CN100559292C - 调色剂、和显影剂、显影装置、处理盒、成像装置和成像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供如下:一种调色剂,它包括含有粘合剂树脂和着色剂的调色剂基础颗粒,其中调色剂基础颗粒具有18nm到50nm的表面粗糙度(Ra)和0.5nm到9.9nm的表面粗糙度标准偏差(RMS);一种包括该调色剂的显影剂;以及使用该显影剂的显影装置;处理盒;成像装置和成像方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于通过静电复印过程如复印机、传真机和打印机成像的调色剂、以及包括该调色剂的显影剂、使用该显影剂的显影装置、处理盒、成像装置和成像方法。
背景技术
通过电子照相过程成像的方法通常包括:通过放电使作为图像承载部件的光电导体的表面充电的充电步骤;通过使充电的光电导体表面曝光形成静电潜像的曝光步骤;通过对光电导体表面上形成的静电潜像供应调色剂使调色剂图像显影的显影步骤;将光电导体表面的调色剂图像转印到转印部件表面上的转印步骤;使转印部件表面上的调色剂图像定影的定影步骤;和除去转印步骤之后残留在图像承载部件表面上的调色剂的清洁步骤。
最近,与使用了电子照相过程的彩色成像装置的广泛使用和容易获得的数字化图像有关,希望使要打印的图像具有更高的清晰度。当考察更高的图像分辨率和灰度时,关于使潜像显现的调色剂的改进,已经研究出进一步使调色剂成球形并且降低颗粒尺寸以便形成具有高清晰度的图像。由于通过粉碎方法产生的调色剂性能有限,因此使用的是通过能使颗粒成球并且降低颗粒尺寸的悬浮聚合方法、乳化聚合反应方法和分散聚合方法产生的聚合调色剂。
具有高球形度的调色剂在静电显影法中容易受到电力线的影响,并且调色剂图像沿着光电导体上的静电潜像的电力线精密显影。该调色剂容易密集并均匀地排列,并且当再现细点(fine dot)的潜像时细线的再现性变高。此外,因为该调色剂由于其光滑表面和调色剂颗粒之间或调色剂颗粒和光电导体之间小的粘合强度而具有高的颗粒流动性。因此,该静电转印方法由于该调色剂容易受到电力线的影响而具有高的转印能力,并且该转印容易沿着电力线精确地进行。
然而,与相同粒径的无定形调色剂相比,具有高球形度的调色剂具有更小的表面积。这意味着通过与摩擦充电部件如磁载体和显影剂调节部件接触进行摩擦充电的表面小。当调色剂为球形时,它容易在上述摩擦充电部件的表面上滑动。因此,充电速度和充电程度低。因此,在调色剂的表面上需要超过一定量的电荷控制剂(charge controller)。
另外,为了增强细点的再现性,调色剂粒径越小,摩擦充电性能降低越多。因此,关键问题是同时满足充电性能、显影性能和转印性能。
关于球形调色剂和具有小粒径的调色剂,已经提出许多控制其形状的建议。形状系数SF-1和SF-2经常用作表示调色剂形状的指标。形状系数SF-1是表示调色剂颗粒的圆度的指标,并且SF-2是表示调色剂颗粒的凸凹程度的指标。例如,专利文献1到3尝试通过确定形状系数SF-1和/或SF-2的范围来控制颗粒的形状,以便即使在球形的调色剂和具有小粒径的调色剂的情况下,也同时满足充电性能、显影性能、转印性能、或清洁性能。
专利文献4描述一种确定调色剂颗粒的形状系数的范围以及由下式表示的表面积比的方法:
表面积比=ρ×D50p×S
其中ρ是调色剂颗粒的比重(g/cm3),D50p是调色剂颗粒的数均粒径(m),并且S是调色剂颗粒的BET比表面积(m2/g)。
这个表面积比是表示不同于上述形状系数的调色剂颗粒的凸凹度的量度。当表面积比的值超过给定范围时,调色剂颗粒表面上的凸凹度变大。这使得外加到调色剂颗粒的外部添加剂随着时间进入调色剂颗粒的凹部,并且因此不能长时间维持充电性能和转印性能。
在专利文献5中,调色剂表面积通过原子力显微镜确定。然而,专利文献5中的凸凹度,即表面粗糙度(Ra)、Ra的标准偏差度(RSM)和具有高度差为20纳米或以上的凸出部分的数目,对于具有更高耐用性和稳定性的清洁系统而言是不足的。理想的是:通过进一步增加调色剂形状的凸凹度,更多地增强清洁性能,从而降低清洁刮刀(cleaning blade)的磨损并且由此改善打印中图像随着时间的稳定性。
专利文献5中描述的方法,特征在于:在调色剂表面上具有细小的凸凹形,以便尤其改善充电性能、显影性能和转印性能。然而,调色剂总体上的不规则形状性能(大的凸凹形)不足,因为微粒如有机二氧化硅不适合用于改变形状。因此,完全不足以解决清洁随着时间的稳定性的问题。
如上所述,尽管许多人努力通过控制调色剂颗粒的形状增强充电性能、显影性能、转印性能、或清洁性能,然而还是没有提出具有十分令人满意的性能的调色剂和相关技术,因为所有的努力仅仅粗略地关注调色剂颗粒的表面形状,并且都没有掌握同时满足随着时间的充电性能、显影性能、转印性能和清洁稳定性的凹凸形的微观状态。
专利文献1日本专利申请特许公开(JP-A)H09-179331
专利文献2JP-A No.H1O-142835
专利文献3JP-A No.H11-327197
专利文献4JP-A No.2001-51444
专利文献5JP-A No.2004-246344
发明内容
本发明目的在于提供一种调色剂以及显影剂、使用该显影剂的显影装置、处理盒、成像装置和成像方法,该调色剂即使在球形或小的粒径下也能通过控制调色剂基础颗粒(toner base particle)表面上的微观凹凸形而同时满足充电性能、显影性能、转印性能和清洁稳定性。
本发明的调色剂包括包含粘合剂树脂和着色剂的调色剂基础颗粒,其中调色剂基础颗粒具有18nm到50nm的表面粗糙度(Ra)和0.5nm到9.9nm的表面粗糙度标准偏差(RMS)。
在本发明中,以下方面是优选的:一方面,调色剂基础颗粒的表面粗糙度(Rz)为30nm到200nm;一方面,无机微粒包含于调色剂基础颗粒内;一方面,调色剂基础颗粒的平均圆度是0.93到1.00;一方面,调色剂基础颗粒的体均粒径(Dv)是2.0μm到6.0μm,并且其对数均粒径(Dn)的比(Dv/Dn)为1.00到1.40;一方面,表面粗糙度(Ra)对体均粒径(Dv)的比Ra(nm)/Dv(μm)为0.3到17.0;一方面,调色剂基础颗粒的形状系数SF-2是100到140,并且表面粗糙度(Ra)对形状系数SF-2的比(Ra/SF-2)为0.008到0.500;一方面,通过在液体介质中造粒获得该调色剂;一方面,调色剂基础颗粒的表面具有与粘合剂树脂不同的树脂;一方面,调色剂基础颗粒包含防粘剂;一方面,将包含无机微粒的调色剂材料已经溶解或分散在有机溶剂中所形成的溶液或分散体在水性介质中造粒,并且接着,除去有机溶剂;一方面,通过将包含具有含氮原子的官能团的聚酯预聚物、聚酯树脂、着色剂和防粘剂的调色剂材料溶解或分散在有机溶剂中,随后将该溶液或分散体分散在水性介质中并且进行交联反应或延伸反应(extention reaction)等中的至少一种获得该调色剂。
本发明的显影剂包含本发明上述的调色剂。本发明的显影剂优选有:单组分显影剂或二组分显影剂。
在本发明的显影装置中,通过潜像承载部件承载并传送显影剂,在与潜像承载部件相对的位置施加交流电场,并且在潜像承载部件上使静电潜像显影;上述显影剂是本发明的显影剂。
本发明的处理盒包括潜像承载部件和显影装置,所述显影装置设置成使用本发明的显影剂使潜像承载部件上形成的静电潜像显影,形成可见图像。
在第一实施方式中,本发明的成像装置包括:潜像承载部件、设置成在潜像承载部件上形成静电潜像的静电潜像形成单元、设置成使用本发明的显影剂使静电潜像显影形成可见图像的显影单元、设置成使可见图像转印到记录介质上的转印单元和设置成使转印到记录介质上的转印图像定影的定影单元。
在第二实施方式中,本发明的成像装置包括:潜像承载部件、设置成在潜像承载部件上形成静电潜像的静电潜像形成单元、设置成使用该显影剂使静电潜像显影形成可见图像的显影单元、设置成使可见图像转印到记录介质上的转印单元、和设置成使转印到记录介质上的转印图像定影的定影单元;显影单元是本发明上述的显影装置。
本发明的成像方法包括:在潜像承载部件上形成静电潜像的静电潜像形成步骤、使用本发明的显影剂使静电潜像显影形成可见图像的显影步骤、使可见图像转印到记录介质上的转印步骤、和使转印到记录介质上的转印图像定影的定影步骤。
附图说明
图1是表示本发明的处理盒的一个实例的示意图。
图2是表示本发明的成像装置的一个实例的示意图。
图3是表示本发明的成像装置的另一个实例的示意图。
图4是表示本发明的串联式成像装置的一个实例的示意图。
图5是图4的局部放大视图。
图6是表示在本发明的调色剂和常规调色剂中表面粗糙度(Ra)与标准偏差(RMS)的关系的图表。
图7是表示本发明的调色剂中调色剂基础颗粒的SEM照片的一个实例的视图。
图8是表示通过3D-SEM观察本发明的调色剂中调色剂基础颗粒的表面凹凸形的一个实例的视图。
图9是表示通过3D-SEM观察本发明的调色剂中调色剂基础颗粒的表面凹凸形的一个实例的内存储信息位置图示形式的视图。
图10是表示分析本发明的调色剂中调色剂基础颗粒粗糙度的定量结果的一个实例的一组图。
图11是表示本发明的成像装置的另一个实例的示意图。
具体实施方式
(调色剂)
本发明的调色剂包括包含粘合剂树脂和着色剂的调色剂基础颗粒,并且根据需要还包括其它组分。
调色剂基础颗粒具有18nm到50nm的表面粗糙度(Ra)和0.5nm到9.9nm的表面粗糙度标准偏差(RMS);表面粗糙度Ra大,并且表面粗糙度的标准偏差RMS小(凹凸周期(convexo-concave cycle)短)。
由于通过悬浮聚合和溶解悬浮液获得的常规调色剂的调色剂基础颗粒是球形的,因此几乎没有凹凸形。因此,Ra降低(RMS小或大的区域),并且Ra不在上述范围内。常规的乳化聚集体调色剂具有小的Ra和大的RMS,即使改变它们的形状,Ra和RMS也没有落在这个范围内。此外,通过粉碎获得的常规调色剂具有大的Ra和大的RMS,它们也没有落在这个范围内。
例如可以使用原子力显微镜(AFM)分析调色剂基础颗粒的表面特征。然而,当测量具有较大的表面凹凸度的形状时,探针顶端进入凹凸形的凹部分,并且因此在一些情况中不能正确测量凹凸形。因此,优选使用能进行非接触测量的3D-SEM(3D-扫描电子显微镜,场致发射电子束三维粗糙度分析仪)。
测量原理有时候根据制造公司会有所不同,例如,由Elionix Co.,Ltd.制造的ERA-8900FE根据不同的设置装备有多个或四个二次电子检测器,并且它检测进入检测器的二次电子信号的量,并且计算样品的X-Y梯度角。由于使用二次电子评估该形状,因此可以用这种装置在不严重破坏样品的情况下测量三维形状。此外,它能以高分辨率测量水平方向。在该实施方式中,调色剂基础颗粒的表面特征通过测量具有4μm2的调色剂颗粒表面来确定。
表面粗糙度Ra通过中心面(即将凹凸体积等分为其上和其下两部分的平面)的三维平均粗糙度确定,并且通过下式I表示:
其中Zcp表示中心平面的Z值,Zi表示在每一数据点的Z值,并且N表示数据点的数目。
表面粗糙度的标准偏差RMS是所有数据点的Z值的标准偏差,并且通过下式II表示:
其中Zave表示所有Z值的平均,Zi表示在每一数据点的Z值,并且N表示数据点的数目。
表面粗糙度(Rz)通过对每一参考长度从峰值上选择的最高的5个点和从底部选择的最低5个点的平均长度确定。
表面粗糙度(Ra)是平均表面粗糙度,并且由中心面和表面形状形成的凹凸形的体积相等时,不管该颗粒具有粗糙的凹凸形或精细的凹凸形,表面粗糙度(Ra)均相同。同时,当精细的凹凸形占优势时标准偏差(RMS)的值变大。因此,标准偏差可以表示凹凸形的粗糙度和精细度(fineness)。
关于本发明的调色剂,调色剂基础颗粒的表面粗糙度(Ra)是18nm到50nm,并且更优选18nm到30nm。当表面粗糙度小于18nm时,调色剂基础颗粒表面上的凹凸尺寸过小,清洁能力降低。长时间(在打印几十万张纸张之后)使用之后刮刀的耐用性主要由于细清洁能力的降低而降低,这并不是优选的。同样,由于摩擦充电状态降低,在高温和高湿度或在低温和低湿度的环境下的充电性能降低,这并不优选。当表面粗糙度(Ra)超过50nm时,调色剂基础颗粒表面上的凹凸尺寸大,这降低调色剂的流动性以及充电性能和转印性能。图像的清晰度也降低。
调色剂基础颗粒的表面粗糙度的标准偏差(RMS)是0.5nm到9.9nm,并且优选为2nm到8nm。尤其是,当探讨清洁刮刀耐用性中涉及的微观清洁能力时,凹凸周期非常重要。当周期过大或过小时,不能充足发挥清洁效果。由于具有在这个范围内的凹凸周期,从而能在刮刀上形成挡板作用(dameffect),它能防止调色剂滚进清洁刮刀,同时确保调色剂的转印性能。痕量调色剂的擦过得以减少,并且因此能防止由其导致的刮刀磨损。当在刮刀中的表面粗糙度的标准偏差(RMS)小于0.5nm时,调色剂基础颗粒的表面凹凸形变得过于粗糙,并且不能通过与摩擦充电部件接触进行良好的摩擦充电。此外,转印性能以及细清洁能力降低,这增加残留在转印中的调色剂的量。当RMS超过9.9nm时,调色剂基础颗粒的表面凹凸形变得致密,调色剂流动性降低,并且防止调色剂滚动的效果也降低,这从而降低清洁能力。
调色剂基础颗粒的表面粗糙度(Rz)就清洁稳定性和充电稳定性而言,优选为30nm到200nm,并且更优选为50nm到150nm。表面粗糙度(Rz)是表示噪声抑制之后凹凸形的峰高的指标。Rz越大,凹凸程度较大。Rz越小,凹凸度越小。当Rz小于30nm时,凹凸度过小,这在打印几十万张纸张之后降低清洁能力以及刮刀耐用性,这并不优选。大于200nm的Rz不仅容易损害调色剂充电稳定性而且容易在凸出部分导致裂纹,这然后容易在长时间打印之后在显影机中导致组分细粉的增加,这并不优选。
本发明的调色剂是具有上述表面特征的调色剂基础颗粒,并且更优选的是:在调色剂内部添加无机微粒。在内部加入无机微粒不仅能在调色剂表面上由无机微粒的凹凸形成凹凸形,而且这种加入也是有效的,特别是当在包括在液体介质中造粒的过程中产生调色剂时尤为如此,原因如下。聚合物调色剂生产包括去溶剂化过程,该过程中该树脂通常收缩。同时,无机微粒周围的硬度提高,尤其是当向内部加入的无机微粒位于表面附近时,这导致硬度与没有有机微粒部分的硬度不同。因此,出现收缩速度的差异,并且因此在调色剂表面上形成具有涟漪形状的深凹凸形。
关于流动性、充电性能和环境充电性能的增强,优选的是通过结合相同或不同类型的无机微粒在外部加入无机微粒。
无机微粒的实例包括二氧化硅、有机二氧化硅溶胶、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、硅灰石、硅藻土、氧化铬、二氧化铈、铁丹、三氧化锑、氧化镁、氧化锆、硫酸钡、碳酸钡、碳酸钙、碳化硅和氮化硅。通过单独使用其中之一或结合使用一些无机微粒,可以改善调色剂基础颗粒的形状、流动性、显影性能和充电性能。
该无机微粒的一次粒径优选为5×10-3μm到2μm,并且更优选5×10-3μm到0.5μm。优选的是由BET法测得的比表面积为20m2/g到500m2/g。要使用的这种无机微粒的百分比优选为0.01质量%到5质量%,并且尤其优选为0.01质量%到2.0质量%。
优选的是:调色剂基础颗粒的平均圆度根据所获得的高图像质量是0.93到1.00,因为用上述圆度可以获得优异的点再现性和良好的转印性能。具有这种高的平均圆度的调色剂容易在摩擦充电部件如磁载体的表面上滑动,并且这在充电速度和充电水平方面不利。然而,由于具有本发明调色剂基础颗粒的表面特征,可以获得具有足够摩擦充电性能以及优异显影性能和转印性能的调色剂。
当平均圆度小于0.93时,也就是调色剂的形状完全不是球形时,难以在无粉尘的情况下获得足够的转印性能或高质量的图像。这种无定形颗粒与具有光滑表面的介质如光电导体具有许多接触点。同样,这种颗粒相对于球状颗粒具有更大的范德华力和像力(image force),因为电荷集中在凸出处的顶端,因此其粘附力也较大。因此,在混合无定形颗粒和球状颗粒的调色剂中,球状颗粒选择性地移动,在静电转印步骤中导致在文本部分和线条部分中的图像缺失。所以必须除去剩余的调色剂以便后续的显影步骤,并且存在这样的问题如需要清洁装置,并且调色剂产率(用于成像的调色剂的百分率)低。
