CN103226297A - 色调剂、显影剂、色调剂盒、处理盒、图像形成设备和图像形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了色调剂、显影剂、色调剂盒、处理盒、图像形成设备和图像形成方法。本发明提供了一种包含色调剂颗粒和外添剂的静电荷图像显影用色调剂,其中该色调剂颗粒为如下色调剂颗粒:色调剂颗粒(1),将分散有树脂颗粒的原料分散体中的树脂颗粒凝集而形成凝集颗粒,加热分散有所述凝集颗粒的凝集颗粒分散体来使所述凝集颗粒融合,从而形成色调剂颗粒;或者色调剂颗粒(2),通过捏合和粉碎包含粘合剂树脂和防粘剂的材料,从而获得色调剂颗粒;并且所述外添剂为二氧化硅颗粒,所述二氧化硅颗粒的平均粒径为100nm~500nm,平均圆度为0.5~0.85,并且通过平面图像分析获得的圆当量直径Da与通过三维图像分析获得的最大高度H之比的平均值大于1.5且小于1.9。
Description
技术领域
本发明涉及色调剂、显影剂、色调剂盒、处理盒、图像形成设备和图像形成方法。
背景技术
JP-A-2000-75541(专利文献1)公开了一种色调剂,该色调剂包含至少一种含有粘合剂树脂和着色剂以及外添剂的细粉的色调剂颗粒。在通过流式颗粒图像分析仪测量的基于圆当量直径的颗粒的圆度分布和粒径分布方面,色调剂具有0.950~0.995的平均圆度,圆当量直径为3.0μm~9.0μm的区域中的最大值X,和圆当量直径为0.60μm~2.00μm的区域中的最大值Y,并含有8.0%~30.0%圆当量直径大于或等于0.60μm且小于2.00μm的颗粒(以颗粒数量计)。色调剂颗粒上的外添剂细粉至少包含非球形无机细粉,其通过无机细粉的多个细粒的融合而产生,所述无机细粉具有大于或等于1mμm且小于30mμm的一次颗粒的数均长轴长度,并具有大于150的形状系数SF1和30mμm~600mμm的数均长轴长度。
JP-A-2005-121867(专利文献2)公开了一种静电荷图像显影用色调剂,该色调剂包含含有树脂和着色剂的色调剂颗粒,并且已向该色调剂颗粒添加并混合了外添剂,其中该外添剂包含含有平均弗里特水平直径(Feret’s horizontal diameter)为20nm~1370nm的不定形的金属氧化物的外添剂和含有平均弗里特水平直径为10nm~45nm的疏水性颗粒的外添剂。
JP-A-2006-206413(专利文献3)公开了一种表面经处理的二氧化硅细颗粒,该颗粒经硅油处理并且具有50nm~200nm的平均一次粒径,其中通过甲醇滴定测得的表面经处理的二氧化硅细颗粒的疏水性程度为65体积%以上,并且该表面经处理的二氧化硅细颗粒在甲醇浓度为60体积%的甲醇水中的浮动率为90%以上。
JP-A-2008-257217(专利文献4)公开了一种用于静电潜像显影色调剂的细有机颗粒,其中基于库尔特原理(Coulter principle)测得的该颗粒的体均粒径为0.05μm~6.0μm,并且该颗粒为半球形。
JP-A-2008-233256(专利文献5)公开了一种静电荷图像显影用色调剂,该色调剂至少包含作为色调剂组合物的分层无机矿物,该矿物通过使用有机离子来使包含在该分层无机矿物中的至少一部分中间层离子改性而获得,和至少一种平均一次粒径为80nm~180nm且纵横比为0.7~0.95的外添剂。
JP-A-2010-128216(专利文献6)公开了一种静电荷图像显影用色调剂,该色调剂包含含有粘合剂树脂和着色剂的着色树脂颗粒和外添剂,其中着色树脂颗粒的平均圆度为0.965~0.995,使用细硅胶颗粒作为该外添剂,该细硅胶颗粒含有20%以上不规则颗粒(以颗粒的数量计),该不规则颗粒的长轴长度为50nm~300nm,纵横比(长轴长度/短轴长度)为1.2~3,并且最小半径R为20nm以上,并且相对于100重量份该着色树脂颗粒,该细硅胶颗粒的含量为0.3重量份~2重量份。
JP-A-2008-089919(专利文献7)公开了一种色调剂,该色调剂包含芯区和壳区,该芯区包含树脂组分和着色剂,该壳区包覆该芯区的外周并具有不同于该芯区的组成,其中所述壳区包含树脂组分和由二氧化硅构成的颗粒。
发明内容
根据本发明的第一方面,提供了一种包含色调剂颗粒和外添剂的静电荷图像显影用色调剂,其中所述色调剂颗粒为如下色调剂颗粒:色调剂颗粒(1),将分散有树脂颗粒的原料分散体中的树脂颗粒凝集而形成凝集颗粒,加热分散有所述凝集颗粒的凝集颗粒分散体来使所述凝集颗粒融合,从而形成色调剂颗粒;或者色调剂颗粒(2),通过捏合和粉碎包含粘合剂树脂和防粘剂的材料,从而获得色调剂颗粒;并且所述外添剂为二氧化硅颗粒,所述二氧化硅颗粒的平均粒径为100nm~500nm,平均圆度为0.5~0.85,并且通过平面图像分析获得的圆当量直径Da与通过三维图像分析获得的最大高度H之比的平均值大于1.5且小于1.9。
根据本发明的第二方面,在第一方面所述的静电荷图像显影用色调剂中,所述二氧化硅颗粒的平均直径可以为100nm~350nm。
根据本发明的第三方面,在第一方面所述的静电荷图像显影用色调剂中,所述二氧化硅颗粒的平均圆度可以为0.6~0.8。
根据本发明的第四方面,在第一方面所述的静电荷图像显影用色调剂中,在所述二氧化硅颗粒中,通过平面图像分析获得的圆当量直径Da与通过三维图像分析获得的最大高度H之比的平均值可以为1.6~1.8。
根据本发明的第五方面,在第一方面所述的静电荷图像显影用色调剂中,相对于100重量份色调剂颗粒,所述二氧化硅颗粒的含量可以为0.1重量份~3.0重量份。
根据本发明的第六方面,在第一方面所述的静电荷图像显影用色调剂中,所述二氧化硅颗粒可以用疏水剂处理。
根据本发明的第七方面,在第一方面所述的静电荷图像显影用色调剂中,所述色调剂颗粒(1)的形状系数S F1可以为110~150。
根据本发明的第八方面,在第一方面所述的静电荷图像显影用色调剂中,所述色调剂颗粒(2)的形状系数S F1可以为140~160。
根据本发明的第九方面,提供了一种包含第一方面所述的静电荷图像显影用色调剂的静电荷图像显影剂。
根据本发明的第十方面,在第九方面所述的静电荷图像显影剂中,在所述静电荷图像显影用色调剂中,所述二氧化硅颗粒的平均圆度可以为0.6~0.8。
根据本发明的第十一方面,提供了一种色调剂盒,所述色调剂盒包括容纳第一方面所述的静电荷图像显影用色调剂的色调剂收纳室。
根据本发明的第十二方面,在第十一方面所述的色调剂盒中,在所述静电荷图像显影用色调剂中,所述二氧化硅颗粒的平均圆度可以为0.6~0.8。
根据本发明的第十三方面,提供了一种用于图像形成设备的处理盒,所述处理盒包括图像保持部件和显影单元,所述显影单元通过使用显影剂使形成于所述图像保持部件表面上的静电荷图像显影而形成色调剂图像,其中所述显影剂为第九方面所述的静电荷图像显影剂。
根据本发明的第十四方面,在第十三方面所述的用于图像形成设备的处理盒中,在所述静电荷图像显影用色调剂中,所述二氧化硅颗粒的平均圆度可以为0.6~0.8。
根据本发明的第十五方面,提供了一种图像形成设备,所述图像形成设备包括图像保持部件;充电单元,所述充电单元对所述图像保持部件的表面充电;静电荷图像形成单元,所述静电荷图像形成单元在所述图像保持部件的表面上形成静电荷图像;显影单元,所述显影单元通过使用第九方面所述的显影剂使形成于所述图像保持部件表面上的所述静电荷图像显影而形成色调剂图像;转印单元,所述转印单元将所显影的色调剂图像转印至记录介质;清洁单元,所述清洁单元清洁所述图像保持部件的表面;和定影单元,所述定影单元将所述色调剂图像定影至所述记录介质。
根据本发明的第十六方面,在第十五方面所述的图像形成设备中,在所述静电荷图像显影用色调剂中,所述二氧化硅颗粒的平均圆度可以为0.6~0.8。
根据本发明的第十七方面,提供了一种图像形成方法,所述方法包括对图像保持部件的表面充电,在所述图像保持部件的表面上形成静电荷图像,通过使用第九方面所述的显影剂使形成于所述图像保持部件表面上的所述静电荷图像显影以形成色调剂图像,将所显影的色调剂图像转印至记录介质,清洁所述图像保持部件的表面,和将所述色调剂图像定影至所述记录部件。
根据本发明的第十八方面,在第十七方面所述的图像形成方法中,在所述静电荷图像显影用色调剂中,所述二氧化硅颗粒的平均圆度可以为0.6~0.8。
发明效果
根据本发明的第一方面至第八方面,可以得到一种静电荷图像显影用色调剂,与使用含有下述色调剂颗粒(1)和添加剂的静电荷图像显影用色调剂的情况相比,其具有显影耐久性的同时具有优异的清洁性;所述色调剂颗粒(1)是经凝集颗粒形成工序和融合融合工序制造的,其中,所述凝集颗粒形成工序中,在分散有树脂颗粒的原料分散液中,使所述树脂颗粒凝集而形成凝集颗粒,所述融合融合工序中,对分散有上述凝集颗粒的凝集颗粒分散液进行加热,使所述凝集颗粒融合融合,形成所述色调剂颗粒;所述添加剂为不满足下述条件的二氧化硅颗粒:平均直径为100nm以上500nm以下,平均圆度为0.5以上0.85以下,用平面图像分析获得的圆当量直径Da与用三维图像分析获得的最大高H之比的平均值超过1.5且低于1.9。
或者,可以得到一种静电荷图像显影用色调剂,与使用含有下述色调剂颗粒(2)和添加剂的静电荷图像显影用色调剂的情况相比,具有优异的清洁性,同时具有大范围的定影温度范围,可抑制高温范围的不良定影的发生;所述色调剂颗粒(2)是通过将含有粘合树脂和防粘剂的材料捏合粉碎而制得的,所述添加剂为不满足下述条件的二氧化硅颗粒:平均直径为100nm以上500nm以下,平均圆度为0.5以上0.85以下,用平面图像分析获得的圆当量直径Da与用三维图像分析获得的最大高H之比的平均值超过1.5低于1.9。
根据本发明第九方面和第十方面,可以得到一种静电荷图像显影剂,与应用含有所述色调剂颗粒(1)和添加剂的静电荷图像显影用色调剂的情况相比,其具有显影耐久性,同时具有优异的清洁性;所述添加剂为不满足下述条件的二氧化硅颗粒:平均直径为100nm以上500nm以下,平均圆度为0.5以上0.85以下,用平面图像分析求得的圆当量直径Da与用三维图像分析求得的最大高H之比的平均值超过1.5低于1.9。
或者,可以得到一种静电荷图像显影剂,与应用含有所述色调剂微粒(2)和添加剂的静电荷图像显影用色调剂的情况相比,具有优异的清洁性,同时具有大范围的定影温度范围,可抑制高温度领域下不良定影的发生;所述添加剂为不满足下述条件的二氧化硅颗粒:平均直径为100nm以上500nm以下,平均圆度为0.5以上0.85以下,用平面图像分析获得的圆当量直径Da与用三维图像分析获得的最大高H之比的平均值超过1.5低于1.9。
根据本发明的第十一方面至第十八方面,可以得到一种色调剂盒、处理盒、图像形成装置以及图像形成方法,与应用含有所述色调剂微粒(1)和添加剂的静电荷图像显影用色调剂的情况相比,可以得到抑制了显影耐久性和清洁性降低所导致的图像缺陷的图像;所述添加剂为不满足下述条件的二氧化硅颗粒:平均直径为100nm以上500nm以下,平均圆度为0.5以上0.85以下,用平面图像分析获得的圆当量直径Da与用三维图像分析获得的最大高H之比的平均值超过1.5低于1.9。
或者,可以得到一种色调剂盒、处理盒、图像形成装置以及图像形成方法,与应用含有所述色调剂微粒(2)和添加剂的静电荷图像显影用色调剂的情况相比,可以得到抑制了清洁性下降和定影温度领域缩小所导致的图像缺陷的图像;所述添加剂为不满足下述条件的二氧化硅颗粒:平均直径为100nm以上500nm以下,平均圆度为0.5以上0.85以下,用平面图像分析获得的圆当量直径Da与用三维图像分析获得的最大高H之比的平均值超过1.5低于1.9。
附图说明
将基于以下附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述,其中:
图1是显示本示例性实施方式的图像形成设备的实例的构造示意图;
图2是显示本示例性实施方式的处理盒的实例的构造示意图;和
图3是说明用于制备本发明的示例性实施方式的静电荷图像显影剂(2)的螺杆挤出机的实例的螺杆状态的图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的示例性实施方式。
静电荷图像显影用色调剂
本示例性实施方式的静电荷图像显影用色调剂(下文中有时简称为“色调剂(1)”)至少包含色调剂颗粒和外添剂,所述色调剂颗粒(下文中有时称为凝集和融合色调剂颗粒)通过形成凝集颗粒和加热其中分散有所述凝集颗粒的凝集颗粒分散体来引起所述凝集颗粒融合从而形成所述色调剂颗粒而制备融合,所述凝集颗粒通过将其中分散有树脂颗粒的原料分散体中的树脂颗粒凝集而形成融合;所述外添剂为二氧化硅颗粒,其平均粒径为100nm~500nm,平均圆度为0.5~0.85,并且通过平面图像分析获得的圆当量直径Da与通过三维图像分析获得的最大高度H之比(Da/H)的平均值大于1.5且小于1.9。
