МАГНИТНЫЙ НОСИТЕЛЬ И ДВУХКОМПОНЕНТНЫЙ ПРОЯВИТЕЛЬ
MAGNETIC CARRIER AND TWO-COMPONENT DEVELOPER

Область техники
Данное изобретение относится к магнитному носителю и двухкомпонентному проявителю, применяемым для электрофотографического способа, способа электростатической записи и способа электростатической печати.
Уровень техники
В качестве носителя традиционно использовали, например, ферритовый носитель, содержащий тяжелый метал. Однако такой носитель имеет высокую плотность, а также большую намагниченность насыщения, и поэтому магнитная щетка становится такой жесткой, что могут легко произойти ухудшение проявителя, такое как потерянный носитель, и ухудшение внешней добавки для тонера.
Соответственно, чтобы снизить удельный вес, предложен носитель, имеющий поверхность, обладающую очень малыми неровностями, и внутреннюю структуру, обладающую множеством мелких пустот (см. публикацию заявки на патент Японии № Н 08-050377). Вышеуказанный носитель сохраняет способность к зарядке, потому что поверхность носителя всегда сошлифовывается в проявочном блоке, тем самым обнажая вновь образуемую поверхность носителя. Однако сошливовываемые таким образом носители увеличиваются в проявителе в течение долгосрочного применения, тем самым снижая текучесть проявителя, а это, в свою очередь, вызывает колебание плотности изображения (уменьшение однородности изображения) и в некоторых случаях образование вуали.
Предложен смолонаполненный ферритовый носитель, получаемый путем заполнения смолой пустот феррита, имеющего пористость от 10 до 60% и сообщающуюся (взаимосвязанную) пористость от 1,8 до 4,0 (см. публикацию заявки на патент Японии №2006-337579). Хотя вышеуказанный носитель имеет сниженный удельный вес, за счет управления структурой пустот получается повышенная долговечность. Однако на поверхности носителя после проявления тонера имеет место локальное различие в количестве электрического заряда, что вызывает колебание плотности и в некоторых случаях снижение воспроизводимости точек, и поэтому имелось пространство для усовершенствования такого носителя.
Соответственно, предложен носитель, имеющий пространственно-слоистую структуру, в которой слой смолы и слой феррита присутствуют попеременно (см. публикацию заявки на патент Японии №2007-057943). Вышеуказанный носитель имеет стабильную способность к зарядке за счет свойств, подобных конденсатору. Вместе с тем, слоистая структура настолько плотна, что заполнение части пустот, находящихся около центра вещества сердцевины, смолой склонно быть неудовлетворительным. В результате, возникал случай, когда часть магнитного носителя разрушалась при долгосрочном применении, приводя к адгезии носителя. Помимо этого, носитель избыточно заряжается из-за присутствия пустот, и поэтому сохраняется потребность в стабильном получении высококачественного изображения.
Раскрытие изобретения
Задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать магнитный носитель и двухкомпонентный проявитель, которые не страдают такими проблемами, как указано выше. В частности, задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать магнитный носитель и двухкомпонентный проявитель, дающие высококачественное изображение без колебания плотности, без появления вуали или адгезии носителя, а также обладающие превосходной воспроизводимостью точек даже при долгосрочном применении.
Данное изобретение относится к магнитному носителю, имеющему частицы магнитного носителя, полученные путем заполнения пор частиц пористой магнитной сердцевины смолой, отличающемуся тем, что магнитный носитель содержит 80% по числу или более частиц магнитного носителя, удовлетворяющих нижеследующим (а) и (b), когда 18 прямых линий, проходящих через опорную точку поперечного сечения частицы магнитного носителя, проведены с интервалами 10° в полученном в отраженных электронах изображении поперечного сечения частицы магнитного носителя, сфотографированной с помощью сканирующего электронного микроскопа:
(a) число областей части магнитной сердцевины, имеющих длину 6,0 мкм или более, на упомянутых прямых линиях составляет от 5,0 до 35,0% по числу (включительно) относительно числа областей части магнитной сердцевины, имеющих длину 0,1 мкм или более, на упомянутых прямых линиях, и
(b) число областей, отличных от части магнитной сердцевины, имеющих длину 4,0 мкм или более, на упомянутых прямых линиях составляет от 1,0 до 15,0% по числу (включительно) относительно числа областей, отличных от части магнитной сердцевины, имеющих длину 0,1 мкм или более, на упомянутых прямых линиях.
Кроме того, данное изобретение относится к двухкомпонентному проявителю, содержащему магнитный носитель и тонер, отличающемуся тем, что магнитный носитель является вышеуказанным магнитным носителем.
За счет использования магнитного носителя по данному изобретению можно стабильно формировать высокоточное и тонкое изображение. В частности, можно получать высококачественное изображение без колебания плотности, без появления вуали или адгезии носителя, а также имеющее превосходную воспроизводимость точек даже при долгосрочном применении.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой схематический вид устройства модификации поверхности;
Фиг.2 представляет собой один пример поперечного сечения частицы магнитной сердцевины по данному изобретению;
Фиг.3 представляет собой один пример полученного в отраженных электронах с помощью СЭМ изображения с обозначением только области обработанного поперечного сечения частицы магнитного носителя по данному изобретению;
Фиг.4 представляет собой схематический вид одного примера измерения области части магнитной сердцевины и областей, отличных от части магнитной сердцевины, в поперечном сечении частицы магнитного носителя по данному изобретению; и
Фиг.5 представляет собой один пример, показывающий распределение длины и чисел (% по числу), полученных путем измерения областей части магнитной сердцевины, имеющих длину 0,1 мкм или более, и областей, отличных от части магнитной сердцевины, имеющих длину 0,1 мкм или более, в поперечном сечении частицы магнитного носителя по данному изобретению.
Лучшие варианты осуществления изобретения
Когда проводят проявление тонером, внутри магнитного носителя остается противоположный электрический заряд, имеющий полярность, противоположную заряду тонера. Эта часть с накопленным противоположным электрическим зарядом обладает высокой силой адгезии с тонером, который не будет легко соскакивать с частиц магнитного носителя. Соответственно, места зарядки на поверхности частиц магнитного носителя уменьшаются, что приводит к большому снижению способности к зарядке в качестве магнитного носителя. Кроме того, тонер, проявление которым осуществлено на носителе электростатического изображения, притягивается обратно к носителю проявителя противоположным электрическим зарядом, что приводит к ухудшению проявочных свойств тонера.
Чтобы предотвратить это явление, необходимо, чтобы противоположный электрический заряд магнитного носителя плавно стекал на носитель проявителя через магнитный носитель. При этом способность оттягивать тонер обратно, как указано выше, исключается, и поэтому могут быть получены превосходные проявочные свойства.
Однако, если магнитный носитель, имеющий частицу сердцевины с низким сопротивлением, использовали просто для того, чтобы обеспечить сток противоположного электрического заряда, то в некоторых случаях электростатическое скрытое изображение на носителе электростатического изображения и проявленное тонером изображение возмущены. Это обусловлено тем, что сопротивление магнитного носителя настолько мало, что происходит утечка электрического заряда между носителем электростатического изображения и носителем проявителя за счет формирования цепочки магнитного носителя, образующейся на носителе проявителя, а это, в свою очередь, ведет к возмущению электростатического скрытого изображения и проявленного тонером изображения. Чтобы улучшить проявочные свойства без возмущения электростатического скрытого изображения, важно управлять электрическими свойствами носителя таким образом, чтобы обеспечить сток противоположного электрического заряда на носитель проявителя без утечки электрического заряда между носителем проявителя и носителем электростатического изображения.
Ввиду вышеизложенного, авторы данного изобретения обнаружили, что в частицах магнитного носителя, полученных путем заполнения пор пористой магнитной сердцевины смолой, вышеуказанные проблемы можно было решить путем управления состоянием существования части магнитной сердцевины и части смолы внутри частиц. В частности, магнитный носитель, имеющий частицы магнитного носителя, полученные путем заполнения пор пористой магнитной сердцевины смолой, должны удовлетворять нижеследующему. А именно, на 18 проведенных с интервалами 10° прямых линиях, которые проходят через опорную точку поперечного сечения частицы магнитного носителя в полученном в отраженных электронах изображении поперечного сечения частицы магнитного носителя, сфотографированной с помощью сканирующего электронного микроскопа, число областей части магнитной сердцевины, имеющих длину 6,0 мкм или более, составляет от 5,0 до 35,0% по числу (включительно) относительно суммарного числа областей части магнитной сердцевины, имеющих длину 0,1 мкм или более, а число областей, отличных от части магнитной сердцевины, имеющих длину 4,0 мкм или более, составляет от 1,0 до 15,0% по числу (включительно) относительно суммарного числа областей, отличных от части магнитной сердцевины, имеющих длину 0,1 мкм или более. Управляя внутренней структурой магнитного носителя таким образом, как указано выше, можно получить магнитный носитель с превосходными проявочными свойствами без возмущения электростатического скрытого изображения из-за утечки, как упоминалось выше. Хотя доскональная причина этого еще не ясна, авторы данного изобретения предполагают, что суть дела в следующем.
Во время формирования изображения множество частиц магнитного носителя образуют цепочку в состоянии контакта «точка с точкой» на носителе проявителя. В частности, в области проявки, где происходит проявка тонером на носитель электростатического изображения, частицы магнитного носителя выстраиваются по почти прямой линии вдоль магнитной силовой линии. При этом каждая частица магнитного носителя приходит в контакт с соседними с ней частицами магнитного носителя в двух точках (на двух полюсах). Прямая линия, соединяющая эти точки контакта (прямая линия, соединяющая эти два полюса), является диаметром частицы магнитного носителя. Обычно электрический заряд течет по этой диаметральной линии, которая является кратчайшим путем.
В данном случае частица пористой магнитной сердцевины является связанным телом из зерен (спеченной первичной частицей), полученным путем спекания различных мелких частиц при высокой температуре. Это связанное тело из зерен соответствует области части магнитной сердцевины частицы магнитного носителя. Состояние этого тела сильно влияет на прочность и электрические свойства в качестве носителя. Вышеуказанный противоположный электрический заряд течет через область части магнитной сердцевины внутри частицы магнитного носителя. В случае частицы пористой магнитной сердцевины, которая была предложена ранее, контактирующая площадь зерен мала, поскольку зерна малы, и поэтому адгезия среди зерен является низкой. Соответственно, электрический заряд не может плавно течь среди зерен, вследствие чего противоположный электрический заряд остается внутри носителя, приводя к оттягиванию тонера обратно, что, в свою очередь, в некоторых случаях вызывает трудность проявления тонером.
Чтобы решить эту проблему, необходимо сделать перенос электрического заряда среди зерен плавным, делая относительно крупными зерна в частице пористой магнитной сердцевины и управляя связыванием таким образом, чтобы гарантировать большую площадь контакта между зернами.
В результате исследования, основанного на вышеуказанном открытии, было обнаружено, что плавный перенос противоположного электрического заряда среди зерен и превосходные проявочные свойства можно было получить, управляя на 18 прямых линиях, проходящих через опорную точку поперечного сечения частицы магнитного носителя и проведенных с интервалами 10°, числом областей части магнитной сердцевины, имеющих длину 6,0 мкм или более, так, чтобы оно составляло от 5,0 до 35,0% по числу (включительно). Предпочтительнее, число областей части магнитной сердцевины, имеющих длину 6,0 мкм или более на этих прямых линиях, составляет от 10,0 до 30,0% по числу (включительно). Кроме того, предпочтительно, чтобы не существовало области части магнитной сердцевины длиннее, чем 25,0 мкм.
Когда число областей части магнитной сердцевины, имеющих длину 6,0 мкм или более, составляет менее 5,0% по числу, противоположный электрический заряд с полярностью, противоположной полярности тонера, который остается внутри магнитного носителя, не может плавно стекать с поверхности магнитного носителя, что приводит к затрудненной проявке тонером. Когда число областей части магнитной сердцевины, имеющих длину 6,0 мкм или более, составляет более 35,0% по числу, легко происходит утечка электрического заряда посредством формирования цепочки магнитных носителей.
С другой стороны, чтобы предотвратить утечку электрического заряда между носителем электростатического изображения и носителем проявителя за счет формирования цепочки магнитного носителя, образующейся на носителе проявителя, важно состояние существования «области, отличной от части магнитной сердцевины». А именно, область, отличная от части магнитной сердцевины, соответствует порам частицы магнитной сердцевины, и в данном изобретении большинство этой области заполнено смолой. Электрический заряд в принципе не протекает через смолу, и поэтому утечке труднее возникнуть при большей доле пор в частице пористой магнитной сердцевины. Поэтому важно определить состояние существования области, отличной от части магнитной сердцевины, в поперечном сечении частицы носителя.
Соответственно, в частице носителя по данному изобретению число областей, отличных от части магнитной сердцевины, имеющих длину 4,0 мкм или более на 18 проведенных с интервалами 10° прямых линиях, которые проходят через опорную точку поперечного сечения частицы магнитного носителя, составляет от 1,0 до 15,0% по числу (включительно). Предпочтительнее, число областей, отличных от части магнитной сердцевины, имеющих длину 4,0 мкм или более, составляет от 2,0 до 10,0% по числу (включительно). Кроме того, предпочтительно, чтобы не существовало области, отличной от области части магнитной сердцевины, имеющей длину более 12,0 мкм.
Когда число областей, отличных от части магнитной сердцевины, имеющих длину 4,0 мкм или более, находится в пределах вышеуказанного диапазона, утечку электрического заряда между носителем электростатического изображения и носителем проявителя можно предотвратить даже при протекании противоположного электрического заряда.
Когда длина области, отличной от части магнитной сердцевины, меньше 4,0 мкм, расстояние между областями части магнитной сердцевины мало, и электрический ток течет также в области, отличной от части магнитной сердцевины, потому что область проявки находится в сильном электрическом поле, и поэтому подавление утечки становится трудным. В результате, течением электрического заряда невозможно управлять в достаточной мере.
Когда число областей, отличных от части магнитной сердцевины, имеющих длину 4,0 мкм или более, составляет менее 1% по числу, легко возникает утечка электрического заряда между носителем электростатического изображения и носителем проявителя за счет формирования цепочки носителя, что в некоторых случаях возмущает электростатическое скрытое изображение и проявленное тонером изображение. Кроме того, поскольку поры частицы пористой магнитной сердцевины не могут содержать достаточно смолы, физическая прочность частицы магнитного носителя уменьшается. В результате, часть магнитного носителя разрушается во время долгосрочного применения, что в некоторых случаях ведет к адгезии носителя и образованию вуали из-за уменьшения способности к зарядке.
