JPH11202559A - 電子写真現像剤用フェライトキャリア及び該キャリアを用いた電子写真現像剤 - Google Patents
電子写真現像剤用フェライトキャリア及び該キャリアを用いた電子写真現像剤Info
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- JPH11202559A JPH11202559A JP219398A JP219398A JPH11202559A JP H11202559 A JPH11202559 A JP H11202559A JP 219398 A JP219398 A JP 219398A JP 219398 A JP219398 A JP 219398A JP H11202559 A JPH11202559 A JP H11202559A
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Abstract
キャリア粒子間の磁化のバラツキが少なく、さらにキャ
リア表面性の均一化を図ることによりソフト現像方式へ
の対応及び樹脂被覆後の特性の安定化が可能になり、さ
らには画質及び耐久性に優れ、環境に悪影響を与えるこ
となく、長寿命で、かつ環境安定性に優れた電子写真現
像剤用フェライトキャリア及び該キャリアを用いた電子
写真現像剤を提供する。 【解決手段】 下記一般式 (MnO) x (MgO)y (Fe2 O3 )z (ここでx+y+z=100mol%)において、Mn
O、MgO及びFe2O3 の一部をSnO2 で置換し、
飽和磁化20〜43emu/gを有することを特徴とす
る電子写真現像剤用フェライトキャリア。
Description
ー等に使用される二成分系電子写真現像剤用フェライト
キャリア及び該キャリアを用いた電子写真現像剤に関す
る。
真方式に使用される静電荷像二成分系現像剤はトナーと
キャリアで構成されており、キャリアは現像槽内でトナ
ーと混合撹拌され、トナーに所望の帯電を与え、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。
再び現像槽内に戻り、新たに補給されるトナーと再び混
合撹拌され、繰り返し使用される。
定して維持するためには、キャリアの特性が使用期間
中、安定していることが要求される。
画像及び長寿命を得るため、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 ・(Fe
2 O 3 )c 、(ここで、M、M’は金属元素、a、b、
c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、Cu−Znフェライトあるい
はCu−Zn−Mgフェライト等のキャリアが用いられ
てきた。
来から用いられている鉄粉キャリアに比べ、高画質画像
及び長寿命を得るのに有利な特質を多く持っている。し
かし、最近、環境規制が厳しくなり、Ni、Cu、Zn
等の金属の使用が敬遠されるようになってきた。
えないという点から言えば、従来か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等もあるが、これら
のキャリアでは上記フェライトキャリア並の画質及び寿
命を得ることは難しい。
ャリアの中にも、特開昭58−215664号公報、特
開昭62−297857号公報のようなLi−Mn系フ
ェライト、特開昭58−123552号公報、特開昭5
9−111159号公報のようなMn−Mg系フェライ
トあるいは特開平8−22150号公報のようなMn−
Mg−Sr系フェライトがあるが、Li−Mn系フェラ
イトのLiは温度、湿度等の周囲の環境の影響を受け易
く、特性が大きく変化する。Mn−Mg系フェライト
は、従来から用いられているフェライトキャリアと同様
にキャリア粒子間の磁化のバラツキを低減させるという
課題を達成できないのが現状である。また、Mn−Mg
−Sr系フェライトは、上記のような問題を解決するも
のとして提案されているが、キャリア表面性(粒界の成
長度合い)の均一化が困難であり、樹脂被覆して使用す
る場合に特性のバラツキが大きくなる。
ために、低飽和磁化キャリアを用いた、いわゆるソフト
現像方式が用いられるようになってきたが、このMn−
Mg−Sr系フェライトで、安定的に低飽和磁化キャリ
アを作ることは難しい。
特開昭61−200551号公報、特開昭62−297
856号公報、特開昭62−297857号公報、特開
平6−110253号公報、特開平7−20658号公
