JP2011164225A - 電子写真現像剤用樹脂充填型フェライトキャリア芯材、フェライトキャリア及び該フェライトキャリアを用いた電子写真現像剤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】多孔質フェライト粒子からなり、該多孔質フェライト粒子の組成が下記式(1)で表され、下記式(1)中の(MgO)及び/又は(Fe2O3)の一部がSrOで置換されている電子写真現像剤用樹脂充填型フェライトキャリア芯材、該フェライトキャリア芯材の空隙に樹脂を充填してなるフェライトキャリア、並びに該フェライトキャリアを用いた電子写真現像剤を採用する。
【化1】
【選択図】なし
Description
る。
<本発明に係る電子写真現像剤用樹脂充填型フェライトキャリア芯材、フェライトキャリア>
この多孔質フェライト粒子の電気抵抗の測定は、次のようにして行われる。
電極間間隔6.5mmにて非磁性の平行平板電極(10mm×40mm)を対抗させ、その間に、試料200mgを秤量して充填する。磁石(表面磁束密度:1500Gauss、電極に接する磁石の面積:10mm×30mm)を平行平板電極に付けることにより電極間に試料を保持させ、50V及び100Vの電圧を順に印加し、それぞれの印加電圧における抵抗を絶縁抵抗計(SM−8210、東亜ディケーケー(株)製)にて測定した。なお、室温25℃、湿度55%に制御された恒温恒湿室内で測定を行った。
この多孔質フェライト粒子の細孔径及び細孔容積の測定は、次のようにして行われる。すなわち、水銀ポロシメーターPascal140とPascal240(ThermoFisher Scientific社製)を用いて測定した。ディラトメータはCD3P(粉体用)を使用し、サンプルは複数の穴を開けた市販のゼラチン製カプセルに入れて、ディラトメータ内に入れた。Pascal140で脱気後、水銀を充填し低圧領域(0〜400Kpa)を測定し、1st Runとした。次に再び脱気と低圧領域(0〜400Kpa)の測定を行い、2nd Runとした。2nd Runの後、ディラトメータと水銀とカプセルとサンプルを合わせた重量を測定した。次にPascal240で高圧領域(0.1Mpa〜200Mpa)を測定した。測定後、圧力から換算される細孔径が3μm以下のデータ(圧力、水銀圧入量)から、多孔質フェライト粒子の細孔容積、細孔径分布及びピーク細孔径を求めた。また、細孔径を求める際には装置付属の制御・解析兼用ソフトウェア PASCAL 140/240/440を用い、水銀の表面張力を480dyn/cm、接触角を141.3°として計算した。ピーク細孔径は、同ソフトウェア上においてdV/dlogdを計算し、most freq.の値を採用した。dV/dlogdの計算では、Number of point to average を6、Smooth Dumping factor を0.95とした。
ここで、磁化の測定は、積分型B−HトレーサーBHU−60型(株式会社理研電子製)を使用して測定した。電磁石間に磁場測定用Hコイル及び磁化測定用4πIコイルを入れる。この場合、試料は4πIコイルに入れる。電磁石の電流を変化させ磁場Hを変化させたHコイル及び4πIコイルの出力をそれぞれ積分し、H出力をX軸に、4πIコイルの出力をY軸に、ヒステリシスループを記録紙に描く。ここで測定条件としては、試料充填量:約1g、試料充填セル:内径7mmφ±0.02mm、高さ10mm±0.1mm、4πIコイル:巻数30回にて測定した。
また、本焼成工程後の細孔容積との比が、1.2未満であると、本焼成前から結晶成長が十分に進んでいないことを意味し、所望とする多孔質性、特にピーク細孔径が小さくなりすぎるため、樹脂を充填しにくくなるため好ましくない。また、6.0を超えると、結晶成長が過度に進んでいることを意味し、所望とする多孔質性を得られにくいことに加え、多孔質性の粒子間ばらつきが発生している可能性が高く、樹脂を充填した後の粒子密度や磁化についても粒子間バラツキが発生し、帯電特性の劣化やキャリア付着の原因となるので好ましくない。
