JP3005128B2

JP3005128B2 - 電子写真用キャリア

Info

Publication number: JP3005128B2
Application number: JP4277235A
Authority: JP
Inventors: 善信馬場; 靖子天野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-10-15
Filing date: 1992-10-15
Publication date: 2000-01-31
Anticipated expiration: 2015-01-31
Also published as: JPH06130729A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トナーと混合して静電
荷像現像用現像剤を構成するための電子写真用キャリア
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法として米国特許第２，２９
７，６９１号明細書、特公昭４２−２３９１０号公報お
よび特公昭４３−２４７４８号公報等に種々の方法が記
載されている。これらの方法は、光導電層に原稿に応じ
た光像を照射することにより静電潜像を形成し、次い
で、ノーマル現像の場合は、該静電潜像上にこれとは反
対の極性を有するトナーと呼ばれる着色微粉末を付着さ
せて該静電潜像を現像し、必要に応じて紙の如き転写材
にトナー画像を転写した後、熱、圧力、加熱加圧あるい
は溶剤蒸気等により定着し複写物を得るものである。

【０００３】該静電潜像を現像する工程は、潜像とは反
対の極性に帯電せしめたトナー粒子を静電引力により吸
引せしめて静電潜像上に付着させるものであるが（反転
現像の場合は、潜像の電荷と同極性の摩擦電荷を有する
トナーを使用）、一般にかかる静電潜像をトナーを用い
て現像する方法としては大別して少量のトナーとキャリ
アとを混合した二成分系現像剤を用いる方法と、キャリ
アを用いることなくトナー単独のいわゆる一成分系現像
剤を用いる方法とがある。

【０００４】ところで、電子写真法は、文書複写として
は一応満足できるレベルに達しているもののコンピュー
タの発達、ハイビジョンの発達等により、フルカラー画
像の出力画像に対しては、デジタル画像処理、現像時に
交番電界印加等の種々の手法により、高画質化及び高品
位化が計られている。さらに、今後も更なる高画質化、
高品位化が望まれる。

【０００５】従来、フルカラー画像を出力するには、二
成分系現像剤が用いられてきた。一般にかかる二成分系
現像剤を構成するキャリアは、鉄粉に代表される導電性
キャリアと、鉄粉、ニッケル、フェライトの如き磁性粒
子の表面を絶縁性樹脂により被覆したいわゆる絶縁性キ
ャリアに大別される。高画質化を計るために交番電界を
印加する場合、キャリアの抵抗が低いと潜像電位をキャ
リアがリークし、良好な現像画像を得られなくなるた
め、キャリアとしてはある程度以上の抵抗が必要であ
る。キャリアコアが導電性の場合、キャリアコアをコー
トして用いるのが好ましい。また、抵抗がある程度高い
フェライト、磁性体分散型樹脂粒子等がコア材として好
ましく用いられている。

【０００６】一般に、鉄粉は、高磁気力のため、現像剤
中のトナーが潜像を現像する現像領域において、現像剤
の磁気ブラシが硬くなるために、はき目を生じたり、ガ
サツキ等を生じるために高画質な現像画像を得ることが
困難である。そこで、キャリアの磁気力を低くして高画
質化を計るためにもフェライトや磁性体分散型樹脂キャ
リアが好ましく用いられている。

【０００７】さらに、磁性体分散型樹脂キャリアの場
合、比重が鉄粉やフェライトよりも小さいため、単位体
積あたりの磁化の強さがより小さくなることに加え、ト
ナーに対するシェアも少ないので、高画質化に加えて高
現像剤耐久性が達成できる。

【０００８】高品位画像を形成するために、特開昭５９
−１０４６６３号公報にキャリアの飽和磁化の値を５０
ｅｍｕ／ｇ以下にすることで、ハキ目のない良好な現像
画像を得ることができると提案されているが、飽和磁化
の値をだんだん小さくしたキャリアを用いると細線の再
現性は良好になる反面、磁極から離れるにしたがってキ
ャリアが静電画像担持体（例えば感光ドラム）上に付着
する現象（キャリア付着）が顕著になってくる。

【０００９】さらに、磁性体分散型樹脂キャリアの場
合、比重が小さいことがキャリア付着においては不利に
なるという問題がある。

【００１０】以上のように、キャリア付着を防止しつ
つ、高画質、特にハイライト部の再現性を満足するよう
な電子写真用キャリアが待望されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題点を解決した電子写真用キャリアを提供することに
ある。

【００１２】本発明の目的は、キャリア付着を防止しつ
つ、オリジナル原稿に忠実（すなわち、潜像に忠実）な
現像を実施し得る電子写真用キャリアを提供することに
ある。

