CN100510993C - 图像形成设备和图像形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种图像形成设备和图像形成方法,所述图像形成设备包含:图像载体;静电潜像形成单元;显影单元;颜色信息施加单元;转移单元;固定单元;和颜色形成单元,墨粉含有第一成分和第二成分以及光可固化合成物,其中第一成分和第二成分彼此以隔离状态存在且可在彼此发生反应时形成颜色,光可固化合成物含有第一成分和第二成分中的至少一者,通过施加颜色来使所述光可固化合成物保持固化或未固化状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种图像形成设备和一种图像形成方法,其各自均使用静电记录系统。明确地说,本发明涉及一种墨粉,其在用不同波长的光曝光时可彼此以不同颜色显色,且本发明涉及使用所述墨粉的一种图像形成设备和一种图像形成方法。
背景技术
迄今,在用于通过电子照相系统(electrophotographic system)获取彩色图像的记录设备中,基本三原色对应于各自图像信息而显影,且依次叠加产生的墨粉图像(toner images)以获取彩色图像。作为特定设备配置,已知一种所谓的四周期机器,其通过重复显影一个通过一种针对每一颜色的图像形成方法而在上面形成有潜像(latent image)的感光体鼓(photoreceptor drum),并将显影的图像转移到转移构件上来获取彩色图像;和一种串列式(tandem)机器,其通过为每一颜色的每一图像形成量度提供感光体鼓和显影设备,并移动转移构件以依次且连续地转移墨粉图像来获取彩色图像。
这些至少在为个别颜色提供多个显影设备这一点上是共同的。由于这个原因,在通常的彩色图像形成过程中,有必要为黑色加上三原色提供四个显影设备,有必要提供对应于串列式机器中四个显影设备的每一者的四个感光体鼓,且有必要提供用于调节那四个图像形成设备的同步的措施。因此,设备的扩充和成本增加是不可避免的。
发明内容
根据本发明的一方面,提供一种图像形成设备,所述图像形成设备包含:图像载体;静电潜像形成单元(electrostatic latent image formingunit),其将电荷施加到图像载体的表面以形成潜像;显影单元,其通过含有墨粉的显影剂来显影潜像以形成墨粉图像;颜色信息施加单元,其通过到达墨粉图像的光来施加颜色信息;转移单元,其将墨粉图像转移到记录媒质的表面上;固定单元,其固定转移到记录媒质表面上的墨粉图像;和颜色形成单元,其形成被施加有颜色信息的墨粉图像的颜色,所述墨粉含有第一成分和第二成分以及光可固化合成物,其中第一成分和第二成分彼此以隔离状态存在且可在彼此发生反应时形成颜色,且光可固化合成物含有第一成分和第二成分中的至少一者,通过借助光施加颜色信息来使所述光可固化合成物保持固化或未固化状态,藉此控制用于形成颜色的反应。
附图说明
将基于以下附图描述本发明的示范性实施例,附图中:
图1是根据示范性实施例的概略配置图。
图2是绘示当将颜色信息施加到墨粉图像并进行曝光时的状态的横截面示意图。
图3是印刷控制器的电路方框图。
图4是绘示根据另一示范性实施例的图像形成设备的概略配置图。
图5A是解释墨粉的显色机制的示意图,其说明显色部分。
图5B是解释墨粉的显色机制的示意图,其说明显色部分的放大状态。
图6是绘示墨粉结构的一个实例的横截面示意图(所述情况包含基质和分散在基质中的光敏或热敏胶囊)。
图7是绘示墨粉结构的另一实例的横截面示意图(同心圆结构的情况)。
图8是绘示墨粉结构的另一实例的横截面示意图(条纹结构的情况)。
图9是绘示墨粉结构的另一实例的横截面示意图(折扇结构的情况)。
具体实施方式
以下将参看附图描述本发明。顺便提及,在整个附图中,为具有实质上相同功能的构件给定相同符号,且可能省略对其重复解释。
图1是根据示范性实施例的图像形成设备的概略配置图。
如图1所说明,根据示范性实施例的图像形成设备具备图像载体10,所述图像载体10的周边具备:静电潜像形成装置12(静电潜像形成单元),其用于将正极性电荷施加到图像载体10的表面以形成静电潜像;显影装置14(显影单元),其用于通过含有带负电的墨粉的显影剂来显影静电潜像以形成墨粉图像T;颜色信息施加装置16(颜色信息施加单元),其用于将颜色信息施加到墨粉图像T;转移装置18(转移单元),其用于将墨粉图像T转移到记录媒质S的表面上;清洁装置20,其用于去除转移之后留在图像载体10上的残余墨粉TC;和静电消除器,其用于致使转移之后图像载体10的表面电位为实质上零电位。
根据本示范性实施例的图像形成设备进一步具备:固定装置24,其用于通过热和/或压力来固定转移到记录媒质S表面上的墨粉图像T;和光照射装置26(光照射单元),其用于对记录媒质S实施光照射以便固定墨粉图像T的显色,其位于固定装置24的下游侧。固定装置24也充当用于显色墨粉图像T的显色装置(显色单元)。
举例来说,当用在每一墨粉颗粒中具有不同波长的光进行曝光时,墨粉具有经历对应于所述波长的显色或保持非显色状态的功能。
在根据本示范性实施例的图像形成设备中,使用上述墨粉;例如,依照青色(C)、品红色(M)、黄色(Y)和黑色(K)四种颜色的图像形成信息的逻辑和(logical sum),将正极性的电荷直接施加到图像载体10以形成静电潜像(静电潜像形成步骤);且用含有墨粉的显影剂来显影潜像以形成墨粉图像T(墨粉图像形成步骤)。接着,用具有对应于颜色信息的波长的光来曝光墨粉图像T以将颜色信息施加到墨粉图像T(颜色信息施加步骤)。接着将施加有颜色信息的墨粉图像T转移到记录媒质S并固定(转移步骤和固定步骤);在此之前或之后或与此同时,借助热来实施墨粉的显色反应(显色步骤);且固定之后进一步用光照射记录媒质S的表面以实现背景颜色的去除或漂白(光照射步骤)。接着去除转移之后留在图像载体10上的残余墨粉TC(清洁步骤);且实施静电消除以致使图像载体10的表面电位为实质上零电位(静电消除步骤)。因此获得了彩色图像。
顺便提及,在上述示范性实施例中,将正极性的电荷直接施加到图像载体10以形成潜像,之后用带有负极性电荷的墨粉进行显影。然而,本发明不限于此,而且可将负极性的电荷直接施加到图像载体以形成潜像,之后用带有正极性电荷的墨粉进行显影。
以下将描述用于通过根据上述示范性实施例的图像形成设备获取彩色图像的墨粉的显色机制。
首先,如下文所述,在借助光施加颜色信息时,墨粉具有一个或一个以上连续区域,称为可以特定一种颜色显色(或可保持非显色状态)的粘合剂树脂中的显色部分。
图5A和5B各自是绘示墨粉中的上述显色部分的一个实例的示意图,其中图5A绘示一个显色部分的横截面图,且图5B绘示所述显色部分的放大状态。
如图5A所说明,显色部分60经配置以具有含有每一颜色的显色剂的显色微胶囊50,和在显色微胶囊50周围的合成物58;且如图5B所说明,合成物58含有:包含在微胶囊50中的成色剂(第一成分)52;含有可聚合官能基的显影剂单体(第二成分)54,其在靠近或接触成色剂52时显色;和光致聚合引发剂(photopolymerization initiator)56。
在配置墨粉颗粒的显色部分60中,例如具有良好的显色色调明亮度的三芳基的无色化合物(triaryl leuco compound)适宜作为密封在显色微胶囊50中的成色剂52。可使用受电子化合物(electron acceptivecompound)作为为此(供电子)无色化合物上色的显影剂单体54。明确地说,基于酚的化合物是普通的,且可适当地在可在热敏或压敏纸张中利用的显影剂中进行选择。供电子成色剂52和受电子显影剂单体54引起酸碱反应,藉此使成色剂经历显色。
使用光谱增感染料(spectral sensitizing dye)作为光致聚合引发剂56,所述光谱增感染料由可见光增感以产生可聚合基,所述可聚合基成为用于聚合显影剂单体54的触发因素。举例来说,使用光致聚合引发剂56的反应加速剂使得显影剂单体54可抵抗颜色R、颜色G和颜色B三原色的曝光而进行充分的聚合反应。举例来说,通过使用由能够吸收曝光的光的光谱增感染料(阳离子)和硼化合物(阴离子)制成的离子络合物,光谱增感染料通过曝光而经受光激发并促使电子转移到硼化合物中,藉此形成可聚合基并引发聚合作用。
通过将这些材料组合,可能获得约0.1到0.2mJ/m2的显色记录敏感度作为感光显色部分60。
取决于对于上述配置的显色部分60的颜色信息的光照射的存在或缺乏,而存在含有已通过显色部分60聚合的显影剂化合物和尚未聚合的显影剂单体54的材料。其后,在含有尚未聚合的显影剂单体54的显色部分60中,通过加热或类似方式的显色装置,此显影剂单体54通过热或类似方式迁移并在显色微胶囊50中迁移且通过显色微胶囊50的隔膜孔,藉此使其扩散在成色剂胶囊中。在扩散在微胶囊50中的显影剂单体54和成色剂52中,由于如先前所述,成色剂52是碱性的,而显影剂单体54是酸性的,所以成色剂52通过酸碱反应而显色。
另一方面,已产生聚合反应的显影剂化合物由于其通过聚合作用而体积庞大而在后续通过加热或类似方式进行的显色步骤中无法在微胶囊50中扩散并通过微胶囊50的隔膜孔,且无法与显色微胶囊中的成色剂52反应,使得此显影剂化合物无法经历显色。因此,显色微胶囊50保持无色状态。也就是说,用特定波长的光照射的显色部分60在未显色的情况下存在。
显色之后,通过在适当阶段用白光源再次曝光整个表面,不仅尚未完全聚合的残余显影剂单体54完全聚合以实现稳定的图像固定,而且残余光谱增感染料也分解以实现底色的去色。顺便提及,关于对应于可见光区域的光致聚合引发剂56的光谱增感染料,尽管其色调直到最后都保持底色,但可利用有色/硼化合物的光去色现象来进行光谱增感染料的去色。也就是说,通过使电子从受光激发的光谱增感染料转移到硼化合物中而形成可聚合基。在此基促使单体聚合的同时,其与受激发的染料基反应以促使染料颜色分解,从而导致染料的去色。
在根据本发明一方面的墨粉中,以此种方式实现不同显色(例如,以颜色Y、颜色M或颜色C显色)的显色部分60经配置并以使个别显影剂单体54不会干扰除了充当目标的成色剂52以外的其它成色剂的状态(以彼此隔离的状态)被用作一个微胶囊。以此方式,含有其中集成有多种成色剂52的微胶囊的墨粉被施加在单一显影装置中以获取彩色图像,其中所述多种成色剂52中的每一者实现不同的显色。
通过使用如先前所述的墨粉,可能通过一个图像载体和一个显影装置来获取全色图像。因此,图像形成设备主体的尺寸变得无限接近单色印刷机的尺寸,使得所述设备可小型化。除此之外,由于没有必要在形成墨粉图像T的过程中为每一颜色堆叠墨粉,所以可控制图像表面上的不规则性且可使图像表面光泽均匀。此外,由于墨粉中不使用例如颜料的着色剂,所以也可能获取如同银盐的图像。
此外,在随后描述的墨粉中,由于对墨粉起作用的颜色信息施加机制并不是可逆反应,所以可能使趋于经历显色以形成高亮图像的墨粉以低色调或半色调密度稳定地经受显色。因此,实现如当前多色喷墨式印刷机中所见的高质量图像形成成为可能。此外,如先前所述,因为颜色信息施加机制不是可逆反应的问题,所以其具有直到通过加热进行显色才会出现时间限制的优点。因此,即使在低速区域也可实现印刷,即所述墨粉可适于宽速度范围。另外,对于在其中通过加热或类似方式实施显色的固定装置的安置位置来说,所述墨粉具有自由度较高的优点。
下面,将在下文中遵循图像形成过程中的各个步骤来描述根据上述示范性实施例的图像形成设备的配置。
<静电潜像形成步骤>
静电潜像形成步骤是通过静电潜像形成装置12,依照青色(C)、品红色(M)、黄色(Y)和黑色(K)四种颜色的图像形成信息的逻辑和,将正极性的电荷直接施加到图像载体10来形成静电潜像的步骤。
此处,此图像载体10可为电介质(dielectric)。此电介质可为(例如)类似带的形状,其中电介质是碱基材料或在碱基材料的表面上形成介电层;或类似鼓的形状,其中在由铝或类似物制成的金属鼓的表面上形成介电层。
配置这种电介质的材料的实例包含聚酰亚胺、含氟树脂、聚乙烯、聚丙烯、离聚物、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、聚-4-甲基戊烯-1、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯腈/丙烯酸甲酯共聚物、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯弹性体、乙酸纤维素、三乙酸纤维素、硝酸纤维素、丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙基纤维素、再生纤维素、尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12、聚砜、聚醚砜、聚氯乙烯、氯乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、聚偏二氯乙烯、偏二氯乙烯、氯乙烯共聚物、乙烯腈合胶、聚四氟乙烯、聚氯三氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯,和聚乙烯/四氟乙烯共聚物。
另一方面,举例来说,利用离子的离子写入装置(离子写入单元)可应用于静电潜像形成装置12中。可应用所谓的离子流系统的离子流控制头作为此离子写入装置,其中所述离子流系统配备离子产生源(例如,电晕充电器(corona charger))和一对具有狭缝的控制电极(控制狭缝)。离子流通过或不通过所述狭缝取决于控制电极对之间的电场方向,就此来说,此离子流控制头对通过离子产生源(例如,电晕充电器)的电晕放电产生的离子(在此示范性实施例中为正离子)进行控制,以将离子施加到选择性地且均匀地形成的墨粉,藉此给予电荷。
离子写入装置(离子写入单元)不限于上述装置,而且也可应用微细结构电极头,所述微细结构电极头配备一对间接电极和用于取出通过所述间接电极之间的放电产生的电荷(电子和离子)的控制电极。举例来说,此微细结构电极头通过借助图像信号对一个点单元进行接通/断开控制而在间接电极对之间放电来产生电荷(电子和离子)并通过控制电极取出电荷,藉此选择性地向图像载体10的表面给予电荷。由于此微细结构电极头可通过间接电极之间的放电而给予大量电荷(电子和离子),所以大大改进了离子流密度,使得其可用于实现高速度图像形成过程。
此外,静电潜像形成装置12不限于离子写入装置,而且也可应用放电写入装置。举例来说,所述放电写入装置经配置以具有与图像载体相对安置的放电电极(例如,设置丝状电极或针状电极以便具有规定的分析度)和用于控制从放电电极进行放电的控制电极。在这种放电写入装置中,在放电电极与控制电极之间施加电压以经历放电电极与图像载体之间的间隙空气层的电介质击穿,藉此向图像载体施加与放电电极相同极性的电荷。明确地说,所述放电写入装置适宜作为用于进行一侧控制的装置,其中放电电极和控制电极安置在图像载体表面的一侧。
在这种放电写入装置中,如先前所述,电荷是由于放电电极与图像载体之间的间隙空气层的电介质击穿而产生的,因此有必要保持放电电极与图像载体之间的间隔。出于这个原因,可使用导电或半导电弹性材料作为图像载体,所述弹性材料具备为了保持所述间隔而具有不规则性的介电层(例如,体积电阻率为103到109Ω·cm(优选地为106到107Ω·cm)且含有例如分散有碳的丁腈橡胶(nitrile/butadiene rubber,NBR)的弹性材料的媒质)。顺便提及,所述导电或半导电橡胶媒质是一种其中导电或半导电橡胶层和介电层依次形成在例如金属鼓(例如,铝鼓)的衬底上的材料。
此处,具有不规则性的介电层的实例包含体积平均粒度为2到7μm(优选地为3到5μm)且混合有例如碳酸钙的微粒的聚乙烯树脂层。具有不规则性的介电层的表面粗糙度为3到15μm(优选地为5到10μm)可能是适宜的。
顺便提及,尽管如下文所述用于施加颜色信息的曝光是以相当强的强度实施的(要求为施加颜色信息所提供的光能量为曝光量(2mJ/m2)的约1000倍以便形成待用于通常的电子照相工艺中的静电潜像),但当其中至少一表面经配置以具有电介质的媒质被应用作图像载体10时,所述图像载体10不会由于施加颜色信息的曝光而受损,而是可在较长时段内稳定且重复地获得彩色图像。此外,可通过以下方式确定上述体积平均粒度。也就是说,通过使用Coulter Counter TA-II模型(由Beckman-Coulter公司制造)和ISOTON-II(由Beckman-Coulter公司制造)作为电解溶液来测量体积平均粒度。
关于测量方法,在作为分散剂的表面活性剂中添加0.5到50mg量的测量样本,优选地为2mL的烷基苯磺酸钠的5%水溶液,且将混合物添加在100到150mL的上述电解溶液中。使其中悬浮有此种测量样本的电解溶液通过超声分散装置而分散约一分钟,且通过使用上述CoulterCounter TA-II模型和孔径尺寸为100μm的孔径来测量粒度范围为20到60μm的颗粒的粒度分布。待测量的颗粒数目为50,000。
关于所测量的粒度分布,从体积和数目相对于所划分的粒度范围(通道)来说根据小尺寸侧画出累积分布,且将累积量折合成16体积%的粒度定义为体积平均粒度D16V,且将累积量折合成16数目%的粒度定义为累积数目粒度D16P。类似地,将累积量折合成50体积%的粒度定义为体积平均粒度D50v,且将累积量折合成50数目%的粒度定义为累积数目粒度D50p。类似地,将累积量折合成84体积%的粒度定义为体积平均粒度D84V,且将累积量折合成84数目%的粒度定义为累积数目粒度D84P。体积平均颗粒对应于上述D50v。
此外,可通过以下方式确定体积电阻率。也就是说,通过Advantest公司制造的高阻表/微安表,使用Mitsubishi Petrochemical有限公司制造的HR探针,根据JIS K6911在23℃和55%测量环境下在500V外加电压下持续10秒来测量电阻值,藉此确定体积固有电阻率。
此外,可通过以下方式确定表面粗糙度。也就是说,通过使用表面粗糙度分析仪SURFCOM 1400A(由Tokyo Seimitsu有限公司制造),根据JIS B0601-1994在4mm评估长度Ln、0.8mm标准长度L和0.8mm断开值的测量条件下实施表面粗糙度的测量。
<显影步骤>
在显影步骤中,用含有墨粉的显影剂通过显影装置14来显影潜像以形成墨粉图像T。
此处,可使用已知的显影装置作为显影装置14。使用用于支撑墨粉的微粒(其可称为载体)和墨粉的双成分显影方法,以及仅使用墨粉的单成分显影方法,包含在这些方法中添加用于改进显影和其它特性的其它配置物质的情况,全部可用作显影方法。
此外,视显影方法而定,可使用其中以显影剂与图像载体10的接触或非接触状态或者其组合状态实施显影的方法。另外,也可使用上述单成分显影方法与双成分显影方法组合的混合式显影方法。除此之外,可使用将来将开发的新颖的显影方法,只要其可实现根据本发明一方面的效果。
