CN101329521B - 调色剂及其制造方法、双成分显影剂、显影装置及图像形成装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种具有良好清洁性、转印性、及带电平均性的小粒径的调色剂、调色剂的制造方法、双成分显影剂、显影装置及图像形成装置。调色剂含有粘合树脂及着色剂,在将其外形投影到平面上的投影图像的轮廓中,有1个以上3个以下弯曲点。这样一来,调色剂的外形是非球形的,因此对清洁刮刀的互扣性良好,相对于被转印体为点接触,从而可同时兼顾清洁性和转印性。
Description
技术领域
本发明涉及到一种调色剂、调色剂的制造方法、双成分显影剂、显影装置及图像形成装置。
背景技术
在利用电子照相方式、静电记录方式形成图像的图像形成装置中,经过静电潜影使图像信息可视化的方法现在应用于各领域。例如,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,向形成的静电潜影提供显影剂中的调色剂使之显影化,从而将感光体表面形成的调色剂图像转印到记录介质,进一步将转印的调色剂图像定影到记录介质,形成图像。
作为这种图像形成装置中使用的显影剂,包括仅由调色剂构成的单成分显影剂、或含有调色剂和载体的双成分显影剂,作为调色剂的制造方法,将调色剂原料熔融混炼后进行粉碎及分级的粉碎法被广泛采用。
但是,粉碎调色剂的形状及表面结构是不定形,虽然根据使用的材料的粉碎性、粉碎工序等条件而多少存在差异,但有意识地将调色剂形状及表面结构控制到所需的程度是不容易的。当调色剂形状是不定形时,即使添加流动剂也无法获得足够的流动性,或者流动剂堆积及埋没到调色剂表面的凹部,存在长期使用后流动性下降,或显影性、转印性、清洁性等恶化的问题。尤其是转印性方面,当调色剂为不定形时,调色剂和感光体的接触点数增加,附着力也增加,转印性有进一步恶化的倾向。为了防止这些问题而进一步增大流动剂的量时,会导致感光体上发生黑点、并且在双成分显影剂的情况下,因流动剂附着到载体而导致带电性下降的问题。
并且,在粉碎调色剂中,为了使粒度分布比现在小,涉及到粉碎性、分级能力的极限、及随之而产生的成本增加问题,因此较为困难,对于伴随高画质化的小粒径化,从合格率、生产性、成本等方面考虑,6μm是极限。
为了克服这种粉碎法中的问题点,提出了悬浊聚合法的调色剂的制造方法。该方法在制造粒度分布宽度小的小粒径调色剂粒子方面较为有利,获得的调色剂粒子正球度较高,转印性良好,但另一方面,感光体上的转印剩余调色剂易于混过清洁刮刀,易产生清洁不良。为了解决该问题,作为具有良好清洁性的调色剂,提出了控制调色剂形状、表面结构的调色剂。
例如,日本专利特开平5-66610号公报中公开了一种悬浊聚合调色剂,其通过在含有难水溶性无机化合物及阴离子类表面活性剂的水性介质中将含有聚合性单体的单体组成物悬浊聚合而获得,是体积平均粒径为1μm~5μm左右的非球形调色剂,其形状系数超过1.3。形状系数是BET比表面积的值除以球形换算比表面积的值而得到的值,调色剂粒子的形状越接近正球,越接近1.0。
并且,日本专利特开2002-287400号公报公开了如下干式调色剂:圆形度为0.960~1.000,且表面具有多个凹陷,在扫描型电子显微镜拍摄了该凹陷的图像上,测定的表面凹陷的长径为1.0~5.0μm。
并且,日本专利特开2005-266200号公报中公开了含有一部分如下异形调色剂的调色剂:在大致球形或大致纺锤形的母体部的旋转轴附近具有突起部,在调色剂粒子的投影图中,母体部的长轴、短轴和突起部的长轴、短轴满足特定的关系。
并且,日本专利特开平9-160292号公报中公开了是至少由二个聚合物粒子构成的单分散的非球形聚合物粒子的调色剂。
作为定义调色剂粒子形状的方法,非专利文献(西冈孝彦、另2人,「フ一リエ係数を用いた主成分分析による繭形状の数值化」、日本蚕糸学雑誌、日本蚕糸学会、1998年12月、第67巻、第6号、p.479-484)中公开了使用傅里叶系数进行数值化的方法。
日本专利特开平5-66610号公报及日本专利特开2002-287400号公报公开的调色剂均为非球形调色剂,在清洁时调色剂易于与清洁刮刀互扣,提高了清洁性。但是,在日本专利特开平5-66610号公报中,未规定详细的调色剂形状,调色剂例如也可是椭圆形、纺锤形这样的形状。并且,在日本专利特开2002-287400号公报中,由于调色剂表面存在多个凹陷,因此粒子表面的曲率因地点不同而不同。因此,在日本专利特开平5-66610号公报及日本专利特开2002-287400号公报中,未考虑到调色剂粒子表面的曲率,因而调色剂粒子的带电变得不均,在转印工序中,产生因带电量不足引起的未转印调色剂,会导致图像浓度的下降等。
日本专利特开2005-266200号公报公开的调色剂规定了详细的调色剂形状,是大致球形,或在大致纺锤形的母体部的旋转轴附近具有突起部的异形调色剂。但是,突起部相对母体部易于较细地弯折,因此易生成微粒调色剂,高带电的微粒调色剂附着到显影辊、磁性载体表面等,妨碍正常的带电。因此,异形调色剂相对调色剂整体的含有率为3~10个数%,限制得非常低,在调色剂粒子之间,清洁性、转印性、显影性都不均。
日本专利特开平9-160292号公报公开的调色剂未规定详细的调色剂形状,是平均粒径1~2μm左右的小球形粒子和平均粒径5~10μm左右的大球形粒子一体结合的调色剂。未提及粒子之间结合的表面的重叠程度,但平均粒径1~2μm左右的小球形粒子的接触表面积小,在使用中为了以不分离的强度结合,表面重叠变大,突起部变得非常小。因此,易引起清洁不良。并且,大小的球形的曲率半径大为不同,表面的带电性、显影性及显影性不均。
发明内容
本发明鉴于以上问题而产生,其目的在于提供一种具有良好清洁性、转印性、及带电平均性的小粒径的调色剂、调色剂的制造方法、双成分显影剂、显影装置及图像形成装置。
本发明是一种调色剂,至少含有粘合树脂及着色剂,其特征在于,在将该调色剂粒子的外形投影到平面上的投影图像的轮廓中,有1个以上3个以下弯曲点。
根据本发明,是至少含有粘合树脂及着色剂的调色剂,在将该调色剂粒子的外形投影到平面上的投影图像的轮廓中,具有1个以上3个以下弯曲点。
这样一来,调色剂的形状为非球形,对清洁刮刀的互扣性良好,且与被转印体点接触,因此可同时兼顾清洁性和转印性。
并且,在本发明中优选:在将调色剂粒子的外形投影到平面上的投影图像的轮廓中,连接弯曲点之间的直线和轮廓所包围的面积按照从大到小的顺序设为S1、S2、S3时,满足0.35≤(S2/S1)+(S3/S1)。
根据本发明,通过使(S2/S1)+(S3/S1)为0.35以上,可更有效地与清洁刮刀互扣,提高清洁性。并且,构成弯曲点的各粒子的曲率半径近似,表面带电性变得平均,具有良好的显影性及转印性。
并且,在本发明中优选:含有60个数%以上的如下调色剂:在将调色剂粒子的外形投影到平面上的投影图像的轮廓中,有1个以上3个以下弯曲点的调色剂。
根据本发明,含有60个数%以上的在将调色剂粒子的外形投影到平面上的投影图像的轮廓中有1个以上3个以下弯曲点的调色剂,从而可充分获得兼顾清洁性和转印性两者的效果。
并且,在本发明中优选:从上述轮廓的重心相对于任意的角度x(rad),将标绘了从上述轮廓重心到轮廓为止的距离f(x)(μm)的波形按照傅里叶级数展开时,下述公式(1)的系数a0、a2、b2满足0.15≤a0 -1(a2 2+b2 2)1/2≤0.38,
f(x)=a0/2+∑(ancos[nx]+bnsin[nx]) …(1)。
根据本发明,满足上述条件的粒子形状是在凝聚过程中通过二个微粒的接触形成二个微粒对称结合的茧型形状。因此,轮廓中有二处弯曲点,对清洁刮刀的互扣性良好,与被转印体是点接触,因此可同时兼顾清洁性和转印性。并且,由于调色剂粒子的曲率是一定的,因此调色剂表面的带电也变得平均。
通过将系数的关系规定为a0 -1(a2 2+b2 2)1/2,即使从任意角度开始标绘从重心到轮廓的距离,也可规定形状。
并且,在本发明中优选:设从上述轮廓的重心到轮廓为止的距离最大的点的角度为0(rad)时,将标绘了任意角度x(rad)下的从上述轮廓的重心到轮廓为止的距离f(x)(μm)的波形按照傅里叶级数展开时,上述公式(1)的系数a0和a2满足0.15≤a2/a0≤0.35。
根据本发明,满足该条件的粒子形状通过如下过程形成。在水性浆液中的微粒逐渐凝聚的过程中,通过促进凝聚速度,凝聚中的粒子之间接触。凝聚速度的促进通过添加凝聚剂、控制水性浆液的温度、转子等的切断力来进行,接触时的温度大于树脂的玻璃化转变温度时,凝聚中的粒子之间熔融,最终粒子表面消失,形成粒子表面平滑的粒子。
上述情况下,在凝聚过程中,通过二个微粒接触,形成二个微粒对称结合的茧形的调色剂粒子。因此,轮廓中有二处弯曲点,对清洁刮刀的互扣性良好,与被转印体是点接触,因此可同时兼顾清洁性和转印性。并且,由于调色剂粒子的曲率是一定的,因此调色剂表面的带电也变得平均。
并且,在本发明中优选:从上述轮廓的重心相对于任意的角度x(rad),将标绘了从上述轮廓重心到轮廓为止的距离f(x)(μm)的波形按照傅里叶级数展开时,上述公式(1)的系数a0、a3、b3满足0.08≤a0 -1(a3 2+b3 2)1/2≤0.22。
根据本发明,满足上述条件的粒子形状是在凝聚过程中通过三个或四个微粒结合形成大致三角或四角锥体形状的调色剂粒子。因此,轮廓中有三处弯曲点,对清洁刮刀的互扣性良好,与被转印体是点接触,因此可同时兼顾清洁性和转印性。并且,由于调色剂粒子的曲率是一定的,因此调色剂表面的带电也变得平均。
通过将系数关系规定为a0 -1(a3 2+b3 2)1/2,即使从任意角度开始标绘从重心到轮廓的距离,也可规定形状。
并且,在本发明中优选:设从上述轮廓的重心到轮廓为止的距离最大的点的角度为0(rad)时,将标绘了任意角度x(rad)下的从上述轮廓的重心到轮廓为止的距离f(x)(μm)的波形按照傅里叶级数展开时,上述公式(1)的系数a0和a3满足0.08≤a3/a0≤0.20。
根据本发明,满足上述条件的粒子形状是,和上述茧型形状的调色剂粒子形成时相比增加凝聚剂的添加量,通过增大凝聚力,凝聚中的微粒三个或四个结合,形成大致三角或四角锥体形状的调色剂粒子。将两个形状的调色剂的外形投影到平面的投影图像的轮廓相同,轮廓中有三处弯曲点,这种形状的调色剂对清洁刮刀的互扣性良好,与被转印体是点接触,因此可同时兼顾清洁性和转印性。并且,由于调色剂粒子的曲率是一定的,因此调色剂表面的带电也变得平均。
并且,在本发明中优选:从上述轮廓的重心相对于任意的角度x(rad),将标绘了从上述轮廓重心到轮廓为止的距离f(x)(μm)的波形按照傅里叶级数展开时,上述公式(1)的系数a0、a2、b3满足0.10≤a0 -1(a2 2+b3 2)1/2≤0.38。
根据本发明,满足上述条件的粒子形状是,在凝聚过程中结合的微粒的二个弯曲点的一个变得平滑,形成弯曲点在中心残留一个的调色剂粒子。这种形状的调色剂对清洁刮刀的互扣性良好,与被转印体是点接触,因此可同时兼顾清洁性和转印性。
通过将系数关系规定为a0 -1(a2 2+b3 2)1/2,即使不标绘从长轴和短轴的交点到轮廓的距离,而标绘从重心到轮廓的距离,也可规定形状。
并且,在本发明中优选:设从上述轮廓的长轴和短轴的交点到轮廓为止的距离最大的点的角度为0(rad)时,将标绘了任意角度x(rad)下的上述轮廓的重心到轮廓为止的距离f(x)(μm)的波形按照傅里叶级数展开时,上述公式(1)的系数a0、a2、b1满足0.05≤a2/a0≤0.15及0.25≤(a2/a0+b1/a0)≤0.50。
根据本发明,满足该条件的粒子形状通过比上述茧型形状的调色剂粒子形成时增加转子定子的旋转次数等而增大切断力及离心力,从而使凝聚中的微粒结合后的二个弯曲点的一个变得平滑,形成中心残留一个弯曲点的调色剂粒子。这种形状的调色剂对清洁刮刀的互扣性良好,与被转印体是点接触,因此可同时兼顾清洁性和转印性。并且,由于调色剂粒子的曲率是一定的,因此调色剂表面的带电也变得平均。
并且,在本发明中优选:从上述轮廓的重心相对于任意的角度x(rad),将标绘了从上述轮廓重心到轮廓为止的距离f(x)(μm)的波形按照傅里叶级数展开时,上述公式(1)的系数a0、a2、a3满足0.10≤a0 -1(a2 2+a3 2)1/2≤0.38。
根据本发明,满足上述条件的粒子形状是,在凝聚过程中粒径不同的微粒接触并结合,形成不倒翁状的调色剂粒子。因此,和茧型形状的调色剂一样,轮廓中有二个弯曲点,对清洁刮刀的互扣性良好,与被转印体是点接触,因此可同时兼顾清洁性和转印性。
并且,在本发明中优选:从上述轮廓的重心相对于任意的角度x(rad),将标绘了从上述轮廓重心到轮廓为止的距离f(x)(μm)的波形按照傅里叶级数展开时,上述公式(1)的系数a0、a2、b4满足0.09≤a0 -1(a2 2+b4 2)1/2≤0.38。
根据本发明,满足上述条件的粒子形状是,在凝聚过程中微粒非对称地接触并结合,形成花生状的调色剂粒子。因此,和茧型形状的调色剂一样,轮廓中有二个弯曲点,对清洁刮刀的互扣性良好,与被转印体是点接触,因此可同时兼顾清洁性和转印性。
并且,在本发明中优选:上述调色剂是至少凝聚了树脂微粒及着色剂微粒的凝聚粒子,体积平均粒径为3μm以上、10μm以下。
根据本发明,通过使微粒凝聚,形状控制变得容易,通过使体积平均粒径为3μm以上、10μm以下,可形成高精细、高分辨率的图像。
并且,在本发明中优选:上述调色剂是凝聚了至少含有着色剂和粘合树脂的着色树脂微粒的凝聚粒子,体积平均粒径为3μm以上、10μm以下。
根据本发明,将至少含有着色剂和粘合树脂的调色剂材料熔融混炼后,形成微粒,从而除了至少使树脂微粒及着色剂微粒凝聚的凝聚粒子的效果外,还可提高颜料的分散,提高发色性及彩色度。
并且,在本发明中优选:上述着色树脂微粒的体积平均粒径为0.2μm以上、3.0μm以下。
根据本发明,通过凝聚这种大小的树脂微粒,可获得形状平均性、小粒径化、粒度分布幅度小等作为调色剂优选的特性。
并且,在本发明中优选:上述着色树脂微粒通过高压均化法获得。
