新型的Mg基鐵氧體載體芯材及雙組分顯影劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鎂基鐵氧體載體芯材，其以通式MgXFe3-XO4所示的核構成，其中，0≤x≤1。本發(fā)明提供的載體芯材電特性及磁特性良好、環(huán)境依存性小，能夠解決載體分散問題。
【專利說明】新型的Mg基鐵氧體載體芯材及雙組分顯影劑
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及靜電圖像顯影用載體芯材、靜電圖像雙組分顯影劑。
【背景技術】
[0002]電子照相是包括在光接收器上形成靜電潛像、在圖像上沉積調色劑以形成成像圖案、并將該調色劑轉印到物體上的方法。電子照相包括兩個主要范疇:雙組分顯影和單組分顯影。在雙組分顯影中，顯影劑包含載體和調色劑兩個組分，而且磁性載體常用作載體。
[0003]在復印機或MFP等中，作為電子照相中的干式顯像法，有僅以色粉作為顯影劑成分的單組分類顯影劑，和以色粉及載體作為顯影劑成分的雙組分類顯影劑。在任意一種顯影法中均向感光體提供帶有固定電荷量的色粉。然后，通過色粉使在感光體上形成的靜電潛像可視化，將其轉印在紙上。之后，將以色粉形成的可視圖像定影在紙上，得到期望的圖像。
[0004]在此，對雙組分類顯影劑的顯影進行簡單說明。在顯影器內(nèi)，收納規(guī)定量的色粉及規(guī)定量的載體。在顯影器中具備在圓周方向上交替設置多個S極和N極的可旋轉磁輥，及將色粉和載體在顯影器內(nèi)攪拌混合的攪拌輥。通過磁輥攜持由磁粉構成的載體。通過該磁輥的磁力形成由載體粒子組成的直鏈狀磁刷。在載體粒子的表面，通過因攪拌引起的摩擦帶電附著多個色粉粒子。通過磁輥的旋轉，使該磁刷接觸感光體，向感光體的表面提供色粉。在雙組分類顯影劑中，如上述這樣進行顯影。
[0005]關于色粉，通過對紙進行定影，逐漸消耗顯影器內(nèi)的色粉，因此，從安裝在顯影器內(nèi)的色粉料斗隨時向顯影器內(nèi)供給相當于消耗量的新的色粉。另一方面，關于載體，沒有因顯影帶來的消耗，可以直接使用至達到其壽命。在作為雙組分類顯影劑的構成材料的載體中，尋求通過由攪拌引起的摩擦帶電使色粉有效地帶電的色粉帶電功能、絕緣性或向感光體適當運送并供給色粉的色粉運送能力等各種功能。例如，從提高色粉帶電能力的觀點來看，要求載體的電阻值(下面也簡稱為阻值)合適，并且，絕緣性合適。
[0006]近來，上述載體，由其核心即構成核部分的載體芯材和涂覆在該載體芯材表面而設置的樹脂涂層構成。
[0007]在此，關于載體芯材，作為其基本特性，希望其磁特性良好。簡單說明的話，在顯影器內(nèi)，如上所述，載體通過磁力攜持于磁輥上。在這種使用狀況下，如果載體芯材自身的磁性具體如載體芯材自身的磁化低時，對于磁輥的保持力弱，可能會產(chǎn)生所謂的載體飛散等問題。尤其，在近來，為了應對形成的圖像的高畫質化的要求，趨向于減小色粉粒子的粒子直徑，與此相應，也趨向于減小載體粒子的粒子直徑。如果謀求載體的小粒徑化，可能導致各載體粒子的攜持力減小。因此，對于上述的載體飛散問題，期望出現(xiàn)更有效的解決對策。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為克服上述技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種電特性及磁特性良好、環(huán)境依存性小的電子照相顯影劑用載體芯材，更具體地，本發(fā)明涉及包括Mg基鐵氧體材料的載體芯材，用于制備Mg基鐵氧體芯材材料的方法，包括該載體的電子照相顯影劑。