据认为,如果将外添剂的粒径设定为较大的粒径,如100nm~500nm的粒径,则可避免外添剂被埋入色调剂颗粒中,并且抑制色调剂(1)中的外添剂的结构变化,因此可获得显影耐久性。
另一方面,据认为,由于这种粒径为100nm~500nm的外添剂的粒径大,该外添剂倾向于容易脱离色调剂颗粒而成为游离的外添剂,引起图像保持部件上需要清洁的外添剂的量增加,因而使清洁性质劣化。
同时,在具有扭曲的形状的外添剂(统称为不规则外添剂)的情形中,所述形状例如为其中近似球形的颗粒排成行的形状(方便起见称为雪人形)或具有沿不同方向凸出的凸部的形状(方便起见称为四脚体形),据认为,这些外添剂与例如球形外添剂相比倾向于更难在色调剂颗粒上移动。因此,据认为,由外添剂在色调剂颗粒上的移动引起的色调剂(1)中的外添剂结构变化与圆形外添剂相比更容易得到抑制,因此可获得显影耐久性。
在得到精确控制从而减小形状不规则性的凝集和融合的色调剂颗粒中,上述变化,即由外添剂在色调剂颗粒上的移动引起的色调剂的外添剂结构变化,倾向于即便在该变化是色调剂(1)中的外添剂结构的很小变化的情况下,也容易显著影响显影耐久性。因此,认为不规则的外添剂在显影耐久性方面是有效的。
据认为,在不规则外添剂中的雪人形外添剂情形中,即使该外添剂在沿一个方向的滚动可得到抑制,该外添剂也容易沿另一方向滚动。因此,据认为,该外添剂倾向于容易移动,不过所述移动不像球形外添剂的移动那么容易。
还认为,由于雪人形的外添剂形状容易变得体积较大且在重叠时容易引起空间位阻,而为提高外添剂对于色调剂颗粒表面的覆盖率需要添加大量该外添剂。因此,认为脱离色调剂颗粒的游离的外添剂的量倾向于在图像保持部件上增加,需要清洁的外添剂的量倾向于增加,由此清洁性劣化。
此外,据认为,在四脚体形的外添剂的情形中,虽然因与雪人形相比四脚体形的滚动更加困难而使容易移动的倾向得到抑制,但是这些形状拥有一个共同点,即它们容易变得体积较大且在重叠时引起空间位阻,由此清洁性劣化。
就此方面而言,本示例性实施方式的色调剂(1)采用具有大粒径和板状薄片结构的不规则外添剂来作为用于在上述特定制备方法中获得的色调剂颗粒的外添剂。
据认为,由于本示例性实施方式的色调剂(1)的外添剂具有大粒径,因此该色调剂中外添剂结构变化如上所述得到抑制,由此获得显影耐久性。
另外,由于本示例性实施方式的色调剂(1)的外添剂因其板状薄片结构而不容易滚动,因此雪人形外添剂可能具有的容易移动的倾向得到避免。
还认为,由于该板状薄片结构的缘故,外添剂只有特定平面会变宽,由于宽的平面接触色调剂颗粒,因此色调剂颗粒被一个外添剂覆盖的面积变宽,由此在使用少量外添剂覆盖色调剂颗粒时外添剂的覆盖率即得到提高。
另外,据认为,由于在使用少量外添剂时外添剂的覆盖率即得到提高,因此如雪人形或四脚体形的外添剂等外添剂需以大量添加至色调剂中的倾向得到避免,并且脱离色调剂的游离的外添剂倾向于减少。因此,认为图像保持部件上需要清洁的外添剂的量降低,由此可获得优异的清洁性。
据认为,基于上述原因,本示例性实施方式的色调剂(1)具有显影耐久性和优异的清洁性。
另外,据认为,当外添剂具有球形形状时,由于外添剂容易在清洁(特别是清洁刮板)中滑漏并保持在图像保持部件上,因此容易引起如缺失等图像缺陷。然而,据认为,在具有板状薄片结构的外添剂的情形中,即便该外添剂处于游离状态,该外添剂也有许多被清洁刮板部分捕获,由此抑制了该外添剂像球形外添剂那样滑漏。
缺失是指下述现象:其中色调剂未附着于想要通过附着于其上的色调剂成为图像的位置,该位置成为了空白而不是所缺失的图像。
还认为,如果覆盖色调剂颗粒的外添剂的覆盖率提高,则色调剂(1)的转印效率提高,并且通过将外添剂的粒径设定为100nm以上可以获得转印效率的耐久性。
本示例性实施方式的静电荷图像显影用色调剂(下文中有时简称为“色调剂(2)”)包括通过捏合和粉碎包含粘合剂和防粘剂的材料和外添剂获得的色调剂颗粒(下文中有时称为捏合和粉碎的色调剂颗粒),所述外添剂为二氧化硅颗粒,其平均粒径为100nm~500nm,平均圆度为0.5~0.85,并且通过平面图像分析获得的圆当量直径Da与通过三维图像分析获得的最大高度H之比(Da/H)的平均值大于1.5且小于1.9。
该捏合和粉碎的色调剂颗粒通过捏合和粉碎包含粘合剂树脂和防粘剂的材料获得。因此,防粘剂存在于粉碎的界面中,并暴露在捏合和粉碎的色调剂颗粒的表面上。
因此,认为当使用包含捏合和粉碎的色调剂颗粒的色调剂(2)时,色调剂容易通过防粘剂非静电性地彼此附着,或者色调剂容易通过防粘剂非静电性地附着于图像保持部件。因此,转印效率倾向于降低,或者感光体倾向于因在清洁部受到抵靠清洁刮板的摩擦而被污染。
抑制由暴露在色调剂颗粒表面上的防粘剂所引起的附着的方法的实例包括外添平均直径为100nm以上的外添剂。然而,这种外添剂容易脱离色调剂颗粒,这倾向于因外添剂在清洁部分滑漏而引起称作成膜(filming)(色调剂对感光体的附着)的感光体污染。
据认为,特别是在外添剂的形状为近似球形时倾向于容易出现这种现象。
还认为由于近似球形的外添剂容易滚动,因此该外添剂容易位于表面上具有许多凹部和凸部的捏合和粉碎的色调剂颗粒上,并且需要添加大量所述外添剂来覆盖色调剂颗粒。因此,认为脱离色调剂(2)的游离的外添剂倾向于增加,图像保持部件上需要清洁的外添剂的量也增加,由此清洁性劣化。
另外,据认为,近似球形的外添剂在色调剂颗粒上滚动,附着于防粘剂暴露的位置,并覆盖防粘剂,由此该外添剂容易使防粘剂无法发挥作用。因此据认为,由于在使色调剂(2)定影时的高偏移温度基于上述原因而降低,因此定影温度范围倾向于变窄,但是覆盖防粘剂的现象趋于随着外添剂的量的增加而更加多见。
另一方面,如果外添剂具有不规则形状,则与近似球形的外添剂相比该外添剂更难以在色调剂颗粒上滚动,因此上述问题倾向于得到改善。
然而,不规则的外添剂容易变得体积较大,并且其形状在重叠时容易引起空间位阻。因此,为提高该外添剂的覆盖率,需要添加大量该外添剂。
还认为,如果添加大量该外添剂,则清洁性倾向于因脱离色调剂颗粒的外添剂的增加而劣化,并且该色调剂的定影温度范围倾向于因被外添剂覆盖而无法发挥作用的防粘剂的增加而变窄(定影缺陷在高温范围不受特别抑制)。
因此,本示例性实施方式的色调剂(2)采用具有大粒径和板状薄片结构的不规则的二氧化硅颗粒作为用于捏合和粉碎的色调剂颗粒的外添剂。
据认为,由于本示例性实施方式的色调剂(2)的外添剂的粒径较大,因此由防粘剂引起的在色调剂颗粒表面上的附着如上所述得到抑制。
还认为,由于本示例性实施方式的色调剂(2)的外添剂因其板状薄片结构而不容易在色调剂颗粒上滚动,因此,与使用球形外添剂的情形相比,即使在表面上具有许多凹部和凸部的捏合和粉碎的色调剂颗粒中该外添剂也不容易定位,由此上述因添加大量外添剂所引起的清洁性的劣化得到抑制。
此外,由于该外添剂不容易滚动,因此,当滚动的外添剂优先被捕捉在防粘剂中和覆盖防粘剂时所引起的色调剂的定影温度范围变窄的倾向得到抑制。
另外,据认为,由于在不规则的外添剂中该外添剂具有板状薄片结构,因此外添剂的特定平面会变宽,并且当该宽平面接触色调剂颗粒时,以一个外添剂所覆盖的色调剂颗粒上的面积变宽。因此,认为即使色调剂颗粒覆盖有少量外添剂,色调剂颗粒的覆盖率也倾向于提高。
即,认为由于在使用少量外添剂时色调剂颗粒的覆盖率即得到提高,因此不同于厚的不规则的外添剂,该外添剂不需要以很大的量添加于色调剂。
结果,由于脱离色调剂的游离的外添剂减少,因此图像保持部件上需要清洁的外添剂的量减少,倾向于获得优异的清洁性。此外,被外添剂覆盖而无法发挥作用的防粘剂减少所引起的色调剂的定影温度的变窄倾向得到抑制。
基于此原因,认为本示例性实施方式的色调剂(2)具有优异的清洁性和宽的定影温度范围,由此高温范围的定影缺陷的发生得到抑制。
此外,认为由于本示例性实施方式的色调剂(2)包含上述外添剂,因此色调剂颗粒的覆盖率提高,并且外添剂结构被稳定化,由此获得了显影耐久性和转印耐久性。
下面将详细描述本示例性实施方式的色调剂的构成。
外添剂
包含在本示例性实施方式的色调剂中的外添剂为二氧化硅颗粒,其平均直径为100nm~500nm,平均圆度为0.5~0.85,并且通过平面图像分析获得的圆当量直径Da与通过三维图像分析获得的最大高度H之比的平均值大于1.5且小于1.9。
下面将描述作为外添剂的二氧化硅颗粒。
平均直径
二氧化硅颗粒的平均直径为100nm~500nm。
据认为,如果二氧化硅颗粒的平均直径为100nm~500nm,则可以抑制二氧化硅颗粒埋入色调剂颗粒中。
还认为,如果二氧化硅颗粒的平均直径为100nm以上,则颗粒形状不容易成为球形,而容易成为圆度为0.5~0.85的形状。另外,还认为,当色调剂颗粒被该二氧化硅颗粒覆盖时,该二氧化硅颗粒倾向于容易分散在色调剂颗粒表面上。
据认为,如果二氧化硅颗粒的平均直径为500nm以下,则当对该二氧化硅颗粒施加机械负荷时不容易失去该二氧化硅颗粒,当色调剂颗粒被该二氧化硅颗粒覆盖时该色调剂颗粒的强度倾向于得到增加,并且该二氧化硅颗粒所附着的色调剂颗粒的流动性容易得到增强。
二氧化硅颗粒的平均直径优选为100nm~350nm,且更优选为100nm~250nm。
二氧化硅复合颗粒的平均直径是指圆当量平均直径,所述圆当量平均直径是占通过以下方式获得的圆当量直径的累积频率的50%(D50v)的直径:将二氧化硅复合颗粒分散在粒径为100μm的树脂颗粒(聚酯,重均分子量Mw=50000)中,通过SEM(扫描电子显微镜)仪器观察由此获得的100个一次颗粒,并对这些一次颗粒进行图像分析。
平均圆度
二氧化硅颗粒的平均圆度为0.5~0.85。
认为如果平均圆度为0.85以下,则形状将远非球形,由此该二氧化硅颗粒倾向于不容易在色调剂颗粒上滚动,并且当将该二氧化硅颗粒添加至色调剂颗粒时色调剂中外添剂的结构变化得到抑制。
另外,当二氧化硅颗粒通过凝胶溶胶法制备时,如果平均圆度为0.5以上则二氧化硅颗粒容易得到制备。
二氧化硅颗粒的平均圆度优选为0.6~0.8。
通过SEM仪器观察已被外添至色调剂颗粒的二氧化硅颗粒,并对由此获得的二氧化硅颗粒进行平面图像分析,从而二氧化硅颗粒的圆度作为由下式(1)计算的“100/SF2”而获得。
圆度(100/SF2)=4π×(A/I2)式(1)
式(1)中,I表示图像中的二氧化硅颗粒的周长,A表示二氧化硅颗粒的投影面积。
二氧化硅颗粒的平均圆度作为占通过上述平面图像分析获得的100个二氧化硅颗粒的圆度的累积频率的50%的圆度而获得。
通过平面图像分析获得的圆当量直径Da与通过三维图像分析获得的最大高度H之比(Da/H)的平均值
在本二氧化硅颗粒中,“通过平面图像分析获得的圆当量直径Da”与“通过三维图像分析获得的最大高度H”之比(Da/H)的平均值大于1.5且小于1.9。
Da/H的平均值是通过测量各二氧化硅颗粒的Da和H获得的各二氧化硅颗粒的Da/H的平均值。
由于本发明的示例性实施方式的色调剂(1)中的Da/H的平均值大于1.5,因此二氧化硅颗粒的形状接近板状薄片结构,并且如上所述在使用少量二氧化硅颗粒覆盖色调剂颗粒时外添剂的覆盖率即得到提高。因此,认为由于仅向色调剂(1)添加了少量二氧化硅颗粒,因此脱离色调剂的二氧化硅颗粒的数量减少,由此图像保持部件上需要清洁的二氧化硅颗粒的量减少。
因此,色调剂(1)具有优异的清洁性。
由于本发明的示例性实施方式的色调剂(2)中Da/H的平均值大于1.5,因此该二氧化硅颗粒的形状接近板状薄片结构。因此,如上所述,在使用少量二氧化硅颗粒覆盖色调剂颗粒时外添剂的覆盖率即得到提高,并且仅有少量二氧化硅颗粒被添加至色调剂(2)。结果,被外添剂覆盖而无法发挥作用且具有色调剂颗粒的形状的防粘剂的量减少,由此抑制了色调剂(2)的定影温度范围变窄的倾向。
此外,认为由于仅向色调剂(2)添加了少量二氧化硅颗粒,因此脱离色调剂(2)的二氧化硅颗粒的数量倾向于减少,由此图像保持部件上需要清洁的二氧化硅颗粒的量减少。
结果,色调剂(2)具有优异的清洁性和宽范围的定影温度,并且高温范围的定影缺陷的发生得到抑制。
还认为,由于Da/H的平均值大于1.5,因此抑制了二氧化硅颗粒因二氧化硅颗粒的高度H的增加而具有容易接受外部机械负荷的结构,由此色调剂颗粒的流动性可以得到保持。
另外,认为如果Da/H小于1.9,则可以抑制二氧化硅颗粒的形状接近鳞片状,这可引起对色调剂颗粒流动性劣化的抑制,所述流动性劣化因在对二氧化硅颗粒施加机械负荷时容易造成二氧化硅颗粒流失而引起。
