CN107065465B - 磁性单组份显影剂、显影剂盒和处理盒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及磁性单组份显影剂、显影剂盒和处理盒。具体而言,本发明涉及一种磁性单组份显影剂,其包含粘合剂树脂和磁性粉末以及二氧化硅颗粒,所述二氧化硅颗粒的压缩凝集度为60%~95%且颗粒压缩比为0.20~0.40。

Description

磁性单组份显影剂、显影剂盒和处理盒
技术领域
本发明涉及磁性单组份显影剂、显影剂盒和处理盒。
背景技术
利用电子照相法通过静电图像使图像信息可视化的方法目前正用于各种领域。电子照相法包括:通过充电和曝光在图像保持体(感光体)的表面上形成图像信息的静电图像,并使用包含色调剂的显影剂使感光体表面上的色调剂图像显影,将色调剂图像转印至如纸等记录介质上,并且进一步使色调剂定影在记录介质表面上,以可视化为图像。另外,已知磁性单组份显影剂(磁性色调剂)为电子照相法中使用的显影剂。
例如,日本特开2015-143838号公报公开了一种包含磁性色调剂颗粒(包含粘合剂树脂、磁性材料和脱模剂)和存在于该磁性色调剂颗粒表面上的二氧化硅微粒的磁性色调剂。该二氧化硅微粒包含数均一次颗粒直径(D1)为5nm~20nm的二氧化硅微粒A,和数均一次颗粒直径(D1)为40nm~200nm的二氧化硅微粒B。
另外,日本特开2012-215777号公报公开了一种磁性色调剂颗粒(其包含粘合剂树脂和磁性氧化铁)和二氧化硅微粒的磁性色调剂,该二氧化硅微粒用硅油进行表面处理,以碳量计,该硅油满足20质量%以上的固定化率。
另外,日本特开2003-295509号公报公开了一种磁性色调剂,其重均直径为4μm~12μm,且包含0~1.0%以下的比表面积为175m2/g以上的二氧化硅微粒,其经外部添加至色调剂表面上,并用硅烷偶联剂和硅油处理。
此外,日本特开2013-166667号公报公开了一种粉末用流化剂,其包含疏水性球状二氧化硅微粒,该微粒包含经疏水化处理的二氧化硅,并且平均粒径范围为0.005μm~1.0μm,粒径分布D90/D10值为3以下,且平均圆形度为0.8~1。经疏水化处理的二氧化硅通过以下过程制得:在基本上包含SiO2单元并且通过四官能性硅烷化合物和/或其部分水解缩合产物的水解缩合而制得的亲水性球状二氧化硅微粒的表面上引入R1SiO3/2单元(在上式中,R1表示不具有取代基或具有取代基的具有1~200个碳原子的一价烃基)和R2 3SiO1/2单元(在上式中,R2相同或不同并各自表示不具有取代基或具有取代基的具有1~6个碳原子的一价烃基)。此外,日本特开2013-166667号公报公开了一种粉末组合物,其通过以下过程制得:将包含疏水性球状二氧化硅颗粒的流化剂添加至包含有机树脂颗粒或无机颗粒的粉末中。
发明内容
在磁性单组份显影剂体系中,磁性色调剂需要具有高流动性,从而实现磁性色调剂至图像保持体的稳定供给和磁性色调剂层的均匀性,并且磁性色调剂需要具有高充电速度,从而用层调节部件实现快速充电。
不过,即使使用包含磁性色调剂颗粒和作为外添剂的二氧化硅颗粒的磁性色调剂,在外部添加用硅油进行表面处理的具有高凝集性质的二氧化硅颗粒的情况下,当形成高浓度图像后形成实心图像和细线图像时,在高温高湿的环境中重复形成高浓度图像也可能导致图像不均匀和细线图像模糊。
本发明的目的在于提供一种磁性单组份显影剂,与仅包含压缩凝集度为小于60%或大于95%、或颗粒压缩比为小于0.20或大于0.40的二氧化硅颗粒(作为外添剂而外部添加至磁性色调剂颗粒)的磁性单组份显影剂相比,其可抑制在高温高湿环境中重复形成高浓度图像时实心图像的不均匀,并且可进一步抑制在随后形成细线图像时细线图像的模糊。
上述目的通过以下特征实现。
根据本发明的第一方面,提供了一种磁性单组份显影剂,其包含磁性色调剂颗粒和外添剂,所述磁性色调剂颗粒含有粘合剂树脂和磁性粉末,且所述外添剂至少含有压缩凝集度为60%~95%且颗粒压缩比为0.20~0.40的二氧化硅颗粒。
根据本发明的第二方面,在本发明的第一方面所述的磁性单组份显影剂中,所述二氧化硅颗粒的平均当量圆直径为40nm~200nm。
根据本发明的第三方面,在本发明的第一或第二方面所述的磁性单组份显影剂中,所述二氧化硅颗粒的颗粒分散度为90%~100%。
根据本发明的第四方面,在本发明的第一~第三方面中任一方面所述的磁性单组份显影剂中,所述二氧化硅颗粒用粘度为1,000cSt~50,000cSt的硅氧烷化合物进行表面处理,并且所述硅氧烷化合物的表面粘附量为0.01质量%~5质量%。
根据本发明的第五方面,在本发明的第四方面所述的磁性单组份显影剂中,所述硅氧烷化合物是硅油。
根据本发明的第六方面,在本发明的第一方面所述的磁性单组份显影剂中,所述粘合剂树脂包含聚酯树脂。
根据本发明的第七方面,在本发明的第六方面所述的磁性单组份显影剂中,所述聚酯树脂的玻璃化转变温度(Tg)为50℃~80℃。
根据本发明的第八方面,在本发明的第六方面所述的磁性单组份显影剂中,所述聚酯树脂的重均分子量(Mw)为5,000~1,000,000。
根据本发明的第九方面,在本发明的第六方面所述的磁性单组份显影剂中,所述聚酯树脂的分子量分布Mw/Mn为1.5~100。
根据本发明的第十方面,在本发明的第一方面所述的磁性单组份显影剂中,所述粘合剂树脂包含苯乙烯-(甲基)丙烯酸树脂。
根据本发明的第十一方面,在本发明的第十方面所述的磁性单组份显影剂中,所述苯乙烯-(甲基)丙烯酸树脂的苯乙烯类聚合性单体与(甲基)丙烯酸聚合性单体的共聚比(质量比)为85/15~70/30。
根据本发明的第十二方面,在本发明的第十方面所述的磁性单组份显影剂中,所述苯乙烯-(甲基)丙烯酸树脂的重均分子量为30,000~200,000。
根据本发明的第十三方面,在本发明的第十方面所述的磁性单组份显影剂中,所述苯乙烯-(甲基)丙烯酸树脂的玻璃化转变温度(Tg)为50℃~75℃。
根据本发明的第十四方面,在本发明的第十方面所述的磁性单组份显影剂中,除了苯乙烯类聚合性单体和(甲基)丙烯酸聚合性单体外,所述苯乙烯-(甲基)丙烯酸树脂的构成成分还包含交联性单体。
根据本发明的第十五方面,在本发明的第十四方面所述的磁性单组份显影剂中,所述交联性单体的交联性单体/全部单体的共聚比(质量比)为2/1000~30/1000。
根据本发明的第十六方面,在本发明的第一方面所述的磁性单组份显影剂中,所述磁性色调剂颗粒包含脱模剂,所述脱模剂的熔点为50℃~110℃。
根据本发明的第十七方面,在本发明的第一方面所述的磁性单组份显影剂中,相对于所述色调剂颗粒,所述磁性粉末的含量为35质量%~55%质量%。
根据本发明的第十八方面,显影剂盒能够从图像形成装置上拆卸下来,并包括本发明的第一方面所述的磁性单组份显影剂。
根据本发明的第十九方面,处理盒能够从图像形成装置上拆卸下来,并包括显影单元,其包含本发明的第一方面所述的磁性单组份显影剂,并使用所述磁性单组份显影剂使图像保持体表面上形成的静电图像显影为色调剂图像。
根据本发明的第一或第二方面,提供了一种磁性单组份显影剂,与仅包含压缩凝集度为小于60%或大于95%、或颗粒压缩比为小于0.20或大于0.40的二氧化硅颗粒(作为外添剂而外部添加至磁性色调剂颗粒)的磁性单组份显影剂相比,其可抑制在高温高湿环境中重复形成高浓度图像时实心图像的不均匀,并且可进一步抑制在随后形成细线图像时细线图像的模糊。
根据本发明的第三方面,提供一种磁性单组份显影剂,与二氧化硅颗粒的颗粒分散度小于90%的情况相比,其可抑制在高温高湿环境中重复形成高浓度图像时实心图像的不均匀,并且可进一步抑制在随后形成细线图像时细线图像的模糊。
根据本发明的第四或第五方面,提供了一种磁性单组份显影剂,与仅包含用粘度小于1,000cSt或大于50,000cSt的硅氧烷化合物进行表面处理的二氧化硅颗粒或具有以小于0.01质量%或大于5质量%的量粘附在表面上的硅氧烷化合物的二氧化硅颗粒(作为外添剂而外部添加至磁性色调剂颗粒)的磁性单组份显影剂相比,其可抑制在高温高湿环境中重复形成高浓度图像时实心图像的不均匀,并且可进一步抑制在随后形成细线图像时细线图像的模糊。
根据本发明的第六至第十七方面中任一方面,提供了一种单组份显影剂,其能够改善在高温高湿环境中重复形成高浓度图像时实心图像的不均匀。
根据本发明的第十八或第十九方面,提供了一种显影剂盒或处理盒,与仅包含压缩凝集度为小于60%或大于95%、或颗粒压缩比为小于0.20或大于0.40的二氧化硅颗粒(作为外添剂而外部添加至磁性色调剂颗粒)的磁性单组份显影剂相比,其可抑制在高温高湿环境中重复形成高浓度图像时实心图像的不均匀,并且可进一步抑制在随后形成细线图像时细线图像的模糊。
附图说明
现将根据以下附图详细描述本发明的示例性实施方式,其中:
图1是示出了本发明示例性实施方式的图像形成装置的实例的构造示意图;
图2是示出了本发明示例性实施方式的图像形成装置中的显影设备的实例的构造示意图;和
图3是示出了本发明示例性实施方式的处理盒的实例的构造示意图。
具体实施方式
静电荷图像显影用色调剂
本发明示例性实施方式的磁性单组份显影剂(下文称作“磁性色调剂”或“色调剂”)包含磁性色调剂颗粒(下文也称作“色调剂颗粒”)和外添剂,该色调剂颗粒包含粘合剂树脂和磁性粉末。
外添剂至少包含二氧化硅颗粒(下文也称作“特定的二氧化硅颗粒”),其压缩凝集度为60%~95%,且颗粒压缩比为0.20~0.40。
在磁性单组份显影体系中,在具有内置磁体的显影剂保持体(例如显影辊)的表面上借助该磁体的磁力而形成磁性色调剂层(磁性单组份显影剂层),然后通过与显影剂保持体的表面接触设置的层调节部件(例如,层调节刮刀)调节磁性色调剂层的厚度。下文,将调节磁性色调剂层的厚度的部分还称为“层调节部分”。另外,当调节磁性色调剂图像的厚度时,通过借助层调节部件施加的压力使磁性色调剂层压密,由此使磁性色调剂带电。
因此,在磁性单组份显影体系中,磁性色调剂需要具有高流动性以实现磁性色调剂至显影剂保持体上的稳定供给和磁性色调剂层的更接近均匀的厚度的调节,并且磁性色调剂需要具有高充电速度,以实现用层调节部件的快速充电。
已知的是,为了实现高流动性和高充电速度的目的,将用硅油进行表面处理的二氧化硅颗粒(下文称为“经油处理的二氧化硅颗粒”)外部添加至磁性色调剂颗粒。据认为,包含磁性色调剂颗粒和外部添加的经油处理的二氧化硅颗粒的磁性色调剂由于高凝集性质而具有高充电速度。
不过,与用硅油以外的硅烷偶联剂、甲硅烷基化试剂等处理的疏水性二氧化硅颗粒(下文称为“经油以外的试剂处理的疏水性二氧化硅颗粒”)相比,经油处理的二氧化硅颗粒具有较低的流动性和较低的在色调剂颗粒中的分散性。因此,经油处理的二氧化硅颗粒很难以接近均匀的状态粘附在磁性色调剂的表面上,并由此形成凝集体。因此,在这种情况下,包含磁性色调剂颗粒和外部添加的经油处理的二氧化硅颗粒的磁性色调剂在流动性方面是不合意的,因而需要改善磁性色调剂至显影剂保持体上的稳定供给和磁性色调剂层在显影剂保持体表面上的均匀性。
另一方面,在这种情况下,当将经油以外的试剂处理的疏水性二氧化硅颗粒外部添加至磁性色调剂颗粒从而增强磁性色调剂的流动性时,磁性色调剂的流动性将增强,并且磁性色调剂至显影剂保持体上的稳定供给和显影剂保持体表面上的磁性色调剂层的均匀性将改善,不过充电速度将降低。
除此之外,色调剂的流动性可因二氧化硅颗粒的外部添加结构(二氧化硅颗粒与磁性色调剂颗粒的粘附状态)由于在显影单元中的搅拌等改变而降低。另外,即使外部添加具有高凝集性质的经油处理的二氧化硅颗粒,二氧化硅科技的外部添加结构也可能导致磁性色调剂的凝集性质的劣化。外部添加结构改变的成因的实例为二氧化硅因显影单元中的磁性色调剂的搅拌而移动并在色调剂颗粒上局部化,或者为二氧化硅颗粒因搅拌而与色调剂颗粒分离。
