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CN106200290B - 静电潜像显影用调色剂及其制造方法 - Google Patents

静电潜像显影用调色剂及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种静电潜像显影用调色剂及其制造方法。本发明的静电潜像显影用调色剂含有多个调色剂颗粒,所述调色剂颗粒具有调色剂核和壳层。壳层含有多个第一壳颗粒和多个第二壳颗粒。第一壳颗粒以25%以上50%以下的包覆率对调色剂核进行包覆,第二壳颗粒以5%以上30%以下的包覆率对该调色剂核进一步进行包覆。SP值满足式子“调色剂核的SP值>第一壳颗粒的SP值>第二壳颗粒的SP值”。

Description

静电潜像显影用调色剂及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种静电潜像显影用调色剂及其制造方法。
背景技术
专利文献1中,记载了包含调色剂核和壳颗粒的调色剂,调色剂核含有苯乙烯-丙烯酸类改性聚酯树脂,壳颗粒包覆调色剂核且以苯乙烯-丙烯酸类树脂为主要成分。这种调色剂中,使调色剂核的苯乙烯-丙烯酸类成分与壳颗粒的苯乙烯-丙烯酸类成分进行部分相容化,将壳颗粒固定在调色剂核的表层上。通过将壳颗粒固定在调色剂核的表层上,使调色剂颗粒的表面上形成凹凸部分。
〔专利文献〕
专利文献1:日本特开2013-11644号公报
发明内容
但是,对于专利文献1所述的调色剂,可以认为压力容易集中在调色剂颗粒的表面上形成的凸部上。还有,在构成调色剂核的树脂与构成壳颗粒的树脂的相容性高的情况下,可以认为凸部容易埋入在调色剂颗粒的表面中。因此,只通过专利文献1所述的技术,难以提供一种静电潜像显影用调色剂,既能够兼顾低温定影性和耐热贮存性,又能够长期形成适当图像浓度的图像。
本发明是鉴于上述课题而作出的,其目的在于提供一种静电潜像显影用调色剂及其制造方法,该静电潜像显影用调色剂既能够兼顾低温定影性和耐热贮存性,又能够长期形成适当图像浓度的图像。
本发明的静电潜像显影用调色剂含有多个调色剂颗粒,所述调色剂颗粒具有调色剂核以及包覆所述调色剂核的表面的壳层。所述壳层含有多个第一壳颗粒和多个第二壳颗粒。所述第一壳颗粒对所述调色剂核进行包覆。所述第二壳颗粒对所述第一壳颗粒包覆的所述调色剂核进一步进行包覆。所述第一壳颗粒的包覆率(CF)满足以下所示的式(1)。所述第二壳颗粒的包覆率(CS)满足以下所示的式(2)。所述调色剂核的溶解度参数(SPT)、所述第一壳颗粒的溶解度参数(SPF)和所述第二壳颗粒的溶解度参数(SPS)满足以下所示的式(3)。
25%≤CF≤50%···(1)
5%≤CS≤30%···(2)
SPT>SPF>SPS···(3)
本发明的静电潜像显影用调色剂制造方法是上述静电潜像显影用调色剂的制造方法。本发明的静电潜像显影用调色剂制造方法包括在所述调色剂核的表面上形成壳层的处理。形成壳层的处理包括:以满足所述式(1)的方式,使所述第一壳颗粒附着在所述调色剂核的表面上;以满足所述式(2)的方式,通过干式混合所述第一壳颗粒已附着的所述调色剂核和所述第二壳颗粒,使所述第二壳颗粒附着在所述第一壳颗粒已附着的所述调色剂核的表面上。
〔发明效果〕
根据本发明,能够提供一种静电潜像显影用调色剂及其制造方法,该静电潜像显影用调色剂既能够兼顾低温定影性和耐热贮存性,又能够长期形成适当图像浓度的图像。
附图说明
图1是表示本发明实施方式所涉及的静电潜像显影用调色剂所含的调色剂颗粒的截面结构一个例子的图。
图2是放大表示图1所示的调色剂母粒的表面一部分的图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行详细说明。本发明不以任何方式限定于以下的实施方式中,在本发明的目的范围内可以进行适当变更后再实施。另外,对于说明重复之处,存在适当省略了说明的情况,但不以此限定发明的要旨。
本实施方式所涉及的静电潜像显影用调色剂(以下,有时记载为“调色剂”)是由大量调色剂颗粒构成的粉末。本实施方式所涉及的调色剂所含的调色剂颗粒具有:调色剂核、形成在调色剂核的表面上的壳层。在壳层的表面上,外部添加剂也可以附着。另外,不需要的情况下,也可以省略掉外部添加剂。以下,有时将外部添加剂附着前的调色剂颗粒记载为调色剂母粒。还有,将用于形成壳层的材料记载为壳材料。例如,本实施方式所涉及的调色剂可以用在电子照相装置(图像形成装置)中。
图像形成装置中,使用含有调色剂的显影剂对静电潜像进行显影。例如,在图像形成装置采用中间转印方式的情况下,显影工序中,使带电了的调色剂附着在感光体上所形成的静电潜像上,形成调色剂像。接着,在随后的转印工序中,将调色剂像转印到中间转印体(例如,中间转印带)上,再将中间转印体上的调色剂像转印到记录介质(例如,纸张)上。然后,对调色剂像进行加热,使调色剂像定影在记录介质上。其结果,在记录介质上形成图像。例如,通过将黑色、黄色、品红色和青色这四种颜色的调色剂像叠加,可以形成全彩色图像。
本实施方式所涉及的调色剂中,调色剂颗粒具有调色剂核和壳层。以下,参照图1,对本实施方式所涉及的调色剂所含的调色剂颗粒(具体来说,调色剂母粒)的结构的一个例子进行说明。图1是表示本实施方式所涉及的调色剂所含的调色剂颗粒的截面结构一个例子的图。图1所示的调色剂母粒10具有:调色剂核11、包覆调色剂核11的表面的壳层12。调色剂核11由壳层12部分地包覆,调色剂核11的表面有一部分露出。
接着,参照图2,对壳层12包覆调色剂核11的状态进行说明。图2是放大表示图1所示的调色剂母粒10的表面一部分的图。壳层12含有多个第一壳颗粒12a和多个第二壳颗粒12b。第一壳颗粒12a对调色剂核11进行包覆。第二壳颗粒12b对第一壳颗粒12a包覆的调色剂核11进一步进行包覆。第二壳颗粒12b附着在第一壳颗粒12a上。还有,第二壳颗粒12b也可以附着在调色剂核11的表面上。
可以认为:在壳层12中,多个第一壳颗粒12a和多个第二壳颗粒12b都具有二维连接形态。多个第一壳颗粒12a与多个第二壳颗粒12b可以彼此接触,也可以彼此分离。对于彼此接触的形态,例如可以举出:物理接触的形态或者接触面熔融而熔接的形态。
本实施方式所涉及的调色剂具有以下结构(1)。
结构(1)
第一壳颗粒对调色剂核进行包覆。第二壳颗粒对第一壳颗粒包覆的调色剂核进一步进行包覆。第一壳颗粒的包覆率(CF)满足以下所示的式(1)。第二壳颗粒的包覆率(CS)满足以下所示的式(2)。调色剂核的溶解度参数(SPT)、第一壳颗粒的溶解度参数(SPF)和第二壳颗粒的溶解度参数(SPS)满足以下所示的式(3)。
25%≤CF≤50%···(1)
5%≤CS≤30%···(2)
SPT>SPF>SPS···(3)
CF是包覆了调色剂核的第一壳颗粒的面积相对于第一壳颗粒所包覆的调色剂核的整个面积的比例。CS是调色剂颗粒的表面上存在的第二壳颗粒的面积相对于调色剂颗粒的整个面积的比例。CF和CS都可以基于由扫描电子显微镜(例如,日本电子株式会社“JSM-7600F”)得到的背散射电子像来求出。CF和CS各自的测量方法将在后面详细叙述。另外,CF也能够在将第二壳颗粒付与调色剂颗粒之后进行测量。例如,也可以将具有第二壳颗粒的调色剂颗粒作为测量对象,剔除第二壳颗粒的影响来求出仅仅是第一壳颗粒的包覆率(CF)。还有,也可以从调色剂颗粒上去除第二壳颗粒后再测量CF
溶解度参数(SP值)是表示相容性指标的特征值。SP值是以内聚能密度(CED:Cohesive Energy Density)的平方根来表示的。另外,CED是指蒸发1mL的分子所需的能量。以下,基于下列文献A和文献B,对SP值的计算方法进行说明。
文献A:R.F.Fedors,“Polymer Engineering and Science”,1974年,第14卷,第2号,p147-154
文献B:井本稔著,“粘合的基础理论”,高分子刊行会,1993年
