CN102472989B - 电子照相显影剂用载体芯材及其制造方法、电子照相显影剂用载体、以及电子照相显影剂 - Google Patents

电子照相显影剂用载体芯材及其制造方法、电子照相显影剂用载体、以及电子照相显影剂 Download PDF

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Abstract

本发明提供电子照相显影剂用载体芯材及其制造方法、以及使用该电子照相显影剂用载体的电子照相显影剂,其特征在于,所述电子照相显影剂用载体芯材包含由(MgXMn1-X)Fe2O4(其中,X为0.1≤X<1。)表示的软磁铁氧体、或者由(MgYFe3-Y)O4(其中,Y为0.1≤Y≤1。)表示的软磁铁氧体,利用EDS测定的该载体芯材表面的P的分析值为0.1质量%以上,Mg的分析值为2质量%以上,该载体芯材的Mg含量为2质量%以上,在将该载体芯材的Mg含量设为M1、将上述利用EDS测定的载体芯材表面的Mg分析值设为M2的情况下,M2/M1的值大于1.0。

Description

电子照相显影剂用载体芯材及其制造方法、电子照相显影剂用载体、以及电子照相显影剂
技术领域
本发明涉及电子照相显影剂用载体芯材及其制造方法、电子照相显影剂用载体、以及电子照相显影剂。
背景技术
以往,作为复印机、打印机等中使用的电子照相显影方法,使用级联法、磁刷显影法、以及其他方法。近年来,通常的方法是如下所述的磁刷显影法:通过磁刷使调色剂图像在形成于感光鼓上的静电潜像上显影,然后使其热定影,从而获得图像。进而在最近,大多使用如下所述的双成分系显影剂:使调色剂在电子照相显影剂用载体(本发明中,有时记载为“载体”。)的颗粒上静电取向,在该载体上形成磁刷。
双成分系显影剂中,作为构成载体的载体颗粒,使用在构成该载体颗粒的芯材(本发明中,有时记载为“载体芯材”。)的表面适当被覆有带电性与调色剂相反的树脂的物质。通过在显影机内混合并搅拌该载体颗粒和调色剂颗粒,调色剂颗粒带电,并附着在载体颗粒上。接着,带电的调色剂颗粒从由载体颗粒形成的磁刷移动并附着到在感光体、静电记录体上形成的静电潜像上。通过使该静电潜像显影,能够获得图像。
在上述那样的使用载体颗粒和调色剂颗粒的双成分显影剂的显影方法中,调色剂颗粒在显影时从磁刷移动到感光体。为此,变得不足的调色剂颗粒被迅速补给,再次与载体颗粒进行混合、搅拌,反复进行显影。因此,载体颗粒与调色剂的带电量与图像形成有很大关联。
然而,调色剂颗粒在显影时进行供给、消耗,经常被替换为新的调色剂颗粒,与此相对,载体颗粒残留在显影机内被反复使用。
另外,若载体颗粒的带电量高,则对显影机自身有很多好处。例如,通过使用高带电量的载体,能够减少必要的载体颗粒的量。由此能够达到显影机的轻量化、减轻对磁鼓的负荷。
为了提高载体颗粒的带电量,在多数情况下一般采用的手段是改变被覆载体芯材的树脂的种类、厚度,或者加入适当添加物等。
另一方面,载体芯材自身的特性对载体颗粒的特性也有影响。
例如专利文献1中提出了如下方案:通过减少载体芯材的异状颗粒、使颗粒的粒度均匀等而提高颗粒的均匀性,从而减少载体颗粒间的应力,维持载体颗粒的带电量。
另外,专利文献2、3提出了在载体芯材中添加磷(P)来控制电阻值,或者控制饱和磁化强度的值的方案。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-96977号公报
专利文献2:日本特开平7-20658号公报
专利文献3:日本特开2001-93720号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而根据本发明人等的研究,判明:由于电子照相显影机的长时间使用,存在载体颗粒的树脂皮膜一部分缺损、或者剥离的情况。在产生该缺损、剥离的情况下,该载体颗粒中,一部分载体芯材露出,带电量降低,调色剂的附着减少,由此带来画质的降低。
进而,根据本发明人的研究,还判明:即使使用专利文献1~3中记载的技术,在由于长时间使用而导致的载体颗粒磨耗使得被覆表面的树脂剥离时,也难以维持该载体颗粒的带电量。
本发明是鉴于这些现有技术中的问题而完成的,其目的在于,提供即使长时间使用也能够维持高带电量或规定带电量的长寿命的电子照相显影剂用载体、构成该电子照相显影剂用载体的电子照相显影剂用载体芯材及其制造方法、以及使用该电子照相显影剂用载体的电子照相显影剂。
用于解决问题的方案
