CN101833253A - 静电图像显影用调色剂及其制法、静电图像显影剂、成像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种静电图像显影用调色剂,其包含:嵌段共聚物,该嵌段共聚物含有:嵌段A,该嵌段A的玻璃化转变温度为60℃或更高;以及结晶性嵌段B,该结晶性嵌段B的熔点为25℃或更高、并且衍生自烯键式不饱和化合物,其中所述嵌段共聚物满足下述方程式(1)至(3):30℃≤[T(0.5MPa)-T(30MPa)]≤80℃(1);60℃≤T(0.5MPa)(2);T(30MPa)≤80℃(3);其中T(0.5MPa)表示在流动试验仪所施加的压力为0.5MPa的情况下,所述嵌段共聚物的粘度为104Pa·s时的温度;并且T(30MPa)表示在流动试验仪所施加的压力30MPa的情况下,所述嵌段共聚物的粘度为104Pa·s时的温度。
Description
技术领域
本发明涉及静电图像显影用调色剂、静电图像显影用调色剂的制备方法、静电图像显影剂、调色剂盒、处理盒、成像方法及成像装置。
背景技术
在使用具有无规单体链的加成聚合型树脂以及缩聚型树脂作为粘结剂树脂的静电图像显影用调色剂中,人们主要通过加热而不是通过压力来促进定影。
近年来,在利用电子照相方法的打印和复印技术中,为了达到进一步节约能源的目的,工业上开始着力实现通过压力来进行定影(压力定影),以转变主要依靠热能的常规定影方法。
专利文献JP-A-49-17739(本文所用的术语“JP-A”是指“未审查的日本专利申请公开”)披露了一种静电复印用磁性调色剂材料,该材料包含粒度为约0.5μm至约1,000μm、并且凝集温度为至少约37.8℃的调色剂颗粒,该调色剂材料被包覆材料所包封,其中所述包覆材料包含:芯材料,其含有着色剂和粘合性软质固体聚合物;以及壳材料,其由磁性颗粒和聚合物构成。
另外,专利文献JP-A-58-86557披露了一种压力定影用调色剂,其包含这样的组合物,该组合物含有30重量份至70重量份的二元脂肪酰胺作为粘结剂成分。
专利文献JP-A-57-201246披露了一种通过将以下的调色剂材料以熔融状态喷射雾化而获得的调色剂,其中所述调色剂材料包含密度为0.94g/立方厘米或更高的聚乙烯以及具有12至99个碳原子的碳链的长链化合物。
专利文献JP-A-61-56355披露了一种具有芯材料以及外壁(其用于包覆该芯材料)的微囊型调色剂,其中所述芯材料包含重均分子量/数均分子量的比值为3.5至20的乙烯基聚合物作为主要成分。
专利文献JP-A-2007-114635披露了一种成像方法,该方法包括:潜像形成过程,即,在潜像保持元件的表面上形成静电潜像;显影过程,即,使用静电图像显影用调色剂、或含有该调色剂和载体的静电图像显影剂将形成于潜像保持元件表面上的静电潜像显影,从而形成调色剂图像;将形成于潜像保持元件表面上的所述调色剂图像转印到转印接受材料的表面上的过程;以及定影过程,即,通过施加压力将已转印至转印接受材料表面上的调色剂图像定影,其中所述调色剂含有这样的嵌段共聚物,该嵌段共聚物含有结晶性聚酯嵌段以及非结晶性聚酯嵌段,并且定影时的最大压力为大于或等于1MPa且小于或等于10MPa。
发明内容
本发明的目的是提供一种静电图像显影用调色剂,其能够抑制因调色剂的飞溅而导致的图像质量劣化(模糊)。
上述目的是通过如下的手段<1>至<20>实现的。
<1>一种静电图像显影用调色剂,包含:
嵌段共聚物,该嵌段共聚物含有:
嵌段A,其玻璃化转变温度为60℃或更高;以及
结晶性嵌段B,其熔点为25℃或更高,并且该结晶性嵌段B衍生自烯键式不饱和化合物,
其中所述嵌段共聚物满足下述方程式(1)至(3):
30℃≤[T(0.5MPa)-T(30MPa)]≤80℃ (1)
60℃≤T(0.5MPa) (2)
T(30MPa)≤80℃ (3)
其中T(0.5MPa)表示在流动试验仪所施加的压力为0.5MPa的情况下,所述嵌段共聚物的粘度为104Pa·s时的温度;并且
T(30MPa)表示在流动试验仪所施加的压力为30MPa的情况下,所述嵌段共聚物的粘度为104Pa·s时的温度。
<2>按照上述<1>所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述结晶性嵌段B的熔点为40℃至100℃。
<3>按照上述<1>或<2>所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述结晶性嵌段B的玻璃化转变温度为20℃或更低。
<4>按照上述<1>至<3>中任意一项所述的静电图像显影用调色剂,
其中Tg(A)-Tg(B)为60℃或更高,其中Tg(A)表示所述嵌段A的玻璃化转变温度,并且Tg(B)表示所述结晶性嵌段B的玻璃化转变温度。
<5>按照上述<1>至<4>中任意一项所述的静电图像显影用调色剂,
其中衍生自所述烯键式不饱和化合物的单体单元具有碳原子数大于12的侧链。
<6>按照上述<1>至<5>中任意一项所述的静电图像显影用调色剂,
其中构成所述结晶性嵌段B的单体单元的摩尔分数为构成所述嵌段共聚物的全部单体单元的15摩尔%至35摩尔%。
<7>按照上述<1>至<6>中任意一项所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述结晶性嵌段B在所述嵌段共聚物中的重量分数为40重量%至65重量%。
<8>按照上述<1>至<7>中任意一项所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述嵌段共聚物的数均分子量为10,000至150,000。
<9>按照上述<1>至<8>中任意一项所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述嵌段A和所述结晶性嵌段B的数均分子量均为5,000至100,000。
<10>按照上述<1>至<9>中任意一项所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述嵌段A为衍生自苯乙烯及其衍生物中至少一者的聚合物。
<11>按照上述<1>至<10>中任意一项所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述嵌段共聚物是通过活性自由基聚合反应而合成得到的。
<12>按照上述<1>至<11>中任意一项所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述嵌段共聚物的体积电阻(比体积电阻)为1×1013Ωcm至1×1016Ωcm。
<13>按照上述<1>至<12>中任意一项所述的静电图像显影用调色剂,其体积平均粒径(D50v)为2μm至10μm。
<14>按照上述<1>至<13>中任意一项所述的静电图像显影用调色剂,其按照(D84p/D16p)1/2计算得到的数均粒径分布指数(GSDp)为1.40或更低,其中就所述调色剂的数均粒径而言,D16p和D84p分别表示从小粒径侧累积时的16%粒径和84%粒径。
<15>按照上述<1>至<14>中任意一项所述的静电图像显影用调色剂,其电荷量的绝对值为10μC/g至40μC/g。
<16>一种用于制备按照上述<1>至<15>中任意一项所述的静电图像显影用调色剂的方法,该方法包括:
将所述嵌段共聚物分散于水性介质中,以制备含有所述嵌段共聚物的树脂颗粒分散液;
使分散的树脂颗粒凝集,从而获得凝集的颗粒;以及
通过加热将所述凝集的颗粒融合。
<17>按照上述<16>所述的制备方法,
其中所述分散步骤包括通过微乳液聚合而进行的乳化过程。
<18>一种静电图像显影剂,包含:
按照上述<1>至<15>中任意一项所述的静电图像显影用调色剂;以及
载体。
<19>按照上述<18>所述的静电图像显影剂,
其中所述载体为包覆有树脂的载体。
<20>一种成像装置,包括:
潜像保持元件;
充电单元,其对所述潜像保持元件进行充电;
曝光单元,其对所述经充电的潜像保持元件进行曝光,以在所述潜像保持元件的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使所述静电潜像显影,以形成调色剂图像;
转印单元,其将所述调色剂图像从所述潜像保持元件转印至转印接受材料的表面上;以及
定影单元,其向已转印至所述转印接受材料表面上的所述调色剂图像施加压力,
其中所述定影单元的定影压力为0.5MPa至30MPa,并且
所述调色剂为按照上述<1>至<15>中任意一项所述的静电图像显影用调色剂。
根据上述<1>项所述的示例性实施方案,与不具有本发明构成的情况相比,本发明可以提供一种静电图像显影用调色剂,其能够抑制因调色剂的飞散而导致的图像质量劣化(模糊)。
根据上述<2>项所述的示例性实施方案,与不具有本发明构成的情况相比,本发明可以提供一种静电图像显影用调色剂,其能够抑制因调色剂的飞散而导致的图像质量劣化(模糊),并能够防止在成像装置中发生浊化现象(clouding)。
根据上述<3>项所述的示例性实施方案,与不具有本发明构成的情况相比,本发明可以提供一种静电图像显影用调色剂,其能够在压力下获得良好的定影性能。
根据上述<4>项所述的示例性实施方案,与不具有本发明构成的情况相比,本发明可以提供一种静电图像显影用调色剂,其能够获得充分的压力定影性能、并能够降低定影所需的热能。
根据上述<5>项所述的示例性实施方案,与不具有本发明构成的情况相比,本发明可以提供一种静电图像显影用调色剂,其能够进一步抑制因调色剂的飞散而导致的图像质量劣化(模糊),并能够进一步防止在成像装置中发生浊化现象。
根据上述<6>项所述的示例性实施方案,与不具有本发明构成的情况相比,本发明可以提供一种静电图像显影用调色剂,其能够进一步抑制因调色剂的飞散而导致的图像质量劣化(模糊),并能够进一步防止在成像装置中发生浊化现象。
根据上述<7>项所述的示例性实施方案,与不具有本发明构成的情况相比,本发明可以提供一种静电图像显影用调色剂,其能够进一步抑制因调色剂的飞散而导致的图像质量劣化(模糊),并能够进一步防止在成像装置中发生浊化现象。
根据上述<8>项所述的示例性实施方案,与不具有本发明构成的情况相比,本发明可以提供一种静电图像显影用调色剂,其能够进一步抑制因调色剂的飞散而导致的图像质量劣化(模糊),并能够进一步防止在成像装置中发生浊化现象。
根据上述<9>项所述的示例性实施方案,与不具有本发明构成的情况相比,本发明可以提供一种静电图像显影用调色剂,其能够针对系统内的不同应力而获得良好的调色剂机械强度,并且能够在压力定影性能与定影后的图像强度之间取得良好的平衡。
根据上述<10>项所述的示例性实施方案,与不具有本发明构成的情况相比,本发明可以提供一种静电图像显影用调色剂,其能够进一步抑制因调色剂的飞散而导致的图像质量劣化(模糊),并能够进一步防止在成像装置中发生浊化现象。
根据上述<11>项所述的示例性实施方案,与不具有本发明构成的情况相比,本发明可以提供一种静电图像显影用调色剂,其能够进一步抑制因调色剂的飞散而导致的图像质量劣化(模糊),并能够进一步防止在成像装置中发生浊化现象。
