МАГНИТНЫЙ ТОНЕР
MAGNETIC TONER

[Область техники]
[0001] Данное изобретение относится к магнитному тонеру, применяемому, например, в электрофотографических способах, способах электростатической записи и способах магнитной записи.
[Предшествующий уровень техники]
[0002] Устройства для формирования изображения, например копировальные аппараты и принтеры, в последние годы претерпели все возрастающее разнообразие в их предполагаемых видах применения и условиях окружающей среды при использовании, а также в отношении потребностей в увеличенной скорости, более высоком качестве изображения и увеличенной стабильности. Например, принтеры, которые ранее использовали в основном в офисах, начали использоваться также в жестких условиях окружающей среды, например при высоких температурах, при высокой влажности, и также в таких случаях крайне необходимо, чтобы было обеспечено стабильное качество изображения.
Копировальные аппараты и принтеры являются также устройствами, подвергаемыми уменьшению габаритов, а также улучшению в отношении эффективности использования энергии, и при таких обстоятельствах предпочтительно использование систем с магнитным однокомпонентным проявлением, которые используют подходящий магнитный тонер.
В системе с магнитным однокомпонентным проявлением слой магнитного тонера формируют посредством элемента контролирования толщиной слоя тонера (называемого ниже в данном документе дозирующим лезвием) на элементе, несущем тонер (называемом ниже в данном документе проявляющим валиком), который снабжен в своей внутренней части средством для генерации магнитного поля, таким как магнитный валик. Проявление выполняют посредством перемещения этого слоя магнитного тонера к зоне проявления при использовании проявляющего валика.
Заряд придается магнитному тонеру посредством трения, создаваемого, когда дозирующее лезвие и проявляющий валик входят в контакт в области контакта между дозирующим лезвием и проявляющим валиком (называемой ниже в данном документе областью захвата лезвия).
Уменьшение диаметра проявляющего валика является крайне необходимой технологией для уменьшения размера устройства. При таком проявляющем валике с уменьшенным диаметром зона проявления в области захвата проявления сужена, перенос магнитного тонера от проявляющего валика в таком случае ухудшен и часть магнитного тонера будет легко оставаться на проявляющем валике.
В этом случае переворачивание магнитного тонера в слое магнитного тонера в области захвата лезвия ухудшается и характеристика зарядки слоя магнитного тонера легко становится неоднородной.
[0003] Кроме того, когда продолжительное испытание на долговечность выполняют в таком состоянии, магнитный тонер в области захвата лезвия легко подвергается сдвигу и в таком случае легко возникают явления его ухудшения, например внешняя добавка на поверхности магнитного тонера становится заглубленной. Вследствие этого сыпучесть и характеристика зарядки магнитного тонера склонны понижаться во второй половине продолжительного испытания на долговечность с использованием валика небольшого диаметра, и характеристика зарядки, в частности, легко становится неоднородной.
В дополнение, эти явления ухудшения особенно склонны возникать в случае магнитных тонеров в окружающих условиях с высокой температурой и с высокой влажностью, и системы, в которых рабочая скорость увеличена в соответствии с потребностью в более высоких скоростях в последние годы, будут только лишь продолжать оставаться более требовательными в отношении однородности характеристики зарядки.
В частности, в случае магнитных тонеров дисперсность магнитного материала легко оказывает значительный эффект на однородность характеристики зарядки, по сравнению с немагнитными тонерами, не содержащими магнитного материала, и различные дефекты изображения легко образуются, когда магнитный тонер имеет низкую однородность характеристик зарядки.
Например, чрезмерно заряженная фракция магнитного тонера остается на проявляющем валике, и вследствие этого плотность изображения склонна понижаться, и могут возникать дефекты изображения, такие как вуалирование на пробельных участках.
[0004] В дополнение, вследствие влияния кривизны валика с уменьшенным диаметром, затруднено перемешивание магнитного тонера на задней стороне проявляющего валика. Когда сыпучесть магнитного тонера является недостаточной, магнитный тонер, плотно размещенный на задней стороне проявляющего валика, приобретает упакованное состояние и может приобретать состояние, в котором магнитный тонер не может удовлетворительным образом подаваться к проявляющему валику.
В этом случае магнитный тонер вблизи проявляющего валика становится чрезмерно заряженным и однородность характеристик зарядки магнитного тонера в таком случае легко становится недостаточной вследствие перемещения магнитного тонера к области захвата лезвия в состоянии неоднородной зарядки.
Для того чтобы решить эту проблему, были предложены многочисленные способы, в которых диэлектрические свойства, которые являются показателем состояния дисперсии магнитного материала в магнитном тонере, контролировали для того, чтобы осуществить стабилизацию изменений в характеристиках проявления, связанных с изменениями в условиях окружающей среды.
Например, в Патентном документе 1 тангенс угла диэлектрических потерь (tan δ) в высокотемпературном интервале и интервале нормальных температур контролируют в попытке уменьшения вариаций характеристик зарядки тонера, связанных с вариациями в условиях окружающей среды.
Несмотря на то что определенные эффекты действительно получают при определенных установленных условиях, в частности, успешного результата не достигают в достаточной мере для высокой степени дисперсности исходного материала при высоком содержании магнитного материала и еще возможны улучшения в данной области в отношении однородности характеристик зарядки магнитных тонеров.
[0005] Для того чтобы подавлять вариации тонеров под влиянием окружающей среды, Патентный документ 2 описывает тонер, в котором соотношение между содержанием воды при насыщении HL при низкой температуре и низкой влажности и содержанием воды при насыщении HH при высокой температуре и высокой влажности установлено в предписанном интервале.
Это контролирование содержания воды фактически обеспечивает определенные эффекты для воспроизводимости плотности изображения и способности к переносу при определенных установленных условиях, однако, в частности, не упоминается однородность характеристик зарядки, когда магнитный материал включен в качестве окрашивающего вещества в надлежащем количестве, и это является неподходящим для получения эффектов данного изобретения.
[0006] Патентный документ 3 раскрывает устройство для формирования изображения, которое содержит частицы тонера, а также сферические частицы, которые имеют среднечисленный диаметр от по меньшей мере 50 нм до не более чем 300 нм, причем отношение этих сферических частиц составляет от по меньшей мере 5 об.% до не более чем 40 об.%. Это имеет определенный эффект в отношении сдерживания, при установленных условиях окружающей среды, загрязнения носителя изображения, царапания носителя изображения и промежуточного передающего элемента, и дефектов изображения.
Патентный документ 4, с другой стороны, раскрывает тонер, в котором частицы большого диаметра являются закрепленными, а частицы малого диаметра добавлены снаружи. Это способствует улучшению способности к снятию закрепления и стабилизации сыпучести тонера и делает возможным получение измельченного тонера с превосходными свойствами зарядки, переноса и разделения.
Патентный документ 5 раскрывает способ, в котором состояние покрытия для внешней добавки контролируют, и диэлектрические свойства тонера также контролируют, и это является эффективным главным образом для предотвращения выпуска полос.
[0007] В этих изобретениях, однако, отношение сферических частиц или частиц большого диаметра, как можно сделать вывод из условий закрепления или условий высвобождения этих частиц, сравнительно высокая, и контролирование состояния закрепления неорганических тонкодисперсных частиц, которые добавлены иным образом, является неподходящим.
Вследствие этого однородность характеристик зарядки для магнитных тонеров является неподходящей, например, когда продолжительное испытание на долговечность выполняют при окружающих условиях с высокой температурой, с высокой влажностью, где зарядка уже склонна становиться неоднородной, и искомые эффекты данного изобретения не получают.
А именно, все еще возможны улучшения, чтобы получить посредством использования магнитного тонера, который обладает достаточной однородностью характеристики зарядки, изображения высокого качества даже после продолжительного испытания на долговечность в системе с высокой рабочей скоростью для поддержания более высоких скоростей и использовании валика с уменьшенным диаметром в пользу уменьшения габаритов устройства.
[Список ссылок]
[Патентные документы]
[0008] [Патентный документ 1] Выложенная заявка на патент Японии № 2005-134751
[Патентный документ 2] Выложенная заявка на патент Японии № 2009-229785
[Патентный документ 3] Выложенная заявка на патент Японии № 2009-186812
[Патентный документ 4] Выложенная заявка на патент Японии № 2010-60768
[Патентный документ 5] Выложенная заявка на патент Японии № 2013-152460
[Сущность изобретения]
[Технические проблемы]
[0009] Целью данного изобретения является обеспечение магнитного тонера, который может решить проблемы, указанные выше, и, более конкретно, обеспечение магнитного тонера, который независимо от условий окружающей среды при использовании проявляет превосходную однородность характеристик зарядки.
Дополнительной целью данного изобретения является обеспечение магнитного тонера, который обладает достаточной однородностью характеристики зарядки, даже после продолжительного испытания на долговечность в системе с высокой рабочей скоростью для поддержания более высоких скоростей и при использовании валика с уменьшенным диаметром в пользу уменьшения габаритов устройства. Дополнительной целью данного изобретения является обеспечение магнитного тонера, который, независимо от условий окружающей среды при использовании и обстоятельств использования, может подавлять образование дефектов изображения, связанных с неоднородностью зарядки.
[Решение проблемы]
[0010] Авторы данного изобретения открыли, что проблемы могут быть решены посредством тонкого контролирования (например, посредством различий в прочности закрепления) состояния неорганических тонкодисперсных частиц, которые добавляют к магнитному тонеру, и осуществили данное изобретение на основании этого открытия.
А именно, данное изобретение состоит в следующем.
[0011] Магнитный тонер содержит частицы магнитного тонера, которые содержат связующую смолу и магнитный материал, и неорганические тонкодисперсные частицы, закрепленные на поверхности частиц магнитного тонера, при этом, когда неорганические тонкодисперсные частицы классифицируют в соответствии с прочностью их закрепления на частицах магнитного тонера и в порядке ослабления прочности закрепления как слабозакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы, среднезакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы и прочнозакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы,
1) содержание слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц составляет от по меньшей мере 0,10 масс. частей до не более чем 0,30 масс. частей в 100 масс. частях магнитного тонера;
2) среднезакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы присутствуют при содержании, которое от по меньшей мере в 2,0 раза до не более чем в 5,0 раз превышает содержание слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц; и
3) степень покрытия X поверхности магнитного тонера прочнозакрепленными неорганическими тонкодисперсными частицами, при определении рентгеновским фотоэлектронным спектрометром (ESCA), составляет от по меньшей мере 60,0% площади до не более чем 90,0% площади, и при этом
слабозакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы являются неорганическими тонкодисперсными частицами, которые отделяются, когда дисперсию, приготовленную посредством добавления магнитного тонера к воде, очищенной ионным обменом, содержащей поверхностно-активное вещество, встряхивают в течение 2 минут при скорости встряхивания 46,7 см/с и амплитуде встряхивания 4,0 см;
2
среднезакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы являются неорганическими тонкодисперсными частицами, которые не отделяются посредством встряхивания, однако отделяются посредством ультразвукового диспергирования в течение 30 минут при интенсивности 120 Вт/см; и
прочнозакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы являются неорганическими тонкодисперсными частицами, которые не отделяются посредством встряхивания и ультразвукового диспергирования.
[Преимущества данного изобретения]
[0012] Данное изобретение может обеспечить магнитный тонер, который проявляет превосходную однородность характеристики зарядки независимо от условий окружающей среды при использовании.
В дополнение, данное изобретение может обеспечить магнитный тонер, который обладает достаточной однородностью характеристики зарядки, даже после продолжительного испытания на долговечность в системе с высокой рабочей скоростью для поддержания более высоких скоростей и использовании валика с уменьшенным диаметром в пользу уменьшения габаритов устройства. Данное изобретение может дополнительно обеспечить магнитный тонер, который независимо от условий окружающей среды при использовании и обстоятельств использования может подавлять дефекты изображения, связанные с неоднородностью зарядки.
[Краткое описание чертежей]
[0013] Фиг. 1 представляет собой чертеж, который показывает пример устройства для модификации поверхности, которое предпочтительно используют в данном изобретении;
Фиг. 2 представляет собой схематический чертеж, который показывает пример устройства для процесса смешивания, которое может быть использовано для внешнего добавления и смешивания неорганических тонкодисперсных частиц;
Фиг. 3 представляет собой схематический чертеж, который показывает пример конструкции перемешивающего элемента, который используют в устройстве для процесса смешивания;
Фиг. 4 представляет собой схематический чертеж, который показывает пример устройства для формирования изображения; и
Фиг. 5 представляет собой график, который показывает пример соотношения между временем ультразвукового диспергирования и фактической интенсивностью, обусловленной Si.
[Описание вариантов осуществления]
[0014] Данное изобретение описывается подробно ниже в данном документе.
Данное изобретение относится к магнитному тонеру, который содержит частицы магнитного тонера, содержащие связующую смолу и магнитный материал, и неорганические тонкодисперсные частицы, закрепленные на поверхности частиц магнитного тонера, при этом, когда неорганические тонкодисперсные частицы классифицируют в соответствии с прочностью их закрепления на частицах магнитного тонера и в порядке ослабления прочности закрепления как слабозакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы, среднезакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы и прочнозакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы,
1) содержание слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц составляет от по меньшей мере 0,10 масс. частей до не более чем 0,30 масс. частей в 100 масс. частях магнитного тонера;
2) среднезакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы присутствуют при содержании, которое от по меньшей мере в 2,0 раза до не более чем в 5,0 раз превышает содержание слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц; и
3) степень покрытия X поверхности магнитного тонера прочнозакрепленными неорганическими тонкодисперсными частицами, при определении рентгеновским фотоэлектронным спектрометром (ESCA), составляет от по меньшей мере 60,0% площади до не более чем 90,0% площади, и при этом
слабозакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы являются неорганическими тонкодисперсными частицами, которые отделяются, когда дисперсию магнитного тонера, добавленного к воде, очищенной ионным обменом, содержащей поверхностно-активное вещество, встряхивают в течение 2 минут при скорости встряхивания 46,7 см/с и амплитуде встряхивания 4,0 см;
2
среднезакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы являются неорганическими тонкодисперсными частицами, которые не отделяются посредством вышеуказанного встряхивания, однако отделяются посредством ультразвукового диспергирования в течение 30 минут при интенсивности 120 Вт/см; и
прочнозакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы являются неорганическими тонкодисперсными частицами, которые не отделяются посредством вышеуказанного встряхивания и вышеуказанного ультразвукового диспергирования.
[0015] В соответствии с исследованиями, проведенными авторами данного изобретения, магнитный тонер, который проявляет превосходную однородность характеристики зарядки, независимо от условий окружающей среды при использовании может быть обеспечен посредством использования вышеописанного магнитного тонера.
В дополнение может быть обеспечен магнитный тонер, который обладает удовлетворительной однородностью характеристик зарядки, даже после продолжительного испытания на долговечность в системе с высокой рабочей скоростью для поддержания более высоких скоростей и при использовании валика с уменьшенным диаметром в пользу уменьшения габаритов устройства. Может быть также обеспечен магнитный тонер, который независимо от условий окружающей среды при использовании и обстоятельств использования может подавлять дефекты изображения, связанные с неоднородностью зарядки.
Неясно, почему эта однородность характеристик зарядки может быть обеспечена посредством тонкого контролирования (например, посредством различий в прочности закрепления) состояния неорганических тонкодисперсных частиц, которые добавлены к магнитному тонеру, однако авторы данного изобретения предполагают следующее.
[0016] Во-первых, ключевым для данного изобретения является то, что степень покрытия X поверхности магнитного тонера прочнозакрепленными неорганическими тонкодисперсными частицами при определении рентгеновским фотоэлектронным спектрометром (ESCA) составляет от по меньшей мере 60,0% площади до не более чем 90,0% площади. Степень покрытия от по меньшей мере 63,0% площади до не более чем 85,0% площади является предпочтительной и от по меньшей мере 65,0% площади до не более чем 80,0% площади является более предпочтительной.
Посредством степени покрытия X прочнозакрепленными неорганическими тонкодисперсными частицами, составляющей по меньшей мере 60,0% площади, поверхность частиц магнитного тонера приближена к поверхности, имеющей характер неорганических тонкодисперсных частиц. Это приближение к поверхности, имеющей характер неорганических тонкодисперсных частиц, может вызывать значительное улучшение однородности характеристик зарядки после выполнения продолжительного испытания на долговечность.
Степень покрытия X можно контролировать посредством, например, среднечисленного диаметра частиц, добавляемого количества, условий внешнего добавления и т.д., для прочнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц.
[0017] Причина этому точно не известна, однако авторы данного изобретения предполагают следующее.
В отношении поверхности частиц магнитного тонера, когда добавляют магнитный материал и связующую смолу и необязательно воск, агент для контролирования зарядки и т.д., они обычно случайным образом присутствуют вблизи поверхности.
С другой стороны, полагают, что однородность состава поверхности увеличена посредством наличия прочнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц, когда величина степени покрытия X составляет по меньшей мере 60,0% площади поверхности частицы магнитного тонера.
Полагают, что однородность характеристик зарядки для магнитного тонера в целом, т.е. во всем слое магнитного тонера на проявляющем валике, улучшена посредством повышенной однородности состава поверхности частиц магнитного тонера.
[0018] Когда прочнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц недостаточно, т.е. когда степень покрытия X прочнозакрепленными неорганическими тонкодисперсными частицами составляет менее чем 60,0% площади, явление, известное как селективное проявление, возникает во время продолжительного испытания на долговечность вследствие низкой однородности характеристик зарядки слоя магнитного тонера на проявляющем валике. В результате характеристики зарядки магнитного тонера после продолжительного испытания на долговечность легко становятся неоднородными. Кроме того, эффекты ухудшения, такие как заглубление внешней добавки на поверхности магнитного тонера, вызываются продолжительным испытанием на долговечность, и вследствие этого сыпучесть и характеристики зарядки магнитного тонера легко понижаются, и характеристики зарядки легко становятся еще более неоднородными.
[0019] Посредством степени покрытия X прочнозакрепленными неорганическими тонкодисперсными частицами, составляющей по меньшей мере 60,0% площади, селективное проявление легко подавляется в результате улучшенной однородности поверхности частиц магнитного тонера.
В дополнение, кажущаяся твердость поверхности частиц магнитного тонера увеличена посредством прочнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц, и эффекты ухудшения, связанные с внедрением среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц и слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц, присутствующих на поверхности магнитного тонера, в таком случае легко подавляются, даже когда выполняют продолжительное испытание на долговечность.
Соответственно, результатом является весьма существенное улучшение однородности характеристик зарядки магнитного тонера даже после продолжительного испытания на долговечность.
[0020] Для данного изобретения также является критичным то, что в дополнение к прочнозакрепленным неорганическим тонкодисперсным частицам на поверхности магнитного тонера среднезакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы и слабозакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы присутствуют в подходящих количествах.
При этом, для того чтобы поддерживать однородность характеристик зарядки на высоком уровне, критичным является то, что среднезакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы и слабозакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы удовлетворяют указанным ниже условиям.
Критичным для магнитного тонера по данному изобретению является то, что состояние закрепления неорганических тонкодисперсных частиц контролируют таким образом, что среднезакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы присутствуют при содержании, которое от по меньшей мере в 2,0 раза до не более чем в 5,0 раз превышает содержание слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц. Примером способа выполнения этого контролирования может являться способ, в котором выполняют двухэтапное смешивание на стадии поверхностного добавления с регулированием добавляемого количества и прочности поверхностного добавления для каждой из неорганических тонкодисперсных частиц на первом этапе стадии поверхностного добавления и втором этапе стадии поверхностного добавления.
Содержание среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц более предпочтительно от по меньшей мере в 2,2 раза до не более чем в 5,0 раз и еще более предпочтительно от по меньшей мере в 2,5 раза до не более чем в 5,0 раз превышает содержание слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц.
[0021] Также критичным в отношении слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц является их содержание от по меньшей мере 0,10 масс. частей до не более чем 0,30 масс. частей в 100 масс. частях магнитного тонера. Содержание от по меньшей мере 0,12 масс. частей до не более чем 0,27 масс. частей является предпочтительным и от по меньшей мере 0,15 масс. частей до не более чем 0,25 масс. частей является более предпочтительным.
Примером способа контролирования содержания слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц до указанного интервала может являться выполнение контролирования посредством регулирования добавляемого количества неорганических тонкодисперсных частиц и регулирования соответствующих условий на первом этапе и втором этапе внешнего добавления при использовании двухэтапного смешивания, указанного выше.
Наряду с тем, что способ измерения количества слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц описан ниже, полагают, что слабозакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы могут передвигаться сравнительно свободно на поверхности магнитного тонера. Полагают, что смазывающая способность внутри магнитного тонера может быть увеличена, и эффект уменьшения силы сцепления может проявляться посредством наличия слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц в количестве от по меньшей мере 0,10 масс. частей до не более чем 0,30 масс. частей в 100 масс. частях магнитного тонера.
Эту смазывающую способность и эффект уменьшения силы сцепления не получают в достаточной степени при менее чем 0,10 масс. частей. При содержании выше 0,30 масс. частей смазывающая способность легко становится выше, чем это необходимо, и магнитный тонер склонен становиться плотно заполненным, и сыпучесть тогда напротив склонна понижаться. В этом случае легко возникают условия для уплотнения и магнитный тонер на задней стороне проявляющего валика легко слеживается.
