TWI507830B - 磁性調色劑 - Google Patents

磁性調色劑 Download PDF

Info

Publication number
TWI507830B
TWI507830B TW101150556A TW101150556A TWI507830B TW I507830 B TWI507830 B TW I507830B TW 101150556 A TW101150556 A TW 101150556A TW 101150556 A TW101150556 A TW 101150556A TW I507830 B TWI507830 B TW I507830B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
magnetic toner
particles
fine particles
coverage
mass
Prior art date
Application number
TW101150556A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201327068A (zh
Inventor
Michihisa Magome
Yusuke Hasegawa
Tadashi Dojo
Original Assignee
Canon Kk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Kk filed Critical Canon Kk
Publication of TW201327068A publication Critical patent/TW201327068A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI507830B publication Critical patent/TWI507830B/zh

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/083Magnetic toner particles
    • G03G9/0839Treatment of the magnetic components; Combination of the magnetic components with non-magnetic materials
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/0825Developers with toner particles characterised by their structure; characterised by non-homogenuous distribution of components
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/083Magnetic toner particles
    • G03G9/0831Chemical composition of the magnetic components
    • G03G9/0833Oxides
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/083Magnetic toner particles
    • G03G9/0835Magnetic parameters of the magnetic components
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/097Plasticisers; Charge controlling agents
    • G03G9/09708Inorganic compounds
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/097Plasticisers; Charge controlling agents
    • G03G9/09708Inorganic compounds
    • G03G9/09725Silicon-oxides; Silicates

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)

