説明

電子写真現像用キャリア芯材およびその製造方法、磁性キャリア並びに電子写真現像剤

【課題】芯材抵抗の電圧依存性が低く、磁性キャリアの交換寿命が長いキャリア芯材を提供する。
【解決手段】
ソフトフェライトと、SiOと、を含む粒子で構成された電子写真現像剤用キャリア芯材であって、当該電子写真現像剤用キャリア芯材中において、SiOが3次元網目構造を形成しており、当該電子写真現像剤用キャリア芯材の粉末XRDパターンにおいて、SiOのクオーツ結晶のピーク強度をI、SiOのクリストバライト結晶のピーク強度をIとしたとき、ピーク強度比(I/I)が0.35以上である電子写真現像剤用キャリア芯材を製造した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、乾式現像用キャリア芯材、およびその製造法、そのキャリア芯材を用いた磁性キャリア、並びに電子写真現像剤に関するものである。
【背景技術】
【0002】
電子写真の乾式現像法は、電子写真現像剤である粉体のトナーを感光体上の静電潜像に付着させ、当該付着したトナーを所定の紙等の媒体へ転写して現像する方法である。この方法は、電子写真現像剤として、トナーのみを含む1成分系現像剤を用いる方法と、トナーと磁性キャリアとを含む2成分系現像剤を用いる方法に大別される。近年では、トナーの荷電制御が容易で安定した高画質が得ることができ、かつ高速現像が可能な2成分系現像法が、電子写真現像剤の主流となっている。
【0003】
2成分現像剤を用いた現像方法において、磁性キャリアは現像機内でトナーと撹拌、混合されることで、トナーに所望の電荷を付与し、マグネットロール上に磁気ブラシを形成し、帯電したトナーを感光体上へ搬送する。マグネットロール上に残った磁性キャリアは再び現像機内に戻り、新たなトナーと撹拌、混合され、一定期間繰り返して使用される。従って、磁性キャリアは初期特性が耐刷期間中に変動せず、安定に維持されることが必要である。
【0004】
従来から、2成分系電子写真用現像剤において、磁性キャリアは長期間使用するために現像器内で撹拌ストレスを受け、樹脂膜が剥れたり、また、芯材が露出することで電荷のリークが生じ、このような電荷のリークは画質劣化の原因の一つであった。
【0005】
そこで、特許文献1には、前記磁性キャリアへZrOやBiを添加し、さらに、酸化被覆処理を施してFeの存在比率の高い層を形成することで、電気抵抗を高めた磁性キャリアが提案されている。
【0006】
本発明者らは、低密度物質であるSiOを添加して磁性キャリアの粒子密度を下げる検討を行っている。本発明者らはSiOを添加したキャリア芯材の抵抗に着目して鋭意検討をおこなった。その結果、SiOを磁性キャリア中に分散させた場合、SiO添加量に依存して抵抗値が増加することに想到し特許文献2として開示した。
【0007】
また本発明者らは、SiOの平均粒径を2μm以下にすることで、見掛け密度が小さく、残留磁化が小さく、かつ、高抵抗化処理工程で高抵抗化することにより電圧印加時の電気抵抗が高い、キャリア芯材を得ることを特許文献3として開示した。
【0008】
【特許文献1】特開平2004−240322号公報
【特許文献2】特願2005−285652号
【特許文献3】特願2006−243672号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明者らは、従来の技術に係る高い電気抵抗を有する磁性キャリアと、当該磁性キャリアの耐久性について鋭意研究を行った。
その結果、特許文献1に係る磁性キャリアは、樹脂膜の剥れや磁性キャリアのわれ、かけを引き起こし、画像特性の低下をきたすことを確認した。
次に、特許文献2に係る磁性キャリアは、電圧依存性を低下させるに足るSiO量を添加すると、今度は、磁性キャリア粉として必要な磁化が得られない場合があるという問題が生じた。
また、特許文献3に係る磁性キャリアは、高抵抗率化処理工程により高抵抗率化する場合、磁性相、SiO相、以外の相(Fe等)が生成するため、磁性キャリアの強度が低下するという課題があった。
【0010】