本发明人等为了解决上述课题反复进行深入研究。结果进行了如下所述的创新的想法转换:考虑到由于长时间使用载体,涂布载体芯材的树脂一部分被剥离是不可避免的现象,因而即使是该涂布树脂一部分剥离了的载体颗粒,只要能够制造出能维持规定的带电量的载体,则能够获得即使长期使用也能维持高带电量的长寿命的电子照相显影剂用载体。
基于上述想法,本发明人等想到了通过提高载体芯材自身的带电量,即使在涂布树脂一部分剥离的情况下,也能够维持规定的带电量的载体。
另一方面,本发明人等获得了如下见解:通过在包含Mg铁氧体的载体芯材中含有磷(本发明中有时记载为“P”。),能够使Mg和P在该载体芯材表面析出。进而,还获得如下见解:通过Mg和P在载体芯材表面的析出,能够提高该载体芯材自身的带电量,或者能够对该载体芯材自身赋予期望的带电量。从而完成了本发明。
即,解决上述课题的第1方案如下所述:
一种电子照相显影剂用载体芯材,其特征在于,其是包含由(MgXMn1-X)Fe2O4(其中,X为0.1≤X<1。)表示的软磁铁氧体的电子照相显影剂用载体芯材,
利用EDS测定的该载体芯材表面的P的分析值为0.1质量%以上、Mg的分析值为2质量%以上,
该载体芯材的Mg含量为2质量%以上,
在将该载体芯材的Mg含量设为M1、将上述利用EDS测定的载体芯材表面的Mg分析值设为M2的情况下,M2/M1的值大于1.0。
第2方案如下所述:
一种电子照相显影剂用载体芯材,其特征在于,其是包含由(MgYFe3-Y)O4(其中,Y为0.1≤Y≤1。)表示的软磁铁氧体的电子照相显影剂用载体芯材,
利用EDS测定的该载体芯材表面的P的分析值为0.1质量%以上、Mg的分析值为2质量%以上,
该载体芯材的Mg含量为2质量%以上,
在将该载体芯材的Mg含量设为M1、将上述利用EDS测定的载体芯材表面的Mg分析值设为M2的情况下,M2/M1的值大于1.0。
第3方案如下所述:
一种电子照相显影剂用载体芯材的制造方法,其特征在于,其具有如下工序:
秤量以P元素换算计0.1~10质量%的P源、秤量以Mg元素换算计1.0~12质量%的Mg源,作为其余部分秤量平均粒径D50为1.0μm以上的Fe2O3的工序;
在溶剂中添加上述秤量的P源、上述秤量的平均粒径D50为1.0μm以上的Fe2O3、上述秤量的Mg源,混合制成浆料的工序;
在热风中将该浆料进行喷雾,获得干燥造粒粉末的工序;
对该干燥造粒粉末进行焙烧的工序;
在规定条件下对该已焙烧的干燥造粒粉末进行热处理的工序。
第4方案如下所述:
一种电子照相显影剂用载体芯材的制造方法,其特征在于,其具有如下工序:
秤量以P元素换算计0.1~10质量%的P源,秤量以Mn元素换算计2.5~25质量%的Mn源,秤量以Mg元素换算计1.0~12质量%的Mg源,作为其余部分秤量平均粒径D50为1.0μm以上的Fe2O3的工序;
在溶剂中添加上述秤量的P源、上述秤量的平均粒径D50为1.0μm以上的Fe2O3、上述秤量的Mn源、上述秤量的Mg源,混合制成浆料的工序;
在热风中将该浆料进行喷雾,获得干燥造粒粉末的工序;
对该干燥造粒粉末进行焙烧的工序;
在规定条件下对该已焙烧的干燥造粒粉末进行热处理的工序。
第5方案如下所述:
根据第3或第4方案记载的电子照相显影剂用载体芯材的制造方法,其特征在于,作为上述P源使用红磷,作为Mn源,使用MnCO3和/或Mn3O4,作为Mg源,使用选自MgO、Mg(OH)2、MgCO3中的1种以上化合物。
第6方案如下所述:
一种电子照相显影剂用载体,其特征在于,其是第1方案或第2方案记载的电子照相显影剂用载体芯材被热固化性树脂被覆而成的物质。
第7方案如下所述:
一种电子照相显影剂,其特征在于,其包含第6方案记载的电子照相显影剂用载体和适当的调色剂。
发明的效果
根据本发明,即使伴随载体的长时间使用,载体颗粒表面的树脂膜磨耗或剥离,也能够防止图像品质的降低,而不降低调色剂颗粒向感光体的搬送量。
附图说明
图1为实施例1的载体芯材的SEM图像、P与Mg的映射图像。
图2为实施例2的载体芯材的SEM图像、P与Mg的映射图像。
图3为实施例3的载体芯材的SEM图像、P与Mg的映射图像。
图4为实施例4的载体芯材的SEM图像、P与Mg的映射图像。
图5为实施例5的载体芯材的SEM图像、P与Mg的映射图像。
图6为实施例6的载体芯材的SEM图像、P与Mg的映射图像。
图7为比较例1的载体芯材的SEM图像、P与Mg的映射图像。
图8为比较例2的载体芯材的SEM图像、P与Mg的映射图像。
图9为比较例3的载体芯材的SEM图像、P与Mg的映射图像。
图10为比较例4的载体芯材的SEM图像、P与Mg的映射图像。
图11为表示P的添加量和载体芯材内部与表面的Mg存在比之间的关系的图表。
