静电荷像显影用碳粉的制作方法

专利名称：静电荷像显影用碳粉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在电子照相法、静电记录法，以及静电印刷法等方法中用于使静电潜像显影的静电荷像显影用碳粉，下面有时只称为“碳粉”，更加详细为涉及一种，即使在高温高湿(H/H)等严峻的使用环境下，也在初期印字性能以及耐久印字性能方面表现优越的静电荷像显影用碳粉。
背景技术：
在电子照相装置、静电记录装置，以及静电印刷装置等成像装置中，将形成于感光体上的静电潜像，通过碳粉进行显影，从而形成所要图像的方法被广泛采用，适用于复印机、打印机、传真机，以及它们的多功能一体机等。例如，在使用了电子照相法的电子照相装置中，通常是用各种方法使由光导电性物质构成的感光体的表面都同样地带电后，在该感光体上形成静电潜像，接着用碳粉使该静电潜像显影，将碳粉图像转印在纸张等记录材料上之后，通过加热等方法对该碳粉图像进行定影，获得复印品。作为用于成像装置的碳粉，以提高碳粉的带电稳定性以及流动性等性能，从而获得所期望的印字性能为目的，一般使用将无机微粒子或者有机微粒子等外部添加剂，附着于，即从外部添加于碳粉粒子表面的碳粉。其中所述无机微粒或有机微粒比着色树脂粒子，即碳粉粒子的粒径还小。然而，在使用采用了以往的外部添加剂的碳粉的情况下，在高温高湿(H/H)等严峻环境下进行初期印刷时，与在常温常湿(N/N)环境下进行初期印刷时相比，更容易产生带电变动，不能够保持外部添加剂的功能，即不能保持赋予碳粉带电稳定性以及流动性等的功能。其结果会产生以下问题发生带电起动性差的情况，引发因初期灰雾等所致的画质恶化等现象，对初期印字性能带来不良影响。此外，在进行多张连续印刷的过程中，由于显影装置内的机械应力，即由于搅拌等所导致的碳粉粒子间的接触次数的增多等原因，会容易产生外部添加剂的粒子从碳粉粒子的表面埋没至内部，以及/或者从碳粉粒子的表面游离或脱离的不良情况。其结果，会产生以下问题印字的细线再现性下降的同时，引发因灰雾等所致的画质恶化现象，对初期印字性能带来不良影响。因此，这种碳粉的开发被寄予以下期望这种碳粉在初期印刷阶段中，不会被使用环境所左右，而能够发挥适宜的带电起动性，并且，在进行多张连续印刷的过程中，在显影装置内的机械应力下，不会产生外部添加剂的埋没或者游离等不良状况，使外部添加剂很适宜地附着在碳粉上的状态能够持久地保持，能够发挥稳定的带电性，即带电稳定性。例如，专利文献1公开了一种碳粉，该碳粉以提高碳粉的流动性、耐外壳性、定影性、清洁性、带电量的环境稳定性为目的，其是使用高疏水性热处理球状溶胶-凝胶二氧化硅微粒作为外部添加剂而得到的碳粉，其中所述高疏水性热处理球状溶胶-凝胶二氧化硅微粒是，通过硅烷化合物进行疏水化处理的、一次粒子平均粒径为0. 01 5 μ m的处理球状溶胶-凝胶二氧化硅微粒。此外，专利文献2公开了一种碳粉，其以提高碳粉的流动性以及耐久性，进一步抑制成膜以及灰雾的发生，从而提高清洁性为目的，该碳粉是在二氧化硅微粉中，将用烷基烷氧基硅烷进行过表面处理的表面改质二氧化硅微粉作为外部添加剂来使用所获得的。其中所述烷基烷氧基硅烷具有碳原子为6的己基以下的烷基。此外，专利文献3公开了一种碳粉，其目的是在补充碳粉时，使碳粉的带电稳定性优越，提高初期印字性能以及耐久印字性能，该碳粉是将个数平均一次粒径为0. 1 ιμπι的脂肪酸碱金属盐粒子或者脂肪酸碱土金属盐粒子，以及粒径不同的2种二氧化硅微粒一起作为外部添加剂来使用所获得的碳粉。先行技术文献专利文献专利文献1 日本专利特开2007-99582号公报专利文献2 日本专利特开2004-231498号公报专利文献3 日本专利国际公开2008-146881号公报

发明内容
发明所要解决的课题然而，专利文献1 3中，尚未达到具有上述近年所期待的印字性能的碳粉开发要求。本发明是鉴于所述实际情况所完成的，本发明的目的在于提供一种碳粉，该碳粉即使在高温高湿(Η/Η)等严峻的使用环境下，也能够保持所期望的外部添加剂的功能，即赋予碳粉带电稳定性以及流动性等的功能，带电起动性良好，具有持久的带电性以及流动性，即使进行了多张连续印刷也能维持细线再现性，并且，不易引发因灰雾等所致的画质恶化现象，在耐久印字性能方面表现优越。解决课题的手段在专利文献1中，虽然关于高温高湿(Η/Η)等严峻环境下的耐久印字性能进行了探讨，但是没有就初期印刷阶段的带电起动性进行探讨。此外，在专利文献2中，虽然关于常温常湿(Ν/Ν)环境下的印字性能进行了探讨，但是没有就高温高湿(Η/Η)等严峻环境下的印字性能进行探讨。另外，在专利文献3中，虽然关于常温常湿(Ν/Ν)环境下的初期印字性能以及耐久印字性能进行了探讨，但是没有就高温高湿(Η/Η)等严峻环境下的印字性能进行探讨。本发明的发明者们，为了达到所述目的，关于专利文献1 3中未能进行充分探讨的、在高温高湿(Η/Η)等严峻的使用环境下的初期印字性能以及耐久印字性能，也进行了深入地讨论，发现了作为外部添加剂，通过分别使用特定量的脂肪酸金属盐粒子，以及用特定的硅烷化合物进行表面处理过的具有特定粒径的球形硅溶胶微粒，即使在高温高湿(H/H)等严峻的使用环境下，外部添加剂也能保持所期望的功能，即赋予碳粉带电稳定性以及流动性等方面的功能，并以这些发现为基础，完成了本发明。即本发明的静电荷像显影用碳粉，含有着色树脂粒子以及外部添加剂，所述着色树脂粒子含有粘结树脂以及着色剂而成，其特征在于，
