CN105051615A - 静电荷图像显影用调色剂 - Google Patents

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Abstract

提供抑制了灰雾的产生、间歇耐久性优异、且因在调色剂输送中追随性良好而实地印刷中的前端均匀性优异的调色剂。一种静电荷图像显影用调色剂,其为包含含有粘结树脂、着色剂及脱模剂的着色树脂颗粒和外部添加剂的静电荷图像显影用调色剂,其特征在于,将4g所述静电荷图像显影用调色剂在9MPa下加压1分钟,得到直径55mm的圆盘状粒料,所述粒料用直径3mm的不锈钢球作为接触件测定的静摩擦系数为0.220~0.320,动摩擦系数为0.190~0.270,且静摩擦系数减去动摩擦系数所得的差为0.010~0.090。

Description

静电荷图像显影用调色剂
技术领域
本发明涉及可用于复印机、传真机及打印机等利用电子照相法的图像形成装置的显影的静电荷图像显影用调色剂。
背景技术
以往,作为电子照相法,一般是利用光导电性物质通过各种手段在感光体上形成电潜像,接着用调色剂将该潜像显影,根据需要,在将调色剂图像转印到纸等之后,通过加热、加压或溶剂蒸气等进行定影,从而获得印刷图像的。
关于将电潜像显影的方式,大致分为采用在绝缘性有机液体中微细分散有各种颜料或染料和树脂的显影剂的液体显影方式,和如串联(Cascade)法、磁刷法、粉末云(Powder Cloud)法等那样采用在天然或合成树脂中分散有炭黑等着色剂的调色剂的干式显影方式,近年来干式显影方式因其操作的容易性,得到了广泛使用。
作为电子照相法中的定影方式,加热辊方式因其能量效率高而被广泛地、一般性地加以采用。但是,在这样的热定影方式中,定影时调色剂图像的一部分附着于加热辊表面,其转移到复印用纸上而引起污版,存在易发生所谓偏移(offset)现象的问题。于是,为了防止该偏移现象产生,广泛地进行了使蜡等脱模剂含有于调色剂中。
另外,当使这样的脱模剂含有于调色剂中时,为了防止偏移现象的产生,优选脱模剂理想地存在于调色剂颗粒的表面附近。已知存在于表面附近的脱模剂会使调色剂颗粒的摩擦系数降低。也进行了通过适度地控制该摩擦系数来使调色剂特性改善的研究。
例如,在专利文献1中,公开了在具有特定的表面硬度的OPC感光体上形成静电荷图像,用在粘结树脂中含有特定量的聚亚烷基(Polyalkylene)的调色剂进行显影而形成调色剂图像,将该调色剂图像转印到转印材料上,使转印材料状的调色剂图像定影的图像形成方法,并公开了该调色剂的动摩擦系数为0.15~0.65。在专利文献2中,公开了一种彩色调色剂,其为至少由粘结树脂、着色剂、外部添加剂而成的彩色调色剂,其中,4色的彩色调色剂的动摩擦系数具有特定的关系。
在专利文献3中,公开了这样一种调色剂,其为至少具有粘结树脂、脱模剂的调色剂,其中,将该调色剂的体积平均粒径设为特定范围、且将动摩擦系数设为特定范围。另外,在专利文献4及5中公开了一种图像形成方法,其为采用具有特定的处理速度的图像形成装置的图像形成方法,其中,用于显影的调色剂含有蜡(脱模剂),动摩擦系数为特定范围。
现有技术文献
专利文献
专利文献1: 日本特开昭62-143061号公报
专利文献2: 日本特开2001-5220号公报
专利文献3: 日本特开2006-85067号公报
专利文献4: 日本特开2003-43725号公报
专利文献5: 日本特开2005-164873号公报。
发明内容
发明所要解决的课题
通常,在图像形成时,感光体和显影辊等构件重复进行运转和静止。特别是与连续印刷多张数的情况相比,多次重复少张数的印刷的情况下,其重复次数增多。已知仅规定了动摩擦系数的上述调色剂的重复进行该运转和静止的间歇耐久性不足。
本发明的课题在于,提供一种调色剂,其抑制灰雾的产生,间歇耐久性优异,且由于在调色剂输送中追随性良好,所以实地印刷(solid print)中的前端(先端)均匀性优异。
解决课题的手段
本发明人发现,通过将静摩擦系数及动摩擦系数的范围设为一定,且将起动的摩擦系数和运动时的摩擦系数的差设为一定范围,可以得到上述间歇耐久性优异、且实地前端均匀性良好的调色剂。
即,根据本发明,可以提供一种静电荷图像显影用调色剂,其为包含含有粘结树脂、着色剂及脱模剂的着色树脂颗粒、和外部添加剂的静电荷图像显影用调色剂,其特征在于,将4g所述静电荷图像显影用调色剂在9MPa下加压1分钟,得到直径55mm的圆盘状粒料,所述粒料用直径3mm的不锈钢球作为接触件测定的静摩擦系数为0.220~0.320,动摩擦系数为0.190~0.270,且静摩擦系数减去动摩擦系数所得的差为0.010~0.090。
在本发明中,作为前述外部添加剂,优选含有个数平均一次粒径为7~35nm的二氧化硅微粒A及个数平均一次粒径为36~200nm的二氧化硅微粒B。
在本发明中,作为前述外部添加剂,优选含有个数平均一次粒径为5~400nm的氧化铝微粒。
在本发明中,作为前述外部添加剂,优选含有个数平均一次粒径为0.05~5μm的脂肪酸金属盐微粒。
在本发明中,作为前述脱模剂,优选含有酯蜡。
在本发明中,作为前述脱模剂,优选含有脂肪酸金属盐。
在本发明中,作为前述脱模剂,优选含有选自聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、费托蜡、石蜡及微晶蜡(マイクロスタリンワックス)中的至少一种烃类蜡。
本发明中涉及的静电荷图像显影用调色剂的体积平均粒径优选为7.8~8.8μm。
发明效果
如上所述,根据本发明的静电荷图像显影用调色剂,由于静摩擦系数、动摩擦系数及这些摩擦系数的差是在特定范围内,因此可以提供间歇耐久性优异、实地前端均匀性良好、难以产生灰雾的调色剂。
具体实施方式
本发明的静电荷图像显影用调色剂,其为包含含有粘结树脂、着色剂及脱模剂的着色树脂颗粒和外部添加剂的静电荷图像显影用调色剂,其特征在于,将4g所述的静电荷图像显影用调色剂在9MPa下加压1分钟,得到直径55mm的圆盘状粒料,所述粒料用作为接触件的直径3mm的不锈钢球测定的静摩擦系数为0.220~0.320,动摩擦系数为0.190~0.270,且静摩擦系数减去动摩擦系数所得的差为0.010~0.090。
以下对本发明的静电荷图像显影用调色剂(以下可简称为“调色剂”)进行说明。
本发明的调色剂含有:含粘结树脂、着色剂及脱模剂的着色树脂颗粒,和外部添加剂。
以下依次说明本发明中所使用的着色树脂颗粒的制造方法、依照该制造方法所得到的着色树脂颗粒、采用该着色树脂颗粒的本发明的调色剂的制造方法及本发明的调色剂。
1. 着色树脂颗粒的制造方法
