CN101727028B - 树脂层包覆调色剂及其制造方法、显影剂、显影装置及图像形成装置 - Google Patents
树脂层包覆调色剂及其制造方法、显影剂、显影装置及图像形成装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供树脂层包覆调色剂及其制造方法、显影剂、显影装置及图像形成装置。树脂包覆调色剂的制造方法使用设有循环部、温度调节部、喷雾部和排出部的旋转搅拌装置,通过载气从喷雾部向处于流动状态的调色剂原料粒子及包覆材料粒子喷雾使这些粒子增塑化的液状物质,使该液状物质气化,使载气在粉体流路内循环,并且通过排出部将含有气化的所述物质的载气连续地排出到粉体流路外,粉体流路内的压力P1与粉体流路外的压力P0满足下述式(1),0atm<(粉体流路内的压力P1-粉体流路外的压力P0)≤0.3atm …(1)。
Description
技术领域
本发明涉及树脂层包覆调色剂的制造方法以及通过该制造方法得到的树脂层包覆调色剂、含有所述树脂层包覆调色剂的显影剂以及使用所述显影剂的显影装置及图像形成装置。
背景技术
以往,为了提高调色剂粒子等粉体粒子的特性,进行了用包覆材料对粉体粒子的表面进行包覆的表面改性处理。
作为调色剂粒子等粉体粒子的表面改性处理方法,已知有如下方法:通过利用螺杆、刮刀、辊等旋转搅拌部对粉体粒子施加机械搅拌力而使粉体粒子在粉体流路内流动,并由喷雾喷嘴向处于流动状态的粉体粒子喷射包覆材料。
例如在日本特公平5-10971号公报中公开了一种固体粒子的表面改性方法,其中,使旋转搅拌部以圆周速度5~160m/秒旋转而使粉体粒子流动,并由喷雾喷嘴向处于该流动状态的粉体粒子喷雾液状物质,由此使液状物质中所含的微小固体粒子固着在粉体粒子表面上或者在粉体粒子表面上形成液状物质中所含的包覆材料的膜。根据日本特公平5-10971号公报中公开的表面改性方法,可以提高包覆材料和粉体粒子的附着性,并且可以缩短表面改性处理所需的时间。
但是,在日本特公平5-10971号公报中公开的方法中产生下述问题。通过用旋转搅拌部施加机械搅拌力而使粉体粒子流动,从喷雾喷嘴向处于流动状态的粉体粒子喷射含包覆材料的液状物质时,根据液状物质的种类,液状物质在粉体流路内被气化。因此,有必要将气化的上述物质向粉体流路的外部排气,如果不使气化的上述物质向外部排气,则液状物质的干燥速度变慢,因此残留有未干燥的液状物质的粉体粒子附着到其他的粉体粒子上,生成粉体粒子的凝聚体,从而产生包覆粒子的收率降低的问题。
另外,当存在残留有未干燥的液状物质的粉体粒子时,粉体粒子容易附着到装置内壁上,以附着的粉体粒子为核其他的粉体粒子和包覆材料可能会凝聚成长。若粉体粒子和包覆材料在装置的内壁上凝聚成长,则用于粉体粒子流动的流路会变窄,产生妨碍粉体粒子孤立流动的问题、以及包覆粒子的收率降低的问题。若不将气化的上述物质稳定地向粉体流路的外部排气,则不能解决这些问题。
发明内容
本发明的目的在于,提供树脂层包覆调色剂的制造方法以及通过该制造方法制造的树脂层包覆调色剂、含有所述树脂层包覆调色剂的显影剂以及使用所述显影剂的显影装置及图像形成装置,所述树脂层包覆调色剂的制造方法,包括通过载气从喷雾部向处于流动状态的调色剂原料粒子及包覆材料粒子喷雾使这些粒子增塑化的液状物质、并使该液状物质气化的工序,其中,通过将气化的上述物质稳定地排出到粉体流路外来维持调色剂原料粒子及包覆材料粒子的流动状态,从而以高收率制造膜质良好的树脂层包覆调色剂。
本发明是一种树脂层包覆调色剂的制造方法,其特征在于,使用旋转搅拌装置,所述装置设有:循环部,具有包括周边设有旋转叶片的旋转盘和旋转轴的旋转搅拌部、和包括旋转搅拌室及循环管的粉体流路,利用旋转搅拌部使调色剂母粒和树脂微粒在粉体流路内反复循环再返回至旋转搅拌室;温度调节部,设置在粉体流路的至少一部分上,并将粉体流路内和旋转搅拌部的温度调节到规定温度;喷雾部,包括通过载气向处于流动状态的调色剂母粒及树脂微粒喷雾使这些粒子增塑的液状物质的二流体喷嘴;以及排出部,将含有气化的所述物质的载气排出到粉体流路外,
使载气在粉体流路内循环,并且通过排出部将含有气化的所述物质的载气向粉体流路外连续排出,
粉体流路内的压力P1与粉体流路外的压力P0满足下述式(1),
0atm<(粉体流路内的压力P1-粉体流路外的压力P0)≤0.3atm …(1)。
根据本发明,树脂层包覆调色剂的制造方法使用旋转搅拌装置,所述旋转搅拌装置设有:循环部,利用旋转搅拌部使调色剂母粒和树脂微粒在粉体流路内反复循环;温度调节部,调节粉体流路内和旋转搅拌部的温度;喷雾部,包括通过载气喷雾使调色剂母粒及树脂微粒增塑的液状物质的二流体喷嘴;以及排出部,将含有气化的所述物质的载气排出到粉体流路外。在树脂层包覆调色剂的制造方法中,载气在粉体流路内循环,并且含有气化的所述物质的载气通过排出部被连续地排出到粉体流路外,粉体流路内的压力P1和粉体流路外的压力P0满足上述式(1)。
通过载气从包括二流体喷嘴的喷雾部喷雾使调色剂母粒及树脂微粒增塑的液状物质时,所述液状物质使调色剂母粒及树脂微粒增塑,并且在装置内气化。通过在所述装置内搅拌用所述液状物质增塑后的调色剂母粒及树脂微粒,得到树脂微粒在调色剂母粒表面上形成了树脂层的树脂层包覆调色剂。在这种树脂层包覆调色剂的制造方法中,从喷雾部送入载气,通过循环部使其流动,使装置内压力在较高状态,通过排出部将含有气化的上述物质的载气(以下也记载为“含气化物质的载气”)向粉体流路的外部排气,此时通过使粉体流路内的压力P1和粉体流路外的压力P0满足上述式(1),能够将含气化物质的载气稳定地排出到粉体流路外,因此能够维持调色剂母粒及树脂微粒的流动状态。并且,能够抑制由液状物质的干燥速度变慢引起的粗大粒子的产生,另外能够防止调色剂母粒及树脂微粒附着到粉体流路内壁上而凝聚成长。因此,能够以高收率得到粗大粒子含量少、膜质良好的树脂层包覆调色剂。
当粉体流路内的压力P1与粉体流路外的压力P0之差为0atm以下时,不能将含气化物质的载气稳定地排出到粉体流路外,调色剂母粒及树脂微粒的流动状态变得不稳定。当粉体流路内的压力P1与粉体流路外的压力P0之差大于0.3atm、且粉体流路内的压力变得过高时,使调色剂母粒及树脂微粒增塑的液状物质变得难以气化,而且即使气化也难以从粉体流路内排出,因此气化的液状物质被吸收到调色剂母粒及树脂微粒内部而产生凝聚物,从而粗粉含有率变高,包覆均一性及收率降低。
另外,在本发明中,优选粉体流路外的压力P0为常压,粉体流路内的压力P1与粉体流路外的压力P0满足下述式(2),
0.03atm≤(粉体流路内的压力P1-粉体流路外的压力P0)≤0.25atm…(2)。
根据本发明,粉体流路外的压力P0为常压,粉体流路内的压力P1与粉体流路外的压力P0满足上述式(2)。由此,能够使液状物质的喷雾状态及含气化物质的载气向粉体流路外的排出状态更加良好。因此,能够以更加高的收率得到粗大粒子的含量少、膜质良好的树脂层包覆调色剂。
另外,在本发明中,所述液状物质优选至少含有醇。
根据本发明,所述液状物质至少含有醇。由此,液状物质的粘度降低,因此利用喷雾部喷雾的液状物质的喷雾液滴直径不会变粗大,可以进行微细喷雾,并且可以实现均匀的液滴直径的液状物质的喷雾。此外,在调色剂母粒以及树脂微粒与液滴碰撞时,可以进一步促进液滴直径的微细化。由此,可以得到作为包覆材料的树脂微粒的包覆量的均匀性优良的树脂层包覆调色剂。此外,醇的蒸汽压大,因此容易在粉体流路内干燥和除去。因此,可以以更加高的收率得到粗大粒子的含量少、膜质良好的树脂层包覆调色剂。
另外,本发明为一种树脂层包覆调色剂,其特征在于,通过上述树脂层包覆调色剂的制造方法进行制造。
根据本发明,树脂层包覆调色剂是利用本发明的树脂层包覆调色剂的制造方法来制造。因此,本发明的树脂层包覆调色剂,作为包覆层材料的树脂微粒相对于调色剂母粒的包覆量均匀,且各个树脂层包覆调色剂粒子间的带电特性等调色剂特性均匀。此外,本发明的树脂层包覆调色剂由于具有由调色剂表面的树脂层带来的内包成分保护效果,因此耐久性优良。使用这种树脂层包覆调色剂形成图像时,可以稳定地形成高精细且没有浓度不均的良好画质的图像。
另外,本发明为一种显影剂,其特征在于,含有上述树脂层包覆调色剂。
根据本发明,显影剂含有本发明的树脂层包覆调色剂。由此,可以得到各个树脂层包覆调色剂粒子间的带电特性等调色剂特性均匀、且能够维持良好的显影性的显影剂。
另外,在本发明中,显影剂优选还含有载体,构成双组分显影剂。
根据本发明,显影剂为由本发明的树脂层包覆调色剂和载体构成的双组分显影剂。本发明的树脂层包覆调色剂,由于各个调色剂粒子间的带电特性等调色剂特性均匀,因此可以稳定地形成高精细且没有浓度不均的良好画质的图像。
另外,本发明为一种显影装置,其特征在于,使用所述显影剂,使形成于像承载体上的潜像显影而形成调色剂像。
根据本发明,显影装置通过使用本发明的显影剂来形成调色剂像。由此,可以稳定地在像承载体上形成高精细且没有浓度不均的良好的调色剂像。
此外,本发明为一种图像形成装置,其特征在于,具备:
形成潜像的像承载体、
在像承载体上形成潜像的潜像形成部、以及
所述显影装置。
根据本发明,图像形成装置设有本发明的显影装置。通过使用这种图像形成装置形成图像,可以稳定地形成高精细且没有浓度不均的良好画质的图像。
由下述详细的说明和附图,更加明确了本发明的目的、特色及优点。
附图说明
图1是表示作为本发明的第一实施方式的调色剂的制造方法的顺序的一例的流程图。
