CN101093367A - 制备调色剂的方法和使用该方法制备的调色剂 - Google Patents
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Abstract
提供一种制备调色剂的方法和使用该方法获得的调色剂。更具体地,制备调色剂的方法通过调节聚合物胶乳的分子量和Tg控制最终获得的调色剂颗粒的形状,并且该方法通过控制聚合物胶乳颗粒的聚集和工艺条件可以很容易地获得所需尺寸、形状和尺寸分布的调色剂颗粒。还提供一种使用该方法获得的调色剂、使用该调色剂的成像方法和包括该调色剂的成像装置。该调色剂如下制备:聚合包括含有亲水基团、疏水基团和至少一个反应性官能团的大分子单体和至少一种可聚合单体的调色剂组合物以形成具有不同分子量的聚合物胶乳颗粒;然后将具有不同分子量的聚合物胶乳颗粒与颜料分散体溶液混合,从而通过控制pH或加入无机盐的数量和通过最优化工艺条件来控制聚合物胶乳的聚集。
Description
本申请根据35 U.S.C.§119(a)要求于2006年6月22日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2006-0056541的优先权,在此将其公开的内容整体引入作为参考。
技术领域
本发明涉及一种制备调色剂的方法以及使用该方法制备的调色剂。更具体地,本发明涉及一种制备调色剂的方法,其中通过控制聚合物胶乳颗粒的聚集能够获得所需的调色剂颗粒的颗粒形状、尺寸和尺寸分布。本发明还涉及使用该方法制备的调色剂,使用该调色剂的成像方法,以及包括该调色剂的成像装置。
背景技术
在电子照相工艺或静电记录工艺中,用来形成静电图像或静电潜像的显影剂可以是双组分显影剂或单组分显影剂,双组分显影剂是由调色剂和载体颗粒形成的,单组分显影剂仅由调色剂形成。单组分显影剂可以是磁性单组分显影剂或非磁性单组分显影剂。经常将增塑剂如胶态二氧化硅独立地添加至非磁性单组分显影剂中,以增加调色剂的流动性。通常,在调色剂中使用通过将着色剂如炭黑或其它添加剂分散于粘结树脂而获得的着色颗粒。
制备调色剂的方法包括粉碎或聚合方法。在粉碎方法中,调色剂如下获得:将合成树脂与着色剂以及其它添加剂(如果需要)熔融并混合,粉碎该混合物,并分级颗粒,直到获得所需尺寸的颗粒。在聚合方法中,可聚合单体组合物如下制备:均匀溶解或分散可聚合单体、着色剂、聚合引发剂,以及各种添加剂如交联剂和抗静电剂(如果需要)。接着,使用搅拌器将可聚合单体组合物分散在包含分散稳定剂的含水分散介质中,以形成微小的液滴颗粒。然后,升高温度,并进行悬浮聚合,获得具有所需尺寸的着色聚合物颗粒的聚合的调色剂。
在成像装置如电子照相装置或静电记录装置中,通过对表面均匀带电的感光体的表面进行曝光形成静电潜相。将调色剂附着到静电潜像上,并且通过例如加热、加压和溶剂汽蒸等数种工艺将生成的调色剂图像转印至转印介质,例如纸上。在多数定影工艺中,使具有调色剂图像的转印介质经过定影辊和加压辊,以及通过加热和加压,将调色剂图像熔化(fuse)至转印介质。
通过成像装置如光电复印机形成的图像应满足高精度和准确度的要求。按照惯例,成像装置中使用的调色剂通常用粉碎的方法获得。在粉碎方法中,形成具有宽的尺寸范围的着色颗粒。因此,为了获得令人满意的显影剂性能,需要按照尺寸对通过粉碎获得的着色颗粒进行分级,以减小颗粒尺寸的分布。然而,在制备适合于电子照相工艺或静电记录工艺的调色剂颗粒的过程中,使用常规的混合/粉碎工艺难以精确控制颗粒尺寸的分布。而且,当制备微小的颗粒调色剂时,调色剂的制备产率由于分级工艺而较低。此外,对改变/调节用于获得所需充电性能和定影性能的调色剂设计而言,存在局限性。因此,近来颗粒尺寸容易控制且无需经历复杂制备工艺例如分级的聚合调色剂受到高度关注。
当调色剂是通过聚合工艺制备时,能够获得具有所需粒径和粒径分布的聚合调色剂,而无需粉碎或分级。然而,尽管使用这样的聚合方法,仍然要使用乳化剂以分散颜料。使用乳化剂需要伴随洗涤工艺,因此增加了制备成本,而且增加了排放废水的数量。
例如,Michael等的美国专利6,258,911公开了具有窄多分散性的“双官能大分子和由此获得的调色剂组合物”和制备在聚合物的两个末端都具有共价键合的自由基的聚合物的乳化聚集(emulsification-aggregation)聚合方法。在乳化聚集聚合方法中,用离子性的乳化剂(通常使用阴离子乳化剂)分别制备蜡和颜料的分散体溶液,将采用乳化剂制得的聚合物胶乳颗粒分散于蜡分散体溶液和颜料分散体溶液中,然后通过聚集工艺获得调色剂颗粒。在另一个方法中,在第一步操作中聚合聚合物胶乳(或种子),采用经种子处理的乳液聚合使种子与蜡单体乳化分散剂聚合,然后在聚集工艺中将生成的产物与采用乳化剂分散的颜料分散体溶液聚集,以获得调色剂颗粒。然而,在该常规的乳化聚集聚合方法中,该方法是复杂的,使用的乳化剂难以除去,以致于乳化剂保留在颗粒中。特别地,需要额外的工艺如洗涤工艺等,因而污染环境,降低了经济效率,并且妨碍了对胶乳颗粒尺寸的控制。
另外,Hasegawa等的美国专利6,033,822公开了一种聚合调色剂,其中聚合调色剂包括核颗粒和覆盖该核颗粒的壳,并且是通过悬浮聚合制备。然而,使用该工艺仍然难以控制调色剂的形状和调色剂颗粒的尺寸。而且,该调色剂颗粒的尺寸分布宽。
发明内容
本发明提供一种制备调色剂的简单方法,其中可以很容易地控制调色剂颗粒的形状和尺寸,在低温下将调色剂颗粒定影于纸上的定影性能优良,并且改善了调色剂的物理性能如存储性、耐久性等。
本发明还提供一种调色剂,可以很容易地控制调色剂颗粒的形状和尺寸,并且其具有优异物理性能如存储性、耐久性等。
本发明还提供一种形成高质量图像的方法,其中采用可以很容易控制调色剂颗粒形状和尺寸的调色剂可以将调色剂颗粒定影至纸上,并且该调色剂具有优异的物理性能如储存性、耐久性等。
本发明还提供一种用于形成高质量图像的装置,其中采用可以很容易控制调色剂颗粒形状和尺寸的调色剂可以将调色剂颗粒定影至纸上,并且该调色剂具有优异的物理性能如储存性、耐久性等。
