JPS61205952A - 静電像現像用キヤリア材 - 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】 イ、産業上の利用分野 本発明は静電像現像用キャリア材に関するものである。

口、従来技術 電子写真複写における二成分系現像方法としては、カス
ケード現像法と磁気ブラシ現像法が良く知られている。

　すなわち、帯電、露光により感光体上に作られた静電
荷像又は静電潜像に、キャリアを担体としてトナー粒子
を付着せしめることによシ可視像を形成し、これを紙そ
の他の支持体く転写、定着する方法である。

現在、一般に鉄粉系キャリアが実用されている。

例えば、特公昭５３−４００９２号公報には、父〜１０
００μｍの範囲の平均粒度分布を有する結節状担体が開
示されている。　即ち、この結節状担体は、鉄又はニッ
ケルなどの微粉末に、珪酸ナトリウムなどの無機物又は
スチレン−アクリル系共重合体もしくはポリ塩化ビニル
を結合剤として用い、球形化し、例えば１２５℃付近で
乾燥した後、無機系結合剤使用の場合には更に焼結して
結節状となしたものである。

また、特公昭５５−４０８６３号公報に記載の鉄粉キャ
リ・アは、父μｍ以下に粉砕された粒子を杓以上含有す
る鉄粉を結合剤を用いずに焼結し、粉砕、分級した後に
酸化焙焼した見掛密度１．５〜２．５２／ｄの焼結体か
らなっている。　この鉄粉キャリアはトナーとの摩擦帯
電特性を安定化し、現像剤の画像特性及び耐久性を向上
させる等の優れた性能を有するものである。

更に、キャリアの粒径については、約３００μｍのもの
から、約６０〜７０μ工程度の小粒径のものも実用化さ
れている。

しかしながら、上記した従来のキャリアはいずれも、材
質によって磁化の強さが必ず変化し、また粒径が小さい
程感光体上への付着（キャリア付着）が生じ易く、磁化
の強さが弱いとキャリア付着が生じ易いが、こうした問
題について充分検討されていないために、キャリア付着
の防止と同時に画像劣化の防止、耐久性の向上を充分に
実現できるキャリアは未だ提案されてはいない。

ハ、発明の目的 本発明の目的は、キャリア付着が発生せず、かつ耐久性
、画質面に優れたキャリア材を提供することにある。

二、発明の構成及びその作用効果 即ち、本発明は、磁性粒子からなる静電像現像用キヤ、
リア材において、前記磁性粒子の半径Ｒ（単位備）と、
１００００　ｅの磁界下での前記磁性粒子の有効磁化の
強さＭｅ＜単位ｅｍｕ／ｄ）との積が０．４〜２．２ｃ
ｍ　ｅ　ｅｍｕ　／−の範囲にあることを特徴とする静
電像現像用キャリア材に係るものである。

本発明者は、キャリア材を構成する磁性粒子のサイズと
磁化の強さとの間に、キャリア付着の防止及び耐久性の
向上にとって極めて有利な相関関係が存在することをは
じめて見出した。　即ち、キャリアの材質が変わったと
きのキャリア付着を開始する粒径は夫々異なる（キャリ
ア付着は小粒径、磁化の強さが弱いときに発生し易い）
が、従来はその問題が明確となっていない上に、粒径が
大きくかつ磁化の強さが大きくなると、画像に「ハキ目
」が生じて耐久性が悪くなることが判明した。　ところ
が、本発明者は、磁性粒子（望ましくは球形、若しくは
見かけ上球形の粒子）の半径Ｒと、１０００Ｏｅ下での
有効磁化の強さＭｃとの積を０．４ｃｒｎ　、　ｅｍｕ
／ｃｄ≦Ｒ番ＭＯ≦２．２ｃｍ　、　ｅｍｕ　／−と特
定の範囲に設定することによシ、上記の問題が一挙に解
消できることを見出したのである。　換言すれば、Ｒ＠
Ｍｃが０．４　ｃｍ　、　ｅｍｕ　／ｄ未満であれば粒
径及び磁化の強さの少なくとも一方が小さすぎてキャリ
ア付着が生じ、またＲ１ｌＭＣが２．２　ａｎ　、　ｅ
ｍｕ　／ａＡ　を越えると粒径及び磁化の強さの少なく
とも一方が大きすぎてキャリアによる画像上のハキ目が
増加し、かつトナーの帯電量の低下が大きくなる。　こ
のＲ＠Ｍｃは更に、０．６〜２．Ｏｇｇ　、　ｅｍｕ　
／ｅＪｌとするのが望ましい。