图2是表示在作为本发明的第1实施方式的调色剂的制造方法中使用的调色剂的制造装置的构成的正面图。
图3是从剖切线A200-A200来观察图2所示的调色剂的制造装置的示意截面图。
图4是表示粉体投入部和粉体回收部周围的构成的正面图。
图5是示意地表示作为本发明的第4实施方式的图像形成装置的构成的截面图。
图6是示意地表示图5所示的图像形成装置中所具备的显影装置的概略图。
具体实施方式
以下,参考附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。
1、调色剂的制造方法
图1是表示作为本发明的第1实施方式的树脂层包覆调色剂的制造方法的顺序的一例的流程图。如图1所示,本实施方式的树脂层包覆调色剂(以下也简单记为“调色剂”)的制造方法,包括:制作调色剂母粒的调色剂母粒制作工序S1、制备树脂微粒的树脂微粒制备工序S2、以及在调色剂母粒上包覆树脂微粒的包覆工序S3。
(1)调色剂母粒制作工序
在步骤S1的调色剂母粒制作工序中,制作要由树脂层包覆的调色剂母粒。调色剂母粒是含有粘合树脂和着色剂的粒子,对其制作方法没有特别限定,可以利用公知的方法来获得。作为调色剂母粒的制作方法,可列举出例如粉碎法等干式法、悬浮聚合法、乳液凝聚法、分散聚合法、溶解悬浮法、熔融乳化法等湿式法。以下,对利用粉碎法制作调色剂母粒的方法进行说明。
(利用粉碎法的调色剂母粒制作方法)
在使用粉碎法的调色剂母粒的制作方法中,将含有粘合树脂、着色剂和其他添加剂的调色剂组合物用混合机进行干式混合后,采用混炼机熔融混炼。将经熔融混炼而得到的混炼物冷却固化,将固化物利用粉碎机粉碎。之后根据需要,进行分级等粒度调节,得到调色剂母粒。
作为混合机可以使用公知的混合机,可列举出例如:亨舍尔混合机(商品名,三井矿山株式会社制造)、Super Mixer(商品名,株式会社川田制造)、Mechanomill(商品名,冈田精工株式会社制造)等亨舍尔型的混合装置;オングミル(商品名,Hosokawa Micron株式会社制造)、Hybridization System(商品名,株式会社奈良机械制作所制造)、CosmoSystem(商品名,川崎重工业株式会社制造)等。
作为混炼机可以使用公知的混炼机,可以使用例如双螺杆挤出机、三联辊、LaboPlast Mill等普通的混炼机。进而,具体可列举出例如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)等单螺杆或双螺杆的挤压机、Kneadex(商品名,三井矿山株式会社制造)等开炼辊式的混炼机。这些混炼机中,优选开炼辊式的混炼机。
作为粉碎机,可列举出例如:利用超声速喷射气流进行粉碎的喷射式粉碎机、以及将固化物导入高速旋转的旋转器(转子)和定子(衬垫)之间形成的空间中而进行粉碎的冲击式粉碎机。
分级时可以使用能够去除由利用离心力的分级和利用风力的分级而过度粉碎的调色剂母粒的公知分级机,例如可以使用回旋式风力分级机(旋转式风力分级机)等。
(调色剂母粒原料)
如上所述,调色剂母粒含有粘合树脂和着色剂。作为粘合树脂没有特别限定,可以使用黑色调色剂或彩色调色剂用的公知的粘合树脂,可列举出例如:聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚树脂等苯乙烯类树脂;聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸类树脂;聚乙烯等聚烯烃类树脂;聚酯;聚氨酯;环氧树脂等。此外,还可以使用在原料单体混合物中混合脱模剂、进行聚合反应而得到的树脂。粘合树脂可以单独使用一种,或者也可以并用两种以上。
在上述粘合树脂中,聚酯由于透明性优良、且可以赋予调色剂粒子良好的粉体流动性、低温定影性和二次色彩再现性等,因此是适合用于彩色调色剂的粘合树脂。作为聚酯可以使用公知的聚酯,可列举出例如多元酸和多元醇的缩聚物等。
作为多元酸,可以使用作为聚酯用单体已知的多元酸,可列举出例如:对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、苯均四酸、萘二羧酸等芳香族羧酸类;马来酸酐、富马酸、琥珀酸、链烯基琥珀酸酐、己二酸等脂肪族羧酸类;这些多元酸的甲酯化物等。多元酸可以单独使用一种,或者可以并用两种以上。
作为多元醇,也可以使用作为聚酯用单体已知的多元醇,可列举出例如:乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、丙三醇等脂肪族多元醇类;环己二醇、环己二甲醇、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类二醇类等。多元醇可以单独使用一种,或者可以并用两种以上。
多元酸和多元醇的缩聚反应可以依照常法实施,例如在存在或不存在有机溶剂以及存在缩聚催化剂的条件下,通过使多元酸和多元醇接触来进行,直到生成的聚酯的酸值、软化温度等达到规定值时结束反应。由此,可获得聚酯。多元酸的一部分使用多元酸的甲酯化物时,进行脱甲醇缩聚反应。在该缩聚反应中,通过适当地变更多元酸和多元醇的配合比、反应率等,例如可以调节聚酯末端的羧基含量,进而可以改变所得到的聚酯的特性。此外,作为多元酸使用偏苯三酸酐时,通过在聚酯的主链中容易地导入羧基,也得到改性聚酯。也可以使用使羧基、磺酸基等亲水性基团与聚酯的主链和/或侧链结合、且在水中的自分散性聚酯。此外,还可以将聚酯和丙烯酸树脂接枝后使用。
粘合树脂优选玻璃化转变温度为30℃以上、80℃以下。粘合树脂的玻璃化转变温度低于30℃时,在图像形成装置内部容易产生调色剂发生热凝聚的结块(blocking),保存稳定性可能会降低。粘合树脂的玻璃化转变温度超过80℃时,调色剂向记录介质的定影性降低,可能会发生定影不佳。
作为着色剂,可以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,可列举出例如:炭黑、氧化铜、二氧化锰、苯胺黑、活性炭、非磁性铁素体、磁性铁素体和磁铁矿等。
作为黄色的着色剂,可列举出例如:铬黄、锌铬、镉黄、黄色氧化铁、矿物坚牢黄(mineral fast yellow)、镍钛黄、脐黄、萘酚黄S、汉撒黄(HanzaYellow)G、汉撒黄10G、联苯胺黄G、联苯胺黄GR、喹啉黄色淀、永固黄NCG、柠檬黄色淀、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,可列举出例如:红色铬黄、钼橙、永固橙GTR、吡唑啉酮橙(pyrazolone orange)、耐硫化橙(Vulcan Orange)、阴丹士林亮橙(indanthrene brilliant orange)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,可列举出例如:铁红、镉红、铅红、硫化汞、镉、永固红4R、立索尔红、吡唑啉酮红(pyrazolone red)、华琼红(watching red)、钙盐、色淀红C、色淀红D、亮胭脂红(Brilliant Carmine)6B、曙红色淀、罗丹明色淀B、茜素色淀、亮胭脂红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、C.I.颜料红222等。
作为紫色着色剂,可列举出例如锰紫、坚牢紫(fast violet)B、甲紫色淀等。
作为青色的着色剂,可列举出例如:普蓝、钴蓝、碱性蓝色淀、维多利亚蓝色淀、酞菁蓝、无金属酞菁蓝、酞菁蓝部分氯化物、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、C.I.颜料蓝60等。
作为绿色的着色剂,可列举出例如:铬绿、氧化铬、颜料绿B、孔雀石绿色淀、final yellow green G、C.I.颜料绿7等。
作为白色的着色剂,可列举出例如:氧化锌、氧化钛、锑白、硫化锌等化合物。
着色剂可以单独使用一种,或者可以并用两种以上的不同颜色的着色剂。此外,即使是同色,也可以并用两种以上。着色剂的使用量没有特别限定,优选相对于粘合树脂100重量份,为5重量份以上、20重量份以下,更优选5重量份以上、10重量份以下。
为了使着色剂在粘合树脂中均匀地分散,可以将其进行母料化后使用。此外,也可以将两种以上的着色剂进行复合粒子化后使用。复合粒子可以通过例如在两种以上的着色剂中添加适量的水、低级醇等,用高速轧机等普通的造粒机进行造粒,使其干燥来制造。母料和复合粒子在干式混合时混入到调色剂组合物中。
调色剂母粒中,除了粘合树脂和着色剂以外还可以含有电荷控制剂。作为电荷控制剂,可以使用在该领域中常用的正电荷控制用和负电荷控制用的电荷控制剂。
作为正电荷控制用的电荷控制剂,可列举出例如:碱性染料、季铵盐、季鏻盐、氨基比林、嘧啶化合物、多核聚氨基化合物、氨基硅烷、苯胺黑染料及其衍生物、三苯基甲烷衍生物、胍盐、脒盐等。
作为负电荷控制用的电荷控制剂,可列举出例如:石油炭黑、SpironBlack(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及金属盐(金属为铬、锌、锆等)、硼化合物、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种或根据需要并用2种以上。电荷控制剂的使用量没有特殊限制,可以在宽范围内进行适当选择,但优选相对于粘合树脂100重量份为0.5重量份以上、3重量份以下。
