CN101995783B - 调色剂、其制备方法、和处理盒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及调色剂、其制备方法、和处理盒。所述调色剂含有粘合剂、着色剂、具有由C-H键和C-C键构成的分子链的蜡,其中所述蜡在165℃的质量减少为10质量%或更低,并且由DSC方法测量的调色剂中所述蜡的总量为1质量%~8质量%,其中调色剂的BET比表面积(Sbet)与调色剂的平均圆度(SF)之比Sbet/SF为1.0m2/g或更多到小于3.6m2/g,其中所述调色剂通过至少包括将调色剂材料液在含有表面活性剂的水性介质中乳化或分散的方法获得,以及其中所述调色剂材料液是含有调色剂形成材料的液体,所述调色剂形成材料至少包含所述粘合剂、所述着色剂和所述蜡。

Description

调色剂、其制备方法、和处理盒
技术领域
本发明涉及在电子照相成像装置如复印机、打印机、传真机中使用的调色剂,以及制备该调色剂的方法,和具有含有该调色剂的显影单元的处理盒。
背景技术
近年来,在采用电子照相术的成像技术领域中,在可以实现高速成像并同时可以产生具有高图像质量的彩色图像的彩色成像装置(形成高级彩色图像的技术)的开发中,竞争日益激烈。由于该原因,为了在高速下形成全色图像,在各种成像方法中变得广泛采用所谓的串联式系统。在串联式系统中,多个电子照相感光体(也简称为感光体)串联布置。各颜色组分的图像形成在各电子照相感光体中。形成的图像在中间转印介质上在彼此之上叠加,并且叠加的图像同时转印到记录介质上(例如,日本特开(JP-A)07-209952和2000-075551)。
中间转印介质的使用有效地防止了当显影期间在电子照相感光体上出现污迹时污迹直接转移到记录介质如纸张上。但是,由于在使用中间转印介质的系统中,进行两个转印步骤,即从电子照相感光体转印到中间转印介质的步骤(一次转印)和从中间转印介质转印到记录介质以得到最终图像的步骤(二次转印),降低了转印效率。
另一方面,除了上述问题外,还有对形成高质量全色图像的需求。为了满足这样的需求,已设计了用于改进图像质量的显影剂。为了应对对改进的图像质量的需求,特别是全色图像中的需求,制造具有较小粒径的调色剂的趋势不断增大,并且已经对在感光体上形成的潜像的可靠再现进行了研究。对于降低粒径来说,已提出了通过聚合法制造调色剂的方法作为可以调节调色剂使其具有期望的形状和表面结构的方法(例如,日本专利(JP-B)3640918、日本特开(JP-A)06-250439)。
在通过聚合法制造的调色剂中,除了控制调色剂颗粒的直径,还可以控制调色剂颗粒的形状。这种技术与粒度减少的结合可以改进点再现性并且使线条变窄,并且可以降低堆积高度(pile height)(图像层厚度),从而可以期待图像质量上的改进。但是,当使用小直径的调色剂时,调色剂颗粒和电子照相感光体之间、或调色剂颗粒和中间转印介质之间的非静电粘附增加。因此,转印效率可能进一步降低。这导致了不利的现象,即当在高速全色成像装置中使用小直径调色剂时,转印效率显著降低,尤其是在二次转印中。其原因在于,转印的难度提高,因为,由于调色剂粒径降低,每个调色剂颗粒对中间转印介质的非静电粘附提高,在二次转印中多种颜色的调色剂以叠加的状态存在,并且,由于速度的提高,在二次转印中调色剂颗粒在辊隙部分中经受转印电场的时间减少。
认为在二次转印中进一步提高转印电场对克服上述问题是有效的。但是,当转印电场过度提高时,在从中间转印介质分离记录介质时出现放电,不利地降低了转印效率。因此,这种技术是有限制的。还考虑通过增加在二次转印中辊隙部分的宽度来延长调色剂颗粒经受转印电场的时间。在使用偏压辊等的接触型电压施加系统中,为了增加辊隙宽度,仅可以采用以下方法中的任一种:增加偏压辊的接触压力的方法,和增加偏压辊的辊直径的方法。从图像质量的观点来看,增加接触压力是有限制的,而从降低装置尺寸的观点来看,增加辊直径也是有限制的。在使用充电器等的非接触型电压施加系统中,应例如通过增加充电器的数量来提高二次转印中的辊隙宽度。因此,这也是有限制的。由于上述原因,可以说,特别是在高速机器中,实际上是不可能增加辊隙宽度以获得比现阶段中的转印效率更高的转印效率的。
另一方面,提出了调节添加剂的类型和添加量(具体来说,加入具有大粒径的添加剂)的方法作为减少调色剂颗粒和电子照相感光体之间、或调色剂颗粒和中间转印介质之间的非静电粘附的方法(例如,JP-A 2001-066820和JP-B 3692829)。根据这样的方法,由于非静电粘附减少的效果,调色剂颗粒可以实现转印效率上的改进。而且,在该方法中,可以获得附加效果如显影稳定性和清洁效果的改进。
上述调色剂颗粒可以改进成像装置在早期的转印效率。但是,当调色剂持续受到机械应力时,例如,在成像装置中的显影单元中进行长期搅拌时,添加剂嵌入调色剂基础颗粒或粘附而弱化调色剂颗粒表面上的不规则部分。结果,添加剂不能发挥减少粘附的效果,因此,成像装置的转印效率可能降低。尤其是在高速设备的情况中,调色剂颗粒在显影单元中被强烈地搅拌而受到大的机械应力。这加速了添加剂对调色剂基础颗粒的嵌入和侵入。因此,估计转印效率在相对早的阶段降低。因为,为了长期保持一致的高转印效率,必须控制调色剂的表面性质,从而即使调色剂表面在高速设备中受到机械应力,添加剂也可以存在于调色剂表面而不会嵌入或侵入调色剂基础颗粒中。
此外,电子照相成像方法已越来越多地应用于高速印刷大图像的领域,如胶版印刷。在电子照相系统中,重要的是将调色剂图像以尽可能低的能量定影在记录介质上。另一方面,对于成像调色剂来说,重要的是以较低的温度定影,并防止在高温下涉及热反印(hot offset)。因此,有一些通过使用对低温定影有利的聚酯树脂来降低定影温度的方案(例如,日本专利(JP-B)3376019)。或者,作为防止耐热反印性的方法,已知的是,将聚合物粘合剂树脂引入调色剂从而控制调色剂粘弹性,或使用脱模剂如蜡以增强调色剂从定影部件脱离的能力。例如,对于上述技术中描述的脱模剂,一些推荐的脱模剂含有石蜡,并且其它推荐的脱模剂由DSC法以它们的熔点范围限定。这些脱模剂中的大多数有助于改进脱模能力。如上所述,在高速印刷领域,需要即使在大量印刷具有大图像面积的图像后仍与早期阶段的图像相当的高质量图像。另一方面,已发现,当在电子照相成像装置中使用常规推荐的蜡进行大量印刷时,高挥发性的石蜡污染成像装置的各个部件或转印介质。
例如,日本特开(JP-A)2005-331925披露通过使用根据在220℃加热时的质量减少来限定的蜡,改进了存储稳定性、载体消耗、或抗感光体成膜性。即使不满足所限定的在220℃的质量减少,根据所选择的蜡的类型或所使用的调色剂制造方法的类型(例如,水性造粒),可能也不会发生上述问题。即使当满足所述质量减少性质时,也会在高速印刷时污染部件,并且记录介质在高速印刷时的分离能力也不足。此外,当使用熔点高的石蜡时,变得难以获得期望的脱模能力,导致图像质量降低,例如,导致热反印或差的光泽度。仅限定石蜡的熔点,无法防止成像装置中的污染并且不能保证期望的定影能力。大多数高速印刷的图像是具有大的图像面积比例的全色图像,并且为了确保定影步骤中加热介质与转印介质高速分离,非常重要的是实现使用蜡的脱模能力和在装置内没有污染。
JP-A 2006-195040和其它文献已提出使用微晶蜡来解决定影时的图像不均匀性从而形成高度均匀的图像的技术。在该技术中,为了改进图像不均匀性,限定了蜡的吸热峰和该吸热峰的半值宽度。这改进了图像不均匀性,但蜡的熔点高,这不利于低温定影能力。而且,即使从低温定影能力来看降低了蜡的吸热峰,仍然有在高温下作为记录介质的纸张与作为定影单元的辊的分离能力的问题。
发明内容
本发明的目的是提供调色剂、制备该调色剂的方法和处理盒,所述调色剂在低温定影时的脱模能力优异,导致较少的成膜,减少定影时挥发性物质的量,具有期望的低温定影能力和期望的耐热存储稳定性两者,以及期望的低温定影能力和在高温定影时纸张与辊期望的分离能力两者。
解决上述问题的手段如下。
<1>调色剂,其含有粘合剂、着色剂、和具有由C-H键和C-C键构成的分子链的蜡,
其中所述蜡在165℃的质量减少为10质量%或更低,并且由DSC方法测量的调色剂中所述蜡的总量为1质量%~8质量%,其中调色剂的BET比表面积(Sbet)与调色剂的平均圆度(SF)之比Sbet/SF为1.0m2/g或更多到小于3.6m2/g,其中所述调色剂通过至少包括将调色剂材料液乳化或分散在含有表面活性剂的水性介质中的方法获得,以及其中所述调色剂材料液是含有调色剂形成材料的液体,所述调色剂形成材料至少包含所述粘合剂、所述着色剂和所述蜡。
<2>根据<1>的调色剂,其中所述蜡的熔点为50℃~90℃。
<3>根据<2>的调色剂,其中所述蜡的熔点为52℃~77℃。
<4>根据<1>~<3>中任一项的调色剂,其中所述调色剂中的蜡在140℃的熔体粘度为6mPa·s~15mPa·s。
<5>根据<1>~<4>中任一项的调色剂,其中所述蜡在165℃的质量减少为3质量%或更低。
<6>根据<1>~<5>中任一项的调色剂,其中所述蜡在165℃的质量减少为2.2质量%或更低。
<7>根据<1>~<6>中任一项的调色剂,其中所述蜡为微晶蜡。
<8>根据<1>~<7>中任一项的调色剂,进一步含有相对于所述蜡的40质量%~80质量%的蜡分散剂。
<9>根据<1>~<8>中任一项的调色剂,其中所述调色剂形成材料含有粘合剂树脂或该粘合剂树脂的前体作为所述粘合剂的组分。
<10>根据<9>的调色剂,其中粘合剂树脂的前体是含有活性氢基团的化合物和与该活性氢基团反应的聚合物,并且所述调色剂含有通过在将所述调色剂材料液乳化或分散在所述水性介质中时使所述化合物与所述聚合物反应而获得的反应产物。
<11>根据<9>~<10>中任一项的调色剂,其中所述调色剂形成材料含有作为粘合剂树脂的聚酯树脂。
<12>处理盒,其含有:
静电潜像承载部件;和
显影单元,
其中所述静电潜像承载部件和所述显影单元是以集成方式承载的,并且所述处理盒能拆卸地安装在成像装置的主体上,
其中所述显影单元含有根据<1>~<11>中任一项的调色剂,该调色剂被供应到静电潜像承载部件上的静电潜像以形成调色剂图像。
<13>制备根据<1>~<11>中任一项的调色剂的方法,包括:在含有表面活性剂的水性介质中乳化或分散调色剂材料液从而形成调色剂分散液;和在45℃~90℃的温度(T1)加热所述调色剂分散液从而处理调色剂颗粒的表面。
<14>根据<13>的制备调色剂的方法,其中,在加热中,所述调色剂分散液在45℃~90℃的温度(T1)保持1分钟到1小时。
<15>根据<13>~<14>中任一项的制备调色剂的方法,其中,在加热中,所述表面活性剂的浓度为所述表面活性剂的临界胶束浓度的0.1倍或更多到小于2.0倍。
本发明可以解决常规问题并实现上述目的,并且本发明可以提供调色剂、制备该调色剂的方法和处理盒,所述调色剂在低温定影时的脱模能力优异,导致较少的成膜,降低定影时挥发性物质的量,具有期望的低温定影能力和期望的耐热存储稳定性两者,以及期望的低温定影能力和高温定影时纸张与辊期望的分离能力,这是因为调色剂是使用至少含有粘合剂、着色剂、以及具有由C-H键和C-C键构成的分子链的蜡的调色剂形成材料形成的,其中由DSC方法测量的该调色剂中所述蜡的总量为1质量%~8质量%,并且该调色剂的BET比表面积(Sbet)与该调色剂的平均圆度(SF)之比(Sbet/SF)为1.0m2/g或更多到小于3.6m2/g。
附图说明
图1为显示本发明的调色剂的实例的TEM截面照片。
图2为显示在本发明中使用的成像装置的实例的示意结构图。
图3为显示串联型成像单元的实例的示意结构图。
图4为显示在本发明中使用的处理盒的实例的示意结构图。
图5为显示在本发明中使用的成像装置的定影单元的实例的示意结构图。
具体实施方式
(调色剂)
本发明的调色剂含有粘合剂、着色剂、以及具有由C-H键和C-C键构成的分子链的蜡,其中所述蜡在165℃的质量减少为10质量%或更低,并且由DSC方法测量的调色剂中所述蜡的总量为1质量%~8质量%,和其中所述调色剂的BET比表面积(Sbet)与调色剂的平均圆度(SF)之比Sbet/SF为1.0m2/g或更多到小于3.6m2/g,其中所述调色剂通过至少包括将调色剂材料液乳化或分散在含有表面活性剂的水性介质中的方法获得,以及其中所述调色剂材料液是含有调色剂形成材料的液体,所述调色剂形成材料至少包含所述粘合剂、所述着色剂和所述蜡。
在本发明中,已进行表面处理并且没有进行外添加剂处理的颗粒可视作“调色剂基础颗粒”,并且没有进行表面处理的颗粒可称作“着色剂颗粒”。
<调色剂材料液>
调色剂材料液由含有调色剂形成材料(也称作调色剂材料)的液体形成,并通过将调色剂形成材料溶解和/或分散在油介质中形成。调色剂形成材料至少含有粘合剂、着色剂和蜡,并根据需要进一步含有其它组分如电荷控制剂。
<粘合剂>
粘合剂组分没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括粘合剂树脂和粘合剂树脂的前体。
粘合剂树脂显示出对记录介质如纸的粘着性,优选包括通过在水性介质中乳化或分散含活性氢基团的化合物和与该含活性氢基团的化合物的活性氢基团反应的聚合物(粘合剂树脂前体)而获得的粘着聚合物(反应产物)。通过含有这些组分,可以容易地将凝胶成分加入到调色剂中。此外,粘合剂树脂可包括选自已知粘合剂树脂的粘合剂树脂。
粘合剂树脂的质均分子量没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选3,000~45,000,更优选4,000~30,000,并且特别优选4,000~20,000。
当质均分子量低于3,000时,耐热反印性可能下降。
在聚酯树脂作为粘合剂树脂包含在调色剂中的情况下,可溶于四氢呋喃(THF)的聚酯树脂的质均分子量没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选3,000~30,000。
粘合剂树脂的玻璃化转变温度没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选35℃~65℃,并且更优选45℃~65℃。当玻璃化转变温度低于35℃时,调色剂的耐热存储稳定性可能是差的。当玻璃化转变温度高于65℃时,低温定影能力可能不足。含有作为粘合剂树脂的已进行扩链反应或交联反应的聚酯树脂的调色剂具有优异的存储稳定性,即使该调色剂具有低的玻璃化转变温度。
粘合剂树脂没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选聚酯树脂,并且更优选未被改性的聚酯(也称作未改性聚酯树脂)。
未改性聚酯树脂的酸值没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选1.0mgKOH/g~50.0mgKOH/g,更优选1.0mgKOH/g~30.0mgKOH/g,更进一步优选12mgKOH/g~30mgKOH/g,并且特别优选15mgKOH/g~25mgKOH/g。通过将酸值调节到这些范围内,得到的调色剂很可能带负电。
此外,在本发明中,在调色剂含有含活性氢基团的化合物(下文也称作含活性氢基团的化合物)、与该活性氢基团反应的聚合物、以及通过使该含活性氢基团的化合物和该聚合物在将调色剂材料液乳化或分散在水性介质中的步骤中反应而获得的作为粘合剂树脂的反应产物的情况下,当未改性聚酯树脂的酸值低于12mgKOH/g时,反应速度减慢,并且调色剂材料液的粘度变高,导致难以使所述调色剂材料液乳化或分散在该水性介质中,但是该原因还不确定。当未改性聚酯树脂的酸值高于30mgKOH/g时,耐热反印性变差。调色剂优选含有50质量%~100质量%的作为粘合剂树脂的聚酯树脂。
树脂前体没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择;其合适的实例包括与含有活性氢基团的化合物反应的改性的聚酯树脂。改性的聚酯树脂没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择;含有异氰酸酯基团的聚酯优选作为与活性氢基团反应的聚合物。此外,脲键可通过在含有异氰酸酯基团的聚酯树脂与含有活性氢基团的化合物反应时加入醇而形成。氨基甲酸酯键与由此获得的脲键(为了将其与含异氰酸酯基团的聚酯预聚物中的氨基甲酸酯键区分)的摩尔比没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选0~9,更优选1/4~4/1,并且特别优选2/3~7/3。当该摩尔比大于9时,耐热反印性可能下降。