[0022] Наряду с тем, что способ измерения среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц также описан ниже, полагают, что среднезакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы, наряду с тем, что они являются более внедренными, чем слабозакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы, являются более открытыми на поверхности частиц магнитного тонера, чем прочнозакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы.
Авторы данного изобретения предполагают, что эти среднезакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы, вследствие их состояния, при котором они надлежащим образом открыты, наряду с тем, что они также закреплены, вызывают поворот магнитного тонера, когда магнитный тонер находится в уплотненном состоянии, например в области захвата лезвия или на задней стороне проявляющего валика. Когда это происходит, то не только магнитный тонер поворачивается, но полагают, что посредством взаимодействий, таких как сцепление со среднезакрепленными тонкодисперсными частицами кремнезема на поверхности других частиц магнитного тонера, возникает эффект, индуцирующий поворот также других частиц магнитного тонера.
[0023] А именно, полагают что, посредством значительного перемешивания магнитного тонера в слое магнитного тонера в области захвата лезвия, как это возникает посредством действия среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц, поддерживается переворачивание магнитного тонера в области захвата лезвия, и магнитный тонер в таком случае однородно заряжается.
Кроме того, вследствие сильного перемешивания магнитного тонера не только в области захвата лезвия, но также на задней стороне проявляющего валика, где может легко происходить сжатие и уплотнение магнитного тонера, полагают, что магнитный тонер затем благоприятным образом подают к проявляющему валику, способствуя формированию однородного слоя магнитного тонера.
Когда магнитный тонер, плотно размещенный на задней стороне проявляющего валика, становится уплотненным и магнитный тонер не подается к проявляющему валику подходящим образом, магнитный тонер вблизи проявляющего валика становится чрезмерно заряженным и в таком случае перемещение магнитного тонера к области захвата лезвия легко происходит в состоянии неоднородной зарядки.
В результате, даже если магнитный тонер в области захвата лезвия переворачивался в определенной степени, однородность характеристик зарядки магнитного тонера легко становится недостаточной.
[0024] Для того чтобы действие среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц являлось максимально выраженным, критическим является то, чтобы состояние закрепления неорганических тонкодисперсных частиц контролировали таким образом, чтобы, как указано ранее, среднезакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы присутствовали при содержании, которое от по меньшей мере в 2,0 раза до не более чем в 5,0 раз превышает содержание слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц.
Когда среднезакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы и слабозакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы находятся в указанном количественном соотношении, впервые формируется однородный слой магнитного тонера на проявляющем валике посредством магнитного тонера на задней стороне проявляющего валика, и магнитный тонер также интенсивно перемешивается на области захвата лезвия. Полагают, что эти действия существенно улучшают однородность характеристик зарядки магнитного тонера в слое магнитного тонера на проявляющем валике.
Когда содержание среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц превышает 5-кратное содержание слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц, действия в отношении смазывающей способности и уменьшения сил сцепления становятся слабее, чем сцепляющее действие, обусловленное среднезакрепленными неорганическими тонкодисперсными частицами, и эффекты перемешивания на задней стороне проявляющего валика и в области захвата лезвия не достигаются.
С другой стороны, когда содержание среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц составляет менее чем 2,0-кратное содержание слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц, сцепляющее действие посредством среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц не получают в достаточной мере и, как указано выше, эффект перемешивания опять же не может быть получен в достаточной мере.
[0025] Эти эффекты могут быть получены сразу же, когда степень покрытия X прочнозакрепленными неорганическими тонкодисперсными частицами составляет от по меньшей мере 60,0% площади до не более чем 90,0% площади.
Если степень покрытия X прочнозакрепленными неорганическими тонкодисперсными частицами превышает 90,0% площади, то затрудняется контролирование количественного соотношения между среднезакрепленными неорганическими тонкодисперсными частицами и слабозакрепленными неорганическими тонкодисперсными частицами до интервала по данному изобретению, даже при использовании методов внешнего добавления неорганических тонкодисперсных частиц, описанных ниже.
В дополнение кажущаяся твердость поверхности частиц магнитного тонера становится чрезмерно высокой, и в результате способность к низкотемпературному закреплению легко ухудшается, делая тем самым это неподходящим.
[0026] Авторы данного изобретения экспериментально обнаружили, что отношение среднечисленного диаметра (D1) первичных частиц прочнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц к среднечисленному диаметру (D1) первичных частиц слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц (D1 прочнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц /D1 слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц) составляет предпочтительно от по меньшей мере 4,0 до не более чем 25,0, более предпочтительно составляет от по меньшей мере 5,0 до не более чем 20,0 и еще более предпочтительно составляет от по меньшей мере 6,0 до не более чем 15,0.
Причина этого неясна, однако предполагают следующее.
Полагают, что использование действия скольжения между неорганическими тонкодисперсными частицами, присутствующими на поверхности частиц магнитного тонера, очень эффективно для индуцирования еще большего проявления улучшения смазывающей способности в магнитном тонере и эффекта уменьшения силы сцепления, которые вызываются, как указано выше, посредством слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц.
В связи с этим, кроме того, полагают, что действие скольжения может быть максимально использовано, когда площадь, занятая первичной частицей прочнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц, которые прочно закреплены на поверхности частиц магнитного тонера, больше, чем для слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц, которые способны к сравнительно свободному поведению.
Когда отношение среднечисленного диаметра (D1) первичных частиц прочнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц к среднечисленному диаметру (D1) первичных частиц слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц составляет менее чем 4,0, имеет место тенденция к затруднению скольжения между неорганическими тонкодисперсными частицами в достаточной степени.
Когда, с другой стороны, это отношение превышает 25,0, то вследствие большой площади, занятой первичной частицей прочнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц, имеет место тенденция к затруднению удовлетворения предпочтительного количественного соотношения между среднезакрепленными неорганическими тонкодисперсными частицами и слабозакрепленными неорганическими тонкодисперсными частицами.
Это соотношение можно контролировать посредством подходящего выбора среднечисленного диаметра неорганических тонкодисперсных частиц, которые становятся прочнозакрепленными, и среднечисленного диаметра неорганических тонкодисперсных частиц, которые становятся слабозакрепленными.
[0027] Среднечисленный диаметр (D1) первичных частиц прочнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц составляет предпочтительно от по меньшей мере 50 нм до не более чем 200 нм, более предпочтительно от по меньшей мере 60 нм до не более чем 180 нм и еще более предпочтительно от по меньшей мере 70 нм до не более чем 150 нм.
Когда среднечисленный диаметр (D1) первичных частиц прочнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц составляет менее чем 50 нм, то затруднено получение в достаточной степени действия скольжения, указанного выше, и также имеет место тенденция к затруднению подавления внедрения слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц и среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц в процессе продолжительного испытания на долговечность.
С другой стороны, имеет место тенденция к затруднению регулирования степени покрытия X поверхности магнитного тонера прочнозакрепленными неорганическими тонкодисперсными частицами до величины, равной или большей чем 60,0% площади, когда среднечисленный диаметр (D1) первичных частиц прочнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц превышает 200 нм.
Среднечисленный диаметр (D1) первичных частиц прочнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц можно контролировать посредством разумного выбора неорганических тонкодисперсных частиц, которые становятся прочнозакрепленными.
[0028] Среднечисленный диаметр (D1) первичных частиц слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц и/или среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц составляет предпочтительно от по меньшей мере 5 нм до не более чем 30 нм. Диаметр от по меньшей мере 5 нм до не более чем 25 нм является более предпочтительным и от по меньшей мере 5 нм до не более чем 20 нм является еще более предпочтительным.
Посредством удовлетворения условиям этого интервала смазывающая способность и эффект уменьшения силы сцепления легко проявляются слабозакрепленными неорганическими тонкодисперсными частицами. Эффект перемешивания, индуцированный сцеплением на магнитном тонере, легко проявляется среднезакрепленными неорганическими тонкодисперсными частицами.
-3
-3
[0029] Магнитный тонер по данному изобретению предпочтительно имеет диэлектрическую проницаемость ε' при частоте 100 кГц и температуре 30°C от по меньшей мере 30,0 пФ/м до не более чем 40,0 пФ/м. Кроме того, тангенс угла диэлектрических потерь (tan δ) составляет предпочтительно не более чем 9,0×10. Более предпочтительно, ε' составляет от по меньшей мере 32,0 пФ/м до не более чем 38,0 пФ/м, и тангенс угла диэлектрических потерь (tan δ) составляет не более чем 8,5×10.
При этом частота для измерения диэлектрической проницаемости установлена равной 100 кГц, поскольку это является подходящей частотой для обнаружения состояния дисперсии магнитного материала. Когда частота ниже чем 100 кГц, затруднено выполнение согласованных измерений и имеет место тенденция к неотчетливому проявлению различий в диэлектрической проницаемости магнитных тонеров. В дополнение, когда измерения выполняли при 120 кГц, постоянным образом получали приблизительно такие же величины, что и при 100 кГц, наряду с тем, что при более высоких частотах имела место тенденция, что различия диэлектрической проницаемости между магнитными тонерами с разными свойствами являлись довольно малыми. В отношении использования температуры 30°C, она является температурой, которая может представлять свойства магнитного тонера от низкой до высокой температуры для температур, предполагаемых внутри картриджа во время печати изображения.
[0030] Диэлектрические свойства, которые поддерживают легко достижимую зарядку магнитного тонера, получают посредством того, что диэлектрическая проницаемость ε' находится в указанном интервале. Кроме того, посредством контролирования tan δ до относительно низкой величины утечка заряда подавляется, поскольку магнитный материал однородно диспергирован до высокой степени в магнитном тонере.
А именно, полагают, что посредством предпочтительного регулирования ε' и tan δ в пределах интервалов в соответствии с данным изобретением, обеспечиваются свойства, заключающиеся в легко достижимой зарядке частиц магнитного тонера и предотвращении утечки заряда, что также приводит к еще большему улучшению однородности характеристик зарядки.
Диэлектрические свойства магнитного тонера можно регулировать посредством, например, выбора связующей смолы, кислотного числа магнитного тонера и содержания магнитного материала.
Например, использование высокого содержания сложнополиэфирного компонента для связующей смолы для магнитного тонера может обеспечить сравнительно высокую величину ε' и тем самым содействовать контролированию для нахождения в ранее указанном интервале.
В дополнение, небольшая величина ε' может быть получена посредством низкого кислотного числа для компонента смолы магнитного тонера или посредством использования небольшого содержания магнитного материала в магнитном тонере, в то время как, наоборот, большая величина ε' может быть получена посредством высокого кислотного числа для компонента смолы магнитного тонера или посредством использования большого содержания магнитного материала в магнитном тонере.
Низкий тангенс угла диэлектрических потерь (tan δ) может быть получен, с другой стороны, посредством однородного диспергирования магнитного материала в магнитном тонере, и, например, однородному диспергированию магнитного материала может способствовать повышение температуры замешивания во время замешивания расплава (например, до по меньшей мере 160°C), чтобы уменьшить вязкость тестообразной смеси.
[0031] Связующая смола для магнитного тонера в данном изобретении может быть одной или более смолами, выбранными, например, из виниловых смол, сложнополиэфирных смол, эпоксидных смол и полиуретановых смол, однако она не ограничивается особым образом, и могут быть использованы известные к настоящему времени смолы. Среди них, включение сложнополиэфирной смолы или виниловой смолы является предпочтительным с точки зрения совместимости характеристик зарядки и характеристик закрепления при хорошем балансе, и в особенности применение сложнополиэфирной смолы в качестве основного компонента связующей смолы предпочтительно с точки зрения способности к низкотемпературному закреплению и с точки зрения контролирования диэлектрических свойств, предпочтительных для данного изобретения. Состав этой сложнополиэфирной смолы является следующим.
Основной компонент связующей смолы определяют в данном изобретении как содержащийся по меньшей мере при 50 масс.% или более в связующей смоле.
[0032] Примерами двухатомного спиртового компонента, входящего в состав сложнополиэфирной смолы, могут являться один или более спиртов, выбранных из этиленгликоля, пропиленгликоля, бутандиола, диэтиленгликоля, триэтиленгликоля, пентандиола, гександиола, неопентилгликоля, гидрогенизированного бисфенола A, бисфенолов, представленных приведенной ниже формулой (A), и их производных, и диолов, представленных приведенной ниже формулой (B).
[0033]
[C1]
(в данной формуле R представляет собой этиленовую группу или пропиленовую группу; каждое из x и y является целым числом, равным или более 0; и среднее значение x+y от по меньшей мере 0 до не более 10).
[0034]
[C2]
(в данной формуле R' представляет собой , , или; каждое из x' и y' является целым числом, равным или более 0; и среднее значение x'+y' от по меньшей мере 0 до не более 10).
[0035] Примерами компонента двухосновной кислоты, составляющего эту сложнополиэфирную смолу, могут являться одна или более кислот, выбранных из бензолдикарбоновых кислот, таких как фталевая кислота, терефталевая кислота, изофталевая кислота и фталевый ангидрид; алкилдикарбоновых кислот, таких как янтарная кислота, адипиновая кислота, себациновая кислота и азелаиновая кислота; алкенилянтарных кислот, таких как н-додеценилянтарная кислота; и ненасыщенных кислот, таких как фумаровая кислота, малеиновая кислота, цитраконовая кислота и итаконовая кислота.
Один или более компонентов, выбранных из по меньшей мере трехатомного спирта и/или по меньшей мере трехосновной кислоты, которые функционируют в качестве сшивающего компонента, могут также быть использованы.
Примерами по меньшей мере трехатомного спирта в качестве многоатомного спиртового компонента могут являться сорбитол, пентаэритритол, дипентаэритритол, трипентаэритритол, бутантриол, пентантриол, глицерин, метилпропантриол, триметилолэтан, триметилолпропан и тригидроксиметилбензол.
Примерами по меньшей мере трехосновной кислоты в качестве компонента многоосновной кислоты для данного изобретения могут являться тримеллитовая кислота, пиромеллитовая кислота, бензолтрикарбоновая кислота, бутантрикарбоновая кислота, гексантрикарбоновая кислота и тетракарбоновые кислоты, представленные приведенной ниже формулой (C).
[0036]
[C3]
5-30
(в данной формуле X представляет C алкиленовую группу или алкениленовую группу, которая имеет по меньшей мере одну боковую цепь, имеющую по меньшей мере три атома углерода).
[0037] Примерами виниловой смолы могут являться подходящим образом стирольные смолы.
Конкретными примерами стирольных смол могут являться полистирол и стирольные сополимеры, такие как сополимеры стирола и пропилена, сополимеры стирола и винилтолуола, сополимеры стирола и метилакрилата, сополимеры стирола и этилакрилата, сополимеры стирола и бутилакрилата, сополимеры стирола и октилакрилата, сополимеры стирола и метилметакрилата, сополимеры стирола и этилметакрилата, сополимеры стирола и бутилметакрилата, сополимеры стирола и октилметакрилата, сополимеры стирола и бутадиена, сополимеры стирола и изопрена, сополимеры стирола и малеиновой кислоты и сополимеры стирола и сложного эфира малеиновой кислоты. Может быть использован один из них, или их множество может быть использовано в комбинации.
[0038] Температура стеклования (Tg) магнитного тонера по данному изобретению составляет предпочтительно от по меньшей мере 45°C до не более чем 65°C. Она составляет более предпочтительно от по меньшей мере 50°C до не более чем 65°C. Температура стеклования от по меньшей мере 45°C до не более чем 65°C является предпочтительной, поскольку это может обеспечить улучшенную стабильность при хранении и долговечность характеристик проявления наряду с поддержанием превосходной способности к закреплению.
Температура стеклования смолы или магнитного тонера может быть измерена на основании ASTM D3418-82 при использовании дифференциального сканирующего калориметра, например DSC-7 от PerkinElmer Inc. или DSC2920 от TA Instruments Japan Inc.
[0039] Кислотное число магнитного тонера по данному изобретению составляет предпочтительно от по меньшей мере 10 мг KOH/г до не более чем 40 мг KOH/г. Величина от по меньшей мере 10 мг KOH/г до не более чем 35 мг KOH/г является более предпочтительной и от по меньшей мере 10 мг KOH/г до не более чем 30 мг KOH/г является еще более предпочтительной. Регулированию до диэлектрических свойств, предпочтительных для магнитного тонера по данному изобретению, способствуют посредством контролирования кислотного числа до указанного интервала.
Кроме того, однородность характеристик зарядки легко улучшают посредством нахождения кислотного числа в интервале от по меньшей мере 10 мг KOH/г до не более чем 40 мг KOH/г.
Для того чтобы контролировать это кислотное число до указанного интервала, кислотное число связующей смолы, применяемой в данном изобретении, составляет предпочтительно от по меньшей мере 10 мг KOH/г до не более чем 40 мг KOH/г. Кислотное число связующей смолы можно контролировать, например, посредством выбора мономера и условий полимеризации для смолы. Подробности метода измерения кислотного числа описаны ниже.
Когда кислотное число магнитного тонера составляет менее чем 10 мг KOH/г, в зависимости от условий продолжительного испытания на долговечность магнитный тонер склонен становиться чрезмерно заряженным и имеет место тенденция неоднородной зарядки.
Когда кислотное число магнитного тонера превышает 40 мг KOH/г, гигроскопичность склонна повышаться и вследствие этого имеет место тенденция, так же, как указано выше, неоднородной зарядки в зависимости от условий продолжительного испытания на долговечность.
[0040] С точки зрения способности к низкотемпературному закреплению магнитный тонер по данному изобретению предпочтительно содержит сложноэфирное соединение в качестве антиадгезионного агента и магнитный тонер предпочтительно имеет максимальный эндотермический пик при от по меньшей мере 50°C до не более чем 80°C при измерении с применением дифференциального сканирующего калориметра (ДСК).
Более предпочтительно это сложноэфирное соединение является монофункциональным сложноэфирным соединением, имеющим от по меньшей мере 32 до не более чем 48 атомов углерода. Конкретными примерами являются сложные моноэфиры насыщенной жирной кислоты, такие как пальмитилпальмитат, стеарилстеарат и бегенилбегенат.
[0041] Конкретными примерами других антиадгезионных агентов, которые могут быть использованы в данном изобретении, являются нефтяные воски, такие как парафиновые воски, микрокристаллические воски и петролатум, и их производные; горный воск и его производные; углеводородные воски, обеспеченные процессом Фишера-Тропша, и их производные; полиолефиновые воски, типичными примерами которых являются полиэтилен и полипропилен, и их производные; природные воски, такие как карнаубский воск и канделильский воск, и их производные; и сложноэфирные воски. Производные здесь включают оксиды, блок-сополимеры с виниловыми мономерами и привитые модификации.
[0042] В дополнение к вышеприведенным монофункциональным сложноэфирным соединениям, в качестве сложноэфирного соединения могут быть также использованы мультифункциональные сложноэфирные соединения, такие как наиболее известные дифункциональные сложноэфирные соединения, а также тетрафункциональные и гексафункциональные сложноэфирные соединения. Конкретными примерами являются диэфиры насыщенных алифатических дикарбоновых кислот и насыщенных алифатических спиртов, например дибегенилсебацинат, дистеарилдодекандиоат и дистеарилоктадекандиоат; диэфиры насыщенных алифатических диолов и насыщенных жирных кислот, такие как нонандиолдибегенат и додекандиолдистеарат; триэфиры трехатомных спиртов и насыщенных жирных кислот, такие как глицеролтрибегенат и глицеролтристеарат; и неполные сложные эфиры трехатомных спиртов и насыщенных жирных кислот, такие как глицеролмонобегенат и глицеролдибегенат. Может быть использован один из этих антиадгезионных агентов, или два их или более могут быть использованы в комбинации.
Однако в случае таких мультифункциональных сложноэфирных соединений легко происходит запотевание на поверхности магнитного тонера, когда выполняется процесс модификации поверхности с применением потока горячего воздуха, описанный ниже, что приводит к тому, что однородность характеристик зарядки и долговечность характеристик проявления склонны легко ухудшаться.
[0043] Когда антиадгезионный агент используют в магнитном тонере по данному изобретению, от по меньшей мере 0,5 масс. частей до не более чем 10 масс. частей антиадгезионного агента предпочтительно используют на 100 масс. частей связующей смолы. Содержание от по меньшей мере 0,5 масс. частей до не более чем 10 масс. частей является предпочтительным для улучшения способности к низкотемпературному закреплению без ухудшения стабильности магнитного тонера при хранении. Эти антиадгезионные агенты могут быть включены в связующую смолу посредством, например, способов, в которых, во время изготовления смолы смолу растворяют в растворителе, температуру раствора смолы повышают и выполняют добавление и смешивание при перемешивании, и способов, в которых добавление выполняют во время замешивания в расплаве при изготовлении магнитного тонера.
С точки зрения перспективы облегчения контролирования таким образом, что магнитный тонер имеет максимальный эндотермический пик при от по меньшей мере 50°C до не более чем 80°C при измерении с применением дифференциального сканирующего калориметра (ДСК), температура максимального эндотермического пика для антиадгезионного агента составляет предпочтительно от по меньшей мере 50°C до не более чем 80°C.
