JPS6125157A - 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】 産業上の利用分野 一本発明は、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現像剤用キ１シリアに関する。

従来９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
ための現像剤としでは、磁性キャリアと、ｌ・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１７リアとドブ−を所定の比
率で混合し、両者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（＝Ｊ看させるもの
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号、同／１８−８１３８号、
特開昭４９−１　’７７４．０号および同５０−１２７
６４０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にび摩擦帯電
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づることも行われている。

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
酸化物が構造するため、ギせ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（）て得られた画像の１１が低下したり、
カブリが増大覆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−
１５０４０号公報、特公昭５６−５２３０５号公報およ
び特開昭５８−１４５　（５２１号公報に記載されてい
るように軟磁性を示り′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、鉄粉キャリアに比べて
科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２／３）ため、軒くて現像剤搬送時のトル
クが小さくて済む等の利点がある。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、軟らかい磁罵ノラシが形成
され、従って画質（特に中間調の再現性）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、ノＩ命の点
から規在実用化されているノエライト４−ヤリアは、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。

発明の解決しようとする問題点 しかして、前記球状粒子からなるキャリアは、珊像電極
効果が弱まるため現像性が低下し、画像濃度の安定性が
悪いという問題点がある。換言すれば、球状粒子からな
るキｉＩリアとトナーを混合して調整した現像剤を使用
すると、現像条件（ｙＡ像ギャップ、表面電位、トナー
濃１１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。

本発明は、上述した問題点を解消し、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を長くづる
ことができる静電荷像現像剤用キャリアの提供にある。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するために、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、前記粒子がフェラ
イト粉末を棒状粒子に造粒後、焼結して得られた粒子か
らなるようにした静電線像現像剤用キャリアにある。

作用 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１Ｍｆｉ、さ
れ、結晶学的にはスピネル、ペロプスカイト、六り晶、
ガーネットあるいはオルソフェライト構造を有する軟磁
性材料として特徴づけられ、即ち、ニッケル、亜鉛、マ
ンガン、マグネシウム。

銅、リチウム、バリウム、バナジウム、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５８−２０２４５６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。

Ｎｔ　ＯＯ，３Ｚｎ　Ｏ０，７・（Ｆｅ　２０３）　０
．９９Ｎｔ００，３９Ｚｎ００．６８Ｍｎ０Ｏ，０３・
Ｆｅ２０３１．０ＮｉＯ０，３７ｎＱＯ，７−（Ｆｅ２
０３）　０．９９＋Ｃａ０３（１，５％モル） （ＬＬ　０．５　　Ｆｃ　　Ｏ，５＞（）Ｆｅ２０４（
Ｌｔ　　０．５［ｅ　　Ｏ，５）　Ｏ・Ｆｅ　２０４（
ＬｔＯ，５Ｆ’ｅ　　Ｏ，５＞　　０．３　７ｎ　　Ｏ
，７・［ｅ２０ａＭｎＯ−Ｆｅ２０３＋Ｃａ０（１，５
％モル）Ｎｔ　Ｏ００３８、Ｚｎ　００．５７　Ｍｎ　
Ｏ０１０３Ｃｕ　００．０７・Ｆｅ　２０３１．０ Ｎｉ−００，１８７ｎ　００．４５　Ｍ（ｌ　ＯＯ，３
Ｍｎ　ＯＯ００！＋Ｃｕ　Ｏ０００６・ＦＯ２０３１，
０ Ｎｔ００，３２７ｎＯＯ０５６ＣｕＯＯ，０９１：ｅ２
０３１，０２Ｍ１１００．５　　Ｍｌｌ　ＯＯ，３Ｃｕ
　００．１　・ｒ’ｅ　２０３　１．ＯＢａ　ＯＯ，０
７Ｚｎ　００．２８Ｍｇ０．０１４　１．−ｔ２００，
０１４　　Ｎｉ　００．０４２　・Ｆｅ　２０１ｓ　　
１．０一般に、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
（ト１ｔ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｂａ。

Ｌｔ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８００〜１０００℃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ＰＶＡ）を
加えて加熱雰囲気中で雲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、かが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図に示すような棒状の粒子形状を有する
粒子からなるキャリア１により、高品質の画像が得られ
ることを見出した。また、（１＋／ｄ２の比は、１．５
〜５の範囲がよいことも見出された。

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、現像剤の混
合能ツノが増し、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、現像性が向上し、従って高
い画像濃度が得られる。

この棒状粒子を得る方法としては種々考えられるが、例
えば、押出成型機もしく番、１第２図に示すような、オ
シレータ式造粒機により容易に得ることができる。

第２図において、２はローター、３は容器、４は容器３
に複数個設けられた小孔である。１第２図の賛同によれ
ば、粉砕粉を容器３内に投入し、ローター２を回転させ
ると、小孔４から第１図に示すような棒状粒子が押し出
される。

このようにして得られた棒状粒子からなるキャリア１は
、以下のような物性を右することが、画質や、キャリア
引きの防止の上で好ましい。

キャリア物性のうち飽和磁化（σＳ）は４０〜９Ｑｅｍ
ｕ／（ｌｒの範囲とする必要がある。これはσＳが４０
８１１１ｕ　／（ＩＩ’未満であると、現像用磁石ロー
ルの磁力を大きくしでも（例えば非磁性スリーブ上で８
５０Ｇ以上）スリーブ上からキレリアが離脱して感光体
表面に付着し易くなり、一方σＳが９０ｅｌｌＬＩ　１
０ｒを越えると搬送杆が強すぎてトナーが変形または破
壊し、また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。

