CN101373344A - 图像形成方法和图像形成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种图像形成方法和图像形成装置,该方法包括:在潜像载体表面上形成静电潜像;利用含有调色剂的显影剂对所述静电潜像进行显影,以形成调色剂图像;将所述调色剂图像转印至目标物表面,以获得转印后的调色剂图像;以及对所述转印后的调色剂图像进行定影;其中所述调色剂包含具有核壳结构的树脂颗粒,构成所述核壳结构的核的树脂以及构成所述核壳结构的壳的树脂均为非结晶性树脂;构成所述核的所述树脂及构成所述壳的所述树脂的玻璃化转变温度相差约20℃或更高;构成所述壳的树脂具有酸性极性基团、或碱性极性基团或醇羟基;并且通过在不加热的条件下向所述转印后的调色剂图像施加压力而对所述转印后的调色剂图像进行定影。
Description
技术领域
本发明涉及图像形成方法和图像形成装置。
背景技术
促进静电图像用显影调色剂(其含有加成聚合树脂或缩聚树脂作为粘合剂树脂)的定影主要是通过加热来进行,而非通过施加压力来进行,这是因为调色剂是基于单体的无规连接(chaining)。
人们为了在常压下进行调色剂的压力定影而进行了多种尝试(例如参见专利文献JP-A-49-17739、JP-A-58-86557、JP-A-57-201246、及JP-A-61-56355)。专利文献JP-A-49-17739披露了这样一种静电复印用磁性调色剂材料,该磁性调色剂材料由粒度为0.5μm至1000μm、并且聚集温度为至少约37.8℃的调色剂颗粒构成,并且该磁性调色剂材料是通过使用由聚合物制成的壳材料、着色剂、由粘合剂及软固体物质制成的芯材和磁性颗粒进行胶囊包覆而得到的。专利文献JP-A-58-86557披露了这样一种压力定影调色剂,该压力定影调色剂含有包含30重量份至70重量份的双脂肪酸酰胺作为粘合剂成分的组合物。专利文献JP-A-57-201246披露了一种通过在熔融状态下将以下调色剂材料雾化而得到的调色剂,其中所述的调色剂材料含有密度为0.94g/立方厘米的聚乙烯以及具有C12-99碳链的长链化合物。专利文献JP-A-61-56355披露了一种具有芯材料和用于包覆该芯材料的外壁的微囊型调色剂,其中所述芯材料含有重均分子量/数均分子量为3.5至20的乙烯基聚合物作为主成分。
如上所述,人们在进行静电图像用显影调色剂的压力定影方面进行了多种尝试,这些尝试采用例如蜡状物、固体芯胶囊结构或液体芯胶囊结构。
发明内容
本发明提供了这样一种图像形成方法以及图像形成装置:其具有优良的压力定影性能,难以产生由于调色剂附着(成膜)在感光体上而导致的图像缺陷,并且可提供优良的图像。
简而言之,本发明可在确保高可靠性的同时,在无需加热的条件下进行压力定影。
根据本发明的第一方面,提供一种图像形成方法,该方法包括:在潜像载体表面上形成静电潜像;利用含有调色剂的显影剂对所述静电潜像进行显影,以形成调色剂图像;将所述调色剂图像转印至目标物(target)表面,以获得转印后的调色剂图像;以及对所述转印后的调色剂图像进行定影;其中所述调色剂包含具有核壳结构的树脂颗粒,构成所述核壳结构的核的树脂以及构成所述核壳结构的壳的树脂均为非结晶性树脂;构成所述核的所述树脂及构成所述壳的所述树脂的玻璃化转变温度相差约20℃或更高;构成所述壳的树脂具有酸性极性基团、或碱性极性基团或醇羟基;并且通过在不加热的条件下向所述转印后的调色剂图像施加压力而对所述转印后的调色剂图像进行定影。
根据本发明的第二方面,提供如本发明第一方面所述的图像形成方法,其中在所述转印后的调色剂图像的定影时所施加的压力为约1.5MPa至约10MPa。
根据本发明的第三方面,提供如本发明第一方面所述的图像形成方法,其中在约15℃至约50℃的温度下进行所述转印后的调色剂图像的定影。
根据本发明的第四方面,提供如本发明第一方面所述的图像形成方法,该方法还包括:在转印所述调色剂图像之后,利用刷子将残留调色剂从所述潜像载体表面上清洁干净。
根据本发明的第五方面,提供如本发明第一方面所述的图像形成方法,其中所述目标物是匀度指数(formation index)为约20或更高的转印纸。
根据本发明的第六方面,提供如本发明第一方面所述的图像形成方法,其中构成核的所述树脂的玻璃化转变温度及构成壳的所述树脂的玻璃化转变温度中较高的玻璃化转变温度为约40℃至约80℃。
根据本发明的第七方面,提供如本发明第一方面所述的图像形成方法,其中所述构成核的树脂的重均分子量为约3,000至约50,000。
根据本发明的第八方面,提供如本发明第一方面所述的图像形成方法,其中构成壳的树脂的重均分子量为约3,000至约50,000。
根据本发明的第九方面,提供如本发明第一方面所述的图像形成方法,其中具有所述核壳结构的所述树脂颗粒的含量为所述调色剂的总重量的约20%或更高。
根据本发明的第十方面,提供如本发明第一方面所述的图像形成方法,其中所述酸性极性基团为羧基、或磺酸基或酸酐。
根据本发明的第十一方面,提供如本发明第一方面所述的图像形成方法,其中所述碱性极性基团为氨基、酰胺基团或酰肼基团。
根据本发明的第十二方面,提供如本发明第一方面所述的图像形成方法,其中具有所述核壳结构的所述树脂颗粒的中位直径(中间直径)为所述调色剂的体积平均粒径的1/2至约1/1,000。
根据本发明的第十三方面,提供如本发明第一方面所述的图像形成方法,其中所述调色剂包含防粘剂(脱模剂),所述防粘剂占所述调色剂中所含的调色剂颗粒总量的约1重量%至约20重量%。
根据本发明的第十四方面,提供如本发明第一方面所述的图像形成方法,其中所述调色剂的累积体积平均粒径D50为约3.0μm至约9.0μm。
根据本发明的第十五方面,提供如本发明第一方面所述的图像形成方法,其中所述调色剂的体积平均粒径分布指数GSDv为约1.30或更低。
根据本发明的第十六方面,提供如本发明第一方面所述的图像形成方法,其中所述调色剂的形状系数SF1为约110至约140。
根据本发明的第十七方面,提供一种图像形成装置,该图像形成装置具有:潜像形成单元,其在潜像载体表面上形成静电潜像;显影单元,其利用含有调色剂的显影剂对所述静电潜像进行显影,以形成调色剂图像;转印单元,其将所述调色剂图像转印至目标物表面;以及定影单元,其将所述转印后的调色剂图像定影在所述目标物上,其中所述调色剂包含具有核壳结构的树脂颗粒,构成所述核壳结构的核的树脂以及构成所述核壳结构的壳的树脂均为非结晶性树脂;构成核的树脂及构成壳的树脂的玻璃化转变温度相差约20℃或更高;构成壳的树脂具有酸性极性基团、或碱性极性基团或醇羟基;并且对所述转印后的调色剂图像进行定影的所述定影单元具有加压单元并且不具有加热单元。
根据本发明的第十八方面,提供如本发明第十七方面所述的图像形成装置,其中所述加压单元的压力为约1.5MPa至约10MPa。
根据本发明的第十九方面,提供如本发明第十七方面所述的图像形成装置,其中对所述转印后的调色剂图像进行定影的所述定影单元的温度为约15℃至约50℃。
根据本发明的第二十方面,提供如本发明第十七方面所述的图像形成装置,该图像形成装置还具有清洁单元,所述清洁单元在转印所述调色剂图像之后,利用刷子将残留调色剂从所述潜像载体表面上清洁干净。
根据本发明的第二十一方面,提供如本发明第十七方面所述的图像形成装置,其中所述目标物是匀度指数为约20或更高的转印纸。
本发明可以提供这样一种图像形成方法和图像形成装置:其具有优良的压力定影性能、难以产生由于调色剂附着(成膜)在感光体上而导致的图像缺陷,并且可提供优良的图像。
根据本发明,可在确保高可靠性的同时,在无需加热的条件下进行压力定影。
附图说明
根据下面的附图将对本发明的示例性实施例进行详细地描述,其中:
图1为示意性示出本发明图像形成装置的一个优选示例性实施例的基本构造的剖视图。
具体实施方式
根据本发明的图像形成方包括:图像形成方法,其包括:
(a)在潜像载体表面上形成静电潜像的步骤,
(b)利用含有调色剂的显影剂对所述静电潜像进行定影,以形成调色剂图像的步骤,
(c)将所述调色剂图像转印至被转印体表面,以获得转印后的调色剂图像的步骤;以及
(d)将所述转印后的调色剂图像定影于所述被转印体表面的步骤;其中所述调色剂为可通过将具有核壳结构的树脂颗粒凝集而得到的静电图像用显影调色剂;构成所述核及壳的树脂均为非结晶性树脂;构成所述核的树脂及构成所述壳的树脂的玻璃化转变温度相差约20℃或更高;所述构成壳的树脂具有酸性极性基团或碱性极性基团、或醇羟基;并且所述定影步骤是在没有加热的条件下通过向所述调色剂图像施加压力而将所述调色剂图像定影的步骤。
在所述定影步骤中,所述定影压力(最大定影压力)优选为1.5MPa或更高,但不超过10MPa。
当将日本专利公开No.17739/1974、86557/1983、201246/1982及56355/1986中所述的调色剂用于常规电子照相过程中时,这些调色剂不具有足够的定影能力,并且由于调色剂附着(成膜)在感光体上而造成图像缺陷。据推测,这些缺点是由这些调色剂的压力屈服行为不充分而造成的。
在本发明中,通过使用含有特定树脂作为粘合剂树脂的静电图像用显影调色剂,仅通过施加压力即可转印调色剂图像,而无需加热。
首先,下文将依次对用于本发明的调色剂以及本发明的图像形成方法进行说明。
(调色剂)
用于本发明的调色剂为可通过将具有核壳结构的树脂颗粒凝集而得到的静电图像用显影调色剂。构成核及壳的树脂均为非结晶性树脂;构成核的树脂及构成壳的树脂的玻璃化转变温度(Tg)相差约20℃或更多。构成壳的树脂含有酸性极性基团或碱性极性基团、或醇羟基。
当高Tg树脂(具有较高玻璃化转变温度的树脂)及低Tg树脂(具有较低玻璃化转变温度的树脂)形成微相分离状态时,这些树脂会由于向其上施加压力而塑化,并且其在常温范围及一定压力(或更高压力)下甚至可表现出流动性。可将这种树脂称作“压塑性塑料”。当大气温度较高时,这种行为受到促进,并且即使通过施加较小的压力也可获得定影所需的树脂流动性。
在电子照相过程中,在除热压定影步骤以外的其它步骤(如显影、转印及清洁步骤)中,通过在特定压力(或更高压力)下赋予调色剂流动性,并使该调色剂在低于上述特定压力的压力下表现出固体的行为,会确保高可靠性。
这样获得的高可靠性能够利用粒径低至5μm的调色剂(这种可靠性迄今为止尚无法实现这一点不能达到)。由此,可同时使调色剂消耗量减少,并且形成高清晰度图像。因此,可同时获得高图像品质、高可靠性以及由于调色剂消耗量减少所带来的经济效益。
在常规电子照相过程中,在使用定影机的压力定影期间的最大压力通常为1MPa或更低。但是,通常将最大压力设定为0.2MPa或更高,但不超过0.6MPa。
本发明的主要效果及优势在于通过有利地利用Tg区域不同的微相分离树脂的压致塑化效应(通过在定影过程中施加压力产生)而同时获得低压定影特性以及高可靠性。
<粘合剂树脂>
[核壳颗粒]
用于本发明的调色剂为可通过将具有核壳结构的颗粒(下文中可简称为“核壳颗粒”)凝集而得到的静电图像用显影调色剂。构成核的树脂及构成壳的树脂均为非结晶性树脂。构成核的树脂及构成壳的树脂的玻璃化转变温度(Tg)相差约20℃或更多。构成壳的树脂具有酸性极性基团、或碱性极性基团、或醇羟基。
在构成核的树脂及构成壳的树脂中,可将具有较高Tg的核或壳称作“高Tg相”,而将具有较低Tg的核或壳称作“低Tg相”。
高Tg相的Tg优选为约40℃或更高,但不超过约80℃(下文中可将其描述为“约40℃至80℃”或“约40℃至约80℃”,其在下文中意义一致),更优选的是,高Tg相的Tg为约45℃至70℃。
当高Tg相的Tg为40℃或更高时,所得到的调色剂具有优良的贮存稳定性,并且在运输时或在打印机等中不易发生结块。此外,在连续打印过程中,该Tg既不会造成在感光体上成膜,也不会造成图像缺陷。另一方面,当高Tg相的Tg低于80℃时,定影过程中的定影温度是合适的,并且被记录体也不易发生损坏(例如卷曲)。此外,也可在不加热的条件下对调色剂进行定影。因此,高Tg相在上述范围内的Tg是优选的。
低Tg相的Tg必须比高Tg相的Tg低约20℃或更高,优选低约30℃或更高。当这两相间的Tg之差小于20℃时,不会充分地观察到树脂的压致塑化效应,并且需要较高的定影温度。因此,难以在不加热的条件下将调色剂定影。
可用已知方法测量树脂的玻璃化转变温度,例如,使用ASTMD3418-82中所制定的方法(DSC法)来测定。
结晶性树脂中的术语“结晶”是指,在差式扫描量热仪(DSC)中,该树脂未表现出逐步的吸热变化,而是显示出明显的吸热峰。更具体地说,术语“结晶”表示在加热速率为10℃/分钟的条件下测得的吸热峰的半峰宽度在15℃内。