此外,在调色剂母粒中,除了粘合树脂和着色剂以外还可以含有脱模剂。作为脱模剂,可以使用该领域中常用的脱模剂,可列举出例如:石蜡及其衍生物、微晶蜡及其衍生物等石油类蜡;费托合成蜡及其衍生物、聚烯烃蜡(聚乙烯蜡、聚丙烯蜡等)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、米蜡及其衍生物、小烛树蜡及其衍生物、木蜡等植物类蜡;蜂蜡、鲸蜡等动物类蜡;脂肪酸酰胺、苯酚脂肪酸酯等油脂类合成蜡;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。衍生物中包含氧化物、乙烯类单体与蜡的嵌段共聚物、乙烯类单体与蜡的接枝改性物等。蜡的使用量没有特殊限制,可以在宽范围内进行适当选择,但优选相对于粘合树脂100重量份为0.2~20重量份,进一步优选为0.5~10重量份,特别优选为1.0~8.0重量份。
在调色剂母粒制作工序S1中得到的调色剂母粒,优选体积平均粒径为4μm以上、8μm以下。调色剂母粒的体积平均粒径为4μm以上、8μm以下时,可以长期稳定地形成高精细的图像。此外,通过小粒径化以达到该范围,即使用较少附着量也能得到高图像浓度,产生能够减小调色剂消耗量的效果。调色剂母粒的体积平均粒径小于4μm时,调色剂母粒的粒径过小,可能会引起高带电化和低流动化。若发生该高带电化和低流动化,则无法稳定地向感光体供给调色剂,可能会发生本底灰雾和图像浓度降低等情况。调色剂母粒的体积平均粒径超过8μm时,调色剂母粒的粒径大,形成图像的层厚增高,成为感到明显的粒状性的图像,无法获得高精细的图像,因此不优选。此外,由于调色剂母粒的粒径增大,会导致比表面积减少,调色剂的带电量减小。调色剂的带电量减少时,调色剂无法被稳定地供给到感光体上,可能会发生因调色剂的飞散而导致的机内污染。
(2)树脂微粒制备工序
在步骤S2的树脂微粒制备工序中,制备干燥后的树脂微粒。干燥方法可以使用任意方法,例如可以使用热风受热式干燥、传导导热式干燥、远红外线干燥、微波干燥等方法获得干燥树脂微粒。树脂微粒在后面的包覆工序S3中,作为包覆在调色剂母粒表面上的材料使用。通过将树脂微粒作为调色剂母粒表面的包覆材料使用,例如可以防止在保存中由于调色剂母粒中所含的脱模剂等低熔点成分的熔融所导致的凝聚的发生。
树脂微粒例如可以通过树脂的单体成分的乳化聚合反应来获得,或者将树脂用均质机等乳化分散而进行细粒化来获得。
作为树脂微粒原料使用的树脂,例如可以使用在调色剂材料中使用的树脂,可列举出:聚酯、丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、苯乙烯-丙烯酸共聚物等。作为树脂微粒,在上述例示的树脂中,优选含有丙烯酸树脂、苯乙烯-丙烯酸共聚物。丙烯酸树脂、苯乙烯-丙烯酸共聚物具有如下许多优点:质量轻且具有较高强度,另外透明性高,廉价,容易获得粒径一致的材料等。
作为树脂微粒原料使用的树脂,可以是与调色剂母粒中所含的粘合树脂相同种类的树脂,也可以是不同种类的树脂,从进行调色剂的表面改性的角度出发,优选使用不同种类的树脂。作为树脂微粒原料使用的树脂,在使用不同种类的树脂时,作为树脂微粒原料使用的树脂的软化温度,优选比调色剂母粒中所含的粘合树脂、或者脱模剂等内包成分的软化温度高。由此,用本实施方式的制造方法制造的调色剂,可以防止在保存中调色剂彼此熔融粘合,并且可以使保存稳定性提高。此外,作为树脂微粒原料使用的树脂的软化温度,根据使用调色剂的图像形成装置而不同,但是优选在80℃以上且140℃以下。通过使用该温度范围的树脂,得到兼具有保存稳定性和定影性的调色剂。
树脂微粒的体积平均粒径必须足够地小于调色剂母粒的平均粒径,优选在0.05μm以上且1μm以下。此外,树脂微粒的体积平均粒径进一步优选在0.1μm以上且0.5μm以下。通过使树脂微粒的体积平均粒径为0.05μm以上且1μm以下,从而变得容易增塑、变形,在调色剂表面上形成均质的包覆层。由此,通过本实施方式的制造方法制造的调色剂,保存性、耐久性提高。
(3)包覆工序
<调色剂的制造装置>
图2是表示在作为本发明的第1实施方式的调色剂的制造方法中使用的调色剂的制造装置201的构成的正面图。图3是从剖切线A200-A200来观察图2所示的调色剂的制造装置201的概略截面图。在步骤S3的包覆工序中,例如使用图2所示的调色剂的制造装置201,使在步骤S2的树脂微粒制备工序中制备的树脂微粒附着在步骤S1的调色剂母粒制作工序中制作的调色剂母粒上,利用上述装置内的循环和由搅拌带来的冲击力的协同效果在调色剂母粒上形成树脂膜。作为旋转搅拌装置的调色剂的制造装置201,包含粉体流路202、喷雾部203、旋转搅拌部204、未图示的温度调节用套、粉体投入部206、以及粉体回收部207而构成。旋转搅拌部204和粉体流路202构成循环部。
(粉体流路)
粉体流路202由搅拌部208和粉体流过部209构成。搅拌部208是具有内部空间的圆筒形状的容器状构件。在作为旋转搅拌室的搅拌部208中,形成开口部210、211。开口部210在搅拌部208的轴线方向一侧的面208a的大致中央部,以在厚度方向贯穿含搅拌部208的面208a的侧壁的方式形成。另外,开口部211在与搅拌部208的所述轴线方向一侧的面208a垂直的侧面208b上,以在厚度方向贯穿含搅拌部208的侧面208b的侧壁的方式形成。作为循环管的粉体流过部209,其一端与开口部210连接,另一端与开口部211连接。由此,搅拌部208的内部空间与粉体流过部209的内部空间连通,形成粉体流路202。调色剂母粒、树脂微粒以及气体流过该粉体流路202。粉体流路202以作为调色剂母粒和树脂微粒流动的方向的粉体流动方向成为一定方向的方式进行设置。
(旋转搅拌部)
旋转搅拌部204包括旋转轴构件218、圆盘状的旋转盘219和多个搅拌叶片220。旋转轴构件218具有与搅拌部208的轴线一致的轴线,且以插通贯通孔221的方式进行设置,是利用未图示的发动机围绕轴线进行旋转的圆柱棒状构件,所述贯通孔221是在搅拌部208轴线方向另一侧的面208c上以厚度方向贯穿含有面208c的侧壁的方式形成。旋转盘219是以其轴线与旋转轴构件218的轴线一致的方式被旋转轴构件218支撑、并伴随着旋转轴构件218的旋转而旋转的圆盘状构件。多个搅拌叶片220由旋转盘219的边缘部分所支撑,随着旋转盘219的旋转而旋转。
旋转轴构件218可以使最外周的圆周速度达到50m/秒以上来旋转。所谓最外周,是指在与旋转轴构件218垂直的方向上与旋转轴构件218的距离最远的旋转搅拌部204的部分。从后述的喷雾部向粉体流路202内供给的载气等,从连接粉体流路202内与粉体流路202外的贯通孔221被排出到粉体流路202外。
(喷雾部)
喷雾部203被设置在粉体流路202的粉体流过部209中距调色剂母粒和树脂微粒的流动方向的开口部211最近侧的粉体流过部中。喷雾部203具备:贮藏液状物质的液体贮藏部、供给载气的载气供给部、将液状物质和载气混合并将所得的混合物向粉体流路202内存在的调色剂母粒及树脂微粒喷射而将液状物质的液滴喷雾到调色剂母粒及树脂微粒上的二流体喷嘴。作为载气,可以使用压缩空气等。二流体喷嘴具有液管和空气管的一部分相连接且液管和空气管的中心不偏离的结构。通过利用喷雾部203以一定的速度将上述液状物质进行喷雾,将粉体流路内保持在一定浓度,利用上述循环部和温度调节部的协同作用使树脂微粒增塑,从而可以得到膜质和粒度均匀的调色剂。另外,通过在二流体喷嘴的液体及压缩空气的喷出区域配置用于防止调色剂母粒及树脂微粒附着的凸型防附着构件,使该效果提高从而能够以高收率进行制造。
(温度调节用套)
作为温度调节部的未图示的温度调节用套,设置在粉体流路202的外侧至少一部分上,在所述套内部的空间通入冷却介质或加热介质,将粉体流路202内和旋转搅拌部204的温度调节到规定温度。在本实施方式中,温度调节用套优选设置在粉体流路202的外侧整体中。由此,调色剂母粒及树脂微粒向粉体流路内壁的附着力进一步降低,因此可以进一步抑制调色剂母粒和树脂微粒向粉体流路内壁的附着,并且可以进一步抑制由调色剂母粒和树脂微粒导致的粉体流路内变窄。因此,可以以更高收率制造树脂微粒在调色剂母粒上均匀地包覆、成膜、且被树脂层包覆的耐久性优良的调色剂。
(粉体投入部和粉体回收部)
粉体投入部206和粉体回收部207与粉体流路202的粉体流过部209连接。图4是表示粉体投入部206和粉体回收部207周围的构成的正面图。粉体投入部206具备:供给调色剂母粒和树脂微粒的未图示的送料斗、连通送料斗和粉体流路202的供给管212、以及设置在供给管212上的电磁阀213。从送料斗供给的调色剂母粒和树脂微粒,在利用电磁阀213使供给管212内的流路处于开放状态时,借助供给管212被供给到粉体流路202中。向粉体流路202供给的调色剂母粒和树脂微粒,通过旋转搅拌部204的搅拌,以一定的粉体流动方向流过。另外利用电磁阀213使供给管212内的流路处于关闭状态时,调色剂母粒和树脂微粒不会被供给到粉体流路202中。
粉体回收部207具备:回收罐215、连通回收罐215和粉体流路202的回收管216、以及在回收管216上设置的电磁阀217。利用电磁阀217使回收管216内的流路处于开放状态时,流过粉体流路202的调色剂粒子借助回收管216被回收到回收罐215中。另外利用电磁阀217使回收管216内的流路处于关闭状态时,流过粉体流路202的调色剂粒子不被回收。
使用上述这种调色剂的制造装置201的包覆工序S3包括:温度调节工序S3a、树脂微粒附着工序S3b、喷雾工序S3c、成膜工序S3d、以及回收工序S3e。
