CN101681135B - 图像形成装置和处理盒 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种图像形成装置和处理盒,其能够抑制调色剂的粒度分布、调色剂与感光体的匹配性所引起的白底部的污染、残像、飞散、条痕、模糊不清、丢点,并且画质、细线再现性、清洁性良好,即使用于高速印刷机也能防止长期使用时的污染和选择显影,能够稳定地形成高分辨率的图像。所述图像形成装置中,电子照相感光体的感光层含有在对CuKα射线的布拉格角(2θ)为9.0°和27.2°处具有主要的衍射峰、且在9.3°~9.8°的范围具有至少一个主要的衍射峰的氧钛酞菁,并且调色剂满足下述全部要件。(1)体积中值粒径(Dv50)为4.0μm~7.0μm,(2)平均圆形度为0.93以上,(3)体积中值粒径(Dv50)和2.00μm~3.56μm的调色剂的个数%(Dns)的关系满足Dns≤0.233EXP(17.3/Dv50)。
Description
技术领域
本发明涉及用于复印机、打印机等的图像形成装置和处理盒。
背景技术
近年来,电子照相复印机等图像形成装置的用途在扩大,市场对图像品质不断提出更高的要求。特别是对于事务性文件等,输入方面的映射技术、潜像形成技术得到了发展,不仅如此,输出时文字的字体种类也更加丰富、更加微细化,并且,随着展示软件的普及和发达,要求印刷图像中缺陷和不鲜明程度较少的具有极高图像品质的潜像的再现性。特别是,作为构成图像形成装置的潜像载体上的静电潜像为100μm以下(约300dpi以上)的线图像的情况中使用的显影剂,若使用现有的大粒径的调色剂,细线再现性一般较差,线图像的鲜明度尚不能说是充分的。
特别是,在如使用数字图像信号的电子照相打印机那样的图像形成装置中,潜像是一定单位的网点单元(dotunit)集合而形成的,通过改变网点密度来表现实心部、中间色调部和浅色部。但是,如果调色剂不被准确地配置在网点单元上,而导致实际定位的调色剂的位置与网点单元的位置不重合,则存在得不到与数字潜像的黑部和白部的点密度之比相对应的调色剂图像的灰阶性这样的问题。此外,在通过减小网点尺寸来提高分辨率以改善图像品质的情况下,不可否认存在下述倾向,由微小网点形成的潜像的忠实显影变得更加困难,形成分辨率高的灰阶性较差、缺乏清晰度的图像。
于是,提出了通过控制显影剂的粒度分布来改善微小网点的再现性、提高图像品质的方案。在专利文献1中提出了平均粒径为6μm~8μm的调色剂,尝试了通过降低粒径来再现性良好地形成微小网点的潜像。此外,在专利文献2中公开了一种调色剂母粒,该调色剂母粒是重量平均粒径为4μm~8μm的调色剂,并且该调色剂母粒含有17个数%~60个数%的粒径为5μm以下的调色剂母粒。此外,在专利文献3中公开了一种磁性调色剂,该磁性调色剂含有17个数%~60个数%的粒径为5μm以下的磁性调色剂母粒。在专利文献4中公开了一种调色剂母粒,其中在调色剂的粒度分布中粒径为2.0μm~4.0μm的调色剂母粒的含量为15个数%~40个数%。此外,在专利文献5中记载了5μm以下的颗粒约为15个数%~65个数%的调色剂。此外,在专利文献6和专利文献7中也公开了同样的调色剂。另外,在专利文献8中记载了如下调色剂,该调色剂含有17个数%~60个数%的粒径为5μm以下的调色剂母粒,含有1个数%~30个数%的粒径为8μm~12.7μm的调色剂母粒,含有2.0体积%以下的粒径为16μm以上的调色剂母粒,该调色剂的体积平均粒径为4μm~10μm,5μm以下的调色剂具有特定的粒度分布。另外,专利文献9中记载了50%体积粒径为2μm~8μm的调色剂颗粒,其中,粒径为“0.7×50%个数粒径”以下的调色剂颗粒的个数为10个数%以下。
但是,所有这些调色剂均含有大量的3.56μm以下的颗粒,这样的颗粒的个数百分比均大于本发明要件(3)的式中右边的上限,这意味着,在粒径与微粉的相对关系中,这些调色剂中存在的微粉相对于具有规定粒径的调色剂的比例较高。对于这样的调色剂,由于微粉的比例仍然多,因此特别是在要求带电快(如非磁性单组分显影法,在摩擦的一瞬间带上电)的调色剂的显影方法中存在如下问题:由于产生未充分带电的颗粒,导致调色剂从显影辊上脱落或冒出,产生显影辊转动第2周以后因重拾第1周的印刷记录而图像浓度选择性波动的残像(重影)、因鼓清洁不良或显影辊上的调色剂的层形成不良导致的打印图像的污染等。
此外,制备与控制了粒径的调色剂的匹配性良好的电子照相感光体也是重要的课题之一。
专利文献1:日本特开平2-284158号公报
专利文献2:日本特开平5-119530号公报
专利文献3:日本特开平1-221755号公报
专利文献4:日本特开平6-289648号公报
专利文献5:日本特开2001-134005号公报
专利文献6:日本特开平11-174731号公报
专利文献7:日本特愿平11-362389号公报
专利文献8:日本特开平2-000877号公报
专利文献9:日本特开2004-045948号公报
另外,近年来,市场在要求图像品质的同时,也要求高寿命化和高速印刷。但是,现有的调色剂尚不能充分满足这些需求特性。微粉像现有的调色剂那样多时,连续打印的同时微粉会污染部件,使得赋予调色剂带电的能力等降低,图像错乱,并且引入到高速印刷机的情况下,还存在调色剂飞散的情况明显的问题。
另外,为了提供高品质图像印刷,调色剂的粒径分布必须窄。这是因为,含有粗粒的情况下,调色剂的带电量分布变宽,产生所谓的“选择显影”现象。“选择显影”是指调色剂的带电量分布宽的情况下,复制时仅是带有显影所必须的电量的调色剂被显影、被消耗的现象。所以,复制初期能得到良好的图像,但在连续复制中,慢慢地会发生浓度降低、调色剂的粒径变大、得到的图像粗劣的问题。将这样的现象称作选择显影性差。另外,带电量低的粗粉有明显降低寿命保证页数的趋势。专利文献10中公开了一种个数变动系数为24.2%且粗粉多的调色剂。这样的调色剂不适合稳定地提供高分辨率的图像。另外,专利文献11没有公开其调色剂的粒度分布窄。
专利文献10:日本特开2003-255567
专利文献11:WO2004-088431
另外,为了提供高画质印刷,需要关注调色剂的转印特性。转印特性高的调色剂是指在感光体上被显影的调色剂颗粒向中间转印鼓或者向纸张的转印效率高、或者从中间转印鼓向纸张的转印效率高的调色剂。对于专利文献12~14来说,从制造工序上看,其公开了平均圆形度不高的粉碎调色剂,不能令人满意地提供转印特性高的高画质印刷。
专利文献12:日本特开平7-098521号公报
专利文献13:日本特开2006-091175号公报
专利文献14:日本特开2006-119616号公报
另外,以高速化、高分辨率化、高画质化等为目的,对构成图像形成装置的各单元逐个分别进行了大量的研究(专利文献15、16以及非专利文献1),例如,为了提高复印机、打印机的速度,大量进行了用于使电子照相感光体灵敏度高的研究;为了高分辨率化、高画质化,大量进行了小粒径调色剂的开发等。
专利文献15:日本特开平5-88409号
专利文献16:日本特开平11-143125号
非专利文献1:电子照相学会志,第29卷,第3号,第250页~第258页
但是,在图像形成装置中组合使用如此对应高灵敏度化的电子照相感光体和对应高分辨率化和高画质化的调色剂的情况下,难以得到兼具全部如各自预期的那样的高速和高分辨率、高画质的图像。具体地说,以往,利用使用这样的组合的图像形成装置印刷图像后再印刷中间色调图像的情况下,有时产生了新的问题,例如产生在中间色调图像部出现先前印刷的图像的现象(所谓记忆(重影)现象)等。
所述记忆包括以更浓的浓度出现的正相记忆和浓度变淡的负相记忆。该图像的记忆现象的产生机制尚有许多不十分清楚之处,并且现状是尚没有不产生记忆现象且能同时满足高速、高分辨率、高画质的全部要求的图像形成装置。
因此,对于复印机、打印机、普通纸张传真等方面,广泛地期待一种图像形成装置,利用该图像形成装置时,图像上不出现上述那样的记忆(重影)现象、图像白底部的污染、装置内的飞散、条痕、模糊不清(实心追随性)等,且能够以高速得到高画质的图像。
发明内容
本发明是鉴于上述背景技术提出的,其课题在于提供一种图像稳定性优异的图像形成装置和处理盒,使用该图像形成装置时,在抑制由于调色剂的粒度分布不均、调色剂与感光体的匹配的好坏引起的图像白底部的污染、残像(记忆、重影)、装置内的飞散、条痕、模糊不清(实心追随性)等的同时,能够改良画质,并且其清洁性好,不会发生丢点到浅的浓度的问题,细线再现性好,使用高速印刷机的情况下,也能改善长期使用时的污染等问题。另外,本发明的课题还在于提供一种在防止“选择显影”下能稳定地形成高分辨率的图像的图像形成装置和处理盒。
本发明人为解决上述课题反复进行了深入研究,结果发现,组合使用特定的电子照相感光体与调色剂的情况下能够解决上述课题,从而完成了本发明。
即,本发明提供一种图像形成装置和处理盒,所述图像形成装置具备在导电性支持体上具有感光层的电子照相感光体、以及静电图像显影用调色剂,其特征在于,该电子照相感光体的感光层至少含有氧钛酞菁,所述氧钛酞菁在对于CuKα特征X射线(波长)的布拉格角(2θ±0.2°)为9.0°和27.2°处具有主要的衍射峰,且在9.3°~9.8°的范围具有至少1个主要的衍射峰,并且该静电图像显影用调色剂的平均圆形度为0.940~0.965。
另外,本发明提供一种图像形成装置和处理盒,所述图像形成装置具备在导电性支持体上具有感光层的电子照相感光体、以及静电图像显影用调色剂,其特征在于,该电子照相感光体的感光层至少含有氧钛酞菁,所述氧钛酞菁在对于CuKα特征X射线(波长)的布拉格角(2θ±0.2°)为9.0°和27.2°处具有主要的衍射峰,且在9.3°~9.8°的范围具有至少1个主要的衍射峰,并且,该静电图像显影用调色剂满足下述(1)~(3)的全部条件。
(1)体积中值粒径(Dv50)为4.0μm~7.0μm。
(2)平均圆形度为0.93以上。
(3)调色剂的体积中值粒径(Dv50)与粒径2.00μm~3.56μm的调色剂的个数%(Dns)的关系满足Dns≤0.233EXP(17.3/Dv50)。
另外,本发明提供上述的图像形成装置和处理盒,其特征在于,该电子照相感光体所具有的感光层含有有机电荷传输物质,所述有机电荷传输物质使用AM1参数的半经验分子轨道计算进行结构最佳化计算而得到的偶极矩Pcal满足0.2(D)<Pcal<2.1(D)。
根据本发明,能够提供一种图像稳定性优异的图像形成装置和处理盒,其中,由于调色剂与感光体的匹配性好,所以抑制了图像白底部的污染、装置内的飞散、残像(记忆、重影)、条痕、模糊不清(实心追随性)等的发生,长期使用时也不易发生上述问题。另外,根据本发明还能提供不会发生丢点到浅的浓度的问题、且细线再现性好的图像形成装置和处理盒。
另外,利用近年得到开发的高速印刷方法进行图像形成时,由于调色剂的粒径分布窄,即使减小调色剂粒径,微粉也少,所以调色剂粉末的填充率即堆密度提高了。与此相伴,存在于调色剂母粒彼此之间的间隙的空气的含有率降低了,所以该空气带来的隔热效果减少了,因此热传导得到改善,基于加热的定影性得到提高。另外,根据本发明还提供一种即使长期使用也不发生污染且图像稳定性优异的图像形成装置和处理盒。
另外,根据本发明,通过调色剂与具有含有特定物质的感光层的电子照相感光体的协同效果,能够提供一种降低了模糊、色点、浸渗等图像缺陷的图像形成装置和处理盒。
另外,还能够防止所述“选择显影”,能够在长期印刷中稳定地提供高分辨率的图像,并且转印特性优异,能够防止机内污染。
附图说明
图1:用于说明本发明的图像形成装置使用的一例非磁性单组分调色剂显影装置的简图。
图2:用于说明一例本发明的图像形成装置的要部构成简图。
图3:调色剂比较制造例2的调色剂(调色剂K)的1000倍SEM照片。
图4:调色剂制造例7的调色剂(调色剂H)的1000倍SEM照片。
图5:用于表示调色剂比较制造例2的调色剂(调色剂K)的实印评价后的清洁刮板上的调色剂的附着状况的1000倍SEM照片。
图6:感光体制造例1使用的含有氧钛酞菁的电荷产生层用涂布液根据“电荷产生层的CuKα特征X射线(波长)的测定方法(试样制作方法(1))”测定的X射线衍射图案。
图7:感光体制造例4使用的含有氧钛酞菁的电荷产生层用涂布液根据“电荷产生层的CuKα特征X射线(波长)的测定方法(试样制作方法(1))”测定的X射线衍射图案。
图8:比较感光体制造例1使用的氧钛酞菁根据通常方法的粉末X射线衍射的测定方法测定的X射线衍射图案。
图9:比较感光体制造例2使用的氧钛酞菁根据通常方法的粉末X射线衍射的测定方法测定的X射线衍射图案。
图10:比较感光体制造例2使用的含有氧钛酞菁的电荷产生层用涂布液根据“电荷产生层的CuKα特征X射线(波长)的测定方法(试样制作方法(1))”测定的X射线衍射图案。
符号说明
11静电潜像载体
12调色剂传送部件
13弹性刮板(调色剂层厚控制部件)
14海绵辊(调色剂补给辅助部件)
15搅拌桨
16调色剂
17调色剂料斗
1感光体(电子照相感光体)
2充电装置(充电辊;充电部)
3曝光装置(曝光部)
4显影装置(显影部)
5转印装置
6清洁装置(清洁部)
7定影装置
41显影槽
42搅拌器
43供给辊
44显影辊
45控制部件
71上部定影部件(加压辊)
72下部定影部件(定影辊)
73加热装置
T调色剂
P记录纸(纸张、介质)
具体实施方式
下面对本发明进行说明,但本发明不限于下述实施的具体形态,可以在不脱离本发明的宗旨的范围任意进行改变。
本发明的静电图像显影用调色剂(以下有时简称为“调色剂”)的平均圆形度为0.940~0.965,或者满足下述的(1)~(3)的全部的条件。
(1)体积中值粒径(Dv50)为4.0μm~7.0μm。
(2)平均圆形度为0.93以上。
(3)调色剂的体积中值粒径(Dv50)与粒径2.00μm~3.56μm的调色剂的个数百分数(Dns)的关系满足Dns≤0.233EXP(17.3/Dv50)。
[平均圆形度为0.940~0.965的情况下]
对于本发明的调色剂的形状,构成调色剂的颗粒组所含有的各颗粒的形状越是相互接近并越接近球形,调色剂的颗粒内越不易出现带电量的集中化,显影性越趋于变得均匀而提高图像品质,所以优选构成调色剂的颗粒组所含有的各颗粒的形状相互接近并接近球形。因此,本发明的调色剂利用流动式颗粒图像分析装置测定的平均圆形度通常为0.940以上,优选为0.942以上,更优选为0.945以上。另外,所述平均圆形度的上限是0.965以下的话,对其没有特别限制。调色剂的形状过于接近完全的球形时,存在由于图像形成后的调色剂的清洁不良导致电子照相感光体表面残留调色剂,污染形成的图像而成为缺陷的可能性。这种情况下,需要进行强力的清洁以不发生清洁不良,进而,由于强力的清洁而导致电子照相感光体容易损耗或损伤,容易缩短电子照相感光体的寿命。另外,制作完全球状的调色剂在制造上是困难的,并且由于调色剂的成本增高,所以存在产业上的利用价值降低的可能性。
此外,对于平均圆形度满足0.940~0.965的调色剂,优选满足在满足下述(1)~(3)的情况下的要件(1)和(3),并且优选还满足后述的带电量的标准偏差。另外,优选该调色剂是用于满足显影处理速度、后述的式(G)的图像形成装置的调色剂。进而,优选在潜像载体上的分辨率方面满足后述的值。
(圆形度的测定方法)
此外,使用所述的平均圆形度是简单地定量表现调色剂颗粒的形状的方法。本发明中,计算调色剂颗粒的圆形度〔a〕时,将使用希森美康社制造的流动式颗粒图像分析装置FPIA-2000测定的值带入下式(A)进行计算。
圆形度〔a〕=L0/L(A)
式(A)中,L0表示具有与颗粒图像一样的投影面积的圆的周长,L表示经图像处理后的颗粒图像的周长。
所述圆形度是调色剂颗粒的凹凸程度的指标,调色剂是完全的球形的情况下,所述圆形度是1.00,表面形状越复杂,圆形度的值越小。
平均圆形度的具体的测定方法如下。即,在容器中向预先除去了杂质的20mL水中加入表面活性剂(优选烷基苯磺酸盐)作为分散剂,再加入0.05g左右的测定试样(调色剂)。对分散有该试样的悬浮液照射30秒超声波,使分散液浓度为3.0~8.0千个/μL(微升),使用上述流动式颗粒图像测定装置,测定具有0.60μm以上且小于160μm的圆相当径的颗粒的圆形度分布。
[满足上述要件(1)~(3)的情况下]
关于(1)
通过实施例所记载的方法进行测定,将如此测定得到的值定义为调色剂的体积中值粒径(Dv50)。本发明中的调色剂在调色剂母粒的表面固着或附着有外添剂的情况下,将其作为测定试样进行测定。另外,对于后述的平均圆形度、粒径2.00μm~3.56μm的调色剂的个数%(Dns)也是同样的,即本发明中的调色剂在调色剂母粒的表面固着或附着有外添剂的情况下,将其作为测定试样进行测定。
本发明中的调色剂的Dv50为4.0μm~7.0μm。Dv50在该范围的情况下,能够令人满意地提供高画质的图像。为了提供高画质的图像,Dv50为6.8μm以下、更优选为6.5μm以下时,发挥的效果更明显。另外,从降低微粉的产生量的方面考虑,优选Dv50为4.5μm以上,更优选Dv50为5.0μm以上,特别优选Dv50为5.3μm以上。
关于(2)
调色剂的平均圆形度通过下述的方法测定,将如此测定得到的值定义为调色剂的平均圆形度。
平均圆形度的测定方法如下:将调色剂母粒分散在分散介质(ISOTONII、贝克曼库尔特社制造)中,并分散成5720~7140个/μL,使用流动式颗粒图像分析装置(希森美康社(原东亚医用电子社)制,FPIA2100),以下述的装置条件进行测定,将该值定义为“平均圆形度”。本发明中,进行3次相同的测定,采用3个“平均圆形度”的相加平均值作为“平均圆形度”。
·模式:HPF
·HPF分析量:0.35μL
·HPF检出个数:2000~2500个
虽然“圆形度”是用上述装置测定并在上述装置内自动计算后显示出来的,但下面用下式定义“圆形度”。
[圆形度]=[面积与颗粒投影面积相等的圆的周长]/[颗粒投影像的周长]
于是,测定2000~2500个(HPF检测个数),该各个颗粒的圆形度的算术平均(相加平均)以“平均圆形度”的形式在装置上显示出来。
本发明中的调色剂的平均圆形度是0.930以上,优选为0.940以上。通常,圆形度高的调色剂的转印效率好。圆形度高的球形调色剂与各种部件或者调色剂相互间的牵连少,所以在充电辊的机械分益(share)小,表面的形状变化轻微。另外,调色剂母体本身的流动性大,所以额外添加的无机粉体的量即使有变化,流动性也不易发生大的变化。如此,球形调色剂带有调色剂劣化少的形状因子。另外,由于从感光鼓的脱模性优异,所以转印效率优异,能够充分确保图像浓度,同时能够减少转印残留调色剂。
但是,平均圆形度高的调色剂用E-SPART分析器测量的弱带电调色剂率WST[%]有增加的趋势,有时调色剂飞散变得严重。另外,用清洁刮板刮下转印残留调色剂时,该清洁刮板刮过后容易留有调色剂,成为污染图像的原因。进行高速印刷的情况下,这种现象变得更明显。所以,本发明中的调色剂的平均圆形度优选为0.970以下,更优选为0.965以下。另外,对于粒径小且圆形度高的调色剂来说,难以用清洁刮板刮下,调色剂容易使清洁刮板打滑,所以特别需要根据圆形度控制粒径分布。
关于(3)
调色剂的粒径为2.00μm~3.56μm的调色剂的个数%(Dns)是通过实施例所记载的方法测定的,将如此测定得到的值定义为调色剂的粒径为2.00μm~3.56μm的调色剂的个数%(Dns)。因此,本发明中的调色剂的调色剂体积中值粒径(Dv50)与粒径2.00μm~3.56μm的调色剂的个数%(Dns)的关系满足Dns≤0.233EXP(17.3/Dv50)。本发明中,“EXP”表示“指数(Exponential)”。即“EXP”是自然对数的底,其右侧是其指数。有时将该式称作“要件(3)的式”。
该关系式(要件(3)的式)用于表明随着调色剂的体积中值粒径(Dv)变小,微粉增多,Dv在4.5μm以下的范围时,Dv的值接近粒径2.00μm~3.56μm的范围,所以Dns的值以指数函数增加。所述2.00μm~3.56μm的范围是用CoulterCounter社制造的MultisizerIII的规定的通道所表现的范围。
接着,粒径为2.00μm~3.56μm的范围所含有的颗粒是对于本发明中调色剂颗粒的体积中值粒径为4.0μm~7.0μm的范围来说特别应该除去的粒径范围,其根据是实验结果。
粒径分布满足上述要件(3)的本发明中的调色剂不仅能得到高画质,而且使用高速印刷机的情况下,污染少,抑制了残像(重影)、模糊不清(实心追随性)的产生,清洁性优异。另外,由于粒径分布窄,所以带电量分布非常窄,因此带电量小的颗粒不会引起图像白底部的污染或发生飞散而对装置内造成污染,另外,也不会发生带电量大的颗粒未被显影而直接附着在层控制刮板、辊等部件上引起条痕、模糊不清等图像缺陷,不易发生所述的“选择显影”。
即,微粉量对图像有无影响以上述要件(3)的式为界。Dns的值大于右侧值时,微粉导致图像产生缺陷。例如,如图4所示,有时微粉堆积在清洁刮板上,产生残像、模糊不清、污染等图像缺陷。
图像形成装置被设计成转印带有特定带电量的颗粒的形式,所以首先在静电显影时,所述带有特定带电量的颗粒优先被转印到OPC上。对于带电量超过特定带电量的颗粒来说,有时其附着在部件等上造成污染或导致流动性变差。另一方面,对于带电量少于特定带电量的颗粒来说,有时其在处理盒内堆积而污染部件等。
此处,调色剂组成相同的情况下,调色剂的带电量与调色剂的粒径相关,通常粒径越小,每单位重量的带电量越高,粒径越大,每单位重量的带电量越小。即,存在较多的粒径小的调色剂的情况下,带电量过高,所以会导致向部件等的附着、调色剂流动性的变差。使用本发明中的调色剂时,抑制了所述的“选择显影”。本发明将该调色剂规定为3.56μm以下的调色剂。需要说明的是,该3.56μm是测定装置的通道规定的值。另外,基于测定装置的测定限界的理由,将下限值定为2.00μm。
另外,在调色剂的个数%(Dns)方面,对粒径2.00μm~3.56μm的调色剂做出规定的理由如下。下限值是测定本发明中的调色剂粒径所用的装置的测定限界,上限值是根据实施例记载的结果得到的效果的临界值。即,采用粒径达到大于3.56μm的调色剂的个数%时,不能根据公式明确区分能发挥本发明的效果的调色剂和不能发挥效果的调色剂。
另外,从所述效果方面出发,Dv50与Dns的关系满足式(3-1)的调色剂是优选的。
(3-1)Dns≤0.110EXP(19.9/Dv50)
另一方面,从以更高的成品率进行生产的方面出发,优选Dv50与Dns的关系满足式(3-2)。
(3-2)0.0517EXP(22.4/Dv50)≤Dns
另外,从提供更高画质的图像、难以污染图像形成装置的角度出发,优选Dns为6个数%以下的调色剂。另外,更优选组合满足上述的Dv50的优选粒径范围,例如满足“Dv50为4.5μm以上”和“Dns为6个数%以下”等条件。从生产上的观点出发,在该范围时,能够提供一种调色剂,使用该调色剂时,能够提供高画质的图像而不降低成品率,不易污染图像形成装置,不易引起“选择显影”。
本发明的图像形成装置所具备的调色剂必须满足上述(1)~(3)中全部的条件。现有的调色剂无法满足(1)~(3)中的某个条件。作为其理由,要极力减少微粉时(欲满足(3)时),导致产生了粗粉,个数变动系数变大,调色剂面临了一个不理想的方向。另外,通过物理冲击谋求调色剂的圆形化时(欲满足(2)时),成为了促进产生微粉的原因(使其不满足(3));通过热熔合谋求调色剂的圆形化时(欲满足(2)时),导致了颗粒之间的熔合,产生粗粉,并且个数变动系数变大。
满足本发明中的全部要件(1)、(2)和(3)的调色剂不仅能够得到高画质,而且在使用高速印刷机的情况下,污染少,抑制了残像(重影)和模糊不清(实心追随性),清洁性方面优异。另外,由于调色剂的粒径分布窄,所以带电量分布非常窄,因此不会发生带电量小的颗粒导致图像白底部的污染,或颗粒飞散而对装置内造成污染,另外,不会发生带电量大的颗粒未被显影而直接附着在层控制刮板或辊等部件上而引起条痕或模糊不清等图像缺陷。即,难以发生所述的“选择显影”。
本发明的图像形成装置所具备的调色剂必须满足全部要件(1)、(2)和(3),进一步,个数变动系数优选为24.0%以下。更优选为22.0%以下、特别优选为20.0%以下、进一步优选为19.0%以下。通常,个数变动系数的值高时,带电量的分布变宽,有时因带电不良而导致图像缺陷。进而,有时会诱发因调色剂向部件等的附着引起的污染、飞散导致的污染。因此,优选个数变动系数低。另一方面,从工业上的观点出发,个数变动系数优选大于0%,更优选为5%以上。个数变动系数(%)通过实施例所记载的方法进行测定,将如此测定的值定义为个数变动系数(%)。
与现有的调色剂比较,本发明中的调色剂的带电量分布非常窄。带电量分布与调色剂的粒度分布有关,具有像现有的调色剂那样宽的粒度分布的情况下,其带电量分布也变宽。带电量分布变宽时,在该调色剂用装置所具有的显影条件下不能控制的程度的带电低的颗粒或带电高的颗粒的比例增加,成为导致各种图像缺陷的原因。例如,带电量小的颗粒引起图像白底部的污染或飞散到装置内,而成为造成污染的原因,另外,带电量大的颗粒未被显影而直接在显影槽中的层控制刮板或辊等部件上蓄积,因熔合成为引起条痕、模糊不清等图像缺陷的原因。
这样,在图像形成装置中的显影处理的设计方面,将其显影处理条件设定成适合调色剂带电量的平均值的形式,带电量远远偏离所述平均值的调色剂在所述图像形成装置中引起飞散、条痕和模糊不清等图像缺陷,与装置的匹配性不好。另一方面,如本发明那样,带电量分布窄的话,可通过偏压(bias)调整等控制显影性,能够提供鲜明的图像,并且不污染图像形成装置的部件。
“带电量的标准偏差”是表示本发明中的调色剂的“带电量分布”的数值之一,其优选为1.0~2.0,更优选为1.0~1.8,进一步优选为1.0~1.5。大于上述上限值的情况下,有时会出现不理想的情况:调色剂附着在层控制刮板上,变得不易被传送,附着的调色剂堵住了后面被传送的调色剂,对图像形成装置内的部件造成污染。另外,低于上述下限值的情况下,从工业上的观点出发,有时出现不理想的情况。下限值优选为1.3以上。
本发明中的调色剂的带电量分布窄,所以以带电不良的调色剂为起因的图像形成装置内的污染(调色剂飞散)非常少。特别是在对静电潜像载体的显影处理速度为100mm/秒以上的高速型图像形成装置中,这种效果表现的明显。
另外,本发明中的调色剂的带电量分布窄,所以显影性非常好,不显影而蓄积起来的调色剂颗粒非常少,特别是在调色剂消耗速度快的图像形成装置中,这种效果得以发挥。如果具体说明,用于满足下式(G)的图像形成装置的调色剂由于能够充分发挥本发明的上述效果,所以是优选的。
(G)填充显影剂的显影机的寿命保证页数(页)×印刷率≥400(页)
式(G)中,“印刷率”以用于确定图像形成装置性能的寿命保证页数的印刷物中印刷部分面积的总和除以印刷介质的总面积得到的值表示,例如,印刷百分比为“5%”的“印刷率”是“0.05”。
另外,本发明中的调色剂的粒径的分布非常窄,所以潜像的再现性非常好。因而,特别是用于在静电潜像载体上的分辨率为600dpi以上的图像形成装置时,充分发挥了本发明的效果。另外,本发明的图像形成装置和处理盒的特征是使用满足上述(1)~(3)的全部条件的调色剂,通过使用所述调色剂,能够提供在静电潜像载体上的分辨率为600dpi以上的高分辨率图像。此外,“在静电潜像载体上的分辨率”与“装置的分辨率”的意义相同。
<调色剂的构成>
用于本发明的图像形成装置和处理盒的调色剂可以通过适当选择粘结剂树脂、着色剂、蜡、外添剂等来构成。作为该粘结剂树脂,从已知可以用于调色剂的粘结剂树脂中适当选择使用即可。例如可以举出苯乙烯类树脂、氯乙烯类树脂、松香改性马来酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、饱和或不饱和聚酯树脂、聚乙烯类树脂、聚丙烯类树脂、离聚物树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、酮树脂、乙烯-丙烯酸酯共聚物、二甲苯树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、苯乙烯-丙烯酸烷基酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸烷基酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物等。这些树脂可以单独使用,也可几种合用。
作为构成本发明中的调色剂的着色剂,从已知可用于调色剂的着色剂中适宜选择使用即可。例如可以举出下文列出的黄色颜料、品红色颜料、青色颜料,作为黑色颜料,可以利用炭黑或利用将下文列出的黄色颜料/品红色颜料/青色颜料混合而调成黑色的颜料。
这些之中,作为黑色颜料,炭黑以非常微细的一次颗粒的聚集体的形式存在,将其分散来作为颜料分散体时,容易出现因炭黑颗粒的再凝聚导致的颗粒粗大化。一般认为炭黑颗粒的再凝聚程度与炭黑中所含有的杂质量(未分解有机物量的残留程度)的多少相关,如果杂质较多,则显示出分散后因再凝聚导致颗粒严重的粗大化的倾向。此外,关于杂质量的定量评价,利用以下方法测定的炭黑的甲苯提取物的紫外线吸光度优选为0.05以下,更优选为0.03以下。一般槽法炭黑有杂质较多的倾向,因此作为本发明中的炭黑,优选用加热炉法制造的炭黑。
利用以下方法求出炭黑的紫外线吸光度(λc)。首先,将3g炭黑充分分散混合在30mL甲苯中,接着使用No.5C滤纸将该混合液过滤。其后,将滤液放入吸光部为1cm见方的石英比色皿中,使用市售的紫外线分光光度计测定波长336nm的吸光度,得到测定值(λs),以同样方法测定仅有甲苯(作为参比)的吸光度,得到测定值(λo),由测定值(λs)和测定值(λo),根据λc=λs-λo求出紫外线吸光度。作为市售的分光光度计,有例如岛津制作所制造的紫外可见分光光度计(UV-3100PC)等。
作为黄色颜料,可以使用以缩合偶氮化合物、异吲哚啉酮化合物等作为代表性化合物的化合物。具体地说,可以优选使用C.I.颜料黄12、13、14、15、17、62、74、83、93、94、95、109、110、111、128、129、147、150、155、168、180、194等。
作为品红色颜料,可以使用缩合偶氮化合物、二酮基吡咯并吡咯化合物、蒽醌、喹吖啶酮化合物、碱性染料色淀化合物、萘酚化合物、苯并咪唑酮化合物、硫靛蓝化合物、二萘嵌苯化合物等。具体地说,可以优选使用C.I.颜料红2、3、5、6、7、23、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、122、144、146、166、169、173、184、185、202、206、207、209、220、221、238、254、C.I.颜料紫19等。其中特别优选C.I.颜料红122、202、207、209、C.I.颜料紫19表示的喹吖啶酮系颜料。喹吖啶酮系颜料中,特别优选的是C.I.颜料红122表示的化合物。
作为青色颜料,可以利用酞菁铜化合物及其衍生物、蒽醌化合物、碱性染料色淀化合物等。具体地说,可以特别优选利用C.I.颜料蓝1、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、66等和C.I.颜料绿7、36等。
优选在用于本发明的图像形成装置的调色剂中混合蜡以赋予脱模性。作为蜡,可以使用任何种类的蜡,对此没有特别限定,只要其具有脱模性即可。具体地说,可以例示出低分子量聚乙烯、低分子量聚丙烯、共聚聚乙烯等烯烃系蜡;石蜡;二十二酸二十二烷基酯、褐煤酸酯、硬脂酸硬脂酯等具有长链脂肪族基的酯系蜡;氢化蓖麻油、巴西棕榈蜡等植物系蜡;二硬脂基酮等具有长链烷基的酮;具有烷基的硅酮;硬脂酸等高级脂肪酸;二十烷醇等长链脂肪族醇;由甘油、季戊四醇等多元醇与长链脂肪酸得到的多元醇的羧酸酯或者偏酯;油酰胺、硬脂酰胺等高级脂肪酸酰胺;低分子量聚酯等。
