JPH03261961A - 現像剤用キャリヤ - Google Patents

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】 （発明の利用分野） 本発明は電子写真法に用いる二成分系現像剤用キャリヤ
に関するものであり、より詳細には、焼結フェライト粒
子とからなる磁性キャリヤであって、画像品質が良好と
なる現像剤キャリヤに関する。

（従来技術） 電子写真法の分野において、二成分系磁性現像剤は静電
潜像を現像する為の手段として広く使用されている。こ
の現像法では上記二成分系組成物を、内部に磁石を備え
た現像スリーブ上に供給して、この組成物からなる磁気
ブラシを形成させ。

静電潜像を有する電子写真感光板にこの磁気ブラシを摺
擦せしめることにより、原電性トナー像を感光板上に形
成させる。原電性トナーは磁性キャリヤとの摩擦により
、感光板上の静電潜像の電荷とは逆極性の電荷に帯電さ
れ、磁気ブラシ上の顕電性トナー粒子はクーロン力によ
り、静電潜像上に付着して、静電潜像の現像が行われる
。一方、磁性キャリヤはスリーブ内の磁石により吸引さ
れており、しかもその帯電電荷が静電潜像の電荷と同極
性であり、磁性キャリヤはスリーブ上にそのまま残るこ
とになる。

磁性キャリヤとして、従来は鉄粉キャリヤが広く使用さ
れていたが、近年は焼結フェライト粒子に置き換わりつ
つある。焼結フェライト粒子は鉄粉キャリヤに比べて、
化学的性質や磁気的特性が安定しており、しかも粒度や
磁気的性質の制御も容易であるという特徴を有している
。

本出願人の提案に係る特開昭６３−２０７８号公報には
、フェライトキャリヤと原電性定着トナーとからなる電
子写真用二成分系現像剤において、該フェライトキャリ
ヤが印加電界と電流密度との関係がショク）　−ＩＰ−
（５ｃｈｏｔｔｋｙ）プロット、即ち電界強度の１／２
乗値と、電流密度の自然対数値との間に直線関係にある
フェライト粒子からなる二成分系現像剤が提案されてい
る。

（発明が解決しようとする課題） 上記先行技術において、ショットキー効果とは、電子放
出に際して印加電界の上昇により、飽和電流が更に増加
する現象であり、上記先行技術では低電気抵抗性のフェ
ライト表面層から高電気抵抗性フェライトコアへのショ
ットキー放出による導電性制御を利用したものである。

しかしながら、従来の焼結フェライト粒子から成る磁性
キャリヤは、その電気抵抗が低電界側では大であり、高
電界側では小となる印加電圧依存性が見られるため１尾
引き、トナーの飛散を改善しようとすると、ベタ画像部
にブラシマークを発生する等形成される画像品質の点で
充分満足し得るものではない、また、高濃度の階調性画
像や豊かなＷｉｉ性両像に改善を加えようとすると、尾
引き、トナーの飛散が頻繁となる。

本発明者等は、内部ポア率、電気抵抗、及び印加電圧依
存度がそれぞれ特定の範囲の焼結フェライト粒子を、二
成分系現像剤の磁性キャリヤとすると、従来のフェライ
トキャリヤにおける上記欠点が解消され、しかもＷｉ調
調性跡な画像品質にすることができることを見いだした
。

即ち１本発明の目的はブラシマーク、キャリヤ引き１尾
引き、かぶり、トナー飛散等の欠点なしに高濃度の画像
から低濃度の画像までｔｗｉｇ性豊かな画像を形成する
ことのできる現像剤を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、顕電性トナーと共に使用する二成分系
現像剤用キャリヤであって、面積基準の内部ポア率が３
乃至２０％である粒子を全粒子中５０重量％以上で且つ
８０重量％未満含有した焼結フェライト粒子から成り、
電界強度１５００Ｖ／ｃｍにおける電気抵抗がＩ　Ｘ　
Ｉ　Ｏ’乃至ｌＸｌ０”Ω・ｃｍで、且つ上記電気抵抗
（Ｒ１５゜。）当たりの電界強度１５ＯＶ／ｃｍにおけ
る電気抵抗（Ｒ１５０）の比として定義される印加電圧
依存度が５乃至２０であることを特徴とする二成分系現
像剤用キャリヤが提供される。