Da/H的平均值优选为1.6~1.85,且更优选为1.65~1.8。
二氧化硅颗粒的最大高度H和圆当量直径Da通过以下顺序获得。
对于已被外添至色调剂颗粒的二氧化硅颗粒,通过使用电子束三维粗糙度分析仪(由ELIONIX INC.制造的ERA-8900)以10,000×放大率的视野每隔10nm分析X-Y轴方向上的高度以获得所述高度,并以10,000×放大率在相同视野中捕捉二维图像。
然后,将二维图像用于获得通过使用图像分析软件WinROOf (由MITANICORPORATION制造)在0.010000μm/像素的条件下计算的面积,并通过下式(2)由该面积获得圆当量直径Da,由此使用颗粒编号对各颗粒进行编号。
圆当量直径=2√(面积/π) 式(2)
使用电子数据表软件Microsoft Excel(Microso)通过条件格式化(双色板)将分析的高度的数值制成图形,以与各颗粒的颗粒编号相配,由此确定针对单个颗粒的各个颗粒编号的最大高度H。
Da/H的平均值是所测量的100个二氧化硅颗粒的平均值。
相对于100重量份色调剂颗粒,外添的二氧化硅颗粒的量为例如优选0.1重量份~3.0重量份,更优选为0.3重量份~2.0重量份,进而更优选为0.5重量份~1.8重量份。
组分和表面处理
二氧化硅颗粒可以是包含二氧化硅的结晶或非晶颗粒,也即,SiO2是主要组分。此外,二氧化硅颗粒可以是使用硅化合物(如液体玻璃或烷氧基硅烷)作为原料制备的颗粒,或者通过粉碎石英获得的颗粒。
优选的是,就二氧化硅颗粒的分散性方面考虑,使用疏水剂处理二氧化硅颗粒。例如,通过使用烷基涂布二氧化硅颗粒表面,使二氧化硅颗粒得到疏水化。为此,例如可以使用具有烷基的已知有机硅化合物作用于二氧化硅颗粒。下文中将详细描述疏水化处理的方法。
二氧化硅颗粒的制备方法
二氧化硅颗粒的制备方法不受特别限制,只要通过该方法获得的二氧化硅颗粒的平均直径为100nm~500nm,平均圆度为0.5~0.85,并且通过平面图像分析获得的圆当量直径Da与通过三维图像分析获得的最大高度H之比的平均值大于1.5且小于1.9即可。
例如,可以通过干法或者通过所谓的湿法获得二氧化硅颗粒,所述干法粉碎粒径大于500nm的二氧化硅颗粒并将颗粒分级,所述湿法使用以烷氧基硅烷为代表的硅化合物作为原料通过凝胶溶胶法产生颗粒。作为湿法,除溶胶凝胶法之外,还有使用液体玻璃作为原料获得二氧化硅溶胶的方法。
制备二氧化硅颗粒的方法的实例包括以下制备方法。
该制备二氧化硅颗粒的方法由以下步骤构成:在含醇溶剂中制备含有碱性催化剂的碱性催化剂溶液的步骤;第一供给步骤,其中向该碱性催化剂溶液供给四烷氧基硅烷和碱性催化剂,直至所供给的四烷氧基硅烷的量达到相对于制备步骤中醇的量为0.002摩尔/摩尔~0.008摩尔/摩尔;停止供给的步骤,其中在第一供给步骤后停止四烷氧基硅烷和碱性催化剂的供给0.5分钟~10分钟;和第二供给步骤,其中在该停止供给步骤后进一步向该碱性催化剂溶液供给四烷氧基硅烷和碱性催化剂。
即,本示例性实施方式的二氧化硅颗粒的制备方法是下述方法,其中,在含有碱性催化剂的醇的存在下分开供给作为原料的四烷氧基硅烷和作为催化剂的碱性催化剂以使四烷氧基硅烷反应的同时,在中途停止供给四烷氧基硅烷和碱性催化剂至少一次,然后继续供给它们以产生薄片形状的不规则的二氧化硅颗粒。
利用本示例性实施方式的二氧化硅颗粒的制备方法,通过上述技术获得不规则的二氧化硅颗粒,其平均直径为100nm~500nm,Da/H的平均值大于1.5且小于1.9,并且平均圆度为0.5~0.85。虽然原因尚不清楚,但据认为如下。
首先,当在含醇溶剂中制备含有碱性催化剂的碱性催化剂溶液并将四烷氧基硅烷和碱性催化剂各自供给至该溶液时,供给至碱性催化剂溶液中的四烷氧基硅烷反应,由此产生核颗粒。此时,碱性催化剂进行催化反应并在所产生的核颗粒的表面上配位从而为核颗粒贡献形状和分散稳定性,但其不均匀地覆盖核颗粒表面(即,碱性催化剂附着于核颗粒表面的局部位置)。因此,认为虽然核颗粒的分散稳定性得到保持,但表面张力和化学亲合性集中在核颗粒的一部分上,由此产生了不规则的核颗粒。
另外,如果四烷氧基硅烷和碱性催化剂各自的供给是连续的,则产生的核颗粒会因四烷氧基硅烷的反应而生长。
此时,当供给的四烷氧基硅烷的量达到上述特定浓度时,使四烷氧基硅烷和碱性催化剂的供给停止上述特定时间,然后再次继续供给。
据认为,通过停止四烷氧基硅烷和碱性催化剂的供给,反应系统中的颗粒以薄片形状凝集,尽管原因尚不清楚。据认为,此时若四烷氧基硅烷和碱性催化剂的供给停止得过早,即若所供给的四烷氧基硅烷的量很少,则反应系统中的颗粒浓度很低,因此颗粒彼此碰撞的概率变低,从而不容易引起凝集。另一方面,据认为,若四烷氧基硅烷和碱性催化剂的供给停止得过晚,则所供给的四烷氧基硅烷的量很大,则核颗粒生长得过大,因此颗粒自身被稳定化并且不会凝集,从而不会形成薄片形状的颗粒。
此外,若四烷氧基硅烷和碱性催化剂的供给停止很短时间,则凝集的颗粒的量倾向于不足,而若该供给停止很长时间,则颗粒倾向于凝结得过大并成为凝胶状态。
还认为,通过在停止供给的步骤中制备薄片形状的不规则的二氧化硅颗粒并通过继续供给四烷氧基硅烷和碱性催化剂来促进颗粒生长,可以获得具有薄片形状的不规则二氧化硅颗粒,其中Da/H的平均值大于1.5且小于1.9,平均直径为100nm~500nm,并且平均圆度为0.5~0.85。
另外,认为在以上二氧化硅颗粒的制备方法中,由于引起不规则的核颗粒生长,使得核颗粒在保持不规则性的同时生长从而产生二氧化硅颗粒,因此获得了具有抵抗机械负荷的高形状稳定性的不规则的二氧化硅颗粒。
此外,认为在以上二氧化硅颗粒的制备方法中,由于产生的不规则的核颗粒是在保持不规则性的同时被引起生长并且以此方式获得二氧化硅颗粒,因此获得了耐机械负荷且不容易破裂的二氧化硅颗粒。
此外,在以上二氧化硅颗粒的制备方法中,四烷氧基硅烷和碱性催化剂被各自供给至碱性催化剂溶液中以引起四烷氧基硅烷的反应,由此产生颗粒。因此,与通过相关技术中使用的溶胶凝胶法制备不规则的二氧化硅颗粒的情形相比,所使用的碱性催化剂的总量得到减少,这使得略过除去碱性催化剂的步骤成为可能。在将二氧化硅颗粒应用于要求高纯度的产品时这是特别有用的。
下面将详细描述二氧化硅颗粒的制备方法。
二氧化硅颗粒的制备方法主要分为两个步骤。步骤之一是制备碱性催化剂溶液的步骤(制备步骤),另一个是通过向该碱性催化剂溶液供给四烷氧基硅烷和碱性催化剂产生二氧化硅颗粒的步骤(颗粒产生步骤)。
颗粒产生步骤又可以分为至少3个阶段,其包括:第一供给步骤,其中向碱性催化剂溶液供给四烷氧基硅烷和碱性催化剂以开始二氧化硅颗粒的生成;停止供给步骤(也称为熟化步骤),其中停止四烷氧基硅烷和碱性催化剂的供给;和第二供给步骤,其中继续四烷氧基硅烷聚合碱性催化剂的供给。
制备步骤
在制备步骤中,制备含醇溶剂并向其添加碱性催化剂,由此制备碱性催化剂溶液。
含醇溶剂可以是仅含醇的溶剂。可选的是,溶剂可以是含有其他溶剂的混合溶剂,所述其他溶剂例如:水;酮类,如丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮;溶纤剂类,如甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂和乙酸溶纤剂;和醚类,如二噁烷和四氢呋喃。在采用混合溶剂的情形中,醇相对于其他溶剂的量优选为80重量%以上(更优选为90重量%以上)。
醇的实例包括如甲醇和乙醇等低级醇。
碱性催化剂为用于促进四烷氧基硅烷反应(水解反应和缩合反应)的催化剂。催化剂的实例包括碱性催化剂,如氨、脲、一元胺、季铵盐,并且特别优选氨。
碱性催化剂的浓度(含量)优选为0.6摩尔/L~0.85摩尔/L,并且更优选为0.63摩尔/L~0.78摩尔/L,进而更优选为0.66摩尔/L~0.75摩尔/L。
如果碱性催化剂的浓度为0.6摩尔/L以上,则在颗粒产生步骤中供给四烷氧基硅烷时,产生的核颗粒的分散性在生长过程中得到稳定化,并且如二次凝集物等粗凝集物的产生得到抑制,由此可以抑制核颗粒成为凝胶状物质。
另一方面,如果碱性催化剂的浓度为0.85摩尔/L以上,则产生的核颗粒被过度稳定化,产生完全球形的核颗粒。因此,不能获得平均圆度为0.85以下的不规则的核颗粒,从而不能获得不规则的二氧化硅颗粒。
碱性催化剂的浓度是相对于醇催化剂溶液(碱性催化剂和含醇溶剂)的浓度。
颗粒产生步骤
下面将描述颗粒产生步骤。
颗粒产生步骤是通过将四烷氧基硅烷和碱性催化剂各自供给至碱性催化剂溶液中并引起四烷氧基硅烷在碱性催化剂溶液中的反应(水解反应和缩合反应)而产生二氧化硅颗粒的步骤。在本示例性实施方式的二氧化硅颗粒的制备方法中,在以此方式进行的颗粒生长过程中,停止所添加的组分的供给以使颗粒凝集,由此形成薄片形状的不规则的颗粒。
第一供给步骤
第一供给步骤是向碱性催化剂溶液中供给四烷氧基硅烷和碱性催化剂的步骤。供给四烷氧基硅烷直至相对于制备步骤中醇的量其浓度达到0.002摩尔/摩尔~0.008摩尔/摩尔。
“相对于制备步骤中醇的量其浓度达到0.002摩尔/摩尔~0.008摩尔/摩尔”是指“相对于制备步骤中所制备的碱性催化剂溶液中单位摩尔量(1摩尔)的醇其浓度达到0.002摩尔~0.008摩尔”。
如果相对于制备步骤中所制备的碱性催化剂溶液中的醇的量,第一供给步骤中供给的四烷氧基硅烷的量小于0.002摩尔/摩尔,则核颗粒形成过程中的颗粒浓度变得很低。因此,不容易引起颗粒之间的融合,并形成具有低不规则性的颗粒,由此流动耐久性劣化。
另一方面,如果相对于制备步骤中所制备的碱性催化剂溶液中的醇的量,所供给的四烷氧基硅烷的量大于0.008摩尔/摩尔,则核颗粒被稳定化。因此,不容易引起颗粒之间的融合,并形成具有低不规则性的颗粒,由此流动耐久性劣化。
相对于制备步骤中所制备的碱性催化剂溶液中的醇的量,第一供给步骤中所供给的四烷氧基硅烷的量优选为0.003摩尔/摩尔~0.008摩尔/摩尔,且更优选为0.006摩尔/摩尔~0.008摩尔/摩尔。
作为供给至碱性催化剂溶液中的四烷氧基硅烷,例如可以使用如四官能化硅烷化合物等硅烷化合物。
四烷氧基硅烷的具体实例包括四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷和四丁氧基硅烷等,其中就所获得的二氧化硅颗粒的反应速率和形状的可控性、粒径和粒径分布等考虑,优选四甲氧基硅烷和四乙氧基硅烷。
在第一供给步骤中,核颗粒因四烷氧基硅烷在供给四烷氧基硅烷和碱性催化剂的初始阶段(核颗粒形成阶段)中的反应而形成,然后进一步继续该供给,以引起核颗粒生长(核颗粒生长阶段)。
如上所述,在四烷氧基硅烷和碱性催化剂所供给至的碱性催化剂溶液中,碱性催化剂的浓度(含量)优选为0.6摩尔/L~0.85摩尔/L。
因此,第一供给步骤优选包括形成核颗粒的步骤,其中通过向含有浓度为0.6摩尔/L~0.85摩尔/L的碱性催化剂的碱性催化剂溶液中供给四烷氧基硅烷和碱性催化剂以形成核颗粒。碱性催化剂在碱性催化剂溶液中的浓度的优选范围如上所述。
相对于碱性催化剂溶液中的醇,四烷氧基硅烷的供给速率优选为0.001摩尔/(摩尔·分钟)~0.010摩尔/(摩尔·分钟)。
该供给速率是指相对于在碱性催化剂溶液的制备步骤中所使用的1摩尔醇以每分钟0.001摩尔~0.010摩尔的量供给四烷氧基硅烷。
如果四烷氧基硅烷的供给速率在上述范围内,则容易以高比率(例如,以颗粒数计为95%)产生平均圆度为0.5~0.85的不规则的二氧化硅颗粒。
另外,对于二氧化硅颗粒的粒径,如果相对于1L二氧化硅颗粒分散体,所供给的在颗粒产生反应中所使用的四烷氧基硅烷的量被设定为例如1.08摩尔以上,则获得粒径为100nm以上的一次颗粒,而如果相对于1L二氧化硅颗粒分散体,该量被设定为5.49摩尔以下,则获得粒径为500nm以下的一次颗粒,但粒径也取决于四烷氧基硅烷的种类和反应条件。
据认为,如果四烷氧基硅烷的供给速率小于0.001摩尔/(摩尔·分钟),则可以在核颗粒与四烷氧基硅烷之间产生反应之前将四烷氧基硅烷均匀地供给至核颗粒,因此产生具有相似形状的二氧化硅颗粒,其中粒径和形状均未显示出不均匀分布。
如果四烷氧基硅烷的供给速率为0.010摩尔/(摩尔·分钟)以下,则在核颗粒形成阶段中四烷氧基硅烷之间的反应或者在颗粒生长过程中四烷氧基硅烷与核颗粒之间的反应中所供给的四烷氧基硅烷的量不会过量,反应系统不容易凝胶化,由此核颗粒形成和颗粒生长不容易受到阻碍。
四烷氧基硅烷的供给速率优选为0.0065摩尔/(摩尔·分钟)~0.0085摩尔/(摩尔·分钟),且更优选为0.007摩尔/(摩尔·分钟)~0.008摩尔/(摩尔·分钟)。