Description

磁性調色劑
本發明係有關一種磁性調色劑,使用於採例如電子照相方法的記錄方法。
已知用於執行電子照相的許多方法。在一般水準下,使用光導性材料,藉各種方式於帶有靜電影像的元件(以下亦稱為"光敏性元件")上形成靜電潛像。之後,以調色劑將此潛像顯影而製得可見影像;視需要將調色劑影像轉移至諸如紙之記錄媒體上;藉例如施加熱或壓力將調色劑影像固定於記錄媒體上而得到複製物件。例如,影印機及印表機係使用該種電子照相程序的成像裝置。
此等印表機及影印機在近年來已自類比轉變成數位,雖然極需要優異之潛像再現性及高解析度,但同時亦極需要縮小尺寸,尤其是印表機。
以往,印表機係連接於網路,該等印表機經常負責許多人的列印工作;然而,在最後數年中,亦實質需要其中PC及印表機位於個人桌上之局部列印。此點使得需要降低印表機所佔用的空間,且對縮小印表機尺寸之需求極強。
此情況下,當仔細考慮印表機縮小尺寸時,可瞭解主要是縮小固定單元尺寸及縮小顯影裝置(卡匣)尺寸會有效地達到尺寸縮小。尤其,後者佔有印表機一個相當大部 分的體積,因此結論是縮小顯影裝置尺寸係縮小印表機尺寸所必要。
在此情況下考慮顯影系統時,有雙組份顯影系統及單組份顯影系統可作為印表機顯影系統;然而,磁性單組份顯影系統最適於尺寸縮小。此因該等系統不使用諸如載劑或調色劑塗覆輥之組份。
當考慮縮小磁性單組份顯影系統之尺寸時,縮小帶靜電潛像元件之直徑及帶調色劑元件之直徑可達到效果;然而,縮小此等直徑亦產生問題。
其中一個問題是已知稱為"魅影"的現象,其中影像中出現密度不規則。以下提供"魅影"的簡短描述。
顯影係經由調色劑自帶調色劑元件轉移至靜電潛像上而進行。此期間,將新鮮調色劑提供至該帶調色劑元件表面已耗盡調色劑的區域(對應於影像區之區域),而未消耗之調色劑以原來狀態保留於未消耗調色劑之區域(對應於非影像區之區域)。結果,新提供之調色劑(以下稱為所提供之調色劑)與已保持存在之調色劑(以下稱為殘留調色劑)之間產生帶電量差異。詳言之,新提供之調色劑具有相對低之電荷量,已保持存在之調色劑則具有相對高之電荷量。魅影係因此差異產生(參照圖1)。
此種介於殘留調色劑與所提供調色劑之間的電荷量差係由殘留調色劑接受充電之次數造成且隨之增加至較大值,相對的所提供之調色劑僅接受充電(即通經調整槳片與帶調色劑元件之間的接觸區(以下稱接觸區))一次。
此外,小直徑帶調色劑元件意指帶調色劑元件具有大曲度,使得介於調整槳片與帶調色劑元件之間的接觸區面積下降且調色劑電荷緩緩上升。此點造成所提供調色劑與殘留調色劑之間電荷量差值較大,使魅影現象惡化。
已嘗試藉由控制調色劑流動性而改善前述狀況。此等包括例如調整附聚程度(專利文件1)及控制調色劑壓縮比(專利文件2)。然而,當帶調色劑元件如前文所述般的因為與調整槳片之接觸區面積小而具有小直徑時,此效果不足。此外,因為調整槳片通常具有與調色劑相反之帶電性能,故調色劑最後黏附於調節槳片上且無法得到均一之電荷。結果,魅影之改善無法令人滿意,需額外之改善。
另一方面,為了解決與外部添加劑相關聯之問題,已揭示焦點特別著重在外部添加劑之釋離的調色劑(參考專利文件3及4)。此等情況中,仍未適當地解決調色劑帶電性能。
此外,專利文件5教示藉由外部添加劑控制調色劑基底粒子之總覆蓋率來安定顯影.轉移步驟,且實際上藉由控制特定規定之調色劑基底粒子之藉由計算所提供的理論覆蓋率而獲得特定效果。然而,藉由外部添加劑之實際黏合狀態實質異於假設調色劑為球形所計算之值,且該理論覆蓋率與前述魅影問題無關,需加以改良。
[引用表列] [專利文獻]
[PTL 1]日本專利申請案公開案第2003-43738號
[PTL 2]日本專利申請案公開案第2001-356516號
[PTL 3]日本專利申請案公開案第2001-117267號
[PTL 4]日本專利公告案第3,812,890號
[PTL 5]日本專利申請案公開案第2007-293043號
本發明係針對前述先前技術問題進行探求,目的是提供可產生具有高影像密度且無魅影的影像之調色劑。
因此,本發明係一種磁性調色劑,其包含有包含黏合劑樹脂及磁體之磁性調色劑粒子,及存在於該磁性調色劑粒子表面上之無機微粒子,其中;該等存在於該等磁性調色劑粒子表面上之無機微粒子包含金屬氧化物微粒子,該等金屬氧化物微粒子含有氧化矽微粒子,且隨意地含有氧化鈦微粒子及氧化鋁微粒子,而該等氧化矽微粒子之含量相對於該等氧化矽微粒子、氧化鈦微粒子及氧化鋁微粒子之總質量為至少85質量%,其中;當覆蓋率A(%)係磁性調色劑粒子之表面被無機微粒子覆蓋的覆蓋率且覆蓋率B(%)係磁性調色劑粒子之 表面被固定至該等磁性調色劑粒子之表面的無機微粒子覆蓋的覆蓋率時,該磁性調色劑粒子係具有:i)至少45.0%且不超過70.0%之覆蓋率A且覆蓋率A之變異係數小於10.0%,ii)至少0.50至不超過0.85之覆蓋率B對覆蓋率A之比[覆蓋率B/覆蓋率A],及iii)至少38%至不超過42%之藉由下式(1)所獲得之壓縮比:式(1):壓縮比(%)={1-(磁性調色劑之鬆密度/磁性調色劑之填充鬆密度)}×100。
本發明可提供一種可提供可產生具有高影像密度且無魅影的影像之調色劑。
[具體例之說明]
以下茲詳細說明本發明。
本發明係有關一種磁性調色劑,其包含有包含黏合劑樹脂及磁體之磁性調色劑粒子,及存在於該磁性調色劑粒子表面上之無機微粒子,其中;該等存在於該等磁性調色劑粒子表面上之無機微粒子包含金屬氧化物微粒子,該等金屬氧化物微粒子含有氧化矽微粒子,且隨意地含有氧化鈦微粒子及氧化鋁微粒子,而該等氧化矽微粒子之含量相對於該等氧化矽微粒子、氧化鈦微粒子及氧化鋁 微粒子之總質量為至少85質量%,其中;當覆蓋率A(%)為磁性調色劑粒子之表面被無機微粒子覆蓋之覆蓋率及覆蓋率B(%)為磁性調色劑粒子之表面被固定至該磁性調色劑粒子之表面的被無機微粒子覆蓋的覆蓋率時,該磁性調色劑具有:i)至少45.0%且不超過70.0%之覆蓋率A且覆蓋率A之變異係數小於10.0%,ii)至少0.50至不超過0.85之覆蓋率B對覆蓋率A之比[覆蓋率B/覆蓋率A],及iii)至少38%至不超過42%之藉由下式(1)所獲得之壓縮比:式(1):壓縮比(%)={1-(磁性調色劑之鬆密度/磁性調色劑之填充鬆密度)}×100。
首先,在圖2中顯示接觸區中磁性調色劑的性質表現之示意圖。該磁性調色劑係藉由帶調色劑元件102輸送,該磁性調色劑在接觸區中因藉帶調色劑元件之輸送而受力,且因為來自調整槳片103之壓力而受力。因帶調色劑元件表面不均勻的影響,該磁性調色劑邊翻轉邊輸送且進行攪拌。因為此種磁性調色劑在接觸區中之翻轉,磁性調色劑與調整槳片或帶調色劑元件接觸且受到摩擦。磁性調色劑藉此充電且隨之帶著電荷。
然而,位於調整槳片附近之磁性調色劑因為相對的遠離帶調色劑元件之表面上的不均勻,故較不易受其影響且較不易進行翻轉。因此,在調整槳片附近之磁性調色劑比 其原來狀態易於單純地進行輸送。
此外,調整槳片通常具有與磁性調色劑相反之帶電性能,因為磁性調色劑之摩擦生電及靜電力隨後於磁性調色劑及調整槳片之間產生作用,推測在調整槳片附近之磁性調色劑係處於抗推擠狀態。
尤其,當要進行磁性調色劑之快速充電時,在磁性調色劑與調整槳片之間產生較大靜電力。結果,磁性調色劑會更輕易地黏附於調整槳片上,隨後抑制在調整槳片附近的磁性調色劑的翻轉。
磁性調色劑之帶電在此狀態下輕易的被阻礙,亦出現具低量電荷之磁性調色劑,破壞對魅影之改善。
因此,當位於接觸區中之磁性調色劑發生優異之翻轉時,許多磁性調色劑可隨後在通經接觸區期間與調整漿片接觸。此外,推測藉由已接觸調整槳片或帶調色劑元件之磁性調色劑的自由旋轉產生極佳之摩擦生電,結果,得到磁性調色劑之優異起始磁性調色劑電荷升高且降低魅影。
此情況下,當考慮阻礙磁性調色劑在接觸區中之翻轉的對調整槳片之黏附時,必需考慮在磁性調色劑及調整槳片間生成之力。以下可考慮此等力:[1]非靜電力,即凡得瓦力(van der Waals force)及[2]靜電力(靜電黏著力),即反射力。
首先考慮[1]凡得瓦力,在平板與粒子之間生成之凡得瓦力(F)係表示成下式。
F=H×D/12Z2
此處,H為Hamaker氏常數,D為粒子之直徑,及Z為介於粒子與平板之間的距離。
關於Z,通常認為吸引力在大距離下發揮作用而斥力在非常小距離下發揮作用,且由於Z與磁性調色劑粒子表面之狀態無關,其被視為常數。
根據前述等式,凡得瓦力(F)係與和該平板接觸之粒子的直徑成比例。當此應用於磁性調色劑表面時,預測與該平板接觸之無機微粒子因粒度較小,故而其凡得瓦力(F)小於與該平板接觸之磁性調色劑。即,當考慮凡得瓦力時,考慮跨經作為外部添加劑之無機微粒子接觸的磁性調色劑之凡得瓦力要小於磁性調色劑粒子與調整槳片直接接觸的情況。
此外,雖然有靜電黏著力,但靜電黏著力亦可視為反射力。已知反射力與粒子電荷(q)的平方成正比且與距離的平方成反比。
當考慮磁性調色劑之充電時,推測磁性調色劑粒子之表面帶有電荷,而非無機微粒子。因此,推測反射力隨介於磁性調色劑粒子之表面與平板(此處,該調整槳片)之間的距離增大而降低。
此情況下,當再次聚焦於磁性調色劑時,在磁性調色劑粒子與平板經由中間之無機微粒子而接觸時,推測因為磁性調色劑粒子表面與平板間所設定之距離而反射力降低。
如前所述,藉由使無機微粒子存在於磁性調色劑粒子 表面上且使磁性調色劑粒子與調整槳片在中間夾置有無機微粒子的情況下接觸,在磁性調色劑與調整槳片之間所產生的凡得瓦力及反射力降低,即,磁性調色劑及調整槳片之附著力降低。
不論該磁性調色劑粒子係直接接觸或經由無機微粒子之中介而與調整槳片接觸,其均取決於該磁性調色劑粒子表面之無機微粒子塗層之量,即,取決於該被無機微粒子覆蓋之覆蓋率。結果,必需考慮磁性調色劑表面之無機微粒子覆蓋率。一般認為,在被無機微粒子覆蓋之覆蓋率高之情況下,磁性調色劑粒子與調整槳片之間的直接接觸的機會減少,此使得磁性調色劑更難以黏附在調整槳片上。另一方面,磁性調色劑在低無機微粒子覆蓋率下易黏附於調整槳片上,接觸區中磁性調色劑的翻轉因而受到阻礙。
關於被用作外部添加劑之無機微粒子覆蓋的覆蓋率,可使用例如專利文件5中所述之等式假設無機微粒子與磁性調色劑為球形計算理論覆蓋率。然而,亦有許多無機微粒子及/或磁性調色劑不為球形之實例,此外,該無機微粒子亦可以附聚狀態存在該磁性調色劑粒子表面上。因此,使用所表示之技術導出的理論覆蓋率與魅影無關。
因此,本發明人以掃描式電子顯微鏡(SEM)進行磁性調色劑表面之觀察,且測定磁性調色劑粒子之表面被無機微粒子實際覆蓋之覆蓋率。
作為其中一實例,針對將不同量之氧化矽(相對於100質量份磁性調色劑粒子之氧化矽添加份數)添加至藉 由粉碎法所提供且體積平均粒徑(Dv)為8.0 μm之磁性調色劑粒子(磁體含量43.5質量%)所製備的混合物測定理論覆蓋率與實際覆蓋率(參考圖3及4)。使用體積平均粒徑(Dv)為15 nm之氧化矽微粒子作為該氧化矽微粒子。為了計算理論覆蓋率,使用2.2 g/cm3 作為氧化矽微粒子之真實比重;使用1.65 g/cm3 作為磁性調色劑之真實比重;及假設氧化矽微粒子與磁性調色劑粒子分別為粒徑為15 nm及8.0 μm之單分散粒子。
如圖3所示,理論覆蓋率隨著氧化矽微粒子添加量之增加而超過100%。另一方面,藉由實際觀察所獲得之覆蓋率係隨氧化矽微粒子添加量而變化,但不超過100%。此係因氧化矽微粒子係某種程度地以附聚體形式存在磁性調色劑表面,或因氧化矽粒子不為球形的重大影響所致。
此外,根據本發明人之研究,發現即使在添加相同量之氧化矽微粒子下,該覆蓋率隨著外部添加技術而變化(參照圖4)。即,不可能只從無機微粒子之添加量來測定覆蓋率。此處,外部添加條件A係指使用圖6所示之設備在1.0 W/g下混合處理為時5分鐘。外部添加條件B係指使用FM10C Henschel混合機(得自Mitsui Miike Chemical Engineering Machinery Co.,Ltd.)以4000 rpm混合處理為時2分鐘。
基於前文所提供之理由,本發明人使用藉由磁性調色劑表面之SEM觀察所獲得之無機微粒子覆蓋率。
此外,如前文已注意到,一般認為對於構件之附著力 可藉由提高被無機微粒子覆蓋之覆蓋率而降低。因此對於與構件之附著力及被無機微粒子覆蓋之覆蓋率進行測試。
此情況下,介於磁性調色劑之覆蓋率與和構件之附著力之間的關係係藉由測量鋁基板與具有被氧化矽微粒子覆蓋之不同覆蓋率的球狀聚苯乙烯粒子之間的靜摩擦係數來間接推斷。
明確地說,介於覆蓋率與靜摩擦係數之間的關係係使用具有被氧化矽微粒子覆蓋之不同覆蓋率(由磁性調色劑表面之SEM觀察來測定覆蓋率)的球狀聚苯乙烯粒子(重量平均粒徑(D4)=7.5 μm)來測定。
更明確地說,將已添加有氧化矽微粒子之球狀聚苯乙烯粒子壓至鋁基板上。在改變加壓力下將該基板左右移動,並從所形成之應力計算靜摩擦係數。對於具有每一種不同覆蓋率之球狀聚苯乙烯粒子進行此過程,且所獲得之覆蓋率與靜摩擦係數之間的關係係示於圖5。
由先前技術所測定之靜摩擦係數被認為與在球狀聚苯乙烯粒子和基板之間作用的凡得瓦力與反射力之總和相關。根據圖5,可以瞭解顯現一種趨勢,就是靜摩擦係數隨著氧化矽微粒子之覆蓋率的增加而降低。也就是說可推斷具有高無機微粒子覆蓋率之磁性調色劑對於構件之附著力亦低。
當本發明者基於前述結果進行徹底研究時,藉由使覆蓋率A為至少45.0%且不超過70.0%,覆蓋率A之變異係數係低於10.0%,且覆蓋率B對覆蓋率A之比[B/A]至少 為0.50且不超過0.85而實質降低魅影,其中覆蓋率A(%)係磁性調色劑粒子表面被無機微粒子所覆蓋之比率,而覆蓋率B(%)係被固定於磁性調色劑粒子表面之無機微粒子所覆蓋之覆蓋率;藉由使存在於磁性調色劑粒子表面上的無機微粒子含有至少一種選自氧化矽微粒子、氧化鈦微粒子及氧化鋁微粒子之金屬氧化物微粒子,且有至少85質量%之金屬氧化物微粒子係氧化矽微粒子;且藉由使得磁性調色劑之壓縮比係至少38%至不超過42%。此點理由如下。
首先,有關覆蓋率A,如前文所述,對構件之附著力隨著覆蓋率增加而下降,如前文所述。因此,當覆蓋率A係至少45%時,推測調整槳片之附著力消失,因而抑制膠黏性。另一方面,該無機微粒子必須大量添加以使覆蓋率A高於70.0%,但即使此處可設計外部添加法,但容易產生因釋離之無機微粒子而造成的影像瑕疵(例如垂直條紋),因此其不受歡迎。此外,當覆蓋率A低於45.0%時,則磁性調色劑與調整槳片之間發生高值附著力,磁性調色劑之翻轉變成不足,無法降低魅影。
覆蓋率A更佳係至少45.0%至不超過65.0%。
重要的是覆蓋率A之變異係數低於10.0%。覆蓋率A之變異係數的規格低於10.0%意指介於磁性調色劑粒子之間與磁性調色劑粒子內之覆蓋率A非常均勻。較均勻之覆蓋率A使其對調整槳片之附著力更均勻,提供接觸區中調色劑的較佳翻轉,因此極為有利。
使變異係數為10.0%或更低之技術並無特定限制,但較佳係使用下述外部添加設備及技術來實施調整,此可導致金屬氧化物微粒子(例如氧化矽微粒子)在磁性調色劑粒子表面上的散布程度高。
此覆蓋率A之變異係數較佳係低於或等於8.0%。
亦重要的是磁性調色劑之壓縮比係至少38%至不超過42%。磁性調色劑之壓縮比規格係自至少38%至不超過42%意指磁性調色劑抗壓縮。該種磁性調色劑在介於調整槳片及帶調色劑構件之接觸區中抗壓縮,推測此可保留優異之流動性,即使在接觸區中亦然。對調整槳片之低附著力及於此接觸區中保留優異流動性的能力之間的協合效應提供在此接觸區中之磁性調色劑的極佳翻轉(環流)。結果,磁性調色劑壓縮比在本發明中須自至少38%至不超過42%。
當此壓縮比大於42%時,磁性調色劑於接觸區中壓縮,未得到良好流動性。因此,接觸區中磁性調色劑之翻轉(環流)受損且魅影並未改善。
另一方面,當壓縮比小於38%時,推論磁性調色劑未進行壓縮,即使在接觸區中亦然,因而得到極佳的流動性。然而,因為流動性太好,故推測力(即來自調整槳片的壓力及來自帶調色劑構件之輸送力)的施加受損,接觸區中磁性調色劑之生成受損。結果,殘留調色劑及供應調色劑之電荷量差無法消除且未改善魅影。
磁性調色劑壓縮比可經由例如磁性調色劑之平均圓度 及粒徑分布及釋離劑添加量而控制於前述範圍內。
此磁性調色劑壓縮比較佳係自至少39%至不超過42%。
本發明磁性調色劑具有覆蓋率B(%)一此係固定於磁性調色劑粒子表面被固定於磁性調色劑粒子表面之無機微粒子所覆之覆蓋率一對覆蓋率A(%)之比率[B/A]自至少0.50至不超過0.85。此經推測係附著於例如調整槳片之帶電構件表面的磁性調色劑的優異自由旋轉。
B/A規格為至少0.50至不超過0.85意指存在特定程度之固定至磁性調色劑表面的無機微粒子,此外其上亦存在適宜量呈容易釋離狀態(使得能發生與磁性調色劑粒子分離之狀態)的無機微粒子。
此情況下,再次檢視接觸區,施加壓力於接觸區,即使是如同本發明之具有低值磁性調色劑壓縮比之輕易弛張磁性調色劑,推測磁性調色劑之自由旋轉仍易受損。
然而,即使是已施加特定量壓力的狀態,推測磁性調色劑仍可藉由存在固定於磁性調色劑粒子表面之無機微粒子且藉由亦存有可與磁性調色劑粒子不同表現性質的無機微粒子而進行自由旋轉。相信此係因為藉由可釋離無機微粒子相對於固定無機微粒子滑動,生成類軸承效果。因為此項因素,本發明磁性調色劑對構件諸如調整槳片具有低值之附著力且駐留於磁性調色劑可進行自由旋轉之狀態,而已與調整槳片接觸之磁性調色劑具有極佳摩擦生電性能。
如前文所述,本發明磁性調色劑藉由在接觸區中之磁性調色劑展現優異翻轉(環流)且藉由已接觸調整槳片之磁性調色劑而展現優異之自由旋轉,是故,其充電起始值升高狀況係相同且極快速。
結果,消除殘留調色劑及供應調色劑之電荷量差且實質降低魅影。
已發現當固定無機微粒子與容易釋離之無機微粒子二者均為原粒子數量平均粒徑(D1)為大約不超過50 nm的相對小之無機微粒子時,獲得最大的此種軸承效果及前述附著力降低效果。因此,將焦點放在直徑不超過50 nm之無機微粒子來計算覆蓋率A及覆蓋率B。
B/A較佳係不低於0.55至不超過0.80。
