CN107239015B - 双组分显影剂用载体、双组分显影剂和该载体的制备方法 - Google Patents

双组分显影剂用载体、双组分显影剂和该载体的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及双组分显影剂用载体、双组分显影剂和该载体的制备方法。本发明的双组分显影剂用载体包含磁性颗粒和覆盖所述磁性颗粒并包含树脂的树脂涂覆层,其中,所述树脂涂覆层中所含树脂的重量平均分子量为1,800,000~5,000,000。

Description

双组分显影剂用载体、双组分显影剂和该载体的制备方法
技术领域
本发明涉及双组分显影剂用载体、双组分显影剂和双组分显影剂用载体的制备方法。
背景技术
当前,通过静电潜像如电子照相法使图像信息可视化的方法广泛应用于各种领域中。在电子照相法中,经过充电步骤和曝光步骤等的感光体(图像保持部件)表面上的静电潜像通过用包含色调剂的显影剂使静电潜像显影而可视化,并经转印步骤和定影步骤等。
显影剂可以是由色调剂和载体构成的双组分显影剂,或单独使用色调剂的单组份显影剂例如磁性色调剂。其中,当前广泛使用的是双组分显影剂,因为载体具有例如对显影剂搅拌、输送和充电等功能,并且在功能上与显影剂分离,因此双组分显影剂具有良好的控制性。
作为载体,例如,已知的是专利文件1~3中公开的载体。
专利文件1公开了通过以表面聚合法在磁性颗粒的表面上施加涂覆树脂获得的静电荷潜像显影用载体,所述涂覆树脂是重量平均分子量(Mw)为20×104~100×104、数量平均分子量(Mn)为0.5×104~10×104且Mw/Mn为5~100的聚烯烃。
专利文件2公开了静电荷图像显影用载体,其含有芯颗粒和具有来自下式(1)表示的化合物的重复单元的(甲基)丙烯酸树脂,并且还具有覆盖芯颗粒的涂覆层。
(1)
Figure BDA0001126893640000011
在式(1)中,R1表示二环戊基、二环戊烯基、四甲基哌啶基或五甲基哌啶基,L1表示单键或由下式(2)表示的二价连接基团,并且R11表示氢原子或甲基。
(2)*-O(CH2)n-
式(2)中,n表示1~3的整数,*表示与R1连接的位点。
专利文件3公开了利用以下方法获得的磁性载体:将具有树脂组合物颗粒的树脂组合物利用干涂法涂覆在磁性载体芯的表面上,树脂组合物颗粒含有:通过聚合至少含有由下式(A1)表示的单体和由下式(A2)和/或式(A3)表示的单体的单体混合物获得的共聚物,和/或通过聚合由下式(A1)表示的单体获得的聚合物和通过聚合由下式(A2)和/或式(A3)表示的单体获得的聚合物的混合物。
Figure BDA0001126893640000021
在式(A1)中,R1表示具有5~10个碳原子的环烃基,R2表示H或CH3
Figure BDA0001126893640000022
在式(A2)中,R3表示H或CH3,并且R4和R5表示H、CH3或C2H5
Figure BDA0001126893640000023
在式(A3)中,R3表示H或CH3,R6和R7表示CH3,R8表示具有1~12个碳原子的烷基,并且B表示卤素、对甲苯磺酸、和1-萘酚-4-甲苯磺酸中任一个。
[专利文件1]日本特许第3794506号公报
[专利文件2]日本特开2014-160182号公报
[专利文件3]日本特许第5495633号公报
发明内容
本发明的目的是提供一种双组分显影剂用载体,其在显影剂投入后即刻可具有优异的初期缺失异常(deletion abnormality)防止性。
上述目的通过以下构造实现。
根据本发明的第一方面,提供了一种双组分显影剂用载体,其包含:
磁性颗粒;和
覆盖所述磁性颗粒并包含树脂的树脂涂覆层,
其中,所述树脂的重量平均分子量为1,800,000~5,000,000。
根据本发明的第二方面,在第一方面所述的双组分显影剂用载体中,所述树脂涂覆层中所含的树脂选自由聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯基醚、聚乙烯基酮、苯乙烯-丙烯酸共聚物、丙烯酸树脂、硅酮树脂、氟树脂、聚酯、聚碳酸酯、酚树脂和环氧树脂组成的组。
根据本发明的第三方面,在第一方面所述的双组分显影剂用载体中,所述树脂涂覆层中所含的树脂是甲基丙烯酸环烷酯的均聚物或共聚物。
根据本发明的第四方面,在第一方面所述的双组分显影剂用载体中,所述树脂涂覆层中所含的树脂的玻璃化转变温度(Tg)为50℃~150℃。
根据本发明的第五方面,在第一方面所述的双组分显影剂用载体中,所述树脂涂覆层含有树脂颗粒。
根据本发明的第六方面,在第五方面所述的双组分显影剂用载体中,所述树脂颗粒的体积平均粒径为50nm~500nm。
根据本发明的第七方面,在第五方面所述的双组分显影剂用载体中,所述树脂颗粒的重量平均分子量为1,800,000~5,000,000。
根据本发明的第八方面,在第一方面所述的双组分显影剂用载体中,所述树脂涂覆层含有选自热固性树脂颗粒和交联树脂颗粒中的树脂颗粒。
根据本发明的第九方面,提供了一种双组分显影剂,其包含:
色调剂;和
第一~第八方面中任一方面所述的载体。
根据本发明的第十方面,提供了一种双组分显影剂用载体的制备方法,所述方法包括:
将磁性颗粒和重量平均分子量为1,800,000~5,000,000的树脂颗粒混合,从而使所述树脂颗粒附着在所述磁性颗粒的表面上;和
加热所述磁性颗粒以形成树脂涂覆层,其包括:
将上面附着有树脂颗粒的所述磁性颗粒从原料供应口投入连续热处理装置中,其中,所述连续热处理装置包括在具有原料供应口和出口的壳体中在与从原料供应口至出口的行进方向相同的方向上设置有回转轴的回转体,并且能够控制壳体的各部分的温度,和
加热上面附着有树脂颗粒的所述磁性颗粒从而将所述树脂颗粒熔融,同时使所述磁性颗粒在所述壳体和所述回转体之间通过;
其中,在加热所述磁性颗粒时,满足以下表达式:
树脂颗粒的玻璃化转变温度(Tg)+50℃<加热熔融产物的温度(℃)≤树脂颗粒的热分解开始温度(TGA)。
根据本发明的第一~第八方面中任一方面,与所述树脂涂覆层中所含树脂的重量平均分子量小于1,800,000或大于5,000,000的情况相比,可提供一种双组分显影剂用载体,其在显影剂投入后即刻可具有优异的初期缺失异常防止性。
根据本发明的第九方面,与载体的树脂涂覆层中所含树脂的重量平均分子量小于1,800,000或大于5,000,000的情况相比,可提供一种双组分显影剂,其在显影剂投入后即刻可具有优异的初期缺失异常防止性。
根据本发明的第十方面,与不满足以上式的情况相比,可提供一种双组分显影剂用载体,其在投入显影剂后即刻可还具有优异的初期缺失异常防止性。
附图说明
下面将基于附图详细描述本发明的示例性实施方式,其中:
图1是显示适用于制备示例性实施方式的双组分显影剂用载体的连续热处理装置的实例的示意性截面图。
具体实施方式
下文中,将详细描述本发明的示例性实施方式。
在示例性实施方式中,“A~B”的表述不仅表示A和B之间的范围,还表示包含两端A和B的范围。例如,如果“A~B”是数值范围,该值表示“A以上且B以下”或“B以上且A以下”(取决于数值的大小)。
另外,在以下描述中,两个以上优选示例性实施方式的组合是更优选的示例性实施方式。
双组分显影剂用载体
示例性实施方式的双组分显影剂用载体(下文中,简称为“载体”)包含磁性颗粒和覆盖所述磁性颗粒并包含树脂的树脂涂覆层,并且所述树脂涂覆层所含树脂的重量平均分子量为1,800,000~5,000,000。
本发明人已进行了大量研究,并发现一种双组分显影剂用载体的制备方法,所述方法包括:
附着步骤:将对应于双组分显影剂用载体的树脂涂覆层中所含的树脂的重量平均分子量为1,800,000~5,000,000的树脂颗粒与磁性颗粒混合,从而使树脂颗粒附着在磁性颗粒的表面上;和
加热步骤:用于形成树脂涂覆层,该步骤包括:将上面附着有树脂颗粒的磁性颗粒从原料供应口投入到连续热处理装置中,其中,所述连续热处理装置包括在具有原料供应口和出口的壳体中在与从原料供应口至出口的行进方向相同的方向上设置有回转轴的回转体,并且能够控制壳体的各部分的温度;和加热上面附着有树脂颗粒的所述磁性颗粒从而将所述树脂颗粒熔融,同时使所述磁性颗粒在所述壳体和所述回转体之间通过;其中,在加热所述磁性颗粒时,满足以下表达式1。
树脂颗粒的玻璃化转变温度(Tg)+50℃<加热熔融产物的温度(℃)≤树脂颗粒的热分解开始温度(TGA)………表达式1
本发明人还发现根据示例性实施方式的双组分显影剂用载体的制备方法,在投入显影剂后,初期缺失异常防止性即刻优异,由此完成了示例性实施方式。
本发明的具体作用机制不明,但据推测如下。
通过在双组分显影剂用载体的树脂涂覆层中使用重量平均分子量为1,800,000~5,000,000的树脂,改善了树脂涂覆层的层厚和组成的均一性,也改善了覆盖率和与磁性颗粒的粘附性。另外,由于树脂涂覆层的强度优异,防止了树脂涂覆层制备过程中浮渣的形成或树脂涂覆层的破裂和剥落,并因此估计在投入显影剂后即刻可使初期缺失异常防止性优异。
磁性颗粒
示例性实施方式的双组分显影剂用载体包含磁性颗粒和覆盖磁性颗粒的树脂涂覆层。
作为磁性颗粒,可使用已知材料。例如,可以示例的有磁性金属例如铁、镍和钴,这些磁性金属与锰、铬和稀土金属等的合金,磁性氧化物例如氧化铁、铁氧体和磁铁矿,和导电性材料分散在基质树脂中的树脂分散型芯材。
作为树脂分散型芯材中使用的树脂,可以示例的有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯缩丁醛、聚氯乙烯、聚乙烯基醚、聚乙烯基酮、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、构造为包含有机硅氧烷键的直链硅酮树脂或其改性产物、氟树脂、聚酯、聚碳酸酯、酚树脂和环氧树脂等,但本发明不限于此。
其中,磁性颗粒优选磁性氧化物颗粒,更优选铁氧体颗粒。
磁性颗粒的体积平均粒径优选为10μm~100μm,并且更优选为20μm~50μm。如果磁性颗粒的体积平均粒径为10μm以上,则色调剂和载体之间的粘附性适中,并且可充分获得色调剂的显影量。另一方面,如果粒径为100μm以下,则磁性刷不变粗糙,因此形成具有优异细线再现性的图像。
磁性颗粒的体积平均粒径d可利用激光衍射/散射粒径分布测量设备(LS粒径分析仪:LS13 320,Beckman-Coulter Inc.)测定。通过在划分的粒径范围(通道)中从所获得的粒径分布中减去小径侧的体积累积分布,将累积50%的粒径设定为体积平均粒径d。
