CN101520618B - 调色剂、显影剂和成像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及调色剂、显影剂和成像方法。该调色剂至少含有粘合剂树脂和着色剂,其中所述调色剂具有由芯和在所述芯的表面上的厚度为0.01μm~2μm的壳组成的芯壳结构,其中所述调色剂满足以下关系:1.1≤ST/CT≤2.0,其中ST为所述壳的软化温度,CT为所述芯的软化温度,所述两个软化温度均通过具有集成加热器的SPM探针测量。
Description
技术领域
本发明涉及用于通过电子照相、静电记录、静电印刷等显影静电潜像的调色剂,以及使用该调色剂的显影剂和成像方法。
背景技术
通过电子照相的成像通常通过连续的过程进行,其中静电潜像形成在静电潜像承载部件(以下也称为“感光体”)上,该静电潜像通过含有调色剂的显影剂显影以形成可视图像(调色剂图像),以及该可视图像转印到如纸的记录介质上以定影在其上,从而获得定影的图像(美国专利2297691)。全色图像的形成通常是使用由黑色、黄色、品红色和青色组成的四种颜色的调色剂进行颜色的再现,其中对各颜色进行显影,并且记录介质上叠加了多层调色剂层的调色剂图像被加热并同时定影以获得全色图像。
然而,通过全色复印机获得的图像不能满足习惯于观看印刷图像和卤化银照相图像的用户,并且为了满足接近于照相和印刷的高清晰度和高分辨率的优质图像,需要进行改进。特别是,当使用纸板时,或者进行高速复印时,定影时的热转印不足。因此,难以获得具有优异的定影性和图像质量(特别是光泽度、密度和图像鲜明性变化较小)的图像。
研究了低温定影系统以及对应于该系统的调色剂,使得可以通过降低调色剂的软化温度来生产对应于低温定影系统的调色剂。然而,这种调色剂不是优选的,因为其耐热存储性能变差。调色剂在调色剂制造后的存储和运输期间受环境如高温高湿、低温低湿等的严重影响。即使在这样的环境中存储后,仍需要具有优异的存储性能的调色剂,其中调色剂颗粒不聚集,并且带电性能、流动性、转印性能和定影性能不劣化或较少劣化。
另一方面,已认识到,在显影部件、载体等上的调色剂耗尽不利地影响带电性能和显影性能。目前,还没有提供可以解决这些问题并适当满足低温定影性、耐热存储性能和显影稳定性的调色剂,以及使用该调色剂的显影剂和成像装置。
发明内容
本发明提供具有适当的低温定影性、耐热存储性能、显影稳定性和对高速复印具有响应性的调色剂,以及使用该调色剂的显影剂和成像方法。
本发明的发明人进行了刻苦的研究并发现调色剂的适当的低温定影性、耐热存储性能、显影稳定性和对高速复印的响应性可以通过生产以下用于显影静电潜像的调色剂而得到保证,该调色剂至少含有着色剂和粘合剂树脂,其中所述调色剂具有芯壳结构,所述芯壳结构由芯和在所述芯的表面上的厚度为0.01μm~2μm的壳组成,
其中所述调色剂满足以下关系:
1.1≤ST/CT≤2.0
其中ST为所述壳的软化温度,CT为所述芯的软化温度,所述两个软化温度均通过具有集成加热器的SPM探针测量。
本发明基于本发明的发明人的上述发现而做出,并且解决上述问题的手段如下。
<1>一种调色剂,含有粘合剂树脂、和着色剂,其中所述调色剂具有芯壳结构,所述芯壳结构由芯和在所述芯的表面上的厚度为0.01μm~2μm的壳组成,
其中所述调色剂满足以下关系:
1.1≤ST/CT≤2.0
其中ST为所述壳的软化温度,CT为所述芯的软化温度,所述两个软化温度均通过具有集成加热器的SPM探针测量。
<2>根据<1>的调色剂,其中树脂细颗粒涂布在芯的表面上,然后形成为层以形成壳。
<3>根据<2>的调色剂,其中所述树脂细颗粒具有120nm~670nm的体均粒径。
<4>根据<1>的调色剂,其中所述粘合剂树脂至少含有聚酯。
<5>根据<1>的调色剂,其中所述调色剂至少含有改性聚酯。
<6>根据<1>的调色剂,其中所述调色剂通过以下方式形成:将其中溶解了调色剂组合物的有机溶剂的油滴分散在含有树脂细颗粒的水性介质中,并进行交联反应和扩链反应中的至少一种,所述调色剂组合物至少含有预聚物。
<7>根据<1>的调色剂,其中所述调色剂通过以下方式形成:使至少含有聚合物、聚酯、着色剂和脱模剂的调色剂组合物在树脂细颗粒的存在下在水性介质中进行交联反应和扩链反应中的至少一种,所述聚合物具有与具有活性氢基团的化合物反应的位点。
<8>根据<1>的调色剂,其中所述调色剂具有0.93~0.99的平均圆形度。
<9>根据<1>的调色剂,其中所述调色剂具有100~150的形状因子SF-1,和100~140的形状因子SF-2。
<10>根据<1>的调色剂,其中所述调色剂具有2μm~7μm的质均粒径D4,和1.25以下的D4/Dn比例,其中D4是质均粒径且Dn是数均粒径。
<11>一种显影剂,含有调色剂和载体,其中所述调色剂含有粘合剂树脂、和着色剂,其中所述调色剂具有芯壳结构,所述芯壳结构由芯和在所述芯的表面上的厚度为0.01μm~2μm的壳组成,其中所述调色剂满足以下关系:
1.1≤ST/CT≤2.0
其中ST为所述壳的软化温度,CT为所述芯的软化温度,所述两个软化温度均通过具有集成加热器的SPM探针测量。
<12>一种成像装置,至少含有静电潜像承载部件、配置成在静电潜像承载部件上形成静电潜像的静电潜像形成单元、配置成使用调色剂显影静电潜像以形成可视图像的显影单元、配置成将可视图像转印到记录介质上的转印单元、和配置成将转印图像定影在记录介质上的定影单元,其中所述调色剂含有粘合剂树脂、和着色剂,其中所述调色剂具有芯壳结构,所述芯壳结构由芯和在所述芯的表面上的厚度为0.01μm~2μm的壳组成,
其中所述调色剂满足以下关系:
1.1≤ST/CT≤2.0
其中ST为所述壳的软化温度,CT为所述芯的软化温度,所述两个软化温度均通过具有集成加热器的SPM探针测量。
<13>根据<12>的成像装置,其中至少串联布置用于四种显影颜色的显影单元,其中系统的线速度为500mm/sec~2500mm/sec,且定影单元的表面压力为5N/cm2~90N/cm2。
<14>一种成像方法,至少包括:在静电潜像承载部件上形成静电潜像、使用调色剂显影静电潜像以形成可视图像、将可视图像转印到记录介质上、和通过定影单元将转印图像定影在记录介质上,其中所述调色剂含有粘合剂树脂、和着色剂,其中所述调色剂具有芯壳结构,所述芯壳结构由芯和在所述芯的表面上的厚度为0.01μm~2μm的壳组成,
其中所述调色剂满足以下关系:
1.1≤ST/CT≤2.0
其中ST为所述壳的软化温度,CT为所述芯的软化温度,所述两个软化温度均通过具有集成加热器的SPM探针测量。
<15>一种处理盒,至少含有:静电潜像承载部件、和配置成使用调色剂使形成在静电潜像承载部件上的静电潜像显影以形成可视图像的显影单元,其中该处理盒可拆卸地安装到成像装置上,其中所述调色剂含有粘合剂树脂、和着色剂,其中所述调色剂具有芯壳结构,所述芯壳结构由芯和在所述芯的表面上的厚度为0.01μm~2μm的壳组成,
其中所述调色剂满足以下关系:
1.1≤ST/CT≤2.0
其中ST为所述壳的软化温度,CT为所述芯的软化温度,所述两个软化温度均通过具有集成加热器的SPM探针测量。
根据本发明,可以解决常规问题,并且可以提供具有适当的低温定影性、耐热存储性能、显影稳定性和对高速复印的响应性的调色剂,以及使用该调色剂的显影剂和成像方法。
附图说明
图1A~1C是显示芯和壳的软化温度的测量方法的实例的示意图。
图1D~1F是显示分别对应于图1A~1C的热位移曲线的图。
图2显示了用于本发明的处理盒的实例的示意配置。
图3显示了用于本发明的成像装置的实例的示意配置。
图4显示了用于本发明的另一成像装置的实例的示意配置。
图5显示了用于本发明的又一成像装置的实例的示意配置。
图6显示了用于本发明的再一成像装置的实例的示意配置。
图7显示了用于本发明的串联成像装置的实例的示意配置。
图8是图7的局部放大图。
具体实施方式
(调色剂)
本发明的调色剂具有由芯和在所述芯的表面上的壳组成的芯壳结构。
所述调色剂至少含有粘合剂树脂和着色剂,并且根据需要进一步含有其它组分。
在本发明中,芯允许设计出含有软化性能低的树脂的调色剂,从而设计出具有低温定影性的调色剂。壳可以保护芯不受蜡、颜料和带电不足的组分的影响,它们不利地影响芯的带电性能并且导致在载体和显影元件上的调色剂耗尽。
壳的厚度为0.01μm~2μm,并且优选为0.4μm~1.5μm。当该厚度小于0.01μm时,壳的效果可能不能充分地发挥。当该厚度大于2μm时,所述壳过厚,并且所述芯中的着色剂的显色性能和蜡的渗出变差。此外,可能不能充分保证壳的低温定影性。
壳的厚度可以例如通过以下方法测量。在任何方法中,测量随机选择的10个调色剂的壳厚度,并将它们的平均值定义为壳厚度。
(1)通过透射电子显微镜(TEM)评价
首先,将大约一药匙的调色剂嵌入环氧树脂,然后使该环氧树脂固化以获得试样。将该试样暴露于四氧化钌5分钟从而染色壳和芯以进行辨别。用小刀将该试样切开以暴露其截面,并用超薄切片机(ULTRACUT UCT,Leica制造,使用金刚石小刀)制备200nm厚的调色剂的超薄切片。然后,通过透射电子显微镜(TEM)H7000(Hitachi High-Technoligies Corporation制造)在100kV的加速电压下观察该调色剂的超薄切片。
(2)通过FE-SEM(扫描电子显微镜)评价
将大约一药匙的调色剂嵌入环氧树脂,然后使该环氧树脂固化以获得试样。将该试样暴露于四氧化钌5分钟从而染色壳和芯以进行辨别。用小刀将该试样切割以暴露调色剂的截面,并用超薄切片机(ULTRACUT UCT,Leica制造,使用金刚石小刀)制备超薄切片。然后,通过扫描电子显微镜(FE-SEM)Ultra55(Carl Zeiss制造)在0.8kV的加速电压下观察反射电子图像。
(3)通过SPM评价
首先,将大约一药匙的调色剂嵌入环氧树脂,然后使该环氧树脂固化以获得试样。用小刀将该试样切割以暴露调色剂的截面,并用超薄切片机(ULTRACUT UCT,Leica制造,使用金刚石小刀)制备超薄切片。使用扫描探针显微镜(scanning probe microscope)MMAFM MULTIMODE SPM单元(Veeco Instruments制造)以敲击模式在相位成像中观察层图像,该层图像可能取决于粘弹性或附着性而不同。
在本发明中,通过具有集成加热器的SPM探针测量的壳的软化温度ST和芯的软化温度CT以及ST与CT的比例满足以下关系:1.1≤ST/CT≤2.0,并且优选满足:1.2≤ST/CT≤1.5。
当ST/CT小于1.1时,芯和壳的软化温度之差小,导致难以满足低温定影性和耐热存储性能。如果低温定影性优先于耐热存储性能,则调色剂具有过低的软化点,并且不能具有合适的耐热存储性能。另一方面,当调色剂形成为具有高软化点以满足耐热存储性能时,调色剂不能具有合适的低温定影性。此外,不优选的是,由于颗粒的强度不能在显影单元内搅拌期间保持而出现在载体等上的调色剂耗尽,从而使显影稳定性变差。
当ST/CT的比例大于2.0时,预想的是,芯和壳各自的软化性能充分不同,并且可发挥低温定影性和耐热存储性能。与此相反,当它们之间的差异变大,并且壳变得难以软化时,不能充分发挥低温定影性。此外,芯-壳界面的相容性和相互作用不能充分保证,并且芯和壳单独起作用,因此调色剂缺乏强度并且稳定性不足以使其处于颗粒的形式。结果,耐热存储性能下降。
芯和壳的软化温度可以通过以下方法测量。
芯和壳的软化温度可以通过具有集成加热器的SPM探针测量,具体来说,通过以下设备(也称为纳米TA系统)测量,该设备中,用于纳米热分析的热力学分析(TMA)单元与SPM接口。作为扫描探针显微镜,使用MMAFMMULTIMODE SPM单元(Veeco Instruments制造)。纳米TA是通过具有集成加热器的SPM探针评价试样的软化性能(TMA性能)和热性能的技术。探针即悬臂201移动到试样即调色剂202的测量位置,升高悬臂的刀片203的温度,并获得悬臂201的偏转值,以获得对应于刀片温度的下降(参见图1)。
图1A显示了与试样202表面上的测量位置接触的探针201。图1D是显示横轴为所施加的温度且纵轴为悬臂位移(偏转)量的图。试样表面上的测量位置通过接触模式或敲击模式原子力显微镜预先搜寻,探针设定到测量位置上,然后开始升温。
接下来,图1E是显示图1B中温度变化的图。试样通过加热略微热膨胀。结果,如图1B所示,悬臂201发生位移(偏转)。
图1C显示了略高于软化点的温度下的悬臂。当试样在某温度下软化时,通过热膨胀而偏转的悬臂201上的载荷得到减轻,从而降低了悬臂201的位移。结果,可以在示于图1F的热-位移曲线中观察到拐点。拐点处的温度为待评价的软化温度。
在纳米TA系统中,目标位置的软化性能(TMA性能)可以通过使用与原子力显微镜中使用的等同的专用敏锐悬臂以20nm的分辨率评价。测量对准通常可以通过接触模式或敲击模式原子力显微镜进行。可以分别评价截面中调色剂的壳和芯的软化性能。考虑到测量结果的变化,评价5个调色剂颗粒的平均软化温度。悬臂的升温速率为5℃/秒。
通过设备施加到探针的温度通过施加到探针的电压控制。对应于电压的施加到探针顶端的实际温度可以通过利用软化温度已知的3种标准树脂获得的标准曲线进行校正来调节。
具体来说,例如,当通过纳米TA系统测量具有不同软化温度的三种树脂:树脂A(软化温度:50℃);树脂B(软化温度:100℃);树脂C(软化温度:150℃)时,树脂A在1V下软化,树脂B在2V下软化,树脂C在3V下软化。结果,发现1V对应于施加的温度为50℃。由此,可以控制施加到探针的绝对温度。例如,当试样在2V下软化时,试样的软化温度为100℃。
然而,实际上电压和温度不提供完全的线性关系。因此,标准曲线由三次曲线近似。
调色剂的芯壳结构优选以这样的方式形成,使得树脂细颗粒涂布在芯的表面上,然后形成为层以形成壳。由此,可以形成稳定和均匀的调色剂的芯壳结构,从而允许稳定地提供由壳和芯组成的调色剂,其中芯和壳具有由具有集成加热器的SPM探针测量的不同的软化温度。
壳层的厚度可以通过改变树脂细颗粒的体均粒径来控制。应理解,在颗粒形成过程中,树脂细颗粒形成为层以形成壳,因为如果树脂细颗粒不存在于水性介质中,壳不能形成。
调色剂至少含有粘合剂树脂和着色剂,并且根据需要进一步含有其它组分。
