JPS59195666A - 電子写真現像用キヤリア粒子およびそれを用いるシステム - 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】 本発明は電子写真現像用キャリア粒子、より詳しくはア
モルファス金属の芯材をもつ現像用キャリア粒子に関す
る。

キャリア粒子はいろいろな電子写真のために用いられて
きた。カスケード法および磁気ブラシ法はキャリア粒子
を用いるもので現在使用されている主要な電子写真法で
ある。

カスケード法は比較的に速度が遅い。しがしカスケード
８法には使用されている材料が磁気フラン法で用いられ
ているそれよりは本質的に安価であるという利点がある
。磁気ブラシ法はカスケード法につきまとっている複写
速度の制約を減少させるという利点をもっており、従っ
て磁気ブラシ法では複写をさらに速くすることが可能で
ある。

ブラシ法とカスケード法では共に、現像用キャリア粒子
はトナー粒子と混合されて小さいトナー粒子と比較的大
きいキャリア粒子との混合物をつくるようになされる。

キャリア粒子は過フッ化炭化水素のような物質で被覆さ
れる。この被覆はキャリア粒子へのトナー粒子の静電気
付着を増進させる。過フッ化炭化水素被覆を用いる際、
被１Ｍキーヤリア粒子を通常約４２５℃以下の温度に加
熱することにより被覆キャリア粒子が硬化される。

もし被覆が剥落するとキャリア粒子はその効果を失うか
ら、キャリア粒子の寿命は被覆の付着塵によって制限さ
れるといえる。キャリア粒子の芯材からの被覆の剥落は
、磁気ブラシ法ではキャリア粒子の密度の増加と粒子の
継続攪拌の双方によって増大する。この密度の増加と継
続攪拌はキャリア粒子がトナー粒子によって被覆される
ことと。

トナー粒子とキャリア粒子が鎮静せず分離しないことを
保証するのに必要なものである。

磁気ブラシ法ではキャリア粒子の芯材が磁気フランの特
性を制御する。キャリア粒子の芯材はそれ故強磁性材で
つくられなければならず、そうすることによってそれら
は加えられる磁界に応答するようになる。近時キャリア
粒子の芯材に用いられる強磁性材としては鉄、低炭素鋼
、ケイ素鋼。

磁性酸化物その他の鉄基金属がある。磁気ブラシ法では
キャリア粒子芯材の磁気特性が磁気ブラシの特性をきめ
る。それ故キャリア粒子の芯材の磁気的性質が磁界への
それらの応答をきめ、そしてまた解像度と複写速度の双
方を制限するものである。改善された磁気特性をもつキ
ャリア粒子芯材を提供することによってそれ故に磁気ブ
ラシ法の解像度と操作速度の双方を増大させることがで
きるのである。

本発明の目的は磁界に対してより応答性のあるキャリア
粒子を提供することである。

本発明の他の目的は磁界に対してより応答性があり、そ
れ故静電気複写法に用いた時高い解像度を与える磁気ブ
ラシをつくるようなキャリア粒子を提供することである
。

本発明のもつと他の目的は鎮静を防ぐための攪拌がより
少なくて済むようなキャリア粒子を提供することである
。

第１．１図は従来技術のキャリア粒子芯材の略図である
。キャリア粒子芯材は電解鉄である。

第１．２図は第１．１図に示されたキャリア粒子を磁界
に通した際に形成される磁気ブラシの略図である。

第２．１図は第２の従来技術キャリア粒子芯材の略図で
ある。このキャリア粒子は第１．１図で示されたキャリ
ア粒子芯材の場合よりもさらに伸びた形をもっている。

キャリア粒子芯材はフェライトである。

第２．２図は第２．１図に示されたキャリア粒子を磁界
に通した際に形成される磁気ブラシの略図である。

第３．１図は従来技術の球状゛ＮＮ子材材略図である。

キャリア粒子芯材は低炭素鋼である。

第３．２図は第３．１図に示されたキャリア粒子を磁界
に通した際に形成される磁気ブラシの略図である。

第４．１図は本発明のキャリア粒子芯材の略図である。

キャリア粒子は扁平で割れによって形成された不規則ｌ
ｆケ１、形をもっている。

第４．２図は第４．１図に示された本発明のキャリア粒
子を磁界に通した際に形成された磁気ブラシの略図であ
る。

本発明は電子写真法において使用されるキャリア粒子の
芯材用の改善された材料に関している。

本発明の１つの実施態様は改善されたキャリア粒子に関
し、このキャリア粒子の芯材はアモルファス金属からな
っている。好ましい実施態様ではキャリア粒子は扁平で
、アモルファス材のリボンや板のような平面材の割れに
より形成された不規則な外形を有したものである。

