静電潜像現像用キャリア

【目的】本発明は、小粒径のトナ−と組み合わせて使用した際においても、帯電性および流動性に優れ、かつキャリア付着の生じないキャリアを提供することにある。
【構成】本発明は、バインダー樹脂中に磁性粉を分散してなる静電潜像現像用キャリアにおいて、平均粒径が３０〜８０μｍであり、かつ下記関係式（ｘ）²／σ²≧９．０ｘ：平均粒径σ²：粒径分布の分散を満足する静電潜像現像用キャリアに関する。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、静電潜像を現像するための現像剤に使用されるキャリア、特にバインダー樹脂中に磁性粉を分散してなるキャリアに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子写真方式の複写機あるいはプリンター等に使用される現像剤として、トナーおよび鉄粉等の磁性キャリアからなる二成分現像剤が知られている。このような二成分現像剤を使用した現像方法においては、キャリア粒子間の磁気強度が大きすぎて磁気ブラシの穂が硬くなり、黒べたの画像中に白スジが発生する等の問題が生じる。また、鉄粉キャリアではキャリア自体の体積固有電気抵抗が低いため、連続使用等により現像剤中のトナー濃度が低下すると、静電潜像担持体上の電荷がキャリアを介して逃げてしまって潜像が乱れ、画像に欠損等が生じたり、現像スリーブからキャリアへの電荷の注入によりキャリアが画像部に付着したりする問題が生じる。また、鉄粉等の硬いキャリアが静電潜像担持体に付着すると、残留トナーを除去する際に静電潜像担持体表面を傷付けることがある。
【０００３】このような問題を解決するために磁性微粉末をバインダー樹脂中に分散してなるバインダー型キャリアが提案されている。バインダ−型キャリアは、鉄粉等のキャリアに較べて一般に現像装置における磁場中での磁化が低く、ソフトな穂を形成することができ、キャリアによる白スジのない優れた画像を得られる利点を有している。
【０００４】しかしながら、バインダー型キャリアを使用した場合でも、特に平均粒径が３〜９μｍの小粒径トナ−と組み合わせて使用した場合に、トナ−帯電性が不十分であったり、現像剤の流動性が不十分であるという問題が生じる。さらに、静電潜像担持体の非画像部にキャリアが付着しそれが現像されて画像ノイズとなるキャリア付着の問題が生じてしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような事情に鑑みなされたもので、その課題とするところは、小粒径のトナ−と組み合わせて使用した際においても、帯電性および流動性に優れ、かつキャリア付着の生じない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、バインダー樹脂中に磁性粉を分散してなる静電潜像現像用キャリアにおいて、平均粒径が３０〜８０μｍであり、かつ下記関係式（ｘ）²／σ²≧９．０ｘ：平均粒径σ²：粒径分布の分散を満足することを特徴とする静電潜像現像用キャリアに関する。
【０００７】本発明者らは、上述した小粒径トナ−とバインダ−型キャリアとを組み合わせて使用した場合に、帯電性および流動性が不十分であるという問題並びにキャリア付着の発生の問題が、キャリア中に含まれる小粒径のキャリアおよび大粒径のキャリアの含有量に起因することを見い出し、そして、上記問題がキャリアの粒径分布を所定の範囲に制御することにより解決できることを見い出したものである。
【０００８】本発明のキャリアは、（ｘ）²／σ²（ｘ：平均粒径、σ²：粒径分布の分散）が、９．０以上、好ましくは１０．０以上である。９．０より小さいと大粒径および小粒径のキャリアの比率が多くなり、帯電性および流動性が不十分となるとともに、キャリア付着が発生する。
