CN102103338B - 调色剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供调色剂。所述调色剂包含着色剂和粘合剂树脂,其中使用含有用于使调色剂软化的软化剂的定影液将所述调色剂定影在记录介质上,和其中所述调色剂的THF可溶性级分在通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量的分子量分布中的重均分子量为3,000~8,300;且所述调色剂通过差示扫描量热法(DSC)测量的玻璃化转变温度为50℃~70℃。
Description
技术领域
本发明涉及调色剂、用于制造调色剂的方法、使用该调色剂的定影方法、图像形成方法和图像形成装置。
背景技术
图像形成装置如打印机、传真机和复印机是用于在记录介质如纸、布和OHP片上基于图像信息形成包括字母和符号的图像的装置。具体地,电子照相图像形成装置能够以高速在常规纸上形成高清晰度的图像,因此它们在办公室中广泛使用。在这种电子照相图像形成装置中,广泛使用热定影方法,其中将记录介质上的调色剂加热至熔融并对该熔融的调色剂加压,从而将调色剂定影在记录介质上。优选使用热定影方法,因为其可以提供高定影速度和高质量的定影图像等。
然而,这种电子照相图像形成装置中约一半或更多的电能消耗在热定影方法中调色剂的加热上。同时,近些年来从环境保护的观点来看,需要低电能消耗(节能)的定影设备。即,需要能够比过去极大降低使调色剂定影的加热调色剂的温度的定影方法或者不需要加热调色剂的定影方法。特别地,从低电能消耗的观点来看,在完全不加热调色剂的情况下将调色剂定影在记录介质上的非加热定影方法是理想的。
作为这样的非加热定影方法,例如,日本专利(JP-B)No.3290513提出湿式定影方法,其中将水包油型定影剂以液滴的形式喷雾或滴在具有未定影调色剂和置于预定位置处的定影目标物的表面上以使该调色剂溶解或溶胀,然后将该定影目标物干燥,在所述水包油型定影剂中能够使调色剂溶解或溶胀并且不溶于水或难溶于水的有机化合物分散在水中并与水混合。
然而,在日本专利(JP-B)No.3290513的湿式定影方法中使用其中不溶于水或难溶于水的有机化合物分散在水中并与水混合的定影剂,因此当对调色剂施加大量的定影剂时,记录介质(定影目标物)如转印纸吸收定影剂中的水分,导致记录介质起皱和卷曲。由于该缺点,明显地损害了图像形成装置所需的记录介质的稳定高速输送。如果尝试使用干燥器通过蒸发定影剂中所含的大量水而从已经施加到记录介质上的定影剂中除去水分,将需要相当于使用热定影方法的图像形成装置的电能消耗的电能。
作为不排斥已经进行斥水处理的未定影调色剂的定影剂,已经常规地提出了一些定影剂,其中使调色剂溶解或溶胀的材料溶解在基于油的溶剂中。作为它们中的一种,例如,日本专利申请特开(JP-A)No.2004-109749提出这样的定影液,其中用作为非挥发性稀释剂(溶剂)的二甲基硅氧烷稀释(溶解)使构成调色剂的树脂组分溶解或溶胀的材料,例如脂肪族二元酸酯。此外,作为可以在可将由静电法形成的未定影图像容易地以高清晰度定影在图像接收片材上而不扰乱图像的定影方法中使用的定影溶液,日本专利申请特开(JP-A)No.59-119364提出处于混溶状态的未定影调色剂图像-定影溶液,其中将8体积份至120体积份的硅油混合在100体积份的与硅油具有相容性的溶剂中。由于这样的基于油的定影液含有对已进行斥水处理的未定影调色剂具有高亲和性的基于油的溶剂,其可以使得调色剂溶解或溶胀而不排斥已进行斥水处理的未定影调色剂并且可以使调色剂定影在记录介质上。
然而,日本专利(JP-B)No.3290513、日本专利申请特开(JP-A)No.2004-109749和No.59-119364中公开的方法具有这样的问题,由于定影液是涂布在记录介质上的,当形成的涂膜极薄时,由于定影剂的表面张力,调色剂反印(offset)至定影剂涂布单元。相反,当形成的涂膜极厚时,过量的定影液涂布在记录介质上,并且调色剂颗粒由于定影剂的流动而流走,导致图像的恶化,发生记录介质的卷曲和在图像形成装置中卡纸。
于是,作为能够同时解决上述各种问题的定影方法,日本专利申请特开(JP-A)No.2009-8967提出用泡状定影液进行定影并控制该泡状定影液的厚度为所需的值。
然而,即使使用该提议,也不能说是实现了足够的定影性,并且对进一步改进调色剂定影的要求不断提高。
同时,作为如上所述使用定影液有力改善待定影在记录介质上的调色剂性质的方法,日本专利申请特开(JP-A)No.2008-139504公开了使用下述调色剂的调色剂-定影方法,当该调色剂中软化剂的添加量为3重量%时在DSC测量中该调色剂具有30℃或更高的ΔTg(玻璃化转变温度的变化)。使用JP-ANo.2008-139504中公开的定影方法,即使使用少量的软化剂时也可以充分地软化调色剂,因为调色剂与软化剂之间的相容性是足够的,因此该定影方法足以使定影速度加速。即,该定影方法由于改善了调色剂与软化剂的相容性而能够进行高速定影操作。
然而,期望定影速度更高的操作,并且为了响应该需求,需要从其它观点提出方法。
而且,在这样的定影方法中,为了将调色剂定影在纸上,需要通过含有软化剂的定影液的渗透使调色剂充分地软化并且使调色剂快速地软化,并且当调色剂的软化状态不充分或者不均匀时,或者当软化速度慢时,存在不能获得调色剂对纸的充分强度(特别是在高速打印时),容易导致剥落、特别是半色调图像剥落的问题。
本发明的目的是解决上述常规问题和实现以下目的。即,本发明的目的是提供如下的调色剂,均使用该调色剂的定影方法、图像形成方法和图像形成装置,所述调色剂能够获得不论定影步骤中的能量消耗多小,在使用所述调色剂定影之后即刻具有高强度且具有强耐磨性(即使在半色调图像中)的图像,而且所述调色剂还具有优异的耐热保存稳定性。
本发明的目的还在于提供制造调色剂的方法,通过该方法可以稳定地制造具有小的粒径和锐利的粒度分布的调色剂。
发明内容
本发明人进行了广泛的研究和试验来实现上述目的,并且发现通过适当地设计构成调色剂的粘合剂树脂和使含有软化剂的定影剂快速透过调色剂从而使调色剂充分软化而提供如下调色剂,所述调色剂即使在高速打印时也对纸(记录介质)具有强的定影强度,其能够防止半色调图像的剥落,并且具有优异的耐热保存稳定性。
