KR101376871B1

KR101376871B1 - 전자 사진 현상제용 캐리어 코어재 및 그 제조 방법, 전자 사진 현상제용 캐리어 및 전자 사진 현상제

Info

Publication number: KR101376871B1
Application number: KR1020097022599A
Authority: KR
Inventors: 토모야 야마다; 이사오 후지타; 요시아키 아이키
Original assignee: 도와 일렉트로닉스 가부시키가이샤; 도와 아이피 크리에이션 가부시키가이샤
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2014-03-20
Also published as: JP2008250214A; EP2133750B1; WO2008120637A1; US20100086869A1; EP2133750A1; CN101652721A; KR20090127943A; US8343453B2; CN101652721B; EP2133750A4; JP5086681B2

Abstract

유동성이 양호할 뿐만 아니라, 대전 부여에 필요한 적절한 표면 요철을 가지고, 또한 장시간에 걸치는 교반 스트레스의 영향하에서도 입자의 깨짐·파편이 발생하지 않는 2 성분계 전자 사진용 현상제용 캐리어를 제공한다. 입자 표면에 서로 겹치면서 복수 방향으로 대략 연속적으로 늘어나는 줄무늬 형상의 융기 부분을 가지고, 줄무늬 형상의 융기 부분이 형성된 표면이 입자 전 표면의 80% 이상을 차지한다. 인접하는 융기 부분간의 홈의 깊이가 0.05㎛ 이상, 0.2㎛ 이하이고, 평균 표면 조도 Ra가 0.1㎛ 이상 0.3㎛ 이하이고, 원형도가 0.90 이상, 평균 입경이 15㎛ 이상 100㎛ 이하인 캐리어 코어재에 수지 코트를 실시하여 2 성분계 전자 사진용 현상제용 캐리어로 한다.

사진용 현상제, 캐리어 코어재

Description

전자 사진 현상제용 캐리어 코어재 및 그 제조 방법, 전자 사진 현상제용 캐리어 및 전자 사진 현상제{Carrier core material for electrophotographic developing agent, process for producing the core material, carrier for electrophotographic developing agent, and electrophotographic developing agent}

본 발명은, 전자 사진 현상에 사용되는 전자 사진 현상제용 캐리어 코어재 및 그 제조 방법 전자 사진용 현상제용 캐리어 및 전자 사진 현상제에 관한 것이다.

2 성분계 전자 사진 현상법에 있어서의 전자 사진용 현상제용 캐리어(이하, 캐리어로 기재하는 경우가 있다.)의 역할은 현상기에서 토너와 함께 혼합 교반됨으로써 토너에 전하를 부여할 뿐만 아니라, 토너를 감광체상에 반송하는 담지체로서 기능하는 것이다. 토너 반송 후의 캐리어는 마그네트 롤상에 잔류하여 현상기 내에서 다시 토너와 혼합된다. 이 때문에, 캐리어에는 소망한 전하를 토너에 부여하는 대전 특성과, 반복 사용에 있어서의 내구성이 요구되고 있다.

종래부터, 토너 입자에 충분한 대전 능력을 부여하기 위하여, 캐리어 입자를 소입경(小粒徑)화 하여 표면적을 크게 하는 대책이 취해지고 있다. 그러나, 소입경화된 캐리어는 캐리어 부착이나 캐리어 비산이라고 하는 이상 현상이 발생하기 쉽다는 것이 큰 문제이다.

이 문제에 대해서는, 캐리어 입자의 자화율이 높을수록 비산을 억제하는 것이 가능하기 때문에, 마그네타이트, 망간 페라이트 등의 자화율이 높은 자성 물질이 매우 적합하게 사용되고 있다.

또, 캐리어 분말은 유동성이 좋은 것이 요구된다. 이것은 현상기 내에서 토너와의 혼합 교반 중에 토너가 파괴되는 것이나, 마그네트 롤의 구동부에 필요 이상의 부하가 걸리는 것을 억제하기 위함이다.

상기와 같은 유동성이 좋은 캐리어 입자의 형상으로서는 구 형상, 이상적으로는 진(眞)구 형상인 것이 바람직하다. 그러나, 캐리어 입자의 형상이 완전한 진구에서는 마찰 대전이 일어나기 어렵기 때문에, 토너에 충분한 전하를 부여할 수가 없다. 이 때문에, 캐리어 입자 표면에는 유동성을 손상주지 않을 정도의 적당한 요철이 존재하는 것이 바람직하다.

이러한 관점에서, 예를 들면 특허 문헌 1에는 표면이 홈 또는 선으로 10 평방 ㎛당 2∼50의 영역으로 분할되어 있는 망간 페라이트 캐리어 코어재가 제안되어 있다.