粘合剂树脂没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其具体实例包括以下化合物(1)~(10):(1)双酚A环氧乙烷(2mol)加合物和间苯二甲酸的缩聚产物、与脲改性的聚酯预聚物的混合物,其通过以下方式获得:使异氟尔酮二异氰酸酯与双酚A环氧乙烷(2mol)加合物和间苯二甲酸的缩聚产物反应,并用异氟尔酮二胺改性;(2)双酚A环氧乙烷(2mol)加合物和间苯二甲酸的缩聚产物、与脲改性的聚酯预聚物的混合物,其通过以下方式获得:使异氟尔酮二异氰酸酯与双酚A环氧乙烷(2mol)加合物和对苯二甲酸的缩聚产物反应,并用异氟尔酮二胺改性;(3)双酚A环氧乙烷(2mol)加合物、双酚A环氧丙烷(2mol)加合物和对苯二甲酸的缩聚产物,与脲改性的聚酯预聚物的混合物,其通过以下方式获得:使异氟尔酮二异氰酸酯与双酚A环氧乙烷(2mol)加合物、双酚A环氧丙烷(2mol)加合物和对苯二甲酸的缩聚产物反应,并用异氟尔酮二胺改性;(4)双酚A环氧乙烷(2mol)加合物、双酚A环氧丙烷(2mol)加合物和对苯二甲酸的缩聚产物,与脲改性的聚酯预聚物的混合物,其通过以下方式获得:使异氟尔酮二异氰酸酯与双酚A环氧丙烷(2mol)加合物和对苯二甲酸的缩聚产物反应,并用异氟尔酮二胺改性;(5)双酚A环氧乙烷(2mol)加合物和对苯二甲酸的缩聚产物、与脲改性的聚酯预聚物的混合物,其通过以下方式获得:使异氟尔酮二异氰酸酯与双酚A环氧乙烷(2mol)加合物和对苯二甲酸的缩聚产物反应,并用六亚甲基二胺改性;(6)双酚A环氧乙烷(2mol)加合物和对苯二甲酸的缩聚产物、与脲改性的聚酯预聚物的混合物,其通过以下方式获得:使异氟尔酮二异氰酸酯与双酚A环氧乙烷(2mol)加合物、双酚A环氧丙烷(2mol)加合物和对苯二甲酸的缩聚产物反应,并用六亚甲基二胺改性;(7)双酚A环氧乙烷(2mol)加合物和对苯二甲酸的缩聚产物、与脲改性的聚酯预聚物的混合物,其通过以下方式获得:使异氟尔酮二异氰酸酯与双酚A环氧乙烷(2mol)加合物和对苯二甲酸的缩聚产物反应,并用乙二胺改性;(8)双酚A环氧乙烷(2mol)加合物和间苯二甲酸的缩聚产物、与脲改性的聚酯预聚物的混合物,其通过以下方式获得:使二苯基甲烷二异氰酸酯与双酚A环氧乙烷(2mol)加合物和间苯二甲酸的缩聚产物反应,并用六亚甲基二胺改性;(9)双酚A环氧乙烷(2mol)加合物、双酚A环氧丙烷(2mol)加合物、对苯二甲酸、和十二烯基琥珀酸酐的缩聚产物,与脲改性的聚酯预聚物的混合物,其通过以下方式获得:使二苯基甲烷二异氰酸酯与双酚A环氧乙烷(2mol)加合物、双酚A环氧丙烷(2mol)加合物、对苯二甲酸的缩聚产物反应,并用六亚甲基二胺改性;以及(10)双酚A环氧乙烷(2mol)加合物和间苯二甲酸的缩聚产物、与脲改性的聚酯预聚物的混合物,其通过以下方式获得:使甲苯二异氰酸酯与双酚A环氧乙烷(2mol)加合物和间苯二甲酸的缩聚产物反应,并用六亚甲基二胺改性。
当与活性氢基团反应的聚合物在水性介质中进行扩链或交联反应时,含有活性氢基团的化合物起扩链剂或交联剂的作用。活性氢基团没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。活性氢基团的具体实例包括羟基(例如,醇羟基和酚羟基)、氨基、羧基、和巯基。这些可单独使用或组合使用。含有活性氢基团的化合物没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。例如,在与活性氢基团反应的聚合物为含有异氰酸酯基团的聚酯预聚物的情况下,优选胺,因为可以通过与聚酯预聚物的扩链反应或交联反应增加分子量。
胺没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择;其实例包括二胺、三价或更高价的多胺、氨基醇、氨基硫醇、氨基酸和其中氨基被封端的上述胺。这些胺可以单独或组合使用。其中,特别优选二胺,以及二胺与少量多胺的混合物。
二胺没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括:芳族二胺、脂环族二胺和脂族二胺。芳族二胺没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括:苯二胺、二乙基甲苯二胺和4,4′-二氨基二苯基甲烷。脂环族二胺没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括4,4′-二氨基-3,3′-二甲基二环己基甲烷、二氨基环己烷和异氟尔酮二胺。脂族二胺没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括乙二胺、丁二胺和己二胺。三价或更高价的多胺没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括二亚乙基三胺和三亚乙基四胺。氨基醇没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括乙醇胺和羟乙基苯胺。氨基硫醇没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括氨基乙基硫醇和氨基丙基硫醇。氨基酸没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括氨基丙酸和氨基己酸。氨基被封端的上述胺没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括:通过用酮如丙酮、甲基乙基酮或甲基丁基酮封端上述胺的氨基而获得的酮亚胺化合物和
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唑啉化合物。
反应终止剂可用于停止含有活性氢基团的化合物和与活性氢基团反应的聚合物之间的扩链反应、交联反应等。反应终止剂优选用于将粘着性基础材料的分子量等调节到优选范围内。反应终止剂没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括单胺如二乙胺、二丁胺、丁胺、和月桂胺,以及通过封端这些单胺的氨基而获得的酮亚胺化合物。聚酯预聚物的异氰酸酯基团当量与胺的氨基当量之比优选为1/3~3/1,更优选1/2~2/1,并且特别优选2/3~1.5/1。当该比例低于1/3时,低温定影能力可能下降。当该比例高于3/1时,脲改性的聚酯的分子量下降,不利地影响耐热反印性。
与活性氢基团反应的聚合物(下文有时称作“预聚物”)没有特别限制并且可以从已知的树脂等中适当选择。其实例包括多元醇树脂、聚丙烯酸类树脂、聚酯树脂、环氧树脂、和它们的衍生物。这些树脂可单独或组合使用。其中,聚酯树脂由于它们熔融时较高的流动性和透明性而是特别优选的。与预聚物的活性氢基团反应的官能团没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括异氰酸酯基团、环氧基团、羧基、和具有式-COC-的官能团,其中优选异氰酸酯基团。预聚物可含有一种或更多种这些官能团。
作为预聚物,优选使用具有可以产生脲键的异氰酸酯基团等的聚酯树脂,因为可以容易地调节聚合物组分的分子量,并且可以确保干式调色剂中的无油低温定影能力,尤其是因为,即使没有调色剂定影用的将脱模油施加到加热介质的机构时,仍可以确保优异的脱模能力和定影能力。含有异氰酸酯基团的聚酯预聚物没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择;其具体实例包括多异氰酸酯和含有活性氢基团的聚酯树脂的反应产物,所述聚酯树脂通过多元醇与多元羧酸的缩聚而获得。
多元醇没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择;其实例包括二醇、三价或更高价的多元醇、以及二醇和三价或更高价的多元醇的混合物。其中,优选二醇以及二醇和少量的三价或更高价的多元醇的混合物。这些多元醇可以单独或组合使用。
二醇没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。二醇的具体实例包括:亚烷基二醇,如乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇和1,6-己二醇;含有氧化烯基团的二醇,如二甘醇、三甘醇、一缩二丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇和聚四亚甲基二醇;脂环族二醇,如1,4-环己烷二甲醇和氢化双酚A;脂环族二醇的氧化烯加合物,如通过将氧化烯如环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷等加成到所述脂环族二醇而获得的那些;双酚,如双酚A、双酚F和双酚S;以及双酚的氧化烯加合物,如通过将氧化烯如环氧乙烷、环氧丙烷或环氧丁烷等加成到所述双酚而获得的那些。亚烷基二醇的碳原子数没有特别限制,但优选2~12。其中,优选具有2~12个碳原子的亚烷基二醇和双酚的氧化烯加合物,其中特别优选双酚的氧化烯加合物,以及双酚的氧化烯加合物和具有2~12个碳原子的亚烷基二醇的混合物。
三价或更高价的多元醇没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括三价或更高价的脂族醇、三价或更高价的多酚,或优选三价或更高价的多酚的氧化烯加合物。三价或更高价的脂族醇没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、和山梨糖醇。三价或更高价的多酚没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括三酚PA、苯酚醛清漆和甲酚醛清漆。上述三价或更高价的多酚的氧化烯加合物没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其具体实例包括通过将氧化烯如环氧乙烷、环氧丙烷或环氧丁烷等加成到三价或更高价的多酚而获得的那些。当二醇和三价或更高价的醇混合时,三价或更高价的醇相对于二醇的量没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选0.01质量%~10质量%,更优选0.01质量%~1质量%。
多元羧酸没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择;其实例包括二元羧酸、三价或更高价的羧酸、和它们的混合物,其中优选二元羧酸、以及二元羧酸和少量的三价或更高价的羧酸的混合物。这些多元羧酸可单独或组合使用。
二元羧酸没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括链烷二酸、链烯二酸、和芳族二羧酸。链烷二酸没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括琥珀酸、己二酸和癸二酸。链烯二酸的碳原子数没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其优选4~20。具有4~20个碳原子的链烯二酸没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括马来酸和富马酸。芳族二羧酸的碳原子数没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其优选8~20。具有8~20个碳原子的芳族二羧酸没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸和萘二酸。
三价或更高价的羧酸没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。例如,可以使用三价或更高价的芳族羧酸。三价或更高价的芳族羧酸的碳原子数没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其优选9~20。具有9~20个碳原子的三价或更高价的芳族羧酸没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括偏苯三酸和均苯四酸。多元羧酸没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括任何二元羧酸、三价或更高价羧酸、及它们的混合物的酸酐或低级烷基酯。低级烷基酯没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括甲酯、乙酯和异丙酯。
当二元羧酸和三价或更高价的羧酸混合时,三价或更高价的羧酸相对于二元羧酸的量没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选0.01质量%~10质量%,更优选0.01质量%~1质量%。多元醇与多元羧酸缩聚时,多元醇中的羟基当量与多元羧酸中的羧基当量之比优选1~2,更优选1~1.5,并且最优选1.02~1.3。
含有异氰酸酯基团的聚酯预聚物中得自多元醇的组分的量没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选0.5质量%~40质量%,更优选1质量%~30质量%,并且特别优选2质量%~20质量%。当该量低于0.5质量%时,可能导致差的耐热反印性,导致难以同时保证耐热存储稳定性和低温定影能力。当该量大于40质量%时,可能导致降低的低温定影能力。
上述多异氰酸酯没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择;其实例包括脂族二异氰酸酯,脂环族二异氰酸酯,芳族二异氰酸酯,芳族脂族二异氰酸酯,异氰尿酸酯,以及用苯酚衍生物、肟、己内酰胺等封端获得的上述多异氰酸酯的封端产物。
脂族二异氰酸酯没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择;其实例包括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、八亚甲基二异氰酸酯、十亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、十四亚甲基二异氰酸酯、三甲基己烷二异氰酸酯、和四甲基己烷二异氰酸酯。
脂环族二异氰酸酯没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择;其实例包括异氟尔酮二异氰酸酯和环己基甲烷二异氰酸酯。
芳族二异氰酸酯没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择;其实例包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、二亚苯基-4,4’-二异氰酸酯、4,4’-二异氰酸酯基-3,3’-二甲基二苯、3-甲基二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、和二苯基醚-4,4’-二异氰酸酯。
芳族脂族二异氰酸酯没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择;其实例包括α,α,α’,α’-四甲基苯二甲基二异氰酸酯。异氰尿酸酯的实例包括三异氰酸酯基烷基异氰尿酸酯和三(异氰酸酯基环烷基)异氰尿酸酯。这些可单独使用或组合使用。
多异氰酸酯与含有羟基的聚酯树脂反应时,多异氰酸酯中异氰酸酯基团的当量与聚酯树脂中羟基的当量之比没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。优选1~5,更优选1.2~4,并且特别优选1.5~3。当该比例大于5时,低温定影能力可能是差的。当该比例低于1时,耐反印性可能是差的。
含有异氰酸酯基团的聚酯预聚物中得自多异氰酸酯的组分的量没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选0.5质量%~40质量%,更优选1质量%~30质量%,并且特别优选2质量%~20质量%。当该量低于0.5质量%时,耐热反印性可能是差的。当该量大于40质量%时,低温定影能力可能是差的。
每一分子聚酯预聚物中异氰酸酯基团的平均数没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选1或更多,更优选1.2~5,并且特别优选1.5~4。当该平均数低于1时,脲改性的聚酯树脂的分子量下降,由此耐热反印性可能下降。
与活性氢基团反应的聚合物的质均分子量没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选1,000~30,000,更优选1,500~15,000。当该质均分子量低于1,000时,耐热存储稳定性可能是差的。当该质均分子量大于30,000时,低温定影能力可能是差的。
质均分子量可以例如如下通过使用凝胶渗透色谱法(GPC)测量可溶于四氢呋喃(THF)的物质而得到。首先,在40℃的加热室中使柱平衡。在该温度下,使作为柱溶剂的四氢呋喃(THF)以1mL/min的流速通过该柱。向该柱加入50μL~200μL其中样品浓度调节为0.05质量%~0.6质量%的四氢呋喃溶液。在该测量中,分子量分布由若干标准样品制备的分析曲线的对数值和计数之间的关系获得。用于分析曲线的标准样品为,例如,分别具有6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、和4.48×106的分子量的单分散聚苯乙烯样品(可购自Pressure Chemical Co.或Toyo SodaCo.Ltd.)。优选使用约10个标准样品。注意,折射率检测器可以用作检测器。
在本发明中,可以根据期望的目的适当地使用任何粘合剂树脂,并且可以使用聚酯树脂等;但是,优选未改性聚酯树脂。通过使用这样的未改性聚酯树脂,可以改进低温定影能力和光泽度。未改性聚酯树脂的实例包括多元醇和多元羧酸的缩聚物。优选的是,使一部分未改性聚酯树脂与脲改性的聚酯树脂相容,即未改性聚酯树脂和脲改性的聚酯树脂具有彼此相容的类似结构,从而改进低温定影能力和耐热反印性。
未改性聚酯树脂的质均分子量没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。优选1,000~30,000,更优选1,500~15,000。当该质均分子量低于1,000时,耐热存储稳定性可能是差的。为此,优选的是,质均分子量低于1,000的组分的量为8质量%~28质量%。当质均分子量大于30,000时,低温定影能力可能是差的。
未改性聚酯树脂的玻璃化转变温度没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选30℃~70℃,更优选35℃~60℃,并且特别优选35℃~55℃。当玻璃化转变温度低于30℃时,耐热存储稳定性可能是差的。当玻璃化转变温度大于70℃时,低温定影能力可能是差的。