Когда число областей, отличных от части магнитной сердцевины, имеющих длину 4,0 мкм или более, составляет более 15,0% по числу, разница в удельном весе среди частиц магнитного носителя увеличивается, вследствие чего уменьшается текучесть магнитного носителя, что в некоторых случаях приводит к колебанию плотности изображения. Помимо этого, носитель избыточно заряжается электрически, что в некоторых случаях приводит к снижению проявочных свойств.
Как упоминалось выше, чтобы подавить утечку электрического заряда между носителем проявителя и носителем электростатического изображения при стоке противоположного электрического заряда на носитель проявителя, важно, чтобы соотношение между областью части магнитной сердцевины и областью, отличной от части магнитной сердцевины, в поперечном сечении частицы носителя удовлетворяло диапазону, определенному данным изобретением.
В магнитном носителе по данному изобретению суммарное число областей части магнитной сердцевины, имеющих длину 0,1 мкм или более на 18 проведенных с интервалами 10° прямых линиях, которые проходят через опорную точку поперечного сечения частицы магнитного носителя, предпочтительно составляет от 50 до 250 (включительно), а предпочтительнее - от 70 до 200 (включительно). Кроме того, суммарное число областей, отличных от части магнитной сердцевины, имеющих длину 0,1 мкм или более на вышеуказанных прямых линиях, предпочтительно составляет от 50 до 250 (включительно), а предпочтительнее - от 70 до 200 (включительно). Когда суммарное число каждых областей находится в пределах вышеуказанного диапазона, можно легко управлять объемом смолы, заполняющим поры частицы пористой магнитной сердцевины, и поэтому можно легче управлять течением электрического заряда внутри магнитного носителя.
Кроме того, необходимо, чтобы в магнитном носителе по данному изобретению доля частиц магнитного носителя, удовлетворяющих диапазону в процентах по числу областей части магнитной сердцевины, имеющих длину 6,0 мкм или более, и в процентах по числу областей, отличных от части магнитной сердцевины, имеющих длину 4,0 мкм или более, как определено выше, составляла 80% или более по числу относительно всех частиц носителя. Кроме того, доля вышеуказанных частиц магнитного носителя предпочтительнее составляет 92% или более по числу.
В частице магнитного носителя по данному изобретению отношение площади области части магнитной сердцевины к общей площади поперечного сечения частицы магнитного носителя предпочтительно составляет от 50 до 90% по площади (включительно) в полученном в отраженных электронах изображении, сфотографированном с помощью сканирующего электронного микроскопа.
Когда доля площади области части магнитной сердцевины магнитного носителя находится в пределах вышеуказанного диапазона, можно сделать удельный вес магнитного носителя малым, а кроме того, можно удовлетворительно гарантировать физическую прочность. В результате, смешиваемость с тонером дополнительно улучшается, и при этом можно снизить механическое напряжение на носителе во время смешивания, а поэтому можно надолго гарантировать стабильное качество изображения.
Частицы магнитного носителя по данному изобретению предпочтительно являются частицами, где поверхность частиц, полученных путем заполнения пор частиц пористой магнитной сердцевины смолой, дополнительно покрыта смолой. За счет дополнительного покрытия смолой поверхности заполненных смолой частиц дополнительно повышается стабильность в окружающей среде. В частности, даже в условиях окружающей среды с высокой температурой и высокой влажностью покрытый таким образом носитель демонстрирует превосходную стойкость к образованию вуали и изменению плотности изображения, вызванным уменьшением количества электрического заряда.
Частица пористой магнитной сердцевины имеет на своей поверхности очень малые неровности, образовавшиеся за счет роста кристаллов при формировании частицы. Эти неровности также влияют на характер поверхности частицы магнитного носителя после заполнения смолой, что в некоторых случаях приводит к незначительной разнице в способности к зарядке за счет трения между углубленным участком и приподнятым участком. В частности, когда частица остается под воздействием окружающей среды с высокой температурой и высокой влажностью, количество электрического заряда легко уменьшается из-за рения в тонере. Когда изображение было сформировано при этом состоянии, это был тот случай, в котором изменение плотности изображения очень велико. Соответственно, за счет дополнительного покрытия смолой поверхности уже заполненной смолой частицы разница из-за неровностей уменьшается, и вышеуказанную проблему можно смягчить.
Кроме того, в магнитном носителе по данному изобретению отношение площади пустотелой области, не заполненной смолой, к суммарной площади поперечного сечения частицы магнитного проявителя в полученном в отраженных электронах изображении, сфотографированном с помощью сканирующего электронного микроскопа, предпочтительно составляет 15% или менее по площади, а более предпочтительно - 10% или менее по площади.
Когда эта доля площади пустотелой области, не заполненной смолой, в магнитном носителе находится в пределах вышеуказанного диапазона, поры частицы пористой магнитной сердцевины удовлетворительно заполнены смолой, и поэтому магнитный носитель обладает превосходной физической прочностью и легко не разрушается даже при механическом напряжении во время долгосрочного использования. Помимо этого, вышеуказанный диапазон также выгоден для управления течением электрического заряда внутри частицы магнитного носителя, как упоминалось выше.
Далее будет описана пористая магнитная сердцевина. В данном изобретении термин «пористая магнитная сердцевина» означает агрегат некоторого числа частиц пористой магнитной сердцевины. Важно, что частицы пористой магнитной сердцевины имеют поры, соединяющиеся от поверхности частицы магнитной сердцевины до ее внутренности. За счет заполнения пор смолой магнитный носитель может иметь повышенную прочность и превосходные проявочные свойства.
Материалами для частицы пористой магнитной сердцевины предпочтительно являются магнетит или феррит, хотя предпочтительнее феррит.
Феррит - это спеченное тело, характеризующееся следующей формулой:
2
x
y
2
3
z
(M1O)(M2O)(FeO),
где M1 представляет собой одновалентный металл, М2 представляет собой двухвалентный металл, а когда x+y+z=1,0, x и y соответственно составляют 0≤(x, y)≤0,8, a z составляет 0,2<z<1,0.
2
a
2
3
b
2
a
b
2
3
c
a
2
3
b
a
b
2
3
c
a
b
c
2
3
d
а
b
2
3
с
В вышеуказанной формуле M1 и М2 предпочтительно представляют собой атомы одного или более металлов, выбранных из группы, состоящей из Li, Fe, Mn, Mg, Sr, Cu, Zn, Ni, Co и Са. Их конкретными примерами являются соединения металлов, включающие в себя: магнитные ферриты Li, такие как (LiO)(FeO) (0,0<а<0,4, 0,6≤b<1,0, и а+b=1) и (LiO)(SrO)(FeO) (0,0<а<0,4, 0,0<b<0,2, 0,4≤с<1,0, и a+b+с=1); ферриты Mn, такие как (MnO)(FeO) (0,0<а<0,5, 0,5≤b<1,0, и a+b=1); ферриты Mn-Mg, такие как (MnO)(MgO)(FeO) (0,0<a<0,5, 0,0<b<0,5, 0,5≤с<1,0, и a+b+c=1,0); ферриты Mn-Mg-Sr, такие как (MnO)(MgO)(SrO)(FeO) (0,0<a<0,5, 0,0<b<0,5, 0,0<c<0,5, 0,5≤d<1,0, и a+b+c+d=1); и ферриты Cu-Zn, такие как (CuO)(ZnO)(FeO) (0,0<а<0,5, 0,0<b<0,5, 0,5≤c<1,0, и a+b+с=1). Вышеуказанные ферриты могут содержать незначительное количество других металлов.
Чтобы сделать подходящими пористую структуру и состояние неровностей на поверхности сердцевины, более предпочтительными являются марганецсодержащие ферриты, а именно, ферриты Mn, ферриты Mn-Mg и ферриты Mn-Mg-Sr, ввиду легкого управления скоростью роста кристалла феррита и надлежащего управления удельным сопротивлением пористой магнитной сердцевины.
Ниже будут подробно описаны этапы изготовления, когда в качестве пористой магнитной сердцевины используется феррит.
Этап 1 (этап взвешивания и смешивания)
Взвешенные количества ферритного сырья загружают в смесительное устройство, а затем измельчают и смешивают в течение времени, находящегося в диапазоне от 0,1 часа до 20,0 часов (включительно). Примеры ферритного сырья включают в себя Li, Fe, Zn, Ni, Mn, Mg, Co, Cu, Ba, Sr, Y, Ca, Si, V, Bi, In, Та, Zr, В, Мо, Na, Sn, Ti, Cr, Al, металлическую частицу редкоземельного металла, оксид элемента-металла, гидроксид элемента-металла, соль щавелевой кислоты и элемента-металла и карбонатную соль элемента-металла.
Смесительное устройство включает в себя шаровую мельницу, планетарную мельницу, мельницу Джотто и вибрационную мельницу. В частности, предпочтительной является шаровая мельница ввиду характеристик смешивания.
Этап 2 (этап предварительного прокаливания)
Смесь ферритного сырья предварительно прокаливают на воздухе при температуре прокаливания в диапазоне от 700°C до 1000°C (включительно) и в течение времени в диапазоне от 0,5 часа до 5,0 часов (включительно), получая феррит из ферритного сырья. Для прокаливания используют, например, печь прокаливания горелочного типа, печь прокаливания вращающегося типа или электрическую печь.
Этап 3 (этап измельчения)
Предварительно прокаленный феррит, полученный на этапе 2, измельчают в измельчающей машине.
На измельчающую машину ограничений нет при условии, что может быть получен желаемый диаметр частиц. Примеры измельчающей машины включают в себя дробилку, молотковую мельницу, шаровую мельницу, шариковую мельницу, планетарную мельницу и мельницу Джотто.
Диаметр 50% частиц (D50) порошкообразного продукта предварительно прокаленного феррита на объемной основе предпочтительно составляет от 0,5 мкм до 5,0 мкм (включительно), а диаметр 90% частиц (D90) на объемной основе предпочтительно составляет от 2,0 мкм до 7,0 мкм (включительно). Кроме того, отношение D90/D50 - показатель распределения размеров частиц порошкообразного продукта предварительно прокаленного феррита - предпочтительно составляет от 1,5 до 10,0 (включительно). При этом можно легко управлять процентной долей по числу областей части магнитной сердцевины и процентной долей по числу областей, отличных от части магнитной сердцевины, в пределах диапазона, определенного в данном изобретении.
Чтобы получить порошкообразный продукт предварительно прокаленного феррита, имеющий вышеуказанный диаметр частиц, например, в случае шаровой мельницы и шариковой мельницы, предпочтительно выбирать материал для шара и шарика и управлять временем операции. В частности, чтобы получить предварительно прокаленный феррит с меньшим диаметром частиц, можно выбрать шар с большим удельным весом или можно продлить время измельчения. Кроме того, чтобы управлять распределением размеров частиц порошкообразного продукта предварительно прокаленного феррита в пределах вышеуказанного диапазона, предпочтительно смешивать множество предварительно прокаленных ферритов с разными диаметрами частиц.
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Материал для шара и шарика конкретно не ограничен при условии, что можно получить заданный диаметр частиц и их распределение. Примеры этого материала включают в себя стекла, такие как натриевое стекло (удельный вес 2,5 г/см), безнатриевое стекло (удельный вес 2,6 г/см) и натриевое стекло с большим удельным весом (удельный вес 2,7 г/см); кварц (удельный вес 2,2 г/см); диоксид титана (удельный вес 3,9 г/см); нитрид кремния (удельный вес 3,2 г/см); оксид алюминия (удельный вес 3,6 г/см); диоксид циркония (удельный вес 6,0 г/см); сталь (удельный вес 7,9 г/см); и нержавеющая сталь (удельный вес 8,0 г/см). Среди них предпочтительны оксид алюминия, диоксид циркония и нержавеющая сталь ввиду хорошей стойкости к истиранию.
Размер шара и шарика конкретно не ограничен при условии, что можно получить заданный диаметр частиц и их распределение. Например, приемлемо использовать шар с диаметром от 5 мм до 60 мм (включительно) и приемлемо использовать шарик с диаметром от 0,03 мм до 5 мм (включительно). В шаровой мельнице и в шариковой мельнице влажная обработка демонстрирует большую эффективность измельчения, чем сухая обработка, потому что измельченный продукт не перемешивается в мельнице. Соответственно, влажная обработка предпочтительнее сухой.
Этап 4 (этап гранулирования)
В порошкообразный продукт предварительно прокаленного феррита можно добавлять диспергатор, воду, связующее и, при необходимости, порорегулятор.
Примеры порорегулятора включают в себя порообразователь и мелкодисперсные частицы смолы. Примеры порообразователя включают в себя бикарбонат натрия, бикарбонат калия, бикарбонат титана, бикарбонат лития, бикарбонат аммония, карбонат натрия, карбонат калия, карбонат лития и карбонат аммония. Примеры мелкодисперсных частиц смолы включают в себя мелкодисперсные частицы сложного полиэфира; полистирола; сополимера стирола, такого как сополимер стирола и винилтолуола, сополимер стирола и винилнафталина, сополимер стирола и сложного эфира акриловой кислоты, сополимер стирола и сложного эфира метакриловой кислоты, сополимер стирола и сложного эфира α-хлорметакриловой кислоты, сополимер стирола и акрилонитрила, сополимер стирола и винилметилкетона, сополимер стирола и бутадиена, сополимер стирола и изопрена, а также сополимер стирола, акрилонитрила и индена; поливинилхлорида; фенольной смолы; модифицированной фенольной смолы; малеиновой смолы; акриловой смолы; метакриловой смолы; поливинилацетата; силиконовой смолы; полиэфирной смолы с мономером, выбранным из алифатического полиспирта, алифатической карбоновой кислоты, ароматической карбоновой кислоты, ароматических диспиртов и дифенолов, в качестве ее структурного звена; полиуретановой смолы; полиамидной смолы; поливинилбутираля; терпеновой смолы; кумароноинденовой смолы; нефтяной смолы; и гибридной смолы, имеющей звено сложного полиэфира и звено винилового полимера. Пример связующего включает в себя поливиниловый спирт.
В случае, когда измельчение на этапе 3 проводят по влажному типу, с учетом воды, содержащейся в суспензии феррита, предпочтительно добавлять связующее и, по потребности, порорегулятор.
Полученную таким образом суспензию феррита сушат и гранулируют посредством сушилки с распылением при температуре нагрева в диапазоне от 100°C до 200°C (включительно). На сушилку с распылением особых ограничений нет при условии, что получают заданный диаметр частиц пористой магнитной сердцевины. Например, можно использовать распылительную сушилку.