該覆蓋率A、覆蓋率B及覆蓋率B對覆蓋率A之比[B/A]可由下述方法測定。
本發明磁性調色劑之重量平均直徑(D4)較佳係自至少3.0 μm至不超過12.0 μm,更佳係自至少4.0 μm至不超過10.0 μm。得到優異流動性,且可在重量平均粒徑(D4)係自至少3.0 μm至不超過12.0 μm之情況下使潛像可信的顯影。結果,可得到具有優異點再現性的影像。
本發明磁性調色劑具有較佳不超過1.30且更佳不超過1.25的重量平均粒徑(D4)對數量平均粒徑(D1)比例[D4/D1]。詳言之,不超過1.30之D4/D1係意指磁性調色劑具有陡峭粒徑分布。如前文所述,本發明磁性調色劑具有自至少0.50至不超過0.85之B/A且因為無機微粒子 可在釋離狀態下運動而即使是在接觸區受壓時仍可進行自由旋轉。然而,當施壓於磁性調色劑時,相信磁性調色劑所承受之壓力在磁性調色劑具有不同尺寸時展現出高值之粒子與粒子間差異。此情況下,承受高值壓力之磁性調色劑的自由旋轉極易受損,結果存有無法充分展現本發明效果的傾向。因此,D4/D1較佳不超過1.30,使得個別磁性調色劑粒子所承受壓力為定值,且藉磁性調色劑提供極佳自由旋轉。
此D4/D1可經由選擇製造磁性調色劑之方法及調整製造條件而調至前述範圍內。
本發明磁性調色劑之平均圓度較佳為至少0.935至不超過0.955,更佳為至少0.938至不超過0.950。詳言之,平均圓度自至少0.935至不超過0.955意指磁性調色劑之形狀不規則且呈現不均一性。
通常,相信較大平均圓度提供調色劑較高流動性,且有利於接觸區中調色劑翻轉。然而,除了無機微粒子之高覆蓋率外,本發明主要目的係降低磁性調色劑與調整槳片之間的附著力。
此時再次考慮凡得瓦力(F),前述調色劑粒徑D係為考慮點,但與平板實際接觸之區域之曲徑亦為考慮點。結果,本發明者推測具低值曲徑之不規則形狀調色劑提供較小之凡得瓦力且支援本發明效果的極佳體現。結果,本發明調色劑平均圓度較佳係自至少0.935至不超過0.955。
本發明磁性調色劑之平均圓度可經由選擇製造該磁性調色劑之方法及調整製造條件而調整至前述範圍內。
本發明磁性調色劑之黏合劑樹脂可例示的有乙烯基樹脂、聚酯樹脂等,但對其無特殊限制且可使用目前已知之樹脂。
詳言之,可使用下列者:聚苯乙烯;苯乙烯共聚物,諸如苯乙烯-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-異戊二烯共聚物、苯乙烯-順丁烯二酸共聚物、及苯乙烯-順丁烯二酸酯共聚物;聚丙烯酸酯;聚甲基丙烯酸酯;及聚乙酸乙烯酯。可使用該等實例中之單一者,或可併用複數者。在前述者中,就顯影特徵及固定性能的觀點而言,苯乙烯共聚物及聚酯樹脂較佳。
本發明磁性調色劑之玻璃轉化溫度(Tg)較佳係自至少40℃至不超過70℃。當磁性調色劑之玻璃轉化溫度係自至少40℃至不超過70℃時,可在維持優異固定性能的情況下改善儲存安定性及耐久性。
較佳係在本發明磁性調色劑中添加電荷控制劑。
有機金屬錯合物化合物與螯合劑化合物可作為帶負電荷之電荷劑,且其實例可為單偶氮金屬錯合物化合物;乙 醯丙酮金屬錯合物化合物;及芳族羥基羧酸及芳族二羧酸之金屬錯合物化合物。市售產品之特定實例為Spilon Black TRH、T-77及T-95(Hodogaya Chemical Co.,Ltd.),以及BONTRON(註冊商標)S-34、S-44、S-54、E-84、E-88及E-89(Orient Chemical Industries Co.,Ltd.)。
可使用該等電荷控制劑中之單一者,或可併用二或多者。從磁性調色劑帶電荷量之觀點來看,所使用之電荷控制劑以每100質量份黏合劑樹脂表示,較佳為0.1至10.0質量份,更佳為0.1至5.0質量份。
本發明磁性調色劑可視需要亦摻入釋離劑,以改善固定性能。任何已知釋離劑皆可用於此釋離劑。明確實例有石油蠟,例如石蠟、微晶蠟及石蠟油及其衍生物;褐煤蠟及其衍生物;Fischer-Tropsch方法所提供之烴蠟及其衍生物;聚烯烴蠟,典型的有聚乙烯及聚丙烯及其衍生物;天然蠟,例如巴西棕櫚蠟及其衍生物;及酯蠟。此處衍生物包括氧化產物、與乙烯基單體的嵌段共聚物及接枝修飾物。此外,酯蠟可為單官能性酯蠟,例如最主要的雙官能性酯蠟,但亦可為四官能性或六官能性酯蠟。
當於本發明磁性調色劑中使用釋離劑時,其含量較佳係自至少0.5質量份至不超過10質量份/100質量份黏合劑樹脂。當釋離劑含量在指定範圍內時,在不損及磁性調色劑儲存安定性的情況下增進固定性能。
該釋離劑可摻入黏合劑樹脂中,此係例如藉由在黏合 劑樹脂製造期間將該黏合劑樹脂溶解於溶劑中,升高該黏合劑樹脂溶液之溫度,且在攪拌下進行添加及混合之方法進行,或藉由在調色劑製造期間於熔融捏合時進行添加之方法進行。
使用差示掃描熱量法(DSC)於釋離劑上測量最大吸熱波峰的波峰溫度(以下亦稱為熔點)較佳係自至少60℃至不超過140℃且更佳係自至少70℃至不超過130℃。當最大吸熱波峰之波峰溫度(熔點)係自至少60℃至不超過140℃時,磁性調色劑在固定期間可輕易地塑化且增進固定性能。因為此者發揮作用於對抗釋離劑向外移動的出現,即使長期儲存亦然,故亦佳。
釋離劑之最大吸熱波峰之波峰溫度係根據ASTM D3418-82使用差示掃描熱量計"Q1000"(TA Instruments,Inc.製造)測量。儀器偵測區之溫度校正係使用銦及鋅的熔點進行,同時使用銦之熔合熱校正熱量。
詳言之,精稱出10 mg測量試樣,將此導入鋁盤內。使用空鋁盤作為參考物,在10℃/min溫度上升速率下於30至200℃測量溫度下執行測量。測量時,溫度升高至200℃且隨後於10℃/min降至30℃,之後再以10℃/min升溫。此第二溫度斜波上升步驟中,針對釋離劑自DSC曲線於30至200℃溫度範圍內決定最大吸熱波峰之波峰溫度。
存在本發明磁性調色劑中之磁體之實例可為鐵之氧化物,諸如磁鐵礦、磁赤鐵礦、鐵氧磁體等;金屬,諸如 鐵、鈷及鎳;及該等金屬與諸如以下金屬之合金及混合物:鋁、銅、鎂、錫、鋅、鈹、鈣、錳、硒、鈦、鎢及釩。
該磁體之原粒子的數量平均粒徑(D1)較佳不超過0.50 μm且更佳為0.05 μm至0.30 μm。
此磁體在施加79.6 kA/m下較佳具有下列磁性質:矯頑力(Hc )較佳為1.6至12.0 kA/m;磁化強度(σs)較佳為30至90 Am2 /kg,更佳為40至80 Am2 /kg;殘留磁化(σr)較佳為1至10 Am2 /kg且更佳係1.5至8 Am2 /kg。
本發明之磁性調色劑較佳含有至少35質量%至不超過50質量%之磁體,更佳含有至少40質量%至不超過50質量%。
當磁性調色劑中磁體含量低於35質量%時,帶調色劑構件內對磁體捲之磁吸力下降且易產生霧化現象。另一方面,當磁體含量超過50質量%時,可能因為顯示性能下降的關係,密度可能下降。
該磁性調色劑中之磁體含量可使用得自PerkinElmer Inc.之Q5000IR TGA熱分析儀來測量。關於測量方法,在氮氛圍下以25℃/分鐘之溫度上升速率將磁性調色劑從常溫加熱至900℃:將100至750℃之質量損失係由從磁性調色劑減去磁體所提供的組分,剩餘質量為該磁體之量。
本發明磁性調色劑在79.6 kA/m磁場下具有不超過0.09且更佳不超過0.06之殘留磁化(σr)對磁化強度(σs)的比例[σr/σs]。低值σr/σs規格意指磁性調色劑展 現極低殘留磁化。此情況下,當考慮磁性單組件顯影系統時,帶調色劑構件中存有多極磁鐵的效應下,磁性調色劑被帶調色劑之構件所捕集或釋放。釋放之磁性調色劑(已自帶調色劑構件釋放之磁性調色劑)在[σr/σs]具有低值時抵抗磁性內聚力。該種磁性調色劑在附接至位於再捕集極之帶調色劑構件且進入接觸區時不會進行磁性凝聚,結果,可適當的控制調色劑的量,且磁性調色劑在帶調色劑構件上的量穩定。因此,磁性調色劑在接觸區中的量穩定,得到磁性調色劑在接觸區中的極佳翻轉,電荷之量分布變成極陡峭。結果,不僅改善魅影,可得到高影像密度及幾乎無霧化之影像,此現象極佳。
[σr/σs]可藉由調整存在於磁性調色劑中之磁體的粒徑及形狀且藉由調整在製造磁體過程中所添加之添加劑而調整至前文指定之範圍中。詳言之,可保持高值σs,而σr可藉由添加例如氧化矽或磷於磁體而降低。此外,σr隨著磁體表面積之降低而降低,而相對於八面體,σr對球形狀亦較小,其中幾乎沒有磁性各向異性。經由前述者之組合,可達成極低之σr,[σr/σs]因而可控制至不超過0.09。
磁性調色劑及磁體之磁化強度(σs)及殘留磁化(σr)係於25℃室溫在本發明中測量,外部磁場79.6 kA/m,使用VSM P-1-10振動試樣磁力計(Toei Industry Co.,Ltd.)。測量磁性調色劑在外部磁場79.6 kA/m之磁特徵的理由如下:裝置於帶調色劑構件中之磁體輥的顯影極的磁力通常約79.6 kA/m(1000 oersted),顯影區中調 色劑行為因而可藉由測量在外部磁場79.6 kA/m下之殘留磁化而理解。
本發明之磁性調色劑含有在磁性調色劑粒子之表面的無機微粒子。
存在磁性調色劑粒子之表面上之無機微粒子的實例可為氧化矽微粒子、氧化鈦微粒子及氧化鋁微粒子,且該無機微粒子亦可適宜地在其表面上執行疏水處理之後使用。
關鍵係存在本發明磁性調色劑之表面上的無機微粒子含有至少一種選自由氧化矽微粒子、氧化鈦微粒子及氧化鋁微粒子所組成之群組的金屬氧化微粒子,且至少85質量%該金屬氧化物微粒子為氧化矽微粒子。較佳係至少90質量%該金屬氧化物微粒子為氧化矽微粒子。其原因係,氧化矽微粒子不只提供關於賦予帶電荷性能與流動性之最佳平衡,從降低介於磁性調色劑之間的聚集力的觀點來看亦相當優異。
氧化矽微粒子從降低該磁性調色劑之間的聚集力的觀點來看相當優異的原因並不完全清楚,但假設此可能係先前所述關於氧化矽微粒子之間的滑動表現之軸承效果的實質操作所致。
此外,氧化矽微粒子較佳為固定至磁性調色劑粒子之表面的無機微粒子之主要組分。明確地說,固定至磁性調色劑粒子之表面的無機微粒子較佳含有至少一種選自由氧化矽微粒子、氧化鈦微粒子及氧化鋁微粒子所組成之群組的金屬氧化微粒子,其中氧化矽微粒子為該等金屬氧化物 微粒子的至少80質量%。氧化矽微粒子更佳為至少90質量%。基於前文所討論之相同原因假設:氧化矽微粒子從賦予帶電性能與流動性之觀點來看為最佳,因此發生磁性調色劑電荷最初迅速增加。結果為可獲得降低霧化,及高影像密度,其為極佳之情況。
此處,調整無機微粒子之添加時機與數量,以使氧化矽微粒子佔存在磁性調色劑粒子之表面上之金屬氧化物微粒子的至少85質量%,以及使氧化矽微粒子相對於固定在磁性調色劑粒子之表面上之金屬氧化物粒子為至少80質量%。
存在之無機微粒子的數量可使用下述定量該無機微粒子之方法來檢驗。
本發明中,於無機微粒子中之原粒子的數量平均粒徑(D1)較佳為至少5 nm至不超過50 nm,更佳為至少10 nm至不超過35 nm。使該無機微粒子中之原粒子的數量平均粒徑(D1)在指定範圍內使其易於控制覆蓋率A及B/A。當原粒子數量平均粒徑(D1)小於5 nm時,無機微粒子易於彼此聚集,然後不只難以獲得大B/A值,亦很容易假定覆蓋率A之變異係數的值大。另一方面,當原粒子數量平均粒徑(D1)大於50 nm時,則即使添加大量無機微粒子,覆蓋率A仍偏低,同時由於無機微粒子難以固定在磁性調色劑粒子上,故B/A值亦偏低。即,當原粒子數量平均粒徑(D1)大於50 nm時,難以得到前述附著力-縮減效果及攜帶效果。
較佳係在本發明中所使用的無機微粒子上進行疏水處理,尤佳係無機微粒子係經疏水性處理成根據甲醇滴定測試測量具有至少40%且更佳為至少50%之疏水性。
進行疏水處理之方法可以使用例如有機矽化合物、聚矽氧油、長鏈脂肪酸等進行處理的方法為例。
有機矽化合物之實例可為六甲基二矽氮烷、三甲基矽烷、三甲基乙氧基矽烷、異丁基三甲氧基矽烷、三甲基氯矽烷、二甲基二氯矽烷、甲基三氯矽烷、二甲基乙氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、二苯基二乙氧基矽烷,及六甲基二矽氧烷。可使用該等有機矽化合物中之單一者,或可使用二或多者之混合物。
聚矽氧油之實例可為二甲基聚矽氧油、甲苯基聚矽氧油、經α-甲基苯乙烯改質之聚矽氧油、氯苯基聚矽氧油及經氟改質之聚矽氧油。
C10-22 脂肪酸適於作為長鏈脂肪酸,且該長鏈脂肪酸可為直鏈脂肪酸或分支脂肪酸。可使用飽和脂肪酸或不飽和脂肪酸。
前述者當中,C10-22 直鏈飽和脂肪酸極佳,原因在於其容易提供無機微粒子之表面的均勻處理。
該等直鏈飽和脂肪酸之實例可為癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、花生酸及蘿酸。
對於本發明中所使用之無機微粒子而言,已經聚矽氧油處理之無機微粒子為佳,且以經有機矽化合物及聚矽氧油處理之無機微粒子更佳。此使得可能適宜控制疏水性。
以聚矽氧油處理無機微粒子之方法的實例可為使用混合機(諸如Henschel混合機)將聚矽氧油與已經有機矽化合物處理的無機微粒子直接混合的方法,或將聚矽氧油噴灑在無機微粒子上之方法。其他實例為將聚矽氧油溶解或分散在適當溶劑中;然後加入無機微粒子並混合之;且移除該溶劑之方法。
為了獲得良好疏水性,用於該處理之聚矽氧油的數量以每100質量份無機微粒子表示較佳為至少1質量份至不超過40質量份,更佳為至少3質量份至不超過35質量份。
為了賦予磁性調色劑優異之流動性,本發明所使用之氧化矽微粒子、氧化鈦微粒子及氧化鋁微粒子具有以根據氮吸附進行之BET方法測量較佳至少20 m2 /g至不超過350 m2 /g且更佳為至少25 m2 /g至不超過300 m2 /g之比表面積(BET比表面積)。
藉由根據氮吸附之BET方法的比表面積(BET比表面積)之測量係根據JIS Z8830(2001)進行。使用採用藉由恆定體積技術之氣體吸附的「TriStar300(Shimadzu Corporation)自動比表面積.孔分布分析儀」作為測量儀器。
無機微粒子之添加量以每100質量份磁性調色劑粒子表示較佳為至少1.5質量份至不超過3.0質量份無機微粒子,更佳為至少1.5質量份至不超過2.6質量份,又更佳為至少1.8質量份至不超過2.6質量份。
從促進適當控制覆蓋率A及B/A之觀點以及從影像密度及霧化觀點來看,將無機微粒子之添加量設定在指定範圍內亦較佳。
即使可設計外部添加設備及外部添加方法,但無機微粒子之添加量超過3.0質量份引起無機微粒子釋離並促成例如影像上之條紋的外觀。
除了上述無機微粒子之外,可在本發明磁性調色劑中添加原粒子數量平均粒徑(D1)為至少80 nm至不超過3 μm之粒子。例如,潤滑劑(如氟樹脂、硬脂酸鋅粉末或聚偏二氟乙烯粉末);拋光劑(如氧化鈰粉末、碳化矽粉末或鈦酸鍶粉末);或間隔粒子(諸如氧化矽及樹脂粒子)可以不影響本發明效果之少量添加。
用於製造本發明磁性調色劑之方法實例係於下文提出,但無意限制其製造方法。
本發明磁性調色劑可藉由能調整覆蓋率A、覆蓋率A之變異係數及B/A及較佳具有可調整平均圓度及[DA/D1]之步驟同時其他製造步驟以無特定限制的任何已知方法來製造。
下列方法為此種製造方法的適宜實例。首先,使用混合機(諸如Henschel混合機)或球磨機將黏合劑樹脂及磁體及視需要之其他原料(例如釋離劑及電荷控制劑)徹底混合,然後使用經加熱捏合設備(諸如輥、捏合機或擠出機)將之熔融、處理及捏合以使該等樹脂彼此相容。
將獲得之經熔融且捏合材料冷卻並凝固,然後粗粉 碎、細粉碎且分級,且外部添加外部添加劑(例如無機微粒子)並混合至所得之磁性調色劑粒子,以獲得磁性調色劑。
此處所使用之混合機實例可為Henschel混合機(Mitsui Mining Co.,Ltd.);Supermixer(Kawata Mfg.Co.,Ltd.);Ribocone(Okawara Corporation);Nauta混合機、Turbulizer及Cyclomix(Hosokawa Micron Corporation);Spiral Pin混合機(Pacific Machinery & Engineering Co.,Ltd.);Loedige混合機(Matsubo Corporation);及Nobilta(Hosokawa Micron Corporation)。
上述捏合設備之實例可為KRC Kneader(Kurimoto,Ltd.);Buss Ko-Kneader(Buss Corp.);TEM擠出機(Toshiba Machine Co.,Ltd.);TEX雙螺桿捏合機(The Japan Steel Works,Ltd.);PCM Kneader(Ikegai Ironworks Corporation);三輥磨機、混合輥磨機、捏合機(Inoue Manufacturing Co.,Ltd.);Kneadex(Mitsui Mining Co.,Ltd.);MS型壓力捏合機及Kneader-Ruder(Moriyama Mfg.Co.,Ltd.);及Banbury混合機(Kobe Steel,Ltd.)。
上述粉碎機之實例可為Counter Jet Mill、Micron Jet及Inomizer(Hosokawa Micron Corporation);IDS碾磨機及PJM Jet Mill(Nippon Pneumatic Mfg.Co.,Ltd.);Cross Jet Mill(Kurimoto,Ltd.);Ulmax(Nisso Engineering Co.,Ltd.);SK Jet-O-Mill(Seishin Enterprise Co.,Ltd. );Kryptron(Kawasaki Heavy Industries,Ltd.);Turbo Mill(Turbo Kogyo Co.,Ltd.);及Super Rotor(Nisshin Engineering Inc.)。
