CN101581891B - 调色剂、显影剂和成像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及调色剂、使用该调色剂的成像装置、成像方法和处理盒。本发明提供一种调色剂,其至少含有粘合剂树脂、脱模剂和着色剂,其中所述粘合剂树脂至少包含软化点Tm(A)为120℃-160℃的聚酯树脂(A)、软化点Tm(B)为80℃以上且小于120℃的聚酯树脂(B)以及含有缩聚单体和加聚单体的复合树脂(C),聚酯树脂(A)和(B)中的至少任一种是通过使基本上仅由脂肪醇组成的醇组分与羧酸组分缩聚而制备的聚酯树脂,并且65%以上的该醇组分是1,2-丙二醇。
Description
技术领域
本发明涉及用在基于电子照相的图像形成例如复印机、打印机、传真机和静电记录装置中的调色剂。本发明还涉及均使用该调色剂的成像装置、成像方法和处理盒。
背景技术
近年来,对于成像装置例如复印机、打印机和传真机而言,对节能和提高速度的市场要求已有所提高。为了实现这些要求的性能,重要的是改善用在成像装置中的定影单元的热效率。
通常,在成像装置中,未定影的调色剂图像是通过成像方法例如电子照相记录、静电记录和磁记录使用直接转印方法或者间接转印方法在记录介质例如记录片、打印纸、光敏纸和静电记录纸上形成的。作为用于定影这种未定影调色剂图像的定影单位,广泛使用的是例如接触加热的方法,如加热辊方法、膜加热方法和电磁感应加热方法。
另外,对于成像装置更高速度性能和节能下的电子照相用调色剂(下文中可简称为“调色剂”),需要低温定影性能优异的调色剂。同时,需要具有抗反印(anti-offset)性能和储存稳定性(防粘连性)等性能的调色剂,这些性能与低温定影性能是对立的。
为了满足这些要求,提出了多种使用芳族聚酯树脂的调色剂,但是它们具有在其生产过程中粉碎性差的缺点。接着,为了解决这个问题,提出了这样一种方法,其中将使用粉碎性优异的脂肪醇作为单体制备的低分子量的聚酯树脂与高度聚合的聚酯共混(参见日本专利申请公开(JP-A)No.2002-287427)。但是,当使用采用脂肪醇制备的低分子量聚酯树脂时,调色剂的储存稳定性下降,这是因为该聚酯树脂由于其结构具有低的玻璃化转变温度并且在高用量时难以满足低温定影性能、抗反印性能和储存稳定性。此外,由于使用脂肪醇制备的低分子量聚酯树脂具有低的机械强度,因此当调色剂在显影装置中搅拌和剪切时,其会导致出现调色剂细颗粒并在所使用的显影 装置和显影套筒中发生污染的问题。
另外,在用于电子照相成像装置的定影单元中,要求所使用的调色剂对加热部件具有脱模性能(也称为“抗反印性能”)。抗反印性能可以通过在调色剂中含有脱模剂来改善,并且脱模剂在调色剂中如何存在对脱模性能有很大的影响。就质量稳定性而言,期望脱模剂均匀分散在调色剂中,但是,当脱模剂过细的分散在调色剂中时,脱模剂在加热时难以从调色剂的表面渗出。因此,优选的是将脱模剂分散成具有适度的分散直径。但是,对于使用脂肪醇制备的聚酯树脂,存在的问题是其高度溶于常用的脱模剂且脱模性能差。
此外,提出了如下方法,该方法在脱模剂,例如聚烯烃中使用乙烯基树脂接枝的树脂作为分散剂,并且该脱模剂适度地分散在调色剂中(例如,参见日本专利申请公开(JP-A)No.2000-305319、2003-98726,日本专利(JP-B)No.3597525和3801487)。但是,根据这些提议制备的分散剂不适于使用脂肪醇制备的聚酯树脂,并且这些提议不能改善调色剂的脱模性能。
因此,迄今为止尚未提供具有令人满意的性能的调色剂以及成像装置和相关技术,该调色剂在低温定影性能、抗反印性能、储存稳定性、机械强度、对显影装置的防污性能、对静电潜像承载部件和载体颗粒的抗调色剂成膜性、以及粉碎性各方面均优异并且能够长期形成高质量图像,该成像装置和相关技术能长期使用调色剂形成极高质量的图像,而没有辨认出色调的变化,也没有观察到异常图像例如图像密度的降低和背景污染(smear)。目前,需要进一步的改进和开发。
发明内容
本发明旨在提供一种调色剂,其在低温定影性能、抗反印性能、储存稳定性、机械强度、对显影装置的防污性能、对静电潜像承载部件和载体颗粒的抗调色剂成膜性、以及粉碎性各方面均优异并且能够长期形成高质量图像。本发明还旨在提供成像装置、成像方法和处理盒,它们中的每一个均使用本发明的调色剂并且能够长期形成极高质量的图像,而没有辨认出色调的变化,也没有观察到异常图像例如图像密度的降低和背景污染。
解决上述问题的方法如下:
<1>一种调色剂,至少含有粘合剂树脂、脱模剂和着色剂,其中所述粘合剂树脂至少包含软化点Tm(A)为120℃-160℃的聚酯树脂(A)、软化点Tm(B) 为80℃以上并小于120℃的聚酯树脂(B)以及含有缩聚单体和加聚单体的复合树脂(C),聚酯树脂(A)和(B)中的至少任一种是通过使基本上仅由脂肪醇组成的醇组分与羧酸组分缩聚制备的聚酯树脂,并且65摩尔%以上的醇组分是1,2-丙二醇。
<2>根据第<1>项的调色剂,其中90摩尔%以上的醇组分是脂肪醇。
<3>根据第<1>-<2>项中任何一项的调色剂,其中聚酯树脂(A)和(B)中的至少任一种的醇组分进一步包含甘油。
<4>根据第<1>-<3>项中任何一项的调色剂,其中聚酯树脂(A)的醇组分进一步包含1,3-丙二醇。
<5>根据第<1>-<4>项中任何一项的调色剂,其中聚酯树脂(A)和(B)中的至少任一种的羧酸组分包含具有2-4个碳原子的脂肪族二羧酸化合物。
<6>根据第<1>-<5>项中任何一项的调色剂,其中聚酯树脂(A)和(B)中的至少任一种的羧酸组分包含精制松香(purified rosin)。
<7>根据第<1>-<6>项中任何一项的调色剂,其中聚酯树脂(A)和聚酯树脂(B)的质量比[(A)/(B)]是10/90-90/10。
<8>根据第<1>-<7>项中任何一项的调色剂,其中软化点Tm(A)减去软化点Tm(B)的差[Tm(A)-Tm(B)]是10℃以上。
<9>根据第<1>-<8>项中任何一项的调色剂,其中复合树脂(C)的软化点Tm(C)是90℃-130℃。
<10>根据第<1>-<9>项中任何一项的调色剂,其中包含在复合树脂(C)中的缩聚单体包含醇组分和羧酸组分。
<11>根据第<10>项的调色剂,其中包含在复合树脂(C)的缩聚单体中的醇组分包含芳族多元醇化合物。
<12>根据第<10>-<11>项中任何一项的调色剂,其中包含在复合树脂(C)的缩聚单体中的羧酸组分包含芳族多元羧酸化合物。
<13>根据第<1>-<12>项中任何一项的调色剂,其中包含在复合树脂(C)中的加聚单体包含至少含有苯乙烯单体和丙烯酸酯单体的乙烯基化合物。
<14>根据第<1>-<13>项中任何一项的调色剂,其中复合树脂(C)中的缩聚单体的摩尔比例是5摩尔%-40摩尔%。
<15>根据第<1>-<14>项中任何一项的调色剂,其中复合树脂(C)与聚酯树脂(A)和(B)的质量比[(C)/((A)+(B))]是3/97-20/80。
<16>根据第<1>-<15>项中任何一项的调色剂,其中脱模剂和粘合剂树脂的质量比[(脱模剂)/(粘合剂树脂)×100]是1质量%-20质量%。
<17>根据第<1>-<16>项中任何一项的调色剂,其中脱模剂包括巴西棕榈蜡。
<18>至少含有调色剂的显影剂,其中所述调色剂是根据第<1>-<17>项中任何一项的调色剂。
<19>一种调色剂容器,填充有根据第<1>-<17>项中任何一项的调色剂。
<20>一种成像装置,其至少具有静电潜像承载部件,配置成对所述静电潜像承载部件表面充电的充电单元,配置成使静电潜像承载部件的带电表面曝光以形成静电潜像的曝光单元,配置成使用调色剂使所述静电潜像显影以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,以及配置成将所转印的图像定影在记录介质上的定影单元,其中所述调色剂是根据第<1>-<17>项中任何一项的调色剂。
<21>根据第<20>项的成像装置,其中充电单元是配置成以非接触方式对所述静电潜像承载部件表面充电的充电单元。
<22>根据第<20>项的成像装置,其中充电单元是配置成以接触方式对所述静电潜像承载部件表面充电的充电单元。
<23>根据第<20>-<22>项中任何一项的成像装置,其中该显影单元具有显影剂承载部件,该显影剂承载部件具有固定安装在其内部的磁场发生单元且在其表面上可旋转地承载有包含磁性载体和所述调色剂的双组分显影剂。
<24>根据第<20>-<23>项中任何一项的成像装置,其中显影单元具有供给有调色剂的显影剂承载部件,和用于在该显影剂承载部件的表面上形成调色剂薄层的层厚度控制部件。
<25>根据第<20>-<24>项中任何一项的成像装置,其中转印单元是配置成将在静电潜像承载部件上形成的可见图像转印到记录介质上的转印单元。
<26>根据第<20>-<25>项中任何一项的成像装置,其中布置有多个成像元件,每个成像元件均至少包括静电潜像承载部件、充电单元、显影单元和转印单元;并且所述转印单元是配置成将在各静电潜像承载部件的表面上形成的各可见图像依次转印到记录介质上的转印单元,移动所述记录介质的表面以便通过与构成多个成像元件的各静电潜像承载部件相对的转印位置。
<27>根据第<20>-<24>项中任何一项的成像装置,其中转印单元具有中 间转印部件和二次转印单元,在静电潜像承载部件表面上形成的可见图像首先被转印到该中间转印部件上,所述二次转印单元配置成将在所述中间转印部件上承载的可见图像二次转印到记录介质上。
<28>根据第<20>-<27>项中任何一项的成像装置,进一步具有清洁单元,其中该清洁单元具有与静电潜像承载部件表面接触的清洁刮刀。
<29>根据第<20>-<27>项中任何一项的成像装置,其中显影单元具有显影剂承载部件,其与静电潜像承载部件表面接触并配置成使静电潜像承载部件表面上形成的静电潜像显影并收集残留在静电潜像承载部件表面上的残余调色剂。
<30>根据第<20>-<29>项中任何一项的成像装置,其中定影单元具有辊和带中的至少任一者,并且通过从该记录介质不与调色剂接触的表面加热该记录介质来对该记录介质上的转印图像进行加热和加压,由此将该转印图像定影在该记录介质上。
<31>根据第<20>-<29>项中任何一项的成像装置,其中定影单元具有辊和带中的至少任一者,并且通过从该记录介质与调色剂接触的表面加热该记录介质来对该记录介质上的转印图像进行加热和加压,由此将该转印图像定影在该记录介质上。
<32>根据第<20>-<29>项中任何一项的成像装置,其中该定影单元具有由磁性金属构成的并且通过电磁感应加热的加热辊;与该加热辊平行放置的定影辊;形成为环形带的调色剂加热介质,所述环形带跨在加热辊和定影辊上并由加热辊加热且通过这些辊旋转;以及加压辊,该加压辊通过调色剂加热介质与定影辊压接并相对于调色剂加热介质向前方旋转以形成定影压区(nip),其中在记录介质上形成的未定影图像通过调色剂加热介质和加压辊之间由此使该未定影的图像热定影。
<33>一种成像方法,其至少包括使静电潜像承载部件的表面带电,使静电潜像承载部件的带电表面曝光以形成静电潜像,用调色剂使所述静电潜像显影以形成可见图像,将可见图像转印到记录介质上,以及将转印图像定影在记录介质上,其中所述调色剂是根据第<1>-<17>项中任何一项的调色剂。
<34>根据第<33>项的成像方法,其中在充电步骤中,静电潜像承载部件的表面以非接触的方式带电。
<35>根据第<33>项的成像方法,其中在充电步骤中,静电潜像承载部件 的表面以接触的方式带电。
<36>根据第<33>-<35>项中任何一项的成像方法,其中在显影步骤中,静电潜像通过使用显影剂承载部件进行显影,该显影剂承载部件具有固定安装在其内部的磁场发生单元,并且在其表面上可旋转的承载有含磁性载体和调色剂的双组分显影剂。
<37>根据第<33>-<35>项中任何一项的成像方法,其中在显影步骤中,静电潜像通过使用供给有调色剂的显影剂承载部件和用于在该显影剂承载部件表面上形成调色剂薄层的层厚度控制部件进行显影。
<38>根据第<33>-<37>项中任何一项的成像方法,其中所述转印步骤是其中将静电潜像承载部件上形成的可见图像转印到记录介质上的转印步骤。
<39>根据第<33>-<38>项中任何一项的成像方法,其中使用成像装置形成图像,在该成像装置中布置有多个成像元件,每个成像元件至少包括静电潜像承载部件、充电单元、显影单元和转印单元;并且所述转印单元是配置成将各静电潜像承载部件表面上形成的各可见图像依次转印到记录介质上的转印单元,移动该记录介质的表面以便通过与构成多个成像元件的各静电潜像承载部件相对的转印位置。
<40>根据第<33>-<37>项中任何一项的成像方法,其中所述转印步骤使用中间转印部件和二次转印单元,在静电潜像承载部件表面上形成的可见图像首先转印到该中间转印部件上,二次转印单元配置成将所述中间转印部件上承载的可见图像转印到记录介质上。
<41>根据第<33>-<40>项中任何一项的成像方法,进一步包括清洁步骤,其中在该清洁步骤中使用与静电潜像承载部件表面接触的清洁刮刀。
<42>根据第<33>-<40>项中任何一项的成像方法,其中显影步骤使用显影剂承载部件,其与静电潜像承载部件表面接触以使静电潜像承载部件表面上形成的静电潜像显影并收集残留在静电潜像承载部件表面上的残余调色剂。
<43>根据第<33>-<42>项中任何一项的成像方法,其中定影步骤使用辊和带中的至少任一者以通过从记录介质未与调色剂接触的表面对转印图像进行加热和加压将该转印图像定影在该记录介质上。
<44>根据第<33>-<42>项中任何一项的成像方法,其中定影步骤使用辊和带中的至少任一者以通过从记录介质与调色剂接触的表面对该转印图像 进行加热和加压将该转印图像定影在该记录介质上。
<45>根据第<33>-<42>项中任何一项的成像方法,其中定影步骤使用定影单元进行定影,该定影单元具有:由磁性金属构成的并且通过电磁感应加热的加热辊;与加热辊平行放置的定影辊;形成为环形带的调色剂加热介质,所述环形带跨在加热辊和定影辊上并由加热辊加热且通过这些辊旋转;以及加压辊,该加压辊通过调色剂加热介质与定影辊压接并相对于调色剂加热介质向前的方向旋转以形成定影压区,其中在记录介质上形成的未定影图像通过调色剂加热介质和加压辊之间由此使该未定影图像热定影。
<46>一种可拆卸的安装在成像装置主体上的处理盒,其至少具有静电潜像承载部件和配置成使用调色剂使静电潜像承载部件表面上形成的静电潜像显影形成可见图像的显影单元,其中所述调色剂是根据第<1>-<17>项中任何一项的调色剂。
本发明的调色剂至少包含粘合剂树脂、脱模剂和着色剂,其中粘合剂树脂至少包含软化点Tm(A)为120℃-160℃的聚酯树脂(A)、软化点Tm(B)为80℃以上并且小于120℃的聚酯树脂(B)以及含有缩聚单体和加聚单体的复合树脂(C),聚酯树脂(A)和(B)中的至少任一种是通过使基本上仅由脂肪醇组成的醇组分与羧酸组分缩聚制备的聚酯树脂,并且65摩尔%以上的醇组分是1,2-丙二醇。
在本发明的调色剂中,具有高软化点的聚酯树脂(A)有助于改善抗反印性,具有低软化点的聚酯树脂(B)有助于改善低温定影性能。这些聚酯树脂的组合使用对于满足低温定影性能和抗反印性能二者是有效的。与具有2个或更少的碳原子的醇相比,作为具有三个碳原子的带支链的醇,1,2-丙二醇在改善低温定影性能同时保持抗反印性能方面是有效的,并且其使用允许在极低的温度定影图像并改善储存稳定性。另外,由缩聚单体和加聚单体组成的复合树脂(C)很好的分散在本发明的聚酯树脂(A)和(B)的共混物中并且能够将常用的脱模剂以最佳的分散直径均匀分散在树脂组分中而不使它们在树脂组分中过度溶解,并因此极好的改善了调色剂对定影部件的脱模性能。此外,复合树脂(C)比基本上由脂肪醇组成的聚酯具有更好的机械强度,并赋予显影装置中的调色剂以抗搅拌损害性。作为这些协同效应的结果,本发明的调色剂在低温定影性能、抗反印性、储存稳定性、机械强度、对显影装置的防污性、对静电潜像承载部件和载体颗粒的抗调色剂成膜性、和粉碎性 方面变得优异并且变得能够形成高质量的图像。
本发明的显影剂包含本发明的调色剂。因此,当通过电子照相使用该显影剂形成图像时,可以获得高质量图像同时在低温定影性能、抗反印性能、储存稳定性、机械强度、对显影装置的防污性、对静电潜像承载部件和载体颗粒的抗调色剂成膜性各方面均保持优异。
本发明的成像装置至少具有静电潜像承载部件,配置成对所述静电潜像承载部件表面充电的充电单元,配置成使静电潜像承载部件的带电表面曝光以形成静电潜像的曝光单元,配置成使用调色剂使所述静电潜像显影以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,配置成将转印图像定影在记录介质上的定影单元,并且作为所述调色剂,使用本发明的调色剂。
在本发明的成像装置中,充电单元配置成对静电潜像承载部件表面均匀充电。曝光单元配置成使静电潜像承载部件的表面曝光以形成静电潜像。显影单元配置成使用调色剂使静电潜像承载部件表面上形成的静电潜像显影以形成可见图像。转印单元配置成将可见图像转印到记录介质上。定影单元配置成将转印图像定影在记录介质上。在上述成像过程中,作为所述调色剂,使用本发明的调色剂,并因此有可能长期形成极高质量的图像而没有色调的变化,也没有观察到异常图像例如图像密度的降低和背景污染。
本发明的成像方法至少包括使静电潜像承载部件的表面带电,使静电潜像承载部件的带电表面曝光以形成静电潜像,使用调色剂使所述静电潜像显影以形成可见图像,将可见图像转印到记录介质上,以及将转印图像定影在记录介质上,并且作为所述调色剂,使用本发明的调色剂。
在本发明的成像方法中,在充电步骤中,使静电潜像承载部件的表面均匀带电;在曝光步骤中,使静电潜像承载部件的表面曝光以形成静电潜像;在显影步骤中,使用调色剂使静电潜像承载部件表面上形成的静电潜像显影以形成可见图像;在转印步骤中,将可见图像转印到记录介质上;以及在定影步骤中,将转印图像定影在记录介质上。在所述成像过程中,作为所述调色剂,使用本发明的调色剂,并因此有可能长期形成极高质量的图像而没有色调的变化,也没有观察到异常图像例如图像密度的降低和背景污染。
本发明的处理盒至少具有静电潜像承载部件和配置成使用调色剂使形成在静电潜像承载部件表面上的静电潜像显影以形成可见图像的显影单元, 并且其可拆卸的安装在成像装置的主体上。由于该处理盒具有优异的用户友好性并且其中使用了本发明的调色剂,因此它能够长期形成极高质量的图像而没有色调的变化,也没有观察到异常图像例如图像密度降低和背景污染。
附图说明
图1为示意性显示了在根据本发明的成像装置中使用的充电辊的一个例子的横截面图。
图2为显示了其中在根据本发明的成像装置中使用接触型充电辊的一个例子的示意图。
图3为显示了其中在根据本发明的成像装置中使用非接触型电晕充电器的一个例子的示意图。
图4为显示了在根据本发明的成像装置中使用的非接触型充电辊的一个例子的示意图。
图5为显示了在根据本发明的成像装置中使用的单组分显影单元的一个例子的示意图。
图6为显示了在根据本发明的成像装置中使用的双组分显影单元的一个例子的示意图。
图7为显示了本发明的串联型成像装置所使用的直接转印方法的一个例子的示意图。
图8为显示了本发明的串联型成像装置所使用的间接转印方法的一个例子的示意图。
图9为显示了用在根据本发明的成像装置中的带定影单元的一个例子的示意图。
图10为显示了用在根据本发明的成像装置中的热辊定影单元的一个例子的示意图。
图11为显示了用在根据本发明的成像装置中的电磁感应加热定影单元的一个例子的示意图。
图12为显示了用在根据本发明的成像装置中的电磁感应加热定影单元的另一个例子的示意图。
图13为显示了用在根据本发明的成像装置中的清洁刮刀的一个例子的示意图。
图14为示例性显示了根据本发明的无清洁的成像装置的示意图。
图15为显示了根据本发明的成像装置的一个例子的示意图。
图16为显示了根据本发明的成像装置的另一个例子的示意图。
图17为显示了根据本发明的串联型成像装置的一个例子的示意图。
图18是图17中所示的各成像元件的放大图。
图19为显示了根据本发明的处理盒的一个例子的示意图。
图20为显示了用在本发明实施例中的成像装置(评价装置A)的示意图。
图21为显示了用在本发明实施例中的成像装置(评价装置B)的示意图。
具体实施方式
(调色剂)
本发明的调色剂至少包含粘合剂树脂、脱模剂和着色剂,包含外部添加剂,并进一步根据需要包含其他组分。
<粘合剂树脂>
粘合剂树脂至少包含软化点Tm(A)为120℃-160℃的聚酯树脂(A)、软化点Tm(B)为80℃以上并小于120℃的聚酯树脂(B)以及含有缩聚单体和加聚单体的复合树脂(C)。
-聚酯树脂(A)和(B)-
聚酯树脂(A)和(B)可以通过使醇组分与羧酸组分缩聚来获得。
聚酯树脂(A)的软化点Tm(A)为120℃-160℃,优选130℃-155℃,更优选135℃-155℃。
聚酯树脂(B)的软化点Tm(B)为80℃以上并小于120℃,优选85℃-115℃,更优选90℃-110℃。
Tm(A)减去Tm(B)的差,即[ΔTm;Tm(A)-Tm(B)]优选为10℃以上,更优选15℃-55℃,进一步更优选20℃-50℃。
为了给调色剂提供低温定影性能、抗热反印性能和耐热储存稳定性,聚酯树脂(A)和聚酯树脂(B)的质量比[(A)/(B)]优选为10/90-90/10,更优选20/80-80/20,进一步更优选30/70-70/30。
对于具有这样的特性值的聚酯树脂(A)和(B)而言,具有高软化点的聚酯树脂(A)有助于改善抗反印性能,具有低软化点的聚酯树脂(B)有助于改善低温定影性能。这些聚酯树脂(A)和(B)的组合使用对于满足低温定影性能和抗 反印性能二者是有效的。
在本发明中,聚酯树脂(A)和(B)中的至少任一种在醇组分中包含65摩尔%以上的1,2-丙二醇并且可以通过使基本上仅由脂肪醇组成的醇组分与羧酸组分缩聚来获得。
-醇组分-
与具有2个或更少的碳原子的醇相比,作为具有三个碳原子的带支链的醇,用在醇组分中的1,2-丙二醇在改善低温定影性能同时保持抗反印性能方面是有效的,并且与具有4个或更多的碳原子的带支链的醇相比,其在防止玻璃化转变温度降低所伴随的储存稳定性下降方面是有效的。1,2-丙二醇发挥了显著的作用,其使用允许在极低的温度下定影图像并改善了储存稳定性。另外,含有1,2-丙二醇作为醇组分的聚酯树脂在脱模剂中的溶解性优异并易于分散在其中。特别是当醇组分中1,2-丙二醇的含量为65摩尔%以上时,它发挥出优异的低温定影性能和抗反印性能。