这些蜡之中,为了改善定影性,蜡的熔点优选为30℃以上,更优选为40℃以上,特别优选为50℃以上。并且,优选为100℃以下,更优选为90℃以下,特别优选为80℃以下。如果熔点过低,则定影后蜡露出表面,易发粘,如果熔点过高,则在低温的定影性较差。此外,作为蜡的化合物种,优选由脂肪族羧酸与一元醇或者由脂肪族羧酸与多元醇得到的酯系蜡,在酯系蜡之中优选碳原子数为20~100的酯系蜡。
上述蜡可以单独使用,也可以混合使用。并且,可以根据将调色剂定影的定影温度,适宜选择蜡化合物的熔点。相对于100重量份调色剂,蜡的用量优选为4重量份以上、特别优选为6重量份以上、进一步优选为8重量份以上。且优选为20重量份以下、特别优选为18重量份以下、进一步优选为15重量份以下。另外,调色剂的体积中值粒径(Dv50)为7μm以下时,即,调色剂的粒径小时,随着蜡的用量的增加,蜡在调色剂表面上的露出极为严重,导致调色剂的保存稳定性恶化。即使是在蜡的用量像上述范围那样多的情况下,与现有的调色剂相比,本发明中的调色剂也是不导致上述调色剂特性变差的粒度分布窄的小粒径调色剂。
对于本发明中的调色剂,为了控制流动性和显影性,也可以在调色剂母粒表面上配合公知的外添剂。作为外添剂,可以举出氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、氧化锆、氧化铈、滑石、水滑石等金属氧化物或氢氧化物;钛酸钙、钛酸锶、钛酸钡等钛酸金属盐;氮化钛、氮化硅等氮化物;碳化钛、碳化硅等碳化物;丙烯酸类树脂、三聚氰胺树脂等有机颗粒等,也可以组合两种以上的外添剂。其中,优选二氧化硅、二氧化钛、氧化铝,并且更优选利用例如硅烷偶联剂或硅油等进行了表面处理的外添剂。外添剂的平均一次粒径优选为1nm以上、更优选为5nm以上。并且优选为500nm以下、更优选为100nm以下。并且,在所述粒径范围中,还优选合用小粒径的外添剂和大粒径的外添剂。相对于100重量份调色剂母粒,外添剂的混合量的总量优选为0.05重量份以上,更优选为0.1重量份以上。另外,优选为10重量份以下、更优选为5重量份以下。
<调色剂的制造方法>
对本发明中的调色剂的制造方法没有特别限定。即,可以通过粉碎法或在水系介质中形成颗粒的方法(以下有时简称为“湿式法”)等来进行制造。作为湿式法,可以优选采用悬浮聚合法、乳液聚合凝聚法等在水系介质中进行自由基聚合的方法(以下有时简称为“聚合法”,将所得到的调色剂简称为“聚合调色剂”);以熔融悬浮法为代表的化学粉碎法等。对使调色剂的粒径处于本发明的特定范围的方法没有特别限定。可以举出如下方法等:例如,在聚合调色剂的制造工序中,对于悬浮聚合法的情况,在生成聚合性单体滴的工序中施加高剪切力,或者增加分散稳定剂等的量。
利用粉碎法制造调色剂的情况下,通常容易产生微粉,所以需要分级工序。特别是为了满足本发明中的调色剂的粒径要件,有时需要过度的分级操作,成品率明显降低,从工业上的观点出发,这样的操作是不理想的,但并不排除将粉碎调色剂作为用于本发明的图像形成装置的调色剂。另一方面,从不易产生微粉,无需分级工序的方面考虑,本发明中的调色剂优选是通过在水系介质中形成颗粒的湿式法得到的。
作为得到本发明中的具有特定粒径分布的调色剂的方法,也可以使用粉碎法、悬浮聚合法、乳液聚合凝聚法等聚合法或以熔融悬浮法为代表的化学粉碎法等任意的制造方法,但在“粉碎法”、“悬浮聚合法”或“以熔融悬浮法为代表的化学粉碎法”中,都是将调色剂的粒径从大尺寸调整到小尺寸,所以,如果要降低平均粒径,则有小颗粒侧的粒径比例增加的倾向,从而在分级工序等中增加了过度的负担。相对于此,乳液聚合凝聚法的粒径分布较窄,并且将调色剂母粒的粒径从小尺寸调整到大尺寸,因而不通过分级工序等工序,也可以得到具有规整的粒径分布的调色剂。因此,基于以上理由,特别优选通过乳液聚合凝聚法制造本发明的调色剂。
下面,对于在水系介质中形成颗粒的方法中,从不易产生微粉观点出发而在水系介质中进行聚合来制造颗粒的方法、以及通过乳液聚合凝聚法制造颗粒的方法进行说明。利用乳液聚合凝聚法制造调色剂时,通常具有聚合工序、混合工序、凝聚工序、熟化工序、清洗和干燥工序。即,一般而言,在含有通过乳液聚合得到的聚合物一次颗粒的分散液中混合着色剂、带电控制剂、蜡等的分散液,使该分散液中的一次颗粒凝聚,形成芯颗粒,根据需要在使树脂微粒等固着或附着于芯颗粒上后使其熔合,将熔合得到的颗粒清洗、干燥,由此可以得到调色剂母粒。
构成用于乳液聚合凝聚法的聚合物一次颗粒的粘结剂树脂可以适宜地使用能够通过乳液聚合法聚合的一种或两种以上的聚合性单体。作为聚合性单体,例如,优选使用“具有酸性基团的聚合性单体”(下文中,有时简单地称为“酸性单体”)、“具有碱性基团的聚合性单体”(下文中,有时简单地称为“碱性单体”)等“具有极性基团的聚合性单体”(下文中,有时简单地称为“极性单体”)和“既不具有酸性基团也不具有碱性基团的聚合性单体”(下文中,有时称为“其他单体”)作为原料聚合性单体。此时,既可以分别添加各聚合性单体,也可以预先将两种以上的聚合性单体进行混合再同时添加。此外,还可以在添加聚合性单体的过程中改变聚合性单体组成。并且,既可以直接添加聚合性单体,也可以预先将聚合性单体与水或乳化剂等混合,制备出乳化液,以乳化液的形式来添加。
作为“酸性单体”,可以举出丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸、肉桂酸等具有羧基的聚合性单体;磺化苯乙烯等具有磺酸基的聚合性单体;乙烯基苯磺酰胺等具有磺酰胺基的聚合性单体等。并且,作为“碱性单体”,可以举出氨基苯乙烯等具有氨基的芳香族乙烯基化合物、乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷酮等含有含氮杂环的聚合性单体等。
这些极性单体可以单独使用,也可以混合两种以上来使用,并且也可以带有抗衡离子以盐的形式存在。其中,优选使用酸性单体,更优选(甲基)丙烯酸。以构成作为聚合物一次颗粒的粘结剂树脂的全部聚合性单体为100质量%,其中极性单体的总量所占的比例优选为0.05质量%以上,更优选为0.3质量%以上,特别优选为0.5质量%以上,进一步优选为1质量%以上。理想的是,所述比例的上限优选为10质量%以下,更优选为5质量%以下,特别优选为2质量%以下。当极性单体的总量为上述范围时,所得到的聚合物一次颗粒的分散稳定性得到提高,在凝聚工序中易于进行颗粒形状或粒径的调整。
作为“其他单体”,可以举出苯乙烯、甲基苯乙烯、氯苯乙烯、二氯苯乙烯、对叔丁基苯乙烯、对正丁基苯乙烯、对正壬基苯乙烯等苯乙烯类;丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸乙基己酯等丙烯酸酯类;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、甲基丙烯酸羟基乙酯、甲基丙烯酸乙基己酯等甲基丙烯酸酯类;丙烯酰胺、N-丙基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二丙基丙烯酰胺、N,N-二丁基丙烯酰胺、丙烯酰胺等。聚合性单体可以单独使用,也可以2种以上组合使用。
在本发明中,组合使用上述的聚合性单体等时,作为优选的实施方式,以将酸性单体和其他单体组合使用为宜。更优选的是,使用(甲基)丙烯酸作为酸性单体,使用选自苯乙烯类、(甲基)丙烯酸酯类之中的聚合性单体作为其他单体;进一步优选的是,使用(甲基)丙烯酸作为酸性单体,使用苯乙烯与(甲基)丙烯酸酯类的组合作为其他单体;特别优选的是,使用(甲基)丙烯酸作为酸性单体,使用苯乙烯和丙烯酸正丁酯的组合作为其他单体。
此外,还优选使用交联树脂作为构成聚合物一次颗粒的粘结剂树脂。这种情况下,作为与上述聚合性单体共用的交联剂,可以使用具有自由基聚合性的多官能性单体。作为多官能性单体,可以举出例如二乙烯基苯、己二醇二丙烯酸酯、乙二醇二(甲基丙烯酸酯)、二乙二醇二(甲基丙烯酸酯)、二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基丙烯酸酯)、新戊二醇丙烯酸酯、苯二甲酸二烯丙酯等。并且,作为交联剂,还可以使用在侧基上具有反应性基团的聚合性单体,例如甲基丙烯酸缩水甘油酯、羟甲基丙烯酰胺、丙烯醛等。其中,优选自由基聚合性的二官能性单体,特别优选二乙烯基苯、己二醇二丙烯酸酯。
所述多官能性单体等交联剂可以单独使用,也可以混合两种以上来使用。使用交联树脂作为构成聚合物一次颗粒的粘结剂树脂时,理想的是,构成树脂的全部聚合性单体中多官能性单体等交联剂所占的混合比例优选为0.005质量%以上,更优选为0.1质量%以上,进一步优选为0.3质量%以上,且优选为5质量%以下,更优选为3质量%以下,进一步优选为1质量%以下。
作为用于乳液聚合的乳化剂,可以使用公知的乳化剂,并且可以使用或合用选自阳离子性表面活性剂、阴离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂之中的一种或两种以上的乳化剂。
作为阳离子性表面活性剂,可以举出例如十二烷基氯化铵、十二烷基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基氯化吡啶鎓、十二烷基溴化吡啶鎓、十六烷基三甲基溴化铵等。
作为阴离子性表面活性剂,可以举出例如硬脂酸钠、十二酸钠等脂肪酸皂、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、月桂基硫酸钠等。
作为非离子表面活性剂,可以举出例如聚氧乙烯十二烷基醚、聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯十二烷基醚、聚氧乙烯山梨聚糖单油酸酯醚、蔗糖单癸酸酯等。
在100重量份聚合性单体中,乳化剂的用量通常为1重量份~10重量份。并且,在这些乳化剂中可以合用例如部分皂化或完全皂化的聚乙烯醇等聚乙烯醇类、羟乙基纤维素等纤维素衍生物类等中的一种或两种以上的物质作为保护胶体。
作为聚合引发剂,可以使用例如过氧化氢;过硫酸钾等过硫酸盐类;过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰等有机过氧化物类;2,2’-偶氮二异丁腈、2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)等偶氮系化合物类;氧化还原系引发剂等。通常,相对于100重量份聚合性单体以0.1重量份~3重量份左右的量使用一种或两种以上的所述聚合引发剂。其中,作为引发剂,优选至少一部分或全部为过氧化氢或有机过氧化物类。
上述聚合引发剂均可以在聚合性单体添加前、添加的同时、添加后的任意时期添加到聚合体系中,也可以根据需要组合这些添加方法。
乳液聚合时,可以根据需要使用公知的链转移剂,作为这样的链转移剂的具体例,可以举出叔十二烷基硫醇、2-巯基乙醇、二异丙基黄原酸酯(ジイソプロピルキサントゲン)、四氯化碳、三氯溴甲烷等。链转移剂可以单独使用或合用两种以上,并且通常以全部聚合性单体的5质量%以下的范围使用。此外,在反应体系中还可以适当地混合pH调节剂、聚合度调节剂、消泡剂等。
乳液聚合时,在聚合引发剂的存在下将上述聚合性单体聚合,聚合温度通常为50℃以上、优选为60℃以上、进一步优选为70℃以上。并且通常为120℃以下、优选为100℃以下、进一步优选为90℃以下。
理想的是,通过乳液聚合得到的聚合物一次颗粒的体积平均粒径(Mv)通常为0.02μm以上,优选为0.05μm以上,进一步优选为0.1μm以上,并且通常为3μm以下,优选为2μm以下,进一步优选为1μm以下。如果粒径小于所述范围,则有时凝聚速度难以控制,如果粒径大于所述范围,则凝聚得到的调色剂的粒径易于变大,有时难以得到目标粒径的调色剂。
作为本发明中的聚合物一次颗粒的粘结剂树脂的利用DSC法得到的Tg优选为40℃以上,更优选为55℃以上。并且优选为80℃以下,更优选为65℃以下。只要所述Tg在所述范围内,则保存性优异,此外还不损害凝聚性。当Tg过高时,凝聚性较差,必须过量添加凝聚剂或者过度提高凝聚温度,其结果有时易产生微粉。此处,当由于其他成分导致热量变化、例如与聚内酯或蜡的熔融峰重叠而不能明确判断粘结剂树脂的Tg时,粘结剂树脂的Tg是指在除去了这样的其他成分的状态下制作出调色剂时的Tg。
在本发明中,构成聚合物一次颗粒的粘结剂树脂的酸值为根据JISK0070的方法测定得到的值,所述酸值优选为3mgKOH/g以上,更优选为5mgKOH/g以上。且通常为50mgKOH/g以下,更优选为30mgKOH/g以下。
本发明中使用的“聚合物一次颗粒的分散液”中的聚合物一次颗粒的固体成分浓度的下限值优选为14质量%以上,更优选为21质量%以上。另一方面,其上限值优选为30质量%以下,更优选为25质量%以下。当所述固体成分浓度在所述范围内时,从经验上来说易于在凝聚工序中调整聚合物一次颗粒的凝聚速度,作为结果,易于将芯颗粒的粒径、颗粒形状、粒径分布调整至任意范围。
在本发明中,在包含通过乳液聚合得到的聚合物一次颗粒的分散液中混合着色剂、带电控制剂、蜡等的分散液,使包含聚合物一次颗粒的分散液中的一次颗粒凝聚,形成芯颗粒,并使其熔合(优选在经过使树脂微粒等固着或附着于芯颗粒上的包壳工序后使其熔合),将熔合得到的颗粒清洗、干燥,由此得到调色剂母粒。
作为着色剂,可以是通常使用的着色剂,对其没有特别限定。例如,可以举出上述颜料;炉黑或灯黑等炭黑;磁性着色剂等。所述着色剂的含量比例只要是对于所得到的调色剂通过显影形成可见图像来说是足够的量即可,例如,调色剂中着色剂的量优选为1重量份以上,更优选为3重量份以上。且优选为25重量份以下,进一步优选为15重量份以下,特别优选为12重量份以下。
上述着色剂可以具有磁性,作为磁性着色剂,可以举出在作为打印机、复印机等的使用环境温度的0℃~60℃附近显示出亚铁磁性或铁磁性的强磁性物质,具体地可以举出例如磁铁矿(Fe3O4)、磁赤铁矿(γ-Fe2O3)、磁铁矿和磁赤铁矿的中间体或混合物;MxFe3-xO4(式中,M为Mg、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd等)等尖晶石铁氧体;BaO·6Fe2O3、SrO·6Fe2O3等六方晶系铁氧体;Y3Fe5O12、Sm3Fe5O12等石榴石型氧化物;CrO2等金红石型氧化物;和Cr、Mn、Fe、Co、Ni等金属或它们的强磁性合金等之中在0℃~60℃附近显示出磁性的物质。其中,优选磁铁矿、磁赤铁矿或者磁铁矿与磁赤铁矿的中间体。
出于在保持作为非磁性调色剂的特性的同时防止飞散和带电控制等目的而含有上述磁性着色剂时,调色剂中的上述磁粉的含量通常为0.2质量%以上、优选为0.5重量%以上、更优选为1质量%以上。且通常为10质量%以下、优选为8质量%以下、更优选为5质量%以下。并且,当作为磁性调色剂来使用时,理想的是,调色剂中的所述磁粉的含量通常为15质量%以上,优选为20质量%以上,且通常为70质量%以下,优选为60质量%以下。如果磁粉的含量小于所述范围,则有时得不到作为磁性调色剂所需的磁力,并且如果磁粉的含量大于所述范围,则有时造成定影性不良。
作为乳液聚合凝聚法中的着色剂的混合方法,通常将聚合物一次颗粒分散液与着色剂分散液混合,制成混合分散液后,使其凝聚,从而制成颗粒聚集体。对于着色剂,优选在乳化剂的存在下,利用砂磨机、珠磨机等机械手段使着色剂在水中乳化,在被乳化的状态下使用着色剂。此时,在着色剂分散液中,相对于100重量份水,可以加入有10重量份~30重量份着色剂、1重量份~15重量份乳化剂。此外,在分散过程中边监视分散液中的着色剂的粒径边进行分散,以最终将其体积平均粒径(Mv)控制在0.01μm以上,优选控制为0.05μm以上,且优选为3μm以下,更优选为0.5μm以下。对于乳化凝聚时的着色剂分散液的混合,计算后使用着色剂分散液,使凝聚后形成的调色剂母粒中着色剂为2质量%~10质量%。
为了改善定影性等,优选含有蜡。蜡可以含在聚合物一次颗粒中,也可以含在树脂微粒中。但是,通常随着蜡的用量的增加,凝聚控制变差,粒径分布有变宽的趋势。因此,作为乳液聚合凝聚法中的蜡的配合方法,优选预先在水中将蜡乳化分散成体积平均粒径(Mv)0.01μm~2.0μm、更优选为0.01μm~0.5μm来制成蜡分散液,在乳液聚合时添加如此制成的蜡分散液;或者在凝聚工序添加如此制成的蜡分散液。为了使蜡在调色剂中分散成合适的分散粒径,优选在乳液聚合时添加蜡作为种子。通过添加蜡作为种子,可以得到内包有蜡的聚合物一次颗粒,因此蜡不会大量存在于调色剂表面,能够抑制调色剂的带电性和耐热性的恶化。使用时进行计算,以使聚合物一次颗粒中蜡所占的含量优选为4质量%以上、更优选为5质量%以上、特别优选为7质量%以上。并且优选为30质量%以下、更优选为20质量%以下、特别优选为15质量%以下。
另外,也可以在树脂微粒中含有蜡,这种情况与得到聚合物一次颗粒的情况相同,也优选在乳液聚合时添加蜡作为种子。优选在全部树脂微粒中蜡所占的含量比例小于全部聚合物一次颗粒中蜡所占的含量比例。一般在树脂微粒中含有蜡时,定影性得到提高,但是相反,微粉的产生量有增多的倾向。据认为,这是因为,对于定影性而言,受热时蜡向调色剂表面的移动速度变快,因而定影性提高,但通过在树脂微粒中含有蜡,使树脂微粒的粒度分布变宽,因而凝聚的控制变难,从而导致微粉的增加。
为了赋予带电量、带电学稳定性,在用于本发明的调色剂中可以混合带电控制剂。作为带电控制剂,可以使用现有公知的化合物。可以举出例如羟基羧酸的金属络合物、偶氮化合物的金属络合物、萘酚系化合物、萘酚系化合物的金属化合物、苯胺黑系染料、季铵盐以及这些化合物的混合物。相对于100重量份树脂,带电控制剂的混合量优选为0.1重量份~5重量份的范围。
在乳液聚合凝聚法中,使调色剂中含有带电控制剂的情况下,可以通过如下方法等进行混合:乳液聚合时与聚合性单体等一起混合带电控制剂;带电控制剂与聚合物一次颗粒和着色剂等一起在凝聚工序中混合;使聚合物一次颗粒和着色剂等凝聚,在形成作为调色剂大致适合的粒径以后,混合带电控制剂。在这些方法之中,优选使用乳化剂使带电控制剂乳化分散在水中,制成体积平均粒径(Mv)为0.01μm~3μm的乳化分散液来使用。关于乳化凝聚时带电控制剂分散液的混合,使用时,通过计算使凝聚后形成的调色剂母粒中带电控制剂的量为0.1质量%~5质量%。
对于上述分散液中的聚合物一次颗粒、树脂微粒、着色剂颗粒、蜡颗粒、带电控制剂颗粒等的体积平均粒径(Mv),通过实施例所记载的方法使用纳米粒度仪(Nanotrac)来测定,将其测定值定义为所述体积平均粒径(Mv)。
乳液聚合凝聚法的凝聚工序中,上述的聚合物一次颗粒、树脂微粒、着色剂颗粒、必要时混合的带电控制剂、蜡等成分同时或依次混合,但是从组成的均匀性和粒径的均匀性的角度出发,优选预先制作出各成分的分散液,即聚合物一次颗粒分散液、树脂微粒分散液、着色剂颗粒分散液、带电控制剂分散液、蜡微粒分散液等。
并且,混合这些不同种类的分散液时,由于各分散液中所含有的成分的凝聚速度不同,因此为了均匀地进行凝聚,优选连续或间断地用一定时间来添加、混合。添加这些分散液所需的合适的时间根据待混合的分散液的量或固体成分浓度等而变化,因此优选适当调整添加所用时间来进行混合。例如,在聚合物一次颗粒分散液中混合着色剂颗粒分散液时,优选用3分钟以上的时间添加。并且,将树脂微粒分散液混合在芯颗粒中时,也优选用3分钟以上的时间添加。
上述凝聚处理通常有如下方法:在搅拌槽内进行加热的方法、加入电解质的方法、降低体系内的乳化剂的浓度的方法或者组合这些方法的方法等。欲通过在搅拌下使聚合物一次颗粒凝聚以得到大体接近调色剂的尺寸的颗粒聚集体时,由于颗粒之间的凝聚力与搅拌产生的剪切力之间的平衡,使得颗粒聚集体的粒径得到控制,但是利用上述方法能够增大凝集力。
作为添加电解质进行凝聚时的电解质,可以是有机盐、无机盐中的任意一种,具体地说,可以举出NaCl、KCl、LiCl、Na2SO4、K2SO4、Li2SO4、CH3COONa、C6H5SO3Na等具有1价金属阳离子的无机盐;MgCl2、CaCl2、MgSO4、CaSO4、ZnSO4等具有2价金属阳离子的无机盐;Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3等具有3价金属阳离子的无机盐等。在这些之中,使用具有2价以上的多价金属阳离子的无机盐时,凝聚速度变快,因而从生产率方面考虑是优选的,但是另一方面,由于不被包入芯颗粒的聚合物一次颗粒等的量增加,因此,其结果是易产生未达到所期望的调色剂粒径的微粉。因而,从减小上述微粉的产生量的角度出发,优选使用凝聚作用没有那么强的具有1价金属阳离子的无机盐。
上述电解质的用量根据电解质的种类、目标粒径等的不同而不同,相对于混合分散液中的100重量份固体成分,所述电解质的用量通常为0.05重量份以上、优选为0.1重量份以上,且通常为25重量份以下、优选为15重量份以下、进一步优选为10重量份以下。当所述用量小于所述范围时,有时会出现凝聚反应的进展变慢,凝聚反应后还残留有1μm以下的微粉,所得到的颗粒聚集体的平均粒径达不到目标粒径等问题。当所述用量大于所述范围时,有时会出现易导致急速凝聚而难以控制粒径,使所得到的芯颗粒中包含粗粉或无定形物质等问题。
并且,对于电解质的添加方法,优选不是一次性添加,而是间断或连续地用一定时间添加。所述添加时间根据其用量等的不同而变化,但是更优选用0.5分钟以上进行添加。通常刚一加入电解质,就开始了急速凝聚,因此存在未参与凝聚的聚合物一次颗粒、着色剂颗粒或其凝聚物等大量残留的倾向。可以认为,这些未参与凝聚的物质是微粉产生的根源之一。采用上述操作,能够进行均匀的凝聚而不进行急速凝聚,因此能够防止微粉的产生。
并且,加入电解质进行凝聚时的凝聚工序的最终温度优选为20℃以上,更优选为30℃以上。且优选为70℃以下,更优选为60℃以下。此处,控制凝聚工序前的温度也是将粒径控制到本发明的特定范围的方法之一。在凝聚工序中添加的着色剂之中,有如上述电解质那样诱发凝聚的着色剂,有时即使不加入电解质,也发生凝聚。于是,在混合着色剂分散液时预先冷却聚合物一次颗粒分散液的温度,由此能够防止所述凝聚。该凝聚是产生微粉的原因。在本发明中,预先将聚合物一次颗粒冷却到优选0℃以上、更优选2℃以上、且优选15℃以下、更优选12℃以下、进一步优选10℃以下。此外,该方法不仅在加入电解质进行凝聚时有效果,也用于通过控制pH或加入醇等极性有机溶剂等来进行凝聚的方法等不加入电解质的进行凝聚的方法,因此对凝聚方法没有特别限制。
通过加热进行凝聚时凝聚工序的最终温度通常为聚合物一次颗粒的(Tg-20℃)以上、优选为(Tg-10℃),且通常为聚合物一次颗粒的Tg以下、优选为(Tg-5℃)以下。
并且,作为防止急速凝聚以防止微粉产生的方法,有加入去离子水等的方法。添加去离子水等的方法所产生的凝聚作用没有添加电解质的方法那么强,因而从生产效率角度出发,添加去离子水等的方法不是被积极采用的方法,反而有时在其后的过滤工序等中得到大量的滤液,所以不是优选的。但是,如本发明那样要求精确的凝聚控制时,添加去离子水等的方法是非常有效的。并且,在本发明中,优选采用添加去离子水等的方法与上述进行加热的方法、添加电解质的方法等进行组合的方法。此时,从易于控制凝聚的角度考虑,特别优选在加入电解质后添加去离子水的方法。
根据装置形状和处理规模来最优化凝聚所需的时间,但是为了使调色剂母粒的粒径达到目标粒径,从比进行使凝聚工序停止的操作时的温度(例如,通过乳化剂的添加、pH控制等阻止芯颗粒生长,进行这样的操作时的温度(下文中,简称为凝聚最终温度。))低8℃的温度到凝聚最终温度的时间优选为30分钟以上,更优选为1小时以上。通过延长所述时间,残存的聚合物一次颗粒、着色剂颗粒或其凝聚物等不被残留,而被包入目标芯颗粒,或者它们之间发生凝聚,形成目标芯颗粒。
为了得到满足上述(1)~(3)的全部要件的调色剂,与在凝聚工序中通常进行的操作相比较,以采用凝聚速度不快的操作为宜。作为所述凝聚速度不快的操作,有如下操作:例如,预先冷却要使用的分散液;以较长的时间添加分散液等;采用凝聚作用不大的电解质等;连续或间断地加入电解质;降低升温速度;延长凝聚时间;等等。并且,在熟化工序中,以采用已凝聚的颗粒难以再分散的操作为宜。作为上述已凝聚的颗粒难以再分散的操作,有如下操作:例如,降低搅拌转速;连续或间断地加入分散稳定剂;预先混合分散稳定剂和水;等等。另外,满足上述(1)~(3)的全部要件的调色剂优选是没有经过将最终得到的调色剂或调色剂母粒通过分级等操作除去了其中的体积中值粒径(Dv50)以下的颗粒的工序而得到的。
本发明中,优选使聚合物一次颗粒凝聚来制成芯颗粒,经过在芯颗粒上固着或附着树脂微粒等的包壳工序后,使其熔合,并将得到的颗粒进行清洗、干燥,由此得到调色剂母粒。
树脂微粒相对于全部芯颗粒的比例如下:相对于100重量份芯颗粒,树脂微粒优选为0.5重量份以上,更优选为5重量份以上,且优选为30重量份以下,特别优选为20重量份以下。
树脂微粒可以利用与上述聚合物一次颗粒同样的方法制造,对其构成没有特别的限制,然而以构成作为树脂微粒的粘结剂树脂的全部聚合性单体为100质量%,其中极性单体的总量所占的比例优选为0.05质量%以上,更优选为0.1质量%以上,进一步优选为0.2质量%以上。理想的是,所述比例的上限优选为3质量%以下,更优选为1.5质量%以下。当极性单体的总量所占的比例为上述范围时,所得到的树脂微粒的分散稳定性得到提高,在凝聚工序中易于进行颗粒形状和粒径的调整。
并且,从在凝聚工序中易于进行颗粒形状和粒径的调整、能够抑制微粉的产生、使带电特性优异的角度出发,优选在构成作为树脂微粒的粘结剂树脂的全部聚合性单体的100质量%中极性单体的总量所占的比例小于在构成作为聚合物一次颗粒的粘结剂树脂的全部聚合性单体的100质量%中极性单体的总量所占的比例。
并且,从保存稳定性等方面考虑,优选作为树脂微粒的粘结剂树脂的Tg高于作为聚合物一次颗粒的粘结剂树脂的Tg。
本发明中,根据需要,形成调色剂母粒时,可以在芯颗粒的表面包覆(附着或固着)树脂微粒。树脂微粒的体积平均粒径(Mv)优选为0.02μm以上、更优选为0.05μm以上。且通常为3μm以下、更优选为1.5μm以下。通常,上述树脂微粒的使用有助于产生未达到规定的调色剂粒径的微粉。所以,用现有的树脂微粒包覆的调色剂中,小于规定的调色剂粒径的微粉的量增多。
本发明中,在加大蜡的配合量的情况下,高温定影性得到了提高,但是蜡容易在调色剂表面露出,所以有时带电性、耐热性变差,而通过用不含蜡的树脂微粒包覆芯颗粒的表面,能够防止性能变差。
但是,基于提高高温定影性的目的而使树脂微粒中也含有蜡的情况下,先附着在芯颗粒表面的树脂微粒容易发生剥落。其原因是,上述的所述树脂微粒的粒径分布变宽了,所以存在附着力弱的大粒径树脂微粒。因此,为了减少这种剥落,优选一边向分散有在表面附着有树脂微粒的颗粒的液体中添加预先混合了分散稳定剂和水的水溶液,一边进行升温。
采用“添加乳化剂后开始升温的工序”的情况中,即,在急剧降低凝聚力后进行熟化工序时,由于其凝聚力的急剧降低,所以暂时附着的树脂微粒有时易脱离。因而,优选的是,不将凝聚力降低到树脂微粒发生脱落的程度,并且在抑制颗粒的粒径变大的同时,在附着了树脂微粒后进行熔合。
在乳液聚合凝聚法中,优选的是,为了增加通过凝聚得到的颗粒聚集体的稳定性,添加乳化剂或pH调节剂作为分散稳定剂,使颗粒之间的凝聚力降低,停止调色剂母粒的成长,在其后,增加使已凝聚的颗粒间发生熔合的熟化工序。
在混合乳化剂的情况下,对其混合量没有限定,但是相对于混合分散液中的100重量份固体成分,乳化剂的混合量优选为0.1重量份以上,更优选为1重量份以上,进一步优选为3重量份以上,并且优选为20重量份以下,更优选为15重量份以下,进一步优选为10重量份以下。在凝聚工序以后、完成熟化工序之前的期间,通过添加乳化剂,或者提高凝聚液的pH值,能够抑制在凝聚工序凝聚成的颗粒聚集体之间发生凝聚等,从而能够抑制熟化工序后的调色剂中产生粗大颗粒。
此处,作为将用于本发明的图像形成装置的小粒径调色剂的粒径控制到意味着粒度分布窄的特定范围的方法,可以举出在进行添加乳化剂或pH调节剂的工序之前降低搅拌转速(即,降低搅拌产生的剪切力)的方法。优选当转变为凝聚作用较弱的体系(例如通过一次性添加乳化剂或pH调节剂而急速地转变为稳定(分散)的体系)时采用该方法。如上所述,当采用在添加预先混合分散稳定剂和水而成的水溶液的同时进行升温的方法时,如果降低搅拌转速,则体系过于倾向于凝聚,因此有时会导致粒径的粗大。
作为一个实例,可以通过上述方法得到用于本发明的图像形成装置的具有特定粒径分布的调色剂(即满足上述(1)~(3)中全部的要件的调色剂或具有上述平均圆形度的调色剂),更具体地说,根据将所述搅拌转速调低的程度,可以调节微粉颗粒的含量。例如,如果使搅拌转速从250rpm降低到150rpm,则能够提供比公知的调色剂的粒度分布要窄的小粒径调色剂,并且能够得到用于本发明的图像形成装置的具有特定粒径分布的调色剂。但是,该值当然根据如下条件的不同而不同:
(a)搅拌容器的直径(作为所谓一般的圆筒形)与搅拌桨的最大径(及其相对比例)、
(b)搅拌容器的高度、
(c)搅拌桨前端的圆周速度、
(d)搅拌桨的形状、
(e)搅拌容器内的桨叶的位置,等等。
特别是关于(c),优选为1.0米/秒~2.5米/秒,更优选为1.2米/~2.3米/秒,特别优选为1.5米/秒~2.2米/秒。因为只要(c)在上述范围内,就对颗粒提供既不发生剥落也不产生粗大粒径的合适的剪切速度。
熟化工序的温度优选在作为聚合物一次颗粒的粘结剂树脂的Tg以上,更优选在比上述Tg高5℃以上的温度,并且优选在比上述Tg高80℃以下的温度,更优选在比上述Tg高50℃以下的温度。并且,熟化工序所需的时间根据目标调色剂的形状的不同而不同,但是,理想的是达到构成聚合物一次颗粒的聚合物的玻璃化转变温度以上的温度之后,通常保持0.1小时以上、优选1小时以上,且通常为5小时以下、优选为3小时以下。
通过这样的加热处理,实现在聚集体中聚合物一次颗粒彼此熔为一体,并且作为聚集体的调色剂母粒的形状也接近球形。可以认为熟化工序前的颗粒聚集体为聚合物一次颗粒通过静电凝聚或物理凝聚形成的聚集体,但是在熟化工序后,构成颗粒聚集体的聚合物一次颗粒相互熔合,调色剂母粒的形状也有可能接近球形。利用这样的熟化工序,通过控制熟化工序的温度和时间等,能够根据目的而制造出各种形状的调色剂,例如,作为聚合物一次颗粒凝聚而成的形状的葡萄形、熔合进一步进行而形成的马铃薯形、熔合再度推进而形成的球形等。
经上述各工序得到的颗粒聚集体根据公知方法进行固液分离,将颗粒聚集体回收,接下来根据需要对其进行清洗后,进行干燥,由此能够得到目标调色剂母粒。
并且,利用例如喷雾干燥法、原位法或者液中颗粒包覆法等方法,在通过上述乳液聚合凝聚法得到的颗粒的表面以优选为0.01μm~0.5μm的厚度进一步将以聚合物为主成分的树脂微粒形成外层,由此也能够制成胶囊化的调色剂母粒。
通过上述那样的制造方法,能够制造能满足(1)~(3)中全部要件的调色剂母粒或具有上述平均圆形度的调色剂母粒,接下来,通过后述的外添处理,能够得到满足(1)~(3)中全部要件的调色剂或具有上述平均圆形度的调色剂。
并且,使用流动式颗粒图像分析装置FPIA-2100测定的乳液聚合凝聚法调色剂的平均圆形度优选为0.93以上、特别优选为0.94以上。可以认为,越接近球形,越难以在颗粒内发生带电量的局域化,并且显影性越趋于均匀,但是制作完全球形的调色剂会使清洁性恶化,因此上述平均圆形度优选为0.98以下,更优选为0.97以下。
并且,理想的是,调色剂在四氢呋喃(下文中,有时简称为“THF”)中的可溶成分的凝胶渗透色谱(下文中,有时简称为“GPC”)的峰值分子量之中,至少1个峰值分子量优选为3万以上,更优选为4万以上,进一步优选为5万以上,并且优选为20万以下,更优选为15万以下,进一步优选为10万以下。当所述峰值分子量均低于所述范围时,在非磁性单组分显影方式中机械耐久性有时会恶化,当所述峰值分子量均大于所述范围时,低温定影性或定影强度有时会恶化。