吸热峰的半峰宽度超过15℃的树脂,或未显示出明显吸热峰的树脂为非结晶性树脂(无定形树脂)。根据ASTM D 3418,使用配有自动切线处理系统的差式扫描量热仪(商品名为“DSC-50”,由Shimadzu株式会社制造)对非结晶性树脂的玻璃化转变温度(通过DSC法)进行测定。测量条件如下所示。
样品:3mg至15mg,优选为5mg至10mg
测量方法:将样品置于铝盘中,并将空白的铝盘用作参照物。
温度曲线:升温I(以10℃/分钟的升温速度将温度由20℃升至80℃)
由温度曲线中在升温时间内测量得到的吸热曲线来测定玻璃化转变温度。玻璃化转变温度表示吸热曲线的微分值变为最大值处的温度。
通过向处于乳液聚合中的聚合体系内逐步供给单体,可得到具有由Tg不同的树脂制成的核和壳的核-壳颗粒,这一过程被称作“两阶段过程(2 stage field)”。
通过使用调色剂形成所用的常规技术(例如混炼)在高温和高压下将核壳颗粒混合及加工可以使精确形成的相分离结构塌陷,并且抑制所得到的调色剂具有所需的特性。因此,在使用水等作为介质的水性介质形成调色剂颗粒的方法是适合的。
对于通过使用上述树脂作为粘合剂树脂而进行的调色剂的形成(根据溶解悬浮聚合法或乳液聚合法)而言,可采用已知的常规制备方法。
核壳颗粒(由Tg不同的构成核的树脂和构成壳的树脂构成)制备方法的例子包括:“Core-Shell Polymer Nanoparticles for BaroplasticProcessing”(Macromolecules,38,8036-8044(2005))、“Preparationand Characterization of Core-Shell Particles Containing PerfluoroalkylAcrylate in the Shell”(Macromolecules,35,6811-6818(2002))、“Complex Phase Behavior of a Weakly Interacting Binary PolymerBlend”(Macromolecules,37,5851-5855(2004))。
在本发明中,可用于核壳颗粒的树脂没有特别限定,只需该树脂为非结晶性树脂,并且构成核的树脂及构成壳的树脂的Tg相差约20℃或更高即可。上述树脂优选为非结晶性的加成聚合树脂,更优选为烯属不饱和单体的非结晶性均聚物或共聚物。
构成上述均聚物或共聚物的单体的优选例子包括:苯乙烯类(如苯乙烯、对氯苯乙烯和α-甲基苯乙烯)、(甲基)丙烯酯(如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸-2-乙基己酯、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、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸-2-乙基己酯)、烯属不饱和腈类(如丙烯腈和甲基丙烯腈)、烯属不饱和羧酸类(如丙烯酸、甲基丙烯酸和丁烯酸)、乙烯基醚类(如乙烯基甲基醚和乙烯基异丁基醚)、乙烯酮类化合物(如乙烯基甲酮、乙烯基乙酮、乙烯异丙烯酮)、烯烃类(如异戊二烯、丁烯和丁二烯)、及β-羧乙基丙烯酸酯。由上述单体中的任意一种构成的均聚物、通过将上述单体中的两种或多种单体进行共聚而获得的共聚物、或其组合均可使用。
Tg相差20℃或更高、并且形成微相分离结构的两种树脂的组合的优选具体例子包括:聚苯乙烯和聚丙烯酸丁酯的组合、聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸丁酯的组合、聚苯乙烯和聚丙烯酸2-乙基己酯的组合、聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸丁酯的组合、聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸己酯的组合、聚甲基丙烯酸乙酯和聚丙烯酸乙酯的组合、以及聚异戊二烯和聚丁烯的组合。
使用上述两种树脂的组合的核壳颗粒表现出压致塑化效应,无论这两种树脂的任何一种为构成核的树脂还是构成壳的树脂均可如此。构成壳的树脂优选为高Tg相,以在最得调色剂的运输和贮存过程获得耐久性。
更优选的是,核壳颗粒中超过80重量%的构成壳的树脂由苯乙烯构成,而超过80重量%的构成核的树脂的由(甲基)丙烯酸酯构成。特别优选的是,超过80重量%的构成核的树脂由丙烯酸酯构成。
构成核的树脂的重均分子量优选为约3,000至约50,000,更优选为约5,000至约40,000。位于上述范围内的重均分子量是优选的,这是因为可容易地同时满足对定影后的定影特性及图像强度的要求。
构成壳的树脂的重均分子量优选为约3,000至约50,000,更优选为约5,000至约40,000。位于上述范围内的重均分子量是优选的,这是因为可容易地同时满足对定影特性及防止在感光体上成膜的要求。
为达到本发明的目的,核壳颗粒的含量优选为调色剂总重量的约20%或更高。更优选的是,该含量为约30%至98%,又更优选的是,该含量为约50%至98%。在上述范围内的含量是优选的,这是因为所得到的调色剂具有良好的压力定影特性。
为了将这些作为调色剂组合物的颗粒以50重量%或更高的量加入,则在形成调色剂时,这些颗粒在水性介质中必须是可控的,即:这些颗粒的粒径及粒径分布必须是可控的。为了通过加入凝集剂而有利于对这些颗粒进行控制,在这些颗粒的树脂中添加酸性极性基团或碱性极性基团或醇羟基是有效的。这可通过将具有这种极性基团的单体进行共聚(主要是在壳组分的情况下)而实现。
酸性极性基团的优选例子包括羧基、磺酸基和酸酐。
用于在树脂中形成酸性极性基团的单体的例子包括:具有羧基或磺酸基的α,β-烯属不饱和化合物,并且其优选的具体例子包括丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸、马来酸、衣康酸、肉桂酸、磺化苯乙烯和烯丙基磺基琥珀酸。
作为碱性极性基团,优选氨基、酰胺基团或酰肼基团等。
用于在树脂中形成碱性极性基团的单体的例子为具有氮原子的单体结构单元(下文中被称为“含氮单体”)。用作该单体结构单元的化合物的优选例子包括:(甲基)丙烯酰胺类化合物、(甲基)丙烯酰肼类化合物和(甲基)丙烯酸氨基烷醇酯类化合物。
下面为这些单体的例子。(甲基)丙烯酰胺类化合物包括:丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-甲基甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N-苯基丙烯酰胺和N-苄基丙烯酰胺。
(甲基)丙烯酰肼类化合物包括:丙烯酰肼、甲基丙烯酰肼、丙烯酸N-甲基酰肼(acrylic methylhydrazide)、甲基丙烯酸N-甲基酰肼(methylacrylic methylhydrazide)、丙烯酸N,N-二甲基酰肼和丙烯酸N-苯基酰肼。
(甲基)丙烯酸氨基烷醇酯类化合物包括:丙烯酸2-氨基乙酯和甲基丙烯酸2-氨基乙酯。(甲基)丙烯酸氨基烷醇酯类化合物可为单烷基氨基烷基(甲基)丙烯酸酯化合物或二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酸酯化合物,并且这些化合物的例子包括(甲基)丙烯酸2-(二乙基氨基)乙酯。
作为用于形成醇羟基的单体,优选丙烯酸羟酯。其具体例子包括:(甲基)丙烯酸酯2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯和(甲基)丙烯酸羟丁酯。
具有极性基团的单体的含量优选为用于壳层的可聚合单体的总重量的0.01重量%至20重量%,更优选为0.1重量%至10重量%。位于上述范围的含量是优选的,这是因为调色剂在水性介质中的形成过程中,其可赋予核壳颗粒可控性。
聚合反应可在水性介质中进行。
用于本发明中的水性介质的例子包括水(如蒸馏水和去离子水)和醇类(如乙醇和甲醇)。在这些介质中,优选的是乙醇和水,其中水(如蒸馏水和去离子水)是特别优选的。这些介质单独使用,或以其组合的方式使用。
水性介质可含有可与水混溶的有机溶剂。这种可与水混溶的有机溶剂的例子包括丙酮和乙酸。
可使用有机溶剂进行该聚合反应。
可用在本发明中的有机溶剂的具体例子包括:烃类溶剂,如甲苯、二甲苯和三甲苯;卤代溶剂,如氯苯、溴苯、碘苯、二氯苯、1,1,2,2-四氯乙烷和对氯甲苯;酮类溶剂,如3-己酮、苯乙酮和二苯甲酮;醚类溶剂,如二丁基醚、苯甲醚、苯乙醚、邻苯二甲醚、对苯二甲醚、3-甲氧基甲苯、二苄醚、苄基苯基醚、甲氧基萘和四氢呋喃;硫醚类溶剂,如苯醚和茴香硫醚;酯类溶剂,如乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、苯甲酸甲酯、邻苯二甲酸甲酯、邻苯二甲酸乙酯和乙酸酯溶纤剂;以及二苯醚类溶剂,如二苯醚、烷基取代的二苯醚(如4-甲基二苯醚、三-甲基二苯醚和3-苯氧基甲苯)、卤素取代的二苯醚(如4-溴二苯醚、4-氯二苯醚和4-甲基-4′-溴二苯醚)、烷氧基取代的二苯醚(如4-甲氧基二苯醚、3-甲氧基二苯醚和4-甲基-4′-甲氧基二苯醚)和环二苯醚(如二苯并呋喃和氧杂蒽)。这些溶剂可以以混合物的形式使用。
在核壳颗粒中,构成核的颗粒与构成壳的颗粒的重量比值优选为10:90至90:10,更优选的为15:85至85:15(核:壳)。在上述重量内的重量比值是优选的,这是因为此时压力定影特性良好。
核壳颗粒的中位直径(中间直径)优选为调色剂颗粒的体积平均粒径的1/2至约1/1,000,优选为1/5至约1/1,000,更优选为1/10至约1/200。位于上述范围内的中位直径是优选的,这是因为这种中位直径有利于控制调色剂粒径。
核壳颗粒的中位直径优选为0.01μm至1.0μm,更优选为0.05μm至0.7μm,又更优选为0.1μm至0.5μm。核壳颗粒位于上述范围内的中位直径是优选的,这是因为这种中位直径有利于控制调色剂的粒径分布。
可使用已知方法测量核壳颗粒的中位直径,例如,通过激光衍射粒径分布仪(商品名:“LA-920”,Horiba株式会社的产品)进行测定。
对证实调色剂中存在多个核壳颗粒的方法并无特别限定。此方法的例子包括:使用透射电子显微镜观察调色剂的横截面,以及在通过着色而增加对比度的情况下使用扫描电子显微镜观察横截面。有时根据制备后的调色剂粒径与核壳颗粒粒径的比值、核壳颗粒的使用量或制备工艺等清楚地看出包含在调色剂中的核壳颗粒存在两个或更多个。
这些经过压致塑化的核壳颗粒可以以粘合剂树脂的方式单独使用,或以其与通过乳液聚合制备的常规树脂颗粒的混合物的形式使用。
在后一种情况中,从达到本发明目的的角度而言,核壳颗粒在用于形成调色剂的所有粘合剂树脂中的比例优选为30重量%或更高。这一比例更优选为40重量%至100重量%,又更优选为50重量%至100重量%。
在本发明中,粘合剂树脂可以含有通过单体的缩聚反应或聚合反应得到产物以及预先制得的该单体的预聚物。对该预聚物没有特别的限制,只要其可以溶解于该单体中、或可以与该单体均匀混合即可。
可用于本发明的粘合剂树脂可含有上述单体的均聚物、或通过结合使用两种或多种单体(包括上述单体)而获得的共聚物、或这些单体的混合物或接枝聚合物(可部分含有支链结构或交联结构)。
根据需要,可通过向用于本发明的粘合剂树脂中加入交联剂,而使得粘合剂树脂转化为交联树脂。交联剂通常为其分子中具有两个或多个烯属可聚合不饱和基团的多官能单体。
这种交联剂的具体例子包括:芳族多烯基化合物,如二乙烯基苯和二乙烯基萘;芳族多羧酸的多乙烯酯,诸如邻苯二甲酸二乙烯酯、间苯二甲酸二乙烯酯、对苯二甲酸二乙烯酯、高邻苯二甲酸二乙烯酯、1,3,5-苯三甲酸二乙烯酯/1,3,5-苯三甲酸三乙烯酯、联苯甲酸二乙烯酯和萘二甲酸二乙烯酯等;含氮芳族化合物的二乙烯酯,如吡啶二羧酸二乙烯酯;不饱和杂环化合物羧酸的乙烯酯,如焦黏酸乙烯酯、呋喃甲酸乙烯酯、吡咯-2-羧酸乙烯酯和噻吩甲酸乙烯酯;直链多元醇的多官能(甲基)丙烯酸酯,如二甲基丙烯酸丁二醇酯、二丙烯酸己二醇酯、二甲基丙烯酸辛二醇酯、二丙烯酸癸二醇酯和二甲基丙烯酸癸二醇酯;支链、取代多元醇的(甲基)丙烯酸酯,如二甲基丙烯酸新戊二醇酯和2-羟基-1,3-二丙烯酰氧基丙烷;聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯;聚丙烯聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯;以及多羧酸的多官能乙烯酯,如丁二酸二乙烯酯、富马酸二乙烯酯、马来酸乙烯酯/马来酸二乙烯酯、二甘醇酸二乙烯酯、衣康酸乙烯酯/衣康酸二乙烯酯、丙酮二羧酸二乙烯酯、戊二酸二乙烯酯、3,3′-硫代二丙酸二乙烯酯、反式乌头酸二乙烯酯/反式乌头酸二乙烯酯三乙烯酯、己二酸二乙烯酯、庚二酸二乙烯酯、辛二酸二乙烯酯、壬二酸二乙烯酯、癸二酸二乙烯酯、十二烷二羧酸二乙烯酯和巴西基酸二乙烯酯。
