JPH07333910A - 電子写真現像剤用フェライトキャリアおよび該キャリアを用いた現像剤 - Google Patents
電子写真現像剤用フェライトキャリアおよび該キャリアを用いた現像剤Info
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- JPH07333910A JPH07333910A JP6147008A JP14700894A JPH07333910A JP H07333910 A JPH07333910 A JP H07333910A JP 6147008 A JP6147008 A JP 6147008A JP 14700894 A JP14700894 A JP 14700894A JP H07333910 A JPH07333910 A JP H07333910A
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Abstract
寿命でかつ環境安定性に優れた電子写真現像剤用キャリ
アを提供する。 【構成】 (Li2O)x(Fe2O3)1−xにおい
て、xが16.7mol%以下で、上記式のLi2Oお
よび/またはFe2O3の一部をアルカリ土類金属酸化
物から選ばれる少なくとも一種で置換したことを特徴と
する電子写真現像剤用フェライトキャリア。
Description
に使用される二成分系電子写真現像剤用キャリアおよび
該キャリアを用いた現像剤に関する。
はトナーとキャリアより構成されており、キャリアは現
像ボックス内でトナーと混合撹拌され、トナーに所望の
電荷を与え、電荷を帯びたトナーを感光体上の静電潜像
に運び、トナー像を形成させる担体物質である。
ボックスに戻り、新たなトナーと再び混合撹拌され、繰
り返し使用される。
(画像濃度、カブリ、白斑(キャリア飛散)、階調性、
解像力等)を、初期から耐刷期間中変化が少なく、安定
して維持するためには、当然のことながら、キャリアの
特性が使用期間中、変化が生じることがなく、かつ安定
であることが要求されている。
画像を得るため従来の酸化被膜鉄粉あるいは樹脂被覆鉄
粉の代わりに、MOa ・M′Ob (Fe2 O3 )x (こ
こでM,M′は金属元素、a,b,xは整数を示す)で
代表されるソフトフェライト、例えばNi−Znフェラ
イト、Mn−ZnフェライトあるいはCu−Znフェラ
イト等のキャリアが用いられてきた。これらのソフトフ
ェライトキャリアは、従来から用いられている鉄粉キャ
リアに比べ高画質画像を得るのに有利な特質を多く持っ
ているが、最近、環境規制が厳しくなり、Ni、Cu、
Znなどの金属が敬遠されるようになってきた。
ら用いられている鉄粉キャリアやマグネタイトキャリア
などもあるが、これらのキャリアでも上記フェライトキ
ャリア並みの画質及び寿命を得ることは難しい。このよ
うな点から、フェライトキャリアが使用されるようにな
り、鉄粉キャリアに比べて長寿命にはなったものの、さ
らに長寿命化が望まれている。
ば、従来から提案されているフェライトキャリアの中に
Li−Mn系フェライトがあるが、Liは温度、湿度な
どの周囲環境の影響を受けやすく、特性が大きく変化す
るために実用化されていない。
ら従来技術の課題を解消し、画質および耐久性に優れ、
環境に優しく、長寿命でかつ環境安定性に優れた電子写
真現像剤用キャリアを提供することにある。
れらの課題を解決すべく検討を進めた結果、Li系フェ
ライトに所定量のアルカリ土類金属酸化物を置換するこ
とにより、上記目的が達成できることを見い出し本発明
を完成するに至った。
O3 )1-x において、xが16.7mol%以下で、上
記式のLi2 Oおよび/またはFe2 O3 の一部をアル
カリ土類金属酸化物から選ばれる少なくとも一種で置換
したことを特徴とする電子写真現像剤用フェライトキャ
リアにある。
下記式で示される。
り、好ましくは5〜16.7mol%である。化学量論
的フェライトであるxの値が16.7mol%を越える
場合には環境依存性が大きくなり、高温・高湿下と低温
・低湿下で画像が大きく変化し好ましくない。
下であれば環境変動における帯電量変化は従来からのC
u−ZnやNi−Znフェライトキャリアとほぼ同等で
あり、現像剤にとって最も条件の悪い高温・高湿下の耐
久試験においては従来のフェライトキャリアより安定し
たものが得られる。
対的に減少してくるとキャリア粒子間で磁化のバラツキ
が生じやすくなり画像上に白斑が生じる、いわゆるキャ
リア飛散が認められる。
びFe2 O3 の1種または2種の一部をアルカリ土類金
属酸化物、好ましくはMgO,CaO,SrOまたはB
