JPS63216060A

JPS63216060A - 静電荷像現像用キヤリア粒子

Info

Publication number: JPS63216060A
Application number: JP62050670A
Authority: JP
Inventors: Koji Noguchi; 浩司野口
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1987-03-05
Filing date: 1987-03-05
Publication date: 1988-09-08

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〕本発明は電子写真用乾式現像剤に使用されるキャリアに
係り、特に現像性にすぐれ、かつ、画質および寿命に優
位性をもつ静電荷像現像用キャリア粒子に関する。

〔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４７−１９３９８　、同４Ｂ　−８１３８号、特
開昭４９−１７７４０号および同５０−１２７６４０号
の公叩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、長時間の使用に伴い粒
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、見掛回度が低い（鉄粉
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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら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（現像ギヤツブ、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。

本発明の目的は、上述したより従来技術の問題点、すな
わち、鉄粉系キャリアの寿命およびライフ、フェライト
キャリアを主体とする球状キャリアの現像性を改善した
静電荷像現像用キャリアを提供することにある。

Ｃ問題点を解決するための手段〕本発明の静電荷像現像用キャリア粒子は、少なくともバ
インダー樹脂および磁性粉より成り、該磁性粉は次式％式％）Ｃｒから選ばれる１種又は２種以上の金属より成り、Ｘ
／Ｙがモル比で０．３〜１．２より構成される。）で表
される組成を有する金属酸化物であり、飽和磁化が４０
〜９０　ｅｍｕ／ｇ、保磁力が２０００ｅ以下、平均粒
径が３ミクロン以下の特性を存し、該磁性粉をキャリア
全体の８５重１％以上含有することを特徴とする、バイ
ンダー樹脂に磁性粉を均一に分散させた異形のキャリア
粒子である。

磁性粉の磁気特性は組成によって変化する。例えばＦｅ
ｚＯｚ”ｌが多くなると飽和磁化も大きくなる。

従って上記のような磁気特性を得るためには、Ｘ／Ｙは
モル比で０．３〜１．２の範囲とされる。磁性粉はキャ
リア中に均一に分散させるために、平均粒径は３ミクロ
ン以下とされる。

本発明に使用される磁性粉の製造方法は、例えば上記二
価の金属の酸化物又は炭酸化物と酸化鉄（ＦｅｚＯ：＋
）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、しかるのち、粒径が３ミクロ
ン以下、好ましくは１ミクロン以下に粉砕する。この後
、結晶成長温度以下で、該粉砕粉を焼成することにより
磁性粉を得ることができる。また、結晶成長温度以上で
焼成する場合には、再粉砕し、所定の粒度の磁性粉を得
る。

磁気特性は、飽和磁化が４０　ｅｍｕ／　ｇ以下では、
磁気ブラシ法現像時に、マグネットへの吸引力が弱くな
り、感光体等へ付着する、いわゆるキャリア付着現象が
発生し、７０　ｅｍｕ／　ｇ以下では磁気ブラシ上での
穂の硬さが強くなり、中間調画像が得られにくくなり、
又ハケスジ状の現像ムラが発生しやすくなる。又、保磁
力は、磁気ブラシ形成用マグネット上での磁化力に関係
するもので、この値が大きくなると、一般に磁化力は弱
くなり、キャリア付着現象が発生する。このため、２０
００ｅ以下、好ましくは１０ＱＯｅ以下がよい。

バインダー樹脂としては、例えば下記の様な熱可塑性樹
脂が用いられる。スチレン類、ビニルエステル類、α−
メチレン樹脂族モノカルボン酸のエステル類、アクリロ
ニトリル、メタクリレートリル、アクリルアミド、ビニ
ルエーテル類、ビニルケトン類、Ｎ−ビニル化合物等の
単量体を重合させたホモポリマーもしくは、これら単量
体を２種以上組合せて共重合させたコポリマーあるいは
、それらの混合物を用い得る。また、ロジン変性フェノ
ールホルマリン樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、
油変性エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、セルローズ樹
脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂等の非ビニル
系熱可塑性樹脂等の非ビニル系樹脂、あるいはそれらと
前記の如きビニル系樹脂との混合物も用い得る。