在不损害本发明目的和效果的范围内,所述醇组分可含有除1,2-丙二醇之外的醇,但是,醇组分中1,2-丙二醇的含量为65摩尔%以上,优选70摩尔%以上,更优选80摩尔%以上,进一步更优选90摩尔%以上。
除1,2-丙二醇之外的二元醇组分的例子包括1,3-丙二醇、具有不同碳原子数的乙二醇、氢化双酚A或者脂肪二醇例如其氧化烯(具有2-4个碳原子)加成物(平均加成摩尔:1-16)。
醇组分中二元醇组分的含量优选为60摩尔%-95摩尔%,更优选65摩尔%-90摩尔%。
从抗反印性能的观点看,聚酯树脂(A)的醇组分优选含有1,3-丙二醇。醇组分中1,2-丙二醇和1,3-丙二醇的摩尔比(1,2-丙二醇/1,3-丙二醇)优选为99/1-65/35,更优选95/5-70/30,进一步更优选90/10-75/25,特别优选85/15-77/23。
聚酯树脂(A)和(B)中的至少任一种的醇组分可含有芳醇,包括双酚A的氧化烯加成物,例如聚氧丙烯(2,2)-2,2-双(4-羟苯基)丙烷和聚氧乙烯(2,2)-2,2-双(4-羟苯基)丙烷,然而,聚酯树脂(A)和(B)中至少任一种的醇组分基本上仅由脂肪醇组成,且优选聚酯树脂(A)和(B)的醇组分均基本上仅由脂肪醇组成。
注意描述“基本上由脂肪醇组成的醇组分”表示醇组分中脂肪醇的含量为90摩尔%以上,更优选95摩尔%以上,进一步更优选98摩尔%以上, 特别优选99摩尔%以上。
-羧酸组分-
对羧酸组分没有特别的限制并且可以根据目的用途适当选择,然而,优选在所述羧酸组分中含有具有2-4个碳原子的脂肪族二羧酸化合物。具有2-4个碳原子的脂肪族二羧酸化合物的例子包括己二酸、马来酸、苹果酸、琥珀酸、富马酸、柠康酸、衣康酸或这些酸的酸酐。其中,就改善低温定影性能的效率而言,选自琥珀酸、富马酸、柠康酸和衣康酸的至少一种脂肪族二羧酸化合物是优选的,衣康酸是特别优选的。
从改善低温定影性能和防止玻璃化转变温度降低的观点看,具有2-4个碳原子的脂肪族二羧酸在羧酸组分中的含量优选为0.5摩尔%-20摩尔%,更优选1摩尔%-10摩尔%。通过使这种不具有芳环的脂肪族羧酸化合物与1,2-丙二醇缩聚可以获得聚酯树脂,该聚酯树脂允许提高在脱模剂中的溶解性,并因此其与脱模剂的组合使用使进一步改善抗调色剂成膜性成为可能。
另外,优选羧酸组分中包含松香。通过使用具有多环芳环的松香,降低了常规的脂肪醇聚酯所具有的吸水性能,由此进一步改善了防止在高温高湿条件下带电量下降的效果。
松香是从松树(pinus rigidia)中获得的天然树脂并且其主要组分是树脂酸例如松香酸、新松香酸、长叶松酸(palustrene acid)、海松酸、异海松酸、山达海松酸(sandrakopimaric acid)、和脱氢松香酸或它们的混合物。
松香大致分为获自妥尔油(其可以在制浆过程中作为副产物获得)的妥尔松香、获自粗的松树松香的脂松香、获自松树桩的木松香等。从低温定影性能的观点看,用在本发明中的松香优选是妥尔松香。
松香可以是改性松香例如歧化松香和氢化松香,然而,从低温定影性能和储存稳定性的观点看,在本发明中优选使用未改性的所谓的“粗松香”。
从改善储存稳定性和除臭的观点看,松香优选是精制松香。
精制松香是已经通过精制加工从其中除去杂质的松香。主要的杂质的例子包括2-甲基丙烷、乙醛、3-甲基-2-丁酮、2-甲基丙酸、丁酸、戊酸、正己醛、辛烷、己酸、苯甲醛、2-戊基呋喃、2,6-二甲基环己酮、1-甲基-2-(1-甲基乙基)苯、3,5-二甲基-2-环己烷和4-(1-甲基乙基)苯甲醛。在本发明中,由顶空GC-MS作为挥发组分探测的上述杂质中三种类型的杂质,即己酸、戊酸和苯甲醛的峰强度可以用作精制松香的指标。注意使用挥发组分作为指示 而不使用杂质的绝对量的原因是本发明中精制松香的使用有助于除臭,与常规的各自均含有松香的聚酯树脂相比,这是本发明的改进点之一。
本发明中提到的精制松香是在下文所述的基于顶空GC-MS的测量条件中特点如下的松香,己酸的峰强度为0.8×107以下,戊酸的峰强度为0.4×107以下,苯甲醛的峰强度为0.4×107以下。此外,从储存稳定性和除臭的观点看,己酸的峰强度优选为0.6×107以下并且更优选为0.5×107以下。戊酸的峰强度优选为0.3×107以下并且更优选为0.2×107以下。苯甲醛的峰强度优选为0.3×107以下并且更优选为0.2×107以下。
此外,从储存稳定性和除臭的观点看,除了上述三种杂质以外,还优选降低正己醛和2-戊基呋喃杂质的量。正己醛的峰强度优选为1.7×107以下,更优选为1.6×107以下,进一步更优选为1.5×107以下。2-戊基呋喃的峰强度优选1.0×107以下,更优选0.9×107以下,进一步更优选0.8×107以下。
对松香的精制方法没有特别的限制并且可以利用本领域中已知的方法。其例子包括蒸馏、重结晶和萃取。松香优选通过蒸馏精制。对于蒸馏方法,例如可以使用日本专利申请公开(JP-A)No.7-286139中所述的方法,例如减压蒸馏、分子蒸馏和蒸汽蒸馏。松香优选通过减压蒸馏精制。例如,蒸馏通常在6.67kPa以下的压力以及进一步的200℃-300℃的温度下进行,可以使用包括常用的简单蒸馏在内的蒸馏方法例如薄层蒸馏、精馏蒸馏。在常规蒸馏条件下,对于所用的松香,将2质量%-10质量%的高分子量物质作为沥青部分除去,并除去2质量%-10质量%的初始馏分。
精制松香的软化点优选为50℃-100℃,更优选60℃-90℃,进一步更优选65℃-85℃。通过精制所用的松香,包含在该松香中的杂质被除去。本发明中精制松香的软化点表示当松香一旦通过下面将要描述的方法熔融时所测量的软化点,然后在25℃温度和50%相对湿度的环境下使该松香自然冷却1小时。
所述精制松香的酸值优选为100mgKOH/g-200mgKOH/g,更优选130mgKOH/g-180mgKOH/g,进一步更优选150mgKOH/g-170mgKOH/g。
羧酸组分中精制松香的含量优选为2摩尔%-50摩尔%,更优选5摩尔%-40摩尔%,进一步更优选10摩尔%-30摩尔%。
在不损害本发明效果的范围内,羧酸组分可以包含除松香之外的脂肪族羧酸化合物和羧酸化合物。从确保所需的玻璃化转变温度的观点看,优选在 羧酸组分中包含芳族二羧酸例如邻苯二甲酸、间苯二甲酸和对苯二甲酸。羧酸组分中芳族二羧酸的含量优选为40摩尔%-95摩尔%,更优选50摩尔%-90摩尔%,进一步更优选60摩尔%-80摩尔%。
聚酯树脂优选是交联的聚酯树脂,并且优选在醇组分和羧酸组分的至少任一者中包含三元或更高元的原料单体。在醇组分和羧酸组分的总量中,三元或更高元的原料单体的含量优选为0摩尔%-40摩尔%,更优选5摩尔%-30摩尔%。
对于三元或更高元的原料单体中的三元或更高元的多元羧酸化合物,例如,优选偏苯三酸或其衍生物。对于三元或更高元的多元醇,例如,示例性的有甘油、季戊四醇、三羟甲基丙烷、山梨糖醇或氧化烯(具有2-4个碳原子)加成物(平均加成摩尔:1-16)等。其中,甘油是特别优选的,因为它不仅充当交联剂,而且有效的改善低温定影性能。从这些观点看,优选聚酯树脂(A)和(B)的至少任一者的醇组分含有甘油。醇组分中甘油的含量优选为5摩尔%-40摩尔%,更优选10摩尔%-35摩尔%。
-酯化催化剂-
醇组分和羧酸组分之间的缩聚反应优选在酯化催化剂的存在下进行。酯化催化剂的例子包括路易斯酸例如对甲苯磺酸;钛化合物和不具有Sn-C键的锡(II)化合物。这些酯化催化剂可以单独使用或者它们中的两种可以组合使用。其中,钛化合物和不具有Sn-C键的锡(II)化合物是特别优选的。
对于钛化合物,具有Ti-O键的钛化合物是优选的,并且更优选含有烷氧基、链烯氧基或者酰氧基的各自具有1-28个总碳原子数的化合物。
钛化合物的例子包括双(三乙醇胺)二异丙醇钛[Ti(C6H14O3N)2(C3H7O)2]、双(二乙醇胺)二异丙醇钛[Ti(C4H10O2N)2(C3H7O)2]、双(三乙醇胺)二戊醇钛[Ti(C6H14O3N)2(C5H11O)2]、双(三乙醇胺)二乙醇钛[Ti(C6H14O3N)2(C2H5O)2]、双(三乙醇胺)二羟基辛醇钛[Ti(C6H14O3N)2(OHC8H16O)2]、双(三乙醇胺)二硬脂酸钛[Ti(C6H14O3N)2(C18H37O)2]、三乙醇胺三异丙醇钛[Ti(C6H14O3N)1(C3H7O)3]和三(三乙醇胺)单丙醇钛[Ti(C6H14O3N)3(C3H7O)1]。其中,特别优选双(三乙醇胺)二异丙醇钛、双(二乙醇胺)二异丙醇钛和双(三乙醇胺)二戊醇钛。这些钛化合物均可从Matsumoto Trading Co.,Ltd.购得。
其它钛化合物的优选例子包括四正丁基钛酸酯[Ti(C4H9O)4]、四丙基钛酸酯[Ti(C3H7O)4]、四(十八烷基)钛酸酯[Ti(C18H37O)4]、四(十四烷基)钛酸酯 [Ti(C14H29O)4]、四辛基钛酸酯[Ti(C8H17O)4]、二辛基二羟辛基钛酸酯[Ti(C8H17O)2(OHC8H16O)2]和二(十四烷基)二辛基钛酸酯[Ti(C14H29O)2(C8H17O)2]。其中,优选四(十八烷基)钛酸酯、四(十四烷基)钛酸酯、四辛基钛酸酯和二辛基二羟辛基钛酸酯。这些钛化合物可以通过,例如,将卤化钛和相应的醇反应获得,并且可以从NISSO Co.,Ltd.购得。
相对于总量为100质量份的醇组分和羧酸组分,钛化合物的存在量优选为0.01质量份-1.0质量份,更优选0.1质量份-0.7质量份。
对于不具有Sn-C键的锡(II)化合物,优选的是具有Sn-O键的锡(II)化合物、具有Sn-X键(X表示卤素原子)的锡(II)化合物等,更优选具有Sn-O键的锡(II)化合物。
具有Sn-O键的锡(II)化合物的例子包括含有具有2-28个碳原子的羧基的羧酸锡(II)例如草酸锡(II)、二乙酸锡(II)、二辛酸锡(II)、二月桂酸锡(II)、二硬脂酸锡(II)和二油酸锡(II);含有具有2-28个碳原子的烷氧基的二烷氧基锡(II)例如二辛氧基锡(II)、二(十二烷氧基)锡(II)、二(十八烷氧基)锡(II)、二(油烯氧基)锡(II);和氧化锡(II);以及硫酸锡(II)。
具有Sn-X键(X表示卤素原子)的锡(II)化合物的例子包括卤化锡(II)例如氯化锡(II)和溴化锡(II)。其中,从带电启动和催化能力的有利效果来说,优选的是(R1COO)2Sn(R1表示具有5-19个碳原子的烷基或链烯基)表示的脂肪族锡(II),(R2O)2Sn(R2表示具有6-20个碳原子的烷基或链烯基)表示的二烷氧基锡(II)和SnO表示的氧化锡(II);更优选(R1COO)2Sn表示的脂肪族锡(II)和氧化锡(II);且尤其优选二辛酸锡(II)、二硬脂酸锡(II)和氧化锡(II)。
相对于总量为100质量份的醇组分和羧酸组分,不具有Sn-C键的锡(II)化合物的存在量优选0.01质量份-1.0质量份,更优选0.1质量份-0.7质量份。
当钛化合物和不具有Sn-C键的锡(II)化合物组合使用时,相对于总量为100质量份的醇组分和羧酸组分,钛化合物和锡(II)化合物的总存在量优选为0.01质量份-1.0质量份,更优选0.1质量份-0.7质量份。
醇组分和羧酸组分之间的缩聚反应可以在,例如,酯化催化剂的存在下在惰性气氛中于180℃-250℃的温度下进行。聚酯树脂的软化点可以根据反应时间来调节。
从定影性能、储存稳定性和耐久性的观点来说,聚酯树脂(A)和(B)的玻璃化转变温度优选45℃-75℃,更优选50℃-70℃,进一步更优选50℃-65℃。 从带电能力和环境安全的观点来说,其酸值优选是1mgKOH/g-80mgKOH/g,更优选10mgKOH/g-50mgKOH/g。
在本发明中,优选聚酯树脂(A)和(B)是无定形聚酯,其不同于结晶聚酯。在本发明中,措词“无定形聚酯”表示软化点和玻璃化转变温度(Tg)之间的温度差为30℃以上的聚酯。
聚酯树脂(A)和(B)还可以是改性聚酯树脂。改性聚酯树脂表示用酚、氨基甲酸酯等接枝或嵌段的聚酯树脂。
在粘合剂树脂中,常规的粘合剂树脂,例如,乙烯基树脂如苯乙烯-丙烯酸类树脂,和其他树脂如环氧树脂、聚碳酸酯和聚氨酯可以在不损害本发明效果的范围内组合使用,然而,粘合剂树脂中的聚酯树脂(A)和(B)的总含量优选为70质量%以上,更优选为80质量%以上,进一步更优选为90质量%以上。
-复合树脂(C)-
复合树脂(C)是其中缩聚单体和加聚单体彼此化学键合的树脂(也称为混杂树脂(hybrid resin))。换句话说,复合树脂(C)具有缩聚树脂单元和加聚树脂单元。
复合树脂(C)可以通过将含有缩聚单体和加聚单体的原料的混合物在相同的反应容器中平行进行缩聚反应和加聚反应来获得,或者通过以缩聚反应和加聚反应这样的顺序或者相反的顺序进行反应来获得。
复合树脂(C)与聚酯树脂(A)和(B)的组合使用使调色剂保持优异的定影和脱模性能以及机械强度。聚酯树脂(A)和(B)分别具有优异的低温性能和抗反印性能,然而,由于它们基本上均仅由脂肪醇组成,因此机械强度差。此外,聚酯树脂(A)和(B)允许均匀的分散脱模剂,但是脱模剂易于溶解在其中,因此在定影调色剂图像时,所用的脱模剂较少趋于在调色剂表面层上相分离。因此,这些聚酯树脂会表现出令人不满意的定影和脱模性能。复合树脂(C)可以适度的阻碍聚酯树脂(A)和(B)与脱模剂之间的溶解性,表现出优异的定影和脱模性能,并可以赋予调色剂机械强度,而不损害调色剂的低温定影性能和耐热储存稳定性。只有在与聚酯树脂(A)和(B)组合使用之后,复合树脂(C)才可以获得上述效果。
用在复合树脂(C)中的缩聚单体的例子包括形成聚酯树脂单元的多元醇和多元羧酸;形成聚酰胺树脂单元或者聚酯-聚酰胺树脂单元的多元羧酸和 胺或者氨基酸。
二元醇组分的例子包括1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、二甘醇、三甘醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、通过将环状醚例如环氧乙烷或环氧丙烷与双酚A聚合获得的氢化双酚A或二醇。
三元或更高元的多元醇的例子包括山梨糖醇、1,2,3,6-己四醇、1,4-脱水山梨糖醇、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、1,2,4-丁三醇、1,2,5-戊三醇、甘油、2-甲基丙三醇、2-甲基-1,2,4-丁三醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷和1,3,5-三羟基苯。
其中,可以优选使用氢化双酚A或者具有双酚A骨架的醇组分例如通过将环状醚例如环氧乙烷或环氧丙烷与双酚A聚合获得的二醇,因为它们可以赋予树脂耐热储存稳定性和机械强度。
羧酸组分的例子包括苯二羧酸例如邻苯二甲酸、间苯二甲酸和对苯二甲酸或者它们的酸酐;烷基二羧酸例如琥珀酸、己二酸、癸二酸和壬二酸或者它们的酸酐;不饱和二元酸例如马来酸、柠康酸、衣康酸、链烯基琥珀酸、富马酸和中康酸;以及不饱和二元酸酐例如马来酸酐、柠康酸酐、衣康酸酐、和链烯基琥珀酸酐。
三元或者更高元的多元羧酸组分的例子包括偏苯三酸、1,2,4,5-苯四酸、1,2,4-苯三羧酸、1,2,5-苯三羧酸、2,5,7-萘三羧酸、1,2,4-萘三羧酸、1,2,4-丁烷三羧酸、1,2,5-己烷三羧酸、1,3-二羧基-2-甲基-2-亚甲基羧基丙烷、四(亚甲基羧基)甲烷、1,2,7,8-辛烷四羧酸、EnPol三聚酸和它们的酸酐以及部分低级烷基酯。
其中,从树脂的耐热储存稳定性和机械强度的观点来说,优选使用芳族多元羧酸组分例如邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸和偏苯三酸。
胺组分和氨基酸组分的例子包括二胺(B1)、三元或者更高元的多元胺(B2)、氨基醇(B3)、氨基硫醇(B4)、氨基酸(B5)和通过使B1-B5的氨基基团封端获得的胺(B6)。
二胺(B1)的例子包括芳族二胺(苯二胺、二乙基甲苯二胺、4,4′-二氨基二苯基甲烷等);脂环族二胺(4,4′二氨基-3,3′-二甲基二环己基甲烷、二氨基环己烷、异佛尔酮二胺等);以及脂肪族二胺(乙二胺、四亚甲基二胺、六亚甲基二胺等)。
三元或更高元的多元胺(B2)的例子包括二亚乙基三胺和三亚乙基四胺。
氨基醇(B3)的例子包括乙醇胺和羟乙基苯胺。
氨基硫醇(B4)的例子包括氨乙基硫醇和氨丙基硫醇。
氨基酸(B5)的例子包括氨基丙酸、氨基己酸和ε-己内酰胺。
通过使B1-B5的氨基基团封端获得的胺(B6)的例子包括由(B1)-(B5)的胺与酮(丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮等)获得的酮亚胺化合物和噁唑烷化合物。
复合树脂(C)中缩聚单体组分的摩尔比例优选为5摩尔%-40摩尔%,更优选10摩尔%-25摩尔%。当摩尔比例低于5摩尔%时,复合树脂(C)在聚酯树脂中的分散性降低,当大于50摩尔%时,所用脱模剂的分散性趋于降低。
当进行缩聚反应时,可以使用酯化催化剂等,并且可以使用全部上述的催化剂。
对用在复合树脂(C)中的加聚单体没有特别的限制并且可以根据目的用途适当进行选择,然而,通常使用乙烯基单体。乙烯基单体的例子包括苯乙烯乙烯基单体例如苯乙烯、邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、对苯基苯乙烯、对乙基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、对正戊基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯、对正己基苯乙烯、对正辛基苯乙烯、对正壬基苯乙烯、对正癸基苯乙烯、对正十二烷基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、对氯苯乙烯、3,4-二氯苯乙烯、间硝基苯乙烯、邻硝基苯乙烯和对硝基苯乙烯;丙烯酸酯乙烯基单体例如丙烯酸、甲基丙烯酸酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸正十二烷基酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸-2-氯乙酯和丙烯酸苯基酯;甲基丙烯酸酯乙烯基单体例如甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸正十二烷基酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸苯基酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和甲基丙烯酸二乙氨基乙酯;以及其它乙烯基单体或其它形成共聚物的单体。
上述的其它乙烯基单体或者其它形成共聚物的单体的例子包括单烯烃例如乙烯、丙烯、丁烯和异丁烯;多烯例如丁二烯和异戊二烯;乙烯基卤化物例如氯乙烯、偏二氯乙烯、溴乙烯和氟乙烯;乙烯基酯例如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯和安息香酸乙烯酯;乙烯基醚例如乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚和乙烯基异丁基醚;乙烯基酮例如乙烯基甲基酮、乙烯基己基酮和甲基异丙 烯基酮;N-乙烯基化合物例如N-乙烯基吡咯、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吲哚和N-乙烯基吡咯烷酮;乙烯基萘;丙烯酸或甲基丙烯酸衍生物例如丙烯腈、甲基丙烯腈和丙烯酰胺;不饱和二元酸例如马来酸、柠康酸、衣康酸、链烯基琥珀酸、富马酸和中康酸;不饱和二元酸酐例如马来酸酐、柠康酸酐、衣康酸酐和链烯基琥珀酸酐;不饱和二元酸的单酯例如马来酸单甲基酯、马来酸单乙基酯、马来酸单丁基酯、柠康酸单甲基酯、柠康酸单乙基酯、柠康酸单丁基酯、衣康酸单甲基酯、链烯基琥珀酸单乙基酯、富马酸单甲基酯和中康酸单甲基酯;不饱和二元酸酯例如二甲基马来酸和二甲基富马酸;α,β-不饱和酸例如巴豆酸和肉桂酸;α,β-不饱和酸酐例如巴豆酸酐和肉桂酸酐;含有羧基的单体例如α,β-不饱和酸与低级脂肪酸的酸酐、链烯基丙二酸、链烯基戊二酸、链烯基己二酸、它们的酸酐或它们的单酯;丙烯酸或甲基丙烯酸羟烷基酯例如丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯和甲基丙烯酸-2-羟基丙酯;以及含羟基基团的单体例如4-(1-羟基-1-甲基丁基)苯乙烯和4-(1-羟基-1-甲基己基)苯乙烯。
在这些乙烯基单体中,优选使用苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯等。特别优选使用至少苯乙烯和丙烯酸的组合,因为该组合的使用允许极大地改善脱模剂的分散性。
此外,可以根据需要加入用于加聚单体的交联剂。对于交联剂,例如,作为芳族二乙烯基化合物、示例的有二乙烯基苯、二乙烯基萘等。
作为与烷基链键合的二丙烯酸酯化合物,例如,示例的有二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸-1,3-丁二醇酯、二丙烯酸-1,4-丁二醇酯、二丙烯酸-1,5-戊二醇酯、二丙烯酸-1,6-己二醇酯、二丙烯酸新戊二醇酯和其中这些化合物的丙烯酸酯用甲基丙烯酸酯替代的二丙烯酸酯化合物等。
作为与含有醚键的烷基链键合的二丙烯酸酯化合物,例如,示例的有二丙烯酸二甘醇酯、二丙烯酸三甘醇酯、二丙烯酸四甘醇酯、二丙烯酸聚乙二醇#400酯、二丙烯酸聚乙二醇#600酯、二丙烯酸二丙二醇酯和其中这些化合物的丙烯酸酯用甲基丙烯酸酯替代的二丙烯酸酯化合物等。除了上述的二丙烯酸酯化合物以外,示例性的还有各自与含有芳基和醚键的链键合的二丙烯酸酯化合物和二甲基丙烯酸酯化合物。作为聚酯二丙烯酸酯,例如,示例性的有商标名MANDA(NIPPON KAYAKU CO.,LTD.制造)。对于多官能 交联剂,示例性的有季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、四羟甲基乙烷四丙烯酸酯、低聚酯丙烯酸酯;其中上述化合物中的丙烯酸酯用甲基丙烯酸酯替代的多官能交联剂;三烯丙基氰尿酸酯和三烯丙基偏苯三酸酯。