对于磁性颗粒的磁力,1,000奥斯特下的饱和磁化量优选为50emu/g~100emu/g,并且更优选为60emu/g~100emu/g。如果饱和磁化量为50emu/g~100emu/g,则磁性刷的硬度可保持适中,改善了细线再现性,并且还可以防止了载体与色调剂一起在感光体上显影。
能够测定磁性的装置没有特殊限制,但优选使用振动样品磁性测定装置VSMP10-15(Toei Industry Co.制造)。
例如,将测定样品填塞入内径为7mm并且皿高为5mm的皿中,并安放在装置中。通过增加所施加的磁场,测定扫描至1,000Oe。然后,降低所施加的磁场来在记录纸上制备磁滞曲线。由曲线的数据可获得饱和磁化量、剩余磁化量和抗磁力。在示例性实施方式中,饱和磁化量显示了在1,000奥斯特的磁场中测定的磁化量。
磁性颗粒的体积电阻(体积电阻率)优选为105Ω·cm~109.5Ω·cm,并且更优选为107Ω·cm~109Ω·cm。如果体积电阻为105Ω·cm以上,则在显影剂中的色调剂浓度因反复复印而降低时,不会引起向载体中注入电荷,并且可防止载体本身显影。另一方面,如果体积电阻为109.5Ω·cm以下,则可防止明显的边缘效应和假轮廓等。因此,可获得优异的图像品质。
在示例性实施方式中,芯材的体积电阻(Ω·cm)如下测定。测定环境设为20℃温度和50%RH湿度。
将要测定的目标放置在设置了20cm2电极板的圆形保持装置的表面上,并进行扁平化从而具有1mm~3mm的厚度从而形成层。通过将与上述板相似的20cm2电极板放置在上述板上,来夹持所述层。为了消除要测定的目标之间的空隙,对放置在该层上的电极板施加4kg的负载,然后测定该层的厚度(cm)。将该层上下两侧的电极与电位计和高压发电机连接。对两个电极施加高电压,从而电场为103.8V/cm,通过读取此时流动的电流值(A)来测定目标的体积电阻(Ω·cm)。所要测定的目标的体积电阻(Ω·cm)的计算式在以下表达式中显示。
表达式:R=E×20/(I-I0)/L
在以上表达式中,R表示所要测定的目标的体积电阻(Ω·cm),E表示施加的电压(V),I表示电流值(A),I0表示施加电压为0V时的电流值(A),L表示层的厚度(cm)。系数20表示电极板的面积(cm2)。
树脂涂覆层
示例性实施方式的双组分显影剂用载体具有覆盖磁性颗粒的树脂涂覆层,并且树脂涂覆层中所含树脂的重量平均分子量为1,800,000~5,000,000。如果树脂的重量平均分子量为1,800,000~5,000,000,则在投入显影剂后即刻可使初期缺失异常防止性优异。
所述树脂涂覆层中所含树脂的重量平均分子量优选为2,000,000~4,500,000,并且更优选为2,500,000~4,000,000。如果重量平均分子量在所述范围中,则在投入显影剂后即刻可使初期缺失异常防止性优异。
此外,示例性实施方式的重量平均分子量和数量平均分子量通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定。在测定用色调剂溶液的调整中,可以通过加热等溶解色调剂。利用GPC(HLC-8220GPC)(TOSOH CORPORATION制造)为测定装置和柱(TSKgel SUPERHZM-H柱)(TOSOHCORPORATION制造)在四氢呋喃(THF)溶剂中于40℃通过GPC进行分子量测定。由测定结果利用以单分散聚苯乙烯标准样制备的分子量标准曲线计算重量平均分子量和数量平均分子。
树脂涂覆层中使用的重量平均分子量为1,800,000~5,000,000的树脂的实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯缩丁醛、聚氯乙烯、聚乙烯基醚、聚乙烯基酮、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、丙烯酸树脂、构造为包含有机硅氧烷键的直链硅酮树脂或其改性产物、氟树脂、聚酯、聚碳酸酯、酚树脂和环氧树脂等,但本发明不限于此。
其中,作为树脂涂覆层中使用的重量平均分子量为1,800,000~5,000,000的树脂,从控制电荷量的角度而言,优选甲基丙烯酸环烷酯的均聚物或共聚物,更优选甲基丙烯酸环己酯的均聚物和共聚物,特别优选甲基丙烯酸环己酯的均聚物。
另外,作为树脂涂覆层中使用的重量平均分子量为1,800,000~5,000,000的树脂,优选下式(1)表示的单体的均聚物和共聚物,即,优选至少具有下式(1A)表示的单体单元的聚合物。
Figure BDA0001126893640000081
在式(1)和式(1A)中,R1表示氢原子或甲基,R2表示环烷基。
式(1)和式(1A)的R1从控制电荷量的角度而言优选为甲基。
式(1)和式(1A)的R2优选为5员~7员环的环烷基,并且从控制电荷量的角度而言更优选环己基。此外,环烷基可在其环结构上具有烷基,但优选不具有烷基。
树脂涂覆层中所含树脂可单独使用或可两种以上组合使用。在使用两种以上树脂的情况下,一种或多种树脂的重量平均分子量可以为1,800,000~5,000,000。树脂还可以作为上述单体等的共聚物使用。
树脂涂覆层中所用树脂的玻璃化转变温度(Tg)没有特别限制,但温度优选为50℃~150℃,更优选为70℃~120℃,并且甚至更优选为80℃~120℃。
树脂涂覆层中所用树脂的热分解开始温度(TGA)没有特别限制,但该温度优选120℃~300℃,更优选为150℃~300℃,并且特别优选为200℃~300℃。
树脂的玻璃化转变温度通过差示扫描量热计(DSC)测定法来确定,并且可由根据ASTM D3418-8测定的最大主峰确定。对于最大主峰的测定,使用DSC-7(Perkin-Elmer制造)。利用铟和锌的熔点进行装置检测部分的温度校正,利用铟的熔化热进行热量校正。将铝盘用作样品,将空盘用作对照,以10℃/分钟的升温速率进行测定。另外,通过在氮气氛中利用热分解装置(Shimadzu Corporation制造的气相色谱用热分解单元TGA-50)测定重量损失部分来计算树脂的TGA。
涂覆树脂颗粒
示例性实施方式的树脂涂覆层优选含有树脂颗粒。
树脂颗粒优选为由上述树脂形成的颗粒。
此外,示例性实施方式的树脂涂覆层优选为由重量平均分子量为1,800,000~5,000,000的树脂颗粒形成的层。
作为树脂颗粒的制备方法,有下述方法:涂覆树脂颗粒通过乳化聚合法或悬浮聚合法等合成,或在合成后通过粉碎分级或水中乳化分散获得树脂。优选的是,在示例性实施方式中使用在利用聚合引发剂和表面活性剂的乳化聚合法中通过聚合干燥制备的树脂颗粒。
在示例性实施方式中树脂涂覆层含有树脂颗粒的情况中,树脂颗粒可存在于至少一部分树脂涂覆层上,并且树脂颗粒可存在于树脂涂覆层的表面侧上,但优选的是树脂颗粒可存在于树脂涂覆层的磁性颗粒侧。
树脂颗粒的体积平均粒径优选为50nm~500nm,并且更优选为100nm~300nm。
如果树脂颗粒的体积平均粒径在上述范围内,则最终获得的载体的树脂涂覆层的厚度波动降低,并且各种添加剂分散良好。另外,载体的树脂涂覆层组成的不均匀分布降低,其对于性能降低和可靠性变化降低而言是有效的。此外,树脂颗粒的体积平均粒径可如下测定,例如,用显微切片机等切割载体颗粒,并用扫描电子显微镜等观察截面中树脂涂覆层中剩余的树脂颗粒。
树脂的制备方法
在示例性实施方式中使用的树脂通过乳化聚合制备时,树脂优选通过利用过硫酸盐聚合引发剂作为聚合引发剂制备。具体而言,例如示例的是过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾等,但优选的是控制硫酸钠结构。因此,优选的是使用过硫酸铵或过硫酸钠,更优选的是使用过硫酸铵。
在示例性实施方式的树脂制备中使用的自由基聚合引发剂添加量没有特别限制,但其量相对于单体的总量优选为0.01重量%~2.0重量%,并且更优选为0.05重量%~0.50重量%。
此外,在通过乳化聚合法制备树脂的情况中,可利用链转移剂进行树脂分子量调节。链转移剂没有特别限制,但具体而言树脂可具有碳原子和硫原子之间的共价键,并且更具体而言,示例的是:正烷基硫醇,例如正丙基硫醇,正丁基硫醇,正戊基硫醇,正己基硫醇,正庚基硫醇,正辛基硫醇,正壬基硫醇和正癸基硫醇;支链烷基硫醇,例如异丙基硫醇,异丁基硫醇,仲丁基硫醇,叔丁基硫醇,环己基硫醇,叔十六烷基硫醇,叔十二烷基硫醇,叔壬基硫醇,叔辛基硫醇和叔十四烷基硫醇;含芳香环的硫醇,例如烯丙基硫醇,3-苯基丙基硫醇,苯基硫醇,和巯基三苯基甲烷等。
表面活性剂
示例性实施方式使用的树脂涂覆层优选含有表面活性剂。
表面活性剂没有特别限制,但优选的是含有选自由阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂组成的组中的至少一种。其中,在示例性实施方式中,优选过硫酸盐聚合引发剂和反应性优异的阴离子表面活性剂。
阴离子表面活性剂的具体实例包括:脂肪酸皂类,例如月桂酸钾,油酸钠和蓖麻油酸钠;硫酸酯,例如硫酸辛酯,硫酸月桂酯,月桂基醚硫酸酯和壬基苯基醚硫酸酯;磺酸酯,例如磺酸月桂酯,磺酸十二烷基酯,苯磺酸十二烷基酯,萘磺酸三异丙基酯和烷基萘磺酸钠(例如萘磺酸二丁基酯),萘磺酸酯福尔马林缩合物,单辛基磺基琥珀酸酯,二辛基磺基琥珀酸酯,月桂酸酰胺磺酸酯和油酸酰胺磺酸酯;磷酸酯,例如磷酸月桂基酯,磷酸异丙基酯,壬基苯基醚磷酸酯;磺基琥珀酸酯,例如二烷基磺基琥珀酸钠(例如二辛基磺基琥珀酸钠,月桂基磺基琥珀酸二钠和月桂基聚氧乙烯磺基琥珀酸二钠);等等。
在示例性实施方式中,树脂涂覆层优选含有磺基,优选含有烷基苯磺酸盐作为表面活性剂。其具体实例包括:癸基苯磺酸钠、十一烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十三烷基苯磺酸钠和十四烷基苯磺酸钠等。这些烷基苯磺酸盐可以单独使用或者可以混合使用。商售十二烷基苯磺酸钠通常是以上具体实例中示例的化合物中的多种化合物的混合物。
阳离子表面活性剂的实例包括胺盐化合物和季铵盐化合物等。其具体实例包括胺盐,如月桂胺盐酸盐,硬脂胺盐酸盐,油烯基胺乙酸盐,硬脂胺乙酸盐和硬脂基氨丙基胺乙酸盐;季铵盐,例如月桂基三甲基氯化铵,二月桂基二甲基氯化铵,二硬脂基氯化铵,二硬脂基二甲基氯化铵,月桂基二羟基乙基甲基氯化铵,油烯基二聚氧乙烯甲基氯化铵,月桂酰基氨丙基二甲基乙基乙硫酸铵,月桂酰基氨基丙基二甲基羟乙基高氯酸铵,烷基苯二甲基氯化铵和烷基三甲基氯化铵等。
