JP6633898B2 - キャリア芯材並びにこ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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Description
形状係数SF2=(L2/S/4π)×100 ・・・・・・(1)
(式中、Lは投影周囲長、Sは投影面積である。)
0.57≦(SF2−100)/FR ・・・・・・・・・・(2)
形状係数SF1=((R2/S)×(π・4))×100 ・・・・・・(3)
(式中、Rは最大フェレー径、Sは投影面積である。)
キャリア芯材を下記方法で作製した。出発原料として、Fe2O3を48.3mol%、Mn2O3をMnO換算で48.6mol%、SrCO3をSrO換算で1.8mol%、TiO2を1.2mol%を水に分散し、分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム系分散剤を0.6wt%添加して混合物とした。この混合物の固形分濃度は75wt%であった。
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10〜75μmの乾燥造粒物を得た。この造粒物から、網目54μmの篩網を用いて粗粒を分離し、網目33μmの篩網を用いて微粒を分離した。
この造粒物を、電気炉に投入し1170℃まで5時間かけて昇温した。その後1170℃で15時間保持することにより焼成を行った。その後冷却速度2℃/分で500℃まで冷却した。昇温段階及び焼成温度の保持段階での電気炉内の酸素濃度は10000ppm、冷却段階での酸素濃度は5000ppmとなるよう、酸素と窒素とを混合したガスを炉内に供給した。
得られた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し、平均粒径34.9μmの焼成物を得た。
次いで、得られた焼成物を大気雰囲気下450℃で1.5時間保持することにより酸化処理(高抵抗化処理)を行い、キャリア芯材を得た。
得られたキャリア芯材の組成、形状特性、粉体特性、磁気特性、電気特性などを後述の方法で測定した。測定結果を表1及び表2に示す。また、図1に、実施例1のキャリア芯材のSEM写真を示す。
焼成工程における電気炉温度を1200℃に変更した以外は実施例1同様にして平均粒径34.9μmのキャリア芯材を作成した。
昇温段階及び焼成温度の保持段階での電気炉内の酸素濃度を15000ppm、冷却段階での酸素濃度を8000ppmとなるよう、酸素と窒素とを混合したガスを炉内に供給する様変更した以外は実施例1同様にして平均粒径34.9μmのキャリア芯材を作成した。
焼成工程における保持時間を8時間に変更した以外は実施例1同様にして平均粒径34.9μmのキャリア芯材を作成した。
焼成工程における保持時間を5時間に変更した以外は実施例1同様にして平均粒径35.0μmのキャリア芯材を作成した。
出発原料として、Fe2O3を45.3mol%、Mn2O3をMnO換算で45.5mol%、SrCO3をSrO換算で4.7mol%、TiO2を4.5mol%に変更した以外は実施例5同様にして平均粒径34.7μmのキャリア芯材を作成した。
出発原料として、Fe2O3を49.5mol%、Mn2O3をMnO換算で50.1mol%、SrCO3をSrO換算で0.2mol%、TiO2を0.2mol%に変更した以外は実施例5同様にして平均粒径34.5μmのキャリア芯材を作成した。
出発原料として、Fe2O3を53.5mol%、MgOを6.4mol%、Mn2O3をMnO換算で38.5mol%、SrCO3をSrO換算で1.0mol%、TiO2を0.6mol%に変更した以外は実施例5同様にして平均粒径34.2μmのキャリア芯材を作成した。
出発原料として、Fe2O3を54.0mol%、MgOを6.5mol%、Mn2O3をMnO換算で39.0mol%、SrCO3をSrO換算で0.2mol%にし、焼成工程における電気炉温度を1200℃で3時間保持し、電気炉内の酸素濃度を10000ppm一定条件かつ冷却速度4℃/分に変更した以外は実施例5同様にして平均粒径33.5μmのキャリア芯材を作成した。
出発原料として、Fe2O3を54.2mol%、Mn2O3をMnO換算で45.4mol%、SrCO3をSrO換算で0.5mol%に変更した以外は比較例1同様にして平均粒径34.1μmのキャリア芯材を作成した。
焼成工程における焼成温度を1170℃に変更した以外は比較例2と同様にして平均粒径34.6μmのキャリア芯材を作成した。
出発原料として、Fe2O3を50.4mol%、MgOを1.0mol%、Mn2O3をMnO換算で47.8mol%、SrCO3をSrO換算で0.7mol%にし、昇温段階及び焼成温度の保持段階での電気炉内の酸素濃度は10000ppm、冷却段階での酸素濃度は5000ppmとなるよう、酸素と窒素とを混合したガスを炉内に供給する様変更した以外は比較例1同様にして平均粒径35.0μmのキャリア芯材を作成した。
焼成工程における焼成温度を1230℃に変更した以外は比較例4と同様にして平均粒径34.9μmのキャリア芯材を作成した。
出発原料として、Fe2O3を49.7mol%、Mn2O3をMnO換算で49.6mol%、SrCO3をSrO換算で0.8mol%に変更した以外は比較例1同様にして平均粒径34.1μmのキャリア芯材を作成した。
出発原料として、Fe2O3を49.5mol%、MgOを14.9mol%、Mn2O3をMnO換算で34.7mol%に変更した以外は比較例1同様にして平均粒径33.6μmのキャリア芯材を作成した。
(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。本願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。本願発明に係る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。本願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。
(Srの分析)
キャリア芯材のSr含有量は、Mgの分析同様にICPによる定量分析で行った。
(Tiの分析)
キャリア芯材のTi含有量は、Mgの分析同様にICPによる定量分析で行った。