(특허 문헌 1) 일본 특허 공개공보 제2006－337828호

그러나, 본 발명자의 검토의 결과, 특허 문헌 1을 비롯한 종래의 캐리어 분말은 캐리어 입자의 내구성이 충분하지 않고, 현상기내에서의 교반 중에 캐리어 입자가 깨짐·파편이 발생하는 것이 확인되었다. 이 때문에, 깨짐·파편에 의해 캐리어 입자의 유동성이나 대전 부여 능력이 변화하여 장기간에 걸쳐 안정된 화상 특성을 얻는 것이 곤란하였다.

본 발명자는, 상기의 입자의 깨짐·파편 발생 상황을 조사한바, 이들은 입자 표면상의 홈에 의해 분할된 섬 형상으로 독립한 부분, 즉 그레인이 결핍함으로써 발생한다는 것을 확인하였다. 특허 문헌 1을 비롯한 종래 기술에 관한 캐리어 입자의 표면상에 존재하는 홈은 소성 중의 입자 성장에 따라 발생한 것이지만, 이 홈 형상의 입계 부분은 불순물의 편석 등이 생기기 때문에 결합력이 약하고, 교반에 의해 스트레스가 가해짐으로써 그레인의 박리가 발생한다고 생각된다.

깨짐·파편의 발생을 억제하기 위해서는, 하나하나의 그레인을 크게 하여, 입계 부분을 줄일 필요가 있으나, 그렇게 하면 이번에는 입자 표면상의 홈이 적어짐으로써 입자의 표면 요철이 감소하여 대전 부여 능력이 저하해 버린다는 상반되는 문제가 있다.

상술한 현상으로부터 본 발명의 목적은, 유동성이 양호할 뿐만이 아니라, 대전 부여에 필요한 적절한 표면 요철을 가지고, 또한 장시간에 걸치는 교반 스트레스의 영향하에서도 입자의 깨짐·파편이 발생하지 않는 2 성분계 전자 사진용 현상제용 캐리어를 제공하는 것이다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명자는, 캐리어의 교반 스트레스하에서의 깨짐·파편을 억제하기 위하여 검토를 거듭하였다. 그 결과, 캐리어의 표면이 홈 등에 의해 입자 표면이 섬 형상의 그레인에 분할되고 있지 않고, 줄무늬 형상의 융기 부분에 의한 요철에 의해 표면이 덮여 있는 경우에, 극히 높은 내구성을 갖는다는 것을 알게 되었다. 또한, 본 발명자는 상기 캐리어의 코어재에 있어서. 상기 코어재를 수지로 피복함으로써 캐리어를 구성하는 전자 사진용 현상제용 캐리어 코어재(이하, 캐리어 코어재로 기재하는 경우가 있다.)의 표면이 섬 형상의 그레인으로 분할되지 않고, 줄무늬 형상의 융기 부분에 의한 요철에 의해 표면이 덮여 있는 것이 중요하다는 것에 상도 하였다. 상기 캐리어 코어재의 표면이 줄무늬 형상의 융기 부분에 의한 요철에 의해 덮여 있으면 상기 캐리어 코어재에 수지를 피복한 캐리어에서도 매우 높은 내구성을 갖는다는 것을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

즉, 과제를 해결하기 위한 제1의 수단은, 입자 표면에 서로 겹치면서 복수 방향으로 연속적으로 늘어나는 줄무늬 형상의 융기 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 사진 현상제용 캐리어 코어재이다.

제2의 수단은, 상기 줄무늬 형상의 융기 부분이 형성된 표면이 입자 전표면의 80% 이상을 차지하는 것을 특징으로 하는 제1의 수단에 기재된 전자 사진 현상제용 캐리어 코어재이다.

제3의 수단은, 상기 인접하는 융기 부분간의 홈의 깊이가, 0.05㎛ 이상, 0.2㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 제1 또는 제2의 수단에 기재된 전자 사진 현상제용 캐리어 코어재이다.

제4의 수단은, 평균 표면 조도 Ra가 0.1㎛ 이상, 0.3㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 제1 내지 제3의 수단 중 어느 하나의 수단에 기재된 전자 사진 현상제용 캐리어 코어재이다.

제5의 수단은, 원형도가 0.90 이상인 것을 특징으로 하는 제1 내지 제4의 수단 중 어느 하나의 수단에 기재된 전자 사진 현상제용 캐리어 코어재이다.

제6의 수단은, 평균 입경이 15㎛ 이상, 100㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 제1 내지 제5의 수단 중 어느 하나의 수단에 기재된 전자 사진 현상제용 캐리어 코어재이다.

