CN102023501B - 胶囊调色剂、其制造方法及双组分显影剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供通过在调色剂母粒的表面上形成由脱模剂微粒及树脂微粒构成的树脂包覆层而在不损害耐粘连性的情况下耐污损性优良的胶囊调色剂、其制造方法及双组分显影剂。胶囊调色剂由包含粘合树脂及着色剂的调色剂母粒、脱模剂微粒和树脂微粒构成,具有包覆所述调色剂母粒的表面的树脂包覆层,所述脱模剂微粒分散在树脂包覆层中。

Description

胶囊调色剂、其制造方法及双组分显影剂
技术领域
本发明涉及胶囊调色剂、其制造方法及双组分显影剂。
背景技术
使用电子照相方式形成图像的图像形成装置,具备:感光体、带电部、曝光部、显影部、转印部、定影部和清洁部。
带电部使感光体表面带电,曝光部对处于带电状态的感光体表面照射信号光,形成与图像信息对应的静电潜像。显影部向在感光体表面上形成的静电潜像供给显影剂中的调色剂而形成调色剂像,转印部将在感光体表面上形成的调色剂像转印到记录介质上,进而,定影部使转印的调色剂像定影在记录介质上。另外,清洁部例如为清洁刮刀,通过刮刀刮掉在调色剂像转印后的感光体表面上残留的调色剂,使感光体表面洁净。
在这样的图像形成装置中,作为显影剂,使用含有调色剂的单组分显影剂、或含有调色剂与载体的双组分显影剂,使静电潜像显影,从而形成图像。在此使用的调色剂是在作为基质的聚酯类粘合树脂中分散作为着色剂、脱模剂的蜡等而形成粒状的树脂粒子。
作为调色剂的制造方法,一直以来通用混炼粉碎法,但是粉碎调色剂的表面为凹凸多的不定形状,粉碎后的破碎面直接成为调色剂粒子的表面,因此表面组成容易变得不均匀,从而难以均匀地控制调色剂粒子的表面状态。如果调色剂粒子表面为凹凸多的不定形状,则由于调色剂的流动性下降、或由于调色剂组成的不均匀性而引起起雾或调色剂飞散等问题。
鉴于这样的调色剂粒子表面的不定形状的问题,,提出了将调色剂原料的分散液混合、使其凝聚来制造调色剂的各种湿式方法来代替混炼粉碎法。但是,在湿式方法的情况下,多使用分散稳定剂或凝聚剂,因此,这些成分的一部分残留在调色剂粒子表面或内部,导致耐湿性下降或带电特性的劣化,特别是存在带电特性容易变得显著不稳定的缺点。
另一方面,随着近年来的高画质化的潮流,调色剂的小粒径化不断进展,作为微粉的小粒径调色剂在双组分显影剂中的含有率有增加的倾向。在含有小粒径调色剂的双组分显影剂中,由显影装置内的应力造成的小粒径调色剂的破裂或形状变化,会引起载体上的调色剂消耗(对带电赋予构件的污染)和随之而来的显影剂的带电劣化,影响显影和转印工艺,成为引起画质劣化的原因。
因此,作为流动性、转印性等良好、带电性能均匀、耐污损性优良、且具有其它各种功能的调色剂,提出了将调色剂母粒的表面由树脂层包覆的胶囊调色剂。
但是,在由树脂层包覆的胶囊调色剂中,为了提高耐粘连性,一般使用耐热性高于调色剂母粒的树脂微粒,由此存在调色剂母粒难以溶出、容易发生低温污损的问题。另外,由于树脂包覆层妨碍脱模剂从调色剂母粒内部渗出,容易发生高温污损,因此,存在得不到充分的可定影温度范围(非污损温度范围)的问题。
在日本特开平6-342224号公报中公开了通过机械撞击力使树脂微粒固着到母粒上的调色剂粒子。另外,在日本特开平5-173357号公报中公开了在调色剂表面固着蜡的调色剂。
但是,日本特开平6-342224号公报中公开的调色剂,由于脱模剂包含在母粒内部,因此定影时脱模剂难以渗出到调色剂粒子表面,存在难以得到充分耐污损性的问题。另外,日本特开平5-173357号公报中公开的调色剂,由于调色剂表面被蜡包覆而存在耐粘连性差的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供通过在调色剂母粒的表面上形成由脱模剂微粒及树脂微粒构成的树脂包覆层、在不损害耐粘连性的情况下耐污损性优良的胶囊调色剂、双组分显影剂及胶囊调色剂的制造方法。
本发明为一种胶囊调色剂,由包含粘合树脂及着色剂的调色剂母粒、脱模剂微粒和树脂微粒构成,具有包覆所述调色剂母粒的表面的树脂包覆层,其特征在于,所述脱模剂微粒分散在树脂包覆层中。
根据本发明,在由树脂包覆层包覆的胶囊调色剂中,所述树脂包覆层含有脱模剂微粒,因此,与仅在调色剂母粒中含有脱模剂的情况相比,脱模剂微粒容易渗出到调色剂粒子表面。结果,能够抑制高温污损的发生,从而能够得到可定影温度范围宽的调色剂。另外,由于所述脱模剂微粒分散在树脂包覆层中,因此与调色剂母粒表面由脱模剂包覆的情况相比,能够得到良好的耐粘连性。
另外,本发明中,树脂包覆层中的所述脱模剂微粒的含量相对于调色剂母粒100重量份优选为0.2重量份以上、2.3重量份以下。
根据本发明,由于树脂包覆层中的所述脱模剂微粒的含量相对于调色剂母粒100重量份为0.2重量份以上、2.3重量份以下,因此,树脂包覆层中的脱模剂微粒适当地分散,得到良好的耐粘连性。
另外,本发明为一种双组分显影剂,其中,包含所述胶囊调色剂和载体。
根据本发明,由于其为包含本发明的胶囊调色剂和载体的双组分显影剂,因此能够得到同时实现耐粘连性及耐热污损性的双组分显影剂。
另外,本发明为一种胶囊调色剂的制造方法,其特征在于,包括:
使调色剂母粒和由树脂微粒及脱模剂微粒构成的混合微粒流动,使所述混合微粒附着在所述调色剂母粒表面上从而形成包覆调色剂粒子的工序;和
使所述包覆调色剂粒子在载气中流动的同时,对其喷雾使所述调色剂母粒及所述树脂微粒增塑的液体,通过撞击力使所述混合微粒成膜,从而在所述调色剂母粒表面上形成树脂包覆层的工序。
根据本发明,对处于流动状态的调色剂母粒和由树脂微粒及脱模剂微粒构成的混合微粒喷雾使这些粒子增塑的液体,因此,这些粒子增塑而软化,可以在调色剂母粒表面上形成以较小的撞击力使脱模剂微粒分散的树脂包覆层。
另外,本发明中,所述混合微粒优选通过包括如下工序的方法制造:
将含有树脂微粒的水性分散体与含有脱模剂微粒的水性分散体混合而制备混合微粒水性分散体的第一工序;和
将所述混合微粒水性分散体脱水干燥而得到所述混合微粒的第二工序。
根据本发明,所述混合微粒通过包括如下工序的方法制造:将含有树脂微粒的水性分散体与含有脱模剂微粒的水性分散体混合而制备混合微粒水性分散体的第一工序;和将所述混合微粒水性分散体脱水干燥而得到所述混合微粒的第二工序,因此,能够得到树脂微粒与脱模剂微粒均匀混合的混合微粒,使脱模剂适当地分散到树脂包覆层中,从而同时实现调色剂的耐粘连性及耐热污损性。
另外,本发明中,所述含有树脂微粒的水性分散体优选通过树脂的乳液聚合或使树脂乳化分散在水性介质中而得到。
根据本发明,所述含有树脂微粒的水性分散体通过树脂的乳液聚合或使树脂乳化分散在水性介质中而得到,因此,能够得到含有粒径微细且均匀的树脂微粒的水性分散体,使脱模剂适当地分散到树脂包覆层中,从而同时实现调色剂的耐粘连性及耐热污损性。
另外,本发明中,所述含有脱模剂微粒的水性分散体优选通过使脱模剂乳化分散在水性介质中、或者在溶剂中乳化分散后置换为水性介质而得到。
根据本发明,所述含有脱模剂微粒的水性分散体通过使脱模剂乳化分散在水性介质中、或者在溶剂中乳化分散后置换为水性介质而得到,因此,能够得到含有粒径微细且均匀的脱模剂微粒的水性分散体,使脱模剂适当地分散到树脂包覆层中,从而同时实现调色剂的耐粘连性及耐热污损性。
另外,本发明中,在所述第一工序中,优选使所述脱模剂微粒相对于所述树脂微粒的比例以重量比计为3重量%以上、30重量%以下来制备所述混合微粒水性分散体。
根据本发明,在所述第一工序中,使所述脱模剂微粒相对于所述树脂微粒的比例以重量比计为3重量%以上、30重量%以下来制备所述混合微粒水性分散体,因此能够使脱模剂适当地分散到树脂包覆层中,从而同时实现调色剂的耐粘连性及耐热污损性。
另外,本发明中,所述混合微粒中,所述脱模剂微粒的平均粒径相对于所述树脂微粒的平均粒径之比优选为0.3以上、2.0以下。
根据本发明,所述混合微粒中,由于所述脱模剂微粒的平均粒径相对于所述树脂微粒的平均粒径之比为0.3以上、2.0以下,因此,能够使脱模剂微粒适当地分散到树脂包覆层中,并且使脱模剂微粒在树脂包覆层的表面上露出。结果,能够同时实现调色剂的耐粘连性及耐热污损性。
