CN101846899B - 静电图像显影用调色剂、其制法、静电图像显影剂及成像装置 - Google Patents
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Abstract
一种静电图像显影用调色剂,其包含:含有结晶性聚酯树脂和非结晶性聚酯树脂的粘结剂树脂;以及着色剂,其中所述结晶性聚酯树脂的熔融温度Tmc为大于或等于25℃且不超过50℃,并且所述结晶性聚酯树脂在所述静电图像显影用调色剂中的含量为大于或等于3重量%且不超过15重量%。
Description
技术领域
本发明涉及静电图像显影用调色剂、其制备方法、静电图像显影剂及成像装置。
背景技术
最近,通过静电图像而将图像信息可视化的方法(例如电子照相法)被应用于各领域。在电子照相法中,通过充电和曝光步骤在图像保持元件上形成静电潜像(潜像形成步骤),用含有静电图像显影用调色剂(下文中可简称为“调色剂”)的静电图像显影剂(下文中可简称为“显影剂”)使静电潜像显影,并通过转印和定影步骤使该图像可视化。作为在这种方法中使用的显影剂,已知有由调色剂和载体组成的双组分显影剂、以及仅使用磁性调色剂或非磁性调色剂制成的单组分显影剂。通常通过捏合研磨法来制备所述调色剂。在该方法中,将诸如热塑性树脂之类的粘结剂树脂熔融并与诸如颜料之类的着色剂、电荷控制剂、以及诸如蜡之类的防粘剂捏合,然后将所得混合物冷却、研磨并分级。
作为能够有意地控制调色剂的形状和表面结构以满足改善图像质量需求的方法,有人提议采用湿法工艺来制备调色剂的方法。具体而言,悬浮聚合法、乳液聚合聚集法等方法用于制备具有尽可能均匀粒径的调色剂颗粒,从而获得高图像质量。
此外,作为湿法工艺,已知有溶液悬浮法,即,将预先已溶解或分散于有机溶剂中的粘结剂树脂和着色剂分散并悬浮于水性介质中,然后通过加热或减压以从该悬浮液中除去有机溶剂,从而获得调色剂颗粒。该制备方法的优势在于:其提供了具有非常均匀的粒径的调色剂颗粒,在调色剂中几乎不会残留有单体,并且无需使用表面活性剂。
例如,专利文献JP-A-2000-112172描述了溶剂浓度为大于或等于1ppm且不超过500ppm的调色剂,并且该调色剂的转印效率为95%或更高。在专利文献JP-A-2000-112172中,通过将使用溶液悬浮法而制得的调色剂颗粒在干燥步骤中快速干燥,可以防止调色剂表面被污染物污染,其中该污染物残存在调色剂颗粒的内部并从调色剂表面渗出。
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,即使在高速成像装置中使用该调色剂时,也能够抑制背景部分的模糊以及调色剂成膜(toner filming),同时不会损害调色剂的低温定影性能;该静电图像显影用调色剂的制备方法;含有该调色剂的静电图像显影剂;以及使用该显影剂的成像装置。
根据本发明的第一方面,提供这样的静电图像显影用调色剂,其包含:含有结晶性聚酯树脂和非结晶性聚酯树脂的粘结剂树脂;以及着色剂,其中所述结晶性聚酯树脂的熔融温度Tmc大于或等于25℃且不超过50℃,并且所述结晶性聚酯树脂在所述静电图像显影用调色剂中的含量为大于或等于3重量%且不超过15重量%。
根据本发明的第二方面,提供一种如本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂,其中所述粘结剂树脂含有脲改性聚酯树脂。
根据本发明的第三方面,提供一种如本发明第二方面所述的静电图像显影用调色剂,其中所述脲改性聚酯树脂是通过含有异氰酸酯基的聚酯树脂与胺之间的反应而获得的。
根据本发明的第四方面,提供一种如本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂,其中所述结晶性聚酯树脂的酸值AVc为大于或等于5mgKOH/g且不超过20mgKOH/g。
根据本发明的第五方面,提供一种如本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂,其中所述结晶性聚酯树脂的重均分子量(Mw)为大于或等于10,000且不超过30,000。
根据本发明的第六方面,提供一种如本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂,其中所述非结晶性聚酯树脂的酸值AVa为大于或等于10mgKOH/g且不超过20mgKOH/g。
根据本发明的第七方面,提供一种如本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂,其中所述非结晶性聚酯树脂的重均分子量(Mw)为大于或等于10,000且不超过50,000。
根据本发明的第八方面,提供一种如本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂,其中所述非结晶性聚酯树脂的玻璃化转变温度(Tg)为大于或等于40℃且不超过60℃。
根据本发明的第九方面,提供一种如本发明第三方面所述的静电图像显影用调色剂,其中[NCO]/[OH]当量比为1/1或更高且不超过5/1,其中[NCO]表示所述聚酯树脂中的异氰酸酯基,并且[OH]表示所述聚酯树脂中的羟基。
根据本发明的第十方面,提供一种如本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂,其还包含防粘剂,所述防粘剂的熔融温度Tmw为大于或等于50℃且不超过120℃。
根据本发明的第十一方面,提供一种如本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂,其体积平均粒径为大于或等于4μm且不超过8μm。
根据本发明的第十二方面,提供一种如本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂,其体积平均粒径分布指数GSDv为小于或等于1.27。
根据本发明的第十三方面,提供一种如本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂,其形状因子SF1为大于或等于110且不超过140。
根据本发明的第十四方面,提供一种如本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂,其中水分含量为大于或等于0.01重量%且不超过10重量%。
根据本发明的第十五方面,提供一种静电图像显影用调色剂的制备方法,包括:将含有结晶性聚酯树脂和非结晶性聚酯树脂的粘结剂树脂以及着色剂溶解或分散于有机溶剂中,以制备混合物;将所述混合物分散并悬浮于水性介质中,以制备悬浮液;从所述悬浮液中除去所述有机溶剂,以获得调色剂分散液;以及将所述调色剂分散液干燥,以获得调色剂,其中所述结晶性聚酯树脂的熔融温度Tmc为大于或等于25℃且不超过50℃,并且所述结晶性聚酯树脂在所述调色剂中的含量为大于或等于3重量%且不超过15重量%。
根据本发明的第十六方面,提供一种如本发明第十五方面所述的制备方法,其中在将所述粘结剂树脂和所述着色剂进行溶解或分散时、以及在将所述混合物进行分散和悬浮时,加入含有异氰酸酯基的聚酯树脂以及胺。
根据本发明的第十七方面,提供一种如本发明第十五方面所述的制备方法,其中供给到所述调色剂分散液的干燥步骤中的所述调色剂分散液中的水分含量为大于或等于20重量%且不超过95重量%。
根据本发明的第十八方面,提供一种静电图像显影剂,其包含:如本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂;以及载体。
根据本发明的第十九方面,提供一种成像装置,其包括:图像保持元件;潜像形成单元,其在所述图像保持元件的表面上形成静电潜像;显影单元,其利用显影剂使所述静电潜像显影以形成调色剂图像;以及转印单元,其将所述经显影的调色剂图像转印至转印接收材料上,其中所述显影剂为如本发明第十八方面所述的静电图像显影剂。
根据本发明的第一方面以及第三方面至第十四方面,提供这样的静电图像显影用调色剂,与调色剂中结晶性聚酯树脂的熔融温度Tmc及其含量不位于该范围内时的情况相比,即使在高速成像装置中使用该静电图像显影用调色剂时,也能够抑制背景部分的模糊以及调色剂成膜,同时不会损害调色剂的低温定影性能。
根据本发明的第二方面,提供这样的静电图像显影用调色剂,与粘结剂树脂不含有脲改性聚酯树脂时的情况相比,即使使用了高速成像装置,也能够抑制背景部分的模糊以及调色剂成膜,同时不会损害调色剂的低温定影性能。
根据本发明的第十五方面以及第十七方面,提供一种静电图像显影用调色剂的制备方法,该方法用于制备这样的调色剂,与未采用该制备方法并且调色剂中结晶性聚酯树脂的熔融温度Tmc及其含量不位于该范围内时的情况相比,即使在高速成像装置中使用该静电图像显影用调色剂时,也能够抑制背景部分的模糊以及调色剂成膜,同时不会损害调色剂的低温定影性能。
根据本发明的第十六方面,提供一种静电图像显影用调色剂的制备方法,该方法用于制备这样的调色剂,与在所述混合物的制备步骤中既未加入含有异氰酸酯基的聚酯树脂也未加入胺的情况相比,即使在高速成像装置中使用该静电图像显影用调色剂时,也能够抑制背景部分的模糊以及调色剂成膜,同时不会损害调色剂的低温定影性能。
根据本发明的第十八方面,提供这样的静电图像显影剂,与调色剂中结晶性聚酯树脂的熔融温度Tmc及其含量不位于该范围内的情况相比,即使在高速成像装置中使用该静电图像显影用调色剂时,也能够抑制背景部分的模糊以及调色剂成膜,同时不会损害调色剂的低温定影性能。
根据本发明的第十九方面,提供这样的成像装置,与调色剂中结晶性聚酯树脂的熔融温度Tmc及其含量不位于该范围内的情况相比,该成像装置能够进行低温定影,并且即使在高速条件下使用该成像装置时,也能够抑制背景部分的模糊以及调色剂成膜。
附图说明
基于以下附图对本发明的示例性实施方案进行详细说明,其中:
图1是示出本发明示例性实施方案的成像装置的一个例子的示意性结构图,其中
1表示成像装置,10表示充电部分,12表示曝光部分,14表示电子照相感光体,16表示显影部分,18表示转印部分,20表示清洁部分,22表示定影部分,并且24表示转印接收材料。
发明详述
下面将对本发明的示例性实施方案进行描述。这些示例性实施方案仅为用于实施本发明的例子,本发明并不受限于这些实施例。
[静电图像显影用调色剂]
示例性实施方案的静电图像显影用调色剂包含粘结剂树脂以及着色剂,其中所述粘结剂树脂含有结晶性聚酯树脂和非结晶性聚酯树脂。在示例性实施方案的调色剂中,所述结晶性聚酯树脂的熔融温度Tmc为大于或等于25℃且不超过50℃、或为大于或等于约25℃且不超过约50℃,并且所述结晶性聚酯树脂在所述调色剂中的含量为大于或等于3重量%且不超过15重量%、或为大于或等于约3重量%且不超过约15重量%。
作为所述静电图像显影用调色剂的制备方法,已经开发出了诸如悬浮聚合法和溶液悬浮法以及乳液聚合聚集法之类的各种调色剂化学制备方法,并且实施这些方法以取代常规的捏合研磨法。在溶液悬浮法中,将预先溶解或分散于有机溶剂中的粘结剂树脂或着色剂分散并悬浮于水性介质中,并通过加热或减压从该悬浮液中除去有机溶剂,从而获得调色剂颗粒。