粘合剂树脂优选至少含有聚酯。因此,调色剂的热性能和粘弹性的范围优选变宽。
调色剂优选至少含有改性聚酯。因此,调色剂的热性能和粘弹性的范围优选变宽。
调色剂优选通过以下方式形成:将其中溶解了至少含有预聚物的调色剂组合物的有机溶剂的油滴分散在含有树脂细颗粒的水性介质中,并进行交联反应和/或扩链反应。由此,可以制造具有芯壳结构的调色剂。
调色剂优选通过以下方式形成:使至少含有聚合物、聚酯、着色剂和脱模剂的调色剂组合物在树脂细颗粒的存在下在水性介质中进行交联反应和/或扩链反应,所述聚合物具有与具有活性氢基团的化合物反应的位点。由此,形成具有芯壳结构的调色剂,并且可以优选形成在壳和芯的内部具有适当软化性能的调色剂。
-聚酯-
聚酯分为改性聚酯和未改性聚酯。它们优选一起使用。
作为改性聚酯,例如,可以使用具有异氰酸酯基团的聚酯预聚物。具有异氰酸酯基团的聚酯预聚物(A)的实例包括以下聚酯预聚物,其为多元醇(PO)和多元羧酸(PC)的缩聚聚酯,并具有与多异氰酸酯(3)进一步反应的活性氢基团。包括到上述聚酯的活性氢基团的实例包括羟基(醇羟基和酚羟基)、氨基、羧基、和巯基。在这些基团中,优选醇羟基。
多元醇(1)的实例包括二醇(1-1)、三元或更多元的多元醇(1-2)。其中,优选单独的二醇(1-1),以及二醇(1-1)与少量三元或更多元的多元醇(1-2)的混合物。二醇(1-1)的实例包括:亚烷基二醇,如乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇和1,6-己二醇;亚烷基醚二醇,如二甘醇、三甘醇、一缩二丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基醚二醇;脂环族二醇,如1,4-环己烷二甲醇、氢化双酚A;双酚,如双酚A、双酚F、双酚S;上述脂环族二醇的环氧烷烃(如环氧乙烷、环氧丙烷、和环氧丁烷)加合物;以及上述双酚的环氧烷烃(如环氧乙烷、环氧丙烷、和环氧丁烷)加合物。其中,具有2到12个碳原子的亚烷基二醇和双酚的环氧烷烃加合物是优选的,并且双酚的环氧烷烃加合物以及具有2到12个碳原子的亚烷基二醇与双酚的环氧烷烃加合物的组合是特别优选的。三元或更多元的多元醇(1-2)的实例包括三元到八元以上的脂族多元醇,如甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨糖醇;以及三元或更多元的酚,如三酚PA、苯酚酚醛清漆、甲酚酚醛清漆;以及三元或更多元的多酚的环氧烷烃加合物。
多元羧酸(2)的实例包括二元羧酸(2-1)和三元或更多元的多元羧酸(2-2)。优选单独的二元羧酸(2-1),以及二元羧酸(2-1)与少量多元羧酸(2-2)的混合物。二元羧酸(2-1)的实例包括:亚烷基二羧酸如丁二酸、己二酸、癸二酸;亚烯基二羧酸,如马来酸和富马酸;芳族二羧酸,如邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸和萘二甲酸。其中,优选具有4到20个碳原子的亚烯基二羧酸,以及具有8到20个碳原子的芳族二羧酸。三元或更多元的多元羧酸(2-2)的实例包括具有9到20个碳原子的芳族多元羧酸,如偏苯三酸和均苯四酸。多元羧酸(2)的酸酐或低级烷基酯如甲酯、乙酯、和异丙酯可与多元醇(1)反应。
多元醇(1)与多元羧酸(2)的比例,定义为羟基[OH]与羧基[COOH]的当量比[OH]/[COOH],其典型地为2/1到1/1,优选为1.5/1到1/1,并且更优选为1.3/1到1.02/1。
多异氰酸酯化合物(3)的实例包括:脂肪族多异氰酸酯,如四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、2,6-二异氰酸酯己酸甲酯;脂环族多异氰酸酯,如异氟尔酮二异氰酸酯、环己基甲烷二异氰酸酯;芳族二异氰酸酯,如甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯;芳族脂族二异氰酸酯,如α,α,α′,α′-四甲基苯二甲基二异氰酸酯;异氰酸酯;以及上述多异氰酸酯被苯酚衍生物、肟、己内酰胺等封端的化合物;以及它们的组合。
多异氰酸酯(3)的比例,定义为异氰酸酯基团[NCO]与具有羟基的聚酯的羟基[OH]的当量比[NCO]/[OH],其典型地为5/1到1/1,优选为4/1到1.2/1,并且更优选为2.5/1到1.5/1。当[NCO]/[OH]大于5时,不利地影响低温定影性。当[NCO]的摩尔比小于1时,改性聚酯的脲含量变低,不利地影响耐热反印(hot-offset)性。在其末端具有异氰酸酯基团的聚酯预聚物(A)中的多异氰酸酯(3)的组分含量典型地为0.5质量%到40质量%,优选为1质量%到30质量%,并且更优选为2质量%到20质量%。当其小于0.5质量%时,耐热反印性变差,并且出现无法满足耐热存储性能和低温定影性两者的缺点。另一方面,当其大于40质量%时,低温定影性变差。
一分子的具有异氰酸酯基团的聚酯预聚物(A)中含有的异氰酸酯基团的数量典型地为1以上,优选为平均1.5到3,更优选为平均1.8到2.5。当一分子的聚酯预聚物中异氰酸酯基团的数量小于1时,已进行交联和/或扩链反应的改性聚酯的分子量变低,不利地影响耐热反印性。
在本发明中,作为交联剂和/或扩链剂,可以使用胺。胺(B)的实例包括二胺(B1)、三元以上的多胺(B2)、氨基醇(B3)、氨基硫醇(B4)、氨基酸(B5)和B1到B5的氨基被封端的化合物(B6)。二胺(B1)的实例包括:芳族二胺,如苯二胺、二乙基甲苯二胺、4,4′-二氨基二苯基甲烷;脂环族二胺,如4,4′-二氨基-3,3′-二甲基二环己基甲烷、环己烷二胺,和异佛尔酮二胺;和脂族二胺,如乙二胺、丁二胺和己二胺。三元以上的多胺(B2)的实例包括二亚乙基三胺和三亚乙基四胺。氨基醇(B3)的实例包括乙醇胺、和羟乙基苯胺。氨基硫醇(B4)的实例包括氨乙基硫醇、和氨丙基硫醇。氨基酸(B5)的实例包括氨基丙酸、和氨基己酸。B1到B5的氨基被封端的化合物(B6)的实例包括:由B1到B5的胺与如丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮的酮获得的酮亚胺化合物;以及噁唑烷化合物。在这些胺(B)中,优选二胺B1,以及二胺B1与少量三元以上的多胺B2的混合物。
在聚酯预聚物(A)与胺(B)的交联反应和/或扩链反应中,可根据需要使用反应终止剂以控制所获得的改性聚酯的分子量。反应终止剂的实例包括:一元胺,如二乙胺、二丁胺、丁胺和月桂胺;和这些胺被封端的化合物,如酮亚胺化合物。
胺(B)的比例定义为具有异氰酸酯基团的聚酯预聚物(A)中的异氰酸酯基团[NCO]与胺(B)中的氨基[NHx]的当量比[NCO]/[NHx],典型地为1/2到2/1,优选为1.5/1到1/1.5,更优选为1.2/1到1/1.2。当[NCO]/[NHx]大于2或小于1/2时,改性聚酯的分子量变低,不利地影响耐热反印性。
-未改性聚酯-
在本发明中,重要的是,不仅只包括单独的改性聚酯,而且还可与所述改性聚酯一起包括未改性聚酯作为调色剂的粘合剂树脂组分。与未改性聚酯一起使用改性聚酯能够改进低温定影性和当所得调色剂用于全色设备时的光泽度、光泽均匀性。未改性的聚酯的实例包括与具有异氰酸酯基团的预聚物(A)的聚酯组分类似的多元醇(1)和多元羧酸(2)的缩聚物等。其优选化合物也与具有异氰酸酯基团的预聚物(A)中的相同。对于未改性聚酯,除了未改性的聚脂,它们还可以是通过除脲键以外的化学键改性的聚合物,例如可以通过氨基甲酸酯键改性。从低温定影性和耐热反印性来看,优选的是,至少部分改性聚酯与部分未改性聚酯相容。因此,优选的是,改性聚酯的聚酯组分与未改性聚酯的聚酯组分类似。当包含改性聚酯时,改性聚酯与未改性聚酯的质量比典型地为5/95~75/25,优选为10/90~25/75,更优选为12/88~25/75,且更进一步优选为12/88~22/78。当改性聚酯的质量比低于5质量%时,不利地影响耐热反印性,并且导致在满足耐热存储性能和低温定影性两者方面的缺点。
未改性聚酯的峰值分子量典型地为1000~30000,优选为1500~10000,并且更优选为2000~8000。当未改性聚酯的峰值分子量小于1000时,耐热存储性能可能是差的,而当大于30000时,会不利地影响低温定影性。未改性聚酯的羟基值优选为5mgKOH/g以上,更优选为10mgKOH/g~120mgKOH/g,并且更进一步优选为20mgKOH/g~80mgKOH/g。当羟基值小于5mgKOH/g时,导致在耐热存储性能和低温定影性之间的兼顾性方面的缺点。未改性聚酯的酸值典型地为0.5mgKOH/g~40mgKOH/g,优选为5mgKOH/g~35mgKOH/g。当未改性聚酯的酸酯处于上述范围内时,所得调色剂易于带负电。此外,未改性聚酯具有在这些范围之外的酸值和羟基值时,所得调色剂可能易于受环境影响,并且在高温高湿或低温低湿下图像都易于劣化。
调色剂的玻璃化转变温度(Tg)优选为40℃~70℃,更优选为45℃~55℃。当玻璃化转变温度(Tg)低于40℃时,耐热存储性能劣化,当高于70℃时,低温定影性变得不足。与由常规聚酯制成的调色剂相比,本发明的调色剂即使具有低的玻璃化转变温度仍显示出适当的耐热存储性能,因为该调色剂含有交联和/或扩链的聚酯。对于调色剂的储能弹性模量,调色剂的储能弹性模量在20Hz的频率下为10000达因/cm2的温度(TG’)优选为100℃以上,更优选为110℃~200℃。当温度(TG’)低于100℃时,耐热反印性劣化。对于调色剂的粘度,粘合剂树脂的粘度在20Hz的频率下变为1000泊松的温度(Tη)优选为180℃以下,更优选为90℃~160℃。当温度(Tη)高于180℃时,低温定影性劣化。因此,从满足低温定影性和耐热反印性两者的观点看,优选TG’高于Tη。换句话说,TG’减去Tη之差(TG’-Tη)优选为0℃以上,更优选10℃以上,特别优选20℃以上。该差的上限没有限制。更具体地说,从满足耐热存储性能和低温定影性两者的观点看,TG’减去Tη之差(TG’-Tη)优选为0℃~100℃,更优选10℃~90℃,特别优选20℃~80℃。
-着色剂-
着色剂没有特别限制,并且可根据目的用途适当选择。其实例包括炭黑、苯胺黑染料、铁黑、萘酚黄S、汉撒黄(10G、5G、G)、镉黄、氧化铁黄、黄土、铬黄、钛黄、多偶氮黄、油黄、汉撒黄(GR、A、RN、R)、颜料黄L、联苯胺黄(G、GR)、永固黄(NCG)、伏尔甘坚牢黄(5G、R)、酒石黄色淀、喹啉黄色淀、蒽黄BGL、异二氢吲哚黄、铁丹、红铅、红丹、镉红、镉汞红、锑红、永固红4R、对位红、火红、对氯间硝基苯胺红、立索尔坚牢猩红G、亮坚牢猩红、亮胭脂红BS、永固红(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、坚牢猩红VD、伏尔甘坚牢宝石红B、亮猩红G、立索尔宝石红GX、永固红F5R、亮胭脂红6B、颜料猩红3B、酒红5B、甲苯胺栗红、永固酒红F2K、太阳酒红BL、酒红10B、BON浅栗、BON中栗、曙红色淀、若丹明色淀B、若丹明色淀Y、茜素色淀、硫靛红B、硫靛栗、油红、喹吖啶酮红、吡唑啉酮红、多偶氮红、铬朱红、联苯胺橙、二萘嵌苯酮橙(Perynone Orange)、油橙、钴蓝、青天蓝、碱性蓝色淀、孔雀蓝色淀、维多利亚蓝色淀、无金属酞菁蓝、酞菁蓝、坚牢天蓝、阴丹士林蓝(RS、BC)、靛蓝、深蓝、普鲁士蓝、蒽醌蓝、坚牢紫B、甲基紫色淀、钴紫、锰紫、二噁嗪紫、蒽醌紫、铬绿、锌绿、三氧化二铬、翠铬绿、翡翠绿、颜料绿B、萘酚绿B、绿金、酸性绿色淀、孔雀石绿色淀、酞菁绿、蒽醌绿、氧化钛、锌白、锌钡白和磁铁矿。
基于调色剂,着色剂的量优选为1质量%到15质量%,更优选为3质量%到10质量%。
着色剂可以与树脂结合以用作母料。用于生产母料或用于与母料捏合的粘合剂树脂的实例除上述改性或未改性的聚酯外还包括:苯乙烯或取代的苯乙烯的聚合物,如聚苯乙烯、聚对氯苯乙烯、聚乙烯基甲苯;苯乙烯共聚物,如苯乙烯-对氯苯乙烯共聚物、苯乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-乙烯基甲苯共聚物、苯乙烯-乙烯基萘共聚物、苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸辛酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-α氯甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-乙烯基甲基酮共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共聚物、苯乙烯-丙烯腈-茚共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物;聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、环氧树脂、环氧多元醇树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚丙烯酸类树脂、松香、改性松香、萜烯树脂、脂族或脂环族烃树脂、芳族石油树脂、氯化石蜡、和石蜡。这些树脂可单独使用或组合使用。
母料可以通过在高剪切力下混合并捏合母料树脂和着色剂来制备。在该过程中,为了加强着色剂与树脂之间的相互作用,优选加入有机溶剂。另外,由于着色剂湿滤饼可以直接使用不需要干燥,因此优选所谓的冲洗法(flushing method)。在所述冲洗法中,含有着色剂的水性膏剂与树脂和有机溶剂混合并捏合,使着色剂转移到树脂侧以去除水和有机溶剂组分。在混合和捏合中,优选使用高剪切分散装置,例如三辊磨。
-脱模剂-
脱模剂没有特别限制,并且可从本领域已知的那些中适当选择。其实例包括:聚烯烃蜡,如聚乙烯蜡、聚丙烯蜡等;长链烃,如石蜡、沙索蜡等;以及含有羰基的蜡。其中,优选含有羰基的蜡。
含有羰基的蜡的实例包括:多链烷酸酯,如巴西棕榈蜡、褐煤蜡、三羟甲基丙烷三山萮酸酯、季戊四醇四山箭酸酯、季戊四醇二乙酸山萮酸酯、甘油三山萮酸酯、1,18-十八烷二醇二硬脂酸酯等;多链烷醇酯,如偏苯三酸三硬脂酯、马来酸二硬脂酯等;多链烷酸酰胺,如乙二胺二山萮酸酰胺等;多烷基酰胺,如偏苯三酸三硬脂基酰胺;和二硬脂基酮,如二硬脂基酮。在这些含有羰基的蜡中,优选多链烷酸酯。
