JP2684790B2 - 静電荷現像用キャリア - Google Patents

静電荷現像用キャリア

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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法等に
おいて、静電潜像または磁気潜像を現像する2成分現像
剤の構成成分であるキャリア、詳しくは磁性体分散型キ
ャリア、並びに、該キャリアの製造方法に関する。
(従来の技術) 電子写真法においては、セレンをはじめとする光導電
性物質を感光体として用い、種々の手段により電気的潜
像を形成し、この潜像に磁気ブラシ現像法等を用いてト
ナーを付着させ、顕像化する方式が一般的に採用されて
いる。
この現像工程において、トナーに適当量の正または負
の電気量を付与するためにキャリアと呼ばれる担体粒子
が使用される。キャリアとしては種々のタイプのものが
開発され、実用化されている。
キャリアに対して要求される特性は種々あるが、特に
重要な特性として適当な帯電性、耐衝撃性、耐摩耗性、
現像性、現像剤寿命等を挙げることができる。
上記諸要求特性を考慮すると、従来使用されてきたキ
ャリアは依然として改善すべき問題を残しており、充分
に満足できるものではない。例えば、酸化鉄粉をはじめ
とする導電性キャリアは、ソリッド現像性には優れてい
るものの細線再現性に劣り、また寿命延長のために特殊
な帯電制御剤をトナーに含有させることが必要になる等
の欠点を有し、一方、コート系の絶縁性キャリアは、寿
命、細線再現性等には優れているものの、ソリッド再現
性に劣るという欠点を有している。これらの欠点を改良
する目的で磁性体微粒子を結着樹脂中に分散せしめた小
粒径キャリア、いわゆるマイクロトーニング用キャリア
が提案されているが、小粒径に起因するキャリアの感光
体への付着、表面に遊離した磁性粒子に起因する高湿
時、低湿時の帯電変化、キャリア表面処理が困難である
ため寿命を抜本的に延長することができない等の不都合
があった。
(発明が解決しようとする課題) 上記のように、樹脂被覆の磁性体分散型キャリアは、
帯電制御手段として有効であるが、樹脂被覆処理が難し
かった。即ち、磁性体分散型キャリアコアは、鉄粉やフ
ェライト粉等のコア材に比較して比重が小さいため、樹
脂等の液状被覆材によるコーティングの際に、凝集キャ
リアが発生しやすく、また、凝集キャリアを解砕する
と、キャリアコア表面が露出したりして、膜厚の不均一
な被覆層が形成され、安定した帯電性を確保することが
困難であった。また、キャリアの収率を低下させる原因
でもあった。
そこで、本発明は、上記の問題を解消し、磁性体分散
型キャリアコアに対し、均一な被覆層を形成したキャリ
ア、並びに、その製造方法を提供しようとするものであ
る。
(課題を解決するための手段) 本発明は、(1)磁性体分散型キャリアコアの表面に
被覆材を施した静電荷現像用キャリアにおいて、樹脂と
親水性無機微粒子とを含有する被覆材を用い、被覆材中
の該微粒子の含有量を樹脂に対して5〜60重量%とし、
かつ、被覆層膜厚Xと該微粒子の平均粒径Yとの間に、
X<Y<2X の関係を有することを特徴とする静電荷現
像用キャリア、及び、(2)磁性粉を結着樹脂中に分散
させて所定粒径の磁性体分散型キャリアコアを作製し、
次いで、溶剤に溶解若しくは分散させた樹脂中に、樹脂
に対して含有量5〜60重量%となるように平均粒径Yの
親水性無機微粒子を分散させて被覆材を調製し、被覆層
膜厚Xと親水性無機微粒子の平均粒径Yとの間に、X<
Y<2Xの関係を保持するように、該被覆材を上記のキャ
リアコア表面に施して被覆層を形成することを特徴とす
る静電荷現像用キャリア製造方法である。
(作用) 本発明の静電荷現像用キャリアは、磁性体分散型キャ
リアコアの表面に、親水性無機微粒子を含有する被覆材
をコーティングし、該微粒子が被覆層から露出するよう
に被覆層膜厚を調整して作製するものである。
本発明において使用するキャリアコアの結着樹脂とし
ては、一般の熱可塑性樹脂群の総てが使用できるが、具
体的には、スチレン、クロロスチレン、ビニルスチレン
等のスチレン類;エチレン、プロピレン、ブチレン、イ
ソブチレン等のモノオレフィン類;酢酸ビニル、プロピ
オン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル等のビニル
エステル類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、ア
クリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オク
チル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタ
クリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ド
デシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸のエステ
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、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペ
ニルケトン等のビニルケトン類などの単独重合体或は共
重合体を例示することができ、特に代表的な結着樹脂と
しては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸アルキル
共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、
スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタ
ジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、
ポリエチレン、ポリプロピレンを挙げることができる。
更に、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、
シリコン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィン、
ワックス類を挙げることができる。
本発明のキャリアコアにおいて、結着樹脂中に分散さ
せて使用する磁性微粒子は、通常用いられる強磁性体の
微粒子を総て用いることができ、具体的には、四三酸化
鉄、γ−三二酸化鉄、各種フェライト粉、酸化クロム、
各種金属微粉等が挙げられる。
磁性粒子の含有量は、結着樹脂全量に対し通常30〜95
重量%程度であり、望ましくは45〜90重量%の配合が良
好な結果を与える。
本発明のキャリアコアには、結着樹脂、磁性微粒子の
他に帯電制御、分散向上、強度補強、流動性向上その他
の目的で樹脂、帯電制御剤、カップリング剤、フィラー
その他の微粉末を含有させる可能である。
次に、キャリアコアの表面をコーティングする被覆層
について説明する。
本発明で被覆層に用いる樹脂は、一般の熱可塑性樹脂
群の総てが使用できるが、具体的には、スチレン、クロ
ロスチレン、ビニルスチレン等のスチレン類;酢酸ビニ
ル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル
等のビニルエステル類;アクリル酸メチル、アクリル酸
エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アク
リル酸オクチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メ
チル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタ
クリル酸ドデシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン
酸のエステル類;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、ビニルヘキシルケトン、ビニ
ルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類などの単独
重合体或は共重合体を例示することができ、特に代表的
な被覆層用樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−ア
クリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸ア
ルキル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合
体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マ
レイン酸共重合体を挙げることができる。
更に、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、
シリコン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィン、
ワックス類を挙げることができる。
さらに、含ハロゲン重合体を挙げることができ、具体
的には塩化オレフィン、主鎖にフッ素を含有する単量
体、例えば、テトラフロロエチレン、トリフロロエチレ
ン、フッ化ビニリデン、モノフロロエチレン、ヘキサフ
ロロプロピレン等の単独重合体もしくは共重合体、およ
びこれらの単量体とエチレン、プロピレン、ブチレン、
塩化ビニル、塩化ビニリデン、トリフロロエチレン、そ
の他の共重合可能な不飽和結合含有単量体との組み合わ
せが挙げられる。
また、側鎖にフッ素を含有する化合物も好適で、特に
フッ素化アルキルアクリレート、およびフッ素化アルキ
ルメタアクリレートが代表的化合物として挙げられる。
さらに、フッ素化エポキシ樹脂、フッ素化ポリエステ
ル樹脂、フッ素化シリコン樹脂等を用いることもでき
る。
これらの被覆用樹脂材料は単独もしくは2種類以上の
組み合わせで用いられる。
また、本発明に用いる親水性無機微粒子としては、何
らの化学的処理を施すことなく、また、有機溶剤を併用
することなく、純水中に分散可能な親水性を有するもの
であれば、総ての無機微粒子を使用することができ、具
体的には、アルミナ、シリカ、酸化チタン、ジルコニ
ア、ケイ酸ソーダアルミニウム、マグネタイト、マクネ
シア、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、酸化スズ、並び
に、ニッケル、鉄などの金属微粒子等を挙げることがで
きる。
被覆層中における親水性無機微粒子の含有率は、樹脂
に対して5〜60重量%、より望ましくは10〜50重量%で
ある。
親水性無機微粒子の含有率は、大きいほどキャリアの
凝集を回避することができ、キャリアの収率を向上させ
ることができるが、被覆層による親水性無機微粒子の保
持性が悪化して、初期画質において、親水性無機微粒子
の脱離によって黒点が発生し、また、現像剤の寿命に支
障を来す。他方、含有率が小さいと被覆層の膜厚の均一
性を確保することができず、被覆層の剥がれや欠け等が
発生し、黒点の発生や現像剤寿命の短期化をもたらす。
被覆層の形成は、キャリアコア用結着樹脂を溶解しな
い有機溶剤中に、被覆用樹脂、親水性無機微粒子及び必
要に応じてその他の添加剤を溶解あるいは分散させて被
覆材を調製し、該被覆材をキャリアコア表面に塗布し、
上記溶剤を除去することにより、被覆層を形成する。被