根据本发明的一个方面,制备调色剂的方法包括:通过聚合包含具有亲水基团、疏水基团和至少一个反应性官能团的大分子单体和至少一种可聚合的单体的调色剂组合物而制备聚合物胶乳,其中通过调节大分子单体的数量和可聚合单体的重量比或链转移剂的数量来控制聚合物胶乳的分子量和玻璃化转变温度(Tg);并且将聚合物胶乳颗粒与颜料分散体溶液混合,以控制聚合物胶乳颗粒的聚集。
根据本发明另一个方面,如下获得一种调色剂:先形成聚合物胶乳颗粒,其中在聚合包含具有亲水基团、疏水基团和至少一个反应性官能团的大分子单体和至少一种可聚合的单体的调色剂组合物的过程中,通过调节大分子单体的数量和可聚合单体的重量比或链转移剂的数量来控制分子量和玻璃化转变温度(Tg),然后将聚合物胶乳与颜料分散体溶液混合。
根据本发明的另一个方面,提供一种成像方法,其包括通过将调色剂布置在其上形成了静电潜像的感光体表面而形成可见图像;以及将可见图像转印至转印介质,该方法包括制备聚合物胶乳颗粒,其中在聚合包含具有亲水基团、疏水基团和至少一个反应性官能团的大分子单体和至少一种可聚合的单体的调色剂组合物的过程中,通过调节大分子单体的数量和可聚合单体的重量比或链转移剂的数量来控制分子量和玻璃化转变温度(Tg),然后将聚合物胶乳颗粒与颜料分散体溶液混合。
根据本发明的另一个方面,提供一种成像装置,其包括对有机感光体和其表面充电的单元,在有机感光体表面形成静电潜像的单元,容纳调色剂的单元,将调色剂供应至有机感光体表面以将有机感光体表面上的静电潜像显影成调色剂图像的单元,和将有机感光体表面上的调色剂图像转印至转印介质的单元,其中调色剂如下制备:先形成聚合物胶乳,其中在聚合包含具有亲水基团、疏水基团和至少一个反应性官能团的大分子单体和至少一种可聚合的单体的调色剂组合物的过程中,通过调节大分子单体的数量和可聚合单体的重量比来控制分子量,然后将聚合物胶乳与颜料分散体溶液混合。
附图说明
通过参考附图详细描述示例性的实施方式,本发明的上述和其它特征和优点将更加显而易见,其中:
图1是包括根据本发明实施方式制备的调色剂的成像装置的示意图。
图2是显示实施例1至3获得的聚合物胶乳颗粒的平均分子量的图。
图3是显示实施例1至3获得的聚合物胶乳颗粒的玻璃化转变温度的图。
图4是显示实施例1至3获得的聚合物胶乳颗粒的尺寸的图。
图5至7是实施例9至11获得的调色剂颗粒的扫描电子显微镜(SEM)图像。
具体实施方式
下面将参考显示了本发明示例性实施方式的附图更加详细地描述本发明。
根据本发明的一个实施方式,提供了一种制备调色剂的方法,包括通过聚合包含具有亲水基团、疏水基团和至少一个反应性官能团的大分子单体和至少一种可聚合的单体的调色剂组合物而制备聚合物胶乳颗粒,通过调节聚合物胶乳的数量和可聚合单体的重量比或链转移剂的数量而控制聚合物胶乳的分子量和玻璃化转变温度(Tg),然后将所得聚合物胶乳与颜料分散体溶液混合,以控制聚合物胶乳颗粒的聚集。
在根据本发明的当前实施方式的制备调色剂的方法中,制备至少一种聚合物胶乳,其中不使用乳化剂,并且通过聚合具有预定含量的大分子单体和可聚合单体来控制其分子量和玻璃化转变温度(Tg)。然后将聚合物胶乳与颜料分散体溶液以预定比例混合,然后通过调节工艺条件控制调色剂颗粒的形状和尺寸,从而改善调色剂的储存性和耐久性。
通过控制聚合过程中所用的大分子单体和/或可聚合的单体的数量或重量比,获得具有可控分子量的聚合物胶乳。使用其分子量和玻璃化转变温度(Tg)能够予以分别控制的聚合物胶乳能够获得和控制所需的调色剂形状(或形状因子)。通过选择至少两种其分子量根据上述工艺给予控制的聚合物胶乳能够控制调色剂的形状和物理特征。例如,当使用至少两种通过控制其各自的分子量而具有不同的分子量的聚合物胶乳时,重量比可以是约1∶0.1-1∶10,且优选约1∶1-1∶3。
下面将描述聚合聚合物胶乳的工艺中能够使用的大分子单体和可聚合单体的数量。
除了改变大分子单体和可聚合单体的数量之外,通过改变链转移剂的数量,或者当可聚合单体中使用多种单体时通过改变各种单体的重量比,能够制备本发明当前实施方式中的具有不同分子量的聚合物胶乳。也就是说,通过调节在聚合工艺中以预定比率加入的链转移剂和可聚合单体中包含的各种单体的数量,能够控制聚合物胶乳的分子量。
如上所述,调色剂如下制备:通过控制大分子单体的数量、可聚合单体的数量(或重量比)或链转移剂的含量来制备至少两种具有不同分子量的聚合物胶乳,以及将该聚合物胶乳与颜料分散体溶液聚集。通过优化该聚集工艺,能够控制调色剂颗粒的所需形状和尺寸。通过控制pH、调节加入的无机盐的数量或优化各种工艺条件如煮沸时间、搅拌器的每分钟转速(RPM)、加工温度等可以聚集至少两种具有不同分子量的聚合物胶乳。因此,可以控制调色剂颗粒的形状和尺寸并调节颗粒尺寸分布,从而可以很容易地制备具有约5~8μm小颗粒尺寸的调色剂。
在根据本发明当前实施方式的制备调色剂的方法中,当调节和控制pH或者在聚集的初始过程中加入无机盐时,通过聚合上述调色剂组合物而获得的具有不同分子量的至少一种聚合物胶乳开始聚集。
首先,将更详细地描述控制pH的方法。当将碱加入到至少两种具有不同分子量的聚合物胶乳中时,增大了聚合物胶乳的pH,聚合物胶乳颗粒表面上的具有负电荷或正电荷的聚合物胶乳颗粒表面减小。
例如,聚合物胶乳颗粒表面上的负电荷主要来自化学键接到聚合物胶乳颗粒表面上的大分子单体链,用作引发剂的过硫酸钾的硫酸根基团,以及用作共聚单体的酸官能团。当聚合物胶乳颗粒的表面突然具有高负值,即高pH值或高ζ电势值(绝对值)时,聚合物胶乳颗粒之间的斥力很强,因而不会发生聚集。当聚合物胶乳颗粒的表面具有低pH值或低ζ电势值(绝对值)时,聚合物胶乳颗粒的分散稳定性降低,因而容易发生聚集。
该pH控制通过加酸或碱实现。酸的例子包括,但不限于,硫酸、盐酸、硝酸、碳酸、醋酸、磷酸等,并且优选使用强酸以形成急剧的聚集。因此,希望控制包含聚合物胶乳的混合液的pH在约1-3的pH范围内。伴随着如此低的pH,聚合物胶乳颗粒的表面具有如上所述的低ζ电势值,因而分散稳定性降低从而引起平稳的(smooth)聚集。然而,难以控制聚集,因此在碱性区域内进行聚集。