[0009]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種鎂基鐵氧體載體芯材，其以通式MgxFe3_x04所示的核構成，其中，O < X≤I。
[0010]其中，所述載體芯材的表觀密度為1.86g/cm3以上且在2.45g/cm3以下。
[0011]其中，所述載體芯材的體積粒徑分布中的中心粒徑的值在25μ--以上35μ--以下的范圍內(nèi)，體積粒徑分布中粒徑值為22 μ m以下的粒子比例為1.0%以上1.5%以下，個數(shù)粒徑分布中粒徑值為22 μ m以下的粒子的比例為5%以下，外部磁場為1000Oe情況下的磁化值為60emu/g以上80emu/g以下。
[0012]其中，所述載體芯材的制備方法具體為:
[0013]第一步，選擇含鐵的原料和含鎂的原料，根據(jù)最終生成產(chǎn)物的配比以適當?shù)谋壤旌?，所述含鎂的原料優(yōu)選為MgO，所述含鐵的原料有選為Fe2O3 ；
[0014]第二步，在第一步混合好的原料中加入還原劑和水，進行混合攪拌漿化，做成成漿原料，所述還原劑可以為碳粉或者聚羧酸類有機物、聚丙烯酸類有機物、順丁烯二酸、醋酸、聚乙烯醇及其混合物，所述固體成分濃度占整個混合漿料濃度的50%以上；
[0015]第三步，對第二步漿化后的原料使用噴霧干燥的方式進行造粒，噴霧干燥的溫度為100°C~200°C，造粒產(chǎn)物的粒徑為30~ΙΟΟμ-- ;
[0016]第四步，將第三步獲得的造粒粉送入爐中培燒10~20小時，培燒過程中爐內(nèi)的溫度保持 1000°C~1500°C ；
[0017]第五步，將培燒后的產(chǎn)物在氧濃度10~100%的氣氛下，在200~700°C下保持I~24小時，進行氧化處理得到載體芯材；
[0018]第六步，對氧化處理后的載體芯材，用振動篩等調整中心粒徑，使得體積粒徑分布中的中心粒徑的值在25 μ m以上35 μ m以下的范圍內(nèi)，體積粒徑分布中粒徑值為22 μ m以下的粒子比例為1.0%以上1.5%以下，個數(shù)粒徑分布中粒徑值為22 μ m以下的粒子的比例為5%以下,外部磁場為1000Oe情況下的磁化值為60emu/g以上80emu/g以下。
[0019]本發(fā)明還提供一種雙組分顯影劑，其包括調色劑和上述的鎂基鐵氧體載體芯材。
[0020]其中，所述調色劑包括粘結劑樹脂、著色劑、脫模劑和帶電控制劑。
[0021]本發(fā)明還提供了上述雙組份顯影劑的制備方法，將上述調色劑和載體芯材通過混合機混合而成。
[0022]本發(fā)明還提供了一種圖像形成方法，將上述的雙組分顯影劑用于非接觸定影方式的圖像形成裝置。
[0023]本發(fā)明的有益效果:
[0024]本發(fā)明提供的載體芯材電特性及磁特性良好、環(huán)境依存性小，能夠解決載體分散問題。
【具體實施方式】
[0025]本發(fā)明提供了雙組分顯影劑，其包括調色劑和載體芯材。
[0026]所述載體芯材的表觀密度為1.86g/cm3以上且在2.45g/cm3以下。
[0027]所述載體芯材以通式MgxFe3_x04所示的核構成，其中，O≤x≤I。
