JPS60263955A - 静電荷像現像剤用キヤリア - 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】 技術分野 本発明は、電子写真法、静電記録法あるいは静電印刷法
等に使用される静電荷像現像剤用キャリアに関する。

先行技術 酸化亜鉛、セレン、有機光導電体もしくはマイラー（商
品名）で被覆された硫化カドミニウム等の画像担体表面
に形成された静電荷像を磁気ブラシ法により可視像化す
るための現像剤としては、磁性キャリアとトナーと称す
る着色樹脂微粉末との混合粉体である二成分系現像剤が
従来から使用されている。この二成分系現像剤を用いる
磁気ブラシ現像法は、キャリアとトナーを所定の比率で
混合し、両名を摩擦帯電せしめて、所定の極性に帯電し
たトナーのみを画像担体表面に付着させるもので、絶縁
性トナーを使用するため転写が容易であるという利点が
ある。

上記二成分系現像剤におけるキャリアとしては、例えば
特公昭４７−１９３９８、同４８−８１３８号、特開昭
４９−１７７４０号および同５０−１２７６４０号の公
報に記載されている様な鉄粉キャリアが多く使用されて
おりキャリアの疲労防止および摩擦帯電特性の安定化の
ために、通常は鉄粉の表面に酸化処理を施し、更に有機
重合体で被覆することも行なわれている。

しかしてこの鉄粉キャリアには、長期間の使用に伴い粒
子表面にトナーの被覆が形成されたり、粒子の表面の酸
化物が大造するため、キャリア粒子の抵抗が大幅に変化
して摩擦帯電特性が不安定となるという問題がある。そ
の結実現像して得られた画像の濃度が低下したり、カブ
リが増大するという不具合が生ずる。

そこで鉄粉キャリアの代りに、例えば特公昭５３−１５
０４０号公報、特公昭５６−５２３０５号公報および特
開昭５８−１４５６２１号公報に記載されているように
軟磁性を示す金属酸化物粒子からなるフェライトキャリ
アを用いることが提案され、実用化されている。このフ
ェライトキャリアは鉄粉キャリアに較べて化学的に安定
で、使用中の抵抗変化が少ない、見掛密度が低い（鉄粉
の約２７３　）ため、軽くて搬送時のトルクが小さくて
済む等のオリ点がある。フェライトキャリアは、また飽
和磁化も鉄粉キャリアより小さいため、流動性、攪拌性
にすぐれており、軟い磁気ブラシが形成され、従って画
質（ｌ！！ｊに中間調の再現性）が優れているという利
点がある。

また鉄粉キャリアの場合も同様であるが、寿命の点から
現在実用化されているフェライトキャリアは実質的に球
状化した粒子（以下単に球状粒子という）からなってい
る。しかして球状粒子からなるキャリアは現像電極効果
が弱まるため現像性が低下し、画像濃度の安定性が悪い
という問題があった。換言すれば、球状粒子からなるキ
ャリアとトナーとを混合して調整した現像剤を使用する
と、現像条件（現像ギヤノブ、表面電位、トナー濃度等
）を厳密に設定しないと高品質の画像が得られにくくな
り、実用上大きな問題となる。

目的 本発明の目的は、上述した従来技術の問題点を解消し、
現像性および画像濃度の安定性にすぐれた静電荷像現像
剤用キャリアを提供することである。

要　旨 本発明の静電荷像現像剤用キャリアは、軟磁性を示すフ
ェライト粉末を造粒後焼結して得られた粒子からなる静
電荷像現像剤用キャリアにおいて、前記フェライト粉末
を中央部付近がくひれた細長い形状に造粒後焼結して得
られた粒子からなることを特徴とするものである。

構成 本発明に係るフェライトキャリアは、具体的には適当な
金属酸化物と鉄酸化物との完全混合物より構成され、結
晶学的にはスピネル、・丈ロブスカイト、六方晶、カー
ネットあるいはオルソフェライト栴造を有する軟磁性胴
材として特徴づけられ、即ち、ニッケル、亜鉛、マンカ
ン、マグネシウム。