当聚集产生所需的颗粒尺寸时,需要停止聚集,以获得具有所需的窄颗粒尺寸分布和尺寸为5-8μm的调色剂颗粒,因此需要调节低pH至高pH。为此,向正在混合的混合液中加入碱。本文中,碱的例子包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡等。所希望的是加入碱来调节分散体溶液pH至约10-12的范围。伴随着如此高的pH,在调色剂颗粒表面形成负电荷,因而颗粒之间的斥力很强,引起不良聚集。因此,可以抑制额外的或进一步的聚集,从而可以控制调色剂使其具有所需的颗粒尺寸和颗粒尺寸分布。
同样地,当向聚合物胶乳加入无机盐时,可以调节调色剂颗粒的尺寸和颗粒尺寸分布,并且调色剂颗粒的尺寸因离子强度、颗粒间的碰撞等而变得更大。特别地,当无机盐的浓度大于临界凝结浓度(CCC)时,聚合物胶乳颗粒之间的静电斥力被抵消,因而由于聚合物胶乳颗粒的Brownian运动而快速发生聚集。当无机盐的浓度低于CCC时,聚集速度慢,因而能够控制聚合物胶乳颗粒的聚集。本文中,无机盐的例子包括选自NaCl、MgCl2和聚氯化铝(PAC)中的至少一种,但不受此限制。
在本发明的当前实施方式中,如上所述通过控制pH或调节加入的无机盐的数量,控制聚合物胶乳颗粒的聚集,以控制最终获得的调色剂的颗粒尺寸和/或颗粒尺寸分布。此外,控制pH或加入无机盐可以单独或组合进行。也就是说,通过同时控制pH和加入无机盐,可以控制调色剂的颗粒尺寸和/或颗粒尺寸分布。
在根据本发明的实施方式的聚集工艺中,温度也是很重要的因素。因此,优选聚集工艺在高于用于聚集的各种聚合物胶乳的玻璃化转变温度(Tg)的温度下进行。在高于聚合物胶乳Tg的温度下,聚合物胶乳链的Gibbs自由能增加,因而聚合物胶乳能够自由运动,形成具有光滑表面的调色剂颗粒。
此外,在聚集工艺中,煮沸时间或搅拌时的RPM也是决定调色剂颗粒尺寸和形状的因素。该煮沸时间或搅拌的RPM取决于所用原料的数量,并且能根据所需最终调色剂颗粒的形状和尺寸适宜地选择。优选地,煮沸时间为1-24小时,搅拌的RPM为200-500RPM。
如上所述,在根据本发明当前实施方式制备调色剂的方法中,通过聚合物胶乳聚合工艺中所用大分子单体的数量可以影响最终获得的调色剂颗粒的形状,并且通过改变大分子单体的数量可以调节聚合工艺中聚合物胶乳的分子量和Tg。这样,通过使用具有不同分子量的聚合物胶乳可以控制最终获得的调色剂的形状。
本发明实施方式中所用的用作共聚单体的大分子单体具有在聚集工艺中在没有乳化剂时在含水溶液中稳定聚合物胶乳的优点。通过不使用该乳化剂,使乳化剂洗涤工艺中生成的废水排放量减到最少,因而是有利于环境的。
本发明当前实施方式中所用的大分子单体是同时具有亲水基团和疏水基团的两亲性物质,并且具有在其末端具有至少一个反应性官能团的聚合物或低聚物的形式。
化学结合在聚合物胶乳颗粒表面的大分子的亲水基团通过空间稳定化而增加了调色剂颗粒的长期稳定性,并且根据注入大分子单体的数量或分子量能调节聚合物胶乳颗粒的尺寸。大分子单体的疏水基团存在于调色剂颗粒的表面,并且可以促进聚合反应。大分子单体可以通过接枝、枝化或交联与调色剂组合物中包含的可聚合单体结合,而形成共聚物。
根据本发明当前实施方式的大分子单体的重均分子量可以为约100-100,000,优选为约1,000-10,000。当大分子单体的重均分子量少于100时,调色剂的性能不能得到改善,或者调色剂不能有效地充当稳定剂。当大分子单体的重均分子量大于100,000时,可能会降低反应转化率。
大分子单体可以为选自下述物质的材料:聚乙二醇(PEG)-甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(PEG)-乙基醚甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(PEG)-二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(PEG)-改性氨基甲酸酯、聚乙二醇(PEG)-改性聚酯、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙二醇(PEG)-羟乙基甲基丙烯酸酯、六官能的聚酯丙烯酸酯、枝状聚酯丙烯酸酯、羧基聚酯丙烯酸酯、脂肪酸改性的环氧丙烯酸酯和聚酯甲基丙烯酸酯,但不限于此。
大分子单体的量可以优选为约1-50重量份,基于100重量份调色剂组合物总量,更优选为约1-20重量份。当大分子单体的量基于100重量份调色剂组合物少于1重量份时,调色剂颗粒的分散稳定性会降低;当大分子单体的量超过50重量份时,调色剂的性能劣化。
两亲性大分子单体不仅可以作为共聚物,而且可以充当稳定剂。自由基与单体的初始反应生成低聚物自由基,并且显示出原位稳定的作用。通过加热溶解的引发剂生成自由基并且与含水溶液中的单体反应,疏水性增加。该低聚物自由基的疏水性有利于向胶束内的扩散以及与可聚合单体的反应,与此同时,能够进行与大分子单体的共聚反应。
由于两亲性大分子单体的亲水性,共聚容易在调色剂颗粒的表面附近发生。位于调色剂颗粒表面的大分子单体的亲水部分通过空间稳定化增加了调色剂颗粒的稳定性,并且根据大分子单体的数量或分子量可以调节调色剂颗粒的尺寸。而且,在调色剂颗粒表面上反应的官能团能改善调色剂的摩擦电性能。
根据本发明当前实施方式的可聚合单体可以选自乙烯基单体、具有羧基的极性单体、具有不饱和聚酯基团的单体和具有脂肪酸基团的单体。通过适当地调节其数量或使用比例可以控制获得的聚合物胶乳的分子量或Tg。
可聚合单体选自下述材料中的至少一种:苯乙烯类单体,例如苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯;丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸酯衍生物,例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺;烯键式不饱和单烯烃,例如乙烯、丙烯、丁烯;卤代乙烯基,例如氯乙烯,偏二氯乙烯、氟乙烯;乙烯基酯,例如醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯;乙烯基醚,例如乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚;乙烯基酮,例如乙烯基甲基酮、甲基异丙烯基酮;含氮的乙烯基化合物,例如2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶和N-乙烯基吡咯烷酮,但不限于此。可以混合至少两种可聚合单体,并且聚合物胶乳的分子量可以取决于所用单体物质的重量比。
