CN100472335C - 调色剂及其制造方法、显影剂、成像装置和调色剂定影法 - Google Patents

Abstract

一种用于热/压力定影方法的调色剂，包括：至少一种粘结剂树脂；蜡；和炭黑，其中调色剂的1/2流动温度不高于160℃，且调色剂满足如下关系(1)和(2)：T≤1.9×T_1/2+3.8×10³×tanδ-105.0 (1)4.0×10^-3≤tanδ≤6.5×10^-3 (2)其中T_1/2表示调色剂的1/2流动温度，T表示定影温度和tanδ表示调色剂的介电损耗。本发明还提供包括调色剂的显影剂；和成象装置，工艺盒和使用调色剂的热/压力定影方法。

Description

调色剂及其制造方法、显影剂、成像装置和调色剂定影法

技术领域

本发明涉及显影由成象方法如电子照相和静电记录(electrostaticrecording)形成的静电潜象的调色剂。更特别地，本发明涉及显影静电潜象的调色剂，该调色剂用于使用热/压力定影设备的成象装置中。此外，本发明还涉及调色剂的制造方法、显影静电潜象的显影剂、使用调色剂生产图象的成象装置和工艺盒(process cartridge)，和定影调色剂图象的方法。

背景技术

使用热/压力定影设备的成象方法是公知的且广泛用于复印机、传真机和打印机。

近来，考虑到节能，对小型化的成象装置和进行低温定影的成象装置的需要逐渐增加。因此，已经提出有关低温定影的各种技术。可以在相对低温度下定影的调色剂，是进行低温定影的关键技术。为给调色剂赋予低温定影性，将低软化点的材料用作调色剂的粘结剂树脂的技术是公知的。

热/压力定影方法广泛用于各种成象装置，即，低到高速成象装置。然而，必须依赖于成象速度以改变定影条件如定影温度、定影压力和辊隙(nip)宽度，以生产具有良好图象质量的图象。特别地，图象的定影性能极大地依赖于定影温度。甚至在成象装置中，其中控制定影温度以在特定的温度范围内，根据成象条件，成象装置的定影辊的实际温度超出确定温度范围而变化。

例如，当由装置连续复印尺寸小于成象装置最大复印尺寸(即定影辊的宽度)的图象时，复印纸(copy sheet)不与其接触的定影辊两侧的实际温度高于目标定影温度20-30℃。如果在这样的条件下复印具有最大尺寸的图象，发生如下的所谓“热偏移”(hot offset)问题：与定影辊相对热表面接触的调色剂图象粘附到定影辊上和将转印图象(transferred image)再转印到复印纸的其它部分或随后的复印纸上。

公知的是调色剂的粘结剂树脂的软化点越低，调色剂引起偏移问题越容易。为防止偏移问题的发生，已经提出各种建议。例如，公开的审查日本专利申请No.(下文称为JP)55-6895和公开的未审日本专利申请No.(下文称为JOP)56-98202公开了包括宽分子量分布的树脂作为粘结剂树脂的调色剂。然而，这样的树脂典型地具有高聚合度，因此调色剂的缺点在于它的可定影温度范围增加。

此外，为防止偏移问题的发生，JP57-493和JOP50-44836和57-37353公开了包括非线性树脂或交联树脂作为粘结剂树脂的调色剂。另外，为防止偏移问题的发生，JOP61-213858、01-295269、01-30061、01-302267和03-96964公开了包括聚酯树脂的调色剂，该聚酯树脂使用金属离子进行交联。

这些调色剂具有增加的防偏移性能，但缺点在于由于粘结剂树脂本身具有差的定影性，获得的调色剂具有差的定影性；由于这类树脂的分子强烈地相互缠结，不是粘结剂树脂的调色剂组分如着色剂和电荷控制剂不能很好地分散在粘结剂树脂中，导致调色剂组分分散的劣化；调色剂组分捏合混合物的粉碎性劣化，当调色剂由捏合/粉碎方法制造时，导致调色剂的生产效率的劣化。

此外，为防止偏移问题，JOP05-297630公开了包括具有特定1/2流动温度(该温度可以由流动测试仪测量且下文中将详细解释)的调色剂。然而，偏移问题不仅仅依赖于调色剂的热性能如熔体粘度而发生，而且依赖于调色剂的剥离性能(例如，关于调色剂中所含的蜡是否可以很好地从中渗出的调色剂性能)而发生。即，仅仅通过向调色剂赋予这样的特定热性能，可能不必给调色剂赋予良好的耐偏移性。

由于近来成象装置已经被小型化，它在显影设备中的大气温度倾向于容易增加。因此，需要具有良好高温保存性的调色剂。具体地，需要具有良好的耐聚集和耐堵塞(blocking)性能的调色剂。此外，需要不引起如下问题的调色剂：由于施加到这类显影设备中调色剂上的热应力，分散在调色剂中的蜡过度从调色剂表面渗出，从而污染与调色剂一起使用以进行双组分显影的载体，导致调色剂散射的发生和图象质量劣化如形成具有背景污垢的图象，和由于两组分显影剂劣化而引起的低图象密度。

为防止包括在调色剂中的蜡在相对高的温度下渗出，已经提出几种方法。一种方法是将蜡分散在调色剂粒子中，使其几乎不存在于调色剂粒子表面上。另一种方法是将具有高熔点的蜡用于调色剂。然而，当使用这样的方法时，所得的调色剂的低温定影性劣化。