着色树脂颗粒的制造方法一般大致分为粉碎法等干法,及乳液聚合凝聚法、悬浮聚合法及溶解悬浮法等湿法,因易于得到图像再现性等印刷特性优异的调色剂而优选湿法。在湿法中,因易于得到微米级的具有比较小的粒径分布的调色剂而优选乳液聚合凝聚法及悬浮聚合法等聚合法,在聚合法中更优选悬浮聚合法。
上述乳液聚合凝聚法是将被乳化的聚合性单体聚合,从而得到树脂微粒乳液,使其与着色剂分散液等凝聚而制造着色树脂颗粒的。另外,上述溶解悬浮法是将粘结树脂和着色剂等调色剂成分溶解或分散于有机溶剂中而成的溶液在水系介质中形成液滴,除去该有机溶剂而制造着色树脂颗粒的方法,分别可以采用公知的方法。
本发明的着色树脂颗粒可以采用湿法或干法制造。采用湿法中优选的悬浮聚合法,可通过如下的工艺进行。
(A)悬浮聚合法
(A-1)聚合性单体组合物的制备工序
首先,将聚合性单体、着色剂、脱模剂、根据需要进一步添加的带电控制剂等其他添加物混合,进行聚合性单体组合物的制备。制备聚合性单体组合物时的混合例如采用介质型分散机进行。
本发明中聚合性单体是指具有可聚合的官能团的单体,聚合性单体聚合而形成粘结树脂。作为聚合性单体的主要成分,优选使用单乙烯基单体。作为单乙烯基单体,例如可举出苯乙烯;乙烯基甲苯、及α-甲基苯乙烯等苯乙烯衍生物;丙烯酸、及甲基丙烯酸;丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、及丙烯酸二甲基氨基乙酯等丙烯酸酯;甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、及甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯等甲基丙烯酸酯;丙烯腈、及甲基丙烯腈等腈化合物;丙烯酰胺、及甲基丙烯酰胺等酰胺化合物;乙烯、丙烯、及丁烯等烯烃。这些单乙烯基单体可以分别单独使用、或者将2种以上组合使用。其中,作为单乙烯基单体,优选使用苯乙烯、苯乙烯衍生物、及丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
为了改善热偏移及改善贮存性,优选与单乙烯基单体一同使用任意的交联性的聚合性单体。交联性的聚合性单体是指具有2个以上可聚合的官能团的单体。作为交联性的聚合性单体,例如可举出二乙烯基苯、二乙烯基萘、及它们的衍生物等芳香族二乙烯基化合物;乙二醇二甲基丙烯酸酯、及二乙二醇二甲基丙烯酸酯等2个以上的具有碳碳双键的羧酸与具有2个以上羟基的醇进行酯键合而得的酯化合物;N,N-二乙烯基苯胺、及二乙烯基醚等其它二乙烯基化合物;具有3个以上乙烯基的化合物;等。这些交联性的聚合性单体可以分别单独使用、或者将2种以上组合使用。
本发明中,理想的是,相对于100质量份的单乙烯基单体,通常以0.1~5质量份,优选0.3~2质量份的比例使用交联性的聚合性单体。
另外,作为聚合性单体的一部分,若进一步使用大分子单体,则所得到的调色剂的贮存性和低温下的定影性的平衡变得良好,因此优选。大分子单体在分子链末端具有可聚合的碳碳不饱和双键,且为数均分子量通常为1,000~30,000的反应性低聚物或聚合物。大分子单体优选可以提供具有比聚合单乙烯基单体所得到的聚合物的玻璃化转变温度(以下可称为“Tg”)还高的Tg的聚合物的大分子单体。
相对于100质量份单乙烯基单体,优选使用0.03~5质量份大分子单体,更优选使用0.05~1质量份大分子单体。
本发明中使用着色剂,在制备彩色调色剂时,可以使用黑色、蓝绿色、黄色、品红色的着色剂。
作为黑色着色剂,例如可使用炭黑、钛黑和氧化铁锌及氧化铁镍等磁性粉等。
作为蓝绿色着色剂,例如可利用铜酞菁化合物、其衍生物、及蒽醌化合物等。具体而言,可举出C.I.颜料蓝2、3、6、15、15:1、15:2、15:3、15:4、16、17:1及60等。
作为黄色着色剂,例如,可使用单偶氮颜料及双偶氮颜料等偶氮类颜料、缩合多环类颜料等化合物,可列举出C.I.颜料黄3、12、13、14、15、17、62、65、73、74、83、93、97、120、138、155、180、181、185、186、及213等。
作为品红色着色剂,例如可使用单偶氮颜料及双偶氮颜料等偶氮类颜料、缩合多环类颜料等化合物,可列举出C.I.颜料红31、48、57:1、58、60、63、64、68、81、83、87、88、89、90、112、114、122、123、144、146、149、150、163、170、184、185、187、202、206、207、209、237、238、251、254、255、269及C.I.颜料紫19等。
本发明中,各着色剂可以分别单独使用、或将2种以上组合使用。着色剂的量优选相对于100质量份的单乙烯基单体为1~10质量份。
从改善在定影时调色剂从定影辊的脱模性的观点考虑,在聚合性单体组合物中添加脱模剂。作为脱模剂,只要是通常用作脱模剂的物质,可以没有特别限制地使用。
作为上述脱模剂,优选含有酯蜡、烃类蜡及脂肪酸金属盐中的至少任意一者。通过将这些蜡用作脱模剂,可以使低温定影性和耐热保存性之间的平衡适宜,同时可以控制静摩擦系数及动摩擦系数达到上述特定的范围。特别是在湿法中,利用在形成调色剂颗粒的聚合物内的相分离,可以将脱模剂配置到所得到的着色树脂颗粒的表面附近,因此可以更容易地通过脱模剂的种类和含量来控制调色剂的静摩擦系数及动摩擦系数。
本发明中适合用作脱模剂的酯蜡中,多官能酯蜡更适合,例如可举出季戊四醇四棕榈酸酯、季戊四醇四山嵛酸酯、季戊四醇四硬脂酸酯等季戊四醇酯化合物;六甘油四山嵛酸酯四棕榈酸酯、六甘油八山嵛酸酯、五甘油七山嵛酸酯、四甘油六山嵛酸酯、三甘油五山嵛酸酯、二甘油四山嵛酸酯、甘油三山嵛酸酯等甘油酯化合物;二季戊四醇六肉豆蔻酸酯、二季戊四醇六棕榈酸酯等二季戊四醇酯化合物;等。
相对于100质量份的单乙烯基单体,优选使用2~10质量份的酯蜡,更优选使用3~7质量份的酯蜡。酯蜡的含量越多,所得到的调色剂的静摩擦系数及动摩擦系数越有降低的趋势。
酯蜡的熔点通常为50~90℃,优选为60~85℃,更优选为65~75℃。
本发明中作为脱模剂而优选使用的烃类蜡可举出聚乙烯蜡及聚丙烯蜡等聚烯烃蜡;费托蜡;石蜡及微晶蜡等石油类蜡等,其中,优选费托蜡、石油类蜡,更优选石油类蜡,特别优选石蜡。
烃类蜡的数均分子量优选为300~800,更优选为400~600。另外,依照JIS K2235 5.4测定的烃类蜡的针入度优选为1~10,更优选为2~7。
相对于100质量份的单乙烯基单体,优选使用0.5~8质量份的烃类蜡,更优选使用1~5质量份的烃类蜡。烃类蜡的含量越多,所得到的调色剂的静摩擦系数及动摩擦系数越有降低的趋势。烃类蜡含量的变动对调色剂的动摩擦系数的影响有大于对调色剂的静摩擦系数的影响的趋势。烃类蜡的熔点通常为40~100℃,优选为50~80℃,更优选为60~75℃。