本発明のキャリア材は下記の焼結によって平均粒径３０
〜２００μｍに作製できるが、この場合には焼結条件を
変えることによｌ）Ｍｃを調整できるし、或いは焼結前
のアトマイズ（噴霧）の条件で粒径も変化させることが
できる。

本発明によるキャリア材を製造するには、例えば微細鉄
粉と結合剤とからなるスラリーを霧状化（アトマイズ）
して球状の粒体を形成し、乾燥する工程と；これによっ
て得られた乾燥粉を非酸化性雰囲気下で焼結する工程と
；必要な場合には望ましくはこの焼結物表面に絶縁性材
料を被覆する工程とを有する製造方法を採用するのが望
ましい。

特に、微細鉄粉、または微細鉄粉と金属粉もしくは金属
酸化物との混合粉を水と結合剤、もしくは有機溶剤と結
合剤のスラリーとなしたのち、ジェット噴霧もしくは高
速回転円盤面で霧状化し、空中に滞留生乾燥を行って捕
集した後、更に、非酸化性雰囲気下で４００〜１２００
℃で焼結すること、更に表面に絶縁性材料を被覆するこ
とが望ましい。

即ち、例えば、平均粒径０．１〜ｌＯμｍの微細鉄粉を
水又は、アルコール、ケトンなどの有機溶剤に加〜７０
重量％混合懸濁してスラリー状とする。　更に、このス
ラリー中に結合剤として０．５〜５重量−のポリビニル
アルコール、糖類あるいは各種プラスチックスを添加混
合する。　このスラリーを圧縮して、ノズルより噴霧す
るか、又は高速回転する円盤の上へ滴下し遠心力によシ
噴霧を行うことによシ、１０〜１０００μｍの液滴とす
る。　この液滴は空中を飛行中に表面張力によシ球形と
なる。

次に、球形となった液滴が、空中に滞留している間に１
適温の熱風を導入して、液滴中の水分あるいは有機溶剤
を蒸発除去して乾燥すれば、落下捕集された粉体として
微細鉄粉が結合剤で固められた１０〜１０００μｍの球
形鉄粉が得られる。　更に、この球形鉄粉を非酸化雰囲
気にある高温焼成炉で４００〜１２００℃の温度で焼結
すると、結合剤は蒸発し、また、微細鉄粉粒子間に強固
な焼結が生じて、球形鉄粉はキャリアとして充分な強度
に達する。

上記の製造工程において、微細鉄粉と水又は有機溶剤、
それに結合剤よシなるスラリー中に他の金属粉あるいは
それらの酸化物を混合することにより、それらが鉄粉粒
子間に均一に分散し、介在した球形のキャリアが得られ
る。　添加する金属粉あるいはそれらの酸化物は種類と
量によシ、磁力、電気抵抗などを自由に調整でき、この
様な製造方法によれば、キャリアとして要求される緒特
性に対し一層広範囲な対応を可能とするものである０ また、本発明において、微細な磁性粉（例えば微細鉄粉
、又は微細鉄粉と金属微細粉又は金属酸化物の混合粉）
の集合体を形成するに際し、結合剤として高分子及び有
機物質を用いれば、次の焼結によって結合剤が蒸発、除
去されるので、キャリア材の軽量化に有効である。　使
用する微細鉄粉等の粒径は平均粒径で（資）μｍ以下（
例えば１０μｍ以下、０．１μｍ以上、特に５　ｔ１ｍ
以下、０．５　μｍ以上）とするのがよく、また焼結に
際しては非酸化性雰囲気下で４００〜１２００℃、好ま
しくは９００〜１０５０°Ｃで焼結するのがよい。　焼
結温度が、４００℃未満では焼結不充分とな勺易い。

また、上記の金属微細粉はニッケルをはじめ、マンガン
、銅、クロム、コバルト、亜鉛等からなっていてよい。

　また、上記の金属酸化物は、アルミナの他、シリカ、
酸化チタン、酸化カルシウム等であってよい。　これら
は微細鉄粉に対して重量比で５〜２０チ混合するのがよ
く、１０〜１５チ混合するのが更によい。

