專利名稱：Mg基鐵氧體、含有該鐵氧體的電子照相顯影載體、和含有該載體的顯影劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種Mg基鐵氧體磁性材料。該材料可用于電子照相顯影裝置中的雙組分顯影劑的載體，該裝置包括復印機和打印機。本發(fā)明還涉及一種含有作為載體的所述材料的電子照相顯影劑。
背景技術：
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。
在具有磁性載體的雙組分顯影中，將顯影劑在顯影容器中攪拌并混合，以便通過載體和調色劑之間的摩擦將調色劑靜電充電至期望的程度。然后將混合的顯影劑加至磁輥(下文中，稱為輥)，沿著磁力線形成顯影劑的穗(spikes)。該穗被稱作磁刷。該磁刷可以與光接收器的表面進行接觸，并且由此依照靜電潛像，將充電調色劑沉積到表面上，以形成期望的圖像。
當將調色劑轉印到光接收器上時，磁性載體保留在輥上，并且被回收和再利用。因此，載體優(yōu)選具有高壽命。
電子照相應用在大范圍領域內，包括復印機、打印機和傳真。在這些領域中，需要改善圖像質量、分辨率、明暗屬性、和細線的再現(xiàn)性。圖像質量的惡化部分是由于通過載體的靜電潛像的電勢泄漏。隨著載體電阻的降低，泄露現(xiàn)象更容易發(fā)生。然而，即使對于最初具有高電阻的載體，當施加高電壓時，電阻可能由介質擊穿而降低。在這種情況下，該載體可能造成泄漏。
最近，經(jīng)常在光接收器和輥之間施加高偏壓電勢，以獲得高的圖像質量。在這種高偏壓電勢下，傳統(tǒng)的載體容易引起介質擊穿。因此，需要具有高介質擊穿電壓和高壽命的電子照相顯影載體。
為了改善圖像質量，需要將磁性載體的飽和磁化強度調節(jié)到一定范圍，并且增強介質擊穿電壓。當飽和磁化強度過小時，圖像質量惡化，這是因為載體分散并且不合要求地沉積在物體上。當飽和磁化強度過大時，穗變得過硬而不能保持圖像質量。
作為具有高介質擊穿電壓的傳統(tǒng)鐵氧體載體，已經(jīng)使用了Cu-Zn基鐵氧體(例如，見日本專利No.1,688,677)和Mn-Mg基鐵氧體(例如，見日本專利No.3,243,376)。然而，根據(jù)最近的環(huán)境規(guī)定，希望減少使用的重金屬如Cu、Zn、Mn、Co和Ni的量。例如，根據(jù)加利福尼亞州法律的22章，Ni、Cu、Zn等是控制對象。此外，根據(jù)PRTR體系，Mn化合物被指定為可能對人類健康和生態(tài)系統(tǒng)有害的化合物。
傳統(tǒng)地，已知磁鐵礦(Fe3O4)作為符合環(huán)境規(guī)章的磁性載體；然而，磁鐵礦具有低介質擊穿電壓的問題。此外，磁鐵礦具有低電阻。由于該低電阻，當施加交流電壓時，即使通過用各種樹脂覆蓋而改善了絕緣性能，顯影時仍出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。為了獲得磁鐵礦的高電阻，已經(jīng)嘗試在空氣中加熱材料，以形成高電阻和非磁相(Fe2O3相)，該相與磁鐵礦共存。隨著Fe2O3相在載體中百分率的增加，介質擊穿電壓變得更高。然而，矯頑力不利地增加。增加的矯頑力引起載體顆粒的聚集，導致降低的流動性。降低的流動性產(chǎn)生新問題，即難以獲得可與鐵氧體載體所獲得的圖像質量相比的圖像質量。另外，由于磁鐵礦具有相對高的飽和磁化強度，磁刷的穗變得過硬。
作為能被控制以具有期望的飽和磁化強度、并符合環(huán)境規(guī)章的氧化物載體，報道了Mg-Fe-O基粉末和制備該粉末的方法(見日本專利No.2,860,356)。根據(jù)該方法，添加粘合劑作為還原劑，然后在惰性氣氛中燒結。因此，F(xiàn)e的化合價能夠保持較低。結果，在所得粉末中共存各種相，如磁鐵礦相和MgO相。因此，仍然保留了來自磁鐵礦的低介質擊穿電壓的問題。