[0044] При нахождении максимального эндотермического пика магнитного тонера в данном изобретении в интервале от по меньшей мере 50°C до не более чем 80°C магнитный тонер в таком случае легко пластифицируется во время закрепления и его способность к низкотемпературному закреплению улучшена. Это также является предпочтительным по той причине, что запотевание антиадгезионного агента сдерживается, даже во время длительного хранения, наряду с тем что в то же самое время легко поддерживается долговечность характеристик проявления. Магнитный тонер более предпочтительно имеет максимальный эндотермический пик при от по меньшей мере 53°C до не более чем 75°C.
Измерение температуры вершины максимального эндотермического пика выполняют в данном изобретении на основании ASTM D3418-82, используя дифференциальный сканирующий калориметр «Q1000» (TA Instruments). Коррекцию температуры в детектирующей секции прибора выполняют при использовании температур плавления индия и цинка, и количество теплоты корректируют при использовании теплоты плавления индия.
Более конкретно, примерно 10 мг магнитного тонера точно отвешивают, и помещают его в алюминиевый лоток, и измерение выполняют при скорости изменения температуры 10°C/минуту в температурном интервале измерения от 30 до 200°C при использовании пустого алюминиевого лотка в качестве эталона. Измерение осуществляют посредством первоначального повышения температуры до 200°C, последующего охлаждения до 30°C и повторного нагревания. Температуру вершины максимального эндотермического пика для магнитного тонера определяют из кривой ДСК в температурном интервале от 30 до 200°C в этом процессе второго повышения температуры.
[0045] Примерами магнитного материала, включенного в магнитный тонер по данному изобретению, могут являться оксиды железа, такие как магнетит, маггемит и феррит; металлы, такие как железо, кобальт и никель; сплавы этих металлов с такими металлами, как алюминий, медь, магний, олово, цинк, бериллий, кальций, марганец, селен, титан, вольфрам и ванадий; и смеси вышеуказанных материалов.
Основанный на среднем значении диаметров среднечисленный диаметр первичных частиц (D1) магнитного материала составляет предпочтительно не более чем 0,50 мкм и более предпочтительно составляет от 0,05 мкм до 0,30 мкм.
В дополнение, с точки зрения облегчения контролирования до магнитных свойств, предпочтительных для магнитного тонера по данному изобретению, магнитные свойства магнитного материала предпочтительно контролируют до указанных ниже величин для магнитного поля 79,6 кА/м.
2
2
2
2
А именно, коэрцитивная сила (Hc) составляет предпочтительно от 1,5 до 6,0 кА/м и более предпочтительно от 2,0 до 5,0 кА/м; намагниченность насыщения (σs) составляет предпочтительно от 40 до 80 Ам/кг (более предпочтительно от 50 до 70 Ам/кг); и остаточная намагниченность (σr) составляет предпочтительно 1,5 до 6,5 Ам/кг и более предпочтительно от 2,0 до 5,5 Ам/кг.
[0046] Магнитный тонер по данному изобретению предпочтительно содержит от по меньшей мере 35 масс.% до не более чем 50 масс.% магнитного материала и более предпочтительно содержит от по меньшей мере 40 масс.% до не более чем 50 масс.%. Когда содержание магнитного материала в магнитном тонере составляет менее чем 35 масс.%, магнитное притяжение к магнитному ролику внутри проявляющего валика уменьшено, и имеет место тенденция к увеличению вуалирования. Когда, с другой стороны, содержание магнитного материала превышает 50 масс.%, плотность может понижаться вследствие понижения характеристик проявления.
Содержание магнитного материала в магнитном тонере может быть измерено, например, при использовании термического анализатора TGA Q5000IR от PerkinElmer Inc. Что касается метода измерения, магнитный тонер нагревают от нормальной температуры до 900°C при скорости изменения температуры 25°C/минуту в атмосфере азота, и потерю массы от 100 до 750°C принимают в качестве массы компонента от магнитного тонера, исключая магнитный материал, и остаточную массу принимают в качестве количества магнитного материала.
2
2
2
2
[0047] Магнитный тонер по данному изобретению предпочтительно имеет для магнитного поля 79,6 кА/м намагниченность насыщения (σs) от по меньшей мере 30,0 Ам/кг до не более чем 40,0 Ам/кг и более предпочтительно от по меньшей мере 32,0 Ам/кг до не более чем 38,0 Ам/кг. Кроме того, отношение [σr/σs] остаточной намагниченности (σr) к намагниченности насыщения (σs) составляет предпочтительно от по меньшей мере 0,03 до не более чем 0,10 и более предпочтительно составляет от по меньшей мере 0,03 до не более чем 0,06.
Намагниченность насыщения (σs) можно контролировать посредством, например, диаметра частиц, их формы и добавленных элементов для магнитного материала.
2
2
2
Остаточная намагниченность σr составляет предпочтительно не более чем 3,0 Ам/кг, и более предпочтительно составляет не более чем 2,6 Ам/кг, и еще более предпочтительно составляет не более чем 2,4 Ам/кг. Малое отношение σr/σs означает небольшую остаточную намагниченность для магнитного тонера.
В системе с магнитным однокомпонентным проявлением магнитный тонер захватывается проявляющим валиком или отталкивается от него посредством эффекта мультипольного магнитного остатка внутри проявляющего валика. Вытолкнутый магнитный тонер (магнитный тонер, отделенный от проявляющего валика) противодействует магнитной когезии, когда отношение σr/σs является малым. Поскольку такой магнитный тонер находится в состоянии, устойчивом к магнитной когезии, когда присоединен к проявляющему валику посредством вторично улавливающего поля и введен в область захвата лезвия, регулирование толщины слоя магнитного тонера может быть выполнено эффективным образом и количество магнитного тонера на проявляющем валике является в таком случае стабильным. Вследствие этого переворачивание магнитного тонера в области захвата лезвия весьма стабилизировано, и однородность зарядки легко улучшается дополнительным образом.
Отношение [σr/σs] можно регулировать до указанного интервала посредством регулирования диаметра и формы частицы магнитного материала, включенной в магнитный тонер, и посредством регулирования добавок, которые добавляют во время изготовления магнитного материала. Более конкретно, посредством добавления, например, кремнезема или фосфора к магнитному материалу, высокая σs может удерживаться неизменной, в то время как σr может становиться более низкой. В дополнение, меньшая площадь поверхности для магнитного материала обеспечивает меньшую величину σr, и, в отношении формы, σr меньше для сферической формы, которая имеет меньшую магнитную анизотропию, чем октаэдр. Комбинация этих факторов делает возможным достижение значительного уменьшения σr и тем самым делает возможным контролирование σr/σs до величины, равной 0,10 или менее.
[0048] Намагниченность насыщения (σs) и остаточную намагниченность (σr) магнитного тонера и магнитного материала измеряют в данном изобретении при внешнем магнитном поле 79,6 кА/м при комнатной температуре 25°C при использовании вибрационного магнетометра VSM P-1-10 (производства компании Toei Industry Co., Ltd.). Причиной выполнения измерения при внешнем магнитном поле 79,6 кА/м является следующее. Магнитная сила проявляющего поля магнитного ролика, закрепленного в проявляющем валике, составляет обычно примерно 79,6 кА/м (1000 эрстед). Вследствие этого поведение магнитного тонера в зоне проявления может быть понято посредством измерения остаточной намагниченности при внешнем магнитном поле 79,6 кА/м.
[0049] К магнитному тонеру по данному изобретению предпочтительно добавляют агент для контроля заряда. Отрицательно заряженный тонер является предпочтительным в данном изобретении, поскольку связующая смола сама по себе обладает высокой способностью к приобретению отрицательного заряда.
Например, металлоорганические комплексные соединения и хелатные соединения эффективны в качестве агентов для контроля заряда для придания отрицательного заряда, и их примерами являются моноазокомплексные соединения металлов; ацетилацетонатные комплексные соединения металлов; и металлические комплексные соединения ароматических гидроксикарбоновых кислот и ароматических дикарбоновых кислот.
Примерами агентов для контроля заряда для придания отрицательного заряда могут являться Spilon Black TRH, T-77 и T-95 (Hodogaya Chemical Co., Ltd.) и BONTRON (зарегистрированная торговая марка) S-34, S-44, S-54, E-84, E-88 и E-89 (Orient Chemical Industries Co., Ltd.).
Может быть использован один из этих агентов для контроля заряда, или два их или более могут быть использованы в комбинации. С точки зрения количества заряда на магнитном тонере используемое количество этих агентов для контроля заряда, в расчете на 100 масс. частей связующей смолы составляет предпочтительно от 0,1 до 10,0 масс. частей и более предпочтительно составляет от 0,1 до 5,0 масс. частей.
[0050] Неорганические тонкодисперсные частицы, закрепленные на поверхности частиц магнитного тонера, являются предпочтительно по меньшей мере частицами одного вида, выбранными из тонкодисперсных частиц кремнезема, тонкодисперсных частиц диоксида титана и тонкодисперсных частиц оксида алюминия. Поскольку эти неорганические тонкодисперсные частицы являются сходными в отношении твердости и их эффекта в отношении улучшения сыпучести тонера, однородность характеристик зарядки легко достигается посредством контролирования состояния закрепления на поверхности частиц магнитного тонера.
Тонкодисперсные частицы кремнезема предпочтительно находятся в количестве по меньшей мере 85 масс.% от общего количества неорганических тонкодисперсных частиц, присутствующих в магнитном тонере. Это обусловлено тем, что тонкодисперсные частицы кремнезема имеют наилучшие зарядные характеристики среди неорганических тонкодисперсных частиц, указанных выше, и тем самым поддерживают проявление простым образом эффектов данного изобретения.
В дополнение к неорганическим тонкодисперсным частицам, имеющим контролируемую прочность закрепления, как описано выше, другие органические и неорганические тонкодисперсные частицы могут быть добавлены к магнитному тонеру по данному изобретению. Например, следующие материалы могут быть также использованы в небольших количествах при условии, что не нарушаются эффекты данного изобретения: смазочные материалы, такие как порошок фторсодержащей смолы, порошок стеарата цинка и порошок поливинилиденфторида; абразивы, такие как порошок оксида церия, порошок карбида кремния, и тонкодисперсные частицы титанатных солей щелочноземельного металла, более конкретно тонкодисперсные частицы титаната стронция, тонкодисперсные частицы титаната бария и тонкодисперсные частицы титаната кальция; и частицы разделителя, такого как кремнезем.
Когда тонкодисперсные частицы кремнезема выбраны в качестве неорганических тонкодисперсных частиц, подвергаемых контролю прочности закрепления, магнитный тонер по данному изобретению также более предпочтительно дополнительно содержит тонкодисперсные частицы диоксида титана.
Избыточная зарядка магнитного тонера легко сдерживается, и, кроме того, сыпучесть легко улучшается в результате добавления тонкодисперсных частиц диоксида титана, и вследствие этого легко достигаются дополнительные улучшения однородности характеристик зарядки магнитного тонера. Когда выполняют двухэтапное смешивание, тонкодисперсные частицы диоксида титана предпочтительно добавляют на втором этапе стадии внешнего добавления.
2
2
2
2
Для того чтобы придать высокую сыпучесть магнитному тонеру, тонкодисперсные частицы диоксида титана и неорганические тонкодисперсные частицы с контролируемой прочностью закрепления имеют удельную площадь поверхности, при ее измерении способом по БЭТ, основанном на адсорбции азота (удельную площадь поверхности по БЭТ) предпочтительно от по меньшей мере 20 м/г до не более чем 350 м/г и более предпочтительно от по меньшей мере 25 м/г до не более чем 300 м/г.
Это измерение удельной площади поверхности (удельной площади поверхности по БЭТ) способом по БЭТ с использованием адсорбции азота выполняют в соответствии с JIS Z 8830 (2001). Автоматический анализатор удельной площади поверхности и распределения пор «TriStar 3000 Automatic Specific Surface Area ⋅ Pore Distribution Analyzer» (Shimadzu Corporation), который использует процедуру адсорбции газа при постоянном объеме в качестве принципа измерений, используют в качестве измерительного прибора.
[0051] Неорганические тонкодисперсные частицы с контролируемой прочностью закрепления, тонкодисперсные частицы диоксида титана и другие неорганические тонкодисперсные частицы предпочтительно подвергают гидрофобной обработке, и особенно предпочтительно, чтобы гидрофобная обработка выполнялась таким образом, чтобы обеспечить степень гидрофобности, при измерении испытанием с титрованием метанолом, по меньшей мере 40% и более предпочтительно по меньшей мере 50%.
Примерами способа выполнения гидрофобной обработки могут являться способы, в которых обработку выполняют при использовании, например, кремнийорганического соединения, силиконового масла или длинноцепочечной жирной кислоты.
Примерами кремнийорганического соединения при этом могут являться гексаметилдисилазан, триметилсилан, триметилэтоксисилан, изобутилтриметоксисилан, триметилхлоросилан, диметилдихлоросилан, метилтрихлоросилан, диметилэтоксисилан, диметилдиметоксисилан, дифенилдиэтоксисилан и гексаметилдисилоксан. Может быть использован один из них, или может быть использована смесь двух или более из них.
Примерами силиконового масла при этом могут являться диметилсиликоновые масла, метилфенилсиликоновые масла, силиконовые масла, модифицированные α-метилстиролом, хлорфенилсиликоновые масла и силиконовые масла, модифицированные фтором.
10-22
[0052] C-жирную кислоту преимущественно используют в качестве длинноцепочечной жирной кислоты, и она может быть жирной кислотой с неразветвленной цепью или жирной кислотой с разветвленной цепью. Кроме того, может быть использована насыщенная жирная кислота или ненасыщенная жирная кислота.
10-22
Среди вышеуказанных кислот C насыщенные жирные кислоты с неразветвленной цепью легко обеспечивают однородную обработку поверхности неорганических тонкодисперсных частиц и соответственно являются весьма предпочтительными.
Примерами насыщенной жирной кислоты с неразветвленной цепью могут являться каприновая кислота, лауриновая кислота, миристиновая кислота, пальмитиновая кислота, стеариновая кислота, арахиновая кислота и бегеновая кислота.
[0053] Тонкодисперсные частицы кремнезема, обработанные силиконовым маслом, являются предпочтительными среди неорганических тонкодисперсных частиц, которые используют в данном изобретении. Тонкодисперсные частицы кремнезема, которые были обработаны соединением кремния и силиконовым маслом, являются более предпочтительными, поскольку это поддерживает подходящее контролирование гидрофобности.
Примерами способа обработки тонкодисперсных частиц кремнезема силиконовым маслом могут являться способы, в которых порошок неорганических тонкодисперсных частиц, обработанных соединением кремния, непосредственно смешивают с силиконовым маслом, например, в смесителе Henschel, и способы, в которых силиконовое масло напыляют на неорганические тонкодисперсные частицы. Или же может быть использован способ, в котором силиконовое масло растворяют или диспергируют в соответствующем растворителе, затем добавляют в него порошок неорганических тонкодисперсных частиц при перемешивании и затем растворитель удаляют.
Для того чтобы получить превосходную гидрофобность, количество силиконового масла, используемого для обработки, в расчете на 100 масс. частей тонкодисперсных частиц кремнезема, составляет предпочтительно от по меньшей мере 1 масс. части до не более чем 40 масс. частей и более предпочтительно от по меньшей мере 3 масс. частей до не более чем 35 масс. частей.
[0054] С точки зрения баланса между характеристиками проявления и характеристиками закрепления средневзвешенный диаметр частиц (D4) магнитного тонера по данному изобретению составляет предпочтительно от по меньшей мере 7,0 мкм до не более чем 12,0 мкм, более предпочтительно составляет от по меньшей мере 7,5 мкм до не более чем 11,0 мкм и еще более предпочтительно составляет от по меньшей мере 7,5 мкм до не более чем 10,0 мкм.
[0055] Средняя величина круглости магнитного тонера по данному изобретению составляет предпочтительно от по меньшей мере 0,955 до не более чем 0,980 и более предпочтительно составляет от по меньшей мере 0,957 до не более чем 0,980.
Посредством средней величины круглости магнитного тонера, составляющей по меньшей мере 0,955, может быть получена конфигурация поверхности тонера, имеющая немного вогнутых участков, и состояние закрепления прочнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц и среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц можно легко контролировать, что делает эту величину предпочтительной.
Среднюю круглость магнитного тонера по данному изобретению можно регулировать до указанного интервала посредством способа изготовления магнитного тонера и посредством регулирования условий изготовления.
[0056] Примеры способов изготовления магнитного тонера по данному изобретению представлены ниже в данном документе, однако они не предназначены в качестве ограничивающих.
Магнитный тонер по данному изобретению может быть изготовлен любым известным способом без частного ограничения, при условии что способ изготовления имеет стадию, которая может регулировать состояние закрепления неорганических тонкодисперсных частиц, и который предпочтительно имеет стадию, на которой можно регулировать среднюю величину круглости.
Примером таких способов изготовления может выгодным образом являться представленный ниже способ. Вначале связующую смолу, магнитный материал и другие необязательные материалы, такие как антиадгезионный агент и агент для контроля заряда, тщательно перемешивают при использовании смесителя, такого как смеситель Henschel, или шаровой мельницы и затем плавят и замешивают при использовании нагреваемой месильной машины, такой как вальцы, месильная машина или экструдер, чтобы способствовать совместному смешиванию смол.
[0057] После охлаждения и затвердевания полученную плавленую тестообразную смесь грубо измельчают, тонко измельчают и классифицируют, чтобы получить частицы магнитного тонера, и магнитный тонер может быть затем получен посредством поверхностного добавления со смешиванием с внешней добавкой, например, неорганических тонкодисперсных частиц, чтобы получить частицы магнитного тонера.
Примерами применяемого при этом смесителя могут являться смеситель Henschel (Mitsui Mining Co., Ltd.); Supermixer (Kawata Mfg. Co., Ltd.); Ribocone (Okawara Corporation); смеситель Nauta, Turbulizer, и Cyclomix (Hosokawa Micron Corporation); Spiral Pin Mixer (Pacific Machinery & Engineering Co., Ltd.); и Loedige Mixer (Matsubo Corporation).
Примерами применяемого при этом месильного устройства могут являться KRC Kneader (Kurimoto, Ltd.); Buss Ko-Kneader (Buss Corp.); экструдер TEM (Toshiba Machine Co., Ltd.); двухшнековая месильная машина TEX (The Japan Steel Works, Ltd.); месильная машина PCM Kneader (Ikegai Ironworks Corporation); трехвальцовые мельницы, смесительные вальцовые мельницы и машины (Inoue Manufacturing Co., Ltd.); Kneadex (Mitsui Mining Co., Ltd.); месильная машина высокого давления модели MS и Kneader-Ruder (Moriyama Mfg. Co., Ltd.); и смеситель Banbury (Kobe Steel, Ltd.). Примерами устройства для измельчения могут являться Counter Jet Mill, Micron Jet и Inomizer (Hosokawa Micron Corporation); мельница IDS и 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.); и Super Rotor (Nisshin Engineering Inc.).
[0058] Среди вышеуказанных устройств среднюю величину круглости можно контролировать посредством регулирования температуры отходящего газа во время тонкого измельчения с применением Turbo Mill. Более низкая температура отходящего газа (например, не более чем 40°C) обеспечивает меньшее значение для средней величины круглости, в то время как более высокая температура отходящего газа (например, примерно 50°C) обеспечивает более высокое значение для средней величины круглости.
Примерами классификатора могут являться Classiel, Micron Classifier и Spedic Classifier (Seishin Enterprise Co., Ltd.); Turbo Classifier (Nisshin Engineering Inc.); Micron Separator, Turboplex (ATP) и TSP Separator (Hosokawa Micron Corporation); Elbow Jet (Nittetsu Mining Co., Ltd.); Dispersion Separator (Nippon Pneumatic Mfg. Co., Ltd.); и YM Microcut (Yasukawa Shoji Co., Ltd.).
Примерами просеивающих устройств, которые могут быть использованы для просеивания грубых частиц, могут являться Ultrasonic (Koei Sangyo Co., Ltd.), Rezona Sieve и Gyro-Sifter (Tokuju Corporation), Vibrasonic System (Dalton Co., Ltd.), Soniclean (Sintokogio, Ltd.), Turbo Screener (Turbo Kogyo Co., Ltd.), Microsifter (Makino Mfg. Co., Ltd.), и круглые вибрирующие сита.
[0059] Для того чтобы приготовить магнитный тонер в соответствии с данным изобретением, ранее описанные составляющие материалы магнитного тонера тщательно смешивают с помощью смесителя и затем тщательно замешивают, используя месильную машину, и после охлаждения и затвердевания выполняют грубое измельчение с последующим тонким измельчением и классификацией, чтобы получить частицы магнитного тонера. При необходимости, за стадией классификации может следовать модификация поверхности и регулирование средней величины круглости частиц магнитного тонера при использовании устройства для модификации поверхности, чтобы получить конечные частицы магнитного тонера.
После получения частиц магнитного тонера магнитный тонер в соответствии с данным изобретением может быть изготовлен посредством добавления неорганических тонкодисперсных частиц и выполнения процесса внешнего добавления и смешивания, предпочтительно при использовании устройства для процесса смешивания, описанного ниже.
[0060] Примером стадии изготовления особенно предпочтительного магнитного тонера в данном изобретении может являться стадия процесса с применением потока горячего воздуха, на которой, например, модификацию поверхности частиц магнитного тонера выполняют посредством мгновенной продувки потоком горячего воздуха при высокой температуре поверхности частиц магнитного тонера и сразу же после этого охлаждения частиц магнитного тонера потоком холодного воздуха.