另外,本发明中,所述脱模剂微粒的差示扫描量热测定中的污损温度优选为70℃以上。
根据本发明,由于所述脱模剂微粒的差示扫描量热测定中的污损温度为70℃以上,因此能够防止脱模剂微粒熔化而在胶囊调色剂表面上扩散为膜状,从而形成微细地分散有脱模剂微粒的树脂包覆层。结果,能够同时实现调色剂的耐粘连性及耐热污损性。
另外,本发明中,在所述第二工序中,优选通过热风受热式干燥处理进行所述脱水干燥。
根据本发明,在所述第二工序中,由于通过热风受热式干燥处理进行所述脱水干燥,因此能够使形成树脂包覆层的干燥微粒有效地干燥。
另外,本发明中,所述脱模剂微粒的体积平均粒径优选为0.1μm以上、1.0μm以下。
根据本发明,所述脱模剂微粒的体积平均粒径为0.1μm以上、1.0μm以下,因此,脱模剂微粒不会在调色剂表面上形成凝聚的二次粒子或从调色剂表面游离,而是均匀地分散在树脂包覆层中。
另外,本发明为一种胶囊调色剂的制造方法,其特征在于,包括:
使调色剂母粒和脱模剂微粒流动而使脱模剂微粒附着在调色剂母粒表面上的工序;
使附着有脱模剂微粒的调色剂母粒和树脂微粒流动而使树脂微粒附着在调色剂母粒表面上的工序;
对处于流动状态的、附着有脱模剂微粒的调色剂母粒和树脂微粒喷雾具有使这些粒子增塑的效果的液体的工序;和
通过撞击力使树脂微粒和脱模剂微粒成膜而在调色剂母粒表面上形成树脂包覆层的工序。
根据本发明,由于对处于流动状态的、附着有脱模剂微粒的调色剂母粒和树脂微粒喷雾使这些粒子增塑的液体,因此这些粒子被增塑而软化,可以在调色剂母粒表面上形成以很小的撞击力分散有脱模剂微粒的树脂包覆层。
附图说明
本发明的目的、特色及优点通过下述的详细说明和附图应该可以更加明确。
图1A是表示本发明的一个实施方式的胶囊调色剂的制造方法的第一步骤的工序图。
图1B是表示图1A的混合微粒制作工序的工序图。
图2是表示本发明的胶囊调色剂的制造方法中使用的成膜装置的结构的正视图。
图3是表示沿切割面线A200-A200观察图2所示的成膜装置的示意剖面图。
图4是表示粉体投入部及粉体回收部周边的结构的侧视图。
图5是表示本发明的一个实施方式的胶囊调色剂的制造方法的第二步骤的工序图。
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。
本发明的调色剂是由调色剂母粒和包覆调色剂母粒表面的树脂包覆层构成的胶囊调色剂。树脂包覆层包含树脂微粒和脱模剂微粒。由此,在调色剂母粒的表面上形成包含脱模剂微粒的树脂包覆层。
1、调色剂的制造方法
图1A是表示本发明的一个实施方式的胶囊调色剂的制造方法的第一步骤的工序图。本实施方式的胶囊调色剂的制造方法,包括:调色剂母粒制作工序S1、混合微粒制作工序S2、混合微粒附着工序S3、成膜工序S4和外添加工序S5。
(1)调色剂母粒制作工序S1
在调色剂母粒制作工序S1中,制作要利用由树脂微粒及脱模剂微粒构成的树脂包覆层包覆的调色剂母粒。调色剂母粒是包含粘合树脂及着色剂的粒子,其制作方法没有特别限制,可以利用公知的方法得到。作为调色剂母粒的制作方法,可以列举例如: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。
(利用粉碎法制作调色剂母粒)
在利用粉碎法的调色剂母粒的制作中,将含有粘合树脂、着色剂及其它添加剂的调色剂组成物在混合机中进行干式混合后,利用混炼机进行熔融混炼。使通过熔融混炼得到的混炼物冷却固化,并用粉碎机将固化物粉碎。然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,可以列举例如:亨舍尔混合机(商品名、三井矿山株式会社制)、Super Mixer(商品名、株式会社川田制)、Mechanomil(商品名、冈田精工株式会社制)等亨舍尔型混合装置;Angmil(商品名、Hosokawa Micron株式会社制)、HybridizationSystem(商品名、株式会社奈良机械制作所制)、Cosmo System(商品名、川崎重工业株式会社制)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(ラボプラストミル)等普通混炼机。更具体而言,可以列举例如:TEM-100B(商品名、东芝机械株式会社制)、PCM-65/87、PCM-30(以上均为商品名、株式会社池贝制)等单螺杆或双螺杆挤出机、KNEADEX(商品名、三井矿山株式会社制)等开炼辊式的混炼机。其中,优选开炼辊式的混炼机。
作为粉碎机,可以列举例如:利用超音速喷射气流进行粉碎的喷气式粉碎机、以及将固化物导入在高速旋转的转子(rotor)和定子(liner)之间形成的空间中而进行粉碎的撞击式粉碎机。
分级中可以使用:利用由离心力及风力进行的分级而将过粉碎调色剂母粒除去的公知的分级机,可以使用例如旋转式风力分级机等。
(调色剂母粒原料)
如前所述,调色剂母粒含有粘合树脂和着色剂。
作为粘合树脂,使用无定形聚酯。所谓无定形聚酯树脂,是指不具有明确的熔点的树脂。无定形树脂一般电阻高,因此即使万一在调色剂表面上露出,也可以将对带电性稳定性的影响抑制得较小。另外,也可以使用结晶性聚酯树脂。
无定形聚酯通常使用:以选自二元醇单体及三元以上的多元醇单体中的一种以上和选自二元羧酸单体及三元以上的多元羧酸单体中的一种以上作为构成单体、并通过缩聚而得到的无定形聚酯。
作为二元醇单体,可以列举例如:聚氧丙烯(2.2)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、聚氧丙烯(3.3)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、聚氧丙烯(2.0)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、聚氧丙烯(2.0)-聚氧乙烯(2.0)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、聚氧丙烯(6)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷等双酚A的环氧烷加成物、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,4-丁烯二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,4-环己烷二甲醇、二丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇、双酚A、双酚A的丙烯加成物、双酚A的乙烯加成物、氢化双酚A等。
作为三元以上的多元醇单体,可以列举例如:山梨醇、1,2,3,6-己四醇、1,4-山梨醇酐、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、1,2,4-丁三醇、1,2,5-戊三醇、甘油、2-甲基丙三醇、2-甲基-1,2,4-丁三醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、1,3,5-三羟基甲基苯等。
本发明中,这些二元醇单体及三元以上的多元醇单体可以单独使用或多种组合使用。
另外,就酸成分而言,作为二元羧酸单体,可以列举例如:马来酸、富马酸、柠康酸、衣康酸、戊烯二酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、琥珀酸、己二酸、癸二酸、壬二酸、丙二酸、正十二烯基琥珀酸、正十二烷基琥珀酸、正辛基琥珀酸、异辛烯基琥珀酸、异辛基琥珀酸、及这些酸的酸酐、或低级烷基酯等。
作为三元以上的多元羧酸单体,可以列举例如:1,2,4-苯三羧酸、2,5,7-萘三羧酸、1,2,4-萘三羧酸、1,2,4-丁烷三羧酸、1,2,5-己烷三羧酸、1,3-二羧基-2-甲基-2-亚甲基羧基丙烷、1,2,4-环己烷三羧酸、四(亚甲基羧基)甲烷、1,2,7,8-辛烷四羧酸、苯均四酸、Empol三聚酸及这些酸的酸酐、低级烷基酯等。
本发明中,这些二元羧酸单体及三元以上的多元羧酸单体可以单独使用或多种组合使用。
