CN109212923A - 磁性调色剂和图像形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及磁性调色剂和图像形成方法。提供一种磁性调色剂,其具有含有粘结剂树脂、蜡、和磁性体的磁性调色剂颗粒,其中当Dn为调色剂的数均粒径,CV1为Dn‑0.500至Dn+0.500的粒径范围中的调色剂的亮度方差值的变异系数,CV2为Dn‑1.500至Dn‑0.500的粒径范围中的调色剂的亮度方差值的变异系数时,满足关系CV2/CV1≤1.00;Dn‑0.500至Dn+0.500的范围内的调色剂的平均亮度为30.0至60.0;在使用透射电子显微镜观察调色剂的截面中,当用具有0.8μm的边的正方形网格分割调色剂的截面时,磁性体的占有面积率的变异系数CV3为40.0至80.0%。

Description

磁性调色剂和图像形成方法
技术领域
本发明涉及用于利用电子照相系统、静电记录系统、或调色剂喷射记录系统的记录方法的磁性调色剂。本发明进一步涉及使用该磁性调色剂的图像形成方法。
背景技术
近年来,已经在用于例如办公室和家庭的很多领域中广泛地需要图像输出设备,并且实例是需要高耐久性,由此在各种使用环境中,即使当打印大量图像时,图像质量也不下降。另一方面,除了图像质量以外,小型化和低能耗化是图像输出设备本身的需求。
将容纳显影剂的盒小型化已是实现小型化的有效方式,因此比使用载体的双组分显影系统更优选单组分显影系统。为了同时得到高质量图像,优选接触显影系统。作为结果,单组分接触显影系统已经变成实现前述性能的有效方式。
然而,单组分接触显影系统为调色剂承载构件和静电潜像承载构件彼此接触配置(抵接配置)的显影系统。即,这些承载构件通过其旋转来输送调色剂,并且在接触部分施加大的剪切。因此,为了得到高质量图像,调色剂需要具有高的耐久性和高的流动性。
低流动性调色剂在显影期间滞留于承载构件处,由于由摩擦产生的热,促进熔接。特别地,当调色剂承载构件处发生熔接时,图像上产生“条纹”。
另一方面,在低耐久性调色剂的情况下,发生裂纹和缺口,这通过例如调色剂承载构件和静电潜像承载构件的污染,导致图像质量的下降。此外,已经裂纹和/或缺口的调色剂难以带电,并且还充当最终在静电潜像承载构件上的非图像区域中显影的“起雾”组分。
在含有磁性体的磁性调色剂(以下也简称为调色剂)的情况下,树脂和磁性体之间存在大的浓度差。当施加外力时,由于由力在树脂中的集中引起的位移,引起树脂经历断裂,并且特别促进调色剂的裂纹和缺口。
当在各种使用环境中寻求大量打印的输出时,对调色剂施加另外的负荷,甚至更高的耐久性和甚至更高的流动性是必要的。
含有磁性体的调色剂在日本专利申请特开No.2006-243593中提出。
日本专利申请特开No.2012-93752提出了其中已经使用聚集法分散有磁性体的磁性调色剂。像这样的制造方法具有聚集步骤,其中细颗粒聚集直至达到调色剂粒径,和聚结步骤,其中通过熔融聚集体来进行聚结和转化为调色剂。使用该方法,容易地带来调色剂形状的改变并且可以增加流动性。
发明内容
使用日本专利申请特开No.2006-243593中公开的制造方法的调色剂具有如下问题:增加其圆形度是困难的,在例如单组分接触显影系统等的施加剪切的系统中容易发生调色剂的熔接。此外,调色剂中粘结剂树脂偏析的位置例如域(以下这些位置也称为粘结剂树脂域)较少,并且粘结剂树脂形成微细的网络结构,粘结剂树脂与粘结剂树脂的连接最终是微细的。结果发生以下问题:树脂内作用的粘结力降低,并且在施加剪切的系统中,不能吸收力,于是促使调色剂劣化。
像日本专利申请特开No.2006-243593中公开的的调色剂一样,日本专利申请特开No.2012-93752中公开的调色剂具有调色剂中的粘结剂树脂域较少的结构,于是阻止提高树脂内的粘结力。作为结果,在施加剪切的系统中,不能吸收力,并且出现促进调色剂劣化的问题。
相反,在磁性体聚集的调色剂中,阻止粘结剂树脂的断裂的发生,但是,由于磁性体表面积的下降,出现着色力的下降和打印的图像的浓度下降的问题。
此外,在其中磁性体聚集的调色剂的情况下,倾向于产生调色剂颗粒与调色剂颗粒之间的磁性体含量的差,特别是将磁性体引入小直径的调色剂颗粒中是困难的。结果当输出大量打印时,出现图像浓度逐渐下降的问题。
本发明提供磁性调色剂—在将强剪切施加于调色剂的系统中,如在单组分接触显影系统中—其显示优异的图像质量,抵抗环境变化,并且显示优异的稳定性。
本发明人发现,通过控制磁性调色剂中磁性体的分散状态解决前述问题。基于该发现实现本发明。
即,本发明为磁性调色剂,其具有含有粘结剂树脂、蜡、和磁性体的磁性调色剂颗粒,其中,
当Dn(μm)为所述磁性调色剂的数均粒径、
CV1(%)为Dn-0.500以上且Dn+0.500以下的粒径范围内的所述磁性调色剂的亮度方差值的变异系数、和
CV2(%)为Dn-1.500以上且Dn-0.500以下的粒径范围内的所述磁性调色剂的亮度方差值的变异系数时,
所述CV1和所述CV2满足以下式(1)中的关系;
Dn-0.500以上且Dn+0.500以下的粒径范围内的所述磁性调色剂的平均亮度为30.0以上且60.0以下;和
在使用透射电子显微镜观察的磁性调色剂的截面中,当用具有0.8μm的边的正方形网格分割所述磁性调色剂的截面时,所述磁性体的占有面积率的变异系数CV3为40.0%以上且80.0%以下:
CV2/CV1≤1.00 (1)。
本发明还为图像形成方法,其包括:
通过从外部向充电构件施加电压来将静电潜像承载构件充电的充电步骤;
在充电的静电潜像承载构件上形成静电潜像的潜像形成步骤;
用调色剂承载构件上承载的调色剂显影静电潜像从而在所述静电潜像承载构件上形成调色剂图像的显影步骤;
通过使用中间转印构件或不使用中间转印构件将所述静电潜像承载构件上的所述调色剂图像转印至转印材料的转印步骤;和
通过使用加热加压装置定影已经转印至所述转印材料的所述调色剂图像的定影步骤,其中
所述显影步骤基于通过所述静电潜像承载构件与所述调色剂承载构件上承载的所述调色剂的直接接触进行显影的单组分接触显影系统;和
所述调色剂为包含含有粘结剂树脂、蜡、和磁性体的磁性调色剂颗粒的磁性调色剂,其中,
当Dn(μm)为所述磁性调色剂的数均粒径、
CV1(%)为Dn-0.500以上且Dn+0.500以下的粒径范围内的所述磁性调色剂的亮度方差值的变异系数、和
CV2(%)为Dn-1.500以上且Dn-0.500以下的粒径范围内的所述磁性调色剂的亮度方差值的变异系数时,
所述CV1和所述CV2满足以下式(1)中的关系;
Dn-0.500以上且Dn+0.500以下的粒径范围内的所述磁性调色剂的平均亮度为30.0以上且60.0以下,和
在使用透射电子显微镜观察的所述磁性调色剂的截面中,当用具有0.8μm的边的正方形网格分割所述磁性调色剂的截面时,所述磁性体的占有面积率的变异系数CV3为40.0%以上且80.0%以下:
CV2/CV1≤1.00 (1)。
参考附图从以下示例性实施方案的描述,本发明的进一步的特征将变得明显。
附图说明
图1为显影设备的示意性截面图;
图2为使用单组分接触显影系统的图像形成装置的示意性截面图;和
图3为调色剂的粒径和亮度方差值的变异系数之间的关系的实例。
具体实施方式
除非另有明确说明,否则表示数值范围的表达“XX以上且YY以下”和“XX至YY”在本发明中是指包括是端点的下限和上限的数值范围。
此外,单体单元是指单体物质在聚合物中的反应状态。
本发明在以下提供的其实施方案中更具体地描述,但是这些实施方案不是限制性的。
本发明的磁性调色剂(以下也简称为调色剂)为具有含有粘结剂树脂、蜡、和磁性体的磁性调色剂颗粒的磁性调色剂,其中,
当Dn(μm)为所述磁性调色剂的数均粒径、
CV1(%)为Dn-0.500以上且Dn+0.500以下的粒径范围内的所述磁性调色剂的亮度方差值的变异系数、和
CV2(%)为Dn-1.500以上且Dn-0.500以下的粒径范围内的所述磁性调色剂的亮度方差值的变异系数时,
所述CV1和所述CV2满足以下式(1)中的关系;
Dn-0.500以上且Dn+0.500以下的粒径范围内的所述磁性调色剂的平均亮度为30.0以上且60.0以下;和
在使用透射电子显微镜观察的磁性调色剂的截面中,当用具有0.8μm的边的正方形网格分割所述磁性调色剂的截面时,所述磁性体的占有面积率的变异系数CV3为40.0%以上且80.0%以下:
CV2/CV1≤1.00 (1)。
该磁性调色剂为控制以下的磁性调色剂:特定粒径下的磁性调色剂的亮度方差值的平均亮度和变异系数、和磁性调色剂颗粒(以下也简称为调色剂颗粒)中的磁性体的分散状态。
在进行磁输送的系统以及通过控制调色剂的带电性和磁性来进行显影的系统的情况下,由于调色剂中的磁性体的含量的差异,可以发生带电性和磁性的差异,由于调色剂变化,这可以引起显影期间行为的差异的发生。这导致例如图像浓度的下降等的图像缺陷出现的可能性。因此,通常对含有磁性体的调色剂重要的是,调色剂颗粒与调色剂颗粒之间均匀地掺入磁性体。
此外,调色剂的亮度是表示由调色剂散射的光的程度的指标,并且调色剂的亮度通过混入例如着色剂和光吸收磁性体等的物质来降低。
另一方面,调色剂的亮度方差值为显示在亮度的测量中,调色剂颗粒的一个颗粒中亮度的变化的程度的指标。作为结果,亮度方差值的变异系数为显示调色剂颗粒中亮度的颗粒间变化的程度的指标。
本发明人研究了控制磁性调色剂颗粒的颗粒间磁性体含量,并且发现可以通过使亮度方差值亮度和变异系数为有利的值来使磁性体在调色剂颗粒中的分散均匀,并且发现然后可以得到没有浓度降低的优异的图像。
对于施加高剪切的系统,例如单组分接触显影系统,认为通过将粘结剂树脂形成域并且具有不含有除了树脂以外的材料的部位,域将吸收施加于调色剂的力并且将防止裂纹。
即,认为调色剂颗粒中具有粘结剂树脂偏析的位置、即具有粘结剂树脂的域,将是对于调色剂裂纹和缺口的有效解决方案。
然而,对于含有磁性体的调色剂,较难以在调色剂颗粒中具有磁性体的均匀分散的同时在调色剂颗粒的各单独颗粒中带来粘结剂树脂域的存在。然而,发现用于使这些以良好平衡共存的方式。作为结果,可以制造在得到调色剂颗粒中磁性体的均匀分散的同时在调色剂颗粒的各单独颗粒中带来粘结剂树脂域的存在的调色剂。该调色剂抵抗裂纹和缺口,并且提供优异的图像。
当Dn(μm)为磁性调色剂的数均粒径时,Dn-0.500以上且Dn+0.500以下的粒径范围内的磁性调色剂的平均亮度为30.0以上且60.0以下。该平均亮度优选为35.0以上且50.0以下。
通过将平均亮度控制在所述范围内,显示优异的着色力,甚至在连续图像输出的情况下,抑制图像浓度的降低。
当该平均亮度小于30.0时,磁性体含量是大的,促使调色剂裂纹,并产生起雾。
当该平均亮度超过60.0时,磁性体含量是低的,降低着色力,在输出大量的打印的开始时,引起图像浓度的降低。
为了将平均亮度控制在所述范围内,可以进行磁性体含量的调节。
以下说明平均亮度的测量方法。
将CV1(%)用于Dn-0.500以上且Dn+0.500以下的粒径范围内的磁性调色剂的亮度方差值的变异系数,将CV2(%)用于Dn-1.500以上且Dn-0.500以下的粒径范围内的磁性调色剂的亮度方差值的变异系数,CV1和CV2满足式(1)中的关系。