根据本发明,上述着色树脂微粒通过高压均化法获得,因此可获得小粒径且粒度分布幅度小的着色树脂微粒。
并且,本发明是一种调色剂的制造方法,用于制造上述调色剂,其特征在于,通过高压均化法制作使含有上述着色剂和上述粘合树脂的着色树脂微粒分散的水性浆液,并使水性浆液中的着色树脂微粒凝聚。
根据本发明,通过高压均化法制作使含有上述着色剂和上述粘合树脂的着色树脂微粒分散的水性浆液,并使水性浆液中的着色树脂微粒凝聚,从而可获得调色剂。
这样一来,可高效制造具有特定形状的非球形调色剂,因此易于获得上述调色剂,除了可兼顾清洁性和转印性外,可实现带电的平均化。
并且,在本发明中优选:通过造粒装置使上述水性浆液中的着色树脂微粒凝聚,上述造粒装置包括:收容上述水性浆液的搅拌容器;和设置在上述搅拌容器内、用于搅拌上述水性浆液的搅拌部。
根据本发明,造粒装置包括收容上述水性浆液的搅拌容器、及设置在上述搅拌容器内用于搅拌上述水性浆液的搅拌部(转子定子方式),通过该造粒装置可使上述水性浆液中的着色树脂微粒凝聚。
根据这种造粒装置,利用通过转子的搅拌力赋予了运动能量的树脂微粒之间的冲突,制作凝聚粒子,通过高速旋转的转子和定子的间隙产生的切断力,以抑制过度凝聚。即,通过控制冲突对凝聚粒子的形成、及切断力对粒径上限的抑制的平衡,可获得粒度分布小的凝聚粒子的调色剂。
并且,本发明是一种含有上述调色剂和载体的双成分显影剂。
根据本发明,双成分显影剂含有上述调色剂及载体,从而使本发明的调色剂兼顾清洁性和转印性,因此可形成没有图像缺陷的、高画质的图像。
并且,本发明是一种利用含有上述调色剂的显影剂进行显影的显影装置。
根据本发明,显影装置利用含有上述调色剂的显影剂或利用上述双成分显影剂进行显影,从而可在感光体上形成没有图像缺陷的、高画质的调色剂图像。
并且,本发明是一种具有上述显影装置的图像形成装置。
根据本发明,图像形成装置具有上述显影装置,从而可形成没有图像缺陷的、高画质的图像。
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及图1B是表示弯曲点有二个的调色剂粒子的例子的图。
图2A及图2B是表示弯曲点有三个的调色剂粒子的例子的图。
图3是表示弯曲点有二个的调色剂粒子的投影图像的轮廓的示意图。
图4是表示弯曲点有三个的调色剂粒子的投影图像的轮廓的示意图。
图5是表示弯曲点有一个的调色剂粒子的投影图像的轮廓的示意图。
图6是表示弯曲点有二个的调色剂粒子的投影图像的轮廓的示意图。
图7是表示弯曲点有二个的调色剂粒子的投影图像的轮廓的示意图。
图8是表示拍摄了弯曲点有二个的茧型形状的调色剂粒子的SEM照片图像的图。
图9是对图8的照片图像进行轮廓提取而获得的投影图。
图10是从中心点开始将360度128等分的放射状线图。
图11是将图9的投影图中的轮廓的重心坐标重叠到图10的放射状线图的中心的图。
图12是表示本发明的实施方式中的调色剂的制造方法的工序的工序图。
图13是表示作为本发明的实施方式的图像形成装置的结构的示意截面图。
图14是表示作为本发明的实施方式的显影装置的结构的示意截面图。
图15是表示拍摄了实施例5的调色剂粒子的SEM照片图像的图。
图16是对图15的照片图像进行轮廓提取而获得的投影图。
图17是将图16的投影图中的轮廓的重心坐标重叠到图10的放射状线图的中心的图。
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。
本发明的实施方式的调色剂(以下也简称为“调色剂”)至少含有粘合树脂及着色剂,将其外形投影到平面的投影图像的轮廓中,有1个以上3个以下弯曲点。在此“弯曲点”是指,轮廓中凹状弯曲的部分的顶点。
这样一来,由于调色剂的外形为非球形,对清洁刮刀的互扣性良好,与被转印体是点接触,因此可同时兼顾清洁性和转印性。
在本实施方式中,在将调色剂粒子的外形投影到平面的投影图像的轮廓中,连接弯曲点之间的直线(分割线)和轮廓所包围的面积按照从e大到小的顺序为S1、S2、S3时,优选满足0.35≤(S2/S1)+(S3/S1)。当(S2/S1)+(S3/S1)小于0.35时,构成弯曲点的粒子之间的接触面积变小,无法保持强度。同时,突起部变小,易引起清洁不良。并且,构成弯曲点的各粒子的曲率半径大为不同,表面带电性、显影性不均。
调色剂粒子的投影图像中的分割线和轮廓所包围的面积S1、S2、S3可通过以下方法计算。
图1A及图1B是表示弯曲点有二个的调色剂粒子的示例图,图2A及图2B是表示弯曲点有三个的调色剂粒子的示例图。
图1A是表示拍摄了调色剂粒子的SEM照片图像的图,图1B是在对图1A的照片图像进行轮廓提取而获得的投影图上,用分割线将轮廓一分为二的图。此时,设连接弯曲点之间的分割线和轮廓包围的面积中较大的一个为S1,较小的为S2。在此,S3为0。
并且,图2A是表示拍摄了调色剂粒子的SEM照片图像的图,图2B是在对图2A的照片图像进行轮廓提取而获得的投影图上,用分割线将轮廓一分为四的图。此时,连接弯曲点之间的分割线和轮廓包围的面积按照从大到小的顺序为S1、S2、S3。
首先,如图1A及图2A所示,例如通过扫描型电子显微镜(ScanningElectron Microscope,简称SEM)等电子显微镜等拍摄调色剂粒子。将获得的调色剂粒子的照片图像如图1B及图2B所示,通过图像解析软件等进行轮廓提取,在其投影图上用连接弯曲点的直线分割轮廓。进一步通过对其进行解析而计算出各个面积。
设粒子整体面积为1时,图1B的S1为0.636,S2为0.364。因此,计算出S2/S1为0.572,由于S3是0,因此(S2/S1)+(S3/S1)=0.572(≥0.35)。并且,图2B的S1为0.250,S2为0.248,S3为0.201。因此,计算出S2/S1为0.992,S3/S1为0.804,(S2/S1)+(S3/S1)=1.796(≥0.35)。
在将调色剂粒子的外形投影到平面的投影图像的轮廓中,作为弯曲点有一个以上三个以下的调色剂的含有率,优选为60个数%以上,进一步优选80个数%以上,更进一步优选90个数%以上。当小于60个数%时,球形的调色剂、或弯曲点更多的形状的调色剂的混合量变多,无法充分发挥兼顾清洁性和转印性两者的效果。
这种投影图像例如可如下获得:在由扫描型电子显微镜拍摄的图像(SEM图像)中通过图像处理进行轮廓提取。
优选:从提取的轮廓的重心开始对任意的角度x(rad),将标绘了从上述轮廓重心开始到轮廓为止的距离f(x)(μm)的波形按照傅里叶级数展开时,公式(1)的系数a0、a2、b2满足0.15≤a0 -1(a2 2+b2 2)1/2≤0.38。
满足这种条件的粒子形状在凝聚过程中通过二个微粒接触而形成二个微粒对称结合的茧型形状的调色剂粒子。因此,轮廓上存在二个弯曲点,对清洁刮刀的互扣性良好,与被转印体是点接触,因此可同时兼顾清洁性和转印性。并且,由于调色剂粒子的曲率是一定的,因此调色剂表面的带电也变得平均。将系数关系规定为a0 -1(a2 2+b2 2)1/2,从而即使将从重心到轮廓为止的距离从任意角度开始标绘时,也可规定形状。
当a0 -1(a2 2+b2 2)1/2小于0.15时,凹陷变小,无法发挥提高清洁性的效果。当大于0.38时,凹陷变大,易于被外力破坏,因此无法发挥转印性、带电性平均的效果。
优选:设从提取的轮廓的重心到轮廓为止的距离最大的点的角度为0(rad)时,对标绘了任意角度x(rad)下的从上述轮廓的重心到轮廓为止的距离f(x)(μm)的波形按照傅里叶级数展开时,公式(1)的系数a0和a2满足0.15≤a2/a0≤0.35。
当a2/a0小于0.15时,凹陷变小,无法发挥提高清洁性的效果。当大于0.35时,凹陷变大,易于被外力破坏,因此无法发挥转印性、带电性平均的效果。
图3是表示弯曲点有二个的调色剂粒子的投影图像的轮廓的示意图。如图3所示,使傅里叶系数的比a2/a0变化时,弯曲点有二个的调色剂粒子的轮廓形状也变化。当是具有二个傅里叶系数a2/a0为0.15以上0.35以下的弯曲点的形状时,对清洁刮刀的互扣性良好,并且与被转印体是点接触,因此可同时兼顾清洁性和转印性。并且,由于调色剂的曲率是一定的,因此调色剂表面的带电也变得平均。当傅里叶系数a2/a0小于0.15时,凹陷变小,无法发挥提高清洁性的效果。当大于0.35时,凹陷变大,易于被外力破坏,因此无法发挥转印性、带电性平均的效果。
并且优选:从提取的轮廓的重心开始对任意的角度x(rad),将标绘了从上述轮廓重心开始到轮廓为止的距离f(x)(μm)的波形按照傅里叶级数展开时,公式(1)的系数a0、a3、b3满足0.08≤a0 -1(a3 2+b3 2)1/2≤0.22。
满足上述条件的粒子形状在凝聚过程中通过三个或四个微粒结合,形成大致三角或四角锥体形状的调色剂粒子。因此,轮廓中有三处弯曲点,对清洁刮刀的互扣性良好,与被转印体是点接触,因此可同时兼顾清洁性和转印性。并且,由于调色剂粒子的曲率是一定的,因此调色剂表面的带电也变得平均。将系数关系规定为a0 -1(a3 2+b3 2)1/2,从而即使将从重心到轮廓的距离以任意角度开始标绘时,也可规定形状。
当a0 -1(a3 2+b3 2)1/2小于0.08时,凹陷变小,无法发挥提高清洁性的效果。当大于0.22时,凹陷变大,易于被外力破坏,因此无法发挥转印性、带电性平均的效果。
并且优选:设从提取的轮廓的重心到轮廓为止的距离最大的点的角度为0(rad)时,对标绘了任意角度x(rad)下的从上述轮廓的重心到轮廓为止的距离f(x)(μm)的波形按照傅里叶级数展开时,公式(1)的系数a0和a3满足0.08≤a3/a0≤0.20。
a3/a0小于0.08时,凹陷变小,无法发挥提高清洁性的效果。当大于0.20时,凹陷变大,易于被外力破坏,因此无法发挥转印性、带电性平均的效果。
图4是表示弯曲点有三个的调色剂粒子的投影图像的轮廓的示意图。如图4所示,使傅里叶系数的比a3/a0变化时,弯曲点有三个的调色剂粒子的轮廓形状也变化。当是具有三个傅里叶系数a3/a0为0.08以上0.20以下的弯曲点的形状时,对清洁刮刀的互扣性良好,并且与被转印体是点接触,因此可同时兼顾清洁性和转印性。并且,由于调色剂的曲率是一定的,因此调色剂表面的带电也变得平均。当傅里叶系数a3/a0小于0.08时,凹陷变小,无法发挥提高清洁性的效果。当大于0.20时,凹陷变大,易于被外力破坏,因此无法发挥转印性、带电性平均的效果。
图5是表示弯曲点有一个的心型调色剂粒子的投影图像的轮廓的示意图,图6是表示弯曲点有二个的不倒翁型调色剂粒子的投影图像的轮廓的示意图,图7是表示弯曲点有二个的花生型调色剂粒子的投影图像的轮廓的示意图。
如图5所示,使傅里叶系数a0 -1(a2 2+b3 2)1/2变化时,调色剂粒子的轮廓形状也变化。当0.10≤a0 -1(a2 2+b3 2)1/2≤0.38时,在凝聚过程中结合后的微粒的二个弯曲点的一个变得平滑,形成在中心残留一个弯曲点的调色剂粒子。这种形状的调色剂对清洁刮刀的互扣性良好,并且与被转印体是点接触,因此可同时兼顾清洁性和转印性。通过将系数关系规定为a0 -1(a2 2+b3 2)1/2,不标绘从长轴和短轴的交点到轮廓的距离,而标绘从重心到轮廓的距离时,也可规定形状。
如图6所示,使傅里叶系数a0 -1(a2 2+a3 2)1/2变化时,调色剂粒子的轮廓形状也变化。当0.10≤a0 -1(a2 2+a3 2)1/2≤0.38时,在凝聚过程中不同粒径的微粒接触并结合,形成不倒翁状的调色剂粒子。因此,和蚕茧型形状的调色剂一样,轮廓上有二个弯曲点,对清洁刮刀的互扣性良好,并且与被转印体是点接触,因此可同时兼顾清洁性和转印性。
如图7所示,使傅里叶系数a0 -1(a2 2+b4 2)1/2变化时,调色剂粒子的轮廓形状也变化。当0.09≤a0 -1(a2 2+b4 2)1/2≤0.38时,在凝聚过程中,微粒非对称地结合,形成花生状的调色剂粒子。因此,和蚕茧型形状的调色剂一样,轮廓上有二个弯曲点,对清洁刮刀的互扣性良好,并且与被转印体是点接触,因此可同时兼顾清洁性和转印性。
因此,图5~图7所示的调色剂粒子和蚕茧型调色剂粒子、四角锥体型调色剂粒子一样,当傅里叶系数在规定值以下时凹陷较小,无法发挥提高清洁性的效果。当在规定值以上时凹陷过大,易于被外力破坏,因此无法发挥转印性、带电性平均的效果。
优选:设从提取的轮廓的长轴和短轴的交点到轮廓为止的距离最大的点的角度为0(rad)时,对标绘了任意角度x(rad)下的从上述轮廓的重心到轮廓为止的距离f(x)(μm)的波形按照傅里叶级数展开时,公式(1)的系数a0、a2、b1满足0.05≤a2/a0≤0.15及0.25≤(a2/a0+b1/a0)≤0.50。
当是具有一个傅里叶系数的比为0.05≤a2/a0≤0.15及0.25≤(a2/a0+b1/a0)≤0.50的弯曲点的形状时,对清洁刮刀的互扣性良好,并且与被转印体是点接触,因此可同时兼顾清洁性和转印性。并且,由于调色剂的曲率是一定的,因此调色剂表面的带电也变得平均。当傅里叶系数a2/a0小于0.05(0.25≤(a2/a0+b1/a0)≤0.50)时,接近正球状,无法发挥提高清洁性的效果。并且,当傅里叶系数的比a2/a0大于0.15(0.25≤(a2/a0+b1/a0)≤0.50)时,直线部分变多,曲率不恒定,因此无法发挥转印性和调色剂表面带电量平均的效果。当a2/a0+b1/a0小于0.25(0.05≤a2/a0≤0.15)时,凹陷较小,无法发挥提高清洁性的效果。a2/a0+b1/a0大于0.5(0.05≤a2/a0≤0.15)是内侧存在椭圆的形状,是数学上表示轮廓的限度。
调色剂粒子中的傅里叶系数可通过以下方法计算。
图8是表示拍摄了弯曲点有二个的茧型形状的调色剂粒子的SEM照片图像的图,图9是对图8的照片图像进行轮廓提取而获得的投影图,图10是从中心点开始将360度128等分的放射状线图,图11是将图9的投影图中的轮廓的重心坐标重叠到图10的放射状线图的中心的图。
