专利名称：载体和双组分显影剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种由色粉和载体构成的双组分显影剂及其载体。
背景技术：
在利用显影剂的图像形成方法中，广泛使用基于卡尔森工艺(Carlson Process)的电子照相方式。采用电子照相方式的图像形成装置通过带电工序、曝光工序、显影工序、转印工序、清洁工序、及定影工序等形成图像。在带电工序中，使感光体的表面在暗处均匀带电。在曝光工序中，通过向带电的感光体投射原稿图像，去除光照射部分的带电，并在感光体的表面上形成静电潜影。在显影工序中，向感光体表面形成的静电潜影附着色粉等显影剂，从而形成可视图像。在转印工序中，使形成在感光体表面上的可视图像和纸张、薄片等记录介质接触，从和可视图像接触的记录介质的面相反的一侧进行电晕放电，通过向记录介质赋予和色粉相反极性的电荷，使可视图像转印到记录介质。在定影工序中，通过加热及加压等装置，将被转印的可视图像定影到记录材料。在清洁工序中，回收未转印到记录材料而残留在感光体表面的色粉。通过反复进行上述工序，利用了电子照相工艺的图像形成装置在记录介质上形成所需的图像。
在现有技术中众所周知，作为利用电子照相方式的图像形成装置所使用的显影剂，含有通过粉碎法及聚合法等而制造的色粉。粉碎法是指，将热可塑性树脂、着色剂、带电控制剂及作为防偏移剂的石蜡等熔融混炼后冷却并硬化，调制成熔融混炼物，并将该熔融混炼物粉碎、分级，从而调制成色粉的方法。并且，聚合法是指，通过悬浊聚合法及乳化聚合法等调制色粉的方法。
现在，复印机及打印机等图像形成装置越来越要求高速化及小型化，为了长期地获得高质量的图像，要求开发出耐久性及环境稳定性较好的显影剂。
当显影剂是由色粉和载体构成的双组分显影剂时，为了开发具有较好的耐久性及环境稳定性的显影剂，在图像形成装置内为了使显影剂稳定带电而使芯材种类、涂敷树脂的种类及涂敷树脂的量的最佳化等的载体的开发和色粉的开发同样都是非常重要的。
载体的开发的典型的现有技术记载在特开平4-177369号公报中。特开平4-177369号公报的彩色显影剂是由色粉和载体构成的显影剂，载体被覆有相对于载体芯材(core材料)重量为0.1-5.0重量％的规定的树脂(涂敷树脂)。
并且，其他的现有技术包括特开2003-255591号公报所记载的技术。特开2003-255591号公报的电子照相用双组分显影剂是由色粉和载体构成的显影剂，载体被覆有相对于载体芯材的重量为超过5.0重量％的被覆材料(涂敷树脂)。
显影剂需要具有可使显影剂的色粉顺利在附着到感光体表面上所形成的静电潜影上的适度的流动性及带电性。显影剂的流动性及带电性根据载体的组成的不同而变化。
根据特开平4-177369号公报所公开的彩色显影剂，通过向载体芯材被覆相对于载体芯材重量为0.1-5.0重量％的规定的树脂，可以防止色粉在载体表面形成薄膜等污染，是具有较好耐久性及环境稳定性的显影剂。但是近年来，图像形成装置逐渐高速化及小型化，当利用这样的图像形成装置进行图像形成时，对显影剂所造成的破坏比以前的图像形成装置大，因此如果长期使用上述色粉，会导致树脂从载体芯材剥离，载体芯材曝露到表面。即，在利用高速化及小型化的图像形成装置形成图像时，显影剂是无法维持初始状态的载体特性的、耐久性不充分的显影剂，所获得的图像会引起图像浓度下降。
并且，根据特开2003-255591号公报所公开的电子照相用双组分显影剂，通过向载体芯材被覆超过5.0重量％的被覆材料，在高速化及小型化的图像形成装置中即使长期使用，载体芯材也不会曝露出表面，是可长期稳定载体特性的、耐久性较佳的显影剂。但是，由于向载体芯材被覆了较大量的被覆材料，因此根据被覆材料种类的不同，有可能无法确保环境特性及载体特性。并且，在形成图像时，在高湿高湿环境下，显影剂中的色粉浓度无法稳定，有可能发生色粉飞散及背景雾化等。通过向色粉中添加磁铁矿来解决该问题。
进一步，本发明人发现在载体的涂敷量相对于芯材超过5.0重量％时，也可通过将色粉浓度用相对于色粉的载体的被覆率进行规定，从而可获得具有耐久性及环境稳定性的显影剂。