報では、電子写真現像剤用フェライトキャリアの抵抗調
整剤あるいは焼結促進剤としてのV、As、Bi、S
b、Pb、Cu、B、Sn、Si、Li、P等の金属、
それらの酸化物、炭酸塩あるいは硫酸塩の添加が提案さ
れているが、キャリア粒子間の磁化のバラツキ、安定的
に低飽和磁化キャリアを得ること及びキャリア表面の均
一化を図ることにおいては、適当なものは見い出せてい
ない。
リアが安定して得られ、かつキャリア粒子間の磁化のバ
ラツキが少なく、さらにキャリア表面性の均一化を図る
ことによりソフト現像方式への対応及び樹脂被覆後の特
性の安定化が可能になり、さらには画質及び耐久性に優
れ、環境に悪影響を与えることなく、長寿命で、かつ環
境安定性に優れた電子写真現像剤用フェライトキャリア
及び該キャリアを用いた電子写真現像剤を提供すること
にある。
題を解決すべく鋭意検討を進めた結果、所定の組成を有
するMn−Mg系フェライトに特定量の二酸化スズ(S
nO2 )を置換することにより、上記目的を達成できる
ことを知見した。
で、下記一般式 (MnO) x (MgO)y (Fe2 O3 )z (ここでx+y+z=100mol%)において、Mn
O、MgO及びFe2O3 の一部をSnO2 で置換し、
飽和磁化20〜43emu/gを有することを特徴とす
る電子写真現像剤用フェライトキャリアを提供するもの
である。
本発明の電子写真現像剤用フェライトキャリアは、下記
一般式を有する。 (MnO) x (MgO)y (Fe2 O3 )z 上記一般式においてx+y+z=100mol%であ
り、基本組成としてx、y及びzはそれぞれ5〜35m
ol%、10〜45mol%及び45〜55mol%の
範囲が好ましく、特に好ましくは7.5〜12.5mo
l%、35〜45mol%及び45〜55mol%の範
囲である。
及びFe2 O3 の一部をSnO2 で置換する。このSn
O2 の置換量は0.5〜5.0mol%が好ましく、特
には0.5〜3.0mol%が好ましい。SnO2 の置
換量が0.5mol%未満では、充分なキャリア表面性
の均一化が得られず、一方、SnO2 の置換量が5.0
mol%超では、飽和磁化が極端に低下し、二成分系電
子写真現像剤用キャリアとして使用し難くなる。このよ
うに、SnO2 の置換量が0.5〜5.0mol%の範
囲内にあれば、安定して低飽和磁化キャリアが得られる
ことにより、磁気ブラシ上の穂が柔らかくなるためソフ
トな現像が可能となり、かつ表面性が均一であるキャリ
アが得られることにより、樹脂被覆後の特性の安定化が
可能になり、さらには画質及び耐久性に優れ、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
剤用フェライトキャリアが得られる。
ましくは平均粒径15〜200μm程度のものであり、
さらに好ましくは平均粒径20〜100μmである。
は、20〜43emu/gの範囲、好ましくは25〜4
3emu/gの範囲である。飽和磁化値が20emu/
g未満では、飽和磁化が低いため、二成分系電子写真現
像剤用キャリアとしては好ましくなく、43emu/g
超では、ソフト現像方式への対応が難しくなる。
方法について簡単に述べるまず、Mn−Mg系フェライ
トキャリアにおいて、MnO、MgO及びFe2O3 が
それぞれ5〜35mol%、10〜45mol%及び4
5〜55mol%、SnO2 が0.5〜5.0mol%
の組成となるように、上記の各酸化物の適量を配合し、
湿式あるいは乾式で、ボールミル、サンドミル又は振動
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粉砕物を造粒し、700
〜1200℃で仮焼成する。場合によっては、仮焼成工
程を省いてもよい。仮焼成後さらに湿式ボールミル、湿
式サンドミル又は湿式振動ミル等で平均粒径を15μm
以下、好ましくは5μm以下、さらに好ましくは2μm
以下まで粉砕した後、必要に応じて分散剤、バインダー
等を添加し、粘度調整後、造粒し、1000〜1500
℃の温度、好ましくは1200〜1500℃の温度で1
〜24時間保持し、本焼成を行う。
成温度によりキャリア表面の粒界の成長度合いが大きく
異なり、キャリア表面性の調整が困難であったが、本発
明のMn−Mg−Sn系フェライトキャリアは、120
0℃以上の温度であれば、キャリア表面性の均一化は容
易である。また、本焼成を行う際には、焼成雰囲気を制
御し、飽和磁化及び電気抵抗を調整する方法があるが、
