JPS60227267A - 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】 ［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■族
元素の一部の酸化物を適量含有した組成を有し１、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へて見
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（、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。またフエライ１〜
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１０４〜１０
１２Ω−ｍ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コ 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乙
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
ることができろ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］ このような目的を達成することのできる本発明は、組成
的には、Ｆｅ２Ｏ３４５〜６５モル％。

Ｍｇ０　２６〜３２　モル％、　Ｚｎ０　１　Ｂ　〜２
２　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Ｓｉ、　Ｓｎ
、　Ｐｂの１種もしくは２種以上の酸化物を０．０１〜
７重景％重量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％、ＺｎＯ
１Ｂ〜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■族元素のうらＳｉ、　３ｎ、　Ｐｂの１種
もしくは２種以上の酸化物を０．０１〜７重景％重量有
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−亜鉛基フェライトを用い
ている理由は、従来一般に用いられているニッケルー亜
銘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ｔ！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。ｆ）’１電複写用キャリア材として要
求される電気抵抗率は、それを用いろ複写機側の要求に
よってかなり広い範囲にわたっているが、通常１０４〜
１０１２Ω−師程度である。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ろ
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Ｓｉ、Ｓｎ、Ｐｂ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Ｓｉ、Ｓｎ、Ｐｂ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旧〜７重
景％の範囲である。下限を００１重景重景したのは、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ｔ！からである。逆に、上限
を７重量％とじたのは、７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ｔ！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
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乙とが判る
。

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コ Ｆ　ｅ２０３５１．２モル％、ＭｇＯ２６，６モル％、
Ｚｎ０１８３モル％、　ＭｎＯ３，９モル％なる配合割
合に８１０２無添加の場合（比較量）と０８〜６０重量
％添加した場合（本発明品）の組成の異なる４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。

第　１　表 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１ユニツトグレンが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。

前記第１表から分かるように、３ｉ０　を０．８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、７重量％程度で飽和
する。なお第１表には記載していないが５１０２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。

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てあり、このことは次の
電子＠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。３ｉ０　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５１０２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。なお、５１０２は負のトナーに対して帯電量制
御にも効果がある。

［実施例２］ Ｆ　ｅ２０３４７．５モ／Ｌ、％、ＭｇＯ３１，３モル
％、Ｚｎ０２１２モル％なる配合割合にＳｎＯ無添加の
場合（比較品）と０５〜５０重景％添重量た場合（本発
明品）の組成の異なる４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、ＳｎＯ２を００１
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。

［実施例３］ Ｆ　ｅ２０．　４Ｂ、　６モに％、ＭｇＯ３０，０モル
％、Ｚｎ０１９２モル％、　ＭｎＯ４，２モル％なる配
合割合にｐｂｏ　無添加の場合（比較品）と０３〜３０
重量％添加した場合（本発明品）の組成の異なる４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。

これらキャリア材の諸特性は、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、ＰｂＯ２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Ｓｉ、　Ｓｎ、　Ｐｂ単独の場合
についてしか記載していないが、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ギ
ヤリア材であるので、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
で使用する乙とができるし、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てき、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−唾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。 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)

【特許請求の範囲】
1. Ｉ　Ｆｅ２Ｏ２４５〜６５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
   Ｓｉ、Ｓｎ、Ｐｂの１種もしくは２種以上の酸化物を０
   ０１〜７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
   を呈することを特徴とする静電複写用フェライトキャリ
   ア材。