即，这些方法中，即使使用涂敷量相对于芯材为5.0重量％以上的载体，也可以通过规定添加了外添剂的色粉或者规定色粉浓度来提高环境稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过改变载体组成而具有较好耐久性及环境稳定性的载体及双组分显影剂。
本发明是一种构成双组分显影剂的载体，其特征在于，包括芯材和被覆在芯材上的涂敷树脂，其中涂敷树脂为相对于芯材的重量为5重量％-20重量％，涂敷树脂中含有氧化钛细粉末。
根据本发明，载体是向芯材被覆涂敷树脂的载体。涂敷树脂为相对于芯材的重量为5重量％-20重量％，涂敷树脂中含有氧化钛细粉末。
为了实现环境稳定性，需要尽量将色粉带电量设定得高一些。但是当提高色粉带电量的时候，无法获得所需的图像浓度，在既有的载体设计中很难两全。
因此，通过向涂敷树脂中添加高介电率材料的氧化钛粉末，可以提高显影剂层的介电率，提高显影套筒和感光体之间的电场强度，即使在高带电量下也可确保高显影性。
通过将涂敷树脂相对于芯材重量以5重量％以上被覆，载体成为具有耐久性的载体，并且通过使涂敷树脂含有氧化钛细粉末，成为具有环境稳定性的载体。
并且本发明的特征在于，涂敷树脂中含有5重量％-20重量％的氧化钛细粉末。
并且根据本发明，氧化钛细粉末以5重量％-20重量％含在涂敷树脂中，因此变为环境稳定性较好的载体。
并且本发明的特征在于，氧化钛细粉末的尺寸为宽0.04μm-0.07μm，长0.2μm-0.3μm。
并且本发明的特征在于，芯材的平均粒子直径为30μm-100μm。
并且本发明是一种双组分显影剂，其特征在于该双组分显影剂由色粉和上述载体构成。
根据本发明，是一种由色粉和载体构成的双组分显影剂，载体是使用上述载体的双组分显影剂。由于载体具有较好的耐久性和环境稳定性，因此是具有较佳耐久性及环境稳定性的双组分显影剂。
具体实施例方式
以下对本发明的优选实施方式进行具体说明。
本发明涉及到一种将含有氧化钛细粉末的涂敷树脂被覆到芯材的载体及含有该载体的双组分显影剂。
(载体)作为本发明的载体的构成包括芯材、及被覆芯材的涂敷树脂。载体包括粉体特性、电气特性及磁气特性等要素，要求具有和显影系统对应的性能。近年来，为了提高摩擦带电性、环境稳定性及耐久性，用涂敷树脂被覆芯材的载体被广泛使用。
(涂敷树脂)载体的构成包括含有氧化钛细粉末的涂敷树脂。涂敷树脂可以使用公知的树脂，例如，聚酯类树脂、氟类树脂、丙烯酸类树脂、及二氧化硅类树脂等。并且，通过喷雾法及浸渍法被覆到芯材上。也可以向涂敷树脂添加炭黑。这样一来，可以抑制带电量的上升，并保持稳定的图像浓度。
(氧化钛细粉末)涂敷树脂含有氧化钛细粉末。通过使涂敷树脂中含有氧化钛细粉末，载体成为具有较好环境稳定性的载体。氧化钛细粉末优选细粉末的表面进行了疏水化处理的。疏水化处理可以是利用二甲基二氯硅烷及戊基硅烷(アミロシラン)等硅烷偶合剂进行的处理，或者是利用硅油的处理及利用含氟组分的处理等。并且，涂敷树脂含有优选相对于涂敷树脂为5重量％-50重量％的氧化钛细粉末。当小于5重量％时，对环境稳定性的作用变小，并且当大于50重量％时，则无法确保充分的图像浓度。
氧化钛细粉末优选尺寸为宽0.04μm-0.07μm，长度为0.2μm-0.3μm。
(芯材)载体的构成中含有芯材。芯材可以使用公知的物质，例如铁粉及铁氧体等。其形状可以使用从不定形到球状的任意一种。并且，芯材的平均粒径一般可以使用10μm-1000μm。在本发明中，芯材的平均粒径优选30-100μm的。当粒径小于30μm时，出现载体附着到感光体并流出的现象，即发生所谓载体飘扬现象，随着显影剂量的逐渐减少，有可能无法对显影剂中的色粉浓度进行有效控制。并且，当载体飘扬变得明显时，显影剂会出现到记录材料上。并且，当粒径超过100μm时，将显影剂的色粉从显影辊(显影套筒)移动到感光体时，双组分显影剂的穗状部(磁刷)变粗，很难提供稳定的画质，有可能造成双组分显影剂从显影槽散落下来的现象。