CV2/CV1≤1.00 (1)
该CV2/CV1优选为0.70以上且0.95以下。
当CV2/CV1等于或小于1.00时,磁性调色剂颗粒中的磁性体含量显示对调色剂颗粒的粒径的较小依赖。作为结果,抑制调色剂颗粒的带电不均匀和调色剂颗粒的磁性不均匀,并且甚至当输出大量的打印时,也提供优异的显影性能。
当CV2/CV1超过1.00时,磁性调色剂颗粒中的磁性体含量取决于调色剂颗粒的粒径,并且阻止将磁性体混入小直径的调色剂颗粒。作为结果,当输出大量的打印时,在打印运行的前半段选择性输出具有高磁性体含量的调色剂颗粒,作为结果,具有低磁性体含量的调色剂颗粒在打印运行的后半段大量残留,导致图像浓度下降。
调节磁性体的粒径是用于将CV2/CV1控制在所述范围内的方式的实例。此外,可以使用支持和有助于将磁性体混入小直径颗粒的粉碎法或乳液聚集法进行调色剂颗粒制造。
以下说明亮度方差值的测量方法和其变异系数。
CV1优选为1.00%以上且4.00%以下,更优选1.00%以上且3.50%以下。1.00%是CV1的下限值。
当CV1在所述范围内时,调色剂颗粒与调色剂颗粒之间的磁性体的存在状态存在较小差异,抑制连续图像输出期间的图像浓度的变化,得到优异的图像。
可以通过控制调色剂颗粒的制造期间的磁性体的分散状态来调节CV1。
在使用透射电子显微镜(TEM)观察的所述磁性调色剂的截面中,当用具有0.8μm的边的正方形网格分割该磁性调色剂的截面时,磁性体的占有面积率的变异系数CV3为40.0%以上且80.0%以下。该CV3优选为50.0%以上且70.0%以下。
该CV3在上述范围内的说明表示磁性调色剂颗粒中磁性体局部地偏析。即,通过磁性调色剂颗粒中磁性体的偏析,可以在合适的水平上建立不存在磁性体的区域(即,粘结剂树脂域区域),外部施加的剪切可以通过这些区域吸收。作为结果,抑制调色剂裂纹,在施加高剪切的系统例如单组分接触显影系统中,可以在输出大量的打印期间得到优异的图像,即,不发生图像浓度的降低,不发生称为显影条纹的图像缺陷,不产生起雾。
当CV3小于40.0%时,其中分割磁性调色剂的截面的单个网格之间的磁性体的占有面积率存在较小差异,这意为不存在粘结剂树脂域或存在较少的粘结剂树脂域。
在该情况下,多数粘结剂树脂形成微细的网络结构,粘结剂树脂之间的连接变微细。作为结果,在将高剪切施加于调色剂的系统中,如在单组分接触显影系统中,促使调色剂裂纹,产生由带电不良引起的起雾。
另一方面,当该CV3超过80.0%时,调色剂内磁性体呈现过度局部化的状态。在该情况下,磁性体已经经历与彼此聚集,伴随着表面积的下降着色力降低,并且图像输出开始时的图像浓度降低。
可以使用以下方法来将CV3调节至前述范围内:控制磁性体的表面的亲水性/疏水性;控制调色剂颗粒制造期间磁性体的聚集程度。
例如,当使用乳液聚集法时可以采用以下过程:可以将磁性体预先聚集,然后引入至调色剂颗粒中;在聚结步骤中,可以通过添加螯合剂、和/或通过调节pH来调节磁性体聚集的程度。
在使用透射电子显微镜(TEM)观察的磁性调色剂截面中,当用具有0.8μm的边的正方形网格分割磁性调色剂的截面时,磁性体的占有面积率的平均值优选为10.0%以上且40.0%以下,更优选15.0%以上且30.0%以下。
当占有面积率的平均值在所述范围内时,调色剂颗粒中磁性体的分散状态呈现有利状态,可以抑制由于聚集的过度状态而导致的着色力的降低。
此外,粘结剂树脂域还将以合适的量发生,抑制调色剂裂纹的生成。作为结果,抑制起雾的发生,得到优异的图像。
以下是将磁性体的占有面积率的平均值控制在上述范围内的方法的实例:控制磁性体的表面的亲水性/疏水性;控制调色剂颗粒制造期间磁性体的聚集程度。
对粘结剂树脂没有特别限制,并且可以使用公知用于调色剂的树脂。粘结剂树脂可以由聚酯树脂、聚氨酯树脂、和乙烯基树脂具体示例。
以下单体为可以用于制造乙烯基树脂的单体的实例。
脂肪族乙烯基烃:烯烃类,例如乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯、戊烯、庚烯、二异丁烯、辛烯、十二碳烯、十八碳烯和除了前述以外的α-烯烃;和
二烯烃类,例如,丁二烯、异戊二烯、1,4-戊二烯、1,5-己二烯、和1,7-辛二烯。
脂环族乙烯基烃:单环烯和双环烯以及二烯烃类,例如,环己烯、环戊二烯、乙烯基环己烯、和乙叉基二环庚烯;和
萜烯类,例如,蒎烯、柠檬烯、和茚。
芳族乙烯基烃:苯乙烯和其烃基(烷基、环烷基、芳烷基和/或烯基)取代的形式,例如,α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、2,4-二甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、异丙基丙乙烯、丁基苯乙烯、苯基苯乙烯、环己基苯乙烯、苄基苯乙烯、巴豆基苯、二乙烯基苯、二乙烯基甲苯、二乙烯基二甲苯、和三乙烯基苯;和乙烯基萘。
含羧基的乙烯基系单体和其金属盐:碳数3以上且30以下的不饱和单羧酸和不饱和二羧酸以及其酸酐和其单烷基(碳数1以上且27以下)酯,例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、马来酸酐、马来酸的单烷基酯、富马酸、富马酸的单烷基酯、巴豆酸、衣康酸、衣康酸的单烷基酯、衣康酸的二醇单酯(glycol monoester of itaconic acid)、柠康酸、柠康酸的单烷基酯、和肉桂酸的带有羧基的乙烯基系单体。
乙烯基酯,例如,乙酸乙烯基酯、丙酸乙烯基酯、丁酸乙烯基酯、邻苯二甲酸二烯丙基酯、己二酸二烯丙基酯、乙酸异丙烯基酯、甲基丙烯酸乙烯基酯、4-乙烯基苯甲酸甲酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸苄酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苯酯、甲氧基乙酸乙烯基酯、苯甲酸乙烯基酯、α-乙氧基丙烯酸乙酯、具有碳数1以上且22以下的烷基(直链或支链)的丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯(例如,丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸肉豆蔻酯、甲基丙烯酸肉豆蔻酯、丙烯酸鲸蜡酯、甲基丙烯酸鲸蜡酯、丙烯酸硬脂酯、甲基丙烯酸硬脂酯、丙烯酸二十烷基酯、甲基丙烯酸二十烷基酯、丙烯酸山嵛酯、和甲基丙烯酸山嵛酯)、富马酸二烷基酯(富马酸的二烷基酯,其中两个烷基为碳数2以上且8以下的直链、支链或脂环族基团)、马来酸二烷基酯(马来酸的二烷基酯,其中两个烷基为碳数2以上且8以下的直链、支链或脂环族基团)、具有聚亚烷基二醇链的乙烯基系单体(聚乙二醇(分子量=300)单丙烯酸酯、聚乙二醇(分子量=300)单甲基丙烯酸酯、聚丙二醇(分子量=500)单丙烯酸酯、聚丙二醇(分子量=500)单甲基丙烯酸酯、环氧乙烷(以下环氧乙烷也简称为EO)在甲醇上的10mol加成物的丙烯酸酯、环氧乙烷在甲醇上的10mol加成物的甲基丙烯酸酯、EO在月桂醇上的30mol加成物的丙烯酸酯、EO在月桂醇上的30mol加成物的甲基丙烯酸酯)、以及聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯(多元醇的聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯:二丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸丙二醇酯、二甲基丙烯酸丙二醇酯、二丙烯酸新戊二醇酯、二甲基丙烯酸新戊二醇酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯)。
带有羧基的乙烯基酯:例如,其中烷基链碳数3以上且20以下的丙烯酸羧基烷基酯、和其中烷基链碳数3以上且20以下的甲基丙烯酸羧基烷基酯。
上述中,例如,优选苯乙烯、丙烯酸丁酯、和丙烯酸β-羧乙酯。
可以用于制造聚酯树脂的单体可以由至今公知的二元和三元以上的羧酸以及二元和三元以上的醇例示。以下给出这些单体的具体实例。
二元羧酸可以由以下例示:二元酸如草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、1,9-壬烷二羧酸、1,10-癸烷二羧酸、1,11-十一烷二羧酸、1,12-十二烷二羧酸、1,13-十三烷二羧酸、1,14-十四烷二羧酸、1,16-十六烷二羧酸、1,18-十八烷二羧酸,邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、和十二烯基琥珀酸以及其酸酐和低级烷基酯,以及脂肪族不饱和二羧酸,例如马来酸、富马酸、衣康酸、和柠康酸。还可以使用这些二羧酸的低级烷基酯和酸酐。
三元以上的羧酸可以由1,2,4-苯三羧酸和1,2,5-苯三羧酸以及其酸酐和低级烷基酯例示。
前述的单个一种可以单独使用、或可以组合使用两种以上。
二元醇可以由以下例示:亚烷基二醇(1,2-乙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,11-十一烷二醇、1,12-十二烷二醇、1,13-十三烷二醇、1,14-十四烷二醇、1,18-十八烷二醇、和1,20-二十烷二醇);亚烷基醚二醇(聚乙二醇和聚丙二醇);脂环族二醇(1,4-环己烷二甲醇);双酚类(双酚A);脂环族二醇上的烯化氧(环氧乙烷和环氧丙烷)加成物和双酚类(双酚A)上的烯化氧(环氧乙烷或环氧丙烷)加成物。
亚烷基二醇或亚烷基醚二醇的烷基部分可以是直链或支链的。在本发明中也优选使用具有支链结构的亚烷基二醇。
也可以使用具有双键的脂肪族二醇。具有双键的脂族二醇可由以下化合物例示:
2-丁烯-1,4-二醇、3-己烯-1,6-二醇、和4-辛烯-1,8-二醇。
三元醇和高级醇可以由甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、和季戊四醇例示。
前述的单个一种可以单独使用、或可以组合使用两种以上。
在调节酸值或羟值的目标下,还可以在任选的基础上使用一元酸例如乙酸或苯甲酸和/或一元醇例如环己醇或苯甲醇。
聚酯树脂的合成方法没有特别限制,并且例如可以单独使用酯交换法或直接缩聚法,或可以组合使用这些。
以下描述聚氨酯树脂。
聚氨酯树脂是二醇和含二异氰酸酯基团的化合物的反应产物。具有各种官能团的聚氨酯树脂可通过组合各种含二醇和含二异氰酸酯基团的化合物来得到。
含二异氰酸酯基团的化合物可以由以下例示:碳数6以上且20以下的芳族二异氰酸酯(不包括NCO基团中的碳;这也适用于以下)、碳数2以上且18以下的脂族二异氰酸酯、碳数4以上且15以下的脂环族二异氰酸酯、和这些二异氰酸酯的改性物(含有氨基甲酸酯基、碳二亚胺基、脲基甲酸酯基、脲基、缩二脲基、脲二酮基(uretdione group)、脲亚胺基(uretimine group)、异氰脲酸酯基、或恶唑烷酮基的改性物;以下也称为“改性二异氰酸酯”)。前述的两种以上的混合物是其他实例。