本発明に用いる焼結フェライト粒子から成る磁性キャリ
ヤは、３０乃至５０μｍの体積基準中心粒径、１．８乃
至２．５ｇ／ｃｃの見掛密度、４００メツシュアンダー
のものを２０乃至４０重量％含有する粒度分布、２０乃
至３０秒１５０ｇ（７）流動度（ＪＩＳ　Ｚ２５０２）
、及び５０乃至６０　ｅｔｒｕ／ｇの飽和磁化、０．０
２乃至０．２０ｍ２／ｇの比表面積（ＢＥＴ法）を有す
ることが望ましい。

（作用） 本発明においては、面積基準で３乃至２０％、特に３乃
至１０％の面積基準内部ポア率を有するフェライト粒子
を、特定量含有する磁性キャリヤとする。即ち上記範囲
の内部ポア率を有するフェライト粒子が全粒子中５０％
以上で且つ８０％未満含有するフェライト粒子を用いる
ことが重要となる。ここで面積基準内部ポア率とは、キ
ャリャ粒子をその中心を通るようにミクロトームで切噺
し、その断面顕＊＊写真から下記式 ％式％（１） で求められる値である。

本発明は、焼結フェライト粒子中の特定面積基準内部ポ
ア率を有する粒子の含率が電気抵抗の印加電圧依存度に
重大な影響を与え、この印加電圧依存度が画像の改質に
大きく寄与するという知見に基づくものである。

また、印加電圧依存度とは下記式（２）で定義される値
をいう。

た磁性キャリヤの電気抵抗［（Ω・ａｍ）、Ｒ１５゜は
電界強度１５０Ｖ／ｃｍにおいて測定した磁性キャリヤ
の電気抵抗値（Ω・ｃｍ）を示す。

本明細書における印加電圧依存度は　次の意味を有する
０式（２）における分母の電気抵抗を１５００Ｖ／ｃｍ
の電界強度で求めるのは、現像スリーブにバイアス電圧
が印加されているときの電界強度がほぼこのオーダーに
あり、一方、式（２）における分子の電気抵抗を１５０
Ｖ／ｃｍの電界強度で求めているのは。

トナー及びキャリヤ帯電時の電界強度は現像スリーブに
バイアス電圧を印加した時のそれより１オーダー以上低
く、その場合の電気抵抗と近似させるためである。即ち
、磁性キャリヤとしての電気抵抗を考えた場合、電界強
度の低い状態ではキャリヤ粒子の表面抵抗の寄与が大で
あり、電界強度が高い状態ではキャリヤ粒子の内部抵抗
の寄与が大であり、このことから、通常磁性キャリヤ粒
子については表面抵抗が主に低電界強度での抵抗値とな
り、内部抵抗が主に高電界強度での抵抗値となり、印加
電圧依存度とは表面抵抗と内部抵抗の比あるいは低電界
から高電界に至る抵抗の変化勾配を表したものと言える
。

すでに指摘したように、フェライト粒子の面積基準の内
部ポア率が電気抵抗の印加電圧依存度に重大な影響を与
え、焼結フェライト粒子中の内部ポア率が増加したもの
が多くなると、（２）式の分母のＲ１５０ｏを増加させ
る一方で分子のＲ１５ｏを減少させる、つまり焼結フェ
ライトの表面抵抗に対して内部抵抗を近づける作用を示
す。これは、従来の焼結フェライト粒子では電気抵抗の
印加電圧依存度が著しく大きかったのに対して顕著な相
違点である。

