CN113253582A - 静电图像显影剂、处理盒、图像形成装置以及图像形成方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及静电图像显影剂、处理盒、图像形成装置以及图像形成方法。该静电图像显影剂包含色调剂颗粒、含有氮原子的层状结构化合物颗粒以及具有磁性颗粒和被覆上述磁性颗粒的树脂层的树脂被覆载体,上述树脂被覆载体的表面由JIS B0601:1994规定的粗糙度曲线的最大高度Ry为0.01μm以上0.20μm以下。

Description

静电图像显影剂、处理盒、图像形成装置以及图像形成方法
技术领域
本发明涉及静电图像显影剂、处理盒、图像形成装置和图像形成方法。
背景技术
日本特开2006-317489号公报中公开了一种色调剂,其中,在平均圆度为0.94~0.995、体积平均粒径为3μm~9μm的母体色调剂中添加有相对于母体色调剂100重量份为0.1~2.0重量份的体积平均粒径为3μm~9μm的三聚氰胺氰尿酸盐粉末。
日本特开2009-237274号公报中公开了一种正充电性色调剂,其中,在包含粘结性树脂、着色剂和正电荷控制剂而成的着色树脂颗粒中添加有相对于着色树脂颗粒100重量份为0.01~0.5重量份的个数平均一次粒径为0.05μm~1.5μm的三聚氰胺氰尿酸盐颗粒。
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明所要解决的技术问题在于提供一种静电图像显影剂,与包含色调剂颗粒和树脂被覆载体但不含有包含氮原子的层状结构化合物颗粒的静电图像显影剂或者树脂被覆载体表面粗糙度曲线的最大高度Ry大于0.20μm的静电图像显影剂相比,本发明的静电图像显影剂可抑制在高温高湿环境下(温度30℃且相对湿度88%)连续形成低密度图像时的载体附着(beads carry over)的发生、可抑制在低温低湿环境下(温度10℃且相对湿度15%)连续形成高密度图像时的印墨饥渴(starvation)的发生。
用于解决技术问题的手段
根据本发明的第1方案,提供一种静电图像显影剂,其包含色调剂颗粒、包含氮原子的层状结构化合物颗粒以及具有磁性颗粒和被覆上述磁性颗粒的树脂层的树脂被覆载体,上述树脂被覆载体的表面由JIS B0601:1994规定的粗糙度曲线的最大高度Ry为0.01μm以上0.20μm以下。
根据本发明的第2方案,上述树脂被覆载体的表面由JIS B0601:1994规定的粗糙度曲线的最大高度Ry为0.01μm以上0.10μm以下。
根据本发明的第3方案,上述层状结构化合物颗粒的体积平均粒径为0.1μm以上20μm以下。
根据本发明的第4方案,上述层状结构化合物颗粒的体积平均粒径为0.3μm以上10μm以下。
根据本发明的第5方案,相对于上述色调剂颗粒100质量份,上述层状结构化合物颗粒的含量为0.01质量份以上0.50质量份以下。
根据本发明的第6方案,相对于上述色调剂颗粒100质量份,上述层状结构化合物颗粒的含量为0.01质量份以上0.30质量份以下。
根据本发明的第7方案,上述层状结构化合物颗粒包含选自由三聚氰胺氰尿酸盐颗粒和氮化硼颗粒组成的组中的至少一种。
根据本发明的第8方案,提供一种在图像形成装置中装卸的处理盒,其具备显影机构,该显影机构存储上述静电图像显影剂,利用上述静电图像显影剂将形成在图像保持体表面的静电图像显影为色调剂图像。
根据本发明的第9方案,提供一种图像形成装置,其具备:
图像保持体;
充电机构,对上述图像保持体表面进行充电;
静电图像形成机构,在经充电的上述图像保持体表面形成静电图像;
显影机构,存储上述静电图像显影剂,利用上述静电图像显影剂将形成在上述图像保持体表面的静电图像显影为色调剂图像;
转印机构,将形成在上述图像保持体表面的色调剂图像转印至记录介质表面;以及
定影机构,将转印至上述记录介质表面的色调剂图像进行定影。
根据根据本发明的第10方案,提供一种图像形成方法,其具有:
充电,对图像保持体表面进行充电;
静电图像形成,在经充电的上述图像保持体表面形成静电图像;
显影,利用上述静电图像显影剂将形成在上述图像保持体表面的静电图像显影为色调剂图像;
转印,将形成在上述图像保持体表面的色调剂图像转印至记录介质表面;以及
定影,将转印至上述记录介质表面的色调剂图像进行定影。
发明效果
根据上述第1或7的方案,提供一种静电图像显影剂,与包含色调剂颗粒和树脂被覆载体但不含有包含氮原子的层状结构化合物颗粒的静电图像显影剂或者树脂被覆载体表面粗糙度曲线的最大高度Ry大于0.20μm的静电图像显影剂相比,该方案的静电图像显影剂可抑制在高温高湿环境下连续形成低密度图像时的载体附着(beads carry over)的发生、可抑制在低温低湿环境下连续形成高密度图像时的印墨饥渴的发生。
根据上述第2方案,提供一种静电图像显影剂,与粗糙度曲线的最大高度Ry大于0.10μm的情况相比,该方案的静电图像显影剂可抑制在高温高湿环境下连续形成低密度图像时的载体附着的发生、可抑制在低温低湿环境下连续形成高密度图像时的印墨饥渴的发生。
根据上述第3方案,提供一种静电图像显影剂,与层状结构化合物颗粒的体积平均粒径小于0.1μm或大于20μm的情况相比,该方案的静电图像显影剂可抑制在高温高湿环境下连续形成低密度图像时的载体附着的发生、可抑制在低温低湿环境下连续形成高密度图像时的印墨饥渴的发生。
根据上述第4方案,提供一种静电图像显影剂,与层状结构化合物颗粒的体积平均粒径小于0.3μm或大于10μm的情况相比,该方案的静电图像显影剂可抑制在高温高湿环境下连续形成低密度图像时的载体附着的发生、可抑制在低温低湿环境下连续形成高密度图像时的印墨饥渴的发生。
根据上述第5方案,提供一种静电图像显影剂,与层状结构化合物颗粒的含量相对于色调剂颗粒100质量份小于0.01质量份或大于0.50质量份的情况相比,该方案的静电图像显影剂可抑制在高温高湿环境下连续形成低密度图像时的载体附着的发生、可抑制在低温低湿环境下连续形成高密度图像时的印墨饥渴的发生。
根据上述第6方案,提供一种静电图像显影剂,与层状结构化合物颗粒的含量相对于色调剂颗粒100质量份小于0.01质量份或大于0.30质量份的情况相比,该方案的静电图像显影剂可抑制在高温高湿环境下连续形成低密度图像时的载体附着的发生、可抑制在低温低湿环境下连续形成高密度图像时的印墨饥渴的发生。
根据上述第8方案,提供一种处理盒,与静电图像显影剂为包含色调剂颗粒和树脂被覆载体但不含有包含氮原子的层状结构化合物颗粒的静电图像显影剂或者树脂被覆载体表面粗糙度曲线的最大高度Ry大于0.20μm的静电图像显影剂相比,该方案中的静电图像显影剂可抑制在高温高湿环境下连续形成低密度图像时的载体附着的发生、可抑制在低温低湿环境下连续形成高密度图像时的印墨饥渴的发生。
根据根据上述第9方案,提供一种图像形成装置,与静电图像显影剂为包含色调剂颗粒和树脂被覆载体但不含有包含氮原子的层状结构化合物颗粒的静电图像显影剂或者树脂被覆载体表面粗糙度曲线的最大高度Ry大于0.20μm的静电图像显影剂相比,该方案中的静电图像显影剂可抑制在高温高湿环境下连续形成低密度图像时的载体附着的发生、可抑制在低温低湿环境下连续形成高密度图像时的印墨饥渴的发生。
根据上述第10方案,提供一种图像形成方法,与静电图像显影剂为包含色调剂颗粒和树脂被覆载体但不含有包含氮原子的层状结构化合物颗粒的静电图像显影剂或者树脂被覆载体表面粗糙度曲线的最大高度Ry大于0.20μm的静电图像显影剂相比,该方案中的静电图像显影剂可抑制在高温高湿环境下连续形成低密度图像时的载体附着的发生、可抑制在低温低湿环境下连续形成高密度图像时的印墨饥渴的发生。
附图说明
图1是示出本实施方式的图像形成装置的一例的示意性构成图。
图2是示出本实施方式的在图像形成装置中装卸的处理盒的一例的示意性构成图。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式进行说明。这些说明和实施例用于例示出实施方式,并不限制实施方式的范围。