芳族二异氰酸酯可以由间和/或对苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)和α,α,α′,α′-四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯例示。
脂族二异氰酸酯可由亚乙基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、和十二亚甲基二异氰酸酯例示。
脂环族二异氰酸酯可以由异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、二异氰酸亚环己酯、和二异氰酸甲基亚环己酯例示。
在前述中,优选碳数6以上且15以下的芳族二异氰酸酯、碳数4以上且12以下的脂肪族二异氰酸酯、碳数4以上且15以下的脂环族二异氰酸酯,而更优选XDI、IPDI、和HDI。除了前述以外,还可以使用三官能以上的异氰酸酯化合物。
以上提及的可用于聚酯的二元醇是可用于聚氨酯树脂的二醇的实例。
选自聚酯树脂、聚氨酯树脂、乙烯基树脂等的一种树脂可以单独用于粘结剂树脂,或可以组合使用两种以上的这些树脂。当组合使用两种以上时,这可以采取树脂彼此化学键合的复合树脂的形式。
从低温定影性的观点来看,粘结剂树脂的玻璃化转变温度(Tg)优选为40.0℃以上且120.0℃以下。
公知的蜡可以用作这里的蜡。
具体实例是,例如石蜡、微晶蜡、和凡士林等的石油系蜡及其衍生物;褐煤蜡及其衍生物;由费-托法提供的烃蜡及其衍生物;由聚乙烯和聚丙烯代表的聚烯烃蜡及其衍生物;例如巴西棕榈蜡和小烛树蜡等的天然蜡及其衍生物;和酯蜡。
在此,衍生物包括氧化物和与乙烯基系单体的嵌段共聚物以及接枝改性物。在每个分子中具有一个酯键的单官能酯蜡和在每个分子中具有两个酯键的双官能酯蜡最主要地用于酯蜡,但可以使用例如四官能和六官能等的多官能酯蜡。
蜡含量相对于100.0质量份的粘结剂树脂优选为1.0质量份以上且30.0质量份以下,更优选3.0质量份以上且20.0质量份以下。
可以通过将蜡含量调节到所述范围内来带来调色剂颗粒的脱模性的进一步提高,并且即使当定影构件处于低温下时也可以抑制由转印纸卷绕(wraparound)的发生。此外,因为蜡在调色剂颗粒表面处的暴露可以变为有利状态,所以即使在高温环境下也可以阻止蜡向调色剂颗粒表面的迁出,并且有助于高的调色剂流动性的维持。结果是有助于在高温环境下抑制显影条纹的发生。
如使用差示扫描量热计(DSC)测量的蜡的最大吸热峰的峰值温度优选为60℃以上且140℃以下,更优选60℃以上且90℃以下。
当最大吸热峰的该峰值温度在所述范围内时,有助于定影期间磁性调色剂的增塑化,并且进一步提高低温定影性。此外,甚至在长期储存期间,也抑制例如蜡迁出等的产生。
优选地,蜡在磁性调色剂颗粒的内部形成域,并且这些域的数均直径优选为50nm以上且500nm以下,更优选100nm以上且400nm以下。
对于该域的数均直径,在使用透射电子显微镜(TEM)得到的磁性调色剂颗粒截面中随机选择具有20nm以上的长轴的30个蜡域;将长轴和短轴的平均值取为域直径;并且将30个域的平均值取为域的数均直径。域不必需选自相同的调色剂颗粒。
当域的数均直径在所述范围内时,可以抑制磁性体的过度聚集,并且可以降低在高温环境下蜡向调色剂颗粒表面的迁出。作为结果,有助于维持在高温环境下的高的调色剂流动性,并且可以进一步抑制显影条纹的产生。此外,在施加高剪切的系统例如单组分接触显影系统中,也有助于维持蜡的晶体结构。作为结果,减少蜡向调色剂颗粒表面的迁移,并且可以更进一步抑制显影条纹的产生。
可以通过使用蜡的添加量,和当乳液聚集法用作调色剂制造方法时,通过利用例如蜡分散液中的蜡粒径和聚结步骤中的保持时间来调节域的数均直径。
在使用透射电子显微镜得到的磁性调色剂颗粒的截面中,并且使用Ws作为在距离截面的轮廓的1.0μm以内的区域中所述蜡的占有面积率,该Ws优选为1.5%以上且18.0%以下,更优选2.0%以上且15.0%以下。
当Ws在所述范围内时,调色剂颗粒表层的附近存在适量的蜡并且可以防止蜡向调色剂颗粒表面的偏析和磁性体的局部化。
作为结果,在将高剪切施加于调色剂的系统例如单组分接触显影系统中,可以更进一步抑制由调色剂裂纹引起的起雾和由蜡迁出引起的显影条纹。
当Ws小于1.5%时,容易呈现蜡偏析至调色剂的内部并且磁性体偏析至表面的结构。作为结果,呈现促使调色剂裂纹的产生和起雾的产生的趋势。
另一方面,当Ws超过18.0%时,大量的蜡处于调色剂表层的附近。在施加高剪切的系统例如单组分接触显影系统中,施加于调色剂的长期剪切促使破坏部分蜡中的晶体结构,蜡容易呈现熔融状态。作为结果,增加蜡向调色剂表面的迁出的可能性,促使显影条纹的发生。
可以通过蜡的添加量以及调色剂制造步骤期间热处理时间和热处理温度来调节该Ws。此外,当乳液聚集法用作调色剂制造方法时,可以控制蜡聚集速率和/或可以控制与其他材料混合的时间。
使用Wc作为在距离使用透射电子显微镜得到的磁性调色剂颗粒截面的轮廓1.0μm更内侧的内部区域中的蜡的占有面积率,Wc与Ws的比(Wc/Ws)优选为2.0以上且10.0以下,更优选3.0以上且8.0以下。
通过使该Wc/Ws在所述范围内,可以带来蜡不局限于调色剂颗粒的表层的状态。作为结果,适量的蜡存在于调色剂颗粒的表层的附近,并且可以防止蜡向调色剂颗粒表面的偏析和磁性体的局部化。
作为结果,在将高剪切施加于调色剂的系统例如单组分接触显影系统中,使得可以进一步抑制由调色剂裂纹引起的起雾和由蜡迁出引起的显影条纹,并且可以长期得到优异的图像。
当Wc/Ws小于2.0时,大量的蜡位于调色剂表层附近。在施加高剪切的系统例如单组分接触显影系统中,施加于调色剂的长期剪切破坏了一部分蜡的晶体结构,蜡呈现熔融状态。作为结果,调色剂表面处蜡迁出的可能性增加,促使显影条纹的发生。
另一方面,当Ws超过10.0时,容易呈现磁性体偏析至表面的结构,促使磁性调色剂的裂纹的发生,并且促使起雾的发生。
可以通过蜡的添加量以及调色剂制造步骤期间热处理时间和热处理温度来调节Wc/Ws。此外,当乳液聚集法用作调色剂制造方法时,可以控制蜡聚集速率和/或可以控制与其他材料混合的时间。
磁性体可以由以下例示:例如磁铁矿、磁赤铁矿、和铁氧体等的铁氧化物;例如铁、钴、和镍等的金属;和这些金属与例如铝、铜、镁、锡、锌、铍、钙、锰、硒、钛、钨、和钒等的金属的合金和混合物。
磁性体的一次颗粒的数均粒径优选为0.50μm以下,更优选0.05μm以上且0.30μm以下。
存在于调色剂颗粒中的磁性体的一次颗粒的数均粒径可以使用透射电子显微镜测量。
具体地,将要观察的调色剂颗粒充分分散于环氧树脂中,然后在温度为40℃的气氛中固化2天,从而得到固化物。使用切片机从该固化物制备薄片样品;使用透射电子显微镜(TEM)在10,000X至40,000X的放大倍率下进行图像获取;测量该图像中磁性体的100个一次颗粒的投影面积。将等于投影面积的圆的当量直径用作磁性体的一次颗粒的粒径,并且将这些100个磁性体的平均值用作磁性体的一次颗粒的粒径。
对于施加795.8kA/m下的磁性体的磁性,矫顽力(Hc)优选为1.6至12.0kA/m。磁化的强度(σs)优选为50至200Am2/kg,更优选50至100Am2/kg。另一方面,残余磁化强度(σr)优选为2至20Am2/kg。
磁性调色剂中磁性体的含量优选为35质量%以上且50质量%以下,更优选40质量%以上且50质量%以下。
当磁性体含量在上述范围内时,产生显影套筒内对磁辊的适度的磁吸引力。
磁性调色剂中磁性体的含量可以使用来自PerkinElmer Inc.的Q5000IR TGA热分析装置测量。对于测量方法,在氮气气氛中将磁性调色剂以25℃/分钟的升温速率从常温加热至900℃,将100℃至750℃下的质量损失取为从磁性调色剂排除磁性体的组分的质量,而将残余质量取为磁性体的量。
磁性体可以例如通过以下方法来制造。
通过向亚铁盐水溶液以相对于铁组分的当量以上添加碱例如氢氧化钠来制备含有氢氧化亚铁的水溶液。在将制备的水溶液的pH保持在7以上的同时注入空气,并且在将水溶液加热至70℃以上的同时对氢氧化亚铁进行氧化反应,作为磁性氧化铁的核的晶种首先生成。
然后,将含有基于先前添加的碱的添加量为约1当量的硫酸亚铁的水溶液添加至含有晶种的浆料。在将混合物的pH保持在5至10并且注入空气的同时,促进氢氧化亚铁的反应,并且使用晶种作为核生长磁性氧化铁。此时,可以通过明智地选择pH、反应温度、和搅拌条件来控制磁性体的形状和磁性。随着氧化反应进行,混合物的pH向酸侧偏移,溶液的pH值不应落至低于5。然后将以该方式进行而得到的磁性体通过常规方法过滤、洗涤、并且干燥,从而得到磁性体。
可在该磁性体上根据需要进行公知的表面处理。
磁性调色剂颗粒可以含有电荷控制剂。磁性调色剂优选为负带电性调色剂。
有机金属配位化合物和螯合化合物作为负带电用电荷控制剂是有效的,并且实例为单偶氮金属配位化合物、乙酰丙酮金属配位化合物、和芳族羟基羧酸和芳族二羧酸的金属配位化合物。
市售品的具体实例为Spilon Black TRH、T-77、和T-95(Hodogaya Chemical Co.,Ltd.)和Bontron(注册商标)S-34、S-44、S-54、E-84、E-88、以及E-89(Orient ChemicalIndustries Co.,Ltd.)。
单一的电荷控制剂可以单独使用,或可以组合使用两种以上。
从带电量的观点来看,电荷控制剂的含量相对于100质量份的粘结剂树脂为优选0.1质量份以上且10.0质量份以下,更优选0.1质量份以上且5.0质量份以下。
磁性调色剂的制造方法不特别限制,并且可以使用干式制法(例如,混炼粉碎法)或湿法(例如,乳液聚集法、悬浮聚合法、或溶解悬浮法)。前述中优选使用乳液聚集法。
使用乳液聚集法有助于将磁性调色剂的亮度方差值的变异系数、磁性体的占有面积率的变异系数、蜡域的数均直径、Wc/Ws等调节至以上给出的范围内。
以下使用具体实例说明使用乳液聚集法的调色剂颗粒制造方法。
乳液聚集法大体包括以下四个步骤:
(a)制备细颗粒分散液的步骤;(b)形成聚集颗粒的聚集步骤;(c)通过熔融和聚结形成调色剂颗粒的聚结步骤;和(d)清洗和干燥的步骤。
(a)制备细颗粒分散液的步骤
细颗粒分散液是细颗粒在水性介质中的分散液。
水性介质可以由醇以及由水如蒸馏水、去离子水等例示。这些的单个一种可以单独使用,或可以组合使用两种以上。
可以使用助剂从而带来细颗粒在水性介质中的分散液,并且表面活性剂是该助剂的一个实例。
表面活性剂可以由阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂、和非离子表面活性剂例示。
具体实例为阴离子表面活性剂,例如烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、和磷酸酯;阳离子表面活性剂,例如胺盐如烷基胺盐、氨基醇/脂肪酸衍生物、聚胺/脂肪酸衍生物、和咪唑啉,和季铵盐如烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苄基铵盐、吡啶鎓盐、烷基异喹啉鎓盐、和苄索氯铵;非离子表面活性剂,例如脂肪酸酰胺衍生物和多元醇衍生物;和两性表面活性剂,例如丙氨酸、十二烷基二(氨基乙基)甘氨酸、二(辛基氨基乙基)甘氨酸、和N-烷基-N,N-二甲基铵甜菜碱。
