JPH04104164A - フェライトキャリア - 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】 〔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
において使用される静電荷像現像剤用のキャリアに関し
、特に軟磁性を示すフェライト材料からなるフェライト
キャリアに関する。

〔従来の技術〕

従来から酸化亜鉛、セレン、有機光導電体等の画像担体
の表面に形成される静電荷像を、磁気ブラシ法によって
可視像化するための現像剤としては、磁性キャリアとト
ナーとを混合してなる二成分系の現像剤が使用されてい
る。上記二成分系現像剤を使用する磁気ブラシ法におい
ては、磁性キャリアとトナーとを所定の比率で混合し１
両者を摩擦帯電させて搬送手段によって現像領域に搬送
し、所定の極性に帯電したトナーのみを画像担体の表面
に付着させて、静電荷像を可視像化する現像が行われる
。

上記二成分系現像剤を構成する磁性キャリアとしては、
従来から鉄粉キャリアが多く使用されており、鉄粉キャ
リアの疲労防止および摩擦帯電特性の安定化のために１
通常は表面に酸化処理を施し、更には樹脂材料によって
被覆する処理も行われている。

しかしながら、近年においては上記酸化鉄粉キャリアと
比較して化学的に安定であり、また使用中の電気抵抗値
の変化が少なく、更に見掛密度が鉄粉の約２７３であり
軽量でスペントトナーが少なく長寿命である等の利点を
存するフェライトキャリアが注目されてきており、実用
化が進んでいる。

このようなフェライトキャリアは１適当な金属酸化物と
鉄酸化物との完全混合物によって構成され。

Ｎｉ、Ｚｎ　　Ｍｎ、Ｍｇ　　Ｃｕ、Ｌｉ、Ｂａ、ＶＣ
ｒ、Ｃａ等の酸化物と３価の鉄酸化物との焼結体である
。

上記フェライトキャリアとしては種々の組成のものが知
られているが１例えば特公昭５３−１５０４０号公報お
よび同５６−５２３０５号公報に記載されているような
Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトあるいはＭｎ−Ｚｎ系フェライ
トが一般的であった。

これに対して近年においては、比較的大なるかさ密度が
得られると共に２粒子表面が平滑であり。

画像担体表面への付着が少なく、かつコストが低廉であ
るＣｕ−Ｚｎ系フェライトからなるキャリアが多用され
るようになってきた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来のＣｕ−Ｚｎ系フェライトキャリアは。

Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト等と比較して極めて酸化され易
いた吟、高い磁気特性を得るためには非酸化性ガス中で
所謂雰囲気焼成を行う必要があり、製造コスト高となる
。このため製造コストの低い大気中焼成により、比較的
低い磁気特性のＣｕ−Ｚｎ系フェライトを得ているのが
一般的である。また−船釣に焼成工程は１造粒粉を匣鉢
内に充填しガス炉または電気炉で焼成する方法が採られ
ており、焼成炉への装入および焼成炉からの取出が煩雑
であり、多くの工数と時間を要し、自動化が困難であり
、製造コストが高騰する要因となっている。また上記焼
成中における酸化のため、高い飽和磁化σ、が低下し、
キャリア付着が発生し易いという問題点がある。更に上
記従来のＣｕ−Ｚｎ系フェライトキャリアには、中間調
の再現性が若干劣ると共に、解像度においても稍不満足
な点があった。すなわち電気抵抗値が低いため、特に現
像速度が約２００ｍ＋＊／秒以下の中低速現像装置にお
いては、現像領域においてキャリアを介して感光体の電
荷がリークし易（９尾引き等の非所望な現像が惹起し、
解像度を低下させるという問題点もある。また上記Ｃｕ
−Ｚｎ系フェライトキャリアは通常の場合、すなわち表
面に樹脂被覆を施さない場合には、負の電荷を持ち易い
、このためトナーは適正値より正の電荷を持ち易いこと
となる。一般に画像担体表面に形成される正の静電荷像
を正規現像する場合または負の静電荷像を反転現像する
場合、トナーには適正な負の電荷を持たせることが画像
濃度を向上させ、かつ地かぶりを減少させるために好ま
しい。