なお、本発明によるキャリア材は、上記の如き結合剤を
用いずに焼結したものであってもよい。

上記において、使用可能な結合剤としては、ポリビニル
アルコール、飽和及び不飽和脂肪酸から導かれるポリエ
ステル、アルキルセルロース、ブチラール樹脂、アクリ
ル樹脂、エポキシ樹脂等が使用可能であり、分散効果と
結合効果との両方をもつポリカルボン酸塩、ナフタレン
スルホン酸塩、リグニンスルホン酸塩が好ましい。

また、スラリー用の有機溶剤としては、メタノール、エ
タノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケ
トン等のケトン類等が挙げられる。

また、キャリア材の表面を被覆する絶縁性材料、特に樹
脂としては、ｐ−クロルスチレン、メチルスチレン等の
スチレン類；塩化ビニル、臭化ビニル、７ツ化ビニル等
のノ〜ロゲン化ビニル類；酢酸ビニル、プロピオン酸ビ
ニル、ベンジェ酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステ
ル類；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル
酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ドデ
シル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸３−クロル
エチル、アクリル酸フェニル、α−クロルアクリル酸メ
チル、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸エチル、
メタアクリル酸ブチル等のα−メチレン脂肪族モノカル
ボン酸のエステル類；アクリロニトリル、メタアクリロ
ニトリル、アクリルアミド、ビニルメチルエーテル、ビ
ニルイソブチルエーテル、ビニルエチルエーテル等のビ
ニルエーテル類；ビニルメチルケトン、ビニルへキシル
ケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビニルケトン
類などの単量体を重合させたホモポリマー或いはコポリ
マーが使用することができる。　この他の樹脂として、
エポキシ樹脂、ロジン変性フェノールホルマリン樹脂、
セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリビニルブチラ
ール樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン−ブタジェン樹
脂、ポリウレタン樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、メ
ラミン樹脂、ポリカーボネート樹脂が挙げられる。　こ
れらの樹脂は単独で若しくはブレンドして使用すること
ができる。

このうち、スチレン−アクリル系樹脂（例えばスチレン
−メチルメタアクリレート、スチレン−ブチルメタアク
リレート等）、エポキシ樹脂、スチレン−ブタジェン樹
脂、ブチラール樹脂、セルロース樹脂等が特に有用であ
る。

また、絶縁性材料のコーティング方法としては、前述し
た樹脂を溶剤に溶解し塗布液を作シ、この塗布液をキャ
リア用核体粒子としての鉄粉集合体の表面に塗布する。

　この塗布のためには、浸漬法、スプレー法等を用いる
ことができるが、特に流動化ベッド法によるのが好適で
ある０　この流動化ベッド法は、流動化ベッド装置内に
おいて、上昇する加圧ガスにより、核体粒子を平衡高さ
に迄上昇浮遊させ、当該核体粒子が再び落下する迄の間
に前記塗布液をスプレーして各粒子に塗布し、これを繰
υ返して所望の厚さの塗膜を形成する方法であり、この
方法によシ各粒子に均一な塗布を行うことができる。　
前記塗布液には相溶性の良い他の樹脂を混合し、溶解し
ても良い。

この方法において用いられる溶剤としては、前記樹脂を
溶解するものであればよく、例えばメタノール、エタノ
ール、ブタノール、イングロバノール等のアルコール類
；メチレンクロライド、ジクロルエタン、トリクロルエ
チレン等のハロゲン化炭化水素類；トルエン、キシレン
等の芳香族炭化水素類；アセトン、メチルエチルケトン
等のケトン類；その他テトラヒドロフラン、ジオキサン
等の有機溶剤又はこれらの混合溶剤が用いられる。

絶縁性コーティングキャリアを得るためには、被覆材重
量は０．２〜５．Ｏｖｔ％が適当であシ、好ましくは０
．５〜３．Ｏｗｔチの範囲が良い。

本発明のキャリア材は、球形キャリア材内部に多数の気
孔を有し、また、キャリア粒子表面はちょうど滑らかな
面に微粒子を無数配列させた様になっている、従って無
数の凹凸が観察されるものでおるのが望ましい。　この
ため球状であシながら、しかも見掛密度が小さく、有効
面積の大きな特徴をもつキャリアが得られるのである。

