CN104024948B - 磁性调色剂 - Google Patents
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Abstract
一种磁性调色剂,其包含含有粘结剂树脂和磁性体的磁性调色剂颗粒以及存在于磁性调色剂颗粒表面上的无机细颗粒,其中存在于磁性调色剂颗粒表面上的无机细颗粒含有金属氧化物细颗粒,金属氧化物细颗粒含有二氧化硅细颗粒,和任选地含有二氧化钛细颗粒和氧化铝细颗粒,并且相对于二氧化硅细颗粒、二氧化钛细颗粒和氧化铝细颗粒的总质量,所述二氧化硅细颗粒的含量为至少85质量%;当覆盖率A(%)是无机细颗粒对所述磁性调色剂颗粒的表面的覆盖率和覆盖率B(%)是固着在磁性调色剂颗粒的表面的无机细颗粒对磁性调色剂颗粒的表面的覆盖率时,磁性调色剂具有规定范围内的覆盖率A和覆盖率B/覆盖率A,其中磁性调色剂具有规定范围内的介电常数ε′和介电损耗角正切。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于例如电子照相法、静电记录法和磁性记录法的磁性调色剂。
背景技术
近年来,图像形成设备例如复印机和打印机已在它们的预期应用和使用环境以及速度、图像质量和稳定性的额外改进的需求上经历日益增长的多样化。例如,以前主要在办公室环境中使用的打印机也已开始在苛刻环境中使用,并且即使在这些环境下也产生稳定的图像变得关键。
复印机和打印机也正在经历装置小型化和能量效率提高,使用有利的磁性调色剂的磁性单组分显影系统优选用于此背景中。
在磁性单组分显影系统中,通过使用在其内部引入产生磁场的装置如磁辊的调色剂承载构件(以下称作显影套筒),将磁性调色剂输送到显影区域中来进行显影。此外,主要通过由磁性调色剂与摩擦带电提供构件如显影套筒之间的摩擦产生的摩擦带电将电荷赋予至磁性调色剂。特别是从缩小装置尺寸的观点,缩小显影套筒的尺寸是一项重要的技术。
例如,当原料没有令人满意地分散在磁性调色剂中时,或在苛刻环境中使用期间,该摩擦带电可能没有均匀地进行,于是磁性调色剂可能变得不均匀地带电。结果,会发生其中只有一部分磁性调色剂过度带电(所谓的过度带电(charge-up))的显影,于是可能发生各种图象缺陷。
特别是,当显影套筒已经如上所述小型化时,显影辊隙部的显影区域变窄,使得磁性调色剂更难以从显影套筒飞出(flight)。因此,一部分磁性调色剂易于残留在显影套筒上,开始产生更大的带电不稳定性的趋势。
例如,当过度带电的调色剂残留在显影套筒上时,可发生图像浓度降低,而当调色剂带电不均匀时,可导致非图像区域中的图像缺陷如起雾。此外,在保持静止一段时间之后使用的情况下,在静电潜像承载构件与接触到静电潜像承载构件的构件如清洁刮板之间的接触部内可能最终出现调色剂熔融粘附至静电潜像承载构件,于是在静电潜像承载构件的每个旋转周期可能产生所谓"条纹"的图象缺陷。
为了应对这些问题,已经引入许多技术来控制介电特性(其是磁性体在磁性调色剂中的分散状态的指标),以使与环境变化有关的显影性能的变化稳定化。
例如,在专利文献1中,已经试图通过控制高温和常温区域内的介电损耗角正切(tanδ)来降低与环境变化有关的调色剂带电性的变化。
虽然事实上在某些规定条件下获得某种效果,但是没有充分陈述特别是在高磁性体含量下的高度的原料分散性,特别是从条纹的观点,仍存在改进的空间。
此外,为了抑制调色剂中的环境变化,专利文献2公开了一种调色剂,其中使低温、低湿条件下的饱和水含量HL与高温、高湿条件下的饱和水含量HH之比达到规定的范围内。
通过以所述方式控制水含量,确实在某些规定条件下获得对图像浓度再现性和转印性的某种效果。然而,特别是未陈述其中磁性体以相当于作为着色剂的使用量加入的情况下的带电稳定性,不足以获得本发明的效果。
另一方面,为了解决与外部添加剂有关的问题,已经公开特别集中于外部添加剂游离的调色剂(参见专利文献3和4)。在这些情况下,同样没有充分地陈述磁性调色剂的带电稳定性。
此外,专利文献5教导通过控制外部添加剂对调色剂基础颗粒的总覆盖率来使显影·转印步骤稳定化,并且通过控制通过计算获得的理论覆盖率,实际上对某种规定的调色剂基础颗粒获得某种效果。然而,外部添加剂的实际附着状态可能与假定调色剂是球体所计算出的值有很大不同,和特别是对于磁性调色剂,获得本发明的效果而不控制外部添加剂的实际附着状态经证明是完全不令人满意的。
[引文列表]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利申请公开号2005-134751
[专利文献2]日本专利申请公开号2009-229785
[专利文献3]日本专利申请公开号2001-117267
[专利文献4]日本专利公开号3812890
[专利文献5]日本专利申请公开号2007-293043
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的是提供一种可解决上述发现的问题的磁性调色剂。
特别地,本发明的目的是提供一种无论使用环境均产生稳定的图像浓度且可防止起雾和条纹发生的磁性调色剂。
用于解决问题的方案
本发明人发现,所述问题可通过限定无机细颗粒对磁性调色剂颗粒表面的覆盖率与固着至磁性调色剂颗粒的表面的无机细颗粒对磁性调色剂颗粒的表面的覆盖率之间的关系并限定磁性调色剂的介电特性来解决。基于该发现完成本发明。
因此,本发明描述如下:
一种磁性调色剂,其包含含有粘结剂树脂和磁性体的磁性调色剂颗粒以及存在于所述磁性调色剂颗粒的表面上的无机细颗粒,其中
存在于所述磁性调色剂颗粒的表面上的所述无机细颗粒包含金属氧化物细颗粒,所述金属氧化物细颗粒含有二氧化硅细颗粒,和任选地含有二氧化钛细颗粒和氧化铝细颗粒,和相对于所述二氧化硅细颗粒、二氧化钛细颗粒和氧化铝细颗粒的总质量,所述二氧化硅细颗粒的含量为至少85质量%;
当覆盖率A(%)是所述无机细颗粒对所述磁性调色剂颗粒的表面的覆盖率和覆盖率B(%)是固着至所述磁性调色剂颗粒的表面的所述无机细颗粒对所述磁性调色剂颗粒的表面的覆盖率时,所述磁性调色剂的覆盖率A为至少45.0%且不大于70.0%和覆盖率B与覆盖率A的比值[覆盖率B/覆盖率A]为至少0.50且不大于0.85,和其中
所述磁性调色剂在100kHz频率和30℃温度下的介电常数ε′为至少30.0pF/m且不大于40.0pF/m,并具有不大于9.0×10–3的介电损耗角正切(tanδ)。
发明的效果
本发明可提供无论使用环境均产生稳定图像浓度且可防止起雾和条纹出现的磁性调色剂。
附图说明
图1是示出二氧化硅添加份数与覆盖率之间的关系的实例的图;
图2是示出二氧化硅添加份数与覆盖率之间的关系的实例的图;
图3是示出覆盖率与静摩擦系数之间的关系的实例的图;
图4是示出可用于无机细颗粒的外部添加和混合的混合处理设备的实例的示意图;
图5是示出用于所述混合处理设备的搅拌构件的结构的实例的示意图;
图6是示出图像形成设备的实例的图;和
图7是示出超声波分散时间与覆盖率之间的关系的实例的图。
具体实施方式
以下详细描述本发明。
本发明涉及磁性调色剂,其包含含有粘结剂树脂和磁性体的磁性调色剂颗粒以及存在于所述磁性调色剂颗粒的表面上的无机细颗粒,其中:
存在于所述磁性调色剂颗粒的表面上的所述无机细颗粒含有金属氧化物细颗粒,所述金属氧化物细颗粒含有二氧化硅细颗粒,和任选含有二氧化钛细颗粒和氧化铝细颗粒,并且相对于所述二氧化硅细颗粒、二氧化钛细颗粒和氧化铝细颗粒的总质量,所述二氧化硅细颗粒的含量为至少85质量%;
使覆盖率A(%)为所述无机细颗粒对所述磁性调色剂颗粒的表面的覆盖率并使覆盖率B(%)为固着至所述磁性调色剂颗粒的表面的所述无机细颗粒对所述磁性调色剂颗粒的表面的覆盖率,所述磁性调色剂的覆盖率A为至少45.0%且不大于70.0%和覆盖率B与覆盖率A的比值[覆盖率B/覆盖率A]为至少0.50且不大于0.85;和
所述磁性调色剂在100kHz频率和30℃温度下的介电常数ε′为至少30.0pF/m且不大于40.0pF/m,并具有不大于9.0×10–3的介电损耗角正切(tanδ)。
根据本发明人的研究,使用上述磁性调色剂,无论使用环境均可提供稳定的图像浓度并且可抑制起雾和条纹的产生。
在这里,推测"条纹"的产生是如下造成的。
在进行大量打印期间,过度带电的磁性调色剂附着于除去存在于静电潜像承载构件上的磁性调色剂的清洁刮板的前端。当在该状况下完成复印时,静置,然后出现其中磁性调色剂的聚集体被辊隙部的压力压入静电潜像承载构件中的状态。
当在该状态下恢复复印时,通常应被清洁刮板除去的磁性调色剂由于对静电潜像承载构件的熔融粘附而滑过所述刮板。
此外,当静电潜像承载构件旋转一圈和所述清洁刮板再次接近其中磁性调色剂已进行熔融粘附的部分时,所述静电潜像承载构件的摩擦系数由调色剂没有熔融粘附的部分的摩擦系数改变,结果阻碍静电潜像承载构件的稳定旋转。
由于该受阻旋转,在静电潜像承载构件的纵向上形成带电不良,这导致在静电潜像承载构件的每个旋转周期中的"条纹",即条纹状的图像缺陷。
因此,当存在大量的过度带电的调色剂时,那么磁性调色剂将容易附着于清洁刮板,附着于清洁刮板的磁性调色剂经历熔融粘附至静电潜像承载构件,从而使条纹恶化。此外,当输出大量打印件或当在高温、高湿环境中进行图像输出时,更容易出现磁性调色剂熔融粘附至静电潜像承载构件,结果条纹的发生变得显著。
此外,在为了实现尺寸小型化而使用小直径显影套筒的设备中,所述显影套筒具有大曲率,从而在显影辊隙部中出现狭窄的显影区域;结果使得磁性调色剂更难以从显影套筒飞出;过度带电的调色剂会增加;于是更容易产生条纹。
抑制过度带电的调色剂的产生能有效地抑制条纹。虽然已经提出许多减少过度带电的调色剂的技术,但这些技术在抑制"条纹"方面并不令人满意。特别是,当在高温、高湿环境中使用用小直径显影套筒的设备输出大量打印件时,仍无法充分地抑制条纹。
作为其研究结果,本发明人发现,使用具有规定的介电特性和规定的无机细颗粒外部添加的状态的磁性调色剂,可显著地减少过度带电的调色剂,结果可抑制条纹产生。
对于本发明的磁性调色剂而言关键的是,在100kHz频率和30℃温度下的介电常数ε′为至少30.0pF/m且不大于40.0pF/m,并具有不大于9.0×10–3的介电损耗角正切(tanδ)。
在此设定100kHz频率为测定介电常数的条件,因为其是用于检测磁性体分散状态的最佳频率。当所述频率低于100kHz时,变得难以进行稳定的测量,并且将倾向于失去区别磁性调色剂的介电常数的差异的能力。此外,当在120kHz下进行测定时,一致地获得大约与100kHz下相同的值。当所述频率不低于该值时,产生其中具有不同性质的磁性调色剂之间的介电常数的差异有些小的趋势。将测定温度设定在30℃的理由是其被认为是图象打印期间在盒内温度的典型温度。
为了获得这些介电特性,可根据例如粘结剂树脂的选择、磁性调色剂的酸值和磁性体的含量来进行调节。
例如,通过在磁性调色剂中使用大的用于粘结剂树脂的聚酯组分含量,可使介电常数ε′达到较高的值并容易将其控制在上述范围内。
此外,可通过降低磁性调色剂的树脂组分的酸值或降低磁性调色剂中磁性体的含量来降低介电常数ε′;反之,可通过提高树脂组分的酸值或增大磁性调色剂中磁性体的含量来提高介电常数ε′。
另一方面,可通过磁性体在磁性调色剂中均匀分散来降低介电损耗角正切(tanδ)。例如,可通过经升高熔融捏合期间的捏合温度(至少160℃)降低捏合材料的粘度,来促进磁性体的均匀分散。
在本发明的范围内限定比较大的介电常数ε′被认为建立了使磁性调色剂容易带电的介电特性。此外,设定比较低的介电损耗角正切(tanδ)被认为由于磁性体在磁性调色剂中非常均匀的分散而形成对电荷泄漏的抑制。即,认为同时控制介电常数ε′和介电损耗角正切(tanδ)提供容易带电和耐电荷泄漏的性质,并使得磁性调色剂能够进行快速带电。
本发明的磁性调色剂优选具有在100kHz频率和30℃温度下的至少32.0pF/m且不大于38.0pF/m的介电常数ε′,并优选具有不大于8.5×10-3的介电损耗角正切(tanδ)。
此外,使覆盖率A(%)为所述无机细颗粒对所述磁性调色剂颗粒的表面的覆盖率并使覆盖率B(%)为固着至所述磁性调色剂颗粒的表面的所述无机细颗粒对所述磁性调色剂颗粒的表面的覆盖率,对本发明的磁性调色剂而言关键的是,覆盖率A为至少45.0%且不大于70.0%和覆盖率B与覆盖率A的比值[覆盖率B/覆盖率A,以下也简称为B/A]为至少0.50且不大于0.85。
所述覆盖率A优选为至少45.0%且不大于65.0%,和B/A优选为至少0.55且不大于0.80。
通过如上所述使表示外部添加状态的覆盖率A和B/A满足具有快速带电性的磁性调色剂中的规定范围,变得可以首次显著减少过度带电的调色剂和抑制"条纹"。
虽然其原因不是完全清楚,但推测如下。
