CN1938650A - 静电图像显影用调色剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种静电图像显影用调色剂,其即使含有脂环式烯烃系树脂作为粘结树脂时,在定影时在宽的温度范围也不会发生传印现象和缠辊现象,即高温侧的定影特性优异,且耐熔融粘附性也优异。本发明的静电图像显影用调色剂至少由粘结树脂和着色剂构成,上述粘结树脂含有脂环式烯烃系树脂(A)和热塑性弹性体(B)。上述脂环式烯烃系树脂(A)优选为以环状烯烃(A1)和非环式不饱和单体(A2)为构成单元的共聚物。另外,热塑性弹性体(B)的熔点优选为60~190℃。
Description
技术领域
本发明涉及电子照相法、静电记录法等中所使用的静电图像显影用调色剂。
背景技术
通常,电子照相方式的复印机和打印机等图像形成装置的基本原理是在具有光导电性的感光体上形成潜像,将通过与介质或构成显影装置的一部分的带电构件的摩擦而得到摩擦带电电荷的绝缘性调色剂静电性地附着在上述潜像上并显影,然后将形成的调色剂图像复制在普通纸、薄膜等复制介质上后,通过加热、加压、溶剂蒸汽等使其定影,由此形成复印图像或打印图像。
在这种图像形成装置中,作为使调色剂定影的方法,通常使用热效率高且可以高速定影等的热辊定影方式。该方式是在具有加热辊的定影机中通过将复印纸与加热辊接触而使调色剂定影。但是,该方法存在着发生所谓的传印(オフセット)现象的问题,即定影时调色剂的一部分附着在加热辊的表面上,该调色剂再转移到纸上后污染后续的图像。而且,该方式还存在着发生复印纸卷在加热辊的表面上而造成卡纸、即所谓的缠辊现象。这种现象在通过加热辊熔融了的调色剂的粘弹性不合适、且调色剂的粘性和弹性的平衡不合适的时候容易发生。调色剂的粘弹性的性质取决于调色剂的主成分即粘结树脂的种类、其它含有成分的种类和含量。
作为调色剂的主成分即粘结树脂,通常使用苯乙烯-丙烯酸系树脂、聚酯系树脂,但是,近来正在研究脂环式烯烃系树脂(环烯烃系树脂)。脂环式烯烃系树脂具有下述各种优异的特性:无色透明性、由良好的热特性带来的低温定影性和高速定影性、窄的分子量分布、良好的粉碎性(高生产率、窄的粒度分布)、低吸湿性、无公害等,因此期待其作为替代苯乙烯-丙烯酸系树脂、聚酯系树脂的粘结树脂。但是,脂环式烯烃系树脂由于通常分子量分布狭窄,所以存在着在调色剂的定影时容易发生传印现象、缠辊现象、且高温侧的定影特性不充分的问题。
作为防止传印现象和缠辊现象的发生,并改善高温侧的定影特性的方法,一直以来使用在调色剂中导入低分子量的蜡类等脱模剂的方法。但是,该方法中,由于调色剂粒子之间容易熔融粘附、或调色剂容易熔融粘附在构成显影器的带电构件上,所以有调色剂的耐熔融粘附性容易变差、妨碍均匀图像形成的危险。而且,该方法中在制造调色剂时,不容易使脱模剂均匀地分散且微分散在粘结树脂中,因此在该分散性较低时,耐熔融粘附性容易变差。另外,由于用于使该分散性提高的成形条件等的选择也不容易,所以调色剂的成形性不充分。上述问题在脱模剂的导入量越多时越容易发生。因此,仅通过导入脱模剂就在不降低耐熔融粘附性等特性的情况下提高传印现象和缠辊现象等的定影特性是困难的。另外,所谓成形性是指原材料的分散良好且粉碎容易的调色剂粒子的制造容易性。
专利文献1:特开2003-114546号公报
专利文献2:特开2001-272816号公报
专利文献3:特开平10-73959号公报
在特开2003-114546号公报中公开了一种无油定影用全色调色剂,其特征在于,其至少含有环烯烃共聚物树脂作为粘结树脂,并含有作为脱模剂而添加的蜡,该蜡以总量计相对于调色剂粒子重量为7~20重量%,且打印图像面的光泽度为15以上。所谓环烯烃共聚物树脂是指例如乙烯、丙烯、丁烯等α-烯烃(广义上属于非环式烯烃)与环己烯、降冰片烯、四环十二烯等具有双键的脂环式化合物(环烯烃)的共聚物,该环烯烃共聚物树脂是通过例如使用了金属茂系、齐格勒系催化剂的聚合法而得到的聚合物。但是,该文献中,由于含有相对于调色剂粒子重量为7~20重量%的低分子量成分(蜡),因此调色剂粒子之间容易熔融粘附,或调色剂容易熔融粘附在构成显影器的带电构件上,因而调色剂的耐熔融粘附性容易恶化。而且,该方法中,在调色剂制造时,不容易使大量的低分子量成分均匀分散且微分散在粘结树脂中,因此调色剂的成形性不充分,且在分散型低时,耐熔融粘附性容易恶化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高温侧的定影特性优异的静电图像显影用调色剂,所述高温侧的定影特性是指即使在粘结树脂含有脂环式烯烃系树脂的情况下,在使由显影形成的调色剂图像通过通常的加热辊定影机定影在复印纸上时,在广泛的温度范围也不会发生传印现象和缠辊现象。