本发明中使用“~”表示的数值范围表示分别包含“~”之前和之后记载的数值作为最小值和最大值的范围。
本发明中阶段性地记载的数值范围中,以一个数值范围记载的上限值或下限值可以被替换成所记载的其他阶段的数值范围的上限值或下限值。另外,本发明中记载的数值范围中,该数值范围的上限值或下限值可以被替换为实施例中所示的值。
本发明中的“步骤”这一用语不仅包含独立的步骤,而且即使在无法与其他步骤明确区分的情况下,只要可实现该步骤的期望目的,则也包含在本术语中。
在参照附图对本发明中的实施方式进行说明的情况下,该实施方式的构成并不限于附图所示的构成。另外,各图中的部件的大小是示意性的,部件间的大小的相对关系并不限定于此。
本发明中的各成分可以包含两种以上的相应的物质。在提及本发明中的组合物中的各成分的量的情况下,在组合物中与各成分相应的物质存在两种以上的情况下,只要不特别声明,是指组合物中所存在的该两种以上的物质的总量。
本发明中的与各成分相应的颗粒可以包含两种以上。在组合物中存在两种以上的与各成分相应的颗粒的情况下,只要不特别声明,各成分的粒径是指针对组合物中所存在的该两种以上的颗粒的混合物的值。
本发明中,“色调剂”是指“静电图像显影用色调剂”,“载体”是指“静电图像显影用载体”。“静电图像显影剂”也被称为“显影剂”。
<静电图像显影剂>
本实施方式的显影剂包含:色调剂颗粒、包含氮原子的层状结构化合物颗粒以及具有磁性颗粒和被覆上述磁性颗粒的树脂层的树脂被覆载体;上述树脂被覆载体的表面由JIS B0601:1994规定的粗糙度曲线的最大高度Ry为0.01μm以上0.20μm以下。
粗糙度曲线的最大高度Ry是表面粗糙度的指标。本实施方式中的树脂被覆载体表面粗糙度曲线的最大高度Ry根据JIS B0601:1994如下进行测定。
使用表面形状测定装置(例如株式会社KEYENCE制“超深度彩色3D形状测定显微镜VK-9700”),对于树脂被覆载体的表面以适当的倍率(例如倍率1000倍)进行观察,以取样长度值0.08mm得到粗糙度曲线。由粗糙度曲线沿其平均线的方向抽出基准长度10μm,求出峰顶线和谷底线的距离Ry(μm)。对于2000个树脂被覆载体分别求出Ry,进行算术平均。
本实施方式的显影剂可抑制在高温高湿环境下连续形成低密度图像时的载体附着(beads carry over)(载体附着于图像保持体表面的静电图像上的现象)的发生、可抑制在低温低湿环境下连续形成高密度图像时的印墨饥渴(图像边缘露白)的发生。其机理据推测如下。
在通过色调剂与树脂被覆载体的搅拌摩擦而使色调剂充电的显影剂中,在显影器内的搅拌应力下树脂被覆载体的树脂层不断磨耗,树脂被覆载体表面的磁性颗粒的露出面积可能会增加。这种情况下,树脂被覆载体的电阻降低,可能会发生载体附着(beads carryover)。在外添剂难以从色调剂颗粒中游离出(即外添剂难以覆盖树脂被覆载体表面)的高温高湿环境(例如温度30℃且相对湿度88%)下且显影器内的搅拌应力持续的低密度图像连续形成中,这种现象显著。
针对上述现象,据信在显影剂含有包含氮原子的层状结构化合物颗粒时,该层状结构化合物颗粒覆盖树脂被覆载体表面的磁性颗粒的露出部,由此可抑制载体附着(beadscarry over)的发生。据推测,包含氮原子的层状结构化合物颗粒由于包含氮原子,因此与树脂层相比,更容易被磁性颗粒的露出部静电吸引,附着于磁性颗粒的露出部的层状结构化合物颗粒(具有层间距离为埃级的层积结构的化合物的颗粒)覆盖磁性颗粒的露出部。
另一方面,若树脂被覆载体表面的磁性颗粒的露出部被显影剂中包含的材料或材料碎片(例如各种外添剂、从色调剂颗粒剥离的树脂、从树脂被覆载体剥离的树脂)过度地覆盖,则树脂被覆载体的电阻升高,可能发生印墨饥渴。在外添剂容易从色调剂颗粒中游离出(即外添剂容易覆盖树脂被覆载体表面)的低温低湿环境(例如温度10℃且相对湿度15%)下且显影器内的色调剂停留时间短(即,色调剂的摩擦充电容易不充分)的高密度图像的连续形成中,这种现象显著。
针对上述的现象,据信,若在树脂被覆载体表面的粗糙度曲线的最大高度Ry为0.20μm以下,则显影剂中包含的材料或材料碎片不容易被钩挂在树脂被覆载体表面,可在不过度地覆盖磁性颗粒的露出部的情况下抑制印墨饥渴的发生。从这方面出发,树脂被覆载体表面的粗糙度曲线的最大高度Ry更优选为0.15μm以下、进一步优选为0.10μm以下、进而优选为0.08μm以下。其中,由于难以消除树脂被覆载体表面的微细凹凸,因此树脂被覆载体表面的粗糙度曲线的最大高度Ry为0.01μm以上,从制造的容易性的方面出发,更优选为0.04μm以上。
作为调节树脂被覆载体表面粗糙度曲线的最大高度Ry的方法,可以举出:作为磁性颗粒使用表面凹凸少的磁性颗粒;使树脂层比较厚;等等。
作为在磁性颗粒表面形成树脂层的方法,有湿式制法(使用溶解或分散树脂的溶剂的制法)和干式制法(不使用溶解或分散树脂的溶剂的制法),从将树脂被覆载体表面粗糙度曲线的最大高度Ry抑制得较低的方面出发,优选干式制法。关于干式制法的实施方式例在下文叙述。
下面对构成本实施方式的显影剂的树脂被覆载体、层状结构化合物颗粒以及色调剂颗粒进行详细说明。
[树脂被覆载体]
树脂被覆载体具有磁性颗粒和被覆磁性颗粒的树脂层。
-磁性颗粒-
磁性颗粒没有特别限定,可应用作为载体的芯材使用的公知的磁性颗粒。作为磁性颗粒,具体地说,可以举出铁、镍、钴等磁性金属的颗粒;铁素体、磁铁矿等磁性氧化物的颗粒;在多孔质的磁性粉中含浸树脂而成的树脂含浸磁性颗粒;在树脂中分散混配磁性粉而成的磁性粉分散树脂颗粒;等等。作为本实施方式中的磁性颗粒,优选铁素体颗粒。
磁性颗粒的体积平均粒径优选为10μm以上100μm以下、更优选为20μm以上80μm以下、进一步优选为30μm以上60μm以下。
关于磁性颗粒的磁力,在3000奥斯特的磁场中的饱和磁化优选为50emu/g以上、更优选为60emu/g以上。上述饱和磁化的测定使用振动试样型磁力测定装置VSMP10-15(东英工业公司制造)进行。将测定试样装入内径7mm、高度5mm的单元皿(cell)中并设置在上述装置中。测定时施加外加磁场,扫描至最大3000奥斯特。接着减少外加磁场,在记录纸上绘制磁滞曲线。根据曲线的数据求出饱和磁化、残留磁化、保持力。
磁性颗粒的体积电阻(体积电阻率)优选为1×105Ω·cm以上1×109Ω·cm以下、更优选为1×107Ω·cm以上1×109Ω·cm以下。
磁性颗粒的体积电阻(Ω·cm)如下进行测定。将测定对象物按照1mm以上3mm以下的厚度平坦地载置于配有20cm2电极板的圆形夹具的表面,形成层。在其上载置上述20cm2电极板,将层夹在中间。为了使测定对象物与电极板之间无空隙,在配置于层上的电极板上施加4kg的负荷,之后测定层的厚度(cm)。层的上下的两电极与静电计和高压电源发生装置连接。按照电场为103.8V/cm向两电极施加高电压,读取此时流经的电流值(A)。设测定环境为温度20℃、湿度50%RH。测定对象物的体积电阻(Ω·cm)的计算式如下式所示。
R=E×20/(I-I0)/L
上述式中,R表示测定对象物的体积电阻(Ω·cm)、E表示外加电压(V)、I表示电流值(A)、I0表示外加电压0V下的电流值(A)、L表示层的厚度(cm)。系数20表示电极板的面积(cm2)。
-被覆磁性颗粒的树脂层-
作为构成树脂层的树脂,可以举出:苯乙烯·丙烯酸共聚物;聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃系树脂;聚苯乙烯、丙烯酸类树脂、聚丙烯腈、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、聚乙烯基咔唑、聚乙烯基醚、聚乙烯基酮等聚乙烯基系或聚亚乙烯基系树脂;氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物;由有机硅氧烷键构成的纯有机硅树脂或其改性物;聚四氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚三氟氯乙烯等氟树脂;聚酯;聚氨酯;聚碳酸酯;脲-甲醛树脂等氨基树脂;环氧树脂;等等。