调色剂的平均圆度是通过光学测定颗粒并且将投影面积的圆周除以具有与投影面积相同面积的圆的圆周而获得的数值。具体地说,该颗粒用流动型颗粒图像分析仪(由Sysmex Corporation制造的FPIA-2000)测量。在给定的容器中,放入100mL到150mL已经除去固体杂质的水。添加0.1mL到0.5mL表面活性剂作为分散剂,并且进一步添加约0.1g到9.5g要测量的样品。在超声波分散装置中将已经分散有样品的悬浮液处理约1到3分钟,以便使分散体的浓度为3,000到10,000个颗粒/μL,并且测量调色剂的形状和分布状态。
调色剂优选具有2.0μm到6.0μm的体均粒径(Dv),并且体均粒径(Dv)对数均粒径(Dn)的比例(Dv/Dn)为1.00到1.40。更合适的是:体均粒径为3.0μm到6.0μm,并且Dv/Dn是1.00到1.15。这种调色剂具有优异的耐热存储稳定性、低温定影性能和抗热黏脏(hot offset)性能。尤其,当与全色复印机结合使用时,获得具有优异光泽性能的图像。
通常,调色剂的粒径越小,对于获得高分辨率和高质量的图像越有利。然而,相反,这对转印性能和清洁性能不利。当体均粒径低于本发明的范围时,调色剂在显影装置中的延长搅拌中熔合到磁载体的表面,从而降低具有二组分显影剂的磁载体的充电性能。在单组分显影剂的情况中,容易发生调色剂对显影辊成膜并且调色剂对部件如刮刀的熔合从而使调色剂成膜。
这些现象主要取决于细粉的含量。尤其是,具有粒径为3μm或以下的颗粒含量大于10%,妨碍对磁载体的粘附和高的充电稳定性。
相反地,当调色剂的体均粒径大于本发明的范围时,难以获得高分辨率和高质量的图像。此外,当在显影剂中补充(balance)调色剂时,调色剂中粒径的偏差经常变大。
当Dv/Dn大于1.40时,电荷分布变宽,并且分辨率降低,这并不优选。
调色剂的平均粒径和粒径分布可以使用Coulter Counter TA-II或CoulterMultisizer(均由Coulter制造)测量。在本发明中,使用与输出数字分布和体积分布的界面(由Institute of Japanese Union of Scientists & Engineers制造)以及PC9801个人电脑(由NEC Corporation制造)相联的Coulter Counter TA-II进行测量。
同样优选的是表面粗糙度(Ra)对体均粒径(Dv)的比例,即Ra(nm)/Dv(μm),为0.3到10.0。当上述比例小于0.3时,调色剂基础颗粒容易在摩擦充电部件上滑动,因为凹凸度对于调色剂基础颗粒的粒径而言是小的。因此,充电性能降低,并且清洁能力也降低。同时,当上述比例大于10.0时,调色剂基础颗粒与摩擦充电部件强烈摩擦,并且容易消耗,因为凹凸度对于该调色剂基础颗粒的粒径而言是大的。因此,充电性能降低。
优选的是:调色剂基础颗粒具有100到140的形状系数SF-2,并且表面粗糙度(Ra)对其的比例,即Ra(nm)/SF-2为0.008到0.500。
形状系数SF-2表示调色剂形状的凹凸度,如以下式III所示。SF-2是将通过使调色剂投影到二维平面获得的形状的周边长度(PERI)的平方除以该形状的面积(AREA)并且乘以100/4π而获得的数值:
其中PERI表示通过使调色剂基础颗粒投影到二维平面而获得的形状的周边长度,AREA表示通过使调色剂基础颗粒投影到二维平面而获得的形状的面积。
当SF-2的值是100时,在调色剂形状中不存在宏观的凹凸形。SF-2的值越大,调色剂形状中越多的凹凸形变得明显。
SF-2的值通过用扫描电子显微镜(由Hitachi,Ltd.制造的FE-SEM S-4800)观察并且存储一百个随机选择的调色剂颗粒并且通过用图像分析仪(LUSEXAP,Nireco Corporation)分析这些图像而计算得出。与表面粗糙度Ra比较,该分析更多的是调色剂基础颗粒的宏观凹凸形。
当SF-2的值大于140时,调色剂散布在图像上,并且图像质量降低。因此,SF-2的值优选为100到140。
优选的是:表示调色剂基础颗粒的表面凹凸形的精细度的表面粗糙度Ra对表示调色剂基础颗粒形状上的宏观凹凸形的形状系数SF-2的比例,即Ra(nm)/SF-2,位于0.008到0.500的范围内。比例在该范围内的调色剂在调色剂基础颗粒上具有适当精细凹凸形,并且因此摩擦的充电性能良好。此外,调色剂在显影性能和转印性能方面优异,因为调色剂基础颗粒的形状几乎是球形的,并且可以提供具有高质量的图像。
本发明的调色剂可以通过在液体介质中造粒而产生。本发明的调色剂可以更合适地通过使用有机溶剂将包含无机微粒的调色剂材料溶解/分散,并且在水性介质中造粒,接着去溶剂化而获得。
通过于式粉碎方法产生的调色剂具有无定形形状,而且它容易具有宽的粒径分布。因此,优选的是通过在液体介质中造粒而产生,以便使圆度分布和粒径分布变窄,并且使调色剂的电荷分布变窄。具体地说,可以使用通过在液体介质中用方法如悬浮聚合、乳化聚合和分散聚合形成液滴的造粒方法。
为了控制调色剂基础颗粒的表面粗糙度Ra,容易并且优选的是:使用以下方法,在该方法中,与调色剂粘合树脂不同的树脂被粘附到调色剂基础颗粒的表面。关于与调色剂粘合树脂不同的树脂,可以使用能形成水性分散体的树脂,并且该树脂可以是热塑性树脂或热固性树脂。树脂的实例包括乙烯基树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、硅基树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、苯胺树脂、离子键聚合物树脂和聚碳酸酯树酯。该树脂可以单独使用或两种或多种结合使用。
在它们之中,乙烯基树脂,聚氨酯树脂、环氧树脂和聚酯树脂,及其组合是优选的,因为容易获得精细球形树脂颗粒的水性分散体部分。例如,乙烯基树脂包括通过乙烯基单体的均聚或共聚获得的聚合物,例如树脂如苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、(甲基)丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物和苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物。
当上述树脂组分溶解或分散在有机溶剂中的调色剂组合物被分散在水性介质中时,树脂组分以微粒的形式粘附到油滴的周围,防止油滴的凝结,并且产生具有均匀粒径的油滴。这个现象有助于分散体的稳定。可以通过控制要添加的树脂组分的量和要形成的树脂微粒的粒径来控制调色剂基础颗粒的表面粗糙度Ra。
可以给出在调色剂中添加防粘剂的方法,作为防止调色剂的热黏脏的手段,热黏脏是成像过程的定影步骤中的问题。包含在调色剂中的防粘剂出现在调色剂表面上,与调色剂由于受到定影步骤中的热量和压力而变形有关,形成从定影部件上脱落的性能。优选的是:包封这种防粘剂而不使其暴露在调色剂基础颗粒的表面上,因为暴露在表面的蜡粘附在摩擦放电部件如磁载体的表面,从而减少调色剂的摩擦充电性能,并且它还具有聚集性能,从而减少调色剂的流动性。
此外,利用该方法将上述树脂微粒粘附到调色剂基础颗粒的表面上,这能使包封在调色剂基础颗粒中的防粘剂仅仅在定影步骤中渗出,并且除了控制表面粗糙度以外,还可以解决如调色剂充电性能降低的缺陷。
关于防粘剂,具有50℃到120℃的低熔点的蜡在具有粘合剂树脂的分散体中作为防粘剂在定影辊和调色剂边界面上有效地起作用,这对于在定影辊上不使用防粘剂如油的高温胶印(high temperature offset)是有效的。这种蜡组分包括以下蜡。蜡的实例包括植物基蜡如巴西棕榈蜡、棉蜡、树蜡和米蜡;动物基蜡如蜂蜡和羊毛脂;矿物基蜡如地蜡和selsyn;以及石油基蜡如石蜡、微晶和矿脂。除了这些天然蜡以外,合成烃蜡如费-托合成蜡和聚乙烯蜡、以及合成蜡如酯、酮和醚也包括在内。此外,可以使用脂肪酸酰胺如12-羟基硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺、邻苯二甲酸酐酰亚胺和氯化烃、以及在侧链中具有长链烷基的结晶聚合物如聚甲基丙烯酸正十八烷酯、聚甲基丙烯酸正月桂酯的均聚物和共聚物(例如丙烯酸正十八烷酯-甲基丙烯酸乙酯的共聚物),它们是具有低分子量的结晶聚合物。
本发明的调色剂是通过将调色剂材料分散在水性介质中并且进行交联反应和/或延伸反应获得的调色剂,在调色剂材料中至少具有含氮原子的官能团的聚酯预聚物、聚酯、着色剂和防粘剂分散在有机溶剂中。组成调色剂的材料和合适的生产方法描述如下。
(聚酯)
聚酯通过使多元醇化合物和多元羧酸化合物聚合并缩合获得。
多元醇(PO)的实例包括二元醇(DIO)和三元或更多元的醇(TO)。优选单独的DIO或DIO与少量TO的混合物。二元醇(DIO)包括烷二醇(乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇和1,6-己二醇);亚烷基醚二醇(二甘醇、三甘醇、丙二醇醚、聚乙二醇、聚丙二醇和聚四亚甲基醚二醇);脂环族二醇(1,4-环己烷二甲醇和氢化双酚A);双酚(双酚A、双酚F和双酚S);上述脂环族二醇的环氧烷(环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷)加合物;以及上述双酚的环氧烷(环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷)加合物。在它们之中,具有2到12个碳的烷二醇和双酚的环氧烷加合物是优选的。尤其优选的是双酚的环氧烷加合物,并且与其结合的具有2到12个碳的烷二醇。具有三元或更多元的醇(TO)包括三元到八元或更多元的多元脂族醇(甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇和山梨糖醇);三元或更多元的酚(三酚PA、苯酚酚醛清漆和甲酚酚醛清漆);以及上述三元或更多元的多酚的环氧烷加合物。
多元羧酸(PC)包括二元羧酸(DIC)和三元或更多元的羧酸(TC)。优选单独的DIC或DIC与少量TC的混合物。二元羧酸DIC包括烷二羧酸(琥珀酸、己二酸和癸二酸);烯二羧酸(马来酸、富马酸);芳烃二羧酸(酞酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸和萘二甲酸)。在它们之中,优选具有4到20个碳的烯二羧酸和具有8到20个碳的芳烃二羧酸。三元或更多元羧酸(TC)包括具有9到20个碳的芳烃多元羧酸(偏苯三酸、均苯四酸)。关于多元羧酸(PC),可以用上述酸的酸酐或低级烷基酯(甲酯、乙酯和异丙酯)与多元醇(PO)反应。
多元醇(PO)对多元羧酸(PC)的比例,以羟基[OH]对羧基[COOH]的当量比,即[OH]/[COOH]计,一般为2/1到1/1,优选为1.5/1到1/1,并且更优选1.3/1到1.02/1。
在聚合反应和缩合反应中,在目前已知的酯化催化剂如四丁氧基钛酸酯或氧化二丁基锡的存在下将多元醇(PO)和多元羧酸(PC)加热到150℃到280℃,并且如有必要在减压下蒸馏出所生成的水,以便产生包含羟基的聚酯。聚酯的羟值优选为5(mgKOH/g)或更大,并且聚酯的酸值一般为1到30(mgKOH/g)并且优选为5到20。该酸值赋予调色剂负电荷性能,并且进一步,记录纸和调色剂之间的良好亲合力改善了低温定影性能,记录纸和调色剂之间的亲合力。然而,当酸值大于30时,充电的稳定性容易随着环境变化而变差。
重均分子量是10,000到400,000,并且优选为20,000到200,000。小于10,000的重均分子量并不优选,因为抗热黏脏性降低。当它大于400,000时,并不优选,因为低温定影性能降低。
(具有含氮原子的官能团的聚酯预聚物(A))
聚酯除了通过上述聚合反应和缩合反应获得的未改性聚酯以外,优选包括用脲改性的聚酯。脲改性聚酯是通过使多元异氰酸酯化合物(PIC)与通过上述聚合反应和缩合反应获得的聚酯的末端的羧基或羟基反应以便获得包含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A),并且使其与胺反应进行分子链的交联和/或延长而获得的。
多元异氰酸酯化合物(PIC)的实例包括脂族多元异氰酸酯(四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和己酸-2,6-二异氰酸甲酯);脂环族多异氰酸酯(异氟尔酮二异氰酸酯和环己基甲烷二异氰酸酯);芳族二异氰酸酯(三氯乙烯二异氰酸酯和二苯甲烷二异氰酸酯);芳烃脂族二异氰酸酯(α,α,α′,α′-四甲基苯二甲基二异氰酸酯);异氰酸酯;通过用酚衍生物、肟或己内酰胺使多异氰酸酯封端获得的化合物;以及其中两种或多种的结合。
该多元异氰酸酯化合物(PIC)的比例,以异氰酸酯基[NCO]对具有羟基的聚酯的羟基[OH]的当量比,即[NCO]/[OH]计,一般为5/1到1/1,优选为4/1到2/1,并且更优选2.5/1到1.5/1。当[NCO]/[OH]大于5时,低温定影性能下降。当[NCO]的摩尔比小于1时,由于使用了脲改性聚酯,脲部分的含量变低,这因此降低抗热黏脏的性能。
在包含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)中异氰酸酯化合物(PIC)的组成一般为0.5质量%到40质量%,优选为1质量%到30质量%,并且更优选2质量%到20质量%。当量小于0.5质量%时,抗热黏脏的性能降低,并且同时,在耐热存储稳定性和低温定影性能方面均不利。当它大于40质量%时,低温定影性能降低。
包含于一个包含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)的分子中的异氰酸酯基的数目一般是一个或多个,优选平均为1.5到3,并且更优选平均为1.8到2.5。当每分子中异氰酸酯基的数目小于1时,脲改性聚酯的分子量小,这降低抗热黏脏的性能。
要与包含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)反应的胺(B)的实例包括二元胺化合物(B1)、三元或更多元胺化合物(B2)、氨基醇(B3)、氨基硫醇(B4)、氨基酸(B5)和通过使B1到B5中的氨基封端所获得的化合物(B6)。
二元胺化合物(B1)的实例包括芳族二胺(苯二胺、二乙基甲苯二胺和4,4′-二氨基二苯甲烷);脂环族二胺、(4,4′-二氨基-3,3′-二甲基二环己基甲烷、二胺环己烷和异氟尔酮二胺);和脂族二胺(乙二胺、四亚甲基二胺和六亚甲基二胺)。
三元或多元胺化合物(B2)的实例包括二亚乙基三胺和三亚乙基四胺。
氨基醇(B3)的实例包括乙醇胺和羟乙基苯胺。
氨基硫醇(B4)的实例包括氨基乙基硫醇和氨基丙基硫醇。
氨基酸(B5)的实例包括丙氨酸和氨基己酸。
通过使B1到B5中的氨基封端所获得的化合物(B6)包括从上述B1到B5的胺和酮(丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮)获得的酮亚胺化合物和噁唑烷化合物。在这些胺中,优选B1和B1与少量B2的混合物。
胺(B)的比例,以在包含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)中的异氰酸酯基[NCO]对胺(B)中的胺基[NHx]的当量比,即[NCO]/[NHx]计,一般地为1/2到2/1,优选1.5/1到1/1.5、更优选1.2/1到1/1.2。
当[NCO]/[NHx]大于2或小于1/2时,脲改性聚酯的分子量变低,并且抗热黏脏的性能降低。
脲改性聚酯可能还包括尿烷键以及脲键。待含有的脲键对尿烷键的摩尔比率一般为100/0到10/90,优选80/20到20/80,并且更优选60/40到30/70。当脲键的摩尔比小于10%时,抗热黏脏的性能降低。
脲改性聚酯通过一步法产生。