本发明中作为脱模剂而优选使用的脂肪酸金属盐,其相对于100质量份的单乙烯基单体,优选使用0.01~2质量份,更优选使用0.05~1质量份。脂肪酸金属盐的含量越多,所得到的调色剂的静摩擦系数及动摩擦系数越有降低的趋势。脂肪酸金属盐含量的变动对调色剂的静摩擦系数的影响有大于对调色剂的动摩擦系数的影响的趋势。
作为构成脂肪酸金属盐的金属,例如可举出Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn等。
对应于脂肪酸金属盐的脂肪酸部位(R-COO-)的脂肪酸(R-COOH)包含全部具有羧基(-COOH)的羧酸(R-COOH)中具有链式结构的化合物。本发明中,脂肪酸部位优选衍生自烷基(R-)的碳数多的高级脂肪酸。
作为上述高级脂肪酸(R-COOH),例如可举出月桂酸(CH3(CH2)10COOH)、十三烷酸(CH3(CH2)11COOH)、肉豆蔻酸(CH3(CH2)12COOH)、十五烷酸(CH3(CH2)13COOH)、棕榈酸(CH3(CH2)14COOH)、十七烷酸(CH3(CH2)15COOH)、硬脂酸(CH3(CH2)16COOH)、花生酸(CH3(CH2)18COOH)、山嵛酸(CH3(CH2)20COOH)和木蜡酸(CH3(CH2)22COOH)等。
作为脂肪酸金属盐,具体地可代表性地举出月桂酸锂、月桂酸钠、月桂酸钾、月桂酸镁、月桂酸钙、月桂酸钡等月桂酸金属盐;肉豆蔻酸锂、肉豆蔻酸钠、肉豆蔻酸钾、肉豆蔻酸镁、肉豆蔻酸钙、肉豆蔻酸钡等肉豆蔻酸金属盐;棕榈酸锂、棕榈酸钠、棕榈酸钾、棕榈酸镁、棕榈酸钙、棕榈酸钡等棕榈酸金属盐;硬脂酸锂、硬脂酸钠、硬脂酸钾、硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸锌等硬脂酸金属盐;等,其中优选硬脂酸金属盐,更优选硬脂酸锌。
本发明中的脂肪酸金属盐,可以是微粒状。脂肪酸金属盐微粒的个数平均一次粒径通常为0.05~5μm,优选为0.1~3μm,更优选为0.3~2μm。
作为脂肪酸金属盐微粒,可以使用各种市售品,例如可举出堺化学工业公司制造的SPL-100F(:商品名,硬脂酸锂,个数平均一次粒径:0.71μm),SPX-100F(:商品名,硬脂酸镁,个数平均一次粒径:0.72μm),SPC-100F(:商品名,硬脂酸钙,个数平均一次粒径:0.51μm) ,SPZ-100F(:商品名,硬脂酸锌,个数平均一次粒径:0.5μm)等。
除上述脱模剂之外,例如也可以使用霍霍巴油(Jojoba)等天然蜡;地蜡等矿物类蜡;等。
就脱模剂而言,优选将上述的1种或2种以上的蜡组合使用。
相对于100质量份的单乙烯基单体,上述脱模剂的总含量优选为0.1~30质量份,更优选为1~20质量份。
作为其他的添加物,为了使调色剂的带电性提高,可以采用正带电性或负带电性的带电控制剂。
作为带电控制剂,只要是通常作为调色剂用的带电控制剂使用的物质,并不受特别限制,但在带电控制剂中,从与聚合性单体的相容性高、能够赋予调色剂颗粒以稳定的带电性(带电稳定性)考虑,优选使用正带电性或负带电性的带电控制树脂,进而从获得正带电性调色剂的观点考虑,更优选使用正带电性的带电控制剂树脂。本发明的调色剂优选为正带电性调色剂。
作为正带电性的带电控制剂,可举出苯胺黑染料、季铵盐、三氨基三苯基甲烷化合物及咪唑化合物,和作为优选使用的带电控制树脂的聚胺树脂,和含有季铵基的共聚物,及含有季铵盐基的共聚物等。
作为负带电性的带电控制剂,可举出含有Cr、Co、Al及Fe等金属的偶氮染料、水杨酸金属化合物及烷基水杨酸金属化合物,和作为优选使用的带电控制树脂的含有磺酸基的共聚物、含有磺酸盐基的共聚物、含有羧酸基的共聚物及含有羧酸盐基的共聚物等。
本发明中,理想的是,相对于100质量份的单乙烯基单体,通常以0.01~10质量份的比例、优选以0.03~8质量份的比例使用带电控制剂。带电控制剂的添加量低于0.01质量份时可能发生灰雾。另一方面,带电控制剂的添加量超过10质量份时,可能产生印刷污渍。
另外,作为其他的添加物,优选在对聚合而成为粘结树脂的聚合性单体进行聚合时,使用分子量调节剂。
作为分子量调节剂,只要是通常作为调色剂用的分子量调节剂使用的物质,并不受特别限制,例如可举出叔十二烷基硫醇、正十二烷基硫醇、正辛基硫醇及2,2,4,6,6-五甲基庚烷-4-硫醇等硫醇类;二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆、二硫化四丁基秋兰姆、二硫化N,N’-二甲基- N,N’-二苯基秋兰姆、二硫化N,N’-二(十八基)- N,N’-二异丙基秋兰姆等秋兰姆二硫化物类等。这些分子量调节剂可以分别单独进行使用,也可以组合2种以上进行使用。
本发明中,理想的是,相对于100质量份的单乙烯基单体,通常以0.01~10质量份的比例、优选以0.1~5质量份的比例使用分子量调节剂。
(A-2)得到悬浮液的悬浮工序(液滴形成工序)
本发明中,使至少包含聚合性单体、着色剂及脱模剂的聚合性单体组合物分散于包含分散稳定剂的水系介质中,添加聚合引发剂,之后进行聚合性单体组合物的液滴形成。液滴形成的方法不受特别限制,例如采用(串联型)乳化分散机(太平洋机工公司制造,商品名:Milder)、高速乳化分散机(Primix株式会社制造,商品名:T.K.HomoMixer MARK II型)等可以强搅拌的装置进行。
作为聚合引发剂,可举出过硫酸钾、过硫酸铵等过硫酸盐;4,4’-偶氮二(4-氰基戊酸)、2,2’-偶氮二(2-甲基-N-(2-羟基乙基)丙酰胺)、2,2’-偶氮二(2-脒基丙烷)二盐酸盐、2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)及2,2’-偶氮二异丁腈等偶氮化合物;过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酰、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化二乙基乙酸叔丁酯、过氧化-2-乙基丁酸叔己酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化间苯二甲酸二叔丁酯、及过氧化异丁酸叔丁酯等有机过氧化物等。它们可以分别单独使用,或者将2种以上组合使用。其中,从可以使残留聚合性单体减少、印刷耐久性优异的方面考虑,优选使用有机过氧化物。
在有机过氧化物中,从可以使引发剂效率良好、残留聚合性单体也少的方面考虑,优选过氧化酯,更优选非芳香族过氧化酯即不具有芳香环的过氧化酯。