[0028]所述載體芯材的體積粒徑分布中的中心粒徑的值在25 μ m以上35 μ m以下的范圍內(nèi)，體積粒徑分布中粒徑值為22 μ m以下的粒子比例為1.0%以上1.5%以下，個數(shù)粒徑分布中粒徑值為22 μ m以下的粒子的比例為5%以下，外部磁場為1000Oe情況下的磁化值為60emu/g 以上 80emu/g 以下。
[0029]所述載體芯材的制備方法具體為:
[0030]第一步，選擇含鐵的原料和含鎂的原料，根據(jù)最終生成產(chǎn)物的配比以適當?shù)谋壤旌?，所述含鎂的原料優(yōu)選為MgO，所述含鐵的原料有選為Fe2O3 ；
[0031]第二步，在第一步混合好的原料中加入還原劑和水，進行混合攪拌漿化，做成成漿原料，所述還原劑可以為碳粉或者聚羧酸類有機物、聚丙烯酸類有機物、順丁烯二酸、醋酸、聚乙烯醇及其混合物，所述固體成分濃度占整個混合漿料濃度的50%以上；[0032]第三步，對第二步漿化后的原料使用噴霧干燥的方式進行造粒，噴霧干燥的溫度為100°C~200°C，造粒產(chǎn)物的粒徑為30~ΙΟΟμ-- ;
[0033]第四步，將第三步獲得的造粒粉送入爐中培燒10~20小時，培燒過程中爐內(nèi)的溫度保持 1000°C~1500°C ；
[0034]第五步，將培燒后的產(chǎn)物在氧濃度10~100%的氣氛下，在200~700°C下保持I~24小時，進行氧化處理得到載體芯材；
[0035]第六步，對氧化處理后的載體芯材，用振動篩等調整中心粒徑等，使得體積粒徑分布中中心粒徑的值在30 μ m以上40 μ m以下的范圍內(nèi)，體積粒徑分布中粒徑為22 μ m以下的粒子比例為1.0%以上2.0%以下，個數(shù)粒徑分布中粒徑的值在22 μ m以下的粒子的比例為10%以下,外部磁場為1000Oe磁化值為50emu/g以上75emu/g以下。
[0036]載體芯材的體積平均粒徑為25 μ m以上且90 μ m以下。通過使載體芯材的體積平均粒徑為25 μ m以上且90 μ m以下，能夠穩(wěn)定地向形成于感光體的靜電潛像輸送調色劑，并且能夠長期形成高清晰度的圖像。載體芯材的體積平均粒徑小于25 μ m時，難以抑制樹脂包覆載體對感光體的載體附著。載體芯材的體積平均粒徑大于90 μ m時，不能形成高清晰度的圖像。
[0037]構成本發(fā)明的雙組分顯影劑的調色劑，通過在含有粘結劑樹脂、著色劑、脫模劑和帶電控制劑等的調色劑基體粒子中添加外部添加劑而構成。
[0038]粘結劑樹脂
[0039]調色劑基體粒子通過含有粘合樹脂而構成。作為粘結劑樹脂，沒有特別的限制，可以使用公知的樹脂。例如，可以列舉:聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯酸類共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-馬來酸酐共聚物、苯乙烯-丙烯酸類-馬來酸酐共聚物、聚氯乙烯、聚烯烴樹脂、環(huán)氧樹脂、硅氧烷樹脂、聚酰胺樹脂、聚氨酯樹脂、氨基甲酸酯改性的聚酯樹脂以及丙烯酸樹脂等。作為上述共聚物，可以是嵌段共聚物也可以是接枝共聚物。另外，粘結劑樹脂可以單獨使用上述樹脂的一種，也可以使用2種以上的混合物。
[0040]作為熱性質，優(yōu)選玻璃化轉變溫度(Tg)為40至70°C。低于40°C時，在圖像形成裝置內(nèi)的溫度上升的情況下，調色劑熔融，調色劑之間產(chǎn)生凝聚。另外，超過70°C時，定影性劣化，缺乏實用性。
[0041]著色劑