本発明は、上述の状況のもとでなされたものであり、芯材抵抗の電圧依存性が低く、高抵抗率を有することで、磁性キャリアの交換寿命を長くすることの出来るキャリア芯材、およびその製造法、並びにそのキャリア芯材を用いた磁性キャリア、電子写真現像剤を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者らは、磁性キャリア粉として必要な磁化を有し、電圧依存性が低く高抵抗である、組成式:MnFe3−x(但し、0≦x≦1.0)で表記されるソフトフェライトキャリアを提供できないか、鋭意検討を行った。そして、ソフトフェライトキャリアのキャリア芯材中におけるSiOに着目し、磁性キャリアの合成過程においてSiOの結晶構造を構造転移させ、粒子内部でSiOの強固な3次元網目構造を形成させることに想到した。そして、当該キャリア芯材中でSiOが3次元網目構造を形成しているとき、当該キャリア芯材のSiOのXRDパターンにおいて、SiOのクオーツ結晶のピーク強度をI、SiOのクリストバライト結晶のピーク強度をIとしたとき、ピーク強度比(I/I)を0.35以上とすることで当該3次元網目構造を強固なものと出来ることを見出し、本発明を完成した。
【0012】
即ち、上述の課題を解決する第1の手段は、
ソフトフェライトと、SiOと、を含む粒子で構成された電子写真現像剤用キャリア芯材であって、
当該電子写真現像剤用キャリア芯材中において、SiOが3次元網目構造を形成しており、
当該電子写真現像剤用キャリア芯材の粉末XRDパターンにおいて、SiOのクオーツ結晶のピーク強度をI、SiOのクリストバライト結晶のピーク強度をIとしたとき、ピーク強度比(I/I)が0.35以上であることを特徴とする電子写真現像剤用キャリア芯材である。
【0013】
第2の手段は、
前記電子写真現像剤用キャリア芯材中のSiO含有量が、Si換算で15wt%以下であることを特徴とする第1の手段に記載の電子写真現像剤用キャリア芯材である。
【0014】
第3の手段は、
前記ソフトフェライトが、一般式MFe3−x(但し、Mは2価をとる1種又は2種以上の金属、0≦x≦1.0)で表されることを特徴とする第1または第2の手段に記載の電子写真現像剤用キャリア芯材である。
【0015】
第4の手段は、
前記Mが、Fe、Mg、Mnから選択される1種又は2種以上の金属であることを特徴とする第3の手段に記載の電子写真現像剤用キャリア芯材である。
【0016】
第5の手段は、
前記電子写真現像剤用キャリア芯材の、印加電圧10Vにおける抵抗率をR、印加電圧100Vにおける抵抗率をRとしたとき、当該抵抗率の比(R/R)が10以下
であることを特徴とする第1〜第4の手段のいずれかに記載の電子写真現像用キャリア芯材である。
【0017】
第6の手段は、
平均粒子径が、15μm以上、70μm以下であることを特徴とする第1〜第5の手段のいずれかに記載の電子写真現像剤用キャリア芯材である。
【0018】
第7の手段は、
一般式:MnFe3−x(但し、0≦x≦1.0)で表記される組成のソフトフェライトが生成するように成分調整されたFe原料およびMn原料と、結晶シリカとを混合してスラリーを得る工程と、
前記スラリーを噴霧乾燥させて造粒物を得る工程と、
前記造粒物を1200℃以上、1400℃以下にて焼成し、磁性相を有する焼成物を得る工程と、
得られた焼成物に解粒処理を行って粉末化し、その後に所定の粒度分布を持たせる工程とを有することを特徴とする第1〜第3の手段のいずれかに記載の電子写真現像剤用キャリア芯材の製造方法である。
【0019】
第8の手段は、
第1〜第6の手段のいずれかに記載の電子写真現像剤用キャリア芯材へ、樹脂を充填、または、樹脂を充填かつ被覆、してなることを特徴とする電子写真現像用磁性キャリア粉である。
【0020】
第9の手段は、
第8の手段に記載の電子写真現像剤用磁性キャリア粉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。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、キャリア芯材の合成過程においてSiOの結晶構造を構造転移させ、キャリア芯材を構成するソフトフェライト中にSiOの3次元網目構造を形成させることで、芯材抵抗の電圧依存性が低く、且つ、高抵抗率を有するキャリア芯材を得ることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