Этап 5 (этап основного прокаливания)
Затем гранулированный продукт прокаливают при температуре в диапазоне от 800°C до 1300°C (включительно) и в течение времени в диапазоне от 1 часа до 24 часов (включительно). Более предпочтительной является температура в диапазоне от 1000°C до 1200°C (включительно). Делая время повышения температуры меньше, а время понижения температуры - больше, можно управлять скоростью роста кристаллов, чтобы получить заданную пористую структуру. Время выдерживания температуры прокаливания предпочтительно составляет от 3 часов до 5 часов (включительно) для того, чтобы получить заданную пористую структуру. Чтобы получить долю площади в диапазоне от 50 до 90% по площади (включительно) в области части магнитной сердцевины поперечного сечения частицы магнитного носителя, предпочтительно управлять температурой прокаливания и временем прокаливания в пределах вышеуказанных диапазонов. Прокаливание пористой магнитной сердцевины облегчается за счет повышения температуры прокаливания или увеличения времени прокаливания, что приводит к большей доле площади области части магнитной сердцевины.
Этап 6 (этап классификации)
После того как прокаленные частицы разделены на части, как упоминалось выше, крупные частицы или мелкие частицы можно при необходимости удалить, отсеивая их посредством классификатора или просевной машины.
При этом диаметр 50% частиц (D50) на объемной основе предпочтительно составляет от 18,0 мкм до 58,0 мкм (включительно) ввиду повышенной способности к зарядке за счет трения о тонер и подавления образования вуали и адгезии носителя к изображению.
Пористая магнитная сердцевина, полученная указанным выше образом, склонна обладать плохой физической прочностью и, следовательно, легко разрушается в зависимости от числа или размера пор. Ввиду этого, частицу носителя по данному изобретению заполняют смолой в порах частицы пористой магнитной сердцевины.
Способ заполнения смолой пор вышеуказанной частицы пористой сердцевины конкретно не ограничен. Предпочтителен способ, при котором раствору смолы, полученному путем смешивания смолы и растворителя, дают проникнуть в поры частицы пористой магнитной сердцевины, а затем удаляют растворитель. В случае, если смола растворима в органическом растворителе, можно использовать такой органический растворитель, как толуол, ксилол, селлозольвбутилацетат, метилэтилкетон, метилизобутилкетон и метанол. В случае, если смола является растворимой или относится к эмульсионному типу, в качестве растворителя можно использовать воду.
Количество смолы как содержание твердого вещества в вышеуказанном растворе смолы предпочтительно составляет от 1 до 30% по массе (включительно), а предпочтительнее - от 5 до 20% по массе (включительно). Когда используют раствор смолы с количеством смолы более 30% по массе, раствор смолы не может легко проникать в поры частицы пористой магнитной сердцевины равномерно из-за высокой вязкости. Когда это количество меньше, чем 1% по массе, количество смолы настолько мало, что удаление растворителя занимает больше времени, приводя в некоторых случаях к неравномерному заполнению или плохой силе адгезии смолы к частице пористой магнитной сердцевины.
Смола, используемая для заполнения пор вышеуказанной частицы пористой магнитной сердцевины, конкретно не ограничена. Можно использовать любую из термопластичной смолы и термореактивной смолы, а предпочтительна та, которая обладает высоким сродством к пористой магнитной сердцевине. Когда используют смолу, обладающую высоким сродством, поверхность смолонаполненного магнитного носителя можно с легкостью покрывать смолой после заполнения этой смолой пор частицы пористой магнитной сердцевины.
Примеры вышеуказанной термопластичной смолы включают в себя полистирол, полиметилметакрилат, стиролполиакрилат, сополимер стирола-бутадиена, сополимер стирола-винилацетата, поливинилхлорид, поливинилацетат, поливинилиденфторидную смолу, фторуглеродную смолу, перфторуглеродную смолу, поливинилпирролидон, нефтяную смолу, новолачную смолу, насыщенную алкилполиэфирную смолу, полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат, полиарилат, полиамидную смолу, полиацетальную смолу, поликарбонатную смолу, полиэфирсульфоновую смолу, полисульфоновую смолу, полфениленсульфидную смолу и полиэфиркетоновую смолу.
Примеры вышеуказанной термореактивной смолы включают в себя фенольную смолу, модифицированную фенольную смолу, малеиновую смолу, алкидную смолу, эпоксидную смолу, ненасыщенный сложный эфир (полученный поликонденсацией малеинового ангидрида, терефталевой кислоты и полиспирта), карбамидную смолу, меламиновую смолу, карбамидномеламиновую смолу, ксилоловую смолу, толуоловую смолу, гуанаминовую смолу, меламиногуанаминовую смолу, ацетогуанаминовую смолу, глифталевую смолу, фурановую смолу, силиконовую смолу, полиимид, полиамидноимидную смолу, полиэфирноимидную смолу и полиуретановую смолу.
Эти смолы также можно модифицировать для использования. Среди них поливинилиденфторидная смола, фторуглеродная смола, фторированная смола, такая как перфторуглеродная смола или растворимая в растворителе перфторуглеродная смола, и модифицированная силиконовая смола или силиконовая смола являются предпочтительными из-за их высокого сродства к частицам пористой магнитной сердцевины.
Среди вышеуказанных смол особенно предпочтительной является силиконовая смола. В качестве силиконовой смолы можно использовать уже известную силиконовую смолу.
Примеры имеющихся в продаже силиконовых смол включают в себя KR 271, KR 255 и KR 152 (все изготавливаются Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), а также SR 2400, SR 2405, SR 2410 и SR 2411 (все изготавливаются Dow Corning Toray Co., Ltd.). Примеры модифицированных силиконовых смол включают в себя KR 206 (модифицированную алкидом), KR 5208 (модифицированную акрилом), ES 100 1 N (модифицированную эпоксидом) и KR 305 (модифицированную уретаном) (все изготавливаются Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), а также SR 2115 (модифицированную эпоксидом) и SR 2110 (модифицированную алкидом) (обе изготавливаются Dow Corning Toray Co., Ltd.).
Количество смолы, вводимой в поры частицы пористой магнитной сердцевины, предпочтительно составляет от 5,0 до 25,0 массовых частей (включительно) на 100 массовых частей пористой магнитной сердцевины ввиду управляемости простотой утечки внутри частицы магнитного носителя. Предпочтительнее, это количество составляет от 8,0 до 20,0 массовых частей (включительно).
Предпочтительно, чтобы магнитный носитель по данному изобретению использовался после того, как поры частицы пористой магнитной сердцевины заполнены смолой, а затем ее поверхность дополнительно покрыта смолой, с учетом управления высвобождаемостью, антизагрязняющим свойством, способностью к зарядке трением, сопротивлением магнитного носителя и т.п. В этом случае смола, используемая для заполнения, и смола, используемая в качестве материала покрытия, могут быть одной и той же или разными, а также термопластичной смолой или термореактивной смолой.
Примеры смолы для формирования вышеуказанного материала покрытия представлены вышеуказанными термопластичными смолами и вышеуказанными термореактивными смолами. Можно также использовать модифицированные смолы этих смол. Их примеры включают в себя фторированную смолу, такую как поливинилиденфторидная смола, фторуглеродная смола, перфторуглеродная смола или растворимая в растворителе перфторуглеродная смола, и модифицированная силиконовая смола.
Среди вышеуказанных смол особенно предпочтительной является силиконовая смола. В качестве силиконовой смолы можно использовать уже известную силиконовую смолу. Примеры имеющихся в продаже силиконовых смол включают в себя KR 271, KR 255 и KR 152 (все изготавливаются Shin-Etsu Chernical Co., Ltd.), а также SR 2400, SR 2405, SR 2410 и SR 2411 (все изготавливаются Dow Corning Toray Co., Ltd.). Примеры модифицированных силиконовых смол включают в себя KR 206 (модифицированную алкидом), KR 5208 (модифицированную акрилом), ES 1001N (модифицированную эпоксидом) и KR 305 (модифицированную уретаном) (все изготавливаются Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), а также SR 2115 (модифицированную эпоксидом) и SR 2110 (модифицированную алкидом) (обе изготавливаются Dow Corning Toray Co., Ltd.).
Вышеуказанные смолы можно использовать по отдельности или в виде их смеси. Кроме того, термореактивную смолу можно использовать путем смешивания с отвердителем и отверждения. В частности, можно с выгодой использовать смолу, обладающую еще большей высвобождаемостью.
Количество смолы для покрытия поверхности частицы пористой магнитной сердцевины, заполненной смолой, предпочтительно составляет от 0,1 до 3,0 массовых частей (включительно) на 100 массовых частей частицы пористой магнитной сердцевины, заполненной смолой. Это количество предпочтительнее составляет от 0,3 до 2,0 массовых частей (включительно). Когда количество смолы покрытия находится в пределах вышеуказанного диапазона, можно повысить способность магнитного носителя к зарядке трением и стабильность в окружающей среде.
Кроме того, для использования в качестве смолы покрытия можно подмешивать электропроводную частицу или управляющую зарядом частицу. Примеры электропроводной частицы включают в себя углеродную сажу, магнетит, графит, оксид цинка и оксид олова. Добавляемое количество предпочтительно составляет от 0,1 до 10,0 массовых частей (включительно) на 100 массовых частей материала покрытия ввиду управления сопротивлением магнитного носителя.
Примеры управляющей зарядом частицы включают в себя частицу металлорганического комплекса, частицу металлоорганической соли, частицу хелатного соединения, частицу моноазокомплекса металла, частицу комплекса ацетилацетона и металла, частицу комплекса оксикарбоновой кислоты и металла, частицу комплекса поликарбоновой кислоты и металла, частицу комплекса полиола и металла, частицу полиметилметакрилатной смолы, частицу полистирольной смолы, частицу меламиновой смолы, частицу фенольной смолы, частицу нейлоновой смолы, частицу диоксида кремния, частицу оксида титана и частицу оксида алюминия. Количество добавляемых управляющих зарядом частиц предпочтительно составляет от 0,5 до 50,0 массовых частей (включительно) на 100 массовых частей смолы покрытия ввиду управления величиной электрического заряда, получаемого за счет трения. В частности, можно упомянуть следующие управляющие зарядом материалы для использования в силиконовой смоле.
А именно, примеры включают γ-аминопропилтриметоксисилан, γ-аминопропилметоксидиэтоксисилан, γ-аминопропилтриэтоксисилан, N-β-(аминоэтил)-γ-аминопропилтриметоксисилан, N-β-(аминоэтил)-γ-аминопропилметилдиметоксисилан, N-фенил-γ-аминопропилтриметоксисилан, этилендиамин, диэтилентриамин, сополимер стирола и диметиламиноэтилакрилата, сополимер стирола и диметиламиноэтилметакрилата, титанат изопропилтри(N-аминоэтила), гексаметилдисилазан, метилтриметоксисилан, бутилтриметоксисилан, изобутилтриметоксисилан, гексилтриметоксисилан, октилтриметоксисилан, децилтриметоксисилан, додецилтриметоксисилан, фенилтриметоксисилан, о-метилфенилтриметоксисилан и р-метилдифенилтриметоксисилан.
Способ дополнительного покрытия смолой поверхности магнитного носителя, заполненного смолой, после того, как поры частицы пористой магнитной сердцевины заполнены смолой, конкретно не ограничен. Примеры способа нанесения, используемого для покрытия, включают в себя способ погружения, способ распыления, способ нанесения покрытия щеткой и способ псевдоожиженного слоя.
Диаметр 50% частиц (D50) магнитного носителя по данному изобретению на основе распределения по объему предпочтительно составляет от 20,0 мкм до 60,0 мкм (включительно). Вышеописанный конкретный диапазон предпочтителен ввиду способности к зарядке трением о тонер и подавления адгезии носителя и образования вуали. При этом диаметром 50% частиц (D50) магнитного носителя можно управлять посредством ветровой классификации и ситовой классификации.
Далее будет описан тонер, содержащийся вместе с магнитным носителем в двухкомпонентном проявителе по данному изобретению. В тонере, используемом в данном изобретении, содержание частиц, имеющих диаметр 4,0 мкм или менее, на численной основе предпочтительно составляет 35,0% или менее по числу, а содержание частиц, имеющих диаметр 12,7 мкм или более, на объемной основе предпочтительно составляет 3,0% или менее по объему для того, чтобы получить и высококачественное изображение, и долговечность. Когда распределение размеров частиц тонера находится в пределах вышеуказанного диапазона, текучесть тонера оказывается превосходной, и можно легко получить достаточную величину электрического заряда, а также можно легко подавить образование вуали.
Кроме того, средневесовой диаметр (D4) частиц тонера предпочтительно составляет от 4,5 мкм до 10,0 мкм (включительно), а предпочтительнее - от 5,0 мкм до 9,0 мкм (включительно). Когда средневесовой диаметр (D4) частиц тонера находится в пределах вышеуказанного диапазона, воспроизводимость точек дополнительно улучшается.
Средняя круглость тонера, используемого в данном изобретении, предпочтительно составляет от 0,940 до 1,000 (включительно). Когда средняя круглость тонера находится в пределах вышеуказанного диапазона, высвобождаемость носителя и тонера оказывается превосходной. При этом средняя круглость основана на распределении круглости согласно эквивалентному диаметру окружности в диапазоне от 1,985 мкм до 39,69 мкм (включительно), при этом круглость, измеренную устройством проточного типа для измерения изображений частиц с разрешающей способностью обработки изображения 512×512 пикселей (0,37 мкм × 0,37 мкм на один пиксель) в одном поле зрения, делят на 800 в диапазоне круглости от 0,200 до 1,000 (включительно) для анализа.
Когда тонер со средней круглостью, находящейся в вышеуказанном диапазоне, используют с магнитным носителем по данному изобретению, можно надлежащим образом управлять текучестью в качестве проявителя. В результате, свойства транспортировки двухкомпонентного проявителя на носителе проявителя становятся превосходными, и тонер может легко освобождаться от магнитного носителя, и поэтому проявление тонером может стать легче.
Для того чтобы удовлетворить свойствам и стабильности при хранении, и низкотемпературной фиксации, предпочтительна связующая смола, имеющая следующие свойства. А именно, пиковая молекулярная масса (Мр) распределения молекулярной массы составляет от 2000 до 50000 (включительно), среднечисловая молекулярная масса (Mn) составляет от 1500 от 30000 (включительно), среднемассовая молекулярная масса (Mw) составляет от 2000 до 1000000 (включительно) при измерении методом гельпроникающей хроматографии (ГПХ), а температура стеклования (Tg) составляет от 40°C до 80°C (включительно).
Тонер может содержать воск, количество которого предпочтительно составляет от 0,5 до 20 массовых частей (включительно) на 100 массовых частей связующей смолы. Пиковая температура для максимального эндотермического пика воска предпочтительно составляет от 45°C до 140°C (включительно). Пиковая температура в пределах вышеуказанного диапазона предпочтительна потому, что при этом можно удовлетворить свойства стабильности при хранении тонера и свойства сдвига в горячем состоянии.