树脂层优选含有具有脂环结构的丙烯酸类树脂。作为具有脂环结构的丙烯酸树脂的聚合成分,优选(甲基)丙烯酸的低级烷基酯(例如烷基的碳原子数为1~9的(甲基)丙烯酸烷基酯),具体地说,可以举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基已酯等。这些单体可以使用1种,也可以合用2种以上。
具有脂环结构的丙烯酸类树脂优选包含(甲基)丙烯酸环己酯作为聚合成分。具有脂环结构的丙烯酸类树脂中包含的(甲基)丙烯酸环己酯的含量优选为75摩尔%以上100摩尔%以下、更优选为85摩尔%以上100摩尔%以下、进一步优选为95摩尔%以上100摩尔%以下。
在树脂层所包含的全部树脂中,具有脂环结构的丙烯酸树脂的所占比例优选为80质量%以上、更优选为90质量%以上,进一步优选实质上全部树脂为具有脂环结构的丙烯酸类树脂。
在树脂层中,出于控制充电或电阻的目的,可以包含无机颗粒。作为无机颗粒,可以举出例如炭黑;金、银、铜等金属;硫酸钡、硼酸铝、钛酸钾、氧化钛、氧化锌、氧化锡、掺杂有锑的氧化锡、掺杂有锡的氧化铟、掺杂有铝的氧化锌等金属化合物;被覆有金属的树脂颗粒;等等。
作为在磁性颗粒表面形成树脂层的方法,例如可以举出湿式制法和干式制法。湿式制法是使用溶解或分散构成树脂层的树脂的溶剂的制法。另一方面,干式制法是不使用上述溶剂的制法。
作为湿式制法,例如可以举出:浸渍法,将磁性颗粒浸渍在树脂层形成用树脂液中来进行被覆;喷雾法,将树脂层形成用树脂液喷雾至磁性颗粒表面;流化床法,使磁性颗粒在流化床中流动并在该状态下喷雾树脂层形成用树脂液;捏合涂布机法,在捏合涂布机中将磁性颗粒与树脂层形成用树脂液混合,除去溶剂;等等。
湿式制法中使用的树脂层形成用树脂液通过使树脂及其他成分溶解或分散在溶剂中而制备。作为溶剂,只要可溶解或分散树脂就没有特别限定,例如使用甲苯、二甲苯等芳香族烃类;丙酮、甲基乙基酮等酮类;四氢呋喃、二氧六环等醚类;等等。
作为干式制法,例如可以举出将磁性颗粒与树脂层形成用树脂的混合物在干燥状态下加热来形成树脂层的方法。具体地说,例如将磁性颗粒与树脂层形成用树脂在气相中混合并加热熔融,形成树脂层。
下面对作为干式制法的实施方式例的干式涂布法进行说明。
干式涂布法为下述方法:使树脂颗粒附着在所要被覆的磁性颗粒的表面,其后施加机械冲击力,使附着于磁性颗粒表面的树脂颗粒熔融或软化,形成树脂层。具体地说,将包含磁性颗粒和树脂颗粒(以及必要时的包含在树脂层中的无机颗粒)的混合物投入到可发生机械冲击力的高速搅拌混合机中,在非加热下或加热下进行高速搅拌,对混合物反复赋予冲击力。作为搅拌力,例如可以举出风力。
在高速搅拌时进行加热的情况下,优选为80℃以上130℃以下的温度范围。作为高速搅拌的风速,在加热过程中优选为10m/s以上,从在冷却时抑制树脂被覆载体彼此的凝集的方面出发优选为5m/s以下。作为赋予冲击力的时间,优选为20分钟以上60分钟以下的范围。
优选在利用上述方法制造树脂被覆载体时或者在制造后,通过对树脂被覆载体施加机械应力而将树脂层的一部分剥离等,使磁性颗粒露出。例如,使冷却时的风速为高速而产生剪切力,由此将树脂层的一部分剥离。例如,通过延长赋予冲击力的时间(例如90分钟以上),使位于树脂被覆载体凸部表面的树脂向凹部移动,使凸部的磁性颗粒露出。例如,将所制造的树脂被覆载体利用高速桨式混合机(タービュラー)、球磨机、振动研磨机等进行搅拌,由此将树脂层的一部分剥离。
树脂层的厚度优选为0.1μm以上10μm以下、更优选为0.3μm以上5μm以下。
树脂被覆载体表面的磁性颗粒的露出比例优选为1%以上20%以下、更优选为2%以上10%以下、进一步优选为3%以上8%以下。
树脂被覆载体表面的磁性颗粒的露出比例通过X射线光电子能谱法(XPS)利用下述方法求出。
准备作为对象的树脂被覆载体以及从作为对象的树脂被覆载体除去树脂层而得到的磁性颗粒。作为从树脂被覆载体除去树脂层的方法,例如可以举出将树脂成分利用有机溶剂溶解来除去树脂层的方法、通过800℃左右的加热使树脂成分消失来除去树脂层的方法等。将树脂被覆载体以及除去树脂层得到的磁性颗粒分别作为测定试样,利用XPS对Fe(atomic%)进行定量,计算出(树脂被覆载体的Fe)÷(磁性颗粒的Fe)×100,将其作为磁性颗粒的露出比例(%)。
树脂被覆载体中的磁性颗粒的露出比例可以通过树脂层的形成中使用的树脂的量进行控制,树脂的量相对于磁性颗粒的量越多,露出比例越减小。
树脂被覆载体的体积平均粒径优选为10μm以上120μm以下、更优选为20μm以上100μm以下、进一步优选为30μm以上80μm以下。
本实施方式的显影剂中的树脂被覆载体与色调剂颗粒的混合比(质量比)优选为树脂被覆载体:色调剂颗粒=100:1~100:30、更优选为100:3~100:20。
[层状结构化合物颗粒]
层状结构化合物颗粒是具有层积结构的化合物的颗粒。作为包含氮原子的层状结构化合物颗粒,例如可以举出三聚氰胺氰尿酸盐颗粒、氮化硼颗粒。
从抑制载体附着(beads carry over)的发生的方面出发,层状结构化合物颗粒的体积平均粒径优选为0.1μm以上20μm以下。据推测,层状结构化合物颗粒的体积平均粒径为20μm以下时,容易附着于树脂被覆载体表面的磁性颗粒的露出部。据推测,层状结构化合物颗粒的体积平均粒径为0.1μm以上时,在附着于树脂被覆载体表面的磁性颗粒的露出部之后,容易覆盖该露出部。
从上述方面出发,层状结构化合物颗粒的体积平均粒径更优选为0.3μm以上10μm以下、进一步优选为1μm以上8μm以下、进而优选为2μm以上6μm以下。
层状结构化合物颗粒的体积平均粒径可以通过粉碎、分级或者粉碎与分级的组合进行控制。
层状结构化合物颗粒的体积平均粒径Da与树脂被覆载体的体积平均粒径Db之比Da/Db优选为0.02以上0.8以下、更优选为0.03以上0.7以下、进一步优选为0.04以上0.6以下。
层状结构化合物的体积平均粒径通过下述测定方法求出。
首先,从显影剂中分离出层状结构化合物颗粒。从显影剂中分离层状结构化合物颗粒的方法没有限制,例如,将显影剂分散在包含表面活性剂的水中并对所得到的分散液施加超声波,之后将分散液高速离心,根据比重对于显影剂颗粒、层状结构化合物颗粒以及其他外添剂进行离心分离。提取包含层状结构化合物颗粒的级分,使其干燥,得到层状结构化合物颗粒。
接着,将层状结构化合物颗粒添加至电解质水溶液(例如等渗水溶液)中,施加30秒以上的超声波使其分散。将该分散液作为试样,使用激光衍射散射式粒度分布测定装置(例如Microtrac BEL公司制造、Microtrac MT3000II)测定粒径。对至少3000个层状结构化合物颗粒进行测定,将体积基准的粒度分布中的从小径侧起累积50%的粒径作为体积平均粒径。
从抑制载体附着(beads carry over)的发生的方面出发,层状结构化合物颗粒的含量相对于色调剂颗粒100质量份优选为0.01质量份以上,从抑制印墨饥渴发生的方面出发,层状结构化合物颗粒的含量相对于色调剂颗粒100质量份优选为0.50质量份以下。
从上述方面出发,层状结构化合物颗粒的含量相对于色调剂颗粒100质量份更优选为0.01质量份以上0.30质量份以下、进一步优选为0.03质量份以上0.30质量份以下、进而优选为0.05质量份以上0.15质量份以下。
[色调剂颗粒]
色调剂颗粒例如包含粘结性树脂以及必要时的着色剂、防粘剂及其他添加剂来构成。
-粘结性树脂-