非离子表面活性剂的具体实例包括:烷基醚,例如聚氧乙烯辛基醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚和聚氧乙烯油烯基醚;烷基苯基醚,例如聚氧乙烯辛基苯基醚和聚氧乙烯壬基苯基醚;烷基酯,例如聚氧乙烯月桂酸酯、聚氧乙烯硬脂酸和聚氧乙烯油酸酯;烷基胺,例如聚氧乙烯月桂氨基醚、聚氧乙烯硬脂基氨基醚、聚氧乙烯油烯基氨基醚、氧乙烯大豆氨基醚和聚氧乙烯牛油氨基醚;烷基酰胺,例如聚氧乙烯月桂酸酰胺、聚氧乙烯硬脂酸酰胺和聚氧乙烯油酸酰胺;植物油醚,例如聚氧乙烯蓖麻油醚和聚氧乙烯菜籽油醚;烷醇酰胺,例如月桂酸二乙醇酰胺、硬脂酸二乙醇酰胺和油酸二乙醇酰胺;山梨聚糖酯醚,例如聚氧乙烯山梨聚糖单月桂酸酯、聚氧乙烯山梨聚糖单棕榈酸酯、聚氧乙烯山梨聚糖单硬脂酸酯和聚氧乙烯山梨聚糖单油酸酯等。
电荷控制剂
对于示例性实施方式的载体,可包含在树脂涂覆层中的电荷控制剂的实例包括任何已知的混合物,例如苯胺黑染料、苯并咪唑化合物、季铵盐化合物、烷氧基化胺、烷基酰胺、钼酸螯合颜料、三苯基甲烷化合物、水杨酸金属盐络合物、偶氮铬络合物和铜酞菁等。季铵盐化合物、烷氧基化胺和烷基酰胺是特别优选的。
相对于100重量份的磁性颗粒,示例性实施方式中使用的电荷控制剂的添加量优选为0.001重量份~5重量份,并且更优选为0.01重量份~0.5重量份。
导电性材料
树脂涂覆层可包含导电性材料。
可添加到示例性实施方式的树脂涂覆层中的导电性材料的实例包括:金属,例如炭黑、金、银和铜;或氧化钛、氧化锌、氧化锡、硫酸钡、硼酸铝、钛酸钾、氧化锡、掺杂有锑的氧化锡、掺杂有锡的氧化铟、掺杂有铝的氧化锌,和涂覆有金属的树脂颗粒等。
为了将载体体积电阻率设为所需性质,相对于100重量份涂覆树脂,导电性材料的含量优选为0.01重量份~10重量份,并且更优选为0.05重量份~5重量份。如果导电性材料的含量为0.01重量份以上,则可以充分获得电阻调整效果。此外,如果含量为10重量份以下,则导电性材料不会脱离。
热固性树脂颗粒和交联树脂颗粒
示例性实施方式的树脂涂覆层可包含热固性树脂颗粒或交联树脂颗粒,从而提高强度。
作为热固性树脂颗粒和交联树脂颗粒的制备方法,有以下方法:通过乳化聚合法或悬浮聚合法等合成树脂颗粒,或在合成后,通过粉碎分级或在水中乳化分散获得树脂。优选的是,在示例性实施方式中使用通过在利用聚合引发剂和表面活性剂的乳化聚合法中通过聚合和干燥制备的树脂颗粒。
热固性树脂颗粒没有特殊限制,只要颗粒由热固性树脂形成即可,不过优选由包含氮元素的树脂形成的颗粒。其中,优选三聚氰胺树脂、尿素树脂、聚氨酯树脂、胍胺树脂、酰胺系树脂,因为它们具有高带正电性和高树脂硬度,并且防止了由树脂涂覆层剥离造成的带电量下降。
作为热固性树脂颗粒,可使用商售产品,例如示例性的有EPOSUTA S(NipponShokubai Co.Ltd.制造,一种三聚氰胺-甲醛缩合树脂)和EPOSUTA MS(Nippon ShokubaiCo.Ltd.制造,一种苯并胍胺-甲醛缩合树脂)等。
交联树脂颗粒没有特殊限制,只要颗粒是可聚合单体的聚合物即可。例如,优选的是,使用选自具有良好的带电控制性的苯乙烯化合物、(甲基)丙烯酸酯化合物和聚乙烯基化合物中的至少一种的树脂。
苯乙烯化合物的实例包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯等。
(甲基)丙烯酸酯化合物的实例包括(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸烷基酯化合物等。(甲基)丙烯酸烷基酯化合物的实例包括脂环族烷基(甲基)丙烯酸酯化合物,例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯和(甲基)丙烯酸环己酯等。
其中,更优选具有低吸水性的脂环族(甲基)丙烯酸酯化合物的均聚物或共聚物。脂环族(甲基)丙烯酸酯化合物的实例包括甲基丙烯酸环己基酯等。
交联树脂颗粒可包含含氮单体,从而提供电荷赋予效果,并且其实例包括:(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酯,例如(甲基)丙烯酸二乙基氨基乙基酯和(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙基酯;(甲基)丙烯酸烷基氨基烷基酯,例如(甲基)丙烯酸乙基氨基乙基酯和(甲基)丙烯酸甲基氨基乙基酯;(甲基)丙烯酸氨基烷基酯,例如(甲基)丙烯酸氨基乙基酯;1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基=甲基丙烯酸酯、2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基=甲基丙烯酸酯等。
交联树脂颗粒制备中形成交联结构的方法没有特别限制,但可以示例的是,利用交联剂如交联单体的方法。
交联剂的具体实例包括:芳香族聚乙烯基化合物,例如二乙烯基苯和二乙烯基萘;芳香族多羧酸的聚乙烯基酯,例如邻苯二甲酸二乙烯基酯、间苯二甲酸二乙烯基酯、对苯二甲酸二乙烯基酯、高邻苯二甲酸二乙烯基酯、均苯三甲酸二乙烯基/三乙烯基酯、萘二甲酸二乙烯基酯和联苯羧酸二乙烯基酯;含氮芳香族化合物的二乙烯基酯,例如吡啶二羧酸二乙烯基酯;不饱和杂环化合物羧酸的乙烯基酯,例如焦粘酸乙烯基酯、呋喃羧酸乙烯基酯、吡咯-2-羧酸乙烯基酯和噻吩羧酸乙烯基酯;直链多元醇的(甲基)丙烯酸酯,例如丁二醇甲基丙烯酸酯、己二醇丙烯酸酯、辛二醇甲基丙烯酸酯、癸二醇丙烯酸酯和十二烷二醇甲基丙烯酸酯;支链的具有取代基的多元醇的(甲基)丙烯酸酯,例如新戊二醇二甲基丙烯酸酯和2-羟基-1,3-二丙烯酰氧基丙烷;聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯;多元羧酸的多乙烯酯,例如琥珀酸二乙烯基酯、富马酸二乙烯基酯、苹果酸乙烯基/二乙烯基酯、二乙醇酸二乙烯基酯、衣康酸乙烯基/二乙烯基酯、丙酮二羧酸二乙烯基酯、戊二酸二乙烯基酯、3,3'-硫代二丙酸二乙烯基酯、反式乌头酸二乙烯基/三乙烯基酯、己二酸二乙烯基酯、庚二酸二乙烯基酯、辛二酸二乙烯基酯、壬二酸二乙烯基酯、癸二酸二乙烯基酯、十二烷二酸二乙烯基酯和十一碳双酸二乙烯基酯等。
在示例性实施方式中,这些交联剂可以单独使用或两种以上组合使用。此外,在所述交联剂中,为了不影响涂覆树脂的带电性,优选丙烯酸酯,并且优选使用直链多元醇(甲基)丙烯酸酯,例如丁二醇甲基丙烯酸酯、己二醇丙烯酸酯、辛二醇甲基丙烯酸酯、癸二醇丙烯酸酯和十二烷二醇甲基丙烯酸酯;支链的具有取代基的多元醇的(甲基)丙烯酸酯,例如新戊二醇二甲基丙烯酸酯和2-羟基-1,3-二丙烯酰氧基丙烷;聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯等。
示例性实施方式的交联树脂颗粒可按照与涂覆树脂颗粒相同的方式制备,并且制备方法的优选实施方式也相同。
示例性实施方式的热固性树脂颗粒和交联树脂颗粒的体积平均粒径优选为3μm以下,并且更优选为10nm~1,000nm。如果各颗粒的体积平均粒径为3μm以下,可防止树脂涂覆层的暴露,并且可满意地进行其他添加剂的分散,并且可实现性能和可靠性的改善。此外,可适度保持载体的树脂涂覆层的强度,并控制长期使用的磨耗。
热固性树脂颗粒和交联树脂颗粒中各颗粒的粒径可以相同,并且可以考虑分散性和涂覆树脂强度来调整。两种颗粒的体积平均粒径例如可利用MICROTRAC等测定。
相对于树脂涂覆层的总量,示例性实施方式的树脂涂覆层中树脂的含量优选为50重量%~100重量%,更优选为60重量%~99.8重量%,并且甚至更优选为80重量%~99.8重量%。
相对于100重量份的磁性颗粒,示例性实施方式的双组分显影剂用载体中树脂涂覆层的含量优选为0.1重量份~20重量份,更优选为0.5重量份~10重量份,并且甚至更优选为1重量份~5重量份。如果树脂涂覆层的含量为0.1重量份以上,磁性颗粒的表面暴露可较小,并且可防止显影电场的注入。此外,如果树脂涂覆层的含量为20重量份以下,从树脂涂覆层上释放的树脂粉末更少,并且可从初始阶段就防止显影剂中剥离的树脂粉末的剥落。
在测定树脂涂覆层总重量的方法中,将5g载体和50g氯仿放入烧杯中,在超声分散机中使树脂涂覆层充分溶解,利用磁铁保持烧杯底部的磁性颗粒,并去除其中溶解或分散有树脂涂覆层的甲苯溶液。此外,在剩余磁性颗粒中加入50g氯仿,在超声分散机中使树脂进一步溶解,利用磁铁保持烧杯底部的磁性颗粒,并再次去除其中溶解或分散有树脂涂覆层的甲苯溶液。此外,在剩余磁性颗粒中加入50g甲醇,搅拌后,在利用磁铁保持磁性颗粒后,倒出甲醇,将各烧杯以甲醇干燥。测定干燥后的磁性颗粒重量,并将与载体重量的差作为树脂涂覆层的总重量。
树脂涂覆层的特性
树脂涂覆层的平均厚度为0.1μm~10μm,但优选0.2μm~3μm,以表现出载体随时间稳定的体积电阻率。如果厚度在上述范围内,则容易在磁性颗粒表面上形成均匀光滑的树脂涂覆层,并防止载体彼此凝集。
利用扫描电子显微镜观察分析以显微切片机等切下的截面的载体颗粒,从而测定树脂涂覆层的平均厚度(μm)。
磁性颗粒表面的树脂涂覆层覆盖率优选接近100%,更优选80%以上,甚至更优选85%以上。
另外,树脂涂覆层的覆盖率可通过XPS测量来确定。作为XPS测量装置,例如使用JPS80(JEOL Ltd.制造),并利用MgKα射线作为X射线源并设定加速电压为10kV且发射电流为20mV进行测量。对构成树脂涂覆层的主要元素(通常为碳)和构成芯材的主要元素(例如,在芯材为氧化铁材料(例如磁铁矿)的情况下,芯材为铁和氧)进行测量(下文中,描述以芯材为氧化铁的前提下的情况)。此处,测定碳的C1s谱,测定铁的Fe2p3/2谱,并测定氧的O1s谱。基于这些元素各自的谱获得碳、氧和铁的元素数量(AC+AO+AFe),从所获得的碳、氧和铁的元素数量比通过以下表达式(B)获得单独的芯材或磁性颗粒涂覆有树脂涂覆层之后的铁重量比(载体),然后通过以下表达式(C)获得覆盖率。
表达式(B):铁重量比(原子%)=AFe/(AC+AO+AFe)×100
表达式(C):覆盖率(%)=[1-(载体的铁重量比)/(单独芯材的铁重量比)]×100
在使用除氧化铁体系外的材料作为磁性颗粒的情况中,测定除氧之外的构成芯材的金属元素的谱,并通过根据以上表达式(B)或表达式(C)进行计算来获得覆盖率。