包含羟基的聚酯是通过在目前已知的酯化催化剂如四丁氧基钛酸酯或氧化二丁基锡的存在下将多元醇(PO)和多元羧酸(PC)加热到150℃到280℃,并且如有需要在减压下蒸馏出所生成的水而获得的。然后,这与多元异氰酸酯(PIC)在40℃到140℃下反应,获得包含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)。此外,胺(B)与聚酯预聚物(A)在0℃到140℃下反应,获得脲改性聚酯。
如果需要,在PIC的反应中或在聚酯预聚物(A)和胺(B)的反应中,还可以用溶剂。可用溶剂的实例包括以下溶剂如芳烃溶剂,如甲苯和二甲苯;酮如丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮;酯如酯酸乙酯;酰胺如二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺;以及醚如四氢呋喃,这些对异氰酸酯(PIC)都是惰性的。
如果需要,可以在聚酯预聚物(A)和胺(B)的交联反应和/或延伸反应中,用反应终止剂调节所生成的脲改性聚酯的分子量。反应终止剂的实例包括单胺如二乙胺、二丁胺、丁胺和月桂胺;以及使它们封端所获得的化合物,如酮亚胺化合物。
脲改性聚酯的重均分子量一般为10,000或以上,优选为20,000到10,000,000,并且更优选30,000到1,000,000。当它小于10,000时,抗热黏脏的性能降低。当使用上述未改性聚酯时,脲改性聚酯的数均分子量没有特别限制,并且可以调节数均分子量,以便容易获得上述重均分子量。当单独使用脲改性聚酯时,其数均分子量一般为2,000到20,000,优选2,000到10,000,并且更优选2,000到8,000。当它大于20,000时,用于全色装置的低温定影性能和光泽性能降低。
因为用于全色装置的低温定影性能和光泽性能是通过结合未改性聚酯与脲改性聚酯来增强的,这种结合比单独使用脲改性聚酯的情况更优选。未改性聚酯可以包括用除了脲键以外的化学键改性的聚酯。
就低温定影性能和抗热黏脏性能而言,优选的是未改性聚酯和脲改性聚酯至少部分相容。因此,优选的是:未改性聚酯和脲改性聚酯具有相似的组成。
未改性聚酯对脲改性聚酯的质量比一般为20/80到95/5,优选为70/30到95/5,更优选75/25到95/5,并且尤其优选为80/20到93/7。当脲改性聚酯的质量比小于5%时,抗热黏脏的性能降低,并且同时,在兼顾耐热存储稳定性和低温定影性能方面不利。
包含未改性聚酯和脲改性聚酯的粘合剂树脂的玻璃化转变点(Tg)一般是45℃到65℃,并且优选为45℃到60℃。当它低于45℃时,调色剂耐热性降低;然而当它高于65℃时,低温定影性能不足。
脲改性聚酯容易存在于所生成的调色剂基础颗粒的表面上。因此,即使与目前已知的聚酯基调色剂相比,玻璃化转变点较低,耐热存储稳定性也是良好的。
-着色剂-
关于着色剂,可以使用目前已知的染料和颜料,如以下:炭黑、苯胺黑染料、氧化铁黑、萘酚黄S、汉扎黄(hanza yellow)(10G、5G、G)、镉黄、氧化铁黄、赭色、铬黄、钛黄、多偶氮黄、油溶黄、汉扎黄(GR、A、RN、R)、颜料黄L、联苯胺黄(G、GR)、永固黄(NCG)、巴尔干(Balkan)坚牢黄(5G、R)、酒石黄色淀、喹啉黄色淀、蒽黄(anthrazan yellow)BGL、异二氢吲哚酮黄(isoindolinone yellow)、铁丹、红丹、朱红(lead vermillion)、镉红、镉汞红、锑红、永固红4R、对位红、火红、对氯邻硝基苯胺红、立索尔坚牢猩红G(lithol fast scarlet G)、亮坚牢猩红、亮洋红BS、永固红(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、坚牢猩红VD、巴尔干坚牢玉红B、亮猩红G、立索尔玉红GX、永固红F5R、亮洋红6B、颜料猩红3B、枣红5B、甲苯胺栗色、永固枣红F2K、枣红BL(helio bordeaux BL)、枣红10B、BON浅栗色(bon maroon light)、BON中栗色(bon maroon mediμm)、曙红色淀、若丹明色淀B、若丹明色淀Y、茜素色淀、硫靛红B、硫靛栗色、油溶红、喹吖啶酮红、吡唑啉酮红、多偶氮红、铬朱红、联苯胺橙、茜酮橙(perinone orange)、油溶橙、钴蓝、青天蓝、碱蓝色淀、孔雀蓝色淀、维多利亚蓝色淀、非金属酞菁蓝、酞菁蓝、坚牢天蓝、阴丹士林蓝(RS、BC)、靛蓝、群青蓝、普鲁士蓝、蒽醌蓝、坚牢紫B、甲基紫色淀、钴紫、锰紫、二噁烷紫、蒽醌紫、铬绿、锌绿、氧化铬、翠绿(pyridian)、翡翠绿、颜料绿B、萘酚绿B、绿金、酸性绿色淀、孔雀绿、酞菁绿、蒽醌绿、二氧化钛、锌花、锌钡白和其混合物。
上述着色剂的含量基于调色剂的质量计一般是1质量%到15质量%,并且优选为3质量%到10质量%。
上述着色剂可用作与树脂复合的母料。用于产生母料或与母料捏制的粘合剂树脂的实例包括如下:苯乙烯的聚合物和其衍生物如聚苯乙烯、聚对氯苯乙烯和聚乙烯甲苯,或其与乙烯基化合物的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、环氧树脂、环氧多元醇树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸树脂、松香、改性松香、萜烯树脂、脂族或脂环烃树脂、芳族石油树脂、氯化石蜡和石蜡。这些可以单独或结合使用。
-电荷控制剂-
可以使用目前已知的电荷控制剂,并且其实例包括苯胺黑基染料、三苯甲烷基染料、包含铬的金属络合物染料、钼酸螯合颜料、若丹明基染料、烷氧基胺、季铵盐(包括氟改性的季铵盐)、烷基酰胺、磷的单质或化合物、钨的单质或化合物、氟基活化剂、金属盐如水杨酸金属盐和水杨酸盐衍生物。具体地说,由Orient Chemical Industries Ltd.制造的作为苯胺黑基染料的Bontron 03、作为季铵盐的Bontron P-51、作为含金属偶氮染料的BontronS-34、作为α-萘酚酸基金属络合物E-82、作为水杨酸基金属络合物的E-84和作为酚基缩合物的E-89;由Hodogaya Chemical Co.,Ltd.制造的作为季铵盐钼酸盐络合物的TP-302和TP-415;由Hoechst AG制造的作为季铵盐的Copy Charge PSY VP2038、作为三苯甲烷衍生物的Copy Blue PR、与作为季铵盐的Copy Charge NEG VP2036和Copy Charge NX VP434;由Japan CarlitCo.,Ltd.制造的作为硼络合物的LR-147;铜酞菁、二萘嵌苯、喹吖啶酮、偶氮基颜料、和其它具有官能团如磺酸基、羧基、和季铵盐的聚合物。在它们之中,优选使用将调色剂控制为负极性的物质。
要使用的电荷控制剂的量取决于调色剂的生产方法,包括粘合剂树脂的种类,有无任选使用的添加剂和分散法。该量没有明确限定,但是以100质量份粘合剂树脂计,优选在0.1质量份到10质量份之间。优选为,在0.2质量份到5质量份范围内。当量大于10质量份时,调色剂的充电性能过大,电荷控制剂的作用降低,并且对显影辊的静电吸力增加,有时导致显影剂的流动性降低和图像密度降低。
-防粘剂-
关于防粘剂,具有50℃到120℃的低熔点的蜡在带有粘合剂树脂的分散体中作为防粘剂在定影辊和调色剂边界面之间有效地发挥作用,并且这对于在定影辊上不使用防粘剂如油的高温胶印而言是有效的。这种蜡组分的实例包括植物基蜡如巴西棕榈蜡、棉蜡、树蜡和米蜡;动物基蜡如蜂蜡和羊毛脂;矿物基蜡如地蜡和selsyn;和石油基蜡如石蜡、微晶和矿脂。除了这些天然蜡以外,合成烃蜡,如费-托合成蜡和聚乙烯蜡、以及酯、酮和醚的合成石蜡也包括在内。此外,可以使用脂肪酸酰胺如12-羟基硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺、邻苯二甲酸酐酰亚胺和氯化烃、以及在侧链中具有长烷基的结晶聚合物如聚甲基丙烯酸正十八烷酯、聚甲基丙烯酸正月桂酯的均聚物和共聚物(例如丙烯酸正十八烷酯-甲基丙烯酸乙酯的共聚物),它们是具有低分子量的结晶聚合物。
电荷控制剂和防粘剂可以熔化,并且与母料和粘合剂树脂捏制,或者也可以在溶解和分散在有机溶剂中时添加。如上所述的物质可以用于防粘剂和无机微粒。
(生产调色剂的方法)
随后,描述生产调色剂的方法。在本文中,描述优选的生产方法,但是这不应该理解为对本发明的生产方法的限制。
(1)通过将着色剂、未改性聚酯、包含异氰酸酯基的聚酯预聚物和防粘剂分散在有机溶剂中制备调色剂材料溶液。
就形成调色剂基础颗粒后容易除去而言,有机溶剂优选是挥发性的,沸点低于100℃。具体地说,不溶于水或与水不混溶的化合物如甲苯、二甲苯、苯、四氯化碳、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、三氯乙烯、三氯甲烷、一氯代苯、二氯乙烷、醋酸甲酯、酯酸乙酯、甲基乙基酮和甲基异丁基酮可以单独使用或两种或多种结合使用。尤其是,优选芳烃溶剂如甲苯和二甲苯,和卤代烃如二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、三氯甲烷和四氯化碳。要使用的有机溶剂的量基于100质量份的聚酯预聚物计,一般为0质量份到300质量份,优选为0质量份到100质量份,并且更优选25质量份到70质量份。
在本文中,优选的是将无机微粒分散在调色剂内,更优选分散在表面附近,以便控制调色剂形状。可以通过利用无机微粒的形状或乳化作用去溶剂化过程中调色剂内部收缩速度的差异来形成调色剂表面凹凸形的形状。无机微粒和去溶剂化对于增大周期尤其有效(也就是降低凹凸度的RMS值),也就是进一步加深凹凸形的凹部分的深度,以及增加表面粗糙度(Ra)。上述物质可以用于无机微粒,在这些中,优选无机微粒如二氧化硅,并且就形状控制或对时间的充电稳定性或环境充电稳定性而言,更优选有机二氧化硅。
(2)在存在表面活性剂和树脂微粒的条件下,在水性介质中乳化调色剂材料溶液。
该水性介质可以是单独的水或包含有机溶剂如醇(甲醇、异丙醇、和乙二醇)、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、溶纤剂(甲基溶纤剂)和低级酮(丙酮和甲基乙基酮)的水。
以调色剂材料的溶液为100质量份计,要使用的水性介质的量一般为50质量份到2,000质量份,并且优选100质量份到1,000质量份。当量小于50质量份时,调色剂材料溶液分散不好,并且没有获得具有给定粒径的调色剂基础颗粒。当它大于2,000质量份时,不经济。
任选添加分散剂如表面活性剂和树脂微粒,以便在水性介质中充分分散调色剂材料液滴(在分散过程中交联或延伸)。
表面活性剂的实例包括阴离子表面活性剂如烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐和磷酸酯,阳离子表面活性剂如胺盐型,如烷基胺盐、氨基醇脂肪酸衍生物、聚胺、脂肪酸衍生物和咪唑啉、和季铵盐型如烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苄基铵盐、吡啶盐、烷基异喹啉盐和氯化苄乙氧铵,非离子表面活性剂如脂肪酸酰胺衍生物和多元醇衍生物,和两性表面活性剂如丙氨酸、十二烷基(氨基乙基)甘氨酸、二(辛基氨基乙基)甘氨酸和N-烷基N,N-二甲基铵甜菜碱。
包含氟烷基的表面活性剂是有利的,因为只要使用非常少量的表面活性剂就有效的。优选使用的包含氟烷基的阴离子表面活性剂包括具有2到10个碳的氟烷基羧酸和其金属盐、全氟辛烷磺酰基谷氨酸二钠、3-[ω-氟烷基(6到11个碳)氧基]-1-烷基(3到4个碳)磺酸钠、3-[ω-氟烷酰基(6到8个碳)-N-乙基氨基]-1-丙烷磺酸钠、氟烷基(11到20个碳)羧酸和其金属盐、全氟烷基羧酸(7到13个碳)和其金属盐、全氟烷基(4到12)磺酸和其金属盐、全氟辛烷磺酸二乙醇酰胺、N-丙基-N-(2-羟乙基)全氟辛烷砜酰胺、全氟烷基(6到10个碳)砜酰胺丙基三甲基铵盐、全氟烷基(6到10个碳)-N-乙基磺酰基甘氨酸盐和全氟烷基(6到16个碳)乙基磷酸酯。其商品名包括Surflon S-111、S-112和S-113(由Asahi Glass Co.,Ltd.制造),Fluorad FC-93、FC-95、FC-98和FC-129(由Sumitomo Three M Co.,Ltd.制造),Unidain DS-101和DS-102(由Daikin Industries Ltd.制造);Megafac F-110、F-120、F-113、F-191、F-812和F-833(由Dainippon Ink And Chemicals Incorporated制造);EFTOP EF-102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201和204(由Tohchem ProductsCo.,Ltd.制造)和FTARGENT F-100和F-150(由Neos Co.,Ltd.制造)。
阳离子表面活性剂包括具有氟烷基的脂族的伯、仲或叔酰胺酸、脂族的季铵盐如全氟烷基(6到10个碳)磺酰胺丙基三甲基铵盐、和苄烷铵盐、氯化苄乙氧铵、吡啶盐、咪唑鎓盐、和商品名为Surflon S-121(由Asahi Glass Co.,Ltd.制造)、Fluorad FC-135(由Sumitomo Three M Co.,Ltd.制造)、UnidainDS-202(由Daikin Industries Ltd.制造)、Megafac F-150和F-824(由DainipponInk And Chemicals,Incorporated制造)、EFTOP EF-132(由Tohchem ProductsCo.,Ltd.制造)、和FTARGENT F-300(由Neos Co.,Ltd.制造)的物质。
添加树脂微粒(有机微粒),以便使水性介质中形成的调色剂基础颗粒稳定并且提供表面粗糙度。
对调色剂表面凹凸形的作用随着树脂微粒的粒径和树脂微粒在调色剂表面上的粘附状态(嵌入、平面变形或部分脱附(通过酸、碱、溶剂或机械处理)而变化。当具有较大粒径的树脂微粒粘附到球形调色剂的表面并同时保持树脂微粒的形状时,Ra以及RMS均较大。另一方面,当树脂微粒小或调色剂内有嵌入、平面变形或部分脱附时,Ra以及RMS变小。同时,RMS的值容易受具有大周期的形状以及树脂微粒的影响。因此,通常难以通过单独控制有机微粒控制RMS的值。可容易地通过利用无机微粒和额外的去溶剂化收缩来改变大周期。
优选的是添加树脂微粒,使涂覆在调色剂基础颗粒表面上的树脂微粒的分数为10%到90%。其实例包括1μm到3μm的聚甲基丙烯酸甲酯微粒、0.2μm到2μm的聚苯乙烯微粒、1μm的聚苯乙烯丙烯腈微粒、和商品名为PB-200H(由Kao Corporation制造)、SGP(由Soken Chemical & EngineeringCo.,Ltd.制造)、Technopolymer SB(由Sekisui Plastics Co.,Ltd.制造)、SGP-3G(由Soken Chemical & Engineering Co.,Ltd.制造)和Micropearl(由Sekisui Fine Chemical Co.,Ltd.制造)的物质。
还可以使用无机化合物分散剂如磷酸三钙、碳酸钙、二氧化钛、胶体二氧化硅和羟基磷灰石。
