CN102023500A - 图像形成装置和处理盒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及图像形成装置和处理盒。所述图像形成装置包括:图像承载部件、使图像承载部件的表面带电的带电设备、辐照图像承载部件以在其上写入潜像的辐照设备、用调色剂显影写在图像承载部件上的潜像以获得可视图像的显影设备、将可视图像直接或经由中间转印介质转印到记录介质的转印设备、以30~70毫秒的辊隙进入时间将可视图像定影在记录介质上的定影设备和除去转印后残留在图像承载部件上的剩余调色剂的清洁设备,所述调色剂含有粘合剂树脂、着色剂、脱模剂和外添加剂,所述脱模剂在165℃放置10分钟后的加热损耗为0.5~2.0%,FTIR-ATR测量的归因于脱模剂的2850cm-1处峰的吸收强度与归因于粘合剂树脂的828cm-1处峰的吸收强度之比为0.03~0.25,归因于脱模剂的熔融热量根据DSC为2~25mj/mg。

Description

图像形成装置和处理盒
技术领域
本发明涉及图像形成装置和处理盒。
背景技术
采用电子照相系统的图像形成装置通过以下步骤在图像承载部件如感光体上形成调色剂图像:通过放电使感光体的表面带电,辐照带电的表面以在其上形成静电潜像,和通过向静电潜像供应极性与静电潜像的极性相反的调色剂来显影该静电潜像。
然后,形成在感光体上的调色剂图像在转印步骤中直接或经由中间转印体转印到记录介质如纸张,并且在定影步骤中,通过将热和压力施加到记录介质上的调色剂图像来将其定影在记录介质上。
目前,利用加热辊系统的定影方法由于其能量效率而正广泛使用。
在通过加热辊或膜进行的加热定影方法中,在由对调色剂具有脱模性质的材料形成的定影部件的表面与调色剂图像接触时,调色剂图像定影在记录介质上。
在该方法中,定影部件的表面接触记录介质上的调色剂图像。因此,调色剂图像定影在记录介质上时的加热效率良好,并且定影快速完成。
但是,该方法的问题在于,由于调色剂图像熔融,然后接触定影(加热)辊或膜的表面,因此部分调色剂图像转印到并定影在定影(加热)辊或膜上。然后,该调色剂再转印到下一记录介质,该现象在本领域称为热反印(offset)。
由于期望在加热定影方法中防止调色剂附着到定影(加热)辊或膜的表面,因此,通常将硅油涂布到定影部件的表面。
即使当定影部件的表面温度升高到一定程度,涂布了硅油的定影部件也保持良好的调色剂脱模性,使得调色剂图像充分地定影而不引起热反印。
但是,使用硅油的缺点是,需要包括油罐和油涂布器的尺寸大且复杂的定影设备以将硅油涂布到定影部件。此外,硅油通过加热蒸发并且污染装置的内部。
因此,通常在制造期间将脱模剂加入调色剂本身以赋予调色剂在加热期间良好的脱模性,而不使用供应硅油的专门设备。
例如,日本特开JP-H08-278662-A、JP-H08-334920-A、JP-H10-161347-A、JP-2000-321815-A和JP-2004-29499-A,以及WO2005/081639描述了通过加入脱模剂而具有良好的低温定影性质、良好的耐热反印性和良好的耐粘连性的调色剂。其中,JP-2004-29499-A和WO2005-081639描述了这样的调色剂,其中挥发温度为130℃或更低的低温挥发性组分A的量和挥发温度为130~180℃的高温挥发性组分B的量均限制为100ppm或更低的极少量,同时使低温挥发性组分A的含量低于高温挥发性组分B的含量。
但是,特别是当用于高速图像形成装置中时,这些调色剂没有显示出耐热反印性和低温定影性质的良好组合,或是具有良好的低温耐反印性和低温定影但是具有差的耐粘连性,导致显影性质劣化,或者不能在低温和高温都保持良好的耐反印性。
JP-H08-44110-A描述了一种调色剂,其具有蜡组分和低于0.1重量%的挥发性组分,所述蜡组分在升温期间在差示扫描量热法(DSC)曲线中70~130℃的温度范围内有最大峰,且在降温期间在相对于最大峰温度约+9~-9℃的范围内有最大发热峰。该调色剂改进了定影性质和耐热反印性,使得得到的调色剂对感光体和显影剂承载部件没有不利影响。
也就是说,调色剂中剩余溶剂或挥发性组分如未反应的单体的含量降低到低于0.1重量%,优选0.05重量%或更低,并且更优选0.02重量%或更低。此外,通过使用在升温期间在DSC曲线中70~130℃温度范围内有最大峰的蜡组分,熔融的蜡组分和粘合剂树脂在制造粉碎调色剂的初期在该温度范围内受到增塑效果,导致均匀的混合和捏合组分以及均匀的蜡分散。因此,在制造粉碎调色剂的后期蜡组分易于生长,并且相分离易于发生。
而且,当温度下降时,最大发热峰在相对于最大峰温度约+9~-9℃的范围内(也就是说,最大发热峰接近吸热峰),使得蜡的热响应变快。
但是,导致图像形成装置中的污染的分离的蜡挥发并积聚在定影部分的现象源于蜡本身的挥发性。因此,虽然在一定程度上是成功的,但污染的原因仍然存在,使得即使调节并减少调色剂中挥发性组分的含量,也不能完全防止产生其上附着了油的异常图像。
JP-2006-221149-A描述:根据基于实验数据的验证,图像形成装置的定影性质和显影性质都取决于调色剂颗粒表面上和周围的蜡的含量,并且提供了以下教导。为了通过减少转移到感光体和载体的存在于调色剂颗粒表面上和周围的蜡的量来实现良好的定影性质,调色剂颗粒表面上和周围的蜡的含量调节到基于蜡和调色剂的总含量的0.4~10重量%。调色剂至少含有粘合剂树脂、着色剂和蜡,并且用于具有135~300mm/s的高线速度的感光体。
此外,日本专利4255846描述了一种图像形成装置,其含有通过控制脱模剂的分散状态而具有改进的耐反印性、定影性质、耐粘连性和保存性的调色剂。蜡的量(以由根据DSC(差示扫描量热计)方法测量的蜡的吸热峰换算的蜡的质量计)为基于调色剂的总质量的3质量%~4.8质量%;归因于蜡的峰(在2850cm-1处)的吸收强度与归因于粘合剂树脂的峰(在828cm-1处)的吸收强度之比(P2850/P828)为0.01~0.4,其中根据傅里叶变换红外光谱-衰减全反射(FTIR-ATR)测得的两个峰吸收强度之间的比例是限定存在于调色剂颗粒的从调色剂颗粒最外表面到0.3μm深度范围内的部分中的蜡的量的值;并且至少一部分蜡作为包含于调色剂颗粒中的多个单独的蜡分散颗粒存在。
但是,发现日本专利4255846所述的图像形成装置在输出大量具有高图像比例的图像时有以下问题。
即,调色剂中含有的用于在定影期间使调色剂脱膜的少量蜡当使调色剂脱膜时残留在定影部件上。
这在防止出现反印的同时不可避免地发生。但是,由于该少量的残留蜡在高温状态下保留在定影部件上,脱模剂(蜡)挥发,附着到并积聚在定影设备周围的某处上。
之后,附着和积聚的蜡由于辐射热而整体流动,并导致产生其上附着了油的异常图像。
认为这很大程度上是因为在高速图像形成装置中连续产生图像的机会大,因此定影部分保持在运行模式(非节能模式)并被长时间加热。事实上,当提供图像形成装置时,还没有意识到该问题,因此还没有提供解决问题的技术方案。
发明内容
由于这些原因,本发明的发明人意识到,存在对这样的图像形成装置的需求,该图像形成装置通过控制调色剂中脱模剂的特性和分散状态以改进耐反印性和定影性质并且通过减少在定影部分蒸发的脱模剂的量以防止在图像形成装置中发生污染或产生异常图像,从而长期产生优质图像。
因此,本发明的目的是提供图像形成装置,其通过控制调色剂中脱模剂的特性和分散状态以改进耐反印性和定影性质并且通过减少在定影部分蒸发的脱模剂的量以防止在图像形成装置中发生污染或产生异常图像,从而长期产生优质图像。
简要地说,本发明的该目的和其它目的如下所述将更明显并且可通过以下单独或组合达到:图像形成装置,其包括图像承载部件;带电设备,其使图像承载部件的表面带电;辐照设备,其辐照所述图像承载部件以在其上写入潜像;显影设备,其用调色剂显影写在所述图像承载部件上的潜像以获得可视图像;转印设备,其将所述可视图像直接或经由中间转印介质转印到记录介质;定影设备,其以30~70毫秒的辊隙进入时间(nipping time)将所述可视图像定影在所述记录介质上;和清洁设备,其将转印后残留在所述图像承载部件上的剩余调色剂除去,所述调色剂含有粘合剂树脂、着色剂、脱模剂、和外添加剂,所述脱模剂在165℃放置10分钟后的加热损耗为0.5~2.0%,归因于所述脱模剂的2850cm-1处的峰的吸收强度与归因于所述粘合剂树脂的828cm-1处的峰的吸收强度之比(P2850/P828)在0.03~0.25的范围,其中该比例根据傅里叶变换红外光谱-衰减全反射(FTIR-ATR)测量,并且归因于脱模剂的熔融热量根据差示扫描量热法(DSC)在2~25mj/mg的范围。
优选的是,在上述图像形成装置中,脱模剂的熔点为70℃或更高。
更进一步优选的是,在上述图像形成装置中,定影设备的表面包含含氟树脂。
更进一步优选的是,在上述图像形成装置中,调色剂通过以下方式制备:使包含调色剂组合物和/或其前体的油相和/或单体相在水性介质中进行乳化和/或分散。
更进一步优选的是,在上述图像形成装置中,调色剂的体均粒径(Dv)为4.0~7.0μm,并且体均粒径(Dv)与数均粒径(Dn)之比(Dv/Dn)为1.00~1.25。
更进一步优选的是,在上述图像形成装置中,调色剂的平均圆度为0.93~0.98。
作为本发明的另一方面,提供处理盒,其包括:图像承载部件,其承载静电潜像;和显影设备,其用调色剂显影所述静电潜像。
本发明的这些和其它目的、特征和优点将在连同附图考虑本发明的优选实施方式的以下说明后而变得明显。
附图说明
结合附图考虑时根据详细说明,将更好地理解本发明的各其它目的、特征和附带优点,因此将获得对其更完整的领会,在所述附图中,相同的附图标记始终表示相同的对应部分,其中:
图1为展示本发明图像形成装置的实例的示意图;
图2为展示用于本发明图像形成装置中的定影设备的结构实例的示意图;
图3为展示用于本发明图像形成装置中的定影设备的另一结构实例的示意图;
图4为展示本发明图像形成装置的显影设备的结构实例的示意图;
图5A、图5B和图5C为展示用于本发明图像形成装置中的接触型带电设备的结构实例的示意图;以及
图6为用于评价图像质量的图表。
具体实施方式
以下将参考附图详细描述本发明的实施方式。
除了JP-2006-221149-A中所述的技术教导,即根据基于实验数据的验证,图像形成装置中的定影性质和显影性质均与调色剂颗粒表面上和周围的蜡的含量有关之外,在本发明中,还加入以下内容:将在定影温度上或周围的脱模剂(蜡)的挥发量降低到合适量;严格控制归因于蜡的峰(在2850cm-1处)的吸收强度与归因于粘合剂树脂的峰(在828cm-1处)的吸收强度之比(P2850/P828);以及基于蜡的熔融热控制蜡(脱模剂)的加入量以确保定影性质,减少由挥发性蜡导致的图像形成装置中的污染,和稳定地产生优质图像,同时减少存在于调色剂颗粒表面上或周围的蜡向感光体或载体的转移量。
存在于调色剂颗粒表面上或周围的蜡影响调色剂的带电上升(rising of charging)。
蜡的量调节到改进润滑性的同时减少由蜡向感光体和载体转移导致的蜡在感光体和载体上的消耗量的范围。
尤其是,当加入外添加剂时,通过将蜡的量调节到适于减少外添加剂的分离和埋没的范围而使调色剂的带电平稳上升。
在本发明中,所述图像形成装置为高速性能的机器解决了其中污染的问题,以及具有在分开的步骤中确保定影调色剂的吸收强度和使调色剂的带电平稳上升的良好组合的问题,这是通过优化脱模剂的挥发性组分的含量和调色剂颗粒表面上或周围的脱模剂的含量以从完全不同的角度显示出效果,同时减少因蜡转移到载体而出现成膜的折衷选择。
因此,在本发明的图像形成装置中,没有出现由于定影造成的调色剂剥离,而且调色剂稳固地定影在记录介质上,没有发生任何由反印导致的异常图像。而且,由于脱模剂的蒸发实际上为零,因此没有出现在机器中的污染。此外,由于即使当调色剂含有蜡时也没有调色剂转移到载体,因此载体的带电性保持不变,从而保持产生优质图像。
图1为展示图像形成装置的结构的实施方式的示意图。
在图1中,附图标记100、200、300和400分别表示图像形成装置的主体部分、供纸台、附着到图像形成装置主体部分100的扫描仪、和附着到其上的自动稿件供应器(ADF)。
主体部分100具有串联系统20,其包括四个作为潜像承载部件的感光体40和布置在相应的感光体40周围的图像形成元件18。各个这些感光体40和图像形成元件18平行布置。图像形成元件18进行电子照相步骤,如带电、显影、和清洁。
位于串联系统20之上的是辐照设备21,其根据图像数据用激光束辐照感光体40以在其上形成潜像。
此外,提供由带状材料形成并具有环形形式的中间转印带10,其布置成面对串联系统20的各感光体40。
提供一次转印设备62,其转印形成在相应的感光体40上的各彩色调色剂图像,并经由中间转印带10面对相应的感光体40。
此外,在中间转印带10之下,提供二次转印带22,其将叠加在中间转印带10上的调色剂图像同时转印到从供纸台200输送的转印介质。
二次转印带22通过将环形形式的二次转印带悬挂在两个辊23上而构成并布置成经由中间转印带10按压支撑辊16,以将中间转印带10上的调色剂图像转印到转印介质。
在二次转印设备22的旁边,提供定影设备25,其将调色剂图像定影在转印介质上。
定影设备25包括定影带26和按压定影带26的压力辊27。
二次转印带22起到在图像转印后将转印介质输送到定影设备25的作用。
转印辊或非接触型带电器可以代替所述带用作二次转印设备22。但是,这种二次转印设备难以具有纸张输送功能。
在所展示的实施方式中,翻转设备28布置在二次转印设备22和定影设备25之下同时与串联系统20平行,该翻转设备28使转印介质翻转以在其两面都记录图像。
此外,感光体40和显影设备4集成联合为处理盒的形式,所述处理盒可拆卸地附着到图像形成装置的主体部分100。
该处理盒可包括其它可选设备,如带电设备或清洁设备。
定影设备的定影辊隙时间优选为30~70ms。
需要一定量的热以将调色剂图像定影在转印介质上。
