JPH02146061A

JPH02146061A - 軽量で剛性に富む磁性キャリア粒子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH02146061A
Application number: JP63300261A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kawahito; 健二川人; Kaoru Ito; 薫伊藤; Hideki Takeuchi; 秀樹竹内
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-11-28
Filing date: 1988-11-28
Publication date: 1990-06-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【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、静電記録法あるいは静電印刷法
等に使用される静電荷像現像剤用キャリアに関するもの
である。

〔従来の技術〕

電子複写の現像方法としては、湿式現像法と乾式現像法
に大別できるが、前者は有機溶媒をキャリアとして使用
するため、操作性・臭気公害等の問題が指摘され、現在
では米国特許第２７８６４３９号明細書（１９５３）に
記載の乾式現像法である磁気ブラシ現像法が主流となっ
ている。この磁気ブラシ現像法では、可視像化するため
の現像剤として、磁性キャリアとトナーの混合粉体であ
る二成分系現像剤が使用され、キャリアとしては現在、
球形または不定形の鉄粉キャリア（例えば特公昭４７１
９３９８号公報）、フェライトキャリア（例えば特公昭
５３−１５０４０号公報）、複合キャリア（例えば特開
昭５６−１６７１５０号公報）が用いられ、さらにその
表層を有機重合体で被覆することが行なわれている。

しかし、鉄粉キャリアは嵩密度が大きいため、長期間の
使用に伴い、キャリア表面の酸化物が摩耗したり、キャ
リア表面にトナー被膜（俗に言うスペントトナー）が形
成されたりするため、キャリア粒子の抵抗が大幅に変化
して摩擦帯電量が不安定となり、その結果画像の濃度が
低下したり、カブリが増大するという欠点があった。

そこで、鉄粉キャリアの代わりに、嵩密度が小さい酸化
物磁性材料を用いたフェライトキャリアが実用化されて
、上記欠点は大きく改善された。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、フェライトキャリアは、見掛は密度は鉄
粉より低いものの、従来の製造方法（例えば特開昭６３
−１００９６号公報）では、フェライト本来が持つ焼結
密度の点から嵩密度の下限値には限界があり、スペント
トナーの発生を完全に防止するには至っておらず、また
鉄粉より小さくなった嵩密度といえども、複写機駆動ト
ルクの設計上、更に小さな嵩密度が望まれている。そこ
で、嵩密度を低減−するために、炭酸系の金属酸化物を
用いて粒子内に空孔を形成する方法が提案されたが（例
えば、特開昭６１−７８５１号公報）、発生した空孔の
ためキャリアの剛性が低下し、耐久性の面から問題があ
った。一方、キャリアの剛性を保つためには、ＰＶＡ等
の有機結合剤や分散剤を添加してスラリー固体濃度を上
げて、緻密なキャリアを製造する必要があるが、結果的
にはキャリアの嵩密度が大きくなってしまうとともに、
高価な酸化物磁性材料の使用量も増加する傾向になるの
で、経済的にも好ましいことではなかった。

従って、本発明の目的は、上述した「嵩密度の低減」と
ｒ剛性の確保ｊという二つの矛盾点を同時に解決するこ
とによって、軽量で剛性に富み、その結果長期間現像性
および画像濃度の安定性に一部れた安価な磁性キャリア
粒子及びその製造方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段］本発明の磁性キャリア粒子は、結合剤に用いた炭水化物
が、焼成過程で熱分解し、キャリア粒子内に多数の均一
微細空孔を形成し、キャリア嵩密度の低減が図られるた
め、スペントトナーの発生量が減少し、同時に使用した
炭水化物の量だけ、高価な磁性原料の使用量を削減でき
製造コストを安価にし、また酸素分圧制御下で焼成する
ことによって、炭水化物の分解で発生した還元ガスと炭
素が、空札内に金属鉄を析出させ、金属鉄による強固な
層を形成して、キャリアの剛性を増加させることを可能
ならしめ、長期間の現像性および画像濃度の安定性に優
れた安価な磁性キャリア粒子を提供することを可能とし
、従来の問題点を解決するものである。