제7의 수단은, 조성이 마그네타이트, 또는 망간 페라이트인 것을 특징으로 하는 제1 내지 제6의 수단 중 어느 하나의 수단에 기재된 전자 사진 현상제용 캐리어 코어재이다.

제8의 수단은, 소정의 원료 분말을 칭량 혼합하고, 상기 혼합물에 물을 더해 슬러리로 하고, 상기 슬러리를 분무 건조에 의해 조립(造粒)하여 전구체 입자로 하는 공정과, 상기 전구체 입자를 1000∼1300℃의 온도 범위에서 소성하여 마그네타이트 또는 망간 페라이트를 포함한 소성물로 하는 공정과, 상기 소성물을 가연성 가스와 산소와의 2000℃ 이상의 화염 중에, 상기 연소염의 상방으로부터 자연 낙하시키거나, 또는 캐리어 가스를 사용하여 연소염 중에 분산시켜 열처리하고 피처리물의 입자 표면상에 서로 겹치면서 복수 방향으로 연속적으로 늘어나는 줄무늬 형상의 융기 부분을 입자 표면상에 형성하는 공정과, 상기 열처리 후의 입자를 체에 의해 분급 함으로써 소망한 입도 분포를 가진 캐리어 코어재를 얻는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 사진 현상제용 캐리어 코어재의 제조 방법이다.

제9의 수단은, 제1 내지 제7의 수단 중 어느 하나의 수단에 기재된 캐리어 코어재를 수지로 피복하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 사진 현상제용 캐리어이다.

제10의 수단은, 제9의 수단에 기재의 전자 사진 현상제용 캐리어와 토너를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 사진 현상제이다.

( 발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

본 발명에 관한 캐리어 코어재는 입자 표면에 서로 겹치면서 복수 방향으로 대략 연속적으로 늘어나는 줄무늬 형상의 융기 부분을 가진 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명에서 말하는 줄무늬 형상의 융기 부분을 입자 표면에 가진다는 것은, 도 1의 SEM 사진에 나타나는 예와 같이, 모사(毛絲)를 구슬에 감았을 때의 표면과 같이, 다수의 선상의 융기가 대략 연속적으로 주회(周回) 형상으로 형성되고 있어, 면내 방향에 무수의 미소한 요철이 파도와 같이 이어지는 형상의 것을 나타내고 있다. 즉, 도 2의 SEM 사진에 나타나는 종래 예와 같이, 다수의 그레인이 독립한 섬 형상으로 존재하는 캐리어와는 분명한 차이를 나타낸다.

이러한 주회 형상으로 형성된 다수의 선상의 융기 부분의 존재에 의해, 본 발명에 관한 캐리어 입자에 수지를 피복한 캐리어에서도 표면에 적당한 요철이 생겨 토너에 충분한 전하를 부여하는 것이 가능해짐과 동시에, 양호한 내구성을 나타낸다. 또, 이 줄무늬 형상의 융기 부분은 다수의 방향, 예를 들면 3 방향, 바람직하게는 5 방향 이상으로 늘어나고 있다. 이러한 구성을 취함으로써, 캐리어 입자의 표면은 상기 융기 부분이 이어진 구조가 되어, 융기 부분이 입자 표면의 대부분의 영역을 덮게 된다. 본 발명자들의 검토 결과, 상기 융기 부분이 입자 표면의 80% 이상을 차지하고 있을 때, 내구성과 유동성이 특히 뛰어난 캐리어를 얻을 수 있다는 것을 알게 되었다

또한, 도 2의 종래예에 관한 캐리어 코어재는 입자 표면이 다각형상 또는 원형 모양의 독립한 형태의 그레인에 의해 덮여 있지만, 이러한 표면 구조에서는 상술한 바와 같이 그레인의 탈락이 발생하기 쉬워 내구성이 떨어진다. 이에 비하여, 본 발명과 같이 줄무늬 형상의 융기 부분에 의해 표면을 덮은 캐리어 코어재는 그레인의 결합이 강고하고, 장시간의 교반 스트레스하에 있어서도 뛰어난 내구성을 가진다.

또, 캐리어 코어재의 표면상에 존재하는 융기 부분간의 홈의 깊이는 0.05㎛ 이상, 0.2㎛ 이하인 것 바람직하다. 홈의 깊이가 0.05㎛ 이상이면, 충분한 마찰 대전이 생겨 교반시에 토너에 충분한 전하를 줄 수가 있다. 또, 홈의 깊이가 0.2㎛ 이하면 입자끼리 돌기가 생기지 않아 유동성이 향상되기 때문이다.