本発明は上記従来技術に存在する問題点を解決し、キャ
リア付着を防止し得ると共に１画像源度の向上および地
かぶりの減少等の画質を向上させ得る安価なフェライト
キャリアを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために３本発明においては。

軟磁性を示すフェライト材料からなるフェライトキャリ
アにおいて１式：　　（ＭＯ）　ｔｏｏ−。

（Ｆｅ２Ｏ，）Ｘ　（但し９ＭはＣｕおよびＺｎを必須
成分とする２価の金属元素の組合わせ、ｘ＝５５〜９５
モル％）で示されるフェライト成分からなると共に、プ
ラズマジェットにより焼成するという技術的手段を採用
した。

本発明のフェライトキャリアは、結晶学的にはスピネル
型構造を具有するものであり、具体的にはＣｕとＺｎの
酸化物と鉄酸化物（ＦｅｚＯ１）を主成分としている。

このような組成においては。

磁気特性はＦｅｚＯ３の量に比例する。この場合におい
てＦｅｚＯ３が５５モル％未満では飽和磁化σ、が４０
　ｅｍｕ／ｇ未満となってしまう。一般に飽和磁化σ、
が４　Ｑｅｍｕ／ｇ未満であると、磁気ブラシからキャ
リアが離脱し易くなり１画像担体表面への付着を惹起し
１画質を低下させるため好ましくない。一方Ｆｅ、０３
が９５モル％を超えると飽和磁化σ、が大きくなりすぎ
、フェライトキャリアの適正現像条件である高さ１１前
後の磁気ブラシの穂は硬くなり、中間調の再現性が低下
するため不都合である。

なおキャリア粒子の電気抵抗１表面状態および粒子形状
ならびに粒径によって、流動性、帯電特性等の特性が変
化し１画質に影−響を与える。まずキャリア粒子の表面
状態はその組成によって影響されるが５本発明のＣｕ−
Ｚｎ系フェライトキャリアは前記の組成を有するので、
比較的平滑な表面を有し、微細粒子の脱離による帯電性
への悪影響および画像担体表面の損傷という非所望な問
題は発生しない。

次にキャリア粒子の形状としては、流動性を向上させる
ために実質的に球形化した粒子とするのが好ましい。そ
して粒度分布は１０〜２００８ｍの範囲において適宜選
定することが望ましい。粒径が小である程比表面積が大
となり、最大トナー濃度を高くすることができ、トナー
濃度変動に対する画質の安定性が良くなり、かつ耐久性
も増大する。但し１０μｍ以下の粒子の含有量が多くな
ると２画像担体表面へのキャリア付着を発生するため、
１０μｍ以下の粒子は３０重量％以下とするのがよい。

一方粒径２００μｍより大なる粒子が多いと画像濃度が
低下するため、２００ａｍより大なる粒子は２０重量％
以下とするのがよい。

本発明のＣｕ−Ｚｎ系フェライトキャリアは７例えば次
のようにして製造することができる。まず所定量のＣｕ
　ＯとＺｎ　Ｏとを必須成分とする金属酸化物および酸
化鉄（ＦｅｚＣ）＋）を所定量秤量しボールミルによっ
て１２〜２４時間混合する。得られた混合物をロータリ
ーキルンによって９００〜１１００°Ｃで仮焼した後、
振動ミル中に投入し、更に０．１〜２重量％のＰＶＡお
よび粘結剤を加えてスラリー濃度５０〜６０％の状態で
平均粒度１．０μｍ程度に粉砕する。次に上記スラリー
をスプレードライヤーによって造粒する。得られた球状
粒子を例えばＡｒおよびＨｚの混合ガスからなるキャリ
アガスによりプラズマ焼成し２分級すれば所定粒度のＣ
ｕ−Ｚｎ系フェライトキャリアを得ることができる。