根据上述<12>项所述的示例性实施方案,与不具有本发明构成的情况相比,本发明可以提供一种具有优异的电荷保持特性的静电图像显影用调色剂。
根据上述<13>项所述的示例性实施方案,与不具有本发明构成的情况相比,本发明可以提供一种静电图像显影用调色剂,其能够在定影后获得良好的图像质量特性。
根据上述<14>项所述的示例性实施方案,与不具有本发明构成的情况相比,本发明可以提供一种静电图像显影用调色剂,其能够抑制由于小粒径调色剂的过度充电量而引起的显影性能下降。
根据上述<15>项所述的示例性实施方案,与不具有本发明构成的情况相比,本发明可以提供一种静电图像显影用调色剂,其能够使背景不存在模糊(雾化)状况、并且不降低图像密度。
根据上述<16>项所述的示例性实施方案,与不具有本发明构成的情况相比,本发明可以提供一种静电图像显影用调色剂的制备方法,该方法对环境的污染较低,并且产生高的图像质量。
根据上述<17>项所述的示例性实施方案,与不具有本发明构成的情况相比,本发明可以提供一种静电图像显影用调色剂的制备方法,该方法对环境的污染较低,并且产生高的图像质量。
根据上述<18>项所述的示例性实施方案,与不具有本发明构成的情况相比,本发明可以提供一种环境污染较低、并且图像质量较高的静电图像显影剂。
根据上述<19>项所述的示例性实施方案,与不具有本发明构成的情况相比,本发明可以提供一种静电图像显影剂,其能够控制调色剂的充电能力以及载体的整体电阻,其中所述载体具有树脂包覆层的构造。
根据上述<20>项所述的示例性实施方案,与不具有本发明构成的情况相比,本发明可以提供一种成像装置,其能够抑制因调色剂的飞散而导致的图像质量劣化(模糊),并能够防止在成像装置中发生浊化现象。
发明详述
1.静电图像显影用调色剂
本发明的静电图像显影用调色剂(下文中,有时也将其简称为“调色剂”)包含这样的嵌段共聚物,该嵌段共聚物包含:嵌段A,其玻璃化转变温度为60℃或更高;以及结晶性嵌段B,其熔点为25℃或更高、并且衍生自烯键式不饱和化合物,并且该嵌段共聚物满足如下方程式(1)至(3):
30℃≤[T(0.5MPa)-T(30MPa)]≤80℃ (1)
60℃≤T(0.5MPa) (2)
T(30MPa)≤80℃ (3)
在式(1)至(3)中,T(0.5MPa)表示在流动试验仪所施加的压力为0.5MPa的情况下,所述嵌段共聚物的粘度为104Pa·s时的温度;并且T(30MPa)表示在流动试验仪所施加的压力为30MPa的情况下,所述嵌段共聚物的粘度为104Pa·s时的温度。在本发明的实施方案中,除非另外说明,否则关于数值范围的描述,例如“A至B”的含义与“大于或等于A且小于或等于B”的含义相同。下面将对本发明的实施方案进行详细描述。
示例性实施方案的静电图像显影用调色剂由嵌段A和结晶性嵌段B构成,其利用了嵌段共聚物的压力(满足方程式(1)至(3))而产生的相变现象,其中所述嵌段A的玻璃化转变温度为60℃或更高,并且所述嵌段B的熔点为25℃或更高、且衍生自烯键式不饱和化合物。
已知的是,由在室温(25℃)下彼此不相容的嵌段所构成的嵌段共聚物,其聚合物链的结构会在特定的临界温度下由有序结构(例如片状结构或柱状结构)转变为无序状态。关于状态改变时的温度,当温度由低温区变为高温区时,引起由有序状态变为无序状态时的临界温度被称作UDOT(从较高无序到有序转变)温度,与之相对的是,引起由无序状态变为有序状态时的临界温度被称作LDOT(从较低无序至有序转变)温度。
在由有序状态变为无序状态时,据报道,嵌段共聚物的熔融粘度会大幅下降(P.J.Flory等人,J.Am.Chem.Soc.,86,3515(1964),L.P.Mcmaster等人,Macromolecules,6,760(1973),I.C.Sanchez等人,Macromolecules,11,1145(1978),C.Yeung等人,Phys.Rev.Lett.,72,1834(1994),T.Hino等人,Macromolecules,31,2636(1998),H.Hasegawa等人,J.Phys.Chem.Solids,60,1307(1999))。
此外,据报道,由温度引起的嵌段共聚物的相变现象很大程度上取决于压力(Du.Yeol.Ryu等人,Phys.Rev.Lett.,90,235501(2003))。在这种情况下,相变时的压力依赖性是指这样的现象:上述相变的临界温度在加压状态下降低或升高。
本发明人已经认真地进行了研究,其目的是将由嵌段共聚物的温度而引起熔融粘度的降低以及相变现象中的压力依赖性应用到压力定影型静电图像显影用调色剂中。结果发现,通过使用本发明示例性实施方案的静电图像显影用调色剂,在常温下、或者同时使用少量的热能,可以获得优异的压力定影性能,并且能够获得具有优异的定影图像强度的图像,而不会由于挥发性有机物(VOC)而对使用环境造成破坏。
所述示例性实施方案利用了通过施加压力从而使UDOT温度降低,并且该实施方案涉及这样的静电图像显影用调色剂,该调色剂能够实现这样的相容性:通过成像装置(例如电子照相装置等)中定影元件的压力、在记录介质(与“转印接受材料”具有相同的含义)上获得优异的调色剂定影能力,同时在多个电子照相过程(例如显影过程)中获得优异的稳定性。
示例性实施方案的调色剂中所含的嵌段共聚物具有比常规嵌段共聚物更高的体积电阻,同时保持了常规嵌段共聚物所具有的诸如在热及压力作用下的相变等特性、以及由此产生的熔融粘度下降的特性。在将嵌段共聚物树脂应用于电子照相调色剂时,由于在定影到诸如纸等介质上时,通常采用适量的热和压力来进行定影,因此需要将其玻璃化转变温度低于室温的成分进行共聚以作为嵌段共聚物的至少一个主要成分。然而,当引入这种玻璃化转变温度较低的成分作为构成嵌段共聚物的主要成分时,摩擦生电电荷易于发生泄露,而摩擦生电电荷在电子照相调色剂中是非常重要的。因此,由于在开启系统电源后的起始时间内、或在刚刚停止一段时间的系统操作(省电模式、待机模式)后的起始时间内,调色剂的电荷量较少,因而发生调色剂的飞散和浊化现象(装置内部被调色剂污染的现象)。在本发明的示例性实施方案中,可通过嵌段共聚物所具有的高体积电阻来抑制电荷的泄露,从而防止电荷量的下降,并且可抑制在上述的开启成像装置的电源时、或者刚刚在成像装置操作短时间停止后出现的图像质量的劣化(模糊),该图像质量的劣化是由调色剂的飞散和装置内所发生的浊化造成的。
1.嵌段共聚物
<玻璃化转变温度为60℃或更高的嵌段A,以及熔点为25℃或更高、并且衍生自烯键式不饱和化合物的结晶性嵌段B>
在示例性实施方案中,嵌段共聚物包含:嵌段A(下文有时简称为“嵌段A”),其玻璃化转变温度为60℃或更高、或者为约60℃或更高;以及结晶性嵌段B(下文有时简称为“结晶性嵌段B”),其熔点为25℃或更高、或者为约25℃或更高,并且衍生自烯键式不饱和化合物。
嵌段A的玻璃化转变温度(下文有时称为“Tg(A)”)为60℃或更高。当Tg(A)低于60℃时,调色剂的保存稳定性较差,并且成像装置内的调色剂强度(系统中的调色剂强度)会降低。
Tg(A)优选为80℃至150℃、或为约80℃至约150℃,并且更优选为90℃至120℃、或者为约90℃至约120℃。当Tg(A)处于该范围内时,定影后的实用强度和图像强度比较好。
嵌段A优选为非结晶性聚合物。
在示例性实施方案中,例如,可按照ASTM D3418-82中规定的方法,使用差示扫描量热仪(DSDC),以10℃/分钟的升温速率在-80℃至150℃范围内进行测量以测定玻璃化转变温度。
结晶性嵌段B的熔点(下文有时也称为“mp(B)”)为25℃或更高、或为约25℃或更高。当mp(B)低于25℃时,调色剂的保存稳定性和机械强度较差。mp(B)优选为40℃至100℃、或者为约40℃至约100℃,并且更优选为40℃至80℃、或者为约40℃至约80℃。当mp(B)位于该范围内时,可获得保存稳定性及系统内的调色剂强度优异的调色剂。
当以10℃/分钟的升温速率在室温(25℃)至150℃范围内进行测量时,可以将JIS K-7121中所示的输入补偿型差示扫描量热法的熔融峰温度作为熔点。顺带提及,有时候结晶性树脂显示出多个熔融峰。在示例性实施方案中,将最大峰值视为熔点。
结晶性嵌段B的玻璃化转变温度(下文有时也称为“Tg(B)”)优选为20℃或更低、或者为约20℃或更低,并且更优选为-100℃至10℃、或者为约-100℃至约10℃。当Tg(B)位于该范围内时,可以在压力下获得良好的定影性能。
此外,Tg(A)与Tg(B)间的差值[Tg(A)-Tg(B)]优选为60℃或更高、或者为约60℃或更高,更优选为70℃至200℃、或者为约70℃至约200℃,进一步更优选为80℃至180℃、或者为约80℃至约180℃。当该差值位于上述范围内时,可获得充分的压力定影性能,因而可降低定影所需的热能。
嵌段A和结晶性嵌段B优选为衍生自烯键式不饱和化合物的聚合物,并且嵌段A更优选为衍生自烯键式不饱和化合物的非结晶性聚合物。
在示例性实施方案中,烯键式不饱和化合物为具有至少一个烯键式不饱和键的化合物即可,优选为加成聚合型化合物,其可以为阴离子聚合型化合物、阳离子聚合型化合物、自由基聚合型化合物和配位聚合型化合物中的任意一种,更优选为自由基聚合型加成聚合化合物。
作为示例性实施方案中所用的自由基聚合型烯键式不饱和化合物,可以例举苯乙烯类(苯乙烯及其衍生物中的至少一种)、(甲基)丙烯酸酯类(关于“(甲基)丙烯酸酯”的描述与“丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯”具有相同的含义,下文相同)、烯键式不饱和腈类、烯键式不饱和羧酸类、乙烯基醚类、乙烯基酮类以及烯烃类。
作为嵌段共聚物中所含的嵌段A和结晶性嵌段B,可以使用衍生自这些烯键式不饱和化合物中任意一者的均聚物、或者通过使这些化合物中的两者或多者发生共聚而获得的共聚物,但在示例性实施方案中,优选的是,嵌段A和结晶性嵌段B中的任意一者为均聚物,更优选的是,嵌段A和结晶性嵌段B均为均聚物。
玻璃化转变温度为60℃或更高的嵌段A优选为衍生自苯乙烯类(苯乙烯及其衍生物中的至少一者)的聚合物。作为苯乙烯类,可以列举苯乙烯、邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、对苯基苯乙烯、对氯苯乙烯、对乙基苯乙烯、对正丁基苯乙烯、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、2,4-二甲基苯乙烯和3,4-二氯苯乙烯,并且在这些苯乙烯类化合物中,优选使用苯乙烯。
嵌段A优选为非结晶性聚合物,更优选为非结晶性聚苯乙烯。
对在制备结晶性嵌段B时优选使用的烯键式不饱和化合物没有特别的限定,只要其为能够获得熔点为25℃或更高的结晶性嵌段的化合物即可,然而优选的是,衍生自烯键式不饱和化合物的单体单元能够形成具有12个或更多个碳原子的侧链,更优选为能够形成具有大于或等于12个且小于或等于25个碳原子的侧链,进一步更优选为能够形成具有16个至22个碳原子的侧链。在上述数值范围内,可将粘结剂树脂调节至具有较高的体积电阻,并可获得电荷量变化较少的调色剂,同时能够抑制因调色剂的飞散导致的图像质量劣化以及在成像装置中产生浊化现象。