(3)-1、温度调节工序S3a
在步骤S3a的温度调节工序中,使旋转搅拌部204旋转的同时,使粉体流路202内和旋转搅拌部204的温度通过在它们的外侧配设的温度调节用套中通入介质来调节到规定温度。由此,可以将粉体流路202内的温度控制为在后述的树脂微粒附着工序中投入的调色剂母粒和树脂微粒未软化变形的温度以下。
(3)-2、树脂微粒附着工序S3b
在步骤S3b的树脂微粒附着工序中,在旋转搅拌部204的旋转轴构件218进行旋转的状态下,从粉体投入部206将调色剂母粒和树脂微粒供给到粉体流路202中。向粉体流路202中供给的调色剂母粒和树脂微粒利用旋转搅拌部204搅拌,以箭头214方向在粉体流路202的粉体流过部209中流动。由此,树脂微粒附着在调色剂母粒表面上。
(3)-3、喷雾工序S3c
在步骤S3c的喷雾工序中,利用载气从喷雾部203向处于流动状态的调色剂母粒和树脂微粒喷雾不使这些粒子溶解且具有使它们增塑的效果的液状物质。液状物质被送液泵以一定流量送到喷雾部203中,利用喷雾部203喷雾的液状物质在粉体流路202内气化,气化的所述物质在调色剂母粒和树脂微粒表面延展。由此,使调色剂母粒和树脂微粒增塑。
(喷雾液体)
作为不使调色剂母粒和树脂微粒溶解且具有增塑效果的液状物质,没有特别限定,由于在液状物质的喷雾后必须从调色剂母粒和树脂微粒中除去,因此优选容易蒸发的液状物质。作为这种液状物质,可列举出含低级醇的液状物质。作为低级醇,可列举例如:甲醇、乙醇、丙醇等。液状物质含有这种低级醇时,可以提高作为包覆材料的树脂微粒对调色剂母粒的润湿性,使树脂微粒附着在调色剂母粒的整个表面或大部分上,进而使变形和成膜变得容易。此外,低级醇的蒸汽压大,所以可以进一步缩短除去液状物质时的干燥时间,并且可以抑制调色剂母粒之间的凝聚。
另外,由于通过含有醇使液状物质的粘度降低,因此由喷雾部喷雾的液状物质的喷雾液滴直径并不粗大化,可以进行微细喷雾,并且能够进行均匀的液滴直径的液状物质的喷雾。而且,在调色剂母粒及树脂微粒与液滴相碰撞时,能够进一步促进液滴直径的微细化。由此,能够得到作为包覆材料的树脂微粒的包覆量的均匀性优良的树脂层包覆调色剂。因此,能够以更加高的收率得到粗大粒子的含量少、且膜质良好的树脂层包覆调色剂。
此外,液状物质的粘度优选5cP以下。作为优选的粘度5cP以下的液状物质,可列举醇。作为醇,可列举出甲醇、乙醇等。这些醇的粘度小,且容易蒸发,因此通过使液状物质含醇,从喷雾部203喷雾的液状物质的喷雾液滴直径不会粗大化,可以实现微细液滴直径的液状物质的喷雾。此外,可以进行均匀的液滴直径的液状物质的喷雾。调色剂母粒和液滴碰撞时,还可以进一步促进液滴的微细化。由此,将调色剂母粒和树脂微粒表面均匀地润湿,并使其融合,利用与碰撞能的协同效果使树脂微粒软化,可以得到均匀性优良的包覆调色剂。
液状物质的粘度在25℃时进行测定。液状物质的粘度可以通过例如锥-板型旋转式粘度计来进行测定。
作为二流体喷嘴的轴线方向的液体喷雾方向与粉体流路202中作为调色剂母粒和树脂微粒流动的方向的粉体流动方向所成的角θ优选为0°以上且45°以下。角θ在该范围内时,可以防止液状物质的液滴在粉体流路202内壁上反弹,进一步提高树脂膜包覆的调色剂母粒的收率。由喷雾部203的液体喷雾方向与粉体流动方向所成的角θ超过45°时,液状物质的液滴容易在粉体流路202内壁上反弹,液状物质容易滞留,发生调色剂粒子的凝聚,从而使收率变差。二流体喷嘴以插通在粉体流路202的外壁上形成的开口的方式进行设置。
此外,由二流体喷嘴喷雾的液状物质的展开角度φ,优选是20°以上且90°以下。展开角度φ不在该范围时,可能难以实现液状物质向调色剂母粒的均匀喷雾。
气化的上述物质在用于使调色剂母粒及树脂微粒增塑化后,通过贯通粉体流路202内和粉体流路202外的贯通孔221及气体排出部222,与载气一同被连续地排出到调色剂的制造装置201外。在气体排出部222中例如可以使用节流阀。贯通孔221及气体排出部222相当于排出部。
在本实施方式中,优选粉体流路202中调色剂母粒表面及树脂微粒的流动速度稳定后开始从喷雾部203喷雾液状物质。由此,能够向调色剂母粒及树脂微粒均匀地喷雾液状物质,因此能够提高包覆层均匀包覆的调色剂的收率。
在本实施方式中,通过从喷雾部203向粉体流路202内供给的载气,向粉体流路202内施加压力,使粉体流路202内的压力P1保持在比粉体流路202外的压力P0高的状态。在本实施方式中,粉体流路202外是指调色剂母粒、树脂微粒及气体流过的粉体流路的外部,即装置外部。优选粉体流路内的压力P1比常压高,优选粉体流路202外的压力P0为常压或减压,但从压力稳定保持的观点出发,最优选粉体流路202外的压力P0为常压。其中,常压是指所谓的大气压,即大约为101325Pa(1atm)。
通过从喷雾部203送入载气,使粉体流路202内的压力处于比粉体流路202外的压力高的状态,将含气化物质的载气向粉体流路的外部排气,此时,通过将粉体流路202内的压力设定得比粉体流路202外高,能够将含气化物质的载气稳定地向粉体流路202外排出,因此能够维持调色剂母粒及树脂微粒的流动状态。另外,能够抑制由液状物质的干燥速度变慢所导致的粗大粒子的产生,进而能够防止调色剂母粒及树脂微粒向粉体流路内壁附着并凝聚成长。因此,能够以高收率得到粗大粒子的含量少、膜质良好的树脂层包覆调色剂。
当不利用粉体流路202内外的压力差而是使用泵等将粉体流路202内的载气及空气进行强制排气时,调色剂母粒及树脂微粒与载气一同被排出,从而不能维持粉体流路202内调色剂母粒及树脂微粒的流动状态。
(3)-4、成膜工序
在步骤S3d的成膜工序中,通过利用调色剂的制造装置201的循环和因搅拌所带来的冲击力的协同效果,进而由搅拌产生的热能,使得树脂微粒软化而成为连续的膜,在规定温度下持续进行旋转搅拌部204的搅拌直到在调色剂母粒上形成树脂膜,使调色剂母粒和树脂微粒流动。在本工序中,与上述树脂微粒附着工序S3b同样,将含有气化的上述物质的载气排出到粉体流路202外,并将粉体流路202内的压力设定为比粉体流路202外的压力更高的状态。
(3)-5回收工序
在步骤S3e的回收工序中,结束由喷雾部的液状物质的喷雾,使旋转搅拌部204的旋转停止,将树脂层包覆调色剂从粉体回收部207排出到装置外,回收树脂层包覆调色剂。
如上所述,虽然制造了树脂层包覆调色剂,但是在包含步骤S3a~S3e的包覆工序S3中,旋转搅拌部204的最外周的圆周速度,优选设定在30m/秒以上,进一步优选设定在50m/秒以上。旋转搅拌部204的最外周,是指在与旋转搅拌部204的旋转轴构件218延伸的方向垂直的方向上,与旋转轴构件218的轴线距离最远的旋转搅拌部204的部分4a。通过使旋转时的旋转搅拌部204的最外周的圆周速度为30m/秒以上,可以使调色剂母粒孤立地流动。最外周的圆周速度小于30m/秒时,由于无法使调色剂母粒和树脂微粒孤立地流动,因此不能将树脂膜均匀地包覆在调色剂母粒上。
此外,在包覆工序S3中,在粉体流路202的至少一部分上设置温度调节用套,在所述套内部空间中通过冷却介质或加热介质将粉体流路202内的温度调节到规定温度。由此,在温度调节工序S3a中,可以将粉体流路内和旋转搅拌部的外侧的温度调节到在树脂微粒附着工序S3b中投入的调色剂母粒和树脂微粒未软化变形的温度以下。在喷雾工序S3c和成膜工序S3d中减少调色剂母粒、树脂微粒和液状物质的温度不均,可以使调色剂母粒和树脂微粒保持稳定的流动状态。
此外,由合成树脂等构成的调色剂母粒和树脂微粒通常与粉体流路内的内壁多次碰撞,在碰撞时,一部分碰撞能量转换成热能,蓄积在调色剂母粒和树脂微粒中。随着碰撞次数的增加,在这些粒子中蓄积的热能增多,虽然调色剂母粒和树脂微粒即将软化而附着在粉体流路的内壁上,但是如上所述,在所述套内部空间中通过冷却介质或加热介质进行温度调节,由此使调色剂母粒和树脂微粒向粉体流路内壁的附着力降低,因此能够确实防止由装置内温度的急剧上升所引起的调色剂母粒向粉体流路202内壁的附着,从而能够抑制由调色剂母粒及树脂微粒导致的粉体流路内变窄。因此,可以以高收率来制造树脂微粒均匀地包覆在调色剂母粒上、且被树脂层包覆的调色剂。
在喷雾部203下游的粉体流过部209的内部,喷雾的液状物质处于未干燥而残留的状态,温度不适当时,干燥速度减缓,液状物质容易滞留,调色剂母粒与其接触时,调色剂母粒容易附着在粉体流路202内壁上。这可能会成为调色剂母粒的凝聚发生源。在开口部210附近的内壁上,流过粉体流过部209且由开口部210流入到搅拌部208中的调色剂母粒、与因旋转搅拌部204的搅拌而在搅拌部208内流动的调色剂母粒容易碰撞。由此,碰撞的调色剂母粒容易附着在开口部210附近。因此,通过在这种调色剂母粒容易附着的部分中设置温度调节用套,可以进一步切实地防止调色剂母粒对粉体流路202内壁的附着。
将粉体流路202内的温度设定为调色剂母粒的玻璃化转变温度以下。此外,粉体流路202内的温度进一步优选为30℃以上且玻璃化转变温度以下。粉体流路202内的温度通过调色剂母粒的流动而在粉体流路202内的任何部分大致趋于均匀。粉体流路202内的温度超过调色剂母粒的玻璃化转变温度时,调色剂母粒在粉体流路202内过度软化,可能会发生调色剂母粒的凝聚。另外粉体流路202内的温度低于30℃时,分散液的干燥速度减缓,生产率可能会降低。因此,为了防止调色剂母粒的凝聚,需要将内径比粉体流路管的外径大的温度调节用套配置于粉体流路管及旋转搅拌部204的外侧的至少一部分,并设有具备在其空间中通过冷却介质或加热介质进行温度调节的功能的装置,由此以便将粉体流路202及旋转搅拌部的温度维持在调色剂母粒的玻璃化转变温度以下。