载体的性质
在标准显影对比电位的上限和下限对应的1,000V时,示例性实施方式的载体的体积电阻率优选为106Ω·cm~1014Ω·cm,并且更优选为108Ω·cm~1013Ω·cm,从而实现高图像品质。载体体积电阻率可通过常用电极板型电阻测定方法来获得,该方法测量对两个板电极之间夹持的载体颗粒施加电压时的电流。
如果载体的体积电阻率为106Ω·cm以上,则可改善细线再现性,减少迁移至感光体(图像保持部件)的载体量,并防止感光体上的裂纹。另一方面,如果载体的体积电阻率为1014Ω·cm以下,则可改善黑色实心图像和半色调图像的再现性。
示例性实施方式的载体的体积平均粒径优选为20μm~100μm。如果载体的体积平均粒径为20μm以上,则可防止与色调剂一起显影,如果粒径为100μm以下,则容易对色调剂均匀充电。
利用激光衍射/散射型粒径分布测量设备(LS粒径分析仪:LS13 320,Beckman-Coulter Inc.制造)测定载体的体积平均粒径。
载体的形状系数SF1优选为100~145。如果该系数在上述范围内,则由于可保持磁性刷的适当硬度并且不容易降低显影剂的搅拌效率,而容易进行电荷控制。此外,载体的形状系数SF1是通过以下表达式(D)获得的值。
表达式(D):SF1=100π×(ML)2/(4×A)
此处,ML是载体颗粒的最大长度,A是载体颗粒的投影面积。载体颗粒的最大长度和投影面积通过用光学显微镜观察载玻片上的样品载体颗粒并用图像分析仪经摄像机(LUZEX III,NIRECO Corporation制造)进行图像分析获得。本情况中的样品数量为100以上,利用平均值确定表达式(D)表示的形状系数。
载体的饱和磁化量优选为40emu/g~100emu/g,,并且更优选为50emu/g~100emu/g。作为磁性的测量装置,使用振动样品型磁性测定装置VSMP10-15(Toei Kogyo Co.,Ltd.制造)。将测定样品填塞入内径为7mm并且皿高为5mm的皿中,并安放在装置中。通过增加所施加的磁场,将测定扫描至1,000奥斯特。然后,降低所施加的磁场来在记录纸上准备磁滞曲线。由曲线的数据可获得饱和磁化量、剩余磁化量和抗磁力。在示例性实施方式中,饱和磁化量显示的是在1,000奥斯特的磁场中测定的磁化量。
静电荷图像显影用载体的制备方法
可通过在磁性颗粒表面上施加树脂涂覆层来制备示例性实施方式的载体。涂覆形成方法没有特殊限制,但示例的是:用树脂涂覆层形成用溶液进行的涂覆方法(湿法),该树脂涂覆层形成用溶液中,形成涂覆层的树脂和必要时的各种添加剂例如电荷控制剂溶解或分散在适当溶剂中;和加热并以高速混合涂覆树脂颗粒和磁性颗粒,然后进行涂覆的粉末涂覆法(干法)。
湿法
湿法使用的溶剂没有特别限制,并且可考虑所用树脂和涂覆适合性来进行选择。
在湿法中,具体的树脂涂覆层形成方法的实例包括:将载体的磁性颗粒浸渍在树脂涂覆层形成用溶液中的浸渍法、将树脂涂覆层形成用溶液喷在载体的磁性颗粒表面上的喷雾法、在载体的磁性颗粒经流动空气悬浮的状态下喷洒树脂涂覆层形成用溶液的流化床法和在捏合涂布机中混合载体的磁性颗粒和树脂涂覆层形成用溶液并去除溶剂的捏合涂布机法。
然而,由于重量平均分子量变为高分子量,树脂涂覆层形成用溶液的粘度增加,并且均匀涂覆细树脂颗粒变得困难。
示例性实施方式的双组分显影剂用载体的制备方法优选利用树脂颗粒作为形成树脂涂覆层的树脂在粉末涂覆法中制备载体。
干法
作为干法,示例的是以下载体制备法,其包括将磁性颗粒与涂覆树脂颗粒混合并获得涂覆树脂颗粒附着在磁性颗粒表面的混合物的附着步骤。
作为被覆树脂颗粒,优选示例的是重量平均分子量为1,800,000~5,000,000的树脂颗粒。
在上述附着步骤中,优选的是通过机械冲击力将涂覆树脂颗粒固定在芯磁性颗粒的表面上。作为将磁性颗粒与涂覆树脂颗粒混合的装置,可以使用已知的分批或连续模式的粉末混合装置。作为分批式装置,优选示例的是装配有搅拌器的混合装置,例如亨舍尔混合器和NAUTA混合器。另外,作为连续式装置,示例的是单螺杆或双螺杆型桨混合器、带状混合器和挤出混合器,但本发明不限于此。
混合时的混合温度优选接近涂覆树脂颗粒中所含涂覆树脂的玻璃化转变温度。
在示例性实施方式中,将电荷控制剂并入树脂涂覆层的方法没有特别限制。电荷控制剂可以在与涂覆树脂颗粒预先混合后加入,或可以分开加入,但优选预先混合以获得其均匀结构。另外,电荷控制剂可通过改变组合比分几部分加入,以控制树脂涂覆层结构。在示例性实施方式中,将导电性材料并入树脂涂覆层的方法没有特别限制。导电性材料可以在与涂覆树脂颗粒预先混合后加入,或可以分开加入,但优选预先混合以获得其均匀结构。此外,导电性材料可通过改变组合比分几部分加入,以控制树脂涂覆层结构。此外,在示例性实施方式中,将热固性树脂颗粒和交联树脂颗粒并入树脂涂覆层的方法没有特别限制,并且可示例在混合磁性颗粒和涂覆树脂颗粒过程中进一步并入热固性树脂颗粒和交联树脂颗粒的方法。
另外,示例性实施方式的载体制备方法优选还包括将混合物加热至高于玻璃化转变温度的加热步骤。
通过进行加热步骤,残留在树脂涂覆层上的聚合引发剂、特别是残留的过硫酸盐聚合引发剂分解,并且除硫酸盐之外的其他硫化物作为二氧化硫排出,并且可调整树脂涂覆层的剩余量。
加热温度优选为从玻璃化转变温度(Tg)变为树脂颗粒热分解起始温度(TGA)。
其中,示例性实施方式的双组分显影剂用载体的制备方法优选为包括以下步骤的制备方法:
附着步骤,其混合磁性颗粒和树脂颗粒,从而使树脂颗粒附着在磁性颗粒的表面上,和
用于形成树脂涂覆层的加热步骤,其包括:
将上面附着有树脂颗粒的所述磁性颗粒从原料供应口投入连续热处理装置中,其中,所述连续热处理装置包括在具有原料供应口和出口的壳体中在与从原料供应口至出口的行进方向相同的方向上设置有回转轴的回转体,并且能够控制壳体的各部分的温度,和
加热上面附着有树脂颗粒的所述磁性颗粒从而将所述树脂颗粒熔融,同时使所述颗粒在所述壳体和所述回转体之间通过。
下面将描述加热步骤中使用的装置的各部分。
连续热处理装置具有包含原料供应口和出口的壳体,并且壳体各部分的温度可通过设置回转体来控制,所述回转体中的回转轴设置在壳体中与从原料供应口至出口的行进方向相同的方向上。
壳体中原料供应口和出口的位置没有特别限制,只要投入装置的原料通过壳体内壁和回转体之间并且如果涂层形成步骤可在该位置进行即可,但优选的是原料供应口存在于回转体的一端附近,并且出口存在于回转体的另一端附近。
此外,连续型热处理装置具有能够控制壳体各部分温度的加热单元,并且可具有冷却壳体部分的冷却单元,以进行温度控制。
另外,连续热处理装置的壳体优选具有覆套结构作为加热单元和冷却单元。通过具有覆套结构,容易从外部调整加热和冷却温度。此外,覆套结构可优选设置在壳体或回转体的外部,或可优选设置在壳体和回转体二者外部。
而且,连续型热处理装置优选在壳体中具有单螺杆或双螺杆回转体。
必要时,回转体可控制搅拌剪切力。例如,根据回转体的部位通过改变回转体的形状和搅拌速度、或通过改变壳体形状而不改变回转体、或通过回转体和壳体之间的缝隙,可容易控制回转体搅拌剪切力。
示例性实施方式使用的连续热处理装置的具体实例包括:配备有加热和冷却单元的桨片混合器、螺杆混合器、TURBULIZER、连续捏合机和双螺杆挤出捏合机,但本发明不限于此。其中,优选示例的是加热和冷却单元设置在从原料供应口至出口的行进方向上各个部位的双螺杆挤出捏合机。
在加热步骤中,附着有树脂颗粒的磁性颗粒向连续热处理装置中投入的速率可选择为小于热处理装置的传送能力以下。如果投入速率为装置的传送能力以下,则可防止堵塞的发生,并且装置驱动系统不会过载。因此,容易进行装置的连续运行。优选地,对于加热装置的传送能力,可选择投入速率从而使加热装置的回转体和壳体之间缝隙中处理产物的填充率为100%以下。填充率越高,则热传递效率越好。因此,提高了处理能力。
此外,投入混合产品的方法可间歇进行或可连续进行,但最好在附着步骤中保持混合产物的温度的同时提供混合产物。为了提高加热步骤的处理能力,可以进一步预加热混合产物的温度。具体而言,例如,可将绝热材料缠绕在混合产物供应料斗上,或可通过加热介质加热覆套料斗。
重要的是在加热步骤中进行连续加热处理,以便形成均匀涂覆层。
在加热步骤中,附着有投入的树脂颗粒的磁性颗粒在由回转体搅拌的同时被加热单元加热,并且附着的树脂颗粒熔融以在磁性颗粒表面上形成树脂涂覆层。
此外,在加热步骤中,使具有树脂颗粒附着层的磁性颗粒通过壳体内壁和回转体之间的过程通过旋转回转体和通过搅拌具有树脂颗粒附着层的磁性颗粒来进行。
在加热步骤中,加热熔融产物出口部分的内壁温度优选满足以下表达式1。在以上实施方式中,获得了充分的树脂涂覆层厚度,并可防止树脂涂覆层的剥离。因此,可均匀涂覆重量平均分子量甚至为1,800,000以上的树脂颗粒。
树脂颗粒的玻璃化转变温度(Tg)+50℃<加热熔融产物出口部分的内壁温度≤树脂颗粒的热分解开始温度(TGA)………表达式1
另外,在加热步骤中,原料供应口的内壁温度和加热熔融产物出口部分的内壁温度优选满足以下表达式2。在以上实施方式中,进一步防止了树脂涂覆层的剥离,并且载体的生产处理能力优异。
加热熔融产物的出口部分的内部温度<原料供应部的内壁温度(℃)≤TGA+100℃………表达式2
在示例性实施方式中,加热熔融产物出口部分的内壁温度和壳体的内壁温度是指表达式1和2所述范围内的壳体部分,并且从原料供应口在回转体的回转轴方向上至加热熔融产物出口部的壳体长度优选为壳体部长度的1/10以上。即,内壁温度小于原料供应口的内壁温度的壳体区段(低温部)长度优选为壳体在回转体的回转轴方向上的整个长度的1/10以上。
另外,低温部的长度优选为壳体在回转体的回转轴方向上的长度的1/8以上,更优选为1/4以上。
另外,加热熔融产物的出口部内壁温度优选为(Tg+50℃)至树脂颗粒的热分解开始温度,并且更优选为树脂颗粒的热分解开始温度至(Tg+80℃)。如果原料供应口的内壁温度在上述温度范围内,树脂颗粒在短时间内受热熔融。虽然其具体机制未知,但据推断树脂涂覆层和磁性颗粒之间的粘附优异,并且进一步防止了树脂涂覆层的剥离。
另外,加热熔融产物出口部的内壁温度优选为树脂颗粒的热分解开始温度以下,更优选树脂颗粒的热分解开始温度以下且为150℃~270℃,甚至更优选树脂颗粒的热分解开始温度以下且为180℃~260℃,并且特别优选树脂颗粒的热分解开始温度以下且为200℃~250℃。
原料供应口的内壁温度优选为200℃~400℃,更优选为250℃~370℃,甚至更优选280℃~360℃,并且特别优选为300℃~350℃。