聚合引发剂可以如前述在使聚合性单体组合物分散于水系介质中以后,在液滴形成以前添加,也可以向分散于水系介质中之前的聚合性单体组合物中添加。
相对于100质量份的单乙烯基单体,用于聚合性单体组合物聚合的聚合引发剂的添加量优选为0.1~20质量份,进一步优选为0.3~15质量份,特别优选为1~10质量份。
在本发明中,水系介质是指以水为主要成分的介质。
在本发明中,水系介质中优选含有分散稳定剂。作为分散稳定剂,例如可举出硫酸钡及硫酸钙等硫酸盐;碳酸钡、碳酸钙及碳酸镁等碳酸盐;磷酸钙等磷酸盐;氧化铝及氧化钛等金属氧化物;氢氧化铝、氢氧化镁及氢氧化铁等金属氢氧化物;等无机化合物,和聚乙烯醇、甲基纤维素及明胶等水溶性高分子;阴离子性表面活性剂;非离子性表面活性剂;两性表面活性剂;等有机化合物。上述分散稳定剂可以1种使用或将2种以上组合使用。
在上述分散稳定剂中,优选无机化合物、特别是水难溶性的金属氢氧化物的胶体。通过使用无机化合物、特别是水难溶性的金属氢氧化物的胶体,可以使着色树脂颗粒的粒径分布窄,还可以使洗涤后的分散稳定剂残留量少,因此所得到的调色剂可以鲜明地再现图像,且成为环境稳定性优异的调色剂。
(A-3)聚合工序
如上述(A-2),进行液滴形成,对所得到的水系分散介质进行加热,引发聚合,形成着色树脂颗粒的水分散液。
聚合性单体组合物的聚合温度优选为50℃以上,更优选为60~95℃。另外,聚合的反应时间优选为1~20小时,更优选为2~15小时。
着色树脂颗粒虽也可以直接添加外部添加剂制成聚合调色剂加以使用,但优选制成将该着色树脂颗粒作为芯层、在其外侧制作与芯层不同的壳层而得到的所谓芯壳型(或者也称为“胶囊型”)的着色树脂颗粒。芯壳型的着色树脂颗粒中,对由具有低软化点的物质形成的芯层,以具有比其高软化点的物质进行包覆,由此可以获得定影温度的低温化和防止保存时的凝聚之间的平衡。
如上所述的采用上述着色树脂颗粒来制造芯壳型的着色树脂颗粒的方法无特别限制,可以根据以往公知的方法制造。从制造效率的观点考虑,优选原位(in situ)聚合法、相分离法。
以下对基于原位(in situ)聚合法的芯壳型的着色树脂颗粒的制造方法进行说明。
向分散有着色树脂颗粒的水系介质中,添加用以形成壳层的聚合性单体(壳用聚合性单体)与聚合引发剂,进行聚合,由此可以得到芯壳型着色树脂颗粒。
作为壳用聚合性单体,可以使用与前述聚合性单体同样的单体。其中,优选将苯乙烯、丙烯腈及甲基丙烯酸甲酯等可得到Tg超过80℃的聚合物的单体单独或者组合2种以上使用。
作为壳用聚合性单体的聚合中所使用的聚合引发剂,可举出过硫酸钾及过硫酸铵等过硫酸金属盐;2,2’-偶氮二(2-甲基-N-(2-羟基乙基)丙酰胺及2,2’-偶氮二(2-甲基-N-(1,1-二(羟甲基)2-羟基乙基)丙酰胺)等偶氮类引发剂;等水溶性聚合引发剂。它们可以分别单独使用,或将2种以上组合使用。相对于100质量份的壳用聚合性单体,聚合引发剂的量优选为0.1~30质量份,更优选为1~20 质量份。
壳层的聚合温度优选为50℃以上,更优选为60~95℃。另外,聚合的反应时间优选为1~20小时,进一步优选为2~15小时。
(A-4)洗涤、过滤、脱水、及干燥工序
对于由聚合得到的着色树脂颗粒的水分散液,优选在聚合终止后,依照常规方法,根据需要多次重复过滤、进行分散稳定剂的除去的洗涤、脱水、及干燥的操作。
作为上述的洗涤的方法,在作为分散稳定剂使用了无机化合物的情况下,优选向着色树脂颗粒的水分散液中添加酸或碱,由此将分散稳定剂溶解于水中而除去。在作为分散稳定剂而使用了水难溶性的无机氢氧化物的胶体的情况下,优选添加酸来调节着色树脂颗粒水分散液的pH至6.5以下。作为添加的酸可以采用硫酸、盐酸及硝酸等无机酸和甲酸及醋酸等有机酸,从除去效率大、对制造设备的负担小的方面考虑,特别优选硫酸。
脱水、过滤的方法可以采用各种公知的方法等,不受特别限制。例如可举出离心过滤法、真空过滤法、加压过滤法等。另外,干燥的方法也不受特别限制,可以使用各种方法。
(B)粉碎法
在采用粉碎法制造着色树脂颗粒的情况下,通过如下的工艺进行。
首先,将粘结树脂、着色剂及脱模剂、根据需要进一步添加的带电控制剂等其他添加物用混合机例如球磨机、V型混合机、FMMixer(:商品名) 、高速溶解器(Dissolver)、密闭式搅拌机(Internal Mixer)等进行混合。接着,将由上述所得的混合物用加压捏合机、双轴挤出混炼机、辊等边加热边混炼。将所得到的混炼物用锤磨机(Hammer Mill)、切碎机(Cutter Mill)、辊磨机(Roller Mill)等粉碎机进行粗粉碎。进而,用喷射磨(Jet Mill)、高速旋转式粉碎机等粉碎机进行微粉碎,然后用风力分级机、气流式分级机等分级机分级成所希望的粒径,得到基于粉碎法的着色树脂颗粒。
尚需说明,粉碎法中所使用的粘结树脂、着色剂及脱模剂、根据需要进一步添加的带电控制剂等其他添加物可以使用前述(A)悬浮聚合法中所列举的物质。另外,由粉碎法得到的着色树脂颗粒也可以与由前述(A)悬浮聚合法得到的着色树脂颗粒同样,通过原位(in situ)聚合法等方法制成芯壳型的着色树脂颗粒。
作为粘结树脂,此外,可以使用一直以来广泛用于调色剂的树脂。作为粉碎法中使用的粘结树脂,具体地可以例示出聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、聚酯树脂及环氧树脂等。
2.着色树脂颗粒
藉由上述的(A) 悬浮聚合法、或(B)粉碎法等制造方法,可以得到着色树脂颗粒。
以下对构成调色剂的着色树脂颗粒进行说明。尚需说明,以下所述的着色树脂颗粒包括芯壳型着色树脂颗粒和非芯壳型着色树脂颗粒两者。
着色树脂颗粒的体积平均粒径(Dv)优选为4~12μm,更优选为5~10μm,进一步优选为7.8~8.8μm,特别优选为7.9~8.7μm,最优选为8.0~8.6μm。Dv低于4μm时,会有调色剂的流动性降低、转印性变差、或图像浓度降低的情形。Dv超过12μm时,会有图像分辨率降低的情形。
另外,着色树脂颗粒中,其体积平均粒径(Dv)和个数平均粒径(Dn)的比(Dv/Dn)优选为1.0~1.3,更优选为1.0~1.2。Dv/Dn超过1.3时,会有转印性、图像浓度及分辨率发生降低的情形。着色树脂颗粒的体积平均粒径及个数平均粒径,例如可以用粒度分析计(Beckman・Coulter制造,商品名:Multisizer)等来测定。
从图像再现性的观点出发,本发明的着色树脂颗粒的平均圆形度优选为0.96~1.00,更优选为0.97~1.00,进一步优选为0.98~1.00。
上述着色树脂颗粒的平均圆形度低于0.96时,印刷的细线再现性可能会变差。