走査型電子顕微鏡(日本電子社製「JSM−6510LA」)を用いて、加速電圧は5kV、スポットサイズは45,倍率は450倍として、粒子が重ならないように撮影した。その画像情報を、インターフェースを介してメディアサイバネティクス社製画像解析ソフト(Image−Pro PLUS)に導入して解析を行い、粒子の投影面積、フェレー径最大値、周囲長を求め、前記式(1)、(3)から算出した。
走査型電子顕微鏡(日本電子社製「JSM−6510LA」)を用いて、加速電圧は5kV、スポットサイズは45,倍率は450倍として、粒子が重ならないように撮影した。その画像情報を、インターフェースを介してメディアサイバネティクス社製画像解析ソフト(Image−Pro PLUS)に導入して解析を行い、粒子の周囲長及び粒子の包絡線の長を求め、下記式から包絡係数を算出した。また、包絡係数は、1粒子毎に算出し、250粒子の平均値を算出した。
包絡係数=(L1−L2)/L2×100
(式中、L1:キャリア芯材投影像の周囲長,L2:キャリア芯材投影像の包絡線の長さ)
キャリア芯材の見掛け密度はJIS Z 2504に準拠して測定した。
キャリア芯材の流動度はJIS Z 2502に準拠して測定した。
BET一点法比表面積測定装置(「Macsorb HM model-1208」マウンテック社製)を用いて、サンプル8.500gを容積5mLのセルに充填し、200℃で30分間脱気して測定した。
粉末X線回折装置(リガク社製、RINT2000)を用いて測定した。X線源はコバルトを使用し、加速電圧40kV、電流30mAでX線を発生させた。粉末X線の測定条件は走査モード:FT、発散スリット:1/2°、散乱スピード:1/2°、受光スリット:0.15mm、回転速度:5.000rpm、測定角度:10°≦2θ≦90°、測定間隔:0.01°、計数時間:5秒で測定を行った。そして、得られたX線回折パターンから格子定数を算出した。また、面指数(311)でのピーク強度の半値幅を算出した。
キャリア芯材の平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(日機装社製「マイクロトラックModel9320−X100」)を用いて測定した。
室温専用振動試料型磁力計(VSM)(東英工業社製「VSM−P7」)を用いて、外部磁場を0〜79.58×104A/m(10000エルステッド)の範囲で1サイクル連続的に印加して、飽和磁化σs、79.58×103A/m(1000エルステッド)の磁場における磁化σ1k、残留磁化σr、保磁力Hcをそれぞれ測定した。
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、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算出した。
キャリア芯材9.5g、市販のフルカラー機のトナー0.5gを100mlの栓付きガラス瓶に入れ、25℃、相対湿度50%の環境下で12時間放置して調湿する。調湿したフェライト粒子とトナーを振とう器で30分間振とうし混合する。ここで、振とう器については、株式会社ヤヨイ製のNEW−YS型を用い、200回/分、角度60°で行った。混合したフェライト粒子とトナーを500mg計量し、帯電量測定装置で帯電量を測定した。帯電量測定装置としては、日本パイオテク社製「STC-1-C1型」を用い、吸引圧力5.0kPa、吸引用メッシュはSUS製の795meshを用いた。同一サンプルについて2回の測定を行い、これらの平均値を帯電量とした。帯電量は下記式から算出される。
帯電量(μC/g)=実測電荷(nC)×103×係数(1.0083×10−3)÷トナー重量
(式中、トナー重量=(吸引前重量(g)−吸引後重量(g)))
図16に示した構造の現像装置(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(印字率5%)を1000枚及び10000枚行った後、ハーフトーン部濃度差、キャリア付着、エッジ欠陥を下記の手順及び基準で評価した。
前記評価機による初期画像3枚(5ポイント/枚)の平均を次の下記基準で評価した。
「◎」:それぞれの測定値が平均値から大きくズレでおらず均一で良好なもの。
「○」:画像濃度として、許容範囲内(使用可能)のもの
「△」:ハーフトーン領域内でムラがあり、濃度的にも許容の範囲外なもの
初期画像時の感光体(ドラム)上のキャリア付着をセロハンテープによって剥がし取り、単位面積当たりの個数に数値化し、下記基準で評価した。
「◎」:キャリア付着が全く見られないもの。
「○」:わずかなキャリア付着が見られるが、許容範囲内(使用可能)のもの。
「△」:キャリア付着があり、使用出来ないもの。
前記評価機による初期画像3枚(5ポイント/枚)のベタとハーフトーン部の境界における白抜けの度合を目視により下記基準で評価した。
「◎」:境界部での白抜けが確認できず、画像として良好なもの。
「○」:白抜けが確認されるが、許容範囲内(使用可能)のもの。
「△」:白抜けが確認され、使用できないもの。
「×」:明確に白抜けが確認されるもの。
5 感光体ドラム
Claims (5)
- MgOを0〜7.0mol%、MnOを35〜55mol%、Fe 2 O 3 を45〜65mol%含有し、その一部が0.1〜5.0mol%のSrOと0.1〜5.0mol%のTiに置換されたフェライト粒子からなり、下記式(1)から算出される形状係数SF2が120〜140の範囲であり、
形状係数SF2と流動度FR(sec/50g)とが下記式(2)を満足することを特徴とするキャリア芯材。
形状係数SF2=(L2/S/4π)×100 ・・・・・・(1)
(式中、Lは投影周囲長、Sは投影面積である。)
0.57≦(SF2−100)/FR ・・・・・・・・・・(2) - 磁力σ1kが50〜70Am2/kgの範囲である請求項1記載のキャリア芯材。
- 下記式(3)から算出される形状係数SF1が120〜140の範囲である請求項1又は2に記載のキャリア芯材。
形状係数SF1=((R2/S)×(π・4))×100 ・・・・・・(3)
(式中、Rは最大フェレー径、Sは投影面積である。) - 請求項1〜3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4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。
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