CN101334595A

CN101334595A - 电子照相调色剂

Info

Publication number: CN101334595A
Application number: CNA2008100033052A
Authority: CN
Inventors: 金相佑
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2008-01-17
Publication date: 2008-12-31
Also published as: US20090004582A1; KR20090000506A

Abstract

提供一种电子照相调色剂，其包含具有小的平均颗粒直径的母体调色剂颗粒和施加到该母体调色剂颗粒表面上的外部添加剂。该外部添加剂包含：大微粒二氧化硅；小微粒二氧化硅；导电二氧化钛；钛酸锶；和氧化铝。对于最初和长期使用而言由于调色剂的电荷量可以稳定地保持，因此使用该调色剂可以进行高质量和高速成像。

Description

电子照相调色剂

相关专利申请的交叉引用

根据35U.S.C.§119(a)，本申请要求在韩国知识产权局于2007年6月28日提交的韩国专利申请No.10-2007-0064618的权益，其公开内容在此全部引入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于电子照相的非磁性单组分调色剂。更具体地，本发明涉及一种用于电子照相的非磁性单组分调色剂，其可以形成具有显著水平的均匀图像密度的高分辨率和高质量图像，而没有由于未调节的调色剂所导致的在背景区域中的污染。使用所述调色剂可以稳定地保持小微粒调色剂电荷量和电荷分布以供最初和长期使用。

背景技术

激光打印机、传真机和复印机被广泛地用作电子照相成像装置。在这样的装置中，使用激光束在感光体的表面上形成潜像，通过电位差将调色剂提供给感光体上的潜像，并将所提供的调色剂转印到印刷介质例如纸上以形成图像。

图1示意性地示出了根据以下过程运行的常规电子照相成像装置(非接触显影型)。通过充电装置6将感光体1充电，并通过使用激光扫描单元(LSU)9进行曝光而在该感光体的表面上形成潜像。通过供料辊3将非磁性调色剂4提供给显影辊2。通过调色剂层调节装置5将提供给显影辊2的调色剂弄平以形成薄层并使之高度摩擦带电。通过调色剂层调节装置5的调色剂在形成于感光体1上的潜像上显影，显影的调色剂通过转印辊(未示出)转印到纸上并通过定影装置(未示出)定影。另外，残留在感光体1上的调色剂8通过清洁刮板7清洁。

近来，随着电子照相成像装置例如用于电子照相的激光束打印机(LBP)、多功能设备和彩色复印机被广泛地使用，需要高质量的图像。为此，已经积极地对具有例如供长期使用的稳定的调色剂电荷量和高显影效率，而没有因环境的改变和变化而产生灰雾(fog)的特性的调色剂进行了许多研究。

为了控制调色剂电荷量的稳定性、防止灰雾、改善显影效率，已经将各种外部添加剂例如二氧化硅、二氧化钛(TiO₂)、氧化铝(A1₂O₃)、钛酸锶(SrTiO₃)、钛酸钡(BaTiO₃)和钛酸钙(CaTiO₃)施加到调色剂中。然而，图像质量的改善有限。即，调色剂的带电性质根据例如低温和低湿度、以及高温和高湿度的环境变化而大大地改变。尽管在最初的打印操作中，调色剂带电均匀并且电荷分布均匀，但是当连续进行打印时，调色剂的电荷量大大减少。另外，由于长期打印造成的调色剂的电荷量减少和电荷分布不均匀导致了图像密度降低、灰雾和调色剂飞散。

因此，被添加以改善图像质量的外部添加剂的类型增加，并且外部添加剂的量也增加。在长期打印过程中，外部添加剂需要稳定地保持在调色剂的表面。然而，外部添加剂经常被埋在调色剂颗粒中或被解吸附并与调色剂颗粒分离，从而污染显影部件和图像。随着外部添加剂的粒度增加和外部添加剂之间的粘结力增加，外部添加剂容易被解吸附和分离。近来，由于外部添加剂的种数和数量增加，这样的解吸附和分离变得更加严重。

