CN106227005B - 静电图像显影用调色剂、静电图像显影剂和调色剂盒 - Google Patents

静电图像显影用调色剂、静电图像显影剂和调色剂盒 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种静电图像显影用调色剂,包含:调色剂颗粒,该调色剂颗粒包含含有聚酯树脂的粘结剂树脂、防粘剂和苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂,并且其中所述苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂在调色剂颗粒中形成了数均直径为300nm至800nm的域;以及无机颗粒,其中所述域的数均直径为无机颗粒的数均粒径的1.5倍至10倍。本发明还提供了静电图像显影剂和调色剂盒。本发明的调色剂获得了定影图像对定影部件的剥离性能,并且防止了在高温和高湿的环境中连续形成高密度图像之后,在形成低密度图像时由于清洁故障造成的条纹图像缺陷。

Description

静电图像显影用调色剂、静电图像显影剂和调色剂盒
技术领域
本发明涉及静电图像显影用调色剂、静电图像显影剂和调色剂盒。
背景技术
目前,通过静电图像使图像信息可视化的方法(如电子照相法)被用于各种领域。在电子照相法中,通过充电和曝光工艺使图像信息以静电图像的形式形成在图像保持部件(感光体)的表面上,利用包含调色剂的显影剂使调色剂图像在感光体的表面上显影,然后通过将调色剂图像转印到记录介质(如片材)的转印工艺、以及将调色剂图像定影在记录介质的表面上的定影工艺将该调色剂图像以图像形式可视化。
例如,JP-A-2003-207942公开了一种“静电图像显影用彩色调色剂,包含着色剂、两种或更多种树脂以及防粘剂,其中两种或更多种树脂与防粘剂彼此不相容,两种或更多种树脂具有海-岛相分离结构,在相分离结构中,由一种或多种树脂形成的相分离结构岛状树脂(B)分散在由一种或多种树脂形成的连续相海状树脂(A)中,防粘剂基本上包含在岛状树脂中,树脂(A)不包含THF不溶性组分,重均分子量为10,000至90,000,从外部添加至少一种或多种无机颗粒和/或树脂颗粒,并且存在分离比为0.1%至5%(以数量计)的外部添加剂的一种或多种元素”。
JP-A-2003-098742公开了一种“静电图像显影用调色剂,包含两种或更多种粘结剂树脂、电荷控制树脂和石蜡,其中各组分彼此不相容,并且具有海-岛相分离结构,粘结剂树脂B和电荷控制树脂以岛的形式分散在海状连续的粘结剂树脂A中,石蜡基本上包含在岛状粘结剂树脂B中,并且将经过疏水化处理的至少一种外部添加剂从外部添加至调色剂表面”。
JP-A-2014-106405公开了一种“由基体颗粒和包含无机颗粒的外部添加剂形成的静电图像显影用调色剂,其中基体颗粒形成海-岛结构,其中由第二树脂形成的颗粒以半浸入状态存在于包含至少粘结剂树脂的颗粒表面的附近,该粘结剂树脂由第一树脂和着色剂形成,并且所述颗粒包含多个由第三树脂形成的亚微米颗粒”。
例如,JP-A-2013-142877公开了一种“电子照相黑色调色剂,包含粘结剂树脂、黑色着色剂和防粘剂,其中通过将粘结剂树脂设置为第一树脂、将防粘剂设置为第二树脂,由第二树脂得到的聚集体分散在平均粒径为0.5μm至1.5μm的第一树脂中,其中第二树脂被第三树脂所围绕,第三树脂与第一树脂具有低相容性并且为种类不同于第二树脂的树脂”。
JP-A-2004-126240公开了一种“由调色剂母粒和附着在母粒表面的外部添加剂构成的调色剂,调色剂母粒具有粘结剂树脂和着色剂作为组分,其中外部添加剂为至少两种二氧化硅颗粒和至少一种二氧化钛颗粒,该两种二氧化硅颗粒经过硅烷偶联剂处理和硅油处理,BET比表面积差、油处理量和加入量满足特定关系,二氧化钛颗粒中具有最大BET比表面积的颗粒经过偶联处理,并且该颗粒的加入量在特定范围内,调色剂的重均粒径为3μm至9μm,直径等于或大于12.7μm的颗粒比例等于或小于2%”。
JP-A-2009-276641公开了一种“包含调色剂颗粒和二氧化硅颗粒的调色剂,所述调色剂颗粒包含至少一种粘结剂树脂和着色剂,其中二氧化硅颗粒包含烷氧基硅烷和硅氮烷中的至少任一种,并且两种二氧化硅颗粒A和二氧化硅颗粒B用1.0质量%至50.0质量%的硅油进行处理,基于碳含量,二氧化硅颗粒A的硅油固定比为等于或大于60%,并且基于碳含量,二氧化硅颗粒B的硅油固定比为等于或小于50%”。
发明内容
本发明的目的是提供一种静电图像显影用调色剂,与由调色剂颗粒(其包含聚酯树脂、防粘剂和苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂,并且其中苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂在调色剂颗粒中形成了数均直径为300nm至800nm的域)和无机颗粒形成的调色剂(其中所述域的数均直径小于无机颗粒的数均直径的1.5倍或超过无机颗粒的数均直径的10倍)的情况相比,其获得了定影图像对定影部件的剥离性能,并且防止了在高温和高湿的环境中连续形成高密度图像之后,在形成低密度图像时由于清洁故障造成的条纹图像缺陷。
此外,本发明的目的是提供一种静电图像显影用调色剂,其防止了在包含聚酯作为粘结剂树脂时,在高温和高湿环境中发生的彩色条纹的生成,防止了在高温和高湿环境中反复打印低密度图像时发生的图像密度的下降,并且防止了在高温和高湿环境中发生的雾翳的生成。
上述目的通过以下构造得以实现。
[1]一种静电图像显影用调色剂,包含:
调色剂颗粒,该调色剂颗粒包含含有聚酯树脂的粘结剂树脂、防粘剂和苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂,并且其中所述苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂在所述调色剂颗粒中形成了数均直径为300nm至800nm的域;以及
无机颗粒,其中所述域的数均直径为所述无机颗粒的数均粒径的1.5倍至10倍。
[2]根据[1]所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述无机颗粒的数均粒径为15nm至200nm。
[3]根据[1]所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述无机颗粒为经油处理的二氧化硅颗粒,其油分离量为3质量%至30质量%。
[4]根据[1]所述的静电图像显影用调色剂,
其中在所述苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂的所述域中,在平均直径±100nm的范围内包含的域所占的数量比为等于或大于65%。
[5]根据[1]所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述聚酯树脂的玻璃化转变温度为50℃至65℃。
[6]根据[1]所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂的含量为10质量%至30质量%。
[7]根据[1]所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述防粘剂的熔融温度为60℃至100℃。
[8]根据[1]所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述调色剂颗粒的体均粒径为4μm至8μm。
[9]根据[1]所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述调色剂颗粒的形状因子SF1为120至140。
[10]一种静电图像显影剂,包含:
根据[1]所述的静电图像显影用调色剂。
[11]一种调色剂盒,其容纳有根据[1]所述的静电图像显影用调色剂,并且能够从成像装置上拆卸下来。
根据以上[1],提供这样一种静电图像显影用调色剂,与由调色剂颗粒(其包含聚酯树脂、防粘剂和苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂,并且其中苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂在调色剂颗粒中形成数均直径为300nm至800nm的域)和无机颗粒形成的调色剂(其中所述域的数均直径小于无机颗粒的数均颗粒直径的1.5倍或超过无机颗粒的数均颗粒直径的10倍)的情况相比,其获得了定影图像对定影部件的剥离性能,并且防止了在高温和高湿的环境中连续形成高密度图像之后,在形成低密度图像时由于清洁故障造成的条纹图像缺陷。
根据以上[2],提供这样一种静电图像显影用调色剂,与由调色剂颗粒(其包含聚酯树脂、防粘剂和苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂,并且其中苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂在调色剂颗粒中形成数均直径为300nm至800nm的域)和无机颗粒形成的调色剂(其中所述域的数均直径小于无机颗粒的数均颗粒直径的1.5倍或超过无机颗粒的数均颗粒直径的10倍)的情况相比,其防止了在高温和高湿的环境中连续形成高密度图像之后,在形成低密度图像时由于清洁故障造成的条纹图像缺陷。
根据以上[3]和[4],提供这样一种静电图像显影用调色剂,与使用在本发明范围之外的静电图像显影用调色剂的情况相比,其防止了当包含聚酯作为粘结剂树脂时,在高温和高湿环境中发生的彩色条纹的生成,防止了在高温和高湿环境中反复打印低密度图像时发生的图像密度的下降,以及防止了在高温和高湿环境中发生的雾翳的生成。
根据以上[5]至[9],提供这样一种静电图像显影用调色剂,与使用在本发明范围之外的静电图像显影用调色剂的情况相比,其防止了在高温和高湿的环境中连续形成高密度图像之后,在形成低密度图像时由于清洁故障造成的条纹图像缺陷。
根据以上[10]、[11],提供这样一种静电图像显影剂、调色剂盒,与由调色剂颗粒(其包含聚酯树脂、防粘剂和苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂,并且其中苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂在调色剂颗粒中形成了数均直径为300nm至800nm的域)和无机颗粒形成的调色剂(其中所述域的数均直径小于无机颗粒的数均颗粒直径的1.5倍或超过无机颗粒的数均颗粒直径的10倍)的情况相比,其获得了定影图像对定影部件的剥离性能,并且防止了在高温和高湿的环境中连续形成高密度图像之后,在形成低密度图像时由于清洁故障造成的条纹图像缺陷。
附图简要说明
图1为示出根据示例性实施方案的成像装置的例子的示意性结构图。
图2为示出根据示例性实施方案的处理盒的例子的示意性结构图。
参考数字和符号的说明
1Y、1M、1C、1K 感光体(图像保持部件的例子)
2Y、2M、2C、2K 充电辊(充电单元的例子)
3 曝光装置(静电图像形成单元的例子)
3Y、3M、3C、3K 激光束
4Y、4M、4C、4K 显影装置(显影单元的例子)
5Y、5M、5C、5K 一次转印辊(一次转印单元的例子)
6Y、6M、6C、6K 感光体清洁装置(清洁单元的例子)
6Y-1、6M-1、6C-1、6K-1 清洁刮刀
8Y、8M、8C、8K 调色剂盒
10Y、10M、10C、10K 成像单元
20 中间转印带(中间转印体的例子)
22 驱动辊
24 支撑辊
26 二次转印辊(二次转印单元的例子)
30 中间转印部件清洁装置
107 感光体(图像保持部件的例子)
108 充电辊(充电单元的例子)
109 曝光装置(静电图像形成单元的例子)
111 显影装置(显影单元的例子)
112 转印装置(转印单元的例子)
113 感光体清洁装置(清洁单元的例子)
115 定影装置(定影单元的例子)
116 安装导轨
117 壳体
118 曝光用开口
200 处理盒
300 记录片材(记录介质的例子)
P 记录片材(记录介质的例子)
具体实施方式
下文中,对作为本发明实施例的示例性实施方案进行详细地描述。
[静电图像显影用调色剂]
首先,对根据第一示例性实施方案的静电图像显影用调色剂进行描述。
根据第一示例性实施方案的静电图像显影用调色剂(下文中称作“调色剂”)包含:调色剂颗粒,其包含含有聚酯树脂的粘结剂树脂、防粘剂和苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂,并且其中所述苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂在所述调色剂颗粒中形成了数均直径为300nm至800nm的域;以及无机颗粒,其中所述域的数均直径为所述无机颗粒的数均粒径的1.5倍至10倍。即,所述无机颗粒为这样的无机颗粒,其中所述域的数均直径为所述无机颗粒的数均粒径的1.5倍至10倍。
本文中,表述苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂在调色剂颗粒中形成了域是指这样的状态,其中形成了海-岛结构,其中粘结剂树脂设定为海部分,苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂设定为岛部分。即,苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂的域为海-岛结构的岛部分。
根据上述构造,根据第一示例性实施方案的调色剂获得了定影图像对定影部件的剥离性能,并且防止了在高温和高湿的环境(例如,温度为28℃,湿度为85%)中连续形成高密度图像(例如,图像密度等于或大于90%的图像)之后(例如,连续形成100,000以上张高密度图像之后),在形成低密度图像(例如,图像密度等于或小于5%的图像)时由于清洁故障造成的条纹图像缺陷。其原因不清楚,但推测如下。
当粘结剂树脂(其为聚酯树脂)和防粘剂包含在调色剂颗粒中时,定影图像从定影部件(如定影辊)剥离的性能可能由于挠性的聚酯树脂而降低。同时,当进一步将苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂与调色剂颗粒混合时,苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂设定为域,并且在调色剂颗粒中形成了海-岛结构,其中粘结剂树脂设定为海部分,苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂设定为岛部分,这是因为聚酯树脂和苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂之间的相容性低。另外,由于苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂和防粘剂之间的亲和力高,它们的域容易在调色剂颗粒中互相靠近。因此,由于防粘剂设置在作为岛部分的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂的域部分周围,提高了防粘剂的分散性。此外,改善了定影图像对定影部件的剥离性能,并改善了定影性能。
同时,当苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂的域直径等于或小于300nm时,防粘剂包括多个苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂的域(下文中也称作“苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂域”),并且可在调色剂中形成苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂的聚集体。因此,苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂域的直径显著增加,并且防粘剂的分散性难以提高。另外,当苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂域的直径等于或大于800nm时,附着于苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂域的防粘剂域的直径也增加,并且防粘剂的分散性难以提高。因此,优选的是,苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂域的数均直径(也称为平均直径)为300nm至800nm。
在苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂的域中,直径在平均直径±100nm范围内的域所占的数量比优选为等于或大于65%,更优选为等于或大于75%,从而防止图像密度的降低和雾翳。通过将域的数量比设定为等于或大于65%,降低了域直径的分布变化,并且容易发生由于电介质极化导致的调色剂带电量增加的现象。因此,由于电介质极化导致的调色剂带电量增加的现象与由于油导致的调色剂带电量降低的现象相互稳定地抵消。因此,防止了当在高温和高湿环境中反复打印低密度图像时发生的图像密度降低,以及防止了在高温和高湿环境中发生的雾翳生成。
然而,当形成高密度图像之后,采用具有上述构造且具有优异的剥离性质的调色剂(苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂域的数均直径为300nm至800nm的调色剂)在高温和高湿环境中长时间形成低密度图像时,可能发生条纹图像缺陷。
具体而言,当将强应力施加至清洁刮刀部分中的调色剂颗粒(图像保持部件和清洁刮刀的接触区域)时,调色剂颗粒在粘结剂树脂和苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂之间的界面部分处破裂,并且苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂域分离成为颗粒。当分离的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂的颗粒(下文中也称作“分离的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒”)保留在清洁刮刀部分中时,从外部添加的阻碍物(dam)(由从清洁部分中调色剂分离的外部添加剂累积形成的阻碍物)可能会受破坏,并且由于外部添加剂的泄漏(之前由外部添加的阻碍物预防)可能会对充电部件造成污染。
也就是说,通过在高温和高湿环境中连续形成高密度图像,保留在清洁刮刀部分中的分离的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒的数目增加,并且从外部添加的阻碍物容易受到破坏。当从外部添加的阻碍物受破坏时,外部添加剂从清洁刮刀中漏出,发生对图像保持部件的固定(成膜)或对充电部件的污染,并且当在这种状态下形成低密度图像时,容易发生条纹图像缺陷。
针对此,当使用苯乙烯(甲基)丙烯酸域的数均直径为无机颗粒的数均粒径的1.5倍至10倍的无机颗粒作为外部添加剂时,由于从外部添加的阻碍物的破坏导致的外部添加剂的泄漏得以抑制。下文中,可将苯乙烯(甲基)丙烯酸域的数均直径为无机颗粒的数均粒径的1.5倍至10倍的无机颗粒称作“特定无机颗粒”。
当苯乙烯(甲基)丙烯酸域的数均直径为无机颗粒的数均粒径的1.5倍至10倍时,分离的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒的数均粒径也为无机颗粒的数均粒径的1.5倍至10倍。
当将强应力施加至清洁刮刀中的调色剂颗粒时,分离的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒(其具有限制到300nm至800nm的数均粒径)形成清洁阻碍物,其中颗粒与作为分离的外部添加剂的无机颗粒按直径进行分级。即,清洁阻碍物为粒径分级的,并且从刮刀夹隙的末端(清洁刮刀部分中靠近图像保持部件与清洁刮刀之间的接触点的区域)充满小粒径的颗粒。
这时,与分离的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒具有高度相容性的防粘剂附着至分离的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒的表面,并且与分离的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒的非静电附着力增加。因此,特别是当分离的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒的粒径与无机颗粒的粒径之间的比在上述范围内时,易于将无机颗粒从外部添加至分离的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒。通过将无机颗粒从外部添加至分离的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒,分离的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒的流动性提高,并且防止了保留在清洁刮刀中的分离的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒的形成。因此,由于从外部添加的阻碍物的破坏导致的外部添加剂的泄漏受到抑制,并且在高温和高湿环境中彩色条纹的生成受到抑制。
当苯乙烯(甲基)丙烯酸域的数均直径等于或大于无机颗粒的数均粒径的10倍时,无机颗粒的直径相对过小,因此,无机颗粒包埋在分离的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒中,并且难以供应至刮刀夹隙的末端。因此,难以形成其中颗粒按直径分级的从外部添加的阻碍物,并且清洁性能下降。
另外,当苯乙烯(甲基)丙烯酸域的数均直径等于或小于无机颗粒的数均粒径的1.5倍时,分离的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒和无机颗粒之间的粒径差过小,因此,难以形成其中颗粒按直径分级的从外部添加的阻碍物,并且清洁性能下降。
如上所述,在第一示例性实施方案中,推测获得了剥离性能并且防止了条纹图像缺陷。
苯乙烯(甲基)丙烯酸域的数均直径优选为320nm至700nm,更优选为350nm至600nm,以提高剥离性能,并防止由于清洁故障导致的条纹图像缺陷。
另外,苯乙烯(甲基)丙烯酸域的数均直径优选为无机颗粒(特定无机颗粒)的数均粒径的2倍至9倍,更优选为3倍至8倍,以提高剥离性能,并防止由于清洁故障导致的条纹图像缺陷。
在第一示例性实施方案中,特定无机颗粒的数均粒径优选为15nm至200nm。
当特定无机颗粒的数均粒径为15nm至200nm时,容易形成稳定的从外部添加的阻碍物,并且进一步防止了条纹图像缺陷。当特定无机颗粒的数均粒径等于或大于15nm时,与其数均粒径小于15nm的情况相比,无机颗粒容易与调色剂颗粒分离,并且难以从图像保持部件转移。因此,确保供应至清洁刮刀的无机颗粒的数量,并且容易形成稳定的从外部添加的阻碍物。当特定无机颗粒的数均粒径等于或小于200nm时,与其数均粒径大于200nm的情况相比,防止了无机颗粒向清洁刮刀部分的泄漏,并且容易形成稳定的从外部添加的阻碍物。
另外,特定无机颗粒的数均粒径更优选为80nm至200nm,更优选为80nm至180nm,更优选为90nm至180nm,甚至更优选为100nm至140nm。
下文中,将对苯乙烯(甲基)丙烯酸域的数均直径以及无机颗粒的数均粒径的测量方法进行说明。
通过下面方法对用于测量域的数均直径的样品进行制备和观察。
将调色剂混合并将其包埋于环氧树脂中,并使环氧树脂固化。用超薄切片机装置(由Leica生产的Ultracut UCT)切割所得固化材料,从而制备厚度为80nm至130nm的薄片样品。接着,在干燥器中于30℃下用四氧化钌将所得薄片样品染色3小时。
然后,采用超高分辨率场发射扫描电子显微镜(FE-SEM:S-4800,由Hitachi High-Technologies公司制造)获得染色的薄片样品的SEM图像。由于防粘剂、苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂和聚酯树脂按此顺序依次易于被四氧化钌染色,因此,通过由染色程度不同导致的明暗来识别各成分。当由于样品状态而难以确定明暗时,可调整染色时间。
在调色剂颗粒的横截面上,由于着色剂的域小于防粘剂的域和苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂的域,因此可以通过尺寸来区分这些域。
苯乙烯(甲基)丙烯酸域的数均直径通过下面方法测量。
在SEM图像中,选择30个最大长度为调色剂颗粒的体均粒径的85%以上的调色剂颗粒的横截面,并观察100个染色的苯乙烯(甲基)丙烯酸域。测量各域的最大长度,将该最大长度设为域的直径,并且将算数平均值(数量平均值)设为域的数均直径。
选择最大长度为调色剂颗粒的体均粒径的85%以上的调色剂颗粒的横截面的原因如下。由于调色剂呈三维形状且SEM图像为截面,因此端部可能被切割,而端部的截面并不能反映调色剂中的域。
例如,通过以下方法控制苯乙烯(甲基)丙烯酸域的数均直径:通过聚集凝结法制备调色剂颗粒,并调节制备时所用的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒分散液中所含的树脂颗粒的数均粒径的方法;制备多个数均粒径不同的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒分散液,并组合使用这些分散液的方法;等等。
通过以下方法进行包含在调色剂中的无机颗粒的数均粒径的测量。
首先,将调色剂分散在含有0.2质量%聚氧化乙烯(10)辛基苯基醚的水溶液中,以具有10质量%的含量,并采用超声波均化器(由NISSEI会社制造的US-300T)进行60分钟的超声波振动(频率20kHz,输出功率30W),同时将温度维持在等于或低于30℃,从而将调色剂颗粒与外部添加剂分离。之后,通过过滤工序和清洗工序仅将无机颗粒提取出来。
对于提取的无机颗粒,采用激光衍射型粒径分布测量装置(例如,由BeckmanCoulter公司制造的LS13 320)测量粒径分布,并获得各个粒径分布的数均粒径。即,当粒径分布具有多个峰时,推测组合使用了多种无机颗粒,并且通过分析各个峰计算多种无机颗粒中每种的数均粒径。在计算数均粒径时,相对于划分的粒径范围(区间),从各个峰的最小直径一侧开始绘制数量累积分布,并将累积百分比变为各个峰的所有颗粒的50%时的粒径设定为相应无机颗粒的数均粒径。
下文中,将对根据第一示例性实施方案的调色剂进行详细说明。
根据第一示例性实施方案的调色剂包含调色剂颗粒以及特定无机颗粒,并且根据需要可包含其他组分。
(调色剂颗粒)
调色剂颗粒包含含有聚酯树脂的粘结剂树脂、防粘剂、以及苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂。调色剂颗粒可包含其他内部添加剂,如着色剂。
例如,调色剂颗粒具有海-岛结构,其中,防粘剂和苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂分散于含有聚酯树脂的粘结剂树脂中。
粘结剂树脂
作为粘结剂树脂,从定影性的角度来看,使用聚酯树脂。聚酯树脂相对于全部粘结剂树脂的比率可以等于或大于85质量%,优选等于或大于95质量%,更优选为100质量%。
作为聚酯树脂,例如,使用熟知的聚酯树脂。
聚酯树脂的例子包括多元羧酸和多元醇的缩聚物。可使用市售产品或合成物作为聚酯树脂。
多元羧酸的例子包括:脂肪族二羧酸(例如草酸、丙二酸、马来酸、富马酸、柠康酸、衣康酸、戊烯二酸、琥珀酸、烯基琥珀酸、己二酸和癸二酸)、脂环族二羧酸(例如环己烷二羧酸)、芳香族二羧酸(例如对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸和萘二甲酸)、它们的酸酐、或者它们的低级烷基酯(例如具有1至5个碳原子)。其中,例如,优选将芳香族二元羧酸用作多元羧酸。
作为多元羧酸,可将采用了交联结构或分支结构的三元或更多元的羧酸与二元羧酸组合使用。三元或更多元的羧酸的例子包括偏苯三酸、均苯四酸、它们的酸酐、或者它们的低级烷基酯(例如具有1至5个碳原子)。
多元羧酸可以单独使用,或者两种或更多种组合使用。
多元醇的例子包括脂肪族二醇(例如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇和新戊二醇)、脂环族二醇(例如环己二醇、环己烷二甲醇和氢化双酚A)、以及芳香族二醇(例如双酚A的环氧乙烷加合物和双酚A的环氧丙烷加合物)。其中,例如,作为多元醇,优选使用芳香族二醇和脂环族二醇,并且更优选使用芳香族二醇。
作为多元醇,可将采用了交联结构或分支结构的三元或更多元的醇与二元醇组合使用。三元或更多元的醇的例子包括甘油、三羟甲基丙烷和季戊四醇。
多元醇可以单独使用、或者两种或更多种组合使用。
聚酯树脂的玻璃化转变温度(Tg)优选为50℃至80℃,更优选为50℃至65℃。
玻璃化转变温度是由通过差示扫描量热法(DSC)得到的DSC曲线确定的,更具体而言,玻璃化转变温度是根据JIS K7121-1987的“塑料的转变温度测量方法”中的确定玻璃化转变温度的方法中所描述的“外推玻璃化转变起始温度”确定的。
聚酯树脂的重均分子量(Mw)优选为5,000至1,000,000,更优选为7,000至500,000。
聚酯树脂的数均分子量(Mn)优选为2,000至100,000。
聚酯树脂的分子量分布Mw/Mn优选为1.5至100,更优选为2至60。
通过凝胶渗透色谱法(GPC)来测定重均分子量和数均分子量。利用GPC的分子量测量是使用由Tosoh株式会社制造的HLC-8120GPC作为测量装置,并且使用由Tosoh株式会社制造的TSKgel Super HM-M(15cm)柱子并使用THF溶剂进行的。利用由单分散聚苯乙烯标样绘制的分子量校正曲线,由上述测量结果计算重均分子量和数均分子量。
利用公知的制备方法来获得聚酯树脂。具体而言,可通过以下方法获得:将聚合温度设为180℃至230℃,如果需要的话,在减压的反应体系中,在除去缩合过程中产生的水或醇的同时进行反应。
当原料单体在反应温度下未溶解或不相容时,可以添加高沸点溶剂作为增溶剂来溶解单体。在这种情况下,在将增溶剂蒸走的同时进行缩聚反应。当共聚反应中存在相容性较差的单体时,可将相容性较差的单体和将要与该单体缩聚的酸或醇预先缩合,然后再与主要成分缩聚。
相对于全部的调色剂颗粒,粘结剂树脂的含量(例如)优选为40质量%至90质量%,更优选为50质量%至88质量%,甚至更优选为60质量%至85质量%。
作为粘结剂树脂,可与聚酯树脂一同使用其他粘结剂树脂。
其他粘结剂树脂的例子包括由以下单体的均聚物或者组合这些单体中的两种或更多种获得的共聚物所形成的乙烯基树脂(这里,不包括苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂),所述单体例如为:苯乙烯类(例如苯乙烯、对氯苯乙烯、α-甲基苯乙烯等)、(甲基)丙烯酸酯类(例如丙烯酸甲酯、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、甲基丙烯酸正丙基酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯等)、烯属不饱和腈类(例如丙烯腈、甲基丙烯腈等)、乙烯基醚类(例如乙烯基甲醚、乙烯基异丁醚等)、乙烯基酮类(例如甲基乙烯基酮、乙基乙烯基酮、异丙烯基乙烯基酮等)、烯烃类(例如乙烯、丙烯、丁二烯等)。
其他粘结剂树脂的例子包括非乙烯基树脂,例如环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、纤维素树脂、聚醚树脂和改性松香;其与乙烯基树脂的混合物;或者在这些非乙烯基树脂共存的情况下使乙烯基单体聚合而获得的接枝聚合物。
这些其他粘结剂树脂可以单独使用,或者两种或更多种组合使用。
-苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂-
苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂为至少使具有苯乙烯结构的单体和具有(甲基)丙烯酸结构的单体(具有丙烯酰基的单体)共聚而获得的共聚物。“(甲基)丙烯酰基”是既包括“丙烯酰基”又包括“甲基丙烯酰基”的表述。即,“苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂”是指苯乙烯丙烯酸树脂和苯乙烯甲基丙烯酸树脂中的至少一者。
具有苯乙烯结构的单体(下文中称为“苯乙烯单体”)的例子包括苯乙烯、烷基取代的苯乙烯(如α-甲基苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、2-乙基苯乙烯、3-乙基苯乙烯或4-乙基苯乙烯)、卤素取代的苯乙烯(如2-氯苯乙烯、3-氯苯乙烯或4-氯苯乙烯)和乙烯基萘。这些苯乙烯单体可单独使用,或者两种或更多种组合使用。
其中,从易于反应、易于控制反应和易获得性的角度来看,苯乙烯优选作为苯乙烯单体。
