CN101208637A - 调色剂和使用该调色剂的显影剂、调色剂容器、处理盒、成像装置和成像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种调色剂,其包括:可溶于酯酸乙酯的聚酯组分和不溶于酯酸乙酯的聚酯组分,其中调色剂在水性介质中造粒,不溶于酯酸乙酯的聚酯组分通过在造粒过程中和/或造粒之后将改性聚酯树脂延长和/或交联而获得,并且改性聚酯树脂是在催化剂的存在下通过酸性组分和选自脂肪族二醇和脂环族二醇的至少一种二醇化合物的缩聚产生的,并且改性聚酯树脂的质均分子量为10,000到100,000。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在电子照相、静电记录和静电印刷中将静电图像显影的调色剂,和分别使用该调色剂的显影剂、调色剂容器、处理盒、成像装置和成像方法。
背景技术
用于电子照相、静电记录和静电印刷等的成像方法包括:显影步骤,其中包含于显影剂的调色剂附着到其上形成静电图像的图像承载部件如光电导体上;转印步骤,其中将调色剂从光电导体转印到转印介质如转印纸上;和定影步骤,其中将调色剂定影在纸上。
在定影步骤中,辊的表面由对调色剂具有优异防粘性能的材料如硅橡胶或氟树脂形成,以防止调色剂附着在定影辊的表面上,并且将具有高防粘性能的液体如硅油和氟油(fluorine oil)的薄膜涂布到辊表面,以防止辊表面的反印和疲劳。
该方法在防止调色剂的反印方面相当有效,然而由于需要用于反印防止液(offset preventing liquid)的进给单元,使得定影装置更复杂,这不利于节约能源,并且油的应用引起组成定影辊的层之间分离,导致促使定影辊的寿命变短。
因此,最近已经提出了不使用硅油进给单元的无油定影装置。
由于用于这种无油定影的调色剂需要对定影部件的表面具有一定程度的防粘性能,调色剂的粘弹性通过树脂聚合度的增大而提高,或者不在定影辊的表面上涂布油品,而是在调色剂颗粒中添加防粘剂如低分子量的聚丙烯,以便在加热过程由调色剂颗粒供应反印防止液,并且提供对定影部件表面的剥离性能。
例如,专利文献1公开了一种无油彩色调色剂,其中含有防粘剂的树脂颗粒通过在乳化聚酯分散液中混合防粘剂乳液进行造粒并且用染料着色。由于具有这种组成,即使在无油定影中也可以获得色彩再现性优异并且抗反印性、抗卷性(winding resistance)和定影性能优异的调色剂。
同时,用于热辊型定影装置的调色剂理想的是具有尽可能低的定影温度下限,同时保持抗热反印性。
尤其是,如上述的许多无油定影装置经常装有与定影辊或压力辊接触的清洁辊,用于除去附着在定影辊表面上的调色剂。当这种定影装置长时间使用时,聚集在定影清洁辊上的调色剂通过加热而熔化,并且导致反向的热反印,反向转印到定影辊或压力辊上的熔化的调色剂导致缺陷。
因此,已经做出各种方法以通过降低定影辊和定影清洁辊的工作温度防止来自清洁辊的调色剂熔化。
当热辊型定影装置以降低的定影辊温度使用时,需要进一步改进调色剂的低温定影性能。
然而,降低调色剂的定影温度带来问题,即难以保证定影温度区(抗热反印性)和保持耐热储存性能。
关于满足这两种要求的方法,过去已经提出了使调色剂粘合剂的分子量分布为包括低分子量到高分子量的宽范围(例如专利文献2和3)。
然而,当通过增加低分子量组分的比率将调色剂粘合剂的分子量降低到低分子量区,或将调色剂的定影温度降低时,高温度区内的储存稳定性降低,并且在运转中的熔融变得明显,还可能发生由于带电量的变化导致的故障如图像质量的恶化。
而且,已经公开了具有优异的低温定影性能、抗热反印性和耐热储存性能的调色剂(例如专利文献4和5),该调色剂由包括分子量增大步骤的制造方法获得,其中含异氰酸酯基的聚酯预聚物与胺在有机溶剂和水性介质中进行加聚反应。
然而,当通过上述方法生产的调色剂以降低的定影辊温度使用时,定影变得不足,并且需要进一步改进低温定影性能。
而且,通常在电子照相成像中,通过各种单元,在使用光电导材料制备的光电导体上形成静电潜像。在使用显影剂使潜像显影之后,将显影的图像转印到纸上等,从而然后通过热、压力或溶剂湿气(moisture)进行定影。
静电潜像的显影方法大致可以分成两类:液体显影方法,其中使用通过将各种颜料或染料细分散在绝缘有机液体中制备的液体显影剂,和干式显影方法,其中通过将着色剂如炭黑分散在树脂中制备作为干粉显影、磁刷显影和粉末云(powder cloud)显影中的干式显影剂(在下文中可称为“调色剂”)。在这些中,干式显影方法在近年来被广泛使用。
加热辊通常广泛用于干式显影方法中的定影,因为它的能量效率优异。而且,近年来,在尝试通过降低调色剂的定影温度增强能源节约方面,倾向于减少定影过程中为调色剂提供的热能。下一代复印机的技术供应计划(technology procurement project)存在于1999年国际能源机构(InternationalEnergy Association)(IEA)的DSM(需求侧管理)项目中,并且已经正式公布了它的要求规范。对于30cpm或以上的复印机,要求与传统的复印机相比,实现显著的能源节约,例如等待时间在10秒以内,并且在等待过程中的功率消耗在10瓦特到30瓦特或以下(取决于复印速度)。作为满足该要求的方法之一,可以通过降低定影部件如加热辊的热容量改善调色剂的温度响应性能;然而这并不令人满意。
为了实现上述要求,并且明显缩短等待时间,降低调色剂本身的定影温度,以便降低调色剂的定影温度,在可用时,被认为是技术上必须满足的项目。
在满足这种降低定影温度的尝试中,具有优异的低温定影性能和相对有利的耐热储存性能的聚酯树脂正争取用于代替常用的苯乙烯丙烯酸类树脂(专利文献6、7、8、9、10和11)。而且,已经提出了以下尝试,在粘合剂中添加特定的非烯烃结晶聚合物,以便改善低温定影性能(专利文献12),和使用结晶聚酯(专利文献13),然而在这些方案中聚酯树脂的分子结构和分子量并不是最佳的。
而且,即使使用这些已知的常规技术,也无法满足DSM项目的规范,并且需要建立比常规技术更先进的低温定影技术。
为了进一步降低定影温度,必须控制树脂本身的热性能,然而,如果玻璃化转变温度(Tg)降低太多,则耐热储存性能可能降低,而如果分子量降低并且树脂的F1/2温度降低太多,则热反印产生温度可能降低。由于这些问题,还没有通过控制树脂本身的热性能获得具有优异的低温性能和高的热反印产生温度的调色剂。
其次,用于使静电图像显影的调色剂的制造方法可以大致分为粉碎法和聚合反应法。
在粉碎法中,将着色剂、电荷控制剂和反印防止剂熔融混合,并且均匀分散在热塑性树脂中,并且通过将所获得的调色剂组合物粉碎并且分级生产调色剂。可以通过粉碎法生产具有一定程度的优异性能的调色剂;然而,材料的选择受到限制。换句话说,由熔融混合获得的调色剂组合物必须能够通过可承受的装置进行粉碎并分级。由于这个要求,熔融混合的调色剂组合物必须足够脆。当将调色剂组合物实际上粉碎成颗粒时,必须降低调色剂的质均粒径,例如,为了获得具有适当分辨率和色调的、可以形成较宽范围粒径分布的复制图像,存在调色剂产率极低的缺点,因为必须通过分级除去粒径为4μm或以下的细粉和粒径为15μm或以上的粗粉。而且,在粉碎法中难以在热塑性树脂中均匀分散着色剂或电荷控制剂,而不均匀的分散对调色剂的流动性、显影性能、耐久性和图像质量产生有害影响。
近年来,已经提出并且操作使用聚合反应的调色剂制造方法,以便克服与粉碎法有关的问题。例如,通过悬浮聚合或乳液缩聚(专利文献14)获得调色剂颗粒。
然而,在这些调色剂的制造方法中,难以通过使用在低温定影性能上有利的聚酯树脂生产调色剂。
为了解决上述问题,例如已经提出使用溶剂在水中球化聚酯树脂的调色剂(专利文献15)和使用异氰酸酯反应的调色剂(专利文献16)。然而,在任何这些方案中,低温定影性能和调色剂产率均不足。
因此,还没有提供能同时实现优异的低温定影性能和抗反印性以便形成适当的高分辨率图像的调色剂和其相关技术,并且在目前的情况中需要迅速提供这种调色剂和相关技术。
[专利文献1]日本专利申请特许公开(JP-A)No.7-56390
[专利文献2]日本专利申请公报(JP-B)No.60-20411
[专利文献3]JP-B No.51-23354
[专利文献4]JP-A No.2002-287400
[专利文献5]JP-A No.2002-351143
[专利文献6]JP-A No.60-90344
[专利文献7]JP-A No.64-15755
[专利文献8]JP-A No.2-82267
[专利文献9]JP-A No.3-229264
[专利文献10]JP-A No.3-41470
[专利文献11]JP-A No.11-305486
[专利文献12]JP-A No.62-63940
[专利文献13]日本专利(JP-B)No.2931899
[专利文献14]JP-B No.2537503
[专利文献15]JP-A No.9-34167
[专利文献16]JP-A No.11-149180
发明内容
本发明的目的是提供一种调色剂以及分别使用该调色剂的成像装置和成像方法,该调色剂具有优异的低温定影性能,并且能保持耐热储存性能,及形成高质量的图像,其长时间显现出适当的可显影性。
本发明的另一目的是提供一种调色剂和分别使用该调色剂的显影剂、调色剂容器、处理盒、成像装置和成像方法,该调色剂能够同时实现优异的低温定影性能和抗反印性,以便形成适当的高分辨率图像。
解决上述问题的手段如下:
<1>一种调色剂,包括:粘合剂树脂和着色剂,其中该粘合剂树脂含有可通过将衍生自作为前体(A)的聚酯的一次改性聚酯(B)进行交联获得的二次改性聚酯,并且前体(A)的质均分子量为10,000到90,000。
<2>在上述<1>项中所述的调色剂,其中将前体(A)改性,并且至少将能与活性氢基反应的区域引入一次改性聚酯(B)中。
<3>在上述<1>和<2>项中所述的调色剂,其中通过将一次改性聚酯(B)与含活性氢基的化合物(C)反应获得二次改性聚酯。
<4>上述<1>到<3>项中所述的调色剂,其中包含于一次改性聚酯(B)中的官能团是异氰酸酯基。
<5>上述<1>到<4>项所述的调色剂,其中该调色剂在水性介质中造粒。
<6>上述<1>到<5>项所述的调色剂,其中通过将油层分散在水性介质中以获得乳化的分散液,使一次改性聚酯(B)与含活性氢基的化合物(C)在乳化分散液中进行延长和/或交联以形成调色剂颗粒,并且除去乳化分散液中的有机溶剂,生产调色剂,其中该油层通过将含有粘合剂组分的调色剂组合物溶解或分散在有机溶剂中获得,该粘合剂组分含有一次改性聚酯(B)和含活性氢基的化合物(C),并且一次改性聚酯(B)含有能与活性氢基反应的部位。
<7>上述<1>到<6>项所述的调色剂,其中前体(A)的玻璃化转变温度(Tg)为30℃到50℃。
<8>上述<1>到<7>项所述的调色剂,其中玻璃化转变温度(Tg)为40℃到55℃。
<9>一种调色剂,包括:可溶于酯酸乙酯的聚酯组分和不溶于酯酸乙酯的聚酯组分,其中调色剂在水性介质中造粒,不溶于酯酸乙酯的聚酯组分通过在造粒过程中和/或造粒之后将改性聚酯树脂延长和/或交联而获得,该改性聚酯树脂包括酸性组分和选自脂肪族二醇和脂环族二醇中的至少一种二醇化合物的缩聚,并且该改性聚酯树脂的质均分子量为10,000到100,000。
<10>一种调色剂,包括:可溶于酯酸乙酯的聚酯组分和不溶于酯酸乙酯的聚酯组分,其中调色剂在水性介质中造粒,不溶于酯酸乙酯的聚酯组分通过在造粒过程中和/或造粒之后将改性聚酯树脂延长和/或交联而获得,该改性聚酯树脂包括在催化剂的存在下酸性组分和选自脂肪族二醇和脂环族二醇中的至少一种二醇化合物的缩聚,并且该改性聚酯树脂的质均分子量为10,000到100,000。
<11>上述<9>和<10>项所述的调色剂,其中不溶于酯酸乙酯的聚酯组分在分子链中含有交联点。
<12>上述<9>到<11>项所述的调色剂,其中不溶于酯酸乙酯的聚酯组分含有凝胶组分。
<13>一种调色剂,包括:含活性氢基的化合物和能与该含活性氢基的化合物反应的聚合物,其中,在将包括含活性氢基的化合物和能与该含活性氢基的化合物反应的聚合物的调色剂材料溶解和/或分散在有机溶剂中以制备调色剂溶液之后,通过将该调色剂溶液乳化和/或分散在水性介质中以制备分散液,并且通过将含活性氢基的化合物和能与该含活性氢基的化合物反应的聚合物进行反应以产生颗粒形式的胶粘基材,获得调色剂,该能与含活性氢基的化合物反应的聚合物是改性聚酯树脂,该改性聚酯树脂包括在催化剂的存在下酸性组分和选自脂肪族二醇和脂环族二醇中的至少一种二醇化合物的缩聚,并且该改性聚酯树脂的质均分子量是10,000到100,000。
<14>上述<9>到<13>项所述的调色剂,其中改性聚酯树脂包括异氰酸酯基。
<15>上述<14>项所述的调色剂,其中在改性聚酯树脂中基于JIS K1603的异氰酸酯基的含量比例为2.0质量%或以下。
<16>上述<9>到<15>项所述的调色剂,其中二醇化合物是选自1,4-丁二醇、丙二醇、乙二醇、二甘醇、新戊二醇和1,6-己二醇中的至少一种。
<17>上述<9>到<16>项所述的调色剂,其中酸性组分是对苯二甲酸和间苯二甲酸中的至少任一种。
<18>上述<9>到<17>项所述的调色剂,其中催化剂是Ti催化剂。
<19>上述<1>到<18>项所述的调色剂,其中调色剂的体均粒径(Dv)是3μm到8μm。
<20>上述<1>到<19>项所述的调色剂,其中体均粒径(Dv)对数均粒径(Dn)的比例Dv/Dn为1.25或以下。
<21>一种显影剂,包括调色剂,其中,该调色剂是上述<1>到<20>项所述的调色剂。
<22>一种调色剂容器,包括调色剂,其中,该调色剂是上述<1>到<20>项所述的调色剂。
<23>一种处理盒,包括静电潜像承载部件,和配置成使用调色剂将静电潜像承载部件上形成的静电潜像显影以便形成可见图像的显影单元,其中该调色剂是上述<1>到<20>项所述的调色剂。
<24>一种成像装置,包括:静电潜像承载部件、配置成在该静电潜像承载部件上形成静电潜像的静电潜像形成单元、配置成使用调色剂使该静电潜像显影形成可见图像的显影单元、配置成将该可见图像转印到记录介质的转印单元和配置成将该转印图像定影到记录介质的定影单元;其中该调色剂是上述<1>到<20>项所述的调色剂。
<25>上述<24>项所述的成像装置,其中定影单元包括配置成对记录介质上的转印图像施加热和压力中的至少一种的定影辊,和配置成除去定影辊上残留的调色剂的定影清洁辊。
<26>一种成像方法,包括:在静电潜像承载部件上形成静电潜像,使用调色剂将该静电潜像显影形成可见图像,将该可见图像转印到记录介质,并且将转印图像定影到记录介质,其中该调色剂是上述<1>到<20>项所述的调色剂。
<27>上述<26>项所述的成像方法,其中在定影中通过该定影辊施加热和压力中的至少一种将可见图像定影在记录介质上,并且通过该定影清洁辊除去定影辊上该残留的调色剂。
在第一实施方式中,本发明的调色剂至少包括粘合剂树脂和着色剂,并且该粘合剂树脂包括通过将具有聚酯作为前体(A)的一次改性预聚物(B)进行交联获得的二次改性聚酯,并且前体(A)的质均分子量为10,000到90,000。
在第二实施方式中,本发明的调色剂在水性介质中造粒,并且至少包括可溶于酯酸乙酯的聚酯组分和不溶于酯酸乙酯的聚酯组分。不溶于酯酸乙酯的聚酯组分通过在造粒过程中和/或造粒之后将作为不溶于酯酸乙酯的聚酯组分前体的改性聚酯树脂延长和/或交联而获得。改性聚酯树脂通过使酸性组分和选自脂肪族二醇和脂环族二醇中的至少一种二醇化合物进行缩聚而获得,并且改性聚酯树脂的质均分子量是10,000到100,000。
在第三实施方式中,本发明的调色剂在水性介质中造粒,并且至少包括可溶于酯酸乙酯的聚酯组分和不溶于酯酸乙酯的聚酯组分。不溶于酯酸乙酯的聚酯组分通过在造粒过程中和/或造粒之后将作为不溶于酯酸乙酯的聚酯组分前体的改性聚酯树脂延长和/或交联而获得。改性聚酯树脂通过使酸性组分和选自脂肪族二醇和脂环族二醇中的至少一种二醇化合物进行缩聚而获得,并且改性聚酯树脂的质均分子量是10,000到100,000。
在第四实施方式中,通过将包括含活性氢的化合物和能与该含活性氢的化合物反应的聚合物的调色剂材料溶解和/或分散在有机溶剂中以制备调色剂溶液之后,将该调色剂溶液在水性介质中乳化和/或分散以制备分散液,并且通过使含活性氢的化合物和能与含活性氢的化合物反应的聚合物反应以产生颗粒形式的胶粘基材,制备本发明的调色剂。能与含活性氢的化合物反应的聚合物是改性聚酯树脂,并且该改性聚酯树脂通过在催化剂的存在下将酸性组分和选自脂肪族二醇和脂环族二醇中的至少一种二醇化合物进行缩聚而获得,并且改性聚酯树脂的质均分子量是10,000到100,000。
上述第一、第二、第三和第四实施方式中的各调色剂能同时实现优异的低温定影性能和抗反印性,以形成适当的高分辨率图像。
附图说明
图1是显示本发明示范性处理盒的示意框图。
图2是显示本发明示范性成像装置的示意框图。
图3是显示本发明另一个示范性成像装置的示意框图。
图4是显示本发明另一个示范性成像装置的示意框图。
图5是显示本发明另一个示范性成像装置的示意框图。
图6是显示本发明另一个示范性成像装置的示意框图。
图7是图6的成像元件部分的放大图。