对于乳液聚合凝聚法调色剂的带电性,可以带正电,也可以带负电,但是优选制成带负电的调色剂来使用。调色剂的带电性的控制可以根据带电控制剂的选择和含量、外添剂的选择和混合量等来调整。
<粉碎法调色剂>
对于制造本发明的图像形成装置所用的具有特定范围的粒径分布的粉碎法调色剂的方法没有特别限定,例如可以举出过度进行分级的方法等。
作为制造粉碎调色剂时使用的树脂,从已知可用于调色剂的树脂中适当选择使用即可。例如使用苯乙烯类树脂、氯乙烯类树脂、松香改性马来酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、饱和或不饱和聚酯树脂、离聚物树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、酮树脂、乙烯-丙烯酸酯共聚物、二甲苯树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂等。这些树脂可以单独使用,也可几个合用。
聚酯树脂由多元醇和多元酸形成,可通过将根据需要这些多元醇和多元酸中至少一方含有3元以上的多官能成分(交联成分)的聚合性单体组合物聚合来得到聚酯树脂。其中,作为用于聚酯树脂的合成的2元醇,可以举出例如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,4-丁烯二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇等二醇类、双酚A、氢化双酚A、聚氧乙烯化双酚A、聚氧丙烯化双酚A等双酚A环氧化合物加成物、其他二醇。这些单体之中,特别优选使用双酚A环氧化合物加成物作为主成分单体,其中,优选每1分子的环氧化合物平均加成数为2~7的加成物。
作为参与聚酯的交联化的3元以上的多元醇,可以举出例如山梨糖醇、1,2,3,6-己四醇、1,4-山梨聚糖、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、蔗糖、1,2,4-丁烷三醇、1,2,5-戊三醇、甘油、2-甲基丙烷三醇、2-甲基-1,2,4-丁烷三醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、1,3,5-三羟基甲基苯、其他3元以上的多元醇。
另一方面,作为多元酸,可以举出例如马来酸、富马酸、柠康酸、衣康酸、戊烯二酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、环己烷二羧酸、琥珀酸、己二酸、癸二酸、壬二酸、丙二酸、这些酸的酸酐、这些酸的低级烷基酯;或者正十二碳烯基琥珀酸、正十二烷基琥珀酸等链烯基琥珀酸类或者烷基琥珀酸类;其他的2元有机酸。
作为参与聚酯的交联化的3元以上的多元酸,可以举出例如1,2,4-苯三甲酸、1,2,5-苯三甲酸、1,2,4-环己烷三羧酸、2,5,7-萘三甲酸、1,2,4-萘三甲酸、1,2,5-己烷三羧酸、1,3-二羧基-2-甲基-2-羧甲基丙烷、四(羧甲基)甲烷、1,2,7,8-辛烷四羧酸、以及它们的酸酐、其他3元以上的多元酸。
这些聚酯树脂可通过通常的方法合成。具体地说,根据单体的反应性确定反应温度(170℃~250℃)、反应压力(5mmHg~常压)等条件,在得到规定的物理性质的时刻终止反应即可。本发明涉及的聚酯树脂的Sp(软化点)优选为90℃以上,更优选为95℃以上。且优选为135℃以下,更优选为133℃以下。另外,Tg的范围如下:例如软化点为90℃时,Tg为50℃~65℃,软化点为135℃时,Tg为60℃~75℃。这种情况下,与所述范围相比,Sp低的情况下,容易发生定影时的偏移(offset)现象,与所述范围相比,Sp大的情况下,定影能量增大,彩色调色剂的光泽性、透明性有变差的趋势,所以不是优选的。另外,与所述范围相比,Tg低的情况下,容易产生调色剂的凝聚块或固着,与所述范围相比,Tg高的情况下,热定影时的定影强度有降低的趋势,所以不是优选的。Sp可以主要通过树脂的分子量来调整,以树脂的四氢呋喃可溶成分用GPC法测定的数均分子量计,优选为2000以上、更优选为3000以上,且优选为20000以下、更优选为12000以下。另外,Tg可以主要通过选择构成树脂的单体成分来调整,具体地说,通过以芳香族多元酸作为酸成分的主成分,能够提高Tg。即,所述的多元酸之中,优选使用邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、1,2,4-苯三甲酸、1,2,5-苯三甲酸等和它们的酸酐、它们的低级烷基酯等为主成分。
本发明中,Sp用使用JISK7210和K6719记载的流动试验仪测定的值来定义。具体地说,使用流动试验仪(CFT-500、岛津制作所制造),将约1g的试样以预热时间50℃、5分钟、升温速度3℃/分钟的条件加热,同时通过面积1cm2的柱塞施加30kg/cm2的负荷,从孔径1mm、长度10mm的模头挤出。由此,绘制柱塞行程-温度曲线,将该S形曲线的高度设定为h时,将对应h/2的温度定义为软化点。另外,测定Tg时,使用差示扫描量热计(PERKINELMER社制造的DSC7或精工电子社的DSC120)基于通常的方法进行测定,将如此测定得到的值定义为Tg。
通常聚酯树脂的酸值过高的情况下,难以得到稳定的高带电量,另外,高温高湿时的带电学稳定性也有变差的趋势,所以本发明中进行制备时优选将该酸值控制在50KOHmg/g以下、更优选为30KOHmg/g以下、最优选为3KOHmg/g~15KOHmg/g。作为将酸值调整到所述范围内的方法,除了控制树脂合成时使用的醇系和酸系的单体的混合比例的方法之外,可以举出下述方法;例如通过酯交换法将酸单体成分预先制成低级烷基酯后再用于合成的方法;将含有氨基的二醇等碱性成分混合到组分中,由此中和残存酸基的方法等,但不限于这些方法,当然可以采用所有的公知方法。本发明中,聚酯树脂的酸值是基于JISK0070的方法测定的。但是,树脂不易溶解于溶剂的情况下,使用二氧六环等良溶剂。
作为上述聚酯树脂,优选以其玻璃化转变温度(Tg)为x轴的变量,以软化点(Sp)为y轴的变量,在xy坐标上作图时,具有在以下述的式(a)~(d)表示的直线围起的范围内的物理性质。Tg和Sp的单位为“℃”。
式(a)Sp=4×Tg-110
式(b)Sp=4×Tg-170
式(c)Sp=90
式(d)Sp=135
将具有以上述式(a)~(d)表示的直线围起的物理性质的聚酯树脂用于粉碎调色剂的情况下,所述粉碎法调色剂对机械应力的耐性极强,并且能够避免连续使用时等产生的摩擦热导致的调色剂的凝聚或固化,能够长期保持适当的带电性。
粉碎调色剂中,对于着色剂来说,只要是通常使用的着色剂即可,没有特别限定。例如,可以使用用于上述的聚合调色剂的着色剂。所述着色剂的含量比例只要是所得到的调色剂通过显影形成可视像所需的足够的量即可,例如,在与聚合调色剂同程度的调色剂中优选含有1质量份以上的着色剂,更优选12质量份。且着色剂优选为25质量份以下,进一步优选为15质量份以下,特别优选为12质量份以下。
粉碎调色剂中,还可含有其他的构成材料。例如,作为带电控制剂,可以使用所有公知带电控制剂。例如,作为带正电用带电控制剂,已知有苯胺黑染料、含氨基的乙烯基系共聚物、季铵盐化合物、多元胺树脂等,作为带负电用带电控制剂,已知有含有铬、锌、铁、钴、铝等金属的金属络合物偶氮染料;水杨酸或者烷基水杨酸与上述金属的盐、金属络合物等。相对于100质量份树脂,带电控制剂的用量优选为0.1质量份以上,更优选为1质量份以上,且优选为25质量份以下,更优选为15质量份以下。这种情况下,带电控制剂可以添加到树脂中,也可以使其附着在调色剂母粒表面,以该形式使用。
这些带电控制剂之中,考虑到向该调色剂提供电量的能力和彩色调色剂适应性(带电控制剂本身是无色或淡色时不妨碍调色剂的色调),带正电用带电控制剂优选含氨基的乙烯基系共聚物和/或季铵盐化合物,带负电用带电控制剂优选水杨酸或者烷基水杨酸与铬、锌、铝、硼等的金属盐、金属络合物。
这些之中,作为含氨基的乙烯基系共聚物,可以举出例如丙烯酸N,N-二甲氨基甲酯、丙烯酸N,N-二乙氨基甲酯等氨基丙烯酸酯类与苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等的共聚树脂。另外,作为季铵盐化合物,可以举出例如氯化四乙基铵、氯化苄基三丁基铵与萘酚磺酸的成盐化合物等。作为带正电性调色剂用带电控制剂,可以单独添加上述的含氨基的乙烯基系共聚物和季铵盐化合物,也可以合用上述的含氨基的乙烯基系共聚物和季铵盐化合物。
另外,作为水杨酸或者烷基水杨酸的金属盐、金属络合物,各种公知的物质之中,特别优选3,5-二叔丁基水杨酸与铬、锌或者硼的络合物。另外,为了改善上述的着色剂、带电控制剂在调色剂中的分散性、相容性,可以通过预先与树脂的预混炼等进行预分散处理、所谓的母料处理。
粉碎调色剂中,还可以含有低分子量的聚烯烃、石蜡、酯蜡等低熔点的脱模剂等公知的任意物质作为其他构成成分。
作为本发明的具有特定的粒径分布的粉碎调色剂的制造法,可以举出下述例子。
1.用亨舍尔混合器等将树脂、带电控制物质、着色剂和根据需要加入的添加剂均匀分散。
2.将分散物用捏合机、挤出机、辊式捏合机等熔融混炼。
3.将混炼物用锤式粉碎机、切割研磨机等粗粉碎后,用喷射式粉粹机、I式粉碎机(I式ミル)等进行微粉碎。
4.将微粉碎物用分散式分级机、Z型分级机(ジグザグ分級機)等分级。
5.用亨舍尔混合器等将二氧化硅等外添剂分散到分级物中。
特别是通过进行上述4.的操作,并一直分级到本发明的特定的粒径分布,从而能够通过粉碎法得到本发明的图像形成装置使用的静电图像显影用调色剂。
<悬浮聚合法>
对于制造本发明的具有特定范围的粒径分布的悬浮聚合法调色剂的方法没有特别限定,例如通过调整粘结剂聚合物的极性基团数量等化学结构和分子量分布、改善悬浮状态的添加剂(分散稳定剂等)的种类以及量、悬浮聚合时的搅拌强度、聚合性单体的添加方法、聚合引发剂以及链转移剂的种类和量、聚合温度、分级程度等来进行制造。作为特别优选的方法,可以举出在生成聚合性单体滴的工序施加高的剪切力或增加分散稳定剂等的量的方法等。
作为制造悬浮聚合法调色剂时使用的树脂等原料,可以举出乳液聚合凝聚法中记载的原料。
<以熔融悬浮法为代表的化学粉碎法>
对于利用以熔融悬浮法为代表的化学粉碎法制造本发明的具有特定范围的粒径分布的调色剂的方法没有特别限定,例如通过调整粘结剂聚合物的种类、化学结构或分子量分布等;改善悬浮状态的水中添加剂的种类和量;聚合物溶液添加时的搅拌强度、添加方法、温度等;必要的分级程度等来进行制造。
作为利用熔融悬浮法等化学粉碎法制造调色剂时使用的树脂,可以举出粉碎法中记载的物质等。另外,作为其他原料,可以举出乳液聚合凝聚法中记载的物质。
本发明的图像形成装置使用的调色剂可以用于与用于将调色剂传送到静电潜像部的载体共存的双组分显影剂、调色剂中含有磁粉的磁性单组分显影剂、显影剂中不使用磁粉的非磁性单组分显影剂中的***影剂,为了明显地发挥本发明的效果,特别优选用作非磁性单组分显影方式用的显影剂。
用作所述双组分显影剂的情况下,作为与调色剂混合而形成显影剂的载体,除了公知的铁粉系、铁氧体系、磁铁矿系载体等磁性物质以外,还可以使用表面涂布有树脂的这些物质或磁性树脂载体。作为载体的包覆树脂,可以利用通常已知的苯乙烯类树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯丙烯酸共聚树脂、有机硅类树脂、改性有机硅类树脂、氟类树脂等,但并不限于这些树脂。对于载体的平均粒径没有特别限制,但优选具有10μm~200μm的平均粒径。优选每1重量份调色剂使用5重量份~100重量份这些载体。
<电子照相感光体的构成>
本发明的图像形成装置和处理盒具备在导电性支持体上具有特定的感光层的电子照相感光体。
<导电性支持体>
作为用于感光体的导电性支持体,主要使用例如铝、铝合金、不锈钢、铜、镍等金属材料;通过添加金属、碳、氧化锡等导电性粉体而赋予了导电性的树脂材料;表面蒸镀或涂布有铝、镍、ITO(氧化铟-氧化锡)等导电性材料的树脂、玻璃、纸张等。作为导电性支持体的形态,可以使用鼓状、片状、带状等的支持体。为了控制导电性、表面性等,或者为了覆盖缺陷,可以在金属材料的导电性支持体上涂布具有适当电阻值的导电性材料。
使用铝合金等金属材料作为导电性支持体的情况下,优选实施阳极氧化覆膜后使用。在实施了阳极氧化覆膜的情况下,优选通过公知方法实施封孔处理。
例如,可以在如铬酸、硫酸、草酸、硼酸、氨基磺酸等酸性浴中通过阳极氧化处理来形成阳极氧化覆膜,但在硫酸中进行阳极氧化处理可提供更良好的结果。在硫酸中进行阳极氧化时,优选的是,将硫酸浓度设定为100克/升~300克/升,溶解的铝的浓度设定为2克/升~15克/升,液体温度设定为15℃~30℃,电解电压设定为10伏~20伏,电流密度设定为0.5安培/分米2~2安培/分米2的范围,但是阳极氧化处理的条件并不限于上述条件。
优选对这样形成的阳极氧化覆膜进行封孔处理。利用公知方法进行封孔处理即可,但优选的是,例如,在含有氟化镍作为主要成分的水溶液中浸渍该膜的低温封孔处理,或者在含有乙酸镍作为主要成分的水溶液中浸渍该膜的高温封孔处理。
在上述低温封孔处理的情况中,可以适宜地选择所使用的氟化镍水溶液的浓度,而在所使用的氟化镍水溶液的浓度为3克/升~6克/升时,能获得更理想的结果。此外,为了平稳地进行封孔处理,处理温度通常为25℃以上、优选为30℃以上,且通常为40℃以下、优选为35℃以下,并且氟化镍水溶液的pH值通常为4.5以上、优选为5.5以上,且通常为6.5以下、优选为6.0以下,以此进行处理为宜。作为pH调节剂,可以使用草酸、硼酸、甲酸、乙酸、氢氧化钠、乙酸钠、氨水等。处理时间优选为每1微米覆膜厚度处理1分钟~3分钟。此外,为了进一步改良覆膜的物理性质,也可以将氟化钴、乙酸钴、硫酸镍、表面活性剂等预先加入到氟化镍水溶液中。然后,进行水洗、干燥,完成低温封孔处理。作为上述高温封孔处理的情况中的封孔剂,可以使用诸如乙酸镍、乙酸钴、乙酸铅、乙酸钴镍、硝酸钡等金属盐的水溶液,但特别优选使用乙酸镍。在使用乙酸镍水溶液的情况中,优选所使用的浓度为5克/升~20克/升的范围。理想的是,进行该处理时的处理温度通常为80℃以上、优选为90℃以上,且通常为100℃以下、优选为98℃以下,并且乙酸镍水溶液的pH值为5.0~6.0的范围。在这里,作为pH调节剂,可以使用氨水、乙酸钠等。处理时间为10分钟以上,优选为20分钟以上。此外,在这种情况下,为了提高覆膜的物理性质,也可以将乙酸钠、有机羧酸、阴离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂等加入到乙酸镍水溶液中。然后,进行水洗、干燥,完成高温封孔处理。在平均膜厚较厚时,因为封孔液的浓度提高、温度上升且处理时间变长,因而需要较强的封孔条件。因此,在平均膜厚较厚的情况下,不仅生产率会变差,而且在覆膜表面易出现诸如沾污、污渍或粉尘附着等表面缺陷。出于这方面考虑,所形成的阳极氧化覆膜的平均膜厚通常为20μm以下,特别优选为7μm以下。
支持体表面既可以是平滑的,也可以通过采用特别的切削方法或者实施研磨处理来使支持体表面粗糙。另外,也可以在构成支持体的材料中混合具有适当粒径的颗粒,由此使其表面粗糙。此外,为了降低成本,还可以不实施切削处理,直接使用拉制管。特别是使用拉制加工、冲击加工和减薄拉深等的非切削铝支持体的情况下,通过处理,得到的支持体均匀、洁净且在表面存在的污渍或杂质等附着物、小的伤痕等消失,所以是优选的。具体地说,导电性支持体优选其表面粗糙度Ra为0.01μm~0.3μm。如果Ra小于0.01μm,则粘结性可能恶化,如果Ra大于0.3μm,则易于产生黑点等图像缺陷。Ra特别优选的范围为0.01μm~0.20μm。
要将导电性支持体的表面粗糙度加工成上述范围,包括下述方法:用切削工具等削切支持体表面使表面粗糙的方法;用微细的颗粒冲撞支持体表面的喷砂加工方法;利用日本特开平4-204538号公报所记载的冰颗粒清洗装置进行加工的方法;日本特开平9-236937号公报中所记载的珩磨加工的方法。另外,还可以举出阳极氧化法、氧化铝膜处理法、半加工法或者利用日本特开平4-233546号公报所记载的激光烧蚀法的方法、利用日本特开平8-001502号公报所记载的研磨带的方法、日本特开平8-001510号公报所记载的辊压抛光加工(rollerburnishing)的方法等。但是,使支持体的表面粗糙的方法并不限于这些方法。
[表面粗糙度的定义和测定法]
表面粗糙度Ra是指算术平均粗糙度,表示距离平均线的绝对值偏差的平均值。具体地说,从粗糙度曲线中沿其平均线的方向仅选取基准长度,将从该选取部分的平均线到测定曲线的偏差的绝对值累加起来,并进行平均,所得到的值为所述Ra。后述的实施例中,使用表面粗糙度计(东京精密社制造,SURFCOM570A)测定所述Ra。但是,也可以使用其他测定器,只要是在误差范围内能产生相同的结果的测定器即可。
作为导电性的材料,可以使用铝、镍等金属鼓;或蒸镀有铝、氧化锡、氧化铟等的塑料鼓;或涂布有导电性物质的纸或塑料鼓。作为导电性支持体的原料,可以使用在常温下比电阻为103Ωcm以下的物质。
<底涂层>
本发明的图像形成装置所用的感光体优选含有底涂层。该底涂层优选含有粘结剂树脂和折射率为2.0以下的金属氧化物颗粒。另外,优选将该底涂层分散在甲醇和1-丙醇以7∶3的重量比混合而成的溶剂中时,所得到的液体中的金属氧化物聚集体二次颗粒的体积平均粒径为0.1μm以下,并且累积90%粒径为0.3μm以下。更优选体积平均粒径为0.09μm以下,且累积90%粒径为0.2μm以下。另外,体积平均粒径过小时,存在引起清洁不良、装置污染的可能性,体积平均粒径优选为0.01μm以上,累积90%粒径优选为0.05μm以上。
<金属氧化物>
本发明中,优选在底涂层使用金属氧化物颗粒。作为金属氧化物颗粒,可以使用通常能够用于电子照相感光体的任意的金属氧化物颗粒。作为金属氧化物颗粒,更具体地说,可以举出二氧化钛、氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氧化锌、氧化铁等含有一种金属元素的金属氧化物颗粒;钛酸钙、钛酸锶、钛酸钡等含有两种以上金属元素的金属氧化物颗粒。其中,优选带隙为2eV~4eV的金属氧化物颗粒。金属氧化物颗粒可以仅使用1种颗粒,也可以混合两种以上颗粒来使用。在这些金属氧化物颗粒之中,优选二氧化钛、氧化铝、二氧化硅和氧化锌,更优选二氧化钛和氧化铝,特别优选二氧化钛。
在二氧化钛颗粒的晶型方面,可以使用金红石型、锐钛矿型、板钛矿型、无定形二氧化钛中的任意一种。并且,二氧化钛颗粒可以包括来自所述结晶状态不同的二氧化钛中的两种以上结晶状态的二氧化钛。
可以对金属氧化物颗粒的表面进行各种表面处理。可以实施利用如下处理剂的处理:例如,氧化锡、氧化铝、氧化锑、氧化锆、二氧化硅等无机物;或硬脂酸、多元醇、有机硅化合物等有机物。特别是,使用二氧化钛颗粒时,优选利用有机硅化合物进行了表面处理。作为有机硅化合物,除了二甲基聚硅氧烷之外,通常还有甲基氢聚硅氧烷等硅油;甲基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷等有机硅烷;六甲基二硅氮烷等硅氮烷;以及乙烯基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷等硅烷偶联剂等,但以如下通式(1)的结构表示的硅烷处理剂与金属氧化物颗粒的反应性优良,其是最好的处理剂。
式中,R1和R2各自独立地表示烷基,更具体地说,R1和R2各自独立地表示甲基或乙基。R3为烷基或烷氧基,更具体地说,R3表示选自由甲基、乙基、甲氧基和乙氧基组成的组中的基团。此外,这些经表面处理的颗粒的最表面被这样的处理剂进行了处理,但是也可以在该处理之前利用氧化铝、二氧化硅或氧化锆等处理剂等进行处理。二氧化钛颗粒可以仅使用一种颗粒,也可以混合两种以上的颗粒来使用。
关于所使用的金属氧化物颗粒,通常使用平均一次粒径为500nm以下的金属氧化物颗粒,优选使用100nm以下、更优选为50nm以下的金属氧化物颗粒。另外,作为所使用的金属氧化物颗粒的下限优选为1nm以上、更优选为5nm以上。该平均一次粒径可以通过透射电子显微镜(Transmissionelectronmicroscope,下文中,有时称为“TEM”)根据直接观察到的颗粒的粒径的算术平均值来求出。
并且,作为所使用的金属氧化物颗粒,可以使用具有各种折射率的金属氧化物颗粒,并且还可以使用通常能够用于电子照相感光体的任意的金属氧化物颗粒。优选使用折射率为1.4以上且3.0以下的金属氧化物颗粒。金属氧化物颗粒的折射率记载于各种出版物上,例如,根据填料活用辞典(填料研究会编,大成社,1994),金属氧化物颗粒的折射率如下表1所示。
[表1]
金属氧化物颗粒之中,作为二氧化钛颗粒的具体商品名,可以举出:未实施表面处理的超微粒二氧化钛“TTO-55(N)”;实施了Al2O3被覆的超微粒二氧化钛“TTO-55(A)”、“TTO-55(B)”;利用硬脂酸实施了表面处理的超微粒二氧化钛“TTO-55(C)”;利用Al2O3和有机硅氧烷实施了表面处理的超微粒二氧化钛“TTO-55(S)”;高纯度二氧化钛“CR-EL”;硫酸法二氧化钛“R-550”、“R-580”、“R-630”、“R-670”、“R-680”、“R-780”、“A-100”、“A-220”、“W-10”;氯化法二氧化钛“CR-50”、“CR-58”、“CR-60”、“CR-60-2”、“CR-67”;导电性二氧化钛“SN-100P”、“SN-100D”、“ET-300W”;(以上均为石原产业株式会社制造);以及以“R-60”、“A-110”、“A-150”等二氧化钛为代表的、实施了Al2O3被覆的“SR-1”、“R-GL”、“R-5N”、“R-5N-2”、“R-52N”、“RK-1”、“A-SP”;实施了SiO2、Al2O3被覆的“R-GX”、“R-7E”;实施了ZnO、SiO2、Al2O3被覆的“R-650”;实施了SiO2、Al2O3被覆的“R-61N”(以上为堺化学工业株式会社制造),并且还可以举出:用SiO2、Al2O3进行了表面处理的“TR-700”;用ZnO、SiO2、Al2O3进行了表面处理的“TR-840”、“TA-500”,此外还可以举出:“TA-100”、“TA-200”、“TA-300”等表面未处理的二氧化钛;用Al2O3实施了表面处理的“TA-400”(以上为富士钛工业株式会社制造);未实施表面处理的“MT-150W”、“MT-500B”;用SiO2、Al2O3进行了表面处理的“MT-100SA”、“MT-500SA”;用SiO2、Al2O3和有机硅氧烷进行了表面处理的“MT-100SAS”、“MT-500SAS”(TAYCA株式会社制造)等。
此外,作为氧化铝颗粒的具体的商品名,可以举出“AluminiumOxideC”(NIPPONAEROSILCO.,LTD.制造)等。
并且,作为二氧化硅颗粒的具体商品名,可以举出“200CF”、“R972”(NIPPONAEROSIL社制造);“KEP-30”(日本触媒株式会社制造)等。
此外,作为氧化锡颗粒的具体商品名,可以举出“SN-100P”(石原产业株式会社制造)等。再者,作为氧化锌颗粒的具体商品名,可以举出“MZ-305S”(TAYCA株式会社制造)。但本发明中能够使用的金属氧化物颗粒并不限于这些。
在本发明的电子照相感光体的底涂层形成用涂布液中,相对于1重量份粘结剂树脂,所使用的金属氧化物颗粒优选为0.5重量份~4重量份的范围。
<粘结剂树脂>
对底涂层中使用的粘结剂树脂没有特别限定,只要该粘结剂树脂具有以下性质即可:其在电子照相感光体的底涂层形成用涂布液通常所使用的有机溶剂中可溶,并且形成后的底涂层在感光层形成用涂布液所使用的有机溶剂中不溶或溶解性小而实质上不发生混合。
作为这样的粘结剂树脂,例如可以单独使用以下树脂或者以与固化剂一起固化的形式使用以下树脂:苯氧树脂、环氧树脂、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、酪蛋白、聚丙烯酸、纤维素类、明胶、淀粉、聚氨酯、聚酰亚胺、聚酰胺等树脂,但是其中,聚酰胺树脂特别是醇溶性的共聚聚酰胺、改性聚酰胺等聚酰胺树脂因显示出良好的分散性和涂布性而优选。
作为聚酰胺树脂,例如可以举出使尼龙-6、尼龙-66、尼龙-610、尼龙-11、尼龙-12等共聚得到的所谓共聚尼龙;如N-烷氧基甲基改性尼龙、N-烷氧基乙基改性尼龙那样的对尼龙进行了化学改性的类型等的醇溶性尼龙树脂。作为具体的商品名,可以举出例如“CM4000”、“CM8000”(以上为东丽制造)、“F-30K”、“MF-30”、“EF-30T”(以上为NagaseChemteX株式会社制造)等。
在这些聚酰胺树脂之中,特别优选使用含有以如下通式(2)表示的二胺作为构成成分的共聚聚酰胺树脂。
在式(2)中,R4~R7表示氢原子或有机取代基。m、n各自独立地表示0~4的整数,当取代基为2个以上时,这些取代基可以相互不同。作为以R4~R7表示的有机取代基,优选碳原子数为20以下的含杂原子或不含杂原子的烃基,更优选的例子可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基等烷基;甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基等烷氧基;苯基、萘基、蒽基、芘基等芳基。以R4~R7表示的有机取代基进一步优选为烷基或者烷氧基,特别优选为甲基或乙基。
含有上述式(2)表示的二胺作为构成成分的共聚聚酰胺树脂还可以举出例如,将γ-丁内酰胺、ε-己内酰胺、月桂内酰胺等内酰胺类;1,4-丁烷二羧酸、1,12-十二烷二羧酸、1,20-二十烷二羧酸等二羧酸类;1,4-丁二胺、1,6-己二胺、1,8-辛二胺、1,12-十二烷二胺等二胺类;哌嗪等组合进行二元共聚、三元共聚、四元共聚等而得到的共聚物。对于其共聚比例没有特别限定,通常以上述式表示的二胺成分为5摩尔%~40摩尔%,优选为5摩尔%~30摩尔%。
作为共聚聚酰胺的数均分子量,优选为10000以上,特别优选为15000以上。且优选为50000以下,特别优选为35000以下。数均分子量过小、过大,均容易使膜难以保持均匀性。对共聚聚酰胺的制造方法没有特别限制,可以适当地使用通常的聚酰胺的缩聚方法,可使用熔融聚合法、溶液聚合法、界面聚合法等。此外,聚合时,还可以加入乙酸、苯甲酸等一元酸或者己胺、苯胺等一元碱作为分子量调节剂。
此外,还可以加入以亚磷酸钠、次磷酸钠、亚磷酸、次磷酸、受阻酚为代表的热稳定剂或者其他聚合添加剂。适合在本发明中使用的共聚聚酰胺的具体例表示如下。在具体例中,共聚比例表示单体的投料比例(摩尔比例)。
<<<聚酰胺的具体例>>>
此外,优选用于本发明的图像形成装置的电子照相感光体含有1种以上的固化性树脂。特别是,优选固化性树脂用于底涂层,优选在该固化性树脂中使用热固性树脂、光固性树脂、电子束(EB)固化性树脂等。在任一情况下,涂布后,聚合物之间等发生反应,引起交联,从而聚合物固化。
此处,对固化性树脂的具体例进行说明。热固性树脂是利用热引起化学反应而进行固化的类型的树脂的总称。具体地说,有酚醛树脂-尿素树脂-三聚氰胺树脂、环氧树脂固化物、氨基甲酸酯树脂、不饱和聚酯树脂等。并且,也可以在通常的热塑性聚合物中引入固化性取代基,从而使热塑性聚合物具有固化性。一般是具有三维交联结构的聚合物,有时也称作缩合系桥联聚合物、加成系枝化聚合物等。通常在制造时,固化性树脂的反应随时间的延长而推进,反应率与分子量增加。由此,弹性模量增加而比容减小,在溶剂中的溶解度大大降低。
接下来,对一般的热固性树脂进行说明。酚醛树脂是指由酚类和甲醛制成的合成树脂,其具有价格便宜、可以制作成良好的形状的优点。一般而言,在酚(P)与甲醛(F)的反应中,在酸性条件下得到F/P摩尔比约为0.6~1的树脂,在碱催化剂的存在下生成F/P摩尔比约为1~3的树脂。
此外,尿素树脂为使尿素与甲醛反应而制造出的合成树脂,其为无色透明的固体,具有可以自由上色这样的优点。一般而言,在尿素与甲醛的反应中,在酸性条件下,生成不具有羟甲基的聚亚甲基脲,在碱性下得到羟甲基脲类的混合物。
此外,三聚氰胺树脂是通过三聚氰胺衍生物与甲醛的反应得到的热固性树脂,其比尿素树脂贵,但其硬度、耐水性、耐热性优异,而且具有无色透明且可自由着色的优点,作为用于层积、粘结是优异的。
此外,环氧树脂是能够利用残存在高分子内的环氧基进行接枝聚合而固化的热固性树脂的总称。如果将接枝聚合前的预聚物和固化剂混合并进行热固化处理,则预聚物制成了制品,但是将预聚物和制品化的树脂两者均称为环氧树脂。预聚物是在1分子中具有2个以上环氧基的主要为液态的化合物。通过该聚合物与各种固化剂的反应(主要为加成聚合),生成三维聚合物,形成环氧树脂固化物。环氧树脂固化物的粘结性、密合性良好,并且其耐热性、耐化学性、电学稳定性优异。通用的环氧树脂为双酚A的二缩水甘油醚系树脂,但此外还有诸如缩水甘油酯系、缩水甘油胺系的树脂、环状脂肪族环氧树脂等。作为固化剂,代表性的有脂肪族多元胺、芳香族多元胺、酸酐、多酚等,这些固化剂通过与环氧基加成聚合而反应,从而实现高分子化和三维化。作为固化剂,此外还有叔胺、路易斯酸等。
并且,氨基甲酸酯树脂是指通常通过异氰酸酯基与醇基缩合而成的氨基甲酸酯键使单体共聚而形成的高分子化合物。通常,氨基甲酸酯树脂分为常温下为液体的主剂和固化剂,将所述两种液体搅拌混合,由此使它们聚合,形成固体。
此外,不饱和聚酯树脂分为常温下为液体的树脂和固化剂,将所述两种液体搅拌混合,由此使它们聚合,形成固体。其具有透明度高这样的优点,但是聚合固化时的收缩较大,在尺寸稳定性等方面存在问题。由于其经常以混有挥发性溶剂的形式销售,因此固化后随着溶剂的挥发,也会慢慢地变形。
光固性树脂由将环氧丙烯酸酯、氨基甲酸酯丙烯酸酯等的低聚物(低聚合物)、反应性稀释剂(单体)以及光聚合引发剂(苯偶姻系、乙酰苯系等)混合而成的物质形成。
除此以外,还有如下加成系枝化聚合物等:该加成系枝化聚合物利用了将二乙烯基苯、乙二醇二甲基丙烯酸酯等多官能单体共聚的物质等。
此外,优选合用除所谓的固化型树脂以外的聚合物,特别是,醇溶性的共聚聚酰胺、上述改性聚酰胺等聚酰胺树脂因显示出良好的分散性和涂布性而优选。
作为用于底涂层形成用涂布液的有机溶剂,能够使用任意的能够溶解底涂层用粘结剂树脂的有机溶剂。具体地说,可以举出甲醇、乙醇、异丙醇或正丙醇等碳原子数为5以下的醇类;三氯甲烷、1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、三氯乙烯、四氯化碳、1,2-二氯丙烷等卤代烃类;二甲基甲酰胺等含氮有机溶剂类;甲苯、二甲苯等芳香烃类,并且可以以任意的组合和任意的比例混合这些溶剂来使用。并且,即使是单独不能溶解底涂层用粘结剂树脂的有机溶剂,只要通过将该有机溶剂制成与例如上述有机溶剂的混合溶剂而能够溶解该粘结剂树脂,就能够使用。一般来说,使用混合溶剂能够减少涂布不均。
用于底涂层形成用涂布液的有机溶剂与粘结剂树脂、二氧化钛颗粒等固体成分的量之比根据底涂层形成用涂布液的涂布方法的不同而不同,可以对所述量之比进行适当改变,以使在所应用的涂布方法中形成均匀的涂膜。
并且,层形成用涂布液优选含有金属氧化物颗粒,这种情况下,该金属氧化物颗粒分散存在于涂布液中。为了使金属氧化物颗粒分散在涂布液中,可以利用例如球磨机、砂磨机、行星磨、辊式捏合机等公知的机械粉碎装置在有机溶剂中进行湿式分散,优选利用分散介质来分散。
作为利用分散介质进行分散的分散装置,可以使用公知的任意的分散装置,可举出砾磨机、球磨机、砂磨机、筛分磨、缝磨、振动式磨机、油漆振动筛、磨碎机等。在这些之中,优选能够在使涂布液循环下进行分散的装置,从分散效率、达到的粒径的细微程度、连续运转的容易程度等方面考虑,可以使用例如砂磨机、筛分磨、缝磨等湿式搅拌球磨机。这些研磨机可以是立式、卧式中的任意一种。并且,研磨机的研磨盘形状可以使用平板型、垂直棒(pin)型、水平棒型等任意形状。优选使用液循环型的砂磨机。