更に、高級脂肪酸類、高級脂肪酸金属塩類、高級脂肪酸
誘導体、高級脂肪酸アミド類、ワックス類、ロジン誘導
体、アルキッド樹脂、エポキシ変性フェノール樹脂、天
然樹脂変性フェノール樹脂、アミノ樹脂、シリコン樹脂
、ポリウレタン、ユリア樹脂、ポリエステル樹脂、アク
リル酸またはメタクリル酸と長鎖アルキルメタクリレー
ト、長鎖アルキルアクリレートとの共重合オリゴマー、
スチレンと長鎖アルキルアクリレート、長鎖アルキルメ
タクリレートとの共重合オリゴマー、ポリオレフィン、
エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレンルビニルアル
キルエーテル共重合体、無水マレイン酸共重合体、石油
系残渣、ゴム類等が挙げられる。

これらの樹脂は、任意に選定し、又任意に混合して用い
得るが、キャリアとしての流動性、熱安定性を低下させ
ないためには、ガラス転移点が４０℃以上を越える樹脂
、もしくは樹脂混合物が有効である。

更に、本発明の特徴は、コーティング等の複雑なプロセ
スを必要とすることなく、導電性粒子あるいは荷電制御
剤を加えることにより、キャリアの電気抵抗、帯電量を
容易に制御できることである。

導電性粒子としては、カーボンブラック、金属粉末、合
金粉末、その他酸化物および有機物導電性材料が用いら
れる。又、荷電制御剤としては、公知のニグロシン系染
料、含金属錯体が用いられる。

次にキャリアの製造方法について述べる。先ス、原料で
あるバインダー樹脂、磁性粉および必要に応じ、導電性
粒子、荷電制御剤等を所定の量を秤量し、混合する。次
に、バインダー樹脂の軟化点以上の温度にて、公知の加
圧型ニーダ−あるいは押出し型ニーグーにより混練し、
冷却固化後粉砕し所定の粒度に分級することにより得ら
れる。上記の各原料の配合量は、キャリアに要求される
特性に応じて適宜設定される。

粒度は、画質的に平均粒径が１０〜２００ミクロン、好
ましくは２５〜１００ミクロンの範囲がよい。これは、
粒径が細かくなると、現像時トナーと一緒に潜像に現像
されるいわゆるキャリア付着が発生し、粒径が大きくな
ると、画像にハケスジ、荒れが目立ち、中間調の再現性
が低下するためである。

また、キャリアの電気抵抗は、電極間ギャップ５龍の絶
縁性セルに粉体を充てんし、Ｄ、Ｃ，１００Ｖの印加電
圧にて測定した場合、１０３〜１０′３Ω−印の範囲が
よい。これは、キャリア抵抗が１０１３Ω−個未満の場
合、キャリア付着が発生しやすくなり、１０′３Ω−ｃ
ｍを越えると現像性が低下し、画像濃度が低くなるため
である。

本発明に用いられるトナーは公知のバインダー樹脂およ
び着色剤を主体とするものが用いられる。

トナーのキャリアへの混合比は２〜１０重１％、好まし
くは３〜５重量％がよい。トナー比濃度が低くなると、
キャリア付着が発生し、逆に高くなるとトナー飛散、地
かぶり等が増加し問題を発生する。

トナーの帯電量は、ブローオフ法（東芝ケミカル製ＴＢ
−２００型）で、１５〜３０　Ｉ　μｃ／　ｇがよい。

帯電量が小さくなると、トナー飛散、地かぶりが発生し
、大きくなると現像性が低下するためである。

なお本発明において、磁性粉の磁気特性は、振動試料型
磁力計（東英工業製Ｖ　Ｓ　Ｍ　−３型）にて最大１０
ＫＯｅの磁場で測定した値である。

〔実施例〕

〔実施例−１〕モル比でＬｉＯが１０％、　ＺｎＯが２０％、　Ｆｅｚ
Ｏ３が７０％より成る平均粒径が０．８ミクロンのフェ
ライト粉末を作成した。作成法は、原料を所定の重合比
にて混合した後、９００°Ｃで１時間仮焼し、平均粒度
０．８ミクロンに湿式粉砕した。次に、１２００℃の温
度で本焼成し、再び０．８ミクロンの粒度に湿式粉砕し
、乾燥することにより得られる。