如上所述,旋转搅拌部204包括随着旋转轴构件218的旋转而旋转的旋转盘219,调色剂母粒和树脂微粒优选相对于旋转盘219垂直地与旋转盘219碰撞,更优选相对于旋转盘219垂直地与旋转轴构件218碰撞。由此,可以比调色剂母粒和树脂微粒相对于旋转盘219平行地碰撞更充分搅拌调色剂母粒和树脂微粒,因此可以将树脂微粒更均匀地包覆在调色剂母粒上,可以使包覆层均匀地包覆的调色剂的收率进一步提高。
在本实施方式中,在喷雾工序S3c中喷雾的液状物质,优选进行气化使粉体流路202内达到一定气体浓度。由此,可以将粉体流路内气化的所述物质的浓度保持一定,与没有将气化的所述物质的浓度保持一定的情况相比,可以提高液状物质的干燥速度,因此可以防止残留有未干燥的液状物质的调色剂粒子附着在其他的调色剂粒子上,并且可以进一步抑制调色剂粒子的凝聚。因此,可以使包覆层均匀地包覆的调色剂的收率提高。
在气体排出部222中经浓度传感器测定的气化的所述物质的浓度优选为约3%以下。通过使气化的所述物质的浓度为约3%以下,可以充分地提高液状物质的干燥速度,因此可以防止残留有液状物质的未干燥的调色剂母粒附着在其他的调色剂母粒上,并且可以防止调色剂母粒的凝聚。此外,在气体排出部222中,气化的所述物质的浓度,以浓度传感器测定,进一步优选为0.1%以上且3.0%以下。喷雾速度在该范围时,可以在不使生产率降低的情况下防止调色剂母粒的凝聚。
气化的所述物质连续地排出到粉体流路202外,使得粉体流路202内的气体浓度达到一定。此时,粉体流路202内的压力P1与粉体流路202外的压力P0满足下述式(1)。
0atm<(粉体流路内的压力P1-粉体流路外的压力P0)≤0.3atm …(1)
粉体流路202内的压力P1与粉体流路202外的压力P0之差为0atm以下、即粉体流路202内的压力P1为常压或减压状态时,不能稳定地将含气化物质的载气向粉体流路202外排出,调色剂母粒及树脂微粒的流动状态变得不稳定。如果粉体流路202内的压力P1与粉体流路202外的压力P0之差大于0.3atm,则粉体流路内的压力变得过高时,使调色剂母粒及树脂微粒增塑的液状物质难以气化,而且,即使气化也难以从粉体流路内排出,因此,气化的所述物质被吸收到调色剂母粒及树脂微粒内部并产生凝聚物,从而使粗粉含有率增高、包覆均匀性及收率降低。通过使粉体流路202内的压力P1与粉体流路202外的压力P0满足上述式(1),能够使液状物质的喷雾状态以及含气化物质的载气向粉体流路202外的排出状态良好。因此,能够以更高收率得到粗大粒子含量少、膜质良好的树脂层包覆调色剂。另外,粉体流路202内的压力P1与粉体流路202外的压力P0之差更优选为0.03atm以上、0.25atm以下。
作为这种调色剂的制造装置201,不限于上述构成,可以进行各种变更。例如,温度调节用套可以设置在粉体流过部209和搅拌部208的外侧的整个面上,也可以设置在粉体流过部209或搅拌部208的外侧的一部分上。在粉体流过部209和搅拌部208的外侧的整个面上设置温度调节用套时,可以进一步切实地防止调色剂母粒向粉体流路202内壁的附着。
上述这样的调色剂的制造装置,还可以组合市售的搅拌装置和喷雾部得到。作为具备粉体流路和旋转搅拌部的市售的搅拌装置,可列举出例如Hybridization System(商品名,柱式会社奈良机械制作所制造)等。通过在这种搅拌装置内安装液体喷雾单元,可以将该搅拌装置作为在本发明的调色的剂制造方法中使用的调色剂的制造装置使用。
2、树脂层包覆调色剂
作为本发明的第2实施方式的调色剂,通过作为第1实施方式的调色剂的制造方法来制造。通过第1实施方式的调色剂的制造方法而得到的调色剂,由于作为包覆材料的树脂微粒相对于调色剂母粒的包覆量均匀,因此各个树脂层包覆调色剂粒子间的带电特性等调色剂特性均匀。另外,本发明的树脂层包覆调色剂由于具有由调色剂表面的树脂层带来的内包成分保护效果,因此耐久性优良。使用这种树脂层包覆调色剂形成图像时,能够稳定地形成高精细、且没有浓度不均的画质良好的图像。
本发明的调色剂中还可以添加外添加剂。作为外添加剂可以使用公知的物质,可以列举例如二氧化硅、氧化钛等。此外,这些物质优选经有机硅树脂、硅烷偶联剂等进行表面处理。外添加剂的使用量,相对于调色剂100重量份,优选为1~10重量份。
3、显影剂
作为本发明的第3实施方式的显影剂,含有作为第2实施方式的调色剂。由此,可以制成各个调色剂粒子间的带电特性等调色剂特性均匀的显影剂,因此得到能够维持良好的显影性的显影剂。本实施方式的显影剂,既可以作为单组分显影剂使用,也可以制成双组分显影剂使用。作为单组分显影剂使用时,不使用载体以调色剂单体的形式来使用。此外,作为单组分显影剂使用时,通过使用刮刀及毛刷在显影套筒上摩擦带电,使调色剂附着到套筒上,来输送调色剂,进行图像形成。作为双组分显影剂使用时,将第2实施方式的调色剂与载体一起使用。本发明的调色剂,由于各个调色剂粒子间的带电特性等调色剂特性均匀,因此可以稳定地形成高精细、且没有浓度不均的画质良好的图像。
(载体)
作为载体,可以使用公知的载体,可以列举例如:用包覆物质对由铁、铜、锌、镍、钴、锰、铬等构成的单独或复合铁氧体以及载体芯粒子进行表面包覆而成的树脂包覆载体、或者使具有磁性的粒子分散到树脂中的树脂分散型载体等。
作为包覆物质,可以使用公知的物质,可以列举例如:聚四氟乙烯、三氟氯乙烯聚合物、聚偏氟乙烯、有机硅树脂、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、聚酰胺、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、氧化铝微粉等。另外作为用于树脂分散型载体的树脂也没有特别限制,可以列举例如苯乙烯丙烯酸树脂、聚酯树脂、氟类树脂及酚树脂等。均优选根据调色剂成分进行选择,可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
载体的形状优选球形或扁平形。此外载体的粒径没有特别限制,但考虑到高画质化,优选为10μm~100μm,进一步优选为20μm~50μm。另外,载体的电阻率优选为108Ω·cm以上,进一步优选为1012Ω·cm以上。
载体的体积电阻率是通过如下操作而得到的值:将载体放入具有0.50cm2的截面积的容器中并轻敲后,在充满容器内的粒子上施加1kg/cm2的载荷,读取在载荷和底面电极之间施加产生1000V/cm电场的电压时的电流值。当电阻率低时,在显影套筒上施加了偏压的情况下,电荷被注入载体,载体粒子容易附着于感光体上。另外,容易引起偏压的击穿。
载体的磁化强度(最大磁化)优选为10emu/g~60emu/g,进一步优选为15emu/g~40emu/g。磁化强度依赖于显影辊的磁通密度,但是,在显影辊的一般的磁通密度的条件下,当其低于10emu/g时,磁性的束缚力不起作用,有可能成为载体飞散的原因。另外,当磁化强度超过60emu/g时,由于载体的立起过高,因而在非接触显影中难以保持与像承载体的非接触状态。另外,在接触显影中,在调色剂像中有可能容易出现扫痕。
双组分显影剂中的调色剂和载体的使用比例没有特别限制,可以根据调色剂及载体的种类适当选择,但是,如果以树脂包覆载体(密度5~8g/cm2)为例,则可以以在显影剂中含有调色剂为显影剂总量的2~30重量%、优选2~20重量%的方式使用调色剂。另外,在双组分显影剂中,调色剂对载体的覆盖率优选为40~80%。
4、图像形状装置
图5是示意地表示作为本发明的第4实施方式的图像形成装置100的构成的截面图。图像形成装置100是同时具有复印功能、打印功能及传真功能的复合机,根据被传递的图像信息,在记录介质上形成全彩色或单色图像。即,在图像形成装置100中,具有复印模式、打印模式及传真模式三种印刷模式,根据来自未图示的操作部的操作输入、来自使用个人计算机、便携式终端装置、信息记录存储介质或存储装置的外部设备的印刷作业的信号等,由未图示的控制单元选择印刷模式。
图像形成装置100包括作为像承载体的感光鼓11、图像形成部2、转印部3、定影部4、记录介质供给部5和排出部6。为了与彩色图像信息中所含的黑(b)、青(c)、品红(m)及黄(y)各颜色的图像信息相对应,构成图像形成部2的各构件及转印部3中所含的一部分构件分别设置4个。在此,根据各颜色分别设置4个的各构件,将表示各颜色的字母附加在参照标号的末尾来进行区别,总称的情况仅用参照标号表示。
图像形成部2包括带电部12、曝光单元13、显影装置14和清洁单元15。带电部12及曝光单元13作为潜像形成部起作用。带电部12、显影装置14及清洁单元15在感光鼓11周围以上述顺序配置。带电部12配置在显影装置14及清洁单元15的垂直方向下方。
感光鼓11是通过未图示的旋转驱动部绕轴线可旋转驱动地设置、并在其表面部形成静电潜像的滚筒状构件。感光鼓11的旋转驱动部由通过中央处理装置(Central Processing Unit;CPU)实现的控制单元控制。感光鼓11包含未图示的导电性基体和在导电性基体的表面形成的未图示的感光层而构成。导电性基体可以采用各种形状,可以列举例如圆筒状、圆柱状、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,可以使用该领域中常用的导电性材料,可以列举例如:铝、铜、黄铜、锌、镍、不锈钢、铬、钼、钒、铟、钛、金、铂等金属以及这些金属的2种以上的合金;在合成树脂薄膜、金属薄膜或纸等薄膜状基体上形成由铝、铝合金、氧化锡、金、氧化铟等1种或2种以上构成的导电性层的导电性薄膜;以及含有导电性粒子和/或导电性聚合物的树脂组合物等。作为导电性薄膜中所使用的薄膜状基体,优选合成树脂薄膜,特别优选聚酯薄膜。另外,作为导电性薄膜中的导电性层的形成方法,优选蒸镀、涂敷等。