在本发明中,这些交联剂可单独使用,或者以组合的形式使用。在上述交联剂中,优选的是直链多元醇的多官能(甲基)丙烯酸酯,如二甲基丙烯酸丁二醇酯、二丙烯酸己二醇酯、二甲基丙烯酸辛二醇酯、二丙烯酸癸二醇酯和二甲基丙烯酸十二烷二醇酯;支链、取代多元醇的多官能(甲基)丙烯酸酯,如二甲基丙烯酸新戊二醇酯和2-羟基-1,3-二丙烯酰氧基丙烷;聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯;以及聚丙烯聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯。
交联剂的含量优选为可聚合单体总量的0.05重量%至5重量%,更优选为0.1重量%至1.0重量%。
在本发明中,可使用自由基聚合引发剂将可用于调色剂中、并且可通过可聚合单体的自由基聚合制得的粘合剂树脂聚合。
对可用的自由基聚合引发剂没有特别限定。其具体例子包括:过氧化物,如过氧化氢、过氧化乙酰、过氧化异丙苯、叔丁基过氧化物、过氧化丙酰、过氧化苯甲酰、过氧化氯苯甲酰、过氧化二氯苯甲酰、过氧化溴甲基苯甲酰、过氧化月桂酰、过二硫酸铵、过二硫酸钠、过二硫酸钾、过氧化碳酸二异丙酯、氢过氧化四氢萘、1-苯基-2-甲基丙基-1-氢过氧化物、过三苯基乙酸叔丁基氢过氧化酯(tert-butylhydroperoxide pertriphenylacetate),过甲酸叔丁酯、过乙酸叔丁酯、过苯甲酸叔丁酯、过苯乙酸叔丁酯、过甲氧基乙酸叔丁酯、和过-N-(3-甲基甲酰)氨基甲酸叔丁酯;偶氮化合物,如2,2′-偶氮二丙烷、2,2′-二氯-2,2′-偶氮二丙烷、1,1′-偶氮(甲基乙基)二乙酯、2,2′-偶氮二(2-脒基丙烷)盐酸盐、2,2′-偶氮二(2-脒基丙烷)硝酸盐、2,2′-偶氮二异丁烷、2,2′-偶氮二异丁基酰胺、2,2′-偶氮二异丁腈、甲基2,2′-偶氮二-2-甲基丙酸酯、2,2′-二氯-2,2′-偶氮二丁烷、2,2′-偶氮二-2-甲基丁腈、二甲基-2,2′-偶氮二异丁酸二甲酯、1,1′-偶氮二(1-甲基丁腈-3-磺酸钠)、2-(4-甲基苯基偶氮)-2-甲基丙二腈、4,4′-偶氮二-4-氰戊酸、3,5-二羟甲基苯基偶氮-2-甲基丙二腈、2-(4-溴苯基偶氮)-2-烯丙基丙二腈、2,2′-偶氮二-2-甲基戊腈、二甲基4,4′-偶氮二-4-氰戊酯、2,2′-偶氮二-2,4-二甲基戊腈、1,1′-偶氮二环己腈、2,2′-偶氮二-丙基丁腈、1,1′-偶氮二-1-氯苯基乙烷、1,1′-偶氮二-1-环己腈、1,1′-偶氮二-1-环庚腈、1,1′-偶氮二-1-苯基乙烷、1,1′-偶氮二异丙苯、乙基4-硝基苯偶氮苄基氰乙酯、苯基偶氮二苯基甲烷、苯基偶氮三苯基甲烷、4-硝基苯偶氮三苯基甲烷、1,1′-偶氮二-1,2-二苯基乙烷、聚(双酚A-4,4′-偶氮二-4-氰戊酸酯)、聚(四乙二醇-2,2′-偶氮二异丁酸酯)、2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐;和1,4-二(五亚甲基)-2-四氮烯、以及1,4-二甲氧基羰基-1,4-二苯基-2-四氮烯。
当在水性介质中通过缩聚反应和/或聚合反应来制备粘合剂树脂时,可按照(例如)如下方法制备单体颗粒乳液:将含有助表面活性剂(油相)的单体溶液与水性介质中的表面活性剂溶液(水相)在剪切混合器(如柱塞式均质器)、微流化装置(如商品名为“Microfluidizer”的装置;Microfluidics公司的产品)或超声分散器中均匀混合,随后将该混合物乳化。优选的是,将油相以水相和油相总量的约0.1重量%至50重量%的量加入。表面活性剂的加入量优选低于所形成乳液存在时的临界胶束浓度(CMC),而助表面活性剂的加入量相对于每100重量份的油相优选为0.1重量份至40重量份,更优选为0.1重量份至20重量份。
“细乳液聚合法”(即在聚合引发剂的存在下,通过同时使用含量低于临界胶束浓度(CMC))的上述表面活性剂和助表面活性剂,从而将单体乳液中的单体聚合的方法)是优选的,这是因为可加成聚合的单体在单体颗粒(油滴)中发生聚合,从而形成均匀的聚合物颗粒。在本发明的可缩聚/可加成聚合的复合聚合物中,单体在聚合时无需扩散的“细乳液聚合法”具有可将可缩聚的聚合物保持在原状的聚合物颗粒中的优点。
在例如文献J.S.Guo,M.S.El-Aasser,J.W.Vanderhoff;J.Polym.Sci.:Polym.Chem.Ed.,27,691(1989)中所述的颗粒(粒径为5nm至50nm)的所谓“微乳液聚合法”与本发明的“细乳液聚合法”具有相似的分散结构和聚合机理,从而使得这种“微乳液聚合法”也可用于本发明中。然而,“微乳液聚合法”会消耗大量的浓度超出临界胶束浓度(CMC)的表面活性剂,从而可能造成诸如以下问题:在所得到的聚合物颗粒中混有大量的表面活性剂,并且需要大量时间进行用水、或酸或碱的清洗步骤,以便清除表面活性剂。
对于在水性介质中进行缩聚和/或聚合反应来制备粘合剂树脂而言,加入助表面活性剂是优选的。助表面活性剂的加入量为单体总量的0.1重量%至40重量%是更优选的。加入助表面活性剂是为了在所谓的细乳液聚合法中降低奥斯特瓦尔德成熟。作为助表面活性剂,可使用在细乳液聚合法中使用的已知助表面活性剂。
助表面活性剂的优选例子包括(但不限于):C8-30烷烃(如十二烷、十六烷和十八烷)、C8-30烷基醇(如月桂醇、十六烷醇和十八烷醇)、C8-30烷基硫醇(如十二烷基硫醇、十六烷基硫醇和十八烷基硫醇)、上述醇的丙酸酯、甲基丙酸酯和聚合物、聚合物或加成聚合物(聚苯乙烯和聚酯)、羧酸酯、酮类和胺类。
在这些助表面活性剂中,优选十六烷、十六烷醇、甲基丙烯酸硬质酯、甲基丙烯酸月桂酯、聚酯和聚苯乙烯。具体而言,为了避免生成挥发性有机物,更优选甲基丙烯酸硬质酯、甲基丙烯酸月桂酯、聚酯和聚苯乙烯。
用作助表面活性剂的聚合物以及含有该聚合物的组合物可含有其与另一单体的共聚物、嵌段共聚物、混合物等。可将多种这些助表面活性剂结合使用。
可将助表面活性剂加入油相或水相中。
在本发明的调色剂制备中,加入表面活性剂的目的是在悬浮聚合法中进行分散时达到稳定,或在乳液聚合凝集法中稳定树脂颗粒分散液、着色剂分散液和防粘剂分散液的分散过程。
表面活性剂的例子包括:阴离子型表面活性剂,如硫酸酯盐、磺酸盐、磷酸盐和肥皂;阳离子型表面活性剂,如胺盐和季铵盐;以及非离子型表面活性剂,如聚乙二醇、烷基酚环氧乙烷加合物和多元醇。在这些表面活性剂中,离子型表面活性剂是优选的,并且阴离子型表面活性剂和阳离子型表面活性剂是更为优选的。
在本发明的调色剂中,一般而言,阴离子型表面活性剂具有较强的分散力,并且在分散树脂颗粒和着色剂方面较为优良。作为用于分散防粘剂的表面活性剂,阴离子型表面活性剂是有利的。
优选的是,非离子型表面活性剂与阴离子型表面活性剂或阳离子型表面活性剂组合使用。这些活性剂可单独使用,或以其组合的形式使用。
阴离子型表面活性剂的具体例子包括:脂肪酸皂,如月桂酸钾、油酸钠和蓖麻油酸钠;硫酸酯,如硫酸辛酯、硫酸月桂酯、十二烷基醚硫酸酯和壬基苯基醚硫酸酯;烷基萘磺酸钠,如月桂基磺酸盐、十二烷基苯磺酸盐、三异丙基萘磺酸盐和二丁基萘磺酸盐;磺酸盐,如萘磺酸盐福尔马林缩合物、单辛基磺基丁二酸盐、二辛基磺基丁二酸盐、月桂酰胺磺酸盐和油酰胺磺酸盐;磷酸酯,如磷酸月桂酯、磷酸异丙酯和壬基苯基醚磷酸酯;二烷基磺基丁二酸盐,如二辛基磺基丁二酸钠;和磺基丁二酸盐,如月桂基磺基丁二酸二钠。
阳离子型表面活性剂的具体例子包括:胺盐,如月桂胺酸盐、十八烷胺盐酸盐、油胺乙酸盐、十八烷胺乙酸盐、十八烷基氨基丙胺乙酸盐;和季铵盐,如月桂基三甲基氯化铵、双月桂基二甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、月桂基二羟乙基甲基氯化铵、油烯基二聚氧乙烯甲基氯化铵、月桂酰氨丙基二甲基乙基乙硫酸铵、月桂酰氨丙基二甲基羟乙基高氯酸铵、烷基苯三甲基氯化铵、烷基三甲基氯化铵和十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)。
非离子型表面活性剂的具体例子包括:烷基醚,如聚氧乙烯辛基醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯十八烷基醚、聚氧乙烯油烯基醚、以及烷基苯基醚,如聚氧乙烯辛基苯基醚和聚氧乙烯壬基苯基醚;烷基酯,如聚氧乙烯月桂酸酯、聚氧乙烯硬脂酸酯和聚氧乙烯油酸酯;烷基胺,如聚氧乙烯月桂基氨基醚、聚氧乙烯十八烷基氨基醚、聚氧乙烯油烯基氨基醚、聚氧乙烯大豆氨基醚和聚氧乙烯牛油氨基醚(polyoxyethylene beef tallow amino ether);烷基酰胺,如聚氧乙烯月桂酸酰胺、聚氧乙烯硬脂酸酰胺和聚氧乙烯油酰胺;植物油醚,如聚氧乙烯蓖麻油醚和聚氧乙烯菜子油醚;烷醇酰胺,如月桂二乙醇酰胺、硬质二乙醇酰胺和油酸二乙醇酰胺;以及脱水山梨醇酯,如聚氧乙烯脱水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单硬脂酸酯和聚氧乙烯脱水山梨糖醇单油酸酯。
对各分散液中表面活性剂就的含量没有特别限定,只要其不妨碍本发明即可。通常表面活性剂的含量较低。具体而言,表面活性剂就的含量为0.01重量%至3重量%,更优选为0.05重量%至2重量%,又更优选为0.1重量%至2重量%。位于上述范围内的含量是优选的,这是因为诸如树脂颗粒分散液、着色剂分散液和防粘剂分散液等分散液变得稳定,且不会发生某些颗粒凝集和游离的情况,并且会充分产生本发明的效果。具有较大粒径的悬浮聚合调色剂分散体通常是稳定的,即使表面活性剂含量较低也是如此。
作为用于悬浮聚合法中的分散稳定剂,可使用微溶于水的无机微细粉末和亲水性的无机微细粉末。无机微细粉末的例子包括:二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、碳酸钙、碳酸镁、磷酸三钾(羟基磷灰石)、黏土、硅藻土和膨润土。在这些稳定剂中,从无机颗粒粒径形成的容易程度以及稳定剂清除的容易程度的角度来说,优选碳酸钙和磷酸三钾。
此外,在室温下呈固态的水性聚合物可用作分散稳定剂。具体而言,可使用纤维素化合物(如羧甲基纤维素和羟丙基纤维素)、聚乙烯醇、明胶、淀粉和阿拉伯树胶。
[另一粘合剂树脂]
在本发明中,粘合剂可采用除核壳颗粒之外的粘合剂树脂作为另一粘合剂树脂。
另一粘合剂树脂的优选例子包括:乙烯树脂、苯乙烯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸树脂、聚酰胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚醚树脂和聚酯树脂、以及它们的共聚物树脂。在这些粘合剂树脂中,更优选的是苯乙烯树脂、(甲基)丙烯酸树脂和聚酯树脂以及它们的共聚物树脂。
聚酯树脂是用于核壳颗粒的优选聚酯。可通过已知的常规方法来合成聚酯树脂,所述方法如在文献Polycondensation(由KagakuDojin于1971年出版)、Polymer Experimental Studies(Polycondensation and Polyaddition)(由Kyoritsu Publishing于1958年出版);以及Polyester Resin Handbook(由Nikkan Kogyo Shinbun于1988年出版)中描述的方法。可单独地使用酯交换法和直接缩聚法或以其组合的方式来合成上述聚酯树脂。
作为用于本发明的另一粘合剂树脂,也可使用加成聚合树脂。用于制备加成聚合树脂的可加成聚合的单体的例子包括:可自由基聚合的单体、可阳离子聚合的单体和可阴离子聚合的单体,其中可自由基聚合的单体的是优选的,并且烯属不饱和单体是更优选的。作为自由基聚合的单体,苯乙烯树脂和(甲基)丙烯酸树脂是优选的,其中苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物树脂是特别优选的。
作为苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚树脂,优选通过用表面活性剂将如下的共聚物的分散体稳定而得到的胶乳,其中所述共聚物是通过将由60重量份至90重量份的具有烯属不饱和基团的芳族单体(苯乙烯单体)、10重量份至40重量份烯属不饱和羧酸酯单体((甲基)丙烯酸酯单体)和1重量份至3重量份烯属不饱和酸单体构成的单体混合物进行聚合而获得的。所述共聚物的玻璃化转变温度优选为50℃至70℃。