【００１３】さらに、本発明の目的は、高解像性、ハイ
ライト部の良好な再現性、高細線再現性に優れた電子写
真用キャリアを提供することにある。

【００１４】さらに、本発明の目的は、高速の現像にお
いても、キャリア付着のない高画質な現像画像を得る電
子写真用キャリアを提供することにある。

【００１５】さらに、本発明の目的は、交番電界の現像
においても、キャリア付着のない高画質な現像画像を得
る電子写真用キャリアを提供することにある。

【００１６】さらに、本発明の目的は、高画質画像を得
るための固定磁芯系現像剤担持体を用いた小型現像器に
適用し得る電子写真用キャリアを提供することにある。

【００１７】さらに、本発明の目的は、多数枚の複写に
よっても現像剤の劣化もなく、画像劣化のない高画質画
像を維持できる電子写真用キャリアを提供することにあ
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、軟磁
性材料の磁性微粒子から形成されたキャリア粒子を有す
る電子写真用キャリアにおいて、該キャリア粒子は、平
均粒径が５〜１００μｍであり、かつ崇密度が３．０ｇ
／ｃｍ³ 以下であり、該磁性微粒子は、３次元的に少な
くとも一軸方向の形状異方性があり、その長軸と短軸と
の比が１より大きく、該キャリア粒子を構成する該磁性
微粒子が３０％以上の配向をしてなり、該キャリア粒子
は、磁場１０００エルステッドにおける磁化の強さ（σ
₁₀₀₀）が３０乃至１５０ｅｍｕ／ｃｍ³ 、及び下記の式
（１）及び（２）

【００１９】

【外３】［式中、σ₁₀₀₀及びσ₃₀₀ は、それぞれ磁場１０００お
よび３００エルステッドにおける磁化の強さ（ｅｍｕ／
ｃｍ³ ）を示す。］

【００２０】

【外４】［式中、σ₁₀₀ 及びσｒは、それぞれ磁場１００および
０エルステッドにおける磁化の強さ（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）
を示す。］を満たす磁気特性を有することを特徴とする
電子写真用キャリアにより、上記の目的を達成する。

【００２１】以下、本発明を詳細に説明する。

【００２２】本発明のキャリアが、従来のキャリアの持
つ諸問題点を改善し、キャリア付着を防ぎつつ、原稿に
忠実、すなわち、潜像に忠実な現像を実施し得るキャリ
アを提供することができるのは、以下の理由によると考
えられる。

【００２３】潜像に対して忠実な現像を行うためには、
現像極での磁場においてキャリアの磁化の強さを３０乃
至１５０ｅｍｕ／ｃｍ³ にすることが重要である。これ
は、現像極における磁場の強さは、一般に１０００エル
ステッド程度であり、そのときのキャリアの磁化の強さ
が弱いことで、現像剤の磁気ブラシが短く、密になり、
さらに、磁気ブラシが柔らかくなることで潜像に対して
忠実な現像が達成できる。このように磁気ブラシが短
く、密で、柔らかくなることにより、特に現像剤を振動
させる交番電界を現像部に印加する現像においては、現
像効率が上がり、また、より高い忠実な現像ができる。
また、本発明のもう一つの効果である画質の劣化を防止
し、初期の高画質画像を維持できるのは、このような低
磁気力のキャリアを用いることで、固定磁石を内包する
現像スリーブに二成分系現像剤をコートする際、規制部
材付近でのキャリアブラシの相互の磁気的な結合力が弱
く、穂が柔らかいためにトナーに対してシェアを余りか
けていないので、高画質画像を長期にわたって維持でき
る。

【００２４】また、磁性体分散型樹脂キャリアを用いる
こと、現像スリーブのトルクをより軽減できるためにさ
らに高耐久な現像特性を示すことができる。

【００２５】さらに、詳細な検討を行ったところ、キャ
リア付着は磁場の強さが０乃至３００エルステッドにお
いて生じやすく、そのときのキャリアの磁化の強さがあ
る程度高いときには起こらないか、または、起こりにく
いことが判明した。また、キャリア付着は現像のバイア
ス条件にも左右され、特に交番電界による現像を行う場
合、直流電界に比べ、キャリアが電荷を有すると静電潜
像担持体に移行しやすくなり、キャリアを現像スリーブ
にひきとめるには磁気力が必要となる。従って、キャリ
ア付着を抑えるためには上記低磁場における磁化の強さ
が必要である。本発明では、図−１のヒステリシスカー
ブに示されるように１０００エルステッドでの磁化の強
さσ₁₀₀₀は３０乃至１５０ｅｍｕ／ｃｍ³ と従来キャリ
アに比べ小さいながらも、０乃至１００エルステッドで
の磁化の強さをすばやく立ち上げることによって、０乃
至３００エルステッドにおける磁化の強さを強くするこ
とによって、高画質化を計りつつ、キャリア付着を防ぐ
ことができる。

【００２６】また、軟磁性材料からなるキャリアを用い
ることで、固定磁石を配した現像スリーブを用いる現像
システムにおいて、特に、高速での現像において現像剤
の流動性が良好になり、より一層の高画質化をはかるこ
とができる。