在加热步骤中,壳体的内壁温度可以从原料供应口至出口部呈阶梯状改变或连续改变。此外,在加热步骤中,优选的是,根据回转体的回转轴,壳体的内壁温度以材料供应口的内壁温度最高,并且以出口的内壁温度为最低。
此外,在加热步骤中,优选的是整个壳体中内壁温度以2~4个阶梯变化。
示例性实施方式的双组分显影剂用载体的制备方法优选包括冷却和破碎步骤,以对通过加热步骤获得的加热熔融产物进行冷却和粉碎处理来获得具有树脂涂覆层的磁性颗粒。
在加热步骤中,由于从出口排出然后进行加热和熔融的材料(在示例性实施方式中,也称为加热熔融产物)在颗粒之间相互形成凝集体,在仅仅将产品放置在室温(例如,在5℃~35℃的大气中)的情况下,产品以凝集体状态凝固。因此,对于一次颗粒,破碎步骤是必要的。
在冷却和破碎步骤中,通过冷却和搅拌等破碎一次颗粒,获得具有树脂涂覆层的磁性颗粒。
在冷却和破碎步骤中,破碎处理可与冷却步骤同时进行,或在冷却步骤后连续进行,或者可以在破碎步骤后进行冷却步骤,但在颗粒相互凝固之前,同时进行冷却和破碎步骤或在冷却步骤前进行破碎步骤,因此从防止树脂涂覆层剥离的角度而言是优选的。
冷却和破碎步骤中使用的冷却单元和破碎单元没有特殊限制,可使用已知的方法。另外,冷却破碎步骤中的冷却可通过简单使产物放置在室温(例如在5℃~35℃的大气中)来进行,而无需主动冷却。
冷却和破碎步骤中的冷却处理可以为分批模式或连续模式。如果冷却处理为分批模式,则优选使用装配有搅拌器的混合装置,例如具有覆套冷却机构的亨舍尔混合器和NAUTA混合器。如果冷却处理为连续模式,示例的是具有覆套冷却机构的单螺杆或双螺杆型桨混合器、带状混合器和挤出混合器。
冷却和破碎步骤中的破碎处理也可以为分批模式或连续模式。如果破碎处理为分批模式,则优选使用高速搅拌混合装置例如亨舍尔混合器。如果破碎处理为连续模式,示例的是针磨机和挤出混合器等。
用于冷却和破碎步骤的装置可具有分开的冷却装置和破碎装置,并且可以为同时进行冷却和破碎步骤的一体型装置。装置可以为连续加热装置和冷却装置或破碎装置,或可以为具有冷却破碎装置的一体型装置。
示例性实施方式的双组分显影剂用载体的制备方法必要时可包括其他已知工序。
示例性实施方式的制备方法必要时可包括:分级步骤,将具有所获得的树脂涂覆层的磁性颗粒分级;和/或筛分步骤,在冷却和破碎步骤后筛分具有所获得的树脂涂覆层的磁性颗粒。
分级步骤和筛分步骤中使用的分级单元和筛没有特殊限制,如果需要,可使用已知的单元和筛。
下面将参考附图描述示例性实施方式的双组分显影剂用载体的制备方法中适合使用的连续热处理装置的实例。
在图1所述的连续热处理装置10中,从颗粒供应装置12将附着有树脂颗粒的磁性颗粒通过壳体14中的原料供应口16投入。另外,连续热处理装置10是双螺杆挤出捏合机。通过使回转体18旋转,将附着有树脂颗粒的磁性颗粒通过壳体14和回转体18之间,从加热处理单元A~D通过,并将包含具有树脂涂覆层的磁性颗粒凝集体的加热熔融产物22排出至出口20。此外,颗粒还通过旋转回转体18而接受碎裂处理。图1所示的回转体18是整体具有螺旋形螺杆形状的回转体。
能够进行部分温度控制的覆套(未示出)通过加热单元和冷却单元包绕在加热处理单元A~D中壳体14的外周部。加热处理单元A~D的温度控制通过覆套进行。此外,连续型热处理装置10中的加热处理单元A~D连续设置,并且加热处理单元D(加热熔融产品的出口部)的内壁温度优选低于加热处理单元A(原料供应口)的内壁温度。
此外,各加热处理单元A~D的内壁温度TA~TD优选满足以下表达式3和4。
TA>TD………表达式3
TA≥TB≥TC≥TD………表达式4
在图1所示连续热处理装置10中,加热处理单元以A~D四段分区的方式进行温度调整,但本发明不限于此,并且根据壳体长度可进行多段温度调整。
双组分显影剂
示例性实施方式的双组分显影剂(简称为"显影剂")含有示例性实施方式的双组分显影剂用载体和色调剂。
此外,示例性实施方式的双组分显影剂优选为静电荷图像显影剂。
示例性实施方式使用的色调剂没有特别限制,可使用已知的色调剂,就并且适合使用静电荷图像显影用色调剂。
示例性实施方式双组分显影剂中的色调剂和载体的混合比没有特别限制,并且可根据目的适当选择,但色调剂和载体之间的混合比(重量比)优选为色调剂:载体=1:100~30:100,更优选色调剂:载体=3:100~20:100。
静电荷图像显影用色调剂
示例性实施方式中使用的色调剂被构造为包含色调剂颗粒和必要时的外添剂。
色调剂颗粒
色调剂颗粒被构造为包含例如粘合剂树脂,和必要时的着色剂、防粘剂和其他添加剂。
粘合剂树脂
粘合剂树脂的实例包括由以下单体的均聚物构成的乙烯基树脂:例如,苯乙烯类(例如,苯乙烯、对氯代苯乙烯或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、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸月桂酯或甲基丙烯酸2-乙基己酯等),烯属不饱和腈类(例如,丙烯腈或甲基丙烯腈等),乙烯基醚类(例如,乙烯基甲基醚或乙烯基异丁基醚等),乙烯基酮类(乙烯基甲基酮、乙烯基乙基酮或乙烯基异丙烯基酮等),烯烃类(例如,乙烯、丙烯或丁二烯等),或组合这些单体中两种以上的共聚物。
粘合剂树脂的实例包括: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、聚醚树脂或改性松香,这些树脂与乙烯基树脂的混合物,或通过使乙烯基单体在这些树脂存在的情况下聚合而获得的接枝聚合物。
这些粘合剂树脂可以单独使用或将两种以上组合使用。
粘合剂树脂优选为聚酯树脂。
作为聚酯树脂,例如,示例的是已知的聚酯树脂。
聚酯树脂的实例包括多元羧酸和多元醇的缩聚物。此外,作为聚酯树脂,可以使用市售树脂或合成树脂。
多元羧酸的实例包括: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、烯基丁二酸、己二酸和癸二酸等);脂环族二羧酸(例如,环己烷二甲酸等);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等);这些酸的酸酐;它们的低级烷基酯(例如,具有1~5个碳原子)等。其中,例如,优选芳香族二羧酸作为多元羧酸。
多元羧酸可以将具有交联结构或分枝结构的三元以上羧酸与二羧酸一同使用。三元以上羧酸的实例包括偏苯三酸、均苯四酸、这些酸的酸酐或它们的低级烷基酯(例如,具有1~5个碳原子)等。
多元羧酸可以单独使用或将两种以上组合使用。
多元醇的实例包括:脂肪族二醇(例如,乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇或新戊二醇等);脂环族二醇(例如,环己二醇、环己烷二甲醇或氢化双酚A等);和芳香族二醇(例如,双酚A的环氧乙烷加合物或双酚A的环氧丙烷加合物等)。其中,作为多元醇,例如优选芳香族二醇或脂环族二醇,更优选芳香族二醇。
多元醇可以将具有交联结构或分枝结构的三元以上多元醇与二醇一同使用。三元以上多元醇的实例包括甘油、三羟甲基丙烷和季戊四醇。
多元醇可以单独使用或将两种以上组合使用。
聚酯树脂的玻璃化转变温度(Tg)优选为50℃~80℃,更优选50℃~65℃。
玻璃化转变温度根据从差示扫描量热法(DSC)获得的DSC曲线确定,更具体而言,根据JIS K 7121-1987“塑料的转变温度的测试方法”中获得玻璃化转变温度的方法中描述的“外推的起始玻璃化转变温度”确定。聚酯树脂的重量平均分子量(Mw)优选为5,000~1,000,000,更优选7,000~500,000。
聚酯树脂的数量平均分子量(Mn)优选为2,000~100,000。
聚酯树脂的分子量分布Mw/Mn优选为1.5~100,更优选2~60。
此外,重量平均分子量和数量平均分子量通过凝胶渗透色谱(GPC)测定。使用HLC-8120GPC(由Tosoh Corporation制造)作为测定装置,使用柱TSKgel SUPERHM-M(15cm;由Tosoh Corporation制造)和THF溶剂,进行分子量的GPC测定。通过使用由单分散聚苯乙烯标准样制作的分子量校准曲线由测定结果来计算重量平均分子量和数量平均分子量。
使用公知的制备方法获得聚酯树脂。具体而言,例如通过下述步骤获得树脂:将聚合温度设定为180℃~230℃,必要时降低反应体系的压力,并且在除去缩合过程中所产生的水和醇的同时进行反应。
在原料单体在反应温度下不溶或不相容的情况下,可以添加高沸点溶剂作为溶解助剂以进行溶解。在此情况下,在蒸馏除去所述溶解助剂的同时进行缩聚反应。在共聚反应中存在相容性差的单体的情况下,可以预先使相容性差的单体与用来与该单体缩聚的酸或醇进行缩合,然后将单体与主要成分进行缩聚。
相对于全部色调剂颗粒,粘合剂树脂的含量例如优选为40重量%~95重量%,更优选50重量%~90重量%,仍更优选60重量%~85重量%。
着色剂
着色剂的实例包括:各种颜料,例如炭黑、铬黄、汉沙黄、对二氨基联苯黄、士林黄、喹啉黄、颜料黄、永久橙GTR、吡唑啉酮橙、瓦拉肯橙、色淀红、永久红、亮胭脂红3B、亮胭脂红6B、杜邦油红、吡唑啉酮红、立索尔红、罗丹明B色淀、色淀红C、颜料红、玫瑰红、苯胺蓝、群青蓝、卡扣油蓝(calco oil blue)、氯化亚甲基蓝、酞菁蓝、颜料蓝、酞菁绿和孔雀石绿草酸盐;或各种染料,例如吖啶染料、氧杂蒽染料、偶氮染料、苯醌染料、吖嗪染料、蒽醌染料、硫靛蓝染料、二噁嗪染料、噻嗪染料、偶氮甲碱染料、靛青染料、酞菁染料、苯胺黑染料、聚甲炔染料、三苯基甲烷染料、二苯基甲烷和噻唑染料。
着色剂可以单独使用或将两种以上组合使用。
作为着色剂,必要时,可以使用经表面处理的着色剂,或可以将着色剂与分散剂组合使用。并且,可以将多种着色剂组合使用。
相对于全部色调剂颗粒,着色剂的含量例如优选为1重量%~30重量%、更优选为3重量%~15重量%。
防粘剂
防粘剂的实例包括:烃蜡;天然蜡,例如巴西棕榈蜡、米糠蜡和小烛树蜡;合成蜡或者矿物石油蜡,例如褐煤蜡;酯蜡,例如脂肪酸酯和褐煤酸酯蜡等。防粘剂并不限于此。
防粘剂的熔融温度优选为50℃~110℃,更优选为60℃~100℃。
根据JIS K 7121-1987“塑料转变温度的测试方法”中获得熔融温度的方法中所描述的“熔融峰值温度”,从通过差示扫描量热法(DSC)获得的DSC曲线确定熔融温度。