图8是进一步显示本发明另一个示范性成像装置的示意框图。
图9是显示用于本发明成像装置的示范性定影装置的示意图。
具体实施方式
(调色剂)
在第一实施方式中,本发明的调色剂至少包括粘合剂树脂和着色剂,并且该粘合剂树脂包括通过将衍生自前体(A)的一次改性聚酯(B)进行交联和/或延长获得的树脂,该前体(A)是平均分子量为10,000到90,000,并且优选为10,000到50,000的聚酯。
一次改性聚酯(B)的平均分子量优选为10,000到100,000。
通过将常用聚酯(A)进行交联获得的调色剂具有接近70℃的玻璃化转变温度,并且如果定影辊的温度降低使用,则调色剂不能充分熔化,导致定影不足。
更高分子量的聚酯用作本发明的调色剂的聚酯(A),作为聚合反应的前体。这可以将玻璃化转变温度降低到接近调色剂的定影温度的下限,并且即使在热反印产生温度的范围内也使得玻璃化转变温度Tg可以保持耐热储存性能,从而有助于进一步改善低温定影性能和保持耐热储存性能。
优选的是使用玻璃化转变温度为30℃到50℃并且更优选为30℃到40℃的聚酯(A)作为聚合反应的前体材料。
玻璃化转变温度(Tg)通过由Rigaku Industrial Corp.制造的RigakuTHRMOFLEX TG8110测量,升温速率为10℃/分。
而且,分子量通过GPC(凝胶渗透色谱法)测量,如下所述。在40℃的加热室中使柱稳定,使THF作为溶剂流入保持在该温度下的柱中,流速为1ml/分,并且注入50μl到200μl的树脂的THF样品溶液进行测量,将树脂的THF样品溶液调整为具有0.05质量%到0.6质量%的样品密度。关于样品的分子量的测量,样品的分子量分布是从使用几种单分散聚苯乙烯标准样品制备的标准曲线的对数值和计数之间的关系计算得到的。用于制备标准曲线的标准聚苯乙烯样品的实例包括由Pressure Chemical Co.或Toyo Soda Co.Ltd.制造的分子量为6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106和4.48×106的标准聚苯乙烯样品,并且适合的是至少使用约10种标准聚苯乙烯样品。并且将RI(折射率)检测器用作检测器。
关于通过将聚合反应的单元材料交联或延长获得的树脂的热性质,随着交联点之间距离增加,树脂的柔性增加,并且玻璃化转变温度(Tg)趋于降低。
通过将平均分子量为10,000到90,000的聚酯用作作为聚合反应的单元材料的前体(A),与通过使传统使用的聚酯交联获得的树脂相比,可以延长树脂的交联点之间的距离,并且可以软化树脂的性能。
因此,可以将玻璃化转变温度(Tg)降低到接近调色剂的定影温度的下限,并且提高低温定影性能。并且,由于在热反印温度范围内的调色剂的粘弹性可以保持在恒定的水平,因此可以获得能同时实现低温定影性能和抗热反印性的调色剂。
调色剂的玻璃化转变温度优选为40℃到55℃。
当玻璃化转变温度小于40℃时,在显影装置中可能发生调色剂堵塞或在光电导体上成膜,而当玻璃化转变温度大于55℃时,低温定影性能可能降低。
由于本发明的调色剂使用上述聚酯(A)作为前体材料,并且具有包括聚酯(A)作为交联单元的树脂,因此它能具有上述范围内的玻璃化转变温度,并且能将低温定影性能、耐热储存性能和高的耐久性结合起来。
同时,调色剂的玻璃化转变温度可以类似于聚酯树脂的玻璃化转变温度进行测量。
在第二和第三实施方式中,本发明的调色剂在水性介质中造粒,并且至少包括可溶于酯酸乙酯的聚酯组分和不溶于酯酸乙酯的聚酯组分,并且根据需要还包括其它组分。
当0.5质量%的聚酯树脂组分溶于酯酸乙酯中时,当在可见光区域的透射率为99.5%或以上时,就称该聚酯组分是可溶于酯酸乙酯的,而当透射率小于99.5%时,就称其是不溶于酯酸乙酯的。
同时,在第一实施方式中的“一次改性预聚物(B)”相当于在第二和第三实施方式中的“改性聚酯”,而在第一实施方式中的“二次改性聚酯”相当于在第二和第三实施方式中的“不溶于酯酸乙酯的聚酯组分”。
在第四实施方式中,本发明的调色剂包括含活性氢的化合物和能与该含活性氢的化合物反应的聚合物,并且根据需要还包括其它成分。
不溶于酯酸乙酯的聚酯组分包括质均分子量为10,000到100,000的改性聚酯树脂,它是不溶于酯酸乙酯的聚酯组分的前体。
第四实施方式的能与含活性氢的化合物反应的聚合物是质均分子量为10,000到100,000的改性聚酯树脂。
改性聚酯树脂通过在催化剂的存在下使酸性组分和选自脂肪族二醇和脂环族二醇中的至少一种二醇化合物进行缩聚而获得。
二醇化合物的实例包括1,4-丁二醇、丙二醇、乙二醇、二甘醇、新戊二醇和1,6-己二醇。这些可以单独或结合使用。
优选的是使用对苯二甲酸和间苯二甲酸中的至少一种作为酸性组分。
催化剂优选为Ti催化剂,并且其实例包括四丁氧基钛。
在缩聚反应时二醇化合物和酸性组分的混合比例没有特别限制,并且可以相应调节。例如,二醇化合物中的羟基[OH]对酸性组分中的羧基[COOH]的当量比([OH]/[COOH])优选为2/1到1/1,更优选为1.5/1到1/1,并且最优选为1.3/1到1.02/1。
改性聚酯树脂尤其优选的实例包括含异氰酸酯基的聚酯预聚物A。
含异氰酸酯基的聚酯预聚物A没有特别限制,并且可以根据用途选择。例如,含异氰酸酯基的聚酯预聚物A可以通过将聚酯树脂与多异氰酸酯(PIC)进行反应获得,该聚酯树脂是通过在催化剂的存在下使酸性组分和选自脂肪族二醇和脂环族二醇中的至少一种二醇化合物发生缩聚而获得的。
上述多异氰酸酯(PIC)没有特别限制,并且可以根据用途适当选择。多异氰酸酯(PIC)的实例是脂肪族多异氰酸酯,脂环族多异氰酸酯、芳族二异氰酸酯、芳族脂肪族二异氰酸酯、异氰尿酸酯、其苯酚衍生物、其用肟、己内酰胺等封端的产物。
脂肪族多异氰酸酯的实例是四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、2,6-二异氰酸酯己酸甲酯、八亚甲基二异氰酸酯、十亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、十四亚甲基二异氰酸酯、三甲基己烷二异氰酸酯、四甲基己烷二异氰酸酯等。脂环族多异氰酸酯的实例是异氟尔酮二异氰酸酯、环己基甲烷二异氰酸酯等。芳族二异氰酸酯的实例是甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、二亚苯基-4,4’-二异氰酸酯、4,4’-二异氰酸酯-3,3’-二甲基联苯、3-甲基二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、二苯醚-4,4’-二异氰酸酯等。芳族脂肪族二异氰酸酯的实例是α,α,α′,α′-四甲基二甲苯二异氰酸酯等。异氰尿酸酯的实例是三异氰酸烷基-异氰尿酸酯、三异氰酸环烷基-异氰尿酸酯等。
这些可以单独或结合使用。
在多异氰酸酯(PIC)和聚酯树脂反应时,定义为多异氰酸酯(PIC)中异氰酸酯基[NCO]与聚酯树脂中羟基[OH]的当量比[NCO]/[OH]的混合比例,通常优选为5/1到1/1,更优选为4/1到1.2/1,并且最优选为3/1到1.5/1。在该比例中[NCO]的摩尔比大于5的情况中,容易降低低温定影性能。在[NCO]的摩尔比小于1的情况中,容易降低抗反印性。
在含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)中的多异氰酸酯(PIC)含量没有特别限制,并且可以根据用途适当选择。它优选为0.5质量%到40质量%,更优选为1质量%到30质量%,并且最优选为2质量%到20质量%。
在含量小于0.5质量%的情况中,容易降低抗反印性,并且可能难以同时实现耐热储存性能和低温定影性能。在含量大于40质量%的情况中,容易降低低温定影性能。
在改性聚酯树脂中,基于JIS K1603的异氰酸酯基的含量比优选为2.0质量%;并且更优选为1.0质量%到2.0质量%。如果异氰酸酯基的含量比大于2.0质量%,则不能表现低温下的定影性能。
异氰酸酯基的含量比(NCO%)例如可以通过基于JIS K1603的方法测量。
该改性聚酯树脂的质均分子量优选为10,000到100,000,并且更优选10,000到50,000。如果质均分子量小于10,000,则不能表现低温定影性能,而如果质均分子量大于100,000,则由于粘度太大,难以造粒。
质均分子量可以由通过可溶于四氢呋喃(THF)的物质的凝胶渗透色谱法(GPC)对分子量分布进行测量而获得,如下所述。
首先,在内部温度为40℃的加热室中设置柱并使其稳固。在保持相同内部温度的同时,将作为柱溶剂的四氢呋喃(THF)以1ml/分的流速流入柱中。向该流体引入50μl到200μl的树脂样品的四氢呋喃溶液,其中将该树脂样品的浓度调整为0.05质量%到0.6质量%。然后测量树脂样品。在测量过程中,树脂样品的分子量分布是从由几种单分散的聚苯乙烯标准样品制备的标准曲线的对数值和计数之间的关系计算得到的。用于校准的标准聚酯样品是例如,分子量各自分别为6×102、2.1×102、4×102、1.75×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106和4.48×106的标准聚酯样品,它们均购自Pressure Chemical Co.或Toyo Soda Co.Ltd.,并且优选约10个标准聚酯样品。注意:折射率(RI)检测器可以用作上述测量中的检测器。
改性聚酯树脂的玻璃化转变温度(Tg)优选为10℃到50℃,并且更优选为30℃到50℃。
改性聚酯树脂的羟值优选为30mgKOH/g或以下,并且更优选为10mgKOH/g到25mgKOH/g。
改性聚酯树脂的酸值优选为0mgKOH/g到10mgKOH/g,并且更优选为0mgKOH/g到5mgKOH/g。
这些酸值和羟值可以通过JIS K0070中规定的方法测量。
改性聚酯树脂可以通过以下方法获得:将二醇化合物、酸性组分和钛催化剂放入装有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,在230℃下常压反应8小时,然后在10mmHg到15mmHg的减压下反应5小时,并且进一步与含异氰酸酯基的化合物反应。
在抗热反印性方面,不溶于酯酸乙酯的聚酯组分优选在分子链中具有交联点。并且在抗热反印性方面,不溶于酯酸乙酯的聚酯组分优选包含凝胶组分。
本文中的凝胶组分可以用有机溶剂通过Soxhlet萃取进行测量。
调色剂材料至少包括可以通过将含活性氢的化合物、改性聚酯树脂和可溶于酯酸乙酯的聚酯组分反应获得的胶粘基材以及防粘剂和着色剂,并且根据需要还包括其它成分如树脂微粒和电荷控制剂,其中改性聚酯树脂是能与含活性氢的化合物反应的聚合物。
-胶粘基材-
胶粘基材对记录介质如纸表现出胶粘性能,其至少包括由含活性氢基的化合物、改性聚酯树脂和可溶于酯酸乙酯的聚酯组分在水性介质中反应产生的胶粘聚合物,其中改性聚酯树脂是能与含活性氢基的化合物反应的聚合物,并且其还可以包括从已知的粘合剂树脂中适当选择的粘合剂树脂。
胶粘基材的质均分子量没有特别限制,并且可以根据用途适当调节。优选为1,000或以上,更优选为2,000到10,000,000,并且最优选为3,000到1,000,000。在胶粘基材的质均分子量小于1,000的情况中,容易对抗反印性产生不利影响。
--含活性氢基的化合物--
在含活性氢基的化合物和能与该化合物反应的聚合物在水性介质中进行延长反应或交联反应时,含活性氢基的化合物用作延长引发剂或交联剂。
含活性氢基的化合物没有特别限制,只要它包括活性氢基,并且可以根据用途适当选择。在作为能与含活性氢基的化合物反应的聚合物的改性聚酯树脂是含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)的情况中,含活性氢基的化合物优选选自(B)胺,因为通过与含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)的延长反应、交联反应等能增加分子量。
活性氢基没有特别限制,并且可以根据用途适当选择。活性氢基的实例是羟基如醇羟基、酚羟基等、氨基、羧基、巯基等,它们可以单独或者两种或更多种结合使用。在这些中,尤其优选醇羟基。
(B)胺没有特别限制,并且可以根据用途适当选择。(B)胺的实例是(B1)二元胺化合物、(B2)三元或更多元胺化合物、(B3)氨基醇、(B4)氨基硫醇、(B5)氨基酸和(B6)通过将B1到B5的氨基封端的化合物。
这些可单独或两种或更多种结合使用。在这些胺中,尤其优选(B1)二元胺化合物,和(B1)二元胺化合物与(B2)三元或更多元胺化合物的混合物。
(B1)二元胺化合物的实例是:芳族二胺如苯二胺、二乙基甲苯二胺、4,4′-二氨基二苯甲烷;脂环族二胺如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;以及脂肪族二胺如乙二胺、四亚甲基二胺和六亚甲基二胺。
(B2)三元或更多元胺化合物的实例是二亚乙基三胺和三亚乙基四胺等。
(B3)氨基醇的实例是乙醇胺和羟乙基苯胺等。
(B4)氨基硫醇的实例是氨乙基硫醇、氨丙基硫醇等。
(B5)氨基酸的实例是丙氨酸、氨基己酸等。
(B6)通过将B1到B5的氨基封端的化合物的实例是:由上述B1到B5的胺和酮如丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮获得的酮亚胺化合物;唑烷化合物等。
为了使含活性氢基的化合物和能与含活性氢基的化合物反应的聚合物的交联和/或延长反应停止,可以根据需要使用反应终止剂以控制所要获得的胶粘基材的分子量。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;上述成分被封端的化合物,如酮亚胺化合物等。
(B)胺和含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)的混合比例,定义为含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)中的异氰酸酯基[NCO]与(B)胺中胺基[NHx]的当量比[NCO]/[NHx],其优选为1/3到3/1,更优选为1/2到2/1,并且最优选为1/1.5到1.5/1。当[NCO]/[NHx]小于1/3时,低温定影性能可能降低。另一方面,当[NCO]/[NHx]大于3/1时,脲改性聚酯的分子量变低,由此降低抗热反印性。
--可溶于酯酸乙酯的聚酯组分--
可溶于酯酸乙酯的聚酯组分没有特别限制,并且可以相应地选择,其实例包括多元醇(PO)和多元羧酸(PC)的缩聚物。可溶于酯酸乙酯的聚酯组分部分优选与不溶于酯酸乙酯的聚酯组分相容,换言之,它们在低温定影性能和抗热反印性方面具有彼此相容的相似结构。
基于GPC(凝胶渗透色谱法)的四氢呋喃可溶性物质的分子量分布,可溶于酯酸乙酯的聚酯组分的质均分子量(Mw)优选为1,000到30,000,并且更优选为1,500到15,000。如果质均分子量(Mw)小于1,000,则如上所述的质均分子量(Mw)小于1,000的组分的含量需要为8质量%到28质量%,因为耐热储存性能可能降低。同时,如果质均分子量(Mw)大于30,000,则低温定影性能可能降低。
可溶于酯酸乙酯的聚酯组分的标准玻璃化转变温度为30℃到70℃,优选为35℃到70℃,更优选为35℃到50℃,并且最优选为35℃到45℃。当玻璃化转变温度小于30℃时,调色剂的耐热储存性能可能降低,而当它大于70℃时,低温定影性能可能不足。
可溶于酯酸乙酯的聚酯组分的酸值优选为1.0mgKOH/g到50.0mgKOH/g,更优选为1.0mgKOH/g到45.0mgKOH/g,并且最优选为15.0mgKOH/g到45.0mgKOH/g。通常,通过提供调色剂的酸值,可以使其带负电。
当该调色剂包含可溶于酯酸乙酯的聚酯组分时,不溶于酯酸乙酯的聚酯组分与可溶于酯酸乙酯的聚酯组分的混合质量比优选为5/95到25/75,并且更优选为10/90到25/75。
如果可溶于酯酸乙酯的聚酯组分的混合质量比大于95,则抗热反印性可能降低,并且难以同时实现耐热储存性能和低温定影性能。如果混合质量比小于25,光泽可能降低。
-其它组分-
其它组分没有特别限制,并且可以根据用途适当选择。要包括的其它组分是例如,着色剂、防粘剂、电荷控制剂、细无机颗粒、流动性改进剂、清洁改进剂、磁性材料、金属皂等。
