JPS60227265A - 静電複写用フエライトキヤリア材 - 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】 し産業上の利用分野コ 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■族
元素の一部の酸化物を適量含有した組成を有し、表面が
滑らかで耐久性および画像特性ｑ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
、現在量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緒特性としては、摩擦帯電
性、磁気特性、流動性、耐久性等があり、これら緒特性
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
掛は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ｔ
コ抗磁力も小さく結果的にビ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ろ特徴を有する。またフェライト
は酸化物であるｔコ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１０４〜１０
１２Ω−Ｑｍ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
る乙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％。

Ｍｇ０２６〜３２モル％、７口０１８〜２２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■族元素のうちＰ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｖの
１種もしくは２種以上の酸化物を００１〜５重景％含有
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■族の元素の一部の酸化物
を適量含有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、Ｆｅ２ｏ
３４５〜６５モル％、Ｍｇ０２６〜３２モル％、Ｚｎ０
１８〜２２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
て本発明にがが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■族元素（７）う’ｊ３Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂ
ｉ、Ｖの１種もシくハ２種以上の酸化物を０．０１〜５
重量％を含有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
よって製造するととができる。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ー亜
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１０４〜１０１２
Ω−印程度である。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■族元素の
うちＰ、　Ａｓ、　Ｓｂ、　Ｂｉ、　Ｖの１種もしくは
２種以上の酸化物を適量含有せしめる点に本発明の−っ
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。これらの材料が含有されていることに
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、　Ｂｉ、　Ｖ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ｔこのは、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％とじたのは、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、−室以上（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
Ｕ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、■・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２００μ
ｍ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］ Ｆｅ２Ｏ３４Ｂ、８モＡ％、ＭｇＯ３１，７モル％、Ｚ
ｎ０２１０モル％、　ＭｎＯＯ，５モル％なる配合割合
にＢｉ２Ｏ３無添加の場合（比較品）と０，２〜５．０
重量％添加した場合（本発明品）の組成の異なる７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時間仮焼きし、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
１２５０℃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緒特性は、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 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。

前記第１表から分かるように、Ｂｉ２Ｏ５を０２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）が急激に大きくなり、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Ｂ１２Ｏ３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影像を模写した図からも容
易に理解しうるであろう。Ｂ１２Ｏ３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凸凹が
無数に存在する。

これに対してＢｉＯ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］ Ｆ　ｅ２０３４６．２モル％、Ｍｇ０　３１．９モル％
、Ｚｎ０２０８モル％、　ＭｎＯ１，１モル％なる配合
割合に５ｂ２０３無添加の場合（比較量）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’ｌにより６
０〜２００μｍ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緒特性は、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。

第　２　表 なお、第２表には記載していないが、５ｂ２０３を００
１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。

し実施例３］ Ｆｅ２Ｏ３５５３モル％、Ｍｇ０　２Ｂ、４モア１．％
、Ｚｎ０１８．３モル％なる配合割合に■２０５無添加
の場合（比較量）と０５〜５０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。

第　３　表 これらキャリア材の緒特性は、第３表に示す通りである
。なお、第３表には記載していないが、■２０５を００
１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Ｂｉ、Ｓｂ、Ｖについてしか記載
していないが、それ以外のＰ、Ａｓについても同様の傾
向が生じ、またこれらの二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し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乙とができ、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１、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秦しうるも
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ｌ−キャリ
ア材の電子顕微鏡の影像を模写した図である。 特許出願人　富士電気化学株式会社 代理人　茂　見　積 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｉ　Ｆｅ２Ｏ３４５〜６５モル％、Ｍｇ０２６〜３２モ
   ル％、Ｚｎ０１８〜２２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■族元素のうち
   Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ。 Ｂｉ、Ｖの１種もしくは２種以上の酸化物を００１〜５
   重量％含有する組成を有し、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
   乙とを特徴とする静電複写用フェライトキャリア材。