CN101241323A - 电子照相显影剂 - Google Patents

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CN101241323A CNA2008100881013A CN200810088101A CN101241323A CN 101241323 A CN101241323 A CN 101241323A CN A2008100881013 A CNA2008100881013 A CN A2008100881013A CN 200810088101 A CN200810088101 A CN 200810088101A CN 101241323 A CN101241323 A CN 101241323A
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Abstract

提供一种电子照相显影剂，其包含粘合剂树脂、脱模剂、着色剂和电荷控制剂。通过使用具有高酸值的粘合剂树脂和作为脱模剂的两种具有不同熔点的蜡的混合物，获得具有优异的定影性能和耐久性、并且不会导致热反印和卷绕卡纸的电子照相显影剂。

Description

电子照相显影剂
相关专利申请的交叉引用
依据35U.S.C.§119(a)，本申请要求2007年1月9日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2007-0002681的权益，其公开内容在此全部引入作为参考。
技术领域
本发明涉及一种电子照相显影剂。更具体而言，本发明涉及一种具有优异的定影性能(fusing property)，而未在显影部件上成膜、出现条纹(streaking)、热反印(hot offset)和卷绕卡纸(wrap jamming)的显影剂。所述电子照相显影剂包含具有高酸值的粘合剂树脂和作为脱模剂(releasing agent)的低熔点蜡与高熔点蜡的混合物。
背景技术
目前使用的电子照相成像装置包括激光打印机、传真机、复印机等。这些装置利用激光在感光体上形成静电潜像。利用电位差将调色剂转印至静电潜像，并将所得调色剂图像转印至例如纸张的印刷介质以形成所需图像。
随着成像装置，如电子照相激光束打印机(LBP)、多功能机器和彩色复印机的广泛使用，需要高质量的图像。与单色打印机不同，彩色激光打印机利用具有四种基本色(青色、品红色、黄色、黑色)的调色剂表现出各种颜色。例如，用品红色加黄色表现红色。因此，调色剂的定影性能比在单色打印机中更重要。
此外，考虑到环境问题，为了方便使用者，应当使用更少的纸张并且需要更多的双面印刷。双面印刷比单面印刷导致更多的由热反印引起的背面污染和定影辊(fuser)的卷绕卡纸。在这些缺点中，卷绕卡纸更为严重。
而且，即便在调色剂的寿命内，也可能由字母或图像印刷而引起例如调色剂自身的形成条纹和成膜的图像问题。
为了解决上述问题，将两种或多种粘合剂树脂混合并捏合。控制例如捏合温度、螺杆转速和喂料转速的捏合条件，以改善脱模剂的分散性。改善熔融和捏合设备本身或者使用新型熔融和捏合设备(如开炼机)以克服这些问题。
当使用低熔点蜡作为脱模剂以改善定影性能时，也会发生热反印和卷绕卡纸。为了减少这些问题，将高熔点蜡加入到低熔点蜡中。但是，在这种情形下，定影性能恶化，并且难以在粘合剂树脂中分散脱模剂。因此，需要对电子照相显影剂作进一步的改善。
发明内容
本发明提供一种电子照相显影剂，其具有优异的定影性能和耐久性，不会在显影部件上导致形成条纹和成膜，并且能防止热反印和卷绕卡纸。
本发明还提供一种使用该电子照相显影剂的电子照相成像装置。
根据本发明的一个方面，提供一种电子照相显影剂，其包含粘合剂树脂、脱模剂、着色剂和电荷控制剂，其中所述粘合剂树脂为酸值为20mg-KOH/g或更大的聚酯树脂，并且其中所述脱模剂为低熔点蜡和高熔点蜡的混合物，所述低熔点蜡具有低于所述粘合剂树脂的软化点(T1/2)的熔点和小于1的酸值，以及所述高熔点蜡具有高于所述低熔点蜡的熔点且低于所述粘合剂树脂的软化点(T1/2)的熔点。
所述低熔点蜡可具有约60-110℃的熔点。
所述高熔点蜡可具有约80-150℃的熔点，其中所述高熔点蜡的熔点高于所述低熔点蜡的熔点。
所述低熔点蜡与所述高熔点蜡的重量比可为约1∶1-10∶1。