因此，需要一种调色剂，该调色剂具有良好的耐偏移性和良好的高温保存性以不劣化显影剂的充电性能，但还没有开发出这样的调色剂。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种调色剂，该调色剂具有良好的低温定影性和良好的耐偏移性且该调色剂不污染与调色剂一起使用的载体。

本发明的另一个目的是提供制造调色剂的方法。

本发明的再一个目的是提供显影剂、成象装置和定影调色剂图象的方法，它们可长时间生产具有良好图象质量的图象。

为达到这样的目的，本发明设想提供一种用于具有定影辊的热/压力定影设备的调色剂，该调色剂包括至少一种粘结剂树脂、蜡和炭黑，该调色剂的1/2流动温度(1/2 flow temperature)不高于160℃，其中调色剂满足如下关系(1)和(2)：

T≤1.9×T_1/2+3.8×10³×tanδ-105.0      (1)

4.0×10^-3≤tanδ≤6.5×10^-3             (2)

其中T_1/2表示调色剂的1/2流动温度，T表示定影辊的定影温度，和tanδ表示调色剂的介电损耗(dielectric loss)。

1/2流动温度可以由流动测试仪(SHIMADZU流动测试仪CFT-500，由Shimadzu Corp.制造)测量，下文将详细解释。

粘结剂树脂优选是聚酯树脂，该聚酯树脂包括量为10-30wt％的不溶于四氢呋喃的组分，基于聚酯树脂的总重量，此外调色剂中包括量为4-12wt％的不溶于四氢呋喃的组分。

此外，在不低于180℃的温度下调色剂的储能模量(storage modulus)G’优选为10³Pa。

蜡优选是选自如下的蜡：巴西棕榈蜡、米蜡(rice waxes)和酯蜡(esterwaxes)。当将蜡与要捏合的其它调色剂组分混合时，蜡的粒径优选为100-600μm(在混合之前)。

作为本发明的另一个方面，提供两组分显影剂，该显影剂包括上述调色剂和载体。

作为本发明的再一个方面，提供一种包括调色剂粒子的调色剂组合物的制造方法，该方法包括：

在对其施加热量时，混合和捏合(kneading)至少一种粘结剂树脂、粒径为100-600μm的蜡和炭黑；

冷却捏合的混合物；

粉碎捏合的混合物以制备黑粉末；和

将黑粉末分级以制备调色剂粒子。

蜡优选选自巴西棕榈蜡、米蜡和酯蜡。

作为本发明的进一步方面，提供一种成象装置，该装置包括：

图象承载(bearing)元件(如感光器)；

配置以对图象承载元件充电的充电器；

配置以采用光对图象承载元件进行照射，以在图象承载元件上形成静电潜象的图象照射器；

配置以采用包括本发明调色剂的显影剂显影静电潜象，以在图象承载元件上形成调色剂图象的显影设备；

配置任选通过中间转印介质将调色剂图象转印到接收材料上的图象转印设备；

包括定影辊的定影器，配置定影辊以在定影温度下将调色剂图象定影在接收材料上；和

配置以清洁图象承载元件表面的清洁器。

作为本发明的进一步方面，提供用于成象装置的工艺盒，该工艺盒包括：

至少一个配置以在其上承载静电潜象的图象承载元件；和

配置以采用包括上述调色剂的显影剂显影静电潜象，以在图象承载元件上形成调色剂图象的显影设备。

工艺盒可包括配置以对图象承载元件充电的充电器；配置以清洁图象承载元件表面的清洁器；和用于本发明成象装置的上述其它设备。

作为本发明的进一步方面，提供一种在施加热量和压力时定影调色剂的方法，该方法包括：

在图象载体上形成调色剂的图象；和

在定影温度下在图象载体上定影图象，

其中调色剂的1/2流动温度不高于160℃，该方法满足如下关系(1)和(2)：

T≤1.9×T_1/2+3.8×10³×tanδ-105.0      (1)

4.0×10^-3≤tanδ≤6.5×10^-3      (2)

其中T_1/2表示调色剂的1/2流动温度，T表示定影温度，和tanδ表示调色剂的介电损耗。

在结合附图考虑本发明优选实施方案的如下描述时，本发明的这些和其它目的，特征和优点是显而易见的。

附图说明

图1是解释本发明调色剂满足的关系(1)和(2)的图；

图2是树脂流动曲线，它由流动测试仪测量，用于解释1/2流动温度；

图3是说明本发明成象装置实施方案主要部分的简图；和

图4是说明本发明工艺盒实施方案的横截面的简图。

具体实施方式

下文详细描述本发明。一般情况下，调色剂的1/2流动温度越高，调色剂的耐偏移性越好。然而，由相同材料构成和具有相同1/2流动温度的调色剂并不必具有相同的耐偏移性。换言之，调色剂的1/2流动温度不是调色剂耐偏移性的指数。即，如果调色剂具有不同的脱除性(releasability)，具有相同熔体粘度和粘弹性的调色剂具有不同的耐偏移性。

本发明人对此点有兴趣，进行试验从而制备各种调色剂，同时改变使用的粘结剂树脂中THF不溶性组分的含量和捏合条件，并评价调色剂的耐偏移性。结果是，发现在调色剂的脱除性和调色剂中蜡的分散状态之间存在确定的关系。此外，发现调色剂的介电损耗是包括在调色剂中的蜡分散状态的指数。介电损耗，tanδ，由如下公式(3)定义：

tanδ＝A/(2πf×C×R)           (3)