添付図面第１図は、磁性キャリヤの印加電圧に対する電
気抵抗の依存性を示すグラフであって、曲線Ａは従来の
焼結フェライトキャリヤ（２３３％未満のもの７０％、
　Ｄｔ＝　２５　）について、曲線Ｂは本発明の用いる
焼結フェライトキャリヤＣＰＲ３〜２０％のもの７０％
−Ｄｇ＝１５）についてのものである。

本発明においては、面積基準内部ポア率（Ｒ８）が３乃
至２０％に形成された粒子の含有率が５０％を下回り、
内部ポア率が３％未満の粒子の占める割合が多くなると
、フェライト基質等を如何に調節しても印加電圧依存度
（Ｄ！＋）を本発明で規定した範囲に制御することが困
難になってブラシマークやキャリヤ引きを発生する傾向
になり、一方、内部ポア率（ｐ、）が２０％より大の粒
子の含有率が最も多くなると、画像濃度の維持生　階調
性、耐久性の面で劣悪となる傾向を示す。また、内部ポ
ア率（ｐｓｔ）が３乃至２０％に形成された粒子の含有
率が８０％を上回ると、低電圧から高電圧に至るフェラ
イト粒子の電気抵抗の変化或いは勾配が緩慢となりすぎ
て、電界強度が１５００Ｖ／ｃ＋ａから３０００Ｖ／ｃ
ｍに変化するバイアス電界と現像電界との間で、電気抵
抗の変化、即ちバイアス電位あるいは所定の潜像が形成
された感光体面の電位での電気抵抗の変化があまり生じ
ず、再現画像の階調性の高濃度化や豊かさに問題を生じ
ることがある。尚、画像処理において、！！ｗｌｌ性の
高濃度化とは、例えば原稿の高濃度の黒のベタ部と淡い
グレーのベタ部などを広範囲に再現する場合の高濃度領
域感度の向上をいい、階調性の豊かさとは、原稿のこれ
らの部分を細かく正確に再現することである。

本発明においては、上述した内部ポア率（ｐｍ）を満足
する範囲で、電界強度１５００Ｖ／ｃｉ＋！こおける電
気抵抗Ｒ１５゜。の値がｌＸ１０６乃至ｌＱ１０Ω・ｃ
Ｌ特にｌＸ１０７乃至ｌＸ１０９Ω・ｃｍの範囲にあり
。

印加電圧依存性（Ｄア）が５乃至２０の範囲に調整する
。即ち、電界強度１５００Ｖ／ｃｍに於ける電気抵抗Ｒ
２５゜０の値が上記範囲にあることは、現像スリーブに
バイアス電圧を印加した状態でのキャリヤ引き、地肌カ
ブリの発生を有効に防止できることを意味し、印加電圧
依存性が上記範囲にあることは、トナーの飛散とブラシ
マークの発生を防止し、階調性に優れた両像が形成でき
ることを意味する。即ち、印加電圧依存性（Ｄ８）が５
より低いとトナーの帯電不良によるトナー飛散や尾引き
を生じ、２０より大であると静電潜像と現像スリーブへ
のバイアス電位間で作用する現像バイアス電位中でのキ
ャリヤ抵抗の変動が大きく成りすぎて、感光体表面の電
荷リークによってブラシマークを生じさせてしまう。

本明細書において、ブラシマークとはベタ画像に白い微
細なスジが多数発生する現象を言い。

キャリヤ引きとは静電潜像がトナーのみならずキャリヤ
によっても現像されること、即ちトナー像中にキャリヤ
も付着する現像を言い、尾引きは正規の像以外の部分に
トナー付着が生ずるという点ではかぶりと似ているが、
正規の像の周辺にトナー付着を生じる現象を言う。

本発明に用いる焼結フェライト粒子は、体積基準中心粒
径及び見掛密度が前述した範囲にあるのがよい。この範
囲は磁性キャリヤとしては粒径が小さく且つ見掛密度も
比較的低い範囲であり、トナー濃度が変化してもキャリ
ヤ粒子間に介在するトナー粒子の割合の変化が小さく、
従って良好な画質の画像を形成させるためのトナー濃度
許容幅が大で、しかも焼結フェライト粒子相互の摺擦に
よる破砕を防止することができる。

