CN1489002A - 静电荷图像显影用调色剂及其制造方法、以及图像形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种静电图像显影用调色剂。该调色剂粒子分散在水中时测定的羧基量是0.1×10-5~2.0×10-5mol/g,而且,所述调色剂中的金属元素量,基于调色剂重量是10~5000ppm。

Description

静电荷图像显影用调色剂及其 制造方法、以及图像形成方法
技术领域
本发明涉及静电荷图像显影用调色剂、静电荷图像显影用调色剂的制造方法、以及图像形成方法。
背景技术
以往,用于电子照相的静电荷图像显影用调色剂,通常使用的是,在热塑性树脂中熔融混炼着色剂(炭黑、磁性粉、颜料等)、静电抑制剂以及其他添加剂,然后进行粉碎、分级制造而成。
为了改善通过这些粉碎方法制造的以往的静电荷图像显影用调色剂中见到的各种问题,如在特公昭36-10231号、同47-518305号、同51-14895号中记载的那样,开发出采用乳液聚合法或悬浮聚合法等制造调色剂的方法。
然而,即使在采用上述技术制造的调色剂中,仍存在应改善反复使用时的带电量稳定性和静电上升的稳定性问题。
为了改善这类问题,如在特开平10-115952号中记载的那样,所公开的技术是,通过将构成调色剂原料的聚合物粒子的表面羧基量控制成特定的量,来谋求调色剂的带电性能的稳定化。
但是,即使采用上述技术,尤其是在印字速度快的高速机使用时,并没有达到上述问题的解决,仍要求改善。
另一方面,静电潜像显影用调色剂,从高图像质量的观点看,希望小粒径化。近年作为制造小粒径调色剂的方法,盛行的是聚合调色剂(也叫聚合法调色剂)的开发。对于该聚合法调色剂,有将树脂粒子与根据需要的着色剂粒子缔合或盐析、凝聚、热粘合调制成无定形的调色剂的方法、或将自由基聚合性单体与着色剂分散,随后在水系介质等中进行液滴分散,作成所希望的调色剂粒径,然后,进行悬浮聚合的方法等。
但是,采用悬浮聚合法制造的调色剂粒子是球形的,故可形成表面性均匀的调色剂,所以,调色剂间的均匀性提高,但因形状是球形的,又因对潜像载体的附着性提高,所以存在复印性下降的问题。
因此,特开平11-194540号中公开一种非球形粒子,其特征在于,将在含表面活性剂的水系介质中聚合的树脂粒子,使用对该树脂粒子的临界凝聚浓度以上的凝聚剂,和水无限溶解的有机溶剂进行处理制成的。
在上述技术中,作为凝聚剂使用的是2价或3价金属盐,可以获得形状均匀性、带电量均匀性好,且可得到清晰性高的图像,但是,由于2价或3价金属盐的存在,表面活性剂的接技点上升,在水中形成难溶的析出物。该析出物,在使着色粒子即调色剂粒子从水系介质中分离后,也残留在调色剂粒子中,在高温高湿下容易发生白斑,所以存在容易发生复印性下降等问题。
另外,作为聚合调色剂,例如,已知的有悬浮聚合调色剂或乳化缔合(凝聚)型调色剂,乳化缔合型调色剂,从形状的控制容易这点上看是优选的。
但是,乳化缔合型调色剂,是由将聚合性单体构成的树脂粒子,和根据需要的着色剂等调色剂构成材料的粒子,例如,通过以金属盐用作凝聚剂进行凝聚和热粘合,经过由此缔合的凝聚/热粘合工序得到的缔合粒子(着色粒子)构成的,由于该凝聚/热粘合工序中必须的凝聚剂添加量大,所以,特别是,在由树脂粒子含羧酸基等极性基的聚合性单体构成的场合,对于来自吸附在所得缔合粒子上的凝聚剂的金属盐,即使通过洗涤处理,也不能轻易地除掉。
然而,来自凝聚/热粘合工序使用的凝聚剂的金属盐具有高吸湿性,所以,得到的乳化缔合型调色剂,其自身的吸湿性大。
其结果,图像形成处理在高温高湿条件下进行时,与在低温低湿条件下进行时相比,其带电性低。
因此,作为调色剂采用乳化缔合型的场合,由于图像浓度对环境的依赖性、静电上升等而有易发生故障的问题。
本发明要解决的课题
本发明的目的在于提供,反复使用时的静电上升性优异,而且,输出的图像浓度对环境的依赖性小的静电荷图像显影用调色剂、上述静电荷图像显影用调色剂的制造方法、使用上述调色剂的图像形成方法以及图像形成装置。
解决本课题的手段
下面说明本发明及其优选方案。
1.在具有含粘接树脂和着色剂的调色剂粘子的静电荷图像显影用调色剂中,将调色剂分散在水中测定的羧基量是0.1×10-5~2.0×10-5mol/g,而且,调色剂中的金属元素量是10~5000ppm的静电荷图像显影用调色剂。
2.上述1中记载的静电荷图像显影用调色剂,其中调色剂中的水分量是0.1~1.0质量%。
3.上述1或2中记载的静电荷图像显影用调色剂的制造方法,该方法具有使聚合性单体在水系介质中聚合制造粘接树脂的工序。
4.上述1或2中记载的调色剂,适用于具有下列工序的图像形成方法中,即,在静电荷图像载体上形成静电荷图像的工序;用含调色剂的显影剂将该静电荷图像显影,形成调色图像的工序;将该调色图像复印到记录材料上的工序;以及,将复印到该记录材料上的调色图像进行热定影的工序。
5.上述调色剂,适用于将复印调色图像的记录材料,以250~450mm/秒的定影手段形成图像的方法中。
本发明的详细说明
本发明的调色剂包括含粘接树脂和着色剂的调色剂粒子。本发明人等发现,通过将调色剂的羧基量,进而,还将调色剂中的金属元素量调节达到特定的量,即使在高速机的反复使用时,也可以得到带电量稳定,静电上升性能优异,而且,图像浓度对环境依赖性小的静电荷图像显影用调色剂。
粘接树脂含有聚合性单体的聚合物,调色剂的羧基量来自聚合物。羧基量是不含着色剂的最终制品中测出的。
调色剂中的金属元素是来自从粘接树脂的制造到调色剂制造中使用的各种添加剂。
可以推断,由于调色剂具有特定的羧基量和金属元素量,所以,即使在高速机的反复使用中,也可以得到带电量稳定,静电上升性能优异,而且图像浓度对环境依赖性小的静电荷图像显影用调色剂。
调色剂的羧基含量测定
本发明调色剂羧基含量,可以通过将调色剂粒子分散在水中,再由滴定来测定。作为滴定试剂采用强碱性溶液例如氢氧化钠水溶液,并利用电特性,例如电导率、pH等从滴定曲线测定。调色剂的羧基量是用滴定法求出的羧基量被调色剂粒子的质量除所得到的值,即,作为每单位调色剂质量的羧基量(mol/g)表示。
下面示出实际测定方法之一例。
将1.25g调色剂放入烧杯中,再加入十二烷基硫酸钠0.2g、离子交换水23.55g,制成试样液。使用Radiometer社制的电导率滴定装置(ABU91AUTOBURETE+COM 80 CONDUCTIVITY METER),用0.01N的氢氧化钠滴定试样液。从滴定曲线的变曲点读出中和羧基所需要的氢氧化钠量。将其为Yml时,试样液中全部羧基量Mt是:
Mt=0.01×(Y×10-3)(mol)因此,可以得到每单位重量的羧基量A是
A=Mt/1.25(mol/g)
调色剂的羧基量是0.1×10-5~2.0×10-5mol/g,优选的是0.3×10-5~1.0×10-5mol/g。
调色剂的羧基量的测定方法,如在Gray W.Poehlen/Ronald H.Ottewill/James W.Goodwin:聚合物胶体科学与工艺(Seience and Technologyof Polymer Colloids.)Vol.II,p.449等的文献中所见到的那样,可以适宜地使用或并用电导滴定法、电位差滴定法、电泳法、中压色谱法等。
调色剂的羧基量
调色剂的羧基量,可以通过在调色剂制造时,将聚合性单体在水系介质中聚合制造粘接树脂的工序中,改善聚合性单体中含羧基的单体含量比例、聚合时的单体量和水量等加以调节。
聚合性单体中的含羧基的单体含量,在聚合性单体总量为100份时,优选1~12份,更优选2~10份。
聚合性单体量/水量的比例,可以适宜地进行改变,聚合性单体的量比水量多时,聚合有时难以顺利进行,所以,优选40/60~3/97,更优选35/65~5/95。
有羧基的聚合性单体
作为有羧基的聚合性单体,可以举出丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸、巴豆酸、四氢对苯二甲酸、α-烷基取代丙烯酸(作为取代烷基,优选碳原子数1~4的烷基)、单烷基衣康酸(作为取代基,优选碳原子数1~4的烷基)、单烷基马来酸(作为取代基,优选碳原子数1~4的烷基)等。
调色剂中的金属元素量测定
调色剂中的金属元素(也称作金属离子)量的测定,可以使用荧光X射线分析装置“系统(システム)3270型”(理学电气工业(株)制),通过测定从金属盐的金属种(例如,来自氯化钙的钙等)发出的荧光X射线强度来求出。作为具体的测定方法是,金属盐的含量比例,准备多个已知的调色剂,将各调色剂5g进行造粒,测定金属盐的含量比例(质量ppm)与来自相应金属盐的金属种的荧光X射线强度(峰强度)的关系(校正曲线)。然后,将待测金属盐的含量比例的调色剂(试样)进行同样的造粒,测定来自金属盐的金属种的荧光X射线强度,求出含量比例即调色剂中的金属元素量。