其中A表示根据测量仪器和调色剂样品的厚度确定的常数；f表示施加到调色剂样品上的AC电压的频率；C表示调色剂的介电常数；以及R表示调色剂的体积电阻率(volume resistivity)。

在包括导电粒状材料如炭黑的调色剂中，通常检查调色剂的介电损耗以确定导电材料的分散状态。然而，本发明人发现在调色剂的介电损耗和分散在调色剂中蜡的分散状态(即直径)之间有良好的关系。

此外，本发明人从实验发现满足上述关系(1)，获得的调色剂具有良好的耐偏移性。此外，还发现调色剂的1/2流动温度高于160℃，调色剂的低温定影性严重劣化。

1/2流动温度可以由流动测试仪(由Shimadzu Corp.制造的SHIMADZU流动测试仪CFT-500)测量。程序如下。首先，使用压力机将1.0g的调色剂样品成型。然后将样品在3.0℃/min的升温速度下加热，同时由柱塞在10kgf/cm³的压力下压榨。当样品软化和熔融时，将样品从直径为0.5mm和长度为1mm的喷嘴挤出。记录温度和在该温度下柱塞的下降距离(dropdistance)，如图2所示。

参见图2，如果说明温度和在该温度下柱塞下降距离的关系的S形曲线(以下称为流动曲线)的高度是h，1/2流动温度定义为柱塞下降距离为h/2时的温度。此外，Ts表示软化点和Tfb表示流动开始点。

介电损耗由AC桥方法(AC bridge method)确定。程序如下。将3g的调色剂样品成型为厚度为约3mm的粒料(pellet)。使用介电损耗测量仪器(TR-10C)、振荡器(WBG-9)、平衡检测器(BDA-9)和电极(SE-30)测量样品的体积电阻率和介电常数，所有这些仪器由Ando Electric Co.，Ltd.制造。使用上述公式(3)和获得的体积电阻率和介电常数的数据计算介电损耗。

如上所述，包括蜡的调色剂的性能极大地依赖于蜡的分散状态而改变。当蜡在调色剂粒子中均匀分散，同时具有小粒径时，蜡在调色剂粒子的表面部分的含量几乎与在调色剂粒子内部的含量相同。相比而言，当分散蜡同时蜡具有大粒径时，蜡在表面部分的含量大于在调色剂粒子内部的含量。原因如下。

一般情况下，粉碎调色剂组分(如粘结剂树脂、着色剂和蜡)的捏合混合物，同时向混合物施加外力如机械冲击或使用喷射空气(jet air)的冲击。在此情况下，在混合物的最弱部分(即蜡部分)断裂捏合的混合物。当蜡存在的同时具有大粒径时，粉碎调色剂粒子的表面部分具有高蜡含量。这样的调色剂通常引起“废载体(spent carrier)的问题”，因为在载体粒子上形成蜡膜，导致载体粒子充电性能的劣化(即，导致废载体的形成)。

本发明人的研究结果发现：调色剂的介电损耗可以是分散在调色剂中蜡分散状态的指数(即通过检查介电损耗，可以确定调色剂中蜡的分散状态)，以及为了改进耐偏移性和防止废载体问题(即防止背景污垢和调色剂散射的发生和低密度图象的形成)，必须使调色剂满足上述关系(2)。

即，当调色剂的tanδ小于4.0×10^-3，即在调色剂中分散蜡同时蜡具有过度小的粒径时，调色剂的脱除性劣化，因此调色剂的低温定影性和耐偏移性劣化。相比而言，当调色剂的tanδ大于6.5×10^-3，即调色剂中蜡不很好地分散时，调色剂的表面部分具有大的蜡含量，因此由于在向调色剂施加热应力时的蜡渗出，引起废载体的问题。

为使调色剂满足关系(1)和(2)，优选在熔体捏合(melt kneading)工艺期间施加合适的剪切应力，此外捏合的混合物优选包括具有合适弹性的组分。为使捏合的混合物包括具有合适弹性的组分，优选粘结剂树脂包括量为10-30wt％的THF不溶性组分且调色剂包括量为4-12wt％的THF不溶性组分。此外，为给调色剂赋予良好的低温定影性，聚酯树脂优选用作调色剂的粘结剂树脂。

调色剂或粘结剂树脂中THF不溶性组分的含量测量如下。首先，将调色剂(或粘结剂树脂)粉碎，然后使用40目筛网筛分。在容器中容纳5(5.00)克如此筛分的调色剂(或粘结剂树脂)和5.00g助滤剂(RADIOLITE)。向容器中加入100(100)克四氢呋喃以溶解调色剂(或粘结剂树脂)。然后使用压滤机(pressure filtering machine)和No.2滤纸将混合物进行过滤处理，该滤纸在JIS(日本工业标准)中进行了定义且直径为7cm，初步测量该滤纸的重量。在过滤完成之后，在加热到80-100℃温度的真空干燥器中、在100mmHg的压力下干燥滤纸10小时。测量滤纸和滤纸上残余物的总重量以确定残余物(即THF不溶性组分)的重量。从而，可以确定THF不溶性组分的含量。

当在不低于180℃的温度下本发明调色剂的储能模量为10³Pa时，调色剂具有优异的耐热偏移性。可以通过测量调色剂的粘弹性确定调色剂的储能模量。程序如下。首先，制备厚度为约2mm的调色剂粒料。然后在50-230℃的温度下，在频率为1Hz和应力为2000Pa的条件下测量调色剂粒料的粘弹性。通过分析如此获得的粘弹性曲线，确定调色剂的储能模量为10³Pa时的温度。