作为粘结性树脂,例如可以举出由下述单体的均聚物或者将这些单体2种以上组合而成的共聚物形成的乙烯基系树脂:苯乙烯类(例如苯乙烯、对氯苯乙烯、α-甲基苯乙烯等)、(甲基)丙烯酸酯类(例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯等)、烯键式不饱和腈类(例如丙烯腈、甲基丙烯腈等)、乙烯基醚类(例如乙烯基甲醚、乙烯基异丁醚等)、乙烯基酮类(例如乙烯基甲基酮、乙烯基乙基酮、乙烯基异丙烯基酮等)、烯烃类(例如乙烯、丙烯、丁二烯等)等。
作为粘结性树脂,例如还可以举出环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、纤维素树脂、聚醚树脂、改性松香等非乙烯基系树脂、它们与上述乙烯基系树脂的混合物或者在它们的共存下将乙烯基系单体进行聚合而得到的接枝聚合物等。
这些粘结性树脂可以单独使用一种,也可以合用两种以上。
作为粘结性树脂,适合为聚酯树脂。
作为聚酯树脂,例如可以举出公知的非晶性聚酯树脂。聚酯树脂中,可以将非晶性聚酯树脂与结晶性聚酯树脂合用。其中,相对于全部粘结性树脂,结晶性聚酯树脂以含量为2质量%以上40质量%以下(优选为2质量%以上20质量%以下)的范围使用为宜。
树脂的“结晶性”是指,在差示扫描量热测定(DSC)中不存在阶梯状的吸热量变化、具有明确的吸热峰,具体地说,是指以升温速度10(℃/min)测定时的吸热峰的半峰宽为10℃以内。
另一方面,树脂的“非晶性”是指半峰宽大于10℃、显示出阶梯状的吸热量变化、或者未确认到明确的吸热峰。
·非晶性聚酯树脂
作为非晶性聚酯树脂,例如可以举出多元羧酸与多元醇的缩聚物。作为非晶性聚酯树脂,可以使用市售品、也可以使用合成品。
作为多元羧酸,例如可以举出脂肪族二羧酸(例如草酸、丙二酸、马来酸、富马酸、柠康酸、衣康酸、戊烯二酸、琥珀酸、烯基琥珀酸、己二酸、癸二酸等)、脂环式二羧酸(例如环己烷二羧酸等)、芳香族二羧酸(例如对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、萘二羧酸等)、它们的酸酐或者它们的低级(例如碳原子数1~5)烷基酯。这些之中,作为多元羧酸,例如优选芳香族二羧酸。
多元羧酸中,可以将二羧酸与采取交联结构或支链结构的3元以上羧酸合用。作为3元以上羧酸,例如可以举出偏苯三酸、苯均四酸、它们的酸酐或者它们的低级(例如碳原子数1~5)烷基酯等。
多元羧酸可以单独使用一种,也可以合用两种以上。
作为多元醇,例如可以举出脂肪族二醇(例如乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇等)、脂环式二醇(例如环己二醇、环己烷二甲醇、氢化双酚A等)、芳香族二醇(例如双酚A的环氧乙烷加成物、双酚A的环氧丙烷加成物等)。这些之中,作为多元醇,例如优选芳香族二醇、脂环式二醇,更优选芳香族二醇。
作为多元醇,可以将二醇与采取交联结构或支链结构的3元以上的多元醇合用。作为3元以上的多元醇,例如可以举出甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇。
多元醇可以单独使用一种,也可以合用两种以上。
非晶性聚酯树脂的玻璃化转变温度(Tg)优选为50℃以上80℃以下、更优选为50℃以上65℃以下。
玻璃化转变温度由通过差示扫描量热测定(DSC)得到的DSC曲线求出,更具体地说,根据JIS K7121:1987“塑料的转变温度测定方法”的玻璃化转变温度的测定方法中记载的“外推玻璃化转变起始温度”来求出。
非晶性聚酯树脂的重均分子量(Mw)优选为5000以上1000000以下、更优选为7000以上500000以下。
非晶性聚酯树脂的数均分子量(Mn)优选为2000以上100000以下。
非晶性聚酯树脂的分子量分布Mw/Mn优选为1.5以上100以下、更优选为2以上60以下。
重均分子量和数均分子量通过凝胶渗透色谱(GPC)测定。利用GPC的分子量测定中,作为测定装置使用东曹制GPC·HLC-8120GPC,使用东曹制柱·TSKgel SuperHM-M(15cm),利用THF溶剂来进行。重均分子量和数均分子量根据该测定结果使用由单分散聚苯乙烯标准试样制作的分子量校正曲线来计算出。
非晶性聚酯树脂通过公知的制造方法得到。具体地说,例如通过下述方法得到:使聚合温度为180℃以上230℃以下,根据需要将反应体系内减压,一边除去缩合时产生的水或醇一边使其反应。
原料单体在反应温度下不溶解或相容的情况下,可以加入高沸点的溶剂作为溶解辅助剂使其溶解。这种情况下,一边蒸馏除去溶解辅助剂一边进行缩聚反应。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准备与该单体缩聚的酸或醇缩合,之后与主成分进行缩聚。
·结晶性聚酯树脂
作为结晶性聚酯树脂,例如可以举出多元羧酸与多元醇的缩聚物。作为结晶性聚酯树脂,可以使用市售品、也可以使用合成物。
此处,为了使结晶性聚酯树脂容易形成晶体结构,与使用具有芳香环的聚合性单体得到的缩聚物相比,优选使用直链状脂肪族的聚合性单体得到的缩聚物。
作为多元羧酸,例如可以举出脂肪族二羧酸(例如草酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、1,9-壬烷二羧酸、1,10-癸烷二羧酸、1,12-十二烷二羧酸、1,14-十四烷二羧酸、1,18-十八烷二羧酸等)、芳香族二羧酸(例如邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、萘-2,6-二羧酸等二元酸等)、它们的酸酐或者它们的低级(例如碳原子数1~5)烷基酯。
多元羧酸中,可以将二羧酸与采取交联结构或支链结构的3元以上羧酸合用。作为3元羧酸,例如可以举出芳香族羧酸(例如1,2,3-苯三甲酸、1,2,4-苯三甲酸、1,2,4-萘三甲酸等)、它们的酸酐或者它们的低级(例如碳原子数1~5)烷基酯。
作为多元羧酸,可以将这些二羧酸与具有磺酸基的二羧酸、具有烯键式双键的二羧酸合用。
多元羧酸可以单独使用一种,也可以合用两种以上。
作为多元醇,例如可以举出脂肪族二醇(例如主链部分的碳原子数为7以上20以下直链型脂肪族二醇)。作为脂肪族二醇,例如可以举出乙二醇、1,3-丙二醇、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、1,14-二十烷二醇等。这些之中,作为脂肪族二醇,优选1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇。
多元醇中,可以将二醇与采取交联结构或支链结构的3元以上的醇合用。作为3元以上的醇,例如可以举出甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇等。
多元醇可以单独使用一种,也可以合用两种以上。
此处,多元醇中,脂肪族二醇的含量可以为80摩尔%以上、优选为90摩尔%以上。
结晶性聚酯树脂的熔解温度优选为50℃以上100℃以下、更优选为55℃以上90℃以下、进一步优选为60℃以上85℃以下。
熔解温度根据由差示扫描量热测定(DSC)得到的DSC曲线通过JIS K7121:1987“塑料的转变温度测定方法”的熔解温度的测定方法中记载的“熔解峰温度”来求出。
结晶性聚酯树脂的重均分子量(Mw)优选为6,000以上35,000以下。
结晶性聚酯树脂例如与非晶性聚酯同样地通过公知的制造方法得到。
相对于色调剂颗粒整体,粘结性树脂的含量优选为40质量%以上95质量%以下、更优选为50质量%以上90质量%以下、进一步优选为60质量%以上85质量%以下。
-着色剂-
作为着色剂,例如可以举出炭黑、铬黄、汉撒黄、联苯胺黄、还原黄、喹啉黄、颜料黄、永久橙GTR、吡唑啉酮橙、耐硫化橙、沃丘格红、永固红、亮胭脂3B、亮胭脂6B、杜邦油红、吡唑啉酮红、立索红、若丹明B色淀、色淀红C、颜料红、玟瑰红、苯胺蓝、佛青蓝、油溶蓝、亚甲基蓝氯化物、酞菁蓝、颜料蓝、酞菁绿、孔雀石绿草酸盐等颜料;吖啶系、呫吨系、偶氮系、苯醌系、吖嗪系、蒽醌系、硫靛系、二噁嗪系、噻嗪系、偶氮甲碱系、靛蓝系、酞菁系、苯胺黑系、聚甲炔系、三苯甲烷系、二苯基甲烷系、噻唑系等染料。
