JPS63177149A - 磁気ブラシ現像用キヤリア - 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】 旦贋一 本発明は、（ｉ）強磁性遷移金属を含む金属塩化化合物
と（ｉｉ）（イ）配位子元素を２個以上有する複素芳香
族環式化合物及び／又は（ロ）配位子元素を２個以上有
する側鎖に複素芳香族環式化合物力ｊ結合した重合体と
の反応によって得られる多核金属錯体系有機磁性材中に
磁性微粉末を分散してなる磁性粒子を磁気ブラシ現像用
キャリアとして用いる。

【産業上の利用分野〕

本発明は電子写真法、静電印刷法などにおいて記録媒体
上に形成された可視像化すべき静電潜像を現像するため
に用いられる磁気ブラシ現像用キャリアに関する。

〔従来技術〕

電子写真法としては米国特許第２２９７６９１号明細書
などに記載された方式がよく知られている。この方式で
は、一般には光導電性絶縁体（フォトコンドラムなど）
を利用し、コロナ放電などにより光導電性絶縁体上に一
様な静電荷を与え、様々な手段により光導電性絶縁体上
に光像を照射することによって静電潜像を形成し、次い
で、この潜像をトナーと呼ばれる微粉末を用いて現像可
視化し、必要に応じて紙等にトナー画像を転写した後、
加圧、加熱、溶剤蒸気、光等によりトナー画像を溶融さ
せて紙等に定着させ、印刷物を得ている。前記トナーの
現像方法としては、特に米国特許２７８６４３９号明細
書等に記載された磁気ブラシ現像方法が広く実用化され
ており、この磁気ブラシ現像方式では、磁性キャリアと
トナーとを混合攪拌して互いに逆極性に摩擦帯電させた
磁性現像剤を用い、磁石上に保持したブラシ状の穂によ
り前記静電潜像担体表面を摺擦することにより前記トナ
ーのみを電気的吸引力により分離付着させて静電潜像を
現像する。

〔従来技術及び発明が解決しようとする問題点〕従来、
磁性現像剤としては、平均粒径が１００〜２００μｍ程
度の鉄粉、フェライト、マグネタイトなどの磁性粉末ま
たはこれら磁性粉末の樹脂被膜粉末をキャリアとして含
み、天然または合成高分子物質よりなる結着剤樹脂中に
着色剤等を分散し、平均粒径１０〜２０μｍ程度に粉砕
した非磁性絶縁性粉末をトナーとして含む、所謂２成分
系磁性現像剤を用いている。

この磁気ブラシ現像法は極めて実用的であり、多くの利
点を有するので、現在広く実用化されているが、反面次
のような問題点がある。

部ち、トナーを構成するバインダ樹脂は紙等への定着の
過程で素早く溶融し、良好な定着性を示す必要があるた
め、バインダ樹脂としてはフェノール樹脂、ポリスチレ
ン樹脂、アクリル酸エステル、スチレン−アクリル酸エ
ステル共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ス
チレン−ブタジェン共重合体などの熱可塑性ポリマーが
広く用いられているが、最近のように複写速度の増大が
求められるようになってくると、さらに素早く熔融して
定着するトナーが必要であり、熔融温度のより低い低分
子９のポリマーをバインダ樹脂として用いるＩＩＪｉ向
にある。

しかしながら、バインダ樹脂の溶融温度を低くすると、
トナーが軟質となるため、高速現像における現１象器内
でのトナーとキャリアの混合攪拌により、トナーとキャ
リアとの間に働く衝撃力が大きくなり、このため、キャ
リア表面に軟質なトナーが粘着する、いわゆるトナーフ
ィルミングと呼ばれる現象が生じやすい。このようにト
ナーにより被覆されたキャリアはトナーと混合攪拌して
も摩擦帯電を起こさず、従って現像能力が全くなく、印
字品位の劣化を招いて現像剤の早期交換が必要となると
いう問題がある。

