JPS6337358A - 静電潜像現像用キヤリア - 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】 狐工上ｑ旦且分圧 本発明は磁気ブラシ現像法に適したキャリアに関する。

従来技術 従来、磁力により現像スリーブ表面に磁性現像剤の磁気
刷子を形成させ、該磁気刷子を、静電潜像担体として機
能する感光体表面等に摺接させて　。

その表面に担持された静電潜像を顕像化する現像剤とし
ては、平均粒径２０〜２００μｍ程度の鉄粉粒子等から
なる磁性キャリアと、平均粒径５〜２０μｍ程度の絶縁
性トナーとを混合したものが使用されていた。

しかし、−船釣にキャリア自体の体積固ａ電気抵抗が１
０８Ω・ｃｍ以下と低い為、連続使用等により現像剤中
のトナー濃度が低下すると、静電潜像担体上の電荷がキ
ャリアを介して逃げてしまい潜像が乱れ、画像に欠損等
を生じたり、キャリアが現像スリーブからの注入電荷に
より静７ｔｔ潜像担体の画像部に付着したりする問題が
ある。しかもキャリアが感光体上の静電潜像上に付着し
た場合、キャリア粒子が硬いため感光体表面をブレード
クリーナ等で清掃する際、感光体表面が損傷ずろ欠点が
あった。

そこで、この種のキャリアを高抵抗にするために、樹脂
を被覆したキャリアが提案されている（例えば特開昭６
０−６６２６４号公報、特開昭６Ｏ−６（３２６５号公
報、特開昭５７−６６０号公報、特開昭６０−６０６５
８号公報等）。係るキャリアは、一般に樹脂を溶剤に溶
かした溶液をキャリアに被覆後、乾燥させることにより
得られる。

上記のキャリアは樹脂等で表面を被覆したキャリアであ
る。係るキャリアは電荷の蓄積現象等が発生して、画質
のコントロールが困難であるという問題、キャリアのコ
ア中に残存溶剤を含有したり、コート膜が薄いため電気
抵抗が低いという問題かある。電気抵抗の改良に関して
は、コート膜を厚くして高抵抗にすることが可能である
が、その方法は萌述の被覆処理を複数回繰り返す必要が
あり、非常にコストのかかるものとなる。

また上記キャリアは、溶剤の蒸発時に、コート樹脂に細
孔が生じ、その細孔の存在箇所を基点に樹脂層が剥離す
る傾向にあり、耐久性に問題が存在ずろ。

さらに上記キャリアは非常に帯電性が不安定であり、複
写を縁り返すと帯電量が上昇し、複写画像の濃度がでな
いという問題点も有している。

一方、現像スリーブにより静電潜像部に搬送されたトナ
ーは、キャリア表面より引き離され潜像部へ静電付着し
、潜像を可視可する。この際潜像による自己バイアスだ
けでは、エツジ効果により広い面積の黒地が一様に得ら
れないため、外部よりバイアス電圧を印加し、画質をコ
ントロールしている。従って、バイアス電界を一様にか
つ有効に印加するためには、キャリアの表面が部分的に
導電性を有することが必要とされる。

しかし、従来の方法では部分的に導電性を有したキャリ
アを得ることは困難であり、キャリアの高い電気抵抗と
の両立は不可能であった。

鉄粉、フェライトをキャリアとして何の処理も施さずそ
のまま用いる場合にはバイアス電圧の印加は可能である
が、それらは電気抵抗が低く、キャリアとしての寿命が
短いという欠点が存在する。

本発明は上記問題点を解消し、高い電気抵抗を有し、安
定した摩擦帯電量を供給でき、かつ耐久性の良好なキャ
リア、およびその製造法を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明はキャリア芯材の表面に磁性粉を含有したポリマ
ー微粒子の被覆層を形成せしめ、該被覆層を固定化して
得られることを特徴とする静電潜像現像用キャリアに関
する。

本発明のキャリアは、キャリア芯材と磁性粉を含有した
ポリマー微粒子を機械的に混合し、キャリア芯材の表面
にポリマー微粒子を付着させ被覆層を形成し、その後肢
ポリマー微粒子を熱で溶融して固定化するか、または溶
剤で溶解して固定することで、キャリア芯材の表面に樹
脂層を被覆することにより得られる。