銅、リチウム、バリウム、パナジウト、クローム。

カルシウム等の酸化物と３価の鉄酸化物との焼結体であ
る。（例えば特開昭５８−２Ｑ２４５６号公報参照）具
体的な組成としては以下のようなものが挙げられる。

Ｎｉ０ｏ、：＋Ｚｎ０ｏ、７ｅ　（ＦｅｚＯ３）ｏ、９
９ＮｉＯｏ、３９ＺｎＯｏ、６ｓ　Ｍｎ０ｏ、ｏ３＊　
１ｉ”６２０３　＋、。

Ｎｉ０ｏ、３ＺｎＯｏ、７・（Ｆｅ２０３）ｏ、ｃ＋９
−）−Ｃａ０３　（１，５％モル）（Ｌｉ　Ｏ，５Ｆｅ
　Ｏ，５）Ｏｓ　ＦｅｚＯ４（Ｌｉ　ｏ、ｓ　Ｆｅ　ｏ
、ｓ　）Ｏｓ　ＦｅｚＯ４（Ｌｉｏ、ｓ　Ｆｅｏ、５）
ｏ、３Ｚｎｏ、７＊Ｆｅ２Ｏ３Ｍｎ０−Ｆｅ２Ｏ３＋Ｃ
ａＯ（１，５％モ／ｌ／　）ＮｉＯｏ、３ｇ　Ｚｎ０ｏ
、５７Ｍ＋１００．０３　Ｃｕ０ｏ、ｏ７−Ｆｅ２０ａ
　＋、。

Ｎｉ０ｏ、ｌｓ　Ｚｎ０ｏ、ａ５ＭｙＯｏ、３Ｍｎ０ｏ
、ｏ５ＣｕＯｏ、ｏ６−　ＦｅｚＯ３１，。

Ｎｉ０ｏ、３ｚＺｎＯｏ、ｓｅ　Ｃｕ０ｏ、ｏ９＊　Ｆ
ｅｚＯ３１，０２ＭｙＯｏ、ｓ　Ｚｎ０ｏ、３Ｍｎ０ｏ
、ｏｓ　Ｃｕ０ｏ、ｘ　−Ｆｅ２０３ｔ。

Ｂａ０ｏ、ｏ７ＺｎＯｏ、２ｓ　Ｍｐｏ、ｏｔ４Ｌｉ　
２００．０１４　Ｎｉ０ｏ、ｏ４２＊　Ｆｅ２０３ｔ。

一般に、上述した種々の組成を有するキャリアは次のよ
うな各工程を経て製造される。まず２価の金属（Ｎｉ　
、Ｚｎ　、Ｍ７．ｆｖｌｎ　、Ｃｕ　、Ｂａ　、Ｌｉ等
）の酸化物と酸化鉄（Ｆｅ２０３）を所定の比率で混合
し、得られた混合物を８００〜１　、０００℃の温度で
仮焼し、しかる後粒径数μｍ以下に粉砕する。次にこの
粉砕粉を、必要に応じ粘結剤（例えばＰ　Ｖ　Ａ　’）
を加えて加熱雰囲気中で雰霧乾燥して球状粒子を得る。

そして得られた球状粒子を１０００〜１３００℃の温度
で焼結してから分級して所定の粒度分布を有する球状フ
ェライトキャリアが得られる。

しかして球状粒子からなるフェライトキャリアは前述し
た通りの欠点を有している。

そこでかかる欠点を排除すべく本発明者等が鋭意検討し
た結果、第１図に示すようなまゆ状の粒子形状をイラす
る粒子（以下異“形粒子という）からなるキャリアによ
り、高品位の画像が得られることを見出した。またｄ　
１／ｄ　２の比は、１５〜５の範囲がよいことも見出さ
ねた。

すなわち球状粒子からなるキャリアを用いて磁気ブラシ
現像を行うと、磁気ブラシの穂は直線的になって磁気ブ
ラシと画像担体表面との接触時間が短くなることから、
現像性が低下（画像濃度が低下）してしまう。これに対
して異形粒子からなるキャリアを使用すると磁気ブラシ
の直線性が柔らげられる。そのため、現偉剤の混合能力
が増し、しかも磁気ブラシの山の部分の現像電極効果が
大きくなるので、伊１像性が向上、シ、従って高い画像
濃度が得られる。