Модификация поверхности частиц тонера посредством такой стадии процесса с применением потока горячего воздуха, поскольку она избегает применения чрезмерного нагревания частиц магнитного тонера, может обеспечивать модификацию поверхности частиц магнитного тонера при предотвращении ухудшения компонентов исходных материалов и также поддерживает легко достижимое регулирование средней величины круглости, предпочтительной для данного изобретения.
Например, устройство для модификации поверхности, как показано на Фиг. 1, может быть использовано на стадии процесса с применением потока горячего воздуха для частиц магнитного тонера. При использовании автоподатчика 52 частицы 51 магнитного тонера пропускают через подающее сопло 53 и подают в заданном количестве во внутреннее пространство 54 устройства для модификации поверхности. Поскольку внутреннее пространство 54 устройства для модификации поверхности отсасывается воздуходувкой 59, частицы 51 магнитного тонера, введенные из подающего сопла 53, диспергируются во внутреннем пространстве устройства. Частицы 51 магнитного тонера, диспергированные во внутреннем пространстве устройства, подвергаются модификации поверхности посредством мгновенного приложения тепла, подводимого посредством потока горячего воздуха, который вводится из входного отверстия 55 потока горячего воздуха. Поток горячего воздуха создается нагревателем в данном изобретении, однако отсутствуют особые ограничения в отношении устройства при условии, что оно может создавать поток горячего воздуха, достаточный для эффективной модификации поверхности частиц магнитного тонера.
Температура потока горячего воздуха составляет предпочтительно от 180 до 400°C и более предпочтительно составляет от 200 до 350°C.
3
3
3
3
Расход потока горячего воздуха составляет предпочтительно от 4 м/мин до 10 м/мин и более предпочтительно составляет от 5 м/мин до 8 м/мин.
3
3
3
3
Расход потока холодного воздуха составляет предпочтительно от 2 м/мин до 6 м/мин и более предпочтительно составляет от 3 м/мин до 5 м/мин.
3
3
3
3
Расход воздуха для воздуходувки составляет предпочтительно от 10 м/мин до 30 м/мин и более предпочтительно составляет от 12 м/мин до 25 м/мин.
3
3
3
3
Расход впрыскиваемого воздуха составляет предпочтительно от 0,2 м/мин до 3 м/мин и более предпочтительно составляет от 0,5 м/мин до 2 м/мин. Частицы 57 магнитного тонера с модифицированной поверхностью мгновенно охлаждаются потоком холодного воздуха, вводимым из входного отверстия 56 потока холодного воздуха. Жидкий азот используют для потока холодного воздуха в данном изобретении, однако отсутствуют особые ограничения при условии, что частицы 57 магнитного тонера с модифицированной поверхностью могут быть мгновенно охлаждены. Температура потока холодного воздуха составляет предпочтительно от 2 до 15°C и более предпочтительно составляет от 2 до 10°C. Частицы 57 магнитного тонера с модифицированной поверхностью отсасываются воздуходувкой 59 и собираются посредством циклона 58.
[0061] Эта стадия процесса с применением потока горячего воздуха является особенно высоко предпочтительной в данном изобретении с точки зрения регулирования состояния закрепления прочнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц. Регулирование состояния закрепления прочнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц может быть более конкретно выполнено следующим образом.
Частицы магнитного тонера первоначально подвергают процессу внешнего добавления и смешивания с неорганическими тонкодисперсными частицами при использовании смесителя, как описано выше, чтобы получить частицы магнитного тонера перед процессом с применением потока горячего воздуха. Частицы магнитного тонера, полученные перед процессом с применением потока горячего воздуха, затем подают в устройство для модификации поверхности, показанное на Фиг. 1, и посредством выполнения процесса обработки потоком горячего воздуха, как описано выше, неорганические тонкодисперсные частицы, которые были добавлены внешне, прочно закрепляют посредством покрытия связующей смолой, которая находилась в полурасплавленном состоянии посредством потока горячего воздуха. Частицу магнитного тонера предпочтительно подвергают такому процессу внешнего добавления и смешивания с применением неорганических тонкодисперсных частиц и процесса с потоком горячего воздуха. После этого предпочтительно следует дополнительное добавление извне и смешивание с неорганическими тонкодисперсными частицами.
При этом состояние закрепления прочнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц можно регулировать посредством выбора неорганических тонкодисперсных частиц, добавляемых к частицам магнитного тонера, полученным перед процессом с применением потока горячего воздуха, и регулирования их добавляемого количества, а также посредством оптимизации условий процесса с применением потока горячего воздуха.
В частности, выполнение процесса с применением потока горячего воздуха предпочтительно для того, чтобы довести степень покрытия X прочнозакрепленными неорганическими тонкодисперсными частицами, которая является важным отличительным признаком данного изобретения, до по меньшей мере 60,0% площади. Однако данное изобретение не ограничивается этим.
[0062] Устройство для выполнения внешнего добавления и смешивания, предпочтительное в данном изобретении, описано ниже.
Использование представленного ниже устройства для выполнения внешнего добавления и смешивания, как показано на Фиг. 2, является чрезвычайно предпочтительным для того, чтобы иметь среднезакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы и слабозакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы, удовлетворяющие вышеописанным состояниям, когда степень покрытия X прочнозакрепленными неорганическими тонкодисперсными частицами составляет по меньшей мере 60,0% площади по данному изобретению. Это устройство для смешивания может осуществлять закрепление неорганических тонкодисперсных частиц на поверхности частицы магнитного тонера, наряду с уменьшением вторичных частиц до первичных частиц, поскольку оно имеет конструкцию, которая прикладывает сдвиговое усилие в узкой области зазора к частицам магнитного тонера и неорганическим тонкодисперсным частицам. Вследствие этого количества слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц и среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц легко контролируются, даже когда степень покрытия прочнозакрепленными неорганическими тонкодисперсными частицами составляет по меньшей мере 60,0% площади, как в данном изобретении, и это является соответственно чрезвычайно предпочтительным.
Кроме того, как описано ниже, контроль состояния закрепления неорганических тонкодисперсных частиц, предпочтительный в данном изобретении, легко достигается, поскольку оказывается содействие циркуляции частиц магнитного тонера и неорганических тонкодисперсных частиц в осевом направлении вращающегося элемента и поскольку оказывается содействие тщательному и однородному смешиванию перед проявлением закрепления.
[0063] Фиг. 3, с другой стороны, представляет собой схематический чертеж, который показывает пример конструкции перемешивающего элемента, используемого в вышеуказанном устройстве для процесса смешивания. Вышеуказанный процесс внешнего добавления и смешивания для неорганических тонкодисперсных частиц описан ниже при ссылках на Фиг. 2 и 3.
Это устройство для процесса смешивания, которое выполняет внешнее добавление и смешивание неорганических тонкодисперсных частиц, имеет вращающийся элемент 2, на поверхности которого размещено по меньшей мере множество перемешивающих элементов 3; приводной элемент 8, который приводит во вращение вращающийся элемент; и основной кожух 1, который размещен таким образом, что имеет просвет по отношению к перемешивающим элементам 3.
Просвет (зазор) между внутренней окружностью основного кожуха 1 и перемешивающим элементом 3 предпочтительно поддерживают постоянным и очень малым для того, чтобы прикладывать однородное сдвиговое усилие к частицам магнитного тонера и способствовать закреплению неорганических тонкодисперсных частиц на поверхности частицы магнитного тонера, наряду с уменьшением вторичных частиц до первичных частиц.
Диаметр внутренней окружности основного кожуха 1 в этом устройстве не более чем в два раза превышает диаметр внешней окружности вращающегося элемента 2. На Фиг. 4 показан пример, в котором диаметр внутренней окружности основного кожуха 1 в 1,7 раза превышает диаметр внешней окружности вращающегося элемента 2 (диаметр ствола, обеспеченный исключением перемешивающего элемента 3 из вращающегося элемента 2). Когда диаметр внутренней окружности основного кожуха 1 превышает не более чем в два раза диаметр внешней окружности вращающегося элемента 2, ударная сила достаточным образом прикладывается к неорганическим тонкодисперсным частицам, которые стали вторичными частицами, поскольку пространство для обработки, в котором силы действуют на частицы магнитного тонера, ограничено соответствующим образом.
В дополнение, зазор предпочтительно регулируют в соответствии с размером основного кожуха. Адекватное сдвиговое усилие может быть приложено к неорганическим тонкодисперсным частицам посредством создания его примерно от по меньшей мере 1% до не более чем 5% от диаметра внутренней окружности основного кожуха 1. Более конкретно, когда диаметр внутренней окружности основного кожуха 1 составляет примерно 130 мм, зазор предпочтительно создают примерно от по меньшей мере 2 мм до не более чем 5 мм; когда диаметр внутренней окружности основного кожуха 1 составляет около 800 мм, зазор предпочтительно создают примерно от по меньшей мере 10 мм до не более чем 30 мм.
[0064] В процессе внешнего добавления и смешивания неорганических тонкодисперсных частиц в данном изобретении смешивание и внешнее добавление неорганических тонкодисперсных частиц к поверхности частицы магнитного тонера выполняют при использовании данного устройства для процесса смешивания посредством вращения вращающегося элемента 2 приводным элементом 8 и перемешивании и смешивании частиц магнитного тонера и неорганических тонкодисперсных частиц, которые были введены в устройство для процесса смешивания.
Как показано на Фиг. 3, по меньшей мере часть из множества перемешивающих элементов 3 сформированы как перемешивающий элемент 3a, перемещающий в прямом направлении, который при вращении вращающегося элемента 2 перемещает частицы магнитного тонера и неорганические тонкодисперсные частицы в одном направлении вдоль осевого направления вращающегося элемента. В дополнение, по меньшей мере часть из множества перемешивающих элементов 3 сформированы как перемешивающий элемент 3b, перемещающий в обратном направлении, который при вращении вращающегося элемента 2 возвращает частицы магнитного тонера и неорганические тонкодисперсные частицы в обратном направлении вдоль осевого направления вращающегося элемента.
При этом, когда впускное отверстие 5 для исходного материала и выпускное отверстие 6 для продукта расположены на двух концах основного кожуха 1, как на Фиг. 2, направление к выпускному отверстию 6 для продукта от впускного отверстия 5 для исходного материала (направление вправо на Фиг. 3) является «прямым направлением».
А именно, как показано на Фиг. 3, передняя поверхность перемешивающего элемента 3a, перемещающего в прямом направлении, наклонена таким образом, чтобы перемещать частицы магнитного тонера и неорганические тонкодисперсные частицы в прямом направлении (13). С другой стороны, передняя поверхность перемешивающего элемента 3b, перемещающего в обратном направлении, наклонена таким образом, чтобы перемещать частицы магнитного тонера и неорганические тонкодисперсные частицы в обратном направлении (12).
Посредством этого внешнее добавление неорганических тонкодисперсных частиц к поверхности частиц магнитного тонера и смешивание выполняются при неоднократном выполнении перемещения в «прямом направлении» (13) и перемещения в «обратном направлении» (12).
[0065] В дополнение, в отношении перемешивающих элементов 3a и 3b, множество элементов, расположенных с интервалами в окружном направлении вращающегося элемента 2, образуют группу. В примере, показанном на Фиг. 3, два элемента при интервале 180° один по отношению к другому образуют группу перемешивающих элементов 3a, 3b на вращающемся элементе 2, однако группу может образовывать большее число элементов, например три при интервале 120° или четыре при интервале 90°.
В примере, показанном на Фиг. 3, суммарно двенадцать перемешивающих элементов 3a, 3b сформированы при равном интервале.
Кроме того, D на Фиг. 3 указывает ширину перемешивающего элемента и d указывает расстояние, которое представляет собой перекрываемую часть перемешивающего элемента. На Фиг. 3, D является предпочтительно шириной, которая составляет примерно от по меньшей мере 20% до не более чем 30% от длины вращающегося элемента 2 при рассмотрении с точки зрения создания эффективного перемещения частиц магнитного тонера и неорганических тонкодисперсных частиц в прямом направлении и обратном направлении. Фиг. 3 показывает пример, в котором D составляет 23%. Кроме того, когда выносная линия вытянута в перпендикулярном направлении от места расположения конца перемешивающего элемента 3a, перемешивающие элементы 3a и 3b предпочтительно имеют определенную перекрываемую часть d перемешивающего элемента 3a по отношению к перемешивающему элементу 3b. Это делает возможным эффективное приложение сдвигового усилия к неорганическим тонкодисперсным частицам, которые стали вторичными частицами. Это d составляет предпочтительно от по меньшей мере 10% до не более чем 30% от D с точки зрения приложения сдвигового усилия.
В дополнение к форме, показанной на Фиг. 3, форма лопатки может являться (при условии, что частицы магнитного тонера могут быть перемещены в прямом направлении и обратном направлении, и поддерживается зазор) формой, имеющей искривленную поверхность или веслообразную структуру, в которой дистальный лопастной элемент соединен с вращающимся элементом 2 стержневым плечом.
[0066] Данное изобретение будет описано более подробно в данном документе ниже при ссылках на схематические диаграммы устройства, показанные на Фиг. 2 и 3. Устройство, показанное на Фиг. 2, имеет вращающийся элемент 2, который имеет по меньшей мере множество перемешивающих элементов 3, размещенных на его поверхности; приводной элемент 8, который приводит во вращение вращающийся элемент 2; и основной кожух 1, который размещен с образованием зазора по отношению к перемешивающим элементам 3. Оно также имеет рубашку 4, в которой может протекать теплопередающая среда и которая находится на внутренней стороне основного кожуха 1 и на торцевой поверхности 10 вращающегося элемента 2.
В дополнение, устройство, показанное на Фиг. 2, имеет впускное отверстие 5 для исходного материала, которое сформировано на верхней стороне основного кожуха 1 с целью введения частиц магнитного тонера и неорганических тонкодисперсных частиц, и имеет выпускное отверстие 6 для продукта, которое сформировано на нижней стороне основного кожуха 1 с целью выпуска, из основного кожух 1 наружу, магнитного тонера, который был подвергнут процессу внешнего добавления и смешивания.
Устройство, показанное на Фиг. 2, также имеет внутреннюю деталь 16 впускного отверстия для исходного материала, введенную во впускное отверстие 5 для исходного материала, и внутреннюю деталь 17 выпускного отверстия для продукта, введенную в выпускное отверстие 6 для продукта. В данном изобретении внутреннюю деталь 16 впускного отверстия для исходного материала первоначально удаляют из впускного отверстия 5 для исходного материала и частицы магнитного тонера вводят в пространство 9 для обработки через впускное отверстие 5 для исходного материала. Затем неорганические тонкодисперсные частицы вводят в пространство 9 для обработки через впускное отверстие 5 для исходного материала и вставляют внутреннюю деталь 16 впускного отверстия для исходного материала. Вращающийся элемент 2 затем вращают приводным элементом 8 (11 представляет направление вращения), и тем самым введенный материал, подлежащий обработке, подвергается процессу внешнего добавления и смешивания при перемешивании и смешивании посредством множества перемешивающих элементов 3, размещенных на поверхности вращающегося элемента 2. Последовательностью введения может также быть первоначальное введение неорганических тонкодисперсных частиц через впускное отверстие 5 для исходного материала и затем введение частиц магнитного тонера через впускное отверстие 5 для исходного материала. В дополнение, частицы магнитного тонера и неорганические тонкодисперсные частицы могут быть смешаны предварительно при использовании смесителя, такого как смеситель Henschel, и смесь может быть после этого введена через впускное отверстие 5 для исходного материала устройства, показанного на Фиг. 2.
[0067] В дополнение, поскольку степень покрытия X прочнозакрепленными неорганическими тонкодисперсными частицами составляет по меньшей мере 60,0% площади в данном изобретении, предпочтительно выполняют двухэтапное смешивание, при котором частицы магнитного тонера и часть неорганических тонкодисперсных частиц смешивают одновременно, с последующим дополнительным добавлением и смешиванием остатка неорганических тонкодисперсных частиц.
Это двухэтапное смешивание является предпочтительным, поскольку это способствует контролю закрепления неорганических тонкодисперсных частиц, например это способствует эффективному формированию среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц и придает в таком случае поверхности частиц магнитного тонера высокую кажущуюся твердость, которая устойчива к закреплению неорганических тонкодисперсных частиц.
В особенности, применение такого устройства для выполнения внешнего добавления и смешивания, как на Фиг. 2, является предпочтительным для обеспечения подходящего количества среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц. Однако данное изобретение не ограничивается этим.
[0068] Более конкретно, в отношении условий внешнего добавления и смешивания, контролирование мощности приводного элемента 8 от по меньшей мере 0,2 Вт/г до не более чем 2,0 Вт/г является предпочтительным в отношении контролирования закрепления, как описано выше.
Когда мощность ниже чем 0,2 Вт/г, тогда затруднено формирование среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц и может оказаться невозможным контролировать до предпочтительного состояния закрепление неорганических тонкодисперсных частиц для данного изобретения. С другой стороны, при мощности выше 2,0 Вт/г имеет место тенденция для неорганических тонкодисперсных частиц являться в конечном счете чрезмерно внедренными.
Время обработки не ограничивается особым образом, однако составляет предпочтительно от по меньшей мере 3 минут до не более чем 10 минут.
-3
3
[0069] Скорость вращения перемешивающих элементов во время внешнего добавления и смешивания не ограничивается особым образом. Для устройства, показанного на Фиг. 2, в котором объем пространства 9 для обработки устройства составляет 2,0×10 м, скорость вращения (об/мин) перемешивающих элементов, когда форма перемешивающих элементов 3 является такой, как показано на Фиг. 3, составляет предпочтительно от по меньшей мере 800 об/мин до не более чем 3000 об/мин. Использование скорости вращения от по меньшей мере 800 об/мин до не более чем 3000 об/мин поддерживает контроль простым образом до предпочтительного состояния закрепления неорганических тонкодисперсных частиц для данного изобретения.
Особенно предпочтительный способ обработки для данного изобретения имеет стадию предварительного смешивания перед стадией внешнего добавления и смешивания. Включение стадии предварительного смешивания обеспечивает достижение очень однородного распределения неорганических тонкодисперсных частиц на поверхности частиц магнитного тонера, и в результате контроль до предпочтительного состояния закрепления неорганических тонкодисперсных частиц достигается еще более предпочтительным образом.
Более конкретно, условиями выполнения предварительного смешивания являются предпочтительно мощность на приводном элементе 8 от по меньшей мере 0,06 Вт/г до не более чем 0,20 Вт/г и время обработки от по меньшей мере 0,5 минуты до не более чем 1,5 минуты. Имеет место тенденция к затруднению получения достаточно однородного смешивания при предварительном смешивании, когда мощность в нагрузке ниже 0,06 Вт/г, или время обработки короче чем 0,5 минуты, в качестве условий выполнения процесса предварительного смешивания. Когда, с другой стороны, мощность в нагрузке выше чем 0,20 Вт/г или время обработки больше чем 1,5 минуты в качестве условий выполнения предварительного смешивания, неорганические тонкодисперсные частицы могут закрепляться на поверхности частиц магнитного тонера перед тем, как было достигнуто достаточно однородное смешивание.
-3
3
[0070] Для устройства, показанного на Фиг. 2, в котором объем пространства 9 для обработки устройства составляет 2,0×10 м, скорость вращения (об/мин) перемешивающих элементов в процессе предварительного смешивания составляет предпочтительно от по меньшей мере 50 об/мин до не более чем 500 об/мин, когда форма перемешивающих элементов 3 является такой, как показано на Фиг. 3.
После того как процесс внешнего добавления и смешивания был завершен, внутреннюю деталь 17 выпускного отверстия для продукта в выпускном отверстии 6 для продукта удаляют и вращающийся элемент 2 вращают приводным элементом 8, чтобы выпустить магнитный тонер из выпускного отверстия 6 для продукта. При необходимости, грубые частицы и т.д. могут быть отделены от полученного магнитного тонера при использовании сетки или сита, например круглого вибрирующего сита, чтобы получить магнитный тонер.
[0071] Пример устройства для формирования изображения, которое может выгодным образом использовать магнитный тонер по данному изобретению, более конкретно описан ниже при ссылках на Фиг. 4. На Фиг. 4 100 представляет собой элемент, несущий скрытое электростатическое изображение (также называемый ниже фоточувствительным элементом), и, в числе других, следующие элементы расположены вдоль его окружности: зарядный ролик 117, устройство 140 для проявления, имеющее проявляющий валик 102, ролик 114 для переноса заряда, контейнер 116 очистителя, блок 126 закрепления и подбирающий ролик 124. Элемент 100, несущий скрытое электростатическое изображение, заряжается зарядным роликом 117. Фотоэкспонирование выполняется посредством облучения элемента 100, несущего скрытое электростатическое изображение, лазерным излучением от лазерного генератора 121, чтобы сформировать электростатическое скрытое изображение, соответствующее целевому изображению. Скрытое электростатическое изображение на элементе 100, несущем скрытое электростатическое изображение, проявляется устройством 140 для проявления с помощью однокомпонентного тонера, чтобы обеспечить изображение из тонера, и изображение из тонера перемещается на материал для переноса посредством валика для переноса 114, который контактирует с элементом, несущим скрытое электростатическое изображение, при размещении между ними материала для переноса. Материал для переноса, несущий изображение из тонера, перемещается к блоку 126 закрепления, и выполняется закрепление на материале для переноса. Кроме того, магнитный тонер, остающийся до некоторой степени на элементе, несущем скрытое электростатическое изображение, счищается очистным ракельным ножом и сохраняется в контейнере 116 для очистителя.