该侧链优选为直链或支链,并且更优选为直链。还优选的是,该侧链为饱和烃基。
作为在制备结晶性嵌段B时所用的烯键式不饱和化合物,优选例举(甲基)丙烯酸烷基酯类,更为优选的是丙烯酸烷基酯类,这是因为可以将压力定影温度抑制至更低的水平。
优选的是具有碳原子数为12个或更多个的烷基的丙烯酸烷基酯类,更优选的是具有碳原子数为12个至25个的烷基的丙烯酸烷基酯类,进一步更优选的是具有碳原子数为16个至22个的烷基的丙烯酸烷基酯类。在上述数值范围内,可确保丙烯酸烷基酯类良好地进行聚合反应。
作为在示例性实施方案中所用的丙烯酸烷基酯类,优选的是丙烯酸十六烷基酯、丙烯酸十八烷基酯和丙烯酸二十二烷基酯,由于容易获得,因此更优选丙烯酸十八烷基酯和丙烯酸二十二烷基酯,进一步更优选的是丙烯酸十八烷基酯。
优选的是,嵌段A和结晶性嵌段B的数均分子量为5,000至100,000、或者为约5,000至约100,000,更优选为10,000至50,000、或者为约10,000至约50,000,进一步更优选为20,000至40,000、或者为约20,000至约40,000。当数均分子量位于上述范围内时,调色剂针对系统内不同应力的机械强度、以及压力定影性能与定影后的图像强度之间的平衡均良好。
例如可在下述条件下,使用凝胶渗透色谱仪(HLC-8120GPC,TSK-GEL,GMH柱,由TOSOH株式会社生产)来测定数均分子量。
在40℃下溶剂(四氢呋喃)以1.2毫升/分钟的流速流动,并且注入浓度为0.2g/20毫升的四氢呋喃样品溶液(相当于样品重量为3mg)以进行测量。在测量样品的分子量时,对测量条件进行选择,使得样品的分子量落在这样的范围内:其计数与由多种单分散聚苯乙烯标准样品绘制的标准曲线的分子量的对数成为直线。
嵌段共聚物满足方程式(1)至(3):
30℃≤[T(0.5MPa)-T(30MPa)]≤80℃ (1)
60℃≤T(0.5MPa) (2)
T(30MPa)≤80℃ (3)
在方程式(1)至(3)中,T(0.5MPa)表示在流动试验仪所施加的压力为0.5MPa的情况下,所述嵌段共聚物的粘度为104Pa·s时的温度;并且T(30MPa)表示在流动试验仪所施加的压力为30MPa的情况下,所述嵌段共聚物的粘度为104Pa·s时的温度。
当方程式(1)中所示的[T(0.5MPa)-T(30MPa)]低于30℃时,调色剂会造成定影不良,因此定影图像的强度较差。当[T(0.5MPa)-T(30MPa)]超过80℃时,调色剂也会因定影不良从而引起定影后的定影图像强度方面的问题。
在示例性实施方案中,优选的是嵌段共聚物满足下述方程式(4),并且更优选的是满足下述方程式(5)。
40℃≤[T(0.5MPa)-T(30MPa)]≤70℃ (4)
50℃≤[T(0.5MPa)-T(30MPa)]≤65℃ (5)
从定影性能的角度来看,满足方程式(4)或(5)是优选的。
当方程式(2)中所示的T(0.5MPa)低于60℃时,系统内的调色剂强度会降低。T(0.5MPa)优选为80℃至150℃,更优选为100℃至120℃。
方程式(3)中所示的T(30MPa)为80℃或更低,并且当该值超过80℃时,可能不会获得充分的定影性能,从而在定影图像强度方面出现问题。T(30MPa)优选为30℃至80℃,更优选为40℃至70℃。
可采用流动试验仪CFT-500C(模直径:0.5mm,由Shimadzu株式会社制造),以1℃/分钟的升温速率由室温升至200℃,对直径1cm×厚度1cm的圆柱型样品进行测量,并由所获得的洗脱曲线来得到嵌段共聚物的流动试验仪粘度。
为了在充分的压力定影性能与调色剂强度之间获得平衡,优选的是,嵌段共聚物的数均分子量为10,000至150,000、或者为约10,000至约150,000,更优选为20,000至100,000、或者为约20,000至约100,000,进一步更优选为40,000至70,000、或者为约40,000至约70,000。当该数值位于上述范围内时,可以兼顾由充分的定影性能带来的图像质量特性以及显影装置中的调色剂强度。
可使用凝胶渗透色谱仪(HLC-8120GPC,TSK-GEL,GMH柱,由TOSOH株式会社生产)来测定数均分子量。测量条件如上所述。
优选的是,嵌段A和结晶性嵌段B占全部嵌段共聚物的60重量%或更高,更优选为80重量%至100重量%,进一步更优选为100重量%。当嵌段A和结晶性嵌段B的含量位于上述范围内时,可在压力下获得良好的定影性能。
尤其优选的是,嵌段共聚物为衍生自嵌段A和结晶性嵌段B的二嵌段共聚物。
在构成嵌段共聚物的单体单元中,构成结晶性嵌段B的单体单元的摩尔分数优选为15%至35%、或者为约15%至约35%。当该数值位于上述范围内时,可获得调色剂实用强度、定影后的图像强度以及调色剂充电特性,从而可抑制调色剂的飞散以及成像装置中发生浊化现象。此外,嵌段共聚物中结晶性嵌段B的重量分数优选为40重量%至65重量%、或者为约40重量%至约65重量%。当该数值位于上述范围内时,可获得调色剂实用强度、定影后的图像强度以及优异的调色剂充电特性,从而可优选地抑制调色剂的飞散以及成像装置中发生浊化现象。
嵌段共聚物的体积电阻(比体积电阻)优选为1×1013Ωcm至1×1016Ωcm、或者约1×1013Ωcm至约1×1016Ωcm,更优选为1×1014Ωcm至1×1015Ωcm、或者约1×1014Ωcm至约1×1015Ωcm。当该数值位于上述范围内时,可获得具有优异的电荷保持特性的调色剂。
可根据ASTM D257的方法来测量体积电阻。
在制备嵌段共聚物时,可以使用各种活性聚合法,例如离子聚合法和活性自由基聚合法等常规方法。在示例性实施方案中,从单体的组合的容易性方面考虑,优选使用活性自由基聚合法。
在这种情况下,作为活性自由基聚合法,可以使用诸如NMRP法(氮氧化物介导的自由基聚合法)、ATRP法(原子转移自由基聚合法)和RAFT法(可逆加成断裂链转移聚合法)等常规方法。其中,在示例性实施方案中优选使用NMRP法。
作为NMRP法中所使用的氮氧化合物,可以使用在活性自由基聚合法中所使用的常规氮氧化合物。具体而言,可使用在专利文献JP-A-2004-307502、JP-A-2005-126442、JP-A-2007-518843以及日本专利No.4081112中所披露的那些化合物。在示例性实施方案中,可优选使用下式(I)所表示的单烷氧基胺。
在式(I)中,R1表示碳原子数为1个至5个的直链或支链的烷基;并且R2表示氢原子、碳原子数为1个至8个的直链或支链的烷基、碳原子数为6个至20个的芳基、碱金属离子或者铵离子。
R1表示碳原子数为1个至5个的直链或支链的烷基,优选为碳原子数为1个至3个的直链烷基,更优选为甲基。
R2表示氢原子、碳原子数为1个至8个的直链或支链的烷基、碳原子数为6个至20个的芳基、碱金属离子或者铵离子。作为碳原子数为1个至8个的直链或支链的烷基,可以列举甲基、乙基等;作为碳原子数为6个至20个的芳基,可以列举苯基等;作为碱金属离子,可以列举Li+、Na+、K+等;作为铵离子,可以列举NH4 +、NBu4 +、HNBu3 +等。在示例性实施方案中,R2优选表示氢原子。
优选在氮气气氛下进行NMRP法。
优选在存在或不存在溶剂的条件下进行反应,其中所述溶剂优选选自醇类(如乙醇)、芳族溶剂、氯化溶剂、醚和极性非质子溶剂,更优选在不存在溶剂的条件下进行反应。
反应温度优选为30℃至90℃,更优选为50℃至90℃。
可由聚合反应终止时的数均分子量来确定氮氧化合物的用量。一般来说,氮氧化合物的用量可通过化学计量法,由所用单体的量以及数均分子量来确定。
在示例性实施方案中,相对于100重量%的静电图像显影用调色剂,嵌段共聚物的含量优选为50重量%至99重量%,更优选为70重量%至95重量%。当其含量位于该范围内时,在压力定影或压力加热定影时可确保优异的定影能力。
示例性实施方案中的静电图像显影用调色剂还可含有不同于上述嵌段共聚物的其他树脂,例如,调色剂可含有Tg为40℃或更高的树脂。通过在静电图像显影用调色剂中混合Tg为40℃或更高的树脂,可进一步提高调色剂在电子照相过程中的机械稳定性。在示例性实施方案中,可利用Tg为40℃或更高的树脂在静电图像显影用调色剂的表面上形成壳层。
作为所述的其他树脂,可以优选列举诸如聚酯树脂等缩聚树脂、以及衍生自烯键式不饱和化合物的聚合物。在这种情况中,作为缩聚树脂,优选的是非结晶性聚酯树脂以及结晶性聚酯树脂。从改善调色剂的机械稳定性的角度来看,更为优选的是非结晶性聚酯树脂。
可使用缩聚单体(如多元羧酸、多元醇类、羟基羧酸等),通过直接酯化反应、酯交换反应等,进行缩聚来制备聚酯树脂。在缩聚反应中,优选同时使用缩聚催化剂,以促进缩聚反应。
在示例性实施方案中,多元羧酸包括脂肪族多元羧酸、脂环族多元羧酸和芳族多元羧酸,及其烷基酯、酸酐和酰卤。多元醇类包括多元醇及其酯化合物。多元羧酸的烷基酯优选为低级烷基酯。低级烷基酯为其中烷氧基部分的碳原子数为1个至8个的烷基酯。具体而言,可以列举甲酯、乙酯、正丙酯、异丙酯、正丁酯、异丁酯等。
在示例性实施方案中所用的多元羧酸中,二元羧酸的例子包括:草酸、丁二酸、马来酸、己二酸、β-甲基己二酸、壬二酸、癸二酸、壬烷二酸、癸烷二酸、十一烷二酸、十二碳烯基丁二酸、十二烷二酸、富马酸、柠康酸、二甘醇酸、环己烷二酸、环己烷-3,5-二烯-1,2-二羧酸、2,2-二羟甲基丁酸、苹果酸、柠檬酸、六氢对苯二甲酸、丙二酸、庚二酸、酒石酸、黏酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、四氯邻苯二甲酸、氯邻苯二甲酸、硝基邻苯二甲酸、对羧基苯乙酸、对苯二乙酸、间苯二甘醇酸、对苯二甘醇酸、邻苯二甘醇酸、二苯乙酸、二苯基-p,p′-二羧酸、萘-1,4-二羧酸、萘-1,5-二羧酸、萘-2,6-二羧酸、蒽二羧酸、以及十二碳烯基丁二酸等。
作为不同于二元羧酸的多元羧酸,可以列举(例如):偏苯三酸、苯均四酸、萘三羧酸、萘四羧酸、芘三羧酸以及芘四羧酸等。
这些多元羧酸可单独使用其中的一种,或者使用两种或多种的组合。
在多元醇(多元醇,polyol)中,二元醇的例子包括:乙二醇、丙二醇、丁二醇、二乙二醇、三乙二醇、己二醇、环己二醇、辛二醇、癸二醇、十二烷二醇、双酚A的环氧乙烷加合物、双酚A的环氧丙烷加合物、二苯氧基芴醇(二苯氧基乙醇氟)等。
作为不同于二元醇的多元醇,可以列举(例如)丙三醇、季戊四醇、六羟甲基三聚氰胺、六羟乙基三聚氰胺、四羟甲基苯并胍胺、四羟乙基苯并胍胺等。
这些多元醇(多元醇,polyol)可单独使用其中的一种,或者使用两种或多种的组合。
烯键式不饱和化合物可以为具有亲水性基团的单体。
作为亲水性基团,可以列举极性基团,如酸性极性基团(例如羧基、磺酸基、膦酰基等)、碱性极性基团(如氨基)以及中性极性基团(如酰氨基、羟基、氰基、甲酰基等),然而示例性实施方案并不局限于这些。
