CN100418014C - 电子照相用调色剂及使用其的图像形成方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于使用具备具有含聚苯并咪唑表层的定影部件的加热压延式定影器的图像形成方法的电子照相用调色剂,其特征在于,作为粘合树脂至少含有环烯烃共聚物树脂。其中,作为环烯烃共聚物树脂,使用由重均分子量不足15000的低分子量物质0~75重量%、重均分子量为15000~100000的中分子量物质5~25重量%、及重均分子量超过100000的高分子量物质20~95重量%的混合物构成的物质。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于使用电子照相技术的复印机、打印机或传真机等图像形成装置的电子照相用调色剂及使用其的图像形成方法。
背景技术
适用于使用电子照相技术的图像形成装置的显像的干式显像剂,可以大致分为混合有调色剂与由铁素体粉、铁粉、玻璃珠等构成的载体的双成分类显像剂、调色剂自身含有磁性粉的磁性单成分类显像剂、及非磁性单成分显像剂。用于这些显像剂的调色剂以粘合树脂和着色剂为主要成分,另外,添加了用于提高对记录薄片的低温定影性或与定影部件的脱模性的蜡,以及用于给予极性(正电荷或负电荷)的电荷控制剂等。调色剂是将这些材料以给定比例混合后,经熔融混练、粉碎、分级等工序而被制造成粉体,最后,为了控制流动性、电荷性、清洁性和保存性等,采用二氧化硅、氧化钛、氧化铝以及各种树脂微粒等外添剂(external additives)实施表面处理,最终作为显像剂提供。
调色剂的粘合树脂,其主流是苯乙烯-丙烯酸酯类树脂和聚酯类树脂。然而,使用苯乙烯-丙烯酸酯类树脂的调色剂的情况,虽然耐环境特性良好,但存在断裂强度小、容易产生微粉的问题。并且,使用聚酯类树脂的调色剂虽然断裂强度大、难以产生微粉,但存在耐环境特性差的问题。
另外,现在市售的显像剂当然是考虑了对人体和环境的安全性来制备而实质上没有问题,但近年来作为显像剂的一个特征,倾向于选择进一步考虑了对人体和环境的安全性的原材料。尤其占调色剂的大部分的粘合树脂的安全性、环境性是必须考虑其构成单体及残留溶剂等来选择。在这样的状况中,作为最近引人注目的调色剂用粘合树脂,可以举出环烯烃共聚物树脂,使用其的调色剂在特开平9-101631号公报、特开2000-284528号公报和特开2000-206732号公报中已有公开。该树脂单体安全,并且绝对比重比苯乙烯-丙烯酸酯类树脂或聚酯类树脂要小、体积电阻率也较低,因此显像性和复印性(复印效率)优异,以及每单位使用重量的印字张数多(调色剂消耗量小),具有这些优点。此外,由于树脂的断裂强度大,所以还有利于实现显像剂的长寿命化,并且,由于透光性优异,所以还适宜作为全色调色剂用树脂。
另一方面,伴随着复印速度的高速化,将显像剂定影在记录介质上的定影器的主流为加热压延方式。该方式是一种使复印纸通过与调色剂接触一侧的定影部件和与调色剂非接触的加压辊之间,同时施加热和压,使调色剂熔融定影在复印纸上。该方式中,定影部件多为配套有热源的辊,但也使用耐热性膜等传动带。另一方面,调色剂非接触侧一般为加压辊。而且,在定影调色剂时,为防止熔融调色剂附着在定影部件的表面,定影部件的表面的材质选择对作为粘合树脂的苯乙烯-丙烯酸酯类树脂或聚酯类显示脱模性的物质。尤其与调色剂接触的定影部件要求具有优异的脱模性。这样的脱模性物质中有代表性的是聚四氟乙烯(以下有时简称为“PTFE”)和硅橡胶。
然而,由于该物质耐热性低,所以不能将定影部件的表面温度设定得过高,或者难以保持表面温度。其结果无法提高调色剂的定影速度,因此限制了复印速度的提高。
此外,使用通常的用于加热压延式定影器的定影部件或加压辊的表面的PTFE/硅氧烷或硅氧烷/硅氧烷(图像表面/图像背面)等材料的组合定影以环烯烃共聚物树脂作为粘合树脂含有的调色剂时,即使是添加有脱模剂的调色剂,图像面也不会从定影部件上分开而卷起,发生所谓的卷绕现象。该问题可以通过降低环烯烃共聚物树脂的低分子量成分来得到改善,但由于该方案同时还会有损于低温定影性,所以难说是最佳方案,现状是并非完全解决卷绕现象。此外,由于该树脂与用于苯乙烯-丙烯酸酯类树脂、聚酯类等调色剂用粘合树脂的聚丙烯、聚乙烯和天然石蜡等脱模剂的相溶性非常良好,因此还存在脱模剂无法确保与定影部件的足够的脱模性的问题。进而,由于该树脂坚韧,所以还存在容易磨损定影部件表面的问题。
另一方面,近年来发售的复印机和打印机,为了使维修简便,倾向于减少消耗品件数,因此增加了用户无法更换的部件,定影部件也是其中之一。这样的部件需要长期不产生故障。然而,定影器则容易发生故障,当频繁发生如现在所说问题的卷绕等时,不仅使用时烦杂,而且还需要由专业技术人员更换部件,妨碍日常使用。
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种使用以环烯烃共聚物树脂作为粘合树脂的调色剂时,即使是在多张连续印刷时也不会发生定影时的偏移和卷绕现象而可以长期维持充分的图像浓度等这种显像性良好、复印效率和耐久性优异、且调色剂的消耗量少的电子照相用的调色剂及使用其的图像形成方法,进一步提供一种还适用于全色图像的电子照相用调色剂及使用其的图像形成方法。
本发明的电子照相用调色剂是一种用于在定影时使用具备具有含聚苯并咪唑表层的定影部件的加热压延式定影器的图像形成方法的调色剂,其特征在于,作为粘合树脂至少含有环烯烃共聚物树脂。
并且,本发明的电子照相用调色剂的特征在于,作为粘合树脂,含有环烯烃共聚物树脂,该环烯烃共聚物树脂由重均分子量不足15000的低分子量物质0~75重量%、重均分子量为15000~100000的中分子量物质5~25重量%、及重均分子量超过100000的高分子量物质20~95重量%的混合物构成。
此外,本发明的图像形成方法的特征在于,把具有使用作为粘合树脂至少含有环烯烃共聚物树脂的调色剂形成的调色剂图像的复印纸,提供至具备具有含聚苯并咪唑表层的定影部件的加热压延式定影器,来定影该调色剂图像。
进一步,本发明的图像形成方法的特征在于,把具有使用作为粘合树脂含有环烯烃共聚物树脂、且该环烯烃共聚物树脂由重均分子量不足15000的低分子量物质0~75重量%、重均分子量为15000~100000的中分子量物质5~25重量%、及重均分子量超过100000的高分子量物质20~95重量%的混合物构成的电子照相用调色剂形成的调色剂图像的复印纸,提供至加热压延式定影器来定影该调色剂图像。
本发明的图像形成方法包括显像根据电子照相法形成的静电潜像、复印、定影,其中显像可以适用磁性或非磁性的单成分显像方式,或者是双成分显像方式。单成分显像方式的图像形成方法的情况,调色剂其本身作为显像剂,双成分显像方式的图像形成方法的情况,混合了调色剂和载体的物质作为显像剂。
本发明中,用于图像形成方法的电子照相用调色剂,需要至少含有环烯烃共聚物树脂。此外,作为将该调色剂定影到复印纸等记录介质的方法,使用接触型的加热压延式定影器。尤其适合于其定影器的定影部件表面具有含有聚苯并咪唑(以下称为“PBI”)的表层的情况。定影部件的形状可以是辊,也可以是传动带。定影部件为辊时,含有PBI的表层可以是根据涂布形成的物质,还可以是把含有PBI的无缝管装配在辊上的物质。而传动带的情况,可以是根据涂布含有PBI的表层形成的物质,也可以是含有PBI的膜其本身。
如果使用把环烯烃共聚物树脂用作粘合树脂的本发明的电子照相用调色剂,用于使用具有以含PBI表层的定影部件作为定影部件的加热压延式定影器的图像形成方法时,能够发挥即使是进行多张连续印刷时也不会发生定影时的偏移和卷绕现象、且可以长期维持的充分的图像浓度等效果。此外,发挥复印效率和耐久性优异、且对载体的污染少、调色剂的消耗量少、定影部件也不会恶化的效果。
附图说明
图1是定影部件为辊时用于本发明的加热压延式定影器的示意图;
图2是定影部件为传送带时用于本发明的加热压延式定影器的示意图。
其中,1为定影辊、2为含有PBI的表层、3为铝制芯管、4为热源、5为加压辊、6为复印纸、7为调色剂图像、8为由PBI构成的膜的传动带。
具体实施方式
对用于上述图像形成方法的本发明的调色剂进行详细的说明。
本发明中使用的调色剂至少由调色剂粒子构成,根据需要,可添加以疏水性二氧化硅为代表的流动化剂。另外,调色剂粒子含有作为粘合树脂的环烯烃共聚物树脂,根据需要还由着色剂、脱模剂、电荷控制剂、及其他添加剂等构成。
本发明的调色剂粒子中,粘合树脂必须至少含有环烯烃共聚物树脂。环烯烃共聚物树脂是具有环状结构的聚烯烃树脂,是如乙烯、丙烯、丁烯等α-烯烃(非环状烯烃)与环己烯、降冰片烯、四环十二烯等具有双键的环烯烃的共聚物,可以是无规共聚物和嵌段共聚物中的任一种。该环烯烃烯烃共聚物树脂,可以由使用如芳环烯金属衍生物类、齐格勒(チグラ一)类催化剂的公知的聚合法得到。例如,可以通过在特开平5-339327号公报、特开平5-9223号公报和特开平6-271628号公报等中公开的方法合成。
环烯烃共聚物树脂中α-烯烃与环烯烃的共聚比,可以通过适当设定两者的进料摩尔比,使其在一个宽的范围内变化,以得到期望的物质,具体地说,相对于两者的总量,将环烯烃设定为2~98摩尔%,优选为2.5~50摩尔%,更优选为2.5~35摩尔%。例如,使作为α-烯烃的乙烯与作为环烯烃的降冰片烯反应时,反应生成物环烯烃共聚物树脂的玻璃化转移点(Tg)受两者进料比例的很大影响,如果增加降冰片烯的进料比例,Tg也会倾向于升高。具体地说,如果使降冰片烯的进料比例为约60重量%,则可以得到Tg几乎在60~70℃范围的物质。
本发明中,上述环烯烃共聚物树脂可以是通过上述的聚合法得到的一种树脂,也可以是平均分子量不同的多种物质的混合物。
本发明中,优选的上述环烯烃共聚物树脂可以举出由重均分子量(以下简称为“Mw”)不足15000的低分子量物质0~75重量%、Mw为15000~100000的中分子量物质5~25重量%、及Mw超过100000的高分子量物质20~95重量%的混合物构成的物质。进一步,特别优选由Mw不足15000的低分子量物质0~70重量%、Mw为15000~100000的中分子量物质10~20重量%、及Mw超过100000的高分子量物质20~95重量%的混合物构成的物质。
如果上述低分子量物质超过75重量%,就会容易发生高温偏移和卷绕。此外,如果上述中分子量物质不足5重量%,会产生对定影部件的卷绕现象和高温非偏移温度的降低,并且容易导致低分子量物质和高分子量物质的相溶性降低。如果超过25重量%,会降低均匀混练性而妨害调色剂性能,并且倾向于损害低温定影性。如果上述高分子量物质不足20重量%,会产生对定影部件的卷绕现象和高温非偏移温度的降低,如果超过95重量%,会降低均匀混练性而妨害调色剂性能,并且倾向于损害低温定影性。
本发明中,当环烯烃共聚物树脂为由上述三种具有不同重均分子量的共聚物的混合物构成的情况,低分子量物质更优选为Mw在5000~10000范围的物质,进一步优选为在6000~8000范围的物质。此外,中分子量物质更优选为Mw在50000~90000范围的物质。进而,高分子量物质更优选为Mw大于等于120000的物质。
其中,低分子量物质在多数情况是构成粘合树脂的主要部分,发挥低温定影性。中分子量物质介于低分子量物质和高分子量物质之间,具有提高低分子量物质和高分子量物质的相溶性的功能。高分子量物质具有防止高温偏移、及卷绕定影辊的效果。
本发明中,通过GPC测定法进行重均分子量的测定。其中,GPC测定法为如下所述。也就是说,在柱温为40℃的条件下,以1ml/min的流速通入四氢呋喃(THF),注入试样的THF溶液,使用聚苯乙烯作为标准物质,然后,把测定值变换为聚苯乙烯换算值。
进一步,本发明中,也可以通过熔融空气氧化法或马来酸酐改性或丙烯酸改性等向上述环烯烃共聚物树脂引入羧基。由此可以提高与其他树脂的相溶性、颜料的分散性。此外,通过用已知的方法引入羟基、氨基也能得到同样的效果。进而,也可以通过对环烯烃共聚物树脂进行与降冰片二烯、环己二烯、四环十二碳二烯等二烯烃单体的共聚,或者对引入了羧基的环烯烃共聚物树脂通过添加锌、铜、钙等金属而引入交联结构,来提高定影性。
另外,对于调色剂中环烯烃共聚物树脂的分子量分布的测定是,将调色剂溶解于THF后,通过离心分离收集环烯烃共聚物溶液,之后,通过上述的GPC法测定而进行。
本发明中使用的环烯烃共聚物树脂优选充分去除掉作为制造时的溶剂的十氢化萘。调色剂粒子中残留的十氢化萘的浓度,相对于调色剂粒子,优选为小于等于500ppm,更优选为小于等于300ppm。十氢化萘是高沸点溶剂,因此容易残留在调色剂粒子中,如果超过500ppm,会产生降低调色剂的电荷控制能力、容易在打印图像上发生底泛白、或者定影时产生臭味等问题。
另外,调色剂中的十氢化萘的残留量的测定方法是采用气相色谱法得到的值。
本发明中,对粘合树脂,除了上述的环烯烃共聚物树脂之外,还可以拼用其他的树脂。本发明中,粘合树脂中的环烯烃共聚物树脂的混合比例优选为设定在50~100重量%范围,进一步优选80~100重量%。如果环烯烃共聚物树脂不足50重量%,倾向于难以提供在进行多张连续复印时、在所有的环境中都能够维持充分的图像浓度、不会发生对感光体的镀膜引起的黑点(黑色斑点(black spot),以下称为“BS”)或对显像部件的熔合问题、并且具有高显像性和复印性的低消耗量电子照相用调色剂。
作为能够与环烯烃共聚物树脂拼用的其他树脂,可以列举出聚苯乙烯树脂、聚丙烯酸酯树脂、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物树脂、苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物树脂、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚偏二氯乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、加氢松香、环化橡胶等,为了防止调色剂定影时的卷绕,特别优选熔融时能够提高调色剂粘度的物质。因此,优选熔融起始温度(软化点)高到一定程度的物质(例如120~150℃),并且,为了提高保存稳定性,优选玻璃化转移点高为大于等于65℃的物质。
本发明中,为了提高低温定影性和定影时的脱模性,优选调色剂中含有蜡。特别是当环烯烃共聚物树脂的分子量大时,为了补充低温定影性而优选。作为蜡,可以举出聚乙烯蜡、聚丙烯蜡等聚烯烃类蜡、费-托蜡(Fischer-Tropsch wax)等合成蜡、石蜡、微晶蜡等石油类蜡、巴西棕榈蜡、小烛树蜡、米蜡(rice wax)、固化蓖麻油等。此外,出于控制环烯烃树脂中蜡的微分散的目的,还优选使用改性聚乙烯蜡。并且,也可以将这些蜡拼用两种或其以上。蜡的含量优选为调色剂粒子中的0.5~10.0重量%,进一步优选为1.0~8.0重量%。如果不足0.5重量%,对低温定影性和定影时的脱模性的贡献不充分,如果超过10.0重量%,在保存稳定性上会产生问题。
根据需要,可以使用多种蜡,所有种类的蜡均优选DSC的吸热峰表示的熔点为80℃或其以上。如果不到80℃,容易发生调色剂粒子的团聚,在耐久性方面产生问题。
着色剂可以使用如作为黑色用颜料的碳黑、灯黑;作为洋红用颜料的C.I.颜料红1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48、49、50、51、52、53、54、55、57、58、60、63、64、68、81、83、87、88、89、90、112、114、122、123、163、202、206、207、209,C.I.颜料紫19,C.I.紫1、2、10、13、15、23、29、35等;作为青用颜料的C.I.颜料蓝2、3、15、16、17,C.I.还原蓝6,C.I.酸性蓝45等;作为黄用颜料的C.I.颜料黄1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、65、73、74、83、97、155、180等,可以单独使用或混合使用。通常普遍使用的颜料可以举出一般名称为碳黑、苯胺蓝、卡尔克伊露蓝(Chalcoil Blue)、铬黄、群青蓝、杜邦油红(Du Pont Oil Red)、喹啉黄、亚甲蓝氯化物、酞菁蓝、孔雀绿草酸盐、灯黑、玫瑰红等。着色剂必须为能够形成充分浓度的可视图像的比例充分的含量,例如,相对于100重量份的粘合树脂,以1~20重量份左右、优选以1~7重量份的比例含有。
本发明中使用的调色剂,优选根据需要含有电荷控制剂。电荷控制剂是为了赋予极性而添加,分为正电荷调色剂用和负电荷调色剂用。作为正电荷调色剂用的电荷控制剂,可使用苯胺黑染料、季铵盐、吡啶鎓盐及吖嗪等。此外,作为负电荷调色剂用的电荷控制剂,可使用偶氮类含金属络合物、水杨酸类金属络合物及硼类络合物,优选的添加量是相对于100重量份的粘合树脂为0.1~5重量份。并且,这些单独或混合使用均可。本发明中,作为全色用,优选为无色,作为无色的物质有硼类络合物、锌络合物、铬络合物等,优选下述通式所示的硼类络合物,作为代表性物质,有日本カ一リツト公司的商品名为LR-147的产品在市场上有销售。该硼络合物,优选相对于调色剂粒子含有1.0~4.0重量%。
(式中,R1和R4表示氢原子、烷基、取代或者未取代的芳环(也包括缩合环),R2和R3表示取代或者未取代的芳环(也包括缩合环),B表示硼、Xn+表示阳离子,n为1或2。)
在不妨碍电荷稳定性的情况下,锌络合物和铬络合物也可以用于全色调色剂。这被认为是因为与聚酯树脂等相比,环烯烃树脂共聚物树脂的体积电阻率高。
作为其他的根据需要含有的添加剂,可举出磁粉等。作为磁粉,可举出铁素体粉、磁铁矿粉、铁粉等微粒。作为铁素体粉,在本发明中使用MeO-Fe2O3的混合烧结体。其中,MeO是指Mn、Zn、Ni、Ba、Co、Cu、Li、Mg、Cr、Ca、V等的氧化物,可以使用其中的任一种,或两种或其以上。此外,作为磁铁矿粉,使用FeO-Fe2O3的混合烧结体。磁粉优选粒径在0.05~3μm范围的物质,混合比例优选在调色剂中小于或等于70重量%。
本发明中使用的构成调色剂的调色剂粒子,也可以通过将上述材料以给定比例配合进行混合,并对该混合物进行熔融混练、粉碎、分级等工序来制造。并且也可以使用上述材料的原料物质根据聚合法来制作调色剂粒子。调色剂粒子的体积平均粒径为一般设定在5~15μm的范围。
本发明的调色剂,对于调色剂粒子,疏水性二氧化硅微粒优选附着0.5~3.0重量%,更优选为0.7~2.5重量%。疏水性二氧化硅微粒的附着量不足0.5重量%时,调色剂粒子中含有的脱模剂容易熔合在感光体或带电部件上而容易发生图象缺陷。如果超过3.0重量%,容易发生疏水性二氧化硅的脱离,引起感光体上的BS等问题。此外,疏水性二氧化硅微粒优选将大粒径、中·小粒径的物质组合使用。通过采用这样的外添处方,可以得到更稳定的耐熔合特性。
所谓的大粒径,是指平均粒径为0.03~0.10μm的物质。中·小粒径是指不足0.03μm的物质。如果大粒径疏水性二氧化硅的平均粒径超过0.10μm,则流动性变差,如果不足0.03μm,则无法得到充分的耐熔合性。中·小粒径疏水性二氧化硅起到将调色剂的流动性保持在一定程度以上的作用。
在调色剂中,除疏水性二氧化硅微粒之外,为了控制调色剂的流动性、带电性、清洁性以及保存性等,也可以附着磁粉、氧化铝、滑石、粘土、碳酸钙、碳酸镁、氧化钛或各种树脂微粒等二氧化硅微粒以外的外添剂。
为了对调色剂粒子附着上述微粒,可以举出采用涡轮机型搅拌机、亨舍尔混合机(Henschel mixer)、超级搅拌机(super mixer)等一般的搅拌机混合搅拌等方法。
接下来,对用于本发明的图像形成方法的加热压延式定影器进行说明。如果如上所述使用含有作为粘合树脂的环烯烃共聚物树脂的调色剂,容易在加热压延式定影器发生卷绕。本发明人就防止使用含有环烯烃共聚物树脂的调色剂时的在加热压延式定影器的卷绕现象而从定影部件方面进行了潜心的研究,发现如果对定影部件使用具有含有PBI的表层的物质,则可以防止卷绕现象,确认PBI对于环烯烃共聚物树脂脱模性特别优异。
本发明中,作为加热压延式定影器,使用在定影部件的表面具有含有PBI的表层的物质。当然,调色剂非接触侧的加压辊表面也可以从耐热性和耐磨损性角度考虑而含有PBI。定影部件的形状通常是辊和传动带。
PBI是下述通式所示的超耐热·高功能性的工程塑料,例如在特许2984404号公报和特许3261166号公报等中公开了使用PBI的加热压延式定影器。
(式中,R为氢原子或烷基。)
PBI的耐热性要比迄今为止用于定影部件表面的PTFE和硅橡胶显著高。其结果式可以提高热辊的设定温度,可以提高复印速度。此外,PBI耐磨损性优异,适宜作为复印纸高速通过的辊的材料。本发明中使用的PBI的数均分子量优选为2000~100000的范围,更优选为5000~30000的范围。
电子照相式复印机和打印机用的加热压延式定影器中使用的定影部件的含有PBI的表层的组成,可以仅是PBI,但如下述的情况可以含有其他材料。然而,所有情况,PBI的含量均优选为大于等于50重量%。如果PBI的含量不足50重量%,就不能发挥PBI的耐热性、耐磨损性、对环烯烃共聚物树脂的脱模性这些特征。
例如,PBI因抗压模量和拉伸弹性稍小所以根据定影条件会伸缩,因此在这种情况下可以含有具有更大的弹性模量的耐热性树脂如聚酰亚胺来提高弹性模量。
此外,对脱模性有更高要求时,还可以含有高分子氟化合物或低分子氟化合物。
上述高分子氟化合物是指含有氟的单体的均聚物或共聚物,或者含有氟的单体与其他单体的共聚物。这种高分子氟化合物包括如聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚二氯二氟乙烯等。其中,优选使用聚四氟乙烯。
本发明中所说的低分子氟化合物是指含有氟原子的无机或者有机化合物。优选的低分子氟化合物是碳原子数小于或等于20的含氟烃。上述含氟烃也可以被其他官能团如烷氧基、链烯基、芳基、含氧基、羟基、羧基、酰基、氨基、硝基、卤素等取代。
并且,本发明中,定影部件的含有PBI的表层还可以同时含有上述的高分子氟化合物和低分子氟化合物。
进一步,本发明中,定影部件的含有PBI的表层除上述的氟化合物外还可以含有内添(internal addition)填料。通过使含有PBI的表层含有内添填料,可以提高PBI的自身润滑性和电导性。作为这种内添填料可以举出如SiC、各种金属粉及石墨等碳。通过提高自身润滑性,可改善定影部件间的复印纸的通过性,由于提高了电导性,可以防止定影部件、复印纸、调色剂间的摩擦引起的静电的产生及蓄积。
此外,PBI的表面硬度以洛氏硬度K标尺计为110,非常硬,但在不合适的情况下,可以通过使含有PBI的表层含有粘合树脂物质来改善弹性和表面硬度。通过改善弹性和表面硬度,可以使定影部件间的接触面积即夹持宽度具有自由度,以控制调色剂的定影效率。作为这样的粘合树脂物质,可以举出如HTV(High TemperatureVulcanized,高温硫化的)硅橡胶、RTV(Room Temperature Vulcanized,室温硫化的)硅橡胶、LTV(Low Temperature Vulcanized,低温硫化的)硅橡胶。
以下,通过附图,对本发明的图像形成方法中使用的加热压延式定影器中的具有含有PBI的表层的定影部件的例子进行说明。然而,其并不限定本发明的范围。
图1是加热压延式定影器中,定影部件为辊的情况。图中,定影辊1是在铝制芯管3的表面设置含有PBI的表层2、且在中心具有用于定影调色剂的热源4。在定影辊的对面设置了加压辊5,该辊能够沿着箭头方向旋转。定影是通过把形成有调色剂图像7的复印纸6插入定影辊和加压辊之间来进行。
图2是定影部件为传动带的情况。图中,由PBI构成的膜(或者是在聚酰亚胺等基膜上设置了含PBI表层的膜)的传动带8悬挂在支持辊和驱动辊上,能够沿着箭头方向旋转。与该传动带的背面连接来设置热源4,并且,在其对面的位置设置了加压辊5。定影是通过把形成有调色剂图像7的复印纸6插入到在热源4和加压辊5间移动的传动带8和加压辊之间来进行。
本发明中,用于加热压延式定影器的具有含PBI表层的定影部件,可以通过在将PBI溶解于溶剂的物质中根据需要添加其他物质,使其均匀后,涂布到芯管或可挠性传动带来制造。也就是说,将含有PBI的液体浸渍于芯管或传动带,或者涂布或喷涂到芯管等的表面而赋予PBI,之后将溶剂干燥,得到目标定影部件。作为上述溶剂,可以从以N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和N-甲基-2-吡啶烷酮为首的通常用于PBI的干式纺丝液的制备的溶剂中选择。特别优选的溶剂是N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡啶烷酮。并且,传动带的情况,也可以如图2所示,传动带本身为含有PBI的膜。
此外,本发明中用于加热压延式定影器的定影部件,可以通过将含有PBI的混合物烧结成形为圆筒形,或者烧结成形后加工成圆筒形来制造。PBI虽然为热塑性树脂,但由于其熔点高于分解点,因而不能进行熔融挤压成形加工。因此,制造成形体时,烧结把PBI等制成粉末的物质而得到成形体。
通过使用PBI,与现有的加热压延式定影器中使用的部件相比,可以发挥出更高的耐热性、耐磨损性,即使与把树脂强度强的环烯烃共聚物作为主要的粘合树脂来含有的调色剂组合,也能极大地延长定影部件的寿命,并且没有对定影器的卷绕。因此,可以把调色剂接触侧的定影部件的表面温度设定得高,并且与环烯烃共聚物树脂的脱模性优异,所以可以实现复印速度的高速化。
此外,PBI优选是进行了疏水化处理的聚苯并咪唑(以下,称为“N-PBI”。)。未进行疏水化处理的PBI在不使用打印机时,会吸收水分,并使用时放出水分,由于反复该现象而容易恶化,与进行了疏水化的情况相比存在寿命短、损害对定影部件的适合性的倾向。N-PBI可以从上述通式中R表示烷基的物质中选择,适宜为CH3或C2H5。
以下,基于实施例和比较例说明本发明。但是,本发明并不限制在其中。
<环烯烃共聚物树脂的制备>
将下述的低分子量物质、中分子量物质、高分子量物质以给定的比例熔融混合,制成丸状作为环烯烃共聚物树脂。均为テイコナ公司制造,商品名:TOPAS,是充分去除残留溶剂的类型。
·低分子量物质(品号:TM):Mw7000
·中分子量物质(品号:8007):Mw80000
·高分子量物质(品号:TB):Mw140000
<环烯烃共聚物树脂A的制备>
熔融混合上述的TM:34重量%、8007:10重量%、TB:56重量%,制成丸状作为环烯烃共聚物树脂A。
<环烯烃共聚物树脂B的制备>
熔融混合上述的TM:62重量%、8007:10重量%、TB:28重量%,制成丸状作为环烯烃共聚物树脂B。
<环烯烃共聚物树脂C的制备>
熔融混合上述的8007:20重量%、TB:80重量%,制成丸状作为环烯烃共聚物树脂C。
<调色剂的制备>
实施例1<调色剂A的制备>
·环烯烃共聚物树脂A 84重量份
·聚丙烯蜡 7重量份
(三洋化成工业公司制造,商品名:ビスコ一ル660P,熔点137℃)
·硼络合物 2重量份
(日本カ一リツト公司制造,商品名LR-147)
·碳黑 7重量份
(キヤボツト公司制造,商品名:REGUL330R)
将按上述混合比构成的原料用超级搅拌机混合,使用双轴的挤压机热熔融混练后,用喷射式磨机粉碎,之后用干式气流分级机分级而得到体积平均粒径为9μm的调色剂粒子。
然后,对该调色剂粒子,添加0.3重量%的大粒径疏水性二氧化硅(日本アエロジル公司制造,商品名:NA-50Y,粒径0.050μm)和1.0重量%的中粒径疏水性二氧化硅(ワツカ一ケミカル公司制造,商品名:H2000/4M,粒径0.015μm),使用亨舍尔搅拌机,以40m/sec的圆周速度混合4分钟,制得调色剂A。调色剂粒子中的十氢化萘的残留浓度为95ppm。
实施例2<调色剂B的制备>
除使用环烯烃共聚物树脂B代替环烯烃共聚物树脂A之外,其余与实施例1一样,制得调色剂B。调色剂粒子中的十氢化萘的残留浓度为250ppm。
实施例3<调色剂C的制备>
除使用环烯烃共聚物树脂C代替环烯烃共聚物树脂A之外,其余与实施例1一样,制得调色剂C。调色剂粒子中的十氢化萘的残留浓度为75ppm。
比较用调色剂的制备例<调色剂D的制备>
除使用聚酯树脂(三菱丽阳公司制造,商品名:FC-1142)代替环烯烃共聚物树脂A之外,其余与实施例1一样,制得调色剂C。
<具有含有PBI的表层的定影辊的制备>
<定影辊a的制备>
将N-PBI(クラリアントジヤパン公司制品)溶解于N,N-二甲基乙酰胺,制得涂布液。在铝制的直径20mm的芯管表面通过喷涂法涂布该涂布液。然后在320℃下烘烤涂膜,得到具有膜厚为20μm的N-PBI膜的定影辊a。
<定影辊b的制备)
将N-PBI(クラリアントジヤパン公司制品)和聚酰亚胺(杜邦公司制造,商品名:ベスペル)溶解于N,N-二甲基乙酰胺,制得涂布液。在铝制的直径20mm的芯管表面上通过喷涂法涂布该涂布液。然后,在320℃下烘烤涂膜,得到具有膜厚为20μm的N-PBI膜的定影辊b。
实施例4~6、比较例1
将上述实施例1~3和比较用的各调色剂(调色剂A~D)与硅树脂涂布铁素体载体(平均粒径80μm)混合成调色剂/载体重量比率为5/95,制成双成分显像剂。把该显像剂用于安装有在定影辊上涂布了N-PBI的所述定影辊a的シヤ一プ公司制造的复印机AR-S400,在温度为25℃且湿度为50%的环境下,在A4的复印纸上复印图像比例为5%的A4原稿至10万张,对图像浓度(ID)、泛白(BG)、偏移及卷绕、污染、调色剂消耗量、复印效率进行评价。
实施例7
将上述实施例1的调色剂A与硅树脂涂布铁素体载体(平均粒径80μm)混合成调色剂/载体重量比率为5/95,制成双成分显像剂。把该显像剂用于安装有在定影辊上涂布了N-PBI和聚酰亚胺的所述定影辊b的シヤ一プ公司制造的复印机AR-S400,在温度为25℃且湿度为50%的环境下,在A4的复印纸上复印图像比例为5%的A4原稿至10万张,对图像浓度(ID)、泛白(BG)、偏移及卷绕、污染、调色剂消耗量、复印效率进行评价。
比较例2~4
将上述实施例1、3和比较用的调色剂A、C和D与硅树脂涂布铁素体载体(平均粒径80μm)混合成调色剂/载体重量比率为5/95,制成双成分显像剂。把该显像剂用于调色剂接触侧的定影辊的材质为由PTFE构成的シヤ一プ公司制造的复印机AR-S400,在温度为25℃且湿度为50%的环境下,在A4的复印纸上复印图像比例为5%的A4原稿至10万张,对图像浓度(ID)、泛白(BG)、偏移及卷绕、污染、调色剂消耗量、复印效率进行评价。
评价方法如下所述。
1.图像浓度(ID)是用麦克贝斯(Macbeth)反射浓度计RD-914测定实心图像部分。
2.泛白(BG)是用日本电色工业公司制造的测色计ZE2000测定非图像部分的白度,并以复印前后的白度差来表示。
3.偏移及对辊的卷绕是由目测确认。
A:没有发生偏移及卷绕的情况。
B:高温或低温偏移的记号出现在图象面上的情况。
C:产生了明显的偏移或卷绕的情况。
4.对载体的污染(重量%)是,将显像剂放入表面活性剂水溶液中洗净,去除调色剂,干燥残留的载体后,用堀场制作所制造的碳分析器(商品名:EMIA-110)测定未使用载体与耐刷试验后载体的碳重量,从其差值求出附着到载体上的碳重量,用重量%表示。
5.调色剂消耗量是从调色剂减少量求出。
6.复印效率是从消耗调色剂量A和回收调色剂量B由下式求出。
[(A-B)/A]×100(%)
将评价结果示于表1中。
表1
表1,
*)COC:环烯烃共聚物树脂、PES:聚酯树脂
实施例4~7、比较例1中,目测确认定影辊表面的结果,确认没有伴随多张连续打印的劣化。
比较例2~4中,目测确认定影辊表面的结果,确认复印纸通过的地方有摩擦引起的恶化。
<评价结果>
从表1中可以看出,实施例4~7中,从初期到10万张后的图像浓度为大于等于1.40,泛白为小于等于0.44,能够在不存在实用性方面问题的范围复印,而且均没有偏移及卷绕、对感光体的BS、对显像部件的熔合,并且带电性、定影性及耐久性也没有问题。比较例1和4中,确认有被认为是对载体的污染为原因的图像浓度降低、泛白增加等各种问题。并且,还确认使用环烯烃共聚物树脂的调色剂比使用聚酯树脂的调色剂显示出更好的消耗量和复印效率。
此外,比较例2和3中,在初期就发生对定影辊的卷绕现象,不可能继续进行评价。比较例4为与比较例1基本相同的结果,不能确认对聚酯树脂的PBI的定影辊的效果。根据上述评价结果,确认了对环烯烃共聚物树脂的PBI的有效性。
Claims (12)
1. 一种电子照相用调色剂,其特征在于,作为粘合树脂含有大于等于50重量%的环烯烃共聚物树脂,该环烯烃共聚物树脂由重均分子量不足15000的低分子量物质0~75重量%、重均分子量为15000~100000的中分子量物质5~25重量%、及重均分子量超过100000的高分子量物质20~95重量%的混合物构成。
2. 根据权利要求1所述的电子照相用调色剂,其是用于在定影时使用具备具有含聚苯并咪唑表层的定影部件的加热压延式定影器的图像形成方法中。
3. 根据权利要求2所述的电子照相用调色剂,其特征在于,聚苯并咪唑是疏水性聚苯并咪唑。
5. 根据权利要求1所述的电子照相用调色剂,其特征在于,环烯烃共聚物树脂中作为残留溶剂含有的十氢化萘在调色剂中的含量为小于等于500ppm。
6. 根据权利要求1所述的电子照相用调色剂,其特征在于,调色剂为全色用。
7. 一种图像形成方法,其特征在于,把具有使用作为粘合树脂含有大于等于50重量%的环烯烃共聚物树脂、且该环烯烃共聚物树脂是由重均分子量不足15000的低分子量物质0~75重量%、重均分子量为15000~100000的中分子量物质5~25重量%、及重均分子量超过100000的高分子量物质20~95重量%的混合物构成的电子照相用调色剂形成的调色剂图像的复印纸,提供至加热压延式定影器,来定影该调色剂图像。
8. 根据权利要求7所述的图像形成方法,其特征在于,所述加热压延式定影器是具备具有含聚苯并咪唑表层的定影部件的加热压延式定影器。
9. 根据权利要求8所述的图像形成方法,其特征在于,聚苯并咪唑是疏水性聚苯并咪唑。
11. 根据权利要求7所述的图像形成方法,其特征在于,环烯烃共聚物树脂中作为残留溶剂含有的十氢化萘在调色剂中的含量为小于等于500ppm。
12. 根据权利要求7所述的图像形成方法,其特征在于,调色剂为全色用。
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