前述者當中,可藉由調整使用Turbo Mill進行微粉碎化期間的廢氣溫度而控制平均圓度。較低廢氣溫度(例如不超過40℃)提供較小之平均圓度值,而較高廢氣溫度(例如約50℃)提供較高之平均圓度值。
上述分級器之實例可為Classiel、Micron Classifier及Spedic Classifier(Seishin Enterprise Co.,Ltd.);Turbo Classifier(Nisshin Engineering Inc.);Micron Separator、Turboplex(ATP)及TSP Separator(Hosokawa Micron Corporation);Elbow Jet(Nittetsu Mining Co.,Ltd.);Dispersion Separator(Nippon Pneumatic Mfg.Co.,Ltd.);及YM Microcut(Yasukawa Shoji Co.,Ltd.)。
可用以篩選粗粒子的篩選裝置的實例可為Ultrasonic(Koei Sangyo Co.,Ltd.)、Rezona Sieve及Gyro-Sifter(Tokuju Corporation)、Vibrasonic System(Dalton Co.,Ltd.)、Soniclean(Sintokogio,Ltd.)、Turbo Screener(Turbo Kogyo Co.,Ltd.)、Microsifter(Makino Mfg.Co.,Ltd.)以及圓形振動篩。
在前述者中,調整微粒子及粗粉末的量有利於調整[D4/D1],且此可以其中使用Elbow Jet進行分級之方法為例。詳言之,可藉由降低微粒子之量而降低[D4/D1]。
已知之混合處理設備(例如上述之混合機)可用於外 部添加及混合無機微粒子;然而從使能容易控制覆蓋率A、B/A及覆蓋率A之變異係數的觀點來看,以圖6所示之設備為佳。
圖6為顯示可用以進行外部添加及混合本發明所使用之無機微粒子的混合處理設備的實例之示意圖。
因該混合處理設備具有在窄間隙區域中對磁性調色劑粒子及無機微粒子施加剪力的結構,其容易造成無機微粒子固定於磁性調色劑粒子之表面。
此外,如下述,由於促進磁性調色劑粒子及無機微粒子在旋轉構件之軸向上的環流,及由於在固定顯影之前徹底及均勻混合之故,覆蓋率A、B/A及覆蓋率A之變異係數容易控制在對本發明較佳之範圍內。
另一方面,圖7為顯示上述混合處理設備中所使用之攪拌構件的結構實例之示意圖。
下文係使用圖6及7來說明無機微粒子之外部添加及混合程序。
進行無機微粒子之外部添加及混合的混合處理設備具有旋轉構件2,其表面上配置至少複數個攪拌構件3;驅動構件8,其驅動該旋轉構件的旋轉;及主罩殼1,其係配置成與攪拌構件3具有空隙。
重要的是介於主罩殼1之內周圍與攪拌構件3之間的空隙(間隙)維持恆定且非常小,以對磁性調色劑粒子施加均勻剪力且促進無機微粒子固定至磁性調色劑粒子之表面。
該設備中之主罩殼1之內周圍直徑為不超過旋轉構件2之外周圍直徑的兩倍。圖6中,顯示主罩殼1之內周圍直徑為旋轉構件2之外周圍直徑的1.7倍(該旋轉構件2減去攪拌構件3所提供之筒直徑)之實例。當主罩殼1之內周圍直徑不超過旋轉構件2之外周圍直徑的兩倍時,由於力作用在磁性調色劑粒子上之處理空間受到適當限制,故衝擊力令人滿意地施加於磁性調色劑粒子。
此外,重要的是上述間隙係根據該主罩殼之大小而做調整。從對磁性調色劑粒子施加適當剪力之觀點來看,重要的是該間隙可製成為主罩殼1之內周圍直徑的約至少1%至不超過5%。明確地說,當主罩殼1之內周圍直徑為大約130 mm時,間隙較佳係製成大約至少2 mm至不超過5 mm;當主罩殼1之內周圍直徑為約800 mm時,間隙較佳係製成大約至少10 mm至不超過30 mm。
在本發明中無機微粒子之外部添加及混合程序中,無機微粒子混合及外部添加至磁性調色劑粒子之表面係使用混合處理設備藉由驅動構件8來旋轉該旋轉構件2且攪拌並混合已引入該混合處理設備之磁性調色劑粒子與無機微粒子來進行。
如圖7所示,該複數個攪拌構件3之至少一部分係形成為前向輸送攪拌構件3a,其伴隨著旋轉構件2之旋轉而以沿著該旋轉構件之軸向的一個方向輸送磁性調色劑粒子及無機微粒子。此外,該複數個攪拌構件3之至少一部分係形成為反向輸送攪拌構件3b,其伴隨旋轉構件2之旋轉 而以沿著該旋轉構件之軸向的另一方向送回該磁性調色劑粒子及無機微粒子。
此處,當原料入口5及產品排出口6係配置在主罩殼1的兩端,如圖6,從原料入口5朝向產品排出口6之方向(朝圖6右側之方向)為「前向方向」。
即,如圖7所示,前向輸送攪拌構件3a之面係傾斜,以便以前向方向(13)輸送磁性調色劑粒子。另一方面,反向輸送攪拌構件3b之面係傾斜,以便以反向方向(12)輸送磁性調色劑粒子及無機微粒子。
藉由此做法,進行將無機微粒子外部添加至磁性調色劑粒子之表面且混合之,同時重複進行以「前向方向」(13)輸送及以「反向方向」輸送(12)。
此外,關於攪拌構件3a、3b,複數個以該攪拌構件2之周圍方向中的間隔配置的構件形成一組。在圖7所示之實例中,兩個彼此間隔180°之構件在旋轉構件2上形成一組攪拌構件3a、3b,但較大構件數可形成一組,諸如三個間隔120°之構件或四個間隔90°之構件。
在圖7所示之實例中,以相等間隔形成總共12個攪拌構件3a、3b。
此外,圖7中之D表示攪拌構件之寬度,及d表示代表攪拌構件之重疊部分的距離。圖7中,當從造成以前向方向及反向方向有效率輸送磁性調色劑粒子及無機微粒子之觀點來看,D較佳係約為旋轉構件2之長度的至少20%至不超過30%之寬度。圖7顯示D為23%之實例。此外, 關於攪拌構件3a及3b,當以與攪拌構件3a一端之位置垂直的方向劃延長線時,較佳係存在該攪拌構件與攪拌構件3b之特定重疊部分d。此係用以有效率施加剪力至磁性調色劑粒子。從剪力之施加觀點來看,該d較佳為D的至少10%至不超過30%。
除了圖7所示之形狀外,只要磁性調色劑粒子可以前向方向及反向方向輸送且保留間隙,葉片形狀可為具有彎曲表面之形狀或遠端葉片元件係藉由棒狀臂連接至旋轉構件2之槳狀結構。
以下茲參考圖6及7所示之設備的示意圖更詳細說明本發明。
圖6所示之設備具有旋轉構件2,其具有至少複數個配置在表面上之攪拌構件3;驅動構件8,其驅動該旋轉構件2之旋轉;及主罩殼1,其係配置形成具有攪拌構件3;及套管4,熱傳介質可在其中流動且其位於該主罩殼1內部及位在該旋轉構件之端表面10。
此外,圖6所示之設備具有原料入口5,其係形成於主罩殼1之上側,用於引入磁性調色劑粒子及無機微粒子,及產品排出口6,其係形成於該主罩殼1之下側,用於將已經歷外部添加及混合程序的磁性調色劑粒子從主罩殼1排至外部。
圖6所示之設備亦具有插入該原料入口5之原料入口內件16,及插入該產品出口6之產品出口內件17。
本發明中,原料入口內件16係先從原料入口5移 除,且磁性調色劑粒子係從該原料入口5引入處理空間9。然後,無機微粒子係從原料入口5引入該處理空間9,且插入原料入口內件16。隨後藉由驅動構件8旋轉該旋轉構件2(11代表旋轉方向),從而當藉由配置在該旋轉構件2之表面上的複數個攪拌構件3攪拌及混合時,使引入之待處理材料進行外部添加及混合程序。
引入順序亦可為先經由原料入口5引入無機微粒子,然後經由原料入口5引入磁性調色劑粒子。此外,可使用混合機(諸如Henschel混合機)事先混合磁性調色劑粒子及無機微粒子,然後該混合物可經由圖6所示之設備的原料入口5引入。
更明確地說,關於外部添加及混合程序,就獲得本發明所指定之覆蓋率A、B/A及覆蓋率A之變異係數方面而言,較佳係將驅動構件8之功率控制在至少0.2 W/g至不超過2.0 W/g。將驅動構件8之功率控制在至少0.6 W/g至不超過1.6 W/g更佳。
當該功率低於0.2 W/g時,難以獲得高覆蓋率A,且B/A往往太低。另一方面,當超過2.0 W/g時,B/A往往太高。
處理時間無特定限制,但較佳為至少3分鐘至不超過10分鐘。當處理時間短於3分鐘時,B/A往往很低,且易於發生大覆蓋率A之變異係數。另一方面,當處理時間超過10分鐘時,B/A反而往往很高,且設備內之溫度易於上升。
外部添加及混合期間之攪拌構件的旋轉速率不受特定限制,然而就圖6所示之設備而言,當設備中之處理空間9的容積為2.0×10-3 m3 時,攪拌構件之rpm(當攪拌構件3之形狀如圖7所示時)較佳為至少1000 rpm至不超過3000 rpm。在至少1000 rpm至不超過3000 rpm下容易獲得本發明指定之覆蓋率A、B/A及覆蓋率A之變異係數。
本發明之尤佳處理方法在外部添加及混合程序步驟之前具有預混合步驟。插入預混合步驟獲致無機微粒子非常均勻分散在磁性調色劑粒子之表面上,因此容易獲得高覆蓋率A及容易降低覆蓋率A之變異係數。
更明確地說,預混合處理條件較佳係驅動構件8之功率為至少0.06 W/g至不超過0.20 W/g,且處理時間為至少0.5分鐘至不超過1.5分鐘。當預混合處理條件之負載功率低於0.06 W/g或處理時間短於0.5分鐘時,於該預混合中難以獲得令人滿意的均勻混合。另一方面,當預混合處理條件之負載功率高於0.20 W/g或處理時間長於1.5分鐘時,無機微粒子可能在獲致令人滿意之均勻混合之前已固定於磁性調色劑粒子之表面上。
該外部添加及混合完成之後,移除產品排出口6中之產品排出口內件17,且藉由驅動構件8旋轉旋轉構件2以從該產品排出口6排出磁性調色劑。視需要,可使用網篩或篩(例如圓形振動網篩)從所獲得之磁性調色劑分離出粗粒子等,以獲得磁性調色劑。
下文茲參考圖8明確說明可有利地使用本發明磁性調 色劑之成像設備的實例。圖8中,100為具有靜電潛像之構件(下文亦稱為光敏性構件),及尤其是配置在其周圍的下列各者:充電構件(以下亦稱為充電輥)117、具有攜帶調色劑構件102之顯影裝置140、轉移構件(以下亦稱為轉移輥)114、清潔器116、固定單元126及登錄輥124。該具有靜電潛像之構件100係藉由充電構件117而帶電。藉由對該具有靜電潛像之構件100照射來自雷射產生器121的雷射光而進行曝光,以形成對應於所要之影像的靜電潛像。藉由具有單組分調色劑之顯影裝置140顯影在該具有靜電潛像之構件100上之靜電潛像以提供調色劑影像,且藉由以間隔著轉移材料方式與該具有靜電潛像之構件接觸的轉移構件114將該調色劑影像轉移至該轉移材料上。將該具有調色劑影像之轉移材料輸送至固定單元126,且進行固定至該轉移材料。此外,某種程度殘留在該具有靜電潛像之構件上的調色劑係藉由清潔刀片刮除且儲存在清潔器116中。
下文描述測量有關本發明調色劑之各種性質的方法。
<計算覆蓋率A>
藉由使用Image-Pro Plus 5.0版影像分析軟體(Nippon Roper Kabushiki Kaisha)來計算本發明中之覆蓋率A,磁性調色劑表面之影像係使用Hitachi之S-4800超高解析度場發射掃描式電子顯微鏡(Hitachi High-Technologies Corporation)拍攝。使用S-4800獲取影像 的條件如下。
(1)試樣製備
在試樣短棒(15 mm×6 mm鋁試樣短棒)上將導電糊塗布成薄層,且將磁性調色劑噴灑於其上。另外進行吹風以從該試樣短棒移除過多之磁性調色劑並進行徹底乾燥。將該試樣短棒放置在試樣固持器中,且以試樣高度尺將該試樣短棒高度調整為36 mm。
(2)設定使用S-4800觀察之條件
使用S-4800藉由反向散射電子成像所獲得之影像來計算覆蓋率A。因使用反向散射電子影像時無機微粒子帶電少於二次電子影像之情況,故可極為精確地測量覆蓋率A。
將液態氮引至位在S-4800外殼中之防污染阱的邊緣,且使之靜置30分鐘。啟動S-4800之「PC-SEM」並進行閃光(清潔為為電子源之FE尖端)。點擊螢幕上該控制面板中的加速電壓顯示區,並按下[flashing]鍵以開啟閃光執行對話。確認閃光強度為2並執行。確認閃光所致之發射電流為20至40 μA。將該試樣固持器插入S-4800外殼之試樣室中。按下控制面板上的[home]以將該試樣固持器轉移至觀察位置。
點擊該加速電壓顯示區以開啟HV設定對話,並將加速電壓設定為[0.8 kV]且將發射電流設定為[20 μA]。在操作面板之[base]欄標中,將信號選擇設為[SE];為SE偵測器選擇[upper(U)]及[+BSE];及將選擇框中之[L.A.100]選 擇至[+BSE]右側以進入使用反向散射電子影像觀察模式。類似地,在操作面板之[base]欄標中,將光電系統條件方塊的探針電流設為[Normal];將聚焦模式設為[UHR];及將WD設為[3.0 mm]。按下控制面板之加速電壓顯示區中的[ON]鍵並施加加速電壓。
(3)計算磁性調色劑之數量平均粒徑(D1)
藉由在控制面板之倍率指示器區中拖曳而將倍率設為5000X(5k)。轉動操作面板上之[COARSE]聚焦鈕且進行已獲得某種程度聚焦之孔徑校準的調整。點擊控制面板中之[Align]且顯示校準對話及選擇[beam]。藉由轉動操作面板上之STIGMA/校準鈕(X,Y)而將所顯示之光束遷移至同心圓中心。然後一次一格地選擇[孔徑]及轉動STIGMA/校準鈕(X,Y)與調整以停止影像之移動或最小化該移動。關閉孔徑對話並使用自動聚焦來聚焦。藉由再重複該操作兩次來聚焦。
之後,藉由在300倍調色劑粒子下測量粒子直徑來測定數量平均粒徑(D1)。當觀察磁性調色劑粒子時,取個別粒子之粒徑為最大直徑。
(4)聚焦調整
就具有於(3)中所獲得之數量平均粒徑(D1)±0.1 μm的粒子而言,在將最大直徑之中心調整至測量螢幕之中心的情況下,在控制面板之倍率指示區內拖曳以將倍率設為10000X(10k)。轉動操作面板上之[COARSE]聚焦鈕且進行已獲得某種程度聚焦之孔徑校準的調整。點擊控 制面板中之[Align]且顯示校準對話及選擇[beam]。藉由轉動操作面板上之STIGMA/校準鈕(X,Y)而將所顯示之光束遷移至同心圓中心。然後一次一格地選擇[孔徑]及轉動STIGMA/校準鈕(X,Y)與調整以停止影像之移動或最小化該移動。關閉孔徑對話並使用自動聚焦來聚焦。然後將倍率設為50000X(50k);如上述使用聚焦鈕及STIGMA/校準鈕進行聚焦調整;及使用自動聚焦再次聚焦。重複該操作來聚焦。此處,由於在觀察平面具有大傾斜角時該覆蓋率測量之精確性易於降低,藉由在聚焦調整期間選擇整體觀察平面係同時聚焦的方式而選擇該表面中具有最小傾斜來進行分析。
(5)影像擷取
使用ABC模式進行亮度調整,拍攝大小為640×480個像素之像片並儲存。使用該影像檔進行下述分析。針對每個磁性調色劑粒子拍攝一張像片且獲得至少30個磁性調色劑粒子之影像。
(6)影像分析
本發明中,覆蓋率A係使用以下所述之分析軟體並藉由對上述製程所獲得之影像進行二元化處理來計算。當此步驟完成時,將上述單一影像分成12個方塊並分析每一者。然而,當某一分區內存在粒徑大於或等於50 nm之無機微粒子時,不對該分區進行覆蓋率A之計算。
使用Image-Pro Plus 5.0版影像分析軟體之分析條件如下。
軟體:Image-ProPlus5.1J
從工具列中之「測量(measurement)」選擇「計數/大小(count/size)」,然後選擇「選項(option)」,且設定二元化條件。
選擇物件擷取選項中之8鍵接,且設定平滑至0。此外,不選擇初步篩選、填滿空隙及包絡,且將「排除邊界線(exclusion of boundary line)」設為「無(none)」。從工具列中之「測量(measurement)」選擇「測量項目(measurement items)」,並對區域篩選範圍輸入2至107
藉由標記出方塊區來計算覆蓋率。此處,將該區之面積(C)製成24000至26000個像素。自動二元化係藉由「處理(processing)」-二元化進行,且計算無氧化矽區之總面積(D)。
使用下列公式從方塊區之面積C及無氧化矽區之總面積D來計算覆蓋率a。
覆蓋率a(%)=100-(D/C×100)
如上述,對至少30個磁性調色劑粒子進行覆蓋率a之計算。取所有獲得之數據的平均值作為本發明之覆蓋率A。
<覆蓋率A之變異係數>
本發明中係如下測定覆蓋率A之變異係數。覆蓋率A之變異係數係使用下列公式,令σ(A)為上述覆蓋率A 之計算中所使用之所有覆蓋率數據的標準差而獲得。
變異係數(%)={σ(A)/A}×100
<計算覆蓋率B>
覆蓋率B係藉由先移除磁性調色劑表面上之未固定無機微粒子,然後如下進行與計算覆蓋率A相同之製程來計算。
(1)移除未固定無機微粒子
如下述移除未固定無機微粒子。本發明人研究且設定移除條件以期徹底移除埋入調色劑表面之無機微粒子以外之無機微粒子。
作為實例,圖9顯示使用圖6所示之設備並以三種不同外部添加濃度使覆蓋率A為46%之磁性調色劑的介於超音波分散時間與超音波分散後所計算之覆蓋率之間的關係。圖9係使用與上述覆蓋率A之計算相同的製程來計算而構成,磁性調色劑之覆蓋率係藉由下述方法以超音波分散來移除無機微粒子然後予以乾燥而提供。
圖9說明覆蓋率降低與藉由超音波分散移除無機微粒子有關聯,且對於所有外部添加濃度而言,藉由超音波分散20分鐘使覆蓋率達到大約恆定值。基於此點,超音波分散30分鐘被視為提供徹底移除埋入調色劑表面之無機微粒子以外的無機微粒子,從而將所獲得之覆蓋率定義為覆蓋率B。
更詳細地考慮,將16.0 g之水及4.0 g之Contaminon N(得自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.之中性洗滌劑,產品編號037-10361)引入30 mL之小玻璃瓶且徹底混合之。將1.50 g之磁性調色劑引入所形成之溶液,且藉由在底部施加磁鐵而使磁性調色劑完全沉沒。之後,使該磁鐵在周圍移動以將磁性調色劑調節至該溶液且移除氣泡。
將UH-50超音波振盪器之尖端(得自SMT Co.,Ltd.,所使用之尖端為鈦合金尖端,且尖端直徑為6 mm)插入,使其在小瓶中央並位在離該小瓶底部5 mm之高度,且藉由超音波分散來移除無機微粒子。在施加超音波30分鐘之後,移出整體磁性調色劑量並予以乾燥。在此期間,儘可能施加較少之熱,同時在不超過30℃下進行真空乾燥。
