JPH0648393B2 - 静電複写用フェライトキャリア材 - Google Patents

静電複写用フェライトキャリア材

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JPH0648393B2
JPH0648393B2 JP59083537A JP8353784A JPH0648393B2 JP H0648393 B2 JPH0648393 B2 JP H0648393B2 JP 59083537 A JP59083537 A JP 59083537A JP 8353784 A JP8353784 A JP 8353784A JP H0648393 B2 JPH0648393 B2 JP H0648393B2
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丈夫 前田
博道 鈴木
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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
ャリア材料に関し、更に詳しくは、マグネシウム−亜鉛
系フェライト材料を主成分とし、それに周期律表のV族
元素の一部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フェ
ライトキャ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、現在最も広く利用されているのは、そのうちの磁気
ブラシ現像法と呼ばれるものである。この種の2成分系
現像剤のキャ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
性については様々な面から検討が試みられている。
2成分系キャリア材料として現在広く利用されているの
がフェライトキャリア材である。フェライトは周知のと
おり金属酸化物であるため、鉄粉キャリア等に比べて見
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
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。またフェライトは
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ットを有し、キャリアに適
している。その上、組成を変えることによってフェライ
トの半導体的性質により電気抵抗値を10〜1012
Ω−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、フェライトキャリア材は現在
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
物質となっている。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、従来のこの種フェライトキャリア材には
次のような欠点があり、未だ改善の余地が残されてい
た。それはキャ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ェライト
微粒子が、静電現像によっ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ェライトキャリ
ア材料のもつ欠点を解消し、キャ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経済的なフェライトキャリア
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] このような問題点を解決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%および場合によっては5モル
%以下のMnOを含むマグネシウム−亜鉛系フェライト材
を主成分とし、それに対して周期律表のV族元素のうち
P,As,Sbの1種もしくは2種以上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って非常に滑らかな状態となってい
るような静電複写用フェライトキャリア材である。
[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−亜鉛系フェライトを母材と
し、それに周期律表V族の元素の一部を適量添加した組
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−亜鉛系フェライト材は、Fe2O345〜65モル%,M
gO26〜32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ェライトキ
ャリア材は、このような母材となるマグネシウム−亜鉛
系フェライトに対して、周期律表のV族元素のうちP,
As,Sbの1種もしくは2種以上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。
フェライトキャ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
よっ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ェラ
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、球状ペレットを作成する。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、所望の粒度分布を有するキャリア
材とするのである。
本発明においてマグネシウム−亜鉛系フェライトを用い
ている理由は、従来一般に用いられているニッケル−亜
鉛系フェライトよりも安価であり、しかも静電複写用キ
ャ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−亜鉛系フェ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。静電複写用キャ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ってか
なり広い範囲にわたっているが、通常10〜1012
Ω−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
っ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−亜鉛系フェラ
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
フェライト材を母材とし、それに周期律表のV族元素の
うちP,As,Sbの1種もしくは2種以上を適量添加せし
める点に本発明の一つの大きな特徴があり、それによっ
て所望の特性を発現せているのである。これらの材料が
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
てフェライトキャリア材料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P,As,Sbの1種もしくは2種以
上は、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
化は生じないし、これらの添加物は母材に比べて高価で
あるのでそれ以上添加することは全く無意味だからであ
る。
このようなキャ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って明瞭に把握できる。これ
は、多数のキャ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
ユニットグレン(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って大結
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、キャリア材の粒径は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ャ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
度の流動性がなければならず、5μmよりも細かすぎる
と流動性が極端に悪くなってしまうし、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って
しまう。
次に、本発明の実施例について説明する。
[実施例1] Fe46.8モル%,MgO31.7モル%,Z
nO21.0モル%,MnO0.5モル%なる配合割合
に対して、P無添加の場合(比較品)と0.5〜
5重量%添加した場合(本発明品)の組成の異なる6種
類の粉体を用意し、それぞれボールミルで混合する。そ
して乾燥した後、900℃で1時間仮焼し、再びボールミ
ルで粉砕する。この溶液にバインダーを加え、噴霧乾燥
法により球状ペレットを造粒し、得られたペレットを12
50℃で焼成し、分級した後、60〜200μmのフェライ
トキャリア材を得た。
これら各組成のキャリア材の諸特性は、第1表に示す通
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個程度のキャリアコアを含む写
真を撮影し、ユニットグレンが20μm以上で構成され
るキャリアコアが全キャリアコア数の何%存在するかを
算出したものである。
第1表から分かるように、Pを0.5重量%添加
すると、大結晶化率(ユニットグレンの大きい粒子の存
在確率)が急激き大きくなり、5重量%程度で飽和す
る。なお第1表には記載していないが、P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と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。P無添加の場合(第2
図参照)、キャリアコアの表面には鋭く細かい凹凸が無
数に存在する。これに対してPを適量添加した場
合には第1図に示すように、キャリアコアの表面の平滑
性が著しく改善される。
[実施例2] Fe2O346.2モル%,MgO31.9モル%,ZnO20.8モル%,MnO
1.1モル%なる配合割合にSb2O3無添加の場合(比較品)
と1.0〜5.0重量%添加した場合(本発明品)の組成の異
なる5種類の粉体を用意し、前記実施例1と同様の方法
により60〜200μmのフェライトキャリア材を得た。
これら各組成のキャリア材の諸特性は、第2表に示す通
りである。また大結晶化率は前記実施例1と同様の方法
により算出したものである。
なお、第2表には記載していないが、Sb2O3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。
なお、上記実施例ではP,Sbについてしか記載してい
ないが、それ以外のAsについても同様の傾向が生じ、
またそれらの2種以上を複合添加したものについてもほ
ぼ同様の効果が生じるが、それらについての実施例の記
載は省略する。
[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ェライトキ
ャリア材であるので、キャ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ってキャリア材表面の平滑
性を良好ならしめ、画像特性の安定化と流動性の向上を
図ることができ、それ故キャ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体
自体の損耗といっ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、フェライトキャリア
材自体が表面平滑性を有しているためコーティングなし
で使用することができるし、原料自身が安価であること
と相俟て低廉なキャリア材料を得ることができ、更にキ
ャリア材表面をコーティングする場合であってもコート
厚を均一化することができ、コーティング材が少量で済
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−亜鉛系フェライト
キャ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−亜鉛系フェライトキャリア
材の電子顕微鏡の影像を模写した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 博道 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)発明者 昆布谷 五郎 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−145625(JP,A) 特開 昭58−145621(JP,A) 特開 昭58−144839(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Fe45〜65モル%,MgO26
    〜32モル%,ZnO18〜22モル%を有するマグネ
    シウム−亜鉛系フェライト材に対して周期律表のV族元
    素のうちP,As,Sbの1種もしくは2種以上を酸化
    物に換算して0.01〜5重量%添加した組成を有し、
    球状キャリアを構成する焼結粒子の成長促進によって表
    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
    フェライトキャリア材。
JP59083537A 1984-04-25 1984-04-25 静電複写用フェライトキャリア材 Expired - Lifetime JPH0648393B2 (ja)

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JPS60227265A JPS60227265A (ja) 1985-11-12
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