この体積平均粒径は、次のようにして測定される。すなわち、日機装株式会社製マイクロトラック粒度分析計(Model9320−X100)を用いて測定される。分散媒には水を用いた。試料10gと水80mlを100mlのビーカーに入れ、分散剤(ヘキサメタリン酸ナトリウム)を2〜3滴添加する。次いで超音波ホモジナイザー(SMT.Co.LTD.製UH−150型)を用い、出力レベル4に設定し、20秒間分散を行った。その後、ビーカー表面にできた泡を取り除き、試料を装置へ投入した。後述する24μm未満の粒子の体積%も同様に測定して算出した。
粒子密度は、次のようにして測定した。すなわち、JIS R9301−2−1に準拠して、ピクノメーターを用いて測定した。ここで、溶媒としてメタノールを用い、温度25℃にて測定を行った。
この見掛け密度の測定は、JIS−Z2504(金属粉の見掛け密度試験法)に従って測定される。
本発明に係る電子写真現像剤用樹脂充填型フェライトキャリア芯材及びフェライトキャリアの製造方法について説明する。
本発明に係る多孔質フェライト粒子のフェライト組成において、多孔質性を維持しながら高い磁化を維持するためには、中間焼成において主として磁化を高め、本焼成において主として多孔質性を調整する。このように、各焼成工程において発現させる特性をある程度明確に分けることで、所望とする多孔質フェライト粒子を得ることができる。
次に、本発明に係る電子写真現像剤について説明する。
本発明に係る電子写真現像剤は、上記した電子写真現像剤用樹脂充填型フェライトキャリアとトナーとからなるものである。
以下、実施例等に基づき本発明を具体的に説明する。
フェライト組成(MgO)x(Fe2O3)yにおいて、およそx=30モル%、y=70モル%であり、その一部がSrO0.5モル%で置換されるように、Fe2O3:855重量部、Mg(OH)2:134重量部、SrCO3:6重量部それぞれ配合し、中間焼成の際に添加するポリビニールアルコール(粉体)の量を1.5重量%、本焼成温度を1210℃とした以外は、実施例1と同様にして多孔質フェライト粒子(フェライトキャリア芯材)を得た。
本焼成温度を1150℃とした以外は、比較例1と同様にして多孔質フェライト粒子(フェライトキャリア芯材)を得た。
仮焼成及び有機成分除去工程を行わず、また、中間焼成において添加剤を用いずに、1050℃、大気雰囲気下で焼成を行った以外は、比較例1と同様にして多孔質フェライト粒子(フェライトキャリア芯材)を得た。
本焼成を1180℃とした以外は、比較例3と同様にして多孔質フェライト粒子(フェライトキャリア芯材)を得た。
本焼成を1150℃とした以外は、比較例3と同様にして多孔質フェライト粒子(フェライトキャリア芯材)を得た。
実施例1において、Mg(OH)2の代わりにMnCO3を用い、(MnO)x(Fe2O3)yにおいて、およそx=20モル%、y=80モル%になるように原料を秤量した。ここで、SrOによる置換は行わなかった。
この多孔質フェライトの空隙に充填する樹脂として、フェニル/メチルのモル比が0.63、微分分子量曲線において630と2400にピークを持ち、数平均分子量が1704、重量平均分子量が5510、Z平均分子量が16190、数平均分子量/重量平均分子量比が3.234であるメチルフェニルシリコーンを準備した。このシリコーン樹脂溶液45重量部(樹脂溶液濃度20重量%のため固形分としては9重量部、希釈溶媒:トルエン)にアミノシランカップリング剤(γ―アミノプロピルトリメトキシシラン)を、樹脂固形分に対して10重量%添加し樹脂溶液を得た。実施例2で得られた多孔質フェライト粒子100重量部と、樹脂溶液を60℃、6.7kPa(約50mmHg)の減圧下で混合撹拌し、トルエンを揮発させながら、樹脂を多孔質フェライト粒子の空隙に浸透、充填させた。
フェライトキャリア芯材として比較例3で得られた多孔質フェライト粒子を用いた。樹脂充填量を多孔質フェライト粒子100重量部に対して樹脂固形分を4重量部とした以外は、実施例12と同様に樹脂を充填し、さらに実施例12と同様にして樹脂を被覆し、表面が樹脂で被覆された樹脂充填型フェライトキャリアを得た。
