DK161047B

DK161047B - Magnetisk baerepulver

Info

Publication number: DK161047B
Application number: DK060983A
Authority: DK
Inventors: Kenji Imamura; Hiroshi Saitoh; Katsuhisa Kakizaki; Motohiko Makino
Original assignee: Tdk Electronics Co Ltd
Priority date: 1982-02-13
Filing date: 1983-02-11
Publication date: 1991-05-21
Also published as: JPS58144839A; DK60983A; EP0086444A1; DK161047C; AU1136083A; DK60983D0; AU557231B2; ATE27380T1; EP0086444B1; DE3371725D1

Description

1 DK 161047 B

Den foreliggende opfindelse angår et magnetisk bærepulver til magnetisk børstefremkaldelse.

Hidtil er der som et magnetisk bærepulver til anvendelse ved magne-5 tisk børstefremkaldelse blevet anvendt et jernpulver eller et blødt ferritpul ver, og det er blevet antaget, at middel parti kel størrelsen af pulveret fortrinsvis skal være fra 30 til 1000 pi.

Et sådant sædvanligt bærepulver er imidlertid ikke fuldt tilfreds-10 stillende, idet det ikke tilvejebringer tilfredsstillende billedkvalitet, såsom opløsningsevne, kornethed, sort ensartethed eller gradation af billedet.

Et magnetisk tonerpulver af anden type er beskrevet i EP patent-15 skrift nr. 10.732. Den magnetiske toner af ferritpul vertypen omfatter her ferritparti kl er med en spinel struktur, som er indesluttet i en harpikskomponent.

Under disse omstændigheder er det det primære formål med den fore-20 liggende opfindelse at tilvejebringe et magnetisk bærepulver, som er ! i stand til at tilvejebringe et billede med en forbedret billedkvalitet såsom opløsningsevne, kornethed, sort ensartethed eller gradation.

25 Den foreliggende opfindelses opfindere har udført omfattende undersøgelser og som et resultat heraf har de fundet, at formålet kan opfyldes ved at reducere ferritpul verparti kl erne til at have en mindre middel parti kel størrelse end de sædvanlige ferri tparti kl er. ;! 30 Ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebringes således et magnetisk bærepulver til magnetisk børstefremkaldelse bestående af ferritpulverparti kl er med en spinel struktur og en middel parti kelstørrelse på fra 5 til 30 pi, hvilke pulverpartikler ikke har et overtrækslag og ikke er indesluttet i en harpiks.

35

Der har hidtil ikke været noget tilfælde, hvor ferritpulverpartikler med en så lille partikelstørrelse er blevet anvendt alene som bærer.

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til

2 DK 161047 B

foretrukne udførelsesformer.

Det magnetiske bærepuTver ifølge den foreliggende opfindelse er fremstillet af en ferrit med en spinel struktur.

5

Som ferritten med en spinel struktur kan nævnes en såkaldt blød ferrit, såsom en 2-3 spinel eller en 1-3 spinel, en magnetit (Fe^) eller en maghemit (7^2()3).

10 Blandt disse ferritter er de følgende ferritter i) og ii) særligt foretrukket i betragtning af deres magnetiske egenskaber.

i) en spinel ferrit omfattende højest 60 molar% MO, hvor M er Ni, Mn,

Mg, Zn, Cu, Co eller en kombination, deraf, beregnet som et divalent 15 oxid og mindst 40 molær% af FegO^ beregnet som et trivalent metaloxid.

I det tilfælde, hvor M er en kombrnation af mindst to· metal typer, kan deres forhold vælges frit.

20 ii) en magnetit.

Blandt ferritterne i) foretrækkes de følgende ferritter ia) og ib).

-25 ia) en ferrit i) hvor M er Ni, Mn, Mg, Cu, Zn eller en kombination deraf. I det tilfælde, hvor M er en kombination af mindst to typer af metaller, kan deres forhold vælges frit.

ib) en ferrit i) hvor M er en kombination af Ni, Mn, Mg, Cu, Zn 30 eller en kombination deraf med højst 20 atom% af Co.

I det tilfælde, hvor M er en kombination af mindst to arter af metaller valgt blandt Ni, Mn, Mg, Cu, Zn kan deres forhold vælges frit.

35 Når en sådan ferrit ia) eller ib) anvendes, bliver mætningsmagnetiseringen ekstremt høj, hvorved aflejringen af bæreren på det lysfølsomme materiale eller spredningen af bæreren fra den magnetiske børste kan minimeres.