着色剂没有特别限制,并且可以根据用途从常规的染料和颜料中适当选择。着色剂的实例是炭黑、苯胺黑染料、铁黑、萘酚黄S、汉沙黄(10G、5G和G)、镉黄、氧化铁黄、黄赭石、黄丹、钛黄、多偶氮黄、油溶黄、汉沙黄(GR、A、RN、R)、颜料黄L、联苯胺黄(G、GR)、永久黄(NCG)、硫化坚牢黄(Vulcan Fast Yellow)(5G、R)、酒石黄色淀、喹啉黄色淀、蒽烯黄(anthrasaneyellow)BGL、异吲哚啉黄、铁丹、铅丹、铅朱红、镉红、镉汞红、锑朱红、永久红4R、巴拉红(para red)、菲舍尔红(fiser red)、对氯邻硝基苯胺红、立索尔坚牢猩红G、亮坚牢猩红、亮洋红BS、永久红(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH),坚牢猩红VD、硫化坚牢品红B、亮猩红G、立索尔品红GX、永久红F5R、亮胭脂红6B、颜料猩红3B、枣红5B、甲苯胺栗色、永久枣红F2K、海利厄枣红BL(Helio Bordeaux BL)、枣红10B、BON浅栗色、BON中栗色、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)、油溶橙、钴蓝、青天蓝、碱性蓝色淀、孔雀蓝色淀、维多利亚蓝色淀、不含金属的酞菁蓝、酞菁蓝、坚牢天蓝、阴丹士林蓝(RS、BC)、靛蓝、群青蓝、铁蓝、蒽醌蓝、坚牢紫B、甲基紫色淀、钴紫、锰紫、二烷紫、蒽醌紫、铬绿、锌绿、氧化铬、翠绿、翡翠绿、颜料绿B、萘酚绿B、绿金、酸性绿色淀、孔雀绿色淀、酞菁绿、蒽醌绿、二氧化钛、锌花、锌钡白等。这些可以单独或两种或更多种结合使用。
调色剂的着色剂含量没有特别限制,并且可以根据用途适当调节。着色剂含量优选为1质量%到15质量%,并且更优选为3质量%到10质量%。
在着色剂含量小于1质量%的情况下,容易降低调色剂的着色力。在着色剂含量大于15质量%的情况下,容易对调色剂颗粒中的着色剂的分散性产生不利影响,这导致降低调色剂的着色力和充电能力。
着色剂可以与树脂复合用作母料。所用的树脂没有特别限制,并且可以根据用途适当选择。母料中的粘合剂树脂的实例是苯乙烯或其取代的聚合物、苯乙烯共聚物、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、聚丙烯酸酯树脂、松香、改性松香、萜烯树脂、脂肪烃树脂、脂环烃树脂、芳族石油树脂、氯化石蜡、石蜡等。这些可以单独或两种或更多种结合使用。
苯乙烯或其取代聚合物的实例是聚酯树脂、聚苯乙烯、聚对氯苯乙烯、聚乙烯基甲苯等。苯乙烯共聚物的实例是苯乙烯-对氯苯乙烯共聚物、苯乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-乙烯基甲苯共聚物、苯乙烯-乙烯基萘共聚物、苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸辛酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-甲基-α-氯甲基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-乙烯基甲基酮共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共聚物、苯乙烯-丙烯腈-茚共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物等。
例如通过在高剪切力下将用于母料的树脂和着色剂混合或捏合,制备母料。在该过程中,优选添加有机溶剂以便增强着色剂和树脂之间的相互作用。此外,还优选闪蒸法(flashing method)制备母料,因为颜料可以以湿滤饼而不干燥的形式采用。在闪蒸法中,该颜料和水的水性浆料与树脂和有机溶剂混合或捏合在一起,将着色剂逐渐转移到树脂中,然后除去水和有机溶剂。对于上述混合或捏合,适当使用高剪切力的分散装置如三辊式研磨机等。
防粘剂没有特别限制,并且可以根据用途从常规的防粘剂中适当选择,例如优选为蜡等。
蜡的实例是含羰基的蜡、聚烯烃蜡、长链烃等。这些中的每一种均可单独或两种或更多种结合使用。在这些实例中,优选含羰基的蜡。
含羰基的蜡的实例是多链烷酸酯(polyalkanoic ester)、多链烷醇(polyalkanol)酯、多链烷酸酰胺、多烷基酰胺、二烷基酮等。多链烷酸酯的实例是巴西棕榈蜡、褐煤蜡、三羟甲基丙烷三山萮酸酯、季戊四醇四山萮酸酯、季戊四醇二醋酸酯二山萮酸酯、甘油三山萮酸酯、十八烷-1,18-二醇二硬脂酸酯等。多链烷醇酯的实例是偏苯三酸三硬脂酯、马来酸二硬脂酯等。多链烷酸酰胺的实例是二山萮基酰胺等。多烷基酰胺的实例是偏苯三酸三硬脂酰胺等。二烷基酮的实例是二硬脂基酮等。在这些含羰基的蜡中,尤其优选多链烷酸酯。
聚烯烃蜡的实例是聚乙烯蜡、聚丙烯蜡等。
长链烃的实例是石蜡、Sasol蜡等。
防粘剂的熔点没有特别限制,并且可以根据用途适当选择。优选为40℃到160℃,更优选为50℃到120℃,并且进一步更优选为60℃到90℃。在熔点小于40℃的情况下,对蜡的耐热储存性能产生不利影响。在熔点大于160℃的情况下,在定影时容易导致在相对低的温度下冷反印。在比蜡的熔点高20℃的温度下测量时,蜡的熔体粘度优选为5cps到1,000cps,并且更优选为10cps到100cps。在熔体粘度小于5cps的情况下,防粘性能易于不足。另一方面,在熔体粘度大于1,000cps的情况下,可能无法提高抗热反印性和低温定影性能。
调色剂中的防粘剂的含量没有特别限制,并且可以根据用途适当选择。防粘剂的含量优选为0质量%到40质量%,并且更优选为3质量%到30质量%。当含量高于40质量%时,调色剂的流动性可能降低。
电荷控制剂没有特别限制,并且可以根据用途从通常可得到的那些中适当选择。电荷控制剂优选由颜色接近于透明和/或白色的材料形成,因为着色的电荷控制剂可能改变调色剂的色调,或对调色剂的色调产生不利影响。
电荷控制剂的实例是三苯基甲烷染料、钼酸螯合物颜料、若丹明染料、烷氧基胺、季铵盐如氟改性季铵盐、烷基酰胺、单质磷或其化合物、单质钨或其化合物、氟活化剂、水杨酸金属盐、水杨酸衍生物金属盐等。这些中可以选择一者或两种或更多种结合。
本发明使用的电荷控制剂还可以选自市售产品。其具体实例是季铵盐Bontron P-51、α-萘酚酸金属络合物Bontron E-82、水杨酸金属络合物BontronE-84和酚缩合物Bontron E-89(Orient Chemical Industries,Ltd.);季铵盐钼络合物TP-302和TP 415(Hodogaya Chemical Co.);季铵盐Copy Charge PSYVP2038、三苯基甲烷衍生物Copy Blue PR以及季铵盐Copy Charge NEGVP2036和Copy Charge NX VP434(Hoechst Ltd.);硼金属络合物LRA-901和LR-147(Japan Carlit Co.,Ltd.)、喹吖啶酮、偶氮颜料和其它具有官能团如磺酸基、羧基的高分子量化合物和季铵盐等。
电荷控制剂可以在与母料捏合之后溶解和/或分散在调色剂材料中。电荷控制剂还可以在与调色剂材料一起溶解和/或分散在有机溶剂时添加。此外,电荷控制剂还可以在制备调色剂颗粒之后固定到调色剂颗粒的表面上。
调色剂中电荷控制剂的含量取决于粘合剂树脂的种类、是否存在添加剂和分散方法,并且不统一限制;优选对于100质量份粘合剂树脂,使用0.1质量份到10质量份的电荷控制剂,并且更优选为0.2质量份到5质量份的电荷控制剂。在含量小于0.1质量份的情况下,不能适当地控制电荷。在电荷控制剂含量大于10质量份的情况下,调色剂的电荷能力变得太大,这降低电荷控制剂本身的作用,并且增加了与显影辊的静电引力,导致显影剂流动性和图像密度降低。
-树脂微粒-
树脂微粒没有特别限制,并且其材料可以根据用途从常规的树脂中适当地选择,只要树脂能在水相中形成水性分散体。树脂微粒可以由热塑性树脂或热固性树脂形成。树脂微粒的材料的实例是乙烯基树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、有机硅树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、苯胺树脂、离子键树脂、聚碳酸酯树酯等,并且在它们之中,尤其优选乙烯基树脂。这些中可以选择一者或两种或更多种结合,用作树脂微粒。在这些实例中,树脂微粒优选由选自乙烯基树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂和聚酯树脂中的一种形成,因为可以容易地获得球形细树脂颗粒的水性分散体。
乙烯基树脂是其中乙烯基单体单聚或共聚的聚合物。乙烯基树脂的实例是苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯树脂、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、苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物等。
而且,更细的树脂颗粒可以由包括具有至少两个或更多个不饱和基团的单体的共聚物形成。具有两个或更多个不饱和基团的单体没有特别限制,并且可以根据用途选择。这种单体的实例是甲基丙烯酸的环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐(Sanyo Kasei Co.,Ltd.的Eleminol RS-30)、二乙烯基苯、己烷-1,6-二醇丙烯酸酯等。
该树脂微粒根据从常规方法中适当选择的方法通过将上述列举的单体聚合而形成。优选以树脂微粒的水性分散体形式获得树脂微粒。这种水性分散体的制备方法的实例如下(1)-(8):
(1)一种树脂微粒的水性分散体的制备方法,其中,在乙烯基树脂的情况中,通过悬浮聚合方法、乳化聚合方法、接种聚合方法或分散聚合方法将作为原料的乙烯基单体聚合;
(2)一种树脂微粒水性分散体的制备方法,其中在加聚和/或缩合树脂如聚酯树脂、聚氨酯树脂或环氧树脂的情况中,在分散剂的存在下将前体(单体、低聚物等)或其溶剂溶液分散在水性介质中,并且连续加热,或添加固化剂以使其固化,由此获得树脂微粒的水性分散体;
(3)一种树脂微粒水性分散体的制备方法,其中在加聚和/或缩合树脂如聚酯树脂、聚氨酯树脂或环氧树脂的情况中,将任选的乳化剂溶于前体(单体、低聚物等)或其溶剂溶液(优选为液体,或通过加热液化)中,并且然后对其添加水,以引起相转化乳化作用,由此获得树脂微粒的水性分散体;
(4)一种树脂微粒水性分散体的制备方法,其中将先通过聚合方法制备的树脂通过粉碎机如机械旋转型、喷射型等粉碎机粉碎,该聚合方法是加成聚合、开环聚合、加聚、加成缩合或缩聚中的任何一种,将如此获得的树脂粉末分级,获得树脂微粒,然后在任选的分散剂的存在下,将树脂微粒分散在水性介质中,由此获得树脂微粒的水性分散体;
(5)一种树脂微粒水性分散体的制备方法,其中将先通过聚合方法制备的树脂溶于溶剂中,由此获得树脂溶液,该聚合方法是加成聚合、开环聚合、加聚、加成缩合或缩聚中的任何一种,将该树脂溶液以薄雾的形式喷射,从而获得树脂微粒,然后在任选的分散剂的存在下将如此获得的树脂微粒分散在水性介质中,由此获得树脂微粒的水性分散体;
(6)一种树脂微粒水性分散体的制备方法,其中将先通过聚合方法制备的树脂溶于溶剂中,由此获得树脂溶液,该聚合方法是加成聚合、开环聚合、加聚、加成缩合或缩聚中的任何一种,将该树脂溶液在加热并且溶解之后通过添加不良溶剂或冷却进行沉淀,连续除去溶剂,由此获得树脂微粒,然后在任选的分散剂的存在下,将如此获得的树脂微粒分散在水性介质中,由此获得树脂微粒的水性分散体;
(7)一种树脂微粒水性分散体的制备方法,其中将先通过聚合方法制备的树脂溶于溶剂中,由此获得树脂溶液,该聚合方法是加成聚合、开环聚合、加聚、加成缩合或缩聚中的任何一种,在任选的分散剂的存在下将该树脂溶液分散在水性介质中,然后通过加热或减压除去溶剂,由此获得树脂微粒的水性分散体;
(8)一种树脂微粒水性分散体的制备方法,其中将先通过聚合方法制备的树脂溶于溶剂中,由此获得树脂溶液,该聚合方法是加成聚合、开环聚合、加聚、加成缩合或缩聚中的任何一种,将任选的乳化剂溶于该树脂溶液中,然后向该树脂溶液中添加水,以引起相转化乳化作用,由此获得树脂微粒的水性分散体;
调色剂的实例包括通过已知方法如悬浮聚合法、乳液团聚法、乳液分散法等生产的调色剂。优选通过在有机溶剂中溶解包括含活性氢基的化合物和作为与该化合物反应的聚合物的改性聚酯树脂的调色剂材料,以制备调色剂溶液,将该调色剂溶液分散在水性介质,以便形成分散体,使含活性氢基的化合物和作为与该化合物反应的聚合物的改性聚酯树脂反应,以便形成颗粒形式的胶粘基材,并且除去有机溶剂。
-调色剂溶液-
调色剂溶液通过将调色剂材料溶解在有机溶剂中制备。
--有机溶剂--
有机溶剂没有特别限制,并且可以相应地选择,只要该有机溶剂能使调色剂材料溶解和/或分散在其中。在容易从溶液或分散体中除去的方面看,优选的是:有机溶剂是沸点小于150℃的挥发性有机溶剂。其合适的实例是甲苯、二甲苯、苯、四氯化碳、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、三氯乙烯、三氯甲烷、一氯代苯、二氯乙烷、醋酸甲酯、醋酸乙酯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮等。在这些溶剂中,优选甲苯、二甲苯、苯、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、三氯甲烷、四氯化碳,并且更优选酯酸乙酯。这些溶剂可以单独或结合使用。
有机溶剂的使用量没有限制,并且可以相应地调节。相对于100质量份的调色剂材料优选40质量份到300质量份,更优选60质量份到140质量份,并且最优选80质量份到120质量份。
-分散体-
通过将调色剂溶液分散在水性介质中制备分散体。
当调色剂溶液分散在水性介质中时,在水性介质中形成调色剂溶液的分散成分(油滴)。
--水性介质--
水性介质没有特别限制,并且可以从已知的介质如水、能与水混溶的溶剂和其组合中选择。在这些中,尤其优选水。
能与水混溶的溶剂没有特别限制,只要它能与水混溶,并且其实例包括醇、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、溶纤剂、低级酮等。
醇的实例包括甲醇、异丙醇、乙二醇等。低级酮的实例包括丙酮、甲基乙基酮等。
这些可以单独或结合使用。
优选在搅拌的同时将调色剂溶液分散在水性介质中。
分散的方法没有特别限制,并且可以选自已知的分散器如低速剪切分散器、高速剪切分散器、摩擦分散器、高压射流分散器、超声波分散器等。在这些中,优选高速剪切分散器,因为它能够将分散成分(油滴)的粒径控制在2μm到20μm内。
当使用高速剪切分散器时,转速、分散时间、分散温度等条件没有特别限制,并且可以相应调节。旋转频率优选为1,000rpm到30,000rpm,并且更优选为5,000rpm到20,000rpm。对于间歇方法,分散时间优选为0.1分钟到5分钟。分散温度在加压下优选为0℃到150℃,并且更优选为40℃到98℃。一般而言,在高分散温度下更容易进行分散。
其中通过生产颗粒形式的胶粘基材来生产调色剂的用于调色剂生产的示范性方法如下所述。
在其中通过生产颗粒形式的胶粘基材生产调色剂的方法中,进行例如,水性介质相的制备、调色剂溶液的制备、分散体的制备、水性介质的添加等,如改性聚酯树脂(预聚物)的合成或含活性氢基的化合物的合成等,所述改性聚酯树脂与含活性氢基的化合物反应。
水性介质相的制备可以例如通过将树脂微粒分散在水性介质中来进行。向水性介质中添加的树脂微粒的量没有限制,并且可以相应调节,例如优选为0.5质量%到10质量%。
调色剂溶液的制备可以通过将调色剂材料如含活性氢基的化合物、作为与该含活性氢基的化合物反应的聚合物的改性聚酯树脂、着色剂、防粘剂、电荷控制剂和可溶于酯酸乙酯的聚酯组分等溶解和/或分散在有机溶剂中来进行。
在水性介质相的制备中,当树脂微粒被分散在水性介质中时,可以将除了含活性氢基的化合物和作为与该含活性氢基的化合物反应的聚合物的改性聚酯树脂(预聚物)以外的这些调色剂材料添加并共混在水性介质中,或在调色剂溶液加入到水性介质相时,将它们与调色剂溶液一起加入到水性介质相中。
可以通过将先制备的调色剂溶液乳化或分散在先制备的水性介质相中制备分散体。在乳化和/或分散时,使含活性氢基的化合物和作为与该含活性氢基的化合物反应的聚合物的改性聚酯树脂进行延长和/或交联反应,由此形成胶粘基材。通过如下方法,形成胶粘基材(例如上述脲改性聚酯),例如(1)将含有改性聚酯树脂(例如含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A))的调色剂溶液与含活性氢基的化合物(例如(B)胺)一起乳化和/或分散在水性介质相中,以便形成分散体,所述改性聚酯树脂是与含活性氢基的化合物反应的聚合物,然后在水性介质相中将含活性氢基的化合物和与该化合物反应的聚合物进行延长和/或交联反应;(2)将调色剂溶液乳化和/或分散在先添加有含活性氢基的化合物的水性介质中,以形成分散体,然后在水性介质相中将含活性氢基的化合物和与该化合物反应的聚合物进行延长和/或交联反应;(3)在将调色剂溶液添加在水性介质中并且混合之后,依次向其中添加含活性氢基的化合物,以形成分散体,然后使含活性氢基的化合物和与该化合物反应的聚合物在水性介质相中分散颗粒的界面上进行延长和/或交联反应。
在方法(3)中,应该注意:改性聚酯树脂优选在形成调色剂颗粒的表面上形成,因此可以在调色剂颗粒中产生浓度梯度。