太短的定影辊隙时间趋于导致差的定影性质。太长的定影辊隙时间趋于导致热反印,转印介质卷曲以及其缠绕在定影设备上。
图2为展示用于本发明的图像形成装置中的定影设备的实施方式的示意图。
以下描述由定影辊和加热辊构成的定影设备。
如图2所示,定影设备25中的定影辊251由金属芯和该金属芯外表面上的弹性层形成,从而形成与压力辊252的辊隙部分,所述金属芯由金属如不锈钢和铝制成。弹性层由模制成环形的耐热弹性材料如发泡硅橡胶或液体硅橡胶形成。附图标记256、257、258、259和260表示用于定影辊251的清洁辊、用于压力辊252的清洁辊、温度传感器、供应辊和成形体。
脱模层设置在弹性层上以赋予转印介质和调色剂良好的脱模性。
脱模层由具有低表面能的耐热材料形成。其具体实例包括,但不限于,有机硅树脂,含氟树脂如聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚的共聚物(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯的共聚物(FEP)。脱模层通常为由该聚合物树脂形成的耐热管。
热源如卤素加热器包含在定影辊251的金属芯的内部以加快定影辊251升温。
压力辊252包括由金属如不锈钢或铝制成的金属芯和由耐热弹性材料如含氟橡胶或硅橡胶形成的弹性层。弹性层具有合适的厚度并缠绕在金属芯周围。与定影辊251的情况一样,提供由含氟树脂形成的脱模层作为表面层。
压力辊252通过偏压部件如弹簧按压定影辊251,并与定影辊251形成辊隙部分。辊隙部分是其中弹性层弹性变形以将热和/或压力施加到调色剂一定时间的定影区域。
此外,本发明的图像形成装置包括定影设备,其具有包含发热部件的加热部件,与该加热部件接触的膜,和经由膜按压该加热部件的压力部件,从而在记录介质通过膜和压力部件之间时通过施加热和压力将未定影的图像定影在记录介质上。
图3为展示用于本发明的图像形成装置中的定影设备的实施方式的示意图。
如图3所示,定影设备25为SURF定影设备,其中定影膜26旋转以定影。
定影膜26为环形带形式的耐热膜并且悬挂在作为该膜的旋转支撑体的驱动辊25c、从动辊25b、和加热部件25f上,所述加热部件25f通过设置在驱动辊25c和从动辊25b之下的加热器支撑部件固定地支撑。
从动辊25b还起到用于定影膜26的张力辊的作用,并且定影膜26通过驱动辊25c的旋转驱动沿箭头所示方向顺时针旋转驱动。旋转驱动速度控制为使转印介质和定影膜26在压力辊27和定影膜26相遇的定影辊隙区域L中具有相同的速度。
压力辊27具有由有良好的脱模性质的硅橡胶等制成的橡胶弹性层,并且逆时针旋转同时以4~10kg的总压力与定影辊隙区域L接触。
此外,定影膜26优选由具有良好的耐热性、良好的脱模性质和良好的电阻的材料制成,并且其总厚度为100μm或更低且优选40μm或更低。
其具体实例包括,但不限于,由耐热树脂制成的单层或层叠复合层膜,所述耐热树脂如聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚硫化物(PES)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚的共聚物树脂(PFA)。其具体实例包括,但不限于,由20μm的厚层和厚度为10μm的脱模层制成的膜,所述脱模层设置在20μm厚层的图像接触侧。脱模层通过将导电材料加入含氟树脂如四氟乙烯树脂(PTFE)和PFA而形成。或者,由氟橡胶、硅橡胶等制成的弹性层可代替脱模层使用。
在图3中,加热部件25f由平面基底25e和定影加热器25a组成。平面基底25e由具有高导热率和高电阻率的材料如铝制成,并且由电阻发热器构成的定影加热器25a沿纵向布置在平面基底25e与定影膜26相遇的表面上。
定影加热器25a通过使用丝网印刷等以线或条的形式涂覆电阻材料如Ag/Pd和Ta2N而制成。
此外,电极(未示出)形成在定影加热器25a的两端,并且当使电流在各电极之间流动时,电阻发热器产生热。
而且,由热敏电阻构成的定影温度传感器25d设置在定影加热器25a相对于平面基底25e的相对侧。
定影温度传感器25d检测到的平面基底25e的温度信息发送到控制设备(未示出)。控制设备控制电源供应到定影加热器25a,使得加热部件控制为保持预定的温度。
在包含具有这种线速度的定影设备25的图像形成装置中,调色剂至少由粘合剂树脂、着色剂和脱模剂(蜡)制成。归因于蜡的峰(在2850cm-1处)的吸收强度与归因于粘合剂树脂的峰(在828cm-1处)的吸收强度之比(P2850/P828)为0.03~0.25,其中根据FTIR-ATR测量调色剂颗粒表面上和周围的两个峰吸收强度之比。此外,在165℃放置10分钟后测量的脱模剂的加热损耗为0.5~2.0重量%,并且当根据DSC测量时,归因于脱模剂的熔融热量为2~25mj/mg。
″在调色剂颗粒表面上和/或周围″是指从调色剂颗粒表面到自该表面0.3μm深度的区域,并且材料可暴露于或不暴露于调色剂颗粒的表面。
由于脱模剂的吸收强度之比调节为0.03~0.25,从而因存在于调色剂颗粒表面上和周围的脱模剂的量而防止发生源于定影的反印,并且可以防止脱模剂向载体的转移,从而保持其带电能力。
当蜡的量太少时,易于出现定影引起的反印。
当蜡的量太多时,载体的带电性趋于变化,并且在长运行周期(run-length)内恶化,导致调色剂飞散或背景污染,导致产生异常图像。
定影设备25通常将定影温度控制在约150~约200℃的范围。
脱模剂典型地具有低于定影温度的熔点以显示脱模性质。
因此,脱模剂在定影温度熔融和流化并且显示出对定影设备的脱模能力。但是,部分熔融的脱模剂残留在定影部件上。
而且,残留在定影部件上的该脱模剂部分挥发并附着到定影设备25及其周围,导致污染图像形成装置。而且,该脱模剂在长运行周期内积聚,然后在定影温度下因辐照热而流动,并滴到图像上。
为了防止这样,通过将脱模剂在定影温度周围的165℃下的加热损耗调节到0.5~2.0%,使挥发性组分的量调节到合适的范围。结果,限制了图像形成装置中的污染。
当加热损耗太小时,挥发性组分的量趋于太小。因此,虽然成功地限制了机器中的污染,但塑性附着能力变得太弱而不能获得合适的定影性质。
太大的加热损耗趋于引起脱模剂蒸发,导致机器中的污染。
调色剂的归因于脱模剂的熔融热量为2~25mj/mg。
当熔融热量太小时,调色剂趋于具有劣化的脱模性质,从定影反印来看这是不合适的。
当熔融热量太大时,即使当蜡的加热损耗调节到以上规定的范围内,蜡组分比例也会提高。这种提高的比例对机器中的污染有不利的影响,并且易于发生脱模剂转移到载体,导致带电能力劣化。
调色剂颗粒表面上的脱模剂的量由根据傅里叶变换红外光谱-衰减全反射(FTIR-ATR)方法的归因于蜡的峰(在2850cm-1处)的吸收强度与归因于粘合剂树脂的峰(在828cm-1处)的吸收强度之比(P2850/P828)计算。
根据FTIR-ATR方法,可分析的深度根据其测量原理调节到大约0.3μm。因此,在从调色剂颗粒表面到距其大约0.3μm深度的区域内的蜡的相对重量可以通过这样的分析得到。
测量方法如下。
在玛瑙研钵中混合作为样品材料的粘合剂树脂和蜡;取3g该样品以使用自动压片模制机(MNo.50型,BRP-E,Maekawa Testing machine Co.制)用6吨载荷对该样品加压1分钟,从而制造40mm
Figure BSA00000271520000101
且厚度约2mm的压片;并通过FTIR-ATR方法测量该调色剂压片的表面。
所使用的显微FTIR设备通过将MultiScope FTIR单元安装在SpectrumOne(Perkin Elmer Corp.制)上而构成,并通过直径100μm的锗晶体的微ATR测量样品。测量条件为:红外线的入射角为41.5°,分辨率极限为4cm-1,累积数为20次。
在这点上,确认基础粘合剂树脂和靶蜡,并为它们选择独立的波长。
之后描述各材料。
例如,选择归因于得到的蜡的峰P(例如,巴西棕榈蜡为2850cm-1)和归因于粘合剂树脂的峰P树脂(例如,聚酯树脂为828cm-1)。分别将1重量%、3重量%、5重量%、8重量%和10重量%的巴西棕榈蜡与低分子量的聚酯混合,然后在玛瑙研钵中均匀并充分分散。在由混合物制得薄层压片后,由根据ATR方法测量的表面上蜡的量得到校正曲线。然后,存在于调色剂颗粒表面上和周围的蜡的相对重量由吸收强度(P/P树脂)之比测量。
得到的值为从三个测量点得到的值的平均。
脱模剂的加热损耗使用高精度TGA(TGA设备型号Q5000IR型,TAinstruments制)按如下得到:称量0.35mg脱模剂;以10℃/min的速度将脱模剂从25℃加热到165℃,将脱模剂保持在165℃10分钟,并以10℃/min的速度将温度升高到300℃;并且测量脱模剂在165℃保持10分钟期间损失的重量以获得以重量%表示的脱模剂的加热损耗。
调色剂的熔融热量使用上述高精度TGA(TGA设备型号Q5000IR型,TAinstruments制)按如下得到:称量0.35mg调色剂;并且以10℃/min的升温速度将调色剂从25℃加热到200℃以测量熔融热量。
关于根据DSC方法的蜡的量和蜡的吸热量之间的关系,日本专利4255846描述了使用差示扫描分析仪(DSC60,Shimadzu Corporation制)基于以下关系的计算方法:蜡的量(重量%)={调色剂样品中蜡的吸热量(J/g)×100}/{纯蜡(simple wax)的吸热量(J/g)}。该DSC方法和本发明中使用的方法之间没有实际上的和原理上的差别。
任何已知的脱模剂可以用作上述脱模剂,只要其满足165℃的加热损耗在0.5~2.0重量%的范围的要求。
含有羰基的蜡、聚烯烃蜡、或长链烃可以用作脱模剂。
这些可以单独或组合使用。
含有羰基的蜡的具体实例包括,但不限于,具有至少两个链烷酸残基的酯,如巴西棕榈蜡、褐煤蜡、三羟甲基丙烷三山萮酸酯、季戊四醇四山萮酸酯、季戊四醇二乙酸二山萮酸酯、甘油三山萮酸酯和1,18-十八烷二醇二硬脂酸酯;具有至少两个烷醇酸残基的酯,例如,偏苯三酸三硬脂酯和马来酸二硬脂酯;具有至少两个链烷酸残基的酰胺,例如,二山萮基酰胺;具有至少两个单胺残基的酰胺,例如偏苯三酸三硬脂酰胺;二烷基酮,例如二硬脂基酮。特别优选具有至少两个链烷酸残基的酯。
聚烯烃蜡的具体实例包括,但不限于,聚乙烯蜡和聚丙烯蜡。
长链烃的具体实例包括,但不限于,石蜡和SAZOL蜡。
任何上述化合物应具有上述范围内的加热损耗。
因此,为了调节加热损耗,上述已知的脱模剂,例如,预先在高温下进行老化以使挥发性组分挥发。或者,通过在精制脱模剂时增加精制工艺的次数来从这种已知脱模剂中除去杂质。
此外,各脱模剂有各自的熔融热量。因此,脱模剂与调色剂的共混量调节为使得所述热量在2~20mJ·mg的范围。
脱模剂的熔点优选为50~120℃,更优选为70~100℃,并且特别优选为75~90℃。当熔点太低时,其趋于极难降低组合物的加热损失,并且蜡可对耐热保存性有不利的影响。
当熔点太高时,低温定影性质趋于恶化使得可在定影步骤期间发生冷反印。
含有上述调色剂的显影剂容纳在图像形成设备18的显影设备4中。
图4为展示显影设备的结构实例的示意图。
在显影设备4中,显影辊480布置在感光体40附近,并且显影区域形成在以上两者彼此面对处。
在显影辊480中,由非磁性材料如铝、铜、不锈钢或导电树脂形成的圆柱形显影套筒460通过旋转机构旋转。
此外,显影间隙设置在感光体40和显影套筒460之间。
调节刮片470设置在显影区域相对于显影剂的输送方向的上游侧,其调节显影剂链的细丝高度,即显影套筒460上显影剂的量。
调节间隙设置在调节刮片470和显影套筒460之间。
提供混合搅拌螺杆450以将显影设备4中的显影剂汲取到显影辊480的与感光体40侧相对的区域中的显影辊480。
显影设备4通过用显影剂承载部件将显影剂承载并输送到面对感光体40的位置,然后施加交流电场,从而显影感光体40上的潜像。通过这样施加交流电场激发显影剂,使得调色剂具有窄的电荷量分布,从而改进显影性质。
此外,显影设备4中的显影套筒460的线速度为感光体40线速度的1.1~5.0倍,优选为1.1~3.0倍,显影剂的显影宽度为1~5mm。
起显影剂承载部件的作用的显影套筒460将显影设备4中的调色剂和显影剂的混合物供应到感光体40。
由于高速图像形成装置以高速形成图像,需要供应大量的调色剂,因此显影套筒460的线速度设定为快于感光体40的线速度。
显影套筒460的线速度设定为感光体40的1.1~5.0倍。显影套筒460的线速度优选设定为感光体40的1.1~3.0倍。
高速图像形成装置要求,大量调色剂应供应到显影区域,使得供应的调色剂可能带电不足。
在本发明中,存在于调色剂颗粒表面上或周围的蜡的含量调节到0.4~10重量%的范围以合适地使调色剂颗粒带电。
因此,减少了蜡从调色剂颗粒表面向载体的转移。
当显影设备中的混合搅拌螺杆快速旋转时,载体和调色剂剧烈混合搅拌,调色剂表面上或周围的蜡转移到载体,这影响了载体的带电性。
无论蜡的带电性使调色剂上的带电量绝对值提高或下降,都输出了异常图像。
在图像形成装置中,混合搅拌螺杆的旋转速度在结合其它因素的情况下确定,所述因素如感光体40的带电电压、调色剂上的带电量、显影套筒460的线速度、对显影套筒460施加的电压等。
因此,当调色剂上的带电量绝对值变大时,图像密度下降。
在全色图像中,各颜色的密度平衡打破,导致颜色再现失败。
此外,随着调色剂上的带电量绝对值下降,具有少量电荷或带反向电荷的调色剂的比例提高,从而引起背景污染。而且,在全色图像中,各颜色密度平衡打破,导致颜色再现失败。
因而,调节调色剂表面上或周围的蜡的量以通过利用蜡的润滑性来提高载体和调色剂之间的混合能力。因此,带电上升速度通过快速混合而提高。
而且,当加入外添加剂时,部分外添加剂嵌入调色剂颗粒表面上的蜡中。
外添加剂几乎不嵌入已嵌入外添加剂的部分。因此,稳定了带电量。
