CN100595683C - 色粉用含树脂粒子的凝聚体的制造方法 - Google Patents
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Abstract
使用含有使阴离子性极性基(2a,2b,2c)和主链(3)结合的聚合物(1)的凝聚分散剂、及2价以上的金属盐,使含有粘合树脂及着色剂的含树脂粒子凝聚,从而制造出作为含树脂粒子的凝聚体的色粉,具体而言,将2价以上的金属盐添加到含树脂粒子的浆液中,使金属离子(4)和阴离子性极性基(2a)结合,且提高浆液的温度,切断阴离子性极性基(2a)和水分子的结合,这样一来,可降低聚合物(1)的水溶性,使含树脂粒子凝聚。
Description
技术领域
本发明涉及到一种凝聚分散剂、含树脂粒子的凝聚体的制造方法、色粉、显影剂、显影装置及图像形成装置。
背景技术
使潜影显影的色粉用于各种图像形成处理,作为其中一例,公知将其用于电子照相方式的图像形成处理。利用电子照相方式形成图像的图像形成装置具有感光体、带电部、曝光部、显影部、转印部、定影部。带电部使感光体表面带电。曝光部向处于带电状态的感光体表面照射信号光,形成和图像信息对应的静电潜影。显影部向感光体表面形成的静电潜影提供显影剂中的色粉,形成色粉图像。转印部将感光体表面形成的色粉图像转印到记录介质。定影部使转印的色粉图像定影到记录介质。清洁部使色粉图像转印后的感光体表面清洁化。在这种图像形成装置中,作为显影剂,使用含有色粉的单成分显影剂、或含有色粉及载体的双成分显影剂使静电潜影显影,并形成图像。这里使用的色粉是向作为母料的粘合树脂中分散着色剂、作为脱模剂的蜡等并粒状化的树脂粒子。
使用电子照相方式的图像形成装置可高速且廉价地形成图像质量良好的图像,因此应用于复印机、打印机、传真机等,近来明显得到普及。与之相伴,对图像形成装置的要求也变得更为严格。其中,尤其重视通过图像形成装置形成的图像的高精细化、高分辨率、图像质量的稳定化、图像形成速度的高速化等。为了实现这些目标,必须从图像形成处理及显影剂两个方面来进行研究。
对于图像的高精细化、高分辨率,从显影剂这方面来说,从忠实再现静电潜影较为重要这一观点出发,色粉粒子的小粒径化是应解决的课题之一。作为小粒径化色粉粒子的制造方法,例如人们知道乳化凝聚法。根据乳化凝聚法,在水中生成含有粘合树脂、着色剂、脱模剂等的着色树脂粒子,通过凝聚该着色树脂粒子,制造出色粉粒子。
作为由乳化凝聚法制造的小粒径化色粉粒子,例如包括如下色粉:酸价为1.0~20mgKOH/g、色粉粒子中的残留表面活性剂的含量为3重量%以下、且含有1ppm以上1重量%c以下的由具有2价以上的电荷的水溶性无机金属盐构成的凝聚剂(例如参照日本专利3107062号公报)。
日本专利3107062号公报公开的色粉通过如下方法制造。首先,混合树脂微粒分散液、着色剂分散液、及蜡分散液,做成混合液。接着添加至少含有溶解于该混合液的分散介质的、具有2价以上的电荷的无机金属盐的凝聚剂,在形成凝聚体后,加热到上述树脂的玻璃转化温度以上的温度,熔合凝聚体,形成色粉粒子。在该制造方法中,使色粉粒子中含有的表面活性剂量在一定量以下,且使在凝聚中使用的2价以上的无机金属盐的含量以特定范围含有,向粘合树脂中导入离子交联,从而获得日本专利3107062号公报公开的色粉。
在这种色粉的制造方法中,混合在水性介质中分别形成有树脂粒子、着色剂粒子、及蜡粒子的树脂微粒分散液、着色剂分散液及蜡分散液,使树脂粒子、着色剂粒子、及蜡粒子凝聚。这样一来,形成作为各粒子的凝聚体的色粉。在这种作为粒子的凝聚体的色粉中,颜料粒子及蜡的粒子露出到其表面。当蜡的粒子露出到表面时,保存稳定性下降,并且因蜡粒子从色粉脱离,而使耐偏移性下降。并且由于着色剂粒子的露出,色粉的带电性能变得不均。并且凝聚体之间的树脂的比例、着色剂的比例、蜡的比例产生不均,会导致色粉带电稳定性不良。
鉴于这种问题,提出了以下方法:制造出低分子量树脂中含有25~75重量%蜡及着色剂的蜡母炼胶粒子,凝聚该蜡母炼胶粒子和粘合树脂粒子,从而获得由各粒子的凝聚体构成的色粉(例如参照日本专利特开2004-295028号公报)。在日本专利特开2004-295028号公报中,制造出在低分子量树脂中含有蜡及着色剂的蜡母炼胶,通过干式粉碎或湿式粉碎制造出10nm~5mm的蜡母炼胶粒子。并且通过乳化聚合制造出平均粒径50~800nm的粘合树脂粒子。接着,对分散了制造出的蜡母炼胶粒子的分散液、及分散了制造出的粘合树脂粒子的分散液进行混合,使蜡母炼胶粒子和粘合树脂粒子凝聚。之后进行加热,使粒子的凝聚体熔融,形成色粉。
日本专利特开2004-295028号公报公开的色粉中,在蜡母炼胶粒子中分散和蜡母炼胶粒子的粒径相比较小的蜡及着色剂。因此露出到通过凝聚这种蜡母炼胶粒子和粘合树脂粒子而成的凝聚体的表面的颜料及蜡的量和日本专利3107062号公报公开的色粉相比可降低。
但是,日本专利特开2004-295028号公报公开的色粉是由蜡母炼胶粒子和粘合树脂粒子这种含有成分及组成不同的粒子凝聚而形成的,因此各色粉的含着色剂量、含蜡量等会产生不均。因此通过日本专利特开2004-295028号公报公开的色粉也无法解决带电稳定性的问题。并且,日本专利特开2004-295028号公报公开的色粉需要分别制造出蜡母炼胶粒子和粘合树脂粒子,制造步骤繁杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可通过简单的方法制造的、尽管是微细的含树脂粒子的凝聚体但着色剂粒子或脱模剂粒子不会露出到表面的、且着色剂含量、脱模剂含量没有波动的色粉、及用于该色粉的含树脂粒子的凝聚体的制造方法、以及用于该制造方法的凝聚分散剂。
并且本发明的目的还在于提供一种含有上述色粉的显影剂、利用上述显影剂使潜影显影的显影装置、及具有上述显影装置的图像形成装置。
本发明是一种凝聚分散剂,其特征在于,含有使阴离子性极性基和主链结合的聚合物。
根据本发明,凝聚分散剂含有使阴离子性极性基和主链结合的聚合物。在这种凝聚分散剂的存在下将粒子添加到水性介质时,当水性介质的温度低于凝聚分散剂的凝聚开始温度时,由于阴离子性极性基与水性介质中的水分子氢键结合,因此投入到水性介质中的粒子分散。这样一来获得粒子的浆液。并且当水性介质的温度在凝聚分散剂的凝聚开始温度以上时,阴离子性极性基和水分子的氢键被切断,在水性介质中分散的粒子凝聚。因此,含有使阴离子性极性基和主链结合的聚合物的凝聚分散剂通过改变水性介质的温度,具有使粒子分散到水性介质中的分散能力、及凝聚在水性介质中分散的粒子的凝聚能力。因此无需分别使用凝聚剂和分散剂。并且无需考虑分散剂和凝聚剂的组合。进一步在水性介质的温度小于凝聚分散剂的凝聚开始温度时,由于阴离子性极性基与水性介质中的水分子氢键结合,因此使粒子从水性介质中单独脱离时,可通过水清洗将凝聚分散剂从粒子去除,获得不含有杂质的粒子。这里的凝聚分散剂的凝聚开始温度是凝聚分散剂中含有的聚合物的阴离子性极性基和水分子的氢键切断的温度。凝聚是否开始可通过目测进行确认。
并且在本发明中,其特征在于,上述聚合物是聚丙烯酸。
根据本发明,上述聚合物是聚丙烯酸。聚丙烯酸是主链中具有作为弱酸的羧基的聚合物。在主链具有极性基的聚合物中,聚合物中的极性基的个数变多。因此,各个极性基例如如果产生强酸等强力影响,则凝聚过度,难于控制。由于聚丙烯酸是主链中具有作为弱酸的羧基的聚合物,因此可尽量减少各极性基的影响。这样一来,当水性介质的温度小于凝聚分散剂的凝聚开始温度时,显示出将粒子分散到水性介质中的分散能力,并且当水性介质的温度在凝聚分散剂的凝聚开始温度以上时,显示出凝聚在水性介质中分散的粒子的凝聚能力。
并且在本发明中,其特征在于,上述聚合物中,上述阴离子性极性基由碱金属碱中和,上述阴离子性极性基由碱金属碱中和的中和度为80摩尔%~100摩尔%。
根据本发明,凝聚分散剂中含有的聚合物中,阴离子性极性基由碱金属碱中和,阴离子性极性基和碱金属碱的中和度为80摩尔%~100摩尔%。阴离子性极性基和碱金属碱的中和度是指以百分率表示添加的碱金属碱的摩尔数相对于阴离子性极性基的摩尔数的比率。
通过聚合物的阴离子性极性基被中和,可提高聚合物的水溶性、及凝聚分散剂的分散能力。并且聚合物的阴离子性极性基由碱金属碱中和,因此与被碱金属碱以外的碱中和时相比,可抑制聚合物的中和度的变化,维持凝聚分散剂的分散能力。例如当聚合物的阴离子性极性基被铵中和而成为铵盐时,含有凝聚分散剂和粒子的浆液在粒子细粒化步骤等中在高热的情况下,铵作为气体蒸发,聚合物的中和度降低。为了抑制这种碱的蒸发产生的中和度的变化,聚合物的阴离子性极性基优选以不具有挥发性的碱中和。
并且,通过聚合物的阴离子性极性基被碱金属碱中和,与被其他碱中和时相比,易于通过水洗等去除凝聚分散剂。因此如上所述,通过聚合物的阴离子性极性基被碱金属碱中和,可抑制中和度的变化,可实现具有一定的分散能力、且易于去除的凝聚分散剂。
并且如上所述,凝聚分散剂中的阴离子性极性基由碱金属碱中和的中和度为80摩尔%~100摩尔%。当阴离子性极性基和碱金属碱的中和度小于80摩尔%时,凝聚分散剂对水性介质的融合可能变差。当凝聚分散剂对水性介质的融合变差时,例如含有凝聚分散剂和粒子的水性介质中的以粒子为主的固体成分浓度大于30重量%时,使粒子细粒化时,凝聚分散剂无法发挥充分的分散能力,可能无法使粒子充分细粒化。阴离子性极性基的碱金属碱的中和度为100摩尔%时,凝聚分散剂自身的pH为7~9左右。当凝聚分散剂中含有多余的碱金属碱时、即阴离子性极性基由碱金属碱中和的中和度超过100摩尔%时,含有凝聚分散剂和粒子的水性介质整体倾向于碱性,凝聚分散剂中含有的聚合物加水分解的危险变大,当粒子含有树脂时,粒子中的树脂加水分解的危险性也变大。如上所述,通过使阴离子性极性基由碱金属碱中和的中和度为80摩尔%~100摩尔%,可使凝聚分散剂对水性介质的融合良好,且可抑制凝聚分散剂中的聚合物等的加水分解,因此可实现具有一定分散能力及凝聚能力的凝聚分散剂。
并且在本发明中,其特征在于,上述聚合物的重均分子量超过4000、且为90000以下。
根据本发明,凝聚分散剂中含有的聚合物的重均分子量超过4000、且为90000以下。当聚合物的重均分子量为4000以下时,和重均分子量超过4000时相比,聚合物的立体结构较为简单,因此具有良好的分散能力,但分散稳定性不佳。因此,当使用不具有分散稳定性的凝聚分散剂分散粒子时,分散的粒子可能再次凝聚。当聚合物的重均分子量超过90000时,和重均分子量为90000以下时相比,聚合物具有复杂的立体结构,因此虽然具有较好的分散稳定性,但分散能力可能下降。并且调制含有凝聚分散剂和粒子和浆液时,和聚合物的重均分子量为90000以下时相比,浆液的粘性上升,因此例如用于利用高压均化器使浆液中的粒子细粒化的高压均化法时,易于导致高压均化器的喷嘴等细管部分堵塞,不适用。如上所述,通过使聚合物的重均分子量超过4000、且为90000以下,同时具有分散能力及分散稳定性,因此可抑制浆液的粘度上升,可实现适于高压均化法的凝聚分散剂。
本发明是一种含树脂粒子的凝聚体的制造方法,其特征在于,使用上述凝聚分散剂、及2价以上的金属盐,凝聚含有粘合树脂及着色剂的含树脂粒子。
根据本发明,使用上述凝聚分散剂、及2价以上的金属盐凝聚含有粘合树脂及着色剂的含树脂粒子,从而制造含树脂粒子的凝聚体(以下称为“粒子凝聚体”)。在这种粒子凝聚体的制造方法中,由于使用实现上述效果的凝聚分散剂,因此可将含树脂粒子分散到水性介质中,使分散的含树脂粒子凝聚到水性介质中。进一步,使用2价以上的金属盐,使2价以上的金属盐的金属离子、及凝聚分散剂的阴离子性极性基结合,从而与不使用2价以上的金属盐时相比,易于控制含树脂粒子的凝聚程度,可获得大小及形状平均的粒子凝聚体。
并且,通过凝聚含有粘合树脂及着色剂的含树脂粒子,与粘合树脂粒子及着色剂粒子凝聚而成的粒子凝聚体相比,可减少着色剂等粘合树脂以外的成分到粒子凝聚体表面的露出量。并且可减小粒子凝聚体的着色剂含量的波动。这样一来,可使制造出的粒子凝聚体适用于图像形成用的色粉。
并且在本发明中,其特征在于,包括以下步骤:
分散步骤,在上述凝聚分散剂的存在下,使含有粘合树脂及着色剂的不定形树脂粒子分散到水性介质中,获得不定形树脂粒子的浆液;
细粒化步骤,使浆液中含有的不定形树脂粒子细粒化,获得上述含树脂粒子的浆液;以及
凝聚步骤,将上述2价以上的金属盐添加到上述含树脂粒子的浆液中,使上述含树脂粒子凝聚。
根据本发明,在分散步骤中,在上述凝聚分散剂的存在下,使含树脂粒子分散到水性介质中,获得含树脂粒子的浆液。并且在凝聚步骤中,向含树脂粒子的浆液中添加2价以上的金属盐,使含树脂粒子凝聚。通过这种分散步骤及凝聚步骤,可减少着色剂等粘合树脂以外的成分在粒子凝聚体表面露出的量。并且可减小粒子凝聚体的着色剂含量的波动。
并且在本发明中,其特征在于,上述细粒化步骤中的上述浆液的温度,小于向上述凝聚分散剂的玻璃转化温度Tg[℃]加上100[℃]的基准温度(Tg+100[℃])。
根据本发明,细粒化步骤中的浆液的温度小于向上述凝聚分散剂的玻璃转化温度Tg[℃]加上100[℃]的基准温度(Tg+100[℃])。当细粒化步骤中的浆液的温度在基准温度以上时,在凝聚分散剂丧失分散能力的状态下可能会进行不定形树脂粒子的细粒化,在分散步骤中分散的不定形树脂粒子在细粒化步骤中再次凝聚,会无法获得所需粒径的含树脂粒子。并且利用高压均化器进行细粒化时,凝聚的不定形树脂粒子可能堵塞配管。如上所述,通过使细粒化步骤中的浆液的温度小于基准温度,可维持凝聚分散剂的分散能力,防止细粒化步骤中的不定形树脂粒子的再次凝聚,因此可切实获得所需粒径的含树脂粒子。并且利用高压均化器进行细粒化时,可防止配管堵塞。
并且在本发明中,其特征在于,上述2价以上的金属盐,以上述聚合物所具有的阴离子性极性基的全部价数大于上述2价以上的金属盐的全部价数的量,添加到上述含树脂粒子的浆液中。
根据本发明,2价以上的金属盐,以聚合物所具有的阴离子性极性基的全部价数大于2价以上的金属盐的全部价数的量,添加到含树脂粒子的浆液中。当2价以上的金属盐以这种量添加时,可存在与2价以上的金属盐的金属离子不结合、与水性介质中的水分子氢键结合的状态的阴离子性极性基,在保持适度的分散性的同时可凝聚含树脂粒子。并且即使添加2价以上的金属盐,也可通过水清洗。
并且在本发明中,其特征在于,上述2价以上的金属盐,以相对于100重量份上述凝聚分散剂为65重量份~300重量份的比例,添加到上述含树脂粒子的浆液中。
根据本发明,2价以上的金属盐以相对于100重量份凝聚分散剂为65重量份~300重量份的比例添加到含树脂粒子的浆液中。通过以该比例添加2价以上的金属盐,可防止含树脂粒子的凝聚不充分、及含树脂粒子过度凝聚。
并且在本发明中,上述2价以上的金属盐以溶液的方式使用。
根据本发明,2价以上的金属盐以溶液的方式使用。通过使2价以上的金属盐以溶液的方式使用,可使2价以上的金属盐平均分散到含树脂粒子的浆液中。并且可提高将适量的2价以上的金属盐添加到含树脂粒子的浆液时的操作性。这样一来可使含树脂粒子的凝聚程度适当,可防止含树脂粒子的凝聚不充分、及含树脂粒子过度凝聚。
并且在本发明中,其特征在于,上述2价以上的金属盐的溶液中,上述2价以上的金属盐的浓度为5重量%~30重量%。
根据本发明,使2价以上的金属盐的溶液(以下称为“金属盐溶液”)中的2价以上的金属盐的浓度为5重量%~30重量%。通过使2价以上的金属盐的浓度为这一范围,金属盐水溶液的添加变得更加容易,可防止含树脂粒子的凝聚不充分、及含树脂粒子过度凝聚。从而可控制粒子凝聚体的大小。
并且在本发明中,其特征在于,上述2价以上的金属盐的溶液以0.05mL/分~0.20mL/分的滴下速度滴下到上述含树脂粒子的浆液中。
根据本发明,金属盐溶液以0.05mL/分~0.20mL/分的滴下速度滴下到含树脂粒子的浆液中。以这种滴下速度滴下金属盐溶液时,可高效地制造出生产性良好、不产生大小及形状不均的粒子凝聚体。并且易于增加工业规模。
并且在本发明中,其特征在于,上述含树脂粒子,以相对于100重量份水性介质为3重量份~50重量份的比例使用。
根据本发明,含树脂粒子以相对于100重量份水性介质为3重量份~50重量份的比例使用。含树脂粒子以这种比例使用,可高效地进行水性介质中的含树脂粒子的分散及凝聚,更易于获得目标大小的粒子凝聚体。
并且在本发明中,其特征在于,上述含树脂粒子的体积平均粒径为0.4μm~2.0μm。
根据本发明,含树脂粒子的体积平均粒径为0.4μm~2.0μm。通过使用体积平均粒径为该范围的含树脂粒子,例如将粒子凝聚体作为色粉使用时,作为色粉可获得具有适当粒径的粒子凝聚体。
并且在本发明中,其特征在于,上述凝聚分散剂,相对于100重量份上述含树脂粒子以5重量份~20重量份使用。
根据本发明,凝聚分散剂相对于100重量份上述含树脂粒子以5重量份~20重量份使用。通过以这种量使用凝聚分散剂,可进一步明显地发挥凝聚分散剂的分散能力及凝聚能力,进一步易于获得目标大小的粒子凝聚体。