蜡的熔点优选为40℃到160℃,更优选为50℃到120℃,且进一步优选为60℃到90℃。熔点低于40℃的蜡不利地影响耐热存储性能,熔点高于160℃的蜡可能在定影时导致冷反印。作为在高于蜡的熔点20℃的温度下的测量值,蜡的熔体粘度优选为5cps~1000cps,更优选为10cps~100cps。熔体粘度高于1000cps的蜡对改进耐热反印性和低温定影性的效果较小。
包含于调色剂中的蜡的量优选为40质量%以下,更优选为3质量%至30%质量。
-树脂细颗粒-
树脂细颗粒优选具有40℃~100℃的玻璃化转变温度(Tg)和9000~200000的质均分子量。当玻璃化转变温度(Tg)小于40℃和/或质均分子量小于9000时,调色剂的存储性能可能劣化,导致存储期间和在显影单元中粘连。另一方面,当玻璃化转变温度(Tg)大于100℃且质均分子量大于200000时,树脂细颗粒可能抑制对定影纸张的附着,并且定影温度的下限可能提高。
此外,树脂细颗粒对调色剂的残留率优选为0.5质量%~5.0质量%。当残留率小于0.5质量%时,调色剂的存储稳定性可能劣化,并且在存储期间和在显影单元中可能出现粘连。当残留率大于5.0质量%时,树脂细颗粒可能抑制蜡的渗出,并且不能获得蜡的脱模性的效果,出现反印。
树脂细颗粒的残留率可以通过以下方式测量:利用热解气相色谱质谱仪分析不是来自调色剂颗粒而是来自树脂细颗粒的物质,然后从其峰面积计算。作为检测器,优选质谱仪。
树脂细颗粒没有特别限制,只要它们是能够形成水性分散体的树脂,并且可根据目的用途适当选择。树脂细颗粒可为热塑性树脂或热固性树脂。其实例包括乙烯基树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、有机硅树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、脲树脂、苯胺树脂、离聚物树脂、和聚碳酸酯树脂。它们可单独使用或组合使用。其中,从易于获得具有细球形的树脂细颗粒的水性分散体的观点来看,优选的是,树脂细颗粒由乙烯基树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酯树脂或它们的组合制成。
此外,乙烯基树脂是通过乙烯基单体的聚合或共聚获得的聚合物。其实例包括苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯树脂、苯乙烯-丁二烯共聚物、(甲基)丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、和苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物。
树脂细颗粒具有的体均粒径优选为120nm~670nm,更优选为200nm~600nm。体均粒径小于120nm时,壳层的厚度变薄,并且芯-壳结构可能不能令人满意地形成。当体均粒径大于670nm时,壳层的厚度变得太厚,并且可能不能充分发挥低温定影性。
体均粒径可以通过粒度分布测量设备(LA-920,HORIBA,Ltd.制造)等测量。
-其它组分-
其它组分没有特别限制,并且可根据目的用途适当选择。其实例包括电荷控制剂、外部添加剂、流动性改善剂、清洁性改善剂、磁性材料和金属皂。
电荷控制剂可根据需要加入到本发明的调色剂。电荷控制剂没有特别限制,并且可从本领域已知的那些中适当选择。其实例包括苯胺黑染料、三苯甲烷染料、含铬的金属络合物染料、钼螯合物颜料、若丹明染料、烷氧基胺、季铵盐(包括氟改性季铵盐)、烷基酰胺、磷单质和化合物、钨单质和化合物、含氟活化剂、水杨酸金属盐、水杨酸酯衍生物的金属盐。它们的具体实例包括:苯胺黑染料组成的Bontron 03、季铵盐组成的BONTRON P-51、含金属的偶氮染料组成的Bontron S-34、羟基萘甲酸的金属络合物组成的E-82、水杨酸金属络合物组成的E-84和酚的缩合物组成的E-89(均由Orient ChemicalIndustries,Ltd.制造);均由季铵盐的钼络合物组成的TP-302和TP-415(由Hodogaya Chemical Co.制造);季铵盐组成的COPY CHARGE PSY VP2038、三苯基甲烷衍生物组成的COPY BLUE PR、均由季铵盐组成的COPYCHARGE NEG VP2036和COPY CHARGE NX VP434(由Hoechst Corporation制造);LRA-901和LR-147(硼络合物)(均由Japan Carlit Co.,Ltd.制造);铜酞菁、二萘嵌苯、喹吖啶酮、偶氮颜料;和具有如磺酸基、羧基、季铵盐的官能团的聚合物化合物。
电荷控制剂的含量取决于调色剂制造方法,包括粘合剂树脂的类型、是否存在可选使用的添加剂和分散方法。基于100质量份粘合剂树脂,优选为0.1质量份到10质量份,更优选为0.2质量份到5质量份。当该量超过10质量份时,调色剂的带电性能过大,电荷控制剂的效果下降,并且对显影辊的静电吸引力提高,导致显影剂的流动性下降和差的图像密度。这些电荷控制剂可在与母料或树脂熔融和捏合之后溶解和分散,可在直接溶解和分散在有机溶剂中时加入,或可在制造调色剂颗粒后固定在调色剂表面上。
除氧化物细颗粒之外,外部添加剂还可与无机细颗粒或者与疏水化无机细颗粒组合使用。疏水化无机细颗粒具有的平均初级粒径优选为1nm~100nm,更优选为5nm~70nm。
外部添加剂优选含有至少一种平均初级粒径为20nm以下的疏水化无机细颗粒和至少一种平均初级粒径为30nm以上的疏水化无机细颗粒。此外,疏水化无机细颗粒优选具有20m2/g~500m2/g的BET表面积。
外部添加剂不受特别限制,并且可根据目的用途从本领域已知的那些中适当选择。其实例包括二氧化硅细颗粒、疏水化二氧化硅;脂肪酸金属盐,如硬脂酸锌和硬脂酸铝;金属氧化物,如氧化钛、氧化铝、氧化锡和氧化锑;和氟聚合物。
优选添加剂的实例包括疏水化二氧化硅、二氧化钛、氧化钛和氧化铝细颗粒。二氧化硅细颗粒的实例包括HDK H 2000、HDK H 2000/4、HDK H 2050EP、HVK21、HDK H 1303(Hoechst Co.制);R972、R974、RX200、RY200、R202、R805和R812(Nippon Aerosil Co.制)。二氧化钛细颗粒的实例包括P-25(Nippon Aerosil Co.制);STT-30和STT-65C-S(Titanium Industries Ltd.制);TAF-140(Fuji Titanium Industry,Co.制);MT-150W、MT-500B、MT-600B和MT-150A(Tayca Co.制)。
疏水化氧化钛细颗粒的实例包括T-805(Nippon Aerosil Co.制);STT-30A、STT-65S-S(Titanium Industries Ltd.制);TAF-500T和TAF-1500T(Fuji TitaniumIndustry Co.Ltd.制);MT-100S和MT-100T(Tayca Co.制);和IT-S(IshiharaSangyo Kaisha Ltd.制)。
二氧化硅、二氧化钛或氧化铝的疏水化氧化物细颗粒可通过用硅烷偶联剂如甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷和辛基三甲氧基硅烷处理亲水性细颗粒来制备。此外,还有硅油处理的氧化物细颗粒或无机细颗粒,所述颗粒如需要用硅油通过加热进行处理。
硅油的实例包括二甲基硅油、甲基苯基硅油、氯苯基硅油、甲基氢硅油、烷基改性的硅油、氟改性的硅油、聚醚改性的硅油、醇改性的硅油、氨基改性的硅油、环氧基改性的硅油、环氧基-聚醚改性的硅油、苯酚改性的硅油、羧基改性的硅油、巯基改性的硅油、丙烯酸类或甲基丙烯酸类改性的硅油和α-甲基苯乙烯改性的硅油。无机细颗粒的实例包括二氧化硅、氧化铝、氧化钛、钛酸钡、钛酸镁、钛酸钙、钛酸锶、氧化铁、氧化铜、氧化锌、氧化锡、石英砂、粘土、云母、硅灰石、硅藻土、氧化铬、二氧化铈、氧化铁红、三氧化锑、氧化镁、氧化锆、硫酸钡、碳酸钡、碳酸钙、碳化硅和氮化硅。其中特别优选二氧化硅和二氧化钛。基于调色剂,外部添加剂的量优选为0.1质量%~5质量%,更优选为0.3质量%~3质量%。无机细颗粒具有的平均初级粒径优选为100nm以下,更优选3nm~70nm。在平均初级粒径小于该范围的情况下,无机细颗粒易于嵌入调色剂从而遮盖有效的性能;当所述粒径大于该范围时,感光体表面可能不均匀地损坏。
流动性改进剂是为对调色剂进行表面处理以提高疏水性而加入的,并且能够防止调色剂的流动性和带电性能在高湿环境中劣化。流动性改进剂的实例包括硅烷偶联剂、甲硅烷基化试剂、含有氟化烷基的硅烷偶联剂、有机钛偶联剂、铝偶联剂、硅油、和改性硅油。二氧化硅和氧化钛可用流动性改进剂进行表面处理,并用作疏水性二氧化硅和疏水性氧化钛。
调色剂还可含有清洁性改进剂以除去转印后残留在感光体和一次转印介质上的显影剂。清洁性改进剂的实例包括:脂肪酸金属盐如硬脂酸锌、硬脂酸钙、和硬脂酸;通过无皂乳液聚合制备的聚合物细颗粒如聚甲基丙烯酸甲酯细颗粒和聚苯乙烯细颗粒。所述聚合物细颗粒优选具有较窄的粒度分布和0.01μm至1μm的体积平均粒径。
磁性材料没有特别限制,并且可根据目的用途从本领域已知的那些中适当选择。其实例包括铁粉、磁铁矿和铁氧体。其中,从色调来看优选白色的那些。
<制备调色剂的方法>
本发明的调色剂可以通过以下方式制备:使含有聚合物、聚酯、着色剂和脱模剂的调色剂组合物在树脂细颗粒的存在下在水性介质中进行交联反应和/或扩链反应,所述聚合物具有与具有活性氢基团的化合物反应的位点。
具体来说,多元醇(1)和多元羧酸(2)在酯化催化剂如四丁氧基钛酸盐和氧化二丁锡的存在下加热到150℃~280℃,如需要在减压下蒸除水,从而获得含有羟基的聚酯。接下来,多异氰酸酯(3)在40℃~140℃下反应以获得具有异氰酸酯基团的聚酯预聚物(A)。
用于本发明的水性介质通过预先将树脂细颗粒加入其中来使用。用于水性介质的水可单独使用,或者,可在水中混溶的溶剂可与水组合使用。可在水中混溶的溶剂的实例包括:醇,如甲醇、异丙醇、乙二醇等,二甲基甲酰胺,四氢呋喃,溶纤剂,如甲基溶纤剂等,以及低级酮,如丙酮、甲基乙基酮等。
水性介质中树脂细颗粒的量没有特别限制,并且可根据目的用途适当选择。例如,优选为0.5质量%~10质量%。
调色剂颗粒可通过在水相中使胺(B)与由溶解和/或分散在有机溶剂中的具有异氰酸酯基团的聚酯预聚物(A)组成的分散体反应而形成。作为在水性介质中稳定形成聚酯预聚物(A)的分散体的方法,例举以下方法,其中溶解和/或分散在有机溶剂中的聚酯预聚物(A)的调色剂材料组分加入到水性介质,并且用剪切力分散该分散体。溶解和/或分散在有机溶剂中的聚酯预聚物(A)与其它调色剂组合物(以下也称为“调色剂材料”)如着色剂、着色剂母料、脱模剂、电荷控制剂、未改性聚酯等可在水相中混合在一起以形成分散体,但优选的是,将调色剂材料预先混合以及溶解和/或分散在有机溶剂中,然后将混合物加入并分散在水相中。在水相中形成颗粒时,不必混合其它调色剂材料如着色剂、脱模剂、和电荷控制剂,并且,这些材料可在颗粒形成后加入。例如,在不含着色剂的颗粒形成后,可以通过公知的染色方法加入着色剂。
分散方法没有特别限制,并且可根据目的用途适当选择。可以使用利用低速剪切模式、高速剪切模式、摩擦模式、高压喷射模式、超声模式等的已知设备。为了使分散体具有2μm~20μm的分散粒径,优选采用高速剪切模式。当使用高速剪切分散设备时,转速没有特别限制,但优选1000rpm~30000rpm,更优选5000rpm~20000rpm。分散时间没有特别限制,但当采用间歇模式时,典型地为0.1分钟~5分钟。分散期间体系的温度优选为0℃~150℃(加压下),更优选40℃~98℃。在该温度范围内,优选较高的温度,因为聚酯预聚物(A)的分散体具有低粘度并易于分散。
基于100质量份含有聚酯预聚物(A)的调色剂组合物,水相的量优选50质量份~2000质量份,更优选100质量份~1000质量份。
当水相的量少于50质量份时,调色剂组合物不充分地分散,可能不能获得具有预定粒径的调色剂颗粒。当该量大于2000质量份时,在经济上不利。而且,根据需要可使用分散剂。优选使用分散剂,因为粒度分布变得尖锐,并且分散状态稳定。
分散剂没有特别限制,并且可根据目的用途适当选择。其实例包括表面活性剂、由几乎不溶于水的无机化合物组成的分散剂、聚合物保护胶体。这些可单独使用或组合使用。其中,优选表面活性剂。
表面活性剂的实例包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子型表面活性剂和两性表面活性剂。
阴离子表面活性剂的实例包括烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、磷酸酯。其中,优选具有氟烷基的阴离子表面活性剂。具有氟烷基的阴离子表面活性剂的实例包括具有2到10个碳原子的氟烷基羧酸及其金属盐、全氟辛烷磺酰基谷氨酸二钠、3-[ω-氟烷基(C6-C11)氧]-1-烷基(C3-C4)磺酸钠、3-[ω-氟烷酰基(C6-C8)-N-乙氨基]-1-丙烷磺酸钠、氟烷基(C11-C20)羧酸及其金属盐、全氟烷基(C7-C13)羧酸及其金属盐、全氟烷基(C4-C12)磺酸酯及其金属盐、全氟辛烷磺酸二乙醇酰胺、N-丙基-N-(2-羟乙基)全氟辛烷磺酰胺、全氟烷基(C6-C10)磺酰胺丙基三甲基铵盐、全氟烷基(C6-C10)-N-乙基磺酰基甘氨酸盐、和单全氟烷基(C6-C16)乙基磷酸酯。具有氟烷基的表面活性剂的市售产品包括:SURFLON S-111、S-112和S-113(Asahi Glass Co.,Ltd.制);FLORARD FC-93、FC-95、FC-98和FC-129(Sumitomo 3M Ltd.制);UNIDYNE DS-101和DS-102(Daikin Industries,Ltd.制);MEGAFAC F-110、F-120、F-113、F-191、F-812和F-833(Dainippon Ink and Chemicals,Inc.制);EFTOP EF-102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201和204(Tohchem Products Co.,Ltd.制);FTERGENT F-100和F-150(Neos制)。