現像剤の交換を頻繁に行うことは当然のことながらラン
ニングコストの上昇につながるため実用上好ましくない
。

前記した問題を解決するために、シリコーン樹脂やフッ
素系樹脂などのような表面エネルギの低い樹脂でキャリ
ア表面を被覆することによりキャリア表面へのトナーの
粘着を防止し、安定した帯電特性を得ようという試みが
提案されている。しかしながら、キャリアの被覆樹脂と
してこのような樹脂を用いると、これらの樹脂が非粘着
性であるため、キャリア表面へのトナーの粘着はある程
度防止できるものの、キャリアコア材に対する密着性が
逆に悪くなり、現像剤を長期にわたって使用していると
、混合攪拌の衝撃力により被覆樹脂がコア材から剥離し
、その結果、キャリアの有する電気的特性、特に帯電特
性に変化をきたし、良好な現像能力が維持できな（なる
という問題が生じる。また、使用する樹脂によっては被
膜強度が弱いため、現像器中での混合攪拌の際にキャリ
ア同士が摩擦され樹脂層が摩耗して、キャリアの電気的
特性が変化し良好な現像能力を維持できなくなるという
問題もある。

以上説明したようにコーティングキャリア又はノンコー
ティングキャリアの何れの場合にも、キャリア用コア材
として従来の鉄粉、フェライト、マグネタイトなどを用
いたのでは現（象器内におけるトナーとの混合攪拌によ
りｉｊ撃力が太きく　［ＩＪき、現像剤の寿命が損われ
て好ましくないという問題がある。

更に、特公昭５９−２４４１６号公報に例示されている
ように、絶縁性樹脂中に０．１〜２μｍ程度の磁性微粉
末を分散せしめた、粒径が５〜３０μｍ程度の樹脂キャ
リアが提案されている。この樹脂キャリアは現像剤中に
おけるトナーの混合比の許容範囲を広くし、キャリアに
対するトナー濃度の制御を容易にして高品位の画像を得
ることを目的として提案されているものである。更に、
樹脂キャリアの場合、粒径を実質的に３０μｍより大き
≦すれば、その軽量という特徴から現像器内でのトナー
粒子とキャリア粒子の衝撃を軽減でき、樹脂キャリアの
長寿命化を達成することができる可能性がある。しかし
ながら、その材料構成は、約５０〜７０重量％の絶縁性
樹脂と、例えば一般的な磁性微粒子であるマグネタイト
微粉末からなるため、飽和磁化が低く、現像器のマグネ
・ノドロールからの飛散が起こり、感光体のキャリアが
付着し、ひいては画像の白抜は現象が発生するという問
題がある。そのため、感光体に付着したキャリアの回収
機構やキャリアの補給などが必要となり、これらの問題
から、粒径が３０μｍ以下の小粒径樹脂キャリアを除い
ては従来の鉄粉等の磁性キャリアに実質的にとって代る
ものとはなり得ないのである。

Ｃ問題を解決するための手段〕 本発明は上記の如き従来技術の問題点を解消した新規な
磁気ブラシ現像用キャリアを提供することを目的とし、
この目的は、磁気ブラシ現像用キャリアとして、（ｉ）
強磁性遷移金属を含有する金属塩化合物と（ｉｉ）（イ
）配位子元素を２個以上有する複素芳香族環式化合物及
び（ロ）配位元素を２個以上有する側鎖に複素芳香族環
式化合物が結合した重合体との反応によって得られる多
核金属錯体系有機磁性材料中に磁性微粒子を分散してな
る磁性粒子を用いることによって解決される。

〔作　用〕

前記した如く、本発明は、金属塩と有機化合物から得ら
れる金属錯体系有機磁性材中に、磁性微粒子を分散した
混合物を粒子化して磁気ブラシ現像用キャリアとして用
いるものであり、更に詳しくは、（ｉ）遷移金属からな
る金属塩化合物と、（１１）共役π電子を介して互いに
結合した２個以上の配位子元素を含有する複素芳香族環
式化合物との反応によって得られる多核金属錯体構造を
有する有機磁性材料と磁性微粒子とからなる粒子化した
磁性キャリアに関するものである。

本発明において使用される強磁性遷移金属からなる金属
塩化合物としてはＣｒ　％　ＣＯ％　Ｍ　ｎ　ｓ　Ｆ　
ｅ　ｓＮ　Ｌ　Ｍｏ、Ｔｃなどの遷移金属の塩を単独ま
たは　。