通过乳化和/或分散形成胶粘基材的反应条件没有特别限制,并且可以结合含活性氢基的化合物和作为与该含活性氢基的化合物反应的聚合物的改性聚酯树脂相应调节。合适的反应时间优选为10分钟到40小时并且更优选为从2小时到24小时。合适的反应温度优选为0℃到150℃,并且更优选为40℃到98℃。
在水性介质相中稳定形成包括含活性氢基的化合物和作为与该含活性氢基的化合物反应的聚合物的改性聚酯树脂(例如含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A))的分散体的合适方法为例如以下方法:其中将由溶解和/或分散在有机溶剂中的调色剂材料如作为与含活性氢基的化合物反应的聚合物的改性聚酯树脂(例如含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A))、着色剂、防粘剂、电荷控制剂、可溶于酯酸乙酯的聚酯组分等产生的调色剂溶液添加到水性介质相中,并且通过剪切力分散。分散方法的细节如上所述。
在制备分散液的过程中,相应地优选使用分散剂,以便稳定分散成分(由调色剂溶液制成的油滴),以获得预定形状的分散颗粒,并且使分散颗粒的粒径分布变窄。分散剂没有特别限制,并且可以根据用途适当选择。分散剂的实例包括表面活性剂、几乎不溶于水的无机分散剂、聚合保护胶体等。这些分散剂可以单独或结合使用。在这些分散剂中,优选表面活性剂。
表面活性剂的实例是:阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性表面活性剂等。
阴离子表面活性剂的实例是烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、磷酸酯等。在它们之中,优选具有氟烷基的阴离子表面活性剂。具有氟烷基的阴离子表面活性剂的实例是具有2-10个碳原子的氟烷基羧酸或其金属盐、全氟辛烷磺酰基谷氨酸二钠、3-{ω-氟烷基(C6到C11)氧基)-1-烷基(C3至C4)磺酸钠、3-{ω-氟烷酰基(C6到C8)-N-乙氨基}-1-丙烷磺酸钠、氟烷基(C11到C20)羧酸或其金属盐、全氟烷基(C7到C13)羧酸或其金属盐、全氟烷基(C4到C12)磺酸或其金属盐、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(C6到C10)砜酰胺丙基三甲基铵盐、全氟烷基(C6到C10)-N-乙基磺酰基甘氨酸的盐、单全氟烷基(C6到C16)乙基磷酸酯等。市售的具有氟烷基的表面活性剂的实例为:Surflon S-111、S-112和S-113(Asahi Glass Co.);Frorard FC-93、FC-95、FC-98和FC-129(Sumitomo 3M Ltd.);Unidyne DS-101和DS-102(Daikin Industries,Ltd.);Megafac F-110、F-120、F-113、F-191、F-812和F-833(Dainippon Ink and Chemicals,Inc.);ECTOP EF-102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201和204(Tohchem Products Co.);Futargent F-100和F150(Neos Co.)。
阳离子表面活性剂的实例是胺盐、季铵盐等。胺盐的实例是烷基胺盐、氨基醇脂肪酸衍生物、多胺脂肪酸衍生物、咪唑啉等。季铵盐的实例是烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苄基铵盐、吡啶鎓盐、烷基异喹啉鎓盐、苄索氯铵等。在它们之中,优选实例是具有氟烷基的伯、仲或叔脂肪族胺酸、脂肪族季铵盐如全氟烷基(C6到C10)砜酰胺丙基三甲基铵盐、苯甲烃铵盐、苄索氯铵、吡啶鎓盐、咪唑啉鎓盐等。其市售产品的具体实例是Surflon S-121(Asahi Glass Co.)、Frorard FC-135(Sumitomo 3M Ltd.)、Unidyne DS-202(Daikin Industries,Ltd.)、Megafac F-150和F-824(DainipponInk and Chemicals,Inc.)、Ectop EF-132(Tohchem Products Co.)和FutargentF-300(Neos Co.)。
非离子表面活性剂的实例是脂肪酸酰胺衍生物、多元醇衍生物等。
两性表面活性剂的实例是丙氨酸、十二烷基二(氨基乙基)甘氨酸、二(辛基氨基乙基)甘氨酸、N-烷基-N,N-二甲基氨甜菜碱等。
难溶于水的无机分散剂的实例是磷酸三钙、碳酸钙、氧化钛、胶体二氧化硅、羟基磷灰石等。
聚合保护胶体的实例是酸、具有羟基的(甲基)丙烯酰基单体、乙烯醇或其醚、乙烯醇和具有羧基的化合物的酯、酰胺化合物或其羟甲基化合物、氯化物、具有氮原子或其杂环的单聚物或共聚物、聚氧乙烯、纤维素等。
酸的实例是丙烯酸、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、马来酸酐等。具有羟基的(甲基)丙烯酰基单体的实例是丙烯酸-β-羟乙基酯、甲基丙烯酸-β-羟乙基酯、丙烯酸-β-羟丙基酯、甲基丙烯酸-β-羟丙基酯、丙烯酸-γ-羟丙基酯、甲基丙烯酸-γ-羟丙基酯、丙烯酸-3-氯-2-羟丙基酯、甲基丙烯酸-3-氯-2-羟丙基酯、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、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺等。乙烯醇或其醚的实例是乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚、乙烯基丙基醚等。乙烯醇和具有羧基的化合物的酯的实例是醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯等。酰胺化合物或其羟甲基化合物的实例是丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙酰丙酮丙烯酰胺酸或其羟甲基等。氯化物的实例是丙烯酰氯、甲基丙烯酰氯等。具有氮原子或其杂环的单聚物或共聚物的实例是乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咪唑、乙烯亚胺等。聚氧乙烯的实例是聚氧乙烯、聚氧丙烯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧丙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺、聚氧丙烯烷基酰胺、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯月桂基苯基醚、聚氧乙烯硬脂基苯基酯、聚氧乙烯壬基苯基酯等。纤维素的实例是甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素等。
在分散体的制备中,如有必要,使用分散稳定剂。分散稳定剂是例如酸,如磷酸钙、碱溶性化合物等。
在使用分散稳定剂的情况下,分散稳定剂通过酸如盐酸溶解,然后通过用水洗涤,或通过酶分解,由此从微粒中除去。
在分散体的制备中,如有必要,使用延长和/或交联反应的催化剂。催化剂是例如月桂酸二丁基锡、月桂酸二辛基锡等。
例如通过以下方法(1)-(2)从所获得的分散体(乳化浆料)中除去有机溶剂:
(1)逐渐升高分散体的温度,并且完全蒸发并除去油滴中的有机溶剂;
(2)在干燥气氛中喷射乳化的分散体,从油滴中完全蒸发并除去不溶于水的有机溶剂,形成调色剂微粒,并且蒸发且除去水性分散剂。
一旦除去有机溶剂,则形成调色剂颗粒。洗涤调色剂颗粒,并且干燥,然后根据需要进行分级。分级例如通过旋风分离器、滗析器或溶液中的离心分离来进行。或者,在通过干燥获得粉末形式的调色剂颗粒之后进行分级。
将如此获得的调色剂颗粒与诸如着色剂、防粘剂、电荷控制剂等的颗粒混合,并且机械冲击,由此防止诸如防粘剂的颗粒从调色剂颗粒表面脱落。
进行机械冲击的方法的实例为:其中通过高速旋转叶轮进行冲击的方法,和其中通过将混合颗粒引入高速流体并且加快流体速度使颗粒相互碰撞或使复合颗粒碰撞在冲击板上以进行冲击的方法。用于这种方法的装置的实例是角磨机(angmill)(Hosokawamicron Corp.)、降低粉碎气压的改进I-型研磨机(Nippon Pneumatic Mfg.Co.,Ltd.)、混杂系统(Nara Machinery Co.,Ltd.)、Kryptron系统(Kawasaki Heavy Industries,Ltd.)、自动研钵等。
调色剂优选具有以下平均圆度、体均粒径(Dv)、体均粒径(Dv)与数均粒径(Dn)的比(Dv/Dn)、玻璃化转变温度(Tg)和形状系数SF-1和SF-2。
调色剂的平均圆度优选为0.90到0.97。平均圆度SR定义为:SR=(具有与颗粒投影面积相同面积的圆的周长/颗粒投影图像的边界长度)×100%,并且随着调色剂接近于球形时,圆度接近100%。高圆度的调色剂容易受到显影电场的影响,并且基于静电潜像的电场精确显影。
因此,可以形成具有适当的图像密度和优异的再现性的高分辨率图像。如果平均圆度小于0.90,则难以获得具有令人满意的转印性能且无尘的高质量图像。
调色剂的平均圆度可以通过流体型(flow-type)颗粒图像分析仪FPIA-2000(Sysmex Corp.)进行测量,如下所述。首先,在容器中向100ml到150ml预先除去杂质的水中添加0.1ml到0.5ml表面活性剂,优选烷基苯磺酸盐,作为分散剂,并且添加约0.1g到0.5g测量样品。使用超声波分散设备使已经分散有样品的悬浮液进行分散约1到3分钟,使分散体浓度为3,000颗粒/μl到10,000颗粒/μl。可以使用上述流体型颗粒图像分析仪测量调色剂颗粒的形状和分布。
调色剂的体均粒径(Dv)优选为3μm到8μm,更优选为4μm到7μm,并且最优选为5μm到6μm。本文中,体均粒径定义为:Dv=[(∑(nD3)/∑n]1/3,其中“n”表示颗粒数目,而“D”表示粒径。
在体均粒径小于3μm的情况下,由于在显影单元中长时间搅拌,双组分显影剂的调色剂容易熔融到载体表面上,并且可能降低载体的充电能力。单组分显影剂由于薄的调色剂层容易导致调色剂在显影辊上成膜,或熔融到部件如刮刀上。在体均粒径大于8μm的情况下,很少获得高分辨率和高质量的图像,并且当向显影剂中反复添加调色剂以补偿所消耗的调色剂时,平均调色剂粒径容易波动。
体均粒径(Dv)与数均粒径(Dn)的比(Dv/Dn)优选为1.25或以下,并且更优选为1.05到1.25。
通常,调色剂的粒径变小据称对于获得高分辨率和质量的图像是有利的,但是对于转印和清洁性能却不利。
如果体均粒径小于本发明的范围,则由于在显影单元中长时间搅拌,双组分显影剂的调色剂容易熔融到载体表面上,由此降低载体的充电能力,而单组分显影剂容易导致在显影辊上成膜,或熔融到部件如用于降低在显影辊上形成的调色剂层的厚度的刮刀上。并且这些现象对于细粉含量比大于本发明范围的调色剂是相同的。如果调色剂的粒径大于本发明的范围,则很少获得高分辨率和高质量的图像,并且当向显影剂中反复添加调色剂以补偿所消耗的调色剂时,平均调色剂粒径容易波动。并且相同的情况适用于当体均粒径与数均粒径的比大于1.25时的情况。
同时,当体均粒径与数均粒径的比(Dv/Dn)小于1.05时,在调色剂性能的稳定性和均匀带电量方面是有利的,然而调色剂的带电可能不足,并且清洁能力可能降低。
例如,通过Beckmann Coulter Inc.制造的孔径为100μm的粒径分析仪Coulter Counter TAII测量体均粒径Dv和体均粒径与数均粒径的比(Dv/Dn),使用分析软件Beckman Coulter Multisizer 3 Version 3.51进行观察研究。
调色剂的玻璃化转变温度优选为40℃到70℃。如果玻璃化转变温度小于40℃,则容易降低调色剂的耐热储存性能。如果玻璃化转变温度大于70℃,则容易降低低温定影性能。
可以通过Rigaku Industrial Corp.制造的TG-DSC系统TAS 100测量调色剂的玻璃化转变温度。
(形状系数SF-1和SF-2)
本发明的调色剂优选具有100到180的形状系数SF-1和100到180的形状系数SF-2。SF-1更优选为110到170,进一步更优选为120到160,并且最优选为130到150。SF-2更优选为110到170,进一步更优选为120到160,并且最优选为130到150。
形状系数SF-1和SF-2由以下方程式(1)和(2)表示:
SF-1={(MXLNG)2/AREA}×(100π/4) 式(1)
SF-2={(PERI)2/AREA}×(100π/4) 式(2)
当SF-1的值为100时,调色剂的形状为球形,并且随着SF-1的值增加,调色剂的形状变得更加不确定。而当SF-2的值是100时,在调色剂表面上没有凹凸,随着SF-2的值增加,调色剂表面上的凹凸变得明显。
形状系数SF-1是基于如下进行的分析由式(1)得到的计算值:随机抽样100个使用电子显微镜如Hitachi,Ltd.制造的FE-SEM(S-800)放大500倍的调色剂颗粒图像,并且在图像分析装置如Nexus制造的Nexus NEW CUBEver.2.5和Nireco Corp.制造的Luzex III中通过界面获取图像信息。
形状系数SF-2是基于如下进行的分析由式(2)得到的计算值:随机抽样50个使用电子显微镜放大3,500倍的调色剂颗粒图像,并且在图像分析装置中通过界面获取图像信息。
当形状系数SF-1和SF-2均接近100并且调色剂的形状接近球形时,调色剂之间或调色剂和图像承载部件之间的接触变成点接触,并且转印比增加,因为调色剂之间的吸引力减弱,导致流动性增加,并且调色剂和图像承载部件之间的粘附力也减弱。点的再现性也变得合适。同时,清洁裕度(cleaning margin)随着调色剂的形状系数SF-1和SF-2大到一定程度而增加,并且防止裂纹如清洁缺陷。因此,注意:形状系数SF-1和SF-2均优选为100到180,其中图像质量水平没有降低。
调色剂的着色没有特别限制,并且可以相应选择。例如,着色选自黑色调色剂、青色调色剂、品红色调色剂和黄色调色剂中的至少一种。各颜色的调色剂通过适当选择包含于其中的着色剂而获得。优选彩色调色剂。
(显影剂)
显影剂至少包括本发明的调色剂,并且包括其它成分如相应选择的载体。显影剂可以是单组分显影剂或双组分显影剂,并且当该显影剂用于符合近来信息处理速度提高的高速打印机时,在提高寿命方面优选双组分显影剂。
在使用调色剂的单组分显影剂的情况中,即使调色剂发生增加和减少,调色剂的粒径也较少波动,调色剂在显影辊上没有成膜,并且调色剂没有熔融到部件如用于使调色剂变薄的刮刀上,并且即使长时间使用(搅拌)显影单元,也可以获得适当且稳定的显影性能和图像。而且,在使用本发明调色剂的双组分显影剂的情况中,即使调色剂发生增加和减少,显影剂中调色剂的粒径也较少波动,并且即使长时间在显影单元中搅拌,也可以获得适当且稳定的显影性能。
载体没有特别限制,并且可以相应选择,并且优选具有芯材和涂布到该芯材上的树脂层的载体。
芯材的材料没有特别限制,并且可以从已知的芯材中选择。例如,优选50emu/g到90emu/g的锰-锶(Mn-Sr)材料和锰-镁(Mn-Mg)材料,并且在保证图像密度方面优选高磁化材料如铁粉(100emu/g或以上)和磁铁矿(75emu/g到120emu/g)。而且,优选低磁化材料如30emu/g到80emu/g的铜-锌(Cu-Zn),因为可以使其中调色剂作为磁刷的对光电导体的冲击变弱,并且有利于更高的图像质量。这些可以单独或结合使用。
芯材的体均粒径(D50)优选为10μm到200μm,并且更优选为40μm到100μm。
当平均粒径(体均粒径(D50))小于10μm时,载体粒径分布中细粉的量增加,而每个颗粒的磁化降低,导致载体散开。当平均粒径大于200μm时,比表面积降低,并且导致载体散开。因此,对于具有许多实地部分的全色图像而言,尤其是实地部分的再现性可能不足。
树脂层的材料没有特别限制,并且可以从已知的树脂中相应选择。实例包括氨基树脂、聚乙烯基树脂、聚苯乙烯树脂、卤代烯烃树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树酯、聚乙烯树脂、聚氟乙烯树脂、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的共聚物、氟三元共聚物如四氟乙烯、偏二氟乙烯和非氟单体的三元共聚物以及有机硅树脂。这些可以单独或结合使用。
氨基树脂的实例包括脲甲醛树脂、三聚氰胺树脂、苯并胍胺树脂、尿素树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂等。聚乙烯基树脂的实例包括丙烯酸类树脂、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、聚乙烯醇缩丁醛树脂等。聚苯乙烯树脂的实例包括聚苯乙烯树脂、苯乙烯-丙烯酸类共聚物树脂等。卤代烯烃树脂的实例包括聚氯乙烯等。聚酯树脂的实例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂和聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂等