SP值是以式“SP值=(E/V)1/2”(E:分子内聚能[单位:cal/mol];V:分子摩尔体积[单位:cm3/mol])来表示的。式中的E(分子内聚能)是以式“E=∑Δei”(Δei:原子团的蒸发能)来表示的。式中的V(分子摩尔体积)是以式“V=∑Δvi”(Δvi:原子团的摩尔体积)来表示的。SP值能够使用Fedors的蒸发能量值(参照文献A)与文献B记载的Δei和Δvi各自的数据进行计算。例如,在计算SPT的情况下,Δei和Δvi各自所涉及的原子团相当于构成调色剂核的粘结树脂所含的原子团。
以下,对SP值(具体来说,SPT、SPF或者SPS)的调整方法进行说明。树脂(构成调色剂核、第一壳颗粒或者第二壳颗粒的树脂)的疏水性越强,则树脂的SP值往往越低,树脂的亲水性越强,则树脂的SP值往往越高。例如,通过在树脂中导入取代基或导入交联结构,或者改变树脂中重复单元的比例,能够调整树脂的SP值。在将取代基导入到树脂中的情况下,能够根据导入的取代基的种类或者导入的取代基的数量,来调整树脂的SP值。例如,通过将疏水性的取代基导入到树脂中,能够降低树脂的SP值。对于疏水性的取代基,例如可以举出:烷基、链烯基、炔基或者芳基。还有,通过将亲水性的取代基导入到树脂中,能够提高树脂的SP值。对于亲水性的取代基,例如可以举出:羟基、羧基、氰基、硝基或者氨基。
还有,通过在树脂中导入交联结构,能够降低树脂的SP值。例如,可以举出交联性单体来作为用于导入交联结构的交联剂。对于交联性单体,例如可以举出:二乙烯苯类交联性单体、苯二甲酸二烯丙酯类交联性单体或者二甲基丙烯酸酯类交联性单体。对于二乙烯苯类交联性单体,例如可以举出:邻二乙烯苯、间二乙烯苯或者对二乙烯苯。对于苯二甲酸二烯丙酯类交联性单体,例如可以举出:间苯二甲酸二烯丙酯或者邻苯二甲酸二烯丙酯。对于二甲基丙烯酸酯类交联性单体,例如可以举出:乙二醇二甲基丙烯酸酯或者三甘醇二甲基丙烯酸酯。
还有,在树脂是共聚物的情况下,通过改变树脂中所含两种以上重复单元的比例,能够调整树脂的SP值。例如,通过增加树脂中的疏水性重复单元的比例,能够降低树脂的SP值。还有,通过增加树脂中的亲水性重复单元的比例,能够提高树脂的SP值。例如,在树脂是苯乙烯-丙烯酸类树脂的情况下,如果增加来自苯乙烯类单体的重复单元的比例,则树脂的SP值降低,如果增加来自丙烯酸类单体的重复单元的比例,则树脂的SP值升高。
具有结构(1)的调色剂满足式(3)。可以认为:通过满足“SPT>SPF>SPS”的关系,使第一壳颗粒相对于调色剂核的附着力强于第二壳颗粒相对于调色剂核的附着力,第二壳颗粒相对于第一壳颗粒的附着力强于第二壳颗粒相对于调色剂核的附着力。因此,可以认为第一壳颗粒比第二壳颗粒容易附着在调色剂核上。还有,可以认为:对于调色剂核和第一壳颗粒,第二壳颗粒容易附着在第一壳颗粒上。
结构(1)有利于兼顾调色剂的低温定影性和耐热贮存性。具体来说,可以认为:通过第一壳颗粒和第二壳颗粒各自对调色剂核的包覆,能够抑制调色剂颗粒彼此凝集,从而能够提高调色剂的耐热贮存性。但是,壳颗粒的包覆率过高时,调色剂就可能不能确保充分的低温定影性。具有结构(1)的调色剂中,CF是25%以上50%以下,CS是5%以上30%以下。发明人已经发现具有以上CF和CS的调色剂的低温定影性和耐热贮存性优异。通过将第二壳颗粒作为比第一壳颗粒靠外侧的层对调色剂核进行包覆,即使降低第一壳颗粒的包覆率(CF),也容易使调色剂确保充分的耐热贮存性。还有,通过降低第一壳颗粒的包覆率(CF),容易使调色剂确保充分的低温定影性。第二壳颗粒相对于调色剂核的的附着力弱于第一壳颗粒相对于调色剂核的的附着力。因此,在定影调色剂时,第二壳颗粒容易脱离调色剂颗粒。因此,在定影工序中,调色剂容易在夹持部熔化蔓延。相比于精确地调整单一的壳层的膜厚来兼顾调色剂的低温定影性和耐热贮存性,则根据结构(1)能够容易地兼顾调色剂的低温定影性和耐热贮存性。为了更好地兼顾调色剂的低温定影性和耐热贮存性,优选为CF是30%以上45%以下且CS是10%以上25%以下。
通过使用具有结构(1)的调色剂来形成图像,能够长期形成适当图像浓度的图像。具有结构(1)的调色剂满足式(3)。因此,在使用调色剂形成图像的情况下,直到定影工序,都可以认为第一壳颗粒和第二壳颗粒均不易脱离调色剂颗粒的表面。还有,可以认为:通过抑制壳颗粒的脱离,使薄膜形成(例如,壳颗粒相对于显影辊、感光体或者载体的附着)的发生所引起的图像浓度下降得到抑制。因此,可以认为:通过使用具有结构(1)的调色剂,能够长期形成适当图像浓度的图像。
还有,在构成壳颗粒(具体来说,第一壳颗粒或者第二壳颗粒)的树脂中导入交联结构,则壳颗粒的硬度往往变高。壳颗粒的硬度变高后,即使在壳颗粒受到外部压力而脱离调色剂颗粒的情况下,薄膜形成也不易发生。
为了提高第一壳颗粒相对于调色剂核的附着力,SPT和SPF优选为满足以下的式(4),更优选为|SPT-SPF|是0.4以下。SPT和SPF满足式(4)时,第一壳颗粒容易黏着在调色剂核的表面上,第一壳颗粒不易脱离调色剂颗粒。还有,为了提高第二壳颗粒相对于第一壳颗粒的附着力,SPF和SPS优选为满足以下的式(5),更优选为|SPF-SPS|是0.4以下。SPT和SPF满足式(5)时,第二壳颗粒容易黏着在包覆调色剂核的第一壳颗粒上,第二壳颗粒不易脱离调色剂颗粒。通过抑制壳颗粒的脱离,能够抑制薄膜形成。
|SPT-SPF|≤1.0···(4)
|SPF-SPS|≤1.0···(5)
颗粒间(具体来说,从调色剂核、第一壳颗粒和第二壳颗粒中选择的两种颗粒之间)的附着力根据这些颗粒的粒径(例如,数均粒径)而变化。以下,对各颗粒的适当的数均粒径进行说明。另外,数均粒径是相当数量的颗粒的圆相当径(面积与颗粒投影面积相同的圆的直径)的个数平均值。数均粒径能够使用透射型电子显微镜(TEM)拍摄这些颗粒来进行测量。本说明书中,数均粒径是数均一次粒径。
为了抑制薄膜形成,相对于调色剂核的数均粒径,第一壳颗粒的数均粒径和第二壳颗粒的数均粒径都优选为0.005倍以上0.04倍以下。第一壳颗粒的数均粒径优选为小于第二壳颗粒的数均粒径。第一壳颗粒的数均粒径小于第二壳颗粒的数均粒径时,容易兼顾调色剂的低温定影性和耐热贮存性。
为了提高调色剂的带电稳定性和低温定影性,第一壳颗粒的数均粒径优选为30nm以上90nm以下,更优选为30nm以上80nm以下,进一步优选为30nm以上50nm以下。在第一壳颗粒的数均粒径是30nm以上的情况下,在第一壳颗粒的制作中能够减少表面活性剂的使用量。通过减少表面活性剂的使用量,能够抑制表面活性剂引起的调色剂带电稳定性的下降。还有,在第一壳颗粒的数均粒径是90nm以下(优选为80nm以下,更优选为50nm以下)的情况下,调色剂的低温定影性往往优异。推测其理由为:在定影调色剂时,容易将热传递到调色剂核。
为了提高调色剂的带电稳定性,第二壳颗粒的数均粒径优选为70nm以上300nm以下,更优选为70nm以上150nm以下。第二壳颗粒的数均粒径是70nm以上时,第二壳颗粒的硬度容易提高。通过第二壳颗粒的硬度的提高,能够抑制第二壳颗粒与调色剂核的附着力变得过强。还有,第二壳颗粒的数均粒径是300nm以下时,第二壳颗粒不易脱离调色剂颗粒。
调色剂可以用作单组分显影剂。还有,也可以将调色剂与所需的载体进行混合来制备双组分显影剂。
以下,对调色剂核、壳层和外部添加剂进行说明。另外,有时将丙烯基和甲基丙烯基统称为“(甲基)丙烯基”。还有,有时在化合物名称的后面加上“类”来统称该化合物及其衍生物。在化合物名称的后面加上“类”来表示聚合物名称的情况下,表示聚合物的重复单元来自该化合物或者其衍生物。
[调色剂核]
调色剂核包含粘结树脂。除了粘结树脂,调色剂核也可以包含内部添加剂(例如,着色剂、脱模剂、电荷控制剂或者磁性粉末)。以下,对粘结树脂、着色剂、脱模剂、电荷控制剂和磁性粉末进行说明。
(粘结树脂)
一般来说,在调色剂核中,粘结树脂占成分的大部分(例如,85质量%以上)。因此,可以认为粘结树脂的性质给调色剂核整体的性质带来很大影响。例如,在粘结树脂具有酯基、羟基、醚基、酸性基团(更具体地来说,羧基等)或者甲基的情况下,调色剂核有强烈的趋势成为阴离子性,在粘结树脂具有氨基或者酰胺基的情况下,调色剂核有强烈的趋势成为阳离子性。为了使粘结树脂具有强阴离子性,粘结树脂的羟值(测量方法:JIS(日本工业标准)K0070-1992)和酸值(测量方法:JIS(日本工业标准)K0070-1992)都优选为10mgKOH/g以上,更优选为20mgKOH/g以上。还有,也可以通过将阴离子性的化合物(例如,具有酯基、羟基、醚基、酸性基团或者甲基的化合物)加入到调色剂核中,将阴离子性赋予调色剂核。还有,也可以通过将阳离子性的化合物(例如,具有氨基或者酰胺基的化合物(更具体地来说,胺等))加入到调色剂核中,将阳离子性赋予调色剂核。
