磁性調色劑的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及用于電子照相術、使靜電潛像可視化的圖像形成方法和調色劑噴射中 的磁性調色劑（下文中有時簡稱為〃調色劑〃）。
【背景技術】
[0002] 近年來，復印機或打印機等已經開始要求高速化和長壽命化，進而磁性調色劑已 經開始需要能夠比現有技術保持更長期的使用。此外，對設備的節能的需求日益增長，與此 同時，強烈要求與上述需求對應的調色劑優異的低溫定影性能。
[0003] 通常，低溫定影性能涉及調色劑的粘度，進而要求調色劑在定影時隨著加熱快速 熔融的性質，即所謂的迅速熔融性。
[0004] 如在日本專利申請特開No. 2004-138920中記載的，提議了含有通過引入結晶性 嵌段聚酯而各自改善迅速熔融性的調色劑顆粒的調色劑，其中各調色劑顆粒具有外部添加 劑的表面覆蓋率設定為高達100%以上。日本專利申請特開No. 2004-138920提議了通過此 類過程改善調色劑的顯影穩定性同時實現其低溫定影性。然而，當設想復印機或打印機等 在未來具有更高的速度和更長的壽命時，期待如在其顯影單元中的攪拌或其主體的溫度升 高等外來壓力進一步強化，進而顯影性的降低、圖像缺陷或熔融粘附至構件由于外部添加 劑的嵌入而發生。因此，調色劑有改善的余地。
[0005] 為了抑制此類嵌入，已經進行了許多各自涉及使用具有大粒徑的外部添加劑的嘗 試來抑制外部添加劑在調色劑的表面中的嵌入和改善其顯影耐久性。
[0006] 如在例如日本專利申請特開No. 2002-318467、日本專利申請特開 No. 2005-202131、和日本專利申請特開No. 2013-92748中記載的，提議了添加間隔子粒子 來抑制外部添加劑的嵌入和改善調色劑的耐久穩定性。然而，預期到那些間隔子粒子的添 加不利地影響調色劑的低溫定影性。
[0007] 此外，已知一般利用作間隔子粒子的無機細顆粒、或各自使用具有高交聯密度的 樹脂作為核樹脂的有機-無機復合細顆粒具有高體積比熱。因此，當將可以充分地升高外 部添加劑的溫度的熱量投入定影單元時，存在的風險在于調色劑圖像在定影后的溫度難以 下降，進而其中在打印之后即刻層疊紙張時，紙張彼此粘附，即所謂的打印紙張的粘附的現 象發生。
[0008] 如上所述，考慮到在未來打印機等的高速化和長壽命化、以及其節能化，需要具有 高顯影性且低溫定影性和打印紙張的耐粘附性優異的調色劑。然而，目前，為此目的要解決 非常多的技術問題，并且現有技術的調色劑有改善的余地。
【發明內容】
[0009] 本發明的目的是提供解決上述問題的磁性調色劑。
[0010] 具體而言，本發明的目的是提供一種磁性調色劑，其在高速打印時的耐久穩定性 和低溫定影性優異，并且能夠令人滿意地抑制打印紙張上的粘附的發生。
[0011] 根據本發明的一個實施方案，提供了一種磁性調色劑，其包括：
[0012] 各自含有粘結劑樹脂、磁性材料和脫模劑的調色劑顆粒；和
[0013] 在所述調色劑顆粒的表面上的無機細顆粒"a"和有機-無機復合細顆粒，
[0014] 其中：
[0015] 所述有機-無機復合細顆粒包括
[0016] i)乙烯基系樹脂顆粒和嵌入所述乙烯基系樹脂顆粒中的無機細顆粒"b"，