作为上述外部添加剂，含有外部添加剂A以及外部添加剂B，上述外部添加剂A是脂肪酸金属盐粒子，相对着色树脂粒子100重量份，该脂肪酸金属盐粒子的含有量为0. 01 0. 5重量份，上述外部添加剂B是个数平均一次粒径为30 SOnm的球形硅溶胶微粒，其中，该硅溶胶微粒是用含有碳原子数为8 20的烷基的硅烷化合物经过表面处理，相对着色树脂粒子100重量份，所述球形硅溶胶微粒的含有量为0. 3 2. 0重量份。在所述静电荷像显影用碳粉中优选为，所述硅烷化合物是烷基烷氧基硅烷化合物，或者烷基卤代硅烷化合物。在所述静电荷像显影用碳粉中优选为，作为外部添加剂其进一步含有外部添加剂C，且上述外部添加剂C是个数平均一次粒径为5 25nm的气相二氧化硅微粒，相对着色树脂粒子100重量份，该气相二氧化硅微粒的含有量为0. 1 1. 0重量份。在所述静电荷像显影用碳粉中优选为，所述球形硅溶胶微粒进一步用环状硅氮烷进行表面处理。在所述静电荷像显影用碳粉中优选为，所述气相二氧化硅微粒进一步用环状硅氮烷进行表面处理。在所述静电荷像显影用碳粉中优选为，所述着色树脂粒子的平均圆度在0. 975以上。在所述静电荷像显影用碳粉中优选为，所述着色树脂粒子含有电荷控制剂而成，该电荷控制剂为电荷控制树脂。发明效果根据如上所述的本发明的碳粉，能够提供一种，即使在高温高湿(H/H)等严峻的使用环境下，也能够保持所期望的外部添加剂的功能，即赋予碳粉带电稳定性以及流动性等方面的功能，带电起动性良好，具有持久稳定的带电性以及流动性，即使进行了多张连续印刷也能维持细线再现性，并且，不易引起因灰雾等所致的画质恶化现象，在耐久印字性能方面表现优越的碳粉。
具体实施例方式本发明的碳粉是含有着色树脂粒子以及外部添加剂的静电荷像显影用碳粉，所述着色树脂粒子是含有粘结树脂以及着色剂而成的，其特征在于，含有外部添加剂A以及外部添加剂B作为上述的外部添加剂，上述的外部添加剂A是脂肪酸金属盐粒子，相对着色树脂粒子100重量份，该脂肪酸金属盐粒子的含有量为0. 01 0. 5重量份，上述的是个数平均一次粒径为30 SOnm的球形硅溶胶微粒，其中，该硅溶胶微粒是用含有碳原子数为8 20的烷基的硅烷化合物经过表面处理，相对着色树脂粒子100重量份，该球形硅溶胶微粒的含有量为0. 3 2. 0重量份。下面，就本发明的碳粉进行说明。本发明的碳粉，由着色树脂粒子、脂肪酸金属盐粒子，以及球形硅溶胶微粒所构成，其中所述着色树脂粒子含有粘结树脂以及着色剂而成，球形硅溶胶微粒是用特定的硅烷化合物经过表面处理且具有特定粒径。
作为粘结树脂，只要是通常作为碳粉用的粘结树脂所使用的物质即可，没有特别的限制，例如可以列举出，聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、聚酯树脂，以及环氧树脂等。这些粘结树脂可以分别单独使用，也可以组合2种以上使用。通常，着色树脂粒子的制造方法大致分为，粉碎法等干式法，以及，乳液聚合凝聚法、分散聚合法、悬浮聚合法以及溶解悬浮法等湿式法。由于湿式法容易获得细线再现性等印字性能良好的碳粉，因此较为理想。在湿式法中，由于乳液聚合凝聚法、分散聚合法，以及悬浮聚合法等聚合法容易获得微米级的具有比较小粒径分布的碳粉，因此较为理想，而聚合法中悬浮聚合法更加理想。上述的乳液聚合凝聚法是，聚合乳化了的可聚合单体，得到树脂微粒子，使该树脂微粒子与着色剂等凝集，从而制造着色树脂粒子的一种方法。此外，上述溶解悬浮法是，将粘结树脂或者着色剂等碳粉成分溶解或者分散于有机溶剂中，将此溶液在水性介质中液滴形成，除去该有机溶剂，从而制造出着色树脂粒子的一种方法，可分别使用众所周知的方法实现。本发明的着色树脂粒子，能够采用湿式法或者干式法来制造。在采用湿式法中较理想的(A)悬浮聚合法或者干式法中具有代表性的(B)粉碎法来制造着色树脂粒子的情况下，分别按照以下的步骤进行。(A)悬浮聚合法(1)可聚合单体组合物的调制工序首先，对可聚合单体、着色剂，甚至是根据需要添加的电荷控制剂，以及脱模剂等其他添加物进行混合、溶解或者分散，进行可聚合单体组合物的调制。在调制可聚合单体组合物时，例如，使用介质分散机(media mill)进行。可聚合单体是指，具有可聚合的官能基的单体，可聚合单体通过聚合，成为粘结树脂。作为可聚合单体的主要成分，较为理想的是使用单乙烯基单体。