在这些亲水性基团中,示例性实施方案的静电图像显影用调色剂中尤其优选使用的基团为酸性极性基团。通过在树脂颗粒表面的特定范围内存在具有酸性极性基团以及烯键式不饱和键的单体,可赋予树脂颗粒以凝集性能,从而可使树脂颗粒易于用于调色剂,并且还可赋予调色剂以充分的充电性能。
作为优选使用的酸性极性基团,可以列举羧基和磺酸基。作为具有这种酸性极性基团的单体,可以列举(例如)具有羧基的α,β-烯键式不饱和化合物以及具有磺酸基的α,β-烯键式不饱和化合物。作为具有羧基的α,β-烯键式不饱和化合物,可以列举(例如)丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸、马来酸、衣康酸、肉桂酸、马来酸单甲酯、马来酸单丁酯和马来酸辛酯。这些单体可单独使用其中的一种,或者可以使用两种或多种的组合。
当所述的其他树脂为衍生自烯键式不饱和化合物的聚合物时,其优选为无规共聚物。
此外,优选的是树脂含有这样的单体单元,该单体单元衍生自具有亲水性基团的烯键式不饱和化合物,并且优选的是,树脂所含有的衍生自具有亲水性基团的烯键式不饱和化合物的单体单元的共聚比为0.1摩尔%至10摩尔%。当该数值位于上述范围内时,由于在静电图像显影用调色剂的制备过程中,Tg为40℃或更高的其他树脂能够在水性介质中容易地形成壳层,因而是优选的。
上述的其他树脂的含量优选为调色剂中所含全部粘结剂树脂的50重量%或更低,更优选为5重量%至20重量%。当其含量位于上述范围内时,调色剂在显影机内的耐久性会得到提高,并可确保获得稳定的图像质量特性。
2.着色剂
示例性实施方案的静电图像显影用调色剂中优选含有着色剂。
作为着色剂,可使用已知的调色剂,并且考虑到色调角、色度、亮度、耐候性、OHP透明度、以及在调色剂中的分散性,可以任意选择。
作为可用于示例性实施方案中的着色剂的具体例子,可以列举:各种颜料,如炭黑、铬黄、汉沙黄、联苯胺黄、阴丹士林黄、喹啉黄、永固橙GTR、吡唑啉酮橙、耐硫化橙、色淀红、永固红、亮胭脂红3B、亮胭脂红6B、杜邦油红、吡唑啉酮红、立索尔红、若丹明B色淀、色淀红C、玫瑰红、苯胺蓝、群青蓝、铜油蓝(Chalco oil Blue)、氯化亚甲蓝、酞菁蓝、酞菁绿、孔雀绿草酸盐、钛黑等;以及各种染料,如吖啶类、呫吨类、偶氮类、苯醌类、吖嗪类、蒽醌类、二嗪类、噻嗪类、甲亚胺类、靛蓝类、硫靛类、酞菁类、苯胺黑类、甲川类、三苯甲烷类、二苯甲烷类、噻嗪类、噻唑类、呫吨类等。
作为着色剂,具体来说,优选使用炭黑、尼格罗黑染料(C.I.No.50415B)、苯胺蓝(C.I.No.50405)、铜油蓝(C.I.No.偶氮蓝3)、铬黄(C.I.No.14090)、群青蓝(C.I.No.77103)、杜邦油红(C.I.No.26105)、喹啉黄(C.T.No.47005)、氯化亚甲蓝(C.I.No.52015)、酞菁蓝(C.I.No.74160)、孔雀绿草酸盐(C.I.No.42000)、灯黑(C.I.No.77266)、玫瑰红(C.I.No.45435)、以及这些着色剂的混合物。
相对于100重量%的调色剂,着色剂的用量优选为0.1重量%至20重量%,更优选为0.5重量%至10重量%。作为着色剂,可单独使用这些颜料和染料中的一种,或者使用两种或多种的组合。
与其他着色剂不同的是,当将下面所要描述的磁性粉末用作黑色着色剂时,有时候其用量为12重量%至240重量%。
3.防粘剂
示例性实施方案的静电图像显影用调色剂中优选含有防粘剂。
示例性实施方案中可使用的防粘剂的具体例子包括:低分子量聚烯烃,例如各种酯蜡、聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等;加热时显示出软化温度的有机硅;脂肪酸酰胺,如油酸酰胺、芥子酸酰胺、蓖麻油酸酰胺、硬脂酸酰胺等;植物蜡,如巴西棕榈蜡、米蜡、小烛树蜡、日本蜡、荷荷芭油(jojoba oil)等;动物蜡,如蜂蜡等;矿物石油蜡,如蒙旦蜡、天然地蜡、纯白地蜡、石蜡、微晶蜡和费-托蜡等;及其改性产品。
在示例性实施方案的静电图像显影用调色剂中,相对于100重量%的粘结剂树脂,防粘剂的含量优选为1重量%至20重量%,更优选为3重量%至15重量%。当该数值位于上述范围内时,可确保同时获得良好的定影特性和图像质量特性。
4.内部添加剂和其他添加剂
如果需要的话,可将通常在这些种类的调色剂中所使用的各种内部添加剂(如电荷控制剂、抗氧化剂、紫外吸收剂等)用于示例性实施方案的静电图像显影用调色剂中。
作为电荷控制剂,可使用已知的化合物,如:正电荷控制剂,例如尼格罗黑染料、季铵盐化合物、三苯基甲烷化合物、咪唑化合物、聚胺树脂等;以及负电荷控制剂,如含有金属(例如铬、钴、铝、铁等)的偶氮化合物,羟基羧酸(例如,水杨酸、水杨酸烷基酯、苯甲酸等)与铬、锌、铝等形成的金属盐和金属络合物,酰胺化合物,苯酚化合物,萘酚化合物,酚酰胺化合物(phenolamide)等。
如果需要的话,示例性实施方案的静电图像显影用调色剂中可含有阻燃剂和阻燃助剂。作为阻燃剂和阻燃助剂,可以列举通常所使用的溴系阻燃剂、三氧化锑、氢氧化镁、氢氧化铝和聚磷酸铵,但示例性实施方案并不仅限于这些。
当将示例性实施方案中的静电图像显影用调色剂用作磁性调色剂时,其可含有磁性材料。具体而言,使用在磁场中能够被磁化的材料,可以使用诸如铁、钴和镍等铁磁性粉末,或者诸如铁素体和磁铁矿等化合物。
在示例性实施方案中,当在水相中获得调色剂时,需要留意磁性粉末的水相转移性,优选的是通过(例如)疏水处理来对磁性粉末的表面进行改性。
此外,为了赋予流动性并改善清洁性能,可以在使用前按照类似于常规调色剂的方式进行干燥,随后在干燥状态下施加剪切力的同时,任选地将无机颗粒(例如二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、碳酸钙等)和树脂颗粒(例如乙烯基树脂、聚酯、有机硅等)粘附在示例性实施方案的静电图像显影用调色剂的表面上。
当在水性介质中将这些颗粒粘附在调色剂的表面上时,作为无机颗粒的例子,可使用常规用作调色剂表面的外部添加剂的所有颗粒(例如二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、碳酸钙、碳酸镁和磷酸三钙),并将其与离子型表面活性剂、共聚物酸或聚合物物碱一同进行分散。
5.体积平均粒径、粒径分布、形状因子
示例性实施方案中的静电图像显影用调色剂的体积平均粒径(D50v)优选为2μm至10μm、或者为约2μm至约10μm,更优选为3μm至8μm、或者为约3μm至约8μm,进一步更优选为5μm至7μm、或者为约5μm至约7μm。当该数值位于上述范围内时,可在定影后获得良好的图像质量特性。
调色剂的粒径分布优选要窄。更具体地说,就调色剂的数均粒径而言,从小粒径侧累积时的16%粒径(D16p)与84%粒径(D84p)的比值的平方根(GSDp)(即下文所述的GSDp)优选为1.40或更小、或者为约1.40或更小,更优选为1.31或更小、或者为约1.31或更小,尤其优选为1.27或更小、或者为约1.27或更小。GSDp优选为1.15或更大。
体积平均粒径和GSDp都在上述范围内时,不会存在特别小的粒子,因此,抑制了由于小粒径调色剂的带电量过剩而引起的显影性能下降。
可使用诸如Coulter Counter Model TA-II(由Beckman Coulter公司制造)以及Multisizer II(由Beckman Coulter公司制造)等测量仪器来测量诸如树脂颗粒和调色剂颗粒等颗粒的体积平均初级粒径、数均粒径分布指数、以及体积平均粒径分布指数。在这种情况中,根据颗粒的粒径水平,采用最佳的孔径来进行测量。当颗粒的粒径为约5μm或更小时,使用激光衍射散射系统粒径分布测定装置(LA-700,由Horiba株式会社制造)进行测量。基于该粒径分布来划分粒径范围(通道),针对该粒径范围,从直径小的一侧,来绘制体积和数目的累积分布曲线。分别将累积百分比为16%时的粒径定义为体积D16v和数目D16P,分别将累积百分比为50%时的粒径定义为体积D50v和数目D50P,分别将累积百分比为84%时的粒径定义为体积D84v和数目D84P。利用这些数值,体积平均粒径分布指数(GSDv)按照(D84v/D16v)1/2进行计算,并且数均粒径分布指数(GSDp)按照(D84p/D16p)1/2进行计算。
静电图像显影用调色剂的形状因子SF1优选为110至145,更优选为120至140。形状因子SF1是表示颗粒表面的不平坦度的形状因子,其按照下列方程式来计算。
在该式中,ML表示颗粒的最大长度,A表示颗粒的投影面积。
可具体按照(例如)如下方法来测定SF1。将分散在载玻片上的调色剂的光学显微照片通过摄像机输入到图像分析仪中,计算50个调色剂颗粒的SF1,并且求出其平均值。
6.带电量
示例性实施方案中的静电图像显影用调色剂的带电量的绝对值优选为10μC/g至40μC/g、或者为约10μC/g至约40μC/g,更优选为15μC/g至35μC/g、或为约15μC/g至约35μC/g。当该数值位于上述范围内时,背景不会出现模糊(雾化)的状况,并且图像密度不会降低。
可通过下述方法来测量带电量。将样品颗粒(即调色剂)与相应的摩擦带电颗粒(即载体)混合,并且预先使它们充分进行摩擦带电之后,通过风力、离心力、机械力、冲击力、静电力或振动将这二者分开,并测量分离后的一方中所残留的电荷量。例如,将7.5重量份的调色剂加入到100重量份的载体中,在室温环境(25℃、湿度60%)下将它们混合5分钟,并采用带电量测量装置对电荷量进行测量。作为带电量测量装置,可以列举粉体带电量测量装置TB2-3(由Kyocera Chemical株式会社制造)。
II.静电图像显影用调色剂的制备方法
对静电图像显影用调色剂的制备方法(下文有时简称为“调色剂的制备方法”)没有特别的限制,可使用常规的制备方法,如捏合-粉碎法、化学制备法(如悬浮聚合法和乳液凝集法)。在示例性实施方案中,其制备方法优选为这样的方法,该方法包括:分散过程,即,制备含有嵌段共聚物的树脂颗粒分散液;凝集过程,即,将分散后的树脂颗粒凝集以获得凝集的颗粒;以及融合过程,即通过加热使凝集的颗粒融合。当示例性实施方案中的调色剂制备方法包括分散过程时,优选将乳液凝集法或悬浮法用作示例性实施方案中的调色剂制备方法。
下面将对示例性实施方案中的静电图像显影用调色剂的制备方法进行详细描述。
<分散过程>
作为示例性实施方案中的制备含有嵌段共聚物的树脂颗粒分散液的分散过程,可使用常规的分散方法。例如,可使用如下方法:剪切乳化法,即,预先通过本体聚合或溶液聚合而聚合得到嵌段共聚物,然后借助旋转剪切型均化器、球磨机、砂磨机、Dyno磨机(其均具有介质)或高压喷射型分散机(MANTON GAULIN HOMOGENIZER,由Manton Gaulin株式会社制造)的各种机械高剪切力,从而将嵌段共聚物分散于水性介质中;相反转乳化法,即,将树脂溶解于有机溶剂中,随后加入水性介质以使相反转;以及通过以下过程制备嵌段共聚物的树脂颗粒分散液的方法,所述过程为:将嵌段共聚物或其前体(具有活性末端的低分子量化合物或嵌段)与少量的烯键式不饱和化合物混合、进行剪切乳化、相反转乳化,并随后进行微乳液聚合、悬浮聚合。