近来的彩色激光打印机需要如下特性，例如对于打印机网络的大于30ppm的高速度、适于5000-10000张纸的彩色打印的长寿命、以及对于照片打印的约1200dpi的高分辨率。然而，由于对调色剂的装载容量的限制，平均颗粒直径为8μm或更大的常规调色剂不能具有所述特性。因此，已经尝试以成本划算并简单的方式利用粉碎作用制备具有耐久性和定影性能的平均颗粒直径为6μm或更小的小微粒调色剂以获得所述特性。

但是，小微粒调色剂具有下述问题。

首先，随着调色剂的粒度变小，流动性降低，从而图像密度降低，这是由于在打印少于500张的最初阶段，调色剂的电荷量不足。另外，由于在纸上的小微粒调色剂层的厚度不足，需要增加着色剂的量以获得所需水平的图像密度。有时，着色剂的所需量为调色剂的至少两倍。然而，由于着色剂减少调色剂的电荷量，因此尽管增加着色剂的量，也不能得到足够的图像密度。

发明内容

本发明提供一种高速电子照相调色剂，其使用具有外部添加剂的组合的调色剂而在增大的速度下具有长寿命和高分辨率以及增加的小微粒调色剂带电量。

根据本发明的一个方面，提供一种非磁性单组分电子照相调色剂，其包含：母体调色剂(parent toner)颗粒，其包含粘合剂树脂、着色剂和电荷控制剂，并具有约5至约7μm的平均颗粒直径；以及施加到所述母体调色剂颗粒的表面上的外部添加剂，

其中所述外部添加剂包含：

平均初级颗粒直径为约30至约100nm的负电荷型大微粒二氧化硅；

平均初级颗粒直径为约5至约20nm的负电荷型小微粒二氧化硅；

导电二氧化钛；

钛酸锶；以及

氧化铝。

基于100重量份的母体调色剂颗粒，大微粒二氧化硅的量可以为约0.1至约3.5重量份。

基于100重量份的母体调色剂颗粒，小微粒二氧化硅的量可以为约0.1至约2.0重量份。

基于100重量份的母体调色剂颗粒，导电二氧化钛的量可以为约0.1至约2.0重量份。

基于100重量份的母体调色剂颗粒，钛酸锶的量可以为约0.1至约1.0重量份。

基于100重量份的母体调色剂颗粒，氧化铝的量可以为约0.1至约1.0重量份。

通过添加包含两种类型的具有不同粒度的负电荷型二氧化硅、导电二氧化钛、钛酸锶和氧化铝的外部添加剂以形成小微粒调色剂，根据本发明的电子照相调色剂具有优异的最初电荷特性和稳定的调色剂电荷量。因此，该电子照相调色剂适用于高速高质量成像打印机。

通过公开了本发明的各种实施方式的对本发明的以下详细描述，本发明的这些和其它方面将变得更加明晰。

附图说明

通过参考附图详细描述其示例性实施方式，本发明的上述和其它特点和优点将变得更加明晰，其中：

图1示意性地示出了使用非接触非磁性单组分调色剂的电子照相装置。

具体实施方式

下文中，将参考附图更加充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施方式。

根据本发明的电子照相调色剂包含：母体调色剂颗粒，其具有粘合剂树脂、着色剂和电荷控制剂，并具有约5至约7μm的平均颗粒直径；以及施加到所述母体调色剂颗粒的表面的外部添加剂，其中所述外部添加剂包含：平均初级颗粒直径为约30至约100nm的负电荷型大微粒二氧化硅；平均初级颗粒直径为约5至约20nm的负电荷型小微粒二氧化硅；导电二氧化钛；钛酸锶；和氧化铝。