本发明中的无定形聚酯的制造方法没有特别限制,可以使用上述的单体通过酯化、酯交换反应来制造。
作为着色剂,可以使用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。
作为黑色的调色剂,可以列举例如:炭黑、氧化铜、二氧化锰、苯胺黑、活性炭、非磁性铁氧体、磁性铁氧体及磁铁矿等。
作为黄色的着色剂,可以列举例如:铬黄、锌黄、镉黄、氧化铁黄、矿物坚牢黄(mineral fast yellow)、钛镍黄、脐黄(navel yellow)、萘酚黄S、耐晒黄G、耐晒黄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93、C.I.颜料黄94、C.I.颜料黄138等。
作为橙色的着色剂,可以列举例如:铬红、钼橙、永固橙GTR、吡唑啉酮橙、耐硫化橙(Vulcan Orange)、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。
作为红色的着色剂,可以列举例如:氧化铁红、镉红、铅丹、硫化汞、镉、永固红4R、立索尔红、吡唑啉酮红、华琼红(watching red)、钙盐、色淀红C、色淀红D、亮洋红6B、曙红色淀、罗丹明色淀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、C.I.颜料红222等。
作为紫色的着色剂,可以列举例如:锰紫、坚牢紫B、甲基紫色淀等。
作为蓝色的着色剂,可以列举例如:普鲁士蓝、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、C.I.颜料蓝60等。
作为绿色的着色剂,可以列举例如:铬绿、氧化铬绿、颜料绿B、孔雀绿色淀、法哪黄绿G、C.I.颜料绿7等。
作为白色的着色剂,可以列举例如:锌白、二氧化钛、锑白、硫化锌等化合物。
着色剂可以单独使用一种,或者也可以并用两种以上不同的颜色。另外,即使是相同的颜色,也可以并用两种以上。着色剂的用量没有特别限制,但优选相对于粘合树脂100重量份为0.1~20重量份、进一步优选0.2~10重量份。
为了使着色剂均匀地分散在粘合树脂中,可以将其制成母料来使用。另外,也可以将两种以上的着色剂制成复合粒子来使用。复合粒子例如可以通过在两种以上的着色剂中添加适量的水、低级醇等,用高速研磨机等通常的制粒机制粒并使其干燥来制造。母料及复合粒子在干式混合时混入调色剂组合物中。
在调色剂母粒中除粘合树脂及着色剂以外,还可以含有电荷控制剂。作为电荷控制剂,可以使用本领域中常用的正电荷控制用及负电荷控制用电荷控制剂。
作为正电荷控制用电荷控制剂,可以列举例如:碱性染料、季铵盐、季
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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、胍盐及脒盐等。
作为负电荷控制用电荷控制剂,可以列举:石油炭黑、spironblack(スピ口ンブラツク)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、长链烷基羧酸盐及树脂酸皂等。电荷控制剂可以单独使用一种,或者也可以根据需要并用两种以上。电荷控制剂的用量没有特别限制,可以从广泛的范围内适当选择,优选相对于粘合树脂100重量份为0.5重量%以上、3重量%以下。另外,电荷控制剂可以在后述的包覆工序中混入由树脂微粒构成的包覆层中来使用。
另外,在调色剂母粒中除粘合树脂及着色剂以外,还可以含有脱模剂。作为脱模剂,可以使用本领域中常用的脱模剂,可以列举例如: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、米糠蜡及其衍生物、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、脂肪酸苯酚酯等油脂类合成蜡;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。另外,衍生物中包含氧化物、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。蜡的用量没有特别限制,可以从广泛的范围内适当选择,优选相对于粘合树脂100重量份为0.2重量份~20重量份、进一步优选0.5重量份~10重量份、特别优选1.0重量份~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3μm以上、10μm以下,进一步优选5μm以上、8μm以下。如果调色剂母粒的体积平均粒径为3μm以上、10μm以下,则能够长期稳定地形成高精细的图像。如果调色剂母粒的体积平均粒径小于3μm,则由于调色剂母粒的粒径小,因此可能发生高带电化及低流动化。调色剂发生高带电化、低流动化时,不能稳定地将调色剂供给到感光体上,可能发生背景起雾及图像浓度的降低等。如果调色剂母粒的体积平均粒径超过10μm,则由于调色剂母粒的粒径大而使形成图像的层厚增厚,形成粒状性显著的图像,不能得到高精细的图像。另外,通过调色剂母粒的粒径增大,使比表面积减少,调色剂的带电量减小。如果调色剂的带电量减小,则调色剂不能稳定供给到感光体上,可能由于调色剂飞散而导致机内污染。
(2)混合微粒制作工序S2
图1B是表示图1A的混合微粒制作工序S2的工序图。混合微粒制作工序S2是制作由树脂微粒及脱模剂微粒构成的混合微粒的工序,包括:树脂微粒水性分散体制备工序S2a、脱模剂微粒水性分散体制备工序S2b、水性分散体混合工序S2c和干燥粒子化工序S2d。
在此,树脂微粒水性分散体制备工序S2a、脱模剂微粒水性分散体制备工序S2b及水性分散体混合工序S2c与第一工序对应,干燥粒子化工序S2d与第二工序对应。
(2-1)树脂微粒水性分散体制备工序S2a
在树脂微粒水性分散体制备工序S2a中,制备树脂微粒在保持微细的分散粒径的状态下、以稳定的状态分散在以水为主成分的水性介质中的树脂微粒水性分散体。
树脂微粒例如可以通过将作为树脂微粒原料的树脂用均化器等乳化分散使其细粒化而得到。另外,也可以通过树脂的单体成分的聚合而得到。
作为树脂微粒原料,可以使用用于调色剂材料的树脂,可以列举:聚酯、丙烯酸类树脂、苯乙烯树脂、苯乙烯-丙烯酸共聚物等。在上述树脂中,优选含有丙烯酸类树脂、苯乙烯-丙烯酸共聚物。丙烯酸类树脂、苯乙烯-丙烯酸共聚物具有如下许多优点:质量轻且具有高强度,并且透明性也高,价格低廉,容易得到粒径一致的材料等。
另外,作为树脂微粒原料使用的树脂,可以是与调色剂母粒中含有的粘合树脂相同种类的树脂,也可以是不同种类的树脂,从对调色剂进行表面改性的方面考虑,优选使用不同种类的树脂。使用不同种类的树脂时,优选用作树脂微粒原料的树脂的软化温度高于调色剂母粒中所含的粘合树脂的软化温度。由此,通过本实施方式的制造方法制造的调色剂能够防止在保存中调色剂相互熔合,从而提高保存稳定性。
树脂微粒的体积平均粒径与调色剂母粒的平均粒径相比需要足够小,优选为0.05μm以上、1μm以下。另外,进一步优选0.1μm以上、0.5μm以下。通过使树脂微粒的体积平均粒径为0.05μm以上、1μm以下,在调色剂母粒表面上形成适当大小的突起部。由此,通过本发明的方法制造的调色剂在清洁时容易沾到清洁刮板上,清洁性提高。
树脂微粒的添加量没有特别限制,由于需要包覆调色剂母粒的整个表面,因此,相对于调色剂母粒100重量份,优选使用1重量份以上、30重量份以下。如果以这样的比例使用树脂微粒,则能够使树脂微粒附着到调色剂母粒的整个表面上,从而能够在调色剂母粒的整个表面上形成包覆层。结果,能够更可靠地防止由调色剂母粒中所含的低熔点成分的渗出所引起的调色剂的凝聚。
树脂微粒的添加量如果小于1重量份,则不能包覆调色剂母粒的整个表面,调色剂母粒中所含的低熔点成分可能会渗出。另外,由于包覆层的膜厚变薄,因此包覆层中所含的脱模剂容易渗出。树脂微粒的添加量如果超过30重量份,则包覆层的膜厚变得过厚,根据树脂微粒的构成材料,调色剂的定影性可能下降。