(2)計算覆蓋率B
在如上述乾燥之後,如上述覆蓋率A般計算該調色劑之覆蓋率,獲得覆蓋率B。
<測量無機微粒子之原粒子的數量平均粒徑之方法>
從使用Hitachi之S-4800超高解析度場發射掃描式電子顯微鏡(Hitachi High-Technologies Corporation)拍攝的磁性調色劑表面上之無機微粒子影像來計算無機微粒子之原粒子之數量平均粒徑。使用S-4800獲取影像的條件如下。
進行與前文「計算覆蓋率A」中所述之相同步驟(1 )至(3);聚焦係藉由如(4)在50000倍率之磁性調色劑表面下進行聚焦調整來進行;然後使用ABC模式來調整亮度。接著將倍率改為100000倍;如(4)使用聚焦鈕及STIGMA/校準鈕進行;及使用自動聚焦來聚焦。重複該聚焦調整程序以獲致100000倍聚焦。
之後,對於在磁性調色劑表面上之至少300個無機微粒子測量粒徑,且測定數量平均粒徑(D1)。此處,因無機微粒子亦呈聚集體形式存在,故在聚集體上所測定之最大直徑可視為原粒子,且採用所獲得之最大直徑的算術平均獲得原粒子數量平均粒徑(D1)。
<無機微粒子之定量方法>
(1)測定磁性調色劑中之氧化矽微粒子含量(標準添加方法)
將3 g磁性調色劑引入直徑為30 mm之鋁環中,且使用10噸之壓力製粒。藉由波長色散X射線螢光分析(XRF)來測定矽(Si)濃度(Si濃度-1)。測量條件較佳係針對所使用之XRF儀器最佳化,且一系列中之所有濃度測量係使用相同條件進行。以相對於磁性調色劑為1.0質量%的量添加原粒子數量平均粒徑為12 nm的氧化矽微粒子,且以咖啡磨粉機進行混合。
對於此時摻合的氧化矽微粒子而言,可使用原粒子數量平均粒徑為至少5 nm至不超過50 nm之氧化矽微粒子而不影響該測定。
混合之後,如上述進行製粒,亦如上述測定Si濃度(Si濃度-2)。使用相同製程,亦對於相對於磁性調色劑添加2.0質量%及3.0質量%之氧化矽微粒子並混合該氧化矽微粒子所製備的樣本測量Si濃度(Si濃度-3、Si濃度-4)。根據標準添加方法之磁性調色劑中的氧化矽含量(質量%)係使用Si濃度-1至-4來計算。
磁性調色劑中之氧化鈦含量(質量%)及磁性調色劑中之氧化鋁含量(質量%)係使用標準添加方法及如上述氧化矽含量之測定的相同製程來測定。即,就氧化鈦含量(質量%)而言,添加原粒子數量平均粒徑為至少5 nm至不超過50 nm之氧化鈦粒子並混合之,且藉由測定鈦(Ti)濃度來進行該測定。就氧化鋁含量(質量%)而言,添加原粒子數量平均粒徑為至少5 nm至不超過50 nm之氧化鋁粒子並混合之,且藉由測定鋁(Al)濃度來進行該測定。
(2)從磁性調色劑粒子分離無機微粒子
使用精密天平將5 g磁性調色劑秤至一帶蓋之200 mL塑膠杯中;添加100 mL甲醇;及使用超音波分散器進行分散5分鐘。使用釹磁鐵保留磁性調色劑並丟棄上澄液。使用甲醇分散並丟棄上澄液之程序係進行三次,接著添加100 mL之10% NaOH及數滴「Contaminon N」(用於清潔精密測量儀器且包含非離子界面活性劑、陰離子界面活性劑及有機填充劑之10質量%中性pH 7的水溶液,得自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.),輕度混合,然後 靜置24小時。接著使用釹磁鐵再分離。此時以蒸餾水重複清洗,直到不殘留NaOH為止。使用真空乾燥機徹底乾燥所收集的粒子,以獲得粒子A。外部添加之氧化矽微粒子係藉由該程序而溶解並移除。由於氧化鈦微粒子及氧化鋁微粒子難溶於10% NaOH中,故彼等可留在粒子A中。
(3)測量粒子A中之Si濃度
將3 g粒子A引入直徑為30 mm之鋁環中;使用10噸之壓力製粒;且藉由波長色散XRF測定Si濃度(Si濃度-5)。使用Si濃度-5及測定磁性調色劑中之氧化矽含量中所使用的Si濃度-1至-4來計算粒子A中之氧化矽含量(質量%)。
(4)從磁性調色劑分離磁體
將100 mL之四氫呋喃添加至5 g之粒子A中並徹底混合,接著進行超音波分散10分鐘。使用磁鐵吸取該磁體並丟棄上澄液。進行該程序5次以獲得粒子B。該程序可幾乎完全去除該磁體外部之有機組分,例如樹脂。然而,因該樹脂中之四氫呋喃不可溶物質可仍然存在,由該程序所提供之粒子B較佳係加熱至800℃以燒掉該殘留有機組分,且在加熱之後所獲得之粒子C約為存在該磁性調色劑之磁體。
粒子C之質量測量獲得該磁性調色劑中之磁體含量W(質量%)。為了校正因磁體氧化所致之增量,將粒子C之質量乘以0.9666(Fe2 O3 →Fe3 O4 )。
(5)測量經分離磁體中之Ti濃度與Al濃度
Ti及Al可作為雜質或添加劑存在磁體中。藉由波長色散XRF中之FP定量可偵測屬於該磁體之Ti及Al的量。將偵測之Ti及Al的量轉化成氧化鈦及氧化鋁,然後計算該磁體中之氧化鈦含量及氧化鋁含量。
外部添加之氧化矽微粒子的量、外部添加之氧化鈦微粒子的量及外部添加之氧化鋁微粒子的量係藉由將前述製程所獲得之定量值代入下列公式來計算。
外部添加之氧化矽微粒子的量(質量%)=磁性調色劑中之氧化矽含量(質量%)-粒子A中之氧化矽含量(質量%)
外部添加之氧化鈦微粒子的量(質量%)=磁性調色劑中之氧化鈦含量(質量%)-{磁體中之氧化鈦含量(質量%)×磁體含量W/100}
外部添加之氧化鋁微粒子的量(質量%)=磁性調色劑中之氧化鋁含量(質量%)-{磁體中之氧化鋁含量(質量%)×磁體含量W/100}
(6)針對固定至磁性調色劑粒子之表面的無機微粒子計算選自由氧化矽微粒子、氧化鈦微粒子及氧化鋁微粒子所組成之群組的金屬氧化微粒子中的氧化矽微粒子之比例
在進行在用於計算覆蓋率B之方法中的「移除未固定之無機微粒子」製程之後且乾燥該調色劑之後,可藉由進行如上述方法(1)至(5)中相同製程來計算金屬氧化物微粒子中之氧化矽微粒子的比例。
<測量磁性調色劑之重量平均粒徑(D4)及數量平均徑粒(D1)的方法>
磁性調色劑之重量平均粒徑(D4)及數量平均徑粒(D1)係如下計算。所使用之測量儀器為「Coulter Counter Multisizer 3」(註冊商標,得自Beckman Coulter,Inc.),其為根據孔電阻原理操作且配備有100 μm孔徑管之精密粒度分布測量儀器。設定測量條件並使用隨附之專用軟體(即,「Beckman Coulter Multisizer 3 Version 3.51」(得自Beckman Coulter,Inc.))分析測量數據。測量係在有效測量通道數為25000個通道下進行。
用於測量之電解質水溶液係將特殊等級之氯化鈉溶解於離子交換水中以提供約1質量%之濃度來製備,例如可使用「ISOTON II」(得自Beckman Coulter,Inc.)。
專用軟體在測量與分析之前係經如下組態。
在該專用軟體之「修改標準操作方法(SOM)(modify the standard operating method(SOM))」螢幕中,控制模式中的總計數係設為50000個粒子;測量次數係設為1次;且Kd值係設為使用「標準粒子10.0 μm(standard particle 10.0 μm)」所獲得之值(得自Beckman Coulter,Inc.)。臨限值及雜訊水準係藉由按下「臨限值/雜訊水準測量鍵(threshold value/noise level measurement button)」而自動設定。此外,將電流設為1600 μA;將增益設為2;將電解質設為ISOTON II;及對「測量後孔 徑管沖洗(post-measurement aperture tube flush)」輸入檢查。
在該專用軟體之「設定脈衝至粒徑之轉換(setting conversion from pulses to particle diameter)」中,將區間間隔(bin interval)設為對數粒徑;將粒徑區間(particle diameter bin)設為256個粒徑區間;且將粒徑範圍設為2 μm至60 μm。
明確之測量製程如下。
(1)將大約200 mL之上述電解質水溶液引入欲與Multisizer 3併用的250-mL圓底玻璃燒杯,且將該燒杯置於樣本架,並且使用攪拌棒以每秒24轉進行逆時鐘攪拌。該孔徑管內之污染及氣泡已事先藉由該專用軟體之「孔徑沖洗(aperture flush)」功能予以去除。
(2)將約30 mL前述電解質水溶液置入100 mL平底玻璃燒杯內。於其中添加約0.3 mL之稀釋物作為分散劑,該稀釋物係藉由以離子交換水將「Contaminon N」(用於清潔精密測量儀器且包含非離子界面活性劑、陰離子界面活性劑及有機填充劑之10質量%中性pH 7的水溶液,得自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)稀釋大約3倍(質量)所製備。
(3)製備「Ultrasonic Dispersion System Tetora 150」(Nikkaki Bios Co.,Ltd.),其係電輸出為120 W且配備有經配置以使相位移180°之兩個振盪器之超音波分散器(振盪頻率=50 kHz)。將大約3.3 L之離子交換水 引入該超音波分散器之水槽且將大約2 mL之Contaminon N添加至該水槽。
(4)將(2)中所述之燒杯置入位於超音波分散器上之燒杯固持器,且啟動該超音波分散器。調整該燒杯之高度以使該燒杯內之電解質水溶液的表面共振狀態最大化。
(5)於使用超音波照射根據(4)設定之該燒杯內之電解質水溶液同時,將大約10 mg之調色劑分成小份添加至該電解質水溶液且進行分散。該超音波分散處理再持續進行60秒。在超音波分散期間視情況將水槽中之水溫控制為至少10℃且不超過40℃。
(6)使用吸管將於(5)中所製備之含有經分散調色劑的電解質水溶液滴入放置於如(1)所述之樣本架中的圓底燒杯,且調整以提供約5%之測量濃度。然後進行測量直到所測量之粒子數達到50000為止。
(7)藉由先前所提及之儀器所提供的軟體分析測量數據,且計算重量平均粒徑(D4)及數量平均徑粒(D1)。當使用該專用軟體設定圖形/體積%時,在「分析/體積統計值(算術平均)(analysis/volumetric statistical value(arithmetic average))」螢幕上之「平均直徑(average diameter)」為重量平均粒徑(D4),當使用該專用軟體設定圖形/數量%時,在「分析/數量統計值(算術平均)(analysis/numerical statistical value(arithmetic average))」螢幕上之「平均直徑(average diameter)」為數量平均粒徑(D1)。
<測量磁性調色劑之平均圓度的方法>
磁性調色劑之平均圓度係根據「FPIA-3000」(Sysmex Corporation)(流動型粒子影像分析儀)且使用來自校正程序之測量及分析條件測量。
特定測量方法如下。首先,將大約20 mL之已事先移除固態載體等的離子交換水置入玻璃容器。於其中添加約0.2 mL之稀釋物作為分散劑,該稀釋物係藉由以離子交換水將「Contaminon N」(用於清潔精密測量儀器且包含非離子界面活性劑、陰離子界面活性劑及有機填充劑之10質量%中性pH 7的水溶液,得自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)稀釋大約3倍(質量)所製備。將大約0.02 g之測量樣本亦加入,且使用超音波分散器進行分散處理2分鐘,以提供用於進行測量的分散液。於該處理期間視需要進行冷卻,以提供至少10℃且不超過40℃之分散液溫度。此處所使用之超音波分散器為振盪頻率為50 kHz且電輸出為150 W的桌上型超音波清潔器/分散器(例如,得自Velvo-Clear Co.,Ltd.之「VS-150」);將規定量之離子交換水引入水槽且將大約2 mL之上述Contaminon N亦添加於該水槽。
使用先前提及之流動型粒子影像分析儀(裝配有標準物鏡(10X))進行該測量,且使用Particle Sheath「PSE-900A」(Sysmex Corporation)作為鞘液(sheath solution)。將根據上述製程製備之分散液引入該流動型 粒子影像分析儀,且根據HPF測量模式中之總計數模式根據磁性調色劑中之3000個。以粒子分析期間設為85%之二元化臨限值及所分析之粒徑限制為圓等效直徑為至少1.985 μm至小於39.69 μm來測定磁性調色劑之平均圓度。
就此測量而言,在開始使用參考乳膠粒子測量開始前先進行自動焦點調整(例如,以離子交換水稀釋"RESEARCH AND TEST PARTICLES Latex Microsphere Suspensions 5200A",得自Duke Scientific)。之後,較佳係在開始測量後每兩小時調整焦點一次。
本發明中,所使用之流動型粒子影像分析儀已經Sysmex Corporation校正,且已由Sysmex Corporation發布校正證明。在與接受校正證明時相同之測量及分析條件下進行該等測量,但所分析之粒徑限制為圓等效直徑為至少1.985 μm至小於39.69 μm。
該「FPIA-3000」流動型粒子影像分析儀(Sysmex Corporation)使用以拍攝流動粒子之靜止影像並進行影像分析為基礎的測量原理。藉由樣本吸取注射器將添加至樣本室之樣本輸送至平鞘流單元(sheath flow cell)。輸送至該平鞘流之樣本係被鞘液夾住以形成平流。通過該平鞘流單元之樣本係曝露於間隔為1/60秒之頻閃光,如此使得能拍攝該流動粒子之靜止影像。此外,由於發生平流,故在聚焦條件下拍攝像片。使用CCD相機拍攝粒子影像;以512×512個像素(0.37×0.37 μm/像素)之影像處理解析度對該拍攝之影像進行影像處理;對於每一粒子影像 進行輪廓清晰化;及尤其是測量該粒子影像上之突出面積S及周長L。
然後使用該面積S及周長L來測量圓等效直徑及圓度。圓等效直徑係具有與該粒子影像之突出面積相同面積的圓之直徑。圓度係定義為將從圓等效直徑所測得之圓的圓周除以粒子之突出影像的周長所提供之值,且係使用下列公式計算。
圓度=2×(π×S)1/2 /L
當粒子影像為圓時,圓度為1.000,且該圓度值隨著粒子影像周緣的不規則度增加而降低。計算每一個粒子之圓度之後,在0.200至1.000之圓度範圍中分出800份;計算所獲得之圓度的算術平均值;且使用該值作為平均圓度。
<測量磁性調色劑之平均壓縮比的方法>
使用下式計算本發明磁性調色劑之壓縮比:壓縮比(%)={1-(磁性調色劑之鬆密度/磁性調色劑之填充鬆密度)}×100。
鬆密度及填充鬆密度在此係藉以下方法使用Powder Tester(Hosokawa Micron)測得。
磁性調色劑通經篩孔608μm(24mesh)之篩網進入直徑5.03cm且容量100cm3 之圓柱形容器中,自頂部均勻供料30秒。此時調整供料速率,使得磁性調色劑於30秒內完全填滿該圓柱形容器。在30秒進料後,圓柱形容器頂部之磁性調色劑立即以刮刀刮平,測量在圓柱形容器 中之磁性調色劑質量,且自磁性調色劑質量/100得到鬆密度(g/cm3 )。此程序進行五次,使用算術平均值作為本發明鬆密度(g/cm3 )。
測量鬆密度後立即裝上圓柱形蓋子;添加磁性調色劑至其上緣;且給予180個扣擊(tap),扣擊高度為1.8cm。完成此步驟後,移除蓋子,以刮刀抹平圓柱形容器,測量圓柱形容器中磁性調色劑質量,自磁性調色劑質量/100得到敲緊密度(g/cm3 )。此程序進行五次,使用算術平均值作為本發明敲緊密度。
經由以下所提供之實施例及對照實例將更仔細說明本發明,但本發明絕不受限於該等實例。實施例及對照例中%及份數皆基於質量,除非另有明確說明。
<磁體1製造實例>
含有氫氧化亞鐵之水溶液係藉由在硫酸亞鐵之水溶液中混合下列各者而製備:相對於鐵為1.1當量之氫氧化鈉溶液,相對於鐵為提供0.60質量%之量的矽之SiO2 及相對於鐵提供0.15質量%之磷的量之磷酸鈉。使該水溶液之pH為8.0,且在85℃於吹入空氣同時進行氧化反應,以製備含有種晶之漿體。
然後添加硫酸亞鐵水溶液以提供相對於該漿體中之起始鹼(氫氧化鈉中之鈉組分)的量為1.0當量,且於吹入 空氣同時進行氧化反應並使該漿體維持在pH 7.5,以獲得含有磁性氧化鐵之漿體。將該漿體予以過濾、清洗、乾燥及研磨,以獲得體積平均粒徑(Dv)為0.21 μm的磁體1,且就79.6 kA/m(1000 oersted)之磁場而言,磁化強度為66.7 Am2 /kg且殘留磁化為4.0 Am2 /kg之磁體1。
<磁體2製造實例>
含有氫氧化亞鐵之水溶液係藉由在硫酸亞鐵之水溶液中混合下列各者而製備:相對於鐵為1.1當量之氫氧化鈉溶液與相對於鐵提供0.60質量%之矽的量之SiO2 。使該水溶液之pH為8.0,且在85℃於吹入空氣同時進行氧化反應,以製備含有種晶之漿體。
然後添加硫酸亞鐵水溶液以提供相對於該漿體中之起始鹼(氫氧化鈉中之鈉組分)的量為1.0當量,且於吹入空氣同時進行氧化反應並使該漿體維持在pH 8.5,以獲得含有磁性氧化鐵之漿體。將該漿體予以過濾、清洗、乾燥及研磨,以獲得體積平均粒徑(Dv)為0.22 μm的磁體2,且就79.6 kA/m(1000 oersted)之磁場而言,磁化強度為66.1 Am2 /kg且殘留磁化為5.9 Am2 /kg之磁體2。
<磁體3製造實例>
含有氫氧化亞鐵之水溶液係藉由在硫酸亞鐵之水溶液中混合下列各者而製備:相對於鐵為1.1當量之氫氧化鈉溶液。使該水溶液之pH為8.0,且在85℃於吹入空氣同 時進行氧化反應,以製備含有種晶之漿體。
