JPH0456982B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は、２成分系電子複写機用現像剤に用い
られるキヤリア材料に関し、更に詳しくは、マグ
ネシウム−亜鉛系フエライト材料を主成分とし、
それにSr（ストロンチウム）を適量添加した組成
を有し、表面が滑らかで耐久性および画像特性の
すぐれた球状の静電複写用ヒエライトキヤリア材
に関するものである。 ［従来の技術］ 電子写真の現像法の一つとして乾式２成分現像
法があり、現在最も利用されているのは、そのつ
ちの磁気ブラシ現像法と呼ばれるものである。こ
の種の２成分系現像剤のキヤリア材料に必要な諸
特性としては、摩擦帯電性、磁気特性、流動性、
耐久性等があり、これら諸特定については様々な
面から検討が試みられている。 ２成分系キヤリア材料として現在広く利用され
ているのがフエライトキヤリア材である。フエラ
イトは周知のとおり金属酸化物であるため、鉄粉
キヤリア等に比べて見掛け密度が小さく現像剤と
して軽量化が可能であるし、更に鉄粉に比べ磁気
特性上、残留磁束密度が低く、また抵抗磁力も小
さく結果的にヒステリシスループの面積が小さい
特徴を有し、磁化反転および磁化履歴に対して常
に初期特性を保持しうる特徴を有する。またフエ
ライトは酸化物であるため化学的に安定であり高
速現像や多数枚複写による現像剤表面汚染等の画
像劣化に対し強く、メンテナンスフリーというメ
リツトを有し、キヤリアに適している。その上、
組成を変えることによつてフエライトの半導体的
性質により電気抵抗値を10⁴〜10¹²Ω−cm程度の
範囲で自由に可変でき、帯電量制御により画像特
性を著しく向上させることができる。この様な優
れた特性を有するが故に、フエライトキヤリア材
は現在の電子複写機における現像剤として必要欠
くべからざる物質となつている。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来のこの種フエライトキヤリ
ア材には次のような欠点があり、未だ改善の余地
が残されていた。それはキヤリア粒子表面が粗く
不規則であり、粒子相互の機械的あるいは衝撃的
接触により結晶体の剥離あるいは破壊現象が生
じ、それにより生成したフエライト微粒子が、静
電現像によつて感光体表面へ付着し、複写紙面を
汚染したりあるいは感光体自体を損耗するという
ことである。 本発明の目的は、上記のような従来のフエライ
トキヤリア材料のもつ欠点を解消し、キヤリア表
面の平滑性を格段と向上させ、安定かつ良好な静
電複写性能を発揮させることができるようにした
が経済的なフエライトキヤリア材料を提供するこ
とにある。 ［問題点を解決するための手段］ このような目的を達成することのできる本発明
は、組成的には、Fe₂O₃45〜65モル％、MgO26
〜32モル％、ZnO18〜22モル％および場合によつ
ては５モル％以下のMnOを含むマグネシウム−
亜鉛系フエライト材を主成分とし、それに対して
Srを酸化物に換算して0.01〜５重量％添加した組
成を有するものであり、形状的には微小粒径の球
状をなし、その表面が一次焼結粒子の成長促進に
よつて非常に滑らかな状態となつているような静
電複写用フエライトキヤリア材である。 ［発明の具体的構成］ 以下、本発明について更に詳しく説明する。本
発明は、前述の如くマグネシウム−亜鉛系フエラ
イトを母材とし、それにSrを適量添加した組成
を有するものである。即ちまず母材となるマグネ
シウム−亜鉛系フエライト材は、Fe₂O₃45〜65モ
ル％、MgO26〜32モル％、ZnO18〜22モル％を
有する組成のものである。この組成に５モル％以
下のMnOを含むようにしてもよい。そして本発
明にかかるフエライトキヤリア材は、このような
母材となるマグネシウム−亜鉛系フエライトに対