本発明は、粒子径の大きなキャリア芯材からなる粉体と
粒子径の小さい磁性粉含有ポリマー微粒子粉体、好まし
くは機械的に粉砕された微粒子を混合して、メカノケミ
ケカル的効果で大粒子の表面に小粒子を付着させ、被覆
層を形成した状態下に、該被覆層を構成する微粒子を固
定し、粉体／粉体の態様でキャリア芯材のコーティング
を行う。

本発明に従うと、キャリア芯材表面の被覆層の１・１さ
および被覆部分の割合を、キャリア芯材と微粒子粉体の
混合割合を変化させることにより調製でき、高抵抗のキ
ャリアも容易に調製できる。

また本発明は粉体／粉体でキャリア芯材のコーティング
を行うので、安定した被覆層が簡単にかつ低コストで得
られる。本発明のキャリアは従来と異なり溶剤等が被覆
層内に残存せず、また溶剤蒸発によろ細孔を有しないの
で耐久性に優れている。

本発明に使用しうるキャリア芯材は鉄、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、ベリリウム、マンガン
、セレン、タングステン、ジルコニウム、バナジウム等
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、窒化クロム、窒化バ
ナジウム等の窒化物、炭化ケイ素、炭化タングステン等
の炭化物との混合物および強磁性フェライトならびにそ
れらの混合物等であり、粒径２０〜２００μｍ、好まし
くは３０〜１００μｍのものを使用する。２０μｍより
小さいと、これの表面に付着するべきポリマー微粒子と
の粒子径の相対的関係から、被覆層が形成されにくくな
り、２００μｍより大きいと、キメの荒い粗雑な画像と
なる。

本発明に従うと、２０〜８０ｕｍ程度の粒径の小さなキ
ャリア芯材を使用しても、強い磁気力を有するキャリア
を調製できるので有用である。

本発明に使用するポリマー微粒子は、以下のモノマーに
磁性材料を混合分散し、重合させて得られたポリマーを
微粒子化した乙のを使用する。

係るモノマーとしては、単官能性モノマーあるいは多官
能性モノマーを使用することができる。

単官能性モノマーとしては、スチレン、α−メチルスチ
レン、０−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−
メチルスチレン、ｐ−エチルスチレン、２．４−ジメチ
ルスチレン、ｐ　ｎ−プチルスヂレン、ｐ−ｔｅｒｔ−
ブヂルスヂレン、ｐ−ｎ−へキシルケトン、ｐ−ｎ−オ
クヂルスヂレン、ｐ−ｎ−ノニルスチレン、ｐ　ｎ−デ
シルスチレン、ｐ　ｎ−ドデシルスチレン、ｐ−メトキ
シスチレン、ｐ−フェニルスチレンなどのスチレン系モ
ノマー；メチルアクリレート、エヂルアクリレート、ｎ
−プロピルアクリレート、１ｓｏ−プロピルアクリレー
ト、ｎ−ブチルアクリレート、１ｓｏ−ブチルアクリレ
ート、ｔｅｒｔ−ブチルアクリレート、ｎ−アミルアク
リレート、ｎ−へキシルアクリレート、２−エチルへキ
シルアクリレート、ｎ−オフデルアクリレート、ｎ−ノ
ニルアクリレート、シクロへキシルアクリレート、ベン
ジルアクリレート、ノメヂルフォスフエートエヂルアク
リレート、ジエヂルフォスフェ−１−エヂルアクリレー
ト、ジブチルフォスフェートエヂルアクリレート、２−
ペンゾイルオキシエヂルアクリレートなどのアクリル系
モノマー；メチルメタクリレート、エチルメタクリレー
ト、ｎ−プロピルメタクリレート、１ｓｏ−プロピルメ
タクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、１ｓｏ−ブ
チルメタクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート
、ｎ−アミルメタクリレート、ｎ−へキシルメタクリレ
ート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ｎ−オクヂ
ルメタクリレート、ｎ−ノニルメタクリレート、ジエヂ
ルフォスフエートエヂルメタクリレート、ジブチルフォ
スフェートエチルメタクリレートなどのメタクリレート
系モノマー；メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類
；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンジェ酸ビニル
、酪酸ビニル、安息香酸ビニル、ギ酸ビニル等のビニル
エステル類、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエー
テル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類
、ビニルメチルケトン、ビニルへキシルケトン、メチル
イソプロピルケトン等のビニルケトン類などのビニル系
モノマー；が挙げられる。