如上所述，需要包括调色剂和载体的显影剂，调色剂和载体两者均具有小粒径，以生产高质量图象。在此情况下，显影剂接收大的应力，如果存在于调色剂中的蜡具有大的粒径，引起废载体的问题。

在此情况下，当简单地降低蜡含量以试图防止废载体问题的发生时，偏移问题往往会发生。然而，当蜡如巴西棕榈蜡、米蜡和酯蜡用作蜡时，即使在小加入量下获得的调色剂具有良好的低温定影性。因此优选使用选自巴西棕榈蜡、米蜡和合成酯蜡的蜡。

巴西棕榈蜡是从巴西棕榈树(carnauba palm trees)的叶子获得的天然蜡。在巴西棕榈蜡中，由于在粘结剂树脂中均匀分散，具有低酸值的巴西棕榈蜡，它是通过将巴西棕榈蜡进行游离脂肪酸脱除处理而制备的，优选用于本发明的调色剂中。

米蜡是通过精炼在米糠油脱蜡(dewaxing)工艺或冬化(wintering)工艺中获得的原蜡而制备的天然蜡，所述米糠油是通过将米糠进行萃取处理而获得的。

通过将单官能线性脂肪酸与单官能线性醇反应而制备合成酯蜡。

这些蜡可以单独使用或结合使用。调色剂中的蜡含量优选为0.5-10wt％，基于调色剂的总重量。

当将蜡与其它调色剂组分如粘结剂树脂和着色剂混合和捏合在一起，以制备调色剂组分的捏合混合物时，加入的蜡的平均粒径优选为100-600μm。此外，调色剂粒子中分散的蜡的粒径优选为0.1-5μm。当将具有大粒径的蜡用于混合/捏合工艺时，分散在所得到的调色剂粒子中的蜡具有0.1-50μm的大粒径分布。

通过将平均粒径为100-600μm的蜡用于混合/捏合工艺，分散在所得的调色剂粒子中的蜡的粒径为0.1-5μm。当具有太大平均粒径的蜡用于混合/捏合工艺时，分散在所得的调色剂粒子中的蜡的粒径严重增加，导致成膜问题的发生(即在载体粒子上形成蜡膜)，从而引起废载体问题。此外，调色剂的高温保存性也劣化。相比而言，当具有太小平均粒径的蜡用于混合/捏合工艺时，分散在所得的调色剂粒子中的蜡的粒径严重降低，导致所得的调色剂的低温定影性和耐偏移性的劣化。

使用由Horiba Ltd.制造的粒径测量仪器LA-920，在下述条件下测量蜡(将要作为调色剂组分加入)的粒径：

循环速度刻度盘的数目：5-7个

分散介质：甲醇。

通过如下方式确定分散在调色剂粒子中的蜡的粒径：由透射电镜将获得的调色剂粒子的图象进行照相并采用由Nireco Corporation制造的图象分析仪LUZEX IIIU分析照相的图象。

可以使用不同于聚酯树脂的任何已知树脂作为本发明的调色剂的粘结剂树脂。

这类树脂的具体例子包括苯乙烯和取代苯乙烯的均聚物和共聚物，如聚苯乙烯、聚α-甲基苯乙烯共聚物、苯乙烯-氯苯乙烯共聚物、苯乙烯-丙烯共聚物、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-甲基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-α-氯代丙烯酸甲酯共聚物和苯乙烯-丙烯腈-丙烯酸酯共聚物；环氧树脂、氯乙烯树脂、松香改性的马来酸树脂、酚醛树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、石油树脂、聚氨酯树脂、酮树脂、乙烯-丙烯酸乙酯树脂、二甲苯树脂、聚乙烯基缩丁醛树脂等。制造这些树脂的方法并不特别限定，可以使用任何已知的方法如本体聚合法、溶液聚合法、乳液聚合法和悬浮聚合法。

如此制备的调色剂粒子可以与外部添加剂(external additive)混合以协助改进调色剂粒子的流动性、显影能力和充电性能。合适的外部添加剂(以下有时称为流化剂)包括粒状无机材料，该材料的平均原始粒径(primary particlediameter)优选为5nm-2μm、更优选5nm-500nm。此外，当通过BET方法测量时，粒状无机材料的比表面积优选为20-500m²/g。这样的外部添加剂在调色剂中的含量为0.01-5wt％、优选为0.01-2.0wt％，基于调色剂的总重量。

这样的无机材料的具体例子包括二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、钛酸钡、钛酸镁、钛酸钙、钛酸锶、氧化锌、氧化锡、石英砂、粘土、云母、沙-石灰、硅藻土(diatom earth)、氧化铬、氧化铈、红氧化铁、三氧化锑、氧化镁、氧化锆、硫酸钡、碳酸钡、碳酸钙、碳化硅、氮化硅等。

粒状聚合物也可用作外部添加剂。粒状聚合物的具体例子包括聚苯乙烯树脂、甲基丙烯酸酯和/或丙烯酸酯的共聚物等，它们可以由无皂乳液聚合、悬浮聚合或分散聚合(dispersion polymerization)获得；聚硅氧烷树脂、苯并胍胺(benzoguanamine)树脂、尼龙等，它们可以由缩聚法获得；和热交联的树脂。