作为单乙烯基单体，可例举，苯乙烯；乙烯基甲苯，以及α -甲基苯乙烯等苯乙烯衍生物；丙烯酸，以及甲基丙烯酸；丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯，以及丙烯酸二甲氨乙酯等丙烯酸酯；甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯，以及甲基丙烯酸二甲氨乙酯等甲基丙烯酸酯；丙烯酰胺，以及甲基丙烯酰胺；乙烯、丙烯，以及丁烯等烯烃等。这些单乙烯基单体可分别单独使用，或者组合2种以上使用。上述单乙烯基单体中，苯乙烯、苯乙烯衍生物、丙烯酸酯，以及甲基丙烯酸酯为尤其可适宜使用。作为聚合性单体的一部分，为改善碳粉的保存性，S卩，耐粘结性，可与上述单乙烯基单体一起使用任意的交联性的聚合性单体。交联性的聚合性单体是指具有2个以上可聚合的官能基的单体。作为交联性的聚合性单体，一般来说，只要是可用作碳粉用交联性的聚合性单体，既没有特别限制，例如可列举二乙烯基苯、二乙烯基萘以及它们的衍生物等芳香族二乙烯化合物；乙二醇二甲基丙烯酸酯以及二乙二醇二甲基丙烯酸酯等的二官能性的乙烯性不饱和羧酸酯；N，N’ - 二乙烯基苯胺以及二乙烯基醚等含有杂原子二乙烯化合物；三甲基丙烯酸三羟甲基丙酯以及四丙烯酸二羟甲基丙酯等的具有3个以上的乙烯基的化合物等。这些交联性的聚合性单体可分别单独使用，也可以2种以上组合使用。本发明中，交联性的聚合性单体的使用比例，相对于单乙烯单体100重量份，通常为0. 1 5重量份，以0. 3 2重量份较为理想。此外，作为可聚合单体的一部分，为了提高碳粉的保存性和低温定影性之间的平衡度，可以在使用上述单乙烯基单体的同时，使用任意的巨单体。巨单体是指，在分子链末端具有可聚合的碳-碳不饱和键，数量平均分子量Mn —般在1，000 30，000的反应性低聚物或者聚合物。作为巨单体，较理想为使用低聚物或者聚合物，其中所述低聚物或者聚合物具有比聚合可聚合单体而得到的聚合物即粘结树脂的玻璃化转变温度Tg更高的Tg。在本发明中，相对100重量份的单乙烯基单体，通常使用0. 01 10重量份的巨单体，较理想为使用0. 03 5重量份，进一步理想为使用0. 1 2重量份的巨单体。作为着色剂，在制造彩色碳粉即通常是指黑色碳粉、青色碳粉、黄色碳粉，以及洋红色碳粉4种彩色碳粉时，可以使用黑色着色剂、青色着色剂、黄色着色剂，以及洋红色着色剂。作为黑色着色剂，可以使用炭黑、钛黑，以及氧化锌铁和氧化镍铁等的磁性粉等颜料。作为青色(Cyan)着色剂可使用，例如，铜酞菁颜料，其衍生物以及蒽醌颜料等化合物。具体可例举C. I. Pigment Blue 2、3、6、15、15:1、15:2、15:3、15:4、16、17:1、以及 60 等。作为黄色着色剂可使用，例如，单偶氮颜料，以及双偶氮颜料等偶氮颜料，缩合多环颜料等化合物。具体可例举，C. I. Pigment Yellow 3、12、13、14、15、17、62、65、73、74、83、93、97、120、138、155、180、181、185、以及 186 等。作为洋红色(Magenta)着色剂可使用，例如，单偶氮颜料，以及双偶氮颜料等偶氮颜料，缩合多环颜料等化合物。具体可例举，C.I.Pigment Red 31、48、571、58、60、63、64、68、81、83、87、88、89、90、112、114、122、123、144、146、149、150、163、170、184、185、187、202、206、207、209、251、以及C. I. Pigment Violetl9 等。这些着色剂，既可以分别单独使用，也可以组合2种以上使用。在本发明中，相对于可聚合单体100重量份，通常以1 10重量份的比例使用着色剂较为理想。作为其他添加物，为了提高碳粉的带电性，可以使用正带电性或者负带电性的电荷控制剂。电荷控制剂，只要是一般碳粉用的电荷控制剂便可，没有特别的限制，但是在电荷控制剂中，由于正带电性或者负带电性的电荷控制树脂，与粘结树脂，或聚合单体的相容性高，能够向碳粉粒子提供稳定的带电性，即带电稳定性，因此较适合使用，从获得正带电性碳粉的观点看，使用正带电性的电荷控制树脂更加理想。作为正带电性的电荷控制树脂，可以使用藤仓化成公司制造的市售品，例如，可以列举出，商品名为FCA-161P的苯乙烯-丙烯酸树脂，商品名为FCA-207P的苯乙烯-丙烯酸树脂，以及商品名为FCA-201-PS的苯乙烯-丙烯酸树脂等。作为负带电性的电荷控制树脂，可以使用藤仓化成公司制造的市售品等，例如，可以列举出，商品名为FCA-626N的苯乙烯-丙烯酸树脂，商品名为FCA-748N的苯乙烯-丙烯酸树脂，以及商品名为FCA-101N的苯乙烯-丙烯酸树脂等。在本发明中，相对可聚合单体100重量份，通常以0. 3 10重量份的比例使用电荷控制剂，较理想为0. 5 8重量份。作为其他的添加物，为了提高碳粉从定影辊上剥离的性能，可以使用脱模剂。