CN101935045B - 电子照相调色剂外加剂、调色剂、显影剂、成像方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电子照相调色剂的外加剂、含有该外加剂的调色剂、双组分显影剂、使用该调色剂的成像方法和设备,该外加剂包括含硅的氧化物微粒,其中该氧化物微粒的个数平均初始粒径为30nm到300nm,初始粒径的粒径分布的标准偏差σ满足关系式:R/4≤σ≤R,其中R表示初始粒径,该氧化物微粒基本上是球形,其由式(1)定义的圆形度SF1为100到130,由式(2)定义的圆形度SF2为100到125;SF1=(L2/A)×(π/4)×100??式(1)SF2=(P2/A)×(1/4π)×100??式(2)其中“L”表示氧化物微粒的绝对最大长度;“A”表示氧化物微粒的投影面积;和“P”表示氧化物微粒的最大周长。
Description
本申请是分案申请,原申请的申请日为2003年7月15日、申请号为03149555.9、发明名称为“电子照相调色剂外加剂、调色剂、显影剂、成像方法及装置”。
技术领域
本发明涉及一种用于电子照相调色剂中的外加剂、用于电子照相的调色剂、用于电子照相的显影剂、成像方法和成像设备。
背景技术
电子照相或静电印刷中所用的一般成像方法包括显影步骤、转印步骤和定影步骤。显影步骤包括:使光电导绝缘层均匀地带电,辐射照射该绝缘层,使曝光部分放电,从而形成静电潜影(latentelectrostaticimage),以及给静电潜影提供由带电微粒成形的调色剂,从而使图像显现。转印步骤包括:使显现的图像转印到图像转印件例如转印纸上。定影步骤包括通常使用加热辊加热和/或加压使图像定影。显影步骤中采用的使在静电潜影承载件上形成的静电潜影显影的显影剂包括:双组分显影剂,该显影剂包括载体和调色剂;以及不需要载体的单组分显影剂(磁性调色剂和无磁性的调色剂)。通行的全色成像设备是一个系统,在该系统中,在光电导体上形成的每个颜色的调色剂图像被依次连续地转印并布置到中间转印件上,然后通过一次操作将所有转印的图像再转印到转印纸上。
用于这种电子照相和静电印刷中的调色剂主要包括:粘合剂树脂和着色剂,根据需要还可以包括电荷控制剂(chargecontrolagent)、防透印剂(offset-preventingagent)和其它需要的添加剂。这些调色剂的组分在各步骤中必须具有各种效力和性能。例如,为了在显影步骤中使调色剂分布到静电潜影上,不管温度、湿度和其它周围条件,调色剂粒子和粘合剂树脂都必须保持有适当的电荷,以适用于复印机或打印机。在使用加热辊的定影步骤中,调色剂必须具有令人满意的防透印性能,以便不粘合到温度大约为100℃-230℃的加热辊上,且在纸上必须具有优异的定影性能。此外,调色剂必须具有令人满意的抗粘连性(blockingresistance),以便储存在复印机内时不引起粘连(blocking)。
在电子照相技术中,为更进一步提高图像质量,人们已经进行了各种尝试。其中,小型化和球状的调色剂被认为对提高图像质量是非常有效的。然而,这种小型化调色剂会引起图像转印性能的降低,从而产生劣质的图像。相反,球状调色剂会提高图像转印性能,参见日本专利申请公开号(JP-A)09-258474。在这种情况下,彩色复印机和彩色打印机则要求更高速度的成像方法。为了高速成像,″串联系统″是有效的,例如,参看JP-A05-341617。在该串联系统中,由成像装置形成的图像连续转印和叠印到通过转印带(转印)传送的单一转印纸上,从而在转印纸上形成全色合成图像。该串联系统的这种彩色成像设备可以使用各式各样的转印纸,而且可以高速输出高质量的全色影像。特别是,该设备能以比其它系统的常规彩色成像设备更高的速度输出全色影像。为了在使用球状的调色剂输出高质量图像的同时可以高速成像,人们还进行过其他尝试。如果高速运行此系统的设备,调色剂必须在较短的时间内通过显影装置。因此在这里使用的调色剂必须在高压下转印,以便具有与常规的图像转印性能相类似的图像转印性能。然而,在这种高压下转印会引起调色剂粒子的团聚(aggregation)。结果,不能令人满意地转印调色剂,且在形成的图像中会引起空心缺陷(hollow)。为了解决这些问题和为了获得更高的图像质量,必须规定调色剂的圆形度、粒径、比重和BET比表面积,且当在1kg/cm2下压挤时调色剂的沉积压力规定为6g/cm2或以下,例如,JP-A2000-3063等。
然而,当在1kg/cm2下加压时调色剂的沉积压力被用作特定的参数时,则在利用例如高架投影仪(OHP)胶片或板、薄纸板或表面涂层纸等增加转印压力时,加压压力太低,而不会引起不充分的图像转印性能和字符的空心缺陷。此外,调色剂的这种低沉积压力会引起转印粉尘等。为了更充分地用尽调色剂,已经进行过一种尝试,即规定每个调色剂颗粒的沉积力为3.0达因/接触点或以下,参见JP-A2000-352840。然而,这些技术未说明在加压条件下调色剂的沉积力,从而不能有效地提高图像转印性能和图像质量,以避免例如字符的空心缺陷,虽然该技术已较充分地用尽调色剂。
为更令人满意地使图像显影,且随时间更稳定,规定了在加压条件下调色剂的团聚程度,参见日本专利(JP-B)3002063。然而,规定调色剂在加压条件下的团聚度仍然会引起字符影像的空心缺陷,引起图像质量不足和不能充分地提高图像转印性能和转印比(transferratio)。已经进行过另一个解决字符影像空心缺陷问题的尝试,即将调色剂的团聚度和松散表观密度的乘积规定在7或以下,参见JP-A2000-267422。然而,这些技术没有考虑调色剂在加压条件下的物理性能,和不能在中间图像转印系统或显影系统中产生充分的效果,并伴随强烈搅拌,其中在强搅拌中调色剂受到高压。已经进行过又一个尝试,即将调色剂的松散表观密度与密实表观密度的比例规定在0.5到1.0,和将团聚度规定在25%或以下,参见JP-A2000-352840。用于此技术中的密实表观密度是调色剂在轻敲50次之后的体积密度。密实表观密度基本上是一个反映调色剂流动性的物理性能,没有反映当对其施加机械应力时增加调色剂体积密度的因素。因此,这些技术在中间图像转印系统或显影系统中不能产生足够的效果,并伴随强烈的搅拌,其中在强搅拌中调色剂受到高压。
为了提高调色剂的流动性和静电性能,将″外加剂″例如金属氧化物颗粒和其它无机粉末(颗粒)加入到调色剂中。为了改进无机粉末表面的疏水性、静电性能和其它性能,用特殊的硅烷偶合剂、钛酸盐偶合剂、硅油、有机酸等处理无机颗粒的表面,或用特殊的树脂涂覆无机颗粒的表面。该无机粉末(颗粒)的例子是二氧化硅粉末(硅石)、二氧化钛、氧化铝、氧化锌、氧化镁、氧化铈、氧化铁、氧化铜、氧化锡粉末等等。
在它们当中,常常使用疏水的二氧化硅微粒或钛的氧化物微粒。这种疏水的二氧化硅微粒或钛的氧化物微粒是由下列方法制备的:使二氧化硅或钛的氧化物微粒与有机硅化合物例如二甲基二氯硅烷、六甲基二硅氮烷、硅油等起反应,用有机基团取代微粒表面上的硅烷醇基。
在这些疏水剂当中,硅油具有足够的疏水性,且由于其表面能低而使含硅油的调色剂能够显示出令人满意的图像转印性能。例如,日本专利申请公开号(JP-B)07-3600和日本专利号(JP-B)2568244公开了用硅油处理的二氧化硅的疏水性等级。JP-A07-271087和JP-A08-29598公开了添加剂中硅油的含量或碳含量。在这些文献中公开的规定硅油含量和疏水性等级足以使处理的无机微粒疏水,并保证显影剂在高湿度下具有稳定的静电性能。然而,没有对利用硅油的这种特殊低表面能进行过积极的尝试,从而减少显影剂在与显影剂接触的部件上的沉积。这种部件包括接触充电装置(contactchargingdevice)、显影剂承载件(显影套管)、刮胶片、载体、静电潜影承载件(光电导体)、中间转印体等等。特别是,显影剂强力沉积在光电导体上之后会引起调色剂沉积在图像背景上并在图像的字符、线条和圆点的边缘或中心形成脱落(dropout)或空心缺陷。此外,当图像转印件具有相当大的凹坑和突起时,图像不能令人满意地转印到凹坑处,由此引起空心缺陷。仅仅控制硅油含量或疏水性等级不能解决这些问题。JP-A11-212299公开了一种含特定量的液体组分硅油的无机微粒。然而,使用规定量硅油不能满足上述需求。
用于电子照相的调色剂必须均匀地和稳定地带电。不然的话,调色剂会引起调色剂沉积在图像背景上或不均匀的图像密度,从而降低图像质量。随着成像设备尺寸的减小,显影部件已经小型化。在这种小型化显影部件中调色剂电荷的急剧上升对获得高质量的图像来说越来越重要。为了满足这些需求,已经提出过各种各样的提议。例如,为了通过添加剂提高用于电子照相调色剂的静电性能,JP-A03-294864公开了一种无磁性的单组分显影剂,其含有用硅油处理的无机粉末;JP-A04-204665公开了一种磁性的单组份显影剂,其中添加剂占调色剂的3%到30%;JP-A04-335357公开了一种由调色剂和外加剂组成的静电显影剂,其中调色剂含有固定在其表面上BET比表面积为5m2/g到100m2/g的微粒,且外加剂由比表面积是固定在调色剂上微粒比表面积1.2倍的颗粒组成。JP-A07-43930公开公开了一种使用无磁性单组份调色剂的显影剂,包括疏水的二氧化硅微粒和特定的疏水的钛的氧化物;和JP-A08-202071公开了一种含有调色剂添加剂的显影剂,该添加剂由具有有机聚合物骨架和聚硅氧烷骨架的有机-无机复合颗粒组成。
然而,这些技术也不能得到充分均匀的带电和不能令人满意地使调色剂快速增加带电,而且在调色剂带电的环境中稳定性不够,特别是在高湿度下调色剂带电的稳定性不够。大多数这些技术使用一种由于常规氧化物颗粒经过表面处理而具有改进的疏水性的添加剂。然而由于在使用过程中这种添加剂的组成随时间而变化,因此使用这种添加剂会引起调色剂的性能降低,尽管调色剂在早期显示出所希望的稳定带电性能。由JP-A08-202071公开的液相方法制备的复合颗粒可能也不具有足够的疏水性,且由于颗粒内部残留的中间物质(介质),该复合颗粒的疏水性会随时间而变化。
为了避免色彩图像重合不良,为了长时间稳定图像密度和图像转印性能,和为了避免调色剂污染,可将平均粒径为50纳米到120纳米的大直径无机微粒加入到调色剂中(日本专利号3148950)。然而,这些技术在印刷许多纸张之后不具有促进快速提高带电的效果,而且在高温和高湿度下或在低温和低湿度下也不具有避免调色剂沉积在图像背景上的效果。
人们已经研究出一种用于电子照相的调色剂添加剂。这些调色剂添加剂由使含有两种或多种元素的固溶体微粒氧化而获得的氧化物微粒组成,并且这种添加剂的固溶体微粒中含有的各元素的第一电离势的差别最小为1.20电子伏特到4.20电子伏特,而固溶体微粒中含有的元素之间的最大第一电离势为9.00电子伏特或以下。然而,此技术没有充分考虑无机微粒的粒径和形状,且不会产生令人满意的流动性、图像转印性能,依据这种技术生产的调色剂在显影时没有充分地搅拌,仅仅通过单独规定电离电势。
用于调色剂的粘合剂树脂必须具有透明性、绝缘性质、耐水性、如粉末的流动性(流动的能力)、机械强度、光泽性、热塑性、可磨性等。为了满足这些要求,通常使用聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯酸系共聚物、聚酯树脂和环氧树脂作为粘合剂树脂。其中,为了获得令人满意的可磨性、耐水性和流动性,可广泛使用苯乙烯树脂。然而,当使用含有苯乙烯树脂的调色剂获得的复制件保存在由氯乙烯树脂纸张制成的纸盒(paperholder)中时,复制件带有图像的表面在与纸张密切接触时会脱离掉。然后,氯乙烯树脂纸张中含有的增塑剂迁移到定影的调色剂图像和使定影的调色剂图像成为可塑体,从而使调色剂图像粘合到该纸张上。当从该纸张上取出复制件时,调色剂图像的部分或整体被从复制件上剥离掉,然后使调色剂沉积在纸张上。在含有聚酯树脂的调色剂中也出现这些问题。
为了避免调色剂粘合到这种氯乙烯树脂纸张上,JP-A60-263951和JP-A61-24025公开了环氧树脂与苯乙烯树脂或聚酯树脂的混合物,因为对于氯乙烯树脂来说,增塑剂并不能使这种环氧树脂增塑。
然而,当在色彩调色剂中使用混合树脂时,所得到的调色剂不能满足所有的要求:防透印性能、定影图像的耐卷边性、光泽性、可着色性、透明性和色泽复现性。例如,如果彩色调色剂图像具有不足的光泽性,它看起来就不充实(unsubstantial)。在JP-A61-235852中公开的常规环氧树脂和乙酰化改性环氧树脂不能满足所有的这些要求。
这些问题可能的解决方案是单一使用环氧树脂。然而,这种环氧树脂与胺具有高的反应性。该环氧树脂通常用作具有令人满意机械强度和化学稳定性的可固化树脂。这些性能源自于环氧基和固化剂之间反应而形成的交联结构。这种固化剂可粗略地区分为胺类固化剂和有机酸酐固化剂。当然,用于静电显影的调色剂中的环氧树脂被用作热塑性树脂。然而,与该树脂捏和来制备调色剂的一些染料、颜料和电荷控制剂都是含胺剂,且在捏和的过程中会引起交联反应。所得到的交联制品不能用作调色剂。此外,环氧基的化学活性会潜在地诱发必须避免的生物化学毒性例如皮肤刺激性。
此外,这种环氧基是亲水性的,且所得到的调色剂在高温和高湿度时会显著地吸水,因此减少了电荷,使调色剂沉积在图像背景上,而且不够清洁。环氧树脂的静电稳定性也不足。
常规的每种调色剂都包括粘合剂树脂、着色剂、电荷控制剂等等。这种着色剂包括各种染料和颜料,其中有些具有电荷控制性能,从而起着色剂和电荷控制剂两种作用。具有上述组成的这种调色剂常常是使用环氧树脂作为粘合剂树脂制备的。在这些调色剂中,染料或颜料、电荷控制剂和其它添加剂必须充分地分散。更具体地说,染料或颜料和电荷控制剂与粘合剂树脂通常在热辊式碾磨机中捏和,而且必须均匀地分散在粘合剂树脂中。然而,均匀地分散这些组分是困难的。如果作为着色剂的染料或颜料不能充分地分散,该调色剂会呈现出彩色显影不足和可着色性(色度)降低。如果电荷控制剂没有充分地分散,电荷非均匀地分布,那么会引起各种各样的缺陷或故障,例如电荷故障、调色剂沉积在图像背景上,调色剂杂散,图像密度不足,缺少ID,模糊和不够清洁。JP-A61-21.9051公开了一种使用酯改性环氧树脂作为粘合剂树脂的调色剂,其是用ε己内酯改性的。在这里使用的环氧树脂是以15wt%-90wt%的高含量改性的,所得到的调色剂具有极低的软化点和极高的光泽性,尽管它已经改进了耐氯乙烯树脂性和流动性。
JP-A52-86334公开了一种具有正电荷的环氧树脂,是由制备的环氧树脂的端基环氧基与脂肪族伯胺或仲胺起反应而制备的。然而,该环氧基可以与如上所述的胺交联,所得到的树脂不能用作调色剂。JP-A52-156632公开了:使环氧树脂的一个或两个端基环氧基与醇、酚、格利雅试剂、有机酸乙炔钠或烷基氯起反应。然而,如果有残留的环氧基,则会引起一些问题,例如与胺的反应性、毒性和亲水性。此外,上述的一些反应产物是亲水性的,在制备调色剂中影响静电性能,或影响可磨性,并不总是能满足所有的要求。
JP-A01-267560公开了一种改性环氧树脂,是通过下列方法制备的:使环氧树脂的两个端基环氧基与有活性氢的一价化合物起反应,然后用一元羧酸、酯衍生物或其内酯衍生物使该反应产物酯化。所得到的环氧树脂在图像定影中未能充分地改进耐卷边性,尽管解决了环氧树脂的反应性、毒性和亲水性的问题。
例如,如JP-A11-189646公开那样,在制备环氧树脂或多元醇树脂中常常使用二甲苯和其它溶剂。然而,在生产的树脂中以及随后使用该树脂的调色剂中残留非常大量的这些溶剂和未反应的剩余单体例如双酚A。
用于电子照相的调色剂通常是由下列方法生产的,包括:在同一步骤中混合所有的材料,然后加热,熔融和分散所得到的混合物得到同质的组合物,然后冷却、磨碎和分选该组合物,从而得到体积-平均粒径为6μm到10μm的调色剂。在JP-A01-304467中可以找到该方法的公开内容。特别是,在形成彩色图像中使用的电子照相的彩色调色剂通常包括:分散在粘合剂树脂中的彩色染料或颜料,而且需要比在形成黑色图像中使用的那些调色剂更严格的性能。特别地,当彩色调色剂用于架空投影器(OHP)中时除了具有对外界因素例如冲击和湿度的机械稳定性和电稳定性之外,还必须具有令人满意的和适当的彩色显影性(可着色性),和光学透明性。例如,在JP-A57-130043、JP-A57-130044等中公开了使用染料作为着色剂的某些调色剂。
然而,使用染料作为着色剂的这些调色剂耐光性不足,它们在直接辐射下会变色或褪色,尽管它们可以得到具有高透明性和良好彩色显影的清晰彩色图像。
已知与中间图像转印系统相应的成像设备,其中显现的不同色彩的调色剂图像连续布置在图像承载件上,然后先依次连续地转印到在循环(endless)部件上移动的中间转印体上,临时保留在其上面,之后,转印的图像(调色剂图像)通过一次操作被第二次转印到转印膜上。与中间图像转印系统相应的这些成像设备的优点是它们可以小型化,各种转印材料(转印纸)都可以用于转印可见影像,因此常常用作彩色成像设备。这种成像设备会引起图像转印介质例如用作最后成像介质的转印纸上的图像中出现虫蛀(worm-eaten)缺陷(字符的空心缺陷)。在这些空心缺陷中,由于通过一次转印和二次转印形成的彩色显影图像组成的转印的调色剂图像中有局部遗漏,所以没有调色剂被转印到某些位置。在实心图像中,一些虫蛀图像就在一定区域内形成转印遗漏。在线像中,虫蛀图像会引起转印遗漏,从而形成虚线图像。
在形成全四色图像中常常出现这种不规则的图像。这是因为此处调色剂层更厚,而且由于图像承载件表面和调色剂之间的接触压力,或是由中间转印体表面与调色剂之间的接触压力会产生非库仑机械粘着力(除静电力之外的范德华力和其它力),因为重复第一次转印过程最多四次。此外,在重复的成像过程出现成膜现象。在成膜现象中,调色剂薄膜沉积在中间转印体的表面上,从而增加中间转印体和调色剂之间的粘着力。
为了避免产生这种带有空心缺陷的图像,市场上可买到的机器已经使用将润滑剂应用到图像承载件表面和中间转印体上的技术,从而降低调色剂和这些部件之间的粘着力,或将外加剂加入到调色剂中,从而降低调色剂本身的粘着力。然而,这些技术没有考虑在全部四色成像或以高速转印过程中当提高转印接触压力时调色剂粒子之间的粘着力、抗拉强度和其它参量。特别是,当调色剂转印到薄纸板、表面涂敷纸或OHP透明性时,它们不能得到稳定的图像质量。
JP-A08-211755公开了一种改进图像转印性能和防止带有空心缺陷的反常图像的技术,通过控制图像承载件与调色剂之间的粘着力和中间转印体与调色剂之间的粘着力两者的相对平衡来改进的。然而,通过使用粉状调色剂的离心法确定此处使用的调色剂的粘着力,这样得到的调色剂与在提高转移接触压力下的调色剂具有不同的物理性能。
生产之后的调色剂将暴露于恶劣条件例如在储运过程中的高温和高湿下或低温和低湿下。因此调色剂必须具有高的储藏稳定性,甚至在那些条件下储存之后也不会降低或少许降低静电性能、流动性、图像转印性能、图像定影性能,同时调色剂也不会团聚。然而,还没有找到解决这些需求的有效方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种外加剂、一种用于电子照相的调色剂、一种用于电子照相的显影剂和一种成像方法,其中外加剂没有嵌入(embedded)调色剂中,即使在高温和高湿度下储存之后在搅拌带电时,也可以充分地起到流化剂和电荷助剂的作用,该调色剂可以防止电荷显著增加,从而即使在低温和低湿度下储存之后也可以得到质量稳定的图像。