[0072] Методы измерения различных свойств, имеющие отношение к данному изобретению, описаны ниже.
<Методы измерения количеств слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц и среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц>
Неорганические тонкодисперсные частицы закрепляют на частицах магнитного тонера при трех уровнях закрепления в данном изобретении, т.е. слабом, среднем и прочном. Количество частиц для каждого из этих уровней получают посредством количественного определения общего количества неорганических тонкодисперсных частиц, содержащихся в магнитном тонере, и определения количества неорганических тонкодисперсных частиц, которые остаются на частицах магнитного тонера, после того как неорганические тонкодисперсные частицы были отделены от магнитного тонера. В данном изобретении процесс отделения неорганических тонкодисперсных частиц выполняют посредством диспергирования магнитного тонера в воде и приложении сдвигового усилия при использовании вертикального встряхивателя или ультразвукового диспергатора. При этом неорганические тонкодисперсные частицы классифицируют по различной величине прочности закрепления, например, как слабозакрепленные или среднезакрепленные, при использовании величины сдвигового усилия, приложенного к магнитному тонеру, и полученных их количествах. Встряхиватель KM Shaker (Iwaki Industry Co., Ltd.) используют при условиях, представленных ниже, чтобы отделить слабозакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы, наряду с тем, что ультразвуковой гомогенизатор VP-050 (Taitec Corporation) используют при условиях, представленных ниже, чтобы отделить среднезакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы. Содержание неорганических тонкодисперсных частиц количественно определяют при использовании рентгенофлуоресцентного анализатора Axios (PANalytical) и использовании поставленного с ним специализированного программного обеспечения «SuperQ ver. 4,0F» (PANalytical), чтобы задать условия измерения и анализировать данные измерения. Более конкретно, измерения выполняли следующим образом.
(1) Количественное определение содержания неорганических тонкодисперсных частиц в магнитном тонере
Примерно 1 г магнитного тонера загружают в винилхлоридное кольцо диаметром 22 мм×16 мм×5 мм и производят образец посредством прессования при 100 кгс с применением пресса. Полученный образец измеряют при использовании рентгенофлуоресцентного (XRF) анализатора (Axios) и анализ выполняют при использовании прилагаемого к нему программного обеспечения, чтобы получить фактическую интенсивность (A) элемента, обусловленную неорганическими тонкодисперсными частицами, содержащимися в магнитном тонере. В таком случае образцы для создания калибровочной кривой приготавливают посредством встряхивания неорганических тонкодисперсных частиц при количестве их добавления 0,0 масс.%, 1,0 масс.%, 2,0 масс.% или 3,0 масс.% вместе со 100 масс. частями частиц магнитного тонера и посредством вышеописанных действий создают калибровочную кривую для количества неорганических тонкодисперсных частиц в зависимости от чистой интенсивности элемента. Перед измерением рентгенофлуоресцентным (XRF) анализом образец для создания калибровочной кривой перемешивают для однородности посредством использования, например, кофемолки. Примешанные неорганические тонкодисперсные частицы не влияют на это определение при условии, что примешанные неорганические тонкодисперсные частицы имеют среднечисленный диаметр первичных частиц от по меньшей мере 5 нм до не более чем 50 нм. Количество неорганических тонкодисперсных частиц в магнитном тонере определяют из калибровочной кривой и численного значения (A).
В этой процедуре тонкодисперсные частицы, содержащиеся на поверхности магнитного тонера, первоначально идентифицируют посредством элементного анализа. При этом, например, когда присутствуют тонкодисперсные частицы кремнезема, содержание неорганических тонкодисперсных частиц может быть установлено посредством приготовления образцов для создания калибровочной кривой при использовании тонкодисперсных частиц кремнезема в вышеописанной процедуре, а когда присутствуют тонкодисперсные частицы диоксида титана, содержание неорганических тонкодисперсных частиц может быть установлено посредством приготовления образцов для создания калибровочной кривой при использовании тонкодисперсных частиц диоксида титана в вышеописанной процедуре.
[0073] (2) Количественное определение слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц
Дисперсию приготавливают посредством введения 20 г воды, очищенной ионным обменом, и 0,4 г поверхностно-активного вещества Contaminon N (10 масс.% водный раствор нейтрального, pH 7, детергента для очистки прецизионных измерительных приборов, содержащего неионогенное поверхностно-активное вещество, анионогенное поверхностно-активное вещество и органический моющий компонент, от компании Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) в стеклянную виалу на 30 мл (например, VCV-30, внешний диаметр: 35 мм, высота: 70 мм, от компании Nichiden-Rika Glass Co., Ltd.) и тщательного смешивания. Предварительно обработанную дисперсию A приготавливают посредством добавления 1,5 г магнитного тонера в эту виалу и выдерживания в неподвижном состоянии до осаждения магнитного тонера естественным образом. За этим следует встряхивание при условиях, представленных ниже, чтобы отделить слабозакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы. Дисперсию затем фильтруют вакуумным фильтром, чтобы получить осадок A на фильтре и фильтрат A, и осадок A на фильтре сушат в течение по меньшей мере 12 часов в сушилке. Фильтровальной бумагой, используемой при данной вакуумной фильтрации, является № 5C от компании Advantec (способность к удержанию частиц: 1 мкм, соответствует степени 5C в JIS P 3801 (1995)) или эквивалентной фильтровальной бумагой для этой цели.
Материал, полученной сушкой, измеряют и анализируют при использовании такого же рентгенофлуоресцентного анализатора (Axios), что и в (1), и количество неорганических тонкодисперсных частиц, отделенных встряхиванием, описанным ниже, вычисляют из данных калибровочной кривой, полученной в (1), и разницы между полученной чистой интенсивностью и чистой интенсивностью, полученной в (1). А именно, слабозакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы определяют как являющиеся неорганическими тонкодисперсными частицами, которые отделяются, когда дисперсию, приготовленную добавлением магнитного тонера к воде, очищенной ионным обменом, содержащей поверхностно-активное вещество, встряхивают при указанных ниже условиях.
[Встряхиватель/условия]
прибор: Встряхиватель KM Shaker (Iwaki Industry Co., Ltd.)
модель: V. SX
условия встряхивания: встряхивание в течение 2 минут при скорости, установленной при 50 (скорость встряхивания: 46,7 см/с, 350 отклонений вперед и назад в 1 минуту, амплитуда встряхивания: 4,0 см)
[0074] (3) Количественное определение среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц
После того как предварительно обработанная дисперсия A была приготовлена, как описано в (2) выше, выполняют процесс ультразвукового диспергирования при условиях, описанных ниже, чтобы отделить слабозакрепленные и среднезакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы, содержащиеся в магнитном тонере. За этим следует фильтрация дисперсии вакуумным фильтром, сушка, и измерение, и анализ рентгенофлуоресцентным анализатором (Axios), как описано в (2). При этом среднезакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы принимали как являющиеся неорганическими тонкодисперсными частицами, которые не были отделены при условиях встряхивания в (2), однако были отделены посредством ультразвукового диспергирования при условиях, указанных ниже, в то время как прочнозакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы принимали как являющиеся неорганическими тонкодисперсными частицами, прочнозакрепленными до степени, при которой они не были удалены даже посредством ультразвукового диспергирования при условиях, указанных ниже. Количество прочнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц получают из фактической интенсивности, полученной рентгенофлуоресцентным анализом и данных калибровочной кривой, полученной в (1). Количество среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц получают вычитанием полученного количества прочнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц и количества слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц, полученных в (2) из содержания неорганических тонкодисперсных частиц, полученного в (1).
Причиной 30-минутного диспергирования при указанных условиях диспергирования является следующее. Фиг. 5 показывает соотношение между временем ультразвукового диспергирования и фактической интенсивностью, полученной от тонкодисперсных частиц кремнезема после ультразвукового диспергирования при использовании ультразвукового гомогенизатора, указанного ниже, для магнитного тонера, к которому тонкодисперсные частицы кремнезема были добавлены наружным образом при трех величинах прочности внешнего добавления. 0-минутное время диспергирования представляет собой данные после обработки встряхивателем KM Shaker в (2). В соответствии с Фиг. 5, отделение тонкодисперсных частиц кремнезема ультразвуковым диспергированием протекает прогрессирующим образом и становится примерно постоянным для всех величин прочности внешнего добавления после ультразвукового диспергирования в течение 20 минут.
[Устройство/условия ультразвукового диспергирования]
устройство: ультразвуковой гомогенизатор VP-050 (TAITEC Corporation)
микронаконечник: ступенчатый микронаконечник, диаметр 2 мм на конце
расположение конца микронаконечника: центр стеклянной виалы, высота 5 мм от дна виалы
2
условия создания ультразвуковых колебаний: интенсивность 30% (интенсивность 15 Вт, 120 Вт/см), 30 минут. Ультразвуковые колебания прикладывают здесь при охлаждении сосуда водой со льдом, чтобы предотвратить увеличение температуры дисперсии.
[0075] <Степень покрытия X прочнозакрепленными неорганическими тонкодисперсными частицами>
Слабозакрепленные и среднезакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы первоначально удаляют посредством выполнения диспергирования при условиях ультразвукового диспергирования в «(3) Количественное определение среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц», чтобы приготовить образец, в котором лишь прочнозакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы закреплены на частицах магнитного тонера. Степень покрытия X поверхности магнитного тонера прочнозакрепленными неорганическими тонкодисперсными частицами затем определяют процедурой, описанной ниже. Степень покрытия X представляет процентную долю поверхности частиц магнитного тонера, принятой в качестве площади, покрытой прочнозакрепленными неорганическими тонкодисперсными частицами.
Элементный анализ поверхности указанного образца выполняют при использовании приведенных ниже измерительных приборов при указанных ниже условиях.
- измерительный прибор: рентгеновский фотоэлектронный спектроскоп Quantum 2000 (торговое наименование, от компании Ulvac-Phi, Incorporated)
- источник рентгеновского излучения: монохроматическое Al Kα
- параметры установки рентгеновского излучения: 100 мкм φ (25 Вт (15 кВ))
- угол выхода фотоэлектронов: 45°
- условия нейтрализации: комбинация нейтрализующего прожектора и ионного прожектора
- область анализа: 300×200 мкм
- проходящая энергия: 58,70 эВ
- размер шага: 1,25 эВ
- программное обеспечение для анализа: Multipak (от PHI)
[0076] Когда тонкодисперсные частицы кремнезема были выбраны в качестве прочнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц, C 1c (B. E. 280 до 295 эВ), O 1s (B. E. 525 до 540 эВ) и Si 2p (B. E. 95 до 113 эВ) использовали для вычисления количественной величины для атома Si. Полученную количественную величину для элемента Si обозначают как Y1.
Элементный анализ тонкодисперсной частицы кремнезема самой по себе затем выполняют таким же образом, что и для ранее описанного элементного анализа поверхности магнитного тонера, и количественную величину для элемента Si, полученную таким образом, обозначают как Y2.
Степень покрытия X поверхности магнитного тонера неорганическими тонкодисперсными частицами определяют для данного изобретения посредством приведенной ниже формулы при использовании этих величин Y1 и Y2.
степень покрытия X (% площади)=(Y1/Y2)×100
Для того чтобы улучшить точность этого измерения, измерение Y1 и Y2 предпочтительно выполняют по меньшей мере дважды. При определении количественной величины Y2 измерение выполняют при использовании неорганических тонкодисперсных частиц, применяемых для внешнего добавления, если таковые могут быть получены.
Когда тонкодисперсные частицы диоксида титана (или тонкодисперсные частицы оксида алюминия) были выбраны в качестве прочнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц, степень покрытия X может быть подобным образом определена посредством определения вышеуказанных параметров, Y1 и Y2, при использовании элемента Ti (или элемента Al для тонкодисперсных частиц оксида алюминия).
При этом, когда множество неорганических тонкодисперсных частиц было выбрано в качестве прочнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц, например когда были выбраны тонкодисперсные частицы кремнезема и тонкодисперсные частицы диоксида титана, определяют степень покрытия каждых из них, и степень покрытия неорганическими тонкодисперсными частицами может затем быть рассчитана посредством их суммирования.
Когда неорганические тонкодисперсные частицы неизвестны, прочнозакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы изолируют посредством выполнения той же самой процедуры, что и в способе измерения среднечисленного диаметра (D1) первичных частиц прочнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц, представленном ниже. Полученные прочнозакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы подвергают элементному анализу, чтобы идентифицировать атомы, составляющие эти неорганические тонкодисперсные частицы, и это является целью анализа. Для слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц и среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц целями анализа могут также являться идентификация, в случае необходимости, посредством изолирования и выполнения элементного анализа.
[0077] <Способ измерения среднечисленного диаметра (D1) первичных частиц слабозакрепленных и среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц>
Среднечисленный диаметр частиц первичных частиц слабозакрепленных и среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц вычисляют из изображения неорганических тонкодисперсных частиц на поверхности магнитного тонера, полученного с помощью сканирующего электронного микроскопа с автоэлектронной эмиссией ультравысокого разрешения Hitachi S-4800 (Hitachi High-Technologies Corporation). Условия для получения изображений с помощью S-4800 являются следующими.
(1) Приготовление образца
(1-1) Приготовление образца слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц
Фильтрат A получают посредством выполнения той же самой процедуры, что и в «(2) Количественное определение слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц» выше. Фильтрат A перемещают в стеклянную трубку (50 мл) колебательного ротора и выполняют разделение при использовании центробежного сепаратора при 3500 об/мин в течение 30 минут. После визуальной проверки того, что неорганические тонкодисперсные частицы и водный раствор были хорошо разделены, водный раствор удаляют декантированием. Оставшиеся неорганические тонкодисперсные частицы извлекают с помощью, например, шпателя и сушат, чтобы получить образец A для обследования посредством S-4800.
(1-2) Приготовление образца среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц
Осадок А на фильтре получают посредством выполнения той же самой процедуры, что и в «(2) Количественное определение слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц» выше. После этого предварительно обработанную дисперсию B, в которой осадку A на фильтре предоставляют возможность осаждения естественным образом, получают таким же образом, что и во время приготовления предварительно обработанной дисперсии A в процедуре «(2) Количественное определение слабозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц». Тот же самый процесс ультразвукового диспергирования, что и в процедуре «(3) Количественное определение среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц» выше, выполняют для этой предварительно обработанной дисперсии B, чтобы отделить среднезакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы, присутствующие в осадке A на фильтре. Дисперсию затем фильтруют посредством вакуумного фильтра, чтобы получить фильтрат B, в котором диспергированы среднезакрепленные неорганические тонкодисперсные частицы. Фильтровальная бумага, используемая при вакуумном фильтровании, является бумагой № 5C от компании Advantec (способность к удержанию частиц: 1 мкм, соответствует степени 5C в JIS P 3801 (1995)) или эквивалентной фильтровальной бумагой для этой цели. После этого образец B для обследования получают, выполняя действия, указанные выше в приготовлении образца неорганических тонкодисперсных частиц.
(1-3) Приготовление и размещение опоры для образца
Электропроводную пасту распределяют в виде тонкого слоя на опоре для образца (алюминиевой опоре для образца 15 мм×6 мм) и помещают на нее тщательно измельченный образец A или B для обследования. Продувку воздухом дополнительно осуществляют, чтобы удалить избыточные неорганические тонкодисперсные частицы с опоры для образца и выполняют тщательную сушку. Опору для образца устанавливают в держателе образца и высоту опоры для образца регулируют до 36 мм с помощью измерителя высоты образца.
[0078] (2) Установление условий для исследования с помощью S-4800
Вычисление среднечисленного диаметра частиц первичных частиц слабозакрепленных и среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц выполняют при использовании изображений, полученных обследованием изображения в отраженных электронах с помощью S-4800. Диаметр частиц может быть измерен с высокой точностью при использовании изображения в отраженных электронах, поскольку зарядка меньше, чем для изображения, полученного посредством вторичных электронов.
Жидкий азот вводят на границу ловушки для улавливания загрязнителей, присоединенную к корпусу S-4800, и выдерживают в течение 30 минут. Запускают «PCSTEM» S-4800 и выполняют вспышку (очищают зонд для автоэлектронной эмиссии (FE), который является источником электронов). Щелкают мышью на область изображения ускоряющего напряжения на панели управления на экране и нажимают кнопку [flashing (вспышка)], чтобы открыть диалог выполнения вспышки. Подтверждают интенсивность вспышки 2 и выполняют процесс. Подтверждают, что ток эмиссии вследствие вспышки составляет от 20 до 40 мкА Вставляют держатель образца в камеру для образца в корпусе S-4800. Нажимают [home (начало)] на панели контроля, чтобы переместить держатель образца к позиции обследования.
Щелкают на область изображения ускоряющего напряжения, чтобы открыть диалог установки высокого напряжения (HV), и устанавливают ускоряющее напряжение при [0,8 кВ] и ток эмиссии при [20 мкА]. В закладке [base (базис)] рабочей панели устанавливают выбор сигнала при [SE]; выбирают [upper (U) (наибольшее U)] и [+BSE] для детектора SE; и выбирают [L.A. 100] в списке выбора справа от [+BSE], чтобы перейти к режиму исследования при использовании изображения в отраженных электронах. Аналогичным образом, в закладке [base (базис)] рабочей панели устанавливают зондовый ток в блоке выбора условий для электронной оптической системы при [Normal (Нормальный)]; устанавливают режим фокусирования при [UHR]; и устанавливают WD при [3,0 мм]. Нажимают кнопку [ON] в области изображения ускоряющего напряжения на панели управления, чтобы приложить ускоряющее напряжение.
(3) Вычисление среднечисленного диаметра (D1) первичных частиц слабозакрепленных и среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц
[0079]
Масштабирование устанавливают при 100000X (100k) посредством протаскивания мышью внутри области индикатора масштабирования панели управления. Поворачивают [COARSE (ГРУБЫЙ)] регулятор фокуса на рабочей панели и выполняют регулирование совмещения апертуры до получения некоторой степени фокусирования. Щелкают [Align (Совмещение)] на панели управления и отображают диалог совмещения и выбирают [beam (луч)]. Перемещают отображенный луч к центру концентрических окружностей посредством поворачивания STIGMA/ALIGNMENT регуляторов (X, Y) на рабочей панели. Затем выбирают [aperture (апертура)] и поворачивают STIGMA/ALIGNMENT регуляторы (X, Y) каждый в отдельности и регулируют таким образом, чтобы остановить передвижение изображения или минимизировать передвижение. Диалог апертуры закрывают и выполняют фокусирование с помощью автофокусирования. Эту операцию повторяют дополнительно два раза, чтобы достигнуть фокуса.
После этого средний диаметр частиц определяют посредством измерения диаметра частиц для по меньшей мере 300 неорганических тонкодисперсных частиц. При этом, поскольку неорганические тонкодисперсные частицы могут также присутствовать в виде агрегатов, большой диаметр определяют на неорганических тонкодисперсных частицах, которые могут быть идентифицированы как являющиеся первичными частицами, и среднечисленный диаметр (D1) первичных частиц слабозакрепленных и среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц получают посредством определения арифметического среднего полученных больших диаметров. Кроме того, когда, например, неорганические тонкодисперсные частицы являются тонкодисперсными частицами кремнезема и объект не может быть определен по его внешнему виду как являющийся тонкой частицей кремнезема, элементный анализ может быть выполнен соответствующим образом и диаметр частиц затем измеряют при подтверждении определения кремния в качестве основного компонента.
<Способ измерения среднечисленного диаметра (D1) первичных частиц сильнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц>
[0080]
Образец B приготавливают посредством выполнения отделения слабозакрепленных и среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц от магнитного тонера, фильтрации и сушки при использовании такой же процедуры, что и в пункте (3) «Методы измерения количеств слабозакрепленных и среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц».
Тетрагидрофуран добавляют к образцу B посредством тщательного смешивания с последующим ультразвуковым диспергированием в течение 10 минут. Магнитные частицы притягивают магнитом и удаляют надосадочную жидкость. Эту процедуру выполняют 5 раз, чтобы получить образец C. При использовании этой процедуры органический компонент, например смола, вне магнитного материала может быть практически полностью удален. Однако, поскольку в смоле может оставаться вещество, нерастворимое в тетрагидрофуране, остаточный органический компонент сжигают посредством нагревания образца C, извлеченного посредством предшествующей процедуры, до 800°C, получая тем самым образец D. Образец D обследуют при использовании S-4800 посредством выполнения действий таким же образом, что и в пунктах (1-3) по (3) «Способ измерения среднечисленного диаметра (D1) первичных частиц слабозакрепленных и среднезакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц». Образец D содержит магнитный материал и неорганические тонкодисперсные частицы, которые прочно закреплены на частицах магнитного тонера. Вследствие этого диаметр частиц измеряют для по меньшей мере 300 неорганических тонкодисперсных частиц, наряду с проверкой того, что они являются неорганическими тонкодисперсными частицами, предназначенными для измерения посредством выполнения элементного анализа соответствующим образом, и затем определяют средний диаметр частиц. При этом, поскольку неорганические тонкодисперсные частицы могут также присутствовать в виде агрегатов, большой диаметр определяют на неорганических тонкодисперсных частицах, которые могут быть идентифицированы как являющиеся первичными частицами, и среднечисленный диаметр (D1) первичных частиц прочнозакрепленных неорганических тонкодисперсных частиц получают посредством определения арифметического среднего полученных больших диаметров.
