CN101339373B - 调色剂及其制造方法、双组分显影剂、显影装置及图像形成装置 - Google Patents

调色剂及其制造方法、双组分显影剂、显影装置及图像形成装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种调色剂及其制造方法、双组分显影剂、显影装置及图像形成装置。本发明的调色剂降低了其在蜡成分表面的渗出,不会引起在感光体上的成膜,在高温区域的污损现象等,并且能够形成图像再现性优良、高精细及高分辨率的高品质图像。本发明通过包含下列工序的制造方法来制造调色剂:预粉碎工序(S1),在液体中将调色剂原料的熔融混炼物粉碎,得到含有调色剂粗粉的粗粉浆;超细粉碎工序(S2),在加热加压下使粗粉浆经过耐压喷嘴而进一步粉碎调色剂粗粉,得到含有调色剂细粉且处于加热加压状态的细粉浆;冷却工序(S3),冷却细粉浆;减压工序(S4),对细粉浆进行减压。

Description

调色剂及其制造方法、双组分显影剂、显影装置及图像形成装置
技术领域
本发明涉及调色剂及其制造方法、双组分显影剂、显影装置及图像形成装置。
背景技术
将潜像进行显影化的调色剂在各种图像形成工艺中使用,已知其中一例为电子照相法。
电子照相方式的图像形成装置,包括:感光体;使感光体表面带电的带电部;对处于带电状态的感光体表面照射信号光而形成与图像信息相对应的静电潜像的曝光部;在感光体表面上将显影剂中的调色剂提供给静电潜像而形成调色剂图像的显影部;设有将感光体表面的调色剂图像转印在记录介质上的转印辊的转印部;设有使调色剂图像定影在记录介质上的定影辊的定影部;以及将调色剂图像转印后的感光体表面清洁化的清洁部,使用含调色剂的单组分显影剂或含调色剂和载体的双组分显影剂作为显影剂,使静电潜像显影,形成图像。由于电子照相方式的图像形成装置能够快速且廉价地形成画面品质良好的图像,故而被用于复印机、打印机、传真机等,近来明显地普及起来。对于图像形成装置的要求也随之更加严格。其中,特别重视由图像形成装置形成的图像的高精细化、高清晰化、图像品质的稳定化、图像形成速度的高速化等。为了达到这些目的,从图像形成工艺及显影剂两方面进行研究变得不可或缺。
关于图像的高精细化、高清晰化,就显影剂方面来说,从忠实且精确地再现静电潜像很重要的观点出发,调色剂粒子的小粒径化成为丞待解决的问题之一。调色剂粒子通常是指着色剂、作为脱模剂的蜡等在作为基质的粘结树脂中分散而得到的树脂粒子,在通常的小粒径化调色剂粒子的制造方法中,分散在粘结树脂中的蜡的小粒径化很困难。因此,存在如下问题:蜡经时地从制造的小粒径化调色剂粒子中渗出,成为感光体上的成膜(filming)的原因。另外,调色剂粒子表面上有大量的蜡渗出,尤其是达到高温时蜡熔融而变得具有粘着性。其结果是,非常容易发生调色剂没有被转印或定影在记录介质上,而是附着在转印辊、定影辊等上的污损(offset)现象。
作为使蜡小粒径化的方法,例如,提出了包括如下工序的调色剂制造方法:至少混合100重量份的热塑性树脂和1~7重量份的蜡的混合工序;将由该混合工序得到的混合物熔融混炼的工序,即熔融混炼温度在(Tm-20)℃~(Tm+20)℃(Tm为热塑性树脂的熔融温度)的范围内、熔融混炼后的熔融混炼物的温度在(Tm+35)℃以下的熔融混炼工序;以及将由熔融混炼工序得到的熔融混炼物冷却并粉碎筛分的粉碎筛分工序(例如,参考日本特开平6-161153号公报)。另外,提出了一种调色剂的制造方法:在熔融混炼调色剂原料混合物,冷却所得的熔融混炼物,再进行粉碎并筛分的调色剂的制造方法中,将调色剂原料混合物使用在内部具有用于混炼输送该调色剂原料混合物的混炼输送部件的料筒部的出口上连接着下方倾斜的滑梯状排出部的混炼挤出装置进行熔融混炼(例如,参考日本特开平9-277348号公报)。
这些制造方法试图通过使调色剂粒子中含有的蜡小粒径化,来防止发生伴随蜡的渗出而在感光体上的成膜、污损现象等。但是,这些方法基本上是目前已知的熔融混炼法,所以即使能够达到蜡的小粒径化,也不会有助于调色剂粒子本身的充分小粒径化。因此,得到的调色剂粒子不能充分满足图像再现性,特别是精细性和清晰性方面。
另一方面,提出了一种包括乳化分散部、导入通道、热交换部、多级减压部的乳化分散装置(例如,参考国际公开第03/059497号小册子)。乳化分散部是用剪切力使乳化用材料乳化、分散在成为基质的液体中从而制备乳化液。导入通道是将由乳化分散部得到的加压的乳化液提供给多级减压部。热交换部设置在导入通道上冷却乳化液。多级减压部将由导入通道提供的乳化液的压力减压到即使排到大气压中也不发生爆沸(起泡)的压力而排出。该乳化分散装置,首先通过在加压下使乳化用材料分散在液体中而制备均匀分散有乳化用材料的乳化液。接着将该乳化液的压力阶段性减压,最终减压到不发生起泡程度的压力。由此,防止乳化液中分散的乳化用材料粒子的粗大化,得到分散有粒径均匀的乳化用材料粒子的乳化液。根据该乳化分散装置,通过设置多级减压部,可以将高剪切力赋予乳化分散部,所以例如能够容易地制造水与油的乳剂等。然而,当用该装置制造调色剂粒子时,难以控制粒径,且存在不能获得所期望的小粒径化调色剂粒子之类的问题。另外,对于得到不仅调色剂粒子小粒径化,而且在调色剂粒子中均匀地分散有比调色剂粒子更小粒径化的蜡的调色剂而言,在国际公开第03/059497号小册子中完全没有启示。并且,在国际公开第03/059497号小册子中,没有关于该乳化分散装置适用于调色剂粒子的制造的记载。
发明内容
本发明的目的在于提供一种调色剂及其制造方法、双组分显影剂、现象装置及图像形成装置,该调色剂能够形成图像再现性优良、高精细及高分辨率的高品质图像,同时不会引起因蜡的渗出而导致的感光体上的成膜、在高温区域的污损现象等的发生。
本发明是一种调色剂制造方法,其特征在于,包括下列工序:
预粉碎工序,在液体中将调色剂原料的熔融混炼物粉碎,得到含有调色剂粗粉的粗粉浆;
超细粉碎工序,在加热加压下使在预粉碎工序中得到的粗粉浆经过耐压喷嘴而进一步粉碎调色剂粗粉,得到处于加热加压状态的细粉浆,所述细粉浆含有比调色剂粗粉的体积平均粒径小的调色剂细粉;
冷却工序,冷却在超细粉碎工序中得到的细粉浆;以及
减压工序,对由冷却工序冷却的细粉浆进行减压。
根据本发明可提供一种包括预粉碎工序、超细粉碎工序、冷却工序、减压工序的调色剂制造方法。在预粉碎工序中,在液体中将调色剂原料的熔融混炼物粉碎,从而得到含有调色剂粗粉的粗粉浆。在超细粉碎工序中,在加热加压下使在预粉碎工序中得到的粗粉浆通过耐压喷嘴而进一步粉碎调色剂粗粉,得到处于加热加压状态的细粉浆,所述细粉浆含有比调色剂粗粉的体积平均粒径小的调色剂细粉。在冷却工序中,冷却在超细粉碎工序中得到的细粉浆。在减压工序中,对由冷却工序冷却的细粉浆进行减压。
根据本发明的制造方法,在预粉碎工序中,不是将调色剂原料的熔融混炼物(以下若没有特别说明,则仅称为“熔融混炼物”)进行干式粉碎,在液体中进行湿式粉碎也是重要的。由此,气泡在作为熔融混炼物的粉碎物的调色剂粗粉表面的附着减少。如果在调色剂粗粉表面附着气泡,则在超细粉碎工序中使其通过耐压喷嘴追加冲击而进行细粉化时,气泡作为冲击吸收材而发挥功能,产生妨碍调色剂粗粉的微粒化之类的问题。因此,为了得到所期望的小粒径化的调色剂,就产生重复多次实施超细粉碎工序的必要。超细粉碎工序的重复需要长时间,会使调色剂的制造成本增大,并且使调色剂的制品收率降低,同时增大所得的调色剂的粒度分布范围。与此相对的是,在预粉碎工序中,将熔融混炼物进行湿式粉碎时,难以在如上所述在生成的调色剂粗粉表面附着气泡,可使超细粉碎工序的重复次数降低。由此,可以用较短的制造时间廉价地制造形状一致、小粒径化为粒径在3.5~6.5μm左右的、而且粒度分布范围狭窄的调色剂粒子。此外,通过在超细粉碎工序后设置冷却工序,使已微粒化为粒径30~300nm左右的蜡均匀地分散在已小粒径化的调色剂粒子中。
此外,本发明的调色剂制造方法,在预粉碎工序中,优选在分散剂不存在的情况下粉碎调色剂原料的熔融混炼物。
根据本发明,在预粉碎工序中,通过在分散剂不存在的情况下将调色剂原料的熔融混炼物粉碎,从而进一步减少在所生成的调色剂粗粉表面附着的气泡数目,并且可以更加顺利地实施在超细粉碎工序中的调色剂粗粉的粉碎。在湿式粉碎中使用分散剂,一般会促进被粉碎物的分散。然而,在分散剂存在的情况下,施加用于粉碎熔融混炼物的剪切力,则引起气穴现象(cavitation)而产生气泡,附着在经粉碎而生成的调色剂粗粉表面上。气泡中的大型气泡可以通过脱气处理等除去,而微小气泡不能完全除去。如果以在调色剂粗粉的表面附着了微小气泡的状态,将调色剂粗粉提供给超细粉碎工序,则微小气泡如上所述作为冲击吸收材而起作用,从而调色剂粗粉的粉碎效率降低。并且,气泡进入到调色剂粒子内部而形成空洞,调色剂粒子的耐久性也可能降低。在预粉碎工序中,通过不添加分散剂,超细粉碎工序中的粉碎效率显著提高,能够进一步降低超细粉碎工序的重复次数,并且能收率良好地制造形状及大小进一步均一的小粒径化调色剂。因此,该制造方法非常有利于向于工业规模的放大。
进一步在本发明的调色剂制造方法中,在预粉碎工序中,优选将调色剂的熔融混炼物粉碎,使得调色剂粗粉的体积粒度分布的变动系数达到25~45。
根据本发明,在预粉碎工序中,通过将调色剂原料的熔融混炼物均匀地粉碎,使得调色剂粗粉的体积粒度分布的变动系数达到25~45,由此可以缩短微粒化工序中所需的时间,并且进一步降低电、燃料等能源的使用量。
进而,在本发明的调色剂的制造方法,优选在预粉碎工序中,得到不含粒径超过500μm的调色剂粗粉粒子的粗粉浆。
根据本发明,通过在预粉碎工序中,得到不含粒径超过500μm的调色剂粗粉粒子的粗粉浆,可以切实地防止在超细粉碎工序中由调色剂粗粉导致的耐压喷嘴的堵塞等。其结果是,可更加顺利地施行超细粉碎工序,并且能够进一步缩小所得的调色剂细粉的粒度分布范围。
进而,在本发明的调色剂的制造方法中,优选在预粉碎工序中,使用包含自由旋转地设置的圆筒状定子部件和在圆筒状定子部件的内部自由旋转地设置的圆柱状转子部件的胶体磨,使调色剂原料的熔融混炼物和液体的混合物通过胶体磨中的圆筒状定子部件和圆柱状转子部件之间的间隙,由此粉碎调色剂原料的熔融混炼物。
根据本发明,在预粉碎工序中,作为粉碎熔融混炼物的粉碎装置,优选使用包含自由旋转地设置的圆筒状定子部件和在圆筒状定子部件的内部自由旋转地设置的圆柱状转子部件的胶体磨。即,使调色剂原料的熔融混炼物和液体的混合物通过胶体磨中的圆筒状定子部件和圆柱状转子部件之间的间隙,由此能够效率良好且在较短时间获得调色剂粗粉,在调色剂粗粉表面附着的气泡数进一步减少。此外,调色剂粗粉的形状一致,且粒度分布变窄。
进而,在本发明的调色剂的制造方法中,优选圆筒状定子部件和圆柱状转子部件之间的间隙为50μm以下。
根据本发明,通过使圆筒状定子部件和圆柱状转子部件之间的间隙为50μm以下,优选为40~50μm(40μm以上,50μm以下),可得到适度小粒径化的调色剂粗粉。这对于防止超细粉碎工序中耐压喷嘴的堵塞等是有效的。
进而,在本发明的调色剂的制备方法中,优选液体是水。
根据本发明,通过在湿式粉碎熔融混炼物时使用水作为液体,可以稳定地制造形状、大小、特性等一致的调色剂。此外,在与使用其他液体的情况相比,对操作者的安全性更高,且可以简化各工序中的工序管理,调色剂粒子制造后的废液处理也比较容易。因此,通过用水,可实现提高调色剂粒子的生产率,降低成本。
进而,在本发明的调色剂的制造方法中,优选在预粉碎工序和超细粉碎工序之间设置向在预粉碎工序中得到的粗粉浆中添加分散剂的粗粉浆稳定化工序。
根据本发明,还可以在预粉碎工序和超细粉碎工序之间设置粗粉浆稳定化工序。在粗粉浆稳定化工序中,向在预粉碎工序中得到的粗粉浆中添加分散剂。由此,可以在分散剂的存在下实施超细粉碎工序,因此可进一步防止耐压喷嘴的堵塞等,并进一步提高粉碎效率。并且,可防止生成的调色剂细粉的过度凝聚等。