本发明的另一目的在于提供一种定影特性和耐熔融粘附性均优异的静电图像显影用调色剂。
本发明人为了达成上述目的,进行了锐意研究,结果发现将至少脂环式烯烃系树脂(A)、热塑性弹性体(B)和着色剂熔融混炼,并将该熔融混炼物粉碎、分级后得到的调色剂在其定影时,不会发生传印现象和缠辊现象的温度范围宽,且调色剂的耐熔融粘附性得到改善,可以形成良好的调色剂图像,从而完成了本发明。
即本发明的静电图像显影用调色剂(以下称为调色剂)至少由粘结树脂和着色剂构成,上述粘结树脂含有脂环式烯烃系树脂(A)和热塑性弹性体(B)(第1项)。脂环式烯烃系树脂(A)优选为以环状烯烃(A1)和非环式不饱和单体(A2)为构成单元的共聚物(第2项)。非环式不饱和单体(A2)优选为烯烃系单体(第3项)。热塑性弹性体(B)优选为选自烯烃系弹性体、聚酰胺系弹性体、聚酯系弹性体、及苯乙烯系弹性体中的至少一种(第4项)。另外,热塑性弹性体(B)的熔点优选为60~190℃(第5项)。脂环式烯烃系树脂(A)的熔体流动速率(Ma)和热塑性弹性体(B)的熔体流动速率(Mb)之比(Ma/Mb)优选为0.1~20(第6项)。脂环式烯烃系树脂(A)和热塑性弹性体(B)的比例[(A)/(B)/]以重量比计优选为70/30~99.5/0.5(第7项)。另外,本发明的调色剂适于非磁性单组分显影方式用调色剂(第8项)。而且,本发明的调色剂适于全色用调色剂(第9项)。
本发明的调色剂是解决了上述问题的静电图像显影用调色剂,由于粘结树脂含有脂环式烯烃系树脂(A)和热塑性弹性体(B),因此调色剂熔融时粘弹性特性适当,定影特性优异。而且,本发明的调色剂的定影特性和耐熔融粘附性均优异。
具体实施方式
本发明的调色剂至少由粘结树脂和着色剂构成,上述粘结树脂含有脂环式烯烃系树脂(A)和热塑性弹性体(B)。以下就其进行详细说明。
[脂环式烯烃系树脂(A)]
脂环式烯烃系树脂(A)至少含有1种环状烯烃(A1),可以例示下述聚合物(a)、(b)、(c)等。(a)由1种环状烯烃(A1)构成的均聚物、(b)由2种以上的环状烯烃(A1)构成的共聚物、(c)由环状烯烃(A1)和非环式不饱和单体(A2)构成的共聚物。
作为环状烯烃(A1),可以例示例如环丁烯、环戊烯、环己烯、环庚烯、环辛烯等单环环状烯烃或它们的衍生物,环戊二烯、环己二烯、环庚二烯、环辛二烯等环状共轭二烯或它们的衍生物,降冰片烯、二环戊二烯、三环癸烯、四环十二烯、六环十七烯等多环状烯烃或它们的衍生物,乙烯基环丁烷、乙烯基环丁烯、乙烯基环戊烷、乙烯基环戊烯、乙烯基环己烷、乙烯基环己烯、乙烯基环庚烷、乙烯基环庚烯、乙烯基环辛烷、乙烯基环辛烯等乙烯基脂环式烃或它们的衍生物,苯乙烯等乙烯基芳香族系单体的芳香环部分的氢化物或它们的衍生物等至少具有1个双键的环式和/或多环式烯烃系化合物。这些环状烯烃(A1)可以单体使用,或组合2种以上使用。作为上述衍生物,可以列举出烷基取代物、亚烷基取代物、烷氧基取代物、酰基取代物、卤素取代物、羧基取代物等。从成形性和透明性等方面出发,构成脂环式结构的碳原子数通常为4~30个,优选为5~20个,更优选为5~15个左右。
脂环式烯烃系树脂(A)可以是以1种环状烯烃(A1)为构成单元的均聚物(a),也可以是以2种以上的环状烯烃(A1)为构成单元的共聚物(b),但从粉碎性、加工性、机械特性等方面出发,优选为以环状烯烃(A1)和非环式不饱和单体(A2)为构成单元的共聚物(c)。
非环式不饱和单体(A2)只要是可与环状烯烃(A1)共聚的非环式不饱和单体即可,没有特别限制。可以例示例如烯烃系单体;丙烯酸系单体;例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯等丙烯酸C1~6烷基酯等丙烯酸酯系单体;例如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等乙烯基化酯系单体;例如丙烯腈等氰化乙烯基系单体;例如丁二烯、1,4-戊二烯、异戊二烯等二烯系单体等。这些非环式不饱和单体(A2)可以单独使用,或组合2种以上使用。从赋予调色剂以柔软性的方面出发,非环式不饱和单体(A2)优选使用烯烃系单体。另外,丙烯酸系单体、丙烯酸酯系单体、乙烯基化酯系单体、氰化乙烯基系单体包括α位被甲基、乙基、丁基等烷基取代了的单体。