3 DK 161047 B

Ferritpul verparti kl erne med den ovennævnte sammensætning kan endvidere indeholde højst 5 molær% af et oxid af Ca, Bi, Cr, Ta, Mo, Si, V, B, Pb, K, Na eller Ba.

5 Sådanne ferritpul verparti kl er har en middel parti kel størrelse på mindre end 30 μια.

Hvis middel parti kel størrelsen er 30 μια eller større, har billedkvaliteten, navnlig opløsningsevnen, kornetheden, ensartetheden 10 eller gradationen, tilbøjelighed til at forringes. Endvidere har billedkvaliteten tilbøjelighed til at have høj kontrast, hvilket stiller krav til iagttagerens øjne.

Hvis middel parti kel større! sen på den anden side er for lille, har 15 aflejringen af bærepartiklerne på det lysfølsomme materiale eller spredningen af bæreren tilbøjelighed til at være udpræget, og fremkalderens strømbarhed har tilbøjelighed til at være ringe.

Middel parti kel størrelsen bør derfor fortrinsvis være mindst 5 /zm.

Særligt gode resultater kan opnås, når middel parti kel større!sen 20 ligger fra 5 til 25 μια. 1

Endvidere er parti kel størrelsesfordel i ngen sædvanligvis således, at omkring 70% af samtlige partikler har en partikelstørrelse, der ligger i området ±30% af middel parti kel større!sen.

25 Sådanne ferri tparti kl er anvendes som en bærer uden at overtrækkes med et overtrækslag på overfladerne eller uden at dispergeres i en harpiks. Det magnetiske bærepulver ifølge den foreliggende opfindelse har derfor stor mekanisk styrke og undergår næsten ikke 30 termisk nedbrydning, hvorved forringelsen af dets egenskaber med tiden er minimal, og dets nyttige levetid er meget lang. Endvidere er reduktionen af mætningsmagnetiseringen på grund af formindskelsen af volumenoptagelsesstørrelsen minimal, og dets produktion er ganske let.

35

Ferri tpul verparti kl erne som udgør det magnetiske bærepulver ifølge ; den foreliggende opfindelse har fortrinsvis en elektrisk modstand på fra 104 til ΙΟ14 Ω, mere fortrinsvis fra 105 til ΙΟ12 Ω, når 100 V påtrykkes på følgende måde.

i

DK 161047 B

Målingen af den elektriske modstand af ferri tpul verparti kl erne udføres på følgende måde i overensstemmelse med et magnetisk børstefremkaldelsessystem. En N-pol og en S-pol er anbragt således, at de vender mod hinanden med en magnetpol afstand på 8 mm, så at den 5 magnetiske overflades fluxtæthed af magnetpolerne bliver 1500 Gauss, og overfladearealet af de mod hinanden vendende poler er 10x30 mm.

Mellem magnetpolerne er et par flade umagnetiske elektroder anbragt parallelt med hinanden med en elektrodeafstand på 8 mm. Mellem elektroderne anbringes 200 mg af en udtaget prøve, og. prøven holdes 10 mellem elektroderne af den magnetiske kraft. Med dette arrangement måles den elektriske modstand ved hjælp af en isolationsmodstandsprøver eller et amperemeter.

i

Hvis den elektriske modstand målt på denne måde overstiger 101^ Ω, 15 har billedtætheden tilbøjelighed til at blive lille. Hvis modstanden på den anden side er mindre end 10 Ω, har billedkvaliteten tilbøjelighed til at få stor kontrast.

I henhold til den foreliggende opfindelse er endvidere mætningsmag-20 netiseringen am af ferritpartiklerne fortrinsvis mindst 35 em/i/g, hvorved aflejringen af bæreren på det lysfølsomme materiale eller spredningen af bæreren ved gentagne fremkaldelsesoperationer kan minimeres. I dette tilfælde kan bedre resultater opnås, når mætningsmagnetiseringen om er mindst 40 enyi/g.

25

Det magnetiske bærepulver bestående af sådanne ferritpul verparti kler kan fremstilles på lignende måde, som vist i USA patentskrifterne nr. 3.839.029, 3.914.181 eller 3.926.657.

