JPH086305A

JPH086305A - 現像剤用磁性キャリア

Info

Publication number: JPH086305A
Application number: JP6139947A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Ochiai; 正久落合; Tsutomu Saito; 務齋藤; Masumi Asanae; 益実朝苗
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1994-06-22
Filing date: 1994-06-22
Publication date: 1996-01-12
Also published as: DE19522547A1; DE19522547B4; US5547795A

Abstract

(57)【要約】【目的】トナーに対する帯電付与能力が大であり，か
ぶり許容範囲が広く，高画質の画像が得られる現像剤用
磁性キャリアを提供する。【構成】強磁性材料により粒子の平均粒径を１００μ
ｍ以下に，かつ粒子の最小外形寸法Ｔと最大外形寸法ａ
との比Ｔ／ａを 0.02 〜 0.5に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，電子写真プリンタ，フ
ァクシミリ，複写装置等において使用される静電荷像現
像用現像剤の構成要素である現像剤用磁性キャリアに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来電子写真法を応用したプリンタ，フ
ァクシミリ等においては，例えば円筒状に形成した感光
体ドラム上に情報に対応した静電荷像を形成し，感光体
ドラムと対向して設けた永久磁石部材を内蔵する現像ロ
ールにより，例えば磁性トナー若しくは非磁性トナーと
磁性キャリアとを混合してなる磁性現像剤を吸着搬送
し，現像領域において磁気ブラシを形成すると共に，こ
の磁気ブラシによって前記感光体ドラム上の静電荷像形
成面を摺擦し，トナー像として顕像化する。そしてこの
顕像化したトナー像を記録紙に転写した後，熱定着する
のが最も一般的な手段である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の磁性現像剤を構
成する磁性キャリアは，流動性を向上させる観点から一
般に球形状若しくは塊状のものが使用されている。しか
しながら，このように球形状若しくは塊状の磁性キャリ
アは，比表面積が小であるため，トナーとの接触面積が
必然的に小となり，トナーへの帯電付与能力が小さく，
トナーの摩擦帯電量が小となる結果かぶりが発生し易い
という問題点がある。

【０００４】また精細な画像を形成するために，磁性キ
ャリアを小粒径化すると，薄い現像剤層が形成され，解
像度の高い，高品質の画像を得ることができるが，現像
手段による磁性キャリアに対する磁気的保持力が不足す
る結果，キャリア飛散が増加し，現像手段近傍の汚染，
画質の低下等を惹起するという問題点がある。

【０００５】一方偏平状の磁性キャリアを使用する場合
において，１００μｍを超える大粒子では、現像ロール
の回転に伴なう磁性キャリアの挙動が激しいため，像担
持体である感光体の表面を損傷したり，画像上にハケス
ジを生ずる等の問題点がある。

【０００６】本発明は，上記従来技術に存在する問題点
を解決し，トナーに対する帯電付与能力が大であり，か
ぶり許容範囲が広く，高画質の画像を得ることができる
現像剤用磁性キャリアを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，第１の発明においては，強磁性材料により粒子の平
均粒径を１００μｍ以下に，かつ粒子の最小外形寸法Ｔ
と最大外形寸法ａとの比Ｔ／ａを0.02〜 05 に形成す
る，という技術的手段を採用した。

【０００８】次に第２の発明においては，上記第１の発
明における粒子の表面に樹脂材料からなる被膜を設け
る，という技術的手段を付加した。上記の発明におい
て，強磁性材料としては，フェライト（Ｎｉ−Ｚｎ系，
Ｍｎ−Ｚｎ系，Ｃｕ−Ｚｎ系等），マグネタイトおよび
鉄粉等を使用することができる。

【０００９】なお強磁性材料として鉄粉を使用する場合
には，粉砕鉄粉，還元鉄粉の何れでもよいが，防錆のた
めに表面に樹脂材料からなる被膜を設ける。またこの被
膜は，粒子の体積固有抵抗の調整用としても使用でき
る。このような樹脂材料としては，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，フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル類：酢酸ビ
ニル，プロピオン酸ビニル，ベンゾエ酸ビニル，酢酸ビ
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，アクリル酸ルーブチル，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
リルニトリル，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
ルエチルケトン，ビニルヘキシルケトン，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又はコポリマー，あるいはこの他の
樹脂としてエポキシ樹脂，シリコーン樹脂，ロジン変性
フェノールホルマリン樹脂，セルローズ樹脂，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−ブタジエン樹脂，ポリウレタン樹脂，ポ
リカーボネート樹脂，４フッ化エチレン等のフッ素樹脂
などを単独でもしくはブレンドして使用することができ
る。