着色剂可以单独使用一种,也可以合用两种以上。
着色剂可以使用根据需要进行了表面处理的着色剂,也可以与分散剂合用。另外,着色剂也可以将两种以上合用。
相对于色调剂颗粒整体,着色剂的含量优选为1质量%以上30质量%以下、更优选为3质量%以上15质量%以下。
-防粘剂-
作为防粘剂,例如可以举出:烃类蜡;巴西棕榈蜡、米糠蜡、小烛树蜡等天然蜡;褐煤蜡等合成或矿物/石油系蜡;脂肪酸酯、褐煤酸酯等酯系蜡;等等。防粘剂并不限于此。
防粘剂的熔解温度优选为50℃以上110℃以下、更优选为60℃以上100℃以下。
熔解温度根据由差示扫描量热测定(DSC)得到的DSC曲线通过JIS K7121:1987“塑料的转变温度测定方法”的熔解温度的测定方法中记载的“熔解峰温度”来求出。
相对于色调剂颗粒整体,防粘剂的含量优选为1质量%以上20质量%以下、更优选为5质量%以上15质量%以下。
-其他添加剂-
作为其他添加剂,例如可以举出磁性体、电荷控制剂、无机粉体等公知的添加剂。这些添加剂可以作为内添剂包含在色调剂颗粒中。
-色调剂颗粒的特性等-
色调剂颗粒可以为单层结构的色调剂颗粒,也可以为由芯部(核颗粒)和被覆芯部的被覆层(壳层)构成的所谓核·壳结构的色调剂颗粒。
核·壳结构的色调剂颗粒例如可以由芯部和被覆层构成,该芯部通过包含粘结性树脂以及必要时的着色剂和防粘剂等其他添加剂来构成,该被覆层通过包含粘结性树脂来构成。
色调剂颗粒的体积平均粒径(D50v)优选为2μm以上10μm以下、更优选为4μm以上8μm以下。
关于色调剂颗粒的体积平均粒径(D50v),使用Coulter Multisizer II(BeckmanCoulter公司制造),电解液使用ISOTON-II(Beckman Coulter公司制造)来进行测定。
在测定时,在作为分散剂的表面活性剂(优选烷基苯磺酸钠)的5质量%水溶液2ml中添加0.5mg以上50mg以下的测定试样。将其添加到100ml以上150ml以下的电解液中。
将悬浮有试样的电解液利用超声波分散器进行1分钟分散处理,利用CoulterMultisizer II使用孔径100μm的孔测定2μm以上60μm以下的范围的粒径的颗粒的粒度分布。采样的颗粒数为50000个。从小径侧起描绘体积基准的粒度分布,将累积50%点的粒径作为体积平均粒径D50v。
色调剂颗粒的平均圆度优选为0.94以上1.00以下、更优选为0.95以上0.98以下。
色调剂颗粒的平均圆度利用(等效圆周长)/(周长)[(与颗粒图像具有相同的投影面积的圆的周长)/(颗粒投影图像的周长)]来求出。具体地说,为利用下述方法测定得到的值。
首先,吸引采集作为测定对象的色调剂颗粒,使其形成扁平流,通过使其瞬时频闪发光而获取作为静止图像的颗粒图像,利用对该颗粒图像进行图像分析的流式颗粒图像分析装置(Sysmex公司制造的FPIA-3000)来求出平均圆度。并且,设求出平均圆度时的采样数为3500个。
色调剂具有外添剂的情况下,使作为测定对象的色调剂(显影剂)分散在包含表面活性剂的水中,之后进行超声波处理,得到除去外添剂的色调剂颗粒。
-色调剂颗粒的制造方法-
色调剂颗粒可以通过干式制法(例如混炼粉碎法等)、湿式制法(例如凝集聚结法、悬浮聚合法、溶解悬浮法等)中的任一种进行制造。这些制法没有特别限制,采用公知的制法。这些之中,通过凝集聚结法来得到色调剂颗粒为宜。
具体地说,例如,在通过凝集聚结法制造色调剂颗粒的情况下,经下述步骤制造色调剂颗粒:准备分散有作为粘结性树脂的树脂颗粒的树脂颗粒分散液的步骤(树脂颗粒分散液准备步骤);在树脂颗粒分散液中(必要时混合其他颗粒分散液后的分散液中)使树脂颗粒(必要时的其他颗粒)凝集,形成凝集颗粒的步骤(凝集颗粒形成步骤);以及将分散有凝集颗粒的凝集颗粒分散液加热,使凝集颗粒融合/合并(融合·合一),形成色调剂颗粒的步骤(融合/合并步骤)。
以下对各步骤的详情进行说明。
在以下的说明中,对于得到包含着色剂以及防粘剂的色调剂颗粒的方法进行了说明,但着色剂、防粘剂是根据需要使用的添加剂。当然也可以使用着色剂、防粘剂以外的其他添加剂。
-树脂颗粒分散液准备步骤-
准备分散有作为粘结性树脂的树脂颗粒的树脂颗粒分散液,并同时准备例如分散有着色剂颗粒的着色剂颗粒分散液、分散有防粘剂颗粒的防粘剂颗粒分散液。
树脂颗粒分散液例如通过将树脂颗粒利用表面活性剂分散在分散介质中来制备。
作为树脂颗粒分散液中使用的分散介质,例如可以举出水系介质。
作为水系介质,例如可以举出蒸馏水、离子交换水等水、醇类等。这些介质可以单独使用一种,也可以合用两种以上。
作为表面活性剂,例如可以举出:硫酸酯盐系、磺酸盐系、磷酸酯系、皂系等阴离子表面活性剂;胺盐型、季铵盐型等阳离子表面活性剂;聚乙二醇系、烷基苯酚环氧乙烷加成物系、多元醇系等非离子系表面活性剂;等等。这些之中,特别可以举出阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂。非离子系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合用。
表面活性剂可以单独使用一种,也可以合用两种以上。
树脂颗粒分散液中,作为使树脂颗粒分散在分散介质中的方法,例如可以举出使用旋转剪切型均化器或具有介质的球磨机、砂磨机、珠磨机等的常见分散方法。另外,根据树脂颗粒的种类,也可以利用转相乳化法使树脂颗粒分散在分散介质中。转相乳化法为下述的方法:使要分散的树脂溶解在可溶解该树脂的疏水性有机溶剂中,向有机连续相(O相)中加入碱来进行中和,之后投入水系介质(W相),由此从W/O转相为O/W,使树脂以颗粒状分散在水系介质中。
作为分散在树脂颗粒分散液中的树脂颗粒的体积平均粒径,例如优选为0.01μm以上1μm以下、更优选为0.08μm以上0.8μm以下、进一步优选为0.1μm以上0.6μm以下。
关于树脂颗粒的体积平均粒径,使用通过激光衍射式粒度分布测定装置(例如堀场制作所制LA-700)的测定得到的粒度分布,相对于所划分出的粒度范围(区段),从小粒径侧起对于体积绘制累积分布,测定相对于全部颗粒累积50%点的粒径,将该粒径作为体积平均粒径D50v。对于其他分散液中的颗粒的体积平均粒径也同样地进行测定。
树脂颗粒分散液所包含的树脂颗粒的含量优选为5质量%以上50质量%以下、更优选为10质量%以上40质量%以下。
与树脂颗粒分散液同样地还制备例如着色剂颗粒分散液、防粘剂颗粒分散液。即,在树脂颗粒分散液中的颗粒的体积平均粒径、分散介质、分散方法以及颗粒的含量方面,对于分散在着色剂颗粒分散液中的着色剂颗粒以及分散在防粘剂颗粒分散液中的防粘剂颗粒也是同样的。
-凝集颗粒形成步骤-
接着,将树脂颗粒分散液、着色剂颗粒分散液以及防粘剂颗粒分散液混合。
之后,在混合分散液中使树脂颗粒、着色剂颗粒以及防粘剂颗粒异质凝集,形成直径与目标色调剂颗粒直径接近的且包含树脂颗粒、着色剂颗粒以及防粘剂颗粒的凝集颗粒。
具体地说,例如,在混合分散液中添加凝集剂,并且将混合分散液的pH调节至酸性(例如pH2以上5以下),根据需要添加分散稳定剂,之后加热至与树脂颗粒的玻璃化转变温度接近的温度(具体地说,例如树脂颗粒的玻璃化转变温度-30℃以上玻璃化转变温度-10℃以下),使分散在混合分散液中的颗粒凝集,形成凝集颗粒。
在凝集颗粒形成步骤中,例如,可以在利用旋转剪切型均化器对混合分散液进行搅拌下,于室温(例如25℃)添加凝集剂,将混合分散液的pH调整至酸性(例如pH2以上5以下),根据需要添加分散稳定剂后进行加热。
作为凝集剂,例如可以举出与混合分散液中包含的表面活性剂极性相反的表面活性剂、无机金属盐、2价以上的金属络合物。作为凝集剂使用金属络合物的情况下,表面活性剂的用量降低、充电特性提高。
根据需要,可以与凝集剂一起使用与该凝集剂的金属离子形成络合物或者类似键的添加剂。作为该添加剂,适于使用螯合剂。