根据本发明的另一个方面，提供一种使用所述电子照相显影剂的电子照相成像装置。
所述电子照相显影剂具有宽广的非反印(non-offset)区域，不会在显影部件上导致形成条纹和成膜，能防止热反印和卷绕卡纸，并且具有改善的耐久性和改善的定影性能。
从公开了本发明的各种实施方案的对本发明的以下详细描述中，本发明的上述和其它方面将变得明晰。
附图说明
通过参考附图详细描述其示例性实施方案，本发明的上述和其它特征和优点将变得更加明晰，其中：
图1为非接触型成像装置的实施方案的示意图。
具体实施方式
在本发明的一个实施方案中，将具有高酸值的粘合剂树脂和作为脱模剂的具有不同熔点的蜡的混合物用在电子照相显影剂中，以扩大非反印区域并防止在显影部件上形成条纹、成膜、热反印和卷绕卡纸。在一个实施方案中，所述电子照相显影剂包含粘合剂树脂、脱模剂、着色剂和电荷控制剂，其中所述粘合剂树脂为酸值为20mg-KOH/g或更大的聚酯树脂，所述脱模剂为低熔点蜡和高熔点蜡的混合物。所述低熔点蜡具有低于粘合剂树脂的软化点(T1/2)的熔点和小于1的酸值，所述高熔点蜡具有高于所述低熔点蜡的熔点且低于粘合剂树脂的软化点(T1/2)的熔点。
用于本发明的一个实施方案的聚酯树脂由多元醇和二羧酸合成，其中该多元醇为醚化二元酚。所述醚化二元酚的实例包括二元酚例如双酚A或二-(4-羟苯基)甲烷与选自以下的化合物的加成产物：环氧乙烷、环氧丙烷、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、一缩二丙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基醚二醇、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇和三季戊四醇。二羧酸的实例包括马来酸、富马酸、中康酸、柠康酸、衣康酸、戊烯二酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、己二酸、癸二酸、丙二酸、1，2，4-苯三甲酸、1，2，5-苯三甲酸、1，2，4-环己烷三羧酸、1，2，5-环己烷三羧酸、1，2，4-丁烷三羧酸、1，3-二羧基-2-甲基-2-甲基羧基丙烷四(甲基羧基)甲烷。当合成聚酯树脂时，多元醇和二羧酸可以组合使用。也可以使用聚酯树脂的组合。
将所述聚酯树脂的酸值调节到20mg-KOH/g或更大。
通过控制所述聚酯树脂的多元醇和二羧酸的比例，可以实现对酸值的调节。
根据本发明当前实施方案的电子照相显影剂包括作为脱模剂的低熔点蜡和高熔点蜡的混合物，其中所述低熔点蜡具有低于粘合剂树脂的软化点(T1/2)的熔点和小于1的酸值，所述高熔点蜡具有高于所述低熔点蜡的熔点且低于粘合剂树脂的软化点(T1/2)的熔点。
所述低熔点蜡改善了显影剂的定影性能，并且所述高熔点蜡防止了热反印和卷绕卡纸。
优选地，所述低熔点蜡和所述高熔点蜡具有低于所述粘合剂树脂软化点的熔点。通常，在粉碎的调色剂的制备中，熔融和捏合过程在粘合剂树脂的软化点附近的温度下进行。因此，蜡的熔点应当低于所述粘合剂树脂的软化点，以使所述蜡能充分地溶解并分散在所述粘合剂树脂中。
所述低熔点蜡可以具有约60-100℃的熔点，所述高熔点蜡可以具有约80-150℃的熔点，其中所述高熔点蜡的熔点高于所述低熔点蜡的熔点。
所述低熔点蜡可以为酯或石蜡。
由于所述粘合剂树脂具有高的酸值，所述低熔点蜡应当具有小于1的酸值以保持显影剂的耐久性并防止成膜。
所述高熔点蜡选自石蜡、聚乙烯、聚丙烯蜡及其混合物。
对所述高熔点蜡的酸值没有特别限制，但是可以为约3mg-KOH/g或更大以将其分散在粘合剂树脂中。
所述低熔点蜡与高熔点蜡的重量比可以为约1∶1-10∶1。当低熔点蜡与高熔点蜡的重量比小于1∶1时，未获得所需的定影性能和耐久性。当低熔点蜡与高熔点蜡的重量比大于10∶1时，热反印和卷绕卡纸会增加。
基于100重量份的粘合剂树脂，根据本发明当前实施方案的电子照相显影剂可以包含约1-7重量份的脱模剂。当脱模剂的量低于1重量份时，定影性能可恶化并且不能防止反印。当脱模剂的量大于7重量份时，调色剂的耐久性可恶化。
根据本发明的当前实施方案的电子照相显影剂可以包含着色剂。对于黑色调色剂，着色剂可以为炭黑或苯胺黑。在彩色调色剂中，炭黑用作黑色着色剂。为了制造彩色，还可以含有黄色着色剂、品红色着色剂和青色着色剂。