本発明のMn−Mg−Sn系フェライトキャリアにおい
ては、電気抵抗は焼成雰囲気によって調整するが、飽和
磁化は、例えば大気であっても、酸素濃度=0%であっ
ても、飽和磁化は20〜45emu/gの範囲で安定し
て得られる。こうして得られた焼成物を解砕し、分級
し、所望の粒径に調整する。
発明のMn−Mg−Sn系フェライトキャリアを芯材
(コア)とし、その表面を樹脂で被覆する。上記キャリ
ア芯材の被覆に用いられる樹脂としては、特に制限はな
く、各種の樹脂を用いることが可能である。正帯電性ト
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、変性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
樹脂が良い。また、逆に、負帯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及びその硬化樹脂、
シリコーン系樹脂、変性シリコーン系樹脂、エポキシ系
樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエチ
レン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混合樹脂及びその硬化樹
脂、並びに縮合型のシリコーン系樹脂である。また必要
に応じ、荷電制御剤、密着性向上剤、プライマー処理剤
あるいは抵抗制御剤等を添加しても良い。
ャリア芯材に対して0.05〜10.0重量%が好まし
く、特に0.1〜7.0重量%が好ましい。本発明のM
n−Mg−Sn系フェライトキャリアにおいては、低被
覆量の場合に特にその効果を発揮する。これは、キャリ
ア芯材の表面が均一であるため、樹脂が均一に被覆で
き、キャリア粒子間あるいはキャリアロット間のバラツ
キが低減されるからである。
剤に希釈し、上記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としては、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、セロ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、水溶性樹脂あるいはエマルジョン系樹脂であれば水
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する方法は、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、外部加熱方式又は内部加熱方式のいずれでも
よく、例えば固定式又は流動式電気炉、ロータリーキル
ン式電気炉、バーナー炉でもよく、もしくはマイクロウ
ェーブによる焼き付けでもよい。焼き付けの温度は使用
する樹脂により異なるが、融点又はガラス転移点以上の
温度は必要であり、また熱硬化性樹脂又は縮合型樹脂で
は、充分硬化が進む温度まで上げる必要がある。
が被覆、焼き付けされた後、冷却され、解砕、粒度調整
を経て樹脂被覆キャリアが得られる。
混合して二成分系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、結着樹脂中に着色剤等を分散さ
せたものである。
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。
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。
料及び顔料が使用できる。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が挙げられる。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、チタニア等の外添剤をトナーに応じて加えることが
できる。
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充分混合し、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。
明する。
MgO:39mol%、Fe2 O3 :50mol%及び
SnO2 :1mol%を用い、これを湿式ボールミルで
5時間粉砕、混合し、乾燥させた後、850℃で1時間
保持し、仮焼成を行った。これを湿式ボールミルで7時
間粉砕し、3μm以下とした。このスラリーに分散剤及
びバインダーを適量添加し、スプレードライヤーにより
造粒、乾燥し、造粒物を得た。
