JP2552491B2 - 静電荷像現像用キャリア - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は静電荷像現像用キャリア、即ちトナーと共に
静電荷像現像剤を構造するキャリアに関するものであ
る。

［従来技術］ 電子写真法においては、光導電性要素より成る感光体
に暗所にて均一な表面電荷を与えた後画像露光により静
電荷像を形成し、この静電荷像を現像剤により現像する
ことにより可視像が形成される。

斯かる静電荷像を現像する方法は、液体現像法と乾式
現像法とに大別することができる。液体現像法は、絶縁
性有機液体中に各種の顔料や染料を微細粒子として分散
して成る液体現像剤により現像を行なう方法であり、又
乾式現像法は、天然又は合成の樹脂中にカーボンブラッ
ク等の着色剤を分散含有して成る、通常トナーと称する
微粉末検電粉を用いる方法である。後者の方法は、トナ
ーを静電荷像の電荷の極性と逆の極性に帯電させ、この
帯電したトナーを静電荷像に静電的に付着させて可視像
を形成するものである。この乾式現像法には、前記トナ
ーのみを主成分とするいわゆる一成分系現像剤を用いる
方法と、鉄粉或いはガラスビーズなどにより成るキャリ
アが前記トナーに混合されたいわゆる二成分系現像剤を
用いる方法とがあり、前者には毛ブラシ法、インプレッ
ション法、パウダークラウド法が含まれ、又後者には磁
気ブラシ法、カスケード法が含まれる。

尚以上のような現像方法により、トナーが静電荷像に
付着して形成された可視像は、そのまま感光体上におい
て、或いは紙その他の像支持体上に転写された後、熱、
圧力、溶媒蒸気等により定着される。

本発明は、上記現像方法のうち、磁気ブラシ法又はカ
スケード法等に用いられる二成分系現像剤のためのキャ
リア、即ちトナーと混合されて静電荷像の現像に供され
るキャリアに関するものである。

この静電荷像現像用キャリアは導電性キャリアと絶縁
性キャリアとに大別することができる。導電性キャリア
としては酸化された又は未酸化の鉄粉が通常用いられる
が、この鉄粉キャリアを成分とする現像剤はトナーに対
する摩擦帯電特性が不安定であり、又鉄粉キャリアを含
む現像剤により形成される可視像にカブリが発生する欠
点がある。即ち、トナーとの摩擦により鉄粉キャリア粒
子の表面にトナー粒子が付着して汚染されるためキャリ
ア粒子の電気抵抗が増大してバイアス電流が低下し、し
かも摩擦帯電特性が更に不安定となる結果、可視像の画
像濃度が低下し、カブリが増大する。従って鉄粉キャリ
アを含有する現像剤を用いて電子複写機により複写を連
続的に行なうと現像剤が小数回の複写で劣化し、早期に
交換することが必要となって結局コストが高いものとな
る。

これに対し、絶縁性キャリアとしては、一般に磁性材
料より成る核体粒子の表面を絶縁性樹脂の被覆層により
被覆したキャリアが代表的なものである。この絶縁性キ
ャリアを成分とする現像剤においては、キャリア粒子の
表面にトナー粒子が付着して汚染されることが著しく少
なく、キャリアとトナーの摩擦帯電特性を制御すること
が可能であり、耐久性に優れ使用寿命が長い点で特に高
速の電子複写機に好適であるという利点がある。

核体粒子上に被覆層を形成する絶縁性樹脂としては特
開昭47−13954号に示される様にスチレン系ポリマー、
アクリル系ポリマー又はスチレン−アクリル系コポリマ
ーが核体粒子に対する接着力が大きく、好ましいもので
ある。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記ポリマー又はコポリマーで被覆さ
れた絶縁性キャリアはトナーと混合・撹拌されトナーに
電荷を与える際の速度、即ちいわゆる帯電立ち上がりの
速度が遅いという欠点を有する。帯電立ち上がりの速度
が遅い場合、現像剤中に帯電されていないトナーあるい
は十分な帯電電荷を持たないトナーが増加し、複写とと
もにトナーがキャリアから離れ、いわゆるトナー飛散を
生ずる様になる。トナー飛散は機内を汚染し、著しい場
合には機外へも排出され、周囲の環境をも汚染する様に
なる。

本発明は以上の如き問題点に鑑み、使用寿命の長くか
つ帯電立ち上がりの速度の速い静電荷像現像用キャリア
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］ 上記目的は磁性材料をスチレン−アクリル系コポリマ
ーを被覆したキャリア表面に脂肪酸金属塩を含有する静
電荷像現像用キャリアを用いることにより達成できる。