具有(甲基)丙烯酸结构的单体(下文中称为“(甲基)丙烯酸单体”)的例子包括(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯。(甲基)丙烯酸酯的例子包括(甲基)丙烯酸烷基酯(例如,(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸正庚酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸正癸酯、(甲基)丙烯酸正十二烷基酯、(甲基)丙烯酸正月桂基酯、(甲基)丙烯酸正十四烷基酯、(甲基)丙烯酸正十六烷基酯、(甲基)丙烯酸正十八烷基酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸新戊酯、(甲基)丙烯酸异己酯、(甲基)丙烯酸异庚酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、或(甲基)丙烯酸叔丁基环己酯)、(甲基)丙烯酸芳基酯(例如,(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸联苯酯、(甲基)丙烯酸二苯基乙酯、(甲基)丙烯酸叔丁基苯酯、或(甲基)丙烯酸三联苯酯)、(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙氨基乙酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羧基乙酯和(甲基)丙烯酰胺。(甲基)丙烯酸单体可单独使用、或者两种或更多种组合使用。
例如,苯乙烯单体和(甲基)丙烯酸单体的共聚比(苯乙烯单体/(甲基)丙烯酸单体,以质量计)优选为85/15至70/30。
当在高温和高湿的环境中形成低密度图像之后形成高密度图像时,为了防止波形条纹图像现象的发生(下文中也称作极光现象),苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂优选具有交联结构。作为具有交联结构的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂,例如,可使用通过至少使具有苯乙烯结构的单体、具有(甲基)丙烯酸结构的单体、以及交联单体共聚并交联而获得的交联材料。
交联单体的例子包括双官能或更高官能的交联剂。
双官能交联剂的例子包括二乙烯基苯、二乙烯基萘、二(甲基)丙烯酸酯化合物(例如,二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、亚甲基双(甲基)丙烯酰胺、癸二醇二丙烯酸酯、或(甲基)丙烯酸缩水甘油酯)、聚酯型二(甲基)丙烯酸酯、以及2-([1'-甲基丙烯基氨基]羧氨基)乙基甲基丙烯酸酯。
多官能交联剂的例子包括三(甲基)丙烯酸酯化合物(例如,季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、或三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯)、四(甲基)丙烯酸酯化合物(例如,四羟甲基甲烷四(甲基)丙烯酸酯、或低聚酯(甲基)丙烯酸酯)、2,2-双(4-甲基丙烯酰氧基,聚乙氧基苯基)丙烷、邻苯二甲酸二烯丙基酯、氰脲酸三烯丙酯、异氰脲酸三烯丙酯(triallyl asocyanurate)、异氰脲酸三烯丙酯、偏苯三酸三烯丙酯和二芳基氯菌酸酯。
交联单体相对于全部单体的共聚比(交联单体/全部单体,以质量计)优选为(例如)2/1000至30/1000。
为了防止发生极光现象,苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂的数均分子量(例如)为30,000至200,000,优选为40,000至100,000,更优选为50,000至80,000。
通过与聚酯树脂的重均分子量测量所用方法相同的方法来测量苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒的重均分子量的数值。
为了实现调色剂的流动性和储存性、并防止发生极光现象,相对于调色剂颗粒,苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂的含量(例如)为10质量%至30质量%,更优选为12质量%至28质量%,甚至更优选为15质量%至25质量%。
-防粘剂-
防粘剂的例子包括:烃基蜡(hydrocarbon waxes);天然蜡,如巴西棕榈蜡、米糠蜡(rice wax)和小烛树蜡(candelilla wax);合成蜡或矿物/石油基蜡,如褐煤蜡;以及酯基蜡(ester waxes),如脂肪酸酯和褐煤酸酯(montanic acid esters)。防粘剂并不局限于此。
作为防粘剂,为了改善剥离性能并防止由于清洁失效导致的条纹图像缺陷,烃基蜡是更优选的。
烃基蜡为具有烃作为其结构的蜡,其例子包括费托蜡、聚乙烯蜡(具有聚乙烯结构的蜡)、聚丙烯蜡(具有聚丙烯结构的蜡)、石蜡(具有链烷烃结构的蜡)和微晶蜡。其中,为了改善剥离性能并防止由于清洁失效导致的条纹图像缺陷,优选费托蜡作为烃基蜡。
防粘剂的熔融温度优选为50℃至110℃,更优选为60℃至100℃。
熔融温度是由通过差示扫描量热法(DSC)得到的DSC曲线,并根据JIS K7121-1987的“塑料的转变温度测量方法”中的获得熔融温度的方法中所描述的“熔融峰温度”而获得的。
相对于全部调色剂颗粒,防粘剂的含量(例如)优选为1质量%至20质量%,更优选为5质量%至15质量%。
-着色剂-
着色剂的例子包括:各种颜料,如碳黑、铬黄、汉撒黄(Hansa yellow)、联苯胺黄、还原黄(threne yellow)、喹啉黄、颜料黄、永固橙GTR、吡唑啉酮橙、伏尔甘橙(vulcanorange)、万赤洋红色(watchung red)、永固红、亮胭脂红3B、亮胭脂红6B、杜邦油红、吡唑啉酮红、立索红、若丹明B色淀、色淀红C、颜料红、玫瑰红、苯胺蓝、群青、可赛油蓝(calco oilblue)、亚甲蓝氯化物、酞菁蓝、颜料蓝、酞菁绿和孔雀绿草酸盐;以及各种染料,例如吖啶染料、呫吨染料、偶氮染料、苯醌染料、吖嗪染料、蒽醌染料、硫靛染料、二噁嗪染料(dioxadinedyes)、噻嗪染料、偶氮甲碱染料、靛青染料、酞菁染料、苯胺黑染料、聚甲川染料、三苯甲烷染料、二苯甲烷染料、以及噻唑染料。
这些着色剂可以单独使用、或者将两种或更多种组合使用。
可根据需要对着色剂进行表面处理,或者将着色剂与分散剂组合使用。可组合使用多种着色剂。
相对于全部调色剂颗粒,着色剂的含量(例如)优选为1质量%至30质量%,更优选为3质量%至15质量%。
-其他添加剂-
其他添加剂的例子包括已知的添加剂,例如磁性材料、电荷控制剂和无机粉末等。调色剂颗粒含有这些添加剂作为内部添加剂。
-调色剂颗粒的特性-
调色剂颗粒可以为具有单层结构的调色剂颗粒,或者可以为具有所谓的核/壳结构的调色剂颗粒,该核/壳结构由核(核颗粒)和包覆在所述核上的包覆层(壳层)构成。
在本文中,具有核/壳结构的调色剂颗粒(例如)优选由包含粘结剂树脂和苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂、以及根据需要的其他添加剂(如着色剂)和防粘剂的核,以及包含粘结剂树脂的包覆层构成。
调色剂颗粒的体均粒径(D50v)优选为2μm至10μm,更优选为4μm至8μm。
通过使用Coulter Multisizer II(由Beckman Coulter公司制造)并使用ISOTON-II(由Beckman Coulter公司制造)作为电解液来测量调色剂颗粒的各种平均粒径和各种粒径分布指数。
在测量中,将0.5mg至50mg的测量样品添加到2ml 5%的表面活性剂(优选烷基苯磺酸钠)水溶液中,其中该表面活性剂作为分散剂。将所得材料添加到100ml至150ml的电解液中。
利用超声波分散器将悬浮有样品的电解液进行分散处理1分钟,然后利用CoulterMultisizer II并使用孔径为100μm的孔,从而对粒径为2μm至60μm的颗粒的粒径分布进行测量。对50,000个颗粒取样。
对于基于所测得的粒径分布而划分的粒径范围(区间),从最小直径一侧开始绘制基于体积和数量的累积分布。将累积百分数为16%时的粒径定义为相当于体均粒径D16v和数均粒径D16p的粒径,同时将累积百分数为50%时的粒径定义为相当于体均粒径D50v和数均粒径D50p的粒径。此外,将累积百分数为84%时的粒径定义为相当于体均粒径D84v和数均粒径D84p的粒径。
通过使用这些值,将体均粒径分布指数(GSDv)计算为(D84v/D16v)1/2,同时将数均粒径分布指数(GSDp)计算为(D84p/D16p)1/2。
调色剂颗粒的形状因子SF1优选为110至150,更优选为120至140。
形状因子SF1通过以下表达式求得。
表达式:SF1=(ML2/A)×(π/4)×100
在以上表达式中,ML表示调色剂颗粒的绝对最大长度,A表示调色剂颗粒的投影面积。
具体而言,形状因子SF1主要是通过利用图像分析仪对显微镜图像或扫描电子显微镜(SEM)图像进行分析从而数字转化而得到的,并如下计算。即,通过摄像机,将分散在载玻片表面上的颗粒的光学显微镜图像输入图像分析仪Luzex,从而获得100个颗粒的最大长度和投影面积,利用以上表达式计算SF1的值,并获得其平均值。
(特定无机颗粒)
对特定无机颗粒没有特别限定,只要其为以下无机颗粒即可,其中苯乙烯(甲基)丙烯酸域的数均直径与特定无机颗粒的数均粒径之间的比值处于上述范围内。
特定无机颗粒的例子包括SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO·SiO2、K2O·(TiO2)n、Al2O3·2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、以及MgSO4
为了改善剥离性能并防止由于清洁故障导致的条纹图像缺陷,特定无机颗粒优选为SiO2和TiO2,更优选为SiO2
可对特定无机颗粒的表面进行疏水化处理。该疏水化处理(例如)通过将无机颗粒浸渍在疏水剂中来进行。对疏水剂没有特别限定,其例子包括硅烷偶联剂、硅油、钛酸酯偶联剂、以及铝偶联剂。这些疏水剂可以单独使用,或两种或更多种组合使用。相对于100重量份的无机颗粒,疏水剂的量为(例如)1重量份至10重量份。
无机颗粒优选为经油处理的二氧化硅颗粒,其油分离量为3质量%至30质量%。
在第一示例性实施方案中,经油处理的二氧化硅颗粒与在随后描述的第二示例性实施方案中描述的外部添加剂中的经油处理的二氧化硅颗粒相同。
相对于调色剂颗粒,特定无机颗粒的含量(例如)优选为0.01质量%至5质量%,更优选为0.01质量%至2.0质量%。
-其他外部添加剂-
第一示例性实施方案的调色剂可包含除特定无机颗粒之外的外部添加剂。其他外部添加剂可包括:数均粒径比特定无机颗粒小的无机颗粒、数均粒径比特定无机颗粒大的无机颗粒、树脂颗粒(诸如聚苯乙烯、PMMA和三聚氰胺树脂之类的树脂颗粒)、以及清洁活性剂(例如,以硬脂酸锌为代表的高级脂肪酸的金属盐、和氟类聚合物颗粒)。
(调色剂的制备方法)
制备调色剂颗粒,并可以将该调色剂颗粒设为根据第一示例性实施方案的调色剂,以外部添加的方式向该调色剂颗粒中加入外部添加剂,并将其作为调色剂。
调色剂颗粒可以用干式制备方法(例如捏合粉碎法)和湿式制备方法(例如聚集凝结法、悬浮聚合法和溶解悬浮法)中的任何一种方法制得。调色剂颗粒的制备方法并不特别局限于这些方法,可采用已知的制备方法。
其中,优选通过聚集凝结法获得调色剂颗粒。
具体而言,例如,当通过聚集凝结法制备调色剂颗粒时,调色剂颗粒是通过如下工序制备的:制备其中分散有聚酯树脂颗粒的聚酯树脂颗粒分散液(聚酯树脂颗粒分散液制备工序);制备其中分散有苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒分散液(苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒分散液制备工序);制备其中分散有防粘剂颗粒的防粘剂分散液(防粘剂分散液制备工序);在使这两种树脂颗粒分散液混合而得到的混合分散液中(根据需要,在将它们也与诸如着色剂之类的其他颗粒分散液混合而得到的分散液中),使树脂颗粒和防粘剂颗粒(以及根据需要的其他颗粒)聚集,并形成第一聚集颗粒(第一聚集颗粒形成工序);将其中分散有第一聚集颗粒的第一聚集颗粒分散液与聚酯树脂颗粒分散液彼此混合,进行聚集从而使聚酯树脂颗粒附着至第一聚集颗粒的表面并形成第二聚集颗粒(第二聚集颗粒形成工序);以及对其中分散有第二聚集颗粒的第二聚集颗粒分散液进行加热以使第二聚集颗粒凝结,由此形成调色剂颗粒(凝结工序)。
另外,调色剂颗粒可通过如下工序制备:加热其中分散有第一聚集颗粒的第一聚集颗粒分散液以使第一聚集颗粒凝结,然后形成调色剂颗粒,而不需要进行第二聚集颗粒形成工序。
下面将对各工序进行详细说明。
在以下说明中,将描述获得包含着色剂的调色剂颗粒的方法,但是根据需要仅使用了着色剂。也可使用着色剂外的其他添加剂。
-树脂颗粒分散液制备工序-
首先,制备其中分散有将要成为粘结剂树脂的聚酯树脂颗粒的树脂颗粒分散液、分散有苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒分散液、分散有着色剂颗粒的着色剂分散液、以及分散有防粘剂颗粒的防粘剂分散液。
例如,通过利用表面活性剂将聚酯树脂颗粒分散在分散介质中,从而制备聚酯树脂颗粒分散液。
用于聚酯树脂颗粒分散液的分散介质的例子包括水性介质。
水性介质的例子包括:水,如蒸馏水和离子交换水;以及醇。这些介质可以单独使用,或者可以两种或更多种组合使用。
表面活性剂的例子包括:阴离子表面活性剂,如硫酸酯盐、磺酸盐、磷酸酯和皂类;阳离子表面活性剂,如胺盐和季铵盐;以及非离子表面活性剂,如聚乙二醇、烷基酚环氧乙烷加成物和多元醇。其中,尤其是采用阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂。非离子表面活性剂可以与阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂组合使用。
这些表面活性剂可以单独使用,或者两种或更多种组合使用。
作为将聚酯树脂颗粒分散在分散介质中的方法,可以列举使用(例如)在分散介质中的聚酯树脂颗粒的常规分散方法;使用(例如)旋转剪切式匀化器、或者具有介质的球磨机、砂磨机或Dyno磨的常规分散方法。此外,可以使用(例如)相反转乳化法使聚酯树脂颗粒分散在分散介质中。相反转乳化法包括:将待分散的树脂溶解在树脂可溶于其中的疏水性有机溶剂中;向有机连续相(O相)中加入碱进行中和;通过加水(W相)以进行由W/O转变为O/W的相反转,从而将树脂以颗粒状分散在水性介质中。
分散于聚酯树脂颗粒分散液中的聚酯树脂颗粒的体均粒径(例如)优选为0.01μm至1μm,更优选为0.08μm至0.8μm,甚至更优选为0.1μm至0.6μm。
关于聚酯树脂颗粒的体均粒径,由激光衍射式粒径分布测定装置(例如,Horiba,Ltd.制造的LA-700)进行测量得到粒径分布,相对于利用该粒径分布而划分的粒径范围(区间),从最小直径一侧开始绘制体积的累积分布,并且将相对于全部颗粒的累积百分比达到50%时的粒径测定为体均粒径D50v。其他分散液中的颗粒的体均粒径也按照相同的方式测定。
包含在聚酯树脂颗粒分散液中的聚酯树脂颗粒的含量(例如)优选为5质量%至50质量%,更优选为10质量%至40质量%。
按照与聚酯树脂颗粒分散液的情况中相同的方式,还制备了苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒分散液、着色剂分散液和防粘剂分散液。即,在分散介质、分散方法、颗粒的体均粒径和颗粒的含量方面,聚酯树脂颗粒分散液与苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒分散液、着色剂分散液和防粘剂分散液是相同的。
-第一聚集颗粒形成工序-
接下来,将聚酯树脂颗粒分散液、苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒分散液、着色剂分散液和防粘剂分散液彼此混合。
在混合分散液中,聚酯树脂颗粒、苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒、着色剂颗粒和防粘剂颗粒异相聚集,由此形成第一聚集颗粒,该第一聚集颗粒的直径接近目标调色剂颗粒的直径并包含聚酯树脂颗粒、苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒、着色剂颗粒和防粘剂颗粒。
具体而言,例如,将聚集剂加入到混合分散液中,将混合分散液的pH值调节为酸性(例如,pH值为2至5)。如有必要,加入分散稳定剂。然后,在聚酯树脂的玻璃化转变温度的温度(具体而言,例如,从比聚酯树脂颗粒的玻璃化转变温度低30℃的温度至比该玻璃化转变温度低10℃的温度)下加热混合分散液,以使分散在混合分散液中的颗粒聚集,从而形成第一聚集颗粒。
在第一聚集颗粒形成工序中,例如,可在用旋转剪切式匀化器搅拌混合分散液的条件下、在室温(例如25℃)下加入聚集剂,可将混合分散液的pH值调节为酸性(例如,pH值为2至5),如有必要可加入分散稳定剂,之后可进行加热。