200℃で4時間保持し、本焼成を行った。その後、解
砕し、さらに分級して平均粒径35μmのフェライトキ
ャリアを得た後、これを芯材とし、変性シリコーン系樹
脂をトルエン溶剤で希釈し、流動床を用いてキャリア芯
材に対して1.3重量%を被覆し、さらに200℃で3
時間焼き付けを行い、樹脂被覆されたフェライトキャリ
アを得た(実施例1)。また、酸素濃度3%及び0%の
電気炉にて同様に本焼成を行い、平均粒径35μmのフ
ェライトキャリア芯材をそれぞれ得た後、実施例1と同
様にして樹脂被覆されたフェライトキャリアを得た(実
施例2及び実施例3)。
O、MgO、Fe2 O3 及びSnO2 の組成を変えた以
外は、実施例1と同様にしてMn−Mg−Sn系フェラ
イトキャリアを得た。
O:40mol%及びFe2 O3 :50mol%を用い
た以外は、実施例1と同様にして、SnO2 を全く含ま
ないMn−Mg系フェライトキャリアを得た。
O:39mol%、Fe2 O3 :50mol%及びSr
O:1mol%を用い、実施例1と同様にして、SrO
を添加したMn−Mg系フェライトキャリアを得た。
PbO2 :1mol%、Bi2 O3 :1mol%、ある
いはAl2 O3 :1mol%をそれぞれ添加した以外
は、実施例1と同様にして、SnO2 を全く含まず、S
iO2 を添加した(比較例3)、PbO2 を添加した
(比較例4)、Bi2 O3 を添加した(比較例5)及び
Al2 O3 を添加した(比較例6)Mn−Mg系フェラ
イトキャリアをそれぞれ得た。
MgO:10mol%、Fe2 O3 :50mol%及び
SrO:1mol%を用いた以外は、実施例1と同様に
して造粒物を得た。
200℃で4時間保持し、本焼成を行った。その後、解
砕し、さらに分級して、平均粒径35μmのフェライト
キャリアを得た後、実施例1と同様にして樹脂被覆され
たフェライトキャリアを得た(比較例7)。また、酸素
0%の電気炉にて同様に本焼成を行い、平均粒径35μ
mのフェライトキャリアを得た後、実施例1と同様にし
て樹脂被覆されたフェライトキャリアを得た(比較例
8)。
O:25mol%及びFe2 O3 :55mol%を用い
た以外は、実施例1と同様にして、SnO2 を全く含ま
ないCu−Zn系フェライトキャリアを得た。
nO:37mol%及びFe2 O3 :50mol%を用
いた以外は、実施例1と同様にして、SnO2 を全く含
まないNi−Zn系フェライトキャリアを得た。
のフェライトキャリアについて、飽和磁化の測定、飛散
量の試験及び走査型電子顕微鏡によるキャリア表面の観
察を行った。
(試料)600gを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10分間撹拌した際
に、現像ボックスより飛散した試料を回収し、その飛散
量と飛散物についての3KOe時の飽和磁化を求めた。
の飽和磁化をXとし、飛散物の磁化をYとして、Y/X
の値により評価した。
1、比較例1及び比較例6の電子顕微鏡写真を図1、図
2及び図3に示す。
6のキャリアの断面について、それぞれ置換した元素の
分析を行った(実施例1:Sn、比較例6:Bi)。こ
れらの結果を図4及び図5に示す。
Mg系フェライトに、SnO2 を一定量置換した実施例
1〜7のMn−Mg−Sn系フェライトキャリアは、飛
散物の試験におけるY/X値より明らかなように、飛散
物の飽和磁化の低下が比較例1、比較例3〜5及び比較
例9〜10に比べて少ない。また、飛散物の飽和磁化の
低下が少ない比較例2、比較例7及び比較例8と対比し
た場合、組成の変化及び焼成雰囲気の違いによる飽和磁
化の変化が少ないことが判る。さらに、図1〜3から明
らかなように、実施例1は、比較例1及び比較例6に比
べて、キャリア表面の均一性に優れていることが判る
(実施例1>比較例1>比較例6)。なお、実施例2〜
7及び比較例2〜5及び比較例7〜10の電子顕微鏡写
真は図示しなかったが、実施例2〜7及び比較例9〜1
0は実施例1と、また比較例3〜5は比較例1と、また
比較例2及び比較例7〜8は比較例6とほぼ同様の表面
性を有していた。また、図4及び5から判るように、比
較例6に比べて、実施例1の方が明らかに置換した元素
の分散性が良い。尚、図1〜5の電子顕微鏡写真及びE
PMA写真の差異は図1〜5からは、必ずしも明確では
ないかもしれないが、写真そのものにおいてはその差異
は明確である。
ャリアを芯材とし、変性シリコーン系樹脂をトルエン溶
剤で希釈し、流動床を用いてキャリア芯材に対し、0.