また、この磁性キャリヤは前述した粒度を有することが
画像品質を更に向上させるために望ましい。即ち４００
メツシュアンダーの粒度の細かいものがキャリヤ当たり
２０乃至４０重量％含有されるようにすることにより現
像スリーブ上の磁気ブラシの穂をソフトにすることがで
きる。この粒度のものが２０重重量を下回ると、穂が硬
くなって１画像品質が上記範囲内のものより悪くなる傾
向がある。特に、ポア率の高いフェライト粒子に於いて
も重要な影響を与える。

更に上記比表面範囲の焼結フェライト粒子は５０乃至６
０ｅａｕ／ｇの飽和磁化を有するのがよい、飽和磁化が
上記範囲を上回ると穂が硬く１画像品質が上記ｍ囲にあ
る場合に比して低下する傾向があり、一方上記範囲を下
回るとキャリヤ引きを生じ易くなる傾向が認められるの
に対して、上記範囲内ではキャリヤ飛散等を防止しなが
ら画像品質の改善が可能となる。

この磁性キャリヤは、流動度が２０乃至３０秒１５０ｇ
の範囲にあるのがよくこの流動度は一定重量（５ｏｇ）
の粒子がオリフィスを通過する時間で表され、値が大き
いほど流動性が悪く、少ないほど流動性が良いことを示
す。この流動度は粒径と粒子形状等に依存するが、上記
粒径条件の範囲で、且つこのような流動性の範囲を満た
すフェライト粒子は、粒子形状がほぼ球状の一定形状で
あり耐破砕性に優れ、この点に於いてもポア率の高い粒
子には好適である。

また、この磁性キャリヤは、ＢＥＴ法による比表面積が
０．０２乃至０．２０ボ／ｇの範囲にあり、この特性値
は粒度一定の条件では粒子の表面状態に依存している。

この範囲に調整することは、破砕を容易に生じさせない
点で好適である。

以上が総合されて、本発明による現像剤用キャリヤは、
画像品質の向上と装置内での環境を悪くしないようにす
ることができる。

（発明の実施態様） 以下、本発明に係る好ましい実施態様を詳説する。

磁性キャリヤ 本発明に用いる焼結フェライト粒子はそれ自体公知のフ
ェライト組成のものであり、　磁性材料原料としては、
例えば酸化鉄亜鉛（ＺｎＦｅ２０４）、酸化鉄インドリ
ウム（ＹｓＦｅｓＯｓ２）　、　　酸化鉄カドミウム（
Ｃｄ３Ｆｅｓｏｔ□）、酸化鉄ガドリニウム（ＧｄｓＦ
ｅｓＯｔ、）、酸化鉄鋼（ＣｕＦｅ２０４）、酸化鉄錯
（ＰｂＦｅ１２０ｔＪ、酸化鉄ネオジウム（ＮｂＦｅ０
３）、酸化鉄バリウム（ＢａＦｅ１２０１．）、酸化鉄
マグネシウム（ＭｇＦｅ２０４）、酸化鉄マンガン（Ｍ
ｎＦｅ２０．）、酸化鉄ランタン（ＬａＦｅ０３）、等
の１種類或いは２種類以上からなる組成のものである。

好適なフェライトはＣｕ、　Ｚｎ、　Ｍｇ、及びＮｉ等
からなる群より選ばれた金属成分の少なくとも１種、好
適には２種以上を含有するソフトフェライト、例えば銅
−亜鉛−マグネシウムフェライトである。特に好適なフ
ェライトはモル％でＦｅ２ｅｓ　３５乃至７０％、　　
ＣｕＯ５乃至１５％、Ｚｎ０　５乃至３５％、ＭｇＯ及
びその他Ｍｎ０　０乃至４０％からなるフェライトであ
る。

これらのフェライト組成物は前述した面積基準の内部ポ
ア率と、電気抵抗の印加電圧依存度とが得られるように
焼結粒子とする。一般にフェライトを構成する酸化物粒
子の一次粒径が大きくなると、内部ポア率が高くなり、
逆にこの一次粒径が小さくなると内部ポア率が低くなる
傾向がある。