所述黄色着色剂可以包括稠合氮化合物、异二氢吲哚酮化合物、蒽醌化合物、偶氮金属络合物或烯丙基酰亚胺化合物。这样的黄色着色剂的具体实例包括C.I.颜料黄(PY)12、13、14、17、62、74、83、93、94、95、109、110、111、128、129、147、168、180等。
所述品红色着色剂可以包括稠合氮化合物、蒽醌化合物、喹吖啶酮化合物、碱性染料的色淀化合物、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。这样的品红色着色剂的具体实例包括C.I.颜料红(PR)2、3、5、6、7、23、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、144、146、166、169、177、184、185、202、206、220、221或254。
所述青色着色剂可以包括铜酞菁化合物及其衍生物、蒽醌化合物或类似碱性染料化合物。这样的青色着色剂的具体实例包括C.I.颜料蓝(PB)1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62或66。
这些着色剂可以单独使用或组合使用。考虑所需的颜色、饱和度、亮度、耐候性和在调色剂中的分散性选择所需的着色剂。
着色剂的量可以为足以使调色剂着色的量，所述调色剂可以通过显影产生可见相，例如基于100重量份的粘合剂树脂，着色剂的量为约2-20重量份。当着色剂的量小于2重量份时，调色剂着色不充分。当着色剂的量大于20重量份时，由于调色剂的低电阻，不能得到充足的摩擦电荷量，导致图像污染。
着色剂可以预先进行预处理(flushing)，以使其均匀地分散在粘合剂树脂中，或者可以使用高浓度的与粘合剂树脂一起熔融及捏合的母料。
根据本发明当前实施方案的电子照相显影剂包含电荷控制剂。所述电荷控制剂可以为能带负电荷的电荷控制剂、能带正电荷的电荷控制剂或者这二者。所述电荷控制剂通过静电力使得调色剂可支撑在显影辊上，这使得可以进行稳定和迅速的充电。
有用的能带负电荷的电荷控制剂的实例包括：有机金属络合物或螯合物，例如含铬的偶氮染料或单偶氮金属络合物；含金属例如铬、铁和锌的水杨酸化合物；以及芳族羟基羧酸和芳族二羧酸的有机金属络合物。可以使用任何已知的能带负电荷的电荷控制剂。
能带正电荷的电荷控制剂的实例包括：苯胺黑及其用脂肪酸金属盐等改性的产物，包括季胺盐的鎓盐，例如三丁基苄铵1-羟基-4-萘酚磺酸盐和四氟硼酸四丁基铵。这些材料可以单独使用或组合使用。
基于100重量份的粘合剂树脂，根据本发明当前实施方案的电子照相显影剂可以含有约0.1-10重量份的电荷控制剂。
根据本发明当前实施方案的电子照相显影剂可以应用于接触型非磁性单组分调色剂和使用非接触型非磁性单组分调色剂的电子照相装置。同时，它也可以应用于能带负电荷的调色剂和能带正电荷的调色剂两者。
通常，将经聚合且经粉碎的调色剂、着色剂、电荷控制剂、脱模剂和其它组分内(internally)添加到粘合剂中以改善色度、电荷特性和定影性能，并且加入各种外添加剂(external additive)以提供调色剂的流动性、电荷稳定性和清洁性。在加入外添加剂时，可以结合使用两种或多种具有不同平均颗粒直径的外添加剂，以防止外添加剂从调色剂表面分离且防止包埋，这会导致所得图象的质量恶化。
有用的外添加剂的实例包括二氧化硅颗粒、氧化钛和聚合物微球(polymer bead)。当使用二氧化硅颗粒时，可以加入彼此具有不同颗粒直径的第一二氧化硅颗粒和第二二氧化硅颗粒。第一和第二二氧化硅颗粒的平均颗粒直径可以分别为约7-16nm和约30-200nm。大颗粒直径的二氧化硅担当间隔颗粒以防止调色剂的恶化并改善转印特性，小颗粒直径的二氧化硅为调色剂提供流动性。
基于100重量份的调色剂母颗粒，第一和第二二氧化硅颗粒的量各自独立地为约0.1-3重量份。当第一和第二二氧化硅颗粒的量小于0.1重量份时，不能获得添加二氧化硅的效果。当第一和第二二氧化硅颗粒的量大于3重量份时，其导致定影性能降低、过充电且清洁性变差。
仅使用具有相对高的比表面积的二氧化硅作为外添加剂以产生优异的转印效率，但是其在长期输出后会污染鼓。因此，可以使用除了二氧化硅以外的无机颗粒以产生显著的改善。可用作无机颗粒的物质可以选自氧化钛、氧化铝、氧化锌、氧化镁、氧化铈、氧化铁和氧化锡。优选地，可以使用氧化钛。