本发明的另一个目的是提供一种外加剂、一种调色剂、一种用于电子照相的显影剂和一种成像方法,该方法在调色剂转印和加压或在显影装置(图像显影机)中受到压力之后可以适当地控制调色剂之间的团聚和粘着力,具有极好的图像转印性能、显影性能和图像定影性能,且可以形成优质图像,而不致受转印介质(转印纸)材料的影响。
本发明的再一个目的是提供一种成像方法和成像设备,该方法和设备使用的调色剂呈现出令人满意的静电稳定性,包括较弱的带电粒子和带相反电荷粒子,即使在高温和高湿度下或在低温和低湿度下也不会引起调色剂沉积在图像背景上,和调色剂散射到设备中。
本发明的又一个目的是提供一种作为成像系统的具有良好的耐久性和可维护性的成像方法。
本发明的另一个目的是提供一种成像方法,该方法使用的调色剂在加压条件下具有令人满意的图像转印性能,并且当它不受挤压时具有足够的流动性,可以保证供给,且可以迅速地带电。
本发明的另一个目的是提供一种成像方法和一种成像设备,其即使在恶劣条件下也可以稳定地使调色剂和显影剂带电,在从低速到高速变化时通过印刷可以形成优质图像,当连续地形成和输出图像时也可以形成图像,而不致降低图像密度,且呈现出很均匀的图像定影性能和防透印性能。
本发明的又一个目的是提供一种成像方法,其可以形成具有良好的调色剂转印的图像,具有极好色泽复现性、色彩清晰度(彩色鲜艳度)和色彩透明度和稳定的均匀的光泽性。
本发明的另一个目的是提供一种成像方法,其即使在恶劣条件下也可以形成稳定的图像,按照这种方法,即使在恶劣条件下也可以很好地贮藏调色剂。
本发明的另一个目的是提供一种成像方法,其即使当定影图像承载面与纸张密切接触时也不会引起调色剂图像迁移到氯乙烯树脂纸张上。
本发明的又一个目的是提供一种可以形成基本上不卷边定影图像的成像方法。
本发明的再一个目的是提供一种成像方法,其借助于与中间图像转印系统相应的成像设备可以防止出现不规则的图像,例如带有空心缺陷的图像、粉尘沉积在图像上、复印细线像不好,其中在静电潜影承载件上形成的调色剂图像首先转印到中间转印体上,然后该调色剂图像第二次被转印到与可以高速输出图像的串联系统相应的转印介质和/或成像设备上。
在深入研究之后,本发明的发明人已经发现在电子照相调色剂中使用一种外加剂可以达到这些目的,该外加剂包括含至少一个硅元素的氧化物微粒,该氧化物微粒的初始粒径R为30纳米到300纳米、粒径分布的标准偏差σ为R/4到R范围内,即σ满足关系式R/4<σ≤R,圆形度SF1为100到130,圆形度SF2为100到125,且基本上是球状的。特别地,所得到的调色剂呈现出足够的流动性,而不致使外加剂嵌入调色剂中,并且甚至在高温和高湿度下储存调色剂后也可充分显示其作为流化剂和充电助剂的作用;所得到的调色剂抑制反常地增加电荷,从而在经低温和低湿度下储存调色剂之后也可以形成质量稳定的图像。此外,可以适当地控制当转印和加压调色剂时调色剂粒子的团聚,和适当地控制显影装置中在受到压力之后调色剂粒子之间的粘着力,该调色剂具有极好的图像转印性能和显影性能,可以形成优质图像。
尽管已经阐明了详细的机理,但是下面还是说明一些分析数据。规定氧化物微粒的初始粒径为30纳米到300纳米,该氧化物微粒可以充分地用作分散剂(spacer),以便防止调色剂粒子之间的团聚,并且当调色剂在高温下贮藏时可以防止添加剂嵌入到调色剂中,或由于强烈搅拌而退化。通过将粒径分布(R)的标准偏差规定为R/4到R的范围内,该氧化物微粒包括具有大粒径的微粒,具有中等粒径的微粒和具有适当比例的小粒径微粒。因此,小粒径的粒子保证了调色剂的流动性而中等粒径和大粒径的粒子有效地用作间隔物。本发明的发明人已经发现这些技术比简单将大粒径粒子、中等粒径粒子和小粒径粒子混合更有效。此外,规定氧化物微粒圆形度SF1为130或小于该值,圆形度SF2为125或以下,且基本上是球状,该氧化物微粒可以用来改进调色剂的流动性,增加对调色剂的亲合力,变得难以除去调色剂,从而可以显示出作为外加剂的固有功能。
具有上述规定圆形度的球状二氧化硅微粒可以由下列方法制备:加热和蒸发烷氧基硅烷和/或它的部分水解缩合物,然后充入惰性气体例如氮气,或使烷氧基硅烷和/或它的部分水解缩合物喷射到火焰例如氧氢焰中,然后燃烧和分解喷射的材料。在这些过程中,每种原料、气体和温度的控制是重要,通过严格控制这些条件和参量可以获得具有上述规定结构和粒径分布的氧化物微粒。
通常用溶胶-凝胶法制备这种球状的二氧化硅。在该溶胶-凝胶法中,在酸性催化剂存在下使烷氧基硅烷在醇溶剂中水解,从而得到氧化硅溶胶,使该氧化硅溶胶变为凝胶,然后干燥、煅烧和烧结,从而得到二氧化硅粒子,例如,参看日本专利号3040310。然而,溶胶-凝胶法制备得到的二氧化硅粒子的粒径分布不在上述规定范围,且分布更窄(sharp),其中粒径R的标准偏差σ大约为R/10。相反,按照常规的燃烧法不能获得具有上述规定粒径分布的球状二氧化硅粒子。此外,常规的小粒径的二氧化硅粒子通常是非晶形的,而且具有不能选择地制备的小粒径例如10纳米的球状二氧化硅粒子。因此,单独制备球状小粒径的二氧化硅粒子并与较大粒径的二氧化硅粒子混合的技术基本上是困难的,而且是不实际的。
在用于电子照相调色剂的外加剂中,氧化物微粒可以包括至少一种硅氧烷成分和一种金属成分。因此,该外加剂可以充分地起到充电助剂、产生适当的电阻的剂和调色剂的流化剂作用。此外,金属元素(掺杂化合物)可以用来控制调色剂的带电等级(chargelevel)和电阻等级(resistancelevel)。通过控制固溶体材料微粒的组成和微粒的氧化程度可以容易地制备具有不同介电性质和电阻性能的氧化物微粒。使用这种氧化物微粒,可以容易地将电子照相调色剂的静电性能控制在所希望的范围内。
为了避免在显影过程中形成静电图像滞后,较佳是保证显影剂承载件具有相对低的电阻,从而在显影剂承载件上立即使剩余电荷泄漏(leak)。然而,这种具有相对低电阻的显影剂承载件可能会引起调色剂拥有的电荷泄漏(leakage)。在本发明的电子照相调色剂中,外加剂的微粒可以稳定地防止电荷漏电,可以避免由使用硅元素和金属元素而引起的上述问题。
当氧化物微粒包含至少一种硅元素时,可以更适当地控制电荷量和电阻量,所得到的调色剂即使在恶劣条件下也可以改进静电稳定性。该氧化物微粒除了二氧化硅之外还可以包含其他常规物质,只要它满足本发明中的结构要求就行。该物质的例子包括MgO、CaO、BaO、Al2O3、TiO2、SnO2和这些物质的组合等等。在它们当中,包括至少一种与二氧化钛结合的二氧化硅的氧化物微粒,当与调色剂强烈搅拌时可以产生极好的流动性、静电性能和令人满意的耐久性。
该氧化物微粒优选具有可均匀地分散在微粒表面和内部的成分。因此,用于电子照相调色剂的外加剂具有极好的稳定性,同时介电性质和电阻性能均匀。
优选用至少一种有机硅化合物对该氧化物微粒表面进行处理。因此,该外加剂可以具有更稳定的静电性能。本发明方法获得的氧化物微粒在氧化固溶体微粒的某些条件下可以变成不饱和的氧化物。在这种情况下,由于随时间而发生氧化,所以外加剂的性能会随时间而变化。为了避免随时间而变化,优选使氧化物的活性部分失去活性。更优选用有机硅化合物表面处理剂(偶合剂)和/或有机钛化合物表面处理剂(偶合剂)对该氧化物微粒进行表面处理。更优选用疏水剂再对它们进行表面处理。
该氧化物微粒优选是表面有R1 3SiO1/2单元的疏水球状二氧化硅微粒,以便即使在恶劣条件下也可以改进静电稳定性。在上述的分子式中,R1是具有1到8个碳原子的相同的或不同的一价烃基团。这种一价烃基团的例子是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、环己基、苯基、乙烯基、烯丙基等等。这些当中,优选甲基。
优选用至少一种硅油对氧化物微粒表面进行处理,该硅油具有10%到95%的游离度(liberationdegree)。因此,可以用适当控制数量的硅油涂覆该调色剂的表面,从而即使在恶劣条件下也可以改进储藏稳定性。如果游离度小于10%,硅油不能充分地显示出它的作用。如果游离度超过95%,硅油会粘合静电潜影承载件,从而引起成膜(filming)和其它问题,会降低调色剂的流动性。
本发明的调色剂可以包括小粒径的基体调色剂粒子和氧化物微粒,其中小粒径基体调色剂粒子含有至少一种粘合剂树脂和一种着色剂,且体积-平均粒径为2μm到7μm。因此,可以防止小粒径的基体调色剂粒子聚集和防止它们的流动性降低,即使在恶劣条件下也可以增加静电稳定性和储藏稳定性。
除了氧化物微粒之外,初始颗粒平均粒径小于氧化物微粒平均粒径的其它类型的外加剂也可以加入到调色剂中。将这些外加剂掺入到调色剂中,可以改进调色剂的流动性,增加外加剂在调色剂之上的覆盖度。仅仅使用平均粒径为30纳米到150纳米的大直径氧化物微粒不能获得这种令人满意的流动性。此外,外加剂粒子增加了彼此的亲合力,可以更好地涂覆调色剂。
调色剂的粘合剂树脂优选包括至少一种多元醇树脂。因此,调色剂可以具有与氧化物微粒相称极好的电荷量、足够的抗压强度、抗拉强度、在恶劣条件下的稳定性和稳定的图像定影性能。调色剂的粘合剂树脂更优选包括至少一种多元醇树脂,该多元醇树脂至少在其主链上有环氧树脂部分和聚乙二醇部分。因此,调色剂即使在恶劣条件下还可以具有极好的稳定性,和稳定的图像定影性能。即使当图像承载表面与纸张密切接触时,所得到的调色剂也可以防止调色剂图像转印到氯乙烯树脂纸张上。当调色剂用作彩色调色剂时,该彩色调色剂会有令人满意的色泽复现性、稳定的光泽性,且可以防止复印图像和定影图像的卷边。
调色剂的粘合剂树脂更优选还包括至少一种聚酯树脂部分。所得到的调色剂具有进一步改进的抗压强度和很均匀的拉伸性能和粘合力,且显示出更稳定的图像转印性能、显影性能和图像定影性能。
当调色剂与包括磁粉的载体结合使用来形成双组分显影系统时,所得到的显影系统显示出很均匀的对载体的粘合力,较小的应力变化和作为显影剂的足够松密度,即使在恶劣的条件下也较好地使调色剂快速带电,并具有极好的静电稳定性。例如,该显影系统会使用松密度传感器可很好地控制它的调色剂浓度。
在成像设备中,使用静电显影的显影剂使静电潜影承载件上的静电潜影显影,从而形成调色剂图像;转印体通过转印介质与静电潜影承载件的表面接触,使调色剂图像静电转印到转印介质上。通过将包括含有磁粉的载体和上述用于电子照相的调色剂的双组分显影剂掺入到成像设备中,所得到的成像设备会有极好的性能。
附图说明
图1是本发明第一个实施例的含中间转印的复印机的示意图,其中使用了本发明的电子照相调色剂和本发明的显影剂;
图2是本发明的复印机的显影装置的另一个实施例的示意图,其中使用了本发明的电子照相调色剂和本发明的显影剂;
图3是本发明的电子照相设备的直接转印系统的实施例的示意图,其中使用了本发明的电子照相调色剂和本发明的显影剂;
图4是本发明的电子照相设备实施例的间接转印系统的实施例的示意图,其中使用了本发明的电子照相调色剂和本发明的显影剂;
图5是本发明的串联间接图像转印系统的电子照相设备的实施例的示意图,其中使用了本发明的电子照相调色剂和本发明的显影剂;及
图6是本发明的电子照相设备的串联成像装置的实施例的示意图,其中使用了本发明的电子照相调色剂和本发明的显影剂。
具体实施方式
氧化物微粒本发明所用的氧化物微粒是球状的二氧化硅微粒,且可以通过在火焰中燃烧和分解烷氧基硅烷和/或它的部分水解缩合物而制备得到。它们优选是非晶微粒。
烷氧基硅烷是由化学式R2 aSi(OR3)4-a表示的,其中R2和R3分别是有1到4个碳原子的一价烃基团;而″a″为0到4的整数。这种烷氧基硅烷包括,但不限于,四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、甲基三丁氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙基三丙氧基硅烷、乙基三丁氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二丙氧基硅烷、二甲基二丁氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、二乙基二丙氧基硅烷、二乙基二丁氧基硅烷、二丙基二甲氧基硅烷、二丙基二乙氧基硅烷、二丁基二甲氧基硅烷、二丁基二乙氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、三甲基丙氧基硅烷、三甲基丁氧基硅烷、三乙基甲氧基硅烷、三乙基乙氧基硅烷、三乙基丙氧基硅烷、三乙基丁氧基硅烷、三丙基甲氧基硅烷、三丙基乙氧基硅烷、三丁基甲氧基硅烷、三丁基乙氧基硅烷;等等。在它们当中,优选四甲氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷。
球状二氧化硅微粒可以由下列方法制备:加热和蒸发烷氧基硅烷和/或它的部分水解缩合物,然后充入惰性气体例如氮气,或使烷氧基硅烷和/或它的部分水解缩合物喷射到火焰例如氧氢焰中,然后燃烧和分解喷射的材料。
用于本发明的氧化物微粒优选是表面有R1 3SiO1/2单元的疏水性球状二氧化硅微粒,因此即使在恶劣条件下也可以改进静电稳定性。在上述的化学式中,R1是具有1到8个碳原子的相同的或不同的一价烃基团。例如,这种烃基团包括:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、环己基、苯基、乙烯基、烯丙基等等。那些当中,优选甲基。
按照二氧化硅微粒表面改性的常规方法可以将R1 3SiO1/2单元引入到氧化物微粒的表面上。例如,在水存在下于0℃-400℃使化学式为R1 3SiNHSiR1 3的硅氮烷化合物以气态、液态或固态形式与二氧化硅微粒接触,在50℃-400℃下加热所得到的混合物,从而除去过量的硅氮烷化合物,由此可以引入R1 3SiO1/2单元。
由化学式为R1 3SiNHSiR1 3的硅氮烷化合物的例子是六甲基二硅氮烷、六乙基二硅氮烷、六丙基二硅氮烷、六丁基二硅氮烷、六戊基二硅氮烷、六己基二硅氮烷、六环己基二硅氮烷、六苯基二硅氮烷、二乙烯基四甲基二硅氮烷等等。在它们当中,由于经处理的二氧化硅微粒疏水性较高和容易除去硅氮烷化合物,所以优选六甲基二硅氮烷。
通过从外部或内部将球状的二氧化硅微粒加入到基体调色剂粒子中可以获得本发明的静电显影剂。如果相对于100重量份的调色剂,球状二氧化硅微粒的含量小于0.01重量份,所得到的调色剂的流动性不够。如果含量超过20重量份,调色剂的静电性能和图像定影性能会降低。因此,相对于100重量份的调色剂,球状二氧化硅微粒的含量优选为0.01重量份到20重量份,和更优选为0.1重量份到5重量份。可以使用一种装置例如V型混合器、Henschel混合器、螺旋混合器(ribbonblender)、Raikai碾磨机等按照任何方法混合基体调色剂粒子和球状的二氧化硅微粒。球状的二氧化硅微粒可以粘合到基体调色剂粒子的表面上,熔融或掺入到基体调色剂粒子中。
用于本发明中的氧化物微粒优选含有除了硅元素(硅化合物)之外还可包括至少一种如下所述的金属元素(掺杂化合物)作为组分元素(constitutionalelements)。作为掺杂化合物,更优选至少一种属于元素周期表第II、III、IV族和第三或更高周期的元素的化合物和氧化物。这种金属元素的例子是Mg、Ca、Ba、Al、Ti、V、Sr、Zr、Sn、Zn、Ga、Ge、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等等。在它们当中,特别优选Ti和Zn。
用于本发明中的氧化物微粒基本上是球状的,其初始粒径R为30纳米到300纳米,优选为50纳米到170纳米,粒径分布R的标准偏差σ在R/4到R的范围内,优选为R/3到2/3R,圆形度SF1为100到130,优选为100到125,圆形度SF2为100到125,优选为100到120。氧化物微粒的初始粒径是个数平均粒径。
使用动态光散射粒子尺寸分布分析器例如DLS-700(商品名,可以从Otsuka电子有限公司中获得)和CoulterN4(商品名,可以从Coulter电子公司中获得)可以确定用于本发明的无机微粒的粒径。然而,疏水处理后的无机微粒的二次团聚不能有效地被分开(dissociated),优选直接从使用扫描电子显微镜(SEM)或透射电子显微镜(TEM)获得的照片上确定该粒径。当使用扫描电子显微镜时,由于粉末沉积到铂或另一种材料上,所以可以破坏(deteriorated)粒子的固有尺寸和形状。如果有沉积膜,优选减小沉积膜的厚度到约1纳米来确定该粒径。更优选的方案是在没有汽相沉积的情况下,使用一种即使低加速电压下也可以充分分辨的高清晰度场致发射扫描电子显微镜(FE-SEM),例如S-5200(商品名,可以从Hitachi有限公司中获得)在几电子伏特到一万电子伏特的低加速电压下确定该粒径。当使用扫描电子显微镜或透射式电子显微镜时,至少要观察一百个氧化物微粒,使用Luze×和其它图像处理机以及图像处理软件来计算统计确定粒径分布、圆形度SF1和SF2。优选通过分析可以从NIRECO公司中获得的图像分析器(商品名为Luze×AP)中的数据,并按照下列等式计算来确定此处使用的SFI和SF2。优选使用Luze×AP确定成形系数(formationcoefficients)SF1和SF2,但是此处使用的测量和分析系统不局限于FE-SEM和Luze×AP,只要它们可以得到类似的结果就行。
SF1=(L2/A)×(π/4)×100式(1)
SF2=(p2/A)×(1/4π)×100式(2)
在式(1)和(2)中,″L″表示氧化物微粒的绝对最大长度;″A″表示氧化物微粒的投影面积;而″P″表示氧化物微粒的最大周长。如果粒子正好是球状的,粒子的SF1和SF2都是100。SF1和SF2从100起增加意味着该粒子变成非晶形。成形系数SF1表示整个调色剂粒子的形状(椭圆形、球形等),而成形系数SF2表示在调色剂粒子表面上的凹陷和突起的程度。
该氧化物微粒优选具有均匀地分散在它们的表面和内部的组合物。使用具有扫描功能和元素分析作图功能的透射电子显微镜,例如HD-2000(商品名,可以从Hitachi有限公司中获得)使氧化物微粒的表面(1/4粒径表面)层和核心经过元素分析绘图可以确定组合物是否均匀地分散。当表面与核心的元素比是0.6到1.4时,可以确定该组合物是均匀地分散在氧化物微粒内。
可以按照下列方法确定元素比例(elementalratio)。例如,当氧化物微粒包括Ti元素和SiO2时,计算粒子核心处的A/C和B/C的比例,其中″A″表示Si原子的数目,″B″表示Ti原子的数目,″C″表示O原子的数目。A/C和B/C的比例分别相应于Si和Ti基于O的相对含量。用类似的方法分别确定表面附近的A′/C′和B′/C′的比例,其中A′、B′和C′是在表面附近检测到的Si原子、Ti原子和O原子的数目。然后通过A′/C′除以A/C或B′/C′除以B/C来确定表面与核心的元素比。
此外,氧化物微粒中的元素粒子(原子团)优选具有均匀的粒径。此处使用的术语″均匀的粒径″意思是在元素粒子当中最大直径与最小直径的比例小于10∶1。例如,使用图像分析软件可以容易地确定元素粒子的直径。优选分析元素的大约两百个粒子。