以下、本発明を特定するための事項について説明する。
【0023】
〔本発明に係るキャリア芯材〕
本発明に係るキャリア芯材は、ソフトフェライト中にSiOの3次元網目構造が形成されたものである。
まず、キャリア芯材を構成するソフトフェライトは、一般式MFe3−x(但し、0≦x≦1.0)で表されるものが好ましい。このとき、Mは、Fe、Mg、Mn、Ca、Ti、Cu、Zn、Sr、Ni等の2価をとる金属から選ばれる1種又は2種以上が好ましい。ここで、近年の環境問題を考慮すると、Mは重金属を含まないものが好ましい。そこで、当該観点からは、MがFeであるFeで表されるマグネタイトや、MがMnであるMnFe3−xで表されるマンガンフェライト、MがMgであるMgFe3−xで表されるマグネシウムフェライトが最も好ましい。
【0024】
次に、ソフトフェライト中にSiOの3次元網目構造について説明する。
本発明に係るキャリア芯材中のSiOは3次元網目構造を形成している。これは、当該キャリア芯材中のSiO原料として結晶シリカを用い、焼成温度1200℃〜140
0℃の範囲内で焼成を行うことにより、キャリア芯材を構成するソフトフェライト中でSiOの結晶構造が変化し、さらに、SiOの3次元網目構造が形成されたものと考えられる。
【0025】
また、本発明に係るキャリア芯材中のソフトフェライトに含有されるSiOの3次元網目構造は、クリストバライト(Cristobalite)結晶またはクオーツ(Quartz)結晶である。ここで、2θ=約25.6°におけるSiOのピーク強度はクオーツ結晶のピークであり(本明細書において、ピーク強度Iと記載する場合がある。)、2θ=約31.1°におけるSiOのピーク強度はクリストバライト結晶のピークである(本明細書において、ピーク強度Iと記載する場合がある。)。この時、当該粉末XRDパターンにおいて、ピーク強度比(I/I)が0.35以上であるとき、当該SiOの3次元網目構造が、強固な機械的強度を発揮することも判明した。当該ピーク強度比(I/I)が0.35以上であることは、粒子内部のSiOが焼成により構造変化していることを示しているのではないかと考えられる。
そして、当該SiOの3次元網目構造が機械的強度も併せ持つことで、当該キャリア芯材が磁性キャリア粉となったときに必要な磁化を有し、高抵抗かつ電圧依存性が低い上に、機械的強度も有するキャリア芯材を得ることが出来るのだと考えられる。
【0026】
〔本発明に係るキャリア芯材の粉末XRDパターンの測定方法〕
電子写真現像剤用キャリア芯材中に含有されるSiOの粉末XRDパターンの測定方法について説明する。
まず、本発明に係るキャリア芯材を塩酸中で煮沸してフェライト相を溶解させ、残渣分をろ過、洗浄した後、乾燥させ、電子写真現像剤用キャリア芯材中に含有されるSiOとした。得られたSiOの粉末XRDパターンはX線回折装置(リガク製、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、走査範囲;25.000〜32.000°、サンプリング幅;0.01°、計数時間5秒、積算回数3回で測定を行った。得られたXRDパターンよりピークトップをピーク位置としてピーク強度を算出した。
【0027】
〔キャリア芯材の粒子径〕
本発明のキャリア芯材は、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)による平均粒子径D50の値において、
概ね15〜70μm程度が好ましく、25〜50μmのものがより好適である。15μm以上あればキャリア付着が発生し難く好ましい。また、70μm以下であれば、所望の画像を得る事ができ好ましいからである。
【0028】
〔電気抵抗〕
本発明のキャリア芯材は、印加電圧10Vにおける抵抗率R、印加電圧100Vにおける抵抗率Rの比(R/R)が10以下であり好ましい。これは、(R/R)が10以下であることとは、換言すれば、抵抗率の電圧依存性が低いことであり、電荷のリークが発生し難くなることである。この結果、電子写真現像において、安定した画像を得ることができ好ましい。
