JPS617850A - 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 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。

従来の技術 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プラ２．。

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４７−１９５９８号、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、カプ
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５５−１５
０４０号公報、特公昭５６−５’２３０５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
（＃粉の約２／３）ため、軽くて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、軟い磁気ブラシが形成され、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、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。しかして救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、画像濃度の安定性に欠け
るという問題がある。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（現像ギャップ、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にくくなり、
実用上大きな問題となる。

発明の目的 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。

発明の要約 本発明者等は上記目的を達成すべく種々検討した結果、
ソフトフェライト粉末を出発原料として少くとも造粒お
よび焼結する工程において、焼結体を解砕して得た焼結
粉に低融点ガラス粉末を添加してから熱処理をすること
により球状粒子が複数個集合した異形粒子が得られ、該
異形粒子からなるキャリアを使用すると、現像性が向上
して高品質の画像が得られるのを見出した。また上記異
形粒子は球状粒子の複数個の集合体であるが、球状粒子
同志が低融点ガラスにより強固に固着しているため、現
像装置内に攪拌した時にも分離が実質的に生ぜず、長期
間の使用においてもその形状を維持しうろことが見出さ
れた。

発明の構成 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、ペロプスカイト、六方晶、ガーネ
ッートあるいはオルン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、即チ、ニッケル、亜鉛、マンガ
ン、マクネシウム。

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５価の鉄酸化物との焼結体であ
る。本発明に係るフェライトキャリアの具体的な組成は
、特開昭５８−２０２４５６号公報の記載に従うて定め
ることができる。

この他の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、ｇ　Ｚｎ０ｒＬｙ　・（Ｆｅ、　０．）ＣＬ
９９ＮｉＯａｘｐ　Ｚｎ０ａ６ａ　Ｍｎ０ｏ、ｏｓｏＦ
ｅｊＯｌｔ。

Ｎ＋０．１５　ｚｎｏ（Ｌ７　Ｈ（Ｆｅ、　ｏｌ　）０
．９９　十〇ａｂｓ　（１，５９６モル）（Ｌｉ　（１
５Ｆ’ｅ１５　）Ｏ−Ｆｅ、　０゜（Ｌｉ　（Ｌ５　Ｆ
ｅｏ、５　）　（）　Ｆｅ、　０゜（Ｌｉｗｓ　Ｆｅ［
Ｌ５　）ｌＬｓ　ＺｎＯ２・Ｆｅｌ　ｏ。

ＭｒｓＯ−Ｆ’ｅ、　Ｏｓ　＋　ＣａＯ（１，５９６モ
ル）ＮｉＯａｓｓ　Ｚｎｏ３ｚＭｎＯ（ＬＯｇ　Ｃｕ０
（１０７・Ｆｅ、　ｏｌ　ｔ。

Ｎ　１Ｑａｔ６　Ｚｎ０ｃｕｓ　Ｍｇ０ａｓ　Ｍ”ｏＯ
ｊ）５　Ｃｕ０ｃＬ０６ＨＦｅｗ　Ｏｓ　Ｉ。

Ｎ１ｐ（１５２Ｚｎ０ａｓ６ＣｕＯＱｊ）９°Ｆｅ、　
Ｏｓ　ｔｏｚＭｇＯｗｓ　Ｚｎ０ｎｓ　Ｍｎｏ（Ｌｏｇ
　Ｃｕｂ（１１”ＦｅｔＯｓＬＯＢａＯｃｈｏ７Ｚ”０
Ｑ２８　Ｍｇｏｎ＋ａ　Ｌｉ　ｔ　０ｏｎｔ＜　Ｎｌ０
ｕ４２°Ｆｅ、　ｏａ　ｔ。

一般に、上述した種々の組成を有するフェライトキャリ
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、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｂａ
、Ｌｉ等）の酸化物と酸化鉄（Ｆｅ、０．）を所定の比
率で混合し、得られた混合物を８９０〜１０００℃の温
度で仮焼し、しかる後粒径数μｍ以下に粉砕する。次の
粉砕粉を、必要に応じ粘結剤（例えばＰＶＡ　）を加え
て加熱雰囲気中で噴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種々ｉ討し
た結果、球状粒子が複数個集合した異形粒子からなるキ
ャリアにより高品質の画像が得られることを見出した。

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、磁気ブラシの穂が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かくなることから
、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、現像性が向上し、よ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、本
発明者等の検討によれば、焼結粉に低融点ガラス粉末を
添加してから熱処理することにより、該ガラス粉末が溶
融して球状粒子が複数個互いに固着し、容易に異形粒子
を得ることができることが見出された。しかもこの異形
粒子においては、球状粒子が互いに強固に付着している
ため、現像装置内でキャリアとトナーを攪拌した時にも
異形粒子が分離し難く、長期間の使用においてもその形
状を維持できる。低融点ガラス粉末としては、例えばＮ
ａ、　Ｏ−Ｂ、α−８ｉｎ、系のフリット剤の粉末及び
ソーダ石灰ガラスや鉛ガラスの粉末が挙げられる。また
低融点ガラス粉末の添加量は少なすぎてもその効果がな
く、多すぎると粗大粒子が増加するので、焼結粉１００
重量部に対して０．３〜３．０重量部の範囲が適当であ
る。