또, 본 발명에 관한 캐리어 코어재는 입자의 평균 표면 조도 Ra가 0.1㎛ 이상, 0.3㎛ 이하인 것이 바람직하다. 이 이유는 Ra가 0.1㎛ 이상이면 표면 요철에 의해 대전 부여 특성이 확보되기 때문이다. Ra가 0.3㎛ 이하면 유동성이 확보되기 때문이다.

또, 본 발명에 관한 캐리어 코어재의 원형도는 0. 90 이상인 것이 바람직하다. 그 이유는 원형도가 0.90 이상인 것에서 매우 유동성이 뛰어난 캐리어가 되기 때문이다.

또, 본 발명에 관한 캐리어 코어재의 입경은 15㎛ 이상, 100㎛ 이하인 것이 바람직하다.

캐리어 코어재의 입경이 15㎛ 이상이면, 1 입자당 자화를 확보할 수 있어 캐리어 비산을 억제할 수가 있다. 또, 캐리어 코어재의 입경이 100㎛ 이하면 화상 특성의 저하를 회피할 수 있기 때문이다.

또, 본 발명에 관한 캐리어 코어재가 되는 물질은 마그네타이트 또는 망간 페라이트인 것이 바람직하다. 이들 물질은 충분히 높은 자화율을 가져서 상술한 바와 같이 캐리어 비산을 억제할 수가 있기 때문이다.

그리고 본 발명에 관한 캐리어 코어재는 대전성의 부여 및 내구성의 향상을 위해 실리콘계 수지 등으로 피복하여 캐리어가 된다. 피복 방법에 관해서는 공지의 수법으로 실시하면 좋다. 본 발명자들의 검토에 의하면 캐리어의 코어재로서 본 발명에 관한 캐리어 코어재를 사용함으로써 장시간에 걸친 교반 스트레스의 영향하에서도 입자가 깨짐·파편이 발생하지 않아 유동성이 양호한 캐리어를 얻을 수가 있었다.

이하에서는, 본 발명에 관한 캐리어 코어재의 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 발명에 관한 캐리어 코어재는 피처리물이 되는 자성 입자를 매우 높은 온도에서 매우 단시간에 표면 처리를 실시함으로써 제조된다. 이러한 처리 실시함으로써, 원형도가 높고 적당한 표면 요철을 가지며, 또한 보다 내구성이 뛰어난 표면 구조를 갖는 캐리어 코어재가 제조된다.

이하, 본 발명에 관한 캐리어 코어재를 제조하는 방법으로서, 전구체가 되는 입자의 조립 공정, 자성상을 얻는 소성 공정, 표면에 서로 겹치면서 복수 방향으로 연속적으로 늘어나는 줄무늬 형상의 융기 부분을 형성하는 표면 처리 공정으로 나누어 설명한다.

〔슬러리화, 조립〕

캐리어 코어재의 전구체가 되는 입자를 얻는데는 공지의 조립 방법을 사용하면 좋지만, 특히 분무 건조법이 매우 적합하게 사용된다. 분무 건조에 의해 조립을 실시하는 경우에는, 수중에 원료 분말을 혼합, 분산시켜서 슬러리로 한 후, 건조풍중에 분무함으로써, 소망하는 입도 분포를 가진 전구체 입자를 얻을 수 있다.

슬러리의 고형분 농도는 50%∼90%의 사이에서 조정하는 것이 바람직하다. 조립물의 입자 형상을 유지하기 위하여, 물에 바인더를 첨가하는 것이 유효하다. 바인더로서는, 예를 들면 폴리비닐 알코올이 매우 적합하게 사용할 수 있고, 그 매체액 중 농도는 0.5∼2 질량%정도로 하면 좋다. 또, 일반적으로는 슬러리에 분산제가 첨가되지만, 분산제로서는 예를 들면 폴리카르본산 암모늄계의 것이 매우 적합하게 사용될 수 있으며, 그 매체액 중 농도도 0.5∼2 질량%정도로 하면 좋다. 그 외, 윤활제나 소결 촉진제로서 인이나 붕산 등을 첨가할 수 있다.

원료 분말로서는, 예를 들면 마그네타이트의 제조의 경우에는 금속 Fe, Fe₃O₄, Fe₂O₃ 등이 매우 적합하게 사용되고, 망간 페라이트의 경우에는, 금속 Fe, Fe₃O₄, Fe₂O₃와 금속 Mn, MnO₂, Mn₂O₃, Mn₃O₄나 MnCO₃를 소정의 비율이 되도록 계량하여 혼합하는 것이 좋다.