此外,由于外添加剂几乎不嵌入,调色剂具有良好的流动性并快速带电。
当显影套筒的线速度与图像承载部件的线速度相比太慢时,供应的调色剂的量趋于下降,导致稀的图像密度。当显影套筒的线速度与感光体的线速度匹配时,感光体上的压力提高到最大,从而阻碍了感光体的平稳旋转,导致产生具有交替的稀密度部分和稠密度部分的斑驳图像。
此外,当显影套筒的线速度与图像承载部件的线速度相比太快时,由载体形成的磁刷多次磨损感光体,导致在中等密度的图像如半色调图像中出现条纹,就好像用刷子刷过一样。
此外,由于竖直细线的厚度与水平细线的不同,因此难以得到优质图像。
这时,调色剂受到来自显影套筒上的磁性搅拌的应力。因此,随着显影套筒的转数提高,蜡向载体的转移以及外添加剂的嵌入提高。因此,显影套筒的旋转优选限为3倍或更低。
此外,显影宽度是指显影剂与感光体40的磨损和接触宽度,为1~5mm。
随着显影宽度提高,调色剂受到显影电场的时间增加,用于显影的调色剂的量也增加。当该显影宽度太窄时,用于显影的调色剂的量容易下降,导致图像密度下降。
如果通过提高显影电场来增加用于显影的调色剂的量,则出现背景污染,导致产生异常图像。此外,太宽的显影宽度趋于引起背景污染,而且在半色调图像中出现条纹,就好像用刷子刷过一样。
此外,在本发明的图像形成装置中,AC电流与DC电流叠加的交替电场可以用作由显影偏压施加而产生的显影电场。
通过施加在显影套筒460和感光体40之间的交替电场用带电的调色剂显影静电潜像。
而且,由于施加了交替电场,感光体40上的调色剂如受振动似的移动,并逐渐布置成忠实于潜像L。由此,得到优质图像。
此外,当磁性刷的细丝接近于感光体40时,出现由磁性载体强化的电场。因此,调色剂剧烈移动并布置成忠实于潜像L。
图5为展示在本发明的图像形成装置中使用的接触型带电设备的实例的示意图。
感光体40以预定的过程速度沿箭头所示方向旋转驱动。
与感光体40接触的带电辊60a基本上具有金属芯60c和在该金属芯60c的外表面上共轴且集成形成的导电橡胶层60d的结构。金属芯60c的两端由轴承(未示出)等自由旋转地支撑,并且带电辊60a通过压力设备(未示出)以预定的压力按压感光体。
带电辊60a具有直径9mm的金属芯60c,和覆盖金属芯60c的具有约100,000Ω·cm的中等电阻的橡胶层。由此,带电辊60a的直径为16mm。
带电辊60a的金属芯60c与电源60f电连接,使得通过电源60f将预定的偏压施加到带电辊60a。
因此,感光体40的表面平面用预定的极性和电压进行均匀的带电处理。
带电设备可以采用除辊以外的任何形式,如磁刷或皮毛刷,并且根据电子照相装置的规格或结构进行选择。
当使用磁刷时,磁刷采用由例如,铁氧体颗粒如Zn-Cu铁氧体形成的带电部件。磁刷保持在非磁性导电套筒上,并且磁辊设置在非磁性导电套筒内。
此外,当使用皮毛刷时,使用通过碳、硫酸铜、金属或金属氧化物进行过导电处理的皮毛。将该皮毛缠绕在金属或经导电处理的金属芯周围或附着到其上以制备带电设备。
用于本发明的图像形成装置的调色剂至少含有粘合剂树脂、彩色着色剂和脱模剂,并通过以下方法制造:粉碎方法,聚合方法,例如,悬浮聚合方法、乳化聚合方法、分散聚合方法、乳化聚集方法、乳化缔合方法等。
从输出精细优质的图像来看,本发明的图像形成装置含有的调色剂优选具有小颗粒直径和球形。
这种调色剂可通过,例如,将油相在水性介质中乳化、悬浮或聚集以形成母体调色剂颗粒的悬浮聚合方法、乳化聚合方法或聚合物悬浮方法制造。
在本发明中,也可使用粉碎方法制造的调色剂,但优选在水性介质中制造的调色剂。
对于通过粉碎法制造的所谓的粉碎调色剂,添加剂在混合和捏合工艺中以一定程度均匀分散并存在于调色剂中。
因此,粉碎界面上的材料时常存在于表面上,但将脱模剂控制为局部存在于调色剂颗粒表面上是困难的,因此不易制造其表面上的脱模剂在预定的峰比例内的调色剂。
相反,对于在水性介质中制造的调色剂,当在水性介质中对作为油相的调色剂颗粒造粒时,相对容易控制材料在调色剂颗粒中的位置。
合适地选择水相、油相或层状无机矿物以控制本发明中调色剂颗粒的表面上或周围的脱模剂的量。
合适地选择所述有机溶剂,并且由于其除去变得容易而优选所述有机溶剂具有150℃或更低的沸点。
所述有机溶剂的具体实例包括,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、单氯苯、偏二氯乙烯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮等。
其中,优选甲苯、二甲苯、苯、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯仿和四氯化碳,并且特别优选乙酸乙酯。这些可以单独使用或组合使用。
根据目的确定有机溶剂的含量,并且优选为基于100重量份的调色剂材料40~300重量份,更优选为60~140重量份,并且进一步优选为80~120重量份。
根据需要可适当选择除粘合剂树脂、脱模剂和着色剂外的其它调色剂材料。调色剂材料典型地含有单体、聚合物、具有活性氢基团的化合物、与活性氢基团有反应性的聚合物中的至少之一,和其它可选的组分。
用于调色剂的合适的着色剂包括已知的染料和颜料。着色剂的具体实例包括,但不限于,炭黑、苯胺黑染料、氧化铁黑、萘酚黄S、汉萨黄(10G、5G和G)、镉黄、氧化铁黄、黄土、铬黄、钛黄、多偶氮黄、油黄、汉萨黄(GR、A、RN和R)、颜料黄L、联苯胺黄(G和GR)、永久黄(NCG)、富尔坎坚牢黄(5G和R)、酒石黄色淀、喹啉黄色淀、蒽吖嗪黄BGL、异二氢吲哚酮黄、氧化铁红、铅丹、铅橙、镉红、镉汞红、锑橙、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和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和BC)、靛青、深蓝、普鲁士蓝、蒽醌蓝、坚牢紫B、甲基紫色淀、钴紫、锰紫、二烷紫、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、锌白、锌钡白等。这些材料可以单独或组合使用。
特别优选的具体实例包括,但不限于,颜料红如PR122、PR269、PR184、PR85:1、PR238、PR146和PR185;颜料黄如PY93、PY128、PY155、PY180和PY74;和颜料蓝如PB15:3。
这些可以单独或组合使用。
着色剂可以通过将其与粘合剂树脂等一起分散在溶剂中使用,或者作为通过将着色剂分散在溶剂中而获得的着色剂的液体分散体使用。
此外,当分散着色剂时,可以通过添加粘合剂树脂以赋予合适的剪切力来调节粘度。
着色剂的分散粒径优选为1μm或更低。
当使用通过利用分散粒径过大的着色剂制造的调色剂时,图像质量趋于恶化,特别是,对透明片材的光透过性质恶化。
着色剂的分散粒径可以基于激光多普勒法通过微轨迹超细粒度分布测量仪器(UPA-EX150,Nikkiso Co.,Ltd.制)测量。
调色剂中着色剂的含量可以适当确定,并且为1~15重量%,优选为3~10重量%。
当着色剂的含量过少时,调色剂的着色性能趋于劣化。相反,当着色剂的含量过大时,调色剂中颜料的分散不足,从而使调色剂的着色性能和电特性下降。
在本发明中,水性介质优选含有聚合物分散剂。
所述聚合物分散剂优选是水溶性的。
可以选择任何已知的水溶性的聚合物,其具体实例包括,但不限于,羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素和聚乙烯醇。
这些可以单独使用或组合使用。
当使用含有调色剂材料的液体将调色剂材料乳化或分散在水性介质中时,优选在搅拌下将含有调色剂材料的液体分散在水性介质中。
任何已知的分散设备可以用于分散。
分散设备的具体实例包括,但不限于低速剪切型分散设备、高速剪切型分散设备、摩擦型分散设备、高压喷射型分散设备以及超声波分散设备。
其中,优选高速剪切型分散设备,因为它可将分散体即油滴的粒径控制在2~20μm的范围。
当使用高速剪切型分散设备时,合适地选择条件如转速、分散时间和分散温度。
转速优选为1000~30000rpm,更优选为5000~20000rpm。
在间歇体系的情况下,分散时间优选为0.1~5分钟。在压力下分散温度优选为0~150℃,更优选为40~98℃。
总的来说,分散温度是高的。
任何已知的方法适于作为形成母体调色剂颗粒的方法。
其具体实例包括,但不限于,使用悬浮聚合法、乳化聚合聚集法、溶解悬浮法等形成母体调色剂颗粒的方法,以及制备粘着基材的同时形成母体调色剂颗粒的方法。在这两种方法中,优选制备粘着基材的同时形成母体调色剂颗粒的方法。
粘着基材表示对记录介质如纸张具有粘着性的基材。
形成粘着基材的同时形成母体调色剂颗粒的方法是其中母体调色剂颗粒通过如下形成的方法:使包含具有活性氢基团的化合物和与活性氢反应的聚合物的调色剂材料在水性介质中反应。粘着基材在该反应进行时形成。
该粘着基材可任选地含有任何已知的粘合剂树脂。
由此得到的调色剂优选含有着色剂以及适当选择的可选组分,例如,脱膜剂和电荷控制剂。
粘着基材的重均分子量优选不低于3,000,更优选为5,000~1,000,000,并且特别优选为7,000~500,000。太小的重均分子量可导致耐热反印性恶化。
粘着基材的玻璃化转变温度优选为30~70℃,并且更优选为40~65℃。太低的玻璃化转变温度可使调色剂的耐热保存性质下降。太高的玻璃化转变温度可导致低温定影性质不足。具有交联的或扩链的聚酯树脂作为粘着基材的调色剂即使当玻璃化转变温度低时仍具有良好的保存性质。
玻璃化转变温度可以采用TG-DSC系统TAS-100(Rigaku Corporation制)按如下测量:
将约10mg调色剂放入铝制试样容器中;将该试样容器置于支架单元上;将该容器及支架单元装到电炉中;
以10℃/分钟的升温速度将该容器从室温加热至150℃;使该容器放置10分钟,然后冷却至室温;
再放置10分钟之后,在氮气氛下再以10℃/分钟的升温速度将该容器加热至150℃,进行DSC测量;和
使用获得的DSC曲线,采用TAS-100系统中的分析系统,由TG附近的吸热曲线的切线和基线的交点计算Tg。
适当选择粘着基材。聚酯树脂优选用作粘着基材。
在聚酯树脂中,优选使用脲改性聚酯树脂。
脲改性聚酯树脂通过作为具有活性氢基团的化合物的胺和作为与活性氢基团反应的聚合物的具有异氰酸酯基团的聚酯预聚物在水性介质中反应而获得。
在合成脲改性聚酯树脂时,除胺外,可以加入醇以形成氨基甲酸酯键。
为了区别包含于具有异氰酸酯基团的聚酯预聚物中的氨基甲酸酯键,氨基甲酸酯键与脲键的摩尔比优选为0~9,更优选为1/4~4,特别优选为2/3~7/3。当该比率过大时,耐热反印性会恶化。
粘着基材的具体实例包括,但不限于:
1.双酚A的2摩尔环氧乙烷加成物和间苯二甲酸的缩聚物、与用异氟尔酮二胺对聚酯预聚物进行脲改性获得的化合物的混合物,所述聚酯预聚物通过使双酚A的2摩尔环氧乙烷加成物和间苯二甲酸的缩聚物与异氟尔酮二异氰酸酯反应获得;
2.双酚A的2摩尔环氧乙烷加成物和对苯二甲酸的缩聚物、与用异氟尔酮二胺对聚酯预聚物进行脲改性获得的化合物的混合物,所述聚酯预聚物通过使双酚A的2摩尔环氧乙烷加成物和对苯二甲酸的缩聚物与异氟尔酮二异氰酸酯反应获得;
3.双酚A的2摩尔环氧乙烷加成物、双酚A的2摩尔环氧丙烷加成物和对苯二甲酸的缩聚物、与用异氟尔酮二胺对聚酯预聚物进行脲改性获得的化合物的混合物,所述聚酯预聚物通过使双酚A的2摩尔环氧乙烷加成物、双酚A的2摩尔环氧丙烷加成物和对苯二甲酸的缩聚物与异氟尔酮二异氰酸酯反应获得;
4.双酚A的2摩尔环氧丙烷加成物和对苯二甲酸的缩聚物、与用异氟尔酮二胺对聚酯预聚物进行脲改性获得的化合物的混合物,所述聚酯预聚物通过使双酚A的2摩尔环氧乙烷加成物、双酚A的2摩尔环氧丙烷加成物、和对苯二甲酸的缩聚物与异氟尔酮二异氰酸酯反应获得;
5.双酚A的2摩尔环氧乙烷加成物和对苯二甲酸的缩聚物、与用六亚甲基二胺对聚酯预聚物进行脲改性获得的化合物的混合物,所述聚酯预聚物通过使双酚A的2摩尔环氧乙烷加成物和对苯二甲酸的缩聚物与异氟尔酮二异氰酸酯反应获得;
6.双酚A的2摩尔环氧乙烷加成物、双酚A的2摩尔环氧丙烷加成物和对苯二甲酸的缩聚物、与用六亚甲基二胺对聚酯预聚物进行脲改性获得的化合物的混合物,所述聚酯预聚物通过使双酚A的2摩尔环氧乙烷加成物和对苯二甲酸的缩聚物与异氟尔酮二异氰酸酯反应获得;
7.双酚A的2摩尔环氧乙烷加成物和对苯二甲酸的缩聚物、与用乙二胺对聚酯预聚物进行脲改性获得的化合物的混合物,所述聚酯预聚物通过使双酚A的2摩尔环氧乙烷加成物和对苯二甲酸的缩聚物与异氟尔酮二异氰酸酯反应获得;
8.双酚A的2摩尔环氧乙烷加成物和间苯二甲酸的缩聚物、与用六亚甲基二胺对聚酯预聚物进行脲改性获得的化合物的混合物,所述聚酯预聚物通过使双酚A的2摩尔环氧乙烷加成物和间苯二甲酸的缩聚物与二苯基甲烷二异氰酸酯反应获得;
9.双酚A的2摩尔环氧乙烷加成物、双酚A的2摩尔环氧丙烷加成物和对苯二甲酸的缩聚物、与用六亚甲基二胺对聚酯预聚物进行脲改性获得的化合物的混合物,所述聚酯预聚物通过使双酚A的2摩尔环氧乙烷加成物、双酚A的2摩尔环氧丙烷加成物、对苯二甲酸和十二烯基琥珀酸酐的缩聚物与二苯基甲烷二异氰酸酯反应获得;
10.双酚A的2摩尔环氧乙烷加成物和间苯二甲酸的缩聚物、与用六亚甲基二胺对聚酯预聚物进行脲改性获得的化合物的混合物,所述聚酯预聚物通过使双酚A的2摩尔环氧乙烷加成物和间苯二甲酸的缩聚物与甲苯二异氰酸酯反应获得。
当与活性氢基团反应的聚合物在水性介质中进行扩链反应和/或交联反应时,具有活性氢基团的化合物起扩链剂、交联剂等的作用。
活性氢基团的具体实例包括,但不限于,羟基(醇羟基和酚羟基)、氨基、羧基和巯基。
这些活性氢基团可以单独或组合使用。
可以合适地选择具有活性氢基团的化合物。当与活性氢基团反应的聚合物是含有异氰酸酯基的聚酯预聚物时,胺类是合适的,因为由聚酯预聚物与胺类间的扩链反应和/或交联反应获得的聚酯聚合物具有高分子量。