此外,由于本发明的调色剂具有窄的粒度分布,当对调色剂施加定影液时,软化剂均匀地透过调色剂。换句话说,各个调色剂颗粒的软化程度是均匀的,在调色剂颗粒单独定影的半色调图像中,定影的调色剂可进一步呈现出抗剥落性。因此,在使用含有用于溶解或软化调色剂中树脂的软化剂的定影液将调色剂定影在记录介质上的图像形成方法中,本发明可提供在定影后即刻就抗剥落、特别是抗半色调图像剥落的调色剂。
就是说,为了解决上述问题,根据本发明的调色剂、用于制造调色剂的方法、使用该调色剂的定影方法、图像形成方法和图像形成装置均具有下列<1>~<19>所述的技术特征:
<1>调色剂,包含:
着色剂,和
粘合剂树脂,
其中使用含有用于使调色剂软化的软化剂的定影液将所述调色剂定影在记录介质上,和
其中所述调色剂的THF可溶性级分在通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量的分子量分布中的重均分子量为3,000~8,300;和
所述调色剂通过差示扫描量热法(DSC)测量的玻璃化转变温度为50℃~70℃。
<2>根据以上<1>的调色剂,其中所述调色剂具有3.0μm~6.0μm的重均粒径,和1.15或更小的重均粒径与数均粒径之比。
<3>根据以上<2>的调色剂,其中所述重均粒径与数均粒径之比为1.10或更小。
<4>根据以上<1>~<3>中任一项的调色剂,其中所述粘合剂树脂含有聚酯树脂。
<5>用于制造调色剂的方法,所述方法包括:
步骤(A):从液体室中通过设置在该液体室中的具有多个喷嘴的薄膜和具有平行于该薄膜的振动表面的振动发生单元,周期性地形成调色剂组合物液体的液滴并将其从多个喷嘴中排出,该液体室充满将至少含有粘合剂树脂和着色剂的调色剂组合物分散或溶解的调色剂组合物液体,
步骤(B):使所述液滴固化以制造调色剂,
其中所述调色剂组合物液体是通过分散或溶解含有粘合剂树脂和着色剂的调色剂组合物制备的,其中所述调色剂含有粘合剂树脂和着色剂,并且使用含有用于使调色剂软化的软化剂的定影液将该调色剂定影在记录介质上,和
其中所述调色剂的THF可溶性级分在通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量的分子量分布中的重均分子量为3,000~8,300;和
所述调色剂通过差示扫描量热法(DSC)测量的玻璃化转变温度为50℃~70℃。
<6>根据以上<5>的方法,其中所述多个喷嘴具有4μm~20μm的直径,和所述振动发生单元具有20kHz或更大且小于2.0MHz的振动频率。
<7>根据以上<5>或<6>的方法,其中置于液体室中的多个喷嘴的数目为10~5000。
<8>根据以上<5>~<7>中任一项的方法,其中在所述液体室的外部进一步设置空气流路,并且在所述调色剂组合物液体从多个喷嘴排出的方向上形成空气流,并且其中所述空气流路具有空气流限流器,该空气流限流器减小与从多个喷嘴排出调色剂组合物液体的位置后紧邻的空气流流过的空气流路的横截面积。
<9>根据<5>~<8>中任一项的方法,其中所述调色剂组合物含有溶剂,并且所述步骤(B)是在溶剂除去单元中干燥所述液滴。
<10>根据<9>的方法,其中所述步骤(B)在溶剂除去单元中在与液滴排出方向相同的方向上通过干燥气体的流动输送液滴,从而除去溶剂。
<11>根据以上<5>~<10>中任一项的方法,其中所述调色剂具有3.0μm~6.0μm的重均粒径,和1.15或更小的重均粒径与数均粒径之比。
<12>根据以上<5>~<11>中任一项的方法,其中所述粘合剂树脂含有聚酯树脂。
<13>一种定影方法,包括:
通过将含有用于使调色剂软化的软化剂的定影液施加在记录介质上的调色剂图像上将调色剂定影在记录介质上,
其中所述调色剂为根据以上<1>~<4>中任一项的调色剂。
<14>根据<13>的定影方法,还包括:
使所述定影液发泡以产生泡状定影液,
将所述泡状定影液在泡状定影液施加单元的接触面上的厚度调节为预定值,和
将形成为预定厚度的泡状定影剂施加在记录介质上的调色剂图像上,
其中所述定影液还包含含有水的稀释剂和用于使所述定影液发泡的发泡剂。
<15>根据以上<14>的定影方法,其中所述软化剂是在常温下为固体并且溶于稀释剂的固体增塑剂,其在溶解于稀释剂中的状态下使调色剂的至少一部分软化和溶胀。
<16>根据以上<15>的定影方法,其中所述固体增塑剂为聚乙二醇。
<17>一种图像形成方法,包括:
在静电潜像承载部件上形成静电潜像,
使用含有调色剂的显影剂将该静电潜像显影以形成调色剂图像,
将该调色剂图像转印到记录介质,和
将该调色剂图像定影在记录介质上,
其中所述定影通过根据<13>~<16>中任一项的定影方法进行。
<18>一种图像形成装置,包括:
静电潜像承载部件,
配置成在所述静电潜像承载部件上形成静电潜像的静电潜像形成单元,
包括显影剂承载部件、显影剂供给部件和显影剂容器并配置成使用显影剂使静电潜像显影的显影单元,该显影剂承载部件在其表面上承载待供给至静电潜像承载部件的显影剂;该显影剂供给部件将显影剂供给到所述显影剂承载部件的表面;该显影剂容器用于容纳含有调色剂的显影剂,
配置成将调色剂图像转印到记录介质上的转印单元,和
配置成将经转印的调色剂图像定影到记录介质的定影单元,
其中所述定影单元包括配置成将定影液施加在记录介质上的调色剂上的定影液施加单元,和
其中所述调色剂为根据以上<1>~<4>中任一项的调色剂。
<19>一种图像形成装置,包括:
静电潜像承载部件,
配置成在所述静电潜像承载部件上形成静电潜像的静电潜像形成单元,
包括显影剂承载部件、显影剂供给部件和显影剂容器并配置成使用该显影剂使静电潜像显影的显影单元,该显影剂承载部件在其表面上承载待供给至静电潜像承载部件的显影剂;显影剂供给部件将显影剂供给到所述显影剂承载部件的表面;显影剂容器用于容纳含有调色剂的显影剂,
配置成将调色剂图像转印到记录介质上的转印单元,和
配置成将经转印的调色剂图像定影到记录介质的定影单元,
其中所述定影单元包括:配置成使定影液发泡以产生泡状定影液的泡状定影液生成单元;配置成将该泡状定影液施加到记录介质上的调色剂图像上的泡状定影液施加单元;和配置成控制所述泡状定影液施加单元上的泡状定影液的膜厚度的膜厚度控制单元,和
其中所述调色剂为根据以上<1>~<4>中任一项的调色剂。