本発明において、軽量で剛性に富む磁性キャリア粒子と
するために用いた手段は、まず嵩密度の低減のためには
、従来緻密であった球状コア粒子内を、多数の均一微細
空孔構造にすることによって、嵩密度を従来の２〜３ｇ
／ｃｎＴから２　ｇ　／　ｃ＋ｆｌ以下に低減した点に
特徴があり、次に微細空孔組織となることによる剛性の
低下を防止するためには、その微細空孔組織の一部を金
属鉄にすることにより金属鉄による剛性を付加し、圧潰
強度の飛躍的向上を可能ならしめた点にあり、これら嵩
密度の低減と圧潰強度の飛躍的向上を同一のキャリアで
同時に可能ならしめた点に特徴がある。

本発明において、軽量で剛性に富む磁性キャリアを製造
するために用いた手段は、まず微細空孔となり得、分解
して金属鉄を析出させる能力のある添加剤の選定にあり
、安価で、嵩密度が小さく、ある程度の粒径を持ちなが
らスラリーとの混合・分散性が良く、焼成中に分解し空
孔を生じ、かつ酸化鉄を還元する物質を発生するものと
して、炭水化物を選定した点にあり、その添加量・分散
方法・焼成時の雰囲気制御方法に特徴がある。次にその
微細空孔の一部を金属鉄にするために、昇温過程におい
て常温から４００〜８００″Ｃの温度範囲まで酸素分圧
を制御する焼成方法を選定した点にあり、これによって
炭水化物は、本来なら炭酸ガスと水に分解するものを、
その一部を還元ガスと炭素へ分解し、微細空孔組織の一
部の酸化鉄を金属鉄に還元させること可能ならしめ、そ
の後は窒素雰囲気下で１０００〜１３００℃の温度範囲
まで昇温後所定の時間焼成し、窒素雰囲気下で冷却して
フェライト化反応を進めた後、必要に応じて磁性キャリ
ア粒子の表面を樹脂で被覆する点に特徴がある。

第１図に本発明に係わる磁性キャリア粒子を模式的に示
す。１はソフトフェライト、２は空孔、３は金属鉄析出
部である。

本発明の静電荷像現像剤用キャリアは、一般に以下の方
法で得ることができる。まず初めに、酸化鉄５０〜８０
モル％と、一種類以上の金属酸化物５０〜２０モル％の
組成からなるフェライト原料粉に、０６１〜３０重量％
の炭水化物粉を秤量・添加して、次いで固形濃度が５０
〜４０重量％のスラリーとした後、好ましくは湿式粉砕
機を用いて平均粒径２μｍ以下のスラリーとする。ここ
で炭水化物には、水溶性澱粉・糊・パルプ等が利用でき
る。次に、このスラリーに必要に応じて０．１〜３．０
重量％の分散剤・消泡剤を添加しスラリー粘度を１００
ｃｐ以下に整えたのち、スプレードライヤーを用いて出
口温度９０〜１５０℃で噴霧造粒し、１５０頗以下の球
形粒子を製造する。この球形粒子を酸素分圧を制御しな
がら、常温から４００〜８００℃の温度範囲まで昇温し
、この昇温過程で炭水化物を分解してキャリア粒子内に
多数の微細空孔を形成するとともに、発生した還元ガス
と炭素により微細空孔組織の一部の酸化鉄を金属鉄に還
元させる。次いで窒素雰囲気下で１０００〜１３００℃
の温度範囲まで昇温し、約２時間保持した後、窒素雰囲
気下で冷却してフェライト化反応を進める。焼成炉とし
ては、流動層炉、ロータリーキルン等が使用できる。放
冷後・部分的に生成したクラスターを振動篩で解砕後、
必要に応じて磁性キャリア粒子の表面を樹脂で被覆し、
分級、品質検査を実施し、所定のフェライトキャリアを
製造する。