相对于100质量份所使用的加聚单体,交联剂的添加量优选为0.01质量份-10质量份,更优选0.03质量份-5质量份。
对上述加聚单体聚合时所用的聚合引发剂没有特别的限制并且可以根据目的用途适当进行选择。其例子包括偶氮聚合引发剂,例如2,2′-偶氮二异丁腈、2,2′-偶氮二(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)和2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈);以及过氧化物聚合引发剂,例如过氧化甲乙酮、乙酰基丙酮过氧化物、2,2-二(叔丁基过氧)丁烷、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰、和正丁基-4,4-二(叔丁基过氧)戊酸酯。这些聚合引发剂的两种或多种可以混合使用以调节树脂的分子量和分子量分布。
相对于100质量份所使用的加聚单体,聚合引发剂的添加量优选为0.01质量份-15质量份,更优选0.1质量份-10质量份。
为了使缩聚树脂单元与加聚树脂单元化学键合,例如,使用用于缩聚和加聚两者的反应性单体。对于这样的双反应性单体,例如,示例性的有不饱和羧酸例如丙烯酸和甲基丙烯酸;不饱和二羧酸例如富马酸、马来酸、柠康酸和衣康酸、或其酸酐;以及含有羟基的乙烯基单体。
相对于100质量份所使用的加聚单体,双反应性单体的添加量为1质量份-25质量份,更优选2质量份-20质量份。
复合树脂(C)允许同时启动(promotion)和/或完成缩聚反应和加聚反应二者,条件是这些反应在相同的反应容器中进行,并且还允许在相同的容器中通过调整缩聚反应和加聚反应各自的反应温度和反应时间来独立的完成各反应的启动。例如,存在一种方法,其中在反应容器中,将由加聚单体和聚合引发剂组成的混合物滴加到由缩聚单体组成的混合物中来混合这些混合物,首先通过自由基聚合反应完成加聚,然后通过升高反应温度使反应混合物进行缩聚反应。如上所述,通过在相同的反应容器中启动两个独立的反应,可以将两种类型的树脂单元有效分散并彼此键合。
此外,对于满足低温定影性能、抗热反印性能和耐热储存稳定性以及最佳地分散所用脱模剂的优选条件,复合树脂(C)与聚酯树脂(A)和(B)的摩尔比 [(C)/((A)+(B))]为3/97-20/80,更优选5/95-15/85,进一步更优选8/92-13/87。
复合树脂(C)的软化点Tm(C)优选为90℃-130℃,更优选100℃-120℃。当软化点Tm(C)低于90℃时,调色剂的耐热储存稳定性和抗反印性能可能降低,当大于130℃时,低温定影性能可能降低。从定影性能、储存稳定性和耐久性的观点来说,复合树脂(C)的玻璃化转变温度优选为45℃-80℃,更优选为50℃-70℃,进一步更优选为53℃-65℃。从带电能力和环境安全的观点来说,复合树脂(C)的酸值优选为5mgKOH/g-80mgKOH/g,更优选15mgKOH/g-40mgKOH/g。
-脱模剂-
对于脱模剂没有特别的限制并且可以根据目的用途在本领域已知的这些脱模剂中适当选择,但是,蜡是优选的。蜡的例子包括脂肪族烃蜡例如低分子量聚乙烯、低分子量聚丙烯、聚烯烃蜡、微晶蜡、石蜡和沙索蜡(Sazolewax);脂肪族烃蜡的氧化物例如聚氧化乙烯蜡或其嵌段共聚物;植物蜡例如小烛树蜡、巴西棕榈蜡、日本蜡和西蒙得木蜡;动物蜡例如蜂蜡、羊毛脂和鲸蜡;矿物蜡例如地蜡、纯地蜡和矿脂;含有脂肪族酯作为主要成分的蜡例如褐煤酸酯蜡和铸造蜡(caster wax);以及其中脂肪族酯被部分或完全脱氧的蜡例如脱氧巴西棕榈蜡。
脱模剂的例子进一步包括不饱和直链脂肪酸例如棕榈酸、硬脂酸、褐煤酸和含有直链烷基的直链烷基羧酸;不饱和脂肪酸例如巴西烯酸、桐酸、和varinaline酸;饱和醇例如十八烷醇、二十烷醇、二十二烷醇、二十四烷醇、二十六烷醇、三十烷醇;多元醇例如山梨糖醇;脂肪酸酰胺例如亚油酸酰胺、油酸酰胺和月桂酸酰胺;饱和脂肪酸双酰胺例如亚甲基双癸酸酰胺、亚乙基双月桂酸酰胺和六亚甲基双硬脂酸酰胺;不饱和脂肪酸酰胺例如亚乙基双油酸酰胺、六亚甲基双油酸酰胺、N,N′-二油基己二酸酰胺和N,N′-油基癸二酸酰胺;芳族双酰胺例如间二甲苯双硬脂酸酰胺和N,N′-二硬脂基间苯二甲酸酰胺;脂肪酸的金属盐,例如硬脂酸钙、月桂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸镁;通过将乙烯基单体例如苯乙烯或丙烯酸接枝到脂肪烃系蜡而制备的蜡;脂肪酸例如二十二酸单甘油酯和多元醇之间的偏酯化合物;以及含有羟基的甲基酯化合物,其通过氢化植物油和脂肪而获得。
此外,以下是示例性的例如:通过使烯烃在高压下进行自由基聚合所获得的聚烯烃,通过纯化在聚合高分子量聚烯烃时获得的低分子量副产物而制 备的聚烯烃,使用催化剂如齐格勒催化剂和金属茂催化剂在低压下聚合的聚烯烃,利用辐射、电磁波或光聚合的聚烯烃,通过热分解高分子量聚烯烃获得的低分子量聚烯烃,石蜡,微晶蜡,Fisher Tropshe蜡,通过合成燃料法、天然气转化生产汽油法或Arge法合成的合成烃系蜡,通过用具有1个碳原子的化合物作为单体制备的合成蜡,具有官能团例如羟基或羧基的烃系蜡,烃系蜡和具有官能团的烃系蜡之间的混合物,以及使用各上述蜡作为基体用乙烯基单体例如苯乙烯、马来酸酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或马来酸酐接枝的接枝改性蜡。
此外,优选使用的是:其分子量分布通过加压发汗法、溶剂法、重结晶法、真空蒸馏法、超临界气体萃取法或溶液结晶法而变尖锐的蜡;以及其中低分子量固体脂肪酸、低分子量固体醇、低分子量固体化合物和各杂质被除去的蜡。
特别当使用通过粉碎生产的调色剂时,该调色剂在调色剂中所使用的粘合剂树脂和脱模剂的界面处易于粉碎,因此,存在脱模剂渗出到调色剂表面的问题,导致在成像过程中所使用的光电导体和载体上的调色剂成膜。但是,用于本发明的粘合剂树脂在脱模剂的分散性方面极其优异,并且脱模剂难以由于粘合剂树脂在脱模剂中的溶解性而从调色剂中剥落。由于这个原因,与常规的调色剂相比,本发明的调色剂极少导致出现调色剂成膜。在上述脱模剂中,巴西棕榈蜡是更优选的,因为它们对本发明所使用的粘合剂树脂表现出最优选的分散性。在巴西棕榈蜡中,特别优选已除去游离脂肪酸型的巴西棕榈蜡。
为了保持定影性能和抗反印性能的平衡,脱模剂的熔点优选60℃-120℃,并更优选70℃-110℃。当脱模剂的熔点低于60℃时,防粘连性能可能会降低,当高于120℃时,很难表现出抗反印性能。
此外,组合使用两种或更多种不同的脱模剂使得有可能表现出平行的增塑效果和脱模效果,这些效果均是脱模剂的效果。对于具有增塑效果的脱模剂,例如,示例性的有具有低熔点的脱模剂、其分子具有支链结构的脱模剂和结构含有极性基团的脱模剂。对于具有脱模效果的脱模剂,示例性的是具有高熔点的脱模剂。对于其分子结构,示例性的是具有直链结构的脱模剂和不具有官能团的非极性型脱模剂。对于使用的例子,示例性的是两种或更多种具有不同熔点且熔点的差为10℃-100℃的不同的脱模剂的组合,以及聚烯 烃和接枝改性的聚烯烃之间的组合。
当选择具有类似结构的两种类型的脱模剂时,具有相对低熔点的脱模剂发挥增塑效果,具有相对高熔点的脱模剂发挥脱模效果。在这种情况中,当熔点的差是10℃-100℃时,有效的表现出功能分离。当熔点的差小于10℃时,可能难以表现出功能分离,并且当熔点的差大于100℃时,它们之间相互作用的功能很少会加强。在这种情况中,至少一种脱模剂的熔点优选是60℃-120°,更优选70℃-110℃,因为趋于容易地表现出功能分离效果。
对于脱模剂,相对而言,具有支链结构的脱模剂、具有极性基团如官能团的脱模剂或者通过与主要组分不同的组分改性的脱模剂表现出增塑效果,具有直链结构的脱模剂、不具有官能团的非极性型脱模剂或者未改性的脱模剂表现出脱模效果。优选组合的例子包括聚乙烯均聚物或者含有乙烯作为主要组分的共聚物和聚烯烃均聚物或者含有除乙烯之外的烯烃作为主要组分的共聚物的组合;聚烯烃和接枝改性聚烯烃的组合;醇蜡、脂肪族蜡或酯蜡和烃系蜡的组合;Fisher Tropshe蜡或者聚烯烃蜡和石蜡或者微晶蜡的组合;Fisher Tropshe蜡和聚烯烃蜡的组合;石蜡和微晶蜡的组合;以及巴西棕榈蜡、小烛树蜡、米糠蜡或者褐煤蜡和烃系蜡的组合。
在任何上述的组合中,从调色剂的储存稳定性和定影性能容易保持平衡的观点来说,在调色剂的DSC测量中所观察到的吸热峰中,调色剂优选具有60℃-120℃范围的最大峰的峰顶温度,并更优选具有70℃-110℃的最大峰。在本发明中,通过DSC所测量的脱模剂(蜡)的吸热峰的最大峰的峰顶温度为脱模剂的熔点。
在本发明中,作为用于脱模剂或调色剂的DSC测量装置,使用差示扫描量热计(TA-60WS和DSC-60,Shimazu Corporation制造),并且通过由测量得到的DSC曲线来确定最大吸热峰。该测量试验根据ASTM D3418-82进行。对于本发明中使用的DSC曲线,使用在脱模剂的温度升高一次,然后降低到以前保持的历史记录之后,将脱模剂的温度以10℃/分钟的升温速度升高时所测量的DSC曲线,。
脱模剂和粘合剂树脂的质量比[(脱模剂/粘合剂树脂)×100]优选1质量%-20质量%,并更优选3质量%-15质量%。在该质量比范围内,脱模剂在调色剂中具有优异的分散性并能发挥极其优异的定影和脱模性能。
-着色剂-
对着色剂没有特别的限制并可以根据目的应用从常规的染料和颜料中适当选择。其例子包括炭黑、苯胺黑染料、氧化铁黑、萘酚黄S、汉沙黄(10G、5G和G)、镉黄、氧化铁黄、黄土、铬黄、钛黄、多偶氮黄、油黄、汉沙黄(GR、A、RN和R)、颜料黄L、联苯胺黄(G和GR)、永固黄(NCG)、硫化坚牢黄(5G和R)、酒石黄色淀、喹啉黄色淀、蒽黄BGL、异二氢吲哚酮黄、氧化铁红、红丹、铅橙、镉红、镉汞红、锑橙、永固红4R、对位红、火红、对氯邻硝基苯胺红、立索尔坚牢猩红G(Lithol Fast Scarlet G)、亮坚牢猩红、亮胭脂红BS、永固红(F2R、F4R、FRL、FRLL和F4RH)、坚牢猩红VD、硫化坚牢宝石红B、亮猩红G、立索尔宝石红GX、永固红F5R、亮胭脂红6B、颜料猩红3B、酒红5B、甲苯胺栗红、永固酒红F2K、太阳酒红BL(HelioBordeaux BL)、酒红10B、浅BON栗色、中BON栗色、曙红色淀、若丹明色淀B、若丹明色淀Y、蒽蓝色淀、硫靛红B、硫靛栗、油红、喹吖啶酮红、吡唑啉酮红、多偶氮红、铬朱红、联苯胺橙、二萘嵌苯橙、油橙、钴蓝、青天蓝、碱性蓝色淀、孔雀蓝色淀、维多利亚蓝色淀、无金属酞菁蓝、酞菁蓝、坚牢天蓝、阴丹士林蓝(RS和BC)、靛蓝、深蓝、普鲁士蓝、蒽醌蓝、坚牢紫B、甲基紫色淀、钴紫、锰紫、二噁烷紫、蒽醌紫、铬绿、锌绿、氧化铬、翠铬绿、翡翠绿、颜料绿B、萘酚绿B、绿金、酸性绿色淀、孔雀石绿色淀、酞菁绿、蒽醌绿、钛白、锌白、和锌钡白。这些着色剂可以单独使用或者两种或更多种组合使用。
对着色剂的颜色没有特别的限制并可以根据目的应用适当选择。例如,示例性的是黑色着色剂和彩色着色剂。这些着色剂可以单独使用或者两种或更多种组合使用。
用于黑色油墨的着色剂的例子包括炭黑(C.I.颜料黑7)着色剂例如炉黑、灯黑、乙炔黑和槽法炭黑;金属粉末例如铜、铁(C.I.颜料黑11)和氧化钛;以及有机颜料例如苯胺黑(C.I颜料黑1)。
用于品红色油墨的着色剂的例子包括C.I.颜料红1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48、48:1、49、50、51、52、53、53:1、54、55、57、57:1、58、60、63、64、68、81、83、87、88、89、90、112、114、122、123、163、177、179、202、206、207、209和211;C.I.颜料紫19;C.I.还原1、2、10、13、15、23、29和35。
用于青色油墨的着色剂的例子包括C.I.颜料蓝2、3、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17、60;C.I.还原蓝6;C.I.酸性蓝45或者其中酞菁骨架用1-5个酞酰亚胺甲基代替的铜酞菁颜料、C.I.颜料绿7和绿36。
用于黄色油墨的着色剂的例子包括C.I.颜料黄0-16、1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、55、65、73、74、83、97、110、151、154和180;C.I.还原黄1、3和20;以及C.I.颜料橙36。
对着色剂在调色剂中的含量没有特别的限制并且可以根据目的应用适当选择,但是,其优选是1质量%-15质量%,更优选3质量%-10质量%。当着色剂的含量低于1质量%时,观察到着色力降低,当大于15质量%时,在调色剂中会发生颜料的分散缺陷,导致着色力降低和调色剂电性能降低。
着色剂可以用作通过将着色剂与树脂组合而获得的母料。对树脂没有特别的限制并可以根据目的应用从本领域中已知的树脂中适当选择。粘合剂树脂的例子包括苯乙烯或者取代苯乙烯的聚合物、基于苯乙烯的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚酯树脂、环氧树脂、环氧多元醇树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、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、芳香系石油树脂、氯化石蜡和石蜡。这些粘合剂树脂可以单独使用或者两种或更多种组合使用。
苯乙烯或者取代苯乙烯的聚合物的例子包括聚酯树脂、聚苯乙烯树脂、聚(对氯苯乙烯)树脂和聚乙烯基甲苯树脂。基于苯乙烯的共聚物的例子包括苯乙烯-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-α-甲氯代甲基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-乙烯基甲基乙基酮共聚物、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-马来酸共聚物以及苯乙烯-马来酸酯共聚物。
母料可以通过在施加高剪切力的情况下将用于母料的树脂和着色剂混合并捏合来得到。此时,优选使用有机溶剂来增强着色剂和树脂之间的相互作用。还可以优选使用所谓的闪蒸法,其中将含有着色剂和水的水性糊剂与 树脂和有机溶剂混合并捏合以将着色剂转移到树脂中,并除去水内容物和有机溶剂组分,因为着色剂的湿滤饼可以直接使用而不需干燥该滤饼。对于混合和捏合,优选使用高剪切分散设备例如三辊磨。
-电荷控制剂-
本发明的调色剂可进一步包含用于控制调色剂的带电量的电荷控制剂。对该电荷控制剂没有特别的限制并可以根据目的应用从本领域中已知的电荷控制剂中适当选择。但是,当使用有色材料时,色调会改变。因此,无色或者接近白色的材料是优选的。这样的电荷控制剂的例子包括三苯基甲烷染料、钼酸螯合物颜料、若丹明系染料、基于烷氧基的胺、季铵盐(包括氟改性的季铵盐)、烷基酰胺、磷的单质或化合物、钨的单质或化合物、基于氟的活化剂、金属水杨酸盐和水杨酸衍生物的金属盐。这些电荷控制剂可以单独使用或者两种或更多种组合使用。
对于电荷控制剂,可以使用市售产品。其例子包括BONTRON P-51(季铵盐)、BONTRON E-82(萘酚酸金属络合物)、E-84(水杨酸金属络合物)和E-89(苯酚缩合产物),其由Orient Chemical Industries,Ltd.制造;TP-302和TP415(季铵盐钼络合物),其由Hodogaya Chemical Co.,LTD.制造;COPYCHARGE PSY VP2038(季铵盐)、COPY BLUE PR(三苯基甲烷衍生物)、COPYCHARGE NEG VP2036和NX VP434(季铵盐),其由Hoechst AG制造;LRA-901和LR-147(硼络合物),其由Japan Carlit Co.,Ltd.制造;喹吖啶酮、偶氮颜料;以及具有官能团如磺酸基团、羧基或者季铵盐基团的聚合化合物。
电荷控制剂可以与母料熔融捏合并且溶解或分散在其中或者可以与各调色剂组分直接溶解或分散在有机溶剂中时添加或者可以在调色剂颗粒制造之后固定于调色剂的表面。
电荷控制剂在调色剂中的含量根据粘合剂树脂的类型、有无添加剂、分散方法等而变化,并不能明确的确定,但是,例如,对于100质量份的粘合剂树脂,优选0.1质量份-10质量份,更优选0.2质量份-5质量份。当电荷控制剂的含量小于0.1质量份时,可能无法获得电荷控制性能,当大于10质量份时,调色剂的带电性过度增大,从而降低主要电荷控制剂的作用,并且对显影辊的静电引力增加,其可能导致显影剂的流动性降低和/或图像密度降低。
-外部添加剂-
对外部添加剂没有特别的限制并且可以根据目的应用从本领域中已知的外部添加剂中适当的选择。其优选的例子包括二氧化硅细颗粒、疏水化二氧化硅细颗粒、脂肪族金属盐(例如硬脂酸锌和硬脂酸铝);金属氧化物(例如二氧化钛、氧化铝、氧化锡和氧化锑)或者其疏水化产物;以及含氟聚合物。其中,优选示例的有疏水化二氧化硅细颗粒、二氧化钛颗粒和疏水化二氧化钛细颗粒。
二氧化硅细颗粒的具体例子包括HDK H2000、HDK H2000/4、HDK H2050EP、HVK21和HDK H 1301(全部由HoechstAG制造);以及R972、R974、RX200、RY200、R202、R805和R812(全部由Japan AEROSIL Inc.制造)。二氧化钛细颗粒的具体例子包括P-25(由Japan AEROSIL Inc.制造);STT-30和STT-65C-S(两者均由Titanium Kogyo K.K.制造);TAF-140(由Fuji TitaniumKogyo K.K.制造);以及MT-150W、MT-500B、MT-600B和MT-150A(全部由Teika Co.,Ltd.制造)。疏水化氧化钛细颗粒的具体例子包括T-805(由JapanAEROSIL Inc.制造);STT-30A和STT-65S-S(二者均由Titanium Kogyo K.K.制造);TAF-500T和TAF-1500T(二者均由Fuji Titanium Kogyo K.K.制造);MT-100S和MT-100T(二者均由Teika Co.,Ltd.制造);以及IT-S(由IshiharaSangyo Kaisha Ltd.制造)。
疏水化二氧化硅细颗粒、疏水化二氧化钛细颗粒和疏水化氧化铝细颗粒可以通过用硅烷偶联剂例如甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷和辛基三甲氧基硅烷使亲水性细颗粒疏水化而获得。
疏水化试剂的例子包括硅烷偶联剂例如二烷基卤代硅烷、三烷基卤代硅烷、烷基三卤代硅烷、六甲基二硅氮烷、甲硅烷基化试剂、具有烷基氟基团的硅烷偶联剂、有机钛酸酯偶联剂、基于铝的偶联剂、硅油和硅树脂清漆。
此外,还优选使用硅油处理过的无机细颗粒,其中如果需要,在加热条件下,将硅油加入到无机细颗粒中。
无机细颗粒的例子包括二氧化硅、氧化铝、氧化钛、钛酸钡、钛酸镁、钛酸钙、钛酸锶、氧化铁、氧化铜、氧化锌、氧化锡、硅砂、粘土、云母、硅灰石、硅藻土(silious earth)、氧化铬、氧化铈、氧化铁红、三氧化锑、氧化镁、氧化锆、硫酸钡、碳酸钡、碳酸钙、碳化硅和氮化硅。其中,特别优选二氧化硅和二氧化钛。
硅油的例子包括二甲基硅油、甲基苯基硅油、氯苯基硅油、甲基氢硅油、 烷基改性的硅油、氟改性的硅油、聚醚改性的硅油、醇改性的硅油、氨基改性的硅油、环氧改性的硅油、环氧聚醚改性的硅油、酚改性的硅油、羧基改性的硅油、硫醇改性的硅油、丙烯酰或者甲基丙烯酰改性的硅油、和α-甲基苯乙烯改性的硅油。
无机细颗粒的初级颗粒的平均颗粒直径优选1nm-100nm,更优选3nm-70nm。当平均颗粒直径小于1nm时,该无机细颗粒被包埋在调色剂中并且可能难以有效发挥其功能,当平均颗粒直径大于100nm时,它会不平坦地损坏用于成像过程的静电潜像承载部件的表面。对于外部添加剂,无机细颗粒和疏水化无机细颗粒可以组合使用,但是,已经疏水化的初级颗粒的平均颗粒直径优选是1nm-100nm,并且更优选5nm-70nm。此外,更优选包含其疏水化初级颗粒的平均颗粒直径为20nm或者更小的至少两种无机细颗粒,并且包含其疏水化初级颗粒的平均颗粒直径为30nm或者更大的至少一种无机细颗粒。通过BET方法所测量的无机细颗粒的比表面优选是20m2/g-500m2/g。
外部添加剂相对于调色剂的添加量优选是0.1质量%-5质量%,并更优选0.3质量%-3质量%。
作为外部添加剂,还可以添加树脂细颗粒。树脂细颗粒的例子包括通过无皂乳液聚合、悬浮聚合或者分散聚合得到的聚苯乙烯;甲基丙烯酸酯或者丙烯酸酯的共聚物;通过缩聚制造的颗粒,例如硅酮、苯并胍胺和尼龙;以及使用热固性树脂制造的聚合物颗粒。通过组合使用这样的树脂细颗粒,有可能增强调色剂的带电性,减少带相反电荷的调色剂的量和减少背景污染的出现。树脂细颗粒相对于调色剂的添加量优选是0.01质量%-5质量%,并更优选0.1质量%-2质量%。
-其他组分-
对上述的其他组分没有特别的限制并可以根据目的应用适当选择。例如,示例性的有流动性改进剂、清洁性能改进剂、磁性材料和金属皂。
流动性改进剂用于进行表面处理以提高调色剂的疏水性并且即使在高湿度条件下也能防止流动性能和带电性能的降低。流动性改进剂的例子包括硅烷偶联剂、甲硅烷基化试剂、具有氟代烷基基团的硅烷偶联剂、有机钛酸酯偶联剂、铝偶联剂、硅油和改性硅油。
将清洁性能改进剂添加到调色剂中以除去图像转印之后残留在静电潜 像承载部件和中间转印部件上的残余显影剂。其例子包括脂肪族金属盐例如硬脂酸锌、硬脂酸钙和硬脂酸;以及通过无皂乳液聚合制造的聚合物细颗粒例如聚甲基丙烯酸甲酯细颗粒和聚苯乙烯细颗粒。对于所述聚合物细颗粒,优选具有相对窄的粒度分布的颗粒,其体均颗粒直径为0.01μm-1μm。
