CN1916775A - 色粉及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种耐热偏移性优良且带电性能没有不均、适合用作静电荷像显影用色粉的色粉及其制造方法。首先,至少对包含四氢呋喃不溶解成分的交联树脂和着色剂进行干式混炼。然后将得到的树脂混炼物与预先配制的分散剂水溶液混合加热,在树脂混炼物和分散剂水溶液的混合液中生成含着色剂的树脂粒子。然后冷却该混合液,最后从该混合液中分离含着色剂的树脂粒子。

Description

色粉及其制造方法
技术领域
本发明涉及在借助电子照相法等形成图像的过程中,用于静电荷像等的显影的色粉及其制造方法。
背景技术
伴随着最近OA(办公自动化)设备的快速发展,打印机、传真装置、复印机等图像形成装置得到广泛的普及。这些图像形成装置大多采用通过电子照相法形成图像的电子照相方式的图像形成装置。电子照相方式的图像形成装置利用光导电性物质形成图像。具体地说,在具有包含光导电性物质的感光层的电子照相感光体(以下称为“感光体”)的表面上,通过各种方式形成静电荷像后,向感光体表面供应色粉使静电荷像显影,将形成的色粉像转印到纸等转印材料上并使其定影,从而形成图像。
用于静电荷像的显影的色粉(以下称为“静电荷像显影用色粉”)是通过在称为粘合树脂的具有粘接性的树脂中分散着色剂而制成的,必要时还含有带电控制剂等各种添加剂。色粉通过摩擦起电而带电,供应到由显影辊等承载的感光体表面上。
静电荷像显影用色粉的制造方法大致分为干法和湿法两种。作为干法,可以列举例如,对粘合树脂、着色剂等进行混炼,粉碎得到的树脂混炼物并进行造粒的粉碎法等。虽然在工业中广泛采用干法,但是通过干法得到的色粉具有较宽的粒度分布,因此带电性能容易出现不均。
若使用带电性能不均的色粉形成图像,当被转印到转印材料上时,由于所付与的电量不足,出现未能转印到转印材料上的色粉,色粉像向转印材料的转印性降低,引起图像浓度降低、发生白地灰雾等。此外,当使用彩色色粉时,会引起在图像上发生色斑等问题。这里所谓的“白地灰雾”是指,色粉附着在原本不应附着色粉的应为空白部分的转印材料上的现象。
在干法,例如上述粉碎法中,为了抑制色粉带电性能的不均,必须在粉碎造粒后进行分级,以缩小粒度分布的范围,这样还引发了生产成本提高等一系列其它的问题。
与之相对,与干法相比,湿法的优势在于,可以比较容易地制造粒度分布的范围较小、带电性能不均少的色粉,因此最近色粉的制造多采用湿法。作为湿法,提出了如下的方案:
(i)在着色剂的存在下,使通过悬浊稳定剂分散在水等分散介质中的粘合树脂单体聚合,使着色剂包含在生成的粘合树脂粒子中得到色粉的悬浊聚合法;
(ii)将树脂分散液和在分散介质中分散了着色剂的着色剂分散液混合,形成凝聚粒子,加热熔融该凝聚粒子得到色粉的乳化聚合凝聚法;
(iii)使水分散性树脂和着色剂在有机溶剂中溶解或分散,一边搅拌一边加入中和剂和水,以中和该水分散性树脂的解离基团,生成内部包含着色剂等的树脂滴,使其转相乳化得到色粉的转相乳化法;
(iv)将包含粘合树脂和着色剂的色粉材料在可溶解粘合树脂的有机溶剂中溶解或分散,得到的溶液或分散液与无机分散剂(例如磷酸钙、碳酸钙等水难溶性碱土类金属盐等)的水分散液混合造粒后,除去有机溶剂得到色粉的溶解悬浊法(例如特开平7-152202号公报、特开平7-168395号公报、特开平7-168396号公报、特开平7-219267号公报、特开平8-179555号公报、特开平8-179556号公报、特开平9-230624号公报);
(v)至少将粘合树脂和着色剂在可溶解粘合树脂的非水溶性有机溶剂中溶解或分散,将得到的溶液或分散液在水性分散液中乳化分散后,除去有机溶剂得到色粉的乳化分散法(例如特开平7-325429号公报、特开平7-325430号公报、特开平7-333890号公报、特开平7-333899号公报、特开平7-333901号公报、特开平7-333902号公报)等。
但是,上述湿法仍存在需要解决的问题。例如,(i)的悬浊聚合法存在的问题是,粘合树脂的单体、聚合引发剂和悬浊稳定剂等残留在得到的色粉粒子内部或表面上,引起色粉粒子带电性能的不均。虽然为了抑制带电性能的不均,必须除去这些残留物,但是进入色粉粒子内部的单体、聚合引发剂和悬浊稳定剂等的除去是非常困难的。此外,除去这些残留物需要复杂的工序,因而引起色粉的生产成本提高的问题。此外,由于粘合树脂单体等对环境造成较大的负担,因而必须具备对其进行适当处理的处理设备,从而导致生产成本进一步的上升。此外,悬浊聚合法存在的问题是,由于造粒时伴随聚合反应,因而可使用的粘合树脂仅限于丙烯酸类树脂。
此外,(ii)的乳化聚合凝聚法存在的问题是,由于通过使粘合树脂和着色剂凝聚,加热使其熔融而制造色粉,因而不能稳定地形成均匀组成的色粉粒子。
此外,(iii)的转相乳化法、(iv)的溶解悬浊法和(v)的乳化分散法由于使用有机溶剂溶解或分散粘合树脂,因而有机溶剂微量地残留在得到的色粉粒子中,色粉粒子中的各成分的分散状态和组成在每次配制的时候都变化,使得色粉粒子的带电性能出现不均。此外,由于除去有机溶剂时的压力(即减压的程度)、温度和时间等根据色粉粒子的形状而变化,因而不能稳定地形成均匀形状的色粉粒子,由此也会产生带电性能的不均匀。
此外,使用有机溶剂时色粉粒子中所含的各成分的量,即色粉粒子的组成根据粘合树脂对溶剂的溶解性或分散性而变化,因而难以再现性良好地制造具有所需性能的色粉。此外,由于有机溶剂对环境造成较大的负担,因而(iii)~(v)的方法必须具备对其进行适当处理的处理设备,导致色粉的生产成本增加。
此外,(iv)的溶解悬浊法和(v)的乳化分散法由于使粘合树脂在可溶解该粘合树脂的有机溶剂中溶解,与分散剂或乳化剂混合而粒子化,因而使用可溶解于有机溶剂的树脂、例如重量平均分子量10000~50000左右的较低分子量的链状树脂等作为粘合树脂。因此若使用通过溶剂悬浊法或乳化分散法制造的色粉形成图像,则存在发生热偏移现象的问题。此处所谓的热偏移现象是指,在通过定影用加热辊加热进行定影的热辊定影法中,在定影时,色粉过量地熔融,一部分熔融的色粉融接在定影用加热辊上而被取走,并被转印到后续的转印材料上的现象。
作为防止热偏移现象的方法,一般采用在定影用加热辊上涂覆硅油等热偏移防止液,但是上述方法存在的问题是,将导致装置的复杂化并且不易维护。
从色粉的材料的角度出发,作为防止热偏移现象的方法,认为使用含重量平均分子量为例如50000~500000左右的高分子量的树脂、不溶解于四氢呋喃的凝胶成分(下面称为四氢呋喃不溶解成分或四氢呋喃不溶成分)的树脂等作为粘合树脂,可以提高色粉的耐热偏移性。但是,由于这些树脂不溶或者难溶于有机溶剂中,通过使用这些树脂的溶剂悬浊法和乳化悬浊法制造色粉后,色粉粒子难以进行造粒。即使色粉粒子能够进行造粒,也难以再现性良好地形成具有所需组成的色粉粒子。特别是由于用作原料的树脂的组成常常难以保持,使制得的色粉粒子中仅仅包含可溶解于溶剂的成分,所以难以抑制热偏移现象。
作为含有包含四氢呋喃不溶成分的粘合树脂的色粉的制造方法,提出了将粘合树脂、着色剂、蜡和有机溶剂通过湿式混炼分散的混合物与水性介质混合乳化,生成内包着色剂等的树脂粒子,将该树脂粒子从液态介质中分离出来干燥,由此得到树脂粒子的方法(参照特开2002-6550号公报)。但是,特开2002-6550号公报所公开的方法由于使用了有机溶剂,因而与前述(iii)~(v)的方法同样地,有机溶剂残留在色粉粒子中,产生带电性能不均的问题。
作为不使用有机溶剂制造色粉的方法,提出了将具有离子性基的合成树脂(粘合树脂)和着色颜料的混炼物加热熔融,将形成的熔融体与含有中和该离子性基的物质并被加热至该合成树脂的软化点以上温度的水性介质混合,机械的使其分散后,立即快速冷却制造着色树脂粒子的水分散液,从该水分散液中分离着色树脂微粒并干燥,以制造色粉的方法(参照特许第3351505号公报)。
然而,特许第3351505号公报所公开的技术存在的问题是:在分散工序和冷却工序中,生成的着色树脂微粒(以下也称为色粉粒子)之间互相附着而粗大化。为了防止上述粗大化的问题,必须严密地控制熔融体和水性介质的混合液的液温等各种条件。例如,在特许第3351505号公报的实施例1中,必须在10秒内快速地从165℃冷却至65℃。进行上述这种控制在现实中是极难实现的,而且会导致生产工序的复杂化。
此外,特许第3351505号公报所公开的技术的问题是,由于通过用中和物质中和粘合树脂的离子性基,从而使粘合树脂乳化分散于水性介质中,因此可以使用的树脂只能限定于具有离子性基的树脂。此外,造粒后为了使生成的色粉粒子中的粘合树脂的离子性基回到原先的形态,因此必须有反中和工序,导致生产工序的增加。此外,由于难以对色粉粒子中内包的粘合树脂的离子性基进行反中和,离子性基残留在色粉粒子中,因而还具有产生带电性能不均的问题。
发明内容
本发明旨在提供一种耐热偏移性优良且带电性能没有不均、适合用作静电荷像显影用色粉的色粉及其制造方法。
本发明的色粉的制造方法的特征在于包括下述的工序:干式混炼工序,至少对包含四氢呋喃不溶成分的交联树脂和着色剂进行干式混炼,造粒工序,将通过干式混炼得到的树脂混炼物与含有分散剂的分散剂水溶液混合,并且通过加热或加热加压,在树脂混炼物和分散剂水溶液的混合液中生成含着色剂树脂粒子,冷却工序,