本発明の第２の実施態様は改善された電子写真システム
に関し、この改善はアモルファス金属芯材を有する扁平
キャリア粒子を使用することからなるものである。

電子写真法で用いられる従来技術のキャリア粒子にはい
ろいろな形のものがある。キャリア粒子は第１゜１図に
示されているように引き締ったもの。

第２．１図に示されているように細長いもの、あるいは
第３．１図に示されているように球状のものであっても
よい。

磁気ブラシ法において、キャリア粒子は連続攪拌により
トナー粒子でもって被覆される。キャリア粒子とトナー
粒子との混合物はそのあと面（ｓｕｒｆａｃｅ　）と接
触させられる。面に垂直に磁界を通すことによってキャ
リア粒子が面から立ち上げられる。この立ち上げられた
キャリア粒子は磁気ブラシを形成する。

第１．１図、第２．１図、第３．１図および第４．１図
に示されたキャリア粒子で被覆された面に垂直に磁界を
通すことによってつくられた磁気ブラシは第１．２図、
第２．２図、第３．２図および第４．２図に示されてい
る。

第１．１図および第２．１図に示されたような従来技術
による非球状のキャリア粒子が用いられるとき、第１．
２図および第２．２図に示されたように磁気プランがブ
ランケット状に形成される。第３．１図に示されたよう
な従来技術の球状キャリア粒子を用いて磁気ブラシを形
成させるとき、第３．２図に示されるようにブランケッ
トよりもむしろ個々に別れた剛毛２０が形成される。個
々になった剛毛は解像度をより良好にするものであり、
ブランケットよりもむしろ個々の剛毛からなる磁気ブラ
シの方が好ましい。しかしながら１球状キャリア粒子は
ブランケットよりもむしろ個々の剛毛からなる磁気ブラ
シを形成するものであるけれども。

球状キャリア粒子によって形成される剛毛の高さｈは、
実質的に非球状の従来技術のキャリア粒子によって形成
されるブランケットの高さＨよりも低い。ブラシの長い
方がよりよい解像度を示すものであり、長い磁気ブラシ
長さをもたせる方が好ましい。このように個々の剛毛に
よって得られる解像度は好ましいものであるが、長い個
々の剛毛なもった磁気ブラシをつくるようなキャリア粒
子はこれまで入手できなかった。

本発明の好ましいキャリア粒子は第４．１図に示されて
いる。これらのキャリア粒子は化学的にも幾何学的にも
従来技術のキャリア粒子とは異なっている。本発明のキ
ャリア粒子はアモルファスの鉄基の合金であって、扁平
な多面体的な形状をもっているものである。

本発明のキャリア粒子を磁界にさらした場合。

得られる磁気ブラシは第４．２図に示されているように
個々の剛毛からなるものである。この磁気ブラシの長さ
Ｈ′は一般に従来技術の非球状キャリア粒子で形成され
るブランケットの高さＨと同じ程度かまたはそれよりも
長い。

さらにその上９本発明の好ましいキャリア粒子は粒子の
寸法分布に強くは依存しない磁気ブラシを形成する。本
発明のキャリア粒子は−８０ないし＋３２５メツシユの
広い粒子寸法範囲にわたって用いられるけれども、キャ
リア粒子寸法範囲は−１４０ないし＋３２５メツシユで
あることが望ましい。

また２本発明のキャリア粒子はその形状のため。

鎮静の際の分離する傾向を減少させるものである。

本発明のキャリア粒子は磁界に対して改善された応答を
示す。この改善された応答は、高い磁気飽和値が低い保
磁力と組み合わさった結果であるように思われる。本発
明のキャリア粒子は、少なくとも１０キロガウスの磁気
飽和値と０２エルステツド９よりは大きくない保磁力を
もつものであることが望ましい。