然後添加硫酸亞鐵水溶液以提供相對於該漿體中之起始鹼(氫氧化鈉中之鈉組分)的量為1.0當量,且於吹入空氣同時進行氧化反應並使該漿體維持在pH 12.8,以獲得含有磁性氧化鐵之漿體。將該漿體予以過濾、清洗、乾燥及研磨,以獲得體積平均粒徑(Dv)為0.20 μm的磁體3,且就79.6 kA/m(1000 oersted)之磁場而言,磁化強度為65.9 Am2 /kg且殘留磁化為7.3 Am2 /kg之磁體3。
<磁性調色劑粒子1之製造>
‧苯乙烯/丙烯酸正丁酯共聚物1 100.0質量份(表1中St/nBA共聚物)(質量比:苯乙烯/丙烯酸正丁酯=78/22,玻璃轉化溫度Tg:58℃,波峰分子量:8500)
‧磁體1 95.0質量份
‧聚乙烯蠟(熔點:102℃) 5.0質量份
‧單偶氮基染料的鐵錯合物 2.0質量份(T-77:Hodogaya Chemical Co.,Ltd.)
使用FM10C Henschel混煉機(Mitsui Miike Chemical Engineering Machinery Co.,Ltd.)預先混合前文所列之起始物質,之後以設定於250 rpm轉速且設定溫度調整至在捏和材料出口附近提供145℃直接溫度的雙螺枓捏和/擠塑機(PCM-30,Ikegai Ironworks Corporation)捏和。
將所形成之熔融捏合材料冷卻;使用切碎機將經冷卻 之熔融捏合材料粗粉碎;使用以25 kg/hr之進料速率且空氣溫度係經調整以提供38℃之廢氣溫度的Turbo Mill T-250(Turbo Kogyo Co.,Ltd.)將形成之粗粉碎材料細粉碎;及使用Coanda效果為基礎之多部分分級器來進行分級,以獲得重量平均粒徑(D4)為8.4 μm之磁性調色劑粒子1。調色劑粒子1之製造條件係出示於表1。
<磁性調色劑粒子2之製造>
以如同製造磁性調色劑粒子1之方式進行製得磁性調色劑粒子2,不同處係使用磁體2取代磁體1。磁性調色劑粒子2之製造條件係出示於表1。
<磁性調色劑粒子3之製造>
以如同製造磁性調色劑粒子2之方式進行製得磁性調色劑粒子3,不同處係用於微粒子粉碎之裝置係改變成射磨粉碎機。磁性調色劑粒子3之製造條件係出示於表1。
<磁性調色劑粒子4之製造>
以如同製造磁性調色劑粒子2之方式進行製得磁性調色劑粒子4,不同處係磁性調色劑粒子2製造中所使用的Turbo Mill T-250之廢氣溫度係控制於稍高44℃,以將磁性調色劑粒子的平均圓度向上調整。磁性調色劑粒子4之製造條件係出示於表1。
<磁性調色劑粒子5之製造>
以如同製造磁性調色劑粒子1之方式進行製得磁性調色劑粒子5,不同處係使用磁體3取代磁體1。磁性調色劑粒子5之製造條件係出示於表1。
<磁性調色劑粒子6及7之製造>
以如同製造磁性調色劑粒子5之方式進行製得磁性調色劑粒子6及7,不同處係將磁性調色劑粒子5製造中分級步驟中多部分分級器中分級緣之位置調整成併入微粒子。磁性調色劑粒子6及7之製造條件係出示於表1。
<磁性調色劑粒子8之製造>
以如同製造磁性調色劑粒子3之方式進行製得磁性調色劑粒子8,不同處係使用磁體3取代磁性調色劑粒子3製造中所使用之磁體2且改變分級條件以併入更多微粒子。磁性調色劑粒子8之製造條件係出示於表1。
<磁性調色劑粒子9之製造>
以如同製造磁性調色劑粒子4之方式進行製得磁性調色劑粒子9,不同處係使用磁體3取代磁性調色劑粒子4製造中所使用之磁體2且改變分級條件以併入更多微粒子。磁性調色劑粒子9之製造條件係出示於表1。
<磁性調色劑粒子10之製造>
以如同製造磁性調色劑粒子8之方式進行製得磁性調色劑粒子10,不同處係將製造磁性調色劑粒子8中所使用的苯乙烯/丙烯酸正丁酯共聚物(質量比:78/22,Tg:58℃,波峰分子量8500)改變成苯乙烯/丙烯酸正丁酯共聚物2(表1中St/nBA共聚物2,質量比:78/22,Tg:57℃,波峰分子量6500)。磁性調色劑粒子10之製造條件係出示於表1。
<磁性調色劑粒子11之製造>
以如同製造磁性調色劑粒子9之方式進行製得磁性調色劑粒子11,不同處係磁性調色劑粒子9製造中所使用的Turbo Mill T-250之廢氣溫度係控制於更高48℃,以將磁性調色劑粒子的平均圓度向上調整。磁性調色劑粒子11之製造條件係出示於表1。
<磁性調色劑粒子12之製造>
以如同製造磁性調色劑粒子3之方式進行製得磁性調色劑粒子12,不同處係製造磁性調色劑粒子3所使用之聚乙烯蠟添加量變成7質量份且改變分級條件以併入微粒子。磁性調色劑粒子12之製造條件係出示於表1。
<磁性調色劑粒子13之製造>
以如同製造磁性調色劑粒子4之方式進行製得磁性調色劑粒子13,不同處係製造磁性調色劑粒子4所使用之聚 乙烯蠟添加量變成3質量份且改變多部分分級器之分級邊緣位置以排除微粒子。磁性調色劑粒子13之製造條件係出示於表1。
<磁性調色劑粒子14之製造>
將100.0質量份磁性調色劑粒子2及0.5質量份疏水性氧化矽導入FM10C Henschel混煉器(Mitsui Miike Chemical Engineering Machinery Co.,Ltd.)中,於3000 rpm下進行混合及攪拌2分鐘。此處所使用之疏水性氧化矽係藉由使100質量份原粒子數量平均粒徑(D1)為12 nm且BET比表面積200 m2 /g之氧化矽接受10質量份六甲基二矽氮烷的表面處理,之後以10質量份二甲基聚矽氧油處理而製得。
然後,經混合及攪拌之材料使用Meteorainbow(Nippon Pneumatic Mfg.Co.,Ltd.)進行表面改質,該Meteorainbow為使用熱風鼓風進行調色劑粒子之表面改質的裝置。表面改質條件為起始材料進料速率為2 kg/hr,熱風流速為700 L/min,及熱風射出溫度為300℃。磁性調色劑粒子14係藉由進行該熱風處理獲得。
<磁性調色劑粒子15之製造>
以如同製造磁性調色劑粒子14之方式進行製得磁性調色劑粒子15,不同處係製造磁性調色劑粒子14所使用之疏水性氧化矽的添加量係變成1.5質量份。
<磁性調色劑製造實例1>
使用圖6所示之設備,在磁性調色劑粒子製造實例1所提供之磁性調色劑粒子1上進行外部添加及混合程序。
該實例中,圖6所示之設備的主罩殼1之內周圍直徑為130 mm;所使用之設備具有2.0×10-3 m3 之容積作為處理空間9;驅動構件8之額定功率為5.5 kW;且攪拌構件3具有圖7所提供之形狀。圖7中介於攪拌構件3a與攪拌構件3b之間的重疊寬度d相對於攪拌構件3之最大寬度D為0.25D,且介於攪拌構件3與主罩殼1之內周圍之間的間隙為3.0 mm。
將100質量份(500 g)之磁性調色劑粒子1及2.00質量份之下述氧化矽微粒子1引入具有上述設備結構之圖6所示的設備。
氧化矽微粒子1係藉由使用10質量份之六甲基二氮烷然後使用10質量份之二甲基聚矽氧油處理100質量份之BET比表面積為130 m2 /g且原粒子數量平均粒徑(D1)為16 nm之氧化矽所獲得。
在引入磁性調色劑粒子及氧化矽微粒子之後進行預混合,以均勻混合該磁性調色劑粒子及氧化矽微粒子。預混合條件如下:驅動構件8功率為0.1 W/g(驅動構件8旋轉速率為150 rpm)且處理時間為1分鐘。
當預混合一結束即進行外部添加及混合程序。關於外部添加及混合程序之條件,處理時間為5分鐘,攪拌構件3之最外端的周邊速度係經調整以提供1.0 W/g之恆定驅 動構件8功率(驅動構件8旋轉速率為1800 rpm)。外部添加及混合程序之條件係示於表2。
在外部添加及混合程序之後,使用配備有直徑為500 mm且孔徑為75 μm之圓形振動網篩來移除粗粒子等物,以獲得磁性調色劑1。當使用掃描式電子顯微鏡放大且觀察磁性調色劑1,且測量該磁性調色劑表面上之氧化矽微粒子的原粒子之數量平均粒徑時,獲得18 nm之值。磁性調色劑1之外部添加條件及性質係分別示於表2及表3。
<磁性調色劑製造實例2至4、7、8、11至17及19至33及對照磁性調色劑製造實例1至19及21至30>
磁性調色劑粒子2至4、7、8、11至17及19至33,及對照磁性調色劑粒子1至19及21至30係使用磁性調色劑製造實例1中之表2所示的磁性調色劑粒子代替磁性調色劑粒子1,且藉由使用表2所示之外部添加配方、外部添加設備及外部添加條件進行個別外部添加處理而獲得。各調色劑物性係出示於表3中。
使用銳鈦礦氧化鈦(BET比表面積:80 m2 /g,原粒子數量平均粒徑(D1):15 nm,經12質量%之異丁基三甲氧基矽烷處理)作為表2中所指之氧化鈦微粒子,且使用氧化鋁微粒子(BET比表面積:70 m2 /g,原粒子數量平均粒徑(D1):17 nm,經10質量%之異丁基三甲氧基矽烷處理)作為表2中所指之氧化鋁微粒子。
表2列出在氧化矽微粒子之外另添加氧化鈦微粒子及 /或氧化鋁微粒子的比例(質量%)。
就對照磁性調色劑15及19而言,未進行預混合且在導入之後立即進行外部添加及混合程序。
表2中所指之混成器(hybridizer)為Hybridizer Model 1(Nara Machinery Co.,Ltd.),且表2中所指之Henschel混合機為FM10C(Mitsui Miike Chemical Engineering Machinery Co.,Ltd.)。
<磁性調色劑製造實例5>
依如同磁性調色劑製造實例2之程序製得磁性調色劑5,不同處係使用氧化矽微粒子2取代氧化矽微粒子1。氧化矽微粒子2係藉由執行如同氧化矽微粒子1之表面處理而製得,但氧化矽之BET比表面積為200 m2 /g且原粒子數量平均粒徑(D1)為12 nm。當使用掃描式電子顯微鏡放大且觀察磁性調色劑5,且測量該磁性調色劑表面上之氧化矽微粒子的原粒子之數量平均粒徑時,獲得14 nm之值。外部添加條件及磁性調色劑5之性質係分別示於表2及表3。
<磁性調色劑製造實例6>
依如同磁性調色劑製造實例2之程序製得磁性調色劑6,不同處係使用氧化矽微粒子3取代氧化矽微粒子1。氧化矽微粒子3係藉由執行如同氧化矽微粒子1之表面處理而製得,但氧化矽之BET比表面積為90 m2 /g且原粒子數 量平均粒徑(D1)為25 nm。當使用掃描式電子顯微鏡放大且觀察磁性調色劑6,且測量該磁性調色劑表面上之氧化矽微粒子的原粒子之數量平均粒徑時,獲得28 nm之值。外部添加條件及磁性調色劑6之性質係分別示於表2及表3。
<磁性調色劑製造實例9>
根據下列製程使用與磁性調色劑製造實例1相同設備來進行外部添加及混合程序。
在磁性調色劑製造實例1中,磁性調色劑粒子1變成磁性調色劑粒子2,如表2所示,氧化矽微粒子1(2.00質量份)變成氧化矽微粒子1(1.70質量份)及氧化鈦微粒子(0.30質量份)。
首先,將100質量份之磁性調色劑粒子2、0.70質量份之氧化矽微粒子及0.30質量份之氧化鈦微粒子引入,然後進行與磁性調色劑製造實例1相同之預混合。
當預混合一結束即進行外部添加及混合程序,處理係進行2分鐘之處理時間,同時調整攪拌構件3之最外端的周邊速度以提供1.0 W/g之恆定驅動構件8功率(驅動構件8旋轉速率為1800 rpm),之後暫時停止該混合程序。然後進行剩餘之氧化矽微粒子(相對於100質量份之磁性調色劑粒子為1.00質量份)之補充引入,接著再次進行處理為時3分鐘,同時調整攪拌構件3之最外端的周邊速度以提供1.0 W/g之恆定驅動構件8功率(驅動構件8旋 轉速率為1800 rpm),如此提供5分鐘之總外部添加及混合處理時間。在外部添加及混合程序之後,使用如磁性調色劑製造實例1之圓形振動網篩移除粗粒子等,以獲得磁性調色劑9。外部添加條件及磁性調色劑9之性質係分別示於表2及表3。
<磁性調色劑製造實例10>
根據下列製程使用與磁性調色劑製造實例1相同設備來進行外部添加及混合程序。
在磁性調色劑製造實例1中,如表2所示,磁性調色劑粒子1置換成磁性調色劑粒子2,要添加之氧化矽微粒子1(2.00質量份)變成氧化矽微粒子1(1.70質量份)及氧化鈦微粒子(0.30質量份)。
首先,將100質量份之磁性調色劑粒子2及1.70質量份之氧化矽微粒子引入,然後進行與磁性調色劑製造實例1相同之預混合。
當預混合一結束即進行外部添加及混合程序,處理係進行2分鐘之處理時間,同時調整攪拌構件3之最外端的周邊速度以提供1.0 W/g之恆定驅動構件8功率(驅動構件8旋轉速率為1800 rpm),之後暫時停止該混合程序。然後進行剩餘之氧化鈦微粒子(相對於100質量份之磁性調色劑粒子為0.30質量份)之補充引入,接著再次進行處理為時3分鐘,同時調整攪拌構件3之最外端的周邊速度以提供1.0 W/g之恆定驅動構件8功率(驅動構件8旋 轉速率為1800 rpm),如此提供5分鐘之總外部添加及混合處理時間。在外部添加及混合程序之後,使用如磁性調色劑製造實例1之圓形振動網篩移除粗粒子等,以獲得磁性調色劑10。外部添加條件及磁性調色劑10之性質係分別示於表2及表3。
<磁性調色劑製造實例18>
磁性調色劑18係如磁性調色劑製造實例6般進行而獲得,不同處係將氧化矽微粒子3改成1.80質量份。當使用掃描式電子顯微鏡放大且觀察磁性調色劑18,且測量該磁性調色劑表面上之氧化矽微粒子的原粒子之數量平均粒徑時,獲得28 nm之值。外部添加條件及磁性調色劑18之性質係分別示於表2及表3。
<對照磁性調色劑製造實例20>
依如同磁性調色劑製造實例1之程序製得對照磁性調色劑20,不同處係使用氧化矽微粒子4取代氧化矽微粒子1。氧化矽微粒子4係藉由執行如同氧化矽微粒子1之表面處理而製得,但氧化矽之BET比表面積為30 m2 /g且原粒子數量平均粒徑(D1)為51 nm。當使用掃描式電子顯微鏡放大且觀察對照磁性調色劑20,且測量該磁性調色劑表面上之氧化矽微粒子的原粒子之數量平均粒徑時,獲得53 nm之值。外部添加條件及磁性調色劑20之性質係分別示於表2及表3。
表中"固定無機微粒子中氧化矽微粒子含量(質量%)"係表示固定於磁性調色劑粒子表面上之無機微粒子中的氧化矽微粒子含量(質量%)。
實施例1 (成像設備)
影像形成裝置為LBP-3100(Canon,Inc.),裝配有直徑為10 mm的小直徑帶調色劑構件;列印速度已自16張/分鐘修飾成20張/分鐘。在裝配有小直徑帶調色劑構件之影像形成裝置中,藉由將列印速度改成20張/分鐘以提供主要顯示殘留調色劑及所提供調色劑上之電荷量差異的環境,來嚴格評估耐久性及魅影現象。
使用此種經修飾之裝置及磁性調色劑1,於常溫、正常濕度環境下(23.0℃/50% RH)執行起始評估。之後,於常溫、正常濕度環境(23.0℃/50% RH)下藉由在單張間歇模式下製造1500張列印百分比2%的水平線影像列印執行測試,之後為後耐久性測試評估。
根據該等結果,在耐久性測試前後均獲得無魅影、高密度且在非影像區中幾乎不出現霧化之影像。評估結果係示於表4。
實施例及對照例中所進行之評估中使用的評估方法及相關尺度係於下文說明。
<影像密度>
為測試影像密度,形成實心影像區且使用MacBeth反射密度計(MacBeth Corporation)測量該實心影像的密度。
<霧化>
輸出白色影像且使用得自Tokyo Denshoku Co.,Ltd.之REFLECTMETER MODEL TC-6DS來測量其反射率。另一方面,亦在形成該白色影像之前於轉移紙(標準用紙)上同樣地測量反射率。使用綠色濾光片作為濾光片。使用下列公式,從輸出該白色影像之前的反射率與輸出該白色影像之後的反射率計算霧化。
霧化(反射率)(%)=標準用紙之反射率(%)-白色影像樣本之反射率(%)
評估霧化之尺度如下。
A:非常良好(小於1.5%)
B:良好(小於2.5%且大於或等於1.5%)
C:良好(小於4.0%且大於或等於2.5%)
D:不良(大於或等於4.0%)
<魅影>
在影像上半部製造複數個10 mm×10 mm實心影像,且在影像下半部製造2個點×3個間隔半色調影像,目視檢測決定該半色調影像中所產生之實心影像的蹤跡。
A:非常良好(無魅影)
B:良好
C:就實際觀點而言無問題的影像
D:魅影水準差,就實際觀點而言並非期望之影像
實施例2至33
如實施例1般的執行影像輸出測試,但使用磁性調色劑2至33。根據此等結果,所有磁性調色劑皆提供在起始評估及後耐久性測試評估中至少實際上無問題的水準之影像。評估結果係示於表4。
對照例1至30
如實施例1般的執行影像輸出測試,但使用對照磁性調色劑1至30。根據此等結果,所有磁性調色劑在後耐久性測試評估中皆產生較差之魅影水準。評估結果係示於表4。
雖已參考例示具體實施態樣描述本發明,但應明瞭本發明不受限於所揭示之例示具體實施態樣。以下申請專利之範圍符合最廣義之闡釋,以涵蓋所有該等修飾及等效結構及功能。
本申請案主張於2011年12月27日提出申請之日本專利第2011-286202號的權益,該案係以全文引用的方式併入本文中。
1‧‧‧主罩殼
2‧‧‧旋轉構件
3,3a,3b‧‧‧攪拌構件
4‧‧‧套管
5‧‧‧原料入口
6‧‧‧產品排出口
7‧‧‧中心軸
8‧‧‧驅動構件
9‧‧‧處理空間
10‧‧‧旋轉構件之端表面
11‧‧‧旋轉方向
12‧‧‧反向方向
13‧‧‧前向方向
16‧‧‧原料入口內件
17‧‧‧產品排出口內件
d‧‧‧顯示攪拌構件之重疊部分的距離
D‧‧‧攪拌構件寬度
100‧‧‧具有靜電潛像之構件(光敏性構件)
102‧‧‧攜帶調色劑構件
103‧‧‧調整槳片
114‧‧‧傳送構件(傳送輥)
116‧‧‧清潔器
117‧‧‧充電構件(充電輥)
121‧‧‧雷射產生器(潛像形成工具,曝光設備)
123‧‧‧雷射
124‧‧‧登錄輥
125‧‧‧輸送帶
126‧‧‧固定單元
140‧‧‧顯影裝置
141‧‧‧攪拌構件
圖1係魅影之概念圖;圖2係介於調整槳與帶調色劑元件之間的接觸區中調色劑表現的示意圖;圖3係顯示外部添加劑之量及外部添加劑覆蓋率之間的關係之圖;圖4係顯示外部添加劑之量及外部添加劑覆蓋率之間的關係之圖;圖5為顯示覆蓋率與靜摩擦係數之間的關係之圖;圖6為顯示可用於外部添加及混合無機微粒子之混合處理設備實例的示意圖;圖7為顯示混合處理設備中所使用之攪拌構件的結構實例的示意圖;圖8為顯示成像設備之實例的圖;及圖9為顯示超音波分散時間與覆蓋率之間的關係之實例的圖。

