WO1997048024A1 - Toner magnetique colore et son procede de preparation - Google Patents

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powder
color
magnetic toner
metal
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Takafumi Atarashi
Katsuto Nakatsuka
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Nittetsu Mining Co., Ltd.
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    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
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    • G03G9/083—Magnetic toner particles

Definitions

  • the present invention relates to a composite powder used as a raw material for a color magnetic toner, a color magnetic ink, and the like, and a method for producing the same. Background technology
  • image forming methods for copying and printing by electrophotography include two-component developing methods using a magnetic carrier and toner as a coloring material, and one-component developing methods in which the toner itself has magnetism. There is a way.
  • the one-component developing method does not use a carrier, so the developing device is simple (the size of the developing device is about two to three times smaller than the two-component developing method). There are many advantages, such as easier management of However, when attempting to form a color image, the magnetic toner was dark and did not have a vivid color.
  • the copying apparatus is simple and compact, and the management of the developer and the processing of the carrier are also eliminated, which is preferable.
  • a magnetic toner for a one-component developing method suitable for color image formation has not yet been obtained.
  • the present inventors disperse the base particles in the metal alkoxide solution first and hydrolyze the metal alkoxide to form a uniform 0.01-2 on the surface of the base particles.
  • a method of forming a metal oxide film having a thickness of 0 ⁇ m Japanese Patent Laid-Open No.
  • the powders provided with a plurality of metal oxide films and metal films as described above can be provided with a special function by adjusting the thickness of each layer. If coating films having different refractive indices are provided with a thickness corresponding to a quarter wavelength of the incident light, a powder that reflects all the incident light can be obtained. When this is applied to a magnetic particle having a base particle, a magnetic powder for a magnetic toner that shines white by total reflection of light can be manufactured. Further, a colored layer is provided on the surface of the magnetic powder, It suggests that providing a resin layer on top of this could produce vivid colored magnetic toner.
  • an object of the present invention is to further develop the above-mentioned technology proposed by the present inventors and to provide a color magnetic toner capable of obtaining a vivid color even with a one-component development system. Disclosure of the invention
  • the object of the present invention is to
  • a colorless magnetic toner wherein an optical coherent multilayer film is formed on substrate particles made of a magnetic material, and an organic polymer film is formed on the optical coherent multilayer film.
  • the method is also achieved by a method for producing a color magnetic toner, which comprises forming a multilayer film made of a metal compound and Z or a metal on magnetic particles, and then forming an organic polymer film by a polymerization method.
  • a multi-layered optical interference coating film composed of a metal compound film and / or a metal film is provided on the magnetic particles, and a powder having a white or desired color is formed depending on the film configuration. Further, by forming an organic polymer film for a binder thereon, it is possible to provide a magnetic toner capable of forming a bright color image even with a one-component system.
  • magnetic particles serving as the base of the colorless magnetic toner of the present invention magnetic particles conventionally used as the base of the magnetic toner can be used.
  • metal powder such as iron, cobalt, nickel or the like, alloy powder thereof, or magnetic sintered powder such as iron nitride can be used.
  • the magnetic particles tend to be used after being pulverized to increase the resolution, it is preferable to use a magnetic material having a large magnetization.
  • it is a magnetic substance having a magnetization of 90 emuZg or more, preferably 150 emuZg or more when a magnetic field of 10 k0e is applied in a powdery state. Even if a magnetic substance having such a high magnetization is added with an adhesive resin, a charge control agent, a coloring agent, or the like as a color magnetic toner, the overall magnetization can be improved. It becomes a raw material powder for color magnetic toner with high magnetization (magnetic field application).
  • the shape of the magnetic particles may be a sphere, a subsphere state, an isotropic body such as a regular polyhedron, a rectangular parallelepiped, a spheroid, a rhombohedron, a plate-like body, a polyhedron such as a columnar body, or a polyhedron. It may be indefinite. In the present invention, it is necessary to color the magnetic particles to white or another vivid color in order to obtain a colorless magnetic toner exhibiting a bright color. For this purpose, a multilayer film having optical sensitivity is formed on the magnetic particles.
  • the optical coherent multilayer film is formed by stacking multiple thin films made of metal or metal compound.
  • the incident light is specified by adjusting the thickness of each film and changing the stacking order and combination.
  • a function of reflecting and absorbing the wavelength range can be provided.
  • the magnetic particles can be colored white or another vivid color.
  • Examples of the metal compound forming the multilayer film include metal oxides, metal sulfides, metal selenides, metal tellurides, and metal fluorides. More specifically, zinc oxide, aluminum oxide, oxidizing film, titanium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, silicon oxide, antimony oxide, neodymium oxide, lanthanum oxide, Bismuth oxide, cerium oxide, tin oxide, magnesium oxide, lithium oxide, lead oxide, sulfide dominate, zinc sulfide, antimony sulfide, cadmium selenide, cadmium telluride, calcium fluoride, calcium fluoride Sodium fluoride, aluminum fluoride
  • Trisodium, lithium fluoride, magnesium fluoride and the like can be suitably used.
  • metal silver, cobalt, nickel, iron and alloys thereof can be suitably used.
  • the metal film or the metal compound is directly formed on the surface of the magnetic particles by a vapor deposition method such as a PVD method, a CVD method, or a spray dry method, together with the metal compound film and the metal film.
  • a vapor deposition method such as a PVD method, a CVD method, or a spray dry method, together with the metal compound film and the metal film.
  • a method of depositing a film is possible.
  • the metal film As for the metal film, a so-called chemical plating method in which magnetic particles are put into a metal salt aqueous solution, and the metal salt is reduced in the solution to deposit metal on the surface of the magnetic particles is also possible.
  • miniaturization of magnetic toner and miniaturization of magnetic particles are progressing to meet the demand for high resolution at present, and it is necessary to form a uniform film on the surface of the magnetic particles. Therefore, particularly with respect to metal oxides, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 6-228604, Hei 7-93010 or WO 96/2818, which were proposed by the present inventors, have been proposed.
  • the film forming method described in 169 is preferred. That is, a process of dispersing magnetic particles in a metal alkoxide solution, hydrolyzing the metal alkoxide to form a uniform metal oxide thin film on the surface of the magnetic particles, and then drying is repeated.