用于氧化物微粒的表面处理剂的例子是硅烷偶合剂例如二烷基二卤硅烷、三烷基卤硅烷、烷基三卤硅烷、六烷基二硅氮烷等;硅烷化剂;含有氟烷基的硅烷偶合剂;有机钛酸盐(organictitanate)偶合剂;铝偶合剂;硅油(siliconeoil);硅酮漆(siliconevarnish)等等。更优选有机硅化合物偶合剂和疏水剂。
外加剂
无机微粒和疏水无机微粒可以与氧化物微粒结合用作外加剂。此处使用的外加剂包括初始颗粒平均粒径为1纳米到100纳米,且优选5纳米到70纳米的一种或多种疏水无机微粒。该外加剂更优选包括一种或多种初始颗粒平均粒径为20纳米或以下的疏水无机微粒,和一种或多种初始颗粒平均粒径为30纳米或以上的无机微粒。按照Brunauer-Emmett-Teller(BET)方法测定,这些微粒的比表面积优选为20米2/克到500米2/克。
此处可以使用任何巳知的微粒,只要它们满足该要求就行。例如,该外加剂可以包括任何二氧化硅微粒;疏水的二氧化硅;脂肪酸金属盐类例如硬脂酸锌、硬脂酸铝等;金属氧化物例如二氧化钛、氧化铝、氧化锡、氧化锑等;含氟聚合物等等。
在它们当中,疏水二氧化硅、二氧化钛、钛的氧化物和铝的微粒优选作为外加剂。这种二氧化硅微粒是市场上可买到的,商品名为HDKH2000、HDKH2000/4、HDKH2050EP、HVK21和HDKH1303(可以从HoechstAG中获得);R972、R974、R×200、RY200、R202、R805和R812(可以从NipponAerosil有限公司中获得)等等。二氧化钛微粒是在市场上可买到的,商品名为P-25(可以从NipponAerosil有限公司中获得);STT-30和STT-65C-S(可以从TitanKogyoKabushiki株式会社中获得);TAF-140(可以从FUJITITANIUMINDUSTRY有限公司中获得)和MT-150W、MT-500B、MT-600B、MT-150A(可以从TAYCA公司中获得)等等。疏水钛的氧化物微粒是在市场上可买到的,商品名为T-805(可以从NipponAerosil有限公司中获得);STT-30A和STT-65S-S(可以从TitanKogyoKabushiki株式会社中获得);TAF-500T和TAF-1500T(可以从FUJITITANIUMINDUSTRY有限公司中获得)和MT-100S和MT-100T(可以从TAYCA公司中获得);IT-S(可以从IshiharaSangyoKaisha有限公司中获得)等等。
用硅烷偶合剂处理亲水性的微粒可以获得这种疏水的氧化物微粒、二氧化硅微粒、二氧化钛微粒和氧化铝微粒。例如,这种硅烷偶合剂包括甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷等等。此外,也优选硅油处理的氧化物微粒和无机微粒。用硅油处理微粒,必要时加热,来制备这种经处理的微粒。
这种硅油包括,但不限于,二甲基硅油、甲基苯基硅油、氯苯基硅油、甲基氢硅油、烷基改性硅油、氟改性硅油、聚醚改性硅油、醇改性硅油、氨基改性硅油、环氧改性硅油、环氧聚醚改性硅油、苯酚改性硅油、羧基改性硅油、巯基改性硅油、丙烯酸或甲基丙酸烯改性硅油、α-甲基苯乙烯改性硅油等等。无机微粒的例子是下列微粒:二氧化硅、氧化铝、钛的氧化物、钛酸钡、钛酸镁、钛酸钙、钛酸锶、氧化铁、氧化铜、氧化锌、氧化锡、石英砂、粘土、云母、钙硅石、硅藻土、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、氮化硅等等。在它们当中,优选二氧化硅和二氧化钛微粒。其加入量优选是相对调色剂总重量的0.1wt%到5wt%,和更优选0.3wt%到3wt%。该无机微粒的初始颗粒平均粒径优选应该为100纳米或以下,且更优选为3纳米到70纳米。如果该平均粒径小于此范围,该无机微粒会嵌入到调色剂中,从而不能有效地显示出它们的作用。如果平均粒径超过该范围,该无机微粒会非均匀地损坏光电导体的表面。
用下列化学系统可以确定本发明硅油的游离度。然而,测定方法决不局限于该系统,可以使用任何合适的系统。
1.游离硅油的萃取
将试样浸入氯仿中并搅拌,然后直至其静止不动。通过离心作用除去上层清液之后,用氯仿稀释残留固体物质,搅拌混合物然后直至其静止不动。重复此方法从而除去游离的硅油。
2.测定碳含量
例如,使用碳氢氮元素分析仪例如CHNCorderMT-5(商品名,可以从Yanaco分析仪器公司中获得)可以确定样品中的碳含量。
3.测定硅油的游离度
按照下列等式可以测定硅油的游离度:
硅油游离度(%)=(C0-C1)/C0××100,其中C0是萃取之前样品中的碳含量,C1是萃取之后样品中的碳含量。
偶合剂
用于包含氧化物微粒的外加剂的偶合剂(表面处理剂)的例子是其它硅烷偶合剂,例如二烷基二卤硅烷、三烷基卤硅烷、烷基三卤硅烷、六烷基二硅氮烷等;硅烷化剂;含有氟烷基的硅烷偶合剂;有机钛酸盐偶合剂;铝偶合剂;硅油;硅酮漆等等。更优选有机硅化合物偶合剂和疏水剂。
软化点和流动开始的温度
可以使用软化点测量系统(可以从MettlerToledo有限公司中获得,商品名为FP90)以1℃/分钟的加热速率测定本发明电子照相调色剂的软化点和流动开始的温度。
玻璃态转化温度(Tg)例如,在下列条件下使用下列差示扫描量热计可以测定本发明电子照相调色剂的玻璃化转变温度(Tg)。
差示扫描量热计:SEIKODSC100
SEIKODiskStationSSC5040(商品名,可以从Seiko仪器公司中获得)
测定条件:
温度范围:25℃到150℃
加热速率:10℃/分钟
采样时间:0.5秒
试样数量:10毫克
分子量
按照下面方法用凝胶渗透色谱法(GPC)可以测定本发明电子照相调色剂的个数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)和最大分子量(Mp)。将总共80毫克的试样溶于10毫升的四氢呋喃(THF)中得到试样溶液,然后用5μm过滤器过滤该试样溶液。然后将总共100微升的试样溶液注入柱体(column)中,在下列条件下测定试样的停留时间(retentiontime)。分别地测定巳知平均分子量的作为参照物质的聚苯乙烯的停留时间,从而得到校准曲线。基于该校准曲线根据聚苯乙烯测定试样的个数平均分子量。
柱体:保护柱,GLR400M、GLR400M和GLR400(所有的可以从Hitachi有限公司中获得)
柱体温度:40℃
流动相(流速):四氢呋喃(1毫升/分钟)
峰值检测:UV(254纳米)
针入度和热稳定性(高温储藏稳定性)
称量总重为1.0克的试样,将其放在20-cc的玻璃容器中,然后让其保持在设置50℃的恒温器中5小时。此后,使用针入度计测定试样的针入度。
分散的蜡的平均粒径
使用透射电子显微镜(TEM)通过观察调色剂的超薄部分可以分析本发明中被分散的蜡的平均粒径。必要时,将观察的TEM图像输入计算机中,使用图像处理软件测定被分散的蜡的平均粒径。可以使用任何其他的方法或装置例如光学显微镜、CCD摄像机、激光显微镜等代替透射式电子显微镜,只要它们可以测定平均粒径就行。
粘合剂树脂用于本发明调色剂中的粘合剂树脂包括,但不限于,苯乙烯和取代的苯乙烯的聚合物,例如聚苯乙烯、聚对氯苯乙烯、聚乙烯甲苯等;苯乙烯共聚物例如苯乙烯-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-辛基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-异丁烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-异丁烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-异丁烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-甲基α-氯甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-乙烯基甲基酮共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-异戌二烯共聚物、苯乙烯丙烯腈-茚共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物等;聚(异丁烯酸甲酯)、聚(异丁烯酸丁酯)、聚(氯乙烯)、聚(醋酸乙烯酯)、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、环氧树脂、多元醇树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚(乙烯基缩丁醛)、聚(丙烯酸)树脂、松香、改性松香、萜烯树脂、脂肪族或脂环烃树脂、芳族石脑油树脂、氯化石蜡、石蜡等等。可以单独或者组合使用这些树脂中的每一个。在它们当中,更优选聚酯树脂和多元醇树脂。
该粘合剂树脂更优选包含多元醇树脂或在其主链上有环氧树脂部分和聚乙二醇部分的多元醇树脂。因此,所得到的调色剂有足够的抗压强度、抗拉强度、在恶劣条件下的稳定性和稳定的图像定影性能。当复制的定影承载图像表面与纸张密切接触时,该调色剂也可以防止调色剂图像转印或迁移到由氯乙烯树脂制成的纸张上。当调色剂用作彩色调色剂时,该彩色调色剂会显示出良好的色泽复现性、稳定的光泽性,且可以防止复印的定影图像的卷边。粘合剂树脂中的多元醇树脂更优选包含多元醇树脂部分和聚酯树脂部分。所得到的调色剂具有进一步改进的抗压强度和很均匀的拉伸性能和粘合力,且显示出更稳定的图像转印性能、显影性能和图像定影性能。
用于本发明中的环氧树脂优选是由双酚例如双酚A、双酚F等与表氯醇反应制备的多元醇树脂(环氧树脂)。该环氧树脂更优选地包含两种或多种具有不同个数平均分子量的双酚A环氧树脂,从而得到稳定的图像定影性能和光泽性。该环氧树脂的低分子量组分的个数平均分子量优选为360到2000,其高分子量组分的个数平均分子量优选为3000到10000。该环氧树脂更优选包含20wt%到50wt%低分子量组分和5wt%到40wt%的高分子量组分。如果该环氧树脂包含过量低分子量组分或包含具有小于360的极低的个数平均分子量的低分子量组分,那么所得到的调色剂会具有过度光泽性或降低储藏稳定性。如果该环氧树脂包含过量高分子量组分或包含具有大于10000的极高的个数平均分子量的高分子量组分,那么所得到的调色剂的光泽性不足或图像-定影性能降低。
用于本发明中的二元酚的氧化烯烃加合物例子是环氧乙烷、氧化丙烯、氧化丁烯、这些化合物的混合物与双酚例如双酚A、双酚F等反应的产物。用表氯醇或β-甲基表氯醇可以使所得到的加合物缩水甘油酯化。在它们当中,优选由下列化学式(1)表示的双酚A的氧化烯烃加合物的二环氧甘油醚:
化学式(1)
上述化学式(1)中,R是
″n″和″m″每个是重复单元的数目,每个都是1或1以上,而″n+m″是2至8。
该多元醇树脂优选包含10wt%到40wt%的二元酚的环氧烷烃加合物或它的缩水甘油醚。如果二元酚的环氧烷烃加合物的含量非常低,所得到的调色剂会增加卷边。如果n+m为9或以上,或二元酚的环氧烷烃加合物的含量极大,所得到的调色剂会引起过度光泽性或降低储藏稳定性。用于本发明中的具有一个能够与每个分子的环氧基起反应的活性氢的化合物例子是一元酚、仲胺和羧酸类。这种一元酚包括,但不限于,酚、甲酚、异丙基苯酚、氨基苯酚、壬基酚、十二烷基苯酚、二甲苯酚、对-枯基苯酚等等。这种仲胺包括,但不限于,二乙胺、二丙胺、二丁胺、正丁基(乙基)哌嗪、哌啶等等。该羧酸类包括,但不限于,丙酸、己酸等等。
从不同材料的组合中可以获得在其主链上有环氧树脂部分和环氧烷烃部分的多元醇树脂。例如,让在两端有缩水甘油基的环氧树脂和在两端有缩水甘油基的二元酚的环氧烷烃加合物与二卤化物、二异氰酸酯、二元胺、二硫醇、多元酚或二羧酸起反应可以获得该多元醇树脂。在它们当中,对于更稳定的反应来说,优选使用二元酚。在不引起胶凝作用的范围内,也优选将多元酚和/或多羧酸与二元酚结合使用。多元酚和多羧酸的含量相对于材料的总量优选是15wt%或以下,且更优选为10wt%或以下。
用于本发明中的每个分子中有两个或多个活性氢的化合物例子包括二元酚、多元酚和多羧酸。例如,这种二元酚包括双酚A、双酚F等等。例如,这种多元酚包括邻甲酚酚醛清漆、苯酚酚醛清漆、三-(4-羟苯基)甲烷、1-[α-甲基-α-(4-羟苯基)乙基]苯等等。该多羧酸的例子是丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、马来酸、富马酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、偏苯三酸、偏苯三酸酐等等。
该粘合剂树脂更优选包含在其主链上有环氧树脂部分、聚乙二醇部分,和至少一种聚酯部分的多元醇树脂。因此,树脂的粘弹性和刚度系数改变了,具有软的(更易弯的)物理性能,从而抑制了图像的固化(curing)。聚酯部分(组分)主要有助于发挥这些优点。
粘合剂树脂的环氧当量优选为10000或以上、更优选为30000或以上,和更优选50000或以上。因此,该树脂可以具有令人满意的可控制的热性质,可以含有数量减小的低分子量组分例如反应残余物表氯醇。所得到的调色剂可以提供极好的安全和树脂质的性能。
也优选使用聚酯树脂作为粘合剂树脂。这种聚酯树脂可以是任何聚酯树脂,且优选是由下列组分(1)、(2)和(3)之间反应而制备的聚酯树脂:
(1)二羧酸、低级烷基酯和其酸酐中的至少一种;
(2)由下列化学式(2)表示的二醇组分:
化学式(2)
其中R1和R2可以是相同的或不同的,且每个表示含有2到4个碳原子的亚烃基;″x″和″y″每个表示重复单元的数目,且每个为1或以上,而″x+y″为2到16;和
(3)至少一种选自三价或更高价的多羧酸、低级烷基酯和其酸酐、以及三价或更高价的多元醇。
组分(1)即二羧酸、低级烷基酯和其酸酐的例子,是对苯二甲酸、间苯二甲酸、癸二酸、异癸基琥珀酸、马来酸和富马酸;这些羧酸类:一甲基酯、一乙基酯、二甲基酯和二乙酯;邻苯二甲酸酐、马来酸酐等等。在它们当中,为了更高的抗粘连性和降低成本,优选对苯二甲酸、间苯二甲酸和其二甲酯。这些二羧酸、低级烷基酯和其酸酐大大地影响了调色剂的图像定影性能和抗粘连性。由于取决于缩合度,大量使用芳香族羧酸例如对苯二甲酸或间苯二甲酸尽管增加了抗粘连性,但降低图像定影性能,。相反,大量使用癸二酸、异癸基琥珀酸、马来酸或富马酸尽管增加了图像定影性能,但降低了抗粘连性,。应该根据其它单体的组成、其比例和缩合度里适当地选择单独使用的或组合使用的这些二羧酸及其衍生物。
由化学式(2)表示的二醇组分(2)的例子是聚氧化丙烯-(n)-聚氧乙烯-(n′)-2,2-双(4-羟苯基)丙烷、聚氧化丙烯-(n)-2,2-双(4-羟苯基)丙烷、聚氧乙烯-(n)-2,2-双(4-羟苯基)丙烷等等。在它们当中,优选的是聚氧化丙烯-(n)-2,2-双(4-羟苯基)丙烷,其中″n″是2.1到2.5,和聚氧乙烯-(n)-2,2-双(4-羟苯基)丙烷,其中″n″是2.0到2.5。这些二醇组分用来增加玻璃化转变温度,和更容易地控制反应。
作为二醇组分,也可以使用脂肪族二醇例如乙二醇、二甘醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、丙二醇等。
组分(3)中,例如,三价或更高价的多羧酸、低级烷基酯和其酸酐包括:1,2,4-苯三甲酸(偏苯三酸)、1,3,5-苯三甲酸、1,2,4环己烷三羧酸、2,5,7-萘三甲酸、1,2,4-萘三甲酸、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-辛烷四甲酸、empol三聚物酸和这些多羧酸的一甲基酯、一乙基酯、二甲基酯和二乙酯等等。
作为组分(3)的三价或更高价的多元醇例子是山梨糖醇、1,2,3,6-己四醇、1,4-山梨聚糖、季戊四醇、二(聚)季戊四醇、三(聚)季戊四醇、蔗糖、1,2,4-丁三醇、1,2,5-戊三醇、甘油、双甘油、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、1,3,5-三羟基甲苯等等。
三价或更高价单体的含量相对于单体组合物总量优选是摩尔比1%到30%。如果该含量为摩尔比1%或以下,该调色剂会降低防透印性能和降低耐久性。如果含量是摩尔比30%或以上,调色剂的图像定影性能会降低。
在这些三价或更高价的单体当中,优选苯三甲酸、酸酐、酯和其衍生物。由于使用苯三甲酸或其衍生物,所以该调色剂可以同时兼备良好的图像定影性能和良好的防透印性能。
这些聚酯树脂和多元醇树脂优选是未交联的或弱交联的,优选含量为5%或以下的不溶物质四氢呋喃。如果它们是高交联的,所得到的调色剂不会有良好的透明性和光泽性。可以按照任何方法例如整体聚合、溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合等方法制备这些粘合剂树脂。
着色剂:
任何常规的或巳知的染料和颜料可以用作本发明调色剂的着色剂。这种染料和颜料包括,但不限于,炭黑、苯胺黑染料、黑氧化铁、萘酚黄S、汉撒黄(10G、5G和G)、镉黄、黄色氧化铁、赭石黄、铬黄、钛黄、油溶黄、汉撒黄(GR、A、RN和R)、颜料黄L、联苯胺黄(G、GR)、永久黄(NCG)、Vulcan坚牢黄(5G、R)、酒石黄色淀、喹啉黄色淀、Anthragen黄BGL、异吲哚酮(isoindolinone)黄、红色氧化物、红氧化铅、红铅粉、镉红、镉汞红、锑红、永久红4R、巴拉红、火红、对-氯-邻硝基苯胺红、立索坚牢橙猩红G(LitholFastScarletG)、明亮坚牢猩红(BrilliantFastScarlet)、明亮胭脂红BS(BrilliantCarmineBS)、永久红(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、坚牢猩红VD(FastScarletVD)、Vulcan坚牢宝石红B、亮猩红G(BrilliantScarletG)、立索尔宝石红G×、永久红F5R、亮胭脂红6B、颜料猩红3B、枣红5B、甲苯胺栗色、永久枣红F2K、太阳枣红BL、枣红10B、BON浅栗色(BONMaroonLight)、BON中等栗色、曙红色淀、玫瑰精色淀B、玫瑰精色淀Y、茜素色淀、硫靛红B、硫靛栗色、油红、喹吖酮红、吡唑啉酮红、铬朱红、联苯胺橙、Perynone橘色、油橙色、钴蓝、青天蓝、碱性蓝色淀、孔雀蓝色淀、维多利亚蓝色淀、不含金属的酞菁蓝、酞菁蓝、坚牢天蓝色、阴丹士林蓝(RS、BC)、靛蓝色、深蓝色、普鲁士蓝、蒽醌蓝、坚牢紫色B、甲基紫色淀、钴紫、锰紫、二氧化紫、蒽醌紫罗兰、铬绿、锌绿、氧化铬、铬绿翡翠绿、颜料绿B(PigmentGreenB)、萘酚绿B、绿金、酸性绿色淀、孔雀绿色淀、酞菁绿、蒽醌绿、钛白、锌白、锌钡白、它们的混合物等等。相对于100重量份的粘合剂树脂,着色剂的含量通常是大约为0.1重量份到50重量份。
母料颜料(MasterBatchPigments)