在微乳液聚合或悬浮聚合中,优选的是,在溶解嵌段共聚物或其前体时不使用有机溶剂,更优选的是,只使用少量的烯键式不饱和化合物来溶解嵌段共聚物或其前体。
在微乳液聚合或悬浮聚合中,作为要与嵌段共聚物混合的烯键式不饱和化合物,优选的是聚合后能够形成Tg为40℃或更高的聚合物的烯键式不饱和化合物。作为这样的烯键式不饱和化合物,具体优选列举苯乙烯、丙烯酸丁酯和丙烯酸2-乙基己酯。
在示例性实施方案中,作为“水性介质”,可以列举(例如)诸如蒸馏水和离子交换水之类的水,以及其中加入有诸如乙醇或甲醇之类的醇的水。乙醇与水的混合液体是优选的,并且诸如蒸馏水和离子交换水之类的水是更为优选的。这些水性介质可以单独使用,也可使用两种或多种的组合。
此外,除了醇类之外,水性介质还可含有与水混溶的有机溶剂。作为与水混溶的有机溶剂,列举(例如)丙酮和乙酸。
在制备树脂颗粒分散液时,有时候使用各种离子性表面活性剂(例如阴离子型表面活性剂和阳离子型表面活性剂)、非离子性表面活性剂、无机分散剂和聚合物型分散剂。
作为阴离子型表面活性剂,可以列举(例如)十二烷基苯磺酸钠、烷基萘磺酸钠、芳烷基聚醚磺酸钠、3,3-二砜-N,N-二苯基脲、4,4-重氮-双氨基-8-萘酚-6-磺酸钠、邻羧基苯-偶氮-二甲基苯胺、2,2,5,5-四甲基三苯基甲烷-4,4-重氮-双-β-萘酚-6-磺酸钠、二烷基磺基琥珀酸钠、十二烷基硫酸钠、十四烷基硫酸钠、十五烷基硫酸钠、辛基硫酸钠、油酸钠、月桂酸钠、癸酸钠、辛酸钠、己酸钠、硬脂酸钾和油酸钾。
作为阳离子型表面活性剂,可以列举烷基苯二甲基氯化铵、烷基三甲基氯化铵和双十八烷基氯化铵。
作为非离子性表面活性剂,可以列举水溶性表面活性剂和油溶性表面活性剂,例如聚氧乙烯、聚氧丙烯、聚氧乙烯和聚氧丙烯的组合、聚乙二醇与高级脂肪酸的酯、烷基酚聚氧乙烯醚、高级脂肪酸酯与聚乙二醇的酯、高级脂肪酸酯与聚氧丙烯的酯、以及脱水山梨糖醇酯。
作为聚合物胶体稳定剂,可以列举聚羧酸钠和聚乙烯醇,作为无机分散剂,可以列举碳酸钙,但示例性实施方案并不仅限于这些。
此外,用氢氧化钠、氢氧化钾或氨水来调节水性分散液的pH值。
在微乳液法中,可任选地组合使用少量的稳定助剂。稳定助剂为水不溶性的或水难溶性的,并且可溶解在油相中。可使用常规用于微乳液聚合中的稳定助剂。
作为优选的稳定助剂的例子,可以列举:具有8个至30个碳原子的烷烃,如十二烷、十六烷、十八烷等;具有8个至30个碳原子的烷基醇,如月桂醇、十六烷醇、十八烷醇等;具有8个至30个碳原子的(甲基)丙烯酸烷基酯,如(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十六烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯等;具有8个至30个碳原子的烷烃硫醇,例如十二烷硫醇、月桂硫醇、十六烷硫醇、硬脂硫醇等;聚合物或加聚物,例如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等;羧酸;酮类;胺类等。
当在剪切乳化和相反转乳化中,将嵌段共聚物或其前体与烯键式不饱和化合物混合时,可包括将烯键式不饱和化合物聚合的过程。作为烯键式不饱和化合物,可以列举苯乙烯及其衍生物、丙烯酸酯及其衍生物、甲基丙烯酸酯及其衍生物。
对聚合方法没有特别的限定,但是可以使用在水性介质中通常使用的聚合方法,如悬浮聚合法、溶解悬浮法、微乳液法(mini emulsion method)、微小乳液法(micro emulsion method)以及乳化聚合法(包括多步溶胀法和接种聚合法),并且可组合使用两种或多种聚合方法。
作为烯键式不饱和化合物的聚合方法,可采用常规已知的方法,如利用聚合引发剂的方法、利用加热的自聚合法、以及利用紫外线辐射的方法,在这些方法中,利用聚合引发剂的方法是优选的。
对聚合引发剂没有特别的限定,可使用已知的自由基聚合引发剂、阳离子聚合引发剂和阴离子聚合引发剂。有水溶性聚合引发剂和油溶性聚合引发剂这两种聚合引发剂,并且可根据降解温度(即活化温度)来任选地使用这两种引发剂。
烯键式不饱和化合物为自由基聚合型单体,因而聚合引发剂优选为自由基聚合引发剂。作为自由基聚合引发剂,有油溶性引发剂和水溶性引发剂两种,并且可使用其中的任意一种。自由基聚合引发剂的具体例子包括:偶氮双腈,如2,2′-偶氮双(2-甲基丙腈)、2,2′-偶氮双(2-甲基丁腈)、2,2′-偶氮双(异丁腈)、2,2′-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、2,2′-偶氮双(2,4-二甲基-4-甲氧基戊腈)、1,1′-偶氮双(环己烷腈)、2,2′-偶氮双(2-脒基丙烷)盐酸盐等;有机过氧化物,如二酰基过氧化物(例如,过氧化乙酰、过氧化辛酰、过氧化3,5,5-三甲基己酰、过氧化癸酰、过氧化月桂酰、过氧化苯甲酰等)、二烷基过氧化物(例如,二叔丁基过氧化物、叔丁基-α-枯基过氧化物、二枯基过氧化物等)、过氧化酯(例如,过氧乙酸叔丁酯、过氧新戊酸α-枯基酯、过氧辛酸叔丁酯、过氧新癸酸叔丁酯、过氧月桂酸叔丁酯、过氧苯甲酸叔丁酯、过氧邻苯二甲酸二叔丁酯、过氧间苯二甲酸二叔丁酯等)、过氧化氢(例如,叔丁基氢过氧化物、2,5-二甲基己烷-2,5-二氢过氧化物、氢过氧化枯烯、二异丙基苯氢过氧化物等)、过氧碳酸酯(例如,叔丁基过氧化碳酸异丙酯等);无机过氧化物(如过氧化氢等);以及过硫酸盐(如过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵等)。此外,有时候还组合使用氧化还原聚合引发剂。
在加成聚合中,可使用链转移剂。对链转移剂没有特别的限定。具体而言,优选使用具有由碳原子和硫原子形成的共价键的链转移剂,例如,可优选地列举硫醇。
当根据乳液凝集法来制备示例性实施方案的调色剂时,对于示例性实施方案的调色剂的制备方法来说,优选的是,该制备方法包括使分散后的树脂颗粒凝集、从而获得凝集颗粒的凝集过程,以及通过加热将所述凝集颗粒融合的融合过程。
作为凝集过程,可列举(例如)这样的过程:将树脂颗粒分散液优选地与着色剂颗粒分散液和防粘剂颗粒分散液混合,进一步加入凝集剂从而引发凝集并形成具有调色剂颗粒尺寸的凝集颗粒。各分散液的介质优选为水性介质。在凝集过程中,可加入不同于嵌段共聚物的树脂颗粒的其它树脂颗粒,优选加入这样的树脂颗粒,例如Tg为40℃或更高、并且衍生自烯键式不饱和化合物和/或结晶性聚酯的聚合物。
对着色剂和防粘剂的分散方法没有特别的限定,可使用任选的方法,例如旋转剪切型均化器、球磨机、砂磨机、Dyno磨机(其均具有介质)或具有强剪切力的均化器、或者高压喷射型分散机(MANTON GAULIN HOMOGENIZER,由Manton Gaulin株式会社制造)。可将这些着色剂颗粒和防粘剂颗粒与其他颗粒组分一起一次性加入到混合溶剂中,或者可将其在多个步骤中分次加入。
也可通过上述凝集过程形成第一凝集颗粒,并通过加入上述树脂颗粒分散液或其他树脂颗粒分散液从而在第一凝集颗粒的表面上形成第二壳层。第二壳层的材料优选为上述Tg为40℃或更高的树脂。
在上述例子中,着色剂颗粒分散液是单独制备的,但是在将着色剂预先混合到树脂颗粒中的情况下,则不需要制备着色剂颗粒分散液,并且防粘剂也是如此。
当在示例性实施方案的静电图像显影用调色剂的制备方法中采用乳液凝集法时,可通过在凝集过程中改变pH等来引起凝集,从而调节含有粘结剂树脂和着色剂的调色剂颗粒的粒径。同时,为了稳定或加快颗粒的凝集,或者为了获得具有较窄粒径分布的凝集颗粒,可以添加凝集剂。
作为凝集剂,优选为具有一价或高价电荷的化合物。作为这种化合物的具体例子,可以列举:水溶性表面活性剂,例如上述离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂;酸类,例如盐酸、硫酸、硝酸、乙酸、草酸等;无机酸的金属盐,例如氯化镁、氯化钠、硫酸铝、硫酸钙、硫酸铵、硝酸铝、硝酸银、硫酸铜、碳酸钠等;脂肪酸的金属盐,例如乙酸钠、甲酸钾、草酸钠、邻苯二甲酸钠、水杨酸钾等;芳香酸的金属盐;酚类的金属盐,例如苯酚钠等。
考虑到凝集颗粒的稳定性、凝集剂对热的稳定性以及随时间变化的稳定性、以及在洗涤过程中将凝集剂除去,从性能和用途方面考虑,凝集剂优选为无机酸的金属盐。具体来说,可以列举无机酸的金属盐,例如氯化镁、氯化钠、硫酸铝、硫酸钙、硫酸铵、硝酸铝、硝酸银、硫酸铜和碳酸钠。
这些凝集剂的添加量随着电荷的价数而改变,但在任何情况下添加量的差别都较小。优选的是,对于一价电荷而言,添加量为3重量%或更低,对于二价电荷而言,添加量为1重量%或更低,对于三价电荷而言,添加量为0.5重量%或更低。由于凝集剂的量优选较少,因此优选使用具有较高价数的化合物。
此外,为了防止着色剂在凝集处理后从颗粒表面渗出来,可通过热处理等使颗粒的表面交联。如果需要,可通过水洗、酸洗或碱洗来除去所用的表面活性剂。
在可以用于示例性实施方案的树脂颗粒分散液中,其他树脂颗粒的中位粒径优选为0.1μm至2.0μm。
此外,在凝集工艺中所用的着色剂颗粒分散液的着色剂颗粒的中位粒径、以及防粘剂颗粒分散液的防粘剂颗粒的中位粒径均优选为0.1μm至2.0μm。
关于融合过程,可以列举这样的过程:将凝集颗粒在等于或高于树脂颗粒的玻璃化转变温度或在等于或高于其熔点的温度下加热,以使其融合并凝结。融合并凝结的温度优选高于嵌段共聚物中所用的树脂的熔点或玻璃化转变温度。凝集颗粒中的粘结剂树脂在这种温度条件下被融化,并且凝集颗粒由无定形变为球形。
在凝集过程和融合过程完成后,可通过可任选的洗涤过程、固液分离过程和干燥过程对树脂颗粒进行处理。在洗涤过程中,从带电性方面来看,优选用离子交换水进行充分的置换洗涤。对固液分离过程没有特别的限定,然而从生产性的角度考虑,优选的是吸滤和加压过滤。对干燥过程也没有特别的限定,然而从生产性的角度考虑,优选的是冻干、闪喷干燥(flash jet drying)、流化干燥和振荡式流化干燥。
顺带提及,在示例性实施方案的静电图像显影用调色剂的制备方法中,如果需要的话,可以使用在这些种类的调色剂中通常使用的各种内部添加剂,如电荷控制剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂等。
可在任何工序中加入这些添加剂。此外,优选将电荷控制剂以水性分散液的形式加入,并且相对于100重量%的油相,电荷控制剂的添加量优选为1重量%至25重量%,更优选为5重量%至15重量%。这里,油相为在乳化并分散于水性介质中的成分中除了有机溶剂等之外的固形物。
III.静电图像显影剂
示例性实施方案的静电图像显影用调色剂被用作静电图像显影剂(下文中也称作“显影剂”)。该显影剂除了包含示例性实施方案中的静电图像显影用调色剂以外并不特别限定,并且根据目的可以采用可任选的成分组合物。当静电图像显影用调色剂单独使用时,其被制成单组分静电图像显影剂,当静电图像显影用调色剂与载体组合使用时,其被制成双组分静电图像显影剂。作为单组分静电图像显影剂,也可使用这样的显影方法:采用显影套筒或充电元件对显影剂进行摩擦生电从而形成带电的调色剂,并根据静电潜像进行显影。