【0029】
印加電圧10V、および、印加電圧100Vにおける電気抵抗は以下のようにして求めることができる。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する。2枚の電極板の間の空隙に被測定粉体200±1mgを装入したのち、そ
れぞれの電極板の背後に断面積240mm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。この状態で電極間に10V、または、100Vの直流電圧を印加し、被測定粉体を流れる電流値を4端子法により測定し、電気抵抗値を算出する。その電気抵抗値と、電極間距離2mmおよび断面積240mmから、被測定粉体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)。なお、使用する磁石は粉体がブリッジを形成できる限り、種々のものが使用できるが、後述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。
【0030】
このような本発明のキャリア芯材は、例えば、以下の製造方法によって得ることができる。
【0031】
〔原料〕
Fe供給源としては金属Fe、Fe、Feが好適に使用できる。Mnの原料としては、Mn供給源として金属Mn、MnO、Mn、Mn、MnCOが、好適に使用できる。そして、これらの原料の配合比を、該ソフトフェライトの目的組成と一致させて秤量し混合する。さらに、SiOとしては結晶シリカが好適に使用できる。上記、配合比に所定量のSiOを秤量し混合して、金属原料混合物を得る。
【0032】
添加するSiOの原料としては、XRDパターンにおいて2θ=30〜32°に最大ピーク強度を有する結晶シリカであることが好ましい。当該結晶シリカは、高温においても安定に存在し、固溶することでキャリア芯材の磁化を著しく低下させることがないからである。一方、非晶質シリカは、焼成工程で非晶質シリカの液相を発生し、固溶してキャリア芯材の磁化を著しく低下させるとともに粒子同士の焼結を進め、球形の粒子形状維持を困難なものとする。
尚、当該結晶シリカは、上述のXRDパターンを満たすものであれば市販品を用いることが出来る。その場合、当該結晶シリカは、平均粒子径が1μm程度(0.5μm〜4μm)のものが好ましい。
【0033】
〔スラリー化〕
上記の原料を秤量した後、これらを媒体液中で混合撹拌することによってスラリー化する(スラリー化工程)。スラリー化する前に、原料の混合物に対して必要に応じて乾式で粉砕処理を加えてもよい。原料粉と媒体液の混合比は、スラリーの固形分濃度が50〜90質量%になるようにすることが望ましい。媒体液は、水にバインダー、分散剤等を添加したものを用意する。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。混合攪拌して得られたスラリーに対し、さらに湿式粉砕を施すことが好ましい。
【0034】
〔造粒〕
造粒は、上記スラリーを噴霧乾燥機に導入することによって好適に実施できる。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(造粒工程)。得られた造粒粉は製品最終粒径を考慮し、振動ふるい等を用いて、大きすぎる粒子や微粉を除去することにより粒度調整することが望ましい。
【0035】
〔焼成〕
次に、造粒粉を1200〜1400℃に加熱した炉に投入して、ソフトフェライトを合成するための一般的な手法で焼成することにより、フェライトを生成させる(焼成工程)。また、焼成の際には、炉内の酸素分圧を制御して焼成を行う。炉内の酸素分圧の制御は窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス、または、これらの不活性ガスと酸素との混合ガスを炉内にフローさせることにより達成可能である。
【0036】
本発明者らは、焼成工程において粒子内部でSiOの3次元網目構造を形成する磁性粉末を製造する方法について、検討を重ねた。その結果、焼成工程において所定の範囲内の温度で焼成することが極めて有効であることを発見した。
【0037】
ここで、焼成工程における最適な焼成温度について説明する。
