JPS632076A - フエライトキヤリヤを用いた二成分系現像剤 - 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、フェライトキャリヤを用いた二成分系現像剤
に関するもので、より詳細には、階調再現性に優れた電
子写真用の二成分系現像剤に関する。

（従来の技術） 従来、電子写真法における静電像の現像には、磁性キャ
リヤと顕電性定着トナーとの混合物から成る二成分系現
像剤が広く使用されている。近年、この磁性キャリヤと
してフェライト、特にソフトフェライトが使用されてい
る。

（発明が解決しようとする問題点） 公知のフェライトキャリヤを用いた現像剤では、電界強
度の小さい望域では、比較的高い画像濃度が得られ、細
線とか文字の再現性には債れているが、電界強度の大き
いベタ部では画像濃度不足を生ずることが屡々認められ
る。この欠点を解消するために、感光体への帯電電位を
高め、或いは感光体と現像スリーブとの間の電気抵抗を
下げる等の手段を用いる場合には、硬調の画像となって
階調再現性が失われることになる。

本発明者等は、この原因について検討を重ねた結果、公
知のフェライトキャリヤでは、印加電界と電流密度との
関係がオームの法則にほぼ従っており、電界強度を増大
させても電流強度を増大させても電流密度はさほど大き
く増大しないことに原因があることを知った。

従って、本発明は、フェライトキャリヤを用いた二成分
系磁性現像剤における上記欠点を解消し、原稿の細線、
文字及び黒へ夕部の全領域にわたって高濃度の画像が得
られ、階調再現性に優れた二成分系現像剤を提供するこ
とを課題とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明者等は、フェライトキャリヤとして印加電界と電
流密度との関係がショットキー（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ）プ
ロットで示されるフェライト粒子を使用し、二成分系現
像剤とすることにより、上記課題が達成されることを見
出した。

このフェライト粒子としては、下記条件測定荷重　　　
１Ｋｇ 面　　　　積　　　　　　５ｃｍ２ 厚　　　　み　　　　　　０．５ｃｍ 電圧印加後　　　　１０秒の測定 測定電力　　　１Ｗ内 で測定して、０．１７乃至０．４５Ａ　ＩＩ　Ｃｌ−３
７２＠Ｖ−１７２のショットキー係数及び６ＸＩＯ−１
０乃至２Ｘ　１０−８Ａ／ｃｍ２　の電場ゼロでの飽和
電流値を示すフェライト粒子である場合に、全領域での
画像濃度向上及び階調再現性向上の作用効果も著しいこ
とを見出した。

（作用） 第１図は、従来公知のフェライトキャリヤ粒子（曲線Ｂ
）及び本発明で用いるフェライト粒子（直線Ａ）につい
て、印加電界強度と電流密度との関係をプロットしたも
のである。この第１図から、従来のフェラトキャリャで
は、電界強度の１Ｘ２乗値と電流密度の自然対数値との
関係が、上に凸の曲線状となっているのに対して、本発
明で用いるフェライトキャリヤでは、電界強度の１／２
ｆｉ値と、電流密度の自然対数値との間に。

直線関係、即ち比例関係が成立している。この比例関係
はショットキー・プロットとして知られている。

ショットキー効果とは、電子放出に際して印加電界の上
昇により、飽和電流がさらに増加する現象であり、電子
の電荷を−ｅ、ポルツマン定数をｋ、絶対温度をＴとし
、表面での電場ゼロの飽和電流密度をｉｓ　とすると、
電場の強さＥのときの飽和電流密度ｉは、下記式 ％式％（１） の関係に従って増大する。

第１７の直線Ａにおいて、星軸の切片は電場ゼロでの飽
和電流密度に対応するｂのであり、このｆｆ却の勾配は
ショットキー係数とユデばれる。

第２−Ａ図は、第１図の直線Ａで示されるフェライトキ
ャリヤと、トナーとを１００：１１の重量比で混合して
得られる二成分系現像剤について、原稿濃度とコピー濃
度との関係を示す線図であり、第２−Ｂ図は、第１図の
曲線Ｂで示されるフェライトキャリヤとトナーとをやは
り１００：１１の重量比で混合して得られる二成分系現
像剤について、同じ条件で得られた原稿濃度とコピー濃
度との関係を示す線図である。これらの結果から、印加
電界と電流密度との関係がショットキー・プロットで示
されるフェライト粒子を用いることにより、高いコピー
濃度と優れた階調再現性とが得られることがわかる。こ
れは、このフェライト粒子を磁性キャリヤとした二成分
系現像剤では、広い電界強度範囲内で、電界強度に応じ
てショットキー効果による現像電流の増減が確保される
ためと思われる。