进而,在本发明的调色剂制造方法中,优选在超细粉碎工序和冷却工序之间设置使在加热加压下由超细粉碎工序得到的细粉浆中发生涡流而凝聚调色剂细粉、且将所得的凝聚物粉碎的凝聚粉碎工序。
根据本发明,还可以在超细粉碎工序和冷却工序之间设置凝聚粉碎工序。在凝聚粉碎工序中,使在加热加压下由超细粉碎工序得到的细粉浆中发生涡流而凝聚调色剂细粉,且将所得的凝聚物粉碎。由此,最终获得的调色剂粒子的粒径及粒度分布的调整变得非常容易,能够容易地制造具有所期望的粒径及粒度分布的调色剂粒子。该调色剂粒子的带电性能等特性几乎均匀,且很少会发生由于一部分调色剂的劣化所导致的图像不佳。并且,根据图像形成装置的设计,能够容易地制造适合于该装置的调色剂。并且,无需添加凝聚剂等,就可以制造调色剂。
进一步在本发明中,优选进一步包含使用造粒装置使减压工序后的细粉浆中所含的调色剂细粉凝聚的凝聚工序,其中,所述造粒装置包含:收容细粉浆的容器;在容器内设置的、搅拌容器内收容的细粉浆的搅拌部件;2个以上以包围搅拌部件的方式设置的、且形成了在厚度方向贯穿的多个细粉浆流过孔的筛网部件。
根据本发明,通过使用包含容器、搅拌部件、筛网部件的造粒装置,无需使用凝聚剂等,且无需加热,就可以使调色剂细粉凝聚。在上述造粒装置中,容器收容减压工序后的细粉浆。搅拌部件搅拌容器内收容的细粉浆。筛网部件以包围搅拌部件的方式设置,且形成了在厚度方向贯穿的多个细粉浆流过孔。使用该造粒装置的方法,也可获得粒径及粒度分布的调整容易、且包括带电性能在内的特性齐备的调色剂粒子。
进而,在本发明的调色剂制造方法中,优选调色剂细粉的体积平均粒径为0.6~3μm(0.6μm以上、3μm以下)。
根据本发明,通过调整在超细粉碎工序中生成的调色剂细粉至体积平均粒径为0.6~3μm的范围,由此在最终获得的调色剂中,容易实现形状的均一化、小粒径化、粒度分布范围的窄小化等,能够收率良好地制造特性均一的调色剂。特别是粒径过小时,必须再生利用的调色剂细粉的量显著减小。
此外,本发明是一种调色剂,其特征在于,利用上述调色剂的制造方法制造而成。
根据本发明,可得到适当地小粒径化至粒径3.5~6.5μm左右、均一地分散有微粒化蜡的调色剂。本发明的调色剂通过小粒径化,可以形成原稿图像的再现性优良、高精细且高分辨率的高品质图像。并且,通过蜡的微粒化,非常难以引起蜡的渗出,故而可防止在感光体上的成膜、在高温区域中的污损现象等的发生。并且,如果使用该调色剂实施图像形成,则可以提高调色剂图像从感光体到记录介质的转印效率、从感光体到中间介质的转印效率、从中间介质到记录介质的转印效率等,并且可实现调色剂消耗量的缩减化。
此外,本发明是一种双组分显影剂,其特征在于,含有上述调色剂和载体。
并且,根据本发明,通过含有上述调色剂和载体的双组分显影剂,不会发生因蜡的渗出而导致的感光体上的成膜、在高温区域的污损现象的发生等,能够制造高精细且高分辨率的高品质图像。
此外,本发明是一种显影装置,其特征在于,使用包含上述调色剂的显影剂进行显影。
根据本发明,通过使用包含上述调色剂的显影剂进行显影,显影装置可以在感光体上形成高精细且高分辨率的高品质调色剂图像。
此外,本发明是一种图像形成装置,其特征在于,具备上述显影装置。
根据本发明,通过具备上述的显影装置,图像形成装置可以形成原稿图像的再现性优良、高精细且高分辨率的高品质图像。
本发明的目的、特定及优点,通过下面的详细说明及附图就能明确。
附图说明
图1是概略地表示作为本发明的一个实施方式的调色剂制造方法的流程图。
图2A及图2B是表示胶体磨的要件结构的示意图。图2A是胶体磨的立体图。图2B是胶体磨的纵向剖面图。
图3是表示耐压喷嘴的结构的纵向剖面图。
图4是表示减压喷嘴的结构的纵向剖面图。
图5是模式地表示造粒装置的结构的剖面图。
图6是表示从断面线VI-VI看到的图5所示的造粒装置中所含的搅拌部的剖面图。
图7是模式地表示作为本发明的实施方式的图像形成装置的结构的剖面图。
图8是模式地表示作为本发明的实施方式的显影装置的结构的剖面图。
具体实施方式
下面参考附图详细地说明本发明的优选实施方式。
图1是概略地表示作为本发明的一个实施方式的调色剂的制造方法的流程图。本发明的制造方法包含预粉碎工序S1、超细粉碎工序S2、冷却工序S3、减压工序S4。另外,本发明的制造方法中,S1~S4的工序可以仅实施1次,也可以在实施1次S1~S4的工序后,重复实施S2~S4的工序。
在本发明的制造方法中,在开始S0中制备调色剂原料的熔融混炼物。此处,作为调色剂原料,可列举粘结树脂、着色剂、脱模剂(蜡)、电荷控制剂等。作为粘结树脂,若是在熔融状态可以造粒就没有特别限制,可以使用公知的物质,可以列举例如:聚酯、丙烯酸树脂、聚氨酯、环氧树脂等。
作为聚酯可以使用公知的物质,可以列举多元酸与多元醇的缩聚物等。作为多元酸,可以使用已知的作为聚酯用单体的物质,可以列举例如:对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、均苯四酸、萘二甲酸等芳香族羧酸类,马来酸酐、富马酸、琥珀酸、烯基琥珀酸酐、己二酸等脂肪族羧酸类,这些多元酸的甲酯化物等。多元酸可以单独使用1种或2种以上并用。作为多元醇,也可以使用已知的作为聚酯用单体的物质,可以列举例如:乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、甘油等脂肪族多元醇类,环己二醇、环己烷二甲醇、氢化双酚A等脂环式多元醇类,双酚A的环氧乙烷加成物、双酚A的环氧丙烷加成物等芳香族二醇类等。多元醇可以单独使用1种或2种以上并用。多元酸与多元醇的缩聚反应可以按照常用方法实施,例如,在有机溶剂存在下或不存在下以及缩聚催化剂的存在下,通过使多元酸与多元醇接触而进行,并使其在生成的聚酯的酸值、软化温度等达到所规定的值时结束。由此,可以得到聚酯。若多元酸的一部分使用多元酸的甲酯化物,则进行脱甲醇缩聚反应。在该缩聚反应中,通过适当地改变多元酸与多元醇的混合比、反应率等,例如可以调整聚酯末端的羧基含量,进而可以改变得到的聚酯的特性。而且,若用偏苯三酸酐作为多元酸,则也能容易地将羧基导入聚酯的主链中而得到改性聚酯。
作为丙烯酸树脂,可以使用公知的树脂,其中可以优选使用含酸性基团的丙烯酸树脂。含酸性基团的丙烯酸树脂,例如可以通过在使丙烯酸树脂单体或丙烯酸树脂单体与乙烯基类单体聚合时,并用含有酸性基团或亲水性基团的丙烯酸树脂单体和/或具有酸性基团或亲水性基团的乙烯基类单体而制造。作为丙烯酸树脂单体,可以使用公知的物质,可以列举例如:具有取代基的丙烯酸、具有取代基的甲基丙烯酸、具有取代基的丙烯酸酯以及具有取代基的甲基丙烯酸酯等。丙烯酸树脂单体可以单独使用1种或2种以上并用。作为乙烯基类单体也可以使用公知的物质,可以列举例如:苯乙烯、α-甲基苯乙烯、溴代乙烯、氯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯腈以及甲基丙烯腈等。乙烯基类单体可以单独使用1种或2种以上并用。使用通常的自由基引发剂,通过溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合等进行聚合。
作为聚氨酯可以使用公知的物质,其中可以优选使用含酸性基团或碱性基团的聚氨酯。含酸性基团或碱性基团的聚氨酯可以按照公知的方法制造。例如,可以使含酸性基团或碱性基团的二元醇、多元醇和多异氰酸酯加聚而制造。作为含酸性基团或碱性基团的二元醇,可以列举例如:二羟甲基丙酸和N-甲基二乙醇胺等。作为多元醇,可以列举例如:聚乙二醇等聚醚多醇、聚酯多醇、丙烯酸多元醇和聚丁二烯多元醇等。作为多异氰酸酯,可以列举例如:甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯等。上述各成分可以分别单独使用1种或2种以上并用。
作为环氧树脂,可以使用公知的,其中可以优选含酸性基团或碱性基团的环氧树脂。含酸性基团或碱性基团的环氧树脂,例如可以通过使己二酸和偏苯三酸酐等多元羧酸或二丁胺、乙二胺等胺与成为基础的环氧树脂加成或加聚而制造。
在这些粘结树脂中,优选聚酯。聚酯由于透明性优良,能够赋予所得的调色剂粒子以良好的粉体流动性、低温定影性及二次色再现性等,故适合于彩色碳粉的粘结树脂中。另外,也可以聚酯与丙烯酸树脂接枝化而使用。
另外,从造粒操作容易实施、与着色剂的混炼性以及使得到的调色剂粒子的形状和大小均匀等方面考虑,优选软化温度在150℃以下的粘结树脂,特别优选软化温度为60~150℃的粘结树脂。其中,优选重均分子量为5000~500000的粘结树脂。粘结树脂可以单独使用1种,或者并用2种以上不同的树脂。而且,即使是同一种树脂,也可以使用分子量、单体组成等中有任何一项不同或全都不同的多种树脂。
另外,在通过本发明的制造方法制胶囊调色剂(capsule toner)时,使用成为芯材的粘结树脂和形成外壳层的粘结树脂。
成为芯材的粘结树脂,优选含有选自苯乙烯类单体、马来酸单酯和富马酸单酯类单体的1种或2种以上的物质。含有苯乙烯类单体时,优选为单体总量的30~95重量%,特别优选为40~95重量%。含有马来酸单酯类单体和/或富马酸单酯类单体时,优选为单体总量的5~70重量%,特别优选为5~50重量%。
作为含有成为芯材的粘结树脂中所含的苯乙烯类单体,可以列举例如:苯乙烯、α-甲基苯乙烯、卤代苯乙烯、乙烯基甲苯、4-磺酰胺基苯乙烯、4-苯乙烯磺酸、二乙烯基苯等。作为马来酸单酯类单体,可以列举例如:马来酸二乙酯、马来酸二丙酯、马来酸二丁酯、马来酸二戊酯、马来酸二己酯、马来酸庚酯、马来酸辛酯、马来酸乙丁酯、马来酸乙辛酯、马来酸丁辛酯、马来酸丁己酯、马来酸戊辛酯等。作为富马酸单酯类单体,可以列举例如:富马酸二乙酯、富马酸二丙酯、富马酸二丁酯、富马酸二戊酯、富马酸二己酯、富马酸庚酯、富马酸辛酯、富马酸乙丁酯、富马酸乙辛酯、富马酸丁辛酯、富马酸丁己酯、富马酸戊辛酯等。
另外,成为芯材的粘结树脂除了上述单体之外,还可以列举(甲基)丙烯酸酯类单体、(甲基)丙烯酰胺基烷基磺酸类单体、(甲基)丙烯酸类多官能单体、过氧化物类单体等。作为(甲基)丙烯酸酯类单体,可以列举例如:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸硬脂酸酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苯甲酯、(甲基)丙烯酸糠酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丁酯、(甲基)丙烯酸二甲氨基甲酯、(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸-2-氯乙酯等。
作为(甲基)丙烯酰胺基烷基磺酸类单体,可以列举例如:丙烯酰胺基甲基磺酸、丙烯酰胺基乙基磺酸、丙烯酰胺基正丙基磺酸、丙烯酰胺基异丙基磺酸、丙烯酰胺基正丁基磺酸、丙烯酰胺基仲丁基磺酸、丙烯酰胺基叔丁基磺酸、丙烯酰胺基戊基磺酸、丙烯酰胺基己基磺酸、丙烯酰胺基庚基磺酸、丙烯酰胺基辛基磺酸、甲基丙烯酰胺基甲基磺酸、甲基丙烯酰胺基乙基磺酸、甲基丙烯酰胺基正丙基磺酸、甲基丙烯酰胺基异丙基磺酸、甲基丙烯酰胺基正丁基磺酸、甲基丙烯酰胺基仲丁基磺酸、甲基丙烯酰胺基叔丁基磺酸、甲基丙烯酰胺基戊基磺酸、甲基丙烯酰胺基己基磺酸、甲基丙烯酰胺基庚基磺酸、甲基丙烯酰胺基辛基磺酸等。
作为(甲基)丙烯酸类多官能单体,可以列举例如:1,3-丁二醇二丙烯酸酯、1,5-戊二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇#400二丙烯酸酯、聚乙二醇#600二丙烯酸酯、聚丙烯二丙烯酸酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、四羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,5-戊二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇#400二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇#600二甲基丙烯酸酯、聚丙烯二甲基丙烯酸酯、N,N’-亚甲基双甲基丙烯酰胺、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、四羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、2,2-双(4-甲基丙烯酰氧基聚乙氧基苯基)丙烷、甲基丙烯酸铝、甲基丙烯酸钙、甲基丙烯酸锌、甲基丙烯酸镁等。