以下对用于制备另一粘合剂树脂的、优选用于本发明中的可聚合单体进行说明。
苯乙烯类单体的例子包括:苯乙烯、乙烯基萘、具有烷基链的烷基取代苯乙烯(如2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、2-乙基苯乙烯、3-乙基苯乙烯和4-乙基苯乙烯)、卤素取代的苯乙烯(如2-氯苯乙烯、3-氯苯乙烯和4-氯苯乙烯以及氟取代苯乙烯,如4-氟苯乙烯和2,5-二氟苯乙烯)。作为苯乙烯类单体,苯乙烯是优选的。
(甲基)丙烯酸酯类单体的例子包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸正庚酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸正癸酯、(甲基)丙烯酸正十二烷基酯、(甲基)丙烯酸正月桂基酯、(甲基)丙烯酸正十四烷基酯、(甲基)丙烯酸正十六烷基酯、(甲基)丙烯酸正十八烷基酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸新戊酯、(甲基)丙烯酸异己酯、(甲基)丙烯酸异庚酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸联苯酯、(甲基)丙烯酸联苯乙酯、(甲基)丙烯酸叔丁基苯酯、(甲基)丙烯酸三联苯酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸叔丁基环己酯、(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸甲氧乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸β-羧乙酯、(甲基)丙烯腈和(甲基)丙烯酰胺。在这些(甲基)丙烯酸酯类单体中,优选的是(甲基)丙烯酸正丁酯。
用于本文中的术语“(甲基)丙烯酸酯”为表示甲基丙烯酸酯和/或丙烯酸酯的简称。
烯属不饱和酸单体为含有酸基(如羧基、或磺酸基或酸酐)的烯属不饱和单体。
可通过将苯乙烯树脂、或(甲基)丙烯酸酯树脂或苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚树脂与含有羧基的可聚合单体共聚,从而制得含有羧基的这些树脂。
含有羧基的可聚合单体的具体例子包括:丙烯酸、乌头酸、阿托酸、烯丙基丙二酸、当归酸、异丁烯酸、衣康酸、10-十一烯酸、反油酸、芥酸、油酸、邻羧基肉桂酸、巴豆酸、氯丙烯酸、氯代异巴豆酸、氯代巴豆酸、氯代富马酸、氯代马来酸、肉桂酸、环已烷二甲酸、甲基顺式丁烯二酸、羟基肉桂酸、二羟基肉桂酸、顺芷酸、硝基肉桂酸、乙烯基乙酸、苯基肉桂酸、4-苯基-3-丁烯酸、阿魏酸、富马酸、巴西烯酸、2-(2-糠偶酰)丙烯酸、溴代肉桂酸、溴代富马酸、溴代马来酸、亚苄基丙二酸、苯甲酰基丙烯酸、4-戊烯酸、马来酸、中康酸、甲基丙烯酸、甲基肉桂酸、和甲氧基肉桂酸。从聚合物物形成反应容易程度的角度来说,优选的是丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、肉桂酸和富马酸,其中更为优选的是丙烯酸。
用作另一粘合剂树脂的可加成聚合树脂的重均分子量优选为5,000至50,000,更优选为8,000至40,000。
分子量位于上述范围内的树脂是优选的,这是因为调色剂可以在常温常压下,可得以保持良好的粉末特性,并且还可防止定影期间定影图像出现偏移。
另一粘合剂树脂的玻璃化转变温度优选为45℃至65℃,更优选为50℃至65℃。
位于上述范围内的玻璃化转变温度是优选的,这是因为该玻璃化转变温度可防止粉末特性的劣化(否则防粘剂会造成粉末特性发生劣化),并且其有助于防粘剂在定影时渗出。
<电荷控制剂>
按照需要,可向本发明的调色剂中加入电荷控制剂。
虽然可使用已知的电荷控制剂,但是金属偶氮络合物、具有水杨酸的金属络合物以及具有极性基团的树脂型电荷控制剂也是可用的。在通过湿法制备调色剂的情况中,对于控制离子强度(%)以及降低废水污染而言,微溶于水的材料是优选的。在本发明中,调色剂可以是其内部含有磁性材料的磁性调色剂,或者是其内部不含磁性材料的非磁性调色剂。
<凝集剂>
当使用乳液凝集聚结法(emulsion aggregation coalescent)来制备调色剂时,可通过改变pH等方法促进在凝集步骤中发生凝集,从而制得调色剂颗粒。可加入凝集剂,以便稳定、快速地促进凝集,或获得具有较窄粒径分布的凝集颗粒。
作为凝集剂,优选一价或更高价的化合物,且其具体例子包括:上述的水溶性表面活性剂(如离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂)、酸(盐酸、硫酸、硝酸、乙酸和已二酸)、无机酸的金属盐(氯化镁、氯化钠、氯化铝(包括聚氯化铝)、硫酸铝、硫酸钙、硫酸铵、硝酸铝、硝酸银、硫酸铜、和碳酸钠)、脂肪酸或芳香酸的金属盐(如醋酸钠、甲酸钾、草酸钠、邻苯二甲酸钠和水杨酸钾)、苯酚的金属盐(如苯酚钠)、氨基酸的金属盐、和脂肪胺或芳香胺的无机酸盐(如三乙醇胺盐酸盐和苯胺盐酸盐)。
当考虑到凝集颗粒的稳定性、凝集剂对热、经过时间或洗涤时清除情况的稳定性时,从凝集剂的性能和使用容易程度的角度来说,优选无机酸的金属盐。无机酸的金属盐的具体例子包括氯化镁、氯化钠、氯化铝(包括聚(氯化铝))、硫酸铝、硫酸铵、硝酸铝、硝酸银、硫酸铜、和碳酸钠。
凝集剂的加入量可以较低,同时取决于其价态;并且对于一价化合物而言,加入量为调色剂总量的约3重量%或更低;对于二价化合物而言,加入量为约1重量%或更低;并且对于三价化合物而言,加入量为约0.5重量%或更低。凝集剂的量优选为尽可能低,从而使得优选使用较高价的化合物。
<着色剂>
对用于本发明的着色剂没有特别限定,并且可使用已知的着色剂。可根据使用目的,按需要进行选择。着色剂可单独使用,或以用相同系列中两种或多种着色剂的组合的形式使用。可使用不同系列中的两种或多种着色剂的混合物。这些着色剂可在表面处理之后进行使用。
着色剂的具体例子包括下面的黑色、黄色、橙色、红色、蓝色、紫色、绿色和白色的着色剂。
黑色颜料包括有机着色剂和无机着色剂,如炭黑、苯胺黑、活性炭、无磁性铁素体和磁铁矿。
黄色颜料包括铬黄、锌黄、黄色氧化钙、镉黄、铅铬黄、坚牢黄、坚牢黄5G、坚牢黄5GX、坚牢黄10G、联苯胺黄G、联苯胺黄GR、还原黄、喹啉黄和永固黄NCG。
橙色颜料包括红铬黄(red chrome yellow)、钼橙、永固橙GTR、吡唑啉酮橙、耐硫化橙、联苯胺橙G、阴丹士林亮橙RK和阴丹士林亮橙GK。
红色颜料包括红色氧化物、镉红、红丹、硫化汞、颜料红、永固红4R、立索尔红、艳红3B、艳红6B、杜邦油红、吡唑啉酮红、罗丹明B色淀、色淀红C、玫瑰红、Eoxine红和茜素色淀。
蓝色颜料包括有机着色剂和无机着色剂,如:铁蓝、钴蓝、碱性蓝色淀、维多利亚蓝色淀、坚牢天蓝、阴丹士林蓝BC、群青蓝、酞菁蓝和酞菁绿。
紫色颜料包括有机着色剂和无机着色剂,如:锰紫、坚牢紫B和甲基紫色淀。
绿色颜料包括有机着色剂和无机着色剂,如:氧化铬、铬绿、颜料绿B、孔雀绿色淀和Final yellow Green G。
白色颜料包括锌百、二氧化钛、锑白和硫化锌。
体质颜料包括重晶石、碳酸钡、黏土、二氧化硅、白炭、滑石、和矾土白。
<着色剂的分散方法>
可通过已知方法将用于本发明的着色剂分散于粘合剂树脂中。当通过混炼和粉碎方法制备调色剂时,可直接使用着色剂;可以以通过预先将着色剂以高浓度分散在树脂中获得的母料形式使用着色剂,其中所述母料在混炼时与粘合剂树脂混炼在一起;或者可在将干燥前为湿团块形式的着色剂分散于树脂中之后通过闪蒸(flashing)的方式来使用着色剂。
当通过悬浮聚合法制备调色剂时,可直接使用着色剂,其中已分散于树脂中的着色剂被溶解或分散于可聚合单体中,从而将该着色剂分散于粉碎颗粒中。
当通过乳液聚合凝集法制备调色剂时,通过以下方法将着色剂和分散剂(如表面活性剂)分散于水性介质中,所述方法为:施加机械冲击,随后将所得到的着色剂分散液与树脂颗粒凝集在一起,然后将所得颗粒研磨至调色剂粒径。
更具体的说,例如可通过使用以下装置,从而利用机械冲击制备着色剂颗粒的分散体,所述装置为:旋转剪切均质器、介质分散机(如球磨机、砂磨机和磨碎机)、或高压对撞分散机。也可使用具有极性的表面活性剂、用均质器将着色剂分散于水性介质中。
为了确保定影时的显影特性,着色剂的添加量优选为调色剂总固体重量的4重量%至15重量%,更优选为4重量%至10重量%。当将磁性材料用作黑色着色剂时,其添加量优选为12重量%至48重量%,更优选为15重量%至40重量%。可通过适当地选择着色剂的种类,而得到诸如黄色调色剂、品红色调色剂、蓝绿色(青色)调色剂、黑色调色剂、白色调色剂和绿色调色剂等调色剂。
<防粘剂>
可按需要向本发明的调色剂中加入防粘剂。防粘剂通常被用于改善脱模特性。
防粘剂的具体例子包括:低分子量聚烯烃,如聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯;长链脂肪酸,如棕榈酸和加热时具有软化温度的硅氧烷;脂肪酸酰胺,如油酰胺、芥酸酰胺、蓖麻油酸酰胺和硬脂酰胺;植物蜡,如巴西棕榈蜡、米糠蜡、小烛树蜡、浊蜡和霍霍巴油;动物蜡,如蜂蜡;矿物蜡或石油蜡,如褐煤蜡、天然地蜡、提纯地蜡、石蜡、微晶蜡和费歇尔-托普希蜡;以及酯蜡,如脂肪酸酯、褐煤酸酯和羧酸酯。在本发明中,这些防粘剂可单独使用,或以其组合的形式使用。
防粘剂的量优选为调色剂总量的1重量%至20重量%,更优选为5重量%至15重量%。上述范围内的量是优选的,这是因为此时防粘剂可充分发挥作用,此外调色剂颗粒不易在显影装置内被破坏,这样可以防止防粘剂粘附于载体上而造成成本方面的问题,并可防止带电特性的劣化。
<磁性材料>
在本发明中,可按需要向调色剂中加入磁性材料。
磁性材料的例子包括:金属(如表现出铁磁性的铁、钴和镍)和含有这种元素的合金或化合物(如铁素体和磁铁矿);不含铁磁元素、但在充分加热处理后表现出强磁性的合金,例如被称为霍斯勒合金的合金,其含有锰和铜(如锰-铜-铝和锰-铜-锡);和二氧化铬。对于黑色调色剂的制备而言,本身为黑色、并可起到着色剂的作用的磁铁矿是尤其优选的。对于彩色调色剂的制备而言,优选的是黑度较小的磁性材料(如金属铁)。一些磁性材料起到着色剂的作用,并且在这种情况中,这些磁性材料也可被用作着色剂。对于磁性调色剂的制备而言,,磁性材料的添加量相对于每100重量份的调色剂优选为20重量份至70重量份,更优选为40重量份至70重量份。
<内添加剂>
在本发明中,可向调色剂中加入内添加剂。内添加剂通常被用于控制待定影图像的粘弹性。
内添加剂的具体例子包括无机颗粒(如二氧化硅和二氧化钛)和有机颗粒(如聚甲基丙烯酸甲酯)。可对这些内添加剂进行表面处理,以增加其可分散性。这些内添加剂可单独使用,或以其组合的形式使用。
<外添加剂>
在本发明中,可向调色剂中加入外添加剂,如流化剂和抗静电剂。
可将已知的材料用作外添加剂,并且其例子包括:无机颗粒,如二氧化硅颗粒(其表面已经用硅烷偶联剂处理)、二氧化钛颗粒、氧化铝颗粒、氧化铈颗粒和炭黑;聚合物颗粒,如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯和硅树脂;胺金属盐;和水杨酸金属络合物。用于本发明的外添加剂可单独使用,或以其组合的形式使用。
在本发明中,调色剂的累积体积平均粒径D50优选为约3.0μm至9.0μm,更优选为约3.0μm至7.0μm。3.0μm或更大的D50会提供充分的粘结力和良好的显影特性,而9.0μm的D50会提供优良的分辨特性。因此,位于上述范围内的D50是优选的。
在本发明中,调色剂的体积平均粒径分布指数GSDv优选不超过约1.30。GSDv不超过1.30是优选的,这是因为该值会提供优良的分辨特性,并且防止调色剂飞射或成雾,同时还防止产生图像缺陷。
在本发明中,可通过例如以下的方式对调色剂的累积体积平均粒径D50和体积平均粒径分布指数进行测定。根据通过使用诸如“Coulter Counter TAII”(商品名;Nikkaki株式会社的产品)和“Multisizer II”(商品名;Nikkaki株式会社的产品)等测量装置测定的粒径分布,相对于被分割的粒径范围(通道),从小直径侧起对体积、数目进行累计,并对其分布进行绘制。将累计量达16%的体积粒径定义为D16V,数值粒径定为D16P,将累计量为50%的体积粒径定义为D50V,数值粒径定义为D50P,并且将累计量为84%的体积粒径定义为D84V,数值粒径定义为D84P。利用这些数值,按照(D84V/D16V)1/2计算出体积平均粒径分布指数(GSDv),并按照(D84p/D16p)1/2计算出数均粒径分布指数(GSDp)。