  • the step of forming a metal thin film is interposed before or after the step of forming a metal oxide film or between the steps of forming the metal oxide film, thereby forming a metal oxide film or a metal oxide film and a metal film.
  • You can get a hired membrane composed of Metal alkoxides include alkoxides such as zinc, aluminum, cadmium, titanium, zirconium, tantalum, gay silicon, antimony, neodymium, lanthanum, bismuth, cerium, tin, magnesium, lithium, and lead. Selected.
  • the reflectance can be increased, and the multilayer film can be made more dense and stable.
  • This metal alkoxide method can be applied not only to the formation of a metal oxide but also to the formation of a metal sulfide.
  • the magnetic particles can be colored in a desired color by adjusting the thickness of the metal compound film or the metal film. For example, when thin films of metal compounds having different refractive indices are provided in a thickness corresponding to a quarter wavelength of the incident light, magnetic particles that reflect all the incident light, that is, exhibit white color can be obtained.
  • the thickness of each of the light-sensitive multilayer films and the thickness of the entire multilayer film are set so as to exhibit a desired color.
  • a method for forming the organic polymer film a method in which the organic polymer film is directly covered on the surface of the multilayer-coated magnetic particles by a PVD method, a CVD method, a spray dry method, or the like is also possible.
  • a polymerization method it is preferable to form a film by a polymerization method in order to further enhance the adhesion.
  • a preferable polymerization method can be appropriately selected according to the type of the organic polymer. Specifically, an emulsion polymerization method, a suspension polymerization method, a seed polymerization method, an in situ polymerization method, or the like can be employed depending on the type of the organic polymer. Further, depending on the type of the organic polymer, a phase separation method may be employed.
  • organic polymer that can be used, as a binder resin for magnetic toner 97/01941
  • a binder resin for magnetic toner 97/01941 There is no particular limitation as long as it can form a film by the polymerization method described above.
  • the following polymers can be exemplified.
  • aromatic hydrocarbon oligomers and polymers such as polystyrene, styrene and ⁇ -methylstyrene copolymer, styrene and vinyl toluene copolymer, and olefin-based oligomers such as polypropylene, polyethylene and polybutene.
  • Gomer and polymer vinyl consisting of a copolymer of monomers such as ethyl acrylate, methyl methacrylate, methyl methacrylate, acrylonitrile, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, and vinyl acetate Oligomers and polymers, or oligomers such as polybutadienes, polypentenes, polyolefins, and other oligomers alone, such as polyester oligomers and ester oligomers, and copolymers of these oligomers. Above hydrocarbon-based monomers, olefin-based Ligomer, vinyl-based monomer and oligomer, polymethylene-prene monomer and oligomer, ester-based copolymer, etc. Waxes such as polyethylene wax, and other alkyd resins such as rosin-modified alkyd resins are used.
  • the coating amount of the organic polymer film is such that the color magnetic toner spreads to the extent that it does not drop or separate when it adheres to the paper surface. It is preferable that the amount be about four times the area occupied by body particles.
  • the color magnetic toner according to the present invention is characterized in that the optical coherent multilayer film provided on the magnetic particles interferes with the incident light and develops a color, thereby exhibiting a bright color by itself. Therefore, it is sufficient for the organic polymer film to simply function as a binder, and the organic polymer film may be transparent. However, when the color magnetic toner adheres to the surface of the paper, the magnetic polymer particles are not bonded to each other. Since color gaps occur due to gaps, it is preferable to include a colorant in the organic polymer film and to color the periphery of the toner-attached portion by the spread of the organic polymer film accompanying the adhesion.
  • coloring agent for coloring the organic polymer film examples include yellow, magenta, and cyan coloring agents, and the following organic dyes and organic pigments can be used, respectively.
  • Yellow Monoazo dyes, azomethine dyes, oil dyes, etc.
  • Magenta dyes thioindigo dyes, xanthene dyes, 2,9-quinacridone dyes, oil dyes, etc.
  • Cyan Copper phthalocyanine dye, oil dye, etc.
  • Yellow Bisazo pigments, benzidine pigments, and yellow pigments.
  • Magenta quinacridone pigments, anthraquinone pigments, rhodamine pigments, naphthol insoluble azo pigments, etc.
  • Cyan phthalocyanine pigments and the like.
  • the content of these colorants in the organic polymer film is uniform over an area of about 2 to about 10 times the projected area occupied by the magnetic particles when the color magnetic toner adheres to the paper surface. It is preferable that the amount can be colored.
  • the colorless magnetic toner of the present invention comprises the above-mentioned magnetic particles, the optical interference multilayer film and the organic high molecular film as essential components, but also includes a charge control agent, a fluidizing agent and a release agent. May be contained in the organic polymer film.
  • the charge control agent is an additive added to adjust the chargeability of the magnetic toner, and includes an organic acid, a surfactant, and other dielectric substances.
  • a metal complex of an alkyl salicylic acid, a metal complex of a dicarboxylic acid, a metal salt of a polycyclic salicylic acid, a metal salt of a fatty acid and the like can be used as the positively charged toner.
  • the quaternary ammonium salt, benzothiazole derivative, guanamine derivative, dibutyltin oxide, nitrogen-containing compound, chlorinated paraffin, chlorinated polyester, etc. are used for the negatively charged toner. Can be used.
  • the superplasticizer is an additive that is added to improve the flowability of the color toner and prevent unnecessary residue on the paper surface.
  • examples of the superplasticizer include colloidal silica, aerogel, and titanium oxide. Powder, alumina powder, zinc oxide powder, fatty acid metal salt powder and the like can be used.
  • the release agent is used to prevent magnetic toner from adhering to the fixing roll of the developing machine.
  • low molecular weight polyethylene, low molecular weight polypropylene and the like can be used.
  • the content of these additives in the organic polymer film has an upper limit of about 60% by weight as a total amount. If the content is larger than the above-mentioned content, practical magnetic properties cannot be obtained as a colorless magnetic toner.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of the color magnetic toner according to the present invention described above.
  • a metal compound film is formed on magnetic particles 1 as base particles.
  • An optical coherent multilayer film is formed by laminating 2 and another metal compound film 3, and the outermost surface is covered with an organic polymer film 4.
  • One of the metal compound film 2 and the other metal compound film 3 may be a metal film.
