静电图像显影用载体、静电图像显影剂、处理盒及成像装置的制造方法_2

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[0046] 另外,根据本示例性实施方案的载体可仅由磁性颗粒形成,或者可以是树脂被覆 载体,其中充当芯材的磁性颗粒的一部分表面被含有树脂的被覆层被覆,但当树脂被覆载 体的流动性和在高温高湿环境中的电阻与低温低湿环境中的电阻的比(电阻比)分别在本 示例性实施方案中的上述特定范围内时,由于树脂被覆载体受树脂的被覆状态影响,因此 被覆状态变得不均匀,并且显影剂变得劣化;并且在滴流式的情况下,显影装置中的载体与 补充该显影装置的载体之间的差异导致显影剂的搅拌性能和充电性能变得不稳定。
[0047] 相反,在根据本示例性实施方案的载体中,据认为,通过分别将充当载体芯材的磁 性颗粒的流动性和电阻比设在上述特定范围内,树脂的被覆状态的影响得以消除,并且显 影剂的搅拌性能和充电性能得以稳定,因此图像的浓度不均得以抑制。
[0048] 另外,在通过滴流式用根据本示例性实施方案的载体补充显影装置的情况下,据 认为,即使当环境发生变化时,搅拌性能也是优异的,并且充电不均得以抑制,因此抑制了 充电的波动。
[0049] 以下,作为根据本示例性实施方案的载体的典型例子,将详细说明树脂被覆载体, 其中,磁性颗粒的表面被覆有含有树脂的被覆层。
[0050] (磁性颗粒)
[0051] 当将温度为30°C相对湿度为85%的环境下在19200V/cm的电场中的电阻设为HR、 将温度为10°c相对湿度为15%的环境下在19200V/cm的电场中的电阻设为LR时,根据本 示例性实施方案的载体中所含的磁性颗粒满足表达式1. 〇〇 < LR/HR < 1. 15,并且,该磁性 颗粒的流动度为25seC/50g至3〇sec/50g的范围。
[0052] 电阻比(LR/HR)优选在L 00彡LR/HR彡L 15的范围内,更优选在L 01彡LR/ HR彡1. 10的范围内。当电阻比(LR/HR)小于1. 00时,由于相对于环境电阻值变得相反,其 相对于环境波动的影响也变为相反,因此伴随该环境波动的浓度不均没有受到抑制。同时, 当电阻比(LR/HR)大于1. 15时,充电的波动相对于环境的波动变大,因此浓度不均没有受 到抑制。
[0053] 另外,在根据本示例性实施方案的磁性颗粒中,从抑制由温度和湿度变化引起 的图像浓度的波动的观点出发,以常用对数计,温度为30°C相对湿度为85 %的环境下 在19200V/cm的电场中的电阻HR优选为61og Ω cm至IOlog Ω cm,更优选为71og Ω cm至 91og Ω cm。
[0054] 另外,在根据本示例性实施方案的磁性颗粒中,从抑制由温度和湿度变化引起 的图像浓度的波动的观点出发,以常用对数计,温度为l〇°C相对湿度为15%的环境下 在19200V/cm的电场中的电阻LR优选为61og Ω cm至IOlog Ω cm,更优选为71og Ω cm至 91og Ω cm。
[0055] 另外,根据本示例性实施方案的磁性颗粒的上述电阻测量如下。在高温高湿 (30°C、相对湿度为85% )或低温低湿(10°C、相对湿度为15% )的环境中,使两片极板以 Imm的宽度彼此平行相对,将〇. 25g磁性颗粒置于其间,利用横截面积为2. 4cm2的磁铁保持 该磁性颗粒,向其施加800V的施加电压,并测量电流值。此时的电场为19200V/cm。由所得 的电流值计算电阻值。
[0056] 另外,根据本示例性实施方案的磁性颗粒的流动度为25sec/50g至30sec/50g,优 选为26sec/50g至28sec/50g。当磁性颗粒的流动度小于25sec/50g时,由于流动性变得极 好,因此其与调色剂有时不能摩擦带电。同时,当磁性颗粒的流动度大于30sec/50g时,搅 拌性能劣化,并且易于发生充电不均。因此,易于产生图像浓度的不均。
[0057] 作为构成磁性颗粒的材料,可列举具有由以下式子表示的结构的铁氧体。
[0058] ?式子:(MO) x (Fe2O3) γ
[0059] 在上式中,M 表示选自由 Cu、Zn、Fe、Mg、Μη、Ca、Li、Ti、Ni、Sn、Sr、Al、Ba、Co、和 Mo构成的组中的至少一种元素。另外,X和Y表示摩尔比,且X+Y为100。
[0060] 当M表示多种金属时,具有由上式表示的结构的铁氧体的例子包括已知的铁氧 体,如锰锌铁氧体、镍锌铁氧体、锰镁铁氧体、和铜锌铁氧体。