可聚合单体的量可优选为约3-95重量份,基于100重量份调色剂组合物总量,并且更优选为约50-90重量份。当可聚合单体的量基于100重量份调色剂组合物总量少于3重量份时,调色剂的产率会降低。当可聚合单体的量超过95重量份时,调色剂的稳定性会降低。
本发明当前实施方式中所用的介质可以是含水溶液、有机溶剂或其混合物。
下面将描述根据本发明实施方式制备聚合调色剂的过程。
首先,通过聚合包含大分子单体和可聚合单体的调色剂组合物制备其分子量受到控制的至少一种聚合物胶乳颗粒。例如,在用氮气吹洗反应器内部的同时,向反应器中加入介质如蒸馏去离子水(或水和有机溶剂的混合物),或其它溶剂,以及大分子单体的混合溶液,并且搅拌的同时进行加热。此时,可以加入电解质如NaCl或其它无机盐或其它适合的电解质,以调节反应介质的离子强度。当反应器内部的温度达到某一水平时,注入引发剂,优选水溶性自由基引发剂。接着,优选地,与链转移剂一起使用半连续的方式向反应器中注入至少一种可聚合单体。本文中,可聚合单体以减量(starved)条件的方式缓慢加入,以调节反应速度和分散性。
当反应进行至某一程度之后,将其中蜡和单体的混合液分散于大分子单体混合液中的分散体溶液注入到反应器中,并且额外地注入引发剂,以便继续反应。聚合反应时间为约4-12小时,这由温度、实验条件并且通过测量反应速度和转化率而决定。反应之后,额外地加入单体,以调节调色剂的耐久性或调色剂的其它性能,以及制备聚合物胶乳颗粒。
接着,进行聚合物胶乳的聚集。为此,控制聚合过程中获得的聚合物胶乳的分子量,在以一定速度搅拌含蜡的至少一种聚合物胶乳的同时注入由大分子单体分散的颜料溶液,然后控制pH和/或加入无机盐,以聚集聚合物胶乳。为了调节pH,加入酸从而调节pH并控制在1-3的pH范围内,然后逐步加热得到的产物。结果是,当获得所需尺寸的调色剂颗粒时,调节和控制pH在10-13的pH范围内,以停止聚集,并在预定温度下加热得到的产物一定时间,形成所需的调色剂颗粒形状。
当获得具有所需尺寸和形状的调色剂颗粒时,冷却调色剂颗粒至聚合物胶乳的Tg或低于该温度,然后通过过滤工艺分离和干燥调色剂颗粒。当调节电荷或其它用于激光打印机的性能时,可以进一步向调色剂加入添加剂如硅石等。
制备聚合物胶乳颗粒和将其聚集的工艺可以减少在分离和过滤未使用乳化剂制备的调色剂颗粒的过程中的洗涤工艺。这样,简化了制备调色剂的工艺,因而降低了制备调色剂的成本,并且将排放废水的数量减到最少,因此是有利于环境的。此外,由于不使用乳化剂,可以防止例如高密度下的灵敏度、低摩擦电荷、低介电性以及调色剂流动性差等问题,而且能显著改善调色剂的存储稳定性。
在黑色调色剂的情况下聚集工艺中所用的颜料可以为炭黑或苯胺黑。根据本发明当前实施方式的非磁性调色剂可以有效地用于制备彩色调色剂。对于彩色调色剂而言,炭黑用作黑色着色剂,而且进一步引入黄色、品红和青色着色剂用于彩色着色剂。
对于黄色着色剂,使用缩合(condensation)氮化合物、异吲哚啉酮(isoindolinone)化合物、蒽醌化合物、偶氮金属络合物或烯丙基酰亚胺(allylimide)化合物。例如,可使用C.I.颜料黄12、13、14、17、62、74、83、93、94、95、109、110、111、128、129、147、168、180等。
对于品红色着色剂,可以使用缩合氮化合物、蒽醌、喹吖啶酮化合物、碱性染料色淀化合物、萘酚化合物、苯并咪唑化合物、硫靛化合物或二萘嵌苯化合物。例如,可使用C.I.颜料红2、3、5、6、7、23、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、122、144、146、166、169、177、184、185、202、206、220、221或254等。
对于青色着色剂,可以使用铜酞菁化合物及其衍生物、蒽醌化合物或碱性染料色淀化合物。例如,可使用C.I颜料蓝1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62或66等。
这些着色剂可单独使用或者两种着色剂组合使用,并且考虑色彩、饱和度、亮度、耐侯性、在调色剂中的分散性及其它性能进行选择。
如上所述的颜料的量优选为约0.1-20重量份,基于100重量份可聚合单体。颜料的用量应足以使调色剂着色,然而,当颜料的量基于100重量份可聚合单体少于0.1重量份时,着色效果不充分。当颜料的量超过20重量份时,调色剂的生产成本增加,并且会因此而不能获得足够的摩擦电荷。
蜡可以根据最终调色剂的用途进行适当的选择。可以使用的蜡的例子包括聚乙烯类蜡、聚丙烯类蜡、硅酮蜡(silicon wax)、石蜡类蜡、酯类蜡、巴西棕榈蜡(carbauna wax)和金属茂蜡,但不限于此。蜡的熔点优选为约50-150℃。蜡组分物理附着至调色剂颗粒,但优选不与调色剂颗粒共价键合。因此,提供了能在低定影温度下固定至最终图像受体上并且具有优异的最终图像耐久性和耐磨损性的调色剂。
根据本发明当前实施方式的调色剂可以进一步包括选自自由基聚合引发剂、链转移剂、脱模剂和电荷控制剂中的至少一种物质。
调色剂组合物可以由引发剂生成自由基,并且自由基可以与可聚合的单体反应。自由基可与大分子的反应性官能团反应并形成共聚物。