本发明可解决上述常规问题并提供如下调色剂,均使用该调色剂的定影方法、图像形成方法和图像形成装置,所述调色剂不论定影步骤中的能量消耗多小,也能够形成在使用所述调色剂定影之后即刻具有高强度且具有强耐磨性(即使在半色调图像中)的图像,而且该调色剂还具有优异的耐热保存稳定性。
而且,本发明可提供用于制造调色剂的方法,通过该方法可以稳定地制造具有小的粒径和锐利的粒度分布的调色剂。
附图说明
图1是说明在本发明中使用的调色剂制造装置的一个实例的示意图。
图2A是说明图1中液滴排出单元的横截面示意图。
图2B是说明图1中液滴排出单元的底视图。
图3是说明图1中液滴排出单元的横截面侧视图。
图4是说明多个液滴排出单元保持在干燥柱上的构造的一个实例的横截面视图。
图5是说明图1中喷嘴的一个实例的横截面视图。
图6是说明图5中喷嘴的变型实例的横截面视图。
图7是说明图2的液滴排出单元的变型实例的横截面示意图。
图8是说明图2的液滴排出单元的变型实例的另一横截面示意图。
图9是说明图1的调色剂制造装置的变型实例的示意图。
图10A是说明图9中液滴排出单元的横截面示意图。
图10B是说明图9的液滴排出单元的底视图。
图11A是说明在圆形膜的圆周固定的情况下弯曲振动的基本振动的视图。
图11B是说明在时间t振动位移相对于图11A的圆形膜的半径坐标的关系的图。
图12是说明在其中心部分具有凸形的圆形膜的圆周固定的情况下弯曲振动的视图。
图13是说明在根据本发明的定影方法中将定影液施加到调色剂之后调色剂定影的外观的横截面示意图。
图14是说明泡状定影液的构成的横截面示意图。
图15是说明在用于进行根据本发明的定影方法的定影设备中泡状定影液生成单元的构造的一个实例的示意图。
图16A是说明在用于进行根据本发明的定影方法的定影设备中泡状定影液施加单元和泡状定影液生成单元的一个实例的示意略图。
图16B是图16A的部分单元的放大视图。
图17A是说明使用膜厚度控制刮片控制泡状定影液涂布辊上的膜厚度的外观的示意图。
图17B是说明使用膜厚度控制刮片控制泡状定影液涂布辊上的膜厚度的外观的另一示意图。
图18是说明根据一个实施方式用于进行本发明定影方法的定影设备的构造的示意图。
图19是说明根据另一个实施方式用于进行本发明定影方法的定影设备的构造的示意图。
图20是说明根据又一个实施方式用于进行本发明定影方法的定影设备的构造的示意图。
图21是说明根据本发明的一个实施方式的图像形成装置的构造的示意图。
图22是作为图21的图像形成装置的一部分的图像形成单元的放大视图。
图23是说明根据本发明的另一个实施方式的图像形成装置的构造的示意图。
图24是放大作为图23的图像形成装置的一部分的图像形成单元的放大视图。
图25是放大作为图23的图像形成装置的一部分的定影单元(定影设备)的放大视图。
图26是说明根据本发明的又一个实施方式的图像形成装置的构造的示意图。
具体实施方式
(调色剂)
根据本发明的调色剂含有着色剂和粘合剂树脂,其中使用含有用于使调色剂软化的软化剂的定影液将所述调色剂定影在记录介质上,和其中所述调色剂的THF可溶性级分在通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量的分子量分布中的重均分子量为3,000~8,300;和所述调色剂通过差示扫描量热法(DSC)测量的玻璃化转变温度为50℃~70℃。
接下来,将进一步具体描述本发明的调色剂。
由于以下所述实施方式是本发明的优选实施方式,所以它们具有各种优选的技术效果,然而,本发明的范围应该不限于所述实施方式,除非在以下说明书中另外规定。
-分子量分布的效果-
使用含有用于溶解或溶胀调色剂中所含树脂的软化剂的定影液将根据本发明的调色剂定影在记录介质上。此时,通过定影液中的软化剂透过调色剂而使调色剂软化,随后,通过加压辊将软化的调色剂按压在记录介质上,从而将调色剂定影在记录介质上。此时重要的是软化剂对调色剂的渗透速度和调色剂的软化状态。特别是在高速打印中,从定影液与调色剂接触到通过加压辊对调色剂加压的时间极短,因此必须提高软化剂的渗透速度。
本发明人进行了广泛的研究和实验并发现,作为与调色剂有关的要求,特别是,构成调色剂的粘合剂树脂的分子量极大地影响上述性质。这是可以考虑的,因为通过将粘合剂树脂的分子量设计在合适的范围内,可以防止分子链彼此过度地缠结并且使软化剂组分容易快速地渗透到粘合剂树脂层中。还发现,当粘合剂树脂的分子量过低时,其导致调色剂的耐热保存稳定性降低的另一问题。
在本发明中,为了解决所述问题,除了粘合剂树脂的分子量外,还将树脂的玻璃化转变温度设计在合适的范围内,实现了使软化剂快速渗透到调色剂中以充分地软化该调色剂,同时维持调色剂的耐热保存稳定性,使该调色剂即使在高速打印时也对纸具有高的定影强度,并防止半色调图像的剥落。
在本发明中,调色剂的重均分子量为3,000~8,300。该重均分子量优选为3,000~6,000,更优选为3,000~5,000。当调色剂的重均分子量小于3,000时,不利的是,该调色剂的耐热保存稳定性显著下降。当其超过8,300时,不利的是,定影液对该调色剂的渗透速度慢并且该调色剂难以被软化剂所软化。注意,本发明的调色剂的重均分子量是指在通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量的分子量分布中所述调色剂的THF可溶性级分的重均分子量。
作为测量调色剂的重均分子量的方法,例如,其可通过GPC(凝胶渗透色谱法)在例如下列条件下进行测量:
设备:GPC-150C(由Waters Instruments,Inc.制造)
柱子:KF801-KF807(由Showdex Co.制造)
温度:40℃
溶剂:THF(四氢呋喃)
流速:1.0mL/min
样品:注射0.1mL具有0.05重量%~0.6重量%的浓度的样品。
用于制备分析曲线的单分散聚苯乙烯标准样品:具有6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106和4.48×106的分子量(由Toyo Soda Manufacturing Co.,Ltd.制造)
对于在上述条件下测量的调色剂的分子量分布,可使用利用单分散聚苯乙烯标准样品制备的分析曲线计算调色剂的重均分子量。
在本发明中,调色剂的玻璃化转变温度(Tg)为50℃~70℃。其更优选为60℃~70℃。