聚合物基保护胶体可以用作分散剂(或分散体稳定剂),以便与上述树脂微粒和无机化合物分散剂结合使分散的液滴稳定。其实例包括以下化合物的均聚物或共聚物:酸如丙烯酸、甲基丙烯酸、α-氰基丙烯酸、α-氰基甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、富马酸、马来酸和马来酸酐;包含羟基的(甲基)丙烯酸类单体如丙烯酸-β-羟基乙酯、甲基丙烯酸-β-羟基乙酯、丙烯酸-β-羟基丙酯、甲基丙烯酸-β-羟基丙酯、丙烯酸-γ-羟基丙酯、甲基丙烯酸-γ-羟基丙酯、丙烯酸-3-氯-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸-3-氯-2-羟基丙酯、单丙烯酸二甘醇酯、单甲基丙烯酸二甘醇酯、单丙烯酸甘油酯、单甲基丙烯酸甘油酯和N-羟甲基甲基丙烯酰胺、乙烯醇或具有乙烯醇的醚如乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚和乙烯基丙基醚;乙烯醇与包含羧基的化合物的酯如醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯和丁酸乙烯酯;丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、和其羟甲基化合物;酰基氯如丙烯酰氯和甲基丙烯酰氯;含氮化合物如乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咪唑和乙烯亚胺;以及包含其杂环的化合物。聚合物基保护胶体的更多实例包括聚氧化烯如聚氧乙烯、聚氧化丙烯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧化丙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺、聚氧化丙烯烷基酰胺、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯月桂基苯基醚、聚氧乙烯十八烷基苯基醚和聚氧乙烯壬基苯基酯、和纤维素如甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素。
分散的方法没有特别限制,并且可以使用目前已知的设备如低速剪切方法、高速剪切方法、高压喷射方法和超声波法。在它们之中,优选高速剪切方法使分散体粒径为2μm到20μm。高速剪切分散机的旋转频率没有特别限制,但是一般为1,000rpm到30,000rpm,并且优选为5,000rpm到20,000rpm。分散时间没有特别限制,但是在间歇模式中,一般为0.1分钟到5分钟。在分散过程中的温度一般为0℃到150℃(在压力下)并且优选为40℃到98℃。
防粘剂可以包含于水性介质相中,因为即使它最初包含于水性介质相中,也能由于它的亲油性而转移到有机溶剂相。然而,更优选的是:防粘剂包含于有机溶剂相。
(3)生产乳化液体的同时添加胺(B),以便与包含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)反应。
该反应伴随着分子链的交联和/或延伸反应。反应的持续时间根据胺与聚酯预聚物(A)的异氰酸酯基结构之间的反应性选择。它一般为10分钟到40小时,并且优选为2小时到24小时。反应温度一般为0℃到150℃,并且优选为40℃到98℃。如果需要,可以使用目前已知的催化剂。催化剂的实例包括月桂酸二丁基锡、和月桂酸二辛基锡。
(4)在反应完成之后,从乳化的分散体(反应物)中除去有机溶剂,并且然后冲洗乳化的分散体,并且干燥,获得调色剂基础颗粒。
在分层搅拌下逐渐加热整个系统,在某一温度范围内强力搅动,接着去溶剂化,以便除去有机溶剂,这因此产生纺锤形调色剂基础颗粒。当可以溶于酸和碱溶液的化合物如磷酸钙盐用作分散体稳定剂时,通过用酸如盐酸溶解该盐然后用水洗涤从调色剂基础颗粒中除去磷酸钙盐。另外,通过用酶分解除去分散体稳定剂。
(5)对上述获得的调色剂基础颗粒添加电荷控制剂,并且然后在外部加入无机微粒如二氧化硅微粒和二氧化钛微粒,以便获得调色剂。
添加电荷控制剂以及在外部加入无机微粒均使用混合器通过目前已知的方法进行。
通过这种方法,容易获得具有小粒径和窄粒径分布的调色剂。此外,可以在除去有机溶剂的过程中通过强力搅动将形状控制成珍珠形到纺锤形,而且可以将表面形态控制成光滑形状到涟漪形状。
(显影剂)
本发明的显影剂包含本发明的调色剂和任选的其它组分如载体。显影剂可以是单组分显影剂或二组分显影剂,并且当用于与最近的信息处理速度提高相容的高速打印机时,就延长寿命而言优选二组分显影剂。
在具有本发明的调色剂的单组分显影剂的情况中,尽管对调色剂进行补充,但调色剂粒径仍存在一些偏差。由于调色剂没有对显影辊成膜,并且调色剂没有对部件如使调色剂成为薄层的刮刀熔合,因此在显影单元的延长使用(搅拌)过程中实现了良好且稳定的显影性能和图像。关于具有本发明的调色剂的二组分显影剂,尽管在延长的时间中,对调色剂进行补充,但显影剂中调色剂的粒径仍存在一些偏差,并且在延长时间的显影单元的搅拌中获得良好且稳定的显影性能。
上述载体没有特别限制,并且可以根据用途任意选择,但是具有芯材(core material)和涂覆该芯材的树脂层的载体是优选的。
用于芯材的材料没有特别限制,并且可以从目前已知的材料中任意选择。例如,50emu/g至90emu/g的锰-锶(Mn-Sr)基材料和锰-镁(Mn-Mg)基材料是优选的。就保证图像密度而言,高磁化材料如铁粉(100emu/g或以上)和磁铁矿(75emu/g到120emu/g)是优选的。弱磁化材料如铜-锌(Cu-Zn)基材料(30emu/g到80emu/g)是优选的,因为可以使调色剂与光电导体的突刺状(spike-standing state)接触软化,并且有利于制造高质量的图像。这些材料可以单独使用或两种或多种结合使用。
关于芯材的粒径,平均粒径,也就是体均粒径(D50),优选10μm到200μm,并且更优选40μm到100μm。
当平均粒径,也就是体均粒径(D50)小于10μm时,细粉的分数增加,并且每个颗粒的磁性变低,从而在一些情况中导致载体分散。当它大于200μm时,比表面积降低,从而在一些情况中导致调色剂分散,并且尤其是,影响包含许多实地图像(solid image)的全色打印中实地图像的再现。
用于树脂层的材料没有特别限制,并且可以根据用途从目前已知的树脂中任意选择。其实例包括氨基类树脂、聚乙烯基类树脂、聚苯乙烯类树脂、卤代烯烃树脂、聚酯类树脂、聚碳酸酯类树脂、聚乙烯树脂、聚氟乙烯基树脂、聚偏二氟乙烯树脂、聚三氟乙烯树脂、聚六氟丙烯树脂、偏二氟乙烯和丙烯酸类单体的共聚物、偏二氟乙烯和氟乙烯基的共聚物、含氟三元共聚物(fluoroterpolymer)如四氟乙烯和偏二氟乙烯和非氟化物单体的三元共聚物以及有机硅树脂。这些材料可以单独使用或两种或多种结合使用。
氨基类树脂包括例如脲醛树脂、三聚氰胺树脂、苯并胍胺树脂、尿素树脂、聚酰胺树脂和环氧树脂。聚乙烯基类树脂包括例如丙烯酸类树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚丙烯腈树脂、聚醋酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇树脂和聚乙烯醇缩丁醛树脂。聚苯乙烯类树脂包括例如聚苯乙烯树脂和苯乙烯-丙烯酸类共聚物树脂。卤代烯烃树脂包括例如聚氯乙烯。聚酯类树脂包括例如聚对苯二甲酸乙二酯树脂和聚对苯二甲酸丁二酯树脂。
如果需要,导电粉末可以包含于树脂层中,并且导电粉末包括例如金属粉末、炭黑、二氧化钛、氧化锡和氧化锌。这些导电粉末的平均粒子直径优选1μm或以下。当平均粒径大于1μm时,有时难以控制电阻。
可以通过将有机硅树脂溶解在溶剂中制备涂覆溶液,随后通过目前已知的涂覆方法将涂覆溶液均匀地涂敷在芯材表面上,并且干燥,接着煅烧,形成树脂层。涂覆方法包括例如,浸涂法、喷雾法和涂刷法。
上述溶剂没有特别限制,并且可以根据用途任意选择。其实例包括甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮和溶纤剂醋酸丁酯。
煅烧的方法没有特别限制;可以是外部加热方法或内部加热方法。其实例包括使用固定电炉、流体电炉(fluid electric furnace)、旋转电炉和燃烧器炉的方法;和使用微波的方法。
载体中树脂层的量优选为0.01质量%到5.0质量%。当量小于0.01质量%时,有时在芯材表面上不能形成均匀的树脂层。当它大于5.0质量%时,树脂层变得太厚,导致在载体内成粒,并且因此有时不能获得均匀的载体颗粒。
当显影剂是二组分显影剂时,二组分显影剂中的载体含量没有特别限制,并且可以根据用途任意选择。例如,优选为90质量%到98质量%,并且更优选93质量%到97质量%。
通常,二组分显影剂中调色剂对载体的混合比,基于100质量份的载体计,优选为1质量份到10.0质量份调色剂。
本发明的显影剂包含本发明的调色剂。因此,可以防止光电导体成膜的发生,并且可以稳定地形成具有高质量且图像均匀度无偏差的优异的清晰图像。
(处理盒)
本发明的处理盒包括承载静电潜像的潜像承载部件和设置成使用调色剂将承载在潜像承载部件上的静电潜像显影形成可见图像的显影单元;它进一步包括根据需要任意选择的其它单元如充电单元、显影单元、转印单元、清洁单元和中和单元。
显影单元包括容纳本发明的调色剂或显影剂的显影剂容器和承载并输送容纳在显影剂容器中的调色剂或显影剂的显影剂承载部件,并且它可以进一步包括用于控制承载调色剂的层厚度的层厚度控制部件。
本发明的处理盒可拆卸地设置用于各种电子照相装置、传真机和打印机,并且优选为,将其可拆卸地设置用于下文中描述的本发明的成像装置。
在本文中,处理盒,例如如图1所示,包括内置的光电导体101、充电单元102、显影单元104、转印单元108和清洁单元107;如果需要,它进一步包括其它单元。在图1中,103和105分别表示通过曝光单元的曝光和记录介质。
光电导体101可以与后面描述的成像装置使用的光电导体相似。任选充电部件用于充电单元102。
接着,描述图1所示的处理盒的成像步骤。通过充电单元102进行充电,并且通过曝光单元(在该图中未显示)进行曝光,在箭头方向旋转的光电导体101的表面上,形成相应于曝光图像的静电潜像。该静电潜像在显影单元104中进行调色剂显影。调色剂显影的图像通过转印单元108转印到记录介质105上,并且打印出来。然后,转印图像之后的光电导体表面通过清洁单元107清洁,并且进一步通过中和单元(在该图中未显示)中和。上述操作再次重复。
关于本发明的成像装置,将潜像承载部件和组成元件如显影部分和清洁部分集成到处理盒中,并且该单元可拆卸地构成该装置的主体。或者,处理盒可以通过将充电部分、图像曝光部分、显影部分、转印或分离部分和清洁部分中的至少一种与潜像承载部件集成在一起而形成以制成装置主体中的可拆卸的单一单元,并且该单一单元可以制成可拆卸的导向单元如装置主体中的导轨。
(成像装置和成像方法)
本发明的成像装置包括:潜像承载部件、静电潜像形成单元、显影单元、转印单元和定影单元;并且进一步包括根据需要任意选择的其它单元,如中和单元、清洁单元、循环单元和控制单元。
本发明的成像方法包括:静电潜像形成步骤、显影步骤、转印步骤和定影步骤,并且进一步包括根据需要任意选择的其它步骤,如中和步骤、清洁步骤、循环步骤和控制步骤。
本发明的成像方法可以通过本发明的成像装置顺利地进行;静电潜像形成步骤可以通过静电潜像形成单元进行;显影步骤可以通过显影单元进行;转印步骤可以通过转印单元进行;定影步骤可以通过定影单元进行;其它步骤可以通过其它单元进行。
-静电潜像形成步骤和静电潜像形成单元-
静电潜像形成步骤是一种在潜像承载部件上形成静电潜像的步骤。
潜像承载部件(有时称为‘电子照相光电导体’或‘光电导体’)在材料、形状、结构和尺寸方面没有特别限制,并且可以从目前已知的那些材料中适当地选择。然而,形状有利的是鼓状,并且其材料包括无机光电导体如非晶硅和硒,和有机光电导体如聚硅烷和酞菁甲川(phthalopolymethine)。在它们之中,非晶硅就寿命长而言是优选的。
关于非晶态硅光电导体,可以使用具有由a-Si组成的光电导层的光电导体(有时称为‘a-Si基光电导体’),该光电导体通过将支持体加热到50℃到400℃并且通过成膜方法如真空沉积方法、溅射方法、离子电镀法、热CVD方法、光辅助CVD方法和等离子体CVD法在支持体上形成层而获得。在它们之中,等离子体CVD法,也就是源气体通过直流、高频或微波辉光放电而分解在支持体上形成a-Si沉积膜的方法,是有利的。
静电潜像通过对潜像承载部件的表面充电,并且随后根据图像曝光而形成,它可以用静电潜像形成单元进行。
静电潜像形成单元包括对潜像承载部件的表面充电的充电部分和根据图像对潜像承载部件表面曝光的曝光部分。
充电可以通过使用充电部分对潜像承载部件的表面施加电压而进行。
充电部分没有特别限制,并且它可以根据用途任意选择。其实例包括本身目前已知的接触充电部分,包括导电或半导电的辊、刷、膜和橡胶刀;以及使用电晕放电如电晕器和scorotron的非接触的充电部分。
充电部件的形状除了辊以外还可以是任何形式,如磁刷和毛刷,并且它可以根据电子照相装置的规格和形式进行选择。当使用磁刷时,磁刷使用各种铁氧体颗粒如Zn-Cu铁氧体作为充电部件,并且由非磁性的导电套筒组成用于支撑装入套筒的颗粒和磁力辊。同样,当使用刷时,将例如用碳、硫化铜、金属或金属氧化物进行过导电处理的毛皮用作毛刷的材料,并且该充电部分通过将毛皮环绕并粘附到金属或其它经导电处理过的芯骨(core grid)上而制造。
充电部分不局限于上述接触型充电部分。然而,优选的是使用接触型充电部分,因为获得由充电部分产生的臭氧减少的成像装置。
曝光可以通过使用曝光部分根据图像对潜像承载部件的表面曝光而进行。
曝光部分没有特别限制,只要曝光可以根据由充电部分充电的潜像承载部件表面上的图像进行,并且它可以根据用途任意选择。其实例包括各种曝光部分如复制光学、透镜棒阵(rod lens alley)类、激光光学和液晶快门光学曝光部分。
在本发明中,可以使用背面曝光法,其中从潜像承载部件的背面根据图像进行曝光。
-显影步骤和显影单元-
显影步骤是一种使用本发明的调色剂或显影剂使静电潜像显影形成可见图像的步骤。
可见图像的形成可以通过使用本发明的调色剂或显影剂使静电潜像显影而进行,并且它可以通过显影单元进行。
显影单元没有特别限制,只要能使用本发明的调色剂或显影剂进行显影。它可以从目前已知的那些显影单元中任意选择,并且合适的实例包括包含容纳本发明的调色剂或显影剂并且将本发明的调色剂或显影剂以接触或非接触的方式赋予静电潜像的显影部分的显影单元。包括具有本发明的调色剂的容器的显影部分是更优选的。
在显影单元中,显影剂通过潜像承载部件承载并传送。在潜像承载部件相对的位置施加交流电场,并且使潜像承载部件上的静电潜像显影,其中本发明的显影剂用作该显影剂。
显影部分可以是干式显影系统或湿式显影系统;而且,它可以是单色显影部分或多色显影部分。其合适的实例包括具有通过摩擦和搅拌使调色剂或显影剂充电的搅拌部分的显影部分,以及具有可旋转磁性辊的显影部分。
在显影部分中,将调色剂和载体混合并搅拌,例如,其中通过在旋转磁性辊的表面上摩擦调色剂并使其保持突刺态而使调色剂充电,形成磁刷。磁性辊布置在潜像承载部件(光电导体)附近。因此,在磁性辊表面上形成磁刷的部分调色剂通过电吸引力转移到潜像承载部件(光电导体)的表面上。结果,通过调色剂使静电潜像显影,并且在图像承载部件(光电导体)的表面上形成调色剂的可见图像。
容纳在显影部分中的显影剂是包括本发明调色剂的显影剂。显影剂可以是单组分显影剂或二组分显影剂。包含于显影剂中的调色剂是本发明的调色剂。
-转印步骤和转印装置-
转印步骤是一种将可见图像转印到记录介质上的步骤。优选的方面是:通过使用中间转印部件,将可见图像首先转印到中间转印部件上,并且随后将可见图像二次转印到记录介质上。更优选的方面包括:用具有两种或多种颜色的调色剂或优选为全色调色剂作为调色剂,通过将可见图像转印到中间转印部件上形成复合转印图像的一次转印步骤,和将复合转印图像转印到记录介质上的二次转印步骤。
转印可以通过使用转印和充电部分对潜像承载部件(光电导体)上形成的可见图像充电进行,并且它可以通过转印单元进行。关于转印单元,优选以下方面:具有设置成通过将可见图像转印到中间转印部件上形成复合转印图像的一次转印单元和设置成将复合转印图像转印到记录介质上的二次转印单元。
中间转印部件没有特别限制,并且它可以根据用途从目前已知的转印部件中任意选择。它有利的是包括例如转印带。
优选的是:转印单元(一次转印单元和二次转印单元)包括使潜像承载部件上形成的可见图像脱落并加载到记录介质上的转印部分。转印单元可以是一个,或者也可以是两个或多个。
转印部分的实例包括通过电晕放电的电晕转印部分、转印带、转印辊、压力转印辊和胶粘转印部分。
记录介质典型的是普通纸,但它没有特别限制,只要能转印显影之后未定影的图像。它可以根据用途任意选择,并且可以使用OHP用PET基等。