通過在空氣中燒結化學計量組合物，獲得Mg和Fe單相形式的Mg基鐵氧體。雖然該Mg基鐵氧體具有高介質擊穿電壓，它具有20-25emu/g的低飽和磁化強度。
相應地，仍然保留了同時實現(xiàn)適當?shù)娘柡痛呕瘡姸群透呓橘|擊穿電壓的需要。
發(fā)明公開為了克服上述問題，本發(fā)明的目的是提供符合環(huán)境規(guī)章、并獲得高圖像質量的磁性載體。更具體地，本發(fā)明涉及包括Mg基鐵氧體材料的載體，用于制備Mg基鐵氧體材料的方法，包括該載體的電子照相顯影劑。
作為廣泛研究的結果，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Mg基鐵氧體材料和含Ca的Mg基鐵氧體材料(在下文中，“Mg基鐵氧體”包括含Ca的Mg基鐵氧體)具有電子照相顯影載體所要求的性能(例如，飽和磁化強度和介質擊穿電壓)。此外，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過包括至少兩個加熱步驟的本發(fā)明的方法能夠實現(xiàn)鐵氧體材料的理想性質。特別地，前一個加熱步驟可以在惰性氣氛中進行，而后一個加熱步驟可以在含氧氣氛中進行。這些發(fā)現(xiàn)導致本發(fā)明的完成。
上述問題通過Mg基鐵氧體材料來解決，該Mg基鐵氧體材料具有通式(1)的組成
CaaMgbFecOd(1)，這里，a、b和c滿足0.10≤b/(b+c/2)≤0.85和0≤R(Ca)≤0.10，這里，R(Ca)表示為R(Ca)＝a×Fw(CaO)/(a×Fw(CaO)+b×Fw(MgO)+(c/2)×Fw(Fe2O3))(Fw(A)A的分子量)；以及d取決于Ca、Mg和Fe的氧化數(shù)；其中，所述Mg基鐵氧體材料具有在30-80emu/g范圍內的飽和磁化強度；所述Mg基鐵氧體材料具有在1.0-5.0kV范圍內的介質擊穿電壓。b和c可以滿足公式0.30≤b/(b+c/2)≤0.70。平均粒徑可以在0.01-150μm的范圍內。
上述問題也可以用包括所述Mg基鐵氧體材料的電子照相顯影載體解決。可以用樹脂覆蓋該Mg基鐵氧體材料。此外，上述問題也可以用包括所述載體和調色劑的電子照相顯影劑解決。調色劑對載體的重量比率可以在2-40重量％的范圍內。
Mg基鐵氧體材料可以由包括下述步驟的方法制備步驟i)混合原材料；步驟ii)燒結混合材料以生長顆粒，其中，最高溫度在800-1500℃的范圍內；以及步驟iii)在含氧氣氛下加熱燒結的原材料，以調節(jié)顆粒性質，其中，最高溫度在300-1000℃的范圍內。
在步驟iii)中氣氛的氧濃度可以比步驟ii)中的高。步驟iii)可以在具有0.05-25.0體積％氧濃度的惰性氣氛中進行，并且步驟ii)可以在具有0.001-10.0體積％氧濃度的惰性氣氛中進行。如在此使用的，惰性氣氛可以包含除惰性氣體以外的氣體，如氧。每種氣體組分的濃度在氣氛中所含氣體總量的基礎上表示。
此外，混合原材料的步驟i)可以通過制備含有含Mg化合物和含F(xiàn)e化合物的漿液、并且干燥該漿液用于成粒而進行。該漿液可以進一步包括含Ca化合物和/或粘合劑，并且基于漿液中含有的原材料的總量，粘合劑的量可以在0.1-5重量％的范圍內。
在閱讀以下詳細說明和附圖的情況下，本發(fā)明的這些和其它目的、特征和優(yōu)點將變得更加明顯。
對附圖的簡要說明

圖1顯示了本發(fā)明的Mg基鐵氧體載體的飽和磁化強度與介質擊穿電壓之間的關系。
圖2是介質擊穿電壓測量裝置的電路圖。1樣品，2黃銅，3磁極，4特氟隆支撐件。
詳細說明本發(fā)明的Mg基鐵氧體材料能夠作為磁性材料，用在各種應用中，例如，磁性流體、磁記錄介質、電波吸收器和磁芯材料，特別地，用于電子照相顯影。