脱模剂一般只要是可作为碳粉用的脱模剂而使用的话，没有特别限定，例如可例举低分子量聚乙烯、低分子量聚丙烯，以及低分子量聚丁烯等聚烯烃蜡；烛(Candelilla)、巴西蜡棕榈(Copernicia prunifera)、米糠(Rice)、日本木蜡(JAPAN WAX)、霍霍巴(jojoba)等天然蜡；石蜡(PARAFFIN WAX)、微晶石蜡，以及凡士林油(Petrolatum)等石油蜡；褐煤(montan)、矿蜡(Ceresin)，以及地蜡(Ozokerite)等矿物蜡；费-托石蜡(Fischer-Tropsch wax)等合成蜡；季戊四醇四豆蔻酸酯、季戊四醇四棕榈酸酯、季戊四醇四硬脂酸酯，以及季戊四醇四月桂酸酯等季戊四醇酯，并且，双季戊四醇六豆蔻酸酯、双季戊四醇六棕榈酸酯，以及双季戊四醇六月桂酸酯等双季戊四醇酯、聚甘油脂肪酸酯等多价醇酯化合物等。这些脱模剂可分别单独使用，或者组合2种以上使用。在本发明中，相对可聚合单体100重量份，通常以0. 1 30重量份的比例使用脱模剂，较理想为1 20重量份。作为其他的添加剂，为了调整粘结树脂的分子量或者分子量分布，可以使用分子
量调整剂。分子量调整剂一般只要是可作为碳粉用的分子量调整剂而使用的话，没有特别限定，例如可例举叔十二烷基硫醇、正十二烷基硫醇、正辛基硫醇，以及2，2，4，6，6-五甲基庚烷-4-硫醇等硫醇类；四甲秋兰姆化二硫化物、四乙秋兰姆化二硫化物、四丁秋兰姆化二硫化物、N，N' - 二甲基-N，N' -二苯基秋兰姆二硫化物，以及N，N'-双十八烷基-N，N' -二异丙基秋兰姆二硫化物等秋兰姆二硫化物类等。这些分子量调整剂可分别单独使用，或者组合2种以上使用。在本发明中，相对可聚合单体100重量份，通常以0. 01 10重量份的比例使用分子量调整剂，较理想为0. 1 5重量份。(2)获取悬浮液的工序，即液滴形成工序将通过上述(1)可聚合单体组合物的调制工序所获得的可聚合单体组合物，悬浮于水系分散媒质中，获得悬浮液即可聚合单体组合物分散液。在此，悬浮是指，在水系分散媒质中，形成可聚合单体组合物的液滴的意思。用来形成液滴的分散处理工序，可以使用例如，荏原制作所公司制造的商品名为m^ara milder的管路式乳化分散机、Primix公司制造的商品名为T. K. Homomixer MARK II型的高速乳化·分散机等可进行强搅拌的装置来完成。作为水系分散媒质，既可以单独使用水，也可以并用低级醇，以及低级酮等能溶于水的溶剂。在液滴形成过程中，为了控制着色树脂粒子的粒径以及提高圆度，使水系分散媒质中含有分散稳定剂较为理想。
作为分散稳定剂，例如可以列举出，硫酸钡以及硫酸钙等硫酸盐；碳酸钡、碳酸钙， 以及碳酸镁等碳酸盐；磷酸钙等磷酸盐；氧化铝和二氧化钛等金属氧化物，以及氢氧化铝、 氢氧化镁和氢氧化铁(Ir0n(II)hydr0Xide)等金属氢氧化物等金属化合物；聚乙烯醇、甲基纤维素和明胶等水溶性高分子化合物；阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂，以及两性表面活性剂等有机高分子化合物等。其中在上述分散稳定剂中，含有金属化合物、尤其是不容水性的金属氢氧化物的胶质的分散稳定剂，由于能够使着色树脂粒子的粒径分布变窄，清洗后的分散稳定剂残存量较少，因此获得的碳粉能使图像清晰地再现，尤其不会使高温高湿下的图像品质恶化，所以较为理想。上述的分散稳定剂可以使用1种，或者组合2种一起使用。分散稳定剂的添加量， 相对可聚合单体100重量份，较理想为0. 1 20重量份，0. 2 10重量份更加理想。作为用于聚合性单体组合物的聚合的聚合引发剂可例举如过硫酸钾，以及过硫氨等无机过硫酸盐；4，4'-偶氮双(4-氰基缬草酸)、2，2'-偶氮双O-甲基-N-(2-羟乙基)丙酰胺、2，2'-偶氮双(2-脒基丙烷)二氢氯化物、2，2'-偶氮双0，4_二甲基戊腈)， 以及2,2'-偶氮双异丁腈等偶氮化合物；二叔丁基过氧化物、过氧化苯甲酰、过氧-2-乙基己酸叔丁酯、过氧-2乙基己酸叔己酯、过氧特戊酸叔丁酯、过氧二碳酸二异丙酯、过氧异邻苯二甲酸二叔丁酯，以及过氧异丁酸叔丁酯等有机过氧化物等。在这些当中，有机过氧化物被较理想地利用。聚合起始剂既可以在，将可聚合单体组合物分散在含有分散稳定剂的水系分散媒质后、液滴形成前的阶段进行添加，也可以直接添加在可聚合单体组合物中。用于聚合可聚合单体组合物的聚合起始剂的添加量，相对可聚合单体100重量份，较理想为0. 1 20重量份，0. 3 15重量份更加理想，1. 0 10重量份进一步理想。(3)聚合工序对通过所述( 获取悬浮液的工序即液滴形成工序所得到的、所期望的悬浮液， 即含有可聚合单体组合物的液滴的水系分散媒质进行加热，开始聚合，得到着色树脂粒子的水分散液。本发明的聚合温度，较理想为50°C以上，60 98°C更加理想。此外，本发明的聚合时间，较理想为1 20小时，2 15小时更加理想。