TWI409600B - 非磁性顯像劑之球型化製程 - Google Patents

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非磁性顯像劑之球型化製程
本發明係關於一種非磁性顯像劑之球型化製程，尤指一種適用於靜電潛像顯像之非磁性顯像劑之球型化製程。
一般而言，非磁性碳粉的製程是將樹脂、離型劑、碳黑及電荷控制劑等成分，經混煉、磨粉、分級等製程，將上述混合物製成碳粉的半成品後再進行球型化製程。然而，於球型化的過程中，碳粉表面的電荷控制劑容易被樹脂包覆，甚至完全包覆。由於顯像劑的帶電量是由樹脂、電荷控制劑及外添加劑互相摩擦而產生，因此顯像劑表面少了電荷控制劑將導致顯像劑的帶電性降低，如此也影響列印的品質，造成底灰甚至空心字的出現。
日本專利11-295929揭示了目前所應用之顯像劑球型化技術。此外，日本專利2007-279239揭示在球型化製程中，於前混階段添加兩種不同的外添加劑，以解決顯像機內刮刀積粉及帶電滾輪的污染問題，但仍無研究發現如何改善球型化後帶電量降低的現象。
鑑於上述缺點，本發明之主要目的係在提供一種非磁性顯像劑之球型化製程，以改善習知製程中電荷控制劑容 易被樹脂完全包覆之問題，提高顯像劑之帶電量，進而改善列印品質。
為達上述目的，本發明提供一種非磁性顯像劑的球型化製程，包括：(A)混合一樹脂、一染色劑及一離型劑；(B)依序進行一熔融混煉步驟及一磨粉步驟，以取得複數個母粒子；(C)混合該些母粒子、一電荷控制劑及一第一外添加劑；以及(D)進行一球型化步驟，以取得複數個球型化顯像粒子。
據此，本發明係於球型化的前混階段加入電荷控制劑，相較於習知於押出製程前加入電荷控制劑，本發明可有效改善電荷控制劑容易被樹脂完全包覆之問題，而球型化後之顯像粒子仍具有一定量之電荷控制劑殘留，可改善習知球型化後顯像粒子帶電量不足的問題，進而提高列印品質。
於本發明之球型化製程中，以樹脂、染色劑及離型劑之總重量為基準，(100×第一外添加劑之重量百分比×第一外添加劑之比表面積(m2 /g)/電荷控制劑之重量百分比)1/4 較佳為7.07至29.53，更佳為9.87至27.83，最佳為11.89至24.83，以有效提高帶電量，並進一步改善列印品質。
於本發明之球型化製程中，步驟(B)中之磨粉步驟後更可進行一分級步驟，以取得平均粒徑約為6μm至10μm之母粒子。
於本發明之球型化製程中，步驟(D)後更可包括一步驟(E)：混合該些球型化顯像粒子與一第二外添加劑。
於本發明之球型化製程中，步驟(B)中之熔融混煉步驟可於80℃至150℃下進行。
於本發明之球型化製程中，步驟(D)中之球型化步驟可於200℃至400℃下進行。
藉此，本發明更提供一種非磁性顯像劑，其適用於靜電潛像顯像，包括：複數個包含一樹脂、一染色劑、一離型劑、一電荷控制劑及一第一外添加劑之球型化顯像粒子，其中，以該些球型化顯像粒子之該樹脂、該染色劑及該離型劑之總重量為基準，(100×該第一外添加劑之重量百分比×該第一外添加劑之比表面積(m2 /g)/該電荷控制劑之重量百分比)1/4 較佳為7.07至29.53(更佳為9.87至27.83，最佳為11.89至24.83)。在此，本發明之非磁性顯像劑更可包括一第二外添加劑。
本發明所使用之樹脂並無特殊限制，其可為任何習知適用之樹脂，而較佳係選自由苯乙烯-丙烯酸共聚合物樹脂、聚酯樹脂、苯乙烯-丁二醯共聚合物樹脂及其混合物所組成之群組。
本發明所使用之染色劑並無特殊限制，其可為任何習知適用之染色劑，例如，可使用碳黑以製成黑色顯像劑，可應用於黑白影印機(如Konica Minolta Bizhub350)；或者，使用其他色調之染色劑，以製成彩色顯像劑。
本發明所使用之離型劑並無特殊限制，其可為任何習知適用之離型劑，舉例如低分子量聚乙烯、低分子量聚丙烯、脂肪酸金屬鹽類、脂肪酸酯、碳數至少為17之高級脂 肪酸、脂肪酸醯胺或其混合物，以方便分離顯像劑與感光元件，亦或增強顯像劑效果。