本发明中,圆形度被定义为与颗粒图像具有相同投影面积的圆的周长除以颗粒的投影图像的周长所得的值。另外,本发明中的平均圆形度是作为定量地表现颗粒的形状的简便的方法而使用的,是表示着色树脂颗粒的凹凸程度的指标,在着色树脂颗粒为完全的球形时平均圆形度示作1,着色树脂颗粒的表面形状越复杂则平均圆形度为越小的值。
3. 调色剂的制造方法
本发明中,通过将上述着色树脂颗粒与外部添加剂一起混合搅拌而进行外部添加处理,使得外部添加剂附着于着色树脂颗粒的表面,制成1成分调色剂(显影剂)。尚需说明,可以将1成分调色剂进一步与载体(Carrier)颗粒一起混合搅拌,而制成2成分显影剂。
进行外部添加处理的搅拌机只要是能够使外部添加剂附着于着色树脂颗粒表面的搅拌装置,不受特别限制,例如可以使用FM Mixer(:商品名,Nippon Coke & Engineering. co.,ltd.(日本コークス工業社)制造)、Super Mixer (:商品名,川田制作所公司制造)、Q Mixer(:商品名,Nippon Coke & Engineering. co.,ltd制造)、机械熔合系统(Mechano-fusion system)(:商品名,Hosokawa Micron Ltd. (ホソカワミクロン社)制造)、及Mechano Mill(メカノミル: 商品名,冈田精工公司制造)等能够进行混合搅拌的搅拌机进行外部添加处理。
作为外部添加剂,可举出二氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化锌、氧化锡、碳酸钙、磷酸钙及氧化铈等无机微粒;聚甲基丙烯酸甲酯、有机硅树脂及蜜胺树脂等有机微粒;脂肪酸金属盐颗粒;等。其中,优选无机微粒,无机微粒中优选二氧化硅、氧化铝和/或氧化钛,特别优选将二氧化硅和氧化铝的微粒并用。
尚需说明,这些外部添加剂既可以分别单独使用,也可以将2种以上并用来使用。其中优选将粒径不同的2种以上的二氧化硅并用。
本发明中,理想的是,相对于100质量份的着色树脂颗粒,通常使用0.05~6质量份的比例的外部添加剂、优选使用0.2~5质量份的比例的外部添加剂。外部添加剂的总添加量低于0.05质量份时可能发生转印残留,外部添加剂的总添加量超过6质量份时可能发生灰雾。
在本发明中,作为外部添加剂优选含有个数平均一次粒径为7~35nm的二氧化硅微粒A。二氧化硅微粒A的个数平均一次粒径低于7nm时,该二氧化硅微粒A容易从着色树脂颗粒的表面埋没到内部,不能充分地赋予调色剂颗粒以流动性,可能给印刷性能带来不良影响。另一方面,二氧化硅微粒A的个数平均一次粒径超过35nm时,该二氧化硅微粒A相对于调色剂颗粒表面所占的比例(被覆率)降低,因此存在不能充分地赋予调色剂颗粒以流动性的情形。
二氧化硅微粒A的个数平均一次粒径更优选为9~25nm,进一步优选为11~20nm。
本发明中所使用的外部添加剂颗粒的个数平均一次粒径例如可如下测定。首先,对于这些外部添加剂的各个颗粒,用TEM、SEM等来测定粒径。如此测量30个以上的外部添加剂颗粒的粒径,将其平均值作为该颗粒的个数平均一次粒径。
另外,作为本发明中所使用的外部添加剂颗粒的个数平均一次粒径的其他测定方法,可举出使外部添加剂颗粒分散于水等分散介质中,通过用粒度分布测定装置(日机装制造,商品名:MicroTrack3300EXII)等测定该分散液的方法,从而测定个数平均一次粒径的方法等。
优选对二氧化硅微粒A进行疏水化处理。作为疏水化处理剂可举出硅烷偶联剂、硅油、脂肪酸及脂肪酸金属盐等疏水化处理剂,从获得高画质的观点出发,更优选硅烷偶联剂及硅油。
作为硅烷偶联剂,例如可举出:六甲基二硅氮烷等二硅氮烷;环状硅氮烷;三甲基硅烷、三甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷、甲基三氯硅烷、烯丙基二甲基氯硅烷、苄基二甲基氯硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、羟基丙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、正丁基三甲氧基硅烷、正十六烷基三甲氧基硅烷、正十八烷基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基硅烷及乙烯基三乙酰氧基硅烷等烷基硅烷化合物和γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-(2-氨基乙基)氨基丙基三甲基硅烷、γ-(2-氨基乙基)氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、氨基硅烷、N-(2-氨基乙基)3-氨基丙基三甲氧基硅烷及N-β-(N-乙烯基苄基氨基乙基)- γ-氨基丙基三甲氧基硅烷等氨基硅烷化合物等。
作为硅油,例如可举出二甲基聚硅氧烷、甲基氢聚硅氧烷、甲基苯基聚硅氧烷及氨基改性硅油等。
疏水化处理剂可以仅使用上述中的1种,或者也可以使用上述中的2种以上。
得到正带电性的显影剂时,由于易于得到具有良好的正带电性的显影剂,因此更优选使用氨基硅烷化合物、氨基改性硅油等含有氨基的硅化合物。
相对于100质量份的着色树脂颗粒,二氧化硅微粒A的含量优选为0.1~1.2质量份,更优选为0.2~0.8质量份。
二氧化硅微粒A的含量低于0.1质量份时,不能充分发挥作为外部添加剂的功能,存在流动性降低,或保存性、耐久性降低的情形。另一方面,二氧化硅微粒A的含量超过1.2质量份时,该二氧化硅微粒A易于从调色剂颗粒的表面游离,在高温高湿环境下的带电性降低,可能发生灰雾。
尚需说明,虽然也取决于其他的外部添加剂的种类、含量或其他的外部添加条件等,但是存在二氧化硅微粒A的含量越多,所得到的调色剂的静摩擦系数及动摩擦系数越低的趋势。
作为二氧化硅微粒A,可以使用各种市售品,例如可举出Clariant公司制造的HDK2150(:商品名,个数平均一次粒径:12nm);日本Aerosil公司制造的NA50Y(:商品名,个数平均一次粒径:35nm)、R504(:商品名,个数平均一次粒径:12nm)、RA200HS(: 商品名,个数平均一次粒径:12nm)、RX300(:商品名,个数平均一次粒径:7nm);Tayca公司制造的MSP-012(:商品名,个数平均一次粒径:16nm)、MSP-013(:商品名,个数平均一次粒径:12nm);Cabot公司制造的TG-7120(:商品名,个数平均一次粒径:20nm)、TG-820F(:商品名,个数平均一次粒径:7nm)等。
在本发明中,作为外部添加剂优选含有个数平均一次粒径为36~200nm的二氧化硅微粒B。