[0061] 在根据本示例性实施方案的磁性颗粒中,电阻比和流动性可分别在上述范围内, 并且优选锰铁氧体作为所述铁氧体。锰铁氧体至少含有Fe和Mn作为金属,并且磁化和电 阻之间的平衡优异。另外,锰铁氧体可含有除Fe和Mn以外的其他金属,其例子包括Mn-Mg 铁氧体和Mn-Zn铁氧体。
[0062] 本示例性实施方案所用的磁性颗粒的体均粒径(D50v)可以是30μηι至50μηι。
[0063] 本示例性实施方案中的磁性颗粒以及粉碎颗粒的体均粒径为使用激光衍射型粒 度分布测量仪(例如,株式会社Horiba制造的LA-700)所测得的值。相对于根据所得粒度 分布而划分的粒度范围(通道),从小直径一侧开始绘制体积累积分布,将由此测量的相当 于50%累积的粒径设为体均粒径(D50v)。
[0064] 对根据本示例性实施方案的磁性颗粒的制造方法没有特别限定,但可这样制造该 磁性颗粒:调节含有一定量的Si作为杂质的5102的添加量,添加 CaCO 3,烧成所得物,并在 相对低的温度环境下施加热处理的组合。
[0065] 以下,将通过示出具体材料和条件对根据本示例性实施方案的磁性颗粒的制造方 法的例子进行说明,然而根据本示例性实施方案的磁性颗粒并不限于下述材料和数值。 [0066] 用于载体的磁性物质必须与软铁氧体或磁铁矿的情况相似在磁场中磁化,并且其 磁性通过将该磁性物质从该磁场中分离来降低。与硬铁氧体的情况相似,当将该磁性物质 磁化一次,并且将保存有磁性的磁性物质用作载体时,会发生载体在显影装置中彼此吸引 或者彼此排斥的现象,从而不易于搅拌显影剂。因此,对显影剂的充电变得不充分,并且在 图像中易于产生问题。
[0067] 在相关领域中,磁铁矿或软铁氧体难以满足根据本示例性实施方案的磁性颗粒的 物理性能。另外,磁铁矿是一种由铁和氧形成的晶体物质,并且铁具有氧插入二价铁离子和 三价铁离子之间的状态。电子容易地经过氧而移动,并且电子的移动在高电场下变得更容 易。因此,在本示例性实施方案的电场中难以具有足够的电阻。当软铁氧体具有除铁和氧 以外的其他金属离子时,抑制了电子在体系中的移动,从而可容易地维持高电场中的电阻。 用于软铁氧体的金属的例子包括1^、1%、11、〇、111、(: 0、附、(:11、和211。在这些金属中,为了 获得相对于本示例性实施方案的温度和湿度的电阻比,需要使用对水亲和性低的元素。其 例子包括〇、]\111、(:〇、附、(:11、和211。然而,由于这些元素恪融温度高,并且在制备铁氧体时, 不能通过烧成温度来充分控制颗粒表面的粗糙度,因此,流动性变差。
[0068] 通过在氮气和氧气的混合气氛中加热金属氧化物、并通过促进还原方向上的反应 来形成铁氧体。铁氧体化具有优选的温度范围,并且该温度范围根据所含的元素而变化,但 其范围通常为l〇〇〇°C至1400°C。在上述元素的组合中,为控制表面,需要温度为1400°C以 上。此时,在铁氧体中还原进一步进行,并且有时磁性消失。
[0069] 为了获得根据本示例性实施方案的磁性颗粒的流动性,磁性颗粒的表面需要具有 目标粗糙度。可将熔融温度低的元素用于控制磁性颗粒的表面。然而,熔融温度低的元素 是对水亲和性高的元素,如碱金属或碱土金属。因此,对于利用这些元素的磁性物质而言, 难以将与温度和湿度相关的电阻比控制在本示例性实施方案的范围内。
[0070] 这样,可利用下面方法获得目标磁性物质。
[0071] 磁性物质用高熔融温度元素而不用低熔融温度金属形成,其中,该低熔融温度金 属是使与温度和湿度相关的电阻比劣化的因素。另外,在具有高熔融温度的元素中,可优选 使用锰,其成为获得磁性所必须的在内核中具有4或5个孤电子的离子。
[0072] 以铁对锰的摩尔比为2比1的方式称量铁(Fe)和锰(Mn)的氧化物。接着,使用 荧光X射线测量各氧化物中所含的Si的量,并且向铁和锰的氧化物中添加含杂质的Si的 含量变为〇. 8质量%的量的Si02。
[0073] 接着,添加聚羧酸、水和聚乙烯醇作为分散剂,并且使用介质直径为1mm的氧化锆 珠进行混合和粉碎。
[0074] 接着,使用喷雾干燥器进行造粒和干燥,以使颗粒的体均粒径为38 μ m。
[0075] 在电炉中将干燥的颗粒在1000°C下加热6小时,然后在1400°C下加热2小时。此 时,在将氧气和氮气的混合气体中的氧浓度调节为1 %的同时,将颗粒烧成。
[0076] 在1400°C下加热2小时后,将颗粒在大气状态下在800°C加热8小时。
[0077] 接着,在进行破碎步骤和筛分步骤之后,可获得直径为35 μπι的目标磁性颗粒。
[0078] 可通过控制Si的量并通过添加 CaCO3来控制磁性颗粒的表面粗糙度。SiO2根据 其量而控制表面粗糙度的尺寸,CaCO 3控制粗糙度的高度。流动度随表面粗糙度变大以及表 面粗糙度的高度变低而变小。