阳离子表面活性剂的实例包括胺盐表面活性剂、季铵盐阳离子表面活性剂和具有氟烷基的阳离子表面活性剂。胺盐表面活性剂的实例包括烷基胺盐、氨基醇脂肪酸衍生物、多胺脂肪酸衍生物、咪唑啉。季铵盐阳离子表面活性剂的实例包括烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苯甲基铵盐、吡啶鎓盐、烷基异喹啉鎓盐、和苄索氯铵。具有氟烷基的阳离子表面活性剂的实例包括具有氟烷基的伯、仲和叔脂族氨基酸、如全氟烷基(C6-C10)磺酰胺丙基三甲基铵盐的脂族季铵盐、苯甲烃铵盐、苄索氯铵、吡啶鎓盐、咪唑啉鎓盐。
这些阳离子表面活性剂的市售产品的实例包括:SURFLON S-121(AsahiGlass Co.,Ltd.制);FLORARD FC-135(Sumitomo 3M Ltd.制);UNIDYNEDS-202(Daikin Industries,Ltd.制);MEGAFAC F-150和F-824(Dainippon Inkand Chemicals,Inc.制);EFTOP EF-132(Tohchem Products Co.,Ltd.制);FTERGENT F-300(Neos制)。
非离子型表面活性剂的实例包括脂肪酸酰胺衍生物和多元醇衍生物。
两性表面活性剂的实例包括丙氨酸、十二烷基二(氨乙基)甘氨酸、二(辛基氨乙基)甘氨酸、和N-烷基-N,N-二甲基铵甜菜碱。
由几乎不溶于水的无机化合物组成的分散剂的实例包括磷酸三钙、碳酸钙、氧化钛、胶体二氧化硅、和羟基磷灰石。
聚合物保护胶体的实例包括:酸、含有羟基的(甲基)丙烯酸类单体、乙烯醇或乙烯醇的醚、乙烯醇与具有羧基的化合物的酯、酰胺化合物或其羟甲基化合物、氯化物、如含有氮原子或其杂环的均聚物或共聚物、聚氧乙烯类、以及纤维素。
酸的实例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、α-氰基丙烯酸、α-氰基甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、富马酸、马来酸、和马来酸酐。含有羟基的(甲基)丙烯酸类单体的实例包括丙烯酸β-羟乙酯、甲基丙烯酸β-羟乙酯、丙烯酸β-羟丙酯、甲基丙烯酸β-羟丙酯、丙烯酸γ-羟丙酯、甲基丙烯酸γ-羟丙酯、丙烯酸3-氯-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸3-氯-2-羟丙酯、单丙烯酸二甘醇酯、单甲基丙烯酸二甘醇酯、单丙烯酸甘油酯、单甲基丙烯酸甘油酯、N-羟甲基丙烯酰胺、和N-羟甲基甲基丙烯酰胺。乙烯醇及乙烯醇的醚的实例包括乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚、和乙烯基丙基醚。乙烯醇与具有羧基的化合物的酯的实例包括乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、和丁酸乙烯酯。酰胺化合物或其羟甲基化合物的实例包括丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺酸等或其羟甲基化合物。氯化物的实例包括丙烯酰氯、和甲基丙烯酰氯。如含有氮原子或其杂环的均聚物或共聚物的实例包括乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咪唑、和乙烯亚胺。聚氧乙烯类的实例包括聚氧乙烯、聚氧丙烯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧丙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺、聚氧丙烯烷基酰胺、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯十二烷基苯基醚、聚氧乙烯十八烷基苯基酯、和聚氧乙烯壬基苯基酯。纤维素的实例包括甲基纤维素、羟乙基纤维素、和羟基丙基纤维素。
在制备分散体中,可根据需要使用分散体稳定剂。
分散体稳定剂的实例包括在酸和碱中可溶的那些,如磷酸钙。
在使用分散体稳定剂的情况下,磷酸钙可以通过以下方法从细颗粒中去除:其中磷酸钙溶于如盐酸的酸中并用水洗涤的方法,或用酶进行分解的方法。
在制备分散体中,可使用用于扩链反应和/或交联反应的催化剂。催化剂的实例包括月桂酸二丁锡、和月桂酸二辛锡。
将有机溶剂从已获得的分散体(乳化的浆料)除去。所述有机溶剂通过以下方法除去:方法(1),温热整个反应体系至使油滴中的有机溶剂完全蒸发并除去的程度;方法(2),在干燥的气氛中喷雾乳化的分散体,使油滴中的非水性有机溶剂完全去除以形成调色剂细颗粒,并且蒸发除去水性分散剂。
在去除有机溶剂后,获得调色剂颗粒。可以对这些调色剂颗粒进行洗涤和干燥,之后可以根据需要进行分级。分级在液体中用旋风分离机、离析器和离心分离机去除细颗粒部分来进行。分级操作可在调色剂干燥后作为粉末获得之后进行。
接下来,为了控制调色剂内部的中空状态,优选进行熟化步骤,该步骤优选在30℃~55℃的温度下,更优选在40℃~50℃下进行,优选进行5小时~36小时,更优选进行10小时~24小时。
当粒度分布在乳化分散过程中变宽并且在保持粒度分布的情况下洗涤并干燥体系时,可以通过分级成期望的粒度分布来控制粒度分布。
在液体中用旋风分离机、离析器和离心分离机去除细颗粒来进行分级。分级操作可在调色剂通过干燥作为粉末获得之后进行,但从效率来看,优选在液体中进行。所获得的不需要的细颗粒或粗颗粒可以再次返回到捏合步骤以用于颗粒形成。这时,细颗粒或粗颗粒可处于湿的状态。
由此获得的调色剂颗粒与着色剂、脱模剂、和电荷控制剂的颗粒混合在一起,并进一步施加机械冲击,使得可以防止如脱模剂等的颗粒从调色剂颗粒表面分离。
施加机械冲击的方法包括,例如,通过高速旋转的叶片向混合物施加冲击的方法,以及将混合物置于高速气流中以加速使颗粒间彼此碰撞或使复合颗粒与合适的碰撞板碰撞的方法。用于这些方法中的装置的实例包括角磨(angmill)(Hosokawa Micron Corporation制);I型磨(Nippon Pneumatic MFG.Co.,Ltd.制),其在降低粉碎的空气压力方面进行了改型;混合系统(NaraMachine Corporation制);Kryptron System(Kawasaki Heavy Industries,Ltd.制);和自动研钵。
本发明的调色剂在其形状、尺寸等方面没有特别限制,并且可根据目的用途适当选择。以下将说明调色剂优选具有的平均圆形度、形状因子SF-1和SF-2、质均粒径、质均粒径与数均粒径的比例(质均粒径/数均粒径)等。
调色剂具有0.93~0.99的平均圆形度,使得可以保证调色剂的芯壳结构为适当的基本上的球形。
调色剂的平均圆形度由下式定义:
平均圆形度=(面积与调色剂颗粒投影面积相同的圆的周长/调色剂颗粒投影图像的周长)×100%
调色剂的平均圆形度可以通过SYSMEX Corp.制造的流动型颗粒图像分析仪FPIA-2100采用分析软件(FPIA-2100,用于FPIA的数据处理程序,版本00-10)进行测量。具体来说,将0.1mL~0.5mL的表面活性剂(优选为烷基苯磺酸盐,NEOGEN SC-A,DAI-ICHI KOGYO SEIYAKU CO.,LTD.制)装入100ml的玻璃烧杯中,并向其中进一步加入大约0.1g~0.5g的各调色剂,并使用小铲搅拌,然后加入80ml离子交换水。接下来,将得到的分散液用超声波分散设备(HONDA ELECTRONICS制)分散约3分钟。使用FPIA-2100对调色剂的形状和分布进行测量,直到分散液的浓度变为5000/μL~15000/μL。
在该测量方法中,从平均圆形度的测量再现性来看,重要的是分散液的浓度为5000/μL~15000/μL。为了得到上述分散液浓度,必须改变分散液的状态,即加入的表面活性剂和调色剂的量。如在测量调色剂粒径中那样,表面活性剂的量取决于调色剂的疏水性而不同。加入过量的表面活性剂会导致气泡造成的噪声。加入过少量的表面活性剂不能充分使调色剂润湿,导致分散不足。调色剂的量取决于粒径而不同。小粒径需要少量的调色剂,另一方面,大粒径需要大量的调色剂。当调色剂的质均粒径为2μm~7μm时,通过加入0.1g~0.5g的调色剂可以使分散液浓度为5000/μL~15000/μL。
当调色剂优选具有100~150的形状因子SF-1和100~140的形状因子SF-2时,可以保证调色剂的芯壳结构适当地为基本上的球形。
调色剂的形状因子SF-1和形状因子SF-2由以下方法限定:用HitachiHigh-Technologies Corporation制造的FE-SEM(S-4200)拍摄调色剂的FE-SEM图像,随机取样300个FE-SEM图像,将它们的图像信息通过接口导入图像分析仪Luzex AP(NIRECO CORPORATION制),以及通过以下方程分析和计算。SF-1和SF-2的值优选通过Luzex获得。然而,除了该FE-SEM设备和该图像分析仪之外,也可以使用其它设备,只要可以获得类似的分析结果。
SF-1=(L2/A)×(π/4)×100
SF-2=(P2/A)×(1/4π)×100。
其中L表示调色剂的绝对最大长度,A表示调色剂的投影面积,且P表示调色剂的最大周长。当调色剂为球形时,L、A、和P为100。随着该值从100增加,球形变为不确定的形状。具体来说,SF-1表示调色剂的总体形状,即椭球体、球体等,而SF-2表示调色剂表面不规则性的程度。
调色剂的质均粒径D4优选为2μm~7μm,更优选2μm~5μm。质均粒径D4和数均粒径Dn的比例(D4/Dn)优选为1.25以下,更优选1.15以下。由此,可以优选地形成具有均匀的芯壳结构的调色剂颗粒,其中保证了调色剂的静电显影性、转印性和定影性。
质均粒径D4、数均粒径Dn、和它们之间的比例(D4/Dn)可以通过COULTER COUNTER TA-II、COULTER MULTISIZER II(均由BeckmanCoulter Inc.制)等测量。在本发明中,使用COULTER MULTISIZER II。下面将说明测量方法。
首先将0.1mL~5mL作为分散剂的表面活性剂(优选为聚氧乙烯烷基醚(非离子型表面活性剂))加入到100mL~150mL的电解质水溶液。该电解质水溶液为采用一级氯化钠的1质量%的NaCl水溶液,例如ISOTON-II(Coulter Co.制)。加入表面活性剂后,将2mg~20mg的测量试样进一步加入到电解质水溶液中。其中悬浮试样的电解质水溶液用超声波分散设备分散大约1分钟~3分钟。调色剂颗粒或调色剂的质量和数量通过使用直径为100μm的孔的测量设备测量,并计算质量分布和数量分布。由所获得的分布,可以确定质均粒径D4和数均粒径Dn。
对于测量设备中使用的通道,使用以下13个通道,旨在测量粒径为2.00μm以上至小于40.30μm的颗粒:2.00μm以上至小于2.52μm的通道;2.52μm以上至小于3.17μm的通道;3.17μm以上至小于4.00μm的通道;4.00μm以上至小于5.04μm的通道;5.04μm以上至小于6.35μm的通道;6.35μm以上至小于8.00μm的通道;8.00μm以上至小于10.08μm的通道;10.08μm以上至小于12.70μm的通道;12.70μm以上至小于16.00μm的通道;16.00μm以上至小于20.20μm的通道;20.20μm以上至小于25.40μm的通道;25.40μm以上至小于32.00μm的通道;32.00μm以上至小于40.30μm的通道。
(显影剂)
本发明的显影剂至少含有本发明的调色剂,并且进一步含有适当选择的其它组分如载体。显影剂可以是单组分显影剂或双组分显影剂。在用于满足近年来对高速信息处理的需要的高速复印机的情况下,从寿命来看,优选双组分显影剂。
在使用了本发明的调色剂的双组分显影剂的情况下,尽管长期进行调色剂的流入和流出,显影剂中调色剂粒径的变化也是小的,并且即使在显影单元中进行长期搅拌,仍可以获得优异和稳定的显影性能。
载体不受特别限制,可根据目的用途适当选择,并且优选包括芯和包覆所述芯的树脂层。
芯材料不受特别限制,并且可从本领域已知的那些中适当选择。例如,优选50emu/g至90emu/g的锰-锶(Mn-Sr)材料或锰-镁(Mn-Mg)材料。从确保图像密度来看,优选高度磁化的材料,如铁粉(100emu/g或更高)和磁铁矿(75emu/g至120emu/g)。从削弱对调色剂竖立于其上的感光体的接触的能力以及有利于获得高质量图像来看,优选弱磁化材料如铜-锌(Cu-Zn)材料(30emu/g至80emu/g)。这些可单独使用或组合使用。
芯的粒径基于平均粒径(质均粒径(D50))优选为10μm至200μm,更优选为40μm至100μm。
当平均粒径(质均粒径(D50))小于10μm时,有时可能导致载体飞散,因为在载体颗粒分布中细颗粒的量提高且每颗粒的磁化强度降低。当其大于200μm时,可能发生调色剂飞散,并且,尤其是在实地部分的面积大的全色图像的情况下,实地部分的再现性有时可能劣化。
树脂层的材料不受特别限制,并且可根据目的用途从本领域已知的那些中适当选择。其实例包括氨基树脂、聚乙烯基树脂、聚苯乙烯树脂、卤化烯烃树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树酯、聚乙烯树脂、聚氟乙烯树脂、聚偏二氟乙烯树脂、聚三氟乙烯树脂、聚六氟丙烯树脂、偏二氟乙烯与丙烯酸类单体的共聚物、偏二氟乙烯与氟化乙烯的共聚物、含氟三元共聚物(如四氟乙烯、偏二氟乙烯和非氟化物单体的三元共聚物),和有机硅树脂。这些可单独使用或组合使用。