供给至碱性催化剂溶液中的碱性催化剂的实例包括以上所示例的催化剂。所供给的碱性催化剂可以与已经包含在碱性催化剂溶液中的碱性催化剂是相同种类或者不同种类,但是优选这两种催化剂为相同种类。
相对于每分钟供给的总量为1摩尔的四烷氧基硅烷,所供给的碱性催化剂的量优选为0.1摩尔~0.4摩尔,更优选为0.14摩尔~0.35摩尔,进而更优选为0.18摩尔~0.30摩尔。
如果所供给的碱性催化剂的量为0.1摩尔以上,则生长过程中所产生的核颗粒的分散性得到稳定化,由此不容易产生如二次凝集物等粗凝集物,并且颗粒的凝胶化得到抑制。
另一方面,如果所供给的碱性催化剂的量为0.4摩尔以上,则产生的颗粒不容易过度稳定化,由此抑制了在核颗粒产生阶段中形成的不规则的核颗粒在核颗粒生长阶段中生长为球形颗粒。
停止供给步骤(熟化步骤)
在通过第一供给步骤供给四烷氧基硅烷和碱性催化剂直至四烷氧基硅烷达到上述浓度之后,在停止供给步骤中,停止供给四烷氧基硅烷和碱性催化剂0.5分钟~10分钟。
停止供给步骤换言之即熟化步骤,其通过停止供给四烷氧基硅烷和碱性催化剂一次来使颗粒熟化,从而促进核颗粒的凝集。
在熟化步骤中,如果停止供给四烷氧基硅烷和碱性催化剂的时间为0.5分钟以上,则颗粒充分融合,由此形成具有高不规则性的颗粒。
在熟化步骤中,如果停止供给四烷氧基硅烷和碱性催化剂的时间为10分钟以下,则因颗粒过度融合而引起的颗粒分散性劣化得到抑制。
在熟化步骤中,停止供给四烷氧基硅烷和碱性催化剂的时间优选为0.6分钟~5分钟,且更优选为0.8分钟~3分钟。
第二供给步骤
第二供给步骤是在停止供给的步骤之后再供给四烷氧基硅烷和碱性催化剂的步骤。通过继续在停止供给步骤中停止的四烷氧基硅烷和碱性催化剂的供给,引起凝集的核颗粒进一步生长,由此薄片形状的不规则的二氧化硅颗粒的平均直径得到进一步提高。
在第二供给步骤中,供给至反应系统的四烷氧基硅烷的浓度和量的优选范围和所供给的碱性催化剂的浓度和量的优选范围与第一供给步骤中相同。
在第二供给步骤中,供给至反应系统的四烷氧基硅烷的浓度和量和所供给的碱性催化剂的浓度和量可以不同于第一供给步骤中供给至反应系统的四烷氧基硅烷的浓度和量和所供给的碱性催化剂的浓度和量。
在颗粒产生步骤(包括第一供给步骤、熟化步骤和第二供给步骤)中,碱性催化剂溶液的温度(供给时的温度)例如为5℃~50℃,且更优选为15℃~40℃。
另外,在本二氧化硅颗粒的制备方法中,在第二供给步骤之后,可以执行停止供给步骤一次或多次,或者可以再次执行供给四烷氧基硅烷和碱性催化剂的供给步骤。
二氧化硅颗粒通过上述步骤获得。虽然以此状态获得的二氧化硅颗粒处于分散体的状态,但是此二氧化硅颗粒可以作为二氧化硅颗粒分散体来使用,或者可以通过在除去溶剂之后被收集为二氧化硅颗粒的粉末来使用。
当该二氧化硅颗粒作为二氧化硅颗粒分散体来使用时,可以可选地使用水或醇稀释该分散体或将其浓缩,以调整该二氧化硅颗粒的固体成分的浓度。此外,可以在溶剂被例如醇类、酯类和酮类等其他水溶性有机溶剂取代之后使用该二氧化硅颗粒分散体。
另一方面,当二氧化硅颗粒作为粉末使用时,需要从二氧化硅颗粒分散体中出去溶剂。除去溶剂的方法的实例包括已知方法,如1)通过过滤、离心分离或蒸馏等除去溶剂然后通过真空干燥器或柜架干燥器等来干燥所得物的方法,和2)通过流化床干燥器或喷雾干燥器直接干燥浆料的方法。虽然不受特别限制,但干燥温度优选为200℃以下。如果干燥温度高于200℃,则残留在二氧化硅颗粒表面上的硅烷醇基被缩合,由此一次颗粒容易合并,或者容易产生粗颗粒。
干燥的二氧化硅颗粒可以可选地被压碎和筛分,以除去粗颗粒或凝集物。虽然不受特别限制,但压碎的方法通过例如喷磨机、振动磨机、球磨机或棒磨机等干燥粉碎装置来进行。筛分的方法通过例如振动筛或风力分级器等已知装置来实施。
通过本制备方法获得的二氧化硅颗粒可以在使用疏水剂处理该二氧化硅颗粒表面之后使用。
疏水剂的实例包括具有烷基(例如,甲基、乙基、丙基和丁基等)的已知有机硅化合物。该试剂的具体实例包括硅烷化合物(例如,如甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、三甲基氯硅烷和三甲基甲氧基硅烷等硅烷化合物)和硅氮烷化合物(例如,六甲基二硅氮烷和四甲基二硅氮烷)等。可以使用一种疏水剂,也可使用多种疏水剂。
在这些疏水剂中,如甲基三甲氧基硅烷和六甲基二硅氮烷等具有三甲基的有机硅化合物是适合的。
所使用的疏水剂的量不受特别限制,但为获得疏水效果,相对于二氧化硅颗粒,该量例如为1重量%~100重量%,且优选为5重量%~80重量%。
获得经疏水剂处理的疏水性二氧化硅颗粒的分散体的方法包括下述方法,其中,以必要量将疏水剂添加至二氧化硅颗粒分散体中,并在搅拌下于30℃~80℃反应,对二氧化硅颗粒进行疏水化处理,由此获得疏水性二氧化硅颗粒分散体。如果反应温度低于30℃,则疏水化反应不容易进行,而如果温度高于80℃,则例如分散体会因疏水剂的自缩合而容易凝胶化,或者在一些情形中二氧化硅颗粒容易凝集。
获得粉末化疏水性二氧化硅颗粒的方法的实例包括:通过以上述方法获得疏水性二氧化硅颗粒分散体然后通过上述方法干燥该分散体从而获得疏水性二氧化硅颗粒的粉末的方法;通过先干燥二氧化硅颗粒分散体而获得亲水性二氧化硅颗粒的粉末,然后添加疏水剂以进行疏水化处理,从而获得疏水性二氧化硅颗粒的粉末的方法;通过先在获得疏水性二氧化硅颗粒分散体之后进行干燥,然后再添加疏水剂以进行疏水化处理,从而获得疏水性二氧化硅颗粒的粉末的方法;等等。
对于粉末化二氧化硅颗粒进行疏水化处理的方法的实例包括下述方法,所述方法包括在如亨舍尔混合机或流化床等处理罐中搅拌粉末化的亲水性二氧化硅颗粒,向该罐中添加疏水剂,并加热该处理罐的内部以使疏水剂气化,以使该试剂可以与粉末化的二氧化硅颗粒表面上的硅烷醇基反应。虽然不受特别限制,但处理温度为例如80℃~300℃,且优选为120℃~200℃。
色调剂颗粒
接下来将描述本发明的示例性实施方式的色调剂(1)的色调剂颗粒。
本发明的示例性实施方式的色调剂(1)的色调剂颗粒包含粘合剂,且可选地包含着色剂、防粘剂以及其他添加剂。
粘合剂树脂不受特别限制,其实例包括:由以下单体形成的均聚物:苯乙烯类,如苯乙烯、对氯苯乙烯、α-甲基苯乙烯;具有乙烯基的酯类,如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸月桂酯、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、甲基丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸2-乙基己酯;乙烯基腈类,如丙烯腈和甲基丙烯腈;乙烯基醚类,如乙烯基甲醚和乙烯基异丁醚;乙烯基酮类,如乙烯基甲基酮、乙烯基乙基酮和乙烯基异丙烯基酮;和烯烃类,如乙烯、丙烯和丁二烯;通过将以上这些单体中的两种以上组合而获得的共聚物,及其混合物。实例还包括:非乙烯基缩合树脂,如环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、纤维素树脂和聚醚树脂;这些树脂和上述乙烯基树脂的混合物;通过在非乙烯缩合树脂存在下聚合乙烯基单体而获得的接枝聚合物;等等。
苯乙烯树脂、(甲基)丙烯酸树脂和苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物树脂例如通过单独或以适当组合使用苯乙烯单体和(甲基)丙烯酸单体由已知方法获得。另外,“(甲基)丙烯酸基”是包括所有“丙烯酸基”和“甲基丙烯酸基”的术语。
通过使用选自二羧酸组分和二醇组分中的适当组分的组合,利用相关技术中的例如酯交换或缩聚等已知方法合成而获得聚酯树脂。
当将苯乙烯树脂、(甲基)丙烯酸类树脂及其共聚物树脂用作粘合剂树脂时,优选使用重均分子量Mw为20,000~100,000且数均分子量Mn为2,000~30,000的树脂。另一方面,当将聚酯树脂用作粘合剂树脂时,优选使用重均分子量Mw为5,000~40,000且数均分子量Mn为2,000~10,000的树脂。
粘合剂树脂的玻璃化转变温度优选为40℃~80℃。如果玻璃化转变温度处于上述范围内,则容易保持最低定影温度。
着色剂
着色剂可以是例如染料或颜料,但就耐光性和耐水性考虑,优选的是颜料。
作为着色剂,例如可以使用已知颜料,如炭黑、苯胺黑、苯胺蓝、Calco油蓝、铬黄、群青蓝、杜邦油红、喹啉黄、亚甲基蓝氯化物、酞菁蓝、孔雀石绿草酸盐、灯黑、玫瑰红氧化物、喹吖啶酮、联苯胺黄、C.I.颜料红48:1、C.I.颜料红57:1、C.I.颜料红122、C.I.颜料红185、C.I.颜料红238、C.I.颜料黄12、C.I.颜料黄17、C.I.颜料黄180、C.I.颜料黄97、C.I.颜料黄74、C.I.颜料蓝15:1和C.I.颜料蓝15:3。
可选地,可以使用经表面处理的着色剂或颜料分散体作为着色剂。
通过选择着色剂的种类,可以获得黄色色调剂、品红色色调剂、青色色调剂和黑色色调剂等。
相对于100重量份粘合剂树脂,着色剂的含量优选为1重量份~30重量份。
防粘剂
防粘剂的实例包括:石蜡,如低分子量聚丙烯和低分子量聚乙烯等;聚硅氧烷树脂;松香;米糠蜡;和巴西棕榈蜡等。这些防粘剂的熔融温度优选为50℃~100℃,且更优选为60℃~95℃。
相对于100重量份粘合剂树脂,防粘剂的含量优选为0.5重量份~15重量份,且更优选为1.0重量份~12重量份。
如果防粘剂的含量为0.5重量%以上,则特别是在无油定影中可以防止出现剥离缺陷。如果防粘剂的含量为15重量份以下,则色调剂(1)的流动性不会劣化,并且图像和图像形成的可靠性得到改善。
其他添加剂
可以使用已知试剂作为电荷控制剂,并且可以使用偶氮类金属络合物、水杨酸的金属络合物和含有极性基团的树脂型电荷控制剂。
色调剂(1)的色调剂颗粒的特性
本发明的示例性实施方式的色调剂(1)的色调剂颗粒可以是具有单层结构的色调剂颗粒或者具有由芯部分(芯颗粒)和涂布该芯部分的涂层(壳层)构成的所谓的芯-壳结构的色调剂颗粒。
具有芯-壳结构的色调剂颗粒可以例如由包含粘合剂树脂(本示例性实施方式的聚酯和结晶聚酯树脂)和可选地包含如着色剂和防粘剂等其他添加剂的芯部分和包含粘合剂树脂的涂层(本示例性实施方式的聚酯)构成。
色调剂颗粒的体均粒径为例如优选2.0μm~10μm,且更优选为3.5μm~7.0μm。
作为测量色调剂颗粒的体均粒径的方法,将0.5mg~50mg测量样品添加至2ml包含表面活性剂作为分散剂(其优选为5重量%的烷基苯磺酸钠)的水溶液中,并将该溶液添加至100ml~150ml电解液中。通过超声分散机将其中已悬浮有测量样品的所述电解液分散1分钟,并使用采用孔径为100μm的孔的Coulter Multisizer II型(Beckman Coulter,Inc.)测量粒径为2.0μm~60μm的颗粒的粒径分布。测量的颗粒的数量为50,000。
针对通过划分所获得的粒径分布形成的粒径范围(区段),由小尺寸颗粒开始建立体积的累积分布,并将达到累积50%的粒径定义为体均粒径D50v。
色调剂颗粒的形状系数SF1例如优选为110~150,且更优选为120~140。
上述形状系数SF1通过下式(1)算得。
SF1=(ML2/A)×(π/4)×100式(1)
在式(1)中,ML表示色调剂颗粒的绝对最大长度,A表示色调剂颗粒的投影面积。
SF1主要通过使用图像分析仪分析显微图像或扫描电子显微镜(SEM)的图像并通过以下方式计算来转化为数值。即,通过摄影机将分散在载玻片表面上的颗粒的光学显微图像提供给Luzex图像分析仪,获得并由式(1)算得100个颗粒的最大长度和投影面积,并且计算其平均值,由此获得SF1。
色调剂(1)的制备方法
下面将描述本示例性实施方式的色调剂(1)的制备方法。
首先,色调剂颗粒至少是通过凝集和融合法获得的凝集和融合色调剂颗粒,在所述方法中,色调剂通过凝集颗粒形成步骤和融合步骤而制备,在所述凝集颗粒形成步骤中,通过将分散有树脂颗粒的原料分散体中的树脂颗粒凝集而形成凝集颗粒,在所述融合步骤中,通过加热分散有凝集颗粒的凝集颗粒分散体来使凝集颗粒融合而形成色调剂颗粒。
下面将描述凝集和融合法的具体实例。
在以下描述中,将描述获得包含着色剂和防粘剂的色调剂的方法,但是着色剂和防粘剂是可选地添加的。无需说明的是,也可以使用着色剂和防粘剂以外的添加剂。
树脂颗粒分散体的制备步骤
首先,除分散有作为粘合剂树脂的聚酯树脂颗粒的树脂颗粒分散体之外,例如还可制备分散有着色剂颗粒的着色剂颗粒分散体和分散有防粘剂颗粒的防粘剂分散体。
通过例如使用表面活性剂将聚酯树脂颗粒作为粘合剂树脂分散在分散介质中来制备树脂颗粒分散体。