30 Først blandes de pågældende metaloxider. Derpå tilsættes et opløsningsmiddel, såsom vand, og blandingen slammes, f.eks. i en kuglemølle. Andre tilsætningsstoffer, såsom et dispergeringsmiddel eller et bindemiddel, kan tilsættes alt efter behov. Derpå bliver slammet granuleret og tørret ved hjælp af en sprøjtetørrer. Derefter bliver 35 de således tilvejebragte granuler brændt ved en forudbestemt brændetemperatur i en forudbestemt brændeatmosfære. Brændingen udføres i en fluidiseret ovn, en roterende ovn eller en tunnel ovn, hvorved partikler med den ovennævnte middel parti kel størrelse bliver fremstillet effektivt. Efter brændingen bliver partiklerne pulveriseret

5 DK 161047 B

eller dispergeret for at opnå en ønsket partikelstørrelse, hvorved det magnetiske bærepulver ifølge den foreliggende opfindelse fås.

Det magnetiske bærepulver ifølge den foreliggende opfindelse blandes 5 med en toner for at få en fremkalder. I dette tilfælde er arten af toneren, der skal anvendes, ikke kritisk, og en hvilken som helst toner kan anvendes. Endvidere er det magnetiske børstefremkaldelsessystem og det lysfølsomme materiale, der skal anvendes for at få et elektrostatisk kopibillede, ikke kritiske, og et elektrostatisk 10 kopi bi Ilede kan fås i overensstemmelse med en sædvanlig magnetisk børstefremkaldel sesmetode.

Ifølge den foreliggende opfindelse kan der opnås en ekstremt god billedkvalitet. Opløsningsevnen, kornetheden, sort-ensartetheden og 15 gradationen, som opnås derved, er nemlig ekstremt gode. Billedet har en blød gradation, hvilket ikke stiller store krav til betragterens øjne.

Endvidere kan sammensætningen af ferritpulverparti kl erne eller 20 betingelserne for brændingen let ændres for valgfri ændring af ! størrelsen af magnetisme eller elektrisk modstand, så at billeder med forskellige billedtætheder eller gradationer let kan fås.

Desuden har ferritpul verparti kl erne ikke et overtrækslag, eller de 25 er ikke indesluttet i en harpiks. Forringelsen af egenskaberne er derfor minimal, selv når de anvendes over et langt tidsrum, og de har god holdbarhed og en lang nyttig levetid. De er ikke underkastet reduktion af de magnetiske egenskaber, hvilket er sandsynligt, når de er indesluttet i en harpikskomponent. Endvidere kan antallet af 30 trin ved deres fremstilling minimeres, og produktionen er let, hvorved produktionsomkostningerne vil være små.

Den foreliggende opfindelse skal herefter beskrives mere detaljeret under henvisning til eksempler.

35 EKSEMPLER:

Metaloxider blev blandet i forskellige forhold (beregnet som et di valent metaloxid og Fe203) som vist i tabel 1. Én del efter vægt af vand blev tilsat til 1 del af hver blanding og blandet i en

6 DK 161047 B

kuglenløne i 5 timer for at få et slam. Passende mængder af et dispergeringsmiddel og et bindemiddel blev tilsat. j

Derpå blev slammet granuleret og tørret ved en temperatur på mindst 5 150°C ved hjælp af en sprøjtetørrer.

Hvert granuleret produkt blev brændt i en fluidi seret ovn ved maximumstemperaturen, som vist i tabel 1 i atmosfæren, som også vist i tabel 1. I tabel 1 repræsenterer A en nitrogenatmosfære, der 10 indeholder oxygen, og N repræsenterer en nitrogenatmosfære.

Derefter blev granulerne pulveriseret og sorteret for at få ferritpul verparti kl er med middelparti kel større!se som vist i tabel 1. Middel parti kel størrelsen er en middel parti kel størrelse af 5000 15 partikler tilfældigt udvalgt under iagttagelse ved hjælp af et elektronmikroskop. I tabellen angiver middel parti kel større!sen på 20 øm, at partiklerne har en partikelstørrelse i et område fra 5 til 30 øm. Middel parti kel større! sen 40 øm angiver, at partiklerne har en partikelstørrelse i et område fra 25 til 55 øm, og middel partikel-20 størrelsen på 70 øm angiver, at partiklerne har en partikelstørrelse i området fra 40 til 100 øm.