作为无机金属盐,例如可以举出氯化钙、硝酸钙、氯化钡、氯化镁、氯化锌、氯化铝、硫酸铝等金属盐;聚合氯化铝、聚氢氧化铝、多硫化钙等无机金属盐聚合物;等等。
作为螯合剂,可以使用水溶性的螯合剂。作为螯合剂,例如可以举出酒石酸、柠檬酸、葡萄糖酸等羟基羧酸;亚氨基二乙酸(IDA)、次氮基三乙酸(NTA)、乙二胺四乙酸(EDTA)等氨基羧酸;等等。
螯合剂的添加量相对于树脂颗粒100质量份优选为0.01质量份以上5.0质量份以下、更优选为0.1质量份以上且小于3.0质量份。
-融合/合并步骤-
接着,将分散有凝集颗粒的凝集颗粒分散液加热至例如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℃至高30℃的温度),使凝集颗粒融合/合并,形成色调剂颗粒。
经过以上的步骤,得到色调剂颗粒。
在得到分散有凝集颗粒的凝集颗粒分散液后,可以经下述步骤制造色调剂颗粒:将该凝集颗粒分散液与分散有树脂颗粒的树脂颗粒分散液进一步混合,按照使树脂颗粒进一步附着在凝集颗粒的表面的方式进行凝集,形成第2凝集颗粒的步骤;以及对分散有第2凝集颗粒的第2凝集颗粒分散液进行加热,使第2凝集颗粒融合/合并,形成核·壳结构的色调剂颗粒的步骤。
在融合/合并步骤结束后,对于在溶液中形成的色调剂颗粒实施公知的清洗步骤、固液分离步骤以及干燥步骤,得到干燥状态的色调剂颗粒。关于清洗步骤,从充电性的方面出发,可以充分实施利用离子交换水的置换清洗。关于固液分离步骤,从生产率的方面出发,可以实施抽滤、加压过滤等。关于干燥步骤,从生产率的方面出发,可以实施冷冻干燥、气流干燥、流化干燥、振动式流化干燥等。
之后,例如向所得到的干燥状态的色调剂颗粒中添加外添剂并进行混合,由此制造出本实施方式的显影剂。混合例如可以利用V型搅拌机、亨舍尔混合机、Loedige混合机等来进行。进而可以根据需要使用振动筛分机、风力筛分机等除去色调剂的粗大颗粒。
-外添剂-
作为外添剂,例如可以举出无机颗粒。作为该无机颗粒,可以举出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。
作为外添剂的无机颗粒的表面可以被施以疏水化处理。疏水化处理例如将无机颗粒浸渍在疏水化处理剂中等来进行。疏水化处理剂没有特别限制,例如可以举出硅烷系偶联剂、硅油、钛酸酯系偶联剂、铝系偶联剂等。它们可以单独使用一种,也可以合用两种以上。
疏水化处理剂的量通常例如相对于无机颗粒100质量份为1质量份以上10质量份以下。
作为外添剂,还可以举出树脂颗粒(聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、三聚氰胺树脂等树脂颗粒)、清洁活性剂(例如以硬脂酸锌为代表的高级脂肪酸的金属盐、氟系高分子量体的颗粒)等。
外添剂的外添量相对于色调剂颗粒优选为0.01质量%以上5质量%以下、更优选为0.01质量%以上2.0质量%以下。
<图像形成装置、图像形成方法>
本实施方式的图像形成装置具备:图像保持体;充电机构,对图像保持体表面进行充电;静电图像形成机构,在经充电的图像保持体表面形成静电图像;显影机构,存储静电图像显影剂并利用静电图像显影剂将形成在图像保持体表面的静电图像显影为色调剂图像;转印机构,将形成在图像保持体表面的色调剂图像转印至记录介质表面;以及定影机构,将转印至记录介质表面的色调剂图像进行定影。并且,作为静电图像显影剂,应用本实施方式的静电图像显影剂。
利用本实施方式的图像形成装置实施具有下述步骤的图像形成方法(本实施方式的图像形成方法):充电步骤,对图像保持体表面进行充电;静电图像形成步骤,在经充电的图像保持体表面形成静电图像;显影步骤,利用本实施方式的静电图像显影剂将形成在图像保持体表面的静电图像显影为色调剂图像;转印步骤,将形成在图像保持体表面的色调剂图像转印至记录介质表面;以及定影步骤,将转印至记录介质表面的色调剂图像进行定影。
本实施方式的图像形成装置的构成适用于下述公知的图像形成装置:将形成在图像保持体表面的色调剂图像直接转印至记录介质的直接转印方式的装置;将形成在图像保持体表面的色调剂图像一次转印至中间转印体的表面,将转印至中间转印体表面的色调剂图像二次转印至记录介质表面的中间转印方式的装置;具备对于色调剂图像转印后、充电前的图像保持体表面进行清洁的清洁机构的装置;具备在色调剂图像的转印后、充电前对图像保持体表面照射除电光以进行除电的除电机构的装置;等等。
本实施方式的图像形成装置为中间转印方式的装置的情况下,所应用的转印机构例如为具有下述部件的构成:将色调剂图像转印至表面的中间转印体;将形成在图像保持体表面的色调剂图像一次转印至中间转印体表面的一次转印机构;以及将转印至中间转印体表面的色调剂图像二次转印至记录介质表面的二次转印机构。
本实施方式的图像形成装置中,例如包含显影机构的部分可以为在图像形成装置中装卸的墨盒结构(处理盒)。作为处理盒,例如适于使用存储本实施方式的静电图像显影剂且具备显影机构的处理盒。
以下示出本实施方式的图像形成装置的一例,但并不限定于此。在以下的说明中,对于图中示出的主要部分进行说明,省略其他说明。
图1为示出本实施方式的图像形成装置的示意性构成图。
图1所示的图像形成装置具备:基于分色图像数据输出黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)、黑色(K)的各色图像的电子照相方式的第1~第4图像形成单元10Y、10M、10C、10K(图像形成机构)。这些图像形成单元(以下有时简称为“单元”)10Y、10M、10C、10K在水平方向上相互离开预先设定的距离来进行并列排布。这些单元10Y、10M、10C、10K可以为在图像形成装置中装卸的处理盒。
在各单元10Y、10M、10C、10K的上方,中间转印带(中间转印体的一例)20延伸穿过各单元而设置。中间转印带20卷绕设置在驱动辊22和支持辊24上,使其沿着从第1单元10Y向着第4单元10K的方向行进。支持辊24通过未图示的弹簧等沿着与驱动辊22分离的方向施加力,对于卷绕在这两者上的中间转印带20施加张力。在中间转印带20的图像保持体侧面具备与驱动辊22对置的中间转印体清洁装置30。
向各单元10Y、10M、10C、10K的显影装置(显影机构的一例)4Y、4M、4C、4K的分别进行存储在色调剂盒8Y、8M、8C、8K中的黄色、品红色、青色、黑色的各色调剂的供给。
由于第1~第4单元10Y、10M、10C、10K具有相同的构成和动作,因此,此处以配设在中间转印带行进方向的上游侧的形成黄色图像的第1单元10Y为代表进行说明。
第1单元10Y具有起到作为图像保持体作用的感光体1Y。在感光体1Y的周围依次配置有:充电辊(充电机构的一例)2Y,其将感光体1Y的表面充电至预先设定的电位;曝光装置(静电图像形成机构的一例)3,其基于分色图像信号利用激光线3Y将充电后的表面曝光而形成静电图像;显影装置(显影机构的一例)4Y,其将充电后的色调剂供给至静电图像以使静电图像进行显影;一次转印辊5Y(一次转印机构的一例),其将显影后的色调剂图像转印至中间转印带20上;以及感光体清洁装置(清洁单元的一例)6Y,其除去一次转印后残留在感光体1Y的表面上的色调剂。
一次转印辊5Y配置在中间转印带20的内侧,被设于与感光体1Y对置的位置。各单元的一次转印辊5Y、5M、5C、5K分别与施加一次转印偏压的偏压电源(未图示)连接。各偏压电源通过利用未图示的控制部的控制而改变施加至各一次转印辊的转印偏压的值。
下面对第1单元10Y中的形成黄色图像的动作进行说明。
首先,在动作之前,利用充电辊2Y将感光体1Y的表面充电至-600V~-800V的电位。
感光体1Y在导电性(例如20℃的体积电阻率1×10-6Ωcm以下)的基体上层积感光层而形成。该感光层通常具有高电阻(常见的树脂的电阻),但具有在照射激光线时被照射了激光线的部分的电阻率发生变化的性质。因此,根据从未图示的控制部送出的黄色用图像数据,将激光线3Y由曝光装置3照射至充电后的感光体1Y的表面。由此在感光体1Y的表面形成黄色图像图案的静电图像。
