JPH0251505B2

JPH0251505B2 -

Info

Publication number: JPH0251505B2
Application number: JP58103379A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Katayama; Osamu Yamaguchi; Kenkichi Hara; Shigeo Yokoe; Wakichi Oka
Original assignee: Kanto Denka Kogyo Co Ltd
Current assignee: Kanto Denka Kogyo Co Ltd
Priority date: 1983-06-09
Filing date: 1983-06-09
Publication date: 1990-11-07
Also published as: JPS60458A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、乾式複写機用現像剤、即ちトナーと
キヤリアーとからなる２成分乾式現像剤における
キヤリアーに関するものである。

乾式複写、即ち電子写真法において、感光体上
に形成された静電荷像を磁気ブラシ法により現像
する際に使用される乾式現像剤はトナーとキヤリ
アーの２成分系のものが用いられる。この現像剤
は、通常、微細粒子から成るトナーと比較的大き
な粒子から成るキヤリアーとの混合物であり、キ
ヤリアーとしては、鉄、ニツケル、コバルト等の
磁性材料あるいはそれらの表面を樹脂でコーテイ
ングしたもので粒径30〜250μのものが使用され
る。トナーとしては天然あるいは合成の樹脂にカ
ーボンブラツク等の顔料あるいはニグロシン染料
などの染料と必要に応じて電荷制御剤、離形剤等
を分散含有せしめた粒子径５〜20μのものが一般
に使用される。

現像中のキヤリアーの投割はトナーが感光体上
に形成された静電荷像に優先的且つ選択的に引き
つけられるように、トナーに正確な摩擦帯電特性
及び適当な電荷を付与せしめ、画像部に付着した
トナーを再度静電気的に吸引して除去し鮮明な画
像を形成せしめることにある。

ところで、一般に電子写真に用いられる従来の
乾式現像剤は撹拌時において、キヤリアー粒子と
トナー粒子間及び現像機の機械部分間での繰り返
し、接触、衝突によつて生ずる撹拌低抗によりト
ナー粒子の一部がキヤリアー粒子の表面に付着し
て膜を形成する性質がある。このような事態にな
るとキヤリアー粒子表面にトナー材（トナー粒
子）の膜が徐々に蓄積され、キヤリアー粒子とト
ナー粒子との間の摩擦帯電がトナー材同士の摩擦
帯電に変わつてしまい、現像剤全体の摩擦帯電特
性が劣化し、ひいてはコピー画像の地肌部にトナ
ー粒子が多数付着するという所謂地汚れ現象が生
じ、コピー画質が低下することになる。

このようにキヤリアー粒子表面でのトナー材付
着による膜形成は結果的に現像剤の寿命を低下さ
せる事になる。これを防止するためキヤリアー粒
子にはトナー粒子に対し適当な帯電量を与える物
質を選択すると共に、トナー材の付着による膜形
成が防止出来る表面特性を有することが必要であ
る。更にキヤリアー粒子へのトナー材の付着によ
る膜形成は現像混合時における撹拌抵抗が大きく
関与しており、撹拌抵抗が大きくなるキヤリアー
粒子とトナー粒子の接触圧が増加し、キヤリアー
粒子へのトナー付着が起こり易くなるため撹拌抵
抗を低下させることが必要となる。

撹拌抵抗に影響を与えるキヤリアー粒子の因子
としては、比重、粒子形状及び粒度が挙げられ
る。即ち、キヤリアー粒子の比重が大きくなると
撹拌抵抗が増加し、又キヤリアー形状が球形に近
づく程キヤリアーの流動性が良く撹拌抵抗は、減
少する。又、キヤリアー粒度が細かくなると、流
動性が低下し撹拌抵抗は増加する。

従来、キヤリアー粒子としては不定形あるいは
球形の鉄粉またはこれらに樹脂をコーテイングし
たものが用いられているが現像剤の寿命を満足す
るに至つていない。その理由としては、鉄粉キヤ
リアーは比重が大きく現像剤撹拌時の撹拌抵抗が
大きいことが挙げられる。