本発明のＣｕ−Ｚｎ系フェライトキャリアはトナーと混
合し、所謂二成分系現像剤として調整して使用するが、
トナーとしては公知のトナー組成物例えば特開昭５８−
１５０９５７号、同５８−１５０９５８号、同５８−１
９６５４９号、同５７−６０３４１号、同５７−６０３
４２号公報記載のものを初めとして、磁性トナーをも使
用できる。

（実施例〕 Ｃｕ　Ｏ，Ｚｎ　ＯおよびＦ　ｅｘ　０３を表に示す配
合割合に秤量し、ボールミルによって２４時間混合する
。

（単位：　ｓｏｌχ） 次に得られた混合物を１０００’ｃで２時間仮焼した後
、仮焼粉を振動ミルに投入し、１重量％のＰＶＡおよび
粘結剤を加えて平均粒度１．０μｍに粉砕した。このス
ラリーをスプレードライヤーによって造粒乾燥し１プラ
ズマ焼成した後１分級して粒径７４〜１４９μｍのＣｕ
−Ｚｎ系フェライトキャリアとした。この場合プラズマ
条件を７５Ｖ、５０５Ａ、Ａｒ量３５　ｊ！／ｗｉｎ、
　Ｈｚ量４０　ｌ／ｍｉｎとした。なお比較例として、
造粒乾燥後、大気中１２５０°Ｃで４時間焼成し、解砕
分級したＣｕ−Ｚｎ系フェライトキャリアを作製した。

図はＦｅｚＯ３量量と飽和磁化σ５との関係を示す図で
ある。なおキャリアの飽和磁化σ、は、振動試料型磁力
計（東英工業製　ＶＳＭ−３型）を使用して測定した。

図から明らかなように、従来の大気中焼成によるものは
３曲線すで示すように飽和磁化σ、はＦｅｚＯ３量が６
０モル％近傍に最大値があり、Ｆｅｚｅｓ量が増加する
と飽和磁化σ。

が低下する。これに対して、プラズマ焼成によるものは
９曲線ａで示すように従来のものより飽和磁化σ５の値
が大であり、特にＦｅｔｅ、量の増大に伴って増加する
傾向を示している。これはプラズマ焼成が１〜２秒の短
時間で行われ２．冷されるため、スピネル化したフェラ
イトが酸化されないためと考えられる。

次に上記Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトキャリアにより。

トナー濃度３％の現像剤を調製し、市販の電子写真複写
機（リコー社製ＦＴ４８００機）によって現像を行って
得られた画像を評価した結果、キャリア付着を防止し得
ると共に、ベタ黒部の画像濃度が均一でかつ解像度が高
い高品質の画像が得られることを確認した。

なお上記トナーは下記の配合のものを使用し公知の方法
によって調製したものである。

スチレン−ｎ−ブチルメタアクリレート（、Ｍｗ　＝２
００．０００．　　Ｍｎ　＝８，０００　）８７重量部 ポリプロピレン　　　　　　　　　１重量部（三洋化成
製　ビスコール５５０Ｐ） カーボンブラック　　　　　　　　９重量部（三菱化成
　＃３０） 帯電制御則　　　　　　　　　　　３重量部（オリエン
ト化学製　ポントロンＥ８１）〔発明の効果〕 本発明は以上記述のような構成および作用であるから、
焼成工程における酸化に煩わされることなく、Ｆｅ、Ｏ
，の量を増大させ得るため、キャリアのコストを低減さ
せ得る。また現像領域におけるキャリア付着を防止する
ことができると共に電気抵抗および帯電量が大であるた
め画像濃度および解像度を向上させることができ、高品
質の画像を得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図はＦｅ、Ｏ，量と飽和磁化σ８との関係を示す口であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 軟磁性を示すフェライト材料からなるフェライトキャリ
   アにおいて、式：（ＭＯ）＿１＿０＿０＿−＿ｘ（Ｆｅ
   ＿２Ｏ＿３）＿ｘ（但し、ＭはＣｕおよびＺｎを必須成
   分とする２価の金属元素の組合わせ、ｘ＝５５〜９５モ
   ル％）で示されるフェライト成分からなると共に、プラ
   ズマジェットにより焼成したことを特徴とするフェライ
   トキャリア。