可以合适地选择胺类。胺类的具体实例包括,但不限于,二胺、具有三个或更多氨基的多胺、氨基醇、氨基硫醇、氨基酸和上述胺类中的氨基被封端的封端胺。优选二胺、和二胺与少量多胺的混合物。这些可以单独或组合使用。
二胺的具体实例包括,但不限于,芳族二胺、脂环族二胺和脂族二胺。
芳族二胺的具体实例包括,但不限于,苯二胺、二乙基甲苯二胺和4,4′-二氨基二苯基甲烷。
脂环族二胺的具体实例包括,但不限于,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。
脂族二胺的具体实例包括,但不限于,乙二胺、1,4-丁二胺和1,6-己二胺。
具有三个或更多个氨基的多胺的具体实例包括,但不限于,二亚乙基三胺和三亚乙基四胺。
氨基醇的具体实例包括,但不限于,乙醇胺和羟乙基苯胺。
氨基硫醇的具体实例包括,但不限于,氨基乙基硫醇和氨基丙基硫醇。
氨基酸的具体实例包括,但不限于,氨基丙酸和氨基己酸。
封端胺的具体实例包括,但不限于,酮亚胺化合物和
Figure BSA00000271520000211
唑啉化合物,所述化合物通过采用酮例如丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮对胺进行封端而获得。
为了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和/或交联反应,可以使用反应抑制剂。当使用反应抑制剂时,可以将粘着基材的分子量等控制在期望的范围内。
反应抑制剂的具体实例包括,但不限于,单胺,如二乙胺、二丁胺、丁胺和月桂胺及通过对氨基进行封端而制备的封端胺(即酮亚胺化合物)。
聚酯预聚物的异氰酸酯基团与胺的氨基的含量的混合比(即,[NCO]/[NHx]的当量比)优选为1/3~3/1,更优选为1/2~2,特别优选为2/3~1.5。当该混合比过低时,低温定影性会恶化。当该混合比过高时,得到的脲改性聚酯的分子量下降,导致耐热反印性恶化。
与活性氢基团反应的聚合物(下文称作预聚物)可以合适地从已知的树脂中选择。例如,可以使用多元醇树脂、聚丙烯酰树脂、聚酯树脂、环氧树脂及它们的衍生物。其中,从熔融时的高流动性和透明性来看,优选使用聚酯树脂。
这些可以单独或组合使用。
包含于预聚物中的与活性氢基团反应的官能团的具体实例包括,但不限于,异氰酸酯基、环氧基团、羧基和由以下化学结构式表示的官能团:-COCl。其中,优选异氰酸酯基团。
预聚物可以具有一种或多种上述官能团。
作为预聚物,优选使用具有,例如,能产生脲键的异氰酸酯基的聚酯树脂,因为可容易地控制聚合物组分的分子量,并且即使在没有向定影用加热介质施加脱模油的机构时,也可以确保干调色剂的无油低温定影性质和脱模性质。
可以合适地选择具有异氰酸酯基团的聚酯预聚物。
具体来说,可使用聚异氢酸酯与具有活性氢基团的聚酯树脂间的反应得到的产物,该具有活性氢基团的聚酯树脂由缩聚多元醇和多元羧酸得到。
可以合适地选择多元醇。例如,可以使用二醇、具有三个或更多个羟基的多元醇、以及二醇和具有三个或更多个羟基的多元醇的混合物。优选二醇,或二醇和少量具有三个或更多个羟基的多元醇的混合物。
这些可单独或组合使用。
二醇的具体实例包括,但不限于,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);亚烷基醚二醇(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醚二醇);脂环族二醇(如1,4-环己烷二甲醇和氢化双酚A);双酚类(如双酚A、双酚F和双酚S);上述脂环族二醇与环氧烷(如环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷)的加成物;上述双酚类与环氧烷(如环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷)的加成物等。
亚烷基二醇优选具有2~12个碳原子。其中,优选具有2~12个碳原子的亚烷基二醇或双酚类的环氧烷加成物。特别优选双酚类的环氧烷加成物、及双酚类的环氧烷加成物与具有2~12个碳原子的亚烷基二醇的混合物。
具有三个或更多个羟基的多元醇的具体实例包括,但不限于,具有三个或更多个醇基的脂肪族醇、具有三个或更多个酚基的多酚、和具有三个或更多个酚基的多酚的环氧烷加成物。
具有三个或更多个醇基的脂肪族醇的具体实例包括,但不限于,甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇和山梨糖醇。
具有三个或更多个酚基的多酚的具体实例包括,但不限于,三酚PA、酚醛清漆和甲酚醛清漆。
多酚的环氧烷加成物的具体实例包括,但不限于,具有三个或更多个酚基的多酚的环氧烷(例如环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷)加成物。
当使用二醇和具有三个或更多个醇基的醇的混合物时,具有三个或更多个醇基的醇与二醇的重量比优选为0.01~10%,并且更优选为0.01~1%。
可以合适地选择多元羧酸。例如,可以使用二元羧酸、具有三个或更多个羧基的羧酸,以及它们的混合物。其中,优选该混合物。
这些可以单独或组合使用。
二元羧酸的具体实例包括,但不限于,亚烷基二元羧酸、亚烯基二元羧酸和芳族二元羧酸。
亚烷基二元羧酸的具体实例包括,但不限于,琥珀酸、己二酸和癸二酸。
亚烯基二元羧酸优选具有4~20个碳原子,并且其具体实例包括,但不限于,马来酸和富马酸。
芳族二元羧酸优选具有8~20个碳原子,并且其具体实例包括,但不限于,对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸和萘二酸。
这些化合物中,优选使用具有4~20个碳原子的亚烯基二元羧酸和具有8~20个碳原子的芳族二元羧酸。
具有三个或更多个羧基的芳族多元羧酸可以用作具有三个或更多个羧基的多元羧酸。
具有三个或更多个羧基的芳族多元羧酸优选具有9~20个碳原子,并且其具体实例包括,但不限于,偏苯三酸和均苯四酸。
多元羧酸的具体实例包括,但不限于,二元羧酸、具有三个或更多个羧基的羧酸、它们的混合物、这些中任一种的酸酐、以及这些中任一种的低级烷基酯。
低级烷基酯的具体实例包括,但不限于,甲酯、乙酯和异丙酯。
当使用二元羧酸和具有三个或更多个羧基的多元羧酸的混合物时,具有三个或更多个羧基的多元羧酸与二元羧酸的重量比优选为0.01~10%,并且更优选为0.01~1%。
在多元醇与多元羧酸缩聚时,对于多元醇与多元羧酸的混合比,多元醇的羟基与多元羧酸的羧基之比优选为1~2,更优选为1~1.5,并且特别优选为1.02~1.3。
具有异氰酸酯基团的聚酯预聚物中来自多元醇的组成单元的含量优选为0.5~40重量%,更优选为1~30重量%,并且特别优选为2~20重量%。
当该含量太小时,耐热反印性易于恶化,这可导致调色剂的耐热保存性质和低温定影性质的差的结合。当该含量太大时,低温定影性质会恶化。
可以合适地选择多异氰酸酯。多异氰酸酯的具体实例包括,但不限于,脂肪族二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯、芳香族二异氰酸酯、芳香族脂肪族二异氰酸酯、异氰尿酸酯、以及使用苯酚衍生物、肟或己内酰胺将上述多异氰酸酯封端得到的封端多异氰酸酯。
脂肪族二异氰酸酯的具体实例包括,但不限于,四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、2,6-二异氰酸酯甲基己酸酯、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。
脂环族二异氰酸酯的具体实例包括,但不限于,异佛尔酮二异氰酸酯和环己基甲烷二异氰酸酯。
芳香族二异氰酸酯的具体实例包括,但不限于,亚苄基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5-亚萘基二异氰酸酯、4,4’-二异氰酸酯联苯、4,4’-二异氰酸酯-3,3’-二甲基联苯、4,4’-二异氰酸酯-3-甲基二苯基甲烷、和4,4’-二异氰酸酯二苯基醚。
芳香族脂肪族二异氰酸酯的具体实例包括,但不限于,α,α,α’,α’-四甲基二甲苯二异氰酸酯。
异氰尿酸酯的具体实例包括,但不限于,三(异氰酸酯烷基)异氰尿酸酯和三(异氰酸酯环烷基)异氰尿酸酯。
这些可以单独或组合使用。
当多异氰酸酯和具有羟基的聚酯树脂反应时,多异氰酸酯中的异氰酸酯基团与聚酯树脂中的羟基的混合比优选为1~5,更优选为1.2~4,并且特别优选为1.5~3。当该比例过大时,调色剂的低温定影性质会恶化。反之,当该比例过小时,耐热反印性会恶化。
在具有异氰酸酯基的聚酯预聚物中衍生自多异氰酸酯的组分单元的含量优选为0.5~40重量%,更优选为1~30重量%,且特别优选为2~20重量%。
当该含量过低时,耐热反印性会恶化。反之,当该含量过高时,低温定影性质会恶化。
每个预聚物分子中的异氰酸酯基的平均数优选为不少于1,更优选为1.2~5,并且特别优选为1.5~4。过小的平均数趋于降低脲改性聚酯树脂的分子量,可导致耐热反印性恶化。
与活性氢基团反应的聚合物的重均分子量优选为1000~30000,更优选为1500~15000。
当重均分子量过小时,耐热保存性质会恶化。
当重均分子量过大时,低温定影性质会恶化。可通过使用凝胶渗透色谱法(GPC)测量四氢呋喃可溶部分来得到重均分子量。
GPC测量可按如下进行:
将柱稳定在40℃的加热室内;在该温度下,使作为柱溶剂的四氢呋喃以1ml/分钟流动;注入样品浓度调节为0.05~0.6重量%的四氢呋喃溶液50~200μl用于测量。采用由基于数种标准样品制成的分析曲线的对数值和计数之间的关系计算分子量。
作为制作分析曲线用的标准样品,可以使用单分散聚苯乙烯(Pressure Chemical Co.,Ltd.或Toso Corporation制)6×102、2.1×102、4×102、1.75×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106和4.48×106
优选使用约10种标准样品。
可以使用折射率检测仪作为检测设备。
在本发明中,可以合适地选择粘合剂树脂,并且可以使用聚酯树脂。优选使用未改性的聚酯树脂。
因此,改进了低温定影性质和光泽性质。
这种未改性的聚酯树脂的具体实例包括,但不限于,多元醇和多元羧酸的缩聚产物。
优选与脲改性聚酯部分相容的未改性聚酯树脂。也就是说,就低温定影性质和耐热反印性而言,优选的是未改性的聚酯树脂和脲改性聚酯树脂具有彼此相容的类似结构。
未改性聚酯树脂的重均分子量优选为1000~30000,更优选为1500~15000。当重均分子量太小时,耐热保存性质会恶化。
因此,分子量过小的未改性聚酯树脂的含量优选为8~28重量%。太大的重均分子量会导致低温定影性质恶化。
这种未改性聚酯树脂的玻璃化转变温度为30℃~70℃,优选为35℃~60℃,更优选为35℃~55℃。当玻璃化转变温度过低时,调色剂的耐热保存性质会恶化。当玻璃化转变温度过高时,低温定影性质会恶化。
这种未改性聚酯树脂的羟基值优选为不低于5mgKOH/g,更优选为10~120mgKOH/g,并且特别优选为20~80mgKOH/g。
当羟基值太小时,可能难以具有耐热保存性质和低温定影性质的良好结合。
这种未改性聚酯树脂的酸值优选为1.0~50.0mgKOH/g,更优选为1.0~30.0mgKOH/g。因此,调色剂易于带负电。
当调色剂含有未改性聚酯树脂时,具有异氰酸酯基的聚酯预聚物与未改性聚酯树脂的重量比优选为5/95~25/75,更优选为10/90~25/75。当该重量比过低时,耐热反印性质会恶化。当该重量比过高时,低温定影性质和光泽性质会恶化。
在本发明中,调色剂含有可选的材料,如脱模剂、电荷控制剂、树脂微粒、无机微粒、流动性改进剂、清洁性质改进剂、磁性材料和金属皂。
电荷控制剂
任何已知的电荷控制剂可包含于调色剂中。
电荷控制剂的具体实例包括,但不限于,已知的电荷控制剂,如苯胺黑染料、三苯基甲烷染料、包含铬的金属络合物染料、钼酸螯合物、若丹明染料、烷氧基胺、季铵盐(包括氟改性季铵盐)、烷基酰胺、磷和含磷化合物、钨和含钨化合物、含氟活性剂、水杨酸金属盐、水杨酸衍生物的金属盐等。
电荷控制剂的市售产品的具体实例包括,但不限于,Orient Chemical Industries Co.,Ltd.制造的BONTRON 03(苯胺黑染料)、BONTRON P-51(季铵盐)、BONTRON S-34(含金属的偶氮染料)、E-82(羟萘甲酸的金属络合物)、E-84(水杨酸的金属络合物)、和E-89(酚的缩合产物);Hodogaya Chemical Co.,Ltd.制造的TP-302和TP-415(季铵盐的钼络合物);HoechstAG制造的COPYCHARGE PSY VP2038(季铵盐)、COPY BLUE(三苯基甲烷衍生物)、COPYCHARGE NEG VP2036和NX VP434(季铵盐);Japan Carlit Co.,Ltd.制造的LRA-901和LR-147(硼络合物);铜酞菁、苝、喹吖啶酮、偶氮颜料和具有官能团如磺酸基、羧基、季铵基团等的聚合物。其中,特别优选使调色剂带负电的材料。
电荷控制剂的含量取决于所用粘合剂树脂的种类、是否加入添加剂和所用调色剂制造方法(如分散法),并且没有特别限制。但是,基于100重量份包含于调色剂中的粘合剂树脂,电荷控制剂的含量为0.1~10重量份,优选0.2~5重量份。
当含量太大时,调色剂趋于具有太大的带电性,从而吸引调色剂的显影辊的静电力提高,导致调色剂流动性恶化和调色剂图像密度降低。
树脂颗粒
可以使用任何树脂颗粒,只要所述树脂可以在水性介质中形成水性液体分散体,并且可以从已知树脂中选择。所述树脂的具体实例包括,但不限于,热塑性树脂和热固性树脂。