Примеры воска включают в себя: углеводородный воск, такой как низкомолекулярный полиэтилен, низкомолекулярный полипропилен, парафиновый воск и воск Фишера-Тропша (Fischer-Tropsch); продукт окисления углеводородного воска, такой как окисленный полиэтиленовый воск и его блок-сополимер; воски, содержащие главным образом алифатический сложный эфир, такие как карнаубский воск, воск на основе бегенилового спирта и/или сложного эфира бегеновой кислоты, воск на основе сложного эфира монтановой кислоты; а также частично или полностью раскисленные алифатические сложные эфиры, такие как раскисленный карнаубский воск.
Используемое количество окрашивающего вещества предпочтительно составляет от 0,1 до 30,0 массовых частей (включительно), предпочтительнее - от 0,5 до 20,0 массовых частей (включительно), а наиболее предпочтительно - от 3,0 до 18,0 массовых частей (включительно) на 100 массовых частей связующей смолы. В частности, это количество составляет от 8,0 до 15,0 массовых частей для тонера черного цвета, от 8,0 до 18,0 массовых частей для тонера пурпурного цвета, от 6,0 до 12,0 массовых частей для тонера голубого цвета и от 8,0 до 17,0 массовых частей для тонера желтого цвета. Используемое количество в вышеуказанных пределах является предпочтительным ввиду диспергируемости и хромогенных (пигментообразующих) свойств окрашивающего вещества.
Тонер также может при необходимости содержать управляющий зарядом агент. В качестве управляющего зарядом агента, содержащегося в тонере, можно использовать уже известный агент, хотя особенно предпочтительным является бесцветное соединение металла и ароматической карбоновой кислоты, имеющее высокую скорость зарядки трением при стабильном поддержании количества получаемого трением электрического заряда на определенном уровне.
Примеры управляющего отрицательным зарядом агента включают в себя соединение металла и салициловой кислоты, соединение металла и нафтойной кислоты, соединение металла и дикарбоновой кислоты, соединение типа полимера, имеющее сульфокислоту или карбоновую кислоту в своей боковой цепи, соединение типа полимера, имеющее соль сульфокислоты или сложный эфир сульфокислоты в своей боковой цепи, соединение типа полимера, имеющее соль карбоновой кислоты или сложный эфир карбоновой кислоты в своей боковой цепи, соединение бора, соединение мочевины, соединение кремния и каликсарен. Управляющий зарядом агент можно добавлять в частицу тонера внутренне или внешне. Количество добавляемого управляющего зарядом агента предпочтительно составляет от 0,2 до 10,0 массовых частей (включительно) на 100 массовых частей связующей смолы.
Предпочтительно вводить внешнюю добавку для того, чтобы повысить его текучесть. Предпочтительными в качестве внешней добавки являются неорганические мелкодисперсные частицы, такие как оксид кремния, оксид титана и оксид алюминия. Предпочтительно, чтобы неорганические мелкодисперсные частицы были сделаны гидрофобными посредством гидрофобизирующего агента, такого как силановое соединение, силиконовое масло или их смесь. Количество используемой внешней добавки предпочтительно составляет от 0,1 до 5,0 массовых частей (включительно) на 100 массовых частей частиц тонера. Смешивание частиц тонера с внешней добавкой можно проводить, используя уже известный смеситель, такой, как смеситель Хеншеля (Henschel).
Способы получения частиц тонера включают в себя: способ измельчения, при котором связующую смолу и окрашивающее вещество перемешивают в расплаве, после чего перемешанную смесь охлаждают, измельчают и сортируют; способ суспензионного гранулирования, при котором связующую смолу и окрашивающее вещество растворяют или диспергируют в растворителе, получившийся раствор смешивают с водной средой для суспензионного гранулирования, а затем удаляют растворитель, получая частицы тонера; способ суспензионной полимеризации, при котором композицию мономера, полученную путем гомогенного растворения или диспергирования мономера, окрашивающего вещества и т.п., диспергируют в непрерывной фазе (например, в водной фазе), содержащей стабилизатор дисперсии, а затем осуществляют полимеризацию, получая частицы тонера; способ дисперсионной полимеризации, при котором частицы тонера формируют непосредственно путем использования мономера и водного органического растворителя, растворяющего мономер, но не растворяющего образующийся полимер; способа эмульсионной полимеризации, при котором частицы тонера формируют непосредственно путем полимеризации в присутствии водорастворимого полярного инициатора полимеризации; и способа эмульгирующего агрегирования, включающего в себя по меньшей мере этап образования агрегата мелкодисперсных частиц путем агрегирования мелкодисперсных частиц полимера и мелкодисперсных частиц окрашивающего вещества и этап старения для сплавления мелкодисперсных частиц в агрегат мелкодисперсных частиц.
Далее будет описана процедура производства тонера методом измельчения.
На этапе смешивания сырья материалы, составляющие частицы тонера, включая связующую смолу, окрашивающее вещество, воск и, при необходимости, другие компоненты, такие как управляющий зарядом агент, взвешивают в заданных количествах, а потом смешивают. Примеры смесительного устройства включают в себя смеситель двухконусного типа, V-образный смеситель, барабанный смеситель, суперсмеситель, смеситель Хеншеля, смеситель Науты (Nauta) и смеситель Mechano Hybrid (торговое наименование, изготавливается Mitsui Mining Co., Ltd.).
Затем смешанные материалы подвергают перемешиванию в расплаве для диспергирования окрашивающего вещества и т.п. в связующую смолу. На этапе перемешивания в расплаве можно использовать смеситель периодического действия, такой как работающий под давлением смеситель и смеситель Бенбери (Bunbury), и смеситель непрерывного действия. Из-за сути непрерывного производства основное применение нашел одноосный или двухосный экструдер. Его примеры включают в себя двухосный экструдер КТК-типа (изготовленный Kobe Steel, Ltd.), двухосный экструдер ТЕМ-типа (изготовленный Toshiba Machine Co., Ltd.), а также расплавный смеситель модели РСМ (изготовленный Ikegai Corp.), двухосный экструдер (изготовленный КСК К.К.), смеситель модели Ко Kneader (изготовленный Buss AG) и смеситель Kneadex (изготовленный Mitsui Mining Co., Ltd.).
Затем полученную перемешиванием в расплаве композицию окрашенной смолы можно прокатывать двухосным валиком и т.п. на этапе охлаждения.
Охлажденный продукт композиции смолы измельчают до тех пор, пока не получат заданный диаметр частиц, на этапе измельчения, при котором продукт подвергают грубому измельчению с помощью измельчающей машины, такой как дробилка, молотковая мельница и мельница с призматическими мелющими телами, а потом превращают в порошок, например, с помощью системы Criptron (изготовленной Kawasaki Heavy Industries, Ltd.), супер-ротора (изготовленного Nisshin Engineering Inc.), турбомельницы (изготовленной Turbo Kogyo Co., Ltd.), и распылительной мельницы воздухоструйного типа.
После этого можно получить частицу тонера, которая требуется, путем классификации с помощью сортирующего устройства или ситового устройства, такого как классифицирующая система с отклонением струи (изготовленная Nittetsu Mining Co., Ltd.), центробежная классифицирующая система с использованием Turboprex (изготовленная Hosokawa Micron Corp.), сепаратор TSP (изготовленный Hosokawa Micron Corp.) и оборудования FACULTY (изготовленное Hosokawa Micron Corp.).
Кроме того, после измельчения можно надлежащим образом модифицировать поверхность частицы тонера посредством такой обработки, как сферонизация с использованием системы гибридизации (изготовленной Nara Machinery Co., Ltd.), системы механосплавления (изготовленной Hosokawa Micron Corp), оборудования FACULTY (изготовленного Hosokawa Micron Corp.) и оборудования Meteo Rainbow MR-типа (изготовленного Nippon Pneumatic Mfg. Co., Ltd.).
Модификацию поверхности частицы тонера можно также проводить с помощью устройства модификации поверхности, такого как показанное на фиг.1. Частицы 1 тонера загружают внутрь устройства 4 модификации поверхности через загрузочное сопло 3 с помощью автоматического питателя 2. Воздух внутри устройства 4 модификации поверхности всасывается воздуходувкой 9 так, что частицы 1 тонера, загружаемые через загрузочное сопло 3, диспергируются внутри устройства. Для модификации поверхности частицы 1 тонера, диспергированные внутри устройства, мгновенно нагреваются нагретым воздухом, вводимым из впуска 5 нагретого воздуха. Хотя желательно создавать нагретый воздух нагревателем, в этом смысле устройство конкретно не ограничено при условии, что это устройство создает достаточно нагретого воздуха для модификации поверхности частиц тонера. Частицы 7 тонера с модифицированной поверхностью мгновенно охлаждаются холодным воздухом, вводимым из впуска 6 холодного воздуха. Хотя в качестве холодного воздуха желательно использовать жидкий азот, это средство конкретно не ограничено при условии, что частицы 7 тонера с модифицированной поверхностью охлаждаются мгновенно. Частицы 7 тонера с модифицированной поверхностью всасываются воздуходувкой 9 и собираются в циклоне 8.
Магнитный носитель по данному изобретению можно использовать в качестве двухкомпонентного проявителя, содержащего магнитный носитель и тонер. При использовании в качестве проявителя соотношение компонентов смеси делают таким, что содержание тонера предпочтительно составляет от 2 до 35 массовых частей (включительно), а предпочтительнее - от 4 до 25 массовых частей (включительно), на 100 массовых частей магнитного носителя. В пределах вышеуказанного диапазона можно получить высокую плотность изображения и можно снизить рассеяние тонера.
Двухкомпонентный проявитель по данному изобретению также можно использовать как пополняющий проявитель, используемый в способе двухкомпонентной проявки, при котором проявитель пополняет проявочный блок, и по меньшей мере избыточно загруженный магнитный носитель в проявочном блоке стекает из проявочного блока. Чтобы увеличить долговечность проявителя при использовании в качестве пополняющего проявителя, соотношение компонентов смеси делают таким, что содержание тонера предпочтительно составляет от 2 до 50 массовых частей (включительно) на 1 массовую часть магнитного носителя.
Способ измерений диаметра 50% частиц (D50) магнитного носителя и пористой магнитной сердцевины на основе распределения по объему, диаметра 50% частиц (D50) порошкообразного продукта предварительно прокаленного феррита на основе распределения по объему, а также диаметра 90% частиц (D90) на основе распределения по объему
Распределение размеров частиц измеряют с помощью устройства для измерения распределения размеров частиц с использованием метода лазерной дифракции/рассеяния - «Microtrac MT 3300 EX» (изготовленного Nikkiso Co., Ltd.).
Измерения диаметра 50% частиц (D50) порошкообразного продукта предварительно прокаленного феррита на основе распределения по объему и диаметра 90% частиц (D90) порошкообразного продукта предварительно прокаленного феррита на основе распределения по объему проводят с помощью прилагаемого блока циркуляции образцов для влажного метода - «Sample Delivery Control (SDC)» (изготовленного Nikkiso Co., Ltd.). Предварительно прокаленный феррит (суспензию феррита) постепенно добавляют в блок циркуляции образцов, чтобы получить заданную концентрацию для измерения. Применяют расход 70%, выходную мощность ультразвука 40 Вт и время ультразвукового дозирования 60 секунд. Условия измерения являются следующими:
время установки на нуль: 10 секунд;
время измерения: 30 секунд;
число измерений: 10 раз;
показатель преломления растворителя: 1,33;
показатель преломления частиц: 2,42;
форма частиц: несферическая;
верхний предел измерения: 1,408 мкм;
нижний предел измерения: 0,243 мкм;
окружающая среда при измерении: примерно 23°C и относительная влажность 50%.
Измерение диаметра 50% частиц (D50) магнитного носителя и пористой магнитной сердцевины на основе распределения по объему проводят с помощью прилагаемого блока загрузки образцов для сухого метода - «кондиционера одноразового действия для сухих образцов» Turbotrac (изготовленного Nikkiso Co., Ltd.). Загрузку в Turbotrac осуществляют с помощью пылесборника в качестве источника вакуума с расходом воздуха примерно 33 литра/секунду и давлением примерно 17 кПа. Управление осуществляется автоматически посредством программного обеспечения. Диаметр 50% частиц (D50) получают как накапливаемое значение на основе распределения по объему. Управление и анализ проводят с помощью прилагаемого программного обеспечения (версия 10.3.3-202D). Условия измерения являются следующими:
время установки на нуль: 10 секунд;
время измерения: 10 секунд;
число измерений: один раз;
показатель преломления частиц: 1,81;
форма частиц: несферическая;
верхний предел измерения: 1,408 мкм;
нижний предел измерения: 0,243 мкм;
окружающая среда при измерении: примерно 23°C и относительная влажность 50%.
Способ измерения длины области части магнитной сердцевины и длины области, отличной от части магнитной сердцевины, в поперечном сечении частицы магнитного носителя и способ измерения доли площади области части магнитной сердцевины
В процессе создания поперечного сечения частицы магнитного носителя используют прибор FB-2100 (изготовленный Hitachi High-Technologies Corp.), который является устройством для наблюдения за процессом посредством сфокусированного ионного пучка (ФИП). На предметный столик ФИП (металлическую сетку) наносят углеродную пасту, а на нее независимо наклеивают одну за другой небольшое количество частиц магнитного носителя, а затем осаждают из паровой фазы платину в качестве электропроводного слоя для подготовки образца. Образец устанавливают в ФИП-устройстве и подвергают черновой обработке посредством источника ионов Ga с напряжением ускорения 40 кВ (при токе пучка 39 нА), а затем подвергают окончательной обработке (при токе пучка 7 нА) для создания поперечного сечения образца.
При этом для измерения выбирают частицы магнитного носителя-образца, каждая из которых имеет максимальный диаметр (Dmax) при соотношении D50×0,9≤Dmax≤D50×1,1. Кроме того, Dmax - это максимальный диаметр при наблюдении частицы носителя в параллельном направлении от поверхности наклеивания. При этом расстояние положения пластины, содержащей максимальную длину в направлении, параллельном приклеенной поверхности каждого образца, от приклеенной поверхности обозначают символом «h» (например, в случае идеальной сферы с радиусом «r», h=r). Поперечное сечение создают в направлении, параллельном приклеенной поверхности, в диапазоне от 0,9×h до 1,1×h (включительно), принимаемом за расстояние от приклеенной поверхности.
Образец, обработанный для наличия поперечного сечения, можно использовать для наблюдения с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) как таковой. Известно, что при наблюдении в СЭМ чем больше тяжелого элемента, тем больше количество отраженных электронов, испускаемых из образца. Например, в случае образца, содержащего органическое соединение и металл, такой как железо, распределенные в планарном состоянии, отраженных от железа электронов обнаруживается больше, так что часть, соответствующая железу, на изображении видится яркой (с высокой яркостью, а именно, белой). С другой стороны, электронов, отраженных от органического соединения, представляющего собой соединение легких элементов, мало, так что их изображение видится темным (с низкой яркостью, черным). При наблюдении поперечного сечения частицы магнитного носителя по данному изобретению часть оксида металла, полученная из области части магнитной сердцевины, видится яркой (с высокой яркостью, белой), а область, отличная от части магнитной сердцевины, видится темной (с низкой яркостью, черной), так что можно получить картинку с очень большой разницей контрастности между ними. В частности, наблюдение проводят, пользуясь сканирующим электронным микроскопом (СЭМ) S-4800 (изготовленным Hitachi High-Technologies Corp.) в следующих условиях. Кстати, наблюдение проводят после операции продувки.