作为烯烃系单体,可以列举出例如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯等α-C2~10烯烃(优选为α-C2~6烯烃,进一步优选为α-C2-4烯烃),异丁烯、异戊二烯等支链状烯烃等。这些烯烃可以单独使用,或组合2种以上使用。这些烯烃中,特别优选乙烯、丙烯。
非环式不饱和单体(A2)的用量可以从相对于100摩尔的环状烯烃(A)为0~100摩尔,优选为0~90摩尔,进一步优选为0~80摩尔左右的范围中选择。
脂环式烯烃系树脂(A)具体地优选使用乙烯或丙烯与降冰片烯的共聚物(乙烯-降冰片烯共聚物、丙烯-降冰片烯共聚物等),优选没有不饱和双键、无色透明且具有高光投射率的共聚物。
脂环式烯烃系树脂(A)优选通过凝胶渗透色谱(GPC)测定的分子量为4万以上的分子量体的含有率为10~40重量%、且分子量为40万以上的分子量体的含有率为5~20重量%。如果各自分子量体的含有率不在上述范围,则成形性和透明性等不充分。所使用的GPC测定仪是日本分光社生产的商品名JASCO GULLIVER SERIES AS-950型和PU-980型。
脂环式烯烃系树脂(A)的玻璃化转变温度取决于环状烯烃(A1)和非环式不饱和单体(A2)的组成比,通常为50~200℃左右,可以根据用途和成形温度适当选择。作为调色剂用,为50~80℃,优选为50~70℃,进一步优选为50~65℃左右。如果脂环式烯烃系树脂(A)的玻璃化转变温度超过80℃,则定影特性变差,同时刚性和耐冲击性提高,因而调色剂的成形性也不充分,如果小于50℃,则定影特性变差,同时耐熔融粘附性降低。
脂环式烯烃系树脂(A)可以通过已知的方法导入羧基、羟基、氨基等。而且,导入了羧基的脂环式烯烃系树脂(A)中可以通过锌、铜、钙等金属的添加而导入交联结构。通过导入这些取代基或金属交联结构,定影特性提高,同时在调色剂制造中,与热塑性弹性体(B)等其它树脂或着色剂的混合性得到了提高,因此,调色剂的成形性也提高。
[热塑性弹性体(B)]
热塑性弹性体(B)由硬质成分和软质成分构成,可以使用例如烯烃系弹性体、苯乙烯系弹性体、氯乙烯系弹性体、聚氨酯系弹性体、聚酰胺系弹性体、聚酯系弹性体、氟系弹性体、聚硅氧烷系弹性体、异戊二烯系弹性体、丁二烯系弹性体、氰基丁二烯系弹性体、氯化聚乙烯系弹性体、氯丁二烯系弹性体等。
上述热塑性弹性体(B)可以单独使用,或组合2种以上使用。上述热塑性弹性体中,优选使用烯烃系弹性体、聚酰胺系弹性体、聚酯系弹性体、聚苯乙烯系弹性体。
烯烃系弹性体可以例示硬质成分由α-烯烃系单体构成,软质成分由乙烯-α-烯烃系共聚物(乙烯-丙烯橡胶(EPR)、乙烯-丁烯橡胶(EBM)等),乙烯-α-烯烃-二烯共聚物(乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)等)等烯烃系橡胶构成弹性体等。上述烯烃系橡胶可以部分交联。
作为构成硬质成分的α-烯烃系单体,可以例示乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯等α-C2~10烯烃,优选为C2~4烯烃(特别是乙烯、丙烯)。
作为构成软质成分的α-烯烃系单体,可以例示乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯等α-C2~10烯烃,优选为α-C3~4烯烃(特别是丙烯)。作为构成软质成分的二烯,可以例示二环戊二烯、1,4-己二烯、环辛二烯、亚甲基降冰片烯、亚乙基降冰片烯、7-甲基-1,6-辛二烯等。而且,可以在乙烯-α-烯烃-二烯共聚物中赋予支链结构,作为优选的二烯,可以例示1,9-十二烯、降冰片二烯等。
另外,烯烃系弹性体可以例示通过将硬质成分和软质成分聚合得到的聚合系弹性体、通过将硬质成分和软质成分混合得到的混合系弹性体、通过将硬质成分和交联EPDM等混合得到的交联系弹性体等。
聚酰胺系弹性体可以例示硬质成分由聚酰胺单元构成、软质成分由脂肪族聚醚或聚酯单元构成的弹性体等。
作为构成硬质成分的聚酰胺单元,可以例示尼龙-6、尼龙-66、尼龙-610、尼龙-11、尼龙-12等,优选为尼龙-6、尼龙-12。
作为构成软质成分的脂肪族聚醚,可以例示例如聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚四氢呋喃等聚C2~6亚烷基氧化物等,作为脂肪族聚酯,可以例示例如脂肪族C2~6二羧酸(例如草酸、琥珀酸、己二酸等)与脂肪族C2~6二醇(例如乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、新戊二醇、己二醇等)的聚酯等。
聚酯系弹性体可以例示硬质成分由亚烷基芳酯单元构成、软质成分由脂肪族聚醚或聚酯单元构成的弹性体等。