  • BASF-manufactured iron powder (average particle size: 1.8 / m) (10 g) was dispersed in 100 ml of ethanol, and the container was heated in an oil bath to reduce the temperature of the solution to 55 ° C. To hold. 6 g of silicon ethoxide, 6 g of ammonia water (29%) and 8 g of water were added thereto, and the mixture was reacted with stirring for 2 hours. After the reaction, the reaction solution was diluted and washed with ethanol, filtered, and dried in a vacuum drier at 110 ° C. for 3 hours. After drying, heat treatment was performed at 65 ° C. for 30 minutes using a rotary tube furnace to obtain silica core powder A.
  • the thickness of the obtained silica coat powder A was 75 nm, and the dispersion state was very good. * 2nd layer: Titanium coating
  • the obtained silica-titanium alloy powder B had good dispersibility and each was a single particle.
  • the titania film thickness of the silica-titania coat powder B was 50 nm.
  • the peak wavelength of the spectral reflection curve of this powder was 4445 nm, and the reflectance at the peak wavelength was 40%, which was a bright blue color.
  • styrene monomer 500 g was added to 600 g of distilled water, and sodium lauryl sulfate was added to the mixture while heating and stirring until 70 g, and emulsified.
  • silica-titanium alcohol powder B25 whose surface was made lipophilic with methacrylic acid was added, followed by high-speed stirring and thorough mixing.
  • a 10% aqueous solution of ammonium persulfate was added thereto to start a polymerization reaction, and the mixture was stirred for 4 hours to be reacted. After completion of the reaction, the mixture was diluted with 2 liters of distilled water, the supernatant was discarded by slant washing, and the precipitate was collected and dried on filter paper to obtain a blue polystyrene-coated powder. The obtained blue polystyrene was obtained.
  • the coated powder was spherical, and the magnetization at a magnetic field of 1 OkOe was 120 emuZg.
  • the thickness of the obtained silica coat powder B was 70 nm, and the dispersion state was very good. There were 41 so-called PCs.
  • silica-titania-coated powder C After the heat treatment, add 100 g of ethanol to the obtained silica-coated powder B again and disperse it in 200 ml, and heat the vessel in an oil bath to maintain the liquid temperature at 55 ° C. did. To this, 4.7 g of titanium oxide was added and stirred, and a mixed solution of 30 ml of ethanol and 8.0 g of water was added dropwise over 60 minutes, followed by reaction for 2 hours, vacuum drying and drying. And heat treatment to obtain silica-titania-coated powder C.
  • the obtained silica-titanium alloy powder C had good dispersibility and each was a single particle. Further, the thickness of the titania film of the silica-titania-coated powder C was 45 ⁇ m.
  • the peak wavelength of the spectral reflection curve of this powder was 410 nm, the reflectance at the peak wavelength was 41%, and the powder was bright blue-violet.
  • Silica ⁇ Titanium colloid powder C 10 g was dispersed in ethanol 100 ml, and the container was heated in an oil bath to maintain the temperature of the solution at 55%. 6 g of silicon toxide, 6 g of aqueous ammonia (29%) and 8 g of water were added thereto, and reacted with stirring for 2 hours. After the reaction, the reaction solution was diluted and washed with ethanol, filtered, and dried in a vacuum drier at 110 ° C. for 3 hours. After drying, heat treatment was performed at 65 ° C. for 30 minutes using a rotary tube furnace to obtain silica 'titania / silica coat powder D.
  • the thickness of the obtained silica 'titania / silica core powder D was 75 nm, and the dispersion state was very good.
  • silica 'titania' silica coat powder D 10 was added to the obtained silica 'titania' silica coat powder D 10 and dispersed again, and the vessel was heated in an oil bath to reduce the temperature of the liquid. It was kept at 55 ° C. 5.5 g of titanium ethoxide was added thereto, followed by stirring. A mixed solution of 30 ml of ethanol and 8.0 g of water was added dropwise over 60 minutes, and the mixture was reacted for 2 hours, dried in a vacuum, and subjected to a heat treatment to obtain silica-titania-silica-titania. Accumulated powder E was obtained.
  • the obtained silica 'titania' silica 'titanacot powder E has good dispersibility, Each was a single particle.
  • the thickness of the newly formed titania film in this silica 'titania' silica 'titania coat powder E was 53 nm.
  • This powder was mixed with 600 g of distilled water, 90 g of styrene monomer and 10 g of butylene acrylate, heated and stirred at 70 ° C, and further charged with sodium lauryl sulfate. The mixture was placed in the emulsified solution and stirred at high speed to mix well.
  • the mixture was diluted with 2 liters of distilled water, the upper solution was discarded by slant washing, and the precipitate was dried on filter paper.
  • the pigment and iron powder were all coated with polystyrene, and a spherical shape was formed. A powder was obtained.
  • This polystyrene-coated powder A was dark blue, and had a reflection peak of 255 nm and a reflectance of 22%.
  • the magnetization of this powder at a magnetic field of 10 k Oe was 75 emu Z g. 1
  • simply mixing a pigment, magnetic particles, and binder resin does not improve the color, but a color magnet having the same magnetization. It was confirmed that the magnetic particles had to be colored as in Example 2 in order to obtain excellent color even with the first embodiment.
  • the above colored resin raw material was added to 600 g of distilled water, and sodium lauryl sulfate was further added thereto and emulsified while heating to 70 ° C. with stirring.
  • silica-titania coat powder E prepared in the same manner as in Example 2 was added to this solution, and the mixture was stirred at high speed and mixed well.
  • the peak wavelength of the spectral reflection curve of the obtained polystyrene-coated powder B was 455 nm, and the reflectance at the peak wavelength was 52%.
  • the magnetization of the polystyrene-coated powder B at a magnetic field of 10 k0 e was 75 emu.
  • a multi-layered optical coherent coating film made of a metal compound and a metal film is provided on magnetic particles, and white or desired Color magnetic toner that can form a vivid color image even with a one-component system by forming a binder organic polymer film on a powder that exhibits the same color can do.
  • the copying apparatus becomes simple and compact, and the color of a laser printer / facsimile of the same principle can be obtained. Furthermore, the carrier which becomes a waste in the two-component developing method is eliminated, so that not only the cost can be reduced, but also the environment is preferable.