将小微粒二氧化硅和大微粒二氧化硅作为外部添加剂添加到根据本发明的电子照相调色剂中以为该调色剂提供负电荷性能和流动性。它们可以如本领域中已知的通过干法由卤化硅等制备或通过湿法由液体中的硅提取。

具有约30至约100nm的平均初级颗粒直径的大微粒二氧化硅增加母体调色剂颗粒之间的间隔。具有约5至约20nm的平均初级颗直径的小微粒二氧化硅为调色剂提供流动性。

基于100重量份的母体调色剂颗粒，大微粒二氧化硅的量可以为约0.1至约3.5重量份。当大微粒二氧化硅的量小于0.1重量份时，大微粒二氧化硅的效果可以忽略并且不提供调色剂颗粒的所需间隔。另一方面，当所述量大于3.5重量份时，定影性能可能降低，调色剂可能被过度充电或污染，或者可能出现成膜。

基于100重量份的母体调色剂颗粒，小微粒二氧化硅的量可以为约0.1至约2.0重量份。当小微粒二氧化硅的量小于0.1重量份时，小微粒二氧化硅的效果可以忽略并且不为调色剂提供所需的流动性。另一方面，当所述量大于2.0重量份时，定影性能可能降低，调色剂可能被过度充电，或者不能适当地进行清洁。

用在本发明中的导电二氧化钛增加了调色剂的电荷量，并且具有优异的环境特性。尽管常规的非导电二氧化钛降低调色剂的电荷量对环境变化的敏感性，但它们降低调色剂的总电荷量。然而，由于调色剂的电荷量减少得少，所述导电二氧化钛具有优异的环境特性，并增加调色剂的电荷量。特别地，所述导电二氧化钛可以解决在低温和低湿度条件下的调色剂带电问题，以及在高温和高湿度条件下的调色剂电荷减少的问题。另外，即使在长时间内打印大量的页数之后，该导电二氧化钛也可以改善调色剂的流动性并保持高的转印效率。该导电二氧化钛的初级颗粒直径为约10至约200nm。基于100重量份的母体调色剂颗粒，该导电二氧化钛的量可以为约0.1至约2.0重量份。当该导电二氧化钛的量小于0.1重量份时，该导电二氧化钛对于环境的电荷保持性能的效果可以忽略。另一方面，当该导电二氧化钛的量大于2.0重量份时，图像可能会被污染并且调色剂的电荷量可能会降低。该导电二氧化钛可以通过本领域已知的方法制备。

本发明中使用的钛酸锶增加最初充电速率。钛酸锶的平均初级颗粒直径可以为约10至约200nm。当所述平均初级颗粒直径小于10nm时，钛酸锶的效果可以忽略。另一方面，当所述平均初级颗粒直径大于200nm时，钛酸锶容易从调色剂分离。基于100重量份的母体调色剂颗粒，钛酸锶的量可以为约0.1至约1.0重量份。当钛酸锶的量小于0.1重量份时，钛酸锶的效果可以忽略。另一方面，当所述量大于1.0重量份时，钛酸锶易于从调色剂解吸附并分离，并且可能容易发生钛酸锶的聚结。

本发明中使用的氧化铝保持长期使用的带电性。氧化铝的平均初级颗粒直径为约50至约300nm，并优选为约100至约250nm。当所述平均初级颗粒直径小于50nm时，氧化铝的效果可以忽略。另一方面，当所述平均初级颗粒直径大于300nm时，氧化铝易于从调色剂解吸附并分离。基于100重量份的母体调色剂颗粒，氧化铝的量可以为约0.1至约1.0重量份。当氧化铝的量小于0.1重量份时，氧化铝的效果可以忽略。另一方面，当所述量大于1.0重量份时，氧化铝易于从调色剂解吸附并分离，并且可能容易发生氧化铝的聚结。