当调色剂的玻璃化转变温度(Tg)低于50℃时,不利的是,调色剂的耐热保存稳定性显著降低,并且当其高于70℃时,粘合剂树脂的分子量超出本发明的范围,不利的是,定影液对该调色剂的渗透速度慢并且该调色剂难以被软化剂所软化。
作为测量调色剂的玻璃化转变温度(Tg)的方法,其可例如使用DSC系统(差示扫描量热计)(“DSC-60”,由Shimadzu Corporation制造)进行测量。具体地,通过研钵将调色剂充分粉碎,将约5.0mg经粉碎的调色剂放入铝样品容器中,将该样品容器装载在支架单元上并然后置于电烘箱中。接下来,在氮气气氛下以10℃/min的升温速率将调色剂样品从20℃加热到150℃,然后通过DSC测量DSC曲线。此后,以10℃/min的降温速率将该调色剂样品从150℃冷却到0℃,然后再次以10℃/min的升温速率加热到150℃,并测量DSC曲线。由第二次升温之后测量的DSC曲线,使用DSC-60系统的分析程序对得自粘合剂树脂的吸热峰进行分析,并且可以从低温侧的吸热峰的肩台(shoulder)温度确定调色剂的玻璃化转变温度(Tg)。类似地,也可测量粘合剂树脂的玻璃化转变温度(Tg)。
在本发明的调色剂中,当将含有30质量%的软化剂的定影液施加到粘合剂树脂时,软化剂的渗透时间理想地为1.0s/1μm或更短。当软化剂的渗透时间长于1.0s/1μm时,软化剂的渗透速度变慢(特别是在高速打印中),调色剂不能在极短的时间内充分软化至内部,并且不利的是,这可能导致定影的调色剂由于摩擦等而可能从纸上剥落的问题。
--软化剂的渗透时间的测量方法--
所用电极:梳形电极Au 10μm(没有绝缘膜)型号No.012259,由BAS Co.Ltd制造
毛细管:EMMEISTER MINICAPS 4μL,由ASONE制造
将树脂以70%的比率溶解到甲乙酮(溶剂)中,并使用0.45μm过滤器从其中除去杂质以得到树脂溶液。
使用旋涂器(型号名称:1H-DX,由MIKASACo.,Ltd.制造)以3,000rpm将树脂溶液旋涂在梳形电极上20秒。为了使溶剂挥发,将树脂溶液在100℃的气氛中加热2小时,然后在干燥室中冷却到室温,从而得到薄膜。使用针型电平差计(DECTAK3)在该时间点测量该薄膜的厚度。
使用毛细管使所述薄膜在测量部分附近与液体接触,然后通过ALS Co.Ltd.制造的恒电位仪(型号名称:CHI-660C)测量从液体接触到通过液体和梳形电极的电流值超过10-8A时的时间间隔。使用5V的电压测量此时的时间间隔。
由所得薄膜厚度和直至电流通过梳形电极的时间间隔,使用由下列等式表示的菲克第二方程的扩散方程,将液体在厚度1μm的薄膜中扩散至1%时流逝的时间计算为渗透时间。(有关菲克第二方程,参考FickA.Uber diffusion.Ann.Phys(ik).1855:94:59-86.(东京大学图书馆所有)。关于液体在固体中的扩散,参考“DIFFUSION IN SOLIDS SHEWMON P”;Kazuo Fueki翻译;Hirokazu Kitazawa,Corona Co.出版;1985/07/15)。
在以上等式中,D代表扩散的系数(扩散系数),量纲为[L2T-1];c代表浓度,量纲为[ML-3];且t代表时间,量纲为[T]。
接下来,以下将描述构成根据本发明的调色剂的调色剂组合物(调色剂材料)。根据本发明的调色剂含有粘合剂树脂和着色剂并且进一步含有所需的其它成分。
<粘合剂树脂>
粘合剂树脂不受特殊限制并且可适当地选自已知的材料。其实例包括苯乙烯(例如,聚苯乙烯、聚对苯乙烯和聚乙烯基甲苯)或其取代产物的共聚物;基于苯乙烯的共聚物(例如,苯乙烯-对氯苯乙烯共聚物、苯乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-乙烯基甲苯共聚物、苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-α-氯甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-乙烯基甲醚共聚物、苯乙烯-乙烯基甲乙酮共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-异丙基共聚物和苯乙烯-马来酸酯共聚物);聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚甲基丙烯酸丁酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、聚乙烯树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚丙烯酸树脂、松香树脂、改性松香树脂、萜烯树脂、苯酚树脂、脂族或芳族烃树脂和芳族石油树脂。它们可单独或组合使用。其中,从对记录介质的亲和性的观点来看,特别优选使用聚酯树脂。
作为构成聚酯树脂的单体,例举下列。
二元醇组分的实例包括乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、二甘醇、三甘醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、氢化双酚A、或通过使环醚如环氧乙烷和环氧丙烷与双酚A聚合得到的二醇。
此外,为了使聚酯树脂交联,优选组合使用三元以上的多元醇。
三元以上的多元醇的实例包括山梨糖醇、1,2,3,6-己四醇、1,4-脱水山梨糖醇、季戊四醇(例如,二季戊四醇、三季戊四醇)、1,2,4-丁三醇、1,2,5-戊三醇、甘油、2-甲基丙三醇、2-甲基-1,2,4-丁三醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷和1,3,5-三羟基苯。
形成基于聚酯的聚合物的酸组分的实例包括苯二羧酸如邻苯二甲酸、间苯二甲酸和对苯二甲酸或它们的酸酐;烷基二羧酸如琥珀酸、己二酸、癸二酸和壬二酸或者它们的酸酐;不饱和二元酸如马来酸、柠康酸、衣康酸、烯基琥珀酸、富马酸和中康酸;以及不饱和二元酸酐如马来酸酐、柠康酸酐、衣康酸酐和烯基琥珀酸酐。三元以上的多元羧酸组分的实例包括偏苯三酸、均苯四酸、1,2,4-苯三羧酸、1,2,5-苯三羧酸、2,5,7-萘三羧酸、1,2,4-萘三羧酸、1,2,4-丁三羧酸、1,2,5-己三羧酸、1,3-二羧基-2-甲基-2-亚甲基羧基丙烷、四(亚甲基羧酸)甲烷、1,2,7,8-辛四羧酸、Empol三聚酸以及它们的酸酐和部分低级烷基酯。