然而，为了使可聚合单体组合物的液滴以稳定分散的状态进行聚合，在本聚合工序中，也可以继所述( 获取悬浮液的工序，即液滴形成工序之后，一边通过搅拌进行分散处理，一边进行聚合反应。也可以将通过聚合工序所获得的着色树脂粒子作为核层，在其外侧制作与核层不同的壳层，制作所获得的具有核壳层构造的，也称为“胶囊型”的着色树脂粒子。具有核壳层构造的着色树脂粒子通过拥有下述构造，即由低软化点的物质所构成的核层被具有比其高的软化点的物质即壳层所覆盖的构造，能够使碳粉的定影温度的低温化与保存时的防止凝集性能之间保持平衡。作为制造所述核壳型着色树脂粒子的方法，没有特别的限制，可以根据目前众所周知的方法制造。从制造效率方面来看，原位聚合法或者相分离法较为理想。下面说明按照原位聚合法制造核壳型着色树脂粒子的方法。
在分散有所述获得的着色树脂粒子的水分散液中，添加用于形成壳层的可聚合单体即壳层用可聚合单体与壳层用聚合起始剂，进行聚合，从而能够获得核壳型着色树脂粒子。作为壳层用可聚合单体，可以使用与所述可聚合单体相同的物质。其中较理想为， 单独使用1种单体或者组合2种以上进行使用，其中该单体能获得苯乙烯、甲基丙烯酸甲脂等Tg超过80°C的聚合物。作为用于聚合壳层用可聚合单体的壳层用聚合起始剂，可以列举出，过硫酸钾以及过硫酸铵等过硫酸金属盐；2，2'-偶氮双O-甲基-N-(2-羟乙基)丙酰胺)，以及2， 2'-偶氮双-(2-甲基-N-(l，l-双(羟甲基)2-羟乙基)丙酰胺)等水溶性的偶氮化合物等聚合起始剂。在本发明中使用的壳层用聚合起始剂的添加量，相对壳层用可聚合单体100重量份，较理想为0. 1 30重量份，1 20重量份更加理想。壳层的聚合温度，较理想为50°C以上，60 95°C更加理想。此外，壳层的聚合时间，较理想为1 20小时，2 15小时更加理想。(4)分离、清洗、过滤、脱水，以及干燥工序上述C3)聚合工序后所获得的着色树脂粒子的水分散液，较理想为按照常用方法根据需要多次反复进行分离、清洗、过滤、脱水，以及干燥这一系列操作。首先，为了除去残存在着色树脂粒子的水分散液中的分散稳定剂，较理想为，在着色树脂粒子的水分散液中添加酸或者碱进行清洗。使用的分散稳定剂是可溶于酸的无机化合物时，往着色树脂粒子水分散液中添加酸。另一方面，使用的分散稳定剂是可溶于碱的无机化合物时，往着色树脂粒子水分散液中添加碱。作为分散稳定剂，当使用可溶于酸的无机化合物时，往着色树脂粒子水分散液中添加酸，将PH调整至6.5以下较为理想。更加理想为将pH调整至6以下。作为添加的酸， 可以使用硫酸、盐酸、硝酸等无机酸，以及蚁酸、醋酸等有机酸，但是由于硫酸的分散稳定剂的除去效率大，并且对制造设备的负担较小，因此硫酸特别合适。(B)粉碎法在采用粉碎法制造着色树脂粒子时，按照以下步骤进行。首先，使用混合机，例如球磨机、V型混合机、三井矿山公司制造的注册商标的商品Henschel Mixer亨舍尔混合机、高速搅拌机、密炼机、whole burg internal混合器等对粘结树脂、着色剂，甚至是根据需要添加的电荷控制剂、脱模剂等其他添加物进行混合。接着，将根据上述方法得到的混合物，用加压式捏合机、双轴混炼挤出机、滚筒等， 一边加热一边混炼。将得到的混炼物，用锤片式粉碎机、刀式粉碎机、辊式粉碎机等粉碎机进行粗粉碎。进一步，用气流粉碎机、高速旋转式粉碎机等粉碎机进行微粉碎后，通过风力分级机、气流分级机等分级机，分级为所期望的粒径，获得按照粉碎法而得的着色树脂粒子。另外，在粉碎法中使用的粘结树脂、着色剂，甚至是根据需要添加的电荷控制剂、 脱模剂等其他添加物，可以使用上述(A)悬浮聚合法中列举的物质。此外，根据粉碎法所获得的着色树脂粒子，也可以与根据上述(A)悬浮聚合法所获得的着色树脂粒子相同，通过原位聚合法等方法将其形成为核壳型的着色树脂粒子。(着色树脂粒子)以下，就按照所述的(A)悬浮聚合法和(B)粉碎法所获得的着色树脂粒子的粒径特性进行叙述。另外，以下所述的着色树脂粒子包括核壳型与非核壳型两种。着色树脂粒子的体积平均粒径Dv，从形成高画质的图像的角度来考虑，较理想为 5 15 μ m，6 12 μ m更加理想，7 IOym进一步理想。所述着色树脂粒子的体积平均粒径Dv未达到上述下限值时，有时会出现碳粉的流动性下降，容易产生因灰雾等所致的画质恶化现象，给印字性能带来不良影响的情况。另一方面，所述着色树脂粒子的体积平均粒径Dv超过上述上限值时，有时会出现难以形成高清晰图像，所得到的图像的分辨率容易下降，给印字性能带来不良影响的情况。着色树脂粒子的体积平均粒径Dv与个数平均粒径Dn的比之粒径分布Dv/Dn，从形成高画质的图像的角度来考虑，较理想为1. 0 1. 3，更加理想为1. 0 1. 2。上述着色树脂粒子的粒径分布Dv/Dn，超过上述上限值时，有可能出现碳粉的流动性下降，容易产生因灰雾等所致的画质恶化现象，给印字性能带来不良影响的情况。