【００１０】このうち，スチレン−アクリル系樹脂，シ
リコーン樹脂，エポキシ樹脂，スチレン−ブタジエン樹
脂，セルローズ樹脂等が特に有用である。本発明の現像
剤用キャリアは，例えば次のようにして作製することが
できる。まず樹脂を適当に溶解するが溶剤として，例え
ばベンゼン，トルエン，キシレン，メチルエチルケト
ン，テトラヒドロフラン，クロロホルム，ヘキサン等を
使用することができる。また樹脂をエマルジエンとして
使用することもできる。樹脂溶液又はエマルジョンは磁
性キャリアの表面を均一に被覆するようにスプレーす
る。均一な表面被覆を得るために，磁性キャリアを流動
状態に維持するのが好ましい。この目的にはスプレード
ライヤー又は流動床等を使用することが望ましい。樹脂
溶液のスプレーは約２００℃以下，好ましくは約１００
〜１５０℃の雰囲気で行い，溶剤を迅速に除去する。こ
の工程で樹脂被覆の乾燥まで行う。また樹脂エマルジョ
ンの場合，スプレーは，常温〜１００℃で行い，樹脂を
磁性キャリア表面に融着させる。

【００１１】次に平均粒径が１００μｍを超えると解像
度が低下し，高精細画像が得られないため，平均粒径は
１００μｍ以下，好ましくは５０μｍ以下とする。なお
粒径があまりに小であると，キャリア飛散が発生して画
像担体の表面に付着して画質を低下させることとなるの
で，平均粒径の下限は１０μｍとするのが好ましい。平
均粒径の好適範囲は２０〜５０μｍである。

【００１２】本発明の現像剤用キャリアは，形状として
は，多面体形，多面形状，鱗状，偏平状，不定形状等の
非球形状に形成し，比表面積を大にすることにより，ト
ナーへの帯電付与能力を向上させるのであるが，粒子の
最小外形寸法Ｔと最大外形寸法ａとの比Ｔ／ａが 0.5を
超えると所謂球形に近くなり，トナーへの帯電付与能力
が低下するため好ましくない。一方Ｔ／ａが0.02未満で
は, 流動性が低下し，スリーブ上での搬送がしにくくな
り，画像上にムラを生ずるため好ましくない。Ｔ／ａの
好ましい範囲は0.03〜 0.5，より好ましい範囲は0.05〜
0.5である。

【００１３】図１は磁性キャリアの形状とＴ／ａとを示
す説明図であり，（ａ）は偏平状，（ｂ）は塊状，
（ｃ）は球形状を示す。すなわち従来の磁性キャリアは
図１（ｃ）に示すようにＴ／ａ＝１の球形状のものであ
るため，比表面積が小である。これに対して本発明のも
のは，図１（ａ），（ｂ）に示すようにＴ／ａが0.02〜
0.5の非球形状のものであり，（ｃ）と比較して比表面
積が大である。

【００１４】次に現像剤用キャリアの体積固有抵抗は，
１０³〜１０¹⁴Ω・cm，好ましくは１０⁶〜１０⁹Ω・
cmとするのがよい。キャリアの体積固有抵抗が１０³Ω
・cmより小であると，キャリアが現像されるいわゆるキ
ャリア付着が起こり易くなり好ましくない。一方１０¹⁴
Ω・cmより大であると，現像時に現像剤にバイアスがか
かりにくくなり，現像性の低下を生ずるため不都合であ
る。

【００１５】なお上記体積固有抵抗は，測定すべきサン
プルを数十mg採取し，ダイヤルゲージを改良した3.05mm
φ（断面積0.073 cm²) のテフロン（商品名）製絶縁シ
リンダ中に充填し，0.1kgfの圧力を印加した状態で，D.
C.200V/cm の電場において測定して算出した。測定には
絶縁抵抗計（横河ヒューレッドパッカード製４３２９Ａ
型）を使用した。

【００１６】また現像剤用キャリアの飛散を防止し，現
像ロールによる磁気的保持力を確保するために，σ₁₀₀₀
は４０emu/g 以上とするのが好ましい。σ₁₀₀₀は振動試
料型磁力計（東英工業（株）製ＶＳＭ−III 型）に
て，１０００Ｏｅの磁界中で測定した値である。

【００１７】

【作用】上記の構成により，トナーとの接触面積が増大
されることにより，トナーへの帯電付与能力が向上し，
ちり，かぶりのない高品質の画像を得ることができる。
特に本発明の磁性キャリアは，非磁性トナーと磁性キャ
リアとを使用する二成分現像方式においては，トナー濃
度３〜１０重量％で使用されるのに比べて，トナー濃度
が１０〜８０重量％と高い状態で使用される磁性トナー
と磁性キャリアとを使用する二成分現像方式においてそ
の効果が顕著である。