aOから選ばれる少なくとも一種の酸化物で置換したも
のであ。このように、リチウムフェライトの一部をアル
カリ土類金属酸化物で置換することによりキャリア粒子
間の磁化のバラツキを減少させキャリア飛散を大幅に減
少させることができ、かつ環境変動による帯電量安定性
の優れた、環境にやさしいフェライトキャリアを発明す
るに至った。
は、3〜15mol%の範囲が好ましい。置換量が3m
ol%以下では、上記した効果が十分に得られないとい
う点で好ましくない。また置換量が15mol%以上で
は、磁化が低下して好ましくない。
粒径15〜200μm程度のものであり、さらに好まし
くは平均粒径20〜150μmである。特に好ましくは
平均粒径20〜100μmである。平均粒径が15μm
未満になるとキャリア粒子の分布において微粉が多くな
り、1粒子当たりの磁化が低くなり、現像の際にキャリ
ア飛散が生じる。また、キャリア平均粒子が200μm
を超えると、キャリアの比表面積が低下し、現像の際に
トナー飛散が生じ、またベタ黒部の再現が悪く好ましく
ない。
方法について簡単に述べる。
は最終的にLi2OとなるLi2CO3が16.7mo
l%以下、好ましくは5〜16.7mol%、Fe2 O
3 および最終的にアルカル土類金属酸化物となるアルカ
リ土類金属添加物、好ましくは3〜15mol%(例え
ばアルカリ土類金属酸化物、炭酸塩、水酸化物を言う)
の合計が100mol%となるように適量配合し、通
常、水を加え、湿式ボールミルまたは湿式振動ミル等で
1時間以上、好ましくは1〜20時間粉砕混合する。こ
のようにして得られたスラリーを乾燥し、さらに粉砕し
た後700〜1200℃の温度で仮焼成する。見掛密度
をさらに下げたい場合等は仮焼成の工程を省いてもよ
い。仮焼成後さらに湿式ボールミルまたは湿式振動ミル
等で15μm以下、好ましくは5μm以下、さらに好ま
しくは2μm以下に粉砕した後、必要に応じ分散剤、バ
インダー等を添加し、粘度調整後、造粒し、1000〜
1500℃の温度で1〜24時間保持し、本焼成を行な
う。
さらに必要に応じ還元を若干行なった後に表面を低温で
再酸化してもよい。
ェライトキャリアの表面を樹脂で被覆する。Li系フェ
ライト粒子の被覆に用いられる樹脂としては、各種の樹
脂を用いることは可能である。正荷電性トナーに対して
は、例えばフッ素系樹脂、フッ素アクリル系樹脂、シリ
コーン系樹脂等を用いることができ、好ましくは縮合型
のシリコーン系樹脂がよい。また、逆に負荷電性トナー
に対しては例えばアクリル・スチレン系樹脂、アクリル
・スチレン系樹脂とメラミン系樹脂の混合樹脂およびそ
の硬化樹脂、シリコーン系樹脂、シリコーンアクリル変
性樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂等が挙げ
られ、好ましくはアクリル・スチレン系樹脂とメラミン
系樹脂の硬化樹脂および縮合型のシリコーン系樹脂がよ
い。また必要に応じ荷電制御剤または抵抗制御剤等を添
加してもよい。
ア芯材に対して0.05〜10.0wt%が好ましく、
特に0.1〜7.0wt%が好ましい。樹脂量が0.0
5wt%未満ではキャリア表面に均一な被覆層を形成す
ることができず、また10wt%を超えると被覆層が厚
くなりすぎ、キャリア粒子同士の造粒が発生し、均一な
キャリア粒子が得られない傾向にある。
脂を溶剤に希釈し、キャリア芯材の表面に被覆するのが
一般的である。ここに用いられる溶剤は、各樹脂に可溶
なものであればよく、有機溶剤に可溶性のある樹脂であ
る場合は、トルエン、キシレン、セルソルブブチルアセ
テート、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケト
ン、メタノール等が挙げられ、水溶性樹脂またはエマル
ジョンタイプであれば水を用いればよい。また、キャリ
ア芯材表面に、溶剤で希釈された樹脂を被覆させる方法
は、浸漬法、スプレー法、ハケ塗り法、混練法等により
塗布され、その後、溶剤を揮発させる。なお、このよう
な溶剤を用いた湿式法ではなく、乾式法によってキャリ
ア芯材表面に樹脂粉を被覆することも可能である。
る場合は、外部加熱方式または内部加熱方式のいずれで
もよく、例えば固定式または流動式電気炉、ロータリー
式電気炉、バーナー炉でもよく、もしくはマイクロウエ
ーブによる焼付でもよい。焼付の温度は使用する樹脂に
より異なるが、融点またはガラス転移点以上の温度は必
要であり、また熱硬化性樹脂または縮合型樹脂では、十
分硬化が進む温度まで上げる必要がある。
が被覆、焼付けされた後、冷却され、解砕、粒度調整を
経て樹脂コーティングキャリアが得られる。
混合して二成分現像剤として用いられる。ここに用いら