多官能性モノマーとしては、ジエチレングリコールジア
クリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、
テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレ
ングリコールジアクリレート、１゜６−ヘキザンジオー
ルジアクリレート、ネオペンデルグリコールジアクリレ
ート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリ
プロピレングリコールジアクリレ−１−１２，２’　ビ
ス［４−（アクリロキシ・ジェトキシ）フェニル］プロ
パン、トリメチロールプロパントリメクリレート、テト
ラメヂロールメタンテトラアクリレート、エヂレングリ
コールノメタクリレート、ジエチレングリコールジメタ
クリレ−１・、トリエチレングリコールジメタクリレー
ト、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエ
チレングリコールジメタクリレート、１．３−ブチレン
グリコールジメタクリレート、１．６−ヘキサンシオー
ルノメタクリレート、ネオペンデルグリコールジメタク
リレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート
、２，２′ビス［４−（メタクリロキシ・ジェトキシ）
フェニルコプロパン、２．２’　　ビス［４−（メタク
リロキシ・ポリエトキシ）フェニル］プロパン、トリメ
チロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロー
ルメタントリメタクリレート、ジビニルベンゼン、ジビ
ニルナフタリン、ジビニルエーテル等を挙げることがで
きる。

上記単官能性モノマーを単独であるいは、２種以上組み
合わせて、また、単官能性モノマーと多官能性モノマー
を組み合わせて使用することができる。

重合は、−船釣に公知の懸濁重合法、乳化重合法で行え
ばよいが、本発明のポリマー粒子は乳化重合法で合成し
たポリマー粒子を使用ずろのが好ましい。

磁性粉含有ポリマー微粒子は、得られたポリマーバルク
を適当な手段で、粗粉砕、微粉砕し分級することにより
得られる。

磁性粉含有ポリマーの粒子化はポリマーを重合作製時に
攪拌等の手段で行ってもよい。その場合得られた微粒子
はスプレー乾燥をおこなうことが好ましい。

本発明の磁性粉を含有したポリマー微粒子は、また上記
モノマーを磁性粉を含有させずに重合し得られたポリマ
ーバルク、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂ロジン変性
フェノール−ホルマリン樹脂、セルロース樹脂、ポリエ
ーテル樹脂等に、磁性粉を混合、混練後、適当な手段で
粗粉砕、微粉砕し分級したもの、またそれらの混合物も
使用できる。

粉砕した磁性粉含有ポリマー微粒子は、大きなメカノケ
ミカル効果を有し、よりキャリア芯材に付着しやすくな
る。

ポリマー微粒子に含有させる磁性粉は、前述のキャリア
芯材に使用した同様の種類の物を使用することかでき、
０．０１μｍ〜３μｍの粒径のものを使用する。３μｍ
より大きいものを使用すると、被覆層形成上、不利であ
り、０．Ｏ１μ肩より小さいものを使用すると、−次凝
集を解砕することが困難なため分散性が悪くなる。

ポリマーと磁性粉の混合割合は、樹脂１００重量部に対
して磁性粉１００〜８００重量部、好ましくは３００〜
７００重量部、より好ましくは４００〜６００重量部使
用する。８００重量部より多いと、磁性粉が充分バイン
ドされず、脆くなり、１００重量部より少ないと、磁気
特性から鑑みて、磁性粉を含有さける意義が弱くなる。

磁性粉含有ポリマー微粒子は、０．６〜１０μｍ１好ま
しくは１．０μｍ〜８μｍの粒径のものを使用する。０
．６μｍより小さいものは、製造が困難であり、得られ
たとしても凝集が生ずる等の問題が存在し、１０μｍよ
り大きいものを使用すると、ポリマー微粒子がキャリア
芯材の周囲に付着して、被覆層を形成することが困難に
なる。