本発明に係るキャリアは例えば、適当な溶剤にスチレ
ン−アクリル系コポリマーから選ばれる少なくとも一種
を溶解した溶液を磁性材料の表面に塗布し、その後所望
の温度で溶剤を蒸発させることで製造したキャリアに脂
肪酸金属塩を添加し、適当な強度で混合、撹拌すること
などの方法により製造することができる。また、本発明
に係るキャリアは適当な溶剤にスチレン−アクリル系コ
ポリマーから選ばれる少なくとも一種を溶解した溶液
に、さらに脂肪酸金属塩をミクロ分散させ、この溶液を
磁性材料の表面に塗布し、その後溶剤を蒸発させること
により製造することもできる。

本発明においてスチレン−アクリル系コポリマーとし
ては任意のものを用い得るが重量平均分子量が5000〜50
0000のものが好適である。平均分子量が5000未満のもの
は樹脂の強度に乏しく、被膜の破壊が生じやすく、又、
500000を越えるものは溶剤への溶解性に乏しく被膜形成
が困難である。スチレン−アクリル系コポリマーの構成
単位となる代表的なスチレン系化合物としては、スチレ
ン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、４−ブロム
スチレン、４−クロル−５−フルオルスチレン、２−ク
ロルスチレン、2,5−ジクロルスチレン、2,5−ジフルオ
ルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、４−エトキシス
チレン、４−エチルスチレン、４−ヘキシルデシルスチ
レン、３−オキシメチルスチレン、４−ヨードスチレ
ン、４−イソベントキシスチレン、４−ノナデシルスチ
レン及びこれらの混合物などを挙げることができる。

またスチレン−アクリル系コポリマーの構成単位とな
る代表的な置換及び非置換のアクリル酸エステル及びメ
タクリル酸エステル化合物としてはアクリル酸メチル、
アクリル酸エチル、アクリル酸tert−ブチル、アクリル
酸ネオペンチル、α−クロルアクリル酸メチル、アクリ
ル酸イソブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル
酸ドデシル、アクリル酸ヘキシルデシル、アクリル酸イ
ソプロピル、アクリル酸テトラデシル、エチレングリコ
ールジメタクリレート、アクリル酸sec−ブチル、２−
ｎ−tert−ブチルアミノエチルメタクリレート、メタク
リル酸２−ブチル、メタクリル酸グリシジル、メタクリ
ル酸２−クロルエチル、3,3−ジメチルブチルメタクリ
レート、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル
酸２−メトキシエチル、メタクリル酸ペンチル、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、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸イソプ
ロピル、メタクリル酸プロピル、アクリル酸２−エチル
ヘキシル及びこれらの混合物などを挙げることができ
る。

スチレン−アクリル系ポリマーは被覆特性が良好であ
り、特にスチレンとメタクリル酸メチルより成るコポリ
マーは極めて良好な被覆特性を有する。本発明に用いる
脂肪酸金属塩を構成する脂肪酸としては例えばカプリル
酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリ
ン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、ペンタデカン酸、
パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、アラキン
酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸及びその混
合物などがあり、また金属塩にはリチウム、ナトリウ
ム、カリウム、銅、銀、マグネシウム、カルシウム、亜
鉛、ストロンチウム、カドミウム、バリウム、アルミニ
ウム、スズ、鉛、鉄、ニッケルなどの金属塩などがあげ
られるが、これらには制限されない。このうち特にステ
アリン酸の金属塩は帯電立ち上がり速度の向上に有効で
あり好ましい。

本発明においてキャリア表面に含有させる脂肪酸金属
塩の量はキャリア全体に対し0.001重量％から0.04重量
％の範囲が好ましい。脂肪酸金属塩が0.001重量％未満
の場合は帯電立ち上がり速度を速くする効果が不十分で
あり、また0.04重量％を越える場合はキャリアの帯電序
列が徐々に変動してしまい、トナーに対し所望の帯電性
を与えることが困難となる。