氨基树脂的实例包括脲-甲醛树脂、三聚氰胺树脂、苯并胍胺树脂、脲树脂、聚酰胺树脂、和环氧树脂。聚乙烯基树脂的实例包括丙烯酸类树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚丙烯腈树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂。聚苯乙烯树脂的实例包括聚苯乙烯树脂和苯乙烯-丙烯酸类共聚物树脂。卤化烯烃树脂的实例包括聚氯乙烯树脂。聚酯树脂的实例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂和聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂。
树脂层可根据需要含有导电粉末。导电粉末的实例包括金属粉末、炭黑、氧化钛、氧化锡和氧化锌。导电粉末的平均粒径优选为1μm或更小。当平均粒径超过1μm时,可能难以控制电阻。
树脂层可以例如通过以下方式形成:将有机硅树脂等溶解在溶剂中以制备涂覆溶液,然后通过已知的涂覆方法将该涂覆溶液均匀地涂覆到芯的表面,干燥,然后烘焙。涂覆方法的实例包括浸涂、喷涂和刷涂。
所述溶剂不受特别限制,可根据目的用途适当选择。其实例包括甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、溶纤剂和醋酸丁酯。
烘焙不受特别限制,可以是外部加热或内部加热。烘焙的实例包括:使用固定式电炉、流动式电炉、旋转式电炉或燃烧炉的方法,以及使用微波的方法。
载体中树脂层的量优选为0.01质量%至5.0质量%。当该量小于0.01质量%时,树脂层不能均匀地形成在芯表面。当该量大于5.0质量%时,树脂层形成得过厚,导致载体颗粒中的粒化,并且不能获得均匀的载体颗粒。
在显影剂为双组分显影剂的情况下,双组分显影剂中的载体的量不受特别限制,并且可根据目的适当选择。例如,优选为90质量%至98质量%,更优选为93质量%至97质量%。
在双组分显影剂中调色剂与载体的混合比例相对于100质量份的载体通常为1质量份~10.0质量份的调色剂。
本发明的显影剂含有本发明的调色剂,使得能够满足优异的低温定影性和耐热反印性能,并且能够形成优异的高清晰度图像。
本发明的显影剂合适地用于通过已知的电子照相方法如双组分显影法进行的成像中,并且特别合适地用于将在以下说明的处理盒、成像装置和成像方法中。
(处理盒)
用于本发明的处理盒至少包括配置成承载静电潜像的静电潜像承载部件,和配置成使用调色剂使在该静电潜像承载部件上形成的静电潜像显影以形成可视图像的显影单元,并且进一步包括根据需要适当选择的其它单元。
显影单元至少包括其中含有本发明的调色剂或显影剂的显影剂容器,和配置成承载或输送包含在显影剂容器中的调色剂或显影剂的显影剂承载体,并且可进一步包括配置成调节所承载的调色剂的层厚度的层厚度调节部件。
处理盒能够可拆卸地安装至各种电子照相成像装置上,并且优选可拆卸地安装至如下所述的用于本发明的成像装置上。
本文中,例如如图2所示,处理盒中含有感光体101,并且进一步含有充电单元102、显影单元104、转印单元108、清洁单元107和电荷消除单元(未示出)中的至少之一,并且该处理盒是能够可拆卸地安装至成像装置上的装置(组件)。
描述通过示于图2的处理盒进行的成像过程。当感光体101以图中箭头所示方向旋转时,通过充电单元102和曝光单元(未示出)提供的曝光103在其表面上形成对应于曝光图像的静电潜像。通过显影单元104用调色剂使该静电潜像显影,并将显影的调色剂图像通过转印单元108转印到记录介质105,并复印出来。接着,用清洁单元107清洁其上图像已转印的感光体表面,并用电荷消除单元(未示出)消除电荷。然后,重复这些操作。
(成像装置和成像方法)
用于本发明的成像装置至少含有静电潜像承载部件、静电潜像形成单元、显影单元、转印单元和定影单元,并且进一步含有根据需要任选的其它单元,例如电荷消除单元、清洁单元、回收单元和控制单元。
本发明的成像方法至少包括静电潜像形成步骤、显影步骤、转印步骤和定影步骤,并且进一步包括根据需要任选的其它步骤如电荷消除步骤、清洁步骤、回收步骤和控制步骤。
根据本发明的成像方法可通过用于本发明的成像装置适当地进行。静电潜像形成步骤可通过静电潜像形成单元进行,显影步骤可通过显影单元进行,转印步骤可通过转印单元进行,定影步骤可通过定影单元进行。其它步骤可通过其它单元进行。
对于成像装置,优选使用以下显影系统,其中用于至少四种显影颜色的不同显影单元串联排列,其中系统的线速度为500mm/sec~2500mm/sec,并且定影单元的表面压力为5N/cm2~90N/cm2。由此,可以实现高速复印下的低温定影性,使得即使在没有充分提供定影用的热量时仍可以获得具有结实的定影强度的图像。
-静电潜像形成步骤和静电潜像形成单元-
静电潜像形成步骤是在静电潜像承载部件上形成静电潜像的步骤。
对静电潜像承载部件(以下又称为“感光体”)的材料、形状、结构、大小和若干特征没有特别限制,可从本领域已知的那些中适当选择。对于形状,优选鼓形。对于构成静电潜像承载部件的材料,优选无机感光材料如非晶硅和硒,以及有机感光材料如聚硅烷和酞菁甲川。其中,考虑到其寿命,优选非晶硅。
对于非晶硅感光体,采用通过例如以下方式制造的感光体:将支持体加热到50℃至400℃以通过膜沉积法如真空沉积法、溅射法、离子镀法、热CVD法、光学CVD法、等离子体CVD法引入由a-Si制成的感光层(以下,又称为“a-Si感光体”)。在这些方法中,优选等离子体CVD法,即以下方法,其中通过直流电、高频或微波辉光放电分解原料气体,并在支持体上形成a-Si沉积膜。
静电潜像的形成通过例如使静电潜像承载部件在其整个表面均匀充电后以成像方式曝光而实现。该步骤通过静电潜像形成单元进行。
静电潜像形成单元至少含有配置成均匀充电静电潜像承载部件的表面的充电单元和配置成使该静电潜像承载部件的表面以成像方式曝光的曝光单元。
充电步骤通过例如用充电单元将电压施加到静电潜像承载部件的表面而实现。
充电单元不受特别限制,可根据目的用途适当选择。其实例包括配有导电的或半导电的辊、刷、膜或橡胶刮刀的已知的接触型充电器,以及利用电晕放电的已知的非接触型充电器如电晕管或栅极管(scorotoron)。
充电部件可配置成任何形状,例如除辊外还可配置成磁刷或毛刷。这些充电部件可根据电子照相装置的规格或形式来选择。在使用磁刷的情况下,该磁刷利用各种铁氧体颗粒例如Zn-Cu铁氧体作为充电部件,并且由用于支撑这些铁氧体颗粒的非磁性导电套筒和其中含有的磁性辊构成。或者,在使用刷的情况下,用碳、硫化铜、金属、或金属氧化物处理成导电性的皮毛用作毛刷的材料,并且该毛刷缠绕或附着到金属或处理成具有导电性的其它芯,以成为充电器。
虽然充电单元不限于接触型充电器,但由于可以获得减少从充电单元产生的臭氧的成像装置,因此优选使用接触型充电器。
曝光步骤是通过例如用曝光单元使静电潜像承载部件的表面以成像方式曝光而实现的。
曝光单元没有特别限制,只要其能够通过曝光单元使已充电的静电潜像承载部件的表面以成像方式进行曝光,并且可以根据目的用途适当选择。其实例包括各种曝光单元,如光学复制设备、棒状透镜阵列设备、激光光学设备、和液晶光栅设备。
注意,在本发明中,背光系统可用于曝光,其中从静电潜像承载部件的背面以成像方式进行曝光。
-显影步骤和显影单元-
显影步骤是使用本发明的调色剂或显影剂使静电潜像显影以形成可视图像的步骤。
可视图像的形成可通过例如使用本发明的调色剂或显影剂显影静电潜像来进行并且可用显影单元进行。
显影单元不受特别限制,只要能使用调色剂或显影剂使图像显影,并且可从本领域已知的那些中适当选择。例如,优选的显影单元至少包括:能在其中含有本发明的调色剂或显影剂并能以接触或非接触的方式对静电潜像施用调色剂或显影剂的显影单元。
显影单元可为干式显影型或湿式显影型,或者可为单色显影单元或多色显影单元。显影单元优选包括,例如具有搅拌器和可转动的磁性辊的显影单元,其中该搅拌器摩擦搅拌调色剂或显影剂以带电。
在显影单元中,例如,将调色剂和载体混合并搅拌,通过过程中的摩擦使调色剂带电并以竖立状态保持在转动的磁性辊表面上,从而形成磁刷。由于磁性辊位于静电潜像承载部件(感光体)附近,构成在磁性辊表面上形成的磁刷的部分调色剂由于电吸引转移到静电潜像承载部件(感光体)的表面。结果,使用调色剂显影静电潜像,然后用调色剂在静电潜像承载部件(感光体)的表面上形成可视图像。
包含在该显影单元中的显影剂是含有本发明的调色剂的显影剂,并且所述显影剂可以是单组分显影剂或双组分显影剂。包含在所述显影剂中的调色剂是本发明的调色剂。
-转印步骤和转印单元-
转印步骤是将可视图像转印至记录介质上的步骤。在优选的方面,可视图像转印至中间转印介质作为一次转印,然后可视图像转印至记录介质上作为二次转印。更优选地,使用两种以上颜色的调色剂,优选使用全色调色剂,将可视图像转印到中间转印部件以形成多重转印图像作为一次转印,以及将该多重转印图像转印到记录介质作为二次转印。
转印步骤通过转印单元进行,例如,可视图像通过使用转印充电器对静电潜像承载部件(感光体)充电而被转印。在优选的方面,转印单元含有配置成将可视图像转印至中间转印介质以形成多重转印图像的一次转印单元和配置成将该多重转印图像转印至记录介质的二次转印单元。
中间转印部件不受特别限制,可从本领域中已知的那些中适当选择。例如,优选转印带。
中间转印介质的静摩擦系数优选为0.1至0.6,更优选为0.3至0.5。中间转印介质的体积电阻率优选为几个Ω·cm至103Ω·cm。通过将中间转印介质的体积电阻率控制在几个Ω·cm至103Ω·cm,防止了中间转印介质自身带电。由于电荷施加单元提供的电荷不易于残留在中间转印介质上,因此还防止了二次转印时的不均匀转印。此外,可以容易地施加用于二次转印的转印偏压。
用于中间转印介质的材料不受特别限制,并且可根据目的用途从本领域已知的那些中适当选择;实例如下:
(1)用作单层带的具有高杨氏模量(拉伸模量)的材料,包括聚碳酸酯(PC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚对苯二甲酸亚烷基酯(PAT)、PC和PAT的共混材料、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)和PC的共混材料、以及ETFE和PAT的共混材料,及炭黑分散体的热固性聚酰亚胺等。这些具有高杨氏模量的单层带在成像期间对应力具有小的形变,并且特别有利的是当形成彩色图像时不易发生未对准。
(2)使用上述具有高杨氏模量的带作为基础层的双层或三层带,其在基础层的外围侧面周围形成表面层或中间层。双层或三层带具有能够防止由于单层带的硬度而导致的线条图像转印缺陷的能力。
(3)包括橡胶或弹性体的具有较低杨氏模量的带。该带的优点在于,由于其柔软性,而几乎没有线条图像的转印缺陷。另外,通过使带的宽度比驱动辊和张力辊宽并从而利用在辊上延伸的边缘部分的弹性,可以防止带的弯曲。因此,能降低成本,不需要防止弯曲移动的加强筋和设备。
通常,对于中间转印带,使用氟树脂、聚碳酸酯、聚酰亚胺等,但近年来,使用弹性带,其中弹性部件用于所有层或其中一部分。使用树脂带在彩色图像的转印方面有以下问题。
彩色图像典型地通过四色调色剂形成。在一个彩色图像中,形成由一层到四层组成的调色剂层。调色剂层在它们进行一次转印和二次转印时被挤压,提高了调色剂颗粒之间的内聚力,在一次转印中,各层从感光体转印到中间转印带,在二次转印中,调色剂层从中间转印带转印到纸张上。随着内聚力的提高,有可能发生如字符脱落和实地图像边缘的脱落的现象。由于树脂带太硬并且不随调色剂层形变,它们易于按压调色剂层,因此有可能发生字符的脱落。
近来,对在各种纸如日本纸和粗糙表面纸上复印全色图像的需求越来越高。然而,低光滑度的纸张易于在转印时在调色剂和纸张之间形成空气间隙,由此导致有缺陷的转印。当二次转印部分的转印压力升高以提高接触时,调色剂层的内聚力将更高,这将导致如上所述的字符脱落。
弹性带用于以下目的。弹性带在转印部分随调色剂层和低光滑度纸张的粗糙性变形。换句话说,由于弹性带变形以适应局部的不规则性,获得了良好的接触,无需过度提高对调色剂层的转印压力,使得有可能获得具有优异的均匀性的转印图像,即使在低平整度的纸张上也没有任何字符脱落。
弹性带的树脂的实例包括但不限于:聚碳酸酯、氟树脂(ETFE,PVDF)、苯乙烯树脂(包括苯乙烯或取代的苯乙烯的均聚物和共聚物)如聚苯乙烯、聚氯苯乙烯、聚α-甲基苯乙烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-氯乙烯共聚物、苯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸辛酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸苯酯共聚物)、苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸苯酯共聚物)、苯乙烯-α-氯丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯树脂、甲基丙烯酸丁酯树脂、丙烯酸乙酯树脂、丙烯酸丁酯树脂、改性的丙烯酸类树脂(有机硅改性的丙烯酸类树脂、氯乙烯树脂改性的丙烯酸类树脂、丙烯酸类聚氨酯树脂)、氯乙烯树脂、苯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、松香改性的马来酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚酯聚氨酯树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚偏二氯乙烯、离聚物树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、酮树脂、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、二甲苯树脂、聚乙烯缩丁醛树脂、聚酰胺树脂和改性的聚苯醚树脂。这些树脂均可单独使用或组合使用。