对磁性材料没有特别的限制并可以根据目的应用从本领域中已知的磁性材料中适当选择。例如,示例性的是铁粉、磁铁矿和铁素体。考虑到色调,在这些磁性材料中优选白色材料。
-调色剂制造方法-
对调色剂制造方法没有特别的限制并可以根据目的应用从常规已知的调色剂制造方法中适当的选择。其例子包括捏合-粉碎方法、聚合方法、溶解-悬浮方法和喷雾造粒方法。在这些中,从脱模剂和着色剂的分散性以及调色剂的产率来看,特别优选捏合-粉碎方法。
--捏合-粉碎方法--
捏合-粉碎方法是这样一种方法,其中例如,将至少包含粘合剂树脂、脱模剂和着色剂的调色剂材料熔融捏合,并将得到的捏合产物粉碎并分级,由此制造用于调色剂的调色剂基础颗粒。
在熔融捏合中,将调色剂材料混合,并且将混合物放置在熔融捏合机中以熔融捏合该混合物。对于熔融捏合机,例如,可以使用单轴或者双轴连续捏合机或者具有辊磨的间歇型捏合机。例如,优选使用由Kobe Steel,Ltd.制造的KTK型双轴挤出机、由Toshiba Machine Co.,Ltd制造的TEM型双轴挤出机、由KCK制造的双轴挤出机、由Ikegai Co.Ltd.制造的PCM型双轴挤出机、由Bus制造的Ko捏合机等。熔融捏合优选在这样的适当条件下进行,该条件不引起粘合剂树脂分子链的断裂。具体而言,熔融捏合温度根据粘合剂树脂的软化点来选择。当熔融捏合温度过高于粘合剂树脂的软化点时,粘合剂树脂的分子链严重断裂,当过低于软化点时,分散可能无法进行。
在粉碎中,将在捏合中得到的捏合产物粉碎。在这种粉碎中,优选的是首先将捏合产物大致破碎,然后细粉碎。在这个过程中,捏合调色剂产物优选通过使捏合调色剂成分在喷气流中撞击碰撞板、或者通过使颗粒相互碰撞、或者通过使其穿过机械转动的转子和定子之间的窄缝来粉碎。
在分级中,将粉碎过程中得到的粉碎产物分级以制备具有预定的颗粒直径的颗粒。调色剂颗粒的分级可以通过除去细颗粒来进行,例如,通过旋风 分离器、滗析器、离心分离器等来进行。
在完成粉碎和分级之后,使用离心力将粉碎的产物在空气流中分级,由此制造具有预定颗粒直径的调色剂基础颗粒。
接着,将外部添加剂外部添加到该调色剂基础颗粒中。通过使用混合器来混合和搅拌该调色剂基础颗粒和外部添加剂,使调色剂基础颗粒的表面包覆上熔融的外部添加剂。在这个过程中,就耐久力而言,重要的是使外部添加剂例如无机细颗粒和树脂细颗粒均匀且牢固的附着在调色剂基础颗粒的表面上。
--聚合调色剂制造方法--
作为聚合调色剂制造方法,例如,示例性的是这样一种方法,其中将至少包含能够形成脲或者氨基甲酸酯键的改性聚酯树脂、脱模剂和着色剂的调色剂材料溶解或者分散在有机溶剂中,将该溶液或者分散体分散在水性介质中以使其进行加聚反应,除去分散体中的溶剂,并清洗得到的产物,由此获得调色剂。
能够形成脲或者氨基甲酸酯键的聚酯树脂的例子包括通过使聚酯端部的羧基或者羟基与多元异氰酸酯化合物(PIC)反应而获得的具有异氰酸酯基团的聚酯预聚物。然后,通过使该聚酯预聚物与胺等反应以使分子链交联和/或扩链所得到的改性聚酯树脂可以改善调色剂的抗热反印性能并保持低温定影性能。
多元异氰酸酯化合物(PIC)的例子包括脂肪族多元异氰酸酯(例如四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和2,6-二异氰酸酯甲基己酸酯);脂环族多异氰酸酯(例如异佛尔酮二异氰酸酯和环己基甲烷二异氰酸酯);芳族二异氰酸酯(例如甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯);芳族脂肪二异氰酸酯(例如α,α,α′,α′-四甲基二甲苯二异氰酸酯);异氰酸酯;以及其中上述多异氰酸酯用酚类衍生物、肟、己内酰胺等封端的化合物。这些多元异氰酸酯化合物可以单独使用或者两种或更多种组合使用。
将多元异氰酸酯化合物(PIC)进行混合,使得具有异氰酸酯基团的聚酯中异氰酸酯基团[NCO]与羟基[OH]的当量比([NCO]/[OH])优选是5/1-1/1,更优选4/1-1.2/1,进一步更优选2.5/1-1.5/1。
包含在具有异氰酸酯基团的聚酯预聚物(A)的一个分子中的异氰酸酯基团的数目优选是一个或多个,更优选平均1.5-3个,进一步更优选平均1.8-2.5 个。
与聚酯预聚物进行反应的胺(B)的例子包括二元胺化合物(B1)、三元或更高元的多元胺化合物(B2)、氨基醇(B3)、氨基硫醇(B4)、氨基酸(B5)和通过使(B1)-(B5)的氨基基团封端所获得的胺(b6)。
二元胺化合物(B1)的例子包括二胺(例如苯二胺、二乙基甲苯二胺、4,4′-二氨基二苯基甲烷);脂环族二胺(例如4,4′-二氨基-3,3′-二甲基二环己基甲烷、二胺环己烷和异佛尔酮二胺);以及脂肪族二胺(例如乙二胺、四亚甲基二胺和六亚甲基二胺)。
三元或更多元的多元胺化合物(B2)的例子包括二亚乙基三胺和三亚乙基四胺。
氨基醇(B3)的例子包括乙醇胺和羟乙基苯胺。
氨基硫醇(B4)的例子包括氨乙基硫醇和氨丙基硫醇。
氨基酸(B5)的例子包括氨基丙酸和氨基己酸。
通过使B1-B5的氨基封端得到的胺的例子包括由B1-B5的胺和酮(例如丙酮、甲乙酮和甲基异丁基酮)得到的酮亚胺化合物,以及噁唑烷化合物。在这些胺(B)中,B1和B1与少量B2的混合物是特别优选的。
将胺(B)混合,使得具有异氰酸酯基团的聚酯预聚物(A)中的异氰酸酯基团[NCO]与胺(B)中的氨基基团[NHx]的当量比[NCO]/[NHx]优选为1/2-2/1,更优选1.5/1-1/1.5,进一步更优选1.2/1-1/1.2。
根据聚合调色剂制造方法,有可能以低成本在对环境影响较小的情况下制造具有小的颗粒直径和球形形状的调色剂。
对调色剂的颜色没有特别的限制并可以根据目的应用适当的选择,并且至少一种可以选自黑色调色剂、青色调色剂、品红色调色剂和黄色调色剂。各种这些调色剂均可以通过从上述着色剂中适当选择着色剂的类型来获得,并且彩色调色剂是优选的。
对于调色剂的重均颗粒直径没有特别的限制并可以根据目的应用适当调整,但是,为了获得在粒度、鲜明性和细线再现性方面优异的高质量图像,重均颗粒直径优选是3μm-10μm,并更优选4μm-7μm。当重均颗粒直径小于3μm时,虽然可以获得在图像鲜明性和细线再现性方面均优异的调色剂图像,但调色剂的流动性和转印性能可能会降低。
调色剂的重均颗粒直径可以例如如下进行测定。
·测量装置:COULTER MULTISIZER III(由Beckman Coulter,Inc.制造)
·孔径:100μm
·分析软件:BECKMAN COULTER MULTISIZER III版本3.51(由Beckman Coulter,Inc.制造)
·电解液:ISOTONE III(由Beckman Coulter,Inc.制造)
·分散液:10质量%表面活性剂(烷基苯磺酸盐,NEOGEN SC-A,由DAI-ICHI KOGYO SEIYAKU CO.,LTD.制造)
·分散条件:在5mL的分散液中,加入10mg的测量样品并使用超声分散装置分散1分钟。随后,将25mL电解液加入其中并在超声分散装置中再分散1分钟。
·测量条件:在烧杯中,加入100mL电解液和得到的分散液,在30000个颗粒的颗粒直径可以在20秒内测量的浓度下测量30000个颗粒,并且重均颗粒直径可以由所得到的颗粒直径分布确定。
(显影剂)
本发明的显影剂至少包含本发明的调色剂并进一步包含适当选择的其他组分例如载体。显影剂可以是单组分显影剂或者可以是双组分显影剂,但是,当调色剂用于能够响应近来的高速信息处理的高速打印机等时,从延长寿命考虑优选使用双组分显影剂,
当使用采用调色剂所获得的单组分显影剂时,即使进行调色剂流入和流出时,调色剂颗粒直径也较少变化,并且即使在长时间使用显影单元的过程中,即即使在显影单元中长时间搅拌的过程中,也有可能获得具有高稳定显影性能的图像而基本上不引起调色剂对用作显影剂承载部件的显影辊的成膜以及调色剂对用于形成调色剂薄层的层厚度控制部件例如刮刀的熔合。当使用采用调色剂所获得的双组分显影剂时,即使进行调色剂流入和流出时,包含在显影剂中的调色剂的颗粒直径也较少变化,并且即使在显影单元中长时间搅拌的过程中,也有可能获得高度稳定的显影性能。
-载体-
对载体没有特别的限制并且可以根据目的应用适当选择,但是,载体优选具有芯材和包覆该芯材的树脂层。
对用作芯材的材料没有特别的限制并可以从本领域中已知的材料中适当选择。例如,50emu/g-90emu/g的锰-锶(Mn-Sr)材料和锰-镁(Mn-Mg)材料是 优选的。从保证高图像密度考虑,铁磁体材料例如铁粉(100emu/g或者更高)和磁铁矿(75emu/g-120emu/g)是优选的。此外,从对其表面上竖直保持有调色剂的静电潜像承载部件具有微弱影响的能力和有利于形成高质量图像的方面考虑,优选弱磁性材料例如铜锌(Cu-Zn)(30emu/g-80emu/g)等。这些材料可以单独使用或者两种或更多种组合使用。
对于芯材的颗粒直径,基于平均颗粒直径(体均颗粒直径(D50)),优选是10μm-200μm,并更优选40μm-100μm。当芯材的平均颗粒直径(体均颗粒直径(D50))小于10μm时,在载体颗粒分布中,细粉末颗粒的量增加,并且每个分子的磁化减少,其会导致载体散落。当体均颗粒直径(D50)大于200μm时,比表面减少,其会导致调色剂散落,并且在具有大部分实地(solid)部分的全色图像中,实地部分的再现性尤其可能会降低。
对用于树脂层的材料没有特别的限制并且可以根据目的应用从常规的树脂中适当选择。其例子包括氨基树脂、聚乙烯基树脂、聚苯乙烯树脂、卤代烯烃树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚乙烯树脂、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚三氟乙烯树脂、聚六氟丙烯树脂、偏二氟乙烯和丙烯酰单体的共聚物、偏二氟乙烯和氟乙烯的共聚物、含氟三元共聚物(三元(多元)氟化共聚物)例如四氟乙烯、偏二氟乙烯和非氟化单体的三元共聚物、以及有机硅树脂。这些树脂可以单独使用或者两种或更多种组合使用。在这些树脂中,特别优选有机硅树脂。
对有机硅树脂没有特别的限制并且可以根据目的应用从通常已知的有机硅树脂中适当选择。其例子包括直链的仅由有机硅氧烷键组成的有机硅树脂;以及用醇酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂、丙烯酸类树脂、氨基甲酸酯树脂等改性的改性有机硅树脂。
有机硅树脂有市售。市售的直链有机硅树脂的具体例子包括由Shin-EtsuChemical Co.,Ltd.制造的KR271、KR255和KR152;以及由Toray Daw CorningSilicone K.K.制造的SR2400、SR2406和SR2410。
市售的改性有机硅树脂的具体例子包括由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造的KR206(醇酸改性)、KR5208(丙烯酰基改性)、ES1001N(环氧改性)和KR305(氨基甲酸酯改性);以及由Toray Daw Corning Silicone K.K.制造的SR2115(环氧改性)和SR2110(醇酸改性)。
注意这些有机硅树脂中的每一种均可以作为单个物质使用,但是也可以 与可交联组分、能够控制带电量的组分等组合使用。
树脂层可以根据需要包含导电粉末。导电粉末的例子包括金属粉末、炭黑、氧化钛、氧化锡和氧化锌。这些导电粉末的平均颗粒直径优选是1μm以下。当平均颗粒直径大于1μm时,可能难以控制电阻。
树脂层可以例如通过以下方法形成:将有机硅树脂等溶解在溶剂中以制备涂覆溶液,用该涂覆溶液通过已知的涂覆方法均匀涂覆芯材的表面,干燥该芯材表面,随后烘烤该干燥表面。对于涂覆方法,例如,示例性的是浸涂法、喷涂法和刷涂法。
对溶剂没有特别的限制并且可以根据目的应用适当选择。溶剂的例子包括甲苯、二甲苯、甲乙酮、甲基异丁基酮、溶纤剂和醋酸丁酯。
对烘烤方法没有特别的限制并且可以是外部加热方法或者内部加热方法。例如,示例性的方法是其中芯材表面使用固定型电炉、流动型电炉、旋转型电炉、燃烧炉等,或者使用微波进行烘烤的方法。
载体中树脂层的量优选是0.01质量%-5.0质量%。当树脂层的量小于0.01质量%时,树脂层可能无法在芯材的表面上均匀形成,当大于5.0质量%时,由于过厚的树脂层,出现载体颗粒之间的粒化,并且有可能无法获得具有均匀直径的载体颗粒。
当显影剂是双组分显影剂时,在双组分显影剂中的载体的含量没有特别的限制并且可以根据目的应用适当调整。例如,其优选是90质量%-98质量%,并更优选93质量%-97质量%。
对于双组分显影剂中调色剂和载体的混合比,通常优选的是,相对于100质量份的载体,混合1质量份-10.0质量份的调色剂。
(成像装置和成像方法)
本发明的成像装置至少具有静电潜像承载部件、充电单元、曝光单元、显影单元、转印单元和定影单元,可以具有清洁单元,并且可以进一步具有根据目的应用适当选择的其他单元,例如,电荷消除单元、回收单元、控制单元等。注意充电单元和曝光单元的组合可称为“静电潜像形成单元”。
本发明的成像方法可以优选通过使用本发明的成像装置来进行。充电步骤可以通过使用充电单元来进行;曝光步骤可以通过使用曝光单元来进行;显影步骤可以通过使用显影单元来进行;转印步骤可以通过使用转印单元来进行;定影步骤可以通过使用定影单元来进行;并且其他步骤可以通过使用 其他单元来进行。
<静电潜像承载部件>
对静电潜像承载部件的材料、形状、结构、尺寸等没有特别的限制,并可以根据目的应用适当选择。对于形状,示例性的有鼓形、片形和环形带形。对于结构,其可以具有单层结构或者层合结构。静电潜像承载部件的尺寸可以根据成像装置的尺寸和规格适当选择。所述材料的例子包括无机光电导体例如无定形硅、硒、CdS和ZnO;以及有机光电导体(OPC)例如聚硅烷和酞菁甲川。
无定形硅光电导体例如通过以下方法制备:在50℃-400℃加热基材,并在该基材的表面上通过膜形成方法例如真空蒸镀方法、溅射方法、离子电镀方法、热CVD方法、光CVD方法和等离子体CVD方法形成由a-Si构成的感光层。在这些膜形成方法中,特别优选等离子体CVD方法。具体而言,优选使用这样的感光层形成方法:其中原料气体通过直流、高频波或者微波或者辉光放电分解,由此在基材表面上形成由a-Si构成的感光层。
通常广泛使用的是有机光电导体(OPC),这是因为:(1)光学性能例如宽的光吸收波长范围和大的光吸收量,(2)电性能例如高灵敏性和稳定的带电性能,(3)宽的材料选择范围,(4)容易制造,(5)低成本,和(6)无毒性质。这些有机光电导体的层结构大体上分为单层结构和层合结构。
形成为单层结构的光电导体具有基材、形成于基材上的单层感光层,并且根据需要进一步具有保护层、中间层和其他层。
形成为层合结构的光电导体具有基材以及在该基材上依次形成的至少电荷产生层和电荷传输层,并根据需要进一步具有保护层、中间层和其他层。
<充电步骤和充电单元>
充电步骤是对静电潜像承载部件的表面充电的步骤并通过充电单元来进行。
对充电单元没有特别的限制并可以根据目的应用适当选择,只要它能够对静电潜像承载部件的表面施加电压以使静电潜像承载部件的表面均匀带电。充电单元大体上分为以下类型:(1)接触型充电单元,其以与静电潜像承载部件接触的方式来对静电潜像承载部件的表面进行充电,和(2)非接触型充电单元,其以与静电潜像承载部件不接触的方式来对静电潜像承载部件的表面进行充电。
-接触型充电单元-
对于接触型充电单元(1),例如有导电或者半导电充电辊、磁性刷、毛刷、膜和橡胶刮刀。与电晕放电型装置相比,充电辊使得臭氧产生的量显著减少,其在静电潜像承载部件的反复使用中的稳定性方面优异,并有效防止图像劣化。
磁性刷由承载不同类型的铁素体颗粒例如Zn-Cu铁素体颗粒的非磁性导电套筒,和包括在非磁性导电套筒中的磁性辊构成。当毛刷用作充电单元时,毛刷的材料是,例如,通过用例如碳、硫化铜、金属或金属氧化物处理而变得导电的毛,以及盘绕或者设置到金属或者另一金属芯棒的毛,其通过处理变得导电。
图1示意性的显示了充电辊的一个例子的横截面图。图1所示的充电辊310具有形成为圆柱形的金属芯棒312作为导电支持体,形成在金属芯棒312外圆周表面上的电阻控制层313,以及涂覆在电阻控制层313表面上以防止漏电的保护层314。
电阻控制层313通过将至少包含热塑性树脂和聚合物离子导电剂的热塑性树脂组合物挤出成型或注射成型到金属芯棒312的圆周表面上而形成。
电阻控制层313的体积电阻率值优选是106Ω·cm-109Ω·cm。当体积电阻率值高于109Ω·cm时,带电量不足,并且光电导鼓难以具有足够的电荷电势来获得没有色调和颜色不均匀性的图像。当体积电阻率值低于106Ω·cm时,有可能会导致对整个光电导鼓的漏电。
对用于电阻控制层313的热塑性树脂没有特别的限制并可以根据目的应用适当选择。其例子包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)或聚苯乙烯的共聚物(AS、ABS等)。
对于聚合物离子导电剂,使用作为单一物质的聚合物离子导电剂,其具有大约106Ω·cm-1010Ω·cm的电阻值并且能够容易的降低树脂的电阻。作为聚合物离子导电剂的例子,示例性的是包含聚醚酯酰胺组分的化合物。为了将电阻控制层313的电阻值调节到所述范围,聚合物离子导电剂对100质量份热塑性树脂的共混量优选是30质量份-70质量份。
此外,作为聚合物离子导电剂,还可以使用含有季铵盐基团的聚合化合物。对于该含季铵盐基团的聚合化合物,例如,示例性的是含季铵盐基团的聚烯烃。为了将电阻控制层313的电阻值调节到所述范围,含季铵盐基团的 聚合化合物对100质量份热塑性树脂的混合量优选是10质量份-40质量份。
聚合物离子导电剂可以通过双轴捏合机、捏合机等分散在热塑性树脂中。由于聚合物离子导电剂以分子水平均匀分散在该热塑性树脂组合物中,因此电阻控制层313的电阻值不随着导电材料的分散缺陷而变化,导电材料的分散缺陷通常在其中分散有导电颜料的电阻控制层中观察到。此外,由于聚合物离子导电剂是聚合化合物,它均匀分散并固定在热塑性树脂组合物中,很少引起渗出。
形成保护层314是为了具有高于电阻控制层313的电阻值。由此可能避免对光电导鼓缺陷部分的漏电。但是,当保护层314具有过高的电阻值时,带电效率降低。因此,保护层314和电阻控制层313之间的电阻值的差优选是103Ω·cm或更低。
对于用于保护层314的材料,考虑到其优异的成膜性,优选使用树脂材料。对于该树脂材料,例如,氟树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂和聚乙烯醇缩醛树脂是优选的,因为它们在无粘附性方面优异并且能够防止调色剂附着。此外,这些树脂材料通常具有电绝缘性能,因此当单独使用树脂材料形成保护层314时,充电辊将具有不足的性能。为了避免此问题,将各种导电剂分散在该树脂材料中,由此控制保护层314的电阻值。此外,为了提高保护层314和电阻控制层313之间的粘附性能,可以将反应性固化剂例如异氰酸酯分散在树脂材料中。
将充电辊310和电源连接,并将预定的电压施加到充电辊310上。电压可以是单独的直流(DC)电压,但其优选是包括叠加在直流(DC)电压上的交流(AC)电压的电压。通过将AC电压施加到充电辊310,光电导鼓的表面可以均匀带电。
图2是显示其中图1所示的接触型充电辊310被用作根据本发明的成像装置的充电单元的一个例子的示意图。在图2中,在作为静电潜像承载部件的光电导鼓321的外圆周中,按照以下顺序放置有:用于对光电导鼓321的表面进行充电的充电单元310,用于在带电处理表面上形成静电潜像的曝光单元323,用于通过使调色剂附着在光电导鼓表面上形成的静电潜像上而形成可见图像的显影单元324,用于将在光电导鼓321表面上形成的可见图像转印到记录介质326上的转印单元325,用于将转印图像定影到记录介质326上的定影单元327,用于除去并收集残留在光电导鼓321上的残留调色剂的 清洁单元330,以及用于除去光电导鼓321上的残余电势的电荷消除装置331。对于所述充电单元,具有如图1所示的接触型充电辊310,并且光电导鼓321的表面通过充电辊310均匀带电。
-非接触型充电单元-
对于非接触型充电单元(2),例如,示例性的是利用电晕放电的非接触充电器、针电极装置和固体放电装置;与静电潜像承载部件具有微小间隙的导电或者半导电充电辊。
电晕放电方法是非接触充电方法,其将通过在空气中电晕放电产生的正或者负离子给予到静电潜像承载部件的表面,并且有以下类型的电晕放电装置:具有能够将固定电荷量给予到静电潜像承载部件的性能的电晕管充电器,和具有能够将固定电势给予到静电潜像承载部件的性能的栅极网(scorotron)充电器。电晕管充电器由占据放电导线周围一半空间的保护电极和位于其中心附近的放电导线构成。
栅极网充电器与电晕管充电器相同,除了它另外具有栅极,并且该栅极分布在距离静电潜像承载部件表面1.0mm-2.0mm的位置上。
图3是显示其中非接触型电晕充电器用作根据本发明的成像装置中的非接触型电晕充电器的一个例子的示意图。在图3中,与图2中相同的部分具有相同的附图标记。
作为所述充电单元,具有非接触型电晕充电器311,并且光电导鼓321的表面通过电晕充电器311而均匀充电。
作为相对于静电潜像承载部件保持微小间隙而设置的充电辊,改进图2所示的充电辊以使其相对于静电潜像承载部件保持微小间隙。所述微小间隙优选是10μm-200μm,并更优选是10μm-100μm。
图4是显示非接触型充电辊的一个例子的示意图。在图4中,提供充电辊310,其相对于光电导鼓321保持微小间隙H。所述微小间隙H可以通过在充电辊310两端的非成像区域缠绕具有固定厚度的间隔部件来设置,由此使得间隔部件的表面和光电导鼓321的表面相接触。在图4中,附图标记304表示电源。