首先,如图8所示,例如通过SEM等电子显微镜等拍摄调色剂粒子。将获得的调色剂粒子的照片图像如图9所示一样通过图像解析软件等进行轮廓提取并作为投影图像,进一步通过对其解析来计算出相当于轮廓重心的坐标。之后,在从图10所示的中心开始将360度128均等分的放射状线图的中心,如图11所示,重叠投影图中的轮廓的重心坐标,分别对128条放射线将从轮廓重心到轮廓为止的长度通过图像软件求出。在计算出的128个从重心到轮廓的长度中,将最长的作为起点(0度),依次标绘与各角度相对的长度。利用市场有售的分析工具等对其进行傅里叶解析,根据实数部分计算出下述公式(2)的cos的傅里叶系数a1~a64,根据虚数部分计算出下述公式(2)的sin的傅里叶系数b1~b64。
f(x)=a0/2+∑(ancos[nx]+bnsin[nx])
(n:1~64) …(2)
此时,上述公式的a0相当于体积平均粒径,a0和an及bn成比例关系,因此表示形状的傅里叶系数以相对于a0的比例的an/a0、bn/a0来表示。对于随机提取的100个调色剂粒子分别计算出傅里叶系数a2、a3、b2、b3及b4。
作为获得的调色剂粒子的体积平均粒径,优选为3μm以上10μm以下。这样一来可形成高精细且高分辨率的图像。当体积平均粒径小于3μm时,调色剂粒子的粒径过小,有高带电化及流动性降低的危险。当发生高带电化及流动性降低时,无法稳定地向感光体提供调色剂,会产生本底灰雾、图像浓度下降等。另一方面,当体积平均粒径大于10μm时,调色剂粒子的粒径过大,无法获得高精细的图像。因此,调色剂粒子的粒径变大造成比表面积减小,调色剂的带电量降低。当调色剂的带电量变低时,调色剂无法稳定地提供到感光体,因调色剂飞散会产生机内污染。
图12是表示本发明的实施方式下的调色剂的制造方法的工序的工序图。本发明的实施方式下的调色剂的制造方法包括以下工序:步骤S1的微粒调制工序、步骤S2的凝聚工序、步骤S3的清洗工序、步骤S4的分离工序,步骤S5的干燥工序。
(微粒调制工序)
在步骤S1的微粒调制工序中,调制出:至少将树脂微粒及着色剂微粒分散到水性介质中而构成的分散液(A);或将至少含有粘合树脂及着色剂的着色树脂微粒分散到水性介质中而构成的分散液(B)。
作为水性介质没有特别限定,但考虑到工程管理的难易度、全部工程后的废液处理、处理难易度等,优选为水。作为水可使用离子交换水、蒸馏水、纯水等。
将树脂微粒及着色剂微粒分散到水性介质中而构成的分散液(A)、与将含有粘合树脂及着色剂的着色树脂微粒分散到水性介质中而构成的分散液(B)的调制方法不同,因此首先说明将树脂微粒及着色剂微粒分散到水性介质中而构成的分散液(A)的调制方法。
将树脂微粒及着色剂微粒分散到水性介质中而构成的分散液(A)通过混合:将树脂微粒分散到水性介质中的树脂微粒分散液(A1)、及将着色剂微粒分散到水性介质中的分散液(A2)来获得。
树脂微粒分散液(A1)的粘合树脂没有特别限定,例如包括:热塑性聚合物,例如苯乙烯、对氯苯乙烯、α-甲基苯乙烯等苯乙烯类,丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸十二烷酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸十二烷酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯等具有乙烯基的酯类,丙烯腈、甲基丙烯腈等乙烯基腈类,乙烯基甲醚、乙烯基异丁醚等乙烯基醚类,乙烯基甲酮、乙烯基乙酮、乙烯基异丙酮等乙烯基酮类,乙烯、丙烯、丁烯等聚烯烃类等单体等的聚合物、或将二种以上组合获得的共聚物或其混合物,进一步还包括环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、纤维素树脂、聚醚树脂、非乙烯缩聚类树脂、或它们与乙烯类树脂的混合物、及在它们共存时使乙烯类单体聚合时获得的接枝聚合物等。这些粘合树脂可单独使用一种,或组合二种以上使用。
粘合树脂单体的情况下,使用表面活性剂等,通过乳化聚合、种子聚合可制造出树脂微粒的水分散液,其他树脂的情况下,将树脂溶解到对水溶解度较低的油性溶剂中,并投入到水中,与表面活性剂、高分子电解质一起通过均化器等分散机分散到水中,之后进行加热或减压使溶剂蒸散,从而可调制出树脂微粒分散液(A1)。
粘合树脂考虑其玻璃化转变温度(Tg)进行选择,但没有特别限定,可从较大范围内适当选择。但是,考虑到获得的调色剂的保存稳定性及固定性,优选为50℃以上80℃以下。当粘合树脂的玻璃化转变温度(Tg)小于50℃时,在图像形成装置内部易发生调色剂热凝聚的成块现象,保存稳定性会下降。当粘合树脂的玻璃化转变温度(Tg)大于80℃时,调色剂对记录介质的定影性下降,有发生定影不良的危险。粘合树脂的软化温度(Tm)也没有特别限定,可从较大范围内适当选择,但优选为150℃以下,进一步优选为60℃以上120℃以下。当小于60℃时,调色剂的保存稳定性下降,在图像制造装置内部易产生调色剂的热凝聚,无法稳定地将调色剂提供到图像载体,有发生显影不良的危险。并且也可能引起图像制造装置的故障。并且,将调色剂定影到记录介质时,调色剂不易熔融或软化,因此调色剂对记录介质的定影性下降,可能发生定影不良。粘合树脂的重量平均分子量没有特别限定,优选为5000~500000。
为了降低树脂微粒的分子量,可使用分子量调整剂。作为分子量调整剂,例如包括叔十二烷基硫醇、正十二烷基硫醇、正辛基硫醇等硫醇类,四氯化碳、四溴化碳等卤化烃类等。这些分子量调整剂可在聚合开始前或聚合中途添加。分子量调整剂相对于100重量份粘合树脂单体,通常以0.01~10重量份、优选0.1~5重量份的比例使用。
为了增加树脂微粒的分子量,可使用交联性单体。作为交联性单体,例如包括二乙烯基苯、乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯等多官能性单体类。这些交联性单体可在聚合开始前或聚合中途添加。交联性单体相对于100重量份粘合树脂单体,通常以0.01~10重量份、优选0.1~5重量份的比例使用。
作为树脂微粒的平均粒径,通常为1μm以下,优选为0.01~1μm。当上述平均粒径超过1μm时,最终获得的调色剂粒子的粒径分布变大,或易产生游离粒子,会导致调色剂性能、可靠性下降。
树脂微粒分散液(A1)的调制使用的水性介质可使用含有无机或有机分散剂的水性介质,优选添加分散剂。分散剂优选在将粘合树脂单体等调色剂组成物添加到水性介质前添加到水性介质中。
着色剂微粒分散液(A2)可通过将着色剂分散到水性介质中获得。着色剂微粒的调制中使用的着色剂没有特别限定,例如可使用有机类染料、有机类颜料、无机类染料、无机类颜料等。
着色剂相对于100重量份水性介质优选以5重量份以上50重量份以下的比例使用,进一步优选以20重量份以上40重量份以下的比例使用。当着色剂的使用比例小于5重量份时,着色剂相对水性介质的量过少,分散平均性下降。当着色剂的使用比例超过50重量份时,着色剂相对水性介质的量过多,因此水性介质的粘度过大,从而造成分散性下降。
作为上述着色剂的平均粒径通,通常为1μm以下,优选0.01~1μm。当上述平均粒径超过1μm时,最终获得的调色剂粒子的粒径分布变大,或产生游离粒子,易导致性能、可靠性下降。
作为黑色着色剂例如包括: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:铬黄、锌铅黄、镉黄、氧化铁黄、矿物坚牢黄、镍钛黄、脐黄(Navel yellow)、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74、C.I.颜料黄93、C.I.颜料黄94、C.I.颜料黄138、C.I.颜料黄180、C.I.颜料黄185等。
作为橙色着色剂例如包括:红色铬黄、钼橙、永固橙GTR、吡唑啉酮橙、耐硫化橙、阴丹士林亮橙RK、联苯橙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:三氧化二铁、镉红、铅丹、硫化汞、镉、永固红4R、立索尔红、吡唑啉酮红、华琼红、钙盐、色淀红C、色淀红D、艳洋红6B、曙红色淀、若丹明色淀B、茜素色淀、艳洋红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及甲基紫色淀等。
作为蓝色的着色剂例如包括:铁蓝、钴蓝、碱性蓝色淀、维多利亚蓝色淀、酞菁蓝、非金属酞菁蓝、酞菁蓝部分氯化物、坚牢天蓝、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、云母绿色淀、坚牢黄绿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。
着色剂微粒分散液(A2)的调制使用的水性介质可使用含有无机或有机分散剂的水性介质,优选添加分散剂。分散剂优选在将着色剂等调色剂组成物添加到水性介质前添加到水性介质。
作为无机分散剂优选是亲水性的无机分散剂。通过使用亲水性的无机分散剂,可进一步使液状介质中的着色剂的微粒粒径平均。作为亲水性的无机分散剂例如包括:二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、碳酸钙、碳酸镁、磷酸三钙、粘土、硅藻土、膨润土等。其中优选碳酸钙。
上述无机分散剂的一次粒子的个数平均粒径优选1nm以上1000nm以下,进一步优选5nm以上500nm以下,更进一步优选10nm以上300nm以下。当无机分散剂的一次粒子的个数平均粒径小于1nm时,难于将无机分散剂分散到水性介质中。当无机分散剂的一次粒子的个数平均粒径超过1000nm时,着色剂的粗粉粒径和无机分散剂的粒径之间的差变小,难于将着色剂的粗粉稳定地分散保持在液体中。
无机分散剂相对于100重量份着色剂优选在1重量份以上300重量份以下的范围使用,进一步优选在4重量份以上100重量份以下的范围使用。当无机分散剂的使用量小于1重量份时,难于将无机分散剂分散到水性介质中。当无机分散剂的使用量超过300重量份时,液状介质的粘度过大,分散性会下降。
并且,水性介质中添加无机分散剂的同时也可添加高分子分散剂。作为高分子分散剂例如可使用亲水性的,进一步优选具有羧基的,尤其优选不具有羟基丙氧基、甲氧基等亲油基。作为这种高分子分散剂,例如包括羧甲基纤维素、羧乙基纤维素等水溶性纤维素醚等。其中优选羧甲基纤维素。高分子分散剂相对于100重量份着色剂优选以0.1重量份以上5.0重量份以下的比例使用。
作为有机分散剂,优选阴离子类分散剂。阴离子类分散剂具有良好的提高水中的着色剂粒子的分散性的能力。作为阴离子类分散剂,例如包括磺酸型阴离子类分散剂、硫酸酯型阴离子类分散剂、聚氧乙烯醚型阴离子类分散剂、磷酸酯型阴离子类分散剂、及聚丙烯酸盐等。作为阴离子类分散剂的具体示例,例如优选使用十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酸钠、及聚氧乙烯苯基醚等。阴离子类分散剂可单独使用一种,也可同时使用二种以上。
并且,作为有机分散剂不限于阴离子类分散剂,也可是阳离子类分散剂。作为阳离子类分散剂,例如包括:烷基三甲铵型阳离子类分散剂、烷基酰胺(alkyamide amine)型阳离子类分散剂、烷基二甲基苄基铵型阳离子类分散剂、阳离子化多糖型阳离子类分散剂、烷基甜菜碱型阳离子类分散剂、烷基酰胺甜菜碱型阳离子类分散剂、硫代甜菜碱型阳离子类分散剂、氧化胺型阳离子类分散剂、金属盐等。作为金属盐例如包括钠、钾、钙、镁等的氯化物、硫酸盐等。
其中,进一步优选烷基三甲铵型阳离子分散剂。作为烷基三甲铵型阳离子分散剂的具体例子,例如包括:硬脂酰三甲基氯化铵、三(聚氧乙烯)硬脂酰氯化铵、及十二烷基三甲基氯化铵等。阳离子分散剂可单独使用一种,也可同时使用二种以上。
有机分散剂的添加量没有特别限定,可从较大范围内适当选择,优选相对于100重量份着色剂为0.1重量份以上5重量份以下。当添加量小于0.1重量份时,分散剂对着色剂的分散效果不充分,有可能产生凝聚。有机分散剂如果添加超过5重量份,也无法进一步提高分散效果,着色剂浆液的粘性变大,反而导致着色剂分散性降低。其结果造成凝聚。
作为分散剂可使用市场有售的分散剂。作为市售分散剂,例如包括:BYK-182、BYK-161、BYK-116、BYK-111、BYK-2000(以上由ビツクケミ一·ジヤパン株式会社制造),Solsperse-2000、Solsperse-38500(以上由アビシア株式会社制造),EFKA-4046、EFKA-4047(以上由エフカ一ケミカルズ公司制造),サ一フイノ一ルGA(エア一プロダクツ公司制造)等。这些市售分散剂可单独使用一种,也可混合使用二种以上。
这种市售分散剂相对于100重量份着色剂优选以10重量份以上100重量份以下的比例使用,进一步优选以20重量份以上50重量份以下的比例使用。市售分散剂的使用比例小于10重量份时,分散剂对着色剂的分散效果变得不充分,可能产生凝聚。当市售分散剂的使用比例超过100重量份时,着色剂浆液的粘性变高,从而导致着色剂分散性下降。其结果是可能产生凝聚。
水性介质和分散剂的混合没有特别限定,可通过公知的方法进行。混合无机分散剂和水性介质时,可使用球磨机、砂磨机等有介质分散机、高压分散机、超声波分散机等,将无机分散剂分散到水性介质的水中。混合有机分散剂和水性介质时,只要是可将分散剂平均溶解到水中的方法,可通过任意方法进行添加、分散。混合水性介质和分散剂获得的液状介质和着色剂例如由高压均化器处理。这样一来,着色剂被细粒化,可获得着色剂分散到液状介质中的着色剂浆液,即获得着色剂微粒分散液(A2)。
并且,在至少将树脂微粒及着色剂微粒分散到水性介质中而构成的分散液(A)中,为了改善调色剂的定影性,也可在水性介质中加入分散了脱模剂的脱模剂微粒分散液。
作为脱模剂没有特别限定,例如包括:聚酯类蜡及其衍生物、石蜡及其衍生物、微晶蜡及其衍生物等石油类蜡,费托蜡及其衍生物、聚烯烃蜡及其衍生物、低分子量聚丙烯蜡及其衍生物、聚烯烃类聚合物蜡(低分子量聚乙烯蜡等)及其衍生物等烃类合成蜡,巴西棕榈蜡及其衍生物、米糠蜡及其衍生物、小烛蜡及其衍生物、木蜡等植物类蜡,蜂蜡、鲸蜡等动物类蜡,脂肪酸酰胺、苯酚脂肪酸脂等油脂类合成蜡、长链羧酸及其衍生物、长链醇及其衍生物、有机硅类聚合物、高级脂肪酸等。并且,衍生物包括氧化物、乙烯基类单体与蜡的嵌段共聚物、乙烯基类单体与蜡的接枝改性物等。