本發(fā)明的Mg基鐵氧體材料具有的飽和磁化強度不小于25emu/g、優(yōu)選不小于30emu/g、更優(yōu)選不小于40emu/g，不大于100emu/g、優(yōu)選不大于90emu/g、更優(yōu)選不大于80emu/g。當飽和磁化強度低于上述范圍時，載體不合需要的粘附引起圖像質量的惡化。當飽和磁化強度高于上述范圍時，穗變硬，導致圖像質量的惡化。
如在此使用的，使用振動樣品磁強計、在14kOe測量飽和磁化強度，并且測量方法如實施例所述。
本發(fā)明的Mg基鐵氧體材料具有的介質擊穿電壓不小于1.0kV，優(yōu)選不小于2.5kV。當介質擊穿電壓低于上述范圍時，在顯影時發(fā)生光接收器上靜電潛像電勢的泄漏，并且載體的壽命可能降低。隨著介質擊穿電壓越高，高圖像質量可以保持越長的時間。因此，介質擊穿電壓的上限是不受限制的?？紤]到滿足其它性質，介質擊穿電壓可以是不大于10.0kV，優(yōu)選不大于7.5kV，更優(yōu)選不大于5.0kV。
如在此使用的，介質擊穿電壓的值是在施加交流電壓的情況下、在泄漏電流超過110mA時獲得的值，并且測量方法如實施例所述。
Mg基鐵氧體材料的平均粒徑為不小于0.01μm、優(yōu)選不小于2μm、更優(yōu)選不小于5μm、進一步更優(yōu)選不小于10μm，不大于200μm、優(yōu)選不大于150μm。當粒徑低于上述范圍時，材料易于過度地沉積到光接收器上，而當粒徑高于上述范圍時，圖像變得粗糙，并且圖像質量惡化。
本發(fā)明的Mg基鐵氧體材料具有通式(1)的組成CaaMgbFecOd(1)，這里，a、b和c滿足0.10≤b/(b+c/2)≤0.85和0≤R(Ca)≤0.10，這里，R(Ca)表示為R(Ca)＝a×Fw(CaO)/(a×Fw(CaO)+b×Fw(MgO)+(c/2)×Fw(Fe2O3))(Fw(A)A的分子量)；以及d取決于Ca、Mg和Fe的氧化數(shù)；其中，所述Mg基鐵氧體材料具有在30-80emu/g范圍內的飽和磁化強度；所述Mg基鐵氧體材料具有在1.0-5.0kV范圍內的介質擊穿電壓。b和c可以滿足公式0.30≤b/(b+c/2)≤0.70。
當添加Ca時，可以有利地改善飽和磁化強度，并保持高介質擊穿電壓。結果，可以獲得高圖像質量和優(yōu)異的明暗屬性。沒有限制于任何理論，這些優(yōu)點可以歸因于Mg位的取代在結構穩(wěn)定性和傳導性上的作用；通過超交換相互作用磁結構的變化；沒有固溶體的晶界的改變；以及磁疇的變化。
Mg基鐵氧體材料可以進一步包括一種或多種選自由Li、Na、K、Rb、Ba、Sr、B、Al、Si、V、Ti、Zr、Cu、Ni、Co、Zn、Mn、La和Y所組成的集合的元素。這些元素可以取代Ca、Mg和Fe的位置，或形成另一個相。然而，考慮到環(huán)境規(guī)定，優(yōu)選含有的重金屬總量不超過Mg和Ca的總摩爾量。
如在此使用的，鐵氧體材料是指包括正尖晶石相和/或反尖晶石相鐵氧體的材料。該鐵氧體材料可以包括其它含F(xiàn)e相，例如，石榴石相和磁鉛石相，或者可以包括沒有鐵的相，例如MgO和Ca2Fe2O5。鐵氧體材料的組成不是鐵氧體材料中的特定相，而是鐵氧體材料的一般組成。
只要能夠獲得所需的性質，a、b和c的值不是特別限定的。例如，b/(b+c/2)可以在0.10-0.85的范圍內。當b/(b+c/2)過小時，由于形成過量Fe2O3，介質擊穿電壓容易降低。當b/(b+c/2)過大時，非磁相如MgO相過量形成，由此飽和磁化強度容易降低。當添加Ca時，可以增加飽和磁化強度，并保持高介質擊穿電壓。因此，即使對于在沒有鈣時不能獲得充足飽和磁化強度的富鎂組成(即，具有大b/(b+c/2)的組成)，通過添加Ca能夠同時獲得適當?shù)娘柡痛呕瘡姸群透呓橘|擊穿電壓。在沒有Ca時，優(yōu)選將b/(b+c/2)調節(jié)到0.30-0.70的范圍內。