并且，铁粉可以使用公知的物质，例如还原铁粉、粉化铁粉及氮化铁粉等。还原铁粉及氮化铁粉是不定形的，因此也可以进行球形化处理。铁氧体载体可以使用公知的物质，例如铜、镍、锌、钴、锰及钙等铁氧体粉末。铁氧体载体是球状的，流动性较好，在化学性质上比较稳定，因此可以实现高画质化，并且使用寿命较长。
(色粉)作为构成本发明的双组分显影剂的色粉通过向含有粘合树脂、着色剂、脱膜剂及带电控制剂等的色粉母体粒子添加外添剂而构成。
(粘合树脂)色粉母体粒子含有粘合树脂。作为粘合树脂可以使用公知的树脂，例如聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物、苯乙烯-丙烯-顺丁烯二酸酐共聚物、聚氯乙烯、聚烯烃树脂、环氧树脂、硅树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、氨基甲酸酯改性的聚酯树脂、及丙烯树脂等。上述树脂可以单独使用，也可以多个混合使用。并且共聚物可以是嵌段共聚物，也可以是接枝共聚物。分子量分布可以是一个峰值的，也可以是二个峰值的。
并且，作为热量性质，优选玻璃转移点(Tg)为40℃-70℃。当低于40℃时，当图像形成装置内的湿度上升的情况下，色粉熔融，发生色粉之间的凝集。并且，当高于70℃时，定影性变差，缺乏实用性。
(着色剂)色粉母体粒子含有着色剂。着色剂可以使用公知的颜料，例如炭黑、铁黑、合金偶氮染料、油溶性染料及颜料等。着色剂的含量优选相对于100重量份的粘合树脂为1重量份-10重量份。当小于1重量份时，无法确保充分的图像浓度，当大于10重量份时，着色剂无法均匀地分散到树脂中，无法获得高质量的图像。
(脱膜剂)色粉母体粒子含有作为脱膜剂的石蜡。石蜡可以使用公知的物质，例如聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物及聚烯烃等中所选择的至少一种所构成的石蜡。石蜡为相对于100重量份的粘合树脂优选1重量份-10重量份。当小于1重量份时，易于发生偏移，当超过10重量份时，易于发生成膜。
(带电控制剂)色粉母体粒子含有带电控制剂。带电控制剂包括正带电控制用带电控制剂和负带电控制用带电控制剂二种，例如包括偶氮类染料、羧酸金属复合物、四级铵化合物及苯胺黑类染料等。带电控制剂为相对于100重量份的粘合树脂优选0.1重量份-5重量份。当小于0.1重量份时，无法施加充分的带电性。当超过5重量份时，带电控制剂很难均匀地分散到树脂中。
(外添剂)色粉向色粉母体粒子添加外添剂。外添剂可以使用公知的物质，例如硅石、钛、氧化铝、磁铁矿及铁氧体等金属氧化物微粒子、及氮化硅、氧化硼等金属氮化物微粒子等细粉末。并且，优选细粉末的表面进行疏水化处理的。疏水化处理可以是利用二甲基二氯硅烷及戊基硅烷等硅烷偶合剂进行的处理，或者是利用硅油的处理及利用含氟组分的处理等。可以使用上述外添剂中的一种，也可以使用两种以上。并且，外添剂优选硅石。如果仅添加硅石以外的微粒子，在色粉和载体的接触中，有时无法进行使之充分带电，并且，硅石作为色粉的流动化剂作用，因此可以稳定色粉的供给量。
(制造方法)将树脂、着色剂、脱膜剂及带电控制材料等通过亨舍尔混合机、调整混合机等混合机进行充分混合，将所获得的混合物用双轴混炼机熔融混炼。将该混炼物用喷射粉碎机粉碎后分级，可以获得体积平均粒径5μm-15μm左右的色粉母体粒子。并且，向色粉母体粒子添加无机微粒子，利用亨舍尔混合机、调整混合机等混合机使之附着、均匀分散，从而制造出色粉。
(双组分显影剂)作为本发明的双组分显影剂可以通过如下方法制造将上述色粉和载体用混合机混合使之成为规定的色粉浓度。作为混合机可以使用公知的机械，例如诺塔混合机(ホソカワミクロン公司制造VL-0)。
(实施例)以下对本发明参照实施例及比较例进行具体说明，但本发明只要不超过本发明主旨就不受本实施例的限制。
在实施例A中，对构成双组分显影剂的载体的载体涂敷量(相对于芯材的重量的涂敷树脂的重量％)的影响进行研究。