本発明者らはSiOの結晶構造と粒子内部でのSiOの状態について検討をおこなった。その結果、1200℃〜1400℃の温度範囲において粒子内部のSiOが構造転移をし、SiO同士が成長を始めることがわかった。1200℃以上ではSiOの構造転移が起き、粒子内部でSiOの3次元網目構造が強固となるために目的の抵抗値を得ることができるため、好ましい。1400℃以下ではSiOの液相の発生による粒子同士の焼結が起こらないため、好ましい。
【0038】
得られた焼成物に対し、ハンマーミル、ボールミル等により解粒処理を行い、その後に篩分級を行うことにより、目的とする粒度分布を持たせることで、本発明に係る電子写真現像剤用磁性キャリア芯材を得る。
【0039】
〔磁性キャリア粉の製造〕
本発明に係る電子写真現像剤用キャリア芯材をシリコーン系樹脂やアクリル樹脂等で被覆し、帯電性の付与および耐久性の向上させることで電子写真現像剤用磁性キャリアを得ることが出来る。当該シリコーン系樹脂等の被覆方法は、公知の手法により行えば良い。
【0040】
〔電子写真現像剤の製造〕
本発明に係る電子写真現像剤用磁性キャリアと適宜なトナーとを混合することで、本発明に係る電子写真現像剤を得ることが出来る。
【実施例】
【0041】
《実施例1》
Fe10kg、Mn3.6kg、SiOを2.7kg、純水5kg中に分散し、分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム系分散剤を60g添加して混合物とした。
SiOは、XRDパターンにおいて2θ=30〜32°に最大ピーク強度を有する結晶シリカを使用した。
当該混合物を湿式ボールミルにより粉砕処理し、FeとMnとSiOの混合スラリーを得た。原料の混合比は、前述のフェライトの組成式MnFe3−xにおいて、x=0.82となるよう算出したものである。
【0042】
このスラリーを湿式ボールミルにて湿式粉砕し、しばらく攪拌した後、スプレードライヤーにて該スラリーを熱風中に噴霧し、粒径10μm〜200μmの乾燥造粒物を得た。
【0043】
この造粒物から網目61μmと25μmの篩網を用いて粗粒、微粒を分離した後の造粒物を、1200℃、窒素雰囲気下で5hr焼成し、フェライト化させた。このフェライト化した焼成物をハンマーミルで解粒し、風力分級機を用いて微粉を除去し、網目54μmの振動ふるいで粒度調整し、平均粒径35μmの実施例1に係る電子写真現像剤用磁性キャリア芯材を得た。
【0044】
得られた実施例1に係る電子写真現像剤用磁性キャリア芯材中において、3次元網目構造を形成しているSiO相の粉末XRDパターン、そのピーク強度比(I/I)を測定した。
発明の詳細な説明にて記載したように、フェライト相を塩酸中で煮沸溶解し、残渣分をろ過、洗浄した後、乾燥させて電子写真現像剤用キャリア芯材中に含有されるSiO
得た。当該SiOのXRDパターンを測定した。当該測定値、測定データを表1、図1(B)(XRDパターン)、および図2(B)に▲と太実線を用いて示し、キャリア芯材におけるSiO相構造の1000倍のSEM写真を図3(G)に示した。尚、図2(B)と後述する図2(A)(C)は、いずれも縦軸に抵抗率、横軸に印可電圧をとったグラフである。
【0045】
《実施例2》
焼成において焼成温度を1250℃とした以外は、実施例1と同様にして、平均粒径35μmの実施例2に係る電子写真現像剤用磁性キャリア芯材を得た。
得られた実施例2に係る電子写真現像剤用磁性キャリア芯材について、実施例1と同様の測定を行い、当該測定値、測定データを表1、図1(B)(XRDパターン)、および図2(B)に●と太一点鎖線を用いて示し、キャリア芯材におけるSiO相構造の1000倍のSEM写真を図3(H)に示した。
【0046】
《実施例3》
Feを10kg、Mnを3.6kg、SiO(結晶シリカ)を5.4kgとした以外は、実施例1と同様にして、平均粒径35μmの実施例3に係る電子写真現像剤用キャリア芯材を得た。
得られた実施例3に係る電子写真現像剤用磁性キャリア芯材について、実施例1と同様の測定を行い、当該測定値、測定データを表1、図1(C)(XRDパターン)、および図2(C)に▲と太実線を用いて示し、キャリア芯材におけるSiO相構造の1000倍のSEM写真を図3(K)に示した。