并且本发明是一种色粉,其特征在于,该色粉是通过上述含树脂粒子的凝聚体的制造方法制造的含树脂粒子的凝聚体。
根据本发明,色粉是通过上述含树脂粒子的凝聚体的制造方法制造的含树脂粒子的凝聚体。在本发明的含树脂粒子的凝聚体的制造方法中,使用上述凝聚分散剂和2价以上的金属盐凝聚含树脂粒子,制造含树脂粒子的凝聚体。上述凝聚分散剂中,通过改变含有含树脂粒子的水性介质的温度,可调整分散能力和凝聚能力,因此通过使水性介质的温度低于凝聚分散剂的凝聚开始温度,和利用无法调整分散能力的分散剂分散含树脂粒子时相比,可提高水性介质中的含树脂粒子的固体成分浓度。这样一来,凝聚含树脂粒子时,含树脂粒子之间的距离变短,易于凝聚,因此可减少添加到水性介质的2价以上的金属盐的量。因此,可减少作为含树脂粒子的凝聚体的色粉内部含有的2价以上的金属盐的量,从而可抑制金属盐对色粉带电性的不良影响,实现具有良好带电性的色粉。并且可实现具有良好环境稳定性的色粉。并且如上所述,提高水性介质中的含树脂粒子的固体成分浓度从制造成本的角度而言有利,从使用的水性介质的量及色粉制造所需时间的角度而言也有利。即,如上所述,可提高含树脂粒子的固体成分浓度以制造色粉,从而可减小制造所使用的水性介质的量,并且可缩短制造相同量的色粉所需的时间,因此可廉价地提供上述色粉。
并且在本发明中,其特征在于,
上述含树脂粒子是着色剂粒子及脱模剂粒子分散到粘合树脂中形成的含树脂粒子,
分散直径为0.01μm~0.5μm的着色剂粒子是色粉中含有的全部着色剂粒子的70个数%以上,
分散直径为0.1μm~1.0μm的脱模剂粒子是色粉中含有的全部脱模剂粒子的50个数%以上。
根据本发明,可获得作为含树脂粒子的凝聚体的、着色剂粒子及脱模剂粒子以适当的分散直径分散到粘合树脂中的色粉。具体而言,形成作为色粉的凝聚体的含树脂粒子通过着色剂粒子及脱模剂粒子分散到粘合树脂中形成,且体积平均粒径是0.4μm~2.0μm。并且在通过这种凝聚体形成的色粉中,分散直径为0.01μm~0.5μm的着色剂粒子是色粉中含有的全部着色剂粒子的70个数%以上。并且分散直径为0.1μm~1.0μm的脱模剂粒子是色粉中含有的全部脱模剂粒子的50个数%以上。
这种色粉是着色剂粒子及脱模剂粒子分散到粘合树脂中形成的,因此和粘合树脂粒子、着色剂粒子及脱模剂粒子凝聚而成的粒子凝聚体相比,可减少着色剂粒子及脱模剂粒子在凝聚体表面露出的量。这样一来,可防止色粉在图像形成装置内部热凝聚而产生的堵塞,可提高色粉的保存稳定性。并且可提高色粉的带电稳定性。
进一步,由于以优选的分散直径含有着色剂粒子及脱模剂粒子,因此使用该色粉形成图像时,可提高色粉图像从感光体到记录介质的转印效率、从感光体到中间介质的转印效率、从中间介质到记录介质的转印效率等,可降低色粉消耗量。并且防止伴随色粉带电不良的图像图像模糊等图像缺陷的产生。进一步非常难发生脱模剂的溢出,可切实防止对感光体的色粉成膜、高温区域下的偏移现象等。这种色粉可通过上述粒子凝聚体的制造方法获得。
并且本发明是一种显影剂,其特征在于,含有上述色粉。
根据本发明,显影剂含有上述色粉。上述色粉具有良好的带电性、环境稳定性。因此,可实现特性稳定性强、可稳定形成高画质图像的显影剂。
并且本发明是一种显影装置,其特征在于,利用上述显影剂使图像载体上形成的潜影显影,并形成色粉图像。
根据本发明,利用上述显影剂使图像载体上形成的潜影显影,并形成色粉图像。这样一来,可实现在图像载体上稳定地形成高画质的色粉图像的显影装置。
并且本发明是一种图像形成装置,其特征在于具有:
形成了潜影的图像载体;
在图像载体上形成潜影的潜影形成部;和
上述显影装置。
根据本发明,通过潜影形成部在图像载体上形成的潜影通过上述显影装置显影。上述显影装置利用上述显影剂使潜影显影,因此可在图像载体上稳定形成高画质的色粉图像。因此,可实现可稳定形成高画质的图像的图像形成装置。
本发明的目的、特色及优点通过以下详细说明及附图可得以明确。
附图说明
图1A~图1C是表示本发明的凝聚分散剂中含有的聚合物在水性介质中的状态的示意图。
图2是用于说明本发明的含树脂粒子的凝聚体的制造方法的一个例子的流程图。
图3是简要表示开放辊式混炼机中的重要部件的结构的透视图。
图4是简化表示本发明的色粉制造方法中适用的高压均化器的系统图。
图5是示意地表示耐压喷嘴的结构的剖视图。
图6是示意地表示减压模块的减压部件的结构的剖视图。
图7A~图7C是示意地表示凝聚/加热单元的减压模块的减压部件的结构的剖视图。
图8是表示具有作为本发明的一个实施方式的显影装置的图像形成装置的结构的透视侧面图。
图9是表示作为本发明的一个实施方式的显影装置的结构的剖视图。
具体实施方式
以下参照附图详细说明本发明的优选实施方式。
(凝聚分散剂)
本发明的凝聚分散剂的特征在于,作为有效成分含有使阴离子性极性基与主链结合的聚合物。聚合物具有作为疏水基的主链、及作为亲水基的阴离子性极性基。本发明的凝聚分散剂通过改变水性介质的温度,具有使含树脂粒子分散到水性介质中的分散能力、及使在水性介质中分散的含树脂粒子凝聚的凝聚能力。水性介质的温度可认为与浆液的温度相等,可通过测定浆液的温度来获得。
当浆液的温度小于凝聚分散剂的凝聚开始温度时,聚合物的阴离子性极性基与水性介质中的水分子氢键结合。这样一来,可使水性介质中存在的含树脂粒子为分散状态,可获得含有含树脂粒子的浆液。并且提高含有含树脂粒子的浆液的温度,当浆液的温度变为凝聚分散剂的凝聚开始温度以上时,聚合物的阴离子性极性基的一部分与水分子的氢键,因浆液的温度上升而切断。这样一来,聚合物的水溶性下降,浆液中的含树脂粒子凝聚。
通过使用同时具有分散能力和凝聚能力的凝聚分散剂,无需分别使用分散剂和凝聚剂。并且无需考虑分散剂和凝聚剂的组合。并且,这种凝聚分散剂在浆液温度低于凝聚分散剂的凝聚开始温度时,阴离子性极性基与水性介质中的水分子氢键结合,因此将粒子凝聚体从水性介质单独脱离时,使浆液的温度低于凝聚分散剂的凝聚开始温度,从而可通过水清洗将凝聚分散剂和水性介质同时从粒子凝聚体去除,易于清洗。这样一来,可防止单独分离后的粒子凝聚体中含有杂质。
作为可用作这种凝聚分散剂的聚合物的阴离子性极性基,例如包括羧基、磺酸基、膦酸基等。其中,优选使用羧基。使阴离子性极性基和主链结合的聚合物,例如可通过使具有阴离子性极性基的单体聚合而获得。并且使阴离子性极性基和主链结合的聚合物也可通过将具有阴离子性极性基的单体和其他单体无规共聚、嵌段共聚、接枝共聚等聚合而成。
具有阴离子性极性基的单体中,作为具有羧基的单体,例如包括乙烯类不饱和羧酸等。作为乙烯类不饱和羧酸,例如包括丙烯酸、甲基丙烯酸、及巴豆酸等乙烯类不饱和一元羧酸,马来酸、及富马酸等乙烯类不饱和二元羧酸,马来酸酐等乙烯类不饱和羧酸脱水物,及乙烯类不饱和羧酸烷基酯等。作为乙烯类不饱和羧酸烷基酯,例如包括:丙烯酸甲酯等的乙烯类不饱和一元羧酸的低级烷基酯,马来酸单甲酯及富马酸单乙酯等乙烯类不饱和二元羧酸的低级烷基半酯,马来酸二乙酯等乙烯类不饱和二元羧酸的低级烷基酯等。“低级烷基”是指碳素数1~4的烷基,“半酯”是指“单酯”。
具有阴离子性极性基的单体中,作为具有磺酸基的单体,例如包括对苯乙烯磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸等。具有阴离子性极性基的单体中,作为具有膦酸基的单体,例如包括2-酸磷氧基丙基甲基丙烯酸酯、2-酸磷氧基乙基甲基丙烯酸酯、3-氯-2-酸磷氧基丙基甲基丙烯酸酯等。
作为使阴离子性极性基和主链结合的聚合物,优选聚丙烯酸。聚丙烯酸可通过聚合丙烯酸来获得。聚丙烯酸是主链上具有作为弱酸的羧基的聚合物,因此可尽量减少各极性基的影响。并且,聚丙烯酸具有良好的操作性,主链上具有作为阴离子性极性基的羧基。这样一来,当水性介质的温度小于凝聚分散剂的凝聚开始温度时,具有使粒子分散到水性介质中的分散能力,并且当水性介质的温度为凝聚分散剂的凝聚开始温度以上时,具有使水性介质中分散的粒子凝聚的凝聚能力。
凝聚分散剂中含有的聚合物所具有的阴离子性极性基,优选其80摩尔%以上被碱中和。即,凝聚分散剂中含有的聚合物中,阴离子性极性基由碱中和,阴离子性极性基的由碱中和的中和度优选80摩尔%~100摩尔%。通过聚合物的阴离子性极性基被中和,可提高聚合物的水溶性、及凝聚分散剂的分散能力。
当阴离子性极性基的中和度小于80摩尔%时,凝聚分散剂对水性介质的融合可能变差。当凝聚分散剂对水性介质的融合变差时,凝聚分散剂在水性介质中的分散能力变差,因此例如在含有凝聚分散剂和粒子的水性介质中的以粒子为主的固体成分浓度、即浆液中的以树脂混炼物为中心的固体成分浓度为30重量%以上的情况下,使粒子细粒化时,凝聚分散剂无法发挥充分的分散能力,可能无法充分使粒子细粒化。
当阴离子性极性基的中和度为100摩尔%时,凝聚分散剂自身的pH为7~9左右。当多余的碱加入到凝聚分散剂时,浆液整体倾向于碱性,加水分解树脂的可能性增大。即,当阴离子性极性基的中和度超过100摩尔%时,凝聚分散剂含有的聚合物加水分解的可能性增大,粒子含有树脂时,粒子中的树脂加水分解的可能性增大。凝聚分散剂的添加量,例如为浆液整体的1重量%左右时,相对于浆液整体不是太大的量,因此阴离子性极性基的中和度超过100摩尔%而产生的问题不是过于明显,但优选尽量避免。
如上所述,通过使阴离子性极性基的中和度为80摩尔%~100摩尔%,可使凝聚分散剂对水性介质的融合良好,且可抑制凝聚分散剂中的聚合物等的加水分解,因此可实现具有一定分散能力及凝聚能力的凝聚分散剂。
聚合物的阴离子性极性基的中和度进一步优选为90摩尔%~100摩尔%。通过使阴离子性极性基的中和度为90摩尔%~100摩尔%,可进一步增强凝聚分散剂对水性介质的融合,提高凝聚分散剂在水性介质中的分散能力,因此当浆液中以树脂混炼物为中心的固体成分浓度为30重量%~40重量%时,也可切实地使粒子细粒化。
中和阴离子性极性基的碱优选为碱金属碱(alikali metal base)。即,凝聚分散剂中含有的聚合物中,阴离子性极性基由碱金属碱中和,阴离子性极性基的由碱金属碱中和的中和度优选为80摩尔%~100摩尔%。阴离子性极性基由碱金属碱中和,成为碱金属盐。
聚合物的阴离子性极性基,不是被碱金属碱、而是例如被高温下挥发的铵中和而成为铵盐时,因在细粒化步骤中暴露于高温下,从而中和度下降,即使是80摩尔%以上的中和度,也易于想到其会下降。事实上,作为聚合物,使用含有阴离子性极性基被铵中和的聚合物的凝聚分散剂时,和使用含有阴离子性极性基以相同的中和度被碱金属碱中和的聚合物的凝聚分散剂时相比,在细粒化步骤中含树脂粒子大幅凝聚,因此分散能力下降。
即,聚合物的阴离子性极性基被铵中和成为铵盐时,含有凝聚分散剂和粒子的浆液在使粒子细粒化的步骤等中暴露于高热中,铵作为气体蒸发,聚合物的中和度下降,分散能力会下降。为了抑制这种碱蒸发引起的中和度变化,聚合物的阴离子性极性基优选以不具有挥发性的碱中和。
碱金属碱是不具有挥发性的碱,因此通过聚合物的阴离子性极性基被碱金属碱中和,与被碱金属碱以外的碱中和时相比,可抑制聚合物的中和度变化,维持凝聚分散剂的分散能力。并且聚合物的阴离子性极性基被碱金属碱中和,和被其他碱中和时相比,易于通过水洗等去除凝聚分散剂。因此如上所述,通过聚合物的阴离子性极性基被碱金属碱中和,可实现抑制中和度的变化、具有一定分散能力、且易于去除的凝聚分散剂。
“碱金属碱”是在水中离解并释放碱金属离子的碱。作为碱金属碱,例如包括碱金属的氯化物、氢氧化物及碳酸盐等。作为碱金属例如包括锂、钠及钾等。其中优选钠。作为碱金属碱使用的碱金属的氯化物,例如包括氯化钠、氯化钾等。作为碱金属的氢氧化物例如包括氢氧化钠、氢氧化钾等。作为碱金属的碳酸盐例如包括碳酸钠、碳酸氢钠等。
在碱金属碱中,碳酸盐及氢氧化物、特别是氢氧化物,通过溶解其溶液呈碱性,并且通过加热溶液可能引起树脂粒子的加水分解,因此优选不改变溶液pH的碱金属碱、即优选碱金属的非碱性盐,具体而言优选碱金属碱的氯化物。并且,上述碱金属的碳酸盐及氢氧化物等碱金属的碱性盐中,和氢氧化物等的强碱性的盐相比,优选弱碱性的盐。因此,碱金属的碳酸盐中,和强碱性的碳酸钠相比,优选弱碱性的碳酸氢钠。
凝聚分散剂中含有的聚合物的重均分子量优选超过4000并在90000以下,重均分子量进一步优选为5000~70000。当聚合物的重均分子量为4000以下时,和重均分子量超越4000时相比,聚合物的立体结构较为简单,因此尽管具有良好的分散能力,但分散稳定性不佳。这样使用不具有分散稳定性的凝聚分散剂分散粒子时,分散的粒子可能再次凝聚。即,当聚合物的重均分子量在4000以下时,可能无法获得含树脂粒子在水性介质中的分散稳定性。因此,聚合物的重均分子量优选超过4000。特别是浆液中的以含树脂粒子为主要成分的固体成分浓度超过30重量%时,难于获得分散稳定性,因此聚合物的重均分子量优选超过4000,进一步优选为5000以上。
当聚合物的重均分子量超过90000时,和重均分子量为90000以下时相比,聚合物具有复杂的立体结构,因此虽然具有较好的分散稳定性,但分散能力可能下降。并且调制含有凝聚分散剂和粒子和浆液时,和聚合物的重均分子量为90000以下时相比,浆液的粘性上升,因此含树脂粒子的分散变得困难。并且,例如用于利用高压均化器使浆液中的粒子细粒化的高压均化法时,易于导致高压均化器的喷嘴等细管部分堵塞,不适用。即,当聚合物的重均分子量超过90000时,浆液的粘度增大,含树脂粒子的分散变得困难。特别是当浆液中的以含树脂粒子为主要成分的固体成分浓度超过30重量%时,含树脂粒子的分散变得困难,因此聚合物的重均分子量优选为90000以下,进一步优选为70000以下。
如上所述,通过使聚合物的重均分子量超过4000、且为90000以下,同时具有良好的分散能力及分散稳定性,且可抑制浆液的粘度上升,可实现适于高压均化法的凝聚分散剂。
凝聚分散剂中含有的聚合物的数均分子量优选为1000~10000,进一步优选为1500~5000。当聚合物的数均分子量小于1000时,难于获得含树脂粒子在水性介质中的分散稳定性。当聚合物的数均分子量超过10000时,浆液的粘度增大,含树脂粒子的分散变得困难。
聚合物的重均分子量Mw及数均分子量Mn,使用凝胶渗透色谱仪(Gel Permeation Chromatography,简称GPC)装置,作为试料的聚苯乙烯换算值求得。具体而言,使用GPC装置(東ソ一株式会社制造:HLC-8220GPC),在温度40℃下,将试料的0.25重量%的四氢呋喃溶液作为试料溶液,在注入量100mL下测定。分子量校正曲线使用单分散聚苯乙烯做成。
并且,凝聚分散剂的凝聚开始温度根据聚合物的种类不同而不同,可通过提高含有聚合物的水性介质的温度、通过目测确认是否开始凝聚这样的实验来求得。例如当聚合物是数均分子量1500的聚丙烯酸时,凝聚开始温度为50℃。因此例如在常温(25℃)下分散含树脂粒子,在80℃下进行含树脂粒子的凝聚。
上述本发明的凝聚分散剂也可单独发挥凝聚能力及分散能力,但通过同时使用2价以上的金属盐,可进一步显著发挥凝聚能力及分散能力、特别是凝聚能力。
图1A~图1C是表示本发明的凝聚分散剂中含有的聚合物1在水性介质中的状态的示意图。本发明的凝聚分散剂中含有的聚合物1中,阴离子性极性基2a,2b,2c,...(以下除了表示特定的阴离子性极性基时称为“阴离子性极性基2”)与主链3结合。图1A表示浆液的温度小于凝聚分散剂的凝聚开始温度、未向浆液添加2价以上的金属盐时的聚合物1的状态。图1B表示浆液的温度小于凝聚分散剂的凝聚开始温度、向浆液添加有2价以上的金属盐时的聚合物1的状态。图1C表示浆液的温度为凝聚分散剂的凝聚开始温度以上、向浆液添加有2价以上的金属盐时的聚合物1的状态。
浆液的温度小于凝聚分散剂的凝聚开始温度、未向浆液添加2价以上的金属盐时,聚合物1如图1A所示,在浆液中,阴离子性极性基2与水性介质中的水分子氢键结合。这样一来,聚合物1变为水溶性,浆液中的粒子保持分散状态。聚合物1的阴离子性极性基2被碱金属碱中和而成为碱金属盐时,在水性介质中,碱金属盐离解,恢复为阴离子性极性基2,因此阴离子性极性基2与水性介质中的水分子氢键结合,成为水溶性,浆液中的粒子保持分散状态。
接着,浆液的温度小于凝聚分散剂的凝聚开始温度、向粒子保持分散状态的浆液添加2价以上的金属盐时,如图1B所示,2价以上的金属盐的金属离子4和一部分阴离子性极性基2a结合,一部分阴离子性极性基2a和水分子的氢键被切断。这样一来,聚合物1的水溶性下降,浆液中的粒子凝聚。这种2价以上的金属盐的金属离子4和阴离子性极性基2的结合反应是不可逆的反应。当聚合物1的阴离子性极性基2由碱金属碱中和时,在水性介质中存在碱金属离子,但源自2价以上的金属盐的金属离子4和阴离子性极性基2的结合力大于碱金属离子和阴离子性极性基2的结合力,因此通过向浆液添加2价以上的金属盐,产生2价以上的金属盐的金属离子4和一部分阴离子性极性基2a的结合。
