JP3077708B2

JP3077708B2 - 静電荷像現像用キャリア

Info

Publication number: JP3077708B2
Application number: JP03084230A
Authority: JP
Inventors: 保雄松村; 正博高木; 政明宇佐美
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1991-04-16
Filing date: 1991-04-16
Publication date: 2000-08-14
Anticipated expiration: 2015-08-14
Also published as: JPH04317073A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法、静電記録
法等により形成される静電荷像を二成分現像剤により現
像する際に用いられる静電荷像現像用キャリアに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法など静電荷像を経て画像情報
を可視化する方法は、現在様々の分野で利用されてい
る。電子写真法においては、帯電、露光工程により感光
体上に静電潜像を形成し、トナーを含む現像剤で静電潜
像を現像し、転写、定着工程を経て可視化される。ここ
で用いる現像剤は、トナーとキャリアからなる二成分現
像剤と、磁性トナーなどのようにトナー単独で用いる一
成分現像剤とがあるが、二成分現像剤は、キャリアが現
像剤の攪拌・搬送・帯電などの機能を分担し、現像剤と
して機能分離されているため、制御性がよいなどの特徴
があり、現在広く用いられている。特に、樹脂被覆を施
したキャリアを用いる現像剤は、帯電制御性が優れ、環
境依存性、経時安定性の改善が比較的容易である。ま
た、現像方法としては、古くはカスケード法などが用い
られていたが、現在は現像剤搬送単体として磁気ロール
を用いる磁気ブラシ法が主流である。

【０００３】二成分現像剤を用いる磁気ブラシ法には、
現像剤の帯電劣化による画像濃度の低下、著しい背景部
の汚れの発生、キャリアの画像への付着による画像荒れ
及びキャリアの消費、さらには画像濃度ムラの発生など
の問題がある。キャリアの画像への付着メカニズムは、
キャリアの抵抗が低下することにより、画像部に誘導電
荷が注入されてキャリアが付着するか、キャリアの帯電
量の上限制御が不十分であるために、現像後のキャリア
の帯電量が過剰になり、エッジ部にキャリアが付着する
ものと考えられている。

【０００４】近年、負帯電型有機感光体が普及し、ま
た、無機感光体の場合でも静電荷像をレーザー等を用い
て記録する、反転現像法が多用されるようになり、負帯
電トナーはもちろんのこと、正帯電トナーにおいても高
品質な現像剤の需要が高い。この正帯電トナー用キャリ
アとしては、フッ素含有樹脂で核体粒子を被覆したもの
が提案されている。しかし、フッ素含有樹脂は、その強
度、核体粒子への密着性が必ずしも十分でなく画質維持
性がえられないのが現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記の問題点を解消し、静電荷像現像剤用キャリアの帯
電維持性を向上させ、適切な帯電量に制御することが
容易で、キャリア付着、キャリア消費を防止して安定
した画質を得ることのできる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】本発明は、粒径分布を有
する磁性核体粒子に樹脂被覆を施した静電荷像現像用キ
ャリアにおいて、重量平均粒径以上の粒径の磁性核体粒
子を被覆する樹脂重量を、重量平均粒径未満の粒径の磁
性核体粒子を被覆する樹脂重量より多くしたことを特徴
とする静電荷像現像用キャリアである。なお、本発明で
は、磁性核体粒子とは樹脂被覆を施す以前のものをい
う。また、被覆樹脂重量とは、磁性核体粒子のうち、重
量平均粒径以上の粒径のものと、それ未満のものに被覆
するそれぞれの樹脂重量を規定したものである。