-定影步骤和定影单元-
定影步骤是一种使用定影装置将转印到记录介质上的可见图像定影的步骤。可以每次转印一种颜色的调色剂到记录介质上,或者将各种颜色的调色剂以层叠状态同时一起进行转印。
定影装置没有特别限制,并且它可以根据用途任意选择。优选目前已知的热热和加压单元。加热和加压单元包括加热辊和加压辊的结合,加热辊、加压辊和环形带的结合。
在加热和加压单元中一般的加热温度优选为80℃到200℃。
在本发明中,根据用途,可以与定影步骤一起或代替定影步骤,使用目前已知的光学定影部分。
中和步骤是对潜像承载部件施加中和偏压以进行中和的步骤,并且可以通过中和单元适当地进行。
中和单元没有特别限制,只要可以对潜像承载部件施加中和偏压,并且可以从公知的中和部分中任意选择。合适的实例包括中和灯。
清洁步骤是除去残留在潜像承载部件上的电子照相调色剂的步骤,并且它可以通过清洁单元适当地进行。
清洁步骤没有特别限制,只要能除去残留在潜像承载部件上的电子照相调色剂,并且它可以从目前已知的清洁器中任意选择。合适的实例包括磁力清洁器、静电刷清洁器、磁性辊清洁器、刮刀清洁器、刷式清洁器和网式清洁器。
循环步骤是一种使清洁步骤中除去的电子照相调色剂循环到显影单元中的步骤,并且可以通过循环单元适当地进行。
循环单元没有特别限制,并且实例包括目前已知的进料单元。
控制单元是一种控制上述各个步骤的过程,并且它可以通过控制单元适当地进行。
控制单元没有特别限制,只要它能够控制每一单元的运动,并且它可以根据用途任意选择。实例包括装置如序列发生器和电脑的仪器。
随后,参考图2描述使用本发明的成像装置实施本发明的成像方法的一个方面。成像装置100包括作为潜像承载部件的光电导体鼓10(下文称为‘光电导体10’)、作为充电单元的充电辊20、作为曝光单元的曝光装置30、作为显影单元的显影部分40、中间转印部件50、作为具有清洁刮刀的清洁单元的清洁装置60、和作为中和单元的中和灯70。
中间转印部件50是环形带,并将其设计成通过布置在带内侧并且拉伸该带的三个辊51沿着箭头方向运动。三个辊51的一部分作为转印偏压辊,它能对中间转印部件50施加给定的转印偏压(一次转印偏压)。具有清洁刮刀的清洁装置90布置在中间转印部件50的附近,并且在中间转印部件50的相对处布置有作为转印单元的转印辊80,它能施加转印偏压用于将显影的图像(调色剂图像)转印(二次转印)到作为最终记录介质的转印纸95上。在中间转印部件50A周围,在中间转印部件50的旋转方向上,在光电导体10与中间转印部件50的接触部分和中间转印部件50与转印纸95的接触部分之间,布置电晕充电部分58用于对中间转印部件50上的调色剂图像进行电力充电。
显影部分40由作为显影剂承载部件的显影带41和并排安装在显影带41周围的黑色显影单元45K、黄色显影单元45Y、品红色显影单元45M和青色显影单元45C组成。黑色显影单元45K包括显影剂容器42K、显影剂供应辊43K和显影辊44K。黄色显影单元45Y包括显影剂容器42Y、显影剂供应辊43Y和显影辊44Y。品红色显影单元45M包括显影剂容器42M、显影剂供应辊43M和显影辊44M。青色显影单元45C包括显影剂容器42C、显影剂供应辊43C和显影辊44C。显影带41是环形带,并且它在多个带辊上可旋转延伸。其中一部分与光电导体10接触。
在图2所示的成像装置中,例如,充电辊20使光电导体鼓10均匀地充电。曝光装置30根据图像使光电导体鼓10曝光,形成静电潜像。使用从显影部分40供应的调色剂,使光电导体鼓10上形成的静电潜像显影,形成调色剂图像。通过用辊51施加电压将调色剂图像转印(一次转印)到中间转印部件50上,并且进一步转印(二次转印)到转印纸95上。结果是:在转印纸95上形成转印图像。残留在光电导体10上的调色剂通过清洁装置60除去,并且光电导体10上的电荷通过中和灯70立即除去。
参考图3描述通过本发明的成像装置实施本发明的成像方法的另一个方面。除了不包括显影带41并且黑色显影单元45K、黄色显影单元45Y、品红色显影单元45M和青色显影单元45C在光电导体10周围并与光电导体10直接相对布置以外,如图3所示的成像装置100具有与图2所示的成像装置100相同的结构和相同的作用效果。在图3中,与图3中那些相同的部件用相同的符号表示。
参考图4描述通过本发明的成像装置实施本发明的成像方法的另一个方面。图4所示的串联式成像装置100是一种串联式彩色成像装置。串联式成像装置120包括有复印机的主体150、供纸台200、扫描器300和自动文件输送装置(ADF)400。
环形带形式的中间转印部件50设置在主体150的中心部分。中间转印部件50在支承辊14、15和16上拉伸,并可以如图4所示的顺时针方向旋转。用于除去残留在中间转印部件50上的调色剂的中间转印部件的清洁装置17布置在支承辊15附近。其中黄色、青色、品红色和黑色四个成像单元18并排布置在中间转印部件50对侧的串联显影部分120沿着被支承辊14和15拉伸的中间转印部件50的进给方向布置。曝光装置21布置在串联显影部分120附近。二次转印装置22布置在串联显影部分120的对侧。在二次转印装置22中,在一对辊23上拉伸的环形二次转印带24以及在二次转印带24上进给的转印纸可以与中间转印部件50彼此接触。定影装置25布置在二次转印装置22的附近。
在串联成像装置100中,用于将转印纸反向以便在转印纸的两面上均形成图像的纸张反向装置28布置在二次转印装置22和定影装置25附近。
随后,描述使用串联显影部分120的全色图像的形成(彩色复印)。首先,将文件放置在自动文件输送装置(ADF)400中的文件台130上,或打开自动文件输送装置400。将文件放置在扫描器300的接触玻璃32上,并且关闭自动文件输送装置400。
当按下启动按钮(在该图中未显示)时,扫描器300起动,并且第一滑架33和第二滑架34运行,这在文件已被放置在自动文件输送装置400中的情形下发生在文件走纸并且移动到接触玻璃32上之后;或在文件已经被放置在接触玻璃32上的情形下立即发生。在本文中,通过第一滑架33从光源施加光,并且同时从文件表面反射的光通过第二滑架34中的镜子反射。彩色文件(彩色图像)通过成像透镜35从读取传感器36中接收的光读出,以便产生黑色、黄色、品红色和青色的图像信息。
黑色、黄色、品红色和青色的每种图像信息送到串联显影部分120中的各成像单元18(用于黑色的成像单元、用于黄色的成像单元、用于品红色的成像单元和用于青色的成像单元),并且在各成像单元中,形成黑色、黄色、品红色和青色的每一调色剂图像。也就是,串联显影部分120中的各成像单元18(用于黑色的成像单元、用于黄色的成像单元、用于品红色的成像单元和用于青色的成像单元)包括如下:光电导体10(用于黑色的光电导体10K、用于黄色的光电导体10Y、用于品红色的光电导体10M和用于青色的光电导体10C);对光电导体均匀充电的充电部分60;根据相应于每一彩色图像的图像基于每一彩色图像信息对光电导体曝光(图5中的L)并且在光电导体上相应于每一彩色图像形成静电潜像的曝光部分;使用每一颜色调色剂(黑色调色剂、黄色调色剂、品红色调色剂和青色调色剂)使静电潜像显影以便形成每一颜色调色剂的调色剂图像的显影部分61;用于将调色剂图像转印到中间转印部件50上的转印和充电部分62;光电导体清洁装置63;和中和部分64。每一成像单元18能根据每一彩色图像信息形成每一种单色图像(黑色图像、黄色图像、品红色图像和青色图像)。以这种方式形成的黑色图像、黄色图像、品红色图像和青色图像被送到通过支承辊14、15和16旋转的中间转印部件50,并且在用于黑色的光电导体10K上形成的黑色图像、在用于黄色的光电导体10Y上形成的黄色图像、在用于品红色的光电导体10M上形成的品红色图像和在用于青色的光电导体10C上形成的青色图像,被依次转印到中间转印部件50上(一次转印)。然后,通过将黑色图像、黄色图像、品红色图像和青色图像叠加,在中间转印部件50上形成复合的彩色图像(彩色转印图像)。
同时,在供纸台200中,一个供纸辊142选择性地旋转,从设置在纸库143中的多个供纸盒144之一中供应纸张(记录纸)。通过分离辊145将纸张分离并且供应到纸供应通道146中。然后通过进给辊147输送到主体150中的纸供应通道148,并且通过撞击阻挡辊49而停止。或者,在手工进纸盘54上的纸张(记录纸)通过旋转供纸辊142供应,通过分离辊52逐一分离,以放入手工进纸的纸供应通道53中,并且同样通过撞击阻挡辊49而停止。阻挡辊49通常接地使用,但是它也可以以施加偏压的状态使用,用于除去纸张上的纸粉末。然后,在中间转印部件50上形成复合彩色图像的同时通过旋转阻挡辊49,将纸张送到中间转印部件50和二次转印装置22之间,并且通过二次转印装置22将复合的彩色图像(彩色转印图像)转印到纸张(记录纸)上,从而使彩色图像转印并在纸张(记录纸)上形成。在转印图像之后,通过中间转印部件清洁装置17清洁残留在中间转印部件50上的调色剂。
其上已经转印并且形成彩色图像的纸张(记录纸)通过二次转印装置22传送并且送到定影装置25中,并且用定影装置25中的热量和压力将该复合彩色图像(彩色转印图像)定影在纸张(记录纸)上。随后,该纸张(记录纸)通过转向闸刀55转向,通过出纸辊56送出,并且堆叠在收集盘57上。或者,纸张在转向闸刀55处转向,并且通过反向装置28反向,以便再次导入转印位置,并且在背面也记录图像。然后,纸张通过出纸辊56送出,并且堆叠在收集盘57上。
图11是本发明的成像装置的一个实例的示意图。成像装置500包括文件读出部分520、成像部分530和供纸部分540。在成像部分530中,布置有作为潜像承载部件的光电导体501、在光电导体501周围的充电单元502、曝光单元503、显影单元504、转印单元506、定影单元507和清洁单元508。光电导体501的表面通过充电单元502均匀地充电,并且然后通过曝光单元503的照射光在充电的表面上形成静电潜像。包括具有与形成的潜像的极性相同极性的调色剂的显影剂通过显影单元504供应,使潜像显影,这然后通过转印单元506转印到传送的记录部件如纸上。随后记录部件被传送到定影单元507,并且用热和压力将调色剂定影在记录部件上。同时,在转印之后残留在光电导体501上的调色剂通过清洁单元508除去。
包括调色剂的显影剂用于显影单元504。在显影单元504中,显影剂承载部件504a承载并传送显影剂,并且光电导体501上的潜像通过在与光电导体501相对的位置施加交流电场而显影。通过施加交流电场,可以活化显影剂,以便使调色剂的电荷分布变窄,并且增强显影性能。
根据本发明,通过细致地控制调色剂基础颗粒的表面特征,可以提供形成高质量图像的调色剂和显影剂,同时即使当点再现性优异的调色剂粒径最小并且制成球形时也满足放电性能、显影性能和转印性能。此外,随着时间具有良好清洁稳定性、充电稳定性、显影性能和转印性能以及细点优异再现性的高质量图像可以通过使用包括具有本发明的调色剂的显影剂的成像装置而实现。
参考以下实施例进一步描述本发明,但是这些实施例不应该理解成限定本发明。在下文中,‘份’和‘%’分别表示质量份和质量%。
对于用于二组分显影剂的磁载体,使用以下物质,这些对各个实施例都是相同的。
<磁载体的制备>
具有重均直径为35μm的作为芯材的Cu-Zn铁氧体颗粒 5,000份
-涂覆材料-
甲苯 450份
有机硅树脂SR2400(由Dow Corning Toray Co.,Ltd.制造,不挥发物含量为50%) 450份
氨基硅烷SH6020(由Dow Corning Toray Co.,Ltd.制造) 10份
炭黑 10份
用搅拌器将上述涂覆材料分散10分钟,以便制备涂覆溶液,并且将该涂覆溶液和芯材置于涂覆装置中,在该涂敷装置中在流化床中设置转盘底板盘和搅拌叶片。通过产生螺线流进行涂覆,以便将涂覆溶液涂敷到芯材上。在电炉中,在250℃下将所生成的涂覆材料锻烧两小时,以便获得涂覆有平均厚度为0.5μm的有机硅树脂的载体。
-二组分显影剂的制备-
显影剂通过使用转鼓混合器将7份以下实施例中的每一颜色调色剂均匀混合到100份载体中并随后充电而制备,其中搅拌通过翻滚容器进行。
(实施例1)
-有机微粒乳液的合成-
在装备有搅拌棒和温度计的反应容器中,放入683份水、11份甲基丙烯酸环氧乙烷加合物硫酸酯的钠盐(由Sanyo Chemical Industries Ltd.制造的Eleminol RS-30)、83份苯乙烯、83份甲基丙烯酸、110份丙烯酸丁酯和2份过硫酸铵,并且在4,200rpm下将混合物搅拌60分钟,以便获得白色乳液。将其加热,直至系统的温度为75℃,并且反应4小时。进一步,添加30份1%的过硫酸铵水溶液,并且在75℃将该混合物老化6小时,以便获得乙烯基树脂(苯乙烯-甲基丙烯酸-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸环氧乙烷加合物硫酸酯的钠盐的共聚物)的水乳液(微粒乳液1)。
用激光衍射/散射粒径分布测量装置(由Horiba Seisakusho制造的LA-920)测量所生成的微粒乳液1的体均粒径为50nm。通过将一部分微粒乳液1干燥分离出树脂部分。树脂部分的玻璃转化温度(Tg)和重均分子量分别是51℃和110,000。
-水相的制备-
通过将990份水、83份微粒乳液1、37份48.3%的十二烷基二苯基醚二磺酸钠(由Sanyo Chemical Industries Ltd.制造的Eleminol MON-7)的水溶液和90份酯酸乙酯混合并搅拌获得乳白色液体。这成为水相1。
-低分子聚酯的合成-
在装备有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,在230℃下,在常压下放入724份双酚A环氧乙烷2摩尔加合物和276份对苯二甲酸进行缩聚7小时,并且在10mmHg到15mmHg的减压下进一步反应5小时,获得低分子聚酯1。所生成的低分子聚酯1显示的数均分子量为2,300,重均分子量为6,700,峰值分子量为3,800,玻璃转变温度(Tg)为43℃并且酸值为4。
-中间聚酯(预聚物)的合成-
在装备有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,添加682份双酚A环氧乙烷2摩尔加合物、81份双酚A环氧丙烷2摩尔加合物、283份对苯二甲酸、22份偏苯三酸酐和2份氧化二丁基锡,在230℃下在常压下反应7小时,并且在10mmHg到15mmHg的减压下进一步反应5小时,获得中间聚酯1。
所生成的中间聚酯1显示的数均分子量为2,200,重均分子量为9,700,峰值分子量为3,000,玻璃转变温度(Tg)为54℃,酸值为0.5,并且羟值为52。
随后,在装备有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,放入410份中间聚酯1、89份异氟尔酮二异氰酸酯和500份酯酸乙酯,在100℃下反应5小时,获得预聚物1。在预聚物1中,游离的异氰酸酯的质量分数是1.53质量%。
-酮亚胺的合成-
在装备有搅拌棒和温度计的反应容器中,添加170份异氟尔酮二胺和75份甲基乙基酮,并且在50℃下反应4.5小时,获得酮亚胺化合物1。酮亚胺化合物1的胺值为417。
-母料的合成-
母料1通过用亨舍尔混合器(Mitsui Mining Co.,Ltd.)将1,200份水、540份炭黑(由Degussa AG制造的Printex 35,具有DBP吸油量为42mL/100mg并且pH为9.5)和1,200份聚酯树脂混合而获得。使用两个辊在130℃下将该混合物捏制1小时,然后在粉碎机中滚压、冷却并粉碎。
-油相的制备-
在装备有搅拌棒和温度计的反应容器中,放入378份低分子聚酯1、100份巴西棕榈蜡和947份酯酸乙酯。在搅拌下将容器加热到80℃,将其保持在80℃下5小时。随后在1小时内将容器冷却到30℃。然后,向容器添加500份母料1和500份酯酸乙酯,并且混合1小时,获得原料溶液1。