【００２７】本発明に用いられるキャリアは、該キャリ
ア粒子の磁気特性が以下のようになることが必要であ
る。

【００２８】すなわち、１０００エルステッドにおける
磁化の強さ（σ₁₀₀₀）は３０乃至１５０ｅｍｕ／ｃｍ³
であることが必要である。さらに高画質化を達成するた
めには、好ましくは３０乃至１２０ｅｍｕ／ｃｍ³ であ
ることがよい。１５０ｅｍｕ／ｃｍ³ より大きい場合に
は、現像極での現像剤ブラシの密度が従来とあまり変わ
らず、高画質なトナー画像が得られにくくなる。３０ｅ
ｍｕ／ｃｍ³ 未満であると、０乃至３００エルステッド
における磁気的な拘束力も減少するためにキャリア付着
を生じやすい。

【００２９】さらに本発明において重要なことは、磁場
０乃至１００エルステッドにおける磁化の強さの立ち上
がりの速さであり、下記の式を満たすことが重要であ
る。

【００３０】

【外５】［式中、σ₁₀₀ は、１００エルステッドにおける磁化の
強さ（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）を示し、σｒは、０エルステッ
ドにおける磁化の強さ（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）を示す。］

【００３１】０．１５未満であると磁化の強さの立ち上
がりが遅く、３００エルステッドに達するまでの磁化の
強さが十分でないために、キャリア付着に対して効果が
得られない。

【００３２】さらに、本発明において重要なことは、高
画質な画像を得るために、以下の式を満足することであ
る。

【００３３】

【外６】［式中、σ₁₀₀₀は、１０００エルステッドにおける磁化
の強さ（ｅｍｕ／ｃｍ³）を示し、σ₃₀₀ は、３００エ
ルステッドにおける磁化の強さ（ｅｍｕ／ｃｍ³）を示
す。］より好ましくは、この値が０．３０以下であるの
がよい。

【００３４】０．４０を越えると、本発明の高画質化を
計りつつ、キャリア付着を防ぐことが困難になる。すな
わち、σ₁₀₀₀を満足するような値をとると高画質化はは
かれる反面、キャリア付着を生じやすくなる。また、σ
₃₀₀ を満足するような値をとるとキャリア付着は防ぐこ
とができる反面、σ₁₀₀₀の値が大きくなることで本発明
のような高画質な画像を得ることが困難になる。

【００３５】本発明は、キャリア中の磁性体微粒子の配
向度を３０％以上とすることにより、前記式（１）及び
（２）式を同時に満足させ、これにより本発明の効果が
発揮できるものである。

【００３６】ここで本発明のキャリア中に分散される磁
性体粒子の配向度は、本発明に用いられる形状異方性を
有する磁性体粒子の配向確率で定義され、日立製作所
（株）製のフィールドエミッション走査電子顕微鏡（Ｆ
Ｅ−ＳＥＭ）Ｓ−８００を用いて、キャリア表面（磁性
体分散型樹脂キャリアの場合にはキャリア断面）の磁性
体微粒子の配向を統計処理することにより測定する。磁
性体分散型樹脂キャリアの場合について具体的に説明す
る。ランダムに抽出された１０個のキャリア断面写真の
中から、本発明に用いられる形状異方性を有する磁性体
粒子を１００個以上ランダムに抽出し、磁場の方向と考
えられる方向の±１５°以内の範囲内を向いているもの
の比率を計算する。ここで、キャリア断面のサンプル
は、平行磁場中でエポキシ樹脂中にキャリアを分散・固
化させた後、該プラスチック包埋サンプルをミクロトー
ムＦＣ４Ｅ（ＲＥＩＣＨＥＲＴ−ＪＵＮＧ製）にて切削
することにより作製する。例えば、偏平状磁性体を用い
た場合、図−２に示すように磁場の方向に対して垂直方
向に長軸が向いており、その向きが±１５°以内の範囲
に入るものをカウントして、配向度とした。

【００３７】なお、本発明における磁気特性の測定は、
理研電子（株）製の直流磁化Ｂ−Ｈ特性自動記録装置Ｂ
ＨＨ−５０を用いて行う。磁気特性値は±１キロエルス
テッドの磁場を作り、そのときのヒステリシスカーブよ
り求める。サンプルは十分飽和するような強磁場中で円
筒状のプラスチック容器にキャリアを十分密になるよう
にパッキングした状態で、一定体積０．３３２ｃｍ³ に
なるよう作製する。この状態で磁化モーメントを測定
し、これをもって単位体積当たりの磁化の強さを求め
る。