[0017]ii)所述有機-無機復合細顆粒的80°C下的體積比熱為2, 900kX/(m3 ·°C)以上 且 4,2001^1/(1113，°(：)以下，和
[0018] iii)所述調色劑含有相對于所述調色劑的質量為0.5質量％以上且3.0質量％以 下的有機-無機復合細顆粒；
[0019] 所述無機細顆粒"a"至少含有選自由二氧化硅細顆粒、氧化鈦細顆粒和氧化鋁細 顆粒組成的組的無機氧化物細顆粒，并且具有5nm以上且25nm以下的數均粒徑（D1);
[0020] 當各所述調色劑顆粒的表面被所述無機細顆粒"a"覆蓋的覆蓋率由A(% )表示 時，所述覆蓋率A是45. 0 %以上且70. 0 %以下；和
[0021] 所述脫模劑包括酯化合物。
[0022] 參考附圖，從下述示例性實施方案的描述中本發明的進一步特征將變得顯而易 見。
【附圖說明】
[0023] 圖1為用于說明可以用于無機細顆粒的外部添加和混合的混合處理設備的實例 的示意圖。
[0024] 圖2為用于說明混合處理設備的攪拌構件的構造的實例的示意圖。
[0025] 附圖標iP,說明
[0026] 1 :主體外殼，2 :旋轉體，3、3a、3b:攪拌構件，4:夾套，5:原料入口，6:產品出口， 7:中心軸，8:驅動部，9 :處理空間，10 :旋轉體的邊緣側邊，11 :旋轉方向，12 :返回方向， 13 :進給方向，16 :原料入口用內插件（innerpiece)，17 :產品出口用內插件，d:攪拌構件 的重疊部顯示的間隔，D:攪拌構件的寬度
【具體實施方式】
[0027] 參考附圖，現在將詳細地描述本發明的優選實施方案。
[0028] 為了獲得具有良好的低溫定影性的調色劑，調色劑需要在調色劑通過定影單元輥 隙的短時間內快速熔融。通常已知作為用于調色劑的主組分的樹脂組分的熔融特性的控制 是快速熔融調色劑的手段。
[0029] 同時，要求與高速打印系統相對應的顯影性的穩定化。在這種背景下，滿足如上所 述的低溫定影性能的調色劑針對如在系統的顯影單元中的攪拌或其主體的溫度的升高等 外來壓力是薄弱的，進而諸如由于其外部添加劑的嵌入引起的調色劑的耐久性的劣化或其 對構件的粘附等問題很可能發生。
[0030] 為了抑制此類嵌入，已知的是添加作為間隔子（spacer)的各自具有大粒徑的無 機細顆粒來抑制外部添加劑在調色劑的表面中的嵌入或改善其顯影耐久性。然而，各自具 有大粒徑的無機細顆粒的添加可影響調色劑的低溫定影性。預期這是因為外部添加劑的粒 徑的增大加寬調色劑顆粒之間的間距從而阻止因調色劑在加熱下的熔融而造成的調色劑 顆粒的聚結或它們定影至紙張。另外，為了用各自具有大粒徑的無機細顆粒覆蓋調色劑的 表面的一定面積，增大要添加的外部添加劑的體積。在該情況下，外部添加劑整體的熱容增 大，進而變得難以供給在定影時調色劑基礎顆粒足以熔融的熱能。這點還可以是低溫定影 性的下降的因素。此外，各自具有大粒徑的那些無機細顆粒具有高體積比熱。因此，當將可 以充分地升高調色劑的溫度的熱量投入定影單元時，存在的風險在于調色劑圖像在定影后 的溫度難以下降，進而打印紙張的粘附發生。相對地，給出各自具有大粒徑的樹脂顆粒作為 具有低體積比熱的間隔子粒子的實例，但是樹脂顆粒通常減少調色劑的流動性。因此，未獲 得均一的帶電分布，這可妨礙調色劑的顯影穩定性。