このようにして得られた異形粒子からなるフェライトキ
ャリアは、以下のような物性を有することが、画質およ
び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４０〜９０ｅｍ
ｕ／’ｇｒの範囲とする必要がある。これは＃５が４０
ｅｍｕ／ｇｒ未満であると、現像用磁石ロールの磁力を
大きくしても（例えば非磁性スリーブ上で８５０Ｇ以上
）スリーブ上がちキャリアが離脱して感光体表面に付着
し易くなり、一方σ３が９０ｅｍｕ／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
。

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よいが、一般的に
は低すぎるとキャリヤー付着が発生し、−刃高すぎると
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、１０１〜１０゛１Ω・副の１範囲（より好ましくは
１０’〜１０１１Ω・Ｇ）が好ましい。。

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。

粒度分布は、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、２００ａｍ以下とする必
要がある。ただし２（ｌＪＩｍ以下の微粒子の量が増加
すると（例えばΦヤリア全重量の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、２０
μｍ以下の微粒子の量は３０重素条以下が適当である。

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、例えば四井化エチレン樹脂、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整すればよ
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−ｉ　９６
５４９号、同５７−６０３４１号、同５７−６０３４２
号の各公報参）、またキャリアとトナーの混合比率は、
トナー濃度で３〜１０９６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、
１は試料、２は一ヒ部電極、３け絶縁性円筒（例えばテ
フロン（商品名）製パイプ）、４は下部電極、５は電流
計、６は電圧計、７は定電圧直流電源である。

上記装置によれば、絶縁性円筒３内に試料（キャリア）
を静かに充填し、ついで上部電極２を試料１の上に載置
してから上、下電極間に約２００Ｖの電圧を印加し、電
流計５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ＶＳＭ　−３型）を用いて測定す
るものとする。

実施例１゜ モル比でＢａ　０１５％、Ｚｎ　Ｏ２５９６、Ｈｉ０１
０９６、Ｆｅ、０．６０％となるよ５＆Ｃ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’Ｃ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３
５０’Ｃの温度にて噴霧乾燥して、造粒粉を得た。該造
粒粉を１６００℃の温度で２時間空気中で焼結し、つい
で解砕及び分級な行い、粒径１４９μｍ以下のキャリア
材を得た。このキャリア材１００重量部に対し、Ｎａ、
　ＱとＢ、Ｏ，１ＳｉＯ，からなる低融点のフリット剤
粉末１重量部を加え、７ｏｏ℃に設定された外熱式ロー
タリーキルンで熱処理を行い、ガラスボンドされタフエ
ライトキャリア（Ｍｌ）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のフェライトギヤ９フ１００５ｇｒの割合で、ｉ
ｏｏ〜１２０℃の温度でペ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！ＪＯ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（ｈ２）を得た。

実施例３。

モル比でＮｉ０１７９６、ＺｎＱ　２４９６、Ｆｅ，Ｑ
，　４５５１％からなるキャリア材を準備し、ソーダ石
灰ガラス粉末を用いその添加量を０．５重量部とし、そ
して９００℃で熱処理をした以外は実施例１と同様の条
件でフェライトキャリア（ｙｅｓ　）を製造した。

実施例４。

モル比でＨｉｏ　１　９．５９６、ＺｎＱ　２Ｂ．５％
、ＭｎＱｌ．５％、ＣｕＯ　５．５％、Ｆｅ，　Ｑ，　
５０％からなるキャリア材を準備し、鉛ガラス粉末を用
いその添加量を１．０重量部としてそして９００℃で熱
処理をした以外は実施例１と同様の条件でフェライトキ
ャリア（／／ａ４）を製造した。

実施例５。

モル比でＬｉ０１５９６、ＺｎＯ　５５　９６，　Ｆｅ
，　０，　５ｏ％からなるキャリア材を準備した以外は
実施例１と同様の条件でフェライトキャリア（Ｍ５）を
製造した。

比較例１。

実施例１において、ガラス粉末を添加しない以外は同様
の条件でフェライトギヤリア（ｇＩ））を製造した。

比較例２。

実施例６において、ガラス粉末を添加しない以外は同様
の条件でフェライトキャリア（　Ｍ　２・）＃造した。

上記各実施例および比較例で得られたフェライトキャリ
アの性状および特性を第１表に示す。

またこれらのキャリアを用いて、いずれもトナー濃度３
９６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−ＢｉＸ３ｏｏｏ機）にて作像した。

得られた画像の評価結果は同じく第１表に示す。

以下余白 第１表 第１表から、本発明の異形キャリア（ｈ′＝１〜５）は
、従来の球形キャリア（％１’、２’）と比べて、見掛
密度が小さくなり、画像濃度が高く、更に寿命も長くな
ることがわかる。

発明の効果 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、高品位の画像が
得られ、しかもキャリアの寿命も大幅に長くすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

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および焼結して
   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、前記焼結粉に低融点ガラス粉末を添加して熱処理を
   行い、球状粒子が複数個集合し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、噴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。