具体而言,色调剂流动性在高温高湿环境(如30℃和90%RH的环境)中降低,因而重复形成高浓度图像(例如,图像浓度为100%的实心图像)降低了色调剂至显影剂保持体的供给稳定性,并且还增加了低带电量的色调剂。这增大了下述趋势:磁性色调剂至显影剂保持体上的稳定供给、显影剂保持体表面上的磁性色调剂层的均匀性和磁性色调剂的充电速度下降。因此,当在形成高浓度图像后形成细线图像时,细线图像可能出现模糊。据推测其原因如下。
因此,本发明示例性实施方式的磁性单组份显影剂包含经外部添加至磁性色调剂颗粒上的特定的二氧化硅颗粒。这样,当在高温高湿环境中重复形成高浓度图像时,抑制实心图像的不均匀,并且当随后形成细线图像时,抑制细线图像的模糊。据推测其原因如下。
首先,即便在使用包含磁性色调剂颗粒和外部添加的常规二氧化硅颗粒的磁性色调剂的情况下,当在高温高湿环境中重复形成高浓度图像时,对色调剂的电荷赋予跟不上色调剂的大量消耗,并且显影剂保持体上的低带电量色调剂增多,导致模糊。另一方面,当经硅油表面处理的高凝集性二氧化硅颗粒作为二氧化硅颗粒而外部添加时,色调剂充电速度在层调节部分中受影响,因此有助于抑制显影剂保持体表面上低带电量色调剂的数量,不过色调剂的流动性下降。这是因为,常规的硅油处理二氧化硅颗粒的流动性受硅油处理的不均匀性的影响而降低,由此色调剂表面上的二氧化硅颗粒的分散性劣化。结果,显影剂保持体的色调剂转移性质可能下降。此外,高度不均匀的处理可能产生二氧化硅颗粒的凝集粉末,并由此可能在层形成部分中(即在显影剂保持体上)产生条纹。另外,当硅油组分转移至色调剂保持体上时,显影剂保持体上的色调剂层形成性将下降,并且在形成高浓度图像后形成实心图像和细线图像时,可能出现图像不均匀和细线图像模糊。
另一方面,满足上述范围的压缩凝集度和颗粒压缩比的特定的二氧化硅颗粒是具有如下性质的二氧化硅颗粒:高流动性和在色调剂颗粒中的高分散性,以及高凝集性质和与色调剂颗粒的高粘附性。
二氧化硅颗粒通常具有高流动性和低体密度,因此具有低粘附性和低凝集性质。
另一方面,为了增强二氧化硅颗粒的流动性和在色调剂颗粒中的分散性,已知用疏水性处理剂处理二氧化硅颗粒表面的技术。该技术改善了二氧化硅颗粒的流动性和在色调剂颗粒中的分散性,不过凝集性质仍然较低。
还已知使用疏水性处理剂和硅油处理二氧化硅颗粒表面的技术。该技术改善了与色调剂颗粒的粘附性,并改善了凝集性质。不过,相反地,流动性和在色调剂颗粒中的分散性容易降低。
也就是,据认为二氧化硅的流动性和在色调剂颗粒中的分散性与凝集性质和与色调剂颗粒的粘附性呈相反的关系。
另一方面,如上所述,满足上述范围内的压缩凝集度和颗粒压缩比的特定的二氧化硅颗粒在四种性质(如流动性、在色调剂颗粒中的分散性、凝集性质和与色调剂颗粒的粘附性)方面均良好。
接下来,将依次描述将特定的二氧化硅的压缩凝集度和颗粒压缩比控制在上述范围内的手段。
首先,描述将特定的二氧化硅的压缩凝集度控制在60%~95%的意义。
压缩凝集度是指示二氧化硅的凝集性质和与色调剂颗粒的粘附性的指数。该指数通过在通过压缩二氧化硅颗粒形成二氧化硅颗粒压实体并随后落下时二氧化硅颗粒压实体的崩解困难度而示出。
因此,存在以下趋势:随着压缩凝集度增大,二氧化硅颗粒的体密度容易增大且内聚力(分子间力)增大,并且与色调剂颗粒的粘附性增大。下文详细描述用于计算压缩凝集度的方法。
因此,压缩凝集度控制在高至60%~95%的特定的二氧化硅颗粒具有良好的与色调剂颗粒的粘附性和良好的凝集性质。不过,从保证流动性和在色调剂颗粒中的分散性同时保持良好的与色调剂颗粒的粘附性和良好的凝集性质的观点来看,压缩凝集度的上限为95%。
接下来,描述将特定的二氧化硅颗粒的颗粒压缩比控制在0.20~0.40的意义。
颗粒压缩比是指示二氧化硅颗粒的流动性的指数。具体而言,颗粒压缩比通过二氧化硅颗粒的密堆表观比重和松散表观比重之差与密堆表观比重的比例((密堆表观比重-松散表观比重)/密堆表观比重)而示出。
因而,显示出颗粒压缩比越低,二氧化硅颗粒的流动性越高。另外,存在以下趋势:随着流动性增大,在色调剂颗粒中的分散性也增大。下文将详细描述用于计算颗粒压缩比的方法。
因此,将颗粒压缩比控制在低至0.20~0.40的特定的二氧化硅颗粒具有良好的流动性和良好的在色调剂颗粒中的分散性。不过,从改善与色调剂颗粒的粘附性和凝集性质同时保持良好的流动性和在色调剂颗粒中的分散性的观点来看,颗粒压缩比的下限为0.20。
根据上述内容,特定的二氧化硅颗粒具有高流动性、在色调剂颗粒中的高分散性、高内聚力和与色调剂颗粒的高粘附性的特殊性质。因此,满足上述范围内的压缩凝集度和颗粒压缩比的特定的二氧化硅颗粒具有下述性质:高流动性、在色调剂颗粒中的高分散性、高凝集性质和与色调剂颗粒的高粘附性。
接下来,描述外部添加至色调剂颗粒上的特定的二氧化硅颗粒的预计功能。
首先,特定的二氧化硅颗粒具有高流动性和在色调剂颗粒中的高分散性,因此当外部添加至色调剂颗粒上时,特定的二氧化硅颗粒容易以接近均匀的状态粘附在磁性色调剂颗粒的表面上。因此,一旦特定的二氧化硅颗粒已经粘附在磁性色调剂颗粒上,由于与磁性色调剂颗粒的高粘附性,特定的二氧化硅颗粒将很难因显影单元中的搅拌等所致的机械载荷而在磁性色调剂颗粒上移动,并与磁性色调剂颗粒分离。也就是,外部添加结构几乎不会出现改变。因此,磁性色调剂颗粒的流动性增大,并且容易保持高流动性。
另一方面,特定的二氧化硅颗粒具有高凝集性质,因此磁性色调剂的内聚力也增大。另外,二氧化硅颗粒以接近均匀的状态粘附在色调剂颗粒表面上的外部添加结构很难改变,由此磁性色调剂的内聚力容易得到保持。也就是,磁性色调剂的充电速度增大,并且容易保持高充电速度。
因此,即使在高温高湿环境(如30℃和90%RH的环境)中重复形成高浓度图像(例如,图像浓度为100%的实心图像),特定的二氧化硅颗粒的外部添加结构也很难改变,由此抑制磁性色调剂至显影剂保持体上的稳定供给的下降、显影剂保持体表面上的磁性色调剂层的均匀性下降和磁性色调剂的充电速度的下降。
因此,据估计,在高温高湿环境中重复形成高浓度图像时,本发明示例性实施方式的磁性单组份显影剂可抑制实心图像的不均匀,并在随后形成细线图像时进一步抑制细线图像的模糊。
在本发明示例性实施方式的磁性单组份显影剂(磁性色调剂)中,特定的二氧化硅颗粒的颗粒分散度优选为90%~100%。
现描述将特定的二氧化硅颗粒的颗粒分散度控制在90%~100%的意义。
颗粒分散度是指示二氧化硅颗粒的分散性的指数。该指数通过二氧化硅颗粒以一次颗粒状态在色调剂颗粒中的分散容易程度而示出。具体而言,颗粒分散度通过粘附对象的测量被覆率C与计算被覆率Co的比例(测量被覆率C/计算被覆率Co),其中,Co是具有二氧化硅颗粒的色调剂颗粒表面的计算被覆率,且C为测量被覆率。
因此,显示出颗粒分散度越高,二氧化硅颗粒越难凝集,并且一次颗粒状态的二氧化硅颗粒越容易分散在色调剂颗粒中。下文详细描述用于计算颗粒分散度的方法。
特定的二氧化硅颗粒在色调剂颗粒中的分散性通过将颗粒分散度控制在高至90%以上且100%以下同时将压缩凝集度和颗粒压缩比控制在上述范围内而进一步改善。结果,色调剂颗粒的流动性进一步增强,且容易保持高流动性。
如上所述,在本发明示例性实施方式的磁性单组份显影剂(磁性色调剂)中,具有高流动性、在色调剂颗粒中的高分散性、高凝集性质和与色调剂颗粒的高粘附性等性质的特定的二氧化硅颗粒优选为表面粘附有具有相对较高的重均分子量的硅烷化合物的二氧化硅颗粒。具体而言,特定的二氧化硅颗粒的表面优选粘附有粘度为1,000cSt~50,000cSt的硅氧烷化合物(表面粘附量优选为0.01质量%~5质量%)。特定的二氧化硅颗粒通过用1,000cSt~50,000cSt的硅氧烷化合物对二氧化硅颗粒表面进行表面处理从而使表面粘附量为0.01质量%~5质量%的方法而制得。
表面粘附量通过与二氧化硅颗粒表面的表面处理前的二氧化硅颗粒(未处理二氧化硅颗粒)之比而示出。下面,将在表面处理前的二氧化硅颗粒(即未处理二氧化硅颗粒)简称为“二氧化硅颗粒”。
用粘度为1,000cSt~50,000cSt的硅氧烷化合物进行表面处理从而使表面粘附量为0.01质量%~5质量%的特定二氧化硅颗粒的流动性和在色调剂颗粒中的分散性、以及凝集性质和与色调剂颗粒的粘附性增大,因而压缩凝集度和颗粒压缩比容易满足上述要求。另外,容易抑制实心图像不均匀和细线图像模糊。尽管其原因尚不清楚,但可想到的原因如下。
当将具有上述范围内的相对较高粘度的硅氧烷化合物以上述范围少量地粘附在二氧化硅颗粒表面时,将表现出源自二氧化硅颗粒表面上的硅氧烷化合物的特性的功能。尽管其机制尚不清楚,不过,当二氧化硅颗粒流动时,由于具有相对较高粘度的硅氧烷化合物以上述范围少量地粘附,因而容易表面出硅氧烷化合物引起的脱模性。作为另一选择,由于硅氧烷化合物的立***阻,颗粒之间的力降低,由此二氧化硅之间的粘附性降低。因此,二氧化硅颗粒的流动性和在色调剂颗粒中的分散性进一步增大。
另一方面,当按压二氧化硅颗粒时,二氧化硅颗粒表面上的硅氧烷化合物的长链将缠绕,并增大二氧化硅颗粒的最密堆积性质,由此增大二氧化硅颗粒的凝集。另外,据认为,因硅氧烷化合物的长链缠绕所致的二氧化硅颗粒的内聚力将因二氧化硅颗粒的流动而得到释放。另外,与色调剂颗粒的粘附也由于二氧化硅颗粒表面上的硅氧烷化合物的长链而增大。
根据上文,表面上以上述范围少量地粘附了粘度处于上述范围内的硅氧烷化合物的特定的二氧化硅颗粒容易满足压缩凝集度和颗粒压缩比的要求,并容易满足颗粒分散度的要求。
下面详细描述磁性单组份显影剂(磁性色调剂)的构造。
磁性色调剂颗粒
磁性色调剂颗粒包含例如粘合剂树脂和磁性粉末。必要时,磁性色调剂颗粒可以包含着色剂、脱模剂和其他添加剂等。
粘合剂树脂
粘合剂树脂的实例包括乙烯基树脂,其包含如苯乙烯类(如苯乙烯、对氯苯乙烯和α-甲基苯乙烯等)、(甲基)丙烯酸酯(如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸2-乙基己酯等)、烯键式不饱和腈类(如丙烯腈或甲基丙烯腈等)、乙烯基醚类(如乙烯基甲醚和乙烯基异丁醚等)、乙烯基酮类(如乙烯基甲基酮、乙烯基乙基酮和乙烯基异丙烯基酮等)和烯烃类(如乙烯、丙烯和丁二烯等)等单体的均聚物或者这些单体中两种以上组合的共聚物。
粘合剂树脂的其他实例包括:诸如环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、纤维素树脂、聚醚树脂和改性松香等非乙烯基树脂,所述非乙烯基树脂和上述乙烯基树脂的混合物,以及通过在上述非乙烯基树脂共存下使上述乙烯基单体聚合而获得的接枝聚合物。
这些粘合剂树脂可以单独使用,或两种以上组合使用。
优选聚酯树脂作为粘合剂树脂。
聚酯树脂的实例包括已知的聚酯树脂。
聚酯树脂例如为多元羧酸和多元醇的缩聚物。所用的聚酯树脂可以是市售品或合成产物。
多元羧酸的实例包括:脂肪族二羧酸(如草酸、丙二酸、马来酸、富马酸、柠康酸、衣康酸、戊烯二酸、琥珀酸、烯基琥珀酸、己二酸和癸二酸等)、脂环族二羧酸(如环己烷二羧酸等)、芳香族二羧酸(如对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸和萘二羧酸等)以及它们的酸酐和低级烷基(例如,碳数为1~5)酯。在这些多元羧酸中,例如,芳香族二羧酸优选作为多元羧酸。
多元羧酸可以是二羧酸和具有交联结构或支化结构的三元以上的多元羧酸的组合。三元以上的多元羧酸的实例包括偏苯三酸、均苯四酸以及它们的酸酐和低级烷基(例如,碳数为1~5)酯等。
上述多元羧酸可以单独使用,或两种以上组合使用。