未改性聚酯树脂的羟基值没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选5mgKOH/g或更多,更优选10mgKOH/g~120mgKOH/g,并且特别优选20mgKOH/g~80mgKOH/g。当该羟基值低于5mgKOH/g时,可能变得难以同时确保优异的耐热存储稳定性和低温定影能力。
当调色剂含有未改性聚酯树脂时,含有异氰酸酯基团的聚酯预聚物与未改性聚酯树脂的质量比没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选5/95~25/75,更优选10/90~25/75。当质量比低于5/95时,耐热反印性可能是差的。当质量比大于25/75时,低温定影能力和图像光泽度可能降低。
<着色剂>
着色剂没有特别限制并且可以根据期望的目的从已知的染料和颜料中适当选择,其实例包括炭黑、苯胺黑染料、铁黑、萘酚黄S、汉萨黄(10G、5G、G)、镉黄、氧化铁黄、赭黄、铬黄、钛黄、多偶氮黄、油黄、汉萨黄(GR、A、RN、R)、颜料黄L、联苯胺黄(G、GR)、永久黄(NCG)、富尔坎坚牢黄(5G、R)、酒石黄色淀、喹啉黄色淀、蒽吖嗪黄BGL、异二氢吲哚酮黄、铁丹、铅丹、红丹、镉红、镉汞红、锑红、永久红4R、对位红、火红、对氯邻硝基苯胺红、立索尔坚牢猩红G、亮坚牢猩红、亮洋红BS、永久红(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、坚牢猩红VD、富尔坎坚牢玉红B、亮猩红G、立索尔玉红GX、永久红F5R、亮洋红6B、颜料猩红3B、酒红5B、甲苯胺栗、永久酒红F2K、埃利奥酒红BL、酒红10B、淡BON栗、中BON栗、曙红色淀、若丹明色淀B、若丹明色淀Y、茜素色淀、硫靛红B、硫靛栗、油红、喹吖啶酮红、吡唑啉酮红、多偶氮红、铬朱红、联苯胺橙、芘橙、油橙、钴蓝、青天蓝、碱性蓝色淀、孔雀蓝色淀、维多利亚蓝色淀、无金属酞菁蓝、酞菁蓝、坚牢天蓝、阴丹士林蓝(RS、BC)、靛青、深海蓝、铁蓝、蒽醌蓝、坚牢紫B、甲基紫色淀、钴紫、锰紫、二
Figure BSA00000222214600151
烷紫、蒽醌紫、铬绿、锌绿、氧化铬、翠绿、翡翠绿、颜料绿B、萘酚绿B、绿金、酸性绿色淀、孔雀石绿色淀、酞菁绿、蒽醌绿、氧化钛、锌花、和锌钡白。这些可单独使用或组合使用。
调色剂中着色剂的量没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择;其优选1质量%~15质量%,并且更优选3质量%~10质量%。
当其低于1质量%时,调色剂的着色强度可能下降。当其高于15质量%时,在调色剂中可能发生颜料分散失败,导致调色剂的着色强度或电性质劣化。
着色剂可与树脂结合以形成母料。树脂没有特别限制并且可根据期望的目的从已知树脂中适当选择:其实例包括聚酯、苯乙烯或取代的苯乙烯的聚合物、苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯、聚丙烯、环氧树脂、环氧多元醇树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸树脂、松香、改性松香、萜烯树脂、脂肪族烃树脂、脂环族烃树脂、芳族石油树脂、氯化石蜡和石蜡。这些可单独使用或组合使用。
<蜡>
蜡没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其优选熔点为50℃~90℃并形成由C-H键和C-C键构成的分子链的长链烃。长链烃蜡没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括微晶蜡、石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、和SAZOLE蜡。其中,从定影时挥发性物质的量小和低温定影能力的改进来看,优选微晶蜡。
蜡在140℃的熔体粘度没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其优选6mPa·s~15mPa·s。
蜡的熔体粘度由Brookfield方法使用B型粘度计测量。具体来说,将测量样品从环境温度加热至该测量样品熔融。在140℃测量的值优选用作该样品的熔体粘度,因为140℃的温度接近于实际定影温度并高于测量样品熔融的温度。
此外,蜡在165℃的质量减少没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择,只要其为10质量%或更低。优选3质量%或更低。
当蜡在165℃的质量减少为10质量%或更低时,可以将定影时挥发性物质的量抑制为少量。
蜡在165℃的质量减少可以使用作为测量设备的TA-60WS和DTG-60(Shimadzu Corporation制)按如下方式测量。
测量结果采用数据分析软件TA-601.52版(Shimadzu Corporation制)进行分析。165℃的质量减少由以下方程计算。
165℃的质量减少=(A-B)/A×100
在该方程中,A表示蜡在0分钟时在165℃的质量,并且B表示蜡已在165℃保持60分钟的质量。
蜡的熔点没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。从改进低温定影能力来看,优选低熔点的蜡。蜡的熔点优选为50℃~90℃,更优选50℃~78℃,特别优选60℃~78℃。当该熔点低于50℃时,其可能不利地影响蜡的耐热存储稳定性。当该熔点高于90℃时,在低温定影时易发生冷反印(cold offset)。此外,当该蜡分散在液体中时,将蜡先熔融于该液体中然后冷却,从而制造分散体。当蜡的熔点高于90℃时,必须将其中分散有蜡的液体的沸点设定在高于90℃。在使用了这样的溶剂的情况下,在除去溶剂时,该溶剂的温度变得高于调色剂的玻璃化转变温度。有发生调色剂粘连的可能性。通常通过降低蜡的分子量来降低蜡的熔点。但是,当只是降低蜡的分子量时,挥发性物质的量增加。从降低蜡的熔点和减少定影时蜡的挥发性物质的量来看,优选微晶蜡。
此外,满足上述要求的蜡可能不利地影响在纸上定影时辊和纸之间的分离性质。因此,必须在调色剂中含有一定程度的凝胶成分。调色剂中的凝胶成分可以改进定影时辊和纸之间的分离能力。调色剂中的凝胶成分可以作为不溶于四氢呋喃(THF)的成分测量。不溶于THF的物质没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其优选5质量%~25质量%。当不溶于THF的物质为5质量%或更多时,可以防止定影时分离性质的下降。当其为25质量%或更低时,可以防止低温定影能力的下降。
<其它组分>
本发明的调色剂除了上述组分之外还可进一步含有蜡分散剂、电荷控制剂、树脂颗粒、无机颗粒、流动改进剂、清洁改进剂、磁性材料、金属皂。
-蜡分散剂-
本发明的调色剂可含有蜡分散剂以及粘合剂树脂、着色剂和脱模剂(蜡)。通过将蜡分散剂引入调色剂,脱模剂可以充分地分散在粘合剂树脂中。此外,当适当调节脱模剂的量和蜡分散剂的量时,可以容易地控制脱模剂的分散状态。而且,本发明的调色剂含有50质量%~100质量%的聚酯树脂,但该聚酯树脂难以与本发明的调色剂中使用的蜡相容。当不使用蜡分散剂时,蜡可能不会引入到调色剂中,并且可能排出到水性介质。此外,蜡被释放并存在于调色剂表面上,或者调色剂表面上蜡的量增加,导致污染其它部件。从这些观点来看,优选使用蜡分散剂。
蜡分散剂优选为接枝聚合物,该接枝聚合物具有作为侧链的树脂(E)接枝到作为主链的树脂(D)的结构。树脂(D)没有特别限制并且可以从已知脱模剂中选择,只要树脂(E)可以被接枝。作为树脂(D),使用聚烯烃树脂,更优选通过热损失模制的聚烯烃树脂。形成聚烯烃树脂的烯烃没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯、1-己烯、1-十二烯和1-十八烯。聚烯烃树脂的实例包括烯烃与其它能够与该烯烃共聚的单体的共聚物。
烯烃聚合物没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括聚乙烯、聚丙烯、乙烯/丙烯共聚物、乙烯/1-丁烯共聚物、和丙烯/1-己烯共聚物。烯烃聚合物的氧化物没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括上述烯烃聚合物的氧化物。改性的烯烃聚合物没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括上述烯烃聚合物的马来酸衍生物加合物。马来酸衍生物的具体实例包括但不限于,马来酸酐、马来酸单甲酯、马来酸单丁酯、和马来酸二甲酯。
烯烃与其它能够与该烯烃共聚的单体的共聚物没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括烯烃与不饱和羧酸或与不饱和烷基酯的共聚物。不饱和羧酸的具体实例包括但不限于,(甲基)丙烯酸、衣康酸、和马来酸酐。不饱和羧酸的烷基酯的具体实例包括但不限于,具有1~18个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯、具有1~18个碳原子的马来酸的烷基酯。
在本发明中,单体不需要具有烯烃结构,只要得到的聚合物具有聚烯烃结构。因此,聚亚甲基如SASOL蜡,例如,可以用作制备聚烯烃树脂的单体。聚烯烃树脂没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其中,优选烯烃聚合物、烯烃聚合物的氧化物、和改性的烯烃聚合物;更优选聚乙烯、聚亚甲基、聚丙烯、和乙烯/丙烯共聚物、氧化聚乙烯、氧化聚丙烯、和马来酸酯化聚丙烯;并且特别优选聚乙烯和聚丙烯。
构成树脂(E)的单体没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括不饱和羧酸的烷基(1~5个碳原子)酯,如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯等;和乙烯基酯单体,如醋酸乙烯酯等。其中,优选(甲基)丙烯酸烷基酯,并且更优选在烷基链中具有1~5个碳原子的(甲基)丙烯酸烷基酯(E1)。
作为构成树脂(E)的单体的与(甲基)丙烯酸烷基酯(E1)结合使用的芳族乙烯基单体(E2)没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括苯乙烯单体,如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、对羟基苯乙烯、对乙酰氧基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙基苯乙烯、苯基苯乙烯、苄基苯乙烯等。其中,优选苯乙烯。
在本发明的调色剂中,作为蜡分散剂主链的树脂(D)与作为侧链的树脂(E)的质量比(D)/(E)优选1~50。当该质量比大于50时,蜡分散剂和粘合剂树脂之间的相容性变差。当该质量比低于1时,蜡分散剂不能充分地溶于加入的脱模剂中,导致脱模剂差的分散。蜡分散剂相对于调色剂的量没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。从在调色剂表面上保持适量的脱模剂,尤其是改进调色剂与定影辊或带之间的脱模能力,以及显示出优异的抗污迹效果来看,优选0.01质量份~8质量份,更优选0.5质量份~6质量份。
蜡分散剂相对于蜡的量没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选10质量%~300质量%。
蜡分散剂的玻璃化转变温度没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选55℃~80℃,并且更优选55℃~70℃。当玻璃化转变温度高于80℃时,可能损害低温定影能力。当玻璃化转变温度低于55℃时,耐热反印性可能是差的。
--蜡分散颗粒的体均粒径--
用透射电子显微镜(TEM)观察是否至少一部分蜡作为包含于调色剂颗粒中的多个独立的蜡分散颗粒存在于调色剂颗粒中以及调色剂颗粒中蜡的分散状态。具体来说,根据以下方法观察调色剂颗粒:将调色剂颗粒的样品嵌入环氧树脂中,并切成厚度为约100μm的切片,将该切片用四氧化钌染色,然后用TEM以10,000的放大率观察嵌入在环氧树脂中的调色剂颗粒的截面。本发明的调色剂颗粒的截面的TEM照片示于图1。从该TEM照片可以看到,蜡不仅分散在调色剂颗粒的表面附近,而且还均匀地分散在调色剂颗粒内部。通过将蜡在上述分散条件下分散在调色剂颗粒中,即使当包含在调色剂颗粒中的蜡的量小时,也不但可以有效地改进调色剂的耐热反印性,而且还可以防止调色剂的带电能力、显影能力和耐粘连性的降低。
蜡分散颗粒优选均匀地分散在调色剂颗粒中。这里,“蜡颗粒均匀地分散”是指“多个蜡分散颗粒分散在调色剂颗粒中而不形成大的局部化的蜡颗粒”。例如,还优选的是,在包含调色剂颗粒中心的调色剂颗粒的任意截面中,基于存在于调色剂颗粒的上述截面的整个表面中的蜡分散颗粒的数量,存在于调色剂颗粒的上述截面的外圆的同心圆(该同心圆的半径为该外圆的2/3倍)中的蜡分散颗粒数量为高于30%至60%或更低。存在于调色剂颗粒的最外表面上的蜡的暴露面积基于调色剂颗粒最外表面的面积优选为5%或更低。
调色剂材料液通过将蜡分散在油介质中形成。调色剂材料液中蜡分散颗粒的体均粒径没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其优选是小的。例如,优选0.1μm~2μm,并且更优选0.1μm~1μm。当蜡分散颗粒的平均粒径低于0.1μm时,脱模能力可能不能充分地获得。当蜡分散颗粒的平均粒径高于2μm时,调色剂中蜡的均匀分散性可能是差的。蜡分散颗粒的体均粒径可以通过蜡分散剂的量和蜡分散条件来控制。分散体直径可通过提高蜡分散剂的量和调节分散条件来降低。
优选使用砂磨机(bead mill)来分散蜡。通过延长分散时间或加速砂磨机的转数或降低珠直径来调节分散条件。砂磨机的珠直径优选0.05mm~3mm。当珠直径大于3mm时,不能充分地进行分散。当珠直径小于0.05mm时,变得难以通过砂磨机的分离器将珠与蜡分离,并且变得难以保持蜡的分散状态。
-电荷控制剂-
电荷控制剂没有特别限制并且可以根据期望的目的从本领域中已知的那些中适当选择;优选使用接近透明或白色的电荷控制剂,因为由带颜色的材料制成的那些改变色调。电荷控制剂的实例包括三苯基甲烷染料、钼酸螯合物颜料、若丹明染料、烷氧基胺、季铵盐如氟改性季铵盐、烷基酰胺、磷或其化合物、钨或其化合物、含氟表面活性剂、水杨酸金属盐、和水杨酸衍生物的金属盐。这些可单独使用或组合使用。
电荷控制剂可为任何市售产品;其具体实例包括Orient ChemicalIndustries,Ltd.的BONTRON P-51(季铵盐)、BONTRON E-82(羟萘甲酸金属络合物)、BONTRON E-84(水杨酸金属络合物)、和BONTRON E-89(酚缩合产物);Hodogaya Chemical Co.的TP-302和TP-415(都是季铵盐的钼金属络合物);Hoechst Ltd.的Copy Charge PSY VP2038(季铵盐)、Copy Blue PR(三苯基甲烷衍生物)、Copy Charge NEG VP2036和Copy Charge NX VP434(都是季铵盐);Japan Carlit Co.,Ltd.的LRA-901和LR-147(都是硼金属络合物);和喹吖啶酮、偶氮颜料和具有磺酸基、羧基、季铵盐等的其它高分子量化合物。
电荷控制剂可在与母料熔融和捏合后溶解和/或分散在调色剂形成材料中,可与调色剂组分一起溶解和/或分散在溶剂中,或可固定到得到的调色剂颗粒的表面。调色剂中电荷控制剂的量取决于粘合剂树脂的种类、是否存在添加剂和分散方法;但是,基于粘合剂树脂的量优选0.1质量%~10质量%,并且更优选0.2质量%~5质量%。当电荷控制剂成分的量低于0.1质量%时,可能不能获得电荷控制能力。当该量大于10质量%时,调色剂的带电量变高,使得将调色剂颗粒吸引到显影辊的静电吸引力提高,导致显影剂流动性或图像密度降低。
-树脂颗粒-
树脂颗粒没有特别限制,只要它们由能够在水性介质中形成水性分散液的树脂形成,并且任何树脂均可以从本领域已知的那些中选择。树脂颗粒可由热塑性树脂或热固性树脂形成。其具体实例包括乙烯基树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、有机硅树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、脲树脂、苯胺树脂、离聚物树脂、和聚碳酸酯树脂。其中,树脂颗粒优选由选自乙烯基树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂和聚酯树脂的至少一种树脂形成,因为可以容易地制备精细的球形树脂颗粒的水性分散液。这些树脂可单独或组合使用。
乙烯基树脂没有特别限制,只要它们是通过乙烯基单体的均聚或共聚制备的树脂。乙烯基树脂的具体实例包括苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、(甲基)丙烯酸酯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、和苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物。
树脂颗粒可由通过含多个不饱和基团的单体聚合制备的共聚物形成。这样的单体没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择;其实例包括甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐ELEMINOL RS-30(可购自SanyoChemical Industries,Ltd.)、二乙烯基苯、和1,6-己二醇二丙烯酸酯。