一方、焼結によるフェライト粒子の製造に際しては、焼
結の程度が強いほど内部ポア率は減少する傾向があり、
例えば焼結の温度が高ければ高いほど内部ポア率は減少
する傾向があり、また焼結時間が長くなるほど内部ポア
率は減少する傾向がある。勿論、フェライト原料乃至中
間体の粒度が微細になれば、焼結は粒度が粗い場合に比
してより温和な条件で進行することから、これらの組み
合わせに注意する必要がある。

この内部ポア含有焼結フェライトの製法は、勿論これに
限定されないが、−例として一次粒径０゜１乃至２．０
μｍの金属酸化物原料或いは中間体を使用し、所定の粒
状に成形し、９００乃至１５００℃の温度で５乃至５０
時間焼結する方法を用いることができる。

このようなフェライト粒子は前述の材料とポア形成の程
度とを組み合わせて、電界強度１５００ｖｃ＋＋＋にお
ける電気抵抗が１×１０６乃至ｌＸ１０１０の範囲とす
る必要がある。またこのような電気抵抗を得るにはポア
率が３％以上のものを全粒子あたり５０％以上含有する
ことが必要である。

添付図面第２図は、本発明に用いる焼結フェライト粒子
の内部構造を示すＩ［＊鏡写真（倍率８００倍）のスケ
ッチである６ また、上記フェライト粒子においては、その体積基準中
心粒径を３０乃至５０μｍとし、見掛密度が１．８乃至
２．５１／ｃｃとなることが、前記構成と組み合わせた
場合には望ましい。

フェライト粒子の体積基準の中心粒径の調整は、前述し
たフェライト原料、−次粒径、及び中間体の粒径を適宜
に選択することによってもでき、また前記焼結条件で調
整を行うことができる。また、フェライト粒子を得た後
にそれ自体公知のふるい分は方法を使用して前記範囲に
調整することができる。また、見掛密度は粒径の調整方
法と同様に前記範囲内になるようにすることができる。

また既に指摘したようにこの場合においては更に小粒径
、即ち４００メツシュアンダーにかけた粒度のフェライ
ト粒子を全体の２０重量％乃至４０重量％の範囲で調節
することが望ましい。これは、前記粒径及び見掛密度と
組み合わせられて、トナー濃度許容幅の増大に加えて画
像の品質を十分なものにする。また、フェライト粒子の
飽和磁化を５０乃至６０　ｅｔｒｕ／ｃとすることも望
ましい。飽和磁化はフェライト原料を適宜に組み合わせ
ることによって調整できる。このように調整したフェラ
イト粒子は感光体への飛散が抑えられる、一方穂がソフ
トとなって前記階調性豊かな画像を得る上で重要である
。

トナー 本発明の磁性キャリヤと共に使用されるトナーとしては
原電性、定着性とを有する着色トナーが何れも使用でき
、結着剤樹脂中に、着色原料、荷電制御剤等を分散させ
た粒径５乃至３０ミクロンの粒状組成物が使用される。

樹脂としては、熱可塑性樹脂や、未硬化ないしは初期縮
合物の熱硬化性樹脂が使用される。その適当な例は、重
要なものの順に、ポリスチレン等のビニル芳香族樹脂。

アクリル系樹脂、ポリビニルアセタール、ポリエステル
、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、石油樹脂、オレフィ
ン樹脂などである。顔料としては例えば、カーボンブラ
ック、カドミニウムイエローモリブテンオレンジ、ピラ
ゾロンレッド、ファストバイオレントＢ、フタロシアニ
ンブルー等の１種叉は２種以上が使用され、荷電制御剤
としては。

例えばニグロシンベース（ＣＩ　５０４１５）、オイル
ブラック（ＣＩ　２６１５０）等の油溶性染料や、ナフ
テン酸金属塩、脂肪酸金属石鹸、含金属アゾ染料、アル
キルサリチル酸の金属塩等が必要により使用される。