调色剂的形状系数SF1优选为约110至约140,更优选为约120至约140。已知在电子照相步骤的转印工序中,球形调色剂颗粒容易被转印,而在清洁工序中,无定形调色剂容易被清除。
SF1为表示调色剂颗粒表面的凹凸程度的形状系数,并且通过以下的方法进行计算。将散布在载玻片上的调色剂的光学显微照片通过摄像机输入至Luzex图像分析仪中。
基于50个调色剂颗粒的最大长度的平方与投影面积的比值((ML)2/A)、根据下面的公式计算SF1,并且测定SF1的平均值。
[公式1]
(其中ML表示调色剂颗粒的最大长度,并且A表示颗粒的投影面积)。
(调色剂的制备方法)
在本发明中,可使用机械方法(如粉碎法)或所谓的化学方法(使用由粘合剂树脂制得的树脂颗粒分散液的方法)来制备调色剂。在本发明中,调色剂可以是所谓的粉碎调色剂,或是聚合调色剂,但优选的是聚合调色剂。
在本发明中,对调色剂的制备方法没有特别的限定,只要其为已知方法(如混炼法及粉碎法、凝集聚结法和悬浮聚合法)即可。在这些方法中,凝集聚结法是优选的,其中乳液聚合凝集法是特别优选的。
在本发明中,优选通过凝集聚结法来制备调色剂,并且优选的是,该方法至少包括下面两个步骤:在含有树脂颗粒的分散体中将粘合剂树脂凝集,以制备凝集颗粒的步骤(下文中将该步骤称作“凝集步骤”);以及将凝集颗粒加热并使其聚结的步骤(下文中将该步骤称作“聚结步骤”)。
在凝集步骤中,优选将粘合剂树脂用作粘合剂树脂颗粒分散液。
将粘合剂树脂分散于水性介质中并且形成颗粒的方法可选择已知的方法,如强制乳化法、自乳化法和转相乳化法。在这些方法中,从乳化所需能量、所形成乳液粒径的可控性、稳定性等角度来说,优选的是自乳化法和转相乳化法。
自乳化法和转相乳化法的描述可在文献Application Technologyof Ultrafine Particle Polymer(CMC出版)中找到。用于自乳化的极性基团为例如羧基或磺基。
如下文所述,使用通过乳液聚合(通过细乳液聚合法等方法进行)而得到的粘合剂树脂分散液作为粘合剂树脂颗粒分散体是优选的。
可使用有机溶剂来制备另一粘合剂树脂的分散液。当使用有机溶剂时,优选通过除去一部分有机溶剂来形成树脂颗粒。
例如,优选的是将含有粘合剂树脂的材料乳化,并随后除去一部分有机溶剂,以将其余部分固化成为颗粒。具体的固化方法包括:将含有缩聚树脂的材料在水性介质中乳化并分散,随后在搅拌分散液以及向分散液内通入空气或惰性气体(如氮气)的同时,在挥发液体界面处将分散液干燥的方法(鼓风干燥法);在将分散液保持在减压条件下将该分散液体干燥的方法(减压拔顶法),并且如果需要的话,可根据所需向其鼓入惰性气体;以及将乳化分散液(通过将含有缩聚树脂的材料乳化并分散在水性介质中而获得)或含有缩聚树脂材料的乳液如喷淋一样由小孔排放至盘状器皿中,并重复这一过程以干燥有机溶剂的方法(喷淋系统脱溶剂法)。优选的是,根据所用有机溶剂的蒸发速度及水溶性,通过使用从这些方法或这些方法的组合中适当地选取的方法除去溶剂。
本发明的树脂颗粒分散液的中位直径(中间直径)优选为0.05μm或更高,但不超过2.0μm,更优选的是为0.1μm或更高,但不超过1.5μm,又更优选的是为0.1μm或更高,但不超过1.0μm。位于上述范围内的中位直径是优选的,这是因为树脂颗粒在水性介质中的分散状态是稳定的。当使用具有这种中位直径的树脂颗粒来制备调色剂时,可容易地对调色剂的粒径进行控制,并且脱模特性以及定影时的防偏移性均较为优良,因此具有这种中位直径的树脂颗粒是优选的。
可使用例如激光衍射粒径分布分析仪(商品名:“LA-920”;Horiba株式会社产品)来对树脂颗粒的中位直径进行测定。
虽然对凝集步骤中的凝集方法没有特别的限定,但是可使用在调色剂的乳液聚合凝集法中所采用的常规凝集方法,例如:通过升高温度、改变pH、加入盐等,并用分散器进行搅拌,从而降低乳液稳定性的方法等。
在上述的凝集步骤中,由树脂颗粒分散液和着色剂分散液以及(如果需要的话)防粘剂分散液构成的混合物中的颗粒相互凝集,从而形成具有调色剂粒径的凝集颗粒。通过不均匀凝集等方式来形成凝集颗粒。为了稳定凝集颗粒,并调节其粒径和粒径分布的目的,可加入极性与凝集颗粒极性不同的离子型表面活性剂或者单价或多价的化合物(如金属盐)。
在凝集步骤中,可通过(例如)以下的方法来调节调色剂的粒径和粒径分布,所述方法为:在聚合引发剂存在下,将油滴(该油滴乳化并分散于水相中)中的单体聚合以得到树脂聚合物颗粒,并通过将含有至少一种着色剂颗粒的颗粒(当在聚合步骤中预先将着色剂加入到树脂中时,术语“含有至少一种着色剂颗粒的颗粒”表示“着色剂颗粒”自身)凝集(缔合)的已知凝集方法将所得聚合物颗粒凝集(缔合)。优选采用乳液聚合凝集法来制备调色剂颗粒。具体而言,可通过下述步骤来获得调色剂颗粒,所述步骤为:将树脂颗粒分散液与着色剂颗粒分散液及防粘剂颗粒分散液混合;将凝集剂加入所得到的混合物中,以引起不均匀凝集、并形成具有调色剂直径的凝集颗粒;通过在树脂颗粒的玻璃化转变温度或熔融温度或更高温度下加热这些凝集颗粒而使其聚结;以及洗涤和干燥。可通过选择加热温度在无定形至球形范围内对调色剂形状进行控制。
可在将两种或多种树脂颗粒分散液混合后进行凝集步骤。在这种情况中,可通过例如下述方法而形成多层颗粒,所述的方法为:将这些树脂颗粒分散液中的一种预先凝集,以形成第一凝集颗粒;并加入另一种树脂颗粒分散液,以在该第一凝集颗粒表面形成第二层壳层。当然也可以相反的顺序形成多层颗粒。
在凝集处理后,可通过加热将颗粒表面交联,以抑制着色剂渗出颗粒表面。可按照需要,通过利用水、或酸或碱洗涤将所采用的表面活性剂等除去。
在聚结步骤中,凝集颗粒中的粘合剂树脂在其玻璃化转变温度或更高温度下熔融,从而使凝集颗粒的形状由无定形成为球形。
优选的是,通过在所用构成壳的树脂的玻璃化转变温度+50℃的温度下进行熔融,来保持调色剂内核壳颗粒的相分离结构。在所用构成壳的树脂的玻璃化转变温度+50℃内的温度下进行聚结是优选的,这是因为构成壳的树脂之间难以进行聚结,从而可保持微相分离结构,并充分发生压致塑化效应。
然后将凝集颗粒从水性介质中分离出来,如果需要的话,随后进行清洗和干燥,从而结束调色剂颗粒的形成过程。
在完成凝集步骤和聚结步骤后,可通过进行任意的洗涤步骤和固-液分离步骤以及干燥步骤来形成所需的调色剂。在所述的洗涤步骤中,从带电特性的角度来说,利用去离子水进行的置换洗涤是优选的。对固-液分离步骤没有特别限定,但从产率的角度来说,优选的是吸滤、压力过滤等。此外,对干燥步骤没有特别限定,从产率的角度来说,优选的是冷冻干燥、气流干燥、流化干燥和振动型流化干燥。(显影剂)
可将上述的调色剂(静电图像用显影调色剂)用作显影剂(静电潜像显影剂)。对显影剂没有特别限定,只要其含有上述调色剂即可。可根据使用目的,按需要改变显影剂的组成。可通过单独使用调色剂来得到单组分显影剂,而通过将调色剂与载体结合使用,可得到双组分显影剂。
对用于本发明的载体没有特别的限定,其例子包括:磁性颗粒,如铁粉、铁素体、氧化铁粉和镍;树脂涂敷的载体,其通过将磁性颗粒用作芯材,并用树脂(如苯乙烯树脂、乙烯基树脂、乙烯树脂、松香树脂、聚酯树脂或三聚氰胺树脂)或蜡(如硬脂酸)涂敷磁性颗粒的表面以形成树脂涂层;以及分散有磁性材料的载体,该分散有磁性材料的载体通过将磁性材料分散于粘合剂树脂中而获得。在这些树脂中,尤其优选的是树脂涂敷的载体,这是因为可通过对树脂涂层构成的改变来控制整个载体的带电特性和电阻。
在双组分型静电图像显影剂中,调色剂的加入量相对于每100重量份的载体优选为2重量份至10重量份。虽然对显影剂的制备方法没有特别的限定,但其例子包括在V形混合机内进行混合。(图像形成方法和图像形成装置)
本发明的图像形成方法包括以下步骤:
(a)在潜像载体表面上形成静电潜像的步骤,
(b)利用含有调色剂的显影剂对所述静电潜像进行显影,以形成调色剂图像的步骤,
(c)将所述调色剂图像转印至被转印体表面,以获得转印后的调色剂图像的步骤;以及
(d)将所述转印后的调色剂图像定影于所述被转印体的表面上;其中所述定影步骤是在没有加热的条件下,通过向转印后的调色剂图像施加压力而对该转印后的调色剂图像进行定影的步骤。
本发明的图像形成装置具有:潜像形成单元,其用于在潜像载体表面上形成静电潜像;显影单元,其利用含有调色剂的显影剂对静电潜像进行显影,以形成调色剂图像;转印单元,其用于将调色剂图像转印至被转印体表面上;以及定影单元,其用于将转印后的调色剂图像定影于所述被转印体表面上,其中所述调色剂可通过将具有核壳结构的树脂颗粒凝集而得到;构成核的树脂及构成壳的树脂均为非结晶树脂;构成核的树脂及构成壳的树脂的玻璃化转变温度相差约20℃或更高;构成壳的树脂具有酸性极性基团、或碱性极性基团或醇羟基;并且所述定影单元为未配有加热单元的加压单元。
在常规的图像形成方法和图像形成装置中所采用的已知方法和单元可分别用于上述步骤和单元。在本发明中,被转印体为最终记录介质。当采用中间转印部件时,形成于静电潜像载体表面上的调色剂图像首先被转印至该中间转印部件上,随后最终被转印至所述被转印体上。转印至被转印体的表面上的调色剂图像被定影于该被转印体上。
上述的图像形成方法还可具有另一步骤,例如,清洁潜像载体表面的步骤。图像形成装置还可具有用于清洁潜像载体表面的单元。
将电子照相感光体用作潜像载体,随后进行后续步骤。在用电晕管充电单元或接触充电单元使电子照相感光体均匀带电后,通过曝光形成静电图像。随后使感光体与显影辊接触或与显影辊接近,从而将调色剂颗粒粘附于静电图像上,以在电子照相感光体上形成调色剂图像,其中所述显影辊在其表面具有显影剂层。通过利用电晕管充电单元等将所形成的调色剂图像转印至被转印体(例如纸张等)的表面上。用定影单元将转印至记录介质上的调色剂图像定影,由此在该记录介质上形成图像。
作为电子照相感光体,可使用无机感光体(例如非晶硅或非晶硒)或使用聚硅烷或酞菁作为电荷生成材料或电荷输运材料的有机感光体,但尤其优选的是非晶硅感光体,这是因为其具有较长的寿命。
<定影步骤和定影单元>
在本发明中,在没有加热的条件下、通过施加压力进行定影步骤。定影单元不具有加热单元。
定影压力优选为约1.5MPa或更高,但不超过约10MPa,更优选为约2MPa或更高,但不超过约8MPa,更优选为约3MPa或更高,但不超过约7MPa。
当定影时的压力(定影压力)为1.5MPa或更高时,可提供充分的定影特性。另一方面,当该压力不超过10MPa时,不容易产生由于图像的偏移而造成图像或定影辊的污染以及纸缠绕在定影辊上的问题。此外,定影后纸极少发生卷曲(称之为“纸卷曲”)。因此位于上述范围内的定影压力是优选的。
用于本文中的术语“定影压力”是指以下的最大压力。
作为定影辊,可使用选自常规的已知定影辊中的合适的一种定影辊,只要可向其上施加上述的定影压力即可。
定影辊的例子包括:通过使用含氟树脂(如Teflon(商品名))、或硅树脂或全氟烷基化物涂敷圆筒状芯金属而获得的定影辊。也可使用由SUS制成的定影辊,以提供高定影压力。通常通过将被转印体穿过两辊之间进行定影。这两个辊可由相同的材料制成或由不同的材料制成。这些材料的组合的例子包括SUS/SUS、SUS/硅树酯、SUS/PFA和PFA/PFA。
可通过市售的压力分布测量传感器测定定影辊与加压辊之间的压力分布。具体而言,可使用Kamata Industries株式会社制造的辊-辊压力测量系统。在本发明中,压力定影时的最大压力为定影咬合区中沿纸张传送方向由入口至出口处的压力变化的最大值。
在本发明中,在不加热的条件下进行定影步骤。本文所用的术语“在没有加热的条件下进行定影”表示该装置不具有能够直接加热定影单元的单元。但不排除通过另一能量源放出的热量将装置中的温度升至环境温度。
定影温度优选为约15℃至约50℃,更优选为约15℃至约45℃,更优选为约15℃至约40℃。
在上述范围内的定影温度是优选的,这是因为这种温度可提供良好的定影特性。
<清洁步骤和清洁单元>
在转印步骤之后,本发明的图像形成方法具有从潜像载体表面上清除残留调色剂的步骤。这一清洁步骤优选为刷式清洁步骤,其中残留调色剂用刷子清洁干净。本发明的图像形成装置优选具有清洁单元,并且该清洁单元更优选为刷式清洁单元。
对于在转印后从感光体上清洁残留调色剂而言,对各调色剂具有较小应力的刷式清洁系统是合适的。在降低压力的条件下,可辅助性地采用弹性刮板,但优选的是主要进行刷式清洁。
通常采用清洁刮板或清洁刷从潜像载体表面上清洁残留调色剂。在本发明中,优选使用清洁刷进行残留调色剂的清洁。