树脂颗粒可通过任何已知的聚合方法制备,并且优选作为树脂颗粒的水性分散液制备。制备树脂颗粒的水性分散液的方法没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括:在乙烯基树脂的情况下,通过悬浮聚合、乳化聚合、接种聚合、或分散聚合使乙烯基单体聚合的方法;以及在加聚树脂和缩合树脂例如聚酯树脂、聚氨酯树酯和环氧树脂的情况下的如下方法,将前体(单体、低聚物等)或含有该前体的溶液在分散剂的存在下分散在水性介质中,并通过加热或加入固化剂而固化的方法;将适当选择的乳化剂溶解在前体(单体、低聚物等)或含该前体的溶液中,然后加入水以进行反相乳化的方法;将树脂用机械转动型或喷气式粉碎机粉碎,然后进行分级以生产树脂颗粒,并将所述树脂颗粒在合适的分散剂存在下分散在水中的方法;将树脂溶液喷雾以生产树脂颗粒,并将所述树脂颗粒在合适的分散剂存在下分散在水中的方法;通过加入树脂溶液的不良溶剂或通过冷却树脂溶液而使树脂颗粒沉积,除去溶剂并将所述树脂颗粒在合适的分散剂存在下分散在水中的方法,所述树脂溶液通过在加热下将树脂溶于溶剂而制备;将树脂溶液在合适的分散剂存在下分散在水性介质中,然后通过加热和减压除去溶剂的方法;和将合适的乳化剂溶于树脂溶液,然后通过加入水进行反相乳化的方法。
-无机颗粒-
无机颗粒没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括由以下制成的颗粒:二氧化硅、氧化铝、氧化钛、钛酸钡、钛酸镁、钛酸钙、钛酸锶、氧化铁、氧化铜、氧化锌、氧化锡、石英砂、粘土、云母、硅灰石、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、或氮化硅。这些可单独使用或组合使用。无机颗粒的初级粒径没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选5nm~2μm,更优选5nm~500nm。由BET法测量的无机颗粒的比表面积没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选20m2/g~500m2/g。调色剂中无机颗粒的量没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选0.01质量%~5.0质量%。
利用流动改进剂进行的表面处理改进调色剂表面的疏水性质,从而防止在高湿度条件下流动特性和带电特性的降低。流动改进剂没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其具体实例包括硅烷偶联剂、甲硅烷基化剂、含氟化烷基的硅烷偶联剂、基于有机钛酸盐的偶联剂、基于铝的偶联剂、硅油、和改性硅油。
当将清洁改进剂加入到调色剂中时,促进了在转印后残留在感光体或一次转印介质上的显影剂的去除。清洁改进剂没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其具体实例包括硬脂酸、脂肪酸金属盐如硬脂酸锌和硬脂酸钙,和通过无皂乳液聚合获得的树脂颗粒,如聚甲基丙烯酸甲酯颗粒和聚苯乙烯颗粒。树脂颗粒优选具有窄粒度分布并优选具有0.01μm~1μm的体均粒径。
磁性材料没有特别限制并且可以根据期望的目的从本领域已知的那些中适当选择;其实例包括铁粉、磁铁矿、和铁素体,其中从色调来看优选白色的磁性材料。
(调色剂物理性质)
调色剂的比表面积(Sbet)与调色剂的平均圆度(SF)之比(Sbet/SF)没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择,只要其为1.0m2/g或更多到小于3.6m2/g。其优选1.2m2/g或更多到小于3.1m2/g。
在本发明中,调色剂表面是经平滑过的以改进质量。发现调色剂细节的光滑性由BET比表面积表示,而整个调色剂颗粒的光滑性由圆度表示,并且将测得值之比(Sbet/SF)调节到上述范围从而实现期望的质量。
<BET比表面积>
调色剂的BET比表面积(Sbet)没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。
调色剂颗粒的比表面积用自动表面积和孔隙率分析仪(TriStar 3000:Shimadzu Corporation制)测量。具体来说,在样品室中称重约0.5g样品,并用预加热系统Smartprep(Shimadzu Corporation制)将其真空干燥24小时,然后除去样品表面上的杂质和水。将预热的样品装入TriStar 3000以获得氮气吸收和相对压力之间的关系。基于这一关系,可以通过多点BET法获得样品的BET比表面积。
<平均圆度>
调色剂的平均圆度(SF)没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选0.940或更多到小于0.975。当该平均圆度(SF)低于0.940时,调色剂表面上存在许多大约几百纳米的较大的不规则部分。因此,即使在本发明中将几纳米到几百纳米的微小的不规则部分弄平,也可能无法获得高转印效率。当平均圆度(SF)为0.975或更高时,调色剂颗粒的形状变得接近于真正的球形。对感光体或中间转印介质上残留的调色剂的清洁能力可能是差的。
平均圆度还可以使用流式颗粒图像分析仪FPIA-2000(SysmexCorporation制)通过以下方法测量。具体来说,将0.1mL~0.5mL表面活性剂(优选烷基苯磺酸盐)作为分散剂加入到容器中100mL~150mL的之前已除去固体杂质的水中。然后,加入约0.1g~约0.5g的测量样品。将其中分散有样品的悬浮液通过超声分散设备进行分散处理约1分钟~约3分钟,调节分散溶液的浓度以使样品的颗粒数量为3,000个/微升~10,000个/微升。在这样的条件下,使用所述分析仪测量调色剂的颗粒形状和分散。
<蜡的总量>
作为蜡的分散状态的指示的包含于调色剂颗粒中蜡的总量可以通过差示扫描量热计(DSC)方法确定。具体来说,在以下条件下使用以下测量设备分别测量调色剂样品和单独的蜡样品,从而获得蜡的吸热值。包含于调色剂颗粒中蜡的总量基于得到的包含于样品中的蜡的吸热值之间的比例而获得。
测量设备:DSC设备(DSC60,Shimadzu Corporation制)
样品量:约5mg
升温速度:10℃/min
测量范围:室温~150℃
测量环境:氮气氛中
蜡的总量由以下方程(1)计算。
蜡的总量(质量%)=(调色剂样品的蜡的吸热值(J/g))×100/(单独的蜡物质的吸热值(J/g))                                方程(1)
通过上述测量,当蜡在调色剂制造过程期间流动,并且预定量的蜡没有包含于调色剂中时,可以确定包含于调色剂颗粒中蜡的总量。
<不溶于四氢呋喃(THF)的物质>
调色剂中不溶于四氢呋喃的物质的量没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其优选5质量%~25质量%。当不溶于四氢呋喃的物质的量低于5质量%时,调色剂中树脂的分子量太小,可能不利地降低最高定影温度。当不溶于四氢呋喃的物质高于25质量%时,调色剂中树脂的分子量太大,可提高最低定影温度,并且定影温度的范围变窄。不溶于四氢呋喃的物质可以由以下方法确定。
(1)称取大约1.0g(A)调色剂。
(2)向该调色剂加入大约50g THF,并在20℃静置24小时。
(3)将得到的混合物离心,并使用定量滤纸过滤。
(4)真空干燥滤液的溶剂,并测量树脂的残余量(B)。残余量(B)为THF可溶物质。
不溶于THF的物质由以下方程(2)获得。
不溶于THF的物质(%)=[(A-B)/A]×100                    方程(2)
<体均粒径>
调色剂的体均粒径没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选1μm~8μm,更优选2μm~8μm,特别优选4μm~7μm。当该体均粒径低于1μm时,在双组分显影剂的情况下,在显影单元中长期搅拌期间发生调色剂熔合到载体表面,这可能降低载体的带电能力,而在单组分显影剂的情况下,发生调色剂成膜到显影辊上或调色剂熔合到部件(例如,用于形成调色剂膜的刮板)上。当体均粒径大于8μm时,变得难以提供高分辨率、高质量图像,并且在显影剂消耗或显影剂供应后,调色剂粒径的波动会提高。此外,当体均粒径低于1μm时,可能容易在一次转印和二次转印中出现调色剂粉尘。另一方面,当体均粒径大于8μm时,可能不能充分地进行点的再现,半色调部分中的粒状性(graininess)可能是差的,不能获得高清晰度图像。
<体均粒径(Dv)与数均粒径(Dn)之比(Dv/Dn)>
本发明的调色剂的体均粒径(Dv)与数均粒径(Dn)之比(Dv/Dn)没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选1.00~1.25,更优选1.05~1.25。当该比例落入所述范围时,在双组分显影剂的情况下,即使在长期反复进行调色剂消耗和调色剂供应之后,显影剂中调色剂粒径的波动小,此外即使在显影设备中长期搅拌之后,仍可以确保优异的显影能力。此外,当符合上述要求时,在单组分显影剂的情况中,即使调色剂消耗或调色剂供应后,调色剂粒径的波动下降,防止调色剂成膜到显影辊上以及调色剂熔合到部件(例如,用于形成调色剂薄膜的刮板)上,此外,即使在长期使用显影设备(即长期搅拌显影剂)之后,仍可以确保优异的显影能力。因此,可以获得高质量图像。当上述比例大于1.25时,变得难以提供高分辨率、高质量的图像,并且调色剂消耗或调色剂供应后调色剂粒径的波动可能提高。
本发明的调色剂的体均粒径、和体均粒径与数均粒径之比可以用Beckman Coulter,Inc制的粒度分析仪Multisizer III按如下确定。首先,将作为分散剂的0.1mL~5mL表面活性剂(例如,烷基苯磺酸盐)加入到100mL~150mL的水性电解质溶液(例如,大约1质量%氯化钠水溶液)。接下来,将约2mg~约20mg的样品加入到该水性电解质溶液。然后,将具有悬浮的样品的水性电解质溶液用超声分散器分散约1分钟~约3分钟,并且使用100μm孔测量调色剂颗粒的体积和数量以获得体积分布和数量分布。从这些分布中,可以得到调色剂体均粒径和数均粒径。
<针入度(penetration)>
调色剂的针入度没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选15mm或更多,更优选20mm~30mm。当针入度低于15mm时,耐热存储稳定性可能是差的。针入度可以根据JIS K2235-1991中的针入度测试来测量。更具体地说,将50mL玻璃容器用调色剂填充并置于50℃恒温浴中20小时,并且将调色剂冷却到室温以进行针入度测试。注意,针入度值越大表示耐热存储稳定性越好。
<最低定影温度和无反印温度>
本发明的调色剂优选具有低的最低定影温度和高的无反印温度以确保低温定影能力和耐反印性。为了实现该目的,优选的是,最低定影温度低于140℃以及无反印温度为200℃或更高。本文中所使用的“最低定影温度”是指在刮擦获得的图像后保留70%或更高的图像密度时的定影温度下限。本文中所使用的“无反印温度”可以通过如下方式得到:测量当使用调节为采用给定量的调色剂进行显影的成像装置定影图像时不发生反印的温度。
<软化温度>
调色剂的热特性也称作流动测试计特性,并由软化点、流动开始温度和1/2方法测得的软化点进行评价。这些参数可以由适当选择的方法测量;可以使用,例如,升温型流动测试计Flow Tester CFT500,Shimadzu Corporation制。
调色剂的软化点优选30℃或更高,更优选50℃~90℃。当软化点低于30℃时,耐热存储稳定性可能下降。
<流动开始温度>
本发明的调色剂的流动开始温度优选60℃或更高,更优选80℃~120℃。当流动开始温度低于60℃时,耐热存储稳定性和耐反印性至少之一可能下降。
<1/2方法测量的软化点>
本发明的调色剂的由1/2方法测得的软化点优选90℃或更高,更优选100℃~170℃。当由1/2方法测得的软化点低于90℃时,耐反印性可能是差的。
<玻璃化转变温度>
本发明的调色剂的玻璃化转变温度优选40℃~70℃,更优选45℃~65℃。当玻璃化转变温度为40℃或更高时,调色剂的耐热存储稳定性优异并且从不下降。当玻璃化转变温度高于70℃时,低温定影能力可能不足。玻璃化转变温度可以用例如Shimadzu Corporation制的差示扫描量热计DSC-60测量。
<图像密度>
使用本发明的调色剂形成的图像的图像密度优选1.40或更高,更优选1.45或更高,并且特别优选1.50或更高。当图像密度低于1.40时,图像密度过低使得可能无法获得高图像质量。图像密度可以通过以下方式获得。使用串联型彩色成像装置(IMAGIO NEO 450,Ricoh Company,Ltd.制),将显影剂沉积量为0.35mg/cm2±0.02mg/cm2的实地图像印刷在作为记录介质的复印纸(6200型,Ricoh Company,Ltd.制)上,同时将定影辊的表面温度调节到160℃±2℃。之后,用X-Rite制的X-Rite 938分光光度计测量实地图像的任意给定的五个点的图像密度并取平均。这样,将平均值作为图像密度。
本发明的调色剂的颜色没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。例如,选自黑色调色剂、青色调色剂、品红色调色剂和黄色调色剂中的一种或多种。各颜色的调色剂可以通过适当选择着色剂而获得。
调色剂材料液可以通过将包含含有活性氢基团的化合物、与含有活性氢基团的化合物反应的聚合物、蜡、着色剂、和电荷控制剂等的调色剂形成材料溶解和/或分散在油介质中而制备。在调色剂形成材料中,除了与含有活性氢基团的化合物反应的聚合物(预聚物)之外的各组分可在制备下述水性介质中加入并混合到水性介质中,或者可与调色剂材料液一起加入到水性介质。
油介质没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择,只要其为能够溶解和/或分散调色剂材料的溶剂。溶剂优选包含有机溶剂。此外,当形成调色剂基础颗粒时,或在已形成调色剂基础颗粒后,优选除去有机溶剂。优选沸点低于150℃的挥发性有机溶剂,因为可以容易地将它除去。当其高于150℃时,调色剂颗粒可能在除去溶剂时聚集。有机溶剂没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择;其实例包括甲苯、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、单氯苯、偏二氯乙烯、醋酸甲酯、醋酸乙酯、甲基乙基酮、和甲基异丁基酮。其中,优选甲苯、二甲苯、苯、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯仿、四氯化碳等,特别优选醋酸乙酯。这些可单独使用或组合使用。有机溶剂的量没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择;但是,相对于100质量份调色剂材料,优选以40质量份~300质量份的量加入,更优选60质量份~140质量份,并且特别优选80质量份~120质量份。
(制造调色剂的方法)
制造本发明的调色剂的方法包括在含有表面活性剂的水性介质中乳化或分散调色剂材料液,之后,加热调色剂材料液从而处理调色剂颗粒的表面(表面处理步骤)。在表面处理步骤中,调色剂分散液的温度(T1)为40℃~95℃,从而可以容易地制造调色剂。在这种情况下,调色剂分散液的温度(T1)没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择,只要其为40℃~95℃。优选45℃~80℃。表面处理优选在将调色剂分散液的温度(T1)保持1分钟到1小时的同时进行。
本发明的发明人之前已提出了各种调色剂制造技术,其中含有调色剂材料如能交联的低分子量粘合剂树脂组分和着色剂的有机溶剂以液滴的形式乳化/分散在水性分散液中,并将溶剂从得到的油/水分散液中除去以获得调色剂基础颗粒。许多这些技术使用其中分散了细无机颗粒和/或树脂颗粒的水性分散液。此外,一些技术是以下调色剂制造方法,其包括调色剂基础颗粒的熟化步骤(表面处理步骤),洗涤调色剂基础颗粒以除去来自油/水乳液/分散液的表面活性剂的步骤,和用表面活性剂处理调色剂基础颗粒的步骤。本发明的发明人深入研究了调色剂制造技术,并发现,当用较少量表面活性剂进行熟化步骤时,调整了调色剂表面上的微小不规则部分,从而获得优异的表面光滑度。本发明的发明人还发现,这样的技术可以应用于其它调色剂化学制造技术,以及使用粉碎的调色剂的调色剂制造。本发明的发明人基于这些发现进行了进一步的研究,并得到了本发明的制造调色剂的方法。
由上述制造方法获得的调色剂优选在存在少量表面活性剂的水中在接近调色剂的玻璃化转变温度的温度加热。因此,包含于调色剂的着色剂颗粒中的粘合剂树脂组分略微软化,并在极小的面积中流动,从而使表面积小。因此,可以弄平存在于调色剂基础颗粒的表面中的几纳米到几百纳米的微小不规则部分。但是,当仅对调色剂加热而没有其它处理时,调色剂之外的组分,尤其是载体可能被严重污染。其原因还不确定,但估计是,当调色剂树脂组分因加热而略微软化时,树脂的低分子量组分暴露于调色剂表面。当除加热外还进行剪切力的施加时,可以减少除调色剂之外的组分的污染。此外,加热期间施加剪切力防止会由加热造成的调色剂聚集。优选的是,从生产率来看,加热期间剪切力的施加持续进行。例如,优选使用PIPELINE MIXER(可购自PRIMIX Corporation)和EBARA MILDER(可购自Ebara Corporation)。