而且，着色树脂粒子的体积平均粒径Dv与个数平均粒径Dn，是用粒径测量仪所测定的值，例如可以用贝克曼库尔特公司制造的商品名为Multisizer的粒径测量仪进行测量。着色树脂粒子的平均圆度，从形成高画质的图像的观点来看，较理想为0.975以上，0. 980以上更加理想，0. 985以上进一步理想。上述着色树脂粒子的平均圆度未达到上述下限值时，碳粉印字的细线再现性容易下降，会出现给印字性能带来不良影响的情况。在此，“圆度”被定义为，用粒子的投影图像的周长，除以与粒子图像具有相同投影面积的圆的周长所得到的值。此外，在本发明中的平均圆度作为将粒子形状进行定量地表示的简便方法来使用，是表示着色树脂粒子凹凸程度的指标，在着色树脂粒子完全为球状时平均圆度显示为1，着色树脂粒子的表面形状越复杂平均圆度的值就越小。平均圆度的求法为，对于η个粒子分别通过下述计算公式1求出，就0.4μπι以上的圆等效径的粒子进行测量过的各粒子的圆度Ci，接着，通过下述计算公式2求出平均圆度Ca。计算公式1:圆度Ci =与粒子的投影面积相等的圆的周长/粒子投影图像的周长。[数1]计算公式2:
J(Chfi)Ca=-i=4-
Z(fi)在所述计算公式2中，fi是圆度Ci的粒子的频率。所述圆度和平均圆度，例如可以使用希森美康公司制造的流动颗粒图像分析仪 [FPIA-2000]、[FPIA-2100]或者[FPIA-3000]等进行测量。
(5)外部添加工序通过将根据所述(A)聚合法或者(B)粉碎法等所获得的着色树脂粒子，与本发明中特定的外部添加剂A与外部添加剂B —起混合搅拌，进行外部添加处理，使这两种外部添加剂粒子均一并且适当地附着即在外部添加于着色树脂粒子的表面成为1成分碳粉。此外，该1成分碳粉，也可以进一步与载粒子一起混合搅拌，制成2成分显影剂。进行外部添加处理的搅拌机，只要是能够使外部添加剂附着于着色树脂粒子的表面的搅拌装置，便没有特别的限制，具有代表性的例如可以列举出，三井矿山公司制造的商品Henschel Mixer亨舍尔混合机、J丨I田制作所公司制造的商品Super Mixer、三井矿山公司制造的商品Q Mixer、细川密克朗公司制造的商品Mechano Fusion System、冈田精工公司制造的商品Mechano Mill,以及细川密克朗公司制造的商品Nobilta等高速搅拌机。在本发明中，作为外部添加剂，含有外部添加剂A，即脂肪酸金属盐粒子，以及外部添加剂B，即用特定的硅烷化合物进行表面处理过的具有特定粒径的球形硅溶胶微粒，并且分别使用特定量的多种外部添加剂。下面，就外部添加剂A即脂肪酸金属盐粒子，以及外部添加剂B即球形硅溶胶微粒，进行叙述。在本发明中，作为外部添加剂A使用的[脂肪酸金属盐粒子]是指，[金属]以及， 具有烷基(R-)的[高级脂肪酸(R-COOH)]的盐的粒子，其中所述烷基(R-)的碳原子数为 11 30、更加理想的碳原子数为12 M。作为用于本发明的构成脂肪酸金属盐粒子的[金属]可例举如极具典型的锂、 钠、钾、铷、铯、铍、镁、钙、锶、钡，以及锌等。在这些当中，因其低吸湿性，优选镁、钙以及锌等2价金属，其中更优选锌。而且，作为构成用于本发明的脂肪酸金属盐粒子的[高级脂肪酸(R-C00H)]，可例举，例如月桂酸(CH3 (CH2) 10COOH)、豆蔻酸(CH3 (CH2) 12C00H)、棕榈酸(CH3 (CH2) 14C00H)、 硬脂酸(CH3 (CH2) 16C00H)、花生酸(CH3 (CH2) 18C00H)、二十二烷酸(behenic acid) (CH3(CH2)2ciCOOH),以及二十四烷酸(CH3(CH2)22COOH)等。在这些当中优选棕榈酸、硬脂酸、花生酸，以及二十二烷酸、其中，更优选硬脂酸。作为本发明的用于脂肪酸金属盐粒子的例可例举月桂酸锂、豆蔻酸锂、棕榈酸锂，以及硬脂酸锂等脂肪酸锂；月桂酸酸钠、豆蔻酸钠、棕榈酸钠，以及硬脂酸钠等脂肪酸钠；月桂酸钾、豆蔻酸钾、棕榈酸钾，以及硬脂酸钾等脂肪酸钾；月桂酸镁、豆蔻酸镁、棕榈酸镁，以及硬脂酸镁等脂肪酸镁；月桂酸钙、豆蔻酸钙、棕榈酸钙，以及硬脂酸钙等脂肪酸钙；月桂酸锌、豆蔻酸锌、棕榈酸锌，以及硬脂酸锌等脂肪酸锌等。这些脂肪酸金属盐粒子可分别单独使用，或者组合2种以上使用。在上述脂肪酸金属盐粒子中，优选使用脂肪酸钙、脂肪酸镁，以及脂肪酸锌，而其中优选使用硬脂酸钙、硬脂酸镁，以及硬脂酸锌，特别优选使用硬脂酸锌。在本发明中使用的脂肪酸金属盐粒子的个数平均一次粒径，较理想为0. 1 5μ ，0. 2 3μ 更加理想，0. 3 2 μ m进一步理想。上述脂肪酸金属盐粒子的个数平均一次粒径未达到所述下限值时，脂肪酸金属盐粒子之间的凝集或者脂肪酸金属盐粒子埋没于着色树脂粒子等问题易于发生，有时会给碳粉的印字性能带来不良影响。