在添加Ca的情況下，Ca量的下限不是特別限定的。當R(Ca)不小于0.001時，它的效果可以被容易地檢測到。當Ca被過量添加時，雜質相(例如，Ca2Fe2O5)形成，導致飽和磁化強度降低。因而，R(Ca)優(yōu)選不大于0.10，更優(yōu)選不大于0.08。
以下，將描述制備本發(fā)明的Mg基鐵氧體載體的方法。本發(fā)明的Mg基鐵氧體材料可以由包括下述步驟的方法制備步驟i)混合原材料；步驟ii)燒結混合材料以生長顆粒，其中，最高溫度在800-1500℃的范圍內；以及步驟iii)在含氧氣氛下加熱燒結的原材料，以調節(jié)顆粒性質，其中，最高溫度在300-1000℃的范圍內。
作為在混合步驟i)中使用的原材料，可以使用各種化合物如氧化物、碳酸鹽、氫氧化物、羥基氧化物、草酸鹽、硝酸鹽、乙酸鹽、乳酸鹽和氯化物。例如，可將MgO、MgCO3、Mg(OH)2和MgCl2用作Mg原材料；可將FeO、Fe2O3、Fe3O4和Fe(OH)x用作Fe原材料(x代表在2-3范圍內的數(shù)字)；可將CaO、CaCO3、Ca(OH)2和CaCl2用作Ca原材料?？紤]到處理在燒結期間產(chǎn)生的氣體，優(yōu)選使用氧化物、碳酸鹽、氫氧化物、草酸鹽、羥基氧化物和它們的混合物。對于各個元素，可以使用一種化合物作為原材料?；蛘呖梢允褂没衔锏幕旌衔铩Ａ硗?，根據(jù)包括共沉淀法的傳統(tǒng)方法，可以預先以預定的比例混合一部分原材料，然后提供給步驟ii)。
將上述原材料稱重，并以預定的組成混合?；旌显牧系姆椒ǖ睦影ǖ痪窒抻?，各種濕式混合方法如用水濕式混合，以及各種干式混合方法。例如，可以在濕式球磨機、超微磨碎機或Dyno-Mill中研磨和混合上述原材料，以形成漿液?？梢韵驖{液中加入預定量的粘合劑。作為粘合劑，可以使用各種聚合物，例如聚乙烯醇、CMC和丙烯酸增稠劑。在使用聚乙烯醇的情況下，基于漿液中含有的原材料的總量，聚乙烯醇的量優(yōu)選為0.1-5重量％。如果必要，可以添加期望量的分散劑、消泡劑等。助燒劑(例如，B、Al、Si、Sr、V、Y、Bi、La、Ti和Zr的氧化物或氯化物)可以添加到漿液中，或可以在燒結前混合到固相中，或可以在燒結或熱處理期間加入到氣相中。助燒劑在熱處理后可以保留，這將在后面描述。
用噴霧干燥器將得到的漿液干燥用于成粒，以制備球形微丸。該球形微丸被控制成作為鐵氧體材料理想的形狀。例如，該球形微丸可以具有0.01-200μm的平均粒徑。
所有的原材料可以在一個工序中制成漿液?；蛘?，一部分原材料，例如含Mg化合物和含F(xiàn)e化合物可以被制成漿液、并干燥用于成粒，然后剩下的原材料可以與固相的粒狀顆?；旌?。
本發(fā)明的制備方法包括，步驟i)混合原材料，以及至少兩個加熱步驟步驟ii)在惰性氣氛中燒結混合的原材料以生長顆粒，和步驟iii)在含氧氣氛中加熱燒結的原材料以控制和調節(jié)性質如晶體結構、磁結構、每種金屬的氧化數(shù)和每個位置的占用率。通過調節(jié)燒結和加熱步驟的條件，例如氧濃度、燒結溫度、燒結時間、加熱處理溫度、和加熱處理時間，有可能獲得磁性載體期望的性質，包括介質擊穿電壓和飽和磁化強度。例如，理想的載體性質能夠通過執(zhí)行步驟iii)的氣氛氧濃度高于步驟ii)的氣氛氧濃度，并且設定步驟ii)的最高溫度高于步驟iii)的而獲得。煅燒可以在步驟ii)之前進行。
步驟ii)和步驟iii)可以分開進行，或可以連續(xù)進行。步驟ii)可以在步驟iii)之前或之后進行。然而，優(yōu)選步驟ii)在步驟iii)之前進行。