作为所述湿式搅拌球磨机,特别优选在旋转驱动分离器的轴杆(shaft)的轴心形成有与所述排出口相通的中空排出口的湿式搅拌球磨机,所述湿式搅拌球磨机由如下部件构成:圆筒形的定子;设置于定子的一端的浆料供给口;设置于定子的另一端的浆料排出口;对填充在定子内的介质和由供给口供给的浆料进行搅拌混合的棒型、圆盘型或环型的转子;涡轮型分离器,其与排出口连接,并且与转子形成一体而旋转或者与转子分别独立地旋转,该分离器利用离心力的作用分离为介质和浆料,并由排出口排出浆料。
利用这样的湿式搅拌球磨机时,由分离器分离出介质后的浆料通过轴杆的轴心排出,但是在轴心没有离心力的作用,因此浆料以不具有动能的状态排出。因而,动能不被白白释放,从而不白白消耗动力。
这样的湿式搅拌球磨机可以是卧式的,但是为了提高介质的填充率,优选立式,并且排出口设于研磨机的上端。此外优选分离器也设于介质填充液位的上方。将排出口设于研磨机上端时,供给口设于研磨机底部。优选方式中,供给口由阀座和V形、梯形或锥形的阀体(该阀体可升降地嵌合在阀座上并可与阀座边缘线接触)构成,在阀座边缘和V形、梯形或锥形的阀体之间形成介质不能通过的那样的环状狭缝,由此能够供给原料浆料但防止介质落入。此外,可以通过使阀体上升来扩大狭缝而使介质排出,或者通过使阀体降落来关闭狭缝而使研磨机密闭。此外,狭缝是通过阀体和阀座的边缘形成的,因此难以咬入原料浆料中的粗颗粒,即使咬料,也易于上下运动使浆料脱落而难以产生堵塞。
优选这样的湿式搅拌球磨机中还在底部设置有分离介质的筛和制品浆料的取出口,从而能够在粉碎结束后取出研磨机内残留的制品浆料。
本发明中,用于分散底涂层形成用涂布液时适合使用的湿式搅拌球磨机的分离器可是筛或狭缝结构,优选涡轮型,并优选是立式的。湿式搅拌球磨机优选采用立式并将分离器设置在研磨机上部,特别是将介质的填充率设定为80%~90%时,不仅粉碎以最高效率进行,而且可以使分离器位于介质填充液面的上方,从而还具有能够防止介质由分离器排出的效果。
作为具有这样的结构的湿式搅拌球磨机,具体地说,可以举出例如寿工业株式会社制造的ULTRAAPEXMILL。
对超声波振荡机的输出功率没有特别限制,通常可以使用输出功率为100W~5kW的超声波振荡机。通常,与利用大输出功率的超声波振荡机产生的超声波对大量的涂布液进行处理相比较,利用小输出功率的超声波振荡机产生的超声波对少量的涂布液进行处理的分散效率优良,因此,一次处理的底涂层形成用涂布液的量优选为1升以上、更优选为5L以上、特别优选为10L以上。并且优选为50L以下、更优选为30L以下、特别优选为20L以下。并且,在该情况中的超声波振荡机的输出功率优选为200W以上、更优选为300W以上、特别优选为500W以上。并且优选为3kW以下、更优选为2kW以下、特别优选为1.5kW以下。
对于向底涂层形成用涂布液施加超声波振动的方法没有特别限制,可以举出将超声波振荡机直接浸在装有底涂层形成用涂布液的容器中的方法、使超声波振荡机与装有底涂层形成用涂布液的容器外壁接触的方法、将装有底涂层形成用涂布液的容器浸在利用超声波振荡机施加了振动的液体之中的方法等。在这些方法之中,优选使用将装有底涂层形成用涂布液的容器浸在利用超声波振荡机施加了振动的液体之中的方法。在这种情况中,作为利用超声波振荡机施加了振动的液体,可以举出水;甲醇等醇类;甲苯等芳香烃类;硅油等油脂类,但是考虑到制造上的安全性、成本、清洗性等,优选使用水。对于将装有底涂层形成用涂布液的容器浸在利用超声波振荡机施加了振动的液体之中的方法,超声波处理的效率随该液体的温度的变化而变化,因此优选将该液体的温度保持在恒定温度。由于施加了超声波振动,使施加了振动的液体温度有时上升。优选在该液体的温度通常为5℃以上、优选为10℃以上、更优选为15℃以上、且通常为60℃以下、优选为50℃以下、更优选为40℃以下的温度范围进行超声波处理。
作为超声波处理时用于盛放底涂层形成用涂布液的容器,可以是通常用于盛放底涂层形成用涂布液(该涂布液用于形成电子照相感光体用感光层)的任意容器,并可以举出聚乙烯、聚丙烯等树脂制容器、玻璃制容器、金属制罐。在这些之中,优选金属制罐,特别适合使用JISZ1602所规定的18升金属制罐。这是因为该罐难以被有机溶剂侵蚀并且抗冲击性高。
为了除去粗大的颗粒,必要时底涂层形成用涂布液可以在过滤后使用。作为这种情况中的过滤介质,可以使用通常用于过滤的纤维素纤维、树脂纤维、玻璃纤维等任意的过滤材料。关于过滤介质的形态,基于过滤面积大则效率高等理由,优选将各种纤维卷绕在芯材上的所谓的缠绕过滤器。作为芯材,也可以使用以前公知的任意芯材,但是可以举出不锈钢的芯材、由聚丙烯等不溶解于底涂层形成用涂布液的树脂制造的芯材等。
这样制造的底涂层形成用涂布液中根据需要进一步添加粘结剂、各种助剂等,以用于底涂层的形成。
为了使二氧化钛颗粒等金属氧化物颗粒分散于底涂层用涂布液中,优选使用平均粒径为5μm~200μm的分散介质。
分散介质通常为接近圆球的形状,因此,例如可以通过用JISZ8801:2000等中记载的筛进行筛分的方法求出平均粒径或者通过利用图像解析进行测定来求出平均粒径,并可以利用阿基米德法来测定密度。具体地说,例如,利用以(株)NIRECO制造的LUZEX50等为代表的图像解析装置,能够测定分散介质的平均粒径和圆球度。关于分散介质的平均粒径,更优选其平均粒径通常为5μm以上、优选为10μm以上、并且通常为200μm以下、优选为100μm以下。一般,小粒径的分散介质有在短时间内提供均匀的分散液的倾向,但是如果粒径过小,则分散介质的质量过小,不能高效率地分散。
所用的分散介质的密度通常为5.5g/cm3以上,优选为5.9g/cm3以上,更优选为6.0g/cm3以上。一般而言,使用较高密度的分散介质来分散,则存在在短时间内产生均匀的分散液的倾向。在分散介质的圆球度方面,优选使用圆球度为1.08以下的分散介质,更优选使用圆球度为1.07以下的分散介质。
关于分散介质的材质,可以使用不溶于底涂层形成用涂布液并且其比重大于底涂层形成用涂布液的比重、且不与底涂层形成用涂布液发生反应或者不使底涂层形成用涂布液变质的公知的任意的分散介质,可以举出铬球(球轴承用钢球)、碳球(碳钢球)等钢球;不锈钢球;氮化硅球、碳化硅、氧化锆、氧化铝等陶瓷球;涂覆有氮化钛、碳氮化钛等的膜的球等。这些之中优选陶瓷球,特别优选氧化锆烧制球。更具体地说,特别优选使用日本专利第3400836号公报所记载的氧化锆烧制珠。
<底涂层形成方法>
在本发明中,利用浸渍涂布、喷涂、喷嘴涂布、螺旋形涂布、环形涂布、刮棒涂布、辊式涂布、刮板涂布等公知的涂布方法将底涂层形成用涂布液涂布在支持体上并进行干燥,由此形成合适的底涂层。
作为喷涂方法,包括空气喷涂、无气喷涂、静电空气喷涂、静电无气喷涂、旋转雾化式静电喷雾、热喷涂、热无气喷涂等,但是如果为了得到均匀的膜厚而考虑微粒化的程度、附着效率等,优选旋转雾化式静电喷雾,并且其中实施日本再公表平1-805198号公报中公开的传送方法,即,使圆筒状工件旋转的同时,以在其轴向不拉开间隔的方式连续传送工件,由此,能够总体上以高附着效率得到底涂层的膜厚均匀性优异的电子照相感光体。
作为螺旋形涂布法,有日本特开昭52-119651号公报中公开的使用流延涂布机(注液塗布機)或帘式涂布机的方法、日本特开平1-231966号公报中公开的使涂布液从微小开口部以线状连续飞出的方法、日本特开平3-193161号公报中公开的使用多喷嘴体的方法等。
在浸渍涂布法的情况中,通常底涂层形成用涂布液的全部固体成分浓度通常为1质量%以上,优选为10质量%以上,且通常为50质量%以下,优选为35质量%以下,其粘度范围优选为0.1mPa·s以上,且优选为100mPa·s以下。
其后干燥涂布膜,调整干燥温度、干燥时间以进行必要且充分的干燥。干燥温度的范围通常为100℃以上、优选为110℃以上、进一步优选为115℃以上,并且通常为250℃以下、优选为170℃以下、进一步优选为140℃以下。作为干燥方法,可以使用热风干燥机、蒸气干燥机、红外线干燥机和远红外线干燥机。
<电荷产生物质>
作为在导电性支持体上形成的感光层,既可以是单层结构的感光层,也可以是层积结构的感光层,在所述单层结构的感光层中,电荷产生物质与电荷传输物质存在于同一层并被分散于粘结剂树脂中;在所述层积结构的感光层中,按照功能分离成在粘结剂树脂中分散有电荷产生物质的电荷产生层和在粘结剂树脂中分散有电荷传输物质的电荷传输层。
可以用于本发明的电子照相感光体在感光层中含有氧钛酞菁,所述氧钛酞菁在对于CuKα特征X射线(波长)的布拉格角(2θ±0.2°)为9.0°、27.2°处具有主要的衍射峰,并且在9.3°~9.8°的范围具有至少一个主要的衍射峰(下文中,为了方便起见将其称作“具有特定结晶型的氧钛酞菁”)。对于CuKα特征X射线(波长)的布拉格角(衍射峰)的测定方法和本发明中的定义见实施例记载的方法。
能够用于本发明的具有特定结晶型的氧钛酞菁只要在对于CuKα特征X射线(波长)的布拉格角(2θ±0.2°)为9.0°和27.2°处具有主要的衍射峰,并且在9.3°~9.8°的范围具有至少一个主要的衍射峰即可,还可以具有其他任何的衍射峰。作为其他可以具有的峰的位置,可以举出14.3°、14.8°、18.0°、23.8°、24.2°等峰,从电子照相感光体的特性方面出发,优选除在9.0°、27.2°具有主要的衍射峰和在9.3°~9.8°的范围具有至少一个主要的衍射峰之外,还具有上述其他峰之中的至少一个,更优选具有2个以上、进一步优选具有3个以上。
位于9.3°~9.8°的峰是指在9.3°~9.8°以内具有至少1个主要的衍射峰即可,但从结晶的稳定性方面出发,优选在9.4°~9.7°的范围具有至少一个主要的衍射峰,更优选在9.4°~9.6°附近具有主要的衍射峰。另外,位于9.3°~9.8°的峰的数量至少是1,但可以是多个。
本发明的效果是通过使用在感光层含有具有特定结晶型的氧钛酞菁的电子照相感光体得到的。作为使感光层含有该具有特定结晶型的氧钛酞菁的方法,可以举出下述方法:使具有特定结晶型的氧钛酞菁结晶的前体(低结晶性氧钛酞菁)、非晶质氧钛酞菁接触有机溶剂等,通过进行结晶转换,得到具有特定结晶型的氧钛酞菁,使用该得到的氧钛酞菁制造电子照相感光体,由此得到在感光层中含有具有特定结晶型的氧钛酞菁的电子照相感光体的方法;或者使用其结晶型与特定结晶型不同的氧钛酞菁(在对于CuKα特征X射线(波长)的布拉格角(2θ±0.2°)为27.2°处具有主要的衍射峰),制成用于形成感光层的涂布液,在此等制作感光体的过程中,将这种结晶型与特定结晶型不同的氧钛酞菁转换为具有特定结晶型的氧钛酞菁,由此得到感光层中含有具有特定结晶型的氧钛酞菁的电子照相感光体的方法等,可以使用任意的方法,但从结晶型向具有特定结晶型的氧钛酞菁转换的难度和生产效率方面出发,优选使用结晶型与特定结晶型不同的氧钛酞菁(在对于CuKα特征X射线(波长)的布拉格角(2θ±0.2°)为27.2°处具有主要的衍射峰),制成用于形成感光层的涂布液,在此等制作感光体的过程中,将这种结晶型与特定结晶型不同的氧钛酞菁转换为具有特定结晶型的氧钛酞菁,由此得到感光层中含有具有特定结晶型的氧钛酞菁的电子照相感光体的方法。
作为所述的结晶型与特定结晶型不同的氧钛酞菁(在对于CuKα特征X射线(波长)的布拉格角(2θ±0.2°)为27.2°处具有主要的衍射峰)可以使用公知的任意氧钛酞菁,但优选使用在对于CuKα特征X射线(波长)的布拉格角(2θ±0.2°)为9.0°、14.2°、23.9°、27.1°处具有主要的衍射峰的氧钛酞菁。
作为所述的结晶型与特定结晶型不同的氧钛酞菁(在对于CuKα特征X射线(波长)的布拉格角(2θ±0.2°)为27.2°处具有主要的衍射峰)向具有特定结晶型的氧钛酞菁转换的方法,可以采用公知的任意方法,但优选在有机溶剂等介质中通过施加物理学的机械力来进行转换的方法;使分散有结晶型与特定结晶型不同的氧钛酞菁(在对于CuKα特征X射线(波长)的布拉格角(2θ±0.2°)为27.2°处具有主要的衍射峰)的分散液彼此碰撞,由此进行转换的方法。
作为施加物理学的机械力的方法的例子,可以举出行星磨、振动球磨机、CF型研磨机、辊式捏合机、砂磨机、捏合机、油漆振动筛(PaintShaker)等装置,使用这些装置时,可以同时使用玻璃珠、不锈钢珠、氧化铝珠、氧化锆珠等公知的介质等。
本发明中,除了具有特定结晶型的氧钛酞菁以外,根据需要还可以使用其他的电荷产生物质、染料和颜料。作为这样的例子,例如可以使用硒及其合金、硫化镉、其他无机系光电导材料、酞菁颜料、偶氮颜料、二硫代酮基吡咯并吡咯颜料、角鲨烯(方酸菁)颜料、喹吖啶酮颜料、靛蓝颜料、二萘嵌苯颜料、多环醌颜料、蒽缔蒽醌颜料、苯并咪唑颜料等有机颜料等各种光电导材料,并且在本发明中特别优选使用有机颜料,更优选使用酞菁颜料、偶氮颜料。
作为所使用的酞菁,具体地说,可以使用无金属酞菁的各种晶型;与诸如铜、铟、镓、锡、钛、锌、钒、硅、锗等金属或其氧化物、卤化物、氢氧化物、醇盐等络合了的酞菁类的各种晶型。特别是,作为灵敏度高的晶型的X型、τ型无金属酞菁;A型(又称β型)、B型(又称α型)、D型(又称Y型)等氧钛酞菁(又称:钛氧酞菁);氧钒酞菁;氯铟酞菁;II型等氯镓酞菁;V型等羟基镓酞菁;G型、I型等μ-氧-镓酞菁二聚物;II型等μ-氧-铝酞菁二聚物是适合的。此外,在这些酞菁之中,特别优选A型(β型)、B型(α型)、D型(Y型)的氧钛酞菁;II型氯镓酞菁;V型羟基镓酞菁;G型μ-氧-镓酞菁二聚物等。
另外,合用偶氮颜料的情况下,优选使用双偶氮颜料、三偶氮颜料等。优选的偶氮颜料的例子如下所示。下述通式中,Cp1~Cp3表示成色剂基团(coupler)。
作为成色剂基团Cp1~Cp3,优选下述结构的成色剂基团。
作为用于层积型感光体中的电荷产生层的粘结剂树脂的实例,可以从以下物质中选择使用:聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚乙烯基缩甲醛树脂、丁缩醛的一部分被缩甲醛、缩乙醛等改性的部分缩醛化聚乙烯醇缩丁醛树脂等聚乙烯醇缩醛类树脂、聚芳酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、改性醚系聚酯树脂、苯氧树脂、聚氯乙烯树脂、聚偏二氯乙烯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、聚丙烯酰胺树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯基吡啶树脂、纤维素类树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚乙烯醇树脂、聚乙烯基吡咯烷酮树脂、酪蛋白、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、羟基改性氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、羧基改性氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、氯乙烯-乙酸乙烯酯-马来酸酐共聚物等氯乙烯-乙酸乙烯酯系共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、偏二氯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-醇酸树脂、有机硅-醇酸树脂、苯酚-甲醛树脂等绝缘性树脂、聚-N-乙烯基咔唑、聚乙烯基蒽、聚乙烯基二萘嵌苯等有机光导电性聚合物,但是并不限定于这些聚合物。并且,这些粘结剂树脂可以单独使用,也可以混合两种以上来使用。在这些粘结剂树脂中,优选聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂、丁缩醛的一部分被缩甲醛、优选缩乙醛改性而成的部分缩醛化的聚乙烯醇缩丁醛树脂等聚乙烯醇缩醛系树脂。
作为使粘结剂树脂溶解并用于制作涂布液的溶剂、分散介质,可以举出例如戊烷、己烷、辛烷、壬烷等饱和脂肪族系溶剂;甲苯、二甲苯、苯甲醚等芳香族系溶剂;氯苯、二氯苯、氯萘等卤化芳香族系溶剂;二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮等酰胺系溶剂;甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、苯甲醇等醇系溶剂;甘油、聚乙二醇等脂肪族多元醇类;丙酮、环己酮、丁酮、4-甲氧基-4-甲基-2-戊酮等链状酮、支链酮或者环状酮类溶剂;甲酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯等酯系溶剂;二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷等卤代烃系溶剂;二***、二甲氧基乙烷、四氢呋喃、1,4-二氧六环、甲基溶纤剂、乙基溶纤剂等链状醚或者环状醚系溶剂;乙腈、二甲亚砜、环丁砜、六甲基磷酸三酰胺等非质子性极性溶剂;正丁胺、异丙醇胺、二乙胺、三乙醇胺、乙二胺、三乙二胺、三乙胺等含氮化合物;石油醚等矿物油;水等,优选使用不溶解后述的底涂层的溶剂。并且,这些溶剂可以单独使用,或者合用两种以上来使用。
在层积型感光体的电荷产生层中,关于上述粘结剂树脂与电荷产生物质的混合比(重量),相对于100重量份粘结剂树脂,电荷产生物质为10重量份~1000重量份、优选为30重量份~500重量份的范围,其膜厚通常为0.1μm以上、优选为0.15μm以上,并且通常为4μm以下、优选为0.6μm以下。当电荷产生物质的比例过高时,因电荷产生物质的凝聚等问题造成涂布液的稳定性降低,另一方面当电荷产生物质的比例过低时,导致作为感光体的灵敏度的降低,因此优选在所述范围使用电荷产生物质。作为使上述电荷产生物质分散的方法,可以使用球磨机分散法、磨碎机分散法、砂磨机分散法等公知分散方法。此时,将颗粒微细化到0.5μm以下、优选0.3μm以下、更优选0.15μm以下的颗粒尺寸是有效的。
并且,在层积型的电荷产生层中含有上述电荷产生物质,但是从细线再现性的方面出发,优选在该电荷产生层中含有后述电荷传输物质。作为优选的混合比,相对于1摩尔电荷产生物质,电荷传输物质为0.1摩尔~5摩尔。该混合比进一步优选为0.2摩尔以上,更优选为0.5摩尔以上。如果该混合比的上限过大,有时灵敏度会降低,因此所述上限优选为3摩尔以下,进一步优选为2摩尔以下。
<电荷传输物质>
作为在导电性支持体上形成的感光层,既可以是单层结构的感光层,也可以是层积结构的感光层,在所述单层结构的感光层中,电荷产生物质与电荷传输物质存在于同一层并被分散于粘结剂树脂中;在所述层积结构的感光层中,按照功能分离成将电荷产生物质溶解或分散在粘结剂树脂中的电荷产生层和将电荷传输物质分散在粘结剂树脂中的电荷传输层。但是感光层通常含有粘结剂树脂和必要时使用的其他成分。具体地说,将例如电荷传输物质等与粘结剂树脂溶解或分散于溶剂中,制作出涂布液,在顺层积型感光层的情况中,在电荷产生层上涂布该涂布液并干燥;在逆层积型感光层的情况中,在导电性支持体上涂布该涂布液并干燥,此外在设有中间层的情况中,在中间层上涂布该涂布液并干燥,从而可以得到所述电荷传输层。
优选本发明中的感光体含有电离势为4.8eV~5.7eV的电荷传输物质。使用AC-1(理研社制造),可以简便地在大气中使用粉体或者膜来测定电离势。如果电离势过小,则对臭氧等耐性较差,因此优选电离势为4.9eV以上,进一步优选为5.0eV以上。如果电离势的值过大,则来自电荷产生物质的电荷的注入效率变差,因此优选电离势为5.6eV以下、更优选为5.5eV以下。
具体地说,在本发明中的感光体中,优选含有如下通式(5)所表示的化合物。
[在通式(5)中,Ar1~Ar6相互独立地表示具有取代基或不具有取代基的芳香族残基或者具有取代基或不具有取代基的脂肪族残基,X1表示有机残基,R1~R4相互独立地表示有机基团,n1~n6相互独立地表示0~2的整数。]
在通式(5)中,Ar1~Ar6相互独立地表示具有取代基或不具有取代基的芳香族残基或者具有取代基或不具有取代基的脂肪族残基。对于具体的芳香族,可以举出诸如苯、萘、蒽、芘、二萘嵌苯、菲、芴等芳香族烃、诸如噻吩、吡咯、咔唑、咪唑等芳香族杂环等。关于碳原子数,优选为5~20,进一步优选为16以下,更优选为10以下。从电学特性的方面出发,碳原子数的下限优选为6以上。特别优选芳香烃残基,更优选苯残基。
并且,作为具体的脂肪族,其碳原子数优选为1~20,进一步优选为16以下,更优选为10以下。在饱和脂肪族的情况中,碳原子数优选为6以下,在不饱和脂肪族的情况中,碳原子数优选为2以上。作为饱和脂肪族,可以举出甲烷、乙烷、丙烷、异丙烷、异丁烷等支链或者直链的烷基,作为不饱和脂肪族,可以举出乙烯、丁烯等烯烃类等。
并且,作为所述残基具有的取代基,没有特别限制,具体地说,可以举出甲基、乙基、丙基、异丙基等烷基;烯丙基等链烯基;甲氧基、乙氧基、丙氧基等烷氧基;苯基、茚基、萘基、苊基、菲基、芘基等芳基;吲哚基、喹啉基、咔唑基等杂环基。并且,这些取代基可以通过连接基团形成环或者直接键合而形成环。
并且,由于引入这些取代基,而具有调节分子内电荷、增大电荷移动度的效果,另一方面,如果取代基体积过大,则由于分子内的共轭面变形、分子间空间排斥反而使电荷移动度降低,因此所述取代基优选碳原子数为1以上,并且优选碳原子数为6以下,更优选碳原子数为4以下,特别优选碳原子数为2以下。
并且,在具有取代基的情况下,具有2个以上的取代基时可避免结晶析出,因此是优选的,如果取代基过多,则由于分子内的共轭面变形、分子间空间排斥,反而使电荷移动度降低,因此优选在一个环上有2个以下的取代基。此外,为了提高在感光层中的稳定性、改善电学特性,优选立体体积不大的取代基,更具体地说,优选甲基、乙基、丁基、异丙基、甲氧基。
特别是,Ar1~Ar4为苯残基时,优选具有取代基,这种情况优选的取代基为烷基,其中优选甲基。并且,Ar5~Ar6为苯残基时,优选的取代基为甲基或甲氧基。特别是在通式(5)中,优选Ar1具有芴结构。
并且,通式(5)中,X1为有机残基,例如可以举出具有取代基或不具有取代基的、芳香族残基、饱和脂肪族残基、杂环残基、具有醚结构的有机残基、具有二乙烯基结构的有机残基等。特别优选X1是碳原子数为1~15的有机残基,其中优选芳香族残基、饱和脂肪族残基。X1为芳香族残基的情况下,优选碳原子数为6~14的芳香族残基,进一步优选碳原子数为10以下的芳香族残基。并且,在饱和脂肪族残基的情况中,碳原子数优选为1以上且10以下,进一步优选为8以下。
对于该有机残基X1,在以上举出的结构中也可以带有取代基。作为这些结构具有的取代基,没有特别限制,可以举出甲基、乙基、丙基、异丙基等烷基;烯丙基等链烯基;甲氧基、乙氧基、丙氧基等烷氧基;苯基、茚基、萘基、苊基、菲基、芘基等芳基;吲哚基、喹啉基、咔唑基等杂环基。并且,这些取代基可以通过连接基团形成环或者直接键合形成环。并且,这些取代基优选碳原子数为1以上,并且优选碳原子数为10以下,更优选碳原子数为6以下,特别优选碳原子数为3以下。更具体地说,优选甲基、乙基、丁基、异丙基、甲氧基等。
此外,在具有取代基的情况下,具有2个以上取代基时可以避免结晶析出,因此是优选的,但是如果取代基过多,则因分子内的共轭面变形、分子间空间排斥反而使电荷移动度降低,因此优选一个X1带有2个以下的取代基。
n1和n2相互独立地表示0~2的整数。n1优选为1,n2优选为0或1。
R1~R4相互独立地为有机基团。优选碳原子数为30以下的有机基团,进一步优选碳原子数为20以下的有机基团。
n5和n6相互独立地表示0~2。n5为0时表示直接键合,n6为0时,n5优选为0。n5、n6均为1时,优选X1为亚烷基、亚芳基或者具有醚结构的基团。并且,作为亚烷基的结构,优选苯基亚甲基、2-甲基亚丙基、2-甲基亚丁基、亚环己基等。并且,作为亚芳基的结构,优选亚苯基、亚萘基等。并且,作为具有醚结构的基团,优选-O-CH2-O-等。
n5和n6均为0时,优选Ar5为苯残基或芴残基。Ar5为苯残基的情况下,优选苯残基取代有烷基、烷氧基,作为取代基,更优选甲基或甲氧基,优选取代基取代在氮原子的对位。n6为2的情况中,优选X1为苯残基。
作为n1~n6的具体的组合的一个例子,可以举出下述组合。
n1n2n3n4n5n6
100000
110000
101001
111101
220000
100000
222211
111021
111112
作为本发明的电荷传输物质,以下给出适合的结构的具体例。
在上述式中,R可以相同,也可以分别不同。具体地说,R为氢原子或取代基,当R为取代基时,作为该取代基,优选烷基、烷氧基、芳基等,特别优选甲基、苯基。并且n为0~2的整数。
另外,电荷传输物质优选其极化率αcal满足所述极化率是使用该有机电荷传输物质的AM1参数,利用半经验分子轨道计算通过结构最佳化计算得到的(以下有时将其简称为“通过半经验分子轨道计算(AM1)得到的”)。另外,优选使用AM1参数的半经验分子轨道计算而得到的偶极矩Pcal满足0.2(D)<Pcal<2.1(D)。
以往在电荷传输物质的计算方面,已有使用PM3的报告例,但本发明中利用AM1。其理由列举如下。
理由1电荷传输物质多由碳、氢、氧、氮形成,推测利用这些元素的参数被固定的AM1适合于结构最佳化。
理由2计算偶极矩时所需的电荷分布计算中,AM1的可信度比PM3等高。
考虑到细线再现性的情况下,极化率αcal优选为70以上,更优选为90以上。考虑到重复所引起的图像变化的效果的情况下,更优选极化率αcal为180以下、优选为150以下、更优选为130以下。
考虑到转印引起的记忆的情况下,偶极矩Pcal优选为0.4(D)以上,更优选为0.6(D)以上。考虑到移动度的情况下,偶极矩Pcal优选为2.0(D)以下,更优选为1.7(D)以下,特别优选为1.5(D)以下,进一步优选为1.3(D)以下。
并且,也可以合用通式(5)的化合物和任意公知的电荷传输物质。作为公知的电荷传输物质的实例,可以举出:2,4,7-三硝基芴酮等芳香族硝基化合物、四氰基醌二甲烷等氰化合物、联苯醌等醌化合物等吸电子性物质、咔唑衍生物、吲哚衍生物、咪唑衍生物、噁唑衍生物、吡唑衍生物、噻二唑衍生物、苯并呋喃衍生物等杂环化合物、苯胺衍生物、腙衍生物、芳香族胺衍生物、均二苯代乙烯衍生物、丁二烯衍生物、烯胺衍生物、以及将这些化合物中的两种以上键合而成的化合物、或者在主链或侧链上具有由这些化合物构成的基团的聚合物等给电子性物质等。在这些物质之中,优选咔唑衍生物、芳香族胺衍生物、均二苯代乙烯衍生物、丁二烯衍生物、烯胺衍生物或者将这些化合物中的两种以上键合而成的化合物。这些电荷传输物质可以单独使用任意一种,也可以以任意组合合用两种以上。
<粘结剂树脂>
在形成具有电荷产生层和电荷传输层的功能分离型感光体的电荷传输层以及单层型感光体的感光层时,为了确保膜强度,使用粘结剂树脂以使化合物分散。对于功能分离型感光体的电荷传输层来说,将电荷传输物质和各种粘结剂树脂溶解或分散在溶剂中,得到涂布液,将所得到的涂布液涂布并干燥,从而得到感光层,而对于单层型感光体来说,将电荷产生物质、电荷传输物质和各种粘结剂树脂溶解或分散在溶剂中,得到涂布液,将所得到的涂布液涂布并干燥,从而得到感光层。作为粘结剂树脂,可以举出例如丁二烯树脂、苯乙烯树脂、乙酸乙烯酯树脂、氯乙烯树脂、丙烯酸酯树脂、甲基丙烯酸酯树脂、乙烯醇树脂、乙基乙烯基醚等乙烯基化合物的聚合物和共聚物、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂、部分改性聚乙烯醇缩乙醛、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、聚芳酯树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、纤维素酯树脂、苯氧树脂、有机硅树脂、有机硅-醇酸树脂、聚-N-乙烯基咔唑树脂等。这些树脂还可以用硅试剂等进行修饰。
特别是,在本发明中,优选含有通过界面聚合得到的一种以上的聚合物。界面聚合是利用在不相互混合的两种以上的溶剂(多数情况中为有机溶剂-水系溶剂)的界面上进行的缩聚反应的聚合法。例如,将二羧酸酰氯溶于有机溶剂中,将乙二醇成分溶于碱性水等中,在常温使该两液体混合,分成两相,使缩聚反应在其界面进行,生成聚合物。作为其他的两组分的实例,可以举出光气和乙二醇水溶液等。并且,有时也像通过界面聚合将聚碳酸酯低聚物缩合的情况那样,两组分并不分别分成两相,而是利用界面作为聚合场所。
作为反应溶剂,优选使用有机相和水相这二层,作为有机相,优选二氯甲烷,作为水相,优选碱性水溶液。界面聚合反应时优选使用催化剂,例如使用二醇成分进行界面聚合时,相对于该二醇成分,反应中使用的缩合催化剂的添加量通常为0.005mol%以上、优选为0.03mol%以上,并且通常为0.1mol%以下、优选为0.08mol%以下。如果缩合催化剂的添加量超过0.1mol%,则有时在缩聚后的清洗工序中需要耗费大量人力来萃取除去催化剂。
优选的是,反应温度为80℃以下,优选为60℃以下,进一步优选为10℃~50℃的范围,并且反应时间也取决于反应温度,但是反应时间通常为0.5分钟以上、优选为1分钟以上、且通常为20小时以内、优选为15小时以内、更优选为10小时以内。如果反应温度过高,则不能控制副反应,另一方面,如果反应温度过低,虽然从反应控制上来说是优选的状况,但是冷冻负荷增大,有时候这部分成本会增加。
并且,关于有机相中的浓度,只要是所得到的组合物能够溶解的范围即可,具体地说,该浓度约为10质量%~40质量%。有机相与二元醇的碱金属氢氧化物水溶液(即水相)的比以体积比计优选为0.2~1.0。
并且,优选调整溶剂的量,以使通过缩聚得到的有机相中的生成树脂的浓度为5质量%~30质量%。然后,重新加入含有水和碱金属氢氧化物的水相,为了进一步调整缩聚条件,优选添加缩合催化剂并按照界面缩聚法完成所期望的缩聚。以体积比计,缩聚时的有机相和水相的比例优选为有机相∶水相=1∶0.2~1的程度。
作为由界面聚合生成的该聚合物,特别优选聚碳酸酯树脂、聚酯树脂(特别优选聚芳酯树脂)。该聚合物优选为以芳香族二元醇为原料的聚合物,优选的芳香族二元醇结构为下述式(A)表示的结构。
[式(A)中,X2表示单键或连接基团,Y1~Y8相互独立地表示氢原子或原子数为20以下的取代基。]
另外,式(A)中,X2优选为单键或以如下结构表示的连接基团。“单键”是指,不存在形成“X2”的原子,仅以单键将式(A)中的左右2个苯环连接的状态。其中,优选X2不具有环状结构。
上述结构中,R1a和R2a各自独立地表示氢原子、碳原子数为1~20的烷基、具有取代基或不具有取代基的芳基、或者卤代烷基,Z表示碳原子数为4~20的具有取代基或不具有取代基的烃基。
特别是,从灵敏度、残余电位等方面考虑,优选含有具有下述结构式的双酚或联苯酚成分的聚碳酸酯树脂、聚芳酯树脂,其中从移动度的方面考虑,更优选聚碳酸酯树脂。
下面例示出能够适合用于聚碳酸酯树脂的双酚、联苯酚的结构。本例示是为了明确本发明的宗旨而给出的,只要不背离本发明的宗旨,并不限于所例示的结构。
特别是,为了最大限度地发挥本发明的效果,优选含有具有以下结构的双酚衍生物的聚碳酸酯。
并且,为了提高机械特性,优选使用聚酯,特别优选使用聚芳酯,在这种情况中,优选使用以下结构的物质作为双酚成分。
作为酸成分,优选使用以下结构的物质。
并且,使用对苯二甲酸和间苯二甲酸时,优选对苯二甲酸所占的摩尔比大。
关于在层积型感光体的电荷传输层以及单层型感光体的感光层中使用的粘结剂树脂与电荷传输物质的比例,无论单层型还是层积型,通常相对于100重量份粘结剂树脂,电荷传输物质均为20重量份以上,从降低残余电位的方面出发,优选电荷传输物质为30重量份以上,进而从反复使用时的稳定性、电荷移动度的方面出发,电荷传输物质更优选为40重量份以上。另一方面,从感光层的热稳定性的方面出发,电荷传输物质通常为150重量份以下,进而从电荷传输物质与粘结剂树脂的相容性的方面出发,电荷传输物质优选为120重量份以下,此外从耐刷性的方面出发,电荷传输物质更优选为100重量份以下,从耐伤性的方面出发,电荷传输物质特别优选为80重量份以下。