多元醇的实例包括:脂肪族二醇(如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇等)、脂环族二醇(如环己二醇、环己二甲醇或氢化双酚A等)和芳香族二醇(如双酚A的氧化乙烯加合物或双酚A的氧化丙烯加合物等)。在这些醇中,例如,芳香族二醇和脂环族二醇优选作为多元醇,更优选的是芳香族二醇。
多元醇可以是二醇与具有交联结构或支化结构的三元以上的醇的组合。三元以上的多元醇的实例包括丙三醇、三羟甲基丙烷和季戊四醇。
上述多元醇可以单独使用,或两种以上组合使用。
聚酯树脂的玻璃化转变温度(Tg)优选为50℃~80℃,更优选为50℃~65℃。
玻璃化转变温度从差示扫描量热法(DSC)获得的DSC曲线确定。更具体来说,玻璃化转变温度根据JIS K-1987的“塑料转变温度的测试方法”中的“玻璃化转变温度测定”中描述的“外推玻璃化转变开始温度”确定。
聚酯树脂的重均分子量(Mw)优选为5,000~1,000,000,更优选为7,000~500,000。
聚酯树脂的数均分子量(Mn)优选为2,000~100,000。
聚酯树脂的分子量分布Mw/Mn优选为1.5~100,更优选为2~60。
通过凝胶渗透色谱法(GPC)来测定重均分子量和数均分子量。通过GPC,利用THF溶剂和作为测定设备的GPC HLC-8120GPC(Tosoh Corporation制造)以及TSK凝胶Super HM-M柱(15cm)(Tosoh Corporation制造)来测量分子量。采用由单分散聚苯乙烯标样形成的分子量校准曲线从该测定结果计算出重均分子量和数均分子量。
聚酯树脂可以使用已知制造方法制得。具体而言,聚酯树脂可以例如通过下述方法制得:通过在180℃~230℃的聚合温度下且必要时在减压的反应体系中进行反应,该反应在除去缩合过程中生成的水和醇的同时进行。
当用作原材料的单体在反应温度下不溶或不相容时,可以向其中添加具有高沸点的溶剂作为溶解用增溶剂。在这种情况下,在蒸除增溶剂的同时进行缩聚反应。当存在相容性较差的单体时,可以先使相容性较差的单体和要与该相容性较差的单体缩聚的酸或醇缩聚,再与主成分进行缩聚。
粘合剂树脂的另一优选实例为苯乙烯-(甲基)丙烯酸树脂。
苯乙烯-(甲基)丙烯酸树脂为通过至少使苯乙烯类聚合性单体(具有苯乙烯骨架的聚合性单体)和(甲基)丙烯酸类聚合性单体(具有(甲基)丙烯酰骨架的聚合性单体)共聚而制得的共聚物。
表述“(甲基)丙烯酸”表示丙烯酸和甲基丙烯酸两者。
苯乙烯类聚合性单体的实例包括苯乙烯、烷基取代的苯乙烯(例如α-甲基苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、2-乙基苯乙烯、3-乙基苯乙烯和4-乙基苯乙烯等)、卤素取代的苯乙烯(例如,2-氯苯乙烯、3-氯苯乙烯和4-氯苯乙烯等)和乙烯基萘等。上述苯乙烯聚合性单体可单独地或两种以上组合使用。
其中,从便于反应、便于反应控制和可用性的观点来看,优选苯乙烯作为苯乙烯类聚合性单体。
(甲基)丙烯酸类聚合性单体的实例包括(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯。(甲基)丙烯酸酯的实例包括(甲基)丙烯酸烷基酯(例如,(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸正庚酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸正癸酯、(甲基)丙烯酸正十二烷基酯、(甲基)丙烯酸正月桂基酯、(甲基)丙烯酸正十四烷基酯、(甲基)丙烯酸正十六烷基酯、(甲基)丙烯酸正十八烷基酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸新戊基酯、(甲基)丙烯酸异己基酯、(甲基)丙烯酸异庚基酯、(甲基)丙烯酸异辛基酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸环己基酯和(甲基)丙烯酸叔丁基环己基酯等)、(甲基)丙烯酸芳基酯(例如,(甲基)丙烯酸苯基酯、(甲基)丙烯酸双苯酯、(甲基)丙烯酸双苯乙基酯、(甲基)丙烯酸叔丁基苯基酯和(甲基)丙烯酸三联苯酯等)、(甲基)丙烯酸二甲基氨乙基酯、(甲基)丙烯酸二乙基氨乙基酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙基酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙基酯、(甲基)丙烯酸β-羧乙基酯和(甲基)丙烯酰胺等。这些(甲基)丙烯酸类聚合性单体可单独地或两种以上组合使用。
苯乙烯类聚合性单体与(甲基)丙烯酸类聚合性单体(苯乙烯类聚合性单体/(甲基)丙烯酸类聚合性单体)的共聚比(质量比)优选例如为85/15~70/30。
苯乙烯-(甲基)丙烯酸树脂可以具有交联结构。具有交联结构的苯乙烯-(甲基)丙烯酸树脂是例如通过使至少苯乙烯类聚合性单体、(甲基)丙烯酸类聚合性单体和交联性单体共聚和交联而制得的交联产物。
交联性单体例如为具有双官能性或多官能***联剂。
双官能***联剂的实例包括二乙烯基苯、二乙烯基萘、二(甲基)丙烯酸酯化合物(例如,二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、亚甲基双(甲基)丙烯酰胺、癸二醇二丙烯酸酯和缩水甘油基(甲基)丙烯酸酯等)、聚酯型二(甲基)丙烯酸酯和甲基丙烯酸2-([1'-甲基亚丙基氨基]羧基氨基)乙基酯等。
多官能***联剂的实例包括三(甲基)丙烯酸酯化合物(例如,三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、三(甲基)丙烯酸三羟甲基乙烷酯和三(甲基)丙烯酸三羟甲基丙烷酯等)、四(甲基)丙烯酸酯化合物(例如,四(甲基)丙烯酸四羟甲基甲烷酯和低聚酯(甲基)丙烯酸酯等)、2,2-双(4-甲基丙烯酰氧基聚乙氧苯基)丙烷、邻苯二甲酸二烯丙酯、三烯丙基三聚氰酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯、三烯丙基偏苯三甲酸酯和二芳基氯菌酸酯等。
交联性单体与全部单体的共聚比(质量比,交联性单体/全部单体)优选例如为2/1000~30/1000。
考虑到定影性,苯乙烯-(甲基)丙烯酸树脂的玻璃化转变温度(Tg)例如为50℃~75℃,优选为55℃~65℃,更优选为57℃~60℃。
玻璃化转变温度从差示扫描量热法(DSC)获得的DSC曲线确定。更具体来说,玻璃化转变温度根据JIS K-1987的“塑料转变温度的测试方法”中的“玻璃化转变温度测定”中描述的“外推玻璃化转变开始温度”确定。
考虑到储存稳定性,苯乙烯-(甲基)丙烯酸树脂的重均分子量例如为30,000~200,000,优选为40,000~100,000,更优选为50,000~80,000。
通过凝胶渗透色谱法(GPC)来测定重均分子量。通过GPC,利用THF溶剂和作为测定设备的GPC HLC-8120GPC(Tosoh Corporation制造)以及TSK凝胶Super HM-M柱(15cm)(Tosoh Corporation制造)来测量分子量。采用由单分散聚苯乙烯标样形成的分子量校准曲线从该测定结果计算出重均分子量。
相对于全部色调剂颗粒,粘合剂树脂的含量例如优选为35质量%~75质量%,更优选为40质量%~70质量%,还更优选为40质量%~60质量%。
磁性粉末
磁性粉末的实例包括:诸如铁、钴和镍等金属、其合金、诸如Fe3O4、γ-Fe2O3和添加有钴的氧化铁等金属氧化物、诸如MnZn铁氧体和NiZn铁氧体等铁氧体、磁铁矿、诸如赤铁矿等已知磁性材料的粉末。
磁性粉末可以是经如硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂等表面处理剂处理的磁性粉末,通过在磁性粉末上形成无机材料(氟类化合物、铝类化合物等)涂布层而制得的磁性粉末,或通过在磁性粉末上形成有机材料涂布层而制得的磁性粉末。
相对于全部色调剂颗粒,磁性粉末的含量例如优选为35质量%~55质量%,更优选为40质量%~50质量%。
脱模剂
脱模剂的实例包括:烃蜡,如巴西棕榈蜡、米糠蜡和小烛树蜡等天然蜡,如褐煤蜡等合成或矿物/石油蜡,如脂肪酸酯、褐煤酸酯等酯类蜡,等等。脱模剂不限于此。
脱模剂的熔融温度优选为50℃~110℃,更优选为60℃~100℃。
熔融温度从差示扫描量热法(DSC)获得的DSC曲线,根据JIS K-1987的“塑料转变温度的测试方法”中的“熔融温度测定”中描述的“熔融峰值温度”确定。
相对于全部色调剂颗粒,脱模剂的含量例如优选为1质量%~20质量%,更优选为5质量%~15质量%。
其他添加剂
其他添加剂的实例包括已知的添加剂,如着色剂、充电控制剂和无机粉末等。这些添加剂作为色调剂颗粒的内添剂而包含。
色调剂颗粒的特性等
色调剂颗粒可以是具有单层结构或所谓的芯-壳结构的色调剂颗粒,该芯-壳结构包括芯部(芯颗粒)和被覆芯部的涂层(壳层)。
具有芯-壳结构的色调剂颗粒可以包括:例如,包含粘合剂树脂、磁性粉末和必要时的其他添加剂(如着色剂、脱模剂等)的芯部,和包含粘合剂树脂的涂层。
色调剂颗粒的体积平均粒径(D50v)优选为2μm~10μm,更优选为4μm~8μm。
色调剂颗粒的各种平均粒径和各种粒径分布指数使用Coulter Multisizer II(由Beckman Coulter,Inc.制造)和作为电解液的ISOTON-II(由Beckman Coulter,Inc.制造)来测量。
在测量中,将0.5mg~50mg测量样品添加于作为分散剂的表面活性剂的2ml 5%水溶液(优选烷基苯磺酸钠)中。将所获得的材料添加至100ml~150ml电解液中。
使用超声分散器对其中悬浮有样品的电解液进行分散处理1分钟,并利用孔径为100μm的孔通过Coulter Multisizer II测量粒径为2μm~60μm的颗粒的粒径分布。取50000个颗粒作为样品。
将所测得的粒径分布划分为粒径范围(区段),并从最小直径侧形成基于体积和数量的累积分布。将累积16%的粒径定义为体积粒径D16v和数量粒径D16p的粒径,而将累积50%的粒径定义为体积平均粒径D50v和数量平均粒径D50p,并将累积84%的粒径定义为体积粒径D84v和数量粒径D84p。
利用这些值,将体积平均粒径分布指数(GSDv)计算为(D84v/D16v)1/2,而将数量平均粒径分布指数(GSDp)计算为(D84p/D16p)1/2
外添剂
外添剂包含特定的二氧化硅颗粒。外添剂可以还包含特定的二氧化硅颗粒以外的其他添加剂。也就是,可以仅将特定的二氧化硅颗粒外部添加至色调剂颗粒上,或者可以将特定的二氧化硅颗粒和其他外添剂外部添加至色调剂颗粒上。
特定的二氧化硅颗粒
压缩凝集度
特定的二氧化硅颗粒的压缩凝集度为60%~95%。不过,从保证流动性和在色调剂颗粒中的分散性(特别是从抑制实心图像不均匀和细线图像模糊)同时保持特定的二氧化硅颗粒的良好凝集性质和与色调剂颗粒的良好粘附性的角度来看,压缩凝集度优选为65%~95%,更优选为70%~95%。
压缩凝集度通过下述方法计算。
用6.0g特定的二氧化硅颗粒填充直径为6cm的盘状模具。接下来,使用压缩成型机(Maekawa Testing Machine Mfg Co.,Ltd.制造)在5.0t/cm2的压力下压缩60秒,从而制造特定的二氧化硅颗粒的压缩盘状压实体(下文为“落下前的压实体”)。然后,测量落下前的压实体的质量。
接下来,将落下前的压实体置于开口为600μm的筛网上,并使用振动筛分机(Tsutsui Scientific Instruments Co.,Ltd.制造,型号:VIBRATING MVB-1)在包括振幅为1mm且振动时间为1分钟的条件下使之落下。结果,特定的二氧化硅颗粒通过筛网从落下前的压实体上落下,并在筛网上留下特定的二氧化硅颗粒的压实体。然后,测量特定的二氧化硅颗粒的剩余压实体(下文称为“落下后的压实体”)的质量。