顺便提及,关于用于显影剂中的墨粉,例如,单一墨粉颗粒可含有可以颜色Y显色的显色部分(颜色Y显色部分)、可以颜色M显色的显色部分(颜色M显色部分)和可以颜色C显色的显色部分(颜色C显色部分),或各个墨粉可个别含有颜色Y显色部分、颜色M显色部分和颜色C显色部分。
墨粉的显影量(附着到图像载体上的墨粉的附着量)依据待形成的图像而变化,但在固体图像中优选地可在3.5到8.0g/m2的范围内,且更优选地在4.0到6.0g/m2的范围内。
此外,在形成的墨粉图像T中,为了使用于如下文所述施加颜色信息的光延伸越过整个被照射部分,需要控制墨粉层的厚度不大于某一值。具体来说,例如,在固体图像中,墨粉层的数目优选地可不大于三个,且更优选地不大于两个。顺便提及,墨粉层的厚度是通过测量形成在实际图像载体10表面上的墨粉层厚度并将其除以墨粉的数目平均粒度而得到的值。
<颜色信息施加步骤>
在颜色信息施加步骤中,将如箭头B所示的由光施加的颜色信息从颜色信息施加装置16施加到墨粉图像T。如此处提及的术语“由光施加颜色信息”意味着为了控制配置墨粉图像T的每一个别墨粉颗粒单位经历显色的过程中的显色状态或非显色状态或色调,将具有特定波长的一种或一种以上光选择性地施加到墨粉图像的期望区域,或者完全不施加光。顺便提及,颜色信息施加步骤的位置可在如下所述的转移步骤之后。
可使用任何装置作为颜色信息施加装置16,只要可能用具有用于经历以特定颜色以规定的分辨率和强度显色的波长的光来照射显色的墨粉颗粒。举例来说,可使用LED图像条(image bar)、激光ROS等。顺便提及,照射在墨粉图像T上的光的照射光点尺寸优选地可调节在10到300μm的范围内,且更优选地在20到200μm的范围内,使得形成的图像的分辨率在100到2400dpi的范围内。
通过待使用的墨粉的材料设计来确定为了保持显色或非显色状态而提供的光的波长。举例来说,在使用在用具有特定波长的光照射时可显色的墨粉(光显色型墨粉)的情况下,分别在待显色的期望位置处照射黄色(颜色Y)显色时405nm的光(称为“λA”光)、品红色(颜色M)显色时535nm的光(称为“λB”光)和青色(颜色C)显色时657nm的光(称为“λc”光)。
此外,当以辅色(secondary color)显色时,使用上述光的组合。分别在待显色的期望位置处照射红色(颜色R)显色时的λA光和λB光、绿色(颜色G)显色时的λA光和λc光,以及蓝色(颜色B)显色时的λB光和λc光。另外,当第三颜色黑色(颜色K)显色时,叠加上述λA光、λB光和λc光并在待显色的期望位置处进行照射。
另一方面,在用具有特定波长的光照射时可保持非显色状态的墨粉(光不显色墨粉)的情况下,分别在待显色的期望位置处照射不希望黄色(颜色Y)显色时405nm的光(λA光)、不希望品红色(颜色M)显色时535nm的光(λB光)和不希望青色(颜色C)显色时657nm的光(λc光)。因此,分别在待显色的期望位置处照射颜色Y显色时的λB光和λc光、颜色M显色时的λA光和λc光,以及颜色C显色时的λA光和λB光。
此外,当以辅色显色时,使用上述光的组合。分别在待显色的期望位置处照射红色(颜色R)显色时的λc光、绿色(颜色G)显色时的λB光,和蓝色(颜色B)显色时的λA光。另外,当第三颜色黑色(颜色K)显色时,不曝光待显色的期望位置。
关于来自颜色信息施加装置16的光,如果需要,可使用例如脉宽调制、强度调制及其组合的已知图像调制方法。此外,光的曝光量优选地可在约0.05到约0.8mJ/m2的范围内,且更优选地在约0.1到约0.6mJ/m2的范围内。明确地说,关于此曝光量,必要的曝光量与显影的墨粉量相关。举例来说,优选地可基于约5.5g/m2的墨粉(固体)的显影量在约0.2到约0.4mJ/m2的范围内实施曝光。
顺便提及,由于仅从图像载体10的一侧实施颜色信息的施加,所以引起显色的光几乎不能到达多层结构中显影墨粉的下半部分,因此不会获得充分的显色。因此,可能存在图像中的色感与期望的色感不同的情况。因而,在本发明中,图像载体10可具备反射单元,其用于反射向形成在图像载体10上的墨粉图像T施加颜色信息的曝光的光。
举例来说,可通过在图像载体10中的下层透明层中提供反射层(例如,提供介电层的金属鼓等的衬底)来实现用于反射曝光的光的反射单元。在下层介电层中提供反射层的情况下,所述反射层的表面根据JISB0601适宜地可具有不大于12.5μm的算术平均粗糙度Ra。在提供反射单元的情况下,曝光的光的反射率可适宜地为80%或更大,且更适宜地为90%或更大。
此处,图2绘示当曝光以施加颜色信息时上面支撑有墨粉图像的图像载体10的横截面。图2中,其中在金属鼓或类似物的衬底10A上提供透明介电层10B作为反射单元的图像载体被应用作图像载体10。以此方式,如图2所说明,在用用于施加颜色信息的曝光的光(图中箭头L)来曝光形成在图像载体10上的墨粉图像(墨粉层)的情况下,约10到50%的光通过墨粉本身或墨粉层的间隙并到达图像载体10。另外,通过使光透射穿过图像载体10的透明介电层10B并将透射在衬底10A上的光反射作为反射单元以再次曝光墨粉图像T(如图中l1到l3),有可能从图中下层侧曝光多层结构中显影的墨粉图像T,藉此实施用于施加颜色信息的充分曝光。因此,获得充分显色使得可获得图像中期望的色感。
顺便提及,此时,在曝光的光是激光的情况下,关于激光束进入图像载体10中的入射角,为了防止返回光到达激光器中的监视器(光检测器),曝光的光通常倾斜若干度(4度到13度)。然而,在本发明中,在实施曝光以便施加颜色信息的过程中,由于返回光被墨粉吸收,所以返回光的量变得极少,使得曝光的光可以包含零度在内的任意角度入射。
下文将描述关于用于施加颜色信息的曝光的时序和位置,包含用于形成墨粉图像的离子写入在内。
图3绘示印刷控制器的特定电路方框图。在此图中,印刷机控制器36经配置以具有OR电路40、振荡电路42、品红色形成控制电路44M、青色形成控制电路44C、黄色形成控制电路44Y,和黑色形成控制电路44K。另一方面,静电潜像形成部分38A经配置以具有离子流控制头32(静电潜像形成单元),且颜色信息施加部分38B经配置以具有颜色信息施加曝光头34。
由于通过未说明的接口(I/F)将输入的RGB信号转换成CMYK值而产生的图像数据进一步作为品红色(M)、青色(C)、黄色(Y)和黑色(K)的像素数据从接口(I/F)输出进入OR电路40中。此处,OR电路40计算CMYK的逻辑和并将其输出到离子流控制头32中。
也就是说,OR电路40将包含CMYK的所有像素数据的逻辑和的数据输入到离子流控制头32中,并如上所述通过抵靠图像载体10的负离子来经历离子写入。因此,基于包含CMYK的所有像素数据的逻辑和数据,在图像载体10上形成静电潜像。
此外,也将CMYK的像素数据供应到相应的品红色形成控制电路44M到黑色形成控制电路44K,并在与从振荡电路42输出的振荡信号fm、fc、fy和fk同步的同时输出到颜色信息施加曝光头34中。也就是说,分别将对应于品红色(M)、青色(C)、黄色(Y)和黑色(K)的显色数据供应到颜色信息施加曝光头34中,且对应于形成在图像载体10上的墨粉图像T照射具有用于保持显色或非显色状态的特定波长的光。因此,在已接收到照射光的墨粉内发生如下文所述的光固化反应或类似反应,藉此施加颜色信息。
举例来说,从品红色形成控制电路44M输出的显色信号fm照射墨粉内显色部分中的前述λB光,藉此使墨粉处于其可以品红(M)色显色的状态。此外,从青色显色控制电路44C输出的显色信号fc照射墨粉内显色部分中的前述λc光,藉此使墨粉处于其可以青(C)色显色的状态。另外,同样情况也可适用于黄色(Y)和黑色(K)。从黄色显色控制电路44Y和黑色显色控制电路44K输出的显色信号fy和fk照射墨粉内显色部分中的前述λA光或前述λA光、λB光和λc光,藉此使墨粉处于其可以黄(Y)色或黑(K)色显色的状态。
关于本发明中的颜色信息施加步骤(方法),虽然先前已描述实施全色图像形成的情况下的机制,但本发明中的颜色信息施加步骤可为针对用于显色黄色、品红色和青色中的任何一种颜色的单色图像形成的颜色信息施加步骤。在此情况下,仅从颜色信息施加曝光头34照射具有对应于上述黄色、品红色和青色中期望的显色的特定波长的光。其它适宜的情况与全色图像形成时的那些情况相同。
顺便提及,在上述示范性实施例中,颜色信息施加步骤是在显影之后且在转移之前实施的。然而,本发明中的颜色信息施加步骤只需要至少在固定步骤之前实施,且举例来说,颜色信息施加步骤可在如下所述的转移步骤之后实施。然而,在用于施加颜色信息的曝光是在转移之后实施的情况下,从记录媒质表面的光滑度和期望的图像的显色位置精确度的准确性的观点来看,用于施加颜色信息的曝光理想地可在显影步骤之后且在转移步骤之前实施(考虑到图像质量)。
顺便提及,在此阶段,墨粉图像保持非显色状态下的原始色调;且举例来说,当用染料增感时,墨粉图像仅显示所述染料的色调。
此外,在使用光不显色型墨粉的情况下,由于在形成黑白图像时不需要颜色信息施加单元,所以开始时提供仅用于形成黑白图像的记录装置,且当对颜色的需求增加时,可能之后添加颜色信息施加单元,藉此将记录装置扩展为彩色图像形成记录装置。
<转移步骤>
在转移步骤中,通过转移装置18将已被提供有颜色信息的墨粉图像T全体转移到记录媒质S中。
此处,可使用已知转移装置作为转移装置18来进行转移。举例来说,在接触系统的情况下,可使用辊、刷子、刀片等;且在非接触系统的情况下,可使用电晕管、scorotron、引线电晕管(pin corotron)等。也可能通过压力或压力和热来进行转移。
转移偏压可在300到1000V(绝对值)范围内。
<固定步骤和显色步骤>
在固定步骤和显色步骤中,如先前所述通过加热记录媒质S由固定装置24显色已以可显色(非显色状态保持)状态形成的墨粉图像T。可使用已知的固定单元作为固定装置24。举例来说,可选择辊和带子分别作为加热构件和加压构件,且可使用卤素蒸汽灯、IH等作为热源。可使其配置适合于各种纸张路径,例如直线路径、后C路径、前C路径、S路径和侧C路径。
在上述示范性实施例中,虽然固定装置24用于显色步骤和固定步骤两者,但显色步骤可与固定步骤分离而提供。尽管用于实施显色步骤的显色装置的位置没有特定限制(例如,如图4所说明),但显色装置28和光照射装置26也可提供在固定装置24的上游侧。以此方式,由于用于显色的加热温度和用于将墨粉固定到记录媒质S的加热温度可个别受到控制,所以可能改进设计显色材料、墨粉粘合剂材料等时的自由度。
在此情况下,关于显色方法,由于可构思各种对应于墨粉颗粒的显色机制的方法,所以在一种方法中显色装置28(显色单元)的实例包含特定光的显色装置,在所述方法中通过进一步使用具有不同波长的光在墨粉中固化或光解参与显色的物质,藉此促成或控制显色;且在一种方法中显色装置28(显色单元)的实例包含加压装置,在所述方法中通过加压破坏囊封的显色颗粒,藉此促成或控制显色。
然而,在用于促成显色的此种化学反应中,由于通过迁移或扩散所达成的反应速率通常较缓,所以所有这些方法都需要被给予充足的扩散能量。在这一点上,可以说通过加热来促进反应的方法较理想。由于这个原因,可以说,包含节省空间的方面,用于显色步骤和固定步骤两者的固定装置24的使用是适宜的。
<光照射步骤>
在光照射步骤中,通过光照射装置26用光照射通过固定和显色步骤获得的图像。以此方式,由于以无法显色的状态留在显色部分中的反应物质可能分解或去活化,所以可能在图像形成之后更确定地控制色彩平衡的变化或可能去除或漂白背景颜色。
顺便提及,在上述示范性实施例中,虽然在固定步骤之后提供光照射步骤,但在不经历热融化的固定方法的情况下(例如,在压力下固定以便使用压力经历固定)可在光照射步骤之后实施固定步骤。
此处,光照射装置26不会特定地受到限制,只要可能不使墨粉的显色再继续进行,且可使用已知的灯(例如,荧光灯、LED、EL)。此外,为了经历墨粉的显色,光包含三种波长,照明度适宜地可在约2000到200000勒克斯(lux)范围内,且曝光时间适宜地可在0.5到60秒范围内。
<清洁步骤>
在清洁步骤中,通过清洁装置20来去除通过转移装置18转移之后留在图像载体10上的残余墨粉TC。可使用待用于迄今一直使用成色剂(例如颜料)来实施的电子照相工艺中的已知清洁装置作为此清洁装置20,且刀片、刷子等是有用的。
<静电消除步骤>
在静电消除步骤中,在下一周期的图像形成过程之前通过静电消除器22消除图像载体10的表面电荷以便具有实质上零电位,所述静电消除器22安置在静电潜像形成装置12的上游侧。可使用待用于迄今一直使用成色剂(例如颜料)来实施的电子照相工艺中的已知静电消除器(例如,AC电晕放电器)作为静电消除器22。
<其它步骤>
除这些步骤之外,还可包含待用于迄今一直使用成色剂(例如颜料)来实施的电子照相工艺中的已知步骤。举例来说,转移步骤可为中间转移系统,其包含将墨粉图像从图像载体转移到例如中间转移带的中间转移主体中的第一转移步骤,和将转移到中间转移主体上的墨粉图像转移到记录媒质中的第二转移步骤。
此外,如先前所述,颜色信息被稳定地保持在墨粉中,因为在显色步骤以前已在颜色信息施加步骤中提供了所述颜色信息。因此,没有必要考虑从颜色信息施加步骤到显色步骤的时间。这使得可能适应较宽速度范围内的设计。明确地说,线速度优选地可在10到500mm/sec的范围内,且更优选地在50到300mm/sec的范围内。然而,即使在以上述线速度实施图像形成的情况下,用于施加颜色信息的曝光时间也可设定为依据线速度和分辨率确定的某一值。
此外,显色信息被稳定地保持的状态也带来图像中色调稳定性的理想效果和高亮图像的再现性,这大大有助于能够以高图像质量忠实地再现输入的图像信息的全色图像形成。
<所使用的墨粉>
接着,下文中将描述根据本发明的一方面使用的墨粉的配置。
如先前所述,根据本发明一方面的墨粉含有第一成分和第二成分以及光可固化合成物,其中第一成分和第二成分彼此以隔离状态存在且在彼此发生反应时经历显色,且光可固化合成物含有第一成分或第二成分,且通过借助光施加颜色信息来使所述光可固化合成物保持固化或未固化状态,藉此控制用于显色的反应。此外,墨粉的显色机制如先前所述。
根据本发明一方面的墨粉含有第一成分和第二成分作为可显色物质(显色物质),所述第一成分和所述第二成分彼此以隔离状态存在且在彼此发生反应时经历显色。以此方式,通过利用两种反应成分的反应经历显色,控制显色变得容易。顺便提及,尽管上述第一成分和第二成分可在其经历显色的状态之前事先上色,但其特别地可为实质上无色物质。
根据本发明一方面,为了使控制显色变得容易,使用在彼此发生反应时经历显色的两种反应成分作为显色物质。然而,当这些反应成分存在于同一基质中且在所述基质中即使在不施加通过光施加的颜色信息的状态中也容易进行材料扩散时,可能存在自发显色在存储或制造墨粉时继续进行的一些可能性。
出于这个原因,可能需要上述反应成分中的每种成分被包含在不同基质内,在所述基质中除非施加颜色信息,否则难以向对应区域中进行材料扩散(其彼此隔离)。
以此方式,为了抑制在不施加通过光施加的颜色信息的状态中的材料扩散和防止在存储或制造墨粉时的自发显色,可能需要两种反应成分中的第一成分包含在第一基质中;第二成分包含在第一基质外部(第二基质);且在第一基质与第二基质之间提供隔膜,所述隔膜具有抑制两种基质之间的材料扩散的功能,且当施加外部刺激(例如热)时具有可能视刺激的种类或强度及其组合而定经历两种基质之间的材料扩散的功能。
顺便提及,为了在利用此隔膜的同时在墨粉中安置两种反应成分,可利用微胶囊。
在此情况下,举例来说,根据本发明一方面的墨粉可分别在微胶囊内含有两种反应成分中的第一成分且在所述微胶囊外含有第二成分。在此情况下,微胶囊内部对应于第一基质,且微胶囊外部对应于第二基质。
此微胶囊含有核心部分和包覆所述核心部分的外壳,且不会明确地受到限制,只要其为以下微胶囊:除非施加外部刺激(例如热),否则其具有抑制微胶囊内部和外部的材料扩散的功能;且当施加外部刺激时,其具有可能视刺激的种类或强度及其组合而定经历微胶囊内部和外部的材料扩散的功能。顺便提及,上述反应成分中的至少一者包含在核心部分中。
此外,所述微胶囊可为能够通过照射光或施加例如压力的刺激来经历微胶囊内部和外部的材料扩散的微胶囊。然而,所述微胶囊特别可适合为热敏微胶囊,其能够通过热处理(外壳的材料渗透性增加)来经历微胶囊内部和外部的材料扩散。
顺便提及,从抑制图像形成时显色密度降低和抑制已被允许忍受高温环境的图像的色彩平衡变化的观点来看,施加刺激时微胶囊内部和外部的材料扩散理想地可能是不可逆的。因此,配置微胶囊的外壳理想地可具有以下功能:不可逆地增加由于通过热处理或刺激(例如光照射)而软化、分解、溶解(相容化到周围成分中)、变形和其类似情形所引起的材料渗透性。
接着,下文中将描述墨粉含有微胶囊的情况的适宜配置。
此墨粉可适合为含有在彼此发生反应时经历显色的第一成分和第二成分、微胶囊和其中分散有第二成分的光可固化合成物的墨粉,且包含以下三个示范性实施例。
也就是说,在根据本发明一方面的墨粉(含有第一成分和第二成分,其彼此以隔离状态存在且在彼此发生反应时经历显色;和光可固化合成物,其含有第一成分或第二成分)中,进一步利用微胶囊的情况可适宜地包含以下任一者(1)一示范性实施例,其中包含分散在光可固化合成物中的微胶囊,第一成分包含在微胶囊内且第二成分包含在光可固化合成物中(下文称为“第一示范性实施例”);(2)一示范性实施例,其中第二成分包含在微胶囊内且第一成分包含在光可固化合成物中(下文称为“第二示范性实施例”);和(3)一示范性实施例,其中第一成分和第二成分都包含在各自微胶囊中,且光可固化合成物包含在含有第一成分或第二成分的微胶囊内(下文称为“第三示范性实施例”)。
在这三个示范性实施例中,从借助光施加颜色信息之前的稳定性、对显色的控制等观点来看,第一示范性实施例尤其适宜。顺便提及,在对墨粉的以下描述中,虽然将基本上假定第一示范性实施例的墨粉而给出细节,但如下所述的第一示范性实施例的墨粉的配置、材料、制造方法等当然可被应用或变换。
(微胶囊)
所述微胶囊特别可适合为热敏微胶囊,其能够通过热处理来经历微胶囊内部和外部的材料扩散。在此情况下,当光可固化合成物在用用于施加颜色信息的光照射会固化时,可利用包括用施加颜色信息的光进行的曝光的存在或缺乏(施加控制刺激)与热处理(施加显色刺激)的组合作为外部刺激。
也就是说,在此情况下,为了控制第一成分与第二成分之间的反应(控制显色反应)而施加的外部刺激包含:显色刺激,其用于经历在反应状态下第一成分与第二成分之间的反应(显色反应);和控制刺激,其用于控制在提供显色刺激之前在施加显色刺激时所处的可显色状态或不可显色状态下第一成分与第二成分之间的反应(显色反应)。用用于施加颜色信息的光照射可用作控制刺激,且热处理可用作显色刺激。