本發明所使用之電荷控制劑並無特殊限制，其可為任何習知適用之電荷控制劑，舉例包括金屬錯化合物。
本發明所使用的第一外添加劑並無特殊限制，其可為任何習知適用之外添加劑，較佳係選自由鈦酸鍶、氧化鍶、氧化鈦、氧化鋁、氧化鈰、二氧化矽及其混合物所組成之群組，更佳為二氧化矽，最佳為疏水性處理之二氧化矽。
本發明所使用的第二外添加劑並無特殊限制，其可為任何習知適用之外添加劑，較佳係選自由鈦酸鍶、氧化鍶、氧化鈦、氧化鋁、氧化鈰、二氧化矽及其混合物所組成之群組，更佳為二氧化矽，最佳為疏水性處理之二氧化矽。
於本發明中，以樹脂、染色劑及離型劑之總重量為基準，樹脂添加量可為87至97重量百分比，較佳為90至96重量百分比；染色劑添加量可為2至8重量百分比，較佳為3至6重量百分比；離型劑添加量可為0.5至5重量百分比，較佳為1至4重量百分比；電荷控制添加量可為0.005至4重量百分比，較佳為0.01至2重量百分比；第一外添加劑添加量可為0.1至1.5重量百分比，較佳為0.5至1.5重量百分比；第二外添加劑添加量可為0.5至3重量百分比，較佳為0.8至1.2重量百分比。
於本發明中，第一外添加劑之比表面積可為50 m2 /g至380 m2 /g。
综上所述，本發明係於球型化步驟前之前混階段加入電荷控制劑，相較於習知於押出製程前加入電荷控制劑，本發明可有效改善電荷控制劑容易被樹脂完全包覆之問題，進而增加表面電荷控制劑的覆蓋率，使球型化後之顯像粒子表面仍具有一定量之電荷控制劑，俾使最終產品之顯像劑帶電量提升，改善列印品質。此外，本發明經由控制(100×第一外添加劑之重量百分比×第一外添加劑之比表面積(m2 /g)/電荷控制劑之重量百分比)1/4 於7.07至29.53範圍內，可進一步提高帶電量及列印品質。
除非有特別說明，否則下述實施例中所使用的份數或百分比皆以重量為單位。
實施例1
取94重量百分比之聚酯樹脂(酸值為4.0 mg KOH/g，玻璃轉移溫度Tg為64℃，熔點T1/2 為130℃)、4.0重量百比之碳黑(Mitsubishi三菱化學製，#44)及2.0重量百分比之離型劑(三洋化成工業(株)製，VISCOL 660P)，並以高速攪拌混合機(三井鉱山(株)製，登錄商標)進行混合，而所得到的混合物再以二軸押出機(Coperion製，ZSK32MC)用110℃的溫度熔融混煉，混煉後之碳塊再用JET式粉碎機((株)製，)進行磨粉，並以氣流式分離裝置(HOSOKAWA ALPINE(株)製，AFG-200) 分級，將粗大粒子與微小粒子隔離，最後得到平均粒徑約為7.5μm的母粒子。
取分級後的母粒子100重量百分比，加入0.05重量百分比的電荷控制劑(HODOGAYA製，TN-105)及0.5重量百分比的疏水性處理二氧化矽(作為第一外添加劑，平均粒徑約為4 nm，比表面積約為380 m2 /g)，以高速混合機(Hanshel Mixer，三井鉱山(株)製)進行球型化前混合。接著，用熱風球形化裝置(日本二工業(株)製，MR-100)，以熱溫度約300℃進行加熱處理，得到球型化粒子之半成品(平均圓度約為0.97，平均粒徑約為8.0μm)。
將得到的球型化粒子之半成品加入1.0重量百分比的疏水性二氧化矽(作為第二外添加劑，日本社製，R974)，並用高速混合機(Hanshel Mixer，三井鉱山(株)製)以線速度30 m/sec進行180秒的後混合。
最後以過篩機(網孔徑105μm)進行過篩，去除粗顆粒後得到非磁性顯像劑A。
實施例2