图12为表示载体芯材表面的P的存在量和载体芯材内部与表面的Mg存在比之间的关系的图表。
图13为表示载体芯材内部与表面的Mg存在比和带电量之间的关系的图表。
图14为表示载体芯材内部与表面的Mg存在比和带电量的随时间变化量之间的关系的图表。
具体实施方式
构成本发明的载体的载体芯材以由通式(MgXMn1-X)Fe2O4(其中,X为0.1≤X<1。)表示的软磁铁氧体作为主要成分、或者以由通式(MgYFe3-Y)O4(其中,Y为0.1≤Y≤1。)表示的软磁铁氧体作为主要成分。
构成本发明的载体的载体芯材在原料粉阶段添加P。认为该添加的P在焙烧阶段伴随Mg移动到载体芯材表面。
由于该P和Mg的移动,本发明的载体芯材在表面析出Mg和P。具体来说,在将该载体芯材的Mg的含量记为M1、该载体芯材表面的利用EDS测定的Mg的分析值记为M2时,M2/M1的值大于1.0,优选为1.05以上,在载体芯材表面析出Mg。另一方面,在该载体芯材的表面还析出0.1质量%以上的P。
也就是说,构成本发明的载体的载体芯材,相比于其内部的铁氧体相,其表面析出更多的Mg和P。而且,认为由于该Mg和P的表面析出,载体芯材自身的带电量上升,并且能够长时间维持该带电量。
(构成本发明的载体的载体芯材的制造方法)
[原料]
作为构成载体芯材的软磁铁氧体的Fe供给源,能够优选使用Fe2O3等。作为Mg供给源,能够优选使用选自MgO、Mg(OH)2、MgCO3等中的1种以上的化合物。
另一方面,作为软磁铁氧体的Mn源,能够优选使用MnCO3和/或Mn3O4等。
首先,对于Fe供给源进行说明。
作为载体芯材的主要原料的Fe2O3的平均粒径优选为1μm以上5μm以下,进一步优选为1.5μm以上3μm以下。该平均粒径通过MICROTRAC粒度分析计(日机装(株)制MICROTRACHRA 9320-X100)测定。
作为主要原料的Fe2O3的平均粒径为1μm以上、优选为1.5μm以上时,将该Fe2O3进行造粒时的造粒物没有过于密集,而形成适度的晶界。认为,由此Mg和P能够通过该造粒物的晶界而容易地析出到载体芯材表面。
另一方面,若Fe2O3的平均粒径为5μm以下,优选为3μm以下时,在后述的造粒工序中,能够容易使载体颗粒成为球形。
接着,对Mn供给源和Mg供给源进行说明,分为在构成载体芯材的软磁铁氧体中包含Mn的情形和不包含Mn的情形进行说明。
首先,对于载体芯材以由(MgXMn1-X)Fe2O4(其中,X为0.1≤X<1。)表示的软磁铁氧体作为主要成分的情形,进行说明。
相对于作为载体芯材的主要原料的Fe2O3和与该Fe2O3一起合成铁氧体的其他金属氧化物的总量,作为原料的Mg源优选为以Mg元素换算计1.0质量%以上12质量%以下,作为原料的Mn源优选为以Mn元素换算计2.5质量%以上25质量%以下。优选Mg元素为1.2质量%以上10质量%以下,Mn元素为10质量%以上23质量%以下,进一步优选Mg元素为1.5质量%以上5质量%以下,Mn元素为15质量%以上21质量%以下。
构成载体芯材的Mg元素的量为1.0质量%以上、优选为1.2质量%以上时,能够确保从晶界析出到载体芯材表面的Mg的量,获得期望的带电量。
另一方面,构成载体芯材的Mg元素的量为12质量%以下,优选为10质量%以下时,作为载体芯材能获得期望的磁力。
另外,构成载体芯材的Mn元素的量为2.5质量%以上、优选为10质量%以上时,作为载体芯材能获得期望的磁力。
另一方面,构成载体芯材的Mn元素的量为25质量%以下,优选为23质量%以下时,能够确保从晶界析出到载体芯材表面的Mg的量,获得期望的带电量。
接着,对于载体芯材以由(MgYFe3-Y)O4(其中,Y为0.1≤Y≤1。)表示的软磁铁氧体作为主要成分的情形进行说明。
相对于作为载体芯材的主要原料的Fe2O3、和与该Fe2O3一起合成铁氧体的其他金属氧化物的总量,作为原料的Mg源优选为以Mg元素换算计1.0质量%以上12质量%以下。优选Mg元素为1.2质量%以上10质量%以下,进一步优选为1.5质量%以上5质量%以下。
构成载体芯材的Mg元素的量为1.0质量%以上、优选为1.5质量%以上时,能够确保从晶界析出到载体芯材表面的Mg的量,获得期望的带电量。
另一方面,构成载体芯材的Mg元素的量为12质量%以下,优选为10质量%以下时,能够构成铁氧体,作为载体芯材能获得期望的磁力。
最后,对于向载体芯材中添加的P进行说明。