如果需要,树脂层可以包括导电粉末,并且导电粉末的实例包括金属粉末、炭黑、钛白、氧化锡、氧化锌等。这些导电粉末的平均粒径优选为1μm或以下。如果平均粒径大于1μm,将难以控制电阻。
树脂层可以通过已知的涂布方法用涂布溶液均匀涂布芯材的表面,并且在干燥之后进行烘焙而形成,该涂布溶液通过将有机硅树脂等溶解在溶剂中制备。涂布方法的实例包括浸涂、喷涂和刷涂。
溶剂没有特别限制,并且可以相应选择,实例包括甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、溶纤剂和醋酸丁酯。
烘焙没有特别限制,并且可以为外部加热或内部加热,实例包括使用固定电炉、液体电炉、旋转电炉、燃烧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%。
当该量小于0.01质量%时,不能在芯材的表面上均匀地形成树脂层,而当该量大于5.0质量%时,树脂层变得太厚,并且载体之间发生粒化,不能获得均匀的载体颗粒。
如果显影剂是双组分显影剂,则双组分显影剂中的载体含量没有特别限制,并且可以相应选择,优选为90质量%到98质量%,并且更优选为93质量%到97质量%。
对于双组分显影剂中调色剂和载体的混合比,基于100质量份的载体计,调色剂通常为1质量份到10.0质量份。
包括本发明调色剂的本发明显影剂防止发生光电导体成膜,图像不规则度方面没有显示出波动,并且可以稳定地形成清楚的高质量图像。
优选通过已知的各种电子照相技术如磁性单组分显影、非磁性单组分显影和双组分显影,用本发明的显影剂成像。尤其是,该显影剂优选用于下述本发明的调色剂容器、处理盒、成像装置和成像方法。
(调色剂容器)
调色剂容器在容器中包括本发明的调色剂和/或显影剂。
该容器没有特别限制,并且可以从已知容器中适当选择。容器的优选实例包括具有调色剂容器主体和帽盖的容器。
调色剂容器主体在尺寸、形状、结构和材料方面没有特别限制,并且可以根据用途适当选择。形状优选为圆柱形。尤其优选在内表面上形成旋脊;由此当旋转时,螺旋部部分或完全用作波纹管(bellows),将内容物或调色剂移向排出端。
调色剂容器主体的材料没有特别限制,并且优选提供尺寸精度。例如,优选树脂。在它们之中,优选聚酯树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚丙烯酸、聚碳酸酯树酯、ABS树脂、聚缩醛树脂。
该调色剂容器容易保存和运输,且轻便,并且优选与后面描述的本发明的处理盒和成像装置一起使用,通过可拆卸地安装在其中用于供应调色剂。
(处理盒)
处理盒包括配置成在其上承载静电潜像的静电潜像承载部件,和配置成用显影剂将静电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。根据需要,处理盒进一步包括其它单元如充电单元、转印单元、清洁单元和电荷除去单元。
显影单元具有用于储存上述本发明的调色剂和/或显影剂的显影剂储存器和配置成容纳并且传送储存在显影剂存储器中的调色剂和/或显影剂的显影剂承载部件,并且还可以具有用于控制形成在显影剂承载部件上的调色剂层厚度的层厚度控制部件。
该处理盒可拆卸地安装在各种电子照相装置、传真机和打印机中,并且优选可拆卸地安装在后述的本发明成像装置中。
例如如图1所示,该处理盒包括内置的光电导体101、充电单元102、显影单元104和清洁单元107,并且在必要时,进一步包括其它部件。在图1中,还显示了通过曝光单元进行的曝光103。还显示了记录介质105和转印单元108。后述静电潜像承载部件有利地用在光电导体101中。
充电单元102可以是任何充电部件。
其次,将描述利用图1所示的处理盒的成像过程。通过使用充电单元102进行充电并且使用曝光单元(未示出)进行曝光103,在光电导体101上形成对应于曝光图像的静电潜像,该光电导体101沿着箭头的方向旋转。通过显影单元104使用调色剂使该静电潜像显影,然后通过转印单元108将调色剂图像转印到记录介质105上,并且印刷出来。图像转印之后的光电导体表面通过清洁单元107清洁,并且电荷进一步通过电荷除去单元(未示出)除去,再次重复上述操作。
本发明的成像装置可以构造成可拆卸地安装在主体上的包括静电潜像承载部件、显影单元和清洁单元等的处理盒单元。或者,可以构造成包括静电潜像承载部件以及选自充电器、图像曝光设备、显影单元、转印或分离单元和清洁单元中至少一种的处理盒单元,并且将其作为可拆卸的单个单元布置在成像装置的主体上,这可以通过使用导向单元如主体轨道等来完成。
(成像装置和成像方法)
本发明的成像装置至少包括静电潜像承载部件、静电潜像形成单元、显影单元和转印单元,并且根据需要进一步包括其它单元,实例包括电荷除去单元、清洁单元、回收单元和控制单元。
本发明的成像方法至少包括形成静电潜像、显影、转印和定影,并且根据需要进一步包括其它步骤,实例包括电荷除去、清洁、回收和控制。
本发明的成像方法可以有利地通过本发明的成像装置进行,形成静电潜像可以通过静电潜像形成单元进行,显影可以通过显影单元进行,转印可以通过转印单元进行,定影可以通过定影单元进行,并且其它步骤可以通过其它单元进行。
-形成静电潜像和静电潜像形成单元-
形成静电潜像是在静电潜像承载部件上形成静电潜像的步骤。
静电潜像承载部件(它可以称为“光电导绝缘体”、“电子照相光电导体”和“光电导体”)的材料、形状、结构或尺寸等没有限制,并且可以相应选择,优选为鼓形。其材料是例如无机光电导体如非晶态硅和硒;有机光电导体如聚硅烷、酞菁聚甲川等。这些实例中,优选非晶态硅,因为它的使用寿命更长。
对于非晶态硅光电导体,可以使用具有通过将载体加热到50℃到400℃时使用涂布方法如真空沉积、溅射、离子镀、热CVD、光CVD、等离子体CVD等在载体上形成由a-Si制成的光电导层的光电导体(下文可以称为“a-Si系列光电导体”)。在这些涂布方法中,优选等离子体CVD,由此通过直流电、高频波或微波辉光放电使材料气体分解,在载体上形成a-Si积层(cumulo-layer)。
形成静电潜像是通过例如使静电潜像承载部件的整个表面均匀充电之后将静电潜像承载部件曝光于成像光(imagewise light)来进行的。这通过静电潜像形成单元进行。
静电潜像形成单元至少包括配置成对静电潜像承载部件的表面均匀充电的充电单元和配置成将静电潜像承载部件的表面曝光于成像光的曝光单元。
充电是例如通过充电单元对光电导体的表面施加电压进行的。充电单元没有特别限制,并且可以根据用途适当选择。充电单元的实例是常规的装有导电或半导电辊、刷、膜或橡胶刮刀的接触式充电单元、常规的利用电晕放电如电晕管或电晕竞电(scorotoron)等的非接触式充电单元。
充电部件的形式可以是除了辊以外的任何实施方式,如磁性刷、毛刷等,并且可以根据电子照相装置的规格和实施方式进行选择。磁性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制成,非磁性的导电套筒支撑包含于非磁性导电套筒内的充电部件和磁性辊。例如通过碳、硫化铜、金属或金属氧化物进行导电处理的毛可以用作毛刷的材料,并且可以将金属或毛缠绕或附着在进行过导电处理的其它芯棒周围,用作充电单元。
充电单元不限于上述接触型;然而,优选接触型,因为可以获得降低从充电单元产生的臭氧的成像方法。
曝光是例如通过曝光单元将光电导体的表面曝光于成像光来进行的。
曝光单元没有特别限制,只要在通过充电单元充电的静电潜像承载部件的表面上以成像方式(imagewise)进行预定的曝光,并且可以根据用途适当选择。曝光单元的实例是各种曝光单元如光学复制单元、棒透镜阵列单元、光学激光单元、光学液晶快门单元等。
在本发明中,可以应用背光系统用于曝光,其中曝光是从光电导体的背面以成像方式进行的。
-显影和显影单元-
显影是通过使用本发明的调色剂和/或显影剂使静电潜像显影形成可见图像的步骤。
调色剂成像可以通过显影单元使用调色剂和/或显影剂使静电潜像显影来进行。显影单元没有特别限制,并且可以从已知的显影单元中相应选择,只要它能使用调色剂和/或显影剂进行显影。优选实例包括包含调色剂和/或显影剂的显影单元和至少能通过接触或非接触的方式将调色剂和/或显影剂提供给静电潜像的显影设备。优选装有本发明调色剂容器的显影设备。
显影设备可以是干式显影型或湿式显影型,并且可以是单色或多色的显影设备,优选实例包括具有搅拌器和可旋转的磁性辊的显影设备,该搅拌器通过摩擦搅拌使调色剂和/或显影剂带电。
在显影设备中,调色剂和载体被搅拌混合,以通过摩擦使调色剂带电,并且将该磁性刷状态的调色剂保持在旋转磁性辊的表面上。由于磁性辊位于静电潜像承载部件(光电导体)的附近,构成在磁性辊的表面上所形成的磁性刷的部分调色剂通过电吸引转移到静电潜像承载部件(光电导体)的表面。结果是,通过调色剂使静电潜像显影,在静电潜像承载部件(光电导体)的表面上通过调色剂形成可见图像。
包含于显影设备的显影剂是包括本发明的调色剂的显影剂,并且可以是单组分显影剂或双组分显影剂。包含于显影剂中的调色剂是本发明的调色剂。
-转印和转印单元-
转印是将可见图像转印到记录介质上的步骤,并且优选使用中间转印部件的实施方式,其中首先将可见图像转印到中间转印部件上,然后再将可见图像转印到记录介质上。并且更优选以下实施方式,使用两种或多种颜色的调色剂,或优选全色调色剂,并且包括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。
可见图像的转印可以通过转印充电设备对静电潜像承载部件(光电导体)充电并通过转印单元来进行。转印单元的优选实施方式包括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,并且可以从已知的转印部件中相应选择,实例包括转印带和转印辊等。
中间转印部件的静摩擦系数优选为0.1到0.6,并且更优选为0.3到0.5。中间转印部件的体积电阻优选为大于几个Ωcm或以上且为103Ωcm或以下。通过将体积电阻保持在几个Ωcm到103Ωcm的范围内,可以防止中间转印部件本身的充电,并且通过充电单元赋予的电荷不会残留在中间转印部件上。因此,可以防止二次转印时的不均匀转印,并且在二次转印时施加转印偏差变得相对容易。
中间转印部件的材料没有特别限制,并且可以从已知材料中相应选择。
优选实例如下:
(1)用作单层带的高杨氏模量(伸长模量)的材料,如PC(聚碳酸酯)、PVDF(聚偏二氟乙烯)、PAT(聚对苯二甲酸亚烷基酯)、PC(聚碳酸酯)和PAT(聚对苯二甲酸亚烷基酯)的共混材料、ETFE(乙烯四氟乙烯共聚物)和PC的共混材料、ETFE和PAT的共混材料、PC和PAT的共混材料以及具有炭黑分散的热固性聚酰亚胺。这些高杨氏模量的单层带相对于成像过程中的应力具有较小的体积变形,并且尤其具有在彩色成像过程中几乎无套准不重合(registration misalignment)的优点。
(2)具有高杨氏模量的带作为基层的两到三层组合的带,并且在其周围设有表面层或中间层。这些两到三层组合的带具有防止由单层带的硬度导致的行式图像脱落(dropout)的功能。
(3)使用具有较低杨氏模量的橡胶或弹性体的带,由于其柔软而具有几乎无行式图像脱落的优点。而且,由于该带的宽度比激活辊和扩展辊更宽,并且通过利用带侧边的弹性防止曲折,这明显优于辊,其不需要对准肋或防止曲折的设备,有助于降低成本。
在它们之中,尤其优选(3)弹性带。
弹性带相应于转印部分中调色剂层和具有低光滑度的记录介质的表面粗糙度而变形。换句话说,由于弹性带根据局部的粗糙度变形,并且可以获得适当的粘附,而不对调色剂层过分增加转印压力,即使在低平整度的记录介质上,也可以获得具有优异均匀性的转印图像,而没有字符脱落。
用于弹性带的树脂没有特别限制,并且可以相应选择。其实例包括聚碳酸酯树酯、氟树脂(ETFE、PVDF)、苯乙烯树脂(包括苯乙烯或取代苯乙烯的均聚物和共聚物)如聚苯乙烯树脂、聚氯苯乙烯树脂、聚α-甲基苯乙烯树脂、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-氯乙烯共聚物、苯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸辛酯共聚物和苯乙烯-丙烯酸苯酯共聚物)、苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸苯酯共聚物等)、苯乙烯-丙烯酸-α-氯甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈丙烯酸酯共聚物等、甲基丙烯酸甲酯树脂、甲基丙烯酸丁酯树脂、丙烯酸乙酯树脂、丙烯酸丁酯树脂、改性丙烯酸类树脂(有机硅改性丙烯酸类树脂、氯乙烯树脂改性丙烯酸类树脂、丙烯酸类聚氨酯树脂等)、氯乙烯树脂、苯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、松香改性马来酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚酯聚氨酯树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚丁二烯、聚偏二氯乙烯树脂、离子键树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、酮类树脂、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、二甲苯树脂和聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚酰胺树脂、改性聚苯醚树脂等。这些可以单独或结合使用。
用于弹性带的橡胶没有特别限制,并且可以相应选择。其实例包括天然橡胶、丁基橡胶、氟橡胶、丙烯酸类橡胶、EPDM橡胶、NBR橡胶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯橡胶、异戊二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、丁二烯橡胶、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-丙烯三元共聚物、氯丁二烯橡胶、氯磺化的聚乙烯、氯化聚乙烯、聚氨酯橡胶、间规1,2-聚丁二烯、表氯醇橡胶、硅橡胶、氟橡胶、多硫化橡胶、聚降冰片烯橡胶、氢化丁腈橡胶等。这些可以单独或结合使用。
用于弹性带的弹性体没有特别限制,并且可以相应选择。其实例包括聚苯乙烯热塑性弹性体、聚烯烃热塑性弹性体、聚氯乙烯热塑性弹性体、聚氨基甲酸酯热塑性弹性体、聚酰胺热塑性弹性体、聚脲热塑性弹性体、聚酯热塑性弹性体、氟化热塑性弹性体等。这些可以单独或结合使用。
用于弹性带的电阻调节用的导电剂没有限制,并且可以相应选择。其实例包括炭黑、石墨、金属粉末如铝、镍等和导电的金属氧化物如氧化锡、氧化钛、氧化锑、氧化铟、钛酸钾、氧化锑锡(ATO)、氧化铟锡(ITO)等。导电金属氧化物可以涂布绝缘颗粒如硫酸钡、硅酸镁、碳酸钙等。导电剂不限于上述物质。
要求表面层的材料防止光电导体被弹性材料污染,并且减少转印带的表面摩擦,使调色剂粘附力降低,同时提高清洁能力和二次转印性能。表面层优选包括聚氨酯树脂、聚酯树脂、环氧树脂等中的一种或两种或更多种以及降低表面能且增强润滑的材料、粉末或颗粒如氟树脂、氟化合物、碳氟化物、二氧化钛、碳化硅等。此外,可以使用以下材料如热处理过的氟橡胶,使得在表面上形成富氟层,并且降低表面能。
生产弹性带的方法的实例包括但不限于(1)离心成型,其中将材料注入旋转的圆柱形模具中形成带,(2)喷涂,其中喷射液体涂料形成膜,(3)浸涂法,其中将圆柱形模具浸入材料的溶液中,然后取出,(4)注模法,其中将材料注入内模具和外模具,(5)一种方法,其中将化合物涂布到圆柱形模具上并且将该化合物硫化并且研磨。
防止弹性带拉伸的方法包括(1)向芯层添加防止拉伸的材料的方法,和(2)在具有较小可拉伸性的芯层上形成橡胶层的方法,但这些方法没有特别限制,并且可以相应选择。
构成芯层的防止拉伸的材料的实例包括天然纤维如棉花、丝等;合成纤维如聚酯纤维、尼龙纤维、丙烯酸类纤维、聚烯烃纤维、聚乙烯醇纤维、聚氯乙烯纤维、聚偏二氯乙烯纤维、聚氨基甲酸乙酯纤维、聚缩醛纤维、聚氟乙烯纤维、苯酚纤维等;无机纤维如碳纤维、玻璃纤维、硼纤维等;金属纤维如铁纤维、铜纤维等,并且可以使用织物或纱线形式的材料。应该注意:该材料不限于上述那些。
用于形成芯层的方法没有特别限制,并且可以相应选择。实例包括(1)将纺织成圆柱形形状的织物置于模具等中并且在其上形成涂层的方法,(2)将圆柱形织物浸入液体橡胶等中以致于在芯层的一面或两面上形成(一层或多层)涂层的方法,和(3)围绕模具等以任意间距螺旋缠绕纱线,然后在其上形成涂层的方法。