这些表面活性剂的单个一种可以单独使用,或可以组合使用两种以上。
可以根据分散质的种类适宜地选择细颗粒分散液的制备方法。
例如,可以使用普通的分散机,例如旋转剪切型均化器或基于介质的球磨机、砂磨机、或Dyno-Mill来分散分散质。在溶解于有机溶剂的分散质的情况下,可以使用转相乳化法进行水性介质中的分散。转相乳化法是将要分散的物质溶解于可以溶解所述物质的有机溶剂中的方法;使有机连续相(O相)为中性;并且通过引入水性介质(W相),进行树脂从W/O至O/W的转化(即,转相),导致转化为在水性介质中以颗粒形式分散的不连续相。
用于转相乳化法的溶剂应为溶解树脂的溶剂,但不特别限制。然而,考虑到液滴形成的目标,优选使用疏水性或两亲性有机溶剂。
如在乳液聚合中一样,也可以通过在水性介质中形成液滴之后进行聚合来制备细颗粒分散液。乳液聚合是将要分散的物质的前体与水性介质和聚合引发剂混合、然后通过搅拌或施加剪切来产生物质分散于水性介质中的细颗粒分散液的方法。此时有机溶剂或表面活性剂可以用作乳化助剂。常规的装置可以用作用于进行搅拌或施加剪切的设备,并且实例为一般的装置例如旋转剪切型均化器。
磁性体分散液可以为一次粒径是期望的粒径的磁性体的水性介质中的分散液。可以使用一般的分散机,例如旋转剪切型均化器或基于介质的球磨机、砂磨机、或Dyno-Mill来实现分散。由于磁性体具有比水高的比重,因此具有快速的沉降速率,聚集步骤优选在分散后即刻进行。
从聚结的简便性和控制聚集速率的观点来看,细颗粒分散液中分散质的数均粒径优选为0.01μm以上且1μm以下,更优选0.08μm以上且0.8μm以下,仍更优选0.1μm以上且0.6μm以下。
从控制聚集速率的观点来看,细颗粒分散液中的分散质,考虑到相对于分散液总量,优选为5质量%以上且50质量%以下,更优选10质量%以上且40质量%以下。
(b)聚集步骤
已经制备细颗粒分散液后,其中将通过细颗粒的聚集形成的聚集颗粒分散的聚集颗粒分散液通过混合一种细颗粒分散液或通过混合两种以上的细颗粒分散液来制备。
混合方法没有特别限制,并且可以使用一般的搅拌设备进行混合。
可以使用例如絮凝剂、聚集颗粒分散液的温度和pH等来控制聚集,并且可以使用任何方法。
对于聚集颗粒的形成温度,优选粘结剂树脂的玻璃化转变温度-30℃以上且玻璃化转变温度以下。
无机金属盐和二价以上的金属的配合物是絮凝剂的实例。当表面活性剂已用作细颗粒分散液中的助剂时,使用相反极性的表面活性剂也是有效的。特别地,当金属配合物用作絮凝剂时,可以减少表面活性剂的使用量并且提高带电特性。无机金属盐可以由以下例示:金属盐,例如氯化钠、氯化钙、硝酸钙、氯化钡、氯化镁、硫酸镁、氯化锌、氯化铝、和硫酸铝,以及无机金属盐聚合物,例如聚氯化铝、聚氢氧化铝、和聚硫化钙。
水溶性螯合剂可以用作螯合剂。螯合剂可以由例如酒石酸、柠檬酸、和葡糖酸等的羟基羧酸,以及亚氨基二乙酸(IDA),次氮基三乙酸(NTA),乙二胺四乙酸(EDTA)具体例示。螯合剂的添加量相对于100质量份的树脂颗粒为例如优选0.01质量份以上且5.0质量份以下,更优选0.1质量份以上且小于3.0质量份。
细颗粒分散液的混合的时间不特别限制,并且聚集可以在聚集颗粒分散液已经形成后或在聚集颗粒分散液的形成期间进一步添加细颗粒分散液的情况下进行。
调色剂中的结构可以通过控制细颗粒分散液的添加时间来控制。
此外,搅拌速率可控的搅拌设备优选用于聚集步骤。该搅拌设备没有特别限制,并且可以使用通常用作乳化装置和分散机的搅拌设备。
在此实例为分批或连续两用乳化装置,例如Ultra-Turrax( GmbH&Co.KG)、Polytron(Kinematica AG)、TK Autohomomixer(Tokushu Kika Kogyo Co.,Ltd.)、Ebara Milder(Ebara Corporation)、TK Homomic Line Flow(Tokushu Kika Kogyo Co.,Ltd.)、Clearmix(M Technique Co.,Ltd.)、和Filmics(Tokushu Kika Kogyo Co.,Ltd.)。
搅拌速率可以根据制造规模适宜地调整。
具体地,具有高比重的磁性体易受来自搅拌速率的影响。控制为目标粒径可以通过调节搅拌速率和搅拌时间来实现。当使用快速的搅拌速率时,容易促进聚集,磁性体的聚集进展,并且有助于低亮度调色剂的最终形成。
当使用缓慢的搅拌速率时,磁性体倾向于沉降,聚集颗粒分散液变得不均匀,促使磁性体的混入量出现颗粒间差异。
另一方面,聚集状态也可以通过添加表面活性剂来控制。
聚集优选在聚集颗粒已达到目标粒径的阶段停止。
可以例如通过稀释、温度的控制、pH的控制、螯合剂的添加、表面活性剂的添加等停止聚集,而从制造的观点优选螯合剂的添加。在更优选的方法中,通过螯合剂的添加和pH的调节停止聚集。当组合使用螯合剂添加和pH调节时,一旦已经进行随后的聚结步骤,就会带来磁性体适度聚集的调色剂颗粒的形成。
(c)聚结步骤
一旦已经形成聚集颗粒,由于热的施加,通过熔融和聚结形成调色剂颗粒。
加热温度优选等于或大于粘结剂树脂的玻璃化转变温度。
此外,具有核/壳结构的调色剂颗粒可以通过以下形成:细颗粒分散液的掺和-在已经加热和聚结聚集颗粒后-以及(b)聚集颗粒形成步骤和(c)熔融和聚结步骤的附加执行。
(d)清洗和干燥步骤
可以使用公知的清洗方法、公知的固液分离方法、和公知的干燥方法,而没有特别限制。
然而,就带电性而言,在清洗步骤中优选进行用去离子水的彻底置换清洗。此外,就生产性而言,固-液分离步骤优选通过例如吸滤或压滤来进行。另外就生产性而言,干燥步骤优选通过例如冷冻干燥、闪蒸喷射干燥(flash jet drying)、流化干燥、或振动流化干燥来进行。
为了提高调色剂的流动性和/或带电性,可以通过在任选的基础上将磁性调色剂颗粒与外部添加剂混合来提供磁性调色剂。可以使用公知的装置例如亨舍尔混合机来混合该外部添加剂。
外部添加剂可以由数均一次粒径为4nm以上且80nm以下的无机细颗粒例示,数均一次粒径为6nm以上且40nm以下的无机细颗粒是有利的实例。
对无机细颗粒进行疏水化处理时,可以进一步提高调色剂的带电性和环境稳定性。用于该疏水化处理的处理剂可以由硅酮清漆、各种改性的硅酮清漆、硅油、各种改性的硅油、硅烷化合物、硅烷偶联剂、其他有机硅化合物、和有机钛化合物例示。这些处理剂的单个一种可以单独使用,或者组合使用两种以上。
无机细颗粒的数均一次粒径可以使用扫描电子显微镜(SEM)拍摄的调色剂的放大图像测定。
无机细颗粒可以由二氧化硅细颗粒、氧化钛细颗粒、和氧化铝细颗粒例示。例如,已知为干式法二氧化硅或气相二氧化硅、并且通过卤化硅的气相氧化制造的干式二氧化硅,以及从例如水玻璃制造的湿式二氧化硅可以用作二氧化硅细颗粒。
然而,优选干式二氧化硅,这是因为其在表面和二氧化硅细颗粒内部具有较少的硅烷醇基团,还因为其具有较少的制造残渣,例如Na2O、SO3 2-等。
也可以通过在干式二氧化硅制造过程期间通过将例如氯化铝、氯化钛等的另一金属卤化物与卤化硅组合使用来得到二氧化硅和另一金属氧化物的复合细颗粒,并且这些也由干式二氧化硅所涵盖。
无机细颗粒的含量相对于100质量份的调色剂颗粒为优选0.1质量份以上且3.0质量份以下。无机细颗粒含量可以使用X射线荧光分析仪从使用标准样品创建的校准曲线定量。
磁性调色剂可以在实质上不赋予负面效果的范围内含有其他添加剂。这类添加剂可以由例如氟树脂粉末、硬脂酸锌粉末、和聚偏氟乙烯粉末等的润滑剂粉末;例如氧化铈粉末、碳化硅粉末、和钛酸锶粉末等的研磨剂;以及抗结块剂例示。这些添加剂也可以在添加剂表面上进行疏水化处理后使用。
磁性调色剂的体积平均粒径(Dv)优选为3.0μm以上且8.0μm以下,更优选5.0μm以上且7.0μm以下。
通过使调色剂的体积平均粒径(Dv)在所述范围内,可以在调色剂具有良好的处理性的同时,很好地满足点再现性。
此外,磁性调色剂的数均粒径(Dn)优选为3.0μm以上且7.0μm以下。
磁性调色剂的体积平均粒径(Dv)与其数均粒径(Dn)的比(Dv/Dn)优选小于1.25。
示出调色剂的粒径和其亮度方差值的变异系数之间的关系的实例在图3中给出。
磁性调色剂的平均圆形度优选为0.960以上且1.000以下,更优选0.970以上且0.990以下。
当平均圆形度在所述范围内时,即使在施加高剪切的系统例如单组分接触显影系统中,也抑制调色剂压实化的发生,并且有助于调色剂流动性的维持。作为结果,可以进一步抑制在长打印运行的后半段出现图像浓度下降和显影条纹。
对于该平均圆形度,圆形度可以通过调色剂制造期间通常使用的方法来控制;例如,在乳液聚集法中,可以控制聚结步骤的时间,并且可以控制表面活性剂的添加量。
根据本发明的图像形成方法包括:
通过从外部向充电构件施加电压来将静电潜像承载构件充电的充电步骤;
在充电的静电潜像承载构件上形成静电潜像的潜像形成步骤;
用调色剂承载构件上承载的调色剂显影静电潜像从而在所述静电潜像承载构件上形成调色剂图像的显影步骤;
通过使用中间转印构件或不使用中间转印构件将所述静电潜像承载构件上的所述调色剂图像转印至转印材料的转印步骤;和
通过使用加热加压装置定影已经转印至所述转印材料的所述调色剂图像的定影步骤,其中
所述显影步骤基于通过所述静电潜像承载构件与所述调色剂承载构件上承载的所述调色剂的直接接触进行显影的单组分接触显影系统;和
所述调色剂为具有含有粘结剂树脂、蜡、和磁性体的磁性调色剂颗粒的磁性调色剂,其中,
当Dn(μm)为所述磁性调色剂的数均粒径、
CV1(%)为Dn-0.500以上且Dn+0.500以下的粒径范围内的所述磁性调色剂的亮度方差值的变异系数、和
CV1(%)为Dn-1.500以上且Dn-0.500以下的粒径范围内的所述磁性调色剂的亮度方差值的变异系数时,
所述CV1和所述CV2满足以下式(1)中的关系,
Dn-0.500以上且Dn+0.500以下的粒径范围内的所述磁性调色剂的平均亮度为30.0以上且60.0以下,和
在使用透射电子显微镜观察的所述磁性调色剂的截面中,当用具有0.8μm的边的正方形网格分割所述磁性调色剂的截面时,所述磁性体的占有面积率的变异系数CV3为40.0%以上且80.0%以下。
CV2/CV1≤1.00 (1)。
该单组分接触显影系统为调色剂承载构件和静电潜像承载构件配置为彼此接触(抵接配置)的显影系统,其中这些承载构件通过其旋转来输送调色剂。大的剪切施加于调色剂承载构件和静电潜像承载构件之间的接触部分。作为结果,为了得到高质量图像,调色剂优选具有高的耐久性和高的流动性。
另一方面,对于显影系统,单组分显影系统比使用载体的双组分显影系统提供收容显影剂的盒的小型化的更大可能性。
此外,接触显影系统可以产生具有少的调色剂飞散的高质量图像。即,组合两者的单组分接触显影系统,可以将显影设备的小型化与提高的图像质量组合。
以下参考附图详细说明单组分接触显影系统。