其具体实例包括,但不限于,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。
在这些树脂中,优选使用乙烯基树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酯树脂和它们的混合物,因为可以容易地制备包含细的球形颗粒的水性分散体。
这些可单独或组合使用。
乙烯基树脂是通过乙烯基单体的聚合或共聚制备的树脂。乙烯基树脂的具体实例包括,但不限于,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-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)丙烯酸共聚物。
可使用通过共聚含多个不饱和基团的单体获得的共聚物作为树脂颗粒。
含多个不饱和基团的单体可适当选择。其具体实例包括,但不限于,甲基丙烯酸环氧乙烷加成物的硫酸酯的钠盐(EREMINOR RS-30,来自Sanyo Chemical Industries,Ltd.)、二乙烯基苯、和1,6-己二醇二丙烯酸酯。
树脂微粒可使用任何已知方法通过聚合获得。优选的是使用树脂微粒的水性液体分散体。
树脂微粒的水性液体分散体的制备方法为,例如,如下:
在乙烯基树脂的情况下,使用悬浮聚合法、乳化聚合法、接种聚合法或分散聚合法使乙烯基单体聚合来制备水性液体分散体的方法;
在加聚树脂或缩聚树脂,例如,聚酯树脂、聚氨酯树酯和环氧树脂的情况下,通过将单体和低聚物的前体或其溶液在合适的分散剂下分散在水性介质中,然后加热或加入固化剂而固化来制备水性液体分散体的方法;
通过将合适的乳化剂溶解在单体和低聚物的前体或其溶液中,并加入水来制备水性液体分散体的相变乳化法;
用例如机械转动型精细粉碎设备或喷气式精细粉碎设备将树脂粉碎并分级以获得树脂微粒,并将所述树脂微粒在合适的分散剂存在下分散在水中来制备水性液体分散体的方法;
将树脂溶液喷雾以获得树脂微粒,并将所述树脂微粒在合适的分散剂存在下分散在水中来制备水性液体分散体的方法;
其中水性液体分散体通过如下方式制备的方法:加入树脂溶液的不良溶剂,或者使通过在溶剂中加热溶解树脂而制备的树脂溶液冷却,以使树脂微粒沉淀和除去溶剂从而获得树脂微粒,并将所述树脂微粒在合适的分散剂存在下分散在水中;
通过将树脂溶液在合适的分散剂存在下分散在水性介质中,然后通过加热或减压除去溶剂来制备水性液体分散体的方法;和
通过将合适的乳化剂溶于树脂溶液并加入水来制备水性液体分散体的相变乳化法。
无机颗粒
可以合适地选择任何已知的无机颗粒,其具体实例包括,但不限于,二氧化硅、氧化铝、氧化钛、钛酸钡、钛酸镁、钛酸钙、钛酸锶、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、氮化硅等。这些可单独使用或组合使用。
用于本发明的调色剂优选为通过以下方式获得的调色剂:将平均初级粒径为50~500nm和堆密度不低于0.3g/cm3的微粒(下文称作微粒)外添加到母体调色剂颗粒的表面。
通过使用平均初级粒径为50~500nm和堆密度不低于0.3g/cm3的微粒作为外添加剂,该微粒本身起清洁性质改进剂的作用。因此,改进了显影能力和转印能力,特别是当使用适于产生优质图像的小颗粒直径的调色剂时。
二氧化硅典型地用作流动性改进剂。这种二氧化硅通常的初级粒径为10~30nm且堆密度为0.1~0.2g/cm3
在本发明中,存在于调色剂颗粒表面的具有合适特性的微粒起清洁性质改进剂的作用。
此外,微粒具有与调色剂颗粒、图像承载部件和带电设备的极小的接触面积,并且与它们均匀接触。因此,微粒具有大的减少附着力的效果,并且有效地改进显影和转印效率。
而且,微粒适当地从调色剂颗粒表面分离并积聚在清洁刮片的前端,从而微粒可以通过所谓的“堤坝效应(dam effect)”防止调色剂滑过清洁刮片。
根据这些特性,调色剂颗粒受到的份额减少。因此,减少了用于高速定影(低能定影)的调色剂中含有的低流变性组分引起的调色剂成膜的出现。
此外,当使用平均初级粒径为50~500μm的微粒时,清洁性能优异。此外,调色剂的粉末流动性不会恶化,因为微粒极小。而且,虽然不清楚详细情况,但当经表面处理的微粒外添加到调色剂时,即使载体被污染,显影剂的恶化程度也得到了限制。
微粒的平均初级粒径(下文称作平均粒径)为50~500nm且优选为100~400nm。当平均初级粒径太小时,微粒嵌入凹凸部分的凹入部分,并且微粒的流动性功能会恶化。
当平均初级粒径太大并且微粒位于刮片和图像承载部件表面之间时,粒度与调色剂本身的接触面积在一个数量级上,使得待除去的调色剂颗粒会穿过,导致差的清洁性能。
当微粒的堆密度太小时,例如,0.3g/cm3,微粒有助于流动性,但是,调色剂和微粒趋于飞散,并提高了它们的附着性质。因此,调色剂积聚在清洁部分,这降低了所谓的“堤坝效应”的效果。
本发明中使用的用于微粒的无机化合物的具体实例包括,但不限于,SiO2、TiO2、Al2O3、MgO、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO·SiO2、K2O(TiO2)n、Al2O3·2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4、和SrTiO3。其中,优选SiO2、TiO2和Al2O3
这些无机化合物可用偶联剂、六甲基二硅氮烷、二甲基二氯硅烷、辛基三甲氧基硅烷等进行疏水性处理。
此外,作为有机微粒,可使用热塑性树脂和热固性树脂。其具体实例包括:基于乙烯基的树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、基于硅的树脂、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。
这些可单独或组合使用。
其中,从容易获得细球形树脂颗粒的水性分散体来看,优选使用基于乙烯基的树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酯树脂以及它们的组合。
基于乙烯基的树脂的具体实例包括由基于乙烯基的单体(共)聚合的聚合物。例如,苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯的共聚物、苯乙烯-丁二烯的共聚物、(甲基)丙烯酸-丙烯酸酯的共聚物、苯乙烯-丙烯腈的共聚物、苯乙烯-马来酸酐的共聚物以及苯乙烯-(甲基)丙烯酸的共聚物。。
微粒的堆密度按如下测量:
在没有振动的情况下将微粒逐渐加入100ml的Messzylinder直到微粒总量达100ml。
通过Messzylinder在加入微粒之前和之后的重量差测量堆密度。
堆密度(g/cm3)=微粒的量(g/100ml)/100
作为将本发明中使用的微粒外添加到调色剂颗粒表面的方法,有以下方法:其中用已知的混合机将母体调色剂颗粒和微粒机械混合以将微粒附着到调色剂的方法;其中通过使用表面活性剂将母体调色剂颗粒和微粒均匀地分散在液相中,并在附着处理后将所得物干燥的方法等。
制造调色剂的方法
以下是对形成粘着基材的同时形成母体调色剂颗粒的一种方法的说明。该方法包括,制备水性介质相、制备含有调色剂材料的液体、乳化或分散调色剂材料、形成粘着基材、除去溶剂、聚合与活性氢基团反应的聚合物、和合成具有活性氢基团的化合物。
水性介质相可通过将树脂微粒分散在水性介质中而制备。
水性介质中的树脂微粒的加入量优选为0.5~10重量%。
含有调色剂材料的液体可以通过将调色剂材料溶解或分散在溶剂中来制备,所述调色剂材料例如,具有活性氢基团的化合物、与该活性氢基团反应的聚合物、流变添加剂、着色剂、脱模剂、电荷控制剂和未改性的聚酯树脂。
调色剂材料中除与活性氢基团反应的聚合物之外的组分可以在将微粒树脂分散到水性介质中时加入或混合到水性介质中,或者可以在将含有调色剂材料的液体加入水性介质中时加入。
调色剂材料可以通过将含有调色剂材料的液体分散到水性介质中而被乳化或分散。
当调色剂材料被乳化或分散时,可以通过使具有活性氢基团的化合物和与活性氢基团反应的聚合物进行扩链反应和/或交联反应来形成粘着基材。
粘着基材脲改性聚酯树脂可以通过例如如下方法形成:将含有与活性氢基团反应的聚合物(如具有异氰酸酯基团的聚酯预聚物)以及具有活性氢基团的化合物(如胺)的液体乳化或分散到水性介质中,以在该水性介质中进行扩链反应和/或交联反应;使含有调色剂材料的液体在加入了具有活性氢基团的化合物的水性介质中乳化或分散,以在该水性介质中进行扩链反应和/或交联反应;或者使含有调色剂材料的液体在水性介质中乳化或分散,并向其加入具有活性氢基团的化合物,以在该水性介质中从颗粒界面进行扩链反应和/或交联反应。
当扩链反应和/或交联反应在水性介质中从颗粒界面进行时,脲改性聚酯树脂优先形成在调色剂颗粒的表面上,这意味着可以在调色剂颗粒的厚度方向上产生改性聚酯树脂的浓度梯度。
可以根据具有活性氢基团的化合物和与活性氢基团反应的聚合物的组合来适当选择形成粘着基材的反应条件。反应时间优选为10分钟~40小时,并且更优选为2~24小时。
反应温度优选为0℃~150℃,并且更优选为40℃~98℃。
在水性介质中稳定形成含有与活性氢基团反应的聚合物(如具有异氰酸酯基团的聚酯预聚物)的液体分散体的方法的具体实例包括以下方法:通过将含有如具有活性氢基团的化合物、着色剂、脱模剂、电荷控制剂和未改性的聚酯树脂的调色剂材料溶解或分散而制备的液体加入水性介质相中,以及将所得物剪切以进行分散。
可以使用已知的分散设备进行分散。可以使用例如,低速剪切分散设备、高速剪切分散设备、摩擦分散设备、高压喷射分散设备和超声波分散设备。其中,优选高速剪切分散设备,因为可容易地制备具有2~20μm粒径的颗粒。
当使用高速剪切型分散设备时,合适地选择条件,例如转数、分散时间和分散温度。转数优选为1000~30000rpm,更优选为5000~20000rpm。对于间歇方法来说,分散时间优选为0.1~5分钟。分散温度优选为压力下0~150℃,更优选为40℃~98℃。总的来说,分散温度高时分散较容易。
当乳化或分散调色剂材料时,基于100份调色剂材料,水性介质的含量优选为50~2000重量份,更优选为100重量份~1000重量份。太小的含量趋于导致调色剂材料的分散状态恶化,并且得到的母体调色剂颗粒可能不具有期望的粒径。太大的含量易于导致生产成本提高。
在乳化或分散含有调色剂材料的液体的过程中,优选使用分散剂以稳定分散体,如油滴,以得到需要的调色剂颗粒形状,并且使粒度分布尖锐。
可以合适地选择分散剂,并且可以使用表面活性剂、难溶于水的无机分散剂、和聚合物保护胶体。其中,优选表面活性剂。
这些可以单独或组合使用。
表面活性剂的具体实例包括,但不限于,阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂、以及两性表面活性剂。
阴离子表面活性剂的具体实例包括,但不限于,烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、和磷酸盐,并且优选使用具有氟烷基的阴离子表面活性剂。
优选使用的具有氟烷基的阴离子表面活性剂的具体实例包括,但不限于,具有2~10个碳原子的氟烷基羧酸及它们的金属盐、全氟辛烷磺酰谷氨酸二钠、3-{ω-氟烷基(具有6~11个碳原子)氧基}-1-烷基(具有3~4个碳原子)磺酸钠、3-{ω-氟烷酰基(具有6~8个碳原子)-N-乙基氨基}-1-丙烷磺酸钠、氟烷基(具有11~20个碳原子)羧酸及其金属盐、全氟烷基羧酸及其金属盐、全氟烷基(具有4~12个碳原子)磺酸及其金属盐、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(具有6~10个碳原子)砜酰胺丙基三甲基铵盐、全氟烷基(具有6~10个碳原子)-N-乙基磺酰基甘氨酸的盐、和单全氟烷基(具有6~16个碳原子)乙基磷酸盐。
这种具有氟烷基的表面活性剂的市售产品的具体实例包括,但不限于,Asahi Glass Co.,Ltd.制造的SURFLON S-111、S-112、S-113;Sumitomo 3M Ltd.制造的FRORARD FC-93、FC-95、FC-98和FC-129;Daikin Industries,Ltd.制造的UNIDYNE DS-101和DS-102;Dainippon Ink and Chemicals,Inc.制造的MEGAFACE F-110、F-120、F-113、F-191、F-812和F-833;Tohchem Products Co.,Ltd.制造的ECTOP EF-102、103、104、105、112、123A、306A、501、201和204;以及Neos制造的FUTARGENT F-100和F150。
阳离子表面活性剂的具体实例包括,但不限于,胺盐(例如烷基胺盐、氨基醇脂肪酸衍生物、多元胺脂肪酸衍生物和咪唑啉)、和季铵盐(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
Figure BSA00000271520000331
盐和苄索氯铵)。其中,优选的阳离子表面活性剂的具体实例包括,但不限于,具有氟烷基的脂肪族伯、仲和叔胺,脂肪族季铵盐如全氟烷基(C6-C10)砜酰胺丙基三甲基铵盐、苄甲烃铵、苄索氯铵、吡啶
Figure BSA00000271520000332
盐、咪唑啉
Figure BSA00000271520000333
盐等。
其市售产品的具体实例包括,但不限于:SURFLON S-121(来自Asahi Glass Co.,Ltd.);FRORARD FC-135(来自Sumitomo 3M Ltd.);UNIDYNE DS-202(来自Daikin Industries,Ltd.);MEGAFACE F-150和F-824(来自Dainippon Ink and Chemicals,Inc.);ECTOP EF-132(来自Tohchem Products Co.,Ltd.);和FUTARGENT F-300(来自Neos)。