〔소성〕

이어서, 조립에 의해 얻어진 전구체 입자를 소성함으로써 자성상으로 한다. 소성은 조립분을 가열한 로에 투입하여 소정 시간 가열하는 것으로 실시된다. 소성온도는 목적이 되는 자성상이 생성되는 온도 범위로 설정하는 것이 바람직하지만, 예를 들어 마그네타이트 Fe₃O₄나 망간 페라이트 MnFe₂O₄를 제조하는 경우에는 1000∼1300℃의 온도 범위에서 소성하는 것이 바람직하다.

〔표면 처리〕

본 발명에 관한 캐리어 입자의 형상을 얻기 위해서는, 상술한 소성물을 2000℃ 이상, 바람직하게는 3000℃ 이상의 고온에서 단시간의 열처리에 의한 표면 처리를 실시하는 것이 중요하다. 이러한 표면 처리는 예를 들면, 가연성 가스와 산소의 화염중에, 처리물을 투입함으로써 실시할 수 있다. 상기 가연성 가스로서는, 프로판 가스나 프로필렌 가스 또는 아세틸렌 가스가 매우 적합하고, 산소 또는 공기와 혼합하여 사용된다. 혼합하는 산소, 공기의 공급량은 상기 가연성 가스가 완전 연소를 일으키는데 필요한 양의 0.2배∼1.5배, 더욱 바람직하게는 0.5배∼1.2배의 범위의 산소가 공급되도록 조정할 수 있다. 연소염의 발생에는 일반적인 가스 버너 등을 사용할 수 있다.

단, 서로 겹치면서 복수 방향으로 연속적으로 늘어나는 줄무늬 형상의 융기 부분을 입자 표면상에 형성하기 위해서는, 상기 혼합 가스의 공급량을 많게 하여 가스 유속을 빠르게 하는 것이 요구된다. 혼합 가스의 압력은 0.1 MPa∼1.5 MPa, 더욱 바람직하게는 0.3 MPa∼1.0 MPa의 범위이고, 공급량은 1.0㎥/h∼30㎥/h, 보다 바람직하게는 3.0㎥/h∼10㎥/h의 범위이다. 피처리물의 공급 방법으로서는, 연소염의 상방으로부터 자연 낙하시키는 방식, 캐리어 가스를 사용하여 연소염 중에 분산시키는 방식 등이 있다. 이때, 피처리물의 공급량은 생산성을 저하하지 않는 범위에서 가능한 한 적은 편이 바람직하다. 상기 공급량이 적은 편이 입자 하나하나가 받는 열량이 균일하게 되기 때문에, 표면 처리 정도에 불균형이 생기기 어려워지기 때문이다. 따라서, 상술의 연소염 발생 조건에서 피처리물의 공급량은 10kg/h이하로 하는 것이 바람직하다.

〔분급〕

얻어진 입자를 체로 분급함으로써, 소망한 입도 분포를 가진 캐리어 코어재를 얻을 수 있다.

〔코트〕

제조된 캐리어 코어재는 수지에 의해 코트함으로써 대전성이 부여되어 내구성이 향상된 캐리어가 된다. 코트용의 수지로서는. 실리콘 수지 등이 바람직하게 이용된다. 피복 방법에 관해서는 공지의 수법에 의해 실시할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 캐리어와 적당한 토너를 혼합하는 것에 의해, 내구성이 뛰어나 장기간에 걸쳐서 안정된 화상 특성을 얻을 수 있는 전자 사진 현상제를 얻을 수가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 관한 캐리어 코어재의 SEM 사진이다.

도 2는 본 발명의 비교예에 관한 캐리어 코어재의 SEM 사진이다.

(실시예 1)

Fe₂O₃(평균 입경：0.6㎛) 7.2kg 및 Mn₃O₄(평균 입경：0.9㎛) 2.8kg을 순수한 물 3.0kg 중에 분산하여 습식 볼 밀(미디어지름 2㎜)에 의해 분쇄 처리를 실시하여 Fe₂O₃와 Mn₃O₄와의 혼합 슬러리를 얻었다. 또한, 분산제로서 순수한 물에 폴리카르본산 암모늄계 분산제를 60g 첨가하였다. 이 슬러리를 스프레이 드라이어로 약 130℃의 열풍 중에 분무하여, 입경 10∼100℃의 건조 조립물을 얻었다.

이 조립물을, 전기로에 투입하여 1150℃에서 3h 소성하였다. 얻어진 소성물 분쇄 후에 체를 사용하여 분급하고, 평균 입경 36㎛가 되는 페라이트 분말을 얻었다.