对于粘结树脂,优选为具有从酯基、羟基、醚基、酸性基团(更具体地来说,羧基等)和甲基构成的组中选择的一种以上的官能团的树脂,更优选为具有羟基和/或羧基的树脂。具有以上官能团的粘结树脂容易与壳层的材料进行反应而化学键合。发生这样的化学键合后,调色剂核和壳层的结合变牢固。还有,也优选在分子中具有包含活性氢的官能团的树脂来作为粘结树脂。
还有,为了提高调色剂核与壳层的粘附性,优选为调色剂核的带电极性与壳层的带电极性相反。关于极性相反的方式,例如可以举出:调色剂核具有阴离子性,壳层(更具体地来说,第一壳颗粒或者第二壳颗粒)具有阳离子性。例如,通过上述阴离子性官能团的导入或者上述阴离子性化合物的混合,能够将阴离子性赋予调色剂核。能够使用电动电位来作为表示阴离子性和阳离子性的大小的指标。例如,在pH调整到4的25℃水性介质中测量颗粒(更具体地来说,调色剂核等)的电动电位,电动电位小于0mV的情况下,该颗粒具有阴离子性。例如,在pH调整到4的25℃水性介质中测量颗粒(更具体地来说,第一壳颗粒等)的电动电位,电动电位是超过0mV的值(优选为+5mV以上)的情况下,该颗粒具有阳离子性。另外,本实施方式中,pH4相当于形成壳层时的调色剂核分散液(水性介质)的pH。例如,可以利用电泳法、超声波法或者ESA(电声)法适当地测量电动电位。
为了兼顾调色剂的低温定影性和耐热贮存性,优选为粘结树脂的玻璃化转变温度(Tg)是25℃以上45℃以下(更优选为30℃以上40℃以下)且粘结树脂的软化点(Tm)是70℃以上100℃以下。Tg和Tm的测量方法是与后面叙述的实施例中的方法相同的方法或其代替方法。
调色剂核的体积中位径(D50)优选为5μm以上8μm以下。调色剂核的体积中位径是5μm以上8μm以下时,容易兼顾调色剂的低温定影性和耐热贮存性。体积中位径(D50)能够使用贝克曼库尔特株式会社制造的“Coulter Counter Multisizer3”进行测量。
优选热塑性树脂作为粘结树脂。对于能够用作粘结树脂的热塑性树脂的优选例,可以举出:苯乙烯类树脂、丙烯酸类树脂、烯烃类树脂(更具体地来说,聚乙烯树脂或者聚丙烯树脂等)、乙烯基树脂(更具体地来说,氯乙烯树脂、聚乙烯醇树脂、乙烯基醚树脂或者N-乙烯基树脂等)、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚氨基甲酸酯树脂、苯乙烯-丙烯酸类树脂或者苯乙烯-丁二烯类树脂。这些热塑性树脂中,对于聚酯树脂来说,着色剂在调色剂核中的分散性、调色剂的带电性和调色剂相对于记录介质的定影性是优异的。
以下,对能够用作粘结树脂的聚酯树脂进行说明。另外,可以通过对二元或者三元以上的醇与二元或者三元以上的羧酸进行缩聚或者共缩聚,来得到聚酯树脂。
对于能够用于制备聚酯树脂的二元醇的例子,可以举出:二醇类或者双酚类。
对于二醇类的优选例,可以举出:乙二醇、二甘醇、三甘醇、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、1,4-环己烷二甲醇、一缩二丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇或者聚四甲撑二醇。
对于双酚类的优选例,可以举出:双酚A、氢化双酚A、聚氧乙烯双酚A或者聚氧丙烯双酚A。
对于能够用于制备聚酯树脂的三元以上的醇的优选例,可以举出:山梨糖醇、1,2,3,6-己四醇、1,4-脱水山梨糖醇、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、1,2,4-丁三醇、1,2,5-戊三醇、丙三醇、二丙三醇、2-甲基丙三醇、2-甲基-1,2,4-丁三醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷或者1,3,5-三羟基甲苯。
对于能够用于制备聚酯树脂的二元羧酸的优选例,可以举出:顺丁烯二酸、富马酸、柠康酸、甲叉琥珀酸、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、己二酸、癸二酸、壬二酸、丙二酸、琥珀酸、烷基琥珀酸(更具体地来说,正丁基琥珀酸、异丁基琥珀酸、正辛基琥珀酸、正十二烷基琥珀酸或者异十二烷基琥珀酸等)或者烯基琥珀酸(更具体地来说,正丁烯基琥珀酸、异丁烯基琥珀酸、正辛烯基琥珀酸、正十二烯基琥珀酸或者异十二烯基琥珀酸等)。
对于能够用于制备聚酯树脂的三元以上的羧酸的优选例,可以举出:1,2,4-苯三甲酸(偏苯三酸)、2,5,7-萘三甲酸、1,2,4-萘三甲酸、1,2,4-丁烷三甲酸、1,2,5-己烷三甲酸、1,3-二羧基-2-甲基-2-亚甲基羧基丙烷、1,2,4-环己烷三甲酸、四(亚甲基羧基)甲烷、1,2,7,8-辛烷四甲酸、均苯四酸或者Empol三聚酸。
也可以使用上述二元或者三元以上的羧酸的酯形成性衍生物(例如,酰基卤、酸酐或者低级烷基酯)。其中,“低级烷基”是指碳原子数1~6的烷基。
在制备聚酯树脂时,通过分别改变醇的使用量与羧酸的使用量,能够调整聚酯树脂的酸值和羟值。若聚酯树脂的分子量提高,则聚酯树脂的酸值和羟值往往下降。
在粘结树脂是聚酯树脂的情况下,为了兼顾调色剂核的强度和调色剂的定影性,聚酯树脂的数均分子量(Mn)优选为1000以上2000以下。聚酯树脂的分子量分布(重量平均分子量(Mw)相对于数均分子量(Mn)的比率Mw/Mn)优选为9以上21以下。能够使用凝胶渗透色谱法来测量聚酯树脂的Mn与Mw。
(着色剂)
调色剂核也可以含有着色剂。例如,可以配合调色剂的颜色而使用众所周知的颜料或者染料来作为着色剂。相对于粘结树脂100质量份,着色剂的使用量优选为1质量份以上20质量份以下,更优选为3质量份以上10质量份以下。
调色剂核也可以含有黑色着色剂。对于黑色着色剂的例子,可以举出炭黑。还有,黑色着色剂也可以是使用黄色着色剂、品红色着色剂和青色着色剂而调色成黑色的着色剂。
调色剂核也可以含有黄色着色剂、品红色着色剂或者青色着色剂之类的彩色着色剂。
对于黄色着色剂的例子,可以举出:缩合偶氮化合物、异吲哚啉酮化合物、蒽醌化合物、偶氮金属络合物、次甲基化合物或者芳酰胺化合物。对于黄色着色剂的优选例,可以举出:C.I.颜料黄(3、12、13、14、15、17、62、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、151、154、155、168、174、175、176、180、181、191或者194)、萘酚黄S、汉莎黄G或者C.I.还原黄。
对于品红色着色剂的例子,可以举出:缩合偶氮化合物、吡咯并吡咯二酮化合物、蒽醌化合物、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、硫靛化合物或者苝化合物。对于品红色着色剂的优选例,可以举出:C.I.颜料红(2、3、5、6、7、19、23、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、122、144、146、150、166、169、177、184、185、202、206、220、221或者254)。
对于青色着色剂的例子,可以举出:铜酞菁化合物、蒽醌化合物或者碱性染料色淀化合物。对于青色着色剂的优选例,可以举出:C.I.颜料蓝(1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62或者66)、酞菁蓝、C.I.还原蓝或者C.I.酸性蓝。
(脱模剂)
调色剂核也可以含有脱模剂。例如,使用脱模剂的目的是提高调色剂的定影性或者耐污损性。为了增强调色剂核的阴离子性,优选使用具有阴离子性的蜡来制作调色剂核。为了提高调色剂的定影性或者耐污损性,相对于粘结树脂100质量份,脱模剂的使用量优选为1质量份以上30质量份以下,更优选为5质量份以上20质量份以下。