添加2价以上的金属盐后,加热浆液,使浆液的温度为凝聚分散剂的凝聚开始温度以上时,聚合物1变为如图1C所示的状态。即,因浆液的温度上升,与聚合物1的主链3结合的一部分阴离子性极性基2b与水分子的氢键断开。作为与聚合物1的主链3结合的阴离子性极性基2,如图1C所示,包括与金属离子4结合的极性基2a、与水分子及金属离子4均不结合的极性基2b、及与水分子氢键结合的极性基2c。与金属离子4结合的极性基2a及与水分子及金属离子4均不结合的极性基2b降低聚合物1的水溶性,使粒子凝聚。这样一来,和浆液的温度小于凝聚分散剂的凝聚开始温度时相比,可提高粒子的凝聚程度。并且,一部分阴离子性极性基2c不切断与水分子的氢键而保持分散能力。这样一来,可使粒子以适当的凝聚程度凝聚,防止粒子凝聚体的粗大。因此可使粒子凝聚体的大小及形状适当。
并且,在粒子凝聚体形成后,使浆液温度恢复为小于凝聚分散剂的凝聚开始温度时,返回到图1B的状态,与水分子及金属离子4均不结合的极性基2b与水分子氢键结合。即,一部分阴离子性极性基2a与金属离子4结合,其余的阴离子性极性基2b、2c与水分子氢键结合。氢键结合的阴离子性极性基2b、2c分散粒子凝聚体,但并不发挥解除粒子凝聚体的凝聚的程度的分散能力,粒子凝聚体以适当的分散程度被保持。
这样一来,除了本发明的凝聚分散剂外,将2价以上的金属盐添加到浆液中,可控制粒子的凝聚体的大小及形状。粒子的凝聚体的大小及形状的控制例如可通过调整2价以上的金属盐的添加来进行,具体稍后论述。并且通过添加2价以上的金属盐,可短时间内凝聚粒子,提高生产效率。
并且,除了本发明的凝聚分散剂外向浆液添加2价以上的金属盐时,通过与水分子氢键结合的阴离子性极性基2b、2c,聚合物1变为水溶性,因此使粒子凝聚体从水性介质单离时,可通过水清洗将凝聚分散剂中含有的聚合物1从粒子凝聚体去除。并且,2价以上的金属盐也与聚合物1具有的阴离子性极性基2a及金属离子4结合,因此通过水清洗与聚合物1同时从粒子凝聚体去除。这样一来,不用进行改变浆液的pH等作业,而易于从水性介质中单离粒子凝聚体。
与本发明的凝聚分散剂同时使用的如上所述,不是1价金属盐,而是2价以上的金属盐。例如当聚合物的阴离子性极性基是1价的极性基的情况下,当使用2价以上的金属盐时,通过结合2价以上的金属离子4和二个以上的1价阴离子性极性基2a,交联聚合物1。这样一来,聚合物1的水溶性进一步下降,因此可进一步高效地进行含树脂粒子的凝聚。因此不使用1价的金属盐,而使用2价以上的金属盐。
本发明的凝聚分散剂例如在水性介质中凝聚纳米级的细微粒子以制造凝聚粒子时,优选使用。进一步具体而言,在本发明的含树脂粒子的凝聚体的制造方法中,优选适用于将含树脂粒子平均地分散到水性介质中后进行凝聚以制造粒子凝聚体。
(含树脂粒子的凝聚体的制造方法)
本发明的含树脂粒子的凝聚体的制造方法的特征在于,使用本发明的凝聚分散剂及2价以上的金属盐,凝聚含有粘合树脂及着色剂的含树脂粒子。通过本发明的制造方法制造的含树脂粒子的凝聚体例如可作为用于复印机、激光束打印机、传真机等电子照相方式的图像形成装置的色粉来应用。此外也可作为涂料、涂剂等填充剂来使用。
本实施方式中的粒子凝聚体的制造方法使用上述本发明的凝聚分散剂。并且本实施方式中的粒子凝聚体的制造方法包括:(A)熔融混炼步骤、(B)分散步骤、(C)细粒化步骤、(D)凝聚步骤、和(E)清洗步骤。
图2是用于说明本发明的含树脂粒子的凝聚体的制造方法的一个例子的流程图。在本实施方式中,根据图2所示的流程图的制造方法制造用于电子照相方式的图像形成装置的色粉。
(A)熔融混炼步骤
在熔融混炼步骤中,对含有粘合树脂、着色剂的色粉原料进行熔融混炼,使获得的混炼物冷却固化并粉碎,根据需要进行分级,从而制造出包含粘合树脂及着色剂的不定形树脂粒子。
作为粘合树脂,例如包括丙烯酸树脂、聚酯、聚氨酯、环氧树脂等。丙烯酸树脂在下述细粒化步骤的粉碎阶段中易于粉碎,因此优选使用。作为丙烯酸树脂没有特别限定,但优选使用含酸性基团的丙烯酸树脂。含酸性基团的丙烯酸树脂例如可通过以下方法制造:在丙烯酸树脂单体或丙烯酸树脂单体与乙烯类单体聚合时,并用含有酸性基团或亲水性基团的丙烯酸树脂单体和/或具有酸性基团或亲水性基团的乙烯类单体来制造。
丙烯酸树脂单体可使用公知的,例如包括:具有取代基的丙烯酸、具有取代基的甲基丙烯酸、具有取代基的丙烯酸酯、具有取代基的甲基丙烯酸酯等。作为丙烯酸树脂单体的具体例,例如包括:丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸十二烷酯等丙烯酸酯类单体,甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸十二烷酯等甲基丙烯酸酯类单体,丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯等含羟基(甲基)丙烯酸酯类单体等。丙烯酸树脂单体可单独使用它们中的一种,也可同时使用二种以上。
作为乙烯类单体可使用公知的,例如包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、溴化乙烯、氯乙烯、乙酸乙烯、丙烯腈、及甲基丙烯腈等。乙烯类单体可使用它们中的一种,也可同时使用二种以上。聚合使用一般的自由基引发剂,通过溶液聚合、悬浮聚合、乳化聚合等来进行。
聚酯具有良好的透明性,可向获得的色粉粒子赋予良好的粉体流动性、低温定影性、二次颜色重现性等,因此优选用于彩色色粉的粘合树脂。作为聚酯可使用公知的,例如包括多元酸与多元醇的缩聚物等。
作为多元酸,可使用已知的作为聚酯用单体的物质,例如包括:对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、均苯四酸、萘二甲酸等芳香族羧酸类,马来酸酐、富马酸、琥珀酸、烯基琥珀酸酐、己二酸等脂肪族羧酸类,这些多元酸的甲酯化物等。多元酸可单元使用一种,也可同时使用二种以上。
作为多元醇类,也可使用作为聚酯用单体常用的,例如包括:乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、甘油等脂肪族多元醇类,环己二醇、环己烷二甲醇、氢化双酚A等脂环式多元醇类,双酚A的环氧乙烷加成物、双酚A的环氧丙烷加成物等芳香族二醇类等。多元醇可单独使用一种,也可同时使用二种以上。
多元酸与多元醇的缩聚反应可以按照常用方法实施,例如,在有机溶剂存在下或不存在下以及缩聚催化剂的存在下,通过使多元酸与多元醇接触而进行,并使其在生成的聚酯的酸值、软化温度等达到预定值时结束。由此,可以得到聚酯。若用多元酸的甲酯化物作为多元酸的一部分,则进行脱甲醇缩聚反应。在该缩聚反应中,通过适当地改变多元酸与多元醇的混合比、反应率等,例如可以调整聚酯末端的羧基含量,进而可以使得到的聚酯的特性改变。而且,作为多元酸若使用偏苯三酸酐等三价以上的多元酸,则能容易地将羧基导入聚酯的主链中而得到改性聚酯。并且也可使丙烯酸树脂接枝到聚酯中。
作为聚氨酯可使用公知的,例如优选使用含酸性基团或碱性基团的聚氨酯。含酸性基团或碱性基团的聚氨酯例如可通过公知的方法制造。例如,可以使含酸性基团或碱性基团的二醇、多元醇和聚异氰酸酯加聚而制造。作为含酸性基团或碱性基团的二醇,例如可以列举二羟甲基丙酸和N-甲基二乙醇胺等。作为多元醇,例如可以列举聚乙二醇等聚醚多醇、聚酯多醇、丙烯酸多元醇和聚丁二烯多元醇等。作为聚异氰酸酯,例如可以列举甲苯二异氰酸酯、六甲撑二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯等。这些成分可单独使用一种,也可同时使用二种以上。
作为环氧树脂,没有特别的限定,但可以优选含酸性基团或碱性基团的环氧树脂。含酸性基团或碱性基团的环氧树脂,例如可以通过将己二酸和偏苯三酸酐等多元羧酸或二丁胺、乙二胺等胺加成或加聚到该成为基础的环氧树脂上而制造。
这些粘合树脂中,考虑到在下述细粒化步骤中实施细粒化的难易度、着色剂和脱模剂的混炼性、获得的色粉粒子的形状及大小的平均性等,优选软化温度为150℃以下的粘合树脂,进一步优选60~150℃的粘合树脂。其中,优选重均分子量为5000~500000的粘合树脂。粘合树脂可单独使用一种,也可同时使用不同的二种以上。进一步,即使是相同的树脂,也可使用多种分子量、单体组成等任意一项不同或全部不同的树脂。
作为着色剂,可使用在电子照相领域中常用的有机类染料、有机类颜料、无机类染料、无机类颜料等。作为黑色的着色剂,例如包括:炭黑、氧化铜、二氧化锰、苯胺黑、活性炭、非磁性铁素体、磁性铁素体、及磁铁矿等。
作为黄色着色剂例如包括:铅黄、锌黄、镉黄、黄色氧化铁、矿物永固黄(ミネラルフアストイエロ一)、镍钛黄、脐黄(ネ一ブルイエロ一)、萘酚黄S、汉撒黄G、汉撒黄10G、联苯胺黄G、联苯胺黄GR、喹啉黄色淀、永固黄NCG、酒石黄色淀、C.I.颜料黄12、C.I.颜料黄13、C.I.颜料黄14、C.I.颜料黄15、C.I.颜料黄17、C.I.颜料黄93、C.I.颜料黄94、及C.I.颜料黄138。
作为橙色着色剂例如包括:赤黄铅、钼橙、永固橙GTR、吡唑啉酮橙、伏尔甘橙、阴丹士林亮橙RK、联苯胺橙G、阴丹士林亮橙GK、C.I.颜料橙31、C.I.颜料橙43等。
作为红色着色剂例如包括:氧化铁红、镉红、铁丹、硫化汞、镉、永固红4R、立索尔红、吡唑啉酮红、华琼红(ウオツチングレツド)、钙盐、色淀红C、色淀红D、亮洋红6B、曙红色淀、若丹明色淀B、茜素色淀、亮洋红3B、C.I.颜料红2、C.I.颜料红3、C.I.颜料红5、C.I.颜料红6、C.I.颜料红7、C.I.颜料红15、C.I.颜料红16、C.I.颜料红48:1、C.I.颜料红53:1、C.I.颜料红57:1、C.I.颜料红122、C.I.颜料红123、C.I.颜料红139、C.I.颜料红144、C.I.颜料红149、C.I.颜料红166、C.I.颜料红177、C.I.颜料红178、及C.I.颜料红222等。
作为紫色的着色剂例如包括:锰紫、坚牢紫B和甲基紫色淀等。
作为蓝色的着色剂例如包括:深蓝、钴蓝、碱性蓝色淀、维多利亚蓝色淀、酞氰蓝、非金属酞氰蓝、酞氰蓝部分氯化物、耐晒天蓝、阴丹士林蓝BC、C.I.颜料蓝15、C.I.颜料蓝15:2、C.I.颜料蓝15:3、C.I.颜料蓝16、及C.I.颜料蓝60等。
作为绿色的着色剂例如包括:铬绿、氧化铬、颜料绿B、孔雀绿色淀、终级黄绿G、及C.I.颜料绿7等。作为白色的着色剂例如包括:锌白、氧化钛、锑白及硫化锌等化合物。着色剂可单独使用一种,也可同时使用二种以上的不同颜色。并且同一颜色时也可使用二种以上。着色剂的使用量没有特别限定,但优选相对于100份粘合树脂,为3~10重量份。
着色剂优选作为母炼胶使用。着色剂的母炼胶,例如可通过混合合成树脂和着色剂来制造。作为合成树脂,使用和色粉原料中使用的粘合树脂同种类的粘合树脂,或者使用相对于色粉原料中使用的粘合树脂具有良好的相溶性的树脂。合成树脂和着色剂的使用比例没有特别限定,但优选相对于100重量份合成树脂,着色剂为30~100重量份。母炼胶例如造粒成粒径2~3mm左右来使用。当着色剂作为母炼胶使用时,粘合树脂中的着色剂的分散性提高,可在下述细粒化步骤中获得的含树脂粒子中使着色剂均匀地微分散。
并且在本实施方式中,色粉原料含有脱模剂。通过使色粉原料中含有脱模剂,可防止高温偏移。高温偏移是指,用定影用加热辊加热色粉进行定影的热辊定影法中,定影时的色粉过度熔融,熔融的色粉的一部分熔合在定影用加热辊上而被除去。
作为脱模剂例如包括蜡等。作为蜡例如包括:加洛巴蜡、米糠蜡等天然蜡,聚丙烯蜡、聚乙烯蜡、费-托蜡等合成蜡,褐煤蜡等煤类蜡,石蜡等石油类蜡,乙醇类蜡、及酯类蜡等。脱模剂可单独使用其中的一种,也可同时使用二种以上。其中,优选与粘合树脂的亲和性良好的加洛巴蜡。
脱模剂的熔点优选为80℃以下。当脱模剂的熔点超过80℃时,用加热辊加热色粉并定影到记录介质时,脱模剂不熔融,存在发生色粉未定影到记录介质的低温偏移的危险。因此,通过使用熔点为80℃以下的脱模剂,可防止低温偏移。并且当脱模剂的熔点在80℃以下时,作为色粉整体的软化温度下降,低温定影性提高。这样一来,可降低使用加热器等加热部件进行定影的定影部的耗电。
并且,脱模剂的熔点进一步优选为60~80℃。脱模剂的熔点小于60℃时,在熔融混炼步骤中脱模剂熔融,脱模剂的粘性和粘合树脂的粘性差变大,因此脱模剂难于分散到粘合树脂中。并且在图像形成装置内,色粉粒子之间凝聚,保存稳定性会降低。因此,通过使用熔点60~80℃的脱模剂,可获得如下色粉:脱模剂平均地分散到粘合树脂中,具有良好的保存稳定性,并且可防止低温偏移。
脱模剂,优选相对于100重量份粘合树脂,含有3~15重量份。当脱模剂小于3重量份时,无法充分发挥脱模性,可能会产生高温偏移。当脱模剂超过15重量份时,会发生在感光体表面形成脱模剂的薄膜的色粉成膜现象。因此,通过使脱模剂的比例为相对于100重量份粘合树脂含有3~15重量份,可防止色粉成膜及高温偏移的产生。并且,脱模剂进一步优选相对于100重量份粘合树脂,含有5~15重量份。当脱模剂以该比例含有时,可切实防止色粉成膜及高温偏移的产生。
并且,色粉原料中也可添加电荷控制剂等添加剂。通过添加电荷控制剂,可以稳定控制相对于环境变化的带电量。作为电荷控制剂可使用电子照相领域中常用的正电荷控制剂和负电荷控制剂。作为正电荷控制剂,例如包括碱性染料、季铵盐、季鏻盐、氨基比林、嘧啶化合物、多芯聚氨基化合物、氨基硅烷、苯胺黑染料及其衍生物、三苯甲烷衍生物、胍盐、脒盐等。作为负电荷控制剂,例如包括石油炭黑、铁黑(スピロンブラツク)等油溶性染料、含金属偶氮化合物、偶氮络合物染料、环烷酸金属盐、水杨酸及其衍生物的金属络合物和金属盐(金属为铬、锌、锆等)、脂肪酸皂、长链烷基羧酸盐、树脂酸皂等。电荷控制剂可以单独使用1种,也可以根据需要并用2种以上。电荷控制剂的使用量没有特别的限制,可以在较广的范围内适当地选择,但优选相对于100重量份的粘合树脂,为0.5~3重量份。
在熔融混炼步骤中,首先将含有上述粘合树脂、着色剂、脱模剂及根据需要使用的电荷控制剂等添加剂的色粉原料用混合机进行干式混合。之后,加热到粘合树脂的软化温度以上并低于热分解温度的温度,进行熔融混炼。这样一来,粘合树脂软化,着色剂、脱模剂等分散到粘合树脂中。含有粘合树脂、着色剂、及脱模剂的色粉原料,可不进行干式混合而直接熔融混炼,但在干式混合后进行熔融混炼会使着色剂、脱模剂等粘合树脂以外的色粉原料在粘合树脂中的分散性提高,可使获得的色粉的带电性能等特性均匀,因此优选。
作为干式混合使用的混合机,例如包括:亨舍尔混合机(ヘンシエルミキサ一)(商品名,三井矿山株式会社制造)、高速混合机(ス一パ一ミキサ一)(商品名,株式会社川田制造)、机械研磨机(メカノミル,商品名,冈田精工株式会社制造)等亨舍尔型混合装置,オングミル(ONGU Mill,商品名,细川密克朗(ホソカワミクロン)株式会社制造)、ハイブリダイゼ一シヨンシステム(Hybridization System,商品名,株式会社奈良制作所制造)、コスモシステム(Cosmo System,商品名,川崎重工业株式会社制造)等。
熔融混炼可使用搅拌机(kneader)、双轴压出机、双辊滚轧机、三辊滚轧机、ラボプラストミル(laboplast mill)等混练机,作为这样的混炼机,例如包括:TEM-100B(商品名,东芝机械株式会社制造)、PCM-65/87、PCM-30(以上均为商品名,株式会社池贝制造)等单轴或双轴压出机,ニ一デイツクス(Kneadics,商品名,三井矿山株式会社制造)等开放辊方式的混练机。熔融混炼也可使用多个混炼机来进行。
在熔融混炼步骤中,通过熔融混炼粘合树脂、着色剂、脱模剂、及根据需要添加的添加剂,将着色剂、脱模剂及添加剂平均分散到粘合树脂中。在熔融混炼步骤中,为了使着色剂及脱模剂比应制造的含树脂粒子的粒径(0.4~2.0μm)足够小,优选将着色剂及脱模剂平均分散到粘合树脂中。为了将着色剂及添加剂平均分散到粘合树脂中,优选将熔融混炼步骤中的混炼温度设定为适当的温度。以下以开放辊式的混炼机为例说明优选的混炼温度。
图3是简要表示开放辊方式的混炼机(以下称为“开放辊式混炼机”)11中的主要部分的结构的透视图。开放辊式混炼机11由以下部件构成:通过盘式送料机定量且连续地接受原料混合物的供给的漏斗部12;内部内置螺旋状的螺杆的原料供给部13;熔融混炼原料混合物的加热辊14及冷却辊15;熔融混炼物取出部16,设置在加热辊14的下部,具有将附着到加热辊14的表面的原料混合物的熔融混炼物从加热辊14表面抓取的圆形的条带切刀;收集下落物的回收盒17。
加热辊14及冷却辊15中,作为支撑各个辊的轴心部件的未图示的加热辊轴及冷却辊轴分别自由旋转地被未图示的辊支撑部支撑。加热辊14及冷却辊15通过未图示的驱动机构绕其轴线在箭头18及箭头19的方向上彼此逆向地被旋转驱动。加热辊14及冷却辊15的表面上设有螺旋状的沟槽,但也可是使用没有沟槽的辊的结构。