二氧化硅微粒B的个数平均一次粒径低于36nm时,间隔(Spacer)效果降低,发生灰雾等,给印刷性能带来不良影响。另一方面,二氧化硅微粒B的个数平均一次粒径超过200nm时,该二氧化硅微粒B易于从调色剂颗粒的表面游离,作为外部添加剂的功能下降,给印刷性能带来不良影响。
二氧化硅微粒B的个数平均一次粒径更优选为40~150nm,进一步优选为45~100nm。
相对于100质量份的着色树脂颗粒,二氧化硅微粒B的含量优选为0.3~2.0质量份,更优选为0.6~1.4质量份。
二氧化硅微粒B的含量低于0.3质量份时,不能充分发挥作为外部添加剂的功能,可能给印刷性能带来不良影响。另一方面,二氧化硅微粒B的含量超过2.0质量份时,该二氧化硅微粒B易于从调色剂颗粒的表面游离,作为外部添加剂的功能下降,可能给印刷性能带来不良影响。
尚需说明,虽然也取决于其他的外部添加剂的种类、含量或其他的外部添加条件等,但是存在二氧化硅微粒B的含量越多,所得到的调色剂的静摩擦系数及动摩擦系数就越低的趋势。另外,优选对二氧化硅微粒B进行疏水化处理。疏水化处理剂可以使用与用于二氧化硅微粒A的同样的疏水处理剂。
作为二氧化硅微粒B,可以使用各种市售品,例如可举出日本Aerosil公司制造的VPNA50H(:商品名,个数平均一次粒径:40nm); Clariant公司制造的HDK H05TA(:商品名,个数平均一次粒径:50nm)、HDK H05TX(:商品名,个数平均一次粒径:50nm)等。
本发明的调色剂中,可以含有二氧化硅微粒A及二氧化硅微粒B中的任一,但是更优选含有二氧化硅微粒A及二氧化硅微粒B二者。
在本发明中,作为外部添加剂优选含有个数平均一次粒径为0.05~5μm的脂肪酸金属盐微粒。脂肪酸金属盐微粒的个数平均一次粒径低于0.05μm时,调色剂的带电性降低,可能发生灰雾。另一方面,脂肪酸金属盐微粒的个数平均一次粒径超过5μm时,在印刷图像中可能出现空白(白抜け)。
脂肪酸金属盐微粒的个数平均一次粒径优选为0.1~3μm,更优选为0.3~2μm。
本发明中优选用作外部添加剂的脂肪酸金属盐微粒,相对于100质量份的着色树脂微粒,优选使用0.01~1质量份,更优选使用0.03~0.3质量份。存在脂肪酸金属盐微粒外部添加剂的含量越多,则所得到的调色剂的静摩擦系数及动摩擦系数越低的趋势。脂肪酸金属盐微粒外部添加剂含量的变动有对调色剂的静摩擦系数的影响比对动摩擦系数的影响大的倾向。
脂肪酸金属盐微粒的其他详细情况,与上述“(A-1)聚合性单体组合物的制备工序”一项中所述的作为脱模剂使用的脂肪酸金属盐相同。
在本发明中,作为外部添加剂优选含有个数平均一次粒径为5~400nm的氧化铝微粒。氧化铝微粒的个数平均一次粒径低于5nm时,高温高湿(H/H)环境下的带电量的降低变得明显,可能产生印刷灰雾。另一方面,氧化铝微粒的个数平均一次粒径超过400nm时,低温低湿(L/L)环境下的带电量的上升变得明显,可能产生印刷灰雾。
氧化铝微粒的个数平均一次粒径更优选为30~200nm,进一步优选为50~90nm。另外,也可以对氧化铝微粒进行疏水化处理。
相对于100质量份的着色树脂颗粒,氧化铝微粒的含量优选为0.1~1.2质量份,更优选为0.3~0.9质量份。
氧化铝微粒的含量低于0.1质量份时,低温低湿(L/L)环境下的带电量的上升变得明显,可能产生印刷灰雾。另一方面,氧化铝微粒的含量超过1.2质量份时,高温高湿(H/H)环境下的带电量的降低变得明显,可能产生印刷灰雾。
尚需说明,虽然具体的机理尚不明确,但据推测,当氧化铝微粒相对于着色树脂颗粒的含量处于上述范围内时,可发挥将调色剂的带电量均匀化的效果。
另外,虽然也取决于其他的外部添加剂的种类、含量或其他的外部添加条件等,但是存在氧化铝微粒的含量越多,所得到的调色剂的静摩擦系数及动摩擦系数越低的趋势。
作为氧化铝微粒,可以使用各种市售品,例如可举出住友化学公司制造的AKP-G015(:商品名,个数平均一次粒径:18nm);Aerosil公司制造的AEROSIL Alu C(:商品名,个数平均一次粒径:65nm)等
如对以上4种外部添加剂的典型例子(二氧化硅微粒A、二氧化硅微粒B、脂肪酸金属盐微粒、氧化铝微粒)进行的说明那样,在本发明中的调色剂的静摩擦系数及动摩擦系数可以通过位于调色剂表面的外部添加剂的种类、含量来控制。
4. 本发明的调色剂
本发明的调色剂是通过用特定的摩擦试验法测定的静摩擦系数及动摩擦系数规定的调色剂。
本发明中的特定的摩擦试验法是指,将4g本发明中涉及的调色剂在9MPa下加压1分钟,得到直径55mm的圆盘状粒料,将此粒料用直径3mm的不锈钢球作为接触件进行测定的方法。测定优选在温度为15~30℃即所谓室温条件下、湿度为0~30%RH的测定环境下进行。另外,优选将测定速度设为0.1~2mm/秒,将测定距离设为1~20mm。在本发明中,在温度23℃、湿度20%RH的环境下,以测定速度0.5mm/秒、测定距离5 mm的条件进行。在对本发明的调色剂进行上述特定的摩擦试验法时,例如可以使用自动摩擦磨耗解析装置(协和界面科学公司制造,制品名:TS501)等。
本发明中的调色剂是如下调色剂,其中,用上述特定的摩擦试验法所测定的静摩擦系数为0.220~0.320,动摩擦系数为0.190~0.270,且静摩擦系数减去动摩擦系数所得的差为0.010~0.090。
调色剂的静摩擦系数低于0.220时,容易产生成膜,且容易产生因带电不良引起的灰雾。另一方面,调色剂的静摩擦系数超过0.320时,由于摩擦系数过高,因此所使用的显影器内的构件(辊、叶片、封口、OPC等)的磨耗加速,结果调色剂的印刷耐久性降低。
调色剂的静摩擦系数优选为0.240~0.310,更优选为0.260~0.310。
动摩擦系数低于0.190时,容易产生成膜,且容易产生因带电不良引起的灰雾。另一方面,动摩擦系数超过0.270时,因为调色剂的摩擦系数过高,所使用的显影器内的构件(辊、叶片、封口、OPC等)的磨耗加速,结果调色剂的印刷耐久性降低。
调色剂的动摩擦系数优选为0.200~0.250,更优选为0.210~0.240。
据推测,静摩擦系数与动摩擦系数的差关联到:当用调色剂对静电潜像进行显影时,调色剂由静止状态向运转状态的启动及其后的稳定时的摩擦带电性。因此,认为通过将静摩擦系数与动摩擦系数的差设为特定范围内,可以使灰雾和实地前端均匀性良好。
静摩擦系数减去动摩擦系数所得的差低于0.010时,易产生调色剂的灰雾,实地前端均匀性变差。尚需说明,几乎不存在静摩擦系数大致等于动摩擦系数的情形。静摩擦系数减去动摩擦系数所得的差超过0.090时,实地前端均匀性变差。
静摩擦系数减去动摩擦系数所得的差优选为0.020~0.075,更优选为0.040~0.065。