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Description

明 細 書 カ ラ ー磁性 ト ナーおよびその製造方法 技 術 分 野
本発明は、 カラー磁性トナー、 カラー磁性イ ンキなどの原料となる複合粉体並 びにその製造方法に関する。 背 景 技 術
現在、 電子写真方式による複写、 印刷等における画像形成方法には、 磁性を有 するキヤ リァと色材である トナーとを併用する 2成分系現像法と、 トナー自身が 磁性を備える 1成分系現像方法とがある。
1 成分系現像方法では、 キャ リ アを使わないため現像装置が簡素 （現像装置の 大きさでは、 2成分系現像方式の約 2〜 3分の 1である。 ） となることや、 現像 剤の管理が容易になる等、 利点が多い。 しかし、 カラー画像を形成しょうとする と、 磁性 トナーが暗色がかり、 鮮やかな色彩とはならなかった。
これは、 1成分系現像方法により鮮明なカラ一画像を得るには、 磁性 トナー自 身を鮮やかな色に着色する必要があるが、 その基体となる磁性体粒子は一般に黒 色であるため、 その表面に直接着色膜を設けても全体と して暗色となってしま う からである。
そのため、 現状ではカラー画像形成には 2成分系現像法が採用されているが、 カラー複写のためには 3原色と黒色との 4色を必要とするため、 自ずと現像装置 が大き く なる。
また、 現像剤の管理や画像形成後に発生するキヤ リァの処理等も問題となって いる。
従って、 1 成分系現像方法により鮮やかな色彩が得られれば、 複写装置が簡素 でコ ンパク トになり、 また現像剤の管理やキヤ リァの処理も解消されるため好ま しいが、 前述したように、 カラー画像形成に適した 1成分系現像方法用の磁性 ト ナ一は未だ得られていない状況にある。 0 これに対して、 本発明者らは、 先に金属アルコキシ ド溶液中に基体粒子を分散 し-、 金属アルコキシ ドを加水分解することにより、 基体粒子の表面に均一な 0 . 0 1 - 2 0 ^ mの厚みの金属酸化物膜を生成させる方法 （特開平 6— 2 2 8 6 0 4号公報） 、 表面に金属酸化物からなる薄膜と、 金属からなる薄膜とを交互に複 数層設けてなる機能性粉体 （特開平 7 - 9 0 3 1 0号公報） 、 金属酸化物膜で多 層被 ¾してなる粉体を熱処理して、 より緻密で安定した金属酸化物多層膜を有す る粉体を製造すること （W O 9 6 / 2 8 1 6 9 ) を提案している。
上記に挙げた金属酸化物膜や金属膜を複数層設けた粉体は、 各層の膜厚を調整 することにより特別の機能を付与することができるものであって、 例えば基体粒 子の表面に、 屈折率の異なる被覆膜を入射光の 4分の 1波長に相当する厚さずつ 設けるようにすると、 入射光を全て反射する粉体が得られる。 これを磁性体を基 体粒子とするものに適用すると、 光を全反射して白色に輝く磁性トナー用磁性粉 体を製造することができ、 更にこの磁性粉体の表面に着色層を設け、 その上に樹 脂層を設ければ、 鮮やかな色に着色されたカラー磁性 トナーを製造することがで きる可能性を示唆している。
そこで、 本発明は、 本発明者等が提唱した前記の技術をより発展させて、 1成 分系現像方式でも鲜やかな色彩が得られるカラー磁性 トナーを提供することを目 的とする。 発 明 の 開 示
前記の目的は、 本発明の、
( 1 ) 磁性体からなる基体粒子上に光干渉性多層膜が形成され、 かつ前記光干渉 性多層膜上に有機高分子膜が形成されたことを特徴とするカラ一磁性トナー、
( 2 ) 前記光干渉性多層膜が、 可視領域の光を反射することを特徴とする前記 ( 1 ) に記載のカラー磁性トナー、
( 3 ) 前記有機高分子膜が、 着色剤を含有することを特徴とする前記 （ 1 ) また は （ 2 ) に記載のカラー磁性 トナー、
( 4 ) 前記光干渉性多層膜が、 金属化合物膜及び Zまたは金属膜を多層に積層し て構成されることを特徴とする前記 （ 1 ) 乃至 （ 3 ) の何れかに記載のカラー磁 性 卜ナ一、
により達成される。
また、 同様の目的は、 本発明の、
( 5 ) 磁性体粒子上に金属化合物及び Zまたは金属からなる多層膜を形成した 後、 重合法により有機高分子膜を形成することを特徴とするカラー磁性トナーの 製造方法によっても達成される。
上記の構成によれば、 磁性体粒子の上に金属化合物膜及び または金属膜から なる多層の光干渉性の被覆膜を設け、 その膜構成により白色あるいは所望の色を 呈する粉体と し、 更にその上にバイ ンダー用有機高分子膜を成膜することにより - 1成分系であっても鮮やかな色彩の画像を形成できる力ラ一磁性トナーを提供す ることができる。
更に、 有機高分子膜に着色剤を含有させることにより、 より鮮やかな色とする ことができる。
以下、 本発明に係るカラー磁性 トナーを好ま しい実施形態を基に詳細に説明す る。
本発明のカラ一磁性 トナーの基体となる磁性体粒子は、 従来より磁性トナーの 基体と して使用される磁性体粒子を使用することができる。 代表的には鉄、 コバ ル 卜、 ニッケル等の金属粉末或いはそれらの合金粉末、 或いは窒化鉄等の磁性焼 結体粉末等を使用できる。
但し、 磁性体粒子は、 解像度を高めるためにより微粉化して使用される傾向に あることから、 磁化が大きい磁性体を使用することが好ま しい。 好ま しく は、 粉 状物の状態で、 1 0 k 0 eの磁場を印加した時に 9 0 e muZg以上、 好ま しく は 1 5 0 e muZg以上の磁化を有する磁性体である。 このような高い磁化を有 する磁性体は、 カラー磁性トナーと して接着用樹脂や電荷調整剤あるいは着色剤 等を添加しても、 全体と しての磁化が l O S O e muZg i l O kO e磁場印 加） という高い磁化を有するカラー磁性 トナーの原料粉体となる。