이 페라이트 분말을 프로판 가스와 산소 가스의 연소염 중에 투입하여 표면에 서로 겹치면서 복수 방향으로 연속적으로 늘어나는 줄무늬 형상의 융기 부분을 갖는 캐리어 코어재를 얻었다. 또한, 상기 연소염 발생용의 버너는 직경 1㎜의 가스 분출구가 직경 20㎜의 범위로 등간격으로 배열된 것이다. 그리고 상기 버너에, 산소와 프로판(혼합비 5：1)의 혼합 가스를 0.5 MPa의 압력으로 공급량 6.0㎥/h가 되도록 플로우 한 상태에서 연소염을 발생시켰다.

또한, 이 연소염에 대해서 연소의 상방으로부터 페라이트 분말을 공급량 6 Kg/h로 자연 낙하시켜 연소염 중에 투입함으로써 처리를 실시하여 실시예 1에 관한 페라이트 코어재를 얻었다.

상기 연소염은 공급되는 캐리어 입자를 용해시키는데 충분한 에너지를 갖고 있다. 또한, 매우 빠른 유속을 갖는 상기 연소염 중에 페라이트 입자를 투입함으로써, 페라이트 입자의 용해 시간을 짧게 하는 것에 의해, 서로 겹치면서 복수 방향으로 연속적으로 늘어나는 줄무늬 형상의 융기 부분을 페라이트 표면에 석출시키는 것이 가능해지는 것이라고 생각된다.

얻어진 실시예 1에 관한 페라이트 코어재에 대해서, 입도 분포 측정, 유동도(F. R. ) 측정, 홈 깊이 측정, 평균 표면 조도(Ra)측정, 원형도 산출, 내구성 평가를 실시하였다.

이들 측정 결과를, 표 1에 기재한다. 단, 입도 분포 측정은 내구성 평가에 있어서의 교반전의 입도 분포의 값과 동일하다.

또한, 이들의 상세한 측정법에 대해서는 후술한다.

(실시예 2)

체에 의해 페라이트 분말의 평균 입경을 29㎛로 조정한 것 이외는, 실시예 1과 같은 조작을 실시하여, 표면에 서로 겹치면서 복수 방향으로 연속적으로 늘어나는 줄무늬 형상의 융기 부분을 갖는 망간 페라이트 조성의 실시예 2에 관한 캐리어 코어재를 얻었다.

얻어진 실시예 2에 관한 페라이트 코어재에 대해서도 실시예 1과 같은 측정을 실시하고, 측정 결과를 표 1에 기재한다.

(실시예 3)

Fe₂O₃(평균 입경：0.6㎛) 10.0kg을 순수 3.0kg중에 분산하여, 습식 볼 밀(미디어지름 2㎜)에 의해 분쇄 처리를 실시하여 Fe₂O₃의 슬러리를 얻었다. 또한, 분산제로서 순수한 물에 폴리카르본산 암모늄계 분산제를 60g첨가하였다. 이 슬러리를 스프레이 드라이어로 약 130℃의 열풍 중에 분무하여 입경 10∼100㎛의 건조 조립물을 얻었다.

이 조립물을, 전기로에 투입하여 1180℃에서 3h 소성하였다. 얻어진 소성물 분쇄 후에 체를 사용하여 분급하고 평균 입경 53㎛가 되는 마그네타이트 분말을 얻었다.

이 이후는, 실시예 1과 같은 조작을 실시하여 표면에 서로 겹치면서 복수 방 향으로 연속적으로 늘어나는 줄무늬 형상의 융기 부분을 갖는 마그네타이트 조성의 실시예 3에 관한 캐리어 코어재를 얻었다.

얻어진 실시예 3에 관한 페라이트 코어재에 대해서도, 실시예 1과 같은 측정을 실시하고, 측정 결과를 표 1에 기재한다.

(실시예 4)

체에 의해 마그네타이트 분말의 평균 입경을 33㎛로 조정한 것 이외는 실시예 3과 같은 조작을 실시하여 표면에 서로 겹치면서 복수 방향으로 연속적으로 늘어나는 줄무늬 형상의 융기 부분을 존재하는 마그네타이트 조성의 실시예 4에 관한 캐리어 코어재를 얻었다.

얻어진 실시예 4에 관한 페라이트 코어재에 대해서도, 실시예 1과 같은 측정을 실시하고, 측정 결과를 표 1에 기재한다.

(비교예 1)

소성 후의 표면 처리를 실시하지 않는 것 이외는, 실시예 1과 같은 조작을 실시하여 평균 입경 33㎛가 되는 비교예 1에 관한 망간 페라이트 조성의 캐리어 코어재를 얻었다.

얻어진 비교예 1에 관한 페라이트 코어재에 대해서도, 실시예 1과 같은 측정을 실시하고, 측정 결과를 표 1에 기재한다.