脱模剂的熔点优选为60℃以上130℃以下。脱模剂的熔点小于60℃时,在图像形成装置内调色剂粒子之间凝聚,保存稳定性可能下降。脱模剂的熔点超过130℃时,加热调色剂并定影时,脱模剂无法充分熔融,有可能产生高温偏移。因此,当脱模剂的熔点是上述优选范围时,可获得具有良好的保存稳定性的同时可防止高温偏移的调色剂。作为脱模剂的含量没有特别限定,可在较大范围内适当选择,优选为调色剂组成物总量的0.2重量%~20重量%。
进一步,在至少将树脂微粒及着色剂微粒分散到水性介质中而构成的分散液(A)中,为了改善调色剂物理性质,也可将其他添加剂加入到分散到水性介质中的分散液中。
接着说明将含有粘合树脂及着色剂的着色树脂微粒分散到水性介质中而构成的分散液(B)的调制方法。着色树脂微粒通过将熔融混炼了至少包括粘合树脂及着色剂的调色剂组成物而成的熔融混炼物分散到水性介质中而获得。
着色树脂微粒的调制所使用的粘合树脂没有特别限定,可使用调色剂用粘合树脂常用的,例如包括聚酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯-丙烯酸树脂等。其中优选聚酯树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯-丙烯酸树脂。这些树脂可单独使用一种,也可同时使用二种以上。并且,同一种类的树脂中,可同时使用多种分子量、单体组成等一个或多个不同的树脂。
聚酯具有良好的透明性、低温定影性、二次颜色重现性等,因此优选用于彩色调色剂的粘合树脂。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,若用偏苯三酸酐作为多元酸,则也由于能容易地将羧基导入聚酯的主链中而得到改性聚酯。此外,还可使用与聚酯树脂的至少主链或侧链中的任意一个中键合了羧基、磺酸基等亲水基的、水中的自我分散性聚酯。并且也可将聚酯树脂和丙烯酸树脂接枝化。
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。含酸性基团的丙烯树脂例如可通过以下方法制造:使丙烯酸树脂单体或丙烯酸树脂单体与乙烯类单体聚合时,至少使含有酸性基团或亲水性基团的丙烯酸树脂单体单独聚合,或同时使用含有具有酸性基团或亲水基团的乙烯类单体来与其聚合而制造。作为丙烯酸树脂单体没有特别特定,可使用公知的,例如包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯等。丙烯酸树脂单体也可具有取代基。作为丙烯酸树脂单体的具体例子,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的丙烯酸酯类单体或含羟基的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。作为乙烯类单体没有特别限定,可使用公知的,例如包括:苯乙烯、α-甲基苯乙烯、溴乙烯、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、悬浊聚合、乳化聚合等来进行。
作为苯乙烯-丙烯酸树脂没有特别限定,例如包括:苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物等。
粘合树脂的玻璃化转变温度(Tg)没有特别限定,可在较大范围内适当选择,但考虑到获得的调色剂的定影性及保存稳定性等,优选为50℃以上80℃以下。当粘合树脂的玻璃化转变温度(Tg)低于50℃时,在图像形成装置内部易产生热凝聚的块,保存稳定性会下降。当粘合树脂的玻璃化转变温度(Tg)超过80℃时,调色剂对记录介质的定影性降低,会发生定影不良。粘合树脂的软化点(Tm)没有特别限定,可在较大范围内适当选择,但优选为150℃以下,进一步优选为60℃以上120℃以下。当小于60℃时,调色剂的保存稳定性下降,在图像制造装置内部易发生调色剂的热凝聚,无法将调色剂稳定地提供到图像载体,会发生显影不良。并且也会导致图像制造装置发生故障。当大于120℃时,在微粒调制工序中进行熔融混炼时,粘合树脂难于软化,熔融混炼变得困难,粘合树脂中的着色剂、脱模剂及带电控制剂等的分散性会下降。并且,将调色剂定影到记录介质时,调色剂难于熔融或软化,因此调色剂到记录介质的稳定性下降,易发生定影不良。粘合树脂的重量平均分子量没有特别限定,优选为5000~500000。
作为着色剂没有特别限定,可使用和着色剂微粒分散液(A2)的调制同样的着色剂。
作为脱模剂没有特别限定,可使用和着色剂微粒分散液(A2)的调制同样的脱模剂。
作为带电控制剂没有特别限定,可使用正电荷控制用及负电荷控制用的控制剂。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,但优选为调色剂组成物总量的0.5重量%~3重量%。
将含有上述粘合树脂及着色剂、及其他调色剂添加成分的调色剂组成物用混合机干式混合后,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、例如80℃以上200℃以下、优选100℃以上150℃以下,并熔融混炼,使粘合树脂软化,并将着色剂及调色剂添加成分分散到粘合树脂中。调色剂组成物可不预先混合而直接熔融混炼,但预先混合后进行熔融混炼的话,可提高着色剂、脱模剂等粘合树脂以外的添加成分在粘合树脂中的分散性,使获得的调色剂的带电性能等特性进一步平均化,因此优选。
作为混合机可使用公知的,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(ONGUMill,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。
作为混炼机可使用公知的,例如双轴压出机、三辊滚轧机、ラボプラストミル(laboplast mill)等普通的混练机。进一步具体而言,例如包括:PCM30、PCM65/87(以上均为商品名,株式会社池贝制造)、TEM-100B(商品名,东芝机械株式会社制造)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)等开口辊方式的混练机。其中优选开口辊方式的混炼机。
调色剂组成物的混炼物在熔融混炼后,冷却到室温,之后粉碎为规定的粒径。粉碎使用切磨机、绒磨机(feather mill)、喷射磨机等粉体粉碎机。从而获得调色剂组成物的混炼物的粉碎物。以下在本说明书中,将调色剂组成物熔融混炼后被粉碎而获得的粉碎物称为熔融混炼物。熔融混炼物的体积平均粒径没有特别限定,优选为50μm~1000μm,进一步优选150μm~400μm。
通过以上方法获得的熔融混炼物与含有表面活性剂的水性介质混合。作为水性介质只要是不溶解含有粘合树脂的熔融混炼物、且可平均分散的液体即可,没有特别限定,从工序管理难易度、所有工序完成后的废液处理、操作难易度等考虑,优选为水。作为水性介质使用的水优选导电率为20μS/cm以下的水。这种清洗水例如可通过活性炭法、离子交换法、蒸馏法、逆渗透法等来调制。这些方法中也可组合二种以上来调制水。
表面活性剂进一步提高熔融混炼物相对于水性介质的分散性。表面活性剂溶解于水性介质,但选择添加时不会溶解熔融混炼物、且可平均分散的活性剂。表面活性剂优选在将熔融混炼物添加到水性介质前,添加到水性介质中。作为表面活性剂优选阴离子类表面活性剂。阴离子类表面活性剂具有良好的提高树脂微粒在水中的分散性的能力。作为阴离子表面活性剂例如包括:磺酸型阴离子类分散剂、硫酸酯型阴离子类分散剂、聚氧乙烯醚型阴离子类分散剂、磷酸酯型阴离子类分散剂、及聚丙烯酸盐等。作为阴离子类表面活性剂的具体示例,例如优选使用聚丙烯酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯苯基醚等。阴离子类表面活性剂可单独使用一种,也可同时使用二种以上。并且,作为表面活性剂不限定为阴离子类表面活性剂,也可是作为下述凝聚剂使用的阳离子类分散剂。
表面活性剂的添加量没有特别限定,优选是熔融混炼物和含有表面活性剂的水性介质的混合物总量的0.1重量%~5重量%。当小于0.1重量%时,表面活性剂在树脂微粒到水性介质中的分散效果变得不充分,会产生过度凝聚。当超过5重量%时,分散效果不会进一步提高,相反将树脂微粒分散到含有表面活性剂的水性介质中时的粘度变大,从而造成树脂微粒分散性降低,结果造成过度凝聚。
水性介质中也可添加分散稳定剂、增粘剂等。分散稳定剂可稳定水性介质中的熔融混炼物的分散。增粘剂对于熔融混炼物进一步的微粒化较为有效。
作为分散稳定剂,可以使用任何该领域中常用的物质,其中优选水溶性高分子分散稳定剂。作为水溶性高分子分散稳定剂,例如包括:丙烯酸类聚合物及甲基丙烯酸类聚合物、聚环氧乙烷类聚合物、纤维素类聚合物、聚环氧烷基烷基芳基醚硫酸盐、聚环氧烷基烷基醚硫酸盐等。丙烯酸类聚合物及甲基丙烯酸类聚合物包括选自以下单体的1种或2种亲水性单体:丙烯酸、甲基丙烯酸、α-氰基丙烯酸、α-氰基甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、富马酸、马来酸、马来酸酐等丙烯酸类单体,丙烯酸-β-羟乙酯、甲基丙烯酸-β-羟乙酯、丙烯酸-β-羟丙酯、甲基丙烯酸-β-羟丙酯、丙烯酸-γ-羟丙酯、甲基丙烯酸-γ-羟丙酯、丙烯酸-3-氯-2-羟丙酯、甲基丙烯酸-3-氯-2-羟丙酯等含羟基的丙烯酸类单体,二甘醇单丙烯酸酯、二甘醇单甲基丙烯酸酯、甘油单丙烯酸酯、甘油单甲基丙烯酸酯等酯类单体,N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺等乙烯醇类单体,乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚、乙烯基丙基醚等乙烯基烷基醚类单体,醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、酪酸乙烯酯等乙烯基烷基酯类单体,苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯等芳香族乙烯类单体,丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、它们的羟甲基化合物等酰胺类单体,丙烯腈、甲基丙烯腈等腈类单体,丙烯酸氯化物、甲基丙烯酸氯化物等酸性氯化物类单体,乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咪唑、乙撑亚胺等乙烯基含氮杂环类单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯、二甘醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸烯丙酯、二乙烯基苯等交联性单体等。作为聚环氧乙烷类聚合物包括:聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚环氧乙烷烷基胺、聚环氧丙烷烷基胺、聚环氧乙烷烷基酰胺、聚环氧丙烷烷基酰胺、聚环氧乙烷壬基苯基醚、聚环氧乙烷十二烷基苯基醚、聚环氧乙烷硬脂酰基苯基酯、聚环氧乙烷壬基苯基酯等。作为纤维素类聚合物包括:甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素等。作为聚环氧烷基烷基芳基醚硫酸盐包括:聚环氧乙烷十二烷基苯基醚硫酸钠、聚环氧乙烷十二烷基苯基醚硫酸钾、聚环氧乙烷壬基苯基醚硫酸钠、聚环氧乙烷油烯基苯基醚硫酸钠、聚环氧乙烷十六烷基苯基醚硫酸钠、聚环氧乙烷十二烷基苯基醚硫酸铵、聚环氧乙烷壬基苯基醚硫酸铵、聚环氧乙烷油烯基苯基醚硫酸铵等。作为聚环氧烷基烷基醚硫酸盐包括:聚环氧乙烷十二烷基醚硫酸钠、聚环氧乙烷十二烷基醚硫酸钾、聚环氧乙烷油烯基醚硫酸钠、聚环氧乙烷十六烷基醚硫酸钠、聚环氧乙烷十二烷基醚硫酸铵、聚环氧乙烷油烯基醚硫酸铵等。分散稳定剂可单独使用一种,也可同时使用二种以上。分散稳定剂的添加量没有特别限定,优选为熔融混炼物和含有表面活性剂的水性介质的混合物的总量的0.05重量%~10重量%,进一步优选为0.1重量%~3重量%。
作为增粘剂优选选自合成高分子多糖类及天然高分子多糖类的多糖类增粘剂。作为合成高分子多糖类可以使用公知的物质,例如包括:阳离子化纤维素、羟乙基纤维素、淀粉、离子化淀粉衍生物、及淀粉和合成高分子的嵌段聚合物等。作为天然高分子多糖类,例如包括:透明质酸、角叉菜胶、槐豆胶、合成生物聚合胶、瓜尔胶、结冷胶等。增粘剂可以单独使用一种,也可以同时使用两种以上。增粘剂的添加量没有特别限定,优选是熔融混炼物和含有表面活性剂的水性介质的混合物的总量的0.01重量%~2重量%。
至少含有粘合树脂及着色剂的熔融混炼物和含有表面活性剂的水性介质的混合通过普通的混合机进行,从而可获得含有熔融混炼物及含有表面活性剂的水性介质的混合物。其中,熔融混炼物相对于水性介质的添加量没有特别限定,优选是熔融混炼物及含有表面活性剂的水性介质的混合物的总重量的3重量%~45重量%,进一步优选5重量%~30重量%。
熔融混炼物和含有表面活性剂的水性介质的混合也可在加热下或冷却下实施,通常在室温下进行。
对这样获得的熔融混炼物及含有表面活性剂的水性介质的混合物进行粗粉碎,获得含有熔融混炼物的粗粉的水性浆液(以下称为“粗粉浆液”)。在本实施方式中,通过高压均化法进行粗粉碎。高压均化法是指使用在加压条件下粉碎粒子的装置,由粉碎阶段、减压阶段、冷却阶段构成的微粒化方法,使熔融混炼物和含有表面活性剂的水性介质的混合物在15MPa以上120MPa以下的加压条件下、且10℃以上并低于粘合树脂的玻璃化转变温度(Tg)的温度条件下,经过粉碎用喷嘴,逐渐减压到不产生气泡的压力条件,并冷却。