用于本发明中的着色剂可以是将颜料与树脂以几乎相等比例混合和捏和这样制备的母料颜料(masterbatchpigment),从而改进树脂和颜料的可混合性(混溶性),。即使在恶劣条件下也具有极好静电稳定性的母料颜料可以更优选由下列方法制备得到:在没有使用有机溶剂的情况下,加热和捏合颜料和含有可溶于低极性溶剂组分的树脂。使用干粉颜料作为颜料和使用水润湿树脂可以更进一步改进母料颜料的分散性。用作着色剂的有机颜料通常是疏水的,但是通过施加一些压力,水可以渗入颜料团粒(aggregate)内部,因为有机颜料在其生产过程中已经经过水洗和干燥处理。当在开口捏和机中于100℃或更高的温度下将颜料团粒内部含水的颜料与树脂捏和时,粒料内部的水立即达到沸点并膨胀,因此迫使颜料团粒从其内部破碎。颜料团粒内部的压力可以比外力更加有效地破碎颜料团粒。
在此情况下树脂被加热至比其软化点更高的温度,从而降低粘度,且可以有效地润湿颜料团粒。此外,由于效果与″急骤蒸发″(flashing)相似,所以树脂可以代替颜料团粒内部在沸点附近温度下加热的水。所得到的母料颜料含有基本上以初始颗粒形式分散的颜料。在其蒸发过程中,水夺去捏和产品的汽化热,而使捏和产品保持比较高的粘度控制和在100℃或更低的相对低温下。因此,可将剪力有效地施加到颜料团粒上。用于生产母料颜料的开口捏和机包括常规的双辊捏和机、三辊捏和机、以及开口型密炼机和连续双辊捏和机,可以从MitsuiMining有限公司中获得。
电荷控制剂
根据需要,本发明的调色剂还可以包含电荷控制剂。这种用于本发明中的电荷控制剂包括公知的电荷控制剂,例如苯胺黑染料、三苯甲烷染料、含铬的金属络合染料、钼酸螯合颜料、玫瑰红染色剂、烷氧基胺季铵盐(包括氟改性季铵盐)、烷基酰胺、磷单质或磷的化合物、钨单质或钨的化合物、含氟活化剂、水杨酸的金属盐、水杨酸衍生物的金属盐等。电荷控制剂的具体例子包括市场上可买到的产品,可以从OrientChemicalIndustry有限公司中获得的商品名为BONTRON03(苯胺黑染料)、BONTRONP-51(季铵盐)、BONTRONS-34(含金属的偶氮染料)、BONTRONE-82(羟萘甲酸的金属络合物)、BONTRONE-84(水杨酸的金属络合物)和BONTRONE-89(酚的缩合物);可以从Hodogaya化学有限公司中获得TP-302和TP-415(季铵盐的钼络合物);可以从HoechstAG中获得的COPYCHARGEPSYVP2038(季铵盐)、COPYBLUEPR(三苯甲烷衍生物)、COPYCHARGENEGVP2036和COPYCHARGEN×VP434(季铵盐);可以从日本Carlit有限公司中获得的LRA-901和LR-147(硼络合物);以及铜酞菁颜料、二萘嵌苯颜料、喹吖啶酮颜料、偶氮颜料、和具有例如磺酸基、羧基官能团的聚合物、季铵盐等等。
对电荷控制剂的含量没有特别地限制,其可以根据需要使用的粘合剂树脂的类型、添加剂(如果有的话)和制备调色剂的方法,包括分散方法来调节。相对于100重量份的粘合剂树脂来说,该含量优选是0.1重量份到10重量份,且更优选为2重量份到5重量份。如果该含量超过10重量份,调色剂会有极高的电荷,电荷控制剂不能充分地起作用,显影剂会增加对显影辊的静电引力,会降低流动性或会降低图像的密度(concentration)。
载体
本发明的调色剂可以与磁载体结合使用在双组分显影剂中。相对于100重量份的载体,显影剂中调色剂的含量优选的是1重量份到10重量份。例如,这种磁载体包括:粒径为大约20μm到大约200μm的由铁、铁酸盐、磁铁矿、磁性树脂载体等等制成常规的磁粉。此处使用的涂层材料(Coatingmaterials)包括,但不限于,氨基树脂例如脲甲醛树脂、蜜胺树脂、苯并胍胺树脂、脲醛树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂等;卤化烯烃树脂例如聚乙烯基树脂和偏二卤乙烯树脂例如丙烯酸树脂、聚(异丁烯酸甲酯)树脂、聚丙烯腈树脂、聚(醋酸乙烯酯)树脂、聚(乙烯醇)树脂、聚(乙烯醇缩丁醛)树脂、聚苯乙烯树脂、苯乙烯-丙烯酸系共聚物树脂、聚(氯乙烯)等;聚酯树脂例如聚(对苯二甲酸乙二酯)树脂、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)树脂等;聚碳酸酯树酯;聚乙烯树脂;聚(乙烯基氟)树脂、聚(偏二氟乙烯)树脂、聚三氟乙烯树脂、聚六氟丙烯树脂、偏二氟乙烯和丙烯酸单体的共聚物、偏二氟乙烯-乙烯基氟共聚物,四氟乙烯、偏二氟乙烯和非氟化单体的三元共聚物,和其它氟代三元共聚物;硅酮树脂等等。
所得到的涂层的厚度优选是0.01μm到3μm,且更优选为0.1μm到0.3μm。如果该厚度为0.01μm或以下,则不能很好地形成涂层,从而不能发挥涂层的作用。如果厚度超过3μm,就不能获得导电性。根据需要,用于涂层材料的树脂还可以包含导电粉末。例如,这种导电粉末包括:金属、炭黑、钛的氧化物、氧化锡、氧化锌等等粉末。这些导电粉末的平均粒径优选为1μm或以下。如果平均粒径超过1μm,就不能充分地控制显影剂的电阻。
在没有载体的情况下,本发明的电子照相术调色剂也可以用作单组份磁性的或无磁性的调色剂。
磁性材料
本发明的电子照相调色剂还可以包含一种磁性材料,而且可以用作磁性调色剂。为了将该调色剂用作磁性调色剂,可以在调色剂中加入一种磁性材料微粒。这种磁性材料包括,但不限于,铁酸盐、磁铁矿和铁磁性金属例如铁、钴、镍等和其合金、含有这些元素的化合物;不含铁磁体元素但是经过适当的热处理而显示铁磁性的合金,例如含有锰和铜的whistler合金,例如锰-铜-铝合金和锰-铜-锡合金;二氧化铬等等。该磁性材料优选是以平均粒径为0.1μm到1μm的细粉末形式均匀地分散在调色剂中。相对于100重量份的调色剂,磁性材料的含量优选是10重量份到70重量份,且更优选为20重量份到50重量份。
蜡
该调色剂或显影剂优选包含蜡,从而在图像定影中具有良好的释放性能。特别是,当使用在图像定影部件中未使用油的无油定影装置时,该调色剂特别优选包含蜡。该蜡的熔点优选为40℃到120℃,且更优选为50℃到110℃。如果该蜡的熔点过高,那么在低温下调色剂的图像定影性能会不足。如果该蜡的熔点过低,该调色剂的防透印性能和耐久性会降低。使用差示扫描量热法(DSC)可以测定该蜡的熔点。更具体地说,以恒定的加热速率例如10℃/分钟加热几毫克试样,这种方法获得的熔融峰定义为熔点。相对于100重量份的调色剂,蜡的含量优选为0重量份到20重量份,和更优选为0重量份到10重量份。
这种用于本发明中的蜡包括,但不限于,固体石蜡、微晶蜡、米蜡(ricewa×)、脂肪酸酰胺蜡、脂肪酸蜡、脂肪族一元酮、脂肪酸金属盐蜡、脂肪酸酯蜡、部分皂化的脂肪酸酯蜡、硅酮漆、高级醇、巴西棕榈蜡等等。此外,低分子量聚乙烯、聚丙烯和其它聚烯烃可以用作这种蜡。在它们当中,按照环球法测定,优选软化点为60℃到150℃,且更优选为70℃到120℃的聚烯烃和酯。
该调色剂更优选包含至少一种蜡,其选自酸值为5mgKOH/克或以下的无游离脂肪酸型巴西棕榈蜡、褐煤酯蜡、酸值为10mgKOH/克到30mgKOH/克的氧化米蜡、sasol蜡等等。这种无游离脂肪酸型巴西棕榈蜡是从巴西棕榈蜡材料中除去游离脂肪酸而制备得到,其酸值为5mgKOH/克或以下。这些处理的巴西棕榈蜡含有粒径小于常规巴西棕榈蜡的晶体,且可以以平均粒径为1μm或以下的微粒形式分散在粘合剂树脂中。该褐煤酯蜡是由矿物精炼而成,具有较小的粒径,可以以平均粒径为1μm或以下的微粒形式象分散在处理的巴西棕榈蜡中一样分散在粘合剂树脂中。该褐煤酯蜡的酸值优选为5mgKOH/克到14mgKOH/克。
在调色剂中蜡的分散粒子的直径优选为3μm或以下,更优选为2μm或以下,且更加优选为1μm或以下。当分散粒子的直径大于3μm时,所得到的调色剂在高温和高湿度下的耐久性和带电稳定性会降低,尽管蜡的流动性和转印介质的释放性能增加。
该氧化米蜡是通过用空气氧化米糠蜡而制备得到。该氧化米糠蜡的酸值优选为10mgKOH/克到30mgKOH/克。如果该酸值小于10mgKOH/克,图像定影的下限温度会上升,从而降低低温下的图像定影性能。如果该酸值超过30mgKOH/克,冷透印温度(cold-offsettemperature)会增加,从而降低低温下的图像定影性能。Sasol蜡的例子是市场上可买到的从Sasol有限公司中获得的商品名为Sasol蜡H1、Sasol蜡H2、Sasol蜡A1、Sasol蜡A2、Sasol蜡A3、Sasol蜡A4、Sasol蜡A6、Sasol蜡A7、Sasol蜡A14、Sasol蜡C1、Sasol蜡C2、SPRAY30和SPRAY40。在它们当中,为了获得低温下良好的图像定影性能和良好的储藏稳定性,优选Sasol蜡H1、Sasol蜡H2、SPRAY30和SPRAY40。可以单独使用其中一种蜡或者组合使用这些蜡。相对于100重量份的粘合剂树脂,使用1重量份到15重量份,优选2重量份到10重量份的蜡,可以获得上述优点。
清洁改进剂(CleaningImprovers)
本发明的调色剂和显影剂优选还包含或在它们的表面包含一种清洁改进剂,以除去光电导体上的残留显影剂或转印之后的第一次转印(primarytransfer)。这种清洁改进包括,但不限于,硬脂酸金属盐和其它脂肪酸的金属盐,例如硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸;和聚(异丁烯酸甲酯)微粒、聚苯乙烯微粒、和其它例如通过无皂的乳液聚合制备的聚合物微粒。这种聚合物微粒优选具有相对窄的粒度分布范围,且体积-平均粒径为0.01μm到1μm。相对于100重量份的调色剂或显影剂,清洁改进剂的含量优选是0.001重量份到5重量份,且更优选为0.001重量份到1重量份。
生产调色剂的方法
通过下列方法可以生产本发明的调色剂,该方法包括:将含有至少一种粘合剂树脂、一种主要的电荷控制剂和颜料(着色剂)的显影剂组合物进行机械混合,然后熔融和捏和所得到的混合物,粉碎该捏和的制品,然后分选该粉碎的制品。生产调色剂的方法还可以包括:回收除在粉碎步骤中、在分选步骤中、在用机械混合步骤中或在熔融和捏和步骤中获得的产品粒子之外的其它粉末。
此处使用的术语″除产品粒子之外的其它粉末(副产品)″意思是除了在熔融和捏和步骤之后的粉碎步骤中获得的具有一设定的粒径的产品组分之外的微粒或粗制粒子,或除了在随后分选步骤中获得的具有一设定粒径的产品组分之外的微粒或粗制粒子。这些副产品优选在混合步骤或在熔融和捏和步骤中与原料混合。副产品与原料的重量比优选是1∶99到50∶50。
在混合步骤中,在任何条件下,使用常规的混合器例如带转动叶片的混合器等将至少含有粘合剂树脂、主要的电荷控制剂、颜料和副产品(如果有的话)的显影剂组合物机械混合。
在完成混合步骤之后,将所得到的混合物装入捏和机中,然后在其中熔融和捏和。例如,这种熔融捏和机包括单螺旋或双螺杆的连续捏和机、辊式研磨分批制捏和机等等。这些捏和机是市场上可买到的,例如,来自Kobe钢铁有限公司型号为KTK型双螺杆挤压机、来自TOSHIBA机器有限公司的TEM系列共转的双螺杆混配机、来自KCK工具与模具公司的双螺杆挤压机、来自Ikegai有限公司的型号为PCM的双螺杆挤压机、来自Buss有限公司的联合捏和机等等。
为了不引起粘合剂树脂分子链的分裂,必须在适当的条件下进行熔融和捏和步骤。更具体地说,应该考虑粘合剂树脂的软化点来确定熔融和捏和步骤的温度。如果温度大大低于软化点,那么粘合剂树脂的分子链会断开。相反,如果温度大大高于软化点,则不能充分地分散各组分。为了控制调色剂中挥发性组分的含量,最好在监控残留挥发性组分的含量同时设定熔融和捏和步骤的温度、时间和气氛的最佳条件。
在完成熔融和捏和步骤之后,粉碎所得到的捏和产品。粉碎步骤优选包括粗粉碎捏和产品的步骤和细粉碎该粗粉碎制品过程。该粉碎步骤优选让制品在喷射流作用下同破碎机轮盘相撞而粉碎的碰撞粉碎方法,或优选让制品经过机械转动转子与定子之间的窄隙而被粉碎的方法。
在完成粉碎步骤之后,例如,通过例如离心力作用在气流中分选粉碎的产品,从而得到具有一设定的粒径例如体积-平均粒径为2μm到7μm的调色剂粒子。例如,可以使用从Coulter电子公司中获得的仪器COULTERTA-II等测定体积-平均粒径。
为了更进一步改进调色剂的流动性、储藏稳定性、显影性能和转印性能,可以将无机微粒例如上述氧化物微粒、疏水的二氧化硅微粒等加入到上述制备的调色剂中。使用常规的粉末混合器可以将这些外加剂与调色剂粒子混合。此处使用的混合器有护套部件或另外的部件,以控制其内部温度。为了改变施加于外加剂上载荷的滞后作用,可以在混合步骤过程中加入或在混合步骤过程中依次连续加入外加剂。换句话说,可以改变混合器的转数、滚转(tumbling)速度、时间长短和温度来改变载荷的滞后作用。可以接受的是在早期阶段施加比较高的载荷,然后施加相对低的载荷,或可以以相反的顺序施加载荷。
此处使用的混合系统例子是V形混合器、震动混合器、Ledige混合器、诺塔混合器、Henshel混合器等等。也可以通过聚合反应方法或胶囊化方法制备调色剂。下面将大略地描述这些方法。
聚合反应方法1
(1)在水基分散介质中粒化可聚合的单体和必要时使用的聚合引发剂、着色剂、蜡等等。
(2)将粒化的单体组合物粒子筛选获得合适的粒径。
(3)使具有特定粒径的单体组合物粒子聚合。
(4)通过适当的处理除去分散剂(分散介质),将所得到的聚合产品经过过滤、水洗和干燥,从而得到基体调色剂粒子。
聚合反应方法2
(1)使用溶剂例如乙酸乙酯等将低分子量树脂、高分子量树脂、着色剂、蜡、蜡分散剂、和必需时使用的电荷控制剂等分散在油性分散介质中。
(2)为了乳化作用和聚合,将分散体滴加入到含有有机微粒和伸长剂(elongationagent)的水中。
(3)为了聚合反应和除去溶剂,加热所得到的分散体。
(4)在水中陈化反应混合物、然后洗涤、收集、干燥,从而得到基体调色剂粒子。
聚酯伸长率
下面将描述用于伸长的聚酯调色剂的材料。
改性聚酯
伸长的聚酯调色剂包括作为粘合剂树脂的改性聚酯(i)。此处使用的术语″改性聚酯(i)″意思是包括除酯键外还有其他结合基团的聚酯树脂,或由具有例如通过共价键或离子键结合的不同组成的树脂组分组成的聚酯树脂。更具体地说,改性聚酯(i)意思是包括具有改性聚酯端基的聚酯,该端基是通过引入可以与羧基和/或羟基起反应的官能团例如异氰酸酯基,然后使所得到的物质与含活性氢的化合物起反应而得到。
改性聚酯(i)的例子是由具有异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)与胺(B)之间反应而得到的脲改性聚酯等等。例如,可以使聚酯作为在多元醇(PO)和多羧酸(PC)之间的缩聚物,然后让活性氢基团与多价异氰酸酯化合物(聚异氰酸酯化合物;PIC)起反应来制备具有异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)。例如,聚酯的活性氢基团包括:羟基(乙醇类烃基和酚羟基)、氨基、羧基、氢硫基等等,其中优选乙醇类烃基。
下面是用于脲改性聚酯的材料和生产方法。
该多元醇化合物(PO)包括二元醇(DIO)和三元醇或高级醇(TOs)。作为多元醇(PO),优选单独使用二元醇(DIO)或使用二元醇(DIO)和少量三元醇(TO)的混合物。二元醇(DIO)的例子包括烷撑二醇,例如乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-已二醇等;亚烷基醚乙二醇,例如二甘醇、三甘醇、二丙二醇醚、聚乙二醇、聚丙二醇、聚亚丁醚乙二醇等;脂环族二醇,例如1,4-环己烷二甲醇、氢化双酚A等;双酚,例如双酚A、双酚F、双酚S等;氧化烯烃,例如环氧乙烷、氧化丙烯、氧化丁烯等;上述脂环族二醇的加合物;氧化烯烃,例如环氧乙烷、氧化丙烯、氧化丁烯等;上述双酚的加合物例如环氧乙烷、氧化丙烯、氧化丁烯等。在它们当中,优选每个含有2到12个碳原子的烷撑二醇和双酚的氧化烯烃加合物,其中优选单独使用双酚的氧化烯烃加合物或使用其与任何含有2到12个碳原子的烷撑二醇的结合。例如,三元醇或高级醇(TO)包括:三元醇或高级脂族醇例如甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨糖醇等等;三元醇或高级酚例如三苯酚PA、苯酚酚醛清漆、甲阶酚醛树脂酚醛清漆等;这些三元醇或高级多元酚的氧化烯烃加合物等等。
例如,多羧酸(PC)包括:二元羧酸(DIC)和三元羧酸或高级的多羧酸(TC)等等。作为多羧酸(PC),优选单独的二元羧酸(DIC)或其与少量的三元羧酸或高级的多羧酸(TC)结合。二元羧酸(DIC)包括,但不限于,亚烷基二元羧酸例如琥珀酸、己二酸、癸二酸等等;亚链烯基二元羧酸(alkenylenedicarbo×ylicacid)例如马来酸、富马酸等;芳族二羧酸例如邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸萘二甲酸等。在它们当中,优选每个都含有4到20个碳原子的亚链烯基二元羧酸和每个都含有8到20个碳原子的芳族二羧酸。例如,该三元羧酸或高级的多羧酸(TC)包括:每个都含有9到20个碳原子的芳族多羧酸,例如偏苯三酸、苯均四酸等。在所有的多羧酸当中,可以使用酸酐或低级烷基酯例如甲酯、乙酯、丙酯等作为多羧酸与多元醇(PO)起反应。
以羟基[OH]与羧基[COOH]的当量比[OH]/[COOH]表示的多元醇(PO)与多羧酸(PC)的比例通常为2/1到1/1,优选为1.5/1到1/1,且更优选为1.3/1到1.02/1。
聚异氰酸酯化合物(PIC)包括,但不限于,脂肪族聚异氰酸酯例如四亚甲基二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯(hexamethylenediisocyanate)、2,6-二异氰酸根甲基己酸盐等;脂环族的聚异氰酸酯例如异氟尔酮二异氰酸酯、环己基甲烷二异氰酸酯等;芳族二异氰酸酯例如甲代亚苯基二异氰酸盐、二苯甲烷二异氰酸盐等;芳族-脂肪族二异氰酸酯例如α,α,α′,α′,-四亚甲基亚二甲苯基二异氰酸酯;异氰脲酸酯;例如,带有苯酚衍生物、肟、己内酰胺等的聚异氰酸酯的嵌段产物;这些化合物的混合物等等。
以聚酯的异氰酸酯基[NCO]与羟基[OH]的当量比[NCO]/[OH]表示的聚异氰酸酯化合物的含量通常为5/1到1/1,优选为4/1到1.2/1,且更优选为2.5/1到1.5/1。如果该比例[NCO]/[OH]超过5,则低温下的图像定影性能会降低。如果[NCO]的摩尔比率小于1,在脲改性聚酯中的脲含量会降低,从而会降低耐热透印性。
在含有异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)中聚异氰酸酯化合物(PIC)的含量通常为0.5wt%到40wt%,优选为1wt%到30wt%,且更优选为2wt%到20wt%。如果该重量含量小于0.5wt%,抗热透印性会降低,且不能同时获得良好的高温下储藏稳定性和低温下图像定影性能。如果该含量超过40wt%,低温下的图像定影性能会降低。
聚酯预聚物(A)的每个分子中通常平均有1或以上,优选1.5到3,且更优选为1.8到2.5个异氰酸酯基。如果每个分子中异氰酸酯基的数量小于1,则脲改性聚酯的分子量低,以及抗热透印性会降低。
例如,与聚酯预聚物(A)起反应的胺(B)包括:二价胺(二元胺)(B1)、三元胺或高元聚胺(B2)、胺醇(B3)、氨基硫醇(B4)、氨基酸(B5)和胺(B1)到(B5)的氨基嵌段产物。