本发明的母体调色剂颗粒包含粘合剂树脂、着色剂和电荷控制剂。

粘合剂树脂可以为本领域中已知的各种树脂，例如，基于苯乙烯的共聚物，例如聚苯乙烯、聚对氯苯乙烯、聚α-甲基苯乙烯、苯乙烯-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-丙烯酸丙酯共聚物、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-甲基丙烯酸丙酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-α-氯甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-乙烯基甲基醚共聚物、苯乙烯-乙烯基乙基醚共聚物、苯乙烯-乙烯基乙基酮共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丙烯腈-茚共聚物、和苯乙烯-马来酸共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物；聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、及它们的共聚物；聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、松香、改性松香、萜烯树脂、酚醛树脂、脂肪烃或脂环烃树脂、芳族石油树脂、氯化石蜡、石蜡(paraffin wax)等。这些树脂可以单独或结合使用。基于聚酯的树脂由于具有良好的定影性且是透明的而适合于彩色显影剂。

对于黑色调色剂，着色剂可以为炭黑或苯胺黑。根据本发明的非磁性调色剂适合于彩色调色剂。炭黑通常被用作黑色着色剂。为了形成彩色，可以进一步包括黄色着色剂、品红色着色剂和青色着色剂。

对于黄色着色剂，可以使用缩合氮化合物、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。例如，可以使用C.I.颜料黄12、13、14、17、62、74、83、93、94、95、109、110、111、128、129、147、168等。

对于品红色着色剂，可以使用缩合氮化合物、蒽醌化合物、喹吖啶酮化合物、碱性染料色淀化合物(base dye lake compound)、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(perylene compound)。例如，可以使用C.I.颜料红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、254等。

对于青色颜料，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，可以使用C.I.颜料蓝1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、66等。

这样的着色剂可以单独使用，或者以两种或更多种着色剂的组合使用，并考虑颜色、色度、亮度、耐侯性、在调色剂中的分散性等进行选择。

本发明中使用的作为负电荷型电荷控制剂的电荷控制剂可以为有机金属络合物或螯合化合物，例如含有铬的偶氮染料或单偶氮金属络合物；包含金属例如铬、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，并且可以没有限制地使用任何已知的电荷控制剂。另外，正电荷型电荷控制剂可以为改性产品，例如苯胺黑及其脂肪酸金属盐、以及包含季铵盐的鎓盐，例如1-羟基-4-萘酚磺酸三丁铵和四氟硼酸四丁铵。这些电荷控制剂可以单独或至少两种结合使用。由于电荷控制剂通过静电力在显影辊上稳定地支持调色剂，因此可以使用电荷控制剂快速地进行稳定的充电。

同时，根据本发明的调色剂颗粒可以进一步包含脱模剂、长链脂肪酸或其金属盐。脱模剂的实例包括聚亚烷基蜡，例如低分子量聚丙烯和低分子量聚乙烯、酯蜡、巴西棕榈蜡、石蜡、长链脂肪酸和脂肪酸酰胺。可以适当地使用长链脂肪酸及其金属盐以保护感光体并防止显影的恶化，从而得到高质量的图像。

为了将着色剂均匀地分散在所述树脂中，可以使用其中着色剂以高浓度与树脂熔化混合的熔合体或母料。例如，作为主要成分的粘合剂树脂和着色剂可以通过例如2辊、3辊、分散捏合机和双螺杆挤出机的混合装置进行混合。在此，着色剂可以在约80至约180℃范围内的温度下均匀地分散10分钟至2小时。然后，使用粉碎机例如喷射研磨机、摩擦研磨机和圆形研磨机(circular mill)将该分散体粉碎，并且制备平均颗粒直径为约5至约7μm的这种母体调色剂颗粒。通过施加根据本发明的外部添加剂可以改善流动性和电荷稳定性。

根据本发明的调色剂可以用于使用接触式非磁性单组分显影型调色剂的电子照相装置和使用非接触式非磁性单组分调色剂的电子照相装置。

本发明还涉及包含所述调色剂的电子照相成像装置。所述成像装置包含感光体、充电装置、显影辊以及用于将调色剂提供给感光体的供料辊。本发明的进一步特点在于提供一种通过将该调色剂沉积到在其上具有潜像的感光体的表面上以形成可视调色剂图像，将该调色剂图像转印到纸上，并将该调色剂熔合到纸上而形成纸或其它基底的图像的方法。