Claims (4)

  1. 一種磁性調色劑,其包含含有黏合劑樹脂及磁體之磁性調色劑粒子,及存在於該等磁性調色劑粒子表面上之無機微粒子,其中該等存在於該等磁性調色劑粒子表面上之無機微粒子包含金屬氧化物微粒子,該等金屬氧化物微粒子含有氧化矽微粒子,且隨意地含有氧化鈦微粒子及氧化鋁微粒子,而該等氧化矽微粒子之含量相對於該等氧化矽微粒子、氧化鈦微粒子及氧化鋁微粒子之總質量為至少85質量%,其中當覆蓋率A(%)係磁性調色劑粒子之表面被無機微粒子覆蓋的覆蓋率且覆蓋率B(%)係磁性調色劑粒子之表面被固定至該等磁性調色劑粒子之表面的無機微粒子覆蓋的覆蓋率時,該磁性調色劑粒子係具有:i)至少45.0%且不超過70.0%之覆蓋率A且覆蓋率A之變異係數小於10.0%,ii)至少0.50至不超過0.85之覆蓋率B對覆蓋率A之比[覆蓋率B/覆蓋率A],及iii)至少38%至不超過42%之藉由下式(1)所獲得之壓縮比:式(1):壓縮比(%)={1-(磁性調色劑之鬆密度/磁性調色劑之填充鬆密度)}×100。
  2. 如申請專利範圍第1項之磁性調色劑,其中該磁性調色劑之平均圓度係至少0.935至不超過0.955。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之磁性調色劑,其中該磁性調色劑具有不超過1.30之重量平均粒徑(D4)對數量平均粒徑(D1)之比[D4/D1]。
  4. 如申請專利範圍第1項之磁性調色劑,其中就79.6kA/m之磁場而言,磁性調色劑具有不超過0.09之殘留磁化(σr)對磁化強度(σs)之比[σr/σs]。
TW101150556A 2011-12-27 2012-12-27 磁性調色劑 TWI507830B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011286202A JP5882728B2 (ja) 2011-12-27 2011-12-27 磁性トナー

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201327068A TW201327068A (zh) 2013-07-01
TWI507830B true TWI507830B (zh) 2015-11-11

Family

ID=48697650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101150556A TWI507830B (zh) 2011-12-27 2012-12-27 磁性調色劑

Country Status (10)

Country Link
US (2) US9423710B2 (zh)
JP (1) JP5882728B2 (zh)
KR (1) KR101600221B1 (zh)
CN (1) CN104024951B (zh)
BR (1) BR112014012794A8 (zh)
DE (1) DE112012005480B4 (zh)
MY (1) MY175221A (zh)
RU (1) RU2566304C1 (zh)
TW (1) TWI507830B (zh)
WO (1) WO2013100187A1 (zh)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5858810B2 (ja) * 2012-02-01 2016-02-10 キヤノン株式会社 磁性トナー
JP6165249B2 (ja) 2013-06-27 2017-07-19 キヤノン株式会社 画像形成装置
JP6157619B2 (ja) * 2013-06-27 2017-07-05 キヤノン株式会社 画像形成装置及びプロセスカートリッジ
WO2015015791A1 (ja) * 2013-07-31 2015-02-05 キヤノン株式会社 磁性トナー
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
JP6272021B2 (ja) * 2013-12-26 2018-01-31 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
JP6272024B2 (ja) * 2013-12-26 2018-01-31 キヤノン株式会社 トナー
JP6341660B2 (ja) 2013-12-26 2018-06-13 キヤノン株式会社 磁性トナー
JP6231875B2 (ja) * 2013-12-26 2017-11-15 キヤノン株式会社 現像装置、現像方法、画像形成装置、および画像形成方法
US9470993B2 (en) * 2014-08-07 2016-10-18 Canon Kabushiki Kaisha Magnetic toner
US9772570B2 (en) * 2014-08-07 2017-09-26 Canon Kabushiki Kaisha Magnetic toner
JP6991701B2 (ja) 2015-12-04 2022-01-12 キヤノン株式会社 トナー
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
DE102016116610B4 (de) 2015-12-04 2021-05-20 Canon Kabushiki Kaisha Toner
US10228627B2 (en) 2015-12-04 2019-03-12 Canon Kabushiki Kaisha Toner
JP6762706B2 (ja) 2015-12-04 2020-09-30 キヤノン株式会社 トナー
JP6610317B2 (ja) * 2016-02-10 2019-11-27 富士ゼロックス株式会社 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
JP2017142398A (ja) * 2016-02-10 2017-08-17 富士ゼロックス株式会社 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
JP6642077B2 (ja) * 2016-02-10 2020-02-05 富士ゼロックス株式会社 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
JP6648547B2 (ja) * 2016-02-10 2020-02-14 富士ゼロックス株式会社 静電荷像現像剤、現像剤カートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び、画像形成方法
JP2017142394A (ja) * 2016-02-10 2017-08-17 富士ゼロックス株式会社 磁性一成分現像剤、現像剤カートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び、画像形成方法
US10061216B2 (en) * 2016-02-10 2018-08-28 Fuji Xerox Co., Ltd. Electrostatic image developer and toner, electrostatic image developer and toner cartridge
US9885966B2 (en) * 2016-02-10 2018-02-06 Fuji Xerox Co., Ltd. Electrostatic charge image developing toner, electrostatic charge image developer and toner cartridge
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
US10303075B2 (en) * 2017-02-28 2019-05-28 Canon Kabushiki Kaisha Toner
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

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008015248A (ja) * 2006-07-06 2008-01-24 Canon Inc 磁性トナー
CN100524047C (zh) * 2003-08-01 2009-08-05 佳能株式会社 调色剂

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5793352A (en) * 1980-12-03 1982-06-10 Canon Inc Developer for electrophotography
JPS6374070A (ja) * 1986-09-18 1988-04-04 Fuji Xerox Co Ltd 磁性トナ−
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
US5066558A (en) 1988-09-30 1991-11-19 Canon Kabushiki Kaisha Developer for developing electrostatic images
JP2858900B2 (ja) * 1990-07-25 1999-02-17 コニカ株式会社 熱ローラ定着型静電像現像用トナー
JP2632237B2 (ja) * 1990-10-08 1997-07-23 株式会社巴川製紙所 非磁性一成分現像方法
JP3035686B2 (ja) * 1993-02-26 2000-04-24 キヤノン株式会社 画像形成方法
JPH0812478A (ja) * 1994-06-24 1996-01-16 Kiguchi:Kk 味の良い野菜のための肥料
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
JP2001356516A (ja) 2000-06-16 2001-12-26 Minolta Co Ltd 一成分現像用トナー
JP4443800B2 (ja) 2001-07-27 2010-03-31 パナソニック株式会社 トナー及び電子写真装置
JP2003043738A (ja) 2001-07-30 2003-02-14 Canon Inc 磁性トナー
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
JP4154302B2 (ja) * 2003-09-12 2008-09-24 キヤノン株式会社 二成分系現像剤及び現像装置
WO2006054797A1 (ja) * 2004-11-19 2006-05-26 Canon Kabushiki Kaisha 正帯電性現像剤
JP4455448B2 (ja) * 2005-04-22 2010-04-21 キヤノン株式会社 磁性トナー
EP1875312B1 (en) 2005-04-22 2009-12-02 Canon Kabushiki Kaisha Magnetic toner
JP2007086634A (ja) * 2005-09-26 2007-04-05 Ricoh Co Ltd 画像形成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジ
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
JP5047170B2 (ja) 2006-06-08 2012-10-10 キヤノン株式会社 トナー
JP5284049B2 (ja) * 2007-11-21 2013-09-11 キヤノン株式会社 磁性トナー

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100524047C (zh) * 2003-08-01 2009-08-05 佳能株式会社 调色剂
JP2008015248A (ja) * 2006-07-06 2008-01-24 Canon Inc 磁性トナー

Also Published As

Publication number Publication date
US9658548B2 (en) 2017-05-23
US20160342100A1 (en) 2016-11-24
BR112014012794A2 (pt) 2017-06-13
KR101600221B1 (ko) 2016-03-04
CN104024951B (zh) 2017-05-24
RU2566304C1 (ru) 2015-10-20
DE112012005480B4 (de) 2019-02-07
WO2013100187A1 (en) 2013-07-04
US9423710B2 (en) 2016-08-23
MY175221A (en) 2020-06-16
JP2013134447A (ja) 2013-07-08
US20140315126A1 (en) 2014-10-23
DE112012005480T5 (de) 2014-09-11
KR20140107516A (ko) 2014-09-04
CN104024951A (zh) 2014-09-03
TW201327068A (zh) 2013-07-01
BR112014012794A8 (pt) 2017-06-20
JP5882728B2 (ja) 2016-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI507830B (zh) 磁性調色劑
TWI502293B (zh) 磁性調色劑
TWI503637B (zh) 磁性調色劑
TWI498684B (zh) 磁性調色劑
KR101618491B1 (ko) 자성 토너
TWI479285B (zh) 磁性調色劑
TWI602037B (zh) 調色劑
TWI546634B (zh) 磁性調色劑
TWI515519B (zh) 磁性調色劑
TWI499874B (zh) 磁性調色劑
TW201331727A (zh) 磁性調色劑