название сигнала: SE (U, LA 100);
ускоряющее напряжение: 5000 вольт;
ток эмиссии: 10000 нА;
Рабочее расстояние: 4000 мкм;
Режим линзы: высокий;
Конденсор 1:3;
Скорость сканирования: малая 4 (40 секунд)
Увеличение: 1500;
Размер данных: 1280×960;
Цветовой режим: шкала уровней серого (полутонов);
Электрическое смещение образца: 0 В.
При этом, в дополнение вышеуказанным условиям, осуществляют захват получаемого в отраженных электронах изображения, задавая яркость в управляющем программном обеспечении сканирующего электронного микроскопа S-4800 как «Контраст 5, яркость - 5» и режим наблюдения магнитной формы - как ОТКЛ, чтобы получить полутоновое изображение с 256-ю градациями.
Длину области части магнитной сердцевины и длину области, отличной от части магнитной сердцевины (части со смолой и/или части с пустотами), в поперечном сечении частицы магнитного носителя рассчитывают с использованием программного обеспечения для анализа изображения Image-Pro Plus 5.1J (разработанного Media Cybernetics, Inc.) на полутоновом, полученном в отраженных электронах с помощью СЭМ изображении поперечного сечения частицы магнитного носителя посредством нижеследующих процедур.
При этом один пример полученного в отраженных электронах с помощью СЭМ изображения обработанного поперечного сечения частицы магнитного носителя по данному изобретению показан на фиг.2. На фиг.2 показаны область 10 обработанного поперечного сечения частицы магнитного носителя, часть 11 магнитной сердцевины, часть 12 со смолой, часть 13 с пустотами и поверхность 14 магнитного носителя.
На изображении заранее обозначают только область 10 обработанного поперечного сечения частицы магнитного носителя. При этом из наблюдаемого в отраженных электронах изображения можно легко различить границы между областью обработанного поперечного сечения частицы магнитного носителя и фоном. Полутоновое изображение с 256-ю градациями создают в области поперечного сечения обозначенных частиц. Эта область на картинке разделена на три области, а именно, область части с пустотами от 0-й до 10-й градации, начиная с наименьшего значения градаций, область части со смолой от 11-й до 129-й градации и область части магнитной сердцевины от 130-й до 254-й градации. 255-я градация присвоена части с фоном, отличной от области обработанного поперечного сечения. Область 10 обработанного поперечного сечения частицы магнитного носителя образована из части 11 магнитной сердцевины, части 12 со смолой и части 13 с пустотами, как показано на фиг.3. При этом в данном изобретении область, отличная от части магнитной сердцевины, образована из части 12 со смолой и части 13 с пустотами.
На фиг.4 показан схематический чертеж примера измерения, иллюстрирующий область части магнитной сердцевины и область, отличную от части магнитной сердцевины, в поперечном сечении частицы магнитного носителя по данному изобретению.
1. Максимальный диаметр частицы магнитного носителя в области обработанного поперечного сечения обозначен символом Rx.
2. Средняя точка диаметра Rx принимается за опорную точку поперечного сечения частицы магнитного носителя. Диаметр, перпендикулярно пересекающийся с Rx в средней точке, обозначен символом Ry.
3. Измерения проводят на частицах магнитного носителя, удовлетворяющих соотношению Rx/Ry≤1,2.
4. На 18 проведенных с интервалами 10° линиях, которые проходят через опорную точку поперечного сечения частицы магнитного носителя, измеряют длину и число на каждой из областей части магнитной сердцевины и областей, отличных от части магнитной сердцевины, имеющих длину 0,1 мкм или более. Исходя из этих измеренных значений, принимают число (в % по числу) «областей части магнитной сердцевины, имеющих длину 6,0 мкм или более, относительно суммарного числа областей части магнитной сердцевины, имеющих длину 0,1 мкм или более», и число (в % по числу) «областей, отличных от части магнитной сердцевины, имеющих длину 4,0 мкм или более, относительно суммарного числа областей, отличных от части магнитной сердцевины, имеющих длину 0,1 мкм или более».
5. Измерение повторяют для 25 частиц магнитного носителя, удовлетворяющих соотношению Rx/Ry≤1,2, и затем рассчитывают их среднее значение. Долю частиц, удовлетворяющих соотношению Rx/Ry≤1,2, рассчитывают, используя число частиц, необходимых для достижения 25 в процессе резания, как знаменателем.
Формула:
Доля частиц, удовлетворяющих соотношению Rx/Ry≤1,2=25 / (число частиц, подвергнутых процессу резания)×100 (%)
На фиг.5 показан пример распределения длины и чисел (в % по числу), полученных при измерении вышеуказанным способом имеющих длину 0,1 мкм или более областей части магнитной сердцевины и имеющих длину 0,1 мкм или более областей, отличных от части магнитной сердцевины, в поперечном сечении частицы магнитного носителя по данному изобретению.
При измерении доли площади части магнитной сердцевины в поперечном сечении частицы магнитного носителя область обработанного поперечного сечения частицы магнитного носителя заранее принимают за площадь поперечного сечения частицы магнитного носителя. Значение, полученное путем деления площади, занимаемой частью 1 магнитной сердцевины, на площадь поперечного сечения частицы магнитного носителя, принимают за «долю площади (в % по площади) части магнитной сердцевины». В данном изобретении те же измерения проводят для 25 частиц магнитного носителя, как упоминались выше, чтобы получить среднее значение для использования.
Измерения средневесового диаметра (D4) частиц тонера, процента по числу частиц с диаметром 4,0 мкм или менее и процента по объему частиц, имеющих диаметр 12,7 мкм или более
Средневесовой диаметр (D4) частиц тонера получают путем обсчета данных, полученных следующим образом. А именно, проводят измерения с помощью прецизионного устройства для измерения распределения размеров частиц способом определения электрического сопротивления микропор, оснащенного имеющей апертуру 100 мкм трубкой, «Coulter Counter Multisizer 3» (торговое наименование, изготовлено Beckman Coulter, Inc.), с 25000 эффективных каналов измерения, при этом задание условий измерения и анализ данных по результатам измерения осуществляют с помощью прилагаемого к нему специализированного программного обеспечения «Beckman Coulter Multisizer 3 Version 3.51»(изготовленного Beckman Coulter, Inc.).
Для измерения можно использовать водный раствор электролита, полученный растворением хлорида натрия специального сорта в ионообменной воде (концентрация примерно 1% по массе), например, «ISOTON II» (изготовленный Beckman Coulter, Inc.).
Перед измерением и анализом настраивают специализированное программное обеспечение следующим образом. На экране диалогового окна «Изменение стандартного режима работы (СРР)» задают число 50000 как суммарные числа подсчета режима управления частицами при однократном измерении. Значение, полученное с помощью «стандартной частицы размером 10 мкм» (изготавливается Beckman Coulter, Inc.), задают как значение Kd. Нажимая кнопку измерения уровня «порог/шум», автоматически задают уровень порога и шума. Делают уставки на 1600 мкА для тока, 2 - для усиления, и ISOTON II - для раствора электролита. Осуществляют контроль промывки апертурной трубки после измерения. На экране диалогового окна «задание обуславливаемого импульсом изменения в диаметр частиц» вышеуказанного специализированного программного обеспечения задают логарифмический диаметр частиц в качестве размера запоминающего буфера, задают запоминающий буфер диаметра частиц в качестве запоминающего буфера диаметра частиц на 256 градаций и задают диапазон диаметра частиц от 2 мкм до 60 мкм.
Конкретный способ измерения является следующим.
(1) Вливают примерно 200 мл вышеуказанного водного раствора электролита в стеклянный стакан с круглым дном на 250 мл, специально предназначенный для «Multisizer 3», а затем устанавливают стакан на предметном столике. Перемешивающий стержень вращают против часовой стрелки со скоростью 24 оборота/секунду. С помощью функции «промывка апертурной трубки» в аналитическом программном обеспечении из апертурной трубки удаляют пятна и пузырьки воздуха.
(2) В стеклянный стакан с плоским дном на 100 мл заливают примерно 30 мл вышеуказанного водного раствора электролита, а затем примерно 0,3 мл раствора, полученного трехкратным по массе разбавлением средства «Contaminon N» (изготовленного Wako Pure Chemical Industries, Ltd.; 10%-ый по массе водный раствор нейтрального детергента с pH 7, состоящего из неионогенного поверхностно-активного вещества, анионогенного поверхностно-активного вещества и органического моющего компонента, для промывки прецизионного измерительного устройства) ионообменной водой.
(3) Заливают заданное количество ионообменной воды в водяную ванну ультразвукового диспергирующего устройства «Ultrasonic Dispersion System Tetoral 150» (изготовленного Nikkaki-Bios Co., Ltd.) с выходной электрической мощностью 120 Вт, которое имеет два расположенных внутри устройства генератора колебаний с частотой колебаний 50 кГц при разности фаз между ними 180 градусов. А затем в водяную ванну добавляют примерно 2 мл вышеуказанного средства «Contaminon N».
(4) Стакан, указанный в (2), устанавливают в удерживающем стакан гнезде в вышеуказанном ультразвуковом диспергирующем устройстве, а затем запускают это ультразвуковое диспергирующее устройство. Положение стакана по высоте регулируют так, чтобы синхронные колебания поверхности водного раствора электролита в стакане стали максимальными.
(5) В водный раствор электролита в указанном в (4) стакане понемногу добавляют примерно 10 мг тонера при дозировании ультразвуковой волны к водному раствору электролита для диспергирования. Обработку диспергированием посредством ультразвуковой волны продолжают в течение дополнительных 60 секунд. При этом температуру воды в водяной ванне во время ультразвукового диспергирования надлежащим образом регулируют в диапазоне от 10°С до 40°C (включительно).
(6) Водный раствор электролита, полученный в (5) и содержащий диспергированный тонер, по каплям добавляют пипеткой в указанный в (1) стакан с круглым дном, установленный на предметном столике, для получения раствора с измеренной концентрацией примерно 5%. А затем продолжают измерения до тех пор, пока число измеренных частиц не достигает 50000.
(7) Измеренные данные анализируют с помощью вышеуказанного специализированного программного обеспечения, прилагаемого к устройству, чтобы рассчитать средневесовой диаметр частиц (D4). «Средний диаметр», демонстрируемый на экране диалогового окна «Статистика объема/анализа» (среднее арифметическое), когда в вышеуказанном специализированном программном обеспечении задан % объема/график, и представляет собой средневесовой диаметр частиц (D4).
Процентную долю по числу частиц, имеющих диаметр 4 мкм или менее, в тонере рассчитывают путем анализа данных после измерений с помощью вышеуказанного устройства «Multisizer 3». Во-первых, % по числу/график задают с помощью вышеуказанного специализированного программного обеспечения, а таблицу результатов измерений задают на дисплее % по числу. Потом в задающей диаметр частиц части экрана диалогового окна «формат/диаметр частиц/статистика диаметра частиц» проверяют метку «<», а затем вводят число «4» в находящуюся под ней часть для ввода диаметра частиц. Число, появляющееся в части дисплея «<4 мкм», когда отображается экран диалогового окна «Статистика чисел/анализа» (среднее арифметическое), представляет собой процентную долю по числу частиц, имеющих диаметр 4,0 мкм или менее, в тонере.
Процентную долю по объему частиц, имеющих диаметр 12,7 мкм или более, в тонере рассчитывают путем анализа данных после измерений посредством вышеуказанного устройства «Multisizer 3». Во-первых, задают % по объему/график с помощью вышеуказанного специализированного программного обеспечения и задают таблицу результатов измерений на дисплее % по объему. Потом в задающей диаметр частиц части экрана диалогового окна «Формат/диаметр частиц/статистика диаметра частиц» проверяют метку «>», а затем вводят число «12,7» в находящуюся под ней часть для ввода диаметра частиц. Число, появляющееся в части дисплея «>12,7 мкм», когда отображается экран диалогового окна «Статистика объема/анализа» (среднее арифметическое), представляет собой процентную долю по объему частиц, имеющих диаметр 12,7 мкм или более, в тонере.
Средняя круглость тонера
Среднюю круглость тонера измеряют с помощью устройства проточного типа для анализа изображений частиц «FPIA-3000 Type» (изготовленного Sysmex Corporation) при условиях измерения и анализа, используемых во время калибровки. Эквивалентный диаметр окружности и круглость получают, пользуясь проецируемой площадью «S» и длиной «L» периферии. Эквивалентный диаметр окружности понимают как диаметр окружности, имеющей такую же площадь, как и проецируемая площадь в изображении частицы. Круглость определяют как значение, которое получено путем деления длины периферии окружности, полученной исходя из эквивалентного диаметра окружности, на длину периферии проецируемого изображения частицы, и эту круглость можно рассчитать с помощью следующего уравнения.
1/2
Круглость C=2×(π×S)/L.
Круглость равна 1,000, когда изображение частицы представляет собой идеальную окружность, и является меньшей, когда степень неровности на периферии изображения частицы больше. После вычисления круглости каждой частицы, диапазон круглости от 0,2 до 1,0 (включительно) делят на 800 каналов, а медианное значение каждого канала принимают за представительное значение, исходя из которого рассчитывают среднее значение, чтобы получить среднюю круглость.
В конкретном способе измерения, после добавления поверхностно-активного вещества в качестве диспергатора, предпочтительно - 0,02 г додецилбензолсульфоната натрия, к 20 мл ионообменной воды добавляют 0,02 г измеряемого образца. Потом полученную смесь обрабатывают для диспергирования в течение 2 минут с помощью настольного диспергирующего устройства ультразвуковой очистки с частотой колебаний 50 кГц и выходной электрической мощностью 150 Вт (например, прибора «VS-150», изготовленного Velvo-Clear Co.), чтобы получить дисперсный раствор для измерения. Во время работы температуру дисперсного раствора надлежащим образом охлаждают в диапазоне от 10°С до 40°C (включительно).