この異形粒子を得る方法としては種々考えられるが、例
えば第２図に示すような雲霧乾燥装置を使用することに
より容易に得ることができる。

第２図において、１は容器、２は供給管、３゜３′はノ
ズル、４は衝突ゾーンを名々示している。

第２図の装置によりは、供給ヤ２を通って容器１内に送
り込まれた粉砕粉はノズル３，３′から容器１内に雲霧
される。この時ノズル３．３′は図示の如く配設されて
いるため衝突ゾーン４において粉砕粉カー互いに衝突し
、よって数個の粒子が結合し°Ｃ第１図に示す如くの異
形粒子が得られる。また、これ以外に粒子同志を衝突さ
せる方法として複数のノズルを上下から対向させること
も鳴動である。このように雲霧乾燥法による造粒時ｅト
得られた異形粒子は、現像装置に投入しトナーと攪拌混
合する時にも分離しない、すなわぢその形状を維持し得
るとい゛う利点がある。なお第２図ではノズルは２個の
み示されているが、３個又はそれ以上としてもよいこと
はもちろんである。

このようにして得られた異形粒子からなるキャリアは、
以下のような物性を有することが、画質やキャリア引き
の防止の上で奸才しい。

キャリア物性のうぢ飽和磁化（σＳ）は４０〜９０Ｃｎ
ｔｕ／ｇ　１°の範囲とする必要がある。これはσＳが
４０ｅｌｎｕ／ｇ　１’未満であると、現像用磁石ロー
ルの磁力を太きくｔ、−ｃも（例えば非磁性スリーブ上
で８５０Ｇ以上）スリーブ上からキャリアが離脱して感
光体表面に付着し易くなり、一方σ＄が９０　ｅｍｕ／
ｇｒを越えると搬送性が強すぎてトナーが変形又は破壊
し、又磁気ブラシの穂が硬くなり、中間調の再現性が悪
くなるからである。

粒度分布（但し、粒径は長径部での値ｄｌとする）は、
２０〜２００μｍの範囲とする必要がある。即ち、キャ
リア粒子の粒径は小さい根比表面積が大となり、最大ト
ナー濃度を高くでき、かつ耐久性も向上し、画質もキメ
が細かくなるので、２００μｍｎ以下とする必要がある
。ただし２０μｍ以下の微粒子の量が増加すると（例え
ばキャリア全重量の３０〜４０％）現像性が向上して画
像濃度は向上するが、感光体表面へのキャリア付着が発
生し易くなるので実用的ではなく、２０μｍ以下の微粒
子の量は３０重量％以下が適当である。

才たキャリアの抵抗は、現像条件（感光体の種類、現像
ギャップ等）によって適宜設定すればよいが、一般的に
は低すぎるとキャリヤー付着が発生し、−実高すぎると
エッヂ効果が強まり、ベタ黒画像濃度が不均一となるの
で、１０５〜１０１２Ω・ぼの範囲がよい。このキャリ
アの抵抗は、例えば焼成条件を変える（具体的には焼成
時の平衡酸素分圧を変える）ことによって調整できる。

更に、本発明においては、前述したトナーのスペント現
象を防止し、その耐久性を高めるためにキャリア粒子の
表面をトナー樹脂に対して非粘着性の樹脂で被覆するこ
ともできる。このような樹脂としては、公知の適当な樹
脂材料（例えば特開昭５１−３２３８号公報参照）を用
い得るが、例えば四弗化エチレン樹脂、ポリフッ化ビニ
リデン等のフッ素樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられ
る。被覆樹脂の量は使用条件に応じて適宜調選すればよ
いが、十分な耐久性と摩擦帯電特性を得るために、コア
に対して０，１〜５重量％の範囲が適当である。

前記本発明のキャリアと共に使用されるトナーは、公知
のトナー組成物が使用でき（例えば特開昭５８−１５０
９５７号、同５８−１５０９５８号、同５８−１９６５
４９号、同５７−６０３４１号、同５７−６０３４２号
の各公報診）才たキャリアとトナーの混合比率は、トナ
ー濃度で３〜１０％の範囲が適当である。

なお、本発明におけるキャリアの抵抗は次の装置および
方法によるものとする。

第１図は抵抗測定装置の概略図である。同図において、
４は試料、５は上部電極、６は絶縁性円筒（例えばテフ
ロン（商品名）製バイブ）、７は下部電極、８は電流計
、９は電圧計、１０は定電圧直流電源である。