【0047】
《実施例4》
焼成において焼成温度を1250℃とした以外は、実施例3と同様にして、平均粒径35μmの実施例4に係る電子写真現像剤用キャリア芯材を得た。
得られた実施例4に係る電子写真現像剤用磁性キャリア芯材について、実施例1と同様の測定を行い、当該測定値、測定データを表1、図1(C)(XRDパターン)、および図2(C)に●と太一点鎖線を用いて示し、キャリア芯材におけるSiO相構造の1000倍のSEM写真を図3(L)に示した。
【0048】
《実施例5》
Feを10kg、Mnを3.6kg、SiO(結晶シリカ)を1.4kgとし、焼成において焼成温度を1200℃とした以外は、実施例1と同様にして、平均粒径35μmの実施例5に係る電子写真現像剤用キャリア芯材を得た。
得られた実施例5に係る電子写真現像剤用磁性キャリア芯材について、実施例1と同様の測定を行い、当該測定値、測定データを表1、図1(A)(XRDパターン)、および図2(A)に▲と太実線を用いて示し、キャリア芯材におけるSiO相構造の1000倍のSEM写真を図3(C)に示した。
【0049】
《実施例6》
焼成において焼成温度を1250℃とした以外は、実施例5と同様にして、平均粒径35μmの実施例8に係る電子写真現像剤用キャリア芯材を得た。
得られた実施例8に係る電子写真現像剤用磁性キャリア芯材について、実施例1と同様の測定を行い、当該測定値、測定データを表1、図1(A)(XRDパターン)、図2(A)に●と太一点鎖線を用いて示し、キャリア芯材におけるSiO相構造の1000倍のSEM写真を図3(D)に示した。
【0050】
《比較例1》
焼成において焼成温度を1120℃とした以外は、実施例1と同様にして、平均粒径3
5μmの比較例1に係る電子写真現像剤用キャリア芯材を得た。
得られた比較例1に係る電子写真現像剤用磁性キャリア芯材について、実施例1と同様の測定を行い、当該測定値、測定データを表1、図1(B)(XRDパターン)、および図2(B)に◆と細短破線を用いて示し、キャリア芯材におけるSiO相構造の1000倍のSEM写真を図3(E)に示した。
【0051】
《比較例2》
焼成において焼成温度を1150℃とした以外は、実施例1と同様にして、平均粒径35μmの比較例2に係る電子写真現像剤用キャリア芯材を得た。
得られた比較例2に係る電子写真現像剤用磁性キャリア芯材について、実施例1と同様の測定を行い、当該測定値、測定データを表1、図1(B)(XRDパターン)、および図2(B)に■と細長破線を用いて示し、キャリア芯材におけるSiO相構造の1000倍のSEM写真を図3(F)に示した。
【0052】
《比較例3》
焼成において焼成温度を1120℃とした以外は、実施例3と同様にして、平均粒径35μmの比較例3に係る電子写真現像剤用キャリア芯材を得た。
得られた比較例3に係る電子写真現像剤用磁性キャリア芯材について、実施例1と同様の測定を行い、当該測定値、測定データを表1、図1(C)(XRDパターン)、および図2(C)に◆と細短破線を用いて示し、キャリア芯材におけるSiO相構造の1000倍のSEM写真を図3(I)に示した。
【0053】
《比較例4》
焼成において焼成温度を1150℃とした以外は、実施例3と同様にして、平均粒径35μmの比較例4に係る電子写真現像剤用キャリア芯材を得た。
得られた比較例4に係る電子写真現像剤用磁性キャリア芯材について、実施例1と同様の測定を行い、当該測定値、測定データを表1、図1(C)(XRDパターン)、および図2(C)に■と細長破線を用いて示し、キャリア芯材におけるSiO相構造の1000倍のSEM写真を図3(J)に示した。
【0054】
《比較例5》
焼成において焼成温度を1120℃とした以外は、実施例5と同様にして、平均粒径35μmの比較例5に係る電子写真現像剤用キャリア芯材を得た。
得られた比較例5に係る電子写真現像剤用磁性キャリア芯材について、実施例1と同様の測定を行い、当該測定値、測定データを表1、図1(A)(XRDパターン)、および図2(A)に◆と細短破線を用いて示し、キャリア芯材におけるSiO相構造の1000倍のSEM写真を図3(A)に示した。
【0055】