用于树脂颗粒分散体的分散介质的实例包括水性介质。
水性介质的实例包括水(如蒸馏水和去离子水)和醇等。这些介质可以单独使用一种,也可以同时使用其两种以上。
表面活性剂不受特别限制,其实例包括:阴离子表面活性剂,如硫酸酯盐类表面活性剂、磺酸盐类表面活性剂、磷酸酯类表面活性剂和皂类表面活性剂;阳离子表面活性剂,如胺盐型表面活性剂和季铵盐型表面活性剂;非离子表面活性剂,如聚乙二醇类表面活性剂、烷基酚氧化乙烯加合物类表面活性剂和多元醇类表面活性剂;等等。其中,特别可举出阴离子和阳离子表面活性剂。非离子表面活性剂可以与阴离子或阳离子表面活性剂同时使用。
上述表面活性剂可以单独使用一种,也可以同时使用其两种以上。
将聚酯树脂颗粒作为粘合剂树脂分散在分散介质中形成树脂颗粒分散体的方法的实例包括使用旋转剪切型均质器、含介质球磨机、砂磨机或戴诺泵等的普通分散方法。此外,根据所使用的树脂颗粒的种类,树脂颗粒可以通过使用例如相转化乳化法分散在树脂颗粒分散体中。
相转化乳化法是下述方法,其中拟分散的树脂溶解在能够溶解该树脂的疏水性有机溶剂中,然后向其中添加在有机连续相(O相)中的碱以中和该溶液,之后向所得物中添加水性介质(W相)。以此方式,树脂由W/O转化为O/W(所谓的相转化)并成为非连续相,由此树脂以颗粒的形状得到分散。
拟分散在树脂颗粒分散体中的作为粘合剂树脂的聚酯树脂颗粒的体均粒径例如为0.01μm~1μm,并且可以为0.08μm~0.85μm或者为0.1μm~0.6μm。
通过激光衍射型粒径分布分析仪(由HORIBA,Ltd.制造的LA-920)测量树脂颗粒的体均粒径。在以下描述中,除非另外指出,否则树脂颗粒的体均粒径以同样方式测量。
包含在树脂颗粒分散体中的聚酯树脂颗粒的含量例如为5重量%~50重量%,并可以为10重量%~40重量%。
另外,例如,以与树脂颗粒分散体相似的方式制备着色剂分散体和防粘剂分散体。即,树脂颗粒分散体中颗粒的体均粒径、分散介质、分散方法和含量与在着色剂分散体中分散的着色剂颗粒和在防粘剂分散体中分散的防粘剂颗粒的情况相似。
凝集颗粒形成步骤
接下来,将树脂颗粒分散体与着色剂颗粒分散体和防粘剂分散体混合。
然后,通过杂凝集(heteroaggregation)使作为粘合剂树脂的聚酯树脂、着色剂颗粒和防粘剂颗粒在混合的分散体中凝集,由此形成包含聚酯树脂颗粒、着色剂颗粒和防粘剂颗粒并具有接近目标色调剂颗粒尺寸的尺寸的凝集颗粒。
具体而言,例如,将凝集剂添加至所述混合分散体中,将混合分散体的pH调节为酸性(例如,pH为2~5),并可选地向其添加分散稳定剂。之后,将所述混合分散体在对应于作为粘合剂树脂的聚酯树脂颗粒的玻璃化转变温度的温度(具体而言,例如比聚酯树脂颗粒的玻璃化转变温度低30℃的温度至比聚酯树脂颗粒的玻璃化转变温度低10℃的温度)加热,以使分散在混合分散体中的颗粒凝集,由此形成凝集颗粒。
在形成凝集颗粒的步骤中,例如,在使用旋转剪切型均质器搅拌混合分散体的同时在室温添加上述凝集剂,将混合分散体的pH调整为酸性(例如,pH为2~5),并可选地向其添加分散稳定剂,然后可以进行加热。
凝集剂的实例包括极性与添加至混合分散体中用作分散剂的表面活性剂的极性相反的表面活性剂,如化合价为2以上的无机金属盐和金属络合物。特别是,当使用该金属络合物作为凝集剂时,所使用的表面活性剂的量可以降低,并且充电特性得到提高。
可以可选地使用与凝集剂的金属离子形成络合物或类似于络合物的键的添加剂。作为该添加剂,适合使用的是螯合剂。
无机金属盐的实例包括:金属盐,如氯化钙、硝酸钙、氯化钡、氯化镁、氯化锌、氯化铝和硫酸铝;无机金属盐聚合物,如聚氯化铝、聚氢氧化铝和多硫化钙;等等。
作为螯合剂,可以使用水溶性螯合剂。螯合剂的实例包括羟基羧酸(如酒石酸、柠檬酸和葡萄糖酸)、亚氨基二乙酸(IDA)、次氮基三乙酸(NTA)和乙二胺四乙酸(EDTA)等。
相对于100重量份作为粘合剂树脂的聚酯树脂颗粒,所添加的螯合剂的量例如为0.1重量份~5.0重量份,并且可以为0.1重量份以上且3.0重量份以下。
融合步骤
然后,在例如等于或高于作为粘合剂树脂的聚酯树脂颗粒的玻璃化转变温度的温度(例如,等于或高于比聚酯树脂颗粒的玻璃化转变温度高10℃~30℃的温度)加热分散有凝集颗粒的凝集颗粒分散体,以引起凝集颗粒融合,由此形成色调剂颗粒。
通过以上步骤,获得色调剂颗粒。
色调剂颗粒也可以通过以下步骤制备:形成第二凝集颗粒的步骤,其中在获得分散有凝集颗粒的凝集颗粒分散体之后,将凝集颗粒分散体与分散有作为粘合剂树脂的聚酯树脂颗粒的树脂颗粒分散体进一步混合,颗粒被凝集以使得聚酯树脂颗粒附着于所述凝集颗粒的表面,由此形成第二凝集颗粒;和通过下述方式形成具有芯-壳结构的色调剂颗粒的步骤,所述方式为加热分散有第二凝集颗粒的第二凝集颗粒分散体以引起第二凝集颗粒融合。
在融合步骤结束后,在溶液中形成的色调剂颗粒需要经历已知的洗涤步骤、固-液分离步骤、干燥步骤,由此获得干燥的色调剂颗粒。
在洗涤步骤中,从充电性方面考虑,优选的是使用去离子水进行充分的置换洗涤。固-液分离的步骤不受特别限制,不过从生产率方面考虑,可以优选采用抽滤和压滤等。干燥步骤也不受特别限制,不过从生产率方面考虑,可以优选采用冻干、快速喷干、流化干燥和振动型流化干燥等。
本示例性实施方式的色调剂(1)通过例如向所获得的干色调剂颗粒中添加外添剂并将它们混合而制备。优选通过例如V型混合器、亨舍尔混合器和混合器来进行混合。另外,使用振动分级器和风力分级器等可以可选地除去色调剂的粗颗粒。
接下来将描述本发明的示例性实施方式的色调剂(2)的色调剂颗粒。
色调剂(2)的色调剂颗粒包含粘合剂树脂、防粘剂和可选的着色剂和其他添加剂。
粘合剂树脂不受特别限制,其实例包括:由以下单体形成的均聚物:苯乙烯类,如苯乙烯、对氯苯乙烯、α-甲基苯乙烯;具有乙烯基的酯类,如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸月桂酯、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、甲基丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸2-乙基己酯;乙烯基腈类,如丙烯腈和甲基丙烯腈;乙烯基醚类,如乙烯基甲醚和乙烯基异丁醚;乙烯基酮类,如乙烯基甲基酮、乙烯基乙基酮和乙烯基异丙烯基酮;和烯烃类,如乙烯、丙烯和丁二烯;通过将以上这些单体中的两种以上组合而获得的共聚物,及其混合物。实例还包括:非乙烯基缩合树脂,如环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、纤维素树脂和聚醚树脂;这些树脂和上述乙烯基树脂的混合物;通过在非乙烯缩合树脂存在下聚合乙烯基单体而获得的接枝聚合物;等等。
苯乙烯树脂、(甲基)丙烯酸树脂和苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物树脂例如通过单独或以适当组合使用苯乙烯单体和(甲基)丙烯酸单体由已知方法获得。另外,“(甲基)丙烯酸基”是包括所有“丙烯酸基”和“甲基丙烯酸基”的术语。
通过使用选自二羧酸组分和二醇组分中的适当组分的组合,利用相关技术中的例如酯交换或缩聚等已知方法合成而获得聚酯树脂。
当将苯乙烯树脂、(甲基)丙烯酸类树脂及其共聚物树脂用作粘合剂树脂时,优选使用重均分子量Mw为20,000~100,000且数均分子量Mn为2,000~30,000的树脂。另一方面,当将聚酯树脂用作粘合剂树脂时,优选使用重均分子量Mw为5,000~40,000且数均分子量Mn为2,000~10,000的树脂。
粘合剂树脂的玻璃化转变温度优选为40℃~80℃。如果玻璃化转变温度处于上述范围内,则容易保持最低定影温度。
防粘剂
防粘剂的实例包括:烃类蜡,如低分子量聚丙烯和低分子量聚乙烯、烯烃蜡、石蜡;聚硅氧烷树脂;松香;米糠蜡;和巴西棕榈蜡等。这些防粘剂的熔融温度优选为50℃~100℃,且更优选为60℃~95℃。
相对于100重量份粘合剂树脂,防粘剂的含量优选为0.5重量份~15重量份,且更优选为1.0重量份~12重量份。
如果防粘剂的含量为0.5重量%以上,则特别是在无油定影中可以防止出现剥离缺陷。如果防粘剂的含量为15重量份以下,则色调剂的流动性不会劣化,并且图像和图像形成的可靠性得到改善。
着色剂
着色剂可以是染料或颜料,但就耐光性和耐水性考虑,优选的是颜料。
作为着色剂,例如可以使用已知颜料,如炭黑、苯胺黑、苯胺蓝、Calco油蓝、铬黄、群青蓝、杜邦油红、喹啉黄、亚甲基蓝氯化物、酞菁蓝、孔雀石绿草酸盐、灯黑、玫瑰红氧化物、喹吖啶酮、联苯胺黄、C.I.颜料红48:1、C.I.颜料红57:1、C.I.颜料红122、C.I.颜料红185、C.I.颜料红238、C.I.颜料黄12、C.I.颜料黄17、C.I.颜料黄180、C.I.颜料黄97、C.I.颜料黄74、C.I.颜料蓝15:1和C.I.颜料蓝15:3。
可选地,可以使用经表面处理的着色剂或颜料分散体作为着色剂。
通过选择着色剂的种类,可以获得黄色色调剂、品红色色调剂、青色色调剂和黑色色调剂等。
相对于100重量份粘合剂树脂,着色剂的含量优选为1重量份~30重量份。
其他添加剂
可以使用已知试剂作为电荷控制剂,并且可以使用偶氮类金属络合物、水杨酸的金属络合物和含有极性基团的树脂型电荷控制剂。
色调剂颗粒的特性
本示例性实施方式的色调剂(2)的色调剂颗粒的形状系数SF1优选为140~160。如果该色调剂颗粒的形状系数SF1处于上述范围内,则红色图像在高湿度下的再现性得到改善。虽然原因尚不清楚,但推测如下。如果色调剂颗粒的形状系数SF1处于上述范围内,则色调剂颗粒的形状变得不规则。由于转印中图像形成时所使用的红色是二级颜色,因此色调剂层对应于双层型,并且由此与单层型相比色调剂图像被增高,但是因为色调剂的滚动被抑制,所以色调剂颗粒不容易离散。因此,定影的图像的表面上的凹部和凸部减少,并且色调剂颗粒的图像的光泽得到改善,因此红色图像在高湿度下的再现性得到改善。
形状系数SF1更优选为145~155。
上述形状系数SF1通过下式(2)算得。
SF1=(ML2/A)×(π/4)×100式(2)
在式(2)中,ML表示色调剂颗粒的绝对最大长度,A表示色调剂颗粒的投影面积。
SF1主要通过使用图像分析仪分析显微图像或扫描电子显微镜(SEM)的图像并通过以下方式计算来转化为数值。即,通过摄影机将分散在载玻片表面上的颗粒的光学显微图像提供给Luzex图像分析仪,获得并由式(2)算得100个颗粒的最大长度和投影面积,并且计算其平均值,由此获得SF1。
本示例性实施方式的色调剂(2)的色调剂颗粒的体均粒径优选为8μm~15μm,更优选为9μm~14μm,进而更优选为10μm~12μm。如果色调剂(2)的体均粒径处于上述范围内,则红色图像在高湿度下的再现性得到改善。虽然原因尚不清楚,但推测如下。如果色调剂(2)的体均粒径处于上述范围内,则尽管色调剂层对应于双层型并且因转印中图像形成时所使用的红色是二级颜色而与单层型相比色调剂图像变高,但是色调剂颗粒不容易离散,因为该颗粒因大粒径和色调剂(2)的滚动受到抑制而不容易被分散。因此,定影的图像的表面上的凹部和凸部减少,并且色调剂颗粒的图像的光泽得到改善,因此红色图像在高湿度下的再现性得到改善。
体均粒径使用Coulter Multisizer (Beckman Coulter,Inc.)在孔径为100μm时测量。此时,色调剂颗粒分散在水性电解液(等渗溶液)中,然后通过超声波进一步分散30秒以上,之后进行测量。
本示例性实施方式的色调剂颗粒的玻璃化转变温度(Tg)优选为35℃~50℃。如果该色调剂颗粒的玻璃化转变温度(Tg)处于上述范围内,则红色图像在高湿度下的再现性得到改善。虽然原因尚不清楚,但推测如下。如果色调剂颗粒的玻璃化转变温度(Tg)处于上述范围内,则防粘剂均匀渗出,因此定影的图像的表面上的凹部和凸部减少。因此,色调剂颗粒的图像的光泽得到改善,由此红色图像在高湿度下的再现性被改善。
色调剂颗粒的玻璃化转变温度(Tg)更优选为40℃~50℃。
玻璃化转变温度(Tg)是通过基于JIS 7121-1987的测量获得的值,所述测量使用差示扫描量热计(由Mac Science Inc.制造:DSC 3110,热分析系统001)来进行。采用铟和锌的混合物的熔点来校准装置的检测部的温度,采用铟的熔融热来校准热量。将样品(色调剂)放入铝制盘中,并将放置有样品的铝盘和比较用空铝盘固定,然后以10℃/分钟的升温速率进行测量。将通过测量获得的DSC曲线的吸热部分中的基线延长线与上升线的交点处的温度视为玻璃化转变温度。