作为构成硬质成分的亚烷基芳酯,可以例示对苯二甲酸乙二酯、对苯二甲酸丁二酯等对苯二甲酸C2~4亚烷基酯,萘二甲酸乙二酯、萘二甲酸丁二酯等萘二甲酸C2~4亚烷基酯,优选为对苯二甲酸C2~4亚烷基酯(特别是对苯二甲酸丁二酯)。
作为构成软质成分的脂肪族聚醚,可以例示例如聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚四氢呋喃等聚C2~6亚烷基氧化物等,作为脂肪族聚酯,可以例示例如脂肪族C2~6二羧酸(例如草酸、琥珀酸、己二酸等)与脂肪族C2~6二醇(例如乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、新戊二醇、己二醇等)的聚酯等。
苯乙烯系弹性体包括硬质成分由苯乙烯系单元构成、软质成分由二烯系单元构成的弹性体,例如苯乙烯-二烯系嵌段共聚物或其氢化物等。作为苯乙烯-二烯系嵌段共聚物或其氢化物,可以例示苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物(SEP)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)等。在嵌段共聚物中,末端嵌段可以由苯乙烯嵌段或二烯嵌段的任一个构成。
上述各弹性体从相容性和成形性的观点出发,可以单独使用烯烃系弹性体和聚酰胺系弹性体,但优选聚酯系弹性体和苯乙烯系弹性体与烯烃系弹性体或聚酰胺系弹性体组合使用。聚酯系弹性体和苯乙烯系弹性体的用量相对于热塑性弹性体的总重量优选为50%以下,更优选为40%以下,进一步优选为30%以下。
上述各弹性体中,硬质成分和软质成分的比例(重量比)为硬质成分/软质成分=95/5~30/70,优选为90/10~50/50,进一步优选为90/10~60/40(特别优选为90/10~70/30)左右。通过使软质成分和硬质成分的比例在上述范围,可以兼顾成形性和机械特性。
热塑性弹性体(B)的熔点在60~190℃的范围适当选择,优选为80~180℃,进一步优选为100~180℃,特别优选为140~180℃。熔点小于60℃时,调色剂熔融时弹性的降低显著且定影特性变差,同时耐熔融粘附性也变差,如果熔点高得超过190℃,则调色剂熔融时热塑性弹性体的熔融不充分且定影特性变差,同时调色剂制造时,脂环式烯烃系树脂(A)和热塑性弹性体(B)的混合不充分,调色剂的成形性也降低。
另外,熔点的测定方法根据ASTM:D3418-82如下操作。称量试样约5mg并放入铝制的小盒中,置于示差扫描热量计(DSC)(セイコ一インスッルメント公司制造,商品名:SCC-5200)中,每分钟吹入50ml的氮气。然后,在20~220℃之间以每分钟10℃的比例进行升温,在220℃保持10分钟,接着,从220℃到20℃之间以每分钟10℃的比例进行降温,在上述条件下进行第2次升温,将此时出现在最高温侧的吸热峰的顶点温度作为本发明的熔点。
本发明的调色剂至少由粘结树脂和着色剂构成,上述粘结树脂含有脂环式烯烃系树脂(A)和热塑性弹性体(B)。
脂环式烯烃系树脂(A)和热塑性弹性体(B)的比例(重量比)可以从(A)/(B)=70/30~99.9/0.1的范围中选择,优选为70/30~99.5/0.5,进一步优选为80/20~99/1(特别优选为90/10~99/1)。如果热塑性弹性体的比例过少,则调色剂的弹性降低,定影特性变差,如果过多,则调色剂的成形性降低,且对成分方面也不利。
脂环式烯烃系树脂(A)的熔体流动速率(Ma)和热塑性弹性体(B)的熔体流动速率(Mb)的熔体流动速率之比(Ma/Mb)可以从0.05~20的范围中选择,优选为0.1~20,进一步优选为0.1~10左右。如果熔体流动速率之比超出上述范围,则脂环式烯烃系树脂(A)和热塑性弹性体(B)变得难以混合,从而调色剂的成形性降低。
熔体流动速率的测定方法如下所述。使用流动测定仪(CF-500,(株)岛津制作所制造),在温度为200℃、负荷荷重为50N的条件下,从1分钟内流出的树脂重量求出上述速率。
本发明的调色剂中所使用的着色剂在用作黑调色剂时,可以使用黑色颜料,在用作全色调色剂时,可以使用品红色颜料、青色颜料、黄色颜料等。
作为黑色颜料,通常使用炭黑。作为炭黑,可以不限定个数平均粒径、吸油量、pH等来使用。可以列举出以下市售品。例如可以使用美国キャボット公司生产的商品名为REGAL400、660、330、300、SRF-S、STERLING SO、V、NS、R、コロンビァ·カ一ボン日本公司生产的商品名为RAVEN H20、MT-P、410、420、430、450、500、760、780、1000、1035、1060、1080、三菱化学公司生产的商品名为#5B、#10B、#40、#2400B、MA-100等。这些炭黑可以单独使用或组合2种以上使用。