即使在长期输出后，氧化钛也可以改善调色剂的流动性并保持高的转印效率。此外，氧化钛可以防止鼓的污染以改善环境稳定性。特别地，氧化钛可以防止在低温和低湿度下的电荷上升(charge up)以及在高温和高湿度下的电荷下降(charge down)。
氧化钛的量可以通过控制所述两种类型的二氧化硅颗粒而变化，并且基于100重量份的调色剂母颗粒，氧化钛的量优选为约0.1-2重量份，更优选为约0.1-1重量份。氧化钛的量小于0.1重量份会导致鼓的污染，从而导致图像的污染。氧化钛的量大于2重量份，由于摩擦电荷值的减小，会阻碍获得所需的图像。
聚合物微球也可以用作外添加剂。它们用来防止由于显影部件的污染而引起的图像污染。所述聚合物微球可以为基于黑色素(melanine)的树脂或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
基于100重量份的调色剂母颗粒，聚合物微球的量可以为约0.1-2.0重量份。当聚合物微球的量小于0.1重量份时，不能防止图像污染。当聚合物微球的量大于2.0重量份时，发生分离和自聚集。
在本发明的另一个实施方案中，提供一种使用所述电子照相显影剂的电子照相成像装置。
以下将描述如图1所示的非接触型成像装置的实施方案的工作原理。
通过由例如聚氨酯泡沫或海绵的弹性部件构成的加料辊6将非磁性单组分显影剂(8)加料到显影辊(5)上。通过显影辊(5)的旋转，显影剂(8)到达显影剂控制刮刀(7)与显影辊(5)的接触部分。显影剂控制刮刀(7)由例如金属或橡胶的弹性部件构成。当显影剂(8)经过显影剂控制刮刀(7)与显影辊(5)的接触部分时，显影剂(8)被控制为均匀的层以形成薄层，并且通过充电装置10充分充电。将薄层状的显影剂(8)转印到显影区域，其中显影剂(8)通过显影辊(5)在作为潜像载体的感光体(1)上显影成为静电潜像。
显影辊(5)以预定的距离与感光体(1)隔开。显影辊(5)按逆时针方向旋转而感光体(1)按顺时针方向旋转。通过施加在显影辊(5)上的叠加有DC的AC电压与感光体(1)的潜像电势之间的电势差产生的电力，使转印至显影区域的显影剂(8)在感光体(1)上显影成为静电潜像。
在感光体(1)上显影的显影剂(8)通过感光体(1)的旋转到达转印工具(9)。显影剂(8)通过转印工具(9)转印到在感光体(1)与转印工具(9)之间经过的印刷纸(13)上，在转印工具(9)上通过电晕放电或以辊的形式施加与显影剂(8)极性相反的高电压，由此形成图像。
当通过高压定影辊(未示出)时，通过使显影剂熔合到印刷纸上，使转印到印刷纸上的图像定影到印刷纸上。同时，在显影辊(5)上的未显影的残留显影剂通过与显影辊(5)接触的加料辊(6)回收。重复这样的步骤。
将参照以下实施例更具体地描述本发明。以下实施例仅用于说明性目的，而不是用于限制本发明的范围。
实施例1
在非磁性单组分显影剂中，调色剂母颗粒的组成如下。
聚酯(酸值：25，软化点：125℃，由Sanyo生产)  90重量％
着色剂(炭黑)                                5重量％
低熔点蜡(酯蜡，熔点：75℃，酸值：0)        2重量％
高熔点蜡(聚乙烯蜡，熔点：99℃，酸值：0)    1重量％
剩余部分为电荷控制剂和其它组分以构成100％。
使用Henschel型混合器均匀地预混合该组合物，并将其放入双螺杆挤出机中。将熔融的混合物在130℃下挤出、冷却并固化。随后，使用研磨机/分级机且不用外添加剂进行处理而得到平均颗粒直径为约8μm的调色剂母颗粒。
将以下外添加剂加入到未处理过的调色剂颗粒中以制备根据本发明实施方案的调色剂。外添加剂的量是基于100重量份的调色剂母颗粒。
带负电荷的二氧化硅(初级粒子直径30-50nm)   1.5重量份
带负电荷的二氧化硅(初级粒子直径7-16nm)    1.0重量份
氧化钛(初级粒子直径10-50nm)               0.5重量份
实施例2和对比例1-5
除了使用如表1所示的调色剂母颗粒的组分及其用量以外，按照与实施例1中相同的方法制备调色剂颗粒。酯2和酯3表示低熔点酯蜡。PP表示高熔点聚丙烯蜡。
                            表1
Figure S2008100881013D00081
  (84℃)