根据下式(1),从落下后的压实体质量与落下前的压实体质量的比例计算出压缩凝集度。
式(1):压缩凝集度=(落下后的压实体质量/落下前的压实体质量)×100
颗粒压缩比
特定的二氧化硅的颗粒压缩比为0.20~0.40。不过,从保证流动性和在色调剂颗粒中的分散性(特别是从抑制实心图像不均匀和细线图像模糊)同时保持特定的二氧化硅颗粒的良好凝集性质和与色调剂颗粒的良好粘附性的角度来看,颗粒压缩比优选为0.24~0.38,更优选为0.28~0.36。
颗粒压缩比通过下述方法计算。
利用粉末测试仪(Hosokawa Micron Ltd.制造,型号:PT-S型)测量二氧化硅颗粒的松散表观比重和密堆表观比重。根据下式(2),从二氧化硅颗粒的密堆表观比重和松散表观比重之差与密堆表观比重的比例计算颗粒压缩比。
式(2):颗粒压缩比=(密堆表观比重–松散表观比重)/密堆表观比重
松散表观比重是用二氧化硅颗粒填充体积为100cm3的容器并对该容器称重而获得的测量值,并表示特定的二氧化硅颗粒自然落入容器的状态下的堆积比重。密堆表观比重表示松散表观比重下的特定的二氧化硅颗粒通过以18mm的行程长度和50次/分钟的敲击速率对容器底部重复施加180次冲击(敲击)而重排并更密集堆积的脱气状态下的表观比重。
颗粒分散度
从进一步改善在色调剂颗粒中的分散性(特别地,从显影剂保持体上的层形成稳定性)的角度来看,特定的二氧化硅颗粒的颗粒分散度优选为90%~100%,更优选为95%~100%。
颗粒分散度通过色调剂颗粒的测量覆盖率C与计算覆盖率C0的比例示出,并使用下式(3)计算。
式(3):颗粒分散度=测量覆盖率C/计算覆盖率C0
具有特定的二氧化硅颗粒的色调剂表面的计算覆盖率C0可以通过下式(3-1)使用色调剂颗粒的体积平均粒径dt(m)、特定的二氧化硅颗粒的平均当量圆直径da(m)、色调剂颗粒的比重ρt、特定的二氧化硅颗粒的比重ρa、色调剂颗粒的重量Wt(kg)和所添加的特定的二氧化硅颗粒的重量Wa(kg)计算出。
式(3-1):计算覆盖率C0=√3/(2π)×(ρt/ρa)×(dt/da)×(Wa/Wt)×100(%)
具有特定的二氧化硅颗粒的色调剂表面的测量覆盖率C可以通过下式(3-2)使用经X射线光电子能谱仪(XPS)("JPS-9000MX":JEOL Ltd.制造)而仅对色调剂颗粒测得的、仅对特定的二氧化硅颗粒测得的、对涂布有特定的二氧化硅颗粒(粘附)的色调剂颗粒测得的,来自特定的二氧化硅颗粒的硅原子的信号强度计算出。
式(3-2):测量覆盖率C=(z-x)/(y-x)×100(%)
在式(3-2)中,x表示来自仅色调剂颗粒的特定的二氧化硅颗粒的硅原子的信号强度,y表示来自仅特定的二氧化硅颗粒的特定的二氧化硅颗粒的硅原子的信号强度,且z表示来自涂布有特定的二氧化硅颗粒的色调剂颗粒的特定的二氧化硅颗粒的硅原子的信号强度。
平均当量圆直径
从改善特定的二氧化硅颗粒的流动性、在色调剂颗粒中的分散性、凝集性质和与色调剂颗粒的粘附性(特别地,从抑制实心图像不均匀和细线图像模糊)的角度来看,特定的二氧化硅颗粒的平均当量圆直径优选为40nm~200nm,更优选为50nm~180nm,且还更优选为60nm~160nm。
关于特定的二氧化硅颗粒的平均当量圆直径D50,将特定的二氧化硅颗粒外部添加至色调剂颗粒上后的一次颗粒用扫描电子显微镜(SEM)装置(Hitachi,Ltd.制造:S-4100)观察,并拍摄图像。将图像导入图像分析装置(LUZEX III,Nireco Inc.制造),通过图像分析测量一次颗粒的面积,并从面积值计算出当量圆直径。将当量圆直径的基于体积的分布中累积频率为50%处的直径(D50)视为平均当量圆直径D50。调节电子显微镜的放大倍率,从而在视场中观察到约10~50个特定的二氧化硅颗粒,观察多个视场以确定一次颗粒的当量圆直径。
平均圆形度
特定二氧化硅的形状可以是球形和不规则形状中的任意一种,不过,从改善特定的二氧化硅颗粒的流动性、在色调剂颗粒中的分散性、凝集性质和与色调剂颗粒的粘附性(特别地,从抑制实心图像不均匀和细线图像模糊)的角度来看,特定的二氧化硅颗粒的平均圆形度优选为0.85~0.98,更优选为0.90~0.98,还更优选为0.93~0.98。
特定的二氧化硅颗粒的平均圆形度通过下述方法测量。
首先,在二氧化硅颗粒外部添加至色调剂颗粒中后,使用SEM装置观察一次颗粒,由此确定特定的二氧化硅颗粒的圆形度,并基于一次颗粒的平面图像分析根据下式计算“100/SF2”。
式:圆形度(100/SF2)=4π×(A/I2)
上式中,I表示图像上一次颗粒的周长,A表示一次颗粒的投影面积。
将基于平面图像分析的100个一次颗粒的圆形度分布中累积频率为50%处的圆形度确定为特定的二氧化硅颗粒的平均圆形度。
以下描述用于测量色调剂的特定的二氧化硅颗粒的特性(压缩凝集度、颗粒压缩比、颗粒分散度和平均圆形度)的方法。
首先,外添剂(特定的二氧化硅颗粒)与色调剂如下进行分离。将色调剂放置并分散在甲醇中并搅拌,然后通过在超声浴中处理使具有较大直径的特定的二氧化硅颗粒与色调剂颗粒的表面分离。然后,色调剂通过离心分离沉降,并仅回收分散有特定的二氧化硅颗粒的甲醇。然后,通过蒸发甲醇可以获得特定的二氧化硅颗粒。通过使用所分离的特定的二氧化硅颗粒测量上述特性。
当外部添加了除特定的二氧化硅颗粒以外的其他外添剂时,通过设定较弱的超声处理条件可以仅分离出特定的二氧化硅颗粒,这是因为外添剂的粒径和比重决定了分离的容易性,并且特定的二氧化硅颗粒由于较大的直径而容易分离。
特定的二氧化硅颗粒的构造如下描述。
特定的二氧化硅颗粒
特定的二氧化硅颗粒是包含二氧化硅(即SiO2)作为主要成分的颗粒,并且可以是结晶的或非晶的。特定的二氧化硅颗粒可以是使用如水玻璃或烷氧基硅烷等硅化合物作为原材料制得的颗粒,或者通过研磨石英制得的颗粒。
特定的二氧化硅颗粒的实例包括:通过溶胶-凝胶法制得的二氧化硅颗粒(下位称为“溶胶-凝胶二氧化硅颗粒”)、水性硅溶胶颗粒、醇性二氧化硅颗粒、通过气相法制得的气相二氧化硅颗粒和熔融二氧化硅颗粒等。其中,优选的是溶胶-凝胶二氧化硅颗粒。
表面处理
特定的二氧化硅颗粒优选用硅氧烷化合物进行表面处理,从而将压缩凝集度、颗粒压缩比和颗粒分散度控制在上述特定范围内。
表面处理方法优选是在超临界二氧化碳中用超临界二氧化碳对二氧化硅表面进行表面处理。表面处理方法如下所述。
硅氧烷化合物
硅氧烷化合物没有特定限制,只要其分子结构中具有硅氧烷骨架即可。
硅氧烷化合物的实例包括硅油和有机硅树脂。其中,从二氧化硅颗粒表面的接近均匀的表面处理的角度来看,优选硅油。
硅油的实例包括二甲基硅油、甲基氢硅油、甲基苯基硅油、氨基改性硅油、环氧基改性硅油、羧基改性硅油、甲醇改性硅油、甲基丙烯酸改性硅油、巯基改性硅油、酚改性硅油、聚醚改性硅油、甲基苯乙烯基改性硅油、烷基改性硅油、高级脂肪酸酯改性硅油、高级脂肪酸酰胺改性硅油和氟改性硅油等。其中,优选的是二甲基硅油、甲基氢硅油和氨基改性硅油。
硅氧烷化合物可以单独使用,或两种以上组合使用。
粘度
从改善特定的二氧化硅颗粒的流动性、在色调剂颗粒中的分散性、凝集性质和与色调剂颗粒的粘附性(特别地,从抑制实心图像不均匀和细线图像模糊)的角度来看,硅氧烷化合物的粘度(运动粘度)优选为1000cSt~50000cSt,更优选为2000cSt~30000cSt,还更优选为3000cSt~10000cSt。
硅氧烷化合物的粘度根据以下程序确定。将甲苯添加到特定的二氧化硅颗粒中,并随后使用超声分散器进行分散。然后,回收上清液。在此情况中,硅氧烷化合物的甲苯溶液的浓度为1g/100ml。利用下式(A)确定比粘度[ηsp](25℃)。
式(A):ηsp=(η/η0)-1
0:甲苯粘度,η:溶液粘度)
通过在下式(B)所示的Huggins关系式中代入比粘度[ηsp]来确定本征粘度[η]。
式(B):ηsp=[η]+K'[η]2
(K':Huggins常数K'=0.3(适用[η]=1~3))
接下来,通过在下式(C)所示的A.Kolorlov等式中代入本征粘度[η]来确定分子量M。
式(C):[η]=0.215×10-4M0.65
通过在下式(D)所示的A.J.Barry等式中代入分子量M来确定硅氧烷粘度[η]。
式(D):logη=1.00+0.0123M0.5
表面粘附量
从改善特定的二氧化硅颗粒的流动性、在色调剂颗粒中的分散性、凝集性质和与色调剂颗粒的粘附性(特别地,从抑制实心图像不均匀和细线图像模糊)的角度来看,相对于二氧化硅颗粒(表面处理前的二氧化硅颗粒),硅氧烷化合物在特定的二氧化硅颗粒表面上的表面粘附量优选为0.01质量%~5质量%,更优选为0.05质量%~3质量%,还更优选为0.10质量%~2质量%。
表面粘附量通过下述方法测量。
首先,将100mg特定的二氧化硅颗粒分散于1mL氯仿中,并向所得分散液中添加1μLDMF(N,N-二甲基甲酰胺)作为内部标准溶液。然后,通过使用超声清洗设备进行超声处理30分钟,来将硅氧烷化合物提取在氯仿溶剂中。然后,利用JNM-AL400型核磁共振光谱仪(JEOLDATUM Ltd.制造)测量氢原子核的光谱,并从硅氧烷化合物所致的峰面积与DMF所致的峰面积的比例确定硅氧烷化合物的量。从硅氧烷化合物的量确定表面粘附量。
特定的二氧化硅颗粒用粘度为1,000cSt~50,000cSt的硅氧烷化合物进行表面处理,且硅氧烷化合物在二氧化硅颗粒表面上的表面粘附量优选为0.01质量%~5质量%。
通过满足上述要件,能够容易地制得具有良好的流动性、良好的在色调剂颗粒中的分散性以及改善的凝集特性和与色调剂颗粒的粘附性的特定的二氧化硅颗粒。
外部添加量
从抑制实心图像不均匀和细线图像模糊的角度来看,相对于色调剂颗粒,特定的二氧化硅颗粒的外部添加量(含量)优选为0.1质量%~5.0质量%,更优选为0.2质量%~3.0质量%,还更优选为0.3质量%~2.0质量%。
特定的二氧化硅颗粒的制造方法
特定的二氧化硅颗粒通过以下过程制得:用粘度为1,000cSt~50,000cSt的硅氧烷化合物对二氧化硅颗粒表面进行表面处理,并使表面粘附量相对于二氧化硅颗粒为0.01质量%~5质量%。
根据特定的二氧化硅颗粒的制造方法,能够制得具有良好的流动性、良好的在色调剂颗粒中的分散性以及改善的凝集特性和与色调剂颗粒的粘附性的二氧化硅颗粒。
表面处理方法的实例包括:在超临界二氧化碳中用硅氧烷化合物对二氧化硅颗粒表面进行表面处理的方法,和在空气中用硅氧烷化合物对二氧化硅颗粒表面进行表面处理的方法。
表面处理方法的具体实例包括:通过将硅氧烷化合物溶解在超临界二氧化碳中而将硅氧烷化合物粘附在二氧化硅颗粒表面上的方法;通过将包含硅氧烷化合物和溶解硅氧烷化合物的溶剂的溶液施加(例如喷雾或涂布)至二氧化硅颗粒表面上而将硅氧烷化合物粘附在二氧化硅颗粒表面上的方法;和将包含硅氧烷化合物和溶解硅氧烷化合物的溶剂的溶液添加至二氧化硅颗粒分散液,保持所得混合物然后干燥二氧化硅颗粒分散液和溶液的混合物的方法。
特别地,优选的是通过使用超临界二氧化碳而将硅氧烷化合物粘附在二氧化硅颗粒表面上的方法。
在超临界二氧化碳中的表面处理产生了以下状态:其中,硅氧烷化合物溶解在超临界二氧化碳中。超临界二氧化碳具有低表面张力的性质,因而据认为溶解在超临界二氧化碳中的硅氧烷化合物容易与超临界二氧化碳一起扩散,并到达二氧化硅颗粒表面的孔洞深部。因此,据认为,二氧化硅颗粒表面以及孔洞深部均用硅氧烷化合物进行了表面处理。
因此,据认为,用超临界二氧化碳中的硅氧烷化合物进行表面处理的二氧化硅颗粒是用硅氧烷化合物接近均匀地进行表面处理的二氧化硅颗粒(例如,处于表面处理层以薄层形成的状态)。