ジャパニーズ・ジャーナル・才ブ・アプライド・フィジ
ックス第１９巻、第１２号２４１３〜２４１６頁（１９
８０年）には１表面に酸化物層を形成させた鉄粉球状キ
ャリヤでは、導電のメカニズムがキャリヤ中の鉄金属か
ら酸化物層（誘電体層）へのショットキー放出により制
御され、電界と電流密度との関係はショットキー・プロ
ットを示すことが記載されている。

しかしながら、上記鉄粉キャリヤでは鉄コアから表面耐
化物層へのショットキー放出により導電性が制御される
のに対して、本発明で用いるフェライトキャリヤでは、
低電気抵抗性のフェライト表面層から高電気抵抗性のフ
ェライトコアへのショトキ−放出により導電性が制御さ
れるものであって、両者は原理を逆にしている。

また、電場ゼロでの飽和電流密度（ｉｓ）ついて比較し
てみても、上記誘電体被覆鉄粉キャリヤでは、この値が
１０−１乃至１Ｏ−２Ａ／ａｍ２のオーダーであるのに
対して、本発明で用いるフェライトキャリヤでは、この
値が６Ｘ１０−１０乃至２　Ｘ　１０−８Ａ　／　Ｃｍ
２の範囲にあり、値のオーダーを全く異にし℃いる。

（発明の作用効果） 以上説明した本発明によれば、フェライトキャリヤを使
用しながら、階調再現性に優れ、しかもベタ部の画像濃
度をオリジナル原稿のそれに近い値まで向上させること
ができる。

（発明の好適実施態様） フェライトキャリヤ 本発明においては、既に指摘した通り、印加電界と電流
密度との関係がショットキー・プロットを示すフェライ
ト粒子を使用する。このフェライト粒子としては、焼結
フェライト粒子、特に球状の焼結フェライト粒子が有効
に使用される。この焼結フェライト粒子の粒径は、−般
に２０乃至１００ミクロンの範囲にあるのがよい。

この焼結フェライト粒子の粒径が２０ミクロンよりも小
さい場合には、磁気ブラシの穂立ちを良好にすることが
困難となる傾向があり、−方この粒径が１００ミクロン
よりも大きい場合には、形成されるトナー像にブラシマ
ーク、即ち引掻き傷が入る傾向がある。

本発明に用いる焼結フェライト粒子はそれ自体公知の組
成のものであり１例えば酸化鉄亜鉛（ＺｎＦｅ２０ａ　
）　、酸化鉄イツトリウム（Ｙ３　Ｆｅ５０＋ｚ　）、
酸化鉄カドミウム（ＣｄＦｅｚＯａ）　、　Ｓ化鉄ガド
リニウム（（ｉｄｘＦｅｓｏ＋２）　、酸化鉄銅（Ｃｕ
Ｆｅ２０４　）　、酸化鉄鎖（ＰｂＦｅ＋２０ｕ）　、
酸化鉄＝−／ケル（ＮｉＦｅ２０ａ）　、酸化鉄ネオジ
ウム（ＮｄＦｅ０３）、酸化鉄バリウム（日ａＦｅ＋２
０ｕ）　、酸化鉄マグネシラ４　（ＭｇＦｅ２０ａ　）
、酸化鉄マンガン（ＭｇＦｅ２０ａ）　、酸化鉄ランタ
ン（ｔ、ａＦｅｏ３）等の１種或いは２種以上から成る
組成の焼結フェライト粒子が使用される。好適なフェラ
イトは、Ｃｕ、　Ｚｌ＋、　ＭＬ　Ｍｎ及びＮｉから成
る群より選ばれた金属成分の少なくとも１種、好適には
２種以上を含有するソフトフェライト、例えば銅−亜鉛
−マグネシウムフェライトである。特に好適なフェライ
トは、モル％でＦｅ２０３３５乃至７０％。

Ｃｕ０５乃至１５％、Ｚｎ０５乃至３５％及びＭｇＯ及
び／又はにｎｏ　０乃至４０％から成るフェライトであ
る。

焼結フェライト粒子にショットキー効果を付与する手段
は、勿論これに限定されないが、前述した通り、高電気
抵抗性のフェライトコアの表面に低電気抵抗性のフェラ
イト表面層を形成することにより行われる。高電気抵抗
のフェライトコアは一般に体積固有抵抗がｌＸｌ０ＩＱ
Ω・Ｃ１１以上の範囲にあるのがよく、−方表面フエラ
イト層の体積固有抵抗は、−般にＩ　Ｘ　１０’乃至ｌ
Ｘ１０８Ω・ｃＩＱの範囲から、ショットキー効果が得
られ且つ前述した範囲のショットキー係数及び電場ゼロ
での飽和電流値が得られるようにするのがよい。