【０００７】

【作用】従来、磁性核体粒子に樹脂被覆を行う場合、樹
脂を有機溶剤に溶解したラッカーと、粒径分布を有する
核体粒子とを混合し、減圧又は加熱等の処理を施して溶
剤を除き、乾燥することにより核体粒子表面に均一な樹
脂被覆を施すのが通例であった。この場合、被覆樹脂の
膜厚はほぼ一定になり、被覆樹脂の重量は磁性核体粒子
の表面積に依存する。仮に磁性核体粒子を重量平均粒径
より小さな粒子の群と大きな粒子の群を分けたときに
は、小さな粒子の群の表面積の合計は大きな粒子の群の
表面積の合計より大きくなる。被覆樹脂の膜厚が一定で
あると仮定すると、小さな粒子の群の被覆樹脂重量の合
計は大きな粒子の群の被覆樹脂重量の合計より多くな
る。その結果、小さな磁性核体粒子は磁力が小さく、
この磁性核体粒子に樹脂を被覆してなるキャリアは帯電
量が相対的に高くなりすぎて、キャリア付着が発生しや
すく、また、画像濃度が低下しやすくなる。大きな磁
性核体粒子に樹脂被覆をしてなるキャリアは自重が大き
く、磁力も大きいところから、現像機内で応力を受けや
すく、キャリアの劣化が早い。大きな磁性核体粒子に
樹脂被覆をしてなるキャリアの劣化を抑制するために、
キャリア全体の樹脂被覆量を増大すると、小さな磁性核
体粒子に樹脂被覆をしてなるキャリアの樹脂被覆量が増
加して帯電量が一層高くなり、キャリア付着がより発生
しやすくなる。

【０００８】そこで、本発明では、小粒径キャリアの被
覆樹脂量を少なくして帯電量の上昇を抑え、小粒径キャ
リアの付着を防止するとともに、大粒径キャリアの被覆
樹脂量を増大して大粒径キャリアの劣化を防止しようと
するものである。

【０００９】本発明のキャリアの製法は、例えば、予め
大粒径領域に分布を有する核体粒子と小粒径領域の核体
粒子とを別途準備して、前者に後者より大なる樹脂被覆
を施した後、両者を混合して用いる方法や、特定の樹脂
微粒子と核体粒子とを混合した後、攪拌しつつ加熱又は
冷却する方法（加熱冷却型無溶剤製法）等がある。な
お、後者の方法は、材料特性、組成比、工程条件の最適
化により一回の製法で比較的大きな粒径の核体粒子に被
覆樹脂量を集中することができる。この機構は必ずしも
明確でないが、加熱─冷却時における溶融樹脂粒子の核
体粒子間での分配が自重応力の大きなものへ集中してゆ
くためと考えられる。この方法は、分子量の比較的大き
な樹脂又は軟化点温度が１００℃以上の比較的高い樹脂
を使用するときに、より良好な結果を得ることができ
る。

【００１０】本発明に使用する被覆樹脂としては、従来
の公知の樹脂を用いることができ、例えば、負帯電キャ
リア用としてはフッ素含有樹脂が主に用いられ、正帯電
キャリア用としてはアクリル系樹脂を主に使用される。
フッ素樹脂の例としては、フッ化ビニリデン、テトラフ
ロロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、モノクロロ
トリフロロエチレン、モノクロロエチレン、トリフロロ
エチレンなどのビニル系フッ素含有モノマーの共重合体
が使用され、その他の例としては、スチレン、クロルス
チレン、メチルスチレン等のスチレン類、メチルメタク
リレート、メチルアクリレート、プロピルアクリレー
ト、ラウリルアクリレート、ラウリルメタクリレート、
メタクリル酸、アクリル酸，ブチルメタクリレート、ブ
チルアクリレート、２─エチルヘキシルアクリレート、
エチルメタクリレート等のα─メチレン脂肪族モノカル
ボン酸類；アクリロニトリル、メタクリロニトリル等の
ニトリル類；２─ビニルピリジン、４─ビニルピリジン
等のビニルピリジン類、又は、ビニルエーテル類、ビニ
ルケトン類、エチレン、プロピレン、ブタジエン等のオ
レフィン類、メチルシリコン、メチルフェニルシリコン
等のシリコン類などの単独重合体、又は、共重合体を使
用することができる。また、ビスフェノール、グリコー
ルなどを含むポリエステル類を使用することも可能であ
る。これらの樹脂は単独又は混合して使用されるが、溶
液被覆法による場合は溶剤溶解性に留意して選択する必
要がある。溶剤溶解性が不足する場合は被覆後、熱処理
などにより被覆膜強度を向上させることが好ましい。