感光层通过例如层压包含电荷产生物质的电荷产生层和包含电荷输送物质的电荷输送层来形成。此时,优选在导电性基体与电荷产生层或电荷输送层之间设置底涂层(undercoat layer)。通过设置底涂层,得到如下优点:覆盖存在于导电性基体表面的伤痕及凹凸,可使感光层表面平滑化,另外,防止反复使用时感光层的带电性变差,提高在低温和/或低湿环境下感光层的带电特性。另外,也可以是在最上层设置了感光体表面保护层的、耐久性好的三层结构的层压感光体。
电荷产生层以通过光照射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、增敏剂等。作为电荷产生物质,可以使用该领域中常用的电荷产生物质,可以列举例如:苝酰亚胺、苝酸酐等苝类颜料;喹吖啶酮、蒽醌等多环醌类颜料;金属及无金属酞菁、卤化无金属酞菁等酞菁类颜料;方酸菁色素(squalium dyes);薁鎓色素(azuleniumdyes);噻喃鎓色素;具有咔唑骨架、苯乙烯基二苯乙烯骨架、三苯基胺骨架、二苯并噻吩骨架、噁二唑骨架、芴酮骨架、二茋骨架、二苯乙烯基噁二唑骨架或二苯乙烯基咔唑骨架的偶氮颜料等。其中,无金属酞菁颜料、氧钛酞菁颜料、含有芴环和/或芴酮环的双偶氮颜料、由芳香族胺构成的双偶氮颜料、三偶氮颜料等具有高电荷产生能力,适合用于得到高感光度的感光层。电荷产生物质可以单独使用1种或者并用2种以上。电荷产生物质的含量没有特别限制,但是,优选相对于电荷产生层中的粘合树脂100重量份为5重量份以上、500重量份以下,进一步优选为10重量份以上、200重量份以下。作为电荷产生层用的粘合树脂,也可以使用该领域中常用的粘合树脂,可以列举例如三聚氰胺树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚树脂、聚碳酸酯、苯氧基树脂、聚乙烯醇缩丁醛、聚芳酯、聚酰胺以及聚酯等。粘合树脂可以单独使用1种或者根据需要并用2种以上。
电荷产生层可以通过如下方法形成:将各自适量的电荷产生物质和粘合树脂以及根据需要的增塑剂、增敏剂等溶解或分散在可以溶解或分散这些成分的适当的有机溶剂中,制备电荷产生层涂液,将该电荷产生层涂液涂敷在导电性基体表面上,并使导电性基体表面干燥。这样得到的电荷产生层的膜厚没有特别限制,优选为0.05μm以上、5μm以下,进一步优选为0.1μm以上、2.5μm以下。
层压在电荷产生层上的电荷输送层,以具有接受由电荷产生物质产生的电荷并进行输送的能力的电荷输送物质和电荷输送层用的粘合树脂为必需成分,根据需要含有公知的抗氧化剂、增塑剂、增敏剂、润滑剂等。作为电荷输送物质,可以使用该领域中常用的电荷输送物质,可以列举例如: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、1,1-二(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、苯基腙类、腙衍生物、三苯基胺类化合物、四苯基二胺类化合物、三苯基甲烷类化合物、茋类化合物、具有3-甲基-2-苯并噻唑啉环的吖嗪化合物等供电子性物质;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、叶枯净衍生物、四氰基乙烯、四氰基对醌二甲烷、四溴代对苯醌、四氯代对苯醌、苯醌等电子接受性物质等。电荷输送物质可以单独使用1种或者并用2种以上。电荷输送物质的含量没有特别限制,但优选相对于电荷输送层中的粘合树脂100重量份为10重量份以上、300重量份以下,进一步优选为30重量份以上、150重量份以下。
作为电荷输送层用的粘合树脂,可以使用该领域中常用且能够使电荷输送物质分散均匀的粘合树脂,可以列举例如: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,若考虑成膜性、所得到的电荷输送层的耐磨损性、电特性等,则优选含有双酚Z作为单体成分的聚碳酸酯(以后,称为“双酚Z型聚碳酸酯”)、双酚Z型聚碳酸酯与其他聚碳酸酯的混合物。粘合树脂可以单独使用1种或者并用2种以上。
在电荷输送层中,优选含有电荷输送物质及电荷输送层用的粘合树脂的同时还含有抗氧化剂。作为抗氧化剂,可以使用该领域中常用的抗氧化剂,可以列举例如:维生素E、对苯二酚、受阻胺、受阻酚、对苯二胺、芳基链烷及其衍生物、有机硫化合物、有机磷化合物等。抗氧化剂可以单独使用1种或者并用2种以上。抗氧化剂的含量没有特别限制,为构成电荷输送层的成分总量的0.01重量%以上、10重量%以下,优选为0.05重量%以上、5重量%以下。
电荷输送层可以通过如下方法形成:将各自适量的电荷输送物质、粘合树脂以及根据需要的抗氧化剂、增塑剂、增敏剂等溶解或分散在能够溶解或分散这些成分的适当的有机溶剂中,制备电荷输送层用涂液,将该电荷输送层用涂液涂敷在电荷产生层表面,并使电荷产生层表面干燥。这样得到的电荷输送层的膜厚没有特别限制,但优选为10μm以上、50μm以下,进一步优选为15μm以上、40μm以下。
也可以在一个层中形成存在电荷产生物质和电荷输送物质的感光层。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、其他添加剂等,可以与分别形成电荷产生层及电荷输送层的情况相同。
在本实施方式中,采用使用如上所述的电荷产生物质及电荷输送物质形成有机感光层而得到的感光鼓,但是,可以采用使用硅等形成无机感光层而得到的感光鼓替代上述感光鼓。
带电部12以面向感光鼓11、沿感光鼓11的长度方向、与感光鼓11表面具有间隙而隔离的方式配置,使感光鼓11表面以规定的极性及电位带电。在带电部12中,可以使用带电刷型带电器、充电器型带电器、锯齿型带电器或离子产生装置等。在本实施方式中,带电部12以与感光鼓11表面隔离的方式设置,但是,并不限定于此。例如,作为带电部12,可以使用带电辊,并以带电辊与感光鼓压接的方式配置带电辊,也可以使用带电刷、磁刷等接触带电方式的带电器。
曝光单元13以如下方式配置:与从曝光单元13射出的各色信息相对应的光,通过带电部12和显影装置14之间,照射到感光鼓11的表面。曝光单元13在该单元内将图像信息转变为与黑、青、品红、黄各色信息相对应的光,对通过带电部12以同样的电位带电的感光鼓11表面,用与各色信息相对应的光进行曝光,在该表面上形成静电潜像。在曝光单元13中,可以使用例如设有激光照射部及多个反射镜的激光扫描单元。此外,也可以使用适当组合有LED阵列、或者液晶快门和光源的单元。
清洁单元15将通过显影装置14在感光鼓11表面上形成的调色剂像转印到记录介质上后,除去残留在感光鼓11表面上的调色剂,使感光鼓11表面清洁化。在清洁单元15中,使用例如清洁刮板等板状构件。在本实施方式的图像形成装置中,作为感光鼓11,使用有机感光鼓,有机感光鼓的表面是以树脂成分为主体,因此,由于因带电装置的电晕放电产生的臭氧的化学作用,有机感光鼓的表面容易变差。然而,变差的表面部分受到清洁单元15产生的摩擦作用而磨损,虽然缓慢但变差的表面部分确实被除去。因此,由臭氧等引起的表面变差的问题实际上被消除,可以长时间稳定地维持由带电操作产生的带电电位。在本实施方式中虽然设置清洁单元15,但是,并不限定于此,也可以不设置清洁单元15。
利用图像形成部2,对通过带电部12而处于均匀的带电状态的感光鼓11的表面,照射来自曝光单元13对应于图像信息的信号光,形成静电潜像,由显影装置14向其供给调色剂,形成调色剂像,将该调色剂像转印到中间转印带25上,然后,用清洁单元15除去残留于感光鼓11表面上的调色剂。为了形成图像反复进行该一系列的调色剂像形成操作。
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、各自与黑色、青色、品红及黄色各色图像信息对应的4个中间转印辊28、转印带清洁单元29和转印辊30。中间转印带25是通过驱动辊26和从动辊27涨紧而形成环状的移动路径的环带状构件,沿箭头B的方向旋转驱动。驱动辊26通过未图示的驱动部绕其轴线可旋转驱动地设置,通过该旋转驱动,使中间转印带25向箭头B方向旋转驱动。从动辊27设置为可随着驱动辊26的旋转驱动而从动旋转,赋予中间转印带25一定的张力,以使中间转印带25不松弛。中间转印辊28隔着中间转印带25压接在感光鼓11上,并且通过未图示的驱动部绕其轴线可旋转驱动地设置。中间转印辊28与如上所述施加转印偏压的未图示的电源连接,具有将感光鼓11表面的调色剂像转印到中间转印带25上的功能。
中间转印带25在与感光鼓11接触并且通过感光鼓11时,从隔着中间转印带25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,在感光鼓11表面形成的调色剂像被转印到中间转印带25上。全彩色图像的情况下,由各感光鼓11所形成的各色的调色剂图像,依次转印并重叠在中间转印带25上,由此形成全彩色调色剂像。