[0031] 鑒于前述，本發明的發明人進行研究以期尋求到顯影穩定性和低溫定影性優異且 抑制打印紙張的粘附的發生的調色劑。結果，本發明人揭示了上述矛盾可以通過下述來解 決：使用一定量的特定有機-無機復合細顆粒；指定磁性調色劑顆粒的表面被無機細顆粒 覆蓋的覆蓋率和具有固定至磁性調色劑顆粒的表面的無機細顆粒的覆蓋率之間的關系；和 將要引入粘結劑樹脂中的脫模劑的種類特征化。
[0032] 首先，描述本發明的磁性調色劑的概要。
[0033] 本發明的磁性調色劑中，改善粘結劑樹脂的迅速熔融性。另外，迅速熔融性的改善 通過將酯化合物作為脫模劑引入磁性調色劑顆粒中來實現。
[0034] 另外，本發明的磁性調色劑中，以適合的量添加各自具有特定形狀和具有特定體 積比熱的有機-無機復合細顆粒用于改善其中高速打印時的顯影穩定性和打印紙張的耐 粘附性。
[0035] 另外，本發明的磁性調色劑中，優化具有固定至磁性調色劑顆粒的表面的無機細 顆粒的覆蓋率。
[0036] 在此類磁性調色劑的情況下，雖然實現良好的顯影穩定性，但是變得容易將熱轉 移至磁性調色劑和熱從磁性調色劑中散出，進而能夠實現低溫定影性的改善和打印之后打 印紙張的粘附的抑制。
[0037] 本發明的調色劑含有酯化合物作為脫模劑。當將酯化合物作為脫模劑引入時，脫 模劑微細地分散在粘結劑樹脂中，進而微域（microdomain)因脫模劑形成于粘結劑樹脂 中。該域使樹脂塑化，改善調色劑顆粒的迅速熔融性，并且改善低溫定影性。然而，當無機 細顆粒作為外部添加劑外部添加至調色劑時，如上所述，諸如在圖像形成設備的顯影單元 中的攪拌或其主體的溫度的升高等外來壓力造成諸如由于外部添加劑的嵌入而引起的調 色劑的耐久性的劣化或其粘附至構件等問題。另外，即使當各自具有大粒徑的無機細顆粒 作為間隔子粒子添加至調色劑時，存在的風險在于細顆粒由于長期使用而滾動至調色劑顆 粒的表面的凹部，進而在調色劑的使用期間未獲得充分的顯影穩定性。此外，具有高體積比 熱的顆粒存在于無機細顆粒中，并且可能造成打印紙張的耐粘附性的問題。同時，即使當打 印紙張的耐粘附性通過添加具有低體積比熱的樹脂顆粒來改善時，樹脂顆粒通常也減少調 色劑的流動性，進而調色劑可能不能具有穩定的帶電性。
[0038] 鑒于前述，本發明的發明人進行深入研究，結果，發現了當有機-無機復合細顆粒 用作間隔子粒子和酯化合物用作脫模劑時，獲得大的效果且可解決上述問題。
[0039] 對于前述的原因尚不清楚，但是本發明人推測原因如下所述。
[0040] 首先，酯化合物作為脫模劑的使用賦予迅速熔融性至粘結劑樹脂。如上所述，當將 熱施加至其中酯化合物微細地分散從而形成微域的粘結劑樹脂時，中調色劑熔融時的吸熱 行為在極其短的時間內完成。當將其體積比熱已經受控的有機-無機復合細顆粒外部添加 至使用此類粘結劑樹脂的調色劑顆粒時，甚至在高速打印機中的定影時也維持迅速熔融性 且實現低溫定影性。此外，關于定影之后調色劑在紙張上的冷卻速度，粘結劑樹脂的發熱行 為在短時間內完成，進而打印紙張的耐粘附性改善。
[0041] 此外，在有機-無機復合細顆粒的80°C下的體積比熱為2, 900kX/(m3 ·°C)以上且 4, 200kX/(m3 ·°C)以下的情況下，即使當細顆粒在高速化和長壽命化的電子照相過程中受 到相對強的物理摩擦等時，調色劑的溫度升高，進而細顆粒難以嵌入調色劑基礎顆粒的表 面中。在定影時，對調色劑顆粒的熔融的影響小，進而可以令人滿意地維持調色劑顆粒的低 溫定影性。體積比熱優選為3, 100kX/(m3 ·°C)以上且4, 200kX/(m3 ·°C)以下，因為以額 外令人滿意的方式展現那些效果。