キャリア芯材の表面上への磁性粉含有ポリマー微粒子の
被覆層の形成は、キャリア芯材と磁性粉含有ポリマー微
粒子とを混合することにより行える。混合手段は特に限
定されるしのではなく、通常の混合手段、例えばヘンシ
ェルミキサー等を使用すればよい。

キャリア芯材と磁性粉含有ポリマーの混合割合は、キャ
リア芯材１００重量部に対して磁性粉含有ポリマー０．
０５〜５０重量部、好ましくは２０重量部を使用する。

０．０５重量部より少ないと、被覆層形成がなく、５０
重量部より多くてら、ポリマー粒子の凝集物が混在する
。

キャリア芯材上に形成されたポリマー微粒子の被覆層の
固定化は、該ポリマー微粒子を構成するポリマーの融点
以上にポリマーを加熱し溶融することにより行える。加
熱手段は特に限定されるものでない。溶融時に、攪拌あ
るいは加圧等の手段を加えると固定化は、より均一確実
なものとなる。

具体的な装置としては攪拌機付きオートクレーブ、スパ
イラーフロ−（フロント産業社製）、通常のスプレード
ライ装置、熱的処理併用型衝撃式改質機（例えば、奈良
ハイブリダイザ−（奈良機械製作新製））等を例示する
ことができる。

キャリア芯村上に固定された磁性粉含有ポリマー被覆層
は、適度な導電性を有し、電荷の蓄積を防止するのに有
効である。

キャリア芯材の周囲に固定化ずろ被覆層の厚さは、キャ
リア芯材と磁性粉含有ポリマー微粒子の混合割合で制御
することができ、キャリアの電気抵抗を自由に変えるこ
とができる。

本発明に従うとキャリア芯材と磁性粉含有ポリマー微粒
子を所定の割合使用することにより、キャリア芯材表面
を部分的に被覆できることに気が付くことは有益である
。

実施例１ （ＳＢＭ−７３Ｆ：工注化成工業（味））：　　　　Ｉ
（１００磁性粉ＥＴ’Ｔ−１０００ （平均粒径ＯＪ　〜０．５μｍ）　　　：　　　　　Ｉ
　２００以上の成分をヘンシェルミキサーで混合し、得
られた混合物を２軸押し出し機で混練し、冷却後粗粉砕
する。粉砕物をジェット粉砕機と風力分級機で粉砕分級
し、平均粒径１．５μｍの磁性粉を含有したポリマー粒
子（電気抵抗：　３．５２ｘｌＯＩ５Ω／Ｃ漏）を得る
。

キャリアの調製 次にフェライトキャリアＦ−２５０１０１（平均粒径６
３μｍ）（日本鉄粉）１０００重量部と上記の磁性粉を
含有したポリマー粒子５重量部をホモジナイザー（日本
精機（株）製）で２００　Ｏｒｐｍで１０分間混合した
後、攪拌機付きオートクレーブＴＡＳ−１（耐圧硝子工
業（株））製）に挿入し、窒素ガス３０　Ｋｇ／ｃｍ”
、　７００　ｒｐｍで回転しながら温度２００℃で３時
間攪拌後、１０５μｍのフルイで凝集物を除去し、平均
粒子径６５μｍ、電気抵抗８．５３ｘｌＯ目Ω／ｃｍの
磁性キャリアを得た。

なお、電気抵抗き以下のようにして測定した：金属製の
円形電極上に厚さ１　ｙｍ、直径５０ｘｘとなる様に試
料を置き、質量８９５．４ｇ、直径２０■の電極、内径
３８１ｍ、外径４２ｘＩ！のガード電極を載せ、５００
Ｖの直流電圧印加時の１分後の抵抗値を読み取り、試料
の体積固有抵抗ρに換算した。測定環境は温度２５±１
℃、相対湿度５５±５％で、測定は５回繰り返し、平均
を取っている。