Hvert pulver af ferritpul verparti kl erne blev underkastet en røntgenstrål eanalyse, hvorved det blev bekræftet, at hvert pulver havde 25 en spinel struktur og et metalindhold svarende til tilførselssam mensætningen vist i tabel 1.

Derpå blev mætningsmagnetiseringen am (emu/g) af hvert pulver af ferritpulverparti klerne og den elektriske modstand (Ω) under på-30 trykning af 100 V målt. De derved opnåede resultater er vist i tabel 1. Mætningsmagnetiseringen blev målt ved hjælp af et magnetometer af en prøvevibrationstype. Den elektriske modstand blev bestemt ved måling af elektrisk modstand af prøverne på 200 mg ved påtrykning af 100 V på den forannævnte måde ved hjælp af en isolationsmodstands-35 måler.

7 DK 161047 B

Ό ---------- <u v > O) « — ε ί- Ό n _ o co o +J r- ~ t-C5cn^-i^-icnoootooo--iC5 „ JTi C! oooooooooo o o flj CVJ v> < *“< H rH t-t i—t H fH Η *H «Η <U +J LU -£ > i ? D) ~ " 1 C (Λ ·-O) φ

C S

— c ιη<?]*-<οοοιο<Νθΐηιηιηοο d +* «_ OOtOCOiftrfrft-t^-O^ -rx* +J <u ti « c

fD

E _.__ .10) ·£ <D — ^

-—^(Dr; OOOOOOOOOO O O

'j ·— i« C CVJ l> ^ CM CM CM ”? CM CM CM CM CM

T) V S- F-

S ra -M

Q. (Λ CT o® Z<r = <<Z=2Z<< -cg# _J — < w ω -o __________

CQ

< C . u H #·! 2 , -i ί° O a o ooo o o o o ‘-^'-(Jmozrotnc'Jrmococo F 0) o ro o co co a co ci π c-i a ·- a ^ - - -1 -1 _

X F

2 S

^ 4-» tn

2 o ” ''m O

c*i m O /-> o t> σ> o „P1 co

C5 TT *3* £l_, r Q

.e 3« ? ? > > £ .

”59 b «” cT o O ^a « ® t- S · b b s .5 o S4 «wiB ~ £ -0 o ^ c -5 o S? ” £ S =

“ E ^ O O °e* O ^ S

— £3 C CCa, O 9 'n t-E _ ·« tsisi fc o = - , ~ 1 “ O = 5 w w w rnsj^ r fO m ^ m m o Λ w ^

V) ^ O t-< i-" ci co w O

°. 6 ?o 3 9 = g ° é

[?U0 ^ U N [IhqUiO

^ % w· w N-τ' *»

O CO t- O -I CO

ϊ M CO IN CO CO „ CO r-< λ r\ /-v ^ /-v <°c

So 000 oS°E

o C C C C p CC zp U. ^ c; λ*. cc N ^ ^ WWW W w w w <1) _____ —-- ----------- -----------

1 C

i- Z

fHCJCOrJ^inOC-OOOO’-'CvJ

r· '< rH f* (

DK 161047B

Hvert således fremstillet ferritpulver blev anvendt alene som et magnetisk bærepulver. Det blev blandet med en i handelen værende to-komponent toner (middel parti kel større!se på 11,5 ± 1,5 im) for at få en fremkalder med en tonerkoncentration på 11,5% efter vægt.

5

Ved anvendelse af hver fremkalder blev magnetisk børstefremkaldelse udført ved hjælp af en i handelen værende elektrostatisk kopieringsmaskine, og billedkvaliteten af det derved fremstillede billede blev evalueret. I dette tilfælde var den magnetiske 10 overfl adefl uxtæthed af den magnetiske valse til den magnetiske børstefremkaldelse 1000 Gauss, omdrejningshastigheden af den magnetiske valse var 130 omdrejninger pr. min. og omdrejningshastigheden af muffevalsen var 30 omdrejninger pr. min. Endvidere var.afstanden mellem den magnetiske valse og det lysfølsomme materiale 3,0 ± 0,3 15 mm. Som det lysfølsomme materiale blev anvendt et CdS lysfølsomt materiale af bindertypen, og det maximale elektriske overfladepotential var 800 V.

Opløsningsevnen (linier/mm) blev målt ved hjælp af et prøvekort 20 fremstillet af Data Quest Company. Billedet på prøvekortet blev iagttaget med det blotte øje for at vurdere kornetheden. Vurderingen blev udført i overensstemmelse med fem grader A til E, hvor A repræsenterer det bedste, og E repræsenterer det dårligste.

