃度許容幅を非常に広く
することができた。ただし、トナー濃度５重毎に４ｇの
トナーを補給しながら２万枚の印字を行ったが、初期と
同等の画像を保った。

実ｌ１１１ 樹脂粉末としてスチレン−アクリル樹脂を球形とした以
外は実施例５と同様にして磁性キャリヤを得、実施例１
と同じトナーと混合撹拌して磁性現像剤を調製した。得
られた磁性現像剤の帯電性は実施例５の磁性現像剤とほ
ぼ同等であった。さらに、実施例５と同様にして印字評
価を行ったところ、トナー濃度５〜５０重量％の範囲で
画像背景部のかぶりやキャリヤ付着の少ない良好な画像
が得られた。また、トナーの転写性、定着性は良好であ
った。

比較１ 磁性粒子の表面に樹脂被膜を行わなかった以外は実施例
５と全く同様にして磁性キャリヤを得、実施例１と同じ
トナーと混合撹拌して磁性現像剤を調製した。得られた
現像剤はトナー濃度５〜３０重量％の範囲でトナー比電
荷が−５〜−１５μｃ／ｇとトナー比電荷のトナー濃度
依存性が実施例５と比較して強く、またキャリヤ個々に
より帯電性のばらつきがあるため、実施例５と同じ絶磁
性トナーを用いてトナー濃度２０重量％の磁性現像剤を
調製した後印字試験を行ったところ、著しいキャリヤ付
着およびかぶりが生じた。

北笠斑工 樹脂被膜形成方法にスプレードライ法を用いた以外は実
施例５と全く同様にして磁性キャリヤを得、実施例１と
同じトナーと混合撹拌して磁性現像剤を調製した。得ら
れた現像剤はトナー濃度５〜３０重量％の範囲でトナー
比電荷が−５〜−１５μｃ／ｇとトナー比電荷が実施例
５と比較して低く、実施例５と同じ絶縁性トナーを用い
てトナー濃度２０重量％の磁性現像剤を調製した後印字
試験を行ったところ、著しいキャリヤ付着およびかぶり
が生じた。

実施■１ 実施例３の球形の磁性粒子と、実施例５の球形の樹脂粉
末とを使用したことの他は、実施例１と同様にして磁性
キャリヤを製造し、絶縁性トナーは実施例１と全く同様
にして製造した。

このようにして製造された磁性キャリヤと絶縁性トナー
をボールミルにて混合撹拌し、磁性現像剤を調製した。

得られた磁性現像剤はトナー濃度５〜５５重量％の範囲
でトナー比電荷が−１０〜−１５μｃ／ｇと非常に優れ
た帯電性を示した。さらに熱ロール定着方式の市販複写
機により印字試験を行った結果、トナー濃度５〜５５重
量％の範囲で画像背景部のかぶりやキャリヤ付着の少な
い良好な画像が得られ、トナー濃度許容幅を非常に広く
することができた。ただし、トナー濃度５重に初期トナ
ー濃度を３５重量％に設定し１００枚印字毎に４ｇのト
ナーを補給しながら２万枚の印字を行ったが、初期と同
等の画像を保った。

叉施■工 実施例６の球形の樹脂粉末を用いた以外は実施例７と全
く同様にして磁性キャリヤを得、実施例１と同じトナー
と混合撹拌して磁性現像剤を調製した。得られた磁性現
像剤の帯電性は実施例７の磁性現像剤とほぼ同等であっ
た。さらに、同様にして印字評価を行ったところ、トナ
ー濃度５〜５５重量％の範囲で画像背景部のかぶりやキ
ャリヤ付着の少ない良好な画像が得られた。また、トナ
ーの転写性、定着性は良好であった。

土較■エ キャリヤ表面に樹脂被膜を行わなかった以外は実施例７
と全く同様にして磁性キャリヤを得、実施例１と同じト
ナーと混合撹拌して磁性現像剤を調製した。得られた現
像剤はトナー濃度５〜３０重量％の範囲でトナー比電荷
が−５〜−１５μＣ／ｇとトナー比電荷のトナー濃度依
存性が実施例７と比較して強く、またキャリヤ個々によ
り帯電性のばらつきがあるため、実施例１と同じ絶縁性
トナーを用いてトナー濃度２０重量％の磁性現像剤を調
製した後印字試験を行ったところ、著しいキャリヤ付着
およびかぶりが生じた。

、比較側」− 樹脂被膜形成方法にスプレードライ法を用いた以外は実
施例７と全く同様にして磁性キャリヤを得、実施例１と
同じトナーと混合撹拌して磁性現像剤を調製した。得ら
れた現像剤はトナー濃度５〜３０重量％の範囲でトナー
比電荷が−５〜−１５μｃ／ｇとトナー比電荷が実施例
７と比較して低く、実施例１と同じ絶縁性トナーを用い
てトナー濃度２０重量％の磁性現像剤を調製した後印字
試験を行ったところ、著しいキャリヤ付着およびかぶり
が生じた。

〔発明の効果〕

本発明の磁性キャリヤは、表面状態の均一性に優れてい
るので、帯電が均一に行われ、長期にわたって良好な画
像を保つことができるばかりでなく、トナー濃度の許容
範囲幅が広いので、印字操作が容易である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁性微粉末を分散させて含む結着剤樹脂からなる磁
   性粒子が、その表面に樹脂被膜を有することを特徴とす
   る磁性キャリヤ。 ２、磁性粒子が不定形である、特許請求の範囲第１項記
   載の磁性キャリヤ。 ３、磁性粒子が球形である、特許請求の範囲第１項記載
   の磁性キャリヤ。 ４、結着剤樹脂を磁性微粉末とともに混練した後に凝固
   させ、粉砕し、分散して磁性粒子とし、この磁性粒子に
   、平均粒径がこの磁性粒子より小さい樹脂粉末を混合し
   、撹拌して、磁性粒子の表面に樹脂粉末を静電的に付着
   させ、 この付着した樹脂粉末を衝撃力により磁性粒子に融着さ
   せて、樹脂被膜を形成することを特徴とする、磁性キャ
   リヤの製法。 ５、磁性粒子が不定形である、特許請求の範囲第４項記
   載の製法。 ６、磁性粒子が球形である、特許請求の範囲第４項記載
   の製法。 ７、樹脂粉末が不定形である、特許請求の範囲第４項記
   載の製法。 ８、樹脂粉末が球形である、特許請求の範囲第４項記載
   の製法。 ９、樹脂粉末は平均粒径が０．０１〜５μｍである、特
   許請求の範囲第８項記載の製法。 １０、樹脂粉末は、平均粒径×０．５〜平均粒径×１．
   ５の範囲の粒子が７０重量％以上である、特許請求の範
   囲第９項記載の製法。