顺便提及,虽然热敏微胶囊(下文有时简单地称为“微胶囊”)经配置以具有含有第一成分的核心部分和用于包覆核心部分的外壳,但配置所述外壳的材料可由使得可能通过热处理来经历微胶囊内部和外部的材料扩散的热敏材料制成。在此情况下,可使用一种材料作为用作微胶囊的外壳的热敏材料,在所述材料中,在完成热处理之后,外壳结构中由于通过热处理分解、软化、与周围成分相容化和其类似情形而发生分解、消失、破坏或类似情况,使得可易于永久(不可逆地)保持微胶囊内部和外部的材料扩散(例如,通过加热而分解的热分解材料,例如热塑性树脂的热塑性材料,和通过加热而变得与周围成分相容的热可熔材料)。
以此方式,由于微胶囊外壳的材料渗透性不可逆地增加且其状态在显色步骤时被保持,所以在施加控制刺激(用用于施加颜色信息的光照射)之后已变得处于反应状态(或即使在施加控制刺激之后也继续保持反应状态)的第一成分和第二成分易于起作用以彼此充分反应。因此,不仅可能确保显色时存在足够的显色密度,而且即使当图像形成之后在高温环境下遗留印刷物质时,也可能抑制由于曾经形成的图像的去色而引起的色彩平衡丧失。
(墨粉的显色类型(光显色类型或光不显色类型))
顺便提及,使用上述热敏微胶囊与光可固化合成物的组合的根据本发明一方面的墨粉尤其可适合为以下两种类型中的任一者。
也就是说,墨粉的实例包含:(1)以下类型的墨粉:当光可固化合成物处于未固化状态时,墨粉保持不可显色状态,且通过在用具有用于固化光可固化合成物的特定波长的光照射时固化光可固化合成物,所述墨粉受到不可逆控制,从不可显色状态变为可显色状态,(下文称为“光显色型墨粉”);和(2)以下类型的墨粉:当光可固化合成物处于未固化状态时,墨粉保持可显色状态,且通过在用具有用于固化光可固化合成物的特定波长的光照射时固化光可固化合成物,所述墨粉受到不可逆控制,从可显色状态变为不可显色状态,(下文称为“光不显色型墨粉”)。
光显色型墨粉与光不显色型墨粉之间的主要差异在于配置光可固化合成物的材料。在光显色型墨粉中,至少第二成分(不可光致聚合)和光可聚合化合物包含在光可固化合成物中,而在光不显色型墨粉中,至少在分子中含有光可聚合基的第二成分包含在光可固化合成物中。
顺便提及,光致聚合引发剂可尤其适宜地包含在用于光显色型墨粉和光不显色型墨粉中的光可固化合成物中。如果需要,则可含有其它各种材料。
使用以下材料作为用于光显色型墨粉中的光可聚合化合物和第二成分,在所述材料中,在光可固化合成物未被固化的状态下所述两者之间发生相互作用,藉此抑制第二成分在光可固化合成物中的材料扩散,且在由于用用于施加颜色信息的光照射而固化光可固化合成物之后的状态下(光可聚合化合物的聚合)所述两者之间的相互作用减少,藉此使第二成分在光可固化合成物中的材料扩散变得容易(顺便提及,下文将描述配置光可固化合成物的这些材料的细节)。
因此,在光显色型墨粉中,第二成分被留在光可聚合化合物中,因为其在不照射用于施加颜色信息的光且光可固化合成物处于未被固化的状态时维持不变。因此,即使当施加用于在此状态下增加微胶囊外壳的材料渗透性的刺激时,第二成分也无法与微胶囊中的第一成分接触,且保持了第一成分与第二成分之间不可能发生反应(显色反应)的状态(不可显色状态)。
另一方面,当照射具有固化光可固化合成物所需的波长的用于施加颜色信息的光以固化光可固化合成物时,包含在光可固化合成物中的第二成分的材料扩散变得容易。因此,当在此状态下通过施加例如热处理的显色刺激来增加微胶囊外壳的材料渗透性时,墨粉变成处于微胶囊内的第一成分与光可固化合成物中的第二成分之间可能发生反应(显色反应)的状态(可显色状态)。
顺便提及,由于光可固化合成物的固化反应是不可逆的,所以当控制墨粉时,一旦处于可显色状态,就永久保持此状态。
因此,举例来说,在使用热敏微胶囊作为所述微胶囊的情况下,当用用于施加颜色信息的光照射会固化光可固化合成物以控制墨粉处于可显色状态随后进行热处理时,热敏微胶囊的外壳的材料渗透性增加,使得第一成分与第二成分彼此反应,墨粉以规定颜色经历显色,且此显色状态可稳定地保持。另一方面,当不照射能够固化光可固化合成物的用于施加颜色信息的光时,光可固化合成物持续保持未固化状态,且即使当热处理时热敏微胶囊的外壳的材料渗透性增加时,第一成分与第二成分也无法彼此反应。因此,举例来说,当显色之前墨粉的颜色为无色且透明时,稳定地保持此状态。
在如先前所述的光显色型墨粉中,通过两个阶段的过程来控制第一成分与第二成分之间的显色反应,所述过程包含(1)用于在用能够固化光可固化合成物的用于施加颜色信息的光照射时固化光可固化合成物的反应;和(2)通过施加例如热处理的显色刺激增加微胶囊外壳的材料渗透性。
另一方面,如JP-A-2003-330228中所述利用光敏双分子膜作为胶囊壁的墨粉的显色反应也是两个阶段的过程,在所述过程中,用光照射墨粉以致使其处于可能发生显色反应(材料扩散)的状态,且促进通过加热进行的材料扩散以经历所述反应。
然而,在光显色型墨粉中用于确定墨粉是否受控从不可显色状态变成可显色状态的第一阶段过程(光可固化合成物的固化)是不可逆的,而在JP-A-2003-330228中所述的墨粉中第一阶段过程(双分子膜的光致异构化反应)是可逆的。
因此,在如JP-A-2003-330228中所述的墨粉中,由于第一阶段过程是可逆的,所以第二阶段显色反应持续或多或少受到第一阶段过程影响,使得难以进行对显色反应的控制。因此,图像形成时的显色密度产生发散。
另一方面,在光显色墨粉中,由于第二阶段显色反应可被控制而不受到第一阶段过程影响,所以对显色反应的控制较容易,且易于确保图像形成时的显色密度和对图像形成之后色彩平衡的变化的控制。另外,通过致使微胶囊外壳的材料渗透性的增加成为不可逆的,可能进行更彻底的控制。此外,由于可通过光可固化合成物的固化(聚合)(其为不可逆反应)程度来控制显色密度的降低,所以对显色密度降低的控制也极其容易。
顺便提及,除了使用如先前所述具有在固化合成物处于未固化状态时截留第二成分的特性的光可聚合化合物作为光可聚合化合物的类型(此类型的墨粉有时将称为“第一显色型墨粉”)之外,所述光显色型墨粉可为使用含有去色反应基的光可聚合化合物的类型,所述去色反应基通过与分子内第一成分的反应而阻碍第一成分与第二成分之间的显色反应(此类型的墨粉有时将称为“第二显色型墨粉”)。
在第二光显色型墨粉中,举例来说,在使用热敏微胶囊作为微胶囊的情况下,当照射具有固化光可固化合成物所需的波长的用于施加颜色信息的光时,光可固化合成物被固化(也就是说,含有去色反应基的光可聚合化合物聚合)。因此,即使当随后实施热处理时,第一成分与第二成分之间的显色反应也不会被去色反应基(其即使当加热时,也由于聚合而变得不能够经历材料扩散)阻碍,使得墨粉可经历显色。另一方面,在不用具有固化光可固化合成物所需的波长的用于施加颜色信息的光照射而实施热处理的情况下,去色反应基与第一成分反应以阻碍第一成分与第二成分之间的显色反应,使得墨粉无法经历显色。
以此方式,在第二光显色型墨粉中,通过在光可固化合成物处于未固化状态时将其保持在不可显色状态,并在用具有固化光可固化合成物的波长特性的光照射时固化光可固化合成物,墨粉受控从不可显色状态变成可显色状态。
此外,在光不显色型墨粉中,由于第二成分本身为光可聚合的,所以即使当用用于施加颜色信息的光照射时(只要所述光的波长不是固化光可固化合成物所需的波长),也可容易地保持包含在光可固化合成物中的第二成分的材料扩散的状态。因此,当在此状态下通过施加例如热处理的显色刺激来增加微胶囊外壳的材料渗透性时,墨粉变成处于微胶囊内的第一成分与光可固化合成物中的第二成分之间可能发生反应(显色反应)的状态(可显色状态)。
另一方面,当用具有固化光可固化合成物所需的波长的用于施加颜色信息的光照射时固化光可固化合成物时,由于在包含在光可固化合成物中的第二成分中发生聚合,所以包含在光可固化合成物中的第二成分的材料扩散变得极其困难。因此,即使当施加在此状态下增加微胶囊外壳的材料渗透性的刺激时,第二成分也不能够与微胶囊中的第一成分接触,且保持了第一成分与第二成分之间不可能发生反应(显色反应)的状态(不可显色状态)。
顺便提及,由于光可固化合成物的固化反应是不可逆的,所以一旦控制墨粉处于不可显色状态时,就永久保持此状态。
因此,举例来说,在使用热敏微胶囊作为所述微胶囊的情况下,通过在用用于施加颜色信息的光照射以固化光可固化合成物时控制墨粉处于不可显色状态,即使当通过后续热处理增加热敏微胶囊外壳的材料渗透性时,第一成分与第二成分也不能够彼此反应。因此,举例来说,当显色之前墨粉的颜色为无色且透明时,稳定地保持此状态。
另一方面,当在光可固化合成物处于未固化的状态下(即在墨粉为可显色的状态下)实施热处理时,热敏微胶囊外壳的材料渗透性增加,使得第一成分与第二成分彼此反应。因此,墨粉以规定的颜色显色,且可稳定地保持此显色状态。
在如上所述的光不显色型墨粉中,在实质上一个阶段过程中控制第一成分与第二成分之间的显色反应,使得通过在光可固化合成物处于未固化的状态下(此状态不经由用具有用于固化光可固化合成物的波长的用于施加颜色信息的光照射的过程)施加例如热处理的显色刺激来增加热敏微胶囊外壳的材料渗透性。
因此,对显色反应的控制较容易,且易于确保图像形成时的显色密度和对图像形成之后色彩平衡的变化的控制。另外,通过致使微胶囊外壳的材料渗透性的增加成为不可逆的,可能进行更彻底的控制。此外,由于可通过光可固化合成物的固化(聚合)(其为不可逆反应)程度来控制显色密度的降低,所以对显色密度降低的控制也极其容易。
另一方面,在不希望墨粉显色的情况下,当在通过施加例如热处理的显色刺激来增加热敏微胶囊外壳的材料渗透性之前,用用于施加颜色信息的光照射会固化光可固化合成物时,可稳定地保持不可显色状态。
另一方面,如JP-A-2003-330228中所述利用光敏双分子膜作为胶囊壁的墨粉的显色反应也是两个阶段的过程,在所述过程中,用光照射墨粉以致使其处于可能发生显色反应(材料扩散)的状态,且促进通过加热进行的材料扩散以经历所述反应,且其显色控制较复杂。另外,在JP-A-2003-330228中所述的墨粉中,由于第一阶段过程是可逆的,所以第二阶段显色反应持续或多或少受到第一阶段过程影响,使得难以进行对显色反应的控制。因此,图像形成时的显色密度产生发散。
接着,关于根据本发明一方面可能适宜的墨粉的结构,下文将更详细地描述含有上述光可固化合成物和分散在此光可固化合成物中的微胶囊的情况。
在此情况下,尽管所述墨粉可能是仅含有一个含有光可固化合成物和分散在此光可固化合成物中的微胶囊的显色部分的墨粉,但其可适合为含有两个或两个以上此种显色部分的墨粉。本文提及的术语“显色部分”意味着在施加上述外部刺激时可以特定一种颜色显色的连续区域。
顺便提及,在墨粉含有两个或两个以上显色部分的情况下,尽管所述墨粉可含有可以同一颜色显色的一种显色部分,但所述墨粉可尤其适宜地含有可以彼此不同颜色显色的两种或两种以上显色部分。这是因为,虽然在前一情况下一个墨粉颗粒可经历显色的颜色限于一种,但在后一情况下所述颜色可由两种或两种以上组成。
举例来说,可以彼此不同颜色显色的两种或两种以上显色部分的实例包含含有可以黄色显色的黄色显色部分、可以品红色显色的品红色显色部分,和可以青色显色的青色显色部分的组合。
在此情况下,举例来说,在通过施加外部刺激来显色仅一种显色部分的情况下,墨粉可以黄色、品红色或青色中的任一颜色显色;且在显色两种显色部分的情况下,墨粉可以这两种显色部分的显色所产生的颜色的组合色显色。因此,可能通过一个墨粉颗粒来表现各种颜色。
顺便提及,在墨粉含有可以彼此不同颜色显色的两种或两种以上显色部分的情况下,对显色的颜色的控制可通过以下操作来实现:除了使包含在每种显色部分中的第一成分与第二成分的种类或组合不同之外,使待用于固化包含在每种显色部分中的光可固化合成物的光的波长不同。
也就是说,在此情况下,由于固化包含在显色部分中的光可固化合成物所必需的光的波长在每种显色部分中各不同,所以可使用多种用于施加对应于显色部分的种类的颜色信息的光作为控制刺激。顺便提及,为了使固化包含在显色部分中的光可固化合成物所必需的光的波长不同,对在每种显色部分中具有不同波长的光敏感的光致聚合引发剂可包含在所述光可固化合成物中。
举例来说,在墨粉含有可分别以黄色、品红和青色显色的三种显色部分的情况下,当使用响应于具有405nm、532nm或657nm的波长的任何光而固化的材料作为包含在每种显色部分中的光可固化合成物时,通过适当地使用具有三种不同波长的用于施加颜色信息的光(具有特定波长的光),墨粉可以期望的颜色显色。
顺便提及,尽管用于施加颜色信息的光的波长可在可见区域中的波长中选择,但其也可在紫外线区域中的波长中选择。当所述波长为短波长时,带来的益处是可易于减小光束尺寸(可能获得高清晰度)。此波长的光源的实例包含波长转换固态SHG激光器(将基础波长转换成1/2)和气体激光器。
此外,通过如迄今已知不从可见区域而是从红外线区域选择用于施加颜色信息的光的波长,带来的益处是发光装置本身的价格较便宜且很可能获得高产量。
根据本发明一方面使用的墨粉可为含有基质的墨粉,所述基质含有与使用例如颜料的着色剂的常规墨粉中使用的粘合树脂相同的粘合树脂作为主要成分。在此情况下,上述两个或两个以上显色部分中的每一者可适宜地在基质中分散成粒状胶囊(下文中呈胶囊形状的一个显色部分有时将被称作“光敏或热敏胶囊”)。此外,表面润滑剂或各种添加剂可以与使用例如颜料的着色剂的常规墨粉中相同的方式包含在基质中。
所述光敏或热敏胶囊不会明确地受到限制,只要其含有包含微胶囊和光可固化合成物的核心部分和用于包覆核心部分的外壳部分,且所述核心部分可在如下所述的墨粉的制造过程期间或在存储墨粉时稳定地保持,使得光敏或热敏胶囊内的微胶囊或光可固化合成物避免泄漏到光敏或热敏胶囊外部。
然而,根据本发明的一方面,在如下所述的墨粉的制造过程中,为了防止第二成分透过外壳并流出而到达光敏或热敏胶囊外部的基质中和光敏或热敏胶囊中可以其它颜色显色的第二成分透过外壳并流进来的问题,光敏或热敏胶囊适宜地可含有不溶于水的材料(例如,由不溶于水的树脂制成的粘合树脂或表面润滑剂)作为主要成分。在这些材料中,适宜地可使用例如苯乙烯/丙烯酸系共聚物和聚酯的可溶于水的树脂。
顺便提及,除了其中光敏或热敏胶囊(显色部分)分散在基质中的上述结构(此结构在下文中有时将称作“显色部分分散结构”)外,根据本发明一方面使用的墨粉还可具有其中两个或两个以上显色部分分层(一个分层显色部分在下文中有时将称为“光敏或热敏层”)的结构。
此处,两个或两个以上显色部分分层的情况的示范性实施例的实例包含(1)由用于形成核心层的光敏或热敏层和接连堆叠在核心层上以便包覆核心层的一个或一个以上光敏或热敏层组成的示范性实施例(下文有时称为“同心圆结构”);(2)其中通过从规定的方向切割墨粉而获得的横截面是由以条纹形状堆叠的两个或两个以上光敏或热敏层组成的示范性实施例(下文有时称为“条纹结构”);和(3)其中通过从规定的方向切割墨粉而获得的横截面被(以墨粉的中心为基点)划分成类似折扇的形状且所述折扇的每一者的区域由光敏或热敏层组成的示范性实施例(下文有时称为“折扇结构”)。
顺便提及,在同心结构、条纹结构和折扇结构的全部中,可能尤其适宜在邻近的两个光敏或热敏层之间提供含有配置上述光敏或热敏胶囊的外壳的材料的夹层。此外,所述夹层可与使用例如颜料的着色剂的常规墨粉的情况相同而含有表面润滑剂和各种添加剂。此外,在这三种墨粉中,可在最外表面层上提供含有粘合树脂的包覆层。
图6是绘示根据本发明一方面的墨粉含有基质和分散在基质中的显色部分的情况的一个实例的横截面示意图;图7是绘示根据本发明一方面的墨粉的结构为同心圆结构的情况的一个实例的横截面示意图;图8是绘示根据本发明一方面的墨粉的结构为条纹结构的情况的一个实例的横截面示意图;且图9是绘示根据本发明一方面的墨粉的结构为折扇结构的情况的一个实例的横截面示意图。
在图6到9中,数字符号70、72、74和76各自表示墨粉;数字符号80表示第一显色部分;数字符号82表示第二显色部分;数字符号84表示第三显色部分;数字符号86表示基质;数字符号90表示第一光敏或热敏层;数字符号92表示第二光敏或热敏层;且数字符号94表示第三光敏或热敏层。顺便提及,图6到9每一者仅绘示主要部分;且省略关于提供在邻近的两个光敏或热敏层之间的夹层、提供在墨粉的最外表面上的包覆层等的描述。
在如图6中说明的墨粉70中,三种显色部分80、82和84分散在基质86中,且例如,所述显色部分分别可以黄色、品红色和青色显色。
此外,如图7中说明的墨粉72由形成核心层的第一光敏或热敏层90以及接连堆叠在配置核心层的第一光敏或热敏层90上的第二光敏或热敏层92和第三光敏或热敏层94组成;如图8中说明的墨粉74由条纹状第二光敏或热敏层92以及配置在第二光敏或热敏层92两侧的条纹状第一光敏或热敏层90和条纹状第三光敏或热敏层94组成;且如图9中说明的墨粉76是其中三等分(以墨粉76的中心部分为基点)成类似折扇的形状的三个区域分别由三个光敏或热敏层90、92和94组成的墨粉。在如图7到9中说明的墨粉72、74和76中,举例来说,三个光敏或热敏层90、92和94分别可以黄色、品红色和青色显色。
顺便提及,举例来说,具有其中显色部分分散在基质中或具有同心圆结构的结构的墨粉可通过利用如下文所述的乳液聚合方法制备;且具有同心圆结构、条纹结构或折扇结构的墨粉可使用微型反应器通过湿式制备方法制备。
此外,除了如图6到9中例示的具有显色部分分散结构、同心圆结构、条纹结构或折扇结构中的两个或两个以上显色部分的墨粉外,根据本发明一方面的墨粉可为仅含有一个显色部分的墨粉。在此情况下,一个显色部分本身可用作墨粉。
(光不显色型墨粉的配置材料和其类似物)
接着,下文将详细描述在根据本发明一方面的墨粉是光不显色型墨粉的情况下,所使用的墨粉配置材料以及用于制备各自墨粉配置材料的材料和方法。
在此情况下,墨粉中使用至少第一成分、第二成分、含有第一成分的微胶囊,和含有第二成分的光可固化合成物;可能尤其适宜的是光致聚合引发剂包含在光可固化合成物中;可包含各种助剂。此外,第一成分可以固态存在于微胶囊(核心部分)内或可与溶剂一起存在。
顺便提及,在光不显色墨粉中,使用供电子无色染料(electrondonative colorless dyea)或重氮盐化合物(diazonium salt compound)或类似物作为第一成分,且使用含有光可聚合基的受电子化合物(photopolymerizable group)或含有光可聚合基的偶合化合物(couplercompound)或类似物作为第二成分。
除了以上枚举的化合物外,可进一步根据需要适当使用例如粘合树脂、表面润滑剂、内部添加剂和外部添加剂的各种材料(使用着色剂配置常规墨粉的相同材料)。下文将更详细描述个别材料和其类似物。
-第一成分和第二成分-
可枚举以下组合(a)到(r)作为第一成分与第二成分的组合(在以下实例中,前者表示第一成分,且后者表示第二成分)。
(a)供电子无色染料与受电子化合物的组合
(b)重氮盐化合物与偶合成分(下文适当地称为“偶合化合物”)的组合
(c)有机酸金属盐(例如,山嵛酸银和硬脂酸银)与还原剂(例如,原儿茶酸(protocatechinic acid)、螺茚满(spiroindane)和氢醌)的组合
(d)长链脂肪酸铁盐(例如,硬脂酸铁和肉豆蔻酸铁)与苯酚(例如,丹宁酸、五倍子酸和水杨酸铵)的组合
