JP2010243783A - 磁性粒子、キャリア芯材、およびその製造方法、並びに、キャリアおよび電子写真現像剤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ソフトフェライト相と、SiO2相とを含む磁性粒子であって、当該磁性粒子の表面層において、Si原子数/(Si原子数+ソフトフェライトを構成する金属元素の原子の合計数)の値が80%以上であることを特徴とする磁性粒子を提供する。
【選択図】図1
Description
ここで、キャリアのさらなる長寿命化を目標とした場合、キャリアの高抵抗化が求められる。これは、キャリアを長期使用した場合、現像機内の撹拌ストレスにより、キャリア粒子表面の樹脂コート膜が剥離し、当該剥離した部分から電荷がリークするからである。キャリア粒子を介して電荷がリークすると、画質特性に大きく影響を及ぼす原因となる。そこで、近年ではキャリア芯材の抵抗を上げる試みが行われている。具体的には、キャリア芯材を構成するソフトフェライト相主体の磁性粒子の表面を酸化することである。つまり、キャリア芯材表面の酸化膜により表面抵抗値を上げるものである。このキャリア芯材表面の抵抗値上昇により、キャリアの樹脂コート膜の剥離が生じても電荷がリークしないことを目論んだものである。
ソフトフェライト相と、SiO2相とを含む磁性粒子であって、
当該磁性粒子の表面層において、Si原子数/(Si原子数+ソフトフェライトを構成する金属元素の原子の合計数)の値が80%以上であることを特徴とする磁性粒子である。
磁性粒子の表面から中心に向かう距離の0.5%以上が、前記表面層で被覆されていることを特徴とする第1の発明に記載の磁性粒子である。
前記フェライトを構成する金属元素は、Mn、Mg、Fe、Zn、Cuからなる群から選ばれる少なくとも1種以上の元素であることを特徴とする第1または2の発明に記載の磁性粒子である。
前記磁性粒子のSi含有量が、SiO2換算で5〜50質量%であることを特徴とする第1から第3の発明のいずれかに記載の磁性粒子である。
前記ソフトフェライト相は、一般式M・Fe2O4(Mは、Mn、Mg、Fe、Zn、Cuから選択される1種以上の元素)で表されるスピネル型フェライトであることを特徴とする第1から第4の発明のいずれかに記載の磁性粒子である。
平均粒子径D50が、10〜100μmであることを特徴とする第1から第5の発明のいずれかに記載の磁性粒子である。
ソフトフェライト相と、SiO2相とを含む磁性粒子の製造方法であって、
当該ソフトフェライト相の原料と、Siを含む原料とを、所定の配合比で混合して混合粉とし、当該混合粉を造粒して造粒物を得る工程と、
当該造粒物を900〜1400℃で焼成して、SiO2相とソフトフェライト相との複相構造を有する焼成物を得る工程と、
当該焼成物を分級し、所望の粒度分布を持った前駆体粒子粉末を得る工程と、
当該前駆体粒子粉末を酸溶液に浸漬し、前駆体粒子の表面にあるソフトフェライト相を酸で溶解除去し、酸に溶解しないSiO2相を残す工程と、を有することを特徴とする磁性粒子の製造方法である。
上記SiO2相とソフトフェライト相との複相構造を有する焼成物に対し、さらに所定の火炎処理工程を行い、その後、当該焼成物を分級することを特徴とする第7の発明に記載の磁性粒子の製造方法である。
第1〜第6の発明のいずれかに記載の磁性粒子を含むことを特徴とするキャリア芯材である。
第1〜第6の発明のいずれかに記載の磁性粒子に樹脂被覆を施したものを含むことを特徴とするキャリアである。
第10の発明に記載のキャリアとトナーとを含むことを特徴とする電子写真現像剤である。
本発明に係る磁性粒子は、磁性相としてソフトフェライト相を有するものである。ソフトフェライト相としては例えば、一般式M・Fe2O4で表されるスピネル型フェライトが挙げられる。ここでMは、Mn、Mg、Fe、Zn、Cu等、2価の遷移元素から選択される1種以上の元素で構成される。
尚、実施例1、2は、XRD(X線分析装置、株式会社リガク製、UltimaIV)分析の結果から、Mn・Fe2O4で表されるスピネル型フェライトを有していることが判明した磁性粒子である。