在粉碎阶段,使用高压均化器中的粉碎用喷嘴。导入到粉碎用喷嘴内时,当熔融混炼物及含有表面活性剂的水性介质的混合物中、或熔融混炼物表面存在气泡时,粉碎用喷嘴的粉碎效率下降,因此需要去除。因此在对熔融混炼物及含有表面活性剂的水性介质的混合物进行加压加热的同时,进行粉碎。作为加压加热条件没有特别限定,将熔融混炼物及含有表面活性剂的水性介质的混合物导入到粉碎用喷嘴内时,通过高压均化器中的加压单元,加压为50MPa以上、120MPa以下。在这种范围的压力下经过粉碎用喷嘴时,可对附着到熔融混炼物及其表面的气泡施加较大的冲击力,进一步有效去除附着到熔融混炼物表面的气泡。当压力小于15MPa时,施加到附着于熔融混炼物表面的气泡的冲击力较小,无法将气泡从熔融混炼物表面去除。并且,当压力超过120MPa时,无法使喷嘴大小和混合物的流量匹配,不能进行处理。并且,将熔融混炼物及含有表面活性剂的水性介质的混合物导入到粉碎用喷嘴内时,混合物的温度是10℃以上并低于粘合树脂的玻璃化转变温度(Tg)的温度。通过使混合物的温度在该范围内,可进一步切实去除气泡。并且,当混合物的温度在粘合树脂的玻璃化转变温度(Tg)以上时,混合物中的熔融混炼物凝聚,无法处理。
在减压阶段,将在粉碎阶段获得的处于加热加压状态的粗粉浆液保持在不产生气泡的状态的同时,减压到大气压或与之接近的压力。减压时使用高压均化器中的减压模块。减压结束后的粗粉浆液的液温优选10℃以上、粘合树脂的玻璃化转变温度(Tg)以下的温度。
在冷却阶段,将在减压阶段减压的粗粉浆液冷却到20℃~40℃。冷却时使用高压均化器的冷却机。
高压均化法中,使用下述高压均化器。高压均化器是在加压下粉碎粒子的装置。作为高压均化器包括市售品、或专利文献所述的装置等。高压均化器的市售品例如包括:高压ホモジナイザ一(商品名:NANO3000,株式会社美粒制造)、マイクロフルイダイザ一(商品名,マイクロフルデイクス(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制造)等腔式高压均化器,高压ホモジナイザ一(商品名,ラニ一(Rannie)公司制造)、高压ホモジナイザ一(商品名,三丸機械工業株式会社制造)、高压ホモジナイザ一(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号手册所述的设备。其中,优选国际公开第03/059497号手册所述的高压均化器。作为具体例,例如包括高圧ホモジナイザ一(商品名:NANO3000,株式会社美粒制造)等。通过该装置,在粉碎阶段内,将箱体内存储的熔融混炼物及含有表面活性剂的水性介质的混合物在加热加压状态下导入到粉碎用喷嘴内,将混合物中的熔融混炼物粉碎为树脂微粒,在减压阶段内,将从粉碎用喷嘴排出、处于加压状态的混合物导入到减压模块内,使得不产生气泡地减压,在冷却阶段内,将从减压模块排出的混合物导入到冷却机中,进行冷却,获得粗粉浆液。粗粉浆液从取出口排出,或再次在箱体内循环,直到混合物中的熔融混炼物变为所需的粒径为止,进行同样的粉碎处理。
通过这种粗粉碎,从熔融混炼物及含有表面活性剂的混合物,可获得粗粉浆液,并且可使熔融混炼物的粗粉的体积平均粒径优选为300μm左右,进一步优选为5μm以上300μm以下。熔融混炼物被粉碎为这种粒径,可进一步有效地进行微粒化。并且与此同时,通过粗粉碎可去除附着到熔融混炼物的气泡,在之后进一步的微粒化中,可充分确保熔融混炼物的粗粉表面中的表面活性剂的作用点,可稳定且有效地制造出进行了粒径控制的树脂微粒。
将含有通过上述方法获得的熔融混炼物的粗粉的粗粉浆液进一步通过高压均化法进行处理,使熔融混炼物的粗粉微粒化,从而获得含有树脂微粒的水性浆液(以下称为“树脂微粒浆液”)。在本实施方式中,使含有熔融混炼物的粗粉的粗粉浆液在120MPa以上250MPa以下、且粘合树脂的玻璃化转变温度(Tg)以上200℃以下的状态下通过粉碎用喷嘴,逐渐减压为不产生气泡的压力,并冷却。
在粉碎阶段内,将通过粗粉碎进行了前处理的、气泡从熔融混炼物的粗粉表面去除的粗粉浆液在加热加压下进一步粉碎,获得树脂微粒浆液。粗粉浆液通过高压均化器中的加压单元及加热单元被加热加压。粗粉浆液的加压加热条件没有特别限定,优选加压为120MPa以上250MPa以下,且加热为熔融混炼物的粗粉中含有的粘合树脂的玻璃化转变温度(Tg)以上200℃以下。并且,进一步优选加压为120MPa以上250MPa以下,且加热为粗粉中含有的粘合树脂的玻璃化转变温度Tm(在本说明书中,Tm是流量测试器下的粘合树脂的1/2软化温度)以上,尤其优选加压为120MPa以上250MPa以下,且加热为熔融混炼物的粗粉中含有的粘合树脂的软化温度Tm~Tm+25℃。当熔融混炼物的粗粉含有二种以上的粘合树脂时,这里的软化温度Tm是二种以上的粘合树脂的软化温度中具有最高软化温度的粘合树脂的值。压力小于120MPa时,剪断能量变小,粉碎可能无法充分进行。当超过250MPa时,在实际的生产线上危险性过大,不现实。
在减压阶段中,将在粉碎阶段获得的处于加热加压状态的树脂微粒浆液保持为不产生气泡的状态的同时,减压到大气压或与之接近的压力。减压时使用高压均化器中的减压模块。减压阶段结束后的树脂微粒浆液的液温优选在粘合树脂的玻璃化转变温度(Tg)以上200℃以下,进一步优选为60℃以上Tm+60℃以下。
在冷却阶段内,使在减压阶段内被减压、液温60℃以上Tm+60℃以下程度的树脂微粒浆液冷却,成为20℃~40℃左右的树脂微粒浆液。冷却使用高压均化器的冷却机。
通过以上工序,制造出树脂微粒微分散到水性介质中的树脂微粒浆液。作为获得的树脂微粒的体积平均粒径,优选为0.2μm~3.0μm。当小于0.2μm时,着色剂、脱模剂的分散粒径较小,无法含有。当大于3.0μm时,难于获得粒度分布小的体积平均粒径5μm~6μm的调色剂。
(凝聚工序)
在步骤S2的凝聚工序中,向至少树脂微粒及着色剂微粒分散到水性介质中而构成的分散液(A)、或至少含有粘合树脂及着色剂的着色树脂微粒分散到水性介质中而构成的分散液(B)中添加凝聚剂,通过包括进行收容的搅拌容器、及设置在搅拌容器内的用于搅拌树脂微粒浆液的搅拌部的造粒装置,使树脂微粒凝聚,获得含有表面活性剂的水性介质中分散了树脂微粒的凝聚物(凝聚粒子)的浆液(以下称为“凝聚粒子浆液”)。
作为凝聚剂例如可使用阳离子类分散剂、多价金属盐等。作为阳离子分散剂,例如包括:烷基三甲铵型阳离子类分散剂、烷基酰胺(alkyamide amine)型阳离子类分散剂、烷基二甲基苄基铵型阳离子类分散剂、阳离子化多糖型阳离子类分散剂、烷基甜菜碱型阳离子类分散剂、烷基酰胺甜菜碱型阳离子类分散剂、硫代甜菜碱型阳离子类分散剂及氧化胺型阳离子类分散剂、金属盐等。作为金属盐例如包括钠、钾、钙、镁等的氯化物、硫酸盐等。
并且,作为凝聚剂使用的多价金属盐是2价以上的金属的盐。作为2价以上的金属优选镁、钙、钡等碱土类金属,铝等元素周期表第13族元素等,尤其优选镁、铝等。作为2价以上的金属盐的具体例,例如包括:硫酸镁、硫酸铝、氯化钡、氯化镁、氯化钙、氯化铝、氢氧化铝、氢氧化镁等。
在上述凝聚剂中,优选对水的溶解度较大、凝聚速度较缓和的氯化钠。凝聚剂的使用量相对100重量份树脂微粒浆液优选为0.5重量份~20重量份,进一步优选0.5重量份~18重量份,尤其优选1.0重量份~18重量份。当小于0.5重量份时,凝聚效果不充分,当大于20重量份时,因过度凝聚导致凝聚粒子过大。
作为包括进行收容的搅拌容器、及设置在搅拌容器内的用于搅拌树脂微粒浆液的搅拌部的造粒装置,优选使用可机械性施加来自一个方向的剪断力的乳化机、分散机。从而可进一步使形成的凝聚粒子的粒径及形状平均化。作为乳化机及分散机的具体示例,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,キネマテイカ公司制造)、TKオ一トホモミクサ一(商品名,プライミクス株式会社制造)、マツクスブレンド(住友重機株式会社制造)等批量式乳化机,エバラマイルダ一(商品名,株式会社荏原投作所制造)、TKパイプラインホモミクサ一(商品名,プライミクス株式会社制造)、TKホモミツクスラインフロ一(商品名,プライミクス株式会社制造)、フイルミツクス(商品名,プライミクス株式会社制造)、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砕機(商品名,三井三池化工機株式会社制造)、キヤピトロン(商品名,株式会社ユ一ロテツク制造)、フアインフロ一ミル(商品名,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,プライミクス株式会社制造)等。
在树脂微粒浆液和凝聚剂的混合中,造粒装置的搅拌速度及搅拌温度只要是适当选择可获得所需粒径、粒度分布及形状的调色剂粒子的值即可。搅拌时间可根据粘合树脂、着色剂、其他调色剂添加成分、凝聚剂及分散剂的种类、及浓度等各种条件适当选择。
(清洗工序)
在步骤S3的清洗工序中,冷却凝聚粒子浆液后,清洗凝聚粒子浆液中含有的凝聚粒子。凝聚粒子的清洗是为了去除表面活性剂、分散剂、增粘剂等、及源自它们的杂质等。如表面活性剂、分散剂、增粘剂及上述杂质残留在凝聚粒子中,获得的调色剂粒子的带电性能变得不稳定。并且空气中的水分的影响会导致带电量下降。
凝聚粒子的清洗例如可通过以下方法进行:向凝聚粒子浆液加入水并搅拌,去除因离心分离等而分离的上层澄清液。凝聚粒子的清洗优选在使用导电率计等测定的上层澄清液的导电率直到100μS/cm以下、进一步优选为10μS/cm以下反复进行。这样一来,可切实防止表面活性剂、分散剂、增粘剂等、及源自它们的杂质的残留,使调色剂粒子的带电性能进一步稳定。
清洗使用的水的导电率优选为20μS/cm以下的水。该清洗水例如可通过活性炭法、离子交换法、蒸馏法、逆渗透法调制。并且在这些方法中,可组合二种以上来调制水。凝聚粒子的水洗可通过批量式及连续式的任意一种来实施。并且清洗水的温度没有特别限定,优选为10℃以上、玻璃化转变温度(Tg)以下。熔融混炼物含有二种以上的粘合树脂时,这里所述的玻璃化转变温度(Tg)以下是指,二种以上的粘合树脂的玻璃化转变温度(Tg)中最低的玻璃化转变温度(Tg)的值以下。
(分离工序)
在步骤S4的分离工序中,从含有清洗后的凝聚粒子的水性介质的混合物中,分离回收凝聚粒子。凝聚粒子从水性介质的分离没有特别限定,例如可通过过滤、吸引过滤、离心分离等进行。
(干燥工序)
在步骤S5的干燥工序中,使清洗、分离后的凝聚粒子干燥。凝聚粒子的干燥没有特别限定,可通过冻结干燥法、气流式干燥法等实施。在步骤S5中当凝聚粒子被干燥后,调色剂粒子的制造完成。
获得的调色剂粒子中可根据需要添加添加剂。作为添加剂可使用本领域常用的,例如包括:硅石微粉、氧化钛微粉及氧化铝微粉等无机微粉。这些无机微粉为了实现疏水化、带电性控制等,优选通过硅漆、各种改性硅漆、硅油、各种改性硅油、有机硅烷偶合剂、具有官能基的有机硅烷偶合剂、其他有机硅化合物等处理剂进行处理,处理剂可单独使用一种,也可同时使用二种以上。这种添加剂可单独使用一种也可同时使用二种以上。添加剂的添加量考虑到调色剂必要的带电量、添加添加剂造成的对感光体的磨损影响、及调色剂的环境特性等,优选相对于100重量份调色剂粒子为5重量份以下。
添加剂的一次粒子的个数平均粒径优选为10nm~500nm。通过使用这种粒径的添加剂,可进一步发挥提高调色剂流动性的效果。
调色剂粒子中添加了添加剂的调色剂可直接作为单成分显影剂使用,并且也可与载体混合作为双成分显影剂使用。作为双成分显影剂使用时,载体例如可使用具有磁性的粒子。作为具有磁性的粒子的具体例子,例如包括铁、铁素体、磁铁矿等金属,这些金属和铝或铅等金属的合金等。其中优选铁素体。
并且,也可将在具有磁性的粒子上被覆了树脂的树脂被覆载体、或树脂中分散了具有磁性的粒子的树脂分散型载体等用作载体。作为被覆具有磁性的粒子的树脂没有特别限定,例如包括烯烃类树脂、苯乙烯类树脂、苯乙烯/丙烯类树脂、硅类树脂、酯类树脂、及含氟聚合物类树脂等。并且,作为树脂分散型载体中使用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、氟类树脂、及酚醛树脂等。
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20~60μm。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。载体的电阻率是如下获得的值:将载体放入到具有0.50cm2的截面积的容器中进行放液(tapping)后,向容器内滞留的粒子施加1kg/cm2的负荷,施加了在负荷和底面电极之间产生1000V/cm的电场的电压时,读取此时的电流值而获得的值。电阻率较低时,向作为显影套筒施加偏压时,向载体注入电荷,载体粒子易于附着到感光体上。并且易于产生偏压的中断。
载体磁化强度(最大磁化)优选为10emu/g~60emu/g,进一步优选为15emu/g~40emu/g。磁化强度取决于显影辊的磁束密度,但在显影辊的一般的磁束密度条件下,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。并且在接触显影中,调色剂图像中易于出现扫过痕迹。
双成分显影剂中的调色剂和载体的使用比例没有特别限定,可根据调色剂及载体的种类适当选择,例如在树脂被覆载体(密度5g/cm2~8g/cm2)中,使用调色剂,以使调色剂为显影剂总量的2重量%~30重量%,优选为2重量%~20重量%。并且,在双成分显影剂中,调色剂对载体的被覆率优选为40%~80%。
图13是表示作为本发明的实施方式的图像形成装置1的结构的示意截面图。图像形成装置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全彩图像或黑白图像。即,在图像形成装置中,具有复印模式、打印模式及传真模式这三种印刷模式,根据对来自未图示的操作部的操作输入、来自使用个人计算机、移动终端装置、信息记录存储介质、存储装置的外部设备的印刷任务的接收等,通过未图示的控制部选择印刷模式。图像形成装置1包括调色剂图像形成部2、转印部3、定影部4、记录介质提供部5、和排出部6。构成调色剂图像形成部2的各部件及转印部3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,而分别设置四个。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。