刷式清洁步骤是优选的,这是因为刷子向调色剂残留施加的压力较小,从而不会使调色剂粘附于感光体上。刮板清洁可能会造成调色剂成膜等问题,这是因为由清洁刮板产生的应力会使残留调色剂流化,并且粘附于感光体上。
用于本发明中的刷式清洁单元为使用刷式部件的调色剂清除部件,并且根据使用目的而具有不同的形式,例如,诸如固定刷之类的刷子、旋转刷,其中该旋转刷的纤维以圆筒状方式环绕设置,且通过将该旋转刷转动来进行使用。也可使用这样一种导电刷,该导电刷由导电纤维形成,并通过向其施加电压来进行使用。
用于刷子的纤维的例子包括(但不限于):天然纤维素纤维、再生纤维素纤维(如人造纤维、尼龙纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、聚氨酯纤维、聚烯烃纤维、丙烯酸纤维、聚酰胺纤维、聚酰胺亚酰胺纤维、聚醚酰胺纤维、聚苯硫醚纤维、聚苯并咪唑纤维和聚乙烯纤维)。
为了赋予这些纤维导电性,可以向这些纤维中加入炭黑、金属氧化物粉末、金属粉末或导电树脂。调色剂清除部件的刷子可以按需要而配有调色剂刮刀。每个静电潜像载体上可设置有一个或多个调色剂清除部件。在清洁单元的特别优选的实施方式中,调色剂清除部件设置成与静电潜像载体相邻,其中所述调色剂清除部件具有以圆筒状方式环绕分布于其上的纤维;用于从刷子纤维中除去调色剂的摆动棒(flicker bar)与调色剂清除部件相邻设置;并且该清除部件具有用于收集以上除去的调色剂的容器。
图1为示意性地示出本发明图像形成装置的一个优选示例性实施例的基本结构的剖视图。图1中所示的图像形成装置100配有:电子照相感光体(图像载体)107;用于使电子照相感光体107带电的充电装置108(如电晕管或栅格电极(Scorotron));与充电装置108相连的电源109;用于将电子照相感光体107(在其通过充电装置108带电时)曝光,以形成静电潜像的曝光装置(潜像形成单元)110;通过使用调色剂,将由曝光装置110形成的静电潜像显影的显影装置(显影单元)111;用于将由显影装置111形成的调色剂图像转印至被转印体500上的转印装置(转印单元)112;用于在转印后从电子照相感光体107表面上清除残留调色剂的清洁单元113、除电器114以及定影装置(定影单元)115。
在附图中,清洁单元113为刷式清洁单元,并且电子照相感光体107上的残留调色剂被刷式部件清除。定影装置115为压力定影装置,且该定影装置不具有加热单元。
对于图像形成装置100中的上述各装置而言,可分别使用常规图像形成装置中所采用的那些装置。
在本发明中,图像形成装置不需要具有除电器114。附图中的充电装置108为接触式充电装置,但其也可为非接触式充电装置,如电晕管充电单元。
(被转印体)
在本发明中,对被转印体没有特别限定。在本发明中,优选使用匀度指数为约20或更高的转印纸作为被转印体。匀度指数更优选为约23或更高,又更优选为约25或更高。
为了使图像在纸张中具有均匀定影特性,重要的是降低纸张的不均匀度。不均匀度的降低会减小调色剂在纸张上压力定影时的压力分布,并且可将小粒径的调色剂均匀地定影。这可同时满足对图像品质和压力定影特性的要求。
匀度指数为20或更大的转印纸是优选的,这是因为纸张具有较小的不均匀度,因此同时满足对图像品质和压力定影特性的要求
在本发明中,通过下面的方法对匀度指数进行测定。
使用3D纸张分析仪(商品名:“M/K950”;由M/K Systems公司(MKS公司)制造)在将该分析仪光圈直径调至1.5mm、并且使用微匀度试验仪(MFT)的条件下测定匀度指数。具体而言,将样品安装在3D纸张分析仪的旋转鼓轮上,以便通过使用连接于鼓轮轴上的光源和位于鼓轮外侧与光源对应的光电检测器,来测定样品的局部基本重量差作为光量差。通过连接于光电检测器的光入射部分的光圈的直径调节测量范围。然后将光量差(偏差)放大,进行A/D变换并分成64个光学基本重量等级。通过一次扫描,采集1,000,000条数据,以获得数据的频率直方图。随后将直方图内的最大频率(峰值)除以在与微观基本重量对应的64个等级中频率为100或更高的等级的数目并且将所得到的值乘以1/100,从而计算出匀度指数。F1由下面的公式表示:
F1=(峰值(频率)/(频率为100或更高的等级的数目))×(1/100)匀度指数较高的转印纸具有更均匀的纸张质量和较好的匀度。
降低用作定影介质的转印纸的不均匀度的方法的例子包括(但不限于):将基纸滤网或涡轮式除渣器设置在抄纸机的流浆箱正上游,以防止纸料沿固定方向流动的方法;以及通过使用已知化学品来控制纸料形成絮凝物的方法,其中所述化学品如瓜尔胶、槐树豆胶、甘露糖半乳聚糖、脱乙酰基的刺梧桐树胶、海藻酸盐、羧甲基纤维素、甲基纤维素或羟乙基纤维素。
还可通过在基纸上设置涂层来降低不均匀度。形成涂纸的涂层是为了提高转印纸的平滑性、均匀性、不透明性和白色度,增强其强度并且提高转印纸的图像形成适应性。涂层主要由颜料、颜料分散剂和粘合剂树脂构成。可用于涂层的颜料的例子包括:高岭土、分层粘土、佐治亚粘土、瓷土、碳酸钙、缎光白、氧化钛和氢氧化铝;颜料分散剂包括:焦磷酸钠、聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠和苯乙烯-马来酸共聚物钠盐;并且粘合剂树脂包括聚乙烯醇、羧甲基纤维素、丁苯胶乳、各种淀粉、酪蛋白、大豆蛋白、乙酸乙酯胶乳、和乙酸乙酯-马来酸二丁酯共聚物。
在通过将颜料、粘合剂等分散并溶解而制得涂敷溶液后,使用辊式涂布机、气刀涂布机、杆涂布机或铸涂机将该涂敷溶液涂敷于转印纸上,随后用红外线干燥器、滚筒式干燥器、气孔干燥器(air capdryer)、气翼式干燥器或气流输送干燥器进行干燥。
关于具有涂层的纸张,基纸:颜料:粘合剂树脂的平均质量比值约为70:25:5%。
用于本发明图像形成方法中的转印纸通常使用木浆作为主要原料而制成,并且该转印纸含有填料。加入转印纸中的填料为白色填料,如重质碳酸钙和轻质碳酸钙、滑石、高岭土、粘土、二氧化钛、沸石、或白炭。在这些白色填料中,碳酸钙是优选的,这是因为其具有良好的有色材料的显色特性。由于填料会增加转印纸中的孔隙并改善其不透明性,因此填料加入量优选为5重量%至30重量%,更优选为10重量%至25重量%。当填料的量不超过30重量%时,转印纸具有高强度,并且不会产生纸粉。因此位于上述范围内的填料含量是优选的。
下面将通过实例及比较例对本发明进行进一步说明。但应明确的是,本发明并不限于这些例子或受这些例子限制。
在下面的实例和比较例中,除非特别指出,否则所有的表述方式“份”或“若干份”均表示“重量份”或“若干重量份”。(分子量的测定)
通过凝胶渗透色谱法(GPC)在下述条件下测定重均分子量Mw和数均分子量Mn。通过以下步骤进行测定:在40℃下,以1.2ml/分钟的流速通入溶剂(四氢呋喃),并倒入浓度为0.2g/20毫升(以重量计,样品量为3mg)的四氢呋喃样品溶液。在样品分子量的测定过程中,对测量条件进行选择,以使得样品分子量在这样的范围内,在该范围中,根据若干单分散聚苯乙烯标准样品以及计数值而绘制出的校正曲线形成直线。当NBS706聚苯乙烯标准样品具有如下参数时,经证实测量结果在上述测定条件下是可靠的,所述参数为:
重均分子量Mw=28.8×104并且
数均分子量Mn=13.7×104
作为GPC柱,可使用满足上述条件的“TSK-GEL、GMH”(商品名;TOSOH株式会社的产品)。
(中位直径的测定)
中位直径的测定设备根据待测颗粒粒径的不同而不同。通过激光衍射粒径分布仪(商品名:“LA-920”,Horiba株式会社的产品)测定粒径小于1μm的颗粒的中位直径,而通过“Coulter MultisizerII”(商品名;Beckman Coulter公司的产品)测定粒径等于大于1μm的颗粒的中位直径。
(玻璃化转变温度和熔融温度的测定)
使用差式扫描量热仪(商品名:“DSC-50”,Shimadzu株式会社的产品)测定树脂的玻璃化转变温度及熔融温度。
(匀度指数的测定)
以下述方式测定匀度指数:通过使用由MKS公司制造的微型匀度试验仪,从贴附在由透明Pyrex(商品名)制成的鼓轮上的转印纸的背面照射光。在该转印纸的微小区域内穿过的光的量被检测器接收、进行光电转化、并随后进行AD变换,从而得到光量数据。通过沿着旋转的鼓轮的轴向移动光源和检测器,从而采集到整个180mm×250mm面积上的数据。将光量分布数据均等地分成64个等级,并绘制出每个光量的频率直方图。根据峰值频率与频率为100或更高的等级的数目的比值而计算得到匀度指数(FI)。
FI=(峰值(频率)/(频率为100或更高的等级的数目))×(1/100)
根据上述的匀度指数测量方法,C2纸、JD纸和S纸(它们都是FujiXerox株式会社的产品)的匀度指数分别为23、38和13。匀度指数越高,则纸张的不均匀度越小。
[表1]
匀度指数 | |
C2纸 | 23 |
JD纸 | 38 |
S纸 | 13 |
(定影试验、图像保持性试验)
使用“Docu Print C2425”(商品名;由Fuji Xerox株式会社制造)改型打印机来进行定影试验和图像保持性试验。该打印机使用刷式清洁器,以从感光体上清洁残留调色剂。
使用通过对以下的双辊型定影机改型而获得的定影机,其中所述的双辊型定影机能够调节最大定影压力,并在图像一侧具有取代最初的加压辊的高硬度辊(其具有经TeflonTM涂敷的SUS管)。
作为转印纸,可采用上述的C2纸、JD纸和S纸。
<树脂颗粒分散液(A1)的制备>
(使用苯乙烯-丙烯酸丁酯以及酸性极性基团)
在圆底烧瓶中加入300重量份的去离子水和1.5重量份的TTAB(十四烷基三甲基溴化铵,Sigma Aldrich公司的产品),并用氮气鼓泡20min。在搅拌条件下将温度升至65℃。向反应混合物中加入40重量份的丙烯酸正丁酯单体,随后再搅拌20min。在预先将0.5重量份的引发剂“V-50”(商品名为2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐,Wako Pure Chemicals公司的产品)溶解于10重量份的去离子水中之后,并将所得到的溶液加入到烧瓶中。在65℃的温度下保持3小时之后,将以下的乳液在2小时内通过计量泵连续地加入烧瓶中,其中所述乳液通过将55重量份的苯乙烯单体、15重量份的丙烯酸正丁酯单体、2.5重量份的丙烯酸和0.8重量份的十二烷基硫醇在100重量份的去离子水(其中溶有0.5重量份的TTAB)中乳化而得到。将温度升高至70℃,并在该温度下保持2小时,从而完成聚合反应。得到重均分子量Mw为25,000、平均粒径为150nm、且固含量为25重量%的核壳树脂颗粒分散液(A1)。
通过以下方法确认所述树脂颗粒为核壳树脂颗粒,所述方法为:将树脂颗粒嵌入环氧树脂中,并使用金刚钻刀制备其横截面,在钌蒸汽中着色,并用透射电子显微镜观察。
在将树脂于40℃下风干后,使用Shimadzu株式会社制造的差式扫描量热仪(DSC)分析该树脂从-150℃起的Tg行为。结果,在约-50℃时观察到聚丙烯酸丁酯的玻璃化转变,并在约56℃时观察到某种共聚物(推测为苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物)的的玻璃化转变(玻璃化转变温度差值为106℃)。
<树脂颗粒分散液(A2)的制备>
(使用苯乙烯-丙烯酸2-乙基己酯(EHA)以及碱性极性基团)
在圆底烧瓶中加入300重量份的去离子水和1.5重量份的TTAB(十四烷基三甲基溴化铵,Sigma Aldrich公司的产品),并用氮气鼓泡20分钟。在搅拌条件下将温度升至65℃。向反应混合物中加入40重量份的丙烯酸2-乙基己酯单体,随后再搅拌20分钟。在预先将0.5重量份的引发剂“V-50”(商品名为2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐,Wako Pure Chemicals公司的产品)溶解于10重量份的去离子水中之后,并将所得到的溶液加入到烧瓶中。在65℃的温度下保持3小时。将以下的乳液在2小时内通过计量泵连续地加入烧瓶中,其中所述乳液通过将55重量份的苯乙烯单体、15重量份的丙烯酸正丁酯单体、1.2重量份的丙烯酸二乙基氨基乙酯和0.8重量份的十二烷基硫醇在100重量份的去离子水(溶有0.5重量份的TTAB)中乳化而得到。将温度升至70℃,并在该温度下保持2小时,从而完成聚合反应。得到重均分子量Mw为25,000,平均粒径为130nm,并且固含量为25重量%的核壳树脂颗粒分散液(A2)。
通过以下方法确认所述树脂颗粒为核壳树脂颗粒,所述方法为:将树脂颗粒嵌入环氧树脂中,并使用金刚钻刀制备其横截面,在钌蒸汽中着色,并用透射电子显微镜观察。