キャリア表面の脂肪酸金属塩の量は以下のようにして
定量することができる。例として、キャリア表面のステ
アリン酸亜鉛の定量方法を説明する。

1.100ccビーカーにキャリア約5gをとりそれを撹拌す
る。

2.アセトン適量を加えビーカーの底に磁石を配しそれで
キャリアをビーカー底面に固定しておきキャリアが流れ
出さない様にしてキャリア被覆層のみを溶出させる。

3.2の操作を繰り返し、被覆層を完全に除去する。

4.ホットプレート上でビーカーに残ったキャリアコアを
乾燥させる。

5.キャリアコアを精秤する。

6.次式より被覆率を求める。

7.1lビーカーにキャリア約100gをとり２と同様にして被
覆層を溶出させる。

8.溶出させた溶液からエバポレーターで溶媒を除去しさ
らに減圧乾燥させる。

9.残った樹脂をペレットにし、蛍光Ｘ線分析法により樹
脂中のステアリン酸亜鉛量を定量する。

10.次式よりキャリア中のステアリン酸亜鉛量（wt％）
を求める。

他の脂肪酸金属塩についても上記と同様な方法で定量
することができる。

本発明に用いる磁性材料としては例えば鉄、ニッケ
ル、フェライト、コバルト等があげられる。また該磁性
材料の粒径は樹脂を被覆した後に30〜1000ミクロン、好
ましくは40〜200ミクロンである。粒径が30ミクロン未
満ではキャリアのもつ磁化が小さいためにスリーブから
の飛散や感光体への付着を生じやすく、また1000ミクロ
ンを越えるものでは画質が荒れたものとなる。

また本発明のキャリアと組み合わせて現像剤を構成す
るトナーとしては任意のものを用いることができるが、
特に疎水化されたシリカ、アルミナ、チタニア等の微粒
子を表面に有するものはさらに帯電立ち上がり速度が速
く、また鮮明な画像が得られ好ましいものである。

［実施例］ 以下実施例を挙げて本発明の効果を明らかとするが本
発明はこれらの態様に限定されるものではない。

（製造例１） スチレンとメチルメタクリレートとの単量体組成比が
40:60で重量平均分子量120000のスチレン−メチルメタ
クリレートコポリマー15gをメチルエチルケトン300mlに
溶解して被覆液を調整し、この被覆液により球状のフェ
ライトＦ−150（日本鉄粉社製）をスピラコーター（田
精工社製）を用いて被覆し、平均膜厚1.0μｍの被覆層
を有するキャリアを製造した。これを「キャリアＡ」と
する。

（製造例２） キャリアA1kgとステアリン酸亜鉛「ジンクステアレー
トＳ」（日本油脂社製）50mgとをＶ型混合機「ミクロ型
透視式混合器」（筒井理化学社製）中に入れ回転数70rp
mで20分間混合し、表面にステアリン酸亜鉛を有するキ
ャリアを製造した。これを「キャリアＢ」とする。

（製造例３） ステアリン酸亜鉛を5mgとした他は製造例２と同様に
してキャリアを製造した。これを「キャリアＣ」とす
る。

（製造例４） ステアリン酸亜鉛を10mgとした他は製造例２と同様に
してキャリアを製造した。これを「キャリアＤ」とす
る。

（製造例５） ステアリン酸亜鉛を500mgとした他は製造例２と同様
にしてキャリアを製造した。これを「キャリアＥ」とす
る。

（製造例６） ステアリン酸亜鉛をステアリン酸アルミニウム（東京
化成工業社製）にかえた他は製造例２と同様にしてキャ
リアを製造した。これを「キャリアＥ」とする。

（製造例７） ステアリン酸亜鉛をステアリン酸ナトリウム（東京化
成工業社製）にかえた他は製造例２と同様にしてキャリ
アを製造した。これを「キャリアＧ」とする。

（製造例８） スチレン−メチルメタクリレートコポリマーを重量平
均分子量130000のスチレンポリマーとした他は製造例１
と同様にして平均膜厚1.1μｍの被覆層を有するキャリ
アを製造した。これを「キャリアＨ」とする。

（製造例９） キャリアＡをキャリアＨにかえた他は製造例２と同様
にしてキャリアを製造した。これを「キャリアＩ」とす
る。

（製造例10） スチレン−メチルメタクリレートコポリマーを重量平
均分子量120000のメチルメタクリレートポリマーとした
他は製造例１と同様にして平均膜厚1.0μｍの被覆層を
有するキャリアを製造した。これを「キャリアＪ」とす
る。

（製造例11） キャリアＡをキャリアＪにかえた他は製造例２と同様
にしてキャリアを製造した。これを「キャリアＫ」とす
る。

（製造例12） 球状のフェライトＦ−150を球状の鉄粉DSP−138（同
和鉄粉社製）にかえた他は製造例１と同様にして平均膜
厚1.1μｍの被覆層を有するキャリアを製造した。これ
を「キャリアＬ」とする。