キヤリアー粒子として使用される鉄粉の比重
は、一般に形状因子を含めて見掛け比重で判定さ
れ、その値は2.5〜4.5ｇ／c.c.であり、形状が不定
形から球形に近づく程見掛け比重は増加する。上
述の如く撹拌抵抗を低下させるためには、キヤリ
アーの比重を小さくし更に形状を球形に近づける
ことが好ましいが、鉄粉の場合、形状を球形に近
づけると流動性が向上するが逆に見掛け比重が増
加するために全体的には撹拌抵抗はあまり改良さ
れない。又、鉄粉の形状を不定形にして見掛け比
重を小さくすると流動性が低下し全体的には撹拌
抵抗はあまり改良されない。

更に、キヤリアー粒子表面へのトナー粒子の付
着を防止するために鉄粉に樹脂をコーテイングし
た場合、トナー材の付着は防止出来ても樹脂自体
がコア材である鉄粉との密着性が充分でない上に
摩擦及び衝撃に対し弱い等の機械的強度も不足し
ている。またコア材が鉄粉であるが故に比重が大
きく撹拌抵抗が大きいため長時間使用に耐えられ
ない欠点を有している。

本発明は、かかる欠点を解消した電子写真用キ
ヤリアーを提供するものである。

即ち、本発明の電子写真用キヤリアーは、粒子
径が5μ以下、純度が95％以上の微細マグネタイ
トを造粒し、しかる後1000℃以上で焼成して得ら
れた見掛け比重2.0〜2.5の球形マグネタイト
（Fe₃O₄）をコア材とし、該コア材が樹脂被覆さ
れているものであり、従来の鉄粉キヤリアーを使
用した場合に比較して現像剤寿命の著しく向上し
た新規な２成分磁気ブラシ現像用キヤリアーであ
る。更に本発明のキヤリアーは従来の鉄粉キヤリ
アーを使用した場合に比較してコピー画像の緻密
性が向上した高品位のコピー画像を提供すること
が出来るキヤリアーである。

マグネタイト（Fe₃O₄）は比重が約５ｇ／c.c.の
磁性鉄酸化物であり、金属鉄の比重（7.6ｇ／c.c.）
の約３分の２である。

本発明に係る球形マグネタイト（Fe₃O₄）粒子
の造粒に用いられる微細なマグネタイト粒子は、
粒子径が5μ以下、純度95％以上のもので、これ
を球形、好ましくは粒子径20〜100μに造粒し、
しかる後1000℃以上で焼成することにより、球形
鉄粉（見掛け比重約4.5ｇ／c.c.）より軽い見掛け
比重2.0〜2.5の流動性良好な本発明に係る球形マ
グネタイトとする。

この結果、現像剤撹拌時の撹拌抵抗は従来の鉄
粉キヤリアーに比べて大巾に低下する。更に本発
明において２成分磁気ブラシ現像用キヤリアーに
適したキヤリアー抵抗を与えさらにキヤリアー表
面へのトナー付着をより完全に防止するために該
粒子をコア材として樹脂をコーテイングすること
により従来の鉄粉キヤリアーに較べ飛躍的に寿命
の向上した高品位のコピー画質を示すキヤリアー
が得られる。

前述の如く、コーテイングに用いる樹脂は鉄粉
のような撹拌抵抗の大きなキヤリアーにコーテイ
ングした場合、長時間使用出来る程の機械強度を
有していないが、本発明に用いる軽量な球形キヤ
リアーにコーテイングした場合、軽量で流動性が
極めて良好であることから撹拌抵抗が大巾に減少
するため撹拌による樹脂皮膜の破壊が大巾に減少
し、従来の樹脂でも耐久性が向上するのである。

本発明のキヤリアー粒子の好ましい製造方法は
次の通りであるが、必ずしもこれに限定されるも
のではない。

即ち、予め微細化したマグネタイト（Fe₃O₄）
をボールミルあるいはアトライター等により固形
分濃度が40〜70％で適当な溶媒中で撹拌混合した
後、マグネタイトスラリーをスプレードライヤー
により噴霧乾燥して20〜100μの球形粒子とする。
この範囲を外れると流動性の面での適合性に若干
欠ける。次いでこの球形化粒子を電気炉等により
窒素雰囲気中で1000℃以上の温度で熱処理し、充
分な機械的強度を有するものとした後、公知の方
法で該粒子の表面に樹脂コーテイングを行うこと
により本発明のキヤリアー粒子を得る。また本発
明においてマグネタイトスラリーを得る時必要に
応じ適当な分散剤、バインダー等を添加してもよ
い。