作为过氧化物类单体,可以列举例如:过氧化叔丁基甲基丙烯酸酯、过氧化叔丁基巴豆酸酯、二(过氧化叔丁基)富马酸酯、过氧化叔丁基烯丙基碳酸酯、过氧化偏苯三酸三叔丁酯、过氧化偏苯三酸三叔胺酯、过氧化偏苯三酸三叔己酯、过氧化偏苯三酸三-1,1,3,3-四甲基叔丁酯、过氧化偏苯三酸三叔异丙苯酯、过氧化偏苯三酸三(对异丙基)叔异丙苯酯、过氧化均苯三酸三叔丁酯、过氧化均苯三酸三叔胺酯、过氧化均苯三酸三叔己酯、过氧化均苯三酸三-1,1,3,3-四甲基叔丁酯、过氧化均苯三酸三叔异丙苯酯、过氧化均苯三酸三(对异丙基)叔异丙苯酯、2,2-双(4,4-二-叔丁基过氧环己基)丙烷、2,2-双(4,4-二-叔己基过氧环己基)丙烷、2,2-双(4,4-二-叔戊基过氧环己基)丙烷、2,2-双(4,4-二-叔辛基过氧环己基)丙烷、2,2-双(4,4-二-α-异丙苯基过氧环己基)丙烷、2,2-双(4,4-二-叔丁基过氧环己基)丁烷、2,2-双(4,4-二-叔辛基过氧环己基)丁烷等。
成为芯材的粘结树脂,优选通过二段聚合使1种或2种以上的上述单体聚合得到的物质。二段聚合可以通过溶液聚合法、悬浮聚合法、乳液聚合法等实施,其中,优选溶液聚合法。在分子量分布曲线上,由二段聚合得到的粘结树脂在低分子侧和高分子侧至少各有一个极大值。在芯材中,在含有上述的粘结树脂的同时,还可以含有例如苯乙烯-丙烯酸类树脂、聚氨酯、苯乙烯-丁二烯类树脂、聚酯、环氧树脂等。
另一方面,外壳层由热塑性树脂形成,作为该热塑性树脂,可以列举例如:乙烯类聚合物、聚酯、环氧树脂、聚氨酯等。其中,优选乙烯基类聚合物、聚酯等,具体而言,可以列举例如:苯乙烯-丙烯酸正丁酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸正丁酯共聚物、对苯二甲酸-双酚A环氧丙烷缩合物等。
作为着色剂,可以使用电子照相领域常用的有机类染料、有机类颜料、无机类染料、无机类颜料等。
作为黑色的着色剂,可以列举例如:炭黑、氧化铜、二氧化锰、苯胺黑、活性炭、非磁性铁素体、磁性铁素体、磁铁矿等。
作为黄色的着色剂,可以列举例如:铅黄、锌黄、镉黄、黄色氧化铁、矿物坚牢黄(mineral fast yellow)、镍钛黄、脐黄(navel yellow)、萘酚黄S、汉撒黄G、汉撒黄10G、联苯胺黄G、联苯胺黄GR、喹啉黄色淀、永固黄NCG、酒石黄色淀、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等。
作为橙色的着色剂,可以列举例如:镉橙、钼橙、永固橙GTR、吡唑啉酮橙、伏尔甘橙、阴丹士林亮橙RK、联苯胺橙G、阴丹士林亮橙GK、C.I.颜料橙31、C.I.颜料橙43等。
作为红色的着色剂,可以列举例如:氧化铁红、镉红、铅丹、硫化汞、镉、永固红4R、立索尔红、吡唑啉酮红、华琼红(ウオツチングレツド)、钙盐、色淀红C、色淀红D、亮洋红6B、曙红色淀、罗丹明色淀B、茜素色淀、亮洋红3B、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和C.I.颜料红222等。
作为紫色的着色剂,可以列举例如:锰紫、坚牢紫B和甲基紫色淀等。
作为蓝色的着色剂,可以列举例如:深蓝、钴蓝、碱性蓝色淀、维多利亚蓝色淀、酞氰蓝、非金属酞氰蓝、酞氰蓝部分氯化物、耐晒天蓝、阴丹士林蓝BC、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、颜料绿B、孔雀绿色淀、终级黄绿G、C.I.颜料绿7等。
作为白色的着色剂,可以列举例如:锌白、二氧化钛、锑白、硫化锌等化合物。
着色剂可以单独使用1种,或者并用2种以上不同的颜色。而且,即使是同一种颜色,也可以并用2种以上。粘结树脂与着色剂的使用比例没有特别的限制,但通常相对于100重量份的粘结树脂,着色剂的使用量优选为0.1~20重量份,更优选为0.2~10重量份。
作为脱模剂,可以使用本领域常用的物质,可以列举例如:石蜡及其衍生物、微晶蜡及其衍生物等石油类蜡,费托合成蜡及其衍生物、聚烯烃蜡及其衍生物、低分子量聚丙烯蜡及其衍生物、聚烯烃类聚合物蜡(低分子量聚乙烯蜡等)及其衍生物等烃类合成蜡,巴西棕榈蜡及其衍生物、米蜡及其衍生物、小烛树蜡及其衍生物、木蜡等植物类蜡,蜂蜡、鲸蜡等动物类蜡,脂肪酸酰胺、苯酚脂肪酸酯等油脂类合成蜡,长链羧酸及其衍生物、长链醇及其衍生物、硅酮类聚合物、高级脂肪酸等。而且,在衍生物中,包括氧化物、乙烯基类单体与蜡的嵌段共聚物、乙烯基类单体与蜡的接枝改性物等。蜡的使用量没有特别的限制,可以在较广的范围内适当地选择,但相对于100重量份的粘结树脂,优选为0.2~20重量份。
作为电荷控制剂,可以使用该领域常用的正电荷控制用和负电荷控制用的物质。作为正电荷控制用的电荷控制剂,可以列举例如:碱性染料、季铵盐、季鏻盐、氨基比林、嘧啶化合物、多核聚氨基化合物、氨基硅烷、苯胺黑染料及其衍生物、三苯甲烷衍生物、胍盐、脒盐等。作为负电荷控制用的电荷控制剂,可以列举石油碳黑(oil black)、SPILON BLACK等油溶性染料;含金属偶氮化合物、偶氮络合物染料、环烷酸金属盐、水杨酸及其衍生物的金属络合物和金属盐(金属为铬、锌、锆等)、脂肪酸皂、长链烷基羧酸盐、树脂酸皂等。电荷控制剂可以单独使用1种,也可以根据需要并用2种以上。电荷控制剂的使用量没有特别的限制,可以在较广的范围内适当地选择,但优选相对于100重量份的粘结树脂,为0.5~3重量份。
进而,调色剂原料,根据需要可以含有一般的调色剂用添加剂。
调色剂原料的熔融混炼物,例如可以通过将各种调色剂原料用混合机干式混合,然后加热到粘结树脂的熔融温度以上的温度(通常为80~200℃左右,优选在100~150℃左右),同时进行熔融混炼来制造。此处,作为混合机可以使用公知的装置,可以列举例如:亨舍尔混合机(商品名,三井矿山株式会社制造)、高速混合机(super mixer)(商品名,株式会社川田制造)、机械研磨机(メカノミル,商品名,冈田精工株式会社制造)等亨舍尔型混合装置,ONGU Mill(商品名,细川密克朗(ホソカワミクロン)株式会社制造)、Hybridization System(商品名,株式会社奈良制作所制造)、コスモシステム(Cosmo System,商品名,川崎重工业株式会社制造)等。熔融混炼可以使用双螺杆挤出机、三辊、ラボプラストミル等一般的混炼机。更具体地,可以列举例如:TEM-100B(商品名,东芝机械株式会社制造)、PCM-65/87(商品名,池贝株式会社制造)等单螺杆或双螺杆的挤出机、ニ一デツクス(商品名,三井矿山株式会社制造)等开炼辊方式的装置。
[预粉碎工序S1]
在预粉碎工序S1中,在液体中将调色剂原料的熔融混炼物(以下若没有特别说明,则仅称为“熔融混炼物”)进行粉碎,制备含有调色剂粗粉的粗粉浆。在预粉碎工序S1中,具体地可以通过对液体和熔融混炼物的混合物实施利用可湿式粉碎的粉碎装置的粉碎处理来进行。此处,作为液体,若是不使调色剂粗粉溶解且能使其均匀分散的液体就没有特别限制,如果考虑工程管理的容易度、整个工程结束后的废液处理等,则优选水。此外,液体和熔融混炼物的使用比例没有特别限制,可以根据所使用的粉碎装置,适当选择使粉碎处理顺利进行的使用比例。作为粉碎装置,若是可以湿式粉碎的装置就没有特别限制,可以列举例如:振动式球磨机、自动乳钵、砂磨机、珠磨机(Dyno Mill)、环隙球磨机(CoBall-Mill)、磨碎机、行星球磨机、球磨机、胶体磨等。其中,优选胶体磨。
图2A和图2B是表示胶体磨1的要件结构的示意图。图2A是胶体磨1的立体图。图2B是胶体磨1的纵向的剖面图。胶体磨1包括定子部件2和转子部件3。定子部件2是沿着铅直方向设置的圆筒状部件。在定子部件2的内周面2a上形成作为锉刀纹的凹凸。转子部件3在定子部件2的内部,其外周面3a对着定子部件2的内周面2a并具有间隙而隔开,并且是通过未图示的驱动部围绕沿轴线即箭头4的方向可旋转驱动设置的圆柱状部件。在转子部件3的外周面3a上,和定子部件2的内周面2a同样地形成作为锉刀纹的凹凸。并且,在转子部件3的铅直方向的一端部3x,是与铅直方向垂直的方向的剖面径越往铅直方向下方就越缓缓增大,而与另一端部3y相连。另一端部3y在与铅直方向垂直的方向的剖面径在任何部分都是相同的。由于转子部件3具有如此的形状,定子部件2和转子部件3之间的间隙越往铅直方向下方就缓缓变窄,从中途开始就变为一定。此处,将定子部件2和转子部件3的另一端部3y之间的间隙设为d1。
在胶体磨1中,通过在转子部件3的旋转下,使液体和熔融混炼物的混合物通过定子部件2和转子部件3之间的间隙,熔融混炼物被粉碎而生成调色剂粗粉。此时,间隙d1优选50μm以下,更优选调整到40~50μm。通过将间隙d1调整到上述范围,可获得体积粒度分布的变动系数优选为25~45,更优选为25~40的调色剂粗粉。此时,调色剂粗粉的体积平均粒径为20~100μm左右,优选为20~70μm左右。并且,在作为下面工序的超细粉碎工序S2中,为了防止在耐压喷嘴内的堵塞等的发生,从而顺利地实施超细粉碎,优选降低在粗粉浆中粒径超过500μm的调色剂粗粉的含量。其中之一的基准是,若反复进行使其通过上述间隙的粉碎,直到调色剂粗粉的体积平均粒径达到小于100μm,则可得到粒径超过500μm的调色剂粗粉的含量几乎不会对下面的工序带来障碍的调色剂粗粉。如此,通过调整调色剂粗粉的粒度分布,并且粉碎使得粒径超过500μm的调色剂粗粉的量降低,在作为下面工序的超细粉碎工序S2中,可防止在耐压喷嘴内的堵塞等的发生,从而顺利地实施超细粉碎。此外,液体和熔融混炼物的混合物的流速没有特别限制,优选30~70kg/h,更优选45~55kg/h。并且,液体和熔融混炼物的混合物向间隙的流过,通常在常温常压下进行,但根据需要也可以在加压下或减压以及加热下或冷却下进行。胶体磨可以使用市售品,可以列举例如:PUC胶体磨60型(商品名,Nippon Ball Valve株式会社制造)、分散研磨机D(商品名,细川微粒子株式会社)等。这些市售品中,定子部件和转子部件的另一端部之间的间隙,例如可调整在40~200μm的范围。
并且,在预粉碎工序S1中,优选在液体和熔融混炼物的混合物中添加分散剂。此处,分散剂是指为了使调色剂粗粉在液体中不发生凝聚等而是稳定地分散所使用的有机化合物。通过不添加分散剂,可防止气泡附着于生成的调色剂粗粉的表面,在作为下面工序的超细粉碎工序S2中,可以效率良好地将调色剂粗粉进行超细粉碎。作为分散剂,包含了在调色剂的制造技术领域一直以来就使用的全部分散剂,但主要使用的分散剂是水溶性高分子分散剂。作为水溶性高分子分散剂,可以列举例如:(甲基)丙烯酸类聚合物、聚环氧乙烷类聚合物、纤维素类聚合物、聚氧烯基烷基芳基醚硫酸盐、聚氧烯基烷基醚硫酸盐等。