帯電量は、キャリアとトナーとの混合物を、吸引式帯電量測定装置(Epping q/m−meter、PES−Laboratoriumu社製)により測定し求めた。トナーはフルカラープリンターに使用されている市販の負極性トナー(シアントナー、富士ゼロックス株式会社製DocuPrintC3530用;平均粒径約5.8μm)を用い、トナー濃度を5重量%に調整した。調整した現像剤を50ccのガラス瓶に入れ、100rpmの回転数で撹拌した。帯電量は、初期と60分攪拌後の値を測定した。
◎:3.70g/cm3〜4.10g/cm3
○:3.50g/cm3〜3.70g/cm3未満もしくは4.10g/cm3超〜4.30g/cm3
△:3.30g/cm3〜3.50g/cm3未満もしくは4.30g/cm3超〜4.50g/cm3
×:3.30g/cm3未満もしくは4.50g/cm3超
[磁気特性(飽和磁化):]
◎:60Am2/kg〜70Am2/kg
○:57Am2/kg〜60Am2/kg未満もしくは70Am2/kg超〜72Am2/kg
△:53Am2/kg〜57Am2/kg未満もしくは72Am2/kg超〜78Am2/kg
×:53Am2/kg未満もしくは78Am2/kg超
[帯電特性A(初期値)]
◎:55.0μC/g以上
○:40.0μC/g〜55.0μC/g未満
△:30.0μC/g〜40.0μC/g未満
×:30.0μC/g未満
[帯電特性B(帯電量変動)]
◎:3.0以下
○:3.0超〜5.0
△:5.0超〜7.0
×:7.0超
また、この参考例において得られたフェライト粒子の細孔容積は実施例に比べて小さく、細孔径が極端に小さいため、樹脂を充填することが困難であり、所望とする樹脂充填型フェライトキャリアを得ることはできない。
Claims (14)
- 上記SrOの置換量が、多孔質フェライト粒子の0.1〜2.5モル%である請求項1記載の電子写真現像剤用樹脂充填型フェライトキャリア芯材。
- 上記多孔質フェライト粒子の飽和磁化が、55〜80Am2/kgである請求項1〜請求項3のいずれかに記載の電子写真現像剤用樹脂充填型フェライトキャリア芯材。
- 上記多孔質フェライト粒子は、還元性雰囲気下で焼成された後、さらに還元性雰囲気下もしくは不活性雰囲気下で焼成されて得られたものである請求項1〜請求項4のいずれかに記載の電子写真現像剤用樹脂充填型フェライトキャリア芯材。
- 上記多孔質フェライト粒子の本焼成工程の前の飽和磁化が55〜80Am2/kgであり、本焼成工程後の飽和磁化との比(本焼成工程前の飽和磁化/本焼成工程後の飽和磁化)が、0.75〜1.25である請求項1〜請求項5のいずれかに記載の電子写真現像剤用樹脂充填型フェライトキャリア芯材。
- 上記多孔質フェライト粒子の本焼成工程の前の細孔容積が150mm3/g以上であり、本焼成工程後の細孔容積との比(本焼成工程前の細孔容積/本焼成工程後の細孔容積)が、1.2〜6.0である請求項1〜請求項6のいずれかに記載の電子写真現像剤用樹脂充填型フェライトキャリア芯材。
- 請求項1〜7のいずれかに記載のフェライト粒子からなるフェライトキャリア芯材の細孔に樹脂を充填してなることを特徴とする電子写真現像剤用樹脂充填型フェライトキャリア。
- 上記樹脂がシリコーン系樹脂である請求項8に記載の電子写真現像剤用樹脂充填型フェライトキャリア。
- 上記多孔質フェライト粒子に充填する樹脂の量が、上記多孔質フェライト粒子100重量部に対して、6〜20重量部である請求項8又は請求項9に記載の電子写真現像剤用樹脂充填型フェライトキャリア。
- 表面に樹脂が被覆されている請求項8〜請求項10のいずれかに記載の電子写真現像剤用樹脂充填型フェライトキャリア。
- 体積平均粒径が20〜70μm、飽和磁化が53〜78Am2/kg、粒子密度が3.5〜4.3g/cm3、見掛け密度が1.0〜2.2g/cm3、24μm未満の粒子が5体積%以下である請求項8〜請求項11のいずれかに記載の電子写真現像剤用樹脂充填型フェライトキャリア。
- 請求項8〜請求項12のいずれかに記載の樹脂充填型フェライトキャリアとトナーとからなる電子写真現像剤。
- 補給用現像剤として用いられる請求項13に記載の電子写真現像剤。
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