相对于载体芯材的主要原料的Fe2O3和与该Fe2O3一起合成铁氧体的其他金属氧化物的总量,载体芯材中添加的P元素可以在0.1质量%以上10质量%以下的范围添加。这是因为,该P元素添加量为0.1质量%以上时,能够获得伴随有Mg的向载体芯材表面的移动效果。另一方面,若该P元素添加量为10质量%以下,则能够避免:载体芯材制造工序的焙烧过程中载体芯材之间烧结,解粒时该载体芯材颗粒裂开,不能维持球形。另外,从伴随有Mg的向载体芯材表面的移动效果的观点出发,优选的P元素的添加量为0.2质量%以上6质量%以下,进一步优选为1质量%以上6质量%以下。
添加的P可以为红磷的状态、P2O5这样的磷氧化物的状态、Ca5(PO4)3这样的磷酸盐的状态等,没有特别限定。例如,能够优选使用磷化学社制的红磷。
[浆料化]
使其与作为目标的软磁铁氧体的目的组成一致,秤量以P元素换算计0.1~10质量%的P源、秤量以Mn元素换算计2.5~25质量%的Mn源、秤量以Mg元素换算计1.0~12质量%的Mg源,作为其余部分,秤量平均粒径D50为1.0μm以上5μm以下的Fe2O3,并混合,获得金属原料混合物。
通过在介质液中混合搅拌所得到的金属原料混合物,进行浆料化(浆料化工序)。在该浆料化前,可以根据需要对原料混合物施加干式粉碎处理。原料粉与介质液的混合比优选使浆料的固体成分浓度为50~90质量%。
介质液可以使用在水中添加了粘结剂、分散剂等的物质。作为粘结剂,可以优选使用例如聚乙烯醇,其在介质液中的浓度为0.5~2质量%左右即可。作为分散剂,可以优选使用例如聚羧酸氨系的物质,其在介质液中的浓度为0.5~2质量%左右即可。此外,还可以添加润滑剂、烧结促进剂的硼酸等。
对混合搅拌而获得的浆料,优选进一步施加湿式粉碎。
P的添加量如上所述,相应于载体芯材的目标带电量来设定。相对于金属原料混合物为以P元素换算计0.1质量%以上10质量%以下,优选为0.2质量%以上6质量%以下的范围,进一步优选为1质量%以上6质量%以下。
其中,该P的添加量相对于金属原料混合物的量是非常微量的。因此,通过预先将P分散在介质液中,能够容易地获得均匀的分散状态。特别是,金属原料混合物与P向介质液中的分散顺序可以与上述相反,也可以同时进行。其中,在该情况下,通过充分进行上述浆料的搅拌或者增加湿式粉碎次数等处理来提高P的分散性即可。
[造粒]
造粒优选通过将上述浆料导入喷雾干燥机进行实施。喷雾干燥时的气氛温度为100~300℃左右即可。由此,能够获得粒径大致为10~200μm的造粒粉末(造粒工序)。考虑到制品最终粒径,所得到的造粒粉末优选通过使用振动筛等预先除去粗大颗粒和微粉,从而调节粒度。
[焙烧]
接着,将造粒粉末投入加热到700~1500℃左右的炉中,通过采用用于合成软磁铁氧体的一般方法进行焙烧,使铁氧体生成(焙烧工序)。若焙烧温度为700℃以上,则以一定程度进行烧结,能够维持形状。不超过1500℃时,不会引起颗粒之间的过度烧结、不会产生异状颗粒。从该观点出发,优选在700~1500℃左右进行焙烧。
另外,焙烧气氛与焙烧品的磁力、电阻等载体粉体特性有关。特别是磁力受到铁氧体的种类的较大影响,因而优选焙烧炉内的氧浓度为5质量%以下。
所得到的焙烧物优选在其焙烧完成阶段进行粒度调节。例如,使用锤磨机等将焙烧物进行粗解粒,接着,使用气流分级机进行1次分级,进而,通过使用振动筛或超声筛进行使粒度均匀的处理,能够获得粒度调节后的焙烧物。该粒度调节后,进一步优选使用磁性选矿机除去非磁性颗粒。
[高电阻化处理]
优选的方案是通过在氧化性气氛中将上述焙烧物加热,形成高电阻层,施加高电阻化处理(高电阻化处理工序)。加热气氛为大气或氧气与氮气的混合气氛即可。加热温度为200~800℃、优选为250~600℃,处理时间为30min~5h左右即可。
这样能够获得本发明的载体芯材。
[载体的制造]
对所得到的载体芯材施加树脂被覆。作为被覆的方式,可以使用干式法、流动床、浸渍法等。从在载体内部填充树脂的观点出发,优选浸渍法、干式法。
这里,以浸渍法为例进行说明。作为被覆树脂,优选硅酮系树脂、丙烯酸树脂。以20~40质量%左右将被覆树脂溶解于溶剂(甲苯等)中,调制树脂溶液。被覆操作如下所述:通过以固体成分计为0.7~10质量%的范围将该树脂溶液和载体芯材在容器中混合后,在150~250℃下进行加热搅拌,从而能够实施。根据上述树脂溶液的浓度、以及树脂溶液与载体芯材的混合比,能够控制树脂的被覆量。通过在该树脂被覆后进一步实施加热处理使树脂被覆层固化,从而获得本发明的载体。
[电子照相显影剂的制造]
通过将所得到的本发明的载体与具有适当的粒径的调色剂混合,能够获得本发明的电子照相显影剂。
实施例