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另一方面，上述脂肪酸金属盐粒子的个数平均一次粒径超过上述上限值时，有时会出现，脂肪酸金属盐粒子易于从着色树脂粒子处游离或者脱离，不能充分地赋予碳粉粒子所期望的外部添加剂的功能，即赋予碳粉带电稳定性以及流动性等功能，给碳粉的印字性能带来不良影响的情况。在本发明中使用的脂肪酸金属盐粒子的含有量，相对着色树脂粒子100重量份为 0. 01 0. 5重量份，较理想为0. 03 0. 3重量份，进一步理想为0. 05 0. 2重量份。上述脂肪酸金属盐粒子的含有量未达到上述下限值时，有时会出现，无法获得所期望的外部添加剂的功能，即无法获得赋予碳粉带电稳定性以及流动性等功能，给碳粉的印字性能带来不良影响的情况。另一方面，所述脂肪酸金属盐粒子的含有量超过上述上限值时，有时会出现，带电起动性易于产生问题，并且无法赋予碳粉粒子长时间稳定的带电性以及流动性，给碳粉的印字性能带来不良影响的情况。本发明中使用的脂肪酸金属盐粒子可以使用各种市售品，例如堺化学工业公司制造的市售品中，可以列举出，个数平均一次粒径为0.7μπι的硬脂酸锂SPL-100F、个数平均一次粒径为1. 0 μ m的硬脂酸镁SPX-100F、个数平均一次粒径为0. 7 μ m的硬脂酸钙 SPC-100F,以及个数平均一次粒径为0. 5 μ m的硬脂酸锌SPZ-100F。在本发明中，使用特定量的上述外部添加剂A，即脂肪酸金属盐粒子的同时，还使用特定量的外部添加剂B，即用特定的硅烷化合物进行表面处理过的具有特定粒径的球形硅溶胶微粒。在本发明中，作为外部添加剂B所使用的[球形硅溶胶微粒]是指，球形度高的硅溶胶微粒子，该硅溶胶微粒子使用具有碳原子数为8 20的烷基的硅烷化合物作为疏水化处理剂进行过表面处理。并且，[硅溶胶微粒子]是指，通过溶胶法制造的二氧化硅微粒。在本发明中，作外部添加剂B，通过使用具有碳原子数为8 20的烷基的硅烷化合物进行表面处理过的[球形硅溶胶微粒子]，外部添加剂B与着色树脂粒子的亲和性变为最佳，不会产生外部添加剂B埋没以及/或者游离等问题，能够维持将外部添加剂B的粒子均勻并且适宜地附着于着色树脂粒子表面之状态，赋予碳粉粒子稳定的带电性，即带电稳定性。在此，[具有碳原子数为8 20的烷基的硅烷化合物]是指，与硅烷化合物的中心元素之4价硅原子(Si)直接键合的4个基团中，至少1个基团是由碳原子数为8 20的直链或者分枝状烷基(R1)构成的硅烷化合物，可以用下述式1的通式表示。[化1]式1:R1 (R2)nSi(X)3-H上述式1中，R1表示选自由碳原子数为8 20的直链或者分枝状烷基构成的组中的任何一种基团；R2表示选自由氢原子、碳原子1 20的直链或者分枝状烷基，以及苯基构成的组中的任何一种基团；X表示选自由烷氧基、卤素基以及碳原子1 6的直链或者分枝状烷基构成的组中的任何一种基团；n是0 3的整数。在本发明中特定为疏水化处理剂的上述式1所表示的硅烷化合物中，R1是碳原子数为8 20的直链或者分枝状烷基，较理想为碳原子数为8 18的直链或者分枝状烷基，更加理想为碳原子数为8 18的直链状烷基。上述R1的碳原子数未达到上述下限值时，作为外部添加剂B使用的球形硅溶胶微粒的表面处理不能均勻并且适宜地进行，在高温高湿(H/H)等严峻环境下，受到使用环境的影响，无法得到适合的带电起动性，进一步不能赋予碳粉粒子持久稳定的带电性以及流动性，有时给碳粉的印字性能带来不良影响。另一方面，上述R1的碳原子数超过上述上限值时，有时会出现表面处理的反应性下降，疏水化处理不充分的情况。作为上述式1的通式所表示的硅烷化合物，具体可以列举出，烷基硅烷化合物、烷基烷氧基硅烷化合物，以及烷基商代硅烷化合物等。作为烷基硅烷化合物可例举四辛基硅烷、四壬基硅烷、四癸烷基硅烷、四十一烷基硅烷、四十二烷基硅烷、四十三烷基硅烷、四十四烷基硅烷、四十五烷基硅烷、四十六烷基硅烷、四十七烷基硅烷、四十八烷基硅烷、四十九烷基硅烷，以及四二十烷基硅烷等。作为烷基烷氧基硅烷可例举辛基三乙氧基硅烷、壬基三乙氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、十一烷基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十三烷基三乙氧基硅烷、十四烷基三乙氧基硅烷、十五烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷、十七烷基三乙氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷、十九烷基三乙氧基硅烷，以及二十烷基三乙氧基硅烷等单烷基三乙氧基硅烷类；二辛基二乙氧基硅烷、二壬二乙氧基硅烷、二癸基二乙氧基硅烷、双i^一烷基二乙氧基硅烷、双十二烷基二乙氧基硅烷、双十三烷基二乙氧基硅烷、双十四烷基二乙氧基硅烷、双十五烷基二乙氧基硅烷、双十六烷基二乙氧基硅烷、双十七烷基二乙氧基硅烷、双十八烷基二乙氧基硅烷、双十九烷基二乙氧基硅烷，以及双二十烷基二乙氧基硅烷等二烷基二烷氧基硅烷类；三辛基乙氧基硅烷、三壬基乙氧基硅烷、三癸基乙氧基硅烷、 三十一烷基乙氧基硅烷、三十二烷基乙氧基硅烷、三十三烷基乙氧基硅烷、三十四烷基乙氧基硅烷、三十五烷基乙氧基硅烷、三十六烷基乙氧基硅烷、三十七烷基乙氧基硅烷、三十八烷基乙氧基硅烷、三十九烷基乙氧基硅烷，以及三二十烷基乙氧基硅烷等三烷基单烷氧基硅烷类等。