れるトナーとしては、結着樹脂中の着色剤等を分散させ
たものである。トナーに使用する結着樹脂としては、特
に限定されるものではないが、ポリスチレン、クロロポ
リスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチ
レン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタク
リル酸共重合体、さらにはロジン変性マレイン酸樹脂、
エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、
ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられ
る。これらは単独または混合して用いられる。
しては、任意の適当なものを用いることができる。例え
ば正荷電性トナー用としては、ニグロシン系染料、4級
アンモニウム塩等があり、負荷電性トナー用としては、
含金属モノアゾ染料等が挙げられる。
料および/または顔料が使用可能である。例えばカーボ
ンブラック、フタロシアニンブルー、パーマネントレッ
ド、クロムイエロー、フタロシアニングリーン等を使用
することができる。この着色剤の含有量は結着樹脂10
0wt%に対し、0.5〜10wt%程度でよい。その
他、トナーの流動性、耐凝集性向上のためシリカ微粉
体、チタニア等の如き外添剤をトナー粒子に応じて加え
ることができる。
はなく、例えば結着樹脂、荷電制御剤、着色剤をヘンシ
ェルミキサー等の混合機で十分混合し、次いで、二軸押
出機等で溶融混練し、冷却後、粉砕、分級し、外添剤を
添加後、ミキサー等で混合することにより得ることがで
きる。
に説明する。実施例1〜4 Li2 CO314.0mol%、Fe2 O3 77.0m
ol%、Mg(OH)26.8mol%およびCaCO
32.2mol%を湿式ボールミルで5時間粉砕、混合
し、乾燥させた後、900℃で1時間保持し、仮焼成を
行なった。これを湿式ボールミルで7時間粉砕し、3μ
m以下とした。このスラリーに分散剤およびバインダー
を適量添加し、次いでスプレードライヤーにより造粒、
乾燥し、電気炉にて、1240℃で4時間保持し、本焼
成を行なった。その後、解砕し、さらに分級して平均粒
径50μmのフェライト粒子の芯材を得た。
ったところLi2 O13.3mol%、MgO6.5m
ol%、CaO2.0mol%、Fe2 O378.2m
ol%であった(実施例1)。
たく同様の方法により、Li2 OおよびFe2 O3 の組
成比率を変え、CaCO3を加えずさらに所定量のMg
(OH)2を添加したリチウムフェライトキャリアを得
た(実施例2,3,4)。
コーン系樹脂(商品名:SR−2411、固形分20w
t%、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)をトル
エン溶剤に溶解させ、流動床を用いてキャリア芯材に対
し0.6wt%コーティングし、さらに250℃で3時
間焼付を行ない、上記樹脂によって被覆されたフェライ
トキャリアを得た。
ェライトキャリアについて、以下の耐久試験を行った。
電量変化の測定は、50ccのガラス瓶にキャリア2
7.78gとトナー(東芝レオドライ9230用トナ
ー)2.22gを入れ、(ボールミル)を90rpmに
て攪拌を行い、東芝ケミカル社製のブローオフ帯電量測
定装置を用いて帯電量の測定を行った。
(30℃、80%RH)下において90rpmにて2分
攪拌後の帯電量(A)と30時間攪拌後の帯電量(B)
の測定を行ない、(1−B/A)x100(%)により
変化率を求めた。
を置換しないLi2 OおよびFe2 O3 の組成比率の異
なるリチウムフェライトキャリアを得た。これらのフェ
ライト粒子を芯材とし、実施例1と同様の方法により樹
脂被覆されたリチウムフェライトキャリアを得た。
gと実施例1で用いたトナーと同じトナー2.22gか
らなる現像剤を50ccのガラス瓶に入れて測定した。
この現像剤を実施例1と同じ方法で耐久試験を行い、帯
電量変化率を求めた。
e2 O354mol%を用い、実施例1と同様の方法に
より平均粒径50μmのCu−Znフェライト粒子の芯
材を得た。
ろ、CuO20.0mol%、ZnO25.0mol
%、Fe2 O3 55.0mol%であった。
で使用したのと同一の樹脂を用い、同様の方法および同
一樹脂量でコーティングし、焼付を行ないフェライトキ
ャリアを得た。帯電量の変化は、上記Cu−Znフェラ
イトキャリア27.78gと実施例1で用いたトナーと
同じトナー2.22gからなる現像剤を50ccのガラ
ス瓶に入れて測定した。この現像剤を実施例1と同じ方