自由基聚合引发剂的例子包括过硫酸盐,例如过硫酸钾、过硫酸铵等;偶氮化合物,例如4,4-偶氮二(4-氰基戊酸)、二甲基-2,2′-偶氮二(2-甲基丙酸酯)、2,2-偶氮二(2-脒基丙烷)二氢氯化物、2,2-偶氮二-2-甲基-N-1,1-双(羟甲基)-2-羟乙基丙酰胺、2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)、2,2′-偶氮二异丁腈、1,1′-偶氮二(1-环己烷甲腈)等;过氧化物,如过氧化甲基乙基、过氧化二叔丁基、过氧化乙酰基、过氧化二枯基、过氧化月桂酰、过氧化苯甲酰、过氧化-2-乙基己酸叔丁基酯(t-butylperoxy-2-ethylhexanoate)、过氧二碳酸二异丙基酯、过氧间苯二甲酸二叔丁基酯等。另外,可以使用氧化还原引发剂,它是聚合引发剂和还原剂的组合。
链转移剂的定义是一种在链反应中转化一种类型的链载体(chain carrier)的物质。新链具有的活性比之前的链低很多。链转移剂能减少单体的聚合并引发新链。根据聚合过程中所用的链转移剂的数量,可以调节聚合物胶乳的分子量分布,并且链转移剂的量可以优选为低于约10重量份,基于100重量份可聚合的单体,且更优选为1-10重量份。当链转移剂的量超过10重量份时,聚合物胶乳的分子量较低。
链转移剂的例子包括含硫的化合物,如十二烷硫醇、硫代乙醇酸、硫代乙酸和巯基乙醇;磷酸化合物,如磷酸和磷酸钠(phosphorous natrium);次磷酸化合物,如次磷酸和次磷酸钠;和醇,如甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇,但不限于此。
可使用脱模剂保护感光体,并防止显影性能劣化,因此获得高品质的图像。根据本发明实施方式的脱模剂可以是高纯度的固体脂肪酸酯物质。脱模剂的例子包括低分子量聚烯烃,例如低分子量聚乙烯、低分子量聚丙烯、低分子量聚丁烯等;石蜡;多官能酯化合物等。本发明当前实施方式中使用的脱模剂可以是由具有三个或更多官能团的醇和羧酸形成的多官能酯化合物。
具有至少三个官能团的多元醇可为脂族醇,例如甘油、季戊四醇、五甘油(pentaglycerol)等;脂环族醇,例如氯代糖醇(chloroglycitol)、栎醇(quersitol)、肌醇等;芳族醇,例如三(羟甲基)苯等;糖,例如D-赤藓糖、L-阿拉伯糖、D-甘露糖、D-半乳糖、D-果糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖等;或糖-醇,例如赤藓醇等。
羧酸可以是脂族羧酸,例如乙酸、丁酸、己酸、庚酸(enantate)、辛酸、壬酸、癸酸、十一烷酸、月桂酸、肉豆蔻酸、硬脂酸、花生酸、蜡酸、山梨酸、亚油酸、亚麻酸、山嵛酸、2-丁炔酸等;脂环族羧酸,例如环己烷羧酸、六氢间苯二甲酸、六氢对苯二甲酸、3,4,5,6-四氢邻苯二甲酸等;或芳族羧酸,例如苯甲酸、枯酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、三甲酸(trimeth acid)、苯偏三酸、苯连三酸等。
电荷控制剂可以优选地选自含有金属如锌或铝的水杨酸化合物、双二苯基乙醇酸的硼络合物,以及硅酸盐。更优选地,可使用二烷基水杨酸锌,或硼双(1,1-二苯基-1-氧代-乙酰基钾盐)等。
根据本发明另一个实施方式,聚合包括含有亲水基团、疏水基团和至少一个反应性官能团的大分子单体和至少一种可聚合的单体的调色剂组合物,以制备至少两种具有不同分子量的聚合物胶乳颗粒。然后,通过使聚合物胶乳颗粒与颜料分散体溶液聚集而获得调色剂。
制备和聚集聚合物胶乳颗粒时可以不用乳化剂而制备调色剂。根据本发明当前实施方式的调色剂的描述与上述内容相同。制备的调色剂颗粒的体积平均直径约为0.5-20μm,并优选约为4.5-8μm。
根据本发明另一个实施方式,提供一种成像方法,包括:通过在其上形成有静电潜像的感光体的表面上布置调色剂,形成可见图像;以及将可见图像转印至转印介质上,其中调色剂制备如下:通过聚合包括具有亲水基团、疏水基团和至少一种反应性官能团的大分子单体和至少一种可聚合单体的调色剂组合物而制备其分子量受到控制的至少一种聚合物胶乳颗粒,以及将得到的产物与颜料分散体溶液混合。
代表性的电子照相成像法包括充电、曝光、显影、转印、定影、清洁和抗静电工艺操作,以及在受体上形成图像的一系列工艺。
在充电工艺中,通过电晕或充电辊,用所需极性的电荷(正电荷或负电荷)覆盖感光体。在曝光工艺中,光学系统(通常是激光扫描仪或二极管阵列)以成影像的方式选择性地使与最终图像受体上形成最终可见图像对应的感光体的带电表面放电,形成潜像。可以称作“光”的电磁辐射包括红外辐射、可见光和紫外线。
在显影工艺中,通常将合适极性的调色剂颗粒与感光体上的潜像接触,并且通常使用具有与调色剂极性一致的电位极性的电偏压显影剂。调色剂颗粒移动至感光体,通过静电选择性地附着至潜像上,且在感光体上形成调色剂图像。
在转印工艺中,将调色剂图像从感光体转印至所需的最终图像受体,有时,当从感光体转印调色剂图像时使用中间转印元件,帮助将调色剂图像转印至最终图像受体。
在定影工艺中,加热最终图像受体上的调色剂图像,调色剂颗粒因此而软化或熔化,从而将调色剂图像定影至最终图像受体上。另一种定影的方式是在高压下、在加热或不加热的情况下,将调色剂定影至最终图像受体上。
在清洁工艺中,除去感光体上残留的调色剂。
最后,抗静电工艺中,用预定波长带的光对感光体的介质/主体的电荷进行曝光,使其降低至基本均匀的低值,从而除去原始潜像的残余物,并且为下一次的成像循环准备感光体。
根据本发明另一个实施方式,提供一种成像装置,包括对有机感光体和其表面充电的单元,在有机感光体表面形成静电潜像的单元,容纳调色剂的单元,将调色剂供应至有机感光体表面以将有机感光体表面上的静电潜像显影成调色剂图像的单元,和将有机感光体表面上的调色剂图像转印至转印介质的单元,其中调色剂如下制备:通过聚合包含具有亲水性、疏水性和至少一个反应性官能团的大分子单体和至少一种可聚合单体的调色剂组合物,形成至少两种聚合物胶乳颗粒,然后聚集聚合物胶乳颗粒与颜料分散体溶液。
图1是使用了根据本发明示例性实施方式的方法制备的调色剂的非接触式显影型成像装置的示意图。该成像装置的操作原理如下所示。
将显影剂8(非磁性单组分显影剂)通过由弹性材料如聚氨酯泡沫或海绵形成的进料辊6供应至显影辊5。供应至显影辊5的显影剂8随着显影辊5的旋转而到达显影辊5和显影剂调节刮刀7之间的接触点。显影剂调节刮刀7由弹性材料如金属、橡胶等形成。当显影剂8通过显影辊5和显影剂调节刮刀7之间的接触点时,显影剂8被抹平而形成充分带电的薄层。显影辊5将显影剂8的薄层转印至显影区域,在那里显影剂8的薄层在作为潜像载体的感光体1的静电潜像上被显影。