これらの好ましい磁気特性を有するアモルファス合金は
一般にかなりの量のホウ素とケイ素添加物を有する鉄基
合金である。

本発明の利点をさらに明らかにするため下記実施例を提
示する。

実施例　１ 第１．１図に示した粒子形態を有する電解鉄粉（名引鉄
９９．９重量係以上）を基体上に広げた。

棒磁石を基体下に通して磁気プランの立ち上げと崩壊を
行なわせた。

電解鉄は約２１キロガウスの飽和磁化、０．０５（超高
純度）および１．０エルステツドゝの間の保磁力および
約１０ミクロンオーム／ｃｍ、の電気抵抗を有している
。電解鉄は約２０，０００ｐｓｉ　（１４，１ｋｇｆＡ
ｎＴＬ２）の耐力を有し、それ故塊材料の粉末への縮小
に際、し塑性変形しやすい。この変形のため粉末の保磁
力は一般に塊状での鉄の場合よりも高くなる。鉄粉の保
磁力は１ないし２エルステツドの程度であろう。

電解鉄の比較的低い耐力のため、その粉末は磁気ブラシ
法でのキャリア粒子の攪拌中変形しやず（へ。

電解鉄粉によって形成される磁気ブラシのビデオテープ
をつくった。得られた磁気ブラシを第１−２図に示した
。この磁気ブラシは個々の剛毛状というよりはむしろブ
ランケット状を形成している。磁気ブラシはブランケッ
ト状であるから、キャリア粒子としてこの粉末を使用す
ることによって得られる究極の解像度は制限されたもの
になるであろう。

実施例　２ 第２．１図に示された形態をもつフェライト粉（逆スピ
ネル増透を有するセラミック酸化物）について実施例１
で述べたように試験をした。

フェライトは２ないし６キロガウスの範囲の低い飽和磁
化、０．２エルステッドの範囲の低い保磁力および１０
８ないし１０１５マイクロオーム／ｃｒｒＬの範囲の比
較的高い電気抵抗を有している。

結晶構造がイオン性であるため、フェライトは塊材料か
らの粉末への縮小の際容易には塑性変形しない。この理
由により粉末の保磁力は実質的には塊状フェライトのそ
れと同じである。

フェライト粉末の使用によって得られた磁気ブラシを第
２．２図に示した。フェライト粉末は長いブラシをつく
っているが、粉末は個々の剛毛状というよりはブランケ
ット状に立ち上っている。実施例１の場合のように個々
の剛毛状というよりはむしろブラケット状に形成された
磁気ブラシは解像度を制限している・ 実施例　３ 第３．１図に示した形態をもつ含炭素軟鋼球状粉末（名
目；炭素１〜４重量重量化実施例１で述べたように試験
した。

炭素を含む軟鋼は一般に２０ないし２２キロガウスの範
囲の飽和磁化、０．５ないし０，８工ルステツド間の保
磁力および５０ないし６０マイクロオ一ケー間の電気抵
抗を有している。粉末状ではこれらの鋼の耐力が幾分高
いため（例えば４０，０００〜９０．０００ｐｓｉ　；
２８．１〜６３．３ｋｇル４ｍ）、　　また粉末の製造
方法のために保磁力は塊材料の場合のそれと同じである
。

これらの軟鋼粉を使用した結果の磁気プランを第３．２
図に示した。磁気ブラシは個々の剛毛２０からなってい
る。しかし剛毛は比較的短く、実施例１および２の粉末
により形成されたブランケットの高さよりかなり短い。

実施例　４ アモルファスリボンを粉砕してつくったアモルファス扁
平粉を実施例１に述べたように試験した。

アモルファス粉末の組成は重量％で９２　％　Ｆｅ。

３　、％　Ｂおよび５％Ｓｉであった。本合金の飽和磁
化は名目１６キロガウス、その保磁力は０．０５エルス
テツドそしてその電気抵抗は１３０マイクロオー〜６で
ある・アモルファス合金は高い耐力（たとえば３００．
００’Ｏ〜４００，０００ｐｓｉ　；　２１０〜２８１
ｋｇｆ／ｍｍ　）をもっているから、リボンから粉末へ
の変換に伴なう塑性変形はほとんどない。従ってフエラ
イトや低炭素鋼合金の場合のように粉末の保磁力は塊月
料の場合のそれに類似している。