【００３８】本発明のキャリアの最大の特徴である前出
の磁気特性を達成するために、磁性体として、最大径
（長軸）が２μｍ以下の形状異方性を有するアモルファ
ス合金磁性材料を用いることができる。例えば、Ｆｅ−
Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系、
Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃ系、Ｆｅ−Ｗ−Ｎｉ−Ｍｏ系、Ｃｏ
−Ｚｒ系、Ｆｅ−Ｚｒ系、Ｎｉ−Ｚｒ系等の磁性材料を
単独あるいは、これらを混合して用いることができる。
これら合金に形状異方性を持たせるためには、急冷時に
機械的に偏平状にする方法等により行うことができる。
また、最大径（長軸）が２μｍ以下の形状異方性を有す
る鉄系の金属酸化物を単独、あるいは、前記アモルファ
ス合金と混合して用いることができる。たとえば、マグ
ネタイト（Ｆｅ・Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）、Ｎｉ系、Ｎｉ−Ｚｎ
系、Ｍｎ−Ｚｎ系、Ｍｎ−Ｍｇ系、Ｌｉ系、Ｌｉ−Ｎｉ
系、Ｌｉ−Ｃｕ系、Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍｇ
系、Ｍｎ−Ｍｇ−Ａ１系、Ｃｏ−Ｆｅ系等を用いること
ができる。これら鉄系金属酸化物に形状異方性を持たせ
るために、若干の添加物を添加したり、結晶成長時に、
液性、濃度をコントロールしたり、焼成時の温度コント
ロールや急冷等の熱処理を施す等の処理を行う。

【００３９】磁性体分散型樹脂キャリアの場合には、射
出成形時に機械的、あるいは磁気的に磁性体微粒子を配
向させて本発明のキャリアを得ることができ、重合法に
よるキャリアの場合は磁場中において造粒重合させるこ
とにより本発明のキャリアを得ることができる。

【００４０】また、焼結型キャリアの場合には、キャリ
ア粒子造粒の際に磁場中で配向させて得ることができ
る。この際、焼結により、形状異方性およびアモルファ
ス状態を保たせることが重要であり、急冷等の熱処理を
行うことが必要である。

【００４１】このような組成及び配向形態を取ることに
より、１０００エルステッドにおける磁化の強さ（σ
₁₀₀₀）は３０乃至１５０ｅｍｕ／ｃｍ³ であり、磁化の
強さの立ち上がりがより速い磁気特性を有するキャリア
を得ることができる。

【００４２】本発明のキャリアにおいて、磁性体分散型
樹脂キャリアの場合には、キャリア総量に対する磁性体
の含有量は３０重量％以上、好ましくは５０重量％以上
である。３０重量％未満であると感光体へのキャリア付
着が生じ易くなる。また、キャリアの比抵抗の制御も困
難になってくる。また磁性体の含有量が９９％を越える
と磁性体とバインダー樹脂との接着性が劣ってくる。

【００４３】本発明のキャリアの比抵抗は１０⁸ 〜１０
¹³Ω・ｃｍの範囲にあることが好ましい。１０⁸ Ω・ｃ
ｍ未満では、バイアス電圧を印加する現像方法では現像
領域において現像スリーブから感光体表面へと電流がリ
ークしやすく、良好なトナー画像が得られにくい。ま
た、１０¹³Ω・ｃｍを越えると、低湿の如き条件下でチ
ャージアップ現象を引き起こしやすく、濃度ウス、転写
不良、カブリ等のトナー画像劣化の原因となりやすい。
本発明において、比抵抗の測定には、図−３の如き測定
方法を用いる。すなわち、セルＡに、キャリアを充填
し、該充填キャリアに接するように電極１及び２を配
し、該電極間に電圧を印加し、そのとき流れる電流を測
定することにより比抵抗を求める方法を用いる。上記測
定方法においては、キャリアが粉末であるために充填率
に変化が生じ、それに伴い比抵抗が変化する場合があ
り、注意を要する。本発明における比抵抗の測定条件
は、充填キャリアと電極との接触面積Ｓ＝約２．３ｃｍ
² 、厚みｄ＝約１ｍｍ、上部電極２の荷重２７５ｇ、印
加電圧１００Ｖとする。

【００４４】本発明のキャリア粒子の平均粒径は、５〜
１００μｍであることが好ましく、さらに好ましくは２
０〜８０μｍが良い。５μｍより小さいと感光体へのキ
ャリア付着が生じ易くなり、また、１００μｍを越える
と現像極における磁気ブラシが粗になり、高画質なトナ
ー画像が得られにくい。本発明において、キャリアの粒
径は、光学顕微鏡によりランダムに３００個以上抽出
し、ニレコ社製の画像処理解析装置Ｌｕｚｅｘ３により
水平方向フェレ径をもってキャリア粒径として、測定す
る。

【００４５】本発明のキャリアの嵩密度は、３．０ｇ／
ｃｍ³ 以下が好ましい。３．０ｇ／ｃｍ³ を越えると現
像スリーブの回転により、キャリアが現像スリーブ上に
磁気的に保持される力に比べ、キャリア粒子１個にかか
る遠心力が大きくなり、キャリア飛散を生じ易くなる。
本発明のキャリアの嵩密度の測定は、ＪＩＳＺ２５
０４に記載の方法に準じて行う。