作为烷基卤化硅烷化合物可例举如二甲基辛基氯硅烷、二甲基壬基氯硅烷、二甲基癸基氯硅烷、二甲基十一烷基氯硅烷、二甲基十二烷基氯硅烷、二甲基十三烷基氯硅烷、 二甲基十四烷基氯硅烷、二甲基十五烷基氯硅烷、二甲基十六烷基氯硅烷、二甲基十七烷基氯硅烷、二甲基十八烷基氯硅烷、二甲基十九烷基氯硅烷，以及二甲基二十烷基氯硅烷等烷基氯化硅烷类；二甲基辛基溴硅烷、二甲基壬基溴硅烷、二甲基癸基溴硅烷、二甲基十一烷基溴硅烷、二甲基十二烷基溴硅烷、二甲基十三烷基溴硅烷、二甲基十四烷基溴硅烷、二甲基十五烷基溴硅烷、二甲基十六烷基溴硅烷、二甲基十七烷基溴硅烷、二甲基十八烷基溴硅烷、二甲基十九烷基溴硅烷，以及二甲基二十烷基溴硅烷等烷基溴化硅烷类等。这些硅烷化合物可分别单独使用，或者组合2种以上使用。在上述硅烷化合物当中，优选烷基烷氧基硅烷化合物、烷基商化硅烷化合物、其中更优选单烷基三烷氧基硅烷类，以及烷基氯化硅烷类，其中，特优选辛基三乙氧基硅烷、 十八烷基三乙氧基硅烷，以及双甲基十八烷基氯硅烷。在本发明中，球形硅溶胶微粒，除了使用具有碳原子数为8 20的烷基的硅烷化合物作为疏水化处理剂进行表面处理之外，还进一步使用链状硅氮烷以及/或者环状硅氮烷进行表面处理，由于这样能够使外部添加剂B与着色树脂粒子的亲和性变为最佳，将外部添加剂B的粒子均勻并且适宜地附着于或者外部添加于着色树脂粒子的表面的效果得到提高，因此较为理想。作为链状硅氮烷，只要是通常作为疏水化处理剂来使用的物质即可，没有特别的限制，例如可以列举出，下述式2的通式所表示的链状硅氮烷。[化2]式2:
权利要求
1.一种静电荷像显影用碳粉，其含有着色树脂粒子以及外部添加剂，所述着色树脂粒子含有粘结树脂以及着色剂而成，其特征在于，作为所述的外部添加剂含有外部添加剂A以及外部添加剂B，上述外部添加剂A是脂肪酸金属盐粒子，相对着色树脂粒子100重量份，该脂肪酸金属盐粒子的含有量为0. 01 0. 5重量份，上述外部添加剂B是个数平均一次粒径为30 SOnm的球形硅溶胶微粒，其中，该硅溶胶微粒是用含有碳原子数为8 20的烷基的硅烷化合物经过表面处理，相对着色树脂粒子100重量份，所述球形硅溶胶微粒的含有量为0. 3 2. 0重量份。
2.如权利要求1所述的静电荷像显影用碳粉，其特征在于，所述硅烷化合物是烷基烷氧基硅烷化合物，或者烷基商代硅烷化合物。
3.如权利要求1或2所述的静电荷像显影用碳粉，其特征在于，作为外部添加剂其进一步含有外部添加剂C，所述外部添加剂C是个数平均一次粒径为5 25nm的气相二氧化硅微粒，相对着色树脂粒子100重量份，该气相二氧化硅微粒的含有量为0. 1 1. 0重量份。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的静电荷像显影用碳粉，其特征在于，所述球形硅溶胶微粒，进一步用环状硅氮烷进行表面处理。
5.如权利要求3所述的静电荷像显影用碳粉，其特征在于，所述气相二氧化硅微粒，进一步用环状硅氮烷进行表面处理。
6.如权利要求1至5中任何一项所述的静电荷像显影用碳粉，其特征在于，所述着色树脂粒子的平均圆度在0. 975以上。
7.如权利要求1至6中任何一项所述的静电荷像显影用碳粉，其特征在于，所述着色树脂粒子含有电荷控制剂而成，该电荷控制剂为电荷控制树脂。
全文摘要
本发明的课题在于提供一种碳粉，该碳粉即使在高温高湿(H/H)等严峻的使用环境下，也能够保持所期望的外部添加剂的功能，即赋予碳粉带电稳定性以及流动性等方面的功能，该碳粉带电起动性良好，具持久的稳定的带电性以及流动性，即使进行多张连续印刷也能维持细线再现性，并且，不易发生因灰雾等所引起的画质恶化现象，在耐久印字性能方面也十分优越。本发明的特征在于，在静电荷像显影用碳粉中包含了着色树脂粒子以及外部添加剂，所述着色树脂粒子包含有粘结树脂以及着色剂而成，该静电荷像显影用碳粉中含有外部添加剂A以及外部添加剂B作为上述的外部添加剂，所述的外部添加剂A是脂肪酸金属盐粒子，相对着色树脂粒子100重量份，该脂肪酸金属盐粒子的含有量为0.01～0.5重量份，上述的外部添加剂B是个数平均一次粒径为30～80nm的球形硅溶胶微粒，该硅溶胶微粒是用含有碳原子数为8～20的烷基的硅烷化合物经过表面处理，相对着色树脂粒子100重量份，所述球形硅溶胶微粒的含有量为0.3～2.0重量份。
文档编号G03G9/08GK102369485SQ20108001434
公开日2012年3月7日 申请日期2010年3月29日 优先权日2009年4月1日
发明者佐光之法 申请人:日本瑞翁株式会社