弹性材料的橡胶和弹性体不受特别限制,可根据目的用途适当选择。其实例包括丁基橡胶、氟橡胶、丙烯酸类橡胶、乙丙橡胶(EPDM)、丙烯腈丁二烯橡胶(NBR)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯天然橡胶、异戊二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、丁二烯橡胶、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-丙烯三元共聚物、氯丁二烯橡胶、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯、聚氨酯橡胶、间同立构1,2-聚丁二烯、表氯醇橡胶、有机硅橡胶、氟橡胶、聚硫化橡胶、聚降冰片烯橡胶、氢化丁腈橡胶,热塑性弹性体如聚苯乙烯弹性体、聚烯烃弹性体、聚氯乙烯弹性体、聚氨酯弹性体、聚酰胺弹性体、聚脲弹性体、聚酯弹性体和氟树脂弹性体。这些弹性体可单独使用或组合使用。
用于调节电阻的导电剂不受特别限制,可根据目的用途适当选择。其实例包括金属粉末如炭黑、石墨、铝和镍;导电的金属氧化物如氧化锡、氧化钛、氧化锑、氧化铟、钛酸钾、氧化锑锡(ATO)和氧化铟锡(ITO)。可用导电的金属氧化物涂覆绝缘细颗粒如硫酸钡、硅酸镁和碳酸钙。
表层的材料需要防止弹性材料对感光体的污染,降低转印带的表面摩擦以减少调色剂的附着,并且提高清洁性和二次转印性能。例如,使用聚氨酯、聚酯和环氧树脂等中的一种或多种,并且可以分散和使用能降低表面能并增加润滑的材料的粉末或颗粒,所述材料如氟树脂、氟化合物、氟化碳、二氧化钛、碳化硅等。可使用一种或多种润滑材料,或者,可使用不同大小的粉末或颗粒。此外,可使用如经过热处理的氟橡胶的材料,从而在表面上形成富含氟的层并降低表面能。
生产弹性带的方法不受特别限制,可根据目的用途适当选择。其实例包括:离心成型法,其中将材料倒入旋转的圆柱形模具中以形成带;喷涂法,其中喷雾液态涂覆溶液以形成膜;浸涂法,其中将圆柱形模具浸入材料溶液中,然后取出;注模法,其中将材料注入到内外模具;和将化合物涂布在圆柱形模具上并使化合物硫化和磨光的方法。通常,组合使用多种方法以生产弹性带。
防止弹性带拉伸的方法不受特别限制,可根据目的用途适当选择。其实例包括:在可拉伸性较小的芯层上形成橡胶层的方法;往芯层中添加可防止拉伸的材料的方法。
防止拉伸的用于形成芯层的材料不受特别限制,可根据目的用途适当选择。其实例包括天然纤维例如棉和丝;合成纤维例如聚酯纤维、尼龙纤维、丙烯酸类纤维、聚烯烃纤维、聚乙烯醇纤维、聚氯乙烯纤维、聚偏二氯乙烯纤维、聚氨酯纤维、聚缩醛纤维、聚氟乙烯纤维和苯酚纤维;无机纤维例如碳纤维、玻璃纤维、硼纤维;金属纤维例如铁纤维和铜纤维。另外,还可使用织布或线形式的这些材料。
所述线可为单丝或加捻丝、单加捻纱、合股线、双股线、加捻(合股)的那些、或由任何方法制造的那些。或者,由选自上述材料之一制成的纤维可混纺。可使用进行适当的导电性处理的线。另一方面,可以使用通过任何纺织品如经编织物得到的织布。也可使用混纺织物,并且其当然可以进行导电处理。
形成芯层的方法不受特别限制,可根据目的用途适当选择。其实例包括:将织成圆柱形的织布置于模具等上并在其上形成涂层的方法;将织成圆柱形的织布浸入液态橡胶等中并在芯层的一面或者两面上形成涂层的方法;和将线以任意的节距螺旋缠绕在模具等的周围,然后在其上形成涂层的方法。
当涂层较厚时,取决于涂层的硬度,表面的伸长和收缩变得更显著,并且表层易于开裂,导致图像显著的伸长和收缩,因此,不期望例如约1mm以上的过度的厚度。
转印单元即一次转印单元和二次转印单元优选至少具有配置成进行充电以将静电潜像承载部件上形成的可视图像分离并将该可视图像转印到记录介质上的转印设备。可使用一个转印设备或两个转印设备。其实例包括利用电晕放电的电晕转印设备、转印带、转印辊、压力转印辊和粘附转印设备。
记录介质通常为普通纸,但不受特别限制,只要它是能够将已显影的未定影图像转印到其上的记录介质,并可根据目的用途适当选择。可使用用于投影仪(OHP)的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基材。
定影步骤是使用定影单元将转印到记录介质上的可视图像定影的步骤,并且定影步骤可以在每次各颜色的调色剂转印至记录介质时进行,或使用叠加的各颜色调色剂一次性进行。
定影设备不受特别限制,可根据目的用途适当选择。优选使用本领域已知的加热加压单元。加热加压单元的实例包括加热辊和加压辊的组合,以及加热辊、加压辊和环形带的组合。
加热加压单元中的加热温度优选为80℃至200℃。
在本发明中,例如,本领域已知的光学定影设备可用于定影步骤和定影单元或代替定影单元。
电荷消除步骤是对静电潜像承载部件施加电荷消除偏压以去除电荷的步骤,该步骤可以适当地通过电荷消除单元进行。
电荷消除单元不受特别限制,只要其能对静电潜像承载部件施加电荷消除偏压,并且可从本领域已知的那些中适当选择。例如,优选电荷消除灯。
清洁步骤是除去残留在静电潜像承载部件上的残余电子照相调色剂的步骤,所述清洁优选使用清洁单元进行。
清洁单元不受特别限制,只要其除去残留在静电潜像承载部件上的残余电子照相调色剂,并且可从本领域已知的那些中适当选择。其实例包括磁性刷清洁器、静电刷清洁器、磁性辊清洁器、刮片清洁器、刷清洁器和网清洁器。
回收步骤是将在清洁步骤中除去的调色剂回收至显影步骤的步骤,并且回收步骤可通过回收单元适当地进行。
回收单元不受特别限制并可根据目的用途适当选择。其实例包括常规的传送或传输单元。
控制步骤是控制上述各步骤的步骤,并优选通过控制单元进行。
控制单元不受特别限制,只要它能控制上述各单元的操作,并且可根据目的用途适当选择。其实例包括例如序列发生器和电脑的仪器。
将参考图3说明通过本发明所使用的成像装置进行本发明的成像方法的一个实施方式。图3所示的成像装置100包含作为静电潜像承载部件的感光体鼓10(以下称为“感光体10”)、作为充电单元的充电辊20、配置成提供曝光30的作为曝光单元的曝光设备、作为显影单元的显影设备40、中间转印介质50、作为清洁单元的具有清洁刮片的清洁设备60和作为电荷消除单元的电荷消除灯70。
中间转印介质50是环形带并被设计成可通过设置在其内部的三个辊51拉伸并通过辊51在箭头所示方向上旋转。三个辊51的一个或多个还起着能对中间转印介质50施加特定的转印偏压(一次偏压)的转印偏压辊的作用。清洁刮片90设置成与中间转印介质50相邻。作为能够施加转印偏压的转印单元的转印辊80设置为面对中间转印介质50,从而将显影的图像(调色剂图像)转印到作为记录介质的转印纸张95上(二次转印)。此外,在中间转印介质50周围设置用于向转印到中间转印介质50上的调色剂图像施加电荷的电晕充电器58。电晕充电器58在中间转印介质50的旋转方向上排布于感光体10与中间转印介质50接触的区域和中间转印介质50与转印纸张95接触的区域之间。
显影设备40包括作为显影剂承载部件的显影带41、黑色显影单元45K、黄色显影单元45Y、品红色显影单元45M和青色显影单元45C,这些显影单元定位于显影带41周围。黑色显影单元45K包含显影剂容器42K、显影剂供应辊43K和显影辊44K。黄色显影单元45Y包含显影剂容器42Y、显影剂供应辊43Y和显影辊44Y。品红色显影单元45M包含显影剂容器42M、显影剂供应辊43M和显影辊44M。青色显影单元45C包含显影剂容器42C、显影剂供应辊43C和显影辊44C。显影带41是在多个皮带辊上拉伸以能够旋转的环形带。显影带41的一部分与感光体10相接触。
在如图3所示的成像装置100中,感光体鼓10通过例如充电辊20均匀地充电。然后,曝光设备以成像方式曝光感光体鼓10以形成静电潜像。将来自显影设备40的调色剂供应到感光体鼓10上形成的静电潜像以形成可视图像(调色剂图像)。辊51将偏压施加到调色剂图像以将可视图像(调色剂图像)转印到中间转印介质50上(一次转印),并进一步施加偏压以将调色剂图像从中间转印介质50转印到转印纸张95上(二次转印)。从而,在转印纸张95上形成转印图像。之后,通过清洁设备60除去残留在感光体鼓10上的调色剂,并通过电荷消除灯70临时除去感光体鼓10的电荷。
将参考图4说明通过本发明使用的成像装置进行本发明的成像方法的另一实施方式。图4中所示的成像装置100具有与图3中所示的成像装置100相同的配置和工作效果,除了该成像装置100不包括显影带41,并且黑色显影单元45K、黄色显影单元45Y、品红色显影单元45M和青色显影单元45C设置成面对感光体10。注意,在图4中,与图3中相同的部件以相同的附图标记表示。
有两种串联成像装置:直接转印型和间接转印型:如图5所示,在直接转印型中,形成在各感光体1上的可视图像通过转印单元2依次转印到通过转印传送带3传输的记录介质S上;如图6所示,在间接转印型中,各感光体1上的可视图像通过一次转印单元2临时依次转印到中间转印介质4的表面上,然后,中间转印介质4上的所有图像一起通过二次转印单元5同时转印到记录介质S上。注意,在图6中,作为二次转印单元5,使用转印传送带,但它也可为辊形。
直接转印型与间接转印型相比的缺点在于在记录介质传输方向上的尺寸增加,因为供纸单元6必须置于各感光体1排成一行的串联型成像部分T的上侧,而定影单元7必须置于该装置的下侧。相反,间接转印型的优点在于,二次转印位置可较自由地安置,并且供纸单元6和定影单元7可与串联型成像部分T放置在一起,使得有可能减小尺寸。
为了避免直接转印型中在记录介质传输方向上的尺寸增加,定影单元7必须接近串联型成像部分T放置。然而,不可能以为记录介质S弯曲给出足够空间的形式放置定影单元7,并且,通过记录介质S在其接近定影单元7从其前端产生的冲击(这对于厚纸来说更显著),或通过记录介质在其通过定影单元7时的传输速度与记录介质在其通过转印传送带传输时的传输速度之间的差异,定影单元7可能易于影响在上侧的成像。相反,间接转印型允许以为记录介质S弯曲给出足够空间的形式放置定影单元7,并且定影单元7对成像几乎没有影响。
由于上述原因,近来,对间接转印型的串联成像装置特别感兴趣。
在一次转印后,如图6所示的该类型的彩色成像装置通过以下方式为下次成像做准备:通过感光体清洁单元8除去感光体1上残留的剩余调色剂以清洁感光体1的表面。在二次转印后,它还通过以下方式为下次成像做准备:通过中间转印部件的清洁单元9除去中间转印部件4上残留的剩余调色剂以清洁中间转印部件4的表面。
图7所示的成像装置是串联型彩色成像装置。该串联型成像装置包括复印机主体150、供纸台200、扫描仪300和自动稿件供应器(ADF)400。
复印机主体150具有在中心的环形带中间转印介质50。中间转印介质50围绕支承辊14、15和16拉伸,并配置成能以图7中的顺时针方向旋转。配置成除去残留在中间转印介质50上的调色剂颗粒的中间转印介质的清洁设备17设置于支承辊15附近。在拉伸在支承辊14和15周围的中间转印介质50上,沿传送方向排列四种颜色的成像单元18-黄色、青色、品红色和黑色,从而面对中间转印介质50,构成了串联型显影单元120。曝光单元21布置成与串联型显影单元120相邻。二次转印单元22布置在中间转印介质50与串联型显影单元120相对的另一侧。二次转印单元22包括二次转印带24,其为环形带并在一对辊23周围拉伸。输送到二次转印带24上的转印纸张可与中间转印介质50接触。图像定影单元25布置在二次转印单元22的附近。图像定影单元25包括为环形带的定影带26和通过定影带26挤压的加压辊27。
在串联型成像装置中,纸张换向器28布置成与二次转印单元22和图像定影单元25相邻。纸张换向器28将转印纸张反向以在转印纸张的两面上都形成图像。
下面,将描述使用串联型显影单元120进行的全色成像(彩色复印)。首先,将原稿放在自动稿件供应器400的稿件托盘130上。或者,将自动稿件供应器400打开,将原稿放在扫描仪300的接触玻璃32上并关闭自动稿件供应器400。
当按下启动开关(未显示)时,置于自动稿件供应器400上的原稿传送到接触玻璃32上,然后驱动扫描仪300以运行第一和第二托架33和34。当原稿原来放置在接触玻璃32上的情况下,扫描仪300在按下启动开关后立即启动。光由光源通过第一托架33施加到稿件上,从稿件反射的光进一步通过第二托架34的镜子反射。反射光穿过成像透镜35并被传感器36接收以读取。这样,扫描了彩色稿件(彩色图像),产生四种类型的颜色图像信息-黑色、黄色、品红色和青色。
各黑色、黄色、品红色和青色图像信息传送至串联型显影单元120的成像单元18(黑色成像单元、黄色成像单元、品红色成像单元或青色成像单元),在各成像单元18中形成各颜色的调色剂图像。如图8所示,串联型显影单元120的各成像单元18(黑色成像单元、黄色成像单元、品红色成像单元和青色成像单元)包括:感光体10(黑色感光体10K、黄色感光体10Y、品红色感光体10M或青色感光体10C);配置成均匀地对感光体10充电的充电单元160;曝光单元,其配置成基于相应颜色的图像信息,通过以成像方式曝光(图8中以“L”表示)形成与感光体上的彩色图像相对应的静电潜像;显影单元61,其配置成使用相应颜色的调色剂(黑色调色剂、黄色调色剂、品红色调色剂或青色调色剂)使静电潜像显影以形成调色剂图像;配置成将调色剂图像转印至中间转印介质50的转印充电器62;清洁设备63;和电荷消除设备64。由此,可以基于颜色图像信息形成一种颜色的图像(黑色图像、黄色图像、品红色图像和青色图像)。黑色感光体10K上形成的黑色调色剂图像、黄色感光体10Y上形成的黄色调色剂图像、品红色感光体10M上形成的品红色调色剂图像以及青色感光体10C上形成的青色调色剂图像依次转印到通过支承辊14、15和16旋转的中间转印介质50上(一次转印)。这些调色剂图像叠加在中间转印介质50上以形成复合彩色图像(彩色转印图像)。
同时,选择并转动供纸台200的一个供纸辊142,纸张(记录介质)从纸库143中的多个供纸盒144中的一个中弹出,并通过分离辊145逐一分离。之后,纸张供入供纸通道146,通过输送辊147输送至复印机主体150内部的供纸通道148内,撞到阻挡辊49以停止。或者,转动供纸辊142之一以将放在手动供纸托盘54上的纸张(记录纸张)弹出。然后,通过分离辊145逐一将纸张分离,供入手动供纸通道53,并类似地撞到阻挡辊49以停止。注意,阻挡辊49通常是接地的,但也可施加偏压以除去纸张上的纸屑。阻挡辊49与中间转印介质50上的复合彩色图像(彩色转印图像)的移动同步旋转,以将纸张(记录纸张)输送到中间转印介质50和二次转印单元22之间,并且,复合彩色图像(彩色转印图像)通过二次转印单元22转印至纸张(记录纸张)上(二次转印)。这样,彩色图像形成在纸张(记录纸张)上。注意,在图像转印后,残留在中间转印介质50上的调色剂颗粒通过中间转印介质的清洁设备17除去。