调色剂中的金属元素量,可调节到10~5000ppm,优选100~4000ppm,更优选100~3000ppm。
本发明的调色剂中,金属元素一般是作为金属盐的形态存在的。这里,作为金属盐可以举出,1价金属,例如钠、钾、锂等碱金属盐;2价金属,例如铍、镁等典型金属元素,钙、锶、钡、镭等碱土类金属的盐;锰、铜等2价金属盐,铁、铝等3价金属盐等。
作为1价金属的金属盐的具体例子可以举出,氯化钠、氯化钾、氯化锂等。作为2价金属的金属盐可以举出,氯化镁、氯化钙、硝酸钙、氯化锌、硫酸铜、硫酸镁、硫酸锰等。作为3价的金属盐可以举出,氯化铝、氯化铁等。这些可以根据目的适当选择,在调色剂的制作过程中使用。另外,聚氯化铝、聚氢氧化铝等也可使用。调色剂中的金属元素量,可根据金属盐添加量及/或调色剂洗涤法加以调整。
调色剂中的水分量
调色剂中的水分量,优选的是0.1~1.0质量%,更优选的是0.1~0.5质量%。
水分量的测定方法:调色剂单位质量的水分测定
本发明的调色剂水分量,是采用卡尔-费歇法求得的值,其测定是使用水分测定装置AQS-724(平沼产业(株)制)。测定条件如下记载。
试样调湿环境:高温高湿(30℃,85%RH),放置24小时后,测定水分量(质量%)。调色剂的水分量,与调色剂中的羧基料及调色剂中的金属元素量相关,根据两者减量降低水分量。
调色剂的制造方法
对本发明的调色剂制造方法进行说明。
本发明的调色剂含有调色剂粒子,该粒子含有粘接树脂和着色剂。除了调色剂粒子以外还含有润滑剂等外添加剂。调色剂粒子还含有静电调节剂等内添加剂的所谓添加剂。对最初调节剂粒子的制造方法进行说明。
本发明的调色剂粒子,优选的是,通过将着色剂粒子的分散液加到树脂粒子的分散液中,然后,使树脂粒子和着色剂粒子进行盐析、凝聚、热粘合制成的。优选树脂粒子和着色剂粒子都具有大约50~200nm的粒径。优选树脂粒子和着色剂粒子都具有均匀的粒径。优选树脂粒子是在着色剂不存在的条件下形成的。优选树脂粒子是复合树脂粒子。通过使这些树脂粒子与着色剂粒子等盐析、凝聚、热粘合制成数平均粒径3~10μm的调色剂粒子。
构成本发明调色剂粒子的复合树脂粒子是多层结构的树脂粒子,由与形成核粒子的树脂分子量及/或组成不同的树脂构成的1个或2个以上的被覆层,覆盖由树脂构成的核粒子表面。
核粒子是形成复合树脂粒子中心部(核)的树脂粒子。
外层(壳)为构成复合树脂粒子的1个或2个以上的被覆层中的最外层。
中间层是在复合树脂粒子中心部(核)和外层(壳)之间形成的层。
在本发明中,采用多段聚合法制得复合树脂粒子,可以分别控制中心部、中间层、外层的分子量分布,可得到良好的定影强度和抗玷污性。所谓制造复合树脂粒子的多段聚合法,是在聚合处理单体(第1段)得到的树脂粒子分散物中添加别的单体,使进行聚合反应(第2段),在第1段聚合得到的核粒子表面,形成由该单体生成的聚合体构成的被覆层的粒子。然后,可再添加下面的单体进行聚合反应形成被覆层。各个聚合阶段得到的树脂,和其他阶段得到的树脂的分子量分布及分散状态及/或组成不同。
把单体加至核粒子进行聚合为二段聚合法,通过往其中再添加单体进行聚合,依次进行三段以上的多段聚合。本发明的复合树脂粒子最好通过二段聚合或三段聚合制得。
复合树脂粒子的分子量分布不是单分散。另外,复合树脂粒子通常在中心部(核)、中间层、外层(壳)采用不同分子量的树脂。
在采用多段聚合法制得的复合树脂粒子中,存在组成及/或分子量不同的多种树脂。然而,各个复合树脂粒子其组成、分子量及表面的树脂组成变动极小,因此,该复合树脂粒子和着色剂粒子通过盐析、凝聚、热粘合得到的调色剂粒子,粒子间的组成·分子量·表面特性的偏差极小。
本发明的调色剂制造方法,采用多段聚合的例子具体的示出于下。
制造方法包括下列工序:
为制得复合树脂粒子的多段聚合工序(I);
把复合树脂粒子和着色剂粒子进行盐析、凝集、热粘合,制得调色剂粒子的盐析、凝集、热粘合工序(II);
从调色剂粒子分散体系中滤出调色剂粒子,从调色剂粒子除去表面活性剂的过滤、洗涤工序;
把洗涤处理过的调色剂粒子进行干燥的干燥工序。
往干燥处理过的调色剂粒子中添加外添加剂的工序。
下面对各工序加以说明。
多段聚合工序(I)
从制造的稳定性及得到的调色剂的破碎强度的观点考虑,最好采用二段以上的多段聚合法。
下面对多段聚合法代表例的二段聚合法及三段聚合法加以说明。
二段聚合法
二段聚合法是制造由高分子量树脂形成的中心部(核)和由低分子量树脂形成的外层构成的复合树脂粒子的方法。即,用二段聚合法得到的复合树脂粒子是由核和一层被覆层构成。
该法的具体说明是,把单体溶液在水系介质(表面活性剂水溶液)中油滴分散以后,通过对该体系进行聚合处理(第1段聚合),制造树脂粒子(H)的分散液。以其作为核粒子。在第1段聚合中,调制分子量比第2段聚合制造的分子量高的高分子量聚合体。通过在单体(H)中溶解脱模剂,可以得到含脱模剂的核粒子。
其次,在该树脂粒子(H)分散液中,添加聚合引发剂和单体(L),在该树脂粒子(H)存在下,通过对单体(L)进行聚合处理(第2段聚合),在该树脂粒子(H)表面形成由单体(L)的聚合物构成的被覆层(L)。被覆层(L)的树脂分子量设定比核粒子低。
三段聚合法
三段聚合法是制造由高分子量树脂形成的中心部(核),和由中间分子量的树脂形成的中间层,和由低分子量树脂形成的外层(壳)构成的复合树脂粒子的制造方法。即,用三段聚合法得到的复合树脂粒子是由核和2层被覆层构成。在制造含脱模剂的复合粒子时,最好含在中间层。
具体地说明本方法。把聚合处理(第1段聚合)得到的树脂粒子(H)分散液添加至含单体(M)的水系介质(表面活性剂水溶液)中,通过对该体系进行聚合处理(第2段聚合),制造在该树脂粒子(H)(核粒子)表面具有由树脂(单体(M)的聚合物)构成的被覆层(M)(中间层)的复合树脂粒子分散液。采用脱模剂时,可以溶解在用于形成中间层的单体(M)中。
其次,在所得到的复合树脂粒子分散液中添加聚合引发剂以及为了制得低分子量树脂的单体(L),在该复合树脂粒子存在下,通过对单体(L)的聚合处理(第3段聚合),在该复合树脂粒子表面形成由低分子量树脂(单体(L)的聚合物)构成的被覆层(L)。
作为为了形成树脂粒子或被覆层的聚合方法,可以采用乳液聚合法、悬浮聚合法、晶种聚合法等。
在该聚合工序(I)中得到的复合树脂粒子的粒径,采用电泳光散射光度计“ELS-800”(大冢电子社制)测得的重均粒径达到10~1000nm者是优选的。
复合树脂粒子的玻璃化转变温度(Tg)为48~74℃是优选的,而52~64℃是更加优选的。复合树脂粒子的软化点为95~140℃是优选的。
下面对本发明的调色剂粘结树脂中所用的聚合性单体加以说明。
粘结树脂是通过疏水性单体、交联性单体及有酸性极性基的单体进行聚合得到的。
(1)疏水性单体
作为疏水性单体,可以采用能聚合的单体。另外,为了满足所要求的特性,可以采用1种或2种以上组合后使用。
具体的,可以采用单乙烯基芳香系单体、丙烯酸酯系单体、甲基丙烯酸酯系单体、乙烯酯系单体、乙烯醚系单体、单烯烃系单体、双烯烃系单体、卤代链烯烃系单体等。
作为乙烯基芳香系单体,例如,可以举出苯乙烯、邻-甲基苯乙烯、间-甲基苯乙烯、对-甲基苯乙烯、对-甲氧基苯乙烯、对-苯基苯乙烯、对-氯苯乙烯、对-乙基苯乙烯、对-正丁基苯乙烯、对-叔丁基苯乙烯、对-正己基苯乙烯、对-正辛基苯乙烯、对-正壬基苯乙烯、对-正癸基苯乙烯、对-正二十烷基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、3,4-二氯苯乙烯等苯乙烯系单体及其衍生物。
作为丙烯酸酯系单体,可以举出丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、β-羟基丙烯酸乙酯、γ-氨基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸硬脂酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯等。
作为乙烯酯系单体,可以举出醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等。
作为乙烯醚系单体,可以举出乙烯基甲醚、乙烯基乙醚、乙烯基异丁醚、乙烯基苯基醚等。
作为单链烯烃系单体,可以举出乙烯、丙烯、异丁烯、1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯等。
作为双烯烃系单体,可以举出丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯等。
(2)交联性单体
为了改良树脂粒子特性,可以添加交联性单体。作为交联性单体,可以举出二乙烯基苯、二乙烯基萘、二乙烯基醚、二甘醇甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、酞酸二烯丙酯等具有2个以上不饱和键的单体。
(3)具有酸性极性基的单体
作为具有酸性极性基的单体,可以举出具有羧基(-COOH)的α,β-乙烯性不饱和化合物以及具有磺基(-SO3H)的α,β-乙烯性不饱和化合物。
作为具有-COOH的α,β-乙烯性不饱和化合物的具体例子,可以举出丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸、马来酸、衣康酸、桂皮酸、马来酸单丁酯、马来酸单辛酯、以及它们的Na、Zn等金属盐类等。
作为具有磺基(-SO3H基)的α,β-乙烯性不饱和化合物的实例,可以举出磺化苯乙烯及其Na盐、烯丙基磺化琥珀酸、烯丙基磺化琥珀酸辛酯及其Na盐。
下面对聚合所用的引发剂(也称聚合引发剂)加以说明。
本发明所用的聚合引发剂,只要是水溶性的即可。例如,可以举出过硫酸盐(过硫酸钾,过硫酸铵等)、偶氮系化合物(4,4′-偶氮双4-氰基戊酸及其盐,2,2′-偶氮双(2-脒基丙烷)盐等)、过氧化氢、过氧化苯甲酰等过氧化物等。
而且,上述聚合引发剂,根据需要,可与还原剂组合,作为氧化还原系引发剂使用。在使用氧化还原体系引发剂时,可谋求聚合活性上升而聚合温度降低,而且,聚合时间可以缩短。
聚合温度,只要是聚合引发剂的自由基最低生成温度以上的任何温度即可,例如,可以在50~90℃范围内选用。另外,常温引发的聚合引发剂,例如,把过氧化氢-还原剂(抗坏血酸等)组合使用,也可在室温或接近室温进行聚合。
下面对链转移剂进行说明。
通过使用链转移剂可以调节生成的树脂粒子的分子量。
作为链转移剂,特别是含有巯基的化合物可以得到分子量分布窄的调色剂,该调色剂保存性、定影强度、抗玷污性优异,所以,是优选使用的。例如可以使用辛硫醇、十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇等有巯基的化合物。
作为优选者可以举出,例如巯基乙酸乙酯、巯基乙酸丙酯、巯基乙酸丁酯、巯基乙酸叔丁酯、巯基乙酸2-乙基己酯、巯基乙酸辛酯、巯基乙酸癸酯、巯基乙酸十二烷基酯、乙二醇的巯基乙酸酯、新戊二醇的巯基乙酸酯、季戊四醇的巯基乙酸酯等。
其中,从抑制调色剂加热定影时的臭味的观点看,优选使用正-辛基-3-巯基丙酸酯。
对构成本发明的调色剂粒子的树脂成分优选的分子量、分子量范围、峰分子量等加以说明。
用于本发明的调色剂粒子的树脂,在分子量分布曲线上,峰或台肩优选存在于100,000~1,000,000,以及1,000~50,000。
分子量,是通过以THF(四氢呋喃)用作柱溶剂的GPC(凝胶渗透色谱法)测定的。
具体地,对于1mg测定试样加入1ml THF,在室温下用磁力搅拌机进行搅拌,使之充分溶解。然后,用孔径0.45~0.50μm的膜滤器处理后,注入GPC。GPC的测定条件是,在40℃下使柱稳定化,以每分钟1ml的流速流过THF,将1mg/ml浓度的试样大约注入100μl进行测定。作为柱,优选组合使用市售聚苯乙烯薄壳柱。例如,可以举出,昭和电工社制的Shodex GPCKF-801、802、803、804、805、806、807的组合,或东ソ一社制的TSK凝胶G1000H、G2000H、G3000H、G4000H、G5000H、G6000H、G7000H,TSH保护柱(guard column)的组合等。
在检测中,优选使用折射率检测仪(IR检测仪)或UV检测仪。在试样的分子量测定中,使用校正曲线算出试样具有的分子量分布,所说的校正曲线是使用单分散的聚苯乙烯标准粒子制作的。作为制作校正曲线用的聚苯乙烯优选10点左右。
下面对本发明所用的着色剂加以说明。
本发明的调色剂涉及的着色剂,从提高调色剂的带电均匀性考虑,在调色剂制造时,在上述复合树脂粒子的盐析、凝集、热粘合时,使与树脂粒子同时进行盐析、凝集、热粘合,含在调色剂粒子中是优选的。
作为本发明调色剂中所用的着色剂,可以举出各种无机颜料、有机颜料、染料等。
下面举出具体的无机颜料。
作为黑色颜料,例如,可以举出炉黑、槽法炭黑、乙炔黑、热炭黑、灯黑等炭黑,而且,四氧化三铁、铁氧体等磁性粉也可以使用。
这些无机颜料,可根据希望单独或几种并用。另外,颜料的添加量相对于聚合物达到2~20质量%,优选3~15质量%。
作为磁性调色剂使用时,可以添加上述四氧化三铁。此时,从赋予所定磁特性的观点考虑,往调色剂中添加20~120质量%是优选的。
具体的有机颜料及染料举出如下。
作为深红色或红色用颜料,可以举出C.I.颜料红2、C.I.颜料红3、C.I.颜料红5、C.I.颜料红6、C.I.颜料红7、C.I.颜料红15、C.I.颜料红16、C.I.颜料红48:1、C.I.颜料红53:1、C.I.颜料红57:1、C.I.颜料红122、C.I.颜料红123、C.I.颜料红139、C.I.颜料红144、C.I.颜料红149、C.I.颜料红166、C.I.颜料红177、C.I.颜料红178、C.I.颜料红222等。
作为橙色或黄色颜料,可以举出C.I.颜料橙31、C.I.颜料橙43、C.I.颜料黄12、C.I.颜料黄13、C.I.颜料黄14、C.I.颜料黄15、C.I.颜料黄17、C.I.颜料黄93、C.I.颜料黄94、C.I.颜料黄138、C.I.颜料黄180、C.I.颜料黄185、C.I.颜料黄155、C.I.颜料黄156等。
作为蓝色或青色用的颜料,可以举出C.I.颜料蓝15、C.I.颜料蓝15:2、C.I.颜料蓝15:3、C.I.颜料蓝16、C.I.颜料蓝60、C.I.颜料绿7等。
作为染料,可以举出C.I.溶剂红1、49、52、58、63、111、122、C.I.溶剂黄19、44、77、79、81、82、93、98、103、104、112、162、C.I.溶剂蓝25、36、60、70、93、95等,也可以用它们的混合物。
这些有机颜料及染料可根据需要单独使用或几种并用。添加量相对于聚合物达到2~20质量%,优选3~15质量%。
本发明调色剂中所用的着色剂(着色剂粒子),其表面可以改性。作为着色剂粒子的表面改性法,可以举出往着色剂粒子分散液中添加表面改性剂,加热使反应的方法。
作为表面改性剂,具体的使用有机硅烷偶合剂、钛偶合剂、铝偶合剂是优选的。
作为有机硅烷偶合剂,可以举出甲基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷等烷氧基硅烷,六甲基二硅氧烷等硅氧烷,γ-氯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-脲基丙基三乙氧基硅烷等。
作为钛偶合剂,例如,可以举出味の素社制造的商品名为“プレンアクト”市场出售的TTS、9S、38S、41B、46B、55、138S、238S等,日本曹达社制造的商品名A-1、B-1、TOT、TST、TAA、TAT、TLA、TOG、TBSTA、A-10、TBT、B-2、B-4、B-7、B-10、TBSTA-400、TTS、TOA-30、TSDMA、TTAB、TTOP等。
作为铝偶合剂,例如,可以举出味の素社制造的“プレンアクト AL-M”等。
这些表面改性剂的添加量,相对于着色剂优选达到0.01~20质量%,更优选0.1~5质量%。
经过表面改性的着色剂粒子,通过过滤采取,用同一溶剂反复进行洗涤处理和过滤处理后,进行干燥处理。
着色剂粒子,使其在水性介质中分散,用于盐析、凝集、热粘合工序。
用于着色剂粒子分散处理的分散机,优选的是具有高速旋转转子的搅拌装置“クレアミツクス(CLEARMIX)”(エム·テクニツク(株)制)、超声波分散机、机械式均化器、マントンゴ一リン、压力式均化器等加压分散机、グッツマン磨机、金刚石细磨机等介质型分散机。
对本发明涉及的盐析、凝聚进行说明。
该盐析、凝聚、热粘合的工序(II),是通过使树脂粒子和着色剂粒子进行盐析、凝聚、热粘合(使盐析和热粘合同时发生),来获得调色剂粒子的工序。
在该盐析、凝聚、热粘合的工序(II)中,也可以使带电控制剂等内添加剂粒子(数均一次粒径是10~1000nm左右的微粒),与树脂粒子和着色剂粒子一起进行盐析、凝聚、热粘合。
着色剂粒子,以在水性介质中分散的状态供给,进行盐析、凝聚、热粘合处理。着色剂粒子分散的水性介质,可以举出,在临界胶束浓度(CMC)以上的浓度下表面活性剂溶解的水溶液。
在本发明中,所谓进行“盐析、凝聚、热粘合”,是指盐析(粒子的凝聚)和热粘合(粒子向界面消失)同时发生,或使盐析和热粘合同时发生的行为。
为使盐析加热粘合同时进行,优选在构成复合树脂粒子的树脂玻璃化转变温度(Tg)以上的温度条件下,使粒子(复合树脂粒子、着色剂粒子)凝聚。
为使复合树脂粒子和着色剂粒子盐析、凝胶、热粘合,优选在分散复合树脂粒子和着色剂粒子的分散液中,添加临界凝聚浓度以上的凝聚剂,同时将该分散液加热到复合树脂粒子的玻璃化转变温度(Tg)以上。
更优选的是,在凝聚剂复合树脂粒子达到所希望粒径的阶段再使用凝聚终止剂。作为该凝聚终止剂,可以使用1价的金属盐,其中优选氯化钠。
用于进行盐析、凝聚、热粘合的适宜温度是(Tg+10)~(Tg+50)℃,特别优选的是(Tg+15)~(Tg+40)℃。另外,为使热粘合有效进行,还可以添加无限溶解于水的有机溶剂。
这里,作为盐析、凝聚、热粘合时使用的凝聚剂,可以举出上述那样的碱金属盐和碱土类金属盐。
本发明的调色剂优选的是,在着色剂不存在条件下形成复合树脂粒子,向该复合树脂粒子的分散液中加入着色剂粒子的分散液,然后通过使该复合树脂粒子和着色剂粒子进行盐析、凝聚、热粘合进行制造。
因此,通过在不存在着色剂的条件下进行复合树脂的制造,可使用于得到复合树脂粒子的聚合反应不受到危害。因此,按照本发明的调色剂,既可以不损害优异的抗玷污性,又可以防止因调色剂蓄积而导致的定影装置的污染或图像污染。
另外,由于用于制得复合树脂粒子的聚合反应彻底进行的结果,所以,得到的调色剂粒子中的残留单体或低聚物量是极微量的,因此,在使用该调色剂的图像形成方法的热定影工序中,可抑制异臭的发生。
还有,得到的调色剂粒子的表面特性是均质的,带电量分布也是窄的,所以,可以长时间形成清晰性优异的图像。如采用这样的调色剂粒子间的形成·分子量·表面特性是均质的调色剂,在包含采用接触加热方式定影工序的图像形成方法中,在保持对图像支撑体良好粘接性(高的定影强度)的同时,也可以谋求抗玷污性和防卷曲特性的提高,从而可以得到具有适度光泽的图像。
对过滤·洗涤工序进行说明。
在该过滤·洗涤工序中,先施以过滤处理,即从前一工序得到的调色剂粒子的分散体系中过滤出调色剂粒子,然后施以洗涤处理,即从过滤出的调色剂粒子(饼状的集合体)中除去表面活性剂和凝聚剂等。
作为过滤处理的方法,可以采用离心分离法,使用布氏(プツフナ一)漏斗等进行的减压过滤法、使用压滤等进行的过滤法等。
干燥工序
该工序,是对洗净处理过的调色剂粒子进行干燥处理的工序。
在该工序中,可以使用喷雾干燥机、真空冷冻干燥机、减压干燥机等,优选使用静置架干燥机、移动架式干燥机、流动床干燥机、旋转式干燥机、搅拌式干燥机等。
干燥处理过的调色剂粒子的水分,优选是5质量%以下,更优选的是2质量%以下。
经过干燥处理的调色剂粒子之间,在弱的粒子间吸引力作用下发生凝集的场合,该凝集体也可进行破碎处理。在这里,作为破碎处理装置,可以采用喷射式磨机、亨舍尔混合机、咖啡磨机、罩式处理机等机械式破碎装置。
在构成本发明的调色剂的调色剂粒子中,还可以含有带电控制剂等、脱模剂等内添加剂。带电控制剂在盐析热粘合工序,与调色剂粒子一起含在调色剂粒子中。脱模剂在聚合过程中溶解在聚合性单体溶液中通过聚合含在调色剂粒子中。
脱模剂通常为调色剂的1~30质量%,优选2~20质量%,更优选3~15质量%。
脱模剂也可以添加低分子量聚丙烯(数均分子量=1500~9000)以及低分子量聚乙烯,优选的脱模剂是以下列通式表示的酯系化合物。
通式R1-(OCO-R2)n式中,n表示1~4的整数,优选2~4,更优选3~4,特别优选是4。R1、R2表示可以具有取代基的烃基。R1:碳原子数=1~40,优选1~20,更优选2~5。R2:碳原子数=1~40,优选16~30,更优选18~26。
下面示出上述通式表示的脱模剂的具体例子。
1)CH3-(CH2)12-COO-(CH2)17-CH3
2)CH3-(CH2)18-COO-(CH2)17-CH3
3)CH3-(CH2)20-COO-(CH2)21-CH3
4)CH3-(CH2)14-COO-(CH2)19-CH3
5)CH3-(CH2)20-COO-(CH2)6-O-CO-(CH2)20-CH3
Figure A0313684800194
Figure A0313684800196
作为调色剂粒子中所含的带电控制剂,可以举出,苯胺黑系染料、环烷酸或高级脂肪酸的金属盐、烷氧基化胺、季铵盐化合物、偶氮系金属络合物、水杨酸金属盐或其金属络合物等。
对于本发明的调色剂中使用的外添加剂进行说明。
作为可用作外添加剂的无机微粒,具体的可优选使用二氧化硅微粒、氧化钛微粒、三氧化二铝微粒等。对这些无机微粒优选疏水性的。
作为二氧化硅微粒的具体例可以举出,日本アエロジル(株)制的市售品R-805、R-976、R-974、R-972、R-812、R-809、ヘキスト(株)制的HVK-2150、H-200、キヤボツト(株)制的市售品TS-720、TS-530、TS-610、H-5、MS-5等。
作为钛微粒的具体例可以举出,例如,日本アエロジル(株)制的市售品T-805、T-604、テイカ(株)制的市售品MT-1 00S、MT-100B、MT-500BS、MT-600、MT-600SS、JA-1、富士チタン(株)制的市售品TA-300SI、TA-500、TAF-130、TAF-510、TAF-510T、出光兴产(株)制的市售品IT-S、IT-OA、IT-OB、IT-OC等。
作为三氧化二铝微粒的具体例可以举出,例如,日本アエロジル(株)制的市售品RFY-C、C-604、石原产业(株)制的市售品TTO-55等。
作为可用作外添加剂的有机微粒,可以举出,数均一次粒径为10~2000nm左右的球形微粒。作为该有机微粒的材料,可以举出聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物等。
作为可用作外添加剂的润滑剂,可以举出高级脂肪酸的金属盐。作为该高级脂肪酸的金属盐的具体例子,可以举出,硬脂酸锌、硬脂酸铝、硬脂酸铜、硬脂酸镁、硬脂酸钙等硬脂酸金属盐;油酸锌、油酸锰、油酸铁、油酸铜、油酸镁等油酸金属盐;棕榈酸锌、棕榈酸铜、棕榈酸镁、棕榈酸钙等棕榈酸金属盐;亚油酸锌、亚油酸钙等亚油酸金属盐;蓖麻醇酸锌、蓖麻醇酸钙等蓖麻醇酸金属盐等。
作为外添加剂的添加量,优选的是相对于调色剂为0.1~5质量%左右。
对外添加剂的添加工序进行说明。
该工序,是向干燥处理过的调色剂粒子中添加外添加剂的工序。
作为为添加外添加剂所使用的装置,可以举出,稳流(タ一ビュラ一)混合机、亨舍尔混合机、诺塔(固体)混合机、V型混合机等各种混合装置。
对本发明的静电荷图像显影用调色剂粒子的粒径进行说明。
本发明的调色剂粒子的粒径,以个数平均粒径计优选的是3~10μm,更优选的是3~8μm。该粒径,可以在后面详述的调色剂制造方法中,由凝聚剂的浓度或有机溶剂的添加量、热粘合时间、聚合物的组成加以控制。
由于个数平均粒径是3~10μm,在定影工序中,飞溅附着在加热部件上使发生玷污的附着力大的调色剂微粒变少,所以,复印效率提高,中间色彩的图像质量提高,细线或小点等的图像质量提高。
调色剂粒子的个数平均粒径,可以用库尔特计数器-TA-II、库尔特多路定径机、SLAD1100(岛津制作所社制激光衍射式粒径测定装置)等进行测定。
在本发明中,使用库尔特多路定径机,并且连接到输出粒度分布联系装置(日科机制)、个人计算机上使用。作为上述库尔特多路定径机的孔径,使用100μm的,测定2μm以上(例如2~40μm)的调色剂的体积分布,并计算出粒度分布和平均粒径。
CV值:粒度分布的分散度
关于粒度分布,在本发明中使用的所谓CV值是表示粒度分布的分散度的值,并且是用以下公式定义的值,该值越小,表示粒度分布越窄。
本发明的调色剂粒子的粒度分布(CV值),优选调节到10~25的,更优选的是10~20。
另外,对于此处讨论的粒度分布测定,是采用激光衍射式粒径测定装置SALD-1100(株式会社岛津制作所制)进行测定的。
(1)CV=σ50/d50
(2)d50:粒度分布的50%粒径(体积基准)
(3)σ50:以d50作为基准时的标准偏差
对用于本发明的显影剂进行说明
本发明的调色剂,既可以用作一成分显影剂也可以用作二成分显影剂。
作为一成分显影剂使用的场合,可举出非磁性一成分显影剂、或在调色剂中含有0.1~0.5μm左右的磁性粒子的磁性一成分显影剂,任何一种都可以使用。
另外,可以作为与载体混合的二成分显影剂使用。这种场合,作为载体的磁性粒子,可以使用铁、铁氧体、四氧化三铁等金属、这些金属与铝、铅等金属的合金等材料。特别优选铁氧体粒子。上述磁性粒子,作为其体积平均粒径是15~100μm,更优选25~80μm。
载体的体积平均粒径的测定,可以采用有代表性的配备湿式分散机的激光衍射式粒度分布测定装置“ヘロス(HELOS)”(シンパテイツク(SYMPATEC)社制)进行测定。
优选的载体是磁性粒子再用树脂涂覆的载体,或是将磁性粒子分散在树脂中的所谓树脂分散型载体。作为涂覆用的树脂,例如,可以使用烯烃类树脂、苯乙烯类树脂、苯乙烯-丙烯酸类树脂、硅酮类树脂、酯类树脂或含氟聚合物类树脂等。另外,作为构成树脂分散型载体的树脂,例如,可以使用苯乙烯-丙烯酸类树脂、聚酯树脂、氟类树脂、酚树脂等。
附图的简单说明
图1表示本发明中使用的定影装置之一例的断面图。
图2是示出使用中间复印体(复印带)的本发明图像形成装置之一例的断面图。
图3是示出用于数字图像形成用的本发明的图像形成装置的总体构成之一例的断面图。
符号的说明
8记录材料
100加热辊
110金属芯
120包覆层
130加热部件
200加压辊
51金属芯
220包覆层
T在记录材料上形成的调色剂像
P复印材料
Pa、Pb、Pc、Pd图像形成单元
1a、1b、1c、1d感光体
2a、2b、2c、2d潜像形成部
3a、3b、3c、3d显影部
4a、4b、4c、4d复印放电部
5a、5b、5c、5d洗涤器
6a、6b、6c、6d带电器
22a、22b、22c、22d分离除电放电器
21复印带
23定影装置
24洗涤器
25排出口
A图像读出部
B图像处理部
C图像存储部
D图像形成部
28操作部
81自动原稿输送装置
82原稿放置台
83给纸辊
84驱动辊
86带
87原稿排出辊
88切换导向
89导向板
90反转辊
92从动辊
94原稿排出架
121原稿
122原稿台玻璃(台板玻璃)
123卤素光源
124反射镜
125反射镜
126可动反射镜单元
127反射镜
128透镜读出单元
129成像透镜
130 CCD线路传感器
141驱动马达
142多面反射镜
143反射镜
151感光体滚筒
152带电器
153显影器
157复印极
158分离极
159洗涤装置
160定影装置
171至174暗盒
175记录纸输送机构
176记录纸排出架
177第1切换爪
180第2切换爪
181反转辊
183后反转输送路径
对本发明的图像形成方法进行说明。
本发明的调色剂,适于在图像形式方法(本发明的图像形成方法)中使用,所说的方法包括形成调色图像的图像形成支撑体,通过构成定影装置的加热辊和加压辊之间进行热定影的工序。
图1是示出本发明的图像形成方法中使用的定影装置的一例的断面图,示于图1的定影装置,配备有加热辊40,和与其接触的加压辊50。另外,在图1中,T是在复印纸(图像形成支撑体)上形成的调色剂图像。
加热辊40,由氟树脂或弹性体构成的包覆层42在金属芯41的表面上形成,线状加热器构成的加热部件43包在内部。
金属芯41,由金属构成,其内径是10~70mm。作为构成金属芯41的金属,例如,可以举出铁、铝、铜等金属或其合金。
金属芯41的壁厚是0.1~15mm,应考虑节省能源的要求(薄壁化)、和强度(依赖于构成材料)的平衡而定。例如,要获得与由壁厚0.57mm的铁构成的金属芯相同强度的,由铝构成的金属芯的壁厚应是0.8mm。
作为构成包覆层42的氟树脂,可以举出的有,PTFE(聚四氟乙烯)和PFA(四氟乙烯-全氟烃基乙烯基醚共聚物)等。
氟树脂构成的包覆层42的厚度是10~500μm,优选的是20~400μm。
作为构成包覆层42的弹性样,优选使用LTV、RTV、HTV等耐热性良好的有机硅橡胶和有机硅海绵橡胶等。
构成包覆层42的弹性体的阿斯卡(アスカ)C硬度是不到80°,优选不到60°。
另外,构成弹性体包覆层42的厚度是0.1~30mm,优选的是0.1~20mm。
作为加热部件43,优选使用卤素加热器。
加压辊50的构成是,在金属芯51(原文为21)的表面形成由弹性体构成的包覆层52(原文为22)。作为构成包覆层52的弹性体,可以举出聚氨酯橡胶、有机硅橡胶等各种软质橡胶和海棉橡胶,作为构成包覆层52(原文为42)的弹性体,优选使用已列举的有机硅橡胶和有机硅海棉胶。
构成包覆层52的弹性体的阿斯卡C硬度不到80°,优选不到70°,更优选不到60°。
另外,包覆层52的厚度是0.1~30mm,优选的是0.1~20mm。
作为构成金属芯51的材料,可以列举的有,铝、铁、铜等金属或它们的合金。
作为加热辊40和加压辊50的接触荷重(总荷重),通常是40~350N,优选50~300N,更优选的是50~250N。该接触荷重,应从加热辊40的强度(金属芯41的壁厚)考虑设定,例如,对于具有由0.3mm的铁构成的金属芯的加热辊,优选达到250N以下。
另外,从抗玷污性和定影性的观点考虑,作为压区宽度优选4~10mm,该压区的面压优选的是0.6×105~1.5×105Pa。
若示出采用示于图1的定影装置的定影条件之一例,定影温度(加热辊40的表面温度)优选150~210℃,另外,定影线速度即使是250~450mm/秒那样的高速定影线速度,也可以得到最佳的图像。
对于本发明使用的定影装置,根据需要还可以附带洗涤机构。在这种场合下,作为将硅油供给定影部上辊(加热辊)的方式,是采用供给浸渍了硅油的衬垫、辊、纱网等进行洗涤的方法。
作为硅油应使用耐热性高的,可以使用聚二甲基硅氧烷、聚苯基甲基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷等。当使用粘度低的硅油时,流出量变大,所以,在20℃时粘度为1Pa·s~10Pa·s的最适于使用。
但是,在采用不供给硅油、或者硅油的供给量极低的定影装置,在含有形成图像的工序时,本发明所产生的效果能特别显著地发挥。因此,在供给硅油时,最好将其供给量设定在2mg/A4以下。
由于将硅油的供给量控制在2mg/A4以下,对于定影后的复印纸(图像支撑体)的硅油附着量变少,没有因复印纸上附着的硅油引起的圆珠笔等油性笔难写的现象,不损害润色性。
另外,因硅油的变质而引起的抗玷污性随时间延长而下降,所以,可避免因硅油导致的光学系统和带电极的污染等问题。
这里,硅油的供给量,是使复印纸(A4尺寸的白纸)在加热到规定温度的定影装置(辊之间)连续通过100张,测定通纸前后的定影装置的质量变化(Δw)算出的(Δw/100)。
图2是示出使用中间复印体(复印带)的图像形成装置之一例的断面图。
图2的图像形成装置,配备有多个图像形成单元,在各图像形成单元分别形成颜色不同的可视图像(调色剂图像),将该调色剂图像在同一中间复印体上依次重叠地复印多色图像。
其中,平行设置第1、第2、第3和第4图像形成单元Pa、Pb、Pc和Pd,该图像形成部分别配备着作为静电潜像形成体的感光体1a、1b、1c和1d。感光体1a、1b、1c和1d,在其外周侧面配置潜像形成部2a、2b、2c和2d、显影部3a、3b、3c和3d、复印放电部4a、4b、4c和4d、具有洗涤部件和橡胶叶片的洗涤器5a、5b、5c和5d、带电器6a、6b、6c和6d。
在这样的结构中,首先,在第1图像形成单元Pa的感光体1a上,用潜像形成部2a形成原稿图像中的例如黄色成分色的潜像。该潜像用含有显影部3a的黄色调色剂的显影剂形成可视图像,在复印放电部4a,复印到复印带21上。
另一方面,在上述状态下,在黄色调色剂图像复印到复印带上期间,第2图像形成单元Pb,在感光体1b上形成深红色成分色的潜像,接着在显影部3b,用含有深红调色剂的显影剂形成可视图像。该可视图像(深红调色剂图像),在上述第1图像形成单元Pa的复印结束了的复印带转入复印放电部4b时,在该复印带2 1的规定位置被重叠复印。
下面,采用与上述的相同方法,由第3、第4图像形成单元Pc、Pd进行青成分色、黑成分色的图像形成,在上述同一复印带上,重叠复印青色调色剂图像、黑色调色剂图像。在这样的图像形成过程结束的时候,在复印带21上可以得到多色重合的图像。另一方面,复印结束了的各感光体1a、1b、1c和1d,用洗涤器5a、5b、5c和5d除去残留调色剂,供给连续工序进行下面的潜像形成。
而且,用上述图像表成装置,使用复印带21,在图2中(原文为图7),复印带21从右侧向左侧输送,在此输送过程,通过各图像形成单元Pa、Pb、Pc和Pd中的各复印放电部4a、4b、4c和4d复印各色复印图像。
复印带21通过第4图像形成单元Pd时,AC电压施加给分离除电放电器22d,使复印带21除电,在复印材料P上,所有的调色剂图像都一起被复印。其后复印材料P进入定影装置23进行定影,从排出口排出,得到彩色图像。
图中22a、22b、22c和22d是分离除电放电器,调色剂图像的复印结束后的复印带21,通过刷状洗涤部件和橡胶叶片并用的洗涤器24,洗去复印残留的调色剂,准备给下面的图像形成。
如上所述,既可以作成:使用如输送带的长尺寸的复印带21,在其上制作多色重合像,将其一起复印到复印材料上的结构;也可以作成:在其图像形成单元配备各自独立的复印带,然后,依次从各复印带向复印材料复印的结构。
作为上述复印带,可以使用例如聚酰亚胺、聚醚、聚酰胺或四氟乙烯·全氟乙烯基醚共聚物等表面电阻在1014Ω以上、厚度20μm左右的高电阻薄膜上,设置氟类或硅类树脂中添加导电剂且表面电阻105~108Ω的5~15μm厚的脱模层构成的无接缝薄膜。
图3示出在采用含本发明调色剂的显影剂进行数字图像形成时,适于使用的图像形成装置(数字复印机)的总构成图。
在图3中,数字复印机由图像读出部A、图像处理部B、图像存储部C和图像形成部D构成。上述图像读出部A相当于读出手段、图像处理部B相当于图像处理手段、图像存储部C相当于图像存储手段、另外,图像形成部D相当于图像形成手段。
在图像读出部A中,原稿121被放置在原稿台玻璃(以下略记为台板玻璃)122上,采用在图中未示出的在导轨上移动的输送架上设置的卤素光源123进行照明。一对反射镜124、125设置成可动反射镜单元126,与在上述导轨上移动的设置在上述输送架上的反射镜127组合,将来自台板玻璃122上的原稿121的反射光即光学图像,导至透镜读出单元128。上述透镜读出单元128,由成像透镜129和CCD线路传感器130构成。
由上述反射镜124、125、127反射传送的对应于原稿121上图像的光学图像,由上述成像透镜129聚焦,在CCD线路传感器130的受光面上成像,由上述CCD线路传感器130将线路上的光学图像依次光电转换成电信号。
当按压设在操作部28上的复印按钮时,通过由图中未示出的马达连动驱动卤素光源123和反射镜127设置着的输送架和可动反射镜单元126的作用,1页原稿的图像信息被CCD线路传感器130读出。在台板玻璃122上1张张放置的原稿121按以上那样依次读出并分别作为1页的图像数据输出。
由上述图像读出部A读出的原稿图像的图像信号即图像数据,在后述的图像处理部B,施以浓度变换、过滤处理、变倍处理、γ-补正等各种图像处理后,经由图像存储部C输出到图像形成部D。图像形成部D,通过采用电子照相技术的激光打印,根据输入的图像数据在记录纸上进行图像形成。
在图像形成部D,将由图中未示出的半导体激光器发生的激光束,以图像信号为基础进行变调。采用由驱动马达141旋转的多面反射镜142旋转扫描该激光束,经由图中未示出的fθ透镜,由反射镜143使光路曲折,投射到感光体磁鼓151的表面上,同样地在带电的感光体磁鼓151上形成静电潜像。
作为感光体磁鼓151,从环保、无公害的观点考虑,优选由有机感光体构成。
该感光体磁鼓151具有用于同样使之带电的带电器152、显影器153、复印极157、分离极158、洗涤装置159、定影装置160,在感光体磁鼓151上形成的静电潜像由上述显影器153显影成为调色剂图像,进而,把上述调色剂图像复印到记录纸上并进行定影,最后得到原稿的复印图像。
记录纸按各种尺寸分别贮存在各个暗盒171~174中,再根据记录纸尺寸的指示从对应的暗盒171~174中取出记录纸,通过由含有多个传送辊或传送带构成的记录纸传送机构175供给感光体磁鼓151。
单面复印的场合,在依次从暗盒取出的记录纸的单面上,依次复印调色剂图像,定影后排到记录纸排出架176上。
两面复印的场合,在单面上复印、定影调色剂图像后送出的记录纸,由紧挨着记录纸传送中途的定影装置160放置的第1切换爪177(图中虚线的位置),向下方转换方向并导向两面复印单元(Auto Duplex Unit,以下略记为ADU)。记录纸传送中途的第2切换爪180(图中的虚线位置)使记录纸向右方通过,然后在与反转辊181逆转的同时,将第2切换爪切换到图中的实线位置。得到的该记录纸,经由表里反转的后反转传送路径183,与从暗盒171~174给纸一样地送到感光体磁鼓151。原稿里面的图像数据从图像存贮部C读出并在记录纸里面依次进行图像形成,从而得到两面复印。
另外,示于图3的数字复印机中,自动传送上述台板玻璃122上的读出原稿121的自动原稿传送装置81设置在上述图像读出部A上。上述自动原稿传送装置81,把原稿放置台82上数张重叠的读出原稿加以放置,当按压复印按钮时,依次送给该原稿的各页,并按顺序号自动传送到台板玻璃122上的指定位置,同时将读出终止的原稿121从台板玻璃122上取下并排至原稿排出放置架94上。
另外,上述自动原稿传送装置81,除了如上所述那样能将原稿单面上记录了图像的单面原稿121依次送出和读出以外,还能将两面原稿取出1张送到台板玻璃122上,当单面图像读出终止时,使上述原稿移至反向,在反转导向和反转辊构成的反转部转换方向,将原稿里面翻过来并送入台板玻璃122的指定位置,从而可以读出原稿里面的图像信息。
为了上述那样的原稿自动搬送,设置有:将原稿放置台82上的原稿1张1张送出的给纸辊83;驱动辊84和从动辊92;由上述驱动辊84和从动辊92卷绕驱动的带86;包含导向板89和反转辊90和由未图示的螺线管驱动的切换导向部件88构成的反转部;以及原稿排出辊87。
使用这样的自动原稿传送装置时,不管是两面原稿还是单面原稿,都可以依次将原稿121自动地传送到台板玻璃122上的指定读出位置,作为图像信号输出。
实施例
下面,用实施例来说明本发明。
实施例1
胶乳的制造
胶乳1HML的制造
(1)胶乳(1H)的制造(核粒子的形成:第1段聚合)
将用下述式(101)表示的阴离子表面活性剂4g溶于3040g离子交换水中的表面活性剂溶液(水系介质)装入安装有搅拌装置、温度传感器、冷却管、氮气导入装置的5000ml的可拆式烧瓶中,一边在氮气流下以230rpm的搅拌速度进行搅拌,一边将内温升至80℃。
式(101):C10H21(OCH2CH2)2OSO3Na。
将聚合引发剂(过硫酸钾:KPS)10g溶于400g离子交换水中的引发剂溶液添加到该表面活性剂溶液中,使温度达到75℃后,将苯乙烯528g、丙烯酸正丁酯204g、甲基丙烯酸68g、正辛基-3-巯基丙酸酯24.4g构成的单体混合液经1小时滴下,将该体系在2小时内加热到75℃,通过搅拌进行聚合(第1段聚合),制成胶乳。将其作为“胶乳(1H)”。
(2)胶乳(1HM)的制造(中间层的形成:第二段聚合)
在安装有搅拌装置的烧瓶内,向苯乙烯95g、丙烯酸正丁酯36g、甲基丙烯酸9g、正辛基-3-巯基丙酸酯0.59g构成的单体混合液中,添加77g用上述式(19)表示的化合物(以下,称作“例示化合物(19)”)作为脱模剂,加温到90℃溶解,制成单体溶液。
另一方面,将离子交换水1560ml中溶有1g阴离子表面活性剂(上述式(101))的表面活性剂溶液加热到98℃,再向该表面活性剂溶液中,添加按固体成分计为28g的核粒子分散液胶乳(1H)后,使用具有循环路线的机械式分散机“クレアシツクス(CLEARMIX)”(エム·テクニツク(株)制),将上述列举的化合物(19)的单体溶液混合分散8小时,制成含分散粒径(284nm)乳化粒子(油滴)的分散液(乳化液)。
然后,向该分散液中,添加离子交换水200ml中溶解了聚合引发剂(KPS)5g的引发剂溶液,再将该体系在98℃下经过12小时的加热搅拌,由此进行聚合(第2段聚合),制得胶乳。将其作为“胶乳(1HM)”。
(3)胶乳(1HM)的制造(外层的形成:第3段聚合)
向按上述操作得到的胶乳(1HM)中,添加在离子交换水265ml中溶解了聚合引发剂(KPS)6.8g的引发剂溶液,在80℃的温度条件下,经1小时滴入由苯乙烯249g、丙烯酸正丁酯88.2g、甲基丙烯酸2g、正辛基-3-巯基丙酸酯7.45g构成的单体混合液。滴加结束后,通过2小时的加热搅拌进行聚合(第3段聚合)后,冷却到28℃得到胶乳。将该胶乳作为“胶乳(1HML)”。
构成该胶乳(1HML)的复合树脂粒子的重均粒径是122nm。
胶乳2L(壳剂)的制造
将400ml离子交换水中溶有14.8g聚合引发剂(KPS)的引发剂溶液投入到安装有搅拌装置的烧瓶中,在80℃的温度条件下,经1小时滴加由600g苯乙烯、190g丙烯酸正丁酯、10.0g甲基丙烯酸、20.8g正辛基-3-巯基丙酸酯构成的单体混合液。滴加结束后,通过在2小时加热搅拌进行聚合后,冷却到27℃得到胶乳(由低分子量树脂构成的树脂粒子的分散液)。将该胶乳作为“胶乳(2L)”。
构成该胶乳(2L)的树脂粒子是在11,000具有峰分子量的树脂粒子。
着色粒子的制作例
按照下述的操作,制作出着色粒子Bk1(黑色)、Y1(黄色)、M1(深红色)、C1(青色)的4色着色粒子。
着色粒子Bk1的制作:黑色
(1)着色剂的分解液1的制造
将上述式(101)表示的、阴离子表面活性剂90g搅拌溶解在离子交换水1600ml中。一边搅拌该溶液,一边慢慢加入400.0g炭黑(リ一ガル330R:キヤボツト社制),然后,使用搅拌装置“クレアシツクス”(エム·テクニツク(株)制)进行分散处理,制成着色剂粒子分散液(以下,称作“着色剂分散液1”)。
该着色剂分散液1中的着色剂粒子的粒径,使用电泳光散射光度计“ELS-800”(大冢电子社制)测定的结果是110nm。
(2)(凝聚·热粘合)缔合粒子的制造
将胶乳1HML420.7g(按固体成分计算)、离子交换水900g和“着色剂分散液1”200g加入到安装有温度传感器、冷却管、氮气导入装置、搅拌装置的反应器(四口烧瓶)中并进行搅拌。将容器内的温度调整到30℃后,向该溶液中加入5mol/升的氢氧化钠水溶液,将pH调至8~11.0。
接着,将2g氯化镁·6水合物溶解在1000ml离子交换水中的水溶液,在30℃搅拌下经10分钟加入。放置3分钟后开始升温,将该体系经60分钟升温到90℃。在该状态下用“库尔特计数器-TA-II”测定缔合粒子的粒径,在个数平均粒径达到4μm~7μm的时候,添加在1000ml离子交换水中溶有40.2g氯化钠的水溶液,使粒子成长终止,进而,在液温98℃下经6小时加热搅拌,进行熟化处理,由此使继续进行热粘合。
(3)加壳操作
另外,添加96g胶乳2L(树脂粒子的分散液),继续进行加热搅拌3小时,在胶乳(1HML)的凝聚粒子表面使胶乳2L热粘合。这里,加入40.2g氯化钠,在8℃/分的条件下冷却到30℃,加入盐酸将pH调至2.0,停止搅拌。过滤生成的盐析、凝聚、热粘合粒子,用45℃的离子交换水反复洗涤,然后,通过在40℃的暖风下干燥,得到着色粒子Bk1。
在制作着色粒子中,通过控制上述凝聚工序的pH、胶乳2L的添加时间、搅拌强度,来控制着色剂分散状态,进而,通过液中分级,可以任意调整粒径和粒度分布的变动系数等。
着色粒子Bk2的制作
除了在制作着色粒子Bk1中,在胶乳2L(壳剂)制造时,将甲基丙烯酸的量改为30g,而且,在(凝聚·热粘合)缔合粒子的制造时,把氯化镁·6水合物的量变更为12g以外,其余操作同样,制成着色粒子Bk2。
着色粒子Bk3的制作
除了在着色粒子Bk1制作中,把在胶乳(1HM)制造时(第2段聚合)的甲基丙烯酸量改变成5g,且把(凝聚·热粘合)缔合粒子制造时的氯化镁·6水合物的量变更为8g以外,其余操作相同,制成着色粒子Bk3。
着色粒子Bk4的制作
除了在着色粒子Bk1的制作中,把胶乳(1HML)制造时(第3段聚合)的甲基丙烯酸量变更为18g,把胶乳2L(壳剂)制造时的甲基丙烯酸量变更为30g,而且,把(凝聚·热粘合)缔合粒子制造时的氯化镁·6水合物的量变更为14g以外,其余操作同样,制成着色粒子Bk4。
着色粒子Bk5的制造
除了在着色粒子Bk1的制造中,把胶乳(1HML)制造时(第3段聚合)的甲基丙烯酸量变更为5g,而且,把(凝聚·热粘合)缔合粒子制造时的氯化镁·6水合物的量变更为0.5g以外,其余操作同样,制成着色粒子Bk5。
着色粒子Bk6的制造
除了在着色粒子Bk1的制造中,把(凝聚·热粘合)缔合粒子制造时的氯化镁·6水合物的量变更为15g以外,其余操作同样,制成着色粒子Bk6。
对比着色粒子Bk7的制造
除了在着色粒子Bk1的制造中,把胶乳(1H)制造(第1段聚合)时的甲基丙烯酸量变更为10g、把胶乳(1HM)制造(第2段聚合)时的甲基丙烯酸量变更为3g、把胶乳(1HML)制造(第3段聚合)时的甲基丙烯酸量变更为0.5g、把胶乳2L(壳剂)制造时的甲基丙烯酸量变更为5g,而且,把(凝聚·热粘合)缔合粒子制造时的氯化镁·6水合物的量变更为0.5g以外,其余操作同样,制成对比着色粒子Bk7。
对比着色粒子Bk8的制造
除了在着色粒子Bk1的制造中,把胶乳(1HM)制造(第2段聚合)时的甲基丙烯酸量变更为10g、把胶乳(1HML)制造(第3段聚合)时的甲基丙烯酸量变更为20g、把胶乳2L(壳剂)制造时的甲基丙烯酸量变更为30g,而且,把(凝聚·热粘合)缔合粒子制造时的氯化镁·6水合物的量变更为14.5g以外,其余操作同样,制成着色粒子Bk8。
对比着色粒子Bk9的制造
除了在着色粒子Bk5的制造中,把(凝聚·热粘合)缔合粒子制造时的氯化镁6水合物的量变更为0.2g以外,其余操作同样,制成对比着色粒子Bk9。
对比着色粒子Bk10的制造
除了在着色粒子Bk5的制造中,把(凝聚·热粘合)缔合粒子制造时的氯化镁·6水合物的量变更为17g以外,其余操作同样,制成对比的着色粒子Bk10。
着色粒子Y1~Y10的制作:黄色
除了在着色粒子Bk1~Bk10的制造中,分别用C.I.Pigment Yellow74(C.I.颜料黄)代替炭黑(リ一ガル330R:キヤボツト社制),且将着色粒子的平均粒径、粒度分布调制成表1所示那样以外,其余操作同样,制成着色粒子Y1~Y10。
着色粒子M1~M10的制作:深红色
除了在着色粒子Bk1~Bk10的制作中,分别用C.I.Pigment Red 122(C.I.颜料红122)代替炭黑(リ一ガル330R:キヤボツト社制),且将着色粒子的平均粒径、粒度分布调制成表1所示那样以外,其余操作同样,制成着色粒子M1~M10。
着色粒子C1~C10的制作:青色
除了在着色粒子Bk1~Bk10的制造中,分别用C.I.Pigment Blue15:3(C·I·颜料蓝15:3)代替炭黑(リ一ガル 330R:キヤボツト社制),且将着色粒子的平均粒径、粒度分布调制成表1所示那样以外,其余操作同样,制成着色粒子C1~C10。
调色剂粒子的制造(也称作调色剂的制造)
黑色调色剂粒子Bk1~Bk10的制造
向在上述得到的着色粒子Bk1~Bk10中,分别添加疏水性二氧化硅(数均一次粒径=12nm,疏水度=68)1质量%和疏水性氧化钛(数均一次粒径=20nm,疏水度=63)0.3质量%,采用亨舍尔混合机进行混合,制成各种黑色调色剂粒子Bk1~Bk10。
黄色调色剂粒子Y1~Y10的制造
向在上述得到的着色粒子Y1~Y10中,分别添加疏水性二氧化硅(数均一次粒径=12nm,疏水度=68)1质量%和疏水性氧化钛(数均一次粒径=20nm,疏水度=63)0.3质量%,由亨舍尔混合机进行混合,制成各种黄色调色剂粒子Y1~Y10。
深红色调色剂粒子M1~M10的制造
向在上述得到的着色粒子M1~M10中,分别添加疏水性二氧化硅(数均一次粒径=12nm,疏水度=68)1质量%和疏水性氧化钛(数均一次粒径=20nm,疏水度=63)0.3质量%,用亨舍尔混合机加以混合,制成各种深红色调色剂粒子M1~M10。
青色调色剂粒子C1~C10的制造
向在上述得到的着色粒子C1~C10中,分别添加疏水性二氧化硅(数均一次粒径=12nm,疏水度=68)1质量%和疏水性氧化钛(数均一次粒径=20nm,疏水度=63)0.3质量%,用亨舍尔混合机进行混合,制成各种青色(原文为マゼンタ)调色剂粒子C1~C10。
上述的全部调色剂粒子的平均粒径(μm:个数为基准)、调色剂粒度分布(CV)、羧基含量、金属元素量均示于表1。经电子显微镜观察确认,有关形状和粒径等物理性质,着色粒子与调色剂粒子的任一个都没有差别,是同一的。
得到的调色剂粒子,每一编号作为1组加以表示,例如,黑色调色剂Bk1、黄色调色剂Y1、深红色调色剂M1、青色调色剂C1作为调色剂组1,对于其他的显影剂也同样地赋予组号,示于表1中。
                                        表1
调色剂组No. 调色剂粒子No. 以个数为基准的平均粒径(μm)   粒度分布(CV)    羧基量(10-5mol/g) 金属元素量(质量%)   水分量(质量%)
1     Bk1     5.0     19     0.30     100     0.4
    Y1     5.1     20     0.28     101     0.38
    M1     5.0     19     0.29     103     0.4
    C1     5.1     20     0.30     100     0.39
2     Bk2     5.3     19     1.00     3000     0.5
    Y2     5.2     20     0.99     3005     0.49
    M2     5.3     20     0.98     3010     0.48
    C2     5.2     19     0.99     3000     0.48
3     Bk3     5.1     20     0.10     1000     0.61
    Y3     5.0     20     0.11     1020     0.6
    M3     5.1     20     0.12     1030     0.62
    C3     5.1     20     0.12     1010     0.6
4     Bk4     5.4     21     2.00     4000     0.98
    Y4     5.3     20     1.98     3090     1
    M4     5.4     21     1.98     3050     0.99
    C4     5.3     21     1.99     3060     0.98
5     Bk5     5.0     20     0.50     10     0.62
    Y5     4.9     20     0.51     12     0.6
    M5     4.9     20     0.49     13     0.61
    C5     5.0     20     0.50     11     0.6
6     Bk6     5.5     21     0.50     5000     0.82
    Y6     5.4     21     0.49     5020     0.83
    M6     5.5     21     0.51     5010     0.84
    C6     5.5     21     0.49     5010     0.83
比较例1     Bk7     9.0     29     0.01     10     0.08
    Y7     9.1     30     0.01     12     0.07
    M7     9.0     30     0.01     11     0.08
    C7     9.1     29     0.01     10     0.07
比较例2     Bk8     5.2     20     2.10     4500     2.5
    Y8     5.1     20     2.20     4550     2.6
    M8     5.2     20     2.30     4560     2.5
    C8     5.1     20     2.10     4550     2.6
比较例3     Bk9     4.9     27     0.50     9     0.6
    Y9     5.0     27     0.51     8     0.62
    M9     4.9     27     0.52     8     0.61
    C9     5.0     27     0.50     9     0.62
比较例4     Bk10     5.4     21     0.50     5100     1.2
    Y10     5.3     21     0.51     5020     1.3
    M10     5.4     21     0.51     5050     1.3
    C10     5.3     21     0.50     5030     1.2
Bk:黑色  Y:黄色  M:深红色  C:青色
显影剂的制作
把记载于表1的各种调色剂粒子的包覆了有机硅树脂的体积平均粒径60μm的铁氧体载体加以混合,分别制成各种调色剂浓度为6%的显影剂(黑色用显影剂Bk1~Bk10、黄色用显影剂Y1~Y10、深红色用显影剂M1~M10、青色用显影剂C1~C10)。
复印实况评价
(a)单色评价
使用具有图3中记载那样构成的市售柯尼卡(コニカ)Sitios 7075(线速度370mm/秒),对在上述得到的黑色用的显影剂Bk1~Bk10分别进行下述的评价。
带电量上升的评价(有无细条纹)
复印30万张后,在低温低湿环境(10℃,20%RH)下,在早晨的中间色彩图像试样上用肉眼观察是否有条痕状的图像缺陷(有无细条纹)。结果判断为没有细条纹的可以实用。
图像浓度的环境依赖性
用麦克比思(マクベス)反射浓度计测定固体图像部的最高图像浓度。测定高温高湿环境(33℃,80%RH)和低温低湿环境(10℃,20%RH)下的图像浓度差,并进行下述等级评价。
A:图像浓度差不满0.05
B:图像浓度差0.05~0.1
C:图像浓度差超过0.1
按照本发明,已判断出A、B是可实用的。
得到的结果示于表2中。
                                表2
显影剂No.(单色) 有无细条纹 图像浓度的环境依赖性     备注
    Bk1     无     A     本发明
    Bk2     无     A     本发明
    Bk3     无     B     本发明
    Bk4     无     B     本发明
    Bk5     无     B     本发明
    Bk6     无     B     本发明
    Bk7     有     B     比较例
    Bk8     有     C     比较例
    Bk9     有     C     比较例
    Bk10     有     C     比较例
从表2,通过比较可知,本发明的试样,在单色评价中,没有细条纹,而且,图像浓度对环境依赖性小。
(b)全色评价
把上述得到的黑色用的显影剂Bk1、黄色显影剂Y1、深红色显影剂M1、青色显影剂C1作为彩色显影剂组1。同样操作,制成各种彩色显影剂组2~6、对比彩色显影剂组1~4。
使用具有图2中记载那样构成的图像形成装置,与单色评价时同样,分别评价得到的各种显影剂。
得到的结果示于表3中。
                                    表3
显影剂No.(单色) 有无细条纹 图像浓度的环境依赖性     备注
    1     无     A     本发明
    2     无     A     本发明
    3     无     B     本发明
    4     无     B     本发明
    5     无     B     本发明
    6     无     B     本发明
    比较1     有     B     比较例
    比较2     有     C     比较例
    比较3     有     C     比较例
    比较4     有     C     比较例
从表3,通过对比可知,本发明的试样,即使在彩色评价中,也没有细条纹,而且,图像浓度对环境依赖性小。
按照本发明可以得到,反复使用时的带电上升性良好,而且,输出的图像浓度对环境依赖性小的静电荷图像显影用调色剂、上述静电荷图像显影用调色剂的制造方法、使用上述调色剂的图像形成方法。

Claims (6)

1.一种静电荷图像显影用调色剂,该静电荷图像显影用调色剂具有调色剂粒子,该调色剂粒子含有粘合剂树脂和着色剂,其中,
将该调色剂分散在水中测定的羧基量,是0.1×10-5~2.0×10-5mol/g,而且,调色剂中的金属元素量是10~5000ppm。
2.按照权利要求1中记载的静电荷图像显影用调色剂,该调色剂中的水分量是0.1质量%~1.0质量%。
3.一种按照权利要求1或2中记载的静电荷图像显影用调色剂的制造方法,该方法具有:在水系介质中使聚合性单体聚合、制造粘合树脂的工序。
4.一种图像形成方法,该方法具有以下工序:在静电荷图像载体上形成静电荷图像的工序;使用含有权利要求1或2中记载的静电荷图像显影用调色剂的显影剂,使该静电荷图像显影,形成调色剂图像的工序;将该调色剂图像复印到记录材料上的工序;以及,将该记录材料上复印的调色剂图像热定影的工序。
5.一种图像形成装置,该装置具有以下手段:在静电荷图像载体上形成静电荷图像的手段;使用含有权利要求1或2中记载的静电荷图像显影用调色剂的显影剂,使该静电荷图像显影,形成调色剂图像的手段;将该调色剂图像复印到记录材料上的手段;以及,将该记录材料上复印的调色剂图像热定影的手段。
6.按照权利要求5中记载的图像形成装置,其中具有:把复印了调色剂图像的记录材料,以250mm/秒~450mm/秒的打印速度进行输出的输出手段。
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