在图4中,为了保持微小间隙H,将膜302缠绕在充电辊310的两端来形成间隔部件。使这个间隔物302和静电潜像承载部件的光电导表面相接触来获得在充电辊和静电潜像承载部件之间的成像区域中的固定微小间隙H。 并且,作为所施加的偏压,使用AC叠加型电压,并且静电潜像承载部件通过充电辊和静电潜像承载部件之间的微小间隙H处产生的放电来充电。如图4所示,通过使用弹簧303对充电辊310的轴311加压来提高对微小间隙H准确度的保持。
间隔部件和充电辊可以整体形成为单个单元。此时,至少间隙部分的表面由绝缘材料制成。因此,消除了在间隙部分的放电并且放电产物聚集在该间隙部分,并因此防止了调色剂由于放电产物的粘性而粘附到间隙部分上,产生变宽的间隙。
作为间隔部件,可使用热收缩管。对于热收缩管,例如,示例性的是用于105℃的SUMITUBE(商标名:F105,由Sumitomo Chemical Co.,Ltd制造)。
<曝光步骤和曝光单元>
曝光步骤是使静电潜像承载部件的带电表面曝光的步骤并通过曝光单元来进行。
曝光可以例如通过使用曝光单元使静电潜像承载部件的表面以成像方式(imagewise)曝光来进行。
用于曝光的光学系统可以大体上分为模拟光学系统和数字光学系统。模拟光学系统是将初始图像直接投影到光电导体表面上的系统,数字光学系统是这样的系统,其中将图像信息作为电信号输入,然后将电信号转化成光学信号并将光电导体曝光来形成图像。
对曝光单元没有特别的限制并可以根据目的应用适当选择,只要其能使已经通过充电单元带电的光电导体的表面以成像方式曝光。曝光单元的例子包括各种曝光系统例如光学复制系统、棒-透镜-眼睛(rod-lens-eye)系统、光学激光系统、光学液晶快门系统和LED光学系统。
在本发明中,可以使用背光系统来曝光,其中静电潜像承载部件从其背面进行成像曝光。
<显影步骤和显影单元>
显影步骤是使用本发明的调色剂或者显影剂使静电潜像显影以形成可见图像的步骤。
可见图像可以例如通过显影单元使用调色剂或者显影剂使静电潜像显影而形成。
对显影单元没有特别的限制并且可以从常规的显影装置中适当选择,只 要能够使用例如调色剂或者显影剂使静电潜像显影。例如,优选示例的显影系统至少具有能够容纳调色剂或者显影剂并将调色剂或者显影剂供给到静电潜像的显影单元。
显影单元可以使用干式显影方法或者可以使用湿式显影方法。此外,显影单元可以是单色显影单元或者可以是多色显影单元。优选的,示例性的显影单元具有搅拌器和可旋转的磁性辊,该搅拌器可以摩擦搅拌调色剂或者显影剂以使其带电。
在显影单元中,例如,混合并搅拌调色剂和载体,其导致摩擦以使调色剂带电并且将该带电的调色剂保持在竖直保持在旋转磁性辊表面上的状态以在其上形成磁性刷。磁性辊置于静电潜像承载部件的附近,因此,在磁性辊表面上形成的构成磁性刷的一部分调色剂通过电吸引转印到静电潜像承载部件的表面上。结果,使用调色剂使静电潜像显影,并且然后在静电潜像承载部件的表面上形成由调色剂形成的可见图像。
容纳在显影单元中的显影剂是包含本发明调色剂的显影剂,它可以是单组分显影剂或者可以是双组分显影剂。
[单组分显影单元]
作为单组分显影单元,例如,优选使用单组分显影装置,其具有显影剂承载部件和层厚度控制部件,层厚度控制部件在显影剂承载部件表面上形成调色剂薄层。
图5是显示单组分显影单元的一个例子的示意图。该单组分显影单元配置成使用由调色剂组成的单组分显影剂使光电导鼓1表面上形成的静电潜像显影并将调色剂层传送到显影辊402的表面上以与用作静电潜像承载部件的光电导鼓1相接触,由此在显影辊402的表面上形成调色剂层,这被称为接触型单组分显影方法。
在图5中,容纳在壳体401中的调色剂通过用作搅拌单元的搅拌器411的旋转而搅拌以机械供给到用作调色剂供给部件的供给辊412。供给辊412由发泡聚氨酯等形成,其具有柔性并构造成容易将调色剂保持在直径为50μm-500μm的小室内。供给辊的JIS-A硬度相对低,为10°-30°并因此该供给辊可以均匀的紧靠显影辊402的表面。
供给辊412以和显影辊402旋转方向相同的方向驱动旋转,即,使得在与显影辊402相对的区域,供给辊412的表面以与显影辊402旋转方向相反 的方向移动。两个辊之间的线速度比(供给辊/显影辊)优选是0.5-1.5。供给辊412可以以和显影辊402的旋转方向相反的方向驱动旋转,即,使得在与显影辊402相对的区域,供给辊412的表面以与显影辊402旋转方向相同的方向移动。在该实施方案中,供给辊412以和显影辊402的旋转方向相同的方向驱动旋转,并且线速度比设定为0.9。供给辊412对显影辊402的侵入量(penetration amount)设定为0.5mm-1.5mm。在该实施方案中,当单元有效宽度是240mm(A4尺寸,垂直方向)时,所需的扭矩是14.7N·cm-24.5N·cm。
显影辊402在导电基材上具有由橡胶材料构成的表面层并具有10mm-30mm的直径,其表面是粗糙形成的,使得其具有1μm-4μm的表面粗糙度Rz。表面粗糙度Rz对调色剂的平均颗粒直径优选是13%-80%。因此,调色剂可以传送而不会埋入到显影辊402的表面中。特别的,显影辊402的表面粗糙度Rz优选在调色剂平均颗粒直径的20%-30%的范围内。
橡胶材料的例子包括硅橡胶、丁二烯橡胶、NBR橡胶、醇橡胶(hydrinerubber)和EPDM橡胶。优选显影辊402的表面涂覆有涂层以特别稳定经时稳定性。对于用于涂层的材料,示例性的是有机硅材料和TEFLON(注册)材料。有机硅材料在调色剂带电性能方面优异,并且TEFLON(注册)材料在脱模性能方面优异。为了获得导电性,导电材料例如炭黑可以以适当的量包含在所述涂层中。涂层的厚度优选是5μm-50μm。当厚度超出该范围时,它有产生涂层易裂问题的倾向。
存在于供给辊412之上或内部的具有预定极性的调色剂(在该实施方案中,调色剂具有负极性)在供给辊412和以与供给辊412旋转方向相反的方向旋转的显影辊402之间的接触点处被捕捉以通过摩擦带电效应获得负电荷,该调色剂由此通过所产生的静电力和通过由于显影辊的表面粗糙度所引起的传送效应而保持在显影辊上。但是,此时在显影辊402的表面上形成的调色剂层不具有均匀的厚度并以过多的量(1mg/cm2-3mg/cm2)附着于其上。然后,通过将作为层厚度控制部件的控制刮刀413紧靠在显影辊402的表面,在显影辊402的表面上形成具有均匀厚度的调色剂薄层。控制刮刀413的尖端面对着显影辊402旋转方向的下游,并且控制刮刀413的中心部分紧靠显影辊402的表面,其是所谓的“腹部接触(belly contact)”。但是,控制刮刀413可以以相反的方向设置,并且也可以使用边紧靠。
用于控制刮刀413的材料优选是金属例如SUS304,并且其厚度是0.1 mm-0.15mm。除了金属之外,还可以使用橡胶材料例如具有1mm-2mm厚度的聚氨酯和具有相对高硬度的树脂材料例如硅树脂。由于控制刮刀413可以通过混合炭黑等而不使用金属制造成具有低的电阻,因此将偏压电源和控制刮刀413相连接,由此可以在控制刮刀413和显影辊402之间形成电场。
用作层厚度控制部件的控制刮刀413距离固定器的自由端长度优选为10mm-15mm。当自由端长度大于15mm时,显影辊尺寸变大,并且显影辊不能容纳在小型成像装置中,当短于10mm时,在控制刮刀413和显影辊402的表面接触时易于导致振动,并且易于在图像上出现异常图像例如图像在横向上逐渐不均匀。
控制刮刀413的紧靠压力优选是0.049N/cm-2.45N/cm。当紧靠压力高于2.45N/cm时,调色剂在显影辊402表面上的附着量降低并且调色剂的带电量过度增大。因此,由于调色剂的显影量减少而导致图像密度降低。当紧靠压力低于0.049N/cm时,调色剂的聚集体会通过控制刮刀而没有均匀的形成薄层,并且图像质量会显著下降。在该实施方案中,对于显影辊402,使用具有30°的JIS-a硬度的显影辊,对于控制刮刀413,使用0.1mm厚度的SUS板,并且它们之间的紧靠压力设定为60gf/cm。通过这样的设置,可以在显影辊上获得目标附着量的调色剂。
用作层厚度控制部件的控制刮刀413与显影辊402在尖端面对着显影辊402下游的方向上的切线的接触角优选是10°-45°。在控制刮刀413和显影辊402之间插入的形成调色剂薄层的非必要部分与显影辊402分开并且形成目标为0.4mg/cm2-0.8mg/cm2的厚度均匀的薄层。在该阶段,调色剂电荷最终是-10μC/g到-30μC/g,然后将该调色剂用于使光电导鼓1上的静电潜像显影。
因此,根据该实施方案中的单组分显影装置,光电导鼓1表面和显影辊402表面之间的距离与常规的双组分显影单元相比可以再进一步变窄,由此提高了显影能力并且使得用较低电压进行显影成为可能。
[双组分显影单元]
双组分显影单元优选是具有固定在其中的磁场发生单元和可旋转的显影剂承载部件的显影单元,所述显影剂承载部件在其表面上承载有由磁性载体和调色剂形成的双组分显影剂。
图6是显示使用由磁性载体和调色剂构成的双组分显影剂的双组分显影单元的一个例子的示意图。在图6的这种双组分显影单元中,将显影剂用螺 杆441搅拌和传送,并送到显影套筒442。送到显影套筒442的双组分显影剂通过用作层厚度控制部件的刮粉刀(doctor blade)443调节,并且显影剂的供给量通过刮刀间隙控制,刮刀间隙是刮粉刀443和显影套筒442之间的间隔。当刮刀间隙过小时,显影剂的量不足,导致不足的图像密度,当刮刀间隙过大时,显影剂供给量过大,产生载体附着在光电导鼓1上的问题。因此,显影套筒442在其中装有形成磁场的磁体,使得将显影剂竖直保持在外圆周表面上,并且显影剂沿着磁场线的方向以链的形式竖直保持在显影套筒442上,形成磁性刷,所述磁场线由磁体在法线方向上发出。
将显影套筒442和光电导鼓1布置成彼此相邻,它们之间具有确定的间隔(显影间隙),并形成显影电场,其中显影套筒442和光电导鼓1彼此相对。显影套筒442由无磁性物质例如铝、黄铜、不锈钢和导电树脂制成,其为圆柱体形状,并且它通过旋转驱动机构(未示出)而旋转。磁性刷通过显影套筒442的旋转传送到显影区域。将显影电压通过显影电源(未示出)施加到显影套筒442上,磁性刷上的调色剂通过在显影套筒442和光电导鼓1之间形成的显影区而从载体上分离,并在光电导鼓1的静电潜像上显影。还有可能将显影电压与交流电叠加。
显影间隙可以设定为显影剂颗粒直径的大约5倍-30倍,当显影剂的颗粒直径是50μm时,显影间隙可以设定为0.5mm-1.5mm。当显影间隙比以上宽时,难以获得期望的图像密度。
还优选刮刀间隙大致等于或者稍微大于显影间隙。光电导鼓1的鼓直径或者鼓的线速度和显影套筒442的套筒直径或者套筒线速度根据复印速度或者装置的尺寸等来确定。为了得到需要的图像密度,套筒线速度和鼓线速度的比优选1.1以上。还有可能的是在显影后的位置处安装传感器并通过由光学反射率检测调色剂附着量来控制处理条件。
<转印步骤和转印单元>
转印步骤是将可见图像转印到记录介质上的步骤并依靠转印单元来进行。转印单元大体上分为其中将静电潜像承载部件上的可见图像直接转印到记录介质上的转印单元,以及其中将可见图像首先转印到中间转印部件上然后将该可见图像二次转印到记录介质上的二次转印单元。
可见图像转印可以例如通过使用转印充电器对光电导体进行充电来进行,其可以通过转印单元来执行。在一个优选的方面,转印单元具有一次 转印单元和二次转印单元,一次转印单元将可见图像转印到中间转印部件来形成复合转印图像,二次转印单元将复合转印图像转印到记录介质上。
-中间转印部件-
对中间转印部件没有特别的限制并且可以根据目的应用从常规的转印部件中适当选择。其优选的例子包括转印带和转印辊。
中间转印部件的静摩擦系数优选是0.1-0.6,并更优选0.3-0.5。中间转印部件的体积电阻优选大于几Ω·cm并小于103Ω·cm。在几Ω·cm-103Ω·cm范围内的体积电阻可以防止中间转印部件自身带电,并且充电单元的电荷不可能残留在中间转印部件上,因此,可以防止二次转印中的转印不均匀并且在二次转印时施加转印偏压变得相对容易。
对用于中间转印部件的材料没有特别的限制并且可以根据目的应用从常规的材料中适当选择。材料的例子如下:(1)用作单层带的高杨氏模量(拉伸弹性)的材料,例如聚碳酸酯(PC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚对苯二甲酸亚烷基酯(PAT)、PC/PAT共混材料、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)和PC的共混材料、ETFE和PAT的共混材料、PC和PAT的共混材料、以及炭黑分散的热固性聚酰亚胺。这些具有高杨氏模量的单层带在成像过程中对应力的变形小并且在以下方面特别有利:在彩色图像形成过程中较不可能发生对准错误;(2)有使用具有高杨氏模量的带作为基层的双或者三层带,其中在基层的外周面周围添加表层和任选的中间层。双或者三层带能够防止由单层带的硬度引起的行式图像的缺失;以及(3)有掺入橡胶或者弹性体的具有相对低的杨氏模量的弹性带。由于其柔性,这种带在以下方面是有利的:行式图像中几乎没有中心部分不清楚的打印缺陷。此外,通过使所述带的宽度大于驱动辊或者张力辊的宽度,由此利用超出所述辊的边缘部分的弹性,可以防止带弯曲。由于不需要加强筋或者单元来防止弯曲,因此其还是成本有效的。在这些中,弹性带(3)是特别优选的。
弹性带相应于调色剂层和转印部分中具有低平滑度的记录介质的表面粗糙度而变形。换句话说,由于弹性带依照局部粗糙度而变形,并且可以获得适当的粘附性而不过度增大对调色剂层的转印压力,因此即使使用低平整度的记录介质时,也可能获得具有优异的均匀性而无字符空缺的转印图像。
对用于弹性带的树脂没有特别的限制并且可以根据目的应用来选择。其例子包括聚碳酸酯树脂、氟树脂(例如ETFE和PVDF);聚苯乙烯树脂、氯 代聚苯乙烯树脂、聚α-甲基苯乙烯树脂;苯乙烯树脂(包含苯乙烯或者苯乙烯取代基的单聚物或共聚物)例如苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-氯乙烯共聚物、苯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(例如苯乙烯-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(例如苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物和苯乙烯-甲基丙烯酸苯酯共聚物);苯乙烯-α-氯甲基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯树脂、和甲基丙烯酸丁酯树脂;丙烯酸乙酯树脂、丙烯酸丁酯树脂、改性的丙烯酸类树脂(例如有机硅改性的丙烯酸类树脂、氯乙烯树脂改性的丙烯酸类树脂和丙烯酸类氨基甲酸酯树脂);氯乙烯树脂、苯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、松香改性的马来酸树脂、酚树脂、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、聚丁二烯树脂、聚偏二氯乙烯树脂、离聚物树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、酮树脂、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、二甲苯树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚酰胺树脂和改性的聚苯醚树脂。这些树脂可以单独使用或者两种或更多种组合使用。
对用于弹性带的橡胶没有特别的限制并且可以根据目的应用适当选择。其例子包括天然橡胶、丁基橡胶、基于氟的橡胶、丙烯酰基橡胶、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、乙丙橡胶、乙烯-丙烯三元共聚物、氯丁二烯橡胶、氯代磺化聚乙烯、氯化聚乙烯、氨基甲酸酯橡胶、间规1,2-聚丁二烯、基于表氯醇的橡胶、硅橡胶、氟橡胶、聚硫醚橡胶、聚降冰片烯橡胶和氢化腈橡胶。这些橡胶可以单独使用或者两种或更多种组合使用。
对用于弹性带的弹性体没有特别的限制并且可以根据目的应用适当选择。其例子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、以及氟碳热塑性弹性体。这些弹性体可以单独使用或者两种或更多种组合使用。
对用于弹性带中以调节电阻的导电剂没有特别的限制并且可以根据目的应用适当选择。其例子包括炭黑、石墨、金属粉末例如铝和镍;导电金属氧化物例如氧化锡、氧化钛、氧化锑、氧化铟、钛酸钾、氧化锑锡(ATO)、 和氧化铟锡(ITO)。导电金属氧化物可以涂覆有绝缘细颗粒例如硫酸钡、硅酸镁和碳酸钙。
用于表面层的材料要求防止光电导体由于弹性材料而污染,并且降低转印带的表面摩擦阻力以便在改善清洁能力和二次转印性能的同时减少调色剂的粘附。表面层优选包含粘合剂树脂例如聚氨酯树脂、聚酯树脂和环氧树脂以及降低表面能并增加润滑的材料,例如,粉末或者颗粒如氟树脂、氟化合物、氟化碳、二氧化钛和碳化硅。此外,有可能使用热处理过的材料例如氟橡胶,使得在表面上形成富含氟的层并降低表面能。
对生产弹性带的方法没有特别的限制并且可以根据目的应用适当选择。其例子包括(1)离心成型,其中将材料灌注到旋转的圆柱形模具中来形成带,(2)喷涂方法,其中喷涂液体涂覆溶液来形成膜,(3)浸涂方法,其中将圆柱形模具浸渍到材料溶液中,然后取出,(4)注模法,其中将材料注射到内模和外模中,(5)一种方法,其中将化合物涂布到圆柱形模具上,并将该化合物硫化和碾磨。
对防止弹性带伸长的方法没有特别的限制并且可以根据目的应用适当选择。其例子包括(1)其中将防止伸长的材料添加到芯层中的方法和(2)其中在较不可伸长的芯层上形成橡胶层的方法。
对防止伸长的材料没有特别的限制并且可以根据目的应用适当选择。例如,天然纤维如棉和丝;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、聚氨酯纤维、聚缩醛纤维、聚氟乙烯纤维、和酚纤维;无机纤维例如碳纤维、玻璃纤维和硼纤维;金属纤维例如铁纤维和铜纤维;并且可以优选使用织物或丝线形式的材料。
对形成芯层的方法没有特别的限制并且可以根据目的应用适当选择。其例子包括(1)其中将编织成圆柱形状的织物置于模具等上,并在其上形成涂层的方法,(2)其中将编织成圆柱形状的织物浸入液体橡胶等中以在芯层的一面或两面上形成涂层的方法,以及(3)其中将丝线以任意螺距螺旋缠绕在模具等周围,然后在其上形成涂层的方法。
当涂层变厚时,所述表面的伸缩变得更显著并且表面层易于破裂,导致明显的图像伸缩,因此,过大的厚度例如1mm以上是不期望的。
转印单元,即一次转印单元和二次转印单元,优选至少具有转印体,其 配置成充电以使静电潜像承载部件上形成的可见图像分离并将该可见图像转印到记录介质上。可以使用一个转印体或者两个转印体。转印体的例子包括利用电晕放电的电晕转印器、转印带、转印辊、压力转印辊和粘附转印体。
典型的记录介质是普通纸,对其没有特别的限制并且可以适当选择,只要能够接收显影之后的转印的、未定影图像;还可以使用OHP用PET基材。
-用于串联成像装置的转印单元-
串联成像装置至少具有布置为多个的成像元件,包括静电潜像承载部件、充电单元、显影单元和转印单元。串联成像装置可以高速形成全色图像因为它具有黄色、品红色、青色和黑色四个成像元件,通过四个成像元件平行形成各可见图像并彼此叠加在记录介质或者中间转印部件上。
有两种类型的串联成像装置:(1)直接转印型和(2)间接转印型:在(1)直接转印型中,将在各光电导体1上形成的可见图像依次通过转印单元2转印到记录介质S上,该记录介质S的表面传送以通过转印位置,该转印位置面对着构成多个成像元件的各光电导体1,如图7所示;在(2)间接转印型中,在多个成像元件的各光电导体1上的可见图像临时通过一次转印单元2依次转印到中间转印部件4的表面上,然后在中间转印部件4上的全部图像一起通过二次转印单元5同时转印到记录介质S,如图8所示。注意在图8中,作为二次转印单元,使用转印传送带,但是它可以是辊形的。
与间接转印型(2)相比,直接转印型(1)具有在记录介质的传送方向上尺寸增大的缺点,因为供纸单元6必须放置在其中排列有光电导体1的串联成像部分T的上侧,而定影单元7必须放置在该装置的下侧。相反的,间接转印型(2)的优点在于可以相对自由的设置二次转印位置,并且供纸单元6和定影单元7可以和串联成像部分T放置在一起,使得有可能缩小尺寸。
为了避免在直接转印型(1)的记录介质的传送方向上尺寸增大,定影单元7必须靠近串联成像部分T放置。但是,不可能将定影单元7以给予记录介质S足够的弯曲空间的方式来放置,并且定影单元7可能易于影响上侧的图像形成,这是由于记录介质S的前端接近定影单元7时所产生的冲击(这在使用厚片时变得明显),或者由于记录介质经过定影单元7时的传送速度与记录介质通过转印-传送带传送时的传送速度的差异。相反,间接转印型允许定影单元7以给予记录介质S足够的弯曲空间的方式来放置,并且定影单元7几乎不影响图像形成。
由于以上原因,近来尤其令人感兴趣的是间接转印型串联成像装置。如图8所示的这种类型的彩色成像装置,在一次转印之后,通过光电导体清洁单元8除去残留在光电导体1上的残余调色剂来清洁光电导体1的表面,为下一次成像作好准备。还可以在二次转印之后,通过中间转印部件清洁单元9除去残留在中间转印部件4上的残余调色剂来清洁中间转印部件4的表面,为下一次成像作好准备。
<定影步骤和定影单元>
定影步骤是使用定影单元将转印的可见图像定影到记录介质上的步骤。
对定影单元没有特别的限制并且可以根据目的应用适当选择,但是,优选使用具有定影部件和加热该定影部件的热源的定影装置。
对定影部件没有特别的限制并且可以根据目的应用适当选择,只要它们可以彼此接触形成压区。
定影部件的例子包括环形带和辊的组合,以及辊和辊的组合。考虑到缩短加热时间和节能,优选使用环形带和辊或感应加热的组合,其中转印图像从定影部件的表面加热。
定影部件示例性的是常规的加热和加压单元,即加热单元和加压单元的组合。对于所述加热和加压单元,在环形带和辊组合的情况下,示例性的是加热辊、加压辊和环形带的组合,在辊和辊组合的情况下,示例性的是加热辊和加压辊的组合。