对于脱模剂的优选例,可以举出:低分子量聚乙烯、低分子量聚丙烯、聚烯烃共聚物、聚烯烃蜡、微晶蜡、石蜡或者费托蜡之类的脂肪烃蜡;氧化聚乙烯蜡或者氧化聚乙烯蜡的嵌段共聚物之类的脂肪烃蜡的氧化物;小烛树蜡、巴西棕榈蜡、日本木蜡、西蒙得木蜡或者米糠蜡之类的植物性蜡;蜂蜡、羊毛脂蜡或者鲸蜡之类的动物性蜡;地蜡、纯地蜡或者矿脂之类的矿物蜡;褐煤酸酯蜡或蓖麻蜡之类的以脂肪酸酯为主要成分的蜡类;脱氧巴西棕榈蜡之类的部分地或者全部地将脂肪酸酯脱氧化后的蜡。
另外,为了改善粘结树脂与脱模剂的相容性,也可以将相容剂添加到调色剂核中。
(电荷控制剂)
调色剂核也可以含有电荷控制剂。例如,使用电荷控制剂的目的是提高调色剂的带电稳定性或者带电增长性。调色剂的带电增长性是指是否能够在短时间内使调色剂带电到规定的带电程度的指标。还有,通过在调色剂核中含有带负电性的电荷控制剂,能够增强调色剂核的阴离子性。
(磁性粉末)
调色剂核也可以含有磁性粉末。对于磁性粉末的例子,可以举出:铁(更具体地来说,铁氧体或者磁铁矿等)、强磁性金属(更具体地来说,钴或者镍等)、含有铁和/或强磁性金属的化合物(更具体地来说,合金等)、强磁性化处理(更具体地来说,热处理等)过的强磁性合金;或者二氧化铬。
为了抑制金属离子(例如,铁离子)从磁性粉末中溶出,优选对磁性粉末进行表面处理。在酸性条件下于调色剂核的表面上形成壳层的情况下,金属离子附着到调色剂核的表面后,调色剂核与其它调色剂核容易黏着。通过抑制金属离子从磁性粉末中溶出,能够抑制调色剂核与其它调色剂核的黏着。
[壳层]
如上所述,壳层含有多个第一壳颗粒和多个第二壳颗粒。以下,对第一壳颗粒、第二壳颗粒进行说明。
<第一壳颗粒>
第一壳颗粒含有树脂。对于树脂的具体例子,可以举出:丙烯酸类树脂、苯乙烯-丙烯酸类树脂、硅酮-丙烯酸类接枝共聚物、聚氨基甲酸酯树脂、聚酯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂或者乙烯-乙烯醇共聚物。第一壳颗粒所含的树脂优选为丙烯酸类树脂、苯乙烯-丙烯酸类树脂或者硅酮-丙烯酸类接枝共聚物,更优选为苯乙烯-丙烯酸类树脂。以下,对苯乙烯-丙烯酸类树脂进行说明。
苯乙烯-丙烯酸类树脂是苯乙烯类单体与丙烯酸类单体的共聚物。例如,优选使用以下所示的苯乙烯类单体和丙烯酸类单体,来合成苯乙烯-丙烯酸类树脂。通过使用丙烯酸类单体,能够在苯乙烯-丙烯酸类树脂中导入羧基。还有,通过使用具有羟基的单体(更具体地来说,对羟基苯乙烯、间羟基苯乙烯或者(甲基)丙烯酸羟烷基酯等),能够在苯乙烯-丙烯酸类树脂中导入羟基。通过调整丙烯酸类单体的使用量,能够调整所得的苯乙烯-丙烯酸类树脂的酸值。还有,通过调整具有羟基的单体的使用量,能够调整所得的苯乙烯-丙烯酸类树脂的羟值。
对于苯乙烯类单体的优选例,可以举出:苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对羟基苯乙烯、间羟基苯乙烯、甲苯乙烯、α-氯苯乙烯、邻氯苯乙烯、间氯苯乙烯、对氯苯乙烯或者对乙基苯乙烯。
对于丙烯酸类单体的优选例,可以举出:(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸烷基酯或者(甲基)丙烯酸羟烷基酯。对于(甲基)丙烯酸烷基酯的优选例,可以举出:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯或者(甲基)丙烯酸异辛酯。对于(甲基)丙烯酸羟烷基酯的优选例,可以举出:(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸3-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯或者(甲基)丙烯酸-4-羟丁酯。
在调色剂核具有阴离子性的情况下,第一壳颗粒优选为具有阳离子性。
在第一壳颗粒的数均粒径是30nm以上90nm以下的情况下,为了提高调色剂的带电稳定性,优选为第一壳颗粒的Tg(玻璃化转变温度)是60℃以上120℃以下且第一壳颗粒的Tm(软化点)是120℃以上210℃以下。Tg和Tm的测量方法是与后面叙述的实施例中的方法相同的方法或其代替方法。
相对于调色剂核100质量份,第一壳颗粒的含量优选为1质量份以上3质量份以下。第一壳颗粒的含量在上述数值范围时,容易满足式(1)。
<第二壳颗粒>
第二壳颗粒含有树脂。对于树脂的具体例子,可以举出:丙烯酸类树脂、苯乙烯-丙烯酸类树脂、硅酮-丙烯酸类接枝共聚物、聚氨基甲酸酯树脂、聚酯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、乙烯-乙烯醇共聚物或者在这些树脂中导入了交联结构的树脂。第二壳颗粒所含的树脂优选为交联的丙烯酸类树脂、交联的苯乙烯-丙烯酸类树脂或者交联的硅酮-丙烯酸类接枝共聚物,更优选为交联的苯乙烯-丙烯酸类树脂。苯乙烯-丙烯酸类树脂与第一壳颗粒的苯乙烯-丙烯酸类树脂含义相同。
例如,可以举出交联性单体来作为用于在树脂中导入交联结构的交联剂。对于交联性单体,例如可以举出:二乙烯苯类交联性单体、苯二甲酸二烯丙酯类交联性单体或者二甲基丙烯酸酯类交联性单体。对于二乙烯苯类交联性单体,例如可以举出:邻二乙烯苯、间二乙烯苯或者对二乙烯苯。对于苯二甲酸二烯丙酯类交联性单体,例如可以举出:间苯二甲酸二烯丙酯或者邻苯二甲酸二烯丙酯。对于二甲基丙烯酸酯类交联性单体,例如可以举出:乙二醇二甲基丙烯酸酯或者三甘醇二甲基丙烯酸酯。
相对于调色剂核100质量份,第二壳颗粒的含量优选为0.5质量份以上3质量份以下。第二壳颗粒的含量在上述数值范围时,容易满足式(2)。
[外部添加剂]
调色剂颗粒也可以再含有外部添加剂。对于外部添加剂,例如可以举出:金属氧化物(更具体地来说,氧化铝、二氧化钛、氧化镁、氧化锌、钛酸锶或者钛酸钡等)的颗粒或者二氧化硅的颗粒。例如,也可以利用偶联剂对外部添加剂进行表面改性(更具体地来说,疏水化处理或者带正电处理等)。
外部添加剂的数均粒径优选为0.01μm以上1.0μm以下。相对于调色剂母粒100质量份,外部添加剂的使用量优选为0.5质量份以上10质量份以下,更优选为1质量份以上5质量份以下。
将本实施方式的调色剂与所需的载体进行混合,能够制备双组分显影剂。在制备双组分显影剂的情况下,优选使用磁性载体。
对于优选的载体例子,可以举出载体核被树脂包覆的载体。对于载体核的具体例子,可以举出:铁、氧化处理铁、还原铁、磁铁矿、铜、硅钢、铁氧体、镍或者钴的颗粒;以上材料与锰、锌或者铝之类金属的合金的颗粒;铁-镍合金或者铁-钴合金的颗粒;陶瓷(更具体地来说,二氧化钛、氧化铝、氧化铜、氧化镁、氧化铅、氧化锆、碳化硅、钛酸镁、钛酸钡、钛酸锂、钛酸铅、锆酸铅或者铌酸锂等)的颗粒;高介电常数物质(更具体地来说,磷酸二氢铵、磷酸二氢钾或者罗谢尔盐等)的颗粒。也可以在树脂中分散上述颗粒来制备树脂载体。
对于包覆载体核的树脂的例子,可以举出:丙烯酸类聚合物、苯乙烯类聚合物、苯乙烯-丙烯酸类共聚物、烯烃类聚合物(更具体地来说,聚乙烯、氯化聚乙烯或者聚丙烯等)、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚碳酸酯树脂、纤维素树脂、聚酯树脂、不饱和聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚氨基甲酸酯树脂、环氧树脂、硅酮树脂、氟树脂(更具体地来说,聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯或者聚偏二氟乙烯等)、酚醛树脂、二甲苯树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、聚缩醛树脂或者氨基树脂。也可以组合两种以上的上述树脂。
利用电子显微镜测量的载体的数均粒径优选为20μm以上120μm以下,更优选为25μm以上80μm以下。
在使用调色剂和载体来制备双组分显影剂的情况下,相对于双组分显影剂的质量,调色剂的含量优选为3质量%以上20质量%以下,更优选为5质量%以上15质量%以下。