[0081] <Средневзвешенный диаметр частиц (D4) и распределение частиц по размеру для магнитного тонера>
Средневзвешенный диаметр частиц (D4) магнитного тонера определяют следующим образом. Применяемым измерительным прибором является «Coulter Counter Multisizer 3» (зарегистрированная торговая марка, от Beckman Coulter, Inc.), прибор для точного измерения распределения частиц по размеру, функционирующий на основе принципа электрического сопротивления пор и снабженный апертурной трубкой 100 мкм. Устанавливают условия измерения и анализируют данные измерений при использовании прилагаемого специализированного программного обеспечения, т.е. «Beckman Coulter Multisizer 3, Version 3.51» (от Beckman Coulter, Inc.). Измерения выполняют при 25000 каналах в качестве числа эффективных каналов для измерений.
Водный раствор электролита, используемый для измерений, приготавливают растворением хлорида натрия класса «special-grade» в воде, обработанной ионным обменом, чтобы получить концентрацию примерно 1 масс.%, и, например, может быть использован «ISOTON II» (от Beckman Coulter, Inc.).
Специализированное программное обеспечение конфигурируют указанным ниже образом перед измерением и анализом.
На экране диалогового окна «модифицировать стандартный метод функционирования (SOM)» специализированного программного обеспечения общее число подсчетов в режиме управления устанавливают на 50000 частиц; число измерений устанавливают на 1 раз; и величину Kd устанавливают на величину, полученную при использовании эталона «стандартные частицы 10,0 мкм» (от Beckman Coulter, Inc.). Пороговое значение и уровень шума устанавливают автоматически нажатием кнопки «измерение порогового значения/уровня шума». Кроме того, ток устанавливают на 1600 мкА; приращение устанавливают на 2; электролит устанавливают на ISOTON II; и галочку ставят для «промывка апертурной трубки после измерения».
На экране диалогового окна «задание преобразования импульсов в диаметр частиц» специализированного программного обеспечения интервал кармана устанавливают на логарифмическом диаметре частиц; число карманов диаметров частиц устанавливают на 256 карманах; и интервал диаметров частиц устанавливают от 2 мкм до 60 мкм.
Конкретная процедура измерений является следующей.
[0082] (1) Примерно 200 мл вышеописанного водного раствора электролита вводят в круглодонный стеклянный лабораторный стакан на 250 мл, предназначенный для применения с Multisizer 3, помещают его на стенд для образца и выполняют перемешивание против часовой стрелки стержневой мешалкой при 24 оборотах в секунду. Загрязнения и пузырьки воздуха внутри апертурной трубки были предварительно удалены посредством функции «промывка апертуры» в специализированном программном обеспечении.
(2) Примерно 30 мл вышеописанного водного раствора электролита вводят в плоскодонный стеклянный лабораторный стакан на 100 мл. К ней добавляют в качестве диспергирующего агента примерно 0,3 мл разбавленного раствора, приготовленного примерно трехкратным (по массе) разбавлением водой, обработанной ионным обменом, «Contaminon N» (10 масс.%-ного водного раствора нейтрального, pH 7, детергента для очистки прецизионных измерительных приборов, содержащего неионогенное поверхностно-активное вещество, анионогенное поверхностно-активное вещество и органический моющий компонент, от компании Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).
(3) Подготавливают «Ultrasonic Dispersion System Tetora 150» (Nikkaki Bios Co., Ltd.); это ультразвуковой диспергатор с выходной электрической мощностью 120 Вт, снабженный двумя генераторами колебаний (частота колебаний=50 кГц), расположенными таким образом, что их фазы смещены на 180°. Примерно 3,3 л воды, обработанной ионным обменом, вводят в водяной бак этого ультразвукового диспергатора, и примерно 2 мл Contaminon N добавляют в водяной бак.
(4) Лабораторный стакан, описанный в (2), устанавливают в отверстии держателя лабораторного стакана на ультразвуковом диспергаторе и запускают ультразвуковой диспергатор. Высоту лабораторного стакана регулируют таким образом, что состояние резонанса поверхности водного раствора электролита внутри лабораторного стакана находится при максимуме.
(5) В то время как водный раствор электролита внутри лабораторного стакана, установленного в соответствии с (4), подвергается воздействию ультразвука, примерно 10 мг магнитного тонера добавляют к водному раствору электролита небольшими аликвотами и выполняют диспергирование. Ультразвуковое диспергирование продолжают в течение дополнительных 60 секунд. Температуру воды в водяном баке регулируют соответствующим образом во время ультразвукового диспергирования, чтобы она составляла по меньшей мере 10°C и не более чем 40°C.
(6) При использовании пипетки водный раствор электролита, содержащий диспергированный магнитный тонер, приготовленный на стадии (5), льют по каплям в круглодонный лабораторный стакан, установленный на стенде для образца, как описано для стадии (1), при регулировании таким образом, чтобы обеспечить измеряемую концентрацию около 5%. Измерение затем выполняют до тех пор, пока число измеренных частиц не достигает 50000.
(7) Данные измерений анализируют с помощью ранее указанного программного обеспечения, прилагаемого к прибору, и вычисляют средневзвешенный диаметр частиц (D4). Когда посредством программного обеспечения установлена опция «graph/volume% (граф/об.%)», «average diameter (средний диаметр)» на экране диалогового окна «analysis/volumetric statistical value (arithmetic average) (анализ/объемная статистическая величина (среднее арифметическое значение))» является средневзвешенным диаметром частиц (D4).
[0083] <Способ измерения средней величины круглости магнитного тонера>
Среднюю величину круглости магнитного тонера измеряют с помощью «FPIA-3000» (Sysmex Corporation), анализатора изображения частиц проточного типа, при использовании условий измерения и анализа от процесса калибровки.
Конкретным методом измерения является следующий. Первоначально примерно 20 мл воды, обработанной ионным обменом, из которой предварительно были удалены твердые примеси и т.д., помещают в стеклянный сосуд. К ней добавляют в качестве диспергатора примерно 0,2 мл разбавленного раствора, приготовленного примерно трехкратным (по массе) разбавлением водой, обработанной ионным обменом, «Contaminon N» (10 масс.%-ного водного раствора нейтрального, pH 7, детергента для очистки прецизионных измерительных приборов, содержащего неионогенное поверхностно-активное вещество, анионогенное поверхностно-активное вещество и органический моющий компонент, от компании Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). Также добавляют примерно 0,02 г образца для измерения и выполняют диспергирование в течение 2 минут при использовании ультразвукового диспергатора, чтобы получить дисперсию для проведения измерения. Охлаждение выполняют соответствующим образом во время этой обработки, чтобы обеспечить температуру дисперсии по меньшей мере 10°C и не более чем 40°C. Используемый при этом ультразвуковой диспергатор является настольным ультразвуковым очистителем/диспергатором, который имеет частоту колебаний 50 кГц и выходную электрическую мощность 150 Вт (например, «VS-150» от Velvo-Clear Co., Ltd.); заданное количество воды, обработанной ионным обменом, вводят в водяной бак и примерно 2 мл вышеуказанного Contaminon N также добавляют в водяной бак.
Ранее указанный анализатор изображения частиц проточного типа (снабженный стандартным объективом (10X)) используют для измерения и Particle Sheath "PSE-900A" (Sysmex Corporation) используют для оболочечного раствора. Дисперсию, приготовленную в соответствии с процедурой, описанной выше, вводят в анализатор изображения частиц проточного типа и 3000 частиц магнитного тонера измеряют в соответствии с режимом общего числа подсчетов в режиме измерения с пропусканием верхних частот (HPF). Среднюю величину круглости магнитного тонера определяют с применением пороговой величины бинаризации во время анализа частиц, установленной при 85%, и диаметр анализируемых частиц ограничивают эквивалентным диаметром окружности от по меньшей мере 1,985 мкм до менее чем 39,69 мкм.
Для этого измерения автоматическую регулировку фокальной точки выполняют перед началом измерения при использовании эталонных латексных частиц (например, разбавленных водой, обработанной ионным обменом, «RESEARCH AND TEST PARTICLES Latex Microsphere Suspensions 5200A» от Duke Scientific). После этого регулирование фокальной точки предпочтительно выполняют каждые два часа после начала измерения.
[0084] В данном изобретении используемый анализатор изображения частиц проточного типа был откалиброван компанией Sysmex Corporation, и компанией Sysmex Corporation был выдан поверочный сертификат. Измерения выполняют при тех же самых условиях измерения и анализа, что были приняты в поверочном сертификате, при том исключении, что диаметр анализируемых частиц ограничен эквивалентным диаметром окружности от по меньшей мере 1,985 мкм до менее чем 39,69 мкм.
Анализатор изображения частиц проточного типа «FPIA-3000» (Sysmex Corporation) использует принцип измерения, основанный на съемке статического изображения проточных частиц и выполнении анализа изображения. Образец, добавленный в камеру для образца, передают засасывающим шприцем в плоскую проточную кювету с протеканием оболочечной жидкости. Образец, переданный в плоский поток оболочечной жидкости, размещается между слоями оболочечной жидкости с образованием плоского потока. Образец, проходящий через плоскую проточную кювету с протеканием оболочечной жидкости, облучают стробоскопическим светом при интервале 1/60 секунды, предоставляя тем самым возможность фотографирования статического изображения протекающих частиц. Кроме того, поскольку поток является плоским, фотографирование происходит при условиях нахождения в фокусе. Изображение частицы фотографируют ПЗС-камерой (камера CCD); сфотографированное изображение подвергают обработке при разрешении для обработки изображения 512×512 пикселей (0,37 мкм×0,37 мкм на пиксель); определение контура выполняют для изображения каждой частицы; и, помимо прочего, измеряют площадь проекции S и длину периметра L для изображения частицы.
Эквивалентный диаметр окружности и круглость затем определяют при использовании этой площади S и длины периметра L. Эквивалентный диаметр окружности представляет собой диаметр круга, который имеет такую же площадь, что и площадь проекции изображения частицы, и круглость определяют как величину, полученную делением длины окружности круга, определенную из эквивалентного диаметра окружности, на длину периметра проекции изображения частицы и вычисляют при использовании приведенной ниже формулы.
1/2
круглость=2×(π×S)/L
Круглость составляет 1,000, когда изображение частицы является кругом, и величина круглости уменьшается, когда степень неровности в периметре изображения частицы возрастает. После того как круглость каждой частицы была вычислена, интервал круглости от 0,200 до 1000 разделяют на 800 градаций; вычисляют среднее арифметическое значение полученных круглостей; и эту величину используют в качестве средней величины круглости.
[0085] <Метод измерения кислотного числа магнитного тонера и связующей смолы>
Кислотное число определяют в данном изобретении при использовании представленного ниже метода. Основная процедура соответствует JIS K 0070.
Измерение выполняют при использовании прибора для потенциометрического титрования в качестве измерительного прибора. Автоматическое титрование может быть использовано для этого титрования при использовании прибора для потенциометрического титрования AT-400 (автоматизированное рабочее место) и поршневой бюретки ABP-410 от Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd.
Прибор калибруют при использовании смешанного растворителя из 120 мл толуола и 30 мл этанола. 25°C применяют в качестве температуры измерения.
Образец приготавливают посредством введения 1,0 г магнитного тонера или 0,5 г связующей смолы в смешанный растворитель из 120 мл толуола и 30 мл этанола с последующим диспергированием в течение 10 минут посредством ультразвукового диспергирования. После этого вводят магнитную мешалку и выполняют перемешивание и растворение в течение примерно 10 часов в закрытом состоянии. Контрольное испытание выполняют при использовании раствора 0,1 моль/л гидроксида калия в этаноле. Количество используемого при этом этанольного раствора гидроксида калия обозначают как B (мл). Для вышеописанного раствора образца, который перемешивали в течение 10 часов, магнитный материал отделяют магнитным образом и растворимую фракцию (испытуемый раствор от магнитного тонера или связующей смолы) титруют. Количество используемого при этом раствора гидроксида калия обозначают как S (мл). Кислотное число вычисляют по приведенной ниже формуле. f в этой формуле представляет собой коэффициент для KOH.
кислотное число (мг KOH/г)={(S-B)×f×5,61}/W
[0086] <Метод измерения пиковой молекулярной массы связующей смолы>
Пиковую молекулярную массу связующей смолы измеряют гель-проникающей хроматографией (ГПХ) при указанных ниже условиях.
3
6
Колонку стабилизируют в термокамере при 40°C и тетрагидрофуран (THF) вводят в качестве растворителя при расходе 1 мл в минуту в колонку при этой температуре. В качестве колонки может быть использована подходящим образом комбинация множества коммерчески доступных колонок с полистирольным гелем, чтобы точно измерить молекулярную массу в интервале от 1×10 до 2×10. Примерами при этом являются комбинация Shodex GPC KF-801, 802, 803, 804, 805, 806, 807 и 800P от Showa Denko Kabushiki Kaisha и комбинация TSKgel G1000H(HXL), G2000H(HXL), G3000H(HXL), G4000H(HXL), G5000H(HXL), G6000H(HXL), G7000H(HXL) и колонка TSKguard от Tosoh Corporation, наряду с тем, что последовательность из 7 колонок Shodex KF-801, 802, 803, 804, 805, 806 и 807 от Showa Denko Kabushiki Kaisha является особенно предпочтительной.
С другой стороны, связующую смолу диспергируют и растворяют в тетрагидрофуране (THF) и выдерживают в течение ночи, а затем фильтруют на фильтре для обработки образца (например, MyShoriDisk H-25-2 с размером пор от 0,2 до 0,5 мкм (Tosoh Corporation)), и фильтрат используют в качестве образца. От 50 до 200 мкл раствора связующей смолы в тетрагидрофуране (THF), который был отрегулирован, чтобы привести содержание компонента связующей смолы к 0,5-5 мг/мл в качестве концентрации образца, вводят, чтобы выполнить измерение. В качестве детектора используют детектор показателя преломления (RI).
2
3
3
4
4
5
5
5
6
6
Для того чтобы измерить молекулярную массу образца, распределение молекулярной массы, которым обладает образец, вычисляют из соотношения между числом счетов и логарифмической величиной на калибровочной кривой, построенной при использовании нескольких разных монодисперсных стандартных образцов полистирола. Примерами стандартных образцов полистирола, используемых для построения калибровочной кривой, могут являться образцы с молекулярной массой 6×10, 2,1×10, 4×10, 1,75×10, 5,1×10, 1,1×10, 3,9×10, 8,6×10, 2×10 и 4,48×10 от Pressure Chemical Company или Tosoh Corporation, и стандартные образцы полистирола при примерно 10 точках или более используют подходящим образом.
[0087] <Метод измерения диэлектрической проницаемости ε' и тангенса угла диэлектрических потерь (tan δ) магнитных тонеров>
Диэлектрические характеристики магнитных тонеров измеряют при использовании представленного ниже метода.
1 г магнитного тонера отвешивают и подвергают воздействию нагрузки 20 кПа в течение 1 минуты, чтобы сформовать образец для измерений в виде диска, имеющего диаметр 25 мм и толщину 1,5±0,5 мм.
2
Этот образец для измерений устанавливают в ARES (TA Instruments, Inc.), который снабжен приспособлением (электродами) для измерения диэлектрической проницаемости, имеющим диаметр 25 мм. В то время как нагрузка 250 г/см приложена при температуре измерения 30°C, комплексную диэлектрическую проницаемость при 100 кГц и температуре 30°C измеряют при использовании 4284A Precision LCR meter (Hewlett-Packard Company), и диэлектрическую проницаемость ε' и тангенс угла диэлектрических потерь (tan δ) вычисляют из величины, измеренной для комплексной диэлектрической проницаемости.
[ПРИМЕРЫ]
[0088] Данное изобретение описано более подробно посредством примеров и сравнительных примеров, представленных ниже, однако данное изобретение никоим образом не ограничивается ими. % и число частей в примерах и сравнительных примерах во всех случаях указаны в расчете на массу, если специально не указано иное.
[0089] <Примеры изготовления связующей смолы>
(Пример изготовления связующей смолы 1)
Молярное соотношение для мономеров сложного полиэфира является следующим.
BPA-PO/BPA-EO/TPA/TMA=50/50/70/12
Здесь, BPA-PO относится к аддукту бисфенола A с пропиленоксидом (2,2 моль); BPA-EO относится к аддукту бисфенола A с этиленоксидом (2,2 моль); TPA относится к терефталевой кислоте; и TMA относится к тримеллитовому ангидриду.
Из вышеперечисленных исходных мономеров исходные мономеры, иные, чем тримеллитовый ангидрид (TMA), и 0,1 масс.% тетрабутилтитаната в качестве катализатора вводили в колбу, снабженную трубкой для удаления воды, перемешивающей лопастью, трубкой для введения азота и т.д. После выполнения конденсационной полимеризации в течение 10 часов при 220°C добавляли TMA и реакцию выполняли при 210°C до достижения желательного кислотного числа, чтобы получить сложнополиэфирную смолу 1 (температура стеклования Tg=64°C, кислотное число=17 мг KOH/г и пиковая величина молекулярной массы=6200).
[0090] (Примеры изготовления связующей смолы 2-5)
Пиковую величину молекулярной массы, температуру стеклования Tg и кислотное число регулировали подходящим образом посредством изменения соотношения исходных мономеров Примера изготовления связующей смолы 1, как показано ниже, чтобы получить связующие смолы с 2 по 5, представленные в Таблице 1.
связующая смола 2: BPA-PO/BPA-EO/TPA/TMA=50/50/80/10
связующая смола 3: BPA-PO/BPA-EO/TPA/TMA=60/40/70/20
связующая смола 4: BPA-PO/BPA-EO/TPA/TMA=50/50/70/10
связующая смола 5: BPA-PO/BPA-EO/TPA/TMA=50/50/70/15
[0091] (Пример изготовления связующей смолы 6)
300 масс. частей ксилола вводили в четырехгорлую колбу и нагревали с обратным холодильником и смесь 78 масс. частей стирола, 22 масс. частей н-бутилакрилата и 3,0 масс. части ди-трет-бутилпероксида добавляли по каплям на протяжении 5 часов, чтобы получить раствор низкомолекулярного полимера (L-1).
180 масс. частей дегазированной воды и 20 масс. частей 2 масс.%-ного водного раствора поливинилового спирта вводили в четырехгорлую колбу; жидкую смесь 78 масс. частей стирола, 22 масс. части н-бутилакрилата, 0,005 масс. части дивинилбензола и 0,09 масс. части 2,2-бис(4,4-ди-трет-бутилпероксициклогексил)пропана (температура периода полураспада 10 часов: 92°C) добавляли после этого; и выполняли перемешивание, чтобы получить суспензию. После того как внутреннее пространство колбы было полностью заменено азотом, температуру повышали до 85°C и выполняли полимеризацию; после выдерживания в течение 24 часов выполняли дополнительное добавление 0,1 масс. части пероксида бензоила (температура периода полураспада 10 часов: 72°C) и выдерживание продолжали в течение дополнительных 12 часов, чтобы закончить полимеризацию высокомолекулярного полимера (H-1).
25 масс. частей высокомолекулярного полимера (H-1) вводили в 300 масс. частей гомогенного раствора низкомолекулярного полимера (L-1) и выполняли тщательное перемешивание с обратным холодильником. За этим следовало дистилляционное удаление органического растворителя, чтобы получить связующую смолу 6 (температура стеклования Tg=58°C, кислотное число=0 мг KOH/г, пиковая величина молекулярной массы=6500), представленную в Таблице 1, которая являлась стирол-акриловой смолой.
<b>[0092] [Таблица 1]</b><b>Список связующих смол</b>
тип смолы
пиковая величина молекулярной массы
Tg (°C)
кислотное число (мг KOH/г)
связующая смола 1
сложнополиэфирная смола
6200
64
17
связующая смола 2
сложнополиэфирная смола
6500
65
8
связующая смола 3
сложнополиэфирная смола
6100
64
45
связующая смола 4
сложнополиэфирная смола
6300
64
12
связующая смола 5
сложнополиэфирная смола
6200
63
39
связующая смола 6
стирол-акриловая смола
6500
58
0
<Пример изготовления магнитного материала 1>
[0093]
2
Водный раствор, содержащий гидрат закиси железа, приготавливали последовательным смешиванием с водным раствором сульфата железа (II) раствора гидроксида натрия при эквиваленте 1,1 моль по отношению к железу, SiO в количестве, которое обеспечивает 0,60 масс.% в расчете на кремний по отношению к железу, и фосфата натрия в количестве, которое обеспечивает 0,15 масс.% фосфора по отношению к железу. Величину pH водного раствора приводили до 8,0 и реакцию окисления выполняли при 85°C при продувке воздуха, чтобы приготовить суспензию, содержащую затравочные кристаллы.