步驟ii)能夠在惰性氣氛中進行，該惰性氣氛具有的氧濃度不大于10體積％，優(yōu)選不大于3體積％，更優(yōu)選不大于1體積％。惰性氣體的例子包括氮、稀有氣體如氬、和它們的混合物。可以在惰性氣氛中進一步加入還原氣體。惰性氣氛中氧濃度的下限不受特別限制，并且惰性氣氛可以基本上不含氧。如在此使用的，基本上不含氧的狀態(tài)是指氧濃度小于0.001體積％的狀態(tài)。氧濃度不小于0.001體積％的氣氛是有利的，因為它能夠被廉價地提供。
步驟iii)在含氧氣氛中進行。氧濃度優(yōu)選不小于0.05體積％，優(yōu)選不大于70體積％，更優(yōu)選不大于50體積％，進一步更優(yōu)選不大于25體積％。當氧濃度超過上述范圍時，可能失去操作的安全性。優(yōu)選除氧以外的氣相組分為惰性氣體。
可以選擇步驟ii)的最高溫度，以使顆粒生長到期望的程度。期望的溫度取決于原材料的研磨和混合程度。為了獲得0.01-150μm的平均粒徑，該溫度優(yōu)選設定在800-1,500℃的范圍內。
選擇步驟iii)的溫度，以便獲得期望的物理性質。例如，該溫度可以設定在200-1,500℃的范圍內，優(yōu)選300-1,000℃。隨著步驟ii)中粘合劑的量增加，該粘合劑可以更明確地用作還原劑。因而，必須根據(jù)粘合劑的種類適當設定加入的粘合劑的量。
利用研磨機研磨獲得的Mg基鐵氧體，并且將研磨粉末分類，以具有作為用于各種應用的鐵氧體材料所期望的平均粒徑和期望的粒徑分布。對于分類，可以使用各種已知方法如篩分。最近，為用作電子照相載體和磁性材料，要求平均粒徑應該為0.01-150μm。能夠調節(jié)成粒和/或分類條件，以使平均顆粒直徑應在該范圍內。
如果必要，本發(fā)明所得的Mg基鐵氧體材料可以經(jīng)受表面處理。例如，可將Mg基鐵氧體材料用作芯材，并且它的表面可以用樹脂覆蓋。只要被覆蓋的鐵氧體材料滿足期望的物理性質，覆蓋樹脂不受特別限制。覆蓋樹脂的例子包括各種有機硅基樹脂(silicone based resin)如有機硅樹脂及其衍生物、氟基樹脂、苯乙烯基樹脂、丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂、聚酯基樹脂、聚酰胺基樹脂、環(huán)氧基樹脂、聚醚基樹脂、酚基樹脂和三聚氰胺基樹脂。這些樹脂可以單獨使用或組合使用，也可以使用其共聚物。關于組合使用，例如，可以在使用前混合兩種或更多種樹脂，或依次分開覆蓋以形成多層。如果必要，可以向樹脂中添加其它一種或多種組分，如電荷控制劑、電阻控制劑和膠粘改進劑，而且它們的使用不受特別限制，除非本發(fā)明的效果被削弱。
現(xiàn)有技術的任何方法可以用于用上述樹脂覆蓋鐵氧體材料，并可以根據(jù)特殊應用來選擇。例如，可以使用用流化床的噴霧法、和浸漬法。上述樹脂典型地用有機溶劑稀釋或分散在有機溶劑中，如甲基·乙基酮、甲基異丁基酮、四氫呋喃、甲苯、二甲苯、氯仿和乙醇或它們的混合溶劑，以制備用于使用的樹脂溶液或乳狀液。然后將本發(fā)明的鐵氧體芯材浸漬在該樹脂溶液或該乳狀液中?；蛘?，將上述樹脂溶液噴到鐵氧體芯材上，該樹脂溶液被預先液化以形成樹脂層。通過將樹脂溶液以液化態(tài)噴到鐵氧體芯材上，能夠獲得均勻的薄膜。
覆蓋樹脂的量優(yōu)選為鐵氧體材料的0.05-10.0重量％。當樹脂量小于0.05重量％時，鐵氧體顆粒的表面不能被充分覆蓋。當該量大于10.0重量％時，鐵氧體顆粒中可能會出現(xiàn)聚集。
在覆蓋層形成后，為了去除溶劑和固化樹脂，可以使用各種加熱方法。根據(jù)所用的溶劑和樹脂設定加熱溫度。優(yōu)選將溫度設定在高于樹脂的熔融點或玻璃化點。如果期望，在使熱處理的顆粒冷卻后，再次進行研磨和分類。