在将树脂于40℃下风干后,使用Shimadzu株式会社制造的差式扫描量热仪(DSC)观察该树脂从-150℃起的Tg行为。结果,在约-65℃时观察到聚(丙烯酸-2-乙基己酯)的玻璃化转变行为,并在约54℃时观察到某种共聚物(据推测该共聚物为苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸二乙基氨基乙酯共聚物)的玻璃化转变行为(玻璃化转变温度差值为119℃)。
<树脂颗粒分散液(A3)的制备>
(使用苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯(nBMA)以及醇羟基)
在圆底烧瓶中加入300重量份的去离子水和1.5重量份的TTAB(十四烷基三甲基溴化铵,Sigma Aldrich公司的产品),并进行氮气鼓泡20分钟。在搅拌条件下将温度升至65℃。向反应混合物中加入40重量份的甲基丙烯酸正丁酯单体,随后再搅拌20分钟。在预先将0.5重量份的引发剂“V-50”(商品名为2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐,Wako Pure Chemicals公司的产品)溶解于10重量份的去离子水中之后,并将所得到的溶液加入到烧瓶中。在65℃的温度下保持3小时。将以下的乳液在2小时内通过计量泵连续地加入烧瓶中,其中所述乳液通过将55重量份的苯乙烯单体、20重量份的丙烯酸正丁酯单体、2重量份的甲基丙烯酸2-羟乙酯和0.8重量份的十二烷基硫醇在100重量份的去离子水(溶有0.5重量份的TTAB)中乳化而得到。将温度升至70℃,并在该温度下保持2小时,从而完成聚合反应。得到重均分子量Mw为25,000,平均粒径为260nm,并且固含量为25重量%的核壳树脂颗粒分散液(A3)。
通过以下方法确认所述树脂颗粒为核壳树脂颗粒,所述方法为:将树脂颗粒嵌入环氧树脂中,并使用金刚钻刀制备其横截面,在钌蒸汽中着色,并用透射电子显微镜观察。
在将树脂于40℃下风干后,使用Shimadzu株式会社制造的差式扫描量热仪(DSC)观察该树脂从-150℃起的Tg行为。结果,在约25℃时观察到聚甲基丙烯酸丁酯的玻璃化转变行为,并在约48℃时观察到某种共聚物(据推测该共聚物为苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸2-羟乙酯共聚物)的玻璃化转变行为(玻璃化转变温度差值为23℃)。
<树脂颗粒分散液(A4)的制备>
(使用常规的苯乙烯-丙烯酸丁酯(BA)以及酸性极性基团)
苯乙烯 460重量份
丙烯酸正丁酯 140重量份
丙烯酸 12重量份
十二烷基硫醇 9重量份
将上述成分混合并溶解,以制备成溶液。
通过将12重量份的阴离子型表面活性剂(商品名:“DOWFAX”;Dow Chemical公司的产品)溶解于250重量份的去离子水中而独立地制得乳液,并将上述制备的溶液加入到该乳液中。将该混合物在烧瓶中分散并乳化。
(单体乳液A)
另外,将1重量份的阴离子表面活性剂(商品名:“DOWFAX”;Dow Chemical公司的产品)溶解于555重量份的去离子水中,并将所得到的溶液投入聚合烧瓶中。
将该聚合烧瓶气密密封,并装上回流管。在向瓶中通入氮气并缓慢搅拌的同时,将该聚合烧瓶水浴加热至75℃,并将烧瓶保持在该温度下。
将9重量份的过二硫酸铵溶解于43重量份的去离子水中。将该所得到的溶液通过计量泵在20分钟内逐滴加入聚合烧瓶中,随后同样通过计量泵将单体乳液A在200分钟内逐滴加入聚合烧瓶中。在继续缓慢搅拌的同时,将聚合烧瓶在75℃下保持3小时,以完成聚合。
结果显示,获得中位直径为210nm,玻璃化转变温度为53.5℃,重均分子量为31,000且固含量为42%的非结晶性树脂颗粒分散液(A4)。
<树脂颗粒分散液(A5)的制备>
(使用苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯(nBMA)以及醇羟基基团)
在圆底烧瓶中加入300重量份的去离子水和1.5重量份的TTAB(十四烷基三甲基溴化铵,Sigma Aldric公司的产品),并进行氮气鼓泡20分钟。在搅拌条件下将温度升至65℃。向反应混合物中加入40重量份的甲基丙烯酸正丁酯单体,随后再搅拌20分钟。在预先将0.5重量份的引发剂“V-50”(商品名为2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐,Wako Pure Chemicals公司的产品)溶解于10重量份的去离子水中之后,并将所得到的溶液加入到烧瓶中。在65℃的温度下保持3小时。将以下的乳液在2小时内通过计量泵连续地加入烧瓶中,其中所述乳液通过将50重量份的苯乙烯单体、30重量份的丙烯酸正丁酯单体、2重量份的甲基丙烯酸2-羟乙酯和0.8重量份的十二烷基硫醇在100重量份的去离子水(溶有0.5重量份的TTAB)中乳化而得到。将温度升至70℃,并在该温度下保持2小时,从而完成聚合反应。得到重均分子量Mw为25,000,平均粒径为280nm,并且固含量为25重量%的核壳树脂颗粒分散液(A5)。
通过以下方法确认所述树脂颗粒为核壳树脂颗粒,所述方法为:将树脂颗粒嵌入环氧树脂中,并使用金刚钻刀制备其横截面,在钌蒸汽中着色,并用透射电子显微镜观察。
在将树脂于40℃下风干后,使用Shimadzu株式会社制造的差式扫描量热仪(DSC)观察该树脂从-150℃起的Tg行为。结果,在约25℃时观察到聚甲基丙烯酸丁酯的玻璃化转变行为,并在约40℃时观察到某种共聚物(据推测该共聚物为苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸2-羟乙酯共聚物)的玻璃化转变行为(玻璃化转变温度差值为15℃)。
<树脂颗粒分散液(A6)的制备>
(使用甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯以及酸性极性基团)
在圆底烧瓶中加入300重量份的去离子水和1.5重量份的TTAB(十四烷基三甲基溴化铵,Sigma Aldrich公司的产品),并进行氮气鼓泡20分钟。在搅拌条件下将温度升至65℃。向反应混合物中加入40重量份的甲基丙烯酸正丁酯单体,随后再搅拌20分钟。在预先将0.5重量份的引发剂“V-50”(商品名为2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐,Wako Pure Chemicals公司的产品)溶解于10重量份的去离子水中之后,并将所得到的溶液加入到烧瓶中。将烧瓶于65℃下保持3小时。将以下的乳液在2小时内通过计量泵连续地加入烧瓶中,其中所述乳液通过将60重量份的甲基丙烯酸酯单体、15重量份的丙烯酸正丁酯单体、2重量份的丙烯酸和0.8重量份的十二烷基硫醇在100重量份的去离子水(溶有0.5重量份的TTAB)中乳化而得到。将温度升至70℃,并在该温度下保持2小时,从而完成聚合反应。得到重均分子量Mw为25,000,平均粒径为110nm,并且固含量为25重量%的核壳树脂颗粒分散液(A6)。
通过以下方法确认所述树脂颗粒为核壳树脂颗粒,所述方法为:将树脂颗粒嵌入环氧树脂中,并使用金刚钻刀制备其横截面,在钌蒸汽中着色,并用透射电子显微镜观察。
在将树脂于40℃下风干后,使用Shimadzu株式会社制造的差式扫描量热仪(DSC)观察该树脂从-150℃起的Tg行为。结果,在约-50℃时观察到聚丙烯酸丁酯的玻璃化转变行为,并在约50℃时观察到某种共聚物(据推测该共聚物为甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸正丁酯-2-丙烯酸共聚物)的玻璃化转变行为(玻璃化转变温度差值为约100℃)。
将树脂颗粒分散液(A1)至(A6)示于下表中。
[表2]
树脂颗粒分散液 | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 |
核的Tg(℃) | -50 | -65 | 25 | 53.5 | 25 | -50 |
壳的Tg(℃) | 56 | 54 | 48 | 53.5 | 40 | 50 |
核壳之间的Tg差(℃) | 106 | 119 | 23 | 0 | 15 | 100 |
重均分子量 | 25,000 | 25,000 | 25,000 | 31,000 | 25,000 | 25,000 |
树脂颗粒的平均粒径(mm) | 150 | 130 | 260 | 210 | 280 | 110 |
固含量(%) | 25 | 25 | 25 | 42 | 25 | 25 |
<着色剂颗粒分散液(1)的制备>
青色颜料(DainichiSeika Color & Chemicals株式会社,
铜酞菁:C.I.颜料蓝15:3) 50重量份
阴离子表面活性剂(商品名:“NOIGEN RK”;Daichi Kogyo Seiyaku
株式会社的产品) 5重量份
去离子水 200重量份
将上述成分混合并溶解。通过使用均质器(商品名:“UltraTurrax”,IKA公司的产品)将所得到的溶液处理5分钟、并随后在超声波浴中处理10分钟,而将所得到的溶液分散,从而得到中位粒径为190nm、并且固含量为21.5%的着色剂颗粒分散液(P1)。
<着色剂颗粒分散液(2)的制备>
通过与着色剂颗粒分散液(1)所采用的相似的方式,获得中位粒径为165nm、固含量为21.5%的品红色着色剂颗粒分散液(P2),其中不同之处在于,用品红色颜料(Dainippon Ink & Chemical株式会社的产品,“C.I.颜料红122”)代替所述青色颜料。
<防粘剂颗粒分散液(1)的制备>
通过将以下成分混合,制备十二烷基硫酸水溶液,所述成分为:
十二烷基硫酸 30重量份,以及
去离子水 852重量份
在将以下成分混合并加热以使其熔融后,将以上得到的十二烷基硫酸水溶液加入其中,所述成分为:
棕榈酸 188重量份,以及
季戊四醇 25重量份。
将所得到的混合物在均质器(商品名:“Ultra Turrax”,IKA公司产品)中乳化5分钟,并随后在超声波浴中乳化15分钟。在搅拌所得到的乳液的同时,将烧瓶在70℃下保持15小时,从而得到中间粒径为200nm、熔融温度为72℃、且固含量为20%的防粘剂颗粒分散液(W1)。
<防粘剂颗粒分散液(2)的制备>
在将以下成分混合并加热至100℃以使其熔融后,将该反应混合物在均质器(商品名:“Ultra Turrax”,IKA公司的产品)中乳化15分钟,所述成分为:
阴离子表面活性剂(商品名:“Noigen RK”;Daichi Kogyo Seiyaku株式会社的产品) 2重量份,
去离子水 800重量份,以及
巴西棕榈蜡 25重量份,
随后在100℃的Gaulin匀质器中进行乳化,从而得到中间粒径为170nm、熔融温度为83℃且固含量为20%的防粘剂颗粒分散液(W2)。
(调色剂实例1)
<调色剂颗粒的制备>
●树脂颗粒分散液(A1)
168重量份 (树脂:42重量份)
●着色剂颗粒分散液(P1)
40重量份 (颜料:8.6重量份)
●防粘剂颗粒分散液(W1)
40重量份 (防粘剂:8.6重量份)
●聚氯化铝
0.15重量份
●去离子水
300重量份
根据上述配方,通过使用均质器(商品名:“Ultra Turrax T50”,IKA公司的产品)将置入圆底烧瓶(由不锈钢制成)中的成分充分混合并分散。在搅拌的同时,将烧瓶在热油浴中加热到42℃。在将分散液于42℃保持60分钟后,将84重量份(树脂:21重量份)的树脂颗粒分散液(A1)加入该混合物中,并缓慢地搅拌。
使用0.5mole/升的氢氧化钠水溶液将体系的pH值调至6.0。在持续搅拌的同时,将分散液加热至95℃。在加热至95℃的过程中,将氢氧化钠水溶液逐滴加入,以防止pH值降至5.0或更低。将该分散液在95℃下保持3小时。
待反应完全之后,将反应混合物冷却、过滤,并用去离子水充分洗涤。随后使用Nutsche式过滤器进行固-液分离。在3L的去离子水(40℃)中进行再分散后,通过以300rpm的转速搅拌15分钟来洗涤所得到的分散液。将洗涤操作重复五次,随后通过Nutsche式吸滤器进行固-液分离,然后真空干燥12小时,从而得到调色剂颗粒。
使用Coulter计数器测定所得到的调色剂颗粒的粒径,测得体积平均粒径D50为5.8μm,且体积平均粒径分布指数GSDv为1.22。通过用Luzex(商标)观察调色剂颗粒的形状,而测得该调色剂颗粒形状系数SF1为130,这表明调色剂为马铃薯状颗粒。
向50重量份的调色剂颗粒中加入1.5重量份的疏水二氧化硅(商品名:“TS720”;Cabot公司的产品),随后在实验用研磨机中将其混合,从而得到外添加调色剂。