对生成的包含含着色剂的树脂粒子的前述混合液进行冷却,和分离工序,从前述混合液中分离含着色剂的树脂粒子。
根据本发明,经过干式混炼工序、造粒工序、冷却工序和分离工序制造色粉。在干式混炼工序中,至少对包含四氢呋喃不溶解成分(以下也称为THF不溶解成分)的交联树脂和着色剂进行干式混炼。在造粒工序中,将通过干式混炼得到的树脂混炼物与分散剂水溶液混合,并且通过加热或加热加压,在树脂混炼物和分散剂水溶液的混合液中生成含着色剂的树脂粒子。此处含着色剂的树脂粒子是指,至少包含着色剂的树脂粒子,当干式混炼工序中,在混炼的树脂混炼物中含有交联树脂、着色剂和蜡等添加剂时,有时还存在含有这些添加剂的树脂粒子。在冷却工序中,对生成的包含含着色剂的树脂粒子的前述混合液进行冷却。在分离工序中,从冷却的前述混合液中分离含着色剂的树脂粒子。由此,得到作为色粉粒子的含着色剂的树脂粒子。此处的色粉粒子是指,至少由包含交联树脂和着色剂的树脂混炼物造粒而得的粒子,色粉是指在色粉粒子上未添加表面改性剂等添加剂时的色粉粒子本身,当在色粉粒子上添加表面改性剂等添加剂时,成为包含色粉粒子和添加剂的组合物。
在造粒工序中,树脂混炼物在分散剂的存在下通过加热或加热加压到达熔融状态,因此即使含有作为粘合树脂的THF不溶解成分,也可以通过分散剂稳定化,在树脂混炼物和分散剂水溶液的混合液中均匀分散,造粒成为形状和大小均匀的含着色剂的树脂粒子。刚生成的含着色剂的树脂粒子的表面呈溶融状态,由于具有粘合性,因而在冷却工序中,含着色剂的树脂粒子之间可能会互相附着而粗大化。然而,本发明的色粉的制造方法中,由于在含有生成的含着色剂的树脂粒子的混合液中包含了分散剂,因而含着色剂的树脂粒子可以通过分散剂的作用而稳定化。由此,在冷却工序中,含着色剂的树脂粒子不会粗大化,在混合液中呈均匀分散的状态,可以在保持形状和大小的情况下冷却。通过在如上述冷却的混合液中分离含着色剂的树脂粒子,可以将体积平均粒径缩小至例如3~15μm左右,且粒度分布变窄,得到具有均匀形状和大小的色粉粒子。此外,由于分散剂可以容易地从含着色剂的树脂粒子表面除去,因而可以防止分散剂残留在色粉粒子的表面,可以得到其表面具有光滑的表面平滑性的色粉粒子。此外,由于含着色剂的树脂粒子中包含交联树脂,因而可以得到耐热偏移性优良的色粉。此外,本发明的色粉的制造方法中,即使是像交联树脂这种难以在有机溶剂中溶解或分散的树脂,只要是能够通过加热熔融的树脂即可使用,没有特别的限制,这样可以容易地得到具有各种特性的色粉。
因此,本发明的色粉的制造方法具有以下的优点。
(1)得到的色粉粒子具有适合作为静电荷像显影用色粉的3~15μm左右的体积平均粒径,且粒度分布的宽度较小,大小均匀且形状均一,并且表面平滑性也优良。此外,由于不使用有机溶剂、粘合树脂的单体等,因而可以防止这些物质残留在色粉粒子中。由此,本发明的色粉的带电性能均匀没有不均,对转印材料的转印性优良,因此作为通过电子照相法形成图像时使用的静电荷像显影用色粉是极为有效的。通过使用这种本发明的色粉,可以将对转印材料的色粉的转印率提高到约90%以上,因此可以容易地形成图像浓度(光学反射浓度)高达1.4以上,且没有白地灰雾等图像缺陷的高品质图像。
(2)因为不使用有机溶剂,可以防止得到的色粉粒子中的粘合树脂和着色剂等各成分的量由于对所使用的有机溶剂的溶解性或分散性而变化。因此,可以稳定地制造具有均匀组成的色粉。此外,由于不需要除去有机溶剂的工序,当除去有机溶剂时的色粉粒子形状变得不均一的情况也不存在。
(3)与使用有机溶剂的前述(iv)的溶解悬浊法、(v)的乳化分散法不同,本发明只要是可以通过加热熔融的树脂,不论什么种类都可用作粘合树脂。因此,与以往的湿法相比,可用作粘合树脂的树脂选择范围更广,而且还可以将不同类的多种树脂组合起来使用,因而可以容易地调整得到的色粉粒子的耐热偏移性和低温定影性等性能。特别地,即使是以往难以使用的含THF不溶解成分的交联树脂等在有机溶剂中不溶或难溶的树脂,也可以用作粘合树脂,因而可以容易地实现耐热偏移性优良的色粉。此外,通过使用含THF不溶解成分的交联树脂,可以容易地得到平均圆形度在0.90以上并低于0.97的色粉。通过使用这种色粉,可以抑制清洁不佳等情况的发生。
此外,本发明的特征还在于,交联树脂中含有0.5重量%以上30重量%以下的四氢呋喃不溶解成分。
根据本发明,交联树脂的四氢呋喃(THF)不溶解成分在0.5重量%以上30重量%以下。通过使用THF不溶解成分在前述范围内的交联树脂,可以容易地实现低温定影性和耐热偏移性均优良的色粉。
此外,本发明的特征还在于,交联树脂的软化点在150℃以下。
此外,本发明的特征还在于,交联树脂的软化点在60℃以上150℃以下。
根据本发明,通过将交联树脂的软化点控制在上述范围内,造粒工序中与分散剂水溶液的混合操作以及造粒操作变得容易进行,得到的色粉粒子的形状和大小变得均匀。
此外,本发明的特征还在于,交联树脂的玻璃转化点在30℃以上80℃以下。
此外,本发明的特征还在于,交联树脂的玻璃转化点在40℃以上70℃以下。
根据本发明,通过将交联树脂的玻璃转化点规定在上述范围内,可以实现制成的色粉的低温定影性和保存稳定性。
此外,本发明的特征还在于,交联树脂的重量平均分子量在5000以上500000以下的范围内选择。
根据本发明,通过使交联树脂的重量平均分子量在5000以上500000以下的范围内选择,抑制了混炼时交联成分的断裂,可以抑制四氢呋喃不溶解成分的减少。
此外,本发明的特征还在于,交联树脂为交联聚酯树脂。
根据本发明,交联树脂为交联聚酯树脂。通过使用交联聚酯树脂作为交联树脂,可以提高色粉的低温定影性。此外,可以付与色粉良好的粉末流动性,抑制显影装置内部的凝聚。此外,还可以得到透光性优良、具有良好的二次彩色再现性、适用于彩色色粉的色粉。此处作为的二次彩色再现性是指,使多种颜色的彩色色粉重合而表现色彩时的色彩再现性。
此外,本发明的特征还在于,分散剂为水溶性高分子化合物。
根据本发明,分散剂为水溶性高分子化合物。通过使用水溶性高分子化合物作为分散剂,树脂混炼物的造粒容易进行,因此可以高效率地得到表面光滑、且具有均一的大小和形状的含着色剂的树脂粒子(色粉粒子)。此外,从含着色剂的树脂粒子的表面除去分散剂的过程可以通过用水清洗等简易的操作进行,因而生产性优良,利于工业生产。
此外,本发明的特征还在于,水溶性高分子化合物的重量平均分子量在5000以上和50000以下。
此外,本发明的特征还在于,水溶性高分子化合物的重量平均分子量在5000以上和20000以下。
根据本发明,通过将水溶性高分子化合物的重量平均分子量规定在上述范围内,则不会影响其作为分散剂的效用。
此外,本发明的特征还在于,水溶性高分子化合物为聚羧酸化合物。
根据本发明,用作分散剂的水溶性高分子化合物为聚羧酸化合物。通过使用聚羧酸化合物作为分散剂,树脂混炼物的造粒更容易进行,因而可以高效率地制得表面平滑、具有均一形状和大小的含着色剂的树脂粒子(色粉粒子)。此外,由于聚羧酸化合物可以通过水洗容易地除去,因而通过使用聚羧酸化合物,可以确保防止分散剂残留在含着色剂的树脂粒子表面上。
此外,本发明的特征还在于,干式混炼工序中,将蜡与交联树脂和着色剂共同混炼。由此,可以得到含蜡的色粉,因而可以进一步提高色粉的耐热偏移性。
此外,本发明的色粉的特征还在于,至少包含四氢呋喃不溶解成分的交联树脂和着色剂,平均圆形度在0.90以上并低于0.97。
此外,本发明的色粉的特征还在于,其是通过上述色粉的制造方法制造的色粉,至少含有包含四氢呋喃不溶解成分的交联树脂和着色剂,平均圆形度在0.90以上并低于0.97。
根据本发明,色粉至少含有包含四氢呋喃不溶解成分的交联树脂和着色剂,平均圆形度在0.90以上并低于0.97。由此,可以实现在保持耐热偏移性优良的同时,不会引起清洁不佳的色粉。
附图说明
根据下述的详细说明和附图,可以进一步明确本发明的目的、特点和优点。
图1是显示本发明一个实施方式的色粉制造方法的工序的流程图。
具体实施方式
下面参照附图,对本发明优选的实施方式进行详细的说明。
图1是显示本发明一个实施方式的色粉制造方法的工序的流程图。本发明的色粉的制造方法至少包含干式混炼工序、造粒工序、冷却工序和分离工序。本实施方式中,还进一步包含分散剂水溶液配制工序、清洗工序和干燥工序。即本实施方式的色粉的制造方法包括,干式混炼工序(步骤s1)、分散剂水溶液配制工序(步骤s2)、造粒工序(步骤s3)、冷却工序(步骤s4)、清洗工序(步骤s5)、分离工序(步骤s6)、干燥工序(步骤s7)。本实施方式中色粉的制造从步骤s0开始,然后转移到步骤s1和步骤s2。步骤s1的干式混炼工序和步骤s2的分散剂水溶液配制工序中的任一个都可以在先进行。此外,步骤s5的清洗工序也可以在步骤s6的分离工序以后、步骤s7的干燥工序之前进行。
[干式混炼工序]
步骤s1的干式混炼工序中,至少对粘合树脂和着色剂进行干式混炼,配制树脂混炼物。此处所谓的干式混炼是指不使用有机溶剂而进行的混炼。在必要时,树脂混炼物中还可以包含蜡等脱模剂、带电控制剂等添加剂。这些添加剂与粘合树脂和着色剂共同混炼,分散于树脂混炼物中。
(a)粘合树脂