由于溶液悬浮法在水性介质中使用了有机溶剂,因此用于溶解或分散粘结剂树脂的有机溶剂组分有时会残留在调色剂内部。随着诸如复印机之类的成像装置速度的提高,特别是在高速显影机中的高搅拌条件下,显影机的温度易于升高。此时当显影剂的温度升高时,残留在调色剂内的溶剂组分会从调色剂表面渗出,并且在显影机的搅拌应力的作用下,溶剂组分有时会沉积在调色剂表面上。结果,调色剂颗粒可能会在溶剂的作用下相互粘附在一起,从而形成聚集体,或者在感光体上发生调色剂成膜,从而造成感光体的龟裂。
在示例性实施方案的调色剂中,其中所用的结晶性聚酯树脂的熔融温度Tmc为大于或等于25℃且不超过50℃、或为大于或等于约25℃且不超过约50℃,并且所述结晶性聚酯树脂在所述调色剂中的含量为大于或等于3重量%且不超过15重量%、或为大于或等于约3重量%且不超过约15重量%,使得在制备调色剂时的干燥步骤中,调色剂的内部温度易于达到结晶性聚酯树脂的熔融温度Tmc或更高的温度,从而使结晶性聚酯树脂组分易于熔融并转移至调色剂颗粒的表面。因此,使从调色剂颗粒表面进行的干燥效率得到提高,从而减少了溶剂组分在调色剂内部的残留。
用于调色剂的结晶性聚酯树脂的熔融温度Tmc为大于或等于25℃且不超过50℃、或为大于或等于约25℃且不超过约50℃,优选为大于或等于30℃且不超过45℃、或为大于或等于约30℃且不超过约45℃。当所述熔融温度Tmc低于25℃时,即使在常温下结晶性聚酯树脂也会发生软化,并且会在干燥步骤中在调色剂内过于活跃地移动,从而导致结晶性聚酯树脂明显露出表面,同时使溶剂组分残留在调色剂内部。此外,结晶性聚酯树脂露出调色剂表面是由显影机的搅拌应力而导致的,这造成了调色剂颗粒发生融合并在感光体上发生调色剂成膜。另一方面,当熔融温度Tmc超过50℃时,由于干燥步骤中干燥辅助效果较小,使得残留在调色剂内部的溶剂组分增多,并且由于高速成像装置的显影机的搅拌导致温度升高,使得这些残留在调色剂内部的溶剂组分会沉积在调色剂的表面上,从而导致在感光体上发生调色剂成膜或者感光体的龟裂。
结晶性聚酯树脂在调色剂中的总含量为大于或等于3重量%且不超过15重量%、或为大于或等于约3重量%且不超过约15重量%,优选为大于或等于5重量%且不超过9重量%、或为大于或等于约5重量%且不超过约9重量%。当该含量低于3重量%时,干燥辅助效果较小,并且不能维持低温定影性能。另一方面,当该含量超过15重量%时,调色剂内的软化部分增多。尽管在干燥步骤中除去了残留的溶剂组分,但是从调色剂表面露出的结晶性聚酯树脂仍很明显,使得难以控制充电性能,并且易于造成图像背景部分的模糊(背景模糊)。
结晶性聚酯树脂的酸值AVc为大于或等于5mgKOH/g且不超过20mgKOH/g、或为大于或等于约5mgKOH/g且不超过约20mgKOH/g,更优选为大于或等于6mgKOH/g且不超过15mgKOH/g、或为大于或等于约6mgKOH/g且不超过约15mgKOH/g。位于上述范围内的酸值能够在维持调色剂的低温定影性能的同时,进一步抑制调色剂成膜。当结晶性聚酯树脂的酸值AVc低于5mgKOH/g时,结晶性聚酯树脂会形成聚集体,从而难以与防粘剂形成结构体。此外,由于结晶性聚酯树脂颗粒在调色剂内独立存在或生长,使得结晶性聚酯树脂有时会从调色剂表面露出,因此从调色剂的流动性和充电性的角度来看,低于上述范围的酸值有时不是优选的。另一方面,当结晶性聚酯树脂的酸值AVc超过20mgKOH/g时,由于难以将树脂包封在调色剂内,因此有时难以构建稳定的结构。
非结晶性聚酯树脂的酸值AVa优选为大于或等于10mgKOH/g且不超过20mgKOH/g、或为大于或等于约10mgKOH/g且不超过约20mgKOH/g,更优选为大于或等于12mgKOH/g且不超过18mgKOH/g、或为大于或等于约12mgKOH/g且不超过约18mgKOH/g。当非结晶性聚酯树脂的酸值AVa低于10mgKOH/g时,会产生对调色剂内的疏水性物质的排斥力,从而导致形成结构域。另一方面,当非结晶性聚酯树脂的酸值AVa超过20mgKOH/g时,可能会由于亲水性的增加而导致带电能力的环境依赖性提高。
非结晶性聚酯树脂的玻璃化转变温度(Tg)优选为大于或等于40℃且不超过60℃、或为大于或等于约40℃且不超过约60℃,更优选为大于或等于45℃且不超过55℃、或为大于或等于约45℃且不超过约55℃。位于上述范围内的玻璃化转变温度能够进一步抑制调色剂成膜,且不会损害调色剂的低温定影性能。非结晶性聚酯树脂的玻璃化转变温度Tg低于40℃可能导致热存储性能不足,而玻璃化转变温度Tg超过60℃时可能会损害低温定影性能。
本示例性实施方案的调色剂为具有低温定影性能的调色剂,并且其包含含有结晶性聚酯树脂和非结晶性聚酯树脂的粘结剂树脂、以及着色剂。
在示例性实施方案中,结晶性聚酯树脂中的术语“结晶性”是指:在调色剂或树脂的差示扫描量热法(DSC)测试中,其并不表现出逐步的吸热量变化而是显示出明确的吸热峰。具体而言,使用配备有自动切线处理系统的差示扫描量热仪(产品名称:DSC-60,由ShimadzuCorporation制造),进行差示扫描量热法(DSC)测试时,在以10℃/分钟的升温速率加热时,当树脂或调色剂的吸热峰从起点时的温度至峰顶时的温度之差在10℃以内时,将其定义为具有明确的吸热峰。从急剧熔化性能的角度来看,吸热峰从起点时的温度至峰顶时的温度之差优选在10℃以内,并且更优选在6℃以内。通过指定DSC曲线的基线的平直部分上的任意点以及从基线开始上升的部分的平直部分上的任意点,并通过自动切线处理系统在这两点之间自动找到平直部分的切线的交点而作为“起点”。术语“吸热峰”可表示所得调色剂的峰宽为大于或等于40℃且不超过50℃。
用作“粘结剂树脂”的术语“非结晶性聚酯树脂”是指这样的树脂:在树脂或调色剂的差示扫描量热法(DSC)中,树脂的吸热峰从起点时的温度至峰顶时的温度之差超过10℃、或者该树脂未显示出明确的吸热峰。具体而言,使用配备有自动切线处理系统的差示扫描量热仪(产品名称:DSC-60型,由Shimadzu Corporation制造),进行差示扫描量热法(DSC)测试时,在以10℃/分钟的升温速率加热时,当树脂的吸热峰从起点时温度至峰顶时的温度之差超过10℃时,或者当不具有明确的吸热峰时,将该树脂归为非结晶性树脂。优选的是,吸热峰从起点时的温度至峰顶时的温度之差超过12℃。更优选的是,未观察到明确的吸热峰。在DSC曲线上找到起点时的温度的方法与“结晶性聚酯树脂”中采用的方法相同。
对示例性实施方案中所用的结晶性聚酯树脂的组成没有限制,只要如上述那样,其熔融温度Tmc为大于或等于25℃且不超过50℃、或为大于或等于约25℃且不超过约50℃即可。从该树脂的在定影过程中对纸张的附着性、充电性能、以及在优选范围内的熔融温度的调节这些方面来看,结晶性聚酯树脂是优选的。具有适合的熔融温度的脂肪族结晶性聚酯树脂是更优选的。下面将对优选使用的结晶性聚酯树脂的具体例子进行描述。
结晶性聚酯树脂由酸(二羧酸)成分和醇(二醇)成分合成得到。在示例性实施方案中,“衍生自酸的成分”是指这样的组成部分,其在合成聚酯树脂之前为酸成分,而术语“衍生自醇的成分”是指这样的组成部分,其在合成聚酯树脂之前为醇成分。
当聚酯树脂不是结晶性的,这表明该树脂为非结晶性的,虽然能够维持良好的低温定影性能,但是有时难以使调色剂获得抗粘连性以及图像储存性能。通过将结晶性聚酯树脂主链与另一成分共聚、并且所述另一成分的含量不超过50重量%而获得的聚合物也称为结晶性聚酯树脂。
[衍生自酸的成分]
衍生自酸的成分优选为脂肪族二羧酸,尤其优选为直链型羧酸。其例子包括(但不限于):草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、1,9-壬烷二羧酸、1,10-癸烷二羧酸、1,11-十一烷二羧酸、1,12-十二烷二羧酸、1,13-十三烷二羧酸、1,14-十四烷二羧酸、1,16-十六烷二羧酸、1,18-十八烷二羧酸、以及它们的低级烷基酯和酸酐。在这些脂肪族二羧酸中,从获得的难易程度来看,癸二酸和1,10-癸烷二羧酸是优选的。
除了衍生自脂肪族二羧酸的成分外,衍生自酸的成分优选还包括这样的成分:例如,衍生自具有双键的二羧酸的成分以及衍生自具有磺酸基的二羧酸的成分。上述衍生自具有双键的二羧酸的成分除了包括衍生自具有双键的二羧酸的成分之外,还包括衍生自具有双键的二羧酸的低级烷基酯或其酸酐的成分。此外,上述衍生自具有磺酸基的二羧酸的成分除了包括衍生自具有磺酸基的二羧酸的成分之外,还包括衍生自具有磺酸基的二羧酸的低级烷基酯或其酸酐的成分。
具有双键的二羧酸适合用来防止定影过程中发生热污损(heatoffset),这是因为其可利用双键将整个树脂交联在一起。这种二羧酸的例子包括(但不限于)富马酸、马来酸、3-己烯二酸、以及3-辛烯二酸。也可使用其低级烷基酯以及其酸酐。在这些二羧酸中,从成本的角度来看,富马酸和马来酸是优选的。
含有磺酸的二羧酸是有效的,这是由于其改善了着色剂(例如颜料)的分散性。如下文所将描述的那样,在将全部树脂乳化或悬浮于水中以制备颗粒时如果存在有磺酸基,则无需使用表面活性剂。含有磺酸的二羧酸的例子包括(但不限于)2-磺基对苯二甲酸钠、5-磺基间苯二甲酸钠、磺基丁二酸钠。也可使用其低级烷基酯以及其酸酐。在这些二羧酸中,从成本的角度来看,5-磺基间苯二甲酸钠是优选的。
在衍生自酸的成分中,除了衍生自脂肪族二羧酸的成分以外,其它的那些衍生自酸的成分(衍生自具有双键的二羧酸的成分和/或衍生自具有磺酸基的二羧酸的成分)的含量,优选为1构成摩尔%或更高且不超过20构成摩尔%,更优选为2构成摩尔%或更高且不超过10构成摩尔%。
当上述含量低于1构成摩尔%时,由于颜料分散性差或乳液粒径增加而造成聚集,这可能会导致难以控制调色剂的粒径。另一方面,当上述含量超过20构成摩尔%时,聚酯树脂的结晶度降低并且熔融温度下降,这可能会使图像存储稳定性发生劣化,或者由于乳液粒径过小导致溶解于水中,这可能会阻止胶乳的形成。应注意的是,这里所使用的术语“构成摩尔%”是指假设聚酯树脂中的各成分(衍生自酸的成分、衍生自醇的成分)的量为1单位(摩尔)时的百分比。
[衍生自醇的成分]
衍生自醇的成分优选为脂肪族二醇。其例子包括(但不限于):乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,11-十一烷二醇、1,12-十二烷二醇、1,13-十三烷二醇、1,14-十四烷二醇、1,18-十八烷二醇以及1,20-二十烷二醇。在这些脂肪族二醇中,从树脂的熔融温度以及电阻的角度来看,1,9-壬二醇和1,10-癸二醇是优选的。
在衍生自醇的成分中,衍生自脂肪族二醇的成分的含量优选为80构成摩尔%或更高,并且根据需要其可以含有其它的成分。优选的是,在衍生自醇的成分中,衍生自脂肪族二醇的成分的含量为90构成摩尔%或更高。