覆蓋步驟可以在步驟ii)和步驟iii)之間進行。在這種情況下，可以同時進行樹脂的固化處理和加熱步驟iii)。
本發(fā)明的Mg基鐵氧體載體與調色劑以預定比率混合，以用作雙組分顯影劑。對于雙組分顯影劑，調色劑的濃度優(yōu)選為載體量的2-40重量％?？梢允褂酶鞣N已知的調色劑如粉末調色劑(ground toner)和聚合物調色劑(polymerized toner)，并且可以使用各種制備它們的方法。
通過將著色劑和抗靜電劑分散到粘合樹脂中來制備調色劑。粘合樹脂的例子包括但不限于，聚苯乙烯基樹脂、苯乙烯-丙烯酸基樹脂、苯乙烯-氯苯乙烯基樹脂、聚酯基樹脂、環(huán)氧基樹脂和聚氨酯基樹脂。對于著色劑和電荷控制劑，如果期望，可以使用現(xiàn)有技術中的任何劑。
此外，本發(fā)明的Mg基鐵氧體可用作調色劑中的材料。例如，它可用作磁性調色劑的磁性材料。
實施例下文中，將根據(jù)實施例描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明決不局限于這些實施例。
[制備Mg基鐵氧體材料]將MgO、Fe2O3和CaO用作原材料，以制備Mg基鐵氧體材料。首先，按如表1所示的預定組成稱重這些原材料。將稱重后的原材料與粘合劑(聚乙烯醇)、分散劑和消泡劑一起加入水中；并在濕式球磨機中研磨和混合4個小時以制備漿液。該漿液的濃度為50重量％?；跐{液中原材料的總量，消泡劑的量為0.1重量％，且分散劑的量為0.15重量％。
用噴霧干燥器將獲得的漿液干燥用于成粒，以制備球形微丸。在電爐、氮氣氛中、在1,200℃燒結這些球形微丸。在氮氣氛中的氧濃度低于1,000ppm。在具有20體積％氧濃度的氮氣氛中、在500℃加熱該燒結材料。其后，將該材料研磨和分類，以獲得具有平均粒徑50μm的Mg基鐵氧體材料?；陬w?？偭?，具有直徑不小于75μm、45-63μm、和不大于40μm的顆粒的含量分別為15重量％、50重量％、和35重量％。
表1中，Mg和Fe的量以MgO∶Fe2O3的摩爾比率表示。Ca的量以基于(MgO+Fe2O3+CaO)的總重量的CaO的重量％表示。表2和3中Mg、Fe、和Ca的量，按與表1中同樣的方式表示。
獲得的Mg基鐵氧體材料的飽和磁化強度、介質擊穿電壓和電阻顯示在表1中。飽和磁化強度和介質擊穿電壓之間的關系顯示在圖1中。
表1

表2

如實施例3和7-9、以及實施例5和10-12所示，當添加一定量的Ca時，可以改善飽和磁化強度，并保持高介質擊穿電壓。
用于測量飽和磁化強度、介質擊穿電壓和電阻的條件如下。
<測量飽和磁化強度>
用振動樣品磁強計(VSMP-1S，由Toei Kogyo制造)測量飽和磁化強度。將樣品置于測量囊(capsule)(0.0565cc)中，并施加14kOe的磁場。
<測量介質擊穿電壓>
用圖2所示的裝置測量介質擊穿電壓。相對的N極和S極的磁極間距離是8mm(磁極的表面磁通密度1,500G，逆磁極面積10×30mm)。非磁性平板電極(電極面積10×40mm，電極距離4mm)平行排列在磁極之間。將200mg樣品放置在電極之間，并通過磁力保持在該位置。然后用耐壓測試儀(TOS 5051，由Kikusui Denshi Kogyo制造)施加交流電壓。確定在泄漏電流超過110mA時施加的電壓為介質擊穿電壓。
<電阻>
按如下方法測量電阻將樣品保持在與上述測量介質擊穿電壓的電極相同的電極間；施加100V的直流電壓；并用絕緣電阻測試儀(TR-8601，由Takeda Riken制造)測量電阻。
通過用有機硅樹脂覆蓋上述Mg基鐵氧體材料的芯材來制備覆蓋載體。利用以甲苯稀釋的有機硅樹脂溶液噴涂該Mg基鐵氧體材料；然后將該材料加熱到250℃，并將它保持在進行覆蓋處理的溫度。覆蓋樹脂的量為芯材的0.5重量％。將覆蓋載體與商業(yè)可得的調色劑混合，用于雙組分顯影劑，以使調色劑的濃度應為4重量％。通過商業(yè)可得的復印機，將獲得的顯影劑用于圖像評價(表1)。評價項目為載體的粘附和顯影泄漏。