加热辊轴及冷却辊轴虽然未图示,但内部形成为中空状。在加热辊轴中可循环油等加热介质,在冷却辊轴中可循环水等冷却介质。加热介质根据来自检测加热辊14的原料混合物供给侧20的温度的未图示的传感器的检测结果,通过未图示的供给控制部控制温度,提供到加热辊轴。从而可调整加热辊14在原料混合物供给侧20和熔融混炼物取出侧21的加热温度。和加热辊14一样,冷却辊15也调整冷却温度。通过调整加热温度和冷却温度,可使混炼温度稳定化。通过冷却辊15未被充分冷却时,熔融混炼物的温度上升,低粘度化,难于将充分的剪断力施加到熔融混炼物。其结果是,粘合树脂中的着色剂等的分散变得不充分,导致生产效率下降。
此外,熔融混炼步骤中的混炼温度是熔融混炼的原料混合物、即熔融混炼物的温度,开放辊式混炼机11中的熔融混炼物的温度是与加热辊14的原料混合物供给侧20的温度大致相等的温度。
支撑加热辊14及冷却辊15的未图示的辊支撑部中收容有:加热辊14及冷却辊15的驱动机构、液压气缸、将加热介质及/或冷却介质提供给旋转轴的装置等。
从原料供给部13向箭头22方向提供的原料混合物通过加热辊14及冷却辊15的旋转,从原料混合物供给侧20传送到熔融混炼物取出侧21。此时,在被辊14、15压缩、因加热辊14的表面温度而加热并熔融、进一步附着到加热辊14表面的状态下,在辊14、15之间大量地施加压缩力、剪断力,原料混合物变得平均化并被分散,成为均质的熔融混炼物。
原料混合物及熔融混炼物的传送中,原料混合物连续被提供,滞留在原料供给部13下方的辊14、15之间的原料混合物比滞留在辊14、15的其他部分的量多,因此顺利地进行传送。即,辊14、15之间形成的储存(熔融混炼物滞留品)量在原料供给部13的下方周边最多,因此在轴方向上产生压力差,成为传送的推进力。进一步,通过辊14、15表面部上设置的螺旋状的沟槽产生螺杆效果,它也成为推进力的一部分。这样一来,在辊14、15之间连续受到反复压缩、剪断,着色剂等平均分散到粘合树脂中的熔融混炼物在附着到加热辊14表面的状态下形成。
熔融混炼物取出部16将传送的原料混合物的熔融混炼物排出到箭头23的方向、即回收盒17一侧。回收盒17收集从加热辊14及冷却辊15落下的熔融混炼物。
通过开放辊式混炼机11,首先原料混炼物从原料供给部13提供到加热辊14和冷却辊15之间。提供的原料混合物通过加热辊14及冷却辊15的旋转,从原料混合物供给侧20传送到熔融混炼物取出侧21。其间,原料混合物受到压缩、剪断、熔融、均质化、及分散,成为均质的熔融混炼物。该熔融混炼物从加热辊14表面被抓取,从熔融混炼物取出部16排出到回收盒17。
在使用开放辊式混炼机11的熔融混炼步骤中,通过适当设定辊14、15的原料混合物供给侧20及熔融混炼物取出侧21的温度,可将着色剂及脱模剂微分散到粘合树脂中。熔融混炼的温度优选设定为:加热辊14的原料混合物供给侧20的温度,为粘合树脂的软化温度以上、并小于热分解温度。具体而言,例如作为粘合树脂使用聚酯树脂(玻璃转化温度56℃、软化温度110℃)时,优选将加热辊14的原料混合物供给侧20的温度设定为140℃~170℃,将冷却辊15的原料混合物供给侧20的温度设定为40~70℃。这样一来,通过适当地设定混炼温度,可使熔融混炼物的粘度适当,可将充分的剪断力施加到熔融混炼物,因此可将着色剂及添加剂以比应制造的含树脂粒子的粒径(0.4~2.0μm)充分小的大小,平均地分散到粘合树脂中。在含树脂粒子中分散的着色剂优选着色剂粒子的分散直径为10nm(0.01μm)~500nm(0.5μm)。
在熔融混炼步骤中获得的含有粘合树脂、着色剂及脱模剂的熔融混炼物在冷却固化后,被粗粉碎,成为不定形树脂粒子。在本实施方式中,在分散步骤前,预先粗粉碎熔融混炼物的固化物,成为优选大小的不定形树脂粒子。粗粉碎的程度取决于高压均化器的种类等,但优选进行粗粉碎,使不定形树脂粒子的体积平均粒径为100μm左右。当体积平均粒径与100μm相比过大时,在下述分散步骤中,在浆液中的不定形树脂粒子的沉降速度变大,难于平均地保持不定形树脂粒子的分散状态。并且无需增大工程个数处理到与100μm相比过小的程度。熔融混炼物的粗粉碎的方法没有特别限定。熔融混炼物的粗粉碎例如可利用粉碎机、锤磨机、雾化器、绒磨机(feather mill)、喷磨机等来进行。并且,不定形树脂粒子的粗粉碎也可通过使下述分散步骤中获得的浆液通过耐压喷嘴来进行。
(B)分散步骤
在分散步骤中,混合作为在熔融混炼步骤中获得的熔融混炼物的固化物的粗粉碎物的、含有粘合树脂及着色剂的不定形树脂粒子、水性介质、及上述本发明的凝聚分散剂,例如在常温环境下,在存在本发明的凝聚分散剂的情况下,将不定形树脂粒子分散到水性介质中,获得不定形树脂粒子的浆液。作为水性介质例如可使用通过活性碳法、离子交换法、蒸馏法、逆渗透法等公知方法可获得的纯水。
在分散步骤中,不定形树脂粒子优选相对于100重量份水性介质以3重量份~50重量份的比例使用。并且,不定形树脂粒子进一步优选相对于100重量份水性介质以5重量份~25重量份的比例使用。其中,不定形树脂粒子在下述细粒化步骤中细粒化,成为含树脂粒子,因此不定形树脂粒子的使用比例和含树脂粒子的使用比例一致。
不定形树脂粒子的比例小于3重量份时,粒子浓度变得稀薄,在下述凝聚步骤中的凝聚变得困难。并且当不定形树脂粒子的使用比例超过50重量份时,在下述细粒化步骤中不定形树脂粒子细粒化而形成的含树脂粒子之间的距离变得过短,难于成为优选的凝聚程度。并且当浆液的粘度过高、使浆液通过下述高压均化器具有的喷嘴时,会产生喷嘴的堵塞。因此通过使不定形树脂粒子的比例为上述范围,可以使下述凝聚步骤中的粒子凝聚程度适当。这样一来,可获得适当大小的粒子凝聚体。
本发明的凝聚分散剂优选相对于100重量份不定形树脂粒子以5重量份~20重量份的比例使用。并且本发明的凝聚分散剂进一步优选相对于100重量份不定形树脂粒子以8重量份~15重量份的比例使用。当凝聚分散剂的使用比例小于5重量份时,相对不定形树脂粒子,凝聚分散剂的量变得过少,不定形树脂粒子的分散性下降。并且当凝聚分散剂的使用比例超过20重量份时,相对不定形树脂粒子的凝聚分散剂的量变得过多,不定形树脂粒子的分散性过高时,在下述凝聚步骤中的含树脂粒子的凝聚可能会变得困难。
分散步骤中,例如向下述图4所示的高压均化器31的箱体35内投入水性介质、凝聚分散剂及不定形树脂粒子并搅拌。实施分散步骤的时间没有特别限定,优选为5分~30分。通过使分散步骤的实施时间为这一范围,可将不定形树脂粒子充分分散到水性介质中。
(细粒化步骤)
在分散步骤中获得的不定形树脂粒子浆液提供到细粒化步骤。在细粒化步骤中,将浆液中含有的不定形树脂粒子细粒化,获得含树脂粒子的浆液。具体而言,进一步使含有粘合树脂及着色剂的不定形树脂粒子细粒化,使不定形树脂粒子的体积平均粒径为0.4~2.0μm。将体积平均粒径细粒化为0.4~2.0μm的不定形树脂粒子在以下称为“含树脂粒子”。在本实施方式中,不定形树脂粒子的细粒化通过高压均化法进行。高压均化法下的细粒化步骤包括粉碎阶段和冷却减压阶段。
高压均化法是指利用高压均化器进行包括合成树脂、脱模剂等的含树脂粒子的微粉化或粒状化的方法,高压均化器是指在加压下粉碎粒子的装置。作为高压均化器可使用市场有售的装置、及专利文献记载的装置等。高压均化器例如包括:マイクロフルイダイザ一(商品名,マイクロフルデイスク(Microfluidics)公司制造)、ナノマイザ一(商品名,ナノマイザ一公司制造)、アルテイマイザ一(商品名,株式会社スギノマシン公司制造)等的腔室式高压均化器,高圧ホモジナイザ(商品名,ラニ一(Rannie)公司制造)、高圧示モジナイザ(商品名,三丸機械工業株式会社制造)、高圧ホモゲナイザ(商品名,株式会社イズミフ一ドマシナリ制造)等。并且,作为专利文献记载的高压均化器,例如包括国际公开第03/059497号公报中所述的装置。其中,优选使用国际公开第03/059497号公报中所述的高压均化器。
图4是简化表示本发明的色粉制造方法中适用的高压均化器31的系统图。高压均化器31包括细粒化单元32、凝聚/加热单元33、和配管34。
细粒化单元32包括箱体35、传送泵36、加压单元37、加热单元38、耐压性容器39、切换部40、第1~第3耐压喷嘴41a、41b、41c、冷却模块42、减压模块43。凝聚/加热单元33包括箱体35、传送泵36、加压单元37、加热单元38、耐压性容器39、切换部40、耐压喷嘴44、第1~第3减压模块45a、45b、45c、冷却模块46。
在细粒化单元32和凝聚/加热单元33中,箱体35、传送泵36、加压单元37、加热单元38、耐压性容器39及切换部40是共享的。配管34机械地连接细粒化单元32、细粒化单元32中含有的各构成部件、凝聚/加热单元33、及凝聚/加热单元33中含有的各构成部件。配管34所附箭头的方向表示浆液流下的方向。并且在图4中,第1~第3耐压喷嘴41a、41b、41c通过配管34连接,但也可不通过配管34而将喷嘴之间直接连接。在细粒化步骤中,使用高压均化器31的细粒化单元32。
细粒化单元32按照浆液流下的顺序依次配置:箱体35、传送泵36、加压单元37、加热单元38、耐压性容器39、切换部40、第1耐压喷嘴41a、第2耐压喷嘴41b、第3耐压喷嘴41c、冷却模块42、及减压模块43。
在细粒化步骤中,细粒化单元32中含有的箱体35中,收容在分散步骤中获得的含树脂粒子的浆液。箱体35内具有搅拌浆液的搅拌部。
加压单元37例如由柱塞泵构成,该柱塞泵具有柱塞、通过柱塞吸入喷出地驱动的泵部。加热单元38例如由加热炉构成,该加热炉具有对浆液流下的配管34进行加热的线圈等的加热部。加压条件及加热条件稍后详述。
耐压性容器39是具有耐压性的密封容器。耐压性容器39优选具有搅拌内部收容的浆液的搅拌部。切换部40根据进行细粒化步骤和凝聚步骤中的哪一个步骤,切换将浆液传送到细粒化单元32的第1耐压喷嘴41a还是凝聚/加热单元33的耐压喷嘴44。在细粒化步骤中,切换部40进行切换,使浆液传送到第1耐压喷嘴41a。
作为第1~第3耐压喷嘴41a、41b、41c(以下除了表示特定的耐压喷嘴外,称为“耐压喷嘴41”)例如优选使用具有多个液体流下路径的多重喷嘴。多重喷嘴的液体流下路径可形成为以多重喷嘴的轴心为中心的同心圆状,或者多个液体流下路径在多重喷嘴的长度方向上基本平行地形成。在本发明的制造方法中,作为使用的多重喷嘴的一个示例,包括入口直径及出口直径为0.05~0.35mm左右、长度0.5~5cm的液体流下路径形成1个或多个,优选形成1~2个左右的喷嘴。并且作为耐压喷嘴,包括图5所示的喷嘴。
图5是示意地表示耐压喷嘴41的结构的剖视图。耐压喷嘴41在内部具有液体流下路径51。液体流下路径51钩状弯曲,至少具有一个与从箭头52的方向进入到液体流下路径51内的粒子的浆液冲撞的冲撞壁53。含有粒子的浆液相对于冲撞壁53大致直角地冲撞,从而使粒子粉碎,成为较小径化的粒子,从耐压喷嘴41排出。通过具有这种液体流下路径51的耐压喷嘴41,可稳定地使粒子小径化,并可防止小径化粒子之间的接触引起的粒子的凝聚及粗大化。在本实施方式中,耐压喷嘴41的入口直径和出口直径大小相同,但不限于此,也可使出口直径小于入口直径。并且在本实施方式,耐压喷嘴41三个连接设置,但不限于此,也可设置一个,或二个以上连接设置。
冷却模块42是具有耐压结构的一般的液体冷却机。作为冷却模块42,例如可使用通过水冷使浆液流下的配管34冷却的冷却机。作为冷却模块42优选使用蛇管式冷却机那样的冷却面积大的冷却机。并且优选如下结构:从冷却机入口到冷却机出口,冷却梯度变小(或者冷却能力下降)。这样一来,含树脂粒子的小径化可进一步高效地实现。并且可防止将不定形树脂粒子细粒化而获得的含树脂粒子之间的再附着引起的粗大化,可提高含小径化树脂粒子的成品率。从耐压喷嘴41排出的小径化的含树脂粒子的浆液导入到冷却模块42,受到具有冷却梯度的冷却模块42的冷却,从冷却模块42排出。之后导入到减压模块43。冷却模块42可设置一个,也可设置多个。
作为减压模块43优选使用国际公开第03/059497号公报记载的多级减压装置。该多级减压装置包括:入口通路,使包括含树脂粒子的被加压的浆液导入到多级减压装置;出口通路,与入口通路连通形成,使包括含树脂粒子的被减压的浆液排出到该多级减压装置的外部;多级减压部,设置在入口通路和出口通路之间,通过连接部件连接二个以上的减压部件而成。在多级减压装置中,作为用于多级减压部的减压部件,例如包括管状部件。作为连接部件例如包括环状密封件。将内径不同的多个管状部件在环状密封件中连接,从而构成多级减压部。例如,从入口通路到出口通路,连接2~4个具有相同内径的管状部件,接着连接一个内径是它们二倍左右的管状部件,进一步连接1~3个左右是二倍左右内径的管状部件的5~20%左右内径的较小的管状部件,从而使含有流过管状部件内的含树脂粒子的浆液逐渐减压,最终减压到不产生冒泡的程度的压力,优选减压到大气压为止。也可在多级减压部的周围设置使用致冷剂或致热剂的热交换部,根据向包括含树脂粒子的浆液施加的压力值,进行冷却或加热。多级减压装置可设置一个,也可串联或并联地设置多个。并且作为减压模块43的减压部件,包括图6所示的部件。
图6是示意地表示减压模块43的减压部件的结构的剖视图。减压模块43的减压部件在内部具有液体流下路径54。液体流下路径54的出口直径小于入口直径,进一步在本实施方式中,液体流下路径54中,与作为浆液流下方向的箭头55垂直的截面从入口向出口越来越小,且与箭头55垂直的截面的中心存在于和浆液的流下方向平行的同一轴线上。减压模块43中,在箭头55的方向上,使进入到液体流下路径54内的浆液在流过液体流下路径54的期间减压。
在细粒化步骤中,使用如上所述的高压均化器31的细粒化单元32,进行粉碎阶段及冷却减压阶段。在细粒化步骤中,将在分散步骤中分散到水性介质的状态的不定形树脂粒子细粒化到所需的粒径、例如体积平均粒径0.4μm~2.0μm的含树脂粒子。
在粉碎阶段中,使在分散步骤中获得的含树脂粒子的浆液在加热加压下通过耐压喷嘴41。这样一来,获得含有粉碎不定形树脂粒子而得到的含树脂粒子的浆液,其处于加热加压状态。
不定形树脂粒子通过分散步骤分散到水性介质中,在浆液状态下收容在箱体35中。箱体35中收容的含有不定形树脂粒子的浆液(以下称为“不定形树脂粒子浆液”)通过传送泵36被送出,并通过加压单元37及加热单元38被加热加压。
加压单元37及加热单元38对不定形树脂粒子浆液的加压加热条件没有特别限定,但优选加压到50~250MPa、且加热到50℃以上,进一步优选加压到50~250MPa、且加热到不定形树脂粒子的软化温度以上,特别优选加压到50~250MPa、且加热到不定形树脂粒子的软化温度~不定形树脂粒子的软化温度+25℃。不定形树脂粒子的软化温度是指流速验测器的1/2软化温度。具体而言,不定形树脂粒子的软化温度通过以下方法求得:使用流动特性评价装置(商品名:フロ一テスタ一CFT-100C、株式会社島津製作所制造),对1g试料施加10kgf/cm2(9.8×105Pa)荷重以使其从模具(喷嘴)挤出,同时以每分6℃的升温速度进行加热,求得从模具流出一半试料时的温度。模具使用口径1mm、长1mm的装置。
加压单元37对不定形树脂粒子浆液的加压小于50MPa时,剪断力变小,无法充分小粒径化。并且不定形树脂可能凝聚。当加压单元对不定形树脂粒子浆液的加压超过250MPa时,在实际的生产线上危险性过大,不太现实。不定形树脂粒子浆液在上述范围的压力及温度下从耐压喷嘴的入口导入到耐压喷嘴内。在本实施方式中,将不定形树脂粒子浆液加压到210MPa,并加热到120℃。
如上所述,不定形树脂粒子浆液通过加热单元38被加热时,存在不定形树脂粒子浆液加热到凝聚分散剂的凝聚开始温度以上的情况。但是,此处通过加压单元37将浆液加压到50MPa以上的压力,因此即使不定形树脂粒子浆液的温度为凝聚分散剂的凝聚开始温度以上,凝聚分散剂的分散能力也不会下降。因此,通过加压单元37及加热单元38加热加压的浆液的状态是不定形树脂粒子在水性介质中分散的状态。
凝聚分散剂中存在玻璃转化温度(Tg)时、即凝聚分散剂中含有的聚合物中存在玻璃转化温度(Tg)时,不应通过加热单元38将不定形树脂粒子浆液加热到离凝聚分散剂中的聚合物的玻璃转化温度(Tg)过远的温度。凝聚分散剂瞬间暴露于高温高压下虽然没有问题,但如下所述,也阶段性地、即逐渐地进行减压步骤及冷却步骤,因此当不定形树脂粒子浆液的最高到达温度过高时,在最终恢复到常温常压为止的其间,不定形树脂粒子浆液的温度较长时间持续超过聚合物的玻璃转化温度(Tg)的状态。当不定形树脂粒子浆液的温度持续较长时间超过聚合物的玻璃转化温度(Tg)时,凝聚分散剂中的聚合物分解或失去活性,从而在配管内产生凝聚,难于制造浆液。