2
2
Водный раствор сульфата железа (II) затем добавляли, чтобы обеспечить эквивалент 1,0 по отношению к количеству исходной щелочи (компонента натрия в гидроксиде натрия) в суспензии и реакцию окисления затем выполняли при продувке воздуха и поддержании суспензии при pH 7,5, чтобы получить суспензию, содержащую магнитный оксид железа. Эту суспензию подвергали фильтрованию, промывали, сушили и измельчали, чтобы получить магнитный материал 1, который имел среднеобъемный диаметр частиц (Dv) 0,21 мкм и намагниченность насыщения 66,7 Ам/кг и остаточную намагниченность 4,0 Ам/кг для магнитного поля 79,6 кА/м (1000 эрстед).
[0094] <Пример изготовления магнитного материала 2>
2
Водный раствор, содержащий гидрат закиси железа, приготавливали последовательным смешиванием с водным раствором сульфата железа (II) раствора гидроксида натрия при эквиваленте 1,1 моль по отношению к железу и SiO в количестве, которое обеспечивает 0,60 масс.% в расчете на кремний по отношению к железу. Величину pH водного раствора приводили до 8,0 и реакцию окисления выполняли при 85°C при вдувании воздуха, чтобы приготовить суспензию, содержащую затравочные кристаллы.
2
2
Водный раствор сульфата железа (II) затем добавляли, что обеспечить эквивалент 1,0 по отношению к количеству исходной щелочи (компонента натрия в гидроксиде натрия) в суспензии, и реакцию окисления затем выполняли при продувке воздуха и поддержании суспензии при pH 8,5, чтобы получить суспензию, содержащую магнитный оксид железа. Эту суспензию подвергали фильтрованию, промывали, сушили и измельчали, чтобы получить магнитный материал 2, который имел среднеобъемный диаметр частиц (Dv) 0,22 мкм и намагниченность насыщения 66,1 Ам/кг и остаточную намагниченность 5,9 Ам/кг для магнитного поля 79,6 кА/м (1000 эрстед).
[0095] <Пример изготовления магнитного материала 3>
2
2
Водный раствор, содержащий гидрат закиси железа, приготавливали смешиванием с водным раствором сульфата железа (II) раствора гидроксида натрия при эквиваленте 1,1 моль по отношению к железу. Величину pH водного раствора приводили до 8,0 и реакцию окисления выполняли при 85°C при продувке воздуха, чтобы приготовить суспензию, содержащую затравочные кристаллы. Водный раствор сульфата железа (II) затем добавляли, что обеспечить эквивалент 1,0 по отношению к количеству исходной щелочи (компонента натрия в гидроксиде натрия) в суспензии, и реакцию окисления выполняли при продувке воздуха и поддержании суспензии при pH 12,8, чтобы получить суспензию, содержащую магнитный оксид железа. Эту суспензию подвергали фильтрованию, промывали, сушили и измельчали, чтобы получить магнитный материал 3, который имел среднеобъемный диаметр частиц (Dv) 0,20 мкм и намагниченность насыщения 65,9 Ам/кг и остаточную намагниченность 7,3 Ам/кг для магнитного поля 79,6 кА/м (1000 эрстед).
[0096] <Пример получения тонкодисперсных частиц кремнезема 1>
Суспензию тонкодисперсных частиц кремнезема получали добавлением по каплям тетраметокисилана в присутствии метанола, воды и водного раствора аммиака при перемешивании и нагревании до 35°C. Поверхность тонкодисперсных частиц кремнезема подвергали гидрофобной обработке посредством замещения растворителя, добавления при комнатной температуре к полученной дисперсии гексаметилдисилазана в качестве гидрофобного агента и последующего нагревания до 130°C и выполнения реакционного взаимодействия. Грубые частицы удаляли пропусканием во влажном состоянии через сито с последующим удалением растворителя и сушкой, чтобы получить тонкодисперсные частицы кремнезема 1 (золь-гель кремнезема). Тонкодисперсные частицы кремнезема 1 представлены в Таблице 2.
[0097] <Примеры изготовления тонкодисперсных частиц кремнезема 2-4>
Тонкодисперсные частицы кремнезема 2-4 получали таким же образом, что и в Примере получения тонкодисперсных частиц кремнезема 1, при изменении температуры реакции и скорости перемешивания соответствующим образом. Тонкодисперсные частицы кремнезема 2-4 представлены в Таблице 2.
[0098] <Пример получения тонкодисперсных частиц кремнезема 5>
2
100 масс. частей сухого кремнезема (площадь поверхности по БЭТ: 50 м/г) обрабатывали посредством 15 масс. частей гексаметилдисилазана и затем посредством 10 масс. частей диметилсиликонового масла, чтобы получить тонкодисперсные частицы кремнезема 5. Тонкодисперсные частицы кремнезема 5 представлены в Таблице 2.
[0099] <Примеры изготовления тонкодисперсных частиц кремнезема 6-8>
Тонкодисперсные частицы кремнезема 6-8 получали таким же образом посредством выполнения такой же обработки поверхности, что и в случае тонкодисперсных частиц кремнезема 5, однако при использовании исходных тонкодисперсных частиц кремнезема, указанных ниже, которые имели разную площадь поверхности по БЭТ для сухого кремнезема. Тонкодисперсные частицы кремнезема 6-8 представлены в Таблице 2.
2
тонкодисперсные частицы кремнезема 6: площадь поверхности по БЭТ: 200 м/г
2
тонкодисперсные частицы кремнезема 7: площадь поверхности по БЭТ: 300 м/г
2
тонкодисперсные частицы кремнезема 8: площадь поверхности по БЭТ: 130 м/г
<b>[0100] [Таблица 2]</b><b>Список тонкодисперсных частиц кремнезема</b>
среднечисленный диаметр D1 первичных частиц (нм)
вид кремнезема
тонкодисперсные частицы кремнезема 1
110
золь-гель кремнезема
тонкодисперсные частицы кремнезема 2
170
золь-гель кремнезема
тонкодисперсные частицы кремнезема 3
190
золь-гель кремнезема
тонкодисперсные частицы кремнезема 4
55
золь-гель кремнезема
тонкодисперсные частицы кремнезема 5
30
тонкодисперсный кремнезем
тонкодисперсные частицы кремнезема 6
11
тонкодисперсный кремнезем
тонкодисперсные частицы кремнезема 7
7
тонкодисперсный кремнезем
тонкодисперсные частицы кремнезема 8
13
тонкодисперсный кремнезем
[0101] <Пример изготовления частиц магнитного тонера 1>
- связующая смола 1: 100 масс. частей
- воск 1, как представлено в Таблице 3: 5,0 масс. частей
- магнитный материал 1: 95 масс. частей
- агент для контроля заряда T-77 (производства компании Hodogaya Chemical Co., Ltd.): 1,0 масс. часть
<b>[0102] [Таблица 3]</b><b>Список восков</b>
наименование
температура максимального эндотермического пика (°C)
воск 1
бегенила бегенат
73,2
воск 2
пальмитила пальмитат
55,2
воск 3
стеарила стеарат
68,1
воск 4
лигноцерила лигноцерат
78,5
воск 5
миристила миристират
44,6
воск 6
глицерина трибегенат
68,5
воск 7
парафиновый воск
75,2
воск 8
карнаубский воск
83,6
[0103] Исходные материалы, перечисленные выше, предварительно смешивали при использовании смесителя Henschel FM10C (Mitsui Miike Chemical Engineering Machinery Co., Ltd.) и затем замешивали посредством двухшнековой месильной машины/экструдера (PCM-30, Ikegai Ironworks Corporation), установленного при скорости вращения 200 об/мин при заданной температуре, отрегулированной, чтобы обеспечить непосредственную температуру вблизи выпуска для замешанного материала 155°C.
Полученный в результате замешанный в расплаве материал охлаждали; охлажденный замешанный в расплаве материал грубо измельчали с помощью режущей мельницы; полученный в результате грубо измельченный материал тонко измельчали при использовании Turbo Mill T-250 (Turbo Kogyo Co., Ltd.) при скорости подачи 20 кг/ч при температуре воздуха, регулируемой, чтобы обеспечить температуру отходящего газа 40°C; и классификацию выполняли при использовании многофракционного классификатора на основе эффекта Коанда, чтобы получить частицы магнитного тонера, имеющие средневзвешенный диаметр (D4) 7,9 мкм.
-3
3
[0104] Процесс внешнего добавления и смешивания выполняли при использовании устройства, показанного на Фиг. 2, для частиц магнитного тонера, полученных, как описано выше. В этом примере использовали устройство (NOB-130, Hosokawa Micron Corporation), которое имело объем пространства 9 для обработки, как показано на Фиг. 2, 2,0×10 м, номинальная мощность для приводного элемента 8 составляла 5,5 кВт, и перемешивающий элемент 3 имел форму, представленную на Фиг. 3. Ширина d перекрывания на Фиг. 3 между перемешивающим элементом 3a и перемешивающим элементом 3b составляла 0,25D по отношению к максимальной ширине D перемешивающего элемента 3, и минимальный просвет между перемешивающим элементом 3 и внутренней окружностью основного кожуха 1 составлял 2,0 мм.
100 масс. частей (500 г) вышеуказанных частиц магнитного тонера и 3,0 масс. части тонкодисперсных частиц кремнезема 1, представленных в Таблице 2, вводили в устройство, показанное на Фиг. 2, имеющее конструкцию, описанную выше.
Предварительное смешивание выполняли после введения частиц магнитного тонера и тонкодисперсных частиц кремнезема для того, чтобы однородным образом смешать частицы магнитного тонера и тонкодисперсные частицы кремнезема. Условия предварительного смешивания были следующими: мощность приводного элемента 8 составляла 0,1 Вт/г (скорость вращения приводного элемента 8 составляла 150 об/мин) и время обработки составляла 1 минуту.
Процесс внешнего добавления и смешивания выполняли, как только было закончено предварительное смешивание. В отношении условий процесса внешнего добавления и смешивания, время обработки составляло 5 минут, и окружную скорость внешнего конца перемешивающего элемента 3 регулировали, чтобы обеспечить постоянную мощность приводного элемента 8, составляющую 1,6 Вт/г (скорость вращения приводного элемента 8 составляла 2500 об/мин).
3
3
3
3
Модификацию поверхности посредством устройства для модификации поверхности, показанного на Фиг. 1, затем выполняли для частиц магнитного тонера, которые были подвергнуты процессу внешнего добавления и смешивания с применением тонкодисперсных частиц кремнезема 1. Условия для всех модификаций поверхности являлись следующими: скорость подачи исходного материала во всех случаях 2 кг/ч; расход потока горячего воздуха во всех случаях 7 м/мин; и температура выпускаемого потока горячего воздуха во всех случаях 300°C. Применяли также следующие условия: температура потока холодного воздуха=4°C, расход потока холодного воздуха=4 м/мин, расход воздуха для воздуходувки=20 м/мин и расход вводимого воздуха=1 м/мин. В этом процессе модификации поверхности получали частицы магнитного тонера 1, которые имели прочнозакрепленные тонкодисперсные частицы кремнезема на поверхности.
Композиция и условия для модификации поверхности частиц магнитного тонера 1 представлены в Таблице 4.
[0105] <Примеры изготовления частиц магнитного тонера 2-28>
Частицы магнитного тонера 2-28 получали таким же образом, что и в Примере изготовления частиц магнитного тонера 1, однако при изменении композиции магнитного тонера, вида кремнезема, добавляемого перед модификацией поверхности, количества добавки и температуры во время модификации поверхности Примера изготовления частиц магнитного тонера 1, как показано в Таблице 4.
Композиция и условия для модификации поверхности частиц магнитного тонера 2-28 представлены в Таблице 4.
<b>[0106] [Таблица 4]</b><b>Композиции и условия для модификации поверхности частиц магнитного тонера</b>
связующая смола
магнитный материал
вид воска
средневзвешенный диаметр частиц D4 (мкм)
тонкодисперсные частицы кремнезема, добавленные перед модификацией поверхности
тип магнитного материала
содержание (масс. части)
тип тонкодисперсных частиц кремнезема
количество добавки (масс. части)
температура модификации поверхности (°C)
частицы магнитного тонера 1
связующая смола 1
магнитный материал 1
95
воск 1
7,9
тонкодисперсные частицы кремнезема 1
3,0
300
частицы магнитного тонера 2
связующая смола 1
магнитный материал 1
95
воск 1
8,0
тонкодисперсные частицы кремнезема 1
4,0
300
частицы магнитного тонера 3
связующая смола 1
магнитный материал 1
95
воск 1
8,1
тонкодисперсные частицы кремнезема 1
2,5
300
частицы магнитного тонера 4
связующая смола 1
магнитный материал 2
95
воск 1
8,0
тонкодисперсные частицы кремнезема 1
3,0
300
частицы магнитного тонера 5
связующая смола 1
магнитный материал 3
95
воск 1
8,2
тонкодисперсные частицы кремнезема 1
3,0
300
частицы магнитного тонера 6
связующая смола 1
магнитный материал 3
95
воск 2
7,9
тонкодисперсные частицы кремнезема 1
3,0
300
частицы магнитного тонера 7
связующая смола 1
магнитный материал 3
95
воск 3
8,0
тонкодисперсные частицы кремнезема 1
3,0
300
частицы магнитного тонера 8
связующая смола 1
магнитный материал 3
95
воск 4
7,8
тонкодисперсные частицы кремнезема 1
3,0
300
частицы магнитного тонера 9
связующая смола 1
магнитный материал 3
95
воск 5
7,9
тонкодисперсные частицы кремнезема 1
3,0
300
частицы магнитного тонера 10
связующая смола 1
магнитный материал 3
95
воск 6
8,1
тонкодисперсные частицы кремнезема 1
3,0
300
частицы магнитного тонера 11
связующая смола 1
магнитный материал 3
95
воск 7
8,2
тонкодисперсные частицы кремнезема 1
3,0
300
частицы магнитного тонера 12
связующая смола 1
магнитный материал 3
95
воск 8
8,2
тонкодисперсные частицы кремнезема 1
3,0
300
частицы магнитного тонера 13
связующая смола 2
магнитный материал 3
95
воск 8
8,1
тонкодисперсные частицы кремнезема 1
3,0
300
частицы магнитного тонера 14
связующая смола 3
магнитный материал 3
95
воск 8
8,0
тонкодисперсные частицы кремнезема 1
3,0
300
частицы магнитного тонера 15
связующая смола 4
магнитный материал 3
95
воск 8
8,0
тонкодисперсные частицы кремнезема 1
3,0
300
частицы магнитного тонера 16
связующая смола 5
магнитный материал 3
95
воск 8
7,9
тонкодисперсные частицы кремнезема 1
3,0
300
частицы магнитного тонера 17
связующая смола 3
магнитный материал 3
95
воск 8
8,1
тонкодисперсные частицы кремнезема 1
3,2
150
частицы магнитного тонера 18
связующая смола 3
магнитный материал 3
60
воск 8
8,2
тонкодисперсные частицы кремнезема 1
3,2
150
частицы магнитного тонера 19
связующая смола 3
магнитный материал 3
105
воск 8
8,1
тонкодисперсные частицы кремнезема 1
3,2
150
частицы магнитного тонера 20
связующая смола 6
магнитный материал 3
95
воск 8
7,9
тонкодисперсные частицы кремнезема 1
3,2
150
частицы магнитного тонера 21
связующая смола 3
магнитный материал 3
120
воск 8
8,2
тонкодисперсные частицы кремнезема 1
3,2
150
частицы магнитного тонера 22
связующая смола 1
магнитный материал 3
95
воск 8
8,1
тонкодисперсные частицы кремнезема 2
3,0
300
частицы магнитного тонера 23
связующая смола 1
магнитный материал 3
95
воск 8
7,9
тонкодисперсные частицы кремнезема 3
3,0
300
частицы магнитного тонера 24
связующая смола 1
магнитный материал 3
95
воск 8
8,0
тонкодисперсные частицы кремнезема 4
3,0
300
частицы магнитного тонера 25
связующая смола 1
магнитный материал 3
95
воск 8
7,8
тонкодисперсные частицы кремнезема 5
3,0
300
частицы магнитного тонера 26
связующая смола 1
магнитный материал 3
95
воск 1
8,1
тонкодисперсные частицы кремнезема 1
1,0
300
частицы магнитного тонера 27
связующая смола 1
магнитный материал 3
95
воск 1
8,2
тонкодисперсные частицы кремнезема 1
5,0
300
частицы магнитного тонера 28
связующая смола 1
магнитный материал 3
95
воск 1
8,1
-
-
300
[0107] <Пример изготовления магнитного тонера 1>
Частицы магнитного тонера 1, полученные в Примере изготовления частиц магнитного тонера 1, подвергали процессу внешнего добавления и смешивания при использовании устройства, показанного на Фиг. 2, имеющего такую же конструкцию, что была использована в Примере изготовления частиц магнитного тонера 1.
100 масс. частей частиц магнитного тонера 1 и 0,50 масс. частей тонкодисперсных частиц кремнезема 6, представленных в Таблице 3, вводили в устройство, показанное на Фиг. 2.
Предварительное смешивание выполняли после введения частиц магнитного тонера и тонкодисперсных частиц кремнезема для того, чтобы однородным образом смешать частицы магнитного тонера и тонкодисперсные частицы кремнезема. Условия предварительного смешивания были следующими: мощность приводного элемента 8 составляла 0,10 Вт/г (скорость вращения приводного элемента 8 составляла 150 об/мин) и время обработки составляло 1 минуту.
Процесс внешнего добавления и смешивания выполняли, как только было закончено предварительное смешивание. В отношении условий процесса внешнего добавления и смешивания, время обработки составляло 5 минут, и окружную скорость внешнего конца перемешивающего элемента 3 регулировали, чтобы обеспечить постоянную мощность приводного элемента 8, составляющую 0,60 Вт/г (скорость вращения приводного элемента 8 составляла 1400 об/мин).
2
После этого добавляли дополнительные 0,30 масс. части тонкодисперсных частиц кремнезема 6 (суммарно 0,80 масс. части в частицы магнитного тонера) и также добавляли 0,2 масс. части тонкодисперсных частиц диоксида титана (тонкодисперсных частиц диоксида титана с удельной площадью поверхности, измеренной методом БЭТ (удельной площадью поверхности по БЭТ) 130 м/г, которая была подвергнута гидрофобной обработке с применением гексаметилдисилазана), и дополнительную обработку выполняли в течение 2 минут при регулировании окружной скорости внешнего конца перемешивающего элемента 3 таким образом, чтобы обеспечить постоянную мощность приводного элемента 8, составляющую 0,60 Вт/г (скорость вращения приводного элемента 8 составляла 1400 об/мин).
После завершения процесса внешнего добавления и смешивания грубые частицы и т.д. удаляли при использовании круглого вибрирующего сита, снабженного ситом, имеющим диаметр 500 мм и диаметр отверстий 75 мкм, чтобы получить магнитный тонер 1.
Условия процесса внешнего добавления и перемешивания для магнитного тонера 1 представлены в Таблице 5.
Таблица 6 представляет результаты измерений для магнитного тонера 1 при использовании ранее описанных методов, в отношении количества слабозакрепленных тонкодисперсных частиц кремнезема, количества среднезакрепленных тонкодисперсных частиц кремнезема, степени покрытия X прочнозакрепленными тонкодисперсными частицами кремнезема, диэлектрических и магнитных свойств и температуры максимального эндотермического пика.