(e)有机酸重金属盐(例如,乙酸、硬脂酸、棕榈酸等的镍、钴、铅、铜、铁、汞或银盐)与碱金属或碱土金属硫化物(例如,硫化钙、硫化锶和硫化钾)的组合;或上述有机酸重金属盐与有机螯合剂(例如,均二苯卡巴肼和二苯卡巴腙)的组合
(f)重金属硫酸盐(例如,银、铅、汞、钠等的硫酸盐)与硫化合物(例如,连四硫酸钠、硫代硫酸钠和硫脲)的组合
(g)脂肪族铁盐(例如,硬脂酸铁)与芳香族多羟基化合物(例如,3,4-羟基四苯基甲烷)的组合
(h)有机酸金属盐(例如,草酸银和草酸汞)与有机多羟基化合物(例如,多羟基醇、丙三醇和乙二醇)的组合
(i)脂肪酸铁盐(例如,壬酸铁和月桂酸铁)与硫代十六烷基卡巴肼或异硫代十六烷基卡巴肼衍生物的组合
(j)有机酸铅盐(例如,己酸铅、壬酸铅和山嵛酸铅)与硫脲衍生物(例如,亚乙基硫脲和N-十二烷基硫脲)的组合
(k)高碳脂肪族重金属盐(例如,硬脂酸铁和硬脂酸铜)与二烷基二硫代氨基甲酸铅的组合
(l)能够形成噁嗪染料的组合(例如,间苯二酚与亚硝基化合物的组合)
(m)甲腊化合物与还原剂和/或金属盐的组合
(n)受保护染料(无色染料)前体与去保护剂的组合
(o)氧化型成色剂与氧化剂的组合
(p)邻苯二甲腈与二亚氨基异吲哚啉的组合(用于形成酞菁染料的组合)
(q)异氰酸酯与二亚氨基异吲哚啉的组合(用于形成彩色颜料的组合)
(r)颜料前体与酸或碱的组合(用于形成颜料的组合)
根据本发明一方面使用的以上枚举的第一成分可适合为实质上无色供电子无色染料或重氮盐化合物。
可使用迄今已知的染料作为上述供电子无色染料,且可使用所有能够与上述第二成分反应以经历显色的染料。其特定实例包含各种化合物,例如,苯酞基的化合物、荧烷基的化合物、吩噻嗪基的化合物、吲哚基苯酞基的化合物、无色金胺基的化合物、若丹明内酰胺基的化合物、三苯甲烷基的化合物、三氮烯基的化合物、螺吡喃基的化合物、吡啶基的化合物、吡嗪基的化合物,和芴基的化合物。然而,不应认为可根据本发明一方面使用的供电子无色染料仅限于此。
根据本发明一方面,在形成全色图像的情况下,可能尤其适于使用供电子无色染料作为青色、品红色和黄色显色染料。
可使用如美国专利第4,800,149号等中揭示的个别染料作为青色、品红色和黄色显色染料。另外,也可使用如美国专利第4,800,148号等中揭示的染料作为用于黄色显色染料的供电子无色染料,且也可使用如JP-A-63-53 542等中揭示的染料作为用于青色显色染料的供电子无色染料。
举例来说,在墨粉具有如图6到9中例示的结构的情况下,供电子无色染料在光敏或热敏胶囊(或光敏或热敏胶囊层)中的使用量可适宜地为0.01到3g/m2,且更适宜地为0.1到1g/m2。当使用量小于0.01g/m2时,可能不会获得充分的显色密度,而当其超过3g/m2时,光敏或热敏胶囊(或光敏或热敏胶囊层)的形成可能变得困难。关于供电子无色染料的使用量,同样情况适用于根据本发明一方面的墨粉具有仅含有一个显色部分的结构的情况。
可使用的重氮盐化合物的实例包含由下式(1)表示的化合物。
Ar-N2 +X- (1)。
在公式(1)中,Ar表示芳环基;且X-表示酸阴离子。
此重氮盐化合物是通过加热与偶合剂发生偶合反应以经历显色或借助光而分解的化合物。可能通过Ar部分中取代基的位置或种类来控制其最大吸收波长。
从作用效果的观点来看,根据本发明一方面使用的重氮盐化合物的最大吸收波长λmax适宜地可不大于450nm,且更适宜地为290到440nm。可使用具有不多于12个碳原子且在水中溶解度不大于1质量%且在乙酸乙酯中溶解度为5质量%或更大的重氮盐化合物作为根据本发明一方面使用的重氮盐化合物。
视各种目的(例如色调调节)而定,以上重氮盐化合物可单独使用或以其两种或两种以上的组合使用。
举例来说,在根据本发明一方面的墨粉具有如图6到9中例示的结构的情况下,重氮盐化合物在光敏或热敏胶囊(或光敏或热敏胶囊层)中的使用量可适宜地为0.01到3g/m2,且更适宜地为0.02到1.0g/m2。当使用量小于0.01g/m2时,可能不会获得充分的显色特性,而当其超过3g/m2时,敏感性可能减小,或按需要在固定之后实施光照射的时间可能需要延长。顺便提及,关于重氮盐化合物的使用量,同样情况适用于墨粉具有仅含有一个显色部分的结构的情况。
根据本发明一方面使用的第二成分是具有光可聚合基和能够与第一成分反应以促成同一分子内的显色的部位的实质上无色化合物。所有具有与第一成分(例如,含有光可聚合基的受电子化合物和含有光可聚合基的偶合化合物)反应以促成显色的功能和与光反应以促成聚合和固化的功能的化合物皆可用作第二成分。
可使用所有含有光可聚合基并能够与作为第一成分的一个实例的供电子无色染料反应以促成显色且在光致聚合时固化的化合物作为含有光可聚合基的受电子化合物(即,在同一分子中含有受电子基和光可聚合基的化合物)。
受电子化合物的实例包含当参考以下各项时可合成的化合物:如JP-A-4-226455中描述的3-卤基-4-羟基苯甲酸;如JP-A-63-173682中描述的含有羟基的苯甲酸的甲基丙烯酰氧基乙酯或丙烯酰氧基乙酯、如JP-A-59-83693、JP-A-60-141587和JP-A-62-99190中描述的含有羟基的苯甲酸的酯和羟基甲基苯乙烯;如欧洲专利第29323号中描述的羟基苯乙烯;如JP-A-62-167077和JP-A-62-16708中描述的卤化锌的N-乙烯基咪唑络合物;和如JP-A-63-317558中描述的受电子化合物。
在这些在同一分子内含有受电子基和可聚合基的化合物中,由以下通式表示的3-卤基-4-羟基苯甲酸可为适宜的。
在上述通式中,X表示卤素原子且可适合为氯原子;Y表示含有可聚合乙烯基的单价基且可适合为含有乙烯基的芳烷基、丙烯酰氧基烷基或甲基丙烯酰氧基烷基,且更适宜地为具有5到11个碳原子的丙烯酰氧基烷基或具有6到12个碳原子的甲基丙烯酰氧基烷基;且Z表示氢原子、烷基或烷氧基。
含有可聚合基的受电子化合物与上述供电子无色染料组合使用。在此情况下,基于待使用的1质量份的供电子无色染料,受电子化合物的使用量可适合为以质量计0.5到20份,且更适宜地为以质量计3到10份。当受电子化合物的使用量小于以质量计0.5份时,可能不会获得充分的显色密度,而当其超过以质量计20份时,可能发生敏感性降低,或光敏或热敏胶囊(或光敏或热敏层)的形成可能变得困难。
此外,可使用所有含有光可聚合基并能够与作为第一成分的一个实例的重氮盐化合物反应以促成显色且在光致聚合时固化的化合物作为上述含有光可聚合基的偶合化合物。所述偶合化合物是能够在碱性气氛和/或中性气氛中与重氮化合物偶合时形成染料的化合物,且视各种目的(例如色调调节)而定可使用其多个种类。
偶合化合物与重氮盐化合物组合使用。举例来说,在根据本发明一方面的墨粉具有如图6到9中例示的结构的情况下,从效果的观点来看,偶合化合物在光敏或热敏胶囊(或光敏或热敏胶囊层)中的使用量可适宜地为0.02到5g/m2。当使用量小于0.02g/m2时,显色特性可能会恶化,而当其超过5g/m2时,光敏或热敏胶囊(或光敏或热敏层)的形成可能变得困难。
顺便提及,关于偶合化合物的使用量,同样情况适用于根据本发明一方面的墨粉具有仅含有一个显色部分的结构的情况。
此外,偶合化合物的使用量可适合为以质量计0.5到20份,且更适宜地为以质量计1到10份(基于重氮盐化合物为一质量份)。当偶合化合物的使用量小于以质量计0.5份时,可能不会获得充分的显色特性,而当其超过以质量计20份时,光敏或热敏胶囊(或光敏或热敏胶囊层)的形成可能变得困难。
尽管偶合化合物可在添加可溶于水的聚合物以及其它成分并通过砂磨机或其类似物进行固态分散之后使用,但其也可在与适宜的乳化助剂一起乳化之后用作乳液。此处,固态分散或乳化方法不会明确地受到限制,且可适当地在已知方法中选择。JP-A-59-190886、JP-A-2-141279和JP-A-7-17145中描述所述方法的细节。
此外,为了促进偶合反应,可使用例如叔胺、哌啶、哌嗪、脒、甲脒、吡啶、胍和吗啉的有机碱。
JP-A-57-123086、JP-A-60-49991、JP-A-60-94381以及日本专利申请案第7-228731、7-235157和7-235158号中描述了这些有机碱。
有机碱的使用量不会明确地受到限制,且可适合为每摩尔重氮盐1到30摩尔。有机碱可单独使用或以其两种或两种以上组合使用。
另外,为了促进显色反应,可添加显色助剂。显色助剂的实例包含苯酚衍生物、萘酚衍生物、烷氧基取代的苯、烷氧基取代的萘、羟基化合物、羧酸酰胺化合物和磺酰胺化合物。认为此类化合物产生高显色密度,因为其降低了偶合化合物或碱性物质的熔点,或发生反应以改进微胶囊壁(外壳)的热渗透性。
-光致聚合引发剂-
接着,下文中将描述根据本发明一方面使用的光致聚合引发剂。光致聚合引发剂在用用于施加颜色信息的光照射时产生一基团,藉此准许在光可固化合成物内促成聚合反应并促进所述反应。光可固化合成物通过此聚合反应而固化。
光致聚合引发剂可适当地在已知光致聚合引发剂中选择。其中,含有最大吸收波长为300到1000nm的光谱增感化合物和能够与光谱增感化合物互相反应的化合物的物质可能是适宜的。
然而,只要能够与光谱增感化合物互相反应的化合物是具有某一结构的化合物,而所述结构含有最大吸收波长为300到1000nm的染料部分和硼酸盐部分,就不可使用光谱增感染料。
已知光致聚合引发剂的实例包含美国专利第4,950,581号(栏20行35到栏21行35)中描述的那些光致聚合引发剂。并且,存在如EP-A-137452、DE-A-2718254、DE-A-2243621和美国专利第4,950,581号(栏14行60到栏18行44)中描述的所枚举三嗪化合物,例如三嗪和三卤基甲基三嗪(例如,2,4-双(三氯甲基)-6-(4-苯乙烯基乙烯)-均三嗪。
在光致聚合引发剂用于混合系统中的情况下,除了自由基固化剂外也可存在所枚举的阳离子光致聚合引发剂。作为阳离子光致聚合引发剂,可能有适宜地枚举的苯甲酰过氧化物;如美国专利第4,950,581号(栏19,行17到25)中描述的过氧化物化合物(例如过氧化物);如美国专利第4,950,581号(栏18行60到栏19行10)中描述的芳香族锍或三价碘盐;和环戊二烯基芳烃铁(II)络盐(例如,(η6-异丙基苯)-(η5-环戊二烯基)-六氟磷酸铁(II))。
另外,可适于使用的染料/硼化合物的实例包含JP-A-62-143044、JP-A-1-138204、JP-T-6-505287和JP-A-4-261406中描述的化合物。
作为最大吸收波长为300到1000nm的光谱增感化合物,可使用最大吸收波长在此波长区中的光谱增感化合物。通过在最大吸收波长在此波长区中的上述光谱增感染料中选择期望的染料并调节感光波长以便适应用于用施加颜色信息的光进行照射的光源,可获得高敏感性。
光谱增感染料可适当地在已知化合物中选择,且其实例包含Research Disclosure第200卷,1980年12月,第20036条和Zokanzai(感光剂)(由Kodansha Ltd.发行且由Katsuya Tokumaru和Makoto Okawara编辑,1987,第160到163页)中描述的那些光谱增感染料。
其特定实例包含JP-A-58-15603中描述的3-酮基香豆素化合物;JP-A-58-40302中描述的硫代正吡喃离子(thiopyrylium)化合物;JP-B-59-28328和JP-B-60-53300中描述的萘噻唑部花青化合物;和JP-B-61-9621、JP-B-62-3842、JP-A-59-89303和JP-A-60-60104中描述的部花青化合物。
此外,可能存在如Kinoaei Shikiso no Kagaku(Chemistry of FunctionalDyes)(由CMC Publishing Co.,Ltd发行,1981,第393到416页)和Shikizai(Color Materials)(60[4],212-224(1987))中描述的所枚举染料。其特定实例包含阳离子次甲基染料、阳离子阳碳染料、阳离子醌亚胺(quinoimine)染料、阳离子吲哚啉染料和阳离子苯乙烯基染料。
光谱增感染料包含酮类染料,例如香豆素(包含酮基香豆素或磺基香豆素)染料、部苯乙烯基(merostyryl)染料、氧喏染料和半氧喏染料;非酮类染料,例如非酮基聚次甲基染料、三芳基甲烷染料、吨染料、蒽染料、若丹明染料、吖啶染料、苯胺染料和偶氮染料;非酮基聚次甲基染料,例如偶氮次甲基染料、花青染料、羰花青染料、二羰花青染料、三羰花青染料、半花青染料和苯乙烯基染料;和醌亚胺染料,例如吖嗪染料、噁嗪染料、噻嗪染料、喹啉染料和噻唑染料。
通过适当地使用光谱增感染料,可能在紫外线到红外线区中获得用于墨粉的光致聚合引发剂的光谱敏感性。此外,上述光谱增感染料可单独使用或以其两种或两种以上组合使用。
举例来说,在根据本发明一方面的墨粉具有如图6到9中例示的结构的情况下,光谱增感化合物的使用量可适宜地为0.1到5质量%,且更适宜地为0.5到2质量%(基于配置光敏或热敏胶囊(或光敏或热敏胶囊层)的材料的总重量)。同样情况适用于根据本发明一方面的墨粉具有仅含有一个显色部分的结构的情况。
可适当地在能够引发与第二成分中的光可聚合基发生光致聚合反应的已知化合物中选择并使用一种或两种或两种以上化合物,作为能够与光谱增感化合物互相反应的化合物。
通过使此化合物与上述光谱增感化合物一起共存,可能高效地产生对光谱吸收波长区中的照射光过分敏感的基团。因此,可能设计以实现高敏感性并使用紫外线到红外线区中的任意光源来控制基团的产生。
作为上述“能够与光谱增感化合物互相反应的化合物”,有机硼酸盐化合物(organic borate compound)、安息香醚、含有三卤素取代的甲基的均三嗪衍生物、有机过氧化物和吖嗪(azinium)盐化合物可为适宜的,且有机硼酸盐化合物可能更适宜。通过将此“能够与光谱增感化合物互相反应的化合物”与上述光谱增感化合物一起使用,可能局部且有效地在曝光区域中产生一基团并达成高敏感性。
有机硼酸盐化合物的实例包含如JP-A-62-143044、JP-A-9-188685、JP-A-9-188686和JP-A-9-188710中描述的有机硼酸盐化合物(下文有时称为“硼酸盐化合物I”);和可从如Kinosei Shikiso no Kagaku(ChemistryofFunctional Dyes)(由CMC Publishing Co.,Ltd发行,第393到416页)和Shikizai(Color Materials)(60[4],212-224(1987))中描述的阳离子染料中获得的基于光谱增感染料的硼酸盐化合物(下文有时称为“硼酸盐化合物II”)。
此硼酸盐化合物II是在其结构内含有染料部分和硼酸盐部分的化合物,且具有三个功能:通过染料部分在曝光时的光吸收功能更有效地吸收光源能量;通过硼酸盐部分的基团释放功能来促进光反应;和同时对共存的光谱增感化合物进行去色。
具体来说,所有阳离子染料皆可适当使用,只要其最大吸收波长在300nm或更大的波长区中且优选地在400到1,100nm的波长区中。尤其是,阳离子次甲基染料、聚次甲基染料、三芳基甲烷染料、吲哚染料、吖嗪染料、吨染料、花青染料、半花青染料、若丹明染料、氮杂次甲基染料、噁嗪染料和吖啶为适宜的,且阳离子花青染料、半花青染料、若丹明染料和氮杂次甲基染料为更适宜的。
可从上述有机阳离子染料中获得的硼酸盐化合物II可通过使用有机阳离子染料和有机硼化合物阴离子同时参照欧洲专利第223,587A1号中描述的方法获得。
如先前所述,尽管从获得高敏感性和充分去色特性的观点来看硼酸盐化合物II是多官能化合物,但根据本发明一方面需要光致聚合引发剂经配置以适当地将光谱增感化合物与能够与光谱增感化合物互相反应的化合物组合。在此情况下,光致聚合引发剂更令人满意地是(1)作为光谱增感化合物与硼酸盐化合物I的组合的光致聚合引发剂,或(2)作为硼酸盐化合物I与硼酸盐化合物II的组合的光致聚合引发剂。
此时,存在于光致聚合引发剂中的光谱增感染料与有机硼酸盐化合物的使用比率归因于图像形成(例如,未反应的反应物质的去活化和分解)期间通过在固定时进行热处理而显色之后按需要而实施的光照射步骤中的光照射,从获得高敏感性和充分去色特性的观点来看非常有用。
在光致聚合引发剂(1)的情况下,在所述光致聚合引发剂中,除了对于光致聚合反应必要的光谱增感化合物与硼酸盐化合物I的比率(摩尔计=1/1)外,以充分去色留在墨粉中的光谱增感化合物中所必要的量添加硼酸盐化合物I从获得高敏感性和去色性能的观点来看尤其需要。
也就是说,光谱增感染料与硼酸盐化合物I的比率可适宜地在1/1到1/50的范围内,更适宜地在1/1.2到1/30的范围内,且最适宜地在1/1.2到1/20的范围内。当上述比率小于1/1时,不可获得充分聚合反应性和去色特性,而当其超过1/50时,光敏或热敏胶囊(或光敏或热敏胶囊层)的形成可能变得困难,且因此这并非优选的。
此外,在光致聚合引发剂(2)的情况下,从获得充分高敏感性和去色性能的观点来看尤其需要使用硼酸盐化合物I与硼酸盐化合物II的组合,使得硼酸盐部位与染料部位的比率在体积克分子浓度上相等或更大。硼酸盐化合物I与硼酸盐化合物II的比率优选地在1/1到50/1的范围内,更优选地在1.2/到30/1的范围内,且最优选地在1.2/1到20/1的范围内。当硼酸盐化合物I与硼酸盐化合物II的比率小于1/1时,基团的产生较小且不会获得充分聚合反应性和去色性能,而当其超过50/1时,不会获得充分的敏感性,且因此这并非优选的。
光致聚合引发剂中光谱增感染料与有机硼酸盐化合物的总量可适宜地在0.1到10质量%范围内,更适宜地在0.1到5质量%范围内,且最适宜地在0.1到1质量%范围内(基于含有光可聚合基团的化合物(第二成分)的使用量)。当光谱增感染料与有机硼酸盐化合物的使用量小于0.1质量%时,不可获得根据本发明一方面的效果,而当其超过10质量%时,不仅墨粉的存储稳定性可能降低,而且光敏或热敏胶囊(或光敏或热敏胶囊层)的形成可能变得困难。
-助剂-
此外,为了促进光致聚合反应,用于以链转移方式促进聚合的还原剂(例如活性氢供体或其它化合物的去氧剂和链转移剂)可进一步作为光可固化合成物中的助剂进行添加。
去氧剂的实例包含磷化氢、膦酸盐、亚磷酸盐、一代银盐,和可易于由氧氧化的其它化合物。其特定实例包含N-苯基甘氨酸、三甲基巴比妥酸、N,N-二甲基-2,6-二异丙基苯胺和N,N,N-2,4,6-五甲基苯胺。另外,硫醇、硫酮、三卤甲基化合物、洛粉碱二聚化合物、三价碘盐、锍盐、吖嗪盐、有机过氧化物、叠氮化物等也可用作聚合促进剂。
(微胶囊封装)
根据本发明一方面,例如供电子无色染料和重氮盐化合物的第一成分被囊封在胶囊中并使用。