また、 磁性体粒子の形状と しては、 球体、 亜球状態、 正多面体等の等方体、 直 方体、 回転楕円体、 菱面体、 板状体、 柱状体等の多面体、 さ らに不定形であって も構わない。 本発明において、 鲜やかな色を呈するカラ一磁性 トナーを得るためには、 前記 磁性体粒子を白色または他の鮮やかな色彩に着色することが必要である。 そのた めに、 光千渉性を有する多層膜を磁性体粒子上に形成する。
光干渉性多層膜は金属や金属化合物からなる薄膜を多数段積雇して構成される が、 その際各膜の厚さを調整したり、 積層順序や組み合わせを変えることにより、 入射光の特定波長域を反射、 吸収する機能を付与することができる。 これにより、 磁性体粒子を白色または他の鮮やかな色彩に着色することができる。
前記多層膜を形成する金属化合物と しては、 金属酸化物や金属硫化物、 金属セ レン化物、 金属テルル化物、 金属フッ化物を挙げることができる。 より具体的に は、 酸化亜鉛、 酸化アルミ二ゥム、 酸化力 ドミ ゥム、 酸化チタ ン、 酸化ジルコ二 ゥム、 酸化タ ンタル、 酸化珪素、 酸化アンチモン、 酸化ネオジゥム、 酸化ラ ン夕 ン、 酸化ビスマス、 酸化セリ ウム、 酸化錫、 酸化マグネシウム、 酸化リチウム、 酸化鉛、 硫化力 ドミ ゥム、 硫化亜鉛、 硫化ァンチモン、 セレン化カ ドミ ゥム、 テ ルル化カ ドミ ウム、 フッ化カルシウム、 フッ化ナ ト リ ウム、 フッ化アルミニウム
3ナ ト リ ウム、 フ ッ化リチウム、 フ ッ化マグネシウム等を好適に使用できる。 また、 金属と しては、 銀、 コバル ト、 ニッケル、 鉄並びにそれらの合金を好適 に使用することができる。
以下に、 前記光干渉性多層膜の成膜方法について説明する。
成膜方法と しては、 金属化合物膜並びに金属膜と もに、 P V D法、 C V D法あ るいはスプレー ドライ法等の気相蒸着法により、 磁性体粒子の表面に直接、 金属 膜や金属化合物膜を蒸着する方法が可能である。
尚、 金属膜に関しては、 金属塩水溶液に磁性体粒子を投入し、 液中で金属塩を 還元して金属を磁性体粒子の表面に析出させる、 いわゆる化学メ ツキ法も可能で ある。
また、 現在高解像度の要求に答えるため磁性 トナーの微細化並びに磁性体粒子 の微細化が進み、 磁性体粒子の表面に均一な膜を成膜する必要がある。 そこで、 特に金属酸化物については、 本発明者らが先に提案した前記特開平 6 — 2 2 8 6 0 4号公報、 特開平 7 - 9 0 3 1 0号公報あるいは W O 9 6 / 2 8 1 6 9 に記載 されている成膜方法が好ま しい。 即ち、 金属アルコキシ ド溶液中に磁性体粒子を分散し、 金属アルコキシ ドを加 水分解して磁性体粒子の表面に均一な金属酸化物の薄膜を生成し、 乾燥する工程 を繰り返し行ったり、 必要に応じて金属薄膜を成膜する工程を前記の金属酸化物 膜の成膜工程の前後もしく は工程間に介在させて、 金属酸化物膜同士もしく は金 属酸化物膜と金属膜とから構成される多雇膜を得ることができる。 金属アルコキ シ ドと しては、 亜鉛、 アルミニウム、 カ ドミ ウム、 チタン、 ジルコニウム、 タン タル、 ゲイ素、 アンチモン、 ネオジゥム、 ランタン、 ビスマス、 セリ ウム、 錫、 マグネシウム、 リチウム、 鉛等のアルコキシ ドが選択される。
更に、 多層膜に加熱処理を加えることにより、 反射率を高めたり、 多層膜をよ り緻密で安定化すること もできる。
この金属アルコキシ ド法は、 金属酸化物の成膜の他に金属硫化物の成膜にも応 用することができる。
この時、 金属化合物膜や金属膜の膜厚を調整することにより、 磁性体粒子を所 望の色に着色することができる。 例えば、 屈折率の異なる金属化合物の薄膜を入 射光の 4分の 1波長に相当する厚さずつ設けるようにすると、 入射光を全て反射 する、 即ち白色を呈する磁性体粒子とすることができる。
従って、 この光千渉性多層膜の各膜の厚さや多層膜全体と しての膜厚は、 所望 する色を呈するように設定される。
そして、 上記の多層膜被覆磁性体粒子の表面にバイ ンダー用有機高分子膜を設 けることで、 鮮やかな色に着色されたカラー磁性トナーが得られる。
この有機高分子膜の形成法と しては、 P V D法、 C V D法あるいはスプレー ド ライ法等により、 多層膜被覆磁性体粒子の表面に直接有機高分子膜を彼覆する方 法も可能であるが、 本発明においてはより密着性を高めるために、 重合法により 成膜することが好ま しい。
この重合法と しては、 有機高分子の種類に応じて好ま しい重合法を適宜選択す ることができる。 具体的には、 乳化重合法、 懸濁重合法、 シー ド重合法、 i n s i t u重合法等を有機高分子の種類に応じて採用することができる。 更に、 有 機高分子の種類によっては、 相分離法を採用すること もできる。
また、 使用可能な有機高分子と しては、 磁性 トナーのバイ ンダー用樹脂と して 97/01941 使用されるものの中で、 上記した重合法により成膜可能なものであれば特に制限 されるものではない。 例えば、 以下のポリマーを例示することができる。