对于单层型感光体来说,进一步将上述电荷产生物质分散在具有如上所述的混合比的电荷传输介质中。这种情况中的电荷产生物质的粒径需要足够小,优选的是,所使用的电荷产生物质的粒径优选为1μm以下,更优选为0.5μm以下。如果分散在感光层内的电荷产生物质过少,则得不到充分的灵敏度,如果所述电荷产生物质过多,则存在带电性降低、灵敏度降低的缺点,例如,通常在0.1质量%以上、优选为1质量%以上、且通常为50质量%以下、优选为20质量%以下使用所述电荷产生物质。
所使用的单层型感光体的感光层的膜厚通常为5μm以上、优选为10μm以上、且通常为100μm以下、优选为50μm以下的范围,所使用的顺层积型感光体的电荷传输层的膜厚通常为5μm~50μm的范围,但是从长寿命、图像稳定性的方面出发,所述膜厚优选为10μm~45μm,从高分辨率的方面出发,所述膜厚更优选为10μm~30μm。
此外,为了提高成膜性、挠性、涂布性、耐污染性、耐气体性、耐光性等,感光层可以含有公知的抗氧化剂、增塑剂、紫外线吸收剂、吸电子性化合物、流平剂、可见光遮光剂等添加物。并且,根据需要,感光层还可以含有用于改善涂布性的流平剂、以及抗氧化剂、敏化剂等各种添加剂。作为抗氧化剂的实例,可以举出受阻酚化合物、受阻胺化合物等。此外,作为可见光遮光剂的实例,可以举出各种色素化合物、偶氮化合物等,作为流平剂的实例,可以举出硅油、氟系油等。
<抗氧化剂>
抗氧化剂是用于防止感光体所含有的部件氧化而添加的一种稳定剂。抗氧化剂具有作为自由基捕获剂的功能,具体可以举出苯酚衍生物、胺化合物、膦酸酯、含硫化合物、维生素、维生素衍生物等。其中,优选苯酚衍生物、胺化合物、维生素等。特别优选在羟基附近具有体积大的取代基的受阻酚或三烷基胺衍生物等。特别是,优选在羟基的邻位具有叔丁基的芳基化合物衍生物,并且优选在羟基的邻位具有2个叔丁基的芳基化合物衍生物。
另外,该抗氧化剂的分子量过大时,有时在抗氧化能方面产生问题,所以该抗氧化剂优选分子量为1500以下、特别是分子量为1000以下的化合物。分子量下限为100以上,优选为150以上,进一步优选为200以上。
下面列举本发明可使用的抗氧化剂。作为可用于本发明的抗氧化剂,可以使用所有公知作为塑料、橡胶、石油、油脂类的抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂的材料,特别优选使用选自下面所示的化合物组的材料。
(1)日本特开昭57-122444号公报所记载的苯酚类、日本特开昭60-188956号公报所记载的苯酚衍生物和日本特开昭63-018356号公报所记载的受阻酚类。
(2)日本特开昭57-122444号公报所记载的对苯二胺类、日本特开昭60-188956号公报所记载的对苯二胺衍生物和日本特开昭63-18356号公报所记载的对苯二胺类。
(3)日本特开昭57-122444号公报所记载的氢醌类、日本特开昭60-188956号公报所记载的氢醌衍生物和日本特开昭63-18356号公报所记载的氢醌类。
(4)日本特开昭57-188956号公报所记载的硫化合物和日本特开昭63-18356号公报所记载的有机硫化合物类。
(5)日本特开昭57-122444号公报所记载的有机磷化合物和日本特开昭63-18356号公报所记载的有机磷化合物类。
(6)日本特开昭57-122444号公报所记载的羟基苯甲醚类。
(7)日本特开昭63-018355号公报所记载的具有特定的骨架结构的哌啶衍生物和氧代哌嗪衍生物。
(8)日本特开昭60-188956号公报所记载的胡萝卜素类、胺类、生育酚类、Ni(II)络合物、硫化物类等。
另外,特别优选的是以下所示的受阻酚类(受阻酚表示在羟基附近具有体积大的取代基的酚类)。
二丁基羟基甲苯、
2,2’-亚甲基双(6-叔丁基-4-甲基苯酚)、
4,4’-亚丁基双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、
4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、
2,2’-亚丁基双(6-叔丁基-4-甲基苯酚)、
α-生育酚、β-生育酚、2,2,4-三甲基-6-羟基-7-叔丁基苯并二氢吡喃、季戊四醇四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、
2,2’-硫代二乙二醇二[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、
1,6-己二醇二[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、
丁基羟基苯甲醚、二丁基羟基苯甲醚、
3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸十八烷基酯
(Octadecyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamate)、
1,3,5-三甲基-2,4,6-三-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-苯
(1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)-benzene)。
上述受阻酚类物质中,特别优选下述的化合物。
3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸十八烷基酯、
1,3,5-三甲基-2,4,6-三-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-苯。
这些化合物作为橡胶、塑料、油脂类等的抗氧化剂是已知的,有的也可以作为市售品获得。
本发明的图像形成装置所用的感光体中,对表面层中的所述抗氧化剂的量没有特别限制,相对于每100重量份粘结剂树脂,所述抗氧化剂的用量优选为0.1重量份~20重量份。在该范围以外的情况下,不能得到良好的电气特性。特别优选所述抗氧化剂为1重量份以上。另外,所述抗氧化剂过多时,不仅在电气特性方面会出问题,在耐刷性方面也会出问题,所以优选所述抗氧化剂为15重量份以下,进一步优选为10重量份以下。
<吸电子性化合物>
感光体优选具有吸电子性的化合物,具体地说,优选磺酸酯化合物、羧酸酯化合物、有机氰化合物、硝基化合物、芳香族卤素衍生物等,特别是优选磺酸酯化合物、有机氰化合物,尤其优选磺酸酯化合物。
据认为,吸电子能力可以通过LUMO的能级的值来预见。特别优选使用PM3参数的半经验分子轨道计算进行结构最佳化而得到的(以下将其简称为利用半经验分子轨道计算(PM3)得到的)LUMO的能级的值为-1.0eV~-3.0eV的化合物。LUMO的能级的绝对值小于1.0eV时,不能充分期待吸电子性的效力,LUMO的能级的绝对值大于3.0eV时,有可能发生充电的恶化。LUMO的能级的绝对值更优选为1.5eV以上,进一步优选为1.7eV以上,再进一步优选为1.9eV以上。上限优选为2.7eV以下,更优选为2.5eV以下。
计算吸电子性化合物时,利用PM3作为哈密顿算子(Hamiltonian)。其理由如下。通常除了碳、氮、氧、氢以外,吸电子性化合物有时使用硫、卤素等杂原子,据认为,利用最小二乘法确定了这些之中的大部分的原子的参数的PM3适合吸电子性化合物的结构最佳化。
作为吸电子性化合物,具体可以举出下述的化合物。
<最表面层>
所述电荷产生物质、电荷传输物质可以位于任意的层,但从调色剂转印、清洁性得到提高的角度出发,优选在最表面层存在氟原子、硅原子。这些原子可以是任意的物质中含有的,例如可以是添加剂中、电荷产生物质中、电荷传输物质中、粘结剂树脂中含有的。
并且,可以以表面自由能(与表面张力同义)的形式检测出感光体表面所具有的附着性。作为最表面层的表面自由能的值,其范围优选为35mN/m~65mN/m。该值过低时,存在调色剂发生流动的可能性,另外该值过高时,存在导致调色剂的转印效率、清洁性变差的可能性。该值的下限优选为40mN/m以上,该值的上限优选为55mN/m以下、更优选为50mN/m以下。
[表面自由能]
下面对表面自由能进行描述。感光体表面与残余调色剂等杂质的附着属于物理结合范畴,其原因是分子间力(范德华力)。表面自由能(γ)是一种在最表面发生该分子间力的现象。物质的“润湿”大致分为3类。物质1附着于物质2的“附着润湿”、物质1在物质2上扩散的“扩张润湿”、物质1浸入或渗入物质2的“浸润”。
对于附着润湿来说,根据Young公式,物质1与物质2的表面自由能(γ)和润湿性的关系如下所示。
γ1=γ2·COSθ12+γ12………式(1-1)
γ1:物质1表面的表面自由能
γ2:物质2的表面自由能
γ12:物质1/物质2的界面自由能
θ12:物质1/物质2的接触角
考虑到杂质或水分等向图像形成装置内的感光体表面的附着的情况下,上述式(1-1)中,可以将物质1设为感光体、物质2设为杂质。
根据式(1-1),控制γ1、γ2、γ12对于表面性控制是重要的。优选不易润湿表面,这种情况下,优选加大θ12,并且加大感光体表面的表面自由能γ1(感光体与调色剂的“润湿功”)并减小γ2和γ12是有效的。
电子照相清洁工序中,通过控制感光体的表面自由能γ1,最终能够控制式(1-1)右边的附着状态。另外,耐久性试验中调色剂和其他杂质是依次新供给的物质,可以认为γ2是恒定值。另一方面,感光体通过耐久性试验其表面自由能γ1发生变化。由于γ1仅变化了Δγ1,所以最终式(1-1)右边的值也发生了变化。即杂质在感光体表面的附着状态发生了变化,结果清洁性或对清洁机构的负荷发生了变化。换言之,通过规定Δγ1,能够保持感光体的清洁性、即清洁容易程度恒定。
此处,关于固体与液体的润湿,可以直接测定其接触角θ12,但是对于像感光体与调色剂这样的固体与固体来说,不能测定接触角θ12。本发明中的感光体和调色剂通常均是固体,就相当于这种情况。
北崎宁昭、敏雄等在日本接着协会纸8(3)(131~141(1972))中,关于界面自由能(与界面张力同义),指出了对于Fowkes的理论(叙述了非极性的分子间力),可以扩展到基于极性或氢键的分子间力的成分。根据这种Fowkes理论的扩展,可以通过2~3种成分求出各物质的表面自由能。下面,以附着润湿为例,对3种成分的理论进行描述。该理论是基于如下假设成立的。
1.表面自由能(γ)的加法规则γ=γd+γp+γh(1-2)
γd:分散成分(非极性润湿=附着)
γp:偶极子成分(基于极性的润湿=附着)
γh:氢键成分(基于氢键的润湿=附着)
将其应用于Fowkes理论,则2种物质的界面自由能量γ12如下所示。
γ12=γ1+γ2-2·(γ1 d·γ2 d)1/2-2·(γ1p·γ2 p)1/2-2·(γ1 h·γ2 h)1/2…式(1-3)
并且
表面自由能的测定方法中,可以使用p、d、h各成分的表面自由能已知的试剂,测定与该试剂的附着性,计算出表面自由能。具体地说,试剂使用纯水、二碘甲烷、α-溴萘,使用协和界面(株)制造的自动接触角计CA-VP型,测定上述各试剂对感光体表面的接触角,通过协和界面(株)社制造的表面自由能解析软件FAMAS,计算出表面自由能γ。试剂除了上述的试剂以外,还可以使用p、d、h的各成分的适当组合。另外,测定方法方面,除了上述之外,还可以通过普通的方法进行测定,例如威廉米法(吊板法)、杜诺依法等。
如上所述,“润湿”包括2个以上的种类,调色剂固着、熔合在感光体表面的情况下,残留在感光体表面的调色剂附着于感光体,在反复进行清洁、充电等工序中,该调色剂在感光体表面扩散成覆膜状,附着力的变强所产生的影响大。相当于所谓的“附着润湿”。
另外,存在纸粉、松香、滑石等杂质的固着等的情况下,同样在附着后,与感光体的接触面(以下称作“界面”)的面积增大,形成牢固的润湿。另外,水分直接参与的向附着在感光体表面的杂质或感光体表面的“润湿”是图像变得模糊的所谓“高湿流动”的要因。
关于这些杂质,在电子照相的图像形成工序上,含有调色剂的各种物质暂时附着在感光体表面。需要在一定期间以内对这些物质之中的未被转印到转印材的所谓“残留调色剂”或其他杂质进行清洁即去除。此处所称的一定期间是指从各种物质暂时附着在感光体表面的时刻开始,到该附着物因扩散和/或进一步的附着而导致与感光体的界面的面积增加之前的状态期间。
上述范围的状态内的清洁所涉及的特性(即首先是附着在感光体的杂质的“附着润湿”、再者是“扩张润湿”)是有关实用上的清洁特性、清洁装置或感光体的寿命的重要因素。所以,本发明人认为对感光体的表面自由能γ进行规定是有效的,并进行了深入研究,发现如此能够得到高画质且高耐久的电子照片图像。特别是调色剂、纸粉、水分、硅油等多种物质被认为是物质2即所述的杂质。
本发明中,对于处于被附着侧的物质1的感光体表面的表面自由能γ1进行了规定。并且,相对于上述物质2是耐久性试验中随时供给的物质,作为物质1的感光体表面通过耐久性试验其γ1发生变化。研究图像形成用电子照相装置的耐久性时,控制该变动因素Δγ1是重要的。
[控制]
为了稳定地得到高画质的图像,对感光体的清洁性、特别是用于清洁感光体的负荷进行控制。通过规定感光体的表面自由能γ的值,能够以低的负荷得到良好的清洁性,通常表面自由能γ的值规定为35mN/m以上、更优选为40mN/m以上,且通常规定为65mN/m以下、更优选为60mN/m以下。另外,通过使因耐久性试验而发生的变化的量Δγ在25mN/m以内、优选在15mN/m以内,能够抑制向感光体和清洁装置双方的负荷的变动,能够使清洁特性长期稳定。
特别是为了防止感光层的损耗、防止或减少从充电器等产生的放电物质等导致的感光层的老化,可以在感光体的最表面层设置保护层。通过在适当的粘结剂树脂中含有导电性材料而形成保护层,或者保护层可以使用如下共聚物:所述共聚物使用了如日本特开平9-190004号公报或者日本特开平10-252377号公报所记载的那样的三苯胺骨架等的具有电荷传输能力的化合物。作为导电性材料,可以使用TPD(N,N’-二苯基-N,N’-双(间甲苯基)联苯胺)等芳香族氨基化合物、氧化锑、氧化铟、氧化锡、二氧化钛、氧化锡-氧化锑、氧化铝、氧化锌等金属氧化物等,但并不限于此。
作为用于保护层的粘结剂树脂,可以使用聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚酮树脂、聚碳酸酯树脂、聚乙烯基酮树脂、聚苯乙烯树脂、聚丙烯酰胺树脂、硅氧烷树脂等公知的树脂。并且,所述粘结剂树脂也可以使用日本特开平9-190004号公报或日本特开平10-252377号公报记载的那样的三苯胺骨架等具有电荷传输能力的骨架与上述树脂的共聚物。
优选所构成的上述保护层的电阻为109Ω·cm~1014Ω·cm。如果电阻高于1014Ω·cm,则有时残余电位会上升,会形成晕较多的图像,另一方面,如果电阻低于109Ω·cm,则有时会出现画像模糊、分辨率降低。此外,保护层必须具有实质上不妨碍图像曝光中所照射的光透过的构成。
此外,出于降低感光体表面的摩擦阻力或者磨损、提高调色剂从感光体向转印带、纸张上转印的效率等目的,表面层可以含有氟类树脂、有机硅树脂、聚乙烯树脂、聚苯乙烯树脂等。并且,表面层还可以含有由这些树脂形成的颗粒或无机化合物的颗粒。
<层形成方法>
使用公知的涂布方法,将含有构成各层的材料的涂布液依次涂布到支持体上,对各层分别重复涂布和干燥工序,从而形成构成感光体的各层。
对于单层型感光体和层积型感光体的电荷传输层,所使用的层形成用涂布液的固体成分浓度通常为5质量%以上、优选为10质量%以上,并且通常为40质量%以下、优选为35质量%以下。并且,该涂布液的粘度通常为10mPa·s以上、优选为50mPa·s以上,并且通常为500mPa·s以下、优选为400mPa·s以下。
对于层积型感光体的电荷产生层,所使用的层形成用涂布液的固体成分浓度通常为0.1质量%以上、优选为1质量%以上,且通常为15质量%以下、优选为10质量%以下。所使用的该涂布液的粘度通常为0.01mPa·s以上、优选为0.1mPa·s以上,且通常为20mPa·s以下、优选为10mPa·s以下。
作为涂布液的涂布方法,可以举出浸涂法、喷涂法、旋涂法、线性涂布法、绕线棒涂布法、刮涂法、辊涂法、气刀涂布法、幕涂法等,但是也可以使用其他公知的涂布法。
对于涂布液的干燥,优选在室温下指触干燥后,在30℃~200℃的温度范围在无风或者吹风下加热干燥1分钟~2小时。并且,加热温度可以是恒定的,也可以边改变加热温度边进行干燥。
<图像形成装置>
通过附图更详细地说明使用了本发明的图像形成装置的图像形成方法。图1为使用了非磁性单组分调色剂的显影装置的一个实例的说明图,该非磁性单组分调色剂能够在图像形成方法的执行中使用。在图1中,利用搅拌桨15迫使内置在调色剂料斗17中的调色剂16靠近辊状的海绵辊(调色剂补给辅助部件)14,将调色剂供给到海绵辊14上。此外,海绵辊14沿箭头方向旋转,由此海绵辊14所吸收的调色剂被传送到调色剂传送部件12上,因摩擦而使调色剂发生静电吸附或物理吸附,调色剂传送部件12沿箭头方向快速旋转,利用钢制的弹性刮板(调色剂层厚控制部件)13形成均匀的调色剂薄层,同时摩擦带电。其后,调色剂被传送到与调色剂传送部件12接触的静电潜像载体11的表面,将潜像显影。例如对有机感光体用500V的DC(直流电)充电后,进行曝光,得到静电潜像。
用于本发明的图像形成装置的调色剂的带电量分布窄,因此带电不良的调色剂所造成的图像形成装置内的污染(调色剂飞散)非常少。这一点特别是在高速类型的图像形成装置中显著发挥出其效果,在所述高速类型的图像形成装置中,对静电潜像载体的显影处理速度为100毫米/秒以上。
此外,用于本发明图像形成装置的调色剂的带电量分布窄,因此显影性非常好,不显影而蓄积的调色剂颗粒非常少,这一点特别是在调色剂的消耗速度快的图像形成装置中发挥出其效果。具体地说,用于满足下式(G)的图像形成装置的调色剂因使本发明的上述效果得到充分发挥而优选。
(G)填充显影剂的显影机的寿命保证页数(页)×印刷率≥400(页)
式(G)中,在用于确定作为图像形成装置性能的寿命保证页数的印刷物上,“印刷率”以印刷部分的面积的总和除以印刷介质的总面积得到的值表示,例如,印刷百分率为“5%”时,“印刷率”为“0.05”
此外,用于本发明的图像形成装置的调色剂的粒径分布非常窄,因此潜像的再现性非常好。因而,特别是用于在静电潜像载体上的分辨率为600dpi以上的图像形成装置时,可以充分发挥本发明的效果。
接下来,使用表示装置的主要部分构成的图2,对本发明的图像形成装置的电子照相处理周边的形态进行说明。但是,实施方式并不限于以下说明,只要不脱离本发明的要旨,就可以进行任意变形来实施。
如图2所示,图像形成装置的构成中具有电子照相感光体1、充电装置2、曝光装置3和显影装置4,此外,根据需要图像形成装置还设有转印装置5、清洁装置6和定影装置7。
对电子照相感光体1没有特别限制,只要是用于上述的本发明图像形成装置的电子照相感光体即可,在图2中给出的是在圆筒状的导电性支持体的表面上形成了上述感光层的鼓状感光体作为电子照相感光体的一实例。沿该电子照相感光体1的外周面,分别配置有充电装置2、曝光装置3、显影装置4、转印装置5和清洁装置6。
充电装置2为使电子照相感光体1带电的装置,其均匀地使电子照相感光体1的表面充电到规定电位。在图2中给出辊型充电装置(充电辊)作为充电装置2的一实例,但是除此以外,还常用电晕管或格栅电晕管(scorotron)等电晕充电装置、充电刷等接触型充电装置等。
此外,对于电子照相感光体1和充电装置2,在很多情况下,作为装备有所述两者的处理盒(以下适宜称为感光体盒),被设计成能够从图像形成装置的主体中卸下的方式。于是,例如在电子照相感光体1或充电装置2劣化时,能够从图像形成装置主体中卸下该感光体盒,并能够将其他的新感光体盒安装在图像形成装置主体上。此外,在很多情况下,后述的调色剂储存在调色剂盒中,被设计成能够从图像形成装置主体中卸下的方式,因而所使用的调色剂盒中没有了调色剂时,也能够从图像形成装置主体中卸下该调色剂盒,安装其他的新调色剂盒。此外,也可以使用同时装备有电子照相感光体1、充电装置2、调色剂的处理盒。
对曝光装置3的种类没有特别限制,只要其是对电子照相感光体1进行曝光从而能够在电子照相感光体1的感光面上形成静电潜像的装置即可。作为具体例,可以举出卤素灯、荧光灯、半导体激光器、He-Ne激光器等激光器、LED等。并且,可以通过感光体内部曝光方式进行曝光。进行曝光时的光是任意的,例如利用如下光进行曝光即可:波长为700nm~850nm的单色光、波长为600nm~700nm的略靠近短波长的单色光、波长为300nm~500nm的短波长的单色光等。
特别是,在仅使用能用于本发明的具有特定结晶型的酞菁化合物作为电荷产生物质的电子照相感光体的情况中,优选使用波长为700nm~850nm的单色光,在合用偶氮化合物作为电荷产生物质的电子照相感光体的情况中,优选使用波长为700nm以下的单色光。对于使用偶氮化合物的电子照相感光体,有时即使以波长为500nm以下的单色光为光输入用光源,也具有足够的灵敏度,因此使用波长为300nm~500nm的单色光作为光输入用光源是特别合适的。
对显影装置4的种类没有特别限制,可以使用瀑布显影、单组分导电调色剂显影、双组分磁刷显影等干式显影方式或湿式显影方式等任意的装置。在图2中,显影装置4由显影槽41、搅拌器42、供给辊43、显影辊44以及控制部件45构成,并形成了在显影槽41的内部贮存有调色剂T的构成。并且,也可以根据需要在显影装置4上附加用于补给调色剂T的补给装置(未图示)。该补给装置具有能够由瓶、盒等容器补给调色剂T的构成。
供给辊43由导电性海绵等形成。显影辊44由铁、不锈钢、铝、镍等金属辊或在这样的金属辊上被覆了有机硅树脂、氨基甲酸酯树脂、氟树脂等而成的树脂辊等构成。也可以根据需要对该显影辊44的表面实施平滑加工或粗糙加工。
显影辊44配置在电子照相感光体1和供给辊43之间,分别与电子照相感光体1和供给辊43抵接。供给辊43和显影辊44在旋转驱动装置(未图示)的作用下旋转。供给辊43担载所贮存的调色剂T,将其供给至显影辊44。显影辊44担载由供给辊43供给的调色剂T,与电子照相感光体1的表面接触。
控制部件45由有机硅树脂或氨基甲酸酯树脂等树脂刮板、不锈钢、铝、铜、黄铜、磷青铜等金属刮板或在这样的金属刮板上被覆有树脂的刮板等形成。该控制部件45与显影辊44抵接,被弹簧等以规定的力挤压在显影辊44侧(一般的刮板线性压力为5g/cm~500g/cm)。根据需要,也可以使该控制部件45具有通过与调色剂T的摩擦带电而使调色剂T带电的功能。
搅拌器42在旋转驱动装置的作用下各自旋转,在搅拌调色剂T的同时将调色剂T传送至供给辊43侧。可以设置桨形状、大小等不同的两个以上的搅拌器42。
调色剂T使用上述的调色剂。另外,所使用的调色剂颗粒的形状可以是从接近球形到偏离球形的马铃薯状的各种形状。聚合调色剂的带电均匀性、转印性优异,适合用于提高图像的画质。
对转印装置5的种类不特别限制,可以使用利用了电晕转印、辊转印、带转印等的静电转印法、压力转印法、粘合转印法等任意方式的装置。此处,转印装置5由与电子照相感光体1对置的转印充电器、转印辊、转印带等构成。该转印装置5施加与调色剂T的带电电位极性相反的规定电压值(转印电压),将电子照相感光体1上形成的调色剂像转印至记录纸(纸张、介质)P上。
对于清洁装置6没有特别限制,可以使用刷清洁器、磁刷清洁器、静电刷清洁器、磁辊清洁器、刮板清洁器等任意的清洁装置。清洁装置6是利用清洁部件将附着在感光体1上的残余调色剂刮落并回收该残余调色剂的装置。但是,当感光体表面上残留的调色剂较少或几乎没有残留的调色剂时,也可以不设置清洁装置6。
定影装置7由上部定影部件(加压辊)71和下部定影部件(定影辊)72构成,在定影部件71或72的内部具有加热装置73。需要说明的是,图2中给出了在上部定影部件71的内部装备有加热装置73的例子。对于上部和下部的各定影部件71、72,可以使用在不锈钢、铝等金属管坯上被覆有硅橡胶的定影辊、进而被覆有特氟龙(注册商标)树脂的定影辊、定影片等公知的热定影部件。此外,各定影部件71、72既可以采用供给硅油等脱模剂以改善脱模性的结构,也可以采用利用弹簧等相互强制性地施加压力的结构。
使转印在记录纸P上的调色剂在已加热至规定温度的上部定影部件71和下部定影部件72之间通过时,调色剂被加热至熔融状态,通过后调色剂被冷却,从而将调色剂定影在记录纸P上。另外,对于定影装置,其种类也不受特别限定,以此处使用的定影装置为代表,可以设置采用热辊定影、闪光定影、烘烤定影、压力定影等任意方式的定影装置。
在如上构成的电子照相装置中,如下进行图像记录。即,首先,利用充电装置2使感光体1的表面(感光面)充电至规定的电位(例如-600V)。此时,既可以利用直流电压使感光体1的表面带电,也可以在直流电压上叠加交流电压来使其带电。接着,根据要记录的图像,利用曝光装置3对带电的感光体1的感光面进行曝光,以在感光面上形成静电潜像。然后,利用显影装置4对在所述感光体1的感光面上形成的静电潜像进行显影。
在显影装置4中,利用控制部件(显影刮板)45将由供给辊43供给的调色剂T薄层化,同时使调色剂T摩擦带电至规定的极性(此处与感光体1的带电电位极性相同,为负极性),边将调色剂T担载在显影辊44上边传送,从而使调色剂T与感光体1的表面接触。被担载在显影辊44上的带电调色剂T与感光体1的表面接触后,就会在感光体1的感光面上形成对应于静电潜像的调色剂像。然后,该调色剂像被转印装置5转印到记录纸P上。之后,未被转印而残留在感光体1的感光面上的调色剂被清洁装置6除去。
调色剂像转印到记录纸P上后,使其通过定影装置7,从而将调色剂像热定影在记录纸P上,由此得到最终的图像。
另外,除上述构成外,图像形成装置还可以采用能够进行例如消除静电工序的结构。消除静电工序是通过对电子照相感光体进行曝光来进行电子照相感光体的静电消除的工序,作为消除静电装置,使用荧光灯、LED等。并且,在消除静电工序中使用的光大多是具有强度为曝光光的3倍以上的曝光能量的光。
并且,构成图像形成装置时也可以进一步进行变化,例如其可以采用:能够进行前曝光工序、辅助充电工序等工序的构成;进行胶版印刷的构成;进一步使用两种以上调色剂的全色串联方式的构成。
另外,通过将本发明的图像形成装置所使用的在物理、电气方面表面性优异的上述感光体和上述调色剂合用,能够构成图像特性优异、图像污染也少且转印效率高的***。
实施例
下面,通过实施例更具体地说明本发明,但只要不超出其要点,本发明并不限定于以下实施例。下述例子中,如无特别说明,“份”指“重量份”,“%”指“质量%”。
<体积平均粒径(Mv)的测定方法和定义>
对于体积平均粒径(Mv)小于1μm的颗粒而言,其体积平均粒径(Mv)的测定如下:使用日机装株式会社制造的MicrotracNanotrac150(型号)(下文中,简称为“NANOTRAC”),按照NANOTRAC的操作说明书,并使用日机装株式会社编制的解析软件MicrotracParticleAnalyzerVer10.1.2.-019EE,分散介质使用电导率为0.5μS/cm的离子交换水,分别在下述条件下或输入下述条件,利用操作说明书所记载的方法测定所述体积平均粒径(Mv)。
对于蜡分散液和聚合物一次颗粒分散液,设定下述的条件。
·溶剂折射率:1.333
·测定时间:100秒
·测定次数:1次
·颗粒折射率:1.59
·透过性:透过
·形状:正球形
·密度:1.04
对于颜料预混合液和着色剂分散液,设定下述的条件。
·溶剂折射率:1.333
·测定时间:100秒
·测定次数:1次
·颗粒折射率:1.59
·透过性:吸收
·形状:非球形
·密度:1.00
<体积中值粒径(Dv50)的测定方法和定义>
经外添工序最终得到的调色剂的测定前处理如下进行。在内径47mm、高度51mm的圆筒形的聚乙烯(PE)制烧杯中,使用刮铲添加0.100g调色剂,使用玻璃吸管(spuit)添加0.15g的20质量%DBS水溶液(第一工业制药社制造,NEOGENS-20A)。此时,将调色剂和20%DBS水溶液仅加到烧杯的底部,以使调色剂不飞散到烧杯的边缘等。接下来,使用刮铲搅拌3分钟,直到调色剂和20%DBS水溶液形成糊状。此时控制操作使调色剂不飞散到烧杯的边缘等。
接着,添加30g分散介质IsotonII,使用刮铲搅拌2分钟,制成目视观察为整体均匀的溶液。接下来,将长度31mm、直径6mm的涂有氟树脂的搅拌子放入烧杯之中,使用搅拌器,以400rpm的转数分散20分钟。此时,以3分钟1次的频率,使用刮铲将气液界面和烧杯的边缘处的目视观察到的大颗粒刮入烧杯内部,以形成均匀的分散液。接着,使用网孔为63μm的网筛过滤该分散液,以所得到的滤液为“调色剂分散液”。
此外,对于调色剂母粒的制造工序中的粒径的测定,使用63μm的网筛过滤处于凝聚状态的浆料,以所得到的滤液为“浆料液”。
对于颗粒的体积中值粒径(Dv50)的测定如下:使用贝克曼库尔特社制造的MultisizerIII(孔径100μm)(下文中,简称为“Multisizer”),分散介质使用贝克曼库尔特社制造的IsotonII,将上述“调色剂分散液”或“浆料液”稀释,以使分散质浓度达到0.03质量%,在MultisizerIII解析软件中将KD值设为118.5,从而测定出颗粒的体积中值粒径(Dv50)。粒径测定范围为2.00μm到64.00μm,将该范围以对数刻度等间隔的方式分割成256份进行离散化处理,以它们的基于体积基准的统计值为基础进行计算,计算结果为体积中值粒径(Dv50)。
<粒径2.00μm~3.56μm的调色剂的个数%(Dns)的测定方法和定义>
经外添工序后的调色剂的测定前处理如下进行。在内径47mm、高度51mm的圆筒形的聚乙烯(PE)制烧杯中,使用刮铲添加0.100g调色剂,使用玻璃吸管添加0.15g的20质量%DBS水溶液(第一工业制药社制造,NEOGENS-20A)。此时,将调色剂和20%DBS水溶液仅加到烧杯的底部,以使调色剂不飞散到烧杯的边缘等。接下来,使用刮铲搅拌3分钟,直至调色剂和20%DBS水溶液形成糊状。此时控制操作使调色剂不飞散到烧杯的边缘等。
接着,添加30g分散介质IsotonII,使用刮铲搅拌2分钟,制成目视观察为整体均匀的溶液。接下来,将长度31mm、直径6mm的涂有氟树脂的搅拌子放入烧杯之中,使用搅拌器,以400rpm的转速分散20分钟。此时,以3分钟1次的频率,使用刮铲将气液界面和烧杯的边缘处的目视观察到的大颗粒刮入烧杯内部,以形成均匀的分散液。接着,使用网孔63μm的网筛过滤该分散液,以所得到的滤液为“调色剂分散液”。
对于粒径为2.00μm~3.56μm的调色剂的个数%(Dns)的测定如下:使用Multisizer(孔径100μm),分散介质使用该社制造的IsotonII,将上述“调色剂分散液”或“浆料液”稀释,以使分散质浓度达到0.03质量%,在MultisizerIII解析软件中将KD值设为118.5,从而测定出所述个数%(Dns)。
下限粒径2.00μm为本测定装置Multisizer的检出限,上限粒径3.56μm为本测定装置Multisizer的通道规定值。在本发明中,将所述粒径2.00μm~3.56μm的区域认定为微粉区域。
粒径的测定范围为2.00μm到64.00μm,将该范围离散化并以在对数刻度上为等间隔的方式分割成256份,以它们的基于个数基准的统计值为基础,以个数基准计算出2.00μm~3.56μm的粒径成分的比例,以该比例为“Dns”。
<平均圆形度的测定方法和定义>