可使用迄今已知的方法作为所述微胶囊封装方法。其实例包含美国专利第2,800,457和2,800,458号中描述的利用亲水壁形成材料的凝聚的方法;美国专利第3,287,154号、英国专利第990,443号、JP-B-38-19574、JP-B-42-446和JP-B-42-771中描述的界面聚合方法;美国专利第3,418,250和3,660,304号中描述的聚合物沉积方法;美国专利第3,796,669号中描述的使用异氰酸酯多元醇壁材料的方法;美国专利第3,914,511号中描述的使用异氰酸酯壁材料的方法;美国专利第4,001,140、4,087,376和4,089,802号中描述的使用基于脲甲醛或基于脲甲醛间苯二酚的壁形成材料的方法;美国专利第4,025,455号中描述的使用例如三聚氰胺甲醛树脂和羟丙基纤维素的壁形成材料的方法;JP-B-36-9168和JP-A-51-9079中描述的通过单体聚合进行的原位方法;英国专利第952,807和965,074号中描述的电解分散冷却方法;美国专利第3,111,407号和英国专利第930,422号中描述的喷射驱动方法;和JP-B-7-73069、JP-A-4-101885和JP-A-9-263057中描述的方法。
微胶囊封装方法并不限于这些方法。然而,根据本发明一方面,可尤其理想地使用界面聚合方法,其中将通过将第一成分溶解或分散在变为胶囊的核心部分的疏水有机溶剂中而制备的油相与具有溶解在其中的可溶于水的聚合物的水相混合,所述混合物通过均化器或类似物而乳化并分散,且接着将生成的乳化分散体加热以促使在油珠界面处发生聚合物形成反应,藉此形成由聚合物质形成的微胶囊壁。根据界面聚合方法,可在短时段内形成具有均一粒度的胶囊,且可获得具有适宜的未加工库存存储性的墨粉。
根据本发明一方面,期望的微胶囊是胶囊内部与外部的物质之间的接触通过常温下微胶囊壁(外壳)的物质隔离反应而被阻碍且仅当施加某一值或更大值的热和/或压力时胶囊内部与外部物质之间的接触才成为可能的微胶囊。此现象可通过适当地选择微胶囊壁的材料(包含在微胶囊的核心部分中的物质、添加剂等)而随着胶囊的物理特性的变化自由地受到控制。
将根据本发明一方面可使用的微胶囊壁的材料添加在油珠的内部和/或油珠的外部。微胶囊壁的材料的实例包含聚氨酯、聚脲、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、脲甲醛树脂、三聚氰胺树脂、聚苯乙烯、苯乙烯甲基丙烯酸酯共聚物,和苯乙烯丙烯酸酯共聚物。在这些物质中,聚氨酯、聚脲、聚酰胺、聚酯和聚碳酸酯是理想的,且聚氨酯和聚脲是更理想的。聚合物质也可以其两种或两种以上的混合物形式使用。
例如,所有包含第一成分的包含成分皆可为通过砂磨机或类似物而与可溶于水的聚合物、感光剂和其它显色助剂分散在一起的固体。然而,可适宜地将其用作乳化分散体,所述乳化分散体是通过先前将成分溶解在较保守地可溶于水的或不可溶于水的高沸点有机溶剂中,将溶液与含有表面活性剂和/或可溶于水的聚合物作为保护胶体的聚合物水溶液(水相)混合,并通过均化器或类似物乳化混合物而制备的。在此情况下,如果需要,可使用低沸点溶剂作为溶解助剂。另外,所有包含第一成分的包含成分也可单独乳化和分散;或可在先前混合之后溶解在高沸点溶剂和/或低沸点溶剂中,并接着乳化和分散。通过乳化和分散而形成的乳化分散体可适宜地具有不大于1μm的粒度。
乳化之后,为了促进微胶囊壁形成反应,在30到70℃下加热乳液。此外,为了防止反应期间胶囊之间的凝结,有必要通过添加水降低胶囊之间的碰撞概率或进行彻底搅动。另一方面,也可在反应期间添加用于防止凝结的分散体。关于微胶囊壁形成反应的终点,当观察到伴随聚合反应的进行而生成二氧化碳时,可认为其停止近似为终点。通常,通过进行反应若干小时,可获得其中囊封有第一成分的微胶囊。
微胶囊可适宜地经调节以便具有在0.1到3.0μm范围内且更适宜地在0.3到1.0μm范围内的体积平均粒度。
此外,在墨粉具有如图6到9中例示的结构的情况下,光敏或热敏胶囊(或光敏或热敏胶囊层)可含有粘合剂。同样情况适用于墨粉具有仅含有一个显色部分的结构的情况。
作为粘合剂,除了与用于乳化和分散用于囊封第一反应物质的上述光可固化合成物和可溶于水的聚合物的粘合剂相同的粘合剂外,还可使用可溶于溶剂的聚合物,例如丙烯酸系树脂、酚醛树脂、苯乙烯丁二烯树脂、乙基纤维素、环氧树脂和聚氨酯树脂(例如,聚苯乙烯、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯,及其共聚物)及其聚合物乳胶。明胶和聚乙烯醇为尤其适宜的。此外,下文描述的粘合树脂可用作粘合剂。
另外,有需要时,也可使用例如染料、紫外光吸收剂、增塑剂、荧光光亮剂、固化剂和抗静电剂的添加剂。Research Disclosure,第176卷,第17643条(1978年12月)和ibid.,第187卷,第18716条(1979年11月)中描述了添加剂的特定实例。
-固化剂-
在具有如图6到9中例示的结构的根据本发明一方面的墨粉中,固化剂也可共同地用于光敏或热敏胶囊(或光敏或热敏胶囊层)、中间层等的每一者中。
可使用在照相感光材料的制造中使用的“明胶固化剂”作为固化剂。其实例包含基于醛的化合物(例如,甲醛和戊二醛);美国专利第3,635,718号中描述的反应性卤化物;美国专利第3,635,718号中描述的含有反应性不饱和烯基的化合物;美国专利第3,017,280号中描述的基于氮丙啶(arizine)的化合物;美国专利第3,091,537号中描述的基于环氧树脂的化合物;例如粘氯酸的卤代甲醛;例如二羟基二噁烷和二氯二噁烷的二噁烷;美国专利第3,642,486和3,687,707号中描述的乙烯砜;美国专利第3,841,872号中描述的乙烯砜前体;和美国专利第3,640,720号中描述的酮乙烯类物质。此外,也可使用铬矾、硫酸锆、硼酸等作为无机固化剂。
-粘合树脂-
在根据本发明一方面的墨粉中,可使用用于常规墨粉中的粘合树脂。举例来说,在其中光敏或热敏胶囊分散在基质中的具有如图6中例示的结构的墨粉中,可利用粘合树脂作为配置基质的主要成分或配置光敏或热敏胶囊的外壳的材料;且在具有如图7到9中例示含有两个或两个以上层状状态的显色部分的结构(例如,同心圆结构、条纹结构和折扇结构)的墨粉中,可利用粘合树脂作为配置用于包覆墨粉的最外表面的包覆层或待提供在邻近的两个显色部分之间的中间层的材料。然而,不应认为本发明仅限于此。
粘合树脂不会明确地受到限制,且可使用已知的结晶体或非晶形树脂材料。明确地说,为了应用低温可固定性,可使用具有剧烈熔化特性的结晶聚酯树脂。
结晶树脂适宜地可具有50到110℃且更适宜地60到90℃的熔点。当熔点低于50℃时,墨粉的可存储性或固定之后墨粉图像的可存储性可能变得有问题,而当其高于110℃时,可能不会获得充分的低温固定(与常规墨粉相比)。
此外,可能存在结晶树脂展现多个熔融峰的情况。根据本发明的一方面,将其最大峰值定义为熔点。
此外,可使用例如苯乙烯丙烯酸系树脂和聚酯树脂的已知树脂材料作为非晶形聚合物(非晶形树脂)。尤其是,非晶形聚酯树脂尤其理想。根据本发明一方面使用的“非晶形聚酯树脂”通过(主要是)多羟基羧酸与多羟基醇的缩聚作用而获得。
从可易于通过调节树脂的酸值或使用离子表面活性剂等时进行乳化并分散来制备树脂颗粒分散体的观点来看,使用非晶形聚酯树脂是理想的。
根据关于通过凝胶渗透色谱法(GPC)可溶于四氢呋喃(THF)中的物质的分子量测量,可用于墨粉的非晶形聚酯的重量平均分子量(Mw)可适宜地为5,000到1,000,000,且更适宜地为7,000到500,000,且其数目平均分子量(Mn)可适宜地为2,000到10,000,其中分子量分布Mw/Mn适宜地为1.5到100,且更适宜地为2到60。
从墨粉的存储稳定性与可固定性之间的平衡的观点来看,根据本发明一方面可使用的非晶形聚酯的玻璃转化温度可适宜地为35到100℃,且更适宜地为50到80℃。当玻璃转化温度低于35℃时,墨粉的存储或显影期间易发生成块现象(墨粉颗粒凝结形成块的现象)。另一方面,当玻璃转化温度超过100℃时,墨粉的固定温度变高,且因此这并非优选的。
此外,非晶形聚酯的软化点可适宜地在80到130℃的范围内,且更适宜地在90到120℃的范围内。在软化点低于80℃的情况下,固定之后和存储期间墨粉的稳定性和墨粉图像的稳定性显著恶化。另一方面,在软化点超过130℃的情况下,低温可固定性显著恶化。
在一定条件(预加热:80℃/300sec,冲杆压力:0.980665MPa,晶粒尺寸:1mm ф×1mm,温度上升速度:3.0℃/min)下,通过使用流量测试计(Shimadzu Corporation制造,CFT-500C)来进行对非晶形聚酯的软化点的测量;且将熔化开始温度与熔化结束温度之间的中间温度定义为软化点。
-表面滑润剂-
根据本发明一方面的墨粉可含有表面滑润剂。表面滑润剂大体上用于改进表面滑润特性。
可用于墨粉的表面滑润剂不会明确地受到限制。其实例包含矿物蜡、石蜡、基于天然气的蜡及其改质产物(例如,褐煤蜡、地蜡、纯地蜡、固体石腊、微晶蜡、微晶蜡和费-托蜡(Fischer-Tropsch wax));低分子量聚烯烃(例如,聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯);通过加热展现软化点的硅酮;脂肪酸酰胺(例如,油酸酰胺、芥酸酰胺、蓖麻酰胺和硬脂酰胺);植物蜡(例如,巴西棕榈蜡、米糠蜡、小烛树腊、日本蜡和西蒙得木蜡);和动物蜡(例如,蜂蜡)。此外,可枚举具有10到18个碳原子的高碳乙醇及其混合物;和具有16到22个碳原子的高碳脂肪酸单酸甘油酯及其混合物,作为改质助剂成分。可使用从中选择的组合。
-其它添加剂-
除先前枚举的那些成分外,根据本发明一方面的墨粉可含有其它成分。这些其它成分不会明确地受到限制,而是可依据目的而适当选择。其实例包含用于常规墨粉中的各种已知添加剂,例如无机微粒、有机颗粒和电荷控制剂。此外,由于根据本发明一方面的墨粉本身促成显色,所以用于常规墨粉中的着色剂(例如颜料)基本上没有必要。然而,为了精细地调节显色时的色调,需要时可使用少量已知着色剂。
电荷控制剂用于更加改进和稳定电荷特性。可使用通常使用的各种电荷控制剂作为所述电荷控制剂,例如季铵盐化合物、基于苯胺黑的化合物、由铝、铁或铬络合物制成的染料,和基于三苯甲烷的颜料。然而,在通过如下所述的乳化聚集方法制备墨粉的情况下,从控制会影响形成在溶液中的聚集颗粒的稳定性的离子强度和减少废液污染的观点来看,几乎不溶于水的材料可为适宜的。
此外,为了应用流动性和改进清洁特性,与常规墨粉的情况一样,干燥之后可添加例如硅石、氧化铝、氧化钛和碳酸钙的无机颗粒或例如乙烯基树脂、聚酯和硅酮的树脂颗粒作为到达墨粉表面上的流动性助剂或清洁助剂,同时在干燥状态下施加剪切力。
(光显色型墨粉等的墨粉配置材料)
接着,下文将更详细描述在根据本发明一方面的墨粉是光显色型墨粉的情况下,所使用的墨粉配置材料以及用于调节各自墨粉配置材料的材料、方法等。
在此情况下,在墨粉中,使用至少第一成分、第二成分、含有第一成分的微胶囊,和含有第二成分的光可固化合成物和光可聚合化合物,且可能尤其适宜的是光致聚合引发剂(或光致聚合引发剂系统)包含在光可固化合成物中。也可包含光谱增感染料或各种助剂。此外,尽管第一成分可以固态存在于微胶囊(核心部分)内,但其也可与溶剂一起存在。
顺便提及,在光显色型墨粉中,使用供电子无色染料作为第一成分;使用受电子化合物(下文有时称为“受电子显影剂”或“显影剂”)作为第二成分;且在第一光显色型墨粉中,使用含有烯系不饱和键的可聚合化合物作为光可聚合化合物。作为第一成分的供电子无色染料、光谱增感染料和例如各种助剂的配置材料以及微胶囊封装方法与先前在光不显色型墨粉中描述的那些相同。
此外,除了上文枚举的材料外,按需要可适当地利用与使用着色剂、粘合树脂、表面润滑剂、内部添加剂、外部添加剂等来配置常规墨粉的那些材料相同的各种材料的情况与上文光不显色型墨粉中的情况相同。
-含有烯系不饱和键的可聚合化合物(光可聚合化合物)-
根据本发明一方面可使用的含有烯系不饱和键的可聚合化合物是在分子中含有至少一个烯系不饱和双键的可聚合化合物。
可使用的含有烯系不饱和键的可聚合化合物的实例包含丙烯酸及其盐、丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酸及其盐、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酰胺、马来酸酐、马来酸酯、衣康酸、衣康酸酯、苯乙烯、乙烯醚、乙烯基酯、N-乙烯杂环化合物、芳基醚和烯丙基酯。在这些物质中,含有在分子内具有至少一个未共享电子对的杂原子的可聚合化合物为适宜的。
本文提及的“含有一个未共享电子对的杂原子”意味着例如氧、氮、硫、磷和卤素的原子。可聚合化合物的特定实例包含含有酯键、酰胺键、羰基键、硫代羰基键、醚键、硫醚键或例如胺、醇、硫醇、磷化氢和卤素的基团的可聚合化合物。在这些物质中,含有酯键、酰胺键、胺、羰基键和/或醚键中的至少一者(其中每一者与其分子内的受电子显影剂具有较强互相作用)的含有烯系不饱和键的可聚合化合物为理想的;且含有酯键或酰胺键的光可聚合化合物为尤其理想的。
此外,为了使聚合效率(固化速率)改进,在分子中含有多个烯系不饱和双键的可聚合化合物为理想的。其实例包含例如三羟甲基丙烷和季戊四醇的多羟基醇的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯;和由丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯封端的环氧树脂,和由丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯封端的聚酯。
-光致聚合引发剂(或光致聚合引发剂系统)-
可在能够引发上述含有烯系不饱和键的化合物的光致聚合的化合物中选择一种化合物或两种或两种以上化合物的组合,作为适宜地根据本发明一方面使用的光致聚合引发剂。
可适宜地使用的光致聚合引发剂的特定实例包含以下化合物。也就是说,可存在在光敏或热敏记录材料领域众所周知的可有效使用的光致聚合引发剂,例如芳族酮,举例来说二苯甲酮、4,4′-双(二甲基氨基)二苯甲酮、4-甲氧基4′-二甲基氨基二苯甲酮、4,4′-二甲氧基二苯甲酮、4-二甲基氨基二苯甲酮、4-二甲基氨基苯乙酮、二苯基乙二酮、蒽醌、2-叔丁基蒽醌、2-甲基蒽醌、吨酮、噻吨酮、2-氯噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、芴酮(fluororenone)和吖啶酮;安息香和安息香醚,举例来说安息香甲基醚、安息香乙基醚、安息香异丙基醚和安息香苯基醚;2,4,5-三芳基-咪唑二聚物,举例来说2-(邻氯苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚物、2-(邻氯苯基)4,5-二(间甲氧苯基)咪唑二聚物、2-(邻氟苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚物、2-(邻甲氧苯基)-4,5-二苯基-咪唑二聚物、和2-(对甲氧苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚物;多卤代化合物,举例来说四氯化碳、苯基三溴甲基砜、苯基三氯甲基酮和如JP-A-53-133428、JP-B-57-1819、JP-B-57-6096和美国专利第3,615,455号中描述的化合物和JP-A-58-29803中描述的含有三卤素取代的甲基的均三嗪衍生物,举例来说,例如2,4,6-三(三氯甲基)均三嗪、2-甲氧基-4,6-双(三氯甲基)均三嗪、2-氨基-4,6-双(三氯甲基)均三嗪和2-(对甲氧基苯乙烯基)-4,6-双(三氯甲基)均三嗪的化合物;JP-A-59-189340中描述的有机过氧化物,举例来说,例如甲基乙基酮过氧化物、环已酮过氧化物、3,3,5-三甲基环己酮过氧化物、苯甲酰过氧化物、二过氧基异邻苯二甲酸二叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-二-(苯甲酰过氧基)己烷、过氧苯甲酸叔丁酯、a,a′-双(叔丁基过氧化异丙基}苯、二异丙苯基过氧化物和3,3′,4,4′-四(叔丁基过氧化羰基)-二苯甲酮的化合物;美国专利第4,743,530号中描述的吖嗪盐化合物;欧洲专利第0223587号中描述的有机硼化合物,举例来说硼酸三苯基丁酯的四甲基铵盐、硼酸三苯基丁酯的四丁基铵盐和硼酸三(对甲氧苯基)丁酯的四甲基铵盐;和除此之外,二芳基三价碘盐和铁芳烃络合物。
光致聚合引发剂的含量可适宜地为0.01到20质量%,更适宜地为0.2到15质量%,且最适宜地为1到10质量%(基于光可固化合成物的总重量)。当光致聚合引发剂的含量小于0.01质量%时,敏感性可能不充分,而当其超过10质量%时,可能不会预期敏感性的增加。
-受电子显影剂(第二成分)-
受电子显影剂的实例包含苯酚衍生物、含有硫的苯酚衍生物、有机羧酸衍生物(例如,水杨酸、硬脂酸和间苯二酚酸(recorcylic acid))及其金属盐、磺酸衍生物、脲或硫脲衍生物、酸性粘土、膨润土(bentonite)、酚醛清漆树脂(novolac resin)、金属处理的酚醛清漆树脂和金属络合物。
除了Japanese Journal of Paper Technology(1985),第49到54页和第65到70页外,JP-B-40-9309、JP-B-45-14039、JP-A-52-140483、JP-A-48-51510、JP-A-57-210886、JP-A-58-87089、JP-A-59-11286、JP-A-6Q-176795和JP-A-61-95988中也描述了这些实例。
此受电子化合物可单独使用或以其两种或两种以上组合使用。受电子化合物的使用量可适宜地在10到4,000质量%范围内,且尤其适宜地在100到2,000质量%范围内(基于供电子无色染料)。
另外,除了这些化合物外,需要时可在光可固化合成物中添加热聚合引发剂。添加热聚合引发剂是为了防止发生热聚合或随着光可固化合成物的时间发生聚合,且通过使用此热聚合引发剂,光可固化合成物在制备或存储时的化学稳定性可增强。热聚合引发剂的实例包含对甲氧基苯酚、氢醌、叔丁基儿茶酚、连苯三酚、2-羟基二苯甲酮、4-甲氧基-2-羟基二苯甲酮、氯化亚铜、吩噻嗪、氯醌、萘胺、β-萘酚、2,6-二叔丁基-对甲酚、硝基苯、二硝基苯、苦味酸和对甲苯胺。热聚合引发剂的适宜添加量可适宜地为0.001到5质量%,且更适宜地为0.01到1质量%(基于光可固化合成物的总重量)。当热聚合引发剂的添加小于0.001质量%时,热稳定性恶化,而当其超过5质量%时,敏感性降低。
顺便提及,如果需要,光可固化合成物可囊封在微胶囊中并使用。举例来说,可通过参看欧洲专利第0223587号和上述专利来实现囊封。
与光显色类型墨粉的情况一样,可在0.1到3μm的范围内,且更适宜地在0.3到1.0μm的范围内适宜地调节微胶囊的体积平均粒度。
另外,供电子无色染料可在微胶囊中处于溶液状态或固态。在共同使用一溶剂的情况下,共同用于胶囊内的溶剂的量,基于供电子无色染料的100质量份,可适宜地为1到500质量份的比例。