当上述含量低于80构成摩尔%时,聚酯树脂的结晶度会下降、并且其熔融温度会降低,这可能会导致调色剂抗粘连性、图像存储性能、以及低温定影性能发生劣化。所述的根据需要而含有的其它成分的例子包括衍生自具有双键的二醇的成分和衍生自具有磺酸基的二醇的成分。
具有双键的二醇的例子包括2-丁烯-1,4-二醇、3-己烯-1,6-二醇、以及4-辛烯-1,8-二醇。具有磺酸基的二醇的例子包括2,5-二羟基苯磺酸钠、3,5-二羟基苯磺酸钠、以及2-磺基-1,4-丁二醇钠盐。
当除了这些衍生自直链型脂肪族二醇的成分之外,还加入有其他的衍生自醇的成分时,在衍生自醇的成分中,衍生自具有双键的二醇的成分和/或衍生自具有磺酸基的二醇的成分的含量优选为1构成摩尔%或更高且不超过20构成摩尔%,更优选为2构成摩尔%或更高且不超过10构成摩尔%。当所述含量低于1构成摩尔%时,由于颜料分散不充分或乳液粒径增加导致发生聚集,从而可能难以调节调色剂尺寸。另一方面,当所述含量超过20构成摩尔%时,聚酯树脂的结晶度可能会降低并且熔融温度可能下降,并可能使图像存储稳定性发生劣化,或者乳液颗粒由于粒径过小而溶解于水中,从而可能会难以形成胶乳。
对于聚酯树脂的制备方法没有特别的限定,可以根据常规的聚酯聚合方法,通过使酸成分与醇成分相互反应而进行制备。例如,可以采用直接缩聚法以及酯交换反应。可根据单体的种类来选择方法。在反应时,由于反应条件等的不同,酸成分与醇成分的摩尔比(酸成分/醇成分)不能一概而论,但是,该摩尔比通常为约1/1。
可以在(例如)180℃或更高且不超过230℃的聚合温度下制备聚酯树脂。如有必要,可以在进行反应的同时降低反应系统的压力并除去缩合过程中产生的水或醇。如果在所述反应温度下,所述单体不溶解或不相容,可以在溶解之前加入高沸点溶剂作为助溶剂。在进行缩聚反应的同时,可以将作为助溶剂而添加的溶剂蒸馏出来。当共聚反应中存在相容性差的单体时,将该相容性差的单体先与要与所述单体缩聚的酸或醇缩合,然后再将缩合物与主成分进行缩聚。
在制备所述聚酯树脂时可以使用的催化剂的例子包括:诸如钠或锂之类的碱金属化合物,诸如镁或钙之类的碱土金属化合物,诸如锌、锰、锑、钛、锡、锆或锗等金属化合物,亚磷酸化合物、磷酸化合物和胺化合物。
为了调整结晶性聚酯树脂(其为示例性实施方案中的粘结剂树脂的主要成分)的熔融温度、分子量等,除了可加入上述的可聚合单体外,还可加入具有短链烷基、烯基、芳环等的化合物。当该化合物为二羧酸时,其具体例子包括:诸如琥珀酸、丙二酸和草酸之类的烷基二羧酸,诸如邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、高邻苯二甲酸、4,4′-联苯甲酸、2,6-萘二甲酸和1,4-萘二甲酸之类的芳香族二羧酸,诸如吡啶二羧酸、烟二酸、喹啉酸和2,3-吡嗪二羧酸之类的含氮芳香族二羧酸;当该化合物为二醇时,其具体例子包括:诸如乙二醇、丙二醇之类的短链烷基二醇;当该化合物为短链烷基乙烯基聚合性化合物时,其具体例子包括:诸如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯和(甲基)丙烯酸丁酯之类的(甲基)丙烯酸短链烷基/烯基酯;诸如丙烯腈和甲基丙烯腈之类的乙烯基腈类;诸如乙烯基甲基醚和乙烯基异丁基醚之类的乙烯基醚类;诸如乙烯基甲基酮、乙烯基乙基酮、乙烯基异丙烯基酮之类的乙烯基酮类;以及诸如乙烯、丙烯、丁二烯和异戊二烯之类的烯烃。这些聚合型单体可单独使用或组合使用。
在示例性实施方案中,可使用具有亲水性极性基团的化合物,只要其能够共聚形成用于所述静电图像显影用调色剂的树脂即可。当聚酯树脂用作该树脂时,其具体的例子包括:具有芳环且该芳环被磺酰基直接取代的二羧酸化合物,如磺酰基对苯二甲酸钠和3-磺酰基间苯二甲酸钠;当乙烯基树脂用作该树脂时,其具体的例子包括:诸如(甲基)丙烯酸和衣康酸之类的不饱和脂肪族羧酸,诸如甘油单(甲基)丙烯酸酯、经脂肪酸改性的(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、单(甲基)丙烯酸锌、二(甲基)丙烯酸锌、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯和聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯之类的(甲基)丙烯酸与醇形成的酯,在其邻位、间位或对位具有磺酰基的苯乙烯衍生物,以及诸如含有磺酰基的乙烯基萘之类的磺酰基取代芳香族乙烯基化合物。
根据需要,示例性实施方案中的结晶性聚酯树脂还可含有交联剂,以防止在高温区中进行定影的过程中,出现光泽不均匀、着色不均匀以及热污损等。交联剂的具体例子包括三价或更高价的芳香族或脂肪族化合物,如偏苯三酸。可以使用在一个分子内羟基和羧基合起来总共为至少三个的化合物,如羟基邻苯二甲酸、羟基间苯二甲酸和羟基对苯二甲酸。也可使用这种羧酸的酸酐或这种羧酸的烷基酯。
在聚酯树脂的情况中,可使用这样的方法:将不饱和多元羧酸(例如富马酸、马来酸、衣康酸或反式乌头酸)在聚酯中共聚,随后利用树脂中的多重键部分或利用其它的乙烯基化合物进行交联。在示例性实施方案中,这些交联剂可单独使用或联合使用。
在采用上述交联剂的交联方法中,可以在聚合时,使聚合性单体与交联剂进行聚合和交联;或者在树脂聚合之后或在调色剂制备之后、并且在树脂中残留有不饱和部分的情况下,借助交联反应使该不饱和部分交联。
可将结晶性聚酯树脂的聚合性单体缩聚为聚合物。作为用于该缩聚的催化剂,可使用已知的那些催化剂。其具体例子包括四丁氧基钛、二丁基氧化锡、二氧化锗、三氧化锑、乙酸锡、乙酸锌和二硫化锡。
对用于通过交联反应使不饱和部分交联的聚合引发剂没有特别限定。其具体例子包括:过氧化物,例如过氧化氢、乙酰过氧化物、枯基过氧化物、叔丁基过氧化物、丙酰过氧化物、苯甲酰过氧化物、氯代苯甲酰过氧化物、二氯代苯甲酰过氧化物、溴甲基苯甲酰过氧化物、月桂酰过氧化物、过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化氢四氢萘、1-苯基-2-甲基丙基-1-过氧化氢、氢过氧化叔丁基三苯基过乙酸酯(tert-butyl triphenyl peracetate hydroperoxide)、过甲酸叔丁酯、过乙酸叔丁酯、过苯甲酸叔丁酯、过苯乙酸叔丁酯、过甲氧基乙酸叔丁酯和过N-(3-甲苯甲酰基)氨基甲酸叔丁酯;偶氮化合物,例如2,2′-偶氮二丙烷、2,2′-二氯-2,2′-偶氮二丙烷、二乙酸1,1′-偶氮(甲基乙基)酯、2,2′-偶氮二(2-脒基丙烷)盐酸盐、2,2′-偶氮二(2-脒基丙烷)硝酸盐、2,2′-偶氮二异丁烷、2,2′-偶氮二异丁酰胺、2,2′-偶氮二异丁腈、2,2′-偶氮二-2-甲基丙酸甲酯、2,2′-二氯-2,2′-偶氮二丁烷、2,2′-偶氮二-2-甲基丁腈、2,2′-偶氮二异丁酸二甲酯、1,1′-偶氮二(1-甲基丁腈-3-磺酸钠)、2-(4-甲基苯基偶氮)-2-甲基丙二腈、4,4′-偶氮二-4-氰基戊酸、3,5-二羟甲基苯基偶氮-2-甲基丙二腈、2-(4-溴苯基偶氮)-2-烯丙基丙二腈、2,2′-偶氮二-2-甲基戊腈、4,4′-偶氮二-4-氰基戊酸二甲酯、2,2′-偶氮二-2,4-二甲基戊腈、1,1′-偶氮二环己烷腈、2,2′-偶氮二-2-丙基丁腈、1,1′-偶氮二-1-氯苯乙烷、1,1′-偶氮二-1-环己烷腈、1,1′-偶氮二-1-环庚烷腈、1,1′-偶氮二-1-苯乙烷、1,1′-偶氮二异丙苯、4-硝基苯基偶氮苄基氰基乙酸乙酯、苯基偶氮二苯基甲烷、苯基偶氮三苯基甲烷、4-硝基苯基偶氮三苯基甲烷、1,1′-偶氮二-1,2-二苯乙烷、聚(双酚A-4,4′-偶氮二-4-氰基戊酸酯)和聚(2,2′-偶氮二异丁酸四乙二醇酯);1,4-二(五亚乙基)-2-四氮烯;以及1,4-二甲氧基羰基-1,4-二苯基-2-四氮烯。
聚合引发剂可用作上述交联步骤中交联反应的引发剂。
结晶性聚酯树脂的重均分子量(Mw)优选为大于或等于10,000且不超过30,000、或为大于或等于约10,000且不超过约30,000,更优选为大于或等于20,000且不超过30,000、或为大于或等于约20,000且不超过约30,000。Mw低于10,000时可能会造成图像耐久性的劣化、以及因酸值升高导致包封性的劣化。另一方面,当Mw超过30,000时,可能会使非结晶性聚酯树脂的相容性发生劣化。结晶性聚酯树脂的数均分子量(Mn)优选为大于或等于2,000,更优选为大于或等于4,000。当其数均分子量(Mn)低于2,000时,调色剂可能会在定影过程中渗入到记录介质(诸如纸张)的表面,并且可能会引起定影不均匀或者造成定影图像的耐弯曲性发生劣化。
非结晶性聚酯树脂的重均分子量(Mw)为大于或等于10,000且不超过50,000、或为大于或等于约10,000且不超过约50,000,更优选为大于或等于15,000且不超过45,000、或为大于或等于约15,000且不超过约45,000。Mw低于10,000时可能会在高温定影时造成污损或者造成图像强度的劣化。另一方面,当Mw超过50,000时,可能会使低温定影性能劣化或使定影图像的光泽度劣化。非结晶性聚酯树脂的数均分子量(Mn)优选为大于或等于5,000且不超过40,000,更优选为大于或等于8,000且不超过35,000。Mn低于5,000可能会造成定影图像强度的劣化。另一方面,Mn超过40,000可能会造成低温定影性能劣化或使定影图像的光泽度劣化。
示例性实施方案的调色剂含有经脲改性的聚酯树脂作为粘结剂树脂,所述经脲改性的聚酯树脂可以通过含有异氰酸酯基的聚酯树脂(聚酯预聚物)与胺之间的反应而获得。向调色剂中引入经脲改性的聚酯树脂能够改善防粘剂的包封性,并进一步抑制调色剂成膜。经脲改性的聚酯树脂在调色剂中的含量优选为大于或等于10重量%且不超过50重量%,更优选为大于或等于15重量%且不超过40重量%。该含量能够更优选地控制防粘剂的包封性,并防止背景模糊以及在感光体上发生调色剂成膜。
作为聚酯预聚物,可使用酸(二羧酸)成分与醇(二醇)成分构成的缩聚物,该缩聚物是通过使具有活性氢的聚酯与聚异氰酸酯反应而获得的。聚酯的含活性氢的基团的例子包括羟基(醇羟基和酚羟基)、氨基、羧基和巯基。在这些基团中,更为优选的是醇羟基。
术语“改性聚酯”是指:具有除了酯键以外的连接基团的聚酯树脂;或者这样的聚酯树脂,其中,组成不同的树脂成分通过共价键或离子键相连。例如,“改性聚酯”是指末端与除了酯键以外的其他键或基团发生反应的聚酯。具体例子包括其末端经过如下方式改性后的聚酯树脂:向该聚酯树脂的末端引入诸如异氰酸酯基之类的官能团(该官能团与酸基或羟基反应),再与活性氢化合物反应。
聚酯预聚物中的酸(二羧酸)成分和醇(二醇)成分的例子与上述结晶性聚酯树脂中的酸(二羧酸)成分和醇(二醇)成分的例子相同。
聚异氰酸酯的例子包括:脂肪族多元异氰酸酯类(如四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和2,6-二异氰酸酯己酸甲酯);脂环族聚异氰酸酯类(如异佛尔酮二异氰酸酯和环己基甲烷二异氰酸酯);芳香族二异氰酸酯类(如甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯);芳香族脂肪族二异氰酸酯类(如α,α,α′,α′-四甲基苯二甲基二异氰酸酯);异氰尿酸酯;通过将上述聚异氰酸酯与苯酚衍生物、肟、己内酰胺等进行嵌段而形成的化合物;以及至少两种上述化合物的组合。