【００４６】本発明のキャリアの構成において、磁性体
分散型樹脂キャリアの場合、コア材に用いられるバイン
ダー樹脂としては、ビニル系モノマーを重合して得られ
る全ての樹脂が挙げられる。ここで言うビニル系モノマ
ーとしては例えば、スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ
−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−フェニル
スチレン、ｐ−エチルスチレン、２，４−ジメチルスチ
レン、ｐ−ｎ−ブチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチル
スチレン、ｐ−ｎ−ヘキシルスチレン、ｐ−ｎ−オクチ
ルスチレン、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−クロルスチレン、３，４−ジクロルスチレ
ン、ｍ−ニトロスチレン、ｏ−ニトロスチレン、ｐ−ニ
トロスチレン、等のスチレン誘導体と、エチレン、プロ
ピレン、ブチレン、イソブチレンなどのエチレン及び不
飽和モノオレフィン類；ブタジエン、イソプレンなどの
不飽和ジオレフィン類；塩化ビニル、塩化ビニリデン、
臭化ビニル、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル類；酢
酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等の
ビニルエステル類；メタクリル酸及びメタクリル酸メチ
ル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、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ｎ−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリ
ル酸−２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、
メタクリル酸フェニル、などのα−メチレン脂肪族モノ
カルボン酸エステル類；アクリル酸及びアクリル酸メチ
ル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリ
ル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ｎ−
オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸２−エチル
ヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸２−クロ
ルエチル、アクリル酸フェニル等のアクリル酸エステル
類；マレイン酸、マレイン酸ハーフエステル；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、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケト
ン等のビニルケトン類；Ｎ−ビニルピロール、Ｎ−ビニ
ルカルバゾール、Ｎ−ビニルインドール、Ｎ−ビニルピ
ロリドン等のＮ−ビニル化合物；ビニルナフタリン類；
アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミ
ド等のアクリル酸もしくはメタクリル酸誘導体；アクロ
レイン類などが挙げられ、これらの中から１種または２
種以上使用して重合させたものが用いられる。

【００４７】また、ビニル系モノマーから重合して得ら
れる樹脂以外にポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェ
ノール樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド
樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂などの非ビニ
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
合物を用いることができる。

【００４８】本発明における磁性体分散型樹脂キャリア
の製造方法としてはコア材を作製後、必要に応じて樹脂
被覆を施すという２つの工程から成り立つ。先ずコア材
の作製方法としては、前記バインダー樹脂と磁性微粒子
とを所望の量比で混合し、例えば、３本ロールまたは押
出機などの加熱溶融混合装置を用いて適当な温度で混練
し、射出成形時に磁性体微粒子を機械的、あるいは磁気
的に配向させ、冷却後、粉砕分級した後に得られたコア
材を得る。得られたコア材を高速で板に衝突させ、その
エネルギーで表面を熱溶融させ球形化処理を施す。

【００４９】或はコア材を得る他の方法として、コア材
に用いられる結着樹脂のモノマー溶液中に磁性体微粒
子、重合開始剤、懸濁安定剤などを添加し、分散せしめ
た後、磁場中で造粒重合する懸濁重合法を用いる方法も
ある。

【００５０】本発明のキャリアの球形度は、２以下が好
ましい。本発明のキャリアは、球形度が２を越えると、
現像剤としての流動性が劣るようになり、現像極におい
て磁気ブラシの形状が悪くなるために高画質なトナー画
像が得られにくくなる。本発明のキャリアの球形度の測
定は、日立製作所（株）製フィールドエミッション走査
電子顕微鏡Ｓ−８００によりキャリアをランダムに３０
０個以上抽出し、ニレコ社製の画像処理解析装置Ｌｕｚ
ｅｘ３を用いて、次式によって導かれる形状係数を求め
る。

【００５１】

【外７】［式中、ＭＸＬＮＧはキャリアの最大径を示し、ＡＲ
ＥＡは、キャリアの投影面積を示す。］ＳＦ１は１に近
いほど球形に近いことを意味している。

【００５２】また、本発明のキャリアは、比抵抗コント
ロールを行ったり、耐久性を向上させるために、必要に
応じてキャリア粒子表面を樹脂でコートして用いること
ができる。コート樹脂としては、公知の適当な樹脂を用
いることができる。例えば、アクリル系樹脂、フッ素系
樹脂、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、スチレン系
樹脂等でコートして用いることができる。

【００５３】コア材をコートする方法としては、コア材
が特に樹脂より構成されている場合には、コア材同士が
接着しないようにコート樹脂を迅速にコートできる処理
方法が望ましく、コート樹脂を溶解する溶剤の選択およ
び処理温度、時間等の条件を十分に制御し、さらにコア
材を常に流動せしめるような方法でコートおよび乾燥を
同時に進行させる処理方法が好ましく用いられる。

【００５４】本発明のキャリアと組み合わせて用いるト
ナーとしては、より高画質画像を得るために重量平均粒
径１〜２０μｍ、好ましくは４〜１０μｍを用いるのが
良い。トナーの重量平均粒径は、種々の方法によって測
定できるが、本発明においてはコールターカウンターを
用いて行う。