静电图像是通过充电而形成在感光体1Y的表面的图像,其是所谓的负潜像,该负潜像是如下形成的:利用激光线3Y降低感光层的被照射部分的电阻率,使感光体1Y表面的充电后的电荷流动;另一方面,未照射激光线3Y的部分的电荷发生残留,由此形成该负潜像。
在感光体1Y上形成的静电图像随着感光体1Y的运转而旋转至预先设定的显影位置。并且,在该显影位置,通过显影装置4Y使感光体1Y上的静电图像显影为色调剂图像而被可视化。
在显影装置4Y内存储有例如至少包含黄色色调剂和载体的静电图像显影剂。黄色色调剂在显影装置4Y的内部通过被搅拌而摩擦带电,具有与在感光体1Y上充电的充电电荷相同极性(负极性)的电荷,而被保持在显影剂辊(显影剂保持体的一例)上。之后使感光体1Y的表面经过显影装置4Y,由此使黄色色调剂静电附着于感光体1Y表面上的经除电的潜像部,利用黄色色调剂使潜像进行显影。形成有黄色色调剂图像的感光体1Y继续以预先设定的速度运转,将在感光体1Y上显影的色调剂图像传送至预先设定的一次转印位置。
感光体1Y上的黄色色调剂图像被传送至一次转印位置时,对一次转印辊5Y施加一次转印偏压,由感光体1Y朝向一次转印辊5Y的静电力作用于色调剂图像,将感光体1Y上的色调剂图像转印至中间转印带20上。此时施加的转印偏压具有与色调剂的极性(-)相反的(+)极性,在第1单元10Y中利用控制部(未图示)控制为例如+10μA。
另一方面,利用感光体清洁装置6Y除去并回收残留在感光体1Y上的色调剂。
施加至第2单元10M以后的一次转印辊5M、5C、5K的一次转印偏压也按照第1单元进行控制。
这样,利用第1单元10Y转印了黄色色调剂图像的中间转印带20依次传送通过第2~第4单元10M、10C、10K,各颜色的色调剂图像以叠加方式被多重转印。
通过第1~第4单元而多重转印了4色的色调剂图像的中间转印带20到达二次转印部,该二次转印部由中间转印带20、与中间转印带的内表面相接的支持辊24以及配置在中间转印带20的图像保持面侧的二次转印辊(二次转印机构的一例)26构成。另一方面,记录纸(记录介质的一例)P藉由供给构件在预先设定的时机对于二次转印辊26与中间转印带20接触的间隙进行给纸,并对支持辊24施加二次转印偏压。此时所施加的转印偏压与色调剂的极性(-)具有相同的(-)极性,从中间转印带20朝向记录纸P的静电力作用于色调剂图像,将中间转印带20上的色调剂图像转印至记录纸P上。此时的二次转印偏压根据通过检测二次转印部的电阻的电阻检测机构(未图示)所检测出的电阻来确定,并且被控制着电压。
之后,将记录纸P送入定影装置(定影机构的一例)28中的一对定影辊的压接部(咬合部),将色调剂图像定影在记录纸P上,形成定影图像。
作为转印色调剂图像的记录纸P,例如可以举出电子照相方式的复印机、打印机等中使用的普通纸。作为记录介质,除了记录纸P以外,还可以举出OHP透明胶片等。
为了进一步提高定影后的图像表面的平滑性,优选记录纸P的表面也是平滑的,例如适于使用将普通纸的表面利用树脂等进行涂布而得到的铜版纸、印刷用的美术纸等。
将已完成彩色图像的定影的记录纸P向排出部送出,结束一系列的彩色成像动作。
<处理盒>
本实施方式的处理盒是在图像形成装置中装卸的处理盒,其具备显影机构,该显影机构存储本实施方式的静电图像显影剂,利用静电图像显影剂将形成在图像保持体表面的静电图像显影为色调剂图像。
本实施方式的处理盒并不限于上述构成,也可以为具备显影机构以及必要时的例如选自图像保持体、充电机构、静电图像形成机构以及转印机构等其他机构中的至少一者的构成。
以下示出本实施方式的处理盒的一例,但并不限定于此。在以下的说明中,对于图中示出的主要部分进行说明,省略其他说明。
图2为示出本实施方式的处理盒的示意性构成图。
图2所示的处理盒200例如通过具备安装导轨116和用于曝光的开口部118的壳体117将感光体107(图像保持体的一例)与感光体107的周围所具备的充电辊108(充电机构的一例)、显影装置111(显影机构的一例)以及感光体清洁装置113(清洁机构的一例)一体地组合并进行保持来构成,制成墨盒。
图2中,109表示曝光装置(静电图像形成机构的一例)、112表示转印装置(转印机构的一例)、115表示定影装置(定影机构的一例)、300表示记录纸(记录介质的一例)。
[实施例]
以下通过实施例对发明的实施方式进行详细说明,但发明的实施方式并不限于这些实施例。在以下的说明中,只要不特别声明,“份”和“%”为质量基准。
<色调剂颗粒的制作>
[非晶性聚酯树脂分散液(A1)的制作]
·乙二醇:37份
·新戊二醇:65份
·1,9-壬二醇:32份
·对苯二甲酸:96份
将上述材料投入烧瓶中,用时1小时将温度升至200℃,对反应体系内均匀进行着搅拌,对此确认后,投入二丁基氧化锡1.2份。一边蒸馏除去所生成的水一边用时6小时将温度升至240℃,在240℃下继续搅拌4小时,得到非晶性聚酯树脂(酸值9.4mgKOH/g、重均分子量13,000、玻璃化转变温度62℃)。将非晶性聚酯树脂保持熔融状态以每分钟100g的速度输送到乳化分散机(Cavitron CD1010、Eurotec公司)中。另行将试剂氨水利用离子交换水稀释并将所得到的0.37%浓度的稀氨水投入罐中,利用热交换器加热至120℃,并同时以每分钟0.1升的速度与非晶性聚酯树脂一起输送至乳化分散机中。使乳化分散机以转子的旋转速度60Hz、压力5kg/cm2的条件运转,得到体积平均粒径160nm、固体成分20%的非晶性聚酯树脂分散液(A1)。
[结晶性聚酯树脂分散液(C1)的制作]
·癸二酸:81份
·己二醇:47份
将上述材料投入烧瓶中,用时1小时将温度升至160℃,确认反应体系内均匀搅拌后,投入0.03份二丁基氧化锡。一边蒸馏除去所生成的水一边用时6小时将温度升至200℃,在200℃继续搅拌4小时。接着将反应液冷却,进行固液分离,将固体物质在温度40℃/减压下进行干燥,得到结晶性聚酯树脂(C1)(熔点64℃、重均分子量15,000)。
·结晶性聚酯树脂(C1):50份
·阴离子型表面活性剂(第一工业制造药株式会社制造、NEOGEN RK):2份
·离子交换水:200份
将上述材料加热至120℃,利用均化器(ULTRA-TURRAXT50、IKA公司)充分分散后,利用压力吐出型均化器进行分散处理。在体积平均粒径达到180nm后进行回收,得到固体成分20%的结晶性聚酯树脂分散液(C1)。
[防粘剂颗粒分散液(W1)的制作]
·固体石蜡(日本精蜡株式会社制HNP-9):100份
·阴离子型表面活性剂(第一工业制造药株式会社制造、NEOGEN RK):1份
·离子交换水:350份
将上述材料混合,加热至100℃,使用均化器(IKA公司制造ULTRA-TURRAXT50)分散后,利用压力吐出型Gaulin均化器进行分散处理,得到分散有体积平均粒径200nm的防粘剂颗粒的防粘剂颗粒分散液。向该防粘剂颗粒分散液中加入离子交换水,将固体成分量制备成20%,制成防粘剂颗粒分散液(W1)。
[着色剂颗粒分散液(K1)的制作]
·炭黑(Cabot公司制造、Regal330):50份
·阴离子型表面活性剂(第一工业制造药株式会社制造、NEOGEN RK):5份
·离子交换水:195份
将上述材料混合,使用Ultimaizer(Sugino Machine公司制造)以240MPa进行10分钟分散处理,得到固体成分量20%的着色剂颗粒分散液(K1)。
[色调剂颗粒的制作]
Figure BDA0002618806110000261