[0079] 关于烧成的条件,在低温下形成表面形状的同时促进铁氧体化以使表面粗糙度均 一化,进行铁氧体化以使在高温下在短时间内获得磁性,然后在低温下加热该颗粒以使其 表面平滑。
[0080] (被覆层)
[0081] 包含在涂布至磁性颗粒的被覆层中的树脂(被覆树脂)的例子包括包含聚乙烯、 聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、聚乙烯醚、聚乙烯 酮、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、(甲基)丙烯酸烷基酯树脂、或有 机硅氧烷键而构成的直链有机硅树脂或其改性产物;氟树脂、聚酯、聚碳酸酯、酚醛树脂、和 环氧树脂。这里"(甲基)丙烯酸酯"意思是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
[0082] 优选的是,被覆层包含具有环烷基的树脂。该具有环烷基的树脂的例子包括(1) 包含环烷基的单体的均聚物;(2)通过使两种以上包含环烷基的单体聚合所获得的共聚 物;以及(3)包含环烷基的单体和不含环烷基的单体的共聚物。
[0083] 在被覆层中使用具有环烷基的树脂抑制了调色剂在低温低湿下的过度充电,并因 此,进一步抑制了图像的浓度不均。
[0084] 在上述(1)至⑶中,作为环烷基,可列举3元至10元环的环烷基,优选为3元至 8元环(3至8个碳原子)的环烷基,并且从稳定载体表面的电荷的观点出发,更优选为5元 至6元环(5至6个碳原子)的环烷基(环戊基或环己基)。在具有8个以下碳原子的环烷 基的情况中,位阻较小且树脂可获得优异的韧性。在环烷基具有5或6个碳原子的情况下, 可稳定其环结构。可通过树脂的NMR来指明环烷基的结构。
[0085] 作为具有环烷基的树脂,优选的是具有衍生自选自由丙烯酸环烷基酯和甲基丙烯 酸环烷基酯构成组中的至少一种的聚合单元的树脂,其具体例子包括丙烯酸环烷基酯,甲 基丙烯酸环烷基酯,甲基丙烯酸环烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯的共聚物,丙烯酸环烷基酯 和甲基丙烯酸烷基酯的共聚物,甲基丙烯酸环烷基酯和丙烯酸烷基酯的共聚物,丙烯酸环 烷基酯、甲基丙烯酸环烷基酯、丙烯酸烷基酯、以及甲基丙烯酸烷基酯的组合的共聚物,甲 基丙烯酸环烷基酯和苯乙烯的共聚物,丙烯酸环烷基酯和苯乙烯的共聚物,侧链上具有环 烷基的聚酯树脂,侧链上具有环烷基的聚氨酯树脂,以及侧链上具有环烷基的脲树脂。
[0086] 特别地,作为具有环烷基的树脂,优选(3)具有环烷基的单体与不具有环烷基的 单体的共聚物,更优选为选自丙烯酸环烷基酯和甲基丙烯酸环烷基酯中的至少一者与甲基 丙烯酸甲酯的共聚物,还更优选为丙烯酸环烷基酯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物。当环烷基 为丙烯酸环烷基酯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物时,可保持抑制充电量的变化。据认为,该效 果是通过改善被覆层和磁性颗粒之间的粘接性而获得的。
[0087] 丙烯酸环烷基酯和甲基丙烯酸环烷基酯中的至少一者与甲基丙烯酸甲酯的共聚 物中的共聚比(丙烯酸环烷基酯和甲基丙烯酸环烷基酯中的至少一者:甲基丙烯酸甲酯, 摩尔比)可为85:15至99:1。
[0088] 另外,具有环烷基的树脂的重均分子量(Mw)可为3000至20000。
[0089] 另外,重均分子量是利用凝胶渗透色谱(GPC)测量的。采用HLC-8120GPC和 SC-8020 (由 Tosoh Corporation 生产)作为 GPC,将两个柱子 TSKGEL和 SUPERHM-H (由 Tosoh Corporation生产,6. OmmIDX 15cm)用作柱子,并以THF(四氢咲喃)作为洗脱剂。关于测 量条件,在样品浓度为〇. 5质量%、流速为0. 6ml/分钟、样品注入量为10 μ 1、测量温度为 40°C的条件下,使用折射率(RI)检测器(示差折射率检测器)进行测量。另外,采用"聚 苯乙烯标准样品 TSK 标准":"A-500"、"F-l"、"F-10"、"F-80"、"F-380"、"A-2500"、"F-4"、 "F-40"、"F-1 28"、和 "F_7〇0"(由 Tosoh Corporation 生产)10 个样品来制作校正曲线。
[0090] 另外,在根据示
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