接下来描述色调剂(2)的制备方法。
在本示例性实施方式的色调剂(2)的制备方法中,通过如捏合和粉碎法等已知的干法制备色调剂颗粒,并外添上述外添剂。
捏合和粉碎法是一种通过捏合和粉碎包含粘合剂树脂和防粘剂的材料制备色调剂颗粒的方法。
更具体而言,捏合和粉碎法分为捏合步骤和粉碎步骤,在所述捏合步骤中将包含粘合剂树脂和防粘剂的材料捏合,在所述粉碎步骤中将所捏合的材料粉碎。可选的是,该方法可以还包括其他步骤,如将通过捏合的步骤形成的捏合材料冷却的冷却步骤。
下面详细描述各步骤的实例。
捏合步骤
在捏合步骤中,将包含粘合剂树脂、防粘剂和可选的其他添加剂的材料(下文中有时称为“形成色调剂颗粒(2)的材料”)捏合。
在捏合步骤中,相对于100重量份形成色调剂颗粒(2)的材料,水性介质(例如,如蒸馏水或去离子水等水和醇类等)优选以0.5重量份~5重量份的量添加。
捏合步骤中所使用的捏合机的实例包括单螺杆挤出机和双螺杆挤出机等。下面,作为捏合机的实例,将参照附图说明具有进料螺杆部和两个捏合部的捏合机,但本发明不限于此。
图3是说明在本示例性实施方式的色调剂(2)的制备方法的捏合步骤中所使用的螺杆挤出机的实例的螺杆的状态的图。
螺杆挤出机11由以下部分构成:料筒12,其包含螺杆(图中未示出);入口14,其用于将色调剂颗粒(2)形成材料作为色调剂的材料注入料筒12中;液体添加口16,其用于将水性介质添加至料筒12中的形成色调剂颗粒的材料中;和排放口18,其排放色调剂颗粒(2)形成材料在料筒12中捏合时所形成的捏合材料。
料筒12由靠近入口14的部分开始依次分为:进料螺杆部SA,其将由入口14注入的色调剂颗粒(2)形成材料输送至捏合部NA;捏合部NA,其用于通过第一捏合步骤将色调剂颗粒(2)形成材料熔融和捏合;进料螺杆部SB,其将在捏合部NA熔融和捏合的色调剂颗粒(2)形成材料输送至捏合部NB;捏合部NB,其通过第二捏合步骤通过将色调剂颗粒(2)形成材料熔融和捏合而形成捏合材料;和进料螺杆部SC,其将所形成的捏合材料输送至排放口18。
在料筒12内部,对于各区段设置不同的温度控制器(图中未示出)。即,构造区段12A至区段12J,使得这些区段可以被控制为不同的温度。图3显示的是下述状态,其中区段12A和12B的温度被控制为t0℃,区段12C至12E的温度被控制为t1℃,并且区段12F和12J的温度被控制为t2℃。因此,在捏合部NA中形成色调剂颗粒(2)的材料在t1℃加热,并且在捏合部NB中形成色调剂颗粒的材料在t2℃加热。
当将色调剂颗粒(2)形成材料由入口14供给至料筒时,色调剂颗粒形成材料通过进料螺杆部SA而被送至捏合部NA。此时,由于区段12C的温度被设定为t1℃,因此色调剂颗粒(2)形成材料被加热而变为熔融状态,并以此状态被送至捏合部NA中。由于区段12D和12E的温度也被设定为t1℃,因此色调剂颗粒(2)形成材料在捏合部NA中在t1℃熔融和捏合。粘合剂树脂和防粘剂在捏合部NA中变为熔融状态并受到螺杆的剪切。
之后,已在捏合部NA中进行了捏合的色调剂颗粒(2)形成材料通过进料螺杆部SB被送至捏合部NB。
然后,将水性介质由进料螺杆部SB中的液体添加口16注入料筒12中,由此将水性介质添加至色调剂颗粒(2)形成材料。虽然图3显示的是水性介质注入进料螺杆部SB中的状态,但本发明不限于此,水性介质可以注入捏合部NB中或者注入进料螺杆部SB和捏合部NB中。即可选的是,水性介质注入位置和注入水性介质的位点是可以选择的。
如上所述,由于水性介质由液体添加口16注入料筒12中,因此料筒12中的色调剂颗粒(2)形成材料与水性介质混合,并且色调剂颗粒形成材料通过水性介质的蒸发潜热而得到冷却,由此色调剂颗粒(2)形成材料的温度得到保持。
最后,通过捏合部NB熔融和捏合而形成的捏合的材料通过进料螺杆部SC输送至排放口18,并由排放口18排出。
使用图3所示的螺杆挤出机11的捏合步骤以上述方式进行。
冷却步骤
冷却步骤是将在上述捏合步骤中形成的捏合材料冷却的步骤。在冷却步骤中,优选由捏合步骤结束时捏合材料的温度起以4℃/秒以上的平均降温速率降温,将捏合材料冷却至40℃以下。如果捏合材料的冷却速率很低,则在捏合步骤中精细地分散在粘合剂树脂中的混合物(色调剂颗粒(2)形成材料的混合物)被重结晶,因此有时分散体直径增加。另一方面,如果捏合的材料以上述平均降温速率迅速冷却,则紧随捏合步骤结束后的材料的分散状态被保持原样,因此这是优选的。平均降温速率是指温度由捏合结束时捏合材料的温度(例如,当使用图3所示的螺杆挤出机11时为t2℃)降低至40℃的速率的平均值。
冷却步骤中的冷却方法的具体实例包括使用其中循环着冷却水或盐水的轧辊以及插入型冷却带的方法。当通过上述方法进行冷却时,冷却速度由轧制过程中轧辊的速度、盐水的流量、所供给的捏合材料的量、捏合材料的板材厚度决定。板材厚度优选为1mm~3mm。
粉碎步骤
已经通过冷却步骤冷却的捏合材料通过粉碎步骤粉碎,由此形成颗粒。在粉碎中,例如使用机械粉碎机或喷射粉碎机等。
分级步骤
为获得体均粒径在上述范围内的色调剂颗粒(2),可以可选地通过分级步骤来对通过粉碎步骤获得的颗粒进行分级。在分级步骤中,使用已在相关领域中使用的离心分级器或惯性分级器等来除去细粉(比目标范围的粒径小的颗粒)和粗粉(比目标范围的粒径大的颗粒)。
外添步骤
筛分步骤
筛分步骤可以在外添步骤之后可选地进行。筛分方法的具体实例包括使用旋转筛(Gyro-sifter)、振动分级器和风力分级器等的方法。外添剂的粗粉等通过筛分而除去,并且感光体上条纹的出现和因滴落在装置中所造成的污染等得到抑制。
静电荷图像显影剂
本示例性实施方式的静电荷图像显影剂至少包含本示例性实施方式的色调剂。
本示例性实施方式的静电荷图像显影剂可以是仅包含本示例性实施方式的色调剂的单组份显影剂,也可以是通过混合色调剂和载体获得的双组分显影剂。
载体不受特别限制,其实例包括已知载体,如树脂涂布的载体和磁性颗粒分散型载体等。
在双组分显影剂中,本示例性实施方式的色调剂与载体的混合比(重量比)优选为1:100~30:100(色调剂:载体),且更优选为3:100~20:100。
图像形成设备和图像形成方法
接下来将描述本示例性实施方式的图像形成设备和图像形成方法。
本示例性实施方式的图像形成设备包括:图像保持部件;充电单元,所述充电单元对该图像保持部件充电;静电荷图像形成单元,所述静电荷图像形成单元在充电的图像保持部件的表面上形成静电荷图像;显影单元,所述显影单元含有静电荷图像显影剂,并通过使用该静电荷图像显影剂使形成于该图像保持部件上的静电荷图像显影为色调剂图像;转印单元,所述转印单元将形成于该图像保持部件上的色调剂图像转印至记录介质上;清洁单元,所述清洁单元清洁图像保持部件的表面;和定影单元,所述定影单元将所转印的色调剂图像定影至记录介质上。该图像形成设备使用本示例性实施方式的静电荷图像显影剂作为静电荷图像显影剂。
在本示例性实施方式的图像形成设备中,例如,包含显影单元的部分可以具有可与图像形成设备分离并可附着于其上的盒结构(处理盒)。作为处理盒,例如,适合使用的是容有本示例性实施方式的静电荷图像显影剂并包含显影单元的处理盒。
本示例性实施方式的图像形成方法包括:充电步骤,所述步骤对图像保持部件充电;形成静电荷图像的步骤,所述步骤在充电的图像保持部件的表面上形成静电荷图像;显影步骤,所述步骤通过使用静电荷图像显影剂使形成于图像保持部件上的静电荷图像显影;转印步骤,所述步骤将形成于图像保持部件上的色调剂图像转印至记录介质上;清洁步骤,所述步骤清洁图像保持部件的表面;和定影步骤,所述步骤将所转印的色调剂图像定影至记录介质上。在该方法中,使用本示例性实施方式的静电荷图像显影剂作为静电荷图像显影剂。
下面将显示本示例性实施方式的图像形成设备的实例,但本发明不限于此。将描述附图中所示的主要部分,而不描述其他部分。
图1是显示4鼓串联系统彩色图像形成设备的构造示意图。图1所示的图像形成设备包括第一至第四图像形成单元10Y、10M、10C和10K(图像形成单元),它们采用了电子照相法,其中基于针对各颜色的单独的图像数据输出包括黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(K)的各颜色的图像。这些图像形成单元(下文中有时简称为“单元”)10Y、10M、10C和10K沿水平方向以预定的间隔彼此分开地平行排列。单元10Y、10M、10C和10K可以是可与图像形成设备分离的处理盒。
在图中的单元10Y、10M、10C和10K的上方,中间转印带20作为中间转印部件延伸,同时经过这些单元。中间转印带20缠绕在接触中间转印带20的内表面的驱动辊22和支持辊24(二者在附图中彼此分开由左至右地设置)上,并沿从第一单元10Y至第四单元10K的方向驱动。通过附图中未示出的弹簧等沿与驱动辊22分开的方向对支持辊24施加力,并对缠绕在这两个辊上的中间转印带20施加张力。对于中间转印带20的图像保持部件侧,设置面对驱动辊22的中间转印部件清洁装置30。
将色调剂盒8Y、8M、8C和8K中所容纳的黄色、品红色、青色和黑色这4种颜色的色调剂分别供给至单元10Y、10M、10C和10K各自的显影装置(显影单元)4Y、4M、4C和4K。
上述第一至第四单元10Y、10M、10C和10K具有相同的构成。因此,此处将以设置在中间转印带驱动方向的上游侧并且形成黄色图像的第一单元10Y为代表来进行描述。另外,与第一单元10Y相同的部分使用指示品红色(M)、青色(C)和黑色(K)的附图标记代替黄色(Y)来标记,以便无需描述第二至第四单元10M、10C和10K。
第一单元10Y包括充当图像保持部件的感光体1Y。在感光体1Y周围,依次设置:充电辊2Y,其以预设电位对感光体1Y的表面充电;曝光装置(静电荷图像形成单元)3,其基于针对各颜色的单独的图像信号通过使用激光束3Y曝光经充电的表面形成静电荷图像;显影装置(显影单元)4Y,其通过对静电荷图像供给带电的色调剂使静电荷图像显影;一次转印辊5Y (一次转印单元),其将显影的色调剂图像转印至中间转印带20;和感光体清洁装置(清洁单元)6Y,其除去一次转印后感光体1Y表面上的残留色调剂。
一次转印辊5Y设置在中间转印带20的内侧面对感光体1Y的位置。各一次转印辊5Y、5M、5C和5K分别连接于施加一次转印偏压的偏压电源(图中未示出)。各偏压电源由图中未示出的控制部分控制,由此改变施加于各一次转印辊上的转印偏压。
下面描述第一单元10Y中形成黄色图像的操作。首先,在此操作之前,先通过电位为约-600V~-800V的充电辊2Y对感光体1Y的表面充电。
感光体1Y利用将感光层层压在导电性(20℃时的体积电阻率:1×10-6Ωcm以下)基板上而形成。通常感光层显示高电阻率(与普通树脂接近的电阻率)。然而,所述感光层具有下述特征,即,当使用时激光束3Y照射所述感光层时,使用激光束照射的部分的比电阻率发生变化。因此,根据由图中未示出的控制部分传输的针对黄色的图像数据,通过曝光装置3对充电的感光体1Y的表面输出激光束3Y。激光束3Y照射在感光体1Y表面上的感光层上,结果,在感光体1Y的表面上形成黄色打印图案的静电荷图像。
静电荷图像是通过充电形成于感光体1Y表面上的图像,并且是以下述方式形成的所谓的负潜像,在所述方式中使用激光束3Y照射的感光层部分的比电阻率降低,并且对感光体1Y表面充电的电荷流动,而在未使用激光束3Y照射的部分中电荷保持不变。
根据对感光体1Y的驱动,以此方式形成于感光体1Y上的静电荷图像被旋转至预设的显影位置。在该显影位置,通过显影装置4Y,感光体1Y上的静电荷图像被制成可见图像(显影的图像)。
在显影装置4Y中包含至少包含例如黄色色调剂和载体的本示例性实施方式的静电荷图像显影剂。黄色色调剂在显影装置4Y内部被搅拌以摩擦带电,并保持在显影剂辊(显影剂保持部件)上,同时具有与对感光体1Y充电的电荷相同极性(负极性)的电荷。当感光体1Y的表面通过显影装置4Y时,黄色色调剂静电附着于感光体1Y表面上消除了的潜像部分上,由此通过黄色色调剂使潜像显影。随后已形成黄色色调剂图像的感光体1Y以预设速度驱动,将感光体1Y上显影的色调剂图像输送至预设的一次转印位置。
当感光体1Y上的黄色色调剂图像被输送至一次转印位置时,对一次转印辊5Y施加一次转印偏压,由感光体1Y至一次转印辊5Y的静电力作用于色调剂图像,由此感光体1Y上的色调剂图像被转印至中间转印带20。此时所施加的转印偏压的极性为(+)极性,其为与色调剂的(-)极性相反的极性。例如,通过控制部分(图中未示出)将偏压控制成在第一单元10Y中为约+10μA。
同时,通过清洁装置6Y除去感光体1Y上的残留的色调剂并对其进行收集。