通常,当显影单元中的调色剂受到由例如搅拌引起的机械应力时,外添加剂附着到调色剂颗粒表面上的微小不规则部分。结果,非静电粘附力提高,并且转印效率降低。尤其是,当使用粒径小的调色剂时,调色剂颗粒和电子照相感光体之间、或调色剂颗粒和中间转印介质之间的非静电粘附力提高,并且转印效率进一步降低。此外,已知的是,转印效率在二次转印中显著下降,因为当在高速设备中使用粒径小的调色剂时,调色剂颗粒和中间转印介质之间的非静电粘附力由于调色剂颗粒的尺寸下降而提高,并且调色剂颗粒受到转印电场的时间在转印辊隙部分、尤其是在二次转印辊隙部分缩短。
加热方法优选以这样的方式进行,其中过滤分散在水中的着色剂颗粒以获得滤饼,并调节该滤饼以含有50质量%~85质量%的水,然后放入调节到50℃~98℃的离子交换水中。由于该方法,可以将着色剂颗粒调节到期望的温度,可以短时间内除去着色剂颗粒的微小不规则部分,并且可以防止暴露包含于着色剂颗粒中的蜡。
由于通过本发明的制造调色剂的方法获得的调色剂颗粒表面上的微小不规则部分在表面处理步骤中以一定程度被弄平,因此可以防止由外添加剂粘附到调色剂颗粒表面上不规则部分导致的功能降低。即使当调色剂受到机械应力时,也可以抑制非静电粘附力的提高,从而获得高的转印效率。通过弄平调色剂表面的微小不规则部分,每单位质量的经表面处理的调色剂的调色剂表面积小于具有这种微小不规则部分的调色剂表面积,提高了一定量的外添加剂对调色剂表面的有效覆盖率。因此,外添加剂降低非静电粘附力的效果提高,由此,即使当调色剂受到机械应力的影响时,也可以抑制非静电粘附力的提高,从而获得高转印效率。
在本发明中,加热处理在水中进行。当在气相中进行加热处理时,即使在相同的温度,调色剂颗粒也更易于熔合在一起,不利地影响调色剂粒度分布。此外,在气相中进行加热处理的情况下,与水中所需的温度相比,必须在高温下加热,加速了调色剂颗粒的熔合。因此,优选在水中进行加热处理以进行表面处理。在这种情况下,当加入到水中的表面活性剂浓度高于临界胶束浓度的两倍时,表面活性剂在加热时不利地保护调色剂表面中的微小不规则部分。因此,没有弄平调色剂表面,并且不能获得高转印效率。另一方面,当表面活性剂浓度低于0.1倍的临界胶束浓度时,调色剂表面中不仅几纳米到几百纳米的不规则部分而且几微米的不规则部分都被弄平,不利地影响刮板清洁性。此外,当表面活性剂浓度低于0.1倍的临界胶束浓度时,调色剂颗粒趋于在表面处理步骤中通过加热而熔合,并且调色剂粒度分布可能是差的。
也就是说,本发明的表面处理步骤中使用的表面活性剂的浓度优选为表面活性剂的临界胶束浓度的0.1倍或更多到小于2.0倍。
当表面处理步骤中调色剂分散液的温度(T1)低于45℃时,调色剂中的粘合剂树脂没有软化,并且没有弄平调色剂表面,不能获得高的转印效率。当调色剂分散液的温度(T1)高于90℃时,在使用本发明中使用的低浓度的表面活性剂时,调色剂树脂软化,并且调色剂颗粒熔接,导致差的调色剂粒度分布。
本发明的调色剂通过以下方式获得:在含有表面活性剂的水性介质中调节至少含有粘合剂树脂、蜡、和着色剂的调色剂材料,然后优选进一步从调色剂除去表面活性剂。当调色剂在水性介质中获得时,调色剂材料对作为分散溶剂的水来说是亲水性的,并且调色剂表面易于通过加热平滑。由于在制造过程中,制造调色剂的方法包括调色剂分散在水性介质中的状态,以及除去表面活性剂的步骤,因此可以防止在制造过程中与表面处理步骤相关的步骤数量的增加。
本发明中使用的粘合剂树脂优选含有聚酯树脂。当调节聚酯树脂以具有低软化点以改进调色剂的低温定影能力时,聚酯树脂的耐冲击性优于其它树脂,从而改进了调色剂的耐应力性。此外,聚酯树脂在分子结构中具有亲水性基团并且具有较高的极性,从而对水性介质具有优异的亲水性。因此,聚酯树脂可以容易地实现调色剂的表面光滑度。
在表面处理步骤中,可能发生蜡从调色剂渗出。当蜡从调色剂渗出时,蜡污染了调色剂之外的组分,导致各种问题。例如,在通过混合调色剂和载体而获得的显影剂中,在长期印刷时蜡污染载体,导致显影剂的带电能力下降。此外,蜡污染感光体,形成了异常的印刷图像。因而,当弄平表面时,重要的是防止蜡从调色剂渗出。因此,在表面处理步骤中,保持调色剂分散液的温度(T1)的时间优选1分钟~1小时,并且更优选3分钟~50分钟。当时间短于1分钟时,调色剂的BET比表面积(Sbet)与调色剂的平均圆度(SF)之比Sbet/SF可能易于变得低于1.0m2/g。当时间长于1小时时,除调色剂之外的组分因蜡渗出而受到污染。
<临界胶束浓度>
水性介质中表面活性剂的临界胶束浓度由表面张力法、电导率法、染料法等测量。例如,使用表面张力计Sigma(KSV Instruments Ltd.)进行测量,并用该Sigma系统中的分析程序进行分析。将表面活性剂以0,01质量%的增量滴加到水性介质中,搅拌并静置,之后测量表面张力。从得到的表面张力曲线,获得滴加表面活性剂而表面张力不降低时的表面活性剂浓度并将其视作临界胶束浓度。
<剪切力施加>
剪切力施加设备没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选使用高速剪切和混合设备。高速剪切和混合设备没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括HOMOGENIZER POLYTRON(可购自Central Scientfic Commerce Inc.)、HOMOGENIZER-HYSTRON(可购自Nichion Medical and Scientfic Instruments Co.,Ltd.)、BIOMIXER(可购自Nippon Seiki Seisakusho Co.,Ltd.)、TURBO TYPE AGITATOR(可购自KodairaSeisakusho Co.,Ltd.)、ULTRADISPER(可购自Asada Tekko Co.,Ltd.)、EBARAMILDER(可购自Ebara Corporation)、TK HOMO MIXER、TK LABODISPER、TK PIPELINE MIXER、TK HOMOMIC LINE MILL、TK HOMOJETTER、TK UNIMIXER、TK HOMOMIC LINE FLOW和TK AGI HOMO MIXER(可购自PRIMIX Corporation)。这些可单独使用或组合使用。
<测量表面活性剂浓度>
调色剂分散液中表面活性剂的浓度通过以下方法测量。将调色剂分散液中使用的表面活性剂以0.01质量%的增量滴加到水性介质中,在滴加到水性介质期间测量表面活性剂的导电率,从而获得表面活性剂的校正曲线。测量调色剂分散液的导电率,调色剂分散液中表面活性剂的浓度可以基于表面活性剂的校正曲线计算。
制造调色剂的方法包括在含有表面活性剂的水性介质中乳化或分散至少含有粘合剂树脂、着色剂、和蜡的油相(调色剂材料液),以及造粒。作为通过聚合进行的调色剂制造方法,以下描述制造调色剂基础颗粒同时制造粘着性基础材料的方法。在该方法中,制备水性介质相、制备含调色剂材料的液体、乳化或分散调色剂材料、制造粘着性基础材料、除去溶剂、合成与活性氢基团反应的聚合物、合成含活性氢基团的化合物等。
可以通过将树脂颗粒分散到水性介质中来实现制备水性介质相(其根据需要加入)。加入到水性介质的树脂颗粒的量没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其优选0.5质量%~10质量%。
可以通过将含有含活性氢基团的化合物、与活性氢基团反应的聚合物、颜料(着色剂)、脱模剂(蜡)、以及如需要的电荷控制剂、和未改性聚酯树脂等的调色剂材料溶解或分散在溶剂中来制备含有调色剂形成材料(调色剂材料)的液体。
除了与活性氢基团反应的聚合物之外的调色剂材料可在将树脂颗粒分散在水性介质中时加入到水性介质中,或可在将调色剂材料液加入水性介质中时加入到水性介质中。调色剂材料液优选含有粘合剂、着色剂和蜡。
调色剂材料的乳化或分散可以通过将调色剂材料液分散在水性介质中来实现。通过使含有活性氢基团的化合物和与活性氢基团反应的聚合物在调色剂材料乳化或分散时进行扩链反应和/或交联反应,制造粘着性基础材料。
粘着性基础材料(例如,脲改性的聚酯树脂)可通过如下方法制备:在水性介质中乳化或分散含有与活性氢基团反应的聚合物(例如,含异氰酸酯基团的聚酯预聚物)和含活性氢基团的化合物(例如,胺)的液体,从而使它们在该水性介质中进行扩链反应和/或交联反应;将调色剂材料液乳化或分散在水性介质中,在所述水性介质中之前已加入了含有活性氢基团的化合物从而使它们在水性介质中进行扩链反应和/或交联反应;或者将调色剂材料液乳化或分散在水性介质中以及加入含有活性氢基团的化合物从而使它们在水性介质中从颗粒界面进行扩链反应和/或交联反应。当从颗粒界面进行扩链反应和/或交联反应时,在所制造的调色剂颗粒表面上有利于形成脲改性的聚酯树脂;因此,可以形成脲改性的聚酯树脂在调色剂颗粒中的浓度梯度。
用于制造粘着性基础材料的反应条件没有特别限制并且可以根据与活性氢基团反应的聚合物和含有活性氢基团的化合物的组合来适当确定。合适的反应时间没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选10分钟~40小时,更优选2小时~24小时。合适的反应温度没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其优选150℃或更低,更优选40℃~98℃。
稳定地形成含有与活性氢基团反应的聚合物(例如含有异氰酸酯基团的聚酯预聚物)的分散液的合适方法为,例如,以下方法:其中加入调色剂材料液并通过剪切力进行分散,所述调色剂材料液通过将含有与活性氢基团反应的聚合物、颜料、颜料分散剂、脱模剂、电荷控制剂、未改性聚酯树脂等的调色剂材料溶解或分散在溶剂中而制备。
分散可以通过使用任何已知的分散机实现;其实例包括低速剪切分散机、高速剪切分散机、摩擦分散机、高压喷气分散机、和超声波分散机。其中,优选高速剪切分散机,因为其能够将分散体的粒径调节到2μm~20μm的范围。当使用高速剪切分散机时,可以根据期望的目的确定条件,如转速、分散时间、分散温度等。
转速没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选1,000rpm~30,000rpm,更优选5,000rpm~20,000rpm。
分散时间没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。在分批法的情况下优选0.1分钟~5分钟。
分散温度没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选在压力下150℃或更低,更优选40℃~98℃。总的来说,在较高的温度可以更容易地进行分散。
用于乳化或分散调色剂材料的水性介质的量没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。相对于100质量份的调色剂材料,优选50质量份~2,000质量份,更优选100质量份~1,000质量份。当水性介质的量低于50质量份时,可能导致调色剂材料分散差,从而不能获得具有期望的粒径的调色剂基础颗粒。当其大于2,000质量份时,制造成本可能高。
为了稳定分散体(例如,油滴)以具有期望的形状,以及获得尖锐的粒度分布,乳化或分散调色剂材料液的步骤优选采用分散剂。分散剂可以根据期望的目的适当选择;其实例包括表面活性剂、水溶性差的无机分散剂、和聚合物保护胶体,其中优选表面活性剂。这些分散剂可单独或组合使用。
表面活性剂没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子型表面活性剂、和两性表面活性剂。
阴离子表面活性剂没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、和磷酸盐。其中,优选具有氟烷基的那些。含氟烷基的阴离子表面活性剂没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括具有2到10个碳原子的氟烷基羧酸或其金属盐、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)-N-乙氨基}-1-丙烷磺酸钠、氟烷基(C11-C20)羧酸或其金属盐、全氟烷基(C7-C13)羧酸或其金属盐、全氟烷基(C4-C12)磺酸或其金属盐、全氟辛烷磺酸二乙醇酰胺、N-丙基-N-(2-羟乙基)全氟辛烷砜酰胺、全氟烷基(C6-C10)砜酰胺丙基三甲基铵盐、全氟烷基(C6-C10)-N-乙基磺酰基甘氨酸的盐、和单全氟烷基(C6-C16)乙基磷酸酯。
含氟烷基的表面活性剂的市售产品的实例包括但不限于:SURFLONS-111、S-112和S-113(Asahi Glass Co.,Ltd.制);FLUORAD FC-93、FC-95、FC-98和FC-129(Sumitomo 3M Limited制);UNIDYNE DS-101和DS-102(Daikin Industries,Ltd.制);MEGAFACE F-110、F-120、F-113、F-191、F-812和F-833(Dainippon Ink and Chemicals,Incorporated制);EETOP EF-102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201和204(Tohchem Products Co.,Ltd.制);FTERGENT 100和150(NEOS COMPANY LIMITED制)。
阳离子表面活性剂没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括:胺盐,如烷基胺盐、氨基醇脂肪酸衍生物、多胺脂肪酸衍生物和咪唑啉;和季铵盐,如烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苯甲基铵盐、吡啶
Figure BSA00000222214600341
盐、烷基异喹啉
Figure BSA00000222214600342
盐和苄索氯铵。
其中,优选的实例是含有氟烷基的脂族伯、仲或叔胺酸,脂族季铵盐如全氟烷基(C6-C10)砜酰胺丙基三甲基铵盐、苄烷铵盐、苄索氯铵、吡啶
Figure BSA00000222214600343
盐、咪唑啉
Figure BSA00000222214600344
盐。
其市售产品的具体实例包括但不限于SURFLON S-121(Asahi Glass Co.,Ltd.制)、FLUORAD FC-135(Sumitomo 3M Limited制)、UNIDYNE DS-202(Daikin Industries,Ltd.制)、MEGAFACE F-150和F-824(Dainippon Ink andChemicals,Incorporated制)、EFTOP EF-132(Tohchem Products Co.,Ltd.制)、和FTERGENTF-300(NEOS COMPANY LIMITED制)。
非离子型表面活性剂没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括脂肪酸胺衍生物、和多元醇衍生物。
两性表面活性剂没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括丙氨酸、十二烷基二(氨乙基)甘氨酸、二(辛基氨乙基)甘氨酸、和N-烷基-N,N-二甲基铵甜菜碱。
水溶性差的无机分散剂没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括磷酸三钙、碳酸钙、氧化钛、胶体二氧化硅和羟基磷灰石。
聚合物保护胶体没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括通过使以下聚合制备的均聚物或共聚物:含羧基的单体、含有羟基的(甲基)丙烯酸烷基酯、乙烯基醚、羧酸乙烯基酯、酰胺单体、酰基氯单体、或含氮原子或其杂环的单体;聚氧乙烯树脂;和纤维素。通过聚合任意上述单体获得的均聚物或共聚物包括具有得自乙烯基醇的单元的那些。
含羧基的单体没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、α-氰基丙烯酸、2-氰基甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、富马酸、马来酸、和马来酸酐。
含有羟基的(甲基)丙烯酸烷基酯单体没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括丙烯酸β-羟乙酯、甲基丙烯酸β-羟乙酯、丙烯酸β-羟丙酯、甲基丙烯酸β-羟丙酯、丙烯酸γ-羟丙酯、甲基丙烯酸γ-羟丙酯、丙烯酸3-氯-2-羟丙酯、甲基丙烯酸3-氯-2-羟丙酯、单丙烯酸二甘醇酯、单甲基丙烯酸二甘醇酯、单丙烯酸甘油酯、和单甲基丙烯酸甘油酯。
乙烯基醚没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚、和乙烯基丙基醚。
羧酸乙烯基酯没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、和丁酸乙烯酯。
酰胺单体没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、二丙酮丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺。
酰基氯没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括丙烯酰氯、和甲基丙烯酰氯。
具有氮原子或杂环的单体没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咪唑、和乙烯亚胺。