聚异氰酸酯的比值,以异氰酸酯基[NCO]与含羟基的聚酯的羟基[OH]之间的当量比[NCO]/[OH]计,优选为1/1或更高且不超过5/1、或为约1/1或更高且不超过约5/1,更优选为1.2/1或更高且不超过4/1、或为约1.2/1或更高且不超过约4/1,进一步更优选为1.5/1或更高且不超过2.5/1、或为约1.5/1或更高且不超过约2.5/1。[NCO]/[OH]比值超过5可能会使低温定影性能劣化。另一方面,当[NCO]/[OH]的摩尔比值低于1时,改性聚酯中的脲含量降低,这会导致耐热污损性的劣化。在其末端具有异氰酸酯基的聚酯预聚物中,聚异氰酸酯成分的含量优选为大于或等于0.5重量%且不超过40重量%,更优选为大于或等于1重量%且不超过30重量%,进一步更优选为大于或等于2重量%且不超过20重量%。含量低于0.5重量%可能会使耐热污损性劣化,并且与此同时,在同时满足耐热存储性能和低温定影性能方面是不利的。另一方面,含量超过40重量%可能会导致低温定影性能的劣化。
每分子的具有异氰酸酯基的聚酯预聚物中所含的异氰酸酯基的平均个数优选为1.0或更高,更优选为1.5或更高且不超过3,进一步更优选为1.8或更高且不超过2.5。当每分子中的异氰酸酯基个数低于1时,交联和/或链延长后的改性聚酯的分子量可能会降低,从而导致耐热污损性的劣化。
胺的例子包括二胺、具有三个或多个氨基的多元胺、氨基醇类、氨基硫醇、氨基酸,以及这些胺的氨基被封端(block)后形成的化合物。
二胺的例子包括芳香二胺(如苯二胺、二乙基甲苯二胺和4,4′-二氨基二苯基甲烷)、脂环族二胺(如4,4′-二氨基-3,3′-二甲基二环己基甲烷、环己二胺和异佛尔酮二胺);以及脂肪族二胺(如乙二胺、四亚甲基二胺和六亚甲基二胺)。具有三个或多个氨基的多元胺的例子包括二亚乙基三胺和三亚乙基四胺。氨基醇的例子包括乙醇胺和羟乙基苯胺。氨基硫醇的例子包括氨基乙基硫醇和氨基丙基硫醇。氨基酸的例子包括氨基丙酸和氨基己酸。这些胺的氨基被封端后形成的化合物的例子包括酮亚胺化合物和噁唑啉化合物,其中所述酮亚胺化合物由胺(例如二胺、具有三个或多个氨基的多元胺、氨基醇、氨基硫醇和氨基酸)和酮(例如丙酮、甲乙酮和甲基异丁基酮)而获得。在这些胺中,酮亚胺化合物是优选的。
此外,可借助反应终止剂来对交联反应、或链延长反应进行调节,以此来控制反应结束后的改性聚酯的分子量。反应终止剂的例子包括单胺(如二乙胺、二丁胺、丁胺和月桂胺)及其被封端后的化合物(酮亚胺化合物)。
胺的比值,以具有异氰酸酯基的聚酯预聚物中的异氰酸酯基[NCO]与胺中的氨基[NHx]之间的当量比[NCO]/[NHx]来计算,优选为1/2或更高且不超过2/1,更优选为1.5/1或更高且不超过1/1.5,进一步更优选为1.2/1或更高且不超过1/1.2。当[NCO]/[NHx]超过2或低于1/2时,脲改性的聚酯树脂的分子量可能会降低,从而导致耐热污损性的劣化。
例如,通过一步法(one shot method)或预聚物法等来制备脲改性的聚酯树脂。脲改性的聚酯树脂的重均分子量优选为10,000或更高,更优选为20,000或更高且不超过10,000,000,进一步更优选为30,000或更高且不超过1,000,000。此时的峰值分子量优选为1,000或更高且不超过10,000。当峰值分子量低于1,000时,链延长反应不会顺利地进行,并且调色剂不具有充分的弹性,这可能会导致耐热污损性的劣化。另一方面,当峰值分子量超过10,000时,可能会出现定影性能的劣化、或者在制备时需要进行高度的研磨或粉碎。对脲改性的聚酯树脂的数均分子量没有特别的限定,其可以为有利于达到上述重均分子量的数均分子量。
尽管用于示例性实施方案的调色剂的着色剂可为染料或颜料,但从耐光性和耐水性的角度来看,颜料是优选的。颜料的优选例子包括已知的颜料,如炭黑、苯胺黑、苯胺蓝、Chalcoil蓝、铬黄、群青、杜邦油红、喹啉黄、氯化亚甲基蓝、酞菁蓝、孔雀绿草酸盐、灯黑、玫瑰红、喹吖啶酮红、联苯胺黄、C.I.颜料红48:1、C.I.颜料红57:1、C.I.颜料红122、C.I.颜料红185、C.I.颜料黄12、C.I.颜料黄17、C.I.颜料黄180、C.I.颜料黄97、C.I.颜料黄74、C.I.颜料蓝15:1以及C.I.颜料蓝15:3。也可将磁性粉末用作着色剂。磁性粉末的例子包括已知的磁性材料,如铁磁性金属(如钴、铁和镍)以及诸如钴、铁、镍、铝、铅、镁、锌和锰之类的金属的合金或氧化物。
这些着色剂可单独使用或者联合使用。相对于100重量份的粘结剂树脂,着色剂的含量优选为0.1重量份或更高且不超过40重量份,更优选为1重量份或更高且不超过30重量份。
根据需要,选择合适的着色剂,从而可获得各颜色的调色剂,如黄色调色剂、品红色调色剂、青色调色剂和黑色调色剂。
对其他成分没有特别的限制,根据需要,按照使用目的来进行选择。其例子包括各种已知添加剂,如无机颗粒、电荷控制剂和防粘剂。
如果需要的话,可将无机颗粒加入到示例性实施方案的调色剂中。作为无机颗粒,可以单独使用或联合使用已知的无机颗粒,例如二氧化硅颗粒、二氧化钛颗粒、氧化铝颗粒、氧化铈颗粒、以及通过对上述颗粒进行处理以使其具有疏水性表面的颗粒。在这些颗粒中,二氧化硅颗粒的折射率低于粘结剂树脂的折射率,从不损害着色性能以及透明度(例如OHP透过性)的角度来看,二氧化硅颗粒是优选的。可对二氧化硅颗粒进行多种表面处理。例如,优选利用硅烷偶联剂、钛偶联剂、或硅油对其进行表面处理。
通过加入这些无机颗粒,可调节调色剂的粘弹性、或者可以调节图像光泽度或对纸张的渗透。相对于100重量份的调色剂原料,无机颗粒的加入量优选为0.5重量%或更高且不超过20重量%,更优选为1重量%或更高且不超过15重量%。
如果需要的话,可将电荷控制剂加入到示例性实施方案的调色剂中。电荷控制剂的例子包括铬系偶氮染料、铁系偶氮染料和铝系偶氮染料、以及水杨酸的金属络合物。
示例性实施方案的调色剂可以含有防粘剂。调色剂中所含的防粘剂改善了定影步骤中的防粘性。在接触式加热定影系统中使用防粘剂能够减少或不使用要施加到定影辊上的防粘油,从而可以避免由于防粘油而造成的定影辊使用寿命缩短、或者诸如油垢(oil strain)等缺陷,从而降低了成本。
防粘剂的具体例子包括:诸如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯之类的低分子量聚烯烃;加热时表现出软化温度的有机硅;诸如油酸酰胺、芥子酸酰胺、蓖麻油酸酰胺、硬脂酸酰胺之类的脂肪酸酰胺;诸如巴西棕榈蜡、米蜡、小烛树蜡、木蜡、西蒙得木油之类的植物蜡;诸如蜂蜡之类的动物蜡;诸如蒙旦蜡、天然地蜡、纯白地蜡、石蜡、微晶蜡和费-托石蜡之类的矿物/石油蜡。
防粘剂的熔融温度Tmw优选为大于或等于50℃且不超过120℃、或为大于或等于约50℃且不超过约120℃,更优选不超过粘结剂树脂的熔融温度。位于上述范围内的熔融温度能够在维持调色剂的低温定影性能的同时,进一步抑制调色剂成膜。当防粘剂的熔融温度Tmw低于50℃时,通常不能获得热存储性能。当防粘剂的熔融温度Tmw超过120℃时,则低温下的防粘性能不充分,并且可能会损害低温定影性能。
这些防粘剂可单独使用或联合使用。
相对于100重量份的调色剂原料,防粘剂的含量优选为大于或等于1重量份且不超过20重量份,更优选为大于或等于2重量份且不超过15重量份。防粘剂的加入量低于1重量份可能不会产生效果。另一方面,当防粘剂的加入量超过20重量份时,容易对充电性能造成不利的效果。此外,由于调色剂在显影机内容易破裂,因此防粘剂和调色剂树脂对载体失去效能,使得带电性降低。另外,在使用彩色调色剂时,例如,该调色剂不会充分地从图像表面渗出,并且防粘剂可能会残留在图像中,从而导致透明度的劣化。
<静电图像显影用调色剂的制备方法>
作为示例性实施方案的调色剂的制备方法,可使用任何已知的制备方法,如捏合研磨法、悬浮聚合法、溶液悬浮法、以及乳液聚合聚集法,但是优选采用溶液悬浮法。
下面将对利用溶液悬浮法来制备调色剂的方法的一个例子进行描述。
[混合物制备步骤]
首先,将含有结晶性聚酯树脂和非结晶性聚酯树脂的粘结剂树脂以及着色剂溶解或分散于有机溶剂中以制备混合物(混合物制备步骤)。在该混合物制备步骤中,通过将至少含有粘结剂树脂以及着色剂的调色剂材料溶解或分散于有机溶剂中,从而获得了调色剂材料的混合物。
除了粘结剂树脂和着色剂外,如果需要的话,调色剂材料还可含有通常加入到调色剂颗粒中的防粘剂或电荷控制剂。可通过如下方式获得调色剂材料的混合物:预先在粘结剂树脂中将着色剂和防粘剂或电荷控制剂捏合,并将获得的捏合体溶解或分散于有机溶剂中;将粘结剂树脂溶解于有机溶剂中,随后将着色剂和防粘剂、电荷控制剂等分散于含有介质的分散机(如球磨机或砂磨机)或高压分散机中;或者,通过使用含有介质的分散机、高压分散机或超声波分散机,预先将着色剂和防粘剂、电荷控制剂等分散于有机溶剂中,随后将粘结剂树脂分散于该分散液中。在该混合步骤中,可通过任何方法来获得混合物,只要将粘结剂树脂溶解于有机溶剂中,然后将着色剂溶解或分散于其中即可。
用于将调色剂材料溶解或分散于其中的有机溶剂的例子包括:酯类溶剂,如乙酸甲酯和乙酸乙酯;酮类溶剂,如甲乙酮和甲基异丙基酮;脂肪烃类溶剂,如己烷和环己烷;卤代烃类溶剂,如二氯甲烷、氯仿和三氯乙烯。这些有机溶剂优选能够将粘结剂树脂溶解于其中,这些有机溶剂在水中的溶解度为约0重量%或更高且不超过30重量%,并且沸点为100℃或更低。优选不使用诸如苯乙烯或丙烯酸之类的聚合性单体。在调色剂的工业化生产中,从工作安全性、成本以及产率的角度来看,尤其优选使用乙酸乙酯。优选的是,这些有机溶剂使调色剂材料混合物在20℃时的粘度为1mPa/s或更高且不超过10,000mPa/s,更优选为1mPa/s或更高且不超过2000mPa/s。上述条件也同样适用于调色剂最终产品中所含的少量有机溶剂。
在混合物制备步骤中,优选加入含异氰酸酯的聚酯树脂以及胺。这能够改善防粘剂的包封性能并进一步抑制调色剂成膜。
[悬浮液制备步骤]
随后将混合物制备步骤中所获得的混合物分散并悬浮于水性介质中,以制备悬浮液(悬浮液制备步骤)。
作为水性介质,优选的是通过将无机分散剂分散于水中而获得的分散液。为了获得具有近乎均匀的粒径分布的调色剂颗粒,优选将无机分散剂分散于水中,同时加入可溶于水的高分子分散剂。可通过使用含有介质的分散机(如球磨机)、高压分散机、或超声波分散机将无机分散剂分散于水中。可采用任何用于加入高分子分散剂的方法,只要该方法能够使分散剂几乎均匀地溶解于水中即可。用于分散液的水通常为离子交换水、蒸馏水、或纯化水。
作为无机分散剂,优选亲水性分散剂。其具体例子包括二氧化硅、氧化铝、氧化钛、碳酸钙、碳酸镁、磷酸三钙、粘土、硅藻土和膨润土,其中优选碳酸钙。在这些无机分散剂中,更为优选的是颗粒表面涂覆有含羧基的聚合物的无机分散剂。由于这种涂覆有聚合物的分散剂可优化亲脂性-亲水性的平衡,使得在调色剂材料混合物的悬浮液制备步骤中,几乎不会发生分散颗粒的聚结,从而可获得具有窄的粒径分布的调色剂颗粒。