作为聚集剂,可以使用极性与包含在混合分散液中的表面活性剂的极性相反的表面活性剂,例如无机金属盐以及二价或更高价的金属络合物。当使用金属络合物作为聚集剂时,聚集剂的用量降低并且带电特性得以提高。
可与聚集剂一同使用添加剂以与聚集剂的金属离子形成络合物或类似的键。优选使用螯合剂作为添加剂。
无机金属盐的例子包括:金属盐,例如氯化钙、硝酸钙、氯化钡、氯化镁、氯化锌、氯化铝和硫酸铝;以及无机金属盐聚合物,如聚氯化铝、聚氢氧化铝、以及多硫化钙。
作为螯合剂,可使用水溶性螯合剂。螯合剂的例子包括:羟基羧酸,如酒石酸、柠檬酸和葡萄糖酸;氨基羧酸,如亚氨基二乙酸(IDA)、次氮基三乙酸(NTA)和乙二胺四乙酸(EDTA)。
相对于100质量份的树脂颗粒,所述螯合剂的添加量(例如)优选为0.01质量份至5.0质量份,更优选为0.1质量份至小于3.0质量份。
-第二聚集颗粒形成工序-
在获得其中分散有第一聚合颗粒的第一聚集颗粒分散液之后,使第一聚集颗粒分散液和聚酯树脂颗粒分散液彼此混合。
根据需要,可混合防粘剂分散液,并且防粘剂颗粒可包含在第二聚集颗粒中。另外,可预先使聚酯树脂颗粒分散液和防粘剂分散液彼此混合,并可将该混合液与第一聚集颗粒分散液混合。
在其中分散有第一聚集颗粒和聚酯树脂颗粒的混合分散液中,使颗粒聚集以使聚酯树脂颗粒附着至第一聚集颗粒的表面,从而形成第二聚集颗粒。
具体而言,例如,在第一聚集颗粒形成工序中,当第一聚集颗粒达到所需粒径时,将其中分散有聚酯树脂颗粒的分散液与第一聚集颗粒分散液混合。然后,在等于或低于聚酯树脂的玻璃化转变温度的温度下加热该混合分散液。通过将混合分散液的pH值设定在6.5至8.5范围内,例如,可使聚集的进行停止。
因此,通过使聚酯树脂颗粒和防粘剂颗粒聚集并附着至第一聚集颗粒的表面,从而获得第二聚集颗粒。
-凝结工序-
接下来,在(例如)等于或高于聚酯树脂的玻璃化转变温度的温度(例如,比聚酯树脂颗粒的玻璃化转变温度高10℃至50℃的温度)下加热其中分散有第二聚集颗粒的第二聚集颗粒分散液,从而使第二聚集颗粒凝结并形成调色剂颗粒。
通过进行上述工序,获得了调色剂颗粒。
在凝结工序结束后,对溶液中形成的调色剂颗粒进行公知的洗涤工序、固-液分离工序和干燥工序,由此获得干燥的调色剂颗粒。
在洗涤工序中,从带电性能的观点出发,优选用离子交换水来充分地进行置换洗涤。此外,虽然对固-液分离工序没有特别的限制,但是从生产率的观点考虑,优选进行抽滤、压滤等。虽然对干燥工序的方法也没有特别的限制,但是从生产率的观点出发,优选进行冷冻干燥、闪喷干燥、流化干燥、振动式流化干燥等。
根据第一示例性实施方案的调色剂是通过(例如)向已获得的干燥的调色剂颗粒中添加并混合外部添加剂而制备的。优选利用(例如)V型混合机、HENSCHEL混合机、混合机等来进行混合。此外,如果需要,可以使用振动筛分机、风力分级器等除去粗调色剂颗粒。
接下来,将对根据第二示例性实施方案的静电图像显影用调色剂进行如下说明。
根据第二示例性实施方案的静电图像显影用调色剂(下文中称作“调色剂”)包含调色剂颗粒和外部添加剂。
调色剂颗粒为包含含有聚酯树脂的粘结剂树脂、和苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂的调色剂颗粒,并且其中所述苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂在所述调色剂颗粒中形成了平均直径为300nm至800nm的域。同时,外部添加剂包含经油处理的二氧化硅颗粒,其油分离量为3质量%至30质量%。
本文中,表述苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂在调色剂颗粒中形成了域是指这样的状态,其中形成了海-岛结构,其中粘结剂树脂设定为海部分,苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂设定为岛部分。在包含防粘剂的情况下,防粘剂也在调色剂颗粒中形成了域。
根据上述构造,根据第二示例性实施方案的调色剂防止了在包含聚酯树脂作为粘结剂树脂时在高温和高湿的环境中发生的彩色条纹的生成,防止了在高温和高湿的环境中反复打印低密度图像时发生的图像密度的下降,以及防止了在高温和高湿的环境中发生的雾翳的生成。其原因不清楚,但推测如下。
首先,当具有明确的熔融特性的聚酯树脂作为粘结剂树脂包含在调色剂颗粒中时,容易实现调色剂的低温定影性。然而,由于聚酯树脂具有挠性,在高温和高湿的环境中(例如,在温度为28℃和湿度为85%的环境中)调色剂颗粒容易被清洁装置破碎,调色剂颗粒附着至图像保持部件的表面(下文中,也将调色剂附着的现象称为“成膜”),并且可能产生彩色条纹。特别是,当在高温和高湿的环境中反复打印低密度图像时,容易产生彩色条纹。
同时,当苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂与作为粘结剂树脂的聚酯树脂包含在调色剂颗粒中时,苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂形成域,因此,施加了填充剂效果(填充效果)并且增加了调色剂颗粒的强度。因此,难以将调色剂颗粒破碎并且由于成膜引起的彩色条纹的生成能够得以抑制。但是,当在高温和高湿的环境中(例如,在温度为28℃和湿度为85%的环境中)反复打印低密度图像(例如,图像密度等于或小于5%的图像),并且调色剂颗粒连续受到由于显影装置中的搅拌部件等产生的机械负荷时,在作为粘结剂树脂的聚酯树脂中形成苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂域的结构中,聚酯树脂和苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂之间的界面处容易发生电介质极化。当发生这种电介质极化时,发生调色剂的带电量的过度增加(充电),并且由于显影性能下降而发生图像密度的下降。
当将经油处理的二氧化硅颗粒从外部添加至包含聚酯树脂作为粘结剂树脂的调色剂颗粒中时,从经油处理的二氧化硅颗粒中分离的油被施加至图像保持部件的表面,从而增加润滑性。但是,当经油处理的二氧化硅颗粒的油分离量增加时,为了增加调色剂的清洁性并防止由于成膜生成彩色条纹,由于显影装置的搅拌作用,附着至调色剂颗粒表面(在双组分显影剂的情况下,也附着至载体)的分离的油吸收高温和高湿环境中(例如,在温度为28℃和湿度为85%的环境中)的水分,并且吸收了水分的油成为引导通道,从而导致充电至调色剂颗粒的电荷泄漏,并由于电荷的过度降低而产生雾翳(调色剂附着至非图像部分的现象)。特别是,由于聚酯树脂的树脂电阻低,容易发生由于电荷下降而导致的雾翳。
如上所述,当包含聚酯树脂作为粘结剂树脂时,采用防止在高温和高湿的环境中产生彩色条纹的各种技术时,在高温和高湿的环境中反复打印低密度图像时图像密度降低,或者在高温和高湿的环境中发生雾翳。
针对此,当将经油处理的二氧化硅颗粒从外部添加至包含粘结剂树脂(其包含聚酯树脂)和苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂的调色剂颗粒中时,以下两种现象互相抵消:由于在聚酯树脂和苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂界面处的电介质极化导致的调色剂带电量增加的现象(下文中,也称作“由于电介质极化导致的调色剂带电量增加的现象”),以及由于从经油处理的二氧化硅颗粒中分离的油吸收水分而导致的调色剂带电量降低的现象(下文中,也称作“由于油导致的调色剂带电量降低的现象”),并且由于任意的现象导致的调色剂带电量的浮动下降。
具体而言,通过将苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂域的平均直径设置在上述范围内,调色剂颗粒的填充效果得到保证,从而防止了彩色条纹,聚酯树脂和苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂之间的边界区域得到保证,并且边界处适当地发生电介质极化。所以,由于防止了彩色条纹的产生,并且由于油导致的调色剂带电量降低的现象被由于电介质极化导致的调色剂带电量增加的现象所抵消,因此由于从外部添加经油处理的二氧化硅颗粒而导致的在高温和高湿的环境中发生的调色剂带电量的过度降低得到抑制。
同时,通过将经油处理的二氧化硅颗粒的油分离量设定在上述范围内,适当地发生调色剂带电量的下降,并且图像保持部件表面的润滑性增加,从而防止了彩色条纹。所以,由于防止了彩色条纹的生成,并且由于电介质极化导致的调色剂带电量增加的现象被由于油导致的调色剂带电量降低的现象所抵消,因此由于调色剂颗粒中包含的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂导致的并且当在高温和高湿环境中反复打印低密度图像时发生的调色剂带电量的增加(充电)受到抑制。
即,通过将苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂域的平均直径和经油处理的二氧化硅颗粒的油分离量设定在上述范围内,适当地控制了调色剂的带电能力,并且调色剂带电量的浮动下降,因此,当在高温和高湿的环境中反复打印低密度图像时发生的图像密度的降低、以及在高温和高湿的环境中发生的雾翳均得到抑制。
包含苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂和作为粘结剂树脂的聚酯树脂的调色剂颗粒具有增加的硬度,因此,很难发生调色剂颗粒的聚集,即使经油处理的二氧化硅颗粒的油分离量增加时也是如此。
在上文中,推测根据第二示例性实施方案的调色剂防止了当包含聚酯树脂作为粘结剂树脂时在高温和高湿的环境中发生的条纹的生成,防止了在高温和高湿的环境中反复打印低密度图像时发生的图像密度的下降,并且防止了在高温和高湿的环境中发生的雾翳的生成。
作为控制调色剂带电能力以及降低调色剂带电量浮动的方法,也可以考虑使用低电阻的二氧化钛颗粒作为外部添加剂的方法。然而,二氧化钛颗粒具有高比重,因此需要增加外部添加量,从而保证充足的调色剂带电控制能力。所以,由于大量的二氧化钛颗粒而使得由于电荷注入导致的显影性降低。结果,图像密度下降。
下文中,将对根据第二示例性实施方案的调色剂进行详细说明。
根据第二示例性实施方案的调色剂包括调色剂颗粒和从外部添加至调色剂颗粒的外部添加剂。
[调色剂颗粒]
调色剂颗粒包含粘结剂树脂以及苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂。调色剂颗粒可包含其他内部添加剂,如着色剂或防粘剂。
例如,调色剂颗粒具有海-岛结构,其中,苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂分散于粘结剂树脂中。在包含防粘剂的情况下,同样地,调色剂颗粒具有海-岛结构,其中,防粘剂分散于粘结剂树脂中。
-粘结剂树脂-
在第二示例性实施方案中,粘结剂树脂与以上第一示例性实施方案中所描述的粘结剂树脂相同。
相对于全部调色剂颗粒,粘结剂树脂的含量(例如)为40质量%至95质量%,更优选为50质量%至90质量%,甚至更优选为60质量%至85质量%。
-苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂-
苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂为至少使具有苯乙烯结构的单体和具有(甲基)丙烯酰基的单体共聚而获得的共聚物。“(甲基)丙烯酸”是同时包括“丙烯酸”和“甲基丙烯酸”的表述。另外,“(甲基)丙烯酰基”也是同时包括“丙烯酰基”和“甲基丙烯酰基”的表述。
具有苯乙烯结构的单体(下文中称为“苯乙烯单体”)的例子包括苯乙烯、烷基取代的苯乙烯(如α-甲基苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、2-乙基苯乙烯、3-乙基苯乙烯或4-乙基苯乙烯)、卤素取代的苯乙烯(如2-氯苯乙烯、3-氯苯乙烯或4-氯苯乙烯)和乙烯基萘。这些苯乙烯单体可单独使用,或者两种或更多种组合使用。
其中,从易于反应、易于控制反应和易获得性的角度来看,苯乙烯优选作为苯乙烯单体。
具有(甲基)丙烯酰基的单体(下文中称为“(甲基)丙烯酸单体”)的例子包括(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯。(甲基)丙烯酸酯的例子包括(甲基)丙烯酸烷基酯(例如,(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸正庚酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸正癸酯、(甲基)丙烯酸正十二烷基酯、(甲基)丙烯酸正月桂基酯、(甲基)丙烯酸正十四烷基酯、(甲基)丙烯酸正十六烷基酯、(甲基)丙烯酸正十八烷基酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸新戊酯、(甲基)丙烯酸异己酯、(甲基)丙烯酸异庚酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、或(甲基)丙烯酸叔丁基环己酯)、(甲基)丙烯酸芳基酯(例如,(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸联苯酯、(甲基)丙烯酸二苯基乙酯、(甲基)丙烯酸叔丁基苯酯、或(甲基)丙烯酸三联苯酯)、(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙氨基乙酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸β-羧基乙酯和(甲基)丙烯酰胺。(甲基)丙烯酸单体可单独使用、或者两种或更多种组合使用。
例如,苯乙烯单体和(甲基)丙烯酸单体的共聚比(苯乙烯单体/(甲基)丙烯酸单体,以质量计)优选为85/15至70/30。
为了防止彩色条纹,苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂优选具有交联结构。作为具有交联结构的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂,例如,可使用通过至少使具有苯乙烯结构的单体、具有(甲基)丙烯酰基的单体、以及交联单体共聚并交联而获得的交联材料。
交联单体的例子包括双官能或更高官能的交联剂。
双官能交联剂的例子包括二乙烯基苯、二乙烯基萘、二(甲基)丙烯酸酯化合物(例如,二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、亚甲基双(甲基)丙烯酰胺、癸二醇二丙烯酸酯、或(甲基)丙烯酸缩水甘油酯)、聚酯型二(甲基)丙烯酸酯、以及2-([1'-甲基丙烯基氨基]羧氨基)乙基甲基丙烯酸酯。
多官能交联剂的例子包括三(甲基)丙烯酸酯化合物(例如,季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、或三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯)、四(甲基)丙烯酸酯化合物(例如,四羟甲基甲烷四(甲基)丙烯酸酯、或低聚酯(甲基)丙烯酸酯)、2,2-双(4-甲基丙烯酰氧基,聚乙氧基苯基)丙烷、邻苯二甲酸二烯丙基酯、氰脲酸三烯丙酯、异氰脲酸三烯丙酯(triallyl asocyanurate)、异氰脲酸三烯丙酯、偏苯三酸三烯丙酯和二芳基氯菌酸酯。
交联单体相对于全部单体的共聚比(交联单体/全部单体,以质量计)优选为(例如)2/1000至30/1000。
苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂域的平均直径为300nm至800nm。为了防止彩色条纹、图像密度的下降和雾翳,该平均直径优选为350nm至650nm,更优选为400nm至600nm。
通过将域的平均直径设置为等于或大于300nm,防止了在聚酯树脂和苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂之间的边界区域的过度增加,以及边界处过大介电常数的产生。因此,防止了由于充电导致的图像密度的下降。
同时,通过将域的平均直径设置为等于或小于800nm,由于电介质极化导致的调色剂带电量增加的现象适当地发生。所以,防止了由于带电量降低导致的雾翳的产生。另外,通过将域的平均直径设置为等于或小于800nm,由于苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂域的产生的填充效果得到保证,并且由于调色剂颗粒的破碎导致的成膜现象得以抑制。因此,防止了彩色条纹的生成。
在苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂的域中,直径在平均直径±100nm范围内的域所占的数量比优选为等于或大于65%,更优选为等于或大于75%,从而防止图像密度的降低和雾翳。通过将域的数量比设定为等于或大于65%,减少了域直径的分布变化,并且容易发生由于电介质极化导致的调色剂带电量增加的现象。因此,由于电介质极化导致的调色剂带电量增加的现象与由于油导致的调色剂带电量降低的现象相互稳定地抵消。因此,能够防止当在高温和高湿环境中反复打印低密度图像时发生图像密度降低,以及防止在高温和高湿环境中发生雾翳。
下文中,将对苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂域的平均直径的测量方法进行说明。
通过下面方法制备用于测量的样品和图像。
将调色剂混合并将其包埋于环氧树脂中,并使环氧树脂固化。用超薄切片机装置(由Leica生产的Ultracut UCT)切割所得固化材料,从而制备厚度为80nm至130nm的薄片样品。接着,在干燥器中于30℃下用四氧化钌将所得薄片样品染色3小时。然后,采用超高分辨率场发射扫描电子显微镜(FE-SEM:S-4800,由Hitachi High-Technologies公司制造)获得染色的薄片样品的SEM图像。由于苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂和聚酯树脂按此顺序依次易于被四氧化钌染色,因此,通过由染色程度不同导致的明暗来识别各成分。当由于样品状态而难以确定明暗时,可调整染色时间。
在调色剂颗粒的横截面上,由于着色剂的域小于苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂的域,因此可以通过尺寸来区分这些域。
苯乙烯(甲基)丙烯酸域的平均直径通过下面方法测量。
在SEM图像中,选择30个最大长度为调色剂颗粒的体均粒径的85%以上的调色剂颗粒的横截面,并观察100个染色的苯乙烯(甲基)丙烯酸域。测量各域的最大长度,将该最大长度设为域的直径,并且将算数平均值设为域的平均直径。
另外,对于总共100个域的测量直径,确定直径在平均直径±100nm范围内的域所占的数量比。
例如,通过以下方法控制苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂域的平均直径和域直径的分布:通过聚集凝结法制备调色剂颗粒,并调节制备时所用的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒分散液中所含的树脂颗粒的体均粒径的方法;制备多个体均粒径不同的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒分散液,并组合使用这些分散液的方法;等等。
为了防止彩色条纹、图像密度的下降、以及雾翳,苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂的重均分子量例如为30,000至200,000,优选为40,000至100,000,更优选为50,000至80,000。
苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂的重均分子量为按照与测量聚酯树脂的分子量所使用的相同的方法测得的值。
为了防止彩色条纹、图像密度的下降、以及雾翳,苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂相对于调色剂颗粒的含量例如为10质量%至30质量%,更优选为12质量%至28质量%,甚至更优选为15质量%至25质量%。
-着色剂-
着色剂与在以上第一示例性实施方案中所描述的着色剂相同。
-防粘剂-
防粘剂与在以上第一示例性实施方案中所描述的防粘剂相同。
-其他添加剂-
其他添加剂与在以上第一示例性实施方案中所描述的其他添加剂相同。
-调色剂颗粒的特性-
调色剂颗粒的特性与在以上第一示例性实施方案中所描述的调色剂颗粒的特性相同。
(外部添加剂)
可使用经油处理的颗粒作为外部添加剂。经油处理的二氧化硅颗粒为利用油进行表面处理的二氧化硅颗粒。
作为待进行油处理的二氧化硅颗粒,可使用二氧化硅(即,包含SiO2作为主要组分),并且颗粒可以为结晶性或无定形的。另外,二氧化硅颗粒可以为通过在使石英破碎得到的原料或颗粒中制造水玻璃或硅化合物(如烷氧基硅烷)而获得的颗粒。
具体而言,二氧化硅颗粒的例子包括溶胶-凝胶二氧化硅颗粒、水性胶体二氧化硅颗粒、醇二氧化硅颗粒、由气相法得到的热解二氧化硅颗粒和熔融二氧化硅颗粒。
作为用于二氧化硅颗粒表面处理的油,可使用选自由润滑油和油脂构成的组中的一种或多种化合物。具体而言,油的例子包括硅油、石蜡油、氟油和蔬菜油。所述油可以单独使用、或者多种组合使用。
硅油的例子包括二甲基硅油、甲基苯基硅油、氯苯基硅油、甲基氢硅油、烷基改性硅油、氟改性硅油、聚醚改性硅油、醇改性硅油、氨基改性硅油、环氧改性硅酮油、环氧聚醚改性硅油、酚改性硅油、羧基改性硅油、巯基改性硅油、丙烯酰基/甲基丙烯酰基改性硅油、和α甲基苯乙烯改性硅油。
石蜡油的例子包括液体石蜡等。
氟油的例子包括氟油和氟氯油。
矿物油的例子包括机油等。
植物油的例子包括菜籽油和棕榈油。
这些油中,为了防止彩色条纹、图像密度的下降、以及雾翳,硅油是优选的。当使用硅油时,容易将油以近乎均匀的薄膜状对二氧化硅颗粒做表面处理。
为了防止彩色条纹、图像密度的下降、以及雾翳,经油处理的二氧化硅颗粒的油分离量为3质量%至30质量%。油分离量更优选为5质量%至20质量%,更优选为8质量%至15质量%。
通过将油分离量设置为等于或大于3质量%,适当地发生由于油导致的调色带电量降低的现象。所以,防止了由于充电导致的图像密度的下降。另外,通过将油分离量设置为等于或大于3质量%,图像保持部件表面的润滑性增加,并且防止了成膜的出现。因此,防止了彩色条纹的产生。
同时,通过将油分离量设置为等于或小于30质量%,防止了分离的油过量地附着在调色剂颗粒的表面(在双组分显影剂的情况下,也防止了分离的油过量地附着至载体),并防止了过量电荷泄漏。因此,防止了由于带电量下降导致的雾翳的产生。
油分离量为分离油的量相对于全部经油处理的二氧化硅颗粒的比率。油分离量为通过以下方法测量的值。
利用由JEOL公司制造的AL-400(磁场:9.4T(H核:400MHz))对经油处理的二氧化硅颗粒进行质子NMR测量。将样品、氘代氯仿溶剂、作为参照物的TMS装入氧化锆制样品管中(直径:5mm)。安装样品管,并在(例如)频率为Δ87kHz/400MHz(=Δ20ppm)、测定温度为25℃、积分次数为16次、且分辨率为0.24Hz(32,000点)下进行测量,然后使用校正曲线将测量值从由分离油得到的峰强度换算为油分离量。
例如,当使用二甲基硅油作为油时,对未处理的二氧化硅颗粒和二甲基硅油(振动量为大约5级)进行NMR测量,并绘制油分离量与NMR峰强度的校正曲线。利用该校正曲线计算油分离量。
当增加经油处理的二氧化硅颗粒的油分离量时,例如,多次进行油处理。另外,当减少经油处理的二氧化硅颗粒的分离油量时,例如,重复进行以下工序:将颗粒浸没于溶剂中,然后干燥颗粒。
为了防止彩色条纹、图像密度的下降、以及雾翳,相对于二氧化硅颗粒的总质量(未进行油处理的二氧化硅颗粒),经油处理的二氧化硅颗粒的油处理量优选为2质量%至30质量%,更优选为5质量%至20质量%,甚至更优选为8质量%至15质量%。
为了防止彩色条纹、图像密度的下降、以及雾翳,经油处理的二氧化硅颗粒的体均粒径优选为15nm至200nm,更有选为25nm至150nm,甚至更优选为30nm至120nm。
通过将经油处理的二氧化硅颗粒的体均粒径设定在上述范围内,能适当地将经油处理的二氧化硅颗粒与调色剂颗粒分离,分离的油容易附着在图像保持部件的整个表面,并且防止了彩色条纹的发生。另外,防止分离的油过分附着在调色剂颗粒的表面,调色剂的带电能力得到控制,并且容易防止图像密度的下降和雾翳的生成。
特别是,当使用包含调色剂和载体的双组分显影剂时,所分离的经油处理的二氧化硅颗粒适当地输送至载体表面,因此,容易将分离的油适当地附着至载体的表面。从而,调色剂的带电能力得到控制,并且容易防止图像密度的下降和雾翳的生成。
经油处理的二氧化硅颗粒的体均粒径为通过以下方法测量的值。
使用扫描电子显微镜(SEM)观察100个经油处理的二氧化硅颗粒的一次颗粒。接着,通过对一次颗粒进行图像分析来测量各颗粒的最大直径和最小直径,然后由其中间值来测量当量圆直径。将基于所获得的当量圆直径的体积累积百分比为50%时的直径(D50v)设定为经油处理的二氧化硅颗粒的体均粒径。
相对于调色剂颗粒的总质量,从外部添加的外部添加剂的量(添加量)例如优选为0.5质量%至5.0质量%,更优选为0.8质量%至3.0质量%。
作为外部添加剂,可以使用除经油处理的二氧化硅颗粒之外的外部添加剂。
其他外部添加剂的例子包括无机颗粒(除经油处理的二氧化硅颗粒之外的无机颗粒),如二氧化硅、氧化铝、氧化钛、钛酸钡、钛酸镁、钛酸钙、钛酸锶、氧化锌、石英砂、云母、硅灰石、硅藻土、氧化铬、氧化铈、氧化铁红、三氧化锑、氧化镁、氧化锆、硫酸钡、碳酸钡、碳酸钙、碳化硅和氮化硅。此外,其他外部添加剂的例子还包括氟树脂或硅树脂的树脂颗粒,以及以硬脂酸锌为代表的高级脂肪酸的金属盐。
可对作为其他外部添加剂的无机颗粒的表面进行疏水化处理。例如,通过将无机颗粒浸没在疏水化试剂中以进行疏水化处理。对疏水化试剂没有特别的限制,其例子包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝偶联剂。可单独使用其中一种化合物,或将两种或更多种组合使用。
相对于调色剂颗粒的总质量,从外部添加的其他外部添加剂的量(添加量)例如优选为0.01质量%至5质量%,更优选为0.01质量%至2.0质量%。
(调色剂的制备方法)
根据第二示例性实施方案的调色剂通过在制备调色剂颗粒之后、将外部添加剂从外部添加至调色剂颗粒而获得。
调色剂颗粒可以用干式制备方法(例如捏合粉碎法)和湿式制备方法(例如聚集凝结法、悬浮聚合法和溶解悬浮法)中的任何一种方法制得。调色剂颗粒的制备方法并不特别局限于这些制备方法,可采用已知的制备方法。其中,优选通过聚集凝结法获得调色剂颗粒。
具体而言,例如,当通过聚集凝结法制备调色剂颗粒时,调色剂颗粒是通过如下工序制备的:制备其中分散有聚酯树脂颗粒的聚酯树脂颗粒分散液(聚酯树脂颗粒分散液制备工序);制备其中分散有苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒分散液(苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒分散液制备工序);在使这两种树脂颗粒分散液彼此混合而得到的混合分散液中(根据需要,在将它们也与诸如着色剂之类的其他颗粒分散液混合而得到的分散液中),使树脂颗粒(以及根据需要的其他颗粒)聚集,并形成第一聚集颗粒(第一聚集颗粒形成工序);将其中分散有第一聚集颗粒的第一聚集颗粒分散液与聚酯树脂颗粒分散液彼此混合,进行聚集从而使聚酯树脂颗粒附着至第一聚集颗粒的表面并形成第二聚集颗粒(第二聚集颗粒形成工序);以及对其中分散有第二聚集颗粒的第二聚集颗粒分散液进行加热以使第二聚集颗粒凝结,由此形成调色剂颗粒(凝结工序)。
调色剂颗粒的制备方法并不局限于上述的制备方法,调色剂颗粒可通过如下工序制备:加热其中分散有第一聚集颗粒的第一聚集颗粒分散液以使第一聚集颗粒凝结,而不需要进行第二聚集工序。
下文中,将对聚集凝结法的各工序进行详细说明。在以下说明中,将描述获得包含着色剂的调色剂颗粒的方法,但是根据需要仅使用了着色剂和防粘剂。也可使用着色剂和防粘剂外的其他添加剂。
-树脂颗粒分散液制备工序-
首先,制备其中分散有将要成为粘结剂树脂的聚酯树脂颗粒的树脂颗粒分散液、分散有苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒的苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒分散液、分散有着色剂颗粒的着色剂分散液、以及分散有防粘剂颗粒的防粘剂分散液。
例如,通过利用表面活性剂将聚酯树脂颗粒分散在分散介质中,从而制备聚酯树脂颗粒分散液。
用于聚酯树脂颗粒分散液的分散介质的例子包括水性介质。
水性介质的例子包括:水,如蒸馏水和离子交换水;以及醇。这些介质可以单独使用,或者可以两种或更多种组合使用。
表面活性剂的例子包括:阴离子表面活性剂,如硫酸酯盐、磺酸盐、磷酸酯和皂类;阳离子表面活性剂,如胺盐和季铵盐;以及非离子表面活性剂,如聚乙二醇、烷基酚环氧乙烷加成物和多元醇。其中,尤其是采用阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂。非离子表面活性剂可以与阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂组合使用。
这些表面活性剂可以单独使用,或者两种或更多种组合使用。
作为将聚酯树脂颗粒分散在分散介质中的方法,可以列举使用(例如)在分散介质中的聚酯树脂颗粒的常规分散方法;使用(例如)旋转剪切式匀化器、或者具有介质的球磨机、砂磨机或Dyno磨的常规分散方法。此外,可以使用(例如)相反转乳化法使聚酯树脂颗粒分散在分散介质中。相反转乳化法包括:将待分散的树脂溶解在树脂可溶于其中的疏水性有机溶剂中;向有机连续相(O相)中加入碱进行中和;通过加水(W相)以进行由W/O转变为O/W的相反转,从而将树脂以颗粒状分散在水性介质中。
分散于聚酯树脂颗粒分散液中的聚酯树脂颗粒的体均粒径(例如)优选为0.01μm至1μm,更优选为0.08μm至0.8μm,甚至更优选为0.1μm至0.6μm。
关于聚酯树脂颗粒的体均粒径,由激光衍射式粒径分布测定装置(例如,Horiba,Ltd.制造的LA-700)进行测量得到粒径分布,相对于利用该粒径分布而划分的粒径范围(区间),从最小直径一侧开始绘制体积的累积分布,并且将相对于全部颗粒的累积百分比达到50%时的粒径测定为体均粒径D50v。其他分散液中的颗粒的体均粒径也按照相同的方式测定。
包含在聚酯树脂颗粒分散液中的聚酯树脂颗粒的含量(例如)优选为5质量%至50质量%,更优选为10质量%至40质量%。
按照与聚酯树脂颗粒分散液的情况中相同的方式,还制备了苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒分散液、着色剂分散液和防粘剂分散液。即,在分散介质、分散方法、颗粒的体均粒径和颗粒的含量方面,聚酯树脂颗粒分散液与苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒分散液、着色剂分散液和防粘剂分散液是相同的。
-第一聚集颗粒形成工序-
接下来,将聚酯树脂颗粒分散液、苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒分散液、着色剂分散液和防粘剂分散液彼此混合。
在混合分散液中,聚酯树脂颗粒、苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒、着色剂颗粒和防粘剂颗粒异相聚集,由此形成第一聚集颗粒,该第一聚集颗粒的直径接近目标调色剂颗粒的直径并包含聚酯树脂颗粒、苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒、着色剂颗粒和防粘剂颗粒。
具体而言,例如,将聚集剂加入到混合分散液中,将混合分散液的pH值调节为酸性(例如,pH值为2至5)。如有必要,加入分散稳定剂。然后,在聚酯树脂的玻璃化转变温度的温度(具体而言,例如,从比聚酯树脂颗粒的玻璃化转变温度低30℃的温度至比该玻璃化转变温度低10℃的温度)下加热混合分散液,以使分散在混合分散液中的颗粒聚集,从而形成第一聚集颗粒。
在第一聚集颗粒形成工序中,例如,可在用旋转剪切式匀化器搅拌混合分散液的条件下、在室温(例如25℃)下加入聚集剂,可将混合分散液的pH值调节为酸性(例如,pH值为2至5),如有必要可加入分散稳定剂,之后可进行加热。
作为聚集剂,可以使用极性与包含在混合分散液中的表面活性剂的极性相反的表面活性剂,例如无机金属盐以及二价或更高价的金属络合物。当使用金属络合物作为聚集剂时,聚集剂的用量降低并且带电特性得以提高。
可与聚集剂一同使用添加剂以与聚集剂的金属离子形成络合物或类似的键。优选使用螯合剂作为添加剂。
无机金属盐的例子包括:金属盐,例如氯化钙、硝酸钙、氯化钡、氯化镁、氯化锌、氯化铝和硫酸铝;以及无机金属盐聚合物,如聚氯化铝、聚氢氧化铝、以及多硫化钙。
作为螯合剂,可使用水溶性螯合剂。螯合剂的例子包括:羟基羧酸,如酒石酸、柠檬酸和葡萄糖酸;氨基羧酸,如亚氨基二乙酸(IDA)、次氮基三乙酸(NTA)和乙二胺四乙酸(EDTA)。
相对于100质量份的树脂颗粒,所述螯合剂的添加量(例如)优选为0.01质量份至5.0质量份,更优选为0.1质量份至小于3.0质量份。