При измерении вышеуказанное устройство проточного типа для анализа изображений частиц, установленное со стандартным объективом (10-кратное увеличение), используют с оболочечным раствором, оболочкой частиц «PSE-900A» (изготовленной Sysmex Corp.). Дисперсный раствор, подготовленный в соответствии с вышеуказанной процедурой, вводят в устройство проточного типа для анализа изображений частиц и измеряют 3000 частиц тонера в режиме измерения с фильтрацией верхних частот (HPF) и режиме подсчета суммы. Среднюю круглость тонера получают путем задания порога бинаризации во время анализа частиц на уровне 85%, и при этом эквивалентный диаметр окружности согласно диаметру частицы для анализа ограничивают диапазоном от 2,00 до 200,00 мкм (включительно).
При измерении проводят регулирование автоматической фокусировки путем использования частицы стандартного латекса (например, 5200 А, изготовленного Duke Scientific Corp., разбавленного ионообменной водой) перед измерением. После этого предпочтительно осуществлять регулирование фокусировки каждые два часа после начала измерения.
В примерах данной заявки использовали устройство проточного типа для анализа изображений частиц с сертификатом подтверждения качества, выданным Sysmex Corp. Измерения проводили при условиях измерения и анализа, описанных в сертификате подтверждения качества, за исключением того, что эквивалентный диаметр окружности согласно диаметру частиц для анализа ограничивали диапазоном от 2,00 до 200,00 мкм (включительно).
Способ измерений пиковой молекулярной массы (Мр), среднечисловой молекулярной массы (Mn) и средневесовой молекулярной массы (Mw) ТГФ-растворимой фракции смолы или тонера
Пиковую молекулярную массу (Мр), среднечисловую молекулярную массу (Mn) и средневесовую молекулярную массу (Mw) измеряют с использованием гельпроникающей хроматографии (ГПХ) следующим образом. Во-первых, растворяют образец в тетрагидрофуране (ТГФ) при комнатной температуре за 24 часа. Используемый образец представляет собой смолу или тонер. Полученный таким образом раствор фильтруют через стойкий к воздействию растворителя мембранный фильтр «Myshori Disk» (изготовленный Tosoh Corp.) с диаметром пор 0,2 мкм, чтобы приготовить раствор образца. При этом раствор образца приготавливают так, что концентрация ТГФ-растворимой фракции составляет примерно 0,8% по массе. Используя этот раствор образца, проводят измерение в следующих условиях.
Прибор: HLC 8120 GPC (детектор: RI) (изготовлен Tosoh Corp.).
Колонка: последовательность 7 колонок Shodex KF-801, 802, 803, 804, 805, 806 и 807 (изготовленных Showa Denko K.K.).
Раствор элюента: Тетрагидрофуран (ТГФ).
Расход: 1,0 мл/минуту.
Температура печи: 40,0°C.
Объем впрыскивания образца: 0,10 мл.
Расчет молекулярной массы образца проводят с помощью калибровочной кривой молекулярной массы, подготовленной с использованием стандартных полистирольных смол (например, торговое наименование «TSK Standard Polystyrene F-850, F-450, F-288, F-128, F-80, F-40, F-20, F-10, F-4, F-2, F-1, A-5000, A-2500, A-1000 и А-500», изготовленных Tosoh Corp.).
Пиковая температура максимального эндотермического пика воска и температура Tg стеклования связующей смолы или тонера
Пиковую температуру максимального эндотермического пика воска измеряют с использованием дифференциального сканирующего калориметра «Q 1000» (изготовленного ТА Instruments, Inc.) в соответствии со стандартом ASTM D3418-82. Коррекцию температуры в обнаруживающем модуле прибора проводят по температурам плавления индия и цинка. Коррекцию количества тепла проводят по теплу плавления индия.
В частности, примерно 10 мг воска точно взвешивают, кладут в чашку из алюминия, а затем измеряют со скоростью нагревания 10°С/минуту в диапазоне температуры измерения от 30 до 200°C (включительно), используя в качестве эталонной пустую чашку из алюминия. При этом при измерении температуру один раз повышают до 200°C, снижают до 30°C, а потом снова повышают. Максимальный эндотермический пик на кривой ДСК процесса второго нагревания в диапазоне температуры от 30 до 200°C (включительно) принимают за пиковую температуру максимального эндотермического пика воска в данном изобретении. Температуру (Tg) стеклования связующей смолы или тонера измеряют с использованием примерно 10 мг точно взвешенной связующей смолы или точно взвешенного тонера похожим образом на измерение пиковой температуры максимального эндотермического пика воска. Затем получают изменение удельной теплоемкости в диапазоне температуры от 40°C до 100°C (включительно). Точка пересечения линии, проведенной между средними точками базовых линий до и после изменения удельной теплоемкости и дифференциальной термической кривой, принимается за температуру (Tg) стеклования связующей смолы или тонера.
Примеры
Пример 1 получения пористой магнитной сердцевины
2
3
FeO: 56,1% по массе;
3
MnCO: 35,8% по массе;
2
Mg(OH): 6,9% по массе;
3
SrCO: 1,2% по массе.
Каждое из вышеуказанных веществ взвешивали для образования ферритного сырья, имеющего вышеуказанный состав.
Затем их измельчали и смешивали в шаровой мельнице сухого типа с использованием шаров из диоксида циркония с диаметром (⌀) 10 мм в течение 2 часов (этап 1: этап измельчения и смешивания). После измельчения и смешивания полученную смесь прокаливали в атмосферном воздухе посредством печи прокаливания горелочного типа при 950°C в течение 2 часов, получая предварительно прокаленный феррит (этап 2: этап предварительного прокаливания). Состав феррита является следующим:
a
b
c
2
3
d
(MnO)(MgO)(SrO)(FeO),
где а=0,395, b=0,150, с=0,010 и d=0,445.
Предварительно прокаленный феррит измельчали до размера примерно 0,3 мм посредством дробилки, а затем измельчали в шаровой мельнице влажного типа с использованием шаров из нержавеющей стали диаметром (⌀) 10 мм с добавлением 30 массовых частей воды на 100 массовых частей предварительно прокаленного феррита в течение одного часа. Полученную таким образом суспензию измельчали в шариковой мельнице влажного типа с использованием шариков из диоксида циркония с диаметром (⌀) 1,0 мм в течение одного часа, получая суспензию феррита (порошкообразного продукта предварительно прокаленного феррита) (этап 3: этап измельчения). Полученный таким образом порошкообразный продукт предварительно прокаленного феррита продемонстрировал 2,0 мкм как определенный на основе распределения по объему диаметр 50% частиц (D50), 6,4 мкм как определенный на основе распределения по объему диаметр 90% частиц (D90) и 3,2 как отношение D90/D50.
В суспензию феррита добавляли в качестве связующего 2,0 массовые части поливинилового спирта на 100 массовых частей предварительно прокаленного феррита, а потом полученную смесь гранулировали в сферические частицы посредством распылительной сушилки (изготовленной Okawara Corp.) (этап 4: этап гранулирования). В электрической печи в атмосфере азота (при концентрации кислорода 1,0% по объему) температуру повышали от комнатной температуры до 1100°C в течение 3 часов, а потом проводили прокаливание при 1100°C в течение 4 часов. После этого, температуру понижали до 80°C в течение 8 часов, заменяли атмосферу азота атмосферным воздухом, а затем вынимали частицы при температуре 40°C или менее (этап 5: этап прокаливания). После разделения агрегированных частиц на части, их просеивали с помощью сита, имеющего ячейки размером 250 мкм, чтобы удалить крупные частицы с получением пористой магнитной сердцевины 1 с диаметром (D50) 50% частиц в 29,7 мкм на основе распределения по объему (этап 6: этап классификации). Полученные физические свойства показаны в таблице 1.
Пример 2 получения пористой магнитной сердцевины
В примере 1 получения пористой магнитной сердцевины изменили следующие условия. А именно, на этапе 3 степень измельчения частиц в дробилке изменили с примерно 0,3 мм на примерно 0,5 мм, шары в шаровой мельнице влажного типа заменили с выполненных из нержавеющей стали с диаметром (⌀) 10 мм на выполненные из диоксида циркония с диаметром (⌀) 10 мм, а время измельчения изменили с одного часа на два часа. Время измельчения в шариковой мельнице влажного типа изменили с одного часа на два часа. На этапе 5 температуру прокаливания изменили с 1100°C на 1050°C, а время повышения температуры от комнатной температуры до температуры прокаливания изменили с 3 часов на 2 часа. Другие условия сделали такими же, как в примере 1 получения пористой магнитной сердцевины, получая при этом пористую магнитную сердцевину 2. Полученные физические свойства показаны в таблице 1.
Пример 3 получения пористой магнитной сердцевины
В примере 1 получения пористой магнитной сердцевины изменили следующие условия. А именно, на этапе 3 степень измельчения частиц в дробилке изменили с примерно 0,3 мм на примерно 0,5 мм, шары в шаровой мельнице влажного типа заменили с выполненных из нержавеющей стали с диаметром (⌀) 10 мм на выполненные из диоксида циркония с диаметром (⌀) 10 мм, а время измельчения изменили с одного часа на два часа. Время измельчения в шариковой мельнице влажного типа изменили с одного часа на три часа. На этапе 4 в суспензию феррита добавляли 2,0 массовые части карбоната натрия в качестве порорегулятора вместе с 2,0 массовыми частями поливинилового спирта в качестве связующего. На этапе 5 температуру прокаливания изменили с 1100°C на 1050°C. Другие условия сделали такими же, как в примере 1 получения пористой магнитной сердцевины, получая при этом пористую магнитную сердцевину 3. Полученные физические свойства показаны в таблице 1.
Пример 4 получения пористой магнитной сердцевины
В примере 1 получения пористой магнитной сердцевины изменили следующие условия. А именно, на этапе 3 степень измельчения частиц в дробилке изменили с примерно 0,3 мм на примерно 0,5 мм, шары в шаровой мельнице влажного типа заменили с выполненных из нержавеющей стали с диаметром (⌀) 10 мм на выполненные из диоксида циркония с диаметром (⌀) 10 мм, а время измельчения изменили с одного часа на три часа. Шарики в шариковой мельнице влажного типа заменили с выполненных из диоксида циркония с диаметром (⌀) 1,0 мм на выполненные из оксида алюминия с диаметром (⌀) 1,0 мм, а время измельчения изменили с одного часа на два часа. На этапе 4 в суспензию феррита добавляли 0,5 массовой части карбоната натрия в качестве порорегулятора вместе с 2,0 массовыми частями поливинилового спирта в качестве связующего. На этапе 5 температуру прокаливания изменили с 1100°C на 1050°C, а время прокаливания изменили с 4 часов на 2 часа. Другие условия сделали такими же, как в примере 1 получения пористой магнитной сердцевины, получая при этом пористую магнитную сердцевину 4. Полученные физические свойства показаны в таблице 1.
Пример 5 получения пористой магнитной сердцевины
В примере 1 получения пористой магнитной сердцевины изменили следующие условия. А именно, на этапе 1 пропорцию веществ ферритного сырья заменили следующей:
2
3
FeO: 61,3% по массе;
3
MnCO: 31,0% по массе;
2
Mg(OH): 7,7% по массе.
На этапе 3 время измельчения изменили с одного часа на два часа. Шарики в шариковой мельнице влажного типа заменили с выполненных из диоксида циркония с диаметром (⌀) 1,0 мм на выполненные из нержавеющей стали с диаметром (⌀) 1,0 мм, а время измельчения изменили с одного часа на два часа. На этапе 4 количество поливинилового спирта, добавляемого в качестве связующего, изменили с 2,0 массовых частей на 1,0 массовой части. На этапе 5 температуру прокаливания изменили с 1100°C на 1050°C, а время прокаливания изменили с 4 часов на 6 часов. Другие условия сделали такими же, как в примере 1 получения пористой магнитной сердцевины, получая при этом пористую магнитную сердцевину 5. Полученные физические свойства показаны в таблице 1.
Пример 6 получения пористой магнитной сердцевины
В примере 1 получения пористой магнитной сердцевины изменили следующие условия. А именно, на этапе 1 пропорцию веществ ферритного сырья заменили следующей:
2
3
FeO: 60,7% по массе;
3
MnCO: 32,0% по массе;
2
Mg(OH): 6,4% по массе;
3
SrCO: 0,9% по массе.
На этапе 3 шарики в шариковой мельнице влажного типа заменили с выполненных из диоксида циркония с диаметром (⌀) 1,0 мм на выполненные из нержавеющей стали с диаметром (⌀) 1,0 мм, а время измельчения изменили с одного часа на четыре часа. Время повышения температуры от комнатной температуры до температуры прокаливания изменили с 3 часов на 5 часов. Другие условия сделали такими же, как в примере 1 получения пористой магнитной сердцевины, получая при этом пористую магнитную сердцевину 6. Полученные физические свойства показаны в таблице 1.
Пример 7 получения пористой магнитной сердцевины
В примере 1 получения пористой магнитной сердцевины изменили следующие условия. А именно, на этапе 1 пропорцию веществ ферритного сырья заменили следующей:
2
3
FeO: 60,8% по массе;
3
MnCO: 24,0% по массе;
2
Mg(OH): 14,2% по массе;
3
SrCO: 1,0% по массе.
На этапе 2 температуру предварительного прокаливания изменили с 950°C на 900°C.
На этапе 3 степень измельчения частиц в дробилке изменили с примерно 0,3 мкм на примерно 0,5 мкм, шары в шаровой мельнице влажного типа заменили с выполненных из нержавеющей стали с диаметром (⌀) 10 мм на выполненные из оксида алюминия с диаметром (⌀) 10 мм, а время измельчения изменили с одного часа на четыре часа. Измельчение шариковой мельницей влажного типа не проводили. На этапе 4 в суспензию феррита добавляли 4,0 массовых части карбоната натрия в качестве порорегулятора вместе с 4,0 массовыми частями поливинилового спирта в качестве связующего. На этапе 5 температуру прокаливания изменили с 1100°C на 1250°C, а время прокаливания изменили с 4 часов на 5 часов. Другие условия сделали такими же, как в примере 1 получения пористой магнитной сердцевины, получая при этом пористую магнитную сердцевину 7. Полученные физические свойства показаны в таблице 1.
Пример 8 получения пористой магнитной сердцевины
В примере 1 получения пористой магнитной сердцевины изменили следующие условия. А именно, на этапе 1 пропорцию веществ ферритного сырья заменили следующей:
2
3
FeO: 95,4% по массе;
3
LiCO: 4,6% по массе.
На этапе 3 время измельчения в шариковой мельнице влажного типа изменили с одного часа на 20 часов. На этапе 5 температуру прокаливания изменили с 1100°C на 1150°C. Другие условия сделали такими же, как в примере 1 получения пористой магнитной сердцевины, получая при этом пористую магнитную сердцевину 8. Полученные физические свойства показаны в таблице 1.
Пример 9 получения магнитной сердцевины
2
3
FeO: 73,3% по массе;
CuO: 12,2% по массе;
ZnO: 14,5% по массе.
Каждое из вышеуказанных веществ взвешивали для образования ферритного сырья, имеющего вышеуказанный состав.