【００５５】また、より高画質画像を得るために、トナ
ーの凝集度は低い方が好ましく、３０％以下が好まし
い。なお、本発明に用いられる凝集度の測定は次のよう
に行う。

【００５６】パウダーテスター（細川ミクロン（株））
に上から６０ｍｅｓｈ、１００ｍｅｓｈ、２００ｍｅｓ
ｈ、の順でフルイを３段重ねてセットし、秤取した試料
５ｇを静かにフルイの上にのせ、電圧１７Ｖで振動を１
５秒間与え、各フルイ上に残ったトナーの重さを測定
し、下式に従って凝集度を算出する。

【００５７】

【外８】

【００５８】凝集度を下げるために、該トナーにシリ
カ、酸化チタン、アルミナ等の流動性向上剤を内添、あ
るいは外添して用いることが好ましい。特に、トナーに
疎水性を有する流動性向上剤を外添することが好まし
い。

【００５９】

【実施例】以下に実施例をもって本発明を説明する。こ
れらは本発明を何ら限定するものではない。尚、以下の
配合における％及び部は重量％及び重量部を示す。

【００６０】（実施例１）スチレン−メタクリル酸メチル（８０／２０）３０％偏平状Ｃｏ₇₀Ｆｅ₅ Ｓｉ₁₀Ｂ₁₅ ７０％（最大径１μｍ厚さ０．０７μｍ）

【００６１】上記材料をヘンシェルミキサーにより十分
予備混合を行った後、３本ロールミルで２回溶融混練
し、冷却後ハンマーミルを用いて粒径約５ｍｍ程度のチ
ップに粗粉砕した後、２００℃に加熱した押し出し機を
通して、射出成形機によってバインダー樹脂中の磁性微
粒子を機械的に配向させ、その後、溶融状態の磁性体分
散樹脂を１０キロエルステッドの磁場をかけつつ冷却し
て、再度粉砕し、直径２ｍｍ程度の粉体を得た。次いで
エアージェット方式による微粉砕機で粒径約５０μｍに
微粉砕した。更に、得られた微粉砕物をメカノミルＭＭ
−１０（岡田精工製）に投入し、機械的に球形化した。
球形化を施した微粉砕粒子をさらに分級して磁性体分散
樹脂粒子を得た。得られた磁性体分散樹脂粒子の粒径は
４６μｍであった。

【００６２】上記磁性体分散樹脂微粒子の表面をスチレ
ン−アクリル系樹脂で以下のように被覆した。上記樹脂
を樹脂被覆量が前出の計算式から１．０重量％になるよ
う、アセトンとメチルエチルケトンの混合溶剤（混合重
量比＝１：１）中に１０重量％溶解し、キャリア被覆溶
液を作製した。このキャリア被覆溶液を流動層式塗布機
により、塗布と乾燥を同時に行いつつ上記コア材に塗布
した。得られた塗布後の磁性体分散樹脂キャリアを温度
９０℃で２時間乾燥して溶剤を除去し、磁性体分散微粒
子表面を樹脂被覆層で被覆した樹脂コート磁性体分散型
樹脂キャリア（キャリア粒子）を得た。キャリア粒子の
粒径はコート前と同等であった。ＦＥ−ＳＥＭによる断
面観察の結果、磁性体微粒子の配向度は６０％であっ
た。

【００６３】得られたキャリアの物性を表１にまとめて
示す。

【００６４】プロポキシ化ビスフェノールとフマル酸を
縮合して得られたポリエステル樹脂１００重量部銅フタロシアニン顔料５重量部ジ−ｔｅｒｔ−ブチルサリチル酸のクロム錯塩４重量
部

【００６５】上記材料を十分予備混合を行った後、溶融
混練し、冷却後ハンマーミルを用いて粒径約１〜２ｍｍ
程度に粗粉砕した。次いでエアージェット方式による微
粉砕機で微粉砕した。更に、得られた微粉砕物を分級し
て重量平均径が８．４μｍである負帯電性のシアン色の
粉体（トナー）を得た。

【００６６】上記シアントナー１００重量部と、ヘキサ
メチルジシラザンで疎水化処理したシリカ微粉体１．０
重量部とを混合して、トナー粒子表面にシリカ微粉体を
有するシアントナーを調製した。

【００６７】樹脂コート磁性体分散型樹脂キャリアとト
ナーとをトナー濃度５重量％となる様に混合し現像剤を
得た。これをキヤノン製フルカラーレーザー複写機ＣＬ
Ｃ−５００を改造した改造機を用いて画像出しを行っ
た。このときの現像器および感光ドラムの現像領域部分
の模式図を図−４に示す。現像スリーブと現像剤規制部
材との距離は４００μｍであり、プロセススピードは３
５０ｍｍ／ｓｅｃであり、現像スリーブと感光ドラムと
の周速比が１．４：１であり、また、現像条件は、現像
極の磁場の強さ１０００エルステッド、交番電界２００
０Ｖ_P-P 、周波数３０００Ｈｚであり、スリーブと感光
ドラムの距離は５００μｍとした。このとき、現像スリ
ーブ上の現像極付近の現像ブラシの穂立ちを顕微鏡観察
した結果、緻密で、穂長が短くなっていることがわかっ
た。