（製造例13） キャリアＡをキャリアＬにかえた他は製造例２と同様
にしてキャリアを製造した。これを「キャリアＭ」とす
る。

（トナーの製造） スチレンとメチルメタクリレートとブチルアクリレー
トとの組成比が70:15:15で重量平均分子量が120000、数
平均分子量が6600の樹脂、100重量部と、カーボンブラ
ックモーガルＬ（キャボット社製）10重量部と、ポリプ
ロピレンワックス660P（三洋化成社製）３重量部を混合
・練肉・粉砕分級し、平均粒径10μｍのトナーを得た。
このトナー100重量部と疎水性シリカＲ−972（日本アエ
ロジル社製）0.8重量部とをヘンシェルミキサーで混合
した。

このトナーを「トナーＡ」とする。

テレフタル酸299gと、ポリオキシプロピレン（2,2）
−2,2−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン211g
と、ペンタエリスリトール82gとを、温度計、ステンレ
ススチール製撹拌器、ガラス製窒素ガス導入管及び流下
式コンデンサを備えた丸底フラスコ内に入れ、このフラ
スコをマントルヒーターにセットし、窒素ガス導入管よ
り窒素ガスを導入してフラスコ内を不活性雰囲気に保っ
た状態で昇温せしめた。次いでジブチルスズオキシド0.
05gを加え、軟化点において反応を追跡しながら温度200
℃で反応せしめ、以ってクロロホルム不溶分17重量％の
ポリエステル樹脂を製造した。これを「ポリエステル樹
脂Ａ」とする。このポリエステル樹脂Ａの環球軟化点
（JISK 1351−1960の方法による。）は131℃であった。

このポリエステル樹脂A100重量部と、カーボンブラッ
ク「モーガルＬ」（キャボット社製）10重量部と、低分
子量ポリプロピレン「ビスコール660P」（三洋化成社
製）３重量部を熔融混練、粉砕分級して平均粒径10μｍ
のトナーを得た。

このトナー100重量部と疎水性シリカＲ−972 0.8重量
部とをヘンシェルミキサーで混合した。このトナーを
「トナーＢ」とする。

スチレンとメチルメタクリレートとブチルアクリレー
トとの組成比が70:15:15で重量平均分子量が120000、数
平均分子量が6600の樹脂100重量部と、カーボンブラッ
クモーガルＬ（キャボット社製）10重量部と、ポリプロ
ピレンワックス660P（三洋化成社製）３重量部を混合・
練肉・粉砕分級し、平均粒径10μｍのトナーを得た。こ
のトナー100重量部と疎水性シリカＲ−972（日本アエロ
ジル社製）0.8重量部及びステアリン酸亜鉛ジンクステ
アレートS0.1重量部とをヘンシェルミキサーで混合し
た。

このトナーを「トナーＣ」とする。

このトナーＡ、トナーＢ、トナーＣと前記キャリアＡ
〜Ｍとをそれぞれ組み合わせた現像剤を用いて、帯電立
ち上がり速度の測定及びトナー飛散状況の測定を行なっ
た。

トナーとキャリアの組み合わせを以下の表−１に示
す。

帯電立ち上がり速度の測定は20ccのガラス製サンプル
管にキャリア19gとトナー1gとを入れ、振幅30cm、速度1
30ストローク/minで往復運動をするミキサーでミキシン
グし、 を指数として行なった。

またトナー飛散状況については電子写真複写機Ｕ−Bi
x1600を用いて２万コピーの実写テストを行ない、１
万、２万コピー後のトナー飛散状況を次の６段階で表わ
した。

表−２に実験結果を示す。

以上の様に比較のキャリアはいずれも帯電立ち上がり
が遅く、トナー飛散も多いのに対し、本発明のキャリア
はいずれも帯電立ち上がりが速く、トナー飛散の少ない
良好な性能を示した。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明のキャリアは帯電
立ち上がりの速度が速く、トナー飛散の少ない、さらに
使用寿命も長い良好な性能を示すものである。

フロントページの続き (72)発明者 椛島 浩貴 東京都八王子市石川町2970番地 小西六 写真工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−216261（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁性材料をスチレン−アクリル系ポリマー
   で被覆した静電荷像現像用キャリアにおいて、該キャリ
   ア表面に脂肪酸金属塩を含有することを特徴とする静電
   荷像現像用キャリア。