图1为给出显影设备的实例的示意性截面图。图2为给出使用单组分接触显影系统的图像形成装置的实例的示意性截面图。
在图1或图2中,其上形成静电潜像的静电潜像承载构件45以箭头R1的方向旋转。通过调色剂承载构件47以箭头R2的方向旋转,将调色剂57输送至调色剂承载构件47面向静电潜像承载构件45的显影区域中。此外,调色剂供给构件48与调色剂承载构件47接触,并且通过以箭头R3的方向旋转,将调色剂57供给至调色剂承载构件47的表面。调色剂57还通过搅拌构件58搅拌。
以下配置在静电潜像承载构件45的周围:充电构件(充电辊)46、转印构件(转印辊)50、清洁器容器(cleaner container)43、清洁刮板44、定影单元51、和拾取辊(pick-uproller)52。静电潜像承载构件45由充电辊46充电。此外,曝光通过用来自激光发生器54的激光照射静电潜像承载构件45来进行,由此形成对应于目标图像的静电潜像。静电潜像承载构件45上的静电潜像由显影设备49内的调色剂57显影从而得到调色剂图像。通过抵接静电潜像承载构件45、其间插有转印材料的转印构件(转印辊)50将调色剂图像转印至转印构件(纸)53。调色剂图像向转印材料的转印还可以通过使用中间转印构件进行。将载有调色剂图像的转印材料(纸)53运至定影单元51,并且将调色剂图像定影至转印材料(纸)53上。此外,部分残留在静电潜像承载构件45上的调色剂57由清洁刮板44刮除并存储于清洁器容器43中。
此外,调色剂承载构件上的调色剂层厚度优选通过调色剂控制构件(图1中的附图标记55)和调色剂承载构件之间的接触来控制,其中调色剂介于其间。由此进行使得可以得到没有控制缺陷的高质量图像。调节刮板通常用作抵接调色剂承载构件的调色剂控制构件。
将作为调节刮板的上缘侧的基部固定并且保持在显示设备中,可以通过采用下缘侧抵抗刮板的弹性力以调色剂承载构件的正向方向或反向方向偏转的状态,带来以合适的弹性按压力(elastic pressing force)与调色剂承载构件的表面接触。
例如,调色剂控制构件55在显影设备中的固定可以通过以下进行:将调色剂控制构件55的自由端之一夹在两个保持构件(例如,弹性金属元件,图1中的附图标记56)之间,并通过螺丝紧固来固定。
以下说明与本发明相关的各种属性值的测量方法。
磁性调色剂的体积平均粒径(Dv)和数均粒径(Dn)的测量方法
磁性调色剂的体积平均粒径(Dv)和数均粒径(Dn)测量进行如下。
使用的测量仪器是“Coulter Counter Multisizer 3”(注册商标,BeckmanCoulter,Inc.),其为基于孔电阻方法操作的并装备有100μm口管的精密粒径分布测量仪器。使用所附的专用软件,即“Beckman Coulter Multisizer 3Version3.51”(BeckmanCoulter,Inc.)设定测量条件和分析测量数据。在25,000个通道的有效测量通道数下进行测量。
通过将特级氯化钠溶解于去离子水中从而提供约1质量%的浓度来制备用于测量的电解质水溶液,并且例如可以使用“Isoton II”(来自Beckman Coulter,Inc.)。
在测量和分析之前,专用软件配置如下。
从专用软件的“变更标准操作方法(SOM)”界面中,控制模式的总计数设定为50,000个颗粒;测量次数设定为1次;并将Kd值设定为使用“标准颗粒10.0μm”(BeckmanCoulter,Inc.)而得到的值。通过按压“阈值/噪音水平测量按钮”自动地设定阈值和噪音水平。此外,将电流设定为1600μA;增益(gain)设定为2;电解质设定为Isoton II;并且输入检查用于“测量后冲洗口管”。
在专用软件的“设定从脉冲至粒径的转化”界面中,将元件间隔(bin interval)设定为对数粒径;将粒径元件设定为256个粒径元件;并将粒径范围设定为2μm至60μm。
具体测量过程如下。
(1)将约200mL的上述电解质水溶液导入Multisizer 3专用的250-mL圆底玻璃烧杯中,将该烧杯置于样品台中,并用搅拌器棒以每秒24转进行逆时针搅拌。通过专用软件的"口管冲洗"功能初步除去口管内的污垢和气泡。
(2)将约30mL的上述电解质水溶液导入100-mL平底玻璃烧杯中。向其添加作为分散剂的约0.3mL的通过用去离子水约三倍(质量)稀释“Contaminon N”(用于清洗精密仪器的中性pH7清洁剂的10质量%水溶液,其包括非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和有机助洗剂,来自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)制备的稀释液。
(3)制备"超声波分散体系Tetora 150"(Nikkaki Bios Co.,Ltd.);其为具有120W的电输出的超声波分散器,并装备有以相位偏移180°的方式配置的两个振荡器(振荡频率=50kHz)。将约3.3L的去离子水导入该超声波分散器的水槽中,并将约2mL的Contaminon N添加至该水槽中。
(4)将(2)中描述的烧杯置于超声波分散器上的烧杯固定孔中,并且开启超声波分散器。以使烧杯内的电解质水溶液的表面的共振状态最大这样的方式调整烧杯的垂直位置。
(5)在将根据(4)安置的烧杯内的电解质水溶液用超声波照射的同时,将约10mg的调色剂以小份地添加至电解质水溶液中并且进行分散。继续超声波分散处理另外的60秒。在超声波分散期间适当地控制水槽中的水温为10℃以上且40℃以下。
(6)使用移液管,将(5)中制备的含有分散的调色剂的电解质水溶液滴入如在(1)中描述的置于样品台中的圆底烧杯中,伴随调整从而提供约5%的测量浓度。然后进行测量直到测量颗粒的数量达到50,000个。
(7)通过由仪器提供的前述专用软件分析测量数据,并计算体积平均粒径(Dv)和数均粒径(Dn)。当将专用软件设置为图/体积%时,在“分析/体积统计值(算术平均)”界面上的“50%D直径”为体积平均粒径(Dv)。当将专用软件设置为图/体积%时,在“分析/体积统计值(算术平均)”界面上的“算数直径”为数均粒径(Dn)。
磁性调色剂的平均亮度、其亮度方差值和变异系数、以及平均圆形度的测量方法
磁性调色剂的平均亮度、其亮度方差值和变异系数、以及平均圆形度使用“FPIA-3000”(Sysmex Corporation)、即流式颗粒图像分析仪,并且使用来自校准过程的测量和分析条件来测量。
具体测量方法如下。
首先,将约20mL从中已初步除去固体杂质等的去离子水导入玻璃容器。向其添加作为分散剂的约0.2mL的通过用去离子水约三倍(质量)稀释“Contaminon N”(用于清洗精密测量仪器的中性pH7清洁剂的10质量%水溶液,其包括非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和有机助洗剂;Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)制备的稀释液。添加约0.02g的测量样品并使用超声波分散器进行分散处理2分钟,从而提供用于测量的分散液。在该过程期间,适当地进行冷却从而使分散液的温度为10℃以上且40℃以下。使用具有50kHz的振荡频率和150W的电输出的“VS-150”(Velvo-Clear)桌式超声波清洗器/分散器作为超声波分散器,将规定量的去离子水导入水槽并将约2mL的Contaminon N添加至水槽中。
装有“LUCPLFLN”物镜(20X,数值孔径:0.40)的前述流式颗粒图像分析仪用于测量,并且将“PSE-900A”(Sysmex Corporation)颗粒鞘(particle sheath)用于鞘溶液。将根据上述过程制备的分散液导入流式颗粒图像分析仪,并且在HPF测量模式下,根据总计数模式测量2,000个磁性调色剂。从结果计算调色剂的平均亮度、亮度方差值、和平均圆形度。
磁性调色剂的平均亮度值是通过基于磁性调色剂的数均粒径(Dn)的结果将流式颗粒图像分析仪的圆当量直径限制在Dn-0.500(μm)以上且Dn+0.500(μm)以下的粒径范围。
CV1是,对于亮度方差值的测量结果,在基于磁性调色剂的数均粒径(Dn)的结果将流式颗粒图像分析仪的圆当量直径限制在Dn-0.500(μm)以上且Dn+0.500(μm)以下的范围的情况下,亮度方差值的变异系数的计算的值。
CV2是,对于亮度方差值的测量结果,在基于磁性调色剂的数均粒径(Dn)的结果将流式颗粒图像分析仪的圆当量直径限制在Dn-1.500(μm)以上且Dn-0.500(μm)以下的范围的情况下,亮度方差值的变异系数的计算的值。
对于该测量,在开始测量前使用参考胶乳颗粒(“研究和试验颗粒乳胶微球体悬浮液(Research and Test Particles Latex Microsphere Suspensions)5100A”的去离子水稀释液,Duke Scientific Corporation)进行自动焦点调整。然后,优选在开始测量后每两小时进行焦点调整。
在此使用的流式颗粒图像分析仪已经由Sysmex Corporation校准,并且已经由Sysmex Corporation颁发校准证书。
除了将分析的粒径限制在1.977μm以上且小于39.54μm的圆当量直径以外,在与当接受校准证明时相同的测量和分析条件下进行测量。
熔点的测量方法
在以下条件下使用Q2000(TA Instruments)差示扫描量热计(DSC)测量树脂和蜡的熔点。
升温速率:10℃/min
测量开始温度:20℃
测量结束温度:180℃
使用铟和锌的熔点进行装置检测部中的温度校正,并且使用铟的熔解热校正热值。
具体地,精确地称量约5mg的样品并导入铝锅中,并且测量进行一次。空的铝锅用作参比。将这里的最大吸热峰的峰值温度取为熔点。
玻璃化转变温度(Tg)的测量方法
使用在前述熔点的差示量热测量中得到的升温期间的可逆热流曲线,例如树脂的玻璃化转变温度为可逆热流曲线中的玻璃化转变处的阶梯状变化区域的曲线与将比热的变化出现之前和之后的基线延长的直线在纵轴方向上等距的直线之间的交点处的温度(℃)。
例如树脂的数均分子量(Mn)和重均分子量(Mw)的测量方法
使用凝胶渗透色谱法(GPC)如下测量树脂和其他物质的数均分子量(Mn)和重均分子量(Mw)。
(1)测量样品的制备
将样品和四氢呋喃(THF)混合从而得到5.0mg/mL的浓度;在室温下进行静置5至6小时;然后进行充分摇动,并且将THF和样品充分混合直至样品聚集体不存在。进行静止状态下的静置另外12小时以上。使从样品与THF的混合开始直至静止状态下的静置完成的时间为72小时以上,由此得到样品的四氢呋喃(THF)可溶物质。
然后用耐溶剂膜过滤器(孔径=0.45至0.50μm,H-25-2样品预处理盒,TosohCorporation)过滤从而得到样品溶液。
(2)样品的测量
使用以下条件和得到的样品溶液进行测量。
装置:LC-GPC 150C高效GPC装置(Waters Corporation)
柱:Shodex GPC KF-801、802、803、804、805、806、和807的7连柱(Showa DenkoK.K.)