随后,将1,324份原料溶液1转移到容器中,并且使用球磨机(由IMEXCorporation制造的Ultraviscomill)在溶液输送速率为1kg/hr、盘圆周速度为6m/秒、0.5毫米氧化锆珠子填充80体积%的条件下将炭黑和蜡分散三遍。然后,添加1,324份65%低分子聚酯1的酯酸乙酯溶液,在上述条件下通过球磨机对其研磨两遍,获得颜料/蜡分散体1。颜料/蜡分散体1的固体含量浓度为50%。
通过对100份上述颜料/蜡分散体1添加20份无机微粒(由NissanChemical Industries,Ltd.制造的ER为20%的有机二氧化硅溶胶MEK-ST-UP)并且通过用旋转频率为7,000rpm且温度为25℃的TK均质混匀机混合10分钟而获得组合物产生颜料/蜡/无机微粒分散体1。优选的是该分散体在其制备到8星期内用于乳化。在此之后,无机微粒再次聚集,以致于不能进行形状控制。
-乳化作用到去溶剂化-
在容器中,放入749份颜料/蜡/无机微粒分散体1、115份预聚物1和2.9份酮亚胺化合物1,并且在5,000rpm下使用TK均质混匀机(由Tokushu KikaKogyo Co.,Ltd.制造)混合2分钟。随后,向容器添加1,200份水相1,并且在13,000rpm的旋转频率下使用TK均质混匀机混合25分钟,获得乳化浆液1。
在装备有搅拌器和温度计的容器中,添加乳化浆液1,用于在30℃下去溶剂化7小时。在45℃下将容器老化7小时,获得分散浆液1。
-洗涤到干燥-
在减压下将100份分散浆液1过滤之后,如下洗涤滤液:
(i)对滤饼添加一百(100)份离子交换水,在12,000rpm的旋转频率下使用TK均质混匀机混合10分钟并且随后过滤。
(ii)对(i)的滤饼添加一百(100)份10%的氢氧化钠的水溶液,在12,000rpm的旋转频率下使用TK均质混匀机混合10分钟并且随后在减压下过滤。
(iii)对(ii)的滤饼添加一百(100)份10%的盐酸,在12,000rpm的旋转频率下使用TK均质混匀机混合10分钟并且随后过滤。
(iv)对(iii)的滤饼添加三百(300)份离子交换水,在12,000rpm的旋转频率下使用TK均质混匀机混合10分钟并且随后过滤。重复这些操作,直到获得滤饼1。
在循环风干燥器中将所生成的滤饼1在45℃下干燥48小时,并且用具有75μm开孔的筛网进行筛滤,获得调色剂基础颗粒1。随后,使用亨舍尔混合器将1份疏水性的二氧化硅和1份疏水性的二氧化钛与100份调色剂基础颗粒1混合,获得调色剂。
(实施例2)
除了将实施例1中的条件改成如下以外,用与实施例1相同的方式获得调色剂:
-油相的制备-
在装备有搅拌棒和温度计的反应容器中,放入378份低分子聚酯1、100份巴西棕榈蜡和947份酯酸乙酯,在搅拌下加热到80℃,将其保持在80℃下5小时,并且随后在1小时内冷却到30℃。然后,向容器添加500份母料1和500份酯酸乙酯,并且混合1小时,获得原料溶液1。
随后,将1,324份原料溶液1转移到容器中,并且使用球磨机(由IMEXCorporation制造的Ultraviscomill)在溶液输送速率为1kg/hr、盘圆周速度为6m/秒、0.5毫米氧化锆珠子填充80体积%的条件下将炭黑和蜡分散三遍。然后,添加1,324份65%低分子聚酯1的酯酸乙酯溶液,在上述条件下通过球磨机对其研磨两遍,获得颜料/蜡分散体2。颜料/蜡分散体1的固体含量浓度为50%。
通过对100份上述颜料/蜡分散体2添加30份无机微粒(由NissanChemical Industries,Ltd.制造的ER为20%的有机二氧化硅溶胶MEK-ST-UP)并且通过用旋转频率为7,000rpm且温度为250℃的TK均质混匀机混合13分钟而获得的组合物,这成为颜料/蜡/无机微粒分散体2。理想的是该分散体在其制备到8星期内用于乳化。在此之后,无机微粒再次聚集,以致于不能进行形状控制。
(实施例3)
除了将实施例1中的条件改成如下以外,用与实施例1相同的方式获得调色剂:
-乳化作用到去溶剂化-
在容器中,放入749份颜料/蜡/无机微粒乳液1、115份预聚物1和2.9份酮亚胺化合物1,并且在5,000rpm下使用TK均质混匀机(由Tokushu KikaKogyo Co.,Ltd.制造)混合2分钟。随后,向容器添加1,200份水相1,并且在10,000rpm的旋转频率下使用TK均质混匀机混合10分钟,获得乳化浆液2。
在装备有搅拌器和温度计的容器中,添加乳化浆液2用于在30℃下去溶剂化6小时,其在45℃下老化5小时,获得分散浆液2。
(实施例4)
除了乳化作用到去溶剂化的过程改成如下以外,用与实施例1相同的方式获得调色剂:
-乳化作用到去溶剂化-
在容器中,放入749份颜料/蜡/无机微粒乳液1、115份预聚物1和2.9份酮亚胺化合物1,并且在5,000rpm下使用TK均质混匀机(由Tokushu KikaKogyo Co.,Ltd.制造)混合2分钟。随后,向容器添加1,200份水相1,并且在10,000rpm的旋转频率下使用TK均质混匀机混合40分钟,获得乳化浆液3。
在装备有搅拌器和温度计的容器中,添加乳化浆液3用于在30℃的温度下去溶剂化8小时,其在45℃下老化5小时,获得分散浆液3。
(实施例5)
除了条件改为如下以外,用与实施例1相同的方式获得调色剂。所生成的调色剂5的物理性能和评估结果分别在表1和表2中示出。
-油相的制备-
在装备有搅拌棒和温度计的反应容器中,放入378份低分子聚酯1、130份巴西棕榈蜡/米蜡(质量比为5/5)和947份酯酸乙酯,并且在搅拌下加热到80℃,在80℃下保持4小时,并且随后在1小时内冷却到30℃。然后,向容器添加500份母料1和500份酯酸乙酯,并且混合2小时获得原料溶液2。
随后,将1,324份原料溶液2转移到容器中,并且使用球磨机(由IMEXCorporation制造的Ultraviscomill)在溶液输送速率为1kg/hr、盘圆周速度为6m/秒、0.5毫米氧化锆珠子填充80体积%的条件下将炭黑和蜡分散10遍。然后,添加1,324份65%低分子聚酯1的酯酸乙酯溶液,在上述条件下通过球磨机对其研磨6遍,获得颜料/蜡分散体3。颜料/蜡分散体3的固体含量浓度为50%。
通过对100份上述颜料/蜡分散体3添加20份无机微粒(由NissanChemical Industries,Ltd.制造的ER为20%的有机二氧化硅溶胶MEK-ST-UP)并且通过用旋转频率为7,000rpm且温度为25℃的TK均质混匀机混合10分钟而获得的组合物,这成为颜料/蜡/无机微粒乳液3。理想的是该分散体在其制备到8星期内用于乳化。在此之后,无机微粒再次聚集,以致于不能进行形状控制。
(实施例6)
除了条件改为如下以外,用与实施例1相同的方式获得调色剂:
-油相的制备-
在装备有搅拌棒和温度计的反应容器中,放入378份低分子聚酯1、100份巴西棕榈蜡/米蜡(质量比为3/7)和947份酯酸乙酯,并且在搅拌下加热到80℃,在80℃下保持4小时,并且随后在1小时内冷却到30℃。然后,向容器添加500份母料1和500份酯酸乙酯,并且混合0.8小时,获得原料溶液3。
随后,将1,324份原料溶液3转入到容器中,并且使用球磨机(由IMEXCorporation制造的Ultraviscomill)在溶液输送速率为1kg/hr、盘圆周速度为6m/秒、0.5毫米氧化锆珠子填充80体积%的条件下将炭黑和蜡分散5遍。然后,添加1,324份65%低分子聚酯1的酯酸乙酯溶液,在上述条件下通过球磨机对其研磨3遍,获得颜料/蜡分散体4。颜料/蜡分散体4的固体含量浓度为50%。
通过对100份上述颜料/蜡分散体4添加20份无机微粒(由NissanChemical Industries,Ltd.制造的ER为20%的有机二氧化硅溶胶MEK-ST-UP)并且通过用旋转频率为7,000rpm且温度为25℃的TK均质混匀机混合10分钟而获得的组合物,这成为颜料/蜡/无机微粒分散体4。理想的是该分散体在其制备到8星期内用于乳化。在此之后,无机微粒再次聚集,以致于不能进行形状控制。
(实施例7)
除了条件改为如下以外,用与实施例1相同的方式获得调色剂:
-油相的制备-
在装备有搅拌棒和温度计的反应容器中,放入378份低分子聚酯1、380份巴西棕榈蜡和947份酯酸乙酯,在搅拌下加热到80℃,在80℃下保持4小时,并且随后在1小时内冷却到30℃。然后,向容器添加500份母料1和500份酯酸乙酯,并且混合2小时,获得原料溶液5。
随后,将1,324份原料溶液5转入到容器中,并且使用球磨机(由IMEXCorporation制造的Ultraviscomill)在溶液输送速率为1kg/hr、盘圆周速度为6m/秒、0.5毫米氧化锆珠子填充80体积%的条件下将炭黑和蜡分散7遍。然后,添加1,324份65%低分子聚酯1的酯酸乙酯溶液,在上述条件下通过球磨机对其研磨4遍,获得颜料/蜡分散体5。颜料/蜡分散体5的固体含量浓度为50%。
通过对100份上述颜料/蜡分散体5添加20份无机微粒(由NissanChemical Industries,Ltd.制造的ER为20%的有机二氧化硅溶胶MEK-ST-UP)并且通过用旋转频率为7,000rpm且温度为25℃的TK均质混匀机混合10分钟而获得的组合物,这成为颜料/蜡/无机微粒分散体5。理想的是该分散体在其制备到8星期内用于乳化。在此之后,无机微粒再次聚集,以致于不能进行形状控制。
(对比例1)
除了条件改为如下以外,用与实施例1相同的方式获得调色剂:
-油相的制备-
在装备有搅拌棒和温度计的反应容器中,放入378份低分子聚酯1、100份巴西棕榈蜡和947份酯酸乙酯,在搅拌下加热到80℃,在80℃下保持5小时,并且随后在1小时内冷却到30℃。然后,向容器添加500份母料1和500份酯酸乙酯,并且混合1小时,获得原料溶液1。
随后,将1,324份原料溶液1转入到容器中,并且使用球磨机(由IMEXCorporation制造的Ultraviscomill)在溶液输送速率为1kg/hr、盘圆周速度为6m/秒、0.5毫米氧化锆珠子填充80体积%的条件下将炭黑和蜡分散1遍。然后,添加1,324份65%低分子聚酯1的酯酸乙酯溶液,在上述条件下通过球磨机对其研磨3遍,获得颜料/蜡分散体6。颜料/蜡分散体6的固体含量浓度为60%。(对比例2)
除了条件改为如下以外,用与实施例1相同的方式获得调色剂:
溶解并且除去调色剂表面上的有机树脂微粒,通过在乳化作用和去溶剂化过程中插入pH为11下的碱(氢氧化钠)处理的过程进行光滑。
(对比例3)
-有机微粒乳液的合成-
在装备有搅拌棒和温度计的反应容器中,放入683份水、11份甲基丙烯酸环氧乙烷加合物硫酸酯的钠盐(由Sanyo Chemical Industries Ltd.制造的Eleminol RS-30)、83份苯乙烯、83份甲基丙烯酸、110份丙烯酸丁酯和1份过硫酸铵,并且在3,800rpm下将混合物搅拌30分钟,以便获得乳白色乳液。将其加热到75℃,并且反应4小时。进一步,添加30份1%的过硫酸铵水溶液,并且在75℃下将该混合物老化6小时,以便获得乙烯基树脂(苯乙烯-甲基丙烯酸-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸环氧乙烷加合物硫酸酯的钠盐的共聚物)的水分散体,微粒乳液2。使用激光衍射/散射粒径分布测量装置(由HoribaSeisakusho制造的LA-920)测量微粒乳液2,发现体均粒径为110nm。通过将一部分微粒乳液2干燥分离出树脂部分。树脂部分的Tg和重均分子量分别是58℃和130,000。
-水相的制备-
通过将990份水、83份微粒乳液2、37份48.3%的十二烷基二苯基醚二磺酸钠(由Sanyo Chemical Industries Ltd.制造的Eleminol MON-7)的水溶液和90份酯酸乙酯混合并搅拌获得乳白色液体。这成为水相1。
-低分子聚酯的合成-
在装备有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,放入724份双酚A环氧乙烷2摩尔加合物和276份对苯二甲酸,在230℃下在常压下进行缩聚7小时,并且在10mmHg到15mmHg的减压下进一步反应5小时,获得低分子聚酯1。低分子聚酯1显示的数均分子量为2,300,重均分子量为6,700,峰值分子量为3,800,玻璃转变温度(Tg)为43℃并且酸值为4。
-中间聚酯的合成-
在装备有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,放入682份双酚A环氧乙烷2摩尔加合物、81份双酚A环氧丙烷2摩尔加合物、283份对苯二甲酸、22份偏苯三酸酐和2份氧化二丁基锡,在230℃下在常压下反应7小时,并且在10mmHg到15mmHg的减压下进一步反应5小时,获得中间聚酯1。
中间聚酯1显示的数均分子量为2,200,重均分子量为9,700,峰值分子量为3,000,Tg为54℃、酸值为0.5,并且羟值为52。
随后,在装备有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,放入410份中间聚酯1、89份异氟尔酮二异氰酸酯和500份酯酸乙酯,在100℃下反应5小时,获得预聚物1。包含在预聚物1中的游离异氰酸酯的质量分数是1.53质量%。
-酮亚胺的合成-
在装备有搅拌棒和温度计的反应容器中,放置170份异氟尔酮二胺和75份甲基乙基酮,并且在50℃下反应4.5小时,获得酮亚胺化合物1。酮亚胺化合物1的胺值为417。
-母料的合成-
母料1通过放入1,200份水、540份炭黑(由DegussaAG制造的Printex 35,具有DBP吸油量为42mL/100mg并且pH为9.5)和1,200份聚酯树脂,用亨舍尔混合器(Mitsui Mining Co.,Ltd.)混合而获得。使用两个辊在130℃下将该混合物捏制1小时,然后在粉碎机中滚压、冷却并粉碎。
-油相的制备-
在装备有搅拌棒和温度计的反应容器中,放入378份低分子聚酯1、100份巴西棕榈蜡和947份酯酸乙酯,在搅拌下加热到80℃,在80℃下保持5小时,并且随后在1小时内冷却到30℃。然后,向容器添加500份母料1和500份酯酸乙酯,并且混合1小时,获得原料溶液1。
随后,将1,324份原料溶液1转移到容器中,并且使用球磨机(由IMEXCorporation制造的Ultraviscomill)在溶液输送速率为1kg/hr、盘圆周速度为6m/秒、0.5毫米氧化锆珠子填充80体积%的条件下将炭黑和蜡分散3遍。然后,添加1,324份65%低分子聚酯1的酯酸乙酯溶液,在上述条件下通过球磨机对其研磨2遍,获得颜料/蜡分散体1。颜料/蜡分散体1的固体含量浓度为50%。
-乳化作用到去溶剂化-
在容器中,放入749份颜料/蜡/无机微粒乳液1、115份预聚物1和2.9份酮亚胺化合物1,并且在5,000rpm下使用TK均质混匀机(由Tokushu KikaKogyo Co.,Ltd.制造)混合2分钟。随后,向容器添加1,200份水相1,并且在13,000rpm的旋转频率下使用TK混合器混合25分钟,获得乳化浆液1。
在装备有搅拌器和温度计的容器中,放入乳化浆液1用于在30℃下去溶剂化7小时,其在45℃下老化7小时,获得分散浆液1。
-洗涤到干燥-
在减压下将100份分散浆液1过滤之后,如下洗涤滤液:
(i)对滤饼添加一百(100)份离子交换水,在12,000rpm的旋转频率下使用TK均质混匀机混合10分钟并且随后过滤。
(ii)对(i)的滤饼添加一百(100)份10%的氢氧化钠的水溶液,在12,000rpm的旋转频率下使用TK均质混匀机混合10分钟并且随后在减压下过滤。
(iii)对(ii)的滤饼添加一百(100)份10%的盐酸,在12,000rpm的旋转频率下使用TK均质混匀机混合10分钟并且随后过滤。
(iv)对(iii)的滤饼添加三百(300)份离子交换水,在12,000rpm的旋转频率下使用TK均质混匀机混合10分钟并且随后过滤。重复这些操作,直到获得滤饼1。
在循环风干燥器中将滤饼1在45℃下干燥48小时,并且用具有75μm开孔的筛网进行筛分,获得调色剂基础颗粒。随后,使用亨舍尔混合器将1份疏水性的二氧化硅和1份疏水性的二氧化钛与100份调色剂基础颗粒1混合,获得调色剂。
(对比例4)