该二元胺(B1)包括,但不限于,芳族二胺例如苯二胺、二乙基甲苯二胺、4,4′-二氨基二苯甲烷等;脂环族的二元胺例如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;脂肪族二胺例如乙二胺、四亚甲基二胺、六亚甲基二胺等;等等。例如,该三聚胺或高级聚胺(B2)包括:二亚乙基三胺、三乙烯四胺等等。氨基醇(B3)包括,但不限于,乙醇胺、羟乙基苯胺等等。例如,氨基硫醇(B4)包括:氨乙基硫醇、氨基丙基硫醇等等。氨基酸(B5)包括,但不限于,丙氨酸、氨基己酸等等。胺(B1)到(B5)的氨基嵌段产物(B6)包括由胺(B1)到(B5)获得的酮亚胺化合物和唑啉化合物;酮例如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮等等。在这些胺(B)当中,优选单独的二元胺(B1)或其与少量聚胺(B2)的结合等等。
以聚酯预聚物(A)中的异氰酸酯基(NCO)与胺(B)中的氨基(NH×)之间的当量比[NCO]/[NH×]表示的胺(B)的含量通常为1/2到2/1,优选为1.5/1到1/1.5,且更优选为1.2/2到1/1.2。如果该比例[NCO]/[NH×]超过2/1或小于1/2,则脲改性聚酯的分子量低,且抗热透印性会降低。
用于本发明中的脲改性聚酯除了脲键之外还会有尿烷键。脲键与尿烷键的摩尔比率通常为100/0到10/90,优选为80/20到20/80,且更优选为60/40到30/70。如果脲键与尿烷键的摩尔比率小于10/90,则抗热透印性会降低。
例如,通过一次完成法(one-shotmethod)或预聚物方法可以制备用于本发明中的改性聚酯(i)。改性聚酯(i)的重量平均分子量通常为10000或以上,优选为20000到10000000,且更优选为30000到1000000。此处最大分子量优选是1000到10000。如果最大分子量小于1000,则改性聚酯阻碍伸长反应(elongationreaction),所得到的调色剂的弹性会降低,从而降低了其抗热透印性。如果最大分子量超过10000,则图像定影性能会降低,在其生产中粒化或粉碎过程会变得困难。当随后提到的未改性的聚酯(ii)组合使用时,对改性聚酯(i)的个数平均分子量没有特别地限制,可以是得到上述规定的重均分子量的这种个数平均分子量。如果单独使用改性聚酯(i),则其个数平均分子量通常是20000或以下,优选为1000到10000,且更优选为2000到8000。如果个数平均分子量超过20000,则当在全色设备中使用时,低温下的图像定影性能和光泽性会降低。
必要时,在生产改性聚酯(i)时通过聚酯预聚物(A)和胺(B)之间的交联反应和/或伸长反应(elongationreaction)中使用反应终止剂可以控制改性聚酯(i)的分子量。这种反应终止剂包括,但不限于,一元胺例如二乙胺二乙胺、二丁胺、丁胺、月桂胺等;这些一元胺的嵌段产物(酮亚胺化合物)等等。
未改性的聚酯
在本发明中,改性聚酯(i)可以单独使用或与未改性的聚酯(i)结合使用作为调色剂的粘合剂树脂组分。当在全色设备中使用时,改性聚酯(i)与未改性的聚酯(ii)组合使用会改进低温下的图像定影性能和光泽性,而且优于单独使用改性聚酯(i)。未改性聚酯(ii)的例子和优选例子是在改性聚酯(i)中作为聚酯组分的多元醇(PO)和多羧酸(PC)的缩聚反应产物。该未改性的聚酯(ii)包括未改性的聚酯以及用除脲键之外的尿烷键和其它化学键改性的聚酯。为了得到低温下更好的图像定影性能和抗热透印性,改性聚酯(i)与未改性的聚酯(ii)之间优选是至少部分相容或相互易混合的。因此,改性聚酯(i)的聚酯组分和未改性的聚酯(ii)彼此优选具有类似的组成。改性聚酯(i)与未改性的聚酯(ii)的重量比(如果有)通常为5/95到80/20,优选为5/95到30/70,更优选为5/95到25/75,更加优选为7/93到20/80。如果该重量比小于5/95,则抗热透印性会降低,而且不能同时获得良好的在高温下储藏稳定性和低温下图像定影性能。
未改性聚酯(ii)的最大分子量通常是1000到10000,优选为2000到8000,且更优选为2000到5000。如果最大分子量小于1000,则在高温下储藏稳定性会降低。如果最大分子量超过10000,则在低温下图像定影性能会降低。未改性聚酯(ii)的羟值优选是5或以上,更优选为10到120,更加优选为20到80。如果该羟值小于5,则不能同时获得良好的在高温下储藏稳定性和在低温下图像定影性能。未改性聚酯(ii)的酸值通常是1到5,优选为2到4。由于使用具有高酸值的蜡作为蜡,因此在双组分显影剂中优选使用具有低酸值的粘合剂树脂,因为这种低酸值的粘合剂树脂可以产生令人满意的电荷和高容量电阻。
粘合剂树脂的玻璃化转变温度(Tg)通常为35℃到70℃,且优选为55℃到65℃。如果玻璃化转变温度低于35℃,则调色剂在高温下的储藏稳定性会降低。如果玻璃化转变温度大于70℃,则在低温下图像定影性能会不足。通过使用脲改性聚酯树脂,即使玻璃态转化温度低,本发明的电子照相调色剂也比常规的聚酯调色剂在高温下显示出更令人满意的储藏稳定性。
用于调色剂的粘合剂树脂的生产方法
例如,通过下列方法可以生产粘合剂树脂。在公知的酯化催化剂例如四丁基钛酸盐、二丁基锡氧化物等存在时在150℃到280℃下加热多元醇(PO)和多羧酸(PC),通过蒸馏,必要时在减压下除去生成的水,从而产生具有羟基的聚酯。使聚酯与聚异氰酸酯化合物(PIC)在40℃到140℃下起反应,由此得到含有异氰酸酯基的预聚物(A)。使预聚物(A)与胺(B)在0℃到140℃下起反应,由此得到用脲键改性的聚酯。
在聚酯与聚异氰酸酯(PIC)之间的反应以及在预聚物(A)与胺(B)之间的反应中,可以按照需要使用溶剂。例如,此处使用的这种溶剂包括:对异氰酸酯(PIC)不起化学作用的溶剂,包括芳香族溶剂例如甲苯、二甲苯等;酮例如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮等等;酯例如乙酸乙酯等;酰胺例如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等;醚例如四氢呋喃等;等等。
当未改性的聚酯(ii)与改性聚酯(i)结合使用时,按照与制备含有羟基的聚酯相同的方法制备未改性的聚酯(ii),然后在完成反应之后将制备的未改性聚酯(ii)加入到并溶解于改性聚酯(i)的溶液中。
生产调色剂的方法
(1)将着色剂、未改性聚酯(i)、含有异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)和防粘剂(releaseagent)分散在有机溶剂中,由此得到调色剂材料组合物。
为了在成形之后容易从调色剂粒子中除去有机溶剂,此处使用的这种有机溶剂优选是挥发性的,且其沸点低于100℃。这种溶剂包括,但不限于,甲苯、二甲苯、苯、四氯化碳、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、三氯乙烯、氯仿、一氯苯、二氯亚乙基(dichloroethylidene)、乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮等等。可以单独使用其中一种或者组合使用这些溶剂。在它们当中,优选的溶剂是卤代烃例如甲苯、二甲苯、和其它芳香族溶剂、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯仿、四氯化碳等。相对于100重量份的聚酯预聚物(A),通常有机溶剂的含量为0重量份到300重量份,优选为0重量份到100重量份,且更优选为25重量份到70重量份。
(2)在表面活性剂和树脂微粒存在下在水基介质中使调色剂材料组合物乳化。
此处使用的水基介质可以就是单独的水或是与水易混合的有机溶剂与水的组合。这种有机溶剂包括,但不限于,醇例如甲醇、异丙醇、乙二醇等;二甲基甲酰胺;四氢呋喃;溶纤剂(Cellosorves)例如甲基溶纤剂;低级酮例如丙酮、甲基乙基酮等;等等。
相对于100重量份的调色剂材料组合物,水基介质的含量通常为50重量份到2000重量份,且优选为100重量份到1000重量份。如果水基介质重量份小于50重量份,则不能充分地分散调色剂材料组合物,且所得到的调色剂粒子没有预定的平均粒径。如果水基介质重量份超过2000重量份,则不经济。
必要时,为了得到较好的粒径分布和在水基介质中更稳定的分散,可以使用分散剂例如表面活性剂和树脂微粒。
这种表面活性剂包括,但不限于,离子表面活性剂例如烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、磷脂等;胺盐阳离子表面活性剂例如烷基胺盐、氨基醇脂肪酸衍生物、聚胺脂肪酸衍生物、咪唑啉等;季铵盐阳离子表面活性剂例如烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苄基铵盐、吡啶盐、烷基异喹啉(alkylisoquinolinum)盐、氯化苄甲乙氧铵等;非离子型表面活性剂;丙氨酸例如脂肪酸酰胺衍生物、多元醇衍生物等;两性表面活性剂例如十二烷基二(氨乙酸)甘氨酸、二(辛基氨乙基)甘氨酸、正-烷基-二甲基铵三甲铵乙内酯等;等等。
使用少量的含有氟烷基的表面活性剂可以获得表面活性剂的效果。含氟烷基的离子表面活性剂的优选例子是每个分子含2到10个碳原子的氟烷基羧酸和其金属盐类,全氟辛烷磺酰基谷氨酸二钠、3-[ω-氟烷基(C6-C11)氧]-1-烷基(C3-C4)磺酸钠、3-[ω-氟烷酰基(C6-C8)-正-乙氨基]-1-丙磺酸钠,氟烷基(C11-C20)羧酸类和其金属盐类,全氟烃基羧酸类(C7-C13)和其金属盐类,全氟烃基(C4-C12)磺酸和其金属盐类,全氟辛烷磺酸二乙醇酰胺,正-丙基-N-(2-羟乙基)全氟辛烷氨磺酰,全氟烃基(C6-C10)磺胺丙基三甲基铵盐,全氟烃基(C6-C10)-正-乙基磺酰基甘氨酸盐,单过氟烷基(C6-C16)乙基磷酸酯等等。
这种含氟烷基离子表面活性剂是市场上可买到的,例如,商品名为Asahi玻璃有限公司的SURFLONS-111、S-112和S-113,,Sumitomo3M有限公司的FLUORADFC-93、FC-95、FC-98和FC-129,Daikin工业有限公司的UNIDYNEDS-101和DS-102,DainipponInk&Chemicals公司的MEGAFACF-110、F-120、F-113、F-191、F-812和F-833,JEMCO公司的EFTOPEF-102、EF-103、EF-104、EF-105、EF-112、EF-123A、EF-123B、EF-306A、EF-501、EF-201和EF-204,Neos有限公司的FTERGENTF-100和F-150等等。
用于本发明中的含氟烷基的阳离子表面活性剂例子包括每个含有氟烷基的脂肪族伯、仲和叔酰胺酸;脂肪族季铵盐例如全氟烃基(C6-C10)磺胺丙基三甲铵盐;苯甲烃铵盐;氯化苄甲乙氧铵;吡啶盐;咪唑啉鎓盐等等。这种含氟烷基的阳离子表面活性剂是市场上可买到的,例如商品名为AsahiAsahi玻璃有限公司的SURFLONS-121,Sumitomo3M有限公司的FLUORADFC-135,Daikin工业有限公司的UNIDYNEDS-202,DainipponInk&Chemicals公司的MEGAFACF-150和F-824,JEMCO公司的EFTOPEF-132,Neos有限公司的FTERGENTF-300等等。
该树脂微粒用于稳定在水基介质中形成的调色剂粒子。所以,优选加入这些树脂微粒以覆盖调色剂粒子表面的10%到90%。这种树脂微粒的例子包括1μm和3μm的聚(异丁烯酸甲酯)微粒、0.5μm和2μm的聚苯乙烯微粒)和1μm的聚(苯乙烯丙烯腈)微粒。这些树脂微粒是市场上可买到的,例如商品名为Kao公司的PB-200H),SokenChemical&Engineering有限公司的SGP,Sekisui塑料有限公司的TechpolymerSB,SokenChemical&Engineering有限公司的SGP-3G,FineChemical分公司、Sekisui化学有限公司的微珠(Micro-pearl)等等。
此外,也可以使用无机化合物例如磷酸三钙、碳酸钙、二氧化钛、胶态氧化硅和羟磷灰石作为分散剂。
为了更进一步稳定分散体中的初始颗粒,聚合的保护胶体可以与任何树脂微粒和无机化合物分散剂结合用作分散剂。聚合保护胶体的例子包括酸的均聚合物和共聚合物,这些酸例如丙烯酸、甲基丙烯酸、α-氰基丙烯酸、α-氰基甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、富马酸、马来酸、马来酸酐等;含羟基的(甲基)丙烯酸单体例如β-丙烯酸羟乙酯、β-甲基丙烯酸羟乙酯、β-丙烯酸羟丙基酯、β-甲基丙烯酸羟丙基酯、γ-丙烯酸羟丙基酯、γ-甲基丙烯酸羟丙基酯、3-氯基-2-丙烯酸羟丙基酯、3-氯基-2-甲基丙烯酸羟丙基酯、二甘醇单甲基丙烯酸酯、甘油单丙烯酸酯、甘油单甲基丙烯酸酯、正-羟甲基丙烯酰胺、正-羟甲基甲基丙烯酰胺等等;乙烯醇及其醚例如乙烯基·甲基醚、乙烯基乙醚、乙烯基丙醚等等;乙烯醇酯和含羧基的化合物,例如醋酸乙烯酯、丙酸乙烯基酯和乙烯基丁酸酯;丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、其羟甲基化合物等;酰基氯,例如丙烯酰氯、异丁烯酰基氯等;含氮或杂环化合物,例如乙烯吡淀、乙烯吡硌烷酮、乙烯咪唑、乙亚胺等等;聚氧乙烯化合物,例如聚氧乙烯、聚氧化丙烯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧化丙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺、聚氧化丙烯烷基酰胺、聚氧乙烯壬基二苯醚、聚氧乙烯月桂酰二苯醚、聚氧乙烯硬脂酰苯酯、聚氧乙烯壬基苯酯等等;纤维素衍生物,例如甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟基丙基纤维素等等。
对分散方法没有特别的限制,它包括公知的方法,例如低速剪切、高速剪切、通过摩擦、高压喷射、超声波分散方法来分散等等。为了使分散粒子的平均粒径为2微米到20微米,优选高速剪切方法。当使用高速剪切分散机时,对转数没有特别限制,通常为1000转/分到30000转/分,优选为5000转/分到20000转/分。对分散时间没有特别限制,在间歇式系统(batchsystem)中通常为0.1到5分钟。在压力下(在载荷下)分散温度通常为0℃到150℃,优选为40℃到98℃。
(3)在制备乳化剂的同时,将胺(B)加入到乳化剂中,与含有异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)反应。
此反应伴随着分子链的交联和/或伸长。根据聚酯预聚物(A)的异氰酸酯结构和胺(B)的结合而得到的反应能力,适当地调节伸长和/或交联反应时间,其通常为10分钟到40小时,且优选为2小时到24小时。反应温度通常为0℃到150℃,且优选为40℃到98℃。必要时,可以使用公知的催化剂,例如二丁基锡月桂酸盐、二辛基锡月桂酸盐等。
(4)完成反应之后,从乳化的分散体(反应混合物)中除去有机溶剂,然后冲洗残余物,干燥,由此得到调色剂粒子。
当以层流(laminarflow)的方式搅拌时,整个系统的温度逐渐地上升,在规定温度下强力搅拌,然后除去有机溶剂,由此得到梭状的(fusiform)调色剂粒子。当使用磷酸钙或另一种可溶于酸或碱的分散体稳定剂时,通过酸例如盐酸的作用溶解分散体稳定剂,然后冲洗该微粒,从微粒中除去分散体稳定剂。另外,例如,通过酶的分解可以除去该组份。
(5)将电荷控制剂植入(implanted)制备的调色剂粒子中,然后将无机微粒例如二氧化硅微粒和钛的氧化物微粒加到调色剂粒子外表面上,由此得到用于电子照相的调色剂。
例如,按照常规方法例如混合器,可以植入电荷控制剂,并可以在外表面上加入无机微粒。
因此,可以容易地获得粒径小的和粒径分布窄的调色剂。在除去有机溶剂的过程中使材料经受强烈搅拌,可以将调色剂粒子的形状控制在球形到椭圆形的范围内。此外,可以从形态上将调色剂粒子的表面控制在光滑表面到皱缩表面的范围内。
胶囊化方法
(1)使用例如捏和机将树脂、着色剂和其它需要的组分捏和,由此得到熔融的调色剂内核。
(2)将该调色剂内核放入水中,然后强力搅拌,由此得到内核微粒。
(3)将该内核微粒放入壳体材料(shellmaterial)的溶液中,搅拌,并滴加入弱溶解能力的溶剂进行处理以便用壳体材料覆盖调色剂内核的表面,由此形成胶囊剂。
(4)过滤该胶囊剂,然后干燥,由此得到基体调色剂粒子。
中间转印体
在本发明中可以使用中间转印体。下面将描述在图像转印系统中的这种中间转印的实施例。图1是按照第一个实施例的含中间转印的复印机的示意图。该复印机包括用作静电潜影承载件的光电导鼓10(drum),以下简称″光电导体″。安装在光电导体10周围的是作为充电器的充电辊20,作为光辐照器的曝光装置(exposingdevice)30,包括清洁铲的清洁装置60,放电灯或放电器70,作为图像显影剂的显影装置40,和作为中间转印的环状转印带50。中间转印带50沿图1箭头所示的方向由马达或类似的驱动装置(未显示)驱动,通过多个辊51的上方。辊51中的一个用作偏压辊(biasroller),用于将图像转印的偏压施加到中间转印带50上。电源(未表示)将图像转印的预定电压施加到上述辊上。用于清洁中间转印带50的清洁装置90包括清洁铲。转印辊或转印体80面向中间转印带50,并将调色剂图像从中间转印带50转印到用作记录介质的纸或类似的转印介质100上。电源(未表示)将图像转印的偏压施加到转印辊80上。电晕充电器或充电装置52安装在中间转印带50的周围。
起图像显影剂作用的显影装置40包括用作环状显影带41的显影剂承载件。黑色(称为k)显影装置45K、黄色(称为Y)显影装置45Y、品红色(称为M)显影装置45M和蓝绿色(称为C)显影装置45C并排安装在显影带41的附近。显影带41跨越许多托辊,并按照图1箭头所示方向由电动机或类似驱动装置驱动(未表示)。在显影带41接触到光电导体10的位置时,显影带41基本上以与光电导体10相同的速度运行。
k、Y、M和C的显影装置45k、45Y、45M和45C在结构方面彼此是相同的。下面通过一个例子集中说明k的显影装置45k。其它显影装置45Y、45M和45C与显影装置45k的不同仅仅是参考数字后的字尾Y、M和C不同而已。k的显影装置45k包括显影池42k,用于储存由调色剂和载体组成的粘稠的显影剂。汲取辊(scooproller)43k的较低的部分浸于储存在显影池42k中的显影剂中。导电上墨辊(applicatorroller)44k将通过辊43k引入的显影剂以薄层形式涂覆到显影带41上。电源(未示出)将规定的偏压施加到上墨辊(applyingroller)44k上。其他显影装置45Y、45M和45C中的相应部件参见图1中的附图标记42Y、43Y、44Y;42M、43M、44M;42C、43C、44C。
至于本实施例的复印机的显影装置,除了如图1所示的显影装置的设置方案之外,如果需要,显影装置45k、45Y、45M和45C可以依次连续地安装在光电导体10周围,如图2所示。