作为粘合树脂,使用包含四氢呋喃不溶解成分(以下称为THF不溶解成分)的交联树脂。此处,THF不溶解成分是指对树脂中的四氢呋喃(tetrahydrofuran;简称THF)为不溶的成分。交联树脂中,交联成分被胶化不溶化,构成THF不溶解成分。本发明中,树脂中的THF不溶解成分的比例(重量%)通过以下的方法求得。
[THF不溶解成分的测定方法]
首先,将1g样本放入圆筒滤纸,装入索氏提取器,用100mL四氢呋喃作为溶剂,用6小时加热回流,用THF提取出样本中的可溶于THF的成分(以下称为THF可溶成分)。从含有提取出的THF可溶成分的提取液中除去溶剂后,在100℃下干燥THF可溶成分24小时,对得到的THF可溶成分的重量W(g)进行称重。根据求得的THF可溶成分的重量W(g)和测定中使用的样本的重量(1g),按照下式(1),计算出树脂中的THF不溶解成分的比例P(重量%)。
P(重量%)={1(g)-W(g)}/1(g)×100……(1)
含THF不溶解成分的交联树脂(以下有时也简称为交联树脂)与不含THF不溶解成分的树脂相比弹性更好,因而通过使用含THF不溶解成分的交联树脂,可以提高色粉的弹性。通过使用这种色粉形成图像,可以提高定影时的转印材料和定影用加热辊的剥离性,因而即使在较低温度下定影时,也可以抑制用于防止转印材料缠绕在定影用加热辊上而设的剥离爪对图像的损伤。
此外,由于含THF不溶解成分的交联树脂比不含THF不溶解成分的树脂更硬,因而通过使用含THF不溶解成分的交联树脂,减少了细粉的产生,粒度分布变窄,可以容易地得到大小均匀的色粉粒子。此外,还可以容易地得到平均圆形度在0.90以上并低于0.97的色粉粒子。若使用由平均圆形度在0.97以上1.00以下的接近正球形的色粉粒子构成的色粉,则残留在感光体等图像载体上的色粉难以通过清洁装置完全除去,即发生所谓的清洁不佳的情况。由此,使用上述那样平均圆形度在0.90以上并低于0.97的色粉粒子构成的色粉,能够抑制发生清洁不佳的情况。
优选交联树脂中包含的THF不溶解成分占交联树脂总量的0.5重量%以上和30重量%以下。通过使用THF不溶解成分的含量在前述范围内的交联树脂,可以容易地得到耐热偏移性和低温定影性均优良的色粉。此外,也可以容易地得到如前述的平均圆形度在0.90以上并低于0.97的色粉粒子。
若THF不溶解成分低于0.5重量%,则由于交联树脂弹性的减少,可能得不到充分的耐热偏移性。若THF不溶解成分超过30重量%,则在后述造粒工序中树脂混炼物的造粒性变差,造粒可能难以进行。此外,即使能够进行造粒,也可能导致粒度分布的范围变大,带电性能出现不均等色粉性能变差的情况。此外,还可能得不到充分的低温定影性。
交联树脂在干式混炼工序中混炼时,可能出现作为四氢呋喃不溶解成分的交联部分断开,四氢呋喃不溶解成分比混炼前减少。为了充分发挥本发明的效果,交联树脂优选在树脂混炼物和色粉中,含有适量的四氢呋喃不溶解成分。即交联树脂在混炼前、混炼后和色粉化后的任一阶段中,都需要含有四氢呋喃不溶解成分,优选含有0.5重量%以上30重量%以下比例的四氢呋喃不溶解成分。混炼时交联成分的断开可以通过例如选择混炼前的交联树脂的分子量在合适的范围内进行控制。例如,如后述通过选择交联树脂的重量平均分子量在5000以上和500000以下的范围内,可以抑制混炼时交联成分的断开,抑制THF不溶解成分的减少。
交联树脂的软化点没有特别的限制,可以广泛地选择,但是从着色剂和蜡等添加剂的混炼性、步骤s3的造粒工序中与分散剂水溶液的混合操作和造粒操作的简便性、以及得到的色粉粒子的形状和大小的均一性的角度出发,优选150℃以下,更优选60℃以上和150℃以下。若交联树脂的软化点超过150℃,着色剂和添加剂等的混炼变得困难,着色剂和添加剂等的分散性可能降低。此外,与分散剂水溶液的混合和造粒也难以进行,得到的色粉粒子的形状和大小可能变得不均一。而且,得到的色粉对转印材料的定影性降低,可能出现定影不良的情况。若交联树脂的软化点低于60℃,则交联树脂的玻璃转化点(Tg)容易接近常温,色粉在图象形成装置内部发生热凝聚,可能诱发印刷不良、装置故障等。另外,还容易引起转印材料缠绕在定影用加热辊上和热偏移现象等。
交联树脂的玻璃转化点(Tg)没有特别的限制,可以广泛地选择,但是从得到的色粉的低温定影性和保存稳定性等方面出发,优选30℃以上和80℃以下,更优选40℃以上和70℃以下。若交联树脂的玻璃转化点(Tg)低于30℃,则保存稳定性不够,图象形成装置内部的色粉容易发生热凝聚,可能产生印刷不良、热偏移现象等。若交联树脂的玻璃转化点(Tg)超过80℃,则得到的色粉对转印材料的定影性降低,可能得不到足够的低温定影性。
交联树脂的分子量没有特别的限制,可以广泛地选择,但是从着色剂和蜡等添加剂的混炼性、步骤s3的造粒工序中与分散剂水溶液的混合操作和造粒操作的简便性、以及得到的色粉粒子的形状和大小的均一性、对转印材料的定影性等角度出发,优选重量平均分子量在5000以上和500000以下。若交联树脂的重量平均分子量低于5000,则其机械强度低于色粉用粘合树脂所必需的机械强度,与着色剂等混炼时作为THF不溶成分的交联成分断开,交联树脂的THF不溶解成分的量也低于期望值,色粉的耐热偏移性可能不够。另外,得到的色粉粒子通过显影装置内部的搅拌等而被粉碎,其形状改变,可能会产生带电性能的不均。若交联树脂的重量平均分子量高于500000,则可能着色剂和添加剂等的混炼困难,着色剂和添加剂的分散性降低。此外,交联树脂的玻璃转化点(Tg)容易超过80℃,这样得到的色粉对转印材料的定影性降低,可能得不到足够的低温定影性。此处的交联树脂的重量平均分子量是通过凝胶渗透色谱法(简称GPC)测得的值。
作为含THF不溶解成分的交联树脂,只要是可通过加热熔融的树脂即可,没有特别的限制,可以使用公知的合成树脂等作为色粉的粘合树脂,从得到的色粉粒子的粉末流动性、低温定影性等方面出发,优选交联聚酯树脂。交联聚酯树脂透光性优良,可以实现二次彩色再现性优良的彩色色粉,因而适合用作彩色色粉用粘合树脂。此处的交联聚酯树脂是含THF不溶解成分的交联聚酯树脂。
作为交联聚酯树脂没有特别的限制,可以使用公知的树脂,可以列举例如多元酸类和多元醇类的缩聚物。此处的多元酸类是指多元酸及其衍生物,例如多元酸的酸酐或酯化物等。此外,多元醇是指具有2个以上羟基的化合物,还包括醇类和酚类。
作为多元酸类,可以使用常用作聚酯树脂的单体的多元酸,例如芳香族羧酸类、脂肪族羧酸类等。更具体地,作为芳香族羧酸类,可以列举例如对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二羧酸等芳香族二羧酸及其酸酐(例如邻苯二甲酸酐等)或酯化物等芳香族二羧酸类,偏苯三酸(1,2,4-苯三酸)、均苯三酸(1,3,5-苯三酸)、1,2,4-萘三酸、2,5,7-萘三酸、均苯四酸(1,2,4,5-苯四酸)等3元以上的芳香族羧酸及其酸酐(例如偏苯三酸酐等)或其酯化物等三元以上的芳香族羧酸类等。作为脂肪族羧酸类,可以列举马来酸、富马酸、琥珀酸、己二酸等脂肪族二羧酸及其酸酐(例如马来酸酐、烯基琥珀酸酐等)或其酯化物等脂肪族二羧酸类。烯基琥珀酸酐是通过在马来酸酐上加成各种烯烃类而得到的,具体可以列举例如,己烯基琥珀酸酐、庚烯基琥珀酸酐、辛烯基琥珀酸酐、四丙烯基琥珀酸酐、十二碳烯基琥珀酸酐、三异丁烯基琥珀酸酐、1-甲基-2-十五碳烯基琥珀酸酐等。多元酸类可以单独用1种,也可以将2种以上组合使用。
这些多元酸类中,优选使用芳香族羧酸类。此外,为了得到含有交联成分的交联聚酯树脂,作为多元酸类,优选在使用芳香族羧酸类、脂肪族二羧酸类等二价多元酸类的同时,还使用3元以上的多元酸类,例如前述的3元以上的芳香族羧酸类、3元以上的脂肪族羧酸类等。3元以上的多元酸类的用量优选占包含多元酸类和多元醇类的单体总量的0.1摩尔%以上20摩尔以下。另外,当使用后述的3元以上多元醇类作为多元醇时,可以不使用3元以上的多元酸类。
作为多元醇类,可以使用常用作聚酯树脂的单体的多元醇,例如脂肪族多元醇类、芳香族多元醇类等。更具体地,作为脂肪族多元醇类,可以列举乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇等脂肪族二醇类,环己二醇、环己烷二甲醇、氢化双酚A等环脂族二醇类等环脂族多元醇类,甘油(丙三醇)、山梨糖醇、1,4-脱水山梨糖醇、1,2,3,6-己烷四醇、季戊四醇、一缩二季戊四醇、二缩三季戊四醇、1,2,4-丁三醇、1,2,5-戊三醇、2-甲基丙三醇、2-甲基-1,2,4-丁三醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷等3元以上的脂肪族多元醇类等。
作为芳香族多元醇类,可以列举双酚A环氧乙烷加合物或双酚A环氧丙烷加合物等双酚A氧化亚烷基加合物等芳香族二醇类,1,3,5-三羟基苯等3元以上的芳香族多元醇类等。此处的双酚A是指2,2-双(对羟基苯基)丙烷,作为双酚A环氧乙烷加合物,可以列举例如聚氧化亚乙基-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷等,作为双酚A的环氧丙烷加合物,可以列举例如聚氧化亚丙基-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷等。多元醇类可以单独用1种,也可以将2种以上组合使用。