25 Endvidere blev gradationen vurderet ved betragtning med det blotte øje. Vurderingen blev udført ved hjælp af en gradskala omfattende 13 grader og udtrykt ved gradtallene (1-13).

Den bløde gradation blev også vurderet ved iagttagelse med det 30 blotte øje. I dette tilfælde blev kvalitetsgraden udtrykt ved tal.

De derved opnåede resultater er vist i tabel 2.

Ved hver prøve var aflejringen af bærematerialet på det lysfølsomme 35 materiale og spredningen af bærematerialet ekstremt lille.

9 DK 161047 B

TABEL 2

Prøve Opløsningsevne Blød j j nr (linier/mm__Kornethed Gradation Gradation | 5 1 6,3 A 10 1 ΐ 2 (sam- 4,0 E 6 3 ] menligning) ; 3 (sam- 4,5 C 6 3 10 menligning) 4 6,3 A I 10 1 5 6,3 B I 11 1 6 6,3 A I 10 li 7 (sam- 4,5 D j 6 3 ! 15 menligning) 8 6,3 A 10 1 9 5,6 A 8 2 10 6,3 A 10 1

11 6,3 A 10 1 I

20 12 6,3 A 10 1

Ud fra resultaterne vist i tabel 2 er det klart, at de magnetiske bærepulvere ifølge den foreliggende opfindelse giver langt bedre 25 elektrostatiske billeder end billeder med en middel parti kel størrelse på mindst 30 øm.

30 35

Claims

1. Magnetisk bærepulver til magnetisk børstefremkaldelse, kendetegnet ved, at det består af ferri tpul verparti kl er 5 med en spinel struktur og en middel parti kel større! se på fra 5 til 30 /wn, hvilke pulverpartikler ikke har et overtrækslag og ikke er indesluttet i en harpiks.

2. Magnetisk bærepulver ifølge krav 1, kendetegnet ved, 10 at ferritpul verparti kl erne er fremstillet af en blød ferrit udvalgt blandt 2-3 spinel og 1-3 spinel ferritter, en magnetit eller en maghemit.

3. Magnetisk bærepulver ifølge krav 1, kendetegnet ved, 15 at ferritpul verparti kl erne er fremstillet af en spinelferrit omfattende højest 60 molar% af M0, hvor M er Ni, Mn, Mg, Zn, Cu, Co eller en kombination af mindst to af disse metaller, beregnet som et divalent oxid og mindst 40 molær% af FegOj beregnet som et trivalent metaloxid. 20

4. Magnetisk bærepulver ifølge krav 1, kendetegnet ved, at ferritpul verparti klerne er fremstillet af en magnetit.

5. Magnetisk bærepulver ifølge krav 3, kendetegnet ved, 25 at M er Ni, Mn, Mg, Cu, Zn eller en kombination deraf.

6. Magnetisk bærepulver ifølge krav 3, kendetegnet ved, at M er Ni, Mn, Mg, Cu, Zn eller en kombination af mindst to af disse metaller med højst 20 atom% af Co. 30

7. Magnetisk bærepulver ifølge krav 3, kendetegnet ved, at spinel ferri tten indeholder højst 5 molær% af et oxid af Ca, Bi, Cr, Ta, Mo, Si, V, B, Pb, K, Na eller Ba.

8. Magnetisk bærepulver ifølge krav 1, kendetegnet ved, at middelparti kel større!sen ligger i et område på fra 5 til 25 /zm.

9. Magnetisk bærepulver ifølge krav 1, kendetegnet ved, at ferritpul verparti kl erne har en parti kel større!sesfordel ing

11 DK 161047 B således, at mindst 70% af partiklerne har en partikelstørrelse i et område på ± 30% af middel parti kel størrelsen.

10. Magnetisk bærepulver ifølge krav 1, kendetegnet ved, 5 at ferritpul verparti kl erne har en elektrisk modstand pa fra 10 til ΙΟ14 Ω, fortrinsvis fra 10^ til 10^ Ω, når 100 V påtrykkes.

10 DK 161047 B Patentkrav.

11. Magnetisk bærepulver ifølge krav 1, kendetegnet ved, at ferri tpul verparti kl erne har en mætningsmagnetisering om på mindst 10 35 em/i/g.. 15 20 25 30 35