移动相:THF
流速:1.0mL/min
柱温度:40℃
进样量:100μL
检测器:RI(折射率)检测器
对于样品分子量的测量,从计数数量与来自使用多个单分散聚苯乙烯标准样品创建的校准曲线的对数值之间的关系确定分子量分布。
用于创建校准曲线的聚苯乙烯标准样品(Pressure Chemical Company或TosohCorporation)的分子量如下:6.0×102、2.1×103、4.0×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2.0×106、和4.48×106
细颗粒分散液中的分散体的粒径的测量方法
使用激光衍射/散射粒度分布分析仪测量各细颗粒分散液中分散体的粒径。具体地,基于JIS Z 8825-1(2001)进行测量。
“LA-920”(Horiba,Ltd.)激光衍射/散射粒度分布分析仪用作测量仪器。
随LA-920提供的“Horiba LA-920for Windows(注册商标)Wet(LA-920)Ver.2.02”专用软件用于设定测量条件和分析测量数据。从中已预先除例如去固体杂质等的去离子水用作测量溶剂。测量过程如下。
(1)在LA-920中安装分批式皿支架(batch cell holder)。
(2)将规定量的去离子水导入分批式皿中,并将分批式皿置于分批式皿支架中。
(3)使用提供的搅拌器片(stirrer chip)在分批式皿中进行搅拌。
(4)按压“条件设定显示”界面上的“折射率”按钮,并且将相对折射率设定为对应于细颗粒的值。
(5)在“条件设定显示”界面上将粒径基准设定为体积基准。
(6)预热1小时以上后,进行光轴调节、光轴微调、和空白测量。
(7)将3mL的细颗粒分散液导入100-mL平底玻璃烧杯中。通过导入57mL的去离子水稀释树脂细颗粒分散液。向其中添加作为分散剂的0.3mL的通过用去离子水约三倍(质量)稀释“Contaminon N”(用于清洗精密测量仪器的中性pH7清洁剂的10质量%水溶液,其包括非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和有机助洗剂;来自Wako Pure ChemicalIndustries,Ltd.)制备的稀释液。
(8)制备"超声波分散体系Tetora 150"(Nikkaki Bios Co.,Ltd.);其为具有120W的电输出的超声波分散器,并装备有以相位偏移180°的方式配置的两个振荡器(振荡频率=50kHz)。将3.3L的去离子水导入该超声波分散器的水槽中,并将2mL的Contaminon N添加至该水槽中。
(9)将(7)中描述的烧杯置于超声波分散器上的烧杯固定孔中,并且开启超声波分散器。以使烧杯内的水溶液的表面的共振状态最大这样的方式调整烧杯的垂直位置。
(10)超声波分散处理持续60秒。在超声波分散期间,水槽中的水温适当地控制在10℃以上且40℃以下。
(11)在注意避免引入气泡的同时,将(10)中制备的细颗粒分散液以少量立即添加至分批式皿中,将钨灯的透过率调节为90%至95%。然后测量粒度分布。基于得到的体积基准的粒度分布数据来计算细颗粒分散液中的分散体的粒径。
磁性调色剂中的磁性体的占有面积率和其变异系数(CV3)的确定方法
如下确定磁性调色剂中的磁性体的占有面积率和其变异系数(CV3)。
首先,使用透射电子显微镜(TEM)获得磁性调色剂的截面的图像。根据得到的截面图像的分区,得到各网格部分中磁性体的占有面积率的频率直方图。
此外,确定各网格部分的得到的占有面积率的变异系数,并且用作占有面积率的变异系数(CV3)。
具体地,首先通过磁性调色剂的压缩成形来制备片剂。将100mg的磁性调色剂装入直径为8mm的片剂成形器中,通过施加35kN的力并保持1分钟来得到片剂。
使用超声波超薄切片机(UC7,Leica Microsystems GmbH)切削得到的片剂从而得到膜厚为250nm的薄片样品。
使用透射电子显微镜(JEM2800,JEOL Ltd.)获得得到的薄片样品的STEM图像。
将1.0nm的探头尺寸和1024×1024像素的图像尺寸用于获得STEM图像。在此,通过在检测器控制板上将明视野图像的对比度调节为1425且将亮度调节为3750,并且在图像控制板上将对比度调节为0.0、将亮度调节为0.5、且将伽马调节为1.00,可以获得仅磁性体区域为暗的。使用这些设定得到有利于图像处理的STEM图像。
使用图像处理器(LUZEX AP,Nireco Corporation)将得到的STEM图像数值化。
具体地,得到在通过分区程序提供的具有0.8μm的边的正方形网格中的磁性体的占有面积率的频率直方图。该直方图的组距为5%。
此外,从得到的各网格部分的占有面积率确定变异系数,并且作为占有面积率的变异系数CV3。占有面积率的平均值是单个网格部分的占有面积率的平均。
蜡域的数均直径的确定方法
将磁性调色剂使用可见光固化包埋树脂(D-800,Nisshin EM Co.,Ltd.)包埋;使用超声波超薄切片机(EM5,Leica Microsystems GmbH)进行切削至60nm的厚度;使用真空染色机(Filgen,Inc.)进行Ru染色。
然后,使用透射电子显微镜(H7500,Hitachi High-Technologies Corporation)以120kV的加速电压观察得到的磁性调色剂颗粒截面。
在观察到的磁性调色剂颗粒截面中,选择磁性调色剂颗粒的数均粒径的±2.0μm内的10个,并且将这些成像从而得到截面图像。
由于蜡与非结晶性树脂和磁性体相比较不强地被Ru染色,所以在截面图像中可以观察为白色。
对于蜡域的数均直径,在截面图像中随机选择具有20nm以上的长轴的30个蜡域;将长轴和短轴的平均值取为域直径;将该30个的平均值取为域的数均直径。域不必需选自相同的调色剂颗粒。
Ws和Wc的测定方法
通过从前述截面图像中的蜡域面积计算Ws和Wc来评价蜡在磁性调色剂中的分布状态;10个随机选择的磁性调色剂的平均值用于评价。使用图像处理软件(Photoshop 5.0,Adobe)将截面图像进行“调整”下的“阈值”处理。
使用指示图像的255灰度分布中的粘结剂树脂的灰度峰的低灰度侧上的偏移灰度来设定阈值。该阈值处理产生使蜡域和粘结剂树脂区域之间的区别明确化的图像。
使用该截面图像,进行掩蔽,留下距离截面的轮廓的1.0μm以内的区域(包括1.0μm边界),并且将得到的1.0μm以内的区域中具有20nm以上的长轴的蜡域的占有面积率计算为蜡的占有面积率,并且用作Ws。
另一方面,将对于具有20nm以上的长轴、并且在距离截面的轮廓1.0μm更内侧的内部区域中的蜡域的占有面积率计算为蜡的占有面积率,并且用作Wc。
实施例
使用以下实施例和比较例更详细地描述本发明,但本发明绝不限于此或受其限制。除非另有说明,实施例和比较例中的份数和%在所有情况下均以质量为基础。
聚酯1制造例
将这些材料导入加热干燥的双颈烧瓶中;将氮气导入容器中;在搅拌和保持惰性气氛的同时升温。然后,在150℃至230℃下进行约12小时缩聚反应,然后在210℃至250℃下逐渐减压从而得到聚酯1。
聚酯1具有18,200的数均分子量(Mn),74,100的重均分子量(Mw),和58.6℃的玻璃化转变温度(Tg)。
树脂颗粒分散液1制造例
将100.0份的乙酸乙酯、30.0份的聚酯1、0.3份的0.1mol/L氢氧化钠、和0.2份的阴离子表面活性剂(Neogen RK,DKS Co.Ltd.)导入装有搅拌器的烧杯中,并且加热至60.0℃。继续搅拌直至已经实现完全溶解从而制备树脂溶液1。
在进一步搅拌该树脂溶液1的同时,逐渐添加120.0份的去离子水并且诱导转相乳化,通过除去溶剂得到树脂颗粒分散液1(固体浓度:20.0质量%)。
树脂颗粒分散液1中的树脂颗粒的体积平均粒径为0.18μm。
树脂颗粒分散液2制造例
将这些材料导入烧瓶并且混合并溶解从而得到溶液。
将得到的溶液在通过在250份的去离子水中溶解1.0份的阴离子表面活性剂(Neogen RK,DKS Co.Ltd.)制备的水性介质中分散并乳化。
在轻轻搅拌和混合10分钟的同时,还导入溶解于50份的去离子水中的2份的过硫酸铵。
然后,在用氮充分置换体系的内部后,在搅拌的同时在油浴上进行加热直至体系内达到70℃,并且在该状态下继续乳液聚合5小时,从而得到树脂颗粒分散液2(固体浓度:25.0质量%)。
树脂颗粒分散液2中的树脂颗粒的体积平均粒径为0.18μm,玻璃化转变温度(Tg)为56.5℃,重均分子量(Mw)为30,000。
蜡分散液1制造例
·石蜡 50.0份
(HNP-9,Nippon Seiro Co.,Ltd.)
·阴离子表面活性剂 0.3份
(Neogen RK,DKS Co.Ltd.)