转印带清洁单元29以隔着中间转印带25与从动辊27相对、并与中间转印带25的外周面接触的方式进行设置。通过与感光鼓11的接触而附着在中间转印带25上的调色剂成为污染记录介质的原因,因此,转印带清洁单元29除去并回收中间转印带25表面的调色剂。
转印辊30隔着中间转印带25压接在驱动辊26上,通过未图示的驱动部绕其轴线可旋转驱动地设置。在转印辊30和驱动辊26的压接部、即转印夹持部,由中间转印带25承载并输送过来的调色剂像被转印到由后述的记录介质供给部5送来的记录介质上。承载调色剂像的记录介质被送至定影部4。
利用转印部3,在感光鼓11和中间转印辊28的压接部,由感光鼓11转印到中间转印带25上的调色剂像,通过中间转印带25向箭头B方向的旋转驱动而被输送到转印夹持部,从而被转印到记录介质上。
定影部4设置在比转印部3更靠近记录介质的输送方向下游侧,包括定影辊31和加压辊32。定影辊31通过未图示的驱动部可旋转驱动地设置,将构成承载在记录介质上的未定影调色剂像的调色剂加热熔融。在定影辊31的内部设有未图示的加热部。加热部对定影辊31进行加热,以使定影辊31表面达到规定的温度(以后也称为“加热温度”)。加热部可以使用例如加热器、卤灯等。加热部由定影条件控制部来控制。
在定影辊31表面附近设有未图示的温度检测传感器,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被输入到后述的控制单元的存储部。加压辊32以与定影辊31压接的方式进行设置,且可随着定影辊31的旋转驱动而从动旋转地被支撑。加压辊32与定影辊31协作将调色剂像定影在记录介质上。此时,加压辊32通过将利用来自定影辊31的热而处于熔融状态的调色剂像向记录介质挤压,辅助调色剂像向记录介质的定影。定影辊31与加压辊32的压接部为定影夹持部。
利用定影部4,在转印部3中,转印有调色剂像的记录介质被定影辊31和加压辊32夹持,在通过定影夹持部时,调色剂像在加热下被压紧在记录介质上,由此,调色剂像被定影在记录介质上,形成图像。
记录介质供给部5包括自动送纸盒35、拾取辊36、输送辊37、定位辊38和手动送纸盒39。自动送纸盒35设置在图像形成装置100的垂直方向下部,是贮存记录介质的容器状构件。记录介质例如有普通纸、彩色复印用纸、高射投影机用片材、明信片等。拾取辊36每次取出1张自动送纸盒35中所贮存的记录介质,送至用纸输送路径P1。输送辊37是以相互压接的方式设置的一对辊构件,用于向定位辊38输送记录介质。定位辊38是以相互压接的方式设置的一对辊构件,与中间转印带25承载的调色剂像被输送到转印夹持部同步地将由输送辊37送来的记录介质送至转印夹持部。手动送纸盒39是为了将记录介质取入图像形成装置100内而用于贮存记录介质的装置,手动送纸盒39中贮存的记录介质是与自动送纸盒35中所贮存的记录介质不同的记录介质,具有任意的尺寸。由手动送纸盒39取入的记录介质利用输送辊37而在用纸输送路径P2内通过,被送至定位辊38。利用记录介质供给部5,与中间转印带25承载的调色剂像被输送到转印夹持部同步地将由自动送纸盒35或手动送纸盒39供给的每次1张的记录介质送至转印夹持部。
记录介质排出部6包括输送辊37、排出辊40和排出盒41。输送辊37设置在用纸输送方向上与定影夹持部相比更下游侧,向排出辊40输送由定影部4定影图像后的记录介质。排出辊40将图像被定影后的记录介质排出到设置在图像形成装置100的垂直方向上面的排出盒41中。排出盒41贮存图像被定影后的记录介质。
图像形成装置100包括没有图示的控制单元。控制单元例如设置在图像形成装置100内部空间的上部,包括存储部、运算部和控制部。向控制单元的存储部输入通过配置在图像形成装置100的上面的没有图示的操作面板的各种设定值、来自配置在图像形成装置100内部各处的没有图示的传感器等的检测结果、以及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。各种功能要素是指例如记录介质判定部、附着量控制部、定影条件控制部等。存储部可以使用该领域中常用的存储装置,可以列举例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)以及硬盘驱动器(HDD)等。外部设备可以使用能够形成或取得图像信息、并且能与图像形成装置100电连接的电动、电子设备,可以列举例如计算机、数码照相机、电视接收机、录像机、DVD录像机、HD DVD、蓝光光盘录像机、传真装置、便携式终端装置等。运算部取出被写入存储部的各种数据(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,进行各种判定。控制部根据运算部的判定结果向相应装置发送控制信号,进行动作控制。控制部及运算部包括通过具备中央处理装置(CPU、Central Processing Unit)的微型计算机、微处理器等而实现的处理电路。控制单元包括上述处理电路和主电源,电源不仅对控制单元、而且也对图像形成装置100内部的各装置供电。
5、显影装置
图6是示意地表示图5所示的图像形成装置100所具备的显影装置14的概略图。显影装置14包括显影槽20和调色剂送料斗21。显影槽20是如下容器状构件:该容器状构件以面向感光鼓11表面的方式配置,将调色剂供给到形成于感光鼓11表面的静电潜像上而进行显影,形成作为可见像的调色剂像。显影槽20在其内部空间收容调色剂,且收容并旋转自由地支撑显影辊50、供给辊51、搅拌辊52等辊状构件。此外,也可以代替辊状构件收容螺旋构件。本实施方式的显影装置14,将作为调色剂的所述实施方式的调色剂收容于显影槽20中。
在显影槽20的面向感光鼓11的侧面形成开口部53,在隔着该开口部53与感光鼓11相对的位置上可旋转驱动地设置显影辊50。显影辊50是在其与感光鼓11的压接部或最接近部将调色剂供给到感光鼓11表面的静电潜像上的辊状构件。在供给调色剂时,在显影辊50表面施加与调色剂的带电电位相反极性的电位作为显影偏压。由此,显影辊50表面的调色剂顺利地供给至静电潜像。另外,通过改变显影偏压值,能控制供给至静电潜像的调色剂量、即静电潜像的调色剂附着量。
供给辊51是面向显影辊50并可旋转驱动地设置的辊状构件,其将调色剂供给到显影辊50周围。
搅拌辊52是面向供给辊51并可旋转驱动地设置的辊状构件,其将由调色剂送料斗21新供给到显影槽20内的调色剂送到供给辊51周围。调色剂送料斗21以设置在其垂直方向下部的调色剂补充口54和设置在显影槽20的垂直方向上部的调色剂接收口55连通的方式进行设置,根据显影槽20的调色剂消耗状况补充调色剂。另外,也可以不使用调色剂送料斗21,以由各色调色剂盒直接补充调色剂的方式构成。
如上所述,显影装置14使用本发明的显影剂将潜像进行显影,因此可以在感光鼓11上稳定地形成高精细的调色剂像。因此,可以稳定地形成高精细且没有浓度不均的良好的调色剂像。
此外,根据本发明,实现了具备形成潜像的感光鼓11、在感光鼓11上形成潜像的带电部12和曝光单元13、以及如上所述可以在感光鼓11上形成高精细的调色剂像的本发明的显影装置14的图像形成装置100。通过用这种图像形成装置100形成图像,可以稳定地形成高精细且没有浓度不均的良好画质的图像。
实施例
以下,列举实施例及比较例对本发明进行具体说明。以下,“份”和“%”只要不特别说明,则分别表示“重量份”和“重量%”。
(物性测定)
[粘合树脂以及调色剂母粒的玻璃化转变温度]
使用差示扫描热量计(商品名:DSC220、精工电子工业株式会社制),按照日本工业规格(JIS)K7121-1987,以每分钟10℃的升温速度对试样1g进行加热,测定DSC曲线。将所得DSC曲线的相当于玻璃转化的吸热峰的高温侧的基线向低温侧延伸的直线、与在相对于从峰的立起部分到顶点的曲线斜率最大的点处引出的切线的交点的温度作为玻璃化转变温度(Tg)而求得。
[粘合树脂的软化温度]
流动特性评价装置(商品名:流动试验仪CFT-100C、株式会社岛津制作所制造)中,设定施加20kgf/cm2(9.8×105Pa)的载荷,以使试样1g从模具(喷嘴口径1mm、长1mm)中挤出,并以每分钟6℃的升温速度进行加热,求得一半量的试样从模具中流出时的温度,作为软化温度(Tm)。
[脱模剂的熔点]
使用差示扫描热量计(商品名:DSC220、精工电子工业株式会社制)重复进行2次使1g试样以每分钟10℃的升温速度从温度20℃升温至200℃、然后使其从200℃骤冷至20℃的操作,测定DSC曲线。求得相当于第二次操作中测定的DSC曲线的熔化的吸热峰的顶点的温度,将其作为脱模剂的熔点。
[调色剂母粒的体积平均粒径]
在50ml电解液(商品名:ISOTON-II,Beckman Coulter公司制)中加入20mg试样及1ml烷基醚硫酸酯钠,利用超声波分散器(商品名:台式双频率超声波清洗器VS-D100,AS-ONE株式会社制),以超声波频率20kHz进行3分钟分散处理,制备测定用试样。对于该测定用试样,使用粒度分布测定装置(商品名:Multisizer III、Beckman Coulter公司制),在孔径100μm、测定粒子数为50000计数的条件下进行测定,由试样粒子的体积粒度分布求出体积平均粒径。
[树脂微粒的体积平均粒径]
在树脂微粒的体积平均粒径的测定中,使用激光衍射/散射法粒度分布测定装置(商品名:マイクロトラツクMT3000,日机装株式会社制)。为了防止测定试样(树脂微粒)的凝聚,在含有フアミリ一フレツシユ(花王株式会社制)的水溶液中投入分散有测定试样的分散液并进行搅拌,然后注入上述装置中,进行2次测定并求出其平均值。作为测定条件,将测定时间设为30秒、试样粒子折射率设为1.49、分散剂设为水、分散剂折射率设为1.33。对测定试样的体积粒度分布进行测定,由测定结果计算在累积体积分布中自小粒径侧开始的累积体积为50%的粒径作为树脂微粒的体积平均粒径(μm)。