[调色剂的制造方法]
以下,对本实施方式所涉及的调色剂的制造方法进行说明。例如,该调色剂的制造方法包括制作调色剂核的处理和形成壳层的处理,也可以根据需要包括干燥处理、清洗处理、外部添加处理。在形成壳层的处理中,是在调色剂核的表面上形成壳层。
(制作调色剂核的处理)
例如,优选粉碎法或者凝集法来作为制作调色剂核的处理方法。
利用粉碎法,将粘结树脂与内部添加剂(例如,着色剂、脱模剂、电荷控制剂或者磁性粉末)进行混合。接着,对所得混合物进行熔融并混炼。接着,对所得混炼物进行粉碎。接着,对所得粉碎物进行分级。其结果,得到具有所需粒径的调色剂核。利用粉碎法,能够比较容易地制备调色剂核。优选利用粉碎法来制作调色剂核。
例如,凝集法包括凝集处理和结合处理。在凝集处理中,将构成调色剂核的每种成分分别进行颗粒化,再使颗粒化了的若干种颗粒在水性介质中凝集,形成含有若干种调色剂核成分的凝集颗粒。在结合处理中,使凝集颗粒所含的成分在水性介质中一体化,得到调色剂核。利用凝集法,容易得到形状均匀且粒径统一的调色剂核。
(形成壳层的处理)
在形成壳层的处理中,是在调色剂核的表面上形成壳层。形成壳层的处理包括:使第一壳颗粒附着在调色剂核的表面上的处理;使第二壳颗粒附着在已附着有第一壳颗粒的调色剂核(以下,有时记载为“包覆调色剂核”)的表面上。
<使第一壳颗粒附着在调色剂核的表面上的处理>
以满足式(1)的方式,使第一壳颗粒附着在调色剂核的表面上。对于附着第一壳颗粒的方法,例如可以举出:流化床法、喷雾干燥法、干式法(更具体地来说,机械化学法等)、造粒粉碎法或者凝集法。
在流化床法的一个例子中,将分散有第一壳颗粒的溶液喷射到流化床状态的调色剂核中。然后,通过调色剂核的干燥处理,能够使第一壳颗粒黏着在调色剂核的表面上。例如,可以举出颗粒涂布装置(Powrex Corporation制造“GPCG-5(SPC)”)来作为流化床法所使用的装置。
在喷雾干燥法的一个例子中,将分散有第一壳颗粒的溶液雾状喷洒到调色剂核的表面上。然后,通过调色剂核的干燥处理,能够使第一壳颗粒黏着在调色剂核的表面上。例如,可以举出:颗粒表面改性装置(Freund Corporation制造“COATMIZER(日本注册商标)”)来作为喷雾干燥法所使用的装置。
在干式法的一个例子中,对调色剂核和第一壳颗粒进行干式混合。利用这样的混合使调色剂核与第一壳颗粒接合,从而能够使第一壳颗粒黏着在调色剂核的表面上。在干式法中,特别优选为机械化学法,机械化学法是指:除了施加机械能和热能,还使调色剂核与第一壳颗粒以机械化学方式接合。第一步骤的机械化学法可以与后面叙述的第二步骤的机械化学法相同,也可以不同。
在造粒粉碎法的一个例子中,在搅拌调色剂核的同时,将分散有第一壳颗粒的溶液添加到利用搅拌而流动的调色剂核中。由此,多个调色剂核利用第一壳颗粒的分散液而凝集,形成调色剂核的凝集颗粒。其结果,得到毛细管状态的混合物(调色剂核和第一壳颗粒)。接着,对所得毛细管状态的混合物进行搅拌,同时加热,从而能够将混合物粉碎并使第一壳颗粒黏着在调色剂核的表面上。
在凝集法的一个例子中,使第一壳颗粒和调色剂核分散在液体中,将第一壳颗粒附着在调色剂核的表面上。然后,通过对溶液一边搅拌一边加热,能够使第一壳颗粒黏着在调色剂核的表面上。从容易满足式(1)的观点来看,优选为使用凝集法将第一壳颗粒附着在调色剂核的表面上。
以下,对凝集法的一个例子进行详细描述。首先,在水性介质中,对制作得到的调色剂核进行分散,制备出调色剂核分散液。例如,为了提高调色剂核的分散性,可以添加表面活性剂,也可以进行水性介质的pH调整。对于表面活性剂,例如可以举出:阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或者非离子表面活性剂。优选使用极性与调色剂核的极性相同的表面活性剂。例如,在分散阴离子性的调色剂核的情况下,优选使用阴离子表面活性剂。水性介质是主要成分为水的介质(更具体地来说,纯水,或者水与极性溶剂的混合液等)。水性介质可以作为溶剂。溶质溶解到水性介质中。水性介质也可以作为分散介质。分散质分散在水性介质中。例如,可以使用醇(更具体地来说,甲醇或者乙醇等)来作为水性介质中的极性媒体。从抑制粘结树脂的溶解或者脱模剂的溶出的观点来看,优选水作为水性介质。对于使调色剂核很好地分散到水性介质中的方法,例如可以举出:使用能够强力搅拌分散液的装置,将调色剂核以机械方式分散到水性介质中。
接着,在调色剂核分散液中添加第一壳颗粒,一边搅拌,一边将调色剂核分散液的温度升高到规定的温度并在规定的时间内保持该温度。由此,第一壳颗粒附着到调色剂核的表面上。其结果,得到第一壳颗粒包覆的调色剂核的分散液。
添加了第一壳颗粒的调色剂核分散液的pH优选使用酸性物质调整到4左右。
为了使第一壳颗粒到调色剂核的表面上的附着能够很好地进行,将第一壳颗粒附着到调色剂核的表面上时的温度优选为40℃以上95℃以下,更优选为50℃以上80℃以下。
为了使第一壳颗粒到调色剂核的表面上的附着能够很好地进行,可以利用异质聚集效应。例如,优选调色剂核的带电极性与第一壳颗粒的带电极性相反。关于极性相反的方式,例如可以举出:具有阴离子性的调色剂核与具有阳离子性的第一壳颗粒的组合。由此,静电引力在调色剂核与第一壳颗粒之间发挥作用,第一壳颗粒容易附着到调色剂核的表面上。
为了使第一壳颗粒到调色剂核的表面上的附着能够很好地进行,在将第一壳颗粒附着到调色剂核的表面上时,也可以在调色剂核分散液与第一壳颗粒的混合液中添加电解质。例如,可以举出无机盐(更具体地来说,氯化镁、氯化钠、硫酸镁或者氯化铝等)来作为电解质。
(清洗处理)
调色剂的制造方法中,在使第一壳颗粒附着在调色剂核的表面上之后,根据需要,使用清洗液对包覆调色剂核进行清洗,再从包覆调色剂核的分散液中对包覆调色剂核进行回收。在如上述那样使第一壳颗粒附着在调色剂核的表面上之后,将含有包覆调色剂核的分散液冷却到常温(例如,25℃)。然后,使用清洗液对包覆调色剂核进行清洗。例如,可以使用上述的水性介质作为清洗液。
(干燥处理)
调色剂的制造方法中,在清洗之后,根据需要,对包覆调色剂核进行干燥处理,从包覆调色剂核的分散液中对包覆调色剂核进行回收。干燥处理是指对包覆调色剂核进行干燥处理。可以举出使用干燥机(例如,喷雾干燥器、流化床干燥机、真空冷冻干燥机或者减压干燥机)的方法来作为干燥包覆调色剂核的适当方法。这些方法中,为了抑制干燥中的包覆调色剂核的凝集,优选为使用喷雾干燥器的方法。
<使第二壳颗粒附着在已附着有第一壳颗粒的调色剂核的表面上的处理>
在使第二壳颗粒附着在包覆调色剂核的表面上的处理中,以满足式(2)的方式,对包覆调色剂核和第二壳颗粒进行干式混合。在使第二壳颗粒附着在包覆调色剂核的表面上的处理中,例如使用机械化学法将第二壳颗粒黏着在包覆调色剂核上。对于机械化学法,不限定装置的结构和原理,例如可以使用能够同时施加剪切、压缩或者碰撞之类应力的装置。对于使用机械化学法的装置,例如可以举出:球型捏炼机(更具体地来说,旋转式的球磨机等)、轮式捏炼机(更具体地来说,碾磨机等)、表面改性装置(株式会社奈良机械制作所制造“Hybridization System NHS-1”)、干式颗粒复合装置(细川密克朗株式会社“NOBILTA(日本注册商标)NOB-130”、“循环型MECHANO FUSION(日本注册商标)SYSTEM AMS”)、FM mixer(NIPPON COKE&ENGINEERING.CO.,LTD.制造)。
(外部添加处理)
外部添加处理中,使外部添加剂附着在调色剂母粒的表面上。对于附着外部添加剂的适当方法,可以举出:以外部添加剂不埋入到调色剂母粒的表面中的条件,使用混合机(例如,FM mixer或者Nauta mixer(日本注册商标))对调色剂母粒和外部添加剂进行混合。
另外,上述调色剂的制造方法中,能够根据所需调色剂的结构或者特性等进行任意改变。例如,第一步骤中,也可以使第一壳颗粒分散在水性介质中之后,再在水性介质中添加调色剂核。还有,也可以使调色剂核分散在水性介质中之后,再使第一壳颗粒分散在水性介质中。还有,根据调色剂的用途,也可以省略各种处理。在不使外部添加剂附着于调色剂母粒的表面上(省略外部添加处理)的情况下,调色剂母粒相当于调色剂颗粒。为了高效地制造调色剂,优选为同时形成大量的调色剂颗粒。