(비교예 2)

소성 후의 표면 처리를 실시하지 않는 것 이외는, 실시예 3과 같은 조작을 실시하여 평균 입경 55㎛가 되는 비교예 2에 관한 마그네타이트 조성의 캐리어 코어재를 얻었다.

얻어진 비교예 2에 관한 페라이트 코어재에 대해서도, 실시예 1과 같은 측정을 실시하고, 측정 결과를 표 1에 기재한다.

(실시예 1∼4, 비교예 1, 2의 평가)

도 1에 실시예 1의 캐리어 코어재의 SEM상(3000배), 도 2에 비교예 1의 캐리어 코어재의 SEM상(3000배)을 나타낸다. 도 2로부터 비교예 1의 캐리어 코어재는 종래 기술에 있어서의 캐리어 코어재에서 보여지는 바와 같이, 다수의 홈이 존재하고, 입자 표면의 각 그레인이 홈에 의해 분할되고 있다. 이에 비해, 도 1의 실시예 1의 캐리어 코어재는 서로 겹치면서 복수 방향으로 거의 연속적으로 늘어나는 줄무늬 형상의 융기 부분을 가지며 요철이 많음에도, 그레인의 분할은 거의 볼 수 없다.

상기 SEM상의 화상 해석으로부터, 실시예 1의 캐리어 코어재에 있어서의 표면에 서로 겹치면서 복수 방향으로 연속적으로 늘어나는 줄무늬 형상의 융기 부분의 면적을 산출한바, 그 면적은 입자 전체의 면적의 80% 이상을 차지하고 있는 것이 확인되었다.

실시예 1과 비교예 1 및 실시예 3과 비교예 2의 비교에 의해, 본 발명에 관한 캐리어 코어재는 동일한 정도의 입도 분포에서도 종래 기술에 관한 캐리어 코어재와 비교하여 뛰어난 유동성을 나타내고 있다는 것을 알 수 있다. 이것은 캐리어 코어재로서 보다 바람직한 결과이다.

실시예 1 내지 4에 관한 캐리어 코어재는, 샘플 밀에 의한 교반 후에 있어도 미립자의 발생은 거의 일어나지 않았다. 이것으로부터, 본 발명에 관한 캐리어 코어재는 교반 스트레스에 의한 깨짐·파편이 거의 생기지 않다는 것을 알 수 있다. 이것으로부터 상기 캐리어 코어재는 내구성이 매우 우수하다고 판단할 수 있다.

이에 비해, 비교예 1 및 비교예 2의 캐리어 코어재는 교반에 의해 발생하는 미립자(22㎛ 이하)가 실시예의 경우보다 2배 이상 많다. 특히 비교예 2는 미립자의 발생에 의해, 체적율 50%까지의 적산 입경인 D50의 값도 많이 감소하고 있다.

상기와 같이 본 발명에 관한 캐리어 코어재가 매우 높은 내구성을 나타내는 이유는, 입자 표면이 홈에 의해 분할되고 있지 않고, 줄무늬 형상의 융기 부분에 의해 표면이 덮이는 것으로 인해, 입자 표면의 결합이 강고하게 되어 있기 때문에 있다고 생각된다.

이상의 실시예 및 비교 예의 검토에 의해, 본 발명에 관한 캐리어 코어재를 사용함으로써 토너로의 전하 부여에 유효한 표면 요철을 가지면서 양호한 유동성을 보위하며, 또한 장시간에 걸치는 교반 스트레스의 영향하에서도 입자가 깨짐·파편이발생하지 않는 높은 내구성을 가진 캐리어를 제공하는 것이 확인되었다.

(실시예 1∼4, 비교예 1, 2의 평가에 이용한 평가방법)

이하, 실시예 1∼4, 비교예 1, 2의 평가에 이용한 평가방법에 대해서 설명한다.

　＜입도 분포 측정＞

캐리어 코어재의 입도 분포는, 마이크로 트럭(닛키소(주) 제조, Model：9320－X100)을 사용하여 측정하였다. 또한, 본 발명에서 체적율 50%까지의 적산 입경인 D50의 값을 캐리어 코어재의 평균 입경으로 하였다.

＜유동도(F. R.) 측정＞

캐리어 코어재의 유동도(F. R.)는 JISZ－2502에 의해 측정하였다.

＜홈 깊이 측정＞,＜평균 표면 조도(Ra) 측정＞

본 발명에서는, 레이저 현미경(올림푸스사 제조, OLS30－LSU)을 사용하여 입자 표면을 스캔하는 것으로 홈 깊이, 및 평균 표면 조도(Ra) 값을 산출하였다.