覆材への親水性無機微粒子の分散には、アトライター、
各種ディスパーサー、サンドミル、ボールミル等が使用
される。被覆装置としては、流動床、スプレードライヤ
ー、ニーダーコーターその他の通常の被覆装置が使用さ
れる。
本発明のキャリアコアの被覆層の膜厚は、0.01〜5μ
m、より望ましくは0.1〜1.0μmとするのが適当であ
る。そして、この被覆層の膜厚Xμmは、上記の親水性
無機微粒子を被覆層に確実に保持するとともに、被覆層
から該微粒子を露出することのできる程度とし、両者の
関係を該微粒子の平均粒径をYμmとすると、Y<X<
2Yとすることが好ましい。
このような関係を保持することにより、該微粒子を被
覆層から確実に露出させることができ、かつ、該微粒子
が被覆層から脱離することも防止することができる。そ
して、被覆層から露出した親水性の該微粒子は、有機溶
剤及び被覆用樹脂に対してなじみにくい性質があるとこ
ろから、キャリアコアの凝集を防止することができ、そ
の結果、均一な膜厚の被覆層を形成することができる。
この均一な被覆層は、安定した帯電性を保持することが
でき、画質の向上と、現像剤の寿命を長期化することに
大きく寄与する。
なお、このようにして調製される本発明のキャリアの
平均粒径は、現像剤寿命と感光体へのキャリアの付着及
び画質とのバランス上から20〜400μm、より望ましく
は30〜200μmとするのが適当である。
(実施例) 以下、本発明を実施例及び比較例により説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。な
お、下記の例中「部」は「重量部」を意味する。
実施例1,2及び比較例1〜4 磁性粉(マグネタイトBLSP:チタン工業製) 75部 ポリエチレン(三井ハイワックス:三井石化製) 25部 上記成分を加圧ニーダーで溶融加熱混練した後、スプ
レードライヤー型のディスク式噴霧装置で冷却固化し、
分級して平均粒径を100μmの球形磁性体分散型キャリ
アコアを得た。
次いで、下表の実施例1,2及び比較例1〜4に記載の
配合比率でかつ該記載の平均粒径の親水性酸化チタンを
トリクロルエチレンに溶解したポリメタクリレートを分
散させて被覆材を調製し、転動型流動床で上記のキャリ
アコアの表面に該被覆材をコーティングした。得られた
キャリアの被覆層膜厚は下表に示した。
実施例3〜5及び比較例5,6 磁性粉(マグネタイトEPT1000:チタン工業製) 70部 スチレン−n−ブチルメタクリレート共重合体(三洋化
成製) 30部 上記成分を加圧ニーダーで溶融加熱混練した後、機械
的粉砕機により粉砕し、分級して平均粒径を100μmの
磁性体分散型キャリアコアを作製した。
次いで、下表の実施例3〜5及び比較例5,6に記載の
配合比率でかつ該記載の平均粒径の親水性ジルコニアを
溶剤(ダイフロンS3ソルベント)に溶解したポリメチル
メタクリレート酢酸ビニル共重合体に分散させて被覆材
を調製し、転動型流動床で上記のキャリアコアの表面に
該被覆材をコーティングした。得られたキャリアの被覆
層膜厚は下表に示した。
複写試験 上記の実施例1〜5及び比較例1〜6で作製した磁性
体分散型キャリアと富士ゼロックス社製のトナーFX4800
(スチレン−n−ブチルメタクリレート共重合体結着樹
脂にカーボンブラック10重量%を含有する平均粒径11μ
mのトナー)を混合して現像剤を調製し、富士ゼロック
ス社製のFX3500改造機により複写試験を行った。
試験結果は、下表に合わせて記載した。この試験結果
から明らかなように、上記実施例では、初期画質で黒点
の発生もなく、5万枚連続コピーにおいても全くかぶり
を生ずることがなかった。
(発明の効果) 本発明は、上記の構成を採用することにより、磁性体
分散型キャリアコアに対し、均一な被覆層が形成される
ため、安定した帯電性を得ることができ、その結果、良
好な画質を提供することができ、現像剤の寿命を長期化
することも可能となった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 正博 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 (72)発明者 青木 孝義 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1−204070(JP,A) 特開 昭64−46767(JP,A) 特開 平1−108556(JP,A) 特開 昭63−37358(JP,A) 特開 昭64−29857(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁性体分散型キャリアコアの表面に被覆材
    を施した静電荷像現像用キャリアにおいて、樹脂と親水
    性無機微粒子とを含有する被覆材を用い、被覆材中の該
    微粒子の含有量を樹脂に対して5〜60重量%とし、か
    つ、被覆層膜厚Xと該微粒子の平均粒径Yとの間に、X
    <Y<2X の関係を有することを特徴とする静電荷像現
    像用キャリア。
  2. 【請求項2】磁性粉を結着樹脂中に分散させた所定粒径
    の磁性体分散型キャリアコアを作製し、次いで、溶剤に
    溶解若しくは分散させた樹脂中に、樹脂に対して含有量
    5〜60重量%となるように平均粒径Yの親水性無機微粒
    子を分散させて被覆材を調製し、被覆層膜厚Xと親水性
    無機微粒子の平均粒径Yとの間に、X<Y<2X の関係
    を保持するように、該被覆材を上記のキャリアコア表面
    に施して被覆層を形成することを特徴とする静電荷像現
    像用キャリア製造方法。
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