以下,基于实施例对本发明进行更具体地说明,但本发明并不限于这些实施例。
(实施例1)
作为原料,准备被粉碎成平均粒径D50为约1.8μm的Fe2O3、以及被粉碎成平均粒径D50为约1μm的MgO、Mn3O4、P(磷化学社制的红磷)粉末。原料按照分别为Fe2O3:71.2质量%、Mn3O4:23.7质量%、MgO:5.1质量%的量进行混合。P粉末按照相对于Fe2O3、MgO、Mn3O4混合原料粉量为以P元素换算计0.25质量%的量进行秤量。
另一方面,准备在作为分散介质的水中添加有1.0质量%作为分散剂的聚羧酸氨系分散剂、0.05质量%作为湿润剂的Sannopco(株)制“SN wet 980”、0.02质量%作为粘结剂的聚乙烯醇的液体(介质液)。
向该介质液中投入P粉末,充分分散后,投入上述秤量的Fe2O3、MgO、Mn3O4混合原料粉末,通过搅拌,获得投入的这些物质的浓度为76质量%的浆料。
使用湿式球磨机将该浆料进行湿式粉碎,稍微搅拌后,使用喷射干燥机在约180℃的热风中进行喷雾,获得粒径10~100μm的干燥造粒物。
使用网眼63μm的筛网从该造粒物中分离粗粒,并使用网眼33μm的筛网分离微粒后,在氮气气氛下在1150℃进行5hr焙烧,使其铁氧体化。使用锤磨机将该铁氧体化的焙烧物进行解粒,使用风力分级机除去微粉。通过以上工序,获得实施例1的载体芯材。表1示出该载体芯材的添加剂的添加量和粉体特性、磁特性、以及后述的评价试验结果。
进一步,图1中示出实施例1的载体芯材的4000倍的SEM图像(a)、利用EDS测定的与上述SEM图像为同部分和同倍率的P的映射图像(b)、以及Mg的映射图像(c)。
(实施例2)
按照相对于Fe2O3、MgO、Mn3O4混合原料粉末量为以P元素换算计0.5质量%的量秤量添加的P粉末,除此以外,进行与实施例1同样的操作,获得实施例2的载体芯材。
表1示出该载体芯材的添加剂的添加量和粉体特性、磁特性、以及后述的评价试验结果。
进一步,图2中示出实施例2的载体芯材的4000倍的SEM图像(a)、利用EDS测定的与上述SEM图像同部分和同倍率的P的映射图像(b)、以及Mg的映射图像(c)。
(实施例3)
按照相对于Fe2O3、MgO、Mn3O4混合原料粉量为以P元素换算计1.0质量%的量秤量添加的P粉末,除此以外,进行与实施例1同样的操作,获得实施例3的载体芯材。
表1示出该载体芯材的添加剂的添加量和粉体特性、磁特性、以及后述的评价试验结果。
进一步,图3示出实施例3的载体芯材的4000倍的SEM图像(a)、利用EDS测定的与上述SEM图像同部分和同倍率的P的映射图像(b)、以及Mg的映射图像(c)。
(实施例4)
作为原料,使用粉碎成平均粒径D50为约3.0μm的Fe2O3,相对于Fe2O3、MgO、Mn3O4混合原料粉末量,以P元素换算计5.0质量%的量秤量添加的P粉末,除此以外,进行与实施例1同样的操作,获得实施例4的载体芯材。
表1示出该载体芯材的添加剂的添加量和粉体特性、磁特性、以及后述的评价试验结果。
进一步,图4示出实施例4的载体芯材的4000倍的SEM图像(a)、利用EDS测定的与上述SEM图像同部分和同倍率的P的映射图像(b)、以及Mg的映射图像(c)。
(实施例5)
以相对于Fe2O3、MgO、Mn3O4混合原料粉末量为以P元素换算计6.0质量%的量秤量添加的P粉末,除此以外,进行与实施例1同样的操作,获得实施例5的载体芯材。
表1示出该载体芯材的添加剂的添加量和粉体特性、磁特性、以及后述的评价试验结果。
进一步,图5示出实施例5的载体芯材的4000倍的SEM图像(a)、利用EDS测定的与上述SEM图像同部分和同倍率的P的映射图像(b)、以及Mg的映射图像(c)。
(实施例6)
将Fe2O3、MgO作为原料,以Fe2O3:96质量%、MgO:4质量%的量进行混合,获得Fe2O3、MgO混合原料粉末。以相对于Fe2O3、MgO混合原料粉末量为以P元素换算计0.2质量%的量秤量添加的P粉末,除此以外,进行与实施例1同样的操作,获得实施例6的载体芯材。
表1示出该载体芯材的添加剂的添加量和粉体特性、磁特性、以及后述的评价试验结果。
进一步,图6示出实施例6的载体芯材的4000倍的SEM图像(a)、利用EDS测定的与上述SEM图像同部分和同倍率的P的映射图像(b)、以及Mg的映射图像(c)。
(比较例1)
除进行造粒时未在Fe2O3、MgO、Mn3O4混合原料粉末中添加P以外,进行与实施例1同样的操作,获得比较例1的载体芯材。
表1示出该载体芯材的添加剂的添加量和粉体特性、磁特性、以及后述的评价试验结果。
