JPH024281A

JPH024281A - 磁性キャリア

Info

Publication number: JPH024281A
Application number: JP63155318A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Tateiwa; 義弘立岩; Katsuji Ko; 勝治胡; Yoshimichi Katagiri; 善道片桐; Hitoaki Date; 仁昭伊達; Takahiro Kashiwagawa; 貴弘柏川; Norio Saruwatari; 紀男猿渡
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1988-06-23
Filing date: 1988-06-23
Publication date: 1990-01-09

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】〔概要〕電子写真等に使用されるキャリアに関し、用紙にキャリ
アの付着がなく、トナー濃度許容幅の大きなキャリアを
得ることを目的とし、磁性粉末を分散させた結着樹脂を
粉砕し分級して得る樹脂分散型キャリアにおいて、磁性
粉末として形状異方性をもつ磁性粉を使用して磁性キャ
リアを構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は用紙にキャリアの付着がなく、トナー濃度許容
幅の大きな二成分現像剤用キャリアに関する。

電子写真技術は複写機に広く使用されているがプリンタ
やファクシミリなどの情報機器にも盛んに利用されてい
る。

ニーで電子写真式プリンタの印字プロセスとしては、光
導電性絶縁体を被覆したフォトコンドラムの表面をコロ
ナ放電などにより一様に帯電させた後、電気信号に対応
してオン、オフさせた光を光導電性絶縁体に照射して静
電潜像を作り、この潜像にトナーを付着して可視像とす
る。

こ＼で、トナーは合成樹脂の中に着色剤を分散させた着
色微粒子であり、キャリアと呼ばれる磁性粉と共に磁気
ロールに供給され、キャリアが磁気吸引されて磁気ブラ
シを形成しつ一回転する段階でキャリアとトナーとが相
互に摩擦して互いに逆極性に帯電して磁性現像剤が作ら
れる。

次に、静電潜像があるフォトコンドラムの表面を磁気ブ
ラシの穂が擦過することによりトナーのみを電気的な吸
引力により分離付着させて静電潜像を現像する。

このようにして作られたトナー像は転写部で記録紙の裏
側から電界を与えることにより静電的に記録紙上に写し
取らせた後、定着器でトナー像に熱と圧力を加えて記録
紙に融着させることにより記録が完成している。

次に、キャリアとトナーの二成分からなる磁性現像剤は
キャリアとして平均粒径が１００μｍ程度の鉄（Ｆｅ）
粉、フェライト（Ｔ−ＰｅｚＯｚ”）粉、マグネタイ）
　（Ｆｅ３０４）粉などの磁性粉末、或いはこれに樹脂
被覆を施した磁性粉末が使われている。

また、トナーとしては天然樹脂或いは合成樹脂からなる
結着樹脂の中に着色剤を分散して平均粒径１０μｍ程度
に微粉砕した非磁性の絶縁粉末が使用されている。

〔従来の技術〕

上記のようにキャリアとトナーからなる二成分現像剤を
用いて現像を行うと、転写性と定着性は優れるもの＼、
キャリアとトナーとの混合比を示すトナー濃度の許容幅
が非常に狭いために、使用中に消費されたトナーを適切
に補給し、常に一定のトナー濃度に保つ必要がある。

そのためトナー濃度を正確に検知し制御するトナー濃度
制御機構、制御レベルに従って適時少量ずつトナーを自
動補給するトナー補給機構などが必要で装置が高価にな
ると云う問題があった。

そこで、このような問題を緩和してトナー濃度許容幅を
広くする方法として粒径の小さな磁性キャリアを用いる
方法が公知である。

然し、小粒径化した磁性粉末を使用する場合は電気抵抗
や帯電性を制御するために常用している樹脂被覆が製造
上困難となるために充分な効果が得られない。

そこで、この問題を解決する方法として絶縁樹脂の中に
目的粒径の１　／１０１００磁性粉末を分散することに
よりキャリアを小粒径化し、電気抵抗と帯電性の制御を
可能とする方法が開発された。

この方法によると、キャリア中の磁性粉の量が少ないた
めに磁気ブラシがソフトタッチになり、また現像剤撹拌
の抵抗が少なくなるなどの利点があるが、その反面、磁
性粉の添加量を増すとキャリアが脆くなってしまうため
、添加量に上限があり、キャリアの飽和磁化を高めるこ
とが難しかった。

また、粒径の小さな樹脂分散型のキャリアを用いた場合
は製造上のバラツキから飽和磁化の小さなキャリアも生
じ易く、このようなキャリアは磁気ブラシを構成するマ
グネットロールから離れ易いため、現像剤の中から感光
体上へ持ち出され、結果として印刷物の品質を低下させ
ると云う問題があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のことから、磁性粉の添加量が少なくても高い飽和
磁化を存し、感光体上へのキャリア現像が起こらない樹
脂分散型キャリアを開発することが課題である。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は磁性粉末を分散させた結着樹脂を粉砕し分
級して得る樹脂分散型キャリアにおいて、磁性粉末とし
て形状異方性をもつ磁性粉を使用した磁性キャリアの使
用により解決することができる。