此外,为了改进图像或类似物的耐光性,需要时可在根据本发明一方面的墨粉中使用紫外光吸收剂。可使用此项技术中已知的化合物作为紫外光吸收剂,例如基于苯并三唑的化合物、基于苯乙烯酯的化合物、基于氨基亚丙烯基丙二腈的化合物和基于二苯甲酮(benzophenol)的化合物。
在根据本发明一方面的墨粉是通过例如下文描述的乳化聚集方法的湿式制备方法制备的情况下,制备其中分散有微胶囊的分散体或其中分散有光可固化合成物的分散体。用于制备此分散体的溶剂的实例包含水、醇(例如,甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、甲基溶纤剂,和1-甲氧基-2-丙醇),基于卤素的溶剂(例如,二氯甲烷和氯乙烯)、酮(例如,丙酮、环已酮,和甲基乙基酮)、酯(例如,甲基溶纤剂乙酸酯、乙酸乙酯和乙酸甲酯)、甲苯和二甲苯。所述溶剂可单独使用或以其两种或两种以上的混合物形式使用。在这些物质中,水尤其理想。
-其它-
除了上述材料外,关于粘合树脂、用于光显色型墨粉中的表面润滑剂和其它添加剂,可使用与已描述的光不显色型墨粉中的那些材料相同的材料。墨粉的粒度和形状等也与光不显色型墨粉中的相同。
此外,只要显色控制的显色特性不受到不利影响,针对光显色型墨粉而枚举的材料等可用于光不显色型墨粉,且针对光不显色型墨粉而枚举的材料等可用于光显色型墨粉。
(墨粉生成过程)
接着,下文中将明确地描述墨粉生成过程。
根据本发明一方面使用的墨粉可适宜地通过利用例如乳化聚集方法的已知湿式制备方法来制备。湿式制备方法在墨粉具有加热时至少利用材料扩散而经历显色的配置的情况下(例如,已提及的两种或两种以上反应成分包含在不同基质中的情况)可尤其适宜。此外,通过利用湿式制备方法,制备墨粉的情况下的最大处理温度可控制在低水平,使得容易防止墨粉生成过程中的显色。
顺便提及,从防止墨粉生成过程中的显色的观点来看,利用湿式制备方法的情况下的最大处理温度可适宜地不高于90℃,且更适宜地不高于80℃。然而,在处理温度过低的情况下,由于墨粉本身的制备变得困难,所以最大处理温度可适宜地为40℃或更高。
此外,湿式制备方法的利用尤其适于制备具有以下结构的墨粉:包含在各自之间的互相反应中显色的第一成分和第二成分、光可固化合成物和分散在光可固化合成物中的微胶囊,第一成分包含在微胶囊中,且第二成分包含在光可固化合成物中。
顺便提及,尽管用于具有上述结构的墨粉的微胶囊可尤其适宜地为热敏微胶囊,但其可为响应光或其它刺激的微胶囊。
为了生成墨粉,尽管可利用已知的湿式制备方法,但可能尤其适宜的是利用湿式制备方法中的乳化聚集方法,因为不仅可将最大处理温度控制在低水平,而且具有图6和7等中例示的各种结构的墨粉的制备较容易。
此外,与含有颜料和粘合树脂作为主要成分的常规墨粉相比,由于具有上述结构的墨粉含有大量光可固化合成物,所述光可固化合成物含有低分子量成分作为主要成分,所以在墨粉的粒化过程中获得的颗粒的强度容易变得不充分。然而,根据乳化聚集方法,由于不需要高剪切力,所以在此点上也可能适宜地利用乳化聚集方法。
接着,下文中将更详细描述利用乳化聚集方法的墨粉的生成过程。一般来说,在制备配置墨粉的各种材料的分散体之后,乳化聚集方法包含:聚集步骤,其用于在其中混合有两种或两种以上分散体的原料分散体中形成聚集颗粒;和熔合步骤,其用于熔合形成在原料分散体中的聚集颗粒。如果需要,在聚集步骤与熔合步骤之间进行附着步骤(包覆层形成步骤),其用于通过将能够形成包覆层的成分附着在聚集颗粒的表面上来形成包覆层。
在根据本发明一方面使用的墨粉的生成过程中,尽管待用作原料的各种分散体及其组合的种类不同,但除了聚集步骤和熔合步骤外,如果需要可通过适当组合附着步骤来制备墨粉。
下文将更详细描述通过利用乳化聚集方法具有如图6中例示的显色部分分散结构的墨粉或具有图7中例示的同心圆结构的墨粉的生成过程。
A.具有显色部分分散结构的墨粉的生成过程
首先,下文将描述利用乳化聚集方法来生成具有显色部分分散结构的墨粉的过程。
在此情况下,首先,通过经历以下步骤来制备能够以彼此不同颜色显色的至少一种光敏或热敏胶囊分散体:(a1)第一聚集步骤,其用于在含有微胶囊分散体(其中分散有含有第一成分的微胶囊)和光可固化合成物分散体(其中分散有含有第二成分的光可固化合成物)的原料分散体中形成第一聚集颗粒;(b1)附着步骤,其用于将其中分散有树脂颗粒的第一树脂颗粒分散体添加到其中形成有第一聚集颗粒的原料分散体中;和(c1)第一熔合步骤,其用于将含有聚集颗粒的原料分散体加热到附着有树脂颗粒的表面上以促使熔合,藉此获得第一熔合颗粒(光敏或热敏胶囊)。
随后,可通过经历以下步骤获得具有显色部分分散结构的墨粉:(d1)第二聚集步骤,其用于在混合溶液中形成第二聚集颗粒,所述混合溶液是上述至少一种光敏或热敏胶囊分散体与其中分散有树脂颗粒的第二树脂颗粒分散体的混合物;和(e1)第二熔合步骤,其用于加热含有第二聚集颗粒的混合溶液以获得第二熔合颗粒。
顺便提及,关于用于第二聚集步骤中的光敏或热敏胶囊分散体的种类,其两种或两种以上的组合可为适宜的。此外,按照实际情况来说,通过(a1)到(c1)步骤获得的光敏或热敏胶囊可用作墨粉(即,仅含有一个显色部分的墨粉)。
-各种分散体的制备-
接着,下文中将描述利用上述乳化聚集方法来制备用于墨粉生成过程中的各种分散体的方法。
通过使用离子表面活性剂将通过乳化聚集或类似方法制备的树脂颗粒分散在溶剂中来制备树脂颗粒分散体。或者,通过将树脂颗粒溶解在能够溶解其中的树脂的溶剂中,随后通过反相乳化来制备树脂颗粒分散体。顺便提及,树脂颗粒分散体中的分散媒质的实例包含水媒质和有机溶剂。
此外,通过将表面滑润剂与离子表面活性剂或高分子量电解液(例如,高分子量酸和高分子量碱)一起分散在水中,并以熔点或更高温度加热分散体,随后通过能够施加较强剪切力的装置将其磨碎来制备表面滑润剂分散体。
用于通过上述机械措施细微分散的装置的实例包含Manton-Goulin高压均化器(由Goulin Corporation制造)、连续超声波均化器(由NipponSeiki Co.,Ltd.制造)、纳米均化器(Nanomizer)(由Nanomizer Inc.制造)、微流化床器(由Mizuho Industrial Co.,Ltd.制造)、Burrell均化器、切碎器(由Mitsui Mining Co.,Ltd.制造)和手提式超声波焊机(由Eurotec,Ltd.制造)。
可利用通过将利用上述各种微胶囊封装方法制备的微胶囊分散在含有可溶于水的粘合剂的溶液中而产生的乳液作为微胶囊乳液。
此外,通过将树脂成分(例如可溶于水的粘合剂)、溶剂成分(例如水)和表面活性剂等添加并混合在配置光可固化合成物的各种成分中并接着通过能够施加强剪切力的装置磨碎混合物来获得光可固化合成物分散体。
顺便提及,为了易于以期望值调节墨粉尺寸和粒度分布,包含在除微胶囊分散体以外的各种分散体中的微粒的粒度可适宜地不大于1μm,且更适宜地在100到300nm范围内。
-(a1)第一聚集步骤-
在第一聚集步骤中,在含有微胶囊分散体(其中分散有含有第一成分的微胶囊)和光可固化合成物分散体(其中分散有含有第二成分的光可固化合成物)的原料分散体中形成第一聚集颗粒。
在第一聚集步骤中,在原料分散体中添加聚集剂之后,需要时加热混合物以聚集原料分散体中的微粒,藉此形成第一聚集颗粒。
顺便提及,加热温度为室温到40℃,且如果需要,可将所述温度进一步升高到接近60℃。
在室温下,在借助旋转剪切均化器或类似物搅拌下添加聚集剂,藉此使原料分散体的pH为酸性(pH=约2到4),从而进行聚集颗粒的形成。
作为用于第一聚集步骤中的聚集剂,具有与用作待添加在原料分散体中的分散剂的表面活性剂相反极性的表面活性剂,即不仅无机金属盐而且二价或多价金属络合物皆可适宜地使用。明确地说,使用金属络合物的情况尤其理想,因为可减少表面活性剂的使用量并改进了电荷特性。
-(b1)附着步骤-
在附着步骤中,将其中分散有树脂颗粒的第一树脂颗粒分散体添加到其中形成有第一聚集颗粒的原料分散体中,藉此将树脂颗粒附着到聚集颗粒表面上。以此方式,可能形成对应于光敏或热敏胶囊的外壳部分的包覆层。
可通过额外将第一树脂颗粒分散体添加到已在聚集步骤中形成有聚集颗粒(核心颗粒)的分散体中来进行包覆层的形成。可使用结晶树脂和非晶形树脂中的任一者作为用于第一树脂颗粒分散体中的粘合树脂成分;且表面润滑剂分散体也可与第一树脂颗粒分散体一起使用。此外,表面润滑剂分散体可代替第一树脂颗粒分散体使用。
顺便提及,表面活性剂可用于粘合树脂的乳化聚集、各种微粒成分的分散、更微细颗粒的聚集、聚集颗粒的稳定等。具体来说,共同地使用阴离子表面活性剂(例如,硫酸盐碱、磺酸盐碱、磷酸盐碱和肥皂)、阳离子表面活性剂(例如,胺盐型和季铵盐型)或非离子表面活性剂(例如,聚乙二醇碱、烷基酚氧化乙烯加合物碱,和多元醇碱)也是有效的。可使用例如旋转剪切均化器的一般装置和例如球磨机、砂磨机和珠磨机(Dyno Mill)的含有媒质的装置作为分散措施。
-(c1)第一熔合步骤-
在第一熔合步骤中,将含有聚集颗粒的原料分散体加热到附着有树脂颗粒的表面上以促使熔合,藉此获得第一熔合颗粒(光敏或热敏胶囊)。
在第一熔合步骤中,通过在约6.5到8.5的范围内调节含有通过第一聚集步骤和附着步骤获得的聚集颗粒的悬浮液pH值,停止聚集的进程,且接着进行加热以熔合聚集颗粒。
在用于形成包覆层的粘合树脂(和/或表面润滑剂)的玻璃转化温度或更高温度或熔点或更高温度的温度下进行加热。
顺便提及,设定加热温度,达到配置微胶囊外壳的材料熔化且外壳结构不消失的程度,且在考虑配置微胶囊外壳的材料的热阻和配置光敏或热敏胶囊外壳的材料可熔的温度的同时大体上确定所述加热温度。一般来说,加热温度可适宜地在40到90℃范围内,且更适宜地在50到80℃范围内。
当加热温度超过90℃时,微胶囊外壳可能消失以促使显色,而当其低于40℃时,可能存在以下情况:未充分实现熔合,使得光敏或热敏颗粒在过去的过程中分解。
-(d1)第二聚集步骤-
针对待分散在墨粉中的每种(可显色的颜色)光敏或热敏胶囊进行上述(a1)到(c1)步骤,藉此制备可以彼此不同颜色显色的两种或两种以上光敏或热敏胶囊分散体。
随后,在第二聚集步骤中,在混合溶液中形成第二聚集颗粒,所述混合溶液是所述两种或两种以上光敏或热敏胶囊分散体与其中分散有树脂颗粒的第二树脂颗粒分散体的混合物。顺便提及,需要时可在上述混合溶液中添加例如表面润滑剂分散体的其它成分的分散体。
第二聚集步骤也基本上以与第一聚集步骤中相同的方式进行,只是待用于聚集的溶液的合成物不同。也就是说,在混合分散体中添加聚集剂之后,加热混合物以聚集光敏或热敏颗粒和混合物中的树脂颗粒,藉此形成第二聚集颗粒。顺便提及,在第二聚集颗粒的形成期间或之后可能适宜的是,额外添加其中分散有非晶形树脂颗粒的树脂颗粒分散体,藉此通过所述非晶形树脂颗粒来包覆第二聚集颗粒的表面。
顺便提及,加热温度可适宜地为非晶形树脂颗粒可彼此熔合或与其它材料熔合的温度。具体来说,可能适宜的是,所述温度比非晶形树脂颗粒的玻璃转化温度高若干摄氏度到数十摄氏度。
-(e1)第二熔合步骤-
在第二熔合步骤中,加热含有第二聚集颗粒的混合溶液以获得第二熔合颗粒(湿润状态的墨粉)。
在第二熔合步骤中,通过在约6.5到8.5的范围内调节含有通过第二聚集步骤获得的聚集颗粒的悬浮液pH值,停止聚合的进程,且接着进行加热以熔合聚集颗粒。
在用于形成包覆层的粘合树脂的玻璃转化温度或更高温度或熔点或更高温度的温度下进行加热。
顺便提及,在考虑配置微胶囊外壳的材料的热阻、配置光敏或热敏胶囊外壳的材料的热阻,和用于第二聚集颗粒的形成的粘合树脂可熔的温度的同时来确定所述加热温度。一般来说,加热温度可适宜地在40到90℃范围内,且更适宜地在50到70℃范围内。
当加热温度超过90℃时,微胶囊外壳可能消失以促使显色,且分散在可以一种颜色显色的光敏或热敏胶囊中的第二成分可能分散在光敏或热敏胶囊外部且进一步分散到可以另一颜色显色的光敏或热敏胶囊中,使得图像形成时不获得充分显色。
另一方面,当加热温度低于40℃时,可能存在未充分实现熔合使得墨粉颗粒在例如清洁和干燥的后续步骤中分解的情况。
-清洁和干燥步骤和其类似步骤-
在第二熔合步骤之后,通过经历任意清洁步骤、固液分离步骤和干燥步骤来获得期望的墨粉。然而,考虑到电荷特性,所述清洁步骤可理想地为通过以经离子交换的水进行充分置换的清洁步骤。此外,尽管固液分离步骤不会明确地受到限制,但从生产率的观点来看,抽吸过滤、加压过滤等可为适宜的。此外,尽管干燥步骤不会明确地受到限制,但从生产率的观点来看可适宜地使用冷冻干燥、气流喷射干燥、流化干燥、振动型流化干燥等。此外,需要时可在干燥之后在墨粉颗粒中添加先前描述的各种外部添加剂。
B.具有同心圆结构的墨粉的生成过程
接着,下文将描述利用乳化聚集方法来生成具有同心圆结构的墨粉的过程。
在此情况下,首先,通过经历以下步骤来制备光敏或热敏胶囊分散体:(a2)第一聚集步骤,其用于在含有第一微胶囊分散体(其中分散有含有第一成分的微胶囊)和第一光可固化合成物分散体(其中分散有含有第二成分的光可固化合成物)的原料分散体中形成第一聚集颗粒;(b2)附着步骤,其用于将其中分散有树脂颗粒的第一树脂颗粒分散体添加到其中形成有聚集颗粒的原料分散体,藉此将树脂颗粒附着到聚集颗粒表面上;和(c2)第一熔合步骤,其用于将含有聚集颗粒的原料分散体加热到附着有树脂颗粒的表面上以促使熔合,藉此获得光敏或热敏胶囊。
随后,可通过经历以下步骤获得具有同心圆结构的墨粉:(d2)光敏或热敏层形成步骤,其通过将含有第二微胶囊分散体(其中分散有含有第一成分的微胶囊)和第二光可固化合成物分散体(其中分散有含有第二成分的光可固化合成物)的原料分散体添加到上述光敏或热敏胶囊分散体中,藉此在光敏或热敏胶囊的表面上形成可以不同于光敏或热敏胶囊的颜色显色的光敏或热敏层;和(e2)包覆层形成步骤,其通过在光敏或热敏层形成步骤之后将其中分散有树脂颗粒的第二树脂颗粒分散体添加到原料分散体中以将树脂颗粒附着到光敏或热敏层的表面上,藉此形成包覆层;和(f2)第二熔合步骤,其用于加热含有其中已通过将树脂颗粒附着到光敏或热敏层的表面上而形成包覆层的第二聚集颗粒的原料分散体,藉此获得熔合颗粒。
在制备具有同心圆结构的含有可以彼此不同颜色显色的三种或三种以上显色部分的墨粉的情况下,将依次进行光敏或热敏层形成步骤(d2)、包覆层形成步骤(e2)和第二熔合步骤(f2)的过程另外重复一次或一次以上。以此方式,可能使通过个别光敏或热敏形成步骤而形成的两个或两个以上光敏或热敏层和光敏或热敏胶囊中的每一者的可显色颜色彼此不同。
此外,在所述步骤的每一者中,需要时可共同使用含有其它成分的分散体。举例来说,表面滑润剂分散体可用于第一聚集步骤、粘合步骤、光敏或热敏层形成步骤或包覆层形成步骤中。
接着,下文将更详细描述所述步骤的每一者。首先,待用于个别步骤中的各种分散体的制备方法与制备上述具有光敏或热敏胶囊分散结构的墨粉的情况中的那些方法相同。
此外,(a2)到(c2)步骤可基本上以与上述(a1)到(c1)步骤相同的方式进行。然而,通过(a2)到(c2)步骤制备的光敏或热敏胶囊分散体仅有一种。
光敏或热敏层形成步骤(d2)和随后待进行的包覆层形成步骤(e2)可以与上述(a1)和(b1)步骤中相同的方式进行,只是光敏或热敏层和包覆层依次堆叠并形成在变成核心层(核心颗粒)的光敏或热敏胶囊颗粒上。以此方式,获得第二聚集颗粒,其中光敏或热敏胶囊颗粒配置核心层,且光敏或热敏层和包覆层依次堆叠以便包覆此核心层。
顺便提及,在包覆层形成步骤(e2)中形成的包覆层配置包覆墨粉表面的表面层(在最终形成为墨粉的情况下),或提供在彼此邻近的两个光敏或热敏层之间的中间层。此处,在此包覆层在形成墨粉时配置表面层的情况下,可能尤其适宜的是在包覆层形成步骤(e2)中使用利用非晶形树脂的树脂颗粒分散体。
第二熔合步骤(f2)也可基本上以与(e1)步骤中相同的方式进行。顺便提及,在考虑配置微胶囊外壳的材料的热阻、配置光敏或热敏胶囊的外壳或中间层(在(d2)到(f2)步骤重复进行两次或两次以上的情况下)的材料的热阻,和用于第二聚集颗粒的形成的粘合树脂可熔的温度的同时来确定第二熔合步骤中的加热温度。一般来说,加热温度可适宜地在40到90℃范围内,且更适宜地在50到80℃范围内。
当加热温度超过90℃时,微胶囊外壳可能消失以促使显色,且分散在可以一种颜色显色的显色部分(光敏或热敏胶囊和/或光敏或热敏层)中的第二成分可能分散在显色部分(光敏或热敏胶囊和/或光敏或热敏层)外部且进一步分散到可以另一颜色显色的显色部分(光敏或热敏胶囊和/或光敏或热敏层)中,使得图像形成时不获得充分显色。
另一方面,当加热温度低于40℃时,可能存在未充分实现熔合使得墨粉颗粒在例如清洁和干燥的后续步骤中分解的情况。
在所述系列步骤之后,可通过以相同方式进行清洁和干燥步骤等来获得墨粉。
根据本发明一方面使用的墨粉的体积平均粒度不会明确地受到限制,且可依据墨粉结构、待包含在墨粉中的显色部分的种类和数目而进行适当调节。
然而,当可以彼此不同颜色显色的待包含在墨粉中的显色部分的种类的数目为约两个到四个时(例如,在墨粉含有可分别显色黄色、青色和品红色的三种显色部分的情况下),可能适宜的是体积平均粒度在对应于每一墨粉结构的以下范围内。
也就是说,在墨粉的结构是如图6中例示的显色部分分散结构的情况下,墨粉的体积平均粒度可适宜地在5到40μm范围内,且更适宜地在10到20μm范围内。此外,包含在具有此粒度的光敏或热敏胶囊分散结构类型的墨粉中的光敏或热敏胶囊的体积平均粒度可适宜地在1到5μm范围内,且更适宜地在1到3μm范围内。
当体积平均粒度小于5μm时,由于待包含在墨粉中的显色成分的量较小,所以颜色再现性可能恶化,或图像密度可能降低。另一方面,当体积平均粒度超过40μm时,图像表面的不规则性变大,使得图像表面上可能产生不均匀光泽,或图像质量可能降低。
顺便提及,在其中分散有多个光敏或热敏胶囊的光敏或热敏胶囊分散结构类型的墨粉中,与使用着色剂的常规小型墨粉(体积平均粒度:约5到10μm)相比,粒度趋于变大。然而,由于不是由墨粉的粒度而是由光敏或热敏胶囊的粒度来确定图像的分辨率,所以可获得具有较高清晰度的图像。另外,由于较好的能量流动性,即使当外部添加剂的量较小时,也不仅可确保充分流动性,而且可改进可显影性和清洁特性。
在分别如图7到9中例示的同心圆结构型、条纹结构型或折扇结构型墨粉的情况下,由于与光敏或热敏胶囊分散结构型墨粉相比不必考虑光敏或热敏胶囊的粒化,所以尺寸的小型化较容易。此墨粉的体积平均粒度可适宜地在3到40μm范围内,且更适宜地在5到15μm范围内。当体积平均粒度小于3μm时,墨粉的形成本身可能变得困难。另一方面,当体积平均粒度超过40μm时,图像表面的不规则性变大,使得图像表面上可能产生不均匀光泽,或图像质量可能降低。
此外,可能适宜的是,根据本发明一方面的墨粉具有不大于1.30的体积平均粒度分布指数GSDV,和0.95或更大的体积平均粒度分布指数GSDV与数目平均粒度分布指数GSDP的比率(GSDV/GSDP)。