本发明的调色剂中炭黑的比例可以从0.1~20重量%的范围中选择,优选为1~10重量%,进一步优选为1~5重量%(特别优选为1~3重量%)。如果炭黑的比例过少,则图像浓度降低,如果过多,则画质容易降低,调色剂成形性也降低。作为黑色颜料,除了炭黑以外,也可以使用氧化铁、铁氧体等黑色磁性粉末。
作为品红色颜料,可以使用C.I.颜料红1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48、49、50、51、52、53、54、55、57、58、60、63、64、68、81、83、87、88、89、90、112、114、122、123、163、202、206、207、209;C.I.颜料紫19;C.I.还原红1、2、10、13、15、23、29、35等。这些品红色颜料可以单独使用,或组合2种以上使用。
作为青色颜料,可以使用C.I.颜料蓝2、3、15、16、17;C.I.还原蓝6;C.I.酸性蓝45等。这些青色颜料可以单独使用,或组合2种以上使用。
作为黄色颜料,可以使用C.I.颜料黄1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、65、73、74、83、93、94、97、155、180等。这些黄色颜料可以单独使用,或组合2种以上使用。
作为全色用彩色用颜料,从混色性和色再现性的观点出发,品红色颜料可以优选使用C.I.颜料红57、122,青色颜料可以优选使用C.I.颜料蓝15,黄色颜料可以优选使用C.I.颜料黄17、93、155、180。
本发明的调色剂中彩色用颜料的比例可以从1~20重量%的范围中选择,优选为3~10重量%,进一步优选为4~9重量%(特别优选为4.5~8重量%)。如果这些颜料的比例比上述范围过少,则图像浓度降低,如果过多,则带电稳定性变差,画质容易降低。而且,对成本方面也是不利的。
另外,彩色颜料可以使用预先以高浓度分散在可成为粘结树脂的树脂中的所谓的母炼胶。
本发明的调色剂中根据需要可以添加带电控制剂、低分子量成分(蜡类)等。
带电控制剂中有正带电性带电控制剂和负带电性带电控制剂。
作为正带电性的带电控制剂,可以列举出例如由苯胺黑和脂肪酸金属盐等得到的改性物、三丁基苄基铵-1-羟基-4-萘磺酸盐、四丁基铵四氟硼酸盐等季铵盐、二丁基氧化锡、二辛基氧化锡、二环己基氧化锡等二有机基氧化锡,二丁基硼酸锡、二辛基硼酸锡、二环己基硼酸锡等二有机基硼酸锡、吡啶盐、吖嗪、三苯基甲烷系化合物和具有阳离子性官能团的低分子量聚合物等。这些正带电性的带电控制剂可以单独使用,或组合2种以上使用。这些正带电性的带电控制剂优选使用苯胺黑系化合物、季铵盐。
作为负带电性的带电控制剂,可以列举出例如乙酰丙酮系金属络合物、单偶氮系金属络合物、萘甲酸系或水杨酸系的金属络合物或盐等有机金属化合物、螯合化合物、具有阴离子性官能团的低分子量聚合物等。这些负带电性的带电控制剂可以单独使用,或组合2种以上使用。这些负带电性的带电控制剂优选使用水杨酸系金属络合物、单偶氮系金属络合物。
带电控制剂的添加量可以在相对于调色剂通常为0.1~5重量%的范围选择,优选为0.5~4重量%,进一步优选为1~4重量%。另外,带电控制剂用于彩色调色剂中优选为无色或淡色。
本发明的调色剂优选含有蜡类作为脱模剂。
作为蜡类,可以列举出聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、改性聚乙烯蜡等聚烯烃系蜡、费-托蜡等合成蜡、石蜡、微晶蜡等石油系蜡、巴西棕榈酸蜡、小烛树蜡、米糠蜡、硬化蓖麻油等。
这些蜡类可以单独使用,或组合2种以上使用。调色剂中蜡的含量可以在0.1~10重量%的范围选择,优选为0.5~7重量%,进一步优选为1~5重量%。如果蜡的添加量比上述范围过多,则耐熔融粘附性和调色剂成形性变差,如果过少,则脱模性不充分,且定影特性变差。
本发明的调色剂中可以根据需要进一步使用磁性粉末,例如钴、铁、镍等金属、铝、铜、铁、镍、镁、锡、锌、金、银、硒、钛、钨、锆、其它金属的合金、氧化铝、氧化铁、氧化镍等金属氧化物、铁氧体、四氯化三铁等。磁性粉末的添加量相对于调色剂通常为1~70重量%,优选为5~50重量%,进一步优选为10~40重量%。磁性粉末的平均粒径优选为0.01~3μm。