非离子表面活性剂的具体实例包括,但不限于,脂肪酸酰胺衍生物和多元醇衍生物。
两性表面活性剂的具体实例包括,但不限于,丙氨酸、十二烷基二(氨基乙基)甘氨酸、二(辛基氨乙基)甘氨酸、及N-烷基-N,N-二甲基铵甜菜碱。
难溶于水的无机分散剂的具体实例包括,但不限于,磷酸三钙、碳酸钙、氧化钛、胶体二氧化硅、和羟基磷灰石。
聚合物保护胶体的具体实例包括,但不限于,由具有羧基的单体、具有羟基的(甲基)丙烯酸烷基酯的单体、乙烯基醚、羧酸乙烯酯、酰胺单体、酸式盐的单体和具有氮基团或含氮原子杂环的单体聚合得到的均聚物或共聚物,聚氧乙烯树脂和纤维素树脂。通过聚合上述单体得到的均聚物或共聚物包括含有来自乙烯基醇的组成单元的聚合物。
具有羧基的单体的具体实例包括,但不限于,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、马来酸和马来酸酐。
具有羟基的(甲基)丙烯酸类单体的具体实例包括,但不限于,β-羟乙基丙烯酸酯、β-羟乙基甲基丙烯酸酯、β-羟丙基丙烯酸酯、β-羟丙基甲基丙烯酸酯、γ-羟丙基丙烯酸酯、γ-羟丙基甲基丙烯酸酯、3-氯-2-羟丙基丙烯酸酯、3-氯-2-羟丙基甲基丙烯酸酯、二甘醇单丙烯酸酯、二甘醇单甲基丙烯酸酯、甘油单丙烯酸酯和甘油单甲基丙烯酸酯。
乙烯基醚的具体实例包括,但不限于,乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚和乙烯基丙基醚。
羧酸乙烯酯的具体实例包括,但不限于,乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯和丁酸乙烯酯。
酰胺单体的具体实例包括,但不限于,丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、和N-羟甲基甲基丙烯酰胺。
酰基氯的具体实例包括,但不限于,氯丙烯酸和氯甲基丙烯酸。
具有氮原子或含氮原子的脂环的单体的具体实例包括,但不限于,乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咪唑和乙烯亚胺。
基于聚氧乙烯的树脂的具体实例包括,但不限于,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、聚氧乙烯硬脂酸苯基酯和聚氧乙烯壬酸苯基酯。
纤维素的具体实例包括,但不限于,甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素。
当调色剂材料乳化或分散时可以任选使用分散剂。
该分散剂的具体实例包括,但不限于,可溶于酸和/或碱的化合物,如磷酸钙。
当使用化合物,例如磷酸钙时,可通过添加酸如盐酸将该化合物溶解,然后用水洗涤得到的颗粒以除去该化合物。此外,可以采用酶解法除去该化合物。
使用粘着基材时,可以使用催化剂以进行扩链反应和/或交联反应。
催化剂的具体实例包括,但不限于,月桂酸二丁基锡和月桂酸二辛基锡。
从液体分散体例如乳液浆液中除去有机溶剂的具体实例包括:逐渐加热反应体系以将油滴中的有机溶剂蒸发的方法;以及将液体分散体在干燥的气氛下喷雾以除去油滴中的有机溶剂的方法。
当除去有机溶剂时,形成了母体调色剂颗粒。
无机微粒如二氧化硅微粒或氧化钛可以外添加到由此得到的母体调色剂颗粒中。
用于本发明的调色剂可以由上述调色剂制造方法形成。
本发明的调色剂具有光滑的表面。因此,该调色剂在产生优质图像的特性如转印性和带性能上是优异的。
当本发明的调色剂由通过在水性介质中使具有活性氢基团的化合物和与活性氢基团反应的聚合物反应获得的粘着基材制成时,该调色剂可具有更优异的特性。本发明的调色剂可以合适地用在各种电子照相成像领域中。
本发明的调色剂的体均粒径优选为3μm~8μm,并且更优选为4μm~7μm。
当体均粒径过小时,用于含有调色剂和载体的双组分显影剂的调色剂会在显影单元中长期搅拌期间附着到载体的表面,这会导致载体带电能力的恶化。
此外,在含有调色剂的单组分显影剂的情况下,会发生调色剂在显影辊上成膜,以及调色剂附着到部件上,例如用于调节调色剂层厚的刮片上。当体均粒径过大时,趋于难以获得具有高清晰度的优质图像,并且当补充包含于显影剂中的调色剂时,调色剂粒径会有大的波动。
体均粒径(Dn)与数均粒径(Dv)之比(Dn/Dv)优选为1.00~1.30,更优选为1.00~1.25,进一步优选为1.05~1.25。
因此,在双组分显影剂的情况下,当长期补充包含于显影剂中的调色剂时,调色剂的粒径不会有大的波动,并且在显影单元中长期搅拌期间可获得稳定良好的显影性。
在单组分显影剂的情况下,当长期补充包含于显影剂中的调色剂时,调色剂的粒径不会有大的波动,而且可以抑制调色剂在显影辊上的成膜以及调色剂附着到部件上,例如用于调节调色剂层厚的刮片上。此外,在显影单元中长期搅拌期间可获得稳定良好的显影性。因此,可产生优质图像。
当该比例(Dn/Dv)过大时,可能难以获得具有高清晰度的优质图像,而且当补充包含于显影剂中的调色剂时,调色剂的粒径会有大的波动。
体均粒径及体均粒径与数均粒径之比可以使用粒度测量设备MULTISIZER(Beckman Coulter,Inc制造)按如下测量:
向100~150ml的电解质水溶液,例如约1重量%的NaCl水溶液中加入0.1~5ml作为分散剂的的烷基苯硫酸盐;向其中加入约2~20mg的测量样品;用超声波分散设备将其中悬浮着样品的电解质水溶液分散约1~3分钟;用100μm孔径测量调色剂的体积或数量以计算体积分布和数量分布。
调色剂的体均粒径和数均粒径可以从由此获得的体积分布和数量分布得到。
本发明的调色剂的平均圆度优选为0.94~0.97,并且更优选为0.945~0.965。
圆度通过以下关系得到:(面积等于调色剂投影面积的圆的周长/调色剂投影面积的周长)。圆度过小(例如,小于0.94)的颗粒含量优选不大于15%。
过小的平均圆度使得难以在无屑的情况下以充足的转印性获得优质图像。过大的平均圆度会引起使用刮片清洁系统的成像装置中图像承载部件或转印带上的清洁不足,这会导致污染图像。
例如,在具有大成像面积的图像如照片图像的情况下,当由于卡纸等引起的未转印图像造成调色剂在图像承载部件上积聚时,会出现背景污染,并且会污染与图像承载部件直接接触的带电辊,这使得难以发挥原有的带电功能。
可以使用光学检测方法测量调色剂的平均圆度,其中,当含有颗粒的悬浮液通过具有平板形式的成像检测部分时,用电荷耦合器件(CCD)照像机对颗粒图像进行光学检测。平均圆度可由,例如,流式颗粒图像分析仪(FPIA-2000,由Sysmex Corporation制造)测量。
用于本发明的显影剂含有上述调色剂和任选的组分,如载体。这种显影剂具有优异的转印性和带电性质,使得它有助于稳定地输出优质图像。
可以使用显影剂如单组分显影剂和双组分显影剂,并且就其寿命而言,尤其是当用于符合近来的高速信息处理速度要求的高速打印机时,优选使用双组分显影剂。
当使用单组分显影剂并被多次补充时,调色剂的粒径波动小,并且几乎不发生调色剂在显影辊上成膜和调色剂熔合到部件例如调节调色剂层厚度的刮片上。因此,即使长期搅拌显影剂时,也可保持良好、稳定的显影性,从而可以产生优质图像。
当使用双组分显影剂并被多次补充时,调色剂的粒径波动小。此外,即使长期搅拌显影剂时,也可保持良好、稳定的显影性,从而可以产生优质图像。
可以合适地选择载体,优选的是,载体颗粒具有芯和覆盖该芯的树脂层。
芯的材料可以从已知的材料中选择,包括50~90emu/g的锰-锶基材料或锰-镁基材料。
为确保图像密度,可以优选使用高磁化材料,如不低于100emu/g的铁粉和75~120emu/g的磁铁矿。
优选弱磁化材料,如30~80emu/g的铜-锌基材料,这是因为它可以减少细丝状态下的显影剂对图像承载部件的冲击并有利于优质图像。
这些可以单独或组合使用。
芯的体均粒径优选为10~150μm,并且更优选为40~100μm。当该体均粒径太小时,载体中细颗粒的比例趋于提高,并且每个颗粒的磁化强度趋于降低,可导致载体飞散。当该体均粒径太大时,比表面积趋于下降,这会导致调色剂飞散。因此,特别是在实地(solid)部分的面积大的全色图像的情况下,实地部分的再现会恶化。
树脂层的材料可以从已知树脂中适当选择。其具体实例包括,但不限于,氨基树脂,聚乙烯基树脂,聚苯乙烯树脂,聚卤化烯烃,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,聚偏二氟乙烯和丙烯酰基单体的共聚物,聚氟乙烯和聚偏二氟乙烯的共聚物,含氟三元共聚物如四氟乙烯、偏二氟乙烯和不含氟原子的单体的共聚物,及有机硅树脂。
这些可单独或组合使用。
氨基树脂的具体实例包括,但不限于,脲-甲醛树脂、三聚氰氨树脂、苯胍胺树脂、脲树脂、聚酰胺树脂和环氧树脂。
聚乙烯基树脂的具体实例包括,但不限于,丙烯酸类树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚丙烯腈树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇树脂和聚乙烯醇缩丁醛树脂。
聚苯乙烯树脂的具体实例包括,但不限于,聚苯乙烯树脂以及苯乙烯-丙烯酸类共聚物。
聚卤化烯烃树脂的具体实例包括,但不限于,聚氯乙烯树脂。
聚酯树脂的具体实例包括,但不限于,聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂及聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂。
树脂层任选含有导电粉末。
这种导电粉末的优选的具体实例包括,但不限于,金属粉末、炭黑、氧化钛、氧化锡和氧化锌。
这种导电粉末的平均粒径优选为不大于1μm。
当该粒径太大时,会变得难以控制其电阻。
树脂层可通过以下方式形成:将有机硅树脂等溶解在溶剂中以制备涂布液,通过已知的涂布方法将该涂布液涂布到芯材料的表面,然后干燥和烘焙。
涂布方法的具体实例包括,但不限于,浸渍涂布法、喷涂法和刷涂法。
溶剂可合适地选择,并且可以是甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮和乙酸丁基溶纤剂。
烘焙可以使用外部加热系统或内部加热系统进行。可以使用采用固定电炉、流式电炉、旋转型电炉、燃烧炉或微波的方法。
载体中树脂的含量优选为0.01~5重量%。
过小的该含量会导致在芯材料的表面上不均匀地形成树脂层。过大的该含量可由于层厚度高而导致载体颗粒彼此熔合附着,这导致载体颗粒间的均匀性恶化。
双组分显影剂中的载体含量优选为90~98重量%,更优选93~97重量%。
本发明中使用的显影剂可以用于采用任何已知电子照相法的成像,所述电子照相法如磁性单组分显影法、非磁性单组分显影法和双组分显影法等。
本发明的图像形成装置可以使用通过将上述调色剂与磁性载体混合而制备的双组分显影剂。
调色剂与载体的含量比优选为1~10重量%。
合适的磁性载体包括,但不限于,粒径为约20μm到约200μm的已知载体材料,如铁粉、铁氧体粉、磁铁矿粉和磁性树脂载体。
优选用树脂层涂覆载体表面。所述树脂的具体实例包括,但不限于,氨基树脂,如脲甲醛树脂、三聚氰胺树脂、苯胍胺树脂、脲树脂、聚酰胺树脂、以及环氧树脂。
其它具体实例包括,但不限于,乙烯基树脂或偏乙烯基树脂,例如丙烯酸类树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚丙烯腈树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚苯乙烯树脂、苯乙烯-丙烯酸类共聚物、卤化烯烃树脂如聚氯乙烯树脂、聚酯树脂如聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂和聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚碳酸酯树酯、聚乙烯树脂、聚氟乙烯树脂、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-丙烯酸酯共聚物、偏二氟乙烯-氟乙烯共聚物、四氟乙烯-偏二氟乙烯-不含氟原子的其它单体的共聚物、以及有机硅树脂。
此外,涂层树脂中可任选含有导电粉末。
这种导电粉末的具体实例包括,但不限于,金属粉末、炭黑、氧化钛、氧化锡和氧化锌。这种导电粉末的平均粒径优选为不大于1μm。当粒径太大时,趋于难以控制得到的调色剂的电阻。
调色剂还可以用作本发明图像形成装置用的单组分磁性显影剂或单组分非磁性显影剂。
此外,当制备显影剂时,上述无机微粒如疏水性二氧化硅细粉末可以与由此制造的显影剂混合以改进显影剂的流动性、保存性、显影性和转印性。
任何已知的混合机适用于混合外添加剂。优选的是,该混合机配备有夹套等以调节其内部温度。
为了改变外添加剂的应力史,外添加剂可以分次加入或逐步加入。
还可以通过改变转数、翻滚速度、以及混合时间和温度来改变应力。例如,可以使用首先施加强应力、然后施加较弱应力,或者与之相反的方法。
混合设施的优选的具体实例包括,但不限于,v型混合机、摇摆混合机、Loedige混合机、Nauta混合机和HENSCEL混合机。
上述图像形成装置的运行如下(参考图1):
首先,将原稿放在自动稿件供应器400的稿件台30上,或者打开自动稿件供应器400,将稿件放在扫描仪300的接触玻璃32上,然后关闭自动稿件供应器400以按压原稿。
当按下启动开关(未示出)时,在稿件放在自动稿件供应器400上的情况下,在稿件被输送到接触玻璃32上后,扫描仪300开始运行第一扫描体33和第二扫描体34以扫描稿件,或者在稿件直接放在接触玻璃32上的情况下,扫描仪300立即扫描。