(实施例1)
[调色剂母粒制作工序S1]
调色剂母粒原料及其添加量如下。
·聚酯树脂(商品名:ダイヤクロン,三菱レイヨン株式会社制,玻璃化转变温度50℃,软化温度110℃) 87.5%(100份)
·C.I.颜料蓝15:3 5.0%(5.7份)
·脱模剂(巴西棕榈蜡,熔点82℃) 6.0%(6.9份)
·电荷控制剂(商品名:ボントロンE84、Orient Chemical Industry株式会社制) 1.5%(1.7份)
将以上各构成成分用亨舍尔混合机(商品名:FM20C,三井矿山株式会社制造)进行预混合后,用双螺杆挤出混炼机(商品名:PCM65,株式会社池贝制)进行熔融混炼。将该熔融混炼物用切割研磨机(商品名:VM-16,Orient株式会社制)进行粗粉碎后,用气流粉碎机(HosokawaMicron株式会社制造)进行微粉碎,再用风力分级机(Hosokawa Micron株式会社制造)进行分级,制成体积平均粒径6.5μm、玻璃化转变温度50℃的调色剂母粒。
[树脂微粒制备工序S2]
将聚合苯乙烯、丙烯酸和丙烯酸丁酯而得到的物质冻干,作为树脂微粒得到体积平均粒径为0.15μm的苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸丁酯共聚物微粒(玻璃化转变温度64℃、软化温度120℃)。
[包覆工序S3]
使用在以图2所示的装置为标准的Hybridization System(商品名:NHS-1型,株式会社奈良机械制作所制造)上安装了含有二流体喷嘴的液体喷雾单元的旋转搅拌装置。作为液体喷雾单元,使用以通过送液泵(商品名:SP11-12,株式会社フロム制)将液状物质连续地向二流体喷嘴定量送液的方式进行连接的装置。设定二流体喷嘴的安装角度,以使液体喷雾方向与粉体流动方向所成角度(以下称为“喷雾角度”)平行(0°)。对调色剂母粒及树脂微粒进行搅拌,并在使其流动的状态下进行喷雾,使用乙醇作为使这些粒子增塑的液状物质。液状物质的喷雾速度和含气化物质的载气排出速度可以使用市售的气体检测器(商品名:XP-3110,新cosmo电机株式会社制)进行观察。温度调节用套设置在粉体流过部和搅拌部壁面的整个面上。粉体流路中设置了温度传感器。
在温度调节工序S3a中,将粉体流过部和搅拌部的温度调节到50℃。在树脂微粒附着工序S3b中,将所述装置的Hybridization System的旋转搅拌部的最外周的圆周速度设为100m/秒。在喷雾工序S3c及成膜工序S3d中,将圆周速度设为100m/秒。
利用上述装置,将调色剂母粒100重量份和树脂微粒10重量份搅拌混合5分钟后,将作为液状物质的乙醇以喷雾速度每分钟1.0g、空气流量每分钟5L,进行30分钟喷雾,使树脂微粒在调色剂母粒表面成膜。然后,停止乙醇喷雾,搅拌10分钟,由此得到实施例1的树脂层包覆调色剂。
通过在旋转搅拌装置的旋转搅拌部上设置的贯通孔中安装压差计,对制造树脂层包覆调色剂时的粉体流路内与粉体流路外的压力差进行测定。粉体流路内的压力能够通过调节从二流体喷嘴的空气管向粉体流路内供给的载气的量、以及气体排出部的节流阀的阀门进行适当改变。以使粉体流路内的压力比粉体流路外的压力高0.03atm的方式进行调节。此时通过贯通孔和气体排出部排出的所述物质的排出浓度稳定为约2.8Vol%。另外,向粉体流路外排出的空气流量为每分钟10L。另外,粉体流路外的压力为常压。
(实施例2)
除了以粉体流路外的压力为常压、粉体流路内的压力比粉体流路外的压力高0.04atm的方式调节来自旋转轴部的空气压力以外,其余与实施例1同样操作,得到实施例2的树脂层包覆调色剂。
(实施例3)
除了以粉体流路外的压力为常压、粉体流路内的压力比粉体流路外的压力高0.07atm的方式调节来自旋转轴部的空气压力以外,其余与实施例1同样操作,得到实施例3的树脂层包覆调色剂。
(实施例4)
除了以粉体流路外的压力为常压、粉体流路内的压力比粉体流路外的压力高0.12atm的方式调节来自旋转轴部的空气压力以外,其余与实施例1同样操作,得到实施例4的树脂层包覆调色剂。
(实施例5)
除了以粉体流路外的压力为常压、粉体流路内的压力比粉体流路外的压力高0.25atm的方式调节来自旋转轴部的空气压力以外,其余与实施例1同样操作,得到实施例5的树脂层包覆调色剂。
(实施例6)
除了以粉体流路外的压力为常压、粉体流路内的压力比粉体流路外的压力高0.30atm的方式调节来自旋转轴部的空气压力以外,其余与实施例1同样操作,得到实施例6的树脂层包覆调色剂。
(比较例1)
除了开放粉体投入部及气体排出部以使粉体流路内的压力与粉体流路外的压力相同以外,其余与实施例1同样地操作,得到比较例1的树脂层包覆调色剂。
(比较例2)
以粉体流路外的压力为常压、粉体流路内的压力比粉体流路外的压力低0.10atm的方式,利用来自气体排出部的泵进行抽气来调节空气压力,除此以外,与实施例1同样操作,得到比较例2的树脂层包覆调色剂。
(评价)
对于如上所得的实施例1~6和比较例1、2的树脂层包覆调色剂,如下进行收率、粗粉含有率和包覆均匀性的评价。
[收率]
使用下述式(3)计算树脂层包覆调色剂的收率,对实施例1~6及比较例1~2的树脂层包覆调色剂的收率进行评价。
树脂层包覆调色剂的收率(%)={回收的树脂层包覆调色剂的重量/(投入的调色剂母粒的重量+树脂微粒固体成分的重量)}×100 …(3)
评价标准如下。
○:良好。算出的树脂层包覆调色剂的收率为90%以上。
△:实用上没有问题。算出的树脂层包覆调色剂的收率为80%以上且小于90%。
×:不良。算出的树脂层包覆调色剂的收率小于80%。
[粗粉含有率]
通过粒度分布测定装置(商品名:Multisizer3,ベツクマン·コ一ルタ一公司制)对实施例1~6及比较例1、2的树脂层包覆调色剂进行测定,由该调色剂的体积粒度分布求出12μm以上的粗粉的含有率。
评价标准如下。
○:良好。树脂层包覆调色剂中的粗粉含有率小于3%。
△:实用上没有问题。树脂层包覆调色剂中的粗粉含有率为3%以上且小于5%。
×:不良。树脂层包覆调色剂中的粗粉含有率为5%以上。
[包覆均匀性]
向实施例1~6和比较例1、2的树脂层包覆调色剂100部中混合并外添加用硅烷偶联剂进行疏水化处理后的平均一次粒径为20nm的二氧化硅粒子1.0部,使用该树脂层包覆调色剂,根据高温保存后凝聚物的有无来评价被膜均匀性。将外添加了二氧化硅的树脂层包覆调色剂20g密闭在聚乙烯容器中,在50℃下放置48小时后,将该树脂层包覆调色剂取出并加到230目的筛上。测定在筛上残留的树脂层包覆调色剂的重量,求出作为该重量相对于树脂层包覆调色剂总重量的比例的残留量,用下述标准进行评价。数值越低,则表示调色剂越不发生结块,保存性越良好。
评价标准如下。
○:微量凝聚。残留量小于1%。
△:少量凝聚。残留量为1%以上且小于3%。
×:大量凝聚。残留量为3%以上。
[综合评价]
基于上述收率、粗粉含有率和包覆均匀性的评价,进行本发明的调色剂的制造方法的综合评价。
综合评价标准如下。
○:良好。全部评价结果为○。
△:可。全部评价结果中没有×,但有1个以上的△。
×:不良。收率、粗粉含有率及包覆均匀性的评价结果的至少一个为×。
将实施例1~6和比较例1、2中得到的树脂层包覆调色剂的评价结果和综合评价结果示于表1。
如表1所示可知,粉体流路内的压力比粉体流路外的压力高的实施例1~6能够以高收率得到粗粉含有率低、包覆均匀性良好的树脂层包覆调色剂。但是,由于实施例6的粉体流路内的压力与粉体流路外的压力之差比较大,因此粗粉含有率稍稍增加,且包覆均匀性及收率稍稍降低。
本发明可以在不脱离其精神或主要特征的情况下以其它各种方式实施。因此,上述实施方式在所有方面不过是示例,本发明的范围为权利要求书所示的范围,并不受说明书全文的任何限定。而且,属于权利要求范围的变形或变更也都在本发明的范围内。
Claims (2)
1.一种树脂层包覆调色剂的制造方法,其特征在于,使用旋转搅拌装置,所述装置设有:循环部,具有包括周边设有旋转叶片的旋转盘和旋转轴的旋转搅拌部、和包括旋转搅拌室及循环管的粉体流路,利用旋转搅拌部使调色剂母粒和树脂微粒在粉体流路内反复循环再返回至旋转搅拌室;温度调节部,设置在粉体流路的至少一部分上,并将粉体流路内和旋转搅拌部的温度调节到调色剂母粒的玻璃化转变温度以下;喷雾部,包括通过载气向处于流动状态的调色剂母粒及树脂微粒喷雾使这些粒子增塑的液状物质的二流体喷嘴;以及排出部,将含有气化的所述物质的载气排出到粉体流路外,
使载气在粉体流路内循环,并且通过排出部将含有气化的所述物质的载气向粉体流路外连续排出,
粉体流路外的压力P0为常压,
粉体流路内的压力P1与粉体流路外的压力P0满足下述式(1),
0atm<(粉体流路内的压力P1-粉体流路外的压力P0)≤0.3atm…(1),
所述液状物质含有低级醇。
2.如权利要求1所述的树脂层包覆调色剂的制造方法,其特征在于,粉体流路内的压力P1与粉体流路外的压力P0满足下述式(2),
0.03atm≤(粉体流路内的压力P1-粉体流路外的压力P0)≤0.25atm…(2)。
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