在其中定影部件是环形带的情况下,优选的,该环形带由具有小的热容的材料制成,并包括其中例如在基体上设置防反印层的材料。形成基体的材料包括,例如,镍和聚酰亚胺。形成防反印层的材料包括,例如,硅橡胶和基于氟的树脂。
在其中定影部件是辊的情况下,优选的,该辊的金属芯棒由非弹性部件制成,以防止由于高压而引起的变形或者偏转。对这些非弹性部件没有特别的限制并可以根据目的适当选择。例如,该非弹性部件优选包括高热导率材料例如铝、铁、不锈钢和黄铜。而且,所述辊优选在其表面上覆盖有防反印层。形成该防反印层的材料可以根据目的适当选择而没有特别的限制,并优选包括,例如,RTV硅橡胶、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚(PFA)和聚四氟乙烯(PTFE)。
在定影步骤中,调色剂图像转印到记录介质上,具有图像的记录介质可 以通过压区,由此将图像定影在记录介质上或者可以将图像转印并同时定影在压区。
此外,定影步骤可以在每次转印到记录介质上时针对每种颜色的调色剂进行或者可以在其中全部颜色的调色剂已叠加的状态下,针对全部彩色调色剂图像一起进行。
压区是通过使至少两个定影部件彼此接触而形成的。
压区压力可以根据目的适当选择而没有特别的限制;优选的,该压力是5N/cm2以上,更优选是7N/cm2-100N/cm2,进一步更优选10N/cm2-60N/cm2。当压区压力过高时,辊的耐久性会降低。相反,当压区压力低于5N/cm2时,它会产生不足的抗反印性能。
调色剂的定影温度,即通过加热单元加热的定影部件的表面温度,可以根据目的适当选择;优选的,该温度是120℃-170℃,并更优选120℃-160℃。当定影温度低于120℃时,其会产生不足的定影性能,当高于170℃时,其在节能方面是不期望的。
定影单元大体上分为(1)内部加热模式,即定影单元装有辊和带中的至少一种,加热能量供应到不和调色剂接触的表面,并且对转印到记录介质上的图像进行加热和加压,由此定影图像,和(2)外部加热模式,即定影单元装有辊和带中的至少一种,加热能量供应到和调色剂接触的表面,并且对转印到记录介质上的图像进行加热和加压,由此定影图像。还可能使用它们的组合。
对于(1)采用内部加热模式的定影单元,例如,定影部件自身可以在其中装有加热单元。该加热单元的例子是加热器和卤素灯。
-采取外部加热模式的定影单元-
对于(2)采用外部加热模式的定影单元,例如,优选的一方面是其中定影部件的一个或多个表面的至少部分用加热单元加热。对加热单元没有特别的限制并可以根据目的应用适当选择。其例子包括电磁感应加热单元。
对电磁感应加热单元没有特别的限制并可以根据目的应用适当选择。但是,电磁感应加热单元优选具有磁场发生单元和热发生单元,该热发生单元通过电磁感应而产生热。
电磁感应加热单元可以优选由以下部分构成:放置成接近定影部件例如加热辊的感应线圈,其上形成感应线圈的屏蔽层,以及在与其上形成感应线圈的屏蔽层的表面相对的表面上形成的绝缘层。加热辊优选是磁性材料或者 加热管。
优选的是感应线圈放置成围绕加热辊的半圆柱体,该半圆柱体位于其中加热辊和定影部件彼此接触的位置的相对侧。
-采用内部加热模式的定影单元-
图9示意性地显示了采用内部加热模式的带型定影单元。示于图9中的带型定影单元510装有加热辊511、定影辊512、定影带513和加压辊514。
定影带513跨在可旋转的位于其内部的加热辊511和定影辊512上,并通过加热辊511加热到预定的温度。加热辊511在其内部引入有热源515并且配置成能够通过安装在附近的温度传感器517控制温度。定影辊512可旋转的位于定影带513内部,同时和定影带513的内表面接触。加压辊514可旋转的位于定影带513外部,同时和定影带513的外表面接触,以与定影辊512压接。定影带513的表面硬度低于加压辊514的表面硬度,在形成于定影辊512和加压辊514之间的压区N处,在记录介质S的导入端和排出端之间的中间区域位于比记录介质S的导入端和排出端更接近定影辊512。
在图9所示的带型定影单元510中,首先,将其上形成有待定影的调色剂图像T的记录介质S传输到加热辊511,形成于记录介质S上的调色剂图像T通过加热辊511加热到熔融态,并且定影带513已经通过加热辊511中所引入的活化热源515的作用加热到预定温度,保持这种状态,将记录介质S插入定影辊512和加压辊514之间形成的压区N中,然后使记录介质S和定影带513的表面接触,该定影带513与定影辊512和加压辊514的旋转同步旋转并且在经过压区N时压接,由此将调色剂图像T定影到记录介质S上。
接着,其上定影有调色剂图像的记录介质S通过定影辊512和加压辊514之间并与定影带513分离,传输到盘中(未示出)。此时,记录介质S朝着加压辊514的一侧排出,因此防止记录介质缠绕在定影带513周围,该定影带513将用清洁辊516进行清洁。
图10所示的热辊定影装置515装有加热辊520作为上述定影部件,以及放置成与加热辊520接触的加压辊530。
加热辊520由中空的金属圆筒521形成,其表面上涂覆有防反印层522,并且其内部具有加热灯523。加压辊530由金属圆筒531形成,其表面上涂覆有防反印层532。在加压辊530中,金属圆筒531可以形成为中空形状, 并且其内部可以具有加热灯533。
加热辊520和加压辊530通过弹簧(未示出)施加偏压,使得以彼此接触的状态可旋转地设置,由此形成压区N。加热辊520中防反印层522的表面硬度低于加压辊530中防反印层532的表面硬度,并且在形成于加热辊520和加压辊530之间的压区N处,记录介质S的导入端和排出端之间的中间区域位于比记录介质S的导入端和排出端更接近加热辊520。
在图10所示的热辊定影装置515中,首先,将其上形成有待定影的调色剂图像T的记录介质S传输到加热辊520和加压辊530之间形成的压区N处,形成于记录介质S上的调色剂图像T通过加热辊520加热到熔融态,加热辊520已经通过加热辊520中所引入的活化加热灯523的作用加热到预定温度,并且同时,记录介质S通过加压辊530的压力而压接,由此将调色剂图像T定影到记录介质S上。
接着,其上定影有调色剂图像的记录介质S通过定影辊520和加压辊530之间并传输到盘中(未示出)。此时,记录介质S朝着加压辊530的一侧排出,因此防止记录介质S缠绕在加热辊520周围,加热辊520将用清洁辊(未示出)进行清洁。
-采用外部加热模式的定影单元-
图11显示了电磁感应加热型定影装置570作为采用外部加热模式的定影单元的例子。该电磁感应加热型定影装置570装有加热辊566、定影辊580、定影带567、加压辊590和电磁感应加热单元560。
定影带567跨在可旋转地位于其中的加热辊566和定影辊580上,并用加热辊566加热到预定温度。
加热辊566具有中空的圆筒形磁性金属部件,其由,例如,铁、钴、镍或其合金组成,其形成为,例如,具有20mm-40mm的外径和0.3mm-1.0mm的壁厚,并构造成具有低的热容以允许快速升温。
定影辊580具有由金属例如不锈钢构成的金属芯棒581,其表面涂覆有由具有耐热性的硅橡胶形成为实心或发泡状态而制备的弹性层582,并且其可旋转的位于定影带567内部,同时和定影带567的内表面相接触。定影辊580被设计成具有大约20mm-40mm的外径,这大于加热辊566的外径,以通过从加压辊590向外加压,在加压辊590和定影辊580之间形成具有预定宽度的压区N。弹性层582具有大约4mm-6mm的壁厚,使得加热辊566的 热容小于定影辊580的热容,从而允许缩短加热辊566的加热时间。
加压辊590具有由高热导率的金属圆筒部件,例如铜和铝构成的金属芯棒591,其表面涂覆有具有高耐热性和高调色剂脱模性能的弹性层592,并且加压辊590可旋转的位于定影带567的外部,使得定影辊580和定影带567的外表面压接。除了上述金属,SUS也可以用于金属芯棒591。
在加热辊566附近、加热辊566的轴向上设置电磁感应加热单元560。电磁感应加热单元560具有用作磁场发生单元的励磁线圈561和周围缠绕有该励磁线圈561的线圈导板562。线圈导板562形成为半圆柱形状并位于加热辊566外表面附近,励磁线圈561通过在加热辊566的轴向上将长的励磁线圈线交替缠绕在线圈导板562周围而形成。励磁线圈561和驱动电源(未示出)相连接,其中振荡电路的频率是可变的。在励磁线圈561径向向外处、励磁线圈561附近设置由铁磁性材料例如铁素体构成的半圆柱形励磁线圈芯563,并且该励磁线圈芯563固定到励磁线圈芯支持部件564。
在图11所示的电磁感应加热型图像定影装置570中,一旦电磁感应加热单元560的励磁线圈561通电,就会在电磁感应加热单元560的周围形成交变磁场,由此通过过电流的激励作用均匀并有效的预热到达励磁线圈561附近或被励磁线圈561包围的加热辊566。将具有待定影的调色剂图像T的记录介质S转印到形成于定影辊580和加压辊590之间的压区N。加热辊566依靠电磁感应加热单元560加热到预定温度。定影带567依靠加热辊566在和加热辊566相接触的区域W1加热。在记录介质S上的调色剂图像T通过定影带567加热到熔融态。在该条件下,将记录介质S插入到形成于定影辊580和加压辊590之间的压区N。然后记录介质S和定影带567的表面接触,定影带567与定影辊580和加压辊590的旋转同步旋转,由此将调色剂图像T定影到记录介质S上。
接着,其上定影有调色剂图像T的记录介质S通过定影辊580和加压辊590之间,与定影带567分离,并传输到盘中(未示出)。在该过程中,记录介质S朝着加压辊590的一侧排出,因此防止记录介质S缠绕在定影带567周围,定影带567将用清洁辊(未示出)进行清洁。
图12所示的电磁型辊定影装置525是装有定影辊520、加压辊530和电磁感应热源540的定影单元,所述定影辊520作为定影部件,所述加压辊530位于与定影辊520相接触,所述电磁感应热源540用于外部加热定影辊 520和加压辊530。
定影辊520具有金属芯棒521,其表面涂覆有依次形成的绝热弹性层522、发热层523和脱模层524。加压辊530具有金属芯棒531,其表面涂覆有依次形成的绝热弹性层532、发热层533和脱模层534。脱模层524和534由四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚(PFA)形成。
定影辊520和加压辊530通过弹簧(未示出)施加偏压,使得以彼此接触的状态可旋转的设置,由此形成压区N。
电磁感应热源540分别布置在定影辊520和加压辊530附近以通过电磁感应加热发热层523和533。
在图12所示的定影单元中,定影辊520和加压辊530通过电磁感应热源540均匀和有效的预热。由于辊的组合,在压区N可容易的实现二维高压。
<清洁步骤和清洁单元>
清洁步骤是除去残留在静电潜像承载部件上的残余调色剂的步骤并优选通过清洁单元来进行。
在显影单元具有和光电导体的表面相接触的显影剂承载部件,并且使光电导体上形成的静电潜像显影且收集残留在光电导体上的残余调色剂的情况中,清洁可以无清洁的方式不使用清洁单元而进行。
对清洁单元没有特别的限制并且可以从常规的清洁器中适当选择,只要能够除去残留在静电潜像承载部件上的残余调色剂。其例子包括磁性刷清洁器、静电刷清洁器、磁性辊清洁器、刮刀清洁器、刷清洁器和网清洁器。在这些中,考虑到更高的调色剂除去能力,小型尺寸和更低的成本,特别优选清洁刮刀。
用于清洁橡胶刮刀的橡胶材料可以是氨基甲酸酯橡胶、硅橡胶、氟化橡胶、氯丁二烯橡胶和丁二烯橡胶。在这些橡胶中,特别优选氨基甲酸酯橡胶。
图13是说明清洁刮刀613和光电导体之间的接触部分615周围邻近处的放大图。清洁刮刀613具有调色剂粘连表面617,该表面与光电导鼓1的表面形成间隔S,该间隔S从接触部分615朝向静电潜像承载部件的旋转方向的上游变宽。在该实施方案中,调色剂粘连表面617从接触部分615朝向光电导鼓1的旋转方向的上游延伸,使得在间隔S中形成锐角。
如图13所示,在调色剂粘连表面617上设置涂层部分618,作为具有比清洁刮刀613更高的摩擦系数的更高摩擦部分。涂层618由具有比清洁刮刀 613更高的摩擦系数的材料形成。这样的高摩擦材料示例性的是类金刚石碳(DLC),但不限于此。涂层部分618设置在调色剂粘连表面617上,使得不和光电导鼓1的表面接触。
注意省略了清洁单元的图,但是其装有调色剂收集刮刀和调色剂收集旋管,所述调色剂收集刮刀收集通过清洁刮刀所刮擦的残余调色剂,并且所述调色剂收集旋管传送由调色剂收集刮刀所收集的残余调色剂。
-无清洁的成像装置-
图14是示意性地显示无清洁的成像装置的示意图,其中显影单元还用作清洁单元。
在图14中,无清洁的成像装置装有作为静电潜像承载部件的光电导鼓1、作为接触充电单元的刷充电器620、作为曝光单元的曝光装置603、作为显影装置的显影装置604、供纸盒640和辊转印单元650。图中,P表示记录介质。
在该无清洁的成像装置中,残留在光电导鼓1表面上的未转印调色剂通过光电导鼓1的连续旋转移到接触充电器620与光电导鼓1相接触的位置,并且临时收集到与光电导鼓1相接触的刷充电部件621的磁性刷部分(未示出),所收集的调色剂再次排出到光电导鼓1的表面并最终通过显影剂承载部件631与显影剂一起收集到显影装置604中,以再次用在光电导鼓1的表面上进行下次成像。
表述“显影单元604还用作清洁单元”表示这样一种方法,其中转印后残留在光电导鼓1上的少量残余调色剂通过显影偏压(施加到显影剂承载部件631的直流电压和光电导鼓1的表面电位的电势差)来收集。
在这种其中显影单元还用作清洁单元的成像装置中,残余调色剂收集到显影单元604中并再次用于随后的成像过程中,因此,可以达到如消除调色剂浪费,免维护和无清洁器系统这样的效果,因此导致更高的空间效率和显著的成像装置小型化。
<其它步骤和其它元件>
电荷消除步骤是向静电潜像承载部件施加放电偏压以使其放电的步骤并且可以优选通过电荷消除单元来进行。
对电荷消除单元没有特别的限制并可以从常规的电荷消除装置中适当选择,只要能够向静电潜像承载部件施加放电偏压。其优选的例子是放电灯。
回收步骤是将清洁步骤中除去的电子照相调色剂回收到显影单元中的步骤并可以优选的通过回收单元来进行。对回收单元没有特别的限制,其例子是常规的传送单元。
控制步骤是控制上述各步骤的步骤并可以优选的通过控制单元来进行。
对控制单元没有特别的限制并可以根据目的应用适当选择,只要能够控制各单元的运转。其例子包括例如程序器和计算机的装置。
-成像装置和成像方法-
下文中,将参考图15描述使用成像装置的本发明成像方法的一个实施方案。图15中所示的成像装置100装有作为静电潜像承载部件的光电导鼓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、作为清洁单元的清洁刮刀60和作为电荷消除单元的电荷消除灯70。
中间转印部件50是一种环形带,并设计成跨在置于其内部的三个辊子51上,并能够依靠这三个辊子51在图中箭头所示的方向上旋转。该三个辊子51中的一个或多个还充当转印偏压辊,其能够向中间转印部件50施加特定的转印偏压或者一次转印偏压。清洁刮刀90与中间转印部件50相邻设置。设置有作为转印单元的转印辊80,其能够在面对中间转印部件50的位置处施加转印偏压,以便将可见图像(调色剂图像)二次转印到记录介质95上。此外,在中间转印部件50的外周设置有电晕充电器58,用于将电荷施加到转印至中间转印介质50上的调色剂图像。电晕充电器58置于中间转印部件50旋转方向上、光电导体10与中间转印介质50的接触区域和中间转印部件50与记录介质95的接触区域之间。
显影装置40包含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,显影单元置于显影带41周围。黑色显影单元45K装有显影剂容器42K、显影剂供给辊43K和显影辊44K。黄色显影单元45Y装有显影剂容器42Y、显影剂供给辊43Y和显影辊44Y。品红色显影单元45M装有显影剂容器42M、显影剂供给辊43M和显影辊44M。青色显影单元45C装有显影剂容器42C、显影剂供给辊43C和显影辊44C。显影带41是环形带,其跨在多个带辊上以便能旋转。一部分显影带41和光电导体10相接触。
在图15所示的成像装置100中,光电导鼓10通过充电辊20均匀带电。 光电导鼓10通过曝光装置(未示出)以成像方式曝露于光30以形成静电潜像。对光电导鼓10上形成的静电潜像提供来自显影装置40的调色剂,以形成可见图像。将该可见图像通过由辊51施加的偏压电压一次转印到中间转印部件50(一次转印),并进一步转印到记录介质95(二次转印)。以这种方式将转印图像形成于记录介质95上。随后,用清洁刮刀60除去残留在光电导鼓10上的残余调色剂,并在临时偏压下用电荷消除灯70消除残留在光电导鼓10上的电荷。
接下来,将参考图16解释使用成像装置的本发明成像方法的另一实施方案。图16所示的成像装置100具有与图15所示的成像装置100相同的构造和工作实施情况,除了该成像装置100未装有作为显影剂承载部件的显影带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布置在光电导鼓10的外围周围。图16中的与图15中相同的元件用图15中相同的附图标记来表示。
-串联成像装置和成像方法-
将参考图17描述使用成像装置的本发明成像方法的又一实施方案。图17所示的成像装置100是串联彩色成像装置。串联成像装置100装有复印机主体150、供纸台200、扫描仪300和自动供稿器(ADF)400。
复印机主体150在其中心具有环形带中间转印部件50。中间转印部件50跨在支持辊14、15和16上,以便能在图17中的顺时针方向上旋转。在支持辊15的邻近设置有中间转印部件清洁单元17,其用于除去残留在中间转印部件上的残余调色剂。在跨在支持辊14、15的中间转印部件50的表面上,布置有黄色、青色、品红色和黑色的四色成像单元18,构成串联显影单元120。曝光装置21布置在串联显影单元120的邻近。二次转印单元22布置在中间转印部件50与串联显影单元120相对的一侧。二次转印单元22具有作为环形带的二次转印带24,其跨在一对辊子23上。使二次转印带24上传送的记录介质和中间转印部件50相接触。图像定影装置25布置在二次转印单元22的邻近。
在二次转印单元22和图像定影装置25的邻近,放置有纸张换向器28。纸张换向器28翻转转印纸张以在记录介质的两面上形成图像。
接下来,将描述使用串联显影单元120的全色成像(彩色复印)。首先,将源文件放在自动供稿器400的文件台130上。或者,打开自动供稿器400, 将源文件放在扫描仪300的接触玻璃32上,并关闭自动供稿器400。
当按下启动开关(未示出)时,放在自动供稿器400上的源文件被移到接触玻璃32上,然后驱动扫描仪以运行第一和第二滑架33和34。在其中源文件开始就放在接触玻璃32上的情况中,在按下启动开关后扫描仪300立即驱动。光通过第一滑架33从光源施加到文件上,并且从文件反射的光通过第二滑架34的镜子再次反射。反射光通过成像透镜35,并且读出传感器36接收该光。通过这种方式,扫描彩色文件(彩色图像),产生黑色、黄色、品红色和青色4种颜色信息。
将各张黑色、黄色、品红色和青色的颜色信息传输到串联显影单元120的成像单元18(黑色成像单元、黄色成像单元、品红色成像单元或者青色成像单元),在成像单元18中形成每个颜色的调色剂图像。如图18所示,串联显影单元120的每个成像单元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)均装有静电潜像承载部件10(黑色静电潜像承载部件10K、黄色静电潜像承载部件10Y、品红色静电潜像承载部件10M或者青色静电潜像承载部件10C);用于对每个静电潜像承载部件10的表面均匀充电的充电器160;曝光装置,其基于对应的每个颜色的图像信息将每个静电潜像承载部件10的表面以成像方式暴露于光(图18用“L”表示)以在每个静电潜像承载部件10上形成对应于彩色图像的静电潜像;显影装置61,其使用对应颜色的调色剂(黑色调色剂、黄色调色剂、品红色调色剂或者青色调色剂)使静电潜像显影以形成每个颜色的调色剂图像;转印充电器62,其用于将每个颜色的调色剂图像转印到中间转印部件50;清洁装置63;和电荷消除装置64。因此,可以基于每种颜色的图像信息形成不同颜色的图像(黑色图像、黄色图像、品红色图像和青色图像)。将由此形成的每种颜色的图像,即形成于黑色静电潜像承载部件10K上的黑色调色剂图像、形成于黄色静电潜像承载部件10Y上的黄色调色剂图像、形成于品红色静电潜像承载部件10M上的品红色调色剂图像和形成于青色静电潜像承载部件10C上的青色调色剂图像顺序转印到中间转印部件50上(一次转印),该中间转印部件50通过支持辊14、15和16的旋转而旋转。这些黑色、黄色、品红色和青色的调色剂图像在中间转印部件50上叠加,由此形成复合彩色图像(彩色转印图像)。
同时,供纸台200的一个供纸辊142选择性旋转,从而将记录介质的各 纸张从纸库143内的多个供纸盒144的一个中排出并通过分离辊145逐一分离。随后,将纸张送入供纸通道146,通过传送辊147传送到复印机主体150内的供纸通道148中,并碰到阻挡辊49而停止。或者,旋转供纸辊142中的一个以排出放置在手动供纸盘54上的记录介质。然后将该纸张通过分离辊145逐一分离,并将纸张送入手动供纸通道53,类似的,其碰到阻挡辊49而停止。阻挡辊49通常接地,但是它也可以在施加偏压的情况下使用以除去记录介质上的纸屑。阻挡辊49与中间转印部件50上的复合彩色图像的移动同步旋转以将记录介质的纸张送到中间转印部件50和二次转印单元22之间,并且通过二次转印单元22将复合彩色图像转印到该纸张上(二次转印)。由此在纸张上形成彩色图像。在图像转印之后,残留在中间转印部件50上的残余调色剂通过中间转印部件清洁装置17而除去。
其上形成有转印彩色图像的记录介质的纸张通过二次转印单元22送到图像定影装置25中,其中复合彩色图像(彩色转印图像)通过热和压力而定影在纸张(记录介质)上。随后,纸张通过开关闸刀55的作用改变它的方向,通过排出辊56排出,并堆叠在输出盘57上。或者,纸张通过开关闸刀55的作用改变它的方向,通过纸张换向器28翻转,并转回到图像转印部分以在其另一面上记录另一图像。该两面都载有图像的纸张然后通过排出辊56排出,并堆叠在输出盘57上。