【实施例】
以下,对实施例进行说明。表1和表2中,分别表示实施例1~30的调色剂和比较例1~17的调色剂(都是静电潜像显影用调色剂)。另外,第一壳颗粒和第二壳颗粒的含量都是相对于调色剂核100质量份的质量。
【表1】
【表2】
(第一壳颗粒悬浊液B-1的制作)
使用四口烧瓶作为反应容器。该四口烧瓶是具备温度计、搅拌叶片、回流冷却装置和单体滴加口的容量1L的反应容器。将反应容器放置到水浴槽中,在反应容器中放入乳化用离子交换水360质量份和反应乳化剂(株式会社ADEKA制造“ADEKA REASOAP(日本注册商标)SR-1025”,成分:醚硫酸盐型胺盐;浓度:25质量%;溶剂:水)2.0质量份。接着,使用水浴槽将反应容器内的温度升温到80℃。另外,乳化用离子交换水是预先通过氮气鼓泡进行了脱氧的离子交换水。
接着,使用高速剪切乳化装置(M·Technique株式会社制造“CLEARMIX(日本注册商标)CLM-2.2S”),以转速10000rpm和处理时间5分钟的条件,使苯乙烯30质量份、丙烯酸正丁酯50质量份、甲基丙烯酸2-羟乙酯20质量份、反应乳化剂(株式会社ADEKA制造“ADEKAREASOAP(日本注册商标)SR-1025”,成分:醚硫酸盐型胺盐;浓度:25质量%;溶剂:水)3.2质量份、乳化用离子交换水40质量份进行乳化。其结果,得到单体悬浊液B-1。
在反应容器中放入过硫酸铵0.2质量份。接着,在反应容器中放入28.6质量份(使用量的20质量%)的单体悬浊液B-1,进行30分钟的乳液聚合。然后,用时3小时,将114.5质量份(残余80质量%)的单体悬浊液B-1滴加到反应容器中。滴加结束后,再继续1小时的乳液聚合。然后,在反应容器中加入稀释用的离子交换水5.9质量份,将反应容器内的温度冷却到40℃以下,得到悬浊液。接着,在反应容器中追加离子交换水,对容器内含物的固体成分浓度和pH进行调整,得到第一壳颗粒悬浊液B-1。关于所得悬浊液B-1,固体成分浓度是10质量%,25℃时的pH是2.6。还有,关于悬浊液B-1中的第一壳颗粒,数均粒径是45nm,SP值是10.0,Tg是77℃以及Tm是164℃。第一壳颗粒悬浊液B-1具有很好的贮存稳定性。
(第一壳颗粒悬浊液B-2~B-7)
除了将反应乳化剂的第二次放入量2.0质量份和水的第一次放入量360质量份分别改变为表3中的反应乳化剂的第二次放入量和水的第一次放入量之外,与第一壳颗粒悬浊液B-1的制作同样地制作第一壳颗粒悬浊液B-2~B-7。悬浊液B-2~B-7的第一壳颗粒的SP值都是10.0。还有,悬浊液B-2~B-7的第一壳颗粒的Tg和Tm表示在表3中。
(第二壳颗粒悬浊液C-1的制作)
使用四口烧瓶作为反应容器。该四口烧瓶是具备温度计、搅拌叶片、回流冷却装置和单体滴加口的容量1L的反应容器。将反应容器放置到水浴槽中,在反应容器中放入乳化用离子交换水200质量份和阴离子表面活性剂(花王株式会社制造“EMAL 0(月桂基硫酸钠)”)1.5质量份。接着,使用水浴槽将反应容器内的温度升温到80℃。
接着,使用高速剪切乳化装置(M·Technique株式会社制造“CLEARMIX(日本注册商标)CLM-2.2S”),以转速10000rpm和处理时间5分钟的条件,使甲基丙烯酸甲酯45质量份、苯乙烯50质量份、二乙烯苯5质量份、阴离子表面活性剂(花王株式会社制造“EMAL 0(月桂基硫酸钠)”)3质量份、乳化用离子交换水40质量份进行乳化。其结果,得到单体悬浊液C-1。
接着,在反应容器中放入过硫酸铵1.0质量份。接着,用时3小时,将单体悬浊液C-1∶100质量份滴加到反应容器中,进行乳液聚合。滴加结束后,再继续进行1小时的乳液聚合,得到第二壳颗粒悬浊液C-1。关于悬浊液C-1中的第二壳颗粒,数均粒径是80nm,SP值是9.5。
(第二壳颗粒悬浊液C-2~C-8)
除了将EMAL 0的第一次放入量1.5质量份改变为表4中的EMAL 0的第一次放入量之外,与第二壳颗粒悬浊液C-1的制作同样地制作第二壳颗粒悬浊液C-2~C-8。第二壳颗粒悬浊液C-2~C-7中的第二壳颗粒的SP值都是9.5。
(第二壳颗粒悬浊液C-9~C-10)
除了将EMAL 0的第一次放入量1.5质量份和EMAL 0的第二次放入量3.0质量份分别改变为表4中的十六烷基三甲基氯化铵的第一次放入量和十六烷基三甲基氯化铵的第二次放入量之外,与第二壳颗粒悬浊液C-1的制作同样地制作第二壳颗粒悬浊液C-9和C-10。第二壳颗粒悬浊液C-9和C-10中的第二壳颗粒的SP值都是9.5。
实施例1
(制作调色剂核的处理)
使用FM mixer(NIPPON COKE&ENGINEERING.CO.,LTD.制造),对粘结树脂(聚酯树脂、Tg=42℃、Tm=85℃、酸值18.5mgKOH/g)100质量份、着色剂(C.I.颜料蓝15∶3;成分∶铜酞菁)4质量份、酯蜡(日油株式会社制造“NISSAN ELECTOL(日本注册商标)WEP-3”)5质量份、季铵塩(Orient Chemical Industries Co.,Ltd.制造“BONTRON(日本注册商标)P-51”)1质量份进行混合。使用双螺杆挤出机(株式会社池贝制造“PCM-30”),对所得混合物进行熔融并混炼。在冷却所得混炼物之后,使用粉碎机(细川密克朗株式会社制造“Rotoplex(日本注册商标)16/8型”)对混炼物进行粗粉碎。然后,使用粉碎机(FREUND-TURBO株式会社制造“turbo mill”),对所得粗粉碎物进行微粉碎。接着,使用分级机(日铁矿业株式会社制造“Elbow-Jet EJ-LABO型”),对所得微粉碎物进行分级,得到调色剂核A。关于所得调色剂核A,体积中位径(D50)是6.8μm,个数平均圆形度是0.95,SP值是10.5。
(壳层形成步骤)
〔第一步骤〕
使用三口烧瓶作为反应容器。该三口烧瓶是具备温度计和搅拌叶片的容量1L的反应容器。将反应容器放置到水浴槽中。然后,在反应容器中放入离子交换水261质量份和阴离子表面活性剂(花王株式会社制造“EMAL E27C”)29质量份,制作浓度1质量%的阴离子表面活性剂水溶液。接着,在反应容器中放入调色剂核100质量份。使用水浴槽将反应容器内的温度保持为35℃。使用高速剪切乳化装置(M·Technique株式会社制造“CLEARMIX(日本注册商标)CLM-2.2S”),以温度35℃和转速10000rpm的条件,对反应容器的内含物进行搅拌,制作调色剂核分散液。
将10质量份的第一壳颗粒悬浊液B-3(固体成分浓度10质量%)放入反应容器中。另外,放入的第一壳颗粒悬浊液B-3的固体成分的质量相当于调色剂核的质量的1%。为了使第一壳颗粒附着在调色剂核的表面上并实现调色剂核的分散稳定化,在反应容器中滴加盐酸,将反应容器的内含物的pH调整到3.5。然后,将反应容器的内含物在温度35℃的条件下搅拌30分钟。然后,继续搅拌,并将反应容器内的温度升高到65℃,再将温度65℃保持30分钟。然后,将反应容器内的温度急冷到25℃,得到悬浊液。
使用布氏漏斗对所得悬浊液进行固液分离,得到固体成分。使用离子交换水对所得固体成分进行重复清洗,直到滤液的电导率达到3μS/m以下。然后,将固体成分干燥到其含水率达到0.5质量%以下,得到包覆调色剂核。关于包覆调色剂核,体积中位径(D50)是6.8μm,个数平均圆形度是0.970,CF是34.1%。另外,个数平均圆形度是使用流动式颗粒图像分析装置(希森美康株式会社制造“FPIA(日本注册商标)-3000”)进行测量的。
〔第二步骤〕
使用干式颗粒复合装置(细川密克朗株式会社制造“NOBILTA(日本注册商标)NOB-130”),在转速5000rpm且处理时间1分钟的条件下,对包覆调色剂核(以第一壳颗粒包覆的调色剂核)101质量份和由第二壳颗粒悬浊液C-1得到的第二壳颗粒1质量份进行复合处理。其结果,得到以壳层包覆的调色剂母粒。关于所得调色剂母粒,圆形度是0.972,体积中位径(D50)是6.8μm,CS是17.0%。
(外部添加)