<b>[0108] [Таблица 5]</b><b>Условия процесса внешнего добавления и смешивания для магнитных тонеров</b>
магнитный тонер
частицы магнитного тонера
условия первого этапа внешнего добавления
условия второго этапа поверхностного добавления
количество добавляемых тонкодисперсных частиц кремнезема (масс. части)
условия первого этапа внешнего добавления
количество добавляемых тонкодисперсных частиц кремнезема (масс. части)
количество добавляемых тонкодисперсных частиц диоксида титана (масс. части)
условия второго этапа внешнего добавления
магнитный тонер 1
частицы магнитного тонера 1
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,5)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
тонкодисперсные частицы диоксида титана (0,2)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 2
частицы магнитного тонера 1
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,6)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,2)
тонкодисперсные частицы диоксида титана (0,2)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
магнитный тонер 3
частицы магнитного тонера 1
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,4)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,2)
тонкодисперсные частицы диоксида титана (0,2)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 4
частицы магнитного тонера 1
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,8)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
тонкодисперсные частицы диоксида титана (0,2)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 5
частицы магнитного тонера 1
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
тонкодисперсные частицы диоксида титана (0,2)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 6
частицы магнитного тонера 2
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,2)
тонкодисперсные частицы диоксида титана (0,2)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 7
частицы магнитного тонера 3
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
тонкодисперсные частицы диоксида титана (0,2)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 8
частицы магнитного тонера 1
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 9
частицы магнитного тонера 4
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 10
частицы магнитного тонера 5
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 11
частицы магнитного тонера 6
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 12
частицы магнитного тонера 7
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 13
частицы магнитного тонера 8
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 14
частицы магнитного тонера 9
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 15
частицы магнитного тонера 10
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 16
частицы магнитного тонера 11
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 17
частицы магнитного тонера 12
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 18
частицы магнитного тонера 13
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 19
частицы магнитного тонера 14
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 20
частицы магнитного тонера 15
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 21
частицы магнитного тонера 16
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 22
частицы магнитного тонера 17
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 23
частицы магнитного тонера 18
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер24
частицы магнитного тонера 19
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 25
частицы магнитного тонера 20
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 26
частицы магнитного тонера 21
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 27
частицы магнитного тонера 22
тонкодисперсные частицы кремнезема 7 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 7 (0,3)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 28
частицы магнитного тонера 23
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер 29
частицы магнитного тонера 1
тонкодисперсные частицы кремнезема 5 (0,8)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×8 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 5 (0,2)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
магнитный тонер 30
частицы магнитного тонера 24
тонкодисперсные частицы кремнезема 8 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 8 (0,3)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
магнитный тонер31
частицы магнитного тонера 25
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,8)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,2)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
сравнительный магнитный тонер 1
частицы магнитного тонера 26
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
сравнительный магнитный тонер 2
частицы магнитного тонера 27
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,7)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,3)
-
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×3 мин
сравнительный магнитный тонер 3
частицы магнитного тонера 5
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (1,2)
1,60 Вт/г (2500 об/мин)×15 мин
-
-
-
сравнительный магнитный тонер 4
частицы магнитного тонера 5
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,6)
1,60 Вт/г (2500 об/мин)×11 мин
-
-
-
сравнительный магнитный тонер 5
частицы магнитного тонера 5
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (0,5)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
-
-
-
сравнительный магнитный тонер 6
частицы магнитного тонера 5
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (2,4)
1,60 Вт/г (2500 об/мин)×15 мин
-
-
-
сравнительный магнитный тонер 7
частицы магнитного тонера 5
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (2,4)
1,60 Вт/г (2500 об/мин)×11 мин
-
-
-
сравнительный магнитный тонер 8
частицы магнитного тонера 5
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (1,0)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
-
-
-
сравнительный магнитный тонер 9
частицы магнитного тонера 5
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (1,2)
0,60 Вт/г (1400 об/мин)×5 мин
-
-
-
сравнительный магнитный тонер 10
частицы магнитного тонера 28
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (1,0)
3,30 Вт/г (4000 об/мин)×10 мин
-
-
-
сравнительный магнитный тонер 11
частицы магнитного тонера 28
тонкодисперсные частицы кремнезема 6 (5,0)
3,30 Вт/г (4000 об/мин)×15 мин
-
-
-
<Примеры изготовления магнитного тонера 2-31>
[0109]
Магнитные тонеры 2-31 получали таким же образом, что и в случае магнитного тонера 1, однако при использовании композиций, например, в качестве используемых связующей смолы и магнитного материала, представленных в Таблице 4, и изменении условий внешнего добавления и смешивания, как представлено в Таблице 5. Свойства магнитных тонеров 2-31 представлены в Таблице 6.
[0110] <Примеры изготовления сравнительного магнитного тонера 1-11>
Сравнительные магнитные тонеры 1-11 получали таким же образом, что и в случае магнитного тонера 1, однако при использовании композиций, например, в качестве используемых связующей смолы и магнитного материала, представленных в Таблице 4, и изменении условий внешнего добавления и смешивания, как представлено в Таблице 5. Свойства сравнительных магнитных тонеров 1-11 представлены в Таблице 6.
<b>[0111] [Таблица 6]</b><b>Свойства магнитных тонеров и сравнительных магнитных тонеров</b>
количество слабозакрепленных тонкодисперсных частиц кремнезема (масс. части)
отношение количества среднезакрепленных тонкодисперсных частиц кремнезема к количеству слабозакрепленных тонкодисперсных частиц кремнезема (-)
степень покрытия X прочнозакрепленными тонкодисперсными частицами кремнезема (%)
отношение диаметров частиц для тонкодисперсных частиц кремнезема (*1)
ε' (пФ/м)
кислотное число (мг KOH/г)
средняя величина круглости (-)
температура максимального эндотермического пика (°C)
намагниченность насыщения σs (Ам<sup>2</sup>/кг)
остаточная намагниченность σr (Ам<sup>2</sup>/кг)
σr/σs (-)
магнитный тонер 1
0,21
2,7
72,0
10,0
34,0
15
0,958
72,0
33,0
2,3
0,07
магнитный тонер 2
0,12
4,7
73,0
10,0
34,0
15
0,958
72,0
33,0
2,3
0,07
магнитный тонер 3
0,13
2,1
72,5
10,0
34,1
15
0,958
72,0
33,0
2,3
0,07
магнитный тонер 4
0,28
4,3
72,8
10,0
34,0
15
0,958
72,0
33,0
2,3
0,07
магнитный тонер 5
0,27
2,1
72,6
10,0
34,1
15
0,958
72,0
33,0
2,3
0,07
магнитный тонер 6
0,26
2,2
87,0
10,0
34,0
15
0,958
72,0
33,0
2,3
0,07
магнитный тонер 7
0,18
4,2
61,5
10,0
34,0
15
0,958
72,0
33,0
2,3
0,07
магнитный тонер 8
0,20
3,0
71,8
10,0
34,0
15
0,958
72,0
33,0
2,3
0,07
магнитный тонер 9
0,22
2,7
71,9
10,0
34,2
15
0,956
72,0
33,0
3,0
0,09
магнитный тонер 10
0,23
2,7
71,9
10,0
34,0
15
0,957
72,0
33,0
3,6
0,11
магнитный тонер 11
0,22
2,7
72,1
10,0
34,1
15
0,958
54,0
33,0
3,6
0,11
магнитный тонер 12
0,21
2,9
71,9
10,0
33,9
15
0,958
67,2
33,0
3,6
0,11
магнитный тонер 13
0,20
3,0
72,0
10,0
34,0
15
0,957
78,2
33,0
3,6
0,11
магнитный тонер 14
0,20
2,7
71,9
10,0
34,1
15
0,958
43,2
33,0
3,6
0,11
магнитный тонер 15
0,23
2,6
71,9
10,0
34,0
15
0,958
67,0
33,0
3,6
0,11
магнитный тонер 16
0,24
2,4
72,1
10,0
33,9
15
0,956
75,1
33,0
3,6
0,11
магнитный тонер 17
0,25
2,5
72,0
10,0
34,0
15
0,956
83,2
33,0
3,6
0,11
магнитный тонер 18
0,22
2,8
72,2
10,0
31,8
6,5
0,957
83,2
33,0
3,6
0,11
магнитный тонер 19
0,23
2,7
71,9
10,0
36,5
43
0,958
83,2
33,0
3,6
0,11
магнитный тонер 20
0,22
2,7
72,0
10,0
33,8
11
0,958
83,2
33,0
3,6
0,11
магнитный тонер 21
0,20
3,1
72,3
10,0
35,8
39
0,957
83,2
33,0
3,6
0,11
магнитный тонер 22
0,21
2,9
71,9
10,0
36,7
43
0,952
83,2
33,0
3,6
0,11
магнитный тонер 23
0,23
2,7
72,0
10,0
33,0
43
0,951
83,2
31,8
3,5
0,11
магнитный тонер 24
0,22
2,7
71,9
10,0
39,2
43
0,952
83,2
37,3
4,1
0,11
магнитный тонер 25
0,22
2,7
72,1
10,0
27,0
-
0,953
83,2
33,0
3,6
0,11
магнитный тонер 26
0,23
2,7
71,9
10,0
41,2
43
0,953
83,2
38,2
4,2
0,11
магнитный тонер 27
0,18
4,2
67,5
24,3
34,0
15
0,958
72,0
33,0
3,6
0,11
магнитный тонер 28
0,19
3,8
63,2
17,3
34,1
15
0,957
72,0
33,0
3,6
0,11
магнитный тонер 29
0,22
2,8
72,1
3,7
33,9
15
0,957
72,0
33,0
3,6
0,11
магнитный тонер 30
0,28
2,1
86,5
4,2
34,0
15
0,958
72,0
33,0
3,6
0,11
магнитный тонер 31
0,22
2,7
89,2
2,7
34,0
15
0,957
72,0
33,0
3,6
0,11
сравнительный магнитный тонер 1
0,15
4,7
41,2
10,0
33,9
15
0,958
72,0
33,0
3,6
0,11
сравнительный магнитный тонер 2
0,26
2,1
93,0
10,0
34,2
15
0,957
72,0
33,0
3,6
0,11
сравнительный магнитный тонер 3
0,12
8,3
72,1
10,0
34,1
15
0,957
72,0
33,0
3,6
0,11
сравнительный магнитный тонер 4
0,08
4,1
71,9
10,0
34,0
15
0,958
72,0
33,0
3,6
0,11
сравнительный магнитный тонер 5
0,11
1,8
72,3
10,0
33,8
15
0,956
72,0
33,0
3,6
0,11
сравнительный магнитный тонер 6
0,28
7,1
72,0
10,0
34,0
15
0,958
72,0
33,0
3,6
0,11
сравнительный магнитный тонер 7
0,35
4,8
72,1
10,0
33,9
15
0,957
72,0
33,0
3,6
0,11
сравнительный магнитный тонер 8
0,28
1,8
71,8
10,0
34,0
15
0,958
72,0
33,0
3,6
0,11
сравнительный магнитныйтонер 9
0,35
2,1
72,2
10,0
34,0
15
0,957
72,0
33,0
3,6
0,11
сравнительный магнитный тонер 10
0,23
2,8
25,0
-
34,0
15
0,956
72,0
33,0
3,6
0,11
сравнительный магнитный тонер 11
0,26
12,5
47,2
-
34,0
15
0,956
72,0
33,0
3,6
0,11
(*1) Представляет отношение среднечисленного диаметра (D1) первичных частиц прочнозакрепленных тонкодисперсных частиц кремнезема к среднечисленному диаметру (D1) первичных частиц слабозакрепленных тонкодисперсных частиц кремнезема.
Кроме того, количество слабозакрепленных тонкодисперсных частиц кремнезема представляет содержание в 100 масс. частях магнитного тонера.
[0112] <Пример 1>
(Устройство для формирования изображения)
LBP-3100 (Canon, Inc.), снабженный проявляющим валиком небольшого диаметра, который имел диаметр 10 мм, использовали в качестве устройства для формирования изображения; скорость печати этого устройства была модифицирована от 16 отпечатков/минуту до 32 отпечатков/минуту. Долговечность может быть точно оценена в устройстве для формирования изображения, снабженном проявляющим валиком небольшого диаметра, посредством модификации скорости печати до 32 отпечатков/минуту.
Испытания выполняли при использовании этого модифицированного устройства, в котором 10000 отпечатков изображения горизонтальной линии с плотностью печати 1% выводили в прерывистом режиме печати на одном за другим листах в окружающих условиях с высокой температурой и с высокой влажностью (32,5°C/80% относительной влажности (RH)).
После того как 10000 отпечатков были выведены, выполняли выдерживание в течение 1 дня в окружающей среде с высокой температурой и высокой влажностью и затем выводили дополнительные отпечатки.
В результате могли быть получены изображения, которые имели высокую плотность как перед испытанием на долговечность, так и после него, и которые демонстрировали небольшое вуалирование на пробельных участках. В дополнение распределение заряда в магнитном тонере оценивали после 10000 печатных выводов. Результатом также являлось очень резкое распределение заряда.
Результаты представлены в Табл. 7.
[0113] При этом количество заряда на частицах магнитного тонера измеряли при использовании Espart Analyzer от Hosokawa Micron Corporation. Espart Analyzer является прибором, который измеряет диаметр частиц и количество заряда посредством введения образца частиц в детектирующую секцию (измерительную секцию), в которой как электрическое поле, так и акустическое поле формируют в одно и то же время, и измерения скорости движения частиц посредством лазерной доплеровской методики. Образец частиц, который был введен в измерительную секцию прибора, подвергается эффекту акустического поля и электрического поля и падает, наряду с отклонением в горизонтальном направлении, и частоту пульсаций скорости в этом горизонтальном направлении подсчитывают. Значение счета вводят прерываниями в компьютер, и распределение диаметра частиц или распределение заряда на единицу диаметра частиц отображается на экране компьютера в реальном времени. Как только количество заряда на заданном числе было измерено, отображение на экране прекращают и после этого, например, трехмерное распределение количества заряда и диаметра частиц, распределение заряда по диаметру частиц, среднее количество заряда (кулонов/массу) и т.д. отображают на экране. Посредством введения тонера в качестве образца частиц в измерительную секцию Espart Analyzer может быть измерено количество заряда на магнитном тонере и может быть оценено соотношение между диаметром частиц и количеством заряда из характеристики зарядки магнитного тонера.
В данном изобретении распределение заряда на проявляющем валике оценивали посредством введения слоя магнитного тонера на проявляющем валике в измерительную секцию.
Когда однородность количества заряда на проявляющем валике не является достаточной, распределение заряда принимает широкую форму и, в частности, вследствие эффекта чрезмерно заряженного магнитного тонера нижнего слоя на проявляющем валике магнитный тонер с низкой характеристикой зарядки тогда считают инвертированным компонентом.
[0114] Способы оценки и их критерии классификации описаны ниже для каждой из оценок, выполненных в примерах данного изобретения и сравнительных примерах.
<Плотность изображения>
Для оценки плотности изображения формировали участок сплошного изображения и плотность этого сплошного изображения измеряли с помощью денситометра для измерений в отраженном свете MacBeth (MacBeth Corporation).
На более высокий результат указывала меньшая разность между оптической плотностью в отраженном свете сплошного изображения в начале испытания на долговечность и оптической плотностью в отраженном свете сплошного изображения после испытания на долговечность с выводом 10000 отпечатков.
A: превосходная (менее чем 0,05)
B: высокая (от по меньшей мере 0,05 до менее чем 0,15)
C: обычная (от по меньшей мере 0,15 до менее чем 0,25)
D: плохая (равная 0,25 или более)
<Вуалирование>
[0115]
Выводили белое изображение и измеряли его коэффициент отражения при использовании REFLECTMETER MODEL TC-6DS от Tokyo Denshoku Co., Ltd. С другой стороны, коэффициент отражения также измеряли аналогичным образом на бумаге для переноса (стандартной бумаге) перед формированием белого изображения. Зеленый фильтр использовали в качестве фильтра. Вуалирование вычисляли при использовании приведенной ниже формулы из коэффициента отражения перед выводом белого изображения и коэффициента отражения после вывода белого изображения.
вуалирование (коэффициент отражения) (%)=коэффициент отражения (%) стандартной бумаги - коэффициент отражения (%) образца белого изображения
Критерии классификации качества для вуалирования являются следующими.
A: наивысшее (вуалирование менее чем 0,5%)
B: превосходное (от по меньшей мере 0,5% до менее чем 1,5%)
C: обычное (от по меньшей мере 1,5% до менее чем 3,0%)
D: плохое (вуалирование, равное 0,25 или более)
[0116] <Распределение заряда>
Для оценки распределения заряда выполняли выдерживание в течение 1 дня после испытания на долговечность с выводом 10000 отпечатков и, при использовании Espart Analyzer измеряли количество заряда на магнитном тонере на проявляющем валике и анализировали распределение заряда. Критерии классификации для распределения заряда являются следующими.
Количество магнитного тонера, обнаруженного в качестве инвертированного компонента, составляет:
A: менее чем 5,0%
B: по меньшей мере 5,0%, однако менее чем 10,0%
C: по меньшей мере 10,0%, однако менее чем 20,0%
D: по меньшей мере 20,0%
[0117] <Способность к низкотемпературному закреплению>
Способность к низкотемпературному закреплению оценивали посредством снижения температуры нагревателя в узле закрепления на 20°C в начале испытания на долговечность. Критерии классификации для способности к низкотемпературному закреплению представлены ниже.
A: Сплошное изображение не прилипает к пальцу даже при протирании.
B: Сплошное изображение прилипает к пальцу до некоторой степени при протирании, однако текстовое изображение и т.д. являются беспроблемными.
C: При сильном протирании имеются места как для сплошного изображения, так и для текстового изображения, на которых изображение удалено.
[0118] <Примеры 2-31 и Сравнительные примеры 1-11>
При использовании магнитных тонеров 2-31 и сравнительных магнитных тонеров 1-11 в качестве магнитного тонера оценки выполняли при использовании тех же самых условий, что и в Примере 1. Результаты оценок приведены в Табл. 7.
<b>[0119] [Таблица 7]</b><b>Результаты оценки в примерах и сравнительных примерах</b>
оцененный тонер
оценка 1 (распределение заряда)
оценка 2 (плотность изображения)
оценка 3 (вуалирование)
оценка 4 (способность к низкотемпературному закреплению)
Пример 1
магнитный тонер 1
А
А(0,03)
А(0,2)
А
Пример 2
магнитный тонер 2
А
А(0,03)
А(0,2)
А
Пример 3
магнитный тонер 3
А
А(0,03)
А(0,2)
А
Пример 4
магнитный тонер 4
А
А(0,03)
А(0,2)
А
Пример 5
магнитный тонер 5
А
А(0,03)
А(0,2)
А
Пример 6
магнитный тонер 6
А
А(0,03)
А(0,2)
А
Пример 7
магнитный тонер 7
А
А(0,03)
А(0,4)
А
Пример 8
магнитный тонер 8
А
А(0,04)
В(0,6)
А
Пример 9
магнитный тонер 9
А
В(0,06)
В(0,8)
А
Пример 10
магнитный тонер 10
В
В(0,09)
В(1,0)
А
Пример 11
магнитный тонер 11
В
В(0,09)
В(1,0)
А
Пример 12
магнитный тонер 12
В
В(0,09)
В(1,0)
А
Пример 13
магнитный тонер 13
В
В(0,09)
В(1,0)
В
Пример 14
магнитный тонер 14
В
С(0,15)
В(1,3)
А
Пример 15
магнитный тонер 15
В
С(0,16)
В(1,3)
В
Пример 16
магнитный тонер 16
В
В(0,09)
В(1,1)
С
Пример 17
магнитный тонер 17
В
В(0,10)
В(1,2)
С
Пример 18
магнитный тонер 18
В
В(0,08)
С(1,5)
С
Пример 19
магнитный тонер 19
В
С(0,16)
В(1,1)
С
Пример 20
магнитный тонер 20
В
В(0,09)
В(1,3)
С
Пример 21
магнитный тонер 21
В
В(0,10)
В(1,1)
С
Пример 22
магнитный тонер 22
С
С(0,16)
С(1,6)
С
Пример 23
магнитный тонер 23
С
С(0,17)
С(1,7)
С
Пример 24
магнитный тонер 24
С
С(0,18)
С(1,7)
С
Пример 25
магнитный тонер 25
С
С(0,24)
С(2,6)
С
Пример 26
магнитный тонер 26
С
С(0,19)
С(2,0)
С
Пример 27
магнитный тонер 27
В
В(0,10)
В(1,0)
А
Пример 28
магнитный тонер 28
В
В(0,11)
В(1,0)
А
Пример 29
магнитный тонер 29
В
С(0,18)
В(1,3)
А
Пример 30
магнитный тонер 30
В
В(0,13)
С(1,5)
А
Пример 31
магнитный тонер 31
В
С(0,20)
С(1,9)
А
Сравнительный пример 1
сравнительный магнитный тонер 1
D
D(0,31)
С(2,7)
А
Сравнительный пример 2
сравнительный магнитный тонер 2
В
В(0,08)
В(1,1)
С
Сравнительный пример 3
сравнительный магнитный тонер 3
D
С(0,21)
В(1,4)
А
Сравнительный пример 4
сравнительный магнитный тонер 4
D
В(0,13)
С(2,6)
А
Сравнительный пример 5
сравнительный магнитный тонер 5
D
С(0,22)
D(3,2)
А
Сравнительный пример 6
сравнительный магнитный тонер 6
D
В(0,14)
В(1,3)
В
Сравнительный пример 7
сравнительный магнитный тонер 7
D
С(0,21)
В(1,4)
В
Сравнительный пример 8
сравнительный магнитный тонер 8
D
С(0,22)
D(3,3)
А
Сравнительный пример 9
сравнительный магнитный тонер 9
D
С(0,23)
С(2,7)
А
Сравнительный пример 10
сравнительный магнитный тонер 10
D
С(0,22)
С(2,4)
А
Сравнительный пример 11
сравнительный магнитный тонер 11
D
С(0,23)
С(2,5)
С
[Список обозначений]
[0120] 51: частицы магнитного тонера, 52: автоподатчик, 53: подающее сопло, 54: внутреннее пространство устройства для модификации поверхности, 55: входное отверстие потока горячего воздуха, 56: входное отверстие потока холодного воздуха, 57: частица магнитного тонера с модифицированной поверхностью, 58: циклон, 59: воздуходувка;
1: основной кожух, 2: вращающийся элемент, 3, 3a, 3b: перемешивающий элемент, 4: рубашка, 5: впускное отверстие для исходного материала, 6: выпускное отверстие для продукта, 7: центральная ось, 8: приводной элемент, 9: пространство для обработки, 10: торцевая поверхность вращающегося элемента, 11: направление вращения, 12: обратное направление, 13: прямое направление, 16: внутренняя деталь впускного отверстия для исходного материала, 17: внутренняя деталь выпускного отверстия для продукта, d: расстояние, которое представляет собой перекрываемую часть перемешивающего элемента, D: ширина перемешивающего элемента;
100: элемент, несущий скрытое электростатическое изображение (фоторецептор), 102: проявляющий валик, 114: передающий элемент (валик для переноса), 116: очиститель, 117: зарядный элемент (зарядный ролик), 121: лазерный генератор (средство для формирования скрытого изображения, фотоэкспонирующее устройство), 123: лазер, 124: регистровый ролик, 125: лента для переноса, 126: блок закрепления, 140: устройство для проявления, 141: перемешивающий элемент.