【００６８】画像出し試験の結果、現像スリーブ上にお
ける現像剤の供給も十分であり、ベタ画像の濃度が１．
５２と高く、また、ガサツキもなく、ハーフトーン部の
再現性、ライン画像の再現性も良好であった。さらに、
高速でのスリーブ回転にもかかわらず、キャリア飛散及
びキャリアが現像される等による画像部、非画像部への
キャリア付着は認められなかった。また、現像器を２０
０ｒｐｍのスピードで空回転を３０分間行った後の画出
しにおいても、画質に関して特に問題はなく、キャリア
付着に関しては非常に良好であった。

【００６９】（比較例１）モル比で、Ｆｅ₂ Ｏ₃ ＝６２
モル％、ＺｎＯ＝１６モル％、ＣｕＯ＝２２モル％にな
るように秤量し、ボールミルを用いて混合を行った。こ
れを造粒し、焼結した後、分級して、平均粒径が５０μ
ｍのフェライト粒子を得た。そのとき得られたキャリア
（フェライト粒子）の形状はほぼ球形をしており、平滑
性も優れていた。この焼結コアに実施例１と同様に、実
施例１で用いた樹脂をコートし、キャリア粒子を得た。
コート後のキャリア粒子の粒径は、コート前とほとんど
同等であった。得られたキャリアの物性を表１に示す。

【００７０】上記キャリアを用いて実施例１と同様の試
験を行ったところ、キャリア付着は良好であったが、現
像スリーブ上での穂立ちの密度がやや粗く、初期画像は
問題なかったが、空回転後の画質、特にハーフトーン部
でのがさつきが見られた。

【００７１】（実施例２）フェノール２０％ホルムアルデヒド１０％（ホルムアルデヒド約３７％、メタノール約１０％、残
りは水）偏平状Ｃｏ₇₀Ｆｅ_4.95Ｃｒ_0.05Ｓｉ₁₀Ｂ₁₅ ７０％（最大径０．９μｍ厚さ０．０５μｍ）

【００７２】上記材料を塩基性触媒としてアンモニア、
重合安定化剤としてフッ化カルシウムを用いて、水相中
で攪拌を行いつつ、徐々に温度８０℃まで加温し、２時
間磁場中で重合を行った。得られた重合粒子を分級する
ことにより、磁性体分散樹脂キャリアコアを得た。得ら
れたキャリアコアに実施例１と同様に実施例１で用いた
樹脂をコートし、キャリア粒子を得た。このとき本キャ
リア粒子は良好な被覆状態を示した。ＦＥ−ＳＥＭ観察
の結果、磁性体の配向度は６２％であった。得られたキ
ャリアの物性を表１に示す。

【００７３】上記キャリアについて実施例１と同様な試
験を行ったところ、初期、空回転耐久試験において画
像、キャリア付着ともに良好であった。

【００７４】（実施例３）スチレン２５％メタクリル酸メチル１０％偏平状Ｃｏ_70.3Ｆｅ_4.7 Ｓｉ₁₀Ｂ₁₅ ６５％（最大径１．０μｍ厚さ０．０５μｍ）

【００７５】上記処方を用いて、容器中で温度７０℃に
加温し、溶解させ単量体混合物とした。さらに、７０℃
に保持しながら、開始剤アゾビスイソニトリルを加えて
溶解し、単量体組成物を調整した。これを１％ＰＶＡ水
溶液１．２ｌフラスコに投入し、ホモジナイザーにより
２５００ｒｐｍで１０分間攪拌し、組成物を造粒し、こ
のとき磁場中でこの操作を行った。その後、磁場中で、
パドル攪拌機で攪拌しつつ１０時間重合を行った。重合
反応終了後、反応生成物を冷却し、得られた磁性体分散
樹脂スラリーを洗浄、ろ過した。これを乾燥して、キャ
リアコアを得た。得られたコア材の表面に実施例１と同
様に、実施例１で用いた樹脂を表面コートし、キャリア
粒子を得た。得られた磁性体分散樹脂キャリア（キャリ
ア粒子）の磁性体の配向度を調べた結果、５１％であっ
た。また、このキャリアの物性を表１に示す。

【００７６】上記キャリアについて実施例１と同様な試
験を行ったところ、現像スリーブ上の穂立ちは緻密であ
り、初期、空回転耐久試験において画像、キャリア付着
ともに良好であった。

【００７７】（実施例４）偏平状Ｃｏ_70.3Ｆｅ_4.7 Ｓｉ₁₀Ｂ₁₅ （最大径１．０μｍ厚さ０．０５μｍ）

【００７８】上記磁性体を３％ＰＶＡ水溶液中で磁場を
かけつつスラリーを得た。これをスプレードライヤーを
用いて約５０μｍに造粒した後、１０００℃で２時間反
応を行った。これを急冷して粒径４７μｍの粒子を得
た。この粒子の表面に、実施例１と同様にして実施例１
で用いた樹脂をコートし、キャリア粒子を得た。得られ
たキャリアの物性を表１に示す。