本発明の粒子表面にコーテイングする樹脂は、
トナーに対して適当な帯電特性を示す樹脂であれ
ばよいが、粒子表面との密着性が良いことが好ま
しい。本発明に用いられるコーテイング用樹脂と
しては、ポリオレフインを含む熱可塑性樹脂、例
えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリ
エチレン、及びクロロスルホン化ポリエチレン；
ポリビニル及びポリビニリデン、例えばポリスチ
レン、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロ
ニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルア
ルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニ
ル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテ
ル及びポリビニルケトン；塩化ビニル―酢酸ビニ
ルポリマー、スチレン―アクリルコポリマー、シ
リコン樹脂；フロロカーボン例えばポリテトラフ
ルオロエチレン、フツ化ポリビニル、フツ化ポリ
ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン；
ポリアミド樹脂；ポリエステル例えばポリエチレ
ンテレフタレート；ポリウレタン；ポリカーボネ
ート；アミノ樹脂例えば尿素―ポルムアルデヒ
ド；エポキシ樹脂等が挙げられる。特に好ましい
のはアクリル系樹脂、シリコン樹脂、フツ素系樹
脂である。

粒子に対するコーテイング量は、少なくとも粒
子表面に、連続した皮膜を形成する量があればよ
いが、一般的には0.04〜４重量％、好ましくは
0.05〜３重量％が良い。

本発明によるキヤリアー粒子と併用されるトナ
ーは、特に制限はなく、天然樹脂、天然及び合成
樹脂を組み合わせた改良材を含む広範囲の材料に
周知の各種染料、顔料を分散せしめて製造された
ものが挙げられる。

又、本発明のキヤリアーを使用した現像剤は、
公知のセレン、酸化亜鉛、硫化カドミウムあるい
はポリビニルカルバゾール等を光電導体とする光
電導性感光体上に形成された静電荷像、又は感光
性をもたない静電記録シート上に形成さた静電荷
像の何れであつても適用することが出来るもので
ある。

以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に
説明する。

実施例１湿式法マグネタイト（平均粒子径0.6μ、形状：
立方体）15Kgとポリビニルアルコール（日本合成
製、GH17）150ｇを含む水溶液22Kgをアトライ
ターにて８時間分散混合せしめてマグネタイトの
ポリビニル水溶液スラリーを調製した。

上記スラリーをスプレードライヤーを用いて噴
霧乾燥し、20〜40μの球形粒子を得た。次いでこ
の球形粒子を窒素雰囲気下で約1200℃の温度で約
２時間焼結した後、冷却する粒子の見掛け比重
2.2。

得られた焼結粒子10Kgに対しアクリル樹脂（三
菱レーヨン製、BR83）のメチルエチルケトン溶
液（樹脂分４％）2.5Kgをスプレーコートし本発
明のキヤリアーを得た。

上記樹脂コートキヤリアーを市販の磁気ブラシ
現像用トナー（東芝製、BD4511用トナー）と撹
拌混合して現像剤を調製し、セレン感光体上の静
電潜像を現像したところ鮮明な画像が得られ、12
万回の現像後でも画質に大きな変化は見られなか
つた。

実施例２湿式法マグネタイト（平均粒子径0.6μ、形状：
立方体）15Kgとポリビニルアルコール（日本合成
製、GH17）150ｇを含む水溶液６Kgをアトライ
ターにて８時間分散混合せしめてマグネタイトの
ポリビニル水溶液スラリーを調製した。

上記スラリーをスプレードライヤーを用いて噴
霧乾燥し、40〜100μの球形粒子を得た。次いで
この球形粒子を窒素雰囲気下で約1200℃の温度で
約２時間焼結した後、冷却する粒子の見掛け比重
2.1。

得られた焼結粒子10Kgに対しアクリル樹脂（三
菱レーヨン製、ER83）のメチルエチルケトン溶
液（樹脂分４％）2.5Kgをスプレーコートし本発
明のキヤリアーを得た。

実施例３実施例１で得た焼結球形粒子10Kgにシリコーン
樹脂（信越化学製、KR280）のトルエン溶液
（樹脂分４％）2.5Kgをスプレーコートし本発明の
キヤリアーを得た。