在显影步骤期间,磁性调色剂在显影刮板和显影套筒之间的接触部中与显影刮板和显影套筒接触,并在此时通过摩擦带电。结果,当磁性调色剂残留在显影套筒和/或显影刮板上而未进行显影时,其进行反复带电,从而产生过度带电。
然而,对于本发明的磁性调色剂,由于无机细颗粒对磁性调色剂颗粒表面的覆盖率A具有至少45.0%的高值,因而与接触构件的范德华力和静电力低,并抑制磁性调色剂残留在显影套筒和显影刮板附近的能力。为了使覆盖率A大于70.0%,必须大量添加无机细颗粒,但即使在此可设计出外部添加法,也容易产生由游离的无机细颗粒引起的图象缺陷(纵向条纹),因而这是不利的。
该覆盖率A、覆盖率B和覆盖率B与覆盖率A的比值[B/A]可通过如下所述的方法测定。
用于本发明的覆盖率A是还包括可容易游离的无机细颗粒的覆盖率,而覆盖率B是由于在如下所述的游离过程中固着至磁性调色剂颗粒的表面而没有游离的无机细颗粒的覆盖率。认为,由覆盖率B表示的无机细颗粒以半嵌入状态固着至磁性调色剂颗粒表面,因而甚至当磁性调色剂在显影套筒上或静电潜像承载构件上受到剪切时,也不经历位移。
另一方面,由覆盖率A表示的无机细颗粒包括如上所述固着的无机细颗粒以及存在于上层并具有较高自由度的无机细颗粒。
如上所述,认为可存在于磁性调色剂颗粒之间和磁性调色剂与各种构件之间的无机细颗粒参与产生范德华力减小和静电力减小的效果,并且对于该效果,具有高的覆盖率A特别关键。
首先,用下述方程式表示平板与颗粒之间产生的范德华力(F)。
F=H×D/(12Z2)
在此,H是Hamaker常数,D是颗粒的直径,和Z是颗粒与平板之间的距离。
对于Z,通常认为吸引力在距离大时起作用,排斥力在距离很小时起作用,和由于其与磁性调色剂颗粒表面的状态无关,因此Z被当作是常数。
根据上述方程式,范德华力(F)与接触平板的颗粒的直径成比例。当将此应用到磁性调色剂表面时,具有较小粒径的无机细颗粒与平板接触的范德华力(F)小于磁性调色剂颗粒与平板接触的范德华力。即,在经设置为外部添加剂的无机细颗粒的中介而接触的情况,与磁性调色剂颗粒与显影套筒或显影刮板之间直接接触的情况相比,范德华力更小。
此外,静电力可被视为镜像力(reflection force)。已知镜像力与颗粒电荷(q)的平方成正比,而与距离的平方成反比。
在磁性调色剂带电的情况下,带有电荷的是磁性调色剂颗粒,而不是无机细颗粒的表面。因此,镜像力随磁性调色剂颗粒表面与平板(在此,显影套筒或显影刮板)之间的距离变得更大而下降。
即,在磁性调色剂表面的情况下,当所述磁性调色剂颗粒经无机细颗粒的中介与平板接触时,在平板与磁性调色剂颗粒表面之间产生距离,因而降低镜像力。
如之前所述,通过使无机细颗粒存在于磁性调色剂颗粒表面上和使磁性调色剂与显影套筒或显影刮板在所述无机细颗粒插入其间的情况下接触,来降低磁性调色剂与显影套筒或显影刮板之间产生的范德华力和镜像力。即,降低磁性调色剂与显影套筒或显影刮板之间的附着力。
磁性调色剂颗粒是直接与显影套筒或显影刮板接触还是经无机细颗粒的中介与其接触,取决于覆盖磁性调色剂颗粒表面的无机细颗粒的量,即取决于无机细颗粒的覆盖率。
认为,磁性调色剂颗粒与显影套筒或显影刮板之间直接接触的机会在无机细颗粒的覆盖率高时减少,这使得磁性调色剂更难以粘附至显影套筒或显影刮板。另一方面,在无机细颗粒的覆盖率低时,磁性调色剂容易粘附至显影套筒或显影刮板,并易于残留在显影套筒上或显影刮板附近。
对于无机细颗粒的覆盖率,假设无机细颗粒和磁性调色剂具有球形形状,可使用例如专利文献5中描述的方程式来计算理论覆盖率。然而,还存在无机细颗粒和/或磁性调色剂不具有球形形状的许多情况,此外,无机细颗粒也可能以聚集状态存在于调色剂颗粒表面上。结果,使用所述技术得出的理论覆盖率不适合于本发明。
因此,本发明人用扫描电子显微镜(SEM)对磁性调色剂表面进行观察,并测定无机细颗粒对磁性调色剂颗粒表面的实际覆盖的覆盖率。
作为一个实例,对通过将不同量的二氧化硅细颗粒(二氧化硅的添加份数)添加至100质量份用磨碎法提供的具有8.0μm体积平均粒径(Dv)的磁性调色剂颗粒(磁性体含量=43.5质量%)而制备的混合物,测定理论覆盖率和实际覆盖率(参见图1和2)。使用体积平均粒径(Dv)为15nm的二氧化硅细颗粒作为二氧化硅细颗粒。
为了计算理论覆盖率,使用2.2g/cm3作为二氧化硅细颗粒的真比重;使用1.65g/cm3作为磁性调色剂的真比重;和分别假定二氧化硅细颗粒和磁性调色剂颗粒为具有15nm和8.0μm粒径的单分散颗粒。
如图1所示,随着二氧化硅细颗粒的添加量增大,所述理论覆盖率超过100%。另一方面,所述实际覆盖率随二氧化硅细颗粒的添加量而变化,但没有超过100%。这是由于二氧化硅细颗粒在某种程度上作为聚集体存在于磁性调色剂颗粒表面上,或由于二氧化硅细颗粒不是球形有很大影响。
此外,根据本发明人的研究,已发现,甚至在相同的二氧化硅细颗粒的添加量时,覆盖率也随外部添加法而改变。即,仅从二氧化硅细颗粒的添加量测定覆盖率是不可能的(参见图2)。在此,外部添加条件A是指使用图4所示设备,在1.0W/g下混合5分钟的处理时间。外部添加条件B是指使用FM10C亨舍尔混合器(来自Mitsui Miike ChemicalEngineering Machinery Co.,Ltd.),在4000rpm下混合2分钟的处理时间。
由于以上提供的理由,本发明人使用通过SEM观察磁性调色剂表面而获得的无机细颗粒的覆盖率。
此外,如以上已经指出的,认为可通过提高无机细颗粒的覆盖率来降低对构件的附着力。因此,对于对构件的附着力和无机细颗粒的覆盖率进行试验。
通过测定铝基板与具有不同的二氧化硅细颗粒的覆盖率的球形聚苯乙烯颗粒之间的静摩擦系数,来间接推断对磁性调色剂的覆盖率与对构件的附着力之间的关系。
具体地说,使用具有不同的二氧化硅细颗粒的覆盖率(通过SEM观察测定的覆盖率)的球形聚苯乙烯颗粒(重均粒径(D4)=7.5μm),测定覆盖率与静摩擦系数之间的关系。
更具体地说,将已经添加二氧化硅细颗粒的球形聚苯乙烯颗粒按压在铝基板上。将基板左右移动,同时改变按压压力,并由所得到的应力计算静摩擦系数。对各不同覆盖率的球形聚苯乙烯颗粒进行试验,所得到的覆盖率与静摩擦系数之间的关系显示在图3中。
通过前述方法测定的静摩擦系数被认为与在球形聚苯乙烯颗粒与基板之间起作用的范德华力和镜像力之和有关。根据图3,呈现静摩擦系数随二氧化硅细颗粒的覆盖率增大而下降的趋势。即,推断具有高的无机细颗粒的覆盖率的磁性调色剂也具有对构件的低附着力。
当本发明人根据这些结果进行深入的研究时,可通过控制无机细颗粒的覆盖率并控制磁性调色剂的介电特性,来抑制条纹。
如上所述,抑制过度带电的磁性调色剂的产生对抑制条纹出现至关重要。关于这个,通过设定高的覆盖率A的值并使磁性调色剂颗粒通过无机细颗粒与显影套筒或显影刮板接触,可降低磁性调色剂与显影套筒或显影刮板之间产生的范德华力和镜像力。结果,降低磁性调色剂与显影套筒或显影刮板之间的附着力;然后,可防止磁性调色剂残留在显影套筒或显影刮板上而不经历显影;从而可显著地抑制条纹产生。
另一方面,即使能够暂时附着于清洁刮板的过度带电的磁性调色剂应以少量存在于显影套筒或显影刮板上,也可通过磁性调色剂的高的覆盖率A来降低磁性调色剂与清洁刮板之间的附着力,从而可防止磁性调色剂附着在清洁刮板的前端。
B/A为至少0.50且不大于0.85表示,固着在磁性调色剂颗粒表面的无机细颗粒在一定程度上存在,此外处于容易游离的状态(具有能够与磁性调色剂颗粒分离的行为的状态)的无机细颗粒也以有利的量存在在其上。认为,通过可游离的无机细颗粒对于固着的无机细颗粒滑动而可能产生类似轴承的效果(bearing-like effect),于是显著降低磁性调色剂之间的聚集力。
根据本发明人的研究结果,已发现,当固着的无机细颗粒和容易游离的无机细颗粒二者均是一次颗粒的数均粒径(D1)约不大于50nm的较小的无机细颗粒时,最大限度地获得该轴承效果和上述附着力降低效果。因此,集中在一次颗粒的数均粒径(D1)不大于50nm的无机细颗粒,计算覆盖率A和覆盖率B。
通过将本发明的磁性调色剂的覆盖率A和B/A设定规定的范围,可降低磁性调色剂与各种构件之间的附着力,并可使磁性调色剂之间的聚集力显著减小。结果,可在显影刮板和显影套筒之间的接触部内提供单独的磁性调色剂颗粒与显影刮板和显影套筒各自之间增大的接触机会,并且因此在具有上述介电特性的磁性调色剂的情况下使得首次可以非常有效地带电。因此,可特别显著地减少在减小直径的显影套筒上容易产生的过度带电的调色剂。
在本发明中,覆盖率A的变化系数优选不大于10.0%。所述覆盖率A的变化系数更优选不大于8.0%。不大于10.0%的覆盖率A的变化系数的限定表示在磁性调色剂颗粒之间和磁性调色剂颗粒内覆盖率A是非常均匀的。当所述变化系数超过10.0%时,磁性调色剂表面的覆盖状态是不均匀的,这损害降低调色剂之间聚集力的能力。
对用于使所述变化系数达到10.0%以下的技术没有特别的限制,但优选使用以下描述的外部添加设备和技术进行调节,其能够使得金属氧化物细颗粒如二氧化硅细颗粒在磁性调色剂颗粒表面上高度扩散(spreading)。
用于本发明中磁性调色剂的粘结剂树脂可示例为乙烯基树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂等,但没有特别的限制,可使用至今已知的树脂。前述之中,从带电性与定影性之间的相容性的观点,优选存在聚酯树脂或乙烯基树脂,而从将介电特性(特别是介电常数ε′)控制在本发明的范围内的观点,特别优选使用聚酯树脂作为主要的粘结剂树脂。该聚酯树脂的组成如下所述。
构成所述聚酯树脂的二元醇组分可示例为乙二醇、丙二醇、丁二醇、二甘醇、三甘醇、戊二醇、己二醇、新戊二醇、氢化双酚A、具有下式(A)的双酚及其衍生物,和具有下式(B)的二醇。
[化学式1]
(在该式中,R是亚乙基或亚丙基;x和y各自是大于或等于0的整数;和x+y的平均值大于或等于0且小于或等于10。)
[化学式2]
(在该式中,R'是-CH2CH2-或x'和y'是大于或等于0的整数;和x'+y'的平均值大于或等于0且小于或等于10。)
构成该聚酯树脂的二元酸组分可示例为苯二甲酸如邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸和邻苯二甲酸酐;烷基二羧酸如丁二酸、己二酸、癸二酸和壬二酸;烯基丁二酸如正十二烯基丁二酸;和不饱和二羧酸如富马酸、马来酸、柠康酸和衣康酸。
三元以上的醇组分自身或三价以上的酸组分自身可用作交联组分,或二者可组合使用。
三元以上的多元醇组分可示例为山梨糖醇、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、丁三醇、戊三醇、甘油、甲基丙三醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷和三羟基苯。
本发明中的三价以上的多元羧酸组分可示例为偏苯三酸、苯均四酸、苯三甲酸、丁烷三甲酸、己烷三甲酸和具有下式(C)的四羧酸。
[化学式3]
(该式中的X表示具有含有至少三个碳的至少一个侧链的C5-30亚烷基或亚烯基。)
所述粘结剂树脂可在其中满足根据本发明的介电性质等的范围内含有苯乙烯树脂。
所含有的苯乙烯树脂可具体示例为聚苯乙烯和苯乙烯共聚物如苯乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-乙烯基甲苯共聚物、苯乙烯丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸辛酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸辛酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物和苯乙烯-马来酸酯共聚物。可使用这些的单独一种,或可组合使用多种。
本发明的磁性调色剂的玻璃化转变温度(Tg)优选为至少40℃且不大于70℃。当所述玻璃化转变温度为至少40℃且不大于70℃时,在保持有利的定影性能的同时,可提高贮存稳定性和耐久性。
通过将本发明的磁性调色剂溶解在甲苯和乙醇的混合溶剂中,使用电位滴定设备进行对所得到的可溶性物质的测定而测得的酸值,优选为至少5mgKOH/g且不大于50mgKOH/g,更优选为至少10mgKOH/g且不大于40mgKOH/g。将酸值控制在所指出的范围内促进调节至本发明对磁性调色剂限定的介电特性。为了将该酸值控制在所指出的范围内,用于本发明的粘结剂树脂的酸值优选为至少5mgKOH/g且不大于50mgKOH/g。以下给出测定酸值的方法的详情。
当磁性调色剂的该酸值小于5mgKOH/g时,介电常数ε′易于过小,并且磁性调色剂也倾向于容易过度带电。