[0042]調色劑基體粒子通過含有著色劑而構成。作為著色劑，沒有特別的限制，可以使用公知的著色劑。例如，可以列舉:炭黑、鐵黑、合金偶氮染料、油溶性染料及顏料等。著色劑的添加量相對于粘結劑樹脂100重量份，優(yōu)選為I重量份至10重量份。少于I重量份時，不能確保充分的圖像濃度，大于10重量份時，著色劑不能均勻地分散在樹脂中，因此得不到高質量的圖像。
[0043]脫模劑
[0044]調色劑基體粒子通過含有蠟作為脫模劑和防偏移劑而構成。蠟沒有特別的限制，可以使用公知的臘，例如，可以列舉:由選自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物和聚烯烴等中的至少一種構成的蠟。蠟的添加量相對于粘結劑樹脂100重量份，優(yōu)選為I重量份至10重量份。少于I重量份時，容易產(chǎn)生偏移，大于10重量份時，容易產(chǎn)生成膜。
[0045]帶電控制劑
[0046]調色劑基體粒子通過含有帶電控制劑而構成。帶電控制劑有正帶電控制用帶電控制劑和負帶電控制用帶電控制劑兩種，可以列舉:偶氮類染料、羧酸金屬絡合物、季銨化合物和苯胺黑類染料等。帶電控制劑的添加量相對于粘結劑樹脂100重量份，優(yōu)選為0.1重量份至5重量份。少于0.1重量份時，不能賦予充分的帶電性，超過5重量份時，帶電控制劑在粘合樹脂中不能均勻混合。
[0047]外部添加劑
[0048]調色劑通過在調色劑基體粒子中添加外部添加劑而構成。作為外部添加劑，沒有特別的限制，可以使用公知的外部添加劑，例如，可以列舉:氧化硅、氧化鈦、氧化鋁、磁鐵礦和鐵氧體等金屬氧化物粒子以及氮化硅和氮化硼等金屬氮化物微粒等的微細粉末。另外，這些微細粉末的表面優(yōu)選進行疏水化處理。作為疏水化處理，可以列舉例如:二甲基二氯硅烷和氨基硅烷等硅烷偶聯(lián)劑處理、硅油處理以及含氟成分處理等。外部添加劑可以單獨使用上述外部添加劑的一種，也可以組合使用2種以上。另外，作為外部添加劑，更優(yōu)選氧化硅。即使僅僅外部添加氧化硅以外的微粒，調色劑與載體的接觸中存在帶電賦予不充分的情況，并且氧化硅也起到作為調色劑流動劑的作用，因此可以穩(wěn)定調色劑的供給量。
[0049]外部添加劑的添加量，相對于調色劑基體粒子100重量份，優(yōu)選為0.1重量份至
5.0重量份。
[0050]本發(fā)明的雙組分顯影劑，可以通過用混合機混合上述的調色劑和載體來制造。作為混合機，可以使用公知的，可以列舉諾塔混合機、V型混合機等。
[0051]本發(fā)明的雙組分顯影劑，由于含有耐久性和環(huán)境穩(wěn)定性優(yōu)良的本發(fā)明的載體，從而在高速化和小型化的圖像形成裝置中，即使長期在高溫高濕下使用，也可以得到穩(wěn)定的帶電性，可以得到高質量的圖像。
[0052]本發(fā)明還提供了一種圖像形成方法，將上述的雙組分顯影劑用于非接觸定影方式的圖像形成裝置。
[0053]本申請發(fā)明的載體芯材溶解在酸溶液中，用ICP進行定量分析。本申請發(fā)明中記載的載體芯材的Mg的含有量是用通過該ICP的定量分析得到的Mg量。
[0054]關于體積粒徑分布及個數(shù)粒徑分布的測定，使用日機裝株式會社制造的微蹤跡器Model9320-X100。