浆液的最高到达温度和凝聚分散剂中的聚合物的玻璃转化温度(Tg)的差的目标为小于100℃。如果浆液的最高到达温度和凝聚分散剂中的聚合物的玻璃转化温度(Tg)的差的目标小于100℃,则即使浆液中的固体成分浓度超过30重量%,也可避免源自该问题的配管堵塞。实际上,加热单元38对不定形树脂粒子浆液的加热温度如上所述,应根据不定形树脂粒子的软化温度设定。因此,凝聚分散剂优选考虑不定形树脂粒子的软化温度进行选择,具体而言,加热单元38对不定形树脂粒子浆液的加热温度处于上述范围内时,即为不定形树脂粒子的软化温度以上、不定形树脂粒子的软化温度+25℃以下时,优选选择具有不定形树脂粒子浆液的最高到达温度和凝聚分散剂中的聚合物的玻璃转化温度(Tg)的差的目标小于100℃的玻璃转化温度的凝聚分散剂。
即,细粒化步骤中的不定形树脂粒子浆液的温度优选小于向上述凝聚分散剂的玻璃转化温度Tg[℃]加上100[℃]的基准温度(Tg+100[℃])。当细粒化步骤中的浆液的温度为基准温度以上时,可能会在凝聚分散剂失去分散能力的状态下进行不定形树脂粒子的细粒化,在分散步骤中分散的不定形树脂粒子在细粒化步骤中再次凝聚,可能无法获得所需粒径的含树脂粒子。并且,使用高压均化器进行细粒化时,存在凝聚的不定形树脂粒子堵塞配管的可能。如上所述,通过使细粒化步骤中的浆液的温度小于基准温度,可维持凝聚分散剂的分散能力,防止细粒化步骤中的不定形树脂粒子的再次凝聚,因此可切实获得所需粒径的含树脂粒子。并且可防止使用高压均化器进行细粒化时配管堵塞的现象。
被加压单元37及加热单元38加热加压的浆液传送到耐压性容器39。传送到耐压性容器39的浆液立刻导入到耐压喷嘴41中并被排出。
导入到耐压喷嘴41的浆液通过耐压喷嘴41,浆液中的不定形树脂粒子被粉碎并小径化。在本实施方式中,耐压喷嘴41设置三个,但耐压喷嘴41也可设置一个,或者设置三个以外的多个。不定形树脂粒子流过耐压喷嘴41的粉碎阶段结束后,前进到冷却减压阶段。
在冷却减压阶段中,将在粉碎阶段获得的浆液冷却,并逐渐减压到不发生冒泡的压力。在本实施方式中,首先通过冷却模块42冷却浆液,之后通过减压模块43逐渐减压到不产生冒泡的压力。减压优选阶段性逐渐进行。冷却温度及压力没有限制,但在本实施方式中,通过冷却模块42冷却到40℃以下,通过减压模块43将浆液逐渐减压到大气压。这样一来,粉碎阶段之后通过冷却模块42冷却浆液,接着通过减压模块43减压到不产生冒泡的压力,从而可防止浆液中的冒泡及含树脂粒子的再次凝聚引起的粗大化。通过冷却模块42及减压模块43冷却及减压的浆液排出到减压模块43外,并通过配管34返回到箱体35。
含有粉碎阶段及冷却减压阶段的细粒化步骤根据需要可反复实施多次。实施细粒化步骤,直到浆液中的不定形树脂粒子的体积平均粒径变为0.4μm~2.0μm为止。当含树脂粒子的体积平均粒径小于0.4μm时,含树脂粒子过小,着色剂及脱模剂可能无法平均地分散到含树脂粒子的粘合树脂中。并且当含树脂粒子的体积平均粒径超过2.0μm时,例如难于形成4μm~8μm的小粒径的色粉。在上述小粒径色粉的形成中,进一步优选含树脂粒子的体积平均粒径为0.4μm~1.0μm。
直到含树脂粒子的体积平均粒径变为0.4μm~2.0μm为止进行不定形树脂粒子的细粒化,当箱体35中收容了含有体积平均粒径为0.4μm~2.0μm的含树脂粒子的浆液时,前进到凝聚步骤。
(D)凝聚步骤
在凝聚步骤中,向含树脂粒子的浆液添加2价以上的金属盐,使含树脂粒子凝聚。本实施方式的凝聚步骤包括金属盐添加阶段、及加热凝聚阶段。在凝聚步骤中,使用高压均化器31的凝聚/加热单元33。
凝聚/加热单元33按照浆液流下的顺序依次配置有:箱体35、传送泵36、加压单元37、加热单元33、耐压性容器39、切换部40、耐压喷嘴44、第1减压模块45a、第2减压模块45b、冷却模块46、第3减压模块45c。箱体35、传送泵36、加压单元37、加热单元38、耐压性容器39及切换部40和细粒化单元32共享,因此省略其说明。并且在本步骤的说明中,除了表示特定的减压模块外,将第1~第3减压模块45a、45b、45c称为“减压模块45”。
凝聚/加热单元33的耐压喷嘴44例如可使用和图5所示的耐压喷嘴41相同的喷嘴。凝聚/加热单元33的耐压喷嘴44粉碎通过下述凝聚剂凝聚的浆液中的粒子,防止粒子过度凝聚。作为凝聚/加热单元33的冷却模块46,可使用和细粒化单元32的冷却模块42相同的装置。作为凝聚/加热单元33的减压模块45,包括图7A~图7C所示的具有减压部件的装置。
图7A~图7C是示意地表示凝聚/加热单元33的减压模块45的减压部件的结构的剖视图。图7A是表示凝聚/加热单元33含有的第1减压模块45a的减压部件的结构的示意剖视图,图7B是表示凝聚/加热单元33含有的第2减压模块45b的减压部件的结构的示意剖视图,图7C是表示凝聚/加热单元33中含有的第3减压模块45c的减压部件的结构的示意剖视图。
第1~第3减压模块45除了减压部件的内部形状不同外,具有和上述减压模块45同样的结构,因此省略其详细说明。第1减压模块45a的减压部件如图7A所示,其内部具有液体流下路径56。液体流下路径56中,和作为浆液的流下方向的箭头57的方向垂直的方向的流路截面交互形成较大部分和较小部分。在本实施方式中,液体流下路径56出口直径大于入口直径,和作为浆液的流下方向的箭头55垂直的截面的中心存在于和浆液的流下方向平行的同一轴线上。在第1减压模块45a中,使在箭头57的方向上进入到液体流下路径56内的浆液在流过液体流下路径56的期间减压。第2减压模块45b的减压部件如图7B所示,具有和第1减压模块45a相同的结构,因此省略其说明。第3减压模块45c的减压部件如图7C所示,在其内部具有液体流下路径58。液体流下路径58的出口直径大于入口直径。进一步在本实施方式中,液体流下路径58中,和作为浆液的流下方向的箭头59垂直的截面从入口靠近出口而逐渐变大,且和箭头59垂直的截面的中心存在于和浆液的流下方向平行的浆液的流下方向平行的同一轴线上。在第3减压模块45c中,使在箭头59的方向进入到液体流下路径58内的浆液在流过液体流下路径58内的期间减压。
在凝聚步骤中,使用上述高压均化器31的凝聚/加热单元33,使在细粒化步骤中获得的体积平均粒径0.4μm~2.0μm的含树脂粒子凝聚。
在细粒化步骤中获得的体积平均粒径0.4μm~2.0μm的含树脂粒子的浆液在常温环境下收容在箱体35中。细粒化步骤结束时的聚合物如上述图1A所示,在浆液中,阴离子性极性基与水性介质中的水分子氢键结合,聚合物呈水溶性,浆液中的含树脂粒子保持分散状态。
在金属盐添加阶段中,向箱体35内的含树脂粒子的浆液添加2价以上的金属盐,获得含有含树脂粒子的凝聚物的浆液。
作为2价以上的金属盐,优选水溶性的金属盐,例如钡、镁、钙、铜、镍、钴、铝等的硝酸盐、乙酸盐、硫酸盐、氯化物等。这种2价以上的金属盐可单独使用一种,也可同时使用二种以上。作为2价以上的金属盐,优选作为镁的氯化物的氯化镁。
通过将2价以上的金属盐添加到浆液中,如上述图1B所示,2价以上的金属盐的金属离子和一部分阴离子性极性基结合,一部分阴离子性极性基和水分子的氢键断开。这样一来,聚合物的水溶性下降,浆液中的含树脂粒子凝聚。
2价以上的金属盐,优选以聚合物具有的阴离子极性基的全部价数大于2价以上的金属盐的全部价数的量来添加。并且,2价以上的金属盐的金属离子的全部价数进一步优选为聚合物具有的阴离子性极性基的全部价数的20%~60%。以该量添加2价以上的金属盐时,可存在不与金属离子结合的阴离子性极性基,可凝聚保持了适度分散性的含树脂粒子。并且以上述量添加2价以上的金属盐时,在凝聚步骤后的清洗步骤中,易于进行从粒子凝聚体去除聚合物。
2价以上的金属盐,优选相对于100重量份凝聚分散剂以65重量份~300重量份的比例添加到含树脂粒子的浆液中,进一步优选为100重量份~260重量份。当2价以上的金属盐小于65重量份时,在浆液中使含树脂粒子凝聚的力过小,难于凝聚含树脂粒子。并且当2价以上的金属盐超过300重量份时,在浆液中使含树脂粒子凝聚的力过大,会导致凝聚体粒子粗大化。因此通过使2价以上的金属盐相对于100重量份凝聚分散剂为65重量份~300重量份,可防止含树脂粒子凝聚不充分、及含树脂粒子过度凝聚,可使粒子凝聚体的凝聚程度适当。
并且如上所述,2价以上的金属盐的金属离子4和阴离子性极性基的结合反应是不可逆的反应。因此为了控制含树脂粒子的凝聚体的大小及形状,需要尽可能使金属离子和阴离子性极性基稳定地反应。但是如果尽可能使金属离子和阴离子性极性基的反应稳定,处理时间会变长,生产效率下降。因此,需要添加可防止金属离子和阴离子性极性基的急速反应的同时、可缩短处理时间的2价以上的金属盐。
为了防止金属离子和阴离子性极性基的急速反应且同时缩短处理时间,2价以上的金属盐优选以将水性介质作为溶剂的溶液方式使用。这样一来,可提高操作性,将适量的2价以上的金属盐添加到浆液中,因此可使适量的金属离子和阴离子性极性基结合,可防止含树脂粒子凝聚不充分、及含树脂粒子过度凝聚。
2价以上的金属盐的溶液中,2价以上的金属盐的浓度优选为5重量%~30重量%。当浓度小于5重量%时,使用的溶液量增大,且用于添加适当的量的2价以上的金属盐的处理时间延长,生产效率下降。当浓度超过30重量%时,必须通过少量的溶液控制凝聚程度,产生含树脂粒子过度凝聚等操作恶化的情况。从而存在粒子凝聚体粗大化的问题。因此通过使溶液浓度为上述范围,可提高操作性,可防止含树脂粒子凝聚不充分、及含树脂粒子过度凝聚。这样一来可使粒子凝聚体的凝聚程度适当,获得优选大小的粒子凝聚体。
并且作为上述范围浓度的2价以上的金属盐的溶液优选以0.05mL/分~0.20mL/分的滴下速度滴下到含树脂粒子的浆液中。并且滴下速度进一步优选0.08mL/分~0.15mL/分。当滴下速度小于0.05mL/分时,用于添加适量的2价以上的金属盐的处理时间延长,生产效率下降。并且当滴下速度超过0.20mL/分时,2价以上的金属盐和阴离子性极性基急速反应,因此含树脂粒子急速凝聚,粒子凝聚体的凝聚程度产生不均。
金属盐添加阶段中的浆液的温度优选为10℃~50℃。在浆液温度较高时,例如超过50℃时如果添加2价以上的金属盐,则2价以上的金属盐和阴离子性极性基结合的反应急速进行,2价以上的金属盐和阴离子性极性基结合的反应的进行程度在浆液中产生不均。并且当浆液的温度小于10℃时,浆液的流动性变差,无法平均地混合金属盐。因此优选使金属盐添加阶段中的浆液的温度为10℃~50℃的温度,使2价以上的金属盐和阴离子性极性基的反应的进行程度在浆液中平均进行。并且2价以上的金属盐的添加也可在无搅拌下进行,但优选在搅拌下进行。
如上所述,当使用本发明的凝聚分散剂时,仅通过凝聚分散剂可发挥分散能力和凝聚能力,因此无需单独使用凝聚剂和分散剂,而除了本发明的凝聚分散之外,将2价以上的金属盐添加到浆液中,可控制含树脂粒子的凝聚体的大小及形状。并且通过调整2价以上的金属盐的添加量等,可在短时间内凝聚含树脂粒子,提高生产效率。
在金属盐添加阶段向含有含树脂粒子的浆液中添加2价以上的金属盐后,加热浆液,前进到进一步使含树脂粒子凝聚的加热凝聚阶段。
在加热凝聚阶段中,加热含有添加了2价以上的金属盐的含树脂粒子的浆液。通过该加热可进一步提高含树脂粒子的凝聚程度。并且通过加热软化含树脂粒子,使含树脂粒子之间熔合。
箱体35中收容添加了2价以上的金属盐的浆液。收容在箱体35中的浆液通过传送泵36送出,并通过加压单元37及加热单元38被加热加压。此时的加热温度没有特别限定,为凝聚开始温度以上的温度,优选粘合树脂的玻璃转化温度附近的温度。在本实施方式中,通过加压单元37及加压单元38,对含树脂粒子的凝聚体的浆液进行加热加压。在本实施方式中,将含树脂粒子的凝聚体的浆液加压到40MPa,且加热到70℃。
通过加压单元37及加热单元38被加热加压的浆液传送到耐压性容器39。在耐压性容器39内,浆液保持在粘合树脂的玻璃转化温度附近的温度。该保持时间(以下有时称为“加热时间”)没有特别限定,优选为5分钟以上。当加热时间小于5分钟时,含树脂粒子不软化,可能会增大含树脂粒子之间的附着力。并且通过适当调整加热温度及加热时间,可调整获得的色粉粒子的粒径。并且加热时间优选为30分钟以下。当加热时间超过30分钟时,反复进行含树脂粒子的粉碎及熔融,随着其次数增多,在熔融混炼步骤中分散到粘合树脂中的着色剂及脱模剂会从粘合树脂释放,会降低着色剂及脱模剂在粘合树脂中的分散性。
在耐压性容器39中保持在粘合树脂的玻璃转化温度附近的浆液优选通过搅拌部搅拌。在本实施方式中,浆液通过搅拌部以2000rpm(每分钟2000转)搅拌。通过在搅拌下保持加热的浆液,可使含树脂粒子的凝聚体的大小及形状基本平均。并且可防止含树脂粒子的凝聚体之间不必要地熔融,并防止含树脂粒子的凝聚体的粗大化。
浆液通过加压单元37及加热单元38加热加压时,浆液中的凝聚分散剂中含有的聚合物变为如上述图1C所示的状态。即,与金属离子结合的极性基及不与水分子及金属离子结合的极性基降低聚合物的水溶性,使含树脂粒子凝聚。并且,一部分阴离子性极性基不断开与水分子的氢键而保持分散能力。这样一来,可使含树脂粒子以适度的凝聚程度凝聚,防止粒子凝聚体的粗大化。这样一来,可使粒子凝聚体的大小及形状适当。
进一步,通过使浆液例如保持在粘合树脂的玻璃转化温度附近的温度,可使浆液中含有含树脂粒子熔融,提高凝聚的含树脂粒子之间的附着力。并且通过加热粒子凝聚体,可使粒子凝聚体、即色粉的形状大致为球形,因此进一步提高粒子凝聚体作为色粉使用时的带电稳定性。
之后,通过从凝聚/加热单元33的耐压喷嘴44喷出浆液,粉碎通过凝聚分散剂及2价金属盐的添加被凝聚的、含树脂粒子之间过度凝聚而粗大化的浆液中的粒子凝聚体。接着,通过第1及第2减压模块45a、45b进行多级减压。在本实施方式中,在耐压喷嘴44前面加压为160MPa的浆液在通过喷嘴后减压到约30MPa,并通过第1减压模块45a进一步减压,例如减压到10MPa,并且通过第2减压模块45b进一步减压,例如减压到3MPa。通过第1及第2减压模块45a、45b减压的浆液,通过凝聚/加热单元33的冷却模块46被冷却,冷却到常温(25℃)左右的温度。由凝聚/加热单元3的冷却模块46冷却的浆液,通过第3减压模块45c减压到大气压(1.013×105Pa)左右。
通过包括金属盐添加阶段及加热凝聚阶段的凝聚步骤,形成作为粒子凝聚体的色粉粒子。凝聚步骤中的加热凝聚阶段可根据需要实施多次。加热凝聚阶段实施到浆液中的含树脂粒子的凝聚体的平均粒径为4μm~8μm为止。进行凝聚步骤,当含树脂粒子的凝聚体变为优选大小、例如含树脂粒子的凝聚体的体积平均粒径为4μm~8μm时,前进到清洗步骤。
(E)清洗步骤
在清洗步骤中,从凝聚步骤后获得的含有粒子凝聚体的浆液中分离粒子凝聚体,并用纯水清洗。之后干燥粒子凝聚体,获得色粉。作为从浆液分离粒子凝聚体的方法,包括过滤、离心分离等一般的分离装置。清洗使用的纯水优选导电率为20μs/cm以下。该纯水例如可通过活性碳法、离子交换法、蒸馏法、反渗透法等公知的方法来获得。并且纯水的水温优选10~80℃左右。清洗例如进行到洗液(清洗后的水)的导电率变为50μs/cm以下为止即可。清洗结束后,使粒子凝聚体从洗液分离,并干燥,获得色粉。
在凝聚步骤后、清洗步骤前的阶段中,聚合物如上所述是图1B所示状态,因存在和水分子氢键结合的阴离子性极性基,聚合物变为水溶性,因此将粒子凝聚体从水性介质分离时,通过水清洗易于将凝聚分散剂中含有的聚合物从粒子凝聚体去除。并且,2价以上的金属盐中,由于聚合物具有的阴离子性极性基和金属离子结合,因此可通过水清洗与聚合物同时从凝聚体去除。
因此,如果使用本发明的凝聚分散剂,则不会进行改变浆液的pH等作业,易于从水性介质中分离粒子凝聚体,因此可防止发生因改变浆液的pH进行清洗时所产生的问题,例如作为色粉使用的粒子凝聚休中的粘合树脂交联、透明度下降的问题,及因粘合树脂加水分解等引起的粘合树脂性质恶化的问题等各种问题。
上述粒子凝聚体的制造方法不限于上述结构,可进行各种变更。例如,分散步骤及凝聚步骤的加热凝聚阶段可利用批量式乳化机、分散机等普通的混合装置来进行。混合装置具有加热部、可向色粉原料混合液施加剪断力的搅拌部及/或旋转部、具有保温部的混合槽等。作为混合装置的具体示例,例如包括:ウルトラタラツクス(商品名、IKAジヤパン株式会社制造)、ポリトロンホモジナイザ一(商品名、キネマテイカ(KINEMATICA)制造)、TKオ一トホモミクサ一(商品名、特殊機化工業株式会社制造)等批量式乳化机,エバラマイルダ一(商品名、株式会社荏原製作所制造)、TKパイプラインホモミクサ一(商品名、特殊機化工業株式会社制造)、TKホモミツクラインフロ一(商品名、特殊機化工業株式会社制造)、フイルミツクス(商品名、特殊機化工業株式会社制造)、コロイドミル(商品名、神鋼パンテツク株式会社制造)、スラツシヤ一(商品名、三井三池化工機株式会社制造)、トリゴナル湿式微粉碎機(商品名、三井三池化工機株式会社制造)、キヤビトロン(商品名、株式会社ユ一ロテツク制造)、フアインフロ一ミル(太平洋機工株式会社制造)等连续式乳化机、クレアミツクス(商品名、エム·テクニツク株式会社制造)、フイルミツクス(商品名、特殊機化工業株式会社制造)等。