２種以上組合せて用いられ、また、塩の構造としては、
一般に、ＣＩ−、Ｂ　ｒ−、！−、ＣＮ−、ＮＯ３″″
、８０４　などを用いることができる。

このような金属塩化合物の具体例としては、塩化鉄、硝
酸鉄、硫酸鉄、塩化コバルト、硫酸コバルト、塩化コバ
ルト、硝酸ニッケル、硫酸ニッケルなどがあり、これら
は単独または２種以上の混合物として用いることができ
る。

一方、本発明において用いられる複素芳香族環式化合物
としては、前記の強磁性遷移金属に配位し得る互いに共
役なπ電子を介して結合した配位子元素を２個以上有し
、これが金属原子と配位することにより、多核金属錯体
構造を形成するような化合物が用いられる。ここで「多
核金属錯体構造」とは１個の有機化合物に２個以上の金
属原子が配位しながら重合体構造を形成している構造を
いう。

前記複素芳香族環式化合物において、遷移金属原子に対
し配位能を有する配位子元素としては、例えばＮ、Ｏ，
Ｐ、Ｓなどを用いることができ、具体的な化合物の例と
しては、イミダゾール、ピリミジン、チアゾール、オキ
サゾール及びその誘導体などをあげることができる。ま
た、側鎖にこれら複素芳香族環式化合物が結合した正合
体、例えば、ポリ　（２−メチル４−ビニルイミダゾー
ル）やイミダゾールグラフト化ポリスチレンなどを単独
ないしは前記複素芳香族環式化合物と併用して用いるこ
ともできる。

本発明において用いられる磁性微粉末としては、少な（
とも１ｋＯｅの磁場において８０ｅｍｕ／　ｇ以上の磁
化を有する平均粒径が０．１〜２μｍのＦｅ及び平均粒
径が０．１〜２μｍのＦｅ３Ｏ４があげられ、特にＦｅ
微粉末の使用が好適である。

本発明に従った前記多核金属錯体系有機磁性材料を用い
たキャリアは、例えば前記金属塩化合物と、複素芳香族
環式化合物又は複素芳香族環式化合物が側鎖に結合した
重合体を溶媒中で加熱及び攪拌下に反応せしめ、次に溶
媒を除去して得られる反応物を１〜５Ｎ程度に粗粉砕し
、ジェット粉砕機などを用いて平均粒径２０〜２００μ
ｍの所望の粒径に粉砕分級するか、もしくは反応後の溶
液をスプレードライなどの方法により、粒子化して製造
することができる。

このようにして得られた多核金属錯体系有機磁性材中に
磁性微粉末（例えばＦｅ、Ｆｅ３Ｏ４を分散させるには
、例えばあらかじめ反応前に溶液中に分散しておくか、
反応後の反応物と磁性微粉末を加熱下に２本ロール装置
などで熔融混練して分散させるなどの方法によって行な
うことができる。本発明に従った磁性粒子中に分散され
る磁性粉末の量には特に限定はないが好ましくは多核金
属錯体系有機磁性材に対し３０〜７０重量％配合される
。

なお、本発明に従ったキャリアは従来のものと同様に染
料、カーボンなどの着色剤や帯電制御剤などを配合する
ことができる。

〔効　果〕

本発明に係るキャリアを用いた現像剤は、鉄粉、フェラ
イト、マグネタイトなどの従来の磁性キャリアに比較し
、更に、絶縁樹脂をバインダーとしてこの中に磁性粉末
を分散した従来の樹脂キャリアに比べて、低比重、軽量
であるため、トナーとの混合攪拌による衝撃力を小さく
でき、現像剤の長寿命化が得られる。また、従来の樹脂
キャリアと比較すると、高い飽和磁化が得られるため、
粒径の大きい通常の２成分現像剤の使用方法でも、従来
の樹脂キャリアで問題となる感光体へのキャリア付着が
発生せず、きわめて優れた印刷特性が得られるという特
徴がある。しかも、本発明のキャリアはトナーの製造方
法と全く同じ粉砕手段によって粒子化が可能であること
から製造性に優れ、一定の温度以上で熔融または軟化す
るため他のポリマー、フィラー、添加剤などを配合して
高機能性付与が可能であるなどの特徴も有している。