-第二聚集颗粒形成工序-
在获得其中分散有第一聚合颗粒的第一聚集颗粒分散液之后,使第一聚集颗粒分散液和聚酯树脂颗粒分散液彼此混合。
在其中分散有第一聚集颗粒和聚酯树脂颗粒的混合分散液中,使颗粒聚集以使聚酯树脂颗粒附着至第一聚集颗粒的表面,从而形成第二聚集颗粒。
具体而言,例如,在第一聚集颗粒形成工序中,当第一聚集颗粒达到所需粒径时,将其中分散有聚酯树脂颗粒的分散液与第一聚集颗粒分散液混合。然后,在等于或低于聚酯树脂的玻璃化转变温度的温度下加热该混合分散液。通过将混合分散液的pH值设定在6.5至8.5范围内,例如,可使聚集的进行停止。
因此,通过使聚酯树脂颗粒聚集并附着至第一聚集颗粒的表面,从而获得第二聚集颗粒。
-凝结工序-
接下来,在(例如)等于或高于聚酯树脂的玻璃化转变温度的温度(例如,比聚酯树脂颗粒的玻璃化转变温度高10℃至50℃的温度)下加热其中分散有第二聚集颗粒的第二聚集颗粒分散液,从而使第二聚集颗粒凝结并形成调色剂颗粒。
通过进行上述工序,获得了调色剂颗粒。
在凝结工序结束后,对溶液中形成的调色剂颗粒进行公知的洗涤工序、固-液分离工序和干燥工序,由此获得干燥的调色剂颗粒。
在洗涤工序中,从带电性能的观点出发,优选用离子交换水来充分地进行置换洗涤。此外,虽然对固-液分离工序没有特别的限制,但是从生产率的观点考虑,优选进行抽滤、压滤等。虽然对干燥工序的方法也没有特别的限制,但是从生产率的观点出发,优选进行冷冻干燥、闪喷干燥、流化干燥、振动式流化干燥等。
根据第二示例性实施方案的调色剂是通过(例如)向已获得的干燥的调色剂颗粒中添加并混合外部添加剂而制备的。优选利用(例如)V型混合机、HENSCHEL混合机、混合机等来进行混合。此外,如果需要,可以使用振动筛分机、风力分级器等除去粗调色剂颗粒。
<静电图像显影剂>
根据本示例性实施方案的静电图像显影剂至少包含根据第一示例性实施方案的调色剂或根据第二示例性实施方案的调色剂。
根据本示例性实施方案的静电图像显影剂可以是仅包含根据第一示例性实施方案或第二示例性实施方案的调色剂的单组分显影剂、或者是通过将所述调色剂与载体混合而获得的双组分显影剂。
对载体没有特别的限定,并可列举已知的载体。载体的例子包括:被覆载体,其中,由磁性粉末形成的芯材的表面被覆有包覆树脂;磁性粉末分散型载体,其中,磁性粉末分散并混合于基体树脂中;以及树脂浸渍型载体,其中,多孔磁性粉末浸渍有树脂。
磁性粉末分散型载体以及树脂浸渍型载体可以是这样的载体:其中载体的构成颗粒为芯材并且被覆有包覆树脂。
磁性粉末的例子包括:磁性金属,如铁、镍和钴;以及磁性氧化物,如铁氧体和磁铁矿。
包覆树脂和基体树脂的例子包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯基缩丁醛、聚氯乙烯、聚乙烯基醚、聚乙烯基酮、氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、构造为包含有机硅氧烷键的直链有机硅树脂或其改性产物、氟树脂、聚酯、聚碳酸酯、酚醛树脂、以及环氧树脂。
包覆树脂和基体树脂可含有其他添加剂,如导电性颗粒。
导电性颗粒的例子包括:金、银和铜等金属的颗粒、碳黑颗粒、氧化钛颗粒、氧化锌颗粒、氧化锡颗粒、硫酸钡颗粒、硼酸铝颗粒和钛酸钾颗粒。
此处,使用了利用包覆层形成用溶液的包覆方法,从而用包覆树脂包覆芯材的表面,其中在所述包覆层形成用溶液中,包覆树脂以及根据需要的各种添加剂溶解于适当的溶剂中。对于溶剂没有特别的限定,可以通过考虑所使用的包覆树脂、涂布适应性等进行选择。
树脂包覆方法的具体例子包括:浸渍法,其中将芯材浸渍在包覆层形成用溶液中;喷雾法,其中将包覆层形成用溶液喷洒至芯材的表面上;流化床法,其中在通过流动空气使芯材漂浮的状态下喷洒包覆层形成用溶液;以及捏合机-涂布机法,其中在捏合机-涂布机中将载体的芯材与包覆层形成用溶液彼此混合并除去溶剂。
在双组分显影剂中,调色剂与载体之间的混合比(质量比)优选为1:100至30:100,更优选为3:100至20:100(调色剂:载体)。
<成像装置/成像方法>
将对根据本示例性实施方案的成像装置和成像方法进行说明。
根据本示例性实施方案的成像装置设置有:图像保持部件;充电单元,其对图像保持部件的表面进行充电;静电图像形成单元,其在已充电的图像保持部件的表面上形成静电图像;显影单元,其含有静电图像显影剂,并且利用该静电图像显影剂将形成于图像保持部件表面上的静电图像显影为调色剂图像;转印单元,其将形成于图像保持部件表面上的调色剂图像转印到记录介质的表面上;清洁单元,其具有清洁刮刀以清洁图像保持部件的表面;以及定影单元,其将已转印至记录介质表面上的调色剂图像定影。作为静电图像显影剂,使用了本示例性实施方案的静电图像显影剂。
在根据本示例性实施方案的成像装置中,实施了如下成像方法(根据本示例性实施方案的成像方法),包括:对图像保持部件的表面充电的充电工序;在已充电的图像保持部件的表面上形成静电图像的静电图像形成工序;利用根据本示例性实施方案的静电图像显影剂,将形成于图像保持部件表面上的静电图像显影为调色剂图像的显影工序;将形成于图像保持部件表面上的调色剂图像转印到记录介质表面上的转印工序;通过清洁刮刀清洁图像保持部件表面的清洁工序;以及使已转印至记录介质表面上的调色剂图像定影的定影工序。
作为根据本示例性实施方案的成像装置,采用了已知的成像装置,例如:直接转印式装置,其将形成于图像保持部件表面上的调色剂图像直接转印到记录介质上;中间转印式装置,其将形成于图像保持部件表面上的调色剂图像一次转印到中间转印部件的表面上,并且将已转印至中间转印部件表面上的调色剂图像二次转印到记录介质的表面上;或者设置有除电单元的装置,在调色剂图像转印之后、充电之前,该除电单元用除电光照射图像保持部件的表面以进行除电。
在中间转印式装置的情况下,例如,转印单元具有:中间转印部件,其表面上将被转印有待转印的调色剂图像;一次转印单元,其将形成于图像保持部件表面上的调色剂图像一次转印到中间转印部件的表面上;以及二次转印单元,其将已转印到中间转印部件表面上的调色剂图像二次转印到记录介质的表面上。
在根据本示例性实施方案的成像装置中,例如,包括显影单元的部分可以具有可从成像装置上拆卸下来的盒结构(处理盒)。作为处理盒,例如,优选使用这样的处理盒:其容纳有根据本示例性实施方案的静电图像显影剂并设置有显影单元。
处理盒可包括:显影剂保持部件,其用于保持和供应静电图像显影剂;以及容器,其容纳有静电图像显影剂。
下文中,将示出根据本示例性实施方案的成像装置的例子。然而,成像装置并不局限于此。将对附图中所示的主要部件进行说明,而省略对其他部件的说明。
图1为示出根据本示例性实施方案的成像装置构造的示意图。
图1中示出的成像装置设置有第一至第四电子照相成像单元10Y、10M、10C和10K(成像单元),其基于分色的图像数据,分别输出黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(K)的图像。这些成像单元(在下文中可简称为“单元”)10Y、10M、10C和10K在水平方向上以预定间隔并排布置。这些单元10Y、10M、10C和10K可以是可从成像装置上拆卸下来的处理盒。
在图中,作为中间转印部件的中间转印带20安装在单元10Y、10M、10C和10K的上方且延伸通过这些单元。中间转印带20缠绕在与中间转印带20的内表面接触的驱动辊22和支撑辊24上,并且沿着从第一单元10Y至第四单元10K的方向运行,其中所述驱动辊22和支撑辊24安装在图中左侧和右侧并彼此分开。利用弹簧等(未示出)在远离驱动辊22的方向上对支撑辊24加压,对缠绕在这两个辊上的中间转印带20施加张力。此外,在中间转印带20面向图像保持部件一侧的表面上,设置有与驱动辊22相对的中间转印部件清洁装置30。
单元10Y、10M、10C和10K中的显影装置(显影单元)4Y、4M、4C和4K中供给有包括四色调色剂的调色剂,即,分别容纳在调色剂盒8Y、8M、8C和8K中的黄色调色剂、品红色调色剂、青色调色剂和黑色调色剂。
第一至第四单元10Y、10M、10C和10K具有相同的构造,因此,将仅以被布置在中间转印带的运行方向的上游侧以用于形成黄色图像的第一单元10Y为代表进行描述。用附有品红色(M)、青色(C)和黑色(K)的参考符号替代黄色(Y)来表示与第一单元10Y相同的部件,而省略对第二至第四单元10M、10C和10K的描述。
第一单元10Y具有作为图像保持部件的感光体1Y。在感光体1Y周围依次设置有:充电辊(充电单元的例子)2Y,其将感光体1Y的表面充电至预定电位;曝光装置(静电图像形成单元的例子)3,其基于分色的图像信号,使用激光束3Y将带电的表面曝光,从而形成静电图像;显影装置(显影单元的例子)4Y,其将带电的调色剂供应到静电图像上从而使该静电图像显影;一次转印辊(一次转印单元的例子)5Y,其将显影后的调色剂图像转印至中间转印带20上;以及感光体清洁装置(清洁单元的例子)6Y,其具有清洁刮刀6Y-1以在一次转印之后除去残留在感光体1Y表面上的调色剂。
一次转印辊5Y设置在中间转印带20的内侧,从而位于与感光体1Y相对的位置。此外,将用于施加一次转印偏压的偏压电源(未示出)分别连接至一次转印辊5Y、5M、5C和5K。在控制器(未示出)的控制下,各偏压电源改变施加至各一次转印辊的转印偏压。
下文将描述在第一单元10Y中形成黄色图像的操作。
首先,在开始操作前,使用充电辊2Y将感光体1Y的表面充电至-600V至-800V的电位。
感光体1Y是通过在导电性基体(例如,20℃下的体积电阻率:1×10-6Ωcm以下)上层叠感光层而形成的。感光层通常具有高的电阻(大约与普通树脂的电阻相同),但具有这样的性质:其中,当施加激光束3Y时,被激光束照射的部分的比电阻将发生变化。因此,根据从控制器(未示出)发送出的黄色图像数据,通过曝光装置3将激光束3Y输出到感光体1Y的带电表面上。激光束3Y被施加到位于感光体1Y表面上的感光层上,由此使得黄色图像图案的静电图像形成于感光体1Y的表面上。
静电图像是通过充电而在感光体1Y的表面上形成的图像,其是通过以下方式形成的所谓的负潜像:将激光束3Y施加至感光层,使得被照射部分的比电阻下降,从而使电荷在感光体1Y的表面上流动,同时电荷停留在未施加激光束3Y的部分上。
随着感光体1Y的运行,在感光体1Y上形成的静电图像被旋转至预定的显影位置。在该显影位置处,感光体1Y上的静电图像被显影装置4Y可视化(显影)为调色剂图像。
显影装置4Y容纳有(例如)静电图像显影剂,该显影剂至少含有黄色调色剂和载体。通过在显影装置4Y中搅拌该黄色调色剂,从而使之摩擦带电,由此使之具有与位于感光体1Y上的电荷相同极性(负极性)的电荷,这样,黄色调色剂就保持在显影剂辊(显影剂保持部件的例子)上。通过使感光体1Y的表面通过显影装置4Y,黄色调色剂通过静电附着在位于感光体1Y表面上的已除电了的潜像部分上,由此利用黄色调色剂使潜像显影。接下来,使其上形成有黄色调色剂图像的感光体1Y以预定的速度连续运行,并且使在感光体1Y上显影的调色剂图像传送至预定的一次转印位置。
当感光体1Y上的黄色调色剂图像被传送至一次转印位置时,将一次转印偏压施加至一次转印辊5Y,由感光体1Y朝向一次转印辊5Y的静电力作用于调色剂图像,由此感光体1Y上的调色剂图像被转印至中间转印带20上。此时施加的转印偏压的极性(﹢)与调色剂极性(-)相反,并且例如,通过控制器(未示出)将第一单元10Y中的该转印偏压控制为+10μA。
另一方面,通过感光体清洁装置6Y的清洁刮刀6Y-1除去并收集残留在感光体1Y上的调色剂。
同样,以与第一单元的情况中相同的方式控制施加至第二单元10M以及随后单元的一次转印辊5M、5C和5K上的一次转印偏压。
以此方式,中间转印带20(在第一单元10Y中,黄色调色剂图像被转印至其上)被依次传送通过第二至第四单元10M、10C和10K,由此,各颜色的调色剂图像以叠加的方式被多次转印。
通过第一至第四单元在中间转印带20上多次转印有四色调色剂图像,该中间转印带20到达二次转印部,该二次转印部由中间转印带20、与中间转印带内表面接触的支撑辊24和布置在中间转印带20的图像保持面一侧的二次转印辊(二次转印单元的例子)26构成。同时,通过供给机构,以预定的时间将记录纸(记录介质的例子)P供入彼此接触的二次转印辊26与中间转印带20间的间隙处,并且将二次转印偏压施加至支撑辊24。此时所施加的转印偏压的极性(-)与调色剂的极性(-)相同,由中间转印带20朝向记录纸P的静电力作用于调色剂图像,由此使中间转印带20上的调色剂图像转印至记录纸P上。在此情况下,根据通过用于检测二次转印部的电阻的电阻检测器(未示出)检测到的电阻来确定二次转印偏压,并且控制所述二次转印偏压的电压。
之后,将记录纸P供应到定影装置(定影单元的例子)28中的一对定影辊之间的压接部(辊隙部分),使得调色剂图像定影至记录纸P上,由此形成定影图像。
其上转印有调色剂图像的记录纸P的例子包括用于电子照相复印机、打印机等的普通纸。除了记录纸P之外,还可列举OHP纸作为记录介质。
为了进一步提高定影之后图像表面的平滑性,记录纸P的表面优选是光滑的。例如,优选使用通过用树脂等涂覆普通纸的表面而获得的涂覆纸、印刷用铜版纸等。
将其上已完成彩色图像的定影的记录纸P排向排出部,由此完成一系列的彩色图像形成操作。
<处理盒/调色剂盒>
将对根据本示例性实施方案的处理盒进行说明。
根据本示例性实施方案的处理盒设置有显影单元,所述显影单元容纳有根据本示例性实施方案的静电图像显影剂并且利用所述静电图像显影剂使形成于图像保持部件表面上的静电图像显影为调色剂图像,所述处理盒可从成像装置上拆卸下来。
根据本示例性实施方案的处理盒并不局限于上述构造,其可被构造为包括显影装置,并且根据需要还可包括选自诸如图像保持部件、充电单元、静电图像形成单元和转印单元等其他单元中的至少一者。
下文将示出根据本示例性实施方案的处理盒的例子。然而,该处理盒并不限于此。将对图中示出的主要部件进行说明,而省略对其它部件的描述。
图2为示出根据本示例性实施方案的处理盒的构造的示意图。
图2所示的处理盒200形成为具有这样构造的盒,在所述构造中,通过利用(例如)配备有安装导轨116和曝光用开口118的壳体117,从而一体化地组合并保持有:感光体107(图像保持部件的例子)、设置在感光体107周围的充电辊108(充电单元的例子)、显影装置111(显影单元的例子)、以及具有清洁刮刀113-1的感光体清洁装置113(清洁单元的例子)。
在图2中,参考标号109表示曝光装置(静电图像形成单元的例子),参考标号112表示转印装置(转印单元的例子),参考标号115表示定影装置(定影单元的例子),参考标号300表示记录纸(记录介质的例子)。
接下来,将描述根据本示例性实施方案的调色剂盒。
根据本示例性实施方案的调色剂盒容纳有根据本示例性实施方案的调色剂并且能够从成像装置上拆卸下来。调色剂盒容纳有补给用调色剂,以供应至设置在成像装置中的显影单元。
图1所示的成像装置具有这样的构造:调色剂盒8Y、8M、8C和8K能从成像装置上拆卸下来,并且显影装置4Y、4M、4C和4K通过调色剂供应管(未示出)而分别与对应于各显影装置(颜色)的调色剂盒相连接。另外,当容纳在调色剂盒中的调色剂变少时,可更换调色剂盒。
在根据示例性实施方案的成像装置中,可以使用接触式充电装置和非接触式充电装置中的任一种作为充电单元。在示例性实施方案中,如上所述,由于几乎不会发生清洁部分中外部添加剂的泄漏,所以即使在使用充电式充电装置作为充电单元时也几乎不会发生充电器污染,并且防止了条纹图像缺陷。
例子
下文将采用实施例和比较例更具体详细地描述示例性实施方案,但本示例性实施方案不限于这些例子。在下述说明中,除非具体说明,否则“份”和“%”基于质量。
<聚酯树脂颗粒分散液的制备>
(聚酯树脂颗粒分散液(1)的制备)
·双酚A的环氧乙烷2.2摩尔加合物:40摩尔份
·双酚A的环氧丙烷2.2摩尔加合物:60摩尔份
·对苯二甲酸二甲酯:60摩尔份
·富马酸二甲酯:15摩尔份
·十二碳烯基丁二酸酐:20摩尔份
·偏苯三酸酐:5摩尔份
将除了富马酸和偏苯三酸酐以外的其他上述单体、以及相对于100份的全部单体为0.25份的二辛酸锡加入到包括搅拌器、温度计、电容器和氮气导入管的反应容器中。在氮气流下,在235℃下使混合物反应6小时,并冷却至200℃,向其中加入富马酸和偏苯三酸酐,并进行反应1小时。花费5小时将该混合物加热至220℃,在10kPa的压力下聚合直至获得所需分子量,并获得透明的浅黄色聚酯树脂(1)。
关于聚酯树脂(1),其重均分子量为35,000,数均分子量为8,000,并且玻璃化转变温度为59℃。
接下来,利用分散机将所获得的聚酯树脂(1)分散,其中该分散机是通过将Cavitron CD1010(由Eurotec有限公司制造)改装为高温高压型分散机而获得的。以离子交换水为80%且聚酯树脂为20%的组成浓度比,利用氨水将pH值调节至8.5,在转子的转速为60Hz、压力为5Kg/cm2且利用热交换器加热至140℃温度的条件下运行Cavitron,从而获得聚酯树脂分散液(固含量为20%)。
该分散液中树脂颗粒的体均粒径为130nm。将离子交换水添加至分散液中以将固含量调节至20%,并将其作为聚酯树脂颗粒分散液(1)。
(聚酯树脂颗粒分散液(2)的制备)
·1,10-十二烷二酸:50摩尔份
·1,9-壬二醇:50摩尔份
将上述单体加入到包括搅拌器、温度计、电容器和氮气导入管的反应容器中,用干燥氮气替换反应容器内的气氛,然后向100份的上述单体中加入0.25份的四丁氧基钛。在氮气流下,搅拌该混合物,在170℃下反应3小时,并花费1小时进一步加热至210℃,将反应容器内的压力降至3kPa,搅拌该混合物并在减压下反应13小时,从而获得聚酯树脂(2)。
关于聚酯树脂(2),其重均分子量为25,000,数均分子量为10,500,酸值为10.1mgKOH/g,通过DSC获得的熔融温度为73.6℃。
接下来,利用分散机将所获得的聚酯树脂(2)分散,其中该分散机是通过将Cavitron CD1010(由Eurotec有限公司制造)改装为高温高压型分散机而获得的。以离子交换水为80%且聚酯树脂为20%的组成浓度比,利用氨水将pH值调节至8.5,在转子的转速为60Hz、压力为5Kg/cm2且利用热交换器加热至140℃的条件下运行Cavitron,从而获得聚酯树脂分散液(固含量为20%)。
该分散液中树脂颗粒的体均粒径为180nm。将离子交换水添加至分散液中以将固含量调节至20%,并将其作为聚酯树脂颗粒分散液(2)。
<苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液的制备>
(苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液(1)的制备)
·苯乙烯:77份
·丙烯酸正丁酯:23份
·1,10-十二烷二醇二丙烯酸酯:0.4份
·十二烷基硫醇:0.7份
将1.0份的阴离子表面活性剂(DOWFAX,由The Dow Chemical公司生产)溶解于60份的离子交换水中以获得溶液,将该溶液加入到通过混合并溶解上述材料而获得的混合物中,在烧瓶中分散并乳化该混合物,从而制备乳化液。
然后,将2.9份阴离子表面活性剂(DOWFAX,由The Dow Chemical公司生产)溶解于90份离子交换水中,向其中加入30份的所述乳化液,并向其中加入其中溶解有1.0份过硫酸铵的10份离子交换水。
随后,在3小时内加入剩余的乳化液,在烧瓶中进行氮气置换,在油浴中将混合物加热至65℃,同时搅拌烧瓶中的溶液,在该状态下持续乳化聚合5小时,从而获得苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液(1)。根据需要,向苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液(1)中加入离子交换水,并将固含量调节至32%。
苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液(1)中颗粒的体均粒径为65nm,数均粒径为60nm。
(苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液(2)的制备)
按照与苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液(1)的情况中相同的方式获得固含量为32%的苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液(2),不同之处在于:将其中加入有30份乳化液的溶液中的阴离子表面活性剂(由The Dow Chemical公司生产的DOWFAX)的量由2.9份改为1.55份,并将乳化液的添加量由30份改为20份。
苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液(2)中颗粒的体均粒径为180nm,数均粒径为162nm。
(苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液(3)的制备)
按照与苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液(1)的情况中相同的方式获得固含量为32%的苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液(3),不同之处在于:将其中加入有30份乳化液的溶液中的阴离子表面活性剂(由The Dow Chemical公司生产的DOWFAX)的量由2.9份改为3.8份,并将乳化液的添加量由30份改为40份。
苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液(3)中颗粒的体均粒径为55nm,数均粒径为50nm。
(苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液(4)的制备)
按照与苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液(1)的情况中相同的方式获得固含量为32%的苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液(4),不同之处在于:将其中加入有30份乳化液的溶液中的阴离子表面活性剂(由The Dow Chemical公司生产的DOWFAX)的量由2.9份改为1.4份,并将乳化液的添加量由30份改为20份。
苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液(4)中颗粒的体均粒径为225nm,数均粒径为202nm。
<着色剂颗粒分散液的调节>
(黑色颜料分散液(1)的制备)
·碳黑(Regal 330,由Cabot公司生产):250份
·阴离子表面活性剂(NEOGEN SC,由Dai-Ichi Kogyo Seiyaku株式会社生产):33份(有效成分含量:60%,相对于着色剂为8%)
·离子交换水:750份
将280份离子交换水和33份阴离子表面活性剂加入到不锈钢容器(该不锈钢容器具有这样的尺寸:当将上述全部成分均加入其中时,该液面的高度约为容器高度的1/3)中,将表面活性剂充分溶解,向其中加入全部的固溶体颜料,利用搅拌器进行搅拌直至不存在未润湿的颜料,并对其进行充分的消泡。在消泡之后,加入剩余的离子交换水,并利用均质器(ULTRA TURRAX T50,由IKA Japan,K.K.株式会社生产)以5,000的转数将所获得的混合物分散10分钟,利用搅拌器将该混合物搅拌24小时并进行消泡。在消泡后,利用均质器以6,000的转数将该混合物再次分散10分钟,利用搅拌器将混合物搅拌24小时并进行消泡。然后,利用高压冲击型分散机ULTIMIZER(HJP30006,由SUGINO MACHINE LIMITED生产)在240MPa的压力下将该分散液分散。由总添加量和装置的处理能力换算,该分散相当于进行了25道次(pass)。将所获得的分散液保持72小时以除去沉淀物,向其中加入离子交换水以将固形物浓度调节至15%,从而获得着色剂颗粒分散液(1)。着色剂颗粒分散液(1)中颗粒的体均粒径D50为135nm。
<防粘剂分散液的制备>
(防粘剂分散液(1)的制备)
·聚乙烯蜡(烃蜡:产品名“POLYWAX 725(由Baker Petrolite公司生产)”,熔融温度为104℃):270份
·阴离子表面活性剂(NEOGEN RK,由Dai-Ichi Kogyo Seiyaku公司生产,有效成分含量:60%):13.5份(作为有效成分,相对于防粘剂为3.0%)
·离子交换水:21.6份
将上述成分彼此混合,利用压力排出型均质器(Gaulin均质器,由Gaulin公司制造)在120℃的内液温度下溶解防粘剂,在5MPa的分散压力下将混合物分散120分钟,然后在40MPa的压力下分散360分钟,将其冷却,从而获得防粘剂分散液(1)。防粘剂分散液(1)中的颗粒的体均粒径D50为225nm。然后,向其中加入离子交换水以将固形物浓度调节至20.0%。
(调色剂颗粒(1)的制备)
·聚酯树脂颗粒分散液(1):700份
·聚酯树脂颗粒分散液(2):50份
·苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液(1):205份
·黑色颜料分散液(1):133份
·防粘剂分散液(1):15份
·离子交换水:600份
·阴离子表面活性剂(Dowfax 2A1,由The Dow Chemical公司生产):2.9份
将上述材料加入到包括温度计、pH计和搅拌器的3升反应容器中,并在25℃下加入1.0%的硝酸以调节pH值至3.0,之后在利用均质器(ULTRA TURRAX T50,由IKA Japan,K.K.株式会社生产)以3,000rpm将混合物分散的同时,向其中加入浓度为2%的硫酸铝水溶液100份。
由于在滴加聚集剂的过程中原料分散液的粘度快速升高,因此当粘度开始升高时降低滴加速度,以不使聚集剂偏到一部分。当聚集剂滴加结束时,将转速增至5,000rpm后继续搅拌该混合物5分钟。
随后,在反应容器中安装搅拌器和覆套式加热器,以0.2℃/分钟的升温速率将温度升至40℃,并且当温度高于40℃时以0.05℃/分钟的升温速率将温度升至53℃,同时调节搅拌器的转速以充分搅拌浆料,利用MULTISIZER II(孔径:50μm,由Beckman Coulter K.K公司生产)每隔10分钟测量粒径。当体均粒径达到5.0μm时保持温度,并在5分钟内向其中加入460份的聚酯树脂颗粒分散液(1)。
为了使形成包覆层的聚集颗粒停止生长,在将混合物在50℃下保持30分钟之后,向反应容器中加入8份的20%乙二胺四乙酸(EDTA)溶液,向其中加入1摩尔/升的氢氧化钠水溶液,并将原料分散液的pH值控制为9.0。此后,以1℃/分钟的升温速率将温度升至90℃,同时每5℃将pH值调节为9.0,并将混合物保持为90℃。当利用光学显微镜和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察颗粒形状和表面性质时,经过6小时后检测到颗粒的凝结,随即用冷却水在5分钟内将容器冷却至30℃。
使冷却后的浆料通过孔径为15μm的尼龙网以除去粗粉末,利用抽吸装置在减压下对透过了该网的调色剂浆料进行过滤。用手将存留在滤纸上的固体粉碎至尽可能小,在30℃下加入到为固体量10倍量的离子交换水中,搅拌并混合30分钟。然后,用抽吸装置在减压下过滤混合物,用手将存留在滤纸上的固体粉碎至尽可能小,在30℃下加入到为固体量10倍量的离子交换水中,搅拌并混合30分钟,并再次用抽吸装置在减压下过滤,测量滤液的电导率。重复该操作直至滤液的电导率达到10μS/cm以下,并洗涤固体。
利用湿式和干式制粒机(Comil)将洗涤后的固体微细地粉碎,在35℃的炉内进行真空干燥36小时,获得调色剂颗粒(1)。所获得的调色剂颗粒(1)的体均粒径为6.0μm。
(调色剂颗粒(2)至(4)的制备)
按照与调色剂颗粒(1)的情况中相同的方式获得调色剂颗粒(2)至(4),不同之处在于:使用各苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液(2)至(4)代替苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液(1)。
调色剂颗粒(2)至(4)的体均粒径均为6.0μm。
(无机颗粒(1)的制备)
在玻璃反应容器中安装搅拌器、滴液漏斗和温度计,向其中加入15份乙醇和28份四乙氧基硅烷,并将温度保持在35℃的同时以120rpm的转速进行搅拌。然后,在持续搅拌的同时在5分钟内滴加30份浓度为20%的氨水溶液。在此状态下进行1小时的反应之后,通过离心除去上清液。另外,加入100份甲苯以形成悬浮液,向其中加入六甲基二硅氮烷(六甲基二硅氮烷相对于悬浮液中固形物的量为60质量%),并在95℃下反应4小时。之后,加热悬浮液,除去甲苯,进行干燥,用孔径为81μm的筛网除去粗粉末,从而得到二氧化硅颗粒的数均粒径为90nm的无机颗粒(1)。
(无机颗粒(2)的制备)
在玻璃反应容器中安装搅拌器、滴液漏斗和温度计,向其中加入15份乙醇和28份四乙氧基硅烷,并将温度保持在35℃的同时以80rpm的转速进行搅拌。然后,在持续搅拌的同时在5分钟内滴加30份浓度为20%的氨水溶液。在此状态下进行1小时的反应之后,通过离心除去上清液。另外,加入100份甲苯以形成悬浮液,向其中加入六甲基二硅氮烷(六甲基二硅氮烷相对于悬浮液中固形物的量为60重量%),并在95℃下反应4小时。之后,加热悬浮液,除去甲苯,进行干燥,用孔径为156μm的筛网除去粗粉末,从而得到二氧化硅颗粒的数均粒径为180nm的无机颗粒(2)。
(无机颗粒(3)的制备)
在玻璃反应容器中安装搅拌器、滴液漏斗和温度计,向其中加入15份乙醇和28份四乙氧基硅烷,并将温度保持在35℃的同时以140rpm的转速进行搅拌。然后,在持续搅拌的同时在5分钟内滴加30份浓度为20%的氨水溶液。在此状态下进行1小时的反应之后,通过离心除去上清液。另外,加入100份甲苯以形成悬浮液,向其中加入六甲基二硅氮烷(六甲基二硅氮烷相对于悬浮液中固形物的量为60重量%),并在95℃下反应4小时。之后,加热悬浮液,除去甲苯,进行干燥,用孔径为54μm的筛网除去粗粉末,从而得到二氧化硅颗粒的数均粒径为60nm的无机颗粒(3)。
(无机颗粒(4)的制备)
在玻璃反应容器中安装搅拌器、滴液漏斗和温度计,向其中加入15份乙醇和28份四乙氧基硅烷,并将温度保持在35℃的同时以60rpm的转速进行搅拌。然后,在持续搅拌的同时在5分钟内滴加30份浓度为20%的氨水溶液。在此状态下进行1小时的反应之后,通过离心除去上清液。另外,加入100份甲苯以形成悬浮液,向其中加入六甲基二硅氮烷(六甲基二硅氮烷相对于悬浮液中固形物的量为60质量%),并在95℃下反应4小时。之后,加热悬浮液,除去甲苯,进行干燥,用孔径为212μm的筛网除去粗粉末,从而得到二氧化硅颗粒的数均粒径为230nm的无机颗粒(4)。
(无机颗粒(5)的制备)
在玻璃反应容器中安装搅拌器、滴液漏斗和温度计,向其中加入15份乙醇和28份四乙氧基硅烷,并将温度保持在35℃的同时以170rpm的转速进行搅拌。然后,在持续搅拌的同时在5分钟内滴加30份浓度为20%的氨水溶液。在此状态下进行1小时的反应之后,通过离心除去上清液。另外,加入100份甲苯以形成悬浮液,向其中加入六甲基二硅氮烷(六甲基二硅氮烷相对于悬浮液中固形物的量为60质量%),并在95℃下反应4小时。之后,加热悬浮液,除去甲苯,进行干燥,用孔径为24μm的筛网除去粗粉末,从而得到二氧化硅颗粒的数均粒径为30nm的无机颗粒(5)。
(载体(1)的制备)
向HENSCHEL混合机中加入500份的体均粒径为0.18μm的球形磁性颗粒粉末并充分搅拌,之后向其中加入5.0份的钛酸酯偶联剂,加热至95℃并且混合搅拌30分钟,获得包覆有钛酸酯偶联剂的球形磁性颗粒。
然后,将6.0份的苯酚、10份的30%福尔马林、500份的磁性颗粒、7份的25%氨水和400份的水在1升的四颈烧瓶中混合并搅拌。在搅拌的同时在60分钟内将该混合物加热至90℃,使混合物在该温度下反应180分钟,然后将该混合物冷却至30℃,向其中加入500ml水,除去上清液,并洗涤沉淀物。将其在180℃下减压干燥,用孔径为106μm的筛网除去粗粉末,获得平均粒径为38μm的芯颗粒。
然后,用搅拌器将200份的甲苯和35份的苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(组分摩尔比为10:90,重均分子量为160,000)搅拌90分钟,获得包覆树脂溶液。
接着,将1,000份的芯颗粒和70份的包覆树脂溶液加入到真空脱气型捏合涂布机(转子与壁面之间的空隙为35mm)中,在65℃下以30rpm搅拌30分钟,继续加热至88℃,除去甲苯,进行脱气,并在减压下进行干燥。通过用孔径为75μm的筛网进行过筛,制得载体(1)。载体的形状因子SF2为104。
(显影剂的制备)
利用HENSCHEL混合机以20m/s的圆周速度将100份的调色剂颗粒(1)(如表1所示)和1.5份的无机颗粒(如表1所示)混合15分钟,之后利用孔径为45μm的筛网除去粗颗粒,获得调色剂。
利用V型混合机以20rpm将8份所获得的调色剂和100份的载体(1)搅拌20分钟,利用孔径为212μm的筛网进行过筛,从而获得显影剂。
<测量>
对于各实施例中获得的显影剂的调色剂,通过上述方法测量苯乙烯(甲基)丙烯酸域的数均直径(表1中的“域直径(nm)”)以及无机颗粒的数均粒径(表1中的“数均粒径(nm)”)。结果示于表1中。苯乙烯(甲基)丙烯酸域的数均直径与无机颗粒的数均粒径之间的比(表1中的“粒径比”,并且数值表明苯乙烯(甲基)丙烯酸域的数均直径是无机颗粒的数均粒径的多少倍)也示于表1中。
<评价>
(剥离性能的评价)
用所获得的显影剂填充改装的由富士施乐株式会社生产的“700 Digital ColorPress”(可打印单色的颜色)显影装置。