　この球形キャリア材は粒子内部に適度に気孔が存在し
ている（気孔率は望ましくは加〜３０チとする。）。

なお、本発明のキャリア材は外見的に球形のキャリア材
であるのが望ましいが、「外見的に球形」とは、その形
状係数が５．８Ｘ１０−２以上、８．０Ｘ１０−”未満
であるような焼結体として定義される。　ここで、形状
係数は、キャリア１個の投影面積をその投影周囲長の２
乗で割った値として定義し、研摩処理をする事によって
５．８Ｘ１０−２以上となシ、真球では８．０Ｘ１０”
となる。

本発明によるキャリア材は、表面に絶縁性材料が被覆（
コーティング）された絶縁性キャリアとすることができ
るが、球形であるとコーティング時の流動性が良いため
にキャリア表面に絶縁性材料が充分に被着されることに
なる。　このため、コーテイング膜の薄膜化、コーティ
ング時間の短縮が可能となる上に、コーテイング膜の接
着性が良好であり、かつ潜像電荷のリークがなくて鮮鋭
性の良いトナー像の形成が可能となり、白粉の発生、か
ぶりの発生、クリーニング不良もなくすことができる。

ホ、実施例 以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、
以下の実施例は本発明の技術的思想に基いて種々変更す
ることが可能である０ 平均粒径３μｍの微細鉄粉２０　ｋｇに水１０　ｋｇ、
ポリビニルアルコール３００ｇを攪拌混合したスラリー
を、５０００ｒｐｍで回転している円盤上に滴下し、噴
霧飛行中の液滴に１６０℃の熱風を吹きつけて乾燥して
１９．５ｋｇの球状鉄粉を得た。　この球状鉄粉を１０
０〜２００メツシユに篩分けし、１２．７ｋｇの試料“
が得られた。　次に、これを水素ガス気流中で１０００
℃×６０分焼結し、ポーラス鉄粉からなる球形キャリア
材を得た。

このキャリア材とは別に、鉄粉キャリア材、銅−亜鉛７
エライ）・キャリア材等を夫々用意した０そして、上記
の各種のキャリア材（下記表参照）を夫々ＩＩｃｇずつ
準備し、これらに、スチレン−メチルメタクリレート樹
脂（組成比３ニア）１５ｇをメチルエチルケトン３０〇
−中に溶解して得られる塗布液を温度５０’Ｃに設定し
た流動床型コーティング装置を用いてスプレー塗布し、
キャリア材表面に１．０μｍの樹脂被覆層を形成して各
絶縁性キャリアを製造した。

（以下余白次頁へ続く。） 帯電量も約５０，０００コピーで初期に比べて約１０μ
ｃ／Ｉ低下したが、その他のもの（実施例４〜６）は、
「ハキ目」はさほどひどくなかった。

なお、ＲｌｌＭｃを０．６〜２．Ｏｃｍ　、　ｅｍｕ　
／ＣＣの範囲とすれば、画像は特に良好であシ、キャリ
ア付着も特に問題はなく、耐久性もすぐれていた。

図面には、種々のＲ−Ｍｃに対するキャリア付着量とハ
キ目の発生状況の実験結果を具体的に示す。

「ハキ目」評価方法は次の通シであった。

サクラマイクロデンシトメータ　　ＰＤＭ−５ＴＹＰＥ
　　　ＢＲ（小西六■製） 測定条件 スリット　幅　団μｍ 長さ　１０００μｍ 走査速度　５００μｍ／冠 評価ボーダ値　ＰＧ値　０．０７以下　（良好）図面の
結果によれば、Ｒ・Ｍｃを０．４〜２．２　ｃｍ　、　
ｅｍｕ　／ｌ：ｔｌとすることによシ、キャリア付着及
びハキ目双方ともに大きく減少し、本発明の優位性が顕
著であることが分る。

【図面の簡単な説明】

図面はＲ−Ｍｃによるキャリア付着及びハキ目の発生状
況を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、磁性粒子からなる静電像現像用キャリア材において
   、前記磁性粒子の半径Ｒ（単位ｃｍ）と、１０００Ｏｅ
   の磁界下での前記磁性粒子の有効磁化の強さＭｃ（単位
   ｅｍｕ／ｃｍ＾２）との積が０．４〜２．２ｃｍ、ｅｍ
   ｕ／ｃｍ＾３の範囲にあることを特徴とする静電像現像
   用キャリア材。