可能更适宜的是,墨粉具有不大于1.25的体积平均粒度分布指数GSDV,和0.97或更大的体积平均粒度分布指数GSDV与数目平均粒度分布指数GSDP的比率(GSDV/GSDP)。
当体积平均粒度分布指数GSDV超过1.30时,图像的分辨率可能降低,且当体积平均粒度分布指数GSDV与数目平均粒度分布指数GSDP的比率(GSDV/GSDP)小于0.95时,墨粉的电荷特性可能降低,或可能产生由于墨粉的散射、雾的生成或类似原因而造成的图像缺陷。
顺便提及,根据本发明一方面,以以下方式测量并计算墨粉的体积平均粒度和上述体积平均粒度分布指数GSDV及数目平均粒度分布指数GSDP值。
首先,关于通过使用例如Coulter Multisizer II(由Beckman-Coulter制造)的分析仪测量到的墨粉的粒度分布,从相对于所划分的粒度范围(通道)来说根据较小粒度侧画出个别墨粉颗粒的体积和数目的累积分布;且将累积量为16%的粒度定义为体积平均粒度D16V和数目平均粒度D16P;且将累积量为50%的粒度定义为体积平均粒度D50V和数目平均粒度D50P。类似地,将累积量为84%的粒度定义为体积平均粒度D84V和数目平均粒度D84P。在此情况下,将体积平均粒度分布指数(GSDV)定义为(D84V/D16V)1/2;且将数目平均粒度分布指数(GSDP)定义为(D84V/D16P)1/2。通过使用这些关系表达式,可计算体积平均粒度分布指数(GSDV)和数目平均粒度分布指数(GSDP)。
此外,可通过使用(例如)激光衍射型粒度分布分析仪(由Horiba,Ltd.制造,LA-700)来测量上述微胶囊和光敏或热敏胶囊的体积平均粒度。
此外,根据本发明一方面的墨粉可适宜地具有110到130范围内的形状因数SF1,如以下表达式(2)表示。
SF1=(ML2/A)×(π/4)×100 (2)
在以上表达式(2)中,ML表示墨粉的最大长度(μm),且A表示墨粉的投影面积(μm2)。
当形状因数SF1小于110时,由于图像形成期间在转移步骤中墨粉很可能留在图像载体的表面上,所以此残余墨粉的去除是必要的。在所述情况下,在通过刀片等进行清洁的过程中清洁特性容易恶化。因此,可能产生图像缺陷。
另一方面,当形状因数SF1超过130时,在将墨粉用作显影剂的情况下,墨粉可能由于与显影单元内的载体碰撞而受到破坏。在此情况下,因此精细粉末的量增加,使得图像载体或类似物的表面被已在墨粉表面上曝光的表面润滑剂玷污,藉此可能使电荷特性恶化。并且,可能产生问题,例如由于精细粉末而导致生成雾。
通过使用Luzex图像处理器(由Nireco.Corpora tion制造,FT),以以下方式测量形状因数SF1。首先,通过摄像机在Luzex图像处理器上俘获喷射在载片上的墨粉的光学显微图像;测量50或更多份墨粉的最大长度(ML)和投影面积(A),且测量个别墨粉的最大长度和投影面积的平方,接着根据以上表达式(2)确定形状因数SF1。
顺便提及,为了应用流动性和改进清洁特性,与通常墨粉一样,在干燥之后可添加无机颗粒(例如硅石、氧化铝、氧化钛和碳酸钙)或树脂颗粒(例如乙烯基树脂、聚酯和硅酮)作为到达根据本发明一方面的墨粉表面上的流动性助剂或清洁助剂,同时在干燥状态下施加剪切力。
添加在墨粉中的无机氧化物微粒的实例包含SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO·SiO2、K2O·(TiO2)n、Al2O3·2SiO2、CaGo3、MgCO3、BaSO4和MgSO4。在这些物质中,硅石微粒和氧化钛微粒尤其理想。可能需要事先使无机氧化物微粒的表面疏水。此疏水处理较有效,因为其不仅改进墨粉的粉末流动性,而且改进电气化的环境相依性和对载体玷污的阻力。
<显影剂>
尽管按照实际情况来说根据本发明一方面使用的墨粉可用作一个成分的显影剂,但其可适宜地用作由载体和根据本发明一方面的墨粉组成的两个成分的显影剂中的墨粉。
此处,从彩色图像可用一种显影剂形成的问题的观点来看,显影剂可适宜地为(1)以下类型的显影剂:具有一种具有两种或两种以上显色部分的墨粉,所述显色部分含有上述光可固化合成物和分散在光可固化合成物中的微胶囊,其中包含在墨粉中的所述两种或两种以上显色部分能够以彼此不同颜色显色;或(2)以下类型的显影剂:具有两种或两种以上具有一种显色部分的墨粉,所述显色部分含有混合状态的上述光可固化合成物和分散在光可固化合成物中的微胶囊,其中所述两种或两种以上墨粉的所述显色部分能够以彼此不同颜色显色。
举例来说,在前一类型的显影剂中,可能适宜的是,三种显色部分包含在墨粉中且所述三种显色部分分别由能够以黄色显色的黄色显色部分、能够以品红色显色的品红色显色部分和能够以青色显色的青色显色部分组成;且在后一类型的显影剂中,可能适宜的是,显色部分能够以黄色显色的黄色显色部分、显色部分能够以品红色显色的品红色显色部分和显色部分能够以青色显色的青色显色部分以混合状态包含在内。
可用于两个成分的显影剂中的载体可适宜地是其中在核心材料的表面上包覆树脂的载体。载体的核心材料不会因满足上述条件而明确受到限制,且其实例包含例如铁、钢、镍和钴的磁性金属;其与锰、铬、稀土金属或其类似物的合金;和例如铁氧体和磁铁矿的磁性氧化物。在这些物质中,从核心材料的表面特性和核心材料的电阻率的观点来看,铁氧体为适宜的;且与锰、锂、锶、镁或类似物的合金尤其适宜。
此外,用于包覆核心材料的表面的树脂不会明确受到限制,只要其可用作基质树脂且可适当地依据目的进行选择。
在上述两个成分的显影剂中,根据本发明一方面的墨粉与上述载体的混合比率(重量比率)可适宜地在约1/100到30/100范围内,且更适宜地在约3/100到20/100范围内(依据墨粉与载体的比率)。
[实例]
下文将参照以下实例更明确描述本发明,但不应认为本发明仅限于以下实例。顺便提及,以下实例中术语“份”和“%”分别表示“质量份”和“质量%”。
<墨粉的制备>
首先,将描述以下实例中使用的墨粉。顺便提及,在墨粉的制备中,光可固化合成物分散体的制备和使用光可固化合成物分散体进行的一系列墨粉的制备都在黑暗地点进行。
A.光不显色型墨粉:
(微胶囊分散体的制备)
-微胶囊分散体(1)-
将能够以黄色显色的8.9份供电子无色染料(1)溶解在16.9份乙酸乙酯中,接着向其中添加20份胶囊壁材料(由Takeda PharmaceuticalCompany Limited制造,商标名TAKENATE D-110N)和2份胶囊壁材料(由Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.制造,商标名MILLIONATEMR200)。
将产生的溶液添加在42份8%邻苯二甲酰化明胶、14份水和1.4份10%十二烷基苯磺酸钠溶液的混合溶液中,且接着在20℃温度下将混合物乳化并分散以获得乳液。接着,将72份2.9%四亚乙基五胺水溶液添加到产生的乳液中,且在搅拌的同时将混合物加热到60℃。在过去2小时之后,获得在核心部分中含有供电子无色染料(1)且具有0.5μm的平均粒度的微胶囊分散体(1)。
顺便提及,配置包含在此微胶囊分散体(1)中的微胶囊的外壳的材料(此材料为TAKANATE D-110与MILLIONATE MR200在与先前所述条件大体上相同的条件下发生反应所产生的材料)具有100℃的玻璃转化温度。
-微胶囊分散体(2)-
微胶囊分散体(2)以与制备微胶囊分散体(1)的情况中相同的方式获得,只是将供电子无色染料(1)变为供电子无色染料(2)。
此分散体中的微胶囊具有0.5μm的平均粒度。
-微胶囊分散体(3)-
微胶囊分散体(3)以与制备微胶囊分散体(1)的情况中相同的方式获得,只是将供电子无色染料(1)变为供电子无色染料(3)。
此分散体中的微胶囊具有0.5μm的平均粒度。
顺便提及,供电子无色染料(1)到(3)(其每一者皆用于制备微胶囊分散体)的化学结构式展示如下。
供电子无色染料(1)
供电子无色染料(2)
供电子无色染料(3)
(光可固化合成物分散体的制备)
-光可固化合成物分散体(1)-
在42℃下,将100.0份含有可聚合基的受电子化合物(1)与(2)的混合物(混合比率为50/50)和0.1份热聚合抑制剂(ALI)溶解在125.0份乙酸异丙酯(水中溶解度约为4.3%)中以制备混合溶液I。
在42℃下,将18.0份六芳基二咪唑(1)[2,2′-双(2-氯苯基)-4,4′,5,5′-四苯基-1,2′-二咪唑]、0.5份非离子有机染料和6.0份有机硼化合物添加在此混合溶液I中并使其溶解以制备混合溶液II。
将混合溶液II添加在300.1份8%明胶水溶液与17.4份10%表面活性剂(1)水溶液的混合溶液中;通过使用均化器(由Nippon Seiki Co.,Ltd.制造)以10,000rpm的转数乳化混合物持续5分钟;且接着使乳液在42℃下经受去溶剂化处理持续3小时以获得具有30%固体含量的光可固化合成物分散体(1)。
-光可固化合成物分散体(2)-
将5份以下含有可聚合基的受电子化合物(3)添加在0.6份以下有机硼酸盐化合物(I)(硼酸盐化合物II)、0.1份以下基于光谱增感染料的硼酸盐化合物(I)(硼酸盐化合物II)、0.1份以下用于实现高敏感性的助剂(1)和3份乙酸异丙酯(水中溶解度约为4.3%)的混合溶液中。
将产生的溶液添加在13份13%明胶水溶液、0.8份2%以下表面活性剂(2)的水溶液和0.8份2%以下表面活性剂(3)的水溶液的混合溶液中,且通过使用均化器(由Nippon Seiki Co.,Ltd.制造)以10,000rpm的转数乳化混合物持续5分钟以获得光可固化合成物分散体(2)。
-光可固化合成物分散体(3)-
光可固化合成物分散体(3)以与制备光可固化合成物分散体(2)的情况中相同的方式获得,只是使用0.1份上述基于光谱增感染料的硼酸盐化合物(II)(硼酸盐化合物II)代替基于光谱增感的硼酸盐化合物(I)。
顺便提及,用于制备光可固化合成物分散体(1)的含有可聚合基的受电子化合物(1)、含有可聚合基的受电子化合物(2)、热聚合引发剂(ALI)、六芳基二咪唑(1)、表面活性剂(1)、非离子有机染料和有机硼化合物的结构式展示如下。
此外,用于制备光可固化合成物分散体(2)的有机硼酸盐化合物(I)、基于光谱增感染料的硼酸盐化合物(I)、含有可聚合基的受电子化合物(3)、助剂(1)、表面活性剂(2)和表面活性剂(3)的结构式展示如下。
此外,用于制备光可固化合成物分散体(3)的基于光谱增感染料的硼酸盐化合物(II)的结构式展示如下。
可聚合受电子化合物
表面活性剂(1)
六芳基二咪唑(1)
有机硼化合物
有机硼酸盐化合物(I)
光谱增感染料基的硼酸盐化合物(I)
光谱增感染料基的硼酸盐化合物(II)
可聚合受电子化合物(3)
助剂(1)
表面活性剂(2)
表面活性剂(3)
(树脂颗粒分散体的制备)
·苯乙烯:460份
·丙烯酸正丁酯:140份
·丙烯酸:12份
·十二烷硫醇:9份
将上述成分混合并溶解以制备溶液。随后,将此溶液添加到溶解在250份经离子交换的水中的12份阴离子表面活性剂(由Rhodia,Inc.制造,DOWFAX)的溶液中,且在烧瓶中将混合物分散并乳化以制备乳液(单体乳液A)。
此外,将1份阴离子表面活性剂(由Rhodia,Inc.制造,DOWFAX)溶解在555份经离子交换的水中,并将其倒入聚合烧瓶中。所述聚合烧瓶被紧密地塞住并具备回流管。在轻柔搅拌下,在倾倒氮的同时在水浴中将聚合烧瓶加热到75℃,并接着保持所述温度。
接着,经由计量泵将溶解在43份经离子交换的水中的9份过硫酸铵的溶液逐滴添加到聚合烧瓶中持续20分钟,且也经由计量泵逐滴添加单体乳液A持续200分钟。
其后,在继续轻柔搅拌的同时将聚合烧瓶保持在75℃持续3小时,藉此完成聚合。
因此获得具有210nm中值粒度、51.5℃玻璃转化点、重量平均分子量31,000和42%固体含量的树脂颗粒分散体。
(墨粉1(显色部分分散结构型)的制备)
-光敏或热敏胶囊分散体(1)的制备-
·微胶囊分散体(1):150份
·光可固化合成物分散体(1):300份
·聚(氯化铝):0.20份
·经离子交换的水:300份
将硝酸添加到由于混合上述成分而产生的原料溶液中以将pH值调节为3.5;在通过均化器(由IKA Inc.制造,ULTRA TURAX T50)进行彻底混合和分散之后,将分散体转移到烧瓶中并在通过Three One马达(three one motor)进行搅拌的同时在用于加热的油浴上加热到40℃;且在40℃下保持60分钟之后,进一步添加300份树脂颗粒分散体并在60℃下轻柔地搅拌2小时。因此获得光敏或热敏胶囊分散体(1)。
顺便提及,分散在此分散体中的光敏或热敏胶囊具有3.53μm的体积平均粒度。此外,制备此分散体时分散体并未证实有自发显色。
-光敏或热敏胶囊分散体(2)的制备-
·微胶囊分散体(2):150份
·光可固化合成物分散体(2):300份
·聚(氯化铝):0.20份
·经离子交换的水:300份
光敏或热敏胶囊分散体(2)以与制备光敏或热敏胶囊分散体(1)的情况中相同的方式获得,只是使用上述成分作为原料溶液。
顺便提及,分散在此分散体中的光敏或热敏胶囊具有3.52μm的体积平均粒度。此外,制备此分散体时分散体并未证实有自发显色。
-光敏或热敏胶囊分散体(3)的制备-
·微胶囊分散体(3):150份
·光可固化合成物分散体(3):300份
·聚(氯化铝):0.20份
·经离子交换的水:300份
光敏或热敏胶囊分散体(3)以与制备光敏或热敏胶囊分散体(1)的情况中相同的方式获得,只是使用上述成分作为原料溶液。
顺便提及,分散在此分散体中的光敏或热敏胶囊具有3.47μm的体积平均粒度。此外,制备此分散体时分散体并未证实有自发显色。
-墨粉的制备-
光敏或热敏胶囊分散体(1):750份
光敏或热敏胶囊分散体(2):750份
光敏或热敏胶囊分散体(3):750份
将通过混合上述成分而产生的溶液转移到烧瓶中,并在搅拌烧瓶内部的同时在用于加热的油浴上加热到42℃;且在42℃下保持60分钟之后,进一步添加100份树脂颗粒分散体并轻柔地搅拌。
其后,用0.5摩尔/公升的氢氧化钠水溶液将烧瓶内部的pH值调节为5.0,且在继续搅拌的同时将混合物加热到55℃。在通常情况下,在温度升高到55℃期间,烧瓶中的pH值降低到至多5.0。然而,在本情形中,进一步逐滴添加氢氧化钠水溶液使得pH值不会降到至多4.5。使此状态在55℃下保持3小时。
在完成反应之后,将反应混合物冷却、过滤并用经离子交换的水彻底冲洗,之后通过进行Nutsche型抽吸过滤使其经历固液分离。将固体再次分散在5公升烧杯中的40℃的3公升经离子交换的水中,并以300rpm搅拌15分钟,之后进行冲洗。将此冲洗操作重复5次且通过进行Nutsche型抽吸过滤使其经历固液分离。接着,在真空中冷冻干燥所述固体持续12小时以获得具有分散在基于苯乙烯的树脂中的光敏或热敏胶囊的墨粉颗粒。通过库特氏计数器(Coulter counter)测量此墨粉颗粒的粒度并发现其体积平均粒度D50v为15.2μm。随后,将1.0份疏水硅石(由CabotCorporation制造,TS720)添加到50份此墨粉颗粒中并通过样本研磨机混合以获得外部添加剂墨粉1。
(墨粉2(同心圆结构型)的制备)
-墨粉的制备-
·微胶囊分散体(1):150份
·光可固化合成物分散体(1):300份
·聚(氯化铝):0.20份
·经离子交换的水:300份
将硝酸添加到由于混合上述成分而产生的溶液中以将pH值调节为3.5;在通过均化器(由IKA Inc.制造,ULTRA TURAX T50)进行彻底混合和分散之后,将分散体转移到烧瓶中并在通过Three One马达进行搅拌的同时在用于加热的油浴上加热到40℃;且在40℃下保持60分钟之后,进一步添加300份树脂颗粒分散体并轻柔地搅拌。
其后,用0.5摩尔/公升的氢氧化钠水溶液将烧瓶内部的pH值调节为7.5,在继续搅拌的同时将混合物加热到60℃,且在60℃下轻柔地搅拌2小时。将反应混合物一次性从烧瓶中取出并使其保持冷却以获得光敏或热敏胶囊分散体。
顺便提及,分散在此分散体中的光敏或热敏胶囊具有4.50μm的体积平均粒度。此外,制备此分散体时分散体并未证实有自发显色。
随后,将以下成分的混合溶液添加到此光敏或热敏胶囊分散体中,且在用硝酸将pH值调节为3.5之后,通过均化器(由IKA制造,ULTRATURAX T50)彻底混合和分散混合物。
·微胶囊分散体(2):150份
·光可固化合成物分散体(2):300份
·聚(氯化铝):0.20份
·经离子交换的水:300份
接着,将混合和分散后的溶液再次转移到烧瓶中并在通过Three One马达进行搅拌的同时在用于加热的油浴上加热到40℃;且在40℃下保持60分钟之后,进一步添加200份树脂颗粒分散体并轻柔地搅拌。
其后,用0.5摩尔/公升的氢氧化钠水溶液将烧瓶内部的pH值调节为7.5,在继续搅拌的同时将混合物加热到60℃,且在60℃下轻柔地搅拌2小时。将反应混合物一次性从烧瓶中取出并使其保持冷却以获得光敏或热敏胶囊分散体。
顺便提及,分散在此分散体中的光敏或热敏胶囊具有6.0μm的体积平均粒度。此外,制备此分散体时分散体并未证实有自发显色。
随后,将以下成分的混合溶液添加到此光敏或热敏胶囊分散体中,且在用硝酸将pH值调节为3.5之后,通过均化器(由IKA制造,ULTRATURAX T50)彻底混合和分散混合物。
·微胶囊分散体(3):150份
·光可固化合成物分散体(3):300份
·聚(氯化铝):0.20份
·经离子交换的水:300份
接着,将混合和分散后的溶液再次转移到烧瓶中并在通过Three One马达进行搅拌的同时在用于加热的油浴上加热到40℃;且在40℃下保持60分钟之后,进一步添加100份树脂颗粒分散体并在60℃下轻柔地搅拌2小时。
其后,用0.5摩尔/公升的氢氧化钠水溶液将烧瓶内部的pH值调节为5.0,且在继续搅拌的同时将混合物加热到55℃。在通常情况下,在温度升高到55℃期间,烧瓶中的pH值降低到至多5.0。然而,在本情形中,进一步逐滴添加氢氧化钠水溶液使得pH值不会降到至多4.5。使此状态在55℃下保持3小时。顺便提及,制备此分散体时分散体并未证实有自发显色。
在完成反应之后,将反应混合物冷却、过滤并用经离子交换的水彻底冲洗,之后通过进行Nutsche型抽吸过滤使其经历固液分离。将固体再次分散在5公升烧杯中的40℃的3公升经离子交换的水中,并以300rpm搅拌15分钟,之后进行冲洗。将此冲洗操作重复5次且通过进行Nutsche型抽吸过滤使其经历固液分离。接着,在真空中冷冻干燥所述固体持续12小时以获得墨粉颗粒。
通过库特氏计数器测量此墨粉颗粒的粒度并发现其体积平均粒度D50v为7.5μm。将1.0份疏水硅石(由Cabot Corporation制造,TS720)添加到50份此墨粉颗粒中并通过样本研磨机混合以获得外部添加剂墨粉2。
B.光显色型墨粉:
(微胶囊分散体的制备)
-微胶囊分散体(1)-