上記樹脂コートキヤリアーを市販の磁気ブラシ
現像用トナー（Xerox製、2830用トナー）と撹拌
混合して現像剤を調製し、セレン感光体上の静電
潜像を現像したところ鮮明な画像が得られ12万回
の現像後でも画質に大きな変化は見られなかつ
た。

実施例４実施例１で得た焼結球形粒子10Kgにフツ素樹脂
（デユポン製、テフロンS954―101）のメチルエ
チルケトン溶液（樹脂分４％）１Kgをスプレーコ
ートし本発明のキヤリアーを得た。

上記樹脂コートキヤリアーを市販の磁気ブラシ
現像用トナー（シヤープ製、SF750用トナー）と
撹拌混合して現像剤を調製し、有機感光体上の静
電潜像を現像したところ鮮明な画像が得られ９万
回の現像後でも画質に大きな変化は見られなかつ
た。

比較例１ 20〜40μの球形鉄粉（見掛け比重4.5）５Kgにア
クリル樹脂（三菱レーヨン製、BR83）のメチル
エチルケトン溶液（樹脂分４％）1.25Kgをスプレ
ーコートした後、市販の磁気ブラシ現像用トナー
（東芝製、BD4511用トナー）と撹拌混合して現
像剤を調製し、セレン感光体上の静電潜像を現像
したところ、初期は鮮明な画像が得られたが、４
万回の現像後で画像濃度が低くかぶりの多い不鮮
明は画像となつた。

比較例２ 20〜40μの不定形鉄粉（見掛け比重2.8）５Kgに
アクリル樹脂（三菱レーヨン製、BR83）のメチ
ルエチルケトン溶液（樹脂分４％）1.25Kgをスプ
レーコートした後、市販の磁気ブラシ現像用トナ
ー（東芝製、BD4511用トナー）と撹拌混合して
現像剤を調製し、セレン感光体上の静電潜像を現
像したところ、多少スジ目のある画像が得られ、
６万回の現像後で画像濃度が低くかぶりの多い不
鮮明は画像となつた。

比較例３湿式法マグネタイト（平均粒径0.6μ、形状、立
方状）15Kgとポリビニルアルコール（日本合成
製、GH17）150ｇを含む水溶液22Kgをアトライ
ターにて８時間分散混合せしめてマグネタイトの
ポリビニル水溶液スラリーを調製した。

上記スラリーをスプレードライヤーを用いて噴
霧乾燥し、20〜40μの球形粒子を得た。次いでこ
の球形粒子を窒素雰囲気下で約900℃の温度で約
２時間焼結した後、冷却しマグネタイト粒子を得
た（粒子の見掛け比重1.90）。

得られた焼結粒子10Kgに対しシリコーン樹脂
（信越化学製、KR280）のトルエン溶液（樹脂分
４％）2.5Kgをスプレーコートしキヤリアーを得
た。

上記樹脂コートキヤリアーを磁気ブラシ現像用
トナー（ゼロツクス製、2830用トナー）と攪拌混
合して現像剤を調製し、セレン感光体上の静電潜
像を現像したところ鮮明な画像が得られたが、７
万回の現像後には、画像濃度が低く、かぶりの覆
い画像となつた。

比較例４比較例３において、平均粒子径10μの湿式法マ
グネタイトを用い、焼結温度を1200℃とする以外
は比較例３と同様にして、見掛け比重2.70のマグ
ネタイト粒子を得た。このマグネタイト粒子を用
い比較例３と同様にして得たキヤリアーを用い、
比較例３と同様にして現像試験を行つたところ、
５万回の現像後には、画像濃度が低く、かぶりの
多い画像となつた。

Claims

【特許請求の範囲】１粒子径が5μ以下、純度が95％以上の微細マ
グネタイトを造粒し、しかる後1000℃以上で焼成
して得られた見掛け比重2.0〜2.5の球形マグネタ
イト（Fe₃O₄）をコア材とし、該コア材が樹脂被
覆されていることを特徴とする電子写真用キヤリ
アー。２球形マグネタイト粒子が直径20〜100μのも
のである特許請求の範囲第１項記載の電子写真用
キヤリアー。