Затем их измельчали и смешивали посредством шаровой мельницы сухого типа с использованием шаров из диоксида циркония с диаметром (⌀) 10 мм в течение 2 часов (этап 1: этап измельчения и смешивания). После измельчения и смешивания полученную смесь прокаливали в атмосферном воздухе при 950°C в течение 2 часов, получая предварительно прокаленный феррит (этап 2: этап предварительного прокаливания). После измельчения до размера примерно 0,5 мм посредством дробилки проводили измельчение в шаровой мельнице влажного типа с использованием шаров из нержавеющей стали диаметром (⌀) 10 мм с добавлением 30 массовых частей воды на 100 массовых частей предварительно прокаленного феррита в течение 6 часов (этап 3: этап измельчения). В суспензию феррита добавляли в качестве связующего 2,0 массовые части поливинилового спирта на 100 массовых частей предварительно прокаленного феррита, а потом полученную смесь гранулировали в сферические частицы посредством распылительной сушилки (изготовленной Okawara Corp.) (этап 4: этап гранулирования). В атмосферном воздухе температуру повышали от комнатной температуры до температуры прокаливания в течение 3 часов, а потом проводили прокаливание при 1300°C в течение 4 часов. После этого, температуру понижали до 40°C в течение 6 часов, а затем частицы вынимали (этап 5: этап прокаливания). После разделения агрегированных частиц на части, их просеивали с помощью сита, имеющего ячейки размером 250 мкм, чтобы удалить крупные частицы с получением магнитной сердцевины 9 (этап 6: Этап классификации). Полученные физические свойства показаны в таблице 1.
Пример 10 получения магнитной сердцевины
В примере 1 получения пористой магнитной сердцевины изменили следующие условия. А именно, на этапе 1 пропорцию веществ ферритного сырья заменили следующей:
2
3
FeO: 61,8% по массе;
3
MnCO: 31,1% по массе;
2
Mg(OH): 6,5% по массе;
3
SrCO: 0,6% по массе.
На этапе 3 шарики в шариковой мельнице влажного типа заменили с выполненных из диоксида циркония с диаметром (⌀) 1,0 мм на выполненные из нержавеющей стали с диаметром (⌀) 1/8 дюйма, а измельчение проводили в течение одного часа. Потом провели дополнительное измельчение, пользуясь шариками из нержавеющей стали с диметром (⌀) 1/16 дюйма, в течение четырех часов. На этапе 4 количество поливинилового спирта, используемого в качестве связующего, изменили с 2,0 массовых частей на 1,0 массовой части. На этапе 5 время повышения температуры от комнатной температуры до температуры прокаливания изменили с 3 часов на 5 часов, а атмосферу заменили азотом с концентрацией кислорода 0% по объему. Другие условия сделали такими же, как в примере 1 получения пористой магнитной сердцевины, получая при этом магнитную сердцевину 10. Полученные физические свойства показаны в таблице 1.
Приготовление раствора 1 смолы
Раствор 1 смолы приготавливали путем смешивания 18,0 массовых частей (в пересчете на содержание твердого вещества) силиконового лака (SR2411, изготовленного Dow Corning Toray Co., Ltd.), 0,5 массовой части γ-аминопропилтриэтоксисилана и 200,0 массовых частей толуола в течение одного часа.
Приготовление раствора 2 смолы
Раствор 2 смолы приготавливали путем смешивания 100,0 массовых частей (в пересчете на содержание твердого вещества) силиконового лака (SR2410, изготовленного Dow Corning Toray Co., Ltd.), 10,0 массовых частей γ-аминопропилтриэтоксисилана и 300,0 массовых частей толуола в течение 2 часов.
Приготовление раствора 3 смолы
Раствор 3 смолы приготавливали путем смешивания 22,0 массовых частей (в пересчете на содержание твердого вещества) сополимера стирола-метилметакрилата (соотношение компонентов сополимера 50:50 молей, Mw=72000), 1,0 массовой части соединения четвертичной соли аммония (Р-51, изготовленной Orient Chemical Industry Co., Ltd.) и 200,0 массовых частей толуола в шаровой мельнице с шарами из натриевого стекла с диаметром (⌀) 10 мм в течение одного часа.
Приготовление раствора 4 смолы
Раствор 4 смолы приготавливали путем смешивания 20,0 массовых частей (в пересчете на содержание твердого вещества) силиконового лака (SR2411, изготовленного Dow Corning Toray Co., Ltd.), 2,0 массовых частей γ-аминопропилтриэтоксисилана и 1000,0 массовых частей толуола в течение одного часа.
Приготовление раствора 5 смолы
Раствор 5 смолы приготавливали путем смешивания 20,0 массовых частей (в пересчете на содержание твердого вещества) силиконового лака (SR2411, изготовленного Dow Corning Toray Co., Ltd.), 2,0 массовых частей γ-аминопропилтриэтоксисилана, 2,0 массовых частей электропроводного углерода (Ketjen Black EC, изготовленного Ketjen Black International Co., Ltd.) и 1000,0 массовых частей толуола в шаровой мельнице с шарами из натриевого стекла с диаметром (⌀) 10 мм в течение одного часа.
Пример 1 получения магнитного носителя
Этап 1 (этап заполнения смолой)
Азот вводили под сниженным давлением в мешалку (универсальную мешалку типа NDMV, изготовленную Dalton Co., Ltd.), содержащую 100,0 массовых частей пористой магнитной сердцевины 1, поддерживая температуру на 30°C, а затем по каплям добавляли в нее при сниженном давлении 13,0 массовых частей (в качестве смоляного компонента, по отношению к пористой магнитной сердцевине 1) раствора 1 смолы. Перемешивание полученной смеси как таковой продолжали в течение 2 часов после завершения добавления по каплям. Потом повышали температуру до 70°C, а затем удаляли растворитель при пониженном давлении, чтобы заполнить внутренность частиц пористой магнитной сердцевины 1 композицией силиконовой смолы. После охлаждения полученные таким образом частицы магнитного носителя транспортировали в смеситель, имеющий спиральную лопасть внутри вращающейся смесительной камеры (барабанный смеситель типа UD-AT, изготовленный Sugiyama Heavy Industrial Co., Ltd.), подвергали термообработке при 200°C в атмосфере азота в течение 2 часов, а затем классифицировали посредством сита с ячейкой 70 мкм, получая магнитную сердцевину.
Этап 2 (этап покрытия смолой)
3
Эту магнитную сердцевину (100,0 массовых частей) помещали в устройство для нанесения покрытия в псевдоожиженном слое (тип Spiraflow SFC, изготовленное Freund Corp.), а затем подавали азот при температуре подачи 80°C с расходом 0,8 м /минуту. Скорость вращения вращающегося ротора устанавливали равной 1000 оборотов в минуту, а после того, как температура продукта достигала 50°C, начинали распыление раствора 2 смолы. Скорость распыления устанавливали на уровне 3,5 г/минуту. Нанесение покрытия продолжали до тех пор, пока количество нанесенной смолы не достигало 0,8 массовых части на 100,0 массовых частей вышеуказанной магнитной сердцевины.
После этого магнитную сердцевину, покрытую силиконовой смолой, транспортировали в смеситель, имеющий спиральную лопасть внутри вращающейся смесительной камеры (барабанный смеситель типа UD-AT, изготовленный Sugiyama Heavy Industrial Co., Ltd.), а потом подвергали термообработке при 200°C в атмосфере азота в течение 2 часов, вращая смесительную камеру со скоростью 10 оборотов в минуту для перемешивания. За счет перемешивания управляли состоянием толщины смолы на поверхности частиц магнитного носителя. Полученные таким образом частицы магнитного носителя пропускали через сито с ячейкой 70 мкм, получая магнитный носитель 1. Сорт и количество смолы в магнитном носителе 1 на этапе заполнения смолой и этапе покрытия смолой показаны в таблице 2.
Примеры получения магнитных носителей 2-11
Сорт и количество заполняющей смолы на этапе заполнения смолой, а также сорт и количество смолы на этапе покрытия смолой изменяли так, как показано в таблице 2, получая магнитные носители 2-11.
Пример получения магнитного носителя 12
Этап 1 (этап заполнения смолой)
В одноосную сушилку с непрямым нагревом (типа Torusdisk TD, изготовленную Hosokawa Micron Corp.), содержащую 100,0 массовых частей пористой магнитной сердцевины 10, добавляли по каплям 20,0 массовых частей (в качестве смоляного компонента, по отношению к пористой магнитной сердцевине 10) раствора 4 смолы, подавая азот и поддерживая температуру на уровне 75°C. Перемешивание полученной смеси как таковой продолжали в течение 2 часов после завершения добавления по каплям. После этого температуру повышали до 200°C, а затем удаляли растворитель при пониженном давлении. После нагревания при 200°C в течение 2 часов с последующим охлаждением получали магнитный носитель 12 посредством классификации на сите с ячейкой 70 мкм. Этап 2 (этап покрытия смолой) не проводили.
Примеры получения магнитного носителя 13
3
3
В примере получения магнитного носителя 12 изменили количество заполняющей смолы на этапе 1 с 20,0 массовых частей на 13,0 массовых частей. Потом, на этапе 2, помещали 100,0 массовых частей магнитного носителя 12 в устройство для нанесения покрытия в псевдоожиженном слое (тип Spiraflow SFC, изготовленное Freund Corp.), a затем подавали азот при температуре подачи 70°C с расходом 0,8 м/минуту. Скорость вращения вращающегося ротора устанавливали равной 1000 оборотов в минуту, а после того, как температура продукта достигала 50°C, начинали распыление раствора 5 смолы. Скорость распыления устанавливали на уровне 3,5 г/минуту. Нанесение покрытия продолжали до тех пор, пока количество нанесенной смолы не достигало 2,0 массовых части на 100,0 массовых частей магнитного носителя 12. Потом сушилку заменили вакуумной сушилкой, а затем проводили термообработку после нанесения покрытия при пониженном давлении (примерно 0,01 МПа), пропуская азот при расходе 0,01 м/минуту при 220°C в течение 2 часов, получая магнитный носитель 13.
Физические свойства полученных магнитных носителей показаны в таблице 3.
Таблица 2
Магнитный носитель
Частица сердцевины
Этап 1
Этап 2
Тип смолы
Количество (в виде смолы)
Тип смолы
Количество (в виде смолы)
Магнитный носитель 1
Пористая магнитная сердцевина 1
Раствор 1 смолы
13,0 массовых частей
Раствор 2 смолы
0,8 массовых частей
Магнитный носитель 2
Пористая магнитная сердцевина 1
Раствор 1 смолы
13,0 массовых частей
Раствор 3 смолы
0,8 массовых частей
Магнитный носитель 3
Пористая магнитная сердцевина 1
Раствор 1 смолы
17,0 массовых частей
Этап 2 не проводили
Магнитный носитель 4
Пористая магнитная сердцевина 2
Раствор 1 смолы
10,0 массовых частей
Этап 2 не проводили
Магнитный носитель 5
Пористая магнитная сердцевина 3
Раствор 1 смолы
20,0 массовых частей
Этап 2 не проводили
Магнитный носитель 6
Пористая магнитная сердцевина 4
Раствор 1 смолы
13,0 массовых частей
Этап 2 не проводили
Магнитный носитель 7
Пористая магнитная сердцевина 5
Раствор 1 смолы
8,0 массовых частей
Этап 2 не проводили
Магнитный носитель 8
Пористая магнитная сердцевина 6
Раствор 1 смолы
13,0 массовых частей
Раствор 2 смолы
0,8 массовых частей
Магнитный носитель 9
Пористая магнитная сердцевина 7
Раствор 1 смолы
12,8 массовых частей
Этап 2 не проводили
Магнитный носитель 10
Пористая магнитная сердцевина 8
Раствор 1 смолы
8,0 массовых частей
Этап 2 не проводили
Магнитный носитель 11
Магнитная сердцевина 9
Этап 1 не проводили
Раствор 2 смолы
1,0 массовых частей
Магнитный носитель 12
Пористая магнитная сердцевина 10
Раствор 4 смолы
20,0 массовых частей
Этап 2 не проводили
Магнитный носитель 13
Пористая магнитная сердцевина 10
Раствор 4 смолы
13,0 массовых частей
Раствор 5 смолы
2,0 массовых частей
Примеры получения тонеров
Пример получения тонера 1
В реакционный сосуд, оснащенный охлаждающей трубкой, мешалкой и впускной трубкой для азота, навешивали следующие вещества:
терефталевую кислоту: 288 массовых частей;
полиоксипропилен-(2.2)-2,2-бис(4-гидроксифенил)пропан: 880 массовых частей;
дигидроксибис(триэтаноламинат)титана: 1 массовую часть.
После этого проводили реакцию полученной смеси путем нагревания при 210°С под потоком азота в течение 9 часов, удаляя образующуюся воду. Потом добавляли 61 массовую часть тримеллитового ангидрида и продолжали нагревание при 170°C в течение 3 часов, чтобы получить смолу 1. Смола 1 имела средневесовую молекулярную массу (Mw) 68000, среднечисловую молекулярную массу (Mn) 5700 и пиковую молекулярную массу (Мр) 10500, полученные путем измерения посредством ГПХ, и температуру стеклования (Tg) 61°C.
Потом 100,0 массовых частей смолы 1, 1,0 массовую часть соединения алюминия и ди-трет-бутилсалициловой кислоты (Bontron E88, изготовленной Orient Chemical Industry Co., Ltd.), 5,0 массовых частей очищенного обычного парафина (пиковая температура 65°C на максимальном эндотермическом пике ДСК) и 5,5 массовых частей пигмента синего цвета 15:3 (C.I. Pigment Blue) полностью смешивали посредством смесителя Хеншеля (типа FM-75, изготовленного Mitsui Miike Chemical Engineering Machinery, Co., Ltd.), а потом перемешивали в расплаве посредством двухосного расплавного смесителя (типа РСМ-30, изготавливается Ikegai Corp.) при 120°C. Полученный таким образом перемешанный в расплаве продукт охлаждали и подвергали грубому измельчению в молотковой мельнице, получая грубо измельченный продукт 1. Затем полученный таким образом грубо измельченный продукт 1 дополнительно измельчали посредством турбомельницы Т-250 (ротор RSS/гильза SNB, изготовлена Turbo Kogyo Co., Ltd.), получая порошкообразный продукт 1 с размером частиц примерно 5 мкм.