优选将这些流化剂进行表面处理以疏水化。当使用疏水化的流化剂时，即使在高湿度条件下也可以改进获得所得的调色剂的流动性和充电性能。例如，硅烷偶合剂、甲硅烷基化剂、含有氟烷基的硅烷偶合剂、有机钛酸酯偶合剂、铝偶合剂、硅油、改性硅油等可以用作表面处理剂(如疏水化剂)。

此外，调色剂可包括能赋予调色剂良好清洁性能的清洁性改进剂，使得可以容易地除去即使在转印调色剂图象之后，仍留在图象承载元件如感光器表面上的调色剂粒子。这样的清洁性改进剂的具体例子包括脂肪酸及其金属盐如硬脂酸、硬脂酸锌和硬脂酸钙；和粒状聚合物如聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯，它们通过方法如无皂乳液聚合法制备。

当使用粒状树脂时，粒状树脂优选具有相对窄的粒径分布且体积平均粒径为0.01μm-1μm。

如果需要，本发明的调色剂包括电荷控制剂。电荷控制剂的具体例子包括已知的电荷控制剂如苯胺黑染料、三苯基甲烷染料、包括铬的金属配合物染料、钼酸的螯合化合物、若丹明染料、烷氧基胺、季铵盐(包括氟改性的季铵盐)、烷基酰胺、磷和包括磷的化合物、钨和包括钨的化合物、含氟活化剂、水杨酸的金属盐、水杨酸衍生物等。

电荷控制剂的市售产品的具体例子包括BONTRON 03(苯胺黑染料)、BONTRON P-51(季铵盐)、BONTRON S-34(含金属的偶氮染料)、E-82(羟萘甲酸(oxynaphthoic acid)的金属配合物)、E-84(水杨酸的金属配合物)、E-89(酚缩合产物)，它们由Orient Chemical Industries Co.Ltd制造；TP-302和TP-415(季铵盐的钼配合物)，它们由Hodogaya Chemical Co.，Ltd.制造；CopyCharge PSY VP2038(季铵盐)、Copy Blue PR(三苯基甲烷衍生物)、CopyCharge NEG VP2036和Copy Charge NX VP434(季铵盐)，它们由Hoechst AG制造；LRA-901和LR-147(硼配合物)，它们由Japan Carlit Co.，Ltd.制造；铜酞菁、苝、喹吖酮、偶氮颜料、和包含官能团如磺酸基团、羧基、和季铵基的聚合物等。

炭黑用作本发明调色剂的着色剂。调色剂中炭黑的含量为1-10wt％，优选为3-7wt％，基于调色剂的总重量。

本发明的调色剂可以由已知方法制备，且通常如下制备。

首先，由混合机将调色剂组分，即粘结剂树脂、蜡和着色剂，任选与添加剂如电荷控制剂混合在一起。在对混合物施加热量时，使用捏合机如热辊(heat roller)和挤压机(extruder)将其捏合，随后冷却。然后采用粉碎机如气流粉碎机(jet mills)粉碎捏合的混合物，随后分级。从而制备调色剂。

本发明调色剂的粒径优选为5-10μm。当粒径太大时，所得的图象分辩率劣化。相比而言，当粒径太小时，调色剂的流动性劣化。

表1中说明本发明调色剂粒径分布的例子。由Coulter Electronics，Inc.制造的COULTER MULTISIZER IIe，使用直径为100μm的小孔测量粒径。

本发明的调色剂可包括外部添加剂如无机填料。当将这样的外部添加剂加入到由上述方法制备的调色剂粒子中时，使用混合机如超级混合机(supermixers)和Henschel混合机。

将本发明的调色剂与载体混合以用作两组分显影剂。用作载体芯材料(core material)的合适材料包括粒径为30-80μm的磁性材料。合适的磁性材料包括铁磁材料如铁、钴和镍、以及金属合金或化合物如磁铁矿、赤铁矿和铁氧体。

包括在显影套管中的磁体对载体的影响取决于载体的磁性性能。即，取决于载体的磁性性能，显影剂的显影性能和进料性能极大地受包括在显影剂中的载体的影响。

当将具有低表面能的硅氧烷树脂涂敷的载体与本发明的调色剂一起使用时，可以进一步提高本发明的效果。用作涂敷树脂的合适硅氧烷树脂包括已知的热固性硅氧烷树脂。

由于图象的改进均匀性和半色调再现性(half tone reproducibility)，优选将在3000Oe磁场中饱和磁化强度为50-90emu/g的载体用于形成彩色图象的显影剂。当饱和磁化强度太大时，在显影套管上形成的所得的显影剂的磁性红光(blush)变密集，因此图象的半色调再现性劣化。相反，当饱和磁化强度太小时，显影套管不可能在其上承载(bear)显影剂(即调色剂和载体)。因此特别当载体和调色剂具有小粒径时，发生如载体在图象承载元件上的粘附和调色剂散射等问题。

此外，当载体具有太高的残余磁化强度和矫顽力时，不能很好地加入显影设备中的显影剂，导致显影剂显影能力的劣化，从而有缺陷的图象如低密度图象和不均匀密度的图象倾向于产生。因此，用于本发明显影剂的载体的残余磁化强度不大于10emu/g、优选不大于5emu/g。更优选，残余磁化强度基本为0。