其上形成了转印的彩色图像的纸张(记录纸张)通过二次转印单元22传输至图像定影单元25内,其中,通过加热和加压使复合彩色图像(彩色转印图像)定影在纸张(记录纸张)上。然后,纸张通过钩键55的作用改变其方向,通过弹出辊56弹出,并堆叠在出纸托盘57上。或者,纸张通过转换钩55的作用改变方向,通过纸张换向器28翻转,并传送回图像转印部分以在另一面记录其它图像。然后,在其两面承载图像的纸张通过弹出辊56弹出,并堆叠到出纸托盘57上。
在本发明的成像方法和成像装置中,通过使用具有适当的低温定影性、耐热存储性能、显影稳定性和对高速复印的响应性的本发明的调色剂,能够有效地形成高质量的图像。
实施例
参考以下实施例说明本发明,但这些实施例不应解释为限制本发明。在实施例和比较例中,除非另有说明,所有的份和百分比(%)都以质量计。
实施例1
<调色剂1的制备>
-有机细颗粒乳液的合成-
在配有搅拌棒和温度计的反应容器中,加入683份水、11份甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐(ELEMINOL RS-30,Sanyo ChemicalIndustries Ltd.制)、166份甲基丙烯酸、70份丙烯酸丁酯、和1份过硫酸铵,在2,800rpm下搅拌60分钟以获得白色乳液。将该乳液加热到75℃的体系温度,然后反应3小时。进一步,将30份1%的过硫酸铵水溶液混合到其中,所得混合物在75℃下熟化4小时以制备乙烯基树脂(甲基丙烯酸-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐)的水性分散液,即细颗粒分散液1。
粒度分布测量设备(LA-920,HORIBA,Ltd.制)测量的所得细颗粒分散液1的体均粒径为180nm。进一步,将一部分细颗粒分散液1干燥以分离树脂成分。该树脂成分的玻璃化转变温度(Tg)为60℃,且质均分子量为140,000。
-水相的制备-
将990份水、83份细颗粒分散液1、37份48.3%的十二烷基二苯基醚二磺酸钠(ELEMINOL MON-7,Sanyo Chemical Industries Ltd.制)的水溶液和90份乙酸乙酯混合并搅拌以制备不透明的白色液体。得到的产物为水相1。
-低分子聚酯的合成-
在配有冷却管、搅拌器和氮气入口管的反应容器中,使690份双酚A环氧乙烷(2mol)加合物、256份对苯二甲酸在大气压下在230℃下反应6小时。接下来,在10mmHg到15mmHg的减压下反应5小时后,冷却到160℃,18份邻苯二甲酸酐加入到反应容器中的所得混合物,反应1小时以合成低分子聚酯1。
所得低分子聚酯1的质均分子量为3,800,玻璃化转变温度(Tg)为46℃,且酸值为10mgKOH/g。
-中间聚酯的合成-
在配有冷却管、搅拌器和氮气入口管的反应容器中,加入682份双酚A环氧乙烷(2mol)加合物、81份双酚A环氧丙烷(2mol)加合物、283份对苯二甲酸、22份偏苯三酸酐和2份氧化二丁锡,在大气压下230℃反应7小时。接下来,所得混合物在10mmHg到15mmHg的减压下反应5小时以合成中间聚酯1。
所得中间聚酯1的数均分子量为2,200,质均分子量为9,700,玻璃化转变温度(Tg)为54℃,酸值为0.5mgKOH/g,且羟基值为52mgKOH/g。
然后,在配有冷却管、搅拌器和氮气入口管的反应容器中,加入410份中间聚酯1、89份异氟尔酮二异氰酸酯、和500份乙酸乙酯,在100℃下反应5小时以合成预聚物1。
所得预聚物1具有1.53%的游离异氰酸酯。
-酮亚胺的合成-
在配有搅拌棒和温度计的反应容器中,加入170份异氟尔酮二胺和75份甲基乙基酮,并在50℃下反应4.5小时以合成酮亚胺化合物1。所得酮亚胺化合物1的胺值为417。
-母料的制备-
在反应容器中,加入1,200份水、540份炭黑(Printex 35,Degussa Co.制,DBP吸油值=42ml/100mg,pH=9.5)和1,200份聚酯,并用HENSCHELMIXER(Mitsui Mining Co.,Ltd.制)混合。所得混合物使用双辊磨在110℃下捏合1小时,然后扎制冷却,并用粉碎机研磨以获得母料1。
-油相的制备-
在配有搅拌棒和温度计的反应容器中,加入378份低分子聚酯1、100份石蜡(玻璃化转变温度:75℃)、和947份乙酸乙酯,将其温度在搅拌下升高至80℃,在80℃下保持5小时,然后在1小时内冷却至30℃。然后,将500份母料1和500份乙酸乙酯加入该容器并混合一小时以制备原料溶液1。
接下来,将1,324份原料溶液1转移到容器,并用珠磨机(Ultraviscomill,AIMEX CO.,Ltd.制)将炭黑和蜡在以下条件下分散:溶液供应速率1kg/hr、盘的圆周速度6m/sec、0.5mm的氧化锆珠填充80体积%、进行6次。然后,将1,324份65%的低分子聚酯1的乙酸乙酯溶液使用珠磨机在上述条件下加入,除了6次改为2次,以获得颜料/蜡分散液1。
颜料/蜡分散液1的固体成分的浓度(130℃下30分钟)为50%。
-乳化到去溶剂化-
在容器中,加入749份颜料/蜡分散液1、115份预聚物1和2.9份酮亚胺化合物1并使用TK均化器(Tokushu Kika Kogyo Co.,Ltd.制)在5,000rpm下混合2分钟。接下来,将1,200份水相1加入到该容器并用TK均化器在13,000rpm的旋转频率下混合25分钟以获得乳化浆料1。
在配有搅拌器和温度计的容器中,加入乳化浆料1以在30℃下进行去溶剂化8小时,然后在40℃下老化24小时以获得分散浆料1。
-洗涤和干燥-
将100份分散浆料1在减压下过滤后,按如下进行洗涤和干燥:
(i)一百(100)份离子交换水加入到滤饼,使用TK均化器在12,000rpm的旋转频率下混合10分钟,然后过滤。
(ii)一百(100)份10%的氢氧化钠水溶液加入到(i)的滤饼,使用TK均化器在12,000rpm的旋转频率下混合30分钟,然后在减压下过滤。
(iii)一百(100)份10%的盐酸溶液加入到(ii)的滤饼,使用TK均化器在12,000rpm的旋转频率下混合10分钟,然后过滤。
(iv)三百(300)份离子交换水加入到(iii)的滤饼,,使用TK均化器在12,000rpm的旋转频率下混合10分钟,然后过滤。这些操作进行两次以获得滤饼1。
所得滤饼1通过旋风干燥机在45℃下干燥48小时,并用75μm筛孔的筛子过筛以获得调色剂基础颗粒1。
接下来,使用HENSCHEL MIXER将1份直径为13nm的疏水化二氧化硅与100份调色剂基础颗粒1混合以获得调色剂1。
实施例2
<调色剂2的制备>
调色剂2以与实施例1中相同的方式制备,除了实施例1中的有机细颗粒乳液改变为如下:
-有机细颗粒乳液的合成-
在配有搅拌棒和温度计的反应容器中,加入683份水、11份甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐(ELEMINOL RS-30,Sanyo ChemicalIndustries Ltd.制)、166份甲基丙烯酸、70份丙烯酸丁酯、和1份过硫酸铵,在3,800rpm下搅拌20分钟以获得白色乳液。将该乳液加热到75℃的体系温度,然后反应3小时。进一步,将30份1%的过硫酸铵水溶液混合到其中,所得混合物在65℃下熟化12小时以制备乙烯基树脂(甲基丙烯酸-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐)的水性分散液,即细颗粒分散液2。
粒度分布测量设备(LA-920,HORIBA,Ltd.制)测量的所得细颗粒分散液2的体均粒径为310nm。进一步,将一部分细颗粒分散液2干燥以分离树脂成分。该树脂成分的玻璃化转变温度(Tg)为61℃,且质均分子量为140,000。
实施例3
<调色剂3的制备>
调色剂3以与实施例1中相同的方式制备,除了实施例1中的有机细颗粒乳液和低分子聚酯改变为如下:
-有机细颗粒乳液的合成-
在配有搅拌棒和温度计的反应容器中,加入683份水、11份甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐(ELEMINOL RS-30,Sanyo ChemicalIndustries Ltd.制)、166份甲基丙烯酸、70份丙烯酸丁酯、和1份过硫酸铵,在2000rpm下搅拌20分钟以获得白色乳液。将该乳液加热到75℃的体系温度,然后反应3小时。进一步,将30份1%的过硫酸铵水溶液混合到其中,所得混合物在65℃下熟化12小时以制备乙烯基树脂(甲基丙烯酸-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐)的水性分散液,即细颗粒分散液3。
粒度分布测量设备(LA-920,HORIBA,Ltd.制)测量的所得细颗粒分散液3的体均粒径为530nm。进一步,将一部分细颗粒分散液3干燥以分离树脂成分。该树脂成分的玻璃化转变温度(Tg)为59℃,且质均分子量为120,000。
-低分子聚酯的合成-
在配有冷却管、搅拌器和氮气入口管的反应容器中,使229份双酚A环氧乙烷(2mol)加合物、264份双酚A环氧丙烷(3mol)加合物、208份对苯二甲酸、80份己二酸、和2份氧化二丁锡在大气压下在230℃下反应9小时。接下来,在10mmHg到15mmHg的减压下反应5小时后,将35份偏苯三酸酐加入到反应容器中的所得混合物,并在大气压下180℃下反应2小时以合成低分子聚酯2。
所得低分子聚酯2的数均分子量为1,800,质均分子量为3,500,玻璃化转变温度(Tg)为38℃,且酸值为25mgKOH/g。
实施例4
<调色剂4的制备>
调色剂4以与实施例1中相同的方式制备,除了实施例1中的低分子聚酯改变为如下:
-低分子聚酯的合成-
在配有冷却管、搅拌器和氮气入口管的反应容器中,加入229份双酚A环氧乙烷(2mol)加合物、264份双酚A环氧丙烷(2mol)加合物、208份对苯二甲酸、80份己二酸、和2份氧化二丁锡,并在大气压下在230℃下反应9小时。接下来,在10mmHg到15mmHg的减压下反应5小时后,将35份偏苯三酸酐加入到反应容器中的所得混合物,并在大气压下180℃下反应2小时以合成低分子聚酯3。
所得低分子聚酯3的数均分子量为1,800,质均分子量为3,500,玻璃化转变温度(Tg)为38℃,且酸值为25mgKOH/g。
实施例5
<调色剂5的制备>
调色剂5以与实施例1中相同的方式制备,除了实施例1中的乳化到去溶剂化改变为如下:
-乳化到去溶剂化-
在容器中,加入749份颜料/蜡分散液1、115份预聚物1和2.9份酮亚胺化合物1并使用TK均化器(Tokushu Kika Kogyo Co.,Ltd.制)在5,000rpm下混合2分钟。接下来,将1,200份水相1加入到该容器并用TK均化器在13,000rpm的旋转频率下混合5分钟以获得乳化浆料1。
在配有搅拌棒和温度计的反应容器中,加入乳化浆料1以在30℃下进行去溶剂8小时,然后在40℃下老化24小时以获得分散浆料1。
比较例1
<调色剂6的制备>
调色剂6以与实施例1中相同的方式制备,除了实施例1中的有机细颗粒乳液改变为如下:
-有机细颗粒乳液的合成-
在配有搅拌棒和温度计的反应容器中,加入683份水、11份甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐(ELEMINOL RS-30,Sanyo ChemicalIndustries Ltd.制)、166份甲基丙烯酸、110份丙烯酸丁酯、和1份过硫酸铵,在3800rpm下搅拌30分钟以获得白色乳液。将该乳液加热到75℃的体系温度,然后反应4小时。进一步,将30份1%的过硫酸铵水溶液混合到其中,所得混合物在75℃下熟化6小时以制备乙烯基树脂(甲基丙烯酸-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐)的水性分散液,即细颗粒分散液4。
粒度分布测量设备(LA-920,HORIBA,Ltd.制)测量的所得细颗粒分散液4的体均粒径为110nm。进一步,将一部分细颗粒分散液4干燥以分离树脂成分。该树脂成分的玻璃化转变温度(Tg)为58℃,且质均分子量为130,000。
比较例2
<调色剂7的制备>
调色剂7以与实施例1中相同的方式制备,除了实施例1中的有机细颗粒乳液改变为如下:
-有机细颗粒乳液的合成-
在配有搅拌棒和温度计的反应容器中,加入683份水、11份甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐(ELEMINOL RS-30,Sanyo ChemicalIndustries Ltd.制)、166份甲基丙烯酸、70份丙烯酸丁酯、和1份过硫酸铵,在1500rpm下搅拌20分钟以获得白色乳液。将该乳液加热到75℃的体系温度,然后反应3小时。进一步,将30份1%的过硫酸铵水溶液混合到其中,所得混合物在65℃下熟化12小时以制备乙烯基树脂(甲基丙烯酸-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐)的水性分散液,即细颗粒分散液5。
粒度分布测量设备(LA-920,HORIBA,Ltd.制)测量的所得细颗粒分散液5的体均粒径为680nm。进一步,将一部分细颗粒分散液5干燥以分离树脂成分。该树脂成分的玻璃化转变温度(Tg)为58℃,且质均分子量为130,000。
比较例3
<调色剂8的制备>
调色剂8以与实施例1中相同的方式制备,除了实施例1中的低分子聚酯改变为如下:
-低分子聚酯的合成-