即ち、 ポリスチレン、 スチレンと α —メチルスチレン共重合体、 スチレンと ビ ニル トルエン共重合体等の芳香族炭化水素系ォリ ゴマーおよびポリマ一、 ポリ プ ロピレン、 ポリエチレン、 ポリ ブテン等のォレフィ ン系オリ ゴマーおよびポリマ 一、 アク リル酸ェチル、 メタアク リル酸メチル、 メタアク リル酸ェチル、 ァク リ ロニ ト リル、 ポリ アク リル酸、 ポリ メ タク リル酸、 酢酸ビニル等のモノマーの共 重合体からなるビニル系オリ ゴマーおよびポリマ一、 あるいは、 ポリ ブタジエン、 ポリペン夕ジェン、 ポリ クロ口プレン等のジェン系オリ ゴマー、 ポリエステル等 のエステル系オリ ゴマー等のオリ ゴマ一単体あるいはこれらォリ ゴマーの共重合 体、 上記炭化水素系モノマーゃォ リ ゴマ一、 ォレフィ ン系ォリ ゴマー、 ビニル系 モノマーやオリ ゴマー、 ポリ クロ口プレン系モノマーやオリ ゴマー、 エステル系 モノマーゃォリ ゴマ一等の中の複数のモノマーゃォリ ゴマーから形成される共重 合体、 天然ロウ、 ポリエチレンワ ッ クス等のワックス類、 この他ロジン変成アル キッ ド榭脂のようなアルキッ ド樹脂等が用いられる。
この有機高分子膜の被覆量は、 カラー磁性トナーが紙面に付着した際に落下や 剝離を起こさない程度に広がる量であるが、 後述する着色剤との関係から、 紙面 に付着した際に磁性体粒子が占める面積の約 4倍程度に広がる量とすることが好 ま しい。
本発明のカラー磁性 トナーは、 磁性体粒子の上に設けられた光干渉性多層膜が 入射光と干渉して発色することにより、 それ自身鮮やかな色を呈することを特徴 とするものである。 従って、 有機高分子膜は単にバイ ンダーと しての機能を有す るだけで十分であり、 透明であっても構わないが、 カラー磁性 トナーが紙面に付 着した時の磁性体粒子同士の隙間による色抜け部分が生じるため、 有機高分子膜 に着色剤を含有させて、 付着に伴う有機高分子膜の広がりによって トナー付着部 周辺を着色することが好ま しい。
有機高分子膜を着色するための着色剤と しては、 イェロー、 マゼンタ、 シアン 系の着色剤が挙げられ、 それぞれ次のような有機染料および有機顔料を用いるこ とができる。 有機染料
a . イェロー系 ： モノァゾ染料系、 ァゾメ チン系染料、 オイル系染料等。
b . マゼンタ系 ： チオイ ンジゴ染料、 キサンテン系染料、 2， 9 —キナク リ ドン 染料、 オイル系染料等。
c . シアン系 ： 銅フタロシアニン系染料、 オイル系染料等。
有機顔料
a . イェロー系 ： ビスァゾ系顔料、 ベンジジン系顔料、 フ ォロ ンイェロー系顔料 等。
b . マゼンタ系 ： キナク リ ドン系顔料、 アン トラキノ ン系顔料、 ローダミ ン系顔 料、 ナフ トール系不溶性ァゾ系顔料等。
c . シアン系 ： フタロシアニン系顔料等。
また、 これら着色剤の有機高分子膜中の含有量は、 カラー磁性トナーが紙面に 付着した時に、 磁性体粒子が占める投影面積の約 2倍ないし約 1 0倍程度の面積 にわたつて均一に着色できる量であることが好ま しい。
本発明のカラ一磁性トナーは、 上記の磁性体粒子、 光干渉性多層膜及び有機高 分子膜を必須成分と して構成されるが、 その他にも電荷制御剤、 流動化剤や離型 剤を有機高分子膜中に含有させてもよい。
電荷制御剤は、 力ラー磁性トナーの帯電性を調整するために添加される添加剤 であり、 有機酸、 界面活性剤、 その他誘電性物質が使用される。 正帯電トナー用 に用いられるものと しては、 アルキルサリ チル酸の金属錯体、 ジカルボン酸の金 属錯体、 多環体サリチル酸金属塩、 脂肪酸金属塩等を用いることができる。 負帯 電トナー用に用いられるものと しては、 4級アンモニゥム塩、 ベンゾチアゾール 誘導体、 グァナミ ン誘導体、 ジブチルチンォキサイ ド、 含窒素化合物、 塩素化パ ラフィ ン、 塩素化ポ リ エステル等を用いることができる。
流動化剤は、 カラ一磁性 卜ナ一の流動性を向上させて、 紙面上での不要な残留 を防止するために添加される添加剤であり、 例えばコロイダルシリ カ、 ァエロジ ル、 酸化チタ ン粉、 アルミ ナ粉、 酸化亜鉛粉、 脂肪酸金属塩粉等を用いることが できる。
離型剤は、 現像機の定着ロールなどへの力ラー磁性 トナ一の付着を防止するた めに添加される添加剤であり、 例えば低分子ポリエチレン、 低分子ポリプロピレ ン等を用いることができる。
有機高分子膜中のこれら添加剤の含有量は、 総量と して上限を 6 0重量％程度 とすることが好ま しい。 前記含有量より も多量になると、 カラ一磁性トナーと し て実用的な磁気特性が得られない。
以上の要素を組み合わせることにより、 鮮やかな色のカラー磁性 トナーとする ことができる。 図 面 の 簡 単 な 説 明
図 1 は、 上記で説明した、 本発明に係るカラー磁性 トナーの一実施形態を示す 概略断面図であるが、 図示されるように、 基体粒子である磁性体粒子 1上に、 金 属化合物膜 2 と別の金属化合物膜 3 とを積層してなる光干渉性多層膜が形成され、 更に最外表面を有機高分子膜 4で被覆して構成される。 尚、 金属化合物膜 2及び 別の金属化合物膜 3 は、 その一方が金属膜であってもよい。 発明を実施する ための最良の形態
以下、 実施例並びに比較例により、 本発明をより明確にすることができる。 但 し、 以下の実施例により本発明が限定されることはない。
実施例 1
(酸化物被覆粉体の製造方法）
* 1層目 ： シ リ カコ一ティ ング
B A S F製力一ボニル鉄粉 （平均粒径 1 . 8 / m ) 1 0 gをエタ ノ ール 1 0 0 m l 中に分散し、 容器をオイルバスで加熱して液の温度を 5 5 °Cに保持する。 こ れにシ リ コ ンエ トキシ ド 6 gとア ンモニア水 （ 2 9 % ) 6 gおよび水 8 gを添加 し、 攪拌しながら 2時間反応させた。 反応後エタ ノ ールで希釈洗浄し、 濾過し、 真空乾燥機で 1 1 0 °Cで 3時間乾燥した。 乾燥後、 回転式チューブ炉を用いて加 熱処理を 6 5 0でで 3 0分施してシリ カコ一 卜粉体 Aを得た。