调色剂图像形成部2包括感光鼓11、带电部12、曝光单元13、显影装置14、和清洁单元15。带电部12、显影装置14及清洁单元15在感光鼓11周围朝向感光鼓11的旋转方向下游一侧依次配置。带电部12比显影部14及清洁单元15靠近竖直方向下方。
感光鼓11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合成物等。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叠感光体。
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、增塑剂以及增感剂等。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:苝酰亚胺(ペリレンイミド)、苝羧酸酐(ペリレン酸無水物)等苝类颜料;喹吖酮、蒽醌等多环醌类颜料;金属和非金属酞菁、卤化非金属酞菁等酞菁类颜料;斯夸琳(スクエアリウム)色素、奥鎓(アズレニウム)色素、硫吡喃鎓(チアピリリウム)色素、具有咔唑骨架、苯乙烯基芪骨架、三苯胺骨架、二苯并噻吩骨架、噁二唑骨架、芴酮骨架、双芪骨架、二苯乙烯基噁二唑骨架或者二苯乙烯基咔唑骨架的偶氮颜料等。其中,无非金属酞菁颜料、氧钛酞菁颜料、具有芴环或芴酮环的双偶氮颜料、由芳胺构成的双偶氮颜料、三偶氮颜料等具有高电荷产生能力,适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,但相对于100重量份电荷产生层中的粘合树脂,优选为5~500重量份,更优选10~200重量份。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、有机硅树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂、氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂、聚碳酸酯、苯氧基树脂、聚乙烯醇缩丁醛、聚芳酯、聚酰胺、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:将电荷产生物质及粘合树脂以及根据需要将增塑剂、增感剂等各自适量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、增感剂以及润滑剂等,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、聚乙烯基菲、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、9-(对二乙氨基苯乙烯基)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、四苯基二胺类化合物、三苯基甲烷类化合物、芪类化合物、具有3-甲基-2-苯并噻唑啉环的化合物等给电子性物质、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、5-氧吩嗪衍生物、四氰基乙烯、四氰基苯醌二甲烷、氯丙嗪(プロマニル)、四氯代对苯醌、苯醌等电子接受物质等。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100重量份电荷输送物质中的粘合树脂,优选为10~300重量份,更优选30~150重量份。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、酚树脂、苯氧基树脂、聚砜树脂、以及它们的共聚树脂等。其中,如果考虑成膜性、所得到的电荷输送层的耐磨损性、电特性等,优选含有双酚Z为单体成分的聚碳酸酯(以下称为“双酚Z型聚碳酸酯”)、双酚Z型聚碳酸酯与其它聚碳酸酯的混合物等。粘合树脂可以单独使用一种,也可以同时使用两种以上。
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的同时还优选抗氧化剂。作为抗氧化剂也可以使用在该领域常用的材料,例如包括:维生素E、对苯二酚、受阻胺、受阻酚、对苯二胺、芳基烷烃以及它们的衍生物、有机硫化合物、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,但可以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%。电荷输送层如下形成:将电荷输送物质和粘结树脂以及根据需要的抗氧化剂、增塑剂、增感剂等各自适量溶解或分散于能够溶解或者分散这些成分的适当有机溶剂中,制备电荷输送层用涂布液,将该电荷输送层用涂布液涂布到电荷产生层表面,并进行干燥。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,使用形成使用电荷产生物质及电荷输送物质的有机感光层的感光鼓,但也可以使用形成使用硅等的无机感光层的感光鼓来代替。
带电部12面向感光鼓11,沿感光鼓11的长度方向以与感光鼓11表面有间隙而隔离方式配置,使感光鼓11的表面带电为预定的极性和电位。带电部12使用带电刷型带电器、充电器型带电器、锯齿型带电器、离子发生装置等。本实施方式中,带电部12以与感光鼓11的表面隔离的方式配置,但是不限定于此。例如,使用带电辊作为带电器,以带电辊与感光鼓压接的方式配置带电辊也可以,也可以带电刷、磁刷等接触带电方式的带电器。
曝光单元13配置为:从曝光单元13射出的与各色信息对应的光通过带电部12和显影部14之间,并照射到感光鼓11的表面。曝光单元13,在该单元内使图像信息变换为与b、c、m、y的各色信息对应的光,利用与各色信息对应的光使由带电部12带电为相同电位的感光鼓11表面曝光,在其表面上形成静电潜影。曝光单元13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。也可使用将LED阵列、液晶快门和光源适当组合的单元。
图14是表示作为本发明的实施方式的显影装置14的构成的示意截面图。
显影装置14包括显影槽20和调色剂漏斗21。显影槽20是如下容器状部件:面向感光鼓11表面而配置,向感光鼓11表面形成的静电潜影提供调色剂并显影,形成作为可视图像的调色剂图像。显影槽20在其内部空间收容调色剂,且收容显影辊、供给辊、搅拌辊等辊部件或螺杆部件,并将这些部件自由旋转地支撑。显影槽20面向感光鼓11的侧面形成开口部,通过该开口部,在与感光鼓11相对的位置上可旋转驱动地设置显影辊。显影辊是在与感光鼓11的压接部或最接近部位向感光鼓11表面的静电潜影提供调色剂的辊状部件。在提供调色剂时,将与调色剂的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”)施加到显影辊表面。这样一来,显影辊表面的调色剂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调色剂量(调色剂附着量)。供给辊是面向显影辊可旋转驱动地设置的辊状部件,向显影辊周边提供调色剂。搅拌辊是面向供给辊可旋转驱动地设置的辊状部件,将从调色剂漏斗21新提供到显影槽20内的调色剂传送到供给辊周边。设置调色剂漏斗21,使设置在其竖直方向下部的调色剂补给口(未图示)、及设置在显影槽20的竖直方向上部的调色剂接收口(未图示)连通,根据显影槽20的调色剂消耗情况补给调色剂。并且,其结构也可不使用调色剂漏斗21,而从各色调色剂盒直接补给调色剂。
清洁单元15在将调色剂图像转印到记录介质后,去除感光鼓11表面残留的调色剂,清洁感光鼓11的表面。清洁单元15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中,作为感光鼓11,主要使用有机感光鼓,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15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总量实际上被消除,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15,但不限于此,也可不设置清洁单元15。
通过调色剂图像形成部2,在通过带电部12而处于平均带电状态的感光鼓11的表面上,从曝光单元13照射和图像信息对应的信号光,形成静电潜影,并从显影部14向其提供调色剂形成调色剂图像,在将该调色剂图像转印到中间转印带25后,用清洁单元15去除感光鼓11表面残留的调色剂。反复进行该一系列的调色剂图像形成动作。
转印部3配置在感光鼓11的上方,包括中间转印带25、驱动辊26、从动辊27、中间转印辊28(b,c,m,y)、转印带清洁单元29、和转印辊30。中间转印带25是由驱动辊26和从动辊27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25与感光鼓11接触的同时在感光鼓11经过时,经由中间转印带25从与感光鼓11相对配置的中间转印辊28施加与感光鼓11表面的调色剂的带电极性相反极性的转印偏压,将感光鼓11表面上形成的调色剂图像转印到中间转印带25上。全彩图像时,各感光鼓11上形成的各色调色剂图像依次重叠转印到中间转印带25上,从而形成全彩调色剂图像。驱动辊26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25向箭头B方向旋转。从动辊27被设置为可从动于驱动辊26的旋转驱动而旋转,将一定的张力施加到中间转印带25上,以使中间转印带25不松驰。中间转印辊28被设置为经由中间转印带25与感光鼓11压接、且可由未图示的驱动机构驱动而绕轴线旋转驱动。中间转印辊28,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11表面的调色剂图像转印到中间转印带25的功能。转印带清洁单元29隔着中间转印带25与从动辊27相对,并与中间转印带25的外周面接触。通过与感光鼓11的接触,附着到中间转印带25的调色剂成为污染记录介质反面的原因,因此转印带清洁单元29去除并回收中间转印带25表面的调色剂。转印辊30被设置为经由中间转印带25与驱动辊26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30和驱动辊26的压接部(转印夹持部)中,由中间转印带25承载并传送的调色剂图像转印到从下述记录介质供给部5传送的记录介质上。承载调色剂图像的记录介质传送到定影部4。通过转印部3,在感光鼓11和中间转印辊28的压接部中,从感光鼓11转印到中间转印带25的调色剂图像,通过中间转印带25向箭头B方向的旋转驱动,传送到转印夹持部,并在此转印到记录介质上。
定影部4设置得比转印部3靠近记录介质的传送方向下游侧,包括定影辊31和加压辊32。定影辊31设置为可由未图示的驱动机构旋转驱动,加热构成由记录介质承载的未定影调色剂图像的调色剂并使之熔融,定影到记录介质。定影辊31的内部设有未图示的加热部。加热部加热定影辊31,使定影辊31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部控制。定影条件控制部对加热温度的控制稍后详述。定影辊31表面附近设有温度检测传感器,检测定影辊31的表面温度。温度检测传感器的检测结果写入到下述控制单元的存储部。加压辊32设置得与定影辊31压接,被支撑为可从动于加压辊32的旋转驱动而旋转。加压辊32在调色剂通过定影辊31熔融定影到记录介质时,通过挤压调色剂和记录介质,辅助调色剂图像对记录介质的定影。定影辊31和加压辊32的压接部是定影夹持部。通过定影部4,在转印部3中转印了调色剂图像的记录介质通过定影辊31和加压辊32被夹持,在通过定影夹持部时,调色剂图像在加热下被记录介质挤压,从而使调色剂图像定影到记录介质,形成图像。
记录介质供给部5包括自动送纸盘35、拾取辊36、传送辊37、定位辊38、和手动送纸盘39。自动送纸盘35设置在图像形成装置1的竖直方向下部,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36将自动送纸盘35中存储的记录介质一张张取出,并传送到纸张传送路径S1。传送辊37是彼此压接设置的一对辊部件,使记录介质向定位辊38传送。定位辊38是彼此压接设置的一对辊部件,使从传送辊37传送的记录介质与中间转印带25承载的调色剂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39是用于将与存储在自动送纸盘35中的记录介质不同的记录介质、且为任意尺寸的记录介质取入到图像形成装置1内,而存储记录介质的装置,从手动送纸盘39取入的记录介质,通过传送辊37在纸张传送路径S2内通过,并传送到定位辊38。通过记录介质供给部5,使从自动送纸盘35或手动送纸盘39一张张提供的记录介质,与由中间转印带25承载的调色剂图像传送到转印夹持部同步,传送到转印夹持部。
排出部6包括传送辊37、排出辊40、排出盘41。传送辊37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4定影了图像的记录介质向排出辊40传送。排出辊40使定影了图像的记录介质排出到设置在图像形成装置1的竖直方向上面的排出盘41。排出盘41存储定影了图像的记录介质。