입자 표면에 존재하는 홈 깊이는 캐리어 코어재의 입자에서 10평방㎛ 범위를 설정하고, 상기 범위에서 높이 측정 및 깊이 측정을 실시하여 평균선을 구하여 상기 평균선보다 가장 깊은 위치의 깊이를 홈 깊이로 하였다.

평균 표면 조도(Ra)는 캐리어 코어재의 입자에서 10평방㎛ 범위를 설정하고, 상기 범위에서 높이 측정을 실시하여 평균선을 구하고 이 범위에서의 평균선으로부터 측정 곡선까지의 편차의 절대치를 합성하여 평균화하는 것으로 산출하였다.

　＜원형도 산출＞

캐리어 코어재의 원형도의 산출은 주사형 전자현미경(SEM)에 의해 관찰된 화상을 컴퓨터상에서 화상 해석 소프트(Soft　Imaging　System　GmbH사, 「analysis」)를 사용하여 실시하였다. 측정은 배율 500배의 SEM 사진을 사용하고, 50개의 입자의 원형도로부터 평균 원형도를 산출하였다.

또한, 원형도는, 화상 해석에 의해 산출되는 입자의 면적 및 둘레 길이로부터 (원형도)=(4π×면적)/(둘레 길이×둘레 길이)에 의해 산출된다.

　＜내구성 평가＞

캐리어 코어재의 내구성의 평가는, 샘플 밀(교리츠 이코우 가부시키가이샤 제조, SK－M10)에 캐리어 코어재 시료 100g을 투입하여 회전수 16000rpm으로 40 초간 교반한 후, 상기 교반 전후의 입도 분포의 변화를 측정하는 것으로 실시하였다.

　또한, 표 1중의 미립자 발생량은 내구성 평가 전후에서의 22㎛ 이하의 입자의 체적율의 증가량이고, 미립자 발생량=(교반 후의 입경 22㎛ 이하의 체적율)－(교반전의 입경 22㎛ 이하의 체적율)로 산출된다.

본 발명에 관한 전자 사진 현상용 자성 캐리어 코어재를 수지 피복하여 얻어지는 전자 사진 현상제용 캐리어는 장시간에 걸치는 교반 스트레스의 영향하에서도 입자가 깨짐 ·파편이 발생하지 않아 유동성이 양호하다.

Claims

입자 표면에, 서로 겹치면서 복수 방향으로 연속적으로 늘어나는 줄무늬 형상의 융기 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 사진 현상제용 캐리어 코어재.
청구항 1에 있어서,

상기 줄무늬 형상의 융기 부분이 형성된 표면이 입자 전 표면의 80% 이상을 차지하는 것을 특징으로 하는 전자 사진 현상제용 캐리어 코어재.
청구항 1 또는 2에 있어서,

상기 인접하는 융기 부분간의 홈의 깊이가, 0.05㎛ 이상, 0.2㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 전자 사진 현상제용 캐리어 코어재.
청구항 1에 있어서,

평균 표면 조도 Ra가 0.1㎛ 이상, 0.3㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 전자 사진 현상제용 캐리어 코어재.
청구항 1에 있어서,

원형도가 0.90 이상인 것을 특징으로 하는 전자 사진 현상제용 캐리어 코어재.
청구항 1에 있어서,

평균 입경이 15㎛ 이상, 100㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 전자 사진 현상제용 캐리어 코어재.
청구항 1에 있어서,

조성이 마그네타이트, 또는 망간 페라이트인 것을 특징으로 하는 전자 사진 현상제용 캐리어 코어재.
소정의 원료 분말을 칭량 혼합하고, 상기 혼합물에 물을 더해 슬러리로 하고, 상기 슬러리를 분무 건조에 의해 조립하여 전구체 입자로 하는 공정과,

상기 전구체 입자를 1000∼1300℃의 온도 범위에서 소성하여 마그네타이트 또는 망간 페라이트를 포함한 소성물로 하는 공정과,

상기 소성물을 가연성 가스와 산소와의 2000℃ 이상의 화염 중에, 상기 연소염의 상방으로부터 자연 낙하시키거나, 또는 캐리어 가스를 사용하여 연소염 중에 분산시켜 열처리하고 피처리물의 입자 표면상에 서로 겹치면서 복수 방향으로 연속적으로 늘어나는 줄무늬 형상의 융기 부분을 입자 표면상에 형성하는 공정과,

상기 열처리 후의 입자를 체에 의해 분급 함으로써 소망한 입도 분포를 가진 캐리어 코어재를 얻는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 사진 현상제용 캐리어 코어재의 제조 방법.
청구항 1에 기재된 캐리어 코어재를 수지로 피복하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 사진 현상제용 캐리어.
청구항 9에 기재된 전자 사진 현상제용 캐리어와 토너를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 사진 현상제.