(色粉的制造例)相对于100重量份的树脂，作为石蜡添加1.0重量份的聚乙烯(クラリアントジヤパン公司制造PE130)及1.5重量份的聚丙烯(三井化学公司制造NP-505)，作为着色剂添加5重量份的炭黑(キヤボツト公司制造330R)，并添加1重量份的带电控制剂(保土ケ谷化学工菐公司制造S-34)，1.5重量份的磁铁矿(関東電化公司制造KBC-100)，以高速混合机(川田公司制造V-20)进行充分混合，将获得的混合物以双轴混炼机(池貝鉄工公司制造PCM-30)进行熔融混炼。将该混炼物用喷射式粉碎机(日本ニユ一マチツク公司制造IDS-2)粉碎后分级，获得体积平均粒径7.5μm的色粉母体粒子。通过向色粉母体粒子添加0.3重量份的硅石微粒子(日本アエロジル公司制造R972)从而获得色粉。
(载体的制造例)作为涂敷树脂使用硅树脂(信越化学工菐公司制造KR-255)，添加5.0重量％的炭黑(ライオン公司制造ケツチエンブラツクEC)，并将其分散到甲苯中。使用流动床型涂敷装置向粒径为90μm的铁氧体的芯材涂敷所获得的分散液，在250℃下加热二个小时，并通过使涂敷的涂敷树脂硬化来获得载体。
(实施例1)将通过上述制造方法所获得的色粉和铁氧体载体用诺塔混合机(ホソカワミクロン公司制造VL-0)搅拌20分钟，使色粉浓度变为5％，从而制造出双组分显影剂，其中上述铁氧体载体涂敷了涂敷树脂，从而如表1所示使载体涂敷量为8.0重量％。
(实施例2)除了载体的载体涂敷量为5.0重量％以外其他均和实施例1一样，从而制造出双组分显影剂。
(比较例1)除了载体的载体涂敷量为4.1重量％以外其他均和实施例1一样，从而制造出双组分显影剂。
(比较例2)除了载体的载体涂敷量为2.2重量％以外其他均和实施例1一样，从而制造出双组分显影剂。
使用通过上述制造方法所获得的双组分显影剂，利用黑白复印机(シヤ一プ公司制造AR-450)打印打印率为5％的原稿。
对于实施例1、2及比较例1、2，通过如下方法进行了图像浓度变化的评估。通过上述方法制造的双组分显影剂的物理性质评估通过如下所示的评估方法进行，其结果如表1所示。并且，评估项目中所述的“○”及“×”等符号是表示表1中所使用的评估结果的符号。“○”表示优秀，“×”表示实际使用有困难。
(图像浓度)对使用初始状态的显影剂打印的图像的图像浓度(初始图像浓度)、及将打印率5％的原稿以间隔5页打印100000页后的图像浓度(100000页打印后的图像浓度)利用Macbeth反射浓度计(Macbeth公司制造RD-914)进行测量。打印100000页后的图像浓度根据下述基准进行评估○图像浓度为1.30以上1.32以下。
×图像浓度为1.30以下。
如表1所示，使用涂敷树脂相对于芯材重量为5重量％以上的载体的显影剂(实施例1，2)，即使在打印100000页后，也可维持图像浓度，并具有较好的耐久性。但是芯材使用涂敷树脂相对于芯材重量为5重量％以下的载体的显影剂(比较例1，2)，在打印100000页后，图像浓度大幅下降。
在实施例B中，对载体上被覆的涂敷树脂中的氧化钛细粉末的添加量的影响进行研究。
(实施例3)除了在用喷射式粉碎机(日本ニユ一マチツク工菐公司制造IDS-2)粉碎混炼物时对气体压力等粉碎条件进行变化以外，和上述实施例1，2及比较例1，2中所用的色粉的制造方法一样。可获得体积平均粒径为8.5μm的色粉母体粒子，并通过添加0.3份硅石微粒子(日本アエロジル公司制造R972)而获得色粉。
作为涂敷树脂使用硅树脂(信越化学工棠公司制造KR-255)，添加30重量％的氧化钛细粉末(石原產菐公司制造TTO-D-1)及5.0重量％的炭黑(ライオン公司制造ケツチエンブラツクEC)，并将其分散到甲苯中。利用流动床型涂敷装置将获得的分散液涂敷到粒径为90μm的铁氧体的芯材，使载体涂敷量为6.0重量％，在250℃下加热二个小时，并通过使涂敷的涂敷树脂硬化来获得载体。
将获得的色粉及载体用诺塔混合机(ホソカワミクロン公司制造VL-0)搅拌20分钟，以使色粉浓度为5％，从而制造出双组分显影剂。