图像形成装置1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1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1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1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,写入执行各种功能要素的程序。各种功能要素例如是记录介质判断部、附着量控制部、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的电气、电子设备,例如计算机、数码相机、电视机、录像机、DVD、HDVD、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)及各种功能要素的程序,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(Central Processing Unit)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内部的各装置提供电力。
通过利用本实施方式的调色剂进行图像形成,可形成兼顾了清洁性和转印性的高画质图像。
(实施例)
以下对本发明参照实施例及比较例具体进行说明,但本发明只要不超出其主旨,不限于本实施例。以下“份”及“%”如无特殊规定,分别表示“重量份”及“重量%”。
(物性值的测定方法)
实施例及比较例中的各物性值如下测定。
(玻璃化转变温度(Tg))
使用示差扫描量热计(商品名:DSC220,Seiko电子工业株式会社制造),根据日本工业标准(JIS)K7121-1987,以10℃/分钟的升温速度对1g试样(含羧基树脂或水溶性树脂)进行加热,测定DSC曲线。将以下两条线的交点作为玻璃化转变温度(Tg)求出:得到的DSC曲线的相当于玻璃化转变的吸热峰的高温侧基线向低温侧延长的直线;和相对于从峰上升的部分到顶点的曲线倾斜度最大的点引的切线。
(软化温度(Tm))
使用流动性评估装置(商品名,Flow Tester CFT-100C、株式会社島津製作所制造)进行测定。在流动性评估装置中(Flow TesterCFT-100C),将1g试样(树脂微粒)从模头(喷嘴口径1mm,喷嘴长度1mm)挤出,施加100kgf/cm2(9.8×105Pa)的负荷,以每分钟6℃的升温速度加热,将从模头流出一半试样时的温度作为软化温度求得。
(熔点)
使用示差扫描热量计(商品名:DSC220,Seiko电子工业株式会社制造),反复进行2次将1g试样从20℃以每分钟10℃的升温速度升温到150℃、接着从150℃急冷到20℃的操作,测定DSC曲线。将相当于第二次操作时测定的DSC曲线的熔解的吸热峰值的顶点温度作为熔点求出。
(体积平均粒径DL(激光衍射法))
使用激光衍射/散乱式粒度分布测定装置(商品名:LA-920,(株)堀場投作所制造),在批量式单元中进行测定。试样使用与通过体积平均粒径Rc(库尔特法)中调制的材料相同的试样,将其加入到批量式单元中,用磁力搅拌器充分搅拌的同时,以数据取入次数15次、折射率1.16-0.00i(HeNe)及1.19-0.00i(W)进行测定,求出树脂微粒的体积平均粒径DL(单位μm)。
(体积平均粒径DC(库尔特法))
向50ml电解液(商品名:ISOTON-II、ベツクマン·コ一ルタ一公司制造)中添加20mg试样及1ml烷基醚硫酸酯钠(分散剂,キシダ化学公司制造),将在超声波分散器(商品名:UH-50,STM公司制造)中以20kHz的超声波频率进行3分钟超声波分散处理的材料作为测定用试样。对该测定用试样采用粒度分布测定装置(商品名:Multisizer3,ベツクマン·コ一ルタ一公司制造),在孔径30μm、测定粒子数50000击的条件下测定试样粒子的体积粒度分布,根据测定结果,将累积体积分布中来自大粒径侧的累积体积为50%的粒径DC作为调色剂的体积平均粒径(μm)来计算。并且,求出体积粒度分布中的标准偏差(μm),根据下述公式(3)计算出变动系数(CV值,%)。变动系数的值越小,意味着粒度分布宽度越窄。
CV值(%)={体积粒度分布中的标准偏差(μm)/体积平均粒径(μm)}×100 …(3)
(个数平均粒径)
通过透过型电子显微镜观察从添加剂中随机取出的各100个粒子,放大20000倍进行观察,并通过图像解析测定一次粒子的粒径。根据获得的测定值计算出个数平均粒径。
(傅里叶系数的计算)
用电子显微镜(商品名:VE-9500,株式会社キ一エンス制造)以8000倍的倍率拍摄调色剂粒子(图8)。接着在调色剂粒子的拍摄照片中,用图像解析软件(商品名:A像ㄑん、旭化成エンジニアリング株式会社制造),提取调色剂粒子的轮廓,通过解析计算出轮廓的重心(坐标)(图9)。另一方面,准备好从中心点开始将360度128等分的放射状线图(图10)。在该放射状线图的中心重叠轮廓的重心(图11),对从重心到轮廓的长度,对128根放射线分别通过A像ㄑん进行计算。在计算出的重心到轮廓的长度(共128根)中,以最大的为始点(0度),对各个角度依次标绘长度。使用表格计算软件(商品名:Excel,MicroSoft公司制造)的分析工具进行傅里叶解析,根据实数部分计算出上述公式(2)的cos的傅里叶系数a1~a64,根据虚数部分计算出上述公式(2)的sin的傅里叶系数b1~b64。
对随机提取的100个调色剂粒子计算出傅里叶系数后,a2/a0、a3/a0表示形状不同而产生的特征性的值。
(水的调制)
在以下实施例及比较例中,水性介质用及清洗用的水使用了导电率0.5μS/cm的水。该清洗水利用超纯水制造装置(商品名:ミニピユアTW-300RU、野村マイクロ·サイエンス株式会社制造)从自来水调制而成。水的导电率利用ラコムテスタ-EC-PHCON10(商品名,アズワン株式会社制造)来测定。
(实施例1)
(微粒调制工序)
将含有87.5重量%的作为粘合树脂的聚酯树脂(玻璃化转变温度(Tg):60℃,软化温度(Tm):110℃)、8重量%的作为着色剂的酞菁蓝(商品名:銅フタロシアニン15:3、クラリアント公司制造)、3重量%的作为脱模剂的聚酯类蜡(熔点85℃)、1.5重量%的带电控制剂(商品名:TRH,保土ケ谷化学工業株式会社制造)的调色剂组成物用混合机(商品名:ヘンシエルミキサ、三井鉱山株式会社制造)混合,将获得的混合物在双轴压出机(商品名:PCM-30,株式会社池貝制造)中在汽缸温度145℃、桶旋转次数300rpm下进行熔融混炼,调制出调色剂组成物的混炼物。将该混炼物冷却到室温后,用切磨机(商品名:VM-16,株式会社セイシン企業制造)粗粉碎,制造出体积平均粒径200μm的熔融混炼物。该熔融混炼物的软化温度(Tm)为110℃。
混合30g(5重量%)该熔融混炼物、3g(0.5重量%)作为阴离子表面活性剂的聚丙烯酸钠(商品名:D-H14-N L-7403KN,日本乳化剤株式会社制造)、567g(94.5重量%)水(温度20℃,导电率0.5μS/cm),将获得的混合物投入到高压均化器(商品名:NANO3000,株式会社美粒制造)的箱体中,在25℃、100MPa的条件下,通过高压均化法进行粗粉碎,制造出粗粉碎浆液。
接着,将获得的粗粉碎浆液进一步投入到高压均化器(商品名:NANO3000,株式会社美粒制造)的箱体中,在120℃、160MPa的条件下通过高压均化法进行微粒化,制造出树脂微粒浆液。获得的树脂微粒的体积平均粒径(DL)为0.9μm(变动系数(CV值):25(%))。
(凝聚工序)
向在微粒调制工序中获得的树脂微粒浆液100重量份加入作为凝聚剂的氯化钠(商品名:特级塩化ナトリウム、キシダ化学株式会社制造)2重量份,在单运动式的乳化机(商品名:クレアミツクス,エム·テクニツク株式会社制造)中,在凝聚温度85℃、转子旋转速度8000rpm下搅拌处理10分钟,从而制造出使树脂微粒凝聚的凝聚粒子浆液。
(清洗工序)
向在凝聚工序中获得的凝聚粒子浆液加入水(温度20℃,导电率0.5μS/cm),进行调制,使固体成分为10重量%,在涡轮型搅拌叶片(商品名:H701FR,株式会社コクサン制造)中以搅拌叶片旋转速度300rpm搅拌30分钟。通过离心分离而从搅拌后的混合物分离的上部澄清液的导电率为10μS/cm以下为止,反复进行该操作,从而清洗凝聚粒子浆液中的凝聚粒子。
(分离工序)
从清洗工序后的含凝聚粒子水性介质的混合物通过离心分离器(商品名:H-122,株式会社コクサン制造)进行离心分离,分离出含有凝聚粒子的固体成分。
(干燥工序)
使在分离工序中取出的固体成分冻结干燥,获得调色剂粒子(凝聚粒子)。调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径(DC)为5.9μm,傅里叶系数a2/a0为0.15,a0 -1(a2 2+b2 2)1/2为0.15。
向100重量份获得的调色剂粒子(凝聚粒子)中添加2重量份一次粒子的个数平均粒径为12nm的二氧化硅(日本アエロジル株式会社制造)、及0.6重量份一次粒子的个数平均粒径为80nm的二氧化硅(テイカ株式会社制造),制造出调色剂。
(实施例2)
除了将凝聚工序中的凝聚温度变更为80℃以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为5.6μm,傅里叶系数a2/a0为0.24,a0 -1(a2 2+b2 2)1/2为0.24。
(实施例3)
除了将凝聚工序中的凝聚温度变更为75℃以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为5.3μm,傅里叶系数a2/a0为0.35,a0 -1(a2 2+b2 2)1/2为0.35。
(实施例4)
除了将凝聚工序中的凝聚剂的添加量变更为3重量份以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为6.1μm,傅里叶系数a3/a0为0.08,a0 -1(a3 2+b3 2)1/2为0.08。
(实施例5)
除了将凝聚工序中的凝聚剂的添加量变更为3重量份、凝聚温度变更为80℃以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为5.8μm,傅里叶系数a3/a0为0.11,a0 -1(a3 2+b3 2)1/2为0.11。
(实施例6)
除了将凝聚工序中的凝聚剂的添加量变更为3重量份、凝聚温度变更为75℃以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为5.5μm,傅里叶系数a3/a0为0.20,a0 -1(a3 2+b3 2)1/2为0.20。
(实施例7)
(微粒调制工序)
·树脂粒子分散液调制
在1L离子交换水中溶解了1.2重量%的作为表面活性剂的ノニポ一ル400(三洋化成株式会社制造)、及2重量%的十二烷基苯磺酸钠(キシダ化学株式会社制造)的水溶液中,将80重量%的苯乙烯、15重量%的丙烯酸正丁酯、2重量%丙烯酸、2重量%十二烷硫醇、1重量%四溴化碳的混合液840g乳化后,投入到溶解了7.5重量%的过硫酸铵的离子交换水100mL中,进行氮置换,同时一边搅拌一边加热到内容物为70℃,持续7小时。获得的树脂微粒的体积平均粒径(DL)为0.2μm(变动系数(CV值):25(%))。
·着色剂分散液调制
向1L离子交换水中混合2.5重量%的作为表面活性剂的十二烷基苯磺酸钠(キシダ化学株式会社制造)、25重量%的作为着色剂的酞菁蓝(商品名:銅フタロシアニン15:3、クラリアント公司制造),使用NANO3000(美粒株式会社制造)进行分散处理。获得的着色剂微粒的体积平均粒径(DL)为0.15μm(变动系数(CV值):24(%))。
·脱模剂分散液调制
向1L离子交换水中混合2.5重量份作为表面活性剂的サニゾ一ルB50(花王株式会社制造)、作为脱模剂的HNP10(日本精蝋株式会社制造),加热到95℃,使用T.K.ホモミクサ一MARK II(プライミクス株式会社制造)进行分散处理。获得的脱模剂的体积平均粒径(DL)为0.2μm(变动系数(CV值):25(%))。
·混合微粒分散液调制
向1L离子交换水中混合0.25重量%的作为表面活性剂的サニゾ一ルB50(花王株式会社制造)、0.8重量%的十二烷基苯磺酸钠(キシダ化学株式会社制造)、33重量%的树脂粒子分散液、5重量%的着色剂分散液、7重量%的脱模剂分散液。
除了添加到混合微粒分散液的凝聚剂为3重量份、凝聚温度为90℃以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为5.1μm,傅里叶系数a0 -1(a3 2+b3 2)1/2为0.10。
(实施例8)
除了凝聚工序中的凝聚温度为88℃、转子旋转速度为14000rpm以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为5.0μm,傅里叶系数a0 -1(a2 2+b3 2)1/2为0.12。
(实施例9)
除了凝聚工序中的凝聚温度为88℃、转子旋转速度为13000rpm以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为5.2μm,傅里叶系数a0-1(a2 2+b3 2)1/2为0.21。
(实施例10)
除了凝聚工序中的凝聚温度为88℃、转子旋转速度为12000rpm以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为5.5μm,傅里叶系数a0-1(a2 2+b3 2)1/2为0.35。
(实施例11)
除了凝聚工序中的凝聚温度为85℃、转子旋转速度为13000rpm以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为4.7μm,傅里叶系数a0 -1(a2 2+a3 2)1/2为0.10。
(实施例12)