将上述材料投入至圆型不锈钢制烧瓶中,添加0.1N的硝酸将pH调整至3.5后,添加将聚合氯化铝(王子造纸株式会社制造、30%粉末品)2份溶解在离子交换水30份中而得到的聚合氯化铝水溶液。使用均化器(IKA公司制造ULTRA-TURRAXT50)在30℃进行分散后,在加热用油浴中加热至45℃,保持至体积平均粒径达到4.9μm为止。接着追加非晶性聚酯树脂分散液(A1)60份,保持30分钟。接下来,在体积平均粒径达到5.2μm时,进一步追加非晶性聚酯树脂分散液(A1)60份,保持30分钟。接着加入10%的NTA(次氮基三乙酸)金属盐水溶液(Chelest70、Chelest株式会社制造)20份,添加1N的氢氧化钠水溶液,将pH调整至9.0。接着投入阴离子型表面活性剂(Tayca Power)1份,继续进行搅拌,同时加热至85℃,保持5小时。接着以20℃/分钟的速度冷却至20℃。接着进行过滤,利用离子交换水充分清洗,将其干燥,由此得到体积平均粒径5.7μm、平均圆度0.971的色调剂颗粒(1)。
<层状结构化合物颗粒的制作>
[三聚氰胺氰尿酸盐颗粒的制作]
将市售品三聚氰胺氰尿酸盐(日产化学制造、MC-4500)利用喷射式粉碎机进行粉碎、将其分级,得到三聚氰胺氰尿酸盐颗粒(1)~(5)。表1中示出了三聚氰胺氰尿酸盐颗粒(1)~(5)的体积平均粒径。表1中的“MC”是指三聚氰胺氰尿酸盐。
[氮化硼颗粒的准备]
准备市售品氮化硼颗粒(MARUKA制造、AP-10S)。体积平均粒径为2.4μm。表1中的“BN”是指氮化硼。
<树脂被覆载体的制作>
[树脂被覆载体(1)的制作]
按照MnO:35mol%、MgO:14.5mol%、Fe2O3:50mol%和SrO:0.5mol%称量原料,与水混合后,利用湿式介质磨机粉碎5小时,得到浆料。将浆料利用喷雾干燥机干燥,得到球状的颗粒。对该颗粒进行粒度调整后,在950℃加热2小时,进行预烧制。使用直径0.3cm的不锈钢珠利用湿式球磨机粉碎1小时,进一步使用直径0.5cm的氧化锆珠粉碎4小时。添加相对于固体成分为0.8质量%的作为粘结剂的聚乙烯醇,接着利用喷雾干燥机造粒、进行干燥,利用电炉在温度1350℃保持5小时,进行主烧制。接着经解碎和分级进行粒度调整,通过磁力选矿分离低磁力品,得到铁素体颗粒(1)。铁素体颗粒(1)的体积平均粒径为35μm。
在0.3质量%的苯磺酸钠水溶液中添加甲基丙烯酸环己酯,添加相当于单体总量的0.5质量%的量的过硫酸钾,进行乳液聚合,利用喷雾干燥进行干燥,由此得到被覆用树脂(1)。被覆用树脂(1)的重均分子量为40万。
向带有水平搅拌叶片的高速搅拌混合机中投入铁素体颗粒(1)100质量份、被覆用树脂(1)4.5质量份,在水平旋转桨的圆周速度为8米/秒的条件下在22℃搅拌15分钟,然后在120℃搅拌50分钟,在铁素体颗粒(1)表面形成树脂层。利用急弯射流分级从所得到的粗制树脂被覆载体中除去微粉和粗粉,得到树脂被覆载体(1)。树脂被覆载体(1)的体积平均粒径为36μm。
[树脂被覆载体(2)的制作]
与将被覆用树脂(1)的投入量变更为4.8质量份,与树脂被覆载体(1)的制造同样地得到树脂被覆载体(2)。
[树脂被覆载体(3)的制作]
将被覆用树脂(1)的投入量变更为4.3质量份,与树脂被覆载体(1)的制造同样地得到树脂被覆载体(3)。
[树脂被覆载体(4)的制作]
将被覆用树脂(1)的投入量变更为3.7质量份,与树脂被覆载体(1)的制造同样地得到树脂被覆载体(4)。
将树脂被覆载体(1)~(4)的各表面的粗糙度曲线的最大高度Ry示于表1。
<实施例1>
将色调剂颗粒(1)100质量份、疏水性二氧化硅颗粒(NIPPON AEROSIL公司制造、RY50)1.5质量份以及三聚氰胺氰尿酸盐颗粒(1)0.12质量份装入样品磨中,以10000rpm混合30秒。接着利用网孔45μm的振动筛进行筛分,制作体积平均粒径5.7μm的色调剂。将色调剂和载体(1)以色调剂:载体(1)=5:100(质量比)的比例装入V搅拌机中,搅拌20分钟,得到显影剂。
<实施例2~12、比较例1~2>
变更层状结构化合物颗粒的种类或添加量、或者树脂被覆载体的种类,与实施例1同样地得到色调剂和显影剂。
<性能评价>
[载体附着(beads carry over)(BCO)]
作为图像形成装置,准备富士施乐公司制造的Iridesse Production Press。在温度30℃且相对湿度88%的环境下,使用该图像形成装置,在不进行点滴式载体(tricklecarrier)的供给的情况下,在A4尺寸的普通纸(富士施乐公司制造、C2纸)上输出5万张图像密度0.5%的图像。接着在A3尺寸的普通纸(富士施乐公司制造、C2纸)上输出1张整面中间色调图像。计数整面中间色调图像上的载体的个数,如下进行分类。
G1:0个。
G2:1个~3个。
G3:4个~6个。容许范围。
G4:7个以上。实用上不能容许。
[印墨饥渴(STV)]
在上述的图像形成后,将图像形成装置转移至温度10℃且相对湿度15%的环境中,放置一夜。然后在温度10℃且相对湿度15%的环境下,使100张A4尺寸的普通纸(富士施乐公司制造、C2纸)流经该图像形成装置,接着,在不进行点滴式载体(trickle carrier)的供给的情况下,在A4尺寸的普通纸(富士施乐公司制造、C2纸)上输出5万张图像密度50%的图像。接着在A4尺寸的普通纸(富士施乐公司制造、C2纸)输出1张印墨饥渴评价用图像。目视观察印墨饥渴评价用图像,如下进行分类。
G1:图像无偏差(ずれ)。
G2:图像稍有偏差,但为无法立刻判断的程度。
G3:图像稍有偏差。容许范围。
G4:图像显著偏差。实用上不能容许。
[表1]
Figure BDA0002618806110000291

Claims (10)

1.一种静电图像显影剂,其包含:
色调剂颗粒;
包含氮原子的层状结构化合物颗粒;以及
具有磁性颗粒和被覆上述磁性颗粒的树脂层的树脂被覆载体,
上述树脂被覆载体的表面由JIS B0601:1994规定的粗糙度曲线的最大高度Ry为0.01μm以上0.20μm以下。
2.如权利要求1所述的静电图像显影剂,其中,上述树脂被覆载体的表面由JIS B0601:1994规定的粗糙度曲线的最大高度Ry为0.01μm以上0.10μm以下。
3.如权利要求1或权利要求2所述的静电图像显影剂,其中,上述层状结构化合物颗粒的体积平均粒径为0.1μm以上20μm以下。
4.如权利要求3所述的静电图像显影剂,其中,上述层状结构化合物颗粒的体积平均粒径为0.3μm以上10μm以下。
5.如权利要求1~4中任一项所述的静电图像显影剂,其中,相对于上述色调剂颗粒100质量份,上述层状结构化合物颗粒的含量为0.01质量份以上0.50质量份以下。
6.如权利要求5所述的静电图像显影剂,其中,相对于上述色调剂颗粒100质量份,上述层状结构化合物颗粒的含量为0.01质量份以上0.30质量份以下。
7.如权利要求1~6中任一项所述的静电图像显影剂,其中,上述层状结构化合物颗粒包含选自由三聚氰胺氰尿酸盐颗粒和氮化硼颗粒组成的组中的至少一种。
8.一种在图像形成装置中装卸的处理盒,其具备显影机构,该显影机构存储权利要求1~7中任一项所述的静电图像显影剂,利用上述静电图像显影剂将形成在图像保持体表面的静电图像显影为色调剂图像。
9.一种图像形成装置,其具备:
图像保持体;
充电机构,对上述图像保持体表面进行充电;
静电图像形成机构,在经充电的上述图像保持体表面形成静电图像;
显影机构,存储权利要求1~7中任一项所述的静电图像显影剂,利用上述静电图像显影剂将形成在上述图像保持体表面的静电图像显影为色调剂图像;
转印机构,将形成在上述图像保持体表面的色调剂图像转印至记录介质表面;以及
定影机构,将转印至上述记录介质表面的色调剂图像进行定影。
10.一种图像形成方法,其具有下述步骤:
充电步骤,对图像保持体表面进行充电;
静电图像形成步骤,在经充电的上述图像保持体表面形成静电图像;
显影步骤,利用权利要求1~7中任一项所述的静电图像显影剂将形成在上述图像保持体表面的静电图像显影为色调剂图像;
转印步骤,将形成在上述图像保持体表面的色调剂图像转印至记录介质表面;以及
定影步骤,将转印至上述记录介质表面的色调剂图像进行定影。
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