-与含有活性氢基团的化合物反应的改性聚酯(预聚物)-
在本发明中使用的粘合剂树脂可含有与含有活性氢基团的化合物反应的改性聚酯(其可称作“聚酯预聚物”)。当与含有活性氢基团的化合物反应的聚酯在调色剂制造过程中进行扩链反应、交联反应等时,所述含有活性氢基团的化合物起到扩链剂、交联剂等的作用。通过使聚酯预聚物进行扩链反应从而具有高分子量,可以改善调色剂的耐热保存稳定性并有效地减少定影图像的粘性。在这种情况下使用的聚酯预聚物不受特殊限制,只要其能够与含有活性氢基团的化合物反应。其实例包括含有异氰酸酯基团、环氧基团、羧酸、酰基氯基团等的改性聚酯。这些之中,特别优选含有异氰酸酯基团的改性聚酯。
含有活性氢基团的化合物不受特殊限制,只要其含有活性氢基团并且可根据目的用途适当地选择。例如,当与含有活性氢基团的化合物反应的改性聚酯为含有异氰酸酯基团的改性聚酯时,从聚酯预聚物可通过反应如扩链反应和交联反应具有高分子量的观点来看胺是合适的。
所述胺不受特殊限制并且可根据目的用途适当地选择。其实例包括苯二胺、二乙基甲苯二胺、4,4’-二氨基二苯甲烷、4,4’-二氨基-3,3’二甲基二环己基甲烷、二胺环己烷、异佛尔酮二胺、乙二胺、四亚甲基二胺、六亚甲基二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、乙醇胺、羟乙基苯胺、氨乙基硫醇、氨丙基硫醇、氨基丙酸和氨基己酸。此外,例举其中这些氨基用酮(例如,丙酮、甲乙酮和甲基异丁基酮)封端的酮亚胺化合物和唑烷化合物。
<着色剂>
着色剂不受特殊限制并且可根据目的用途适当地选自已知的染料和颜料。其实例包括但不限于炭黑、苯胺黑染料、黑色氧化铁、萘酚黄S、汉撒黄(10G、5G和G)、镉黄、氧化铁黄、黄土、铬黄、钛黄、多偶氮黄、油黄、汉撒黄(GR、A、RN和R)、颜料黄L、联苯胺黄(G和GR)、永固黄(NCG)、伏尔甘坚牢黄(5G和R)、酒石黄色淀、喹啉黄色淀、蒽黄BGL、异二氢吲哚啉黄、红色氧化铁、铅橙、红丹、镉红、镉汞红、锑橙、永固红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、亮胭脂红BS、永固红(F2R、F4R、FRL、FRLL和F4RH)、坚牢猩红VD、伏尔甘坚牢宝石红B、亮猩红G、立索尔宝石红GX、永固红F5R、亮胭脂红6B、颜料猩红3B、酒红5B、甲苯胺栗、永固酒红F2K、太阳酒红BL、酒红10B、BON浅栗、BON中栗、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)、靛蓝、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、氧化锌和锌钡白。这些着色剂可单独使用或者组合使用。
调色剂中所含着色剂的量优选为1质量%~15质量%,更优选3质量%~10质量%。
所述着色剂也可作为通过与树脂组合而获得的母料使用。所述树脂不受特殊限制并且可根据目的用途适当地选自已知的树脂。树脂的实例包括:苯乙烯或其取代产物的聚合物、基于苯乙烯的聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚甲基丙烯酸丁酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚醋酸乙烯酯树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚酯树脂、环氧树脂、环氧多元醇树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚丙烯酸树脂、松香、改性松香、萜烯树脂、脂族烃树脂、脂环族烃树脂、芳族石油树脂、氯化石蜡和石蜡。它们可单独或组合使用。
<其它组分>
如上所述,根据本发明的调色剂可含有其它组分。其它组分不受特殊限制并且可根据目的用途适当地选择。其实例包括电荷控制剂、无机细颗粒、流动性改进剂和磁性材料。
《电荷控制剂》
电荷控制剂不受特殊限制,并且根据施加到后述静电潜像承载部件(感光体)上的电荷的正或负极性可适当地选择使用正或负电荷控制剂。
-负电荷控制剂-
作为负电荷控制剂,例如,可使用具有供电子官能团的树脂或化合物、偶氮染料、有机酸的金属络合物。
负电荷控制剂的具体实例包括BONTRON(产品号:S-31、S-32、S-34、S-36、S-37、S-39、S-40、S-44、E-81、E-82、E-84、E-86、E-88、A、1-A、2-A和3-A)(均由ORIENT CHEMICAL制造)、KAYACHARGE(产品号:N-1和N-2)、KAYASETBLACK(产品号:T-2、004)(均由Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造);AIZEN SPILONBLACK(T-37、T-77、T-95、TRH和TNS-2)(均由HODOGAYA CHEMICAL Co.,Ltd.制造)以及FCA-1001-N、FCA-1001-NB和FCA-1001-NZ(均由Fujikura Kasei Co.,Ltd.制造)。它们可单独或组合使用。
-正电荷控制剂-
作为正电荷控制剂,例如,可使用碱性化合物如苯胺黑;阳离子化合物如季铵盐;和高级脂肪酸的金属盐。
正电荷控制剂的具体实例包括BONTRON(产品号N-01、N-02、N-03、N-04、N-05、N-07、N-09、N-10、N-11、N-13、P-51、P-52和AFP-B)(均由ORIENTCHEMICAL制造);TP-302、TP-415和TP-4040(均由Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造);COPY BLUE PR和COPY CHARGE(产品号:PX-VP-435和NX-VP-434)(均由HoechstAG制造);FCA(产品号:201、201-B-1、201-B-2、201-B-3、201-PB、201-PZ和301)(均由Fujikura Kasei Co.,Ltd.制造);以及PLZ(产品号:1001、2001、6001和7001)(均由Shikoku Kasei K.K.制造)。它们可单独或组合使用。