【００１８】

【実施例】まず下記の原材料配合により，荷電型磁性ト
ナーを作製した。スチレン−アクリル樹脂（グッドイヤー製７０２２Ａ）５４重量部マグネタイト（戸田工業製ＥＰＴ５００）４０重量部ポリプロピレン（三洋化成製ＴＰ−３２）４重量部帯電制御剤（オリエント化学製Ｓ−３４）２重量部上記配合の原料を，加熱ローラを有するニーダで３０分
間混練を行い，冷却，固化後，粉砕，分級を行い，更に
シリカ（日本アエロジル製Ｒ９７２）を 0.5重量部外
添し，平均粒径 9.5μｍの磁性トナーを得た。

【００１９】次に磁性キャリアとして下記のものを準備
した。なお併記した（）内の数値は各々体積固有抵抗
および粒度分布である。偏平鉄粉（５×１０⁷Ω・cm, 10〜44μｍおよび37〜74
μｍ）偏平フェライト（５×１０⁸Ω・cm, 44〜105 μｍ，Ｃ
ｕ−Ｚｎ−Ｆｅ₃Ｏ₄) 偏平マグネタイト（８×１０¹⁰Ω・cm, 37〜74μｍ，シ
リコーン被覆）塊状鉄粉（５×１０⁹Ω・cm, 63〜125 μｍ，アクリル
被覆）球形フェライト（２×１０⁷Ω・cm, 37〜74μｍ，Ｃｕ
−Ｚｎ−Ｆｅ₃Ｏ₄) これらの磁性キャリアと前記磁性トナーとを混合し，ト
ナー濃度５０重量％の磁性現像剤を作製し，下記の条件
にて画像形成した。

【００２０】評価用プリンタとしてスリーブ回転式の反
転現像プリンタを使用し，ＯＰＣドラム表面を−７００
Ｖに一様帯電させ，ＯＰＣドラムとスリーブとの表面速
度比3.0とし, スリーブ（外径２０mm，周速１００mm／
秒）に−５５０Ｖのバイアス電圧を印加し，ドクターギ
ャップおよび現像ギャップを各々0.25mmおよび 0.4mmと
した。なおスリーブ内には４極非対称着磁のマグネット
ロール（スリーブ上の磁束密度７５０Ｇ（現像極），フ
ェライト磁石（日立金属製ＹＢＭ−３））を固定配置
した。

【００２１】表１は画像評価結果である。なお表１にお
けるＴ／ａの値は，マグネット上に置いた磁性キャリア
を，顕微鏡−画像処理装置（ニレコ製ルーゼックスI
I）により，粒子５００個の平均値として求めたもので
ある。現像剤の帯電量は，トナー濃度５０重量％にてマ
グネットブローオフ法により測定した値である。

【００２２】

【表１】

【００２３】表１から明らかなように，比較例であるN
o. ５，６のものは，Ｔ／ａの値が大である塊状および
球形であるため，磁性キャリアの比表面積が小であり，
トナーへの帯電付与能力が低く，初期においてもかぶり
濃度が高く，ちり若しくはキャリア付着が発生してい
る。そして１万枚後においては何れも画像濃度が低下
し，かぶり濃度が大となり，No. ５においてはすじの発
生が認められる。

【００２４】またNo. １においては，Ｔ／ａの値が小で
あるため，現像剤の搬送不良を生じ，画像濃度が低いと
共に，現像ムラを生じ，すじの発生が認められた。これ
に対して本発明のNo. ２〜４においては，何れも初期か
ら一万枚後に亘ってちり，キャリア付着およびすじの発
生のない高品質の画像が得られている。

【００２５】上記の実施例においては，現像剤用キャリ
アと磁性トナーとを混合し，トナー濃度５０重量％とし
たものについて記述したが，この場合トナー濃度は１０
〜９０重量％，好ましくは１０〜４０重量％の範囲とす
るのがよい。また非磁性トナーと混合した現像剤として
もよく，この場合トナー濃度は２〜９重量％とするのが
好ましい。

【００２６】

【発明の効果】本発明は以上記述のような構成および作
用であるから，比表面積が大であり，トナーに対する帯
電付与能力が大きく，長時間連続して画像形成を行って
も，かぶり，ちり，キャリア付着，すじ等の欠陥が発生
せず，高画質の画像を形成することができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁性キャリアの形状とＴ／ａとを示す説明図で
あり，（ａ）は偏平状，（ｂ）は塊状，（ｃ）は球形状
を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】強磁性材料により粒子の平均粒径を１０
０μｍ以下に，かつ粒子の最小外形寸法Ｔと最大外形寸
法ａとの比Ｔ／ａを0.02〜 0.5に形成したことを特徴と
する現像剤用磁性キャリア。
【請求項２】粒子の表面に樹脂材料からなる被膜を設
けたことを特徴とする請求項１記載の現像剤用磁性キャ
リア。