本发明的调色剂中可以根据需要进一步添加各种添加剂,例如稳定剂(例如紫外线吸收剂、抗氧化剂、热稳定剂等)、阻燃剂、防雾剂、分散剂、成核剂、增塑剂(对苯二甲酸酯、脂肪酸系增塑剂、磷酸系增塑剂等)、高分子防静电剂、低分子防静电剂、相容化剂、导电剂、填充剂、流动性改良剂等。
本发明的调色剂中可以根据需要进一步添加其他树脂、例如苯乙烯系树脂、丙烯酸系树脂、苯乙烯-丙烯酸系共聚物树脂、烯烃系树脂(例如聚乙烯、聚丙烯等α-烯烃树脂等)、乙烯基系树脂(例如聚氯乙烯、聚偏氯乙烯等)、聚酰胺系树脂、聚醚系树脂、聚氨酯系树脂、环氧系树脂、聚苯醚系树脂、萜烯苯酚树脂、聚乳酸树脂、氢化松香、环化橡胶、热塑性聚酰亚胺等作为一部分粘结树脂。这些树脂的添加量可以从相对于100重量%的粘结树脂为30重量%以下的范围中适当选择。
本发明的调色剂由于粘结树脂含有脂环式烯烃系树脂(A)和热塑性弹性体(B),因此具有无色透明性、良好的热特性(低温定影性、高速定影性)、窄的分子量分布、良好的粉碎性(高生产率、窄的粒度分布)、低吸湿性、无公害等安全性等脂环式烯烃系树脂所具有的各种优异特性,同时通过含有热塑性弹性体,粘弹性的平衡、机械特性、流变学特性变得良好,还具有优异的高温侧的定影特性。而且,本发明的静电图像显影用调色剂还具有优异的耐熔融粘附性。另外,本发明的静电图像显影用调色剂的成形性也优异,在调色剂的制造方面也是有利的。
从赋予流动性的观点出发,本发明的调色剂优选无机微粒附着在表面上。作为无机微粒,可以列举出二氧化硅、氧化铝、滑石、粘土、碳酸钙、碳酸镁、氧化钛、炭黑粉末、磁性粉末等。这些无机微粒可以单独使用,或组合2种以上使用。这些无机微粒中,特别优选使用二氧化硅。
对于二氧化硅的平均粒径、BET比表面积、表面处理等没有特别限制,可以根据用途适当选择,但BET比表面积优选在50~400m2/g的范围,优选为经表面处理过的疏水性二氧化硅。
除了上述无机微粒以外,本发明的调色剂还可以附着聚四氟乙烯树脂粉末、聚偏氟乙烯树脂粉末等树脂粉末。这些无机微粒、树脂粉末相对于调色剂的添加比例可以从相对于100重量份的调色剂为0.01~8重量份的范围中适当选择,优选为0.1~5重量份,进一步优选为0.1~4重量份(特别优选为0.3~3重量份)。添加的比例如果超出上述范围,则调色剂的流动性和带电稳定性降低,从而难以形成均匀的图像。
本发明的调色剂根据显影方式的不同并没有特别的使用限制,可以用于非磁性单组分显影方式、磁性单组分显影方式、双组分显影方式、其它显影方式中。磁性单组分显影方式用调色剂是将上述第10页第23~29行所述的磁性粉末混合在粘结树脂中用作磁性调色剂,双组分显影方式用调色剂是与介质混合使用。从装置的简便性和成本的观点出发,优选用作非磁性单组分显影方式用调色剂。
作为双组分显影方式中的介质,可以使用例如镍、钴、氧化铁、铁氧体、铁、玻璃珠等。这些介质可以单独使用,或组合2种以上使用。介质的平均粒径优选为20~150μm。另外,介质的表面可以由氟系树脂、丙烯酸系树脂、硅氧烷系树脂等覆盖剂覆盖。
本发明的调色剂可以是单色用调色剂,也可以是全色用调色剂。单色用调色剂可以使用作为着色剂的非磁性调色剂中的上述第8页第20~27行中所述的炭黑,磁性系调色剂中除了上述第8页第20~27行中所述的炭黑以外,可以使用上述第10页第23~29行中所述的磁性粉末的内黑色的物质。全色调色剂可以使用作为着色剂的上述第8页第28行~第9页第11行中所述的彩色用颜料。
[调色剂的制造方法]
本发明的调色剂的制造方法没有特别限制,通常是将粘结树脂、着色剂及其他添加剂进行干式混合,热熔融混炼后制作熔融混炼物,然后将该熔融混炼物粉碎并分级,从而可以得到所希望的粒径和粒子形状的调色剂。调色剂的制造方法可以是一边聚合粘结树脂一边得到调色剂粒子的方法。
作为干式混合方法,可以使用利用亨舍尔搅拌机、混合搅拌机(super mixer)、螺旋带式搅拌机等搅拌机的方法。
作为热熔融混炼方法,可以使用各种方法,例如利用双轴挤压机的方法、利用密炼机的方法、利用加压辊的方法、利用加压捏合机的方法等惯用的方法。作为热熔融混炼方法,从成形性和常用性的观点出发,优选为利用双轴挤压机的方法。熔融混炼物通过双轴挤压机进行熔融混炼,通过从双轴挤压机的前端部的喷嘴(模)挤出而得到。双轴挤压机的混炼温度为50~220℃,优选为70~200℃,进一步优选为80~180℃左右。
本发明中使用的脂环式烯烃树脂(A)和热塑性弹性体(B)由于考虑到了热熔融混炼时的各材料成分的良好的分散性,因此制造时的成形性也优异。
作为粉碎方法,可以列举出利用锤击式粉碎机、切碎机或喷射式粉碎机等粉碎机的粉碎方法。