【００７９】上記キャリアを用いて、実施例１と同様の
試験を行ったところ、初期画質、耐久後の画質ともに良
好であり、また、キャリア付着も問題なかった。出力で
きた。また、空回転試験でもハーフトーン部のガサツ
キ、画質、キャリア付着は特に問題はなかった。

【００８０】（実施例５）スチレン−メタクリル酸ブチル（８０／２０）３５％六角板状マグネタイト６５％（最大径０．９μｍ厚さ０．１μｍ）

【００８１】上記処方を用いて、実施例１と同様にして
磁性体分散型樹脂粒子を得た。得られた樹脂粒子の粒径
は４０μｍであった。

【００８２】上記、磁性体分散型樹脂粒子の表面を実施
例１と同様に実施例１と同じ樹脂でコートし、キャリア
粒子を得た。得られたキャリアの物性を表１に示す。

【００８３】上記樹脂キャリアを用いて、実施例１と同
様の画出し試験を行ったところ、初期、空回転耐久試験
において画質、キャリア付着ともに良好であった。

【００８４】本発明のキャリア物性について、表１に示
し、また、評価結果について表２に示した。表２中の◎
は非常に良好、○は良好、△は可、×は不可を示す。

【００８５】

【表１】

【００８６】

【表２】

【００８７】

【発明の効果】本発明の電子写真用キャリアは、形状異
方性を有する磁性体を磁気的に一軸方向に配向させるこ
とにより、現像極におけるキャリアの磁気特性を低く
し、初期及び多数枚の複写においても高画質化を計りつ
つ、かつ、０〜３００エルステッドの如き低磁場におい
て、キャリアの磁化の強さをすばやく立ち上げることに
より、静電潜像担持体上へのキャリア付着がなく、優れ
た耐久性を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁気特性カーブ（ヒステリシスカーブ）の第一
象現を模式的に示した概略図である。横軸は、外部磁場
（エルステッド）であり、縦軸は、キャリアの単位体積
当たりの磁化の強さを示す。

【図２】本発明のキャリアを模式的に示した概略図であ
る。偏平状磁性粒子が樹脂の中に分散している様子を示
してあり、磁場の方向に対して磁性粒子の長軸が垂直方
向に配向している様子を示したものである。

【図３】電気抵抗の測定装置を模式的に示した概略図で
ある。

【図４】現像装置及び感光体ドラムを模式的に示した概
略図である。

【符号の説明】

１下部電極２上部電極３絶縁物４電流計５電圧計６定電圧装置７キャリア８ガイドリング２０感光体ドラム（静電潜像担持体）２１現像容器２２現像剤担持体２３固定磁芯２３ａ〜ｅ磁極２４現像剤規制部材２５キャリア返し部材２６トナー２７現像剤３０トナー補給ローラー３１現像剤搬送ローラー３２現像剤攪拌ローラー４０交番電界印加手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 9/107

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】軟磁性材料の磁性微粒子から形成された
キャリア粒子を有する電子写真用キャリアにおいて、該
キャリア粒子は、平均粒径が５〜１００μｍであり、か
つ嵩密度が３．０ｇ／ｃｍ³ 以下であり、該磁性微粒子
は、３次元的に少なくとも一軸方向の形状異方性があ
り、その長軸と短軸との比が１より大きく、該キャリア
粒子を構成する該磁性微粒子が３０％以上の配向をして
なり、該キャリア粒子は、磁場１０００エルステッドに
おける磁化の強さ（σ₁₀₀₀）が３０乃至１５０ｅｍｕ／
ｃｍ³ 、及び下記の式（１）及び（２）【外１】［式中、σ₁₀₀₀は、１０００エルステッドにおける磁化
の強さ（ｅｍｕ／ｃｍ³）を示し、σ₃₀₀ は、３００エ
ルステッドにおける磁化の強さ（ｅｍｕ／ｃｍ³）を示
す。］【外２】［式中、σ₁₀₀ は、１００エルステッドにおける磁化の
強さ（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）を示し、σｒは、０エルステッ
ドにおける磁化の強さ（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）を示す。］を
満たす磁気特性を有することを特徴とする電子写真用キ
ャリア。
【請求項２】該キャリア粒子は、結着樹脂及び磁性体
を主要な必須成分として有する磁性体分散型樹脂キャリ
アであり、該樹脂キャリア総量に対する該磁性体の含有
量は３０乃至９９重量％であり、該樹脂キャリア中に分
散された該磁性体微粒子の形状は３次元的に一軸方向に
形状異方性があり、その配向度が３０％以上であること
を特徴とする請求項１記載の電子写真用キャリア。
【請求項３】該キャリア粒子は、１０⁸ 〜１０¹³Ω・
ｃｍの比抵抗を有することを特徴とする請求項１記載の
電子写真用キャリア。