具有上述静电摩擦系数及动摩擦系数的本发明的调色剂为抑制了灰雾的发生、间歇耐久性优异、且因在调色剂输送中的追随性良好而实地印刷的前端均匀性优异的调色剂。
实施例
以下举出实施例及比较例对本发明进行更具体的说明,但是本发明并不仅限于这些实施例。另外,关于份及%,只要没有特别说明,则为质量标准。
本实施例及比较例中进行的试验方法如下。
1. 静电荷图像显影用调色剂的制备
[实施例1]
将作为单乙烯基单体的77份苯乙烯及23份丙烯酸正丁酯、7份作为着色剂的炭黑、0.7份作为交联性单体的二乙烯基苯、0.3份聚甲基丙烯酸酯大分子单体(东亚合成化学工业公司制造,商品名:AA6,Tg:94℃)、1份正带电性控制树脂(藤仓化成公司制造,商品名:FCA207P)、4份作为脱模剂的六甘油八山嵛酸酯(熔点70℃)、1份石蜡(日本精蜡公司制造,熔点66℃)及0.2份个数平均一次粒径0.5μm的硬脂酸锌微粒及1.2份作为分子量调节剂的二硫化四甲基秋兰姆在室温下用珠磨机分散,得到均匀的混合液。在对该混合液进行搅拌的同时,添加5.2份过氧化-2-乙基丁酸叔丁酯作为聚合引发剂,继续搅拌直到均匀,得到聚合性单体组合物。
另一方面,在搅拌槽中,于室温下,向在250份离子交换水中溶解了9.8份氯化镁(水溶性多价金属盐)的水溶液中,在搅拌下缓慢添加在50份离子交换水中溶解了6.9份氢氧化钠(氢氧化碱金属)的水溶液,从而制备氢氧化镁胶体(水难溶性的金属氢氧化物胶体)分散液。
向由上述得到的氢氧化镁胶体分散液中,于室温下加入上述聚合性单体组合物,用串联型乳化分散机(太平洋机工公司制造,商品名:Milder)以12,000rpm的转数进行分散,形成聚合性单体组合物的液滴。
将由上述得到的分散有聚合性单体组合物的液滴的悬浮液(聚合性单体组合物分散液),加入到装有搅拌叶片的反应器内,升温到90℃,引发聚合反应。在聚合转化率几乎达到100%时,向反应器内添加2份甲基丙烯酸甲酯(壳用聚合性单体)及0.1份溶解于20份离子交换水中的2,2’-偶氮二(2-甲基-N-(2-羟基乙基)丙酰胺)(壳用聚合引发剂,和光纯药公司制造,商品名:VA-086,水溶性)。然后,于90℃维持4小时,继续聚合后,用水冷却以停止反应,得到着色树脂颗粒的水分散液。
对于由上述得到的着色树脂颗粒的水分散液,在室温下边搅拌边滴入硫酸进行酸洗涤,直至pH变为6.5以下。接着,进行过滤分离,并向所得到的固体成分中加入500份离子交换水,使之再度淤浆化,将水洗涤处理(洗涤、过滤及脱水)反复进行数次。接着,进行过滤分离,将得到的固体成分置于干燥机的容器内,于45℃干燥48小时,得到干燥了的着色树脂颗粒。所得到的着色树脂颗粒的体积平均粒径(Dv)为8.6μm、粒径分布(Dv/Dn)为1.23、球形度为1.18。
向100份上述着色树脂颗粒中,添加0.4份疏水化处理过的个数平均一次粒径12nm的二氧化硅微粒作为二氧化硅微粒A、1份疏水化处理过的个数平均一次粒径50nm的二氧化硅微粒作为二氧化硅微粒B、0.5份个数平均一次粒径65nm的氧化铝微粒及0.05份个数平均一次粒径0.4μm的硬脂酸锌微粒,用高速搅拌机(Nippon Coke & Engineering. co.,ltd.制造,商品名: FM Mixer)进行混合而进行外部添加处理,从而制备实施例1的静电荷图像显影用调色剂。
[实施例2~6,比较例1~5]
除将实施例1中的着色剂、脱模剂及外部添加剂的添加量变更到如表1中所示之外,与实施例1同样地制造实施例2~6、比较例1~5的静电荷图像显影用调色剂。所得到的各静电荷图像显影用调色剂的特性示于表1中。
2. 着色树脂颗粒及调色剂的特性评价
对于上述实施例1~实施例6及比较例1~比较例5的调色剂和调色剂中所使用的着色树脂颗粒,研究了其特性。具体如下。
(1)着色树脂颗粒的粒径特性
用粒径测定机(Beckman・Coulter公司制造,商品名:Multisizer)测定了着色树脂颗粒的体积平均粒径(Dv)、个数平均粒径(Dn)及粒径分布Dv/Dn。基于该Multisizer的测定是在孔径: 100μm,分散介质: Isoton II (アイソトンII)(:商品名),浓度10%,测定颗粒个数:100,000个的条件下进行的。
具体而言,是将0.2g着色树脂颗粒样品取入烧杯中,向其中加入烷基苯磺酸水溶液(富士薄膜公司制造,商品名: DRYWEL)作为分散剂。进而向其中加入2mL分散介质,使着色树脂颗粒润湿后,加入10mL分散介质,用超声波分散器使之分散1分钟后进行基于上述的粒径测定机的测定。
(2) 调色剂的摩擦系数
将4g调色剂样品放入成型机,以9MPa压力加压1分钟,制作直径55mm的圆盘状粒料。将所得到的粒料在温度23℃、湿度20%RH的环境下,用自动摩擦磨耗解析装置(协和界面科学公司制造,制品名:TS501)以以下的条件测定5次,算出其平均值,求得静摩擦系数及动摩擦系数。
(测定条件)
接触件:使用点接触件(直径3mm的SUS球)。在测定之前,用异丙醇进行超声波洗涤,之后在90℃的温度条件下使其干燥5分钟。
测定速度:0.5mm/秒
测定距离:5mm
使用夹具:圆盘型试料固定夹具
3. 调色剂的印刷评价
对上述实施例1~实施例6及比较例1~比较例5的调色剂进行了印刷评价。具体如下。
(1) 在高温高湿(H/H)环境下的初期灰雾试验
将市售的非磁性单一成分打印机(印刷速度:20张/分)和评价对象的调色剂在温度35℃、湿度80%RH的高温高湿(H/H)环境下放置一昼夜,之后测定了灰雾。
用分光光度计测定未用于印刷的纸的色调,作为基准值,接着,用测定对象调色剂以上述的打印机进行全白(白ベタ)印刷,对该全白的任意5处的色调进行测定,然后将与基准值的差(ΔE)最大的值作为灰雾值。灰雾值越小,则灰雾越少,越良好。
(2) 间歇耐久性
将调色剂放入与用于“(1) 在高温高湿(H/H)环境下的初期灰雾试验”的打印机相同的打印机,在温度23℃、湿度50%的常温常湿(N/N)环境下放置一昼夜,然后以4%印刷浓度进行相对于每一张重复印刷和停止的印刷(印刷时间3秒/张,印刷和印刷的间隔9秒),每第500张对印刷浓度和灰雾进行测定。印刷浓度是用Macbeth式反射型图像浓度测定机测定经实地印刷的用纸而得。灰雾用上述的方法测定。
这样,对能够维持进行上述的实地印刷时的印刷浓度为1.3以上、且进行全白印刷时的灰雾值为1以下的画质的连续印刷张数进行试验,直到15,000张。在间歇耐久性试验结果中,“>15000”是表示即使连续印刷15,000张,也满足上述标准。
(3) 实地前端均匀性
在上述的间歇耐久性试验中,印刷3,000张后,进行实地印刷,用上述麦克白式反射型图像浓度测定机对距实地图像(solid image)的前端10mm的部分的图像浓度与中央部分的图像浓度进行测定。基于前端部与中央部的图像浓度之差,进行实地前端均匀性的评价。