(甲基)丙烯酸类聚合物包括选自(甲基)丙烯酸、α-氰基丙烯酸、α-氰基甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、富马酸、马来酸、马来酸酐等丙烯酸类单体,丙烯酸-β-羟乙酯、甲基丙烯酸-β-羟乙酯、丙烯酸-β-羟丙酯、甲基丙烯酸-β-羟丙酯、丙烯酸-γ-羟丙酯、甲基丙烯酸-γ-羟丙酯、丙烯酸-3-氯-2-羟丙酯、甲基丙烯酸-3-氯-2-羟丙酯等含羟基的丙烯酸类单体,二乙二醇单丙烯酸酯、二乙二醇单甲基丙烯酸酯、甘油单丙烯酸酯、甘油单甲基丙烯酸酯等酯类单体,N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺等乙烯基醇类单体,乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚、乙烯基丙基醚等乙烯基烷基醚类单体,醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯等乙烯基烷基酯类单体,苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯等芳香族乙烯基类单体,丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、它们的羟甲基化合物等酰胺类单体,丙烯腈、甲基丙烯腈等腈类单体,丙烯酸氯化物、甲基丙烯酸氯化物等酸性氯化物类单体,乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咪唑、乙撑亚胺等乙烯基含氮杂环类单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸烯丙酯、二乙烯基苯等交联性单体等中的一种或两种以上的亲水性单体。
聚环氧乙烷类聚合物的例子有:聚环氧乙烷、聚氧丙烯、聚环氧乙烷烷基胺、聚氧丙烯烷基胺、聚环氧乙烷烷基酰胺、聚氧丙烯烷基酰胺、聚环氧乙烷壬基苯基醚、聚环氧乙烷十二烷基苯基醚、聚环氧乙烷硬脂酰基苯基酯、聚环氧乙烷壬基苯基酯等。
纤维素类聚合物的例子有:甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素等。
聚氧烯基烷基芳基醚硫酸盐的例子有:聚环氧乙烷十二烷基苯基醚硫酸钠、聚环氧乙烷十二烷基苯基醚硫酸钾、聚环氧乙烷壬基苯基醚硫酸钠、聚环氧乙烷油基苯基醚硫酸钠、聚环氧乙烷十六烷基苯基醚硫酸钠、聚环氧乙烷十二烷基苯基醚硫酸铵、聚环氧乙烷壬基苯基醚硫酸铵、聚环氧乙烷油基苯基醚硫酸铵等。
聚环氧烷基烷基芳基醚硫酸盐的例子有:聚环氧乙烷十二烷基醚硫酸钠、聚环氧乙烷十二烷基醚硫酸钾、聚环氧乙烷油基醚硫酸钠、聚环氧乙烷十六烷基醚硫酸钠、聚环氧乙烷十二烷基醚硫酸铵、聚环氧乙烷油基醚硫酸铵等。水溶性高分子分散剂可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
另外,还可以在将预粉碎工序S1中得到的粗粉浆提供给超细粉碎工序S2之前,在粗粉浆中添加分散剂。将该工序称为“粗粉浆稳定化工序”。在粗粉浆状态下即使添加分散剂,不必担心在调色剂粗粉的表面产生气泡而对超细粉碎带来恶劣影响。分散剂的添加量没有特别的限制,但优选为水和分散剂总量的0.05~10重量%,更优选为0.1~3重量%。通过在该范围添加分散剂,在超细粉碎工序S2中顺利地进行超细粉碎。并且,在制造胶囊调色剂时,优选在添加分散剂的同时还添加甲醇。甲醇的添加量没有特别限制,优选是水和甲醇总量的1~5重量%。粗粉浆和分散剂的混合,使用一般的混合机进行,由此得到含有分散剂的粗粉浆。粗粉浆和分散剂的混合,在加热下、冷却下或室温下的任意条件下实施。
[超细粉碎工序S2]
在超细粉碎工序S2中,在加热加压下使在预粉碎工序S1中得到的粗粉浆通过耐压喷嘴从而进一步粉碎调色剂粗粉,制备含有体积平均粒径比调色剂粗粉更小的调色剂细粉且处于加热加压状态的细粉浆。另外,粗粉浆是连一次都没有通过耐压喷嘴的浆,而细粉浆是至少有一次通过耐压喷嘴的浆。
粗粉浆的加热加压条件没有特别限制,优选加压到50~250MPa且加热到50℃以上,更优选加压到50~250MPa且加热到90℃以上,特别优选加压到50~250MPa且加热到90~Tm+25℃(Tm:流动性测定仪中的软化温度的1/2)。若小于50MPa,则剪切能量减小,有可能不能充分达到小粒径化。若超过250MPa,则在实际的生产线中危险性过大,不现实。粗粉浆被在上述范围的压力及温度下由耐压喷嘴的入口导入耐压喷嘴内部。耐压喷嘴1可以设置一个,也可以设置多个,优选设置多个。在设置多个耐压喷嘴时,2~10个左右是合适的。并且,也可以设置一个耐压喷嘴,使细粉浆反复通过耐压喷嘴。此时,通过耐压喷嘴的次数优选2~10次左右。
作为耐压喷嘴,可以使用液体能够流过的通常的耐压喷嘴,可以优选使用例如具有多条液体流路的多喷嘴。多喷嘴的液体流路可以是以多喷嘴的轴心为中心形成的同心圆状,或者也可以是多条液体流路与多喷嘴的纵向大致平行地形成。作为在本发明的制造方法中使用的多喷嘴的一个例子,可以列举形成1条或多条,优选1~2条左右的入口直径和出口直径为0.05~0.35mm左右,且长度为0.5~5cm的液体流路的喷嘴。并且,还可以使用图3所示的耐压喷嘴5。图3是模式地表示耐压喷嘴5的结构的纵向剖面图。耐压喷嘴5具有通向其内部的液体流路6,液体流路6弯曲成钩形,至少具有1个由箭头8的方向进入流路内的含有调色剂粗粉的浆冲击的冲击壁7。含有调色剂粗粉的浆相对于冲击壁7大致成直角地冲击,由此调色剂粗粉被粉碎成比调色剂粗粉的体积平均粒径更小的调色剂细粉而从耐压喷嘴5中排出。
从耐压喷嘴的出口排出的浆,例如含有体积平均粒径为0.4~3.0μm左右的调色剂细粉,加热到60~Tm+60℃(Tm与上述相同),并且加压到10~50MPa左右。
另外,在本说明书中,体积平均粒径和变动系数(CV值),是根据下式算出的值。向50ml的电解液(商品名:ISOTON-II,贝克曼库尔特公司制造)中,加入20mg试样和1ml的烷基醚硫酸酯钠,用超声波分散器在20kHz的超声波频率下进行3分钟分散处理后,制备测定用试样。用粒度分布测定装置(商品名:Multisizer2,贝克曼库尔特公司制造),在孔径100μm,测定粒子数50000计数的条件下,由试样粒子的体积粒度分布求出体积平均粒径和体积粒度分布的标准偏差。变动系数(CV值,%)根据下式计算。
CV值(%)=(体积粒度分布的标准偏差/体积平均粒径)×100
[冷却工序S3]
在冷却工序S3中,将在超细粉碎工序S2中得到的处于加热加压状态的细粉浆冷却。具体地,通过例如在超细粉碎工序S2中由耐压喷嘴排出的细粉浆导入到液体冷却机中来进行冷却。对冷却温度没有限制,可以列举1个标准,例如,冷却到液温在30℃以下时,对该浆施加的压力减到约5MPa~约80MPa。
作为液体冷却机可以使用公知的设备,其中优选如蛇管式冷却器那样的冷却面积大的液体冷却机。另外,优选冷却梯度由冷却机入口向冷却机出口逐渐变小(或冷却能力降低)的结构。由此,可以进一步有效地完成蜡的微小化,并使微小化的蜡均匀地分散在调色剂粒子内等。而且,可以防止由调色剂细粉之间的再次粘着而导致的粗大化,使小粒径化调色剂粒子的收率提高。冷却机可以设置一个,也可以设置多个。
在超细粉碎工序S2中由耐压喷嘴排出的细粉浆,例如从冷却机入口被导入冷却机内部,在具有冷却梯度的冷却机内部受到冷却,从冷却机出口排出。
[减压工序S4]
在减压工序S4中,将对冷却工序S3中得到的细粉浆施加的压力减至不发生爆沸(起泡)程度的压力。由冷却工序S3提供给减压工序S4的细粉浆处于加压到约5MPa~约80MPa的状态。在减压工序中优选以缓慢地阶段性地减压的方式进行操作。该减压操作优选采用国际公开第03/059497号小册子中记载的多级减压装置。
所述多级减压装置包括入口通道、出口通道、多级减压部。入口通道将加压后的细粉浆导入到多级减压装置内。出口通道以与入口通道连通的方式设置,将减压的细粉浆排出到多级减压装置的外部。多级减压装置设置在入口通道和出口通道之间,包括连接2个以上的减压部件和减压部件的连接部件。相邻的减压部件通过连接部件而连接。作为减压部件可列举例如管状部件。作为连接部件,可以列举例如:环状密封件。通过将内径不同的多个管状部件用环状密封件连接而构成多级减压部。例如,从入口通道向出口通道,连接2~4个具有相同内径的管状部件,然后连接1个内径比它们大2倍左右的管状部件,再连接1~3个左右内径比2倍左右的内径大的管状部件小约5%~约20%的管状部件,由此使流过管状部件内部的细粉浆缓慢地减压,最终减到不引发爆沸程度的压力,优选减至大气压。多级减压装置可以设置一个或者设置多个。也可以在多级减压部的周围设置使用致冷剂或载热剂的热交换部,根据对细粉浆施加的压力值进行冷却或加热。
另外,冷却工序S3中的冷却机的排出口和减压工序S4的多级减压装置的入口通道的接收口,通过耐压性管道连接。通过在耐压性管道上设置供给泵和供给阀,将细粉浆由冷却工序S3导入到减压工序S4中的多级减压装置的入口通道。
在本发明的制造方法中,作为减压装置可以使用图4中所示的减压喷嘴10。图4模式地表示减压喷嘴10的结构的纵向剖面图。在减压喷嘴10中,其内部形成在纵向贯穿的流路11。细粉浆被从流路11的入口11a导入到流路11内部,再由流路11的出口11b排出到流路11的外部。流路11以入口直径大于出口直径的方式形成。进而,流路11的与作为细粉浆的流过方向的箭头12的方向垂直方向的剖面随着由入口11a接近出口11b而缓慢变小,且该剖面的中心(轴线)存在于与箭头12的方向平行的同一轴线(减压喷嘴10的轴线)上。通过减压喷嘴10,处于加热加压状态的细粉浆从入口11a导入到流路11内,减压后,从出口11b被排出。可以设置1个或多个这种减压喷嘴10。在设置多个时,也可以串联设置或并联地设置。
在冷却工序S3和减压工序S4中,调色剂细粉彼此适度地凝聚熔融粘合,形成小粒径化的调色剂粒子。因此,减压工序S4结束后的浆主要含有小粒径化的调色剂粒子。小粒径化调色剂粒子通过过滤、离心分离等通常的分离部从浆中分离出来,根据需要用纯水、离子水等清洗后,干燥、筛分,由此得到粒径在约3.5μm~约6.5μm的本发明的小粒径化的调色剂。
并且,在本发明的制造方法中,还可以在超细粉碎工序S2和冷却工序S3之间设置凝聚粉碎工序。通过设置凝聚粉碎工序,在作为调色剂细粉的凝聚体而获得的本发明的调色剂中,进一步进行形状的均一化,并且粒度分布的范围进一步变窄,带电特性变得更加均一。在凝聚粉碎工序中,使在超细粉碎工序S2中得到的细粉浆中发生涡流而使调色剂细粉凝聚,同时将所得的调色剂细粉的凝聚物粉碎从而实施凝聚物的粒度调整。作为使细粉浆中发生涡流的方法,可列举例如:在加压加热下使细粉浆流过线圈状管道的方法。
细粉浆优选加热到调色剂细粉的玻璃化转变温度~调色剂细粉的软化温度(℃),更优选加热到60~90℃,并且优选加压到5~100MPa,更优选加压到5~20MPa。加热温度低于调色剂细粉的玻璃化转变温度时,调色剂细粉难以发生凝聚,凝聚粒子的产量可能会降低。如果加热温度超过调色剂细粉的软化温度时,引起过度凝聚,粒径控制变得困难。压力不足5MPa时,不能使细粉浆顺利地流过线圈状管道内。如果加压压力超过100MPa,则非常难以发生调色剂细粉的凝聚。
使细粉浆流过的线圈状管道是在内部具有流路的管状管道被卷成线圈状或螺旋状的部件。线圈状管道的线圈圈数优选1~200,更优选5~80,特别优选20~60。线圈圈数不足1时,调色剂细粉不会凝聚,而是凝聚生长变为适度粒径的凝聚粒子进一步凝聚,生成粗大粒子。线圈圈数超过200时,由于施加离心力的时间变长,因此粒径控制变困难。其结果是具有适度粒径的凝聚粒子的产量降低。若线圈圈数在20~60的范围,则粒径控制特别容易,并且可以收率良好地获得形状和粒径一致的凝聚粒子。此外,对于单个线圈中的线圈半径没有特别限制,但优选25~200mm,特别优选30~80mm。线圈半径不足25mm,则线圈状管道的流路内角速度处于支配地位,存在调色剂细粉在流路的内壁面及其附近稳定地不均匀存在的倾向。其结果是,容易引起调色剂细粉的过度凝聚,粒径控制变得困难,具有适度粒径的凝聚粒子的收率降低。线圈半径超过200mm,则流路内离心力增大而难以发生湍流,调色剂细粉彼此冲击的概率减少,调色剂细粉的凝聚变得困难。因此,粒径控制变难,具有适度粒径的凝聚粒子的产量降低。