在将该显影装置在高温和高湿的环境中(温度为28℃,湿度为85%)放置1天之后,利用Premier TCF 80 gsm纸作为记录介质(片材)将实心图像定影在前端部分并将文字图像定影在后端部分,并肉眼观察是否发生了偏置。评价标准如下,结果示于表1中。以下评价标准中的A和B为实践中的合格范围。
A:剥离性特别优异,并且在前端的实心图像和后端的文字部分中没有发生偏置。
B:在前端的实心图像和后端的文字部分中没有发生偏置。
C:使用剥离爪进行剥离,处于在实践中没有问题的水平。
D:定影时剥离性不足,处于在实践中有问题的水平。
(彩色条纹的评价)
用所获得的显影剂填充改装的由富士施乐株式会社生产的“700 Digital ColorPress”(可打印单色的颜色)显影装置。
在将该显影装置在高温和高湿的环境中(温度为28℃,湿度为85%)放置1天之后,利用Premier TCF 80 gsm纸作为记录介质(片材)连续打印100,000张图像密度为90%的图像(高密度图像),然后连续打印100张图像密度为5%的图像(低密度图像)。对于所获得的100张低密度图像,肉眼观察是否产生了彩色条纹(条纹图像缺陷)。评价标准如下,结果示于表1中。以下评价标准中的A、B+、B和B-为实践中的合格范围。
A:未产生彩色条纹。
B+:产生彩色条纹的纸张数≤3。
B:3<产生彩色条纹的纸张数≤5。
B-:5<产生彩色条纹的纸张数≤7。
C:7<产生彩色条纹的纸张数≤10。
D:产生彩色条纹的纸张数>10。
表1
从以上结果可以发现,与比较例相比,实施例中获得了剥离性能,并且防止了条纹图像缺陷。
<苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液的制备>
(苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液(1A)的制备)
·苯乙烯:77份
·丙烯酸正丁酯:23份
·1,10-十二烷二醇二丙烯酸酯:0.4份
·十二烷基硫醇:0.7份
将1.0份的阴离子表面活性剂(DOWFAX,由The Dow Chemical公司生产)溶解于60份的离子交换水中以获得溶液,将该溶液加入到通过混合并溶解上述材料而获得的混合物中,在烧瓶中分散并乳化该混合物,从而制备乳化液。
然后,将2.0份阴离子表面活性剂(DOWFAX,由The Dow Chemical公司生产)溶解于90份离子交换水中,向其中加入20份的所述乳化液,并向其中加入其中溶解有1.0份过硫酸铵的10份离子交换水。
随后,在3小时内加入剩余的乳化液,在烧瓶中进行氮气置换,在油浴中将混合物加热至65℃,同时搅拌烧瓶中的溶液,在该状态下持续乳化聚合5小时,从而获得苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液(1A)。根据需要,向苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液(1A)中加入离子交换水,并将固含量调节至32%。苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液(1A)中颗粒的体均粒径为0.1μm。
<调色剂颗粒的制备>
[调色剂颗粒(1A)的制备]
·聚酯树脂颗粒分散液(1):700份
·聚酯树脂颗粒分散液(2):50份
·苯乙烯丙烯酸树脂颗粒分散液(1A):205份
·黑色颜料分散液(1):133份
·防粘剂分散液(1):15份
·离子交换水:600份
·阴离子表面活性剂(Dowfax 2A1,由The Dow Chemical公司生产):2.9份
将上述材料加入到包括温度计、pH计和搅拌器的3升反应容器中,并在25℃下加入1.0%的硝酸以调节pH值至3.0,之后在利用均质器(ULTRA TURRAX T50,由IKA Japan,K.K.株式会社生产)以3,000rpm将混合物分散的同时,向其中加入浓度为2%的硫酸铝水溶液100份。
当滴加结束时,将转速增至5,000rpm后继续搅拌该混合物5分钟。
随后,在反应容器中安装搅拌器和覆套式加热器,以0.2℃/分钟的升温速率将温度升至40℃,并且当温度高于40℃时以0.05℃/分钟的升温速率将温度升至53℃,利用MULTISIZER II(孔径:50μm,由Beckman Coulter K.K公司生产)每隔10分钟测量粒径。当第一聚集颗粒的体均粒径达到5.0μm时保持温度,并在5分钟内向其中加入460份的聚酯树脂颗粒分散液(1)。
在将混合物在50℃下保持30分钟之后,向反应容器中加入8份的20%乙二胺四乙酸(EDTA)溶液,向其中加入1摩尔/升的氢氧化钠水溶液,并将原料分散液的pH值控制为9.0。此后,以1℃/分钟的升温速率将温度升至90℃,同时每5℃将pH值调节为9.0,并将混合物保持为90℃。当利用光学显微镜和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察颗粒形状和表面性质时,经过6小时后检测到颗粒的凝结,随即用冷却水在5分钟内将容器冷却至30℃。
使冷却后的浆料通过孔径为15μm的尼龙网以除去粗粉末,利用抽吸装置在减压下对透过了该网的调色剂浆料进行过滤。用手将存留在滤纸上的固体粉碎至尽可能小,在30℃下加入到为固体量10倍量的离子交换水中,搅拌并混合30分钟。然后,用抽吸装置在减压下过滤混合物,用手将存留在滤纸上的固体粉碎至尽可能小,在30℃下加入到为固体量10倍量的离子交换水中,搅拌并混合30分钟,并再次用抽吸装置在减压下过滤,测量滤液的电导率。重复该操作直至滤液的电导率达到10μS/cm以下,并洗涤固体。
利用湿式和干式制粒机(Comil)将洗涤后的固体微细地粉碎,在35℃的炉内进行真空干燥36小时,获得调色剂颗粒(1A)。所获得的调色剂颗粒(1A)的体均粒径为6.0μm。
[调色剂颗粒(2A)和(3A)的制备]
按照与调色剂颗粒(1A)的情况中相同的方式获得了调色剂颗粒(2A)和(3A),不同之处在于:根据表2改变了“聚酯树脂颗粒分散液(表中注为“PE分散液”)、苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒分散液(表中注为“StAc分散液”)、以及防粘剂分散液”的种类和份数(含量)。
[比较用调色剂颗粒(C1)和(C2)的制备]
按照与调色剂颗粒(1A)的情况中相同的方式获得了比较用调色剂颗粒(C1)和(C2),不同之处在于:根据表2改变了“聚酯树脂颗粒分散液(表中注为“PE分散液”)、苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂颗粒分散液(表中注为“StAc分散液”)、以及防粘剂分散液”的种类和份数(含量)。
<经油处理的二氧化硅颗粒的制备>
[经油处理的二氧化硅颗粒(1)的制备]
将SiCl4、氢气和氧气在燃烧器的混合室内混合,然后使混合气体在1,000℃至3,000℃的温度下燃烧。由燃烧后的气体中提取二氧化硅粉末,从而获得二氧化硅颗粒。此时,将氢气和氧气的摩尔比设定为1.38:1,由此获得体均粒径(D50v)为65nm的二氧化硅颗粒(R1)。
将100份的二氧化硅颗粒(R1)和500份的乙醇投入蒸发器中并搅拌15分钟,同时将温度保持在40℃。接下来,向100份的二氧化硅颗粒中加入10份的二甲基硅油并搅拌15分钟,然后进一步向100份的二氧化硅颗粒中加入10份的二甲基硅油并搅拌15分钟。最终,将温度升至90℃,在减压下将乙醇干燥。此后,提取经过处理的物质,并进一步在120℃下真空干燥30分钟,由此获得体均粒径(D50v)为65nm、油分离量为12.2质量%的经油处理的二氧化硅颗粒(1)。
[经油处理的二氧化硅颗粒(2)的制备]
将经油处理的二氧化硅颗粒(1)的制备中所使用的100份的二氧化硅颗粒(R1)和500份的乙醇投入蒸发器中并搅拌15分钟,同时将温度保持在40℃。接下来,向100份的二氧化硅颗粒中加入5份的二甲基硅油并搅拌15分钟,然后进一步向100份的二氧化硅颗粒中加入5份的二甲基硅油并搅拌15分钟。最终,将温度升至90℃,在减压下将乙醇干燥。此后,提取经过处理的物质,并进一步在120℃下真空干燥30分钟,由此获得体均粒径(D50v)为65nm、油分离量为3.6质量%的经油处理的二氧化硅颗粒(2)。
[经油处理的二氧化硅颗粒(3)的制备]
将经油处理的二氧化硅颗粒(1)的制备中所使用的100份的二氧化硅颗粒(R1)和500份的乙醇投入蒸发器中并搅拌15分钟,同时将温度保持在40℃。接下来,向100份的二氧化硅颗粒中加入15份的二甲基硅油并搅拌15分钟,然后进一步向100份的二氧化硅颗粒中加入25份的二甲基硅油并搅拌15分钟。最终,将温度升至90℃,在减压下将乙醇干燥。此后,提取经过处理的物质,并进一步在120℃下真空干燥30分钟,由此获得体均粒径(D50v)为65nm、油分离量为27.7质量%的经油处理的二氧化硅颗粒(3)。
[经油处理的二氧化硅颗粒(4)的制备]
在与经油处理的二氧化硅颗粒(1)的制备中相同的条件下、采用相同的方法获得体均粒径(D50v)为140nm、油分离量为12.2质量%的经油处理的二氧化硅颗粒(4),不同之处在于:将氢气和氧气的摩尔比设定为1.3:1。
[经油处理的二氧化硅颗粒(5)的制备]
在与经油处理的二氧化硅颗粒(1)的制备中相同的条件下、采用相同的方法获得体均粒径(D50v)为30nm、油分离量为12.2质量%的经油处理的二氧化硅颗粒(5),不同之处在于:将氢气和氧气的摩尔比设定为1.5:1。
[比较用经油处理的二氧化硅颗粒(C1)的制备]
将经油处理的二氧化硅颗粒(1)的制备中所使用的100份的二氧化硅颗粒(R1)和500份的乙醇投入蒸发器中并搅拌15分钟,同时将温度保持在40℃。接下来,向100份的二氧化硅颗粒中加入10份的二甲基硅油并搅拌15分钟。最终,将温度升至90℃,在减压下将乙醇干燥。此后,提取经过处理的物质,并进一步在120℃下真空干燥30分钟,由此获得体均粒径(D50v)为65nm、油分离量为1.2质量%的比较用经油处理的二氧化硅颗粒(C1)。
[比较用经油处理的二氧化硅颗粒(C2)的制备]
将经油处理的二氧化硅颗粒(1)的制备中所使用的100份的二氧化硅颗粒(R1)和500份的乙醇投入蒸发器中并搅拌15分钟,同时将温度保持在40℃。接下来,向100份的二氧化硅颗粒中加入20份的二甲基硅油并搅拌15分钟,然后进一步向100份的二氧化硅颗粒中加入30份的二甲基硅油并搅拌15分钟。最终,将温度升至90℃,在减压下将乙醇干燥。此后,提取经过处理的物质,并进一步在120℃下真空干燥30分钟,由此获得体均粒径(D50v)为65nm、油分离量为32.1质量%的比较用经油处理的二氧化硅颗粒(C2)。
<实施例1A至7A和比较例1A至8A>
[调色剂的制备]
利用HENSCHEL混合机(圆周速度为30m/s,3分钟)将100份表3中所示种类的调色剂颗粒和表3中所示种类和份数的经油处理的二氧化硅颗粒混合,从而获得各调色剂。
[显影剂的制备]
·铁素体颗粒(平均粒径为50μm):100份
·甲苯:14份
·苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(共聚比:15/85):3份
·碳黑:0.2份
利用砂磨机将除铁素体之外的以上组分分散而制备分散液,并将该分散液与铁素体颗粒投入真空脱气捏合机中,在搅拌的同时进行减压和干燥,从而获得载体。
将8份的各调色剂与100份的载体混合,从而获得显影剂。
<测量>
对于各实施例中获得的显影剂的调色剂颗粒,通过上述方法测量“防粘剂的百分比”。另外,关于苯乙烯丙烯酸树脂(表中注为“StAc树脂”),通过上述方法测量“域的平均直径”和“直径在平均直径±100nm范围内的域所占的数量比(表中注为“平均直径±100nm的域的数量比”)”。结果示于表3中。
<评价>
用各实施例中获得的显影剂填充评价装置“700 DCP(由富士施乐株式会社制造)”的显影装置。采用该装置进行以下评价。
(彩色条纹的评价)
在将该评价装置在高温和高湿的环境中(温度为28℃,湿度为85%)放置1天之后,打印100,000张A4大小的图像密度为1%的图像。对于在第99,000张和第100,000张之间的100张上所打印的图像,用肉眼观察彩色条纹的发生状态,并基于以下评价标准进行评价。
-评价标准-
G1:未产生彩色条纹。
G2:产生彩色条纹的张数≤5。
G3:产生彩色条纹的张数≤10。
G4:产生彩色条纹的张数>10。
(图像密度的评价)
在将该评价装置在高温和高湿的环境中(温度为28℃,湿度为85%)放置1天之后,打印100,000张A4大小的图像密度为1%的图像。采用图像密度计X-Rite 938(由X-Rite株式会社制造)分别测量第一张打印的图像的图像密度(密度1)以及第100,000张打印的图像的图像密度(密度2),从而得到密度差:Δ密度=|密度1–密度2|,并基于以下标准进行评价。
-评价标准-
G1:0.00<Δ密度≤0.15
G2:0.15<Δ密度≤0.25
G3:0.25<Δ密度≤0.35
G4:0.35>Δ密度
(雾翳的评价)
在将该评价装置在高温和高湿的环境中(温度为28℃,湿度为85%)放置1天之后,打印100,000张A4大小的图像密度为40%的图像。然后,在将该评价装置在高温和高湿的环境中(温度为28℃,湿度为85%)放置3天之后,打印1张A4大小的图像密度为1%的图像。对于第一张打印的图像的雾翳(背景部分的雾翳),采用图像密度计X-Rite 938(由X-Rite株式会社制造)测量密度,并基于以下标准进行评价。
-评价标准-
G1:雾翳密度小于0.2,并且肉眼未识别到局部雾翳。
G2:雾翳密度小于0.2,但是肉眼可识别到轻度的雾翳。
G3:雾翳密度小于0.2,但是肉眼可识别到局部雾翳。
G4:雾翳密度等于或大于0.2。
表2
从以上结果可以发现,与比较例相比,实施例中防止了彩色条纹的产生、图像密度的下降、以及雾翳的发生。

Claims (11)

1.一种静电图像显影用调色剂,包含:
调色剂颗粒,该调色剂颗粒包含含有聚酯树脂的粘结剂树脂、防粘剂和苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂,并且其中所述苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂在所述调色剂颗粒中形成了数均直径为300nm至800nm的域;以及
无机颗粒,其中所述域的数均直径为所述无机颗粒的数均粒径的1.5倍至10倍,
其中所述调色剂颗粒具有海-岛结构,其中所述粘结剂树脂设定为海部分,所述苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂设定为岛部分,并且所述苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂的域为所述海-岛结构的岛部分。
2.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述无机颗粒的数均粒径为15nm至200nm。
3.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述无机颗粒为经油处理的二氧化硅颗粒,其油分离量为3质量%至30质量%。
4.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,
其中在所述苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂的所述域中,在平均直径±100nm的范围内包含的域所占的数量比为等于或大于65%。
5.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述聚酯树脂的玻璃化转变温度为50℃至65℃。
6.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述苯乙烯(甲基)丙烯酸树脂的含量为10质量%至30质量%。
7.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述防粘剂的熔融温度为60℃至100℃。
8.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述调色剂颗粒的体均粒径为4μm至8μm。
9.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述调色剂颗粒的形状因子SF1为120至140。
10.一种静电图像显影剂,包含:
根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂。
11.一种调色剂盒,其容纳有根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,并且能够从成像装置上拆卸下来。
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