本発明に用いる原電性トナー粒子は、メジアン系が１０
乃至３５μｍで且つ粒径５μｍ以下のものの含有量が実
買上ゼロであるような粒度特性を有することが望ましい
。

ニ見」］１【艷■ 磁性キャリヤとトナーとは、磁性キャリヤが重量％以上
、特に９０乃至９５重量％及びトナーが１５重量％以下
、特に５乃至１０重量％となる量比で混合して二成分系
現像剤とする。この量比の現像剤を、混合攪拌した後、
内部に磁石を備えた現像スリーブ上に供給し、静電像有
する感光体表面と摺擦させてトナー像を形成させる。ト
ナー像は複写紙上に転写され、これを加熱ローラと接触
させることにより、定着されたトナー像を有する複写物
が得られる。

（発明の効果） 本発明によれば、面積基準内部ポア率、電気抵抗、及び
印加電圧依存度が特定の範囲内にある焼結フェライト粒
子を二成分系現像剤の磁性キャリヤとして用いることに
より、形成されるトナー画像の階調性を顕著に向上させ
且つトナーの飛散やキャリヤ引き等の不具合がないよう
にすることができる。

（実施例） 以下、実施例及び比較例を示す、尚、本発明の範囲は実
施例の範囲に限るものではない。

表−１に示す、特性からなるフェライトキャリヤ粒子を
使用して、原電性トナーとして、スチレン−アクリル系
重合体１０４１部、カーボンブラック１０重量部、含金
属アゾ染料１．０重量部、低分子量ポリプロピレン１．
５重量部を基本処方として、常法によって得られたメジ
アン径が１３μｍのトナー粒子１００重量部に疎水性シ
リカ０．３重量部、アルミナ０．１５重量部で表面処理
したトナー組成物とトナー濃度を用いて、ＤＣ−４０５
５（三田工業社製、商品名）改造機を使用し、　（現像
電位差：　５７０Ｖ、バイアス電位：　２５０Ｖ）　５
万枚の耐刷試験を行った。表−１の結果より、本発明の
磁性キャリヤはいずれの項目においても優れており、特
にｌｉｗＩＩ性に優れた画像が得られることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は。 キャリヤの抵抗と電界強度の関係を あられす図であり。 第２図は、 電子！ＩＩｔ微鏡写真に よる本発明のキャリヤの内部粒子構造を示す図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）顕電性トナーと共に使用する二成分系現像剤用キ
   ャリヤであつて、 面積基準の内部ポア率が３乃至２０％である粒子を全粒
   子中５０重量％以上で且つ８０重量％未満含有した焼結
   フェライト粒子から成り、電界強度１５００Ｖ／ｃｍに
   おける電気抵抗が１×１０＾６乃至１×１０＾１＾０Ω
   ・ｃｍで、且つ上記電気抵抗（Ｒ＿１＿５＿０＿０）当
   たりの電界強度１５０Ｖ／ｃｍにおける電気抵抗（Ｒ＿
   １＿５＿０）の比として定義される印加電圧依存度が５
   乃至２０であることを特徴とする二成分系現像剤用キャ
   リヤ。
2. （２）３０乃至５０μｍの体積基準中心粒径、１．８乃
   至２．５ｇ／ｃｃの見掛密度、４００メッシュアンダー
   のものを２０乃至４０重量％含有する粒度分布、及び５
   ０乃至６０ｅｍｕ／ｇの飽和磁化を有するものであるこ
   とを特徴とした請求項第１項記載の現像剤用キャリヤ。
3. （３）２０乃至３０秒／５０ｇの流動度（ＪＩＳＺ２５
   ０２）を有するものであることを特徴とした請求項第１
   項記載の現像剤用キャリヤ。
4. （４）０．０２乃至０．２０ｍ＾２／ｇの比表面積（Ｂ
   ＥＴ）を有するものであることを特徴とする請求項第１
   項記載の現像剤用キャリヤ。