本フェライト粉末の飽和磁化は８２ｅｍｕ／ｇ、保磁力
は１００ｅであった。

次に、本磁性粉９０重量部、スチレン−アクリル共重合
体樹脂（工作化成製ＳＢＭ７０）８重量部およびニグロ
シン染料（オリエント化学製オイルブラックＢＹ）２重
量部を加圧型ニーグーにより１８０°Ｃの温度で１５分
間混練、冷却固化後粉砕を行なった。その後、粒径３７
〜１０５μの粒子に分級し電気抵抗が６Ｘ１０９Ω−印
の本発明によるキャリア粒子を得た。

次に、トナーとして、スチレン−アクリル共重合体樹脂
（工作化成ＳＢＭ６００）８５重量部、離型剤ワックス
（三片石油化学製ＨｉＷａｘ２００Ｐ）　　３重量部、
カーボンブランク（三菱化成＃５０）１０重量部および
荷電制御剤（オリエント化学金属錯体負帯電型染料Ｅ８
１）２重量部より成る混合物を公知の方法により、混練
、粉砕、分級工程により負帯電型トナ・−を得た。

このようにして得られたキャリア及び帯電量型トナーを
トナー濃度５重量％とじ混合、帯電量が＝２３μｃ／ｇ
の現像剤を得た。

本現像剤を、小西六〇　−Ｂｉｘ３０００複写機（但し
現像ギャップは２．０１■、ドクターブレードギャップ
は１．８　ｍｍに変更した。）にて画像評価を行なった
ところ、画像濃度１．４２、解像度６．３木／■ｌの地
かぶりが無い非常に良好な画像が得られた。

連続コピーテストにより、寿命評価を行なったところ５
０に′枚まで非常に鮮明な画像が得られたことを確認し
た。

〔比較例〕

キャリアとしてフェライトキャリア（日立金属製ＫＢＮ
１００）および鉄粉キャリア（日本鉄粉型・ＥＦＶ２０
０／３００）を用い、実施例１で作成したトナーを用い
、同様の評価を行なった。

この結果、フェライトキャリアでは、現像ギャップが広
すぎるため、画像濃度が０．６２と低く、又鉄粉キャリ
アでは、若干硬調ではあるが良好な初期画像が得られた
。しかし１０に枚の連続コピーテストで、画像濃度が１
．０以下となり、地かぶりが発生した。

〔実施例−２〕モル比でＮｉＯが１０％、　ＺｎＯが２０％、　Ｆｅｚ
Ｏｔが７０％より成る磁性粉を実施例１と同様に作成し
た。

本磁性粉の飽和磁化は４５　ｅｍｕ／　ｇ、保磁力は３
００ｅ、電気抵抗は９Ｘ１０９Ω−ｃｍであった。

実施例１と全く同様にキャリア粒子を作成し、画像評価
を行なった。

この結果、画像濃度が１．３６、解像度が６．３木／■
ｌの非常に中間調のすぐれた画像を得ることができた。

又連続コピーテストにより画像評価を行なったところ、
５０’枚まで良好であることを確認した。

〔発明の効果〕

以上述べた通り、本発明によるキャリアを使用した場合
、現像ギャップが２．０鰭、ドクターブレードギャップ
が１．８　ｍｍと、球状キャリアの条件にくらべ約２倍
の広さのギヤツブで非常に良好な画像が得られる。しか
も鉄粉キャリアにくらベライフが５倍以上であるため、
装置の製造が非常に容易で、しかも画像にバラツキが少
ない、メインテナンス性の有利な印字装置とすることが
できる。

Claims

【特許請求の範囲】少なくともバインダー樹脂および磁性粉より成るキャリ
ア粒子において、該磁性粉は次式〔ＭｅＯ〕＿Ｘ（Ｆｅ＿２Ｏ＿３〕＿Ｙ（ここでＭｅはＭｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｂａ、Ｃｏ、Ｃｕ、
Ｌｉ、Ｍｇ、Ｃｒから選ばれる１種又は２種以上の金属
より成り、Ｘ／Ｙがモル比で０．３〜１．２より構成さ
れる。）で表される組成を有する金属酸化物であり、飽
和磁化が４０〜９０ｅｍｕ／ｇ、保磁力が２００Ｏｅ以
下、平均粒径が３ミクロン以下の特性を有し、該磁性粉
をキャリア全体の８５重量％以上含むことを特徴とする
静電荷像現像用キャリア粒子。