进一步,图7示出比较例1的载体芯材的4000倍的SEM图像(a)、利用EDS测定的与上述SEM图像同部分和同倍率的P的映射图像(b)、以及Mg的映射图像(c)。
(比较例2)
作为原料使用粉碎到平均粒径D50为约0.8μm的Fe2O3,以相对于Fe2O3、MgO、以及Mn3O4的混合原料粉末量为以P元素换算计0.5质量%的量秤量添加的P粉末,除此以外,进行与实施例1同样的操作,获得比较例2的载体芯材。
表1示出该载体芯材的添加剂的添加量和粉体特性、磁特性、以及后述的评价试验结果。
进一步,图8示出比较例2的载体芯材的4000倍的SEM图像(a)、利用EDS测定的与上述SEM图像同部分和同倍率的P的映射图像(b)、以及Mg的映射图像(c)。
(比较例3)
除了未在原料中添加P进行造粒以外,进行与实施例6同样的操作,获得比较例3的载体芯材。
表1示出该载体芯材的添加剂的添加量和粉体特性、磁特性、以及后述的评价试验结果。
进一步,图9示出比较例3的载体芯材的4000倍的SEM图像(a)、利用EDS测定的与上述SEM图像同部分和同倍率的P的映射图像(b)、以及Mg的映射图像(c)。
(比较例4)
除了使用在原料中未添加MgO的、Fe2O3:71质量%与Mn3O4:29质量%的混合原料粉末进行造粒以外,进行与实施例2同样的操作,获得比较例4的载体芯材。
表1示出该载体芯材的添加剂的添加量和粉体特性、磁特性、以及后述的评价试验结果。
进一步,图10示出比较例4的载体芯材的4000倍的SEM图像(a)、利用EDS测定的与上述SEM图像同部分和同倍率的P的映射图像(b)、以及Mg的映射图像(c)。
(载体芯材的带电量的评价试验)
对于载体芯材的带电特性,通过振动载体芯材与调色剂的混合物使调色剂带电,测定该带电的调色剂的电荷从而推算出载体芯材的带电量。
首先,将实施例1~6、比较例1~4的载体芯材9.5g和市售的调色剂(单色、粒径约10μm品)0.5g装填到玻璃瓶中,将该玻璃瓶放置于振动机中进行30分钟搅拌。接着,量取搅拌后的试样0.5g,承载到500mesh的SUS网上进行抽吸,从而仅将调色剂从搅拌后的试样中分离。并且测定调色剂的带电量,将该测定值推算为载体芯材的带电量。带电量的测定使用日本パイオテク(株)制、STC-1-C1型进行。
(载体芯材的Mg的含量测定)
使用株式会社岛津制作所制ICPS-7510测定载体芯材的Mg含量。作为分析方法,计量试样1g,使其分解于盐酸50ml中。作为内标元素加入10ml钇(25ppm),进行定容,作为测定用试样。另外,准备3~4个同试样的试样溶液,向其中连续添加任意量Mg,作为标准曲线试样。将该浓度系列与发光强度的关系线作为标准曲线,测定载体芯材的Mg含量。
(载体芯材表面中的Mg和P的定量分析测定)
利用EDS测定的载体芯材表面的Mg和P定量分析值使用SEM-EDS测定装置(日本电子(株)社制、JSM-6510LA型)。
按照在该测定装置的4000倍照片视野中仅容纳1个颗粒的载体芯材的方式进行调节,将视野区域全体作为测定区域,测定求出该载体芯材颗粒表面的Mg和P的元素量(质量百分率)。另外,对于载体芯材30颗粒实施测定,将其平均值作为测定结果。
(实施例1~6、比较例1~4的载体的制造)
使用以下记载的方法对实施例和比较例中所得的载体芯材被覆树脂。
首先,将硅酮系树脂(信越化学制、KR251)溶解于甲苯中,调制被覆树脂溶液。将该被覆树脂溶液和载体芯材装填到搅拌机中。此时,被覆树脂溶液中的固体成分为载体芯材的3质量%的比例。
接着,将载体芯材在树脂溶液中浸渍3hr,同时在150~250℃的范围加热搅拌。由此,以相对于载体芯材100质量份树脂为3.0质量份的比例进行被覆。
通过使用热风循环式加热装置在250℃将5hr该树脂被覆的载体芯材进行加热,使树脂被覆层固化,获得实施例1~6、比较例1~4的载体。
(载体的带电量的随时间变化量的评价试验)
与上述的载体芯材的带电评价同样,将载体9.5g和市售的调色剂(单色、粒径约10μm品)0.5g装填到玻璃瓶中。将该玻璃瓶放置于振动机中,进行搅拌。接着,通过量取搅拌的试样0.5g,将其承载于500mesh的SUS网进行抽吸,仅将调色剂从搅拌后的试样中分离。并且,测定调色剂的带电量,将该测定值推算为载体芯材的带电量。
另外,搅拌时间为30分钟和24小时,测定该时间差的带电量的随时间变化量。并且,以将比较例1的30分钟搅拌后的试样带电量值1.0作为标准化值,表示实施例1~6和比较例1~4的试样的带电量。
表1示出该评价试验结果。
[表1]