得られたシリカコー ト粉体 Aの膜厚は 7 5 n mであり、 分散状態は非常に良か つた。 * 2層目 ： チタ二アコ一ティ ング
—加熱処理後再度、 得られたシリカコー ト粉体 A 1 0 gに対しエタノール 2 0 0 m 1 中を加えて分散し、 容器をオイルバスで加熱して液の温度を 5 5 °Cに保持し た。 これにチタ ンエ トキシ ド 5 g加え、 攪拌した。 更に、 これにエタノール 3 0 m l と水 8. 0 gの混合溶液を 6 0分かけて滴下した後、 2時間反応させ、 真空 乾燥および加熱処理を施してシリ カ · チタ二アコ一卜粉体 Bを得た。
得られたシリ カ · チタ二アコ一卜粉末 Bは分散性が良く 、 それぞれ単粒子であ つた。 シリ カ · チタニアコー ト粉末 Bのチタニア膜の厚さは、 5 0 n mであった。 またこの粉体の分光反射曲線のピーク波長は 4 4 5 n mであり、 ピーク波長で の反射率は 4 0 %で、 鮮やかな青色であった。
(ポリ スチレン複合粉体）
蒸留水 6 0 0 gにスチレンモノマー 5 0 0 gを入れ、 7 0 まで加熱攪拌しな がらラウリル硫酸ナ 卜 リ ゥムを添加して乳化した。 次いで、 表面をメ タク リル酸 で親油化したシリ カ · チタ二アコ一卜粉末 B 2 5 を添加し、 高速攪拌して十分 混合した。
これに過硫酸アンモニゥム水溶液 1 0 %を添加して重合反応を開始させ、 4時 間攪拌して反応させた。 反応終了後、 蒸留水 2 リ ッ トルで希釈し、 傾斜洗浄で上 液を捨て、 沈殿物を集めて濾紙上で乾燥して青色のポリ スチレン被覆粉体を得た 得られた青色のポリ スチレン被覆粉体は球状で、 また磁場 1 O kOeでの磁化は 1 2 0 e m uZgであった。
実施例 2
* 1層目 ： シリ カコ一ティ ング
B A S F製カーボニル鉄粉 （平均粒径 し 8 m) 1 0 gをエタ ノール 1 0 0 m 1 中に分散し、 容器をオイルバスで加熱して液の温度を 5 5 °Cに保持する。 こ れにシリ コンェ 卜キシ ド 6 gとァンモニァ水 （ 2 9 %) 6 gおよび水 8 を添加 し、 攪拌しながら 2時間反応させた。 反応後エタノールで希釈洗浄し、 濾過し、 真空乾燥機で 1 1 0 °Cで 3時間乾燥した。 乾燥後、 回転式チューブ炉を用いて加 熱処理を 6 5 0 で 3 0分施してシリカコー 卜粉体 Bを得た。
得られたシ リ カコ一 ト粉体 Bの膜厚は 7 0 n mであり、 分散状態は非常に良か PC謂謂 41 つた。
* 2層目 ： チタ二アコ一ティ ング
加熱処理後再度、 得られたシリ カコー ト粉体 B 1 0 gに対しエタノール 2 0 0 m 1 中を加えて分散し、 容器をオイルバスで加熱して液の温度を 5 5 °Cに保持し た。 これにチタ ンェ 卜キシ ド 4 . 7 g加え搛拌し、 更にエタノール 3 0 m 1 と水 8 . 0 gの混合溶液を 6 0分かけて滴下した後、 2時間反応させ、 真空乾燥およ び加熱処理を施してシリ カ · チタ二アコ一ト粉体 Cを得た。
得られたシリ カ · チタ二アコ一卜粉体 Cは分散性が良く 、 それぞれ単粒子であ つた。 また、 このシリカ . チタ二アコ一卜粉体 Cのチタニア膜の厚さは、 4 5 η mであった。
またこの粉体の分光反射曲線のピーク波長は 4 1 0 n mであり、 ピーク波長で の反射率は 4 1 %で、 鮮やかな青紫色であった。
* 3層目 ： シリ カコーティ ング
シリ カ ♦ チタ二アコ一 卜粉体 C 1 0 gをエタ ノール 1 0 0 m l 中に分散し、 容 器をオイルバスで加熱して液の温度を 5 5てに保持した。 これにシリ コンェ トキ シ ド 6 gとアンモニア水 （ 2 9 % ) 6 gおよび水 8 gを添加し、 攪拌しながら 2 時間反応させた。 反応後エタノールで希釈洗浄し、 濾過し、 真空乾燥機で 1 1 0 °Cで 3時間乾燥した。 乾燥後、 回転式チューブ炉を用いて加熱処理を 6 5 0 °Cで 3 0分施してシリ カ ' チタニア · シリ カコー ト粉体 Dを得た。
得られたシリ カ ' チタニア · シリ カコ一 卜粉体 Dの膜厚は 7 5 n mであり、 分 散状態は非常に良かった。
* 4層目 ： チタ二アコ一ティ ング
加熱処理後再度、 得られたシ リ カ ' チタニア ' シリ カコー ト粉体 D 1 0 に対 しエタノール 2 0 0 m l 中を加えて分散し、 容器をオイルバスで加熱して液の温 度を 5 5 °Cに保持した。 これにチタ ンエ トキシ ド 5 . 5 g加え、 攪拌した。 これ にエタノール 3 0 m 1 と水 8 . 0 gの混合溶液を 6 0分かけて滴下した後、 2時 間反応させ、 真空乾燥および加熱処理を施してシリ カ ' チタニア · シリ カ ' チタ 二アコ一卜粉体 Eを得た。
得られたシリ カ ' チタニア ' シ リ カ ' チタ二アコ一 卜粉体 Eは分散性が良く 、 それぞれ単粒子であった。 また、 このシリ カ ' チタニア ' シリカ ' チタ二アコ一 ト粉体 Eにおいて新たに形成されたチタニア膜の厚さは、 5 3 n mであった。 (ポリスチレン複合粉体）