显影辊5和感光体1之间以恒定距离相互面对。显影辊5逆时针旋转,而感光体1顺时针旋转。根据由施加至显影辊5的电压和感光体1的潜像电势之间的差异而产生的电荷强度,转印至显影区域的显影剂8在感光体1上形成静电潜像。
在感光体1上显影的显影剂8随着感光体1的旋转而到达转印设备9。当打印纸13通过感光体1和转印设备9之间时,感光体1上显影的显影剂8通过电晕放电或通过辊而转印至打印纸13。转印设备9接收与显影剂8相反极性的高电压,因此形成图像。
将转印至打印纸13的图像通过提供高温和高压的熔合设备(未显示),并且随着显影剂8熔合至打印纸13,图像也熔合至打印纸13。同时,残留在显影辊5上且未被显影的显影剂8被转移回与显影辊5接触的进料辊6。重复上述步骤。
以下将参考实施例,更详细地描述本发明,本发明并不限于此。下述实施例仅用于示例性目的,并不意图限制本发明的范围。
<制备聚合物胶乳>
实施例1
用氮气吹洗反应器(1L)内部并向反应器中加入470克蒸馏去离子水和2.5重量%(相对单体)聚(乙二醇)-乙基醚甲基丙烯酸酯(PEG-EEM,Aldrich),并且以250rpm的转速搅拌,同时加热。当反应器内部温度达到82℃时,将2.0g过硫酸钾(KPS)溶入50g去离子水中,并作为水溶性自由基引发剂注入到反应器中,并且以减量进料方式向反应器中加入苯乙烯、丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸的单体混合物(重量比为7∶2∶1至6.5∶3.0∶0.2,100g)和1.98g作为链转移剂的1-十二烷硫醇。在反应过程中,在苯乙烯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸(此处,重量比为6.9∶2.3∶0.8)的28.1g单体混合物和0.57g 1-十二烷硫醇混合液中加热15g酯蜡,使其缓慢熔化,并分散于190g去离子水和大分子单体(PEG-EEM)混合物溶液,达到与初始反应相同的比率,以制备蜡分散体溶液。将制备的蜡分散体溶液加入反应器中,将1g KPS溶于40g去离子水中并将得到的产物加入到反应器中。反应进行5小时,当反应完成时,搅拌反应器并自然冷却。反应之后聚合物胶乳颗粒的尺寸为250-500nm,且转化率接近100%。
实施例2
按照实施例1中相同的方法制备聚合物胶乳颗粒,不同之处在于用5.0重量%的聚(乙二醇)-乙基醚甲基丙烯酸酯(PEG-EEM,Aldrich)代替2.5重量%的聚(乙二醇)-乙基醚甲基丙烯酸酯。反应之后聚合物胶乳颗粒的尺寸为250-500nm,且转化率接近100%。
实施例3
按照实施例1中相同的方法制备聚合物胶乳颗粒,不同之处在于用7.5重量%的聚(乙二醇)-乙基醚甲基丙烯酸酯(PEG-EEM,Aldrich)代替2.5重量%的聚(乙二醇)-乙基醚甲基丙烯酸酯。反应之后聚合物胶乳颗粒的尺寸为250-500nm,且转化率接近100%。
图2至4分别描述了实施例1至3中获得的聚合物胶乳颗粒的数均分子量、重均分子量、玻璃化转变温度(Tg)和尺寸分布。参考图2至4,通过变化实施例1至3中大分子单体的数量可以改变获得的聚合物单体的分子量分布、Tg和尺寸分布。
实施例4
按照实施例1中相同的方法制备聚合物胶乳颗粒,不同之处在于不使用实施例1中所用的链转移剂1-十二烷硫醇。反应之后聚合物胶乳颗粒的尺寸为250-500nm,且转化率接近100%。制备的聚合物胶乳颗粒的数均分子量和密度示于下表1。
实施例5
按照实施例1中相同的方法制备聚合物胶乳颗粒,不同之处在于用实施例1中所用的3.00g链转移剂1-十二烷硫醇代替原来的1.98g。反应之后聚合物胶乳颗粒的尺寸为250-500nm,且转化率接近100%。制备的聚合物胶乳颗粒的数均分子量和密度示于下表1。
实施例6
按照实施例1中相同的方法制备聚合物胶乳颗粒,不同之处在于用实施例1中所用的4.00g链转移剂1-十二烷硫醇代替原来的1.98g。反应之后聚合物胶乳颗粒的尺寸为250-500nm,且转化率接近100%。制备的聚合物胶乳的数均分子量和密度示于下表1。
实施例7
按照实施例1中相同的方法制备聚合物胶乳颗粒,不同之处在于用实施例1中所用的5.00g链转移剂1-十二烷硫醇代替原来的1.98g。反应之后聚合物胶乳颗粒的尺寸为250-500nm,且转化率接近100%。制备的聚合物胶乳颗粒的数均分子量和密度示于下表1。
实施例8
按照实施例1中相同的方法制备聚合物胶乳颗粒,不同之处在于用实施例1中所用的7.00g链转移剂1-十二烷硫醇代替原来的1.98g。反应之后聚合物胶乳颗粒的尺寸为250-500nm,且转化率接近100%。制备的聚合物胶乳颗粒的数均分子量和密度示于下表1。
表1
性能 | 实施例4 | 实施例1 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例7 | 实施例8 |
数均分子量(g/mol) | 22,914 | 11,230 | 6,566 | 5,416 | 4,231 | 3,458 |
多分散性指数 | 2.01 | 6.70 | 7.61 | 8.19 | 8.70 | 10.54 |
如图1所示,随着链转移剂用量的增加,制备的聚合物胶乳的分子量增加,并且其多分散性指数也增加。
<制备调色剂>
实施例9
将407g去离子水和246g实施例1中获得的聚合物胶乳加入到1L反应器中并以300rpm的转速搅拌。在搅拌过程中,加入由10g大分子单体聚(乙二醇)乙基醚甲基丙烯酸酯(PEG-EEM,Aldrich)分散的30g黑色颜料溶液。向混合液中注入作为酸的盐酸,调节整个溶液的pH至pH2并且缓慢地逐步加热。此处,当调色剂的体积平均颗粒尺寸增加至7μm时,用氢氧化钠调节整个溶液的pH至pH11,然后加热混合液至95℃。当在95℃下反应1小时之后形成所需颗粒形状时,冷却反应产物的温度至低于聚合物胶乳的Tg,然后通过过滤分离和干燥调色剂颗粒。向干燥的调色剂中加入硅石,并且通过调节释放的电荷最终获得用于激光打印机的干燥调色剂。图5是获得的调色剂颗粒的扫描电子显微镜(SEM)图像。