含有羧基的聚合物的例子包括:α,β-单烯键式不饱和羧酸酯与α,β-单烯键式不饱和羧酸的共聚物,或者α,β-单烯键式不饱和羧酸酯与选自通过用碱金属、碱土金属、铵或胺对α,β-单烯键式不饱和羧酸的羧基进行中和而获得的碱金属盐、碱土金属盐、铵盐和胺盐中的至少一种形成的共聚物;以及α,β-单烯键式不饱和羧酸与α,β-单烯键式不饱和羧酸酯形成的共聚物的碱金属盐、碱土金属盐、铵盐或胺盐。它们可以单独使用或组合使用。
α,β-单烯键式不饱和羧酸通常为选自α,β-不饱和单羧酸(如丙烯酸、甲基丙烯酸和丁烯酸)以及α,β-不饱和二羧酸(如马来酸、富马酸和衣康酸)中的至少一种。α,β-单烯键式不饱和羧酸酯的常规例子包括丙烯酸、甲基丙烯酸等的烷基酯,具有烷氧基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,具有环己基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,具有羟基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,聚亚烷基二醇单丙烯酸酯和聚亚烷基二醇单甲基丙烯酸酯。优选的是选自α,β-单烯键式不饱和羧酸酯的那些。
无机分散剂的体积平均粒径优选为大于或等于1nm且不超过1,000nm,更优选为大于或等于5nm且不超过500nm,进一步更优选为大于或等于10nm且不超过300nm。体积平均粒径低于1nm的无机分散剂难以被分散,而体积平均粒径超过1,000nm的无机分散剂由于与调色剂粒径的差异较小从而不能够稳定地维持油相成分的分散状态。相对于100重量份的调色剂,无机分散剂的用量优选为大于或等于1重量份且不超过300重量份,更优选为大于或等于4重量份且不超过100重量份。用量低于1重量份时,可能会损害分散性和稳定性。另一方面,用量超过300重量份时,可能会使水相成分的粘度升高,并使分散悬浮液的稳定性劣化。
高分子分散剂优选为亲水性的。在具有羧基的高分子分散剂中,优选的是不具有亲脂性基团(如羟丙氧基或甲氧基)的高分子分散剂。其具体例子包括水溶性纤维素醚,如羧甲基纤维素和羧乙基纤维素。其中,羧甲基纤维素是尤其优选的。在这些纤维素中,优选的是酯化度大于或等于0.6且不超过1.5、并且平均聚合度为大于或等于50且不超过3,000的那些纤维素。羧基可以以与钠、钾、镁等形成金属盐的形式存在。可根据调色剂材料混合物的粘度(其随着调色剂材料与有机溶剂等的比值的不同而改变)来改变高分子分散剂的用量,以使调色剂颗粒具有窄的粒径分布。例如,当调色剂材料混合物的粘度相对较低时,则无需提高水性介质的粘度,并且同时也无需使用大量的高分子分散剂。另一方面,当调色剂材料混合物的粘度较高时,可增加高分子分散剂的用量,并提高水性介质的粘度。对水性介质在20℃时的粘度进行调节,使其优选为约1mPa/s或更高且不超过3,000mPa/s,更优选为1mPa/s或更高且不超过1,000mPa/s。
作为悬浮液制备步骤中所使用的装置,可使用市售的乳化机或分散机等装置。其例子包括分批式乳化机,如“Ultra Turrax”(商品名;IKA公司的产品)、“Polytron”(商品名;Kinematica公司的产品)、“TK AutoHomo Mixer”(商品名;PRIMIX公司的产品)以及“National CookingMixer”(商品名;Matsushita Electric Industrial的产品);连续式乳化机,如“Ebara Milder”(商品名;Ebara公司的产品)、“TK Pipeline HomoMixer”和“TK Homomic Line Flow”(均为商品名;PRIMIX公司的产品)、“Colloid mill”(Shinko Pantec的产品)、切碎机(slasher)、三角型湿式研磨机(Nippon Coke & Engineering的产品)、“Cavitron”(商品名;Eurotec公司的产品)和“Fine flow mill”(Pacific Machinery &Engineering的产品);既可用作分批式乳化又可用作湿式乳化的乳化机,如“Clearmix”(商品名;M Technique的产品)和“Filmics”(商品名;PRIMIX公司的产品);高压乳化机,如“Microfluidizer”(商品名;Mizuho Industrial的产品)、“Nanomaker”和“Nanomizer”(商品名;Nanomizer的产品)、以及“APV Gaulin”(商品名;Gaulin公司的产品);膜乳化机,如“Membrane emulsifier”(商品名;REICA公司的产品);振动式乳化机,如“Vibro mixer”(商品名;REICA公司的产品)和超声波乳化机,如“Ultrasonic homogenizer”(商品名;Branson公司的产品)。
[溶剂除去步骤]
接下来,通过将有机溶剂从在悬浮液制备步骤中所获得的悬浮液中除去,从而获得调色剂分散液(溶剂除去步骤)。在该溶剂除去步骤中,通过将有机溶剂从在悬浮液制备步骤中所获得的分散悬浮液中除去,从而获得调色剂分散液。在该溶剂除去步骤中所制得的调色剂分散液可以为其中分散有调色剂材料、无机分散剂等的液体,并且无需干燥即获得该调色剂分散液。可以在悬浮液制备步骤后立即将有机溶剂从该悬浮液中除去,但是优选的是,在悬浮液制备步骤完成后至少一分钟后再将有机溶剂除去,以使粒径分布稳定,从而获得具有更为均匀的粒径分布的调色剂颗粒。在该溶剂除去步骤中,优选将悬浮液制备步骤中所获得的悬浮液在0℃或更高且不超过100℃下冷却或加热,从而除去悬浮液的液滴中所含的有机溶剂。优选采用下述方法中的任意一种以除去有机溶剂。
(1)向悬浮液中吹入空气,以强制性地更新悬浮液表面上的气相。在这种情况下,可将气体吹入悬浮液中。
(2)将压力降至(例如)10mmHg或更高且低于760mmHg。在这种情况下,可通过用气体进行净化来强制性地更新悬浮液表面上的气相,或者还可将气体吹入悬浮液中。
当无机分散稳定剂或上述有机分散稳定剂(高分子分散剂)附着并残留在这样获得的调色剂的表面上时,残留物的吸湿性可能会使调色剂的充电性的湿度依赖性或粉末流动性劣化。因此优选的是尽可能地除去无机和有机分散稳定剂,以将它们对调色剂的充电性或粉末流动性的影响降至最低程度。在通过干燥将剩余的少量溶剂从调色剂中除去后,优选将这样获得的调色剂用能够溶解该无机分散稳定剂的酸(如盐酸、硝酸、甲酸、或乙酸)洗涤。通过这样的洗涤,可除去残留在调色剂表面上的无机分散稳定剂。如果需要的话,可将经过酸处理后的调色剂用诸如氢氧化钠之类的碱进行中和。根据需要,可通过诸如过滤、倾倒或离心分离等恰当的方法收集调色剂,如果需要的话,随后用水进行洗涤。
[干燥步骤]
随后将在溶剂除去步骤中获得的调色剂分散液干燥,以获得调色剂(干燥步骤)。在该干燥步骤中,将水等从在溶剂除去步骤中所获得的调色剂分散液中除去,从而获得静电图像显影用调色剂。在该干燥步骤中,将使调色剂的水分含量降至3重量%或更低所需的时间优选调节至低于10分钟。这种快速干燥能够防止内部污染物从调色剂表面渗出。优选利用闪蒸干燥器作为干燥机,并在30秒内完成该干燥。
尽管对该干燥步骤中所使用的装置没有特别限定,然而其例子包括市售的干燥器和干燥机。
当使用闪蒸干燥器时,考虑到干燥效率,将闪蒸干燥器的出口温度T0设定为50℃或更高且不超过150℃并进行干燥。当使用具有较低熔融温度的结晶性聚酯树脂(熔融温度为Tmc)和非结晶性聚酯树脂(其玻璃化转变温度为Tg)时,优选满足下式:Tg-5>T0>Tmc并且T0>30。当出口温度T0不大于30℃或不大于Tmc时,溶剂成分从调色剂分散液内部的干燥速率会降低,从而不能充分地进行干燥,且不能顺利地显现出干燥效果。另一方面,当闪蒸干燥器的出口温度T0为(Tg-5)℃或更高时,这样获得的调色剂颗粒的表面会软化,从而易于造成调色剂颗粒的聚集。当在更高的温度下对调色剂颗粒进行处理时,调色剂颗粒会熔融粘结在闪蒸干燥器的内壁或其喷嘴的内壁上,从而难以连续地进行处理。
供给到闪蒸干燥器中的调色剂可以呈下述任意的形式:泥状、块状或颗粒状。供给到闪蒸干燥器内的调色剂中的水分含量优选为大于或等于20重量%且不超过95重量%、或大于或等于约20重量%且不超过约95重量%。干燥步骤中所得到的调色剂中的水分含量优选为大于或等于0.01重量%且不超过10重量%、或大于或等于约0.01重量%且不超过约10重量%。这里所用的术语“闪蒸干燥器”是指这样的装置,该装置借助于气流将呈泥状、块状或颗粒状的物质分散,并将其干燥,随后在空气作用下将该物质与空气气流一同输送。
如果需要的话,该制备工艺还可包括除去微量的残留成分(例如调色剂中的有机溶剂)的步骤,以及对调色剂进行筛分以获得静电图像显影用调色剂的步骤。可通过使用任何方法来进行有机溶剂除去步骤和筛分步骤,但优选的是不会造成调色剂的聚集或粉碎的方法。<静电图像显影用调色剂的物理性质>
示例性实施方案的静电图像显影用调色剂的体积平均粒径优选为大于或等于4μm且不超过8μm、或为大于或等于约4μm且不超过约8μm,更优选为大于或等于5μm且不超过7μm、或为大于或等于约5μm且不超过约7μm,同时其数均粒径优选为大于或等于3μm且不超过7μm,更优选为大于或等于4μm且不超过6μm。
使用孔径为100μm的“Coulter Multisizer II”(商品名;BeckmanCoulter公司的产品)来测量体积平均粒径和数均粒径。通过将调色剂分散于电解质水溶液(ISOTON水溶液)中、并随后超声分散30秒来进行测量。
示例性实施方案的静电图像显影用调色剂的体积平均粒径分布指数GSDv为1.27或更低、或为约1.27或更低,优选为1.25或更低、或为约1.25或更低。当GSDv超过1.27时,粒径分布较宽并且分辨率会下降,从而导致调色剂的飞散或者诸如模糊等图像缺陷。
通过如下方式来测定体积平均粒径D50v和体积平均粒径分布指数GSDv。使用上述的Coulter Multisizer II(Beckman Coulter公司的产品)来测量调色剂的粒径分布,并基于该粒径分布来划分粒径范围(通道),针对该粒径范围,从粒径小的一侧,来绘制调色剂的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平均粒径D16v或数均粒径D16P。分别将累积百分比为50%时的粒径定义为体积平均粒径D50v或数均粒径D50P。按照同样方式,分别将累积百分比为84%时的粒径定义为体积平均粒径D84v或数均粒径D84P。在这里,D50v表示体积平均粒径,并且体积平均粒径分布指数(GSDv)表示为(D84v/D16v)1/2。这里,(D84P/D16P)1/2表示数均粒径分布指数GSDp。