在配有冷却管、搅拌器和氮气入口管的反应容器中,加入229份双酚A环氧乙烷(2mol)加合物、529份双酚A环氧丙烷(3mol)加合物、208份对苯二甲酸、46份己二酸、和2份氧化二丁锡,并在大气压下在230℃下反应10小时。接下来,在10mmHg到15mmHg的减压下反应8小时后,将70份偏苯三酸酐加入到反应容器中的所得混合物,并在大气压下180℃下反应3小时以合成低分子聚酯4。
所得低分子聚酯4的数均分子量为2,800,质均分子量为7300,玻璃化转变温度(Tg)为47℃,且酸值为25mgKOH/g。
比较例4
<调色剂9的制备>
调色剂9以与实施例1中相同的方式制备,除了实施例1中的低分子聚酯改变为如下:
-低分子聚酯的合成-
在配有冷却管、搅拌器和氮气入口管的反应容器中,加入430份双酚A环氧丙烷(2mol)加合物、300份双酚A环氧丙烷(3mol)加合物、257份对苯二甲酸、65份间苯二甲酸、和10份马来酸酐,并在150℃下反应5小时,同时蒸除在氮气流下产生的水。接下来,在5mmHg到20mmHg的减压下反应,将反应物在其具有5mgKOH/g的酸值时取出。将反应物冷却到室温,然后粉碎以获得低分子聚酯5。
所得低分子聚酯5的酸值为7mgKOH/g,玻璃化转变温度(Tg)为45℃,且质均分子量为3600。
按如下测量调色剂1至9的物理性能。结果示于表1。
<壳厚度的测量>
将大约一药匙的各调色剂嵌入环氧树脂,然后使该环氧树脂固化以获得试样。将该试样暴露于四氧化钌5分钟从而染色壳和芯以进行辨别。用小刀将该试样切开以暴露其截面,并用超薄切片机(ULTRACUT UCT,Leica制造,使用金刚石小刀)制备200nm厚的调色剂的超薄切片。然后,通过透射电子显微镜(TEM)H7000(Hitachi High-Technoligies Corporation制造)在100kV的加速电压下观察该调色剂的超薄切片。随机测量10个调色剂颗粒的壳厚度,并得出它们的平均值。
<壳的软化温度ST和芯的软化温度CT的测量>
芯和壳的软化温度通过具有集成加热器的SPM探针测量,具体来说,通过以下设备(也称为纳米TA系统)测量,该设备中,用于纳米热分析的热力学分析(TMA)单元与SPM接口。作为扫描探针显微镜,使用MMAFMMULTIMODE SPM单元(Veeco Instruments制造)。纳米TA是通过具有集成加热器的SPM探针评价试样的软化性能(TMA性能)和热性能的技术。探针即悬臂移动到试样的测量位置,升高悬臂的刀片的温度,并获得悬臂的偏转值,以获得对应于刀片温度的下降,从而获得偏转曲线上的拐点。偏转曲线上的拐点定义为评价的软化温度。
在纳米TA系统中,目标位置的软化性能(TMA性能)可以通过使用与原子力显微镜中使用的等同的专用敏锐悬臂以20nm的分辨率评价。测量对准通常可以通过接触模式或敲击模式原子力显微镜进行。分别评价截面中调色剂的壳和芯的软化性能。考虑到测量结果的变化,评价5个调色剂颗粒的平均软化温度。悬臂的升温速率为5℃/sec。通过设备施加到探针的温度通过施加到探针的电压控制。对应于电压的施加到探针顶端的实际温度可以通过利用软化温度已知的3种标准树脂获得标准曲线进行校正。然而,实际上电压和温度不提供完全的线性关系。因此,标准曲线由三次曲线近似。
<调色剂的平均圆形度>
调色剂的平均圆形度可以通过SYSMEX Corp.制造的流动型颗粒图像分析仪FPIA-2100测量。具体来说,将100mL~150mL的纯水倒入容器,加入0.1mL~5mL的作为分散剂的表面活性剂烷基苯磺酸盐,并进一步向其中加入0.1g~0.5g的各调色剂并分散。接着,将得到的分散液用超声波分散设备(HODNA ELECTRONICS制)分散1~3分钟以将浓度调节至3000/μL~10000/μL。然后,测量调色剂的形状和分布。从测量结果获得平均圆形度。
<形状因子SF-1和SF-2>
用Hitachi High-Technologies Corporation制造的FE-SEM(S-4200)拍摄调色剂的FE-SEM图像,随机取样300个FE-SEM图像,将它们的图像信息通过接口导入图像分析仪Luzex AP(NIRECO CORPORATION制),并通过以下方程分析和计算。获得的值分别定义为SF-1和SF-2。
SF-1=(L2/A)×(π/4)×100
SF-2=(P2/A)×(1/4π)×100。
<质均粒径和粒度分布的测量>
各调色剂的质均粒径和粒度分布通过使用COULTER COUNTER TA-II(Beckman Coulter Inc.制)的Coulter Counter方法测量。
首先,将0.1mL~0.5mL作为分散剂的表面活性剂(聚氧乙烯烷基醚)加入到100mL~150mL的电解质水溶液。电解质水溶液为采用一级氯化钠的1%的NaCl水溶液ISOTON-II(Beckman Coulter Inc.制)。加入表面活性剂后,将2mg~20mg的测量样品进一步加入到电解质水溶液中。其中悬浮试样的电解质溶液用超声波分散设备分散1分钟~3分钟。调色剂的质量和数量通过使用直径为100μm的孔的测量设备测量,并计算质量分布和数量分布。由所获得的分布,可以确定调色剂的质均粒径D4和数均粒径Dn。
对于测量设备中使用的通道,使用以下13个通道,旨在测量粒径为2.00μm以上至小于40.30μm的颗粒:2.00μm以上至小于2.52μm的通道;2.52μm以上至小于3.17μm的通道;3.17μm以上至小于4.00μm的通道;4.00μm以上至小于5.04μm的通道;5.04μm以上至小于6.35μm的通道;6.35μm以上至小于8.00μm的通道;8.00μm以上至小于10.08μm的通道;10.08μm以上至小于12.70μm的通道;12.70μm以上至小于16.00μm的通道;16.00μm以上至小于20.20μm的通道;20.20μm以上至小于25.40μm的通道;25.40μm以上至小于32.00μm的通道;32.00μm以上至小于40.30μm的通道。
表1
*在比较例1中,未检测到壳,因为有机细颗粒乳液具有小的粒径,即110nm。使用该有机细颗粒乳液制备调色剂后,调色剂不具有厚度足以被检测到的壳。
双组分显影剂的制备
双组分显影剂通过使用TURBULA混合机将7份各调色剂和100份载体均匀混合而制备,所述载体为涂覆有平均厚度为0.5μm的有机硅树脂的平均粒径为35μm的铁氧体载体,所述混合机为通过使其自身的容器滚动而搅拌其中的内容物以使它们带电的类型。
-载体的制备-
芯材料
Mn铁氧体颗粒*1) 5,000份
涂覆材料
甲苯 450份
有机硅树脂(SR2400)*2) 450份
氨基硅烷(SH6020)*3) 10份
炭黑 10份
*1)质均粒径:35μm
*2)非挥发性成分:50%,Dow Corning Toray Silicone Co.,Ltd.制
*3)Dow Corning Toray Silicone Co.,Ltd.制
涂覆材料通过搅拌器分散10分钟以制备涂覆液,涂覆液和芯材料倒入涂覆设备,该涂覆设备配置成在通过使用设置在流化床中的可旋转底盘和搅拌叶片使涂覆液和芯材料旋流的同时将涂覆液涂布到芯材料,从而将涂覆液涂布到芯材料上。将涂覆的产品在电炉中在250℃烘焙2小时以制备载体。
<图像评价>
作为评价设备,使用IMAGIO NEO C600(Ricoh Company,Ltd.制),其中改造了显影部分和定影部分。改造的设备在以下条件下使用:显影间隙为1.26mm,调节刮刀间隙为1.6mm,关闭反射光传感器,使得系统的线速度变为1,700mm/sec。定影部分的定影单元的定影表面压力为39N/cm2且定影辊隙宽度为10mm。在定影部件的表面上,涂覆四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物树脂(PFA),成型,然后进行表面调整,待用。图像承载部件、显影单元、和转印单元的区域控制在30℃~45℃的温度。定影辊的加热温度为150℃。
-系统线速度的测量-
系统线速度以如下方式确定:A4尺寸的纸沿长度方向(纸在纸供入方向上的长度为297mm)供入,通过成像装置连续输出100张。当从开始到结束的输出时间定义为A秒且系统线速度定义为B时,系统的线速度通过以下方程确定:
B(mm/sec)=100张×297mm/A秒
-定影表面压力的测量-
定影表面压力通过压力分布测量系统PINCH(NITTA CORPORATION制)测量。
<低温定影性>
使用各种所获得的双组分显影剂和评价设备输出100000张图像面积为5%的图表后,改变定影辊的温度5℃输出图像,测量定影性。作为转印纸,使用全色PPC纸6200型(Ricoh Company,Ltd.制)。
改变定影辊的定影温度,以获得通过X-RITE 938测得的图像密度为1.2的印刷图像。各温度下的复印图像用安装在钟表式计数器上的砂橡皮擦(sandrubber eraser)摩擦10次,测量摩擦前后图像的图像密度,通过以下方程确定定影率。结果示于表2。
定影率(%)=(用砂橡皮擦摩擦10次后的图像密度/用砂橡皮擦摩擦前的图像密度)×100
然后,定影率为70%以上的温度定义为定影温度的下限。基于以下评价标准评价低温定影性。
评价标准
A:调色剂在非常低的温度下开始定影,并且调色剂的定影温度下限是低的。最优异的低温定影性。
B:优异的低温定影性
C:稍差的低温定影性
D:差的低温定影性
<耐热存储性能>
称量10g各调色剂并装入20ml的玻璃容器。将该玻璃容器用振实设备振实100次,置于高温高湿(55℃和80%RH)下的恒温浴,静置48小时。接下来,用针入度测量计(Nikka Engineering制,手动条件下)在手动条件下测量调色剂的针入度。另一方面,以相同的方式评价储存在低温低湿环境(10℃和15%RH)中的调色剂的针入度。从调色剂在高温高湿下和低温低湿下的针入度的比较,基于以下评价标准选择较小的值进行评价。结果示于表2。
评价标准
A:20mm以上
B:15mm以上至小于20mm
C:10mm以上至小于15mm
D:小于10mm
<显影稳定性>
进行耐久性测试,其中使用各种所获得的双组分显影剂和评价设备连续输出10000张图像面积为5%的图表。称量1g显影剂,然后通过吹扫法获得电荷量的改变。进行耐久性测试,其中连续输出10000张图像面积为50%的图表。称量1g显影剂,然后通过吹扫法获得电荷量的改变。从耐久性测试的比较,基于以下评价标准选择电荷量改变中的较大值进行评价。结果示于表2。
-吹扫法-
将显影剂装入在两端均设置有金属丝网的圆柱型法拉第笼中,然后,通过高压空气将调色剂从显影剂分离。通过静电计测量残余电荷量。显影剂中调色剂的质量通过进行吹扫法前后的法拉第笼的质量差确定。
评价标准
A:电荷量的改变为5μC/g以下
B:电荷量的改变为大于5μC/g到10μC/g以下
C:电荷量的改变为大于10μC/g
表2
低温定影性 | 耐热存储性能 | 显影稳定性 | |
实施例1 | B | B | A |
实施例2 | B | A | A |
实施例3 | A | A | A |
实施例4 | A | C | B |
实施例5 | C | C | B |
比较例1 | D | D | C |
比较例2 | D | B | A |
比较例3 | D | D | A |
比较例4 | D | D | C |
本发明的调色剂具有合适的低温定影性、耐热存储性能、显影稳定性、和对高速复印的响应性,并且优选用于高质量的成像。使用本发明的调色剂的本发明的显影剂和成像方法优选用于通过电子照相法的高质量成像。
Claims (12)
1.一种调色剂,包含:
粘合剂树脂;和
着色剂,
其中所述调色剂具有芯壳结构,所述芯壳结构由芯和在所述芯的表面上的厚度为0.01μm~2μm的壳组成,并且
其中所述调色剂满足以下关系:
1.1≤ST/CT≤2.0
其中ST为所述壳的软化温度,CT为所述芯的软化温度,所述两个软化温度均通过具有集成加热器的SPM探针测量。
2.根据权利要求1的调色剂,其中将树脂细颗粒涂布在所述芯的表面上,然后形成层以形成所述壳。
3.根据权利要求2的调色剂,其中所述树脂细颗粒具有120nm~670nm的体均粒径。
4.根据权利要求1的调色剂,其中所述粘合剂树脂包含聚酯。
5.根据权利要求1的调色剂,其中所述调色剂包含改性聚酯。
6.根据权利要求1的调色剂,其中所述调色剂通过以下方式形成:将其中溶解了调色剂组合物的有机溶剂的油滴分散在含有所述树脂细颗粒的水性介质中,并进行交联反应和扩链反应中的至少一种,所述调色剂组合物至少含有预聚物。
7.根据权利要求1的调色剂,其中所述调色剂通过以下方式形成:使至少含有聚合物、聚酯、着色剂和脱模剂的调色剂组合物在所述树脂细颗粒的存在下在水性介质中进行交联反应和扩链反应中的至少一种,所述聚合物具有与具有活性氢基团的化合物反应的位点。
8.根据权利要求1的调色剂,其中所述调色剂具有0.93~0.99的平均圆形度。
9.根据权利要求1的调色剂,其中所述调色剂具有100~150的形状因子SF-1,和100~140的形状因子SF-2。
10.根据权利要求1的调色剂,其中所述调色剂具有2μm~7μm的质均粒径D4,和1.25以下的D4/Dn比例,其中D4是质均粒径且Dn是数均粒径。
11.一种显影剂,包含:
调色剂;和
载体,
其中所述调色剂包含:
粘合剂树脂;和
着色剂,
其中所述调色剂具有芯壳结构,所述芯壳结构由芯和在所述芯的表面上的厚度为0.01μm~2μm的壳组成,并且
其中所述调色剂满足以下关系:
1.1≤ST/CT≤2.0
其中ST为所述壳的软化温度,CT为所述芯的软化温度,所述两个软化温度均通过具有集成加热器的SPM探针测量。
12.一种成像方法,包括:
在静电潜像承载部件上形成静电潜像;
使用调色剂显影该静电潜像以形成可视图像;
将该可视图像转印到记录介质上;和
通过定影单元将转印图像定影在该记录介质上,
其中所述调色剂包含:
粘合剂树脂;和
着色剂,
其中所述调色剂具有芯壳结构,所述芯壳结构由芯和在所述芯的表面上的厚度为0.01μm~2μm的壳组成,并且
其中所述调色剂满足以下关系:
1.1≤ST/CT≤2.0
其中ST为所述壳的软化温度,CT为所述芯的软化温度,所述两个软化温度均通过具有集成加热器的SPM探针测量。
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