〔実施例〕

本発明を以下の実施例でさらに詳細に説明する。

実施例−１ＣｕＯ：ＭｇＯ：ＺｎＯ：ＦｅｚＯ５＝７．５　：　１
０．５　：　２０．０：６２ｍｏ１％からなるフェライ
ト原料に、水溶性澱粉を１０重量％添加した混合粉を準
備する。この混合粉を含水率５５％のスラリーとした後
、湿式粉砕機で２時間混練粉砕し、分散剤０．６重量％
、消泡剤０．５重量％を添加して、粘度２０ｃｐのスラ
リーとする。次いでこのスラリーをスプレードライヤー
を用いて出口温度１１０℃で造粒する。この造粒物を酸
素分圧１０％の雰囲気下で３００″Ｃ／時で６００℃ま
で昇温し、次いで窒素雰囲気下において１００″Ｃ／時
で１１５０℃まで昇温し、１．５時間保持した後窒素雰
囲気下で自然放冷した。

冷却後部分的に生成しているクラスターを振動篩で解砕
し、分級・品質検査を実施し、所定のフェライトキャリ
アを製造した。製造したキャリアの特性値を第１表に示
す。第２図にキャリアの表面電子顕微鏡写真を、第３図
にキャリア断面の顕微鏡写真を示す。第３図から多数の
微細空孔組織が形成されていることが理解できる。

また、市販の現像機にキャリア４００ｃｃを充填し、マ
グネットロールを１２Ｏｒｐｍでコピ−２万枚相当時間
回転させた結果、キャリアの破壊は認められなかった。

実施例−２実施例−１と同様に作成した試料にシリコーンオイルを
１重量％表面被覆した。セレン感光体を使用している複
写機で電子写真学会テストチャートを用いて画像評価を
実施したところ、キャリア飛散もなく、解像度・べた黒
・階調性の良好な画像が得られた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明による磁性キャリア粒子は
、フェライト組成からなる１５０１１ｍ以下の球状粒子
内に、均一で微細な空孔を持ち、その組織の０．１〜３
０重量％が金属鉄からなり、嵩密度が２ｇ／ｃボ以下で
、圧潰強度が１０００ｇ／ｃｎ１以上なので、次のよう
な効果が得られる。

（１）キャリア嵩密度が小さいので、スペントトナーの
発生量が減少し、長期間の現像性および画像濃度の安定
性に優れる。

（２）空孔体積分は高価な磁性原料の使用量を削減でき
るため、製造コストが安価なキャリアとなる。

（３）空孔内に金属鉄による強固な層を形成するため、
キャリアの剛性が増加し、その結果長期間キャリアが破
壊することなく安定した粒度分布を維持できるため、ロ
ングライフのキャリアとすることができ、維持費等で経
済的に優れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる磁性キャリア粒子を模式的に示
した断面図、第２図は同じく磁性キャリア粒子の表面構
造を示す電子顕微鏡写真図、第３図は同じく磁性キャリ
ア粒子の断面構造を示す顕微鏡写真図である。１：ソフトフェライト、２：空孔、３：金属鉄析出部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）フェライト組成からなる１５０μｍ以下の球状粒
子内に、均一で微細な空孔を持ち、その組織の０．１〜
３０重量％が金属鉄からなり、嵩密度が２ｇ／ｃｍ＾３
以下で、圧潰強度が１０００ｇ／ｃｍ＾２以上あること
を特徴とする軽量で剛性に富む磁性キャリア粒子。
（２）キャリア粒子の表面を樹脂で被覆したことを特徴
とする請求項１記載の軽量で剛性に富む磁性キャリア粒
子。
（３）Ｆｅ＿２Ｏ＿３５０〜８０モル％と一種類以上の
金属酸化物５０〜２０モル％の組成からなるフェライト
形成金属酸化物に、０．１〜３０重量％の炭水化物を添
加してスラリーとし、このスラリーを粉砕した後、球状
に造粒し、得られた造粒物を酸素分圧を制御しながら常
温から４００〜８００℃の温度範囲に昇温し、その過程
で炭水化物を分解してキャリア粒子内に均一な微細空孔
を形成させるとともに、発生した還元ガスと炭素により
微細空孔組織の一部を金属鉄に還元させ、その後窒素雰
囲気下で１０００〜１３００℃の温度範囲で焼成し、窒
素雰囲気下で冷却してフェライト化反応を進めることを
特徴とする軽量で剛性に富む磁性キャリア粒子の製造方
法。
（４）得られた磁性キャリア粒子の表面を樹脂で被覆す
ることを特徴とする請求項３記載の軽量で剛性に富む磁
性キャリア粒子の製造方法。