3重量%と1.3重量%を被覆し、さらに200℃で3
時間焼き付けを行い、変性シリコーン樹脂が被覆された
2種類のフェライトキャリアを得た。さらに、キャリア
芯材のロットを変え、同様な処理を合計3回行った。
キャリアを芯材とした以外は、実施例8〜13と同様に
して、変性シリコーン樹脂が被覆された2種類のフェラ
イトキャリアを得た。さらに、キャリア芯材のロットを
変え、同様な処理を合計3回行った。
脂が被覆されたMn−Mg−Sn系フェライトキャリア
の200Vの電圧をかけた際の電流値を測定した。ま
た、市販の負帯電性トナーを用いてトナー濃度8重量%
で現像剤とし、ブローオフ法により帯電量を求めた。こ
れらの結果を表2に示す。なお、これらの電流値及び帯
電量のそれぞれの測定値より標準偏差を算出し、バラツ
キとした。
被覆量が少ない程電流値が高くなるにも拘わらず、それ
ぞれの被覆量における3ロットのキャリア芯材間の電流
値差は、被覆量が0.3重量%であっても、1.3重量
%であっても変わらない。また、帯電量についても同様
なことが言える。すなわち、比較例11〜16と比較し
て、樹脂被覆後の特性が安定しているのが判る。
現像剤用フェライトキャリアにより、低飽和磁化キャリ
アが安定して得られ、かつキャリア粒子間の磁化のバラ
ツキが少なく、さらにキャリア表面性の均一化が図るこ
とによりソフト現像方式への対応及び樹脂被覆後の特性
の安定化が可能になる。また、このようなフェライトキ
ャリアを用いた本発明の電子写真現像剤は、画質及び耐
久性に優れ、環境に悪影響を与えることなく、長寿命
で、かつ環境安定性に優れる。
の粒子表面を示す電子顕微鏡写真(×450)。
の粒子表面を示す電子顕微鏡写真(×450)。
の粒子表面を示す電子顕微鏡写真(×450)。
の粒子断面のEPMA写真(×2000)。
の粒子断面のEPMA写真(×2000)。
Claims (6)
- 【請求項1】 下記一般式 (MnO) x (MgO)y (Fe2 O3 )z (ここでx+y+z=100mol%)において、Mn
O、MgO及びFe2O3 の一部をSnO2 で置換し、
飽和磁化20〜43emu/gを有することを特徴とす
る電子写真現像剤用フェライトキャリア。 - 【請求項2】 上記一般式におけるx、y及びzがそれ
ぞれ5〜35mol%、10〜45mol%及び45〜
55mol%の組成である請求項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】 上記SnO2 の置換量が0.5〜5.0
mol%である請求項1又は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】 上記一般式におけるx、y及びzがそれ
ぞれ7.5〜12.5mol%、35〜45mol%及
び45〜55mol%の組成であり、かつ上記SnO2
の置換量が0.5〜3.0mol%である請求項1、2
又は3に記載の電子写真現像剤用フェライトキャリア。 - 【請求項5】 表面に樹脂が被覆されている請求項1、
2、3又は4に記載の電子写真現像剤用フェライトキャ
リア。 - 【請求項6】 請求項1〜5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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JP219398A JP3562787B2 (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | 電子写真現像剤用フェライトキャリア及び該キャリアを用いた電子写真現像剤 |
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