施例2に係る磁性粒子断面の3,000倍のSEM写真である。図1、2より、本発明に
係る磁性粒子は、内部構造と、当該内部構造を被覆する表面層とから構成されていることが解る。
図4は、上記実施例1に係る磁性粒子断面におけるSiと、フェライトを構成する金属元素であるFeおよびMnとのEDS線分析結果(Siの分析結果を太実線で示し、Feの分析結果を破線で示し、Mnの分析結果を細実線で示した。)である。図5は、上記実施例2に係る磁性粒子断面におけるSiと、フェライトを構成する金属元素であるFeおよびMnとのEDS線分析結果(Siの分析結果を太実線で示し、Feの分析結果を破線で示し、Mnの分析結果を細実線で示した。)である。
図4、5より、上記磁性粒子の表面層と内部構造とにおけるSiと、フェライトを構成する金属元素であるFeおよびMnとが、どの様に存在しているかが明らかとなった。一方、図1、2から測定箇所を選択し、表面層と内部構造とにおけるSi原子の数と、フェライトを構成する金属元素であるFe原子の数、Mn原子の数との割合を、EDS点分析により定量した。その結果、表面層においては、Si原子数/(Si原子数+Fe原子数+Mn原子数)の値が80%以上であることが判明した。
本発明に係るキャリア芯材の抵抗値が高いのは、上記磁性粒子の表面層がフェライト相を殆ど含まないSiO2相で構成されている為であると考えられる。
本発明に係るキャリア芯材の耐久試験前後の絶縁破壊電界強度が優れているのも、上記磁性粒子の表面層において、Si原子数/(Si原子数+ソフトフェライトを構成する金属元素の原子の合計数)の値が80%以上である為であると考えられる。
、上述の構成は、ソフトフェライト相として一般式M・Fe2O4(Mは、2価の遷移金属から選択される1種以上の元素)で表されるスピネル型フェライトでも同様であった。
当該磁性粒子の平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置により求まる50%平均粒子径D50が10〜100μmであることが好ましい。10μm以上であれば、当該磁性粒子から製造されるキャリア粒子ひとつひとつの磁化が確保され、キャリア付着現象が効果的に抑制できる。尚、当該磁性粒子の平均粒子径が20μm以上であることがより効果的である。また、当該磁性粒子の平均粒子径が100μm以下であれば比表面積の低下によるトナーの飛散を防ぐことができ、鮮鋭な画質を得る上で有利となる。
本発明に係る磁性粒子、キャリア芯材、キャリアおよび電子写真現像剤の製造方法について説明する。
ソフトフェライト相としてM・Fe2O4で表されるスピネル型フェライトを採用する場合を例に挙げる。まず、M(2価の遷移元素)の原料としては、MnであればMnCO3、Mn3O4等が使用できる。MgであればMgCO3、Mg(OH)2等が使用できる。FeであればFe2O3、Fe3O4、金属Feなどが使用できる。さらに本発明ではSiを配合する。Si源としてはSiO2が好適である。具体的には結晶シリカの粉末の他、非晶質シリカ、コロイダルシリカ等も使用可能である。
Si、Mを構成する2価の遷移元素、およびFeのモル比が、ねらいのSi含有量およびソフトフェライト相の組成となるように各原料物質を秤量し、それらを媒体液と混合してスラリーとする。当該スラリーを乾燥後に仮焼し、粉砕したものを再度、媒体液と混合しスラリーとしてもよい。
当該媒体液としては、水にバインダー、分散剤等を添加したものを用意する。バインダーとしては例えばポリビニルアルコールが好適に使用でき、その媒体液中の濃度は0.5
〜2質量%程度とすればよい。分散剤としては例えばポリカルボン酸アンモニウム系のものが好適に使用でき、その媒体液中の濃度も0.5〜2質量%程度とすればよい。その他
、潤滑剤や、焼結促進剤としてリンやホウ酸等を添加することができる。
原料物質と媒体液の混合比は、スラリーの固形分濃度が50〜90質量%となるようにすることが望ましい。各物質の混合物に湿式粉砕を施すことによってスラリーを得ることが好ましい。スラリー中にはさらに還元剤を含有させてもよい。還元剤としてはカーボン粉末やポリカルボン酸系有機物、ポリアクリル酸系有機物、マレイン酸、酢酸、ポリビニルアルコール系有機物、およびそれらの混合物が好適に採用できる。
上記スラリーを噴霧乾燥させて造粒物を得る。噴霧乾燥時の雰囲気温度は100〜300℃程度とすればよい。これにより、概ね、粒子径が10〜200μmの造粒粉を得ることができる。製品最終粒径を考慮し、得られた造粒物に対して振動ふるい等を用いて粗大
粒子や微粉を除去する処理を施し、粒度調整することが望ましい。
得られた造粒物を、900〜1400℃で焼成してSiO2相とソフトフェライト相との複相構造を有する焼成物を得る。このとき、焼成炉内の酸素濃度は5%以下とすることが好ましく、1%以下とすることがより好ましい。炉内の酸素濃度を低くすることにより還元剤の作用を有効に引き出すことができ、ソフトフェライト相を効率的に生成させることができる。焼成温度を900℃以上、好ましくは960℃以上とすることで、十分に焼結が進行し、高い粒子強度を得ることが出来る。一方、焼成温度が1400℃以下であれば、粒子同士の過剰焼結が起きず、後工程での解粒が容易である。焼成時間は、概ね1〜24時間の範囲で調整すればよい。
焼成物に解粒処理を施して粒度調整し、後工程である溶融・凝固処理に供するための前駆体粒子の粉末を得る。解粒処理は、ハンマーミル等で粗解粒し、振動篩などで分級する手法で行うことができる。この段階で最終製品の目的粒子径としておくことが望ましい。
本発明では、キャリア芯材粒子の機械的強度を向上させる「高強度化」の手法の1つとして、上記前駆体粒子の粉末に、ソフトフェライト相の融点(例えばMnフェライトの場合約1570℃)より高温の火炎雰囲気中を通過させる火炎処理を施すのも、好ましい構成である。
当該火炎処理を実施する場合の火炎は、SiO2の融点(約1700℃)よりも高温の火炎雰囲気であることがより好ましい。この処理で、粒子は短時間に溶融・凝固の過程を経ることによって、前述の凝固組織を持つものとなる。なお、粒子の中には溶融・凝固が未達に終わるものが存在することもあるが、その個数割合が少なければキャリアの耐久性を向上させる上で障害とならない。
得られた前駆体粒子の粉末や、火炎処理された前駆体粒子の粉末は、必要に応じて篩により分級することにより、所望の粒度分布を持った前駆体粒子粉末となる。
上記分級で得られた所望の粒度分布を持った前駆体粒子粉末は、粒子内部がソフトフェライト相とSiO2相とが混在する構造を有する。
ここで、当該前駆体粒子の高抵抗化処理を行う。具体的には、粒子表面のソフトフェライト相を酸で溶解除去し、酸に溶解しないSiO2相を粒子表面層に残す。その結果、粒子内部がソフトフェライト相とSiO2相とが混在する内部構造であり、粒子表面層においては、Si原子数/(Si原子数+ソフトフェライトを構成する金属元素の原子の合計数)の値が80%以上である粒子構造を有する、本発明に係る磁性粒子を含むキャリア芯材の粉末を得ることができる。
表面層の存在割合が、磁性粒子の表面から中心に向かう距離の0.5%以上であれば、上述した機械的特性と電気的特性とを発揮させることが出来、10%以下であれば、磁性粒子としての磁気的特性を確保することが出来る。
上記得られた本発明に係る磁性粒子の表面を、シリコーン系樹脂やアクリル樹脂等で被覆し、帯電性を付与するとともに耐久性を向上させることで、撹拌時に破損しにくい本発明に係るキャリアを得ることができた。樹脂の種類や被覆方法は、公知の手法に従えばよい。
上記のキャリアを公知のトナーと混合することにより、交換寿命の長い電子写真現像剤を得ることができた。
[磁性粒子試料の調製]
ソフトフェライト原料としてFe2O3:10kg、Mn3O4:3.6kgを秤量し
た。この秤量値によって得られるソフトフェライト相の組成は(Mn0.82Fe2.18O4)O・Fe2O3である。これらのソフトフェライト原料と、SiO2(結晶シリカ)1.4kgを、純水5kg中に投入し、分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム系分
散剤を60g添加して混合物とした。この混合物を湿式ボールミルにより粉砕処理してF
e2O3とMn3O4とSiO2の混合スラリーとし、これをしばらく撹拌した後、スプレードライヤーにて約130℃の熱風中に噴霧し、粒子径約10〜200μmの乾燥造粒物を得た。
得られた実施例1に係る磁性粒子試料断面の3,000倍のSEM写真を図1に示す。
図1において、黒く見える部分が、殆どSiO2相である表面層であり、白く見える部分がフェライト相とSiO2相とである内部構造である。
・磁性粒子試料断面のSEM写真と、EDSによる線分析とから、表面層と内部構造とを確認した。具体的には、図1において磁性粒子試料断面の外周部であって、内部に比較して黒く観察される部分、および、図4、5の線分析結果から、Siのピーク強度が、FeとMnとのピーク強度に対して高い値をとる部分(図4、5において、Si、Fe、Mnの信号強度を示す折れ線の左右端部分、即ち、当該磁性粒子試料の表面部分)が表面層であり、Siのピーク強度が、FeとMnとのピーク強度と、同レベルの値をとる部分が内部構造であると判断した。
・当該粒子試料の表面層、内部構造において、それぞれ50箇所の点分析(Si、Fe、Mn)を実施した。
・上述の測定を20個の磁性粒子試料に対して、同様に実施した。
・得られたSi、Fe、Mnの定量結果を平均して、Si原子数/(Si原子数+Fe
原子数+Mn原子数)の値を求めた。
そして、磁性粒子試料の表面から中心に向かう距離の1.6%が、当該表面層で被覆されていることが確認出来た。ここで、表面層において、Si原子数/(Si原子数+Fe原子数+Mn原子数)の値が80%以上であれば、粒子表面層は殆どSiO2相からなる絶縁層であり、高抵抗値を維持できるので好ましい。Si原子数/(Si原子数+Fe原子数+Mn原子数)の値が85%以上であればより好ましい。
この結果は、図1で説明したSEM写真による目視観察結果とも一致した。即ち、実施例1に係る磁性粒子試料は、粒子内部がソフトフェライト相と主としてSiO2相が混在する粒子で構成され、粒子表面が、殆どSiO2相からなる表面層で被覆されている粒子で構成されることが確認された。
得られた実施例1に係るキャリア芯材粉末試料について、JIS M8214−199
5に準拠した二酸化珪素重量法でSiの定量を行った。そして、キャリア芯材粉末中のSi含有量を、SiO2の重量に換算して求めたところ18.7wt%であることが判明した。
得られた実施例1に係るキャリア芯材粉末試料について、レーザー回折式粒度分布測定装置(日機装株式会社製;マイクロトラック、Model:9320−X100)を用いて粒度分布を測定し、体積率50%までの積算粒径D50を求め、これを平均粒子径とした。当該測定値は、体積平均粒径が33.3μmであった。
得られた実施例1に係るキャリア芯材粉末試料について、VSM(東英工業株式会社製;VSM−P7)を用いて磁気測定を行い、外部磁場1kOe(79577A/m)における磁化σ1kを求めたところ49.0emu/gであることが判明した。
得られた実施例1に係るキャリア芯材粉末試料について、印加電圧1250Vにおける抵抗値の測定を行った。
水平に置かれた絶縁板(例えば、テフロン(登録商標)でコートされたアクリル板)の上に、電極として表面を電解研磨した板厚2mmの真鍮板2枚を、電極間距離が2mmとなるように配置する。この時、2枚の電極板はその法線方向が水平方向となるように配置する。当該2枚の電極板の間の空隙に被測定粉末200±1mgを装填した後、それぞれの電極板の背後に断面積240mm2の磁石を配置して、電極間に被測定粉体のブリッジを形成させる。
この状態で、当該2枚の電極間に100〜3700Vまで100Vごとに直流電圧を印加し、被測定粉末を流れる電流値を2端子法により測定し電気抵抗値を算出する(但し、直流電圧を印加して10秒後の値を読み取る)。測定された電気抵抗値と、電極間距離(2mm)および断面積(240mm2)から、被測定粉末の抵抗率を算出する(但し、抵抗率=電気抵抗値×断面積÷電極間距離)。尚、上記配置磁石は、粉体がブリッジを形成出来るものであれば種々のものが使用できる。本実施例では、表面磁束密度が1000ガウス以上の永久磁石(フェライト磁石)を使用している。
は、5.3×106Ω以上であった。キャリア芯材の抵抗値が1.0×106Ω以上であれば、当該キャリア芯材を樹脂被覆して製造されたキャリアを長期使用し、当該樹脂被覆が剥がれた場合であっても、キャリア芯材の抵抗値が高いので電荷のリーク発生を抑制出来、好ましい値である。
得られた実施例1に係るキャリア芯材粉末試料30gをサンプルミル(協立理工株式会社製;SK―M10型)に投入し、回転数14000rpmで20秒間の粉砕操作を実施して耐久試験を行った。そして、当該耐久試験前後における絶縁破壊電界を測定した。
当該絶縁破壊電界の測定は、上記〔電気特性〕にて説明した「2枚の電極間に100〜3700Vまで100Vごとに直流電圧を印加し、被測定粉末を流れる電流値を2端子法により測定し電気抵抗値を算出する。」方法で行った。そして、当該電気抵抗値が測定できず、通電し、絶縁破壊したときの印加電圧をもって絶縁破壊電圧とし、絶縁破壊電界強度を算出した(但し、絶縁破壊電界強度(V/cm)=絶縁破壊電圧(V)/電極間距離(0.2cm))。
ここで、耐久試験前における絶縁破壊電界強度をV’、耐久試験後における絶縁破壊電界強度をV’’とし、比率(V’’/ V’)を求めた。
V’’/ V’が0.9以上であれば、キャリアとして優れた耐久性を発揮すると評価
することができ、1.0であるものは特に優れている。
得られた実施例1に係るキャリア芯材粉末試料にシリコーン系樹脂(信越化学製;KR251)をコーティングしキャリアを作製した。
具体的には、シリコーン系樹脂をトルエンに溶解させて樹脂溶液とし、キャリア芯材と樹脂溶液とを、質量比でキャリア芯材:樹脂溶液=9:1の割合にて撹拌機に装填し、キャリア芯材を樹脂溶液に浸漬しながら150〜250℃にて3時間加熱撹拌した。これによりシリコーン系樹脂がキャリア芯材100質量部に対し1.0質量部の割合でコーティ
ングされた。この樹脂被覆されたキャリア芯材を熱風循環式加熱装置で250℃×5時間加熱することにより被覆樹脂層を硬化させて、実施例1に係るキャリアを得た。
得られた電子写真現像剤を、電子写真現像の実機試験機であるデジタル反転現像方式を採用する40枚機に装填し、現像枚数毎の画像評価を行った。
画像評価は、A3サイズの画像上におけるキャリア付着の数で評価した。
実施例1に係る電子写真現像剤の場合、現像枚数が、初期、50K枚、100K枚に至まで画像上にキャリア付着は観察されず、良好であった。
以上説明した実施例1に係る処理条件、分析結果、評価結果について表1に記載する。
[磁性粒子試料の調製]
火炎処理された前駆体粒子の粉末を、温度25℃、濃度35%塩酸中にて90秒間浸漬して高抵抗化処理を行った以外は、実施例1と同様の条件で、実施例2に係るキャリア芯材粉末試料を得た。
得られた実施例2に係る磁性粒子試料断面の3,000倍のSEM写真を図2に示す。
さらに、実施例1と同様に線分析を行った結果を図5に示す。図5より、磁性粒子試料の表面層におけるSiと、FeおよびMnとが、どの様に存在しているかが判明した。
その結果、表面層では、Si原子数/(Si原子数+Fe原子数+Mn原子数)の値が92%であることが判明した。一方、内部構造においては、18%であることが判明した。
そして、磁性粒子試料の表面から中心に向かう距離の8.7%が当該表面層で被覆されていることが確認出来た。
この結果は、図2で説明したSEM写真による目視観察結果とも一致した。即ち、実施例2に係る磁性粒子試料は、粒子内部がソフトフェライト相と主としてSiO2相が混在する粒子で構成され、粒子表面が、殆どSiO2相からなる表面層で被覆されている粒子で構成されること、および、実施例1よりも表面層の割合が高いことが確認された。
得られた実施例2に係るキャリア芯材粉末試料について、実施例1と同様にSiの定量を行い、キャリア芯材粉末中のSi含有量をSiO2の重量に換算して求めたところ35.8wt%であることが判明した。
得られた実施例2に係るキャリア芯材粉末試料について、実施例1と同様に積算粒径D50を求め、これを平均粒子径とした。当該測定値は、体積平均粒径が36.8μmであった。
得られた実施例2に係るキャリア芯材粉末試料について、実施例1と同様に磁化σ1kを求めたところ37.4emu/gであることが判明した。
得られた実施例2に係るキャリア芯材粉末試料について、実施例1と同様に250Vにおける抵抗値の測定を行ったところ6.0×1010Ω・cmであった。
得られた実施例2に係るキャリア芯材粉末試料について、実施例1と同様に機械特性評価を行った。
得られた実施例2に係るキャリア芯材粉末試料において、V’=18500V/cm、V’’=18500V/cmであり、V’’/ V’=1.0であった。
得られた実施例2に係るキャリア芯材粉末試料に、実施例1と同様にシリコーン系樹脂をコーティングしキャリアを作製し、実施例1と同様にトナーを混合して、実施例2に係る電子写真現像剤を得た。
得られた電子写真現像剤を用いて、実施例1と同様に現像枚数毎の画像評価を行った。
画像評価は、A3サイズの画像上におけるキャリア付着の数で評価した。
実施例1に係る電子写真現像剤の場合、現像枚数が、初期、50K枚、100K枚に至まで画像上にキャリア付着は観察されず、良好であった。
以上説明した実施例2に係る処理条件、分析結果、評価結果について表1に記載する。
[磁性粒子試料の調製]
火炎処理された前駆体粒子の粉末を、温度25℃、濃度5%塩酸中にて300秒間浸漬して高抵抗化処理を行った以外は、実施例1と同様の条件で、実施例3に係るキャリア芯材粉末試料を得た。
[磁性粒子試料の調製]
火炎処理工程を省いた以外は、実施例3と同様の条件で、実施例4に係るキャリア芯材粉末試料を得た。
[磁性粒子試料の調製]
火炎処理された前駆体粒子の粉末に対し、高抵抗化処理を省いた以外は、実施例1と同様の条件で比較例1に係るキャリア芯材粉末試料を得た。
得られた比較例1に係る磁性粒子試料断面の3,500倍のSEM写真を図3に示す。
図3より、比較例1に係る磁性粒子試料断面には、表面層が観察されず、全体がフェライト相とSiO2相との内部構造である。
さらに、当該磁性粒子試料断面に対し、実施例1と同様に線分析を行った結果を図6に示す。図6は、当該比較例1に係る磁性粒子断面におけるSiと、フェライトを構成する金属元素であるFeとMnのEDS線分析結果(Siの分析結果を太実線で示し、Feの分析結果を破線で示し、Mnの分析結果を細実線で示した。)である。
図6からも、比較例1に係る磁性粒子試料断面には表面層が検出されず、全体がフェライト相とSiO2相との内部構造であることが判明した。
得られた比較例1に係るキャリア芯材粉末試料について、実施例1と同様にSiの定量を行い、キャリア芯材粉末中のSi含有量をSiO2の重量に換算して求めたところ15.2wt%であることが判明した。
得られた比較例1に係るキャリア芯材粉末試料について、実施例1と同様に積算粒径D50を求め、これを平均粒子径とした。当該測定値は、体積平均粒径が33.2μmであった。
得られた比較例1に係るキャリア芯材粉末試料について、実施例1と同様に磁化σ1kを求めたところ50.1emu/gであることが判明した。
得られた比較例1に係るキャリア芯材粉末試料について、実施例1と同様に250Vにおける抵抗値の測定を行ったところブレークダウン(B.D.)し、測定不能であった。
得られた比較例1に係るキャリア芯材粉末試料について、実施例1と同様に機械特性評価を行った。
得られた実施例2に係るキャリア芯材粉末試料において、V’=1000V/cm、V’’=1250V/cmであり、V’’/ V’=1.3であった。
V’’/ V’ の値は1.3と良好だったが、V’’、 V’ の値自体は1000〜1250V/cmと低いものであった。
得られた比較例1に係るキャリア芯材粉末試料に、実施例1と同様にシリコーン系樹脂をコーティングしキャリアを作製し、実施例1と同様にトナーを混合して、比較例1に係る電子写真現像剤を得た。
得られた電子写真現像剤を用いて、実施例1と同様に現像枚数毎の画像評価を行った。
画像評価は、A3サイズの画像上におけるキャリア付着の数で評価した。
比較例1に係る電子写真現像剤の場合、現像枚数が、初期からキャリア付着が1〜10個観察され、50K枚からは10個以上観察された。
以上説明した比較例1に係る処理条件、分析結果、評価結果について表1に記載する。
[磁性粒子試料の調製]
火炎処理された前駆体粒子の粉末に対し、高抵抗化処理を省いた以外は、実施例1と同様の条件で製造された比較例1に係るキャリア芯材粉末試料へ、さらに、公知の手法として、大気中で400℃、1時間の酸化処理を行って比較例2に係るキャリア芯材粉末試料を得た。
実施例1〜4に係るキャリア芯材粉末試料においては、高抵抗化処理により、ソフトフェライト相とSiO2相との複合相である内部構造が、殆どSiO2相である表面層に被覆された粒子構造となっている。この為、キャリア芯材粉末の高抵抗化が達成され、さらに耐久試験でストレスを加えてもほとんど絶縁破壊電界に変動はなく、耐ストレス性が向上している。その結果、画像評価でも画像劣化に対して優れた特性が維持された。
これに対し、比較例1に係るキャリア芯材粉末試料においては、耐久試験での抵抗変動率は少ないものの、キャリア芯材自体の抵抗値が低い為、キャリアとなるときにコートさ
れた樹脂膜が剥れた際に電荷がリークし易く、画像劣化(キャリア付着)の問題が生じたと考えられる。
また、比較例2に係るキャリア芯材粉末試料においては、従来手法であるソフトフェライト相への熱処理による酸化処理で高抵抗化を図った。しかし、耐久試験での抵抗変動が大きく、耐ストレス性に問題があることが判明した。その結果、画像評価の初期では画像劣化の問題はないものの、100K枚で画像劣化(キャリア付着)の問題が生じた。
Claims (11)
- ソフトフェライト相と、SiO2相とを含む磁性粒子であって、
当該磁性粒子の表面層において、Si原子数/(Si原子数+ソフトフェライトを構成する金属元素の原子の合計数)の値が80%以上であることを特徴とする磁性粒子。 - 磁性粒子の表面から中心に向かう距離の0.5%以上が、前記表面層で被覆されていることを特徴とする請求項1に記載の磁性粒子。
- 前記フェライトを構成する金属元素は、Mn、Mg、Fe、Zn、Cuからなる群から選ばれる少なくとも1種以上の元素であることを特徴とする請求項1または2に記載の磁性粒子。
- 前記磁性粒子のSi含有量が、SiO2換算で5〜50質量%であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の磁性粒子。
- 前記ソフトフェライト相は、一般式M・Fe2O4(Mは、Mn、Mg、Fe、Zn、Cuから選択される1種以上の元素)で表されるスピネル型フェライトであることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の磁性粒子。
- 平均粒子径D50が、10〜100μmであることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の磁性粒子。
- ソフトフェライト相と、SiO2相とを含む磁性粒子の製造方法であって、
当該ソフトフェライト相の原料と、Siを含む原料とを、所定の配合比で混合して混合粉とし、当該混合粉を造粒して造粒物を得る工程と、
当該造粒物を900〜1400℃で焼成して、SiO2相とソフトフェライト相との複相構造を有する焼成物を得る工程と、
当該焼成物を分級し、所望の粒度分布を持った前駆体粒子粉末を得る工程と、
当該前駆体粒子粉末を酸溶液に浸漬し、前駆体粒子の表面にあるソフトフェライト相を酸で溶解除去し、酸に溶解しないSiO2相を残す工程と、を有することを特徴とする磁性粒子の製造方法。 - 上記SiO2相とソフトフェライト相との複相構造を有する焼成物に対し、さらに所定の火炎処理工程を行い、その後、当該焼成物を分級することを特徴とする請求項7に記載の磁性粒子の製造方法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の磁性粒子を含むことを特徴とするキャリア芯材。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の磁性粒子に樹脂被覆を施したものを含むことを特徴とするキャリア。
- 請求項10に記載のキャリアとトナーとを含むことを特徴とする電子写真現像剤。
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