将参考以下实施例详细描述本发明，但本发明不限于此。

实施例

母体调色剂颗粒的制备(通过粉碎作用得到的负电荷型调色剂)

在非磁性单组分显影方法中，母体调色剂颗粒的组成如下。

重均分子量为约100000的聚酯 90.5重量％

着色剂(炭黑(Mitsubishi Chemical Corporation)) 5.0重量％

负电荷型电荷控制剂(Zn络合物(Hodogaya Chemical Co.，Ltd.))

1.5重量％

石蜡 3.0重量％

使用Henschel型混合机将上述组分均匀地预混合。将该预混合的组分添加到双螺杆挤出机中，并且将130℃下的熔融混合物挤出、冷却并固化。然后，使用粉碎和分级设备制备用外部添加剂处理的母体调色剂颗粒，其中所述母体调色剂颗粒的平均颗粒直径为约6μm。

实施例1

将以下列出的外部添加剂施加到根据上述粉碎方法所制备的母体调色剂颗粒中。外部添加剂的量以100重量份的母体调色剂颗粒为基准。

大微粒二氧化硅(平均初级颗粒直径为约30至约50nm) 2.5重量份

小微粒二氧化硅(平均初级颗粒直径为约7至约16nm) 1.0重量份

导电二氧化钛(平均初级颗粒直径为约40至约70nm) 0.2重量份

钛酸锶(平均初级颗粒直径为约10至约20nm) 0.4重量份

氧化铝(平均初级颗粒直径为约150至约250nm) 0.3重量份

实施例2

大微粒二氧化硅(平均初级颗粒直径为约30至约50nm) 1.2重量份

小微粒二氧化硅(平均初级颗粒直径为约7至约16nm) 0.8重量份

导电二氧化钛(平均初级颗粒直径为约40至约70nm) 0.8重量份

钛酸锶(平均初级颗粒直径为约10至约20nm) 0.3重量份

氧化铝(平均初级颗粒直径为约150至约250nm) 0.4重量份

比较例1

大微粒二氧化硅(平均初级颗粒直径为约30至约50nm) 2.5重量份

小微粒二氧化硅(平均初级颗粒直径为约7至约16nm) 1.0重量份

导电二氧化钛(平均初级颗粒直径为约40至约70nm) 0.8重量份

比较例2

大微粒二氧化硅(平均初级颗粒直径为约30至约50nm) 1.2重量份

小微粒二氧化硅(平均初级颗粒直径为约7至约16nm) 0.8重量份

钛酸锶(平均初级颗粒直径为约10至约20nm) 0.3重量份

氧化铝(平均初级颗粒直径为约150至约250nm) 0.4重量份

<图像评价(基于负电荷型调色剂)>

表面电势(Vo)：-700V

潜像电势(VL)：-100V

施加到显影辊上的电压：

Vp-p＝1.8KV，频率＝2.0kHz，

Vdc＝-500V，效率＝35％(方波)

显影间隙：150～400μm

显影辊：

(1)铝

照度：Rz＝1～2.5(在镀镍以后)

(2)橡胶辊(基于NBR的弹性体橡胶辊)

电阻：1×10⁵～5×10⁶Ω

硬度：50

调色剂：电荷量(q/m)＝-30至-5μC/g

(在通过所述层调节装置后的显影辊上)