[0055]電阻的測定。首先，在水平放置的絕緣板，例如用特氟隆(注冊商標)涂敷的亞克力板上，作為電極配置兩張表面經(jīng)過電解研磨且板厚為2mm的SUS (JIS) 304板,使電極間距離為2mm。此時，使兩張電極板的法線方向成為水平方向。在兩張電極板之間的空隙內(nèi)裝入待測粉體200±lmg后，在各電極板的背后配置截面積為240mm2的磁鐵，在電極間形成待測粉體的電橋。在該狀態(tài)下，在電極間施加直流電壓，通過兩端子法測定流過待測粉體的電流值，計算電阻率。此外，這里使用日置電機株式會社制造的超絕緣計SM-8215。另外，電阻率的計算式為電阻率(Ω.cm) =實測電阻(Ω) X截面積(2.4cm2) +電極間距(0.2cm)。然后，測定施加了表中電壓的情況下施加時的電阻率(Ω * cm)0此外，使用的磁鐵，只要粉體能夠形成電橋即可，可以使用各種磁鐵，但是在本實施方式中，使用表面磁通密度為1000高斯以上的永磁鐵，例如鐵氧體磁鐵。
[0056]作為表中電特性的ER1000V，表示在兩張電極板之間，施加1000V電壓時的數(shù)值。此外，在表中，BD為擊芽(不能測定)的情況。
[0057]載體芯材的表觀密度以JIS Z25042000為基準測定。
[0058]以下采用實施例來詳細說明本發(fā)明的實施方式，借此對本發(fā)明如何應用技術手段來解決技術問題，并達成技術效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。
[0059]實施例1調色劑的制備
[0060]在粘合樹脂聚苯乙烯100重量份中加入著色劑炭黑7.5重量份、聚乙烯2.0重量份和帶電控制劑1.0重量份，用高速混合機充分混合，將得到的混合物用雙螺桿捏合機熔融捏合。將所得捏合物通過噴氣式粉碎機進行粉碎，然后進行分級，得到體積平均粒徑
7.0 μ m的調色劑基體粒子。相對于該調色劑基體粒子100重量份，添加1.2重量份氧化硅微粒作為外部添加劑，由此得到調色劑。
[0061]實施例2載體芯材I的制備
[0062]在7.5kg 水中分散 13.7kg Fe2O3 (平均粒徑:1 μ m)，6.5kgMg0 (平均粒徑:1 μ m)，作為分散劑添加135g聚羧酸銨類分散劑，作為還原劑添加68g碳黑，制得混合物。測定此時的固體成分濃度，結果為75重`量％。通過濕式球磨機(介質直徑2mm)粉碎處理該混合物，得到混合漿。通過噴霧干燥機在約130°C的熱風中對該漿噴霧，得到干燥造粒粉。并且，此時用篩除去目標粒度分布以外的造粒粉。將該造粒粉投入電爐中，在1130°C下焙燒3小時。此時，流入調整氣氛使電爐內(nèi)的氧濃度為0.8%的電爐內(nèi)。在將得到的焙燒物進行粉碎后用篩分級，使平均粒徑為35 μ m。進而對于得到的載體芯材，通過在470°C，空氣下保持I小時，對得到的載體芯材實施氧化處理。接著用振動篩等調整中心粒徑等，得到實施例2的載體芯材1，載體芯材的表觀密度為1.93g/cm3。此外，關于實施例4~5及比較例I~4，也采用相同的方法制備載體芯材，得到的載體芯材的磁特性及電特性如表1所示。
[0063]實施例3雙組分顯影劑I的制備
[0064]用球磨機在規(guī)定時間混合實施例1制備的調色劑和實施例2制備的載體芯材1，得到雙組份類電子照相顯影劑。
[0065]使用采用數(shù)字反轉顯影方式的60張機作為評價機，對實施例和比較例的載體分散及畫質進行評價。
[0066]載體飛散的評價:
[0067]以上述60張機作為評價機，對關于雙組份類電子照相顯影劑的載體分散進行了評價。具體地，將圖像上的載體飛散(白斑)的等級用下述三個級別進行評價。結果如表1所示。