【００１１】被覆樹脂の配合量は、キャリア中の百分率
で表記すると、総量で０．３〜１０ｗｔ％程度、好まし
くは０．５〜３ｗｔ％の範囲が適当である。コア材を重
量平均粒径以上の粒径と重量平均粒径未満の粒径に２分
割するときに、小粒径側の樹脂被覆量に対して、大粒径
側の樹脂被覆量を１．１〜３倍、好ましくは１．５〜２
倍に設定することが好ましい。

【００１２】本発明で使用する核体粒子としては、通常
の鉄粉、フェライト、マグネタイト造粒物が使用され、
粒径分布を考慮して２０〜３００μｍ程度のものが使用
される。本発明のキャリアの製造には、溶液被覆のため
に流動転動床や流動化ベッド、減圧型ニーダーが、ま
た、加熱冷却型無溶剤製法のために加熱型ニーダー、加
熱型ヘンシェルミキサー、ＵＭミキサーが使用され、樹
脂量などの配合比によっては加熱型流動転動床、加熱型
キルンなども使用できる。

【００１３】本発明に用いる二成分現像剤を構成するト
ナーは結着樹脂中に着色剤などのトナー成分を分散させ
たものであり、ここで使用する結着樹脂としては、スチ
レン、パラクロロスチレン、α─メチルスチレン等のス
チレン類；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アク
リル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸
２─エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル
酸エチル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ラウ
リル、メタクリル酸２─エチルヘキシル等のα─メチレ
ン脂肪族モノカルボン酸エステル類；アクリロニトリ
ル、メタアクリロニトリル等のビニルニトリル類；２─
ビニルピリジン、４─ビニルピリジン等のビニルピリジ
ン類；ビニルメチルエーテル、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
エチルケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビニル
ケトン類；エチレン、プロピレン、イソプレン、ブタジ
エン等の不飽和炭化水素類及びそのハロゲン化物クロロ
プレン等のハロゲン系不飽和炭化水素類などの単量体に
よる重合体、或いは、これらの単量体を２個以上組み合
わせて得られる共重合体、及び、これらの混合物、さら
には、ロジン変性フェノールホルマリン樹脂、エポキシ
樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミ
ド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂などのビニ
ル縮合系樹脂あるいはこれらと前記ビニル系樹脂との混
合物を挙げることができる。着色剤としては、例えば、
カーボンブラック、ニグロシン染料、アニリンブルー、
カルコオイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリン
ブルー、メチレンブルー、ローズベンガル、フタロシア
ニンブルー、又は、これらの混合物を挙げることができ
る。着色剤以外のトナー成分としては、荷電制御剤、オ
フセット防止剤、流動性向上剤、転写助剤でどを挙げる
ことができ、また、必要に応じて磁性体粉末を含むこと
ができる。