按表2中所述的各種組成稱重并混合MgO、Fe2O3和CaO，并按與實施例1-16相同的方法制備Mg基鐵氧體材料。飽和磁化強度、介質擊穿電壓和電阻的值顯示在表2中，并且飽和磁化強度和介質擊穿電壓之間的關系顯示在圖1中。
按與實施例1-16相同的方式覆蓋該Mg基鐵氧體材料，并進行圖像評價(表2)。
在比較例7-9中，按與實施例1-16相同的方式制備Mg基鐵氧體材料，不同的是省略在具有20體積％氧濃度的氮氣氛中的調節(jié)步驟。按表2中所述的每種組成稱重MgO、Fe2O3和CaO。
飽和磁化強度、介質擊穿電壓和電阻的測量結果顯示在表2中，并且飽和磁化強度和介質擊穿電壓之間的關系顯示在圖1中。燒結后的平均粒徑為50μm。按與實施例1-16相同的方式覆蓋該樣品，并進行圖像評價(表2)。
在比較例10和11中，按與實施例1-16相同的方式制備Mg基鐵氧體材料，不同的是省略在氮氣氛中在1,200℃的加熱步驟、和在具有20體積％氧濃度的氮氣氛中在500℃的加熱步驟，并用在電爐的空氣中、在1,200℃的加熱步驟代替它們。按表2中所述的每種組成稱重MgO和Fe2O3。
飽和磁化強度、介質擊穿電壓和電阻的測量結果顯示在表2中，并且飽和磁化強度和介質擊穿電壓之間的關系顯示在圖1中。燒結后的平均粒徑為50μm。按與實施例1-16相同的方式覆蓋該樣品，并進行圖像評價(表2)。
通過分別比較實施例3和比較例7、實施例5和比較例8、實施例11和比較例9、實施例3和比較例10、以及實施例5和比較例11，發(fā)現(xiàn)通過采用包括兩個階段加熱步驟的本發(fā)明的方法，改善了介質擊穿電壓。
在實施例17-19中，按與實施例1-16相同的方式制備Mg基鐵氧體材料，不同的是將在具有20體積％氧濃度的氮氣氛中的加熱步驟的最高溫度變?yōu)楸?所述的溫度。按表3中所述的每種組成稱重MgO和Fe2O3和CaO。
飽和磁化強度、介質擊穿電壓和電阻的測量結果顯示在表3中，并且飽和磁化強度和介質擊穿電壓之間的關系顯示在圖1中。燒結后的平均粒徑為50μm。按與實施例1-16相同的方式覆蓋該樣品，并進行圖像評價(表3)。
表3

如上述結果所示，本發(fā)明的Mg基鐵氧體載體具有獲得良好的圖像質量、沒有任何顯影泄漏或載體粘附的優(yōu)點。這種優(yōu)點可歸因于實現(xiàn)了適當?shù)娘柡痛呕瘡姸群透呓橘|擊穿電壓的事實。盡管傳統(tǒng)上存在具有高介質擊穿電壓的Mg基鐵氧體，但它有低飽和磁化強度的問題。本發(fā)明的Mg基鐵氧體材料具有改善的飽和磁化強度、并保持高介質擊穿電壓的特點。
工業(yè)應用的可能性本發(fā)明的Mg基鐵氧體材料和含Ca的Mg基鐵氧體材料與傳統(tǒng)的Mg-Fe-O基鐵氧體相比，具有改善的介質擊穿電壓。而且，它們呈現(xiàn)出適當?shù)娘柡痛呕瘡姸戎?。含有本發(fā)明的Mg基鐵氧體載體的電子照相顯影劑能夠符合最近的環(huán)境規(guī)定，而且還能夠實現(xiàn)高的圖像質量，從而擴大顯影劑的設計范圍。
盡管根據(jù)附圖、用實施例充分描述了本發(fā)明，但將理解，各種變化和修改對本領域的技術人員來說是顯而易見的。因此，除非另外的這種變化和修改離開了下文限定的本發(fā)明的范圍，它們應當被解釋為包括在其中。
權利要求
1.一種Mg基鐵氧體材料，其具有通式(1)的組成CaaMgbFecOd(1)，這里，a、b和c滿足0.10≤b/(b+c/2)≤0.85和0≤R(Ca)≤0.10，這里，R(Ca)表示為R(Ca)＝a×Fw(CaO)/(a×Fw(CaO)+b×Fw(MgO)+(c/2)×Fw(Fe2O3))(Fw(A)A的分子量)；以及d取決于Ca、Mg和Fe的氧化數(shù)；其中，所述Mg基鐵氧體材料具有在30-80emu/g范圍內的飽和磁化強度；所述Mg基鐵氧體材料具有在1.0-5.0kV范圍內的介質擊穿電壓。