以与第一单元中相似的方式,也可控制施加于由第二单元10M起排列的一次转印辊5M、5C和5K的一次转印偏压。
以此方式,已通过第一单元10Y转印有黄色图像的中间转印带20随后被输送通过第二至第四单元10M、10C和10K,由此各颜色的色调剂图像被重叠和通过层转印而转印。
通过第一至第四单元通过多层转印而转印有四种颜色的色调剂图像的中间转印带20到达二次转印部,所述二次转印部由中间转印带20、与中间转印带的内表面接触的支持辊24和位于中间转印带20的图像保持表面侧的二次转印辊(二次转印单元)26构成。同时,通过供给机构在预设时机向二次转印辊26与中间转印带20进行压力接触的空隙中供给记录纸(记录介质)P,并对支持辊24施加二次转印偏压。此时施加的转印偏压的极性为(-)极性,其为与色调剂的(-)极性相同的极性,由中间转印带20朝向记录纸P的静电力作用于色调剂图像,由此将中间转印带20上的色调剂图像转印至记录纸P上。此时,根据通过检测二次转印部的电阻的电阻检测单元(未示出)所检测到的电阻确定二次转印偏压,所述电阻检测单元受电压控制。
之后,将记录纸P送至定影装置(辊状定影单元)38中的一对定影辊的压力接触部(辊隙部)之中,将色调剂图像定影于记录纸P上,由此形成定影的图像。
色调剂图像所转印至的记录介质的实例包括用于电子照相复印机和打印机的普通纸和OHP纸等。
为进一步改善定影的图像的表面的光滑性,优选记录介质的表面也是光滑的。因此,例如,适合使用的是通过使用树脂等涂布普通纸的表面获得的涂布纸,和打印用铜版纸等。
其上彩色图像已被定影的记录纸P被送向排放部,由此完成形成彩色图像的一系列操作。
以上举出的图像形成设备被构造成使得色调剂图像通过中间转印带20转印至记录纸P。然而,本发明不限于此,图像形成设备可以被构造成使得色调剂图像由感光体直接转印至记录纸。
处理盒和色调剂盒
图2是说明容有本示例性实施方式的静电荷图像显影剂的处理盒的示例性实施方式的适当实例的构造示意图。处理盒200通过使用组装轨116将感光体107与充电辊108、显影装置111、感光体清洁装置113、曝光用开口部118和消除曝光用开口部117结合并将它们集成而形成。另外,在图2中,附图标记300表示记录介质。
处理盒200可附着于由转印装置112、定影装置115和图中未示出的其他构成部分构成的图像形成设备或可与其分离。
图2中所示的处理盒200包括充电辊108、显影装置111、清洁装置113、曝光用开口部118和消除曝光用开口部117。不过,这些装置可以选择性组合。除感光体107之外,本示例性实施方式的处理盒还可以包括选自由充电辊108、显影装置111、清洁装置(清洁单元)113、曝光用开口部118和消除曝光用开口部117组成的组中的至少一种。
接下来,将描述本示例性实施方式的色调剂盒。本示例性实施方式的色调剂盒是可与图像形成设备分离或附着于其上的并且至少容有用于补充的静电荷图像显影用色调剂的色调剂盒,所述用于补充的静电荷图像显影用色调剂被供给至图像形成设备中所设置的显影单元中。
图1所示的图像形成设备是具有下述构造的图像形成设备,在所述构造中色调剂盒8Y、8M、8C和8K是可分离或可附着的。显影装置4Y、4M、4C和4K通过图中未示出的色调剂供给管连接于对应于这些显影装置(颜色)的各色调剂盒。当各色调剂盒中所容有的色调剂减少时,替换色调剂盒。
实施例
下面将基于实施例详细描述本示例性实施方式,但本示例性实施方式并不限于以下实施例。另外,除非特别指出,否则实施例中的“份”和“%”是指“重量份”和“重量%”。
外添剂
外添剂1
制备步骤:碱性催化剂溶液(1)的制备
将250份甲醇和45份10%的氨水置于包括搅拌桨、滴注口和温度计的玻璃制反应容器中,然后在搅拌下混合,由此获得碱性催化剂溶液(1)。此时,碱性催化剂溶液(1)的氨催化剂的量:NH3的量(NH3[摩尔]/(NH3+甲醇+水)[L])为0.73mol/L。
颗粒产生步骤:制备二氧化硅颗粒悬浮液(1)
第一供给步骤
之后,将碱性催化剂溶液(1)的温度调整为30℃,并使用氮气吹扫碱性催化剂溶液(1)。然后,在以120rpm搅拌碱性催化剂溶液(1)的同时,分别以4份/分钟和2.4份/分钟的流速向其逐滴添加四甲氧基硅烷(TMOS)和催化剂(NH3)浓度为3.7%的氨水,以开始同时供给四甲氧基硅烷和氨水。
在从开始供给四甲氧基硅烷和氨水起已经过1.5分钟的时间点,同时停止供给四甲氧基硅烷和氨水。在停止供给四烷氧基硅烷和氨水的时间点,相对于在制备步骤中添加至反应容器中的醇的量,所供给的四甲氧基硅烷的量为0.0063摩尔/摩尔。
熟化步骤
停止供给四甲氧基硅烷和氨水1分钟。
第二供给步骤
在停止供给四甲氧基硅烷和氨水1分钟后,继续供给四甲氧基硅烷和氨水。对于该供给,四甲氧基硅烷和氨水的流速被分别调整为4份/分钟和2.4份/分钟,并且四甲氧基硅烷和氨水被逐滴供给。
在包括第一和第二供给步骤的所有步骤中所添加的四甲氧基硅烷和3.7%氨水的总量被设定为四甲氧基硅烷为90份,3.7%氨水为54份。
在逐滴添加90份四甲氧基硅烷和54份3.7%氨水之后,获得二氧化硅颗粒悬浮液(1)。
溶剂去除和干燥
之后,通过加热蒸馏馏除所获得的二氧化硅颗粒悬浮液(1)的150份溶剂,并向其添加150份纯水,之后通过使用冷冻干燥器干燥,由此获得不规则的亲水性二氧化硅颗粒(1)。
二氧化硅颗粒的疏水化处理
将7份六甲基二硅氮烷添加至35g亲水性二氧化硅颗粒(1)中,然后在150℃反应2小时,由此获得其中二氧化硅颗粒表面经疏水化处理的不规则的疏水性二氧化硅颗粒[溶胶凝胶二氧化硅颗粒(1)]。
将所获得的溶胶凝胶二氧化硅颗粒(1)作为外添剂1。
外添剂2~18
以与外添剂1相似的方式制备溶胶凝胶二氧化硅颗粒(2)~(18),不同之处在于,根据表1改变供给时间、停止供给时间和停止供给时间时的TMOS量,并将这些颗粒作为外添剂2~18。
外添剂19~22
将表1中所述的气相二氧化硅1和2作为外添剂19和20,并将表1中所述的氧化钛1和2作为外添剂21和22。通过以与外添剂1相似的方式进行疏水化处理,气相二氧化硅1获自A90(由NIPPON AEROSIL Co.,Ltd.制造),气相二氧化硅2获自A150(由NIPPONAEROSIL Co.,Ltd.制造),氧化钛1获自MT-150W(由Teika Co.,Ltd.制造),并且氧化钛2获自MT-700B(由Teika Co.,Ltd.制造)。
色调剂颗粒
色调剂颗粒1:凝集和融合色调剂颗粒
聚酯树脂分散体的制备
将以上单体置于烧瓶中,并在1小时内将温度升至200℃。在确认反应系统内部已经被搅动的状态之后,将1.2份二丁基氧化锡置于烧瓶中。此外,将温度在6小时内由同一温度升至240℃,同时馏除产生的水,在240℃继续再进行4小时脱水缩合,由此获得聚酯树脂A,其酸值为9.4mg KOH/g,重均分子量为13,000,并且玻璃化转变温度为62℃。
之后,以100份/分钟的速率,将处于熔融状态的聚酯树脂A转移至CavitronCD1010(由Eurotec,Ltd.制造)。将通过稀释剂氨水和去离子水获得的浓度为0.37%的稀氨水置于单独制备的水性介质的容器中,并在通过热交换器加热120℃的同时,将其以0.1L/分钟的速率与熔融的聚酯树脂同时转移至Cavitron中。在转子的转速为60Hz和压力为5kg/cm2的条件下驱动Cavitron,由此获得分散有树脂颗粒的聚酯树脂分散体,其中树脂颗粒的体均粒径为160nm,固体含量为30%,玻璃化转变温度为62℃,并且重均分子量Mw为13,000。
着色剂分散体的制备
·青色颜料[由DainichiSeika Color & Chemicals Mfg.Co.,Ltd.制造的C.I.颜料蓝15:3]
10份
·阴离子表面活性剂[由DAI-ICHI KOGYO SEIYAKU CO.,LTD.制造的Neogen SC]
2份
·去离子水 80份
通过高压冲击型分散机Ultimizer[由SUGINO MACHINE LIMITED制造的HJP30006]将上述组分混合并分散1小时,由此获得体均粒径为180nm且固体含量为20%的着色剂分散体。
防粘剂分散体的制备
·巴西棕榈蜡[RC-160,熔融温度为84℃,由TOAKASEI CO.,LTD.制造]
50份
·阴离子表面活性剂[由DAI-ICHI KOGYO SEIYAKU CO.,LTD.制造的Neogen SC]
2份
·去离子水 200份
将上述组分在120℃加热并使用由IKA制造的ULTRA-TURRAX T50混合和分散,然后使用压力发射型均质器分散,由此获得体均粒径为200nm且固体含量为20%的防粘剂分散体。
色调剂颗粒的制备
将上述组分置于不锈钢烧瓶中,并使用由IKA制造的ULTRA-TURRAX混合和分散,之后在该烧瓶被搅拌的同时以加热用油浴加热至48℃。在混合物于48℃保持30分钟后,向其添加70份同样的如上所述的聚酯树脂分散体。
然后,通过使用浓度为0.5mol/L的氢氧化钠水溶液将系统中的pH调整为8.0,并密封该不锈钢烧瓶。在通过具有磁力封口的搅拌轴继续搅拌的同时,将烧瓶加热至90℃并照此保持3小时。反应结束后,以2℃/分钟的降温速率冷却所得物,然后过滤并使用去离子水洗涤,之后通过Nutsche型抽滤进行固液分离。使用3L去离子水在30℃再次分散所得物,随后以300rpm搅拌和洗涤15分钟。该洗涤操作被再重复6次,当滤液的pH为7.54并且其电导率为6.5μS/cm时,通过Nutsche型抽滤使用5A号滤纸进行固液分离。然后,继续真空干燥12小时,由此获得色调剂颗粒1。
通过库尔特粒度仪测得的色调剂颗粒1的体均粒径D50v为5.8μm,并且其SF1为130。
色调剂颗粒2:捏合和粉碎法
色调剂颗粒2的制备
·聚酯树脂 85重量份
·青色颜料(由DainichiSeika Color&Chemicals Mfg.Co.,Ltd.制造的铜酞菁C.I.颜料蓝15:3) 7重量份
·巴西棕榈蜡[RC-160,熔融温度为84℃,由TOAKASEI CO.,LTD.制造]
8重量份
使用亨舍尔混合机预混上述组分,然后使用双螺杆捏合机捏合。将所获得的捏合的材料通过水冷型冷却输送器辊轧冷却(roll-cooled)并通过棒磨机粗粉碎,然后通过锤磨机粗粉碎以获得约300μm的粒径。将粗粉碎的材料通过流化床型粉碎机AFG400(由Hosokawa Alpine制造)粉碎并通过分级器EJ30分级,由此获得体均粒径(D50v)为6.1μm的色调剂颗粒2。此时,以相对于100重量份粉碎的颗粒为1重量份的比率,由流化床型粉碎机AFG400的供给口连续供给偏钛酸。
实施例1
色调剂的制备
通过使用亨舍尔混合器,相对于100份色调剂颗粒1,添加1.5份外添剂1,由此制备色调剂。
对于所获得的色调剂进行图像分析,并通过上述方法测量外添至色调剂颗粒1的外添剂1(溶胶凝胶颗粒1)的平均直径、平均圆度和Da/H比。
静电荷图像显影剂的制备
载体的制备
首先,将上述组分除铁素体颗粒外通过搅拌器搅拌10分钟以制备分散有这些组分的涂布液,然后将此涂布液和铁素体颗粒置于真空脱气型捏合机中,随后在60℃搅拌30分钟。之后,在加热的同时,将所得物在减压下进行脱气,随后干燥,由此制备载体。
使用V型搅拌器以40rpm将4份色调剂1和96份载体搅拌20分钟,并使用孔径为250μm的筛来进行筛分,由此制备静电荷图像显影剂。
评价
如下评价所获得的外添剂和静电荷图像显影剂,由此确认色调剂的显影耐久性和清洁性。
结果显示在表2和表3中。
外添剂的评价
对于所获得的色调剂,通过上述方法测量外添剂(二氧化硅颗粒)的体均粒径、平均圆度和Da/H比。结果,体均粒径为221nm,平均圆度为0.75,并且Da/H比为1.72。
图像品质的评价
为检验清洁性,通过使用包含含有外添剂1的色调剂的静电荷图像显影剂由DocuCenterColor a450改造机在记录纸(由富士施乐株式会社制造的J纸)上打印图像,由此进行图像品质评价。具体而言,在30℃和90%RH的条件下形成100张图像浓度为20%的图像,然后形成50000张图像浓度为1%的图像。之后,再次形成100张图像浓度为20%的图像。
对于该评价,目视观察在50000张形成之前(下文中有时称为初始阶段)和之后(下文中有时称为50000张之后)所形成的图像浓度为20%的图像。
评价标准如下所示。
A:没问题
B:部分图像浓度低,但对于使用而言不成问题
C:部分图像浓度低且有轻微的条纹
D:对于应用而言成问题(*1:模糊,*2:浓度低,*3:条纹,*4:白色条纹)
带电性的评价