除了条件改为如下以外,用与对比例3相同的方式获得调色剂:
-有机微粒乳液的合成-
在装备有搅拌棒和温度计的反应容器中,放入683份水、11份甲基丙烯酸环氧乙烷加合物硫酸酯的钠盐(由Sanyo Chemical Industries Ltd.制造的Eleminol RS-30)、83份苯乙烯、83份甲基丙烯酸、110份丙烯酸丁酯和1份过硫酸铵,并且在3,800rpm下将混合物搅拌30分钟,以便获得乳白色乳液。将其加热到75℃,并且反应1小时。进一步,添加30份1%的过硫酸铵水溶液,并且在75℃将该混合物老化6小时,以便获得乙烯基树脂(苯乙烯-甲基丙烯酸-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸环氧乙烷加合物硫酸酯的钠盐的共聚物)的水分散体(微粒乳液3)。使用粒径分布测量装置(由Sysmex Corporation制造的LA-920)测量微粒乳液3,发现体均粒径为40nm。通过将一部分微粒乳液3干燥分离出树脂部分。树脂部分的Tg和重均分子量分别是56℃和120,000。
(对比例5)
除了条件改为如下以外,用与对比例3相同的方式获得调色剂:
-乳化作用到去溶剂化-
在容器中,放入749份颜料/蜡/无机微粒分散体1、115份预聚物1和2.9份酮亚胺化合物1,并且在5,000rpm下使用TK均质混匀机(由Tokushu KikaKogyo Co.,Ltd.制造)混合2分钟。随后,向容器添加1,200份水相1,并且在13,000rpm的旋转频率下使用TK均质混匀机混合10分钟,获得乳化浆液2。
在装备有搅拌器和温度计的容器中,添加乳化浆液2用于在30℃下去溶剂化6小时,其在45℃下老化5小时,获得分散浆液2。
(对比例6)
除了乳化作用到去溶剂化过程中的条件改为如下以外,用与对比例3相同的方式获得调色剂:
-乳化作用到去溶剂化-
在容器中,放入749份颜料/蜡/无机微粒分散体1、115份预聚物1和2.9份酮亚胺化合物1,并且在5,000rpm下使用TK均质混匀机(由Tokushu KikaKogyo Co.,Ltd.制造)混合2分钟。随后,向容器添加1,200份水相1,并且在13,000rpm的旋转频率下使用TK均质混匀机混合40分钟,获得乳化浆液3。
在装备有搅拌器和温度计的容器中,添加乳化浆液3用于在30℃下去溶剂化8小时,其在45℃下老化5小时,获得分散浆液3。
(对比例7)
除了条件改为如下以外,用与对比例3相同的方式获得调色剂:
-油相的制备-
在装备有搅拌棒和温度计的反应容器中,放入378份低分子聚酯1、130份巴西棕榈蜡/米蜡(质量比为5/5)和947份酯酸乙酯,并且在搅拌下加热到80℃,在80℃下保持4小时,并且随后在1小时内冷却到30℃。然后,向容器添加500份母料1和500份酯酸乙酯,并且混合2小时,获得原料溶液2。
随后,将1,324份原料溶液2转移到容器中,并且用球磨机(由IMEXCorporation制造的Ultraviscomill)在溶液输送速率为1kg/hr、盘圆周速度为6m/秒、0.5毫米氧化锆珠子填充80体积%的条件下将炭黑和蜡分散10遍。然后,添加1,324份65%低分子聚酯1的酯酸乙酯溶液,在上述条件下通过球磨机对其研磨5遍,获得颜料/蜡分散体2。颜料/蜡分散体2的固体含量浓度为50%。
(对比例8)
除了条件改为如下以外,用与对比例3相同的方式获得调色剂:
-油相的制备-
在装备有搅拌棒和温度计的反应容器中,放入378份低分子聚酯1、100份巴西棕榈蜡/米蜡(质量比为3/7)和947份酯酸乙酯,并且在搅拌下加热到80℃,在80℃下保持4小时,并且随后在1小时内冷却到30℃。然后,向容器添加500份母料1和500份酯酸乙酯,并且混合0.8小时,获得原料溶液3。
随后,将1,324份原料溶液3转移到容器中,并且用球磨机(由IMEXCorporation制造的Ultraviscomill)在溶液输送速率为1kg/hr、盘圆周速度为6m/秒、0.5毫米氧化锆珠子填充80体积%的条件下将炭黑和蜡分散5遍。然后,添加1,324份65%低分子聚酯1的酯酸乙酯溶液,在上述条件下通过球磨机对其研磨3遍,获得颜料/蜡分散体3。颜料/蜡分散体3的固体含量浓度为50%。
(对比例9)
除了从低分子聚酯、乳化作用到去溶剂化的过程条件改为如下以外,用如对比例3相同的方式获得调色剂。
-低分子聚酯的合成-
在装备有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,放入229份双酚A环氧乙烷2摩尔加合物、529份双酚A环氧丙烷3摩尔加合物、208份对苯二甲酸、46份己二酸和2份氧化二丁基锡,在230℃下在常压下反应7小时,并且在10mmHg到15mmHg的减压下进一步反应5小时。随后,向容器添加44份偏苯三酸酐,并且在180℃下在常压下反应3小时,获得低分子聚酯2。低分子聚酯2显示的数均分子量为2,300,重均分子量为6,700,峰值分子量为3,100,Tg为43℃并且酸值为25。
-油相的制备-
在装备有搅拌棒和温度计的反应容器中,放入378份低分子聚酯2、100份巴西棕榈蜡和947份酯酸乙酯,在搅拌下加热到80℃,在80℃下保持5小时,并且随后在1小时内冷却到30℃。然后,向容器添加500份母料1和500份酯酸乙酯,并且混合1小时,获得原料溶液4。
随后,将1,324份原料溶液4转移到容器中,并且用球磨机(由IMEXCorporation制造的Ultraviscomill)在溶液输送速率为1kg/hr、盘圆周速度为6m/秒、0.5毫米氧化锆珠子填充80体积%的条件下将炭黑和蜡分散3遍。然后,添加1,324份65%低分子聚酯2的酯酸乙酯溶液,在上述条件下通过球磨机对其研磨3遍,获得颜料/蜡分散体4。颜料/蜡分散体4的固体含量浓度为50%。
-乳化作用到去溶剂化-
在容器中,加入749份颜料/蜡分散体4、115份预聚物1和2.9份酮亚胺化合物1,并且在5,000rpm下使用TK均质混匀机(由Tokushu Kika KogyoCo.,Ltd.制造)混合2分钟。随后,向容器添加1,200份水相1,并且在13,000rpm的旋转频率下使用TK均质混匀机混合40分钟,获得乳化浆液4。在装备有搅拌器和温度计的容器中,添加乳化浆液4用于在30℃下去溶剂化8小时,其在45℃下老化5小时,获得分散浆液4。
(对比例10)
除了条件改为如下以外,用与对比例3相同的方式获得调色剂:
-油相的制备-
在装备有搅拌棒和温度计的反应容器中,放入378份低分子聚酯1、380份巴西棕榈蜡和947份酯酸乙酯,在搅拌下加热到80℃,在80℃下保持4小时,并且随后在1小时内冷却到30℃。然后,向容器添加500份母料1和500份酯酸乙酯,并且混合2小时,获得原料溶液5。
随后,将1,324份原料溶液5转移到容器中,并且用球磨机(由IMEXCorporation制造的Ultraviscomill)在溶液输送速率为1kg/hr、盘圆周速度为6m/秒、0.5毫米氧化锆珠子填充80体积%的条件下将炭黑和蜡分散7遍。然后,添加1,324份65%低分子聚酯1的酯酸乙酯溶液,在上述条件下通过球磨机对其研磨4遍,获得颜料/蜡分散体5。颜料/蜡分散体5的固体含量浓度为50%。
(对比例11)
除了条件改为如下以外,用与对比例3相同的方式获得调色剂:
通过在乳化作用和去溶剂化过程中插入pH为11的碱(氢氧化钠)处理的过程溶解调色剂表面上的有机树脂微粒。
(对比例12)
除了条件改为如下以外,用与对比例3相同的方式获得调色剂:
-低分子聚酯的合成-
在装备有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,放入229份双酚A环氧乙烷2摩尔加合物、529份双酚A环氧丙烷3摩尔加合物、208份对苯二甲酸、46份己二酸和2份氧化二丁基锡,在230℃下在常压下反应7小时,并且在10mmHg到15mmHg的减压下进一步反应5小时。随后,向容器添加44份偏苯三酸酐,并且在180℃下在常压下反应3小时,获得低分子聚酯2。低分子聚酯2显示的数均分子量为2,300,重均分子量为6,700,峰值分子量为3,100,Tg为43℃并且酸值为25。
-油相的制备-
在装备有搅拌棒和温度计的反应容器中,放入378份低分子聚酯2、100份巴西棕榈蜡和947份酯酸乙酯,在搅拌下加热到80℃,在80℃下保持5小时,并且随后在1小时内冷却到30℃。然后,向容器添加500份母料1和500份酯酸乙酯,并且混合1小时,获得原料溶液4。
随后,将1,324份原料溶液4转移到容器中,并且用球磨机(由IMEXCorporation制造的Ultraviscomill)在溶液输送速率为1kg/hr、盘圆周速度为6m/秒、0.5毫米氧化锆珠子填充80体积%的条件下将炭黑和蜡分散3遍。然后,添加1,324份65%低分子聚酯2的酯酸乙酯溶液,在上述条件下通过球磨机对其研磨2遍,获得颜料/蜡分散体4。颜料/蜡分散体4的固体含量浓度为50%。
-乳化作用到去溶剂化-
在容器中,放入749份颜料/蜡/分散体4、115份预聚物1和2.9份酮亚胺化合物1,并且在5,000rpm下使用TK均质混匀机(由Tokushu Kika KogyoCo.,Ltd.制造)混合2分钟。随后,向容器添加1,200份水相1,并且放置1小时,获得乳化浆液5。
在装备有搅拌器和温度计的容器中,添加乳化浆液5,用于在30℃下去溶剂化8小时,获得分散浆液5。
(对比例13)
<第一步>
-乳液(1)的制备-
苯乙烯 370g
丙烯酸正丁酯 30g
丙烯酸 8g
十二烷硫醇 24g
四溴化碳 4g
将上述物质混合并溶解。然后在具有550g离子交换水的烧瓶中将其分散并且乳化,在该离子交换水中已经溶解了6g非离子表面活性剂(由SanyoChemical Industries Ltd.制造的Nonipol 400)和10g阴离子表面活性剂(由Dai-chi Kogyo Seiyaku Co.,Ltd.制造的Neogen SC)。随着缓慢混合10分钟,对其添加50g溶解有4g过硫酸铵的离子交换水。在用氮气置换之后,用油浴在搅拌下将烧瓶中的内容物加热到70℃,并且保持条件不变使乳化聚合反应继续进行5小时。结果,制备出乳液(1),其中分散了平均粒径为155nm、Tg为59℃并且重均分子量为12,000的树脂粒。
-乳液(2)的制备-
苯乙烯 280g
丙烯酸正丁酯 120g
丙烯酸 8g
将上述物质混合并溶解。然后在具有550g离子交换水的烧瓶中将其分散并且乳化,在该离子交换水中已经溶解了6g非离子表面活性剂(由SanyoChemical Industries Ltd.制造的Nonipol 400)和12g阴离子表面活性剂(由Dai-chi Kogyo Seiyaku Co.,Ltd.制造的Neogen SC)。随着缓慢混合10分钟,对其添加50g溶解有3g过硫酸铵的离子交换水。在氮气置换之后,在油浴中,搅拌下,将烧瓶的内容物加热到70℃,在没有变化的条件下使乳化聚合反应继续进行5小时,制备乳液(2),其中分散了平均粒径为105nm、Tg为53℃和重均分子量为550,000的树脂粒。
-着色剂分散体(1)的制备-
炭黑(由Cabot Corporation制造的Morgal L) 50g
非离子表面活性剂(由Sanyo Chemical Industries Ltd.制造的Nonipol 400)
5g
离子交换水 200g
将上述物质混合,溶解,然后使用均质器(由IKA制造的Ultratalax T50)分散10分钟,制备着色剂分散体(1),其中分散了平均粒径为250nm的着色剂(炭黑)。
-防粘剂分散体(1)的制备-
石蜡(由Nippon Seiro Co.Ltd.制造的HNPO 190,熔点85℃) 50g
阳离子表面活性剂(由Kao Corporation制造的Sanisol B50) 7g
离子交换水 200g
将上述物质加热到95℃,使用均质器(由IKA制造的Ultratalax T50)分散,并且随后使用压力排放(pressure discharge)均质器分散,制备防粘剂分散体(1),其中分散了平均粒径为550nm的防粘剂。
-团聚颗粒的制备-
乳液(1) 120g
乳液(2) 80g
着色剂分散体(1) 30g
防粘剂分散体(1) 40g
阳离子表面活性剂(由Kao Corporation制造的Sanisol B50) 1.5g
将上述物质混合,并且使用均质器(由IKA制造的Ultratalax T50),在不锈钢制造的圆底烧瓶中分散,然后在加热的油浴中在烧瓶内搅拌的情况下,将其加热到48℃。在48℃保持30分钟之后,当通过光学显微镜观察时,确定已经形成平均粒径为约5μm的、体积为95cm3的团聚颗粒。
<第二步骤>
-粘附颗粒的制备-
对其缓和地添加60g包含有树脂的微粒乳液形式的乳液(1)。包含于乳液(1)中的树脂颗粒的体积为25cm3。使加热油浴的温度上升到50℃,并且保持1小时。
<第三步骤>
随后,对其添加3g阴离子表面活性剂(由Dai-chi Kogyo Seiyaku Co.,Ltd.制造的Neogen SC)。密封不锈钢烧瓶,使用磁性密封并在连续搅拌下,加热到105℃,并且保持3小时。通过冷却反应产物,随后过滤,用水彻底洗涤并且干燥,获得调色剂基础。然后,使用亨舍尔混合器将1份疏水性的二氧化硅和1份疏水性的二氧化钛与100份调色剂基础颗粒混合,获得调色剂。
(对比例14)
在装备有冷却管、搅拌器、氮气引入管的反应器中,放入724份双酚A环氧乙烷2摩尔加合物、276份间苯二甲酸和2份氧化二丁基锡,在230℃下在常压下反应8小时,并且在10mmHg到15mmHg的减压下进一步反应5小时,并且冷却到160℃。对其添加32份邻苯二甲酸酐,并且反应2小时。接着,将其冷却到80℃,并且在酯酸乙酯中与188份异氟尔酮二异氰酸酯反应2小时,获得含异氰酸酯的预聚物2。然后,在50℃下,使267份预聚物2与14份异氟尔酮二胺反应2小时,获得重均分子量为64,000的脲改性聚酯1。
与上述相似,在230℃下,在常压下,使724份双酚A环氧乙烷2摩尔加合物、138份对苯二甲酸和138份间苯二甲酸缩聚6小时,并且然后在10mmHg到15mmHg的减压下反应5小时,获得峰值分子量为2,300、羟值为55且酸值为1的未改性聚酯(a)。
随后,将200份脲改性聚酯1和800份未改性聚酯(a)溶解并混入1,000份酯酸乙酯/MEK(1/1)的混合溶剂中,获得调色剂粘合剂的酯酸乙酯/MEK溶液。在装备有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应器中,放入942份水和58份10%的羟基磷灰石悬浮液(由Nippon Chemical Industrial Co.,Ltd.制造的Supertite 10),对其添加1,000份调色剂粘合剂的酯酸乙酯/MEK溶液,并且分散。通过将温度提高到98℃,蒸馏出有机溶剂,并且接着冷却。通过过滤从水中分离产物,洗涤并且干燥,获得调色剂粘合剂1。调色剂粘合剂1具有的Tg为52℃,Tη为123℃并且TG′为132℃。
然后,通过以下方法将100份调色剂粘合剂1、7份甘油三山嵛酸酯和4份酞菁蓝(由Sanyo Color Works Ltd.制造)混入调色剂。首先,使用亨舍尔混合器(由Mitsui Miike Kako K.K.制造的FM10B)将它们预先混合,并且随后通过二轴捏合机(由Ikegai Corporation制造的PCM-30)进行捏制。然后,使用超音速射流粉碎机实验室用喷射器(由Nippon Pneumatic Mfg.Co.,Ltd.制造)将它们精细粉碎,并且通过气流分粒器(由Nippon Pneumatic Mfg.Co.,Ltd.制造的MDS-I)分级,获得调色剂基础颗粒。随后,使用亨舍尔混合器将1份疏水性的二氧化硅和1份疏水性的二氧化钛与100份调色剂基础颗粒混合,获得调色剂。
(对比例15)
-预聚物的制备-