在本实施方式的粒子凝聚体的制造方法中,通过含有使阴离子性极性基和主链结合的聚合物的凝聚分散剂分散,使不定形树脂粒子的大小为体积平均粒径0.4μm~2.0μm。接着使这种大小的不定形树脂粒子、即含树脂粒子通过将2价以上的金属盐添加到例如常温的浆液中从而凝聚。进一步通过加热添加了2价以上的金属盐的浆液,进一步进行含树脂粒子的凝聚,并且通过加热使含树脂粒子中的粘合树脂等成分软化,提高粒子凝聚体中含有的含树脂粒子之间的附着力。之后使粒子凝聚体从浆液分离,并干燥获得色粉。
在本实施方式中,不仅加热凝聚分散剂,而且通过添加2价以上的金属盐提高凝聚速度,并且控制凝聚程度。凝聚程度的控制如上所述,例如通过调整金属盐溶液的浓度、滴下速度、滴下量等来进行。并且在本实施方式中,不仅添加2价以上的金属盐,而且也通过凝聚分散剂的加热使含树脂粒子凝聚。这样一来,可降低2价以上的金属盐的使用量,并且可通过水清洗,从作为色粉使用的粒子凝聚体去除杂质,防止粒子凝聚体性质发生变化。
通过上述本发明的含树脂粒子的凝聚体的制造方法,制造本发明的色粉。在本发明的含树脂粒子的凝聚体的制造方法中,使用本发明的凝聚分散剂和2价以上的金属盐使含树脂粒子凝聚,制造含树脂粒子的凝聚体。本发明的凝聚分散剂通过改变含有含树脂粒子的水性的温度,可调整分散能力及凝聚能力,因此通过使水性介质的温度小于凝聚分散剂的凝聚开始温度,与利用无法调整分散能力的分散剂分散含树脂粒子时相比,可提高水性介质中的含树脂粒子的固体成分浓度。这样一来,凝聚含树脂粒子时,含树脂粒子之间的距离变短,易于凝聚,因此可减少添加到水性介质中的2价以上的金属盐的量。因此,可减少作为含树脂粒子的凝聚体的色粉内部含有的2价以上的金属盐的量,从而可抑制金属盐对色粉带电性的不良影响,实现带电性良好的色粉。并且可实现具有良好环境稳定性的色粉。并且如上所述,提高水性介质中的含树脂粒子的固体成分浓度从制造成本的角度而言有利,从使用的水性介质的量及色粉制造所需时间的角度而言也有利。即,如上所述,可提高含树脂粒子的固体成分浓度以制造色粉,从而可减小制造所使用的水性介质的量,并且可缩短制造相同量的色粉所需的时间,因此可廉价地提供上述色粉。
并且,通过上述粒子凝聚体的制造方法制造色粉时,可获得作为含树脂粒子的凝聚体的、着色剂粒子及脱模剂粒子以适当的分散直径分散到粘合树脂中的色粉。具体而言,形成作为色粉的凝聚体的含树脂粒子通过着色剂粒子及脱模剂粒子分散到粘合树脂中形成,且体积平均粒径是0.4μm~2.0μm。并且在通过这种凝聚体形成的色粉中,分散直径为0.01μm~0.5μm的着色剂粒子是色粉中含有的全部着色剂粒子的70个数%以上。并且分散直径为0.1μm~1.0μm的脱模剂粒子是色粉中含有的全部脱模剂粒子的50个数%以上。
这种色粉是着色剂粒子及脱模剂粒子分散到粘合树脂中形成的,因此和粘合树脂粒子、着色剂粒子及脱模剂粒子凝聚而成的粒子凝聚体相比,可减少着色剂粒子及脱模剂粒子在凝聚体表面露出的量。这样一来,可防止色粉在图像形成装置内部热凝聚而产生的堵塞,可提高色粉的保存稳定性。并且可提高色粉的带电稳定性。
并且,由于含树脂粒子的体积平均粒径是0.4μm~2.0μm,因此例如可使浆液中的含树脂粒子的凝聚体的体积平均粒径为4μm~8μm。这样一来,色粉的体积平均粒径是4μm~8μm。即,通过使含树脂粒子的体积平均粒径是0.4μm~2.0μm,可使作为含树脂粒子的凝聚体的色粉大小例如小径化为体积平均粒径为4μm~8μm。
当色粉的体积平均粒径为4μm~8μm时,可长期稳定地形成高精细的图像。当色粉的体积平均粒径小于4μm时,可能引起高带电化及低流动化。当发生这种高带电化及低流动化时,无法稳定地向感光体提供色粉,会产生底面图像模糊及图像浓度下降等。当色粉的体积平均粒径超过8μm时,无法获得高精细的图像。并且,因色粉粒径变大,比表面积减少,色粉的带电量变小。当色粉的带电量变小时,色粉无法稳定地提供到感光体,会产生色粉飞散引起的机内污染。
并且在本发明的色粉中,以0.01μm~0.5μm的适当的分散直径分散到粘合树脂中的着色剂粒子,为色粉中含有的全部着色剂粒子的70个数%以上,因此色粉粒子更易于带电,具有良好的带电稳定性。这样一来,可提高色粉图像从感光体到记录介质的转印效率、从感光体到中间介质的转印效率、从中间介质到记录介质的转印效率等,可降低色粉消耗量。并且防止伴随色粉带电不良的图像图像模糊等图像缺陷的产生。进一步可减少色粉粒子中的着色剂粒子含量波动,提高颜色重现性。
并且在本发明的色粉中,以0.1μm~1.0μm的适当的分散直径分散到粘合树脂中的脱模剂粒子为色粉中含有的全部脱模剂粒子的50个数%以上,因此可切实防止对感光体的色粉成膜、高温区域下的偏移现象等。并且,当脱模剂粒子以0.1μm~1.0μm的适当的分散直径分散到粘合树脂中时,脱模剂粒子非常难于从色粉脱离,可提高保存稳定性。
并且本发明的色粉由含树脂粒子的凝聚体加热形成,因此可提高含树脂粒子之间的附着力。因此,可防止在图像形成装置内部凝聚的含树脂粒子分离所产生的色粉粉尘。并且,含树脂粒子的凝聚体加热获得,因此可使色粉形状大致为球形,可提高色粉的带电稳定性。
本发明的色粉可添加添加剂进行表面改性。作为添加剂可使用公知的。例如包括硅石、氧化钛、硅树脂、通过有机硅烷偶合剂等进行表面处理的硅石、氧化钛等。并且添加剂的使用量优选相对于100重量份色粉,为1~10重量份。
本发明的色粉可以单成分显影剂使用,也可以双成分显影剂使用。本发明的色粉具有良好的带电性及环境稳定性,因此含有本发明的色粉的本发明的显影剂、即含有本发明的色粉的单成分显影剂及双成分显影剂特性稳定性较强,可稳定形成高画质的图像。并且,本发明的色粉具有良好的透明性,因此含有作为本发明的色粉的彩色色粉的本发明的显影剂具有良好的颜色重现性。并且,本发明的色粉具有良好的脱模性,因此含有本发明的色粉的本发明的显影剂可防止高温区域下的偏移现象等,可稳定形成高画质的图像。通过使用本发明的显影剂,可高精细地形成高分辨率的高画质图像。
本发明的色粉优选适用于使图像载体上作为潜影形成的静电图像显影的静电图像显影用色粉,具体而言适用于使在电子照相法的图像形成中形成的静电图像显影的静电图像显影用色粉。本发明的色粉不限于静电图像,也可用于其他潜影的显影,例如用于磁潜影的显影。
将本发明的色粉作为单成分显影剂使用时,不使用载体,仅使用色粉,利用刮刀及毛刷,通过显影套筒摩擦带电,使色粉附着到套筒上,并传送以进行图像形成。
并且,本发明的色粉作为双成分显影剂使用时,色粉与载体同时使用。作为载体可使用公知的,例如包括将由铁、铜、锌、镍、钴、锰及铬等构成的单独的或复合铁素体、及用被覆物质表面被覆由上述单独或复合铁素体构成的载体芯粒的树脂被覆载体、及将具有磁性的粒子分散到树脂的树脂分散型载体等。作为树脂被覆载体中的被覆物质可使用公知的,例如包括聚四氟乙烯、一氯三氟乙烯聚合物、聚偏二氟乙烯、硅树脂、聚酯树脂、二叔丁基水杨酸的金属化合物、苯乙烯类树脂、丙烯酸树脂、缩多酸、聚乙烯醇缩丁醛、苯胺黑、氨基丙烯酸酯树脂、碱性染料、碱性染料的色淀物、二氧化硅微粉末、铝微粉末等。并且,作为用于树脂分散型载体的树脂没有特别限定,例如包括苯乙烯丙烯酸树脂、聚酯树脂、氟树脂、及酚醛树脂等。树脂被覆载体中的被覆物质及用于树脂分散型载体的树脂优选均可根据色粉成分进行选择,可单独使用一种,也可同时使用二种以上。
载体的形状优选为球形或扁平形。并且载体的粒径没有特别限定,考虑到高画质化,体积平均粒径优选为10~100μm,进一步优选20~50μm。并且载体的电阻率优选为108Ω·cm以上,进一步优选为1012Ω·cm以上。载体的电阻率是:将载体放入到具有0.50cm2的截面积的容器中进行放液后,向容器内滞留的粒子用砝码施加1kg/cm2的荷重,施加了在砝码和容器的底面电极之间产生1000V/cm的电场的电压时,读取其电流值而获得的值。载体的电阻率较低、具体而言小于108Ω·cm时,向作为显影剂载体的显影套筒施加偏压时,向载体注入电荷,色粉粒子易于附着到作为图像载体的感光体上。并且易于产生偏压的击穿。
表示载体磁化强度的最大磁化率优选为10emu/g~60emu/g,进一步优选为15emu/g~40emu/g。载体的最大磁化率也取决于显影辊的磁束密度,但在显影辊的一般的磁带密度条件下,当载体的最大磁化率小于10emu/g时,磁性束缚力不作用,成为导致载体飞散的原因。并且当最大磁化率超过60emu/g时,载体的起穗过高,在非接触显影时,难于保持与图像载体的非接触状态。并且在接触状态时,色粉图像中易于出现扫过痕迹。
双成分显影剂中的色粉和载体的使用比例没有特别限定,可根据色粉及载体的种类适当选择,如果以树脂被覆载体中的树脂密度为5~8g/cm2的树脂被覆载体为例,则显影剂中优选色粉以显影剂总量的2重量%~30重量%含有,进一步优选含有2重量%~20重量%。
在双成分显影剂中,色粉对载体的被覆率优选为40%~80%。色粉对载体的被覆率以比率S1/S的百分率来表示,S1是载体的色粉被覆部的表面积,S是载体的全部表面积、即载体的表面中被色粉覆盖的色粉被覆部的表面积、及未被色粉被覆的非被覆部的表面积的和。
色粉对载体的被覆率通过以下方法间接测定。从显影槽内采样载体,用扫描型电子显微镜(Scanning Electron Microscope,简称SEM,商品名:S-550,株式会社日立制作所制造)对任意的多个载体拍摄表面的SEM图像。并且将获得的SEM图像进行2值化处理,使色粉被覆部为黑、色粉非被覆部为白,计数相当于载体全部表面积S的载体的全部像素数(黑像素数和白像素数的和)、及相当于色粉被覆部的表面积S1的色粉被覆部的像素数(黑像素数),求得色粉被覆部的像素数S1相对于载体全部像素数S的比率S1/S的平均值,将百分率表示的该平均值作为色粉对载体的被覆率。在上述方法中,在1个载体中,仅测定其半球部分、即半个表面积,由于求得的是多个载体粒子中的上述比率S1/S的平均值,因此可获得测定载体粒子整体表面积并计算出的结果相同的结果。
图8是表示具有作为本发明的一个实施方式的显影装置114的图像形成装置101的结构的透视侧面图,图9是表示作为本发明的一个实施方式的显影装置114的结构的剖视图。本实施方式的图像形成装置101是电子照相方式的图像形成装置。图像形成装置101是同时具有复印功能、打印功能及传真功能的复合机,根据传送的图像信息在记录介质上形成彩色或黑白的图像。即,在图像形成装置101中,具有复印模式、打印模式及FAX模式三种印刷模式,根据来自未图示的操作部的操作输入、来自使用了个人计算机、移动终端装置、信息记录存储介质、存储器装置的外部设备的印刷任务的信息等,通过未图示的控制单元选择印刷模式。图像形成装置101包括色粉图像形成部102、转印部103、定影部104、记录介质供给部105、和排出部106。
本实施方式的图像形成装置101可形成彼此不同颜色的多个色粉图像重叠的多色图像。具体而言,本实施方式的图像形成装置101,作为多色图像可形成从黑色(b)、青色(c)、品红色(m)以及黄色(y)4色中选择的2色以上的色粉图像重合的多色图像。构成色粉图像形成部102的各部件及转印部103中包含的部分部件对应于彩色图像信息中含有的黑色(b)、青色(c)、品红色(m)以及黄色(y)的各色图像信息,因此分别设置四个。其中,与各色相对应地分别设置4个的各部件,将表示各色的字母标在参照标号的末尾加以区别,在统称时仅以参照标号表示。
色粉图像形成部102包括作为图像载体的感光鼓111、带电部112、曝光单元113、显影部114、清洁单元115。带电部112及曝光单元113作为潜影形成部作用。在感光鼓111周围依次配置带电部112、显影部114及清洁单元115。带电部112配置在显影部114及清洁单元115的铅垂方向下方。
感光鼓111由未图示的驱动机构可绕轴线旋转地支撑,虽未图示,但包括导电性基体、和形成在导电性基体的表面上的感光层。导电性基体可以采用各种形状,例如包括:圆筒状、圆柱状以及薄膜片状等。其中优选圆筒状。导电性基体由导电性材料形成。作为导电性材料,可以使用在该领域常用的材料,例如包括:铝、铜、黄铜、锌、镍、不锈钢、铬、钼、钒、铟、钛、金、铂等金属;这些金属的2种以上的合金;在合成树脂薄膜、金属薄膜、纸等薄膜状基体上形成有由铝、铝合金、氧化锡、金、氧化铟等1种或2种以上合金构成的导电层的导电性薄膜;以及含有导电性粒子及/或导电性聚合物的树脂组成物等。此外,作为用于导电性薄膜的薄膜状基体,优选合成树脂薄膜,特别优选聚酯薄膜。此外,作为导电性薄膜上的导电层的形成方法,优选蒸镀、涂敷等。
感光层,例如通过将含有电荷产生物质的电荷产生层、和含有电荷输送物质的电荷输送层层叠而形成。此时,优选在导电性基体和电荷产生层之间或电荷输送层之间设置底涂层。通过设置底涂层,可以得到如下优点:覆盖存在于导电性基体的表面上的缺陷及凹凸而使感光层表面平滑、在反复使用时防止感光层带电性的劣化、以及在低温及/或低湿环境下使感光层的带电特性提高。并且,也可是在最上层设置感光体表面保护层的耐久性强的三层结构的层积感光体。在本实施方式中,电荷产生层及电荷输送层依次层积在导电性基体上。
电荷产生层,以通过光照而产生电荷的电荷产生物质为主要成分,根据需要含有公知的粘合树脂、增塑剂以及敏化剂等。作为电荷产生物质,可以使用在该领域常用的材料,例如包括:二萘嵌苯酰亚胺、二萘嵌苯酸酐等二萘嵌苯类颜料;喹吖酮、蒽醌等多环醌类颜料;金属及非金属酞菁、卤化非金属酞菁等酞菁类颜料;以及方酸(squarylium)鎓染料、アズレニウム(azlenium)染料、噻喃鎓(thiapyrylium)染料、具有咔唑骨架、苯乙烯基茋(Styryl stilbene)骨架、三苯胺骨架、二苯并噻吩骨架、噁二唑骨架、芴酮骨架、双均二苯代乙烯(Bisstilbene)骨架、二苯乙烯基噁二唑(Distyryl oxadiazole)骨架或二苯乙烯基咔唑(Distyryl carbazole)骨架的偶氮颜料等。其中,非金属酞菁颜料、酞菁氧钛(Oxotitanylphthalocyanine)颜料、具有芴环及/或芴酮环的双偶氮颜料、包含芳香胺的双偶氮颜料、以及三偶氮颜料等具有高的电荷产生能力,适合于得到高灵敏度的感光层。电荷产生物质可以单独使用1种,也可以同时使用2种以上。电荷产生物质的含量并无特别限制,但对于电荷产生层中的粘合树脂100重量分,优选5~500重量分,更优选10~200重量分。
作为电荷产生层用的粘合树脂,也可以使用在该领域常用的材料,例如包括:三聚氰胺树脂、环氧树脂、硅树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂、氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂、聚碳酸酯、苯氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛、聚芳酯、聚酰胺以及聚酯等。粘合树脂可以单独使用1种,也可以根据需要同时使用2种以上。
电荷产生层如下形成:根据电荷产生物质及粘合树脂和需要,将各自适量的增塑剂、敏化剂等在能够溶解或分散这些成分的适当的有机溶剂中溶解或分散,从而调制电荷产生层涂液,将该电荷产生层涂液在导电性基体表面上涂敷并干燥。这样得到的电荷产生层的膜厚并无特别限制,但优选0.05~5μm,更优选0.1~2.5μm。
层叠在电荷产生层上的电荷输送层,以电荷输送物质及电荷输送层用的粘合树脂为必要成分,并根据需要含有公知的抗氧化剂、增塑剂、敏化剂以及润滑剂等,上述电荷输送物质具有接收并输送从电荷产生物质中产生的电荷的能力。作为电荷输送物质可以使用在该领域常用的材料,例如包括:聚-N-乙烯基咔唑及其衍生物、聚-γ-咔唑基乙基谷氨酸酯及其衍生物、芘-甲醛缩合物及其衍生物、聚乙烯基芘(Polyvinyl pyrene)、聚乙烯基菲(Polyvinyl phenanthrene)、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、9-(对-二乙基氨基苯乙烯基)蒽、1,1-双(4-二苄氨基苯基)丙烷、苯乙烯基蒽、苯乙烯基吡唑啉、吡唑啉衍生物、苯腙类、腙衍生物、三苯胺类化合物、四苯二胺类化合物、三苯甲烷类化合物、均二苯代乙烯类化合物、以及具有3-甲基-2-苯并噻唑啉环的吖嗪化合物等给电子物质;芴酮衍生物、二苯并噻吩衍生物、茚并噻吩衍生物、菲醌衍生物、茚并吡啶衍生物、噻吨酮衍生物、苯并[c]噌啉衍生物、叶枯净衍生物、四氰乙烯、四氰基醌二甲烷、四溴代对苯醌(promanyl)、四氯化苯醌(chloranyl)、苯醌等受电子物质。电荷输送物质可以单独使用1种,也可以同时使用2种以上。电荷输送物质的含量并无特别限制,但相对于电荷输送物质中的粘合树脂100重量分,优选10~300重量分,更优选30~150重量分。