法で耐久試験を行い、帯電量変化率を求めた。これらの
得られた結果を表1に示す。
の組成比率を変え、さらに所定量のアルカリ土類金属酸
化物になるように、アルカリ土類金属添加物を加えたリ
チウムフェライトキャリアを得た。
例1と同様の方法により樹脂被覆されたリチウムフェラ
イトキャリアを得た。
ェライトキャリアについて、環境変動における帯電量変
化率を求めた。
されたリチウムフェライトキャリアについて、耐久試験
における帯電量変化の測定と同様な方法で現像剤を作り
(ただし、ボールミルの攪拌時間は30分間)10℃、
20%RHの環境条件下で24時間放置後の帯電量(Q
LL)および30℃、80%RHの環境条件下で24時
間放置後の帯電量(QHH)を測定し、その差△Q: △Q=QLL−QHH(μc/g) を求め、帯電量の環境依存性を評価した。
を置換しないLi2 OおよびFe2 O3 の組成比率の異
なるリチウムフェライトキャリアを得た(比較例6〜
8)。また、実施例7と同様の方法により、BaOの代
わりに、MnOを加えたリチウムフェライトキャリアを
得た(比較例9)。これらのフェライト粒子を芯材と
し、実施例1と同様の方法により樹脂被覆されたリチウ
ムフェライトキャリアを得た。
ェライトキャリアを実施例5〜10とまったく同様な方
法で現像剤を作り、環境変動における帯電量変化率を求
めた。
ライト粒子について実施例5〜10とまったく同様な方
法で現像剤を作り、環境変動における帯電量変化率を求
めた。
OおよびFe2 O3 の組成比率を変え、さらに所定量の
アルカリ土類金属酸化物になるように、アルカリ土類金
属添加物を加え、リチウムフェライトキャリアを得た。
芯材とし、実施例1で使用したのと同一の樹脂を用い、
同様の方法および同一樹脂量でコーティングし、焼付を
行ないフェライトキャリアを得た。
ライトキャリアについて、飛散量の試験を行った。
社製のレオドライ7610複写機用の現像ボックスに入
れ、モーターにて回転数158rpmで5分間攪拌した
際、現像ボックスより飛散した試料を回収し、秤量して
求めた。
OおよびFe2 O3 の組成比率を変え(比較例16,1
8)、さらにこのリチウムフェライトにCuO、Mn
O、Bi2 O3 、SiO2 、V2 O5 、Al2 O3 、V
2 O5 等の酸化物を微量混入させたリチウムフェライト
キャリアを得た(比較例11〜15,17,19〜2
4)。
芯材とし、実施例1で使用したのと同一の樹脂を用い、
同様の方法および同一樹脂量でコーティングし、焼付を
行ないフェライトキャリアを得た。
ライトキャリアについて、実施例9〜23と同様に飛散
量の試験を行った。
ライト粒子について実施例9〜23と全く同様に環境変
動における帯電量変化率を求めた。この得られた結果を
表3に示す。
2O量が減少するに従って飛散量が増加する傾向にあ
り、さらに実施例9〜23と比較例11〜25を対比す
るとLi2Oのmol%が同一の場合アルカリ土類金属
酸化物を含有する組成のLi系フェライトキャリア飛散
量が、その他の組成のものと比較し特に減少しているこ
とが認められる。
濃度に制御したリチウム系フェライト粒子芯材におい
て、さらに所定量のアルカリ土類金属酸化物を置換した
本発明の電子写真現像用リチウムフェライトキャリアに
より、従来のフェライト粒子に比べて耐久性を同等以上
に維持できて、かつ周囲環境に対する安定性に優れた電
子写真現像剤用キャリアが得られる。また、本発明の電
子写真現像用リチウムフェライトキャリアによって、現
像に際して所望の画質特性を得るために幅の広い設計を
できると共に、厳しい環境規制にも充分対応できる。
Claims (5)
- 【請求項1】 (Li2 O)x(Fe2 O3 )1-x におい
て、xが16.7mol%以下で、上記式のLi2 Oお
よび/またはFe2 O3 の一部をアルカリ土類金属酸化
物から選ばれる少なくとも一種で置換したことを特徴と
する電子写真現像剤用フェライトキャリア。 - 【請求項2】 前記アルカリ土類金属酸化物がMgO、
CaO、SrOまたはBaOである請求項1に記載の電
子写真現像剤用フェライトキャリア。 - 【請求項3】 前記MgO、CaO、SrOまたはBa
Oの置換量が、3〜15mol%の範囲にある請求項2
に記載の電子写真現像剤用フェライトキャリア。 - 【請求項4】 請求項1、2または3に記載のキャリア
表面に樹脂被覆したことを特徴とする電子写真現像剤用
フェライトキャリア。 - 【請求項5】 請求項1から4に記載のフェライトキャ
リアとトナーとからなる電子写真現像剤。
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