(2-2)脱模剂微粒水性分散体制备工序S2b
在脱模剂微粒水性分散体制备工序S2b中,制备脱模剂微粒在保持微细的分散粒径的状态下、以稳定的状态分散在以水为主成分的水性介质中的脱模剂微粒水性分散体。脱模剂微粒水性分散体例如通过将作为原料的脱模剂用均化器等乳化分散使其细粒化而得到。或者,通过在溶剂中乳化分散后置换为水性介质而得到。作为脱模剂微粒原料,使用与调色剂母粒中所含的脱模剂相同的脱模剂微粒原料。
脱模剂微粒的体积平均粒径优选为0.1μm以上、1.0μm以下。
脱模剂微粒的体积平均粒径如果小于0.1μm,则制造调色剂时脱模剂微粒发生凝聚因而难以均匀地分散,另外,体积平均粒径如果超过1.0μm,则脱模剂微粒容易在调色剂表面上露出,耐粘连性下降。
脱模剂微粒在差示扫描量热测定中的污损温度优选为70℃以上。脱模剂微粒的污损温度如果小于70℃,则存在由于高温保存时或使用时显影层内的温度上升等而引起粘连的问题。
(2-3)水性分散体混合工序S2c
在水性分散体混合工序S2c中,将在树脂微粒水性分散体制备工序S2a中制备的树脂微粒水性分散体和在脱模剂微粒水性分散体制备工序S2b中制备的脱模剂微粒水性分散体混合,制备混合微粒水性分散体。在混合微粒水性分散体中,脱模剂微粒相对于树脂微粒的比例,以重量比计优选为3重量%以上、30重量%以下。脱模剂微粒相对于树脂微粒的比例如果为3重量%以下,则树脂包覆层中的脱模剂量少,得不到所需的效果。另外,如果超过30重量%,则流动性及高温保存稳定性下降。
通过后述的工序形成的树脂包覆层中的脱模剂微粒的含量,相对于调色剂母粒100重量份优选为0.2重量份以上、2.3重量份以下。树脂包覆层中的脱模剂微粒相对于调色剂母粒100重量份如果小于0.2重量份,则耐热污损性下降,另外,相对于调色剂母粒100重量份如果超过2.3重量份,则耐粘连性下降。
(2-4)干燥粒子化工序S2d
在干燥粒子化工序S2d中,将水性分散体混合工序S2c中制备的混合微粒水性分散体脱水干燥,得到混合微粒。
作为用于脱水干燥的装置,可以使用例如热风受热式干燥机、传导传热式干燥机、远红外干燥机、微波干燥机等。从干燥效率和处理量的观点考虑,优选热风受热式干燥机(喷雾干燥机),具体而言,可以使用例如藤崎干燥机MDL-050型(商品名、藤崎电机株式会社制)。
混合微粒中,脱模剂微粒的平均粒径与树脂微粒的平均粒径之比优选为0.3以上、2.0以下。脱模剂微粒的平均粒径与树脂微粒的平均粒径之比如果小于0.3,则制造调色剂时脱模剂微粒发生凝聚,因而难以均匀分散,另外,平均粒径比如果超过2.0,则脱模剂微粒容易在调色剂表面上露出,耐粘连性下降。
(3)混合微粒附着工序S3
在混合微粒附着工序S3中,使混合微粒制作工序S2中制备的混合微粒附着在调色剂母粒制作工序S1中制备的调色剂母粒上,形成包覆调色剂粒子。
作为混合微粒附着工序S3中可以使用的装置,可以列举例如:亨舍尔混合机(商品名、三井矿山株式会社制)、Super Mixer(商品名、株式会社川田制)、Mechanomil(商品名、冈田精工株式会社制)等亨舍尔型混合装置;Angmil(商品名、Hosokawa Micron株式会社制)、Hybridization System(商品名、株式会社奈良机械制作所制)、CosmoSystem(商品名、川崎重工业株式会社制)等。
(4)成膜工序S4
在成膜工序S4中,使混合微粒附着工序S3中得到的包覆调色剂粒子在载气中流动的同时,喷雾使调色剂母粒及混合微粒增塑的液体,通过赋予撞击力,使混合微粒在调色剂母粒表面上成膜而形成树脂包覆层,从而形成胶囊调色剂粒子。
<成膜装置>
图2是表示本发明的胶囊调色剂的制造方法中使用的成膜装置201的结构的正视图。图3是表示从切割面线A200-A200观察图2所示的成膜装置201的示意剖面图。
在成膜工序S4中,使用例如图2所示的成膜装置201,通过由所述装置内的循环和搅拌的协同效果所产生的撞击力在调色剂母粒上形成树脂膜。成膜装置201是旋转搅拌装置,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、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上形成有开口部210、211。开口部210以在搅拌部208的旋转轴方向一侧的面208a的大致中央部、沿厚度方向贯通包含搅拌部208的面208a在内的侧壁的方式形成。另外,开口部211以在与搅拌部208的所述轴方向一侧的面208a垂直的侧面208b中、沿厚度方向贯通包含搅拌部208的侧面208b在内的侧壁的方式形成。作为循环管的粉体流过部209,一端与开口部210连接,另一端与开口部211连接。由此使搅拌部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。包覆调色剂粒子及气体流过该粉体流路202。粉体流路202以使包覆调色剂粒子流动的方向即粉体流动方向恒定的方式设置。
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,优选为30℃以上、调色剂母粒的玻璃化转变温度以下。粉体流路202内的温度由于调色剂母粒的流动,在任何部分都基本一致。如果流路内的温度超过调色剂母粒的玻璃化转变温度,则调色剂母粒软化过度,可能发生调色剂母粒的凝聚。另外,如果温度低于30℃,则分散液的干燥速度变慢,生产率降低。因此,为了防止调色剂母粒的凝聚,需要将粉体流路202及后述的旋转搅拌部204的温度维持在调色剂母粒的玻璃化转变温度以下。为此,在粉体流路202及旋转搅拌部204的外侧的至少一部分配设内径比粉体流路管的外径大的后述的温度调节用套。
(旋转搅拌部)
旋转搅拌部204包含旋转轴构件218、圆盘状的旋转盘219和多个搅拌叶片220。旋转轴构件218是圆柱棒状构件,其具有与搅拌部208的轴线一致的轴线,并且以插入沿厚度方向贯通包括搅拌部208的轴线方向另一侧的面208c在内的侧壁的贯通孔221中的方式设置,并通过未图示的发动机绕轴线旋转。旋转盘219是以其轴线与旋转轴构件218的轴线一致的方式由旋转轴构件218支撑,并随旋转轴构件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的周围边缘部分支撑,随旋转盘219的旋转而旋转。
成膜工序S4中,旋转搅拌部204的最外周的圆周速度优选设定为30m/秒以上,进一步优选设定为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的轴线的距离最长的旋转搅拌部204的部分204a。通过将旋转时的旋转搅拌部204的最外周的圆周速度设定为30m/秒以上,能够使包覆调色剂粒子孤立流动。如果最外周的圆周速度小于30m/秒,则不能使包覆调色剂粒子孤立流动,因而不能以树脂膜均匀地包覆调色剂母粒。
包覆调色剂粒子优选对旋转盘219垂直地进行撞击。由此,由于充分搅拌包覆调色剂粒子,因此能够用混合微粒更加均匀地包覆调色剂母粒,从而能够进一步提高包覆层均匀的调色剂的收率。
(喷雾部)
喷雾部203以插入粉体流路202的外壁上形成的开口中的方式设置,并设置在粉体流过部209中包覆调色剂粒子的流动方向上距离开口部211最近一侧的粉体流过部中。
喷雾部203将喷雾液体向包覆调色剂粒子进行喷雾。喷雾部203具备:储存液体的液体储存部;供给载气的载气供给部;和将液体与载气混合得到的混合物作为喷雾液体向粉体流路202内存在的包覆调色剂粒子喷雾的二流体喷嘴。
作为载气,可以使用压缩空气等。通过送液泵以一定流量向喷雾部203送液,由喷雾部203喷雾的液体在包覆调色剂粒子表面延展。
(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的外侧的至少一部分上,使冷却介质或加热介质在套内部的空间通过而将粉体流路202内和旋转搅拌部204调节至规定的温度。由此,能够将粉体流路内及旋转搅拌部的外侧的温度控制在不使调色剂母粒及混合微粒发生软化变形的温度以下。另外,在成膜工序S4中,使调色剂母粒、混合微粒及液体的温度偏差减少,能够使包覆调色剂粒子保持稳定的流动状态。