当磁性调色剂的该酸值超过50mgKOH/g时,介电常数ε′易于过大,并且取决于图像输出环境还呈现浓度下降的趋势,因为吸湿性容易增大。
本发明的磁性调色剂根据需要还可包括蜡,以改进定影性。任何已知的蜡可用作该蜡。具体实例是石油蜡,例如石蜡、微晶蜡、矿脂和它们的衍生物;褐煤蜡和它们的衍生物;由费-托法提供的烃蜡和它们的衍生物;以聚乙烯和聚丙烯为代表的聚烯烃蜡,和它们的衍生物;天然蜡,例如巴西棕榈蜡和小烛树蜡,和它们的衍生物;和酯蜡。在此,衍生物包括氧化产物、与乙烯基单体的嵌段共聚物,以及接枝改性物。此外,所述酯蜡可以是单官能的酯蜡或多官能的酯蜡,例如最显著的是双官能的酯蜡,但也可以是四官能的或六官能的酯蜡。
当将蜡加入本发明的磁性调色剂中时,其含量相对于每100质量份粘结剂树脂优选为至少0.5质量份且不大于10质量份。当蜡含量在所指出的范围内时,在不损害磁性调色剂的贮存稳定性的同时,提高定影性。
蜡可通过例如下述方法加入粘结剂树脂中:在树脂制备期间,将所述树脂溶解于溶剂中,升高树脂溶液的温度,在搅拌的同时进行添加和混合的方法;或在磁性调色剂制备过程中的熔融捏合期间进行添加的方法。
使用差示扫描量热仪(DSC)测定的蜡的最大吸热峰的峰值温度(以下也称作熔点)优选为至少60℃且不大于140℃,更优选至少70℃且不大于130℃。当所述最大吸热峰的峰值温度(熔点)为至少60℃且不大于140℃时,磁性调色剂在定影期间容易塑化,并提高定影性。这也是优选的,因为甚至在长期贮存期间,其也起到阻止出现蜡迁出的作用。
在本发明中蜡的最大吸热峰的峰值温度根据ASTM D3418-82、使用"Q1000"差示扫描量热仪(TA Instruments,Inc)来测定。使用铟和锌的熔点,进行仪器检测部分的温度校正,同时使用铟的熔化热来校正热量。
具体地,精确称出约10mg测量样品,并将其引入铝盘中。使用空的铝盘作为参比,在30至200℃的测量温度范围内,以10℃/min的升温速度进行测量。对于测量,将温度以10℃/min升高至200℃,然后以10℃/min降低至30℃,此后以10℃/min再次升高。从该第二次温度升高步骤的30至200℃温度范围内的DSC曲线测定蜡的最大吸热峰的峰值温度。
存在于本发明的磁性调色剂中的磁性体可示例为铁氧化物如磁铁矿、磁赤铁矿、铁素体等;金属如铁、钴和镍;以及这些金属与金属如铝、铜、镁、锡、锌、铍、钙、锰、硒、钛、钨和钒的合金和混合物。
该磁性体的一次颗粒的数均粒径(D1)优选不大于0.50μm,更优选为0.05μm至0.30μm。
该磁性体优选在施加795.8kA/m的磁场下具有下述磁特性:优选1.6至12.0kA/m的矫顽力(Hc);优选50至200Am2/kg、更优选50至100Am2/kg的磁化强度(σs);和优选2至20Am2/kg的残余磁化强度(sr)。
本发明的磁性调色剂优选含有至少35质量%且不大于50质量%的磁性体,更优选含有至少40质量%且不大于50质量%。
通过使磁性调色剂中磁性体的含量处于所指出的范围内,使得容易控制至本发明限定的介电性质。
磁性调色剂中的磁性体的含量可使用来自PerkinElmer Inc的Q5000IR TGA热分析仪来测定。关于测量方法,将磁性调色剂在氮气气氛中以25℃/分钟的升温速度从常温加热至900℃:将100至750℃的质量损失取为从磁性调色剂减去磁性体所得到的组分,并将剩余质量取为磁性体的量。
优选将电荷控制剂添加到本发明的磁性调色剂中。本发明的磁性调色剂优选是负带电性调色剂。
有机金属配位化合物和螯合化合物可有效地作为负带电用电荷控制剂,其可示例为单偶氮-金属配位化合物;乙酰丙酮-金属配位化合物;和芳族羟基羧酸和芳族二羧酸的金属配位化合物。
可商购获得的产品的具体实例是Spilon Black TRH、T-77和T-95(HodogayaChemical,Ltd.)以及BONTRON(注册商标)S-34、S-44、S-54、E-84、E-88和E-89(OrientChemical Industries Co.,Ltd.)。
可使用这些电荷控制剂中的单独一种,或可组合使用两种以上。从磁性调色剂的带电量的观点考虑,以每100质量份粘结剂树脂表示,优选使用0.1至10.0质量份、更优选0.1至5.0质量份的这些电荷控制剂。
本发明的磁性调色剂含有在磁性调色剂颗粒表面上的无机细颗粒。
存在于磁性调色剂颗粒表面上的无机细颗粒可示例为二氧化硅细颗粒、二氧化钛细颗粒和氧化铝细颗粒,并且也可有利地使用在其表面上进行疏水化处理后的这些无机细颗粒。
关键的是,存在于本发明的磁性调色剂颗粒表面上的无机细颗粒含有选自由二氧化硅细颗粒、二氧化钛细颗粒和氧化铝细颗粒组成的组的至少一种金属氧化物细颗粒,并且至少85质量%的金属氧化物细颗粒是二氧化硅细颗粒。优选至少90质量%的金属氧化物细颗粒是二氧化硅细颗粒。其理由是二氧化硅细颗粒不仅提供关于赋予带电性和流动性的最佳平衡,而且从降低调色剂之间的聚集力的观点,也是优异的。
从降低调色剂之间的聚集力的观点二氧化硅细颗粒是优异的原因并不完全清楚,但推测其可能是由于关于二氧化硅细颗粒之间滑动性,之前描述的轴承效果发挥了显著作用。
此外,二氧化硅细颗粒优选是固着至在磁性调色剂颗粒的表面的无机细颗粒的主要成分。具体地说,固着至磁性调色剂颗粒的表面的无机细颗粒优选含有选自由二氧化硅细颗粒、二氧化钛细颗粒和氧化铝细颗粒组成的组的至少一种金属氧化物细颗粒,其中二氧化硅细颗粒为这些金属氧化物细颗粒的至少80质量%。二氧化硅细颗粒更优选为至少90质量%。推测其由于与如上所述的相同原因:从赋予带电性和流动性的观点,二氧化硅细颗粒是最佳的,因此发生磁性调色剂带电的快速的初始升高。结果可获得高的图像浓度,这是非常优选的。
在此,为了使二氧化硅细颗粒达到在磁性调色剂颗粒的表面上存在的金属氧化物细颗粒的至少85质量%和还为了使二氧化硅细颗粒达到相对于固着至磁性调色剂颗粒表面的金属氧化物颗粒为至少80质量%,可调节所述无机细颗粒的添加时机和添加量。
无机细颗粒的存在量可使用以下描述的用于定量无机细颗粒的方法来确认。
在本发明中,无机细颗粒中的一次颗粒的数均粒径(D1)优选为至少5nm且不大于50nm,更优选为至少10nm且不大于35nm。
使无机细颗粒中的一次颗粒的数均粒径(D1)落入所指出的范围内,促进对覆盖率A和B/A的有利控制,并促进产生上述轴承效果和附着力降低效果。
优选对用于本发明的无机细颗粒进行疏水化处理,并且特别优选将无机细颗粒已经疏水化处理至根据甲醇滴定试验测定的至少40%、更优选至少50%的疏水度。
进行疏水化处理的方法可示例为用例如有机硅化合物、硅油、长链脂肪酸等进行处理的方法。
有机硅化合物可示例为六甲基二硅氮烷、三甲基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、三甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷、甲基三氯硅烷、二甲基乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷和六甲基二硅氧烷。可使用这些中的单独一种,或可使用两种以上的混合物。
硅油可示例为二甲基硅油、甲基苯基硅油、α-甲基苯乙烯改性的硅油、氯苯基硅油和氟改性的硅油。
C10-22脂肪酸适合用作长链脂肪酸,长链脂肪酸可以是直链脂肪酸或支链脂肪酸。可使用饱和脂肪酸或不饱和脂肪酸。
前述之中,非常优选C10-22直链饱和脂肪酸,因为它们容易提供对无机细颗粒表面的均匀处理。
这些直链饱和脂肪酸可示例为癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸和山萮酸。
优选已用硅油处理过的无机细颗粒作为用于本发明的无机细颗粒,并且更优选用有机硅化合物和硅油处理过的无机细颗粒。这使得可以有利地控制疏水度。
用硅油处理无机细颗粒的方法可示例为,使用混合器如亨舍尔混合器,将硅油与已用有机硅化合物处理过的无机细颗粒直接混合的方法,和将硅油喷射到无机细颗粒上的方法。另一实例是将硅油溶解或分散在适合的溶剂中,然后添加并混合无机细颗粒,再除去溶剂的方法。
为了获得良好的疏水性,以每100质量份无机细颗粒计,用于处理的硅油的量优选为至少1质量份且不大于40质量份,更优选至少3质量份且不大于35质量份。
为了赋予磁性调色剂优异的流动性,用于本发明的二氧化硅细颗粒、二氧化钛细颗粒和氧化铝细颗粒具有优选至少20m2/g且不大于350m2/g、更优选至少25m2/g且不大于300m2/g的通过根据氮吸附的BET法测量的比表面积(BET比表面积)。
根据JIS Z8830(2001)进行通过根据氮吸附的BET法的比表面积(BET比表面积)的测量。将使用通过定容法的气体吸附法作为其测量程序的"TriStar300(ShimadzuCorporation)自动比表面积·孔分布分析仪"用作测量仪器。
以每100质量份磁性调色剂颗粒计,无机细颗粒的添加量优选为至少1.5质量份且不大于3.0质量份的无机细颗粒,更优选至少1.5质量份且不大于2.6质量份,甚至更优选至少1.8质量份且不大于2.6质量份。
从促进适当控制覆盖率A和B/A的观点以及从图像浓度和起雾的观点,也优选将无机细颗粒的添加量设定在所指出的范围内。
无机细颗粒的添加量超过3.0质量份,即使可设计外部添加设备和外部添加法,也引起无机细颗粒的游离并促进出现例如在图像上的条纹。
除上述无机细颗粒之外,可将一次颗粒的数均粒径(D1)为至少80nm且不大于3μm的颗粒添加到本发明的磁性调色剂中。例如,也可以不影响本发明的效果的少量添加润滑剂如氟树脂粉末、硬脂酸锌粉末或聚偏二氟乙烯粉末;研磨剂如氧化铈粉末、碳化硅粉末或钛酸锶粉末;或间隔物颗粒如二氧化硅。
<无机细颗粒的定量方法>
(1)磁性调色剂中二氧化硅细颗粒的含量的测定(标准添加法)
将3g磁性调色剂引入直径为30mm的铝环中,并使用10吨的压力制备粒料。通过波长分散型X射线荧光分析(XRF)测定硅(Si)强度(Si强度-1)。优选优化使用的XRF仪器的测量条件,并使用相同条件进行所有的一系列强度测量。将一次颗粒的数均粒径为12nm的二氧化硅细颗粒以相对于磁性调色剂为1.0质量%添加至磁性调色剂,并用咖啡磨碎机进行混合。
对于此时混合的二氧化硅细颗粒,可使用一次颗粒的数均粒径为至少5nm且不大于50nm的二氧化硅细颗粒,而不影响该测定。
混合后,还如上所述进行制粒,并同样如上所述测定Si强度(Si强度-2)。使用相同的程序,对通过添加并以相对于磁性调色剂为2.0质量%和3.0质量%的二氧化硅细颗粒混合二氧化硅细颗粒而制备的样品,同样测定Si强度(Si强度-3,Si强度-4)。使用Si强度-1至-4,计算根据标准添加法的磁性调色剂中二氧化硅的含量(质量%)。
使用标准添加法和与上述用于二氧化硅含量测定相同的程序,测定磁性调色剂中二氧化钛的含量(质量%)和磁性调色剂中氧化铝的含量(质量%)。即,对于二氧化钛的含量(质量%),添加并混合一次颗粒的数均粒径为至少5nm且不大于50nm的二氧化钛细颗粒,并可通过测定钛(Ti)强度进行测定。对于氧化铝的含量(质量%),添加并混合一次颗粒的数均粒径为至少5nm且不大于50nm的氧化铝细颗粒,并可通过测定铝(Al)强度进行测定。
(2)从磁性调色剂中分离无机细颗粒
使用精密天平,称量5g磁性调色剂放入有盖的200mL塑料杯中;添加100mL甲醇;并使用超声波分散器进行分散5分钟。使用钕磁铁保留磁性调色剂,并丢弃上清液。进行用甲醇分散并丢弃上清液的过程三次,接着添加100mL的10%NaOH和几滴"Contaminon N"(用于清洁精密测量仪器的且包含非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和有机助洗剂的中性pH7洗涤剂的10质量%水溶液,来自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.),轻轻地混合,然后保持静止状态24小时。接着用钕磁铁进行再分离。此时进行用蒸馏水反复洗涤,直到没有残留NaOH。使用真空干燥器彻底干燥回收的颗粒,得到颗粒A。通过该过程溶解并除去外部添加的二氧化硅细颗粒。二氧化钛细颗粒和氧化铝细颗粒会留存在颗粒A中,因为它们难溶于10%的NaOH中。
(3)颗粒A中Si强度的测量
将3g颗粒A引入直径为30mm的铝环中;使用10吨的压力制造粒料;并通过波长分散型XRF测定Si强度(Si强度-5)。使用Si强度-5和用于测定磁性调色剂中二氧化硅含量的Si强度-1至-4,计算颗粒A中的二氧化硅含量(质量%)。
(4)从磁性调色剂中分离磁性体