另外,作为分级法,通常可以使用干式离心分级机等的气流分级机。
这样得到的调色剂的体积平均粒径通常为6~10μm左右,优选为6~9μm,进一步优选为6~8μm。体积平均粒径是使用粒度分布测定装置(マルチサイザ一II,ベックマン·コ一ルタ一公司制造)测定的体积50%的粒径。
另外,通过使用涡轮型搅拌机、亨舍尔搅拌机、混合搅拌机等搅拌机进行搅拌,可以使上述第11页第17行~第12页第1行中所述的无机微粒和树脂微粉附着在调色剂表面上。
实施例
以下,根据实施例对本发明进行更详细的说明,但本发明不受这些实施例的限定。另外,实施例和比较例中所使用的材料成分、物性的测定方法以及调色剂的评价方法如下所示。
[材料成分]
<粘结树脂>
CO:脂环式烯烃系树脂(乙烯-降冰片烯共聚物,テイコナ公司制造,商品名:TOPAS COC,重均分子量(Mw):200,000,数均分子量(Mn):5,000,Mw/Mn:40)
TPO:烯烃系热塑性弹性体(硬质成分:聚丙烯,软质成分:乙烯-丙烯橡胶,熔点为155℃,出光石油化学株式会社制造,商品名:R110E)
TPEE:聚乙烯系热塑性弹性体(硬质成分:聚对苯二甲酸丁二酯,软质成分:聚醚,熔点为163℃,东丽杜邦株式会社制造,商品名:ハイトレル4057)
<着色剂>
PIG:调色剂用青色颜料C.I.颜料蓝15:3(クラリアントジャパン株式会社制造,商品名:Hostaperm Blue B2G)
<带电控制剂>
CCA:锌盐系带电控制剂(オリェント化学工业株式会社制造,商品名:BONTRON E-84)
<脱模剂>
WAX:巴西棕榈酸蜡(加藤洋行公司,商品名:巴西棕榈酸蜡2号粉末)
[调色剂的评价方法]
1.定影特性
将4重量份的调色剂、96重量份的未包覆铁氧体介质(パゥダ一テック株式会社制造,商品名:FL-1020)混合后制作双组分系显影剂。
然后,使用该显影剂,通过市售的复印机(SF-9800,夏普株式会社制造),在A4的复印纸上制作长为3cm、宽为6cm的带状的未定影图像。复印纸上的调色剂附着量根据调色剂浓度、感光体的表面电位、显影电位、曝光量、复印条件等,调整为大致2.0mg/cm2。
接着,将表层由聚四氟乙烯形成的热定影辊和表层由硅氧烷形成的压力定影辊配对旋转的定影机进行调节,使辊压力达到1Kgf/cm2、辊速达到125mm/sec,并使热定影辊的表面温度在150~200℃之间以10℃的间隔进行阶段升温,从而在各表面温度下进行具有上述未定影图像的复印纸的调色剂像的定影。
定影后,观察在其余白色部分是否有调色剂污染,将没有污染的温度区域作为非传印温度区域。在非传印温度区域,观察具有未定影图像的复印纸是否缠在热定影辊的表面上,将没有缠辊的温度区域作为非缠辊温度区域,确认了非缠辊温度区域的高温侧的上限温度。
2.耐熔融粘附性
将调色剂投入非磁性单组分方式的QMS2200型打印机(ミノルタQMS公司制造)的显影机中,将图像比率为5%的A4原稿复印在A4复印纸上,并复印5000张。复印5000张后,目测确认是否有调色剂在显影机的带电构件(带电叶片(blade))上的熔融粘附。
○:有调色剂的熔融粘附,×:没有调色剂的熔融粘附
3.成形性
在光学显微镜(倍率为400倍)下观察通过双轴挤压机挤出的板状的树脂组合物(C)的垂直于挤出方向的剖面,确认了脂环式烯烃系树脂(A)、热塑性弹性体(B)、着色剂、蜡等各材料的混炼性(分散程度)。
○:各材料均匀分散且微分散
△:各材料均匀分散,但未微分散
×:各材料的分散状态不均匀
[调色剂的制作]
实施例1~4,比较例1~4
作为调色剂的原料,以表1~2中所示的比例使用由脂环式烯烃系树脂(A)和热塑性弹性体(B)构成的粘结树脂、着色剂、带电控制剂、脱模剂。另外,在比较例1~3中,在粘结树脂中不使用热塑性弹性体(B),而仅使用脂环式烯烃系树脂(A),在比较例4中,在粘结树脂中仅使用热塑性弹性体(B)。
使用双轴混炼挤出机(PCM-30,池贝株式会社制造),在温度为160~200℃、排出量为3.5kg/hr、转速为250rpm的条件下将上述各材料熔融混炼,得到厚度为2~3mm的板状的熔融混炼物。进行所得板状的熔融混炼物的剖面观察,进行上述各材料的成形性评价。通过喷射式粉碎机将熔融混炼物粉碎,之后用干式气流分级机进行分级,得到体积平均粒径为8.5μm的调色剂粒子。然后,在所得的调色剂粒子中添加体积平均粒径为40nm的疏水性二氧化硅(RY-50,日本ァェロジル株式会社制造)0.3重量%、体积平均粒径为10nm的疏水性二氧化硅(H2000/4M,ヮッカ一ケミカル公司制造)1.0重量%,用亨舍尔搅拌机以转速为40m/sec搅拌混合10分钟,得到实施例1~4和比较例1~4的调色剂。