每单位面积的调色剂量＝0.3至1.0mg/cm²

<图像评价结果(基于负电荷型调色剂)>

使用彩色LBP(35ppm)评价使用根据实施例1和2以及比较例1和2制备的调色剂所形成的图像。

图像密度在最初和打印过程中测试，结果示于下表1和2中。

表1

青色着色剂的图像密度

单位(张)	最初	100	200	300	400	500
单位(张)	最初	100	200	300	400	500	实施例1	△	△	○	○	○	○
实施例2	○	○	○	○	○	○	实施例1	△	△	○	○	○	○
实施例2	○	○	○	○	○	○	比较例1	×	×	△	△	○	○
比较例2	△	△	△	○	○	○	比较例1	×	×	△	△	○	○

表2

品红色着色剂的图像密度

单位(张)	最初	2000	4000	6000	8000	10000
单位(张)	最初	2000	4000	6000	8000	10000	实施例1	△	○	○	○	○	△
实施例2	○	○	○	○	○	○	实施例1	△	○	○	○	○	△
实施例2	○	○	○	○	○	○	比较例1	×	△	○	○	○	△
比较例2	×	△	△	△	×	×	比较例1	×	△	○	○	○	△

如表1和2所示，青色着色剂的图像密度以当打印了1000张纸时的图像密度为基准，由最初至500张纸进行评价。品红色着色剂的图像密度基于Magbeth密度计的1.1进行评价。

在表1中，“○”表示比标准图像密度高，“△”表示为标准图像密度的80～100％，“×”表示小于标准图像密度的80％。

在表2中，“○”表示比标准图像密度高，“△”表示为标准图像密度的80～100％，“×”表示小于标准图像密度的80％。

如表1和2所示，根据本发明的调色剂可以保持最初和在长期使用后的图像密度，从而在长期的使用中持续地形成高质量的图像。

在根据本发明的电子照相非磁性单组分调色剂中，对最初及长期使用可以通过稳定地保持调色剂的电荷量而进行高质量且高速的成像。

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，本领域的普通技术人员应理解，在不背离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情形下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims

1.一种非磁性单组分电子照相调色剂，其包含：母体调色剂颗粒，其包含粘合剂树脂、着色剂和电荷控制剂，并具有约5至约7μm的平均颗粒直径；以及施加到所述母体调色剂颗粒的表面的外部添加剂，

其中所述外部添加剂包含：

导电二氧化钛；

钛酸锶；以及

氧化铝。

2.权利要求1的非磁性单组分电子照相调色剂，其中基于100重量份的母体调色剂颗粒，所述大微粒二氧化硅的量为约0.1至约3.5重量份。

3.权利要求1的非磁性单组分电子照相调色剂，其中基于100重量份的母体调色剂颗粒，所述小微粒二氧化硅的量为约0.1至约2.0重量份。

4.权利要求1的非磁性单组分电子照相调色剂，其中基于100重量份的母体调色剂颗粒，所述导电二氧化钛的量为约0.1至约2.0重量份。

5.权利要求1的非磁性单组分电子照相调色剂，其中基于100重量份的母体调色剂颗粒，所述钛酸锶的量为约0.1至约1.0重量份。

6.权利要求1的非磁性单组分电子照相调色剂，其中基于100重量份的母体调色剂颗粒，所述氧化铝的量为约0.1至约1.0重量份。

7.权利要求1的非磁性单组分电子照相调色剂，其中所述钛酸锶的平均初级颗粒直径为约10至约200nm。

8.权利要求1的非磁性单组分电子照相调色剂，其中所述氧化铝的平均初级颗粒直径为约50至约300nm。

9.权利要求1的非磁性单组分电子照相调色剂，其中所述导电二氧化钛的平均初级颗粒直径为约10至约200nm。

10.权利要求1的非磁性单组分电子照相调色剂，其中所述氧化铝的平均初级颗粒直径为约100至约250nm。

11.一种电子照相成像装置，其包含权利要求1的电子照相单组分调色剂。

12.一种成像方法，其包括将根据权利要求1的调色剂沉积到在其上具有潜像的感光体的表面上以形成调色剂图像，将所述调色剂图像转印到基底上，并将所述调色剂熔合到所述基底上。