〔作用］本発明は形状異方性をもつ磁性粉を一定の方向に配向さ
せたキャリアの使用により上記の問題を解決するもので
ある。

従来より使用されている鉄粉、フェライト粉。

マグネタイト粉などの磁性粉は原料を粉砕した後に分級
して得られるもので、粒状をしたものが多い。

発明者等はこれらの材料を変えずに飽和磁化を高める方
法として、反磁界を低めることに着目した。

すなわち、強磁性体の磁化のし易さは、その材料の透磁
率μの大小のみでなく、形状により異なり、この原因は
反磁界によることが知られている。

そして、反磁界の大きさを決める反磁界係数Ｎは形にだ
け関係する係数であって、非常に細長い棒状体を長さ方
向に磁化する場合はＮは殆ど０であるし、太くて短い場
合は非常に大きくなる。

この観点からすると、反磁界を少なくするためには針状
の磁性体が最も好ましく、次いで棒状。

偏平状となる。

本発明は磁性キャリアとして鉄が最も適し、偏平で板状
をした鉄粉が既に市販されていることに着目した。

次に、形状異方性を示す磁性粉を用い、高い飽和磁化を
示すキャリアを作るには磁性粉が一方向に配向している
ことが必要である。

然し、磁性粉を樹脂と混練するには回転混合機を使用す
るが、その際に磁性粉は羽根の回転方向に揃うので、混
練後に粉砕して得るキャリアについても磁性粉の配列方
向は揃っている。

発明者等は実験の結果、粒径が０．５〜３μｍの偏平な
鉄粉を樹脂分散型キャリアの４０〜８０重量％好ましく
は６０〜７０重量％含有させた場合に好結果を得ること
を見出した。

なお、磁性粉の粒径が３μｍより大きいと、キャリア相
互の中で磁性粉の含有量の差の影響が顕著になり、また
キャリアの表面に磁性粉の露出が起こり易く、この場合
は帯電量の制御が困難になることから好ましくない。

また、粒径が０．５μｍよりも小さな磁性粉は製造が難
しいことから高価につき、また飽和磁化の低下を防ぐた
めには含有量の増加を必要とするなどの理由から好まし
くない。

以上のことから使用する磁性粉の粒径は０．５〜３μｍ
が好ましい。

次に、樹脂分散型キャリアの問題点は樹脂と磁性粉との
密着性が弱く剥がれ易いことである。

そのため、従来は磁性粉と相性のよい樹脂を選定する必
要があり、使用できる材料に制限があった。

発明者等はこの問題を解決する方法として磁性粉にカッ
ブリ・ング処理を行うものであって、磁性粉の表面にカ
ップリング剤を被覆しておくことにより樹脂との密着性
を向上することができる。

こ＼で、カップリング剤としてはシランカップリング剤
がよく、例えばＣＨｚＣ（Ｃ８：＋）ＣＯＯＨｚＣＨｚ
ＣＨｚＳｉ（ＯＣＨ：ｌ）　：ｌ　、　ｔｌｚＮｃＨｚ
ｃＨｚｃＨｚｓｉ　（ＯＣＨ２ＣＨ３）　３　、　ＣＨ
ｚ＝ＣＨＳｉ　（ＱＣｆｌｚｃＨｚＯｃｔｌ＋）　３な
どの化合物が挙げられる。

また、カップリング処理法としては、先に記したように
磁性粉に対し直接にシランカップリング剤を添加して被
覆してもよく、その場合の添加量は０．５〜１．０重量
％がよく、また樹脂と磁性粉との混合系に添加してもよ
いが、この場合の添加量としては１．５〜３重量％の場
合に好結果を得た。

〔実施例〕

実施例１：　（偏平板状の鉄粉の使用例）樹脂キャリア
の構成として、スチレン−アクリル樹脂（Ｐ６７改、花王製）・・・３
２重置部鉄微粉末（平均粒径２μｍ、板状、ＩＫＯｅでの磁化９
３ｅｍｕ／ｇ、関東電化）　　・・・６５重量部カーボ
ンブラック（Ｂｌａｃｋ　Ｐｅａｒｌ　２０００．キャ
ブラック製）　　　　　　　　　　・・・　３重量部を
溶融して混練した後、粉砕して分級し、平均粒径で２５
μｍの樹脂キャリアを作った。

次に、ポリエステル樹脂（ＮＥ２１５０．花王製）・・・　９
５重量部アブ系染料（ボントロン５−３４．オリエント
化学製）　　　　　　　　　　・・・　２重量部カーボ
ンブラック（Ｂｌａｃｋ　Ｐｅａｒｌ　２００帆キヤブ
ラツク製）　　　　　　　　　・・・　３重量部を溶融
混練した後、粉砕分級して平均粒径１２μｍの絶縁性ト
ナーを得た。

このようにして作った磁性キャリアと絶縁性トナーをボ
ールミルを用いて混合撹拌し、磁性現像剤を調製した。

得られた磁性現像剤はトナー比電荷が一１Ｏ〜−１５μ
Ｃ／ｇを示すトナー濃度が５〜５５重量％と広く、非常
に優れた帯電性を示した。

更に、熱ロール定着方式の市販複写機により印字試験を
行った結果、１０〜４５重量％と云う非常に広いＩ・ナ
ー濃度範囲で画像背景部のかぶりやキャリアの付着の少
ない良好な画像が得られた。