蒸留水 6 0 0 gにスチレンモノマー 9 0 g、 ブチレンァク リ レー 卜 1 O gとを 入れ、 7 0 °Cまで加熱攪拌しながらラウ リル硫酸ナ ト リ ゥムを入れ乳化した。 ついで、 シリ カ - チタニア · シリカ · チタ二アコ一 卜粉体 E 5 0 gを添加し、 高速攪拌して十分混合した。
これに過硫酸アンモニゥム水溶液 1 0 %を添加し、 重合反応を開始させ、 4時 間攪拌して反応させた。 反応終了後、 蒸留水 2 リ ッ トルで希釈し、 傾斜洗浄で上 液を捨て、 沈殿物を濂紙上で乾燥して青色のポリ スチレン被覆粉体を得た。 得られたポリ スチレン彼覆粉体の分光反射曲線のピーク波長は 4 4 5 n mであ り、 ピーク波長での反射率は 5 5 %で、 鲜やかな青色であった。 また、 この粉体 の磁場 1 0 k 0eでの磁化は、 7 8 e m uノ gであった。
比絞例 1
(単純に磁性体と顔料を混合した場合）
トルコブルー （青色顔料） 反射率 （平均粒径 0. 2 / m、 反射ピーク 4 5 5 m、 反射率 5 5 %) を用い、 これと B A S F製カーボニル鉄粉 （平均粒径 1 . 8 τη) を重量比 2 5 g ： 2 5 gで混合し、 十分に均一化した。
この粉体を、 蒸留水 6 0 0 gにスチレンモノマー 9 0 g、 ブチレンァク リ レー ト 1 0 gを入れて 7 0 °Cまで加熱攪拌し、 更にラウ リ ル硫酸ナ ト リ ゥムを入れて 乳化した溶液中に入れ、 高速攢拌して十分混合した。
これに過硫酸アンモニゥム水溶液 1 0 %を添加し、 重合反応を開始させ、 4時 間攪拌し反応させた。
反応終了後、 蒸留水 2 リ ッ トルで希釈し、 傾斜洗浄で上液を捨て、 沈殿物を濾 紙上で乾燥したところ、 顔料と鉄粉体が全てポリ スチレンに被覆されて一体とな つた球状粉体を得た。
このポリ スチレン被覆粉体 Aは暗青色であり、 反射ピーク 4 5 5 n m、 反射率 2 2 %に '减少した。 また、 この粉体の磁場 1 0 k Oeでの磁化は 7 5 e m u Z gで めった。 1 実施例 2 と比較例 1 との比較からわかるように、 単純に顔料と磁性体粒子とバ イ ンダー榭脂とを混合しただけでは色は良く ならず、 同様の磁化を持つカラー磁 性 卜ナ一であっても、 色彩的に優れたものとするためには、 実施例 2のように磁 性体粒子に着色を施す必要があることが確認された。
実施例 3
有機染料オイルブル一 1 O gをベンゼン 2 0 gに溶解し、 スチレンモノマー 9 O gとブチレンァク リ レー ト 1 O gを混合して着色樹脂原料と した。
蒸留水 6 0 0 gに上記着色樹脂原料を入れ、 更にラウ リル硫酸ナ ト リ ゥムを入 れて 7 0 °Cまで加熱攒拌しながら乳化した。
次いで、 この溶液に実施例 2 と同様にして作成したシリ カ · チタニアコー ト粉 体 E 5 0 gを添加し、 高速攪拌して十分混合した。
これに過硫酸アンモニゥム 1 0 %水溶液を添加し、 重合反応を 5時間行った。 反応終了後、 蒸留水 2 リ ツ 卜ルで希釈し、 傾斜洗浄を 2回繰り返し、 沈殿物を濾 過洗浄して青色のポリ スチレン被覆粉体 Bを得た。
得られたポリ スチレン被覆粉体 Bの分光反射曲線のピーク波長は 4 5 5 n mで あり、 ピーク波長での反射率は 5 2 %であった。 また、 このポリスチレン被覆粉 体 Bの磁場 1 0 k 0 eでの磁化は 7 5 e m u であった。
そ して、 実施例 3及び比較例 1 で得られたポリ スチレン被覆粉体 A、 Bを、 そ れぞれ 1 . 7 gをコ一タ一を用いて A 4 コ ピー用紙の面積 8 0 %に均一に一様に 塗布したところ、 実施例 3のポリ スチレン被覆粉体 Bは鮮やかな青色となつた。 しかし、 比絞例 1 で得られたポリ スチレン被覆粉体 Aでは、 暗灰色となった。 産 業上の利 用 可能性
以上説明したように、 本発明によれば、 磁性体粒子の上に金属化合物及びノま たは金属膜からなる多層の光干渉性の被覆膜を設け、 その膜構成により白色ある いは所望の色を呈する粉体と し、 更にその上にバイ ンダー用有機高分子膜を成膜 することにより、 1成分系であっても鮮やかな色彩の画像を形成できるカラー磁 性 卜ナ一を提供することができる。
更に、 有機高分子膜に着色剤を含有させることにより、 より鮮やかな色とする 7/ 1941 ことができる。
その結果、 複写装置が簡単でコ ンパク トとなり、 また同じ原理のレーザープリ ンターゃファクシ ミ リのカラー化も可能となる。 更に、 2成分系現像方式におい て廃棄物となるキャ リアが無く なり、 低コス ト化が可能となるばかりでなく 、 環 境保全においても好ま しい。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 磁性体からなる基体粒子上に光干渉性多層膜が形成され、 かつ前記光干渉性 多層膜上に有機高分子膜が形成されたことを特徴とするカラー磁性トナー。
2 . 前記光千渉性多層膜が、 可視領域の光を反射することを特徴とする請求の範 囲第 1項に記載のカラー磁性トナー。
3 . 前記有機高分子膜が、 着色剤を含有することを特徴とする請求の範囲第 1項 または第 2項に記載のカラ一磁性トナー。
4 . 前記光千渉性多層膜が、 金属化合物膜及び または金属膜を多層に積層して 構成されることを特徴とする請求の範囲第 1項乃至第 3項の何れかに記載のカラ —磁性トナー。
5 . 磁性体粒子上に金属化合物及び または金属からなる多層膜を形成した後、 重合法により有機高分子膜を形成することを特徴とするカラ一磁性トナーの製造 方法。
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