如果涂布层太厚,则表面的拉伸和收缩变大,并且根据涂布层的硬度可能导致表面层上的裂纹。而且,随着拉伸和收缩量增加,图像的尺寸也明显拉伸和收缩。因此,太厚的厚度,约1mm或以上,并不优选。
转印单元(一次转印单元和二次转印单元)优选包括配置成充电以便使形成在静电潜像承载部件(光电导体)上的可见图像(调色剂图像)分离并且将可见图像转印到记录介质上的转印设备。可以具有仅仅一个转印单元,或可以使用两个或更多个转印单元。转印设备的实例为利用电晕放电的电晕转印设备、转印带、转印辊、压力转印辊、粘附转印设备等、
一般的记录介质是普通纸,对其没有特别限制,并且可以相应选择,只要它能在显影之后接收转印的、未定影的图像,并且也可以使用OHP用PET基底。
定影是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。对转印到记录介质上的每一种颜色的调色剂可以进行定影步骤,或当每一颜色的调色剂已层叠时在一次操作中进行。定影装置没有特别限制,并且可以根据用途适当选择。然而,优选常规的加热和加压单元。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等。通常,加热和加压单元优选加热到80℃到200℃。
在本发明中,例如,常规的光定影装置可以与定影步骤和定影单元一起使用,或代替定影步骤和定影单元。
将详细解释定影装置。图9是表示示范性的热辊型定影装置10的截面示意图,该热辊型定影装置10具有包括以下部分的基本组成:具有加热设备124(下文称为加热器)如卤素灯等的定影辊121、在芯棒126上的弹性层127如发泡硅橡胶等,和用压力将其焊接到定影辊121上的压力辊125。由PFA管等制成的防粘层布置在压力辊125的弹性层127上。硅橡胶等的弹性层122布置在芯棒130上,并且进一步在芯棒130上形成具有适当防粘性能的外树脂层如氟树脂等,以便防止由于调色剂的粘性导致的附着。通常,考虑到图像质量和定影过程中的传热效率,弹性层122的层厚度优选为约100μm到500μm。外树脂层123如压力辊125中一样也由PFA管等组成,并且考虑到机械性能的降低,外树脂层123的厚度优选为约10μm到50μm。温度检测单元129布置在定影辊121的周围侧,以便通过测定定影辊121的表面温度控制加热器124,使温度保持基本恒定。
定影辊121和压力辊125通过用预定焊接力加压焊接以在上述组成的定影装置中构成定影压区(nip)单元N,并且通过驱动单元(未显示)激活,将转印材料P运送并且输送到上述定影压区单元N中,定影辊121和压力辊125分别以箭头方向R21和R25旋转。此时的定影辊121通过加热器124控制以保持恒温,并且转印纸P上的调色剂图像T在穿过双辊之间时通过加热同时加压而熔化,在从辊间出来后冷却,并且作为激光图像定影在转印纸P上。
压力辊125具有30mm的外径和6mm的壁厚,并且表面涂有导电PFA管,轴线上的橡胶硬度为42HS(Asca-C)。定影辊121由铝芯棒组成,并且壁厚为0.4mm。该组成中,在辊的两端施加压力,以便获得压区N,并且此时的表面压力为8.3N/cm2。
同时,在上述热辊型定影装置10中,随着长时间使用,定影辊121上的调色剂迁移到压力辊125上,并且转印,由此导致记录纸P背面擦脏(smear)。
为了除去压力辊125上残留的调色剂,本发明的定影装置10装有与压力辊125的表面接触的定影清洁辊131。
通过具有上述组成,少量附着在压力辊125上的调色剂被除去,防止转印纸背面擦脏。
定影辊121的表面温度优选通过温度检测单元129控制在140℃到180℃的范围内。
当装有定影清洁辊131的定影装置10在高温下使用时,在定影清洁辊131上聚集的调色剂通过加热而熔化,并且反向转印到压力辊125上,换言之,发生反向热反印。
甚至当使用上述表面温度范围内的定影辊时,还可以稳定地提供适当的图像,而无定影缺陷,因为本发明的调色剂具有改善的低温定影性能。
电荷除去是对充电的光电导体施加电荷除去偏压以便除去电荷的步骤。这通过电荷除去单元适当地进行。
电荷除去单元没有特别限制,只要其可对充电的光电导体施加电荷除去偏压,由此除去电荷,并且可以根据用途从常规的电荷除去单元中适当地选择。其合适的实例是电荷除去灯。
清洁是除去光电导体上残留的电子照相调色剂的步骤。这通过清洁单元适当地进行。清洁单元没有特别限制,只要其可除去光电导体上的残留调色剂,并且可以根据用途从常规的清洁器中适当地选择。其实例是磁性刷式清洁器、静电刷式清洁器、磁性辊清洁器、刮刀清洁器、刷式清洁器、波式清洁器(wave cleaner)等。
回收是将清洁步骤中收集的调色剂回收到显影单元中的步骤。这通过回收单元适当地进行。
回收单元没有特别限制,并且可以从常规的传送系统适当选择。
控制是控制上述每一步骤的步骤。这通过控制单元适当地进行。
控制单元没有特别限制,只要其可控制上述每一单元或部件,并且可以根据用途适当地选择。其实例是装置如序列发生器、计算机等。
参考图2解释通过本发明成像装置的本发明成像方法的一个实施方式。
如图2所示的成像装置100包括作为静电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装置40、中间转印部件50、具有清洁刮刀的作为清洁单元的清洁装置60和作为放电单元的放电灯70。
中间转印部件50是环形带,并且围绕布置在其内侧的三个辊51进行循环。通过辊51,将中间转印部件50配置成以箭头所示方向旋转。三个辊51中的一个或多个也起到转印偏压辊的作用,它能对中间转印部件50施加一定的转印偏压(一次转印偏压)。靠近中间转印部件50,布置具有清洁刮刀的清洁装置90,和作为转印单元的转印辊80,它能施加转印偏压,以便将显影图像(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。而且,在中间转印部件50旁边且在光电导体10和中间转印部件50的接触区与中间转印部件50和转印纸95的接触区之间,在中间转印部件50的旋转方向上,布置有电晕充电器58,用于对转印到中间转印部件50上的调色剂图像施加电荷。
显影装置40包括作为显影剂承载部件的显影带41、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,其中这些显影单元位于显影带41周围。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。此外,显影带41是围绕多个带辊循环旋转的环形带。而且,将显影带41配置成其部分与光电导体10接触。
在图2所示的成像装置100中,通过充电辊20对光电导体10均匀充电。曝光装置30使光电导体10顺序曝光于成像光,以便形成静电潜像。从显影装置40向光电导体10上形成的静电潜像提供调色剂,以便形成调色剂图像。辊51对调色剂图像施加偏压,以便将调色剂图像转印(一次转印)到中间转印部件50上,并且进一步施加偏压,将调色剂图像从中间转印部件50转印(二次转印)到转印纸95上。这样,在转印纸95上形成转印图像。其后,残留在光电导体10上的调色剂通过清洁装置60除去,并且通过电荷除去灯70从光电导体10除去电荷。
参考图3解释通过本发明成像装置的本发明成像方法的另一个实施方式。图3所示的成像装置100与图2所示的成像装置100具有相同的构造和功能,只是成像装置100没有装备显影带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围绕光电导体10布置,以便彼此相对。注意:如果数字相同,则图3的附图标记表示与图2中相同的部件或单元。
其次,将解释通过本发明的成像装置执行本发明的信息形成方法(information forming method)的串联成像装置。
串联成像装置至少具有布置成多个的成像元件,包括静电潜像承载部件、充电单元、显影单元和转印单元。串联成像装置可以以更高速度形成全色图像,因为它具有四个用于黄色、品红色、青色和黑色的成像元件,通过四个成像元件并联形成各可见图像,并且在记录介质或中间转印部件上将其彼此叠加在一起。
有两种串联信息形成装置:(1)直接转印型和(2)间接转印型。在直接转印型中,在光电导体1上形成的可见图像通过转印单元2依次转印到纸张“s”上,该纸张“s”的表面正在输送以便通过转印位置,其面对多个成像元件的各光电导体1,如图4所示。在间接转印型中,多个成像元件的各光电导体1上的可见图像通过一次转印单元2依次临时转印到中间转印部件4,然后在中间转印部件4上的所有图像一起通过二次转印单元5转印到记录介质“s”上,如图5所示。转印单元5通常是转印/输送带,然而也可以使用辊式。
直接转印型(1)与间接转印型(2)相比具有在纸张输送方向上尺寸变大的缺点,因为纸张进给单元6必须置于布置有光电导体1的串联成像部分T的上侧,而定影单元7必须布置在该装置的下侧。相反,在间接转印型(2)中,第二转印位置可以相对自由地安装,并且纸张进给单元6和定影单元7可以与串联成像部分T布置在一起,使其尺寸缩小。
为了避免在纸张输送方向上尺寸变大,定影单元7必须接近串联成像部分T布置。然而,不能以为纸张“s”弯曲留有足够空间的方式放置定影单元7,并且定影单元7可能通过以下影响上侧的成像:当纸张“s”接近定影单元7时其前端产生的冲击(这对于厚的纸张变得明显),或者纸张通过定影单元7时与它通过转印/输送带输送时的输送速度之间的差异。另一方面,间接转印型使得定影单元7以为纸张“s”留有足够空间以便弯曲的方式放置,并且定影单元7对成像几乎没有影响。
由于以上原因,近来尤其强调间接转印型的串联成像装置。并且这种如图5所示的彩色成像装置,在一次转印之后,通过光电导体清洁单元8除去光电导体1上的残留调色剂以便清洁光电导体1的表面,为下一次成像作好准备。在二次转印之后,还通过中间转印部件清洁单元9除去中间转印部件4上的残留调色剂以便清洁中间转印部件4的表面,为下一次成像作好准备。
如图6所示的串联成像装置100是串联的彩色成像装置。串联的成像装置100包括有复印机主体150、进纸台200、扫描器300和自动文件输送装置(ADF)400。
复印机主体150在中间部分包括环形带中间转印部件50。图6所示的中间转印部件50围绕支承辊14、15和16循环,并且配置成图6的顺时针方向旋转。对中间转印部件,靠近支承辊15布置清洁装置17。中间转印部件的清洁装置17能在转印调色剂图像之后除去中间转印部件50上的残留调色剂。
在围绕支承辊14和15循环的中间转印部件50上面,四个黄色、青色、品红色和黑色的成像单元18在中间转印部件50的传送方向上并行排列,由此,形成串联显影装置120。靠近串联显影装置120还布置有曝光单元21。二次转印单元22布置在中间转印部件50的、与布置有串联显影装置120相反的一侧。二次转印装置22包括作为环形带的二次转印带24,它围绕一对辊23循环。二次转印装置22配置成二次转印带24上传送的转印纸与中间转印部件50接触。靠近二次转印装置22布置有图像定影装置25。
在串联成像装置100中,纸张反向器28靠近二次转印装置22和图像定影装置25布置。纸张反向器28配置成将转印纸反向,以便在转印纸的两面上形成图像。
其次,全色成像(彩色复印)是通过串联显影装置120以下列方式形成的。首先,将文件置于自动文件输送装置(ADF)400的文件台板130上。或者,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以压住文件。
在按下启动开关(未显示)时,放置在自动文件输送装置400上的文件被输送到接触玻璃32上。在文件最初放置在接触玻璃32上的情况下,扫描器300立即驱动,以便运转第一滑架33和第二滑架34。从光源向文件施加光,并且在第一滑架33处,来自文件的反射光进一步反射到第二滑架34。反射光通过第二滑架34的镜子进一步反射,并且穿过成像透镜35到达读传感器36,由此读取彩色文件(彩色图像)。读出的彩色图像被解释成黑色、黄色、品红色和青色的图像信息。
各黑色、黄色、品红色和青色图像信息被送到串联显影装置120的各个成像单元18(黑色成像单元、黄色成像单元、品红色成像单元和青色成像单元),然后在每一成像单元18中分别形成黑色、黄色、品红色和青色的调色剂图像。对于串联显影装置120的每一成像单元18(黑色成像单元、黄色成像单元、品红色成像单元和青色成像单元),如图7所示,布置有光电导体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或用于青色的光电导体10C)、使光电导体均匀充电的充电器60、基于每一颜色的图像信息相应于每一颜色的图像在光电导体上形成静电潜像的曝光单元(L)、用相应颜色的调色剂(黑色调色剂、黄色调色剂、品红色调色剂或青色调色剂)将静电潜像显影以便形成每一颜色的调色剂图像的显影装置61、用于将调色剂图像转印到中间转印部件50上的转印充电器62、光电导体清洁装置63和电荷除去单元64。因此,基于相应颜色的图像信息形成每一单色图像(黑色图像、黄色图像、品红色图像和青色图像)。将如此获得的在用于黑色的光电导体10K上形成的黑色调色剂图像、在用于黄色的光电导体10Y上形成的黄色调色剂图像、在用于品红色的光电导体10M上形成的品红色调色剂图像和在用于青色的光电导体10C上形成的青色调色剂图像依次转印(一次转印)到通过支承辊14、15和16旋转的中间转印部件50上。这些调色剂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)。
选择性地旋转进纸台200的一个进纸辊142,从纸库143中的多个进纸盒144中的一个排出纸张,并且在分离辊145中逐一分离,进入进纸通道146,通过输送辊47输送到复印机主体150中的进纸通道148中,并且碰撞到阻挡辊49。注意,阻挡辊49通常是接地的,但是也可以施加偏压,用于除去纸张的纸粉尘。
阻挡辊49与中间转印部件50上的复合彩色图像(转印图像)的运动同步旋转,以便将纸张(记录介质)输送到中间转印部件50和二次转印装置22之间,并且该复合彩色图像(转印图像)通过二次转印装置22的作用转印到纸张(记录介质)上。在转印调色剂图像之后,中间转印部件50上的残留调色剂通过中间清洁装置17清洁。
转印并且形成彩色图像的纸张通过二次转印装置22输送到图像定影装置25中,在该图像定影装置25中进行加热和加压,使复合彩色图像(转印图像)定影到纸张(记录介质)上。其后,纸张通过开关闸刀55的作用改变其方向,被排出辊56排出,并堆叠在出纸盘57上。或者,纸张通过开关闸刀55的作用改变其方向,进入纸张反向器28中,反转方向,并再次输送到转印部分,在其背面进行成像。然后,其双面均承载有图像的纸张通过排出辊56排出,并且堆叠在出纸盘57上。
图8是表示使用本发明成像方法的一个示范性成像装置的示意框图。图8的数字复印机使用已知的电子照相系统,并且内部装有鼓形光电导体1。在光电导体1的周围区域,沿着箭头A所示的旋转方向布置充电装置2、曝光装置3、显影装置4、转印装置5、清洁装置6和定影装置10,它们被配置成运行电子照相复印过程。曝光装置3基于读取装置(未显示)从放置在复印机上表面的文件放置台7上的文件中读出的图像信号,在光电导体1上形成静电潜像。光电导体1上形成的静电潜像通过显影装置4显影,形成调色剂图像,并且调色剂图像通过转印装置5静电转印到由进纸器9输送的转印纸上。将形成有调色剂图像的转印纸输送到定影装置10,并且在定影之后从该装置排出。同时,包括未转印部分或擦脏的光电导体1通过清洁装置6清洁,为下一次成像步骤作准备。
本发明的成像方法和成像装置使用本发明的调色剂,该调色剂能显示优异的低温定影性能和抗反印性能,由此有效地形成高质量图像。
实施例
在下文,将参考实施例,详细描述本发明,并且不应该将以下实施例理解为限制本发明的范围。在以下实施例中,除非另有说明,“份”代表“质量份”、“%”代表“质量%”、“AV”表示酸值、“OHV”表示羟值。
<实施例A-1>
[聚酯(A1)的合成]
在装有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,放入809份双酚A环氧丙烷3摩尔加合物、196份对苯二甲酸、44份己二酸、5.8份偏苯三酸酐和2份氧化二丁基锡,并且在230℃和常压下反应8小时,然后进一步在10mmHg到15mmHg的减压下脱水反应5小时,获得OHV为52且AV为0.8的聚酯(A1)。
聚酯(A1)的质均分子量Mw是10,200,玻璃化转变温度Tg是30.2℃。
[聚酯预聚物(B1)的合成]
将409份实施例A-1中所述的聚酯(A1)和495份酯酸乙酯放入装有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,并且在室温下搅拌溶解,之后,添加95.5份异氟尔酮二异氰酸酯,并且在80℃下反应18小时,获得聚酯预聚物(B1)的酯酸乙酯溶液(固体密度为50.5%)。
所获得的聚酯预聚物溶液的粘度为920mPa·s/25℃,并且异氰酸酯的含量为1.59%。
(调色剂的生产实施例)