Figure BDA0000126574980000191
(总结)
由图1~图10(a)(b)(c)判明:对于实施例和比较例的载体芯材,观察载体芯材表面的Mg和P的利用EDS测定的定量分析结果,则在实施例1~6的载体芯材的表面大量析出Mg和P。相对于此,判明:未添加P的比较例1的载体芯材、使用粒径小的Fe2O3的比较例2的载体芯材中,Mg的析出少。另外,根据未添加Mg的比较例4的带电量测定结果,认为通过P与Mg的协同效果从而使载体芯材的带电量提高。
根据该结果,本发明人等认为焙烧工序中使P从载体芯材内部蒸散到外部时,具有Mg伴随至载体芯材表面的效果。另外,认为在作为铁氧体原料使用粒径1.5μm以上的Fe2O3的实施例的载体芯材中,Mg和P借助由该大粒径Fe2O3颗粒产生的大晶界而移动至载体芯材表面。
并且认为,结果能够制造出如下芯材:在将本发明的载体芯材的Mg的含量表示为M1、将该载体芯材表面的利用EDS测定的Mg的定量分析值(本发明中有时记为“Mg的EDS分析值”。)表示为M2时,M2/M1的值为1.0以上,该载体芯材表面的利用EDS测定的P的定量分析值(本发明中有时记为“P的EDS分析值”。)为0.1质量%以上。
为了对P使Mg从载体芯材中移动到载体芯材表面的效果进行确认和研究,根据表1记载的数据,纵轴取各载体芯材表面的Mg的EDS分析值M2除以载体芯材的Mg的含量M1的M2/M1值,横轴取各载体芯材的P添加量,对实施例1~6、比较例1~4的载体的值进行绘图,作为图11。
与此同时,纵轴取各载体芯材表面的Mg的EDS分析值M2除以载体芯材的Mg的含量M1的M2/M1值、横轴取各载体芯材表面的P的EDS分析值,将实施例1~6、比较例1~4的载体的值进行绘图,作为图12。
接着,为了研究移动到载体芯材表面的Mg对载体芯材的带电量的效果,根据表1记载的数据,纵轴取各载体芯材的带电量、横轴取各载体芯材表面的Mg的EDS分析值除以载体芯材的Mg的含量得到的值,将实施例1~6、比较例1~4的载体的值进行绘图,作为图13。
进一步,为了从其他观点出发研究移动到载体芯材表面的Mg对载体芯材的带电量的随时间变化的效果,根据表1记载的数据,纵轴取各载体的芯材带电量差(30分钟后-24小时后),横轴取各载体芯材表面的Mg的EDS分析值除以载体芯材的Mg的含量得到的值,将实施例1~6、比较例1~4的载体的值进行绘图,作为图14。
根据图11中绘出的实施例1~6的载体的值,在各载体芯材中的P添加量为0.2质量%~6质量%的范围,观察各载体芯材表面的Mg的EDS分析值除以载体芯材的Mg的含量的M2/M1值、与各载体芯材表面的P的EDS分析值之间的比例关系。
另外,根据图12,在各载体芯材表面的P的EDS分析值为0.3质量%~7.6质量%的范围,观察各载体芯材表面的Mg的EDS分析值除以载体芯材的Mg的含量的比例M2/M1值、与各载体芯材表面的P的EDS分析值之间的比例关系。
根据该结果,认为能够确认到P使Mg从载体芯材中移动到载体芯材表面的效果。
本发明人等认为在烧结工序中,P与Mg形成氧化化合物,以Mg3(PO4)2的状态移动到载体芯材表面。
另一方面,根据实施例2和比较例2的比较结果判明:即使适量存在P,在Fe2O3的平均粒径小的情况下,Mg的移动效果也低。这被认为是因为Fe2O3的平均粒径小的情况下,所形成的晶界也小、Mg的移动变得困难。
另外,在未添加Mg的比较例4的情况下,认为由于适量存在P而不存在Mg,因而不能获得P与Mg的协同效果、带电量低。
根据在图13中绘出的实施例1~6、比较例1~4的载体的值,从各载体芯材表面的Mg的EDS分析值除以载体芯材的Mg的含量的M2/M1值超过1.0时开始,载体的带电量急剧上扬,其带电量为9.8~20.6(μC/g)。另外,判明M2/M1值的增加在1.5及其以后变得缓慢。另一方面,未添加P的比较例1的载体,其M2/M1值为0.83、带电量停滞在6.5(μC/g)。
根据该结果,认为能够确认到M2/M1值对载体的带电量的效果。该效果从M2/M1值大于1.0时开始出现,在1.5以上时基本稳定。因此,还判明根据M2/M1值的控制,能够将载体芯材的带电量控制在目标值。
根据在图14中绘出的实施例1~6、比较例1~4的载体的值,判明各载体芯材的带电量差(30分钟后-24小时后)由于M2/M1值的增加而降低。其结果,例如,若期望得到带电量的随时间变化量小的载体,则优选M2/M1值为1.5以上。
另一方面,根据表1、图13、14的结果,还判明:根据对本发明的载体芯材的要求,存在适当的组成范围。以下说明该组成范围的例子。