由下列方程式表示的、示例性实施方案的静电图像显影用调色剂的形状因子SF1优选为大于或等于110且不超过140、或为大于或等于约110且不超过约140,更优选为大于或等于115且不超过130、或为大于或等于约115且不超过约130。
SF1=(ML2/A)×(π/4)×100
其中,ML和A分别表示调色剂的最大长度(μm)和调色剂的投影面积(μm2)。
当调色剂的形状因子SF1小于110或超过140时,通常不能够长时间地保持出色的充电性能、清洁性能或转印性能。
可按照如下方式,通过使用图像分析系统(“Luzex FT”,商品名;Nireco公司的产品)来测量形状因子SF1。将散布在载玻片上的调色剂颗粒的光学显微图像通过摄像机输入到Luzex图像分析系统中,测量50个调色剂颗粒的最大长度(ML)和投影面积(A),并根据下述方程式:(ML2/A)×(π/4)×100求出这些颗粒的形状因子,并对算出的形状因子求出其平均值,由此得到形状因子SF1。
<静电图像显影剂>
在示例性实施方案中,对静电图像显影剂没有特别限定,只要其含有示例性实施方案的静电图像显影用调色剂即可,并且根据使用目的其可以具有适当的成分组成。当只使用静电图像显影用调色剂时,示例性实施方案的静电图像显影剂为单组分静电图像显影剂;当联合使用调色剂和载体时,示例性实施方案的静电图像显影剂为双组分静电图像显影剂。
当使用载体时,对载体没有特别的限定。可使用该领域中本身已知的载体。其例子包括已知的载体,如专利文献JP-A-62-39879和JP-A-56-11461中所描述的涂覆有树脂的载体。
载体的具体例子包括下述涂覆有树脂的载体。所述载体的核颗粒包括常用的铁粉、铁氧体和磁铁矿产品,并且其体积平均粒径为大于或等于约30μm且不超过200μm。
用树脂涂覆后形成的涂覆有树脂的载体的例子包括:均聚物,例如苯乙烯类,如苯乙烯、对氯苯乙烯和α-甲基苯乙烯;α-亚甲基脂肪酸单羧酸类,如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸2-乙基己酯;含氮丙烯酸类,如甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯;乙烯基腈类,如丙烯腈和甲基丙烯腈;乙烯基吡啶类,如2-乙烯基吡啶和4-乙烯基吡啶;乙烯基醚类,如乙烯基甲基醚和乙烯基异丁基醚;乙烯基酮类,如乙烯基甲基酮、乙烯基乙基酮和乙烯基异丙烯基酮;烯烃类,如乙烯和丙烯;乙烯基含氟单体,如偏二氟乙烯、四氟乙烯和六氟丙烯;由这些单体中的两种或多种构成的共聚物;含有聚甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷等的硅氧烷树脂;含有双酚、二醇等的聚酯;环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、纤维素树脂和聚醚树脂、聚碳酸酯树脂。这些树脂可单独使用或联合使用。相对于100重量份的核颗粒,涂覆树脂的涂覆量优选为约0.1重量份或更高且不超过10重量份,更优选为0.5重量份或更高且不超过3.0重量份。
可使用加热型捏合机、加热型Henschel混合器、UM混合器等来制备载体,也可根据涂覆树脂的量,使用加热型转动流化床、加热型干燥炉等。
此外,对示例性实施方案的静电图像显影用调色剂与载体在静电图像显影剂中的混合比没有特别的限定,可根据使用目的来适当地进行选择。
<成像装置>
根据示例性实施方案的成像装置具有:图像保持元件;潜像形成单元,其在图像保持元件的表面上形成静电潜像;显影单元,其通过显影剂将静电潜像显影,从而形成调色剂图像;转印单元,其将显影后的调色剂图像转印至转印接收材料上,其中使用上述的静电图像显影剂作为显影剂。根据示例性实施方案的成像装置还可以具有其他单元,例如:充电单元,其对图像保持元件进行充电;定影单元,其将转印至转印接收材料表面上的调色剂图像定影;以及清洁单元,其用以除去残留在图像保持元件的表面上的调色剂。
图1中示出了示例性实施方案的成像装置的一个例子的示意图。下面将参考该附图对该装置的构造进行描述。成像装置1配备有充电部分10、曝光部分12、起到图像保持元件作用的电子照相感光体14、显影部分16、转印部分18、清洁部分20和定影部分22。
在成像装置1中,电子照相感光体14周围依次具有如下部分:起到充电单元作用的充电部分10,其对电子照相感光体14的表面进行充电;起到潜像形成单元作用的曝光部分12,其对充电后的电子照相感光体14进行曝光,并基于图像信息形成静电潜像;起到显影单元作用的显影部分16,其利用调色剂将静电潜像显影,以形成调色剂图像;起到转印单元作用的转印部分18,其将在电子照相感光体14的表面上形成的调色剂图像转印至转印接收材料24的表面上;以及起到清洁单元作用的清洁部分20,其用于在转印后除去残留在电子照相感光体14表面上的调色剂。此外,起到定影单元作用的定影部分22设置在转印部分18的左侧,其用于将转印后的调色剂图像定影到转印接收材料24上。
本实施方案的成像装置1按照如下方式运转。首先,充电部分10对电子照相感光体14的表面进行均匀充电(充电步骤)。随后,曝光部分12对电子照相感光体14的表面进行光照,光照部分的电荷被除去,并根据图像信息形成静电图像(静电潜像)(潜像形成步骤)。通过显影部分16将静电图像显影,从而在电子照相感光体14的表面上形成调色剂图像(显影步骤)。例如,在使用有机感光体作为电子照相感光体14并使用激光束作为曝光部分12的数字式静电复印机中,通过充电部分10使电子照相感光体14的表面带有负电荷,通过激光束形成呈点状的数字潜像,并通过显影部分16使经激光束曝光后的部分带有调色剂,从而使图像可视化。此时,向显影部分16施加负偏压。接下来,在转印部分18中,将转印接收材料24(例如纸)堆叠在调色剂图像上,将极性与调色剂极性相反的电荷从转印接收材料24的背面施加至转印接收材料24,并借助静电力将调色剂图像转印至转印接收材料24上(转印步骤)。在定影部分22中,利用定影元件向如此转印后的调色剂图像施加热和压力,以使调色剂图像熔融粘结并定影至转印接收材料24(定影步骤)。在清洁部分20中,除去未被转印而是残留在电子照相感光体14的表面上的调色剂(清洁步骤)。从充电至清洁这一系列操作构成了一个成像循环。在图1中,调色剂图像在转印部分18中被直接地转印至转印接收材料24(例如纸),但是,也可以经由转印元件(例如中间转印材料)进行转印。
下面将分别对图1中所示出的成像装置1中的充电单元、图像保持元件、曝光单元、显影单元、转印单元、清洁单元和定影单元进行描述。
(充电单元)
作为起到充电单元作用的充电部分10,使用了诸如图1中所示出的电晕管之类的充电装置。或者,也可以使用导体或半导体充电辊。使用导体或半导体充电辊的接触型充电装置可以向电子照相感光体14施加直流电流,或可向其施加叠加交流电流。例如,使用这样的充电部分10,通过在与电子照相感光体14的接触区域邻近的微小空间内产生放电,而使电子照相感光体14的表面充电。通常,在大于或等于-300V且不超过-1,000V的条件下对感光体14的表面进行充电。所述导体或半导体充电辊可以为单层结构或者可以为多层结构。可以设置用以清洁充电辊表面的装置。
(图像保持元件)
图像保持元件至少具有在其上形成潜像(静电潜像)的功能。电子照相感光体适于用作图像保持元件。电子照相感光体14在其圆柱形导电基体的外周表面上具有包含有机感光体的涂膜。如果需要的话,所述涂膜是通过在基体上依次形成底涂层、以及包括电荷生成层(其含有电荷生成材料)以及电荷传输层(其含有电荷传输材料)的感光层而得到的。电荷生成层和电荷传输层的层叠次序可以颠倒。将电荷生成材料和电荷传输材料分别引入到各层(电荷生成层和电荷传输层)中,随后将其层叠以形成层叠型感光体。也可以在同一层中既引入电荷生成材料又引入电荷传输材料,从而获得单层型感光体。在这些感光体中,优选为层叠型感光体。在底涂层和感光层之间可以设置中间层。不仅可以使用有机感光体,也可以使用其它感光体,例如无定形硅感光膜。
(曝光单元)
对起到曝光单元作用的曝光部分12并不特别限定,其例子包括能够通过光源(例如半导体激光、LED光、或液晶快门灯等)的曝光在图像保持元件的表面上形成所需图像的光学装置。
(显影单元)
起到显影单元作用的显影部分16具有通过使用含有调色剂的显影剂使在图像保持元件上形成的潜像显影从而形成调色剂图像的功能。对这样的显影单元并不特别限定,只要其具有上述功能即可。可以根据目的而适当地进行选择。其例子包括:已知的具有以下功能的显影仪器,该显影仪器能够借助刷子、辊等使静电图像显影用调色剂附着至电子照相感光体14。通常对电子照相感光体14施加直流电压,但是也可施加叠加的交流电压。
(转印单元)
起到转印单元作用的转印部分18,其可如图1中所示的那样,将其极性与调色剂的极性相反的电荷从转印接收材料24的背面施加至转印接收材料24、并且通过静电力将调色剂图像转印至转印接收材料24;或者其可以是使用导体或半导体辊的转印辊或转印辊加压器(transferroll pressing apparatus),其通过直接接触转印接收材料24的表面并经由转印接收材料24而将调色剂图像转印至转印接收材料24的表面。作为施加至图像保持元件的转印电流,可以向转印辊施加直流电流、或叠加的交流电流。所述转印辊可以根据所要充电的图像区域的宽度、转印充电器的形状、开口的宽度、处理速度(圆周速度)等来任意设置。为了节省成本,优选使用单层发泡辊作为转印辊。转印系统可以是将调色剂图像直接转印至转印接收材料24(如纸)的转印系统,或者是经由中间转印材料而将调色剂图像转印至转印接收材料24的转印系统。
作为中间转印材料,可以使用已知的中间转印材料。用于中间转印材料的材料的例子包括:聚碳酸酯树脂(PC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚邻苯二甲酸亚烷基酯、PC/聚对苯二甲酸亚烷基酯(PAT)的共混物、以及诸如乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)/PC、ETFE/PAT和PC/PAT之类的共混物。在这些材料中,从机械强度的观点来看,使用热固性聚酰亚胺树脂的中间转印带是优选的。
(清洁单元)
用作清洁单元的清洁部分20可根据需要从利用清洁刮板系统、清洁刷系统、或清洁辊系统的清洁单元中进行选择,只要其能够从图像保持元件上除去残留的调色剂即可。在这些清洁单元中,使用清洁刮板是优选的。清洁刮板的材料的例子包括聚氨酯橡胶、氯丁橡胶和硅橡胶。其中,聚氨酯弹性材料由于具有优异的耐磨性,因而是优选使用的。当使用转印效率高的调色剂时,可以省略清洁部分20。
(定影单元)
起到定影单元(图像定影装置)作用的定影部分22通过加热、加压、或者加热加压的方式将已转印至转印接收材料24的调色剂图像定影。定影部分22配备有定影元件。
(转印接收材料)
用于转印调色剂图像的转印接收材料(纸)24的例子包括:用于电子照相复印机和打印机的普通纸以及OHP纸。为了提高定影后图像表面的平滑度,转印接收材料的表面优选尽可能平滑。例如,可以使用表面涂覆有树脂的普通纸、或者用于打印的美术纸。