作为电荷输送层用的粘合树脂,可以使用在该领域常用且能够将电荷输送物质均匀分散的材料,例如包括:聚碳酸酯、聚芳酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚酰胺、聚酯、聚酮、环氧树脂、聚氨酯、聚乙烯酮、聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、苯酚树脂、苯氧树脂、聚砜树脂以及它们的共聚树脂等。其中,考虑成膜性能、所得到的电荷输送层的耐磨损性能以及电特性等,优选:将含有双酚Z作为单体成分的聚碳酸酯(以后称为“双酚Z型聚碳酸酯”);和双酚Z型聚碳酸酯与其他聚碳酸酯的混合物等。粘合树脂可以单独使用1种,也可以同时使用2种以上。
优选在电荷输送层中含有电荷输送物质及电荷输送层用的粘合树脂和抗氧化剂。作为抗氧化剂也可以使用在该领域常用的材料,例如包括:维他命E、氢醌、受阻胺、受阻酚、对本二胺、芳基烷及它们的衍生物、有机硫磺化合物以及有机磷化合物等。抗氧化剂可以单独使用1种,也可以同时使用2种以上。抗氧化剂的含量并无特别限制,但应该是构成电荷输送层的成分的总量的0.01~10重量%,优选0.05~5重量%。
电荷输送层可如下形成:将适量的电荷输送物质及粘合树脂、以及根据需要将适量的增塑剂、敏化剂等,在能够溶解或分散这些成分的适当的有机溶剂中溶解或分散,从而调制电荷输送层用涂液,将该电荷输送层用涂液在电荷产生层表面上涂敷并干燥。这样得到的电荷输送层的膜厚并无特别限制,但优选10~50μm,更优选15~40μm。另外,也可以形成电荷产生物质和电荷输送物质存在于1个层上的感光层。此时,电荷产生物质及电荷输送物质的种类、含量,粘合树脂的种类以及其他添加剂等,可以与电荷产生层及电荷输送层分别形成时相同。
在本实施方式中,如上所述,使用形成有有机感光层的感光鼓,但也可以使用形成有无机感光层的感光鼓来代替,上述有机感光层使用电荷产生物质及电荷输送物质,上述无机感光层使用硅酮等。并且在本实施方式中,电荷产生层及电荷输送层依次层叠在导电性基体上,也可按照电荷输送层及电荷产生层的顺序层叠在导电性基体上。
带电部112被配置为,面向感光鼓111,沿感光鼓111的长度方向距感光鼓111表面具有间隙地离开,该带电部112使感光鼓111表面以预定极性及电位带电。带电部112可使用带电刷型带电器、充电型带电器、锯齿型带电器、离子发生装置等。在本实施方式中,带电部112设置为离开感光鼓111表面,但不限于此。例如带电部112可使用带电辊,并以使带电辊和感光鼓压接的方式配置带电辊,也可使用与带电刷、磁刷等感光体接触的带电方式。
曝光单元113配置为:从曝光单元113射出的与各色信息的光线通过带电部112和显影部114之间,并照射到感光鼓111的表面。曝光单元113,在该单元内使图像信息分支为与黑色(b)、青色(c)、品红色(m)以及黄色(y)的各色信息的光,利用和各色信息对应的光使通过带电部112带电为相同电位的感光鼓111表面曝光,在其表面上形成静电潜影。曝光单元113例如可使用具有激光照射部及多个反射镜的激光扫描单元。也可使用LED阵列,或将液晶挡板和适当光源组合使用。
显影部114如图9所示,包括显影剂限制刮刀119、显影槽120、色粉料斗121、显影辊122、供给辊123、搅拌辊124。显影槽120是容器状部件,面对感光鼓111表面地配置。显影槽120在其内部空间收容本发明的显影剂,且收容显影辊122、供给辊123及搅拌辊124并可自由旋转地支撑。在面对显影槽120的感光鼓111的侧面形成开口部,通过该开口部在和感光鼓111相对的位置上可旋转驱动地设置显影辊122。
显影辊122是承载并传送显影剂的显影剂传送载体。显影辊122是所谓磁辊,内含固定磁铁。通过该固定磁铁的磁力,显影剂中的载体被显影辊122磁吸附,从而使显影剂由显影辊122承载。显影辊122是辊状部件,在和感光鼓111的压接部或最接近的部分向感光鼓111表面的静电潜影提供色粉。在进行色粉提供时,向显影辊122表面上,和色粉带电电位相反极性的电位作为显影偏压(以下称为“显影偏压”)被施加。这样一来,显影辊122表面的色粉顺利地提供到静电潜影。进一步,通过变更显影偏压值,可控制提供到静电潜影的色粉量(色粉附着量)。由显影辊122表面承载的显影剂的量通过显影剂限制刮刀119限制。显影装置114向感光鼓111表面上形成的静电潜影通过显影辊122提供色粉,形成作为可视图像的色粉图像。
供给辊123是辊状部件,面对显影辊122可旋转地设置,向显影辊122周边提供色粉。搅拌辊124是辊状部件,面对供给辊123可旋转地设置,搅拌从色粉料斗121新提供到显影槽120内的色粉及显影槽120内存储的色粉,并传送到供给辊123周边。供给辊123作为向显影辊122提供色粉的供给部作用,搅拌辊124是搅拌显影槽120内的色粉并传送到作为供给部的供给辊123的搅拌传送部。供给部及搅拌传送部在本实施方式中是辊状部件,但不限于此,例如也可是螺杆状部件。
色粉料斗121设置为,其垂直方向下部形成的色粉补给口151、及显影槽120的垂直方向上部形成的色粉接收口152连通,根据显影槽120的色粉消耗状况补给色粉。并且也可是不使用色粉料斗121,而从各色色粉盒直接补给色粉的结构。
返回到图8,清洁单元115在将色粉图像转印到记录介质后,去除感光鼓111表面残留的色粉,清洁感光鼓111的表面。清洁单元115例如使用清洁刮刀等板状部件。在本实施方式的图像形成装置101中,作为感光鼓111,使用有机感光鼓,有机感光鼓的表面以树脂成分为主体,因此因带电装置的电晕放电而产生的臭氧的化学作用,易于促进表面劣化。但劣化的表面部分受到清洁单元115的摩擦作用而磨损,逐渐地、切实地被去除。因此,臭氧等导致的表面劣化问题实际上被消除,可长期地稳定保持带电动作的带电电位。在本实施方式中,设置清洁单元115,但不限于此,也可不设置清洁单元115。
根据色粉图像形成部102,在通过带电部112而处于平均带电状态的感光鼓111的表面上,从曝光单元113照射和图像信息对应的信号光,形成静电潜影,并从显影部114向其提供色粉形成色粉图像,在将该色粉图像转印到中间转印带125后,用清洁单元115去除感光鼓111表面残留的色粉。反复进行该一系列的色粉图像形成动作。
转印部103配置在感光鼓111的垂直方向上方,包括作为中间转印体的中间转印带125、驱动辊126、从动辊127、中间转印辊128(b,c,m,y)、转印带清洁单元129、和转印辊130。
中间转印带125是由驱动辊126和从动辊127架设、并形成环状的移动路径的环形带状部件,向箭头B的方向旋转驱动。中间转印带125与感光鼓111接触的同时通过感光鼓111时,经由中间转印带125从与感光鼓111相对配置的中间转印辊128施加与感光鼓111表面的色粉的带电极性相反极性的转印偏压,感光鼓111表面上形成的色粉图像转印到中间转印带125上。多色图像时,各感光鼓111上形成的各色色粉图像依次重叠到中间转印带125上并被转印,从而形成多色图像。
驱动辊126被设置为可由未图示的驱动机构驱动而绕其轴线旋转,通过该旋转驱动,使中间转印带125向箭头B方向旋转。从动辊127被设置为可通过驱动辊126从动旋转,将一定的张力施加到中间转印带125上,以使中间转印带125不松驰。中间转印辊128被设置为经由中间转印带125与感光鼓111压接、且可由未图示的驱动机构驱动而绕轴线旋转。中间转印辊128,与如上所述施加转印偏压的未图示的电源未图示连接,具有使感光鼓111表面的色粉图像转印到中间转印带125的功能。
转印带清洁单元129隔着中间转印带125与从动辊127相对,并与中间转印带125的外周面接触。通过与感光鼓111的接触,附着到中间转印带125的色粉成为污染记录介质反面的原因,因此转印带清洁单元129去除并回收中间转印带125表面的色粉。
转印辊130被设置为经由中间转印带125与驱动辊126压接,并可由未图示的驱动机构驱动而绕轴线旋转。在转印辊130和驱动辊126的压接部(转印夹持部)中,由中间转印带125承载并传送的色粉图像转印到从下述记录介质供给部105传送的记录介质上。中间转印带125上形成多色图像时,形成的多色图像通过转印辊130同时转印到记录介质。这样一来,转印了色粉图像的记录介质传送到定影部4。
根据转印部103,在感光鼓111和中间转印辊128的压接部中,从感光鼓111转印到中间转印带125的色粉图像,通过中间转印带125向箭头B方向的旋转驱动,将该转印的色粉图像传送到转印夹持部,并在此转印到记录介质上。
定影部104设置得比转印部103靠近记录介质的传送方向下游侧,包括定影辊131和加压辊132。定影辊131可由未图示的驱动机构旋转驱动地设置,加热构成由记录介质承载的未定影色粉图像的色粉并使之熔融,定影到记录介质。定影辊131的内部设有未图示的加热部。加热部加热定影辊131,使定影辊131表面为预定温度(加热温度)。加热部例如可使用加热器、卤素灯等。加热部由下述定影条件控制单元控制。定影辊131表面附近设有温度检测传感器,检测定影辊131的表面温度。温度检测传感器的检测结果写入到下述控制部的存储部。
加压辊132设置得与定影辊131压接,可从动于加压辊132的旋转驱动地被支撑。加压辊132在色粉通过定影辊131熔融定影到记录介质时,通过挤压色粉和记录介质,辅助色粉图像对记录介质的定影。定影辊131和加压辊132的压接部是定影夹持部。通过定影部104,在转印部103中转印了色粉图像的记录介质通过定影辊131和加压辊132被夹持,在通过定影夹持部时,色粉图像在加热下被记录介质挤压,从而使色粉图像定影到记录介质,形成图像。
记录介质供给部105包括自动送纸盘135、拾取辊136、传送辊137、定位辊138、和手动送纸盘139。自动送纸盘135设置在图像形成装置111的垂直方向下部,是存储记录介质的容器状部件。记录介质包括普通纸、彩色复印纸、高架投影仪用纸、名信片等。拾取辊136将自动送纸盘135中存储的记录介质一页页取出,并传送到纸张传送路径S1。
传送辊137是彼此压接设置的一对辊部件,使记录介质向定位辊138传送。定位辊138是彼此压接设置的一对辊部件,使从传送辊137传送的记录介质与中间转印带125承载的色粉图像传送到转印夹持部同步,传送到转印夹持部。
手动送纸盘139是通过手动动作将记录介质取入到图像形成装置101内的装置,从手动送纸盘139取入的记录介质,通过传送辊137在纸张传送路径S2内通过,并传送到定位辊138。通过记录介质供给部105,使从自动送纸盘135或手动送纸盘139一页页提供的记录介质,与由中间转印带125承载的色粉图像传送到转印夹持部同步,传送到转印夹持部。
排出部106包括传送辊137、排出辊140、排出盘141。传送辊137在纸张传送方向上设置得比定影夹持部靠近下游侧,使通过定影部104定影了图像的记录介质向排出辊140传送。排出辊140使定影了图像的记录介质排出到设置在图像形成装置101的垂直方向上面的排出盘141。排出盘141存储定影了图像的记录介质。
图像形成装置101包括未图示的控制单元。控制单元例如设置在图像形成装置101的内部空间的上部,包括存储部、计算部、控制部。控制单元的存储部中输入:借助图像形成装置101上面配置的未图示的操作面板的各种设定值、来自图像形成装置101内部各处配置的未图示的传感器等的检测结果、来自外部设备的图像信息等。并且,写入执行各单元的程序。各单元例如是记录介质判断部、附着量控制单元、定影条件控制部等。
存储部可使用本领域常用的,例如包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器(HDD)等。外部设备可使用可形成或取得图像信息、且电连接到图像形成装置1、或可进行通信的电气、电子设备,例如计算机、数码相机、电视机、录像机、DVD记录器、HDVD(High-Definition Digital Versatile Disc)、蓝光盘记录器、传真装置、移动终端装置等。
计算部取出写入到存储部的各种数据(图像形成命令、检测结果、图像信息等)及各种单元的程序,进行各种判断。控制部根据计算部的判断结果向该装置发送控制信号,进行动作控制。控制部及计算部含有由具有中央处理装置(CPU)的微型计算机、微型处理器等实现的处理电路。控制单元含有上述处理电路的同时含有主电源,电源不仅向控制单元提供电力,而且向图像形成装置101内部的各装置提供电力。
根据上述本实施方式,显影装置114使用本发明的显影剂,使感光体111上形成的静电潜影显影,形成色粉图像。本发明的显影剂如上所述,含有具有良好带电性及环境稳定性的本发明的色粉,因此特性稳定性较高,可稳定形成高画质的图像。并且本发明的显影剂如上所述,含有具有良好透明性及脱模性的本发明的色粉,因此具有良好的颜色重现性,并且可防止高温区域下的偏移现象等。显影装置114中,使用本发明的显影剂使静电潜影显影,因此可在感光鼓111上稳定形成高画质的色粉图像,并且可实现可高精细地形成高分辨率的高画质图像的显影装置114。
并且在本实施方式中,通过这种显影装置114进行显影,因此可稳定地形成高画质的图像,实现可高精细地形成高分辨率的高画质图像的图像形成装置101。
本实施方式的图像形成装置101是同时具有复印功能、打印功能及传真功能的复合机,因此不限于此,例如可作为复印机、打印机或传真装置使用。
(实施例)
以下列举实施例对本发明进行具体说明。没有特别说明时,以下“份”及“%”分别表示“重量份”及“重量%”。
(体积平均粒径及变动系数)
色粉粒子的体积平均粒径根据利用コ一ルタ一マルチサイザ一III(商品名、コ一ルタ一株式会社制造)测定的结果计算。测定粒子数为50000次,孔径为100μm。变动系数根据由测定的粒径获得的体积平均粒径及其标准偏差,通过下述公式(1)来计算。
变动系数=标准偏差/体积平均粒径×100[%] ...(1)
并且,含树脂粒子的体积平均粒径使用激光衍射/漫射式粒度分布测定装置LA-920(商品名,株式会社堀埸製作所制造)和上述一样来求得。含树脂粒子的变动系数也通过上述公式(1)计算。
(粘合树脂的软化温度)
粘合树脂的软化温度通过以下方法测定。使用流动性评估装置(商品名,フロ一テスタ一CFT-100C、株式会社島津製作所制造),为了将1g试料从模头(喷嘴)挤出,施加100kgf/cm2(9.8×105Pa)荷重,同时以每分钟6℃的升温速度加热,将从模头流出一半试料时的温度作为软化温度求得。模头使用口径1mm、长1mm的装置。
(粘合树脂的玻璃转化温度(Tg))
粘合树脂的玻璃转化温度(Tg)如下测定。使用示差扫描热量计(商品名:DSC220,セイコ一電子工業株式会社制造),根据日本工业规格(JIS)K7121-1987,对1g试料以升温速度每分钟10℃进行加热,测定DSC曲线。将以下交点的温度作为玻璃转化温度(Tg)求得:相当于获得的DSC曲线的玻璃转化的吸热峰值的高温一侧的基线延长到低温一侧的直线;及相对于从峰值的上升部分到顶点为止的曲线倾角最大的点所引出的切线。
(着色剂及脱模剂的分散直径)
作为着色剂的分散直径,求得在粘合树脂中分散的着色剂的最大长度。具体而言,将粒子凝聚体嵌入到环氧树脂中并切片为约100μm,通过透过型电子显微镜(TEM:Transmission Electoron Microscope)以10000倍的倍率进行粒子凝聚体的观察,拍摄照片。对20点(20个粒子凝聚体)照片进行图像评价测定着色剂的分散直径,计算出数均分散直径。脱模剂的分散直径利用和着色剂的分散直径同样的方法来测定。脱模剂在用四氧化钌染色后,用透过型电子显微镜观察。
(不定形树脂粒子的制造)
(不定形树脂粒子a的制造)
将2580份聚酯树脂(玻璃转化温度57℃)、240份铜酞菁(C.I.颜料蓝15:3)、150份聚乙烯蜡(商品名:HNP-10,日本精鑞株式会社制造)、30份电荷控制剂(商品名:N4P-SFG,クラリアントジヤパン株式会社制造)在亨舍尔混合机中混合,获得原料混合物。将获得的原料混合物利用图3所示的基于开放辊式混炼机的开放辊机(商品名:ニ一デツクス,三井鉱山株式会社制造)进行熔融混炼,将熔融混炼物冷却到室温后,用雾化器进行粗粉碎,制造出不定形树脂粒子a。不定形树脂粒子a中的着色剂的分散直径为352nm。并且开放辊式混炼机的熔融混炼条件如下所示。
(熔融混炼条件)
将加热辊的原料混合物供给侧的温度设定为150℃、将冷却辊的原料混合物供给侧的温度设定为50℃。并且熔融混炼时的加热辊的混炼物取出侧的温度是90℃、冷却辊的混炼物取出侧的温度是50℃。
(不定形树脂粒子b的制造)
除了将熔融混炼条件变更为表1所示的条件外,和不定形树脂粒子a一样,制造出不定形树脂粒子b。不定形树脂粒子b中的着色剂的分散直径为567nm。