粒度分布は、２０〜２００μｍの範囲とする必要がある
。すなわち、キャリア粒子の粒径は小さい程比表面積が
大どなり、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、２００μｍ以下と
する必要がある。ただし２０μｍの微粒子の笛が増加す
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９ｍは向上するが、感光体表面へのキレ
リア付着が発生し易くなるので実用的では無く、２０μ
ｍ以下微粒子の量は３０重量％以下が適当である。

ま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にいが、一般的に
は低すぎるとキャリアー０着が発生し、一方高すぎると
エッチ効果が強まり、ベタ黒画像濃度が不均一となるの
で、１０３〜１０１２Ω・ｃｍの範囲がよい。このキャ
リアの抵抗は、例えば焼成条イ１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。

さらに、本発明においては、前述したトノ−のスペント
現象を防止し、その耐久性を高めるためにキレリア粒子
の表面をドブ−粒子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、例えば四フッ化エヂレン樹脂、ボリノツ化
ビニリデン等のフッ素樹脂、シリコーン樹脂などノ）＜
挙げられる。被覆樹脂のωは使用条件に応じて適宜調整
をすればＪ：いが、十分な耐久性と摩擦帯電性を得るた
めに、コアに対して０．１〜５重間％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１−ナーは、公
知の１〜す一組成物が使用できく例えば特開昭５８−１
５０９５７号、同５８−１５０９５８号、同５８−１９
６５４’９号、同５７−６０３４１号、同５７−６０３
４２号の各公報参照）、ま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３図は抵抗測定装置の概略図である。同図において、
５は試料、６は上部電極、７は絶縁性円筒（例えばテフ
ロン（商品名）製パイプ）、８は下部電極、９は電流計
、１０は電圧計、１１は定電圧直流電源である。

上記装置によれば、絶縁性円筒７内に試１１’３１　（
キャリア）を静かに充填し、ついで上部電極６を試料５
の上に載置してから上、下電極間に約２　’ＯＯＶの電
圧を印加し、電流計７により電流を読取り抵抗を算出す
る。

また、本発明におけるキ１１リアの磁気特性は、振動試
料型磁力計（東英工業製ＶＳＭ−３型）を用いて、測定
した値である。

実施例１ モル比でＢａ０１５％、Ｚｎ０２５％、Ｎ４０１０％、
Ｆｅ　２０３６０％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。胃られた混合粉を９００
°Ｃの温麿（・２時間仮焼し、ついで仮焼粉庖湿式ボー
ルミルに投入して粒径１μｍ以下の粒子に粉砕した。得
られた造粒スラリーに粘結剤（ＰＶＡ）を加えて第２図
に示す装置にて焼結した。ついで１３００℃の淘瓜で２
時間、空気中で焼結し、しかる後分級して粒径６３〜１
２５μＩＩ＋の棒状のフェライトキャリア（Ｎｏ、１：
（７Ｓ　＝　６０ｅｍｕ　／ｇｒ、抵抗率−３Ｘ１０９
Ω・ｃｎ＋）を得た。

比較例１ 同様の原料の調合を行い、パン型造粒機により、球状の
フエライ１へキャリア（Ｎｏ、１’　　）を得た。

実施例２ スヂレンーアクリル共重合体（［］立化成製）を実施例
１のフ■ライ１へキャリア１００Ｃ１ｒ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、ついで、１８０〜２００
°Ｃの炉内に（１３い［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（
Ｎｏ、２）を得た。

実施例３ モル比でＮ４０１０％、Ｚｎ０３５％１、Ｆｅ２０３５
０％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（Ｎｏ、３）を製造し
た。

実施例４ モル比でＮｔ０１９．５％、Ｚｎ　０２８．５％、Ｍｎ
０１．５％、Ｃｕ０３５％、Ｆｅ　２０３５’０％どな
るように各原料を秤量し、ついで、実施例１と同様の条
件でフェライトギヤリア（Ｎｏ、４）を製造した。

実施例５ モル比でＬｔＯ１５％、Ｚｎ０３５％、Ｆｅ２０３５０
％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（Ｎｏ、５）を製造した
。

上記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ｍ＜小西六社製ｕ　−Ｂ　＋Ｘ３０００ＷＵ）にて
作製した。得られた画像の評価結果は、同じく第１表に
示す通りである。

第　　１　　表 第１表から本発明に係る棒状キトリア（Ｎｏ、１゜Ｎｏ
、２〜Ｎ０．５）は従来の球形キｒｒ　ＩＪ　／ノ（Ｎ
ｏ。

１′　）と比較して見掛密度が小さく、画像濃度が高く
、しかも寿命が長くなることがわかる。

発明の効果 以上述べたように、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８１度の高い
高品質の画質が１ｑられ、しかも−Ｖトリアの寿命を大
幅に長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るキャリアの外観斜視図、第２図
は、本発明に係るキャリアの製造に使用されるらいかい
機の一例を示す概略断面図、第３図は、キ１７リア抵抗
の測定装置の概略断面図である。 １・・・棒状粒子からなるキャリア。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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
   、前記粒子がフェライト粉末を棒状粒子に造粒後焼結し
   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. （２）上記棒状粒子は押出し法により造粒されたもので
   あ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。