第一扫描体33将从光源发射的光反射到原稿上,并且将反射的光再反射到第二扫描体34。第二扫描体34用它的镜子将光经由聚焦透镜35反射到读取传感器36以读取图像信息。
而且,当按下启动开关(未示出)时,驱动马达(未示出)旋转驱动支撑辊14、15和16之一,由此其它两个支撑辊被旋转驱动以旋转输送中间转印带10。这时,各图像形成设备18驱动感光体40以形成黑色、黄色、品红色和青色的单色图像。
与中间转印带10的输送同步,这些单色调色剂图像被依次转印到中间转印带10并在其上形成复合彩色图像。
另一方面,当按下启动开关(未示出)时,供纸台200中的供纸辊42之一选择性地旋转,并且从纸库43中设置的供纸盒44的纸堆之一供应纸张(记录纸张)。分离辊15将纸张逐一分离,并将纸张供应到供纸路径48。纸张在配准辊49处受阻并停止。
或者,手动供纸盘51上的纸张(记录纸张)通过旋转供纸辊50供应,并通过分离辊52逐一分离。纸张供入手动供纸路径53,在配准辊49处受阻并停止。配准辊49与中间转印体10上形成的复合彩色图像(转印的彩色图像)同步旋转。纸张供应到中间转印体10和二次转印设备22之间。二次转印设备22将复合彩色图像(二次)转印到纸张以在其上形成彩色图像。
其上转印有彩色图像的纸张通过二次转印设备22输送的到定影设备25。在定影设备25中,在施加热和压力时将复合彩色图像定影在纸张上。之后,纸张的输送方向由转向钉55转向,并且纸张由排纸辊56排放到排纸托盘57。
或者,纸张的输送方向由转向钉55转向到纸张翻转设备28,由纸张翻转设备28翻转并回到转印位置以为在其背面记录图像作好准备。图像在其背面形成后,纸张由排纸辊56排放以堆叠在排纸托盘57上。
中间转印带10通过中间转印带清洁设备17清洁以除去图像转印后中间转印带10上残留的调色剂从而为下次图像形成做好准备。
已总体描述了本发明(的优选实施方案),进一步的理解可以通过参考在此提供的若干具体实施例而获得,所述具体实施例仅用于展示的目的并且不是限制性的。在以下实施例的说明中,除非另有说明,数字表示重量份比例。
实施例
制备脱模剂
脱模剂1
脱模剂1是通过用溶剂方法对从原油得到的疏松石蜡进行精炼而得到的。
具体来说,脱模剂1通过以下方式得到:将疏松石蜡在75℃溶解在甲苯和甲基乙基酮的混合溶剂中,然后以-0.2℃/min的速度冷却到65℃,然后使所得物放置30分钟,然后过滤。用新鲜的溶剂混合物洗涤经过滤的蜡,并再次萃取。蜡通过溶剂收集设备分离并通过氢化进行精炼以获得脱模剂1。
脱模剂2
对脱模剂1进一步精炼。
在77℃将脱模剂1溶解在甲苯和甲基乙基酮的混合溶剂中,然后以-0.1℃/min的速度冷却到65℃,然后将所得物放置30分钟,然后过滤。
在80℃将经过滤的蜡再次溶解在溶剂混合物中,然后以-0.1℃/min的速度冷却到70℃,然后将所得物放置30分钟,然后过滤。
用新鲜的溶剂混合物洗涤经过滤的蜡,并再次萃取。蜡通过溶剂收集设备分离并通过氢化进行精炼以获得脱模剂2。
脱模剂3
将脱模剂1在120℃在减压下溶解并静置,直到5%的脱模剂1输入量蒸发,使得挥发性组分分离并得到脱模剂3。
脱模剂4
使用Microwax 155(Nippon Oil Corporation制)以获得脱模剂4。
脱模剂5
将脱模剂4在120℃在减压下溶解并静置,直到10%的脱模剂4输入量蒸发,使得挥发性组分分离并得到脱模剂5。
脱模剂6
使用市售产品巴西棕榈蜡WA-03(CERARICA NODA Co.,Ltd制)以获得脱模剂6。
脱模剂7
脱模剂7以与制造脱模剂1中相同的方式获得,除了溶解后的冷却温度改变为60℃。
脱模剂8
使用市售产品微晶蜡BE Square 185WAX(Toyo ADL Corporation制)以获得脱模剂8。
脱模剂1~8在165℃、10分钟的加热损耗以及DSC的峰顶温度示于表1。
表1
Figure BSA00000271520000421
制造调色剂
调色剂1
合成未改性的聚酯树脂1
将以下组分置于配备有冷凝器、搅拌器和氮气引入管的容器中以在230℃在常压进行反应8小时:
双酚A的2摩尔环氧乙烷加成物        229份
双酚A的3摩尔环氧丙烷加成物        529份
对苯二甲酸                        208份
己二酸                            46份
氧化二丁锡                        2份。
再在10~15mmHg的减压下进行反应5小时,并将44重量份的偏苯三酸酐加入反应容器以在180℃在常压进行反应2小时以合成未改性的聚酯树脂1。
制备母料1
得到的未改性的聚酯树脂1的数均分子量为2,700,重均分子量为6,900,玻璃化转变温度为45.1℃且酸值为22mgKOH/g。
将1200份水、540份炭黑(Printex 35,来自Degussa AG,其邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸油值为42ml/100mg且PH为9.5)、和1,200份未改性的聚酯树脂用Henshel混合机(Mitsui Mining Company,Limited制)混合。
用双辊磨将混合物在150℃混合和捏合30分钟,然后扎制并冷却。之后,将经捏合的混合物用粉碎机粉碎以制备母料1。
制备材料溶液
将以下置于配备有搅拌器和温度计的反应容器中并混合:
未改性的聚酯树脂1       378份
脱模剂2                 110份
乙酸乙酯                947份。
将混合物搅拌、加热到80℃,保持在80℃5小时,然后在1小时内冷却到30℃。
然后,将500份母料和500份乙酸乙酯加入到反应容器并混合1小时以获得液体材料。
制备蜡液体分散体
然后,将1,324份得到的液体材料转移到反应容器,并用砂磨机(ULTRAVISCOMILL,来自AIMEX)在以下条件下分散以分散颜料红和巴西棕榈蜡从而获得蜡液体分散体:
液体进料速度:1kg/h
盘转速:6m/s
锆珠直径:0.5mm
填充因子:80体积%
分散处理的重复次数:3次。
制备调色剂材料的液体分散体
接下来,将1,324份未改性的聚酯树脂1的65重量%的乙酸乙酯溶液加入到蜡液体分散体。
将200份在与上述相同的条件下1次ULTRAVISCOMILL后得到的液体分散体加入到所得物,并且将得到的混合物用T.K.HOMODISPER(Tokushu Kika Kogyo Co.,Ltd.制)在7,000rpm搅拌60分钟以获得调色剂材料的液体分散体。
合成中间体聚酯树脂
将以下组分装入配备有冷凝器、搅拌器和氮气引入管的容器以在230℃在常压进行反应8小时:
双酚A的2摩尔环氧乙烷加成物    682份
双酚A的2摩尔环氧丙烷加成物    81份
对苯二甲酸                    283份
偏苯三酸酐                    22份
氧化二丁锡                    2份
之后,再在10~15mmHg的减压进行反应5小时以获得中间体聚酯树脂。
得到的中间体聚酯树脂的数均分子量为2,100、重均分子量为9,500、玻璃化转变温度为55℃、酸值为0.5mgKOH/g且羟基值为51mgKOH/g。
合成酮酰亚胺化合物
接下来,将以下组分装入配备有冷凝器、搅拌器和氮气引入管的容器以在100℃进行反应5小时以获得预聚物:
中间体聚酯树脂                410份
异氟尔酮二异氰酸酯            89份
乙酸乙酯                      500份
得到的预聚物的游离的异氰酸酯重量%为1.53%。
将以下置于配备有搅拌器和温度计的反应容器中并混合以反应5小时以合成酮酰亚胺化合物:
异氟尔酮二胺                        170份
甲基乙基酮                          75份
得到的酮酰亚胺化合物的胺值为418mgKOH/g。
制备微粒液体分散体
然后,将749份调色剂材料的液体分散体、115份预聚物和2.9份酮酰亚胺化合物置于反应容器中,并将混合物用TK HOMOMIXER(Tokushu Kika Kogyo Co.,Ltd.制)在5,000rpm混合1分钟以获得油相液体混合物。
将以下组分置于配备有搅拌器和温度计的容器中并在400rpm的转速搅拌15分钟以获得乳液。
水                    683份
甲基丙烯酸环氧乙烷加成物的硫酸酯的钠盐(反应性乳化剂,EREMINOR RS-30,来自Sanyo Chemical Industries Ltd.)11份
苯乙烯            83份
甲基丙烯酸        83份
丙烯酸丁酯        110份
过硫酸铵          1份。
之后,将乳液加热到75℃以进行反应5小时。
然后,将30份1重量%的过硫酸铵水溶液加入到乳液,并将混合物在75℃进一步老化5小时以获得树脂微粒液体分散体。
当基于激光多普勒法通过颗粒直径分布测量设备(微轨迹超细粒度分布仪,UPA-EX150,Nikkiso Co.,Ltd.制)测量时,得到的树脂微粒液体分散体的体均粒径为105nm。
一部分树脂部分通过干燥一部分树脂微粒液体分散体而分离。分离的树脂的玻璃化转变温度(Tg)为59℃且重均分子量为150,000。
制备乳化浆料
将83份树脂微粒液体分散体与以下组分混合并搅拌以获得水性介质:
水                                                990份
十二烷基二苯基醚二磺酸钠(EREMINOR MON-7,来自Sanyo Chemical Industries,Ltd.)的48.5%水溶液                       37份
1重量%的聚合物分散剂羧甲基纤维素钠(CELLOGEN BS-H-3,Dai-ichiKogyo Seiyaku Kogyo Co.,Ltd.制)的水溶液              135份
乙酸乙酯                                          90份
接下来,使用TK HOMOMIXER在13,000rpm将867份油相液体混合物与1,200份水性介质混合20分钟以制备液体分散体(乳化浆料)。
制备母体调色剂颗粒1
将乳液浆料置于配备有搅拌器和温度计的反应容器中以在30℃除去溶剂8小时,然后在45℃老化4小时以获得浆料分散体。得到的浆料分散体的体均粒径为5.1μm且数均粒径为4.9μm(Multisizer III测量,BeckmanCoulter Inc.制)。
将一百(100)份分散体浆料在减压下过滤。之后,将100份去离子水加入到这样制备的滤饼,并将所得物用TK HOMOMIXER在12,000rpm的转速下混合10分钟,然后过滤。
接下来,将10重量%磷酸加入得到的滤饼以将pH调节为3.7,然后用TK HOMOMIXER在12,000rpm的转速下混合10分钟并过滤。
而且,将300份去离子水加入到得到的滤饼,并用TK HOMOMIXER在12,000rpm的转速下将所得物混合10分钟,然后过滤。重复该洗涤两次以获得最终滤饼。
使用循环干燥机将最终滤饼在45℃干燥48小时。将得到的干燥饼用筛孔为75μm的筛网过滤以获得母体调色剂颗粒1。
制造调色剂1
作为外添加剂,将1.0份疏水性二氧化硅和0.5份疏水性氧化钛加入100份母体调色剂颗粒1,然后用HENSCHEL混合机(Mitsui Mining Company,Limited制)混合以制造调色剂1。
得到的调色剂的物理性质示于表2。
调色剂2
调色剂2以与制造调色剂1中相同的方式制造,除了脱模剂2改变为脱模剂3。
调色剂3
合成聚酯树脂2
将以下配方和酯化催化剂置于配备有搅拌器、温度计、氮气引入口和冷凝器的烧瓶中:
聚氧丙烯(2,2)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷            740g
聚氧乙烯(2,2)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷            300g
对苯二甲酸二甲酯                                  466g
异十二烯基琥珀酸酐                                80g
1,2,4-苯三酸三丁酯                              114g
反应在210℃在氮气氛下进行8小时,然后在210℃减压下在搅拌的同时再进行5小时反应。
由此,得到聚酯树脂2,其分子量为500或更低的成分比例为35%,分子量峰为7,500,玻璃化转变温度为62℃,Mw/Mn比例为5.1,酸值为2.3KOHmg/g,且表观粘度为103Pa·s(温度112℃)。
制造调色剂3
聚酯树脂2                                        100份
炭黑(Printex 35,来自Degussa AG,其邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸油值为42ml/100mg且pH值为9.5)                             8份
PBE-84(Orient Chemical Industries Co.,Ltd制)    3份
脱模剂3                                        4份
将上述配方混合。用表面加热到100℃的双辊磨进行捏合和混合30分钟。在扎制和冷却以及粗粉碎后,用粉碎机(I-2型磨,Nippon Pneumatic Mfg.Co.,Ltd.制)和空气分级机(旋流型,DS分级设备,Nippon Pneumatic Mfg.Co.,Ltd.制)处理所得物以获得重均粒径为7.3μm且数均粒径为6.1μm的黑色颗粒。