在3000Oe的磁场中，用于本发明显影剂的载体的矫顽力不大于40Oe、优选不大于30Oe、更优选不大于10Oe。

从此角度来看，铁氧体优选用作本发明显影剂中使用的载体的芯材料。

为控制载体的电阻，可以将细粒状材料包括在载体的涂层中。优选这样的细粒状材料的粒径为0.01-5.0μm。

为了控制载体的电荷性能且为了改进涂层对磁性载体粒子的粘附，涂层可以包括硅烷偶合剂。

硅烷偶合剂的具体例子包括γ-(2-氨乙基)氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(2-氨乙基)氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、盐酸与N-β-(N-乙烯基苄基氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的盐、γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、γ-苯氨基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、十八烷基二甲基[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]氯化铵、γ-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、和三甲基氯硅烷，它们由Toray Silicone Industries，Inc.制造)；烯丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、1，3-二乙烯基四甲基二硅氮烷、甲基丙烯酰氧基乙基二甲基(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)氯化铵(由Chisso Corp.制造)。

然后解释本发明的成象装置。

图3是说明本发明成象装置实施方案主要部分(即成象部分)的简图。

在图3中，数字1表示用作图象承载元件的感光器。

在感光器1周围，布置下述元件：配置以除去留在感光器1表面上的电荷的放电灯(discharging lamp)2，配置以将感光器1充电的充电器3，配置以采用成象光照射感光器1以在感光器1形成静电潜象的图象照射器5，配置以采用本发明显影剂(即包括本发明调色剂的显影剂)显影潜象以在感光器1上形成调色剂图象的显影设备6，配置以清洁感光器1表面包括清洁刷13和清洁叶片14的清洁器，同时上述元件与感光器1接触或靠近感光器1放置。

在转印带(transfer belt)10处，在接收纸9上转印在感光器1上形成的调色剂图象，接收纸由一对对准辊8及时送纸。其上含有调色剂图象的接收纸9通过分离镐(separating pick)12与感光器1分离，然后由包括定影辊15和压力辊16的热/压力定影设备在接收材料9上定影调色剂图象，导致硬拷贝的形成。将定影辊15加热到定影温度。

可以通过中间转印介质将调色剂图象转印到接收材料上。

在图3中，数字4表示配置以擦除电荷的擦除器(eraser)，所述电荷在感光器1的表面上形成，但需要将其除去。

上述成象单元可以固定放置在成象装置如复印机、传真机和打印机中。然而，成象单元可以作为工艺盒可分离地放置在成象装置中。

本发明的工艺盒是指成象单元，该单元至少包括图象承载元件和包含本发明显影剂(即包括本发明调色剂的显影剂)的显影设备。

图4是说明本发明工艺盒实施方案的横截面的简图。数字21表示工艺盒。工艺盒21包括用作在其上承载静电潜象的图象承载元件的感光器22，将感光器22充电的充电器23，用作显影设备元件的显影辊24，显影设备用本发明的显影剂显影感光器22上的静电潜象以在感光器22上形成调色剂图象，和清洁叶片25，清洁叶片用作清洁器并在将感光器22上的调色剂图象转印到接收材料(未示出)之后，除去留在感光器22表面上的调色剂粒子。

工艺盒21并不限于图3中所示的工艺盒1。至少包括图象承载元件和显影设备的任何工艺盒可用作本发明的工艺盒，该显影设备包括本发明的调色剂。

将本发明的工艺盒分离地放置在成象装置中。在其中放置有工艺盒的成象装置中，在预定的旋转速度下旋转感光器22。采用充电器23将感光器22充电，从而使感光器22均匀地带正电荷或带负电荷。然后图象照射设备(未示出)采用光，使用方法如狭缝照射(slit irradiation)方法和激光束(laser beam)照射方法照射感光器22的带电荷表面，导致在感光器22上形成静电潜象。

由在其上承载有本发明显影剂的显影辊24显影如此制备的静电潜象，导致在感光器22上形成调色剂图象。然后将调色剂图象转印到接收材料(未示出)上，接收材料由进料设备(未示出)及时送到感光器22和转印设备(未示出)之间的转印位置。

然后将在接收材料上形成的调色剂图象与感光器22分离并由包括定影辊的热/压力定影设备(未示出)定影。从成象装置将定影的图象放电。因此，形成硬拷贝。

感光器22的表面由清洁叶片25清洁以除去留在感光器22上的调色剂，随后放电，以准备用于下一次成象操作。

已经一般描述了本发明，可以通过参考某些具体实施例获得进一步的理解，本文中提供实施例仅用于说明的目的且不希望为限制性的。在如下实施例中的描述中，除非另外说明，数字表示以份数的重量比。

                      实施例

实施例1

调色剂的制备

使用Henschel混合机混合下列组分。

聚酯树脂(THF不溶性组分的含          90份量：20％)

酯蜡(粒径:400μm)                    5份

炭黑                                5份

含金属的偶氮染料                    1份

采用轧制机(roll mill)在140℃下捏合混合物30分钟。然后采用辊冷却机冷却捏合的混合物成厚度为2.0mm的板。用气流粉碎机粉碎混合物板。如此，制备平均粒径为7.0微米的调色剂粒子。然后使用在1500rpm转速下旋转的Henschel混合机，混合100份调色剂粒子与0.7份粒状二氧化硅和0.3份粒状氧化钛。从而，制备出调色剂，该调色剂的体积平均粒径为7.5μm且其粒径分布使得以按数目为68％的量包括粒径不大于5μm的粒子。

实施例2-9和对比例1-9

重复实施例1中调色剂的制备过程，不同之处在于如表1所示改变粘结剂树脂中THF不溶性组分的含量，蜡的种类和粒径，和捏合条件。因此，制备实施例2-9和对比例1-9的调色剂。