·去离子水 150.0份
将以上混合并且加热至95℃,使用均化器(Ultra-Turrax T50,GmbH&Co.KG)分散。然后用Manton-Gaulin高压均化器(Gaulin)分散处理,从而制备分散有蜡颗粒的蜡分散液1(固体浓度:25.0质量%)。得到的蜡颗粒的体积平均粒径为0.20μm。
蜡分散液2和3制造例
通过适宜地调整蜡分散液1制造例中的分散处理的时间和表面活性剂的添加量得到蜡分散液2和3。各蜡分散液中的蜡颗粒的体积平均粒径在表1中给出。
[表1]
磁性体1制造例
在搅拌下将55升的4.0mol/L氢氧化钠水溶液混合至50升的以2.0mol/L含有Fe2+的硫酸亚铁水溶液中,从而得到含有胶体氢氧化亚铁的亚铁盐水溶液。在将该水溶液保持在85℃并且以20L/min吹入空气的同时进行氧化反应,从而得到含有核颗粒的浆料。
将得到的浆料过滤并且在压滤器(filter press)上清洗,然后在水中再分散核颗粒。向该再浆料化(reslurried)液体添加硅酸钠从而提供相对于100份的核颗粒为0.20质量%硅;将浆料的pH调节至6.0;通过搅拌得到具有富硅表面的磁性氧化铁颗粒。
将得到的浆料过滤且用压滤器清洗,并且用去离子水再浆料化。向该再浆料化的液体(固体级分=50份/L)中导入500份(相对于磁性氧化铁为10质量%)的离子交换树脂SK110(Mitsubishi Chemical Corporation),并且在搅拌下进行离子交换2小时。然后通过在筛上过滤除去离子交换树脂;在压滤器上过滤和清洗;并且干燥和压碎从而得到数均一次粒径为0.21μm的磁性体1。
磁性体2和磁性体3制造例
除了调节空气的吹入量和氧化反应时间以外,如在磁性体1制造例中进行来得到磁性体2和磁性体3。各磁性体的一次颗粒的数均粒径在表2中给出。
[表2]
磁性体分散液1制造例
·磁性体1 25.0份
·去离子水 75.0份
将这些材料混合,并且使用均化器(Ultra-Turrax T50, GmbH&Co.KG)在8,000rpm下分散10分钟,从而得到磁性体分散液1。磁性体分散液1中的磁性体的体积平均粒径为0.23μm。
磁性体分散液2和3制造例
除了将磁性体1变为磁性体2或磁性体3以外,如在磁性体分散液1制造例中进行来制造磁性体分散液2和3。得到的磁性体分散液2中的磁性体的体积平均粒径为0.18μm,磁性体分散液3中的磁性体的体积平均粒径为0.35μm。
磁性调色剂颗粒1制造例
·树脂颗粒分散液1(固体级分=20.0质量%) 150.0份
·蜡分散液1(固体级分=25.0质量%) 15.0份
·磁性体分散液1(固体级分=25.0质量%) 105.0份
将这些材料导入烧杯,并且在调节从而使水的总份数为250份后,进行加热至30.0℃。然后通过使用均化器(Ultra-Turrax T50, GmbH&Co.KG)在5,000rpm下搅拌1分钟来混合。
逐渐添加10.0份的2.0质量%硫酸镁水溶液作为絮凝剂。
将起始分散液转移至装有搅拌装置和温度计的聚合釜,通过搅拌和使用夹套式电阻加热器加热至50.0℃来促进聚集颗粒生长。
在已经过60分钟的阶段,通过添加200.0份的5.0质量%乙二胺四乙酸(EDTA)的水溶液来制备聚集颗粒分散液1。
然后使用0.1mol/L氢氧化钠水溶液将聚集颗粒分散液1的pH调节至8.0,然后将聚集颗粒分散液1加热至80.0℃并且保持180分钟,从而进行聚集颗粒的聚结。
在已经过180分钟后,结果为分散有调色剂颗粒的调色剂颗粒分散液1。以1.0℃/分钟的降温速度冷却后,过滤调色剂颗粒分散液1并且用去离子水通流清洗,当滤液的传导率达到50mS以下时,回收调色剂颗粒滤饼(cake)。
然后将调色剂颗粒滤饼导入是调色剂颗粒的质量的20倍的量的去离子水中;使用Three-One电机进行搅拌;一旦调色剂颗粒已经充分地解聚,再次进行过滤、用水通流清洗、和固液分离。将得到的调色剂颗粒滤饼用样品磨机破碎,然后在40℃烘箱中干燥24小时。将得到的粉末用样品磨机再次破碎,然后在40℃烘箱中追加真空干燥5小时,从而得到磁性调色剂颗粒1。
磁性调色剂1制造例
将数均一次粒径为115nm的0.3份的溶胶-凝胶二氧化硅细颗粒添加至100份的磁性调色剂颗粒1,并且使用FM混合机(Nippon Coke&Engineering Co.,Ltd.)进行混合。
然后添加通过用六甲基二硅氮烷处理然后用硅油处理数均一次粒径为12nm的二氧化硅细颗粒来提供的、处理后BET比表面积为120m2/g的0.9份的疏水二氧化硅细颗粒;用FM混合机(Nippon Coke&Engineering Co.,Ltd.)如前所述混合来给出磁性调色剂1。
对于得到的磁性调色剂1,以下结果在表4中给出:
体积平均粒径(Dv)、数均粒径(Dn)、Dn-0.500以上且Dn+0.500以下的粒径范围中的平均亮度(表中简单标记为平均亮度)、CV1、CV2/CV1、磁性体的占有面积率的平均值(表中标记为A)、平均圆形度、和蜡域的数均直径(表中标记为B)。
实施例1
图像形成装置
在改造为比其原始处理速度快的200mm/sec后使用具有单组分接触显影系统的LaserJet Pro M12(Hewlett-Packard Company)。
将100g的磁性调色剂1填充至如此改造的设备中,并分别在低温低湿环境(15.0℃/10.0%RH)和高温高湿环境(32.5℃/80%RH)下进行重复使用试验。
对于试验的输出图像,使用两张间歇式进纸输出4,000张打印百分比为1%的横线图像。
用于试验的评价纸是Business 4200(Xerox Corporation),其面积重量为75g/m2
评价的结果在表6中给出。以下说明各评价的评价方法和评价标准。
低温低湿环境中图像浓度的评价
对于图像浓度,形成实心黑色图像区域,并且使用Macbeth反射浓度计(GretagMacbeth GmbH)测量该实心黑色图像的密度。
以下给出在耐久性试验前的实心黑色图像的反射浓度的评价标准。
评价标准
A:1.45以上
B:1.40以上且小于1.45
C:1.35以上且小于1.40
D:小于1.35
以下给出耐久性试验的后半段的图像浓度的变化的评价标准。
这里,在耐久性试验前的实心黑色图像的反射浓度与在上述4000张打印重复使用试验后输出的实心黑色图像的反射浓度之间的差异越小指示结果越好。
评价标准
A:浓度差为小于0.10
B:浓度差为0.10以上且小于0.15
C:浓度差为0.15以上且小于0.20
D:浓度差为0.20以上
低温低湿环境中起雾的评价
使用来自Tokyo Denshoku Co.,Ltd.的反射计(Reflectometer)型号TC-6DS测量起雾。将绿色过滤器用作过滤器。
为了进行评价,在上述4000张打印重复使用试验后首先输出实心黑色图像。
转印实心黑色图像后即刻,将Mylar带贴在对应于白色背景区域(非图像区域)的静电潜像承载构件的区域并剥离,然后将Mylar带贴在纸上。
将起雾值取为通过从当将剥离的Mylar带施用于未使用的纸时的反射百分比减去当仅将Mylar带施用于未使用的纸时的反射百分比而产生的差。
评价标准
A:小于5.0%
B:5.0%以上且小于10.0%
C:10.0%以上且小于15.0%
D:15.0%以上
高温高湿环境中显影条纹的评价
对于由调色剂与控制构件的熔接引起的垂直条纹的存在/不存在,即,对于显影条纹的发生的存在/不存在,在上述4000张打印重复使用试验进行实心黑色图像的输出,并且每100张打印进行目视检查。
评价标准
A:甚至2,000张打印也不发生
B:大于1,000张打印但2,000张打印以下发生
C:大于500张打印但1,000张打印以下发生
D:500张打印以下发生
磁性调色剂颗粒2制造例
预聚集步骤
·磁性体分散液1(固体级分=25.0质量%)105.0份
将该材料导入烧杯中,并且使温度为30.0℃。然后使用均化器(Ultra-TurraxT50, GmbH&Co.KG)在5,000rpm下搅拌1分钟,并且在搅拌1分钟下逐渐添加1.0份的2.0质量%硫酸镁的水溶液作为絮凝剂。
聚集步骤
·树脂颗粒分散液1(固体级分=25.0质量%)150.0份
·蜡分散液1(固体级分=25.0质量%)15.0份
将这些材料导入前述烧杯中,在调节从而使水的总份数为250份后,通过在5,000rpm下搅拌1分钟来进行混合。
此外,逐渐添加9.0份的2.0质量%硫酸镁的水溶液作为絮凝剂。
将起始分散液转移至装有搅拌装置和温度计的聚合釜,并且通过搅拌和使用夹套式电阻加热器加热至50.0℃来促进聚集颗粒生长。
在已经过59分钟的阶段,通过添加200.0份的5.0质量%乙二胺四乙酸(EDTA)的水溶液制备聚集颗粒分散液2。
然后使用0.1mol/L氢氧化钠水溶液将聚集颗粒分散液2的pH调节至8.0,然后将聚集颗粒分散液2加热至80.0℃并且保持180分钟从而进行聚集颗粒的聚结。
在已经过180分钟后,结果为分散有调色剂颗粒的调色剂颗粒分散液2。在以1.0℃/分钟的降温速度冷却后,过滤调色剂颗粒分散液2并且用去离子水通流清洗,当滤液的传导率到达50mS以下时,回收调色剂颗粒滤饼。然后将调色剂颗粒滤饼导入是调色剂颗粒的质量的20倍的量的去离子水中;使用Three-One电机进行搅拌;一旦调色剂颗粒已经充分地解聚,再次进行过滤、用水通流清洗、和固液分离。将得到的调色剂颗粒滤饼用样品磨机破碎,然后在40℃烘箱中干燥24小时。将得到的粉末用样品磨机再次破碎,然后在40℃烘箱中追加真空干燥5小时,从而得到磁性调色剂颗粒2。
磁性调色剂颗粒3至24制造例
除了改变为表3中给出的条件以外,如磁性调色剂颗粒1制造例中进行来得到磁性调色剂颗粒3、5、7至9、11至21、和24。
另一方面,除了改变为表3中给出的条件以外,如磁性调色剂颗粒2制造例中进行来得到磁性调色剂颗粒4、6、10、22、和23。
在磁性调色剂颗粒3、5、7、和11的制造例中,在第一聚集步骤中,在添加0.2份表面活性剂(Noigen TDS-200,DKS Co.,Ltd.)后添加絮凝剂。
在磁性调色剂颗粒6、7、14、和15的制造例中,在50.0℃下促进聚集颗粒生长的第一聚集步骤后,添加表3所示的分散液,并且进行在50.0℃下再次促进聚集颗粒生长的第二聚集步骤。
在磁性调色剂颗粒20和21的制造例中,在50.0℃下促进聚集颗粒生长的第一聚集步骤后,添加表3所示的分散液,并且进行在50.0℃下再次促进聚集颗粒生长的第二聚集步骤。然后添加表3所示的分散液,并且进行在50.0℃下再次促进聚集颗粒生长的第三聚集步骤。
[表3-1]
[表3-2]
磁性调色剂颗粒25制造例
将这些起始材料使用FM混合机(FM10C,Nippon Coke&Engineering Co.,Ltd.)在2,500rpm下预先混合2分钟。然后使用设定为200rpm的旋转速率、并且调节设定温度从而在混炼材料出口附近的混炼材料的温度为150℃的双螺杆混炼机/挤出机(PCM-30,IkegaiIronworks Corp.)进行混炼。
将得到的熔融混炼材料冷却,并且使用切碎机(cutter mill)将冷却后的熔融混炼材料粗粉碎。在将进料速率调节至20kg/小时并且调节空气温度从而提供38℃的排气温度下,使用Turbomill T-250(Turbo Kogyo Co.,Ltd.)将得到的粗粉碎材料细粉碎。还使用基于附壁效应的多级分级器进行分级从而得到体积平均粒径(Dv)为7.48μm的磁性调色剂颗粒25。