将100mL四氢呋喃添加至5g颗粒A,进行充分混合,然后超声波分散10分钟。用磁铁保留磁性体,并丢弃上清液。进行该过程5次,得到颗粒B。该过程可将有机组分如树脂几乎完全除去到磁性体外面。然而,因为所述树脂中的四氢呋喃不溶性物质会残留,因而优选将通过该过程提供的颗粒B加热至800℃,以烧掉残留的有机组分,加热后得到的颗粒C大约是存在于磁性调色剂中的磁性体。
测量颗粒C的质量,得到磁性调色剂中磁性体的含量W(质量%)。为了校正由于磁性体的氧化而产生的增量,将颗粒C的质量乘以0.9666(Fe2O3→Fe3O4)。
(5)分离的磁性体中的Ti强度和Al强度的测量
Ti和Al可作为杂质或添加剂存在于磁性体中。可通过在波长分散型XRF中的FP定量,来检测可归属于磁性体的Ti和Al的量。将Ti和Al的检测量转换成二氧化钛和氧化铝,然后计算磁性体中的二氧化钛含量和氧化铝含量。
通过将通过前述程序获得的定量值代入下式,计算外部添加的二氧化硅细颗粒的量、外部添加的二氧化钛细颗粒的量和外部添加的氧化铝细颗粒的量。
外部添加的二氧化硅细颗粒的量(质量%)=磁性调色剂中的二氧化硅含量(质量%)-颗粒A中的二氧化硅含量(质量%)
外部添加的二氧化钛细颗粒的量(质量%)=磁性调色剂中的二氧化钛含量(质量%)-{磁性体中的二氧化钛含量(质量%)×磁性体含量W/100}
外部添加的氧化铝细颗粒的量(质量%)=磁性调色剂中的氧化铝含量(质量%)-{磁性体中的氧化铝含量(质量%)×磁性体含量W/100}
(6)对于固着至磁性调色剂颗粒表面的无机细颗粒,计算二氧化硅细颗粒在选自由二氧化硅细颗粒、二氧化钛细颗粒和氧化铝细颗粒组成的组的金属氧化物细颗粒中的比例
在进行以下描述的计算覆盖率B的方法中的"除去未固着的无机细颗粒"的程序和随后干燥调色剂之后,可通过进行与上述方法(1)至(5)中相同的程序计算二氧化硅细颗粒在金属氧化物细颗粒中的比例。
从显影性能与定影性能之间平衡的观点来看,本发明的磁性调色剂的重均粒径(D4)优选为至少6.0μm且不大于10.0μm,更优选至少7.0μm且不大于9.0μm。
此外,从抑制过度带电的观点来看,本发明的磁性调色剂的平均圆形度优选为至少0.935且不大于0.955,更优选至少0.938且不大于0.950。
通过调节磁性调色剂的生产方法和调节生产条件,可将本发明的磁性调色剂的平均圆形度调节到所指出的范围内。
以下提供本发明的磁性调色剂的生产方法的实例,但并不意图将生产方法限于这些。
本发明的磁性调色剂可通过能够调节覆盖率A和B/A且优选具有可调节平均圆形度的步骤的任何已知的方法来生产,而对其它制备步骤没有特别的限制。
下述方法是此类生产方法的有利实例。首先,使用混合器如亨舍尔混合器或球磨机,将粘结剂树脂和磁性体以及根据需要的其它原料如蜡和电荷控制剂充分混合,然后使用加热捏合设备如辊、捏合机或挤出机熔融、加工和捏合,以使树脂彼此相容。
将所得到的熔融和捏合的材料冷却并固化,然后粗粉碎,细粉碎,并分级,将外部添加剂如无机细颗粒外部添加并混合到所得到的磁性调色剂颗粒中,以得到磁性调色剂。
在此使用的混合器可示例为亨舍尔混合器(Mitsui Mining Co.,Ltd.);高速混合器(Kawata Mfg.Co.,Ltd.);Ribocone(Okawara Corporation);诺塔混合器,湍流增强器(Turbulizer)和Cyclomix(Hosokawa Micron Corporation);螺旋杆式混合器(Spiral PinMixer)(Pacific Machinery&Engineering Co.,Ltd.);Loedige混合器(MatsuboCorporation);和Nobilta(Hosokawa Micron Corporation)。
上述的捏合设备可示例为KRC捏合机(Kurimoto,Ltd.);Buss Ko-捏合机(BussCorp.);TEM挤出机(Toshiba Machine Co.,Ltd.);TEX双螺杆捏合机(The Japan SteelWorks,Ltd.);PCM捏合机(Ikegai Ironworks Corporation);三辊磨机、混合辊磨机、捏合机(Inoue Manufacturing Co.,Ltd.);Kneadex(Mitsui Mining Co.,Ltd.);MS型加压捏合机和Kneader-Ruder(Moriyama Mfg.Co.,Ltd.);和班伯里混炼机(Kobe Steel,Ltd.)。
上述的粉碎机可示例为反喷气磨(Counter Jet Mill)、Micron Jet和Inomizer(Hosokawa Micron Corporation);IDS型磨机和PJM喷射式磨机(Nippon PneumaticMfg.Co.,Ltd.);交叉喷射式磨机(Kurimoto,Ltd.);Ulmax(Nisso Engineering Co.,Ltd.);SK Jet-O-Mill(Seishin Enterprise Co.,Ltd.);Kryptron(Kawasaki HeavyIndustries,Ltd.);涡轮研磨机(Turbo Kogyo Co.,Ltd.);和Super Rotor(NisshinEngineering Inc.)。
前述之中,可通过在使用涡轮研磨机的微粉碎期间调节排气温度来控制平均圆形度。较低的排气温度(例如,不超过40℃)提供较小的平均圆形度值,而较高的排气温度(例如,约50℃)提供较高的平均圆形度值。
上述的分级机可示例为Classiel、Micron分级机和Spedic分级机(SeishinEnterprise Co.,Ltd.);涡轮分级机(Nisshin Engineering Inc.);微分离机、Turboplex(ATP)和TSP分离机(Hosokawa Micron Corporation);Elbow Jet(Nittetsu Mining Co.,Ltd.);分散分离机(Nippon Pneumatic Mfg.Co.,Ltd.);和YM Microcut(Yasukawa ShojiCo.,Ltd.)。
可用于筛选粗颗粒的筛选装置可示例为Ultrasonic(Koei Sangyo Co.,Ltd.)、Rezona Sieve和Gyro-Sifter(Tokuju Corporation)、粉末振动筛系统(Vibrasonicsystem)(Dalton Co.,Ltd.)、Soniclean(Sintokogio,Ltd.)、涡轮筛选机(Turbo KogyoCo.,Ltd.)、Microsifter(Makino Mfg.Co.,Ltd.)和圆形振动筛。
已知的混合处理设备如上述混合器可用于无机细颗粒的外部添加和混合;然而,从能够容易控制覆盖率A、B/A和覆盖率A的变化系数的观点,优选如图4所示的设备。
图4是示出可用于进行本发明使用的无机细颗粒的外部添加和混合的混合处理设备的实例的示意图。
该混合处理设备容易使无机细颗粒固着到磁性调色剂颗粒表面,因为其具有在狭窄间隙部内向磁性调色剂颗粒和无机细颗粒施加剪切的结构。
此外,如下所述,因为促进磁性调色剂颗粒和无机细颗粒沿旋转构件的轴向循环和因为在固着进行之前促进充分且均匀的混合,因而容易将覆盖率A、B/A和覆盖率A的变化系数控制在本发明优选的范围内。
另一方面,图5是示出用于上述混合处理设备的搅拌构件的结构的实例的示意图。
下面利用图4和5描述无机细颗粒的外部添加和混合过程。
进行无机细颗粒的外部添加和混合的该混合处理设备具有在其表面上设置至少多个搅拌构件3的旋转构件2;驱动旋转构件旋转的驱动构件8;和设置为与搅拌构件3具有间隙的主体外壳1。
重要的是,主体外壳1的内周部与搅拌构件3之间的间隙(空隙)保持不变且非常小,以向磁性调色剂颗粒施加均匀的剪切并促进无机细颗粒固着到磁性调色剂颗粒表面上。
在该设备中,主体外壳1的内周部直径不大于旋转构件2的外周部直径的两倍。在图4中,示出如下实例,其中主体外壳1的内周部的直径是旋转构件2的外周部直径(从旋转构件2减去搅拌构件3而得到的主体部直径)的1.7倍。当主体外壳1的内周部的直径不大于旋转构件2外周部的直径的两倍时,令人满意地使冲击力施加到磁性调色剂颗粒上,因为其中力作用于磁性调色剂颗粒的处理空间得到适当限制。
此外,重要的是根据主体外壳的尺寸调节上述间隙。从向磁性调色剂颗粒施加足够剪切的观点来看,重要的是使得间隙为主体外壳1内周部的直径的约至少1%且不大于5%。具体地说,当主体外壳1的内周部的直径为约130mm时,优选使得间隙为约至少2mm且不大于5mm;当主体外壳1的内周部的直径为约800mm时,优选使得间隙约为至少10mm且不大于30mm。
在本发明的无机细颗粒的外部添加和混合过程中,使用混合处理设备,通过经驱动构件8使旋转构件2旋转,并搅拌和混合已加入所述混合处理设备中的磁性调色剂颗粒和无机细颗粒,来进行所述无机细颗粒向磁性调色剂颗粒表面的混合和外部添加。
如图5所示,多个搅拌构件3的至少一部分形成向前输送用搅拌构件3a,所述向前输送用搅拌构件3a伴随旋转构件2的旋转,沿所述旋转构件的轴向以一个方向输送磁性调色剂颗粒和无机细颗粒。此外,多个搅拌构件3的至少一部分形成向后输送用搅拌构件3b,所述向后输送用搅拌构件3b伴随旋转构件2旋转,使磁性调色剂颗粒和无机细颗粒沿旋转构件的轴向以另一个方向返回。
在此,如图4所示,当在主体外壳1的两端部设置原料入口5和产物排出口6时,从原料入口5朝向产物排出口6的方向(图4中向右的方向)为"向前方向"。
即,如图5所示,使向前输送用搅拌构件3a的板面倾斜,以沿向前方向(13)输送磁性调色剂颗粒和无机细颗粒。另一方面,使向后输送用搅拌构件3b的板面倾斜,以沿向后方向(12)输送磁性调色剂颗粒和无机细颗粒。
通过这样做,进行向所述磁性调色剂颗粒的表面外部添加无机细颗粒并混合,同时重复地进行沿"向前方向"(13)的输送和沿"向后方向"(12)的输送。
此外,关于搅拌构件3a、3b,沿旋转构件2的圆周方向以间隔设置的多个构件形成一组。在图5所示的实例中,彼此间隔180°的两个构件形成旋转构件2上的一组搅拌构件3a、3b,但更多数量的构件可形成一组,如间隔120°的三个或间隔90°的四个。
在图5所示实例中,以等间隔形成总共十二个搅拌构件3a、3b。
此外,图5中的D表示搅拌构件的宽度,d表示代表搅拌构件重叠部分的距离。在图5中,当从使得沿向前方向和向后方向有效输送磁性调色剂颗粒和无机细颗粒的观点考虑时,D优选是旋转构件2长度的约至少20%且不大于30%的宽度。图5示出其中D为23%的实例。此外,关于搅拌构件3a和3b,当从搅拌构件3a的端部位置沿垂直方向画出延长线时,优选存在所述搅拌构件3a与搅拌构件3b的某个重叠部分d。这用来有效地向磁性调色剂颗粒施加剪切。从施加剪切的观点,该d优选是D的至少10%且不大于30%。
除了图5所示形状之外,在磁性调色剂颗粒可沿向前方向和向后方向输送且保持间隙的范围内,叶片形状可以是具有弯曲表面的形状或其中前端叶片部分通过棒状臂连接至旋转构件2的桨叶结构。
下面将参考图4和5中所示设备的示意图,更详细地描述本发明。
图4所示设备具有至少具有设置在其表面上的多个搅拌构件3的旋转构件2;驱动旋转部件2旋转的驱动构件8;设置与搅拌构件3形成间隙的主体外壳1;和夹套4,其中传热介质可流动并且位于主体外壳1内侧和旋转构件的端部侧面10上。
此外,图4所示设备具有原料入口5,其形成在主体外壳1的上侧以引入磁性调色剂颗粒和无机细颗粒,和产物排出口6,其形成在主体外壳1的下侧以从主体外壳1向外部排出已进行外部添加和混合处理的磁性调色剂。
图4所示设备还具有插入原料入口5内的原料入口用内部件16和插入产物排出口6内的产物排出口用内部件17。
在本发明中,首先从原料入口5除去原料入口用内部件16,将磁性调色剂颗粒从原料入口5引入处理空间9中。然后,将无机细颗粒从原料入口5引入处理空间9中并插入原料入口用内部件16。随后通过驱动构件8使旋转构件2旋转(11代表旋转方向),并使由此引入的待处理的材料进行外部添加和混合处理,同时通过设置在旋转构件2表面上的多个搅拌构件3进行搅拌和混合。
引入顺序也可以是首先通过原料入口5引入无机细颗粒,然后通过原料入口5引入磁性调色剂颗粒。此外,磁性调色剂颗粒和无机细颗粒可使用混合器如亨舍尔混合器进行预先混合,然后可通过图4所示设备的原料入口5引入混合物。
更具体地说,关于外部添加和混合处理的条件,就获得本发明所规定的覆盖率A、B/A和覆盖率A的变化系数而言,优选将驱动构件8的功率控制在至少0.2W/g且不大于2.0W/g。更优选将驱动构件8的功率控制在至少0.6W/g且不大于1.6W/g。
当功率小于0.2W/g时,难以获得高的覆盖率A,并且B/A倾向于太低。另一方面,当超过2.0W/g时,B/A倾向于太高。
对处理时间没有特别的限制,但优选至少3分钟且不大于10分钟。当处理时间短于3分钟时,B/A倾向于变低,并且倾向于出现大的覆盖率A的变化系数。另一方面,当处理时间超过10分钟时,B/A反之倾向于变高,并且设备内部的温度倾向于升高。
对外部添加和混合期间搅拌构件的旋转速度没有特别的限制;然而,对于图4所示设备,当设备中处理空间9的容积为2.0×10–3m3时,当搅拌构件3的形状如图5所示时,所述搅拌构件的rpm优选为至少1000rpm且不大于3000rpm。在至少1000rpm且不大于3000rpm下,容易获得如本发明所限定的覆盖率A、B/A和覆盖率A的变化系数。
本发明特别优选的处理方法在外部添加和混合处理步骤之前具有预混合步骤。安插预混合步骤实现无机细颗粒在磁性调色剂颗粒表面上的非常均匀的分散,结果容易获得高的覆盖率A,并且容易降低覆盖率A的变化系数。
更具体地说,预混合处理条件优选为:驱动构件8的功率为至少0.06W/g且不大于0.20W/g,且处理时间为至少0.5分钟且不大于1.5分钟。当预混合处理条件的负载功率低于0.06W/g或处理时间短于0.5分钟时,难以在预混合中获得令人满意的均匀混合。另一方面,当预混合处理条件的负载功率高于0.20W/g或处理时间长于1.5分钟时,在获得令人满意的均匀混合之前,所述无机细颗粒就可能变得固着至磁性调色剂颗粒表面。
在外部添加和混合处理完成后,除去产物排出口6中的产物排出口用内部件17,并通过驱动构件8使旋转构件2旋转,以将磁性调色剂从产物排出口6排出。根据需要,可使用网筛或筛子例如圆形振动筛将粗颗粒等从所得到的磁性调色剂分离,以获得磁性调色剂。
参考图6,下面具体地描述可有利地使用本发明的磁性调色剂的图像形成设备的实例。在图6中,100是静电潜像承载构件(以下也称为感光构件),其中在其周围设置下述:充电构件(充电辊)117、具有调色剂承载构件102的显影装置140、转印构件(转印充电辊)114、清洁器容器116、定影单元126和拾取辊124。静电潜像承载构件100通过充电辊117来带电。通过用来自激光发生器121的激光照射静电潜像承载构件100进行曝光(photoexposure),以形成对应于目标图像的静电潜像。静电潜像承载构件100上的静电潜像通过显影装置140用单组分调色剂来显影,以提供调色剂图像,并通过在转印材料插入静电潜像承载构件与转印辊114之间的情况下接触静电潜像承载构件的转印辊114,将调色剂图像转印到转印材料上。将承载调色剂图像的转印材料输送到定影单元126,并进行在转印材料上的定影。此外,通过清洁刮板将在一定程度上残留在静电潜像承载构件上的磁性调色剂刮掉,并贮存在清洁器容器116中。
以下描述本发明涉及的各种性质的测定方法。
<覆盖率A的计算>
在本发明中,通过使用Image-Pro Plus ver.5.0图像分析软件(Nippon RoperKabushiki Kaisha),分析用Hitachi's S-4800超高分辨率场致发射扫描电子显微镜(Hitachi High-Technologies Corporation)拍摄的磁性调色剂表面的图像,来计算覆盖率A。用S-4800获取图像的条件如下。
(1)样品制备
将导电糊剂在样品台(15mm×6mm铝样品台)上涂开成薄层,并在其上喷射磁性调色剂。另外进行用空气吹气,以从样品台除去过量的磁性调色剂并进行充分干燥。将样品台放置在样品支架中,并用样品高度计将样品台的高度调节至36mm。
(2)设定用S-4800观察的条件
使用用S-4800背散射电子成像获得的图像来计算覆盖率A。使用背散射电子图像可在优异精度下测定覆盖率A,因为与二次电子图像的情况相比,无机细颗粒更少过度带电。
将液氮导入至位于S-4800壳体内的抗污染收集器溢满,并使其静置30分钟。起动S-4800的"PC-SEM",并进行闪烁(flashing)(清洁作为电子源的FE前端)。点击屏幕上控制面板中的加速电压显示部,并按下[闪烁(flashing)]按钮以打开闪烁执行对话框。确认闪烁强度为2并执行。确认由于闪烁产生的发射电流为20至40μA。将样品支架插入S-4800壳体的样品室中。按下控制面板上的[原点(home)],以将样品支架输送到观察位置。
点击加速电压显示部,以打开HV设定对话框,并将加速电压设定为[0.8kV],发射电流为[20μA]。在操作面板的[基本(base)]标签中,将信号选择设定为[SE];对于SE检测器,选择[上(U)]和[+BSE];并在[+BSE]右边的选择框中选择[L.A.100],以进入使用背散射电子图像的观察模式中。类似地,在操作面板的[基本]标签中,将电子光学系统条件区块的探测电流设定为[正常(Normal)];设定焦点模式为[UHR];设定WD为[3.0mm]。按下控制面板的加速电压显示部中的[ON]按钮,并施加加速电压。
(3)磁性调色剂的数均粒径(D1)的计算
通过在控制面板的放大倍数指示部内拖曳,设定放大倍数为5000X(5k)。旋转操作面板上的[COARSE]焦点旋钮,进行已获得一定程度的聚焦的孔径校准的调节。点击控制面板中的[Align],显示校准对话框,选择[光束(beam)]。通过旋转操作面板上的STIGMA/ALIGNMENT旋钮(X,Y),将显示的光束移动至同心圆的圆心。然后选择[孔径(aperture)],并逐个地旋转STIGMA/ALIGNMENT旋钮(X,Y),调节以使图像的移动停止或使移动最小化。关闭孔径对话框,并用自动聚焦来聚焦。通过重复该操作另外两次来聚焦。
然后,通过测量300个磁性调色剂颗粒的粒径来测定数均粒径(D1)。当观察磁性调色剂颗粒时,将单个颗粒的粒径取为最大直径。
(4)焦点调节
对于在(3)中获得的数均粒径(D1)为±0.1μm、最大直径的中心已调节至测定屏幕的中心的颗粒,在控制面板的放大倍数指示部内拖曳以设定放大倍数为10000X(10k)。旋转操作面板上的[COARSE]焦点旋钮,进行已获得一定程度的聚焦的孔径校准的调节。点击控制面板中的[Align],显示校准对话框,选择[光束]。通过旋转操作面板上的STIGMA/ALIGNMENT旋钮(X,Y),将显示的光束移动至同心圆的圆心。然后选择[孔径],并一次一格地旋转STIGMA/ALIGNMENT旋钮(X,Y),调节以使图像的移动停止或使移动最小化。关闭孔径对话框,并使用自动聚焦来聚焦。然后设定放大倍数为50000X(50k);使用聚焦旋钮和STIGMA/ALIGNMENT旋钮进行如上所述的焦点调节;和使用自动聚焦再聚焦。通过重复该操作来聚焦。在此,因为在观察平面具有大的倾斜角时,覆盖率测定的精度倾向于下降,所以通过在其中整个观察平面同时对焦的焦点调节期间进行选择,经选择该表面内最小的倾斜来进行分析。
(5)图像捕获
使用ABC模式进行亮度调节,拍摄大小为640×480像素的照片并储存。使用该图像文件,进行以下描述的分析。对每个磁性调色剂颗粒拍摄一张照片,获得至少30个磁性调色剂颗粒的图像。
(6)图像分析
在本发明中,使用以下所示的分析软件,通过使经上述程序获得的图像进行二值化处理来计算覆盖率A。当其完成时,将上述单个图像分成12个正方形,并对每个进行分析。然而,当在一个分割区内存在粒径大于或等于50nm的无机细颗粒时,不对该分割区进行覆盖率A的计算。
使用Image-Pro Plus ver.5.0图像分析软件的分析条件如下。
软件:Image-ProPlus5.1J
从工具条中的"测量"选择"计数/尺寸",然后是"选项",并设定二值化条件。在目标提取选项中选择8个连接,并设置平滑化为0。此外,不选择预筛选、填充空隙和包络线(envelope),并将"边界线除外"设定为"没有"。从工具条中的"测量"选择"测量项目",并对面积筛选范围输入2至107。
通过标出正方形区域来计算覆盖率。在此,使该区域的面积(C)设为24000至26000像素。通过"处理"-二值化进行自动二值化,计算不含二氧化硅区域的总面积(D)。
使用下式,由正方形区域的面积C和不含二氧化硅区域的总面积D,计算覆盖率a。
覆盖率a(%)=100-(D/C×100)
如上所述,对至少30个磁性调色剂颗粒进行覆盖率a的计算。将所有得到的数据的平均值取为本发明的覆盖率A。
<覆盖率A的变化系数>
在本发明中,如下测定覆盖率A的变化系数。使σ(A)为上述用于计算覆盖率A的所有覆盖率数据的标准偏差,使用下式得到覆盖率A的变化系数。
变化系数(%)={σ(A)/A}×100
<覆盖率B的计算>
通过首先除去磁性调色剂表面上未固着的无机细颗粒,然后进行与随后的覆盖率A计算相同的程序,计算覆盖率B。
(1)未固着的无机细颗粒的除去
如下所述除去未固着的无机细颗粒。本发明人研究,然后设定这些除去条件,以彻底除去除了嵌入调色剂表面的那些以外的无机细颗粒。
作为实例,对于使用图4所示设备在三个不同的外部添加强度下使覆盖率A达到46%的磁性调色剂,图7示出超声波分散时间与超声波分散后计算的覆盖率之间的关系。图7通过使用与如上所述覆盖率A的计算相同的程序,计算通过以下描述的方法经超声波分散除去无机细颗粒然后干燥而提供的磁性调色剂的覆盖率而作成。
图7证明覆盖率下降与通过超声波分散除去无机细颗粒有关,并且对于所有的外部添加强度,通过超声波分散20分钟使覆盖率达到大致恒定的值。基于此,超声波分散30分钟被视为提供对除嵌入调色剂表面的无机细颗粒以外的无机细颗粒的彻底除去,由此得到的覆盖率定义为覆盖率B。
更详细地考虑,将16.0g水和4.0g Contaminon N(来自Wako Pure ChemicalIndustries,Ltd.的中性洗涤剂,产品编号037-10361)引入30mL玻璃瓶并充分混合。将1.50g磁性调色剂引入所得到的溶液,并通过在底部施加磁铁,使磁性调色剂完全被浸没。然后,旋转移动磁铁,以使磁性调色剂适应所述溶液并除去气泡。
插入UH-50超声波振荡器(来自SMT Co.,Ltd.,所使用的前端是前端直径φ为6mm的钛合金前端)的前端,以使其位于所述瓶的中心并保持在距离所述瓶底部5mm的高度,通过超声波分散除去无机细颗粒。施加超声波30分钟后,移出全部量的磁性调色剂并干燥。在此期间,施加尽可能少的热,同时在不高于30℃下进行真空干燥。
(2)覆盖率B的计算
在如上所述干燥之后,如同上述覆盖率A来计算磁性调色剂的覆盖率,得到覆盖率B。
<无机细颗粒的一次颗粒的数均粒径的测量方法>
无机细颗粒的一次颗粒的数均粒径是从用Hitachi的S-4800超高分辨率场致发射扫描电子显微镜(Hitachi High-Technologies Corporation)拍摄的磁性调色剂表面的无机细颗粒图像来计算的。用S-4800获取图像的条件如下。
进行与上述"覆盖率A的计算"中相同的步骤(1)至(3);通过如(4)中进行在磁性调色剂表面50000X(50k)的放大倍数下的焦点调节,进行聚焦;然后使用ABC模式调节亮度。然后使放大倍数达到100000X(100k);如(4)中使用聚焦旋钮和STIGMA/ALIGNMENT旋钮进行焦点调节;并使用自动聚焦进行聚焦。重复焦点调节过程,以实现在100000X(100k)下的聚焦。
然后,对磁性调色剂表面上至少300个无机细颗粒测量粒径,并测定数均粒径(D1)。在此,因为一些无机细颗粒也作为聚集体存在,因而测定可识别为一次颗粒的颗粒的最大直径,并通过将所得到的最大直径取算术平均值,得到一次颗粒的数均粒径(D1)。
<磁性调色剂的重均粒径(D4)和粒度分布的测量方法>
如下计算磁性调色剂的重均粒径(D4)。使用的测量仪器是根据孔电阻法原理操作并装备有100μm口管的精密粒度分布测量仪器"Coulter Counter Multisizer 3"(注册商标,来自Beckman Coulter,Inc.)。使用附带的专用软件,即"Beckman Coulter Multisizer3Version 3.51"(来自Beckman Coulter,Inc.),来设定测量条件并分析测量数据。在有效测量通道数为25000个通道下进行测量。
通过将特级氯化钠溶解在离子交换水中以提供浓度为约1质量%来制备用于测量的电解质水溶液,例如可使用"ISOTON II"(来自Beckman Coulter,Inc.)。
在测量和分析之前,如下设置所述专用软件。
在所述专用软件的"改变标准操作方法(SOM)"屏幕中,将控制模式中的总计数设定为50000个颗粒;将测量次数设定为1次;Kd值设定为使用"标准颗粒10.0μm"(来自Beckman Coulter,Inc.)得到的值。通过按下"阈值/噪声水平测量按钮"自动设定阈值和噪声水平。此外,将电流设定为1600μA;增益设定为2;电解质设定为ISOTON II;并勾选"测量后口管冲洗"。
在所述专用软件的"设定从脉冲到粒径的变换"屏幕中,将元件间隔(bininterval)设定为对数粒径;将粒径元件设定为256个粒径元件;将粒径范围设定为2μm至60μm。
具体测量程序如下。
(1)将约200mL上述电解质水溶液引入专用于Multisizer 3的250mL圆底玻璃烧杯中,并将其放置在样品架中,以每秒24转进行用搅拌棒逆时针方向搅拌。通过专用软件的"口管冲洗"功能已预先除去口管内的污染物和气泡。
(2)将约30mL上述电解质水溶液引入100mL平底玻璃烧杯中。向其中添加约0.3mL作为分散剂的通过用离子交换水稀释"Contaminon N"(用于清洁精密测量仪器的中性pH 7洗涤剂的10质量%水溶液,所述洗涤剂包含非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和有机助洗剂,来自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)约三倍(质量)制得的稀释液。
(3)准备"Ultrasonic Dispersion System Tetora 150"(Nikkaki Bios Co.,Ltd.);其是电输出为120W的超声波分散器,且装备有两个以相位移为180°配置的振荡器(振荡频率=50kHz)。将约3.3L离子交换水引入该超声波分散器的水槽,并将约2mL的Contaminon N添加至该水槽。
(4)将(2)中描述的烧杯放入在超声波分散器上的烧杯固定孔中,并启动超声波分散器。以使烧杯内的电解质水溶液的表面的共振状态为最大的方式,调节所述烧杯的高度。
(5)在用超声波照射根据(4)设置的烧杯内的电解质水溶液的同时,将约10mg调色剂以小等份添加至电解质水溶液中,并进行分散。继续超声波分散处理另外60秒。在超声波分散期间,适当地将水浴中的水温控制在至少10℃且不高于40℃。
(6)使用移液管,将在(5)中制备的含分散的调色剂的电解质水溶液滴入放置在如(1)中所述样品架中的圆底烧杯中,调节以提供约5%的测量浓度。然后进行测量,直到测量的颗粒数量达到50000个。
(7)通过仪器提供的之前提到的软件分析测量数据,计算重均粒径(D4)。当用专用软件设定图/体积%时,"分析/体积统计值(算术平均)"屏幕上的"平均直径"为重均粒径(D4)。
<磁性调色剂的平均圆形度的测量方法>
用"FPIA-3000"(Sysmex Corporation)流式颗粒图像分析仪,使用来自校准过程的测量和分析条件,测量磁性调色剂的平均圆形度。
具体测量方法如下。首先,将约20mL已预先除去固体杂质等的离子交换水加入玻璃容器中。向其中添加约0.2mL作为分散剂的通过用离子交换水稀释"Contaminon N"(用于清洁精密测量仪器的中性pH 7洗涤剂的10质量%水溶液,所述洗涤剂包含非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和有机助洗剂,来自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)约三倍(质量)制得的稀释液。还添加约0.02g测量样品,并使用超声波分散器进行分散处理2分钟,以提供用于进行测量的分散液。在该处理期间适当地进行冷却,以提供至少10℃且不高于40℃的分散温度。在此使用的超声波分散器是振荡频率为50kHz且电输出为150W的台式超声波清洗器/分散器(例如,来自velvo-Clear Co.,Ltd.的"VS-150");将预定量的离子交换水引入水槽中,还将约2mL上述Contaminon N添加至水槽中。
将之前提到的流式颗粒图像分析仪(装有标准的物镜(10X))用于测量,将颗粒鞘(Particle Sheath)"PSE-900A"(Sysmex Corporation)用作鞘液。将根据上述程序制备的分散液引入流式颗粒图像分析仪,并根据HPF测量模式中的总计数模式,测量3000个磁性调色剂。在将颗粒分析期间的二值化阈值设定为85%,并将分析的粒径限制为圆当量直径为至少1.985μm且小于39.69μm的情况下,测定磁性调色剂的平均圆形度。
对于该测量,在开始测量之前,使用标准胶乳颗粒(例如,来自Duke Scientific的"RESEARCH AND TEST PARTICLES Latex Microsphere Suspensions 5200A"的用离子交换水的稀释液)进行自动焦点调节。然后,优选在开始测量后每两小时进行焦点调节。
在本发明中,使用的流式颗粒图像分析仪已通过Sysmex Corporation校准,并已由Sysmex Corporation颁发校准证书。除了将分析的粒径限制为圆当量直径为至少1.985μm且小于39.69μm之外,在与收到校准证书时相同的测量和分析条件下进行测量。
"FPIA-3000"流式颗粒图像分析仪(Sysmex Corporation)利用基于拍摄流动颗粒的静止图像并进行图像分析的测量原理。将添加到样品室的样品通过样品抽吸注射器输送到扁平鞘流池中。送入扁平鞘流池的样品被鞘液夹置,形成扁平流。穿过平鞘流池的样品在1/60秒间隔下暴露于频闪光,从而能够拍摄流动颗粒的静止图像。此外,由于发生扁平流,所以在焦点对准的条件下拍摄照片。用CCD相机拍摄颗粒图像;将拍摄的图像在512×512像素(每像素0.37×0.37μm)的图像处理分辨率下进行图像处理;对每个颗粒图像进行轮廓界定;除了其它事项之外,对颗粒图像测量投影面积S和周长L。
然后,使用该面积S和周长L测定圆当量直径和圆形度。圆当量直径是具有与颗粒图像的投影面积相同的面积的圆的直径。圆形度定义为通过将由圆当量直径确定的圆的周长除以颗粒的投影图像的周长而得到的值,其使用下式来计算。
圆形度=2×(π×S)1/2/L
当颗粒图像是圆形时,圆形度是1.000;圆形度的值随着颗粒图像周围的凹凸程度增加而减小。在计算每个颗粒的圆形度后,将0.200至1.000的圆形度范围分成800段;计算所得到的圆形度的算术平均值;并使用该值作为平均圆形度。
<树脂和磁性调色剂的酸值的测量方法>
在本发明中,使用下述程序测定酸值。所述基本程序属于JIS K 0070。
使用电位滴定设备作为测量仪器进行测量。对于该滴定,可使用来自KyotoElectronics Manufacturing Co.,Ltd的AT-400(winworkstation)电位滴定设备和APB-410活塞式滴定管,使用自动滴定。
使用120mL甲苯和30mL乙醇的混合溶剂校准该仪器。使用25℃作为测量温度。
通过将1.0g磁性调色剂或0.5g树脂引入120mL甲苯和30mL乙醇的混合溶剂中,然后通过超声波分散分散10分钟,来制备样品。引入磁力搅拌器,并在封盖下进行搅拌和溶解约10小时。使用0.1mol/L氢氧化钾的乙醇溶液,进行空白试验。在此使用的氢氧化钾乙醇溶液的量指定为B(mL)。对于已经搅拌10小时的上述样品溶液,磁力地分离磁性体,并滴定可溶性物质(来自磁性调色剂或树脂的试验溶液)。在此使用的氢氧化钾溶液的量指定为S(mL)。
用下式计算酸值。该式中的f是KOH的因子。该式中的W是样品的质量。
酸值(mgKOH/g)={(S–B)×f×5.61}/W
<树脂的峰值分子量的测量方法>
使用凝胶渗透色谱法(GPC),在下述条件下测量树脂的峰值分子量。
在加热室中,在40℃下使柱稳定化,并在该温度下,将作为溶剂的四氢呋喃(THF)以1mL/分钟的流速引入该柱中。对于该柱,多个可商购获得的聚苯乙烯凝胶柱的组合有利地用于准确地测量1×103至2×106的分子量范围。在此的实例是来自Showa DenkoKabushiki Kaisha的Shodex GPC KF-801、802、803、804、805、806、807和800P的组合和来自Tosoh Corporation的TSKgel G1000H(HXL)、G3000H(HXL)、G4000H(HXL)、G5000H(HXL)、G6000H(HXL)、G7000H(HXL)和TSKguard柱的组合,而优选来自Showa Denko KabushikiKaisha的Shodex KF-801、802、803、804、805、806和807的7连柱。
另一方面,将树脂分散并溶解于THF中,使其静置过夜,然后在样品处理过滤器(例如,孔径大小为0.2至0.5μm的MyShoriDisk H-25-2(Tosoh Corporation))上过滤,使用滤出液作为样品。注入已调节使树脂组分达到0.5至5mg/mL的样品浓度的50至200μL的树脂的THF溶液,以进行测量。使用RI(折射率)检测器作为检测器。
为了测量样品的分子量,由使用几种不同单分散聚苯乙烯标准样品绘制的标准曲线上的计数数量与对数值之间的关系计算样品所具有的分子量分布。用于绘制标准曲线的标准聚苯乙烯样品可示例为来自Pressure Chemical Company或Tosoh Corporation的分子量为6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106和4.48×106的样品,并且适合使用在约10个点以上的标准聚苯乙烯样品。
<磁性调色剂的介电常数ε′和介电损耗角正切(tanδ)的测量方法>
使用下述方法测量磁性调色剂的介电特性。
称出1g磁性调色剂,并进行20kPa的负荷1分钟,以成型为直径为25mm、厚度为1.5±0.5mm的圆盘状测量样品。
将该测量样品安装在装备有直径为25mm的介电常数测量工具(电极)的ARES(TAInstruments,Inc.)中。当在30℃测量温度下施加250g/cm2的负荷时,使用4284APrecision LCR meter(Hewlett-Packard Company)测量在100kHz和30℃温度下的复介电常数,并从所测得的复介电常数的值计算介电常数ε′和介电损耗角正切(tanδ)。
[实施例]
通过以下提供的实施例和比较例,更详细地描述本发明,但本发明决不局限于这些。除非另外明确指出,否则实施例和比较例中的%和份数在所有情况下均是以质量计。
<粘结剂树脂生产例>
(粘结剂树脂1的生产例)
聚酯单体的摩尔比如下。
BPA-PO/BPA-EO/TPA/TMA=50/50/70/12
在此,BPA-PO是指环氧丙烷在双酚A上的2.2摩尔加合物;BPA-EO是指环氧乙烷在双酚A上的2.2摩尔加合物;TPA是指对苯二甲酸;和TMA是指偏苯三酸酐。
在以上示出的起始单体中,将除TMA以外的起始单体和作为催化剂的0.1质量%钛酸四丁酯引入装备有脱水管、搅拌叶片、氮气入口管等的烧瓶中。在220℃下进行缩聚10小时之后,添加TMA,并在210℃下进行反应,直到达到期望的酸值,得到聚酯树脂1(玻璃化转变温度Tg=64℃,酸值=17mgKOH/g,峰值分子量=6200)。
(粘结剂树脂2至5的生产例)
通过改变粘结剂树脂1的生产例的起始单体比例,适当地调节峰值分子量、玻璃化转变温度Tg和酸值,得到表1中所示的粘结剂树脂2至5。
(粘结剂树脂6的生产例)
将300质量份二甲苯引入四颈烧瓶中,并加热回流,并在5小时内滴加80质量份苯乙烯、20质量份丙烯酸正丁酯和1.5质量份二叔丁基过氧化物的混合物,得到低分子量聚合物(L-1)溶液。
将180质量份脱气水和20质量份2质量%的聚乙烯醇水溶液引入四颈烧瓶中;然后添加78质量份苯乙烯、22质量份丙烯酸正丁酯、0.005质量份二乙烯基苯和0.09质量份2,2-双(4,4-二叔丁基过氧化环己基)丙烷(10小时半衰期温度:92℃)的液体混合物;并进行搅拌,得到悬浮液。在该烧瓶内部用氮气完全置换后,升高温度至85℃,并进行聚合;保持24小时后,添加0.1质量份过氧化苯甲酰(10小时半衰期温度:72℃),并继续保持另外12个小时,从而完成高分子量聚合物(H-1)的聚合。
将25质量份该高分子量聚合物(H-1)引入300质量份低分子量聚合物(L-1)溶液中,并在回流下进行充分混合。然后,通过蒸馏除去有机溶剂,得到粘结剂树脂6(玻璃化转变温度Tg=63℃,酸值=0mgKOH/g,峰值分子量=15000),其是苯乙烯-丙烯酸树脂。
<磁性调色剂颗粒生产例1>
·表1中所示的粘结剂树脂1 100.0质量份
(峰值分子量:6200,玻璃化转变温度Tg:64℃,酸值:17mgKOH/g)
·蜡 5.0质量份
(低分子量聚乙烯,熔点:102℃,数均分子量Mn:850)
·磁性体 95.0质量份
(组成:Fe3O4,形状:球形,一次颗粒的数均粒径:0.21μm,795.8kA/m下的磁特性:Hc=5.5kA/m、σs=84.0Am2/kg和σr=6.4Am2/kg)
·T-77电荷控制剂 1.0质量份
(Hodogaya Chemical Co.,Ltd.)
使用FM10C亨舍尔混合器(Mitsui Miike Chemical Engineering MachineryCo.,Ltd.),预先混合以上列出的原料,然后用旋转速度设定为200rpm的双螺杆捏合机/挤出机(PCM-30,Ikegai Ironworks Corporation),并在调节设定温度以提供经捏合的材料的出口附近的直接温度为155℃的情况下捏合。
冷却所得到的经熔融捏合的材料;用切碎机(cutter mill)将所冷却的经熔融捏合的材料粗粉碎;使用涡轮研磨机(Turbo Mill)T-250(Turbo Kogyo Co.,Ltd.),在20kg/hr的进料速度下,调节空气温度以提供38℃的排气温度,将所得到的粗粉碎的材料细粉碎;使用基于柯恩达效应的多级分级机进行分级,从而得到重均粒径(D4)为7.8μm的磁性调色剂颗粒1。磁性调色剂颗粒1的生产条件显示在表2中。
[表1]
树脂类型 | 峰值分子量 | Tg(℃) | 酸值(mgKOH/g) | |
粘结剂树脂1 | 聚酯树脂 | 6200 | 64 | 17 |
粘结剂树脂2 | 聚酯树脂 | 6500 | 65 | 8 |
粘结剂树脂3 | 聚酯树脂 | 6000 | 63 | 50 |
粘结剂树脂4 | 聚酯树脂 | 6600 | 66 | 5 |
粘结剂树脂5 | 聚酯树脂 | 5800 | 62 | 54 |
粘结剂树脂6 | 苯乙烯-丙烯酸树脂 | 15000 | 63 | 0 |
[表2]
<磁性调色剂生产例1>
使用图4所示设备,对由磁性调色剂颗粒生产例1提供的磁性调色剂颗粒1进行外部添加和混合处理。
在该实施例中,图4所示设备的主体外壳1的内周部直径为130mm;所使用的设备的处理空间9的容积为2.0×10–3m3;驱动构件8的额定功率为5.5kW;搅拌构件3具有图5所示形状。在图5中,相对于搅拌构件3的最大宽度D,搅拌构件3a和搅拌构件3b之间的重叠宽度d为0.25D,搅拌构件3与主体外壳1的内周部之间的间隙为3.0mm。
将100质量份(500g)磁性调色剂颗粒1和2.00质量份以下描述的二氧化硅细颗粒1引入具有上述设备结构的图4所示设备中。
二氧化硅细颗粒1通过用10质量份六甲基二硅氮烷,然后用10质量份二甲基硅油处理100质量份BET比表面积为130m2/g且一次颗粒的数均粒径(D1)为16nm的二氧化硅而得到。
为了均匀地混合磁性调色剂颗粒和二氧化硅细颗粒,在引入磁性调色剂颗粒和二氧化硅细颗粒之后,进行预混合。预混合条件如下:驱动构件8的功率为0.1W/g(驱动构件8的旋转速度为150rpm)和处理时间为1分钟。
一旦预混合结束,就进行外部添加和混合处理。关于外部添加和混合处理的条件,处理时间为5分钟,并调节搅拌构件3的最外端部的圆周速度以提供1.0W/g的恒定的驱动构件8的功率(驱动构件8的旋转速度为1800rpm)。外部添加和混合处理的条件显示在表3中。
在外部添加和混合处理之后,使用装备有直径为500mm、孔径为75μm的筛子的圆形振动筛除去粗颗粒等,以得到磁性调色剂1。当用扫描电子显微镜对磁性调色剂1进行放大和观察并测量磁性调色剂表面上二氧化硅细颗粒的一次颗粒的数均粒径时,得到18nm的值。磁性调色剂1的外部添加条件和性质分别显示在表3和4中。
<磁性调色剂生产例2>
除了用二氧化硅细颗粒2替换二氧化硅细颗粒1之外,按照随后的与磁性调色剂生产例1中相同的程序,得到磁性调色剂2。二氧化硅细颗粒2通过进行与二氧化硅细颗粒1相同的表面处理而得到,但二氧化硅具有200m2/g的BET比表面积和12nm的一次颗粒的数均粒径(D1)。当用扫描电子显微镜对磁性调色剂2放大和观察并测量所述磁性调色剂表面上二氧化硅细颗粒的一次颗粒的数均粒径时,得到14nm的值。磁性调色剂2的外部添加条件和性质显示在表3和4中。
<磁性调色剂生产例3>
除了用二氧化硅细颗粒3替换二氧化硅细颗粒1之外,按照随后的与磁性调色剂生产例1中相同的程序,得到磁性调色剂3。二氧化硅细颗粒3通过进行与二氧化硅细颗粒1相同的表面处理而得到,但二氧化硅具有90m2/g的BET比表面积和25nm的一次颗粒的数均粒径(D1)。当用扫描电子显微镜对磁性调色剂3放大和观察并测量所述磁性调色剂表面上二氧化硅细颗粒的一次颗粒的数均粒径时,得到28nm的值。磁性调色剂3的外部添加条件和性质显示在表3和4中。
<磁性调色剂颗粒生产例2至15>
除了改变成表2所示的粘结剂树脂和磁性体含量且将细粉碎过程中经捏合的材料的出口附近的直接温度和排气温度控制为表2中的设定,按照随后与磁性调色剂颗粒生产例1相同的程序,得到磁性调色剂颗粒2至15。磁性调色剂颗粒2至15的生产条件和性质显示在表2中。
在磁性调色剂颗粒13的情况下,通过使用对于总共100质量份20质量份粘结剂树脂1和80质量份粘结剂树脂6的混合物,使用粘结剂树脂1和粘结剂树脂6二者进行生产。
此外,通过在磁性调色剂颗粒10的情况中将细粉碎过程中涡轮研磨机T-250(Turbo Kogyo Co.,Ltd.)的排气温度控制在稍微高的44℃和在磁性调色剂颗粒11的情况中将细粉碎过程中设定为甚至更高的48℃,进行生产,以向磁性调色剂提供更高的平均圆形度。
<磁性调色剂颗粒生产例16>
通过使用FM10C亨舍尔混合器(Mitsui Miike Chemical Engineering MachineryCo.,Ltd.),将100质量份磁性调色剂颗粒1与0.5质量份用于磁性调色剂生产例1的外部添加和混合处理中的二氧化硅细颗粒混合,进行热风处理之前的外部添加。在此的外部添加条件是3000rpm的旋转速度和2分钟的处理时间。
然后,在进行热风处理之前的该外部添加之后,使用其是使用热风吹风进行调色剂颗粒的表面改性的装置的Meteorainbow(Nippon Pneumatic Mfg.Co.,Ltd.),对所述磁性调色剂颗粒进行表面改性。表面改性的条件是:原料供给速度为2kg/hr,热风流量为700L/min,热风排出温度为300℃。通过进行该热风处理,得到磁性调色剂颗粒16。
<磁性调色剂颗粒生产例17>
除了在这种情况下在磁性调色剂颗粒生产例16中的热风处理之前的外部添加中使用1.5质量份添加量的二氧化硅细颗粒,按照随后与磁性调色剂颗粒生产例16中相同的程序得到磁性调色剂颗粒17。
<磁性调色剂生产例4、5和8至31以及比较磁性调色剂生产例1至23>
在磁性调色剂生产例1中使用表3所示的磁性调色剂颗粒代替磁性调色剂颗粒1,并通过使用表3所示的外部添加配方、外部添加设备和外部添加条件进行相应的外部添加处理,得到磁性调色剂4、5和8至31以及比较磁性调色剂1至23。磁性调色剂4、5和8至31以及比较磁性调色剂1至23的性质显示在表4中。
将锐钛矿型氧化钛细颗粒(BET比表面积:80m2/g,一次颗粒的数均粒径(D1):15nm,用12质量%异丁基三甲氧基硅烷处理)用作表3中提及的二氧化钛细颗粒,将氧化铝细颗粒(BET比表面积:80m2/g,一次颗粒的数均粒径(D1):17nm,用10质量%异丁基三甲氧基硅烷处理)用作表3中提及的氧化铝细颗粒。
表3给出了除二氧化硅细颗粒之外还添加二氧化钛细颗粒和/或氧化铝细颗粒时的二氧化硅细颗粒的比例(质量%)。
对于磁性调色剂26和27以及比较磁性调色剂19至23,不进行预混合,并且在引入之后即刻进行外部添加和混合处理。
表3中提及的混杂器(hybridizer)是Hybridizer Model 5(Nara Machinery Co.,Ltd.),和表3中提及的亨舍尔混合器是FM10C(Mitsui Miike Chemical EngineeringMachinery Co.,Ltd.)。
<磁性调色剂生产例6>
使用与磁性调色剂生产例1中相同的设备,根据下述程序,进行外部添加和混合处理。
如表3所示,将在磁性调色剂生产例1中添加的二氧化硅细颗粒1(2.00质量份)改变成二氧化硅细颗粒1(1.70质量份)和二氧化钛细颗粒(0.30质量份)。
首先,引入100质量份磁性调色剂颗粒1、0.70质量份二氧化硅细颗粒和0.30质量份二氧化钛细颗粒,然后进行与磁性调色剂生产例1中相同的预混合。
在一旦完成预混合就进行的外部添加和混合处理中,进行处理时间为2分钟的处理,同时调节搅拌构件3的最外端部的圆周速度以提供1.0W/g的恒定的驱动构件8的功率(1800rpm的驱动构件8的旋转速度),在此之后暂时停止混合处理。然后进行剩余的二氧化硅细颗粒的补充引入(相对于100质量份磁性调色剂颗粒1为1.00质量份),接着再处理3分钟的处理时间,同时调节搅拌构件3的最外端部的圆周速度以提供恒定的1.0W/g的驱动构件8的功率(1800rpm的驱动构件8的旋转速度),从而提供总计5分钟的外部添加和混合处理时间。
在外部添加和混合处理之后,如在磁性调色剂生产例1中,使用圆形振动筛除去粗颗粒等,得到磁性调色剂6。表3中给出磁性调色剂6的外部添加条件,而表4中给出了磁性调色剂6的性质。
<磁性调色剂生产例7>
使用与磁性调色剂生产例1中相同的设备,根据下述程序,进行外部添加和混合处理。
如表3所示,将在磁性调色剂生产例1中添加的二氧化硅细颗粒1(2.00质量份)改变成二氧化硅细颗粒1(1.70质量份)和二氧化钛细颗粒(0.30质量份)。
首先,引入100质量份磁性调色剂颗粒1和1.70质量份二氧化硅细颗粒,然后进行与磁性调色剂生产例1中相同的预混合。
在一旦完成预混合就进行的外部添加和混合处理中,进行处理时间为2分钟的处理,同时调节搅拌构件3的最外端部的圆周速度以提供1.0W/g的恒定的驱动构件8的功率(1800rpm的驱动构件8的旋转速度),在此之后暂时停止混合处理。然后进行剩余的二氧化钛细颗粒的补充引入(相对于100质量份磁性调色剂颗粒1为0.30质量份),接着再处理3分钟的处理时间,同时调节搅拌构件3的最外端部的圆周速度以提供1.0W/g的恒定的驱动构件8的功率(1800rpm的驱动构件8的旋转速度),从而提供总计5分钟的外部添加和混合处理时间。
在外部添加和混合处理之后,如在磁性调色剂生产例1中,使用圆形振动筛除去粗颗粒等,得到磁性调色剂7。表3中给出了磁性调色剂7的外部添加条件,而表4中给出了磁性调色剂7的性质。
<磁性调色剂生产例32>
除了将向100质量份(500g)磁性调色剂颗粒1添加2.00质量份二氧化硅细颗粒改为1.80质量份之外,如在磁性调色剂生产例1中进行,得到磁性调色剂32。磁性调色剂32的外部添加条件显示在表3中,而磁性调色剂32的性质显示在表4中。
<磁性调色剂生产例33>
除了将1.80质量份二氧化硅细颗粒3添加至100质量份(500g)磁性调色剂颗粒1之外,如在磁性调色剂生产例3中进行,得到磁性调色剂33。磁性调色剂33的外部添加条件显示在表3中,而磁性调色剂33的性质显示在表4中。
<比较磁性调色剂生产例24>
除了用二氧化硅细颗粒4替换二氧化硅细颗粒1之外,按照随后的与磁性调色剂生产例1中相同的程序,得到比较磁性调色剂24。二氧化硅细颗粒4通过进行与二氧化硅细颗粒1相同的表面处理而得到,但二氧化硅具有30m2/g的BET比表面积和51nm的一次颗粒的数均粒径(D1)。当用扫描电子显微镜对比较磁性调色剂24放大和观察并测量磁性调色剂表面上二氧化硅细颗粒的一次颗粒的数均粒径时,得到53nm的值。磁性调色剂24的外部添加条件显示在表3中,而磁性调色剂24的性质显示在表4中。
[表3-1]
<实施例1>
(图像形成设备)
图像形成设备是安装有直径为10mm的小直径显影套筒的LBP-3100(Canon,Inc.);其打印速度已从16张/分钟改成20张/分钟。清洁刮板的接触压力也从4kgf/m改成9kgf/m。在装备有小直径显影套筒的图像形成设备中,通过将打印速度变成20张/分钟可精确地评价耐久性,而通过升高清洁刮板压力可精确地评价条纹。
使用该改造的设备和磁性调色剂1,在高温、高湿环境(32.5℃/80%RH)中,在1%的打印百分比下,以横线的一张间歇模式进行3000张图象打印试验。在打印3000张之后,在高温、高湿环境中进行静置1天,然后进行另外的打印。
根据结果,在耐久试验前后获得高浓度,并获得在非图像部中出现较少起雾的图像。此外,甚至在3000打印耐久试验后也抑制条纹,并可获得优异的图像。评价的结果显示在表5中。
以下描述在本发明实施例和比较例中进行的评价中使用的评价方法和相关的基准。
<图像浓度>
对于图像浓度,形成实心图像部,并用MacBeth反射浓度计(MacBethCorporation)测量该实心图像的浓度。
使用下述基准评价在耐久试验开始时实心图像的反射浓度(评价1)。
A:非常良好(大于或等于1.45)
B:良好(小于1.45且大于或等于1.40)
C:普通(小于1.40且大于或等于1.35)
D:差(小于1.35)
使用下述基准评价耐久试验后半段之后的图像浓度(评价2)。
通过耐久试验开始时实心图像的反射浓度与3000张耐久试验后实心图像的反射浓度之间的较小差异表示更好的结果。
A:非常良好(小于0.05)
B:良好(小于0.10且大于或等于0.05)
C:普通(小于0.15且大于或等于0.10)
D:差(大于或等于0.15)
<起雾>
输出白色图像,并使用来自Tokyo Denshoku Co.,Ltd.的REFLECTMETER MODELTC-6DS测量其反射率。另一方面,在形成白色图像之前,同样类似地对转印纸(标准纸)测量反射率。使用绿色滤光片(green filter)作为滤光片。使用下式,由输出白色图像之前的反射率和输出白色图像之后的反射率,计算起雾。
起雾(%)=标准纸的反射率(%)-白色图像样品的反射率(%)
用于评价起雾的基准如下。
A:非常良好(小于1.2%)
B:良好(小于2.0%且大于或等于1.2%)
C:普通(小于3.0%且大于或等于2.0%)
D:差(大于或等于3.0%)
<条纹>
关于条纹,在3000张耐久试验之后,进行静置1天;然后进行5张半色调图像打印;使用下述基准,目视评价条纹的程度。
A:没有产生条纹
B:产生非常轻微的条纹
C:产生轻微的条纹
D:产生显著的条纹
<实施例2至33和比较例1至24>
在与实施例1中相同的条件下,使用磁性调色剂2至33和比较磁性调色剂1至24作为磁性调色剂,进行调色剂评价。评价的结果显示在表5中。在比较磁性调色剂21的情况中,在显影套筒上存在非常大量的游离的二氧化硅细颗粒,并且产生纵向条纹形式的图象缺陷。
[表5-1]
[表5-2]
虽然参考示例性的实施方式已描述了本发明,但应理解本发明不局限于所公开的示例性的实施方式。权利要求的范围符合最宽泛的解释,以涵盖所有的此类修改以及等同的结构和功能。
本申请要求2011年12月27日提交的日本专利申请号2011-286201的权益,在此通过引用将其以其整体并入本文中。
[附图标记说明]
1:主体外壳
2:旋转构件
3、3a、3b:搅拌构件
4:夹套
5:原料入口
6:产物排出口
7:中心轴
8:驱动构件
9:处理空间
10:旋转构件的端部侧面
11:旋转方向
12:向后方向
13:向前方向
16:原料入口用内部件
17:产物排出口用内部件
d:显示搅拌构件重叠部分的间隔
D:搅拌构件的宽度
100:静电潜像承载构件(感光构件)
102:调色剂承载构件
103:显影刮板
114:转印构件(转印充电辊)
116:清洁器容器
117:充电构件(充电辊)
121:激光发生器(潜像形成装置,曝光设备)
123:激光
124:拾取辊
125:输送带
126:定影单元
140:显影装置
141:搅拌构件
Claims (6)
1.一种磁性调色剂,其包含
含有粘结剂树脂和磁性体的磁性调色剂颗粒,和
存在于所述磁性调色剂颗粒的表面上的无机细颗粒,
其特征在于:
存在于所述磁性调色剂颗粒的表面上的所述无机细颗粒含有二氧化硅细颗粒,和任选地含有二氧化钛细颗粒和氧化铝细颗粒,并且相对于所述二氧化硅细颗粒、二氧化钛细颗粒和氧化铝细颗粒的总质量,所述二氧化硅细颗粒的含量为至少85质量%;
其中:
当以%计的覆盖率A是所述无机细颗粒对所述磁性调色剂颗粒的表面的覆盖率和以%计的覆盖率B是固着至所述磁性调色剂颗粒的表面的所述无机细颗粒对所述磁性调色剂颗粒的表面的覆盖率时,所述磁性调色剂的覆盖率A为至少45.0%且不大于70.0%和覆盖率B与覆盖率A的比值,即覆盖率B/覆盖率A为至少0.50且不大于0.85;
和其中
所述磁性调色剂在100kHz频率和30℃温度下的介电常数ε′为至少30.0pF/m且不大于40.0pF/m,并且介电损耗角正切tanδ为不大于9.0×10–3。
2.根据权利要求1所述的磁性调色剂,其中所述粘结剂树脂包含聚酯树脂。
3.根据权利要求1或2所述的磁性调色剂,其中所述覆盖率A的变化系数不大于10.0%。
4.根据权利要求1或2所述的磁性调色剂,其中所述磁性调色剂包含至少35质量%且不大于50质量%的磁性体。
5.根据权利要求1或2所述的磁性调色剂,其中通过将所述磁性调色剂溶解在甲苯和乙醇的混合溶剂中得到的可溶性物质的酸值为至少5mgKOH/g且不大于50mgKOH/g,并且所述酸值使用电位滴定设备来测定。
6.根据权利要求1或2所述的磁性调色剂,其中所述磁性调色剂具有至少0.935且不大于0.955的平均圆形度。
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JP6300508B2 (ja) * | 2013-12-17 | 2018-03-28 | キヤノン株式会社 | トナー、トナーの製造方法 |
JP6341660B2 (ja) | 2013-12-26 | 2018-06-13 | キヤノン株式会社 | 磁性トナー |
JP6410593B2 (ja) | 2013-12-26 | 2018-10-24 | キヤノン株式会社 | 磁性トナー |
US9658546B2 (en) | 2014-11-28 | 2017-05-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Toner and method of producing toner |
JP6768423B2 (ja) | 2015-12-04 | 2020-10-14 | キヤノン株式会社 | トナーの製造方法 |
US9804519B2 (en) | 2015-12-04 | 2017-10-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for producing toner |
JP6762706B2 (ja) | 2015-12-04 | 2020-09-30 | キヤノン株式会社 | トナー |
DE102016116610B4 (de) | 2015-12-04 | 2021-05-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Toner |
JP6991701B2 (ja) | 2015-12-04 | 2022-01-12 | キヤノン株式会社 | トナー |
US10228627B2 (en) | 2015-12-04 | 2019-03-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Toner |
JP6859141B2 (ja) | 2016-03-24 | 2021-04-14 | キヤノン株式会社 | トナー粒子の製造方法 |
JP6873796B2 (ja) | 2016-04-21 | 2021-05-19 | キヤノン株式会社 | トナー |
US9946181B2 (en) | 2016-05-20 | 2018-04-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Toner |
JP6878133B2 (ja) | 2016-05-20 | 2021-05-26 | キヤノン株式会社 | トナー |
US10545420B2 (en) | 2017-07-04 | 2020-01-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic toner and image-forming method |
JP7267705B2 (ja) | 2018-10-02 | 2023-05-02 | キヤノン株式会社 | 磁性トナー |
JP7267706B2 (ja) | 2018-10-02 | 2023-05-02 | キヤノン株式会社 | 磁性トナー |
JP7275690B2 (ja) * | 2019-03-15 | 2023-05-18 | 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 | 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法 |
JP7322553B2 (ja) * | 2019-07-03 | 2023-08-08 | コニカミノルタ株式会社 | 画像形成装置及びプログラム |
JP7401255B2 (ja) * | 2019-10-18 | 2023-12-19 | キヤノン株式会社 | 電子写真装置、プロセスカートリッジ、及びカートリッジセット |
JP7330852B2 (ja) * | 2019-10-18 | 2023-08-22 | キヤノン株式会社 | 電子写真装置、プロセスカートリッジ、及びカートリッジセット |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5066558A (en) * | 1988-09-30 | 1991-11-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Developer for developing electrostatic images |
CN1894634A (zh) * | 2003-10-31 | 2007-01-10 | 佳能株式会社 | 磁性调色剂 |
JP4122682B2 (ja) * | 2000-04-24 | 2008-07-23 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 熱定着用トナー、該熱定着用トナーの製造方法、2成分現像剤及び定着装置 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0812478B2 (ja) * | 1988-09-30 | 1996-02-07 | キヤノン株式会社 | 静電荷像現像用現像剤 |
JP3416412B2 (ja) | 1996-07-31 | 2003-06-16 | キヤノン株式会社 | トナー及び画像形成方法 |
JP2001117267A (ja) | 1999-10-20 | 2001-04-27 | Fujitsu Ltd | 非磁性一成分現像剤及びこの現像剤を用いた現像装置 |
JP3812890B2 (ja) | 2002-01-11 | 2006-08-23 | 株式会社リコー | 静電荷像現像用カラートナー |
JP4136899B2 (ja) | 2003-10-31 | 2008-08-20 | キヤノン株式会社 | 磁性トナー |
JP2006052332A (ja) | 2004-08-12 | 2006-02-23 | Nippon Shokubai Co Ltd | 複合粒子およびその製造方法 |
US8007978B2 (en) * | 2006-03-03 | 2011-08-30 | Dow Global Technologies Llc | Aqueous dispersions for use as toners |
JP2007293043A (ja) | 2006-04-25 | 2007-11-08 | Fuji Xerox Co Ltd | 静電荷像現像トナー、静電荷像現像トナーの製造方法、静電荷像現像剤及び画像形成方法 |
CN101449213B (zh) * | 2006-06-08 | 2012-01-18 | 佳能株式会社 | 调色剂 |
JP4771889B2 (ja) | 2006-08-10 | 2011-09-14 | 株式会社リコー | 静電荷現像用トナーおよび製造方法 |
KR101265486B1 (ko) * | 2007-12-27 | 2013-05-21 | 캐논 가부시끼가이샤 | 토너 및 2성분계 현상제 |
JP2009229785A (ja) | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Fuji Xerox Co Ltd | 静電潜像現像用トナー、静電荷現像剤、画像形成方法、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 |
JP2010282017A (ja) | 2009-06-04 | 2010-12-16 | Ricoh Co Ltd | 静電荷現像用トナー、静電荷現像用トナーの製造方法、現像方法、現像装置、画像形成装置、及び静電荷現像用トナー評価方法 |
US8653159B2 (en) * | 2011-03-09 | 2014-02-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Apparatus for heat-treating toner and method for producing toner |
-
2012
- 2012-12-26 KR KR1020147020152A patent/KR20140107525A/ko active IP Right Grant
- 2012-12-26 DE DE112012005504.7T patent/DE112012005504B4/de active Active
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- 2012-12-27 JP JP2012284877A patent/JP5367150B2/ja active Active
- 2012-12-27 TW TW101150554A patent/TWI456364B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5066558A (en) * | 1988-09-30 | 1991-11-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Developer for developing electrostatic images |
JP4122682B2 (ja) * | 2000-04-24 | 2008-07-23 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 熱定着用トナー、該熱定着用トナーの製造方法、2成分現像剤及び定着装置 |
CN1894634A (zh) * | 2003-10-31 | 2007-01-10 | 佳能株式会社 | 磁性调色剂 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TWI456364B (zh) | 2014-10-11 |
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