<调色剂容器>
用在本发明中的调色剂容器在它的容器中容纳本发明的调色剂或者显影剂。
对该容器没有特别的限制并且可以从常规的容器中适当选择。其优选的例子是具有调色剂容器主体和帽盖的容器。
对调色剂容器主体的尺寸、形状、结构、材料等没有特别的限制并可以根据目的应用适当选择。例如,所述形状优选是圆柱形。特别优选的是在内表面上形成旋脊,由此当旋转时内容物或者调色剂朝着排出口移动,螺旋部分部分或者完全的用作波纹管。
对调色剂容器主体的材料没有特别的限制并优选提供空间精确性。例如,优选示例性的有树脂。在树脂中,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、聚碳酸酯树脂、ABS树脂、聚缩醛树脂。
该调色剂容器易于储存和运输且便利,并且通过可拆卸的安装于本发明的处理盒和成像装置而用于其中来供给调色剂。
(处理盒)
本发明的处理盒至少具有在其表面上承载静电潜像的静电潜像承载部件和显影单元,该显影单元配置成使用调色剂使承载在静电潜像承载部件表面上的静电潜像显影以形成可见图像,所述处理盒进一步具有根据需要适当选择的其它单元例如充电单元、曝光单元、转印单元、清洁单元和电荷消除单元。
对于调色剂,使用本发明的调色剂。
显影单元至少具有容纳调色剂或者显影剂的显影剂容器以及承载和传送容纳在显影剂容器中的调色剂或者显影剂的显影剂承载部件,并且可以进一步具有层厚度控制部件,该控制部件用于控制由显影剂承载部件承载的调色剂层的厚度。具体而言,可以优选使用单组分显影单元和双组分显影剂单元中的任一个,这些显影单元已经在上文的成像装置和成像方法部分中进行了描述。
充电单元、曝光单元、转印单元、清洁单元和电荷消除单元可以从与上述用于成像装置的单元相似的单元中适当选择。
所述处理盒可拆卸的设置于不同类型的电子照相成像装置、传真机和打印机中,并特别优选为可拆卸的安装在本发明的成像装置中。
如图19所示,所述处理盒结合有,例如,静电潜像承载部件101、充电单元102、显影单元104、转印单元108和清洁单元107,并进一步根据需要具有其它单元。在图19中,附图标记103表示来自曝光单元的光照射,附图标记105表示记录介质。
将对使用如图19所示的处理盒的成像过程进行解释。通过使用充电单元102进行充电并使用来自曝光单元(未示出)的光103进行曝光,在静电潜像承载部件101的表面上形成对应于曝光图像的静电潜像,该静电潜像承载部件101在箭头所示的方向上旋转。静电潜像通过显影单元104显影,然后通过转印单元108将所得到的调色剂图像转印到记录介质105上,然后打印出来。在图像转印之后,光电导体的表面通过清洁单元107清洁并进一步通过放电单元(未示出)放电,再次重复上面的操作。
由于本发明的成像装置、成像方法和处理盒分别使用本发明的调色剂, 因此它们能够分别长期形成极高质量的图像,而没有辨认出色调的变化,也没有观察到异常图像例如图像密度的降低和背景污染。
本发明可以解决常规问题并可以提供调色剂,该调色剂在低温定影性能、抗反印性能、储存稳定性、机械强度、对显影装置的防污性能、对静电潜像承载部件和载体的抗调色剂成膜性、以及粉碎性各方面均优异并且能够长期形成高质量图像。本发明还可以提供成像装置、成像方法和处理盒,它们中的每一个均使用本发明的调色剂并能够长期形成极高质量的图像,而没有辨认出色调的变化,也没有观察到异常图像例如图像密度的降低和背景污染。
实施例
在下文中,将参考以下若干实施例进一步详细描述本发明,但是,本发明不限于所公开的实施例。
在下面的实施例和对比例中,“树脂的软化点”、“松香的软化点”、“树脂和松香的玻璃化转变温度(Tg)”、“树脂和松香的酸值”以及“调色剂的重均颗粒直径”如下进行测量。
<树脂软化点的测量>
使用FLOWTESTER(CFT-500D,由Shimazu Corporation制造),以6℃/min的升温速率在施加1.96MPa的负载下加热1g的试样树脂,通过活塞将其从具有1mm直径和1mm长度的喷嘴中挤出,将FLOWTESTER的活塞下降量对温度作图。将一半试样流出时的温度定义为树脂试样的软化点。
<松香软化点的测量>
(1)试样的制备
将10克松香在加热板上于170℃下熔融2小时。随后,将松香在25℃温度和50%相对湿度条件下于敞开状态自然冷却1小时并用咖啡磨(NATIONAL MK-61M, 由Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd.制造)粉碎10秒,由此制备松香试样。
(2)测量
使用FLOWTESTER(CFT-500D,由Shimazu Corporation制造),以6℃/min的升温速率在施加1.96Mpa的负载下加热1g试样树脂,通过活塞将其从具有1mm直径和1mm长度的喷嘴中挤出,将FLOWTESTER的活塞下降 量对温度作图。将一半试样流出时的温度定义为树脂试样的软化点。
<树脂和松香玻璃化转变温度的测量>
使用差示扫描量热计(DSC210,由Seiko Instruments Inc.制造),将0.01g-0.02g的称重试样放在铝盘上,将试样的温度升高到200℃,然后以10℃/min的降温速率从200℃冷却到0℃。当冷却试样的温度以10℃/min的升温速率再次升高时,低于最大吸热峰温度的温度基线的延长线与表示从峰的起始点到峰顶的最大斜率的切线之间的交点处的温度定义为试样的玻璃化转变温度。
<树脂和松香的酸值测量>
树脂和松香的酸值根据JIS K0070中所述的方法测量。但是,仅仅对于测量中所使用的溶剂,使用丙酮和甲苯的混合溶剂(丙酮∶甲苯=1.1(体积比))代替JIS K0077中所限定的乙醇和醚的混合溶剂。
<调色剂的重均颗粒直径>
调色剂的重均颗粒直径(D4)使用具有100μm孔径的粒度测量装置(“MULTISIZER III”,由Beckman Coulter Inc.制造)测量,测量数据使用分析软件(BECKMAN COULTER MULTISIZER 3 Ver.3.51)分析。具体而言,在100mL的玻璃烧杯中,加入0.5mL的10质量%表面活性剂(苯磺酸盐,NEOGEN SC-A,由DAI-ICHI KOGYO SEIYAKU CO.,LTD.制造)和0.5g的各调色剂并使用微刮勺进行混合。接下来,向其中加入80mL的离子交换水。将得到的分散液在超声分散装置(W-113MK-II,由HONDA ELECTRONICS制造)中分散10分钟。对该分散液使用MULTISIZER III进行重均颗粒直径的测量并使用ISOTON III(由Beckman Coulter Inc.制造)作为测量用稀释剂。在测量中,调色剂试样分散液逐滴加入,使得装置所示的浓度为8质量%±2质量%。在该测量方法中,从颗粒直径的测量再现性的观点看,重要的是将浓度控制在8质量%±2质量%的范围内。在该浓度范围内,有可能避免测量误差。
对于测量中所使用的通道,使用下面13个通道:2.00μm或更大并小于2.52μm;2.52μm或更高并小于3.17μm;3.17μm或更高并小于4.00μm;4.00μm或更高并小于5.04μm;5.04μm或更高并小于6.35μm;6.35μm或更高并小于8.00μm;8.00μm或更高并小于10.08μm;10.08μm或更高并小于12.70μm;12.70μm或更高并小于16.00μm;16.00μm或更高并小于20.20μm;20.20μm 或更高并小于25.40μm;25.40μm或更高并小于32.00μm;以及32.00μm或更高并小于40.30μm。因此,拟用具有2.00μm或更高并小于40.30μm的颗粒直径的颗粒进行测量。
在测量各调色剂的重量后,计算重量分布。各调色剂的重均颗粒直径(D4)基于该重量分布来确定。
(合成实施例1)
-松香的精制-
在2000mL装有分馏柱、回流冷凝器和接收器的蒸馏烧瓶中,加入1000g妥尔松香并在1kPa的减压下蒸馏,提取195℃-250℃温度范围内得到的馏分作为主馏分。下文中,用在精制中的妥尔松香称为“未精制松香”,作为主馏分的提取松香称为“精制松香”。
在咖啡磨(NATIONAL MK-61M,由Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd.制造)中,将20g的各松香破碎5秒钟,通过孔径为1mm的筛子过滤,称取0.5g的过滤松香,放到顶空小瓶(20mL)中。取样顶空气体,精制松香中的杂质通过如下的顶空GC-MS方法来分析。表1示出了结果。
<顶空GC-MS方法中使用的测量条件>
A.顶空取样器(HP7694,Agilent Inc.提供)
·试样温度:200℃
·循环温度:200℃
·传输线温度:200℃
·试样热平衡时间:30min
·进入小瓶的加压气体:氦(He)
·小瓶加压时间:0.3min
·循环充填时间:0.03min
·循环平衡时间:0.3min
·注入时间:1min
B.GC(气相色谱法)(HP6890,Agilent Inc.提供)
·分析柱:DB-1(60m-320μm-5μm)
·载体:氦(He)
·流速:1mL/min
·入口温度:210℃
·柱头压力:34.2kPa
·注入模式:分流
·分流比:10∶1
·炉温条件:45℃(3min)-10℃/min-280℃(15min)C.MS(质量分析方法(HP5973,Agilent Inc.提供)
·离子化方法:EI(电离)方法
·界面温度:280℃
·离子源温度:230℃
·四极温度:150℃
·检测模式:扫描29m/s-350m/s
表1
己酸 | 戊酸 | 苯甲醛 | 正己醇 | 2-戊基呋喃 | 软化点 (℃) | 酸值 (mgKOH/g) | |
精制松香 | 0.6×107 | 0.4×107 | 0.4×107 | 1.6×107 | 1.9×107 | 75.0 | 167 |
(合成实施例2)
-聚酯树脂的合成1-
将表2和3所示的用于树脂H1-H3、H5和H8的醇组分、对苯二甲酸以及酯化催化剂倒入5L装有氮气入口管、排水管、精馏柱、搅拌器和热电偶的四颈烧瓶中,使所述组分在氮气氛下于230℃进行缩聚反应15小时,然后在230℃、8.0kPa压力下进一步反应1小时。在反应物冷却到180℃后,向其中加入1,2,4-苯三酸酐,将反应混合物的温度在3小时内升高到210℃。该反应混合物在常压(101.3kPa)下反应10小时,然后在210℃、20kPa的压力下进一步反应直至达到期望的软化点,由此合成各聚酯树脂(树脂H1-H3、H5和H8)。
(合成实施例3)
-聚酯树脂的合成2-
将表2、3和4所示的用于树脂H4、H6、H7和L4的醇组分、对苯二甲酸和酯化催化剂倒入5L装有氮气入口管、排水管、搅拌器和热电偶的四颈 烧瓶中,使所述组分在氮气氛下于230℃进行缩聚反应15小时,然后在230℃、8.0kPa的压力下进一步反应1小时。在反应物冷却到180℃后,向其中加入精制松香,使反应混合物在200℃反应15小时。在反应物冷却到180℃后,向其中加入衣康酸酐,使反应混合物在200℃反应8小时。将反应物冷却到180℃,然后向其中加入1,2,4-苯三酸酐,将反应混合物的温度在2小时内升高到210℃。随后,该反应混合物在210℃、10kPa的压力下进一步反应直至达到期望的软化点,由此合成各聚酯树脂(树脂H4、H6、H7和L4)。
(合成实施例4)
-聚酯树脂的合成3-
将表3和4所示的用于树脂H9、H10、L1和L6-L8的醇组分、对苯二甲酸和酯化催化剂倒入5L装有氮气入口管、排水管、精馏柱、搅拌器和热电偶的四颈烧瓶中,使所述组分在氮气氛下于230℃进行缩聚反应15小时,然后进一步在230℃、20kPa的压力下反应直至达到期望的软化点,由此合成各聚酯树脂(树脂H9、H10、L1和L6-L8)。
(合成实施例5)
-聚酯树脂的合成4-
将表4所示的用于树脂L2的醇组分、对苯二甲酸和酯化催化剂倒入5L装有氮气入口管、排水管、精馏柱、搅拌器和热电偶的四颈烧瓶中,使所述组分在氮气氛下于230℃进行缩聚反应15小时,然后在230℃、8.0kPa的压力下进一步反应1小时。在反应物冷却到180℃后,向其中加入衣康酸,使反应混合物在200℃反应8小时。将反应物冷却到180℃,然后向其中加入1,2,4-苯三酸酐。将反应混合物的温度在2小时内升高到210℃,然后使该反应混合物在210℃、10kPa的压力下进一步反应直至达到期望的软化点,由此合成聚酯树脂(树脂L2)。
(合成实施例6)
-聚酯树脂的合成5-
将表4所示的用于树脂L3的醇组分、对苯二甲酸和酯化催化剂倒入5L装有氮气入口管、排水管、搅拌器和热电偶的四颈烧瓶中,使所述组分在氮气氛下于230℃进行缩聚反应15小时,然后在230℃、8.0kPa的压力下进一步反应1小时。在反应物冷却到180℃后,向其中加入精制松香,使反应混合物在200℃反应15小时。在反应混合物冷却到180℃后,向其中加入衣康 酸酐。将反应混合物的温度在2小时内升高到210℃,然后使该反应混合物在210℃、10kPa的压力下反应直至达到期望的软化点,由此合成聚酯树脂(树脂L3)。
(合成实施例7)
-聚酯树脂的合成6-
将表4所示的用于树脂L5的醇组分、对苯二甲酸和酯化催化剂倒入5L装有氮气入口管、排水管、搅拌器和热电偶的四颈烧瓶中,使所述组分在氮气氛下于230℃进行缩聚反应15小时,然后在230℃、8.0kPa的压力下进一步反应1小时。在反应物冷却到180℃后,向其中加入精制松香,将反应混合物的温度在3小时内升高到210℃。随后,使该反应混合物在210℃、10kPa的压力下反应直至达到期望的软化点,由此合成聚酯树脂(树脂L5)。
表2
表3
*“醇组分”和“羧酸组分”用量中所示的括号内的数值为摩尔比单位。
*酯化催化剂的用量是醇组分和羧酸组分总量的0.5质量份-100质量份。
(合成实施例8)
-聚酯树脂的合成7-
向5L装有氮气入口管、排水管、搅拌器和热电偶的四颈烧瓶中倒入9mol的对苯二甲酸、7mol的双酚A(2,2)环氧丙烷、3mol的双酚A(2,2)环氧乙烷和48mol的作为酯化催化剂的氧化二丁基锡,使所述组分在氮气氛下于230℃进行缩聚反应15小时。随后,该反应物在230℃、20kPa的压力下进一步反应1小时,由此合成聚酯树脂(树脂L9)。
所得到的树脂L9具有100.3℃的软化点,60.5℃的玻璃化转变温度和11.2mgKOH/g的酸值。
(合成实施例9)
-聚酯树脂的合成8-
向5L装有氮气入口管、排水管、搅拌器和热电偶的四颈烧瓶中倒入9mol的对苯二甲酸、6mol的双酚A(2,2)环氧丙烷、4mol的双酚A(2,2)环氧乙烷和63mol的作为酯化催化剂的氧化二丁基锡,使所述组分在氮气氛下于230℃进行缩聚反应15小时。随后,该反应物在230℃、8.0kPa的压力下进一步反应1小时。在反应物冷却到180℃后,向其中加入6mol的1,2,4-苯三酸酐,将反应混合物的温度在3小时内升高到210℃。该反应混合物在常压(101.3kPa)下反应10小时,然后在210℃、20kPa的压力下进一步反应直至达到期望的软化点,由此合成聚酯树脂(树脂H11)。
所得到的树脂H11具有146.0℃的软化点,62.1℃的玻璃化转变温度和28.0mgKOH/g的酸值。
(合成实施例10)
-复合树脂的合成1-
向5L装有氮气入口管、排水管、搅拌器、滴液漏斗和热电偶的四颈烧瓶中倒入各自均作为缩聚单体的0.8mol的对苯二甲酸、0.6mol的富马酸、0.8mol的1,2,4-苯三酸酐、1.1mol的双酚A(2,2)环氧丙烷和0.5mol的双酚A(2,2)环氧乙烷,以及作为酯化催化剂的9.5mol的氧化二丁基锡。然后,将各自均作为加聚单体的10.5mol的苯乙烯、3mol的丙烯酸和1.5mol的丙烯酸2-乙基己酯,以及作为聚合引发剂的0.24mol的叔丁基过氧化氢倒入到滴液漏斗中。该加聚单体的混合物在5小时内逐滴加入,同时在氮气氛下于135℃搅拌烧瓶中的各组分,使混合物在135℃反应6小时。反应混合物的温度 在3小时内升高到210℃,该反应混合物在210℃、10kPa的压力下进一步反应直至达到期望的软化点,由此合成复合树脂(树脂HB1)。
所得到的树脂HB1具有115.4℃的软化点,57.6℃的玻璃化转变温度和25.3mgKOH/g的酸值。
(合成实施例11)
-复合树脂的合成2-
向5L装有氮气入口管、排水管、搅拌器、滴液漏斗和热电偶的四颈烧瓶中倒入各自均作为缩聚单体的2.3mol的对苯二甲酸、1.8mol的富马酸、2.3mol的1,2,4-苯三酸酐、1.8mol的双酚A(2,2)环氧丙烷、1.4mol的双酚A(2,2)环氧乙烷和1.4mol的1,2-丙二醇,以及作为酯化催化剂的27.5mol的氧化二丁基锡。然后,将各自均作为加聚单体的10.5mol的苯乙烯、3mol的丙烯酸和1.5mol的丙烯酸2-乙基己酯,以及作为聚合引发剂的0.24mol的叔丁基过氧化氢倒入到滴液漏斗中。该加聚单体的混合物在5小时内逐滴加入,同时在氮气氛下于135℃搅拌烧瓶中的各组分,使混合物在135℃反应6小时。反应混合物的温度在3小时内升高到210℃,该反应混合物在210℃、10kPa的压力下进一步反应直至达到期望的软化点,由此合成复合树脂(树脂HB2)。
所得到的树脂HB2具有117.3℃的软化点,57.9℃的玻璃化转变温度和30.6mgKOH/g的酸值。
(合成实施例12)
-复合树脂的合成3-
向5L装有氮气入口管、排水管、搅拌器、滴液漏斗和热电偶的四颈烧瓶中倒入各自均作为缩聚单体的0.6mol的对苯二甲酸、0.6mol的富马酸和0.8mol的1,2-丙二醇,以及作为酯化催化剂的5mol的氧化二丁基锡。然后,将各自均作为加聚单体的10.5mol的苯乙烯、3mol的丙烯酸和1.5mol的丙烯酸2-乙基己酯,以及作为聚合引发剂的0.24mol的叔丁基过氧化氢倒入到滴液漏斗中。该加聚单体混合物在5小时内逐滴加入,同时在氮气氛下于135℃搅拌烧瓶中的各组分,使混合物在135℃反应6小时。反应混合物的温度在3小时内升高到210℃,该反应混合物在210℃、10kPa的压力下进一步反应直至达到期望的软化点,由此合成复合树脂(树脂HB3)。
所得到的树脂HB3具有89.4℃的软化点,54.3℃的玻璃化转变温度和42.1mgKOH/g的酸值。
(制造例1)
-母料1的制造-
将具有以下组成的颜料、树脂L1和纯水以1∶1∶0.5(质量比)的比例混合,然后使用双辊在70℃捏合。随后,将辊温度升高到120℃以使水蒸发,由此制备由青色调色剂母料1、品红色调色剂母料1、黄色调色剂母料和黑色调色剂母料1构成的母料1(MB1)。
[青色调色剂母料1的配方]
·树脂L1.............................100质量份
·青色颜料(C.I颜料蓝15∶3)...........100质量份
·纯水...............................50质量份
[品红色调色剂母料1的配方]
·树脂L1.............................100质量份
·品红色颜料(C.I.颜料红122)..........100质量份
·纯水...............................50质量份
[黄色调色剂母料1的配方]
·树脂L1.............................100质量份
·黄色颜料(C.I.颜料黄180)............100质量份
·纯水...............................50质量份
[黑色调色剂母料1的配方]
·树脂L1.............................100质量份
·黑色颜料(炭黑).....................100质量份
·纯水...............................50质量份
此外,以与制造实施例1相同的方式分别制造由青色调色剂母料2-9、品红色调色剂母料2-9、黄色调色剂母料2-9和黑色调色剂母料2-9构成的母料2-9(MB2-MB9),除了分别使用树脂L2-L9代替树脂L1。
(制造例2)
-载体的制造-
如下制造用于双组分显影剂中的载体。
将具有以下组成的涂覆材料用搅拌器分散10分钟以制备涂覆溶液,将该涂覆溶液和5000质量份的芯材(Mn铁素体颗粒,质均颗粒直径=35μm)放入流化床中装有可旋转的底板盘和搅拌桨叶的涂覆装置中,在形成涡流的同 时进行涂覆,由此将该涂覆溶液涂布到芯材的表面上。将由此得到的涂覆材料在电炉中于250℃下煅烧2小时,从而制造载体。
[涂覆材料的组成]
·甲苯.....................................................450质量份
·有机硅树脂(SR2400,由Toray Daw Corning Silicone K.K.制造;不挥发物:50质量%)..................................................450质量份
·氨基硅烷(SH6020,由Toray Daw Corning Silicone K.K.制造)..10质量份
·炭黑.....................................................10质量份
(实施例1)
<调色剂1的制造>
如下所述,制造由青色调色剂1、品红色调色剂1、黄色调色剂1和黑色调色剂1组成的调色剂1。
-青色调色剂1的制造-