通过使用含有示例性实施方案的调色剂的显影剂,即使在高速(例如,处理速度为200mm/秒或更高且不超过500mm/秒,或者为200mm/秒或更高且不超过250mm/秒)成像装置中使用该显影剂时,也可以抑制背景模糊和调色剂成膜。
[实施例]
下面将通过实施例和比较例来更具体地描述本发明。然而,应谨记的是,本发明并不限于所述的例子。
<结晶性聚酯树脂A的制备>
将51摩尔%的1,3-丙二醇、49摩尔%的辛二酸以及作为催化剂的0.08摩尔%的二丁基氧化锡在烧瓶中混合,在减压气氛下将所得混合物加热至220℃,并进行脱水缩合反应6.5小时,从而制得结晶性聚酯树脂A。这样获得的结晶性聚酯树脂A的熔融温度Tmc(吸热峰温度)为47℃,并且酸值AVc为13.2mgKOH/g。
根据ASTMD 3418-8,使用差示扫描量热仪(商品名:“DSC60”;Shimadzu的产品,其配备有自动切线处理系统),在以10℃/分钟的加热速率从室温升至150℃的测量条件下测量最大峰,由该最大峰得到结晶性聚酯树脂的熔融温度Tmc(吸热峰温度)。
<结晶性聚酯树脂B的制备>
将52摩尔%的戊二醇、48摩尔%的琥珀酸以及作为催化剂的0.08摩尔%的二丁基氧化锡在烧瓶中混合,在减压气氛下将所得混合物加热至220℃,并进行脱水缩合反应6小时,从而制得结晶性聚酯树脂B。这样获得的结晶性聚酯树脂B的熔融温度Tmc(吸热峰温度)为32℃,并且酸值AVc为9.6mgKOH/g。
<结晶性聚酯树脂C的制备>
将51摩尔%的1,6-己二醇、49摩尔%的庚二酸以及作为催化剂的0.08摩尔%的二丁基氧化锡在烧瓶中混合,在减压气氛下将所得混合物加热至220℃,并进行脱水缩合反应6.5小时,从而制得结晶性聚酯树脂C。这样获得的结晶性聚酯树脂C的熔融温度Tmc(吸热峰温度)为52℃,并且酸值AVc为7.7mgKOH/g。
<结晶性聚酯树脂D的制备>
将52摩尔%的戊二醇、48摩尔%的戊二酸以及作为催化剂的0.08摩尔%的二丁基氧化锡在烧瓶中混合,在减压气氛下将所得混合物加热至200℃,并进行脱水缩合反应4小时,从而制得结晶性聚酯树脂D。这样获得的结晶性聚酯树脂D的熔融温度Tmc(吸热峰温度)为22℃,并且酸值AVc为12.2mgKOH/g。
<结晶性聚酯树脂E的制备>
将52摩尔%的己二醇、48摩尔%的戊二酸以及作为催化剂的0.08摩尔%的二丁基氧化锡在烧瓶中混合,在减压气氛下将所得混合物加热至210℃,并进行脱水缩合反应4小时,从而制得结晶性聚酯树脂E。这样获得的结晶性聚酯树脂E的熔融温度Tmc(吸热峰温度)为28℃,并且酸值AVc为12.0mgKOH/g。
<非结晶性聚酯树脂F的制备>
向配备有搅拌器、温度计、电容器以及氮气导入管的反应容器内,加入23摩尔%的对苯二甲酸二甲酯、10摩尔%的间苯二甲酸、15摩尔%的十二碳烯基琥珀酸酐、3摩尔%的偏苯三酸酐、5摩尔%的双酚A环氧乙烷加合物、以及45摩尔%的双酚A环氧丙烷加合物。向反应容器内充入干燥的氮气后,加入0.06摩尔%的二丁基氧化锡作为催化剂。在氮气流下,使所得混合物于约190℃下搅拌反应约7小时。将温度升至约250℃、并且搅拌反应约5.0小时之后,将反应容器内的压力降至10.0mmHg。在减压条件下,进行搅拌反应约0.5小时,以获得非结晶性聚酯树脂F。这样获得的非结晶性聚酯树脂F的玻璃化转变温度(Tg)为55℃。其重均分子量(Mw)为21,200,并且树脂的酸值AVa为15.2mgKOH/g。
使用差示扫描量热仪(商品名:“DSC3110”;Mac Science的产品,热分析系统001),在以10℃/分钟的加热速率从0℃升至150℃的条件下,测量非结晶性聚酯树脂F的玻璃化转变温度Tg。
<酮亚胺化合物的制备>
向配备有搅拌棒和温度计的反应容器内加入180重量份的异佛尔酮二胺和70重量份的甲乙酮。在53℃下使反应进行4.5小时,以获得酮亚胺化合物。这样获得的酮亚胺化合物的胺值为430mgKOH/g。
<含有异氰酸酯的聚酯预聚物的制备>
向配备有冷却管、搅拌器和氮气导入管的反应槽中,加入双酚A与2摩尔环氧乙烷的加合物724重量份、100重量份的1,4-环己烷二羧酸、200重量份的邻苯二甲酸酐、1重量份的十二烷基苯磺酸、以及2重量份的丁基氧化锡。将所得混合物在140℃下反应15小时。冷却至80℃后,将反应混合物与溶解在乙酸乙酯中的150重量份的异佛尔酮二异氰酸酯反应2小时,以获得聚酯预聚物,该聚酯预聚物的末端具有异氰酸酯基。
(实施例1)
<调色剂母粒的制备>
在Henschel混合器中,将9重量份的着色剂(酞菁颜料,商品名:“PV FAST BLUE”;Dainichiseika Color & Chemicals的产品)与73.5重量份的非结晶性聚酯树脂F混合。将所得混合物在压力捏合机中进行捏合,随后用锤磨机进行研磨。另取一反应容器,向其中加入7重量份的防粘剂(石蜡,商品名:“HNP 9”;Nippon Seiro的产品,熔融温度Tmw:77℃)以及10.5重量份的结晶性聚酯树脂B。此外,加入结晶性树脂B的量的3倍量的乙酸乙酯(45重量份)。将所得混合物在50℃下加热以使其分散并呈半溶解状态,随后在均质器内混合,从而获得溶液。将研磨产物与该溶液混合。加入含异氰酸酯的聚酯预聚物47重量份并且在均质器内将所得混合物分散并溶解后,加入3重量份的酮亚胺化合物。在均质器内将所得混合物混合,从而获得原料溶液。
将原料溶液(150重量份)转移至容器内,并在珠磨机ultra viscomill(AIMEX的产品)中将着色剂和防粘剂分散,分散条件如下:液体进料速率为1kg/小时、盘圆周速率为6m/秒、并且分散三遍,其中所述的珠磨机中填充有80体积%的锆珠,锆珠的直径为0.5mm。在温度为130℃、时间为30分钟的条件下,测得的所得混合物的固体浓度为50重量%。
[悬浮液制备步骤]
将40重量份的无机分散剂(碳酸钙,“Luminus”,Maruo Calcium的产品)与300重量份的离子交换水混合,从而获得水相1。在TK均质混匀机(PRIMIX的产品)中,以5,000rpm的转速将490重量份的所得混合物混合1分钟,然后加入1,200重量份的水相1。以13,000rpm的转速将所得混合物在TK均质混匀机中混合20分钟,以获得乳化浆料(悬浮液)。
[溶剂除去步骤]
将所得乳化浆料加入到配备有搅拌器和温度计的容器中。在30℃下进行除溶剂8小时,将残留物在45℃下老化4小时,从而获得分散浆料(调色剂分散液)。使用“Coulter Multisizer II”(商品名;BeckmanCoulter的产品)进行测定,分散浆料中的调色剂颗粒的体积平均粒径和数均粒径分别为5.8μm和5.65μm。
[洗涤步骤]
在减压条件下将100重量份的分散浆料过滤,随后向滤饼中加入100重量份的离子交换水。在TK均质混匀机中,以12,000rpm的转速将所得混合物混合10分钟后过滤。向这样获得的滤饼中加入10重量%的盐酸,以将其pH调节至2.8。将所得混合物在TK均质混匀机中以12,000rpm的转速混合10分钟,随后过滤。向这样获得的滤饼中加入500重量份的离子交换水。将所得混合物在TK均质混匀机中以12,000rpm的转速混合10分钟后,进行两次过滤操作,从而获得最终的滤饼。
[干燥步骤]
然后使用闪喷干燥机(商品名:“FJD-2”;Seishin Enterprise的产品)将滤饼干燥,从而获得调色剂母粒。闪喷干燥机的出口温度T0设定为40℃。
<调色剂的制备>
向100重量份的所得调色剂母粒中加入1重量份的二氧化硅颗粒。将所得混合物加入到Nippon Coke & Engineering公司制造的5升Henschel混合器(FM5C)中并进行外部添加式混合,从而获得体积平均粒径为6.1μm的调色剂1。作为二氧化硅颗粒,采用的是通过溶胶-凝胶工艺而获得的颗粒,该颗粒经HMDS(六甲基二硅氮烷)处理而具有疏水性,并且该颗粒的体积平均粒径为110nm。
<载体的制备>
铁氧体颗粒(体积平均粒径为35μm) 100重量份
甲苯 14重量份
全氟丙烯酸酯共聚物(临界表面张力:24dyn/cm) 1.6重量份
炭黑(商品名:“VXC-72”,Cabot产品,电阻:100Ωcm或更低)
0.12重量份
交联的三聚氰胺树脂颗粒(体积平均粒径:0.3μm,不溶于甲苯)
0.3重量份
借助搅拌器将上面的除了铁氧体颗粒以外的组分分散10分钟,以制备用于形成树脂涂覆层的液体。将所得的用于形成树脂涂覆层的液体与铁氧体颗粒加入到真空脱气式捏合机中。在60℃下搅拌30分钟后,减压以蒸馏除去甲苯并形成树脂涂覆层,从而获得载体。应注意的是,借助砂磨机,将稀释于甲苯中的炭黑预先分散在起到涂覆树脂作用的全氟丙烯酸酯共聚物中。
<显影剂的制备>
将这样制得的调色剂与载体混合,从而制得显影剂1。
<调色剂中结晶性聚酯树脂含量的测量方法>
依照ASTM方法,使用差示扫描量热仪(商品名:“DSC60”;Shimadzu的产品,其配备有自动切线处理系统),基于熔融温度区域中的吸热量来测定调色剂中结晶性聚酯树脂的含量,其中假定等量的结晶性聚酯树脂的吸热量为100。
<调色剂中结晶性聚酯树脂的熔融温度Tmc、非结晶性聚酯树脂的玻璃化转变温度Tg、以及防粘剂的熔融温度Tmw的测量方法>
依照ASTM方法,使用差示扫描量热仪(商品名:“DSC60”;Shimadzu的产品,其配备有自动切线处理系统)来测量吸热峰,以测定调色剂中结晶性聚酯树脂的熔融温度Tmc、非结晶性聚酯树脂的玻璃化转变温度Tg、以及防粘剂的熔融温度Tmw。
<调色剂中结晶性聚酯树脂的酸值AVc以及非结晶性聚酯树脂的酸值AVa的测量方法>
首先,测量调色剂颗粒的酸值。准确称量0.1g的调色剂颗粒后,将其溶解于80mL四氢呋喃中。加入酚酞作为指示剂,并使用0.1N的KOH乙醇溶液进行滴定。加入该溶液,直至溶液的颜色维持30秒钟即为终点。由0.1N的KOH乙醇溶液的消耗量来计算酸值。在定影至OHP、并随后在60℃下熔融并分离出结晶性聚酯树脂后,采用与调色剂类似的方法来计算调色剂中的结晶性聚酯树脂的酸值AVc。根据调色剂整体的酸值以及结晶性聚酯树脂的含量和酸值来计算得到非结晶性聚酯树脂的酸值AVa。
(评价)
<调色剂成膜的评价>
使用改进型的“Docu Center Color f450”(商品名,Fuji Xerox的产品)(其经过改进,处理速度被调节至450mm/秒,使得即使将定影单元除去,直至转印步骤之前的运转情况也与常规的机器类似),并将记录介质(Fuji Xerox的“Paper P”产品)上的调色剂量设定为0.3g/m2,打印1,000份。随后将调色剂量改为4.5g/m2,并以50%的调色剂量打印500份。在这500份中,将因调色剂成膜而产生图像缺陷的份数以百分比的形式表示。根据如下标准对调色剂成膜进行评价。结果示于表1中。在下述标准中,等级A至C是可接受的程度。
A:图像缺陷的发生百分比:低于0.5%。
B:图像缺陷的发生百分比:0.5%或更高且低于1.0%。
C:图像缺陷的发生百分比:1.0%或更高且低于5.0%