本发明中的“平均圆形度”的测定如下,并且其定义如下。即,将调色剂母粒分散在分散介质(IsotonII,贝克曼库尔特社制造)中,使调色剂母粒达到5720个/μL~7140个/μL的范围,使用流动式颗粒图像分析装置(希森美康社(原东亚医用电子社)制、FPIA2100),并在下述的装置条件下进行测定,将测定值定义为“平均圆形度”。在本发明中,进行3次同样的测定,采用3个“平均圆形度”的相加平均值为“平均圆形度”。
·模式:HPF
·HPF分析量:0.35μL
·HPF检测数量:2000~2500个
虽然“圆形度”是利用上述装置进行测定并在上述装置内进行自动计算后显示出来的,但下面用下式来定义“圆形度”。
[圆形度]=[面积与颗粒投影面积相同的圆的周长]/[颗粒投影像的周长]于是,测定2000个~2500个(即,HPF检测数量),所述各个颗粒的圆形度的算术平均(相加平均)作为“平均圆形度”在装置上显示出来。
<个数变动系数的测定方法和定义>
本发明中的“个数变动系数”的定义如下。
[个数变动系数]=100×[个数基准的颗粒分布的标准偏差]/[个数平均粒径]
本发明中,基于测定体积中值粒径(Dv50)的方法,使用MultisizerIII测定个数基准的颗粒分布的标准偏差以及个数平均粒径。测定颗粒范围为2.00μm~64.00μm,将该范围离散化并以在对数刻度上为等间隔的方式分割成256份,以它们的基于个数基准的统计值为基础,求出个数基准的颗粒分布的标准偏差和个数平均粒径,根据上述式求出个数变动系数。
<电导率的测定方法>
使用电导率计(横河电机社制造的PersonalSCmetermodelSC72和检测器SC72SN-11),按照操作说明书中记载的常规方法进行电导率的测定。
<熔点峰温度、熔融峰半峰宽、结晶温度、结晶峰半峰宽的测定方法>
使用SeikoInstruments社制造的SSC5200(型号),利用该公司的操作说明书所记载的方法,通过以10℃/分钟的速度从10℃升温到110℃时的吸热曲线测定出熔点峰温度、熔融峰半峰宽,接着通过以10℃/分钟的速度从110℃降温到10℃时的放热曲线,测定出结晶温度、结晶峰半峰宽。
<固体成分浓度的测定方法>
使用Kett科学研究所社制造的固体成分浓度测定机INFRAREDMOISTUREDETERMINATIONBALANCE(型号:FD-100),在天平上精确称量1.00g含有固体成分的试样,在加热器温度300℃、加热时间90分钟的条件下测定固体成分浓度。
<带电量分布(带电量的标准偏差)的测定方法>
将0.8g调色剂和19.2g载体(PowerTech社制造的铁氧体载体:F150)放入玻璃制样品瓶中,使用Reciprocal-shakerNR-1(TAITEC社制造),以250rpm搅拌30分钟。使用E-Spart带电量分布测定装置(Hosokawamicron社制造),对搅拌好的调色剂/载体混合物进行带电量分布测定。由所得到的数据,对各个颗粒求出其带电量除以颗粒直径得到的值(以0.2551C/μm的间隔,将-16.197C/μm~+16.197C/μm的范围离散化,分割成128份),求出3000个颗粒的测定结果的标准偏差,以此为带电量的标准偏差。
<实印评价的方法>
[实印评价1]
将80g调色剂填充到5%印刷率的寿命保证页数为30000页的600dpi机器的处理盒中,连续打印50页1%印刷率的图。所述机器使用后述的“感光体2”作为感光体,采用非磁性单组分显影方式、辊带电、橡胶显影辊接触显影方式、处理速度(显影速度)164mm/秒、带转印方式、应用了刮板的鼓清洁方式。
[实印评价2]
在5%印刷率的寿命保证页数为8000页的600dpi机器的处理盒中装入200g调色剂,连续打印5%印刷率的图,直到显示调色剂用完。所述机器使用后述的“感光体2”作为感光体,采用非磁性单组分显影方式、辊充电、橡胶显影辊接触显影方式、处理速度(显影速度)100毫米/秒、带转印方式、应用了刮板的鼓清洁方式。
<污染>
目视观察在使用后述的电子照相感光体2的“实印评价1”中打印50页后的图像污染,以下述的标准进行评判。
◎:完全没有污染
○:虽然有细微的污染,但为可使用的水平
△:局部有轻微污染
×:能够看到局部或者整体有明显污染
<残像(重影)>
在使用后述的电子照相感光体2的“实印评价2”中,打印出实心图像,利用X-rite938(X-Rite社制造)分别测定前端部分的图像浓度和由所述前端部分经显影辊转动2周后印出的部分的图像浓度,求出该2周后的图像浓度与前端部分的图像浓度之比(%)。
◎:完全没有问题(98%以上)
○:有细微的图像浓度差,但为可使用的水平(95%以上且小于98%)
△:可以确认到图像浓度略有差别的水平(85%以上且小于95%)
×:图像浓度有明显差别的水平(小于85%)
<模糊不清(实心追随性)>
在使用后述的电子照相感光体2的“实印评价2”中,打印实心图像,利用X-rite938(X-Rite社制造)分别测定前端部分的图像浓度和后端部分的图像浓度,求出后端部分的图像浓度与前端部分的图像浓度之比(%)。
◎:完全没有问题(80%以上)
○:虽然后端部分的图像浓度稍低,但为可使用的水平(70%以上且小于80%)
×:后端部分的图像浓度相当低的水平(小于70%)
<清洁性>
在使用后述的电子照相感光体2的“实印评价2”中,对打印8000页后的图像中的污染进行目视观察,确认了有无因鼓清洁不良造成的图像污染。
○:无污染
△:局部有轻微污染
×:能够确认到局部或者整体有明显污染。
调色剂制造例1
<蜡和长链聚合性单体分散液A1的制备>
将27份(540g)石蜡(日本精蜡社制造的HNP-9,表面张力23.5mN/m,热特性:熔点峰温度82℃、熔融热220J/g、熔融峰半峰宽8.2℃、结晶温度66℃、结晶峰半峰宽13.0℃)、2.8份丙烯酸十八酯(东京化成社制造)、1.9份的20质量%十二烷基苯磺酸钠水溶液(第一工业制药社制造,NEOGENS20A)(下文中,简称为“20%DBS水溶液”)、68.3份去离子水加热到90℃,使用高速搅拌机(特殊机化工业社制造,型号:markIIf),搅拌10分钟。
接下来,将所述分散液加热到90℃,使用均化器(Gaulin社制造,15-M-8PA型),在25MPa的加压条件下开始循环乳化,进行分散直至利用NANOTRAC测定粒径而得到的体积平均粒径(Mv)为250nm,制作出蜡和长链聚合性单体分散液A1(乳液固体成分浓度=30.2质量%)。
<聚合物一次颗粒分散液A1的制备>
向装备有搅拌装置(3片桨叶)、加热冷却装置、浓缩装置以及各原料与助剂的投料装置的反应器(内容积21L,内径250mm,高度420mm)中投入35.6份(712.12g)上述蜡和长链聚合性单体分散液A1、259份去离子水,边搅拌边在氮气气流下升温到90℃。
其后,持续搅拌上述液体,用5小时向其中添加下述“聚合性单体类等”和“乳化剂水溶液”的混合物。以开始滴加该混合物的时间为“聚合开始”,聚合开始30分钟后用4.5小时添加下述“引发剂水溶液”,再从聚合开始5小时后,用2小时添加下述“追加引发剂水溶液”,进一步在持续搅拌的状态下于内温90℃保持1小时。
[聚合性单体类等]
苯乙烯76.8份(1535.0g)
丙烯酸丁酯23.2份
丙烯酸1.5份
己二醇二丙烯酸酯0.7份
三氯溴甲烷1.0份
[乳化剂水溶液]
20%DBS水溶液1.0份
去离子水67.1份
[引发剂水溶液]
8质量%过氧化氢水溶液15.5份
8质量%L(+)-抗坏血酸水溶液15.5份
[追加引发剂水溶液]
8质量%L(+)-抗坏血酸水溶液14.2份
聚合反应终止后进行冷却,得到乳白色的聚合物一次颗粒分散液A1。使用NANOTRAC测定的体积平均粒径(Mv)为280nm,固体成分浓度为21.1质量%。
<聚合物一次颗粒分散液A2的制备>
向装备有搅拌装置(3片桨叶)、加热冷却装置、浓缩装置以及各原料与助剂的投料装置的反应器(内容积21L,内径250mm,高度420mm)中添加1.0份20质量%DBS水溶液、312份去离子水,在氮气气流下升温到90℃,边搅拌边一次性添加3.2份8质量%过氧化氢水溶液、3.2份8质量%L(+)-抗坏血酸水溶液。以将这些溶液一次性添加时起5分钟后的时刻为“聚合开始”。
从聚合开始用5小时添加下述“聚合性单体类等”和“乳化剂水溶液”的混合物,并且从聚合开始用6小时添加下述“引发剂水溶液”,其后进一步在搅拌的同时于内温90℃保持1小时。
[聚合性单体类等]
苯乙烯92.5份(1850.0g)
丙烯酸丁酯7.5份
丙烯酸0.5份
三氯溴甲烷0.5份
[乳化剂水溶液]
20%DBS水溶液1.5份
去离子水66.0份
[引发剂水溶液]
8质量%过氧化氢水溶液18.9份
8质量%L(+)-抗坏血酸水溶液18.9份
聚合反应终止后进行冷却,得到乳白色的聚合物一次颗粒分散液A2。使用NANOTRAC测定的体积平均粒径(Mv)为290nm,固体成分浓度为19.0质量%。
<着色剂分散液A的制备>
向装备有搅拌机(螺旋桨叶)的内容积为300升的容器中加入20份(40kg)用炉法制造的炭黑(三菱化学社制造,三菱炭黑MA100S)(该炭黑的甲苯提取液的紫外线吸光度为0.02,真密度为1.8g/cm3)、1份20%DBS水溶液、4份非离子表面活性剂(花王社制造的Emulgen120)、75份电导率为2μS/cm的离子交换水,进行预分散,从而得到颜料预混合液。利用NANOTRAC测定的颜料预混后的分散液中炭黑的体积平均粒径(Mv)为90μm。
将上述颜料预混合液作为原料浆料供给到湿式珠磨机中,进行单程(onepass)分散。此外,定子的内径为φ75mm、分离器(separator)径为φ60mm、分离器与圆盘间的间隔为15mm,使用直径为100μm的氧化锆珠(真密度6.0g/cm3)作为分散用介质。定子的有效内容积为0.5L,介质的填充容积为0.35L,因此介质填充率为70质量%。将转子的旋转速度设为恒定(转子前端的圆周速度为11米/秒)速度,利用无脉动定量泵由供给口以供给速度50升/小时连续供给上述颜料预混合液,并由排出口连续排出,由此得到黑色的着色剂分散液A。利用NANOTRAC对该着色剂分散液A进行测定而得到的体积平均粒径(Mv)为150nm,固体成分浓度为24.2质量%。
<调色剂母粒A的制造>
使用下述各成分,实施以下凝聚工序(核材凝聚工序和包壳工序)、圆形化工序、清洗工序、干燥工序,由此制造出调色剂母粒A。
聚合物一次颗粒分散液A1以固体成分计,95份(以固体成分计,998.2g)
聚合物一次颗粒分散液A2以固体成分计,5份
着色剂分散液A以着色剂固体成分计,6份
20%DBS水溶液在核材凝聚工序中以固体成分计,0.2份
20%DBS水溶液在圆形化工序中以固体成分计,6份
○核材凝聚工序
向装备有搅拌装置(双螺旋桨叶)、加热冷却装置、浓缩装置以及各原料与助剂的投料装置的混合器(容积12L,内径208mm,高度355mm)中加入聚合物一次颗粒分散液A1和20%DBS水溶液,于内温7℃均匀混合5分钟。接着于内温7℃在以250rpm持续搅拌的同时用5分钟添加硫酸亚铁的5质量%水溶液0.52份(以FeSO4·7H2O计),然后用5分钟添加着色剂分散液A,于内温7℃混合均匀,再保持同样条件用8分钟滴加0.5质量%硫酸铝水溶液(其固体成分相对于树脂固体成分为0.10份)。其后,保持转速250rpm将内温升高至54.0℃,使用Multisizer测定体积中值粒径(Dv50),结果核成长为5.32μm。
○包壳工序
其后,保持内温54.0℃、转速250rpm,用3分钟添加聚合物一次颗粒分散液A2,然后条件不变地保持60分钟。
○圆形化工序
接着,将转速降低到150rpm(搅拌桨叶前端的圆周速度为1.56米/秒,该转速为比凝聚工序转速低40%的搅拌速度),然后用10分钟添加20%DBS水溶液(以固体成分计,6份),其后用30分钟升温到81℃,持续在此条件下加热和搅拌,直到平均圆形度为0.943。其后用20分钟冷却到30℃,得到浆料。
○清洗工序
抽出所得到的浆料,并使用5C号(东洋滤纸株式会社制造的No5C)的滤纸通过抽吸装置对其进行抽滤。将留在滤纸上的滤饼转移到装备有搅拌机(螺旋桨叶)的内容积10升的不锈钢容器中,加入8kg电导率为1μS/cm的离子交换水,以50rpm进行搅拌,由此使其均匀分散,其后原样搅拌30分钟。
其后,再次使用5C号(东洋滤纸株式会社制造的No5C)的滤纸,通过抽吸装置进行抽滤,再次将留在滤纸上的固体物质转移到装备有搅拌机(螺旋桨叶)并且盛放有8kg电导率为1μS/cm的离子交换水的内容积10升的容器中,以50rpm进行搅拌,从而使其均匀分散,原样搅拌30分钟。将该工序重复5次后,滤液的电导率为2μS/cm。
○干燥工序
在不锈钢制盘(vat)中铺满此处得到的固体物质,并达到20mm的高度,在设定为40℃的热风烘燥机内进行48小时干燥,由此得到调色剂母粒A。
<调色剂A的制造>
○外添工序
向250g所得到的调色剂母粒A中混合外添剂,该外添剂为1.55g的Clariant社制造的H2000二氧化硅和0.62g的TAYCA社制造的SMT150IB二氧化钛微粉末,利用样品磨(协立理工社制造)以6000rpm混合1分钟,过150目筛,从而得到调色剂A。
○分析工序
使用Multisizer测定此处得到的调色剂A,测定出的“体积中值粒径(Dv50)”为5.54μm,“粒径为2.00μm~3.56μm的调色剂的个数%(Dns)”为3.83%,平均圆形度为0.943,个数变动系数为18.6%。
调色剂制造例2
<调色剂母粒B的制造>
在“调色剂母粒A的制造”的凝聚工序(核材凝聚工序和包壳工序)、圆形化工序、清洗工序、干燥工序中,对“核材凝聚工序”、“包壳工序”和“圆形化工序”进行如下改变,除此以外,其他全部采用与实施例1的“调色剂母粒A的制造”同样的操作,得到调色剂母粒B。
○核材凝聚工序
向装备有搅拌装置(双螺旋桨叶)、加热冷却装置、浓缩装置以及各原料与助剂的投料装置的混合器(容积12L,内径208mm,高度355mm)中加入聚合物一次颗粒分散液A1和20%DBS水溶液,于内温7℃均匀混合5分钟。接着保持内温在7℃,在以250rpm持续搅拌的同时用5分钟添加硫酸亚铁的5质量%水溶液0.52份(以FeSO4·7H2O计),其后用5分钟添加着色剂分散液A,于内温7℃混合均匀,再保持同样条件用8分钟滴加0.5质量%硫酸铝水溶液(其固体成分相对于树脂固体成分为0.10份)。其后,保持转速250rpm,将内温升高至55.0℃,使用Multisizer测定体积中值粒径(Dv50),结果核成长为5.86μm。
○包壳工序
其后,保持内温55.0℃、转速250rpm,用3分钟添加聚合物一次颗粒分散液A2,然后条件不变地保持60分钟。
○圆形化工序
接着将转速降低到150rpm(搅拌桨叶前端的圆周速度为1.56米/秒,该转速为比凝聚工序转速低40%的搅拌速度),然后用10分钟添加20%DBS水溶液(以固体成分计,6份),其后用30分钟升温至84℃,持续加热和搅拌,直到平均圆形度为0.942。其后用20分钟冷却到30℃,得到浆料。
<调色剂B的制造>
其后,作为外添剂,将H2000二氧化硅的量变为1.41g,将SMT150IB二氧化钛微粉末的量变为0.56g,除此以外,通过与“调色剂A的制造”相同的外添工序的操作得到调色剂B。
○分析工序
使用Multisizer测定此处得到的调色剂B,测定出的体积中值粒径(Dv50)为5.97μm,“粒径为2.00μm~3.56μm的调色剂的个数%(Dns)”为2.53%,平均圆形度为0.943,个数变动系数为18.4%。
调色剂制造例3
<调色剂母粒C的制造>
在“调色剂母粒A的制造”的凝聚工序(核材凝聚工序和包壳工序)、圆形化工序、清洗工序、干燥工序中,对“核材凝聚工序”、“包壳工序”和“圆形化工序”进行如下改变,除此以外,其他全部采用与实施例1的“调色剂母粒A的制造”同样的操作,得到调色剂母粒C。
○核材凝聚工序
向装备有搅拌装置(双螺旋桨叶)、加热冷却装置、浓缩装置以及各原料与助剂的投料装置的混合器(容积12L,内径208mm,高度355mm)中加入聚合物一次颗粒分散液A1和20%DBS水溶液,于内温7℃均匀混合5分钟。接着保持内温在7℃,在以250rpm持续搅拌的同时用5分钟添加硫酸亚铁的5质量%水溶液0.52份(以FeSO4·7H2O计),然后用5分钟添加着色剂分散液A,于内温7℃混合均匀,再保持同样条件用8分钟滴加0.5质量%硫酸铝水溶液(其固体成分相对于树脂固体成分为0.10份)。其后,保持转速250rpm,将内温升高至57.0℃,使用Multisizer测定体积中值粒径(Dv50),结果核成长为6.72μm。
○包壳工序
其后,保持内温57.0℃、转速250rpm,用3分钟添加聚合物一次颗粒分散液A2,然后条件不变地保持60分钟。
○圆形化工序
接着,将转速降低到150rpm(搅拌桨叶前端的圆周速度为1.56米/秒,该转速为比凝聚工序转速低40%的搅拌速度),然后用10分钟添加20%DBS水溶液(以固体成分计,6份),其后用30分钟升温到87℃,持续加热和搅拌,直到平均圆形度为0.941。其后用20分钟冷却到30℃,得到浆料。
<调色剂C的制造>
其后,作为外添剂,将H2000二氧化硅的量变为1.25g,将SMT150IB二氧化钛微粉末的量变为0.50g,除此以外,通过与“调色剂A的制造”相同的外添工序的操作得到调色剂C。
○分析工序
使用Multisizer测定此处得到的调色剂C,测定出的体积中值粒径(Dv50)为6.75μm,“粒径为2.00μm~3.56μm的调色剂的个数%(Dns)”为1.83%,平均圆形度为0.942,个数变动系数为18.7%。
调色剂制造例4
<调色剂母粒D的制造>
在“调色剂母粒A的制造”的凝聚工序(核材凝聚工序和包壳工序)、圆形化工序、清洗工序、干燥工序中,对“核材凝聚工序”、“包壳工序”和“圆形化工序”进行如下改变,除此以外,其他全部采用与实施例1的“调色剂母粒A的制造”同样的操作,得到调色剂母粒D。
○核材凝聚工序
向装备有搅拌装置(双螺旋桨叶)、加热冷却装置、浓缩装置以及各原料与助剂的投料装置的混合器(容积12L,内径208mm,高度355mm)中加入聚合物一次颗粒分散液A1和20%DBS水溶液,于内温7℃均匀混合5分钟。接着保持内温在21℃,在以250rpm持续搅拌的同时用5分钟添加硫酸亚铁的5质量%水溶液0.52份(以FeSO4·7H2O计),然后用5分钟添加着色剂分散液A,于内温7℃混合均匀,再保持同样条件用8分钟滴加0.5质量%硫酸铝水溶液(其固体成分相对于树脂固体成分为0.10份)。其后,保持转速250rpm将内温升高至54.0℃,使用Multisizer测定体积中值粒径(Dv50),结果核成长为5.34μm。
○包壳工序
其后,保持内温54.0℃、转速250rpm,用3分钟添加聚合物一次颗粒分散液A2,然后条件不变地保持60分钟。
○圆形化工序
接下来,将转速降低到220rpm(搅拌桨叶前端的圆周速度为2.28米/秒,该转速为比凝聚工序转速低12%的搅拌速度),然后用10分钟添加20%DBS水溶液(以固体成分计,6份),其后用30分钟升温到81℃,持续加热和搅拌,直到平均圆形度为0.942。其后,用20分钟冷却到30℃,得到浆料。
<调色剂D的制造>
其后,通过与实施例1中的“调色剂A的制造”相同的外添工序的操作得到调色剂D。
○分析工序
使用Multisizer测定此处得到的调色剂D,测定出的体积中值粒径(Dv50)为5.48μm,“粒径为2.00μm~3.56μm的调色剂的个数%(Dns)”为4.51%,平均圆形度为0.943,个数变动系数为20.4%。
调色剂制造例5
<调色剂母粒E的制造>
在“调色剂母粒A的制造”的凝聚工序(核材凝聚工序和包壳工序)、圆形化工序、清洗工序、干燥工序中,对“核材凝聚工序”、“包壳工序”和“圆形化工序”进行如下改变,除此以外,其他全部采用与实施例1的“调色剂母粒A的制造”同样的操作,得到调色剂母粒E。
○核材凝聚工序
向装备有搅拌装置(双螺旋桨叶)、加热冷却装置、浓缩装置以及各原料与助剂的投料装置的混合器(容积12L,内径208mm,高度355mm)中加入聚合物一次颗粒分散液A1和20%DBS水溶液,于内温7℃均匀混合5分钟。接着保持内温在21℃,在以250rpm持续搅拌的同时用5分钟添加硫酸亚铁的5质量%水溶液0.52份(以FeSO4·7H2O计),然后用5分钟添加着色剂分散液A,于内温7℃混合均匀,再保持同样条件用8分钟滴加0.5质量%硫酸铝水溶液(其固体成分相对于树脂固体成分为0.10份)。其后,保持转速250rpm,将内温升高至55.0℃,使用Multisizer测定体积中值粒径(Dv50),结果核成长为5.86μm。
○包壳工序
其后,保持内温55.0℃、转速250rpm,用3分钟添加聚合物一次颗粒分散液A2,然后条件不变地保持60分钟。
○圆形化工序
接下来,将转速降低到220rpm(搅拌桨叶前端的圆周速度为2.28米/秒,该转速为比凝聚工序转速低12%的搅拌速度),然后用10分钟添加20%DBS水溶液(以固体成分计,6份),其后用30分钟升温至84℃,持续加热和搅拌,直到平均圆形度为0.941。其后用20分钟冷却到30℃,得到浆料。
<调色剂E的制造>
其后,作为外添剂,将H2000二氧化硅的量变为1.41g,将SMT150IB二氧化钛微粉末的量变为0.56g,除此以外,通过与“调色剂A的制造”相同的外添工序的操作得到调色剂E。
○分析工序
使用Multisizer测定此处得到的显影用调色剂E,其体积中值粒径(Dv50)为5.93μm,“粒径为2.00μm~3.56μm的调色剂的个数%(Dns)”为3.62%,平均圆形度为0.942,个数变动系数为20.1%。
调色剂制造例6
<调色剂母粒F的制造>
在“调色剂母粒A的制造”的凝聚工序(核材凝聚工序和包壳工序)、圆形化工序、清洗工序、干燥工序中,对“核材凝聚工序”、“包壳工序”和“圆形化工序”进行如下改变,除此以外,其他全部采用与实施例1的“调色剂母粒A的制造”同样的操作,得到调色剂母粒F。
○核材凝聚工序
向装备有搅拌装置(双螺旋桨叶)、加热冷却装置、浓缩装置以及各原料与助剂的投料装置的混合器(容积12L,内径208mm,高度355mm)中加入聚合物一次颗粒分散液A1和20%DBS水溶液,于内温7℃均匀混合5分钟。接着保持内温在21℃,在以250rpm持续搅拌的同时用5分钟添加硫酸亚铁的5质量%水溶液0.52份(以FeSO4·7H2O计),然后用5分钟添加着色剂分散液A,于内温7℃混合均匀,再保持同样条件用8分钟滴加0.5质量%硫酸铝水溶液(其固体成分相对于树脂固体成分为0.10份)。其后,保持转速250rpm,将内温升高至57.0℃,使用Multisizer测定体积中值粒径(Dv50),结果核成长为6.76μm。
○包壳工序
其后,保持内温57.0℃、转速250rpm,用3分钟添加聚合物一次颗粒分散液A2,然后条件不变地保持60分钟。
○圆形化工序
接下来,将转速降低到220rpm(搅拌桨叶前端的圆周速度为2.28米/秒,该转速为比凝聚工序转速低12%的搅拌速度),然后用10分钟添加20%DBS水溶液(以固体成分计,6份),其后用30分钟升温到87℃,持续加热和搅拌,直到平均圆形度为0.941。其后用20分钟冷却到30℃,得到浆料。
<调色剂F的制造>
其后,作为外添剂,将H2000二氧化硅的量变为1.25g,将SMT150IB二氧化钛微粉末的量变为0.50g,除此以外,通过与“调色剂A的制造”相同的外添工序的操作得到调色剂F。
○分析工序
使用Multisizer测定此处得到的调色剂F,测定出的体积中值粒径(Dv50)为6.77μm,“粒径为2.00μm~3.56μm的调色剂的个数%(Dns)”为2.48%,平均圆形度为0.942,个数变动系数为21.1%。
调色剂比较制造例1
<调色剂母粒G的制造>
在“调色剂母粒A的制造”的凝聚工序(核材凝聚工序和包壳工序)、圆形化工序、清洗工序、干燥工序中,对“核材凝聚工序”、“包壳工序”和“圆形化工序”进行如下改变,除此以外,其他全部采用与实施例1的“调色剂母粒A的制造”同样的操作,得到调色剂母粒G。
○核材凝聚工序
向装备有搅拌装置(双螺旋桨叶)、加热冷却装置、浓缩装置以及各原料与助剂的投料装置的混合器(容积12L,内径208mm,高度355mm)中加入聚合物一次颗粒分散液A1和20%DBS水溶液,于内温7℃均匀混合5分钟。接着保持内温在21℃,在以250rpm持续搅拌的同时用5分钟一次性添加硫酸亚铁的5质量%水溶液0.52份(以FeSO4·7H2O计),然后用5分钟一次性添加着色剂分散液A,于内温7℃混合均匀,再在相同条件下用8分钟一次性添加0.5质量%硫酸铝水溶液(其固体成分相对于树脂固体成分为0.10份)。其后,保持转速250rpm,将内温升高至57.0℃,使用Multisizer测定体积中值粒径(Dv50),结果核成长为6.85μm。
○包壳工序
其后,保持内温57.0℃、转速250rpm,用3分钟一次性添加聚合物一次颗粒分散液A2,条件不变地保持60分钟。
○圆形化工序
接下来,将转速保持在250rpm(搅拌桨叶前端的圆周速度为2.59米/秒,该转速是与凝聚工序转速相同的搅拌速度),用10分钟添加20%DBS水溶液(以固体成分计,6份),其后用30分钟升温到87℃,持续加热和搅拌,直到平均圆形度为0.942。其后用20分钟冷却到30℃,得到浆料。
<调色剂G的制造>
其后,作为外添剂,将H2000二氧化硅的量变为1.25g,将SMT150IB二氧化钛微粉末的量变为0.50g,除此以外,通过与“调色剂A的制造”相同的外添工序的操作得到调色剂G。
○分析工序
使用Multisizer测定此处得到的显影用调色剂G,测定出的体积中值粒径(Dv50)为6.79μm,“粒径为2.00μm~3.56μm的调色剂的个数%(Dns)”为4.52%,平均圆形度为0.943,个数变动系数为24.5%。
实施例1~实施例6、比较例1
使用调色剂A~G,使用后述的感光体2作为感光体,通过上述“实印评价1”的方法评价“污染”。结果列于下表2。
[表2]
由上述表2的结果可知,满足本发明中的要件(3)的式子的调色剂A~F可以通过调色剂制造例1~6所示的制造方法实际制得。再者,满足本发明的要件(1)~(3)中所有的要件的调色剂A~F的带电量的标准偏差均足够小,且带电量分布窄。并且,与后述的感光体2组合的实印评价1中,完全没有发现污染,或者虽然有细微的污染,但为可使用的水平(实施例3和实施例6)。
另一方面,不满足要件(3)的式子的调色剂G的带电量的标准偏差大,带电量分布不窄。并且,与后述的感光体2的组合的实印评价1中,能够确认整体上有明显的污染(比较例1)。
调色剂制造例7
<蜡和长链聚合性单体分散液H1的制备>
将27份(540g)石蜡(日本精蜡社制造的HNP-9,表面张力23.5mN/m,热特性:熔点峰温度82℃、熔融峰半峰宽8.2℃、结晶温度66℃、结晶峰半峰宽13.0℃)、2.8份丙烯酸十八酯(东京化成社制造)、1.9份20%DBS水溶液、68.3份去离子水加热到90℃,使用高速搅拌机(特殊机化工业社制造,型号:markIIf),搅拌10分钟。
接下来,将所述分散液加热到90℃,使用均化器(Gaulin社制造,15-M-8PA型),在25MPa的加压条件下开始循环乳化,进行分散直到利用NANOTRAC测定粒径而得到的体积平均粒径(Mv)为250nm,制作出蜡和长链聚合性单体分散液H1(乳液固体成分浓度=30.2质量%)。
<聚合物一次颗粒分散液H1的制备>
向装备有搅拌装置(3片桨叶)、加热冷却装置以及各原料与助剂的投料装置的反应器(内容积21L,内径250mm,高度420mm)中投入35.6份(712.12g)上述蜡和长链聚合性单体分散液H1、259份去离子水,边搅拌边在氮气气流下升温到90℃。
其后,持续上述液体的搅拌,用5小时向其中添加下述“聚合性单体类等”和“乳化剂水溶液”的混合物。以开始滴加该混合物的时间为“聚合开始”,聚合开始30分钟后用4.5小时添加下述“引发剂水溶液”,再从聚合开始5小时后,用2小时添加下述“追加引发剂水溶液”,进一步在持续搅拌的状态下于内温90℃保持1小时。
[聚合性单体类等]
苯乙烯76.8份(1535.0g)
丙烯酸丁酯23.2份
丙烯酸1.5份
己二醇二丙烯酸酯0.7份
三氯溴甲烷1.0份
[乳化剂水溶液]
20%DBS水溶液1.0份
去离子水67.1份
[引发剂水溶液]
8质量%过氧化氢水溶液15.5份
8质量%L(+)-抗坏血酸水溶液15.5份
[追加引发剂水溶液]
8质量%L(+)-抗坏血酸水溶液14.2份
聚合反应终止后进行冷却,得到乳白色的聚合物一次颗粒分散液H1。使用NANOTRAC测定的体积平均粒径(Mv)为265nm,固体成分浓度为22.3质量%。
<硅蜡分散液H2的制备>
将27份(540g)烷基改性硅蜡(热特性:熔点峰温度77℃、熔融热97J/g、熔融峰半峰宽10.9℃、结晶温度61℃、结晶峰半峰宽17.0℃)、1.9份20%DBS水溶液、71.1份去离子水加入到3L的不锈钢容器中,加热到90℃,利用高速搅拌机(特殊机化工业社制造,型号:markIIf)搅拌10分钟。接下来,将该分散液加热到99℃,使用均化器(Gaulin社制造,15-M-8PA型),在45MPa的加压条件下开始循环乳化,利用NANOTRAC测定的同时,进行分散直至体积平均粒径(Mv)为240nm,从而制作出硅蜡分散液H2(乳液固体成分浓度=27.3%)。
<聚合物一次颗粒分散液H2的制备>
向装备有搅拌装置(3片桨叶)、加热冷却装置以及各原料与助剂的投料装置的反应器(内容积21L,内径250mm,高度420mm)中投入23.3份(466g)硅蜡分散液H2、1.0份20%DBS水溶液、324份去离子水,在氮气气流下升温到90℃,边搅拌边一次性加入3.2份8%过氧化氢水溶液、3.2份8%L(+)-抗坏血酸水溶液。以将这些溶液一次性添加时起5分钟后的时刻为“聚合开始”。
从聚合开始用5小时添加下述“聚合性单体类等”和“乳化剂水溶液”的混合物,此外从聚合开始用6小时添加下述“引发剂水溶液”,其后,进一步在搅拌的同时于内温90℃保持1小时。
[聚合性单体类等]
苯乙烯92.5份(1850.0g)
丙烯酸丁酯7.5份
丙烯酸1.5份
三氯溴甲烷0.6份
[乳化剂水溶液]
20%DBS水溶液1.0份
去离子水67.0份
[引发剂水溶液]
8质量%过氧化氢水溶液18.9份
8质量%L(+)-抗坏血酸水溶液18.9份
聚合反应终止后进行冷却,得到乳白色的聚合物一次颗粒分散液H2。使用NANOTRAC测定的体积平均粒径(Mv)为290nm,固体成分浓度为19.0质量%。
<着色剂分散液H的制备>
向装备有搅拌机(螺旋桨叶)的内容积为300升的容器中加入20份(40kg)用炉法制造的炭黑(三菱化学社制造,三菱炭黑MA100S)(该炭黑的甲苯提取液的紫外线吸光度为0.02,真密度为1.8g/cm3)、1份20%DBS水溶液、4份非离子表面活性剂(花王社制造的Emulgen120)、75份电导率为2μS/cm的离子交换水,进行预分散,从而得到颜料预混合液。利用NANOTRAC测定的颜料预混后的分散液中炭黑的体积平均粒径(Mv)为90μm。
将上述颜料预混合液作为原料浆料供给到湿式珠磨机中,进行单程分散。此外,定子的内径为φ75mm、分离器径为φ60mm、分离器与圆盘间的间隔为15mm,使用直径为100μm的氧化锆珠(真密度6.0g/cm3)作为分散用介质。定子的有效内容积为0.5L,介质的填充容积为0.35L,因此介质填充率为70质量%。将转子的旋转速度设为恒定(转子前端的圆周速度为11米/秒)速度,利用无脉动定量泵由供给口以供给速度50升/小时连续供给上述颜料预混合液,并由排出口连续排出,由此得到黑色的着色剂分散液H。利用NANOTRAC对着色剂分散液H进行测定而得到的体积平均粒径(Mv)为150nm,固体成分浓度为24.2质量%。
<调色剂母粒H的制造>
使用下述的各成分,实施以下的凝聚工序(核材凝聚工序和包壳工序)、圆形化工序、清洗工序、干燥工序,由此制造出调色剂母粒H。
聚合物一次颗粒分散液H1以固体成分计,90份(以固体成分计,958.9g)