使用FM mixer(NIPPON COKE&ENGINEERING.CO.,LTD.制造),将调色剂母粒100质量份和干式二氧化硅颗粒(日本AEROSIL株式会社制造“AEROSIL(日本注册商标)REA90”:带正电性疏水化处理过的二氧化硅颗粒)1.5质量份进行3分钟的混合,使二氧化硅颗粒附着在调色剂母粒上。然后,使用300目(孔径48μm)的筛网对所得调色剂进行筛选,得到实施例1的调色剂。
实施例2~30和比较例1~17
除了将第一壳颗粒悬浊液(B-3)、第一壳颗粒悬浊液的比例1.0质量%、第二壳颗粒悬浊液(C-1)、第二壳颗粒悬浊液的比例1.0质量%分别改变为表1~2中的第一壳颗粒悬浊液的种类、第一壳颗粒悬浊液的比例、第二壳颗粒悬浊液(C-1)的种类和第二壳颗粒悬浊液的比例之外,与实施例1的调色剂的制作同样地分别得到实施例2~30的调色剂和比较例1~17的调色剂。
[评价方法]
各样品(实施例1~30的调色剂和比较例1~17的调色剂)的评价方法如下。
(第一壳颗粒的包覆率)
关于各样品(实施例1~30的调色剂和比较例1~17的调色剂)的包覆调色剂核,对第一壳颗粒的包覆率进行测量。第一壳颗粒的包覆率以如下方式求出。将样品(调色剂)的包覆调色剂核在0.5质量%的四氧化钌溶液2mL之上静置5分钟,使包覆调色剂核暴露在钌蒸气氛围中。其结果,得到由钌染色的包覆调色剂核。接着,使用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)(日本电子株式会社制造“JSM-7600F”),以100000倍的缩放倍率对染色了的包覆调色剂核进行观察,得到包覆调色剂核的背散射电子像。构成所得包覆调色剂核的背散射电子像的像素都具有0以上255以下的辉度值。使用图像分析软件(三谷商事株式会社制造“WinROOF”),根据包覆调色剂核的背散射电子像,得到包覆调色剂核的辉度值分布(辉度分布)。该辉度分布是横轴为辉度且纵轴为频率的辉度分布。
对于包覆调色剂核辉度分布中的调色剂核辉度分布和第一壳颗粒辉度分布,使用高斯函数对它们进行了拟合。其中,调色剂核辉度分布只是表示调色剂核的辉度值分布。第一壳颗粒辉度分布只是表示第一壳颗粒的辉度值分布。通过拟合,将包覆调色剂核辉度分布波形分离为调色剂核的高斯辉度分布和第一壳颗粒的高斯辉度分布。其中的高斯辉度分布是指使用高斯函数表示的分布。分别求出拟合(波形分离)后的调色剂核的高斯辉度分布的面积和第一壳颗粒的高斯辉度分布的面积。求出调色剂核的高斯辉度分布的面积与第一壳颗粒的高斯辉度分布的面积之和。根据所得第一壳颗粒的高斯辉度分布的面积以及调色剂核的高斯辉度分布的面积与第一壳颗粒的高斯辉度分布的面积之和,使用以下的式(6)求出CF
CF(%)=[第一壳颗粒的高斯辉度分布的面积/调色剂核的高斯辉度分布的面积与第一壳颗粒的高斯辉度分布的面积之和]×100···(6)
(第二壳颗粒的包覆率)
关于各样品(实施例1~30的调色剂和比较例1~17的调色剂),测量第二壳颗粒的包覆率。第二壳颗粒的包覆率以如下方式求出。除了将测量对象由包覆调色剂核改变为调色剂颗粒之外,与第一壳颗粒的包覆率的测量方法同样地得到调色剂颗粒的背散射电子像。使用图像分析软件(三谷商事株式会社制造“WinROOF”),根据调色剂颗粒的背散射电子像得到调色剂颗粒辉度分布。
对于调色剂颗粒辉度分布中的调色剂核辉度分布、第一壳颗粒辉度分布和第二壳颗粒辉度分布,使用高斯函数对它们进行了拟合。其中,第二壳颗粒辉度分布只是表示第二壳颗粒的辉度值分布。通过拟合,将调色剂颗粒辉度分布波形分离为调色剂核的高斯辉度分布、第一壳颗粒的高斯辉度分布、第二壳颗粒的高斯辉度分布。其中的高斯辉度分布是指使用高斯函数表示的分布。分别求出拟合(波形分离)后的调色剂核的高斯辉度分布的面积、第一壳颗粒的高斯辉度分布的面积和第二壳颗粒的高斯辉度分布的面积。求出调色剂核的高斯辉度分布的面积、第一壳颗粒的高斯辉度分布的面积、第二壳颗粒的高斯辉度分布的面积之和。根据所得第二壳颗粒的高斯辉度分布的面积,还有调色剂核的高斯辉度分布的面积、第一壳颗粒的高斯辉度分布的面积、第二壳颗粒的高斯辉度分布的面积之和,使用以下的式(7),求出CS
CS(%)=[第二壳颗粒的高斯辉度分布的面积/调色剂核的高斯辉度分布的面积、第一壳颗粒的高斯辉度分布的面积、第二壳颗粒的高斯辉度分布的面积之和]×100···(7)
(玻璃化转变温度(Tg))
如下那样测量树脂的玻璃化转变温度(Tg)。使用差示扫描量热仪(精工仪器株式会社制造“DSC-6220”)作为测量装置。将树脂10mg放入铝盘中。使用空的铝盘作为参照。在温度范围25℃以上200℃以下,升温速度10℃/分、常温常湿环境(温度23℃、相对湿度50%RH)的条件下,得到吸热曲线。所得吸热曲线中,将图表的基线与位于玻璃化转变温度附近的吸热曲线的切线的交点之温度作为玻璃化转变温度。
(软化点(Tm))
如下那样测量树脂的软化点(Tm)。首先,将树脂在常温常湿(温度:23℃±1℃;相对湿度:50%RH±5%RH)环境下静置12小时以上,对树脂进行湿度调整。接着,使用加压成型器,在10MPa的压力下将湿度调整后的树脂1.1质量份加压成型,制作直径1cm的圆柱型模塑样品。接着,对于模塑样品,在常温常湿(温度:23℃±5℃;相对湿度:50%RH±10%RH)环境下,使用高化式流动试验仪(株式会社岛津制作所制造“CFT-500D”),以规定的条件使树脂熔融并流出。其中,规定的条件是指:使用喷嘴1mmφ×10mm、负荷294N(30Kgf)、预热时间5分种和升温速度3℃/分。通过这样的方式来测量树脂的S曲线(横轴:温度;纵轴:冲程)。根据所得S曲线,读取树脂的Tm。具体来说,所得S曲线中,在冲程的最大值为S1、低温侧的基线的冲程値为S2的情况下,将S曲线中的冲程值为“(S1+S2)/2”时的温度(℃)作为树脂的Tm。
(耐印刷试验)
使用球磨机,将通过以下方法制作的树脂包覆铁氧体载体与样品(调色剂)混合30分钟,得到调色剂浓度10质量%的评价用显影剂。
(载体的制作)
以换算后MnO是39.7mol%、MgO是9.9mol%、Fe2O3是49.6mol%以及SrO是0.8mol%的比例,对各原材料(具体来说,MnO、MgO、Fe2O3和SrO)进行适量配比,加入水,使用湿式球磨机粉碎10小时,之后进行混合。接着,干燥所得混合物,之后在950℃的条件下保持4小时。
接着,使用湿式球磨机,对混合物进行24小时的粉碎,得到浆料。接着,对浆料进行造粒,之后干燥。接着,将干燥后的造粒物在氧浓度2%的气氛中以1270℃的条件保持6小时,之后将其破碎。然后,进行粒度调整,从而得到锰铁氧体颗粒(载体核)。关于所得载体核,数均粒径是35μm,施加磁场为3000(103/4π·A/m)时的饱和磁化强度是70Am2/kg。
接着,将聚酰胺酰亚胺树脂(偏苯三酸酐与4,4-二氨基二苯甲烷的共聚物)溶解在甲基乙基酮中,制备树脂溶液。接着,将作为氟树脂的四氟乙烯·六氟丙烯共聚物(FEP)、氧化硅(树脂总量的2质量%)分散到树脂溶液中,得到固体成分换算后是150质量份的量的载体涂液。关于所得载体涂液,聚酰胺酰亚胺树脂与FEP的质量比是2/8(=聚酰胺酰亚胺树脂/FEP),树脂溶液的固体成分浓度是10质量%。
接着,使用转鼓式流化床涂布装置(冈田精工株式会社制造“SPIRA COTA(日本注册商标)SP-25”),以上述载体涂液对上述锰铁氧体颗粒(载体核)10000质量份进行包覆。然后,将树脂包覆的锰铁氧体颗粒在220℃的条件下进行1小时的烧成。然后,将所得烧成物冷却,之后粉碎,得到树脂包覆量3质量%的树脂包覆铁氧体载体。
使用彩色打印机(京瓷办公信息系统株式会社制造“FS-C5400DN”)作为评价装置。将上述那样制备的评价用显影剂放入评价装置的显影装置中,将样品(调色剂)放入评价装置的调色剂容器中。使用评价装置,进行以印刷覆盖率5%形成10000张图像的耐印刷试验。
(抗热粘连性)
对于调色剂的抗热粘连性的评价,在常温常湿环境(温度23℃、相对湿度50%RH)下进行上述耐印刷试验,对于耐印刷试验中通过清扫而回收的样品(调色剂),测量调色剂的凝集度。具体来说,将通过清扫而回收的样品10g在温度调节至58℃的恒温浴中静置8小时。接着,使用孔径45μm的筛网,对静置后的样品进行筛选。筛选后,测量筛网上残留的样品质量。根据筛选前的样品质量、筛选后筛网上残留的样品质量,按照以下的式子来计算调色剂的凝集度(质量%)。