对载体并不特别限定,通常可以列举:具有磁性颗粒(例如,铁粉、铁素体、氧化铁粉末、镍等)作为芯材料且被树脂覆盖层包覆的树脂包覆载体,所述树脂覆盖层例如为树脂(如苯乙烯树脂、乙烯基树脂、乙烯系树脂、松脂系树脂、聚酯系树脂、或三聚氰胺系树脂等)或蜡(如硬脂酸等);以及磁性粉末分散型载体,其包含其中分散有磁性颗粒的粘结剂树脂。在这些载体中,从采用树脂覆盖层的结构能够控制调色剂的带电性能和载体整体的电阻的角度来看,特别优选的是树脂覆盖载体。
在双组分静电图像显影剂中,示例性实施方案中的静电图像显影用调色剂与载体的混合比优选为2重量份至10重量份的静电图像显影用调色剂/100重量份的载体。对显影剂的制备方法没有特别的限制,可以列举用V型混合机等将调色剂和载体进行混合的方法。
IV.成像方法和成像装置
示例性实施方案中的静电图像显影用调色剂和示例性实施方案中的静电图像显影剂可用于常规的静电图像显影系统(电子照相系统)的成像方法中,并且尤其优选用于示例性实施方案中的成像方法和成像装置中。
示例性实施方案的成像方法包括:静电潜像形成过程,即,在静电潜像保持元件的表面上形成静电潜像;显影过程,即,使用含有调色剂的显影剂使在静电潜像保持元件表面上所形成的静电潜像显影从而形成调色剂图像;转印过程,即,将调色剂图像转印到转印接受材料的表面上;以及定影过程,即,通过施加压力将调色剂图像定影,其中所述调色剂为本示例性实施方案的静电图像显影用调色剂,或者为采用本示例性实施方案的制备方法而制备的静电图像显影用调色剂,或者所述显影剂为本示例性实施方案的静电图像显影剂,并且定影过程中的定影压力为0.5MPa至30Mpa、或者为约0.5MPa至约30MPa。
本示例性实施方案的成像装置包括:潜像保持元件;充电单元,其用于对所述潜像保持元件进行充电;曝光单元,其用于通过对所述经充电的潜像保持元件进行曝光,从而在所述潜像保持元件的表面上形成静电潜像;显影单元,其使用含有调色剂的显影剂使所述静电潜像显影,从而形成调色剂图像;转印单元,其将所述调色剂图像从所述潜像保持元件转印到转印接受材料的表面上;以及定影单元,其向已转印至转印接受材料表面上的调色剂图像施加压力,其中定影单元的定影压力为0.5MPa至30MPa,并且调色剂为本示例性实施方案的静电图像显影用调色剂,或者为采用本示例性实施方案的制备方法而制备的静电图像显影用调色剂,或者所述显影剂为本示例性实施方案的静电图像显影剂,并且定影过程中的定影压力为0.5MPa至30MPa。
在转印过程或转印单元中,可以设置这样的转印过程或转印单元,其借助中间转印体进行两次或多次转印。
在本示例性实施方案的成像装置中,包括显影单元的部分可具有盒结构(处理盒),该盒结构能够安装到成像装置主体上或者从成像装置主体上拆卸下来。
作为处理盒,优选使用本示例性实施方案的处理盒,其至少具有显影剂保持元件,用以保持本示例性实施方案的静电图像显影用调色剂或本示例性实施方案的静电图像显影剂。
静电潜像形成过程为这样的过程:在静电潜像保持元件的表面上形成静电潜像。
显影过程为这样的过程:采用位于显影剂保持元件上的显影剂层使静电潜像显影,从而形成调色剂图像。对显影剂层没有特别的限定,只要其含有本示例性实施方案的静电图像显影剂即可,其中该静电图像显影剂含有本示例性实施方案的静电图像显影用调色剂。
转印过程为将调色剂图像转印至转印接受材料表面上的过程。
除了定影过程以外,上述各过程本身均为常规的过程,并且在(例如)专利文献JP-A-56-40868和JP-A-49-91231中有所公开。
定影过程为这样的过程:使用辊或温度保持恒定的热辊定影单元,通过加压或加热加压,将调色剂图像定影到转印接受材料(例如纸)的表面上,从而形成复印图像。
在通过加压或加热加压从而将调色剂图像定影到转印接受材料表面上的定影过程中,定影压力优选为0.5MPa至30MPa,更优选为1MPa至20MPa,进一步更优选为1MPa至10MPa。当该数值位于上述范围内时,可确保进行充分的定影,并且可获得优异的图像强度。此外,可抑制因纸张皱折和纸张拉伸而造成的图像质量特性下降。
在定影过程中,当通过加热加压来进行图像的定影时,加热温度优选为40℃至120℃,更优选为50℃至100℃。
对于本示例性实施方案的成像过程而言,优选的是其还包括清洁过程。清洁过程为这样的过程:用于除去残留在静电潜像保持元件表面上的静电图像显影用调色剂和静电图像显影剂。
在本示例性实施方案的成像方法中,优选这样的实施方案,其还包括回收过程。回收过程是将清洁过程中所收集的静电图像显影用调色剂输送至显影剂层的过程。这种包括清洁过程的实施方案的成像方法可通过使用调色剂循环系统型复印机和成像装置(例如传真机)来实现。该方法也可适用于这样的实施方案的循环系统,其中省略了清洁步骤,并且在显影的同时收集调色剂。
V.调色剂盒和处理盒
本示例性实施方案的调色剂盒为这样的调色剂盒,其至少容纳有示例性实施方案中的静电图像显影用调色剂。本示例性实施方案的调色剂盒可以含有示例性实施方案中的静电图像显影用调色剂作为静电图像显影剂。
此外,本示例性实施方案的处理盒为这样的处理盒,其配备有用以容纳本示例性实施方案中的静电图像显影用调色剂或本示例性实施方案中的静电图像显影剂的显影剂保持元件。
本示例性实施方案的调色剂盒优选能够安装到成像装置上,并且能够从成像装置上拆卸下来。即,在具有其中调色剂盒能够安装和拆卸的构造的成像装置中,优选使用容纳有本示例性实施方案中的调色剂的本示例性实施方案调色剂盒。
调色剂盒可为用于容纳调色剂和载体的盒子,可供选用的另外一种方式是,该调色剂盒可被构造成为分别仅容纳调色剂的盒子以及仅容纳载体的盒子。
本示例性实施方案的处理盒优选能够安装到成像装置上,并且能够从成像装置上拆卸下来。
此外,本示例性实施方案的处理盒优选为这样的处理盒,其配备有选自由图像保持元件、用于对图像保持元件的表面进行充电的充电单元以及用于除去残留在图像保持元件表面上的调色剂的清洁单元所组成的组中的至少一个单元。此外,如果需要的话,本示例性实施方案中的处理盒可包含其他的元件,例如静电消除单元等。
可采用具有已知结构的调色剂盒和处理盒,并且可参考(例如)专利文献JP-A-2008-209489和JP-A-2008-233736。
例子
下面将参照例子对本发明进一步进行详细描述,然而这些例子绝不是限制本发明。在下面的例子中,除非另外说明,否则“份”是指“重量份”,并且“%”是指“重量%”。
在下面的例子中,体积平均粒径、数均分子量、玻璃化转变温度(Tg)、熔点(mp)、以及流动试验仪粘度按如下方式进行测量。
<颗粒的体积平均粒径的测量>
在测量颗粒的体积平均粒径时,使用Coulter Counter TA-II(由Beckman-Coulter公司制造)。在这种情况中,根据颗粒的粒径水平使用最佳孔径来进行测量。将所测得的颗粒粒径表示为体积平均粒径(μm)。
当颗粒的粒径为5μm或更小时,使用激光衍射散射系统粒径分布测定装置(LA-700,由Horiba株式会社制造)进行测量。
<数均分子量>
在下述条件下,使用凝胶渗透色谱仪(HLC-8120GPC,TSK-GEL,GMH柱,由TOSOH株式会社生产)测定数均分子量。在40℃下溶剂(四氢呋喃)以1.2毫升/分钟的流速流动,并倒入浓度为0.2g/20毫升的四氢呋喃样品溶液(相当于样品重量为3mg)以进行测量。在测量样品的分子量时,对测量条件进行选择,使得样品的分子量落在这样的范围内:其计数与由多种单分散聚苯乙烯标准样品得到的标准曲线的分子量的对数成为直线。
<玻璃化转变温度>
按照ASTM D3418-82中所规定的方法,以10℃/分钟的升温速率从-80℃至150℃进行测量,通过使用差示扫描量热仪(DSC)来测量玻璃化转变温度(Tg)。
<熔点>
以10℃/分钟的升温速率从室温(25℃)至150℃进行测量时,将JIS K-7121所示的输入补偿型差示扫描量热法的熔融峰温度作为熔点。
<流动试验仪粘度>
借助流动试验仪CFT-500C(模直径:0.5mm,由Shimadzu株式会社制造),以1℃/分钟的升温速率由室温升至200℃,对直径1cm×厚度1cm的圆柱型样品进行测量,并由所获得的洗脱曲线得到嵌段共聚物的流动试验仪粘度。
<体积电阻>
借助绝缘表R503和测量电极R616(由Kawaguchi Electric Works株式会社制造),根据ASTM D257的方法来测量嵌段共聚物的体积电阻(比体积电阻)。
<2-甲基-2-[N-(叔丁基)-N-(1-二乙氧基磷酰基-2,2-二甲基丙基)-氨氧基]-丙酸(MBPAP)的合成>
向氮气净化后的玻璃容器内加入500份脱气后的甲苯、35.9份CuBr、15.9份铜粉以及86.7份N,N,N′,N′,N″-五甲基二亚乙基三胺,并且在搅拌的同时,加入580份脱气后的甲苯、42.1份2-溴-2-甲基丙酸以及78.9份N-叔丁基-N-(1-二乙基膦酰基-2,2-二甲基丙基)氮氧化物,并于室温下搅拌90分钟。随后,将反应介质过滤掉,然后用NH4Cl饱和水溶液洗涤甲苯滤液两次。用戊烷洗涤所获得的固体并进行真空干燥,以获得2-甲基-2-[N-(叔丁基)-N-(1-二乙氧基磷酰基-2,2-二甲基丙基)-氨氧基]-丙酸(MBPAP)。
通过质谱测得的所制备的MBPAP的摩尔质量为381.44g/mol(C17H36NO6P),证实其为目标产物。
<防粘剂颗粒分散液的制备>
酯蜡(WE-2,熔点:65℃,由NOF株式会社生产)
50份
阴离子型表面活性剂 5份
(Neogen RK,由Dai-ICHI Kogyo Seiyaku株式会社制造)
离子交换水 200份
将上述成分混合,在95℃下加热,并用均化器(Ultra-Turrax T50,由IKA株式会社制造)分散,然后使用Manton Gaulin高压均化器(由Manton Gaulin株式会社制造)进行分散处理,从而制得其中分散有防粘剂(防粘剂的浓度:20重量%)的防粘剂分散液,其中防粘剂的平均粒径为230nm。
<着色剂颗粒分散液的制备>
青色颜料(颜料蓝15:3) 1,000份
(酞菁铜,由Dainichiseika Color and Chemicals Mfg株式会社制造)
阴离子型表面活性剂 150份
(Neogen R,由Dai-ICHI Kogyo Seiyaku株式会社制造)
离子交换水 9,000份
将上述成分混合并溶解,随后用高压冲击型分散仪Altimizer(HJP30006,由Sugino Machine Limited株式会社制造)分散约1小时,以制备其中分散有着色剂(青色颜料)的着色剂颗粒分散液。着色剂颗粒分散液中着色剂(青色颜料)的平均粒径为0.15μm,着色剂颗粒的浓度为23重量%。
实施例1
<嵌段共聚物(1)的制备>