通过在加热加压状态下使细粉浆流过线圈管道,引起凝聚的理由虽不十分明确,但认为是如下理由。细粉浆在直线状管道的流露内形成层流而流过。对于层流而言,在流路的中心粒径大的粒子大致列队地流过,而在流路的内壁面附近粒径小的粒子大致列队流过。此时,在流动中没有湍流,因此粒子之间很少发生冲击,也几乎不发生凝聚。而与此相对的是,细粉浆被导入到管状管道的流路内时,在流路的内壁面附近面向流路外部的离心力增强。对此,在流路中心通过施加离心力和剪切力而发生湍流(涡流)。粒径大的粒子由于离心力而聚集在流路的内壁面附近,由于离心力大,因此以未出现不规则的举动而几乎列队地流过,粒子之间的冲击少,难以引起凝聚。另一方面,调色剂细粉这种粒径(或质量)小的粒子被卷入流路中心部分的涡流中而流过,因此粒子之间的冲击次数增加,不断发生凝聚。因此,如果凝聚粒子变为适度大小,则该凝聚粒子由于离心力而移动到流路的内壁面附近,因此即使在中心部分也难以发生过度凝聚。并且,即使一部分的粒子成长为粗大粒子,由于粒子之间的冲击、与流路内壁面的冲击等,也会被粉碎成适度粒径的凝聚粒子。这样一来,可以几乎选择性地仅使调色剂细粉凝聚。
在凝聚粉碎工序中,还可以向细粉浆中添加阳离子类分散剂。通过阳离子类分散剂的添加,细粉浆中的调色剂细粉的分散性降低。在该状态下通过使细粉浆流过管状管道,调色剂细粉的凝聚无障碍地顺利进行,得到形状及粒径的偏差小的凝聚粒子。即,在本发明中,阳离子类分散剂作为凝聚剂而起作用。作为阳离子类分散剂可以使用公知的物质,但优选例如:烷基三甲基铵型阳离子类分散剂、烷基酰胺胺型阳离子类分散剂、烷基二甲基苄基铵型阳离子类分散剂、阳离子化多糖型阳离子类分散剂、烷基甜菜碱型阳离子型分散剂、烷基酰胺甜菜碱型阳离子型分散剂、磺基甜菜碱型阳离子型分散剂、氧化胺型阳离子型分散剂等。它们中更优选烷基三甲基铵型阳离子类分散剂。作为烷基三甲基铵型阳离子类分散剂的具体例,可以列举例如:十八烷基三甲基氯化铵、三(聚环氧乙烷)十八烷基氯化铵、月桂基三甲基氯化铵等。阳离子型分散剂可以单独使用一种,也可以并用两种以上。阳离子型分散剂可例如添加到混合存在的浆中来使用。阳离子型分散剂的添加量没有特别限制,可以从大范围进行适当选择,但优选为细粉浆总量的0.1~5重量%。添加量小于0.1重量%时,减弱调色剂细粉的分散性的能力变得不充分,调色剂细粉的凝聚可能变得不足。添加量超过5重量%时,阳离子型分散剂的分散效果表现出来,而凝聚可能变得不充分。
进而,在凝聚粉碎工序中,向细粉浆中添加阳离子型分散剂的同时还可以添加阴离子类分散剂。在调色剂细粉的作为基质成分的合成树脂是除了自分散型树脂以外的树脂时,优选向细粉浆中添加阴离子类分散剂。阴离子类分散剂使得调色剂细粉在水中的分散性提高。因此,通过事先向细粉浆中添加阴离子类分散剂,进而添加阴离子型分散剂,在调色剂细粉的凝聚顺利进行的同时可以防止过度凝聚的发生,并且可以收率良好地制造粒度分布范围狭窄的凝聚粒子。另外,还可以在制备粗粉浆的阶段,向粗粉浆中添加阴离子类分散剂。作为阴离子类分散剂,可以使用公知的物质,但可以列举磺酸型阴离子类分散剂、硫酸酯型阴离子类分散剂、聚环氧乙烷醚型阴离子类分散剂、磷酸酯型阴离子类分散剂、聚丙烯酸盐等。作为阴离子类分散剂的具体例,最好可以使用例如:十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酸钠、聚环氧乙烷苯醚等。阴离子类分散剂可以单独使用一种,也可以并用两种以上。阴离子类分散剂的添加量没有特别限制,但优选是细粉浆总量的0.1~5重量%。添加量小于0.1重量%时,则基于阴离子类分散剂的调色剂细粉的分散效果变得不充分,有可能发生过度凝聚。即使添加量超过5重量%,分散效果也不会提高到原来之上,而细粉浆的粘性增高,由此调色剂细粉的分散性却降低。其结果可能会导致过度凝聚。此外,阳离子类分散剂和阴离子类分散剂的使用比例没有特别限制,若是阳离子类分散剂的使用会降低阴离子类分散剂的分散效果的使用比例,就没有特别限制。但是,若考虑到凝聚粒子的粒径控制的容易性、发生凝聚的容易性、防止过度凝聚的发生、凝聚粒子的粒度分布范围进一步狭窄化等,则阴离子类分散剂和阳离子类分散剂以重量比计,优选10∶1~1∶10,更优选10∶1~1∶3,特别优选以5∶1~1∶2的比例来使用即可。
并且,在本发明的制造方法中,在减压工序S4之后,还可以设置凝聚工序。通过设置凝聚工序,在作为调色剂细粉的凝聚体而获得的本发明的调色剂中,形状的均一化进一步进行,并且粒度分布的范围进一步变窄,带电特性变得更加均一。在凝聚工序中,使用含有容器、搅拌部及多个筛网部件的造粒装置,将经由减压工序S4的细粉浆进行处理,使细粉浆中所含的调色剂细粉凝聚。容器收容细粉浆。搅拌部设置在上述容器内并将容器内收容的细粉浆进行搅拌。筛网部件以包围搅拌部件的方式设置,并且形成在厚度方向贯穿的多个细粉浆流过孔。作为造粒装置的具体例,可以列举图5所示的造粒装置100。图5是模式地表示造粒装置100的结构的剖面图。图6是表示从剖面线VI-VI看到的图5所示的造粒装置100中所含的搅拌部3的剖面图。造粒装置100包括搅拌容器21、搅拌部23及筛网部件27。
搅拌容器21是面向铅直方向上方开口的圆筒状的有底容器部件,收容细粉浆22。在本实施方式中,搅拌容器21是大气开放型的分批式容器。并且,在本实施方式中,搅拌容器21的内径D是10.5cm。在本实施方式中,作为搅拌容器21虽使用大气开放型的分批式容器,但对其没有限定,还可以使用密闭连续式(in-line式)的流通式容器。搅拌容器21经过未图示的加热部被加热,由此将细粉浆22的液温加热到60~100℃。
搅拌部23配置于搅拌容器21内。本实施方式的搅拌部23在使细粉浆22中的调色剂细粉凝聚时,通过以高速旋转对搅拌容器21内收容的细粉浆22进行搅拌,将作为调色剂细粉凝聚体的凝聚粒子的粒径均一化的搅拌部23包括第1盖板24、第2盖板25及叶轮26。
第1盖板24是圆板状部件,在圆板的中心部形成在厚度方向贯穿、且直径比后述的第1筛网部件28a的内径小的的圆形筛网流入孔30。在第1盖板24的周边部附近形成在圆周方向未图示的3个螺栓孔。并且,在第1盖板24的厚度方向的一个面上形成了在第1盖板24的圆周方向延伸的相互隔开相同间隔的3个圆形的凹部。在该凹部,通过使具有近似圆筒形状的第1、第2及第3筛网部件28a、28b、28c的轴方向一端部嵌入,使得第1、第2及第3筛网部件28a、28b、28c被第1盖板24支撑。
第2盖板25是具有与第1盖板24同等外径的圆板状部件,在圆板的中心部形成用于插通叶轮26的旋转轴31的未图示的轴穴。在第2盖板25的周边部附近,与第1盖板24同样地在圆周方向形成未图示的3个圆形的螺栓孔。在第2盖板25的厚度方向的面向第1盖板24的面上,形成了在第2盖板25的圆周方向延伸的相互隔开相同间隔的3个圆形的凹部。在该凹部,通过使具有圆筒形状的第1、第2及第3筛网部件28a、28b、28c的轴方向另一端部嵌入,使得第1、第2及第3筛网部件28a、28b、28c被第2盖板25支撑。
第1盖板24与第2盖板25之间通过与各螺栓孔嵌合或栓合(螺合)的3根螺栓32,在第1盖板24与第2盖板25的中心轴方向隔开规定的距离而连接。由此,在第1盖板24与第2盖板25之间形成板间空间部33。
叶轮26是将搅拌容器21内细粉浆22进行搅拌的高速旋转式的搅拌部件,包括旋转轴31和搅拌叶片34。叶轮26是浆流入孔30的中心轴线与旋转轴31的轴线一致的方式设置的。并且,在本实施方式中,以叶轮26的轴线延伸方向和铅直方向几乎一致的方式设置的。旋转轴31是通过未图示的驱动部围绕其轴线可自由驱动地设置。驱动部包括例如发动机和为发动机提供驱动用电力的电源。搅拌叶片34包括隔着旋转轴31相对的、且由旋转轴31支撑的4片长方形的板状部件,伴随旋转轴31的旋转而旋转。搅拌叶片34分别在以旋转轴31的轴线为中心的假想圆中,从由旋转轴31支撑的部分开始在半径方向延伸的方式设置。并且,搅拌叶片34是在上述假想圆的半径方向,与由搅拌叶片34的旋转轴31支撑的一侧相对侧的端面34a面向第1筛网部件28a的内壁面,对于该内壁面隔开而具有间隙地设置。并且,在本实施方式中,从一个搅拌叶片34的端面34a,到通过上述搅拌叶片34和旋转轴31而相对向的搅拌叶片34中的端面34a的宽度尺寸W是2.4cm。并且,搅拌叶片34的铅直方向(纵向)的长度(高度尺寸)h是1.3cm。宽度尺寸W和/或高度尺寸h根据搅拌容器21的大小等适当决定,但优选宽度尺寸W是搅拌容器21中的内部底面直径的六分之一~三分之三。搅拌叶片34的顶端速度(以下称为“搅拌叶片顶端速度”)根据细粉浆22中的调色剂细粉中所含的调色剂原料的种类、细粉浆22的量、搅拌容器21的大小等适当地选择即可。通过将搅拌叶片顶端速度设定在适当的范围,从而降低气泡的产生量不仅可以抑制由调色剂细粉的过度凝聚而引起的粗大化,而且可以在调色剂细粉的凝聚适度进行地状态下搅拌树脂浆2。
筛网部件27以包围叶轮26的方式设置。由此,可防止搅拌容器21内收容的细粉浆22中发生涡流,并防止细粉浆22吸入空气。即,不会发生由于连续地进入与流体相接的气相所产生作为大的气泡的大型气泡,可以降低由于叶轮26的旋转而进入的空气量。其结果是,能够防止调色剂细粉的过度凝聚、气泡向凝聚粒子的混入等,从而可获得粒度分布范围窄、且作为机械性强度高的凝聚粒子的调色剂。并且,通过设置筛网部件27,防止涡流的发生,不会引起由于旋转速度增大而导致的气泡混入量的增加。因此,无需考虑气泡的混入,就可以确定叶轮26的旋转速度。由此,可使叶轮26能够赋予细粉浆22的剪切力增大,因此可获得更小粒径化且粒度分布范围窄的凝聚粒子。
筛网部件27包括第1、第2及第3筛网部件28a、28b、28c。这三个筛网部件28a、28b、28c是内径不同的圆筒状部件,第1筛网部件28a的内径最小,第3筛网部件28c的内径最小。并且,当筛网部件28a、28b、28c以各自的轴线一致的方式配置时,所具有的内径大小关系为:第1筛网部件28a的外周面和第2筛网部件28b的内周面具有间隙地隔开,第2筛网部件28b的外周面和第3筛网部件28c的内周面具有间隙地隔开。并且,第1、第2及第3筛网部件28a、28b、28c,在各自的铅直方向的一端部嵌入到在第2盖板25中所形成的圆形凹部中。并且,在各自的铅直方向的另一端部嵌入到第1盖板24中所形成的圆形凹部中。由此,第1、第2及第3筛网部件28a、28b、28c被第1盖板24和第2盖板25支撑。
第1筛网部件28a具有比叶轮26中的宽度尺寸W大一些的内径,且是在铅直方向延伸的圆筒状部件,以在板间空间部33内包围叶轮26的方式设置。在本实施方式中,第1筛网部件28a的内径R1为2.7cm,铅直方向的高度尺寸h1为2.5cm。并且,在第1筛网部件28a中,形成了在厚度方向贯穿其周面的、在铅直方向延伸的多个狭缝35。介由狭缝35,细粉浆22由第1筛网27a的内部流向外部,或者由外部流向内部。狭缝35的圆周方向的宽度及铅直方向的长度,以及相邻狭缝35之间的圆周方向的间隔根据想要获得的凝聚粒子的粒径等适当地确定。例如,为了获得体积平均粒径3μm~6μm的凝聚粒子,以宽度2mm、长度17mm、间隔3mm的方式形成狭缝35。
第2筛网部件28b具有比第1筛网部件28a的外径大的内径,且是在铅直方向延伸的圆筒状部件,以在板间空间部33内包围第1筛网部件28a的方式设置。在本实施方式中,第2筛网部件28b的内径R2为3.7cm,铅直方向的高度尺寸h1同样是2.5em。并且,在第2筛网部件28b中,形成了在厚度方向贯穿其周面的、在铅直方向延伸的多个狭缝35。该狭缝35与第1筛网部件28a中的狭缝35起着同样的作用。
第3筛网部件28c具有比第2筛网部件28b的外径大的内径,且是在铅直方向延伸的圆筒状部件,以在板间空间部33内包围第2筛网部件28b的方式设置。在本实施方式中,第3筛网部件28c的内径R3为4.6cm,铅直方向的第3筛网部件28c的高度尺寸与第1筛网部件28a的高度尺寸h1一样,是2.5cm。并且,在第3筛网部件28c中,形成了在厚度方向贯穿其周面的、在铅直方向延伸的多个狭缝35。该狭缝35与第1筛网部件28a中的狭缝35起着同样的作用。
在本实施方式中,设置了3个筛网部件28a、28b、28c,但对其没有限定,也可以设置两个以上的筛网部件。如果筛网部件是一个,则由于搅拌部23的高速旋转搅拌导致细粉浆22中发生涡流,使细粉浆22中进入的空气量增大,从而对凝聚粒子的生成带来恶劣影响。为了降低由于叶轮26的旋转而进入的空气量,筛网部件必须是2个以上,进而,从切实地防止气泡向凝聚粒子中混入的观点出发,优选设置3个以上。
搅拌部23安装在搅拌容器21的底面,可在搅拌容器21内收容的细粉浆22中浸渍的状态下使用。在搅拌容器21的底面安装搅拌部23的位置,可根据细粉浆22中的调色剂细粉中所含的调色剂原料的种类、细粉浆22的量、搅拌容器21的大小等适当地选择。通过选择安装的位置,在能够减小作为生成的凝聚粒子的调色剂的粒度分布范围的同时,降低气泡的发生量。安装搅拌部23的位置,可通过适当设定例如搅拌容器21内的细粉浆22液面与面对第1盖板24那侧的搅拌叶片34上端的距离H、该距离H与搅拌容器21的内径D的比例(H/D),以及通过适当设定搅拌容器21的底面、与第2盖板25的面对第1盖板24那侧的相对侧的面的距离d1来确定。搅拌部23在本实施方式中没有限定,可以使用市售品及专利文献中记载的搅拌部。作为搅拌部23的市售品,可以使用例如:New Generation Mixer NGM-1.5TL(商品名,美粒株式会社制造)等。此外,作为专利文献中记载的搅拌部,可以列举日本特开2004-8898号公报中记载的搅拌部等。
在搅拌容器21中收容细粉浆22的状态下,搅拌部23的叶轮26旋转时,在浆流入孔30的上方存在的细粉浆22介由浆流入孔30以箭头36方向流动,而流入到板间空间部33中。并且比第1筛网部件28a更靠内侧的细粉浆22通过叶轮26的旋转,以叶轮26的旋转轴31为中心,在与叶轮26的旋转轴31垂直的平面内存在的假想圆的半径方向外方输出。输出的细粉浆22依次流过第1筛网部件28a的狭缝35、第2筛网部件28b的狭缝35及第3筛网部件28c的狭缝35,从板间空间部33流出。从板间空间部33流出的细粉浆22不包括与叶轮26的旋转轴31垂直的平面内存在的假想圆的圆周方向的流动成分。因此,细粉浆22是在半径方向以放射状从搅拌部23中流出,在与搅拌容器21的内壁面发生冲击时,在细粉浆22中不会发生涡流。
在造粒装置100中,由搅拌部23产生的细粉浆22的波的高度能达到0~15mm,故而可以降低气泡的产生量进而降低空气向凝聚粒子中的混入。此处的细粉浆22的波的高度是指细粉浆22的液面与细粉浆22的未产生气泡部分的液面最近部分的铅直方向的距离。该距离可以使用尺子来测定。气泡的产生通过观察细粉浆22的液面即可知。当完全没有发生气泡时,波的高度就是0mm。根据造粒装置100,通过高速旋转搅拌搅拌容器21内收容的细粉浆22,细粉浆22在流过第1~第3筛网部件28a、28b、28c的狭缝35时,可对细粉浆22赋予剪切力。由此,可以防止调色剂细粉的过度凝聚,并且可获得小粒径且作为粒度分布范围小的凝聚粒子的本发明的调色剂。另外,凝聚粉碎工序及凝聚工序通常是实施任何一方的工序,但实施两者也没有什么问题。
在凝聚工序中,通过造粒装置100旋转搅拌细粉浆22时,优选向细粉浆22中添加凝聚剂。作为凝聚剂,可以列举一价的盐、二价的盐、或三价的盐等。作为一价的盐,可以列举例如:烷基三甲基氯化铵等阳离子类凝聚剂,氯化钠、氯化钾等烷基金属的氯化物、氯化铵等的氯化物。作为二价的盐,可以列举例如:氯化镁、氯化钙、氯化锌、氯化铜(II)、硫酸镁、硫酸锰等。作为三价的盐,可以列举例如:氯化铝、氯化铁(III)等。它们中,优选烷基三甲基氯化铵。作为烷基三甲基氯化铵的具体例,可以列举例如:十八烷基三甲基氯化铵、三(聚环氧乙烷)十八烷基氯化铵、月桂基三甲基氯化铵等。凝聚剂的添加量没有特别限制,优选相对于细粉浆100重量份为0.1~5重量份。凝聚剂的添加量小于0.1重量份时,减弱调色剂细粉的分散性的能力变得不充分,调色剂细粉的凝聚可能变得不足。凝聚剂的添加量超过5重量份时,凝聚剂不是表现出凝聚效果,而是表现出分散效果,凝聚仍然可能变得不充分。
减压工序S4的结束、或实施凝聚工序时,在凝聚工序的结束时结束本发明的制造方法,到达结束S5。在结束S5中,通过从减压工序S4或凝聚工序中得到的浆中分离出凝聚粒子,由此可获得本发明的调色剂。凝聚粒子的分离,可以与通常的湿式的调色剂制造方法同样地实施。通过例如,从上述浆中分离出凝聚粒子,并清洗、使其干燥,可获得本发明的调色剂。凝聚粒子的分离可以采用通常的固液分离部。作为固液分离部,可以列举例如:过滤、离心分离、倾析等。清洗是为了除去未凝聚的调色剂细粉、分散剂等不需要的物质而进行的操作。例如,可以将凝聚粒子和水混合,根据不需要物质的除去程度反复实施将凝聚粒子从该混合物中分离的操作。此处使用的水优选是杂质含量极少的水,例如是电导率为20μS/cm以下的纯水。使用该纯水时,可以反复实施上述操作直到从凝聚粒子和水的混合物中分离出凝聚粒子之后残留的水的电导率为50μS/cm以下。清洗后进行干燥。干燥可以采用通常的干燥部,可以列举例如:气流式干燥法、真空干燥法、自然干燥法等。根据本发明,能够容易地制造出小粒径化到约3.5μm~约6.5μm,粒度分布的范围比以往的调色剂窄,且形状一致的调色剂。
还可以向如上那样制造的调色剂粒子中混合例如担当着提高粉体流动、提高摩擦带电性、耐热性、改善长期保存性、改善清洁特性及控制感光体表面磨损特性等功能的外部添加剂。作为外部添加剂,可以列举例如:二氧化硅微粉、氧化钛微粉及氧化铝微粉等。外部添加剂可以单独使用一种,也可以并用两种以上。作为外部添加剂的添加量,考虑到对于调色剂而言必要的带电量、基于添加外部添加剂而对感光体的磨损的影响以及调色剂的环境特性等,最好是相对于调色剂粒子100重量份,添加0.1重量份以上10重量份以下。
本发明的调色剂可以直接作为单组分显影剂使用,也可以与载体混合作为双组分显影剂使用。作为载体,可以使用公知的磁性粒子。作为磁性粒子的具体例子,例如可以列举铁、铁素体、磁铁矿等的金属,这些金属与铝、铅等金属的合金等。其中,优选铁素体。载体的表面也可以设有树脂层。作为用于树脂层的合成树脂,可以列举例如: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、含氟聚合物类树脂等。
载体的形状优选是球形或扁平形状。并且,载体的粒径没有特别的限制,但从高画质化考虑,优选10~100μm,更优选20~50μm。进而,载体的电阻率优选在108Ω·cm以上,更优选在1012Ω·cm以上。载体的电阻率是指如下得到的数值:将载体放入具有0.50cm2的截面积的容器中并进行敲击后,对容器内充满的粒子施加1kg/cm2的荷重,读取施加了在荷重与底面电极之间产生1000V/cm的电场的电压时的电流值。若电阻率低,则在对显影套筒施加偏压时,电荷注入载体,载体粒子容易附着在感光体上。而且容易引起偏压击穿。
载体的磁化强度(最大磁化)优选10~60emu/g,更优选15~40emu/g。磁化强度也与显影辊的磁通量密度有关,然而在显影辊的通常磁通量密度条件下,磁化强度不足10emu/g时,磁性束缚力就不起作用,有可能会成为载体飞散的原因。而磁化强度超过60emu/g时,在载体的上升过高的非接触显影中,变得难以保持图像载体和非接触状态。并且,在接触显影中,可能在调色剂图像中容易表现出刷痕。
双组分显影剂中调色剂和载体的使用比例没有特别的限制,可以根据调色剂和载体的种类适当地选择,但若以树脂覆盖载体(密度5~8g/cm2)为例,可以在该显影剂中如下使用调色剂:含有的调色剂为该显影剂总量的2~30重量%,优选为2~20重量%。并且,在双组分显影剂中,由调色剂得到的载体的覆盖率优选40~80%。
通过使用含有经本发明的制造方法得到的调色剂的双组分显影剂,能够形成没有由于蜡的渗出而导致的感光体上的成膜、在高温区域的污损现象等的发生,而且能够高精细且高分辨率的高品质图像。
图7是模式地表示作为本发明的实施方式的图像形成装置200的结构的剖面图。图像形成装置是一并具有复印功能、打印功能及传真功能的复合机,根据所传达的图像信息,在记录介质上形成全色或单色的图像。即,在图像形成装置中,具有复印模式、打印模式及传真模式这三种印刷模式,根据来自使用由未图示的操作部的操作输入、个人电脑、便携末端装置、信息记录存储介质、存储装置的外部机器的印刷任务的接收信号等,通过未图示的控制部选择印刷模式。图像形成装置包括调色剂图像形成部102、转印部103、定影部104、记录介质供给部105及排出部106。构成调色剂图像形成部102的各部件及中间转印部103中所含的一部分的部件为了对应于彩色图像信息中所含的黑色(b)、蓝色(c)、洋红(m)及黄色(y)各色的图像信息,分别设置4个。此处,对应于各色分别设置的4个各部件,将表示各色的αβ附在参照符号的末尾加以区别,统称的时候仅用参照符号表示。
调色剂图像形成部102包括感光体鼓111、带电部112、曝光单元113、显影装置114及清洁单元115。带电部112、显影装置114及清洁单元115在感光体鼓111的周围按照上述顺序配置。带电部112配置在比显影装置114及清洁单元115的铅直方向的下方。
感光体鼓111通过未图示的驱动机构,围绕轴线被可旋转地支撑,包括未图示的导电性基体、及在导电性基体的表面上形成的感光层。导电性基体可以采用各种形状,可以列举例如:圆筒状、圆柱状、薄膜片状等。它们中优选圆筒状。导电性基体利用导电性材料形成。作为导电性材料,可以使用在该领域常用的材料,可以列举例如:在铝、铜、黄铜、镍、不锈钢、铬、钼、钒、铟、钛、金、铂等的金属、两种以上这些金属的合金、合成树脂膜、金属膜、纸等膜状基体上形成由铝、铝合金、氧化锡、金、氧化铟等中的一种或两种以上构成的导电性层而制成的导电性膜、含有导电性粒子和/或导电性聚合物的树脂组合物等。另外,作为导电性膜中所使用的膜状基体,优选合成树脂膜,特别优选聚酯膜。并且,作为导电性膜中的导电性层的形成方法,优选蒸镀、涂布等。
感光层通过层压例如含有电荷发生物质的电荷发生层以及含有电荷输送物质的电荷输送层而形成。此时,在导电性基体与电荷发生层之间或者与电荷输送层之间,优选设置底涂层。通过设置底涂层,覆盖导电性基体表面存在的伤痕及凹凸,从而获得下述优点:使感光层表面平滑,防止反复使用时的感光层的带电性的劣化,使低温和/或低湿环境下的感光层的带电特性提高。并且,也可以是在最上层设置了感光体表面保护层的耐久性的大的三层结构的层压感光体。
电荷发生层以经光照射而产生电荷的电荷发生物质为主要成分,根据需要含有公知的粘结树脂、增塑剂、增感剂等。作为电荷发生物质,可以使用在该领域常用的物质,可以列举例如:苝亚胺、苝酐等苝类颜料;喹吖啶酮、蒽醌等多元环醌类颜料;金属及非金属酞菁、卤代非金属酞菁等酞菁类颜料;方酸菁色素;Azlenium色素;噻喃色素;具有咔唑骨架、苯乙烯芪骨架、三苯基胺骨架、二苯并噻吩、噁二唑骨架、芴酮骨架、双二苯乙烯骨架、二苯乙烯基噁二唑骨架或二苯乙烯基咔唑骨架的偶氮颜料等。它们当中,非金属酞菁颜料、氧代钛氧代酞菁颜料、芴酮环和/或具有芴酮的二偶氮颜料、由芳香族胺构成的二偶氮颜料、三偶氮颜料等具有高的电荷发生能力,适合于获得高灵敏度的感光层。电荷发生物质可以单独使用一种,也可以并用两种以上。电荷发生物质的含量没有特别限制,但相对于电荷发生层中的粘结树脂100重量份,优选为5~500重量份,更优选10~200重量份。作为用于电荷发生层的粘结树脂也可以使用在该领域常用的物质,可以列举例如:三聚氰胺树脂、环氧树脂、硅酮树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂、氯乙烯-乙酸乙烯共聚树脂、聚碳酸酯、苯氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛、聚芳酯、聚酰胺、聚酯等。粘结树脂可以单独使用一种,或者根据需要也可以并用两种以上。
电荷发生层可以通过如下工序形成:将电荷发生物质、粘结树脂以及根据需要的增塑剂、增感剂等各自适量,溶解或分散在能将这些成分溶解或分散的适当有机溶剂中从而制备电荷发生层涂布液,将该电荷发生层涂布液涂布于导电性基体表面,并干燥。如此获得的电荷发生层的膜厚没有特别限制,优选0.05~5μm,更优选0.1~2.5μm。
电荷发生层上层压的电荷输送层,是以具有接受并输送从电荷发生物质产生的电荷的能力的电荷输送物质以及用于电荷输送层的粘结树脂为必需成分,根据需要含有公知的抗氧化剂、增塑剂、增感剂、润滑剂等。作为电荷输送物质可以使用该领域常用的物质,可以列举例如:聚-N-乙烯基咔唑及其衍生物、聚-γ咔唑基乙基谷氨酸酯及其衍生物、芘-甲醛缩聚物及其衍生物、聚乙烯基芘、聚乙烯基菲、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、9-(对二乙基氨基苯乙烯基)蒽、1,1-双(4-二苄基氨基苯基)丙烷、苯乙烯蒽、苯乙烯吡唑啉、吡唑啉衍生物、苯基腙类、腙衍生物、三苯基胺类化合物、四苯基二胺类化合物、三苯甲烷类化合物、芪类化合物、具有3-甲基-2-苯并噻唑啉环的吖嗪化合物等电子供给性物质、芴酮衍生物、二苯并噻吩衍生物、茚并噻吩衍生物、菲醌衍生物、茚并吡啶衍生物、噻吨酮衍生物、苯并[c]噌啉衍生物、叶枯净衍生物、四氰代乙烯、四氰代二甲基苯醌、四溴代对苯醌、四氯苯醌、苯醌等电子受容性物质等。
电荷输送物质可以单独使用一种,或者也可以并用两种以上。电荷输送物质的含量没有特别限制,但相对于电荷输送物质中的粘结树脂100重量份,优选为10~300重量份,更优选30~150重量份。作为用于电荷输送层的粘结树脂,可以使用在该领域常用且能够均一地分散电荷输送物质的物质,可以列举例如:聚碳酸酯、聚芳酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚酰胺、聚酯、聚酮、环氧树脂、聚氨酯、聚乙烯基酮、聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、苯酚树脂、苯氧树脂、聚砜树脂、它们的共聚树脂等。它们中,如果考虑成膜性、得到的电荷输送层的耐磨损性、电特性等,则优选含有双酚Z作为单体成分的聚碳酸酯(以下称为“双酚Z型聚碳酸酯”)、双酚Z型聚碳酸酯与其他聚碳酸酯的混合物等。粘结树脂可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
电荷输送层中优选在含有电荷发生物质和用于电荷输送层的粘结树脂的同时,还含有抗氧化剂。作为抗氧化剂,也可以在该领域常用的,可以列举例如:维生素E、氢醌、受阻胺、受阻酚、对亚苯基二胺、芳基烷烃及它们的衍生物、有机硫化合物、有机磷化合物等。抗氧化剂可以单独使用一种,或者也可以并用两种以上。抗氧化剂的含量没有特别限制,是构成电荷输送层的成分的合计量的0.01~10重量%,优选0.05~5重量%。电荷输送层可以通过如下工序形成:将电荷输送物质、粘结树脂以及根据需要的抗氧化剂、增塑剂、增感剂等各自适量,溶解或分散在能将这些成分溶解或分散的适当有机溶剂中从而制备电荷输送层用涂布液,将该电荷输送层用涂布液涂布于电荷发生层表面,并干燥。如此获得的电荷输送层的膜厚没有特别限制,优选10~50μm,更优选15~40μm。另外,在其中一层上还可以形成存在电荷发生物质及电荷输送物质的感光层。此时,电荷发生物质及电荷输送物质的种类、含量、粘结树脂的种类、其他的添加剂等与分别形成电荷发生层和电荷输送层的情况相同。
在本实施方式中,如上述的使用利用电荷发生物质和电荷输送物质形成有机感光层而得到感光体鼓,取而代之,可以使用利用硅等形成的无机感光层而得到的感光体鼓。
带电部112面向感光体鼓111,沿着感光体鼓111的纵向与感光体鼓111表面隔开有间隙地配置,使感光体鼓111表面带上规定的极性和电位。带电部112可以使用带电刷型带电器、充电器型带电器、锯齿型带电器、离子发生装置等。在本实施方式中,带电部112离开感光体鼓111表面而设置,但对其没有限定。例如,使用带电辊作为带电部112,可以以带电辊与感光体鼓压接的方式来设置带电辊,还可以使用带电刷、磁力刷等接触带电方式的带电器。
曝光单元113以如下方式进行设置:使得由曝光单元113射出的根据各色信息的光穿过带电部112和显影装置114之间而照射在感光体鼓111的表面上。曝光单元113将图像信息在该单元内变换成根据b、c、m、y的各色信息的光,以根据各色信息的光对利用带电部112而带上同样的电位的感光体鼓111的表面进行曝光,在其表面形成静电潜像。曝光单元113可以使用例如:具备激光照射部和多个反光镜的激光扫描单元。除此之外也可以使用适当地组合了LED阵列、液晶快门和光源的单元。
图8是模式地表示本发明的实施方式的显影装置114结构的剖面图。显影装置114包括显影槽120和调色剂加料斗121。显影槽120以面向感光体鼓111表面的方式设置,并且是对在感光体鼓111表面形成的静电潜像供给调色剂并显影,从而形成作为可视图像的调色剂图像的容器状部件。显影槽120在其内部空间中收容调色剂,并且收容显影辊、供给辊、搅拌辊等辊部件或螺旋部件并自由旋转地支撑。显影槽120在面向感光体鼓111的侧面形成开口部,通过该开口部显影辊在对着感光体鼓111的位置可旋转驱动地设置。显影辊是对处于与感光体鼓111的压接部或最接近部分的感光体111表面的静电潜像供给调色剂的辊状部件。在供给调色剂时,对显影辊的表面施加与调色剂的带电电位相反极性的电位作为显影偏压。由此,显影辊表面的调色剂被顺利地供给静电潜像。然后,通过改变潜像偏压值可以控制供给到静电潜像的调色剂量(调色剂附着量)。供给辊是面向着显影辊、可旋转地设置的辊状部件,将调色剂供给到显影辊周边。搅拌辊是面向着供给辊、可旋转驱动地设置的辊状部件,并且将从调色剂加料斗121重新供给到显影槽120内的调色剂供给到供给辊周边。调色剂加料斗121以在其铅直方向下部设置的调色剂补给口(未图示)、以及在显影槽120的铅直方向上部设置的调色剂接入口(未图示)连通地方式设置,根据显影槽120的调色剂消耗状况补给调色剂。并且,不使用调色剂加料斗121,而以从各色调色剂盒直接补给调色剂方式构成也可以。
通过使用本发明的双组分显影剂进行显影,可以在感光体上形成高精细且高分辨率的调色剂图像。
在记录介质上转印调色剂图像后,清洁单元115将残留在感光体鼓111的表面的调色剂除去,将感光体鼓111的表面进行净化。清洁单元115可使用例如清洁刀片等板状部件。另外,本发明的图像形成装置中,作为感光体鼓111主要使用有机感光体鼓。有机感光体鼓的表面主要以树脂成分为主体,故而由于带电装置的电弧放电而产生的臭氧化学性作用,导致表面的劣化容易加剧。但是,劣化的表面部分受到清洁单元115的摩擦作用而被磨损,从而缓慢但确实地被除去。因此,由于臭氧等导致表面劣化的问题在实际上得到消除,经过长时间仍可稳定地维持由于带电工作而带来的带电电位。在本实施方式中,设置了清洁单元115,对其没有限定,也可以不设置清洁单元115。
根据调色剂图像形成部102,在利用带电部112而处于均匀带电状态的感光体鼓111表面,照射来自根据曝光单元113的图像信息的信号光而形成静电潜像,向其供给来自显影装置114的调色剂从而形成调色剂图像,在该调色剂图像转印到中间转印带125后,用清洁单元115将残留在感光体鼓111表面的调色剂除去。反复实施上述一系列的调色剂图像形成动作。
转印部103配置在感光体鼓111的上方,包括中间转印带125、驱动辊126、从动辊127、中间转印辊128(b、c、m、y)、转印带清洁单元129以及转印辊130。中间转印带125被驱动辊126和从动辊127张紧而形成环状的移动路径的无端部带状部件,沿箭头B的方向旋转驱动。中间转印带125与感光体鼓111接触并通过感光体鼓111时,通过中间转印带125,对面向感光体鼓111配置的中间转印辊128施加与感光体鼓111表面的调色剂的带电极性相反极性的转印偏压,在感光体鼓111表面上形成的调色剂图像被转印到中间转印带125上。在全色调色剂图像时,在各感光体鼓111表面上形成的各色调色剂图像被依次重复转印到中间转印带125上,由此形成全色调色剂图像。驱动辊126由未图示的驱动机构围绕其轴线可旋转地设置,通过其旋转驱动,使中间转印带125向箭头B方向旋转驱动。从动辊127由驱动辊126的旋转驱动可从动旋转地设置,赋予中间转印带125以一定的张力使得中间转印带125不松弛。中间转印辊128介由中间转印带125压接在感光体鼓111上,并且通过未图示的驱动结构围绕其轴线可旋转驱动地设置。中间转印辊128与上述的施加转印偏压的未图示电源连接,具有将感光体鼓111表面的调色剂图像转印到中间转印带125上的功能。转印带清洁单元129介由中间转印带125面向从动辊127,以与中间转印带125的外周面接触的方式设置。通过与感光体鼓111的接触,附着在中间转印带125上的调色剂成为污染记录介质的背面的原因,因此转印带清洁单元129将中间转印带125表面的调色剂除去并回收。转印辊130介由中间转印带125压接在驱动辊126上,通过未图示的驱动机构围绕轴线可旋转驱动地设置。在转印辊130和驱动辊126的压接部(转印夹持部)中,由中间转印带125担载并搬运而来的调色剂图像被转印到由后述记录介质供给部105输送的记录介质上。担载调色剂图像的记录介质被输送到定影部104。利用转印部103,在感光体鼓111和中间转印辊128之间的压接部,来自感光体鼓111并被中间转印带125转印的调色剂图像被旋转驱动而向中间转印带125的箭头B方向搬运到转印夹持部,在此处被转印到记录介质上。
定影部104与转印部103相比设置在记录介质搬运方向下游侧,包括定影辊131和加压辊132。定影辊131通过未图示的驱动机构可旋转地设置,将担载于记录介质上的构成未定影调色剂图像的调色剂加热使其溶解,并定影于记录介质上。在定影辊131的内部设置未图示的加热部。加热部是将定影辊131加热,使定影辊131表面达到规定温度(加热温度)。加热部可以使用例如加热器、卤素灯等。加热部由后述的定影条件控制部来控制。对于利用影条件控制部的加热温度的控制,下面进行详细叙述。在定影辊131表面附近设置温度检测传感器,从而检测定影辊131的表面温度。由温度检测传感器得到的检测结果,被记录到后述的控制单元的存储部。加压辊132以与定影辊131压接的方式设置,可以随着定影辊131的旋转驱动而从动旋转地被支撑着。加压辊132在利用定影辊131将调色剂熔融而定影到记录介质上时,通过推压调色剂和记录介质,辅助进行调色剂图像向记录介质的定影。定影辊131和加压辊132之间的压接部是定影夹持部。利用定影部104,在转印部103中转印有调色剂图像的记录介质被定影辊131和加压辊132所夹持,在经过定影夹持部时,在加热下调色剂图像被推压到记录介质上,由此调色剂图像被定影在记录介质上,形成图像。
记录介质供给部105包括自动送纸盘135、搓纸辊136、搬运辊137、定位辊138、手动送纸盘139。自动送纸盘135设置在图像形成装置的铅直方向下部,是储存记录介质的容器状部件。记录介质有普通纸、彩色复印用纸、高射投影机用片、明信片等。搓纸辊136一张一张地拾取储存在自动送纸盘135中的记录介质,输送到用纸搬运路S1。搬运辊137是相互压接地设置的一对辊部件,将记录介质向定位辊138搬运。定位辊138是相互压接地设置的一对辊部件,从搬运辊137输送的记录介质与担载在中间转印带125上的调色剂图像被搬运到转印夹持部同步,被输送到转印夹持部。手动送纸盘139是用于将记录介质送进图像形成装置中的储存记录介质的装置,在手动送纸盘139中储存的记录介质是与自动送纸盘135中储存的记录介质不同的、任意尺寸的记录介质。由手动送纸盘139进入的记录介质由搬运辊137而通过用纸搬运路S2内,输送到定位辊138。利用记录介质供给部105,与担载在中间转印带125上的调色剂图像被搬运到转印夹持部同步地将从自动送纸盘135或手动送纸盘139一张张地送来的记录介质输送到转印夹持部。