表面フェライト層の厚みについても同様である。

低電気抵抗性のフェライト表面層を形成させる技術も、
これに制限される技術も、これに制限されるものではな
いが、焼結フェライト粒子の表面層のみを還元条件下に
熱処理する方法が採用される。例えば水素気流中３００
〜５００°Ｃ１特に３４０乃至４２０°Ｃの温度で還元
する手法が採用される。必要な処理時間は、温度や水素
通気量によっても相違するが、１０分乃至１時間の内か
ら、前述したショットキー係数とｉｓ　とが得られる条
件を選ぶのがよい、この処理により表面部分の金属成分
が原子価の低い低酸化物状態に移行し、電気抵抗の低下
を生ずる。

一トカニ トナーとしては、頭重性と定着性とを有する着色トナー
が何れも使用でき、結着剤樹脂中に、着色顔料、荷電制
御剤等を分散させた粒径５乃至３０ミクロンの粒状組成
物が使用される。樹脂としては、熱可塑性樹脂や、未硬
化乃至は初期縮合物の熱硬化性樹脂が使用される。樹脂
としては。

熱可塑性樹脂や、未硬化乃至は初期縮合物の熱硬化性樹
脂が使用される。その退出な例は、重要なものの順序に
、ポリスチレン等のビニール芳香族樹脂、アクリル系樹
脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリエステル樹脂、エ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂、石油樹脂、オレフィン樹
脂等である。顔料としては例えば、カーボンブラック、
カドミウムイエロー、モリブテンオレンジ、ピラゾロン
レッド、ファストバイオレットＢ、フタロシアニンブル
ー等の１種又は２種以上が使用され、荷電制御剤として
は、例えばニグロシンベース（ＣＩ５０４１５）、オイ
ルブラック（ＣＩ　２８１５０）、スピロンブラック等
の油溶性染料や、ナンテン酸金属塩、脂肪酸金属石的等
が必要により使用される。

本発明に用いる顕電性トナー粒子は、メジアン径が１０
乃至３５ｇｍで且つ粒径５ｇｍ以下のものの含有量が実
質上ゼロであるような粒度特性を有することが望ましい
。

二裏分互想鷹ｌ フェライトキャリヤと顕電性トナーとは、−般に１００
：５乃至１００：１５の重量比で使用するのがよい、こ
の量比も現像剤の磁気ブラシの電気特性に影響を及ぼす
。

この量比の現像剤を、混合攪拌した後、内部に磁石を備
えた現像スリーブ上に供給し、静電像を有する感光体表
面と摺擦させてトナー像を形成させる。トナー像は複写
紙上に転写され、これを加熱ロールと接触させることに
より、定着されたトナー像を有する複写物が得られる。

（実施例） 以下に、従来のキャリヤＡ−Ｄと本発明のキャリヤＥ−
Ｈの電界を印加したときの電気特性とこれらのキャリヤ
を用いた現像剤を複写機ＤＣ−２１１（三田工業社製）
に入れて複写したときの画像特性及びその総合評価を表
にまとめて示す。

【図面の簡単な説明】

第１図はフェライトキャリヤの印加電界強度と電流密度
との関係を示すプロット図、 第２−Ａ図は本発明、第２−Ｂ図は従来のキャリヤを用
いた現像剤の原稿濃度とコピー１度の関係を示す線図で
ある。 第１図 卸ｎｒＪ電界狼泉Ｉ　〔５圧〕 ０ｂ−鵠・更 ｎ５ａ−鰹票

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）フェライトキャリアと顕電性定着用トナーとから
   成る電子写真用二成分系現像剤において、該フェライト
   キャリアが印加電界と電流密度との関係がショットキー
   （Ｓｃｈｏｔｔｋｙ）プロットで示されるフェライト粒
   子から成ることを特徴とする二成分系現像剤。
2. （２）フェライト粒子が、下記条件 測定荷重　１Ｋｇ 面積　５ｃｍ＾２ 厚み　０．５ｃｍ 電圧印加後　１０秒の測定 測定電力　１Ｗ内 で測定して、０．１７乃至０．４５Ａ・ｃｍ＾−＾２＾
   ／＾３・Ｖ＾−＾１＾／＾２のショットキー係数及び６
   ×１０＾−＾１＾０乃至２×１０＾−＾８Ａ／ｃｍ＾２
   の電場ゼロでの飽和電流値を示すフェライト粒子である
   特許請求の範囲第１項記載の二成分系現像剤。
3. （３）フェライトキャリヤが、高電気抵抗のフェライト
   コアと低電気抵抗のフェライト表面層とから成る球状フ
   ェライト焼結粒子である特許請求の範囲第１項記載の二
   成分系現像剤。