本实施方式中,温度调节用套优选设置在粉体流路202的整个外侧。包覆调色剂粒子通常多次撞击到粉体流路202内的内壁上,撞击时撞击能量的一部分转换为热能,蓄积在调色剂母粒及混合微粒中。随着撞击次数的增加,这些粒子中蓄积的热能增加,结果调色剂母粒及混合微粒发生软化而附着在粉体流路202的内壁上。通过在粉体流路202的整个外侧设置温度调节用套,调色剂母粒及混合微粒对粉体流路202内壁的附着力降低,能够可靠地防止由于装置内温度的急剧升高而引起的调色剂母粒在粉体流路202内壁上的附着,从而能够避免由调色剂母粒及混合微粒导致粉体流路202内变窄。因此,能够以高收率制造调色剂母粒由树脂微粒均匀包覆、且清洁性优良的调色剂。
另外,在喷雾部203下游的粉体流过部209内部,喷雾的液体处于未干燥而残留的状态,如果温度不适当则干燥速度减慢,液体容易滞留。如果包覆调色剂粒子与该液体接触,则包覆调色剂粒子容易附着到粉体流路202内壁上,成为调色剂的凝聚发生源。在开口部210附近的内壁处,流入搅拌部208的包覆调色剂粒子与因旋转搅拌部204的搅拌而在搅拌部208内流动的包覆调色剂粒子发生撞击,撞击后的包覆调色剂粒子容易附着在开口部210附近。因此,通过在这样的包覆调色剂粒子容易附着的部分设置温度调节用套,能够更可靠地防止包覆调色剂粒子在粉体流路202内壁上的附着。
(粉体投入部及粉体回收部)
在粉体流路202的粉体流过部209上连接有粉体投入部206和粉体回收部207。图4是表示粉体投入部206及粉体回收部207周围的结构的侧视图。
粉体投入部206包括:供给包覆调色剂粒子的未图示的料斗、连通料斗和粉体流路202的供给管212和设置在供给管212中的电磁阀213。由料斗供给的包覆调色剂粒子,在通过电磁阀213使供给管212内的流路开放的状态下,经由供给管212供给到粉体流路202中。供给到粉体流路202的包覆调色剂粒子通过旋转搅拌部204的搅拌沿恒定的粉体流动方向流过。另外,在通过电磁阀213使供给管212内的流路关闭的状态下,包覆调色剂粒子不供给到粉体流路202中。
粉体回收部207包括:回收罐215、连通回收罐215和粉体流路202的回收管216、和设置在回收管216中的电磁阀217。在通过电磁阀217使回收管216内的流路开放的状态下,流过粉体流路202的调色剂粒子经由回收管216回收到回收罐215中。另外,在通过电磁阀217使回收管216内的流路关闭的状态下,流过粉体流路202的调色剂粒子不被回收。
作为具有不溶解调色剂母粒及混合微粒而使其增塑的效果的液体,没有特别限制,由于喷雾后需要从这些粒子中除去,因此优选容易蒸发的液体。作为这样的液体,优选包含水或低级醇。
作为低级醇,可以列举例如:甲醇、乙醇、丙醇等。如果喷雾液体含有这样的低级醇,则能够提高混合微粒对调色剂母粒的润湿性,从而更容易在调色剂母粒的整个表面或大部分表面上形成包覆层。另外,增塑后的调色剂母粒及混合微粒由于外力而变形,能够在调色剂母粒表面上形成均匀的包覆层。另外,能够进一步缩短用于除去喷雾液体的干燥时间。另外,能够进一步缩短除去液体时的干燥时间,从而能够抑制调色剂母粒之间的凝聚。
另外,喷雾的液体的粘度优选为5cP以下。液体的粘度在25℃下测定,例如,可以利用锥板式旋转粘度计测定。作为优选的粘度为5cP以下的液体,可以列举醇。作为醇,可以列举:甲醇、乙醇等。这些醇的粘度小或容易蒸发,因此,通过使液体含有醇,由喷雾部203喷雾出的液体的喷雾液滴直径不会粗大化,能够喷雾出液滴直径微细的液体。另外,能够喷雾出液滴直径均匀的液体。调色剂母粒与液滴撞击时,能够进一步促进液滴的微细化。由此,能够使调色剂母粒及混合微粒表面均匀地润湿、熔合,并通过与撞击能量的协同效果使混合微粒软化。结果,能够得到均匀性优良的胶囊调色剂。
作为喷雾液体,不限于上述喷雾液体,例如,也可以使用丁醇、二甘醇、甘油等醇类、丙酮、甲乙酮等酮类、乙酸甲酯、乙酸乙酯等酯类等。
喷雾的液体优选以使粉体流路202内达到恒定气体浓度的方式气化,气化的液体通过贯通孔221排出到粉体流路202外。由此,能够使粉体流路202内气化的液体的浓度保持恒定,与浓度不保持恒定时相比液体的干燥速度提高。由此,能够防止残留有未干燥液体的调色剂粒子附着到其它调色剂粒子上,抑制调色剂粒子的凝聚,从而进一步提高包覆层均匀的调色剂的收率。
在气体排出部222中由浓度传感器测定的气化的液体的浓度优选为约3重量%以下。浓度如果为约3重量%以下,则能够使液体的干燥速度足够大,防止残留有未干燥液体的调色剂粒子附着到其它调色剂粒子上,从而能够防止调色剂粒子的凝聚。另外,气化的液体的浓度进一步优选为0.1重量%以上、3.0重量%以下。如果浓度在这样的范围内,则能够不降低生产率而防止调色剂粒子的凝聚。
本实施方式中,优选在粉体流路202中调色剂母粒及包覆调色剂粒子的流动速度稳定后开始喷雾。由此,能够将液体均匀地喷雾到包覆调色剂粒子上,从而可以提高包覆层均匀的调色剂的收率。
在成膜工序S4中,在预定的温度下持续进行旋转搅拌部204的搅拌,直到调色剂母粒上附着的混合微粒软化并成膜,使包覆调色剂粒子流动,从而使混合微粒在调色剂母粒表面上成膜。
作为这样的成膜装置201,不限于上述的结构,可以进行各种改变。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有温度调节用套时,能够更可靠地防止包覆调色剂粒子在粉体流路202内壁上的附着。
另外,代替成膜装置201,也可以将市售的搅拌装置与喷雾部进行组合而构成。作为具备粉体流路及旋转搅拌部的市售的搅拌装置,可以列举例如Hybridization System(商品名、株式会社奈良机械制作所制)等。通过在这样的搅拌装置内安装液体喷雾单元,可以作为成膜装置使用。
(5)外添加工序S5
在外添加工序S5中,使外添加剂附着在成膜工序S4中得到的胶囊调色剂粒子表面上。作为外添加剂,可以使用公知的外添加剂,可以列举例如二氧化硅、氧化钛等。另外,这些外添加剂优选由硅烷偶联剂、有机硅树脂等进行表面处理。外添加剂的用量相对于胶囊调色剂100重量份优选为1~10重量份。
图5是表示本发明的一个实施方式的胶囊调色剂的制造方法的第二步骤的工序图。本发明的胶囊调色剂的制造方法的第二步骤,包括:调色剂母粒制作工序A1、微粒制备工序A2、包覆工序A3和外添加工序A4。
<调色剂母粒制作工序A1>
调色剂母粒制作工序A1与前述的调色剂母粒制作工序S1同样进行,因此省略其说明。
<微粒制备工序A2>
在微粒制备工序A2中,制备干燥后的树脂微粒及脱模剂微粒。
干燥可以使用任何方法,例如,可以使用热风受热式干燥、传导传热式干燥、远红外干燥、微波干燥等方法得到干燥树脂微粒。树脂微粒在后面的包覆工序A3中作为包覆调色剂母粒的树脂包覆层使用。通过用树脂微粒包覆调色剂母粒表面,能够防止例如由调色剂母粒中所含的脱模剂等低熔点成分的熔融而引起的保存中的调色剂凝聚的产生。另外,例如在将分散有树脂微粒的液体喷雾来包覆调色剂母粒的情况下,由于在调色剂母粒表面上残留有树脂微粒的形状,因此,能够得到与表面平滑的调色剂相比清洁性更优良的调色剂。作为树脂微粒原料,可以使用前述的树脂。
树脂微粒的添加量没有特别限制,由于需要包覆调色剂母粒的整个表面,因此相对于调色剂母粒100重量份,优选使用1重量份以上、30重量份以下。以这样的比例使用树脂微粒时,可以使树脂微粒附着在调色剂母粒的整个表面上,从而可以在调色剂母粒的整个表面上形成包覆层。结果,能够更可靠地防止由调色剂母粒中所含的低熔点成分渗出而引起的调色剂的凝聚。
树脂微粒的添加量如果小于1重量份,则不能包覆调色剂母粒的整个表面,调色剂母粒中所含的低熔点成分可能渗出。另外,由于包覆层的膜厚变薄,因此包覆层中所含的脱模剂容易渗出。树脂微粒的添加量如果超过30重量份,则包覆层的膜厚变得过厚,根据树脂微粒的构成材料,调色剂的定影性可能会下降。
<包覆工序A3>
包覆工序A3使用例如表面改性装置来进行。第一表面改性装置是具备将调色剂母粒、树脂微粒及脱模剂微粒收纳在其内部的容器、和将喷雾液体喷雾到容器内部的喷雾部的装置。另外,本实施方式中,第一表面改性装置还具备对容器内的调色剂母粒进行搅拌的搅拌部。