実施例２ フェライトキャリアＦ−２５０８ｒＺ（平均粒径４４μ
ｍ）１０００重量部、実施例１で得られた磁性粉を含有
したポリマー粒子２０重量部を使用した以外は、実施例
１と同様の操作を行い、平均粒径４６ｍμ、電気抵抗７
．２５ｘｌＯ”０７ｃｍのキャリアを得た。

実施例３ ポリエステル樹脂（ＮＥ−４）（花王（株））１００重
量部にフェライトＭ　Ｉ？　Ｐ　−２（平均粒径０．５
μｆｆ）（１’ＤＫ製）６００重量部に変えた以外は実
施例！と同様の操作で２．３μｍのフェライト含有ポリ
マー粒子（電気抵抗８．２５ｘｌＯ”Ω／ｃＩりを得た
。

フェライトキャリアＦ−２５０１〜ＩＲ（平均粒径６３
μｆｆ）１０００重屯部に上記フェライト含有ポリマー
粒子３０重量部にして実施例１と同様の操作を行い、平
均粒径６６ｍμ、電気抵抗０．５３Ｘ１０１１Ω／ｃｍ
のキャリアを得た。

実施例４ フェライトキャリアＦ−２５０１１Ｒ（平均粒径４４μ
Ｍ）（日本鉄粉）１０００市爪部、実施例３で得られた
磁性粉を含灯したポリマー粒子２０重量部を使用した以
外は、実施例１と同様の操作を行い、平均粒径４６μｌ
のキャリア、電気抵抗８．９５ＸＩＯ”０７ｃｍを得た
。

比較例１ フェライトキャリアＦ−２５０１−１ｒｔ（平均粒径６
３μＭ、電気抵抗７．２５ｘ１００Ω／ｃｍ）（日本鉄
粉）を使用した。

耐刷テスト 下記に示した方法で得られたトナー２０ｇと実施例１〜
４で得られたギヤリア、比較例１のキャリアをそれぞれ
４８０ｇを！Ｑのポリエチレンの容器に入れ５時間ボー
ルミルで混合後、複写機ＥＰ−４７０Ｚ（ミノルタ（株
）製）で１４万枚の耐刷テストを行った。その時のトナ
ー帯電量の変化を第１図に示す。なお第１図中、口は実
施例１のキャリアを、○は実施例２のキャリアを、△は
実施例３のキャリアを、は実施例４のキャリアを、・は
比較例のキャリアを使用した場合のトナーの帯７［爪の
変化を示す。

本発明のキャリア（実施例１〜４）を使用した場合問題
なく安定した画質が得られたが、比較例のキャリアを使
用した場合は画像濃度が低下しカブリ、トナー飛散が生
じた。

（トナーの製造） 重量部 スヂレンーアクリル系樹脂 （軟化点１３２℃、ガラス転位点６２°Ｃ）；　　　１
００カーボンブラックＭＡ＃８ （三菱化成工業（株）製）：５ 荷電制御剤ニグロシンベースＥｘ （オリエント化学（株）製）；５ をヘンシェルミキサーで十分混合する。得られた混合物
を２軸押し出し機で混練し、冷却後粗粉砕する。粉砕物
をジェット粉砕機と風力分級機で粉砕分級し、平均粒径
１３．２μｍの正帯電性を示す絶縁性トナーを得た。

発明の効果 本発明のキャリアは高い電気抵抗を有しかつ適度な導電
性を有するので、安定した摩擦帯電性を有し、長期間使
用してら電荷の蓄積が発生けず、安定した帯電量をトナ
ーに提供できろ。

また本発明は粉体／粉体でキャリア芯材のカプセル化を
行うので、安定した被覆層が簡単にかつ低コストで得ら
れる。

本発明のキャリアは従来と異なり溶剤等が被覆層内に残
存せず、また溶剤蒸発による細孔を有しないので耐久性
に優れている。

本発明に従い得られるキャリアは、耐刷性にすぐれてお
り、かつ耐湿性および耐久性に優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は耐刷テストにおけるトナー帯電量の変化を示す
グラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、キャリア芯材の表面に磁性粉を含有したポリマー微
   粒子の被覆層を形成せしめ、該被覆層を固定化して得ら
   れることを特徴とする静電潜像現像用キャリア。