对所得的调色剂的定影特性和耐熔融粘附性进行评价,结果示于表1和表2。
表1
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |||
材料成分 | CO | 重量% | 84 | 84 | 86 | 84 |
TPO | 重量% | 5 | 0 | 0 | 3 | |
TPEE | 重量% | 0 | 5 | 5 | 2 | |
PIG | 重量% | 5 | 5 | 5 | 5 | |
CCA | 重量% | 2 | 2 | 2 | 2 | |
WAX | 重量% | 4 | 4 | 2 | 4 | |
定影特性 | 非缠辊上限温度 | ℃ | 200 | 190 | 190 | 200 |
耐熔融粘附性 | 耐熔融粘附性 | - | ○ | ○ | ○ | ○ |
成形性 | 材料分散性 | - | ○ | △ | ○ | ○ |
表2
比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | 比较例4 | |||
材料成分 | CO | 重量% | 89 | 91 | 86 | 0 |
TPO | 重量% | 0 | 0 | 0 | 0 | |
TPEE | 重量% | 0 | 0 | 0 | 89 | |
PIG | 重量% | 5 | 5 | 5 | 5 | |
CCA | 重量% | 2 | 2 | 2 | 2 | |
WAX | 重量% | 4 | 2 | 7 | 4 | |
定影特性 | 非缠辊上限温度 | ℃ | 170 | 150 | 180 | 150℃下发生传印 |
耐熔融粘附性 | 耐熔融粘附性 | - | × | ○ | × | × |
成形性 | 材料分散性 | - | △ | ○ | × | ○ |
由表1~2可知,本发明的实施例1~4的调色剂的定影特性、耐熔融粘附性和成形性的各种特性优异。
与此相对,比较例1的调色剂由于不含有热塑性弹性体(B),所以与实施例相比,非缠辊上限温度低,耐熔融粘附性也差。比较例2的调色剂虽然不含有热塑性弹性体(B),但由于蜡的含量少于比较例1的调色剂,所以耐熔融粘附性和成形性好,可是非缠辊上限温度降低了。比较例3的调色剂由于蜡的含量多于比较例1的调色剂,所以非缠辊上限温度变高,但是耐熔融粘附性和成形性降低了。比较例4的调色剂由于不含有脂环式烯烃系树脂(A),所以在150℃下发生传印,且耐熔融粘附性差。
Claims (9)
1.一种静电图像显影用调色剂,其至少由粘结树脂和着色剂构成,其特征在于,所述粘结树脂含有脂环式烯烃系树脂(A)和热塑性弹性体(B)。
2.如权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其特征在于,脂环式烯烃系树脂(A)是以环状烯烃(A1)和非环式不饱和单体(A2)为构成单元的共聚物。
3.如权利要求2所述的静电图像显影用调色剂,其特征在于,非环式不饱和单体(A2)为烯烃系单体。
4.如权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其特征在于,热塑性弹性体(B)为选自烯烃系弹性体、聚酰胺系弹性体、聚酯系弹性体、及苯乙烯系弹性体中的至少一种。
5.如权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其特征在于,热塑性弹性体(B)的熔点为60~190℃。
6.如权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其特征在于,脂环式烯烃系树脂(A)的熔体流动速率(Ma)和热塑性弹性体(B)的熔体流动速率(Mb)之比(Ma/Mb)为0.1~20。
7.如权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其特征在于,粘结树脂中的脂环式烯烃系树脂(A)和热塑性弹性体(B)的比例[(A)/(B)]以重量比计为70/30~99.5/0.5。
8.如权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其特征在于,其是非磁性单组分显影方式用调色剂。
9.如权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其特征在于,其是全色用调色剂。
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