在烧杯中放入14.3份预聚物(B1)、55份聚酯树脂(PE4)和78.6份酯酸乙酯,并且搅拌溶解。然后,在球磨机中分别放入10份作为防粘剂的米蜡、4份铜酞菁蓝颜料和100份酯酸乙酯,并且分散30分钟。使用TK均匀混合器将两种液体混合,在12,000rpm的频率下搅拌5分钟,并且通过球磨机分散10分钟。所获得的产品称为调色剂材料的油性分散液(1)。
在烧杯中放入306份去离子水、265份10%的磷酸三钙的悬浮液体和0.2份十二烷基苯磺酸钠,并且在用均匀混合器以12,000rpm混合的同时,添加上述调色剂材料的油性分散液(1)和2.7份酮亚胺化合物(b1),并且再搅拌反应30分钟。在50℃或更低的温度下于1.0小时内,从反应后的分散液(粘度:5,500mPa·s)中减压除去有机溶剂,将分散液过滤、洗涤、干燥,然后强力分级,获得球形调色剂基粒。
将100份所获得的基粒和0.25份电荷控制剂(Orient Chemical Industries,Ltd.制造的Bontron E-84)放入Q型混合器(由Mitsui Mining Co.,Ltd.制造)中并混合,同时调节涡轮叶片的轮缘速度为50米/秒。在这种情况中,进行5周期混合操作,一个周期包括驱动2分钟以及暂停1分钟,且总的处理时间为10分钟。而且,添加0.5份疏水性二氧化硅(由Clariant(日本)K.K.制造的H2000)并混合。在这种情况中,在15米/秒的轮缘速度下,进行5周期混合操作,一个周期包括混合30秒以及暂停1分钟,以获得最终的调色剂(I)。
<实施例A-2>
[聚酯(A2)的合成]
除了使用730份双酚A环氧丙烷3摩尔加合物、65份双酚A环氧乙烷2摩尔加合物、234份对苯二甲酸、23份己二酸、6.1份偏苯三酸酐和2份氧化二丁基锡以外,用与实施例A-1相似的方法获得OHV为43且AV为0.7的聚酯(A2)。
聚酯(A2)的质均分子量Mw是13,300,玻璃化转变温度Tg是35.0℃。
[聚酯预聚物(B2)的合成]
除了使用422份实施例A-2中描述的聚酯(A2)、495份酯酸乙酯和83.4份异氟尔酮二异氰酸酯以外,用与实施例A-1的[聚酯预聚物(B1)的合成]相似的方法获得聚酯预聚物(B2)的酯酸乙酯溶液(固体密度50.5%)。
聚酯预聚物溶液的粘度是1,380mPa·s/25℃,并且异氰酸酯的含量是1.36%。
然后,用与实施例A-1的(调色剂的生产实施例)中所述相似操作获得最终的调色剂(II)。
<实施例A-3>
[聚酯(A3)的合成]
除了使用649份双酚A环氧丙烷3摩尔加合物、70份双酚A环氧丙烷2摩尔加合物、65份双酚A环氧乙烷2摩尔加合物、234份对苯二甲酸、37份己二酸、6.5份偏苯三酸酐和2份氧化二丁基锡以外,用与实施例A-1相似的方法获得OHV为43且AV为1.4的聚酯(A3)。
聚酯(A3)的质均分子量Mw是19,200,玻璃化转变温度Tg是40.0℃。
[聚酯预聚物(B3)的合成]
除了使用438份实施例A-3中描述的聚酯(A3)、495份酯酸乙酯和67.3份异氟尔酮二异氰酸酯以外,用与实施例A-1的[聚酯预聚物(B1)的合成]相似的方法获得聚酯预聚物(B3)的酯酸乙酯溶液(固体密度50.5%)。
所获得的聚酯预聚物溶液的粘度是2,460mPa·s/25℃,并且异氰酸酯的含量是1.05%。
然后,用与实施例A-1的(调色剂的生产实施例)中所述相似操作获得最终的调色剂(III)。
<实施例A-4>
[聚酯(A4)的合成]
除了使用572份双酚A环氧丙烷3摩尔加合物、140份双酚A环氧丙烷2摩尔加合物、66份双酚A环氧乙烷2摩尔加合物、244份对苯二甲酸、38份己二酸、3.4份偏苯三酸酐和2份氧化二丁基锡以外,用与实施例A-1相似的方法获得OHV为28且AV为1.5的聚酯(A4)。
聚酯(A4)的质均分子量Mw是31,200,玻璃化转变温度Tg是44.5℃。
[聚酯预聚物(B4)的合成]
除了使用443份实施例A-4中描述的聚酯(A4)、495份酯酸乙酯和62份异氟尔酮二异氰酸酯以外,用与实施例A-1相似的方法获得聚酯预聚物(B4)的酯酸乙酯溶液(固体密度50.5%)。
所获得的聚酯预聚物溶液的粘度是3,830mPa·s/25℃,并且异氰酸酯的含量为0.95%。
然后,用与实施例A-1的(调色剂的生产实施例)中所述相似操作获得最终的调色剂(IV)。
<对比例A-1>
[聚酯(A5)的合成]
除了使用81份双酚A环氧丙烷2摩尔加合物、681份双酚A环氧乙烷2摩尔加合物、275份对苯二甲酸、7份己二酸、22份偏苯三酸酐和2份氧化二丁基锡以外,用与实施例A-1相似的方法获得OHV为54且AV为0.9的聚酯(A5)。
聚酯(A5)的质均分子量Mw是9,200,玻璃化转变温度Tg是54.3℃。
[聚酯预聚物(B5)的合成]
除了使用404份对比例A-1中描述的聚酯(A5)、495份酯酸乙酯和1 01份异氟尔酮二异氰酸酯以外,用与实施例A-1相似的方法获得聚酯预聚物(B5)的酯酸乙酯溶液(固体密度50.5%)。
所获得的聚酯预聚物溶液的粘度是960mPa·s/25℃,并且异氰酸酯的含量是1.70%。
然后,用与实施例A-1的(调色剂的生产实施例)中所述相似操作获得最终的调色剂(V)。
<对比例A-2>
[聚酯(A6)的合成]
除了使用415份双酚A环氧丙烷3摩尔加合物、214份双酚A环氧丙烷2摩尔加合物、134份双酚A环氧乙烷2摩尔加合物、260份对苯二甲酸、20份己二酸、3.6份偏苯三酸酐和2份氧化二丁基锡以外,用与实施例A-1相似的方法获得OHV为20且AV为1.8的聚酯(A6)。
聚酯(A6)的质均分子量Mw是96,000,玻璃化转变温度Tg是59.6℃。
[聚酯预聚物(B6)的合成]
除了使用457份对比例A-2中描述的聚酯(A6)、495份酯酸乙酯和48份异氟尔酮二异氰酸酯以外,用与实施例A-2相似的方法获得聚酯预聚物(B6)的酯酸乙酯溶液(固体密度50.5%)。
获得的聚酯预聚物溶液的粘度是6,300mPa·s/25℃,并且异氰酸酯的含量是0.68%。
然后,用与实施例A-1的(调色剂的生产实施例)中所述相似操作获得最终的调色剂(VI)。
用于本发明调色剂(I)到(VI)的聚酯树脂(A1)到(A4)和用于对比而生产的调色剂(V)到(VI)的聚酯树脂(A5)到(A6)的性能示于表1。
表1
聚酯树脂 | 质均分子量(Mw) | 双酚A环氧丙烷3摩尔加合物含量(份) | 双酚A环氧烷烃2摩尔加合物含量*(份) | 玻璃化转变温度(Tg)[℃] | 酸值[KOHmg/g] | 羟值[KOHmg/g] | |
实施例A-1 | A1 | 10200 | 809 | 无 | 30.2 | 0.8 | 52 |
实施例A-2 | A2 | 13300 | 730 | 65 | 35.0 | 0.7 | 43 |
实施例A-3 | A3 | 19200 | 649 | 135 | 40 | 1.4 | 32 |
实施例A-4 | A4 | 31200 | 572 | 206 | 44.5 | 1.5 | 28 |
对比例A-1 | A5 | 9200 | 无 | 762 | 54.3 | 0.9 | 54 |
对比例A-2 | A6 | 96000 | 415 | 348 | 59.6 | 1.8 | 20 |
*双酚A环氧丙烷2摩尔加合物和双酚A环氧乙烷2摩尔加合物的总含量
评估上述调色剂(I)到(IV)的低温定影性能和高温抗反印性。而且,同样评估上述调色剂(V)到(VI),用于对比。调色剂评估项目和评估方法如下。
<定影性能的评估方法>
将如图9所示组成的定影装置(表面压力8.3N/cm2)安装在imagio Neo452(由Ricoh Company,Ltd.制造)中,并且在各种加热器温度下进行复印,获得定影图像。在定影之后将一条胶带(由Sumitomo 3M Ltd.制造)附着在图像上,并且在施加恒定压力之后缓慢剥离。附着该带前后的图像密度通过Macbeth光密度计测量,并且定影比由以下等式计算。逐步降低定影辊的温度,并将以下等式表示的定影比变为80%或以下时的温度定义为定影温度。
定影比(%)=有带时的图像密度/图像密度×100
<热反印产生温度的评估方法>
通过使用定影装置获得2cm×2cm黑色实地图像,评估方法与用于上述定影性能评估的评估方法相似,并且当在各种加热器温度下进行复制获得定影图像时,发生热反印的温度被定义为热反印产生温度。
调色剂的评估结果示于表2。
表2
调色剂 | 定影温度(℃) | 热反印温度(℃) | |
实施例A-1 | I | 150 | 230 |
实施例A-2 | II | 150 | 240或以上 |
实施例A-3 | III | 155 | 240或以上 |
实施例A-4 | IV | 160 | 240或以上 |
对比例A-1 | V | 165 | 240或以上 |
对比例A-2 | VI | 175 | 240或以上 |
如图2所示,使用本发明调色剂(I)到(IV)的实施例A-1到A-4的低温定影性能优异,同时保持抗热反印性,并且获得适当结果。
另一方面,对比例A-1到A-2的低温定影性能差,因为包含于调色剂(V)到(VI)中的作为前体原料的聚酯的分子量落在本发明规定的范围之外。
实施例B-1到B-6和对比例B-1到B-2的调色剂的体均粒径(Dv)、粒径分布(Dv/Dn)、异氰酸酯基的含量比(NCO%)、酸值、羟值和玻璃化转变温度(Tg)的测量如下进行。
<体均粒径(Dv)和粒径分布(Dv/Dn)>
调色剂的体均粒径和粒径分布通过孔径为100μm的粒度测量仪(Beckmann Coulter Inc.制造的Coulter Counter TAII)进行测量。(体均粒径/数均粒径)的值由这些结果计算得到。
<游离异氰酸酯基的含量比的测量>
游离的异氰酸酯基的含量比(NCO%)通过基于JIS K1603的方法测量。
<酸值的测量方法>
酸值通过JIS K0070中规定的方法测量。假如样品难熔,可以使用溶剂如二烷或THF等。
<羟值的测量方法>
羟值通过JIS K0070中规定的方法测量。假如样品难熔,可以使用溶剂如二烷或THF等。
<玻璃化转变温度(Tg)>
将由Rigaku Industrial Corp.制造的TG-DSC系统TAS-100用作玻璃化转变温度(Tg)的测量装置。
首先,将10mg样品放入铝样品容器中,将该容器放在夹持单元上,并放入电炉中。以10℃/分的升温速率从室温加热到150℃之后,将样品放置在150℃下10分钟,冷却到室温,并且放置10分钟,然后再以10℃/分的升温速率在氮气氛中加热到150℃,进行DSC测量。玻璃化转变温度Tg使用TAS-100系统中的分析系统由Tg附近的吸热曲线的切线和基线的接触点计算得到。
(实施例B-1)
-有机微粒乳液的合成-
首先,将683份水、11份甲基丙烯酸的环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐(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份过硫酸铵放入装有搅拌器和温度计的反应容器中,并且在400转/分下搅拌15分钟,以获得白色乳液。将乳液加热到体系内温度为75℃,并且反应5小时。接着,添加30份1%的过硫酸铵水溶液,在75℃下熟化5小时,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的硫酸酯的钠盐)的水性分散液。这称为[微粒分散液1]。
包含于所获得的[微粒分散液1]中的微粒的体均粒径通过使用激光散射法的粒度分布测量仪(由Horiba Ltd.制造的LA-920)进行测量,并且结果是105nm。而且,干燥一部分[微粒分散液1],以分离树脂部分。树脂部分的玻璃化转变温度(Tg)是59℃,并且质均分子量(Mw)是150,000。
-水相的制备-
将990份水、83份[微粒分散液1]、37份48.5%十二烷基二苯醚二磺酸钠的水溶液(由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造的Eleminol MON-7)和90份酯酸乙酯搅拌混合,获得乳白色液体。这称为[水相1]。
-低分子量聚酯的合成-
在装有冷却管、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,并且在230℃下在常压下反应8小时。在10mmHg到15mmHg的减压下反应5小时之后,将44份偏苯三酸酐放入反应容器中,并且在180℃下在常压下反应2小时,获得[低分子量聚酯1]。
获得的[低分子量聚酯1]的玻璃化转变温度(Tg)为43℃,质均分子量(Mw)为6,700,数均分子量为2,500,并且酸值为25。
-母料(MB)的制备-
加入1,200份水、540份[DBP吸油值=42ml/100mg,pH=9.5]的炭黑(由Degussa Japan Co.,Ltd.制造的Printex 35)和1,200份聚酯树脂(由SanyoChemical Industries,Ltd.制造的RS801),并且通过亨舍尔混合器(由MitsuiMining Co.,Ltd.制造)混合。获得的混合产品在150℃下用双辊捏合30分钟之后通过辊压冷却并通过粉碎机粉碎,获得炭黑母料。这称为[母料1]。
-预聚物1的合成-
在装有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,放入463份丙二醇、657份对苯二甲酸、96份偏苯三酸酐和2份四丁氧基钛,并且在230℃下在常压下反应8小时,然后在10mmHg到15mmHg的减压下反应5小时,获得[中间成分聚酯1]。
获得的[中间成分聚酯1]的质均分子量是28,000,玻璃化转变温度(Tg)是36℃,酸值是0.5且羟值是16.5。
接着,在装有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,放入250份[中间成分聚酯1]、18份异氟尔酮二异氰酸酯和250份酯酸乙酯,在100℃下反应5小时,获得[预聚物1]。
所获得的[预聚物1]中的异氰酸酯的含量比为0.61%。
-油相的制备-
在装有搅拌器和温度计的反应容器中,放入378份[低分子量聚酯1]、110份巴西棕榈蜡、22份CCA(由Orient Chemical Industries,Ltd.制造的水杨酸金属络合物E-84)和947份酯酸乙酯,并且加热到80℃,同时搅拌,然后在80℃保持5小时之后冷却到30℃1小时。接着,将500份[母料1]和500份酯酸乙酯放入反应容器中,并且混合1小时,获得溶解产物。这称为[原料液体溶液1]。
接着,将1,324份[原料液体溶液1]转移到反应容器中,并且通过球磨机(由Aimex Co.,Ltd.制造的Ultra Visco Mill)在溶液输送速度为1kg/hr,盘轮缘速度为6米/秒、0.5mm氧化锆珠子的填充率为80体积%的条件下将炭黑和蜡分散3遍。
其次,添加1,324份65%的[低分子量聚酯1]的酯酸乙酯溶液,以便使用球磨机在上述相同条件下分散1遍获得分散液。这称为[颜料和蜡分散液1]。
所获得的[颜料和蜡分散液1]的固体密度(130℃,30分钟)为50%。
-乳化-
将749份[颜料和蜡分散液1]、115份[预聚物1]和1.3份异氟尔酮二胺放入容器中,并且使用TK均匀混合器(由Tokushu Kika Kogyo Co.,Ltd.制造)在5,000rpm下混合1分钟。然后向反应容器中加入1,200份[水相1],并且使用TK均匀混合器在13,000rpm的频率下混合20分钟,获得水性介质分散液。这称为[乳化浆料1]。
-有机溶剂的除去-
将[乳化浆料1]放入装有搅拌器和温度计的反应容器中,并且在30℃下除去溶剂8小时之后,在45℃下熟化4小时,获得有机溶剂被蒸馏掉的分散液。这称为[分散浆料1]。
所获得的[分散浆料1]具有5.13μm的体均粒径和4.51μm的数均粒径(通过Multisizer II测量)。
-洗涤和干燥-
在减压下过滤100份[分散浆料1]之后,进行如下洗涤和干燥。
(1)向滤饼添加100份去离子水,并且通过TK均匀混合器在12,000rpm下混合10分钟之后进行过滤。
(2)向(1)的滤饼添加100份蒸馏水,并且通过TK均匀混合器在12,000rpm下混合30分钟之后,在减压下过滤。
(3)向(2)的滤饼添加100份10%的盐酸,并且通过TK均匀混合器在12,000rpm下混合10分钟之后进行过滤。
(4)向(3)的滤饼添加300份去离子水,并且通过TK均匀混合器在12,000rpm下混合10分钟之后过滤两次,获得滤饼。
使用空气循环干燥器在45℃下将滤饼干燥48小时,并且用75μm的筛过筛,获得调色剂。这称为[调色剂1]。
(实施例B-2)
除了使用如下合成的[预聚物2]代替[预聚物1]并且将异氟尔酮二胺的量从1.3份改变为1.2份以外,用与实施例B-1相似的方法制备[调色剂2]。
-预聚物2的合成-
在装有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,放入428份乙二醇、745份对苯二甲酸、109份偏苯三酸酐和2份四丁氧基钛,并且在230℃下在常压下反应8小时,然后在10mmHg到15mmHg的减压下反应5小时,获得[中间成分聚酯2]。