D:图像缺陷的发生百分比:5.0%或更高。
<背景模糊的评价>
将显影剂填充在“Docu Center Color f450”(商品名,Fuji Xerox的产品)的显影单元内,并在30℃、85%RH的环境中,以220mm/秒的处理速度,连续打印5,000份由实地图像(solid image)和文字形成的混合图表。根据下列标准对最后一份打印件上的定影图像进行评价。结果示于表1中。在这些结果中,等级A至C是可接受的程度。
A:图像几乎不存在模糊的状况。
B:图像存在一些模糊的状况,但并不明显。
C:图像情况比B差,并且局部存在明显模糊的状况,在某些情况下,会在实际应用中产生问题。
D:图像的整个表面均存在模糊的状况,并会在实际应用中产生问题。
<低温定影性能的评价>
将显影剂填充在改进型“Docu Center Color f450”(商品名,FujiXerox的产品)的显影单元内,并收集未经定影的图像,其中该改进型“Docu Center Color f450”的定影单元被除去。采用40mm×50mm的实地图像(solid image),调色剂的量为1.5mg/cm2,并且Paper J(FujiXerox的产品)作为记录纸。随后,对“Docu Print C2220”的定影单元进行改进,使得定影温度可以改变。在将定影温度以5℃的间隔由100℃升高至200℃的同时,对图像的低温定影性能进行评价。对于未出现因防粘性差而导致的图像缺陷的良好定影图像,使用40g/cm2的负重将其折压10秒钟,并将折压部分的图像缺陷程度的最大宽度为0.3mm或更低时的定影温度定为最低定影温度,并将其作为衡量低温定影性的指标。温度不超过120℃是可接受的程度。
<综合评价>
根据如下标准进行综合评价。结果示于表1中。
A:出色。
B:比A稍差,但可使用,不会产生问题。
C:比B差,尽管在实际应用时存在若干问题,但仍处于可接受水平的范围内。
D:由于在实际应用时发生问题,因此不适合使用。
(实施例2)
按照与实施例1相同的方式获得显影剂2,不同之处在于,分别将结晶性聚酯树脂B和非结晶性聚酯树脂F的量改为7.5重量份和76.5重量份。按照实施例1相同的方式对显影剂2进行评价。结果示于表1中。
(实施例3)
按照与实施例1相同的方式获得显影剂3,不同之处在于,分别将结晶性聚酯树脂B和非结晶性聚酯树脂F的量改为13.5重量份和70.5重量份。按照实施例1相同的方式对显影剂3进行评价。结果示于表1中。
(实施例4)
按照与实施例1相同的方式获得显影剂4,不同之处在于,将结晶性聚酯树脂B替换为结晶性聚酯树脂E。按照实施例1相同的方式对显影剂4进行评价。结果示于表1中。
(实施例5)
按照与实施例1相同的方式获得显影剂5,不同之处在于,将结晶性聚酯树脂B替换为结晶性聚酯树脂A。按照实施例1相同的方式对显影剂5进行评价。结果示于表1中。
(实施例6)
按照与实施例1相同的方式获得显影剂6,不同之处在于,分别将结晶性聚酯树脂B和非结晶性聚酯树脂F的量改为4.5重量份和79.5重量份。按照实施例1相同的方式对显影剂6进行评价。结果示于表1中。
(实施例7)
按照与实施例1相同的方式获得显影剂7,不同之处在于,分别将结晶性聚酯树脂B和非结晶性聚酯树脂F的量改为22.5重量份和61.5重量份。按照实施例1相同的方式对显影剂7进行评价。结果示于表1中。
(实施例8)
按照与实施例1相同的方式获得显影剂8,不同之处在于,分别将含异氰酸酯的聚酯预聚物、酮亚胺化合物、以及非结晶性聚酯树脂F的量改为12.7重量份、0.8重量份和110重量份。按照实施例1相同的方式对显影剂8进行评价。结果示于表1中。
(实施例9)
按照与实施例1相同的方式获得显影剂9,不同之处在于,分别将含异氰酸酯的聚酯预聚物、酮亚胺化合物、以及非结晶性聚酯树脂F的量改为15.5重量份、1.0重量份和107重量份。按照实施例1相同的方式对显影剂9进行评价。结果示于表1中。
(实施例10)
按照与实施例1相同的方式获得显影剂10,不同之处在于,分别将含异氰酸酯的聚酯预聚物、酮亚胺化合物、以及非结晶性聚酯树脂F的量改为19.7重量份、1.3重量份和102.5重量份。按照实施例1相同的方式对显影剂10进行评价。结果示于表1中。
(实施例11)
按照与实施例1相同的方式获得显影剂11,不同之处在于,分别将含异氰酸酯的聚酯预聚物、酮亚胺化合物、以及非结晶性聚酯树脂F的量改为22.6重量份、1.4重量份和99.5重量份。按照实施例1相同的方式对显影剂11进行评价。结果示于表2中。
(实施例12)
按照与实施例1相同的方式获得显影剂12,不同之处在于,分别将含异氰酸酯的聚酯预聚物、酮亚胺化合物、以及非结晶性聚酯树脂F的量改为55重量份、3.5重量份和65重量份。按照实施例1相同的方式对显影剂12进行评价。结果示于表2中。
(实施例13)
按照与实施例1相同的方式获得显影剂13,不同之处在于,分别将含异氰酸酯的聚酯预聚物、酮亚胺化合物、以及非结晶性聚酯树脂F的量改为59.2重量份、3.8重量份和60.5重量份。按照实施例1相同的方式对显影剂13进行评价。结果示于表2中。
(实施例14)
按照与实施例1相同的方式获得显影剂14,不同之处在于,分别将含异氰酸酯的聚酯预聚物、酮亚胺化合物、以及非结晶性聚酯树脂F的量改为67.7重量份、4.3重量份和51.5重量份。按照实施例1相同的方式对显影剂14进行评价。结果示于表2中。
(实施例15)
按照与实施例1相同的方式获得显影剂15,不同之处在于,分别将含异氰酸酯的聚酯预聚物、酮亚胺化合物、以及非结晶性聚酯树脂F的量改为73.3重量份、4.7重量份和45.5重量份。按照实施例1相同的方式对显影剂15进行评价。结果示于表2中。
(实施例16)
按照与实施例1相同的方式获得显影剂16,不同之处在于,省略了预聚物和酮亚胺化合物。按照实施例1相同的方式对显影剂16进行评价。结果示于表2中。
(比较例1)
按照与实施例1相同的方式获得显影剂17,不同之处在于,分别将结晶性聚酯树脂B和非结晶性聚酯树脂F的量改为24重量份和60重量份。按照实施例1相同的方式对显影剂17进行评价。结果示于表2中。
(比较例2)
按照与实施例1相同的方式获得显影剂18,不同之处在于,分别将结晶性聚酯树脂B和非结晶性聚酯树脂F的量改为3重量份和81重量份。按照实施例1相同的方式对显影剂18进行评价。结果示于表2中。
(比较例3)
按照与实施例1相同的方式获得显影剂19,不同之处在于,将结晶性聚酯树脂B替换为结晶性聚酯树脂C。按照实施例1相同的方式对显影剂19进行评价。结果示于表2中。
(比较例4)
按照与实施例1相同的方式获得显影剂20,不同之处在于,将结晶性聚酯树脂B替换为结晶性聚酯树脂D。按照实施例1相同的方式对显影剂20进行评价。结果示于表2中。
从表1和表2中可清楚地看出,实施例1至16中所制得的调色剂即使在高速成像装置中使用时,也可抑制调色剂成膜,同时能够维持低温定影性能。此外,在背景模糊的评价中,这些调色剂均获得了良好的结果。
Claims (16)
1.一种静电图像显影用调色剂,其包含:
含有结晶性聚酯树脂、非结晶性聚酯树脂、以及脲改性聚酯树脂的粘结剂树脂,其中所述脲改性聚酯树脂是通过含有异氰酸酯基的聚酯树脂与胺之间的反应而获得的;以及
着色剂,
其中
所述结晶性聚酯树脂的熔融温度Tmc为大于或等于25℃且不超过32℃,
所述结晶性聚酯树脂在所述静电图像显影用调色剂中的含量为大于或等于3重量%且不超过15重量%。
2.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其中
所述结晶性聚酯树脂的酸值AVc为大于或等于5mgKOH/g且不超过20mgKOH/g。
3.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其中
所述结晶性聚酯树脂的重均分子量(Mw)为大于或等于10,000且不超过30,000。
4.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其中
所述非结晶性聚酯树脂的酸值AVa为大于或等于10mgKOH/g且不超过20mgKOH/g。
5.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其中
所述非结晶性聚酯树脂的重均分子量(Mw)为大于或等于10,000且不超过50,000。
6.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其中
所述非结晶性聚酯树脂的玻璃化转变温度(Tg)为大于或等于40℃且不超过60℃。
7.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其中
当量比[NCO]/[OH]为大于或等于1/1且不超过5/1,其中[NCO]表示所述聚酯树脂中的异氰酸酯基,并且[OH]表示所述聚酯树脂中的羟基。
8.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其还包含:
防粘剂,该防粘剂的熔融温度Tmw为大于或等于50℃且不超过120℃。
9.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其体积平均粒径为大于或等于4μm且不超过8μm。
10.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其体积平均粒径分布指数GSDv为1.27或更低。
11.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其形状因子SF1为大于或等于110且不超过140。
12.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其水分含量为大于或等于0.01重量%且不超过10重量%。
13.一种静电图像显影用调色剂的制备方法,其包括:
将含有结晶性聚酯树脂和非结晶性聚酯树脂的粘结剂树脂以及着色剂溶解或分散在有机溶剂中,以制备混合物;
将所述混合物分散并悬浮于水性介质中,以制备悬浮液;
从所述悬浮液中除去所述有机溶剂,以获得调色剂分散液;以及
将所述调色剂分散液干燥,以获得调色剂,
其中
所述结晶性聚酯树脂的熔融温度Tmc为大于或等于25℃且不超过32℃,并且
所述结晶性聚酯树脂在所述调色剂中的含量为大于或等于3重量%且不超过15重量%,
在所述混合物制备步骤中,添加含有异氰酸酯基的聚酯树脂和胺类。
14.根据权利要求13所述的制备方法,其中
在将所述混合物进行分散和悬浮时,加入含有异氰酸酯基的聚酯树脂以及胺。
15.根据权利要求13所述的制备方法,其中
供给到所述调色剂分散液的干燥步骤中的所述调色剂分散液的水分含量为大于或等于20重量%且不超过95重量%。
16.一种静电图像显影剂,其包含:
权利要求1所述的静电图像显影用调色剂;以及
载体。
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