磁性调色剂颗粒26制造例
·树脂颗粒分散液1(固体级分=20.0质量%) 150.0份
·蜡分散液1(固体级分=25.0质量%) 15.0份
·磁性体分散液1(固体级分=25.0质量%) 35.0份
将这些材料导入烧杯中,并且在调节从而使水的总份数为250份后,使温度为30.0℃。然后通过使用均化器(Ultra-Turrax T50, GmbH&Co.KG)在8,000rpm下搅拌10分钟来混合。
逐渐添加10.0份的2.0质量%硫酸镁的水溶液作为絮凝剂。
将起始分散液转移至装有搅拌装置和温度计的聚合釜,通过搅拌和使用夹套式电阻加热器加热至50.0℃来促进聚集颗粒生长。
在已经过60分钟的阶段,通过添加200.0份的5.0质量%乙二胺四乙酸(EDTA)的水溶液制备聚集颗粒分散液26。
然后使用0.1mol/L氢氧化钠水溶液将聚集颗粒分散液26的pH调节至8.0,然后将聚集颗粒分散液26加热至80.0℃并且保持180分钟从而进行聚集颗粒的聚结。
在已经过180分钟后,结果为分散有调色剂颗粒的调色剂颗粒分散液26。在以1.0℃/分钟的降温速度冷却后,过滤调色剂颗粒分散液26并且用去离子水通流清洗,当滤液的传导率到达50mS以下时,回收调色剂颗粒滤饼。
然后将调色剂颗粒滤饼导入是调色剂颗粒的质量的20倍的量的去离子水中;使用Three-One电机进行搅拌;一旦调色剂颗粒已经充分地解聚,再次进行过滤、用水通流清洗、和固液分离。将得到的调色剂颗粒滤饼用样品磨机破碎,然后在40℃烘箱中干燥24小时。将得到的粉末用样品磨机再次破碎,然后在40℃烘箱中追加真空干燥5小时,从而得到磁性调色剂颗粒26。
磁性调色剂颗粒27制造例
除了将用FM混合机(FM10C,Nippon Coke&Engineering Co.,Ltd.)预先混合中的条件改变为1,000rpm下1分钟并且将用双螺杆混炼机/挤出机的混炼条件改变为旋转速率为150rpm和混炼材料出口的附近的混炼材料温度为130℃以外,如磁性调色剂颗粒25制造例中进行来得到磁性调色剂颗粒27。
磁性调色剂颗粒28制造例
·树脂颗粒分散液1(固体级分=20.0质量%) 150.0份
·蜡分散液1(固体级分=25.0质量%) 15.0份
·磁性体分散液1(固体级分=25.0质量%) 105.0份
将这些材料导入烧杯中,并且在调节从而使水的总份数为250份后,使温度为30.0℃。然后通过使用均化器(Ultra-Turrax T50, GmbH&Co.KG)在8,000rpm下搅拌10分钟来混合。
通过逐渐添加0.1mol/L盐酸将pH调节至5.0,并且在8,000rpm下进行搅拌另外的20分钟。
将起始分散液转移至装有搅拌装置和温度计的聚合釜,通过使用夹套式电阻加热器加热至50.0℃、通过逐渐添加0.1mol/L盐酸将pH调节至3.0、和搅拌来促进聚集颗粒生长。
在已经过60分钟的阶段,使用0.1mol/L氢氧化钠水溶液将聚集颗粒分散液28的pH调节至6.8,然后将聚集颗粒分散液28加热至90.0℃并且保持180分钟从而进行聚集颗粒的聚结。
在已经过180分钟后,结果为分散有调色剂颗粒的调色剂颗粒分散液28。在以1.0℃/分钟的降温速度冷却后,过滤调色剂颗粒分散液28并且用去离子水通流清洗,当滤液的传导率到达50mS以下时,回收调色剂颗粒滤饼。
然后将调色剂颗粒滤饼导入是调色剂颗粒的质量的20倍的量的去离子水中;使用Three-One电机进行搅拌;一旦调色剂颗粒已经充分地解聚,再次进行过滤、用水通流清洗、和固液分离。将得到的调色剂颗粒滤饼用样品磨机破碎,然后在40℃烘箱中干燥24小时。将得到的粉末用样品磨机再次破碎,然后在40℃烘箱中追加真空干燥5小时,从而得到磁性调色剂颗粒28。
磁性调色剂颗粒29制造例
预聚集步骤
·磁性体分散液1(固体级分=25.0质量%) 105.0份
将该材料导入烧杯中,并且使温度为30.0℃。然后通过使用均化器(Ultra-TurraxT50, GmbH&Co.KG)在8,000rpm下搅拌10分钟,并且在搅拌10分钟下逐渐添加1.0份的2.0质量%硫酸镁的水溶液作为絮凝剂。
聚集步骤
·树脂颗粒分散液1(固体级分=25.0质量%) 150.0份
·蜡分散液1(固体级分=25.0质量%) 15.0份
将这些材料导入前述烧杯中,在调节从而使水的总份数为250份后,通过在8,000rpm下搅拌1分钟来进行混合。
此外,逐渐添加9.0份的2.0质量%硫酸镁的水溶液作为絮凝剂。
将起始分散液转移至装有搅拌装置和温度计的聚合釜,并且通过搅拌和使用夹套式电阻加热器加热至50.0℃来促进聚集颗粒生长。
在已经过50分钟的阶段,通过添加200.0份的5.0质量%乙二胺四乙酸(EDTA)的水溶液制备聚集颗粒分散液29。
然后使用0.1mol/L氢氧化钠水溶液将聚集颗粒分散液29的pH调节至8.0,然后将聚集颗粒分散液29加热至80.0℃并且保持180分钟从而进行聚集颗粒的聚结。
在已经过180分钟后,结果为分散有调色剂颗粒的调色剂颗粒分散液29。在以1.0℃/分钟的降温速度冷却后,过滤调色剂颗粒分散液29并且用去离子水通流清洗,当滤液的传导率到达50mS以下时,回收调色剂颗粒滤饼。
然后将调色剂颗粒滤饼导入是调色剂颗粒的质量的20倍的量的去离子水中;使用Three-One电机进行搅拌;一旦调色剂颗粒已经充分地解聚,再次进行过滤、用水通流清洗、和固液分离。将得到的调色剂颗粒滤饼用样品磨机破碎,然后在40℃烘箱中干燥24小时。将得到的粉末用样品磨机再次破碎,然后在40℃烘箱中追加真空干燥5小时,从而得到磁性调色剂颗粒29。
磁性调色剂颗粒30和31制造例
除了改变为表3中给出的条件以外,如磁性调色剂颗粒26制造例中进行来得到磁性调色剂颗粒30和31。
在磁性调色剂颗粒30的制造例中,在第一聚集步骤中,在添加0.2份表面活性剂(Noigen TDS-200,DKS Co.,Ltd.)后添加絮凝剂。
在磁性调色剂颗粒30的制造例中,在50.0℃下促进聚集颗粒生长的第一聚集步骤后,添加表3所示的分散液,并且进行在50.0℃下再次促进聚集颗粒生长的第二聚集步骤。
磁性调色剂2至31制造例
除了将磁性调色剂颗粒1改变为磁性调色剂颗粒2至31以外,如磁性调色剂1制造例中进行来得到磁性调色剂2至31。
得到的磁性调色剂2至31的以下结果在表4中给出:
体积平均粒径(Dv)、数均粒径(Dn)、Dn-0.500以上且Dn+0.500以下的粒径范围中的平均亮度(表中简单地标记为平均亮度)、CV1、CV2/CV1、磁性体的占有面积率的平均值(表中标记为A)、平均圆形度、蜡域的数均直径(表中标记为B)。
[表4]
实施例2至24和比较例1至7
使用磁性调色剂2至31进行如实施例1中的相同评价。结果在表5中给出。
[表5]
因此本发明可以提供磁性调色剂—在将强剪切施加于调色剂的系统中—其显示优异的图像质量、抵抗环境变化、并且显示优异的稳定性。本发明还可以提供使用该磁性调色剂的图像形成方法。
虽然参考示例性实施方案已描述了本发明,但应理解本发明并不局限于公开的示例性实施方案。权利要求书的范围符合最宽泛的解释以涵盖所有此类改进以及等同的结构和功能。

Claims (9)

1.一种磁性调色剂,其特征在于,包含含有粘结剂树脂、蜡、和磁性体的磁性调色剂颗粒,其中,
当单位为μm的Dn为所述磁性调色剂的数均粒径、
单位为%的CV1为Dn-0.500以上且Dn+0.500以下的粒径范围内的所述磁性调色剂的亮度方差值的变异系数、和
单位为%的CV2为Dn-1.500以上且Dn-0.500以下的粒径范围内的所述磁性调色剂的亮度方差值的变异系数时,
所述CV1和所述CV2满足以下式(1)中的关系;
Dn-0.500以上且Dn+0.500以下的粒径范围内的所述磁性调色剂的平均亮度为30.0以上且60.0以下;和
在使用透射电子显微镜观察的所述磁性调色剂的截面中,当用具有0.8μm的边的正方形网格分割所述磁性调色剂的截面时,所述磁性体的占有面积率的变异系数CV3为40.0%以上且80.0%以下:
CV2/CV1≤1.00 (1)。
2.根据权利要求1所述的磁性调色剂,其中,在使用透射电子显微镜观察的所述磁性调色剂的截面中,当用具有0.8μm的边的正方形网格分割所述磁性调色剂的截面时,所述磁性体的占有面积率的平均值为10.0%以上且40.0%以下。
3.根据权利要求1或2所述的磁性调色剂,其中所述CV1为1.00%以上且4.00%以下。
4.根据权利要求1或2所述的磁性调色剂,其中所述蜡在所述磁性调色剂颗粒的内部形成域,所述域的数均直径为50nm以上且500nm以下。
5.根据权利要求1或2所述的磁性调色剂,其中所述磁性调色剂的平均圆形度为0.960以上。
6.根据权利要求1或2所述的磁性调色剂,其中,在使用透射电子显微镜观察的所述磁性调色剂颗粒的截面中,
当Ws为在距离所述截面的轮廓的1.0μm以内的区域中所述蜡的占有面积率、和
Wc为在距离所述截面的轮廓1.0μm更内侧的内部区域中所述蜡的占有面积率时,
所述Ws为1.5%以上且18.0%以下,和
所述Wc与所述Ws的比为2.0以上且10.0以下。
7.根据权利要求1或2所述的磁性调色剂,其中所述磁性调色剂的数均粒径Dn为3.0μm以上且7.0μm以下。
8.根据权利要求1或2所述的磁性调色剂,其中所述磁性调色剂中的所述磁性体的含量为35质量%以上且50质量%以下。
9.一种图像形成方法,其特征在于包括:
通过从外部向充电构件施加电压来将静电潜像承载构件充电的充电步骤;
在充电的静电潜像承载构件上形成静电潜像的潜像形成步骤;
用调色剂承载构件上承载的调色剂显影静电潜像从而在所述静电潜像承载构件上形成调色剂图像的显影步骤;
通过使用中间转印构件或不使用中间转印构件将所述静电潜像承载构件上的所述调色剂图像转印至转印材料的转印步骤;和
通过使用加热加压装置定影已经转印至所述转印材料的所述调色剂图像的定影步骤,其中
所述显影步骤基于通过所述静电潜像承载构件与所述调色剂承载构件上承载的所述调色剂的直接接触进行显影的单组分接触显影系统;和
所述调色剂为包含含有粘结剂树脂、蜡、和磁性体的磁性调色剂颗粒的磁性调色剂,和其中,
当单位为μm的Dn为所述磁性调色剂的数均粒径、
单位为%的CV1为Dn-0.500以上且Dn+0.500以下的粒径范围内的所述磁性调色剂的亮度方差值的变异系数、和
单位为%的CV2为Dn-1.500以上且Dn-0.500以下的粒径范围内的所述磁性调色剂的亮度方差值的变异系数时,
所述CV1和所述CV2满足以下式(1)中的关系;
Dn-0.500以上且Dn+0.500以下的粒径范围内的所述磁性调色剂的平均亮度为30.0以上且60.0以下,和
在使用透射电子显微镜观察的所述磁性调色剂的截面中,当用具有0.8μm的边的正方形网格分割所述磁性调色剂的截面时,所述磁性体的占有面积率的变异系数CV3为40.0%以上且80.0%以下:
CV2/CV1≤1.00 (1)。
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