作为将调色剂母粒、树脂微粒及脱模剂微粒收纳在内部的容器,可以使用密闭类的容器。
喷雾部具备:储存喷雾液体的喷雾液体储存部;储存载气的载气储存部;和将喷雾液体与载气混合得到的混合物向在容器内收纳的调色剂母粒喷射、并将喷雾液体的液滴向调色剂母粒喷雾的液体喷雾单元。
作为载气,可以使用压缩空气等。作为液体喷雾单元,可以使用市售品,例如,可以使用以使喷雾液体通过蠕动泵(商品名:MP-1000A、东京理化器械株式会社制)向二流体喷嘴(商品名:HM-6型、扶桑精机株式会社制)定量送液的方式连接的液体喷雾装置。
作为搅拌部,可以使用能够对调色剂母粒赋予以撞击力为主体的机械及热能的搅拌器等。
作为具备搅拌部的容器,可以使用市售品,可以列举例如:亨舍尔混合机(商品名、三井矿山株式会社制)、Super Mixer(商品名、株式会社川田制)、Mechanomil(商品名、冈田精工株式会社制)等亨舍尔型混合装置;Angmil(商品名、Hosokawa Micron株式会社制)、HybridizationSystem(商品名、株式会社奈良机械制作所制)、Cosmo System(商品名、川崎重工业株式会社制)等。通过在这样的混合机的容器内安装液体喷雾单元,可以将该混合机作为本实施方式的表面改性装置使用。
表面改性装置的容器内的温度优选低于调色剂母粒中所含的粘合树脂的玻璃化转变温度。如果是这样的温度,则能够防止由于调色剂母粒在容器内过度熔化而引起的调色剂母粒的凝聚。如果容器内的温度为调色剂母粒中所含的粘合树脂的玻璃化转变温度以上,则调色剂母粒在容器内过度熔化,可能发生调色剂母粒的凝聚。另外,为了防止调色剂母粒的凝聚,优选根据需要对表面改性装置的容器内进行冷却。
树脂微粒在调色剂母粒上的包覆如下进行。
首先,将调色剂母粒和脱模剂微粒投入容器中,利用搅拌部进行搅拌,使脱模剂微粒分散、附着到调色剂母粒表面上后,加入树脂微粒,在利用搅拌部搅拌调色剂母粒、脱模剂微粒及树脂微粒的状态下,向容器内部进行喷雾液体的喷雾。调色剂母粒及树脂微粒的表面喷雾有喷雾液体,且通过搅拌施加了热能,由此发生膨胀、软化。通过利用搅拌部对其施加机械撞击力,使树脂微粒固着在调色剂母粒表面上,并且一部分树脂微粒与调色剂母粒及相邻的树脂微粒中的至少一者融合。此时所使用的喷雾液体对脱模剂微粒没有增塑效果,脱模剂微粒不软化。因此,脱模剂微粒通过机械撞击力埋入到调色剂母粒或树脂微粒中,几乎不露出于包覆层表面。
如果使用上述的表面改性装置,则可以容易地设定调色剂母粒与树脂微粒的使用比例,从而能够得到适当的包覆层厚度。另外,由于表面改性装置具备搅拌部,因此能够使调色剂母粒上附着均匀量的树脂微粒,从而能够得到带电性均匀的调色剂。
在调色剂母粒的表面上形成包含脱模剂微粒的树脂包覆层后,进行喷雾液体的除去。喷雾液体的除去通过例如用干燥机使喷雾液体气化来进行。喷雾液体的除去可以使用例如热风受热式干燥机、传导传热式干燥机、冷冻干燥机等通常使用的干燥机,优选在树脂包覆层形成工序中所使用的装置内停止喷雾液体的供给,并在搅拌一定时间的同时进行气化、干燥。
外添加工序A4与前述的外添加工序S5同样地进行,因此省略其说明。
2、胶囊调色剂
本发明的实施方式的调色剂,通过上述实施方式的胶囊调色剂的制造方法来制造。通过上述的胶囊调色剂的制造方法得到的胶囊调色剂,在调色剂母粒的表面上形成含有脱模剂微粒的树脂包覆层,由此可以得到在不损害耐粘连性的情况下耐污损性优良、可定影温度范围宽的胶囊调色剂。
3、双组分显影剂
本发明的胶囊调色剂可以与载体混合,作为双组分显影剂来使用。
作为载体,可以使用公知的载体,可以列举例如:由包覆物质对由铁、铜、锌、镍、钴、锰、铬等构成的单独或复合铁氧体及载体调色剂母粒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在树脂中而得到的树脂分散型载体等。
作为包覆物质可以使用公知的包覆物质,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、丙烯酸类树脂、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,作为树脂分散型载体中使用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、含氟树脂及酚树脂等。均优选根据调色剂成分进行选择,可以单独使用一种,或者两种以上并用。
载体的形状优选为球形或扁平形。另外,载体的粒径没有特别限制,但考虑到高画质化,优选为10~100μm、进一步优选20~50μm。
双组分显影剂中的调色剂与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。例如,与树脂包覆载体(密度5~8g/cm2)混合时,设定调色剂的含量为显影剂总量的2~30重量%、优选2~20重量%即可。另外,调色剂对载体的包覆率优选为40~80重量%。
(实施例)
以下,列举实施例及比较例具体说明本发明。以下,“份”和“%”如果没有特别说明则分别表示“重量份”和“重量%”。实施例及比较例中的树脂的玻璃化转变温度(Tg)及软化温度(Tm)、脱模剂微粒的熔点及污损温度、调色剂母粒的体积平均粒径及变异系数、树脂微粒及脱模剂微粒的体积平均粒径、脱模剂微粒的分散粒径如下进行测定。
[树脂的玻璃化转变温度]
使用差示扫描热量计(商品名:DSC220,精工电子工业株式会社制),按照日本工业标准(JIS)K7121-1987,以每分钟10℃的升温速度对1g试样进行加热,测定DSC曲线。求出所得DSC曲线中相当于玻璃化转变的吸热峰的高温侧的基线向低温侧延长的直线、与在相对于从峰的上升部分至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)。
[树脂的软化温度]
使用流动特性评价装置(商品名:流动试验仪CFT-100C、株式会社岛津制作所制),将1g试样以每分钟6℃的升温速度进行加热,并施加20kgf/cm2(19.6×105Pa)的载荷,求出从模具(喷嘴口径1mm、长1mm)中流出一半量的试样时的温度作为软化温度(Tm)。
[脱模剂微粒的熔点及污损温度]
使用差示扫描热量计(商品名:DSC220,精工电子工业株式会社制),重复进行两次将1g试样以每分钟10℃的升温速度从温度20℃加热至200℃、然后从200℃骤冷至20℃的操作,测定DSC曲线。求出第二次操作中测定的DSC曲线的相当于熔化的吸热峰的顶点的温度作为脱模剂的熔点。将所得DSC曲线中相当于熔化的吸热峰的低温侧的基线向高温侧延长的直线、与在相对于从峰的上升部分至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污损温度。
[脱模剂微粒的分散粒径]
将制作的调色剂粒子进行树脂包埋,将用切片机切割出约80nm的薄片通过透射显微镜进行观察。由树脂包覆层中观察为白点的脱模剂成分的总面积求出换算为等面积球相当径的直径,将该直径的范围作为分散粒径。
[调色剂母粒的体积平均粒径及变异系数]
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:UH-50、株式会社エスエ厶テ一制)以20kHz的频率进行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:Multisizer3、Beckman Coulter公司制),在孔径:100μm、测定粒子数: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及体积粒度分布的标准偏差。变异系数(CV值、%)根据下式进行计算。
CV值(%)=(体积粒度分布的标准偏差/体积平均粒径)×100
[树脂微粒及脱模剂微粒的体积平均粒径]
使用激光衍射/散射式粒径分布测定装置(商品名:LA-920、株式会社堀场制作所制),以体积为基准测定50%频率粒径(中值粒径)。
(实施例1)
[调色剂母粒制作工序S1]
聚酯树脂(商品名:タフトン、花王株式会社制、玻璃化转变温度60℃、软化温度138℃)                                  88份