为了得到含有交联成分的交联聚酯树脂,作为多元醇类,优选在使用脂肪族二醇类、脂环式二醇类、芳香族二醇类等2元多元醇类的同时,还使用3元以上的脂肪族多元醇类、3元以上的芳香族多元醇类等3元以上的多元醇类。3元以上的多元醇类的用量优选占单体总量的0.1摩尔%以上20摩尔以下。另外,当使用3元以上多元酸类时,可以不使用3元以上的多元醇类。
交联聚酯树脂可由通常的缩聚反应合成。例如,可以在有机溶剂中或无溶剂环境中,在催化剂的存在下使多元酸类和多元醇类缩聚反应,更具体地是通过脱水缩合反应而合成。这时,部分多元酸可以使用多元酸的甲酯,进行脱甲醇缩聚反应。该缩聚反应可以在生成聚酯树脂的酸价和软化点达到规定值以后中止。在该缩聚反应中,多元酸类和多元醇类的配比可以根据反应率等适当地变更,例如可以调整得到的聚酯树脂的交联成分的量,以及THF不溶解成分的量。另外也可以调整得到的聚酯树脂的末端上结合的羧基的含量、以及得到的聚酯树脂的酸价,还可以调整软化点等其它的物性值。
交联聚酯树脂可以单独用1种,也可以将2种以上组合使用。此外,即使是同种树脂,也可以结合使用多种在分子量、单体组成等任何一方面或多方面不同的树脂。
此外,交联聚酯树脂还可以和交联聚酯树脂以外的树脂,例如非交联的聚酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂等结合使用。此处的非交联聚酯树脂是指不含THF不溶解成分,即THF不溶解成分为0重量%的聚酯树脂。
通过混合使用作为交联聚酯树脂的含THF不溶解成分的交联树脂和作为非交联的聚酯树脂(以下称为非交联聚酯树脂)的不含THF不溶解成分的树脂,可以容易地调整制得的色粉的定影性,从而可以容易地得到具有所需定影性的色粉。在不损害本发明特性的范围,优选使用作为非交联聚酯树脂的不含THF不溶解成分的树脂。除了例如不使用3元以上多元酸类和多元醇类,或在当得到的聚酯树脂的THF不溶解成分为0重量%时的范围内使用3元以上多元酸类或多元醇类以外,非交联聚酯树脂可以与前述交联聚酯树脂同样地进行制造。
作为聚氨酯树脂没有特别的限制,可以使用公知的物质,可以列举例如多元醇和聚异氰酸酯的加聚物。其中优选具有酸性基或碱性基的聚氨酯树脂。具有酸性基或碱性基的聚氨酯树脂可以通过例如,使具有酸性基或碱性基的多元醇和聚异氰酸酯加聚反应合成。作为具有酸性基或碱性基的多元醇,可以列举例如,二甲基丙酸、N-甲基二乙醇胺等二醇类,聚乙二醇等聚醚多元醇、聚酯多元醇、丙烯酸多元醇、聚丁二烯多元醇等3元以上的多元醇等。多元醇可以单独用1种或将2种以上合并使用。作为聚异氰酸酯,可以列举例如亚苄基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等。聚异氰酸酯可以单独用1种或将2种以上合并使用。
作为环氧树脂没有特别的限制,可以使用公知的物质。可以列举例如,由双酚A和表氯醇合成的双酚A型环氧树脂、由作为苯酚和甲醛的反应产物的苯酚酚醛清漆和表氯醇合成的苯酚酚醛清漆型环氧树脂、由作为甲酚和甲醛的反应产物的甲酚酚醛清漆和表氯醇合成的甲酚酚醛清漆型环氧树脂等。其中,特别优选具有酸性基或碱性基的环氧树脂。具有酸性基或碱性基的环氧树脂可以通过例如,以前述的环氧树脂作为基质,在该基质环氧树脂中加合或加聚己二酸、偏苯三酸酐等多元酸或二丁基胺、乙二胺等胺而制造。
作为丙烯酸树脂也没有特别的限制,可以使用公知的物质,可以列举例如,由丙烯酸类单体互相之间或者由丙烯酸类单体和乙烯类单体的缩聚物。其中,优选具有酸性基的丙烯酸树脂。作为丙烯酸类单体,可以使用常用的丙烯酸树脂单体。可以列举例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸十二烷基酯等丙烯酸酯类单体,甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸十二烷基酯等甲基丙烯酸酯类单体等。上述丙烯酸类单体可被取代,作为具有取代基的丙烯酸类单体,可以列举例如丙烯酸羟基乙酯、甲基丙烯酸羟基丙酯等具有羟基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯类单体。丙烯酸类单体可以单独用1种或将2种以上合并使用。乙烯类单体可以使用公知的物质,可以列举例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯等芳香族乙烯基单体,溴代乙烯、氯代乙烯或乙酸乙烯酯等脂族乙烯基单体,丙烯腈、甲基丙烯腈等丙烯腈类单体等。乙烯类单体可以单独用1种或将2种以上合并使用。
丙烯酸类树脂可以通过将1种或2种以上丙烯酸类单体、必要时与1种或2种以上乙烯类单体在自由基引发剂的存在下,通过溶液聚合法、悬浊聚合法、乳化聚合法等进行聚合而制造。具有酸性基的丙烯酸树脂,例如使丙烯酸类单体或丙烯酸类单体和乙烯类单体聚合时,合并使用含有酸性基或亲水性基的丙烯酸类单体和/或具有酸性基或亲水性基的乙烯类单体而制造。
(b)着色剂
作为与粘合树脂混合的着色剂,可以使用公知的用作着色剂的有机类染料、有机类颜料、无机类染料、无机类颜料等任一种。作为着色剂的具体例子,可以列举下述各种颜色的着色剂。另外,下述的C.I.是指染料索引(color index)。
作为黑色的着色剂,可以列举例如,碳黑、氧化铜、二氧化锰、苯胺黑、活性炭、非磁性铁素体、磁性铁素体和磁铁矿等颜料。
作为黄色的着色剂,可以列举例如,C.I.颜料黄17、C.I.颜料黄74、C.I.颜料黄93、C.I.颜料黄155、C.I.颜料黄180、C.I.颜料黄185等。
作为橙色的着色剂,可以列举例如,红色铬黄、钼橙、永久橙GTR、吡唑啉酮橙、乌尔康橙、阴丹士林艳橙RK、联苯胺橙G、阴丹士林艳橙GK、C.I.颜料橙3 1、C.I.颜料橙43等。
作为红色的着色剂,可以列举例如,C.I.颜料红19、C.I.颜料红48:3、C.I.颜料红57、C.I.颜料红122、C.I.颜料红150、C.I.颜料红184等。
作为紫色的着色剂,可以列举例如,锰紫、坚牢紫B、甲基紫色淀等。
作为蓝色的着色剂,可以列举例如,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等。
作为绿色的着色剂,可以列举例如,铬绿、氧化铬、C.I.颜料绿B、云母耐晒绿色淀、末级黄绿G、C.I.颜料绿7等着色剂。
作为白色的着色剂,可以列举例如,锌白、氧化酞、锑白、硫化锌等化合物。
着色剂可以单独用1种或将2种以上不同颜色的合并使用。此外,也可以结合使用多种同色系的着色剂。着色剂相对于粘合树脂的使用比例没有特别的限制,可以根据粘合树脂和着色剂的种类、制造的色粉粒子需要具有的性能等各种条件,广泛地进行选择,优选相对于100重量份粘合树脂,为0.1重量份以上20重量份以下,更优选5重量份以上15重量份以下。若着色剂的使用比例低于0.1重量份,则得不到足够的着色力,形成具有所需图像浓度的图像必要的色粉量增加,可能使色粉的消耗量增加。若着色剂的使用比例超过20重量份,则树脂混炼物中着色剂的分散性降低,可能得不到均匀的色粉。
(c)添加剂
除了粘合树脂和着色剂以外,在必要时,树脂混炼物还可以含有蜡等脱模剂、带电控制剂等通常的色粉用添加剂。其中,树脂混炼物优选含有蜡。通过在树脂混炼物中添加蜡,可以提高色粉的耐热偏移性。作为蜡,可以使用本领域中常用的蜡,例如巴西棕榈腊、米糠蜡等天然蜡,聚丙烯蜡、聚乙烯蜡、费托蜡等合成蜡、褐煤蜡等煤系蜡、石蜡等石油蜡、醇系蜡、酯系蜡等。其中,优选使用石蜡。蜡可以单独用1种或将2种以上合并使用。
蜡的熔点优选在60℃以上140℃以下,更优选70℃以上120℃以下。通过使用熔点在前述范围内的蜡,可以更容易地实现耐热偏移性和低温定影性均优良的色粉。若蜡的熔点低于60℃,则步骤s3的造粒工序中由于加热,蜡可能从树脂混炼物中溶出。此外,制得的色粉粒子也容易发生互相融合,色粉的保存稳定性可能降低。若蜡的熔点超过140℃,则当色粉定影时蜡难以溶出,可能难以充分发挥提高耐热偏移性和低温定影性的效果。此处蜡的熔点是指,用示差扫描型热量测定(DSC)得到的DSC曲线的熔解峰的顶点的温度。
蜡的使用比例没有特别的限制,可以根据粘合树脂、着色剂和蜡的种类、制造的色粉粒子需要具有的性能等各种条件,广泛地进行选择,优选相对于100重量份粘合树脂,为5重量份以上10重量份以下。若蜡的使用比例低于5重量份,则可能难以充分发挥提高耐热偏移性和低温定影性的效果。若蜡的使用比例超过10重量份,则树脂混炼物中蜡的分散性降低,可能得不到均匀的色粉。此外,色粉可能以膜状融合在承载感光体等的静电荷像的图像载体的表面上,发生所谓成膜(filming)的现象。
作为带电控制剂,可以使用本领域中常用的物质,可以列举例如,将杯芳烃类、季铵盐化合物、苯胺黑类化合物、有机金属络合物、螯合物、水杨酸锌等水杨酸的金属盐、具有磺酸基、氨基等离子性基的单体均聚或共聚得到的高分子化合物。这些带电控制剂可以单独用1种或将2种以上合并使用。带电控制剂的混合量没有特别的限制,可以根据粘合树脂的种类、着色剂的种类及含量等各种条件,广泛地进行选择,优选相对于100重量份粘合树脂,为0.5重量份以上5重量份以下。
