JPS63278068A - 磁性キャリア - 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
アとして、磁性微粉末を分散させて含む結着剤樹脂の表
面にソープフリー重合法によって形成した球形の樹脂微
粉末を融着させて樹脂被膜を形成する。

〔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
しくは磁性キャリアと絶縁性トナーの混合物から成る二
成分系磁性現像剤に関する。

〔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、磁性キャリアとトナーとを混合攪拌して互
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前記
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アとし
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高分
子物質よりなる結着樹脂中に着色剤等を分散して平均粒
径１０μｍ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、非磁性絶縁性
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、キャリアとトナー
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トナー
濃度を保持しなければならない。このため、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する方法は、これによ
ってキャリアを小粒径化し、電気抵抗と帯電性との制御
が容易になるが、このキャリア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
れていたか、溶剤を用いるため、キャリアの帯電性を劣
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ア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の磁性キャリア
は表面に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
来の磁性キャリア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、磁性微粉末と結着剤樹脂とを溶融混練し
、凝固させ、粉砕し分級した不定形または球形の磁性粒
子を形成し、 この磁性粒子の平均粒径より小さい平均粒径を存する球
形の樹脂微粉末をソープフリー重合法によって形成し、
この樹脂微粉末を磁性粒子の表面に静電的に付着させ、
衝撃力を加えて融着させ、磁性粒子に樹脂被膜を形成す
ることを特徴とする、磁性キャリアの製法によって解決
することができる。

〔作　用〕

一般に樹脂微粒子としては、各種重合法を用いて形成す
ることができる。即ち、乳化重合、ソープフリー重合、
懸濁重合等により粒子化された重合体は勿論、上記各重
合法または溶液重合、バルク重合等により得られた重合
体を溶剤に溶解した後スプレードライ法により造粒され
た微粉末や機械的粉砕等の手法により得られた微粉末を
用いることができる。そのうち、乳化重合法は水中で水
溶性の開始剤を用いて乳化剤の作用下でモノマーの重合
を行うものであり、乳化剤として高級アルコール硫酸エ
ステルナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスル
ホン酸ナトリウム、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリ
ウム、スルホコハク酸ジアルキルエステルナトリウム、
脂肪酸ナトリウムまたはカリウム、アルキルエーテル、
硫酸エステルナトリウム、またはアンモニウムなどのア
ニオン性乳化剤、アルキルフェノールエチレンオキサイ
ド付加物、高級アルコールエチレンオキサイド付加物、
ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物な
どの非４．オン性乳化剤、および第４級アンモニウム塩
などのカチオン性乳化剤を用いるものである。

本発明に用いる重合体微粉末を製造するソープフリー重
合法は、従来乳化重合法で使用されている乳化剤を用い
ないか、またはこれらの乳化剤に代わるものを用いる乳
化重合法である。

１、反応性乳化剤を用いること、 ２、比較的親水性の七ツマ−たとえば酢酸ビニル、アク
リル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリロニトリルな
どの過硫酸塩系開始剤による無乳化剤乳化重合を行うこ
と、 ３、　イオン性、非イオン性などの水溶性特殊モノマー
を共重合させること、 ４、水溶性ポリマー、オリゴマーを乳化剤の代わりに用
いること、 ５、分解型乳化剤を用いること、 ６、架橋型乳化剤を用いることにより重合を行うもので
ある。

上記１〜６に示した反応性乳化剤等を用いて主として水
等の媒体中にモノマーを分散乳化させ、水溶性開始剤を
加えて重合させて生成重合物の懸濁液を形成し、次いで
脱水、乾燥させて重合体の微粉末を得る。

ソープフリー重合法により得られる１重合体は特に、 １、完全な球状粒子が得られること、 ２、粒子径分布の著しく狭い粒子が得られること、 ３、通常の乳化重合や懸濁重合と比較し、適当かつ所望
の粒径が得られること、 ４、通常の乳化重合の如く残存乳化剤等が皆無であるた
め、帯電性の湿度依存がないこと、５、同様に残存乳化
剤等が皆無であるため、トナーまたはキャリアの帯電性
を阻害しないこと、等々の利点を有しており、本発明の
磁性キャリアの被膜剤として特に好ましく使用できるも
のであ。

る。

本発明による樹脂微粉末に用いられる重合体の分子量は
特に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しな
い範囲で任意の分子量を有する重合体を用いることがで
きる。

本発明による樹脂微粉末に用いられる重合体を構成する
モノマーは特に限定されるものではないが、トナーある
いはキャリアの帯電性等を考慮し選択する必要がある。

本発明に用いることのできる付加重合性のモノマーの具
体例として次の各モノマーを挙げることができる。即ち
、スチレン及びその誘導体、付加重合性不飽和カルボン
酸類、付加重合性不飽和カルボン酸とアルキルアルコー
ル、ハロゲン化アルキルアルコール、アルコキシアルキ
ルアルコール、アラルキルアルコール、アルケニルアル
コールの如きアルコールとのエステル化合物または含窒
素ビニル化合物などが挙げられる。これらモノマーの１
種又は２種以上を重合したものを用いることができる。

また本発明による樹脂微粉末の平均粒径はキャリアの平
均粒径より小さい必要があるが、好ましくは０．１〜５
μｍ、より好ましくはＯ，１〜２μｍの粒径を有するも
のが好結果を与える。

他方、磁性微粉末を結着する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
及びそれらのモノマーを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６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
。