【０００９】本発明のキャリアの平均粒径は３０〜８０μｍ、好ましくは３０〜６０μｍである。キャリアの平均粒径が３０μｍより小さいと静電潜像担持体へのキャリア付着が生じやすくなり、８０μｍより大きくなると、通常の鉄粉キャリア等のようにハケムラが生じ、鮮明な画像が得られなくなるとともに、平均粒径が３〜９μｍ程度の小粒径トナ−と組み合わせて使用する場合に、トナ−の帯電量が不十分になりやすい。
【００１０】本発明のキャリアに用いるバインダー樹脂としては、例えば、ポリスチレン系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、スチレンーアクリル共重合系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂等が使用可能である。
【００１１】本発明のキャリアに用いる磁性粉としては、例えば、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、等の金属酸化物との混合物、および強磁性フェライト、マグネタイト並びにこれらの混合物が使用可能である。
【００１２】これらの磁性粉の粒径は、バインダー中での均一分散の観点から一次粒径が５μｍ以下、好ましくは２μｍ以下、より好ましくは０．１〜１μｍであることが望ましい。
【００１３】バインダー樹脂と磁性粉との配合割合は、樹脂１００重量部に対して磁性粉１００〜９００重量部、好ましくは２００〜６００重量部である。磁性粉の配合量が９００重量部より多いと、磁性粉の二次粒子化を生じ均一分散されずキャリアが脆くなる。また、磁性粉の配合量が１００重量部より少ないと充分な磁性が得られない。
【００１４】また、本発明のキャリアにおいては、カーボンブラック、シリカ、チタニア、アルミナ等の分散剤を含有しても良い。分散剤を含有することによりバインダ樹脂中の磁性粉の均一分散性を向上させることができる。分散剤の含有量はキャリアに対して０．０１〜３重量％とすることが好ましい。
【００１５】本発明のキャリアは、例えばバインダ樹脂と磁性粉を所定の混合比で加熱混合し、冷却後粉砕・分級する方法、あるいはバインダ樹脂を溶剤に溶解し、この樹脂溶液に磁性粉を分散させた後、スプレードライする方法等により製造することができる。
【００１６】上記混練・粉砕法によりキャリアを製造する場合、粒子を微粉砕する工程で使用される粉砕装置として、通常図１に示されるジェット粉砕装置が使用される。
【００１７】図１のジェット粉砕装置では、粗粉砕粒子１は、ジェットノズル２から噴出する高速気流により加速されて衝突板３に激しく衝突することによって粉砕される。
【００１８】このようなジェット粉砕装置を上述したキャリアの製造に使用する場合、磁性粉末の含有比率が高いため、均一な粒径に粉砕することが困難である。このようなジェット粉砕装置の衝突板は、従来図２に記載されている粒子の粉砕面が平板状の衝突板、あるいは図３に記載されている粉砕面が円錐状の衝突板が使用されている。図２の衝突板を使用して上述したキャリアの粉砕を行うと、粉砕性は非常に良好であるが、過粉砕されて微粉が多量に発生し粒径分布が広くなり易い。また、図３R>３の衝突板を使用した場合には、粒径分布は狭くなるものの、粉砕性が悪いため単位時間当りの処理量が少なくなる。
【００１９】そこで、図４および図５に示される形状の衝突板を使用したところ、特に図４に記載された衝突板を用いた場合に、粒径分布を狭くするとともに粉砕性も維持できることが判明した。即ち、本願のキャリアの如く比重の大きい粒子の粉砕に対して、図４の形状の衝突板の使用が、得られる粒子の粒径分布の制御並びに粉砕効率の観点から有効である。衝突板のθおよびｄの値は、粉砕する物の硬さや大きさによって適切な値に設定される。なお、本願のキャリアの製造に関しては、図４の衝突板において、１００°≦θ≦１４０°、６ｍｍ≦ｄ≦１６ｍｍのものを使用することが望ましい。