下面将描述本实施例的复印机的操作。参考图1,光电导体10按照箭头所示方向转动和运行,然后由充电辊20对其均匀地充电。用作光辐照器的曝光装置30使用其光学系统(未示出)将来自原稿(originalpaper)上的反射光集中到光电导体10上,由此在光电导体10上形成静电潜影。起图像显影剂作用的显影装置40使静电潜影显现,以便形成可见的调色剂图像作为显影图像。在显影带41上的薄层显影剂在显影区与光电导体10接触,然后从显影带41上剥离,移到光电导体10上承载图像的区域。由显影装置40显影的调色剂图像在与中间转印带50接触的区域(主要的转印区域)被转印到中间转印带50的表面上,该转印带50在第一级转印步骤中以与光电导体10相同的速度运行。为了获得三色或四色图像,重复每种色彩的第一级转印步骤,由此在中间转印带50上形成彩色图像。
为了对连续置于中间转印带50上的调色剂图像充电,电晕充电器52按照中间转印带50的旋转方向安装在光电导体10和中间转印带50之间接触区的下游和在中间转印带50和用作记录介质的转印介质100之间接触区的上游。电晕充电器52给调色剂图像施加真电荷,以便充分地对将被转印到转印纸100上的调色剂图像充电,其中真电荷与形成调色剂图像的带电调色剂具有相同的极性。由此,全部的调色剂图像是通过电晕充电器52带电,然后在第二级转印步骤中通过施加转印偏压作用将该调色剂图像从转印辊80转印到从给纸装置(未示出)以箭头所示方向传送来的转印纸100上。承载转印的调色剂图像的转印纸100通过分离装置(未示出)的作用与光电导体10分开,在图像定影装置(未示出)中经过图像定影,然后从复印机中排出(ejected)。转印步骤之后在光电导体10上未转移的调色剂被清除装置60回收并除去,接着通过消除灯(eliminatinglamp)70除去残留电荷,进行另一个充电步骤。
如上所述,中间转印体的静摩擦系数优选为0.1到0.6,且更优选为0.3到0.5,且其体积电阻率为几欧姆/厘米到一千欧姆/厘米。在此范围内的体积电阻率可以防止中间转印体本身带电,并可以防止通过用作充电器的充电装置施加的电荷残留在该中间转印体上。由此,可以防止在第二级转印步骤中不规则的或不均匀的转印,而且在第二级转印步骤中可以容易地施加转印偏压。
用于中间转印体的材料没有特别限制,且包括任何公知的或常规的材料。中间转印体的例子如下。(1)中间转印体可以是由高杨氏模量(抗拉弹性模数)材料组成的单层带。例如,这种具有高杨氏模量的材料包括:聚碳酸酯(PCs)、聚(偏二氟乙烯)(PVDF)、聚(亚烷基对苯二酸酯)(PAT)、聚碳酸酯(PC)和聚(亚烷基对苯二酸酯)(PAT)的混合物、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)和PC的混合物、ETFE和PAT的混合物、PC和PAT的混合物、含分散炭黑的热固性聚酰亚胺等等。在成像方法中,所得到的具有高杨氏模量的单层带在施加压力下变形较小,特别是在形成彩色图像时产生较少的图像重合不良。(2)该中间转印体也可以是两层或三层带,包括作为基层的具有高杨氏模量的带,以及置于基层上的表面层或中间层。双层或三层带可以防止由于单层带的硬度或刚度而引起的线像漏失(dropouts)。(3)中间转印元件也可以是一种由橡胶和/或弹性体组成且杨氏模量相对低的带。此带由于其柔软(柔韧性)基本上不会产生线像的漏失。通过将带宽调整为大于传动辊和悬浮辊的宽度,利用从该辊伸出的带子凸出部分的弹性,该带本身可以防止弯曲,由此在没有使用肋板或防止弯曲机构的情况下可以实现低成本。
通常使用含有氟树脂、聚碳酸酯树酯和聚酰亚胺树脂其中之一的中间转印带作为中间转印体。近来,也已经使用部分或全部由弹性元件组成的弹性带状物。使用树脂带的图像转印的彩色图像有下列问题。
通常四色调色剂用来形成彩色图像。一个彩色图像有四个调色剂层。当进行第一级转印步骤,从光电导体转印到中间转印带,和进行第二级转印步骤,从中间转印带转印到转印纸(记录介质)时,对调色剂层加压,由此增加调色剂粒子之间的粘合力或粘结力。这种增加调色剂之间的粘合力常常引起图像(filled-inimages)的字符丢失或缺边(edgemissing)。树脂带具有高硬度或刚度,相对于调色剂层来说耐变形,并挤压调色剂层,因此引起上述问题。
在一些情况下,这种全色图像必须形成在如日本纸或凸出纸的各种类型纸张上。然而,在转印步骤中,这种平整度低的纸相对于调色剂来说常常引起空隙,由此造成转印漏失。如果在第二装置中增加转移压力来提高粘合力,则调色剂层可增加调色剂内的结合力,从而引起字符的漏失。
相反,在转印装置中,弹性带状物可以顺应调色剂层和糙面纸发生变形。换句话说,该弹性带状物可以随着局部突起和凹陷发生变形,可以获得良好的粘合力,由此甚至在这种糙面纸上也可以产生令人满意的均匀的转印图像,同时没有字符漏失。
用于弹性带状物的材料包括,但不限于,树脂例如聚碳酸酯,氟树脂例如ETFE和PVDF,聚苯乙烯、氯聚苯乙烯(chloropolystyrens)、聚(α-甲基苯乙烯)、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-氯乙烯共聚物、苯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、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-辛基丙烯酸酯共聚物和苯乙烯-苯基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-异丁烯酸酯共聚物例如苯乙烯-异丁烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-异丁烯酸乙酯共聚物和苯乙烯-苯基异丁烯酸酯共聚物、苯乙烯-甲基α-氯丙烯酸酯共聚物、苯乙烯丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、其它的styrenic树脂(含苯乙烯或取代苯乙烯的均聚物和共聚物)等等;异丁烯酸甲酯树脂、异丁烯酸丁酯树脂、丙烯酸乙酯树脂、丙烯酸丁酯树脂、改性丙烯酸树脂例如硅氧烷改性的丙烯酸树脂、乙烯基氯化物改性的丙烯酸树脂和丙烯酸-聚氨酯树脂、氯乙烯树脂、苯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、松香改性的马来酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚酯聚氨酯树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚(偏二氯乙烯)、离子键树脂、聚氨酯树脂、硅酮树脂、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、改性聚苯撑氧化物树脂等等。可以单独或者组合使用这些树脂中的每一种。
用于弹性带状物的材料还包括弹性橡胶、弹性体等等。这种弹性橡胶和弹性体包括,但不限于,丁基橡胶、碳氟化合物橡胶、丙烯酸橡胶、乙丙橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)、丁腈苯橡胶、天然橡胶、异戊二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、聚丁橡胶、乙丙橡胶、乙丙三元共聚物、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯、聚氨酯橡胶、间同立构的1,2-聚丁二烯、氯醚橡胶、硅橡胶、碳氟化合物橡胶、硫化橡胶、聚降冰片烯橡胶、氢化腈橡胶、热塑性弹性体例如聚苯乙烯弹性体、聚烯烃弹性体、聚(氯乙烯)弹性体、聚氨酯弹性体、聚酰胺弹性体、聚脲弹性体、聚酯弹性体、氟树脂弹性体等等。可以单独或者组合使用这些物质中的每一种。
对导电剂没有特别的限制,它包括,例如,炭黑、石墨、铝粉、镍粉和其它金属粉末、氧化锡、钛的氧化物、氧化锑、氧化铟、钛酸钾、锑-锡络合氧化物(ATO)、铟-锡络合氧化物(ITO)和其它导电金属氧化物。可以用绝缘的微粒例如硫酸钡、硅酸镁、碳酸钙微粒等涂覆这些导电金属氧化物。
中间转印带的表面层和其材料必须防止弹性材料污染或沉积到光电导体上,且必须降低该表面的表面摩擦阻力。具体地说,它们必须减少调色剂的沉积,由此很好地进行清洁和第二级转印步骤。因此,例如,表面层可以由下列材料组成,包括一种或多种聚氨酯、聚酯和环氧树脂的材料以及一种或多种分散在该材料中用于降低表面能和增加平滑性的材料。这种材料可以是氟树脂、氟化合物、碳氟化物、二氧化钛、碳化硅等等的粉末和粒子,且优选具有各种大小的粒径。或者,氟橡胶经过热处理,在该带表面上形成一富氟层,从而降低表面能。
该带的制备方法没有具体的限制,包括,例如:离心成型方法,即将材料放在旋转的圆柱形模型中形成带子;喷涂方法,即喷射液体涂料组合物而形成薄膜;浸渍方法,即将圆柱形模型浸入材料的溶液中,然后取出;注射法,即将材料组合物注射到内部模型或外部模型中;和将化合物放置在圆柱形模型周围,然后经过硫化和抛光的方法。通常组合使用这些方法中的两种或多种来形成该带。也可以使用其它的方法。
为了防止弹性带状物伸长,可以在内核树脂层周围形成一个伸长较小的橡胶层,或可以将防止伸长的材料掺入到内核层中。对其制备方法没有特别的限制。用于内核层的防止伸长的材料包括,但不限于,天然纤维例如棉花、丝织品等;合成纤维例如聚酯纤维、尼龙纤维、丙烯酸系纤维、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、聚氨基甲酸乙酯纤维、聚乙缩醛纤维、聚氟乙烯纤维、苯酚纤维等;碳纤维、玻璃纤维、硼纤维和其它无机纤维;铁纤维、铜纤维和其它金属纤维。可以使用由一种或多种这种材料形成的编织物或针织物、线和纱。
该线或纱可以是单根加捻纱、合股线、双股纱和其它股通过任何捻线方法捻成的一种细丝或多种细丝。该纱也可以是选自这些材料的多种纤维的混合物。该纱在使用前可以经过适当的导电处理。
该编织物或针织物可以是针织布和任何其它的编织物或针织物。它们可以是交织织物,且在使用前可以经过适当的导电处理。对形成内核层的制备方法没有特别的限制,且包括:例如方法1,即将圆柱形的编织物放置在模型的周围,然后在该编织物上形成一涂层;方法2,其中将圆柱形的编织物浸入液态橡胶中,从而在内核层的一面或两面上形成一涂层;和方法3,其中将纱以任意的节距(atanoptionalpitch)螺旋地设置在模型的周围,然后在纱上形成一涂层。
该弹性层可以根据弹性层的硬度优选具有相对小的厚度,,例如,大约在1毫米或以下。如果厚度太厚,则由于弹性层伸长量大,表面层会出现裂缝,所得到的图像会过分地拉长。
串联的彩色成像设备
本发明也可以应用于串联系统的彩色成像设备中。下面将描述这种串联系统的彩色成像设备的实施例。这种串联的电子照相设备粗略地分为直接转印系统和间接转印系统。在如图3所示的直接转印系统中,用作转印体的转印装置2将单独的光电导体1上的图像连续转印到通过纸张传送带3传送来的用作记录介质的纸张s上。在如图4所示的间接转印系统中,第一级的转印装置2连续地将在单独光电导体1上的图像转印到中间转印体4上,而第二级的转印装置5立刻将在中间转印体4上所得到的图像转印到纸张s上。用作转印体的转印装置5可以是转印传送带或转印传送辊的形式。
直接转印系统必须有供纸器6,在串联成像设备T的连续排列的光电导体1的前端,在其之后有图像定影装置7。该系统则不可避免地要增加沿纸张传送方向上的体积。相反,在间接转印系统中,第二级转印机械设备可以相对自由地布置,供纸器6和图像定影装置7可以安装在串联成像设备T的上方和/或下方。因此,间接转印系统的设备可以小型化。
在直接转印系统中,图像定影装置7应该安装在串联成像设备T的附近,以防止在纸张传送方向上设备尺寸扩大(upsizing)。在图像定影装置7和串联成像设备之间这么小的间距内纸张s不能充分地弯曲。因此,特别是对厚纸张来说,当纸张s的端部进入图像定影装置7时形成的冲击,和当它通过图像定影装置7时纸张的传送速度与通过转印传送带传送纸张的速度之间的差别形成的冲击,对图像定影装置7前端的成像有影响。
相反,在间接转印系统中,在图像定影装置7和串联成像设备T之间的间距内,纸张s可以充分地弯曲。因此,图像定影装置7不会显著地影响成像。
为此,间接转印系统的串联电子照相设备已经成为一个注意焦点。
在如图4所示的这种类型的彩色电子照相的设备中,光电导体清除装置8除去转印之后在光电导体1上的残余调色剂,并清洁光电导体1的表面以用于另一个成像过程。此外,中间转印清除装置9除去在第二级转印步骤后在中间转印体4上的残余调色剂,从而清洁中间转印体4的表面以用于另一个成像方法。
下面参考附图将描述使用本发明的调色剂和显影剂的其它实施例。
图5是串联间接图像转印系统的电子照相设备的示意图,其作为使用本发明调色剂和显影剂的一个实施例。该设备包括复印机主体100;送纸器工作台(feedertable)200,其上放置复印机主体100;安装在复印机主体100上的扫描仪300和安装在扫描仪300上的自动文件输送装置(ADF)。复印机主体100包括无接头环带中间转印件10。
如图5所示,中间转印件10跨越大约三个托辊14、15和16,且能够按照图中顺时针方向转动和移动。
此设备包括在第二托辊15左边的中间转印清洁装置17。该中间转印清洁装置17能够除去图像转印之后在中间转印体10上的残余调色剂。
在架设在第一个托辊14和第二个托辊15之间的中间转印体10上,黄色、蓝绿色、品红色和黑色的成像装置18沿中间转移体10的移动方向并行排列,从而形成串联成像装置20。
如图5所示,该设备还包括一个在串联成像装置20上方的起图像显影剂作用的曝光装置21,和在中间转印件10下面的第二级转印体22。如图5所示,第二级转印体22包括架设在两辊23周围的用作第二级转印带24的循环带。第二级转印带24压在第三个托辊16上并插入中间转印件10,且第二级转印带24能够将中间转印件10上的图像转印到纸张上。
图像定影装置25安装在第二级转印体22的一边,且能够使转印的图像定影在纸张上。该图像定影装置25包括循环的图像定影带26,和压在图像定影带26上的压力辊27。
第二级转印体22也能够将图像转印之后的纸张传送到图像定影装置25。当然,转印辊或无接触充电器可以用作第二级转印体22。在这种情况下,第二级转印体22没有传送纸张的能力。
如图5所示的设备也包括在第二级转印体22下面的纸张翻转器28,和与串联成像装置20平行的图像定影装置25。纸张翻转器28能够使纸张换向,以便在纸张的两面形成图像。
按照下列方法使用彩色电子照相的设备进行复印。起初,将文件放置在自动文件输送装置400的文件压板30上。或者,打开自动文件输送装置400,将文件放置在扫描仪300的接触玻璃(contactglass)32上,然后合上自动文件输送装置400压住该文件。
在按下启动开关(未示出)时,若有的话,放置在自动文件输送装置400上的文件传送到接触玻璃32上。当文件最初放置在接触玻璃32上时,直接驱动扫描仪300使第一个托架(carriage)33和第二个托架34运作。来自光源的光照射到文件上,上来自文件上的反射光进一步在第一个托架33处反射到第二个托架34上。该反射光进一步被第二个托架34上的反射镜反射,并通过成像透镜35进入读取传感器36,从而读取该文件。
在按下启动开关(未示出)时,驱动马达(未示出)转动并驱动托辊14、15和16中的一个,从而使其余两个托辊跟随一个托辊的旋转而转动,从而循环地传送中间转印体10。同时,各自的成像装置18转动它们的光电导体40,从而分别在光电导体40上形成黑色、黄色、红紫色和蓝绿色的单色图像。随着传送中间转印件10,该单色图像被连续转印到中间转印件10上形成复合的彩色图像。
分别在按下启动开关(未示出)时,选择地使送纸工作台200上的其中一个送纸辊42转动,纸张从纸库43中多个送纸盒44的其中一个被推出,并在分离辊45上一个接一个被分开进入送纸道46,然后通过运输辊47传送到复印机主体100中的送纸道48上,然后遇到保护辊(resistroller)49。
或者,按下启动开关转动送纸辊50,推出在手动分流托盘51上的纸张,该纸张一个接一个在分离辊52上分开,进入手动分流送纸道53,然后遇到保护辊49。
保护辊49随着复合彩色图像在中间转印件10上运动而同步转动,将纸张传送入中间转印件10和第二级转印体22之间,然后通过第二级转印体22的作用将该复合彩色图像转印到纸张上,从而记录彩色图像。
承载转印图像的纸张通过第二级转印体22传送到图像定影装置25中,在图像定影装置25中对其加热和加压,使该转印图像定影,通过转换片(switchblade)55的作用改变它的方向,通过推出辊56推出,叠放在出纸盒57上。或者,纸张通过转换片55的作用改变它的方向,进入纸张翻转器28中,在其中翻转,再次传送到转印位置,接着在纸张的背面成像。两面承载图像的纸张被推出辊56推出到出纸盒57上。
中间转印清洁装置17分别除去图像转印之后在中间转印件10上的残余调色剂,以用于串联成像装置20中的另一个成像过程。
保护辊49通常是接地的(grounded),但是也可以对其施加偏压以除去纸张的纸粉(paperdust)。
在串联成像装置20中的每个成像装置18包括用作静电潜影承载件的滚筒状光电导体40、以及充电器60、起图像显影剂作用的显影装置61、第一次转印体62、光电导体清洁装置63、放电器64和其它根据需要安装在光电导体40周围的组件和装置,如图6所示。
下面将参考几个实施例和对比例更进一步详细描述本发明,这不是用来限制本发明的范围。除非另有规定,所有的份数和百分比都是按重量计。试验机、试样的试验性能和其它结果示于表1中。按照下面的方法测定下面实施例中试样的性能。
试验机
使用下列试验机A、B、C、D和E中的一个测定在试验中图像的性能或质量。
--试验机A--
试验机A是一种可以从Ricoh有限公司中获得的改进并校准(tuned)的串联全色激光打印机IPSiOColor8000,包括四色无磁性的双组分显影装置和四色光电导体,其中用无油的图像定影装置替换原来的图像定影装置。以高速打印方式以每分钟20到50张A4大小纸张(210mm×297mm)的不同的打印速度打印全色影像。
--试验机B--
试验机B是一种可以从Ricoh有限公司中获得的改进并校准的串联全色激光打印机IPSiOColor8000,包括四色无磁性的双组分显影装置和四色光电导体,其中将该系统改为中间转印系统,并用无油的图像定影装置替换原来的图像定影装置。在该中间转印系统中,调色剂图像首先被转印到中间转印体上,然后所得到的调色剂图像第二次被转印到转印纸上。以高速打印方式以每分钟20到50张A4大小纸张(210mm×297mm)的不同的打印速度打印全色影像。
--试验机C--
试验机C是一种可以从Ricoh有限公司中获得的改进并校准的激光复印机IMAGIOColor2800,其中用无油的图像定影装置替换原来的图像定影装置。此机器属于这样一种系统,其中四个颜色的显影装置使四个颜色的图像显影在一个使用双组分显影剂的滚筒状光电导体上,这些四个颜色的图像被连续地转印到中间转印元件上,然后立刻转印到转印介质上。
--试验机D--