磁性粒子の表面に樹脂を被膜することにより、キャリア
表面での特性を均一にでき、帯電性のばらつきをなくし
優れた帯電特性を実現できる。また、樹脂微粉末にソー
プフリー重合により得られた球形の樹脂微粉末を用いる
ことで、キャリア表面での優れた帯電性と均一化を実現
できる。また、磁性微粉末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、溶剤を用いず
に樹脂の融着だけで被膜するので、溶剤による帯電性の
劣化がなく、さらにキャリア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〕

皇族■エ スチレン−アクリル樹脂 （ハイマー５ＢＮ−６００、三洋化成工業）５７重量部
を溶融混線後、粉砕分級し、平均粒径２０μｍ不定形の
磁性粒子を得た。

次にソープフリー重合法によって樹脂微粉末を製造した
。すなわち、 メチルメタクリレート　　　　　　　１５０重量部蒸留
水　　　　　　　　　　　　　４５０重量部上記２種を
１１の四つロフラスコに入れ、開始剤として過硫酸カリ
ウムとチオ硫酸ナトリウムからなるレドックス触媒を７
　Ｘ　１０−３ｍｏｌｅ／　１２　、促進剤として硫酸
銅を３　Ｘ　１０”’ｎ＋ｏｌｅ／　１２となるように
添加し、窒素気流中６０℃で３時間反応を行い、その後
液温を２５℃まで冷却し、限外濾過装置を用いて、平均
粒子径０．４μｍ、０．２〜０．６μｍの粒度分布が７
０重量％を占めるように分級し、次に熱風乾燥機を用い
て温度２００℃で乾燥した。

こうして得られたポリメチルメタクリレート１０重量部
と、前記磁性キャリア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）
により混合攪拌を行い、重合体微粉末を磁性キャリア表
面に静電気に付着させた０次に、前記混合物を遠心回転
型混合機（メカノミルＭＭＩＯ１岡田精工）に投入し、
混合を行い、キャリア表面に樹脂被膜を形成した。

塊ん、ｒ元字ｌＦ４・ｄｌ）１Ｚ＋彎響習１部このよう
にして製造された磁性キャリアと絶縁性トナーをボール
ミルにて混合攪拌し、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−ｔ％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５〜５０ｗｔ％の範
囲で画像背景部のかぶりやキャリア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５ｗｔ％未満では画像濃
度が低下し、またトナー濃度５０ｗｔ％より上ではトナ
ー飛散が多くなった０次に初期トナー濃度を３５−ｔ％
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ｌ■１ 重合体微粉末として実施例１と同様なソープフリー重合
法で得られた平均粒径０．５μｍ、０．２５〜０．７５
μｍの粒度分布が７０重量％を占める、球形のポリスチ
レンを用い、かつ磁性粒子を流動造粒機内で熱風処理を
行なって球形としたことの他は、実施例１と同様にして
磁性キャリアを得二実施例１と同じトナーと混合攪拌し
て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５〜５５ｗｔ％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５〜５５ｗｔ％の範囲で画像背景部のか
ぶりやキャリア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５ｗｔ％未満では画像濃度が低下し、またト
ナー濃度５５ｗｔ％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−ｔ％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。

止較■土 キャリア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アを得、実施例１と同じト
ナーと混合攪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５〜３０ｗｔ％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、またキャリア個々によ
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−ｔ％の磁性現像剤を調
製した後印字試験を行ったところ、著しいキャリア付着
およびかぶりが生じた。

比較１′ 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アを得、実施例１と
同じトナーと混合攪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％１ｔ％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−ｔ％の磁性現像剤を調製した後印
字試験を行ったところ、著しいキャリア付着およびかぶ
りが生じた。

止較■工 重合体微粉末は、乳化剤としてラウリン酸カリウムを用
いた乳化重合法により調製した。すなわち メチルメタクリレート　　　　　　　１５０重量部蒸留
水　　　　　　　　　　　　　　２ｏｏ〃ポリビニルア
ルコール　　　　　　　　１　　〃ラウリン酸カリウム
　　　　　　　　　２　〃過硫酸カリウム　　　　　　
　　　　　０．３〃上記５種を実施例１と同様の装置を
用いて、窒素気流中にて８時間乳化重合を行い、重合体
は実施例１と同様にして乾燥、分級した。

こうして得られた平均粒径０．５μｍのポリメチルメタ
クリレートを用いた以外は実施例１と全く同様にして磁
性キャリアを得、実施例１と同じトナーと混合攪拌して
磁性現像剤を調製した。得られた現像剤はトナー濃度５
〜４０ｗｔ％の範囲でトナー比電荷が−１０〜−１５μ
Ｃ／ｇとトナー濃度の許容幅が実施例１と比較して狭く
、実施例１と同じ絶縁性トナーを用いてトナー濃度３０
ｗｔ％の磁性現像剤を調製した後印字試験を行ったとこ
ろ、実施例１に比ベキャリア付着とかぶりが多いことが
わかった。

〔発明の効果〕

本発明の磁性キャリアは、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
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、磁性微粉末と結着剤樹脂とを溶融混練し、凝固させ
   、粉砕し分級した不定形または球形の磁性粒子を形成し
   、 この磁性粒子の平均粒径より小さい平均粒径を有する球
   形の樹脂微粉末をソープフリー重合法によって、形成し
   、 この樹脂微粉末を磁性粒子の表面に静電的に付着させ、
   衝撃力を加えて融着させ、磁性粒子に樹脂被膜を形成す
   ることを特徴とする、磁性キャリアの製法。