【００２０】また、本願発明のキャリアは、分級工程の後で加熱処理を行っても良い。加熱処理はキャリアを気流中に噴出して瞬間的に加熱処理を施すことが望ましく、このような加熱処理装置としては、例えばサフュージングシステム（日本ニューマチック工業社製）等を使用することができ、加熱温度は約１５０〜３５０℃程度で行うことが好ましい。
【００２１】このような加熱処理により、キャリアの表面状態を改質することができ、繰り返し使用時にも磁性粉の脱離等のない優れた耐久性を有するキャリアを得ることができる。
【００２２】本願発明のキャリアと組み合わせて使用するトナ−としては、公知のトナ−を使用することができ、その平均粒径は２〜２０μｍのものを使用することができる。特に、平均粒径３〜９μｍの小粒径トナ−と本願のキャリアを組み合わせて使用した場合に、顕著な効果が得られ小粒径トナ−における流動性の不足および帯電不良の問題を良好に向上させることができる。
【００２３】
【実施例】次に、この発明の具体的な実施例について説明するが、これに限定されるものではない。
【００２４】キャリア１の製造例ポリエステル樹脂（タフトンＮＥ−１１１０：花王社製）１００重量部と、フェライト粉（ＭＦＰ−２：ＴＤＫ社製）５００重量部と、カーボンブラック（ケッチェンブラックＥＣ：ライオン油脂社製）２重量部と、シリカ（＃２００：日本アエロジル社製）１．５重量部とをヘンシェルミキサ−で充分混合した後、加圧ニ−ダ−で溶融混練した。この混練物を冷却後フェザ−ミルで粗粉砕した後、衝突板として図４の衝突板（θ：１２０°、ｄ：８ｍｍ）を装着したジェットミル（ＩＤＳ−II型）を用いて、粉砕エア−圧力２．５Ｋｇ・ｆ／ｃｍ²で微粉砕し、マルチプレックスで分級して平均粒径が６９．５μｍ、（ｘ）²／σ²が１１．３３のキャリア１を得た。
【００２５】得られたキャリアの粒径分布を表１および図６に示す。図６中横軸は表１のチャンネルを示す。
【００２６】キャリア２の製造例キャリア１の製造例において、フェライト粉を６００重量部添加し、粉砕エア−圧力を３．５Ｋｇ・ｆ／ｃｍ² にする以外は同様にして、平均粒径が４３μｍ、（ｘ）²／σ²が１２．４３のキャリア２を得た。得られたキャリアの粒径分布を表１および図７に示す。
【００２７】キャリア３の製造例キャリア１の製造例において、フェライト粉を７００重量部添加し、粉砕エア−圧力を４．５Ｋｇ・ｆ／ｃｍ² にする以外は同様にして、平均粒径が３３μｍ、（ｘ）²／σ²が１６．６０のキャリア３を得た。得られたキャリアの粒径分布を表１および図８に示す。
【００２８】キャリア４の製造例キャリア１の製造例において、図２の衝突板を使用する以外は同様にして、平均粒径が７１μｍ、（ｘ）²／σ²が５．９３のキャリア４を得た。
【００２９】得られたキャリアの粒径分布を表１および図９に示す。
【００３０】キャリア５の製造例キャリア４の製造例において、粉砕エア−圧力を３．５Ｋｇ・ｆ／ｃｍ² にする以外は同様にして、平均粒径が４６μｍ、（ｘ）²／σ²が６．８５のキャリア５を得た。得られたキャリアの粒径分布を表１および図１０に示す。
【００３１】キャリア６の製造例キャリア４の製造例において、粉砕エア−圧力を４．５Ｋｇ・ｆ／ｃｍ² にする以外は同様にして、平均粒径が３１μｍ、（ｘ）²／σ²が４．８５のキャリア６を得た。得られたキャリアの粒径分布を表１および図１１に示す。
【００３２】
【表１】

【００３３】
トナーの調整成分重量部スチレンーｎーブチルメタクリレート樹脂１００（軟化点：１３２℃、ガラス転移温度：６０℃）
カーボンブラック８（ＭＡ＃８：三菱化成工業社製）
