JPH0416862A - 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〔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２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２鉄粉キヤ
リアの疲労防止および摩擦帯電特性の安定化のために９
通常は表面Ｃ３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
有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、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、Ｖ。

Ｃｒ、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５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１粒子表面が平滑であり画像担体表面へ
の付着が少なく、かつコストが低度であるＣｕ−Ｚｎ系
フェライトからなるキャリアが使用されつつある。この
ようなフェライトキャリアは例えば特開昭６１−２００
５５１号公報および特公昭６２−４０７０５号公報等に
開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上記従来の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２００ｆｆｌＩＩＩ／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く１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５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、かつ地かふりを減
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２画像濃度の向上および地
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１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）　１１１０−１１　　（
Ｆ　ｅ２０、）っ　（但し２ＭはＣｕおよびＺｎを必須
成分とする２価の金属元素の組合せ、ｘ＝５５〜９５モ
ル％）で示されるフェライト成分１００重量部に対して
Ｂａ　Ｏおよび／またはＣａ　Ｏを０．０５〜５．０重
量部添加した組成とする。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（Ｆｅ−０：＋）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Ｆｅ、０．０景
に比例する。この場合においてＦｅ、Ｏ，が５５モル％
未満では飽和磁化σ、が４０ｅｍｕ７ｇ未満となってし
まう。一般に飽和磁化σ５が４０ｅｍｕ／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
体表面への付着をゼ起し１画質を低下させるため好まし
くない。一方ＦｅｚＯ＊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Ｊｍｍ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。

本発明におけるＢａおよび／またはＣａ成分の原材料と
しては、炭酸塩（Ｍｅ　Ｃｏ、、Ｍｅは２価の金属元素
２以下同し）、硫酸塩　（Ｍｅ　５Ｏ＝）修酸塩（Ｍｅ
（ＣＯＯＨ）２）　、塩化物（Ｍｅ　Ｃｌ　ｇ）。

水酸化物（Ｍｅ（○Ｈ）、）　、酸化物（Ｍｅｎ）その
他の化合物を使用することができる。これらの化合物は
、フェライトキャリアの製造工程中の高温焼成にて熱分
解し、最終製品中にはＢａ　Ｏおよび／またはＣａ　Ｏ
として存在するのが一般的である。

本発明のＣｕ−Ｚｎ系フェライトキャリアは成分１００
重量部に対して添加すべきＢａ　Ｏおよび／またはＣａ
　Ｏの量が０．０５重量部未満であると。

キャリア全体の電気抵抗が低すぎ、現像領域においてキ
ャリア付着を惹起して画質を低下させるため好ましくな
い、一方上記添加量が５．０重量部を超えると５フエラ
イトとしての均質性が損なわれるため９表面の平滑性等
に悪影響があり、不都合である。従って上記添加量は０
．０５〜５．０重量部とするのが好ましく、これにより
キャリア全体の電気抵抗を１０１〜１０１６Ω・ｃｍの
好ましい範囲とすることができる。

更に帯電量はＢａ　Ｏおよび／またはＣａ　Ｏを０．１
重量部以上添加すると、現像に適正な１０〜２０（絶対
値）μｃ／ｇ程度の値を被覆剤なしで得ることができる
。

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１本発明のＣｕ−Ｚ
ｎ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１員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１０〜２００μｍ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１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、２００μｍ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１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Ｂ
ａ　Ｏおよび／またはＣａ　Ｏならびに酸化鉄（Ｆｅ！
Ｏｓ）を所定量秤量し、スーパーミキサーによって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、固形分の０．１〜２重量％のＰＶＡを添
加し、更に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
た球状粒子を大気中１２００〜１２５０°Ｃで焼結しク
ラッシャーで解砕後２分級すれば、所定粒度のＣｕ−Ｚ
ｎ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５Ｂ−１５０９
５８号、同５８−１９６５４９号、同５７−６０３４１
号、同５７−６０３４２号公報記載のものを初めとして
、６ｎ性トナーをも使用できる。

〔実施例〕

Ｃｕ　Ｏ１６，５モル％　Ｚｎ　Ｏ２７，５モル％Ｆｅ
ｚＯ３５６モル％となるように夫々の原＃４を秤量する
と共に、これらの混合原料１００重量部に対して第１表
に示すＢａ　ＯまたはＣａＯを添加し、ボールミルによ
って２４時間混合する。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１．０
　〃ｍ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後
、大気中１２５０″Ｃで４時間焼成し、更に解砕分級し
て粒径７４〜１４９μｍのＣｕ−Ｚｎ系フェライトキャ
リアとした。このＣｕ−Ｚｎ系フェライトキャリアのか
さ密度ρ、飽和磁化σ２および電気抵抗Ｒならびに現像
剤として調製した場合のトナーの帯電量（ＴＥＣ）を測
定した結果を第１表に併記した。

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　＝２０
０．０００　、　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
　Ｎ３０） 帯電制御剤　　　　　　　　　　　３重量部（オリエン
ト化学製　ボントロンＥ８１）またキャリアの体積固有
抵抗は、テフロン（商品名）製のシリンダー中に試料を
充填し、　１．０　ｋｇの荷重下、２００Ｖ／ｃ口の直
流電場で電気抵抗を測定して算出した値である。

次にキャリアの磁気特性は、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値である。

更にトナーの帯電量測定には、東芝ケミカル製ＴＢ２０
０型のブローオフ摩擦帯電量測定器を使用した。

第１表 第１表から明らかなように、ＢａＯまたはＣａＯを含存
しない従来例のＮα７においては、電気抵抗および帯電
量が何れも低い値に留まり、キャリア付着の防止および
画像濃度の向上に寄与し得ない１直となっている。これ
に対して障１〜Ｎａ６においては、ＢａＯおよび／また
はＣａ　Ｏの適量添加により、電気抵抗は何れもＮ１１
７より１桁大なる値を示し、キャリア付着の防止および
感光体電荷のリーク防止に対して有効に作用することが
認められる。また帯電量の値もまたＮｏ、　７の２〜３
倍の値を示し１地かぶり等の向上に寄与することが認め
られる。

次に上記Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトキャリアを使用してト
ナー濃度３％の現像剤を使用し、市販の電子写真複写機
（リコー社製ＦＴ４８００１ａ）によって現像を行って
得られた画像を評価した結果を第２表に示す。

第　　　２　　　表 第２表から明らかなように、従来例のＮα７においては
、キャリア付着が発生し１画像濃度、地かぶり、解像度
において不満足な結果しか得られなかった。これに対し
てＮｏ、１〜６においては、キャリア付着もなく、極め
て鮮明な画像が得られた。

〔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、
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。

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（Ｆ
   ｅ＿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せ、ｘ＝５５〜９５モ
   ル％）で示されるフェライト成分１００重量部に対して
   ＢａＯおよび／またはＣａＯを０．０５〜５．０重量部
   添加した組成としたことを特徴とするフェライトキャリ
   ア。