在特定的二氧化硅颗粒的制造方法中,还可以通过在超临界二氧化碳中组合使用疏水性处理剂与硅氧烷化合物进行对二氧化硅颗粒表面赋予疏水性的表面处理。
该表面处理产生了下述状态:其中,疏水性处理剂与硅氧烷化合物一起溶解在超临界二氧化碳中。据认为,溶解在超临界二氧化碳中的硅氧烷化合物和疏水性处理剂容易与超临界二氧化碳一起扩散,并到达二氧化硅颗粒表面的孔洞深部。因此,据认为,二氧化硅颗粒表面以及孔洞深部均用硅氧烷化合物和疏水性处理剂进行了表面处理。
结果,据认为,用超临界二氧化碳中的硅氧烷化合物和疏水性处理剂进行表面处理的二氧化硅颗粒容易用硅氧烷化合物和疏水性处理剂接近均匀地进行表面处理,并被赋予高疏水性。
特定的二氧化硅颗粒的制造方法可以在二氧化硅颗粒的另一制造工序(例如,溶剂移除工序等)中使用超临界二氧化碳。
在其他制造工序中使用超临界二氧化碳制造特定的二氧化硅颗粒的方法例如为以下方法,其包括:利用溶胶-凝胶法制备包含二氧化硅颗粒和溶剂(包含醇和水)的二氧化硅颗粒分散液(下文称为“分散液制备”),通过循环超临界二氧化碳来从二氧化硅分散液中移除溶剂(下文称为“溶剂移除”),和使用超临界二氧化碳中的硅氧烷化合物对已经移除溶剂的二氧化硅表面进行表面处理。
当使用超临界二氧化碳从二氧化硅颗粒分散液中移除溶剂时,容易抑制粗大粉末的出现。
尽管原因尚不清楚,不过可想到的原因如下:1)当从二氧化硅分散液中移除溶剂时,在移除溶剂期间由于没有表面张力作用的超临界二氧化碳的性质而产生液桥张力,由此可以在没有颗粒凝集的情况下移除溶剂;2)由于超临界二氧化碳的下述性质,即超临界二氧化碳是在温度和压力超过临界点的条件下的二氧化碳并具有气体的扩散性质和液体的溶解性质,因而超临界二氧化碳有效地与溶剂接触,并在相对较低的温度(如250℃以下)溶解溶剂,并且移除溶解有溶剂的超临界二氧化碳将可以移除二氧化硅分散液中的溶剂,而不会产生因硅烷醇基缩合而导致的诸如二次凝集体等粗大粉末。
溶剂移除和表面处理可以分开进行,不过优选的是连续进行(也就是,各个工序在大气压下不开放的状态下进行)。当各工序连续进行时,二氧化硅颗粒在溶剂移除后没有机会吸附水,并且表面处理可以在抑制二氧化硅上过量吸附水的状态下进行。因此,不需要使用大量的硅氧烷化合物,并且溶剂移除和表面处理无需通过大量加热而在高温下进行。结果,可以容易地更有效地抑制粗大粉末的出现。
下文详细描述特定的二氧化硅颗粒的制造方法的各个工序。
特定的二氧化硅颗粒的制造方法不限于上述工序,并且例如,该方法可以在下述条件下进行:1)仅表面处理使用超临界二氧化碳或2)各工序分开进行。
各个工序在下文详细描述。
分散液制备
在分散液的制备中,制备包含例如二氧化硅颗粒和溶剂(包含醇和水)的二氧化硅颗粒分散液。
具体而言,在分散液的制备中,二氧化硅颗粒分散液通过例如湿式方法(如溶胶-凝胶法等)制备。特别地,优选溶胶-凝胶法作为湿式方法,具体而言,二氧化硅颗粒通过四烷氧基硅烷在碱催化剂的存在下于包含醇和水的溶剂中的反应(水解反应和缩合反应)制得,由此制得二氧化硅颗粒分散液。
二氧化硅颗粒的平均当量圆粒径的优选范围和平均圆形度的优选范围如上所述。
例如,当二氧化硅颗粒通过实施方法制得时,在制备分散液时将制得二氧化硅颗粒分散在溶剂中的分散液(二氧化硅颗粒分散液)。
在转移至溶剂移除步骤时,所制备的二氧化硅颗粒分散液的水醇质量比例如为0.05~1.0,优选为0.07~0.5,更优选为0.1~0.3。
当二氧化硅颗粒分散液具有上述范围内的水醇质量比时,在表面处理后几乎不会出现二氧化硅颗粒的粗大粉末,并且容易制得具有良好电阻性的二氧化硅颗粒。
当水醇质量比低于0.05时,在溶剂移除工序中移除溶剂时在二氧化硅颗粒表面上几乎不会出现硅烷醇基缩合,在溶剂移除后二氧化硅颗粒表面上吸附的水量将增大,因而表面处理后二氧化硅颗粒的电阻将过度减小。同时,当水醇质量比超过1.0时,在溶剂移除工序中在从二氧化硅颗粒分散液中移除溶剂的终点附近将保留大量的水,因而由于液桥张力容易出现二氧化硅颗粒的凝集,并在表面处理后作为粗大粉末存在。
另外,在转移至溶剂移除步骤时,所制备的二氧化硅颗粒分散液的水-二氧化硅颗粒质量比为例如0.02~3,优选为0.05~1,更优选为0.1~0.5。
当二氧化硅颗粒分散液具有上述范围内的水-二氧化硅颗粒质量比时,几乎不会出现二氧化硅颗粒的粗大粉末,并且容易制得具有良好电阻性的二氧化硅颗粒。
当水-二氧化硅颗粒质量比低于0.02时,在溶剂移除工序中移除溶剂时二氧化硅颗粒表面上硅烷醇基缩合极度减少,并且溶剂移除后二氧化硅颗粒表面上吸附的水量增大,因而二氧化硅颗粒的电阻将过度减小。
同时,当水-二氧化硅颗粒质量比超过3时,在溶剂移除工序中在从二氧化硅颗粒分散液中移除溶剂的终点附近将保留大量的水,因而由于液桥张力容易出现二氧化硅颗粒的凝集。
另外,在转移至溶剂移除步骤时,所制备的二氧化硅颗粒分散液的二氧化硅颗粒-二氧化硅颗粒分散液的质量比为例如0.05~0.7,优选为0.2~0.65,更优选为0.3~0.6。
当二氧化硅颗粒-二氧化硅颗粒分散液的质量比低于0.05时,溶剂移除步骤中所用的超临界二氧化碳的量可能增大,因而生产率可能降低。
当二氧化硅颗粒-二氧化硅颗粒分散液的质量比高于0.7时,二氧化硅颗粒分散液中的二氧化硅颗粒之间的距离减小,因而由于二氧化硅颗粒的凝集或凝胶化而可能容易出现粗大粉末。
溶剂移除
在溶剂移除步骤中,例如通过循环超临界二氧化碳来移除二氧化硅颗粒分散液中的溶剂。
也就是,在溶剂移除步骤中,通过循环超临界二氧化碳而使超临界二氧化碳与二氧化硅颗粒分散液解除,由此移除溶剂。
具体而言,在溶剂移除过程中,例如,将二氧化硅颗粒分散液置于密闭反应器中。然后,添加液化二氧化碳,并在密闭反应器中加热,然后通过使用高压泵增大反应中的压力来达到超临界状态。然后,通过将超临界二氧化碳引入密闭容器并从密闭容器中排出,来使超临界二氧化碳在密闭反应器中循环,也就是,在二氧化硅颗粒分散液中循环。
因此,将溶解有溶剂(水和醇)并伴有溶剂的超临界二氧化碳排出至二氧化硅颗粒分散液的外部(密闭反应器的外部),由此移除溶剂。
超临界二氧化碳是处于高于临界点的温度和压力下并具有气体的扩散性质和液体的溶解性质的二氧化碳。
溶剂移除的温度,即超临界二氧化碳的温度例如为31℃~350℃,优选为60℃~300℃,更优选为80℃~250℃。
在温度低于上述范围时,溶剂将微溶于超临界二氧化碳中,由此难以移除溶剂。另外,据认为,由于溶剂和超临界二氧化碳的液桥张力将容易出现粗大粉末。另一方面,在温度超过上述范围时,据认为,由于二氧化硅颗粒表面上硅烷醇基缩合而容易出现如二次凝集体等粗大粉末。
溶剂移除的压力,即超临界二氧化碳的压力例如为7.38MPa~40MPa,优选为10MPa~35MPa,更优选为15MPa~25MPa。
在压力低于上述范围时,溶剂趋于微溶于超临界二氧化碳中,同时,在压力超过上述范围时,设备成本趋于增大。
超临界二氧化碳引入和排出密闭反应器的量例如为15.4L/min/m3~1540L/min/m3,优选为77L/min/m3~770L/min/m3
当超临界二氧化碳的引入和排出量小于15.4L/min/m3时,需要较多时间来移除溶剂,因而生产率趋于容易降低。
另一方面,当超临界二氧化碳的引入和排出量超过1540L/min/m3时,超临界二氧化碳短时间通过,因而与二氧化硅颗粒分散液接触的时间缩短,由此导致趋于难以有效移除溶剂。
表面处理
在表面处理中,与溶剂移除连续地使用超临界二氧化碳中的硅氧烷化合物处理二氧化硅颗粒的表面。
也就是,在表面处理中,例如,在从溶剂移除中转移之前,在不暴露至大气环境的情况下使用超临界二氧化碳中的硅氧烷化合物处理二氧化硅颗粒的表面。
具体而言,在表面处理中,例如,在将超临界二氧化碳引入密闭反应器并从密闭反应器中排出以移除溶剂的过程停止后,调整密闭反应器中的温度和压力,并向存在超临界二氧化碳的密闭反应器中以预定的与二氧化硅颗粒的比例添加硅氧烷化合物。然后,在保持此种状态的条件下,通过硅氧烷化合物在超临界二氧化碳中的反应对二氧化硅颗粒进行表面处理。
在表面处理中,硅氧烷化合物可以在超临界二氧化碳中(也就是在超临界二氧化碳气氛中)反应,并且在超临界二氧化碳的循环(也就是将超临界二氧化碳引入和排出密闭反应器)或不循环下进行表面处理。
在表面处理中,二氧化硅颗粒相对于反应器体积的量(填充量)例如为30g/L~600g/L,优选为50g/L~500g/L,更优选为80g/L~400g/L。
在该量小于上述范围时,硅氧烷化合物相对于超临界二氧化碳的浓度降低,与二氧化硅颗粒表面的接触可能性降低,由此导致反应几乎不进行。另一方面,在该量超过上述范围时,硅氧烷化合物相对于超临界二氧化碳的浓度增大,因而硅氧烷化合物不完全溶解于超临界二氧化碳中,并且分散不充分,由此容易导致粗大凝集体的出现。
超临界二氧化碳的密度例如为0.10g/ml~0.80g/ml,优选为0.10g/ml~0.60g/ml,更优选为0.2g/ml~0.50g/ml。
在密度小于上述范围时,硅氧烷化合物在超临界二氧化碳中的溶解度降低,因而容易出现凝集体。另一方面,在密度高于上述范围时,至二氧化碳细孔中的扩散降低,因而表面处理可能变得不充分。特别是,包含许多硅烷醇基的溶胶-凝胶二氧化碳颗粒的表面处理优选在上述密度范围内进行。
超临界二氧化碳的密度通过温度和压力等调节。
硅氧烷化合物的实例如上所述。硅氧烷化合物的优选粘度范围也如上所述。
当使用硅油作为硅氧烷化合物时,硅油容易以接近均匀的状态粘附在二氧化硅颗粒的表面,并且容易改善二氧化硅颗粒的流动性、分散性和处理性。
从可以容易将二氧化硅颗粒的表面粘附量控制在0.01质量%~5质量%的角度来看,基于二氧化硅颗粒,硅氧烷化合物的用量例如为0.05质量%~3质量%,优选为0.1质量%~2质量%,更优选为0.15质量%~1.5质量%。
硅氧烷化合物可以单独使用,或者作为与容易溶解该硅氧烷化合物的溶剂的混合物使用。溶剂的实例包括甲苯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮等。
在表面处理时,二氧化硅颗粒可以用硅氧烷化合物和疏水处理剂的混合物进行表面处理。
疏水处理剂例如为硅烷类疏水处理剂。硅烷类疏水处理剂的实例包括具有烷基(如甲基、乙基、丙基或丁基等)的已知硅化合物。其具体实例包括硅氮烷化合物(例如,诸如甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、三甲基氯硅烷、三甲基甲氧基硅烷等硅烷化合物、六甲基二硅氮烷、四甲基二硅氮烷等)等。疏水处理剂可以单独使用,或两种以上组合使用。
在硅烷类疏水处理剂中,优选的是具有三甲基的硅化合物,如三甲基甲氧基硅烷、六甲基二硅氮烷(HMDS)等,特别优选的是六甲基二硅氮烷(HMDS)。
硅烷类疏水处理剂的用量没有特别限制,基于二氧化硅颗粒,其例如为1质量%~100质量%,优选为3质量%~80质量%,更优选为5质量%~50质量%。
硅烷类疏水处理剂可以单独使用,或作为与容易溶解硅烷类疏水处理剂的溶剂的混合物使用。溶剂的实例包括甲苯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮等。
表面处理的温度条件、即超临界二氧化碳的温度例如为80℃~300℃,优选为100℃~250℃,更优选为120℃~200℃。
在温度低于上述范围时,硅氧烷化合物的表面处理能力可能降低。另一方面,在温度超过上述范围时,二氧化硅颗粒的硅烷醇基之间将进行缩合反应,由此可能出现颗粒凝集。特别是,具有许多硅烷醇基的溶胶-凝胶二氧化硅颗粒的表面处理优选在上述温度范围内进行。