相对于全部色调剂颗粒,防粘剂的含量例如优选为1重量%~20重量%、更优选为5重量%~15重量%。
其他添加剂
其他添加剂的实例包括已知的添加剂,例如磁性材料、电荷控制剂和无机粉末。这些添加剂作为内添剂包含在色调剂颗粒中。
色调剂颗粒的特性
色调剂颗粒可以是具有单层结构的色调剂颗粒,或由芯(芯颗粒)和涂覆芯的树脂涂覆层(壳层)构成的所谓芯-壳结构的色调剂颗粒。
此处,芯-壳结构的色调剂颗粒例如优选被构造为包含芯和树脂涂覆层,所述芯被构造为包含粘合剂树脂和必要时的其他添加剂(例如着色剂和防粘剂),所述树脂涂覆层被构造为包含粘合剂树脂。
色调剂颗粒的体积平均粒径(D50v)优选为2μm~10μm、更优选为4μm~8μm。
色调剂颗粒的各种平均粒径和各种粒径分布指数用COULTER MULTISIZER II(由Beckman Coulter,Inc.制造)和作为电解液的ISOTON-II(由Beckman Coulter,Inc.制造)来测量。
在该测量中,将0.5mg~50mg的测量样品添加到2ml作为分散剂的5%的表面活性剂(优选为烷基苯磺酸钠)水溶液中。将该混合物添加到100ml~150ml的电解液中。
用超声分散装置将悬浮有该样品的电解液分散处理1分钟,并用COULTERMULTISIZER II使用孔隙直径为100μm的孔隙来测量粒径为2μm~60μm的颗粒的粒径分布。取样的颗粒数量是50000个。
在根据所要测量的粒径分布而划分的粒径范围(通道)中,从小直径侧起分别绘制体积和数量的累积分布,将对应于累积16%的粒径定义为体积粒径D16v和数量粒径D16p,将对应于累积50%的粒径定义为体积平均粒径D50v和累积数量平均粒径D50p,将对应于累积84%的粒径定义为体积粒径D84v和数量粒径D84p
使用这些值,将体积平均粒径分布指数(GSDv)计算为(D84v/D16v)1/2,将数量平均粒径分布指数(GSDp)计算为(D84p/D16p)1/2
色调剂颗粒的平均圆形度优选为0.88~0.98,更优选为0.90~0.97。
色调剂的平均圆形度优选通过FPIA-3000(Sysmex Corporation制造)测定。在该装置中,采用通过例如流动式图像分析法来测量分散在水等中的颗粒的方法,将吸取的颗粒悬浮液导入扁平鞘流动室中,并通过鞘溶液形成扁平样品流。用闪光灯照射样品流,将正在通过CCD相机的物镜的颗粒捕获为静态图像。对所捕获的颗粒图像进行二维图像处理,从而由投影面积和周长来计算圆形度。关于圆形度,通过对至少4000幅以上的图像进行图像分析,通过统计学处理来确定平均圆形度。
圆形度=圆当量直径周长/周长=[2×(Aπ)1/2]/PM
在上式中,A表示投影面积,PM表示周长。
使用HPF模式(高分辨率模式)进行测量,稀释比为1.0倍。而且,在数据分析中,数量粒径分析范围设为2.0μm~30.1μm,并且圆形度分析范围设为0.40~1.00,以便除去测量噪音。
外添剂
外添剂的实例包括无机颗粒。无机颗粒的实例包括:SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO·SiO2、K2O·(TiO2)n、Al2O3·2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等。
作为示例性实施方式中的外添剂,从获得长期稳定的印刷品质的角度而言,特别优选使用体积平均粒径为50nm~200nm的外添剂。该粒径范围内的外添剂具有容易嵌埋在载体表面、变形和研磨等的倾向。
然而,在示例性实施方式中,在使用具有该粒径范围的外添剂的色调剂时,可充分控制载体的树脂涂覆层的磨耗,因此抑制了如缺失等图像缺陷。
优选为对作为外添剂的无机颗粒表面以疏水化剂进行处理。疏水化剂处理可以例如通过将无机颗粒浸入疏水化剂中而进行。疏水化剂没有特别限制,但其实例包括硅烷偶联剂、硅油、钛酸酯偶联剂和铝偶联剂等。这些试剂可以单独使用或将两种以上组合使用。
相对于100重量份无机颗粒,疏水化剂的量例如通常为1重量份~10重量份。
作为外添剂,还可以示例的是,树脂颗粒(例如,聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和三聚氰胺树脂等树脂颗粒)和清洁助剂(例如,由硬脂酸锌代表的高级脂肪酸的金属盐和氟高分子量材料的颗粒)等。
相对于色调剂颗粒,外添剂的外部添加量例如优选为0.01重量%~5重量%,并且更优选为0.01重量%~2.0重量%。
色调剂的制备方法
接下来,描述示例性实施方式的色调剂的制备方法。
示例性实施方式的色调剂通过在制备色调剂颗粒后向色调剂颗粒外部添加外添剂而获得。
色调剂颗粒可通过干法(例如,捏合粉碎法等)或湿法(例如,凝集聚并法、悬浮聚合法或溶解悬浮法等)制备。色调剂颗粒的制备方法不具体限于这些方法,而是采用公知的方法。
其中,优选使用凝集聚并法来获得色调剂颗粒。
具体而言,例如,在使用凝集聚并法制备色调剂颗粒的情况下,色调剂颗粒通过下述步骤制备:制备分散有将成为粘合剂树脂的树脂颗粒的树脂颗粒分散液的步骤(树脂颗粒分散液制备步骤);通过将树脂颗粒分散液(必要时,在与其他颗粒分散液混合后的分散液)中的树脂颗粒(必要时,其它颗粒)凝集而形成凝集颗粒的步骤(凝集颗粒形成步骤);和通过对分散有凝集颗粒的凝集颗粒分散液加热以使凝集颗粒聚并而形成色调剂颗粒的步骤(聚并步骤)。
下面会详细地描述各工序。
在以下描述中,将描述获得包含着色剂和防粘剂的色调剂颗粒的方法,着色剂和防粘剂在必要时使用。当然,还可以使用除着色剂和防粘剂之外的其他添加剂。
树脂颗粒分散液制备步骤
首先,一同制备分散有将成为粘合剂树脂的树脂颗粒的树脂颗粒分散液,以及例如分散有着色剂颗粒的着色剂颗粒分散液和分散有防粘剂颗粒的防粘剂颗粒分散液。
此处,例如通过表面活性剂将树脂颗粒分散在分散介质中而制备树脂颗粒分散液。
用于树脂颗粒分散液的分散介质例如为水性介质。
水性介质的实例包括水,如蒸馏水和离子交换水;和醇等。这些介质可以单独使用或将两种以上组合使用。
表面活性剂的实例包括:阴离子表面活性剂,例如硫酸酯盐、磺酸盐、磷酸酯、和皂类;阳离子表面活性剂,例如胺盐和季铵盐;和非离子表面活性剂,例如聚乙二醇、烷基酚环氧乙烷加合物和多元醇等。其中,特别示例的是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。
表面活性剂可以单独使用或将两种以上组合使用。
将树脂颗粒分散在树脂颗粒分散液的分散介质中的方法的实例包括使用旋转剪切匀化器或具有介质的球磨机、砂磨机或戴诺磨的常规分散方法。此外,根据树脂颗粒的种类,例如,可以使用乳相转化法将树脂颗粒分散在树脂颗粒分散液中。
另外,乳相转化法是这样的方法:将待分散树脂溶解在可溶解该树脂的疏水性有机溶剂中,将碱添加至有机连续相(O相)以中和溶液,向其中加入水相(W相),从而进行树脂从W/O到O/W的转化(所谓的相转化),使不连续相的树脂以颗粒形状分散在水性介质中。
分散在树脂颗粒分散液中的树脂颗粒的体积平均粒径例如优选0.01μm~1μm,更优选为0.08μm~0.8μm,并且甚至更优选为0.1μm~0.6μm。
另外,通过以下方式测定树脂颗粒的体积平均粒径:使用根据激光散射粒径分布分析仪(例如,LA-700,Horiba Ltd.制造)测定获得的粒径分布,对于对划分的粒径范围(通道)对体积从小粒径侧减去累积分布,并将相对于全部颗粒而言50%累积的粒径设定为体积平均粒径D50v。进而,其它分散液中的颗粒的体积平均粒径也通过相同方式测定。
树脂颗粒分散液中含有树脂颗粒的含量优选为5重量%~50重量%,更优选10重量%~40重量%。
另外,例如使用与树脂颗粒分散液相同的制备方式,还制备着色剂颗粒分散液和防粘剂颗粒分散液。即,关于颗粒的体积平均粒径、分散介质、分散方法和树脂颗粒分散液中的颗粒含量,在着色剂颗粒分散液中分散的着色剂颗粒和在防粘剂颗粒分散液中分散的防粘剂颗粒相同。
凝集颗粒形成步骤
接下来,使着色剂颗粒分散液和防粘剂颗粒分散液与树脂颗粒分散液混合。然后,形成包含树脂颗粒、着色剂颗粒和防粘剂颗粒并且直径与色调剂颗粒接近的凝集颗粒,以使树脂颗粒、着色剂颗粒和防粘剂颗粒异相凝集。
具体而言,例如通过以下方式形成凝集颗粒:使混合分散液的pH调整为酸性(例如,pH 2~5),并且必要时,在添加分散稳定剂之后,将混合分散液加热至树脂颗粒的玻璃化转变温度(具体而言,例如,(树脂颗粒的玻璃化转变温度)-30℃~(树脂颗粒的玻璃化转变温度)-10℃),以使混合分散液中分散的颗粒凝集,同时在混合分散液中添加凝集剂。
在凝集颗粒形成步骤中,例如,在使用旋转剪切匀化器搅拌混合分散液的同时于室温(例如,25℃)添加凝集剂,使混合分散液的pH调节为酸性(例如,pH 2~5),并且必要时添加分散稳定剂,然后可进行加热。
凝集剂的实例包括与作为分散剂而添加至混合分散液中的表面活性剂极性相反的表面活性剂,例如,无机金属盐或二价以上的金属络合物等。特别是,在金属络合物用作凝集剂的情况中,可降低表面活性剂的用量,且改善带电性。必要时,可以使用与凝集剂的金属离子形成络合物或类似的键的添加剂。作为该添加剂,优选使用螯合剂。
无机金属盐的实例包括诸如氯化钙、硝酸钙、氯化钡、氯化镁、氯化锌、氯化铝及硫酸铝等金属盐;诸如聚氯化铝、聚氢氧化铝和多硫化钙等无机金属盐聚合物。
作为螯合剂,可以使用水溶性螯合剂。螯合剂的实例包括羟基羧酸,如酒石酸、柠檬酸和葡糖酸;亚氨基二乙酸(IDA)、次氮基三乙酸(NTA)和乙二胺四乙酸(EDTA)等。
相对于100重量份的树脂颗粒,螯合剂的添加量例如优选为0.01重量份~5.0重量份,更优选为0.1重量份~小于3.0重量份。
聚并步骤
接下来,将其中分散有凝集颗粒的凝集颗粒分散液加热到树脂颗粒的玻璃化转变温度以上(例如,比树脂颗粒的玻璃化转变温度高10℃~30℃的温度以上),以使凝集颗粒聚并,从而形成色调剂颗粒。
通过上述步骤,获得色调剂颗粒。
并且,色调剂颗粒可以通过下述步骤制备:在获得其中分散有凝集颗粒的凝集颗粒分散液后,将相应的凝集颗粒分散液与其中分散有树脂颗粒的树脂颗粒分散液进一步混合和凝集而使树脂颗粒附着至凝集颗粒的表面,从而形成第二凝集颗粒的步骤;和通过加热其中分散有第二凝集颗粒的第二凝集颗粒分散液,使第二凝集颗粒聚并,从而形成芯-壳结构的色调剂颗粒的步骤。
聚并步骤结束之后在溶液中形成的色调剂颗粒进行公知清洁步骤、固液分离步骤和干燥步骤,从而获得干燥状态的色调剂颗粒。