2.根據(jù)權利要求1所述的Mg基鐵氧體材料，其中，b和c滿足0.30≤b/(b+c/2)≤0.70。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的Mg基鐵氧體材料，其中，所述Mg基鐵氧體材料具有在0.01-150μm范圍內的平均粒徑。
4.一種電子照相顯影載體，其包括根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的Mg基鐵氧體材料。
5.一種電子照相顯影載體，其包括根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的Mg基鐵氧體材料，其中，用樹脂覆蓋所述Mg基鐵氧體材料。
6.一種電子照相顯影劑，其包括根據(jù)權利要求4或5所述的電子照相顯影載體，以及調色劑。
7.根據(jù)權利要求6所述的電子照相顯影劑，其中，調色劑對載體的重量比在2-40wt％的范圍內。
8.一種制備根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的Mg基鐵氧體載體的方法，其包括步驟i)混合原材料；ii)燒結混合的原材料以使顆粒生長，其中，最高溫度在800-1500℃的范圍內；以及iii)在含氧氣氛下加熱燒結的原材料以調節(jié)顆粒性質，其中，最高溫度在300-1000℃的范圍內。
9.根據(jù)權利要求8所述的制備Mg基鐵氧體載體的方法，其中，步驟iii)中氣氛的氧濃度高于步驟ii)中氣氛的氧濃度。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的制備Mg基鐵氧體載體的方法，其中，步驟iii)中的氣氛為惰性氣氛，基于該氣氛中含有的氣體總量，該惰性氣氛具有0.05-25.0體積％的氧濃度。
11.根據(jù)權利要求8-10中任一項所述的制備Mg基鐵氧體載體的方法，其中，步驟ii)中的氣氛為惰性氣氛，基于氣氛中含有的氣體總量，該惰性氣氛具有0.001-10.0體積％的氧濃度。
12.根據(jù)權利要求8-11中任一項所述的制備Mg基鐵氧體載體的方法，其中，混合原材料的步驟i)包括步驟制備包含含Mg化合物和含F(xiàn)e化合物的漿液；并且干燥該漿液，用于成粒。
13.根據(jù)權利要求12所述的制備Mg基鐵氧體載體的方法，其中，包括含Mg化合物和含F(xiàn)e化合物的漿液進一步包括含Ca化合物。
14.根據(jù)權利要求12或13所述的制備Mg基鐵氧體載體的方法，其中，包括含Mg化合物和含F(xiàn)e化合物的漿液進一步包括粘合劑；基于漿液中原材料的總量，該粘合劑的含量在0.1-5重量％的范圍內。
全文摘要
本發(fā)明提供由符合環(huán)境規(guī)定的環(huán)境友好材料組成的Mg基鐵氧體載體，和包括該載體的電子照相顯影劑。本發(fā)明的載體和顯影劑實現(xiàn)了高圖像質量和改進的明暗屬性。本發(fā)明還提供制備該Mg基鐵氧體材料的方法，該Mg基鐵氧體材料具有30－80emu/g的飽和磁化強度、和1.0－5.0kV的介質擊穿電壓、并具有通式(1)的組成。通過控制燒結和熱處理條件，獲得上述性質。Ca
文檔編號G03G9/10GK1768307SQ20048000910
公開日2006年5月3日 申請日期2004年3月26日 優(yōu)先權日2003年3月31日
發(fā)明者飯沼秀彥, 原研吉, 林政友 申請人:關東電化工業(yè)株式會社