使用HENSCHEL MIXER(FM10B,由Mitsui Miike Chemical Machine Co.,Ltd.制造)将表5-A所示的调色剂1的使用原料:40质量份的聚酯树脂(A)、40质量份的聚酯树脂(B)、10质量份的复合树脂(C)、5质量份的脱模剂和20质量份的已制备的四色母料中的青色母料预混合,然后在100℃-130℃的温度范围内使用双轴捏合机(PCM-30,由IKEGAI Co.,Ltd.制造)将该预混料熔融捏合。将由此得到的捏合产物冷却到室温,然后使用锤磨机将其粗粉碎成200μm-300μm尺寸的颗粒。随后,使用超声喷气式粉碎机LABOJET(由Nippon Pneumatic Mfg.Co.,Ltd.制造)在适当控制粉碎气压的同时将该颗粒粉碎为具有6.2μm±0.3μm的重均颗粒直径,然后使用气流分级机(MDS-I,由Nippon Pneumatic Mfg.Co.,Ltd.制造)进行分级,同时适当的控制通气开口,使得调色剂颗粒具有6.8μm±0.3μm的重均颗粒直径并且具有4μm或者更低的重均颗粒直径的细颗粒的量是10数目%或者更低,由此得到调色剂基础颗粒。接下来,搅拌1.0质量份的添加剂(HDK-2000,由Clariant Japan K.K.制造)并在HENSCHEL MIXER中与100质量份的调色剂基础颗粒混合,由此制造青色调色剂1。
所得调色剂使用的聚酯树脂(A)与聚酯树脂(B)的质量比[(A)/(B)]、复合树脂(C)与聚酯树脂(A)和(B)总和的质量比[(C)/((A)+(B))]以及聚酯树脂(A)软化点Tm(A)减聚酯树脂(B)软化点Tm(B)的差[Tm(A)-Tm(B)]示于表5-A中。
注意在图5中,“W1”表示石蜡脱模剂(HNP-9PD,由Nippon Seiro Co.,Ltd.制造;熔点:76.1℃),“W2”表示已除去游离脂肪酸型的巴西棕榈蜡(WA-03,由TOA KASEI CO.,LTD.制造;熔点:82.8℃)。
-品红色调色剂1的制造-
品红色调色剂1以与青色调色剂1的制造方法相同的方式制造,除了在表5-A所示的调色剂1的使用原料中,将已制备的四色母料中的青色母料用品红色母料代替。
-黄色调色剂1的制造-
黄色调色剂1以与青色调色剂1的制造方法相同的方式制造,除了在表5-A所示的调色剂1的使用原料中,将已制备的四色母料中的青色母料用黄色母料代替。
-黑色调色剂1的制造-
黑色调色剂1以与青色调色剂1的制造方法相同的方式制造,除了在表5-A所示的调色剂1的使用原料中,将已制备的四色母料中的青色母料用黑色母料代替。
(实施例2-13和对比例1-10)
-调色剂2-23的制造-
分别使用表5-A和5-B中所示的原料组合制造由青色调色剂2-23、品红色调色剂2-23、黄色调色剂2-23和黑色调色剂2-23中的每一种组成的调色剂2-23。
所得每种调色剂中使用的聚酯树脂(A)和聚酯树脂(B)的质量比[(A)/(B)]、复合树脂(C)与聚酯树脂(A)和(B)总和的质量比[(C)/((A)+(B))]以及聚酯树脂(A)的软化点Tm(A)减聚酯树脂(B)的软化点Tm(B)的差[Tm(A)-Tm(B)]示于表5-A和5-B中。
(实施例15)
-调色剂24的制造-
使用表5-B所示的原料组合以与实施例1中调色剂1的制造相同的方式制造由青色调色剂24、品红色调色剂24、黄色调色剂24和黑色调色剂24组成的调色剂24,除了表5-B所示的调色剂24的使用原料聚酯树脂(A)、聚酯树脂(B)和复合树脂(C)的量分别变为43.6质量份、44.4质量份和2质量份。
所得调色剂使用的聚酯树脂(A)和聚酯树脂(B)的质量比[(A)/(B)]、复合 树脂(C)与聚酯树脂(A)和(B)总和的质量比[(C)/((A)+(B))]以及聚酯树脂(A)软化点Tm(A)减聚酯树脂(B)软化点Tm(B)的差[Tm(A)-Tm(B)]示于表5-B中。
(实施例16)
-调色剂25的制造-
使用表5-B中所示的原料组合以与实施例1中调色剂1的制造相同的方式制造由青色调色剂25、品红色调色剂25、黄色调色剂25和黑色调色剂25组成的调色剂25,除了表5-B中所示的调色剂25的使用原料聚酯树脂(A)、聚酯树脂(B)和复合树脂(C)的量分别变为33.3质量份、31.7质量份和25质量份。
所得调色剂使用的聚酯树脂(A)和聚酯树脂(B)的质量比[(A)/(B)]、复合树脂(C)与聚酯树脂(A)和(B)总和的质量比[(C)/((A)+(B))]以及聚酯树脂(A)软化点Tm(A)减聚酯树脂(B)软化点Tm(B)的差[Tm(A)-Tm(B)]示于表5-B中。
(实施例17)
-调色剂26的制造-
使用表5-B中所示的原料组合以与实施例1中调色剂1的制造相同的方式制造由青色调色剂26、品红色调色剂26、黄色调色剂26和黑色调色剂26组成的调色剂26,除了表5-B中所示的调色剂26的使用原料脱模剂的量变为1质量份。
所得调色剂使用的聚酯树脂(A)与聚酯树脂(B)的质量比[(A)/(B)]、复合树脂(C)与聚酯树脂(A)和(B)总和的质量比[(C)/((A)+(B))]以及聚酯树脂(A)软化点Tm(A)减聚酯树脂(B)软化点Tm(B)的差[Tm(A)-Tm(B)]示于表5-B中。
(实施例18)
-调色剂27的制造-
使用表5-B中所示的原料组合以与实施例1中调色剂1的制造相同的方式制造由青色调色剂27、品红色调色剂27、黄色调色剂27和黑色调色剂27组成的调色剂27,除了表5-B中所示的调色剂27的使用原料脱模剂的量变为20质量份。
所得调色剂使用的聚酯树脂(A)与聚酯树脂(B)的质量比[(A)/(B)]、复合树脂(C)与聚酯树脂(A)和(B)总和的质量比[(C)/((A)+(B))]以及聚酯树脂(A)软化点Tm(A)减聚酯树脂(B)软化点Tm(B)的差[Tm(A)-Tm(B)]示于表5-B中。
<双组分显影剂的制造>
作为用于双组分显影剂的载体,使用所制造的铁素体载体(质均颗粒直径为35μm、涂覆有0.5μm平均厚度的有机硅树脂的Mn铁素体颗粒)。在通过滚动容器自身来搅拌其中的内容物型的板式混合器(Turbula mixer,由WAB AG制造)中,将7质量份的调色剂与100质量份的载体在48rpm下均匀混合3分钟以使该调色剂带电。
<调色剂性能评价>
评价由此得到的调色剂1-27的粉碎性和耐热储存稳定性。表6-A和6-B示出了评价结果。
-粉碎性的测量-
在各调色剂中,将黑色调色剂配方的熔融捏合产物通过锤磨机粗粉碎成具有200μm-300μm颗粒直径的颗粒,精确称量10.00g的该粗颗粒并使用MM-I型粉碎混合机(获自Hitachi Living Systems)粉碎30秒,然后通过30目的筛子(开孔:500μm)过筛。精确称重未通过的剩余物的质量(A)(克数),残留率基于下面的等式(i)确定。将这个过程重复3次,使用得到的残留率的平均值作为指标,由此根据下面的评价标准评价每种调色剂的粉碎性。从粉碎性的观点看,更优选平均值更小的残留率。
《等式(i)》
残留率[(A)/未粉碎树脂的质量(10.00g)]×100
[评价标准]
A:残留率小于5%。
B:残留率为5%以上且小于10%。
C:残留率为10%以上且小于15%。
D:残留率为15%以上且小于20%。
E:残留率为20%以上。
-耐热储存稳定性-
各调色剂的耐热储存稳定性使用渗透试验机(由Nikka Engineering Co.,Ltd.制造)来测量。具体的,称重10g各调色剂并放入20℃-25℃温度和40%-60%相对湿度(RH)条件下的30mL玻璃小瓶(螺口小瓶)中,将小瓶加盖封闭。
将该其中包含调色剂的玻璃小瓶轻敲100次,然后整个放入温度保持在50℃的恒温槽浴中24小时,使用渗透试验机(由Nikka Engineering Co.,Ltd. 制造)来测量调色剂的针入度(penetration rate),调色剂的耐热储存稳定性基于下面的评价标准来评价。从耐热储存稳定性的观点来说,更优选更高的针入度。注意在四色调色剂的测量结果中,将最差的结果用作评价值。
[评价标准]
A:针入度为30mm或者更高。
B:针入度为20mm-29mm。
C:针入度为15mm-19mm。
D:针入度为8mm-14mm。
E:针入度为7mm或者更低。
<成像和评价>
如图20所示的成像装置(评价装置A)填充有每种制造的双组分显影剂以进行成像,并且评价每种显影剂的如下所述的各种性能。表6-A、6-B、7-A和7-B示出了评价结果。
[评价装置A]
图20所示的成像装置(评价装置A)是间接转印型串联成像装置,其采取非接触充电方法、双组分显影方法、二次转印方法、刮刀清洁方法和基于外部加热模式的辊定影方法。
图20所示的成像装置(评价装置A)使用如图3所示的非接触型电晕充电器作为充电单元311、如图6所示的双组分显影装置作为显影单元324、如图13所示的清洁刮刀作为清洁单元330、以及如图12所示的基于电磁感应加热模式的辊定影装置作为定影装置327。
作为图20所示的成像装置(评价装置A)的成像元件351,在光电导鼓321外围周围布置:充电单元311、曝光单元323、显影单元324、一次转印单元325和清洁单元330。旋转成像元件351中的光电导鼓321,通过充电单元310进行充电和曝光单元323进行曝光,形成与其表面上的曝光图像相对应的静电潜像。该静电潜像通过显影单元324用黄色调色剂进行显影,在光电导鼓321的表面上形成黄色调色剂可见图像。将该可见图像通过一次转印单元325转印到中间转印带355上,并通过清洁单元330除去残留在光电导鼓321表面上的残余黄色调色剂。类似的,通过每个成像元件352、353和354将品红色调色剂、青色调色剂和黑色调色剂的可见图像叠加到中间转印带355的表面上以形成彩色图像。然后,通过转印装置356将中间转印带355 表面上形成的彩色图像转印到记录介质326上,残留在中间转印带355表面上的残余调色剂通过中间转印带清洁单元358除去。形成在记录介质326上 的彩色图像通过定影单元327定影。
<低温定影性能>
使用评价装置A,在重磅纸型的图像转印纸(复印打印纸<135>,由NBSRicoh Company Ltd.制造)上形成调色剂附着量为0.85mg/cm2±0.1mg/cm2的实地图像,该图像用不同温度的定影带定影。将得到的定影图像表面用图像测试仪(AD-401,由Ueshima Seisakusho Co.,Ltd.制造)在施加50g载荷下用红宝石针式打印头(尖端半径:260μmR-320μmR,尖端角度:60度)进行打印。然后,将图像表面用织物(HANICOT #440,由Haniron K.K.制造)强力摩擦5次,几乎未引起图像剥离的定影带温度称为图像定影下限温度。基于下面的标准来评价每个调色剂的低温定影性能。注意实地图像形成在纸张通过方向上距离图像转印纸端3.0cm的位置处。
[评价标准]
A:图像定影下限温度为120℃或者更低。
B:图像定影下限温度为121℃-130℃。
C:图像定影下限温度为131℃-145℃。
D:图像定影下限温度为146℃-155℃。
E:图像定影下限温度为156℃或者更高。
<抗热反印性能>
使用评价装置A,在普通纸型的图像转印纸(Type 6200,由RicohCompany Ltd.制造)上形成调色剂附着量为0.85mg/cm2±0.1mg/cm2的实地图像,定影测试用不同的定影带温度进行。目视检查和评价有无热反印,没有引起热反印的最高温度称为图像定影上限温度,每种调色剂基于下面的标准评价。注意实地图像形成在纸张通过方向上距离图像转印纸端3.0cm的位置处。
[评价标准]
A:图像定影上限温度为230℃或者更高。
B:图像定影上限温度为210℃-230℃。
C:图像定影上限温度为190℃-210℃。
D:图像定影上限温度为180℃-190℃。
E:图像定影上限温度低于180℃。
<定影-脱模性能>
使用评价装置A,在普通纸型图像转印纸(Type 6200,由Ricoh CompanyLtd.制造,纵目(oriented wales direction))上形成调色剂附着量为0.85mg/cm2±0.1mg/cm2的实地图像,定影测试用不同的定影带温度进行。目视检查和评价刮擦程度,该刮擦是由于在水平方向“A4”排出的纸张上的定影图像与分离刮刀之间的接触而引起的,该分离刮刀放置成用于使定影纸张在定影压区出口附近从定影带上分离。刮擦程度基于分级试样而分为5个等级,并且将没有刮擦发生的上限温度用作指标。注意实地图像形成在纸张通过方向上距离图像转印纸端0.5cm的位置处。
[评价标准]
A:上限温度为210℃以上。
B:上限温度为201℃以上且低于210℃。
C:上限温度为181℃以上且低于200℃。
D:上限温度为161℃以上且低于180℃。
E:上限温度为低于160℃。
<初始图像质量>
使用评价装置A以全色模式输出图表,初始图像质量根据输出打印物中有无色调(色泽)变化、图像雾化、图像密度改变和条纹来评价。目视检查有无异常图像以及图像质量,并分为以下5个等级,由此评价初始图像质量。
[评价标准]
A:没有观察到异常图像,并且图像质量优异。
B:与原始图像相比,观察到微量的色调和图像密度变化以及背景污染,不过其程度未引起实际使用的问题,并且图像质量优异。
C:辨认出一些量的色调(色泽)和图像密度变化以及背景污染。
D:清楚的观察到色调和图像密度变化以及背景污染,其会引起实际使用的问题。
E:色调和图像密度变化以及背景污染明显,使得不可能获得正常图像。
<经时稳定性>
使用评价装置A在以全色模式输出50000张具有80%图像面积(每个颜色20%图像面积)的图表之后,输出纸张的图像质量以与初始图像质量类似 的方式评价,并将输出纸张和初始图像相比较,基于下面的标准评价。
[评价标准]
A:没有观察到异常图像,并且图像质量优异。
B:与初始图像相比,观察到微量的色调和图像密度变化以及背景污染,不过其程度在正常的温度/湿度条件下未引起问题。
C:与初始图像相比,辨认出一些量的色调(色泽)和图像密度变化以及背景污染。
D:与初始图像相比,清楚观察到色调和图像密度变化以及背景污染,引起问题。
E:与初始图像相比,色调和图像密度变化以及背景污染明显,使得不可能获得正常图像。
<显影辊污染>
在使用评价装置A以单色模式输出100张具有50%图像面积的图表之后,并输出50000张图表之后,目视检查和评价调色剂在显影装置的显影辊表面上的粘着状态。根据有无异常输出图像,将输出图像的结果分为以下5个等级。
[评价标准]
A:没有异常图像,并且没有发生调色剂粘着到辊上。
B:没有异常图像,但是有微量落下的调色剂粘着到辊表面上。
C:观察到若干异常图像,并清楚的观察到调色剂对辊的粘着。
D:清楚的观察到异常图像,并且调色剂对辊的粘着明显,且粘着程度会有实际使用的问题。
E:清楚的观察到异常图像,并且调色剂对辊的粘着明显,使得不可能获得正常图像。
<载体污染>
载体污染是给出污染指标的性能,其中调色剂颗粒或者其微片粘附到载体颗粒的表面上。调色剂的机械强度越高,载体污染的发生可越少。
具体的,在使用评价装置A以单色模式输出100张具有50%图像面积的图表之后,并输出30000张图表之后,将显影剂从显影装置中除去并将适量的显影剂放在具有开孔为32μm的30目网筛的量规中,对其进行鼓风以将载体颗粒与调色剂颗粒分离。在50mL玻璃小瓶中,放入1.0g所得到的载 体并加入10mL氯仿,用手上下摇动内容物50次,然后静置10分钟。随后,将上层的氯仿流体倒入玻璃比色槽中,使用浊度计测量氯仿流体的透射率,基于下面的标准评价载体污染。
[评价标准]
A:透射率为95%以上。
B:透射率为90%-94%。
C:透射率为80%-89%。
D:透射率为70%-79%。
E:透射率为69%以下。
<光电导体表面的调色剂成膜>
在使用评价装置A以单色模式输出100张具有50%图像面积的图表之后,并输出50000张图表之后,目视检查和评价光电导体表面的调色剂成膜状态。根据输出图像中有无异常图像,将调色剂成膜程度分为以下5个等级。
[评价标准]
A:没有异常图像,并且没有观察到调色剂在静电潜像承载部件的表面成膜。
B:没有异常图像,但是观察到微量的调色剂在静电潜像承载部件的表面成膜。
C:存在少许异常图像,并且清楚的观察到调色剂在静电潜像承载部件的表面成膜。
D:清楚的观察到异常图像,调色剂在静电潜像承载部件表面的成膜明显,并且其程度会有实际使用的问题。
E:清楚的观察到异常图像,调色剂在静电潜像承载部件表面的成膜明显,使得不可能获得正常图像。
(实施例14)
粉碎性和耐热储存稳定性以与实施例1中相同的方式评价,除了使用调色剂13代替调色剂1。表6-A示出了评价结果。
此外,代替评价装置A,将另一种成像装置(评价装置B)用调色剂填充并用于成像,以与评价装置A所使用的相同方式评价低温定影性能、抗热反印性能、定影-脱模性能、初始图像质量、经时稳定性、显影辊的污染和光电导体表面的调色剂成膜。表6-A和7-A示出了评价结果。
[评价装置B]
图21所示的成像装置(评价装置B)是直接转印型串联成像装置,其采用接触充电方法、单组分显影方法、直接转印方法、“无清洁”模式和基于内部加热模式的带定影方法。
图21所示的成像装置装有接触型充电辊如图2所示的充电单元310、单组分显影装置如图5所示的显影单元324,并且该显影装置采取能够收集残余调色剂的“无清洁”模式。该成像装置还装有带定影装置如图9所示的定影单元327,其中卤素灯用作加热辊的热源。在图2 1中,附图标记330表示传送带。
作为图21所示的成像装置(评价装置B)中的成像元件341,在光电导鼓321外围周围布置:充电单元310、曝光单元323、显影单元324和转印单元325。旋转成像元件341中的光电导鼓321,通过充电单元310进行充电和曝光单元323进行曝光形成对应于其表面上的曝光图像的静电潜像。该静电潜像通过显影单元324用黄色调色剂显影,在光电导鼓321的表面上形成黄色调色剂可见图像。将该可见图像通过转印单元325转印到记录介质326上,之后不久,通过显影单元324除去残留在光电导鼓321表面上的残余调色剂。类似的,通过每个成像元件342、343和344将品红色调色剂、青色调色剂和黑色调色剂的可见图像叠加到记录介质326上形成彩色图像,记录介质326上形成的彩色图像通过定影单元327定影。
(对比例11)
以与实施例1中相同的方式评价粉碎性和耐热储存稳定性,除了使用调色剂14代替调色剂1。表6-B示出了评价结果。
此外,代替评价装置A,将图21所示的成像装置(评价装置B)用调色剂填充并用于成像,以与评价装置A所使用的相同方式评价低温定影性能、抗热反印性能、定影-脱模性能、初始图像质量、经时稳定性、显影辊的污染和光电导体表面的调色剂成膜。表6-B和7-B示出了评价结果。
本发明的调色剂在低温定影性能、抗反印性能、储存稳定性、机械强度、对显影装置和载体颗粒的防污性能、对静电潜像承载部件和载体颗粒的抗调色剂成膜性各方面均优异,并优选用于电子照相成像装置,以及采用电子照相的成像方法和处理盒。
由于本发明的成像装置、成像方法和处理盒分别使用本发明的调色剂并且能够长期形成极高质量的图像而没有辨认出色调的变化,也没有观察到异常图像,例如图像密度的降低和背景污染,因此它们可以广泛用于,例如,激光打印机、直接数字制版机、全色复印机、全色激光打印机和全色普通纸传真机,其中的每一种均采用直接或者间接电子照相多色图像显影技术。
Claims (18)
1.一种调色剂,其包含:
粘合剂树脂,
脱模剂,和
着色剂,
其中所述粘合剂树脂至少包含软化点Tm_A为120℃-160℃的聚酯树脂A、软化点Tm_B为80℃以上且小于120℃的聚酯树脂B以及含有缩聚单体和加聚单体的复合树脂C,聚酯树脂A和B中的至少任一种是通过使醇组分与羧酸组分缩聚而制备的聚酯树脂,其中90摩尔%以上的所述醇组分是脂肪醇,并且65摩尔%以上的该醇组分是1,2-丙二醇。
2.根据权利要求1的调色剂,其中聚酯树脂A和B中的至少任一种的所述醇组分进一步包含甘油。
3.根据权利要求1的调色剂,其中聚酯树脂A的所述醇组分进一步包含1,3-丙二醇。
4.根据权利要求1的调色剂,其中聚酯树脂A和B中的至少任一种的所述羧酸组分包含具有2-4个碳原子的脂肪族二羧酸化合物。
5.根据权利要求1的调色剂,其中聚酯树脂A和B中的至少任一种的所述羧酸组分包含精制松香。
6.根据权利要求1的调色剂,其中聚酯树脂A和聚酯树脂B的质量比[(A)/(B)]是10/90-90/10。
7.根据权利要求1的调色剂,其中软化点Tm_A减去软化点Tm_B的差[Tm_A-Tm_B]是10℃以上。
8.根据权利要求1的调色剂,其中复合树脂C的软化点Tm_C是90℃-130℃。
9.根据权利要求1的调色剂,其中包含在复合树脂C中的缩聚单体包含醇组分和羧酸组分。
10.根据权利要求9的调色剂,其中包含在复合树脂C的缩聚单体中的醇组分包含芳族多元醇化合物。
11.根据权利要求9的调色剂,其中包含在复合树脂C的缩聚单体中的羧酸组分包含芳族多元羧酸化合物。
12.根据权利要求1的调色剂,其中包含在复合树脂C中的加聚单体包含至少含有苯乙烯单体和丙烯酸酯单体的乙烯基化合物。
13.根据权利要求1的调色剂,其中复合树脂C中的缩聚单体的摩尔比例是5摩尔%-40摩尔%。
14.根据权利要求1的调色剂,其中复合树脂C与聚酯树脂A和B的质量比[(C)/((A)+(B))]是3/97-20/80。
15.根据权利要求1的调色剂,其中所述脱模剂和粘合剂树脂的质量比[(脱模剂)/(粘合剂树脂)×100]是1质量%-20质量%。
16.根据权利要求1的调色剂,其中所述脱模剂包括巴西棕榈蜡。
17.一种显影剂,其包含:
调色剂,
其中所述调色剂至少包含粘合剂树脂、脱模剂和着色剂,
其中所述粘合剂树脂至少包含软化点Tm_A为120℃-160℃的聚酯树脂A、软化点Tm_B为80℃以上且小于120℃的聚酯树脂B以及含有缩聚单体和加聚单体的复合树脂C,聚酯树脂A和B中的至少任一种是通过使醇组分与羧酸组分缩聚而制备的聚酯树脂,其中90摩尔%以上的所述醇组分是脂肪醇,并且65摩尔%以上的该醇组分是1,2-丙二醇。
18.一种成像方法,其包括:
使静电潜像承载部件的表面带电,
使静电潜像承载部件的带电表面曝光以形成静电潜像,
使用调色剂使所述静电潜像显影以形成可见图像,
将可见图像转印到记录介质上,和
将转印图像定影在记录介质上,
其中所述调色剂至少包含粘合剂树脂、脱模剂和着色剂,
其中粘合剂树脂至少包含软化点Tm_A为120℃-160℃的聚酯树脂A、软化点Tm_B为80℃以上且小于120℃的聚酯树脂B以及含有缩聚单体和加聚单体的复合树脂C,聚酯树脂A和B中的至少任一种是通过使醇组分与羧酸组分缩聚而制备的聚酯树脂,其中90摩尔%以上的所述醇组分是脂肪醇,并且65摩尔%以上的该醇组分是1,2-丙二醇。
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