电荷控制剂的量不受特殊限制并且可根据粘合剂树脂的类型以及调色剂的制造方法(包括分散方法)适当地选择。然而,每100质量份粘合剂树脂优选其为0.1质量份~10质量份,更优选0.2质量份~5质量份。当电荷控制剂的添加量超过10质量份时,由于调色剂的带电性过高而减小电荷控制剂的效果,并且调色剂对所用显影辊的静电吸引力增加,这可能导致显影剂的流动性下降和图像浓度下降。当添加量小于0.1质量%时,电荷上升能力和调色剂的带电性可能不足,这可能不利地影响调色剂图像。
《无机细颗粒》
作为无机细颗粒,例如,可使用二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化铈、钛酸锶、碳酸钙、碳酸镁和磷酸钙。更优选使用已经用硅油、六甲基二硅氮烷等疏水化的二氧化硅细颗粒,或者已经进行特定表面处理的二氧化钛。
可使用的二氧化硅细颗粒的具体实例包括AEROSIL(产品号:130、200V、200CF、300、300CF、380、OX50、TT600、MOX80、MOX170、COK84、RX200、RY200、R972、R974、R976、R805、R811、R812、T805、R202、VT222、RX170、RXC、RA200、RA200H、RA200HS、RM50、RY200、REA200)(均由Nippon AerosilCo.,Ltd.制造);HDK(产品号:H20、H2000、H3004、H2000/4、H2050EP、H2015EP、H3050EP、KHD50)和HVK2150(均由Wacker Chemical Co.制造);以及CABOSIL(产品号:L-90、LM-130、LM-150、M-5、PTG、MS-55、H-5、HS-5、EH-5、LM-150D、M-7D、MS-75D、TS-720、TS-610和TS-530)(均由Cabot Co.制造)。它们可单独或组合使用。
无机细颗粒的添加量为每100质量份调色剂基料颗粒优选0.1质量份~5.0质量份,更优选0.8质量份~3.2质量份。
《磁性材料》
可以在本发明中使用的磁性材料的实例包括(1)磁性氧化铁(例如,磁铁矿、磁赤铁矿和铁氧体)和含有其它金属氧化物的氧化铁,(2)金属(例如,铁、钴和镍)或这些金属与其它金属(例如,铝、钴、铜、铅、镁、锡、锌、锑、铍、铋、镉、钙、锰、硒、钛、钨和钒)的金属合金;和(3)它们的混合物。
磁性材料的具体实例包括Fe3O4、γ-Fe2O3、ZnFe2O4、Y3Fe5O12、CdFe2O4、Gd3Fe5O12、CuFe2O4、PbFe12O、NiFe2O4、NdFe2O、BaFe12O19、MgFe2O4、MnFe2O4、LaFeO3、铁粉、钴粉和镍粉。它们可单独或组合使用。这些之中,例举四氧化三铁和γ-三氧化二铁的细粉末作为合适的磁性材料。
此外,作为磁性材料,也可使用含有杂质元素的磁性氧化铁如磁铁矿、磁赤铁矿和铁氧体,或者它们的混合物。杂质元素的实例包括锂、铍、硼、镁、铝、硅、磷、锗、锆、锡、硫、钙、钪、钛、钒、铬、锰、钴、镍、铜、锌和镓。优选的杂质元素选自镁、铝、硅、磷和锆。这些杂质元素可掺入到氧化铁的晶格中或者作为氧化物或氢氧化物存在于氧化铁的表面上。然而,它们优选作为氧化物掺入到氧化铁的晶格中。
杂质元素可通过在磁性材料的制造中将任何这些杂质元素的盐混合到氧化铁中并调节pH而掺入到氧化铁的颗粒中。或者,在制造磁性材料颗粒之后,将任何这些杂质元素的盐加入到氧化铁,调节pH,从而可将所述杂质元素沉淀在颗粒的表面上。
所用磁性材料的量优选为每100质量份粘合剂树脂10质量份~200质量份,更优选20质量份~150质量份。磁性材料的数均粒径优选为0.1μm~2μm,更优选0.1μm~0.5μm。数均粒径可通过使用数字化仪对由透射电子显微镜所拍摄的放大照片图像进行测量而确定。
对于磁性材料的磁性性质,优选具有下列磁性性质的磁性材料:在施加10千奥斯特下20奥斯特~150奥斯特的矫顽力、50emu/g~200emu/g的饱和磁化强度以及2emu/g~20emu/g的剩余磁化强度。
磁性材料也可用作着色剂。
-粒度分布的效果-
调色剂通常具有粒度分布。在本发明的调色剂所用的图像形成方法中,使用含有用于溶解或溶胀调色剂中所含粘合剂树脂的软化剂的定影液来定影调色剂。此时,使用定影液中的软化剂浸渍调色剂,从而实现调色剂的软化。随后,通过加压辊将调色剂按压在记录介质上,从而实现调色剂在记录介质上的定影。发现当调色剂具有宽的粒度分布时,定影质量变得不稳定。更具体地,发现调色剂具有低的图像耐磨性,特别是在半色调图像上,并且当调色剂具有窄的粒度分布时,调色剂具有高的耐磨性。
机理尚不清楚,但是假设当通过使调色剂与定影液接触而软化调色剂时,具有大粒径的调色剂需要时间以透过调色剂,因此软化速度慢;相反,当调色剂具有小粒径时,由于软化速度快,调色剂颗粒的软化状态根据粒径的差别而变化。在半色调图像中,由于调色剂在记录介质上以颗粒的形式存在,当具有不均匀粒径的调色剂在记录介质上定影时,调色剂颗粒的软化速度根据粒度而变化。可以认为在定影步骤之后即刻,具有大粒径的调色剂颗粒对记录介质的粘附强度是不足的,并且调色剂颗粒从记录介质上选择性地剥落。这可以认为是由于定影液对调色剂颗粒的渗透深度在一定程度上受到限制,并且相对而言,仅软化调色剂颗粒的表层部分。换句话说,可以认为使用具有大粒径的调色剂时,软化剂不会充分地透过调色剂,调色剂不能在定影辊隙部分变形,而当调色剂摩擦定影的半色调图像时,由于调色剂的变形小并且与记录介质的接触面积小,容易受到应力。可以认为,与以上相反,使用具有小粒径的调色剂时,软化剂透过调色剂,调色剂充分变形和破碎,与记录介质的接触面积足够大,因此调色剂对定影的半色调图像上的摩擦应力具有耐受性。
如上所述,本发明的调色剂优选具有窄的粒度分布和小的粒径。通过这样,在定影液施加到调色剂的情况下,软化剂均匀地渗透到调色剂中,因此调色剂定影之后即刻不仅可以在实地图像(solid image)上而且还可以在半色调图像上保持足够的强度。
因此,与典型的调色剂相比,本发明的调色剂具有较小的粒径和较窄的粒度分布。调色剂的平均粒径优选为3.0μm~6.0μm,从软化响应速度的观点来看,更优选3.0μm~5.5μm。当平均粒径小于3.0μm时,不利的是,不能充分地实现电子照相过程中显影步骤和转印步骤中提供的未转印调色剂的清洁。当平均粒径大于6.0μm时,由于软化剂渗透到调色剂表面中所引起的增塑作用的响应速度减慢,难以在定影之后即刻得到半色调图像的强度。
粒度分布可通过重均粒径(Dv)与数均粒径(Dn)之比(Dv/Dn)表示。Dv/Dn的最小值为1.0,这表示所有的粒径具有相同的粒径。(Dv/Dn)之比越大,则粒度分布越宽。典型的粉碎调色剂具有约1.15~约1.25的Dv/Dn比。此外,聚合调色剂具有约1.10~约1.15的Dv/Dn比。本发明的调色剂设计为具有1.15或更小的Dv/Dn比。在这种情况下,证实改善打印质量的效果。更优选地,调色剂的Dv/Dn比为1.10或更小。
可以根据下列步骤确定调色剂的平均粒径。
-粒度分布-
本发明的调色剂的重均粒径(Dv)和数均粒径(Dn)通过孔径100μm的粒度测量设备(“MULTISIZER IH”,由Beckman Coulter Electronics Inc.制造)测量并通过分析软件(BECKMAN COULTER MUTLISIZER 3版本3.51)进行分析。更具体地,在100mL玻璃烧杯中加入10重量%表面活性剂(烷基苯磺酸盐,NEOGEN SC-A;由DAI-ICHI KOGYO SEIYAKU CO.,LTD.制造)(0.5mL),进一步加入各调色剂(0.5g),使用微量刮勺搅拌,然后向其中加入离子交换水(80mL)以得到分散液。将由此得到的分散液置于超声波分散设备(W-113MK-II,由Honda Electronics Co.,Ltd.制造)中并进行分散处理10分钟。使用MULTISIZER III和作为测量溶液的ISOTON-III(得自Beckman Coulter Electronics Inc.)测量分散液。向该设备中逐滴加入调色剂样品分散液,使该设备指示的浓度为8%±2%。
在这种测量方法中,从粒径的测量再现性的观点来看,重要的是将分散液的浓度保持在8%±2%的范围。在该范围内,不会出现粒径测量的误差。在测量中,使用下列13个通道来测量具有2.00μm或更大且小于40.30μm的直径的颗粒:具有2.00μm或更大且小于2.52μm的直径的通道;具有2.52μm或更大且小于3.17μm的直径的通道;具有3.17μm或更大且小于4.00μm的直径的通道;具有4.00μm或更大且小于5.04μm的直径的通道;具有5.04μm或更大且小于6.35μm的直径的通道;具有6.35μm或更大且小于8.00μm的直径的通道;具有8.00μm或更大且小于10.08μm的直径的通道;具有10.08μm或更大且小于12.70μm的直径的通道;具有12.70μm或更大且小于16.00μm的直径的通道;具有16.00μm或更大且小于20.20μm的直径的通道;具有20.20μm或更大且小于25.40μm的直径的通道;具有25.40μm或更大且小于32.00μm的直径的通道;和具有32.00μm或更大且小于40.30μm的直径的通道。在测量调色剂颗粒或调色剂的体积和数量之后,计算体积分布和数量分布。从所得分布可以确定调色剂的重均粒径(Dv)和数均粒径(Dn)。作为粒度分布的指标,使用通过用调色剂的重均粒径(Dv)除以数均粒径(Dn)得到的比率Dv/Dn。如果调色剂样品分散液是完全单分散的,比率Dv/Dn为1,并且比率Dv/Dn的值越大,则表示调色剂具有越宽的分布。
<调色剂制造方法>
关于调色剂制造方法,调色剂可通过任何方法得到,只要可以得到期望的粒度分布。通常,存在下列调色剂制造方法,然而,为了精确地控制粒度分布,乳化聚合法、悬浮聚合法、将特定的粘合剂树脂在水性介质中乳化或分散的方法、和喷射造粒法是理想的。
《粉碎法》
粉碎法是获得调色剂的基料颗粒的方法,其中将调色剂材料溶解或捏合,并使所得产物进行粉碎、分级和其它处理。注意,在粉碎法的情况下,为了获得平均圆形度更高的调色剂,可对所得调色剂的基料颗粒施加机械冲击以控制形状。在这种情况下,可使用设备如混杂器和机械融合器(mechanofusion)对调色剂的基料颗粒施加机械冲击。
将上述调色剂材料混合,并将混合物装料到熔融捏合机中以进行熔融捏合。作为熔融捏合机,例如可使用单轴连续捏合机、双轴连续捏合机、和使用辊磨的间歇式捏合机。特别优选的熔融捏合机包括由KOBE STEEL.,LTD.制造的KTK型双轴挤出机;由TOSHIBA MACHINE CO.,LTD.制造的TEM型双轴挤出机;由IKEGAI,LTD.制造的PCM型双轴挤出机和由BUSS制造的共捏合机。重要的是在合适条件下进行熔融捏合从而粘合剂树脂的分子链不会断裂。具体地,优选在参照粘合剂树脂的软化点的温度下进行熔融捏合。当熔融捏合的温度与软化点相比过高时,粘合剂树脂的分子链严重断裂,且当熔融捏合的温度与软化点相比过低时,则可能无法进行分散过程。
在粉碎中,将捏合过程中得到的捏合产物粉碎。在粉碎中,首先优选将捏合产物粗破碎,然后细粉碎。此时,优选通过如下方式粉碎经捏合的调色剂材料:使经捏合的调色剂材料在喷射空气流中与碰撞板碰撞、使粗颗粒在喷射流中彼此碰撞、或者使其通过可机械转动的转子和定子之间的窄缝。
在分级过程中,将在粉碎过程中得到的粉碎产物分级以制备具有预定粒径的颗粒。可以通过使用例如旋风机、倾析机、离心分离机等除去细颗粒级分来使颗粒分级。
在完成粉碎和分级之后,在空气流中通过离心力使粉碎的产物分级,从而制造具有预定粒径的调色剂。
《悬浮聚合法》
在悬浮聚合法中,将着色剂和其它调色剂材料分散在油溶性聚合引发剂和聚合单体中,然后通过后述乳化方法在含有表面活性剂和其它材料如固体分散剂的水性介质中乳化和分散。随后,使乳化液进行聚合反应以形成颗粒,随后进行干燥,从而可得到调色剂(调色剂基料颗粒)。
《乳化聚合法》
在乳化聚合法中,使用表面活性剂将水溶性聚合引发剂和可聚合单体在水中乳化,然后通过常规的乳化聚合法合成胶乳。单独地,制备其中着色剂和其它材料分散在水性介质中的分散体,然后与胶乳混合。将该混合物聚集为调色剂尺寸,随后进行热融合,从而得到调色剂(调色剂基料颗粒)。
《使特定的粘合剂树脂在水性介质中乳化或分散的方法》
在使特定的粘合剂树脂在水性介质中乳化或分散的方法中,将调色剂材料的溶液或分散液乳化或分散在水性介质中以制备乳液或分散液,然后对调色剂(调色剂颗粒)进行造粒处理(水性造粒)。这种方法包括下列步骤[1]~[4]。