ニグロシン染料５（ボントロンＮ−０１：オリエント化学工業社製）
上記材料をボールミルで充分混合した後、１４０℃に加熱した３本ロール上で混練した。混練物を放置冷却後、ハンマ−ミルで平均粒径２ｍｍに粗粉砕し、これをクリプトロンで平均粒径１１μｍに粉砕した後、さらにジェットミルで微粉砕した。次に、風力分級し、平均粒径８．５μｍのトナーを得た。
【００３４】物性評価（１）キャリア粒径キャリアの平均粒径の測定は、コ−ルタ−カウンタＴＡ−II型（コ−ルタ−カウンタ社製）を用い、５００μｍのアパチャ−チューブで粒径別相対重量分布を測定した。
【００３５】（２）撹拌強度によるトナー帯電量変化トナ−の調整で得られたトナ−１００重量部に対してコロイダルシリカＲ９７４（日本アエロジル社製）０．１重量部を混合して後処理を行った。このトナ−とキャリア１〜６とを、トナー混合比５％でバイアルローテータを用いて１０分間混合して現像剤を調整し、２５℃、湿度６５％の条件でトナー帯電量Ｑ₁ （μｃ／ｇ）を測定した。次に、各現像剤をペイントコンディショナ−により強撹拌を３０分間行った後でトナ−帯電量Ｑ₂ （μｃ／ｇ）を測定した。撹拌強度により帯電量変化量として｜Ｑ₁−Ｑ₂｜を表２に示す。
【００３６】（３）キャリア付着上記（２）で調整した各現像剤を複写機ＥＰ−５４００（ミノルタカメラ社製）を用いて実写評価した。結果を表２に示す。
【００３７】表中、キャリア付着は、画像上に付着したキャリアを目視により評価し、○はキャリア付着がないことを、△はキャリア付着は生じているものの実用上問題とならないレベルであることを、×はキャリア付着が目立ち画像ノイズとして問題があることを示す。
【００３８】（４）現像剤の流動性上記（２）で調整した各現像剤を複写機ＥＰ−５４００（ミノルタカメラ社製）用の現像器にセットし、１０分間空回転させたときに、現像器長手方向に現像剤の片寄りが発生しないように現像器内の搬送スクリューを調節した。こうして調節した現像器を上記複写機に取り付け、耐刷テストを行った。１００００枚耐刷時の黒ベタ画像において、通紙方向と直角方向に２０ｃｍ離れた点の画像濃度を測定し、現像剤の片寄りによって生じる現像器長手方向の濃度差を測定した。
【００３９】この値が０．０５以下を○、０．０５超〜０．１未満を△、０．１以上を×とした。得られた結果を表２に示す。
【００４０】
【表２】

【００４１】
【発明の効果】本発明のキャリアは、小粒径トナ−と組み合わせて使用した場合においても、帯電性および流動性に優れ、キャリア付着の発生しない良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ジェット粉砕機を示す概略図である。
【図２】衝突板（平板型）の粉砕面及びその側面を示す概略図である。
【図３】衝突板（円錐型）の粉砕面及びその側面を示す概略図である。
【図４】衝突板の第１変形例の粉砕面及びその側面を示す概略図である。
【図５】衝突板の第１変形例の粉砕面及びその側面を示す概略図である。
【図６】キャリア１の粒径分布を示すグラフである。
【図７】キャリア２の粒径分布を示すグラフである。
【図８】キャリア３の粒径分布を示すグラフである。
【図９】キャリア４の粒径分布を示すグラフである。
【図１０】キャリア５の粒径分布を示すグラフである。
【図１１】キャリア６の粒径分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１：粗粉砕粒子、２：ジェットノズル、３：衝突板

【特許請求の範囲】
【請求項１】バインダー樹脂中に磁性粉を分散してなる静電潜像現像用キャリアにおいて、平均粒径が３０〜８０μｍであり、かつ下記関係式（ｘ）²／σ²≧９．０ｘ：平均粒径σ²：粒径分布の分散を満足することを特徴とする静電潜像現像用キャリア。

【図１】