[0068]◎:在10張A3紙中完全沒有白斑的等級。[0069]O:在10張A3紙中每一張上有I~10個白斑的等級。
[0070]X:在10張A3紙中每一張上有11個以上白斑的等級。
[0071]畫質:
[0072]以上述60張機作為評價機，將關于雙組分量電子照相顯影劑的畫質等級用下述三個級別進行評價。結果如表1所示。
[0073]◎:非常好地再現(xiàn)了試驗圖像。
[0074]O:基本上再現(xiàn)了試驗圖像。
[0075]X:完全沒有再現(xiàn)試驗圖像。
[0076]表1
[0077]
【權利要求】
1.一種鎂基鐵氧體載體芯材，其以通式MgxFe3_x04所示的核構成，其中，O ^ X ^ 1
2.如權利要求1所述的載體芯材，其特征在于:所述載體芯材的表觀密度為1.86g/cm3以上且在2.45g/cm3以下。
3.如權利要求1或2所述的載體芯材，其特征在于:所述載體芯材的體積粒徑分布中的中心粒徑的值在25 μ m以上35 μ m以下的范圍內(nèi)，體積粒徑分布中粒徑值為22 μ m以下的粒子比例為1.0%以上1.5%以下，個數(shù)粒徑分布中粒徑值為22 μ m以下的粒子的比例為5%以下,外部磁場為1000Oe情況下的磁化值為60emu/g以上80emu/g以下。
4.如權利要求1至3所述的載體芯材，其特征在于:所述載體芯材的制備方法具體為: 第一步，選擇含鐵的原料和含鎂的原料，根據(jù)最終生成產(chǎn)物的配比以適當?shù)谋壤旌?，所述含鎂的原料優(yōu)選為MgO，所述含鐵的原料有選為Fe2O3 ； 第二步，在第一步混合好的原料中加入還原劑和水，進行混合攪拌漿化，做成成漿原料，所述還原劑可以為碳粉或者聚羧酸類有機物、聚丙烯酸類有機物、順丁烯二酸、醋酸、聚乙烯醇及其混合物，所述固體成分濃度占整個混合漿料濃度的50%以上； 第三步，對第二步漿化后的原料使用噴霧干燥的方式進行造粒，噴霧干燥的溫度為100°C~200°C，造粒產(chǎn)物的粒徑為30~ΙΟΟμπι ; 第四步，將第三步獲得的造粒粉送入爐中培燒10~20小時，培燒過程中爐內(nèi)的溫度保持 ΙΟΟΟ? ~150(TC ； 第五步，將培燒后的產(chǎn)物`在氧濃度10~100%的氣氛下，在200~700°C下保持I~24小時，進行氧化處理得到載體芯材； 第六步，對氧化處理后的載體芯材，用振動篩等調整中心粒徑，使得體積粒徑分布中的中心粒徑的值在25μπι以上35μπι以下的范圍內(nèi)，體積粒徑分布中粒徑值為22 μ m以下的粒子比例為1.0%以上1.5%以下，個數(shù)粒徑分布中粒徑值為22 μ m以下的粒子的比例為5%以下，外部磁場為1000Oe情況下的磁化值為60emu/g以上80emu/g以下。
5.一種雙組份顯影劑，其特征在于:包括調色劑和權利要求1至4所述的載體芯材。
6.如權利要求5所述的雙組分顯影劑，其特征在于:所述調色劑包括粘結劑樹脂、著色劑、脫模劑和帶電控制劑。
7.權利要求5或6所述雙組份顯影劑的制備方法，其特征在于:將所述調色劑和載體芯材通過混合機混合而成。
8.一種圖像形成方法，其特征在于:將權利要求5或6所述的雙組分顯影劑用于非接觸定影方式的圖像形成裝置。
【文檔編號】G03G9/107GK103513532SQ201310442283
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權日:2013年9月26日
【發(fā)明者】劉超 申請人:劉超