(实施例4)除了将涂敷树脂中的氧化钛细粉末从添加30重量％改为添加1重量％以外，其他和实施例3相同，从而制造出以组分显影剂。
(实施例5)除了将涂敷树脂中的氧化钛细粉末从添加30重量％改为添加4重量％以外，其他和实施例3相同，从而制造出以组分显影剂。
(实施例6)除了将涂敷树脂中的氧化钛细粉末从添加30重量％改为添加5重量％以外，其他和实施例3相同，从而制造出以组分显影剂。
(实施例7)除了将涂敷树脂中的氧化钛细粉末从添加30重量％改为添加50重量％以外，其他和实施例3相同，从而制造出以组分显影剂。
(实施例8)除了将涂敷树脂中的氧化钛细粉末从添加30重量％改为添加55重量％以外，其他和实施例3相同，从而制造出以组分显影剂。
(比较例3)除了涂敷树脂中不添加氧化钛细粉末外，其他和实施例3相同，从而制造出以组分显影剂。
对于表2的实施例3-8及比较例3进行了下述环境稳定性评估及图像浓度评估。通过上述方法制造的双组分显影剂的物理性质评估通过如下所示的评估方法进行，其结果如表2所示。并且，评估项目中所述的“◎”、“○”及“×”等符号是表示表2中所使用的评估结果的符号。“◎”表示非常优秀，“○”表示优秀，“×”表示实际使用有困难。但在综合评估中，“○”表示可以实际使用，“×”表示实际使用有困难。
(环境稳定性)设定了双组分显影剂后，在高温高湿环境下(35℃、85％)放置17小时后测量色粉补给时间，对放置17小时后打印的图像的背景雾化用hunter白度计(日本电色工业公司制造)进行测量，其测量结果根据下述标准进行评估。
◎背景雾化的值为0.5以下。
○背景雾化值为0.5以上1.0以下。
×背景雾化值为1.0以上。
色粉补给时间是指，从开始搅拌双组分显影剂的时刻开始到双组分显影剂的色粉附着到感光体的时刻为止的时间，表示色粉的供给时间，该时间的不同是由于双组分显影剂在长期、高温高湿下放置从而使流动性及带电性改变而造成的。
(图像浓度)用和上述图像浓度变化评估相同的方法测量初期的图像浓度，并将测量的图像浓度根据下述标准进行评估。
◎图像浓度为1.35以上。
○图像浓度为1.30以上1.35以下。
×图像浓度为1.30以下。
如表2所示，当涂敷树脂中含有氧化钛细粉末时(实施例3-8)，显影剂具有较好的环境稳定性及图像浓度。并且，氧化钛细粉末的含量优选范围为5重量％-50重量％(实施例3，6及7)时，是具有更好的环境稳定性的双组分显影剂。
并且，当涂敷树脂中不含有氧化钛细粉末时(比较例3)，由于载体涂敷量为5重量％以上，因此显影剂具有较好的图像浓度。但由于涂敷树脂中不含有氧化钛，因此在环境稳定性方面较差。
本发明只要不脱离其精神及主要特征，可以用其他各种方式实施。因此，上述实施方式从各个方面而言，只不过是单纯的示例，本发明的范围如权利要求所示，不受到说明书正文的任何约束。并且，属于权利要求范围内的变形、变更均属本范围之内。
权利要求
1.一种构成双组分显影剂的载体，其特征在于，包括芯材和被覆在芯材上的涂敷树脂，涂敷树脂为相对于芯材的重量为5重量％-20重量％，涂敷树脂中含有氧化钛细粉末。
2.根据权利要求1所述的载体，其特征在于，涂敷树脂中含有5重量％-20重量％的氧化钛细粉末。
3.根据权利要求1所述的载体，其特征在于，氧化钛细粉末的尺寸为宽为0.04μm-0.07μm，长为0.2μm-0.3μm。
4.根据权利要求1所述的载体，其特征在于，芯材的平均粒子直径为30μm-100μm。
5.一种双组分显影剂，其特征在于该双组分显影剂由色粉和权利要求1所述的载体构成。
全文摘要
提供一种具有较好的耐久性及环境稳定性的载体及双组分显影剂；其中，载体是在芯材上被覆涂敷树脂的载体，涂敷树脂以芯材重量的5重量％－20重量％被覆到芯材上，因此可提高耐久性，并通过使涂敷树脂含有氧化钛细粉末以提高环境稳定性。
文档编号G03G9/113GK1707367SQ20051007599
公开日2005年12月14日 申请日期2005年6月7日 优先权日2004年6月7日
发明者加藤武, 浦田佳孝, 是松和哉 申请人:夏普株式会社