实施例10
按照实施例4中相同的方法制备调色剂,不同之处在于使用实施例2中获得的聚合物胶乳颗粒代替实施例1中获得的聚合物胶乳颗粒。图6是获得的调色剂颗粒的SEM图像。
实施例11
按照实施例4中相同的方法制备调色剂,不同之处在于使用实施例3中获得的聚合物胶乳颗粒代替实施例1中获得的聚合物胶乳颗粒。图7是获得的调色剂颗粒的SEM图像。
如图5至7中可以看见,当改变所用大分子单体的数量时,调色剂颗粒的形状也改变了。也就是说,当改变大分子单体的数量时,获得了具有不同分子量的聚合物胶乳。根据聚合物胶乳分子量的这种改变,其模量也改变了。因此,在低分子量的情形中,在聚集工艺中形成圆形的调色剂颗粒,如果分子量稍微提高,则形成马铃薯形的调色剂颗粒,而在更高分子量的情形中,则形成不规则形状的调色剂颗粒。
实施例12
将1,221g去离子水和738g实施例1中获得的聚合物胶乳加入到3L反应器中并以350rpm的转速搅拌。在搅拌过程中,注入由大分子单体聚(乙二醇)乙基醚甲基丙烯酸酯(PEG-EEM,Aldrich)分散的30g黑色颜料溶液。向混合液中注入盐酸,调节整个溶液的pH至pH2并且缓慢地逐步加热。此处,当调色剂的体积平均颗粒尺寸增加至7μm时,用氢氧化钠调节整个溶液的pH至pH11,然后加热混合液至95℃。当在95℃下反应1小时之后形成所需颗粒形状时,冷却反应产物的温度至低于Tg,并且通过过滤分离和干燥调色剂颗粒。向干燥的调色剂中加入硅石,并且通过调节释放的电荷最终获得用于激光打印机的干燥调色剂。
实施例13
按照实施例12中相同的方法制备调色剂,不同之处在于用青色颜料溶液代替实施例12中所用的黑色颜料溶液。
实施例14
按照实施例7中相同的方法制备调色剂,不同之处在于用品红颜料溶液代替实施例7中所用的黑色颜料溶液。
实施例15
按照实施例12中相同的方法制备调色剂,不同之处在于用黄色颜料溶液代替实施例12中所用的黑色颜料溶液。
实施例16
将1,221g去离子水和738g实施例1中获得的聚合物胶乳加入到3L反应器中并以300rpm的转速搅拌。在搅拌过程中,注入由大分子单体聚(乙二醇)乙基醚甲基丙烯酸酯(PEG-EEM,Aldrich)分散的30g黑色颜料溶液。此时,调节整个溶液的pH至pH11并且搅拌得到的产物超过1小时。然后,在聚集工艺前期,将37.5g MgCl2溶于60ml去离子水中,并将得到的产物加入反应器中并搅拌。逐步增加温度至85℃,并且维持直至调色剂的体积平均颗粒尺寸增加至5μm。当获得所需的调色剂颗粒尺寸时,旋转速度增加至350rpm并且将120g NaCl溶于480g去离子水中并加入到反应器中。将得到的产物的温度增加至95℃并在此温度下再维持2小时。然后,当形成具有7μm体积平均颗粒尺寸和5μm数均颗粒尺寸的调色剂时,停止加热,冷却反应产物的温度至低于聚合物胶乳的Tg,并且通过过滤分离和干燥调色剂颗粒。向干燥的调色剂中加入硅石,并且通过调节释放的电荷最终获得用于激光打印机的干燥调色剂。
实施例17
按照实施例16中相同的方法制备调色剂,不同之处在于用370g实施例1中获得的聚合物胶乳颗粒和370g实施例2中获得的聚合物胶乳颗粒的混合物代替738g实施例1中获得的聚合物胶乳颗粒。
实施例18
按照实施例16中相同的方法制备调色剂,不同之处在于用300g实施例1中获得的聚合物胶乳颗粒和440g实施例2中获得的聚合物胶乳颗粒的混合物代替738g实施例1中获得的聚合物胶乳颗粒。
实施例19
按照实施例16中相同的方法制备调色剂,不同之处在于用200g实施例1中获得的聚合物胶乳颗粒和540g实施例2中获得的聚合物胶乳颗粒的混合物代替738g实施例1中获得的聚合物胶乳颗粒。
对比实施例1:现有的乳化/聚集方法
向307g其中溶解有乳化剂的超纯水中加入346g用乳化剂事先聚合的苯乙烯-丙烯酸正丁酯共聚物胶乳颗粒并搅拌。通过加入由SDS乳化剂分散的18.2g颜料颗粒(青色15:3,40重量%)含水溶液和由SDS乳化剂分散的蜡分散体溶液而混合得到的产物,并以350rpm的速度搅拌。在搅拌过程中,使用10%的NaOH缓冲液将胶乳颜料分散体含水溶液的pH设定为pH10。将10g作为絮凝剂的MgCl2溶于30g超纯水,然后将得到的产物加入到胶乳颜料含水溶液中,持续约10分钟。此后升高温度至95℃。当通过加热约6-7小时获得具有所需颗粒尺寸的调色剂时,终止反应,然后自然冷却调色剂。此时,获得的调色剂颗粒的体积平均直径为10.5μm。
根据本发明,通过使用至少两种具有不同分子量的聚合物胶乳同时调节调色剂颗粒的形状和通过控制pH或添加无机盐来控制聚合物胶乳颗粒的聚集,可以控制调色剂颗粒的尺寸或尺寸分布等。因此,能够很容易地制备具有小直径的调色剂,通过改善蜡的分散性改善低温下调色剂定影至纸上的性能,并且调色剂具有改善的性能如储存性、耐久性等。此外,在制备调色剂的过程中,可以简化洗涤工艺,因此使排放的废水量减到最少,这是有利于环境的。
尽管已经参考本发明示例性的实施方式,具体地显示和描述了本发明,但是本领域的普通技术人员应了解:在不偏离权利要求书所限定的本发明精神和范围的情况下,可作出各种形式和细节上的改变。
Claims (35)
1.一种制备调色剂的方法,该方法包括:
通过聚合包括含有亲水基团、疏水基团和至少一个反应性官能团的大分子单体和至少一种可聚合单体的调色剂组合物来制备聚合物胶乳,其中选择大分子单体的数量和可聚合单体与大分子单体的重量比,以获得具有预定分子量和玻璃化转变温度(Tg)的聚合物胶乳;和
将得到的聚合物胶乳颗粒与颜料分散体溶液聚集,以获得具有预定形状和尺寸的调色剂颗粒。
2.权利要求1的方法,其中聚集步骤进一步包括:混合聚合物胶乳的聚合物胶乳聚集体。
3.权利要求2的方法,其中第一pH约为pH1-3,第二pH约为pH10-12。
4.权利要求2的方法,其中聚合物胶乳颗粒具有约5-8μm的平均颗粒尺寸。
5.权利要求1的方法,进一步包括向颜料分散体溶液中加入数量低于聚合物胶乳颗粒临界凝结浓度的无机盐。