另一方面,表面处理的压力条件、即超临界二氧化碳的压力可以是满足上述密度的条件,并且例如为8MPa~30MPa,优选为10MPa~25MPa,更优选为15MPa~20MPa。
特定的二氧化硅颗粒通过上述工序制得。
其他外添剂
其他外添剂的实例包括无机颗粒。无机颗粒的实例包括:SiO2(不包括特定的二氧化硅颗粒)、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO·SiO2、K2O·(TiO2)n、Al2O3·2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4和MgSO4等。
作为其他外添剂的无机颗粒的表面优选经疏水处理。疏水处理例如通过将无机颗粒浸入疏水处理剂中而进行。疏水处理剂包括但不特别限于硅烷类偶联剂、硅油、钛酸酯类偶联剂、铝类偶联剂等。这些处理剂可以单独使用,或两种以上组合使用。
基于100质量份无机颗粒,疏水处理剂的量通常例如为1质量份~10质量份。
其他外添剂的其他实例包括:树脂颗粒(聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和三聚氰胺树脂等的树脂颗粒)、清洁活性剂(例如,如硬脂酸锌等高级脂肪酸金属盐和氟类聚合物颗粒)等。
基于色调剂颗粒,其他外添剂的外部添加量例如为0质量%~4.0质量%,优选为0质量%~2.0质量%。
色调剂的制造方法
下面将描述本示例性实施方式的磁性单组份显影剂(磁性色调剂)的制造方法。
本示例性实施方式的磁性单组份显影剂通过制造磁性色调剂颗粒并将外添剂经外部添加至该磁性色调剂颗粒而获得。
磁性色调剂颗粒可以通过干式制造法(例如,捏合粉碎法等)和湿式制造法(例如,凝集聚结法、悬浮聚合法和溶解悬浮法等)中的任一种来制造。磁性色调剂颗粒的制造方法不限于此,可以采用已知的方法。
具体而言,例如,当使用凝集聚结法制造磁性色调剂颗粒时,色调剂颗粒通过以下工序制造:制备其中分散有作为粘合剂树脂的树脂颗粒的树脂颗粒分散液和分散有磁性粉末的磁性粉末分散液(分散液制备),通过使混合分散液并使混合分散液(必要时另外混合其他颗粒分散液的分散体)中的树脂颗粒和磁性粉末(和必要时的其他颗粒)凝集而形成凝集颗粒(凝集颗粒形成),和通过加热所得的其中分散有凝集颗粒的凝集颗粒分散液以使凝集颗粒融合聚结而形成磁性色调剂颗粒(融合/聚结)。
下面详细描述各工序。
在以下描述中,尽管描述了制造含有着色剂和脱模剂的磁性色调剂颗粒的方法,但是着色剂和脱模剂根据需要而使用。当然可以使用着色剂和脱模剂以外的任何添加剂。
树脂颗粒分散液的制备
首先,制备出其中分散有作为粘合剂树脂的树脂颗粒的树脂颗粒分散液和其中分散有磁性粉末的磁性粉末分散液,以及例如其中分散有着色剂颗粒的着色剂颗粒分散液和其中分散有脱模剂颗粒的脱模剂分散液。
树脂颗粒分散液例如通过使用表面活性剂将树脂颗粒分散在分散介质中而制备。
树脂颗粒分散液中使用的分散介质例如包括水性介质。
水性介质的实例包括水(如蒸馏水和离子交换水)和醇等。它们可以单独使用,或者两种以上组合使用。
表面活性剂的石蜡包括:阴离子表面活性剂,如硫酸酯盐类、磺酸酯盐类、磷酸酯类和皂类表面活性剂等;阳离子表面活性剂,如胺盐类和季铵盐类表面活性剂等;和非离子表面活性剂,如聚乙二醇类、烷基酚氧化乙烯加合物类和多元醇类表面活性剂等;等等。其中,优选的是阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂。非离子表面活性剂可以与阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂组合使用。
表面活性剂可以单独使用,或者两种以上组合使用。
用于将树脂颗粒分散在树脂颗粒分散液的分散介质中的方法例如为使用旋转剪切型均化器或者使用介质的球磨机、砂磨机或戴诺磨等的常规分散方法。此外,取决于树脂颗粒的种类,可以例如使用转相乳化法将树脂颗粒分散在树脂颗粒分散液中。
转相乳化法是下述方法,其包括将拟分散的树脂溶解在能够溶解该树脂的疏水性有机溶剂中,添加碱中和有机连续相(O相),然后添加水性介质(W相)使树脂由W/O至O/W转化(所谓的转相)形成非连续相,由此将树脂颗粒分散在水性介质中。
分散在树脂颗粒分散液中的树脂颗粒的体积平均粒径优选例如为0.01μm~1μm,更优选为0.08μm~0.8μm,进而更优选为0.1μm~0.6μm。
关于树脂颗粒的体积平均粒径,使用通过激光衍射粒径分布分析仪(如LA-700,由Horiba,Ltd.制造)测量获得的粒径分布,基于划分的粒径范围(区段)由小直径侧形成基于体积的累积分布,并将全部颗粒的累积分布为50%处的粒径测定为体积平均粒径D50v。其他分散液中颗粒的体积平均粒径将以同样的方式测量。
例如,包含于树脂颗粒分散液中的树脂颗粒的含量优选为5重量%~50重量%,且更优选为10重量%~40重量%。
例如,可以以与树脂颗粒分散液相同的方法制备磁性粉末分散液、着色剂分散液和脱模剂分散液。即,树脂颗粒的体积平均粒径、分散介质、分散方法和树脂颗粒分散液中的颗粒含量,同样适用于分散在磁性粉末分散液中的磁性粉末、分散在着色剂分散液中的着色剂颗粒和分散在脱模剂分散液中的脱模剂颗粒。
凝集颗粒的形成
接下来,将树脂颗粒分散液与磁性粉末分散液、着色剂颗粒分散液和脱模剂分散液混合。
然后,在所得的混合分散体中,树脂颗粒、磁性粉末、着色剂颗粒和脱模剂颗粒进行异质凝集,形成直径与所需的磁性色调剂的直径相近且含有树脂颗粒、磁性粉末、着色剂颗粒和脱模剂颗粒的凝集颗粒。
具体而言,例如,将凝集剂添加至混合分散液,并将混合分散液至酸性pH(例如,pH为2~5)。必要时,对混合分散液添加分散稳定剂。随后,通过加热至树脂颗粒的玻璃化转变温度(具体而言,(树脂颗粒玻璃化转变温度-30℃)至(树脂颗粒玻璃化转变温度-10℃)),来使分散于混合分散液中的颗粒凝集,由此形成凝集颗粒。
凝集颗粒通过以下过程形成:例如,在旋转剪切型均化器搅拌下于室温(例如,25℃)将凝集剂添加至混合分散液中,并将混合分散液调节至酸性pH(例如,pH为2~5),必要时对混合分散液添加分散稳定剂,随后加热混合分散液。
凝集剂的实例包括极性与用作分散剂而添加至混合分散液中的表面活性剂相反的表面活性剂,无机金属盐和二价以上金属络合物。特别是,当使用金属络合物作为凝集剂时,所使用的表面活性剂的量降低,结果充电性质得到改善。
而且,必要时,可以使用与凝集剂中的金属离子形成络合物或类似键的添加剂。优选使用螯合剂作为该添加剂。
无机金属盐的实例包括:金属盐,如氯化钙、硝酸钙、氯化钡、氯化镁、氯化锌、氯化铝和硫酸铝等;和无机金属盐聚合物,如聚氯化铝、聚氢氧化铝和多硫化钙等。
所用的螯合剂可以是水溶性螯合剂。螯合剂的实例包括:羟基羧酸,如酒石酸、柠檬酸和葡糖酸等;亚氨基二乙酸(IDA);次氮基三乙酸(NTA);和乙二胺四乙酸(EDTA)等。
相对于100质量份树脂颗粒,螯合剂的添加量优选为0.01重量份~5.0重量份,且更优选为0.1重量份~3.0重量份。
融合/聚结
接下来,通过将其中分散有凝集颗粒的凝集颗粒分散液加热至树脂颗粒的玻璃化转变温度以上(例如,等于树脂颗粒的玻璃化转变温度或比其高10℃~30℃)使凝集颗粒融合聚结,以形成磁性色调剂颗粒。
通过下述方法获得磁性色调剂颗粒。
可以通过以下过程制造磁性色调剂颗粒:制备其中分散有凝集颗粒的凝集颗粒分散液,通过混合凝集颗粒分散液和其中分散有树脂颗粒的树脂颗粒分散液而进一步使颗粒凝集来形成二次凝集颗粒;和通过加热其中分散有二次凝集颗粒的二次凝集颗粒分散液使二次凝集颗粒融合聚结以形成具有芯-壳结构的磁性色调剂颗粒。
在融合聚结完成之后,对形成于溶液中的磁性色调剂颗粒进行洗涤、固液分离和干燥,来获得干燥的磁性色调剂颗粒。
考虑到充电性质,洗涤可以优选为通过使用离子交换水的置换洗涤。固液分离没有特别限制,不过考虑到生产率,可以优选通过抽滤或压滤来进行。干燥方法没有特别限制,不过考虑到生产率,可以优选为冷冻干燥、闪喷干燥、流化干燥或振动式流化干燥等。
本示例性实施方式的磁性单组份显影剂(磁性色调剂)通过例如向所获得的干燥色调剂颗粒中添加外添剂并混合该混合物而制造。混合可以通过例如V型混合器、亨舍尔混合器和Lodige混合器等进行。此外,必要时,可以使用振动筛或风力分级器等除去磁性色调剂的粗大颗粒。
图像形成装置/图像形成方法
现将描述本发明示例性实施方式的图像形成装置和图像形成方法。
本示例性实施方式的图像形成装置包括:图像保持体;充电单元,其对该图像保持体的表面充电;静电图像形成单元,其在经充电的图像保持体表面上形成静电图像;显影单元,其收纳磁性单组份显影剂,并使用该磁性单组份显影剂使形成于该图像保持体表面上的静电图像显影为色调剂图像;转印单元,其将形成于该图像保持体表面上的色调剂图像转印至记录介质的表面上;和定影单元,其将转印至记录介质的表面上的色调剂图像定影。使用本示例性实施方式的磁性单组份显影剂作为磁性单组份显影剂。
本示例性实施方式的图像形成装置进行下述图像形成方法(本示例性实施方式的图像形成方法),所述方法包括:对图像保持体的表面充电;在经充电的图像保持体表面上形成静电图像;使用本示例性实施方式的磁性单组份显影剂使形成于图像保持体表面上的静电图像显影为色调剂图像;将形成于图像保持体表面上的色调剂图像转印至记录介质的表面上;和将转印至记录介质的表面上的色调剂图像定影。
在本示例性实施方式的图像形成装置中,显影单元应用磁性单组份显影体系显影单元。磁性单组份显影体系显影单元包括:例如,显影剂保持体,其被设置为面对图像保持体并收纳内置磁体;搅拌部件,其在搅拌磁性单组份显影剂的同时将壳体中收纳的磁性单组份显影剂(磁性色调剂)供给至显影剂保持体的表面;和层调节部件,其被设置为在显影剂保持体的转动方向上面对图像保持体的位置下游侧与显影剂保持体的表面接触或不接触,从而调节显影剂保持体表面上的磁性色调剂层(磁性单组份显影剂层)的厚度,并使磁性色调剂摩擦带电。可以使用已知的设备作为非磁性单组份显影体系显影单元。
用作本示例性实施方式的图像形成装置的装置实例包括已知的图像形成装置,如:直接转印***的装置,其中将形成于图像保持体表面上的色调剂图像直接转印至记录介质上;中间转印***的装置,其中将形成于图像保持体表面上的色调剂图像一次转印至中间转印体表面上,并将转印至中间转印体表面上的色调剂图像二次转印至记录介质的表面上;包括清洁装置的装置,所述清洁装置在色调剂图像转印后在充电前清洁图像保持体的表面;和包括擦除单元的装置,所述擦除单元在色调剂图像转印后通过使用擦除光在充电前照射图像保持体表面而擦除电荷。
在中间转印***的装置的情形中,例如,转印单元应用的构造包括:中间转印体,其中色调剂图像被转印至表面上;一次转印单元,其将形成于图像保持体表面上的色调剂图像转印至中间转印体的表面上;和二次转印单元,其将转印至中间转印体表面上的色调剂图像转印至记录介质的表面上。
在本示例性实施方式的图像形成设备中,例如,包括显影单元的部分可以具有可与图像形成装置分离安装的盒结构(处理盒)。所用的处理盒优选例如为收纳本示例性实施方式的磁性单组份显影剂的显影单元的处理盒。
下面,将描述本示例性实施方式的图像形成装置的实例,但是,图像形成装置并不限于此。另外,将描述附图中所示的主要组件,而省略其他组件的描述。
图1是示出了本示例性实施方式的图像形成装置的构造示意图。
图1示出的的图像形成装置100包括感光体107(图像保持体的实例)。另外,在感光体107周围,设置有对感光体107充电的充电辊108(充电单元的实例),通过使经充电设备108充电的感光体107曝光而形成静电图像的曝光设备109(静电图像形成单元的实例),通过用磁性单组份显影剂(磁性色调剂)而使经曝光设备110形成的静电图像显影而形成色调剂图像的显影设备111(显影单元的实例),将经显影设备111形成的色调剂图像转印至记录纸300(记录介质的实例)上的转印设备112(转印单元的实例),和在转印后除去残留在感光体107上的色调剂的清洁设备113(清洁单元的实例)。此外,还设置有时色调剂图像定影在记录纸300上的定影设备115(定影单元的实例)。
