CN106842842A - 调色剂 - Google Patents
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Abstract
提供了一种调色剂,其包括粘结剂树脂、着色剂、结晶性聚酯和脱模剂,其中使用扫描透射电子显微镜来观察所述调色剂的截面图像,所述结晶性聚酯的域存在于所述调色剂的截面图像中,所述域的数均长径为50nm以上且300nm以下,所述域的个数为8个以上且500个以下,并且所述域在从所述截面图像的轮廓至所述轮廓与所述截面图像的重心之间的距离的25%内存在60个数%以上且100个数%以下。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于电子照相法、静电记录法和磁记录法的调色剂。
背景技术
近年来,随着例如复印机和打印机等的图像形成设备的预期用途和使用环境的多样化已经增加,产生了对能量节省性能、高速、高图像品质和广泛使用的适合性的进一步需要。
对于确保能量节省性能而调色剂所需的特性,调色剂需要容易在低温下熔融变形。
从广泛使用的观点,需要对各种类型的介质的适用性。更具体地,图像形成设备需要适用于与传统介质相比较薄的介质,且也适用于与通常使用的B5相比表面积较小的介质。
当调色剂容易在低温下熔融变形时,调色剂的粘度在高温下变得太低,并且调色剂不能保持在介质上。所述问题是所谓的热污损,即,介质用已附着至定影单元的调色剂污染。
低温定影性良好并且不导致使用问题的温度与耐热污损性良好并且不导致使用问题的温度之间的范围称为定影宽度。此处,通常,对于提高了低温定影性的调色剂,除非采取改善耐热污损性的措施,则定影宽度不改变。
同时,当使用与传统介质相比较薄的介质时,因为定影单元的热难以由介质吸收,相对于厚介质的情况,调色剂接收的热量变得相比较大。同样,当使用小表面积的介质时,因为定影单元的热不由介质吸收,调色剂接收的热量变大。因此,当试图同时改善能量节省性能和对广泛种类的介质的适用性时,必要的是同时改善低温定影性和耐热污损性并且扩大定影宽度。
近年来,为了改善低温定影性,与可以在熔点立刻熔融、由此降低调色剂的熔融粘度的结晶性聚酯相关的研究和开发已经在令人吃惊的速度下进行。其中一些已经导致通过控制其中微细尺寸的结晶性聚酯的域分散在调色剂中的状态(下文中称为微细分散)来促进整个调色剂的熔融粘度的降低的发明。
在日本专利3589451号公报中,规定了结晶性聚酯的分散域的直径。
日本专利申请公开2014-89263号公报表明:可以通过控制结晶性聚酯的分散域的直径来更确实地进行在基础颗粒(base particle)中的特定的微晶蜡和/或酯蜡的微细分散。
然而,如上所述,对于目的为同时提高低温定影性和耐热污损性并且扩大定影宽度的研究,依然存在空间。
发明内容
发明要解决的问题
本发明提供了可以解决上述问题的调色剂。更具体地,本发明提供了同时改善了低温定影性和耐热污损性并且扩大了定影宽度的调色剂。
本发明人已经发现所述问题可以通过控制在调色剂中的结晶性聚酯的域的直径和控制结晶性聚酯的域的存在位置来解决。该发现导致本发明的完成。
因此,本发明提供
一种调色剂,其包括粘结剂树脂、着色剂、结晶性聚酯和脱模剂,其中
当使用扫描透射电子显微镜来观察所述调色剂的截面图像时,
所述结晶性聚酯的域(domain)存在于所述调色剂的截面图像中,
所述域的数均长径为50nm以上且300nm以下,
所述域的个数为8个以上且500个以下,并且
存在于从所述截面图像的轮廓至所述轮廓与所述截面图像的重心之间的距离的25%的区域中的域、与存在于所述调色剂的截面图像中的域的总数的比例为60个数%以上且100个数%以下。
本发明的进一步特征将从示例性实施方案的以下说明(参考附图)而变得明显。
附图说明
图1表明域的形状;
图2表明在调色剂的截面图像中的域的存在状态。
图3是表明图像形成设备的实例的示意性截面图。
具体实施方式
根据本发明的调色剂包括粘结剂树脂、着色剂、结晶性聚酯和脱模剂,其中
当使用扫描透射电子显微镜来观察调色剂的截面图像时,
结晶性聚酯的域存在于调色剂的截面图像中,
所述域的数均长径为50nm以上且300nm以下,并且所述域的个数为8个以上且500个以下,并且
存在于从截面图像的轮廓至轮廓与截面图像的重心之间的距离的25%的区域中的域、与存在于调色剂的截面图像中的域的总数的比例为60个数%以上且100个数%以下。
在本发明中,染色的结晶性聚酯的片(lamellas)可以通过将调色剂的截面使用钌染色并且使用扫描透射电子显微镜(STEM)观察来观察。
构成片的一个形状称为域。因此,在本发明中,结晶性聚酯的域作为例如前述形状等的多个相对小的域在调色剂中形成。将其中域由此存在于调色剂的内部的状态描述为"分散了域"。当由于调色剂接收来自定影单元的热而超过结晶性聚酯熔点时,分散在调色剂的内部的域立刻软化,并且因为分散了域,作为整体的调色剂容易软化并且其低温定影性大幅度提高。
同时,当结晶性聚酯的域分散在调色剂中时,特别地,当结晶性聚酯的域也存在于调色剂的中心附近时,调色剂在定影时超过必要地容易软化。此时,调色剂的粘度变得不必要地低,调色剂的一部分附着至定影单元,并且容易产生热污损。因此,如背景技术中,当结晶性聚酯的域分散遍及整个调色剂时,低温定影性改善,但其导致热污损的发生并且不扩大定影宽度。
顺便地,本发明人已经发现通过控制结晶性聚酯的域以致没有域存在于调色剂的中心附近,在保持改善的低温定影性的同时,可以抑制热污损的发生。
根据本发明人进行的研究,为了改善调色剂的低温定影性并且也抑制热污损,重要的是,结晶性聚酯的域在特定条件下存在于调色剂的截面图像中从截面图像的轮廓至轮廓与截面图像的重心之间的距离的25%的区域中。
通过如此控制在调色剂的截面图像中的结晶性聚酯域的存在位置和存在比例,可以同时改善低温定影性和耐热污损性并且进一步扩大定影宽度。
在本发明中,在调色剂的截面图像中的结晶性聚酯的域的数均长径为50nm以上且300nm以下,并且优选100nm以上且200nm以下。
图1是在调色剂的截面图像中观察的结晶性聚酯的域的示意图。当域的数均长径在前述范围内时,当结晶性聚酯立刻熔融时,调色剂的熔融变形量增加,并且可以改善低温定影性。
当域的数均长径小于50nm,虽然改善了低温定影性,但耐热污损性下降并且定影宽度减小。
同时,当域的数均长径大于300nm时,低温定影性下降并且定影宽度减小。
在本发明中,在调色剂的截面图像中的结晶性聚酯的域的个数为8个以上且500个以下,并且优选60以上且500以下。
当域的个数大于500个时,虽然改善了低温定影性,但耐热污损性下降并且定影宽度减小。
同时,当域的个数小于8个时,低温定影性下降并且定影宽度减小。
在本发明中,结晶性聚酯的域在从调色剂的截面图像的轮廓至轮廓与截面图像的重心之间的距离的25%的区域中存在60个数%以上且100个数%以下,并且优选70个数%以上且100个数%以下。
关于域的存在比例,如图2中所示,从调色剂的截面图像的轮廓至轮廓与截面图像的重心之间的距离的25%的区域中,基于存在于调色剂的截面图像中的域的总数,域存在60个数%以上。在图2中,附图标记1表示脱模剂的域,2表示结晶性聚酯的域,3表示从截面图像的轮廓起轮廓与截面图像的重心之间的距离的25%处的边界线,O表示截面图像的重心。从调色剂的截面图像的轮廓至轮廓与截面图像的重心之间的距离的25%的区域是在图2中调色剂的截面图像的轮廓与边界线3之间的区域。
下文中描述域的存在比例的技术含义。
(1)由于域的60个数%以上存在于调色剂的截面图像的轮廓附近(调色剂表面附近),确保了对低温定影性有效的结晶性聚酯域的量。
(2)因为域不可能存在于调色剂的截面图像的重心附近,使耐热污损性下降的域的存在量减少。
那些因素的组合可以大幅度扩大定影宽度。
当域的存在比例小于60个数%时,耐热污损性下降并且定影宽度变窄。在本发明中,结晶性聚酯域的存在比例(个数%)将在下文中称为"25%比率"。
在本发明中,优选的是,脱模剂的域存在于调色剂的截面图像中。脱模剂的域的总面积与截面图像的面积的比例优选5.0面积%以上且30.0面积%以下,并且更优选10.0面积%以上且25.0面积%以下。
优选的是,其中脱模剂的域存在于调色剂的截面图像的重心中的调色剂的比例为调色剂的80个数%以上且100个数%以下,并且更优选调色剂的90个数%以上且100个数%以下。
优选的是,如图2中所示,脱模剂的域存在于调色剂的截面图像的重心中。这是因为当调色剂在定影期间过度熔融和变形时,脱模剂从调色剂渗出并且可以进一步抑制由调色剂附着至定影单元产生的热污损。
由脱模剂导致的调色剂的熔融变形进一步促进了由结晶性聚酯导致的调色剂的熔融变形并且可以进一步改善调色剂的低温定影性。
如上文中所述,定影宽度可以通过将结晶性聚酯的域分散在调色剂的截面图像的轮廓附近来扩大。然而,由于脱模剂的域存在于调色剂的截面图像的重心中,可以进一步改善低温定影性和耐热污损性并且可以进一步扩大定影宽度。
在本发明中,由于脱模剂的域的总面积与截面图像的面积的比例在上述范围内,改善了低温定影性,可以进一步改善耐热污损性,并且可以进一步扩大定影宽度。
进一步,在本发明中,优选的是,脱模剂的域在调色剂的80个数%以上中存在于调色剂的截面图像的重心中。由于脱模剂的域在大量的调色剂颗粒中存在于调色剂的截面图像的重心中,可以容易地获得本发明的效果。
在本发明中,其中脱模剂的域存在于调色剂的截面图像的重心中的的调色剂的比例(个数%)在下文中将成为"中心点比率"。
在本发明中,对结晶性聚酯没有特别限制,并且可以使用已知的结晶性聚酯。然而,优选的是,结晶性聚酯是脂肪族二羧酸和脂肪族二醇的缩聚物。
更优选由以下式(1)表示的直链脂肪族二羧酸和由以下式(2)表示的直链脂肪族二醇的缩聚物。
在本发明中,结晶性聚酯的结晶性表明:在使用示差扫描量热仪的比热变化测量中获得的可逆比热变化曲线中,观察到明确的吸热峰(熔点)。
HOOC-(CH2)m-COOH 式(1)
(在式(1)中,m是4以上且14以下(优选6以上且12以下)的整数);
HO-(CH2)n-OH 式(2)
(在式(2)中,n是4以上且16以下(优选6以上且12以下)的整数)。
在本发明中,结晶性聚酯也可以具有除了由式(1)表示的直链脂肪族二羧酸以外的脂肪族二羧酸作为构成组分。
脂肪族二羧酸的实例草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、戊烯二酸、马来酸、富马酸、中康酸、柠康酸、衣康酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、正十二烷基琥珀酸、正十二烯基琥珀酸、环己烷二羧酸、和这些酸的酸酐和低级烷基酯。
结晶性聚酯也可以具有除了由式(2)表示的直链脂肪族二醇以外的脂肪族二醇作为构成组分。脂肪族二醇的实例包括乙二醇、二甘醇、三甘醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、三亚甲基二醇、新戊二醇和1,4-丁二醇。
除了前述脂肪族二醇以外的可以使用的醇的实例包括:如聚氧化乙烯化(polyoxyethylenated)双酚A、聚氧化丙烯化(polyoxypropylenated)双酚A和1,4-环己烷二甲醇等的二元醇;如1,3,5-三羟甲基苯等的芳香族醇;和如季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、1,2,4-丁三醇、1,2,5-戊三醇、甘油、2-甲基丙三醇、2-甲基-1,2,4-丁三醇、三羟甲基乙烷、和三羟甲基丙烷等的三元以上的醇。
这些单体可以单独或以其两种以上的组合使用。
从结晶性聚酯的结晶性的观点,在羧酸组分的总量中的由式(1)表示的直链脂肪族二羧酸的量优选80mol%以上且100mol%以下,更优选90mol%以上且100mol%以下,并且甚至更优选100mol%。
进一步,从结晶性聚酯的结晶性的观点,在醇组分的总量中的由式(2)表示的直链脂肪族二醇的量优选80mol%以上且100mol%以下,更优选90mol%以上且100mol%以下,并且甚至更优选100mol%。
当结晶性聚酯的构成组分是如上文中所述的直链构成时,聚酯树脂在结晶性方面优异并且具有适当的熔点。结果,调色剂在耐热贮存稳定性和低温定影性方面优异。
进一步,当式(1)中的m和式(2)中的n各自为4以上时,熔点(Tm)是适当的。因此,调色剂在耐热贮存稳定性和低温定影性方面优异。当式(1)中的m是14以下并且式(2)中的n是16以下时,可以容易获得适于实用的材料。
如果必要,在调节酸值或羟值的目的下,可以使用例如乙酸和苯甲酸等的一元酸、或例如环己醇和苯甲醇等的一元醇。
在本发明中,进一步优选的是,结晶性聚酯是饱和聚酯。这是因为与具有不饱和部分的结晶性聚酯相比较,在饱和结晶性聚酯与过氧化物系聚合引发剂的反应中不发生交联反应,由此饱和结晶性聚酯在溶解性方面有利。
结晶性聚酯可以通过通常的聚酯合成法来生产。
例如,结晶性聚酯可以通过以下来获得:进行二羧酸组分和二醇组分的酯化反应或酯交换反应,然后在减压下或通过导入氮气以传统方式进行缩聚反应。
在酯化反应或酯交换反应期间,可以按需要使用例如硫酸、叔丁基丁醇钛、二丁基氧化锡、乙酸锰和乙酸镁等的通常的酯化催化剂或酯交换催化剂。
对于缩聚,可以使用通常的聚合催化剂,例如,如叔丁基丁醇钛、二丁基氧化锡、乙酸锡、乙酸锌、二硫化锡、三氧化锑和二氧化锗等的已知催化剂。对聚合温度和催化剂的量没有特别限制,并且可以按需要任意选择。
优选的是,钛催化剂用作催化剂,并且更优选螯合型钛催化剂。这是因为钛催化剂具有适当的反应性并且可以获得本发明中期望的分子量分布的聚酯。通过使用钛催化剂生产的结晶性聚酯优异的另一个原因是在生产过程中引入聚酯的钛或钛催化剂促进了调色剂的带电性。
优选螯合型钛催化剂,这是因为前述效果强并且也因为在反应中水解的催化剂引入聚酯中,由此确保充分控制来自过氧化物系聚合引发剂的夺氢反应(hydrogenabstraction reaction)。又另一个原因是改善调色剂的耐久性。
进一步,结晶性聚酯的酸值可以通过使结晶性聚酯的末端羧基或羟基封端来控制。单羧酸和单醇可以用于封端该末端基团。单羧酸的实例包括苯甲酸、萘甲酸、水杨酸、4-甲基苯甲酸、3-甲基苯甲酸、苯氧基乙酸、联苯甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、辛酸、癸酸、十二烷酸和硬脂酸。适当的单醇包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇和高级醇。
在本发明中,结晶性聚酯的重均分子量(Mw)优选6000以上且80,000以下,并且更优选8000以上且40,000以下。
当重均分子量(Mw)是6000以上且80,000以下时,可以在定影工序中迅速获得结晶性聚酯的增塑效果,同时在调色剂生产过程中保持结晶性聚酯的高的结晶度。结果,可以获得优异的耐热贮存稳定性以及在低温条件或高速条件下的优异的定影性。
结晶性聚酯的重均分子量(Mw)可以通过结晶性聚酯的各种生产条件来控制。结晶性聚酯的重均分子量(Mw)可以通过使用凝胶渗透色谱仪(GPC)来测量。
结晶性聚酯的酸值优选0.5mgKOH/g以上且5.0mgKOH/g以下,并且更优选0.8mgKOH/g以上且4.0mgKOH/g以下。
例如,当其中在水系介质中生产调色剂的悬浮聚合法用作调色剂的制造方法时,结晶性聚酯域的存在比例(25%比率)可以通过将结晶性聚酯的酸值控制至上述范围而增加。
在此情况下,当酸值高于5.0mgKOH/g时,结晶性聚酯趋于沉淀在调色剂表面上并且显影性趋于下降。
同时,当酸值小于0.5mgKOH/g时,25%比率趋于降低,结晶性聚酯的域趋于存在于调色剂的截面图像的重心附近,并且耐热污损性趋于下降。
在本发明中,结晶性聚酯的量相对于每100质量份粘结剂树脂优选为1质量份以上且15质量份以下,更优选2质量份以上且10质量份以下,并且甚至更优选2质量份以上且7质量份以下。
依照本发明的调色剂优选包括两种以上的脱模剂。特别地,当悬浮聚合法用作调色剂的制造方法时,优选的是,包括两种以上的脱模剂。
在调色剂中的脱模剂的总量相对于每100质量份粘结剂树脂优选为2.5质量份以上且35.0质量份以下,更优选4.0质量份以上且30.0质量份以下,并且甚至更优选6.0质量份以上且25.0质量份以下。
以下列出脱模剂的实施例。
如低分子量聚乙烯、低分子量聚丙烯、微晶蜡、费托蜡和固体石蜡等的脂肪族烃蜡;如氧化聚乙烯蜡等的脂肪族烃蜡的氧化物,和其嵌段共聚物;如巴西棕榈蜡和褐煤酸酯蜡等的主要由脂肪酸酯组成的蜡类,和如脱氧巴西棕榈蜡等的部分或全部脱氧化脂肪酸酯;如棕榈酸、硬脂酸和褐煤酸等的饱和直链脂肪酸类;如巴西烯酸、桐酸和十八碳四烯酸(parinaric acid)等的不饱和脂肪酸类;如硬脂醇、芳烷基醇、山嵛醇、巴西棕榈醇、蜡醇和蜂花醇等的饱和醇类;如山梨糖醇等的多元醇类;如亚油酸酰胺、油酸酰胺和月桂酸酰胺等的脂肪酸酰胺类;如亚甲基双-硬脂酰胺、亚乙基双-癸酰胺、亚乙基双-月桂酰胺和亚己基双-硬脂酰胺等的饱和脂肪酸双酰胺类;如亚乙基双-油酰胺、亚己基双-油酰胺;N,N'-二油基己二酰胺和N,N'-二油基癸二酰胺等的不饱和脂肪酸酰胺类;如间-二甲苯双-硬脂酰胺和N,N'-二硬脂基间苯二甲酰胺等的芳族双酰胺类;如硬脂酸钙、月桂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸镁等的脂肪族金属盐(通常称作金属皂);通过将如苯乙烯或丙烯酸等的乙烯基单体接枝至脂肪族烃蜡而获得的蜡类;如山嵛酸单甘油酯等的脂肪酸与多元醇的部分酯;和由植物性油脂加氢获得的具有羟基的甲酯化合物。
例如,当其中在水系介质中生产调色剂的悬浮聚合法用作调色剂的制造方法时,优选的是,使用的脱模剂的至少一种与粘结剂树脂相容。也优选的是,至少一种其它的脱模剂难以与粘结剂树脂相容。
由于使用与粘结剂树脂容易相容的脱模剂,结晶性聚酯的域的存在状态(数均长径和域的个数)可以容易地控制至期望的状态。适用于实现该目的脱模剂得优选实例包括:如巴西棕榈蜡和褐煤酸酯蜡等的基于脂肪酸酯的蜡类,和如脱氧巴西棕榈蜡等的通过脂肪酸酯的部分或全部脱氧化获得的酯蜡类。
可以认为以下机理说明了为什么结晶性聚酯的存在状态(数均长径和域的个数)可以容易地控制至本发明的范围。在脱模剂已经与调色剂的粘结剂树脂相容之后,脱模剂的晶核通过结晶在整个粘结剂树脂中形成。由于在作为起点的晶核处的结晶性聚酯的结晶,可以之后获得结晶性聚酯的域分散在整个调色剂中的状态。
如上文中所述,在脱模剂中与粘结剂树脂容易相容的脱模剂优选酯蜡,这是因为结晶性聚酯的结晶度可以增加并且存在状态可以按期望容易地控制。
也优选的是,该酯蜡是二元醇和脂肪族单羧酸的酯化合物、或二元羧酸和脂肪族一元醇的酯化合物(下文中可以称为双官能酯蜡)。当一个酯键存在于酯化合物的一个分子中时,使用"单官能"的表述,并且当n个酯键存在时,使用"n-官能"的表述。
进一步优选的是,该酯蜡是由以下式(3)或式(4)表示的双官能酯蜡。
R1-C(=O)-O-(CH2)x-O-C(=O)-R2 式(3)
R3-O-C(=O)-(CH2)y-C(=O)-O-R4 式(4)
(在式(3)和式(4)中,R1、R2、R3和R4彼此独立地各自为具有13个以上且26个以下的碳原子的烷基,并且x和y彼此独立地各自为4以上且18以下(优选地,8以上且10以下)的整数)。
例如,在悬浮聚合法中,双官能酯蜡容易地充当结晶性聚酯的成核剂,促进了在调色剂内部的结晶性聚酯的域的结晶,并且确保容易控制域为期望的状态。
更具体地,结晶性聚酯的域的数均长径可以容易地控制至50nm以上且300nm以下的相对窄的范围,并且结晶性聚酯的域的个数可以容易地控制至8以上且500以下的相对宽的范围。
二元羧酸的具体实例包括癸二酸(decanedioic acid)(癸二酸)和十二烷二酸。二元醇的实例包括1,8-辛二醇、1,9-壬二醇和1,10-癸二醇。此处,列举直链羧酸和直链醇,但它们也可以具有分枝结构。
以下列出脂肪族单羧酸和脂肪族一元醇的具体实例。
因此,脂肪族单羧酸的实例包括肉豆蔻酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、结核硬脂酸、花生酸、山嵛酸、二十四烷酸和蜡酸。
脂肪族一元醇的实例包括十四烷醇、十五烷醇、十六烷醇、十七烷醇、十八烷醇、十九烷醇、二十烷醇、二十二烷醇、二十三烷醇、二十四烷醇、二十五烷醇和二十六烷醇。
双官能酯蜡的量相对于每100质量份粘结剂树脂优选为1质量份以上且20质量份以下,更优选1质量份以上且15质量份以下,并且甚至更优选3质量份以上且8质量份以下。
与粘结剂树脂难以相容的脱模剂容易形成在调色剂的内部与粘结剂树脂相分离的脱模剂的域。进一步,由于有意地确保了此类脱模剂的域存在于调色剂的截面图像的重心附近,结晶性聚酯的域相对容易地位于调色剂表面附近。结果,结晶性聚酯的域的存在比例(25%比率)容易地控制至前述范围。
此类脱模剂的具体实例包括如低分子量聚乙烯、低分子量聚丙烯、微晶蜡、费托蜡和固体石蜡等的脂肪族烃蜡。该脂肪族烃蜡可以例如通过添加羟基来改性。进一步,脱模剂的酸值优选0.0mgKOH/g以上且20.0mgKOH/g以下,并且更优选0.05mgKOH/g以上且10.0mgKOH/g以下。
与粘结剂树脂难以相容的脱模剂的量相对于每100质量份粘结剂树脂优选为1质量份以上且30质量份以下,并且更优选3质量份以上且20质量份以下。
双官能酯蜡和与粘结剂树脂难以相容的脱模剂的含量比优选2:8至8:2,并且更优选3:7至7:3。
以下方法可以用于将在调色剂的截面图像中的脱模剂的域的总面积与截面图像的面积的比例控制至5.0面积%以上且30.0面积%以下。
当使用与粘结剂树脂难以相容的脱模剂时,容易形成脱模剂的域。通过改变脱模剂的量,脱模剂的域的总面积的比例可以控制至上述范围。进一步,通过将脱模剂的酸值控制至低的值,可以增加其中脱模剂的域存在于调色剂的截面图像的重心中的调色剂的比例(中心点比率)。
为了将中心点比率控制至80个数%以上,优选的是,使用的脂肪族烃蜡不进行改性。
在本发明中,调色剂包括着色剂。下述黑色、黄色、品红色和青色颜料,和任意地染料可以用作着色剂。磁性体可以用作黑色着色剂。
可以使用已知的黄色着色剂。
适当的颜料系黄色着色剂的实例包括列举为缩合多环颜料、异吲哚啉酮化合物、蒽醌化合物、偶氮金属络合物、次甲基化合物(methine compound)和烯丙基酰胺化合物的化合物。具体实例包括C.I.颜料黄3、7、10、12、13、14、15、17、23、24、60、62、74、75、83、93、94、95、99、100、101、104、108、109、110、111、117、123、128、129、138、139、147、148、150、155、166、168、169、177、179、180、181、183、185、191:1、191、192、193和199。
染料系黄色着色剂的实例包括C.I.溶剂黄33、56、79、82、93、112、162、163,C.I.分散黄42、64、201和211。
可以使用已知的品红色着色剂。
品红色着色剂的实例包括缩合多环颜料、二酮基吡咯并吡咯化合物、蒽醌化合物、喹吖啶酮化合物、碱性染料色淀化合物、萘酚化合物、苯并咪唑酮化合物、硫靛化合物和苝化合物。具体实例包括C.I.颜料红2、3、5、6、7、23、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、122、146、150、166、169、177、184、185、202、206、220、221、238、254、269,和C.I.颜料紫19。
青色着色剂的实例包括酞菁化合物和其衍生物、蒽醌化合物和碱性染料色淀化合物。具体实例包括C.I.颜料蓝1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62和66。
这些着色剂可以单独或作为混合物使用,并且也以固溶体状态使用。考虑色相角、色度、亮度、耐候性、OHP透明性和调色剂中的分散性,选择用于本发明的着色剂。
着色剂的量相对于每100质量份粘结剂树脂优选为1质量份以上且20质量份以下。
可以使用已知的黑色着色剂。
例如,炭黑可以用作黑色着色剂。
进一步,黄色、品红色和青色着色剂可以混合从而获得黑色。
进一步,黑色磁性体可以用作黑色着色剂。当磁性体用作着色剂时,为了增加所得调色剂的耐湿性,优选的是,使用在其表面上进行疏水化处理的磁性体。
磁性体的实例包括:如磁铁矿、磁赤铁矿和铁素体等的铁氧化物以及包含其它金属氧化物的铁氧化物;如Fe、Co和Ni等的金属,那些金属与如Al、Co、Cu、Pb、Mg、Ni、Sn、Zn、Sb、Ca、Mn、Se和Ti等的金属的合金,和其混合物。
具体实例包括四氧化三铁(Fe3O4)、氧化铁(γ-Fe2O3)、氧化锌铁(ZnFe2O4)、氧化铜铁(CuFe2O4)、氧化钕铁(NdFe2O3)、氧化钡铁(BaFe12O19)、氧化镁铁(MgFe2O4)和氧化锰铁(MnFe2O4)。
通过氮吸附法确定的磁性体的BET比表面积优选2.0m2/g以上且20.0m2/g以下,并且更优选3.0m2/g以上且10.0m2/g以下。磁性体的形状可以是多面体、八面体、六面体、球形、针状和片状,但从增加图像浓度的观点,优选如多面体、八面体、六面体和球形等的具有小的各向异性的形状。从调色剂中的均匀的分散性和色调(tinge)的观点,优选的是,磁性体的体积平均粒径(Dv)为0.10μm以上且0.40μm以下。磁性体的体积平均粒径(Dv)可以使用透射电子显微镜来测量。具体地,在要观察的调色剂已经充分地分散在环氧树脂中之后,固化在40℃的温度下在气氛中进行2天。将获得的固化产物使用切片机切割为薄片状样品,通过使用透射电子显微镜(TEM)以10,000倍至40,000倍的放大倍率拍摄截面图像,并且测量在截面图像中的100个磁性体颗粒的粒径。数均粒径(D1)然后基于等于磁性体的投影面积的圆的当量直径来计算。粒径也可以使用图像分析设备来测量。
磁性体可以单独或以其两种以上的组合使用。
磁性体的量相对于每100质量份粘结剂树脂优选为20.0质量份以上且150.0质量份以下,并且更优选50.0质量份以上且100.0质量份以下。
磁性体的量可以使用热分析设备"设备名:TGA 7,PerkinElmer Co.,Ltd.制造"来测量。以下描述测量方法。
调色剂在氮气气氛下在25℃/min的升温速度下从常温加热至900℃。从100℃至750℃的质量减少(%)当作粘结剂树脂的量,并且残余质量当作磁性体的近似量。
在本发明中,当悬浮聚合法用于在水系介质中生产调色剂时,将磁性体表面使用疏水性化合物疏水化可以用作使磁性体位于调色剂的内部的手段。
在本发明中,调色剂的热传导率优选0.210W/(m·K)以上且1.000W/(m·K)以下,并且更优选0.220W/(m·K)以上且1.000W/(m·K)以下。
当使用悬浮聚合法时,所得调色剂的热传导率容易地控制至0.210W/(m·K)以上。调色剂的热传导率可以增加的原因是使用疏水性化合物疏水化的磁性体趋于存在于在水系介质中形成的包括聚合性单体的聚合性单体组合物的液滴的内部。进一步,在分子水平上,因为未处理的表面残留在磁性体中,虽然磁性体存在于调色剂的内部,但磁性体趋于选择地存在于调色剂表面附近。
同时,因为磁性体的热传导率与粘结剂树脂相比是高的,当调色剂通过使用进行疏水化的磁性体的乳化聚合法来生产时,可以获得具有相对高的热传导率的调色剂。由于如在本发明中的其中结晶性聚酯分散在调色剂的内部的调色剂的热传导率的增加,定影单元的热迅速转移至多个调色剂颗粒并且进一步改善低温定影性。
用于将调色剂的热传导率控制至前述范围的有效手段是使具有高的热传导率的磁性体位于调色剂的内部且选择地在调色剂表面附近。
例如,当用于使磁性体疏水化的疏水性化合物的量在热传导率的控制中增加时,附着至磁性体的碳的量增加。结果,生产调色剂时的热传导率增加。相反地,当疏水性化合物的量减少时,热传导率降低。
如上文中所述,热传导率的增加表明磁性体不均匀地大量分布在调色剂表面附近。
附着至磁性体的碳的量优选0.30质量%以上且1.00质量%以下,并且更优选0.40质量%以上且1.00质量%以下。
以下描述磁性体的制造方法。
最初,如氢氧化钠等的碱以铁组分的当量或当量以上的量添加至亚铁盐的水溶液从而制备氢氧化亚铁的水溶液。在其pH保持在7.0以上的同时,将空气吹入制备的水溶液中;在将水溶液加热至70℃以上的同时,进行氢氧化亚铁的氧化反应,并且产生了用作磁性氧化铁粉末的芯的晶种(seed crystal)。
然后,将包括基于碱的先前添加量测定的约1当量的量的硫酸亚铁的水溶液添加至包括晶种的浆料。在获得的混合物的pH保持在5.0以上且10.0以下并且吹入空气的同时,促进了氢氧化亚铁的反应;并且磁性氧化铁颗粒在作为芯的晶种上生长。此时,磁性氧化铁颗粒的形状和磁性特性可以通过酌情选择pH、反应温度和搅拌条件来控制。混合物的pH随着氧化反应进行而转移至酸性侧,但优选的是,混合物的pH不变为小于5.0。
进一步,在完成氧化反应之后,可以添加如硅酸钠等的硅源,混合物的pH调节至5.0以上且8.0以下,并且在磁性氧化铁颗粒的表面上形成硅的涂层。磁性氧化铁可以通过将获得的磁性氧化铁颗粒通过通常方法过滤、清洗和干燥来获得。
存在于磁性氧化铁的表面上的硅元素的量可以通过调节在氧化反应结束之后添加的如硅酸钠等的硅源的量来控制。
磁性氧化铁的表面的疏水化处理然后通过使用如硅烷化合物等的疏水性化合物来进行。
当进行湿式疏水化处理时,所得磁性氧化铁再分散在水系介质中,或通过清洗和过滤获得的磁性氧化铁在不干燥的情况下再分散在单独水系介质中从而制备再分散液。
所得再分散液的pH调节至3.0以上且6.5以下,向其中逐渐投入烷氧基硅烷,并且将磁性氧化铁使用分散叶片等均匀地分散。
在此情况下,优选的是,分散液的液温是35℃以上且60℃以下。较低的pH和较高的液温通常促进烷氧基硅烷的水解。
磁性氧化铁的表面的疏水化处理也可以在气相中通过使用如硅烷化合物等的疏水性化合物来进行。
在疏水化处理中,硅烷化合物通过氢键吸附在磁性氧化铁的表面上,并且其脱水形成了强的化学键。因为硅烷化合物和磁性氧化铁的表面的氢键合是可逆反应,体系中的较小量的水可以使磁性氧化铁的表面使用较大量的硅烷化合物来处理。磁性氧化铁的较高的疏水性加速了调色剂电荷的累积(build-up)。
已知的设备可以用于磁性氧化铁的表面的疏水化处理。此类设备的具体实例包括亨舍尔混合机(Mitsui Miike Chemical Engineering Machinery Co.,Ltd.)、高速混合机(Fukae Powtec Corporation)和混合机(hybridizer)(NARA MACHINERY CO.,LTD.).
硅烷化合物的实例包括由以下式(5)表示的那些。
RmSiYn 式(5)
(在式(5)中,R表示烷氧基或羟基;Y表示烷基、苯基或乙烯基;所述烷基可以具有氨基、羟基、环氧基、丙烯酰基、和甲基丙烯酰基作为取代基;m表示1以上且3以下的整数;并且n表示1以上且3以下的整数。然而,m+n=4)。
硅烷化合物的实例包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、β-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、正丁基三甲氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、正己基三甲氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、正癸基三甲氧基硅烷、羟丙基三甲氧基硅烷、正十六烷基三甲氧基硅烷和正十八烷基三甲氧基硅烷以及其水解物。
硅烷化合物可以单独或以其多种的组合使用。
当使用其多种时,处理可以使用各硅烷化合物单独地,或同时地进行。
在本发明中,对粘结剂树脂没有特别限制,并且可以使用适用于调色剂的下述已知的树脂。
如聚苯乙烯和聚乙烯基甲苯等的苯乙烯和其取代产物的均聚物;如苯乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-乙烯基甲苯共聚物、苯乙烯-乙烯基萘共聚物、苯乙烯-乙烯基甲基醚共聚物、苯乙烯-乙烯基乙基醚共聚物、苯乙烯-乙烯基甲基酮共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物和苯乙烯-马来酸酯共聚物等的苯乙烯系共聚物;如苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸辛酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸二甲基氨乙酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物和苯乙烯-甲基丙烯酸二甲基氨乙酯共聚物等的苯乙烯-丙烯酸系树脂;聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯基缩丁醛、硅树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂和聚丙烯酸树脂。这些树脂可以单独或以其多种的组合使用。其中,从显影特性和定影性的观点,优选的是,包括苯乙烯系共聚物、苯乙烯-丙烯酸系树脂和聚酯树脂,更优选苯乙烯-丙烯酸系树脂的粘结剂树脂。
在本发明中,当粘结剂树脂包括苯乙烯-丙烯酸系树脂时,除了该苯乙烯-丙烯酸系树脂以外,粘结剂树脂也可以包括不损害本发明的效果的量的适用于调色剂的粘结剂树脂的已知的树脂。
在本发明中,苯乙烯-丙烯酸系树脂的量相对于粘结剂树脂的总量为70质量%以上且100质量%以下,并且更优选80质量%以上且100质量%以下。
对粘结剂树脂的制造方法没有特别限制,并且可以使用已知的方法。
在本发明中,电荷控制剂可以配混从而确保调色剂不管环境如何保持稳定的带电性。
可以使用已知的电荷控制剂,并且特别优选确保高的带电速度并且可以稳定地保持恒定的带电量的那些。
以下列出能够使调色剂负带电的电荷控制剂的实例。
单偶氮金属化合物,乙酰丙酮金属化合物,芳香族羟基羧酸、芳香族二羧酸、羟基羧酸和二羧酸的金属化合物,芳香族羟基羧酸、芳香族单和多羧酸,其金属盐、酸酐和酯,如双酚等的酚衍生物,尿素衍生物,含金属的水杨酸化合物,含金属的萘甲酸化合物,硼化合物,季铵盐、杯芳烃和树脂系电荷控制剂。
以下列出能够使调色剂正带电的电荷控制剂的实例。
苯胺黑(nigrosins)和使用脂肪酸金属盐改性的苯胺黑;胍化合物;咪唑化合物;三丁基苄基铵-1-羟基-4-萘基磺酸盐、如四氟硼酸四丁铵等的季铵盐、作为季铵盐的类似物的如鏻盐等的鎓盐、和其色淀颜料;三苯甲烷染料和其色淀颜料(固色剂(laking agent)包括磷钨酸、磷钼酸、磷钨钼酸、丹宁酸、月桂酸、没食子酸、铁氰化物和亚铁氰化物);高级脂肪酸的金属盐;如二丁基氧化锡、二辛基氧化锡和二环己基氧化锡等的二烃基氧化锡(diorganotin oxide);如硼酸二丁基锡、硼酸二辛基锡和硼酸二环己基锡等的硼酸二烃基锡;和树脂系电荷控制剂。
这些电荷控制剂可以单独或以其两种以上的组合使用。
其中,除了树脂系电荷控制剂以外,优选含金属的水杨酸化合物,更优选其中金属是铝或锆的此类化合物,并且甚至更优选水杨酸铝化合物。
树脂系电荷控制剂中,优选具有磺酸基、磺酸盐基或磺酸酯基、水杨酸部位和芳香族酸部位的聚合物或共聚物。
电荷控制剂的量相对于每100质量份粘结剂树脂优选为0.01质量份以上且20.0质量份以下,并且更优选0.05质量份以上且10.0质量份以下。
在本发明中,调色剂可以具有核-壳结构以进一步改善贮存稳定性和显影性。
核-壳结构是其中核的表面覆盖有壳层的结构。此处使用的术语"覆盖"意味着核的表面包裹在壳层中。
因为壳层,调色剂趋于具有均匀的表面、改善的流动性以及均匀的带电性。
进一步,当核覆盖有包括树脂的壳层时,低熔点的物质即使在长期贮存中也不易于渗出,并且贮存稳定性趋于改善。
在本发明中,壳层优选包括非结晶性聚酯树脂。当调色剂包括磁性体时,从改善磁性体的分散性的观点,优选的是,非结晶性聚酯树脂的酸值是0.1mgKOH/g以上且5.0mgKOH/g以下。
形成壳层的具体过程包括,例如,使用悬浮聚合法,利用构成壳层的非结晶性聚酯树脂的亲水性,和产生非结晶性聚酯树脂在调色剂表面附近的不均匀的分布。
壳层也可以通过使单体在核的表面上膨润并且通过所谓的种子聚合法进行聚合来形成。
饱和聚酯树脂、不饱和聚酯树脂或其组合可以酌情选择,并且用作非结晶性聚酯树脂。醇组分和羧酸组分的缩聚物可以用作非结晶性聚酯树脂。以下列出此类组分的实例。
醇组分的实例包括乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、二甘醇、三甘醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、环己烷二甲醇、丁烯二醇、辛烯二醇、环己烯二甲醇、氢化双酚A、由以下式(I)表示的双酚A的衍生物、和由以下式(II)表示的二醇衍生物。
(在式中,R是亚乙基或亚丙基;x和y是0以上的整数,x+y的平均值是0以上且10以下。)
二元羧酸的实例包括:如邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、和邻苯二甲酸酐等的苯二羧酸和其酸酐;如琥珀酸、己二酸、癸二酸和壬二酸等的烷基二羧酸和其酸酐;使用碳数为6以上且18以下的烷基或烯基取代的琥珀酸和其酸酐;和如富马酸、马来酸、柠康酸和衣康酸等的不饱和二羧酸和其酸酐。
如甘油、季戊四醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、和酚醛清漆型酚树脂的氧化烯醚等的多元醇也可以用作醇组分。如偏苯三酸、苯均四酸、1,2,3,4-丁烷四羧酸和苯甲酮四羧酸等的多元羧酸和其酸酐可以用作羧酸组分。
醇组分中,优选由式(I)以上表示的双酚A的衍生物,这是因为实现优异的带电特性和耐环境性并且与其它电子照相特性平衡。也优选的是,x+y的平均值是2以上且10以下。
也优选的是,在非结晶性聚酯树脂中,相对于醇组分和羧酸组分的总量,醇组分占有45mol%以上且55mol%以下并且羧酸组分占有45mol%以上且55mol%以下。
在本发明中,当调色剂使用核-壳结构时,非结晶性聚酯树脂的添加量相对于每100质量份粘结剂树脂优选为1.0质量份以上且30.0质量份以下,并且更优选1.0质量份以上且20.0质量份以下。
非结晶性聚酯树脂的数均分子量(Mn)优选2500以上且20,000以下。当数均分子量(Mn)是2500以上且20,000以下时,显影性、耐结块性和耐久性可以改善而不损害定影性。非结晶性聚酯树脂的数均分子量(Mn)可以使用凝胶渗透色谱(GPC)来测量。
本发明的调色剂可以通过任何已知的方法来生产。
然而,从促进控制结晶性聚酯的域的存在状态的观点,优选的是,其中在水系介质中生产调色剂的调色剂的制造方法,例如悬浮聚合法、溶解悬浮法、和乳化凝集法。
其中,更优选悬浮聚合法,这是因为结晶性聚酯的域的存在比例(25%比率)可以容易地控制至期望的范围。
当调色剂使用乳化凝集法来生产时,结晶性聚酯的域容易地分散在调色剂的整个内部。在此情况下,结晶性聚酯的域的理论计算的存在比例(25%比率)是43.8个数%。因此,为了当使用乳化凝集法时使25%比率为60个数%以上,必要的是使用如进行凝集工序多次并且在凝集工序后期凝集结晶性聚酯细颗粒的此类测量。
下文中更详细地说明悬浮聚合法,但该方法是非限制的。
通过使用悬浮聚合法来生产调色剂的方法包括:
将包括构成粘结剂树脂的聚合性单体、着色剂、结晶性聚酯、脱模剂和如聚合引发剂、交联剂、电荷控制剂和其它添加剂等的任选组分的聚合性单体组合物在包括分散剂的连续相(例如,水系介质)中通过使用适当的搅拌器分散,并且聚合性单体组合物的颗粒在水系介质中形成的工序;和
使包含于聚合性单体组合物的颗粒中的聚合性单体聚合的工序。
搅拌器的搅拌强度可以考虑材料分散性和生产性来选择。在聚合聚合性单体的工序中,聚合温度可以设定至40℃以上,并且通常至50℃以上且90℃以下。
以下列出聚合性单体的实例。
如苯乙烯、邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯和对乙基苯乙烯等的苯乙烯系单体;如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸十二烷酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸硬脂酯、丙烯酸2-氯乙酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸十二烷酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸硬脂酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸二甲基氨乙酯和甲基丙烯酸二乙基氨乙酯等的丙烯酸酯系单体和甲基丙烯酸酯系单体;丙烯腈、甲基丙烯腈和丙烯酰胺。
这些聚合性单体可以单独或以混合物使用。
这些聚合性单体中,从调色剂的贮存稳定性和耐久性的观点,优选的是,使用苯乙烯系单体、和丙烯酸酯系单体或甲基丙烯酸酯系单体的混合物。
在聚合性单体中的苯乙烯系单体的量优选60质量%以上且90质量%以下,并且更优选65质量%以上且85质量%以下。同时,丙烯酸酯系单体或甲基丙烯酸酯系单体的量优选10质量%以上且40质量%以下,并且更优选15质量%以上且35质量%以下。
如过氧化物系聚合引发剂和偶氮系聚合引发剂等的各种聚合引发剂可以用作聚合引发剂。
水系介质的实例包括:水;如甲醇、乙醇、改性的乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇和仲丁醇等的醇类;和如甲基溶纤剂、溶纤剂、异丙基溶纤剂、丁基溶纤剂、和二甘醇单丁基醚等的醚醇类。其它实例包括水溶性介质,即,如丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮等的酮类;如乙酸乙酯等的酯类;如乙醚和乙二醇等的醚类;如甲缩醛和二乙基乙缩醛等的缩醛类;和如甲酸、乙酸和丙酸等的酸类。其中,优选水和醇类。这些溶剂也可以以其两种以上的混合物使用。
聚合性单体组合物的浓度相对于水系介质优选为1质量%以上且80质量%以下,并且更优选10质量%以上且65质量%以下。
可以使用已知的分散剂。无机分散剂的实例包括磷酸钙、磷酸镁、磷酸铝、磷酸锌、碳酸钙、碳酸镁、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化铝、偏硅酸钙、硫酸钙、硫酸钡、膨润土(bentonite)、二氧化硅和氧化铝。适当的有机分散剂可以通过将聚乙烯醇、明胶、甲基纤维素、甲基羟基丙基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素钠盐、聚丙烯酸和其盐、和淀粉分散在水相中来获得。
这些分散剂可以单独使用或其多种可以一起使用。除了分散剂以外,可以使用表面活性剂。
分散剂的浓度相对于每100质量份聚合性单体组合物优选为0.2质量份以上且20.0质量份以下。
可以使用已知的交联剂。其实例主要包括具有两个以上的聚合性双键的化合物。
具体实例包括:如二乙烯基苯和二乙烯基萘等的芳香族二乙烯基化合物;如乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯和1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯等的具有两个双键的羧酸酯;如二乙烯基苯胺、二乙烯基醚、二乙烯基硫化物和二乙烯基砜等的二乙烯基化合物;和具有三个以上的乙烯基的化合物。
这些化合物可以单独使用或其多种可以一起使用。
交联剂的添加量相对于每100质量份聚合性单体优选为0.01质量份以上且10.0质量份以下。
在本发明中,在调色剂的截面图像中的结晶性聚酯域的存在状态通过使用以下过程容易地控制至上述范围。
例如,聚合性单体聚合从而获得树脂颗粒,树脂颗粒然后分散在水系介质中,并且所得分散液的温度升高至超过结晶性聚酯和脱模剂的熔点的温度。然而,当聚合温度高于熔点时,不需要该操作。
在温度升高之后,分散液可以在10℃/min以上且以下3000℃/min(优选90℃/min以上且3000℃/min以下)的降温速度下冷却以提高结晶性聚酯的结晶度。
结晶性聚酯的结晶度可以通过在该特定的速度下冷却而提高。当实施此类冷却工序时,结晶性聚酯的域的数均长径容易地控制至50nm以上且300nm以下。同时,结晶性聚酯的域的个数容易地控制至8以上且500以下。
当期望结晶性聚酯的结晶度增加时,通常,分散液需要在其温度已经升高之后逐渐冷却,或热处理需要在结晶性聚酯的结晶温度附近长时间实施。
然而,本发明人进行的研究已经显示了:由于当组合使用悬浮聚合法时组合使用结晶性聚酯和脱模剂和实施分散液以10℃/min以上迅速冷却,结晶性聚酯的结晶度升高的现象。
结晶性聚酯的结晶度增加的原因是:迅速冷却导致脱模剂的独立的晶核的形成,但阻碍独立的结晶生长并且脱模剂和结晶性聚酯趋于同时结晶。
为了使该现象更显著地表现,优选的是,与结晶性聚酯在结构上相似的酯蜡用作脱模剂。此外,当使用双官能酯蜡时,结晶性聚酯的结晶度可以进一步增加并且结晶性聚酯域的存在状态可以容易地控制至上述范围。
同时,当使用结晶性聚酯和酯蜡时,结晶性聚酯域的存在状态也可以通过将分散液在结晶性聚酯的结晶温度附近(更具体地,在结晶性聚酯的结晶温度的±10℃内)长时间热处理来控制。
热处理优选进行1h以上且24h以下,并且更优选2h以上且24h以下。
同时,为了将结晶性聚酯域的存在比例(25%比率)控制至60个数%以上,例如,结晶性聚酯的酸值可以控制至如上文中所述的预期的范围。进一步,由于与粘结剂树脂难以相容的脱模剂(例如,脂肪族烃蜡)、和与粘结剂树脂容易相容的脱模剂(例如,酯蜡)一起使用,结晶性聚酯的域不易存在于调色剂的截面图像的重心附近并且25%比率可以控制至60个数%以上的范围。
通过将通过上述处理获得的树脂颗粒通过已知的方法过滤、清洗和干燥来获得调色剂颗粒。调色剂也可以通过将调色剂颗粒任选地与外部添加剂混合从而使外部添加剂附着至其表面来获得。
分级工序可以在添加外部添加剂之前实施,以致可以分割包含于调色剂颗粒中的粗或细颗粒。
外部添加剂可以添加并且与调色剂颗粒混合从而确保带电均匀性和改善调色剂的流动性,并且添加的外部添加剂可以以附着至调色剂的表面的状态存在。
外部添加剂的一次颗粒的数均直径(D1)优选4nm以上且500nm以下。
适当的外部添加剂的实例包括选自二氧化硅细颗粒、氧化铝细颗粒和氧化钛细颗粒的无机细颗粒,和其复合氧化物。复合氧化物的实例包括二氧化硅-铝细颗粒和钛酸锶细颗粒。这些无机细颗粒的表面优选在使用前疏水化。
本发明的调色剂颗粒也可以在不产生实质上的不利影响的范围内使用小量的其它添加剂,此类其它添加剂的实例包括如TeflonTM粉末、硬脂酸锌粉末和聚偏二氟乙烯粉末等的润滑剂粉末,如氧化铈粉末和碳化硅粉末等的研磨剂,结块防止剂(cakingpreventing agent),和与显影性改进剂相反极性的有机和/或无机细颗粒。这些添加剂的表面也可以在使用前疏水化。
外部添加剂的量相对于每100质量份调色剂颗粒优选为0.010质量份以上且8.0质量份以下,并且更优选0.10质量份以上且4.0质量份以下。
本发明的调色剂的玻璃化转变温度(Tg)优选40℃以上且60℃以下。在此范围内,可以同时实现低温定影性和贮存性。
本发明的调色剂的重均粒径(D4)优选3.0μm以上且12.0μm以下,并且更优选4.0μm以上且10.0μm以下。当重均粒径(D4)是3.0μm以上且12.0μm以下时,获得了良好的流动性并且可以忠实地显影潜像。
本发明的调色剂的平均圆形度优选0.960以上且1.000以下,并且调色剂的模式圆形度优选0.970以上且1.000以下。
当调色剂的平均圆形度是0.960以上时,调色剂具有球形或与其接近的形状,流动性优异,并且趋于具有均匀的摩擦带电性。进一步,在调色剂具有高的模式圆形度的情况下,定影时的调色剂趋于最紧密地填充,定影单元的热易于转移至多个调色剂颗粒,并且低温定影性趋于改善。
通过悬浮聚合法获得的调色剂容易地控制至高的平均圆形度和模式圆形度。
能够有利地使用调色剂的图像形成设备的实例将参考图3在下文中说明。在图3中,附图标记100表示静电潜像承载构件(下文中也称为"感光构件")。充电构件(充电辊)117、调色剂承载构件102、具有显影刮板103和搅拌构件141的显影装置140、转印构件(转印充电辊)114、清洁器容器116、定影单元126、拾取辊124和输送带125等设置在感光构件100的外周上。感光构件100通过充电辊117充电至例如-600V(施加电压是例如1.85kVpp的AC电压和-620Vdc的DC电压)。然后,通过将感光构件100使用来自激光产生器121的激光束123照射来进行曝光,并且形成了对应于目标图像的静电潜像。在感光构件100上的静电潜像通过显影装置140使用单组分调色剂来显影从而获得调色剂图像,并且调色剂图像通过与感光构件接触的转印充电辊114转印至转印材料,所述转印材料配置在感光构件与转印充电辊114之间。承载调色剂图像的转印材料通过输送带125等输送至定影单元126,并且在转印材料上定影图像。进一步,残留在感光构件的部分上的调色剂使用清洁器容器116来清洗。
此处记载的是使用磁性单组分跳跃显影的图像形成设备,但调色剂也适用于使用跳跃显影或接触显影的方法。
下文中描述根据本发明的调色剂的各种性能的测量方法。
<调色剂的重均粒径(D4)的测量方法>
以以下方式来计算重均粒径(D4)。基于孔电阻法并且装配有100μm的口管的精密粒度分布测量装置“Coulter Counter Multisizer 3”(注册商标,Beckman Coulter,Inc.制造)用作测量装置。包括的专用软件"Beckman Coulter Multisizer 3Version 3.51"(Beckman Coulter,Inc.制造)用于设定测量条件和分析测量数据。在25,000的有效测量通道数下进行测量。
用于测量的电解质水溶液通过将试剂级氯化钠溶解在离子交换水中至约1质量%的浓度来获得。例如,可以使用"ISOTON II"(Beckman Coulter,Inc.制造)。
在进行测量和分析之前,以以下方式设定专用软件。
在专用软件的“改变标准测定方法(SOM)”画面中,控制模式的总计数设定为50,000个颗粒,测量运行数设定为1,并且Kd值设定为通过使用“10.0-μm标准颗粒”(BeckmanCoulter,Inc.制造)获得的值。通过按压“阈值/噪声水平测量按钮”来自动地设定阈值和噪声水平。进一步,电流设定为1600μA,增益设定为2,电解质水溶液设定为ISOTON II,并且标记“测量之后冲洗口管”。
在专用软件的“信号至粒径的转换的设定”的画面中,元件间隔设定为对数粒径,粒径元件(bin)设定为256个粒径元件,并且粒径范围设定为2μm至60μm。
以下描述具体的测量方法。
(1)将总计约200mL的电解质水溶液投入为了Multisizer 3特别设计的250-mL的圆底玻璃烧杯中,并且将烧杯安装至样品架上。使用搅拌棒的搅拌在24rev/s下逆时针进行。使用专用软件的“口管冲洗”功能来除去在口管中的灰尘和气泡。
(2)将总计约30mL的电解质水溶液投入100-mL的平底玻璃烧杯中,并且向其添加作为分散剂的通过使用离子交换水以质量计约3倍制备稀释“Contaminon N”(具有7的pH并且用于清洗精密测定装置的中性清洁剂的10质量%的水溶液,所述中性清洁剂包含非离子表面活性剂、阴离子性表面活性剂和有机助洗剂;Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造)的约0.3mL的稀释液。
(3)准备超声波分散机“Ultrasonic Dispersion System Tetora 150”(NikkakiBios Co.,Ltd.制造),其导入在其间相移动为180度的状态下的具有50kHz的振荡频率的两个振荡器并且具有120W的电力输出。约3.3L的离子交换水投入超声波分散机的水槽中,并且将约2mL的Contaminon N添加至水槽中。
(4)将以上条款(2)中公开的烧杯安装在超声波分散机的烧杯固定孔中,并且开启超声波分散机。调节烧杯的高度位置,以致在烧杯中的电解质水溶液的液面的共振状态最大化。
(5)在将以上条款(4)中公开的烧杯内的电解质水溶液使用超声波照射的状态下,将约10mg的调色剂分批地添加至电解质水溶液并且分散在其中。超声波分散处理然后持续60s。在超声波分散期间,水槽中的水温酌情调节至10℃以上且40℃以下。
(6)将其中已分散了调色剂的以上条款(5)中公开的电解质水溶液使用移液管滴加至已安装在样品架中的以上条款(1)中公开的圆底烧杯,并且测量浓度调节为约5%。进行测量直至测量的颗粒数达到50,000。
(7)通过将测量数据使用装置所附的专用软件分析来计算重均粒径(D4)。当在专用软件中设定图/体积%时,在“分析/体积统计值(算数平均)”画面中的“平均粒径”是重均粒径(D4)。
<调色剂的热传导率的测量方法>
(1)样品的制备
各自具有25mm的直径和6mm的高度的两个圆柱状样品通过将约5g的调色剂(质量依赖于样品的比重)在25℃的环境下使用台式成形压缩机在20MPa下压缩成形60s来制备。
(2)热传导率的测量
测量设备:热盘法(hot disk method),热物理性测量装置TPS 2500S(Hot DiskAB,Sweden制造)
样品架:室温用样品架
传感器:标准附件(RTK)传感器
软件:Hot disk analysis 7
将样品放置在装配有室温用样品架的安装台上,并且调节该台的高度以致样品表面在传感器的水平上。
将第二个样品和一片附件金属放置在传感器上,并且使用设置在传感器上的的螺杆施加压力。将压力通过使用转矩扳手调节至30cN·m。确认的是,样品与传感器的中心在螺杆直下方。
启动Hot disk analysis 7,并且选择"Bulk(Type I)"作为试验类型。
输入以下项目。
可用的探针深度:6mm
测量时间:40s
加热功率:60mW
样品温度:23℃
TCR:0.004679K-1
传感器类型:盘型
传感器材料类型:Kapton
传感器设计:5465
传感器半径:3.189mm
输入之后,开始测量。在完成测量之后,选择"计算"按钮,输入"起始点:10"和"终止点:200",并且选择"标准分析"按钮,并且计算"热传导率"[W/m·K]。
<在扫描透射电子显微镜(STEM)中的调色剂的截面图像的观察方法>
以以下方式来制备在扫描透射电子显微镜(STEM)中的调色剂的截面图像。
当调色剂使用钌来染色时,包含于调色剂中的结晶性树脂具有高的对比度,并且可以容易地被观察到。当使用钌染色时,钌原子的量根据染色的强度而不同。因此,在强染色部分中,存在很多钌原子,电子束不透过,并且在观察图像上该部分变黑。在弱染色部分中,电子束容易透过,并且在观察图像上该部分变白。
更具体地,结晶性聚酯与构成调色剂的其它有机组分相比较弱地染色。这显然是因为,染色材料至结晶性聚酯中的渗入由于密度差等而与渗入构成调色剂的其它有机组分中相比较弱。
尚未渗入结晶性聚酯中的钌趋于残留在结晶性聚酯与非结晶性树脂的界面上,并且在针状晶体的情况下,结晶性聚酯在观察图像上变黑。同时,在脱模剂中,更抑制了钌的渗入。结果,观察到脱模剂为最白的部分。
以下描述使用钌染色的调色剂的截面的制备过程。
最初,喷涂调色剂从而在盖玻片(Matsunami Glass Ind.,Ltd.制造;正方形盖玻片;正方形No.1)上获得单层,并且锇等离子涂布机(Filgen Inc.,OPC80T)用于形成作为保护膜的Os膜(5nm)和萘膜(20nm)。
然后,PTFE管(Φ1.5mm×Φ3mm×3mm)填充有光固化性树脂D800(JEOL Ltd.制造),并且将盖玻片在调色剂与光固化性树脂D800接触的方向上轻轻地放置在该管上。在此状态下,树脂通过使用光来照射而固化,并且盖玻片然后从该管移除,由此形成调色剂包埋在最外表面中的圆柱状树脂。
将树脂然后使用超声波超微切片机(Leica,Inc.,UC7)在0.6mm/s的切割速度下从圆柱状树脂的最外表面经过调色剂的半径长度(例如,当重均粒径(D4)是8.0μm时,经过4.0μm)来切割,并且露出调色剂的中心部的截面。
调色剂截面的薄样品然后通过切割至250nm的膜厚度来制备。通过进行根据此类过程的切割,可以获得调色剂的中心部的截面。
所得薄样品通过使用真空电子染色设备(Filgen,Inc.,VSC4R1H)在500Pa和RuO4气体气氛下染色15min,并且将STEM图像使用扫描透射电子显微镜(JEOL Ltd.,JEM2800)的扫描图像模式来生产。
STEM探针尺寸是1nm并且图像在1024×1024像素的图像尺寸下拍摄。通过在明视场图像的"检测器控制"面板上将"对比度"调节为1425且"亮度"调节为3750并且在"图像控制"面板上将"对比度"调节为0.0、"亮度"调节为0.5且"Gamma"调节为1.00,拍摄图像。
所得STEM图像使用图像处理软件"Image-Pro Plus"(Media Cybernetics,Inc.制造)来二值化(阈值120/255阶段)。
当二值化阈值是120时由黑色边界线围绕的部分是结晶性聚酯,并且当二值化阈值是210时显示为白色的部分是脱模剂。
<结晶性聚酯和脱模剂的域的鉴定方法>
结晶性聚酯和脱模剂的域通过以下过程基于STEM图像来鉴定。
当结晶性聚酯和脱模剂作为起始材料是可获得的时,以与使用钌染色和扫描透射电子显微镜(STEM)的上述观察方法中相同的方式来获得起始材料的各晶体的片结构(lamella structures)的图像。这些结构与调色剂的截面图像中的域的片结构相比较,并且当片层间隔(lamella interlayer spacing)包括10%以下的误差时,鉴定可以使用在调色剂的截面图像中形成域的起始材料来进行。
当结晶性聚酯和脱模剂的起始材料是不可获得的时,进行以下分离操作。最初,将调色剂分散在作为调色剂的不良溶剂的乙醇中,并且温度升高至高于结晶性聚酯和脱模剂的熔点的水平。在此情况下,加压可以按需要使用。此时,加热至高于其熔点的结晶性聚酯和脱模剂熔融。结晶性聚酯和脱模剂的混合物可以之后通过固-液分离从调色剂收集。通过基于分子量分馏混合物,结晶性聚酯和脱模剂的分离是可能的。
<结晶性聚酯的域的数均长径的测量方法>
结晶性聚酯的数均长径意味着基于STEM图像从结晶性聚酯的域的长径测定的数均直径。
结晶性聚酯的域的数均长径基于STEM图像来测量。
更具体地,观察100个调色剂的截面图像。测量存在于100个调色剂的截面图像中的全部结晶性聚酯域的长径,并且计算其算术平均值。所得算术平均值当作结晶性聚酯的域的数均长径。
<结晶性聚酯的域的个数的测量方法>
包含于调色剂的一个截面图像中的结晶性聚酯的域的个数基于STEM图像来测量。对于100个调色剂的截面图像进行计算,并且其算术平均值当作结晶性聚酯的域的个数。
<结晶性聚酯的域的存在比例(25%比率)的测量方法>
25%比率是存在于从调色剂的截面图像的轮廓至轮廓与截面图像的重心之间的距离的25%的区域中的结晶性聚酯的域的比例。
以下描述25%比率的计算方法。
STEM图像中的调色剂截面的重心当作调色剂的截面图像的重心。从获得的中心点至在调色剂的截面图像的轮廓上的点,画出直线。规定了在直线上从轮廓起轮廓与截面图像的重心之间的距离的25%的位置。
对调色剂的截面图像的整个轮廓进行该操作,并且清晰地表明从调色剂的截面图像的轮廓起轮廓与截面图像的重心之间的距离的25%处的边界线(图2)。
在一个调色剂的截面图像中的结晶性聚酯的域的个数(下文中称为"A")和在调色剂的截面图像中的存在于从一个调色剂的截面图像的轮廓至轮廓与截面图像的重心之间的距离的25%的区域中的结晶性聚酯的域的个数(下文中称为"B")使用清晰表明的25%的边界线基于STEM图像来测量。
存在于25%的边界线上的结晶性聚酯的域计算为"B"。
在一个调色剂的截面图像中的25%比率然后通过以下式来计算。
在一个调色剂的截面图像中的25%比率={"B"/"A"}×100%.
对于100个调色剂的截面图像进行计算,并且其算术平均值当作25%比率。
<脱模剂的域的总面积的比例的测量方法>
将在一个调色剂的截面图像中的脱模剂的域的总面积(下文中称为"C")和在STEM图像中的调色剂的截面图像的面积(下文中称为"D")使用图像处理软件"Image-Pro Plus"(Media Cybernetics,Inc.制造)来计算。
当多个脱模剂的域存在于一个调色剂的截面图像中时,通过将域的面积加和获得的值当作在一个调色剂的截面图像中的脱模剂的域的总面积。
在一个调色剂的截面图像中的脱模剂的域的总面积的比例然后通过以下式来计算。
在一个调色剂的截面图像中的脱模剂的域的总面积的比例={"C"/"D"}×100(面积%).
对于100个调色剂的截面图像进行计算,并且其算术平均值当作脱模剂的域的总面积的比例。
<其中脱模剂的域存在于调色剂的截面图像的重心中的调色剂的比例(中心点比率)的测量方法>
以以下方式来测定在STEM图像中的调色剂的截面图像的重心。
调色剂的截面图像的轮廓通过使用图像处理软件"Image-Pro Plus"(MediaCybernetics,Inc.制造)在调色剂的截面图像中显示。
截面图像的重心当作调色剂的截面图像的重心。
对于至少100个调色剂的截面图像,然后测量其中脱模剂的域存在于中心点中的调色剂的截面图像的个数(下文中称为"E")和其中脱模剂的域不存在于中心点中的调色剂的截面图像的个数(下文中称为"F")。
调色剂的中心点比率通过以下式来计算。
调色剂的中心点比率={"E"/"E+F"}×100(个数%).
<酸值的测量>
酸值是中和包含于1g的样品中的酸所需要的氢氧化钾的毫克数。本发明中的酸值根据JIS K 0070-1992来测量。更具体地,其根据以下过程测量。
(1)试剂的制备
将总计1.0g的酚酞溶解在90mL的乙醇(95vol%)中,并且添加离子交换水从而获得100mL的酚酞溶液。
将总计7g的试剂级氢氧化钾溶解在5mL的水中,并且添加乙醇(95vol%)从而获得1L。将溶液放入耐碱性容器中从而避免与二氧化碳接触,并且静置3天。接着过滤产生氢氧化钾溶液。将获得的氢氧化钾溶液贮存在耐碱性容器中。氢氧化钾溶液的因子通过以下来确定:将25mL的0.1mol/L的盐酸放入锥形烧瓶中,添加几滴酚酞溶液,使用氢氧化钾溶液滴定,并且从中和所需要的氢氧化钾溶液的量来发现因子。将0.1mol/L的盐酸根据JIS K8001-1998来制备。
(2)操作
(A)主要试验
将总计2.0g的粉碎样品精确称量放入200-mL的锥形烧瓶中,添加100mL的甲苯:乙醇(2:1)的混合溶液,并且样品溶解5h小时。然后添加数滴作为指示剂的酚酞溶液,并且使用氢氧化钾溶液来进行滴定。滴定的终点是在指示剂的浅红色保持约30s时。
(B)空白试验
除了不使用样品(即,仅使用甲苯:乙醇(2:1)的混合溶液)以外,通过相同的操作来进行滴定。
(3)获得的结果代入以下等式并且计算酸值。
A=[(C–B)×f×5.61]/S.
此处,A:酸值(mgKOH/g);B:空白试验中氢氧化钾溶液的添加量(mL);C:主要试验中氢氧化钾溶液的添加量(mL);f:氢氧化钾溶液的因子;并且S:样品(g)。
<熔点(Tm)的测量方法>
结晶性聚酯和脱模剂的熔点通过使用示差扫描量热仪"Q1000"(TA Instruments制造)根据ASTM D3418-82来测量。
使用铟和锌的熔点来进行装置检测器的温度校正,并且铟的熔解热用于校正热量。
更具体地,将1mg的样品精确称量并且放入铝盘中。空铝盘用作参考。测量使用以下设定在20℃至140℃的测量范围内进行。
·升温和降温速度:10℃/min。
·温度从20℃升高至140℃,然后从140℃降低至20℃。温度然后从20℃升高至140℃。
在其中温度再次升高的过程中,在20℃至140℃的温度范围中获得比热变化。在比热变化曲线中的最大吸热峰的峰温度当作熔点Tm(℃)。
<结晶温度(Tc)的测量方法>
结晶性聚酯和脱模剂的结晶温度使用示差扫描量热仪"Q1000"(TA Instruments制造)来测量。
使用铟和锌的熔点来进行装置检测器的温度校正,并且铟的熔解热用于校正热量。
更具体地,将1mg的样品精确称量并且放入铝盘中。空铝盘用作参考。测量使用以下设定在20℃至140℃的测量范围内进行。
·升温和降温速度:10℃/min。
·温度从20℃升高至140℃,然后从140℃降低至20℃。
在其中温度降低的过程中,在140℃至20℃的温度范围中获得比热变化。在比热变化曲线中的最大放热峰的峰温度当作结晶温度(Tc:℃)。
<附着至磁性体的碳量的测量>
附着至磁性体的碳量通过将磁性体使用苯乙烯清洗,然后测量来源自硅烷化合物的残留的碳量来计算。
最初,将磁性体以以下过程使用苯乙烯来清洗。
将总计20g的苯乙烯和1.0g的磁性体投入容积为50mL的玻璃小瓶中,并且将玻璃小瓶设置在由IWAKI INDUSTRY CO.,LTD.制造的"KM Shaker"(型号:V.SX)中。"速度"设定为50,并且使包含于磁性体中的处理剂通过摇动1h而洗脱至苯乙烯中。磁性体和苯乙烯然后分离并且使用真空干燥机充分干燥。
在磁性体已经使用苯乙烯清洗之后进行以下过程。
将所得干燥物的每单位质量的碳量使用碳-硫分析仪(EMIA-320V,HORIBA,Ltd.制造)来测量。在该操作中获得的碳量当作附着至磁性体的碳量(质量%)。在使用EMIA-320V进行测量时的样品的投入量是0.20g,并且钨和锡用作助燃剂。
实施例
本发明将参考生产例和实施方案更详细地在下文中说明,但本发明不限于此。以下配方中的“份”和百分比”全部基于质量,除非另有说明。
<磁性氧化铁的生产例>
包括氢氧化亚铁胶体的亚铁盐的水溶液通过将55L的氢氧化钾的4.0mol/L水溶液与50L的包括2.0mol/L的Fe2+的硫酸亚铁的水溶液混合并且搅拌来获得。所得水溶液保持在85℃,并且在20L/min下吹入空气的同时,进行氧化反应从而获得包括核颗粒的浆料。
将所得浆料使用压滤器来过滤并且清洗,并且核颗粒然后再分散在水中从而获得再分散液。
将相对于每100份的核颗粒按硅计算为0.20份的硅酸钠添加至再分散液,将再分散液的pH调节至6.0,并且通过搅拌来获得包括具有富硅表面的磁性氧化铁颗粒的浆料。
将所得浆料使用压滤器来过滤,清洗,然后再分散在离子交换水中从而获得再分散液。
将总计500g(相对于磁性氧化铁为10质量%)的离子交换性树脂SK110(Mitsubishi Chemical Corporation制造)投入再分散液(固成分50g/L),并且离子交换通过搅拌进行2h。离子交换性树脂然后使用筛子过滤并且除去,过滤和清洗使用压滤器来进行,接着干燥和研磨来生产数均粒径为0.23μm的磁性氧化铁。
<硅烷化合物的生产例>
将总计30份的异丁基三甲氧基硅烷在搅拌下滴加至70份的离子交换水。所得水溶液保持在pH 5.5和温度55℃,并且通过使用分散叶片在0.46m/s的圆周速度下分散120min从而水解异丁基三甲氧基硅烷。
水溶液然后调节至pH 7.0并且冷却至10℃从而终止水解反应并且获得包括硅烷化合物的水溶液。
<着色剂1的生产例>
将总计100份的磁性氧化铁放入高速混合机(LFS-2;Fukae Powtec Corporation制造)中,并且将包括8.0份的硅烷化合物的水溶液在2000rpm的转速的搅拌下滴加2min。混合和搅拌然后进行5min。
为了增加硅烷化合物的固着性,干燥然后在40℃下进行1h,水分量减少,干燥然后在110℃下进行3h,并且促进了硅烷化合物的缩合反应。
着色剂1然后通过研磨并且经由筛孔尺寸为100μm的筛子的筛过来获得。
附着至所得着色剂1的碳量在表1中列出。
<着色剂2至4的生产例>
除了包括硅烷化合物的水溶液的份数改变至表1中列出的值以外,以与着色剂1的生产例中相同的方式来生产着色剂2至4。附着至所得着色剂2至4的碳量在表1中列出。
<着色剂5>
炭黑用作着色剂5。使用的炭黑的一次颗粒的数均粒径是31nm,DPB吸附量是40mL/100g,功函数是4.71eV。
[表1]
<结晶性聚酯1的生产例>
将总计185.5份的1,9-壬二醇和230.3份的癸二酸投入装配有氮导入管、脱水管、搅拌器和热电偶的反应容器中。然后添加作为催化剂的相对于每100份的单体总量为1份的辛酸锡(II),反应体系在氮气氛下加热至140℃,并且在蒸馏出水的同时,反应在常压下进行8h。
反应然后在温度在10℃/h下升高至200℃的同时进行,反应在达到200℃的温度之后进行2h,反应容器内部的压力然后降低至5kPa以下,并且反应在200℃下进行3h从而获得结晶性聚酯1。
所得结晶性聚酯1的酸值是2.0mgKOH/g,重均分子量(Mw)是19,000,熔点(Tm)是74℃,并且结晶温度是55℃。
<结晶性聚酯2的生产例>
除了将1,9-壬二醇使用1,12-十二烷二醇来代替以外,以与结晶性聚酯1的生产例相同的方式来获得结晶性聚酯2。
所得结晶性聚酯2的酸值是0.3mgKOH/g,重均分子量(Mw)是22,000,熔点(Tm)是80℃,并且结晶温度是55℃。
<脱模剂1的生产例>
将总计1000g的作为起始材料物质的石蜡放入圆筒玻璃反应器,并且在吹入小量(3L/min)的氮气的同时,温度升高至140℃。添加总计0.30mol的包括摩尔比为1.5的硼酸和硼酸酐的混合催化剂,并且在吹入空气(21L/min)和氮气(18L/min)的同时,反应在170℃下进行4h。
将等量的热水(95℃)在反应的末期之后添加至获得的反应混合物,并且脱模剂A通过将反应混合物水解来获得。
将总计100g的脱模剂A放入装配有搅拌器、回流冷凝器和加热用加热器的容器中,添加作为溶剂的1L的乙醇,并且脱模剂通过在溶剂回流温度下搅拌的同时加热1h而充分地溶解。
在确认脱模剂溶解在溶剂中之后,温度降低至常温从而使脱模剂沉淀。将沉淀的脱模剂通过过滤来回收,并且将溶剂通过在减压下蒸馏来除去从而获得精制的脱模剂1。
脱模剂1的酸值是3.1mgKOH/g,熔点(Tm)是77℃,并且结晶温度是76℃。脱模剂1的物性在表2中示出。
<脱模剂2的生产例>
除了包括摩尔比为1.5的硼酸和硼酸酐的混合催化剂的量改变为0.45以外,以与脱模剂1的生产例中相同的方式来生产脱模剂2。脱模剂2的物性在表2中示出。
<脱模剂3的生产例>
除了不进行使用包括摩尔比为1.5的硼酸和硼酸酐的混合催化剂的改性工序以外,以与脱模剂1的生产例中相同的方式来生产脱模剂3。脱模剂3的物性在表2中示出。
<脱模剂4至6>
表2中列出的酯蜡用作脱模剂4、脱模剂5和脱模剂6。
[表2]
<调色剂1的生产例>
将总计450份的Na3PO4的0.1mol/L水溶液投入720份的离子交换水中,接着加热至60℃。然后添加总计67.7份的CaCl2的1.0mol/L水溶液从而获得包括分散剂的水系介质。
(通过双酚A的环氧乙烷(2mol)加成物和对苯二甲酸的缩聚反应获得的饱和聚酯树脂;数均分子量=5000,酸值=6mgKOH/g,并且玻璃化转变温度=68℃)
将以上配方使用磨碎机(Mitsui Miike Chemical Engineering Machinery Co.,Ltd.)均匀地分散和混合。将混合物加热至63℃,并且将5.0份的结晶性聚酯1、5.0份的作为酯蜡的在表2中列出的脱模剂4(癸二酸二山嵛酸)、和8.0份的作为石蜡的在表2中列出的脱模剂3(石蜡)添加,混合和溶解。然后,溶解9.0份的作为聚合引发剂的过氧化新戊酸叔丁酯从而获得聚合性单体组合物。
将聚合性单体组合物投入水系介质中并且在氮气氛下使用TK型高速混合机(Tokushu Kika Kogyo Co.,Ltd.)在12,000rpm和60℃下搅拌10min从而形成聚合性单体组合物的颗粒。
然后,聚合反应在使用桨叶搅拌叶片搅拌的同时在70℃下进行4h。在完成反应之后,将所得树脂颗粒的分散液加热至100℃并且保持2h。
然后,在冷却工序中,将冰投入分散液中,并且将分散液在2min内从100℃冷却至20℃。
将冷却的分散液通过添加盐酸来清洗,然后过滤并且干燥从而获得调色剂颗粒1。调色剂颗粒1的玻璃化转变温度(Tg)是52℃。
然后,将100份的调色剂颗粒1和0.8份的一次颗粒的数均粒径为8nm且BET值为300m2/g的疏水性二氧化硅细颗粒使用亨舍尔混合机(Mitsui Miike ChemicalEngineering Machinery Co.,Ltd.)混合从而获得调色剂1。从在扫描透射电子显微镜(STEM)下观察到的调色剂1的截面图像测量结晶性聚酯的域中的片层间隔,并且确认结晶性聚酯的域为结晶性聚酯的域1。调色剂1的物性在表4中示出。
<调色剂2的生产例>
除了不实施冷却工序,代替地,将树脂颗粒的分散液加热至100℃并且保持2h,并且将分散液然后在20min内从100℃冷却至55℃并且在55℃下热处理8h以外,以与调色剂1的生产例中相同的方式来生产调色剂2。调色剂2的物性在表4中示出。
<调色剂3至15和比较调色剂1至5的生产例>
除了着色剂的种类和份数、结晶性聚酯的种类和份数、酯蜡的种类和份数、石蜡的种类和份数、和冷却工序如表3中示出来改变以外,以与调色剂1的生产例中相同的方式来生产调色剂3至15和比较调色剂1至5。所得调色剂的物性在表4中示出。为了控制比较调色剂4和5中的结晶性聚酯的低25%比率,在聚合反应在70℃下进行4h的过程中,将均质器(VP-055,TAITEC CORPORATION制造)使用功率为10W的超声波照射来照射。
在表3中记载的"冰冷却1"中,如调色剂1的生产例的冷却工序中,将冰投入分散液中,并且将分散液在2min内从100℃冷却至20℃。
在"冰冷却2"中,改变”冰冷却1”中的冰的投入量,并且在10min内从100℃至20℃进行冷却。
在"冰冷却3"中,改变”冰冷却1”中的冰的投入量,并且在1min内从100℃至20℃进行冷却。
在"冰冷却4"中,改变”冰冷却1”中的冰的投入量,并且在30min内从100℃至20℃进行冷却。
<比较调色剂6的生产例>
[包括结晶性聚酯的树脂颗粒分散液的制备]
(第一阶段聚合)
将总计4份的聚氧化乙烯-2-十二烷基醚硫酸钠和3000份的离子交换水投入装配有搅拌器、温度传感器、冷却管和氮导入装置的反应容器中,并且内部温度在氮气流动下在以230rpm的搅拌速度搅拌的同时升高至80℃。在温度升高之后,添加通过10份的过硫酸钾溶解在200份的离子交换水中制备的溶液,将液温调节至75℃,将包括以下单体的液体混合物滴加1h,并且然后通过在75℃下通过加热和搅拌2h来进行聚合而获得树脂颗粒。这些树脂颗粒将称为"树脂颗粒(1A)"。
液体混合物包括以下单体:
(第二阶段聚合)
将包括以下单体的液体混合物在搅拌下加热至80℃,并且在其中溶解150份的结晶性聚酯1从而制备包括结晶性聚酯的液体单体混合物。
液体混合物包括以下单体:
·苯乙烯 190份
·丙烯酸正丁酯 100份
·甲基丙烯酸 20份
将通过2份的聚氧化乙烯-2-十二烷基醚硫酸钠溶解在3000份的离子交换水中获得的溶液投入装配有搅拌器、温度传感器、冷却管和氮导入装置的反应容器中,并且将溶液加热至80℃。然后,添加52份(按固体计算)的树脂颗粒(1A)和包括结晶性聚酯树脂的液体单体混合物,并且将包括乳化颗粒(油滴)的分散液通过使用具有循环路径的机械分散机"CLEARMIX"(M TECHNIQUE Co.,Ltd.制造)混合和分散60min来制备。
将通过5份的过硫酸钾溶解在100份的离子交换水中制备的聚合引发剂溶液然后添加至分散液,通过将体系在80℃下加热和搅拌1h来进行聚合,并且获得其中分散了树脂颗粒的分散液。
(第三阶段聚合)
将通过10份的过硫酸钾溶解在200份的离子交换水中制备的溶液进一步添加至分散液,并且将包括以下单体的液体混合物在80℃的温度条件下滴加1h。
在完成滴加时,通过加热和搅拌2h来进行聚合,并且体系然后冷却至28℃从而获得包括树脂颗粒的分散液。该分散液将称为"包括结晶性聚酯的树脂颗粒分散液1"。
[包括蜡的树脂颗粒分散液1的制备]
在装配有搅拌器、冷却管和温度传感器的四颈烧瓶中,将总计100份的脱模剂3添加至表面活性剂溶液并且与其混合,所述表面活性剂溶液通过5.5份的聚氧化乙烯-2-十二烷基醚硫酸钠溶解在1350份的离子交换水中来制备。然后,乳化的分散液通过使用机械分散机"CLEARMIX"(M TECHNIQUE Co.,Ltd.制造)在80℃下分散30min来制备。
分别地,将1500份的离子交换水放入装配有搅拌器、温度传感器、冷却管和氮导入装置的反应容器中,将离子交换水预加热至78℃并且向其中添加乳化的分散液。然后,向其中添加通过19.5份的过硫酸钾溶解在370份的离子交换水中获得的聚合引发剂的水溶液。将包括435份的苯乙烯、220份的丙烯酸正丁酯、45份的甲基丙烯酸和8.5份的正辛基硫醇的混合物然后滴加90min并且进行聚合反应。
在滴加混合物之后,通过加热和搅拌2h来进行聚合,接着冷却至28℃,由此获得"包括蜡的树脂颗粒分散液1"。
[着色剂分散液的生产]
将总计90份的十二烷基硫酸钠在1600份的离子交换水中搅拌和溶解。将总计420份的着色剂5在搅拌下逐渐添加至该溶液。将包括分散的着色剂颗粒的溶液然后通过使用机械分散机"CLEARMIX"(M TECHNIQUE Co.,Ltd.制造)分散来生产。该溶液将称为"着色剂分散液"。
[调色剂的制备]
(凝集和熔合工序)
将总计按固体计算为196份的"包括结晶性聚酯的树脂颗粒分散液1"、按固体计算为196份的"包括蜡的树脂颗粒分散液1"、1100份的离子交换水和200份的"着色剂分散液"投入装配有搅拌器、温度传感器、冷却管和氮导入装置的反应容器中,并且将液温调节至30℃。将pH然后通过添加5N氢氧化钠水溶液来调节至10。
然后,将通过60份的氯化镁溶解在60份的离子交换水中制备的水溶液在30℃和搅拌下添加10min。在将反应容器中的液体混合物在30℃下保持3min之后,温度在60min内升高至80℃,并且在温度保持在80℃的同时,持续颗粒生长反应。
在此状态下,使用"Multisizer 3"(Beckman Coulter,Inc.制造)来测量会合的颗粒的直径,当基于体积标准的中值粒径变为6.0μm时,添加40份氯化钠在160份离子交换水中的水溶液从而终止颗粒生长。然后,在熔合步骤中,颗粒间的熔合通过在80℃的液温下加热和搅拌1h来促进,并且获得了包括"核颗粒1"的分散液。
(熟化和冷却工序)
将在600份的离子交换水中的150份的氯化钠的水溶液添加至包括核颗粒1的分散液,进行熟化处理,并且当实现期望的圆形度时,冷却在20℃/min下进行至25℃从而生产了调色剂核颗粒。
(清洗和干燥工序)
将生产的颗粒使用篮式离心分离机来固液分离,并且形成了调色剂核颗粒的湿滤饼。将湿滤饼在篮式离心分离机中在35℃下使用离子交换水来清洗,直至滤液的电导率变为5μS/cm,并且将滤饼然后转移至"Flash Jet Dryer"(SEISHIN ENTERPRISE Co.,Ltd.制造)并且干燥至0.5质量%的水分量从而生产比较调色剂颗粒6。
将总计100份的比较调色剂颗粒6和0.8份的BET值为300m2/g且一次颗粒的数均直径为8nm的疏水性二氧化硅细颗粒在亨舍尔混合机(Mitsui Miike Chemical EngineeringMachinery Co.,Ltd.)中混合从而获得比较调色剂6。从使用扫描透射电子显微镜(STEM)观察的比较调色剂6的截面图像来测量在结晶性聚酯的域中的片层间隔,并且确认结晶性聚酯的域为结晶性聚酯1的域,但结晶性聚酯的25%比率是42个数%。比较调色剂6的物性在表4中示出。
<比较调色剂7的生产>
·饱和聚酯树脂 70份
(通过双酚A的环氧乙烷(2mol)加成物和对苯二甲酸的缩聚反应获得的饱和聚酯树脂;数均分子量=5000,酸值=6mgKOH/g,并且玻璃化转变温度=68℃)
·结晶性聚酯1 30份
·脱模剂5 5份
·着色剂4 10份
将调色剂的上述构成材料在亨舍尔混合机(Mitsui Miike ChemicalEngineering Machinery Co.,Ltd.)中充分地搅拌和混合,然后在120℃下使用双螺杆挤出机混炼,冷却,粉碎,并且分级从而获得数均粒径为6.8μm的比较调色剂颗粒7。
将总计100份的比较调色剂颗粒7和0.8份的的BET值为300m2/g且一次颗粒的数均直径为8nm的疏水性二氧化硅细颗粒在亨舍尔混合机(Mitsui Miike ChemicalEngineering Machinery Co.,Ltd.)中混合从而获得比较调色剂7。从使用扫描透射电子显微镜(STEM)观察的比较调色剂7的截面图像来测量在结晶性聚酯的域中的片层间隔,并且确认结晶性聚酯的域为结晶性聚酯1的域,但结晶性聚酯的25%比率是42个数%。比较调色剂7的物性在表4中示出。
<比较调色剂8的生产>
·饱和聚酯树脂 88份
(通过双酚A的环氧乙烷(2mol)加成物和对苯二甲酸的缩聚反应获得的饱和聚酯树脂;数均分子量=5000,酸值=6mgKOH/g,并且玻璃化转变温度=68℃)
·结晶性聚酯1 5份
·细颗粒 1.5份
(二甲基甲硅烷基二氧化硅;AEROSIL R972,NIPPON AEROSIL CO.,LTD.制造)
·着色剂4 6份
·单偶氮染料的铁络合物(T-77;HODOGAYA CHEMICAL CO.,LTD.制造) 2份
·脱模剂1 4份
将调色剂的上述构成材料在亨舍尔混合机(Mitsui Miike ChemicalEngineering Machinery Co.,Ltd.)中充分地搅拌和混合,然后在150℃下使用双螺杆挤出机混炼,并且冷却。将冷却的产物在喷磨机中细微地粉碎,并且使用分散分离机来分级从而获得比较调色剂颗粒8。
将总计100份的比较调色剂颗粒8和0.8份的BET值为300m2/g且一次颗粒的数均直径为8nm的疏水性二氧化硅细颗粒在亨舍尔混合机(Mitsui Miike Chemical EngineeringMachinery Co.,Ltd.)中混合从而获得比较调色剂8。从使用扫描透射电子显微镜(STEM)观察的比较调色剂8的截面图像来测量在结晶性聚酯的域中的片层间隔,并且确认结晶性聚酯的域为结晶性聚酯1的域,但结晶性聚酯的25%比率是42个数%。比较调色剂8的物性在表4中示出。
[表3]
[表4]
<实施例1>
(显影性)
使用调色剂1来进行以下评价。
市售可得的LaserJet P2055(Hewlett-Packard Company制造)用作图像形成设备,显影套筒的直径改变至10mm,并且打印速度从35枚/min至45枚/min。结果,可以进行其中降低调色剂的显影性的严格评价。使用A4型的彩色激光复印纸(Canon Inc.制造,80g/m2)。
实心图像连续打印10次来作为打印过程。将所得10张实心图像的图像浓度使用麦克白反射浓度计(Macbeth Corporation制造)来测量,并且其平均值当作实心图像浓度。较高的实心浓度意味着较好的显影性。评价结果在表5中列出。
(低温定影性)
使用调色剂1来进行以下评价。
评价在23℃和50%RH的环境下进行。FOX RIVER BOND纸(110g/m2)用于定影介质。通过使用具有相对大的表面凹凸的厚纸形式的介质,可以在促进的摩擦条件下严格评价低温定影性。用于评价显影性的设备用作图像形成设备。因为打印速度增加,可以更严格地评价低温定影性。
在评价过程中,从整个定影单元冷却至室温的状态,将半色调图像在130℃的设定温度下通过将图像浓度(使用麦克白反射浓度计;Macbeth Corporation制造)调节至0.75以上且0.80以下而输出至FOX RIVER BOND纸。将定影的半色调图像使用施加了55g/cm2的负荷的镜头清洁用纸摩擦10次。通过使用以下式从摩擦之前和之后的半色调图像浓度来计算在130℃下的浓度下降率。
浓度下降率(%)=[(摩擦前的图像浓度)–(摩擦后的图像浓度)]/(摩擦前的图像浓度)×100。
通过将定影温度以5℃增加至190℃来相似地计算浓度下降率。将二次多项式近似从在上述系列操作中获得的定影温度和浓度下降率的评价结果来进行。从所得多项式计算浓度下降率变为15%时的温度,并且该温度当作用作良好的低温定影性的阈值的定影温度。当定影温度低时,其表明较好的低温定影性。所得定影温度当作低温定影性并且在表5中列出。
(耐热污损性)
使用调色剂1来进行以下评价。
评价在23℃和50%RH的环境下进行。用于评价显影性的设备用作图像形成设备。
B5型的彩色激光复印纸(Canon Inc.制造,40g/m2)用作定影介质。由于定影介质的表面积的降低,定影单元容易地保持过量的热,并且通过使用薄纸,降低了由纸从定影单元取得的热量。在此类研究中,调色剂容易地接收过量的热并且严格地评价耐热污损性。
在评价过程中,从整个定影单元冷却至室温的状态,实心图像在170℃的设定温度下在上述定影介质上连续打印10次,并且对于热污损最容易发生的第十张打印物,检查来源自热污损的图像中的白点的发生。
相似地,设定温度连续地以1℃增加,并且发生白点时的温度当作热污损温度。当该温度较高时,其表明耐热污损性较好。所得热污损温度在表5中作为耐热污损性列出。
(定影宽度)
从在上述评价中获得的低温定影性和耐热污损性的结果使用以下等式来计算定影宽度。
定影宽度(℃)=[(耐热污损性的结果)–(低温定影性的结果)]
高的定影宽度确保了与定影性相关的对各种使用环境的高的适应能力。所得定影宽度在表5中列出。
<实施例2至15,比较例1至8>
通过使用调色剂2至15和比较调色剂1至8以与实施例1中相同的方式来进行评价。获得的结果在表5中列出。
[表5]
虽然本发明已经参考示例性实施方案来描述,但要理解的是,本发明不限于公开的示例性实施方案。所附权利要求的范围符合最广泛的解释从而涵盖全部这样的修改和等同的结构和功能。
Claims (9)
1.一种调色剂,其包括调色剂颗粒,所述调色剂颗粒包含粘结剂树脂、着色剂、结晶性聚酯和脱模剂,其特征在于,
当使用扫描透射电子显微镜来观察所述调色剂的截面图像时,
所述结晶性聚酯的域存在于所述调色剂的截面图像中,
所述域的数均长径为50nm以上且300nm以下,
所述域的个数为8个以上且500个以下,并且
存在于从所述截面图像的轮廓至所述轮廓与所述截面图像的重心之间的距离的25%的区域中的域、与存在于所述调色剂的截面图像中的域的总数的比例为60个数%以上且100个数%以下。
2.根据权利要求1所述的调色剂,其中,
所述脱模剂的域存在于所述截面图像中,并且
所述脱模剂的域的总面积与所述调色剂的截面图像的面积的比例为5.0面积%以上且30.0面积%以下。
3.根据权利要求1所述的调色剂,其中,
所述脱模剂的域存在于所述调色剂的截面图像中,并且
其中所述脱模剂的域存在于所述截面图像的重心中的调色剂的比例为所述调色剂的80个数%以上。
4.根据权利要求1所述的调色剂,其中所述着色剂包括磁性体。
5.根据权利要求4所述的调色剂,其中所述调色剂的热传导率是0.210W/(m·K)以上且1.000W/(m·K)以下。
6.根据权利要求1所述的调色剂,其中所述粘结剂树脂包括苯乙烯-丙烯酸系树脂。
7.根据权利要求1所述的调色剂,其中所述脱模剂包括二元醇和脂肪族单羧酸的酯化合物、或二元羧酸和脂肪族一元醇的酯化合物。
8.根据权利要求1所述的调色剂,其中所述结晶性聚酯的酸值是0.5mgKOH/g以上且5.0mgKOH/g以下。
9.根据权利要求1所述的调色剂,其中所述脱模剂进一步包括脂肪族烃蜡。
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