【００１４】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれにより限定されるものではない。（実施例１、比較例１）重量平均粒径７５μｍ（最大粒径約１６０μｍ、最小粒
径約３０μｍ）のＣｕ−Ｚｎフェライトからなる核体粒
子Ａの一部を７５μｍの篩分網で大粒径側の核体粒子Ｂ
（７５μｍ以上）と小粒径側の核体粒子Ｃ（７５μｍ未
満）とに分別し、それぞれの核体粒子とポリメチルメタ
クリレート樹脂のトルエン溶液とを小型減圧ニーダー中
で２分間混合し、次いで、温水でチャンバー温度を７５
℃に設定し、−３００ｍｍＨｇで２０分間攪拌し、さら
に−７５０ｍｍＨｇで３０分間攪拌して完全に乾燥して
樹脂被覆を完了し、核体粒子Ａ、Ｂ、Ｃをそれぞれ含有
するキャリア粒子Ａ、Ｂ、Ｃを得た。その際の各核体粒
子に対する被覆に使用した樹脂配合量は、キャリア粒子
中の百分率で表記すると、キャリア粒子Ａについては
１．０ｗｔ％、キャリア粒子Ｂについては１．５ｗｔ
％、キャリア粒子Ｃについては０．７ｗｔ％であった。
得られたキャリア粒子Ａを比較例１のキャリア、キャリ
ア粒子Ｂとキャリア粒子Ｃを混合したものを実施例１の
キャリアとした。比較例１のキャリア及び実施例１のキ
ャリアは、まず１７７μｍの篩で大きな粒子を除いた
後、７５μｍの篩を用いて７５μｍ以上の大粒径側のキ
ャリアと、７５μｍ未満の小粒径側のキャリアに分けて
それぞれの樹脂被覆量を測定した。比較例１のキャリア
は、大粒径側のキャリアの樹脂被覆量が０．６９ｗｔ％
で、小粒径側のキャリアの樹脂被覆量が１．１３ｗｔ％
であるのに対し、実施例１のキャリアは、大粒径側のキ
ャリアの樹脂被覆量が１．３４ｗｔ％で、小粒径側のキ
ャリアの樹脂被覆量が０．６６ｗｔ％であった。なお、
樹脂被覆量は島津製作所製の熱重量分析装置で測定し
た。他方、結着樹脂（スチレン−ｎブチルメタクリレー
ト）８４ｗｔ％、カーボンブラック（キャボット社製Ｂ
ＰＬ）１０ｗｔ％、帯電制御剤（保土ヶ谷化学社製ＴＲ
Ｈ）２ｗｔ％、及び、ポリエチレンワックス（三井石油
化学社製４００Ｐ）４ｗｔ％を用いて混練粉砕法によ
り、平均粒径１０μｍのトナーを得た。そして、トナー
濃度４％となるようにトナーと実施例１並びに比較例１
のキャリアをそれぞれ混合して現像剤を作製した。この
現像剤について、富士ゼロックス社製ＦＸ５０３０の改
造機を用いて画質維持性試験を行った。結果を表１に示
す。

【００１５】

【表１】

【００１６】（実施例２〜４、比較例２）重量平均粒径１０５μｍ（最大粒径２００μｍ、最小粒
径４０μｍ）の鉄粉と表２記載の被覆樹脂をそれぞれの
配合量で５Ｌ小型加熱型ニーダー中で２分間混合し、次
いで、熱媒温度を１８０℃に設定して４０分間攪拌した
後、ヒータを切ってドラフト冷風下の解放状態で冷却を
加速しながら３０分間攪拌し、混合物の温度が６０℃ま
で冷却された時点で取り出して、実施例２〜４並びに比
較例２のキャリアを得た。これらのキャリアは、２５０
μｍの篩で大きな粒子を除いてから、１０５μｍの篩で
１０５μｍ以上のキャリア粒子と、１０５μｍ未満のキ
ャリア粒子に分けて、それぞれの樹脂被覆量を実施例１
と同様に測定した。なお、比較例２のキャリアには、低
分子量のフッ素含有樹脂を用い、混合物の温度が９０℃
まで冷却された時点で取り出した。他方、結着樹脂（ス
チレン−ｎブチルメタクリレート）８４ｗｔ％、カーボ
ンブラック（キャボット社製Ｒ３３０）１０ｗｔ％、帯
電制御剤（オリエント化学社製ボントロンＮ０４）２ｗ
ｔ％、及び、ポリエチレンワックス（三井石油化学社製
４００Ｐ）４ｗｔ％を用いて混練粉砕法により、平均粒
径１１μｍのトナーを得た。そして、トナー濃度４％と
なるようにトナーとキャリアを混合して実施例２〜４並
びに比較例２の現像剤を作製した。この現像剤につい
て、富士ゼロックス社製ＦＸ５０１７の改造機を用いて
画質維持性試験を行った。結果を表２に示す。

【００１７】

【表２】

【００１８】

【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用することに
より、核体粒子の粒径に対応した樹脂被覆を施すことが
でき、感光体への小粒径キャリアの付着が防止され、粒
径分布を有するキャリアにおいても安定した画質を維持
することができるようになった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宇佐美政明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 (56)参考文献特開平３−249762（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−118047（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】粒径分布を有する磁性核体粒子に樹脂被
覆を施した静電荷像現像用キャリアにおいて、重量平均
粒径以上の粒径の磁性核体粒子を被覆する樹脂重量を、
重量平均粒径未満の粒径の磁性核体粒子を被覆する樹脂
重量より多くしたことを特徴とする静電荷像現像用キャ
リア。