获得的[中间成分聚酯2]的质均分子量为31,000,玻璃化转变温度(Tg)为38℃,酸值是0.5并且羟值是15.8。
其次,在装有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,放入250份[中间成分聚酯2]、17.2份异氟尔酮二异氰酸酯和250份酯酸乙酯,在100℃下反应5小时,获得[预聚物2]。
所获得的[预聚物2]中异氰酸酯的含量比为0.58%。
(实施例B-3)
除了使用如下合成的[预聚物3]代替[预聚物1]以外,用与实施例B-1相似的方法制备[调色剂3]。
-预聚物3的合成-
在装有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,放入537份新戊二醇、657份对苯二甲酸、96份偏苯三酸酐和2份四丁氧基钛,并且在230℃下在常压下反应8小时,然后在10mmHg到15mmHg的减压下反应5小时,获得[中间成分聚酯3]。
获得的[中间成分聚酯3]的质均分子量为28,000,玻璃化转变温度(Tg)为34℃,酸值是0.5并且羟值是16.3。
其次,在装有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,放入250份[中间成分聚酯3]、17.7份异氟尔酮二异氰酸酯和250份酯酸乙酯,在100℃下反应5小时,获得[预聚物3]。
所获得的[预聚物3]中异氰酸酯的含量比为0.60%。
(实施例B-4)
除了使用如下合成的[预聚物4]代替[预聚物1]以外,用与实施例B-1相似的方法制备[调色剂4]。
-预聚物4的合成-
在装有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,放入623份1,6-己二醇、570份对苯二甲酸、83份偏苯三酸酐和2份四丁氧基钛,并且在230℃下在常压下反应8小时,然后在10mmHg到15mmHg的减压下反应5小时,获得[中间成分聚酯4]。
获得的[中间成分聚酯4]的质均分子量为29,000,玻璃化转变温度(Tg)为31℃,酸值是0.5并且羟值是15.7。
其次,在装有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,放入250份[中间成分聚酯4]、16.1份异氟尔酮二异氰酸酯和250份酯酸乙酯,在100℃下反应5小时,获得[预聚物4]。
所获得的[预聚物4]中异氰酸酯的含量比为0.59%。
(实施例B-5)
除了使用如下合成的[预聚物5]代替[预聚物1]并且将异氟尔酮二胺的量从1.3份改变为1.2份以外,用与实施例B-1相似的方法制备[调色剂5]。
-预聚物5的合成-
在装有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,放入560份二甘醇、570份对苯二甲酸、83份偏苯三酸酐和2份四丁氧基钛,在230℃下在常压反应8小时,然后在10mmHg到15mmHg的减压下反应5小时,获得[中间成分聚酯5]。
获得的[中间成分聚酯5]的质均分子量为29,000,玻璃化转变温度(Tg)为33℃,酸值是0.5并且羟值是15.7。
其次,在装有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,放入250份[中间成分聚酯5]、17.1份异氟尔酮二异氰酸酯和250份酯酸乙酯,在100℃下反应5小时,获得[预聚物5]。
所获得的[预聚物5]中异氰酸酯的含量比为0.58%。
(实施例B-6)
除了使用如下合成的[预聚物6]代替[预聚物1]以外,用与实施例B-1相似的方法制备[调色剂6]。
-预聚物6的合成-
在装有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,放入189份丙二醇、232份乙二醇、657份对苯二甲酸、96份偏苯三酸酐和2份四丁氧基钛,并且在230℃下在常压下反应8小时,然后在10mmHg到15mmHg的减压下反应5小时,获得[中间成分聚酯6]。
获得的[中间成分聚酯6]的质均分子量为30,000,玻璃化转变温度(Tg)为34℃,酸值是0.5,并且羟值是16.5。
其次,在装有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,放入250份[中间成分聚酯6]、18份异氟尔酮二异氰酸酯和250份酯酸乙酯,在100℃下反应5小时,获得[预聚物6]。
所获得的[预聚物6]中异氰酸酯的含量比为0.61%。
(对比例B-1)
除了使用如下合成的[预聚物7]代替[预聚物1]并且将异氟尔酮二胺的量从1.3份改变为3.2份以外,用与实施例B-1相似的方法制备[调色剂7]。
-预聚物7的合成-
在装有冷却管、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份四丁氧基钛,并且在230℃下在常压下反应8小时,然后在10mmHg到15mmHg的减压下反应5小时,获得[中间成分聚酯7]。
获得的[中间成分聚酯7]的数均分子量为2,100,质均分子量是9,500,玻璃化转变温度(Tg)是55℃,酸值是0.5并且羟值是51。
其次,在装有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,放入410份[中间成分聚酯7]、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7]。
所获得的[预聚物7]中异氰酸酯的含量比为1.53%。
(对比例B-2)
除了使用105份如下合成的[预聚物8]代替115份[预聚物1]并且将异氟尔酮二胺的量从1.3份改变为3.3份以外,用与实施例B-1相似的方法制备[调色剂8]。
-预聚物8的合成-
在装有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,放入250份丙二醇、350份对苯二甲酸、52份偏苯三酸酐和2份四丁氧基钛,并且在230℃下在常压下反应8小时,然后在10mmHg到15mmHg的减压下反应5小时,获得[中间成分聚酯8]。
获得的[中间成分聚酯8]的质均分子量为8,200,玻璃化转变温度(Tg)是34℃,酸值是0.5并且羟值是49。
其次,在装有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,放入250份[中间成分聚酯8]、52.3份异氟尔酮二异氰酸酯和250份酯酸乙酯,在100℃下反应5小时,获得[预聚物8]。
所获得的[预聚物8]中异氰酸酯的含量比为1.67%。
其次,在实施例B-1到B-6和对比例B-1到B-2中获得的每一调色剂的耐热储存性能、定影性能和带电性能评估如下。结果示于表4。
<耐热储存性能>
在50℃下储存8小时之后,将各调色剂使用42目的筛过筛2分钟,并且由金属网上的残留比获得耐热储存性能。具有适当耐热储存性能的调色剂具有较小的残留比。根据以下评估标准以4级进行评估。
[评估标准]
D:30%或以上
C:20%或以上且小于30%
B:10%或以上且小于20%
A:小于10%
<定影性能>
调节成像装置(由Ricoh Company,Ltd.制造的imagio Neo450),使1.0±0.1mg/cm2的各调色剂显影,在普通纸和重质纸(由Ricoh Company,Ltd.制造的6200型和由NBS Ricoh Co.Ltd.制造的双面打印纸<135>)的转印纸上形成实地图像,同时将定影带调节到具有变化的温度。用普通纸测量不发生反印的温度,并且用重质纸测量定影温度下限。同时,在用垫片刮擦获得的定影图像之后图像密度的残留比为70%或以上时的定影辊温度被定义为定影温度下限。
<带电性能>
(1)15秒搅拌Q/M
有机硅树脂涂布铁氧体载体(平均粒径为50μm)…100质量份
各调色剂 …4质量份
将上述组分放入不锈钢釜中,直至填充该釜内体积的30%,并且在100rpm的搅拌速度下搅拌15秒,通过吹脱(blow-off)法获得带电量。
(2)10秒搅拌Q/M
搅拌10分钟之后的带电量如(1)相似的方式获得。
<综合评估>
观察上述评估结果,并且根据以下标准综合评估。
A:好
B:有缺陷
表3
调色剂 | 改性聚脂树脂(预聚物) | 调色剂粒径 | 调色剂Tg(℃) | |||||
醇组分 | 酸组分 | 质均分子量 | 体均粒径Dv(μm) | 数均粒径Dn(μm) | Dv/Dn | |||
实施例B-1 | 调色剂1 | 丙二醇 | 对苯二甲酸 | 28,000 | 5.01 | 4.45 | 1.13 | 46.5 |
偏苯三酸酐 | ||||||||
实施例B-2 | 调色剂2 | 乙二醇 | 对苯二甲酸 | 31,000 | 5.1 | 4.44 | 1.15 | 47.1 |
偏苯三酸酐 | ||||||||
实施例B-3 | 调色剂3 | 新戊二醇 | 对苯二甲酸 | 28,000 | 5.21 | 4.55 | 1.15 | 45.7 |
偏苯三酸酐 | ||||||||
实施例B-4 | 调色剂4 | 1,6-己二醇 | 对苯二甲酸 | 29,000 | 5.19 | 4.5 | 1.15 | 45.2 |
偏苯三酸酐 | ||||||||
实施例B-5 | 调色剂5 | 二甘醇 | 对苯二甲酸 | 29,000 | 5.11 | 4.51 | 1.13 | 46.5 |
偏苯三酸酐 |
实施例B-6 | 调色剂6 | 乙二醇 | 对苯二甲酸 | 30,000 | 5.02 | 4.47 | 1.12 | 46.8 |
丙二醇 | 偏苯三酸酐 | |||||||
对比例B-1 | 调色剂7 | 双酚A-EO加合物 | 对苯二甲酸 | 8,500 | 5.21 | 4.52 | 1.15 | 46.9 |
双酚A-PO加合物 | 偏苯三酸酐 | |||||||
对比例B-2 | 调色剂8 | 丙二醇 | 对苯二甲酸 | 8,200 | 4.68 | 4.11 | 1.14 | 45.8 |
偏苯三酸酐 |
表4
定影 | 耐热储存性能 | 带电 | 全面评估 | |||
定影温度下限(℃) | 热反印产生温度(℃) | 15秒(q/m) | 10分钟(q/m) | |||
实施例B-1 | 130 | 200 | B | -19.1 | -25.5 | A |
实施例B-2 | 125 | 195 | B | -18.9 | -26.1 | A |
实施例B-3 | 120 | 185 | B | -19.5 | -25.7 | A |
实施例B-4 | 125 | 195 | B | -20.1 | -25.5 | A |
实施例B-5 | 125 | 195 | B | -21.1 | -26.7 | A |
实施例B-6 | 130 | 195 | B | -18.8 | -25.1 | A |
对比例B-1 | 145 | 210 | A | -10.8 | -16.1 | B |
对比例B-2 | 120 | 150 | D | -12.2 | -15.5 | B |
工业实用性
由于用本发明的调色剂可以同时实现优异的低温定影性能和抗反印性,该调色剂有利地用于高质量的成像。
使用本发明调色剂的本发明的显影剂、调色剂容器、处理盒、成像装置和成像方法分别有利地用于高质量的成像。
Claims (27)
1.一种调色剂,包括:
粘合剂树脂,和
着色剂,
其中该粘合剂树脂包括:可通过将衍生自作为前体(A)的聚酯的一次改性聚酯(B)进行交联获得的二次改性聚酯,并且
前体(A)的质均分子量为10,000到90,000。
2.根据权利要求1的调色剂,其中将前体(A)改性,并且至少将能与活性氢基反应的部位引入一次改性聚酯(B)。
3.根据权利要求1到2中任何一项的调色剂,其中通过将一次改性聚酯(B)与含活性氢基的化合物(C)反应获得二次改性聚酯。
4.根据权利要求1到3中任何一项的调色剂,其中包含于一次改性聚酯(B)中的官能团是异氰酸酯基。
5.根据权利要求1到4中任何一项的调色剂,其中调色剂在水性介质中造粒。
6.根据权利要求1到5中任何一项的调色剂,其中通过将油层分散在水性介质中以获得乳化的分散液,使一次改性聚酯(B)与含活性氢基的化合物(C)在乳化分散液中进行延长和/或交联以形成调色剂颗粒,并且除去乳化分散液中的有机溶剂,获得该调色剂,其中该油层通过将包含一次改性聚酯(B)和含活性氢基的化合物(C)的调色剂组合物溶解或分散在有机溶剂中获得,并且该一次改性聚酯(B)包括能与活性氢基反应的部位。
7.根据权利要求1到6中任何一项的调色剂,其中前体(A)的玻璃化转变温度(Tg)是30℃到50℃。
8.根据权利要求1到7中任何一项的调色剂,其中玻璃化转变温度(Tg)为40℃到55℃。
9.一种调色剂,包括:
可溶于酯酸乙酯的聚酯组分,和
不溶于酯酸乙酯的聚酯组分,
其中该调色剂在水性介质中造粒,
该不溶于酯酸乙酯的聚酯组分通过在造粒过程中和/或造粒之后将改性聚酯树脂延长和/或交联而获得,
该改性聚酯树脂包括酸性组分和选自脂肪族二醇和脂环族二醇中的至少一种二醇化合物的缩聚,并且
该改性的聚酯树脂的质均分子量为10,000到100,000。
10.一种调色剂,包括:
可溶于酯酸乙酯的聚酯组分,和
不溶于酯酸乙酯的聚酯组分,
其中该调色剂在水性介质中造粒,
该不溶于酯酸乙酯的聚酯组分通过在造粒过程中和/或造粒之后将改性聚酯树脂延长和/或交联而获得,
该改性聚酯树脂包括在催化剂的存在下酸性组分和选自脂肪族二醇和脂环族二醇中的至少一种二醇化合物的缩聚,并且
该改性的聚酯树脂的质均分子量为10,000到100,000。
11.根据权利要求9和10中任何一项的调色剂,其中该不溶于酯酸乙酯的聚酯组分在分子链中含有交联点。
12.根据权利要求9到11中任何一项的调色剂,其中该不溶于酯酸乙酯的聚酯组分包括凝胶组分。
13.一种调色剂,包括:
含活性氢基的化合物,和
能与该含活性氢基的化合物反应的聚合物,
其中在将包括含活性氢基的化合物和能与该含活性氢基的化合物反应的聚合物的调色剂材料溶解和/或分散在有机溶剂中以制备调色剂溶液之后,通过将调色剂溶液乳化和/或分散在水性介质中以制备分散液,并且通过将该含活性氢基的化合物和能与该含活性氢基的化合物反应的聚合物进行反应以产生颗粒形式的胶粘基材,获得调色剂,
该能与含活性氢基的化合物反应的聚合物是改性的聚酯树脂,
该改性聚酯树脂包括在催化剂的存在下酸性组分和选自脂肪族二醇和脂环族二醇中至少一种二醇化合物的缩聚,并且
该改性的聚酯树脂的质均分子量是10,000到100,000。
14.根据权利要求9到13中任何一项的调色剂,其中该改性的聚酯树脂包括异氰酸酯基。
15.根据权利要求14的调色剂,其中在改性的聚酯树脂中基于JISK1603的异氰酸酯基的含量比为2.0质量%或更低。
16.根据权利要求9到15中任何一项的调色剂,其中该二醇化合物是选自1,4-丁二醇、丙二醇、乙二醇、二甘醇、新戊二醇和1,6-己二醇中的至少一种。
17.根据权利要求9到16中任何一项的调色剂,其中该酸性组分是对苯二甲酸和间苯二甲酸中的至少一种。
18.根据权利要求9到17中任何一项的调色剂,其中该催化剂是Ti催化剂。
19.根据权利要求1到18中任何一项的调色剂,其中调色剂的体均粒径(Dv)是3μm到8μm。
20.根据权利要求1到19中任何一项的调色剂,其中体均粒径(Dv)与数均粒径(Dn)的比Dv/Dn为1.25或更低。
21.一种显影剂,包括:
调色剂,
其中该调色剂是根据权利要求1到20中任何一项的调色剂。
22.一种调色剂容器,包括:
调色剂,
其中该调色剂是根据权利要求1到20中任何一项的调色剂。
23.一种处理盒,包括:
静电潜像承载部件,和
配置成使用调色剂将静电潜像承载部件上形成的静电潜像显影以便形成可见图像的显影单元,
其中该调色剂是根据权利要求1到20中任何一项的调色剂。
24.一种成像装置,包括:
静电潜像承载部件、
配置成在静电潜像承载部件上形成静电潜像的静电潜像形成单元、
配置成使用调色剂使静电潜像显影形成可见图像的显影单元、
配置成将可见图像转印到记录介质上的转印单元、和
配置成将转印图像定影到记录介质的定影单元;
其中该调色剂是根据权利要求1到20中任何一项的调色剂。
25.根据权利要求24的成像装置,其中定影单元包括配置成对记录介质上的转印图像施加热和压力中的至少一种的定影辊,和配置成除去定影辊上残留的调色剂的定影清洁辊。
26.一种成像方法,包括:
在静电潜像承载部件上形成静电潜像,
使用调色剂将静电潜像显影形成可见图像,
将可见图像转印到记录介质上,并且
将转印图像定影到记录介质上,
其中该调色剂是根据权利要求1到20中任何一项的调色剂。
27.根据权利要求26的成像方法,其中在定影中通过定影辊施加热和压力中的至少一种将可见图像定影在记录介质上,并且通过定影清洁辊除去定影辊上残留的调色剂。
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