图像形成装置100中的任一设备可应用常规图像形成装置中使用的设备。
如图2所示,显影装置111包括外壳24,其包括收纳磁性单组份显影剂D的显影剂收纳室18和收纳显影辊20(显影剂保持体的实例)的显影辊收纳室22。外壳24具有用于连通显影剂收纳室18和显影剂辊收纳室22而形成的开口,由此使得用搅拌部件26(如搅拌器)搅拌的磁性单组份显影剂D从显影剂收纳室18通过该开口供给至显影剂辊收纳室22。
另外,在显影剂收纳室22的上部设置开口16以使显影辊20的一部分露出至外部。开口16使得显影辊20面对感光体107。显影辊20面对感光体107的区域对应了显影辊20输送磁性单组份显影剂D的显影区域。另外,还连接有对显影辊20施加显影偏压的电源(未示出)。
显影辊20包括内置磁体辊28(磁体的实例)。具体而言,显影辊20包括:固定不转动的磁体辊28,其包括多个交替设置的磁极28A~28D(图2中的4个磁极);和非磁性圆筒显影套30,其设置在磁体辊28的外周上,并沿一定方向(图2中的方向B)转动。
另一方面,与显影套30的表面接触的层厚度调节板32(层调节部件的实例)连接在外壳24上,以调节显影套30上形成的磁性单组份显影剂D的层(磁性色调剂层)的厚度,并使磁性色调剂摩擦带电。层调节板32具有与显影套30表面部分接触设置的橡胶部件32A。
在显影装置111中,磁性单组份显影剂D进行搅拌并通过显影剂收纳室18中的搅拌部件26的转动进行输送,并从显影剂收纳室18通过开口供给至显影辊室22。磁性单组份显影剂D通过磁体辊28的磁力而粘附在显影辊20的显影套30表面上,然后通过层调节板32的突出量和接触压力而调节层厚度,同时使显影剂D摩擦带电。经摩擦带电的磁性单组份显影剂D(磁性色调剂)通过显影辊30的转动而输送至显影区域,并使感光体107上的静电图像显影。
处理盒/显影剂盒
现描述本发明的示例性实施方式的处理盒。
本示例性实施方式的处理盒是可分离安装在图像形成装置上的处理盒,其包括收纳本示例性实施方式的磁性单组份显影剂(磁性色调剂)的显影单元,并使图像保持体上形成的静电图像显影为色调剂图像。
本示例性实施方式的处理盒不限于上述的构造,并且可以具有包含显影设备和必要时的例如选自由诸如图像保持体、充电单元、静电图像形成单元和转印单元等其他单元中的至少一种的构造。
本示例性实施方式的处理盒的实例如下所述,不过该处理盒不限于此。另外,附图中示出了主要部分,而省略了其他部分的描述。
图3是示出了本示例性实施方式的处理和的结构示意图。
图3所示的处理盒200是具有下述构造的处理盒,其中感光体107(图像保持体的实例)和感光体107周围设置的充电辊108(充电单元的实例)、显影设备111(显影单元的实例)和清洁设备113(清洁单元的实例)通过安装轨116而与设置有曝光用开口118的外壳117一体化保持。
在图3中,附图标记109指代曝光设备(静电图像形成单元的实例),附图标记112指代转印设备(转印单元的实例),附图标记115指代定影设备(定影单元的实例),且附图标记300指代记录纸(记录介质的实例)。
接下来,将描述本发明的示例性实施方式的显影剂盒。
本示例性实施方式的显影剂盒是包含本示例性实施方式的磁性单组份显影剂并可与图像形成装置分离的显影剂盒。显影剂盒旨在包含补充用磁性单组份显影剂,以对图像形成装置中设置的显影单元供给显影剂。
显影剂盒具有可与图像形成装置分离并通过供给管而与相应颜色的显影设备连接的结构。当显影剂盒中收纳的磁性单组份显影剂的量减少时,可更换显影剂盒。
实施例
以下通过给出实施例而更详细地描述示例性实施方式,不过示例性实施方式不限于这些实施例。在以下描述中,除非特别指出,否则“份”和“%”分别表示“质量份”和“质量%”。
色调剂颗粒的制造
色调剂颗粒(1)的制造
Figure BDA0001072256470000351
使用亨舍尔混合机将这些材料以粉末状态混合,并使用捏合机对所得混合物进行热捏合。冷却后,对混合物进行粗研磨和精细研磨,并进一步分级以制得体积平均粒径为7.2μm的色调剂颗粒(1)。
色调剂颗粒(2)的制备
树脂颗粒分散液
Figure BDA0001072256470000352
将这些成分混合并溶解以制备原料液,将原料液添加到通过将4.5质量份阴离子表面活性剂(Dow Chemical Co.制造的Dowfax)溶解在550质量份离子交换水中而制得的溶液中。将所得混合物在烧瓶中分散并乳化,并将溶解有6质量份过硝酸铵的50质量份离子交换水在缓慢搅拌混合下用10分钟添加到所得乳液中。然后,将***内部充分地置换为氮气,然后在油浴中加热烧瓶直至***内部为70℃,同时搅拌烧瓶。在此状态下,持续进行6小时的乳化聚合以制备阴离子树脂颗粒分散液。所得树脂颗粒的中间粒径为185nm,固体含量为40%,玻璃化转变温度为53℃,且重均分子量Mw为37,000。
磁性粉末分散液
磁铁矿(Toda Kogyo Corporation制造,体积平均粒径:0.20μm) 20份
离子表面活性剂(Neogen RK,Daiichi Kogyo Seiyaku Co.,Ltd.制造) 5份
离子交换水 76份
将这些成分混合并用均质机(Ultra-Turrax,IKA Corporation制造)初步分散10分钟,然后使用对向撞击型湿式研磨机(Ultimaizer,Sugino Machine Ltd.制造)在245MPa的压力下分散20分钟,以制备固体含量为20%的磁性粉末分散液。
脱模剂颗粒分散液
聚乙烯类蜡(Poly Wax 850,Toyo Petrolite Co.,Ltd制造,熔点:107℃) 20份
离子表面活性剂(Neogen RK,Daiichi Kogyo Seiyaku Co.,Ltd.制造) 1.2份
离子交换水 79份
将这些成分加热至130℃,然后使用Gorlin均质机(Gorlin Co.,Ltd.制造)在560kg/cm2的压力下分散30分钟。然后,将所得分散液冷却至40℃以制备脱模剂颗粒分散液。所得脱模剂颗粒分散液包含体积平均粒径为170nm的脱模剂颗粒并具有20%的固体含量。
磁性色调剂颗粒的制造
树脂颗粒分散液 100份
磁性粉末分散液 200份
脱模剂颗粒分散液 20份
将这些成分在圆底不锈钢烧瓶中使用均质机(Ultra-Turrax T50,IKACorporation制造)充分混合分散。然后,向所得分散液中添加0.5份聚氯化铝,并使用Ultra-Turrax继续分散。然后,将所得混合物在烧瓶中搅拌下于加热油浴中加热至52℃,并保持30分钟。另外,缓慢添加通过使用均质机混合20份树脂颗粒分散液和20份磁性粉末分散液而制得的混合物,并将所得混合物保持20分钟。另外,添加20份树脂颗粒分散液,并使混合物保持40分钟。
然后,使用0.5N氢氧化钠水溶液将体系调整为pH 5.3,而后密闭该不锈钢烧瓶。然后,将混合物加热至96℃,同时在磁力密封下继续搅拌,而后保持5小时。在反应完成后,反应产物进行冷却过滤,并用离子交换水充分清洗,随后通过Nutsche型吸滤进行固液分离。另外,将分离出的固体再次分散在3L离子交换水(40℃)中,并以300rpm搅拌清洗30分钟。这一过程重复5次,并使用5号滤纸通过Nutsche型吸滤进行固液分离。然后,连续进行12小时的真空干燥,以制造色调剂颗粒(2)[黑色磁性色调剂颗粒]。
所得的色调剂颗粒(2)[黑色磁性色调剂颗粒]的体积平均粒径D50v为6.5μm,通过用图像分析仪LUZEX III形状观察而测定的颗粒的形状系数SF1为131。色调剂颗粒(2)中的磁性粉末的浓度为42%。作为VSM磁化特性测量设备的测量结果,色调剂颗粒(2)的饱和磁化率为35Am2/kg。
外添剂的制造
二氧化硅颗粒分散液(1)的制备
在设置有搅拌器、滴液喷嘴和温度计的1.5L玻璃制反应器中,添加300份甲醇和70份10%氨水并混合,以制备碱性催化剂溶液。
将碱性催化剂溶液调节至30℃,并在搅拌下逐滴同时添加185份四甲氧基硅烷和50份8.0%氨水,以制备亲水性二氧化硅颗粒分散液(固体含量:12.0质量%)。滴加时间为30分钟。
然后,利用旋转过滤器R-fine(Cotobuki Kogyo Co.,Ltd.制造)将所得的二氧化硅颗粒分散液浓缩至固体含量为40质量%。使用浓缩分散液作为二氧化硅颗粒分散液(1)。
二氧化硅颗粒分散液(2)~(4)的制备
以与二氧化硅颗粒分散液(1)相同的方法制备二氧化硅颗粒分散液(2)~(4),不同之处在于,将制备二氧化硅颗粒分散液(1)时的碱催化剂溶液(甲醇量和10%氨水的量)和二氧化硅颗粒制造条件(滴加的四甲氧基硅烷(标记为TMOS)和8%氨水的总量和滴加时间)按照表1改变。
二氧化硅颗粒分散液(1)~(4)的细节汇总于表1中。
表1
Figure BDA0001072256470000371
经表面处理的二氧化硅颗粒(S1)的制造
使用二氧化硅颗粒分散液(1)在超临界二氧化碳气氛下用硅氧烷化合物如下对二氧化硅颗粒进行表面处理。表面处理使用设置有二氧化碳料筒、二氧化碳泵、进料泵、具有搅拌器的高压釜(容积500ml)和压力阀的装置进行。
首先,在具有搅拌器的高压釜(容积500ml)中,添加250份二氧化硅颗粒分散液(1),并使搅拌器在100rpm旋转。然后,将液化二氧化碳注入高压釜中,并在用加热器加热下通过二氧化碳泵增大高压釜中的压力,由此在高压釜中产生150℃和15MPa的超临界状态。然后,通过二氧化碳泵使超临界二氧化碳循环,同时通过压力阀将高压釜中的压力保持在15MPa,以从二氧化硅颗粒分散液(1)中移除甲醇和水(溶剂移除),由此制造二氧化硅颗粒(未处理二氧化硅颗粒)。
接下来,当循环的超临界二氧化碳的量(累积量:以标准状态循环的二氧化碳的量测量)为900份时,停止超临界二氧化碳的循环。
随后,在用二氧化碳泵将压力保持在15MPa且用加热器将温度保持在150℃时,将高压釜中保持二氧化碳的超临界状态。在这种情况下,使用进料泵,将先前通过将0.3份粘度为10,000cSt且用作硅氧烷化合物的二甲基硅油(DSO:商品名"KF-96(Shin-EtsuChemical Co.,Ltd.制造)")溶解在20份作为疏水处理剂的六甲基二硅氮烷(HMDS:YukiGosei Kogyo Co.,Ltd.制造)而制得的处理剂溶液引入高压釜中的100份二氧化硅颗粒(未处理二氧化硅颗粒),然后在搅拌下于180℃反应20分钟。然后,使超临界二氧化碳再次循环以移除多余的处理剂溶液。随后,停止搅拌,通过打开压力阀将高压釜中的压力释放至大气压,并将温度降低至室温(25℃)。
如上所述,依次进行溶剂移除和用硅氧烷化合物的表面处理,从而制得经表面处理的二氧化硅颗粒(S1)。
经表面处理的二氧化硅颗粒(S2)~(S5)、(S7)~(S9)和(S12)~(S14)的制造
通过与经表面处理的二氧化硅颗粒(S1)相同的方法制造经表面处理的二氧化硅颗粒(S2)~(S5)、(S7)~(S9)和(S12)~(S14),不同之处在于,在经表面处理的二氧化硅颗粒(S1)制造中,将二氧化硅颗粒分散液、表面处理条件(处理气氛、硅氧烷化合物(类型、粘度和添加量)和疏水处理剂及其添加量)按照表2改变。
经表面处理的二氧化硅颗粒(S6)的制造
使用与用于制造经表面处理的二氧化硅颗粒(S1)相同的二氧化硅颗粒分散液(1),如下所述在空气气氛下用硅氧烷化合物对二氧化硅进行表面处理。