着色剂(铜酞菁、C.I.颜料蓝15∶3)                   5份
脱模剂(巴西棕榈蜡、东亚化成株式会社制、熔点82℃)  5份
带电控制剂(商品名:ボント口ンE84、才リエント化学工业株式会社制)                                                2份
将上述原料用亨舍尔混合机混合、分散3分钟后,使用双螺杆挤出机(商品名:PCM-30、株式会社池贝制)进行熔融混炼使其分散。双螺杆挤出机的运转条件为:料筒(cylinder)设定温度110℃、机筒(barrel)转速300rpm、原料供给速度20kg/小时。将得到的调色剂混炼物在冷却带上冷却后,用具有Φ2mm的滤网的速磨机(speed mill)进行粗粉碎。将该粗粉碎物用气流粉碎机(商品名:IDS-2、日本ニコ一マチツク工业株式会社制)进行微粉碎,再用ELBOW-JET分级机(商品名、日铁矿业株式会社制)分级,得到调色剂母粒(体积平均粒径6.9μm、变异系数22)。
[混合微粒制作工序S2]
将苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸丁酯共聚物树脂(商品名:SK540、三洋化成工业株式会社制)、表面活性剂聚氧乙烯烷基醚(商品名:エマルゲン1108、花王株式会社制)5g和蒸馏水1985g加热到95℃的同时投入到高压均化器中,得到树脂微粒(体积平均粒径150nm、玻璃化转变温度64℃、软化温度120℃)的水性分散体J1(固体成分浓度5%)。
将费托合成蜡(商品名:FNP0090、日本精蜡株式会社制)100g、表面活性剂聚氧乙烯烷基醚(商品名:エマルゲン1108、花王株式会社制)5g和蒸馏水1985g在加热到95℃的同时投入高压均化器中,得到脱模剂微粒1(体积平均粒径150nm、熔点峰值温度90℃、污损温度82℃)的水性分散体W1(固体成分浓度5%)。
将2000g树脂微粒的水性分散体J1、200g脱模剂微粒1的水性分散体W1以20℃的液体的状态混合,得到混合微粒水性分散体1(脱模剂微粒相对于树脂微粒的比例:10重量%)。
将混合微粒水性分散体1用藤崎干燥机MDL-050型(商品名、藤崎电机株式会社制)进行脱水干燥,制作混合微粒1。
[混合微粒附着工序S3]
将100份调色剂母粒及8.25份混合微粒1投入亨舍尔混合机(商品名、三井矿山株式会社制)中,以20m/秒的圆周速度混合5分钟,制作包覆调色剂粒子。
[成膜工序S4]
将包覆调色剂粒子投入成膜装置(商品名:ハイブリダイザ一NHS-1型、株式会社奈良机械制作所制)中,喷雾乙醇的同时对包覆调色剂粒子赋予撞击力,得到胶囊调色剂粒子(体积平均粒径7.0μm、变异系数23、脱模剂分散粒径0.1μm~0.3μm)。
[外添加工序S5]
将胶囊调色剂粒子100份、疏水性二氧化硅微粒(商品名:KE-P10、株式会社日本催化剂制、平均一次粒径100nm)0.5份、小粒径疏水性二氧化硅微粒(商品名:RX-200、日本アエ口ジル株式会社制、平均一次粒径12nm)1.0份和疏水性氧化钛(平均一次粒径40nm)0.6份用亨舍尔混合机混合3分钟,得到实施例1的胶囊调色剂(体积平均粒径7.0μm、变异系数23)。
(实施例2)
除了在混合微粒制作工序S2中将脱模剂微粒的水性分散体制备时表面活性剂及蒸馏水的投入量分别设定为1.2g及1899g以外,与实施例1同样操作,得到脱模剂微粒2(体积平均粒径300nm、熔点峰值温度90℃、污损温度82℃)的水性分散体W2(固体成分浓度5%)。除了使用100g脱模剂微粒2的水性分散体W2代替脱模剂微粒1的水性分散体W1以外,与实施例1同样操作,得到混合微粒水性分散体2(脱模剂微粒相对于树脂微粒的比例:5重量%),制作混合微粒2。
除了在混合微粒附着工序S3中使用7.88份混合微粒2代替混合微粒1以外,与实施例1同样操作,得到实施例2的胶囊调色剂(体积平均粒径7.0μm、变异系数23、脱模剂分散粒径0.1μm~0.5μm)。
(实施例3)
除了在混合微粒制作工序S2中将脱模剂微粒1的水性分散体W1的投入量设定为60g以外,与实施例1同样操作,得到混合微粒水性分散体3(所述脱模剂微粒相对于树脂微粒的比例:3重量%),制作混合微粒3。
除了在混合微粒附着工序S3中使用7.73份混合微粒3代替混合微粒1以外,与实施例1同样操作,得到实施例3的胶囊调色剂(体积平均粒径7.0μm、变异系数23、脱模剂分散粒径0.1μm~0.3μm)。
(实施例4)
除了在混合微粒制作工序S2中将脱模剂微粒1的水性分散体W1的投入量设定为400g以外,与实施例1同样操作,得到混合微粒水性分散体4(脱模剂微粒相对于树脂微粒的比例:20重量%),制作混合微粒4。
除了在混合微粒附着工序S3中使用9.0份混合微粒4代替混合微粒1以外,与实施例1同样操作,得到实施例4的胶囊调色剂(体积平均粒径7.0μm、变异系数23、脱模剂分散粒径0.1μm~0.3μm)。
(实施例5)
除了在混合微粒制作工序S2中将脱模剂微粒1的水性分散体W1的投入量设定为600g以外,与实施例1同样操作,得到混合微粒水性分散体5(脱模剂微粒相对于树脂微粒的比例:30重量%),制作混合微粒5。
除了在混合微粒附着工序S3中使用9.75份混合微粒5代替混合微粒1以外,与实施例1同样操作,得到实施例5的胶囊调色剂(体积平均粒径7.0μm、变异系数23、脱模剂分散粒径0.1μm~0,3μm)。
(实施例6)
除了在混合微粒制作工序S2中在脱模剂微粒的水性分散体的制备时使用100g聚乙烯蜡(商品名:PW655N、東洋ペト口ライト株式会社制)代替费托合成蜡以外,与实施例1同样操作,得到脱模剂微粒3(体积平均粒径300nm、熔点峰值温度98℃、污损温度70℃)的水性分散体W3(固体成分浓度5%)。除了使用100g脱模剂微粒3的水性分散体W3代替脱模剂微粒1的水性分散体W1以外,与实施例1同样操作,得到混合微粒水性分散体6(脱模剂微粒相对于树脂微粒的比例:10重量%),制作混合微粒6。
除了在混合微粒附着工序S3中使用8.25份混合微粒6代替混合微粒1以外,与实施例1同样操作,得到实施例6的胶囊调色剂(体积平均粒径7.0μm、变异系数23、脱模剂分散粒径0.1μm~0.5μm)。
(实施例7)
在混合微粒制作工序S2中,在脱模剂微粒的水性分散体的制备时,使用100g巴西棕榈蜡(东亚化成株式会社制)代替费托合成蜡,并且将表面活性剂及蒸馏水的投入量分别设定为3g及1898g,除此以外,与实施例1同样操作,得到脱模剂微粒4(体积平均粒径200nm、熔点峰值温度82℃、污损温度70℃)的水性分散体W4(固体成分浓度5%)。除了使用100g脱模剂微粒4的水性分散体W4代替脱模剂微粒1的水性分散体W1以外,与实施例1同样操作,得到混合微粒水性分散体7(所述脱模剂微粒相对于树脂微粒的比例:5重量%),制作混合微粒7。
除了在混合微粒附着工序S3中使用10.5份混合微粒7代替混合微粒1以外,与实施例1同样操作,得到实施例7的胶囊调色剂(体积平均粒径7.0μm、变异系数23、脱模剂分散粒径0.1μm~0.4μm)。
(实施例8)
不进行混合微粒制作工序S2,而进行微粒制备工序A2。将树脂微粒的水性分散体J1使用藤崎干燥机MDL-050型(商品名、藤崎电机株式会社制)进行脱水干燥,得到干燥树脂微粒。同样地由脱模剂微粒4的水性分散体W4得到干燥脱模剂微粒。
不进行混合微粒附着工序S3及成膜工序S4,如下所述进行包覆工序A3。
将调色剂母粒100份和干燥脱模剂微粒0.5重量份投入到容器内安装有能够喷雾液体的二流体喷嘴的表面改性装置(商品名:ハイブリダイザ一NHS-1型、株式会社奈良机械制作所制)中,在5000rpm的转速下滞留5分钟,使脱模剂微粒分散、附着在调色剂母粒表面上。
然后,加入10份干燥树脂微粒,在8000rpm的转速下再滞留10分钟后,向二流体喷嘴输送压缩空气,以乙醇(特级、キシダ化学株式会社制)作为喷雾液体喷雾30分钟(喷雾速度0.5g/分钟),使调色剂母粒的整个表面由树脂微粒及脱模剂微粒包覆,得到胶囊调色剂。