して、Srを酸化物に換算して0.01〜５重量％添加
した組成を有するものである。 フエライトキヤリア材の製造方法は従来技術と
ほぼ同様であり、噴霧乾燥法（スプレードライヤ
ー法）あるいは流動造粒法等のような周知の球状
粒子を作成する方法によつて製造することができ
る。例えば、バインダー、分散剤、水あるいは有
機溶媒等とともに前記組成のフエライト微粒子を
よく混合し、スラリー状にした溶液を適当な条件
で噴霧乾燥し、球状ペレツトを作成する。この工
程で粉体比重を適当に制御することができるし、
また空孔の分散状態を所望の形に制御することが
できる。このようにして作成した球状粒子をキル
ンあるいは炉で焼成した後、篩別分級し、所望の
粉度分布を有するキヤリア材とするものである。 本発明においてマグネシウム−亜鉛系フエライ
トを用いている理由は、従来一般に用いられてい
るニツケル−亜鉛系フエライトよりも安価であ
り、しかも静電複写用キヤリア材に適した抵抗値
範囲に入る高抵抗材料だからである。そして各成
分の組成範囲は、通常この種のマグネシウム−亜
鉛系フエライト材料として用いられているものと
ほぼ同様であるから、個々の組成範囲についての
説明は省略する。静電複写用キヤリア材として要
求される電気抵抗率は、それを用いる複写機側の
要求によつてかなり広い範囲にわたつているが、
通常10⁴〜10¹²Ω−cm程度である。本発明におい
ては、前記組成範囲において主として酸化亜鉛の
配合量を変化させることによつてこの電気抵抗率
を適当な値に調整することができる。また前述の
如く、このマグネシウム−亜鉛系フエライトに酸
化マンガンを少量加えた構成も本発明に含まれ
る。マンガンを入れると抵抗率が高くなる傾向が
生じ、抵抗値を安定化させるとともに増量材的機
能を果たさせることができる。 いずれにしてもこのような組成のマグネシウム
−亜鉛系フエライト材を母材として、それにSr
を酸化物に換算して0.01〜５重量％添加する点に
本発明の一つの大きな特徴であり、それによつて
所望の特性を発現せているのである。Srが添加
されていることにより、焼結時の結晶成長段階に
おいて結晶粒子の濡れ性が改善され、粒成長の促
進と相俟てフエライトキヤリア材の表面の平滑性
が大幅に改善され、従来技術の欠点を著しく改善
することができるのである。ここでこれらBa、
Srの一方もしくは双方は、単体、酸化物、水酸
化物、もしくは塩の形で添加すればよい。これら
の添加物は、焼結工程において酸化物の形で粒子
中に含有されることになる。前記添加物の量は、
酸化物に換算して0.01〜５重量％の範囲である。
下限を0.01重量％としたのは、表面の平滑性を改
善するという意味から少なくともこのような数値
以上の添加が必要だからである。逆に、上限を５
重量％としたのは、５重量％を超えて添加しても
特性的にはあまり極端な変化は生じず、それ以上
添加することは全く無意味だからである。 このようなキヤリア材表面の平滑性について
は、特に電子顕微鏡による観察によつて明瞭に把
握できる。これは、多数のキヤリア材を含む領域
を数百倍程度の低倍率で多数回撮影した電子顕微
鏡写真をランダムに数枚抜き出し、一定以上（例
えば20μm程度以上）の大きさのユニツトグレン
（unit grain）をもつ球状コアがコア総数に対し
て何％存在するかを算出することによつて大結晶
化率として数値的に把握できる。これら電子顕微
鏡による観察や、それに基づく大結晶化率の算出
から、前記添加物を加えていない場合に比し、少
量添加したものは表面の粗さが大幅に改善されて
いることが判る。 本発明において、キヤリア材の粒径は５〜
200μm程度とするのがよい。２成分系の現像剤に
おいて画像の分解能を向上させるためにはキヤリ
ア粒子が細かいほうがよいが、しかし細かすぎる
と流動性が悪くなるからである。つまり、トナー