树脂混炼物可以通过例如,将适量的包含前述交联树脂的粘合树脂和着色剂、以及必要时适量的前述蜡等各种添加剂用混合器进行干式混合后,在交联树脂软化点以上的温度,优选在交联树脂软化点以上而低于热分解温度的温度下,具体地说优选是在80~200℃左右,更优选100~150℃左右进行加热熔融混炼而制造。这时,在本实施方式中,不使用有机溶剂,通过干式混炼进行混炼。由此,通过不使用有机溶剂进行混炼,可以防止有机溶剂残留在得到的色粉粒子中,抑制带电性能的不均。另外,粘合树脂、着色剂等构成树脂混炼物的材料也可以不经过干式混合而直接用于干式混炼。但是,本实施方式中的经过干式混合后再用于干式混炼的工序可以提高着色剂等各种成分的分散性,可以使得到的色粉的带电性能更为均匀。
作为用于干式混合的混合机,可以使用公知的混合机,可以列举例如,亨舍尔混合器(Henschel mixer,商品名,三井矿山株式会社制造)、超级混合器(super mixer,商品名,Kawata Co.制造)、和Mechanomill(商品名,冈田精工株式会社制造)等亨舍尔型的混合装置,Ongumill(商品名,Hosokawa Micron Co.制造)、混合系统(Hybridization system,商品名,株式会社奈良机械制作所制造)、Cosmo系统(Cosmo system,商品名,川崎重工株式会社制造)。干式混炼中可以使用搅拌机、双轴挤压机、双辊研磨机、三辊研磨机、laboplast研磨机等通常的混炼机,作为这种混炼机,可以列举例如TEM-100B(商品名,东芝机械株式会社制造)、PCM-65/87、PCM-30(以上均为商品名,株式会社池贝制造)等单轴或双轴的挤压机、Kneadex(商品名,三井矿山株式会社制造)等开放辊式的混炼机等。干式混炼也可以使用多种混炼机进行。
[分散剂水溶液配制工序]
在步骤s2的分散剂水溶液配制工序中,配制含有分散剂的分散剂水溶液。
作为分散剂,为了在步骤s5的清洗工序中容易进行清洗,优选易溶于水的物质,或者易于被酸等物质分解而变为易溶于水的物质,其中,从易于调整分散剂水溶液浓度的角度出发,优选使用易溶于水的物质,即对水的溶解度较高的物质。作为易溶于水的分散剂,可以列举例如公知的高分子化合物系的表面活性剂、水溶性高分子化合物等。作为表面活性剂,可以使用非离子性表面活性剂、阴离子性表面活性剂和阳离子性表面活性剂的任何一种,作为具体的例子,可以列举十二烷基苯硫酸钠、十四烷基硫酸钠、十五烷基硫酸钠、辛基硫酸钠、硬脂酸钠。硬脂酸钾等。作为水溶性高分子化合物,可以列举例如,聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、纤维素羧甲醚、聚羧酸化合物等。作为聚羧酸化合物,可以列举例如聚丙烯酸、聚苯乙烯丙烯酸等多羧酸类,以及这些多羧酸的铵盐或金属盐等多羧酸盐等。作为易于被酸等物质分解而变为易溶于水的物质的分散剂,可以列举磷酸钙、碳酸钙等碱土类金属盐等水难溶性无机类分散剂等。
这些分散剂中,优选用室温(25℃左右)的水可以配制成10重量%以上浓度的水溶液的分散剂。作为这种分散剂,在前述分散剂中,可以列举水溶性高分子化合物,其中,从易溶于水的角度出发,优选多羧酸化合物,特别优选多羧酸盐。作为分散剂,使用水溶性高分子化合物,优选多羧酸化合物,更优选多羧酸盐,由此,步骤s3的造粒工序中树脂混炼物的造粒变得容易进行,因而可以高效率地得到表面光滑且具有均一形状和大小的色粉。特别是多羧酸化合物,在前述水溶性高分子化合物中其水溶性较高,当在后述清洗工序中水洗时容易从水层中溶出,因而通过使用多羧酸化合物,优选多羧酸盐,可以确保防止分散剂残留在色粉粒子表面。
水溶性高分子化合物的重量平均分子量优选在5000以上50000以下,更优选5000以上20000以下。若水溶性高分子化合物的重量平均分子量低于5000,则有时未反应的单体残留在水溶性高分子化合物中,可能会妨碍作为分散剂的效用。若水溶性高分子化合物的重量平均分子量超过50000,则水溶性变差,可能会妨碍作为分散剂的效用。此处水溶性高分子化合物的重量平均分子量是通过凝胶渗透色谱法(简称GPC)测得的值。
分散剂可以单独用1种或将2种以上合并使用。分散剂的用量为,相对于100重量份树脂混炼物,优选在5重量份以上500重量份以下。若该用量低于5重量份,不能充分防止在步骤s3的造粒工序中生成的含着色剂的树脂粒子的粗大化,得到的色粉粒子的粒径和粒度分布范围可能变大。另一方面,若该用量超过500重量份,则分散剂水溶液的粘度容易变高,起泡增多,因而生成的含着色剂的树脂粒子可能难以在树脂混炼物和分散剂水溶液的混合液中稳定地分散。
分散剂水溶液中分散剂的含量,即分散剂的浓度没有特别限制,可以在较广范围内适当地选择,但是从树脂混炼物和分散剂水溶液混合时的操作性、造粒的含着色剂的树脂粒子的分散稳定性等方面出发,优选在室温(25℃左右)下,为分散剂水溶液总量的5重量%以上40重量%以下。若分散剂的浓度低于5重量%,则为了实现前述相对于树脂混炼物分散剂优选的使用比例,需要大量的分散剂水溶液,因而树脂混炼物和分散剂水溶液的混合操作变得复杂。若分散剂的浓度超过40重量%,则分散剂水溶液的粘度升高,容易产生气泡,因而生成的含着色剂的树脂粒子难以稳定地在混合液中分散。即,分散剂水溶液中分散剂和水的用量可以适宜地决定,以满足前述相对于树脂混炼物分散剂优选的使用比例以及分散剂水溶液中分散剂的优选浓度。
分散剂水溶液可以通过将适量前述分散剂在水中溶解或分散而进行配制。水优选使用导电率为20μS/cm以下的水。导电率在前述范围内的水可以通过例如活性炭法、离子交换法、蒸馏法和反向渗透法等进行配制。此外,可以组合2种以上的这些方法,配制导电率位于前述范围内的水。此外,也可以使用市售的纯水制造装置,例如野村微科学株式会社(Nomura Micro Science Co.Ltd.)制造的MinipureTW-300RU(商品名)进行配制。
[造粒工序]
步骤s3的造粒工序中,将通过步骤s1的干式混炼得到的树脂混炼物和在步骤s2中配制的分散剂水溶液混合,并且通过加热或加热加压,在树脂混炼物和分散剂水溶液的混合液中生成含着色剂的树脂粒子。
此时的加热温度没有特别的限制,可以根据树脂混炼物中所含粘合树脂的种类及其性能(例如重量平均分子量和软化点等)、最终要得到的色粉粒子的粒径等,在较广范围内适宜地选择,但是优选在树脂混炼物中所含粘合树脂的软化点以上、粘合树脂的热分解温度以下的温度。压力也没有特别的限制,可以根据树脂混炼物中所含粘合树脂的种类等,适宜地选择可容易地实施混合操作、并能得到具有所需的粒径和形状的色粉粒子的压力。但是,当加热温度在100℃以上时,为了防止分散剂水溶液的沸腾,优选在加压状态下,即在超过加热温度下分散剂水溶液的饱和蒸气压的压力下,例如在超过1大气压的压力下,进行混合操作。
优选在搅拌下进行树脂混炼物和分散剂水溶液的混合,更优选在加入剪切力的同时进行。搅拌速度没有特别的限制,可以根据树脂混炼物中所含的交联树脂等粘合树脂、着色剂和各种添加剂的种类等,适宜地选择可容易地实施搅拌操作,并能得到具有所需的粒径、粒度分布和形状的含着色剂的树脂粒子的值。此外,剪切力也没有特别的限制,可以根据树脂混炼物中所含的交联树脂等粘合树脂的种类等,适宜地选择可容易地实施混合操作,并能得到具有所需的粒径、粒度分布和形状的含着色剂的树脂粒子的剪切力。
树脂混炼物和分散剂水溶液的混合时间没有特别的限制,可以根据树脂混炼物中粘合树脂的种类和用量、分散剂水溶液中分散剂的种类和浓度、加热温度等各种条件,在较广范围适当地选择,例如10~20分钟左右。
作为树脂混炼物,可以直接使用粘合树脂和着色剂等的熔融混炼物,或者熔融混炼后冷却而得到的固化物,或将其再次加热后回到熔融状态的该混炼物。
树脂混炼物和分散剂水溶液的混合比例没有特别的限制,可以根据树脂混炼物中粘合树脂的含量、分散剂水溶液中分散剂的种类和含量等各种条件,在较广范围适当地选择,但是从高效率地实施混合操作及其后续的含着色剂的树脂粒子的清洗操作、色粉粒子的分离操作等方面出发,优选相对于100重量份树脂混炼物,使用100~500重量份分散剂水溶液。
更具体地,树脂混炼物和分散剂水溶液的混合可以通过使用例如乳化机、分散机等进行。作为乳化机和分散机,优选是可以断续式或连续式地装入树脂混炼物和分散剂水溶液、且具有加热设备或加热设备以及加压设备、在加热或加热加压下混合树脂混炼物和分散剂水溶液,生成含着色剂的树脂粒子,然后断续式或连续式地排出该含着色剂的树脂粒子的装置。此外,乳化机和分散机还优选是具有搅拌设备,可以在搅拌下混合树脂混炼物和分散剂水溶液的装置。另外,乳化机和分散机还优选是其用于混合树脂混炼物和分散剂水溶液的混合容器具有温度调整设备的装置。该混合容器优选具有耐压性,更优选具有耐压性且设有压力调整阀。若使用这种混合容器,则容器内的混合物的温度可以保持基本一定,控制一定压力并兼顾粘合树脂的熔融温度和分散剂水溶液的蒸气压。另外,当在100℃以上的加热温度下进行树脂混炼物和分散剂水溶液的混合时,由于在加压状态下使用,因而乳化机和分散机优选设有机械密封,混合容器为可密闭的容器。