向配备有回流冷凝器、氮气导入管和搅拌器的玻璃容器内,加入200份苯乙烯单体和2.7份MBPAP,并在80℃下在氮气流下进行充分混合,随后将温度升至110℃以使苯乙烯聚合。通过GPC随时测量分子量,当苯乙烯的数均分子量达到28,000时,通过失重法测定苯乙烯的剩余量,并由此计算出聚合率(转化率)为99.5%。
随后,加入221份丙烯酸十八烷基酯,并在130℃下继续进行聚合,以借助丙烯酸十八烷基酯使聚合链延伸。衍生自丙烯酸十八烷基酯的结晶性嵌段B的数均分子量为31,000,并且当其与最初聚合的苯乙烯链总的数均分子量达到59,000时,将反应体系冷却至室温。
将聚合物溶解于225份THF中,将其取出并滴入到甲醇中,以使嵌段共聚物(1)再沉淀。通过过滤收集沉淀物,并用甲醇反复洗涤,随后在40℃下真空干燥,以获得苯乙烯与丙烯酸十八烷基酯的嵌段共聚物(1)。
通过相同的方式,使用50份苯乙烯和0.68份MBPAP并借助同样的聚合装置从而制得数均分子量为28,000的苯乙烯均聚物,在经过同样的纯化后所测定的玻璃化转变温度(Tg)为100℃。
通过使用300份丙烯酸十八烷基酯和3.7份MBPAP以相同方式聚合得到数均分子量为31,000的均聚物,纯化后其Tg为-75℃,并且熔点(mp)为45℃。
在0.5MPa下,使所得到的嵌段共聚物(1)的流动试验仪粘度达到104Pa·s时的温度为110℃(T(0.5MPa)),在30MPa下该温度为55℃(T(30MPa)),因此T(0.5MPa)-T(30MPa)为55℃。嵌段共聚物的体积电阻为1×1014.3Ωcm。
<树脂颗粒分散液(1)的制备>
向400份嵌段共聚物(1)中加入含有8.0份倍半油酸山梨坦并且溶解有0.8份十二烷基苯磺酸钠的120份甲乙酮。将上述混合物置于配备有回流冷凝器、搅拌器、离子交换水滴管以及加热单元的玻璃容器内,并在65℃下充分混合,随后在65℃下加热并混合1小时。然后,向上述混合物中以1份/分钟的速率滴入1,000份离子交换水,以进行嵌段共聚物(1)的相反转乳化。将相反转乳化产物冷却,并借助蒸发器在60℃和减压的条件下将MEK从乳化液中除去,从而获得树脂颗粒分散液(1)。
所得树脂颗粒分散液中的树脂颗粒的体积平均粒径为205nm,并且固形物的浓度为2.5重量%。
<调色剂颗粒(1)的制备>
树脂颗粒分散液(1) 565份
(固形物:240份)
着色剂颗粒分散液 22.87份
(固形物:5.3份)
防粘剂颗粒分散液 50份
(固形物:10份)
除了保留158份(固形物:67份)树脂颗粒分散液(1)外,将上述原料置于圆筒形不锈钢容器内,并借助ULTRA-TURRAX以8,000rpm施加剪切力进行分散并混合30分钟。随后,将0.14份含有聚合氯化铝的10%硝酸水溶液作为凝集剂滴入其中。此时将原料分散液的pH控制在4.2至4.5。根据需要,采用0.3N硝酸和1N氢氧化钠水溶液来调节pH值。然后,将原料分散液移入到配备有搅拌器和温度计的釜中并加热。在40℃下使凝集颗粒的生长加速。当体积平均粒径为5.0μm时,逐渐加入之前未使用的158份树脂颗粒分散液(1),并将温度升至50℃,以使粒径生长至6.1μm。待pH进一步升至7.5后,将温度升至98℃,并在98℃下保持6小时,随后将pH逐渐降至6.5,停止加热,并使颗粒静置冷却。通过孔径为45μm的过滤器将颗粒过滤。在用水反复洗涤后,将反应产物冷冻干燥从而获得调色剂颗粒(1)。
采用Coulter Multisizer TA-II(孔径:50μm,由Beckman Coulter公司制造)对调色剂颗粒(1)的体积平均粒径进行测量,结果其粒径为6.1μm,并且体积平均粒径分布为1.22。
<静电图像显影用调色剂(1)和静电图像显影剂(1)的制备>
向100份调色剂颗粒(1)中从外部加入1份胶态二氧化硅(AEROSIL R972,由Nippon Aerosil株式会社制造),并用Henschel混合器进行混合,从而获得静电图像显影用调色剂(1)。
另一方面,将100份铁素体颗粒(EFC50B,平均粒径:50μm,由Powder Tech株式会社制造)和1份甲基丙烯酸酯树脂(分子量:95,000,由Mitsubishi Rayon株式会社制造)与500份甲苯一同放入压力捏合机中,在常温下混合15分钟,在混合的同时于减压条件下将温度升至70℃,以蒸馏除去甲苯,随后冷却,并且采用孔径为105μm的过滤器进行过滤筛分,从而制得铁素体载体(覆盖有树脂的载体)。
将铁素体载体和静电图像显影用调色剂(1)混合,从而制得调色剂浓度为7重量%的双组分静电图像显影剂(1)。
<静电图像显影用调色剂和静电图像显影剂的评价>
使用Docu Centre Color f 450的改造机(由Fuji Xerox株式会社制造)作为成像装置。对于定影单元而言,对能够调节最大定影压力的双辊式定影单元进行改造,并且还通过在SUS管上涂覆Tefflon(商品名)而将图像一侧的压力辊改造为高硬度辊。作为转印接受纸,使用的是Fuji Xerox S纸。
按照如下方式对调色剂的飞散、装置内的污染、系统内的调色剂强度、定影性能以及定影图像强度进行评价。评价结果如下表1中所示。
<调色剂飞散的评价(间歇模式)>
根据每重复打印100张就间歇1小时的间歇模式,利用经改造的装置、上述的静电图像显影用调色剂和静电图像显影剂,进行总共打印1,000张的测试。
对间歇1小时后随即打印出来的每次的第一张图像进行调色剂飞散评价(间歇模式)。结果示于表1中。通过目测来进行评价。评价标准如下。
A:在每次间歇后的第一张图像中,均未出现诸如黑斑等图像缺陷。
B:在任意一次或多次间歇后的第一张图像中,在若干处出现诸如黑斑等图像缺陷。
C:在每次间歇后的第一张图像中,在多处均出现了诸如黑斑等图像缺陷。
<对装置内污染的评价(间歇模式)>
根据每重复打印100张就间歇1小时的间歇模式,利用经改造的装置、上述的静电图像显影用调色剂和静电图像显影剂,进行总共打印1,000张的测试。
对打印完1,000张后装置内的污染状况进行评价。结果示于表1中。打印后立即对经改造的装置的内部进行目测以进行评价。评价标准如下。
A:装置内未发生污染,并且在第1,000张图像中未出现诸如黑斑等图像缺陷。
B:尽管装置内发生了污染,然而在第1,000张图像中未出现诸如黑斑等图像缺陷,达到了实用的水平。
C:装置内发生了污染,并且在第1,000张图像中出现了因装置内污染而导致的诸如黑斑等图像缺陷。
<系统内调色剂强度的评价>
为了评价系统内的调色剂强度,在使用经改造的装置、上述的静电图像显影用调色剂和静电图像显影剂、并以5%的图像密度连续打印5,000张后,通过目测来证实在显影装置内调色剂是否发生破碎、破裂和凝集。评价标准如下。
A:未观测到调色剂发生破碎、破裂和凝集,从而达到了不产生问题的水平。
B:观测到调色剂轻度发生破碎、破裂和凝集,但是仍达到了实用的水平。
C:调色剂明显发生破碎、破裂和凝集,从而处于在实际应用中会产生严重问题的水平。
<定影性能的评价>
将定影装置的定影辊在60℃下加热、并将定影压力设置为1MPa、5MPa或10MPa,然后在各定影压力下将图像进行定影,并评价定影性能。评价标准如下。所获结果示于表1中。
A:图像未出现不均匀的状况(光泽也未出现不均匀的状况),并且与纸张的粘附性也良好。
B:尽管观察到有轻微的图像不均匀状况,但与纸张的粘附性良好,从而达到了实用的水平。
C:产生了图像不均匀状况,并且与纸张的粘附性处于实际应用中会产生问题的水平。
<定影图像强度>
根据JIS K 5400,在通过1MPa的定影压力进行定影之后,使用铅笔在图像部分上进行刮痕测试,并按照如下方式由铅笔硬度进行评价。所获结果示于表1中。
A:铅笔硬度为H或更高时,处于完全不会产生问题的水平。
B:铅笔硬度为HB或更高时,处于在实际中不会产生问题的水平。
C:铅笔硬度低于HB时,处于在实际中会产生问题的水平。
实施例2
<嵌段共聚物(2)的制备>
按照与实施例1相同的方式制备具有表1所示嵌段A和结晶性嵌段B的嵌段共聚物(2),不同之处在于:使用200份苯乙烯单体、2.3份MBPAP以及259份丙烯酸二十二烷基酯以代替200份苯乙烯单体、2.7份MBPAP以及221份丙烯酸十八烷基酯。
<树脂颗粒分散液(2)的制备>
通过使用嵌段共聚物(2)并按照与实施例1相同的方式进行乳化来制备树脂颗粒分散液(2)。树脂颗粒分散液(2)中的树脂颗粒的体积平均粒径为198nm,并且其固形物的浓度为42.5%。
<调色剂颗粒(2)的制备>
按照与实施例1相同的方式,通过使用树脂颗粒分散液(2)来制备调色剂颗粒(2)。对调色剂颗粒(2)的体积平均粒径进行测量,结果其粒径为6.2μm,并且体积平均粒径分布为1.21。
<静电图像显影用调色剂(2)和静电图像显影剂(2)的制备及评价>
按照与实施例1相同的方式,通过使用调色剂颗粒(2)来制备静电图像显影用调色剂(2)和静电图像显影剂(2),并按照与实施例1相同的方式进行评价。所获得的结果示于表1中。
实施例3
<嵌段共聚物(3)的制备>
按照与实施例1相同的方式制备具有表1所示嵌段A和结晶性嵌段B的嵌段共聚物(3),不同之处在于:使用200份苯乙烯单体、2.7份MBPAP以及205.3份丙烯酸十六烷基酯以代替200份苯乙烯单体、2.7份MBPAP以及221份丙烯酸十八烷基酯。
<树脂颗粒分散液(3)的制备>
通过使用嵌段共聚物(3)并按照与实施例1相同的方式进行乳化来制备树脂颗粒分散液(3)。树脂颗粒分散液中的树脂颗粒的体积平均粒径为199nm,其固形物的浓度为42.5%。
<调色剂颗粒(3)的制备>
按照与实施例1相同的方式,通过使用树脂颗粒分散液(3)来制备调色剂颗粒(3)。对调色剂颗粒(3)的体积平均粒径进行测量,结果其粒径为6.1μm,并且体积平均粒径分布为1.21。
<静电图像显影用调色剂(3)和静电图像显影剂(3)的制备及评价>
按照与实施例1相同的方式,通过使用调色剂颗粒(3)来制备静电图像显影用调色剂(3)和静电图像显影剂(3),并按照与实施例1相同的方式进行评价。所获结果示于表1中。
比较例1
<苯乙烯/丙烯酸丁酯/丙烯酸无规聚合物树脂颗粒分散液(C1)的制备>
在配备有回流冷凝器、搅拌器、氮气导入管和单体滴液漏斗的反应器内,将3.3份十二烷基苯磺酸钠溶解于3,824份离子交换水中。随后,向其中加入30.6份苯乙烯、9.4份丙烯酸丁酯、1.2份丙烯酸二聚物以及0.3份十二烷硫醇,并在室温下充分搅拌以进行乳化稳定化(乳化液1)。
另外,将其中溶解有3,000份苯乙烯、940份丙烯酸丁酯、120份丙烯酸二聚物、63份十二烷硫醇以及39份十二烷基苯磺酸钠的1,327份离子交换水置于配有搅拌器的容器内,并用均化器将混合物单独乳化。乳化后,用具有四个倾斜桨的搅拌器对乳化产物连续进行温和搅拌(乳化液2)。
在乳化液1中进行充分的氮气置换后,在进一步引入氮气的同时将乳化液1加热至75℃,加入600份10%的过硫酸铵水溶液,并继续加热10分钟。在3小时内,用泵将乳化液2从装有乳化液1的反应器的单体滴液漏斗逐渐滴入到该反应器中,并在75℃下继续进行反应。在乳化液2滴加完之后,在75℃下使反应再继续进行3小时,随后将反应产物冷却,从而获得粒径为200nm且固形物浓度为42.5%的树脂颗粒分散液(C1)。干燥后测得分散液的数均分子量为11,000,且Tg为52℃。