将12.1份上述供电子无色染料(1)溶解在10.2份乙酸乙酯中,接着向其中添加12.1份邻苯二甲酸二环已酯、26份TAKENATE D-110N(由Takeda Pharmaceutical Company Limited)和2.9份MILLIONATE MR200(由Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.制造)以制备溶液。
随后,将此溶液添加到5.5份聚乙烯醇与73份水的混合溶液中,且在20℃下将混合物乳化并分散以获得具有0.5μm的平均粒度的乳液。将80份水添加到产生的乳液中,且在搅拌的同时将混合物加热到60℃。在过去2小时之后,获得其中分散有具有作为核心材料的供电子无色染料(1)的微胶囊的微胶囊分散体(1)。
顺便提及,配置包含在此微胶囊分散体(1)中的微胶囊的外壳的材料(此材料为邻苯二甲酸二环已酯、TAKANATE D-110N与MILLIONATEMR200在与先前所述条件大体上相同的条件下发生反应所产生的材料)具有约130℃的玻璃转化温度。
-微胶囊分散体(2)-
微胶囊分散体(2)以与制备微胶囊分散体(1)的情况中相同的方式获得,只是将供电子无色染料(1)变为上述供电子无色染料(2)。
-微胶囊分散体(3)-
微胶囊分散体(3)以与制备微胶囊分散体(1)的情况中相同的方式获得,只是将供电子无色染料(1)变为上述供电子无色染料(3)。
(光可固化合成物分散体的制备)
-光可固化合成物分散体(1)-
将9份受电子化合物(1)和7.5份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体(三功能性单体,分子量约300)添加到1.62份光致聚合引发剂(1-a)和0.54份光致聚合引发剂(1-b)溶解在4份乙酸乙酯中的溶液中。
将因此获得的溶液添加到通过将19份15% PVA(聚乙烯醇)水溶液、5份水、0.8份2%表面活性剂(1)的水溶液和0.8份2%表面活性剂(2)的水溶液混合而产生的混合溶液中,且通过使用均化器(由Nippon SeikiCo.,Ltd.制造)以8,000rpm的转数乳化混合物持续7分钟以获得作为乳液的光可固化合成物分散体(1)。
-光可固化合成物分散体(2)-
光可固化合成物分散体(2)以与制备光可固化合成物分散体(1)的情况中相同的方式获得,只是将光致聚合引发剂(1-a)和(1-b)改变为0.08份光致聚合引发剂(2-a)、0.18份光致聚合引发剂(2-b)和0.18份光致聚合引发剂(2-c)。
-光可固化合成物分散体(3)-
光可固化合成物分散体(3)以与制备光可固化合成物分散体(1)的情况中相同的方式获得,只是将用于上述光可固化合成物分散体(2)中的光致聚合引发剂(2-b)改变为光致聚合引发剂(3-b)。
顺便提及,用于制备光可固化合成物分散体的光致聚合引发剂(1-a)、(1-b)、(2-a)、(2-b)、(2-c)和(3-b),受电子化合物(1)以及表面活性剂(1)到(2)的化学结构式展示如下。
光致聚合引发剂(1-a)
光致聚合引发剂(1-b)
光致聚合引发剂(2-a)
光致聚合引发剂(2-b)
光致聚合引发剂(2-c)
光致聚合引发剂(3-b)
受电子化合物(1)
表面活性剂(1)
表面活性剂(2)
C12H25SO3Na
-树脂颗粒分散体(1)的制备-
·苯乙烯:360份
·丙烯酸正丁酯:40份
·丙烯酸:4份
·十二烷硫醇:24份
·四溴化碳:4份
将由于混合和溶解上述成分而产生的溶液分散并乳化在溶解于烧瓶中的560份经离子交换的水中的6份非离子表面活性剂(由SanyoChemical Industries,Ltd.制造,NONIPOL 400)和10份阴离子表面活性剂(由Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co.,Ltd.制造,NEOGEN SC)的溶液中,并接着在轻柔混合10分钟的同时向其中添加其中溶解有4份过硫酸铵的50份经离子交换的水。
随后,在用氮净化烧瓶内部之后,在搅拌烧瓶内部的同时将混合物在油浴上加热直到内含物达到70℃为止,且按照实际情况来说乳液聚合持续5小时。因此获得其中分散有树脂颗粒的树脂颗粒分散体(1),所述树脂颗粒具有200nm体积平均粒度、50℃玻璃转化温度、重量平均分子量(Mw)16,200,和比重1.2(树脂颗粒浓度为30%)。
-光敏或热敏胶囊分散体(1)的制备-
·微胶囊分散体(1):240份
·光可固化合成物分散体(1):232份
通过由IKA制造的ULTRA TURAX T50将上述物质彻底混合并分散在不锈钢制成的圆底烧瓶中。
接着,用硝酸将分散体的pH值调节为3,接着向其中添加0.20份聚(氯化铝),且以6,000rpm的转数继续通过使用ULTRA TURAX进行分散操作持续10分钟。在轻柔搅拌烧瓶的同时在用于加热的油浴上将分散体加热到40℃。
此处,进一步逐步添加60份树脂颗粒分散体(1)。
因此获得光敏或热敏胶囊分散体(1)。顺便提及,分散在此分散体中的光敏或热敏胶囊具有约2μm的体积平均粒度。此外,获得的分散体并未证实有自发显色。
-光敏或热敏胶囊分散体(2)的制备-
光敏或热敏胶囊分散体(2)通过以与制备光敏或热敏胶囊分散体(1)的过程中相同的方式生成而获得,只是将微胶囊分散体(1)和光可固化合成物分散体(1)分别改变为微胶囊分散体(2)和光可固化合成物分散体(2)。顺便提及,分散在此分散体中的光敏或热敏胶囊具有约2μm的体积平均粒度。此外,获得的分散体并未证实有自发显色。
-光敏或热敏胶囊分散体(3)的制备-
光敏或热敏胶囊分散体(3)以与制备光敏或热敏胶囊分散体(1)的过程中相同的方式获得,只是将微胶囊分散体(1)和光可固化合成物分散体(1)分别改变为微胶囊分散体(3)和光可固化合成物分散体(3)。顺便提及,分散在此分散体中的光敏或热敏胶囊具有约2μm的体积平均粒度。此外,制备此分散体时分散体并未证实有自发显色。
(墨粉3(显色部分分散结构型)的制备)
-墨粉的制备-
光敏或热敏胶囊分散体(1):80份
光敏或热敏胶囊分散体(2):80份
光敏或热敏胶囊分散体(3):80份
树脂颗粒分散体(1):80份
通过由IKA制造的ULTRA TURAX T50将上述成分彻底混合并分散在不锈钢制成的圆底烧瓶中。
接着,添加0.1份聚(氯化铝),且以6,000rpm的转数继续通过使用ULTRA TURAX进行分散操作持续10分钟。在搅拌烧瓶的同时在用于加热的油浴上将分散体加热到48℃。在48℃下保持60分钟之后,进一步逐步添加20份树脂颗粒分散体(1)。
其后,用5摩尔/公升的氢氧化钠水溶液将烧瓶内部的pH值调节为8.5。接着紧密地塞住不锈钢制成的烧瓶,且通过使用磁密封,在继续搅拌的同时将混合物加热到55℃,并保持10小时。
在完成反应之后,将反应混合物冷却、过滤并用经离子交换的水彻底冲洗,之后通过进行Nutsche型抽吸过滤使其经历固液分离。将固体再次分散在40℃的一公升离子交换水中,并以300rpm搅拌分散体持续15分钟,之后进行冲洗。
将此操作重复5次,且当滤液的pH值为7.5且导电性为7.0μS/cmt时,通过Nutsche型抽吸过滤使用No.5A滤纸来进行固液分离。接着,在真空中干燥所述固体持续12小时以获得具有其中三种光敏或热敏胶囊分散在基质中的结构的墨粉颗粒。
通过库特氏计数器测量此时的粒度并发现其体积平均粒度D50v约为15μm。此外,产生的墨粉并未证实有自发显色。
接着,通过使用Henschel混合器,以32m/s的圆周速度持续10分钟,将100份此墨粉(1)、0.3份疏水二氧化钛(已经历用正癸基三甲氧基硅烷进行的表面处理并具有15nm的平均粒度)和0.4份具有30nm的平均粒度的疏水硅石(由Nippon Aerosil Co.,Ltd.制造,NY50)进行混合。其后,通过使用具有45μm开口的筛网移走粗糙颗粒以获得其中添加有外部添加剂的外部添加剂墨粉3。
<显影剂的制备>
接着,使用具有50μm的平均粒度的铁氧体载体,所述铁氧体载体中载体核心材料的表面包覆有聚甲基丙烯酸甲酯(由Soken Chemical &Engineering Co.,Ltd.制造)(基于载体的总重量,聚甲基丙烯酸甲酯的使用量为1质量%),对上述外部添加剂墨粉1到3中的每一者进行称重使得墨粉浓度为5质量%,且将两者在球磨机中搅拌并混合5分钟以制备显影剂1到3。
<实例1>
(图像形成)
制备图1中所说明的图像形成装置,且使用显影剂1作为显影剂。
使用介电鼓作为图像载体10,所述介电鼓中厚度为20μm的透明介电层(丙烯酸系树脂层)形成在直径为30mm(反射率为95%)的铝管贮料鼓的周边上。
使用以600dpi的分辨率配置在电晕充电器(离子产生区域)的整个表面上的具有控制狭缝(具备狭缝的控制电极)的离子流控制头作为静电潜像形成装置12。
显影装置14是具备用于两个成分的磁刷显影的金属套管且能够进行反转显影的显影装置。顺便提及,当将上述显影剂1倒入此显影单元中时,墨粉电荷量为约-5到-30μC/g。
颜色信息施加装置16是分辨率为600dpi的LED图像棒,其能够照射峰值波长分别为405nm(曝光量为0.2mJ/m2)、532nm(曝光量为0.2mJ/m2)和657nm(曝光量为0.4mJ/m2)的光。
转移装置18包含通过包覆导电核心材料的外部周边上的导电弹性材料而产生的半导体辊作为转移辊。导电弹性材料是具有两种炭黑的材料,所述两种炭黑由分散在由NBR与EPDM的混合物制成的不相容混合物中的Ketjenblack与Thernal Black制成,且具有108.5Ωcm的体积电阻率和35度的Asker C硬度。
使用用于由Fuji Xerox Co.,Ltd制造的DPC1616中的固定单元作为固定装置24并将其配置在远离颜色信息施加点30cm的位置处。此外,使用包含上述颜色信息施加装置的三种波长的高亮度Schaukasten作为光照射装置26,且将照射宽度设定为5mm。
通过具有上述配置的图像形成装置,将印刷条件设定如下。
·图像载体线速度:10mm/sec
·静电潜像形成条件:对应于四种颜色Y、M、C和黑色的图像信息的逻辑和来控制控制狭缝,向离子产生源(电晕充电器)施加8kV的电压,且施加正离子以形成静电潜像。
·显影偏压:将2kV(3kHz)的交流电Vppl.的矩形波叠加在-330V的直流电上。
·显影剂接触条件:将圆周速度比率(显影辊/图像载体)设定为2.0;显影间隙设定为0.5mm;显影辊上显影剂的重量设定为400g/m2;且相对于固体图像来说,将图像载体上的墨粉显影量设定为5g/m2。
·转移偏压:施加+800V的直流电。
·固定温度:将固定辊的表面温度设定为180℃。
·光照射装置的照明度:130,000勒克斯。
在以上条件下印刷关于颜色Y、M、C、R、G、B和K中的每一者的具有梯度图像部分的图表。顺便提及,以下表1中所示的组合将颜色图像信息施加到墨粉(LED中标识为“*”的显色的产生意味着墨粉以期望的颜色显色)。此外,由于显色密度由发光强度或发光时间控制,所以使用其中一个基点的时间被划分为八个部分的时间宽度调制。
表1
(图像评估)
在以下条件下获得的印刷样本评估如下。
-显色密度-
通过使用密度计X-Rite 938(由X-Rite,Incorporated制造)来检查关于颜色Y、M和C中的每一者的固体图像部分的图像密度。因此,所述颜色中所有颜色中皆证实有充分显色,使得图像密度为1.5或更大。
-颜色再现性-
通过梯度图表(5%步长,从5%到100%)检查关于颜色R、G、B、Y、M和C中的每一者的颜色再现性。结果,所述颜色中所有颜色的色彩平衡皆令人满意,使得显示出良好的颜色再现性。
-高亮图像部分再现性-
通过将15%中间色调图像与整个印刷物表面相对照来检查高亮图像部分的再现性。结果,证实印刷物在高亮部分中无遗漏且是令人满意的。
<实例2>
以与实例1中的图像形成过程相同的方式进行图像形成,只是将图像载体10的线速度改变为300mm/sec,且以与实例1中相同的方式评估图像。此外,去除固定装置和光照射装置,藉此在相同条件下输出未固定图像。在使其在黑暗地点静置10分钟之后,以相同速度和温度进行固定和光照射以经历图像形成。
结果,获得一印刷物,其在显色密度、颜色再现性和高亮图像部分再现性方面决不劣于实例1中的印刷物(不论是否存在静置)。
<实例3>
以与实例1的图像形成过程相同的方式进行图像形成,只是使用显影剂2代替显影剂1,且以与实例1中相同的方式评估图像。
结果,至少在初始图像中,获得与实例1中的密度相等的显色密度。另外,关于颜色再现性和高亮部分再现性,在目视检查的程度上产生了比实例1中那些评估结果好的评估结果。
<实例4>
以与实例1的图像形成过程相同的方式进行图像形成,只是使用显影剂3代替显影剂1且将施加颜色信息改变为如下表2中所示的组合,且以与实例1中相同的方式评估图像。
结果,显色密度为1.5或更大,且关于颜色再现性和高亮图像部分再现性,在目视检查的程度上产生了与实例1中那些结果等同的结果。因此,即使在使用光显色型墨份的情况下,也与实例1的光不显色型墨份的情况中一样,获得关于显色密度、颜色再现性和高亮图像部分再现性的期望特性。
表2
<对比实例1>
(墨粉的制备)
首先,制备日本专利第2979158号中描述的含有微胶囊的薄片。具体来说,使用聚氨脂作为微胶囊的壁材料,且将以偶氮苯作为相关联的光致异构物质的磷脂双分子隔膜嵌入此壁材料的细孔中。无色染料包含在此微胶囊内部,所述微胶囊接着分散在作为显影剂的含有α-萘酚的甲基纤维素中以形成薄片。
将此薄片进行精细切割并进一步研磨成粉以制备平均粒度约为20
μm的颗粒。以与先前描述的方式相同的方式,使此颗粒经受用外部添加剂进行的处理以制备墨粉,所述墨粉进一步与上述载体混合以制备显影剂4。
顺便提及,所有这些步骤皆在黑暗地点中进行。
(评估)
以与实例4中的图像形成过程相同的方式进行图像形成,只是使用显影剂4代替显影剂3,且以与实例1中相同的方式评估图像。此外,在上述图像形成过程中,以相同方式进行图像形成,只是将光感受器的线速度设定为300m/sec,且在使其作为未固定图像在黑暗地点中静置10分钟以后,进行固定和光照射以经历图像形成。
因此,在所收集的样本中,当光感受器的线速度为10mm/秒时,图像整体在密度上较弱(图像密度平均约为0.8),且高亮部分中的遗漏较明显。此外,当光感受器的线速度为300mm/sec时,尽管图像密度和色调已恢复(图像密度平均约为1.0),但高亮部分中仍观察到遗漏,且明确地说,遗漏在不大于20%的中间色调中较明显。另外,在黑暗地点中静置10分钟以后的印刷物样本中,大体上不发生显色,使得不可能辨别图像。
根据上述内容,在使用根据本发明一方面的实例中的墨粉的图像形成装置(图像形成方法)中,即使当图像载体10的线速度变化很大时,图像也不会变化且是稳定的。此外,高亮图像部分中的再现性较佳,且可获得具有高图像质量的图像。另一方面,在使用显色机制与本发明墨粉不同的对比实例的墨粉的情况下,即使通过使用相同装置配置也无法获得稳定的图像。
<实例5>
在实例1到4中,图像载体10和静电潜像装置12改变为下文所述的那些图像载体和静电潜像装置,且进行评估。结果,获得相同结果。
·图像载体:通过在直径为30mm(反射率为95%)的铝管贮料鼓的周边上依次形成厚度为100μm且体积电阻率为106Ωcm的半导体橡胶层(材料为碳分散NBR)和其中混合有体积平均粒度为4μm的碳酸钙颗粒的介电层(表面粗糙度为8μm的丙烯酸系树脂层)而产生的介电鼓。
·静电潜像形成装置:一侧控制的多针头电极系统的装置,其中许多针头电极(放电电极)及其控制电极安置在图像载体表面的一侧,使得分辨率为600dpi。顺便提及,关于静电潜像形成条件,向控制电极施加-300V,且向多针头电极施加+300V,藉此形成正潜像电荷。
已为了说明和描述而提供对本发明示范性实施例的以上描述。不希望其为详尽的或将本发明限于所揭示的精确形式。显然,所属领域的技术人员将了解许多修改和变化形式。选择并描述示范性实施例是为了最佳地解释本发明的原理及其实践应用,藉此使所属领域的其它技术人员能够理解本发明的各种示范性实施例并作出适于所预期的特定用途的各种修改。希望本发明范围由所附权利要求书及其等效物界定。
本说明书中提及的所有公开案、专利申请案和技术标准皆以引用的方式并入本文中,其并入程度如同每一个别公开案、专利申请案或技术标准皆明确且个别地显示为以引用的方式并入。
Claims (9)
1.一种图像形成设备,其包含:
图像载体;
静电潜像形成单元,其将电荷施加到所述图像载体的表面以形成潜像;
显影单元,其通过墨粉来显影所述潜像以形成墨粉图像;
颜色信息施加单元,其通过光向所述墨粉图像施加所述颜色信息;
转移单元,其将所述墨粉图像转移到记录媒质的表面上;
固定单元,其固定所述转移到所述记录媒质的所述表面上的墨粉图像;以及
颜色形成单元,其形成施加有所述颜色信息的所述墨粉图像的颜色,
所述墨粉含有第一成分和第二成分以及光可固化合成物,其中所述第一成分和所述第二成分彼此以隔离状态存在且可在彼此发生反应时形成颜色,且所述光可固化合成物含有所述第一成分和所述第二成分中的至少一者,通过借助光施加所述颜色信息来使所述光可固化合成物保持固化或未固化状态,藉此控制用于形成所述颜色的反应。
2.根据权利要求1所述的图像形成设备,其中所述图像载体是电介质,且所述静电潜像形成单元是离子写入装置。
3.根据权利要求1所述的图像形成设备,其中所述图像载体包含体积电阻率为103到109Ω·cm的弹性材料,且所述弹性材料的表面上提供有大体上不均匀的介电层;且所述静电潜像形成单元是放电写入装置。
4.根据权利要求1所述的图像形成设备,其中所述固定单元也充当颜色形成单元。
5.根据权利要求1所述的图像形成设备,其进一步包括在固定之后将光照射在所述记录媒质的表面上的光照射单元。
6.根据权利要求1所述的图像形成设备,其中所述墨粉含有分散在所述光可固化合成物中的微胶囊,且所述第一成分包含在所述微胶囊内,且所述第二成分包含在所述光可固化合成物中。
7.根据权利要求6所述的图像形成设备,其中所述第二成分和可聚合化合物包含在所述光可固化合成物中。
8.根据权利要求6所述的图像形成设备,其中所述第二成分含有可聚合基。
9.一种图像形成方法,其包括:
将电荷施加到图像载体的表面以形成静电潜像;
通过墨粉来显影所述潜像以形成墨粉图像;
通过光向所述墨粉图像施加颜色信息;
将所述墨粉图像转移到记录媒质的表面上;
固定所述转移到所述记录媒质的所述表面上的墨粉图像;以及
形成施加有所述颜色信息的所述墨粉图像的颜色,
所述墨粉含有第一成分和第二成分以及光可固化合成物,其中所述第一成分和所述第二成分彼此以隔离状态存在且可在彼此发生反应时形成颜色,且所述光可固化合成物含有所述第一成分和所述第二成分中的至少一者,通过借助光施加所述颜色信息来使所述光可固化合成物保持固化或未固化状态,藉此控制用于形成所述颜色的反应。
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