聚氧乙烯树脂没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括聚氧乙烯、聚氧丙烯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧丙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺、聚氧丙烯烷基酰胺、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯月桂基苯基醚、聚氧乙烯苯基硬脂酸酯、和聚氧乙烯苯基壬酸酯。
纤维素没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括甲基纤维素、羟乙基纤维素、和羟丙基纤维素。
乳化或分散调色剂材料时,根据需要使用分散剂。
分散剂没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括能够溶于酸或碱的化合物,如磷酸钙。当使用磷酸钙时,可以通过将其溶于盐酸等中然后用水洗涤来去除,或通过酶解来去除。
制造粘着性基础材料的扩链反应和/或交联反应可以采用催化剂。催化剂没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。实例包括月桂酸二丁基锡、和月桂酸二辛基锡。
从获得的分散液(例如,乳化浆料)除去有机溶剂的方法没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其通过例如,任意以下方法进行:逐渐提高整个反应系统的温度以蒸发油滴中的有机溶剂的方法;和将分散液在干燥气氛中喷雾以从油滴除去有机溶剂的方法。一旦除去有机溶剂,就形成调色剂基础颗粒。可对调色剂颗粒进行洗涤和干燥,并且如需要可进行分级。分级,例如,采用旋风分离器、倾析器或离心分离在溶液中进行以除去细颗粒。或者,在调色剂颗粒已干燥后进行分级。由此得到的调色剂基础颗粒可与试剂如着色剂、脱模剂、和/或电荷控制剂的颗粒混合。这时,可向调色剂颗粒施加机械冲击从而防止脱模剂颗粒等从调色剂基础颗粒表面出来。
施加机械冲击的方法没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括:通过高速旋转叶片来施加冲击的方法,和这样的方法,其中将混合的颗粒加入高速气流并加速空气速度使得颗粒彼此碰撞或者使颗粒与合适的碰撞板撞击来施加冲击。
在该方法中使用的设备没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括Angmill(Hosokawamicron Corp.制)、降低粉碎气压的改型的I-型磨(Nippon Pneumatic Mfg.Co.,Ltd.制)、混合系统(Nara Machinery Co.,Ltd.制)、kryptron系统(Kawasaki Heavy Industries,Ltd.制)、和自动研钵。
本发明的调色剂可以用于各种领域,并且可以合适地用于通过电子照相法进行的成像。
(显影剂)
本发明的显影剂含有本发明的调色剂并可进一步含有适当选择的附加组分如载体。因此,该显影剂具有优异的转印性、带电能力,并能够稳定地形成高质量图像。该显影剂可为单组分显影剂或双组分显影剂,并且优选双组分显影剂,因为当用于对应近来的高信息处理速度的高速打印机时其具有长寿命。
当含有本发明的调色剂的显影剂用作单组分显影剂时,即使调色剂消耗或调色剂供应后,调色剂粒径的波动也是小的,并且防止了调色剂成膜到显影辊以及调色剂熔合到部件(例如,形成调色剂薄膜的刮板),此外,即使长时间使用显影设备(即长时间搅拌显影剂)后,也可以确保优异的显影能力并以稳定的方式获得优异的图像。
当含有本发明的调色剂的显影剂用作双组分显影剂时,即使在长时间的调色剂消耗和调色剂供应后,调色剂粒径的波动也是小的,并且即使长时间在显影设备中搅拌后,也可以确保优异的显影能力并以稳定的方式获得优异的图像。载体可以根据期望的目的适当选择,并且其优选由芯材料和覆盖该芯材料的树脂层构成的载体。
芯材料的材料没有特别限制并可以从本领域已知的那些中选择。例如,优选采用锰-锶(Mn-Sr)材料或锰-镁(Mn-Mg)材料(50emu/g~90emu/g),优选高磁化强度的材料如铁粉(100emu/g或更高)或磁铁矿(75emu/g~120emu/g)以保证图像密度。此外,优选低磁化强度的材料如30emu/g~80emu/g的铜-锌(Cu-Zn),因为可以缓解对具有磁刷形式的显影剂的感光体的冲击,并且因为这对较高的图像质量有利。这些材料可单独或组合使用。
芯材料的体均粒径没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选10um~150μm,更优选40μm~100μm。当体均粒径低于10μm时,细载体粉末的量增加,而每颗粒的磁化强度降低,并且可能发生载体飞散。当体均粒径大于150μm时,比表面积下降并因此可能发生调色剂飞散;因此,在印刷由许多实地部分组成的全色图像时,尤其是实地部分的再现可变得不足。
涂覆芯材料的树脂层的材料没有特别限制并可以根据期望的目的从已知树脂适当选择。实例包括氨基树脂,聚乙烯基树脂,聚苯乙烯树脂,卤代烯烃,聚酯树脂,聚碳酸酯树脂,聚乙烯,聚氟乙烯,聚偏二氟乙烯,聚三氟乙烯,聚六氟丙烯,偏二氟乙烯和丙烯酸类单体的共聚物,偏二氟乙烯和氟乙烯的共聚物,含氟三元共聚物如四氟乙烯、偏二氟乙烯和没有氟基团的单体的三元共聚物,和有机硅树脂。这些可单独使用或组合使用。
氨基树脂没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括脲-甲醛树脂、三聚氰胺树脂、苯胍胺树脂、脲树脂、聚酰胺树脂、和环氧树脂。
聚乙烯基树脂没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括丙烯酸类树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、和聚乙烯醇缩丁醛。
聚苯乙烯树脂没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其具体实例包括聚苯乙烯和苯乙烯-丙烯酸类共聚物。
卤代聚烯烃没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括聚氯乙烯。
聚酯树脂没有特别限制并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯。
树脂层可根据需要含有导电粉末等。导电粉末没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括金属粉末、炭黑、氧化钛、氧化锡和氧化锌。这些导电粉末的平均粒径没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选1μm或更低。当平均粒径大于1μm时,可能难以控制电阻。
树脂层可通过以下方式形成:通过已知的涂覆方法用涂覆溶液均匀地涂覆芯材料的表面,然后进行干燥和烘焙,所述涂覆溶液通过将有机硅树脂等溶解在溶剂中而获得。涂覆方法没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。其实例包括浸渍、喷涂、和刷涂。溶剂没有特别限制并且可以适当选择,其实例包括甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、溶纤剂、和醋酸丁酯。烘焙没有特别限制并且可以为外部加热或内部加热,烘焙方法的实例包括使用固定电炉、流体电炉、旋转电炉、或燃烧炉的方法,以及使用微波的方法。
载体中树脂层的量没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选0.01质量%~5.0质量%。当该低于0.01质量%时,树脂层可能不能均匀地形成在芯材料的表面上。当该量高于5.0质量%时,树脂层变厚而发生载体颗粒的熔合,从而不能获得大小相等的载体颗粒。
双组分显影剂中载体含量没有特别限制,并且可以根据期望的目的适当选择。优选90质量%~98质量%,更优选93质量%~97质量%。
含有本发明的调色剂的显影剂可以用于采用电子照相法的已知成像方法,如磁性单组分显影法、非磁性单组分显影法、双组分显影法等。
(处理盒和成像装置)
接下来,将参考图2~4描述使用本发明的调色剂的成像装置的实施方式。图2是显示根据本发明实施方式的成像装置的实例的示意结构图。图3为图2中所示的串联型成像单元的示意结构图。图4为显示根据本发明的实施方式的处理盒的实例的示意结构图。
图2所示的成像装置为串联型彩色成像装置。成像装置100含有复印机主体150、供纸台200、扫描仪300、和自动文件供应器(ADF)400。
复印机主体150在中央具有环形带状的中间转印介质50。中间转印介质50拉伸在支持辊14、15和16周围并且配置成沿图2中的顺时针方向旋转。在支持辊15的附近提供配置成用于除去中间转印介质50上的残留调色剂颗粒的中间转印介质的清洁单元17。在支持辊14和15周围拉伸的中间转印介质50上,沿着传送方向排列四色成像单元18Y、18C、18M、18K一黄色、青色、品红色、黑色一从而面对中间转印介质50,构成串联型成像单元120。在串联型成像单元120的附近设置有曝光单元21。在中间转印介质50的与串联型成像单元120相对的侧,设置有二次转印单元22。
二次转印单元22含有二次转印带24,所述二次转印带24为环形带并围绕一对辊23A和23B拉伸。在二次转印带24上传输的记录介质,即记录纸P允许与中间转印介质50接触。图像定影单元25设置于二次转印单元22的附近。图像定影单元25含有作为环形带的定影带26和被定影带26按压的加压辊27。纸张换向器28设置于二次转印单元22和图像定影单元25的附近。纸张换向器28使记录纸P翻转以在其两面上形成图像。
接下来,将描述使用串联型成像单元120的全色成像(彩色复印)。首先,将源文件放在自动文件供应器400的文件托盘上。或者,打开自动文件供应器400,将源文件放在扫描仪300的接触玻璃32上,并关闭自动文件供应器400。
当按下启动开关(未显示)时,置于自动文件供应器400上的文件(如有的话)被传送到接触玻璃32上。当文件开始放置在接触玻璃32上时,立即驱动扫描仪300以运行第一托架33和第二托架34。光从光源照射到文件上,并且从文件反射的光进一步反射到第一托架33处的第二托架34。反射光通过第二托架34的镜子进一步反射并穿过成像透镜35进入读取传感器36从而读取文件,并形成黑色、黄色、品红色和青色的图像信息。接下来,将各图像信息传送至串联型成像单元120中的各成像单元18Y、18C、18M、18K,从而形成黑色、黄色、品红和青色的各可见图像。
如图3所示,成像单元18Y、18C、18M、18K分别包括:鼓形感光体10Y、10C、10M、10K;用于使感光体10Y、10C、10M、10K均匀带电的带电单元20;显影单元61Y、61C、61M、61K,它们通过将各调色剂(黑色调色剂、黄色调色剂、品红色调色剂、青色调色剂)供应到对应于各颜色的静电潜像从而使各静电潜像显影以形成各调色剂的可见图像(调色剂图像),所述静电潜像通过用曝光单元21基于对应于各颜色的图像信息使感光体10Y、10C、10M、10K曝光而形成;用于传输中间转印介质50上的可见图像的一次转印带电器(一次转印带电单元)62;清洁单元63和电荷消除单元64。成像单元18Y、18C、18M、18K可以基于各图像信息形成可颜色的可见图像。接下来,将各颜色的可见图像从感光体10Y、10C、10M、10K依次转印(一次转印)到通过支持辊14、15和16旋转移动的中间转印介质50,并且将各可见图像(调色剂图像)叠加以形成转印的复合图像(彩色调色剂图像)。
同时,如图2所示,选择并转动供纸台200的供纸辊142之一,从而纸张(记录纸P)从纸库143中的多个供纸盒144中的一个中排出,并通过分离辊145逐一分离。之后,将纸张供应到供纸通道146,通过输送辊147输送至复印机主体150内的供纸通道148内,并撞到阻挡辊49而停止。或者,转动供纸辊142之一以将置于手动供纸托盘54上的纸张(记录纸P)排出。然后,将纸张通过分离辊52逐一分离,供入手动供纸通道53,并类似地,撞到阻挡辊49而停止。注意,阻挡辊49通常是接地的,但可通过施加偏压除去纸张上的纸屑。阻挡辊49与中间转印介质50上的复合彩色图像(彩色转印图像)的移动同步旋转,以将纸张(记录纸P)输送入中间转印介质50和二次转印单元22之间,并通过二次转印单元22将该复合彩色图像(彩色转印图像)转印到纸张(记录纸)上(二次转印)。这样,彩色图像形成在纸张(记录纸P)上。在图像转印后,残留在中间转印单元50上的残余调色剂颗粒被中间转印介质50的清洁单元17清除。
其上形成转印的彩色图像的纸张(记录纸P)通过二次转印单元22传送至图像定影单元25内,在图像定影单元25内复合彩色图像(彩色转印图像)通过加热和加压定影在纸张(记录纸P)上。然后,通过转向钩55的作用改变纸张的方向,并通过排出辊56排出,堆叠在出纸盘57上。或者,通过转向钩55的作用改变纸张的方向,通过纸张换向器28翻转,并传送回图像转印位置以在另一面上记录另一图像。在两面都承载图像的纸张通过排出辊56排出,并堆叠在出纸盘57上。
根据本发明的成像装置,即使在高处理线速度下使用成像调色剂,图像也可以稳定地定影在记录介质上而不会形成异常图像,因为调色剂在高速印刷时具有优异的低温定影能力和耐热存储稳定性,并且能够使图像稳定地定影在记录介质的期望的位置上而不发生反印现象。例如,通过使用上述串联型全色成像装置,可以在较高速度下形成高质量的图像。本发明的成像装置可以广泛地应用于利用电子照相法的电子照相应用领域,如静电复印机或激光束打印机等。串联型成像装置可以同时转印多个调色剂图像,从而可以实现高速全色印刷。
上述串联型成像单元120可安装和固定在复印机、传真机、或打印机中。或者,其可以以处理盒的形式安装在所述装置中。
处理盒是包括静电潜像承载部件(感光体),并进一步包括选自带电单元、曝光单元、显影单元、转印单元和清洁单元的单元的设备(组件)。本发明的处理盒包括作为静电潜像承载部件的鼓形感光体,以及至少显影单元,所述感光体和显影单元集成地连接并可拆卸地安装在成像装置中,从而易于进行维护、检查和更换的操作。将参考图4描述根据本发明实施方式的处理盒。
如图4所示,本发明的处理盒集成地包括:作为静电潜像承载部件的鼓形感光体10;使感光体10的表面均匀带电的带电辊20;显影单元61,其通过来自曝光单元21的曝光L同时供应调色剂到静电潜像来显影已形成在感光体10的带电表面上的静电潜像从而形成调色剂图像;和在感光体10的表面上形成的调色剂图像通过转印单元65转印到记录介质P上之后除去残留在感光体10表面上的调色剂的清洁单元63。该处理盒可拆卸地安装在成像装置的主体中。在这种情况下,不必使感光体10集成有所有的带电辊20、显影单元61、和清洁单元63,但感光体10至少与显影单元61集成。显影单元61含有本发明的用于成像的调色剂。因此,在定影单元25(参见图2)中,不发生因未定影的图像造成的反印现象,并且图像稳定地仅定影在记录介质P的期望的位置上,从而印刷出高质量图像。处理盒的操作性优异,如易于存储和运输。
当本发明的调色剂供应到安装在上述成像装置中的显影单元时,根据需要调色剂可以供应到作为调色剂容器如圆柱形或袋形容器的显影单元中。
实施例
将参考以下实施例和比较例更详细地描述本发明。但是应注意,本发明不限于这些实施例和比较例。在实施例中,除非另有说明,“份”和“%”是以质量计的,并且“摩尔”是指摩尔比。
“调色剂的BET比表面积”、“调色剂的平均圆度”、“调色剂的体均粒径”、“调色剂中蜡的总量”、和“测量蜡在165℃的质量减少”按如下测量。
<调色剂的BET比表面积>
调色剂的BET比表面积用自动表面积和空隙率分析仪(TriStar 3000:可购自Shimadzu Corporation)测量。具体来说,在样品室中称重约0.5g样品,并使用预处理系统Smartprep(可购自Shimadzu Corporation)将其真空干燥24小时,然后除去样品表面上的杂质和水。将预处理的样品装入TriStar 3000以获得氮气吸收和相对压力之间的关系。基于这样的关系,通过多点BET法获得样品的BET比表面积。
<调色剂的平均圆度>
调色剂的平均圆度使用流式颗粒图像分析仪FPIA-2000(SysmexCorporation制)测量。具体来说,将0.1mL~0.5mL表面活性剂,优选烷基苯磺酸盐,作为分散剂加入容器中的之前已除去固体杂质的100mL~150mL水中。然后,加入大约0.1g~大约0.5g的测量样品。将其中分散了样品的悬浮液通过超声分散设备进行分散处理大约1分钟~大约3分钟,调节分散溶液的浓度使得样品的颗粒数为3,000/微升~10,000/微升。在这样的条件下,使用所述分析仪测量调色剂的颗粒形状和粒度。
<调色剂中蜡的总量>
包含于调色剂颗粒中蜡的总量通过差示扫描量热计(DSC)方法确定。具体来说,使用以下测量设备在以下条件下分别测量调色剂样品和单独的蜡样品从而获得蜡的吸热值。包含于调色剂颗粒中的蜡总量基于得到的样品中蜡的吸热值之间的比例获得。
测量设备:DSC设备(DSC60,Shimadzu Corporation制)
样品量:约5mg
升温速度:10℃/min
测量范围:室温~150℃
测量环境:氮气氛中
蜡的量由以下方程(1)计算。
蜡的总量(质量%)=(调色剂样品的蜡的吸热值(J/g)×100/(单独的蜡物质的吸热值(J/g))
方程(1)
<调色剂的平均粒径>