[0042] 有機-無機復合細顆粒的體積比熱可以通過改變無機細顆粒的種類或改變無機 細顆粒相對于乙烯基樹脂細顆粒的量來調節。
[0043] 體積比熱是根據材料的溫度變化的熱特征值，但是考慮到在普通打印機和復印機 的各熱定影步驟中在紙上的溫度，本發明的發明人認為80°C是用于表示調色劑的熱變化的 最佳值。因此，本發明中，指定80°C下的體積比熱。
[0044] 另外，調色劑含有相對于調色劑的質量為0. 5質量％以上且3. 0質量％以下的有 機-無機復合細顆粒。當有機-無機復合細顆粒的添加份數落在上述范圍內時，甚至在高 速化和長壽命化的設備構成中，充分的帶電性和充分的流動性也可以賦予至調色劑而不抑 制其低溫定影性。
[0045] 此外，本發明中用作脫模劑的酯化合物優選為單官能性酯化合物（在其分子中具 有一個酯鍵）、或具有兩個以上的官能團的多官能性酯化合物（在其分子中具有兩個以上 的酯鍵）。其中，單官能性酯化合物可以容易地變成線性的，進而酯化合物與粘結劑樹脂之 間的相容性改善，并且低溫定影性改善。
[0046] 此外，當已經控制體積比熱的有機-無機復合細顆粒用于各自通過將酯化合物引 入粘結劑樹脂而獲得的調色劑顆粒中時，調色劑的熱可以有效地散出，進而可以抑制打印 紙張的粘附。
[0047] 單官能性酯化合物的優選的具體實例包括：具有脂肪酸酯作為主組分的蠟如巴西 棕櫚蠟或褐煤酸酯蠟；通過將脂肪酸酯脫酸以除去其部分或全部的酸組分而獲得的蠟如脫 酸巴西棕櫚蠟；例如通過植物油和脂肪的氫化獲得的具有羥基的甲基酯化合物；和飽和脂 肪酸單酯如硬脂酸硬脂醇酯或山崳酸山崳醇酯。
[0048] 可以用作酯化合物用材料的脂肪酸的優選的實例包括：硬脂酸、山崳酸、肉豆蔻 酸、棕櫚酸、花生酸、和二十四烷酸。作為酯化合物的構成成分的醇，優選給出例如，硬脂醇、 山崳醇、二十烷醇和二季戊四醇。
[0049] 通過用差示掃描量熱儀（DSC)測量的在升溫時最高吸熱峰的峰溫度指定的脫模 劑的熔點優選為60°C至140°C，更優選60°C至90°C。具有在所述范圍的熔點的酯化合物的 使用可以改善低溫定影性。此外，如上所述，具有特定體積比熱的有機-無機復合細顆粒的 外部添加可以有效地在定影之后使調色劑顆粒的熱散出，進而實現良好的打印紙張的耐粘 附性。
[0050] 此外，調色劑顆粒的吸熱峰的半寬度優選為2. 0°C以上且10. 0°C以下，更優選 2. 0°C以上且8. 0°C以下。當調色劑顆粒的吸熱峰的半寬度控制在所述范圍內時，調色劑顆 粒可以容易地在定影時熔融，進而低溫定影性改善。此外，在有機-無機復合細顆粒附著至 調色劑顆粒時，使定影之后調色劑在紙上的熱有效地散出，進而打印紙張的耐粘附性改善。 稍后描述本發明的調色劑的吸熱峰的半寬度和酯化合物的熔點的測量方法。
[0051] 為了將吸熱峰熱量控制在所述范圍內，酯化合物的含量優選為1. 0質量份以上且 10. 〇質量份以下，相對于100質量份粘結劑樹脂。稍后描述吸熱峰熱量的測量方法。
[0052]當脫模劑的含量控制在所述范圍內時，可以在其中維持低溫定影性的狀態下改善 打印