外添加工序A4与实施例1同样进行,得到实施例8的胶囊调色剂(体积平均粒径7.0μm、变异系数23、脱模剂分散粒径0.1μm~1μm)。
(实施例9)
除了在混合微粒制作工序S2中将脱模剂微粒的水性分散体制备时的表面活性剂及蒸馏水的投入量分别设定为15g及1888g以外,与实施例6同样操作,得到脱模剂微粒5(体积平均粒径50nm、熔点峰值温度82℃、污损温度70℃)的水性分散体W5(固体成分浓度5%)。
除了使用100g脱模剂微粒5的水性分散体W5代替脱模剂微粒1的水性分散体W1以外,与实施例1同样操作,得到混合微粒水性分散体9(所述脱模剂微粒相对于树脂微粒的比例:5重量%),制作混合微粒9。
除了在混合微粒附着工序S3中使用10.5份混合微粒9代替混合微粒1以外,与实施例1同样操作,得到实施例9的胶囊调色剂(体积平均粒径7.0μm、变异系数23、脱模剂分散粒径0.1μm~1μm)。
(实施例10)
除了在混合微粒制作工序S2中将脱模剂微粒的水性分散体制备时的表面活性剂及蒸馏水的投入量分别设定为6g及1894g以外,与实施例7同样操作,得到脱模剂微粒6(体积平均粒径100nm、熔点峰值温度82℃、污损温度70℃)的水性分散体W6(固体成分浓度5%)。
除了使用100g脱模剂微粒6的水性分散体W6代替脱模剂微粒1的水性分散体W1以外,与实施例1同样操作,得到混合微粒水性分散体10(所述脱模剂微粒相对于树脂微粒的比例:5重量%),制作混合微粒10。
除了在混合微粒附着工序S3中使用10.5份混合微粒10代替混合微粒1以外,与实施例1同样操作,得到实施例10的胶囊调色剂(体积平均粒径7.0μm、变异系数23、脱模剂分散粒径0.1μm~1μm)。
(实施例11)
除了在混合微粒制作工序S2中将脱模剂微粒的水性分散体制备时的表面活性剂及蒸馏水的投入量分别设定为1.5g及1988g以外,与实施例6同样操作,得到脱模剂微粒7(体积平均粒径300nm、熔点峰值温度82℃、污损温度70℃)的水性分散体W7(固体成分浓度5%)。除了使用100g脱模剂微粒7的水性分散体W7代替脱模剂微粒1的水性分散体W1以外,与实施例1同样操作,得到混合微粒水性分散体11(所述脱模剂微粒相对于树脂微粒的比例:5重量%),制作混合微粒11。
除了在混合微粒附着工序S3中使用10.5份混合微粒11代替混合微粒1以外,与实施例1同样操作,得到实施例11的胶囊调色剂(体积平均粒径7.0μm、变异系数23、脱模剂分散粒径0.1μm~1μm)。
(实施例12)
除了不进行成膜工序S4以外,与实施例7同样操作,得到实施例12的胶囊调色剂(体积平均粒径7.0μm、变异系数23、脱模剂分散粒径0.5μm~2μm)。
(比较例1)
除了在包覆工序A3中不使用干燥脱模剂微粒以外,与实施例7同样操作,得到比较例1的胶囊调色剂(体积平均粒径7.0μm、变异系数23)。
(比较例2)
除了在包覆工序A3中不使用干燥树脂微粒以外,与实施例8同样操作,得到比较例2的胶囊调色剂(体积平均粒径7.0μm、变异系数23)。
[双组分显影剂的制作]
将实施例1~12及比较例1、2的各胶囊调色剂、与体积平均粒径45μm的铁氧体芯载体进行混合,将胶囊调色剂浓度调节为7%,制作双组分显影剂。
使用所得到的实施例1~12及比较例1、2的胶囊调色剂、或含有实施例1~12及比较例1、2的各胶囊调色剂的双组分显影剂,如下所述进行评价。
[耐粘连性]
将100g外添加调色剂密封在塑料容器中,在50℃下放置48小时后,取出调色剂用100目的筛子过筛。测定筛子上残留的调色剂的重量,作为相对于调色剂总重量的比例求出残留量,按照下述基准评价耐粘连性。数值越低,则表示调色剂越不会发生粘连,耐粘连性越好。
◎(非常良好):无调色剂的残留。
○(良好):残留量为5%以下。
△(实用上没有问题):残留量大于5%且小于10%。
×(不良):残留量为10%以上。
[定影性及低温定影性]
将双组分显影剂填充到市售的复印机(商品名:MX-2300G、夏普株式会社制)中,使加热辊的表面温度以5℃的增量从130℃升高到220℃,形成图像,考察既不会产生调色剂像未定影在记录用纸上的低温污损现象、也不会产生调色剂像从加热辊再转印到记录用纸的白底部分上的高温污损现象的无污损范围。
无污损范围,作为不产生低温污损现象的加热辊的最低温度即最低定影温度、与不产生高温污损现象的加热辊的表面温度的最高温度即最高定影温度的温度差而求出。
根据以下的基准对定影性进行评价。
◎(非常良好):无污损范围为50℃以上。
○(良好):无污损范围为30℃以上且低于50℃。
△(实用上没有问题):无污损范围为20℃以上且低于30℃。
×(不良):无污损范围低于20℃。
对低温定影性根据以下的基准进行评价。
○(良好):最低定影温度低于155℃。
△(实用上没有问题):最低定影温度为155℃以上且低于160℃。
×(不良):最低定影温度为160℃以上。
实施例1~12及比较例1、2的胶囊调色剂如表1所示,各胶囊调色剂的评价结果如表2所示。
表1
Figure BSA00000267486300391
表2
Figure BSA00000267486300401
由表2的结果可知,实施例1~12的调色剂,耐粘连性、定影性及低温定影性优良,并且可以得到兼具耐粘连性及耐热污损性的双组分显影剂。比较例1的调色剂,虽然耐粘连性优良,但定影性不良,另外,比较例2的调色剂,虽然定影性优良,但耐粘连性不良。
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,上述实施方式从所有方面而言不过是单纯的示例,本发明的范围为权利要求书所示的范围,并不受说明书文本的任何限定。另外,属于权利要求范围的变形或变更也都包括在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种胶囊调色剂的制造方法,其特征在于,包括:
将含有树脂微粒的水性分散体与含有脱模剂微粒的水性分散体混合而制备混合微粒水性分散体的第一工序;
将所述混合微粒水性分散体脱水干燥而得到所述混合微粒的第二工序;
使含有粘合树脂和着色剂的调色剂母粒和所述混合微粒流动,使所述混合微粒附着在所述调色剂母粒表面上从而形成包覆调色剂粒子的工序;和
使所述包覆调色剂粒子在载气中流动的同时,对其喷雾使所述调色剂母粒及所述树脂微粒增塑的液体,通过撞击力使所述混合微粒成膜,从而在所述调色剂母粒表面上形成树脂包覆层的工序。
2.如权利要求1所述的胶囊调色剂的制造方法,其特征在于,通过树脂的乳液聚合或使树脂乳化分散在水性介质中,得到所述含有树脂微粒的水性分散体。
3.如权利要求1所述的胶囊调色剂的制造方法,其特征在于,通过使脱模剂乳化分散在水性介质中、或者在溶剂中乳化分散后置换为水性介质,得到所述含有脱模剂微粒的水性分散体。
4.如权利要求1所述的胶囊调色剂的制造方法,其特征在于,在所述第一工序中,使所述脱模剂微粒相对于所述树脂微粒的比例以重量比计为3重量%以上且30重量%以下来制备所述混合微粒水性分散体。
5.如权利要求1所述的胶囊调色剂的制造方法,其特征在于,所述混合微粒中,所述脱模剂微粒的平均粒径相对于所述树脂微粒的平均粒径之比为0.3以上且2.0以下。
6.如权利要求1所述的胶囊调色剂的制造方法,其特征在于,所述脱模剂微粒的差示扫描量热测定中的污损温度为70℃以上。
7.如权利要求1所述的胶囊调色剂的制造方法,其特征在于,在所述第二工序中,通过热风受热式干燥处理进行所述脱水干燥。
8.如权利要求1所述的胶囊调色剂的制造方法,其特征在于,所述脱模剂微粒的体积平均粒径为0.1μm以上且1.0μm以下。
9.一种胶囊调色剂的制造方法,其特征在于,包括:
使含有粘合树脂和着色剂的调色剂母粒和脱模剂微粒流动而使脱模剂微粒附着在调色剂母粒表面上的工序;
使附着有脱模剂微粒的调色剂母粒和树脂微粒流动而使树脂微粒附着在调色剂母粒表面上的工序;
对处于流动状态的、附着有脱模剂微粒的调色剂母粒和树脂微粒喷雾具有使这些粒子增塑的效果的液体的工序;和
通过撞击力使树脂微粒和脱模剂微粒成膜而在调色剂母粒表面上形成树脂包覆层的工序。
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