调色剂的体均粒径(Dv)、数均粒径(Dn)、和Dv/Dn通过粒度分析仪(Multisizer III,Beckman Coulter,Inc.制)以100μm的孔径使用分析软件(Beckman Coulter Multisizer 3 Version3.51)测量。更具体地说,将0.5mL 10%的表面活性剂(NEOGEN SC-A,烷基苯磺酸盐,Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co.,Ltd.制)置于100mL玻璃烧杯中,将0.5g各调色剂加入该烧杯并用小铲混合在一起,并且加入80mL离子交换水。用W-113MK-II(超声分散机,HONDAELECTRONICS Co.,Ltd制)将得到的分散液进行分散处理10分钟。为了进行分析,使用上述Multisizer III并使用ISOTON III(Beckman Coulter Inc.)作为测量溶液。在测量中,滴加该调色剂样品分散液,使由该设备指示的浓度为8%±2%。从粒度测量的再现性来看,重要的是将该浓度保持在8%±2%。在该浓度范围中,将不会有测量粒度的误差。
<测量蜡在165℃的质量减少>
在本发明中,使用TA-60WS和DSC-60(Shimadzu Corporation制)作为测量设备在下述条件下以下列方式测量蜡在165℃的质量减少。
测量条件
样品容器:铝样品盘
样品量:5mg
参比:铝样品盘(样品盘本身)
气氛:氮(流速:50mL/min)
温度条件:
起始温度:20℃
加热速率:10℃/min
结束温度:165℃
保持时间:60min
使用上述可购自Shimadzu Corporation的数据分析软件(TA-60,1.52版)分析测量结果。165℃的质量减少的分析方法通过以下方程计算,其中A定义为蜡在165℃和在0分钟时的质量,且B定义为已在165℃保持60分钟的蜡的质量。
165℃的质量减少=(A-B)/A×100
(实施例1-1)
-合成未改性聚酯(低分子量聚酯)-
向配备有回流冷凝器、搅拌器和气体入口管的反应容器加入229份双酚A环氧乙烷(2mol)加合物、528份双酚A环氧丙烷(3mol)加合物、207份对苯二甲酸、45份己二酸和2份氧化二丁基锡,并在常压下在230℃反应7小时。在10mmHg~15mmHg的减压下反应5小时后,加入43份偏苯三酸酐并在常压下在185℃反应2小时以合成未改性聚酯。
由此获得的未改性聚酯的数均分子量(Mn)为2,600,质均分子量(Mw)为6,600,玻璃化转变温度(Tg)为44℃,且酸值为23mgKOH/g。
-制备母料(MB-1)-
在反应容器中,用亨舍尔混合机(Mitsui Mining Co.,Ltd.制)混合1,200份水、540份作为着色剂的炭黑(Printex 35,Degussa Co.制,DBP吸油值=42mL/100g,pH=9.5)、和1,210份合成的未改性聚酯。使用双辊磨将得到的混合物在160℃捏合40分钟,然后扎制并冷却,并用粉碎机(HosokawaMicron Corporation制)研磨以制备母料1(MB-1)。
-合成蜡分散剂-
在配备有温度计和搅拌器的高压反应容器中,放入600份二甲苯和300份低分子量聚乙烯(SANWAX LEL-400,Sanyo Chemical Industries,Ltd.制,软化点为128℃)使得聚乙烯充分溶于二甲苯,然后用氮气吹扫。之后,将2,310份苯乙烯、270份丙烯腈、150份丙烯酸丁酯、和78份过氧六氢对苯二甲酸二叔丁基酯、455份二甲苯的混合溶液在175℃滴加3小时以进行聚合,然后将该混合物保持在该温度30分钟。接下来,除去溶剂从而获得蜡分散剂。
-制备蜡分散液(1-1)-
向配备有搅拌棒和温度计的反应容器中加入378份所述未改性聚酯、110份石蜡(VICTORY WAX,TOYO ADL CORPORATION制;熔点52℃,140℃的熔体粘度为12mPa·s)、49.5份合成的蜡分散剂、和947份醋酸乙酯,在搅拌的同时在85℃下加热,并保持在85℃五小时。之后,将得到的产物冷却到30℃一小时,从而获得蜡分散液(1-1)。
-制备有机溶剂相-
将相当于调色剂中4.0份蜡的制得的蜡分散液(1-1)与500份制得的母料(MB-1)和500份醋酸乙酯一起加入,然后混合2小时,从而获得原料溶液。将得到的原料溶液(1,324份)置于反应容器中,并用砂磨机(Ultra Visco Mill,Imex Co.,Ltd.制)在以下条件下分散炭黑和蜡:液体进料速率1kg/hr,盘的圆周速度7m/s,0.5mm的氧化锆珠填充到80体积%,进行3次。然后,将1,325份65%的合成的未改性聚酯的醋酸乙酯溶液加入到该分散液中。使用砂磨机(Ultra Visco Mill,Imex Co.,Ltd.制)将得到的混合物在以下条件下分散:液体进料速率1kg/hr,盘的圆周速度7m/s,0.5mm氧化锆珠填充到80体积%,进行1次,从而制备有机溶剂相。得到的有机溶剂相具有50%的固体成分浓度(测量条件:在130℃加热30分钟)。
-合成预聚物-
向配备有冷却管、搅拌器和氮气入口管的反应容器中,加入682份双酚A环氧乙烷(2mol)加合物、82份双酚A环氧丙烷(2mol)加合物、283份对苯二甲酸、23份偏苯三酸酐和2份氧化二丁基锡,并在常压下在235℃反应7小时。接下来,将得到的混合物在10mmHg~15mmHg的减压下反应5小时以获得中间体聚酯1-1。得到的中间体聚酯1-1的数均分子量为2,300,质均分子量为9,750,峰值分子量为3,100,玻璃化转变温度(Tg)为53℃,酸值为0.7mgKOH/g,且羟基值为50mgKOH/g。
然后,向配备有冷却管、搅拌器、和氮气入口管的反应容器中加入411份中间体聚酯1-1、87份异氟尔酮二异氰酸酯、和500份醋酸乙酯,并在100℃反应5小时以获得预聚物1-1。获得的预聚物1-1具有1.42%的游离异氰酸酯。
-合成酮亚胺(含有活性氢基团的化合物)-
向配备有搅拌棒和温度计的反应容器中加入170份异氟尔酮二胺和75份甲基乙基酮,并在50℃反应5小时以合成酮亚胺化合物(含有活性氢基团的化合物)。得到的酮亚胺化合物(含有活性氢基团的化合物)的胺值为418。
-制备调色剂材料液-
向反应容器中加入748份制得的有机溶剂相、114份合成的预聚物、和2.8份合成的酮亚胺化合物,并使用TK HOMOMIXER(PRIMIX Corporation制)以7.3m/s混合1分钟以制备调色剂材料液。
-制备有机树脂细颗粒分散液-
向配备有搅拌棒和温度计的反应容器中加入683份水、22份甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐(ELEMINOL RS-30,Sanyo ChemicalIndustries Ltd.制)、78份苯乙烯、78份甲基丙烯酸、120份丙烯酸丁酯、和1份过硫酸铵,并在450rpm搅拌15分钟以获得白色乳液。将该乳液在75℃的系统温度加热,然后反应5小时。而且,将30份1%过硫酸铵水溶液混合到其中,并将得到的混合物在75℃熟化5小时以制备乙烯基树脂颗粒(苯乙烯-甲基丙烯酸-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐的共聚物)的水性分散液(有机树脂细颗粒分散液)。
包含于制得的有机树脂细颗粒分散液中的有机树脂细颗粒的体均粒径(Dv)由粒度分布测量设备(nanotrac UPA-150EX,Nikkiso Co.,Ltd.制)测量,其为54nm。而且,将一部分有机树脂细颗粒分散液干燥以分离树脂成分。该树脂成分的玻璃化转变温度(Tg)为48℃,且质均分子量(Mw)为440,000。
-制备水性介质-
将水(990份)、37份48.5%的表面活性剂(十二烷基二苯基醚二磺酸钠)(ELEMINOL MON-7,Sanyo Chemical Industries Ltd.制)的水溶液、15份制得的有机树脂细颗粒分散液和91份醋酸乙酯混合并搅拌以制备不透明的白色液体。得到的产物为水性介质。
-测量临界胶束浓度-
通过以下方法测量表面活性剂的临界胶束浓度。通过使用表面张力计Sigma(KSV Instruments Ltd.),用该Sigma系统中的分析程序进行分析。将所述表面活性剂以0.01%的增量滴加到水性介质中,搅拌并静置,从而测量表面张力。从得到的表面张力曲线,获取其中即使滴加表面活性剂表面张力也不下降时的表面活性剂的浓度作为临界胶束浓度。实施例1-1的表面活性剂(十二烷基二苯基醚二磺酸钠)相对于水性介质的临界胶束浓度用表面张力计Sigma测量。其为相对于水性介质质量的0.05%。
-乳化或分散-
将制得的水性介质(1,210份)加入到制得的调色剂材料液,并使用TKIIOMOMIXER(PRIMIX Corporation制)在18m/s的圆周速度混合20分钟以制备油/水分散液(乳液浆料)。
-除去有机溶剂-
在乳化或分散步骤(即粒度调节)后,向配备有搅拌器和温度计的反应容器中加入乳液浆料,在30℃除去溶剂7小时,在45℃进行熟化5小时以制造分散浆料。
-洗涤和干燥-
减压过滤100份分散浆料后,按如下进行洗涤和干燥:
(i)将一百(100)份离子交换水加入到滤饼,用TK HOMOMIXER在10.0m/s的旋转频率混合10分钟,然后过滤。
(ii)将一百(100)份离子交换水加入到(i)的滤饼,用TK HOMOMIXER在12.0m/s的旋转频率混合10分钟,然后减压过滤。
(iii)将一百(100)份10%氢氧化钠水溶液加入到(ii)的滤饼,用TKHOMOMIXER在11.0m/s的旋转频率混合10分钟,然后过滤。
(iv)将三百一十(310)份离子交换水加入到(iii)的滤饼,用TKHOMOMIXER在11.0m/s的旋转频率混合10分钟,然后过滤。这些操作进行两次以获得最终滤饼。
-表面处理步骤-
向洗涤中得到的滤饼加入300份离子交换水,并用TK HOMOMIXER在7,000rpm搅拌从而制造调色剂分散液。将该调色剂分散液在60℃加热,并保持温度T1(T1=60℃)40分钟,然后冷却该调色剂分散体。之后,测量调色剂分散液的导电率。基于已预先获得的表面活性剂浓度的校正曲线,计算调色剂分散液的表面活性剂浓度为0.05%。接下来,进行过滤。
-干燥-
得到的最终滤饼由旋风干燥机在45℃干燥48小时,并用具有75微米孔的筛子过筛以获得实施例1-1的调色剂基础颗粒。
-外添加剂处理-
向实施例1-1的得到的调色剂基础颗粒(100份)加入1.4份疏水二氧化硅作为外添加剂和0.7份疏水氧化钛,并使用亨舍尔混合机(Mitsui Mining Co.,Ltd.制)混合。将混合物用具有35微米孔的筛子过筛从而制造实施例1-1的调色剂。图1显示了实施例1-1的调色剂截面的TEM照片(100,000倍放大率)。
得到的调色剂的体均粒径(Dv)、数均粒径(Dn)、粒度分布(体均粒径(Dv)/数均粒径(Dn))通过上述方法测量。
(实施例1-2)
实施例1-2的调色剂以与实施例1-1中相同的方式制造,除了实施例1-1中的石蜡(VICTORY WAX,TOYO ADL CORPORATION制;熔点52℃,140℃的熔体粘度为12mpa·s)替换为微晶蜡(BE SQUARE 185蜡,TOYO ADLCORPORATION制;熔点60℃,140℃的熔体粘度为9mpa·s)。
(实施例1-3)
实施例1-3的调色剂以与实施例1-1中相同的方式制造,除了实施例1-1中的石蜡(VICTORY WAX,TOYO ADL CORPORATION制;熔点52℃,140℃的熔体粘度为12mPa·s)替换为微晶蜡(BE SQUARE 195蜡,TOYO ADLCORPORATION制;熔点77℃,140℃的熔体粘度为10mpa·s)。
(实施例1-4)
实施例1-4的调色剂以与实施例1-1中相同的方式制造,除了实施例1-1中的石蜡(VICTORY WAX,TOYO ADL CORPORATION制;熔点52℃,140℃的熔体粘度为12mpa·s)替换为微晶蜡(BE SQUARE 185蜡,TOYO ADLCORPORATION制;熔点60℃,140℃的熔体粘度为9mPa·s),加入的该蜡的量从4份改变为1.5份,调色剂分散液的温度从60℃改变为70℃。
(实施例1-5)
实施例1-5的调色剂以与实施例1-1中相同的方式制造,除了蜡分散液(1-1)改变为下述的蜡分散液(1-2),加入的蜡的量从4份改变为8份,以及调色剂分散液的温度从60℃改变为70℃。
-合成蜡分散剂-
向配备有温度计和搅拌器的高压反应容器加入600份二甲苯和300份低分子量聚乙烯(SANWAX LEL-400,Sanyo Chemical Industries,Ltd.制,软化点为128℃)使得聚乙烯充分地溶于二甲苯,然后用氮气吹扫。之后,将2,310份苯乙烯、270份丙烯腈、150份丙烯酸丁酯、和78份过氧六氢对苯二甲酸二叔丁基酯、455份二甲苯的混合溶液在175℃滴加3小时以进行聚合,然后将混合物在175℃保持30分钟。接下来,除去溶剂从而获得蜡分散剂。
-制备蜡分散液(1-2)-
向配备有搅拌棒和温度计的反应容器中,加入218.5份合成的未改性聚酯、220份石蜡(VICTORY WAX,TOYO ADL CORPORATION制;熔点52℃,140℃的熔体粘度为12mpa·s)、99份合成的蜡分散剂、和947份醋酸乙酯,并在搅拌的同时在80℃加热,并在80℃保持7小时。之后,得到的产物冷却到30℃2小时,从而获得蜡分散液(1-2)。
(实施例1-6)
实施例1-6的调色剂以与实施例1-2中相同的方式制造,除了表面处理步骤中调色剂分散液的温度从60℃改变为73℃。
(比较例1-1)
比较例1-1的调色剂以与实施例1-1中相同的方式制造,除了石蜡(VICTORY WAX,TOYO ADL CORPORATION制;熔点52℃,140℃的熔体粘度为12mpa·s)替换为石蜡HNP-10(NIPPON SEIRO CO.,LTD.制,熔点为75℃,140℃的熔体粘度为4mpa·s)。
(比较例1-2)
比较例1-2的调色剂以与实施例1-1中相同的方式制造,除了石蜡(VICTORY WAX,TOYO ADL CORPORATION制;熔点52℃,140℃的熔体粘度为12mPa·s)替换为石蜡LUVAX2191(NIPPON SEIRO CO.,LTD.制,熔点83℃,140℃的熔体粘度为19mpa·s)。
(比较例1-3)
比较例1-3的调色剂以与实施例1-1中相同的方式制造,除了蜡分散液(1-1)替换为下述蜡分散液(1-3),以及加入的蜡的量从4份改变为10份。
-合成蜡分散剂-
向配备有温度计和搅拌器的高压反应容器加入600份二甲苯和300份低分子量聚乙烯(SANWAX LEL-400,Sanyo Chemical Industries,Ltd.制,软化点为128℃)使得聚乙烯充分地溶于二甲苯,然后用氮气吹扫。之后,将2,310份苯乙烯、270份丙烯腈、150份丙烯酸丁酯、和78份过氧六氢对苯二甲酸二叔丁基酯、455份二甲苯的混合溶液在175℃滴加3小时以进行聚合,然后将混合物在175℃保持30分钟。接下来,除去溶剂从而获得蜡分散剂。
-制备蜡分散液(1-3)-
向配备有搅拌棒和温度计的反应容器中加入163.5份合成的未改性聚酯、275份石蜡(VICTORY WAX,TOYO ADL CORPORATION制;熔点52℃,140℃的熔体粘度为12mPa·s)、123.75份合成的蜡分散剂、和947份醋酸乙酯,并在搅拌的同时在80℃加热,并在80℃保持4小时。之后,得到的产物冷却到30℃1小时,从而获得蜡分散液(1-3)。
(比较例1-4)
比较例1-4的调色剂以与实施例1-2中相同的方式制造,除了表面处理步骤中调色剂分散液的温度从60℃改变为40℃。
(比较例1-5)
比较例1-5的调色剂以与实施例1-2中相同的方式制造,除了表面处理步骤中调色剂分散液的温度从60℃改变为95℃。
实施例1-1至实施例1-6和比较例1-1至比较例1-5中加入的蜡的性质和量以及调色剂分散液的温度示于表1。
表1
Figure BSA00000222214600501
评价实施例1-1至实施例1-6和比较例1-1至比较例1-5中制造的各调色剂的调色剂定影性质、抗成膜性、印刷纸背表面污迹、转印效率、转印不均匀性和雾化。结果示于表2。在以下条件下评价各调色剂的调色剂定影性质、抗成膜性、印刷纸背表面污迹、转印效率、转印不均匀性和雾化。
表2
(定影性质)
调色剂的定影性质按如下评价。使用改型的机器IMAGIO NEO 450进行评价,其中安装了图5所示的Ricoh Company,Ltd.制的带状加热定影单元。图5所示的带状加热定影单元25包括在芯中具有热源H1的加热辊R3、在定影辊R1和加热辊R3周围拉伸的环形定影带26、和加压辊27,所述加压辊27通过加压弹簧P1经由定影带26按压定影辊R1。加压辊27在芯中具有热源H2以加热由导向器G导向的记录介质P,从而加热加压记录介质P上的调色剂。通过用弹簧P2拉伸加热辊R3将预定的张力施加到定影带26,并且定影带26可滑动地与清洁定影带26表面的清洁辊R4的外表面接触。在该实例中,定影带26基本上具有三层带作为表面层:100μm厚的聚酰亚胺作为基础材料,100μm厚的有机硅橡胶作为中间弹性层、和15μm厚的PFA作为防止反印层。定影辊R1的外周层由有机硅泡沫体形成,并且加压辊27具有由厚度为1mm的SUS形成的金属圆柱体作为芯,由PFA管和有机硅橡胶形成的并具有2mm厚度的防止反印层作为最外周层,以及由厚度为2mm的铝形成的中间层,并且表面压力为1×105Pa。
各性质的评价标准如下。
(1)低温定影能力(5级评价)
A:低于120℃
B:120℃~低于130℃
C:130℃~低于140℃
D:140℃~低于150℃
E:150℃或更高
(2)耐热反印性(5级评价)
A:201℃或更高
B:191℃或更高到低于201℃
C:181℃或更高到低于191℃
D:171℃或更高到低于181℃
E:低于171℃
(抗成膜性)