聚合物一次颗粒分散液H2以固体成分计,10份
着色剂分散液H以着色剂固体成分计,4.4份
20%DBS水溶液在核材凝聚工序中以固体成分计,0.15份
20%DBS水溶液在圆形化工序中以固体成分计,6份
○核材凝聚工序
向装备有搅拌装置(双螺旋桨叶)、加热冷却装置以及各原料与助剂的投料装置的混合器(容积12L,内径208mm,高度355mm)中加入聚合物一次颗粒分散液H1和20%DBS水溶液,于内温10℃均匀混合10分钟。接着于内温10℃以280rpm进行搅拌,用1分钟连续添加硫酸钾的5质量%水溶液0.12份(以K2SO4计),然后用5分钟连续添加着色剂分散液H,于内温10℃均匀混合。
其后,用30分钟连续添加去离子水100份,然后保持转速280rpm,用67分钟将内温升高至48.0℃(0.5℃/分钟)。接下来,以每30分钟升温1℃的方式进行升温后(0.03℃/分钟),保持在54.0℃,使用Multisizer测定体积中值粒径(Dv50),结果核成长为5.15μm。
此时的搅拌条件如下。
(a)搅拌容器的直径(作为所谓一般的圆筒形):208mm
(b)搅拌容器的高度:355mm
(c)搅拌桨叶前端的圆周速度:280rpm,即2.78米/秒。
(d)搅拌桨叶的形状:双螺旋桨叶(直径190mm,高度270mm,宽20mm)
(e)搅拌容器内的桨叶的位置:配置在距离容器的底5mm的位置。
○包壳工序
其后,保持内温54.0℃、转速280rpm,用6分钟连续添加聚合物一次颗粒分散液H2,条件不变地保持60分钟。此时,颗粒的Dv50为5.34μm。
○圆形化工序
接下来,用30分钟添加20%DBS水溶液(以固体成分计,6份)与0.04份水的混合水溶液,同时升温至83℃,其后,以每30分钟升温1℃的方式升温到88℃,用3.5小时在此条件下持续加热和搅拌直到平均圆形度为0.939。其后,用10分钟冷却到20℃,得到浆料。此时,颗粒的Dv50为5.33μm、平均圆形度为0.937。
○清洗工序
抽出所得到的浆料,并使用5C号(东洋滤纸株式会社制造的No5C)的滤纸通过抽吸装置对其进行抽滤。将留在滤纸上的滤饼转移到装备有搅拌机(螺旋桨叶)的内容积10升的不锈钢容器中,加入8kg电导率为1μS/cm的离子交换水,以50rpm进行搅拌,由此使其均匀分散,其后原样搅拌30分钟。
其后,再次使用5C号(东洋滤纸株式会社制造的No5C)的滤纸,通过抽吸装置进行抽滤,再次将留在滤纸上的固体物质转移到具有搅拌机(螺旋桨叶)并且盛放有8kg电导率为1μS/cm的离子交换水的内容积10升的容器中,以50rpm进行搅拌,从而使其均匀分散,原样搅拌30分钟。将该工序重复5次后,滤液的电导率为2μS/cm。
○干燥工序
在不锈钢制盘中铺满此处得到的固体物质,并达到20mm的高度,在设定为40℃的热风烘燥机内进行48小时干燥,由此得到调色剂母粒H。
<调色剂H的制造>
○外添工序
向500g所得到的调色剂母粒H中混合8.75g的Clariant社制造的H30TD二氧化硅作为外添剂,利用9L亨舍尔混合机(三井矿山株式会社制造)以3000rpm混合30分钟后,混合1.4g的MARUOCALCIUM株式会社制造的HAP-05NP磷酸钙,以3000rpm混合10分钟,过200目筛,得到调色剂H。
○分析工序
使用Multisizer测定此处得到的调色剂H,测定出的“体积中值粒径(Dv50)”为5.26μm,“粒径为2.00μm~3.56μm的调色剂的个数%(Dns)”为5.87%,平均圆形度为0.948,个数变动系数为18.0%。
调色剂制造例8
<调色剂母粒I的制造>
在“调色剂母粒H的制造”的凝聚工序(核材凝聚工序和包壳工序)、圆形化工序、清洗工序、干燥工序中,对“核材凝聚工序”、“包壳工序”和“圆形化工序”进行如下改变,除此以外,其他全部采用与实施例7的“调色剂母粒H的制造”相同的操作,得到调色剂母粒I。
○核材凝聚工序
向装备有搅拌装置(双螺旋桨叶)、加热冷却装置、浓缩装置以及各原料与助剂的投料装置的混合器(容积12L,内径208mm,高度355mm)中加入聚合物一次颗粒分散液H1和20%DBS水溶液,于内温10℃均匀混合5分钟。接着于内温10℃以280rpm进行搅拌,用1分钟连续添加硫酸钾的5质量%水溶液0.12份,然后用5分钟连续添加着色剂分散液H,于内温10℃均匀混合。其后,用26分钟连续添加100份去离子水,然后保持转速280rpm,用64分钟将内温升高至52.0℃(0.5℃/分钟)。接下来,用30分钟升温1℃后(0.03℃/分钟),保持110分钟,使用Multisizer测定体积中值粒径(Dv50),结果核成长为5.93μm。此时的搅拌条件与实施例7的搅拌条件相同。
○包壳工序
其后,保持内温53.0℃、转速280rpm,用6分钟连续添加聚合物一次颗粒分散液H2,条件不变地保持90分钟。此时,颗粒的Dv50为6.23μm。
○圆形化工序
接下来,用30分钟添加20%DBS水溶液(以固体成分计,6份)与0.04份水的混合水溶液,同时升温至85℃,其后,用130分钟升温至92℃,持续在此条件下加热和搅拌,直到平均圆形度为0.943。其后,用10分钟冷却到20℃,得到浆料。此时,颗粒的Dv50为6.17μm,平均圆形度为0.945。清洗、干燥和外添工序以与实施例7同样的方法进行。
○外添工序
向500g所得到的调色剂母粒I中混合7.5g的Clariant社制造的H30TD二氧化硅作为外添剂,利用9L亨舍尔混合机(三井矿山株式会社制造)以3000rpm混合30分钟后,混合1.2g的MARUOCALCIUM株式会社制造的HAP-05NP磷酸钙,以3000rpm混合10分钟,过200目筛,得到调色剂I。
○分析工序
使用Multisizer测定此处得到的调色剂I,测定出的“体积中值粒径(Dv50)”为6.16μm,“粒径为2.00μm~3.56μm的调色剂的个数%(Dns)”为2.79%,平均圆形度为0.946,个数变动系数为19.2%。
调色剂制造例9
<调色剂母粒J的制造>
在“调色剂母粒H的制造”的凝聚工序(核材凝聚工序和包壳工序)、圆形化工序、清洗工序、干燥工序中,对“核材凝聚工序”、“包壳工序”和“圆形化工序”进行如下改变,除此以外,其他全部采用与实施例7的“调色剂母粒H的制造”相同的操作,得到调色剂母粒J。
○核材凝聚工序
向装备有搅拌装置(双螺旋桨叶)、加热冷却装置、浓缩装置以及各原料与助剂的投料装置的混合器(容积12L,内径208mm,高度355mm)中加入聚合物一次颗粒分散液H1和20%DBS水溶液,于内温10℃均匀混合10分钟。接着于内温10℃以280rpm进行搅拌,用1分钟连续添加硫酸钾的5质量%水溶液0.12份,然后用5分钟连续添加着色剂分散液H,于内温10℃均匀混合。其后,用26分钟连续添加0.5份去离子水,然后保持转速280rpm,用64分钟将内温升高至52.0℃(0.5℃/分钟)。接下来,用30分钟升温1℃后(0.03℃/分钟),保持130分钟,使用Multisizer测定体积中值粒径(Dv50),结果核成长为6.60μm。此时的搅拌条件与实施例7的搅拌条件相同。
○包壳工序
其后,保持内温53.0℃、转速280rpm,用6分钟连续添加聚合物一次颗粒分散液H2,条件不变地保持60分钟。此时,颗粒的Dv50为6.93μm。
○圆形化工序
接下来,用30分钟添加20%DBS水溶液(以固体成分计,6份)与0.04份水的混合水溶液,同时升温至90℃,其后,用60分钟升温至97℃,在此条件下持续加热和搅拌,直到平均圆形度为0.945。其后,用10分钟冷却到20℃,得到浆料。此时,颗粒的Dv50为6.93μm,平均圆形度为0.945。清洗、干燥工序以与实施例7相同的方法进行。
○外添工序
向500g所得到的调色剂母粒J中混合6.25g的Clariant社制造的H30TD二氧化硅作为外添剂,利用9L亨舍尔混合机(三井矿山株式会社制造)以3000rpm混合30分钟后,混合1.0g的MARUOCALCIUM株式会社制造的HAP-05NP磷酸钙,以3000rpm混合10分钟,过200目筛,得到调色剂J。
○分析工序
使用Multisizer测定此处得到的调色剂J,测定出的“体积中值粒径(Dv50)”为6.97μm,“粒径为2.00μm~3.56μm的调色剂的个数%(Dns)”为1.85%,平均圆形度为0.946,个数变动系数为19.5%。
调色剂比较制造例2
<调色剂母粒O的制造>
在“调色剂母粒H的制造”的凝聚工序(核材凝聚工序和包壳工序)、圆形化工序、清洗工序、干燥工序中,对“核材凝聚工序”、“包壳工序”和“圆形化工序”进行如下改变,除此以外,其他全部采用与实施例7的“调色剂母粒H的制造”相同的操作,得到调色剂母粒O。
○核材凝聚工序
向装备有搅拌装置(双螺旋桨叶)、加热冷却装置、浓缩装置以及各原料与助剂的投料装置的混合器(容积12L,内径208mm,高度355mm)中加入聚合物一次颗粒分散液H1和20%DBS水溶液,于内温10℃均匀混合10分钟。接着于内温10℃以280rpm进行搅拌,用1分钟连续添加硫酸钾的5质量%水溶液0.12份,然后用5分钟连续添加着色剂分散液H,于内温10℃均匀混合。其后,用30分钟连续添加去离子水100份,然后保持转速280rpm,用40分钟将内温升高至34.0℃(0.6℃/分钟)。接下来保持20分钟,使用Multisizer测定体积中值粒径(Dv50),结果核成长为3.81μm。
○包壳工序
其后,保持内温34.0℃、转速280rpm,用6分钟添加聚合物一次颗粒分散液H2,条件不变地保持90分钟。
○圆形化工序
接着,将转速保持在280rpm(与凝聚工序转速相同的搅拌速度),用10分钟添加20%DBS水溶液(以固体成分计,6份),其后用30分钟升温至76℃,持续加热和搅拌,直到平均圆形度为0.962。其后用10分钟冷却到20℃,得到浆料。
<调色剂K的制造>
其后,向100份实施7的调色剂母粒H中混合1份上述调色剂母粒O,得到调色剂母粒混合物K,向500g该调色剂母粒混合物K中混合8.75g的Clariant社制造的H30TD二氧化硅作为外添剂,利用9L亨舍尔混合机(三井矿山株式会社制造)以3000rpm混合30分钟后,混合1.4g的MARUOCALCIUM株式会社制造的HAP-05NP磷酸钙,以3000rpm混合10分钟,过200目筛,从而得到调色剂K。
○分析工序
使用Multisizer测定此处得到的调色剂K,测定出的“体积中值粒径(Dv50)”为5.31μm,“粒径为2.00μm~3.56μm的调色剂的个数%(Dns)”为7.22%,平均圆形度为0.949,个数变动系数为19.2%。
调色剂比较制造例3
<调色剂母粒L的制造>
在“调色剂母粒H的制造”的凝聚工序(核材凝聚工序和包壳工序)、圆形化工序、清洗工序、干燥工序中,对“核材凝聚工序”、“包壳工序”和“圆形化工序”进行如下改变,除此以外,其他全部采用与实施例7的“调色剂母粒H的制造”相同的操作,得到调色剂母粒L。
○核材凝聚工序
向装备有搅拌装置(双螺旋桨叶)、加热冷却装置、浓缩装置以及各原料与助剂的投料装置的混合器(容积12L,内径208mm,高度355mm)中加入聚合物一次颗粒分散液H1和20%DBS水溶液,于内温10℃均匀混合10分钟。接着于内温10℃以310rpm进行搅拌,用1分钟连续添加硫酸钾的5质量%水溶液0.12份(以K2SO4计),然后用5分钟连续添加着色剂分散液H,于内温10℃均匀混合。
其后,用30分钟连续添加100份去离子水,然后保持转速310rpm,用67分钟将内温升高至48.0℃(0.5℃/分钟)。接下来以每30分钟升温1℃的方式升温后(0.03℃/分钟),保持在53.0℃,使用Multisizer测定体积中值粒径(Dv50),结果核成长为5.08μm。
对于此时的搅拌条件来说,除以下的(c)条件外,其他与实施例7的搅拌条件相同。
(c)搅拌桨叶前端的圆周速度:310rpm,即3.08米/秒。
○包壳工序
其后,保持内温54.0℃、转速310rpm,用6分钟连续添加聚合物一次颗粒分散液H2,条件不变地保持60分钟。此时,颗粒的Dv50为5.19μm。
○圆形化工序
接下来,用30分钟添加20%DBS水溶液(以固体成分计,6份)与0.04份水的混合水溶液,同时升温至83℃,其后,以每30分钟升温1℃的方式升温到90℃,用2.5小时在此条件下持续加热和搅拌直到平均圆形度为0.939。其后,用10分钟冷却到20℃,得到浆料。此时,颗粒的Dv50为5.18μm,平均圆形度为0.940。清洗、干燥工序以与实施例7相同的方法进行。
○外添工序
向500g所得到的调色剂母粒L中混合8.75g的Clariant社制造的H30TD二氧化硅作为外添剂,利用9L亨舍尔混合机(三井矿山株式会社制造)以3000rpm混合30分钟后,混合1.4g的MARUOCALCIUM株式会社制造的HAP-05NP磷酸钙,以3000rpm混合10分钟,过200目筛,得到调色剂L。
○分析工序
使用Multisizer测定此处得到的调色剂L,测定出的“体积中值粒径(Dv50)”为5.18μm,“粒径为2.00μm~3.56μm的调色剂的个数%(Dns)”为9.94%,平均圆形度为0.940,个数变动系数为20.4%。
调色剂比较制造例4
<调色剂母粒M的制造>
在“调色剂母粒H的制造”的凝聚工序(核材凝聚工序和包壳工序)、圆形化工序、清洗工序、干燥工序中,对“核材凝聚工序”、“包壳工序”和“圆形化工序”进行如下改变,除此以外,其他全部采用与实施例7的“调色剂母粒H的制造”相同的操作,得到调色剂母粒M。
○核材凝聚工序
向装备有搅拌装置(双螺旋桨叶)、加热冷却装置、浓缩装置以及各原料与助剂的投料装置的混合器(容积12L,内径208mm,高度355mm)中加入聚合物一次颗粒分散液H1和20%DBS水溶液,于内温10℃均匀混合10分钟。接着于内温10℃以310rpm进行搅拌,用1分钟连续添加硫酸钾的5质量%水溶液0.12份(以K2SO4计),然后用5分钟连续添加着色剂分散液H,于内温10℃均匀混合。
其后,用30分钟连续添加100份去离子水,然后保持转速310rpm,用56分钟将内温升高至52.0℃(0.8℃/分钟)。接下来,以每30分钟升温1℃的方式升温后(0.03℃/分钟),保持在54.0℃,使用Multisizer测定体积中值粒径(Dv50),结果核成长为5.96μm。
对于此时的搅拌条件来说,下述(c)条件如下,除此以外,与实施例7的搅拌条件相同。
(c)搅拌桨叶前端的圆周速度:310rpm,即3.08米/秒。
○包壳工序
其后,保持内温54.0℃、转速310rpm,用6分钟连续添加聚合物一次颗粒分散液H2,条件不变地保持60分钟。此时,颗粒的Dv50为5.94μm。
○圆形化工序
接下来,用30分钟添加20%DBS水溶液(以固体成分计,6份)与0.04份水的混合水溶液,同时升温至88℃,其后,以每30分钟升温1℃的方式升温到90℃,用2小时在此条件下持续加热和搅拌直到平均圆形度为0.940。其后,用10分钟冷却到20℃,得到浆料。此时,颗粒的Dv50为5.88μm,平均圆形度为0.943。清洗、干燥工序以与实施例7相同的方法进行。
○外添工序
向500g所得到的调色剂母粒M中混合7.5g的Clariant社制造的H30TD二氧化硅作为外添剂,利用9L亨舍尔混合机(三井矿山株式会社制造)以3000rpm混合30分钟后,混合1.2g的MARUOCALCIUM株式会社制造的HAP-05NP磷酸钙,以3000rpm混合10分钟,过200目筛,得到调色剂M。
○分析工序
使用Multisizer测定此处得到的调色剂M,测定出的“体积中值粒径(Dv50)”为5.92μm,“粒径为2.00μm~3.56μm的调色剂的个数%(Dns)”为5.22%,平均圆形度为0.945,个数变动系数为21.2%。
调色剂比较制造例5
向100份实施例9的调色剂母粒J中混合3份调色剂母粒O,得到调色剂母粒混合物,向500g该调色剂母粒混合物中混合6.25g的Clariant社制造的H30TD二氧化硅作为外添剂,利用9L亨舍尔混合机(三井矿山株式会社制造)以3000rpm混合30分钟后,混合1.0g的MARUOCALCIUM株式会社制造的HAP-05NP磷酸钙,以3000rpm混合10分钟,过200目筛,得到调色剂N。
○分析工序
使用Multisizer测定此处得到的调色剂N,测定出的“体积中值粒径(Dv50)”为6.88μm,“粒径为2.00μm~3.56μm的调色剂的个数%(Dns)”为9.08%,平均圆形度为0.952,个数变动系数为25.6%。
实施例7~实施例9、比较例2~比较例5
在使用后述的感光体2的上述实印评价2中对调色剂H~N进行实印评价。结果列于下表3。
[表3]
实施例7~9中的所有实施例的残像(重影)、模糊不清(实心追随性)和清洁性均好。没有发现所述的“选择显影”。另一方面,比较例2~5中的任意比较例的残像(重影)、模糊不清(实心追随性)和清洁性并不全部优异。由此可知,调色剂H、I、J与后述的感光体2组合使用时,具有优异的实印性能,而调色剂K、L、M、N即使与后述的感光体2组合使用,其实印性能也差。
图3为调色剂比较制造例2(调色剂K)的调色剂的扫描电子显微镜照片(SEM照片)、图4为调色剂制造例7(调色剂H)的调色剂的扫描电子显微镜照片(SEM照片)。比较两张图可知,与图4(调色剂制造例7)相比,在图3(调色剂比较制造例2)中存在大量3.56μm以下的微粉。
图5为显示在调色剂比较制造例2的调色剂(调色剂K)的实印评价后调色剂在清洁刮板上附着状况的SEM照片。如果长时间用这样的微粉较多的调色剂印刷,则如图5所示可知,附着力高的3.56μm以下的微粉易于堆积在图像形成装置内的清洁刮板上,形成堆积密度高的障碍物,从而阻碍了调色剂的传送。图5中以椭圆包围的部分为3.56μm以下的微粉堆积而成的障碍物。
<感光体>
<电荷产生层的CuKα特征X射线(波长)的测定方法>
本发明中,限定了衍射峰(布拉格角)的“感光层中所含有的氧钛酞菁的由CuKα特征X射线引起的衍射峰”是指氧钛酞菁实际含在感光层的状态下的衍射峰。
感光层的由CuKα特征X射线引起的衍射图案可通过能够得到感光层本身的X射线衍射图案的任意方法进行测定,作为一个例子,可以举出在玻璃面上形成感光层并进行测定的方法。本发明中测定感光层的由CuKα特征X射线引起的衍射图案即氧钛酞菁的由CuKα特征X射线引起的衍射图案的方法如下所示。利用下述的试样制作方法(1)和(2)时,氧钛酞菁的由CuKα特征X射线引起的衍射图案通常相同,并且这两种方法的任一方法都不含导致结晶结构变化的处理,所以氧钛酞菁实际含在感光层中的状态下的衍射峰也是相同的。
1.试样制作方法(1)
在无反射玻璃盖片上涂布感光层形成用涂布液,经干燥得到10μm以上的膜厚。
1.试样制作方法(2)
如下述的感光体制造例1、4、比较感光体制造例1、2那样,将剥离电荷传输层后的感光体浸泡在甲醇中,剥离电荷产生层,将剥离下来的电荷产生层叠置在无反射玻璃盖片上,干燥到能够进行测定的膜厚。
2.测定装置和测定条件
测定装置使用薄膜试样用衍射计(RIGAKURINT2000)(其以用人工多层膜镜进行了单色平行化的CuKα射线为射线源)。在下述的测定条件测定衍射图案。X射线的输出50kV、250mA;固定入射角(θ)1.0°;扫描范围(2θ)3~40°;扫描步幅0.05°;入射日光隙5.0°;入射狭缝0.1mm;受光日光隙0.1°。
<粘均分子量(Mv)的测定方法>
通过下述的测定方法进行测定,求出下述的感光体制造例和比较感光体制造例中记载的电荷传输层中所使用的粘结剂树脂(聚碳酸酯树脂、聚芳酯树脂)的粘均分子量(Mv)。
使用乌氏毛细管粘度计(二氯甲烷的流下时间t0:136.16秒),在20.0℃测定粘结剂树脂的二氯甲烷溶液(浓度:6.00g/L)的流下时间(t),基于下述公式,计算出粘结剂树脂的粘均分子量(Mv)。
ηsp=(t/t0)-1
a=0.438×ηsp+1
b=100×(ηsp/C)
C=6.00[g/L]
η=b/a
Mv=3207×η1.205
<感光体制造例>
电荷产生物质制造例1
(CG1的制造)
在5℃以下,将60gα型氧钛酞菁缓慢投入到1.5kg浓硫酸中,使其溶解,由此制备氧钛酞菁的浓硫酸溶液。在5℃以下,将上述得到的氧钛酞菁的浓硫酸溶液放入到15kg的冰水中,使氧钛酞菁析出,过滤析出的氧钛酞菁。过滤后,对氧钛酞菁充分进行水洗,直至清洗液的pH为中性,得到氧钛酞菁的水浆。需要说明的是,该水浆的固体成分为12质量%。向该水浆中加入1kg正辛烷,与φ1mm的玻璃珠一起碾磨处理10小时,进行结晶型转换,由此得到用作电荷产生物质的氧钛酞菁结晶。
感光体制造例1
用亨舍尔混合器将平均一次粒径为40nm的金红石型二氧化钛(石原产业株式会社制造的“TTO55N”)和相对于该二氧化钛为3质量%的甲基二甲氧基硅烷(东芝硅酮社制造的“TSL8117”)混合,将如此得到的50份表面处理二氧化钛和120份甲醇混合,得到原料浆料,用磨机(mill)容积约0.15L的寿工业株式会社制造的ULTRAAPEXMILL(UAM-015型),以直径约100μm的氧化锆珠(株式会社NIKKATO生产的YTZ)为分散介质,在转子圆周速度10m/秒、液流量10kg/小时的液循环状态将1kg原料浆料分散处理1小时,制作二氧化钛分散液T1。
加热下搅拌混合所述二氧化钛分散液、甲醇/1-丙醇/甲苯的混合溶剂以及共聚聚酰胺(由组成摩尔比例为60%/15%/5%/15%/5%的ε-己内酰胺[下式(A)表示的化合物]/二(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷[下式(B)表示的化合物]/六亚甲基二胺[下式(C)表示的化合物]/十亚甲基二羧酸[下式(D)表示的化合物]/十八亚甲基二羧酸[下式(E)表示的化合物]构成)的颗粒,使聚酰胺颗粒溶解后,利用功率为1200W的超声波振荡机进行1小时的超声波分散处理,然后用孔径5μm的PTFE制膜过滤器(ADVANTEC生产的MitexLC)进行过滤,得到所含固体成分的浓度为18.0质量%的底涂层形成用分散液A1,并且,其中表面处理二氧化钛/共聚聚酰胺的重量比为3/1,甲醇/1-丙醇/甲苯的混合溶剂的重量比为7/1/2。
将该底涂层形成用分散液A1浸渍涂布到未经阳极氧化的铝筒(外径30mm、厚度1.0mm、表面粗糙度Ra=0.02μm)上,并加热干燥,从而在所述铝筒上设置干燥后的膜厚为1.5μm的底涂层。
将20重量份在电荷产生物质制造例1中得到的氧钛酞菁(CG1)作为电荷产生物质,与280重量份1,2-二甲氧基乙烷、800重量份φ1mm的玻璃珠一起混合在半径10cm、高度15cm的不锈钢制圆筒状容器中,使用装有3个半径为8.5cm的圆盘状不锈钢搅拌叶片的搅拌桨,以1000rpm的转速旋转,进行1小时分散处理,制作氧钛酞菁分散液。
接着,将该分散液与10重量份的聚乙烯醇缩丁醛(电气化学工业(株)制、商品名“DENKABUTYRAL”#6000C)、487重量份的1,2-二甲氧基乙烷、85重量份的4-甲氧基-4-甲基-2-戊酮混合,制作电荷产生层用涂布液。
根据上述的<电荷产生层的CuKα特征X射线(波长)的测定方法>(试样制作方法(1))对该得到的电荷产生层用涂布液进行测定可知,如图6所示,该电荷产生层用涂布液含有在对于CuKα特征X射线(波长)的布拉格角(2θ±0.2°)为9.0°和27.2°处具有主要的衍射峰,并且在9.3°~9.8°的范围具有至少一个主要的衍射峰的氧钛酞菁。所以,实际含在感光体1中的氧钛酞菁应该在上述布拉格角具有衍射峰。
接着,将所述“设置有底涂层的铝筒”浸渍于该电荷产生层用涂布液中,以在其上涂布该电荷产生层用涂布液,形成干燥后的膜厚约0.3μm(0.3g/m2)的电荷产生层。
接着,将50重量份下述结构式(6)表示的电荷传输物质、100重量份结构式(7)表示的聚碳酸酯树脂、8重量份作为抗氧化剂的3,5-二-叔丁基-4-羟基甲苯、0.05重量份作为流平剂的硅油混合到640重量份四氢呋喃和甲苯的混合溶剂(四氢呋喃80质量%、甲苯20质量%)中,制备电荷传输层形成用涂布液。
Mv=39000d∶e=51∶49
将事先形成了电荷产生层的筒浸渍于该电荷传输层形成用涂布液中,以在其上涂布该电荷传输层形成用涂布液,形成干燥后的膜厚为18μm的电荷传输层。将如此得到的感光鼓记作“感光体1”。
将得到的感光体1裁切成3cm×3cm的尺寸,将裁切好的感光体1在4-甲氧基-4-甲基-2-戊酮中浸泡5分钟。其后,将感光体1从4-甲氧基-4-甲基-2-戊酮中提起,剥离电荷传输层。接着,将剥离电荷传输层后的感光体1浸泡在甲醇中,其后,将其从甲醇中提起,剥离电荷产生层。重复该操作6次,将剥离下来的电荷产生层等间隔地排列在无反射玻璃盖片上,使其完全干燥,并从感光体1上仅分离电荷产生层。
依照所述<电荷产生层的CuKα特征X射线(波长)的测定方法>对分离的电荷产生层进行测定可知,与制备电荷产生层用涂布液后相同,该电荷产生层含有在对于CuKα特征X射线(波长)的布拉格角(2θ±0.2°)为9.0°和27.2°处具有主要的衍射峰,并且在9.3°~9.8°的范围具有至少一个主要的衍射峰的氧钛酞菁。由此可知,电荷产生层用涂布液所含有的氧钛酞菁的结晶型与感光体1中的电荷产生层中所含有的氧钛酞菁的结晶型没有不同。
感光体制造例2
将50份用含有10质量%的氧化锑的氧化锡包覆的二氧化钛粉体、25份甲阶酚醛树脂、20份甲基溶纤剂、5份甲醇和0.002份硅油(聚二甲基硅氧烷·聚氧化烯共聚物,平均分子量3000)用使用φ1mm玻璃珠的砂磨机分散2小时,制备导电层用涂布液。通过浸泡法在铝筒(φ30mm)上涂布导电层用涂布液,在150℃干燥30分钟,形成膜厚为12.5μm的导电层。
通过浸泡法,在导电层上涂布将40.0份与感光体制造例1中使用的聚酰胺相同的聚酰胺溶解在412份甲醇、206份正丁醇的混合溶剂中所形成的溶液,在100℃干燥10分钟,形成膜厚为0.65μm的中间层。
使用与感光体制造例1所用的相同的电荷产生层用涂布液,在形成有所述中间层的铝筒上浸渗涂布电荷产生层用涂布液,形成干燥后的膜厚约0.3μm(0.3g/m2)的电荷产生层。
对于电荷传输层,将感光体制造例1中的电荷传输层用涂布液制备时使用的电荷传输物质改成80份下述结构式(8)表示的电荷传输物质、10份结构式(9)表示的电荷传输物质,并将感光体制造例1中的电荷传输层用涂布液制备时使用的粘结剂树脂改成下述结构式(10)表示的聚芳酯树脂,除此以外,进行与感光体制造例1相同的操作,由此得到电荷传输层形成用涂布液。
将事先形成有电荷产生层的筒浸泡在该电荷传输层形成用涂布液中,在其上形成干燥后的膜厚为18μm的电荷传输层。将如此得到的感光鼓记作“感光体2”。
Mv=55000、对苯二甲酸∶间苯二甲酸=1∶1
感光体制造例3
制备电荷传输层用涂布液时,将所述感光体2中的电荷传输层用涂布液制备时使用的电荷传输物质改成60份上述结构式(8)表示的电荷传输物质、30份上述结构式(9)表示的电荷传输物质,将粘结剂树脂改成下述结构式(11)表示的聚碳酸酯树脂,除此以外,进行与感光体制造例2相同的操作,由此得到“感光体3”。
Mv=60000
感光体制造例4
将5重量份电荷产生物质制造例1得到的氧钛酞菁、200重量份φ1mm的玻璃珠、192重量份1,2-二甲氧基乙烷、21重量份4-甲氧基-4-甲基-2-戊酮以及2.5重量份聚乙烯醇缩丁醛(电气化学工业(株)制、商品名“DENKABUTYRAL”#6000C)一起填充到容量为500mL的聚乙烯制广口瓶(ASONE(株)制造)中。使用油漆振动筛((株)东洋精机制作所制造)对该聚乙烯制广口瓶分散1小时,由此制备电荷产生层用涂布液。
依照所述的<电荷产生层的CuKα特征X射线(波长)的测定方法>(试样制作方法(1))对如此得到的电荷产生层用涂布液进行测定可知,如图7所示,该电荷产生层用涂布液含有在对于CuKα特征X射线(波长)的布拉格角(2θ±0.2°)为9.0°和27.2°处具有主要的衍射峰且在9.3°~9.8°的范围具有至少一个主要的衍射峰的氧钛酞菁。所以,实际含在感光体4中的氧钛酞菁应该在上述布拉格角具有衍射峰。
除了使用该得到的电荷产生层用涂布液以外,使用与感光体制造例2相同的铝制筒、电荷传输层用涂布液,进行与感光体制造例2相同的操作,由此制成“感光体4”。
将得到的感光体4裁切成3cm×3cm的尺寸,将裁切好的感光体4在4-甲氧基-4-甲基-2-戊酮中浸泡5分钟。其后,将感光体4从4-甲氧基-4-甲基-2-戊酮中提起,剥离电荷传输层。接着,将剥离电荷传输层后的感光体4浸泡在甲醇中,其后,将其从甲醇中提起,剥离电荷产生层。重复该操作6次,将剥离下来的电荷产生层等间隔地排列在无反射玻璃盖片上,使其完全干燥,并从感光体4上仅分离电荷产生层。
依照所述<电荷产生层的CuKα特征X射线(波长)的测定方法>对分离的电荷产生层进行测定可知,与制备电荷产生层用涂布液后相同,该电荷产生层含有在对CuKα特征X射线(波长)的布拉格角(2θ±0.2°)为9.0°和27.2°处具有主要的衍射峰、并且在9.3°~9.8°的范围具有至少一个主要的衍射峰的氧钛酞菁。由此可知,电荷产生层用涂布液所含有的氧钛酞菁的结晶型与感光体4中的电荷产生层中所含有的氧钛酞菁的结晶型没有不同。
比较感光体制造例1
制备电荷产生层用涂布液时,将感光体1中的电荷产生层用涂布液制备时使用的氧钛酞菁改为图8所示的在对于CuKα特征X射线(波长)的布拉格角为9.6°、24.1°和27.2°处具有主要的衍射峰的氧钛酞菁,除此以外,进行与感光体制造例1相同的操作,得到比较感光体1。
依照所述的<电荷产生层的CuKα特征X射线(波长)的测定方法>(试样制作方法(1))对该得到的电荷产生层用涂布液进行测定可知,得到了与图8所示的衍射图案完全相同的衍射图案。即,该电荷产生层用涂布液含有与分散前相同的在对于CuKα特征X射线(波长)的布拉格角(2θ±0.2°)为9.6°和27.2°处具有主要的衍射峰的氧钛酞菁。所以,实际含在比较感光体1中的氧钛酞菁应该在上述布拉格角具有衍射峰。
将得到的比较感光体1裁切成3cm×3cm的尺寸,将裁切好的比较感光体1在4-甲氧基-4-甲基-2-戊酮中浸泡5分钟。其后,将比较感光体1从4-甲氧基-4-甲基-2-戊酮中提起,剥离电荷传输层。接着,将剥离电荷传输层后的感光体1浸泡在甲醇中,其后,将其从甲醇中提起,剥离电荷产生层。重复该操作6次,将剥离下来的电荷产生层等间隔地排列在无反射玻璃盖片上,使其完全干燥,并从比较感光体1上仅分离电荷产生层。
依照所述<电荷产生层的CuKα特征X射线(波长)的测定方法>对分离的电荷产生层进行测定可知,与制备电荷产生层用涂布液后相同,该电荷产生层含有在对于CuKα特征X射线(波长)的布拉格角(2θ±0.2°)为9.6°、27.2°处具有主要的衍射峰的氧钛酞菁,电荷产生层用涂布液所含有的氧钛酞菁的结晶型与比较感光体1中的电荷产生层中所含有的氧钛酞菁的结晶型没有不同。
比较感光体制造例2
制备电荷产生层用涂布液时,将感光体制造例2中的电荷产生层用涂布液制备时使用的氧钛酞菁改为图9所示的在对于CuKα特征X射线(波长)的布拉格角为9.5°、9.7°、24.1°、27.2°处具有主要的衍射峰的氧钛酞菁,除此以外,进行与感光体制造例2相同的操作,得到比较感光体2。
依照所述的<电荷产生层的CuKα特征X射线(波长)的测定方法>(试样制作方法(1))对该得到的电荷产生层用涂布液进行测定可知,如图10所示,该电荷产生层用涂布液含有与分散前相同的在对于CuKα特征X射线(波长)的布拉格角(2θ±0.2°)为9.5°、9.7°、27.2°处具有主要的衍射峰的氧钛酞菁。所以,实际含在比较感光体2中的氧钛酞菁应该在上述布拉格角具有衍射峰。
将得到的比较感光体2裁切成3cm×3cm的尺寸,将裁切好的比较感光体2在4-甲氧基-4-甲基-2-戊酮中浸泡5分钟。其后,将比较感光体2从4-甲氧基-4-甲基-2-戊酮中提起,剥离电荷传输层。接着,将剥离电荷传输层后的比较感光体2浸泡在甲醇中,其后,将其从甲醇中提起,剥离电荷产生层。重复该操作6次,将剥离下来的电荷产生层等间隔地排列在无反射玻璃盖片上,使其完全干燥,并从比较感光体2上仅分离电荷产生层。