将1.0份疏水性二氧化硅和0.5份疏水性氧化钛外添加到100份这样得到的黑色颗粒,然后用HENSCHEL混合机(Mitsui Mining Company,Limited制)混合以制造调色剂3。
调色剂4
制备脱模剂液体分散体1(蜡组分A)
脱模剂3                                            30份
乙酸乙酯(特级,Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制)270份
将上述配方用来自AIMEX的ULTRAVISCOMILL湿粉碎以制备脱模剂液体分散体1。
制备液体分散体A
聚酯1
由双酚A的环氧乙烷加成物、双酚A的环氧丙烷加成物和对苯二甲酸衍生物制成的聚酯树脂(Mw:50,000,Mn:3,000,酸值:15mgKOH/g,羟基值:27mgKOH/g,Tg:55℃,软化点:112℃)              350份
着色剂液体分散体1                                  237份
脱模剂液体分散体1                                  72份
疏水性有机硅微粒(R972,Nippon AEROSIL CO.,LTD.制) 17.8份
将上述配方混合并搅拌,直到均匀混合以制备液体A。
制备液体分散体B
将以下用T.K.HOMODISPER f型(Primix Corporation制)搅拌3分钟以制备液体B:
碳酸钙,其中40份碳酸钙微粒分散在60份水中          100份
1%的Dai-ichi Kogyo Seiyaku Kogyo Co.,Ltd.制的CELLOGEN BS-H的水溶液                                                200份
水                                                157份
制造调色剂4
接下来,使用T.K.HOMOMIXER mark2f型(Primix Corporation制)以10,000rpm的转速将345份液体B和250份液体A搅拌2分钟以获得悬浮液。通过用螺旋桨型搅拌设备在室温和常压下搅拌该悬浮液48小时以除去溶剂。
加入盐酸以除去碳酸钙,然后洗涤、干燥和分级以获得着色颗粒。
将1.0份疏水性二氧化硅和0.5份疏水性氧化钛外添加到100份这样得到的黑色颗粒,然后用HENSCHEL混合机(Mitsui Mining Company,Limited制)混合以制备调色剂4。
调色剂4的体均粒径为6.2μm且数均粒径为5.3μm。
调色剂5
调色剂5以与制造调色剂1中相同的方式制造,除了脱模剂2改变为脱模剂5。
调色剂6
调色剂6以与制造调色剂2中相同的方式制造,除了制备乳化浆料期间TK HOMOMIXER的条件改变为15,000rpm 20分钟。
调色剂7
调色剂7以与制造调色剂2中相同的方式制造,除了脱模剂3的含量改变为85份。
调色剂8
调色剂8以与制造调色剂2中相同的方式制造,除了脱模剂3的含量改变为135份。
调色剂9
调色剂9以与制造调色剂2中相同的方式制造,除了制备乳化浆料期间TK HOMOMIXER的条件改变为13,000rpm 10分钟。
调色剂10
调色剂10以与制造调色剂1中相同的方式制造,除了脱模剂2改变为脱模剂1。
调色剂11
调色剂11以与制造调色剂1中相同的方式制造,除了脱模剂2改变为脱模剂4。
调色剂12
调色剂12以与制造调色剂1中相同的方式制造,除了脱模剂2改变为脱模剂6。
调色剂13
调色剂13以与制造调色剂2中相同的方式制造,除了制备乳化浆料期间TK HOMOMIXER的条件改变为18,000rpm 10分钟。
调色剂14
调色剂14以与制造调色剂2中相同的方式制造,除了制备乳化浆料期间TK HOMOMIXER的条件改变为6,000rpm 40分钟。
调色剂15
调色剂15以与制造调色剂7中相同的方式制造,除了脱模剂3的含量从85份改变为40份。
调色剂16
调色剂16以与制造调色剂2中相同的方式制造,除了脱模剂3的含量改变为230份。
调色剂17
调色剂17以与制造调色剂1中相同的方式制造,除了脱模剂2改变为脱模剂7。
调色剂18
调色剂18以与制造调色剂1中相同的方式制造,除了脱模剂2改变为脱模剂8。
测量调色剂粒径
体均粒径(Dv)和数均粒径(Dn)可通过Coulter Counter方法测量。
调色剂颗粒的粒度分布可以通过Coulter Counter方法等测量。例如,Coulter Counter TA-II和Coulter Multisizer II(均由Beckman Coulter,Inc.制)可以用作测量仪器。
测量方法如下。首先,将0.1~5ml作为分散剂的表面活性剂(优选烷基苯磺酸盐)加入到100~150ml电解质水溶液,所述电解质水溶液为通过使用一级NaCl和纯水制备的约1%的NaCl水溶液,例如,可以使用ISOTON-II(Beckman Coulter,Inc.制);加入2~20mg的测量样品;用超声波分散设备对其中分散了测量样品的电解质水溶液进行分散处理约1~3分钟;用上述设备以100μm孔径测量调色剂颗粒或调色剂的数量和体积;和计算体积分布和数量分布。调色剂的重均粒径(D4)和数均粒径(D1)可以根据得到的分布获得。
总体范围为粒径2.00~低于40.30μm且通道数量为13。各通道为:2.00~不大于2.52μm;2.52~不大于3.17μm;3.17~不大于4.00μm;4.00~不大于5.04μm;5.04~不大于6.35μm;6.35~不大于8.00μm;8.00~不大于10.08μm;10.08~不大于12.70μm;12.70~不大于16.00μm;16.00~不大于20.20μm;20.20~不大于25.40μm;25.40~不大于32.00μm;和32.00~低于40.30μm。
峰强度之比
调色剂颗粒表面上或周围的蜡量通过FTIR-ATR(傅里叶变换红外光谱-衰减全反射)方法测量。
根据FTIR-ATR方法,通过其测量原理,将可分析深度调节到大约0.3μm。因此,在从调色剂颗粒表面到距其大约0.3μm深度的区域中的蜡的相对重量可以通过这样的分析得到。
测量方法如下:
取3g调色剂作为样品,使用自动压片模制机(MNo.50型,BRP-E,Maekawa Testing Machine Co.制)用6吨的载荷对样品加压一分钟,以制备40mm
Figure BSA00000271520000501
且厚度为约2mm的压片;
通过FTIR-ATR方法测量调色剂压片的表面。
所使用的显微FTIR设备通过将MultiScipe FTIR单元安装在Spectrum One(Perkin Elmer Corp.制)上而构成,并且通过直径为100μm的镓晶体的微型ATR测量样品。测量条件如下,红外线的入射角为41.5°,分辨率极限为4cm-1,且累计数为20次。
得自获得的蜡的峰(2,850cm-1)与得自粘合剂树脂的峰(828cm-1)的吸收强度之比(P2850/P828)定义为调色剂颗粒上或周围的相对蜡量。
得到的值为从四个测量点得到的平均值。
测量加热损耗
脱模剂的加热损耗利用高精度TGA(TGA设备型号Q5000IR型,TAinstrument制)按如下得到:称重0.35mg脱模剂;以10℃/min的速度将脱模剂从25℃加热到165℃,将脱模剂保持在165℃10分钟,以10℃/min的速度将温度升高到300℃;和测量脱模剂保持在165℃10分钟期间的损失的重量,以获得以重量%表示的脱模剂的加热损耗。
表2
Figure BSA00000271520000511
评价
改型图像形成装置(Imagio MP 9001,Ricoh Co.,Ltd.制),使得该机器(和定影)线速度和辊隙宽度是可改变的,以调节辊隙进入时间。
定影线速度设定为320mm/s或800mm/s,并且与辊隙进入时间相关。以下结果是基于定影线速度为320mm/s的数据。
样品图像为图像比例为20%的带状图像(附着量为0.85mg/cm2),并且在25℃和70%RH的条件下连续输出30,000个图像(参考图6)。
定影下限
按如下评价每10,000个图像得到的样品图像:
G(良好):没有剥落且用垫子刮擦后的图像密度残留比为85%或更高
F(一般):没有剥落且用垫子刮擦后的图像密度残留比为70%~低于85%
B(差):观察到剥落且用垫子刮擦后的图像密度残留比为低于70%。
热反印
确认输出图像的图像转印。
G(良好):没有图像转印
B(差):观察到图像转印。
机内污染
确认全部输出图像是否有归因于脱模剂(材料)块的油性附着:
G(良好):没有观察到附着
F(一般):在定影部分周围发现明显的附着,但图像上没有
B(差):观察到附着
高温保存性
将调色剂在50℃放置24小时后,按如下测量调色剂聚集度:
使用粉末测试机(PN-T,Hosokawa Micron Group制),该粉末测试机从顶部顺序布置有三叠筛子:筛子S1(开口:75μm)、筛子S2(开口:45μm)和筛子S3(开口:22μm)。将2g调色剂置于筛子1上,并且以1mm的振幅将筛子S1振动10秒,然后分别测量筛子S1、S2和S3上的调色剂的重量W1、W2和W3。
通过基于以下关系的计算,分别用1.0、0.6和0.2乘以重量W1、W2、和W3,并将结果相加以获得聚集度(%):
聚集度=[{(1.0×(W1)+0.6×(W2)+0.2×(W3)}/2]×100
通过测量在使调色剂在50℃放置24小时之前和之后的调色剂聚集度来确定聚集度,并且基于波动程度按如下进行评价:
E(优异):30%或更低
F(一般):大于30%~50%
B(差):大于50%。
波动程度通过以下关系得到:
波动程度=(保存后的聚集度-保存前的聚集度)/(保存前的聚集度)×100。
结果示于表3-1和3-2。
表3-1
Figure BSA00000271520000531
表3-2
  调色剂   成膜   高温保存性质   总评价
  实施例1   调色剂1   G   G   G
  实施例2   调色剂2   G   G   G
  实施例3   调色剂2   G   G   G
  实施例4   调色剂2   G   G   G
  实施例5   调色剂3   G   G   G
  实施例6   调色剂4   G   G   G
  实施例7   调色剂5   G   G   G
  实施例8   调色剂6   G   G   G
  实施例9   调色剂7   G   G   G
  实施例10   调色剂8   G   G   G
  实施例11   调色剂7   G   G   G
  实施例12   调色剂9   G   G   G
  实施例13   调色剂18   G   F   G
  比较例1   调色剂10   G   G   B
  比较例2   调色剂11   G   G   B
  比较例3   调色剂12   G   G   B
  比较例4   调色剂13   B   G   B
  比较例5   调色剂14   G   G   B
  比较例6   调色剂15   G   G   B
  比较例7   调色剂16   B   G   B
  比较例8   调色剂2   G   G   B
  比较例9   调色剂2   G   G   B
  比较例10   调色剂17   B   G   B
本申请要求2009年9月14日提交的日本专利申请2009-212070的优先权并含有其相关主题,该申请的全部内容在此通过引用纳入本申请。
现已完整地描述了本发明,对本领域技术人员明显的是,在不偏离在此给出的本发明的范围的情况下可以对本发明进行许多改变和调整。

Claims (7)

1.图像形成装置,包含:
图像承载部件;
带电设备,其使所述图像承载部件的表面带电;
辐照设备,其辐照所述图像承载部件以在其上写入潜像;
显影设备,其用调色剂显影写在所述图像承载部件上的所述潜像以获得可视图像;
转印设备,其将所述可视图像直接或经由中间转印介质转印到记录介质;
定影设备,其以30~70毫秒的辊隙进入时间将所述可视图像定影在所述记录介质上;和
清洁设备,其除去转印后残留在所述图像承载部件上的剩余调色剂,
所述调色剂包含粘合剂树脂、着色剂、脱模剂和外添加剂,
所述脱模剂在165℃放置10分钟后的加热损耗为0.5~2.0%,
归因于所述脱模剂的2850cm-1处的峰的吸收强度与归因于所述粘合剂树脂的828cm-1处的峰的吸收强度之比P2850/P828在0.03~0.25的范围内,其中该比例根据傅里叶变换红外光谱-衰减全反射FTIR-ATR测量,以及
可归因于所述脱模剂的熔融热量根据差示扫描量热法DSC在2~25mj/mg的范围内。
2.根据权利要求1图像形成装置,其中所述脱模剂的熔点为70℃或更高。
3.根据权利要求1或2的图像形成装置,其中所述定影设备的表面包含含氟树脂。
4.根据权利要求1的图像形成装置,其中所述调色剂通过以下方式制备:使包含调色剂组合物及其前体中的至少之一的油相和单体相中的至少之一在水性介质中进行乳化和分散中的至少之一。
5.根据权利要求1的图像形成装置,其中所述调色剂的体均粒径Dv为4.0~7.0μm,并且体均粒径Dv与数均粒径Dn之比Dv/Dn为1.00~1.25。
6.根据权利要求1的图像形成装置,其中所述调色剂的平均圆度为0.93~0.98。
7.处理盒,其可拆卸地附着到权利要求1的图像形成装置,所述处理盒包含:
图像承载部件,其承载静电潜像;和
显影设备,其用调色剂显影所述静电潜像。
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