 对比例4   122℃   25   -   -   -   PE(99℃)   2
 对比例5   131℃   17   酯3(84℃)   5   2   -   -
评价图像的方法
使用20pm级别的LBP打印机对在实施例1和2以及对比例1-5中制备的调色剂颗粒进行图像评价。
-评价用打印机-
输出：单通过方式
处理速度：125mm/sec
定影辊温度：180℃
<定影性能的评价>
在低温和低湿度的条件下(10±1℃/10±2RH％)，对于评价用打印机的每种颜色，在实地图像(solid image)上以轻拍(taping)的方式测定定影性能，并且用百分比表示。具体地，将胶带(Scotch 810，3M)附着在输出图像上，并三次释放500g的重量。然后，以180度的角度移除胶带并且将移除胶带后的图像密度与附着胶带前的图像密度的比值用百分比表示。使用GretagMacbeth D19C(显像密度计)测定图像密度。
<条纹的发生>
在打印测试中，研究图像上垂直条纹的发生。
评价条件：L/L、N/N、H/H条件
图像：每种颜色5％覆盖率的图像
寿命：打印5000张
<卷绕卡纸的发生>
将60g和75g打印纸用于评价在高温和高湿度下的卷绕卡纸。
该图像评价结果示于表2。
表2
  定影性能(％)   条纹的发生   卷绕卡纸的发生
  实施例1   81   ○   ○
  实施例2   77   ○   ○
  对比例1   80   ×   ○
  对比例2   68   ×   ○
  对比例3   76   ×   ○
  对比例4   34   △   ○
  对比例5   45   ○   △
在表2中，条纹和卷绕卡纸的发生通过视觉确定。用“○”表示没有发生这些问题，用“△”表示轻微发生了这些问题，用“×”表示明显发生了这些问题。
确定形成条纹的标准
轻微发生：观察到在显影辊上形成条纹，但是在图像上没有形成条纹。
明显发生：以视觉确认在图像上形成了条纹。
确定卷绕卡纸的标准
轻微发生：每1000张发生1次或更少(基于常用的75g的纸张)
明显发生：每1000张发生2次或更多(基于常用的75g的纸张)
从上表可看出，根据本发明实施方案的调色剂具有70％或更大的高的定影性能，并且未导致形成条纹和卷绕卡纸。
根据本发明，通过使用具有高酸值的粘合剂树脂和作为脱模剂的具有不同熔点的蜡混合物，可以制备出具有良好的定影性能和耐久性、并能防止热反印和卷绕卡纸的电子照相显影剂。
尽管已经参照其示例性实施方式具体展示和描述了本发明，但是本领域普通技术人员应理解，在不脱离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种变化。

Claims (12)

1.一种电子照相显影剂，其包含粘合剂树脂、脱模剂、着色剂和电荷控制剂，其中所述粘合剂树脂为酸值为20mg-KOH/g或更大的聚酯树脂，所述脱模剂为低熔点蜡和高熔点蜡的混合物，所述低熔点蜡具有低于所述粘合剂树脂的软化点(T1/2)的熔点和小于1的酸值，以及所述高熔点蜡具有高于所述低熔点蜡的熔点且低于所述粘合剂树脂的软化点(T1/2)的熔点。
2.权利要求1的电子照相显影剂，其中所述低熔点蜡具有约60-110℃的熔点。
3.权利要求1的电子照相显影剂，其中所述高熔点蜡具有约80-150℃的熔点。
4.权利要求1的电子照相显影剂，其中所述低熔点蜡与所述高熔点蜡的重量比为约1∶1-约10∶1。
5.权利要求1的电子照相显影剂，其中所述高熔点蜡的酸值为3mg-KOH/g或更大。
6.权利要求1的电子照相显影剂，其中基于100重量份的所述粘合剂树脂，所述脱模剂的量为约1-7重量份。
7.权利要求1的电子照相显影剂，其中基于100重量份的所述粘合剂树脂，所述着色剂的量为约2-20重量份。
8.权利要求1的电子照相显影剂，其中基于100重量份的所述粘合剂树脂，所述电荷控制剂的量为约0.1-10重量份。
9.使用根据权利要求1的电子照相显影剂的电子照相成像装置。
10.权利要求1的电子照相显影剂，其中所述高熔点蜡选自石蜡、聚乙烯、聚丙烯蜡及其混合物。
11.权利要求1的电子照相显影剂，其中所述低熔点蜡为酯蜡或石蜡。
12.权利要求1的电子照相显影剂，其中所述聚酯树脂由醚化二元酚和二羧酸获得。
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