取94重量百分比之苯乙烯-丙烯酸共聚合物樹脂(酸值為9.0 mg KOH/g，玻璃溫度Tg為60.9℃，熔點T1/2 為130℃)、4.0重量百比之碳黑(Mitsubishi三菱化學製，#44)及2.0重量百分比之離型劑(三洋化成工業(株)製，VISCOL 660P)，並以高速攪拌混合機(三井鉱山(株)製，登錄商標 )進行混合，而所得到的混合物再以二軸押出機(Coperion製，ZSK32MC)用110℃的溫度熔融混煉，混煉後 上不會有影響。反觀之，比較例1-3所製得之非磁性顯像劑I、J及K有嚴重的底灰及空心字問題，可能是顯像劑無法完全跳到感光鼓(OPC)上的正確位置而造成，其判定為無法使用。
綜合上述結果可知，本發明於球型化步驟前之前混階段加入電荷控制劑，可改善電荷控制劑容易被樹脂完全包覆之問題，進而增加表面電荷控制劑的覆蓋率，使球型化後之顯像粒子表面仍具有一定量之電荷控制劑，俾使最終產品之顯像劑帶電量提升，改善列印品質。此外，經由上述試驗結果可確認，當非磁性顯像劑之公式(I)值落於7.07~29.53之範圍內，則可確保列印品質至少在可接受的範圍內，其中又以公式(I)值為9.87~27.83範圍內的非磁性顯像劑為較佳，而公式(I)值為11.89~24.83範圍內之非磁性顯像劑則可展現良好的帶電量，且印品表現為最佳。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

Claims (10)

  1. 一種非磁性顯像劑之球型化製程，包括：(A)混合一樹脂、一染色劑及一離型劑；(B)依序進行一混煉步驟及一磨粉步驟，以取得複數個母粒子；(C)混合該些母粒子、一電荷控制劑及一第一外添加劑；以及(D)將該些母粒子、該電荷控制劑及該第一外添加劑之混合物以加熱熔融處理進行一球型化步驟，以取得複數個球型化顯像粒子；其中，以該樹脂、該染色劑及該離型劑之總重量為基準，(100×該第一外添加劑之重量百分比×該第一外添加劑之比表面積(m2 /g)/該電荷控制劑之重量百分比)1/4 為7.07至29.53。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之球型化製程，其中，該步驟(D)後更包括一步驟(E)：混合該些球型化顯像粒子與一第二外添加劑。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之球型化製程，其中，於該步驟(B)中，該磨粉步驟後更進行一分級步驟，以取得平均粒徑為6μm至10μm之該些母粒子。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之球型化製程，其中，該樹脂係選自由苯乙稀-丙烯酸共聚合物樹脂、聚酯樹脂、苯乙烯-丁二醯共聚合物樹脂及其混合物所組成之群組。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之球型化製程，其中，該第一外添加劑為二氧化矽。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之球型化製程，其中，該第二外添加劑為二氧化矽。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之球型化製程，其中，以該樹脂、該染色劑及該離型劑之總重量為基準，該電荷控制劑之含量為0.005至4重量百分比。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之球型化製程，其中，以該樹脂、該染色劑及該離型劑之總重量為基準，該第一外添加劑之含量為0.1至1.5重量百分比。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之球型化製程，其中，該第一外添加劑之比表面積為50 m2 /g至380 m2 /g。
  10. 如申請專利範圍第2項所述之球型化製程，其中，以該樹脂、該染色劑及該離型劑之總重量為基準，該第二外添加劑之含量為0.5至3重量百分比。
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