<调色剂颗粒(C1)的制备>
按照与实施例1相同的方式来制备调色剂颗粒(C1),不同之处在于,用树脂颗粒分散液(C1)代替实施例1中制得的树脂颗粒分散液(1)。
调色剂颗粒(C1)的体积平均粒径为6.0μm,并且体积平均粒径分布为1.21。
<静电图像显影用调色剂(C1)和静电图像显影剂(C1)的制备及评价>
按照与实施例1相同的方式,通过使用调色剂颗粒(C1)来制备静电图像显影用调色剂(C1)和静电图像显影剂(C1),并按照与实施例1相同的方式进行评价。所获得的结果示于表1中。
比较例2
<嵌段共聚物树脂(C2)的制备>
按照与实施例1相同的方式制备具有表1所示嵌段A和衍生自丙烯酸丁酯聚合物的嵌段的嵌段共聚物(C2),不同之处在于:使用200份苯乙烯单体、18.8份MBPAP以及205份丙烯酸丁酯来代替200份苯乙烯单体、2.7份MBPAP以及221份丙烯酸十八烷基酯。
<树脂颗粒分散液(C2)的制备>
通过使用嵌段共聚物树脂(C2)、并按照与实施例1相同的方式进行乳化来制备树脂颗粒分散液(C2)。树脂颗粒分散液中的树脂颗粒的体积平均粒径为189nm,其固形物的浓度为42.5%。
<调色剂颗粒(C2)的制备>
按照与实施例1相同的方式,通过使用树脂颗粒分散液(C2)来制备调色剂颗粒(C2)。对调色剂颗粒(C2)的体积平均粒径进行测量,结果其粒径为6.0μm,并且体积平均粒径分布为1.21。
<静电图像显影用调色剂(C2)和静电图像显影剂(C2)的制备及评价>
按照与实施例1相同的方式,通过使用调色剂颗粒(C2)来制备静电图像显影用调色剂(C2)和静电图像显影剂(C2),并按照与实施例1相同的方式进行评价。所获得的结果示于表1中。
比较例3
<嵌段共聚物树脂(C3)的制备>
按照与实施例1相同的方式制备具有表1所示嵌段A和衍生自丙烯酸丁酯聚合物的嵌段的嵌段共聚物(C3),不同之处在于:使用200份苯乙烯单体、0.88份MBPAP以及220份丙烯酸丁酯来代替200份苯乙烯单体、2.7份MBPAP以及221份丙烯酸十八烷基酯。
<树脂颗粒分散液(C3)的制备>
通过使用嵌段共聚物树脂(C3),并且按照与实施例1相同的方式进行乳化来制备树脂颗粒分散液(C3)。树脂颗粒分散液中的树脂颗粒的体积平均粒径为268nm,其固形物的浓度为42.5%。
<调色剂颗粒(C3)的制备>
按照与实施例1相同的方式,通过使用树脂颗粒分散液(C3)来制备调色剂颗粒(C3)。对调色剂颗粒(C3)的体积平均粒径进行测量,结果其粒径为6.4μm,并且体积平均粒径分布为1.21。
<静电图像显影用调色剂(C3)和静电图像显影剂(C3)的制备及评价>
按照与实施例1相同的方式,通过使用调色剂颗粒(C3)来制备静电图像显影用调色剂(C3)和静电图像显影剂(C3),并按照与实施例1相同的方式进行评价。所获得的结果示于表1中。
比较例4
<嵌段共聚物树脂(C4)的制备>
按照与实施例1相同的方式制备具有表1所示嵌段A和结晶性嵌段B的嵌段共聚物(C4),不同之处在于:使用200份苯乙烯单体、13.6份MBPAP以及193份甲基丙烯酸丁酯来代替200份苯乙烯单体、2.7份MBPAP以及221份丙烯酸十八烷基酯。
<树脂颗粒分散液(C4)的制备>
通过使用嵌段共聚物树脂(C4)、并按照与实施例1相同的方式进行乳化来制备树脂颗粒分散液(C4)。树脂颗粒分散液中的树脂颗粒的体积平均粒径为288nm,其固形物的浓度为42.5%。
<调色剂颗粒(C4)的制备>
按照与实施例1相同的方式,通过使用树脂颗粒分散液(C4)来制备调色剂颗粒(C4)。对调色剂颗粒(C4)的体积平均粒径进行测量,结果其粒径为6.5μm,并且体积平均粒径分布为1.21。
<静电图像显影用调色剂(C4)和静电图像显影剂(C4)的制备及评价>
按照与实施例1相同的方式,通过使用调色剂颗粒(C4)来制备静电图像显影用调色剂(C4)和静电图像显影剂(C4),并按照与实施例1相同的方式进行评价。所获得的结果示于表1中。
比较例5
<嵌段共聚物树脂(C5)的制备>
按照与实施例1相同的方式制备具有表1所示嵌段A和结晶性嵌段B的嵌段共聚物(C5),不同之处在于:使用198份丙烯酸月桂酯来代替221份丙烯酸十八烷基酯。
<树脂颗粒分散液(C5)的制备>
通过使用嵌段共聚物树脂(C5)、并按照与实施例1相同的方式进行乳化来制备树脂颗粒分散液(C5)。树脂颗粒分散液中的树脂颗粒的体积平均粒径为288nm,其固形物的浓度为42.5%。
<调色剂颗粒(C5)的制备>
按照与实施例1相同的方式,通过使用树脂颗粒分散液(C5)来制备调色剂颗粒(C5)。对调色剂颗粒(C5)的体积平均粒径进行测量,结果其粒径为6.5μm,并且体积平均粒径分布为1.21。
<静电图像显影用调色剂(C5)和静电图像显影剂(C5)的制备及评价>
按照与实施例1相同的方式,通过使用调色剂颗粒(C5)来制备静电图像显影用调色剂(C5)和静电图像显影剂(C5),并按照与实施例1相同的方式进行评价。所获得的结果示于表1中。
出于解释和说明的目的对本发明的示例性实施方案进行了上述描述。以上描述无意于穷举本发明或者将本发明限定为所公开的具体形式。很明显,对本发明进行的各种修改和改变对本领域的技术人员是显而易见的。选择上述示例性实施方案并进行描述是为了以最佳方式解释本发明的原理及其实际应用,从而能够使本领域内的其他技术人员理解本发明的各种示例性实施方案,并进行适合于本发明的具体用途的各种修改。希望由随附的权利要求及其等同形式来限定本发明的范围。
Claims (20)
1.一种静电图像显影用调色剂,包含:
嵌段共聚物,该嵌段共聚物含有:
嵌段A,其玻璃化转变温度为60℃或更高;以及
结晶性嵌段B,其熔点为25℃或更高,并且该结晶性嵌段B
衍生自烯键式不饱和化合物,
其中所述嵌段共聚物满足下述方程式(1)至(3):
30℃≤[T(0.5MPa)-T(30MPa)]≤80℃ (1)
60℃≤T(0.5MPa) (2)
T(30MPa)≤80℃ (3)
其中T(0.5MPa)表示在流动试验仪所施加的压力为0.5MPa的情况下,所述嵌段共聚物的粘度为104Pa·s时的温度;并且
T(30MPa)表示在流动试验仪所施加的压力为30MPa的情况下,所述嵌段共聚物的粘度为104Pa·s时的温度。
2.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述结晶性嵌段B的熔点为40℃至100℃。
3.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述结晶性嵌段B的玻璃化转变温度为20℃或更低。
4.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,
其中Tg(A)-Tg(B)为60℃或更高,其中Tg(A)表示所述嵌段A的玻璃化转变温度、并且Tg(B)表示所述结晶性嵌段B的玻璃化转变温度。
5.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,
其中衍生自所述烯键式不饱和化合物的单体单元具有碳原子数大于12的侧链。
6.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,
其中构成所述结晶性嵌段B的单体单元的摩尔分数为构成所述嵌段共聚物的全部单体单元的15摩尔%至35摩尔%。
7.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述结晶性嵌段B在所述嵌段共聚物中的重量分数为40重量%至65重量%。
8.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述嵌段共聚物的数均分子量为10,000至150,000。
9.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述嵌段A和所述结晶性嵌段B的数均分子量均为5,000至100,000。
10.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述嵌段A为衍生自苯乙烯及其衍生物中至少一者的聚合物。
11.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述嵌段共聚物是通过活性自由基聚合反应而合成得到的。
12.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,
其中所述嵌段共聚物的体积电阻(比体积电阻)为1×1013Ωcm至1×1016Ωcm。
13.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其体积平均粒径(D50v)为2μm至10μm。
14.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其按照(D84p/D16p)1/2计算得到的数均粒径分布指数(GSDp)为1.40或更低,其中就所述调色剂的数均粒径而言,D16p和D84p分别表示从小粒径侧累积时的16%粒径和84%粒径。
15.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其电荷量的绝对值为10μC/g至40μC/g。
16.一种用于制备权利要求1所述的静电图像显影用调色剂的方法,该方法包括:
将所述嵌段共聚物分散于水性介质中,以制备含有所述嵌段共聚物的树脂颗粒分散液;
使分散的树脂颗粒凝集,从而获得凝集的颗粒;以及
通过加热将所述凝集的颗粒融合。
17.根据权利要求16所述的制备方法,
其中所述分散步骤包括通过微乳液聚合而进行的乳化过程。
18.一种静电图像显影剂,包含:
根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂;以及
载体。
19.根据权利要求18所述的静电图像显影剂,
其中所述载体为包覆有树脂的载体。
20.一种成像装置,包括:
潜像保持元件;
充电单元,其对所述潜像保持元件进行充电;
曝光单元,其对所述经充电的潜像保持元件进行曝光,以在所述潜像保持元件的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使所述静电潜像显影,以形成调色剂图像;
转印单元,其将所述调色剂图像从所述潜像保持元件转印至转印接受材料的表面上;以及
定影单元,其向已转印至所述转印接受材料表面上的所述调色剂图像施加压力,
其中所述定影单元的定影压力为0.5MPa至30MPa,并且
所述调色剂为根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂。
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