将外添加调色剂称重,以使得调色剂浓度为5%,并通过将外添加调色剂与铁素体载体在球磨机中搅拌5分钟而混合,以制成显影剂,其中所述铁素体载体的平均粒径为50μm,并且其涂敷有1%的聚(甲基丙烯酸甲酯)(Soken Kagaku株式会社的产品)。
<调色剂的评价>
通过使用所获得的显影剂和“DocuPrint C2425”(商品名;FujiXerox株式会社的产品)的改型机对所获得的调色剂进行评价。对双辊型定影机进行改型,以使其最大定影压力达5MPa(50kgf/平方厘米)。将C2纸(匀度指数:23,Fuji Xerox株式会社的产品)用作转引纸,并且将处理速度调至180mm/秒。改型机器的定影装置没有装备加热单元。此外,使用刷式清洁器将转印后残留的调色剂从感光体上清洁干净。
对调色剂的定影特性进行研究。结果,该调色剂的无油压力定影特性(无油定影特性)和压力定影的均匀性均为良好。并且该调色剂的显影特性和转印特性均为良好,并且所形成的图像具有较高质量(A)而没有图像缺陷。在上述改型机器中,在23℃和55%RH的条件下,连续打印50,000张纸,但在整个打印过程中,均保持最初良好的图像品质(连续试验保持性:A)。
根据下面的标准对调色剂(显影剂)进行评价。
a.无油压力定影特性
将即使没有预先向加热辊上施加油的情况下也不卷绕在加热辊上的调色剂评为良好。
b.压力定影的均匀性
将即使在用纱布强烈地摩擦定影图像的整个表面时,也不会引起定影图像缺陷的调色剂被评为A。
c.图像品质
用放大镜观察细线重现性(即:其上定影有细线的图像品质)以及未被定影部分的模糊程度(目测),并根据以下的标准进行分级:
A:细线均匀,且没有模糊现象。
B:图像品质轻微不均匀。
C:图像品质不均匀。
d.连续试验时的保持性
在23℃和55%RH的条件下,连续打印50,000张纸,并根据下面的标准对所形成的图像品质进行分级:
A:在整个试验过程中,均保持最初良好的图像品质。
B:观测到图像品质劣化,但实际上可以接受。
C:观测到图像品质发生一些劣化。
D:观测到图像品质发生明显劣化。
(调色剂实例2)
采用与调色剂实例1相似的方式制备调色剂,并进行评级,不同之处在于:使用树脂颗粒分散液(A2)、防粘剂颗粒分散液(W1)和着色剂颗粒分散液(P2);用硫酸铝代替聚氯化铝;并且将温度升高至95℃时的pH值改变为7.0。该调色剂的无油压力定影特性和压力定影的均匀性良好。并且该调色剂的显影特性和转印特性均较优良。由于没有图像缺陷,并且表现出高图像品质,因此将图像品质评定为(A)。作为对通过使用改型机器、在23℃和55%RH的条件下连续打印50,000张纸的试验结果,在整个打印过程中最初良好的图像品质都未降低(连续试验保持性:A)。
(调色剂实例3)
采用与调色剂实例1相似的方式制备调色剂,不同之处在于:使用树脂颗粒分散液(A3)、防粘剂颗粒分散液(W2)和着色剂颗粒分散液(P2)。
按照实例1的方式将以上制得的调色剂评级,不同之处在于使用由Fuji Xerox株式会社制成的JD纸(匀度指数:38)。
所述调色剂的无油压力定影特性和压力定影的均匀性均为良好。并且该调色剂的显影特性和转印特性均较优良。由于没有图像缺陷,并且表现出高图像品质,因此将图像品质评为(A)。作为对通过使用改型机器、在23℃和55%RH的条件下连续打印50,000张纸的试验结果,观察到图像品质发生劣化,但实际上是可以接受的(连续试验保持性:B)。
(调色剂实例4)
采用与调色剂实例1相似的方式制备调色剂,不同之处在于:用由树脂颗粒分散液(A1)和树脂颗粒分散液(A4)构成的1:1混合物代替树脂颗粒分散液(A1)。按照实例1的方式将以上制得的调色剂评级,不同之处在于使用由Fuji Xerox株式会社制备的JD纸(匀度指数:38)。
所述调色剂的无油压力定影特性和压力定影的均匀性均为良好。并且该调色剂的显影特性和转印特性均较优良。由于没有图像缺陷,并且表现出高图像品质,因此将图像品质评为(A)。作为对通过使用改型机器、在23℃和55%RH的条件下连续打印50,000张纸的试验结果,在整个打印过程中最初良好的图像品质都未降低(连续试验保持性:A)。
(调色剂比较例1)
采用与调色剂实例1相似的方式制备调色剂,并进行评级,不同之处在于使用树脂颗粒分散液(A5)。该调色剂的无油压力定影特性和压力定影的均匀性良好。观察到最初的图像品质具有稍微的图像不均匀性(图像评级:B)。在连续试验时,打印约10,000片纸之后调色剂在感光体上发生成膜问题,并观察到筋状的缺陷(连续试验保持性:C)。
(调色剂比较例2)
采用与调色剂实例1相似的方式制备调色剂,并进行评级,不同之处在于使用树脂颗粒分散液(A4)。该调色剂不具有充分的无油压力定影特性,并且调色剂卷绕于辊上(无油压力定影特性较差)。压力定影的不均匀性也较差,且通过用纱布摩擦图像会出现多个图像缺陷。虽然该调色剂具有良好的显影特性和转印特性,但由于该调色剂在显影特性上的问题,因此未对其进行连续试验。
(调色剂实例5)
采用与调色剂实例1相似的方式制备调色剂,不同之处在于:使用树脂颗粒分散液(A6)。该调色剂的无油压力定影特性和压力定影的均匀性均为良好。并且该调色剂的显影特性和转印特性均较优良。由于没有图像缺陷,并且具有高图像品质,因此将图像品质评定为(A)。作为对通过使用改型机器、在23℃和55%RH的条件下连续打印50,000张纸的试验结果,在整个打印过程中最初良好的图像品质均未降低(连续试验保持性:A)。
(调色剂实例6)
采用与调色剂实例1相似的方式制备调色剂,并进行评级,不同之处在于:使用由Fuji Xerox株式会社制备的S纸(匀度指数:13)作为转印纸。该调色剂的无油压力定影特性良好,但压力定影的均匀性不足。通过用纱布摩擦图像会出现一些图像缺陷(B),但这些缺陷在工业上是可以接受的。并且该调色剂的显影特性和转印特性均较优良。由于没有图像缺陷,并且具有高图像品质,因此将图像品质评定为(A)。作为对通过使用改型机器、在23℃和55%RH的条件下连续打印50,000张纸的试验结果,虽然压力定影的均匀性不足,但是在整个打印过程中最初良好的图像品质均未降低(连续试验保持性:A)。
(调色剂实例7)
采用与调色剂实例1相似的方式制备调色剂,并进行评级,不同之处在于:用刮板式清洁器代替“Docu Print C2425”(商品名;Fuji Xerox株式会社的产品)的改型机器的刷式清洁器。
结果表明,所述调色剂的无油压力定影特性和压力定影的均匀性均为良好。并且该调色剂的显影特性和转印特性均较优良。将图像品质评定为(A)。将通过使用该改型机器、在23℃和55%RH的条件下连续打印50,000张纸时的保持性评定为B。
(调色剂实例8)
采用与调色剂实例1相似的方式制备调色剂,并进行评级,不同之处在于:将“Docu Print C2425”(商品名;Fuji Xerox株式会社的产品)的最大定影压力改为8.5MPa。
所述调色剂的无油压力定影特性和压力定影的均匀性均为良好。并且该调色剂的显影特性和转印特性均较优良。该调色剂具有良好的图像品质(A),而并没有图像缺陷。将通过使用该改型机器、在23℃和55%RH的条件下连续打印50,000张纸时的保持性评定为A。
将这些结果示于下表中。
Claims (21)
1.一种图像形成方法,包括:
在潜像载体表面上形成静电潜像;
利用含有调色剂的显影剂对所述静电潜像进行显影,以形成调色剂图像;
将所述调色剂图像转印至目标物表面,以获得转印后的调色剂图像;以及
对所述转印后的调色剂图像进行定影;其中,
所述调色剂包含具有核壳结构的树脂颗粒,
构成所述核壳结构的核的树脂以及构成所述核壳结构的壳的树脂均为非结晶性树脂;
构成所述核的所述树脂及构成所述壳的所述树脂的玻璃化转变温度相差约20℃或更高;
构成所述壳的所述树脂具有酸性极性基团、或碱性极性基团或醇羟基;并且
通过在不加热的条件下向所述转印后的调色剂图像施加压力而对所述转印后的调色剂图像进行定影。
2.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,
在所述转印后的调色剂图像的定影过程中所施加的压力为约1.5MPa至约10MPa。
3.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,
在约15℃至约50℃的温度下进行所述转印后的调色剂图像的定影。
4.根据权利要求1所述的图像形成方法,该方法还包括:
在转印所述调色剂图像之后,利用刷子将残留调色剂从潜像载体表面上清洁干净。
5.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,
所述目标物是匀度指数为约20或更高的转印纸。
6.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,
构成所述核的所述树脂的玻璃化转变温度及构成所述壳的所述树脂的玻璃化转变温度中较高的玻璃化转变温度为约40℃至约80℃。
7.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,
构成所述核的所述树脂的重均分子量为约3,000至约50,000。
8.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,
构成所述壳的树脂的重均分子量为约3,000至约50,000。
9.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,
具有所述核壳结构的所述树脂颗粒的含量为所述调色剂的总重量的约20%或更高。
10.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,
所述酸性极性基团为羧基、或磺酸基或酸酐。
11.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,
所述碱性极性基团为氨基、或酰胺基团或酰肼基团。
12.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,
具有所述核壳结构的所述树脂颗粒的中位直径(中间直径)为所述调色剂的体积平均粒径的约1/2至约1/1,000。
13.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,
所述调色剂包含防粘剂,所述防粘剂占所述调色剂中所含调色剂颗粒的总量的约1重量%至约20重量%。
14.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,
所述调色剂的累积体积平均粒径D50为约3.0μm至约9.0μm。
15.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,
所述调色剂的体积平均粒径分布指数GSDv为约1.30或更低。
16.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,
所述调色剂的形状系数SF1为约110至约140。
17.一种图像形成装置,包括:
潜像形成单元,其在潜像载体表面上形成静电潜像;
显影单元,其利用含有调色剂的显影剂对所述静电潜像进行显影,以形成调色剂图像;
转印单元,其将所述调色剂图像转印至目标物表面;以及
定影单元,其将所述转印后的调色剂图像定影在所述目标物上,其中,
所述调色剂包含具有核壳结构的树脂颗粒,
构成所述核壳结构的核的树脂以及构成所述核壳结构的壳的树脂均为非结晶性树脂;
构成所述核的所述树脂及构成所述壳的所述树脂的玻璃化转变温度相差约20℃或更高;
构成所述壳的所述树脂具有酸性极性基团、或碱性极性基团或醇羟基;并且
对所述转印后的调色剂图像进行定影的所述定影单元具有加压单元,并且不具有加热单元。
18.根据权利要求17所述的图像形成装置,其中,
所述加压单元的压力为约1.5MPa至约10MPa。
19.根据权利要求17所述的图像形成装置,其中,
对所述转印后的调色剂图像进行定影的所述定影单元的温度为约15℃至约50℃。
20.根据权利要求17所述的图像形成装置,还包括:
清洁单元,其在所述调色剂图像被转印到所述目标物表面上之后,利用刷子将残留调色剂从所述潜像载体表面上清洁干净。
21.根据权利要求17所述的图像形成装置,其中,
所述目标物是匀度指数为约20或更高的转印纸。
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Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20090225 |