6.权利要求1的方法,其中所述调色剂组合物产生至少两种不同的聚合物胶乳颗粒。
7.权利要求6的方法,其中所述至少两种不同的聚合物胶乳颗粒具有不同的分子量。
8.权利要求1的方法,其中调色剂组合物进一步包括链转移剂,并且通过调节链转移剂的数量来控制聚合物胶乳的分子量。
9.权利要求1的方法,其中调色剂组合物包括多种可聚合单体,并且其中通过改变各种可聚合单体相对于大分子单体的数量的重量比来控制聚合物胶乳的分子量。
10.权利要求1的方法,其中当聚集聚合物胶乳颗粒时,通过控制聚合物胶乳的pH在约1-3的范围内来加速聚合物胶乳颗粒的聚集。
11.权利要求1的方法,进一步包括通过调节聚合物胶乳的pH至约pH10-12来抑制聚合物胶乳颗粒的聚集。
12.权利要求1的方法,进一步包括向聚集工艺添加至少一种无机盐,其中通过调节聚集工艺中加入的无机盐的数量来控制聚合物胶乳颗粒的聚集。
13.权利要求5的方法,其中无机盐是选自NaCl、MgCl2和PAC的至少一种。
14.权利要求1的方法,其中在高于聚合物胶乳的玻璃化转变温度(Tg)的温度下进行聚集。
15.权利要求1的方法,其中通过调节加热时间或搅拌器的旋转速度来控制聚合物胶乳颗粒的聚集。
16.权利要求1的方法,其中调色剂组合物的聚合在基本上不存在乳化剂的条件下进行。
17.权利要求1的方法,进一步包括在聚合过程中加入至少一种可聚合单体和蜡的分散体。
18.权利要求1的方法,其中大分子单体的重均分子量约为100-100,000。
19.权利要求1的方法,其中大分子单体选自聚乙二醇(PEG)-甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(PEG)-乙基醚甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(PEG)-二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(PEG)-改性氨基甲酸酯、聚乙二醇(PEG)-改性聚酯、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙二醇(PEG)-羟乙基甲基丙烯酸酯、六官能的聚酯丙烯酸酯、枝状聚酯丙烯酸酯、羧基聚酯丙烯酸酯、脂肪酸改性的环氧丙烯酸酯和聚酯甲基丙烯酸酯。
20.权利要求1的方法,其中大分子单体的数量约为1-50重量份,基于100重量份调色剂组合物。
21.权利要求1的方法,其中可聚合单体是选自乙烯基单体、具有羧基的极性单体、具有不饱和聚酯基团的单体和具有脂肪酸基团的单体中的至少一种。
22.权利要求1的方法,其中可聚合单体是选自以下的至少一种物质:苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙烯、丙烯、丁烯、氯乙烯、偏二氯乙烯、氟乙烯、醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚、乙烯基甲基酮、甲基异丙烯基酮、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶和N-乙烯基吡咯烷酮。
23.权利要求1的方法,其中可聚合单体选自苯乙烯单体、(甲基)丙烯酸酯衍生物、烯键式不饱和单烯烃、卤代乙烯基、乙烯基酯、乙烯基醚、乙烯基酮和含氮的乙烯基化合物。
24.权利要求1的方法,其中制备聚合物胶乳的步骤进一步包括选自引发剂、链转移剂、电荷控制剂和脱模剂中的至少一种物质。
25.权利要求1的方法,其中颜料分散体溶液为选自黄色、品红、青色和黑色颜料中的一种物质。
26.权利要求1的方法,其中聚合物胶乳的分子量足够低,以制备基本上是圆形的调色剂颗粒。
27.权利要求1的方法,其中聚合物胶乳的分子量足够高,以制备基本上不规则形状的颗粒。
28.使用权利要求1的方法获得的调色剂。
29.一种通过形成分子量由大分子单体和可聚合单体的数量决定的聚合物胶乳颗粒而获得的调色剂,其中所述调色剂是通过聚合包括含有亲水基团、疏水基团和至少一个反应性官能团的大分子单体和至少一种可聚合单体的调色剂组合物,然后将得到的产物与颜料分散体溶液混合而获得的。
30.权利要求29的调色剂,其中制备和聚集聚合物胶乳颗粒在基本不存在表面活性剂的条件下进行。
31.权利要求29的调色剂,其中调色剂颗粒的体积平均直径约为5-8μm。
32.权利要求29的调色剂,其中大分子单体选自聚乙二醇(PEG)-甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(PEG)-乙基醚甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(PEG)-二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(PEG)-改性氨基甲酸酯、聚乙二醇(PEG)-改性聚酯、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙二醇(PEG)-羟乙基甲基丙烯酸酯、六官能的聚酯丙烯酸酯、枝状聚酯丙烯酸酯、羧基聚酯丙烯酸酯、脂肪酸改性的环氧丙烯酸酯和聚酯甲基丙烯酸酯。
33.权利要求29的调色剂,进一步包括选自引发剂、链转移剂、电荷控制剂和脱模剂中的至少一种物质。
34.一种成像方法,包括:
通过在其上形成有静电潜像的感光体的表面上布置权利要求29的调色剂,形成可见图像;以及
将可见图像转印至转印介质上。
35.一种成像装置,包括:
有机感光体;
在有机感光体表面形成静电潜像的成像单元;
容纳权利要求29的调色剂的调色剂筒;
将调色剂供应至有机感光体表面以将有机感光体表面上的静电潜像显影成调色剂图像的调色剂供给单元;
将有机感光体表面上的调色剂图像转印至转印介质的调色剂转印单元。
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Cited By (6)
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