考虑到带电性,洗涤步骤优选使用离子交换水充分进行置换洗涤。另外,固液分离步骤没有特别的限制,但是考虑到生产性,分离步骤优选包括抽滤或加压过滤等。此外,虽然干燥步骤没有特别的限制,但是考虑到生产性,干燥步骤优选进行冷冻干燥、喷气干燥、流化干燥或振动型流化干燥等。
此外,示例性实施方式的色调剂可通过下述方式制备:在所获得的干燥状态的色调剂颗粒中加入外添剂,并将它们混合。例如,混合优选使用例如V型搅拌机、亨舍尔混合器或
Figure BDA0001126893640000301
混合器等来进行。此外,必要时,还优选使用振动筛分机或风力分级器等除去色调剂的粗颗粒。
盒、图像形成方法和图像形成装置
示例性实施方式的盒是至少容纳示例性实施方式双组分显影剂的盒。此外,示例性实施方式的盒优选能够从图像形成装置拆卸下来。
在使用显影装置、图像形成方法或图像形成装置中的盒的情况下,盒可以是用于包含示例性实施方式的双组分显影剂的显影剂盒,还可以是至少装配有用于形成色调剂图像的显影单元的处理盒,所述色调剂图像通过用示例性实施方式的双组分显影剂对在图像保持部件上形成的静电潜像显影而显像。
此外,示例性实施方式的处理盒根据其他需要可包括其他部件,例如擦除单元。
示例性实施方式的图像形成方法包括:对至少图像保持部件进行充电的充电步骤;在所述图像保持部件的表面上形成静电荷潜像的曝光步骤;用静电荷图像显影剂使形成在所述图像保持部件的表面上的所述静电荷潜像显影形成色调剂图像的显影步骤;将在所述图像保持部件的表面上形成的所述色调剂图像转印至记录介质的表面的转印步骤;和使色调剂图像定影的定影步骤。静电荷图像显影剂优选为示例性实施方式的双组分显影剂。
在示例性实施方式的图像形成方法中,制备了示例性实施方式的双组分显影剂,通过商售电子照相复印机利用该显影剂进行静电荷图像的形成和显影,将所获得的色调剂图像静电转印到转印纸上,并通过加热定影装置定影从而形成复印图像。
图像形成方法的各步骤为常见工序。另外,示例性实施方式的图像形成方法可利用已知的图像形成装置例如复印机或传真机等进行。
静电潜像形成步骤是在图像保持部件(感光体)上形成静电潜像的步骤。
显影步骤是通过用显影剂保持部件上的显影剂层将静电潜像显影形成色调剂图像的步骤。显影剂层没有特别限制,只要该层包含的示例性实施方式的双组分显影剂即可。
转印步骤是将色调剂图像转印到转印介质上的步骤。此外,作为转印步骤中的转印介质,可以示例的是诸如中间转印部件或纸等用于记录的介质。
在定影步骤中,例如,示例的是通过使用加热辊温度设定为恒定温度的加热辊定影装置将转印到转印纸上的色调剂图像定影,从而形成复印图像的方法。
示例性实施方式的图像形成方法优选包括除去残留在图像保持部件上的双组分显影剂的步骤(清洁步骤)。
作为用于记录的介质,可使用已知介质,例如,电子照相复印机或打印机等使用的纸,或OHP片等。例如,可以适当使用通过用树脂等涂覆普通纸表面而获得的涂层纸以及打印用艺术纸等。
示例性实施方式的图像形成方法可以是还包括再循环步骤的方法。再循环步骤是将在清洁步骤中回收的色调剂转移到显影剂层的步骤。包括该再循环步骤的该方面的图像形成方法利用色调剂再循环系统式复印机或例如传真机等图像形成装置等进行。此外,清洁步骤可省略,并对其中在显影的同时回收色调剂的方面的再循环系统应用再循环步骤。
除了包含示例性实施方式的双组分显影剂作为显影剂外,示例性实施方式的图像形成装置没有特别限制,但该装置包括:图像保持部件;充电单元,所述充电单元对所述图像保持部件进行充电;曝光单元,所述曝光单元通过使带电的图像保持部件曝光而在所述图像保持部件上形成静电荷潜像;显影单元,所述显影单元用静电荷图像显影剂使静电潜像显影形成色调剂图像;转印单元,所述转印单元将所述色调剂图像从图像保持部件上转印至记录介质;和定影单元,所述定影单元使色调剂图像定影。静电荷图像显影剂优选为示例性实施方式的双组分显影剂。
示例性实施方式的图像形成装置没有特别限制,只要该装置至少包含上述图像保持部件、充电单元、曝光单元、显影单元和转印单元即可,不过必要时,该装置可包括定影单元、清洁单元和擦除单元。
在转印单元中,可利用中间转印部件进行超过两次转印。此外,作为转印单元中的转印介质,可以示例的是例如中间转印部件或纸等用于记录的介质。
图像保持部件和各单元可优选采用在图像形成方法的各步骤中描述的构造。所有各单元可利用图像形成装置中已知的单元。此外,示例性实施方式的图像形成装置可包括除了上述构造之外的其他单元或装置。而且,示例性实施方式的图像形成装置可在上述单元中同时运转多个单元。
实施例
下文将基于实施例对示例性实施方式进行描述,但示例性实施方式并不仅限于以下实施例。除非给出了特别注释,在以下描述中的“份”表示“重量份”。在以下描述中的“一次粒径”表示“体积平均粒径”。
涂覆层形成用树脂颗粒1的制备
120份的离子交换水和0.08重量份的阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸,TaycaCorporation制造的BN2060)在聚合烧瓶中混合,并将混合物在水浴中加热至70℃。100重量份的甲基丙烯酸环己基酯单体,0.12重量份的阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸,TaycaCorporation制造的BN2060)、280重量份的离子交换水和0.15重量份的引发剂(过硫酸铵)在配备有另一搅拌装置的玻璃容器中溶解,并将50重量份的离子交换水在搅拌下加入从而制备乳液。用5小时将乳液逐滴加入聚合烧瓶中,同时保持聚合烧瓶的温度。
该涂覆层形成用树脂颗粒分散液1在40℃冻干12小时从而得到涂覆层形成用树脂颗粒1。重量平均分子量为1,800,000,体积平均粒径为310nm。
涂覆层形成用树脂颗粒2的制备
120份的离子交换水和0.16重量份的阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸,TaycaCorporation制造的BN2060)在聚合烧瓶中混合,并将混合物在水浴中加热至70℃。100重量份的甲基丙烯酸环己基酯单体、0.24重量份的阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸,TaycaCorporation制造的BN2060)、280重量份的离子交换水和0.10重量份的引发剂(过硫酸铵)在配备有另一搅拌装置的玻璃容器中溶解,并将50重量份的离子交换水在搅拌下加入从而制备乳液。用5小时将乳液逐滴加入聚合烧瓶中,同时保持聚合烧瓶的温度。
该涂覆层形成用树脂颗粒分散液2在40℃冻干12小时从而得到涂覆层形成用树脂颗粒2。重量平均分子量为2,730,000,体积平均粒径为240nm。
涂覆层形成用树脂颗粒3的制备
120份的离子交换水和0.20重量份的阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸,TaycaCorporation制造的BN2060)在聚合烧瓶中混合,并将混合物在水浴中加热至70℃。100重量份的甲基丙烯酸环己基酯单体、0.20重量份的阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸,TaycaCorporation制造的BN2060)、280重量份的离子交换水和0.08重量份的引发剂(过硫酸铵)在配备有另一搅拌装置的玻璃容器中溶解,并将50重量份的离子交换水在搅拌下加入从而制备乳液。用5小时将乳液逐滴加入聚合烧瓶中,同时保持聚合烧瓶的温度。
该涂覆层形成用树脂颗粒分散液3在40℃冻干12小时从而得到涂覆层形成用树脂颗粒3。重量平均分子量为5,010,000,体积平均粒径为230nm。
涂覆层形成用树脂颗粒4的制备
120份的离子交换水和0.06重量份的阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸,TaycaCorporation制造的BN2060)在聚合烧瓶中混合,并将混合物在水浴中加热至70℃。100重量份的甲基丙烯酸环己基酯单体、0.14重量份的阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸,TaycaCorporation制造的BN2060)、280重量份的离子交换水和0.45重量份的引发剂(过硫酸铵)在配备有另一搅拌装置的玻璃容器中溶解,并将50重量份的离子交换水在搅拌下加入从而制备乳液。用5小时将乳液逐滴加入聚合烧瓶中,同时保持聚合烧瓶的温度。
结果,获得其中分散有体积平均粒径为310nm的涂覆层形成用树脂颗粒的涂覆层形成用树脂颗粒分散液4。该涂覆层形成用树脂颗粒分散液4在40℃冻干12小时,从而得到涂覆层形成用树脂颗粒4。在体积平均粒径为310nm时,涂覆层形成用树脂颗粒的重量平均分子量利用HLC-8220GPC装置(TOSOH CORPORATION制造)并利用四氢呋喃(THF)为洗脱剂、使用根据标准苯乙烯的分子量转换重量平均分子量的方法来测定,重量平均分子量为360,000。
涂覆层形成用树脂颗粒5的制备
120份的离子交换水和0.06重量份的阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸,TaycaCorporation制造的BN2060)在聚合烧瓶中混合,并将混合物在水浴中加热至70℃。100重量份的甲基丙烯酸环己基酯单体、0.14重量份的阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸,TaycaCorporation制造的BN2060)、280重量份的离子交换水和0.15重量份的引发剂(过硫酸铵)在配备有另一搅拌装置的玻璃容器中溶解,并将50重量份的离子交换水在搅拌下加入从而制备乳液。用5小时将乳液逐滴加入聚合烧瓶中,同时保持聚合烧瓶的温度。
该涂覆层形成用树脂颗粒分散液5在40℃冻干12小时从而得到涂覆层形成用树脂颗粒5。重量平均分子量为1,570,000,体积平均粒径为300nm。
涂覆层形成树脂颗粒6的制备