实施例1~实施例6及比较例1~比较例5的静电荷图像显影用调色剂的测定及评价结果示于表1中。
[表1]
4. 调色剂评价的总结
以下参照表1的同时,对调色剂评价进行探讨。
首先,对比较例1的调色剂进行探讨。根据表1,比较例1的调色剂的静摩擦系数为0.448,动摩擦系数为0.428,静摩擦系数减去动摩擦系数所得的差为0.020。
根据表1,比较例1的调色剂的初期灰雾为0.5,实地前端均匀性的值为0.11。因此,对于比较例1的调色剂,至少在初期灰雾及实地前端均匀性方面未见问题。
然而,比较例1的调色剂的间歇耐久性试验的评价张数少,为11,000张。该评价张数在本次评价了的调色剂中为最少。
由以上可知,静摩擦系数超过0.320、动摩擦系数超过0.270的比较例1的调色剂的间歇耐久性差。这可以认为是因为以下原因:调色剂的静摩擦系数及动摩擦系数都过高,因此,调色剂在反复流动及静止的环境下,因调色剂彼此之间的摩擦或者调色剂与构件(辊等)的摩擦而导致耐久性降低。
接着,对比较例2的调色剂进行探讨。根据表1,比较例2的调色剂的静摩擦系数为0.343,动摩擦系数为0.255,静摩擦系数减去动摩擦系数所得的差为0.088。
根据表1,比较例2的调色剂的初期灰雾为0.6。因此,对于比较例2的调色剂,至少在初期灰雾方面未见问题。
然而,比较例2的调色剂的间歇耐久性试验的评价张数少,为13,000张,实地前端均匀性的值高,为0.24。特别是实地前端均匀性的值,在这次评价了的调色剂中为最高。
由以上可知,静摩擦系数超过0.320的比较例2的调色剂的间歇耐久性差,实地前端均匀性不足。这可以认为是因为以下原因:调色剂的静摩擦系数过高,因此,自实地图像的前端到内部调色剂均匀分布的性质即所谓的调色剂的追随性降低。
接着,对比较例3的调色剂进行探讨。根据表1,比较例3的调色剂的静摩擦系数为0.305,动摩擦系数为0.201,静摩擦系数减去动摩擦系数所得的差为0.104。
根据表1,比较例3的调色剂的初期灰雾为0.6,间歇耐久性试验的评价张数为15,000张。因此,对于比较例3的调色剂,至少在初期灰雾及间歇耐久性方面未见问题。
然而,比较例3的调色剂的实地前端均匀性的值高,为0.22。
由以上可知,静摩擦系数减去动摩擦系数所得的差超过0.090的比较例3的调色剂的实地前端均匀性不足。这可以认为是因为以下原因:调色剂的静摩擦系数与动摩擦系数的差过大,因此,自实地图像的前端到内部调色剂均匀分布的性质即所谓的调色剂的追随性降低。
接着,对比较例4的调色剂进行探讨。根据表1,比较例4的调色剂的静摩擦系数为0.208,动摩擦系数为0.188,静摩擦系数减去动摩擦系数所得的差为0.020。
根据表1,比较例4的调色剂的实地前端均匀性的值为0.15。因此,对于比较例4的调色剂,至少在实地前端均匀性方面未见问题。
然而,比较例4的调色剂的初期灰雾高,为1.7,间歇耐久性试验的评价张数少,为11,000张。该初期灰雾的值在本次评价了的调色剂中为最高。另外,该间歇耐久性试验的评价张数在本次评价了的调色剂中为最少。
由以上可知,静摩擦系数低于0.220、动摩擦系数低于0.190的比较例4的调色剂,容易产生初期灰雾,间歇耐久性差。这可以认为是因为以下原因:调色剂的静摩擦系数及动摩擦系数都过低,因此,变得容易产生灰雾。
接着,对比较例5的调色剂进行探讨。根据表1,比较例5的调色剂的静摩擦系数为0.303,动摩擦系数为0.287,静摩擦系数减去动摩擦系数所得的差为0.016。
根据表1,比较例5的调色剂的初期灰雾为1.0,实地前端均匀性的值为0.12。因此,对于比较例5的调色剂,至少在初期灰雾和实地前端均匀性方面未见问题。
然而,比较例5的调色剂的间歇耐久性试验的评价张数少,为12,000张。
由以上可知,动摩擦系数超过0.270的比较例5的调色剂的间歇耐久性差。这可以认为是因为以下原因:调色剂的动摩擦系数过高,因此,调色剂在反复流动及静止的环境下,因调色剂彼此之间的摩擦或者调色剂与构件(辊等)的摩擦而导致耐久性降低。
另一方面,根据表1,实施例1~实施例6的调色剂的静摩擦系数在0.248~0.311的范围内,动摩擦系数在0.203~0.240的范围内,静摩擦系数减去动摩擦系数所得的差在0.016~0.079的范围内。
根据表1,实施例1~实施例6的调色剂的初期灰雾低,为1.0以下,间歇耐久性试验的评价张数多,为14,000张以上,实地前端均匀性的值低,为0.15以下。
由此可知,根据上述特定的方法测定的静摩擦系数为0.220~0.320、动摩擦系数为0.190~0.270、且静摩擦系数减去动摩擦系数所得的差为0.010~0.090的本发明的调色剂,间歇耐久性优异,实地前端均匀性良好,初期灰雾难以产生。

Claims (8)

1. 静电荷图像显影用调色剂,其包含着色树脂颗粒和外部添加剂,所述着色树脂颗粒含有粘结树脂、着色剂及脱模剂,所述静电荷图像显影用调色剂的特征在于,
将4g所述静电荷图像显影用调色剂以9MPa加压1分钟,得到直径55mm的圆盘状粒料,所述粒料用直径3mm的不锈钢球作为接触件所测定的静摩擦系数为0.220~0.320,动摩擦系数为0.190~0.270,且静摩擦系数减去动摩擦系数所得的差为0.010~0.090。
2. 权利要求1中所述的静电荷图像显影用调色剂,其特征在于,
作为所述外部添加剂,含有个数平均一次粒径为7~35nm的二氧化硅微粒A及个数平均一次粒径为36~200nm的二氧化硅微粒B。
3. 权利要求1或2中所述的静电荷图像显影用调色剂,其特征在于,
作为所述外部添加剂,含有个数平均一次粒径为5~400nm的氧化铝微粒。
4. 权利要求1至3的任意一项中所述的静电荷图像显影用调色剂,其特征在于,
作为所述外部添加剂,含有个数平均一次粒径为0.05~5μm的脂肪酸金属盐微粒。
5. 权利要求1至4的任意一项中所述的静电荷图像显影用调色剂,其特征在于,
作为所述脱模剂,含有酯蜡。
6. 权利要求1至5的任意一项中所述的静电荷图像显影用调色剂,其特征在于,
作为所述脱模剂,含有脂肪酸金属盐。
7. 权利要求1至6的任意一项中所述的静电荷图像显影用调色剂,其特征在于,
作为所述脱模剂,含有选自聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、费托蜡、石蜡及微晶蜡中的至少一种烃类蜡。
8. 权利要求1至7的任意一项中所述的静电荷图像显影用调色剂,其特征在于,
体积平均粒径为7.8~8.8μm。
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