凝集度(质量%)=(筛网上残留的样品质量/筛选前的样品质量)×100
根据计算出的凝集度,按照下述基准,对调色剂的抗热粘连性进行评价。
○(好):凝集度小于50质量%。
×(差):凝集度是50质量%以上。
(低温定影性)
对于样品(调色剂)的低温定影性的评价,在常温常湿环境(温度23℃、相对湿度50%RH)下进行上述耐印刷试验之后,使用上述评价装置,以线速度200mm/秒(夹持通过时间40m秒)、调色剂应用量1.0mg/cm2的条件,在90g/m2的纸张(A4大小的评价纸张)上,形成大小25mm×25mm、印刷覆盖率100%的实心图像。接着,使形成有图像的纸张通过定影装置。定影温度的设定范围是80℃以上180℃以下。具体来说,将定影装置的定影温度从80℃开始逐渐上升,分别测量能够将调色剂(实心图像)定影在纸张上的最低温度(最低定影温度)。
在最低定影温度的测量中,对于是否已将调色剂定影的判断,通过如下的折叠摩擦试验来进行确认。具体来说,将纸张对折,使形成了图像的面为内侧,使用由织物包覆的1kg砝码,在折缝上摩擦5个来回。接着,展开纸张,观察纸张的折弯部(形成有实心图像的部分)。还有,测量折弯部的调色剂的剥落的长度(剥落长度)。将剥落长度小于1mm的定影温度中的最低温度作为最低定影温度。
按照下述基准,根据所得最低定影温度对调色剂的低温定影性进行评价。
○(好):最低定影温度小于120℃。
×(差):最低定影温度是120℃以上。
(耐印刷性)
对于调色剂的耐印刷性的评价,在常温常湿环境(温度23℃、相对湿度50%RH)下进行上述耐印刷试验。在进行耐印刷试验之前和之后,使用上述评价装置来形成实心图像,使用反射密度仪(SAKATA INX ENG.株式会社制造“SpectroEye(日本注册商标)LT”),测量所形成的图像的图像浓度。测量实心图像内的任意10点的图像浓度。将10点的图像浓度的平均值作为图像浓度的评价値。根据所得耐印刷试验前的图像浓度ID11和耐印刷试验后的图像浓度ID12,基于以下的式子,计算耐印刷试验前后的图像浓度差ΔID1
ΔID1=|ID11-ID12|
根据所得图像浓度差ΔID1,按照下述基准,评价调色剂的耐印刷性。
○(好):图像浓度差小于0.3。
×(差):图像浓度差是0.3以上。
(环境耐性)
对于调色剂的环境耐性的评价,分别在低温低湿环境(L/L环境:温度20℃、相对湿度65%RH)下和高温高湿环境(H/H环境:温度32℃、相对湿度80%RH)下进行上述耐印刷试验。还有,在各耐印刷试验之后,使用上述评价装置来形成实心图像,使用反射密度仪(SAKATA INX ENG.株式会社制造“SpectroEye(日本注册商标)LT”),测量所形成的图像的图像浓度。测量实心图像内的任意10点的图像浓度。将10点的图像浓度的平均值作为图像浓度的评价値。根据所得L/L环境下的耐印刷试验后的图像浓度ID21、H/H环境下的耐印刷试验后的图像浓度ID22,基于以下的式子,计算环境变化造成的图像浓度差ΔID2
ΔID2=|ID21-ID22|
根据所得图像浓度差ΔID2,按照下述基准,评价调色剂的环境耐性。
◎(非常好):图像浓度差小于0.3。
○(好):图像浓度差是0.3以上且小于0.5。
×(差):图像浓度差是0.5以上。
[评价结果]
表5和表6中,表示各样品(实施例1~30的调色剂和比较例1~17的调色剂)的抗热粘连性和低温定影性的评价结果。表7和表8中,表示各样品(实施例1~30的调色剂和比较例1~17的调色剂)的耐印刷性和环境耐性的评价结果。
【表5】
抗热粘连性 低温定影性
实施例1
实施例2
实施例3
实施例4
实施例5
实施例6
实施例7
实施例8
实施例9
实施例10
实施例11
实施例12
实施例13
实施例14
实施例15
实施例16
实施例17
实施例18
实施例19
实施例20
实施例21
实施例22
实施例23
实施例24
实施例25
实施例26
实施例27
实施例28
实施例29
实施例30
【表6】
抗热粘连性 低温定影性
比较例1 ×
比较例2 ×
比较例3 ×
比较例4 ×
比较例5 ×
比较例6 ×
比较例7
比较例8
比较例9
比较例10
比较例11 ×
比较例12 ×
比较例13 ×
比较例14 ×
比较例15 ×
比较例16
比较例17 ×
【表7】
【表8】
实施例1~30所涉及的调色剂是上述具有结构(1)的调色剂。具体来说,实施例1~30所涉及的调色剂的每一个中,CF满足式(1),CS满足式(2),SPT、SPF和SPS满足式(3)。
实施例1~30所涉及的调色剂表现出抗热粘连性、低温定影性和图像浓度(耐印刷试验)的评价都是优异的结果。
因此,实施例1~30所涉及的调色剂每一个与比较例1~17所涉及的调色剂相比,低温定影性和耐热贮存性优异,并能够长期形成适当图像浓度的图像。
还有,实施例1和3~8所涉及的调色剂以及实施例11~30所涉及的调色剂的每一个中,第一壳颗粒的粒径是30nm以上90nm以下,而且第二壳颗粒的粒径是70nm以上300nm以下。实施例1和3~8所涉及的调色剂以及实施例11~30所涉及的调色剂进一步表现出图像浓度(环境耐性)的评价也是优异的结果。实施例1和3~8所涉及的调色剂以及实施例11~30所涉及的调色剂进一步表现出优异的带电稳定性。

Claims (8)

1.一种静电潜像显影用调色剂,含有多个调色剂颗粒,所述调色剂颗粒具有调色剂核和包覆所述调色剂核的表面的壳层,
所述壳层含有多个第一壳颗粒和多个第二壳颗粒,
所述第一壳颗粒对所述调色剂核进行包覆,
所述第二壳颗粒对所述第一壳颗粒包覆的所述调色剂核进一步进行包覆,
所述第一壳颗粒的玻璃化转变温度是60℃以上120℃以下,
所述第一壳颗粒的软化点是120℃以上210℃以下,
所述第一壳颗粒具有阳离子性,
所述第一壳颗粒的包覆率(CF)满足以下的式(1),
所述第二壳颗粒的包覆率(CS)满足以下的式(2),
所述调色剂核的溶解度参数(SPT)、所述第一壳颗粒的溶解度参数(SPF)和所述第二壳颗粒的溶解度参数(SPS)满足以下的式(3),
25%≤CF≤50%···(1)
5%≤CS≤30%···(2)
SPT>SPF>SPS···(3)。
2.根据权利要求1所述的静电潜像显影用调色剂,其特征在于,
所述第一壳颗粒的数均粒径小于所述第二壳颗粒的数均粒径,
所述第一壳颗粒和所述第二壳颗粒的数均粒径是所述调色剂核的数均粒径的0.005倍以上0.04倍以下。
3.根据权利要求1或者2所述的静电潜像显影用调色剂,其特征在于,
所述第一壳颗粒的数均粒径是30nm以上90nm以下,
所述第二壳颗粒的数均粒径是70nm以上300nm以下。
4.根据权利要求1或者2所述的静电潜像显影用调色剂,其特征在于,
所述SPT、所述SPF和所述SPS满足以下的式(4)和式(5),
|SPT-SPF|≤1.0···(4)
|SPF-SPS|≤1.0···(5)。
5.根据权利要求1或者2所述的静电潜像显影用调色剂,其特征在于,
所述调色剂核含有作为粘结树脂的聚酯树脂,
所述第一壳颗粒含有苯乙烯-丙烯酸类树脂,
所述第二壳颗粒含有交联后的苯乙烯-丙烯酸类树脂。
6.根据权利要求1或者2所述的静电潜像显影用调色剂,其特征在于,
所述调色剂核的玻璃化转变温度是25℃以上45℃以下,
所述调色剂核具有阴离子性。
7.根据权利要求1或者2所述的静电潜像显影用调色剂,其特征在于,
所述调色剂颗粒还含有外部添加剂。
8.一种静电潜像显影用调色剂的制造方法,
所述静电潜像显影用调色剂是权利要求1或者2所述的静电潜像显影用调色剂,
所述制造方法包括在所述调色剂核的表面上形成所述壳层的处理,
形成所述壳层的处理包括:
以满足所述式(1)的方式,使所述第一壳颗粒附着在所述调色剂核的表面上;以及
以满足所述式(2)的方式,通过干式混合所述第一壳颗粒已附着的所述调色剂核和所述第二壳颗粒,使所述第二壳颗粒附着在所述第一壳颗粒已附着的所述调色剂核的表面上。
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