(不定形树脂粒子c的制造)
除了将熔融混炼条件变更为表1所示的条件外,和不定形树脂粒子a一样,制造出不定形树脂粒子c。不定形树脂粒子c中的着色剂的分散直径为784nm。
(不定形树脂粒子d的制造)
除了将熔融混炼条件变更为表1所示的条件外,和不定形树脂粒子a一样,制造出不定形树脂粒子d。不定形树脂粒子d中的着色剂的分散直径为1027nm。
不定形树脂粒子a~d的制造中的熔融混炼条件、及不定形树脂粒子a~d的着色剂分散直径在表1中综合示出。
表1
(含树脂粒子浆液的制造)
(浆液A的制造)
使用300份不定形树脂粒子a、30份聚丙烯酸(凝聚分散剂,商品名:デイスロ一ルH14-N、日本乳化剖株式会社制造,以下称为“聚丙烯酸(1)”)、2670份离子交换水(导电率0.5μS/cm),实施分散步骤及细粒化步骤。在细粒化步骤中,使用了图4所示的基于高压均化器的微粒子制造装置(商品名:nano3000,株式会社美粒制造)。并且在细粒化步骤中,通过加压单元将浆液加压到150MPa,通过加热单元加热到70℃。通过上述分散步骤及细粒化步骤,获得含有10%含树脂粒子A的浆液A。聚丙烯酸(1)是作为阴离子性极性基的羧基由氢氧化钠(NaOH)中和后的中和物,羧基的由氢氧化钠中和的中和度为70摩尔%。
(浆液B的制造)
除了将不定形树脂a变更为不定形树脂b以外,和浆液A一样,获得含有10%的含树脂粒子B的浆液B。
(浆液C的制造)
除了将不定形树脂a变更为不定形树脂c以外,和浆液A一样,获得含有10%的含树脂粒子C的浆液C。
(浆液D的制造)
除了将不定形树脂a变更为不定形树脂d以外,和浆液A一样,获得含有10%的含树脂粒子D的浆液D。浆液D的含树脂粒子D含有粘合树脂粒子及着色剂粒子。
(浆液E的制造)
除了将30份聚丙烯酸(1)变更为30份十二烷基苯磺酸以外,和浆液A一样,获得含有10%的含树脂粒子A的浆液E。十二烷基苯磺酸使用将磺酸基用氢氧化钠(NaOH)以中和度70摩尔%中和后的材料。
(浆液F的制造)
除了将不定形树脂a的配合量变更为600份、将离子交换水的配合量变更为2370份以外,和浆液A一样,获得含有10%的含树脂粒子A的浆液F。
(浆液G的制造)
除了将不定形树脂a的配合量变更为900份、将离子交换水的配合量变更为2070份以外,和浆液A一样,尝试获得含有30%的含树脂粒子A的浆液G,但微粒制造装置的配管堵塞,细粒化处理未完成,无法获得浆液G。
(浆液H的制造)
除了将聚丙烯酸(1)变更为如下所示的聚丙烯酸(2a)以外,和浆液G一样,尝试获得含有30%的含树脂粒子A的浆液H,但微粒制造装置的配管堵塞,细粒化处理未完成,无法获得浆液H。
聚丙烯酸(2a)是聚丙烯酸(凝聚分散剂,商品名:ジユリマ-AC-10L,日本純薬株式会社制造,以下称为“聚丙烯酸(2)”)的中和物。聚丙烯酸(2)是未中和羧基的非中和物,因此直接作为凝聚分散剂使用时,与水的融合变差,无法充分发挥作用。因此,通过将聚丙烯酸(2)与10规定(10N)-NaOH水溶液(10摩尔%NaOH水溶液)混合,调制成所需的中和度,作为聚丙烯酸(2a)使用。聚丙烯酸(2a)的羧基的氢氧化钠的中和度是80摩尔%。
(浆液I的制造)
除了将30份聚丙烯酸(1)变更为45份上述聚丙烯酸(2a)、将离子交换水的配合量变更为2055份以外,和浆液G一样,获得含30%的含树脂粒子A的浆液I。
(浆液J的制造)
除了将聚丙烯酸(1)变更为如下所示的聚丙烯酸(2b)以外,和浆液G一样,获得含30%的含树脂粒子A的浆液J。
聚丙烯酸(2b)是聚丙烯酸(2)的中和物,与聚丙烯酸(2a)一样调制。聚丙烯酸(2b)的羧基由氢氧化钠中和的中和度为90摩尔%。
(浆液K的制造)
除了将聚丙烯酸(1)变更为如下所示的聚丙烯酸(2c)以外,和浆液G一样,获得含30%的含树脂粒子A的浆液K。聚丙烯酸(2c)是聚丙烯酸(2)的中和物,与聚丙烯酸(2a)一样调制。聚丙烯酸(2c)的羧基由氢氧化钠中和的中和度为95摩尔%。
(浆液L的制造)
除了将聚丙烯酸(1)变更为聚丙烯酸(凝聚分散剂,商品名:AC-107,日本純薬株式会社制造,以下称为“聚丙烯酸(3)”)外,和浆液G一样,尝试获得含30%含树脂粒子的浆液L的制造,但在细粒化处理中无法保持分散稳定性,微粒制造装置的配管堵塞,无法获得浆液L。这是因为如下述表2所示,聚丙烯酸(3)的重均分子量过小,为4000。聚丙烯酸(3)是羧基被氢氧化钠中和的中和物,羧基由氢氧化钠中和的中和度为95摩尔%。
(浆液M的制造)
除了将聚丙烯酸(1)变更为如下所示的聚丙烯酸(4)以外,和浆液G一样,获得含30%的含树脂粒子A的浆液M。聚丙烯酸(4)是将聚丙烯酸(凝聚分散剂,商品名:AC-20L,日本純薬株式会社制造)用10N-NaOH水溶液中和、并将中和度调制为95%的材料。
(浆液N的制造)
除了将聚丙烯酸(1)变更为聚丙烯酸(凝聚分散剂,商品名:AC-613,日本純薬株式会社制造,以下称为“聚丙烯酸(5)”)外,和浆液G一样,尝试获得含30%含树脂粒子的浆液N的制造,但在细粒化处理中无法保持分散稳定性,微粒制造装置的配管堵塞,无法获得浆液N。这是因为如下述表2所示,聚丙烯酸(5)的羧基的中和盐为铵盐,因此细粒化处理中铵蒸发,中和度下降。聚丙烯酸(5)是羧基被氯化铵中和的中和物,羧基由氯化铵中和的中和度为90摩尔%。
(浆液O的制造)
除了将聚丙烯酸(1)变更为聚丙烯酸(凝聚分散剂,商品名:AC-20H,日本純薬株式会社制造,以下称为“聚丙烯酸(6)”)外,和浆液G一样,尝试获得含30%含树脂粒子的浆液O的制造,但在细粒化处理中浆液的粘度过高,微粒制造装置的配管堵塞,无法获得浆液O。这是因为如下述表2所示,聚丙烯酸(6)的数均分子量过大,为100000。聚丙烯酸(6)是羧基被氢氧化钠中和的中和物,羧基由氢氧化钠中和的中和度为95摩尔%。
(浆液P的制造)
除了将聚丙烯酸(1)变更为如下所示的聚丙烯酸(7)以外,和浆液G一样,获得含30%的含树脂粒子A的浆液P。聚丙烯酸(7)是将聚丙烯酸(凝聚分散剂,商品名:AC-203,日本純薬株式会社制造)以10N-NaOH水溶液中和、并将中和度调制为95%的材料。
(浆液Q的制造)
除了将聚丙烯酸(1)变更为如下所示的聚丙烯酸(8)以外,和浆液G一样,获得含30%的含树脂粒子A的浆液Q。聚丙烯酸(8)是将聚丙烯酸(凝聚分散剂,商品名:AC-10N,日本純薬株式会社制造)以10N-NaOH水溶液中和、并将中和度调制为95%的材料。
(浆液R的制造)
除了将聚丙烯酸(1)变更为聚衣康酸(凝聚分散剂,商品名:AC-70N,日本純薬株式会社制造)以外,和浆液G一样,获得含30%的含树脂粒子A的浆液R。上述聚衣康酸AC-70N是羧基被氢氧化钠(NaOH)中和的中和物,羧基由氢氧化钠中和的中和度为95摩尔%。
浆液A~R分别含有的含树脂粒子A~D的种类及在浆液中的浓度、体积平均粒径及变动系数、凝聚分散剂的种类及在浆液中的浓度如表2所示。表2同时记载凝聚分散剂中的聚合物、即聚丙烯酸(1)~聚丙烯酸(8)及聚衣康酸的重均分子量(Mw)、玻璃转化温度(Tg)、羧基的中和度、及羧基的中和盐中的抗衡阳离子。在表2中,重均分子量用“Mw”表示,玻璃转化温度用“Tg”表示。
表2
(实施例1)
将2940份浆液A、60份氯化镁投入到5L的可拆式烧瓶中并充分混合,利用螺旋叶片搅拌1小时,同时使添加了氯化镁的浆液A的温度从室温(25℃)升温到70℃。氯化镁通过滴下以离子交换水为溶剂制造的20%浓度的溶液而添加。滴下速度为30mL/分。
之后使浆液A的温度在30分钟内保持在70℃,向烧瓶内投入冰水,同时将烧瓶自身浸泡在冰水中,从而将浆液A冷却到50℃,停止含树脂粒子A的凝聚。将含有含树脂粒子A凝聚而成的粒子凝聚体的浆液在离子交换水中充分清洗,分离粒子凝聚体,干燥粒子凝聚体,获得实施例1的色粉。
(实施例2)
除了将浆液A变更为2970份、将氯化镁变更为30份以外,和实施例1一样获得实施例2的色粉。
(实施例3)
除了将浆液A变更为2925份、将氯化镁变更为75份以外,和实施例1一样获得实施例3的色粉。
(实施例4)
除了将浆液A变更浆液B以外,和实施例1一样获得实施例4的色粉。
(实施例5)
除了将浆液A变更浆液C以外,和实施例1一样获得实施例5的色粉。
(实施例6)
除了将氯化镁变更为氯化钙以外,和实施例1一样获得实施例6的色粉。
(实施例7)
除了将浆液A变更为2985份、将氯化镁变更为15份以外,和实施例1一样获得实施例7的色粉。
(实施例8)
除了将浆液A变更为2910份、将氯化镁变更为90份以外,和实施例1一样获得实施例8的色粉。
(实施例9)
除了将2940份浆液A变更为2955份浆液F、将氯化镁的配合量变更为45份以外,和实施例1一样获得实施例9的色粉。
(实施例10)
除了将2940份浆液A变更为2970份浆液I、将氯化镁的配合量变更为30份以外,和实施例1一样获得实施例10的色粉。
(实施例11)
除了将2940份浆液A变更为2963份浆液J、将氯化镁的配合量变更为37份以外,和实施例1一样获得实施例11的色粉。
(实施例12)
除了将2940份浆液A变更为2955份浆液K、将氯化镁的配合量变更为45份以外,和实施例1一样获得实施例12的色粉。
(实施例13)
除了将2940份浆液A变更为2970份浆液M、将氯化镁的配合量变更为30份以外,和实施例1一样获得实施例13的色粉。
(实施例14)
除了将2940份浆液A变更为2970份浆液P、将氯化镁的配合量变更为30份以外,和实施例1一样获得实施例14的色粉。
(实施例15)
除了将2940份浆液A变更为2955份浆液Q、将氯化镁的配合量变更为45份以外,和实施例1一样获得实施例15的色粉。
(实施例16)
除了将2940份浆液A变更为2955份浆液R、将氯化镁的配合量变更为45份以外,和实施例1一样获得实施例16的色粉。
(比较例1)
除了将氯化镁变更为氯化钠以外,和实施例1一样获得比较例1的色粉。
(比较例2)
除了将浆液A变更为浆液D以外,和实施例1一样获得比较例2的色粉。
(比较例3)
除了将浆液A变更为浆液E以外,和实施例1一样获得比较例3的色粉。
表3表示通过以上方法获得的实施例及比较例的色粉的物性值、及实施例和比较例的色粉的制造条件。表3中的金属盐添加量是指金属盐相对于100份聚丙烯酸或十二烷基苯磺酸的的比例(重量份)。并且对实施例及比较例的色粉的特性进行以下评估,评估结果如表3所示。色粉的特性中,环境稳定性及长期流动性使用将作为载体的铁素体粒子(パウダ一テツク公司制造,体积平均粒径60μm)和色粉以95∶5(载体∶色粉)的重量比例混合制造的显影剂进行评估。
(环境稳定性)
将获得的显影剂在(a)气温20℃、湿度80%的常温高湿(NH)环境下、及(b)气温10℃、湿度20%的低温低湿(LL)环境下分别用球磨机搅拌30分钟后,测量色粉的带电量。将(a)的常温高湿(NH)环境下的色粉的带电量相对于(b)的低温低湿(LL)的环境下的色粉的带电量的的比率(NH/LL)作为带电变化率求得,作为环境稳定性的评价指标。环境稳定性在带电变化率为0.85以上时评价为非常好(◎),在0.80以上并小于0.85时评价为良好(○),在0.70以上并小于0.80时评价为可利用(△),在小于0.70时评价为不良(×)。如果带电变化率为0.70以上,则判断为实际使用中合格。在表3中将带电变化率表示为“NH/LL”。
(长期流动性)
将获得的显影剂投入到市场有售的数字全彩复合机(商品名:MX-2000F,シヤ一プ株式会社制造)的显影槽中,在气温20℃、湿度50%的常温常湿(NN)环境下,用上述数字全彩复合机印刷A4大小的白纸图像10000张,通过目测观察第10000张上形成的白纸图像的白纸部分中有无图像模糊及图像模糊的程度。根据目测观察的结果评估色粉的长期流动性。色粉的长期流动性在未确认到图像模糊、或者基本未确认图像模糊时评估为良好(○),在确认有少许图像模糊时评估为可利用(△),在易于确认图像模糊时评估为(×)。
(变动系数)
通过以下基准评估用上述コ一ルタ一株式会社制造的コ一ルタ一マルチサイザ一III(孔径100μm)测定获得的色粉的体积粒度分布的变动系数。
◎:非常好。变动系数为25%以下。
○:良好。变动系数大于25%并在30%以下。
△:可利用。变动系数大于30%并在40%以下。
×:不良。变动系数大于40%
(综合评估)
综合色粉的环境稳定性、长期流动性及变动系数的评估结果,进行色粉特性的综合评估。综合评估以下述基准向各评估项目中的评估结果加分,计算各项目的总分数,将总分数作为评估指标。
◎:非常好...3分
○:良好...2分
△:可利用...1分
×:不良...0分
综合评估的评估基准如下。
A:非常好。各项目的总分数为7~9分。
B:良好。各项目的总分数为5~6分
C:可利用。各项目的总分数为3~4分
D:不良。各项目的总分数为0~2分
表3
如表3所示,使用含有使阴离子性极性基和主链结合的聚合物的本发明的凝聚分散剂、及2价以上的金属盐,使含有粘合树脂及着色剂的含树脂粒子凝聚而获得的实施例1~16的色粉,其变动系数小于35,具有平均的大小。并且在实施例1~6及9~16中,2价以上的金属盐的添加量为65~300重量份,较为适当,因此可获得体积平均粒径为4~8μm范围的粒子凝聚体,可获得适用于图像形成的粒径的色粉。
不使用2价以上的金属盐而使用1价的金属盐的比较例1的色粉中,粒子凝聚体的大小有波动,并且金属盐的添加产生的含树脂粒子的凝聚程度较小,粒子凝聚体的大小较小,因此作为色粉不适用。并且,使用着色剂粒子的分散直径较大、含有粘合树脂粒子和着色剂粒子的含树脂粒子D的比较例2的色粉中,变动系数较大,无法制造出平均粒径的粒子凝聚体。并且,使用作为分散剂分子中具有一个磺基的十二烷基苯磺酸的比较例3的色粉中,粒子凝聚体的大小有波动,并且即使使用2价以上的金属盐,含树脂粒子的凝聚程度也较小,粒子凝聚体的大小较小,因此不适用作色粉。
本发明在不脱离其主旨和主要特征的前预先可通过各种方式实施。因此,上述实施方式从各方面而言仅是单纯的示例,本发明的范围如权利要求所示,不受说明书正文的任何约束。并且,属于权利要求范围内的变形、变更均属本发明范围内。
Claims (11)
1.一种色粉用含树脂粒子的凝聚体的制造方法,使用凝聚分散剂及2价以上的金属盐,凝聚含有粘合树脂及着色剂的含树脂粒子,其特征在于,包括以下步骤:
熔融混炼步骤,对含有上述粘合树脂及着色剂的色粉原料进行熔融混炼,并使其冷却固化,然后进行粗粉碎,获得不定形树脂粒子;
分散步骤,在上述凝聚分散剂的存在下,使上述不定形树脂粒子分散到水性介质中,获得不定形树脂粒子的浆液;
细粒化步骤,使浆液中含有的不定形树脂粒子细粒化,获得上述含树脂粒子的浆液;以及
凝聚步骤,将上述2价以上的金属盐添加到上述含树脂粒子的浆液中,使上述含树脂粒子凝聚,
其中,上述细粒化步骤中的上述浆液的温度,小于向上述凝聚分散剂的玻璃转化温度Tg[℃]加上100[℃]的基准温度(Tg+100[℃]),上述凝聚分散剂是由碱金属碱中和后的聚丙烯酸。
2.根据权利要求1所述的含树脂粒子的凝聚体的制造方法,其特征在于,上述聚丙烯酸的由碱金属碱中和的中和度为80摩尔%~100摩尔%。
3.根据权利要求1所述的含树脂粒子的凝聚体的制造方法,其特征在于,上述聚丙烯酸的重均分子量超过4000、且为90000以下。
4.根据权利要求1所述的含树脂粒子的凝聚体的制造方法,其特征在于,上述2价以上的金属盐,以上述聚丙烯酸所具有的羧基的全部价数大于上述2价以上的金属盐的全部价数的量,添加到上述含树脂粒子的浆液中。
5.根据权利要求1所述的含树脂粒子的凝聚体的制造方法,其特征在于,上述2价以上的金属盐,以相对于100重量份上述凝聚分散剂为65重量份~300重量份的比例,添加到上述含树脂粒子的浆液中。
6.根据权利要求1所述的含树脂粒子的凝聚体的制造方法,其特征在于,上述2价以上的金属盐以溶液的方式使用。
7.根据权利要求6所述的含树脂粒子的凝聚体的制造方法,其特征在于,上述2价以上的金属盐的溶液中,上述2价以上的金属盐的浓度为5重量%~30重量%。
8.根据权利要求7所述的含树脂粒子的凝聚体的制造方法,其特征在于,上述2价以上的金属盐的溶液,以0.05mL/分~0.20mL/分的滴下速度滴下到上述含树脂粒子的浆液中。
9.根据权利要求1所述的含树脂粒子的凝聚体的制造方法,其特征在于,上述含树脂粒子,以相对于100重量份水性介质为3重量份~50重量份的比例使用。
10.根据权利要求1所述的含树脂粒子的凝聚体的制造方法,其特征在于,上述含树脂粒子的体积平均粒径为0.4μm~2.0μm。
11.根据权利要求1所述的含树脂粒子的凝聚体的制造方法,其特征在于,上述凝聚分散剂,相对于100重量份上述含树脂粒子,以5重量份~20重量份使用。
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