120份的离子交换水和0.24重量份的阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸,TaycaCorporation制造的BN2060)在聚合烧瓶中混合,并将混合物在水浴中加热至70℃。100重量份的甲基丙烯酸环己基酯单体、0.16重量份的阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸,TaycaCorporation制造的BN2060)、280重量份的离子交换水和0.05重量份的引发剂(过硫酸铵)在配备有另一搅拌装置的玻璃容器中溶解,并将50重量份的离子交换水在搅拌下加入从而制备乳液。用5小时将乳液逐滴加入聚合烧瓶中,同时保持聚合烧瓶的温度。
该涂覆层形成用树脂颗粒分散液6在40℃冻干12小时从而得到涂覆层形成用树脂颗粒6。重量平均分子量为6,120,000,体积平均粒径为230nm。
实施例1
载体的制备
铁氧体颗粒(Mn-Mg铁氧体,真比重为4.7g/cm3,体积平均粒径为40μm,饱和磁化量为60emu/g,表面粗糙度为1.5μm):100重量份
涂覆层形成用树脂颗粒1:2.0重量份
电荷调整树脂颗粒(EPOSUTA S,NIPPON SHOKUBAI CO.,LTD.制造,三聚氰胺树脂颗粒,平均粒径为200nm):0.5重量份
炭黑:0.5重量份
首先,将原料投入亨舍尔混合器(NIPPON COKE&INDUSTRIES CO.,LTD.制造),并在1,200rpm搅拌混合20分钟,从而制备树脂颗粒附着磁性颗粒。
利用图1所示的连续热处理装置10(连续双螺杆挤出捏合机TEM50,TOSHIBAMACHINE CO.,LTD.制造)从原料入口1连续供应所得的树脂附着磁性颗粒,连续热处理装置10的壳体3的A至D各部温度设定为表1所示的温度,然后从出口4回收加热熔融产物。此外,设定螺杆的旋转速度,从而使壳体的填充率根据给料速率达到50~100%。
回收的加热熔融产物连续供应至comil破碎机(冲压金属,φ为1mm),并冷却,同时粉碎为一次颗粒。粉碎产物的温度设定为70℃以下,从而得到实施例1的双组分显影剂用载体1。
外添色调剂1的制备
100份的苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(重量平均分子量Mw=150,000,共聚比为80:20(重量比))、5份的炭黑(MOGUL L:Cabot Corp.制造)和6份的巴西棕榈蜡的混合物通过挤出机捏合,以喷气磨粉碎,在CRYPTRON(Kawasaki Heavy Industries,Ltd.)以热空气进行球化处理,并通过风力分级机进行分级,从而获得粒径为6.2μm的色调剂颗粒。
100重量份的色调剂颗粒、1.2重量份的体积平均粒径为40nm的硅油处理二氧化硅颗粒(RY50:Nippon Aerosil Co.制造)、1.5重量份的体积平均粒径为150nm的六甲基二硅氮烷(HMDS)处理二氧化硅颗粒在样品磨中混合,从而获得外添色调剂1。
双组分显影剂1的制备
外添色调剂1:8重量份和载体1:100重量份利用V型共混器在40rpm搅拌20分钟,并利用125μm网目的筛进行筛分,从而获得双组分显影剂1。
实施例2和3和比较例1、2和3
实施例2和3按照与实施例1相同的条件制备,从而获得双组分显影剂用载体2和3,不同之处在于分别将涂覆层形成用树脂颗粒1变为涂覆层形成用树脂颗粒2或3。
比较例1、2和3按照与实施例1相同的条件制备,从而获得双组分显影剂用载体6、7和8,不同之处在于分别将涂覆层形成用树脂颗粒1变为涂覆层形成用树脂颗粒4、5和6。
实施例4和比较例5和6
实施例4和比较例5和6按照与实施例1相同的条件制备,从而获得双组分显影剂用载体4、10和11,不同之处在于分别利用了涂覆层形成用树脂颗粒2和将图1所示的连续热处理装置10(连续双螺杆挤出捏合机TEM50,TOSHIBA MACHINE CO.,LTD.制造)的壳体3的A至D各部温度改变为表1所示的温度。
实施例5
涂覆层形成用溶液5的制备
涂覆层形成用树脂颗粒2:2.0重量份
甲苯:8.0重量份
电荷调整树脂颗粒(EPOSUTA S,NIPPON SHOKUBAI CO.,LTD.制造,三聚氰胺树脂颗粒,平均粒径为200nm):0.5重量份
炭黑:0.5重量份
上述材料在砂磨机中搅拌分散30分钟,从而获得涂覆层形成用溶液5。
载体的制备
铁氧体颗粒(Mn-Mg铁氧体,真比重为4.7g/cm3,体积平均粒径为40μm,饱和磁化量为60emu/g,表面粗糙度为1.5μm):100重量份
涂覆层形成用溶液1:11重量份
铁氧体颗粒(磁性颗粒)和涂覆层形成用溶液1投入捏合机,加热至60℃,在保持60℃温度的同时搅拌10分钟,并减压整除甲苯。此外,将反应物加热至70℃并减压整除甲苯。树脂涂覆层形成载体以筛孔为75μm的网筛分,从而获得双组分显影剂用载体5。
比较例4
载体的制备
铁氧体颗粒(Mn-Mg铁氧体,真比重为4.7g/cm3,体积平均粒径为40μm,饱和磁化量为60emu/g,表面粗糙度为1.5μm):100重量份
涂覆层形成用树脂颗粒2:2.0重量份
电荷调整树脂颗粒(EPOSUTA S,NIPPON SHOKUBAI CO.,LTD.制造,三聚氰胺树脂颗粒,平均粒径为200nm):0.5重量份
炭黑:0.5重量份
上述材料投入到具有覆套结构并且可通过热介质进行热处理的亨舍尔混合器(NIPPON COKE&INDUSTRIES CO.,LTD.制造),并在2,000rpm搅拌混合10分钟,从而将树脂颗粒固定在铁氧体颗粒上。如果亨舍尔混合器温度升至200℃并且在2,000rpm进行搅拌,由于载体在温度升高的槽中形成凝集体,混合器在回转体的过扭矩(torque-over)下不能运行。由于混合器可在接近玻璃化转变温度(Tg)的110℃运行,混合器保持该温度20分钟,并在以1,000rpm旋转的同时冷却至50℃,从而获得涂覆层形成载体8。树脂涂覆层形成载体以筛孔为75μm的网筛分,从而获得双组分显影剂用载体8。
外添色调剂的制备和显影剂的制备
在与实施例1相似的条件下制备并获得双组分显影剂2~11,不同之处在于分别利用双组分显影剂用载体2~11替代双组分显影剂用载体1。
利用所获得的双组分显影剂以与实施例1相同的方式进行评价。评价结果总结在表1中。
载体和显影剂的评价
利用显影剂1~11通过复印机DOCU CENTRE COLOR 500改型机(富士施乐株式会社制造)进行打印浓度的评价,在低温低湿环境(15%RH,5℃)中储存一周后,打印5%打印图表,并进行打印初始(第一片)、10片、100片、1,000片和10,000片,利用X-RITE939(X-RiteInc.制造)测定。所得结果如表1所示。
评价结果根据以下标准记载在表1的评价结果列中。
初始片的打印图像上是否存在缺失(白点)。
A:初始打印浓度为1.30以上,并且直至10,000片打印浓度也没有改变。
B:初始打印浓度为1.25以上,并且至10,000片可见打印浓度变化,但属于无问题的水平。
C:初始打印浓度为1.25以下,并且打印浓度的改变在至10,000片时较大。
上述评价完成之后,利用X-RITE 939(X-Rite Co.制造)进行打印浓度评价,在高温高湿环境(85%RH,35℃)储存24小时后,打印5%打印图标,并从初始(第一片)进行打印10,000片来测定。所得结果如表1所示。
评价结果根据以下标准记载在表1的评价结果列中。
A:初始和10,000片之间的打印浓度差为0.1以下,并且变化小。
B:初始和10,000片之间的打印浓度差0.1~0.15,并且变化可见,但属于无问题的水平。
C:初始和10,000片之间的打印浓度差为0.15以上,并且变化大。
Figure BDA0001126893640000391
提供对本发明示例性实施方式的前述描述是为了说明和描述的目的。并非试图穷尽本发明或将本发明限制于所披露的精确形式。显然,许多改进和变化对于本领域技术人员将是显而易见的。选择并描述所述实施方式是为了能够最好地解释本发明的原理及其实际用途,由此使得本领域的其他技术人员能够理解适用于预计的特定用途的本发明的各种实施方式和各种改进方案。试图使本发明的范围由下述权利要求及其等同物所限定。

Claims (10)

1.一种双组分显影剂用载体,其包含:
磁性颗粒;和
覆盖所述磁性颗粒并包含树脂的树脂涂覆层,
其中,所述树脂的重量平均分子量为2,000,000~5,000,000,并且
当包含两种以上树脂时,所述树脂的重量平均分子量均为2,000,000~5,000,000。
2.如权利要求1所述的双组分显影剂用载体,其中,所述树脂涂覆层中所含的树脂选自由聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯基醚、聚乙烯基酮、苯乙烯-丙烯酸共聚物、丙烯酸树脂、硅酮树脂、氟树脂、聚酯、聚碳酸酯、酚树脂和环氧树脂组成的组。
3.如权利要求1所述的双组分显影剂用载体,其中,所述树脂涂覆层中所含的树脂是甲基丙烯酸环烷酯的均聚物或共聚物。
4.如权利要求1所述的双组分显影剂用载体,其中,所述树脂涂覆层中所含的树脂的玻璃化转变温度(Tg)为50℃~150℃。
5.如权利要求1所述的双组分显影剂用载体,其中,所述树脂涂覆层含有树脂颗粒。
6.如权利要求5所述的双组分显影剂用载体,其中,所述树脂颗粒的体积平均粒径为50nm~500nm。
7.如权利要求5所述的双组分显影剂用载体,其中,所述树脂颗粒的重量平均分子量为2,000,000~5,000,000。
8.如权利要求1所述的双组分显影剂用载体,其中,所述树脂涂覆层含有选自热固性树脂颗粒和交联树脂颗粒中的树脂颗粒。
9.一种双组分显影剂,其包含:
色调剂;和
权利要求1~8中任一项所述的载体。
10.一种制备双组分显影剂用载体的方法,所述方法包括:
将磁性颗粒和重量平均分子量为2,000,000~5,000,000的树脂颗粒混合,从而使所述树脂颗粒附着在所述磁性颗粒的表面上;和
加热所述磁性颗粒以形成树脂涂覆层,其包括:
将上面附着有所述树脂颗粒的所述磁性颗粒从原料供应口投入连续热处理装置中,其中,所述连续热处理装置包括在具有原料供应口和出口的壳体中在与从原料供应口至出口的行进方向相同的方向上设置有回转轴的回转体,并且能够控制所述壳体的各部分的温度,和
加热上面附着有所述树脂颗粒的所述磁性颗粒从而将所述树脂颗粒熔融,同时使所述磁性颗粒在所述壳体和所述回转体之间通过;
其中,在加热所述磁性颗粒时,满足以下表达式:
树脂颗粒的玻璃化转变温度(Tg)+50℃<加热熔融产物的温度(℃)≤树脂颗粒的热分解开始温度(TGA)。
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