作为市售的上述乳化机和分散机,具体可以列举例如,Ultratalax(商品名,IKA日本株式会社制造)、Polytron均化器(商品名,KINEMATICA公司制造)、T.K.Autohomomixer(商品名,特殊机化工业株式会社制造)等断续式乳化机,Ebaramilder(商品名,株式会社荏原制作所制造)、T.K.PipeLine Homomixer、T.K.Homomic lineflow、T.K.Filmix(以上均为商品名,特殊机化工业株式会社制造)、Colloid mill(商品名,神钢Pantec株式会社制造)、切碎机(Slasher)、trigonal wet fine pulverizer(以上均为商品名,三井三池化工机株式会社制造)、Cavitron(商品名,株式会社Eurotec制造)、Fine Flow Mill(商品名,太平洋机工株式会社制造)等连续式乳化机,Clearmix(商品名,M·Technic株式会社制造)以及Filmix(商品名,特殊机化工业株式会社制造)等。
如上所述,通过在加热或加热加压下混合树脂混炼物和分散剂水溶液,在树脂混炼物和分散剂水溶液的混合液中,生成至少含有着色剂的含着色剂的树脂粒子(以下也称为色粉原粒)。
[冷却工序]
步骤s4的冷却工序中,对含有造粒后的含着色剂的树脂粒子的混合液(以下也称为水性浆液)进行冷却。水性浆液的冷却优选是如下进行的,当步骤s3的造粒工序中生成含着色剂的树脂粒子后,停止加热,通过用冷媒强制冷却的强制冷却法或自然放置冷却的自然冷却法进行。
造粒工序中,加热树脂混炼物和分散剂水溶液的混合液,通过使树脂混炼物达到溶融状态进行造粒,因而刚生成的含着色剂的树脂粒子为熔融状态,有粘性。在该状态下,含着色剂的树脂粒子之间容易互相附着而粗大化,在本实施方式中,由于在前述混合液中同时含有含着色剂的树脂粒子和分散剂,因而通过分散剂可以使含着色剂的树脂粒子稳定化,均匀地在混合液中分散。因而,在冷却工序中,含着色剂的树脂粒子不会发生粗大化,使得含着色剂的树脂粒子可以在均匀分散于混合液中的状态下,保持形状和大小而冷却。因此,体积平均粒径可以减小至例如3~15μm左右,且粒度分布变窄,可以得到具有均一形状和大小的色粉粒子。
优选在搅拌下进行混合液(水性浆液)的冷却。若不搅拌而冷却,则当混合液的温度位于含着色剂的树脂粒子中所含的粘合树脂的软化点以上的温度时,分散剂的分散稳定效果可能不能充分发挥,含着色剂的树脂粒子之间互相融合。因而优选在冷却工序中继续进行混合液(水性浆液)的搅拌。
此外,当在加热温度为100℃以上并加压的条件下进行含着色剂的树脂粒子的造粒时,若在冷却工序中停止加压,则混合容器内的压力回到大气压,混合液的温度在100℃以上的状态下水性浆液沸腾,产生大量气泡,其后处理变得困难。因而,在这种情况下,优选在冷却工序中继续加压。优选混合容器内的压力当混合容器内的混合物温度降至50℃以下时回到大气压。更优选当混合容器内的混合物冷却至室温(25℃左右)后回到大气压。
[清洗工序]
步骤s5的清洗工序中,对冷却后的混合液中所含的含着色剂的树脂粒子进行清洗。
清洗含着色剂的树脂粒子的目的是除去分散剂以及由分散剂等带来的杂质类。若分散剂和前述杂质类残留在色粉粒子中,则得到的色粉粒子的带电性能变得不稳定,还可能由于空气中水分的影响导致带电性的降低。含着色剂的树脂粒子的清洗可以通过例如水洗进行。优选重复进行含着色剂的树脂粒子的水洗,直至使用导电率计等测定,从混合液中通过离心分离等分离的上清液的导电率达到100μS/cm以下,优选10μS/cm以下。由此可以确保防止分散剂和杂质类的残留,使色粉粒子的带电量更均匀。
水洗使用的水优选导电率20μS/cm以下的水。这种水可以通过例如活性炭法、离子交换法、蒸馏法和反向渗透法等进行配制。此外,也可以组合2种以上的这些方法配制水。含着色剂的树脂粒子的水洗可以是断续式或连续式进行。此外,清洗水的温度没有特别限制,优选10~80℃的范围。
[分离工序]
步骤s6的分离工序中,从含有含着色剂的树脂粒子的混合液中分离回收含着色剂的树脂粒子。来自混合液中的含着色剂的树脂粒子的分离可以采用公知的方法进行,例如过滤、吸滤、离心分离等。
当在步骤s6的分离工序后,进行步骤s5的清洗工序时,例如可以通过水洗分离得到的含着色剂的树脂粒子进行含着色剂的树脂粒子的清洗。优选重复进行水洗,直至使得清洗含着色剂的树脂粒子后的清洗水的导电率达到100μS/cm以下,优选10μS/cm以下。由此可以确保防止分散剂和杂质类的残留,使色粉粒子的带电量更均匀。
[干燥工序]
步骤s7的干燥工序中,对分离得到的含着色剂的树脂粒子进行干燥,进而根据需要通过分级等,得到本发明的色粉粒子。
干燥可以通过冷冻干燥法、气流式干燥法等公知的方法进行。当干燥色粉粒子时,优选用导电率计等检测有无杂质后,再进行干燥。
分级可以通过公知的方法进行,例如可以通过风力分级法等干式分级法等进行。此外,还可以结合例如湿式旋风法等湿式分级法。通过分级,得到具有所需粒度分布的色粉粒子。另外,分级也可以在干燥之前进行。
这样得到的色粉粒子可以直接用作色粉。此外,也可以在该色粉粒子的表面上添加表面改性剂等外添剂,对色粉粒子进行表面改性。作为表面改性剂,可以列举例如硅石、氧化钛等金属氧化物粒子等。此外,也可以使用对上述表面改性剂用例如硅烷偶联剂等进行疏水化等表面改性处理而得的表面改性剂。外添剂相对于色粉粒子的使用比例没有特别限制,优选相对于100重量份色粉粒子,为0.1重量份以上10重量份以下,更优选1重量份以上5重量份以下。
如上所述,得到由色粉粒子或包含色粉粒子和外添剂的组合物制成的本发明的色粉。如上述制作本发明的色粉,转移至步骤s7和步骤s8,完成本实施方式的色粉制造过程。通过采用本实施方式的色粉制造方法制作色粉,可以得到耐热偏移性等方面优良,并且即使不进行分级,其体积平均粒径也低至例如3~15μm左右,且粒度分布窄、具有均一形状和大小并且表面平滑性优良、带电性能均一的色粉。此外,本发明得到的色粉的平均圆形度在0.90以上且低于0.97,因而清洁性优良。
由本发明的色粉制造方法得到的本发明的色粉可以用于通过电子照相法、静电记录法等形成图像过程中静电荷像的显影,通过磁性记录法等形成图像过程中磁性潜像的显影等。
特别是,本发明的色粉由于带电性能均一而没有不均,因而适合用作静电荷像显影中使用的静电荷像显影用色粉。即通过使用本发明的色粉,抑制色粉带电量的不均,图像浓度的降低,抑制白地灰雾等的产生,可以形成没有上述图像缺陷的高品质图像。
此外,本发明的色粉含有包含THF不溶解成分的交联树脂作为粘合树脂,由于耐热偏移性优良,因而通过使用本发明的色粉,可以抑制热偏移现象的发生。
本发明的色粉可以用作单组分显影剂或双组分显影剂。当本发明的色粉用作单组分显影剂,例如静电荷像显影用的非磁性单组分显影剂时,可以用刮板或毛刷使本发明的色粉摩擦带电,附着在显影套管上运输,供应到感光体表面上,对感光体表面的静电荷像进行显影。
当用作双组分显影剂时,本发明的色粉与载体一起使用。作为与本发明的色粉一起使用的载体没有特别限制,可以使用本领域常用的载体,例如由铁、铜、锌、镍、钴、锰、铬等形成的单独或复合铁素体,或者由它们作为载体核心粒子,用包覆物质对载体核心粒子进行表面覆盖而得的载体。作为包覆物质,可以根据色粉所含的成分适宜地选择,可以列举例如聚四氟乙烯、一氯三氟乙烯聚合物、聚偏氟乙烯、硅酮树脂、聚酯树脂、苯乙烯类树脂、丙烯酸类树脂、聚酰胺、聚乙烯基丁缩醛、苯胺黑、氨基丙烯酸酯树脂、碱性染料及其螯合物、二氧化硅细粉、氧化铝细粉等。包覆物质可以单独用1种或将2种以上一起使用。载体的体积平均粒径优选在30μm以上且100μm以下。通过使用体积平均粒径在前述范围内的载体,可以使体积平均粒径低至3~15μm左右的本发明的色粉充分带电,因而可以防止色粉的飞散等。此外可以改善作为显影剂的流动性,防止由于显影剂的搅拌不良而导致图像模糊。
[实施例]
以下通过列举实施例和比较例具体地对本发明进行阐述,但是本发明不受到这些实施例的任何限制。在以下的内容中,在没有特别说明的情况下,“份”和“%”分别表示“重量份”和“重量%”。
[水的配制]
在以下的实施例和比较例中,分散剂水溶液的配制和含着色剂的树脂粒子(色粉粒子)的清洗使用导电率为0.5μS/cm的水。该水用超纯水制造装置(商品名:Minipure TW-300RU,野村微科学株式会社制造,Nomura Micro Science Co.Ltd.),用自来水配制而成。水的导电率用Lacom tester EC-PHCON10(商品名,株式会社井内盛荣堂(现Azu One Co.)制造)进行测定。
[色粉中所含树脂的THF不溶解成分]
将1g色粉放入圆筒滤纸,装入索氏提取器,用100mL四氢呋喃作为溶剂,用6小时加热回流,用THF提取出色粉中的可溶于THF的成分(以下称为THF可溶成分)。从含有提取出的THF可溶成分的提取液中除去溶剂后,在100℃下干燥THF可溶成分24小时,对得到的THF可溶成分的重量WT(g)进行称重。根据求得的THF可溶成分的重量WT(g)和测定中使用的样本的重量(1g),按照下式(1a),计算出色粉中的THF不溶解成分的比例PT(重量%)。
PT(重量%)={1(g)-WT(g)}/1(g)×100……(1a)
然后,同样地,求出色粉中使用的树脂以外的成分以与色粉相同配比混合的混合物中THF不溶解成分的比例P1(重量%)。根据求出的PT和P1的值,以及色粉中树脂的比例X0(重量%),根据下式(1b),计算出色粉中树脂的THF不溶解成分的比例P0(%)。
P0={PT-(1-X0)×P1}/X0  ……(1b)
[粒径和粒度分布]
用Coulter Multisizer II(商品名,Coulter Co.(现Beckman CoulterCo.)制造)测定色粉粒子的体积平均粒径D50、粒度分布和变动系数。测定粒子数计为50000,孔径为100μm。变动系数的值越小,说明粒度分布越窄。
[平均圆形度]
色粉粒子的平均圆形度用流动式粒子图像分析装置(商品名:FPIA-2000,东亚医用电子株式会社(现Sysmex Co.)制造)测定。平均圆形度是根据在该测定装置检测的粒子图像中,定义为(具有与粒子图像相同投影面积的圆的周长)/(粒子投影像的周长),为1以下的值。平均圆形度越接近1,说明色粉粒子的形状越接近正球形。
[树脂的软化点]
在以下的实施例和比较例中使用的树脂的软化点如下测定。用流动特性评价装置(商品名:スタ-Flow tester CFT-100C,株式会社岛津制作所制造),给予1g样本10kg/cm2的负荷的同时,以每分钟6℃(6℃/min)的升温速度加热,从模具(喷嘴)中挤出样本,当一半的样本从模具中流出时的温度作为软化点求出。另外,使用口径1mm,长1mm的模具。
[树脂的玻璃转化点(Tg)]
在以下的实施例和比较例中使用的树脂的玻璃转化点(Tg)如下测定。用示差扫描热量计(商品名:DSC220,精工电子工业株式会社制造),根据日本工业标准(JIS)K7121-1987,以每分钟10℃的升温速度加热1g样本并测定DSC曲线。在得到的DSC曲线相当于玻璃化的吸热峰的高温侧的基线向低温侧作延长的直线,峰的上升部分至顶点的曲线上在对应斜率为最大的点上作出切线,求出上述延长线与该切线的交点的温度,作为玻璃转化点(Tg)。
[树脂和分散剂的重量平均分子量]
在以下的实施例和比较例中使用的树脂和分散剂的重量平均分子量如下测定。使用GPC装置(商品名:HLC-8220GPC,Tosoh Corp.制造),在40℃的温度下,将样本的0.25重量%的四氢呋喃溶液作为样本溶液,注入量为100mL进行测定。另外,分子量校正曲线用标准聚苯乙烯制作。
[蜡的熔点]
在以下的实施例和比较例中使用的蜡的熔点如下测定。用示差扫描热量计(商品名:DSC220,精工电子工业株式会社制造),以每分钟10℃的升温速度将1g样本从20℃升温至150℃,然后从150℃快速冷却至20℃,重复2次上述操作,求出DSC曲线。求出第2次操作中测定的DSC曲线中对应熔解的吸热峰的顶点的温度作为蜡的熔点。
(实施例1)
[干式混炼工序]
在以25份对苯二甲酸、20份间苯二甲酸、5份偏苯三酸酐、40份聚环氧丙烷(2.2)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷和10份乙二醇为原料的交联聚酯树脂(玻璃转化点(Tg)62℃,软化点130℃,THF不溶解成分0.5重量%,重量平均分子量75000)中,加入作为着色剂的铜酞菁(C.I.颜料蓝15:3),温度设定为140℃,在搅拌机中熔融混炼40分钟,制作着色剂浓度为40重量%的母料。此处聚环氧丙烷(2.2)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷是对1摩尔2,2-双(4-羟基苯基)丙烷平均加合2.2摩尔环氧丙烷而得的化合物。
然后,将80.5份与上述母料制作中使用的相同的交联聚酯树脂(THF不溶解成分为0.5重量%)、12.5份如上述制作的母料(着色剂浓度为40重量%)、5份作为蜡的石蜡(熔点75℃)和2份带电控制剂(商品名:Bontron E84,Orient化学株式会社)在混合机(商品名:亨舍尔混合机,三井矿山株式会社制造)中混合分散3分钟,得到原料混合物。得到的原料混合物用双轴挤压机(PCM-30,株式会社池贝制造)熔融混炼分散,配制树脂混炼物。双轴挤压机的运转条件为,汽缸设定温度为110℃,套筒转数为每分钟300转(300rpm),原料混合物供应速度20kg/小时。
[分散剂水溶液配制工序]
混合100份作为分散剂的水溶性高分子化合物聚丙烯酸铵(东亚合成株式会社制造,重量平均分子量10000)和400份水,配制分散剂浓度20重量%的分散剂水溶液。
[造粒工序]
在设有压力调整阀、加热设备和转子定子式搅拌设备(口径30mm)的金属制混合容器内,投入100份如上述配制的树脂混炼物和400重量份分散剂水溶液(分散剂浓度为20重量%),一边加热一边搅拌混合10分钟,使混合容器内的混合液的液温达到150℃,生成含着色剂的树脂粒子。这时转子定子式搅拌设备的转数为每分钟10000转(10000rpm)。
[冷却工序]
生成如上述的含着色剂的树脂粒子后,停止加热,将含有生成的含着色剂的树脂粒子的混合液(以下成为水性浆液)搅拌,冷却至液温为20℃。此时,定子转子式搅拌设备的转数为每分钟10000转(10000rpm)。
[清洗工序、分离工序和干燥工序]
然后,用导电率为0.5μS/cm的水(温度20℃)进行含着色剂的树脂粒子的清洗。清洗是通过混合得到的水性浆液和水(导电率为0.5μS/cm),使其固态成分含量达到10%,用涡轮式搅拌浆,将该搅拌浆的转数设为每分钟300转(300rpm)搅拌30分钟而进行的。重复该清洗操作,直至使得从搅拌后的混合物中通过离心分离而分离的上清液的导电率达到10μS/cm以下。然后通过离心分离分离得到固态成分进行干燥,得到约100份含着色剂的树脂粒子。
用扫描型电子显微镜(简称SEM)观察得到的含着色剂的树脂粒子,观测到略呈球形的粒子。另外,不含有由多个粒子附着融合而粗大化的粒子。
冷冻干燥得到的含着色剂的树脂粒子,得到体积平均粒径5.6μm、变动系数26、平均圆形度0.96的色粉粒子。得到的色粉粒子中交联聚酯树脂的THF不溶解成分为0.5重量%。在100份该色粉粒子中,混合0.7份由硅烷偶联剂疏水化处理的平均1次粒径20nm的二氧化硅粒子和1份氧化钛,得到本发明的色粉。
(实施例2)
在干式混炼工序中配制树脂混炼物时,除了用以35份对苯二甲酸、10份间苯二甲酸、5份偏苯三酸酐、20份聚环氧乙烷(2.2)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷和10份乙二醇为原料,THF不溶解成分为10重量%的交联聚酯树脂(玻璃转化点(Tg)62℃,软化点130℃,重量平均分子量30000)代替THF不溶解成分为0.5重量%的交联聚酯树脂以外,其余按照与实施例1同样地进行操作,得到含着色剂的树脂粒子。用SEM观察得到的含着色剂的树脂粒子,与实施例1同样地观测到略呈球形的粒子,另外,不含有由多个粒子附着融合而粗大化的粒子。
冷冻干燥得到的含着色剂的树脂粒子,得到体积平均粒径6.3μm、变动系数28、平均圆形度0.94的色粉粒子。得到的色粉粒子中交联聚酯树脂的THF不溶解成分为8重量%。在100份该色粉粒子中,混合0.7份与实施例1相同的二氧化硅粒子和1份氧化钛,得到本发明的色粉。
(实施例3)
在干式混炼工序中配制树脂混炼物时,除了用以40份对苯二甲酸、8份偏苯三酸酐、2份十二碳烯基琥珀酸酐、40份聚环氧乙烷(2.2)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷和10份乙二醇为原料,THF不溶解成分为29重量%的交联聚酯树脂(玻璃转化点(Tg)59℃,软化点145℃,重量平均分子量30000)代替THF不溶解成分为0.5重量%的交联聚酯树脂以外,其余按照与实施例1同样地进行操作,得到含着色剂的树脂粒子。用SEM观察得到的含着色剂的树脂粒子,与实施例1同样地观测到略呈球形的粒子,另外,不含有由多个粒子附着融合而粗大化的粒子。
冷冻干燥得到的含着色剂的树脂粒子,得到体积平均粒径8.2μm、变动系数30、平均圆形度0.90的色粉粒子。得到的色粉粒子中交联聚酯树脂的THF不溶解成分为25重量%。在100份该色粉粒子中,混合0.7份与实施例1相同的二氧化硅粒子和1份氧化钛,得到本发明的色粉。
(比较例1)
在干式混炼工序中配制树脂混炼物时,除了用以对苯二甲酸、间苯二甲酸、新戊醇和乙二醇为原料,不含THF不溶解成分的非交联聚酯树脂(玻璃转化点(Tg)60℃,软化点110℃,THF不溶解成分为0重量%,重量平均分子量20000)代替THF不溶解成分为0.5重量%的交联聚酯树脂以外,其余按照与实施例1同样地进行操作,得到体积平均粒径6.5μm、变动系数30、平均圆形度0.97的色粉粒子。得到的色粉粒子中聚酯树脂的THF不溶解成分为0重量%。在100份该色粉粒子中,混合0.7份与实施例1相同的二氧化硅粒子和1份氧化钛,得到色粉。
(比较例2)
在干式混炼工序中配制树脂混炼物时,除了用以对苯二甲酸、间苯二甲酸、新戊醇和乙二醇为原料,不含THF不溶解成分的非交联聚酯树脂(玻璃转化点(Tg)57℃,软化点100℃,THF不溶解成分为0重量%,重量平均分子量20000)代替THF不溶解成分为0.5重量%的交联聚酯树脂以外,其余按照与实施例1同样地进行操作,得到体积平均粒径6.7μm、变动系数30、平均圆形度0.97的色粉粒子。得到的色粉粒子中聚酯树脂的THF不溶解成分为0重量%。在100份该色粉粒子中,混合0.7份与实施例1相同的二氧化硅粒子和1份氧化钛,得到色粉。
(参考例)
在干式混炼工序中配制树脂混炼物时,除了用以40份对苯二甲酸、8份偏苯三酸酐、2份十二碳烯基琥珀酸酐、30份聚环氧乙烷(2.2)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷和10份乙二醇为原料,THF不溶解成分为40重量%的交联聚酯树脂(玻璃转化点(Tg)60℃,软化点165℃,重量平均分子量30000)代替THF不溶解成分为0.5重量%的交联聚酯树脂,并将造粒工序中混合液的液温变为170℃以外,其余按照与实施例1同样地进行操作,在造粒工序中不能生成含着色剂的树脂粒子,不能制造色粉。
<性能评价>
将4重量份实施例1~3和比较例1、2中得到的各色粉分别和96重量份作为载体的体积平均粒径为60μm的铁素体粒子混合搅拌,配制双组分显影剂。使用得到的双组分显影剂进行下述的评价。
[耐热偏移性]
将得到的双组分显影剂装入从市售的打印机(商品名:LIBREAR-S505,夏普株式会社制造)中除去定影装置而得的试验用打印机的显影装置内,在日本工业标准(JIS)P0138规定的A4号记录用纸上,调整色粉附着量为0.6mg/cm2,在未定影的状态下形成纵向20mm、横向50mm的长方形实图像。用外部定影机,记录用纸的送纸速度设为每秒120mm(120mm/sec),对形成的未定影色粉图像进行定影,形成评价用图像。所述外部定影机使用的是,将从市售的全彩色复印机(商品名:LIBRE AR-C260,夏普株式会社制造)中取出的无油方式的定影装置改造为定影用加热辊的表面温度可设定为任意值的装置。此处无油方式的定影装置是指,在定影用加热辊上不涂覆硅油等脱模剂而进行定影的定影装置。
通过目视观察形成的评价用图像,以判断在记录用纸应当成为空白的非图像部分上,是否由于从定影用加热辊上再次转印色粉像而发生偏移现象。
将定影用加热辊的表面温度从100℃开始每隔5℃顺次上升至210℃,重复该操作,求出不发生偏移现象的定影用加热辊的表面温度范围,作为非偏移区域(℃)。非偏移区域的最小值作为最低定影温度(℃),非偏移区域的最大值作为热偏移发生温度(℃)。当非偏移区域在40℃以上时,耐热偏移性评价为良好(○),当非偏移区域低于40℃时评价为不良(×)。
[定影强度]
在耐热偏移性的评价中,对定影用加热辊的表面温度为150℃时形成的评价用图像,用反射浓度计(商品名:RD918,Macbeth Co.制造),测定形成实图像的图像部分的光学反射浓度,以此作为图像浓度。然后,将胶带粘贴在该评价用图像的图像部分上,剥离胶带,再次测定图像部分的图像浓度。根据胶带粘贴前的图像浓度和胶带剥离后的图像浓度,依据下式(2)计算出定影率(%),作为定影强度的评价指标。当定影率在80%以上时定影强度评价为良好(○),当定影率低于80%评价为不良(×)。
定影率(%)=(剥离后的图像浓度/粘贴前的图像浓度)×100……(2)
[图像浓度]
在耐热偏移性评价中,对定影用加热辊的表面温度为150℃时形成的评价用图像,用反射浓度计(商品名:RD918,Macbeth Co.制造),测定图像部分的光学反射浓度,以此作为图像浓度。当图像浓度为1.40以上时评价为良好(○),当图像浓度低于1.40时评价为不良(×)。
[白地灰雾]
在耐热偏移性评价中,对定影用加热辊的表面温度为150℃时形成的评价用图像,用反射浓度计(商品名:RD918,Macbeth Co.制造),测定作为非图像部分的白纸部分的光学反射浓度,以此作为非图像部分的图像浓度。然后,用前述反射浓度计,测定未使用的记录用纸的图像浓度。以未使用的记录用纸的图像浓度为基准(0.000),换算评价用图像的非图像部分的图像浓度,求出该值,作为未使用的记录用纸的图像浓度和评价用图像的非图像部分的图像浓度之差(以下成为“灰雾值”)。当灰雾值在0.005以下时评价为良好(○),灰雾值超过0.005时评价为不良(×)。
[转印率]
根据复印在规定图表上的样本在纸面上的色粉重量Mp和残留在感光体上的色粉重量Md,按照下式求出转印率%,当转印率在90%以上时评价为良好(○),当低于90%时评价为不良(×)。
转印率(%)=[Mp/(Md+Mp)]×100
[综合评价]
汇总以上的评价结果,进行综合评价。综合评价中,当没有1个项目被评价为×时评价为良好(○),当有1个以上的项目被评价为×时评价为不良(×)。
以上评价结果示于表1中。另外,表1中色粉粒子和体积平均粒径用D50表示。
[表1]
样本 粘合树脂的THF不溶解成分[重量%]     色粉粒子 耐热偏移性   定影强度 图像浓度   白地灰雾   转印率 综合评价
  D50[μm] 变动系数   平均圆形度 最低定影温度[℃] 热偏移发生温度[℃] 非热偏移区域[℃]   评价   定影率[%] 评价 测定值   评价   灰雾值 评价 测定值[%] 评价
实施例   1     0.5     5.6   26   0.96   140   190   50   ○   90   ○ 1.42   ○   0.003   ○   90   ○   ○
  2     10     6.3   28   0.94   140   185   45   ○   90   ○ 1.45   ○   0.004   ○   90   ○   ○
  3     29     8.2   30   0.90   140   190   50   ○   90   ○ 1.45   ○   0.004   ○   90   ○   ○
比较例 1 0 6.5 30 0.97 145 160 15 × 90 1.42 0.008 × 90 ×
2 0 6.7 30 0.97 145 155 10 × 90 1.44 0 008 × 90 ×
根据表1可知,使用含有THF不溶解成分的交联树脂作为粘合树脂,通过本发明的制造方法制造的实施例1~3的色粉在耐热偏移性、低温定影性和对作为转印材料的记录用纸的定影性这些方面均表现优良。此外,实施例1~3的色粉具有作为静电荷像显影用色粉优选的粒径和形状,且粒度分布窄、对转印材料的转印性优良,可以形成在转印材料上具有足够的图像浓度、且没有白地灰雾等图像缺陷的高品质图像。
与之相对,可以看出使用不含THF不溶解成分的树脂作为粘合树脂制造的比较例1和2的色粉的非热偏移区域小、耐热偏移性不够。此外,用比较例1和2的色粉形成的图像发生白地灰雾。
如上所示,通过采用本发明的色粉制造方法,制得的色粉含有含THF不溶解成分的交联树脂作为粘合树脂,其耐热偏移性优良,带电性能没有不均,可以形成没有图像浓度降低和白地灰雾等缺陷的图像。
在不脱离本发明的精神和主要特征的范围内,可以以各种其它方式实施。因而,前述的实施方式仅仅是简单的示例,本发明的范围如权利要求所示,不受到说明书文本的任何限制。进而,属于权利要求范围内的各种变形和改变也在本发明的范畴之中。

Claims (15)

1.一种色粉的制造方法,其特征在于,包括下述的工序:
干式混炼工序,至少对包含四氢呋喃不溶解成分的交联树脂和着色剂进行干式混炼,
造粒工序,将通过干式混炼得到的树脂混炼物与含有分散剂的分散剂水溶液混合,并且通过加热或加热加压,在树脂混炼物和分散剂水溶液的混合液中生成含着色剂的树脂粒子,
冷却工序,对包含生成的含着色剂的树脂粒子的前述混合液进行冷却,和
分离工序,从前述混合液中分离含着色剂的树脂粒子。
2.如权利要求1所述的色粉的制造方法,其特征在于:交联树脂中含有0.5重量%以上30重量%以下的四氢呋喃不溶解成分。
3.如权利要求1所述的色粉的制造方法,其特征在于:交联树脂的软化点在150℃以下。
4.如权利要求1所述的色粉的制造方法,其特征在于:交联树脂的软化点在60℃以上150℃以下。
5.如权利要求1所述的色粉的制造方法,其特征在于:交联树脂的玻璃转化点在30℃以上80℃以下。
6.如权利要求1所述的色粉的制造方法,其特征在于:交联树脂的玻璃转化点在40℃以上70℃以下。
7.如权利要求1所述的色粉的制造方法,其特征在于:交联树脂的重量平均分子量在5000以上500000以下的范围内选择。
8.如权利要求1所述的色粉的制造方法,其特征在于:交联树脂为交联聚酯树脂。
9.如权利要求1所述的色粉的制造方法,其特征在于:分散剂为水溶性高分子化合物。
10.如权利要求9所述的色粉的制造方法,其特征在于:水溶性高分子化合物的重量平均分子量在5000以上50000以下。
11.如权利要求9所述的色粉的制造方法,其特征在于:水溶性高分子化合物的重量平均分子量在5000以上20000以下。
12.如权利要求9所述的色粉的制造方法,其特征在于:水溶性高分子化合物为多羧酸化合物。
13.如权利要求1所述的色粉的制造方法,其特征在于:在干式混炼工序中,将蜡与交联树脂和着色剂共同混炼。
14.一种色粉,其特征在于:至少含有包含四氢呋喃不溶解成分的交联树脂和着色剂,平均圆形度在0.90以上并低于0.97。
15.一种通过权利要求1所述的色粉的制造方法制造的色粉,其特征在于:至少含有包含四氢呋喃不溶解成分的交联树脂和着色剂,平均圆形度在0.90以上并低于0.97。
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