これらのアモルファス粉末を使用して得られた磁気ブラ
シを第４．２図に示した。粉末は個々に分配した剛毛３
４す形成している。この磁気プランは実施例３の磁気ブ
ラシの高さよりも大きい高さを有しでいる。このように
本発明のアモルファス金属粉を用いて形成させた磁気ブ
ラシは大きい高さと個々の剛毛の双方を有しており、高
い解像度を伺与するものである。

本材料は従来技術の材料より実質的に強いものであり、
それ故に攪拌の際の変形に耐えるものである。

実施例　５ 実施例５の粉末な熱処理してアモルファス合金を結晶化
させた。結晶化の後、保磁力は実質的に典型的に５エル
ステッドかそれ以上に増大した。

実施例１の試験ケ繰り返えし、第４．２図に示したもの
に類似した磁気ブラシを形成させたとき、粉末は自身の
高い保磁力のため永久磁化される傾向を示した。この永
久磁化は実質的に得られたブラシの崩壊性な減少させた
。

【図面の簡単な説明】

第１．１図は、従来技術の電解鉄からなるキャリア粒子
芯材の略図である。 第１．２図は、第１．１図に示されたキャリア粒子によ
って形成された磁気ブラシの略図である。 第２．１図は、従来技術のフェライトからなるキャリア
粒子芯材の略図である。 第２．２図は、第２．１図に示されたキャリア粒子芯材
によって形成された磁気フランの略図である。 第３．１図は、従来技術の低炭素鋼からなる球状キャリ
ア粒子芯材の略図である。 第３．２図は、第３．１図に示されたキャリア粒子芯材
によって形成された磁気プランの略図である。 第４．１図は１本発明のキャリア粒子芯材の略図である
。そして 第４．２図は、第４．１図に示された本発明のキャリア
粒子芯材によって形成された磁気ブラシの略図である。 ２０．３４・・・プランの剛毛 特許出願人　　アライド・コーポレーション「−７ 代理人　弁理士　湯浅恭ミ、ｊ （外４名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１芯材と被覆をもつ改善された電子写真現像用キャ
   リア粒子であって、この改善が前記現像用キャリア粒子
   の前記芯材が強磁性アモルファス金属であることからな
   ることを特徴とする現像用キャリア粒子。 （２）前記芯材が１５キロガウスよりも大きい磁気飽和
   値および０．１エルステツドゝよりも小さい保磁力を有
   することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載
   の現像用キャリア粒子。 （３）前記芯材が本質的に鉄、ホウ素およびケイ素の合
   金からなることを特徴とする特許請求の範囲第（２）項
   に記載の現像用キャリア粒子。 （４）前記被覆が過フッ化炭化水素であることを特徴と
   する特許請求の範囲第（３）項に記載ｐ現像用キャリア
   粒子。 （５）＠配粒子が扁平で約−１４０ないし＋３２５メツ
   シユの間の寸法を有していることを特徴とする特許請求
   の範囲第（１）項に記載の現像用キャリア粒子。 （６）芯材と被覆を有する改善された現像用キャリア粒
   子を用いる電子写真複写用磁気ブラシ法システムにおい
   て、この改善が前記現像用キャリア粒子の前記芯材が強
   磁性アモルファス金属であることからなることを特徴と
   するシステム。 （７）前記芯材が１５キロガウスより大きい磁気飽和値
   をもち、０．１エルステツドよりも小さい保磁力を有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（６）項に記載の
   システム。 （８）前記芯材が本質的に鉄、ホウ素およびケイ素の合
   金からなることを特徴とする特許請求の範囲第（力項に
   記載のシステム。 （９）前記芯材が過フッ化炭化水素で被覆されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（８）項に記載のシス
   テム。 （２０）　　前記粒子が扁平で約−１４０ないし＋３２
   ５メツシュの間の寸法を有することを特徴とする特許請
   求の範囲第（６）項に記載のシステム。