试验机D是一种可以从Ricoh有限公司中获得的改进并校准的全色激光打印机IPSiOColor5000,其中用无油的图像定影装置替换原来的图像定影装置,而且调整整个机器作为加油的机器。此机器属于这样一种系统,其中四个颜色的显影装置使四个颜色的图像连续地显影在一个使用无磁性单组份显影剂的带状光电导体上,该四个颜色的图像被连续地转印到中间转印体上,然后立刻转印到转印介质上。
--试验机E--
试验机E是一种可以从Ricoh有限公司中获得的校准(tuned)的串联全色激光打印机IPSiOColor8000,包括四色无磁性的双组分显影装置和四色光电导体,其中原封不动的地使用原来的涂油图像定影装置。在高速打印方式下以每分钟20到50张A4大小纸张的不同打印速度打印全色影像。
试验性能
1)外加剂的嵌入(Embedding)
将试样调色剂储存在40℃和80%湿度下一个星期,然后在显影装置中搅拌1小时,使用场致发射扫描电子显微镜(FE-SEM)(Hitachi有限公司的产品,商品名为S-4200)观察其表面。在观察的基础上评定外加剂的嵌入,根据下列标准,以外加剂的嵌入性降低顺序而标记为×、△、○和◎。
×:外加剂充分地嵌入,且在表面上没有观察到外加剂。
△:外加剂被嵌入,但是在表面上观察到少量外加剂。
○:外加剂嵌入了大约一半。
◎:与搅拌之前相比较基本上没有嵌入外加剂。
2)在单色模式下输出30000份图像面积为80%的图表作为试验输出(runningoutput)之后,,打开显影装置,从视觉上测定从显影部分中散射的调色剂含量,根据下列标准以散射调色剂量降低的顺序标为×、△、○和◎。
×:含量为100毫克或以上。
△:含量为30毫克或以上,且小于100毫克。
○:含量为5毫克或以上,且小于30毫克。
◎:含量小于5毫克。
3)字符图像上的空心(Hollow)缺陷
在单色模式下输出总共30000份图像面积为50%的图像图表(imagechart)作为试验输出量。然后输出四个颜色的字符图像,并将其一个接一个放置在OHP透明体(transparency)(型号D×,可以从Ricoh有限公司中获得)上,且将输出图像和与未转印调色剂的次数(frequency)有关的逐级质量等级试样相比较,其会引起带空心缺陷字符的线像(lineimages)。根据下列标准,空心缺陷按照空心缺陷程度的降低顺序而标记为×、△、○和◎。
×:在图像中观察到明显的空心缺陷。
△:少量的调色剂残留在图像中。
○:线像上基本上没有空心缺陷或少量的空心缺陷在可接受的范围内。
◎:线像上完全没有空心缺陷。
4)调色剂转印比(TransferRatio)
在单色模式下输出200000份图像面积为7%的图像图表作为试验输出量之后,按照下列等式根据供给的调色剂量和废弃的调色剂量通过计算确定转印比。
转印比(%)=100××[(供给的调色剂量)-(废弃的调色剂量)]/(供给的调色剂量)
按照下列标准,根据调色剂转印比评定调色剂转印性能。
×:转印比小于60%。
△:转印比为60%或以上,且小于75%。
○:转印比为75%或以上,且小于90%。
◎:转印比为90%或以上。
5)调色剂的供给性能(Feedability)
一个图像面积为90%的图像图表和另一个图像面积为5%的图像图表交替输出各4000张。按照下列标准,以供给性能增加的顺序将在此过程中的调色剂供给性能标记为×、△、○和◎。
×:调色剂的供给变得不可能。
△:不稳定地供给调色剂,大约每五次出现一次供给调色剂堵塞。
○:可以没有任何问题地供给调色剂,但是罐中残留少量调色剂。
◎:可以没有任何问题地供给调色剂,且没有残余调色剂。
6)转印粉尘(TransferDust)
在单色模式下输出30000份图像面积为50%的图像图表作为试验输出量之后,将宽10毫米和长10毫米的四色实心图像连续地配置和输出在型号6000的纸张(可以从Ricoh有限公司中获得)上,将转印粉尘与逐级的质量等级试样相比较,按照下列标准以等级增加的顺序标记为×、△、○和◎。
×:图像携带大量的转印粉尘,属于下等品。
△:图像携带一些转印粉尘,属于下等品。
○:图像携带少量的转印粉尘,但是质量可以接受,相当于常规电子照相图像的质量。
◎:图像没有携带转印粉尘,没有任何问题。
7)细线重现性(ThinLineReproducibility)
在单色模式下输出30000份图像面积为50%的图像图表作为试验输出量之后,将600dpi(点每英寸)的细线图像输出在可以从Ricoh有限公司中获得的型号6000的纸张上。通过与逐级的质量等级试样相比较确定细线的渗色(bleeding),按照下列标准以渗色降低的顺序标记为×、△、○和◎。在单张纸上用四色重复此过程。
×:细线图像相当多的渗色,图像质量非常差。
△:细线图像渗色,图像质量差。
○:细线图像少量渗色,到可以接受的图像质量程度,相当于常规电子照相图像的图像质量。
◎:显示的细线图像没有渗色,没有任何问题。
8)调色剂沉积在图像背景上
在单色模式下在输出30000份图像面积为7%的图像图表作为试验输出量之后,在使空白图像(blankimage)显影过程中停止试验机。将显影之后在光电导体上的显影剂转印到带子(tape)上。使用从×-Rite公司中获得的型号为938光密度计测定转印的带子和未转印的带子之间图像密度的差别(ΔID)。按照下列标准,将沉积在图像背景上的调色剂以图像密度差别(ΔID)降低的顺序标记为×、△、○和◎。
×:ΔID是0.05或以上。
△:ΔID为0.02或以上,且小于0.05。
○:ΔID为0.01或以上,且小于0.02。
◎:ΔID小于0.01。
9)图像密度
在单色模式下在输出150000份图像面积为50%的图像图表作为试验输出量之后,在可以从Ricoh有限公司中获得的型号6000的纸张上输出实心的图像。使用从×-Rite公司中获得的×-Rite光密度计测定实心图像的图像密度。分别对四个颜色重复此过程,然后测定这四个颜色图像的平均密度。按照下列标准评定图像密度。
×:平均图像密度小于1.2。
△:平均图像密度为1.2或以上,且小于1.4。
○:平均图像密度为1.4或以上,且小于1.8。
◎:平均图像密度为1.8或以上,且小于2.2。
10)高温储藏稳定性
称量每种色彩的调色剂各10克,然后将其放入20ml的玻璃容器中,然后轻敲该玻璃容器一百次,之后将其放置在55℃的恒温器中24小时。使用针入度计测定试样调色剂针入度的深度,按照下列标准评定调色剂的高温储藏稳定性。
×:针入度的深度小于毫米。
△:针入度的深度为10毫米或以上,且小于15毫米。
○:针入度的深度为15毫米或以上,且小于20毫米。
◎:针入度的深度为20毫米或以上。
11)透明性(Transparency)
在单色模式下输出总共100000份图像面积为50%的图像图表作为试验输出,然后在从Ricoh有限公司中获得的OHP透明体型号D×上使每种色彩的图像定影,图像密度为1.O毫克/cm2,图像定影温度为140℃。使用从SugaTestInstruments有限公司中获得的数字式模糊度计算机型号HGM-2DP测定定影图像的模糊度(haze),透明性按照下列标准以模糊度降低的顺序标记为×、△、○和◎。
×:模糊度为50或以上。
△:模糊度为35或以上,且小于50。
○:模糊度为20或以上,且小于35。
◎:模糊度为小于20。
12)彩色鲜艳性(chromaticness)和色泽复现性
在单色模式下在输出100000份图像面积为50%的图像图表作为试验输出量之后,在从Ricoh有限公司中获得的型号6000的纸张上输出图像。在视觉上观察图像的彩色鲜艳性和色泽复现性,按照下列标准,以在视觉上观察到的彩色鲜艳性和色泽复现性增加的顺序标记为×、△、○和◎。
×:图像携带不接受的暗淡的色彩。
△:彩色鲜艳性和色泽复现性比常规电子照相图像的稍差。
○:彩色鲜艳性和色泽复现性与常规电子照相图像的相当。
◎:彩色鲜艳性和色泽复现性与胶印图像的相当。
13)光泽性
在单色模式下在输出100000份图像面积为50%的图像图表作为试验输出量之后,在从Ricoh有限公司中获得的型号6000的纸张上输出图像。在调零和使用标准感光板校准之后,在S-S/10切换(switch)下与S模式成60度透射角和60度接受角下,使用从NipponDenshoku工业有限公司中获得的光泽计VG-1D测定图像的光泽性。按照下列标准评定光泽性。
×:光泽性小于3。
△:光泽性为3或以上,且小于6。
○:光泽性为6或以上,且小于15。
◎:光泽性为15或以上。
14)在高温和高湿度下的静电稳定性
当在40℃的温度和90%的湿度下以单色模式输出100000份图像面积为7%的图像图表时,每1000份抽取一部分试验的显影剂样品。按照泄放(blow-off)方法测定试样显影剂的电荷量,按照下列标准,静电稳定性以电荷量变化增加和稳定性降低的顺序标记为◎、○、△和×。
×:电荷量的变化为20μc/克或以上。
△:电荷量的变化为15μc/克或以上,且小于20μc/克。
○:电荷量的变化为10μc/克或以上,且小于15μc/克。
◎:电荷量的变化为小于10μc/克。
15)在低温和低湿度下的静电稳定性
当在10℃的温度和15%的湿度下在单色模式下输出100000份图像面积为7%的图像图表时,每1000份抽取一部分试验的显影剂样品。按照泄放(blow-off)方法测定试样显影剂的电荷量,按照下列标准,静电稳定性以电荷量变化增加和稳定性降低的顺序标记为◎、○、△和×。
×:电荷量的变化为20μc/克或以上。
△:电荷量的变化为15μc/克或以上,且小于20μc/克。
○:电荷量的变化为10μc/克或以上,且小于15μc/克。
◎:电荷量的变化小于10μc/克。
16)图像定影性能
试验调色剂的全部图像定影性能按照图像定影性能降低的顺序确定为◎、○、△和×。图像定影性能极好的调色剂在可接受的图像定影温度内具有图像定影温度,与温度下限和上限有足够的余量(margin),不会引起热透印和冷透印(offset),而且不会出现传送问题例如卷绕(wraparound)和卡纸。特别是,图像定影温度的下限,作为图像定影性能当中的要素,按照下列标准确定。
×:图像定影温度的下限为160℃或更高。
△:图像定影温度的下限为145℃或更高,且低于160℃。
○:图像定影温度的下限为130℃或更高,且低于145℃。
◎:图像定影温度的下限为100℃或更高,且低于130℃。
对双组分显影剂的测定
被试验的双组分显影剂是通过将5重量份的单色调色剂与100重量份的载体在滚筒混合器中均匀地混合而制备的,其中混合器外壳滚转混合里面的东西,并使所得到的混合物带电。此处使用的载体是平均粒径为50μm和表面涂有平均厚度为0.3μm的硅酮树脂的铁酸盐载体,该载体是按照下列方法制备的。
载体的制备
使用搅拌器混合和分散该涂层材料10分钟,从而得到涂料合成物。将涂料合成物和核心材料放入涂敷设备中,由此用该涂料合成物涂敷该核心材料。该设备在流化床(fluidizedbed)中有一个旋转的基座盘片(rotarybaseplatedisk)和叶轮(impeller),当形成旋转电流(revolvingcurrent)时用来涂敷。然后在电烘箱中在250℃下烧制该涂敷的制品2小时,由此得到载体。
实施例1
--氧化物微粒1--
加热通过蒸馏精炼的甲基三甲氧基硅烷,接着使氮气起泡进入加热的甲基三甲氧基硅烷中。然后将甲基三甲氧基硅烷随着氮气流动而被引入氢氧焰燃烧器中,在氢氧焰中燃烧和分解。甲基三甲氧基硅烷、氧气、氢气和氮气的含量分别是1270克/小时、2.9Nm3/小时、2.1Nm3/小时和0.58Nm3/小时。使用袋滤器收集形成的球形二氧化硅细粉。将总共1千克的球形二氧化硅细粉放入5升的行星式混合器中,然后边搅拌边将10克纯水加入到球形二氧化硅细粉中。密封该混合器之后,在55℃下搅拌混合物14小时。在冷却到室温之后,边搅拌边用20克六甲基二硅氮烷处理该搅拌的混合物。密封该混合器之后,再进一步搅拌混合物24小时。反应混合物上升到115℃的温度,接着在氮气流动下除去残留的原料和形成的氨气,由此得到氧化物微粒1。氧化物微粒1的初始粒径、初始粒径标准偏差、圆形度SF1和SF2以及元素组分的均匀性示于表2中。
--氧化物微粒2--
除了将甲基三甲氧基硅烷、氧气和氢气的含量分别改为880克/小时、2.3Nm3/小时和1.8Nm3/小时之外,按照氧化物微粒1的方法制备氧化物微粒2。氧化物微粒2的初始粒径、初始粒径标准偏差、圆形度和元素组分的均匀性示于表2中。
--氧化物微粒3--
除了将甲基三甲氧基硅烷、氧气和氢气的含量分别改为1430克/小时、3.1Nm3/小时和2.3Nm3/小时之外,按照氧化物微粒1的方法制备氧化物微粒3。氧化物微粒3的初始粒径、初始粒径标准偏差、圆形度和元素组分的均匀性示于表2中。
--氧化物微粒4--
除了将甲基三甲氧基硅烷、氧气和氢气的含量分别改为1520克/小时、3.4Nm3/小时和2.5Nm3/小时之外,按照氧化物微粒1的方法制备氧化物微粒4。氧化物微粒4的初始粒径、初始粒径标准偏差、圆形度和元素组分的均匀性示于表2中。
--氧化物微粒5--
加热通过蒸馏精炼的甲基三甲氧基硅烷,接着使氮气起泡进入加热的甲基三甲氧基硅烷中。然后将甲基三甲氧基硅烷和钛(Ti)金属微粒随着氮气流动引入氢氧焰燃烧器中,在氢氧焰中燃烧和分解。甲基三甲氧基硅烷、金属钛粒子、氧气、氢气和氮气的含量分别是1270克/小时、127克/小时、2.9Nm3/小时、2.1Nm3/小时和0.58Nm3/小时。使用袋滤器收集形成的球形细小的含钛的二氧化硅粉末。将总共1千克的球形二氧化硅细粉放入5升的行星式混合器中,然后边搅拌边将10克纯水加入到球形二氧化硅细粉中。密封该混合器之后,在55℃下搅拌混合物14小时。在冷却到室温之后,边搅拌边用20克六甲基二硅氮烷处理该搅拌的混合物。密封该混合器之后,再进一步搅拌混合物24小时。反应混合物的温度上升到115℃,接着在氮气流动下除去残留的原料和形成的氨气,由此得到氧化物微粒5。氧化物微粒5的初始粒径、初始粒径标准偏差、圆形度SF1和SF2以及元素组分的均匀性示于表2中。
--氧化物微粒6--
除了使用锌代替钛之外,按照氧化物微粒5的方法制备氧化物微粒6。氧化物微粒6的初始粒径、初始粒径标准偏差、圆形度SF1和SF2以及元素组分的均匀性示于表2中。
--氧化物微粒7--
除了将100克制备的氧化物微粒分散在400克甲苯中,和用5克粘度为300cs的二甲基硅酮油处理该分散体,然后通过加热和蒸馏除去甲苯之外,按照氧化物微粒1的方法制备氧化物微粒7。氧化物微粒7的初始粒径、初始粒径标准偏差、圆形度SF1和SF2以及元素组成的均匀性示于表2中。在氧化物微粒中硅油的游离度为75%。
--氧化物微粒8--
加热通过蒸馏精炼的甲基三甲氧基硅烷,接着使氮气起泡进入加热的甲基三甲氧基硅烷中。然后甲基三甲氧基硅烷随着氮气流动而被引入氢氧焰燃烧器中,在氢氧焰中燃烧和分解。甲基三甲氧基硅烷、氧气、氢气和氮气的含量分别是980克/小时、3.3Nm3/小时、5.0Nm3/小时和1.23Nm3/小时。使用袋滤器收集形成的球形二氧化硅细粉。将总共1千克的球形二氧化硅细粉放入5升的行星式混合器中,然后边搅拌边将10克纯水加入到球形二氧化硅细粉中。密封该混合器之后,在55℃下搅拌混合物14小时。在冷却到室温之后,边搅拌边用20克六甲基二硅氮烷处理该搅拌的混合物。密封该混合器之后,再进一步搅拌混合物24小时。反应混合物的温度上升到115℃,接着在氮气流动下除去残留的原料和形成的氨气,由此得到氧化物微粒8。氧化物微粒8的初始粒径、初始粒径标准偏差、圆形度SF1和SF2以及元素组分的均匀性示于表2中。
--氧化物微粒9--
在氢氧焰中燃烧和水解四氯化硅,得到二氧化硅,将二氧化硅沉积同时熔融在热稳定的载体上,由此得到二氧化硅微粒。二氧化硅微粒转变成多孔玻璃材料,然后熔融该多孔玻璃材料,得到氧化物微粒9。氧化物微粒9的初始粒径、初始粒径标准偏差、圆形度SF1和SF2以及元素组分的均匀性示于表2中。
--氧化物微粒10--
在酸性催化剂存在下将烷氧基硅烷水解在醇溶剂(乙醇)中,由此得到氧化硅溶胶。将氧化硅溶胶转变成凝胶,然后干燥、煅烧、烧结,由此得到氧化物微粒10。氧化物微粒10的初始粒径、初始粒径标准偏差、圆形度SF10和SF2以及元素组分的均匀性示于表2中。
--氧化物微粒11--
加热通过蒸馏精炼的甲基三甲氧基硅烷,接着使氮气起泡进入加热的甲基三甲氧基硅烷中。然后将甲基三甲氧基硅烷随着氮气流动而被引入氢氧焰燃烧器中,在氢氧焰中燃烧和分解。甲基三甲氧基硅烷、氧气、氢气和氮气的含量分别是1270克/小时、1.1Nm3/小时、0.9Nm3/小时和1.2Nm3/小时。使用袋滤器收集形成的球形二氧化硅细粉。将总共1千克的球形二氧化硅细粉放入5升的行星式混合器中,然后边搅拌边将10克纯水加入到球形二氧化硅细粉中。密封该混合器之后,在55℃下搅拌混合物1小时。在冷却到室温之后,边搅拌边用20克六甲基二硅氮烷处理该搅拌的混合物。密封该混合器之后,再进一步搅拌混合物8小时。反应混合物的温度上升到115℃,接着在氮气流动下除去残留的原料和形成的氨气,由此得到氧化物微粒11。氧化物微粒11的初始粒径、初始粒径标准偏差、圆形度SF1和SF2以及氧化物微粒11的元素组分的均匀性示于表2中。
多元醇树脂1
在带有搅拌器、温度计、氮气入口和冷却管(冷凝管)的可分开的烧瓶中放入378.4克的低分子量双酚A环氧树脂(个数平均分子量:大约360)、86.0克的高分子量双酚A环氧树脂(个数平均分子量:大约2700)、191.0克的化学式(1)的双酚A氧化丙烯的缩水甘油酯化加合物(其中n+m大约为2.1、274.5克的双酚F、70.1克的对-枯基苯酚和200克的二甲苯。在氮气气氛中,所得到的混合物温度上升到70℃到100℃,用0.183克的氯化锂进一步处理,温度进一步上升到160℃。然后在减压下将水加入到混合物中,然后与二甲苯一起起泡,由此除去水、二甲苯、其它的挥发性组分和极性溶剂可溶性物质。使残余物在180℃下反应6到9小时,由此得到多元醇树脂(多元醇树脂1),其Mn为3800、分子量分布Mw/Mn为3.9、Mp为5000、软化点为109℃、Tg为58℃、且每一环氧当量的重量为20000或以上。在聚合反应中,控制反应条件,以便不会残留单体组份。通过核磁共振辨认主链上的聚乙二醇部分。
调色剂的生产
黑色的调色剂
水 | 1000份 |
酞菁染料绿色含水滤饼(固含量30%) | 200份 |
碳黑(MA 60,Mitsubishi化学公司) | 540份 |
多元醇树脂1 | 1200份 |
在Henschel混合器中混合上述原料,由此得到用水浸透的颜料粒料的混合物。在辊的表面温度为130℃的双滚筒碾磨机中捏和混合物45分钟,碾压和冷却,使用磨粉机粉碎,由此得到颜料母料(MasterBatch)。
多元醇树脂1 | 100份 |
母料(Master Batch) | 8份 |
电荷控制剂(BONTRON E-84,Orient化学工业有限公司) | 2份 |
蜡(脂肪酸酯蜡,熔点:83℃,粘度:280mPa·s(90℃)) | 5份 |
在混合器中混合上述材料,然后在双辊碾磨机中熔融和捏和三次或更多次,并碾压和冷却该捏和的制品。在喷射破碎机圆盘系统的磨粉机(从NipponPneumatic制造有限公司中获得的I型碾磨机)中粉碎所得到的制品,使用DS料粒分选器(从NipponPneumatic制造有限公司中获得)通过旋转流的作用经过空气分级,由此得到体积平均粒径为5.5μm的黑色粒子。在Henschel混合器中将这黑色粒子进一步与3.0wt%的氧化物微粒和1.0wt%初始粒径为10纳米的疏水二氧化硅(Clariant日本株式会社的产品,商品名为HDKH2000)混合,使所得到的混合物通过孔径为50μm的筛子以除去团粒,由此得到黑色调色剂(黑色调色剂1)。将蜡以粒径0.5μm分散在调色剂中。