上記装置によれば、絶縁性円筒６内に試料（キャリア）
を静かに充填し、ついで上部電極５を試料４の上に載置
してから上、下電極間に約２００■の電圧を印加し、電
流計８により電流を読みとり抵抗を算出する。

また、本発明におけるキャリアの磁気特性は、振動試料
型磁力計（東英工業製Ｖ’５Ｍ−３型）を用いて測定し
た値である。

実施例１ モル比でＢａＯ１５％、Ｚｎ０２５％、Ｎｉ０１０％　
、Ｆｅｚｅ３６０チとなるように各原料を秤量し、高速
攪拌型混合機で乾式混合した。得られた混合粉を９００
℃の温度で２ｈ仮焼し、ついで仮焼粉を湿式ボールミル
に投入して粒径１μｍ以下の粒子に粉砕した。得られた
粉砕スラリーに粘結剤（ＰＶＡ）を加えて第２図に示す
装置にて造粒した。ついで１３００℃の温度で２ｈ、空
気中で焼結し、しかる後分級して粒径６３〜１２５μｍ
のフェライトキャリア（Ｎｎｌ　：σＳ＝ｘ　６（）ｅ
ｒｎｕ　／　ｇ　ｓ抵抗率＝３×１０９Ω−ｃＩｒＬ）
’２ｉだ。

比較例１ 第２図においてノズル３′を閉じた以外は同様の条件で
フェライトキャリア（Ｎｎ　１’　）を得た。

実施例２ スチレン−アクリル共重合体分散剤（日立化成製）を実
施例１のフェライトキャリア１００ｇｒ当り５ｇｒの割
合で、１００〜１２０℃の条件下、ベルスター型の循環
流動化ベッドにてスプレーし、次いで１８０〜２００℃
の炉内において３０分間硬化した。ついで炉から取出し
て空気中で室温まで冷却して被覆キャリア（階２）を得
た。

実施例３ モル比でＮｉ０１５ｑ６、Ｚｎ０３５％、Ｆｅ２０３５
０％トするように各原料を秤量し、ついで実施例１と同
様の条件でフェライトキャリア（Ｎｎ３　）を製造した
。

実施例４ モル比テＮｉＯ１９，５％、Ｚｎ０２８．５　％、Ｍｎ
０１．５％、Ｃｕ０３．５チ、ＦｅｚＯ３５０％となる
ように各原料を秤量し、ついで実施例１と同様の条件で
フェライトキャリア（陽４）を製造した。

実施例５ モル比でＩ、ｉｏ　１５％、Ｚｎ０３５％、Ｆｅ２Ｏ３
５０％　トなるように各原料を秤量し、ついで実施例１
と同様の条件でフェライトキャリア（Ｎｎ５　）を製造
した。

上記各実施例および比較例のフェライトキャリアを用い
て、トナー濃度３％にて現像剤を調整し、市販の電子写
真複写機（小西六社製Ｕ　−ＢｉＸ　３０００機）にて
作像した。得られた画滓の評価結果は、第１表に示す通
りである。

第１表 第１表から、本発明に係る異形キャリア（Ｎｎｌ。

Ｎｎ２〜Ｎｎ５）は、従来の球形キャリア（Ｎｎ　１’
　）と比較して、見掛密度が小さくかつ流動性が良好で
あると共に、画像濃度が高くしかも寿命も長くなること
が分る。

効果 以上に記述の如く、本発明に係る静電荷像現像剤用キャ
リアを用いて調整した現像剤によれば、画像濃度の高い
高品質の画像が得られ、しかもキャリアの寿命も大幅に
長くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る静電荷像現隊剤用キャリアを模式
的に示した斜視図、第２図は本発明に係る静電荷像現像
剤用キャリアの人造に使用される４霧乾燥装置の一例を
示す概略断面図、第３図はキャリア抵抗の測定装置の概
略断面図である。 第　１　麿 第２圀

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、軟磁性を示すフェライト粉末を造粒後焼結して得ら
   れた粒子からなる静電荷像現像剤用キャリアにおいて、
   前記フエライ］・粉末を中央部付近がくびれた長形状に
   造粒後焼結して得られた粒子からなることを特徴とする
   静電荷像現像剤用キャリア。 ２、　雰霧乾燥法により造粒する特許請求の範囲第１項
   記載の静電荷像現像剤用キャリア。