通过使用以上制备的静电荷图像显影剂在与上述相同的条件下打印图像,并使用TB-200(由Toshiba Chemical Corporation制造)测量50000张形成之前(初始阶段)和之后(50000张之后)的静电荷图像显影剂的电荷量。
转印效率FE08-03170
将以上制备的静电荷图像显影剂和作为补充色调剂的以上制备的色调剂填充在处理速度可变型Docucolor 500(由富士施乐株式会社制造)改造机中,并在以下条件下连续形成50000张图像:处理速度为140mm/秒;定影温度为140℃;应用的色调剂量为4.5g/m2;纸:由富士施乐株式会社制造的A4大小(宽度210mm×长度297mm)的J纸(基重82g/m2);和图像部分:宽度205mm×长度290mm(实心图像)。
另外,填充有补充用色调剂的色调剂储料器的重量在使用前经测量为重量M1,并在50000张图像形成后经测量为重量M2,通过下式计算每张A4纸所消耗的色调剂的量(mg/张)。
所消耗的色调剂的量(mg/张)=(M1-M2)/所复印的A4纸的数量(50000张)。
由复印机的清洁装置收集的色调剂的量M3和以上(M1-M2)的值,通过下式计算色调剂的转印效率(%)。
转印效率(%)=((M1-M2)-M3)/(M1-M2)×100
将达到85%的转印效率确定为可接受范围。
色调剂的存储性
使用含有外添剂1的色调剂来评价存储之前和之后色调剂的凝集性,由此评价色调剂的存储性。具体而言,将色调剂存储在50℃的敞口包装箱中24小时,然后将20g已静置的该色调剂涂覆在具有45μm宽的网目的网上。振动该网90秒,并测量残留在网上的色调剂的重量占色调剂总重的百分比(凝集率P)。由该结果评价色调剂的存储性。
评价标准如下所示。
A:凝集率小于10%
B:凝集率大于或等于10%且小于20%
C:凝集率大于或等于20%且小于30%
D:凝集率大于或等于30%且小于50%
E:凝集率大于或等于50%
将凝集率小于30%确定为可接受范围。
实施例2~9和比较例1~13
以与实施例1中相似的方式制备色调剂和静电荷图像显影剂,不同之处在于,根据表2和3改变外添剂,并以与实施例1中相似的方式进行评价。
实施例10~12
以与实施例1中相似的方式制备色调剂和静电荷图像显影剂,不同之处在于,根据表2和3将实施例1~3中的色调剂颗粒1改变为色调剂颗粒2,并以与实施例1中相似的方式进行评价。
比较例14~26和实施例13~15
以与实施例1中相似的方式制备色调剂和静电荷图像显影剂,不同之处在于,根据表2和3将比较例1~13中所添加的外添剂的量从1.5份变为2份,并以与实施例1中相似的方式进行评价。
[表1]
[表2]
图像品质评价
A:没问题
B:部分图像浓度低,但对于使用而言不成问题
C:部分图像浓度低且有轻微的条纹
D:对于应用而言成问题(*1:模糊,*2:浓度低,*3:条纹,*4:白色条纹)
[表3]
图像品质评价
A:没问题
B:部分图像浓度低,但对于使用而言不成问题
C:部分图像浓度低且有轻微的条纹
D:对于应用而言成问题(*1:模糊,*2:浓度低,*3:条纹,*4:白色条纹)
由以上结果可以知道,与比较例相比,即使在形成50000张图像之后(50000张之后),实施例的图像品质、电荷量和转印效率均得到保持。
还已确认,即使实施例中的添加量比比较例中的少,外添剂也更有效。
色调剂颗粒:捏合和粉碎法
聚酯树脂的合成
将以上单体置于包括搅拌装置、氮气引入管、温度传感器和精馏柱的内部容积为5L的烧瓶中,并在1小时内将温度升至190℃。在确认了反应系统的内部已经得到搅拌的状态之后,相对于100重量这些单体组分,向该混合物中添加1.2重量份二丁基氧化锡。在6小时内将温度由同一温度升至240℃,同时馏除生成的水,并在240℃继续再进行3小时脱水缩合反应,由此获得重均分子量为12700的聚酯树脂。
色调剂颗粒的制备
·聚酯树脂 85重量份
·青色颜料(由DainichiSeika Color & Chemicals Mfg.Co.,Ltd.制造的铜酞菁C.I.颜料蓝15:3) 7重量份
·巴西棕榈蜡RC-160(熔融温度为84℃,由TOAKASEI CO.,LTD.制造]
8重量份
使用亨舍尔混合机预混上述组分,然后使用双螺杆捏合机捏合。将所获得的捏合的材料通过水冷型冷却输送器辊轧冷却并通过棒磨机粗粉碎,然后通过锤磨机粗粉碎以获得约300μm的粒径。将粗粉碎的材料通过流化床型粉碎机AFG400(由HosokawaAlpine制造)粉碎并通过分级器EJ30分级,由此获得体均粒径(D50v)为6.1μm的色调剂颗粒。
实施例16
色调剂的制备
通过使用亨舍尔混合器,相对于100份色调剂颗粒,添加1.5份外添剂1,由此制备色调剂。
对于所获得的色调剂进行图像分析,并通过上述方法测量外添至色调剂颗粒的外添剂1(溶胶凝胶颗粒1)的平均直径、平均圆度和Da/H比。
静电荷图像显影剂的制备
载体的制备
首先,将上述组分除铁素体颗粒外通过搅拌器搅拌10分钟以制备分散有这些组分的涂布液,然后将此涂布液和铁素体颗粒置于真空脱气型捏合机中,随后在60℃搅拌30分钟。之后,在加热的同时,将所得物在减压下进行脱气,随后干燥,由此制备载体。
使用V型搅拌器以40rpm将4份色调剂和96份载体搅拌20分钟,并使用孔径为250μm的筛来进行筛分,由此制备静电荷图像显影剂。
评价
关于以下项目评价所获得的外添剂和静电荷图像显影剂。
结果显示在表2中。
外添剂的评价
对于所获得的色调剂,通过上述方法测量外添剂(二氧化硅颗粒)的平均直径、平均圆度和Da/H比。结果,平均直径为221nm,平均圆度为0.75,并且Da/H比为1.72。
定影温度范围的评价
将色调剂填充在通过改造用于处理速度可变的DocuCenterColor a450的台式定影机(FBNF fixing,由富士施乐株式会社制造)获得的机器中,并通过将定影温度在150℃~210℃之间改变在处理速度固定为150mm/秒的条件下进行定影测试。
将所使用的色调剂的量调整为4.5g/m2,并使用A4大小的纸(由富士施乐株式会社制造,C2纸)作为纸。将色调剂组分转移(热粘附)至定影部件时的最低温度确定为最高定影温度(热粘附发生温度)。当在210℃未发生热粘附时,将该温度记录为220℃,但这意味着,由于带的热阻在220℃时很低,因此未进行定影。
在评价中,将定影未发生温度为130℃以下和热粘附发生温度为200℃以上确定为可接受范围。
图像品质的评价
为评价清洁性,通过使用包含含有外添剂1的色调剂的静电荷图像显影剂由DocuCenterColor a450改造机在记录纸(由富士施乐株式会社制造的J纸)上打印图像,由此进行图像品质评价。
具体而言,在30℃和90%RH的条件下形成10张图像浓度为20%的图像,然后形成50000张图像浓度为1%的图像。之后,再次形成10张图像浓度为20%的图像。
对于该评价,目视观察在50000张形成之前(下文中有时称为初始阶段)和之后(下文中有时称为50000张之后)所形成的图像浓度为20%的图像。
评价标准如下所示。
A:没问题
B:部分图像浓度低,但对于使用而言不成问题
C:部分图像浓度低且有轻微的条纹
D:对于应用而言成问题(*1:模糊,*2:浓度低,*3:条纹,*4:白色条纹)
实施例17~24和比较例27~39
以与实施例16中相似的方式制备色调剂和静电荷图像显影剂,不同之处在于,根据表4改变外添剂,并以与实施例16中相似的方式进行评价。
比较例40~52
以与实施例16中相似的方式制备色调剂和静电荷图像显影剂,不同之处在于,根据表4将比较例27~39中所添加的外添剂的量改变为2份,并以与实施例16中相似的方式进行评价。
以上述方法测量所使用的外添剂2~22的平均直径、平均圆度和Da/H比,结果显示在表4中。
[表4]
图像品质
A:没问题
B:部分图像浓度低,但对于使用而言不成问题
C:部分图像浓度低且有轻微的条纹
D:*1:模糊,*2:浓度低,*3:条纹,*4:白色条纹
如以上结果所示,实施例中的定影温度范围比比较例中的宽。
另外可以理解的是,即使在形成50000张图像之后(50000张之后),图像品质、电荷量和转印效率均得到保持。
还确认了即使实施例中的添加量比比较例中的少,外添剂也更有效。
提供对本发明的实施方式的前述描述是为了说明和描述的目的。并非试图穷尽本发明所披露的精确形式或将本发明限制于所披露的精确形式。显然,许多改进和变化对于本领域技术人员是显而易见的。选择并描述所述实施方式是为了能够最好地解释本发明的原理及其实际用途,由此使得本领域的其他技术人员能够理解适用于预计的特定用途的本发明的各种实施方式和各种改进方案。本发明的范围由下述权利要求及其等同物所限定。
Claims (18)
1.一种静电荷图像显影用色调剂,所述色调剂包含:
色调剂颗粒;和
外添剂,
其中所述色调剂颗粒为如下色调剂颗粒:色调剂颗粒(1),将分散有树脂颗粒的原料分散体中的树脂颗粒凝集而形成凝集颗粒,加热分散有所述凝集颗粒的凝集颗粒分散体来使所述凝集颗粒融合,从而形成色调剂颗粒;或者色调剂颗粒(2),通过捏合和粉碎包含粘合剂树脂和防粘剂的材料,从而获得色调剂颗粒,并且
所述外添剂为二氧化硅颗粒,所述二氧化硅颗粒的平均直径为100nm~500nm,平均圆度为0.5~0.85,并且通过平面图像分析获得的圆当量直径Da与通过三维图像分析获得的最大高度H之比的平均值大于1.5且小于1.9。
2.如权利要求1所述的静电荷图像显影用色调剂,
其中所述二氧化硅颗粒的平均直径为100nm~350nm。
3.如权利要求1所述的静电荷图像显影用色调剂,
其中所述二氧化硅颗粒的平均圆度为0.6~0.8。
4.如权利要求1所述的静电荷图像显影用色调剂,
其中,在所述二氧化硅颗粒中,所述通过平面图像分析获得的圆当量直径Da与通过三维图像分析获得的最大高度H之比的平均值为1.6~1.8。
5.如权利要求1所述的静电荷图像显影用色调剂,
其中,相对于100重量份所述色调剂颗粒,所述二氧化硅颗粒的含量为0.1重量份~3.0重量份。
6.如权利要求1所述的静电荷图像显影用色调剂,
其中,所述二氧化硅颗粒经疏水剂处理。
7.如权利要求1所述的静电荷图像显影用色调剂,
其中所述色调剂颗粒(1)的形状系数SF1为110~150。
8.如权利要求1所述的静电荷图像显影用色调剂,
其中所述色调剂颗粒(2)的形状系数SF1为140~160。
9.一种静电荷图像显影剂,所述显影剂包含:
权利要求1所述的静电荷图像显影用色调剂。
10.如权利要求9所述的静电荷图像显影剂,
其中,在所述静电荷图像显影用色调剂中,所述二氧化硅颗粒的平均圆度为0.6~0.8。
11.一种色调剂盒,所述色调剂盒包含:
容纳权利要求1所述的静电荷图像显影用色调剂的色调剂收纳室。
12.如权利要求11所述的色调剂盒,
其中,在所述静电荷图像显影用色调剂中,所述二氧化硅颗粒的平均圆度为0.6~0.8。
13.一种图像形成设备用处理盒,所述处理盒包含:
图像保持部件;和
显影单元,所述显影单元通过使用显影剂使形成于所述图像保持部件的表面上的静电荷图像显影而形成色调剂图像,
其中,所述显影剂为权利要求9所述的静电荷图像显影剂。
14.如权利要求13所述的图像形成设备用处理盒,
其中,在所述静电荷图像显影用色调剂中,所述二氧化硅颗粒的平均圆度为0.6~0.8。
15.一种图像形成设备,所述设备包括:
图像保持部件;
充电单元,所述充电单元对所述图像保持部件的表面充电;
静电荷图像形成单元,所述静电荷图像形成单元在所述图像保持部件的所述表面上形成静电荷图像;
显影单元,所述显影单元通过使用权利要求9所述的显影剂使形成于所述图像保持部件的所述表面上的静电荷图像显影而形成色调剂图像;
转印单元,所述转印单元将所述显影的色调剂图像转印至记录介质;
清洁单元,所述清洁清洁所述图像保持部件的所述表面;和
定影单元,所述定影单元将所述色调剂图像定影至所述记录介质。
16.如权利要求15所述的图像形成设备,
其中,在所述静电荷图像显影用色调剂中,所述二氧化硅颗粒的平均圆度为0.6~0.8。
17.一种图像形成方法,所述方法包括:
对图像保持部件的表面充电;
在所述图像保持部件的所述表面上形成静电荷图像;
通过使用权利要求9所述的显影剂使形成于所述图像保持部件的所述表面上的所述静电荷图像显影以形成色调剂图像;
将所述显影的色调剂图像转印至记录介质;
清洁所述图像保持部件的所述表面;和
将所述色调剂图像定影至所述记录介质。
18.如权利要求17所述的图像形成方法,
其中,在所述静电荷图像显影用色调剂中,所述二氧化硅颗粒的平均圆度为0.6~0.8。
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