1.)在需要高带电量和低带电量差的情况下
认为对于本发明的载体芯材,特别是在需要高带电量和低带电量差的情况下,优选实施例4、5的载体芯材所具有的组成区域。根据表1、图11~图14求得该组成区域时,认为是在平均粒径D50为1.7~3.2μm的Fe2O3中添加有以Mg元素换算计3.0~3.5质量%的Mg、以Mn元素换算计17.4~18.3质量%的Mn、以P元素换算计4.5~6.5质量%的P的区域。
2.)在期望将带电量设定为期望值的情况下
a.在需要将本发明的载体芯材的带电量设定为10~12μC/g的情况下
认为在对于本发明的载体芯材,要求设定其带电量为10~12μC/g的情况下,优选实施例1、2、6的载体芯材所具有的组成区域。根据表1、图11~图14求得该组成区域时,认为是在平均粒径D50为1.7~1.9μm的Fe2O3中添加有以Mg元素换算计2.3~3.1质量%的Mg、以Mn元素换算计18.1~19.5质量%的Mn、以P元素换算计0.2~0.6质量%的P的区域。
b.在需要将本发明的载体芯材的带电量设定为15~16μC/g的情况下
认为在对于本发明的载体芯材,需要将其带电量设定为15~16μC/g的情况下,优选实施例3的载体芯材所具有的组成区域。根据表1、图11~图14求得该组成区域时,认为是在平均粒径D50为1.7~1.9μm的Fe2O3中添加有以Mg元素换算计3.1~3.3质量%的Mg、以Mn元素换算计17.8~18.1质量%的Mn、以P元素换算计0.8~1.2质量%的P的区域。
产业上的可利用性
本发明的电子照相显影剂用载体作为由于显影机内的初始带电量高、长期使用时维持带电量而能够保持显影画质的载体,能够适用于复印机、打印机等显影机等。

Claims (7)

1.一种电子照相显影剂用载体芯材,其特征在于,其是包含由(MgXMn1-X)Fe2O4表示的软磁铁氧体的电子照相显影剂用载体芯材,其中,X为0.1≤X<1,
利用EDS测定的该载体芯材表面的P元素的分析值为0.1质量%以上、Mg的分析值为2质量%以上,
该载体芯材的Mg含量为2质量%以上,
在将该载体芯材的Mg含量设为M1、将上述利用EDS测定的载体芯材表面的Mg分析值设为M2的情况下,M2/M1的值大于1.0。
2.一种电子照相显影剂用载体芯材,其特征在于,其是包含由(MgYFe3-Y)O4表示的软磁铁氧体的电子照相显影剂用载体芯材,其中,Y为0.1≤Y≤1,
利用EDS测定的该载体芯材表面的P元素的分析值为0.1质量%以上、Mg的分析值为2质量%以上,
该载体芯材的Mg含量为2质量%以上,
在将该载体芯材的Mg含量设为M1、将上述利用EDS测定的载体芯材表面的Mg分析值设为M2的情况下,M2/M1的值大于1.0。
3.一种电子照相显影剂用载体芯材的制造方法,其特征在于,其具有如下工序:
秤量以P元素换算计0.1~10质量%的P源、秤量以Mg元素换算计1.0~12质量%的Mg源,作为其余部分秤量平均粒径D50为1.0μm以上的Fe2O3的工序;
在溶剂中添加上述秤量的P源、上述秤量的平均粒径D50为1.0μm以上的Fe2O3、上述秤量的Mg源,混合制成浆料的工序;
在热风中将该浆料进行喷雾,获得干燥造粒粉末的工序;
对该干燥造粒粉末进行焙烧的工序;
在规定条件下对已焙烧的该干燥造粒粉末进行热处理的工序。
4.一种电子照相显影剂用载体芯材的制造方法,其特征在于,其具有如下工序:
秤量以P元素换算计0.1~10质量%的P源,秤量以Mn元素换算计2.5~25质量%的Mn源,秤量以Mg元素换算计1.0~12质量%的Mg源,作为其余部分秤量平均粒径D50为1.0μm以上的Fe2O3的工序;
在溶剂中添加上述秤量的P源、上述秤量的平均粒径D50为1.0μm以上的Fe2O3、上述秤量的Mg源,混合制成浆料的工序;
在热风中将该浆料进行喷雾,获得干燥造粒粉末的工序;
对该干燥造粒粉末进行焙烧的工序;
在规定条件下对已焙烧的该干燥造粒粉末进行热处理的工序。
5.根据权利要求3或4所述的电子照相显影剂用载体芯材的制造方法,其特征在于,作为所述P源使用红磷,作为Mn源使用MnCO3和/或Mn3O4,作为Mg源使用选自MgO、Mg(OH)2、MgCO3中的1种以上化合物。
6.一种电子照相显影剂用载体,其特征在于,其为权利要求1或2所述的电子照相显影剂用载体芯材被热固化性树脂被覆而成的物质。
7.一种电子照相显影剂,其特征在于,其包含权利要求6所述的电子照相显影剂用载体和适当的调色剂。
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