将酯接合器和冷凝器连接在用于制造二氧化硅颗粒分散液(1)的反应器上,并通过将二氧化硅颗粒分散液(1)加热至60℃~70℃而馏除甲醇。然后,添加水,并通过加热至70℃~90℃进一步馏除甲醇,以制造二氧化硅颗粒的水分散液。然后,在室温将3份甲基三甲氧基硅烷(MTMS:Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)添加到100份二氧化硅颗粒的水分散液中并反应2小时,由此对二氧化硅颗粒进行表面处理。然后,将甲基异丁基酮添加至表面处理分散液中,通过加热至80℃~110℃馏除甲醇和水。然后,将80份六甲基二硅氮烷(HMDS:Yuki Gosei Kogyo Co.,Ltd.制造)和1.0份粘度为10,000cSt且用作硅氧烷化合物的二甲基硅油(DSO:商品名"KF-96(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)")添加至100份二氧化硅的所得分散液中,随后在120℃反应3小时。冷却后,二氧化硅颗粒通过喷射干燥进行干燥,从而制得经表面处理的二氧化硅颗粒(S6)。
经表面处理的二氧化硅颗粒(S10)的制造
通过与经表面处理的二氧化硅颗粒(S1)相同的方法制造经表面处理的二氧化硅颗粒(S10),不同之处在于,使用气相二氧化硅OX50(Nippon Aerosil Co.,Ltd.制造)代替二氧化硅颗粒分散液(1)。也就是,将100份OX50添加至与用于制造经表面处理的二氧化硅颗粒(S1)的具有搅拌器的相同高压釜中,并使搅拌器以100rpm旋转。然后,将液化二氧化碳引入高压釜中,并在用加热器加热时通过二氧化碳泵增大高压釜中的压力,由此在高压釜中产生180℃和15MPa的超临界状态。然后,通过压力阀将在高压釜中的压力保持在15MPa的状态下,使用进料泵,将先前通过将0.3份粘度为10,000cSt且用作硅氧烷化合物的二甲基硅油(DSO:商品名"KF-96(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)")溶解在20份作为疏水处理剂的六甲基二硅氮烷(HMDS:Yuki Gosei Kogyo Co.,Ltd.制造)而制得的处理剂溶液引入高压釜中,然后在搅拌下于180℃反应20分钟。然后,使超临界二氧化碳再次循环以移除多余的处理剂溶液,由此制得经表面处理的二氧化硅颗粒(S10)。
经表面处理的二氧化硅颗粒(S11)的制造
通过与经表面处理的二氧化硅颗粒(S1)相同的方法制造经表面处理的二氧化硅颗粒(S11),不同之处在于,使用气相二氧化硅A50(Nippon Aerosil Co.,Ltd.制造)代替二氧化硅颗粒分散液(1)。也就是,将100份A50添加至与用于制造经表面处理的二氧化硅颗粒(S1)的具有搅拌器的相同高压釜中,并使搅拌器以100rpm旋转。然后,将液化二氧化碳引入高压釜中,并在用加热器加热时通过二氧化碳泵增大高压釜中的压力,由此在高压釜中产生180℃和15MPa的超临界状态。然后,通过压力阀将在高压釜中的压力保持在15MPa的状态下,使用进料泵,将先前通过将1.0份粘度为10,000cSt且用作硅氧烷化合物的二甲基硅油(DSO:商品名"KF-96(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)")溶解在40份作为疏水处理剂的六甲基二硅氮烷(HMDS:Yuki Gosei Kogyo Co.,Ltd.制造)而制得的处理剂溶液引入高压釜中,然后在搅拌下于180℃反应20分钟。然后,使超临界二氧化碳再次循环以移除多余的处理剂溶液,由此制得经表面处理的二氧化硅颗粒(S11)。
经表面处理的二氧化硅颗粒(SC1)的制造
通过与经表面处理的二氧化硅颗粒(S1)相同的方法制造经表面处理的二氧化硅颗粒(SC1),不同之处在于,在经表面处理的二氧化硅颗粒(S1)制造中,未添加硅氧烷化合物。
经表面处理的二氧化硅颗粒(CS2)~(CS4)的制造
通过与经表面处理的二氧化硅颗粒(S1)相同的方法制造经表面处理的二氧化硅颗粒(CS2)~(CS4),不同之处在于,在经表面处理的二氧化硅颗粒(S1)制造中,将二氧化硅颗粒分散液、表面处理条件(处理气氛、硅氧烷化合物(类型、粘度和添加量)和疏水处理剂及其添加量)按照表3改变。
经表面处理的二氧化硅颗粒(SC5)的制造
通过与经表面处理的二氧化硅颗粒(S6)相同的方法制造经表面处理的二氧化硅颗粒(SC5),不同之处在于,在经表面处理的二氧化硅颗粒(S6)制造中,未添加硅氧烷化合物。
经表面处理的二氧化硅颗粒(SC6)的制造
通过与经表面处理的二氧化硅颗粒(S11)相同的方法制造经表面处理的二氧化硅颗粒(SC6),不同之处在于,在经表面处理的二氧化硅颗粒(S11)制造中,未添加硅氧烷化合物。
经表面处理的二氧化硅颗粒的物理性质
通过下述方法测量所得的经表面处理的二氧化硅颗粒的平均当量圆直径、平均圆形度、未处理二氧化硅颗粒上粘附的硅氧烷化合物的量(表中为“表面粘附量”)、压缩凝集度、颗粒压缩比和颗粒分散度。
下面,表2和表3中示出了经表面处理的二氧化硅颗粒的细节清单。在表2和表3中,缩写如下。
DSO:二甲基硅油
HMDS:六甲基二硅氮烷
Figure BDA0001072256470000411
Figure BDA0001072256470000421
实施例1~20和比较例1~5
通过将0.7份硅胶(平均当量圆直径:12nm,用六甲基二硅氮烷(HMDS)处理)和多个份数(表4所示)的表4示出的二氧化硅颗粒添加到100份表4和表5中示出的色调剂颗粒中,并使用亨舍尔混合机在2000rpm混合所得混合物3分钟,来制造各个实施例和比较例中的磁性单组份显影剂(磁性色调剂)。
实施例21
通过将1.2份二氧化硅颗粒(S11)添加至100份色调剂颗粒(2)中并使用亨舍尔混合机在2000rpm混合所得混合物3分钟,来制造磁性单组份显影剂(磁性色调剂)。
比较例6
通过将1.2份二氧化硅颗粒(SC6)添加至100份色调剂颗粒(2)中并使用亨舍尔混合机在2000rpm混合所得混合物3分钟,来制造磁性单组份显影剂(磁性色调剂)。
评价
各个实施例和比较例中制得的磁性单组份显影剂(磁性色调剂)如下进行评价。结果显示在表4和表5中。
使用各个实施例和比较例中制得的磁性单组份显影剂(磁性色调剂)填充图像形成装置“富士施乐株式会社制造的Docu Print 400的改装机”的显影设备。使用该图像形成装置在30℃和90%RH的环境中在5000张A4纸上输出图像浓度为100%的A4全页实心图像,然后在一张A4纸上输出一点线图像(10行/A4)。然后,对第一张上输出的细线图像进行目视观察以基于以下评价标准评价细线再现性。另外,使用Xrite在第5000张上的实心图像中任意选择的5个点处测量图像浓度,并计算平均浓度以及最大浓度和最小浓度之间的差(Δ浓度)。另外,目视观察是否存在图像上的白纹以及非图像部分的模糊。
在5000张上另外进行图像输出(总共10,000张),并进行相同的评价。
评价标准如下所述。不过,采用了评价结果中的任一低值,并且当在第50000张时获得评价“D”时,停止评价。
细线再现性
A:所有10条细线均目视观察没有问题。
B:在1~2条细线中目视观察到模糊,但没有线中断。
C:在3条以上细线中目视观察到模糊,但没有线中断。
D:一些线中断。
打印图像评价(实心图像均匀性)
A:平均浓度为1.5以上,且Δ浓度小于0.1,没有白纹。
B:平均浓度为1.4以上,且Δ浓度为0.1~0.2,没有白纹。
C:平均浓度为1.4以上,且Δ浓度为0.2~0.3,没有白纹。
D:其他评价结果。
Figure BDA0001072256470000451
表5
Figure BDA0001072256470000461
上述结果表明,实施例在打印图像评价和细线再现性上显示出良好的结果。另外,在各个实施例中,作为图像输出后显影辊(显影套)的表面条件的观察结果,观察到良好的表面条件。
特别是,发现在使用压缩凝集度为70%~95%且颗粒压缩比为0.28~0.36的二氧化硅颗粒作为外添剂的实施例1~5、14和15~19中,与其他实施例相比,细线再现性的评价很好。
提供对本发明的示例性实施方式的以上描述是为了说明和描述的目的。它的意图不在于穷举本发明所披露的精确形式或将本发明限制于所披露的精确形式。显然,许多改进和变化对于本领域技术人员是显而易见的。选择并描述这些示例性实施方式是为了能够最大限度地解释本发明的原理及其实际用途,由此使得本领域的其他技术人员能够理解适用于所期望的特定用途的本发明的各种实施方式和各种改进方案。本发明的范围由下述权利要求及其等同物所限定。

Claims (18)

1.一种磁性单组份显影剂,其包含:
磁性色调剂颗粒,所述磁性色调剂颗粒含有粘合剂树脂和磁性粉末;和
二氧化硅颗粒,所述二氧化硅颗粒的压缩凝集度为60%~95%且颗粒压缩比为0.20~0.40,其中所述压缩凝集度是指示二氧化硅的凝集性质和与色调剂颗粒的粘附性的指数,且该指数由在通过压缩二氧化硅颗粒形成二氧化硅颗粒压实体并随后落下时所述二氧化硅颗粒压实体的崩解困难度示出;
其中,所述二氧化硅颗粒用粘度为1,000cSt~50,000cSt的硅氧烷化合物进行表面处理,并且所述硅氧烷化合物的表面粘附量为0.01质量%~5质量%。
2.如权利要求1所述的磁性单组份显影剂,其中,所述二氧化硅颗粒的平均当量圆直径为40nm~200nm。
3.如权利要求1所述的磁性单组份显影剂,其中,所述二氧化硅颗粒的颗粒分散度为90%~100%。
4.如权利要求1所述的磁性单组份显影剂,其中,所述硅氧烷化合物是硅油。
5.如权利要求1所述的磁性单组份显影剂,其中,所述粘合剂树脂包含聚酯树脂。
6.如权利要求5所述的磁性单组份显影剂,其中,所述聚酯树脂的玻璃化转变温度(Tg)为50℃~80℃。
7.如权利要求5所述的磁性单组份显影剂,其中,所述聚酯树脂的重均分子量(Mw)为5,00~1,000,000。
8.如权利要求5所述的磁性单组份显影剂,其中,所述聚酯树脂的分子量分布Mw/Mn为1.5~100。
9.如权利要求1所述的磁性单组份显影剂,其中,所述粘合剂树脂包含苯乙烯-(甲基)丙烯酸树脂。
10.如权利要求9所述的磁性单组份显影剂,其中,所述苯乙烯-(甲基)丙烯酸树脂的苯乙烯类聚合性单体与(甲基)丙烯酸聚合性单体的共聚比基于质量比为85/15~70/30。
11.如权利要求9所述的磁性单组份显影剂,其中,所述苯乙烯-(甲基)丙烯酸树脂的重均分子量为30,000~200,000。
12.如权利要求9所述的磁性单组份显影剂,其中,所述苯乙烯-(甲基)丙烯酸树脂的玻璃化转变温度(Tg)为50℃~75℃。
13.如权利要求9所述的磁性单组份显影剂,其中,除了苯乙烯类聚合性单体和(甲基)丙烯酸聚合性单体外,所述苯乙烯-(甲基)丙烯酸树脂的构成成分还包含交联性单体。
14.如权利要求13所述的磁性单组份显影剂,其中,所述交联性单体的共聚比即交联性单体/全部单体的质量比为2/1000~30/1000。
15.如权利要求1所述的磁性单组份显影剂,其中,所述磁性色调剂颗粒包含脱模剂,所述脱模剂的熔点为50℃~110℃。
16.如权利要求1所述的磁性单组份显影剂,其中,相对于所述色调剂颗粒,所述磁性粉末的含量为35质量%~55%质量。
17.一种显影剂盒,其能够与图像形成装置分离,并包括权利要求1所述的磁性单组份显影剂。
18.一种处理盒,其能够与图像形成装置分离,所述处理盒包括显影单元,所述显影单元包含权利要求1所述的磁性单组份显影剂,并使用所述磁性单组份显影剂使图像保持体表面上形成的静电图像显影为色调剂图像。
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