と均一に混ざりあうためにはある程度の流動性が
なけらばならず、5μmよりも細かすぎると流動性
が極端に悪くなつてしまうし、逆に200μmを超え
て大きくなると、画像の分解能が著しく悪くなつ
てしまう。 次に、本発明の実施例について説明する。 ［実施例］ Fe₂O₃47.6モル％、MgO29.2モル％、ZnO21.0
モル％、MnO2.2モル％なる配合割合に対して、
SrOを添加していない場合（比較品）と0.8〜4.6
重量％添加した場合（本発明品）の組成の異なる
４種類の試料となるように粉体を調製し、それぞ
れボールミルで混合する。なお、実際の試作にお
いてはSrCO₃の形で添加した。そして乾燥した
後、900℃で１時間仮焼きし、再びボールミルで
で粉砕した。この溶液にバインダーを加え、噴霧
乾燥法により球状ペレツトを造粒し、得られたペ
レツトを1250℃で焼成し、分級した後、60〜
200μmのフエライトキヤリア材を得た。

【表】 これら各組成のキヤリア材の諸特性は、第１図
に示す通りである。なお、ここで「大結晶化率」
とは、電子顕微鏡にて200〜300倍で約30個程度の
キヤリアコアを含む写真を撮影し、ユニツトグレ
ンが20μm以上で構成されるキヤリアコアが全キ
ヤリアコア数の何％存在するかを算出したもので
ある。 前記第１表から分かるように、SrOを0.8重量
％添加すると、大結晶化率（ユニツトグレンの大
きい粒子の存在確率）が急激に大きくなる。なお
第１表には記載していないが、SrOを0.01重量％
添加した場合でも、かなり大きな大結晶化率が得
られている。大結晶化率が増大するということ
は、換言すれば粒子の平滑性が良好になるという
ことであり、このことは次の電子顕微鏡の映像を
模写した図からも容易に理解しうるであろう。
SrOを添加していない場合（第２図参照）、キヤ
リアコアの表面には鋭く細かい凹凸が無数に存在
する。それに対してSrOを適量添加した場合には
第１図に示すように、キヤリアコアの表面の平滑
性が著しく改善される。 ［発明の効果］ 本発明は上記のように構成した静電複写用フエ
ライトキヤリア材であるので、キヤリア材を構成
する粒子中の結晶粒子を成長させることによつて
キヤリア材表面の平滑性を良好ならしめ、画像特
性の安定化を流動性の向上を図ることができ、そ
れ故キヤリア粒子相互の機械的あるいは衝撃的接
触等が生じても結晶体の剥離あるいは破損現象が
ほとんど生じず、複写紙面の汚染あるいは感光自
体の損耗といつた従来技術の欠点を完全に解消す
ることができる。また本発明によれば、フエライ
トキヤリア材自体が表面平滑性を有しているため
コーテイングなしで使用することができるし、原
料自身が安価であることと相俟て低廉なキヤリア
材料を得ることができ、更にキヤリア材表面をコ
ーテイングする場合であつてもコート厚を均一化
することができ、コーテイング材が少量で済む
し、また現像剤としての耐湿特性をも安定化させ
ることが可能であるなど数々のすぐれた効果を奏
しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るマグネシウム−亜鉛系フ
エライトキヤリア材の電子顕微鏡の影像を模写し
た図、第２図は添加剤なしのマグネシウム−亜鉛
系フエライトキヤリア材の電子顕微鏡の影像を模
写した図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ Fe₂O₃45〜65モル％、MgO26〜32モル％、
   ZnO18〜22モル％を有するマグネシウム−亜鉛系
   フエライト材に対して、Srを酸化物に換算して
   0.01〜５重量％添加した組成を有し、球状キヤリ
   アを構成する焼結粒子の成長促進によつて表面が
   滑らかな性状を呈することを特徴とする静電複写
   用フエライトキヤリア材。