                       表1

 

	粘结剂树脂中THF不溶性组分的含量(％)	混合之前蜡的粒径(μm)	蜡的种类	捏合温度	捏合混合物板的厚度(mm)
						实施例1	20.0	400	酯蜡	140	2.0
实施例2	25.0	400	米蜡	140	2.0
						实施例3	30.0	400	巴西棕榈蜡	140	2.5
实施例4	25.0	100	酯蜡	140	2.0
						实施例5	25.0	600	酯蜡	140	2.0
实施例6	15.0	400	酯蜡	160	2.0
						实施例7	20.0	400	酯蜡	160	1.5
实施例8	20.0	400	酯蜡	160	2.0
						实施例9	25.0	400	酯蜡	160	1.5

 

对比例1	25.0	400	酯蜡	140	1.5
						对比例2	15.0	400	酯蜡	120	2.5
对比例3	25.0	400	酯蜡	120	1.5
						对比例4	25.0	400	酯蜡	120	2.0
对比例5	30.0	400	酯蜡	120	2.0
						对比例6	15.0	400	酯蜡	140	2.5
对比例7	20.0	400	酯蜡	140	1.5
						对比例8	15.0	400	酯蜡	160	2.5
对比例9	30.0	400	酯蜡	160	2.0

在此情况下，通过改变聚酯树脂的交联条件，将聚酯树脂中THF不溶性组分的含量从15.0％改变到30.0％。

调色剂的性能，T_1/2，tanδ，调色剂中THF不溶性组分的含量(Ct)，和调色剂储能模量为1000Pa的温度(Tsm)见表2。此外，调色剂是否满足关系(1)和(2)也见表2。

                     表2

 

	T<sub>1/2</sub>(℃)	Tanδ<sup>*</sup>10<sup>3</sup>	Ct(％)	Tsm(℃)	A<sup>*</sup>	(1)<sup>*</sup>2	(2)<sup>*</sup>3
								实施例1	143	5.8	4.1	180	189	○	○
实施例2	145	6.0	4.6	185	194	○	○
								实施例3	147	6.4	5.2	185	199	○	○
实施例4	146	4.8	4.5	185	191	○	○
								实施例5	146	6.1	4.4	185	196	○	○
实施例6	150	5.1	6.0	190	200	○	○
								实施例7	152	4.5	8.1	195	201	○	○
实施例8	152	6.4	8.3	195	209	○	○
								实施例9	159	4.0	9.5	200	213	○	○
对比例1	145	3.1	4.5	175	183	×	×
								对比例2	135	5.5	2.1	160	173	×	○
对比例3	140	4.1	2.8	165	177	×	○
								对比例4	140	5.3	2.8	165	182	×	○
对比例5	142	5.0	3.0	170	184	×	○
								对比例6	140	6.8	2.5	165	188	○	×
对比例7	143	4.0	3.2	170	182	×	○
								对比例8	165	6.5	10.8	220	234	○	○
对比例9	154	7.0	5.2	185	215	○	×

A^*:(1.9×T_1/2+3.8×10³×tanδ-105.0)的数值

(1)^*2:标记○表示调色剂满足关系(1)

      标记X表示调色剂不满足关系(1)

(2)^*3:标记○表示调色剂满足关系(2)

      标记X表示调色剂不满足关系(2)

载体的制备

使用均混器(homomixer)混合如下组分以制备覆盖层涂料液体。

硅氧烷树脂溶液(20％的固体含量)       100份

γ-(2-氨乙基)氨丙基三甲氧基硅烷       1.0份

炭黑                                0.1份

甲苯                                60份

然后采用这样制备的覆盖层涂料液体，使用流化床类型涂布机(coatingmachine)涂敷1000份铁氧体，该铁氧体的体积平均粒径为55μm和饱和磁化强度为72emu/g，随后在电炉中加热。如此，制备涂敷的载体C1。

显影剂的制备

使用TURBULA混合机在50rpm转速下，将5(5)份上文制备的每种调色剂与95份载体C1混合15分钟。如此，制备两组分显影剂。

显影剂的评价

将每种如此制备的显影剂放置在复印机，即由Ricoh Co.，Ltd.制造的改进IMAGIO MF2230中，进行运行试验，其中连续生产图象比为6％的50,000个拷贝原始图象。在此情况下，将定影温度控制为185℃，定影速度控制为100mm/sec。评价在运行试验开始和结束时产生的图象的定影性、热偏移、图象密度和背景污垢。评价方法如下。

定影性

生产图象，同时改变定影温度。在将压力施加到带上时，将粘合带，即由3M制造的MENDING TAPE，粘附到如此制备的图象上。然后逐渐剥离带。在剥离试验之前和之后，使用MACBETH密度计测量图象的图象密度，以确定图象的定影率(fixing rate)。

定影率(％)＝(Ia/Ib)×100

其中Ia和Ib分别表示在剥离测试之后和之前图象的图象密度。

调色剂的定影性评级如下。

○：在最低定影温度下定影的图象的定影率不低于90％。

△：在最低定影温度下定影的图象的定影率不低于80％和低于90％。

×：在最低定影温度下定影的图象的定影率低于80％。

热偏移

连续生产A4尺寸的30(30)个拷贝使得在其纵向上送入转印纸。在复印试验之后10(10)秒，进一步连续生产A4尺寸的30个拷贝使得在对与其纵向垂直的方向上送入转印纸。目测观察生产的图象以确定是否发生热偏移。调色剂的耐热偏移性评级如下。

○：未观察到热偏移。

×：观察到热偏移。

图象密度和背景污垢

由MACBETH密度计(densitometer)测量生产图象的图象密度和背景污垢(background density)。图象密度和背景污垢评级如下。

○：良好

△：可接受的

×：差

结果见表3。

                 表3

 

	定影性	耐偏移性	背景污垢	在运行试验之后的图象密度
					实施例1	○	○	○	1.35
实施例2	○	○	○	1.42
					实施例3	○	○	△	1.30
实施例4	△	○	○	1.31
					实施例5	○	○	△	1.29
实施例6	○	○	○	1.38
					实施例7	○	○	○	1.40
实施例8	△	○	△	1.33
					实施例9	△	○	○	1.37
对比例1	△	×	○	1.42
					对比例2	○	×	○	1.45
对比例3	○	×	○	1.47
					对比例4	○	×	○	1.45
对比例5	○	×	○	1.38
					对比例6	○	○	×	1.09
对比例7	○	×	○	1.39
					对比例8	×	--	--	--
对比例9	○	○	×	1.35

对比例8的调色剂具有差的定影性能，从而不能进行图象评价。

此外，在T_1/2和tanδ的组合和图象质量之间的关系见图1。

本发明的效果

如从以上描述可以理解的那样，本发明的调色剂具有良好的耐偏移性和良好的低温定影性，并可稳定地生产具有良好图象质量的图象。

按照以上教导，本发明的其它改变和变化是可能的。因此应当理解的是，在所附权利要求的范围内，可以实施除本文具体所述之外的本发明。

此文件要求2002年8月23日提交的日本专利申请No.2002-244401的优先权并包含相关主题，该申请的整个内容在此引入作为参考。

Claims (11)

1.一种用于热/压力定影方法的调色剂，包括：

至少一种粘结剂树脂；

蜡；和

炭黑，

其中调色剂的1/2流动温度不高于160℃，且调色剂满足如下关系(1)和(2)：

T≤1.9×T_1/2+3.8×10³×tanδ-105.0      (1)

4.0×10^-3≤tanδ≤6.5×10^-3             (2)

其中T_1/2表示调色剂的1/2流动温度，T表示将调色剂定影的定影温度，和tanδ表示调色剂的介电损耗。

2.根据权利要求1的调色剂，其中粘结剂树脂包括聚酯树脂，该聚酯树脂包括量为10-30wt％的不溶于四氢呋喃的组分，基于聚酯树脂的总重量，以及其中调色剂包括量为4-12wt％的不溶于四氢呋喃的组分，基于调色剂的总重量。

3.根据权利要求1或2的调色剂，其中在不低于180℃的温度下，调色剂的储能模量G′为10³Pa。

4.根据权利要求1或2的调色剂，其中蜡是选自如下的蜡：巴西棕榈蜡、米蜡和酯蜡。

5.根据权利要求3的调色剂，其中蜡是选自如下的蜡：巴西棕榈蜡、米蜡和酯蜡。

6.一种两组分显影剂，包括根据权利要求1-5中任一项的调色剂和载体。

7.一种制造用于热/压力定影方法的权利要求1的调色剂的方法，该调色剂包括调色剂粒子，该方法包括：

在对其施加热量时，捏合至少一种粘结剂树脂、粒径为100-600μm的蜡、和炭黑；

冷却捏合的混合物；

粉碎捏合的混合物以制备黑粉末；和

分级黑粉末以制备调色剂粒子，

其中调色剂的1/2流动温度不高于160℃，和其中调色剂满足如下关系(1)和(2)：

T≤1.9×T_1/2+3.8×10³×tanδ-105.0        (1)

4.0×10^-3≤tanδ≤6.5×10^-3               (2)

其中T_1/2表示调色剂的1/2流动温度，T表示将调色剂定影的定影温度，和tanδ表示调色剂的介电损耗。

8.根据权利要求7的方法，其中蜡选自巴西棕榈蜡、米蜡和酯蜡。

9.一种成象装置，包括：

图象承载元件；

配置以对图象形成装置充电的充电器；

配置以采用光对图象承载元件进行照射，以在图象承载元件上形成静电潜象的图象照射器；

配置以采用包括调色剂的显影剂显影静电潜象，以在图象承载元件上形成调色剂图象的显影设备；

配置将调色剂图象转印到接收材料上的图象转印设备；

包括定影辊的定影器，配置定影辊以在定影温度下将调色剂图象定影在接收材料上；和

配置以清洁图象承载元件表面的清洁器；

其中调色剂是根据权利要求1-5中任一项的调色剂。

10.一种用于成象装置的工艺盒，包括：

配置以在其上承载静电潜象的图象承载元件；和

配置以采用包括调色剂的显影剂显影静电潜象，以在图象承载元件上形成调色剂图象的显影设备，

其中调色剂是根据权利要求1-5中任一项的调色剂。

11.一种在施加热量和压力时定影权利要求1的调色剂的方法，包括：

在图象载体上形成调色剂的图象；和

在定影温度下将图象定影在图象载体上，

其中调色剂的1/2流动温度不高于160℃，且该方法满足如下关系(1)和(2)：

T≤1.9×T_1/2+3.8×10³×tanδ-105.0      (1)

4.0×10^-3≤tanδ≤6.5×10^-3             (2)

其中T_1/2表示调色剂的1/2流动温度，T表示定影温度，和tanδ表示调色剂的介电损耗。

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