〔実施例〕

以下、実施例に従って本発明を更に具体的に説明するが
、本発明の技術的範囲をこれらの実施例に限定するもの
でないことはいうまでもない。

実施例１ 下記３成分を水５００重量部に熔解した。

・ＦｅＳＯ４・ｌＨ２Ｏ１００重量部 ・ＣＯ３Ｏ４・７Ｈ２０１００重量部 ・２−メチルイミダゾール　　　　６５重量部得られた
水溶液にＦｅ微粉末（平均粒径約１μｍ）２００重量部
を加えて磁性粉末分散系水溶液とし、この水溶液を温度
１２０℃で３時間加熱攪拌した後、冷却し、濾過・乾燥
して水分を除去した。得られた反応生成物は室温で強磁
性を示し、その飽和磁化は１０１０８ｅ／ｇと高い値を
示した。

次に、上記Ｆｅ微粒子分散有ＪＩ！Ａｆｌｌ性材料を常
法により粉砕分級して、平均粒径が７０μｍの磁性キャ
リアを得た。この磁性キャリアと絶縁性トナー（平均粒
径１１μｍをトナー濃度が６重量％になるように混合攪
拌して２成分磁気ブラシ現像剤を得た。この現像剤をＦ
　６１３４Ｃル−ザプリンタ（富士通側！りにて印字評
価したところ、キャリア付着は全く発生せず、高い解像
性を示す優れた印刷特性が得られた。

更に、この現像剤を用いて１０万枚の連続印刷試験を行
ったところ、１０万枚印刷後も初期と全く変らない優れ
た寿命特性が確認できた。

実施例２ 実施例１においてＦｅ微粉末に変えてＦｅ５Ｑ４微粉末
（平均粒径０．５μｍ）を用いた他は実施例１と同様の
方法によりＦｅ３Ｏ４微粉末有機磁性材料からなる磁性
キャリアを得た。次に得られたキャリアの印刷特性を実
施例１と同様に評価した。なお、このキャリアの飽和磁
化は８２ｅｍｕ／　ｇであった。評価の結果、印刷開始
当初から１００枚印刷程度まで８４用紙１枚の印刷に数
個のキャリア付着の発生が見られたが、以後キャリア付
着は発生しなくなり実用上全く問題とならなかった。ま
た、得られたキャリアを用いてｌＯ万枚連続印刷試験を
行ったところ、１０万枚印刷後も印刷開始当初と全く変
らない優れた寿命特性が確認できた。

比較例１ 実施例２に用いたＦｅ３Ｏ４微粉末１２０重量部及びバ
インダ樹脂としてのスチレン−アクリル樹脂１００重量
部を加圧ニーダを用いて温度１５０℃で３０分間溶溶融
金し、Ｆｅ３Ｏ４微粒子分散スチレン−アクリル樹脂を
得た。この混合物の飽和磁化は５０ｅｍｕ　／　ｇであ
った。次に、この混合物を常法により粉砕分級し、平均
粒径７０μｍの樹脂キャリアを得た。この樹脂キャリア
を絶縁性トナーとトナー濃度が６重量％になるように混
合攪拌し、２成分磁気ブラシ現像剤を得た。この現像剤
の印刷特性を実施例１と同様のレーザプリンタを用いて
評価したところ、キャリア付着が８４用紙１枚あたり数
百個発生し、画像の白抜は現象が多発した。また、この
状態で連続印刷を行ったところキャリア付着及び用紙へ
の持ち出しによるキャリア不足により、５００枚印刷後
から磁気ブラシ現像剤が感光体に充分接触しなくなり、
印字濃度の低下がみられ、実用に供し得なかった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ｉ）強磁性遷移金属を含有する金属塩化合物と、
   （ｉｉ）（イ）配位子元素を２個以上有する複素芳香族
   環式化合物及び（ロ）配位子元素を２個以上有する側鎖
   に複素芳香族環式化合物が結合した重合体の少なくとも
   一種の化合物との反応によって得られる多核金属錯体系
   有機磁性材中に磁性微粉末を分散してなる磁性粒子を用
   いることを特徴とする磁気ブラシ現像用キャリア。 ２、前記磁性微粉末を少なくとも１ｋＯｅの磁場におい
   て８０ｅｍｕ／ｇ以上の磁化を有する平均粒径０．１〜
   ２μｍのＦｅである特許請求の範囲第１項記載の磁気ブ
   ラシ現像用キャリア。 ３、前記磁性微粉末が平均粒径０．１〜２μｍのＦｅ＿
   ３Ｏ＿４である特許請求の範囲第１項記載の磁気ブラシ
   現像用キャリア。