使用彩色电子照相装置(IPSIO COLOR 8100,Ricoh Company,Ltd.制),复印50,000张。在复印后马上目视观察显影辊或感光体上是否存在调色剂成膜,并基于以下标准评价:
评价标准
A:没有观察到调色剂成膜。
B:几乎没有观察到条状调色剂成膜。
C:部分观察到条状调色剂成膜。
D:在整个显影辊或感光体上观察到调色剂成膜。
(印刷纸的背表面污迹)
使用IMAGIO NEO 450(Ricoh Company,Ltd.制),印出1,000,000张黑色图像,之后印出白色实地图像,然后基于以下评价标准评价印刷纸的背表面污迹。
A:没有观察到背表面污迹。
B:A和C之间
C:略微观察到背表面污迹。
D:C和E之间
E:明显观察到背表面污迹。
(转印效率(%))(转印率)
提供的评价用机器为Fuji Xerox Co.,Ltd.制的DOCUCOLOR 8000DIGITAL PRESS的改型机器,并进行调节使得可调整线速度和转印时间。用该评价用机器对各显影剂进行运行测试,其中输出调色剂覆盖量为0.6mg/cm2的A4尺寸的实地图像图案作为测试图像。输出100,000张该测试图像后和输出1,000,000张该测试图像后,分别由方程(3)和方程(4)确定一次转印中的转印效率和二次转印中的转印效率。评价标准如下。
一次转印效率(%)=(转印到中间转印介质上的调色剂量/转印到电子照相感光体上的调色剂量)×100                           方程(3)
二次转印效率(%)=(转印到中间转印介质上的调色剂量-未转印到中间转印介质上的剩余调色剂的量/转印到中间转印介质上的调色剂量)×100
方程(4)
评价标准如下。
A:90%或更多
B:85%或更多到小于90%
C:80%或更多到小于85%
D:小于80%
(转印不均匀性)
使用串联型彩色电子照相装置IMAGIO NEO 450(Ricoh Company,Ltd.制)形成黑色实地图像,然后目视观察是否存在图像转印不均匀性,并基于以下评价标准评价。
A:没有观察到转印不均匀性,并且图像优异。
B:没有观察到转印不均匀性,并且没有实际使用问题。
C:略微观察到转印不均匀性,但实际使用能接受。
D:观察到转印不均匀性,并且实际使用不能接受。
(雾化)
使用串联型彩色电子照相装置IMAGIO NEO 450(Ricoh Company,Ltd.制)形成100,000张图像图案A,所述彩色电子照相装置包含各调色剂并采用均与感光体接触的清洁刮板和带电辊。图像图案A为横向A4尺寸的图表,其中黑色实地图像和白色实地图像以1cm的间隔沿与显影套筒旋转方向垂直的方向交替布置。接下来,印出白色实地图像并目视观察是否发生雾化。评价标准如下:
A:没有观察到雾化,并且质量优异。
B:几乎没有观察到雾化,并且没有实际使用问题。
C:略微观察到雾化,但实际使用能接受。
D:观察到雾化,并且实际使用不能接受。
从表1和2的结果可以看出,当使用165℃的质量减少分别为12%和14%的比较例1-1和1-2的蜡时,对抗成膜性和印刷纸背表面污迹的评价差。由于比较例1-2的蜡的熔点为83℃,高于78℃,因此定影性质的最低定影温度差。当加入比较例1-3的调色剂的蜡的量为10份,但蜡含量为9.2%时,抗成膜性和印刷纸的背表面污迹都差。由于比较例1-4的蜡的Sbet/SF为3.7m2/g,大于3.6m2/g,不仅定影能力的最低定影温度差,而且抗成膜性和印刷纸的背表面污迹也差。由于比较例1-5的调色剂的Sbet/SF为0.9m2/g,小于1.0m2/g,明显的是,不仅抗成膜性和印刷纸的背表面污迹差,而且转印效率和转印不均匀性也差。
另一方面,由于本发明实施例1-1至实施例1-6中的熔点、165℃的质量减少量、加入的蜡的量、调色剂分散液的温度均在预定范围内,因此明显的是,定影性质、抗成膜性、印刷纸的背表面污迹、转印效率、和雾化都显示出优异的性质。
接下来,基于实施例2-1、实施例2-2、比较例2-1和比较例2-2描述其中调色剂分散液的温度(T1)调节为60℃且改变保持时间的调色剂。
(实施例2-1)
-合成未改性聚酯(低分子量聚酯)-
向配备有回流冷凝器、搅拌器和气体入口管的反应容器加入229份双酚A环氧乙烷(2mol)加合物、529份双酚A环氧丙烷(3mol)加合物、209份对苯二甲酸、45份己二酸和2份氧化二丁基锡,并在常压下在230℃反应7小时。该反应液在10mmHg~15mmHg的减压反应5小时后,将43份偏苯三酸酐加入到反应容器并在常压下在180℃反应2小时以合成未改性聚酯。由此获得的未改性聚酯的数均分子量(Mn)为2,600,质均分子量(Mw)为6,700,玻璃化转变温度(Tg)为44℃,且酸值为26mgKOH/g。
-制备母料(MB-2)-
向反应容器中加入1,200份水、540份炭黑(Printex 35,Degussa Co.制,DBP吸油值=42mL/100g,pH=9.5)、和1,200份合成的未改性聚酯并用亨舍尔混合机(Mitsui Mining Co.,Ltd.制)混合。使用双辊磨在170℃将得到的混合物捏合30分钟,之后扎制并冷却,并用粉碎机(Hosokawa MicronCorporation制)研磨以制备母料(MB-2)。
-制备蜡分散液(2-1)-
向配备有搅拌棒和温度计的反应容器中加入378份合成的未改性聚酯、110份石蜡(VICTORY WAX,TOYO ADL CORPORATION制;熔点52℃)、49.5份蜡分散剂和947份醋酸乙酯,并在搅拌的同时在80℃加热,并在80℃保持7小时。之后,将得到的产物冷却到30℃2小时,从而获得蜡分散液(2-1)。
-制备有机溶剂相-
将相当于调色剂中含有4.0份颜料的量的制得的蜡分散液(2-1)与500份制得的母料(MB-2)和500份醋酸乙酯一起加入,然后混合2小时,从而获得原料溶液。
将得到的原料溶液(1,325份)置于反应容器中,并用砂磨机(“Ultra ViscoMill”,Imex Co.,Ltd.制)在以下条件下分散炭黑和蜡:液体进料速率1kg/hr,盘的圆周速度8m/s,0.5mm的氧化锆珠填充到80体积%,进行3次。然后,将l,323份65%合成的未改性聚酯的醋酸乙酯溶液加入到该分散液中。将得到的混合物使用砂磨机(“Ultra Visco Mill”,Imex Co.,Ltd.制)在以下条件下分散:液体进料速率1kg/hr,盘的圆周速度8m/s,0.5mm氧化锆珠填充到80体积%,进行1次,从而制备有机溶剂相。
得到的有机溶剂相具有50%的固体成分浓度(测量条件:在130℃加热30分钟)。
-合成预聚物-
向配备有冷却管、搅拌器和氮气入口管的反应容器中,加入681份双酚A环氧乙烷(2mol)加合物、83份双酚A环氧丙烷(2mol)加合物、283份对苯二甲酸、20份偏苯三酸酐和2份氧化二丁基锡,并在常压下在230℃反应9小时。接下来,将得到的混合物在10mmHg~15mmHg的减压反应5小时以获得中间体聚酯2-1。得到的中间体聚酯2-1的数均分子量为2,300,质均分子量为9,800,峰值分子量为3,300,玻璃化转变温度(Tg)为56℃,酸值为0.4mgKOH/g,且羟基值为49mgKOH/g。
然后,向配备有冷却管、搅拌器和氮气入口管的反应容器中加入411份中间体聚酯2-l、84份异氟尔酮二异氰酸酯、和500份醋酸乙酯,并在100℃反应6小时以获得预聚物2-1。获得的预聚物2-1具有1.43%的游离异氰酸酯。
-合成酮亚胺(含有活性氢基团的化合物)-
向配备有搅拌棒和温度计的反应容器中加入170份异氟尔酮二胺和77份甲基乙基酮,并在50℃反应7小时以合成酮亚胺化合物(含有活性氢基团的化合物)。得到的酮亚胺化合物(含有活性氢基团的化合物)的胺值为419。
-制备调色剂材料液-
向反应容器中加入749份所述有机溶剂相、117份合成的预聚物、和2.3份酮亚胺化合物,并使用TK HOMOMIXER(PRIMIX Corporation制)以8.5m/s混合1分钟从而制备调色剂材料液。
-制备有机树脂细颗粒分散液-
向配备有搅拌棒和温度计的反应容器中加入683份水、20份甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐(ELEMINOL RS-30,Sanyo ChemicalIndustries Ltd.制)、75份苯乙烯、73份甲基丙烯酸、121份丙烯酸丁酯、和1份过硫酸铵,并在400rpm搅拌25分钟以获得白色乳液。将该乳液在75℃的系统温度加热,然后反应5小时。而且,将30份的1%过硫酸铵水溶液混合到其中,并且将得到的混合物在75℃熟化8小时以制备乙烯基树脂颗粒(苯乙烯-甲基丙烯酸-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐的共聚物)的水性分散液(有机树脂细颗粒分散液)。
包含于制得的有机树脂细颗粒分散液中的有机树脂细颗粒的体均粒径(Dv)由粒度分布测量设备(nanotrac UPA-150EX,Nikkiso Co.,Ltd.制)测量,其为55nm。而且,将一部分有机树脂细颗粒分散液干燥以分离树脂成分。该树脂成分的玻璃化转变温度(Tg)为49℃,且质均分子量(Mw)为452,000。
-制备水性介质-
将水(990份)、38份46.5%的十二烷基二苯基醚二磺酸钠(ELEMINOLMON-7,Sanyo Chemical Industries Ltd.制)的水溶液、15份制得的有机树脂细颗粒分散液、和90份醋酸乙酯混合并搅拌以制备不透明的白色液体。得到的产物为水性介质。
-乳化或分散-
将制得的水性介质(1,200份)加入到制得的调色剂材料液,并使用TKHOMOMIXER(PRIMIX Corporation制)在15m/s的圆周速度混合40分钟以制备油/水分散液(乳液浆料)。
-除去有机溶剂-
在乳化或分散步骤(即粒度控制)后,向配备有搅拌器和温度计的反应容器中加入乳液浆料,在30℃除去溶剂8小时,并在45℃进行熟化5小时以制造分散浆料。
-洗涤和干燥-
减压过滤100份分散浆料,按如下进行洗涤和干燥:
(i)将一百(100)份离子交换水加入到滤饼,用TK HOMOMIXER在10.0m/s的旋转频率混合30分钟,然后过滤。
(ii)将一百(100)份离子交换水加入到(i)的滤饼,用TK HOMOMIXER在10.0m/s的旋转频率混合10分钟,然后减压过滤。
(iii)将一百(100)份10%氢氧化钠水溶液加入到(ii)的滤饼,用TKHOMOMIXER在10.0m/s的旋转频率混合10分钟,然后过滤。
(iv)将三百(300)份离子交换水加入到(iii)的滤饼,用TK HOMOMIXER在10.0m/s的旋转频率混合30分钟,然后过滤。这些操作进行两次以获得最终滤饼。
-表面处理步骤-
向洗涤中得到的滤饼加入300份离子交换水,并用TK HOMOMIXER在8,000rpm搅拌从而制造调色剂分散液。加热该调色剂分散液并将该温度T1(T1=55℃)保持5分钟,然后冷却该调色剂分散体。之后,测量调色剂分散液的导电率。基于已预先获得的表面活性剂浓度的校正曲线,计算调色剂分散液的表面活性剂浓度为0.04%。接下来,进行过滤。
-干燥-
得到的最终滤饼由旋风干燥机在45℃干燥48小时,并用具有75微米孔的筛子过筛以获得实施例2-1的调色剂基础颗粒。
-外添加剂处理-
向实施例2-1的得到的调色剂基础颗粒(100份)加入1.8份疏水二氧化硅作为外添加剂和0.7份疏水氧化钛,并使用亨舍尔混合机(Mitsui Mining Co.,Ltd.制)混合。将混合物用具有35微米孔的筛子过筛从而制造实施例2-1的调色剂。测量得到的调色剂的体均粒径(Dv)、数均粒径(Dn)、粒度分布(体均粒径(Dv)/数均粒径(Dn))。
(实施例2-2)
实施例2-2的调色剂以与实施例2-1中相同的方式制造,除了表面处理步骤中保持调色剂分散液的温度的时间从5分钟改变为55分钟。
(比较例2-1)
比较例2-1的调色剂以与实施例2-1中相同的方式制造,除了表面处理步骤中保持调色剂分散液的温度的时间从5分钟改变为30秒。
(比较例2-2)
比较例2-2的调色剂以与实施例2-1中相同的方式制造,除了表面处理步骤中保持调色剂分散液的温度的时间从5分钟改变为70分钟。
实施例2-1、实施例2-2、比较例2-1和比较例2-2的表面处理步骤中保持调色剂分散液的温度的时间示于表3。
表3
  保持调色剂分散液的温度(T1)的时间
  实施例2-1   5分钟
  实施例2-2   55分钟
  比较例2-1   30秒
  比较例2-2   70分钟
实施例2-1、实施例2-2、比较例2-1和比较例2-2的各调色剂的调色剂BET比表面积(Sbet)、平均圆度(SF)、Sbet/SF、调色剂粒径、蜡量、定影性质(最低,耐热反印性)、抗成膜性、印刷纸的背表面污迹、转印效率、转印不均匀性、雾化以与实施例1-1至实施例1-6中相同的方式进行测量和评价。结果示于表4。
表4
Figure BSA00000222214600581
在实施例2-1的调色剂中,抑制了蜡渗出,因此调色剂以外的组分的蜡污染较少发生。因此,实施例2-1的调色剂在抗成膜性、印刷纸的背表面污迹、转印效率、转印不均匀性、和雾化方面全部优于其它调色剂。另一方面,由于比较例2-1的调色剂的加热时间短,不能充分地弄平调色剂表面,导致差的转印效率、转印不均匀性、和雾化。对于比较例2-2的调色剂,虽然弄平了调色剂表面,但观察到了对调色剂以外的其它组分的污染,这可能是由蜡渗出导致的,并且抗成膜性、印刷纸的背表面污迹、转印效率、转印不均匀性、和雾化降低。
在各实施例和比较例中使用的各蜡在140℃的熔体粘度示于表5。
表5
  产品名   140℃的熔体粘度(mPa·S)
  VICTORY WAX   12
  BE SQUARE 185 WAX   9
  BE SQUARE 195 WAX   10
  石蜡HNP-10   4
  LUVAX2191   19

Claims (15)

1.调色剂,包含:
粘合剂;
着色剂;和
具有由C-H键和C-C键构成的分子链的蜡,
其中所述蜡在165℃的质量减少为10质量%或更低,并且由DSC方法测量的调色剂中所述蜡的总量为1质量%到8质量%,
其中所述调色剂的BET比表面积(Sbet)与所述调色剂的平均圆度(SF)之比Sbet/SF为1.0m2/g以上到小于3.6m2/g,
其中所述调色剂通过至少包括将调色剂材料液乳化或分散在含有表面活性剂的水性介质中的方法获得,以及
其中所述调色剂材料液是通过将调色剂形成材料溶解和/或分散在油介质中形成的液体,所述调色剂形成材料至少包含所述粘合剂、所述着色剂和所述蜡。
2.权利要求1的调色剂,其中所述蜡的熔点为50℃~90℃。
3.权利要求2的调色剂,其中所述蜡的熔点为52℃~77℃。
4.权利要求1的调色剂,其中调色剂中的所述蜡在140℃的熔体粘度为6mPa·s~15mPa·s。
5.权利要求1的调色剂,其中所述蜡在165℃的质量减少为3质量%或更低。
6.权利要求1的调色剂,其中所述蜡在165℃的质量减少为2.2质量%或更低。
7.权利要求1的调色剂,其中所述蜡为微晶蜡。
8.权利要求1的调色剂,进一步包含相对于所述蜡的40质量%~80质量%的蜡分散剂。
9.权利要求1的调色剂,其中所述调色剂形成材料含有粘合剂树脂或该粘合剂树脂的前体作为所述粘合剂的组分。
10.权利要求9的调色剂,其中所述粘合剂树脂的前体是含有活性氢基团的化合物和与该活性氢基团反应的聚合物,并且所述调色剂包含通过在将所述调色剂材料液乳化或分散在所述水性介质中时使所述化合物与所述聚合物反应而获得的反应产物。
11.权利要求9的调色剂,其中所述调色剂形成材料包含聚酯树脂作为所述粘合剂树脂。
12.处理盒,包含:
静电潜像承载部件;和
显影单元,
其中所述静电潜像承载部件和所述显影单元是以集成方式承载的,并且所述处理盒能拆卸地安装在成像装置的主体上,
其中所述显影单元含有调色剂,所述调色剂被供应到所述静电潜像承载部件上的静电潜像从而形成调色剂图像,
其中所述调色剂含有:
粘合剂;
着色剂;和
具有由C-H键和C-C键构成的分子链的蜡,
其中所述蜡在165℃的质量减少为10质量%或更低,并且由DSC方法测量的调色剂中所述蜡的总量为1质量%~8质量%,
其中所述调色剂的BET比表面积(Sbet)与所述调色剂的平均圆度(SF)之比Sbet/SF为1.0m2/g以上到小于3.6m2/g,
其中所述调色剂通过至少包括将调色剂材料液乳化或分散在含有表面活性剂的水性介质中的方法获得,以及
其中所述调色剂材料液是通过将调色剂形成材料溶解和/或分散在油介质中形成的液体,所述调色剂形成材料至少包含所述粘合剂、所述着色剂和所述蜡。
13.制备调色剂的方法,包括:
将调色剂材料液乳化和分散在含有表面活性剂的水性介质中从而形成调色剂分散液;
造粒以形成没有进行表面处理的颗粒,和
在45℃~90℃的温度加热所述调色剂分散液从而处理所述没有进行表面处理的颗粒的表面,
其中所述调色剂包含:
粘合剂;
着色剂;和
具有由C-H键和C-C键构成的分子链的蜡,
其中所述蜡在165℃的质量减少为10质量%或更低,并且由DSC方法测量的调色剂中所述蜡的总量为1质量%~8质量%,
其中所述调色剂的BET比表面积(Sbet)与所述调色剂的平均圆度(SF)之比Sbet/SF为1.0m2/g以上到小于3.6m2/g,以及
其中所述调色剂材料液是通过将调色剂形成材料溶解和/或分散在油介质中形成的液体,所述调色剂形成材料至少包含所述粘合剂、所述着色剂和所述蜡。
14.权利要求13的制备调色剂的方法,其中,在加热中,所述调色剂分散液在45℃~90℃的温度保持1分钟到1小时。
15.权利要求13的制备调色剂的方法,其中,在加热中,所述表面活性剂的浓度为所述表面活性剂的临界胶束浓度的0.1倍以上到小于2.0倍。
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