《比較例6》
焼成において焼成温度を1150℃とした以外は、実施例5と同様にして、平均粒径35μmの比較例6に係る電子写真現像剤用キャリア芯材を得た。
得られた比較例6に係る電子写真現像剤用磁性キャリア芯材について、実施例1と同様の測定を行い、当該測定値、測定データを表1、図1(A)(XRDパターン)、および図2(A)に■と細長破線を用いて示し、キャリア芯材におけるSiO相構造の1000倍のSEM写真を図3(B)に示した。
【0056】
《比較例7》
焼成において焼成温度を1130℃とし、SiOとして非晶質シリカを用いた以外は、実施例1と同様にして、平均粒径35μmの比較例7に係る電子写真現像剤用キャリア芯材を得た。
得られた比較例7に係る電子写真現像剤用磁性キャリア芯材について、実施例1と同様の測定を行い、当該測定値、測定データを表1、図1(B)(XRDパターン)、および図2(B)に◇と細実線を用いて示し、キャリア芯材におけるSiO相構造の1000倍のSEM写真を図4(M)に示した。
【0057】
《比較例8》
焼成において焼成温度を1250℃とし、SiOとして非晶質シリカを用いた以外は、実施例1と同様にして、平均粒径35μmの比較例8に係る電子写真現像剤用キャリア芯材を得た。
得られた比較例8に係る電子写真現像剤用磁性キャリア芯材について、実施例1と同様の測定を行い、当該測定値、測定データを表1、図1(B)(XRDパターン)、および図2(B)に○と細一点鎖線を用いて示し、キャリア芯材におけるSiO相構造の1000倍のSEM写真を図4(N)に示した。
【0058】
【表1】

(実施例1〜6および比較例1〜8のまとめ)
【0059】
図1(A)〜(C)から明らかなように、SiOピークのIピーク強度は焼成温度の増加に伴って減少するが、Iピークは増加している。つまり、フェライトの焼成過程において、キャリア芯材の粒子内部および表面でSiOは、多形(同一の組成をもちながら異なる結晶構造をもち、異なる結晶形を示すこと。)であり、その結晶構造を変化させていることがわかる。さらに、図3の実施例に係る(G)実施例1、(H)実施例2、(K)実施例3、(L)実施例4、(C)実施例5、(D)実施例6から観察出来るよう
に、上記結晶構造の変化とともにSiOが粒子内部で成長し、強固な3次元網目構造を形成していることがわかる。一方、図2(A)〜(C)より明らかなように実施例1〜6に係るキャリア芯材は、電圧依存性が低く、且つ、高抵抗率を有していた。
【0060】
これに対し、図1(A)〜(C)から明らかなように、比較例1〜6に係るキャリア芯材では、Iのピーク強度よりもIのピーク強度が高い。さらに、図3の比較例に係る(E)比較例1、(F)比較例2、(I)比較例3、(J)比較例4、(A)比較例5、(B)比較例6から観察出来るように、粒子内部の3次元網目構造が存在しないか、または、存在しても構造が弱いものと考えられる。一方、図2(A)〜(C)より明らかなように比較例1〜6に係るキャリア芯材は、電圧依存性が高く、且つ、低抵抗率であり、比較例5、6では高電圧側ではブレークダウン(B.D)した。
【0061】
さらに、図1(B)から明らかなように、SiO原料として非晶質シリカを使用した比較例7、8では、IとIのピークが存在しなかった。そして図4の比較例に係る(M)比較例7、(N)比較例8から観察出来るように、粒子内部にSiOの3次元網目構造が存在せず、替わりに、SiOが一部固溶し、フェライト相以外の別の相が生成していることがわかる。一方、図2(B)より明らかなように比較例7、8に係るキャリア芯材は、電圧依存性は低いものの、低抵抗率であることがわかる。
【0062】
以上のことから、実施例に係るソフトフェライトと、SiOと、を含む粒子で構成されたキャリア芯材であって、当該電子写真現像剤用キャリア芯材中において、SiOが3次元網目構造を形成しており、当該電子写真現像剤用キャリア芯材の粉末XRDパターンにおいて、SiOのクオーツ結晶のピーク強度をI、SiOのクリストバライト結晶のピーク強度をIとしたとき、ピーク強度比(I/I)が0.35以上であるキャリア芯材は、電圧依存性が低く、且つ、高抵抗率を有していた。この結果、当該キャリア芯材に樹脂を充填、または、樹脂を充填かつ被覆して作製されたキャリア粉は、高品質な画像特性を保ちながら交換寿命が長かった。