排出部106包括搬运辊137、排出辊140、排出盘141。搬运辊137是设置在比用纸搬运方向中的定影夹持部的下游侧,利用定影部104将定影有图像的记录介质朝着排出辊140搬运。排出辊140将定影有图像的记录介质排出到在图像形成装置的铅直方向上面设置的排出盘141。排出盘141储存定影有图像的记录介质。
图像形成装置200包括未图示的控制单元。控制单元例如可以设置在图像形成装置的内部空间中的上部,且包括存储部、运算部以及控制部。在控制单元的存储部中可输入介由在图像形成装置的上面配置的未图示的操作板的各种设定值、来自在图像形成装置内部的各处配置的传感器等的检测结果、来自外部机器的图像信息等。并且,还可以记录实施各种功能要素的程序。各种功能要素是指例如记录介质判断部、附着量控制部、定影条件控制部等。在存储部中,可以使用该领域常用的,可以列举例如:只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)、硬盘存储器(HDD)等。外部机器可以形成或获取图像信息,且可以使用能与图像形成装置连接的电器、电子机器,可以列举例如:电脑、数码相机、电视、录像机、DVD机、HDDVD、蓝光光碟录像机、传真机装置、便携末端装置等。运算部取出记录在存储部的各种数据(图像形成命令、检测结果、图像信息等)以及各种功能要素的程序,并进行各种判断。控制部根据运算部的判断结果对该装置传送控制信号,进行动作控制。控制部和运算部包括利用具有中央处理装置(CPU,中央处理单元)的微型计算机、微型处理器等来实现的处理电路。控制单元不仅包括上述的处理电路还包括主电源,电源不仅对控制单元而且对图像形成装置内部的各装置进行供电。
通过利用具有本发明显影装置的图像形成装置进行图像形成,可以形成原稿图像的再现性优异、高精细且高分辨率的高品质图像。
实施例
以下举出实施例和比较例,对本发明进行具体的说明。以下,“份”及“%”如没有特别说明,则分别是指“重量份”和“重量%”。
(实施例1)
[预粉碎工序]
将聚酯(重均分子量:80000,Mw/Mn=24)88.5份、带电控制剂(商品名:N4P,Clariant Japan株式会社制造)2份、巴西棕榈蜡7.5份及着色剂(FC1469)10份用混合机(商品名:亨舍尔搅拌机,三井矿山株式会社制造)混合,将所得的调色剂原料混合物用双螺杆挤出机(商品名:PCM-30、池贝株式会社制造)在料筒温度145℃、筒转速300rpm进行熔融混炼,制备调色剂原料的熔融混炼物。将该熔融混炼物10份和离子交换水100份用胶体磨(商品名:PUC胶体磨60型,Nippon Ball Valve株式会社制造,间隙d1:40μm)进行分散制备粗粉浆。此外,反复进行粉碎直到粗粉浆中所含的调色剂粗粉的体积平均粒径小于100μm,制备含体积平均粒径65μm、变动系数(CV值)37、最小粒径7.7μm、最大粒径300.5μm的调色剂粗粉的粗粉浆。
另外,最小粒径和最大粒径如下述那样求得。采取粗粉浆的一部分,除去水分,用纯水清洗,干燥制备试样。将该试样,利用扫描型电子显微镜在1000倍100视野下进行观察测定相对大的粗粉粒子和相对小的粗粉粒子的粒径,求出最小粒径和最大粒径。
[粗粉浆稳定化工序]
在粗粉浆94份中添加高分子类分散剂(商品名:Joncryl 70,Johnson Polymer公司制造)6份并混合。
[超细粉碎工序]
将在粗粉浆稳定化工序中得到的粗粉浆在耐压性密闭容器中加压加热到210MPa及70℃,从安装在耐压性密闭容器上的耐压性管道供给到安装在该耐压性管道的出口上的耐压喷嘴而进行超细粉碎,制备含有体积平均粒径0.97、变动系数31的调色剂细粉的细粉浆。耐压喷嘴是Diamond制造的,是两个孔径0.085mm的液体流过孔在喷嘴的纵向隔开1.0mm的间隔大致平行地形成的长度0.5cm的耐压性多重喷嘴。
浆通过耐压喷嘴的次数是4次。在耐压喷嘴入口的粗粉浆的温度是70℃,对粗粉浆施加的压力是210MPa,在喷嘴出口的细粉浆的温度是120℃,对水性浆施加的压力是42MPa。
[冷却工序]
从耐压喷嘴排出的细粉浆被导入与耐压喷嘴的出口相连的蛇管式冷却机中,进行冷却。在蛇管式冷却机出口处的细粉浆的温度是30℃,对细粉浆施加的压力是35MPa。
[凝聚粉碎工序]
将从蛇管式冷却机出口排出的细粉浆导入到与冷却机出口连接的线圈状管道内,将调色剂细粉凝聚并生成的凝聚粒子进行粉碎,制备体积平均粒径5.3μm、变动系数19的凝聚粒子。线圈状管道的线圈内径是4.0mm,线圈曲率半径38mm,线圈卷数是54。
[减压工序]
将从线圈状管道出口排出的细粉浆(含凝聚粒子的浆)导入到与线圈状管道出口连接的多级减压装置,进行减压。多级减压装置是用密封部件(O型圈)连接内径不同的5个不锈钢制管状部件而成的。管状部件的内径是由多级减压装置的入口开始依次为1mm、0.9mm、0.75mm、0.5mm、0.2mm。
[清洗-干燥工序]
从多级减压装置排出的浆中将凝聚粒子(调色剂)过滤出来,用纯水清洗后,热风干燥,制造本发明的调色剂。
(实施例2~3)
除了在超细粉碎工序中,将细粉浆通过耐压喷嘴的次数变成10次(实施例2)或2次(实施例3)以外,其余与实施例1同样,制造本发明的调色剂(凝聚粒子)。调色剂粗粉、调色剂细粉及调色剂的体积平均粒径(μm)及变动系数示于表1。
(实施例4)
除了将胶体磨(PUC胶体磨60型)中的间隙d1从40μm变为50μm以外,其余与实施例1同样,制造本发明的调色剂(凝聚粒子)。调色剂粗粉、调色剂细粉及调色剂的体积平均粒径(μm)及变动系数示于表1。
(实施例5)
除了在冷却工序后进行减压工序,且在减压工序后进行下述的凝聚工序以外,其余与实施例1同样,制造本发明的调色剂(凝聚粒子)。调色剂粗粉、调色剂细粉及调色剂的体积平均粒径(μm)及变动系数示于表1。
[凝聚工序]
将多级减压装置排出的细粉浆100份与十八烷基三甲基氯化铵(商品名:コ一タミン86W,花王株式会社制造)的20%水溶液5份投入造粒装置(商品名:New Generation Mixer NGM-1.5TL,美粒株式会社制造)中,在75℃、2000rpm下搅拌30分钟后,升温到85℃,再搅拌2小时。为了使未凝聚的调色剂细粉凝聚,在升温后补加水300g,骤冷至室温,制备细粉浆(含凝聚粒子的浆)。另外,此处使用的造粒装置具有与图5所示的造粒装置100相同的构造。在该造粒装置中,搅拌部23在达到如下效果的位置上配置:搅拌容器21内的细粉浆液面与面向第1盖板24侧的搅拌叶片上端之间距离H为2.0cm,搅拌容器21的底面与第2盖板25的与面向第1盖板24侧相反侧的面之间的距离d2为0.5cm。搅拌容器21的内径D是10.5cm,搅拌叶片顶端速度是3.14m/s,波的高度是10mm。
从上述中得到的细粉浆(含凝聚粒子的浆)中将凝聚粒子(调色剂)过滤出来,用纯水清洗后,热风干燥,制造本发明的调色剂。调色剂粗粉、调色剂细粉及调色剂的体积平均粒径(μm)及变动系数示于表1。
(比较例1~2)
除了在超细粉碎工序中,将细粉浆通过耐压喷嘴的次数变成15次(比较例1)或1次(比较例2)以外,其余与实施例1同样,制造用于比较的调色剂(凝聚粒子)。调色剂粗粉、调色剂细粉及调色剂的体积平均粒径(μm)及变动系数示于表1。
(比较例3)
除了将胶体磨(PUC胶体磨60型)中的间隙d1从40μm变为60μm以外,其余与实施例1同样地进行操作,结果在超细粉碎工序的耐压喷嘴中发生由于调色剂粗粉导致的堵塞,不能实施之后的工序。粗粉浆的体积平均粒径(μm)及变动系数示于表1。
(比较例4)
和实施例1同样操作,得到调色剂原料的熔融混炼物。将该熔融混炼物冷却至室温后,用剪切磨(Cutter Mill)(商品名:VM-16、Orient株式会社制造)进行粉碎,制备粒径500~800μm的调色剂粗粉。将该调色剂粗粉10份、高分子类分散剂(商品名:Joncryl 70)的30%水溶液1.7份和离子交换水90份混合,制备粗粉浆。使该粗粉浆在168MPa的加压下通过具有内径0.3mm的流过孔的喷嘴长0.5cm的喷嘴进行预粉碎,将该浆中的调色剂粗粉的体积平均粒径调整为小于100μm(92μm)。
对得到的粗粉浆,与实施例1同样地实施超细粉碎工序、冷却工序、凝聚粉碎工序、减压工序以及清洗-干燥工序,制造用于比较的调色剂。调色剂粗粉、调色剂细粉及调色剂的体积平均粒径(μm)及变动系数示于表1。
表1
Figure S2008101356126D00501
由表1可知,根据本发明的制造方法,CV值(变动系数)在20左右,因此可获得粒子形状一致且均一的适度小粒径化的调色剂。比较例1的调色剂过度地小粒径化,清洁性等调色剂物性降低。并且,比较例2的调色剂的粒径(体积平均粒径)为7.1μm,判断为没有实现小粒径化。
本发明可以在不脱离其宗旨或主要特征的情况下,以其他各种形态实施。因此,上述的实施方式不过是所有方面的举例说明,本发明的范围如本申请需要保护的范围所示,不受说明书原文的任何约束。而且,属于本申请需要保护的范围的变形或变化均在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种调色剂制造方法,其特征在于,包括下列工序:
预粉碎工序,在液体中将调色剂原料的熔融混炼物粉碎,得到含有调色剂粗粉的粗粉浆,该粗粉浆不含粒径超过500μm的调色剂粗粉粒子;
超细粉碎工序,在加热加压下使在预粉碎工序中得到的粗粉浆通过耐压喷嘴而进一步粉碎调色剂粗粉,得到处于加热加压状态的细粉浆,该细粉浆含有体积平均粒径为0.6~3μm的调色剂细粉;
冷却工序,冷却在超细粉碎工序中得到的细粉浆;以及
减压工序,对由冷却工序冷却的细粉浆进行减压。
2.根据权利要求1所述的调色剂的制造方法,其特征在于,在预粉碎工序中,在分散剂不存在的情况下粉碎调色剂原料的熔融混炼物。
3.根据权利要求1所述的调色剂的制造方法,其特征在于,在预粉碎工序中,将调色剂原料的熔融混炼物进行粉碎,使调色剂粗粉的体积粒度分布的变动系数达到25~45,其中,
变动系数(%)=(体积粒度分布的标准偏差/体积平均粒径)×100。
4.根据权利要求1所述的调色剂的制造方法,其特征在于,在预粉碎工序中,使用包含自由旋转地设置的圆筒状定子部件和在圆筒状定子部件内部自由旋转地设置的圆柱状转子部件的胶体磨,使调色剂原料的熔融混炼物和液体的混合物通过胶体磨中的圆筒状定子部件和圆柱状转子部件之间的间隙,由此粉碎调色剂原料的熔融混炼物。
5.根据权利要求4所述的调色剂的制造方法,其特征在于,圆筒状定子部件和圆柱状转子部件之间的间隙为50μm以下。
6.根据权利要求1所述的调色剂的制造方法,其特征在于,液体是水。
7.根据权利要求1所述的调色剂的制造方法,其特征在于,在预粉碎工序和超细粉碎工序之间设置向在预粉碎工序中得到的粗粉浆中添加分散剂的粗粉浆稳定化工序。
8.根据权利要求1所述的调色剂的制造方法,其特征在于,在超细粉碎工序和冷却工序之间设置使在加热加压下由超细粉碎工序得到的细粉浆中发生涡流而凝聚调色剂细粉、并且将所得的凝聚物粉碎的凝聚粉碎工序。
9.根据权利要求1所述的调色剂的制造方法,其特征在于,进一步包含使用造粒装置使减压工序后的细粉浆中所含的调色剂细粉凝聚的凝聚工序,其中,所述造粒装置包含:收容细粉浆的容器;在容器内设置的、搅拌容器内收容的细粉浆的搅拌部件;2个以上以包围搅拌部件的方式设置的、且形成了在厚度方向贯穿的多个细粉浆流过孔的筛网部件。
10.一种调色剂,其特征在于,利用权利要求1所述的调色剂的制造方法制造而成。
11.一种双组分显影剂,其特征在于,含有权利要求10所述的调色剂和载体。
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