依照所述<电荷产生层的CuKα特征X射线(波长)的测定方法>对分离的电荷产生层进行测定可知,与制备电荷产生层用涂布液后相同,该电荷产生层含有在对于CuKα特征X射线(波长)的布拉格角(2θ±0.2°)为9.5°、9.7°、27.2°处具有主要的衍射峰的氧钛酞菁,电荷产生层用涂布液所含有的氧钛酞菁的结晶型与比较感光体2中的电荷产生层中所含有的氧钛酞菁的结晶型没有不同。
比较感光体制造例3
作为电荷产生层用涂布液使用比较感光体制造例1中使用的涂布液,作为电荷传输层用涂布液使用感光体制造例3中使用的涂布液,除此以外,进行与感光体制造例2相同的操作,由此得到“比较感光体3”。
实施例10~实施例24、比较例6~比较例14
[实印评价3]
将所述感光体1~4、比较感光体1~3使用的铝筒的全长改成适合市售的串联类型LED彩色打印机MICROLINEPro9800PS-E((株)冲信息社制造,对应打印A3纸张)的全长,除此以外,分别将同样制造的感光体和调色剂装在该打印机使用的黑鼓盒以及黑调色剂盒中,将该盒安装在该打印机中。需要说明的是,除了全长以外,使用的感光体与所述感光体1~4、比较感光体1~3相同,所以与上述感光体同样地将各感光体记作感光体1~4、比较感光体1~3。
MICROLINEPro9800PS-E的规格:
4色串联彩色36ppm、单色40ppm
600dpi~1200dpi
接触辊充电(施加直流电压)
有除静电用光
使用该图像形成装置,将层次图像(日本图像学会测试图)打印输出1000页后,打印输出白底图像和层次图像(日本图像学会测试图),对白底图像的灰雾值以及层次图像中的丢点进行了评价。该结果列于下表4。
调节白度计以使标准样品的白度为94.4,使用该白度计测定印刷前的纸的白度,将整个面为白色的信号输入到上述激光打印机中,从而在同一纸上进行印刷,其后再次测定该纸的白度,测定印刷前和印刷后的白度之差,由此求出“灰雾值”。该值较大时,印刷后的纸有较多微小黑点,即图像品质较差。
关于层次图像,对达到什么浓度标准还可以不丢点地打印进行评价,以不丢点地打印的最低浓度标准为“对应浓度”。对应浓度越小,则直至更浅的部分都能打印出来,打印效果越好。
并且,在1000页印刷终止时刻,进行模糊、飞散的评价之后,接着进行“细线再现性”的评价。首先,进行曝光,并使潜像的线宽达到0.20mm,以定影图像为测定用样品。此时,在调色剂的细线图像的宽度方向有凹凸,因此利用凹凸的平均线宽作为测定点来测定线宽。计算出线宽测定值与潜像线宽(0.20mm)之比(线宽比),由此评价细线再现性。
以下给出细线再现性的评价基准。
线宽测定值对潜像线宽之比(线宽比)为
A:小于1.1。
B:1.1以上且小于1.2。
C:1.2以上且小于1.3。
D:1.3以上。
[表4]
No. | 调色剂 | 感光体 | 灰雾值 | 对应浓度 | 细线再现性 |
实施例10 | A | 感光体1 | 1.3 | 0.09 | B |
实施例11 | A | 感光体2 | 1.2 | 0.08 | A |
实施例12 | A | 感光体3 | 1.2 | 0.08 | A |
实施例13 | A | 感光体4 | 1.3 | 0.08 | A |
比较例6 | A | 比较感光体1 | 1.7 | 0.14 | D |
比较例7 | A | 比较感光体2 | 1.8 | 0.13 | D |
比较例8 | A | 比较感光体3 | 1.8 | 0.14 | D |
实施例14 | B | 感光体1 | 1.1 | 0.11 | B |
实施例15 | B | 感光体2 | 1.2 | 0.09 | B |
实施例16 | B | 感光体3 | 1.3 | 0.10 | A |
实施例17 | B | 感光体4 | 1.2 | 0.09 | B |
实施例18 | C | 感光体2 | 1.1 | 0.08 | B |
实施例19 | D | 感光体1 | 1.2 | 0.08 | C |
实施例20 | D | 感光体2 | 1.2 | 0.09 | B |
实施例21 | D | 感光体3 | 1.3 | 0.08 | B81 --> |
实施例22 | D | 感光体4 | 1.1 | 0.09 | B |
实施例23 | E | 感光体2 | 1.3 | 0.08 | A |
实施例24 | F | 感光体3 | 1.3 | 0.10 | A |
比较例9 | G | 感光体1 | 1.9 | 0.15 | D |
比较例10 | G | 感光体1 | 2.0 | 0.15 | D |
比较例11 | G | 感光体2 | 1.8 | 0.16 | D |
比较例12 | G | 感光体3 | 1.9 | 0.15 | D |
比较例13 | G | 感光体4 | 1.8 | 0.16 | D |
比较例14 | G | 比较感光体1 | 2.1 | 0.17 | D |
实施例25、比较例15
[实印评价4]
将调色剂制造例或调色剂比较制造例中制造的调色剂A、G和感光体1分别装在与A3印刷对应的市售的串联型LED彩色打印机MICROLINEPro9800PS-E(冲信息株式会社制造)用的黑鼓盒和黑调色剂盒中,并将所述盒安装在所述打印机中。此外,拆掉该装置的清洁刮板后,与实印评价3同样地进行图像评价,结果,使用调色剂A的情况中,与实印评价3相比没有出现较大的变化,但是使用调色剂G的情况中,出现了严重的图像劣化。
[表5]
序号 | 调色剂 | 感光体 | 灰雾值 | 对应浓度 |
实施例25 | A | 感光体1 | 1.3 | 0.08 |
比较例15 | G | 感光体1 | 1.9 | 0.16 |
[实印评价5]
将调色剂A作为非磁性单组分(使用感光体1)装填到橡胶显影辊接触显影方式、处理速度(显影速度)164mm/s、带转印方式、5%印刷率下的寿命保证页数30000张的600dpi机器的处理盒中,连续打印50页印刷率为1%的图,目视观察图像中的污染,结果未确认到用肉眼清晰可辨的污染。
由上述结果可知,满足本发明的所有要件的调色剂A~F的带电量的标准偏差均足够小,带电量分布均窄。并且,在使用了具有中间层的电子照相感光体的实印评价中,也完全没有发现污染,或者虽然有细微污染,但为可使用的水平。也抑制了所述的“选择显影”。
另一方面,对于使用不满足本发明的要件的调色剂G的图像形成装置来说,调色剂的带电量的标准偏差较大,带电量分布不狭窄,观察到上述的“选择显影”。并且,在实印评价中,确认不到使用在本发明的图像形成装置中所用的电子照相感光体产生的协同效果。
[实印评价6]
改造与A3印刷对应的MICROLINEPro9800PS-E(冲信息社制造)的曝光部,以使日进电子制造的小型聚光型蓝色LED(B3MP-8:470nm)能够照射到感光体上。在该改造过的装置中安装调色剂C、以及感光鼓1或感光鼓2,使其打印线图,结果均得到了良好的图像。另外,将上述小型聚光型蓝色LED与频闪照明电源LPS-203KS连接,使其打印点图,结果均能够得到直径8mm的点图像。
[实印评价7]
将感光体2应用于惠普制造的HP-4600改造机中,应用如上制造的调色剂B作为显影剂进行印刷,结果得到良好的图像。
[实印评价8]
将通过悬浮聚合法得到的平均圆形度为0.990的调色剂装填到非磁性单组分(使用感光体1)、橡胶显影辊接触显影方式、显影速度164mm/s、带转印方式、5%印刷率下的寿命保证页数30000页的600dpi机器的处理盒中,连续打印50页1%印刷率的图,目视观察图像的污染,结果发现了大量被认为是因模糊等引起的图像缺陷。
在使用各种机器的各种实印条件下的实印评价1~实印评价8中,本发明中的具有特定的粒径分布的调色剂和具有特定的感光层的感光体的组合均发挥了其协同效果,表现出了良好的实印特性。另一方面,调色剂或感光体中有一个不满足本发明的要件的组合则不能表现出良好的实印特性。
[感光体5]
对外径30mm、长度375.8mm、壁厚0.75mm的、表面经镜面加工的铝制筒的表面进行阳极氧化处理,其后,通过以醋酸镍为主成分的封孔剂进行封孔处理,由此形成约6μm的阳极氧化覆膜(氧化铝覆膜)。使用该筒作为导电性支持体,将其浸泡在上述感光体制造例1中使用的电荷产生层涂布形成用分散液中,以涂布电荷产生层涂布形成用分散液,形成干燥后的膜厚约0.4μm的电荷产生层。
接着,将60重量份下述结构式[1]表示的电荷传输物质、30重量份下述结构式[2]表示的电荷传输物质、100重量份下述结构式[3]表示的聚碳酸酯树脂、8重量份作为抗氧化剂的3,5-二-叔丁基-4-羟基甲苯以及0.05重量份作为流平剂的硅油混合到四氢呋喃和甲苯的混合溶剂(四氢呋喃80重量%、甲苯20重量%)640重量份中,制备电荷传输层形成用涂布液。
将事先形成有电荷产生层的筒浸泡在该电荷传输层形成用涂布液中,在其上形成干燥后的膜厚为18μm的电荷传输层。将如此得到的感光鼓记作感光体5。
通过与上述感光体制造例1相同的操作将得到的感光体5的电荷产生层分离,依照所述[CuKα特征X射线引起的衍射图案的测定方法]项中[2.测定装置和测定条件]栏说明的方法对分离下来的电荷产生层进行测定可知,该电荷产生层含有在对于CuKα特征X射线(波长)的布拉格角(2θ±0.2°)为9.0°、27.2°、和9.3°~9.8°的范围分别具有至少一个衍射峰的氧钛酞菁。该测定结果与前面制备的电荷产生层用涂布液的由CuKα特征X射线引起的衍射图案的测定结果相同,证明了从感光体5上分离的电荷产生层含有的氧钛酞菁和电荷产生层用涂布液含有的氧钛酞菁没有不同。
[感光体6]
制备电荷传输层用涂布液时,将感光体5中的电荷传输层用涂布液的制备时使用的结构式[1]表示的电荷传输物质的用量定为80份、结构式[2]表示的电荷传输物质的用量定为10份,使用下述结构式[4]表示的聚芳酯树脂代替结构式[3]表示的聚碳酸酯树脂作为粘结剂树脂,除此以外,进行与感光体5相同的操作,得到感光体6。
Mv=55000对苯二甲酸∶间苯二甲酸=1∶1
[感光体7]
制备电荷传输层用涂布液时,将感光体5中的电荷传输层用涂布液的制备时使用的电荷传输物质改成80份下述结构式[5]表示的电荷传输物质,使用下述结构式[6]表示的聚碳酸酯树脂代替结构式[3]表示的聚碳酸酯树脂作为粘结剂树脂,除此以外,进行与感光体5相同的操作,得到感光体7。
Mv=30000l∶m=10∶1
[感光体8]
制备电荷传输层用涂布液时,将感光体5中的电荷传输层用涂布液的制备时使用的电荷传输物质改成50份下述结构式[7]表示的电荷传输物质,使用下述结构式[8]表示的聚碳酸酯树脂代替结构式[3]表示的聚碳酸酯树脂作为粘结剂树脂,除此以外,进行与感光体5相同的操作,得到感光体8。
Mv=39000d∶e=51∶49
[感光体9]
使用上述感光体制造例4中使用的电荷产生层用涂布液,除此以外,进行与感光体5相同的操作,制作感光体9。
通过与感光体制造例4相同的操作将得到的感光体9的电荷产生层分离,依照所述[CuKα特征X射线引起的衍射图案的测定方法]项中[2.测定装置和测定条件]栏说明的方法对分离下来的电荷产生层进行测定可知,该电荷产生层含有在对于CuKα特征X射线(波长)的布拉格角(2θ±0.2°)为9.0°、27.2°、和9.3°~9.8°的范围分别具有至少一个衍射峰的氧钛酞菁。该测定结果与前面制备的电荷产生层用涂布液的由CuKα特征X射线引起的衍射图案的测定结果相同,证明了从感光体上分离的电荷产生层含有的氧钛酞菁和电荷产生层用涂布液含有的氧钛酞菁没有不同。
[比较感光体4]
使用上述比较感光体制造例1中使用的电荷产生层用涂布液,除此以外,进行与感光体5相同的操作,得到比较感光体4。
另外,通过与上述比较感光体制造例1相同的操作将得到的比较感光体4的电荷产生层分离,依照所述[CuKα特征X射线引起的衍射图案的测定方法]项中[2.测定装置和测定条件]栏说明的方法对分离下来的电荷产生层进行测定可知,该电荷产生层含有在对于CuKα特征X射线(波长)的布拉格角(2θ±0.2°)为9.6°、27.2°处具有主要的衍射峰的氧钛酞菁。该测定结果与前面制备的电荷产生层用涂布液的由CuKα特征X射线引起的衍射图案的测定结果相同,证明了从感光体上分离的电荷产生层含有的氧钛酞菁和电荷产生层用涂布液含有的氧钛酞菁没有不同。
[比较感光体5]
将感光体5中的电荷产生层用涂布液改成比较感光体制造例2中使用的电荷产生层用涂布液,除此以外,进行与感光体5相同的操作,得到比较感光体5。
另外,通过与比较感光体制造例2相同的操作分离得到的比较感光体5的电荷产生层,依照所述[CuKα特征X射线引起的衍射图案的测定方法]项中[2.测定装置和测定条件]栏说明的方法对分离下来的电荷产生层进行测定可知,该电荷产生层含有在对于CuKα特征X射线(波长)的布拉格角(2θ±0.2°)为9.5°、9.7°、24.1°、27.2°处具有主要的衍射峰的氧钛酞菁。该测定结果与前面制备的电荷产生层用涂布液的由CuKα特征X射线引起的衍射图案的测定结果相同,证明了由感光体分离的电荷产生层含有的氧钛酞菁和电荷产生层用涂布液含有的氧钛酞菁没有不同。
[比较感光体6]
作为电荷产生层用涂布液使用比较感光体4中使用的涂布液,作为电荷传输层用涂布液使用感光体6中使用的涂布液,除此以外,进行与感光体5相同的操作,得到比较感光体6。
[比较感光体7]
作为电荷产生层用涂布液使用比较感光体4中使用的涂布液,作为电荷传输层用涂布液使用感光体7中使用的涂布液,除此以外,进行与感光体5相同的操作,得到比较感光体7。
[比较感光体8]
作为电荷产生层用涂布液使用比较感光体4中使用的涂布液,作为电荷传输层用涂布液使用感光体8中使用的涂布液,除此以外,进行与感光体5相同的操作,得到比较感光体8。
[比较感光体9]
作为电荷产生层用涂布液使用比较感光体5中使用的涂布液,作为电荷传输层用涂布液使用感光体6中使用的涂布液,除此以外,进行与感光体5相同的操作,得到比较感光体9。
[比较感光体10]
作为电荷产生层用涂布液使用比较感光体5中使用的涂布液,作为电荷传输层用涂布液使用感光体7中使用的涂布液,除此以外,进行与感光体5相同的操作,得到比较感光体10。
[比较感光体11]
作为电荷产生层用涂布液使用比较感光体5中使用的涂布液,作为电荷传输层用涂布液使用感光体8中使用的涂布液,除此以外,进行与感光体5相同的操作,得到比较感光体11。
[比较感光体12]
将感光体5使用的铝制筒改为外径30mm、长度351mm、壁厚1.0mm的铝制筒,除此以外,以相同的方法制作感光鼓。将如此得到的感光鼓记作比较感光体12。
[比较感光体13]
将比较感光体4使用的铝制筒改为外径30mm、长度351mm、壁厚1.0mm的铝制筒,通过进行与比较感光体4相同的操作,得到比较感光体13。
[调色剂的制造]
[显影用调色剂的制造例10]
·蜡和长链聚合性单体分散液T1的制备
将27份(540g)石蜡(日本精蜡社制造的HNP-9,表面张力23.5mN/m,熔点82℃、熔融热220J/g、熔融峰半峰宽8.2℃、结晶峰半峰宽13.0℃)、2.8份丙烯酸十八酯(东京化成社制造)、1.9份的20重量%十二烷基苯磺酸钠水溶液(第一工业制药社制造,NEOGENS20A)(下文中,简称为“20%DBS水溶液”)、以及68.3份去离子水加热到90℃,使用高速搅拌机(特殊机化工业社制造,型号:markIIf),以8000rpm的转速搅拌10分钟。
接下来,将所述分散液加热到90℃,使用均化器(Gaulin社制造,15-M-8PA型),在约25MPa的加压条件下开始循环乳化,在利用UPA-EX测定体积平均粒径的同时进行分散直到体积平均粒径达到250nm。制作出蜡和长链聚合性单体分散液T1(乳液固体成分浓度=30.2重量%)。
·硅蜡分散液T2的制备
将27份(540g)烷基改性硅蜡(熔点72℃)、1.9份20%DBS水溶液以及71.1份去离子水加入到3L的不锈钢容器中,加热到90℃,用高速搅拌机(特殊机化工业社制造,型号:markIIf),以8000rpm的转速搅拌10分钟。
接下来,将所述分散液加热到99℃,使用均化器(Gaulin社制造,15-M-8PA型),在约45MPa的加压条件下开始循环乳化,利用UPA-EX测定体积平均粒径的同时进行分散直到体积平均粒径达到240nm,制作出硅蜡分散液T2(乳液固体成分浓度=27.4重量%)。
·聚合物一次颗粒分散液T1的制备
向装备有搅拌装置(3片桨叶)、加热冷却装置、浓缩装置以及各原料与助剂的投料装置的反应器(内容积21L,内径250mm,高度420mm)中投入35.6重量份(712.12g)上述蜡和长链聚合性单体分散液T1、259份去离子水,边以103rpm的转速搅拌边在氮气气流下升温到90℃。
其后,从聚合开始后,用5小时添加下述的单体类和乳化剂水溶液的混合物。以开始滴加该单体类和乳化剂水溶液的混合物的时间为聚合开始,聚合开始30分钟后用4.5小时添加下述引发剂水溶液,再从聚合开始5小时后,用2小时添加下述追加引发剂水溶液,进一步在转速103rpm、内温90℃的状态保持1小时。
[单体类]
苯乙烯76.8份(1535.0g)
丙烯酸丁酯23.2份
丙烯酸1.5份
三氯溴甲烷1.0份
己二醇二丙烯酸酯0.7份
[乳化剂水溶液]
20%DBS水溶液1.0份
去离子水67.1份
[引发剂水溶液]
8%过氧化氢水溶液15.5份
8%L(+)-抗坏血酸水溶液15.5份
[追加引发剂水溶液]
8%L(+)-抗坏血酸水溶液14.2份
聚合反应终止后进行冷却,得到乳白色的聚合物一次颗粒分散液T1。用UPA-EX测定的体积平均粒径为280nm,固体成分浓度为21.1重量%。
·聚合物一次颗粒分散液T2的制备
向装备有搅拌装置(3片桨叶)、加热冷却装置、浓缩装置以及各原料与助剂的投料装置的反应器(内容积21L,内径250mm,高度420mm)中添加23.6重量份(472.3g)硅蜡分散液T2、1.5重量份20%DBS水溶液和324份去离子水,在氮气气流下升温到90℃,边以103rpm搅拌,边一次性添加3.2份8%过氧化氢水溶液、3.2份8%L(+)-抗坏血酸水溶液。
5分钟后,聚合开始(一次性添加3.2份8%过氧化氢水溶液、3.2份8%L(+)-抗坏血酸水溶液那一刻的5分钟后),用5小时添加下述的单体类和乳化剂水溶液的混合物,聚合开始后,用6小时添加下述的引发剂水溶液,进而在转速103rpm、内温90℃的状态保持1小时。
[单体类]
苯乙烯92.5份(1850.0g)
丙烯酸丁酯7.5份
丙烯酸1.5份
三氯溴甲烷0.6份
[乳化剂水溶液]
20%DBS水溶液1.5份
去离子水66.2份
[引发剂水溶液]
8%过氧化氢水溶液18.9份
8%L(+)-抗坏血酸水溶液18.9份
聚合反应终止后进行冷却,得到乳白色的聚合物一次颗粒分散液T2。用UPA-EX测定的体积平均粒径为290nm,固体成分浓度为19.0重量%。
·着色剂分散液T的制备
向装备有搅拌机(螺旋桨叶)的内容积为300升的容器中加入20份(40kg)用炉法制造的炭黑(三菱化学社制造,三菱炭黑MA100S)(该炭黑的甲苯提取液的紫外线吸光度为0.02,真密度为1.8g/cm3)、1份20%DBS水溶液、4份非离子表面活性剂(花王社制造的Emulgen120)、75份电导率为2μS/cm的离子交换水,进行预分散,从而得到颜料预混合液。使用电导率计(横河电机社制造的PersonalSCmetermodelSC72和检测器SC72SN-11)进行电导率的测定。
预混合后的分散液中炭黑的体积累积50%粒径Dv50为约90μm。将上述颜料预混合液作为原料浆料供给到湿式珠磨机中,进行单程(onepass)分散。此外,定子的内径为φ75mm、分离器径为φ60mm、分离器与圆盘间的间隔为15mm,使用直径为50μm的氧化锆珠(真密度6.0g/cm3)作为分散用介质。定子的有效内容积为约0.5L,介质的填充容积为0.35L,因此介质填充率为70%。将转子的旋转速度设为恒定(转子前端的圆周速度为约11米/秒)速度,利用无脉动定量泵由供给口以供给速度约50升/小时连续供给上述颜料预混合液,并由排出口连续排出,由此得到黑色的着色剂颗粒分散液T。用UPA-EX测定的体积平均粒径为150nm,固体成分浓度为24.2重量%。
·显影用母粒T的制造
聚合物一次颗粒分散液T1以固体成分计,95份(以固体成分计,998.2g)
聚合物一次颗粒分散液T2以固体成分计,5份
着色剂微粒分散液T以着色剂固体成分计,6份
20%DBS水溶液以固体成分计,0.1份
使用上述的各成分,按下述的顺序制造调色剂。
向装备有搅拌装置(双螺旋桨叶)、加热冷却装置、浓缩装置以及各原料与助剂的投料装置的混合器(容积12L,内径208mm,高度355mm)中加入聚合物一次颗粒分散液T1和20%DBS水溶液,于内温12℃以40rpm均匀混合5分钟。接着于内温12℃,将搅拌转速提高到250rpm,用5分钟添加硫酸亚铁的5%水溶液0.52份(以FeSO4·7H2O计),然后用5分钟添加着色剂微粒分散液T,于内温12℃,保持250rpm混合均匀。进一步保持相同的条件下,滴加0.5%的硫酸铝水溶液(其固体成分相对于树脂固体成分为0.10份)。其后,保持250rpm的状态下,用75分钟升温到内温53℃,其后,用170分钟升温到56℃。
此处,利用孔径设定为100μm的精密粒度分布测定装置(MultisizerIII:贝克曼库尔特社制造;以下为了方便起见简称为“Multisizer”)测定粒径,结果为50%体积粒径为6.7μm。
其后,保持250rpm,用3分钟添加聚合物一次颗粒分散液T2,然后保持60分钟,将转速减到168rpm后,立刻用10分钟添加20%DBS水溶液(以固体成分计为6份)后,用30分钟,在168rpm的状态下升温到90℃,并保持60分钟。
其后,用20分钟冷却到30℃,得到浆料,抽出所得到的浆料,并使用5C号(东洋滤纸株式会社制造No5C)滤纸通过抽吸装置对其进行抽滤。将留在滤纸上的滤饼转移到装备有搅拌机(螺旋桨叶)的内容积10升的不锈钢容器中,加入8kg电导率为1μS/cm的离子交换水,以50rpm进行搅拌,由此使其均匀分散,其后原样搅拌30分钟。
其后,再次使用5C号(东洋滤纸株式会社制造No5C)的滤纸,通过抽吸装置进行抽滤,再次将留在滤纸上的固体物质转移到装备有搅拌机(螺旋桨叶)并且盛放有8kg电导率为1μS/cm的离子交换水的内容积10升的容器中,以50rpm进行搅拌,从而使其均匀分散,原样搅拌30分钟。将该工序重复5次后,滤液的电导率达到2μS/cm。使用电导率计(横河电机社制造的PersonalSCmetermodelSC72和检测器SC72SN-11)进行电导率的测定。
在不锈钢制盘中铺满此处得到的滤饼,并达到20mm的高度,在设定为40℃的热风烘燥机内进行48小时干燥,由此得到显影用母粒T。
·显影用调色剂TA的制造
向具有搅拌机(Z/A0桨叶)和从上部垂直朝向壁面的变流装置(deflector)的内容积10L(直径230mm、高度240mm)的亨舍尔混合器内投入100份(1000g)显影用母粒T,接着,添加0.5份体积平均一次粒径0.04μm的用硅油进行了疏水化处理的二氧化硅微粒、和2.0份体积平均一次粒径0.012μm的用硅油进行了疏水化处理的二氧化硅微粒,用3000rpm搅拌混合10分钟,通过150目筛进行筛分,由此得到显影用调色剂TA。用MultisizerII测定的调色剂TA的体积平均粒径为7.05μm、Dv/Dn为1.14、用FPIA-2000测定的平均圆形度为0.963。
[显影用调色剂的制造例11]
如所述[显影用调色剂的制造例10],其中,在显影用母粒TA的制造中,将添加DBS水溶液后的“升温到90℃,并保持60分钟”改成“升温到90℃,并保持180分钟”,除此以外,与显影用调色剂的制造例10同样进行操作,得到了显影用调色剂TB。用FPIA-2000测定的平均圆形度为0.981。
[实施例26]
将先前制作的感光体5装在冲信息株式会社制造的彩色打印机MICROLINEPro9800PS-E(改造机)的黑鼓盒中,并安装在上述打印机中。需要说明的是,MICROLINEPro9800PS-E(改造机)的规格如下。另外,下述的规格说明中,“ppm”表示每1分钟的打印页数。
印刷方式:4色串联
印刷张数:彩色36ppm、单色40ppm
像素数:1200dpi
带电方式:DC接触辊充电
曝光方式:利用LED写入
除静电光:无
调色剂使用“显影用调色剂的制造例10”制造的平均圆形度0.963、体积平均粒径7.05μm、Dv/Dn=1.14的调色剂、或者“显影用调色剂的制造例11”制造的平均圆形度0.981的调色剂。
作为打印的输入数据,将纸张尺寸为A3的图像(其为图像区域的上半部设为白底粗线文字、从中央部到下部带有中间色调部分的图案)从个人电脑传送到打印机,目视评价最终得到的输入数据图像。
另外,进行过试验的打印机中由于没有使用光除静电处理,所以根据感光体的性能,上部的文字图案作为记忆被记忆在感光体,对下一次旋转的图像形成有影响,也就是说,有时存在在中间色调部分出现记忆图像的情况(记忆现象)。此处,对于本来必须非常均匀的部分所看到的记忆图像的程度,以5个等级进行评价。此时,等级1表示最好(即记忆现象的程度小),越接近等级5,表示记忆现象的程度越大。
另外,本试验在普通环境(25℃/50%RH)和低温低湿环境(5℃/10%RH)这两种环境实施。
并且,使用相同的改造机进行灰雾值的测定。对于灰雾值,使用测色色差计(日本电色工业(株)ND-1001DP型),调节白度计以使标准标准白板的白度为94.4,使用该测色色差计,测定印刷前的纸张(A4尺寸)的白度。测定印刷前的纸张的白度后,在普通环境(温度25°/50%RH)的条件下,将整个面为白色的信号输入到所述激光打印机,由此对同一张纸进行印刷,测定印刷后的纸张的白度,基于下式(1)进行计算,求出灰雾值。
灰雾值=印刷前的纸张的白度-印刷后的纸张的白度(1)
这些的结果见表6。
[实施例27~35、比较实施例16~31]
将实施例26使用的感光体和调色剂改成下述表6所示的感光体和调色剂,除此以外,以相同的方法进行评价。结果同样见表6。
[比较实施例32]
将先前制作的比较感光体12装在冲数据株式会社制造的彩色打印机MICROLINE3050c的黑鼓盒中,并安装在上述打印机中。此外,MICROLINE3050c的规格如下。
印刷方式:4色串联
印刷张数:彩色21ppm、单色26ppm
像素数:1200dpi
带电方式:DC接触辊充电
曝光方式:利用LED写入
除静电光:无
调色剂使用上述打印机用的市售的调色剂。本调色剂是通过熔融混炼粉碎法制造的,平均圆形度为0.935。
对于记忆图像评价和灰雾值进行与实施例26相同的操作,由此进行评价。评价的结果见表6。
[追加比较实施例33]
将比较例32中使用的感光体换成比较感光体13,除此以外,以相同的方法进行评价。结果同样见表6。
[表6]
产业上的可利用性
本发明的图像形成装置当然可以用于普通的打印机、复印机等,并且由于长期使用时或使用环境发生变化时的图像稳定性优异,所以也可广泛用于近年开发的基于高分辨率、高寿命、高速印刷的图像形成方法等。
上面利用特定的方式对本发明进行了详细说明,但本领域技术人员清楚,在不脱离本发明的意图和范围的情况下,能够进行各种变化。
此外,本申请是基于2007年6月12日提出的日语专利申请(日本特愿2007-155670)和2007年10月3日提出的日语专利申请(日本特愿2007-259703)的申请,并以引用的方式援用其全部内容。
Claims (13)
1.一种图像形成装置,其具备在导电性支持体上具有感光层的电子照相感光体、以及静电图像显影用调色剂,该电子照相感光体的感光层至少含有氧钛酞菁,所述氧钛酞菁在对于波长为的CuKα特征X射线的布拉格角(2θ±0.2°)为9.0°和27.2°处具有主要的衍射峰,且在9.3°~9.8°的范围具有至少1个主要的衍射峰,
并且,所述图像形成装置的特征在于,该静电图像显影用调色剂的平均圆形度为0.940~0.965。
2.一种图像形成装置,其具备在导电性支持体上具有感光层的电子照相感光体、以及静电图像显影用调色剂,该电子照相感光体的感光层至少含有氧钛酞菁,所述氧钛酞菁在对于波长为的CuKα特征X射线的布拉格角(2θ±0.2°)为9.0°和27.2°处具有主要的衍射峰,且在9.3°~9.8°的范围具有至少1个主要的衍射峰,
并且,所述图像形成装置的特征在于,该静电图像显影用调色剂满足下述(1)~(4)的全部条件,
(1)体积中值粒径Dv50为4.0μm~7.0μm、
(2)平均圆形度为0.93以上、
(3)调色剂的体积中值粒径Dv50与粒径为2.00μm~3.56μm的调色剂的个数百分数Dns的关系满足Dns≦0.233EXP(17.3/Dv50)、
(4)个数变动系数为24.0%以下。
3.如权利要求1或2所述的图像形成装置,其特征在于,所述电子照相感光体所具有的感光层含有有机电荷传输物质,所述有机电荷传输物质使用AM1参数的半经验分子轨道计算进行结构最佳化计算而得到的偶极矩Pcal满足0.2D<Pcal<2.1D。
4.如权利要求2所述的图像形成装置,其特征在于,所述静电图像显影用调色剂中,体积中值粒径Dv50和粒径为2.00μm~3.56μm的调色剂的个数百分数Dns的关系满足下式(3-1):
(3-1)Dns≦0.110EXP(19.9/Dv50)。
5.如权利要求2所述的图像形成装置,其特征在于,所述静电图像显影用调色剂中,体积中值粒径Dv50和粒径为2.00μm~3.56μm的调色剂的个数百分数Dns的关系满足下式(3-2):
(3-2)0.0517EXP(22.4/Dv50)≦Dns。
6.如权利要求2所述的图像形成装置,其特征在于,所述静电图像显影用调色剂中,粒径为2.00μm~3.56μm的调色剂的个数百分数Dns为6%以下。
7.如权利要求1或2所述的图像形成装置,其特征在于,所述静电图像显影用调色剂含有蜡,相对于100重量份所述静电图像显影用调色剂,该蜡的含量为4重量份~20重量份。
8.如权利要求1或2所述的图像形成装置,其特征在于,对潜像载体进行显影处理的速度为100mm/sec以上。
9.如权利要求1或2所述的图像形成装置,其特征在于,在潜像载体上的分辨率为600dpi以上。
10.如权利要求1或2所述的图像形成装置,其特征在于,对于所述静电图像显影用调色剂,带电量的标准偏差为1.0~2.0。
11.如权利要求1或2所述的图像形成装置,其特征在于,形成静电潜像的曝光光是波长为380nm~500nm范围的单色光。
12.一种处理盒,其具备在导电性支持体上具有感光层的电子照相感光体、以及静电图像显影用调色剂,该电子照相感光体的感光层至少含有氧钛酞菁,所述氧钛酞菁在对于波长为的CuKα特征X射线的布拉格角(2θ±0.2°)为9.0°和27.2°处具有主要的衍射峰,且在9.3°~9.8°的范围具有至少1个主要的衍射峰,
并且,所述处理盒的特征在于,该静电图像显影用调色剂的平均圆形度为0.940~0.965。
13.一种处理盒,其具备在导电性支持体上具有感光层的电子照相感光体、以及静电图像显影用调色剂,该电子照相感光体的感光层至少含有氧钛酞菁,所述氧钛酞菁在对于波长为的CuKα特征X射线的布拉格角(2θ±0.2°)为9.0°和27.2°处具有主要的衍射峰,且在9.3°~9.8°的范围具有至少1个主要的衍射峰,
并且,所述处理盒的特征在于,该静电图像显影用调色剂满足下述(1)~(4)的全部条件,
(1)体积中值粒径Dv50为4.0μm~7.0μm、
(2)平均圆形度为0.93以上、
(3)调色剂的体积中值粒径Dv50与粒径为2.00μm~3.56μm的调色剂的个数百分数Dns的关系满足Dns≦0.233EXP(17.3/Dv50)、
(4)个数变动系数为24.0%以下。
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