在装备有冷却管、搅拌器、氮气引入管的反应器中,放入724份双酚A环氧乙烷2摩尔加合物、276份间苯二甲酸和2份氧化二丁基锡,在230℃下在常压下反应8小时,并且在10mmHg到15mmHg的减压下进一步反应5小时脱水,并且随后冷却到160℃。其次,对其添加74份邻苯二甲酸酐,并且反应2小时。然后,将其冷却到80℃,并且在甲苯中与174份乙二醇二缩水甘油醚反应2小时,获得重均分子量为13,000的预聚物3。
-酮亚胺化合物的合成-
在装备有搅拌棒和温度计的反应器中,放入30份异氟尔酮二胺和70份MEK,并且在50℃下反应5小时,获得酮亚胺化合物2。
(无活性聚合物的制备)
与上述相似,在230℃下,在常压下,使654份双酚A环氧乙烷2摩尔加合物和516份对苯二甲酸二甲酯缩聚6小时,并且然后在10mmHg到15mmHg的减压下反应5小时脱水,获得峰值分子量为2,400、羟值为2的无活性聚合物1。
-调色剂的制备-
在烧杯中,放入15.4份预聚物3、64份无活性聚合物1和78.6份酯酸乙酯,搅拌并且溶解。然后,对其添加20份四山嵛酸季戊四醇酯和4份酞菁蓝KRO(由Sanyo Color Works Ltd.制造),并且在60℃使用TK型均质器在12,000rpm搅拌,以便均匀溶解和分散。最后,添加并且溶解2.7份酮亚胺化合物2。这成为调色剂材料溶液(1)。
在烧杯中,添加706份离子交换水、294份10%羟基磷灰石悬浮液(由Nippon Chemical Industrial Co.,Ltd.制造的Supertite 10)和0.2份十二烷基苯磺酸钠,并且均匀地溶解。然后,使用TK型均质混匀机在12,000rpm下搅拌,将温度升高到60℃。对其添加上述调色剂材料溶液(1),并且搅拌10分钟。然后,将该混合溶液转移到装备有搅拌棒和温度计的烧瓶(kolven),并且加热到98℃,以便通过尿素生成反应除去溶剂。在过滤、洗涤和干燥之后,进行风力分级,获得调色剂基础颗粒。随后,使用亨舍尔混合器将1份疏水性的二氧化硅和1份疏水性的二氧化钛与100份调色剂基础颗粒混合,获得调色剂。调色剂粘合剂组分具有重均分子量为14,000,数均分子量为2,000和Tg为52℃。
(对比例16)
-产生A聚合物的方法-
在装备有搅拌器、冷凝器、温度计和氮气引入管的烧瓶中,放入300g甲醇、100g甲苯、570g苯乙烯、30g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸和12g月桂酰过氧化物,在搅拌下,在65℃并且引入氮气,将其进行溶液聚合反应10小时。从烧瓶中移出内容物,在减压下干燥,并且随后通过喷磨机粉碎,制备具有重均分子量为3,000的A聚合物。
-调色剂的制备-
苯乙烯 183份
2-乙基己基丙烯酸酯 17份
上述A聚合物 0.1份
C.I.颜料黄 177份
石蜡(由Taisei Kosan K.K.制造,熔点为155°F) 32份
引发剂(由Wako Pure Chemical Industries Ltd.制造的V-601) 10份
将上述配方加热到65℃,并且均匀地溶解或分散,制备单体组合物。分别将0.3g硅烷偶联剂(由Shin-Etsu Silicone制造的KBE903)均匀地分散在1,200mL离子交换水中,并且对其添加6g胶体二氧化硅(由Nippon AerosilCo.,Ltd.制造的Aerosil#200),并且进一步均匀分散。用盐酸将该分散体的pH调节到6,制备分散介质体系。对该分散介质体系添加上述单体组合物,并且在70℃下,在氮气气氛下,使用TK均质混匀机,在6,500rpm下搅拌60分钟,将单体组合物造粒。随后,用桨搅拌翼搅拌,在75℃下将该颗粒聚合8小时。
在完成聚合反应之后,冷却反应产物,通过添加42g 20%氢氧化钠的水溶液,用碱处理一整夜。将分散剂溶解、过滤、用水洗涤,并且干燥,获得调色剂。
按照如下评估调色剂的物理性能。
<表面特征>
由Elionix Co.,Ltd.制造的ERA-8800FE用作场致发射电子束三维粗糙度分析仪。用5kV的加速电压并在没有蒸发的情况下测量调色剂,并且使用分析仪的辅助软件分析它的表面特征。
通常使铂(Pt)等蒸发用于测量,以免当通过FE-SEM测量有机物质时由于电子束而带电(charge-up)。然而,存在由于铂蒸发而可能观察不到原表面特征的可能性。因此,测量在不存在用以防止充电的蒸发的情况下进行。5kV的低加速电压以及短时间的电子束辐照成功地防止了充电。
在实施例和对比例中获得的表面粗糙度(Ra)与其标准偏差(RMS)的关系如图6所示。从该结果看,发现:即使当在本发明的调色剂中表面粗糙度(Ra)大时,标准偏差RMS也非常小。
图7表示实施例1中调色剂的调色剂基础颗粒的SEM照片。图8和9表示通过实施例1中调色剂的调色剂基础颗粒的3D-SEM观察的表面凹凸形。图10表示这种调色剂基础颗粒的上述粗糙度分析的定量结果。从这些图可以领会到:调色剂表面是明显凹凸的,因为该调色剂是通过使用有机溶剂将包含无机微粒的调色剂材料溶解/分散,并且在水性介质中造粒,接着去溶剂化而制备。
<圆度>
使用流动型颗粒图像分析仪(由Sysmex Corporation制造的FPIA-2000)进行测量。在给定容器中,放入100mL到150mL已经预先除去固体杂质的水,添加0.1mL到0.5mL的表面活性剂作为分散剂,并且进一步添加约0.1g到9.5g要测量的样品。使用超声波分配器使样品已经分散在其中的悬浮液分散约1分钟到3分钟,使分散体浓度为3,000颗粒/μL到10,000颗粒/μL,并且测量调色剂的形状和分布。
<形状系数>
使用扫描电子显微镜(由Hitachi,Ltd.制造的S-4200)对调色剂照相,并且通过图像分析仪(由Nireco Corporation制造的Luzex AP)分析用于计算。
<平均粒径和粒径分布>
使用与用于输出的界面(由The Institute of Japanese Union of Scientists &Engineers制造)和PC9801个人电脑(由NEC Corporation制造)相连的CoulterCounter TA-II型(由Coulter制造)测量数均分布和体均分布。
按照如下评估调色剂。
<随时间的清洁稳定性>
使用通过将成像装置(由Ricoh Company,Ltd.制造的IPSiO Color 8100)改造成无油定影模式并进行过调整获得的评估设备,在输出10,000张具有图像面积分数为95%的图表之后,检查清洁刮刀的稳定性。残留在已经经过清洁步骤的光电导体上的转印调色剂,使用透明胶带(由Sumitomo Three MCo.,Ltd.制造)取样到白纸上,并且使用Macbeth反射光密度计,RD 514进行测量。结果评估为如下:
A:与空白的差异小于0.005
B:差异为0.005到0.010
C:差异为0.011到0.02
D:差异大于0.2
<转印性能>
使用通过将成像装置(由Ricoh Company,Ltd.制造的IPSiO Color 8100)改造成无油定影方法并进行过调整而获得的评估设备,在具有图像面积比为20%的图表被转印到纸上之后并且在清洁步骤之前使用透明胶带(由Sumitomo Three M Co.,Ltd.制造)将残留在光电导体上的转印调色剂取样到白纸上,使用Macbeth反射光密度计RD 514进行测量。结果评估为如下:
A:与空白的差异小于0.005
B:差异为0.005到0.010
C:差异为0.011到0.02
D:差异大于0.2
<电荷稳定性>
使用通过将成像装置(由Ricoh Company,Ltd.制造的IPSiO Color 8100)改造成无油定影方法并进行过调整而获得的评估设备,进行耐久试验,其中使用每一调色剂连续输出100,000张图像面积分数为5%的图表,并评估此时带电量的变化。即,称量1g显影剂,并且通过吹脱法(blow off method)获得电荷量的变化。结果评估为如下:
A:电荷的变化为5μc或以下
B:变化为10μc或以下
C:变化为15μc或以下
D:变化大于15μc
<图像密度>
使用通过将成像装置(由Ricoh Company,Ltd.制造的IPSiO Color 8100)改造成无油定影方法并进行过调整而获得的评估设备,将具有粘附量为0.4±0.1mg/cm2的实地图像输出到普通纸(由Ricoh Company,Ltd.制造的6200型)型转印纸上,并且随后通过X-Rite(由X-Rite制造)测量图像密度。另外,1.4或以上的图像密度被标记为‘OK’;其他的标记为‘NG’。
<图像粒性和清晰度>
使用通过将成像装置(由Ricoh Company,Ltd.制造的IPSiO Color 8100)改造成无油定影方法并进行过调整而获得的评估设备,输出单色的照片图像,并且肉眼评估粒度和清晰度的水平。将其依次评估为A、B、C和D(从优异水平起),如下:
A:胶印水平
B:比胶印水平稍差
C:明显比胶印水平差
D:常规的电子照相水平并且极差
<灰雾>
在温度为10℃并且相对湿度为15%的环境中,使用通过将成像装置(由Ricoh Company,Ltd.制造的IPSiO Color 8100)改造成无油定影方法并进行过调整而获得的评估设备,使用每一调色剂进行耐久试验,在耐久试验中连续输出100,000张具有图像面积比为5%的图表,并且随后用视觉(放大镜)评估转印纸表面上调色剂的污染水平。将它们依次评估为A、B、C和D(从优异水平起),如下:
A:优异的,没有观察到调色剂污染
B:良好的,观察到少量调色剂污染
C:中等的,观察到一些调色剂污染
D:差,具有严重的调色剂污染,不可接受
<调色剂分散>
在温度为40℃并且相对湿度为90%的环境中,使用通过将成像装置(由Ricoh Company,Ltd.制造的IPSiO Color 8100)改造成无油定影方法并进行过调整而获得的评估设备,使用每一调色剂进行耐久试验,在耐久试验中连续输出100,000张具有图像面积比为5%的图表,并且随后按照如下方法用视觉评估复印机中调色剂的污染状态:
A:优异的,没有观察到调色剂污染
B:良好的,观察到少量的调色剂污染
C:中等的,观察到一些调色剂污染
D:差,具有严重的调色剂污染,不可接受
<环境存储稳定性(抗粘连性)>
称量10g调色剂,放入20mL玻璃容器中,然后将其轻敲100次并且随后在设置成温度为55℃并且相对湿度为80%的恒温恒湿箱中放置24小时,之后通过透度计测量渗透度(penetration)。还评估了在10℃的低温和15%的低相对湿度下存储的调色剂的渗透度。在具有高温和高湿度或低温和低湿度的环境中,得到较低的渗透度值,并且按照如下进行评估(从优异水平起):
A:20毫米或以上
B:15mm或以上并且小于20mm
C:10mm或以上并且小于15mm
D:小于10mm。
上述实施例和对比例中获得的调色剂的物理性能和评估结果分别在表1和表2中示出。
表1和2表明:具有本发明限定的表面特征的调色剂具有优异的充电性能、显影性能和转印性能。还可以通过控制圆度、形状系数和粒径,使调色剂在随着时间的清洁稳定性和环境存储稳定性方面优异,而无灰雾和调色剂分散。
Claims (19)
1.一种调色剂,它包括:
含有粘合剂树脂和着色剂的调色剂基础颗粒,
其中调色剂基础颗粒具有18nm到50nm的表面粗糙度Ra和0.5nm到9.9nm的表面粗糙度标准偏差RMS。
2.根据权利要求1的调色剂,其中调色剂基础颗粒的表面粗糙度Rz是30nm到200nm。
3.根据权利要求1的调色剂,其中无机微粒包含在调色剂基础颗粒的内部。
4.根据权利要求1的调色剂,其中调色剂基础颗粒的平均圆度是0.93到1.00。
5.根据权利要求1的调色剂,其中调色剂基础颗粒的体均粒径Dv是2.0μm到6.0μm,并且体均粒径Dv对数均粒径Dn的比例,即Dv/Dn,是1.00到1.40。
6.根据权利要求1的调色剂,其中表面粗糙度Ra对体均粒径Dv的比例,Ranm/Dvμm,是0.3到17.0。
7.根据权利要求1的调色剂,其中调色剂基础颗粒由以下式III表示的形状系数SF-2为100到140,并且表面粗糙度Ra对形状系数SF-2的比例,即Ra/SF-2,为0.008到0.500:
其中PERI表示通过使调色剂基础颗粒投影到二维平面而获得的形状的圆周长度,并且AREA表示通过使调色剂基础颗粒投影到二维平面而获得的形状的面积。
8.根据权利要求1的调色剂,其中调色剂基础颗粒在调色剂基础颗粒表面上包括与所述粘合剂树脂不同的树脂。
9.根据权利要求1的调色剂,其中调色剂基础颗粒在调色剂基础颗粒中包括防粘剂。
10.根据权利要求1的调色剂,其中通过在液体介质中造粒而获得该调色剂。
11.根据权利要求1的调色剂,其中通过将溶液或分散体在水性介质中造粒,接着除去有机溶剂,获得该调色剂,在该溶液或分散体中包含无机微粒的调色剂材料溶解或分散在有机溶剂中。
12.根据权利要求10的调色剂,其中通过将调色剂材料溶解或分散在有机溶剂中,接着将溶液或分散体分散在水性介质中,进行交联反应和延伸反应中的任何一种,获得该调色剂,所述调色剂材料包括具有含氮原子官能团的聚酯预聚物、聚酯树脂、着色剂和防粘剂。
13.一种显影剂,包括:
含有调色剂基础颗粒的调色剂,所述调色剂基础颗粒含有粘合剂树脂和着色剂,
其中调色剂基础颗粒具有18nm到50nm的表面粗糙度Ra和0.5nm到9.9nm的表面粗糙度标准偏差RMS。
14.根据权利要求13的显影剂,其中该显影剂是单组分显影剂和二组分显影剂中的任何一种。
15.一种显影装置,其中通过潜像承载部件承载并传送显影剂,并且在与潜像承载部件相对的位置施加交流电场,使潜像承载部件上的静电潜像显影;
其中该显影剂包括含有调色剂基础颗粒的调色剂,所述调色剂基础颗粒含有粘合剂树脂和着色剂,
其中调色剂基础颗粒具有18nm到50nm的表面粗糙度Ra和0.5nm到9.9nm的表面粗糙度标准偏差RMS。
16.一种处理盒,包括:
潜像承载部件;和
显影单元,所述显影单元设置成使用显影剂使潜像承载部件上形成的静电潜像显影,形成可见图像,
其中所述显影剂包括含有调色剂基础颗粒的调色剂,所述调色剂基础颗粒含有粘合剂树脂和着色剂,
其中调色剂基础颗粒具有18nm到50nm的表面粗糙度Ra和0.5nm到9.9nm的表面粗糙度标准偏差RMS。
17.一种成像装置,包括:
潜像承载部件;
设置成在潜像承载部件上形成静电潜像的静电潜像形成单元;
设置成使用显影剂使静电潜像显影形成可见图像的显影单元;
设置成使可见图像转印到记录介质上的转印单元;和
设置成使转印到记录介质上的转印图像定影的定影单元,
其中所述显影剂包括含有调色剂基础颗粒的调色剂,所述调色剂基础颗粒含有粘合剂树脂和着色剂,其中调色剂基础颗粒具有18nm到50nm的表面粗糙度Ra和0.5nm到9.9nm的表面粗糙度标准偏差RMS。
18.一种成像装置,包括:
潜像承载部件;
设置成在潜像承载部件上形成静电潜像的静电潜像形成单元;
设置成使用显影剂使静电潜像显影形成可见图像的显影单元;
设置成将可见图像转印到记录介质上的转印单元;和
设置成将转印到记录介质上的转印图像定影的定影单元,
其中该显影单元是一种显影装置,
其中所述显影装置使用通过潜像承载部件承载并传送的显影剂,并且在与潜像承载部件相对的位置施加交流电场,使潜像承载部件上的静电潜像显影;
其中该显影剂包括含有调色剂基础颗粒的调色剂,所述调色剂基础颗粒含有粘合剂树脂和着色剂,
其中调色剂基础颗粒具有18nm到50nm的表面粗糙度Ra和0.5nm到9.9nm的表面粗糙度标准偏差RMS。
19.一种成像方法,包括:
在潜像承载部件上形成静电潜像;
使用显影剂使静电潜像显影形成可见图像;
使可见图像转印到记录介质上;和
使转印到记录介质上的转印图像定影,
其中该显影剂包括含有调色剂基础颗粒的调色剂,所述调色剂基础颗粒含有粘合剂树脂和着色剂,其中调色剂基础颗粒具有18nm到50nm的表面粗糙度Ra和0.5nm到9.9nm的表面粗糙度标准偏差RMS。
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Legal Events
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---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |