JP5812508B1 - キャリア芯材並びにそれを用いた電子写真現像用キャリア及び電子写真用現像剤 - Google Patents
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0.16≦B/(A+B) ・・・・・・(1)
(ただし、フェライトのメインピーク強度値AはLiフェライトのピーク強度値以外のメインピーク強度値という。)
フェライト粒子から構成される芯粒子とLi2CO3などのLi成分原料粉末とを混合して芯粒子の表面にLi成分原料粉末を付着させる。Li成分原料粉末の平均粒径は芯粒子の平均粒径よりも小さいことが望まれる。芯粒子とLi成分原料粉末との混合は、V型混合機など従来公知の混合機を用いることができる。混合時間は、芯粒子の表面にLi成分原料粉末が付着する限りにおいて特に限定はないが、通常、数時間程度である。
まず、Li2CO3を溶媒に投入してLi溶液を作製する。溶媒としては水が好適である。Li2CO3溶液の濃度としては0.1wt%〜13.1wt%の範囲が好ましい。
原料として、Fe2O3(平均粒径:0.6μm)7.053kg、Mn3O4(平均粒径:0.9μm)2.352kg、MgO(0.5μm)0.526kgを純水4.3kg中に分散し、還元剤としてカーボンブラックを30g、分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム系分散剤を30g添加して混合物とした。この混合物を湿式ボールミル(メディア径2mm)により粉砕処理し、混合スラリーを得た。
この混合スラリーをスプレードライヤーにて約130℃の熱風中に噴霧し、粒径10μm〜75μmの乾燥造粒物を得た。この造粒物から粒径25μm以下の微小な粒子は篩を用いて除去した。
この造粒物を電気炉に投入し1200℃まで4.5時間かけて昇温した。その後1200℃で3時間保持することにより第1焼成を行った。その後8時間かけて室温まで冷却した。昇温、保持時及び冷却時のは酸素濃度は5000ppmとした。
得られた第1焼成物をハンマーミルで解粒した後に振動ふるいを用いて分級することにより平均粒径35.0μmのフェライト粒子(芯粒子)を得た。
次いで、得られたフェライト粒子4.933kgとLi2CO3(平均粒径:25μm)0.165kgをV型混合機を用いて300分間混合処理を行った。得られた混合物を電気炉に投入し1200℃まで4.5時間かけて昇温した。その後1200℃で3時間保持することにより第2焼成を行った。その後8時間かけて室温まで冷却した。昇温、保持時及び冷却時の電気炉内の酸素濃度は5000ppmとした。
得られた第2焼成物をハンマーミルで解粒した後に振動ふるいを用いて分級することにより平均粒径34.0μmのキャリア芯材を得た。図1に、得られたキャリア芯材の粉末X線回折(XRD)パターンを示す。また、得られたキャリア芯材のXRDパターンのピーク強度値割合B/(A+B)、磁気特性、電気抵抗値、帯電量を後述する方法で測定した。表1に測定結果をまとめて示す。
原料として、Fe2O3(平均粒径:0.6μm)7.377kg、Mn3O4(平均粒径:0.9μm)1.480kg、MgO(0.5μm)1.074kgを用いた以外は実施例1と同様にしてキャリア芯材を得た。得られたキャリア芯材のピーク強度値割合B/(A+B)、磁気特性、電気抵抗値、帯電量及び画像評価を実施例1と同様にして測定した。表1に測定結果をまとめて示す。
原料として、Fe2O3(平均粒径:0.6μm)7.524kg、Mn3O4(平均粒径:0.9μm)1.081kg、MgO(0.5μm)1.325kgを用いた以外は実施例1と同様にしてキャリア芯材を得た。得られたキャリア芯材のピーク強度値割合B/(A+B)、磁気特性、電気抵抗値、帯電量及び画像評価を実施例1と同様にして測定した。表1に測定結果をまとめて示す。
原料として、Fe2O3(平均粒径:0.6μm)7.176kg、Mn3O4(平均粒径:0.9μm)2.755kgを用いた以外は実施例1と同様にしてキャリア芯材を得た。得られたキャリア芯材のピーク強度値割合B/(A+B)、磁気特性、電気抵抗値、帯電量及び画像評価を実施例1と同様にして測定した。表1に測定結果をまとめて示す。
実施例1と同様にして得たフェライト粒子(芯粒子)4.984kgとLi2CO3(平均粒径:25μm)0.040kgとをV型混合機を用いて300分間混合処理したこと及び焼成温度を600℃にしたこと以外は実施例1と同様にしてキャリア芯材を得た。得られたキャリア芯材のピーク強度値割合B/(A+B)、磁気特性、電気抵抗値、帯電量及び画像評価を実施例1と同様にして測定した。表1に測定結果をまとめて示す。
原料として、Li2CO3(平均粒径:25μm)0.316kg、Fe2O3(平均粒径:0.6μm)6.825kg、Mn3O4(平均粒径:0.9μm)2.280kg、MgO(0.5μm)0.509kgを純水中に分散して混合物とし、実施例1と同様にしてフェライト粒子(キャリア芯材)を得た。図1に、得られたキャリア芯材の粉末X線回折(XRD)パターンを示す。また、得られたキャリア芯材のピーク強度値割合B/(A+B)、磁気特性、電気抵抗値、帯電量及び画像評価を実施例1と同様にして測定した。表1に測定結果をまとめて示す。
原料として、Fe2O3(平均粒径:0.6μm)6.722kg、Mn3O4(平均粒径:0.9μm)3.209kgを用い、実施例1と同様にして、フェライト粒子(芯粒子)を得た。
次いで、実施例1と同様にしてLiを添加したキャリア芯材を得た。得られたキャリア芯材のピーク強度値割合B/(A+B)、磁気特性、電気抵抗値、帯電量及び画像評価を実施例1と同様にして測定した。表1に測定結果をまとめて示す。
原料として、Fe2O3(平均粒径:0.6μm)9.212kg、MgO(0.5μm)0.719kgを用い、実施例1と同様にして、フェライト粒子(芯粒子)を得た。
次いで、実施例1と同様にしてLiを添加したキャリア芯材を得た。得られたキャリア芯材のピーク強度値割合B/(A+B)、磁気特性、電気抵抗値、帯電量及び画像評価を実施例1と同様にして測定した。表1に測定結果をまとめて示す。
Li2CO3を添加しなかった以外は比較例1と同様にしてフェライト粒子(キャリア芯材)を得た。図1に、得られたキャリア芯材の粉末X線回折(XRD)パターンを示す。また、得られたキャリア芯材のピーク強度値割合B/(A+B)、磁気特性、電気抵抗値、帯電量及び画像評価を実施例1と同様にして測定した。表1に測定結果をまとめて示す。
Li2CO3を添加しなかった以外は実施例1と同様にしてフェライト粒子(キャリア芯材)を得た。得られたキャリア芯材のピーク強度値割合B/(A+B)、磁気特性、電気抵抗値、帯電量及び画像評価を実施例1と同様にして測定した。表1に測定結果をまとめて示す。
原料として、Li2CO3(平均粒径:25μm)0.078kg、Fe2O3(平均粒径:0.6μm)6.988kg、Mn3O4(平均粒径:0.9μm)2.334kg、MgO(0.5μm)0.532kgを用いた以外は比較例1と同様にしてフェライト粒子(キャリア芯材)を得た。得られたキャリア芯材のピーク強度値割合B/(A+B)、磁気特性、電気抵抗値、帯電量及び画像評価を実施例1と同様にして測定した。表1に測定結果をまとめて示す。
実施例1と同様にしてフェライト粒子(芯粒子)を得た。次いで、得られたフェライト粒子4.672kgとLi2CO3(平均粒径:25μm)0.812kgとをV型混合機を用いて300分間混合処理を行った以外は実施例1と同様にしてキャリア芯材を得た。得られたキャリア芯材のピーク強度値割合B/(A+B)、磁気特性、電気抵抗値、帯電量及び画像評価を実施例1と同様にして測定した。表1に測定結果をまとめて示す。
下記に示す方法で、キャリア芯材の組成を分析した。
(Feの分析)
鉄元素を含むキャリア芯材を秤量し、塩酸と硝酸の混酸水に溶解させた。この溶液を蒸発乾固させた後、硫酸水を添加して再溶解し過剰な塩酸と硝酸とを揮発させる。この溶液に固体Alを添加して液中のFe3+を全てFe2+に還元する。続いて、この溶液中のFe2+イオンの量を過マンガン酸カリウム溶液で電位差滴定することにより定量分析し、Fe(Fe2+)の滴定量を求めた。
(Mnの分析)
キャリア芯材のMn含有量は、JIS G1311−1987記載のフェロマンガン分析方法(電位差滴定法)に準拠して定量分析を行った。本発明に記載したキャリア芯材のMn含有量は、このフェロマンガン分析方法(電位差滴定法)で定量分析し得られたMn量である。
(Mgの分析)
キャリア芯材のMg含有量は、以下の方法で分析を行った。キャリア芯材を酸溶液中で溶解し、ICPにて定量分析を行った。本発明に記載したキャリア芯材のMg含有量は、このICPによる定量分析で得られたMg量である。
(Liの分析)
キャリア芯材を酸溶液中で溶解し、ICPにて定量分析を行った。本発明に記載したキャリア芯材のLi含有量は、当該ICPによる定量分析で得られたLi量である。
粉末X線回折パターンは、粉末X線回折装置(リガク社製、RINT2000)を用いて測定した。X線源をCu、加速電圧を40kV、電流を40mA、発散スリット開口角を1°、散乱スリット開口角を1°、受光スリット幅を0.3mm、走査モードをステップスキャン、ステップ幅を0.0200°、係数時間を1.0秒、積算回数を1回とした。そして、得られたX線回折パターンからメインピーク強度値A、Liフェライトのピーク強度値Bを求め、B/(A+B)の値を算出した。
磁気的特性を示す磁化の測定については、VSM(東英工業株式会社製、VSM−P7)を用いて飽和磁化σsを測定した。
表面を電解研磨した厚さ2mmの電極としての真鍮板2枚を、距離2mm離して対向するように配置した。電極間にキャリア芯材200mgを装入した後、それぞれの電極の背後に、断面積240mm2の磁石(表面磁束密度が1500ガウスのフェライト磁石)を配置して、電極間にキャリア芯材のブリッジを形成させた。そして、100V,250V,500V,750V,1000Vの直流電圧を電極間に印加し、キャリア芯材に流れる電流値を測定し、キャリア芯材の電気抵抗値をそれぞれ算出した。また、ブレークダウン電圧(BD)を測定した。
得られたキャリア芯材4.75gと、体積平均粒子径5.0μmの市販のフルカラー機のトナー0.25gとを、温度25℃、相対湿度50%の環境下で24時間調湿した後、50ml共栓試験管に投入し、振とう機(ヤヨイ社製「YS−LD」)で振とうした後のキャリア芯材の帯電量をブローオフ法で測定した。
現像装置(現像ローラの周速度Vs:406mm/sec,感光体ドラムの周速度Vp:205mm/sec,感光体ドラム−現像ローラ間距離:0.3mm)に、作製した二成分現像剤を投入し、画像形成を1000枚行った後、キャリア飛散およびキャリア現像を下記基準で評価した。
画像部にて発見された黒点の数をα、背景部にて発見された黒点の数をβとし、下記基準でキャリア飛散及びキャリア現像を評価した。
キャリア飛散
「○」:0≦α+β≦6個
「×」:7≦α+β
キャリア現像
「○」:0≦α−β≦3
「×」:4≦α−β
Claims (11)
- Mnを含むフェライト粒子から構成されLiを含有するキャリア芯材であって、
Liの含有量が0.15質量%〜0.62質量%であり、
粉末X線回折におけるフェライトのメインピーク強度値Aと、Liフェライトのピーク強度値Bとが下記式(1)を満足することを特徴とするキャリア芯材。
0.16≦B/(A+B) ・・・・・・(1)
(ただし、フェライトのメインピーク強度値AはLiフェライトのピーク強度値以外のメインピーク強度値という。) - 前記メインピーク強度値AがMnフェライトのメインピーク強度値である請求項1記載のキャリア芯材。
- Mnの含有量が20.2質量%以下である請求項2記載のキャリア芯材。
- 前記メインピーク強度値AがMnMgフェライトのメインピーク強度値である請求項1記載のキャリア芯材。
- Mg含有量が8.0質量%以下である請求項4記載のキャリア芯材。
- 体積平均粒径が25μm以上50μm未満である請求項1〜5のいずれかに記載のキャリア芯材。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のキャリア芯材の表面を樹脂で被覆したことを特徴とする電子写真現像用キャリア。
- 請求項7記載の電子写真現像用キャリアとトナーとを含む電子写真用現像剤。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のキャリア芯材の製造方法であって、
フェライト粒子から構成される芯粒子の表面にLi成分原料粉体を付着させる工程と、
Li成分原料粉体が付着させた粒子を加熱処理する工程と
を含むことを特徴とするキャリア芯材の製造方法。 - 請求項1〜6のいずれかに記載のキャリア芯材の製造方法であって、
フェライト粒子から構成される芯粒子の表面にLi成分原料を溶解させた溶液を塗布する工程と、
Li成分原料溶液が塗布された粒子を加熱処理する工程と
を含むことを特徴とするキャリア芯材の製造方法。 - 前記加熱処理の条件が、加熱温度500℃以上1300℃以下の範囲、酸素濃度100ppm以上20%以下の範囲である請求項9又は10記載の製造方法。
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