除了凝聚工序中的凝聚温度为85℃、转子旋转速度为12000rpm以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为5.1μm,傅里叶系数a0 -1(a2 2+a3 2)1/2为0.19。
(实施例13)
除了凝聚工序中的凝聚温度为85℃、转子旋转速度为11000rpm以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为5.2μm,傅里叶系数a0 -1(a2 2+a3 2)1/2为0.35。
(实施例14)
除了凝聚工序中的凝聚温度为83℃、转子旋转速度为13000rpm以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为4.7μm,傅里叶系数a0 -1(a2 2+b4 2)1/2为0.09。
(实施例15)
除了凝聚工序中的凝聚温度为83℃、转子旋转速度为12000rpm以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为5.0μm,傅里叶系数a0 -1(a2 2+b4 2)1/2为0.23。
(实施例16)
除了凝聚工序中的凝聚温度为83℃、转子旋转速度为10000rpm以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为5.1μm,傅里叶系数a0 -1(a2 2+b4 2)1/2为0.33。
(实施例17)
除了凝聚工序中的转子旋转速度为9000rpm以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为5.6μm,傅里叶系数a2/a0为0.11。
(实施例18)
除了凝聚工序中的凝聚温度为80℃、转子旋转速度为7000rpm以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为5.8μm,傅里叶系数a2/a0为0.39。
(实施例19)
除了凝聚工序中的凝聚剂的添加量为3重量份、转子旋转速度为9000rpm以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为5.8μm,傅里叶系数a3/a0为0.06。
(实施例20)
除了凝聚工序中的凝聚剂的添加量为3重量份、凝聚温度为80℃、转子旋转速度为7000rpm以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为6.0μm,傅里叶系数a3/a0为0.22。
(实施例21)
除了微粒调制工序中获得的树脂微粒的体积平均粒径为0.12μm(变动系数(CV值):27(%))、凝聚工序中的凝聚温度为80℃以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为2.8μm,傅里叶系数a3/a0为0.05。
(实施例22)
除了微粒调制工序中获得的树脂微粒的体积平均粒径为3.5μm(变动系数(CV值):37(%))、凝聚工序中的凝聚温度为80℃以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为12μm(变动系数(CV值):49(%)),无法获得平均形状的调色剂。
(实施例23)
在微粒调制工序中,不使用高压均化法,而通过溶解悬浊法进行树脂微粒的调制。具体而言,向聚丙烯酸钠水溶液中添加将调色剂组成物的混炼物溶解分散到甲乙酮的树脂溶液混合物,投入到转子定子式搅拌机(T.K.ホモミクサ一MARK II,プライミクス株式会社制造),在2℃、搅拌机旋转次数5000rpm下进行20分钟搅拌后,去除甲乙酮,获得树脂微粒。
获得的树脂微粒的体积平均粒径(DL)为2.4μm(变动系数(CV值):48(%))。除了用溶解悬浊法进行树脂微粒的调制外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为9μm(变动系数(CV值):45(%)),无法获得平均形状的调色剂。
(实施例24)
除了凝聚工序中的凝聚温度为88℃、转子旋转速度为15000rpm以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为4.5μm,傅里叶系数a0 -1(a2 2+b2 2)1/2为0.08。
(实施例25)
除了凝聚工序中的凝聚温度为88℃、转子旋转速度为8000rpm以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为5.7μm,傅里叶系数a0 -1(a2 2+b2 2)1/2为0.39。
(实施例26)
除了凝聚工序中的凝聚温度为85℃、转子旋转速度为15000rpm以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为4.6μm,傅里叶系数a0 -1(a2 2+a3 2)1/2为0.09。
(实施例27)
除了凝聚工序中的凝聚温度为85℃、转子旋转速度为8000rpm以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为5.8μm,傅里叶系数a0 -1(a2 2+a3 2)1/2为0.40。
(实施例28)
除了凝聚工序中的凝聚温度为83℃、转子旋转速度为15000rpm以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为4.5μm,傅里叶系数a0 -1(a2 2+b4 2)1/2为0.06。
(实施例29)
除了凝聚工序中的凝聚温度为83℃、转子旋转速度为8000rpm以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为5.7μm,傅里叶系数a0 -1(a2 2+b4 2)1/2为0.39。
(实施例30)
除了将实施例1的微粒调制工序中获得的树脂微粒用于凝聚工序以外,和实施例1一样制造出调色剂。干燥工序后获得的调色剂粒子(凝聚粒子)的体积平均粒径为5.4μm,(S2/S1)+(S3/S1)=0.33。
(比较例1)
向170重量份作为主树脂的聚酯树脂(玻璃化转变温度(Tg):60℃,软化温度(Tm):110℃)加入180重量份甲乙酮,溶解后,添加20重量份作为着色剂的酞菁蓝(商品名:銅フタロシアニン15:3、クラリアント公司制造),投入到フイルミツクス56型(プライミクス株式会社制造),以40m/s分散5分钟,分散结束后,通过甲乙酮将固体成分调整为50%,获得树脂溶液(A)。
接着,替代20重量份酞菁蓝,作为脱模剂添加10重量份的巴西棕榈蜡(熔点83℃),除了フイルミツクス56型中的分散为以30m/s进行3分钟以外,进行和上述(A)同样的操作,获得树脂溶液(B)。
向300重量份混合了100重量份该树脂溶液(A)和100重量份树脂溶液(B)的树脂溶液混合物中加入3重量份的1N氨水,将均化器的旋转次数设定为5000rpm,滴下180重量份脱离子水,进行转相乳化。接着通过减压蒸馏,在去除了甲乙酮的着色剂内包粒子的水分散液中混合阳离子交换树脂35重量份,在30℃、50rpm下搅拌二小时后,进行过滤水洗,之后干燥,获得体积平均粒径5.6μm、变动系数CV为28的调色剂。向获得的100重量份调色剂粒子添加:2重量份一次粒子的个数平均粒径为12nm的二氧化硅(日本アエロジル株式会社制造)、及0.6重量份的一次粒子的个数平均粒径为80nm的二氧化硅(テイカ株式会社制造),获得比较例1的调色剂。
(比较例2)
将含有87.5重量%作为主树脂的聚酯树脂(玻璃化转变温度(Tg):60℃,软化温度(Tm):110℃)、8重量%作为着色剂的酞菁蓝(商品名:銅フタロシアニン15:3、クラリアント公司制造)、5重量%作为脱模剂的石蜡类蜡(熔点83℃)、1.5重量%的带电控制剂(商品名:TRH,保土ケ谷化学工業株式会社制造)的调色剂组成物,用混合机(商品名:ヘンシエルミキサ、三井鉱山株式会社制造)混合,将获得的混合物在双轴压出机(商品名:PCM-30,株式会社池貝制造)中在汽缸温度145℃、桶旋转次数300rpm下进行熔融混炼,调制出调色剂组成物的混炼物。将该混炼物冷却到室温后,用切磨机(商品名:VM-16,株式会社セイシン企業制造)粗粉碎,在滚动式分级机中对过粉碎调色剂进行分级去除,获得体积平均粒径6.7μm、变动系数CV为24的调色剂。向100重量份获得的调色剂粒子(粉碎粒子)中添加2重量份一次粒子的个数平均粒径为12nm的二氧化硅(日本アエロジル株式会社制造)、及0.6重量份一次粒径个数平均粒径为80nm的二氧化硅(テイカ株式会社制造),获得比较例2的调色剂。
下述表1总结了实施例1~30及比较例1、2的调色剂制造工序中的条件(凝聚剂添加量、凝聚温度、转子旋转速度)、及树脂微粒和调色剂粒子(凝聚粒子)的各物性值(体积平均粒径(DL、DC)、傅里叶系数)。
图15是表示拍摄了实施例5的调色剂粒子的SEM照片图像的图。图16是对图15的照片图像进行轮廓提取而获得的投影图,图17是将图16的投影图中的轮廓的重心坐标重叠到图10的放射状线图的中心的图。
表1
评价
使用通过上述实施例1~30及比较例1~2的制造方法获得的调色剂,用复印机(商品名:MX-4500FN,シヤ一プ株式会社制造)进行原稿印刷,如下对清洁性、转印效率、及带电量分布进行评价。其结果如表1所示。此外,评价项目的说明中记载的“○”“△”“×”标记是表示表1使用的评价结果的记号。“○”表示优异,“△”表示可使用,“×”表示难使用。
(清洁性)
在A4大小的白纸上连续打印2万张打印率5%的原稿后,通过目视确认感光体表面是否产生成膜,根据以下基准进行清洁性判断。
◎:未产生成膜。
○:连续打印2万张后产生了成膜。
△:连续打印1万张后产生了成膜。
×:连续打印5000张后产生了成膜。
(转印效率)
将全黑图像转印以A4白纸后,用聚酯薄膜带(Mylar tape)缠住感光体表面上的转印残留调色剂并剥下,设粘贴在纸上的物质的Macbeth浓度的值为C、转印后定影前的承载了调色剂的纸上粘贴了聚酯薄膜带的物质的Macbeth浓度为E、未使用的纸上粘贴的聚酯薄膜带的Macbeth浓度为D时,通过下述公式进行近似计算,进行如下分级。用Macbeth反射浓度计(Macbeth公司制造,商品名:RD-914)进行测定。
转印效率(%)=(E-C)×100/(E-D)
◎:转印效率超过90%。
○:转印效率为90%以下80%以上。
△:转印效率为80%以下70%以上。
×:转印效率为70%以下。
(带电量分布)
使用ホソカワシクロン制造的粒子带电分布测定装置(E-SPARTAnalyzer model EST-1),基于直流电场中声波振动场内的粒子移动速度激光截留法的测量,进行粒径和粒子带电量的同时测定。将启动显影剂放置到测定用进料器,从施加磁电压使桌子旋转的测定上部开始,调色剂因氮气跳跃,被吸入到测定内部。设定条件是,pulse duration:3~5,interval:4~6sec,rotation speed:150~250/1500rpm,氮气:0.3kg/cm2G~0.4kg/cm2G,测定3000计数。在运算中,按照各通道的d(μm)粒径,进行负极性和正极性的计数,横轴取Q/d,纵轴取N(a.u.)个数,计算出标准偏差,进行以下分级。
◎:标准偏差小于0.05(μm)时。
○:标准偏差为0.05~0.10(μm)时。
△:标准偏差为0.10~0.20(μm)时。
×:标准偏差超过0.20(μm)时。
本发明在不脱离其主旨和主要特征的前提前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 (7)
1.一种调色剂,至少含有粘合树脂及着色剂,其特征在于,在将调色剂粒子的外形投影到平面上的投影图像的轮廓中,有1个以上3个以下弯曲点,
连接该弯曲点之间的直线和轮廓所包围的面积按照从大到小的顺序设为S1、S2、S3时,满足0.35≤(S2/S1)+(S3/S1),
从上述轮廓的重心相对于任意的角度x(rad),将标绘了从上述轮廓重心到轮廓为止的距离f(x)(μm)的波形按照傅里叶级数展开时,下述公式(1)的系数a0、a2、b2满足0.15≤a0 -1(a2 2+b2 2)1/2≤0.38,
f(x)=a0/2+∑(ancos[nx]+bnsin[nx])…(1)。
2.根据权利要求1所述的调色剂,其特征在于,设从上述轮廓的重心到轮廓为止的距离最大的点的角度为0(rad)时,将标绘了任意角度x(rad)下的从上述轮廓的重心到轮廓为止的距离f(x)(μm)的波形按照傅里叶级数展开时,上述公式(1)的系数a0和a2满足0.15≤a2/a0≤0.35。
3.根据权利要求1所述的调色剂,其特征在于,上述调色剂是至少凝聚了树脂微粒及着色剂微粒的凝聚粒子或凝聚了至少含有着色剂和粘合树脂的着色树脂微粒的凝聚粒子,体积平均粒径为3μm以上、10μm以下。
4.根据权利要求3所述的调色剂,其特征在于,上述调色剂是凝聚了至少含有着色剂和粘合树脂的着色树脂微粒的凝聚粒子,上述着色树脂微粒的体积平均粒径为0.2μm以上、3.0μm以下。
5.一种调色剂的制造方法,用于制造权利要求1所述的调色剂,其特征在于,通过高压均化法制作使含有上述着色剂和上述粘合树脂的着色树脂微粒分散的水性浆液,并使水性浆液中的着色树脂微粒凝聚。
6.根据权利要求5所述的调色剂的制造方法,其特征在于,通过造粒装置使上述水性浆液中的着色树脂微粒凝聚,上述造粒装置包括:收容上述水性浆液的搅拌容器;和设置在上述搅拌容器内、用于搅拌上述水性浆液的搅拌部。
7.一种双成分显影剂,其特征在于,含有权利要求1所述的调色剂和载体。
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CN1237723A (zh) * | 1998-01-28 | 1999-12-08 | 佳能株式会社 | 色粉,双组分显影剂,成象方法及成象设备 |
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