【図面の簡単な説明】
【0063】
【図1】(A)実施例5、6、比較例5、6、に係る試料、(B)実施例1、2、比較例1、2、7、8、に係る試料、(C)実施例3、4、比較例3、4、に係る試料、のXRDパターンを示すグラフである。
【図2】(A)実施例5、6、比較例5、6、に係る試料、(B)実施例1、2、比較例1、2、7、8、に係る試料、(C)実施例3、4、比較例3、4、に係る試料、の抵抗率を示すグラフである。
【図3】実施例および比較例に係る試料のSiO構造の1000倍のSEM写真である。
【図4】比較例に係る試料のSiO構造の1000倍のSEM写真である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ソフトフェライトと、SiOと、を含む粒子で構成された電子写真現像剤用キャリア芯材であって、
当該電子写真現像剤用キャリア芯材中において、SiOが3次元網目構造を形成しており、
当該電子写真現像剤用キャリア芯材の粉末XRDパターンにおいて、SiOのクオーツ結晶のピーク強度をI、SiOのクリストバライト結晶のピーク強度をIとしたとき、ピーク強度比(I/I)が0.35以上であることを特徴とする電子写真現像剤用キャリア芯材。
【請求項2】
前記電子写真現像剤用キャリア芯材中のSiO含有量が、Si換算で15wt%以下であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真現像剤用キャリア芯材。
【請求項3】
前記ソフトフェライトが、一般式MFe3−x(但し、Mは2価をとる1種又は2種以上の金属、0≦x≦1.0)で表されることを特徴とする請求項1または2に記載の電子写真現像剤用キャリア芯材。
【請求項4】
前記Mが、Fe、Mg、Mnから選択される1種又は2種以上の金属であることを特徴とする請求項3に記載の電子写真現像剤用キャリア芯材。
【請求項5】
前記電子写真現像剤用キャリア芯材の、印加電圧10Vにおける抵抗率をR、印加電圧100Vにおける抵抗率をRとしたとき、当該抵抗率の比(R/R)が10以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電子写真現像用キャリア芯材。
【請求項6】
平均粒子径が、15μm以上、70μm以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の電子写真現像用キャリア芯材。
【請求項7】
一般式:MnFe3−x(但し、0≦x≦1.0)で表記される組成のソフトフェライトが生成するように成分調整されたFe原料およびMn原料と、結晶シリカとを混合してスラリーを得る工程と、
前記スラリーを噴霧乾燥させて造粒物を得る工程と、
前記造粒物を1200℃以上、1400℃以下にて焼成し、磁性相を有する焼成物を得る工程と、
得られた焼成物に解粒処理を行って粉末化し、その後に所定の粒度分布を持たせる工程と、を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電子写真現像剤用キャリア芯材の製造方法。
【請求項8】
請求項1〜6のいずれかに記載の電子写真現像剤用キャリア芯材へ、樹脂を充填、または、樹脂を充填かつ被覆、してなることを特徴とする電子写真現像用磁性キャリア粉。
【請求項9】
請求項8に記載の電子写真現像剤用磁性キャリア粉とトナーとを含むことを特徴とする電子写真現像剤。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate


【公開番号】特開2009−80348(P2009−80348A)
【公開日】平成21年4月16日(2009.4.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−250171(P2007−250171)
【出願日】平成19年9月26日(2007.9.26)
【出願人】(506334182)DOWAエレクトロニクス株式会社 (336)
【出願人】(000224802)DOWA IPクリエイション株式会社 (96)
【Fターム(参考)】