Затем 100 массовых частей порошкообразного продукта 1 смешивали с 1,0 массовой частью средства AEROSIL R972 (изготовленного Nippon Aerosil Co., Ltd.) в смесителе Хеншеля (типа FM-75, изготовленном Mitsui Miike Kakoki K.K.). Полученную таким образом смесь подвергали модификации поверхности посредством устройства модификации поверхности, показанного на фиг.1. Модификацию поверхности проводили при условиях со скоростью загрузки исходных веществ 2,0 кг/час и температурой продувки нагретого воздуха на уровне 210°С. Потом мелкие частицы и крупные частицы одновременно удаляли посредством классификатора воздушно-ветрового типа с использованием эффекта флотации (Elbojet Labo EJ-L3, изготовленного Nittetsu Mining Co., Ltd.), получая частицы тонера 1. Полученные таким образом частицы тонера 1 (100,0 массовых частей) смешивали с внешними добавками - 1,0 массовой частью STT-30A (изготовленной Titan Kogyo, Ltd.) и 1,0 массовой частью AEROSIL R972 (Nippon Aerosil Co., Ltd.), получая тонер 1. Свойства тонера 1 были следующими: средневесовой диаметр (D4) частиц 6,2 мкм; 21,3% по числу частиц, имеющих диаметр 4,0 мкм или менее, на численной основе; 1,0% по объему частиц, имеющих диаметр 12,7 мкм или более, на объемной основе; и средняя круглость 0,969.
Пример получения тонера 2
Порошкообразный продукт 1, полученный в примере получения тонера 1, обрабатывали устройством обработки частиц (торговое название - FACULTY, изготовлено Hosokawa Micron Corp.), форма и количество молотков которого были модифицированы для одновременной классификации и сферонизации с получением частиц тонера 2. Во всех отношениях, кроме вышеуказанных, операция по получению тонера 2 была такой же, как в примере получения тонера 1. Свойства тонера 2 были следующими: средневесовой диаметр (D4) частиц 5,5 мкм; 27,6% по числу частиц, имеющих диаметр 4,0 мкм или менее, на численной основе; 0,4% по объему частиц, имеющих диаметр 12,7 мкм или более, на объемной основе; и средняя круглость 0,950.
Пример получения тонера 3
-1
В мельницу Attritor (изготовленной Mitsui Mining Co., Ltd.) загружали стироловый мономер (100,0 массовых частей), 16,5 массовых частей C.I.-пигмента синего цвета 15:3 и 3,0 массовых части соединения алюминия и ди-трет-бутилсалициловой кислоты (Bontron Е88, изготовленной Orient Chemical Industry Co., Ltd.), а затем получаемую смесь перемешивали при скорости вращения 3,3 с (200 об/мин), используя 140 массовых частей шариков из диоксида циркония, имеющих диаметр (⌀) 1,25 мм, при 25°C в течение 180 минут, получая дисперсный раствор 1 маточной смеси.
3
4
2
Отдельно, 900 массовых частей 0,1 М водного раствора NaPO добавляли к 710 массовым частям ионообменной воды. Затем получаемую смесь нагревали до 60°C, а в эту смесь постепенно добавляли 67,7 массовых частей 1,0 М водного раствора CaCl, получая водную среду, содержащую соединение фосфат кальция.
-1
-1
Потом смесь 40,0 массовых частей дисперсного раствора 1 маточной смеси, 67,0 массовых частей стиролового мономера, 19,0 массовых частей мономера n-бутилакрилата, 12,0 массовых частей воска на основе сложного эфира (температура эндотермического пика 66°C), 0,2 массовых части дивинилбензола и 5,0 массовых частей насыщенного сложного полиэфира (продукта поликонденсации аддукта бисфенола А и пропиленоксида, терефталевой кислоты и тримеллитового ангидрида; Мр=11000) нагревали до 55°C и растворяли и гомогенно диспергировали посредством гомогенизатора ТК-типа (изготовленного Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) при скорости вращения 83,3 с (5000 об/мин). В этой смеси растворяли 3,5 массовых части 2,2'-азобис(2,4-диметилвалеронитрила) (инициатора полимеризации), получая композицию мономера. Эту композицию мономера вводили в вышеуказанную водную среду, а получаемую смесь перемешивали в гомогенизаторе ТК-типа при скорости вращения 233,3 с (14000 об/мин) и 60°C в атмосфере азота, чтобы гранулировать композицию мономера.
После этого, композицию перемешивали с помощью лопастной мешалки в течение 5 часов. Потом температуру повышали до 80°C при скорости нагревания 40°C/час и проводили реакцию в течение 5 часов при перемешивании. По окончании полимеризации, оставшиеся мономеры удаляли посредством испарения при пониженном давлении. После охлаждения добавляли соляную кислоту, чтобы отрегулировать pH на 1,4, а потом растворяли соль фосфата кальция, перемешивая получаемую смесь в течение 6 часов. Затем смесь фильтровали, промывали ионообменной водой, а потом сушили, получая частицы тонера 3.
Во всех отношениях, кроме вышеуказанных, операция по получению тонера 3 была такой же, как в примере получения тонера 1, а свойства тонера 3 были следующими: средневесовой диаметр (D4) частиц 4,5 мкм; 33,1% по числу частиц, имеющих диаметр 4,0 мкм или менее, на численной основе; 0,0% по объему частиц, имеющих диаметр 12,7 мкм или более, на объемной основе; и средняя круглость 0,991. Молекулярные массы ТГФ-растворимой фракции тонера 3, полученные посредством ГПХ, были следующими: средневесовая молекулярная масса (Mw) 40000; среднечисловая молекулярная масса (Mn) 11500; и пиковая молекулярная масса (Мр) 28000.
Пример получения тонера 4
Порошкообразный продукт 1, полученный в примере получения тонера 1, классифицировали посредством классификатора воздушно-ветрового типа Elbojet (изготовленного Nittetsu Mining Co., Ltd.), получая частицы тонера 4. Свойства частиц тонера 4 были следующими: средневесовой диаметр (D4) частиц 5,1 мкм; 34,8% по числу частиц, имеющих диаметр 4,0 мкм или менее, на численной основе; 0,6% по объему частиц, имеющих диаметр 12,7 мкм или более, на объемной основе; и средняя круглость 0,939. Во всех отношениях, кроме вышеуказанных, операция по получению тонера 4 была такой же, как в примере получения тонера 1.
Пример получения тонера 5
Грубо измельченный продукт 1, полученный в примере получения тонера 1, перерабатывали в порошкообразный продукт 2, пользуясь мельницей ударного типа для тонкого помола воздушной струей с высоким давлением воздуха. Полученный порошкообразный продукт 2 классифицировали посредством классификатора воздушно-ветрового типа Elbojet (изготовленного Nittetsu Mining Co., Ltd.), получая частицы тонера 5. Свойства частиц тонера 5 были следующими: средневесовой диаметр (D4) частиц 8,9 мкм; 11,7% по числу частиц, имеющих диаметр 4,0 мкм или менее, на численной основе; 5,2% по объему частиц, имеющих диаметр 12,7 мкм или более, на объемной основе; и средняя круглость 0,932. Во всех отношениях, кроме вышеуказанных, операция по получению тонера 5 была такой же, как в примере получения тонера 1.
Физические свойства тонеров 1-5 показаны в таблице 4.
Таблица 4
Тонер
D4 (мкм)
Частицы, имеющие диаметр 4,0 мкм или менее (% по числу)
Частицы, имеющие диаметр 12,7 мкм или более (% по объему)
Средняя круглость
Тонер 1
6,2
21,3
1,0
0,969
Тонер 2
5,5
27,6
0,4
0,950
Тонер 3
4,5
33,1
0,0
0,991
Тонер 4
5,1
34,8
0,6
0,939
Тонер 5
8,9
11,7
5,2
0,932
Примеры 1-7 и сравнительные примеры 1-8
Подготовленные магнитный носитель и тонер объединяли, как показано в таблице 5, получая двухкомпонентный проявитель. Двухкомпонентный проявитель получали, смешивая их в V-образном смесителе в течение 5 минут в следующей пропорции: 90,0% по массе магнитного носителя и 10,0% по массе тонера. Полученный таким образом двухкомпонентный проявитель оценивали в соответствии с нижеследующими методами, а результаты оценки показаны в таблице 6.
Таблица 5
Магнитный носитель
Тонер
Пример 1
Магнитный носитель 1
Тонер 1
Пример 2
Магнитный носитель 2
Тонер 1
Пример 3
Магнитный носитель 3
Тонер 1
Пример 4
Магнитный носитель 4
Тонер 2
Пример 5
Магнитный носитель 5
Тонер 2
Пример 6
Магнитный носитель 6
Тонер 2
Пример 7
Магнитный носитель 7
Тонер 3
Сравнительный Пример 1
Магнитный носитель 8
Тонер 1
Сравнительный Пример 2
Магнитный носитель 8
Тонер 4
Сравнительный Пример 3
Магнитный носитель 8
Тонер 5
Сравнительный Пример 4
Магнитный носитель 9
Тонер 1
Сравнительный Пример 5
Магнитный носитель 10
Тонер 1
Сравнительный Пример 6
Магнитный носитель 11
Тонер 1
Сравнительный Пример 7
Магнитный носитель 12
Тонер 1
Сравнительный Пример 8
Магнитный носитель 13
Тонер 1
DC
DC
2
Для использования в качестве устройства формирования изображения модифицировали имеющийся в продаже цифровой принтер imagePRESS Cl (изготовленный Canon, Inc.) и, пользуясь им, формировали изображение для оценки, загружая вышеуказанный проявитель в картридж голубого цвета проявочного блока. При этом модификация заключалась в том, что механизм, который выбрасывал бы находящийся в проявочном блоке избыточный магнитный носитель из проявочного блока, удаляли, а к носителю проявителя прикладывали напряжение переменного тока с частотой 2,0 кГц и двойной амплитудой (Vpp) 1,3 кВ, а также напряжение V постоянного тока. Напряжением V постоянного тока управляли так, что величина навески тонера изображения FF-й градации (сплошного изображения) на листе бумаги составляла 0,6 мг/см. При этом изображение с FF градациями - это изображение, демонстрирующее 256 градаций в шестнадцатиричной системе счисления, причем первая градация из 256 градаций (белая часть) принимается за 00-ю, а 256-я градация из 256 градаций (сплошная или полностью закрашенная часть) принимается за FF-ю. При вышеуказанных условиях проводили испытание на долговечность с получением 50000 копий при коэффициенте использования (чернил) в изображении 5%, используя оригинал (формата А4) изображения с FF градациями для оценки последующих копий.
Среда печати:
Нормальная температура/нормальная влажность: 23°C/относительная влажность 60% (этот параметр далее именуется N/N).
Высокая температура/высокая влажность: 3°С/оотносительная влажность 80% (этот параметр далее именуется Н/Н).
2
Бумага: CS-814 (бумага для лазерного принтера (81,4 г/м) от Canon Marketing Japan, Inc.).
Воспроизводимость точек
2
2
Подготавливали точечное изображение (изображение с FF градациями), сформированное с одним пикселем на одну точку. Диаметр пятна луча лазера регулировали так, что приходящаяся на точку площадь на листе бумаги находилась в диапазоне от 20000 мкм до 25000 мкм (включительно). Площадь 1000 точек измеряли с использованием цифрового микроскопа VHX-500 (широкодиапазонный объектив VH-Z100 с переменным фокусным расстоянием, изготовленный Keyence Corp.). Рассчитывали среднечисловое значение площади точки (S) и стандартное отклонение площади точки (σ) и рассчитывали показатель воспроизводимости точек с помощью следующего уравнения.
Показатель воспроизводимости точек (I)=σ/S×100.
При этом критерии оценки были следующими:
А: I составляет менее 4,0;
В: I составляет 4,0 или более, но меньше, чем 6,0;
С: I составляет 6,0 или более, но меньше, чем 8,0;
D: I составляет 8,0 или более.
Образование вуали
Печатали по 10 листов бумаги с изображением 00-й градации при N/N и Н/Н, и измеряли средний коэффициент отражения Dr (%) 10-й копии с помощью рефлектометра (рефлектометра модели TC-6DS, изготовленного Tokyo Denshoku Co., Ltd.). С другой стороны, измеряли коэффициент отражения Ds (%) бумаги без отпечатанного изображения. Вуаль (%) рассчитывали с помощью следующего уравнения.
Вуаль (%)=Dr(%)-Ds(%)
При этом критерии оценки были следующими:
А: менее 0,5%;
В: 0,5% или более, но меньше, чем 1,0%;
С: 1,0% или более, но меньше, чем 2,0%;
D: 2,0% или более.
Однородность изображение (колебание плотности)
Печатали изображение с 90-й градацией по всей площади трех листов бумаги формата A3. Оценку изображения проводили по третьей копии. Для оценки однородности изображения измеряли плотности изображения в пяти местах и измеряли разность между максимумом и минимумом. Плотность изображения измеряли с помощью цветного денситометра X-Rite для измерения в отраженном свете (цветного денситометра модели X-Rite 404A для измерения в отраженном свете).
Критерии оценки были следующими:
А: менее 0,04;
В: 0,04 или более, но меньше, чем 0,08;
С: 0,08 или более, но меньше, чем 0,12;
D: 0,12 или более.
Колебание плотности изображения за счет того, что оборудованию давали постоять после испытания на долговечность
После испытания на долговечность при N/N и Н/Н, печатали изображение с FF-й градацией (5 см × 5 см) на 3 листах бумаги и измеряли плотность изображения третьей копии. Устройству для оценки давали постоять 3 суток в каждой окружающей среде, а потом печатали изображение с FF-й градацией (5 см × 5 см) на одном листе бумаги, чтобы измерить плотность изображения с целью оценки разницы в плотности перед тем, как давали устройству постоять, и после этого. Плотность измеряли с помощью вышеуказанного денситометра X-Rite для измерения в отраженном свете.
Критерии оценки были следующими:
А: 0,00 или более, но меньше, чем 0,05;
В: 0,05 или более, но меньше, чем 0,10;
С: 0,10 или более, но меньше, чем 0,20;
D: 0,20 или более.
Адгезия носителя
2
Оценивали адгезию носителя до и после испытания на долговечность при N/N. Печатали изображение с 00-й градацией и приводили его в контакт с прозрачной липкой лентой на носителе электростатического изображения (барабане со слоем фотопроводника) для отбора образцов. Подсчитывали число частиц магнитного носителя, налипших на носителе электростатического изображения (площадью 1 см × 1 см), чтобы рассчитать число частиц магнитного носителя на см.
Критерии оценки были следующими:
А: 3 или менее;
В: от 4 от 10 (включительно);
С: от 11 от 20 (включительно);
D: 21 или более.
Хотя данное изобретение описано со ссылками на примерные варианты осуществления, следует понимать, что изобретение не ограничивается описанными примерными вариантами осуществления. Объем притязаний нижеследующей формулы изобретения следует интерпретировать в самом широком смысле как охватывающий все такие модификации и эквивалентные конструкции и функции.
Эта заявка испрашивает приоритет по заявке на патент Японии №2008-200644, поданной 4 августа 2008 г., которая во всей ее полноте включена сюда по ссылке.