但し、トナー濃度１０重量％以下では画像濃度が低下し
、またトナー濃度４５重量％以上では飛散が多くなった
。

次に、初期トナー濃度を３５重量％に設定し、１００枚
の印字毎に４ｇのトナーを補給しながら２万枚の印字を
行ったが初期と同等の画像を保つことができた。

比較例１：磁性粉に粒径が０．５〜１μｍのマグネタイト（ＫＢＣ
ＩＯｏ、　　Ｉ　ＫＯｅでの磁化６２ｅｍｕ／ｇ、関東
電化）を用いた以外は実施例１と同様にして磁性キャリ
アを作り、実施例１と同じトナーと混合撹拌して磁性現
像剤を調製した。

得られた現像剤は、トナー比電荷が−１０〜−１５μＣ
／ｇを示すトナー濃度は１０〜４０重量％とトナー濃度
依存性が実施例１と比較して強く、Ｉ・ナー濃度許容幅
が狭くなった。

また実施例１と同じ絶縁性トナーを用い、トナー濃度３
５重量％の磁性現像剤を調製した後、印字試験を行った
が、実施例１に較べて著しいキャリアの付着を生じ、ま
たかぶりも多くなった。

実施例２：　（カップリング剤添加例）樹脂キャリアの
構成として、スチレン−アクリル樹脂（Ｐ６７改、花王製）・・・３
２重量部鉄微粉末（平均粒径２μｍ、板状、１ＫＯｅでの磁化９
３ｅｍｕ／ｇ、関東電化製）　・・・６５重量部カーボ
ンフ゛う・ンク（Ｂｌａｃｋ　Ｐｅａｒｌ　２０００＋
キヤフ゛ラツク製）　　　　　　　　　　・・・　３重
量部シランカップリング剤（サイラエース、　５３３０
．　チッソ製）　　　　　　　　　・・・　２重量部を
アイカ万能粉砕機（Ｍ−２０，某国科学）を用いて混合
することによりカップリング処理を施した後、これを溶
融して混練した後、粉砕して分級し、平均粒径で３０μ
ｍの樹脂キャリアを作った。

次に、ポリエステル樹脂（ＮＥ２１５伝花王製）・・・　９５
重量部アゾ系染料（ボントロン５−３４．オリエント化
学製）　　　　　　　　　　・・・　２重量部カーボン
ブラック（Ｂｌａｃｋ　Ｐｅａｒｌ　２０００＋キヤブ
ラツク製）　　　　　　　　　　・・・　３重量部を溶
融混練した後、粉砕分級して平均粒径１２μ…の絶縁性
トナーを得た。

得られた磁性現像剤はトナー比電荷が−１０〜−１５μ
Ｃ／ｇを示すトナー濃度は１０〜４５重量％と優れた帯
電性を示した。

更に、熱ロール定着方式の市販複写機により印字試験を
行った結果、１０〜４５重量％と云う非常に広いトナー
濃度範囲で画像背景部のかぶりやキャリアの付着の少な
い良好な画像が得られた。

比較例２：磁性粉にカップリング処理を施さなかった以外は実施例
１と同様にして磁性キャリアを作り、実施例１と同じト
ナーと混合撹拌して磁性現像剤を調製した。

得られた現像剤は、トナー比電荷が−１０〜−１５μＣ
／ｇを示すトナー濃度は５〜４５重量％とトナー濃度依
存性が実施例１と比較して若干低く、トナー濃度依存性
が少な（なった。

然し、実施例１と同じ絶縁性トナーを用いて印字試験を
行った結果、トナー濃度が３０〜４０重量％といった高
濃度でば実施例１と路間等な画質が得られたが、低トナ
ー濃度領域においては印字周辺へのキャリア付着やトナ
ーの転写不良により画質が悪化した。

また、トナー濃度を３５重量％に設定し、実施例１ど同
様に１００枚の印字毎に４ｇのトナーを補給しながら２
万枚の印字を行ったが、１万枚程度で感光体の劣化によ
る印字不良が生じた。

但し、感光体を交換して後、更に１万枚の印字を行った
ところキャリアが安定したため印字不良は生じなかった
。

〔発明の効果〕

以上記したように本発明の実施により磁性粉添加量が少
なくとも高い飽和磁化をもち、また磁性粉の脱落がなく
、トナー濃度許容幅の大きな樹脂分散型キャリアを得る
ことができ、これにより印字品質の向上が可能となる。

Claims

【特許請求の範囲】（１）磁性粉末を分散させた結着樹脂を粉砕し分級して
得る樹脂分散型キャリアにおいて、前記磁性粉末として形状異方性をもつ磁性粉を使用する
ことを特徴とする磁性キャリア。（２）形状異方性をも
つ磁性粉末が偏平板状の鉄粉であることを特徴とする磁
性キャリア。（３）形状異方性をもつ磁性粉末にカップリング処理を
施して使用することを特徴とする磁性キャリア。