黄色调色剂1
水 | 600份 |
颜料黄17含水滤饼(固含量为50%) | 1200份 |
多元醇树脂1 | 1200份 |
在Henschel混合器中混合上述原料,由此得到浸透水的颜料粒料的混合物。在辊表面温度为130℃的双滚筒碾磨机中捏和混合物45分钟,碾压和冷却,在磨粉机粉碎,由此得到颜料母料(MasterBatch)。
多元醇树脂1 | 100份 |
母料(Master Batch) | 8份 |
电荷控制剂(BONTRON E-84,Orient化学工业有限公司) | 2份 |
蜡(脂肪酸酯蜡,熔点:83℃,粘度:280mPa·s(90℃) | 5份 |
在混合器中混合上述材料,然后在双辊碾磨机中熔融和捏和三次或更多次,并碾压和冷却该捏和的制品。在喷射磨碎机圆盘系统的磨粉机(从NipponPneumatic制造有限公司中获得的I型碾磨机)中粉碎所得到的制品,使用DS料粒分选器(从NipponPneumatic制造有限公司中获得)通过旋转流的作用经过空气分级,由此得到体积平均粒径为5.5μm的黄色粒子。在Henschel混合器中将这黄色粒子进一步与3.0wt%的氧化物微粒和1.0wt%初始粒径为10纳米的疏水二氧化硅(Clariant日本株式会社的产品,商品名为HDKH2000)混合,使所得到的混合物通过孔径为50μm的筛子以除去团粒,由此得到黄色调色剂(黄色调色剂1)。将的蜡以直径0.5μm分散在调色剂中。
红紫色调色剂1
水 | 600份 |
颜料红57含水滤饼(固含量为50%) | 1200份 |
多元醇树脂1 | 1200份 |
在Henschel混合器中混合上述原料,由此得到浸透水的颜料粒料的混合物。在辊表面温度为130℃的双滚筒碾磨机中捏和混合物45分钟,碾压和冷却,在磨粉机粉碎,由此得到颜料母料(MasterBatch)。
多元醇树脂1 | 100份 |
母料 | 8份 |
电荷控制剂(BONTRON E-84,Orient化学工业有限公司) | 2份 |
蜡(脂肪酸酯蜡,熔点:83℃,粘度:280mPa·s(90℃)) | 5份 |
在混合器中混合上述材料,然后在双辊碾磨机中熔融和捏和三次或更多次,并碾压和冷却该捏和的制品。在喷射磨碎机圆盘系统的磨粉机(从NipponPneumatic制造有限公司中获得的I型碾磨机)中粉碎所得到的制品,使用DS料粒分选器(从NipponPneumatic制造有限公司中获得)通过旋转流的作用经过空气分级,由此得到体积平均粒径为5.5μm的红紫色粒子。在Henschel混合器中将这红紫色粒子进一步与3.0wt%的氧化物微粒和1.0wt%初始粒径为10纳米的疏水二氧化硅(Clariant日本株式会社的产品,商品名为HDKH2000)混合,使所得到的混合物通过孔径为50μm的筛子以除去团粒,由此得到红紫色调色剂(红紫色调色剂1)。将蜡以直径0.5μm分散在调色剂中。
蓝绿色调色剂1
水 | 600份 |
颜料绿15:3含水滤饼(固含量为50%) | 1200份 |
多元醇树脂1 | 1200份 |
在Henschel混合器中混合上述原料,由此得到浸透水的颜料粒料的混合物。在辊表面温度为130℃的双滚筒碾磨机中捏和混合物45分钟,碾压和冷却,在磨粉机粉碎,由此得到颜料母料(MasterBatch)。
多元醇树脂1 | 100份 |
母料(Master Batch) | 8份 |
电荷控制剂(BONTRON E-84,Orient化学工业有限公司) | 2份 |
蜡(脂肪酸酯蜡,熔点:83℃,粘度:280mPa·s(90℃)) | 5份 |
在混合器中混合上述材料,然后在双辊碾磨机中熔融和捏和三次或更多次,并碾压和冷却该捏和的制品。在喷射磨碎机圆盘系统的磨粉机(从NipponPneumatic制造有限公司中获得的I型碾磨机)中粉碎所得到的制品,使用DS料粒分选器(从NipponPneumatic制造有限公司中获得)通过旋转流的作用经过空气分级,由此得到体积平均粒径为5.5μm的蓝绿色粒子。在Henschel混合器中将这蓝绿色粒子进一步与3.0wt%的氧化物微粒和1.0wt%初始粒径为10纳米的疏水二氧化硅(Clariant日本株式会社的产品,商品名为HDKH2000)混合,使所得到的混合物通过孔径为50μm的筛子以除去团粒,由此得到蓝绿色调色剂(蓝绿色调色剂1)。将蜡以直径0.5μm分散在调色剂中。
实施例2到7
除了分别使用氧化物微粒2到7代替氧化物微粒1之外,按照实施例1的方法制备调色剂和显影剂,并测定其性能,如表2中所示。
实施例8
除了将树脂改为由富马酸、聚氧化丙烯-(2.2)-2,2-双(4-羟苯基)丙烷、聚氧乙烯-(2.3)-2,2-双(4-羟苯基)丙烷和偏苯三酸酐制备的聚酯树脂之外,按照实施例1的方法制备调色剂和显影剂,并测定其性能。该聚酯树脂的酸值为10,羟值为30,Mn为5000,Mw/Mn为10,Mp(最大分子量)为9000,Tg为61℃,且软化点为108℃。
实施例9
除了使用试验机B作为试验机之外,按照实施例1的方法制备调色剂和显影剂,并测定其性能。
实施例10
除了使用试验机C作为试验机之外,按照实施例1的方法制备调色剂和显影剂,并测定其性能。
实施例11
除了使用试验机D作为试验机之外,按照实施例1的方法制备调色剂和显影剂,并测定其性能。
实施例12
除了在制备调色剂中没有使用蜡,和使用试验机E作为试验机之外,按照实施例1的方法制备调色剂和显影剂,并测定其性能。
对比例1到4
除了分别使用氧化物微粒8到11代替氧化物微粒1之外,按照实施例1的方法制备调色剂和显影剂,并测定其性能,如表2中所示。
在上述实施例的电子照相调色剂中使用的外加剂包括含有至少硅元素的氧化物微粒,该氧化物微粒的初始粒径R为30纳米到300纳米,粒径R分布的标准偏差σ在R/4到R的范围内,圆形度SF1为100到130,圆形度SF2为100到125,且基本上是球形。表1说明按照实施例所得到的调色剂有足够的流动性,外加剂没有嵌入到调色剂中,即使调色剂在高温和高湿度下储存之后也可以充分地起流化剂和电荷助剂的作用。该调色剂可以抑制不规则地或异常地增加电荷,由此即使在低温和低湿度储存之后也可以得到质量稳定的图像。此外,可以适当地控制在转印和加压调色剂后调色剂粒子的团聚和在起图像显影剂作用的显影装置中的调色剂粒子的团聚,该调色剂具有极好的图像转印性能,显影性能和图像定影性能,且可以形成优质图像。
此外,该调色剂还会提高图像转印性能,可以避免形成不规则的图像例如字符图像空心缺陷,且可以提高图像转印比,因此降低废弃的调色剂量和消耗的调色剂量。可以更令人满意地供给调色剂,由此提高了实心图像的均匀性,减少了转印粉尘并提高细线重现性。它们可以提高在高温和高湿度下或在低温和低湿下的静电稳定性,由此减少调色剂在图像的背景上的沉积,并防止了调色剂的散射。此外,所得到的印刷品有极好的高温储藏稳定性、色泽复现性、彩色鲜艳性、光泽性、透明性和图像定影性能。
实施例13
除了在加入外加剂之前按照下列方法制备调色剂粒子之外,按照实施例1的方法制备调色剂和显影剂,并测定其性能。
--有机微粒乳液的制备--
在装备有搅拌棒和温度计的反应器中装入683份水、11份甲基丙烯酸环氧乙烷加成物硫酸酯的钠盐(Sanyo化学工业有限公司的产品,商品名为EleminolRS-30)、83份苯乙烯、83份甲基丙烯酸、110份的丙烯酸丁酯和1份过硫酸铵。以3800转/分的速度搅拌混合物30分钟,由此得到白色悬浮液。将该悬浮液加热至系统内部温度为75℃,然后使之反应4小时。进一步用30份1%过硫酸铵水溶液处理反应混合物,在75℃陈化6小时,由此得到乙烯基树脂的水基分散体(苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸环氧乙烷加成物硫酸酯钠盐的共聚物)[微粒分散体1]。使用激光散射粒子尺寸分布分析器LA-920(商品名,从Horiba有限公司中获得)测定微粒分散体1的体积平均粒径,且测得结果是110纳米。干燥一部分微粒分散体1,由此析出(isolate)树脂组份。该树脂组份的Tg为58℃,重量平均分子量为130000。
水相(AqueousPhase)的制备
通过搅拌将总共990份水、83份微粒分散体1、37份十二烷基二苯醚二磺酸钠的48.3%的水溶液(Sanyo化学工业有限公司的产品,商品名为EleminolMON-7)和90份乙酸乙酯混合,由此得到不透明的白色液体(水相1)。
--低分子量聚酯的合成--
在装备有冷凝管、搅拌器和氮气入口管的反应器中装入双酚A与两摩尔环氧乙烷的加合物724份,和276份对苯二甲酸。在230℃下在正常压力下使混合物聚缩合7小时,接着在10毫米汞柱到15毫米汞柱的减压下进一步反应5小时,由此得到低分子量聚酯1。低分子量聚酯1的个数平均分子量为2300、重量平均分子量为6700、最大分子量为3800、Tg为0℃、酸值为4。
--聚酯预聚物的合成--
在装备有冷凝管、搅拌器和氮气入口管的反应器中装入双酚A与两摩尔环氧乙烷的加合物682份、双酚A与与两摩尔氧化丙烯的加合物81份、283份对苯二甲酸、22份偏苯三酸酐和2份二丁基锡氧化物。在230℃下在正常压力下使混合物反应7小时,接着在10毫米汞柱到15毫米汞柱的减压下进一步反应5小时,由此得到聚酯中间体1。聚酯中间体1的个数平均分子量为2200、重量均平分子量为9700、最大分子量为3000、Tg为54℃、酸值为0.5、羟值为52。
在装备有冷凝管、搅拌器和氮气入口管的反应器中装入410份聚酯中间体1、89份异氟尔酮二异氰酸酯和500份乙酸乙酯。使混合物在100℃下反应5小时,由此得到预聚物1。预聚物1中游离异氰酸酯含量为1.53wt%。
--酮亚胺的合成--
在装备有搅拌棒和温度计的反应器中装入170份异氟尔酮二胺和75份甲基乙基酮。使混合物在50℃下反应4.5小时,由此得到酮亚胺化合物1。酮亚胺化合物1的胺值为417。
--母料的合成--
将540份炭黑(DegussaAG的产品,商品名为Printe×35)[DBP吸油量:42毫升/100毫克,pH:9.5]和1200份聚酯树脂加入到1200份水中。在Henschel混合器(Mitsui采矿有限公司的产品)中混合该混合物,使用双辊碾磨机在130℃下捏和1小时,然后辗压和冷却,在磨粉机中粉碎,由此得到母料1。
--油相的制备--
在装备有搅拌棒和温度计的容器中装入378份低分子量聚酯1、100份巴西棕榈蜡和947份乙酸乙酯。在搅拌下混合物的温度上升到80℃,并在80℃下保持5小时,然后在1小时内冷却到30℃。将总共500份母料1和500份乙酸乙酯加入到该容器中,搅拌1小时,由此得到材料溶液1。
将总共1324份材料溶液1装入另一个容器中,使用玻珠研磨机(Aimex有限公司的产品,商品名为ULTRAVISCOMILL)在其中通过3个通道以1千克/小时的溶液进料速度、6米/秒的圆盘圆周速度分散炭黑和蜡,其中该碾磨机充满80%(体积)的0.5mm的氧化锆珠子。将所得到的物质加入到1324份低分子量聚酯1的65%乙酸乙酯溶液中,在上述条件下在玻珠研磨机中该混合物经过双通道(twopasses)的方法,由此得到颜料-蜡分散体1。颜料-蜡分散体1的固相含量为50%。
乳化作用到除去溶剂
在容器中装入749份颜料-蜡分散体1、115份预聚物1和2.9份酮亚胺酮亚胺化合物1,使用TKHomoMixer(商品名,TokushuKikaKogyo有限公司的产品)以5000转/分搅拌混合物2分钟。将总共1200份水相1加入到混合物中,使用TKHomoMixer以13000转/分混合该混合物25分钟,由此得到乳化料浆1。
将乳化料浆1装入装备有搅拌器和温度计的容器中,在30℃下用7小时除去溶剂,在45℃下陈化7小时,由此得到分散料浆1。
从冲洗到干燥
在减压下过滤100份分散料浆1之后,按照下列方法处理滤饼。
(1)用100份离子交换水稀释该滤饼,在TKHomoMixer中以12000转/分混合10分钟,然后过滤。
(2)用100份10%的氢氧化钠水溶液稀释在(1)中获得的滤饼,在TKHomoMixer以12000转/分混合10分钟,并在减压下过滤。
(3)用100份10%的盐酸稀释在(2)中获得的滤饼,在TKHomoMixer以12000转/分混合10分钟,然后过滤。
(4)用300份离子交换水稀释在(3)中获得的滤饼,在TKHomoMixer以12000转/分混合10分钟,然后过滤。总共重复此方法两次,由此得到滤饼1。
在循环空气干燥机中于45℃下将滤饼1干燥48小时,筛过孔径为75μm的网孔,由此得到调色剂粒子1。在Henschel混合器中将调色剂粒子1与3.0wt%的氧化物微粒1和1.0wt%初始粒径为10纳米的疏水二氧化硅(Clariant日本株式会社的产品,商品名为HDKH2000)混合,用孔径为50μm的筛子对该混合物过筛,以除去团粒,由此得到调色剂。该调色剂测定的性能和使用的氧化物微粒的物理性能分别示于表1和2中。
表1:测定的性能×、△、○和◎
表1(续):测定的性能
表2:氧化物微粒的制备实施例和实施例
Claims (9)
1.一种用于电子照相的调色剂,包括:
含有粘合剂树脂和着色剂的基体调色剂粒子;
一种外加剂;和
蜡,其中基体调色剂粒子的体积平均粒径为2μm到7μm,该外加剂与基体调色剂粒子混合,而该外加剂包括:
含硅的氧化物微粒,其中该氧化物微粒的个数平均初始粒径为50nm到170nm,该初始粒径的粒径分布的标准偏差σ满足关系式:R/4≤σ≤R,其中R表示初始粒径,
该氧化物微粒基本上是球形,其圆形度SF1为100到125,圆形度SF2为100到120,圆形度SF1由式(1)得出,圆形度SF2由式(2)得出:
SF1=(L2/A)×(π/4)×100式(1)
SF2=(P2/A)×(1/4π)×100式(2)
其中“L”表示氧化物微粒的绝对最大长度;其中“A”表示氧化物微粒的投影面积;和“P”表示氧化物微粒的最大周长,
其中所述蜡的分散直径为3μm或以下,
其中所述调色剂包含选自巴西棕榈蜡、褐煤酯蜡、脂肪酸酯蜡、酸值为10mgKOH/克到30mgKOH/克的氧化米蜡和sasol蜡的至少一种蜡,
其中所述粘合剂树脂包括由下列组分(1)、(2)和(3)之间反应而制备的聚酯树脂:
(1)二羧酸、低级烷基酯和其酸酐中的至少一种;
(2)由下列化学式(2)表示的二醇组分:
化学式(2)
其中R1和R2可以是相同的或不同的,且每个表示含有2到4个碳原子的亚烃基;″x″和″y″每个表示重复单元的数目,且每个为1或以上,而″x+y″为2到16;和
(3)选自三价或更高价的多羧酸、低级烷基酯和其酸酐、以及三价或更高价的多元醇的至少一种。
2.根据权利要求1所述的用于电子照相的调色剂,其特征在于,相对于100重量份的调色剂,该外加剂含量为0.01重量份到20重量份。
3.根据权利要求2所述的用于电子照相的调色剂,其特征在于,相对于100重量份的调色剂,该外加剂含量为0.1重量份到5重量份。
4.根据权利要求1所述的用于电子照相的调色剂,其特征在于,该调色剂还包括一种或多种外加剂,而该一种或多种外加剂的粒径比该调色剂外加剂的粒径小。
5.根据权利要求1所述的用于电子照相的调色剂,其特征在于,该粘合剂树脂包括多元醇树脂。
6.根据权利要求1所述的用于电子照相的调色剂,其特征在于,该粘合剂树脂包括聚酯树脂。
7.一种双组分显影剂,包括:
一种用于电子照相的调色剂;和
一种载体,
其中该调色剂包括:
含有粘合剂树脂和着色剂的基体调色剂粒子;
一种外加剂;和
蜡;其中该基体调色剂粒子的体积平均粒径为2μm到7μm,该外加剂与基体调色剂粒子混合,而该外加剂包括:
含硅的氧化物微粒,其中该氧化物微粒的个数平均初始粒径为50nm到170nm,该初始粒径的粒径分布的标准偏差σ满足关系式:R/4≤σ≤R,其中R表示初始粒径;
氧化物微粒基本上是球形,其圆形度SF1为100到125,圆形度SF2为100到120,圆形度SF1由式(1)得出,圆形度SF2由式(2)得出:
SF1=(L2/A)×(π/4)×100式(1)
SF2=(P2/A)×(1/4π)×100式(2)
其中“L”表示氧化物微粒的绝对最大长度;其中“A”表示氧化物微粒的投影面积;和“P”表示氧化物微粒的最大周长,
其中所述蜡的分散直径为3μm或以下,
其中所述调色剂包含选自巴西棕榈蜡、褐煤酯蜡、脂肪酸酯蜡、酸值为10mgKOH/克到30mgKOH/克的氧化米蜡和sasol蜡的至少一种蜡,
其中所述粘合剂树脂包括由下列组分(1)、(2)和(3)之间反应而制备的聚酯树脂:
(1)二羧酸、低级烷基酯和其酸酐中的至少一种;
(2)由下列化学式(2)表示的二醇组分:
化学式(2)
其中R1和R2可以是相同的或不同的,且每个表示含有2到4个碳原子的亚烃基;″x″和″y″每个表示重复单元的数目,且每个为1或以上,而″x+y″为2到16;和
(3)选自三价或更高价的多羧酸、低级烷基酯和其酸酐、以及三价或更高价的多元醇的至少一种。
8.一种成像方法,包括下列步骤:
给静电潜影承载件充电;
使光照射到该静电潜影承载件,以便形成静电潜影;
使双组分显影剂供给到该静电潜影上,以便使静电潜影显现,并形成调色剂图像;
将该调色剂图像转印到记录介质上并进行无油的图像定影过程;
其中该双组分显影剂包括用于电子照相的调色剂,而该调色剂包括:
含有粘合剂树脂和着色剂的基体调色剂粒子;
一种外加剂;和
蜡;其中该基体调色剂粒子的体积平均粒径为2μm到7μm,该外加剂与基体调色剂粒子混合,而该外加剂包括:
含硅的氧化物微粒;
其中该氧化物微粒的个数平均初始粒径为50nm到170nm,该初始粒径的粒径分布的标准偏差σ满足关系式:R/4≤σ≤R,其中R表示初始粒径;
该氧化物微粒基本上是球形,其圆形度SF1为100到125,圆形度SF2为100到120,圆形度SF1由式(1)得出,圆形度SF2由式(2)得出:
SF1=(L2/A)×(π/4)×100式(1)
SF2=(P2/A)×(1/4π)×100式(2)
其中“L”表示氧化物微粒的绝对最大长度;”A”表示氧化物微粒的投影面积;和“P”表示氧化物微粒的最大周长,
其中所述蜡的分散直径为3μm或以下,
其中所述调色剂包含选自巴西棕榈蜡、褐煤酯蜡、脂肪酸酯蜡、酸值为10mgKOH/克到30mgKOH/克的氧化米蜡和sasol蜡的至少一种蜡,
其中所述粘合剂树脂包括由下列组分(1)、(2)和(3)之间反应而制备的聚酯树脂:
(1)二羧酸、低级烷基酯和其酸酐中的至少一种;
(2)由下列化学式(2)表示的二醇组分:
化学式(2)
其中R1和R2可以是相同的或不同的,且每个表示含有2到4个碳原子的亚烃基;″x″和″y″每个表示重复单元的数目,且每个为1或以上,而″x+y″为2到16;和
(3)选自三价或更高价的多羧酸、低级烷基酯和其酸酐、以及三价或更高价的多元醇的至少一种。
9.根据权利要求8所述的成像方法,其特征在于,显影剂还包括一种载体。
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