步骤[1]:制备调色剂材料的溶液或分散液
通过将调色剂材料如着色剂和粘合剂树脂溶解或分散在有机溶剂中制备调色剂材料的溶液或分散液。注意,在调色剂造粒期间或之后除去有机溶剂。
步骤[2]:水性介质的制备
水性介质不受特殊限制并且可适当地选自已知的水性介质。其实例包括水、与水混溶的醇;溶剂如二甲基甲醛、四氢呋喃、溶纤剂和低级酮;和它们的混合物。这些之中,水是特别优选的。
可例如通过将分散稳定剂如树脂细颗粒(树脂细颗粒如添加剂)分散在水性介质中制备水性介质。树脂细颗粒在水性介质中的添加量不受特殊限制并且可根据目的用途适当地选择。例如,其优选0.5质量%~10质量%。
加入水性介质中的树脂细颗粒不受特殊限制,只要其是能够在水性介质中形成水性分散液的树脂,并且可适当地选自已知的树脂。树脂细颗粒可为热塑性树脂或者可为热固性树脂。其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、苯酚树脂、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。
它们可单独或组合使用。这些之中,从容易得到球形细树脂颗粒的水性分散液的观点来看,树脂细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中的至少一种形成。
在水性介质中,从在后述乳化或分散过程中稳定溶液或分散液的油滴并在具有所需颗粒形状的情况下得到锐利粒度分布来说,优选根据需要在上述乳化或分散法中使用分散剂。所述分散剂不受特殊限制并且可根据目的用途适当地选择。其实例包括表面活性剂、基于难溶于水的无机化合物的分散剂和聚合物保护胶体。它们可单独或组合使用。这些之中优选表面活性剂。
步骤[3]:乳化或分散
当在水性介质中乳化或分散含有调色剂材料的溶液或分散液时,含有调色剂材料的溶液或分散液优选在水性介质中搅拌的同时分散。分散方法不受特殊限制,然而,优选使用,例如,间歇式乳化器(例如匀化器(由IK Co.,Ltd.制造)、POLYTRON(由KINEMATICA制造)和TK自动均匀混合器(由Tokush Kikai KogyoCo.Ltd.制造));连续乳化器(例如,EBARAMILDER(由Ebara Corp.制造)、TK FILLMIX、TK PIPELINE HOMOMIXER(由Tokush Kikai Kogyo Co.Ltd.制造)、COLLOID MILL(由Shinko Pantec Co.,Ltd.制造)、SLUSHER、和TRIGONAL湿式粉碎器(均由Mitsui Miike Kakoki Co.,Ltd.制造)、Cavitron(由Eurotec Co.制造)、和FINE FLOW MILL(由Taiheiyo Kiko Co.制造));高压乳化器(例如,MICROFLUIDIZER(由Mizuho Kogyo Co.,Ltd.制造)、NANOMIZER(由Nanomizer Co.制造)、和APV GAURIN(由Gaurin Corp.制造));膜乳化器(由Reika Kogyo K.K.制造);振动型乳化器(例如,VIBRO MIXER(由Reika Kogyo K.K.制造);以及超声波匀化器(由BRANSON制造)。这些机器之中,从粒度均匀性的观点来看,优选使用APVGAURIN、匀化器、TK自动均匀混合器、EBARA MILDER、TK FILL MIX或TK PIPELINE HOMOMIXER。
在溶液或分散液含有与含有活性氢基团的化合物反应的改性聚酯(预聚物)作为溶液或分散液中含有的粘合剂树脂的情况下,反应在乳化或分散过程中进行。反应条件不受特殊限制,并且可根据与含有活性氢基团的化合物反应的聚合物和含有活性氢基团的化合物的组合适当地选择。反应时间优选为10分钟~40小时,更优选2小时~24小时。
步骤[4]:溶剂的除去
接下来,从乳化或分散过程中得到的乳液浆料中除去有机溶剂。
作为除去有机溶剂的方法,可例举:(1)其中整个反应体系缓慢升温以完全蒸发油滴中的有机溶剂的方法,(2)其中在干燥气氛中喷雾乳化的分散体,将油滴中的水不溶性有机溶剂完全除去以形成调色剂细颗粒,同时蒸发除去水性分散剂的方法。
-喷射造粒法-
喷射造粒法是通过周期性的液滴形成步骤和造粒步骤来制造调色剂的方法。在所述周期性的液滴形成步骤中,使用液滴形成单元,周期性地形成和从多个喷嘴中排出调色剂组合物液体的液滴,所述液滴形成单元具有液体室,并包括设置在该液体室中的具有多个喷嘴的薄膜以及具有平行于该薄膜的振动表面的振动发生单元,所述液体室填充有将至少含有粘合剂树脂和着色剂的调色剂组合物分散或溶解的调色剂组合物液体。在所述造粒步骤中,使排出的调色剂组合物液体的液滴固化。所述喷射造粒法适合用作制造本发明的调色剂的方法。
换句话说,喷射造粒法是制造调色剂的方法,其包括步骤(A)和步骤(B),在步骤(A)中:从液体室中通过设置在液体室中的具有多个喷嘴的薄膜和具有平行于该薄膜的振动表面的振动发生单元,周期性地形成调色剂组合物液体的液滴并将其从多个喷嘴中排出,该液体室填充有将至少含有粘合剂树脂和着色剂的调色剂组合物分散或溶解的调色剂组合物液体;在步骤(B)中:使所述液滴固化以制造调色剂。
在常规的热压定影方法所使用的调色剂中,为了防止定影过程中的热反印,已将脱模剂用作调色剂材料。所述脱模剂为具有防止辊与调色剂之间粘附的效果的材料(例如,低分子量聚烯烃、蜡),所述调色剂当使用加热辊进行定影时溶解。
然而,脱模剂难以均匀地分散在调色剂所含的粘合剂树脂中。当在调色剂的表面上存在大量的脱模剂时,其可能导致下述问题,例如抗粘连性下降,调色剂在静电潜像承载部件(也称作感光体)、载体等上成膜,调色剂失效和随时间污染部件。
同时,在非加热定影方法中使用在利用含有用于使调色剂软化的软化剂的定影液以在记录介质上定影调色剂的方法中所用的调色剂,因此所述调色剂无需包括具有防止辊与调色剂之间粘附的效果的材料,所述调色剂当使用加热辊进行定影时溶解。
当通过喷射造粒法制造含有脱模剂作为调色剂材料的调色剂时,喷射喷嘴堵塞,液滴无法稳定地排出,因此难以得到具有小粒径和锐利粒度分布的调色剂。
作为对喷嘴堵塞的原因进行分析的结果,发现调色剂材料中所含的微粒化脱模剂的聚集体和具有相对大粒径的微粒化脱模剂颗粒导致喷嘴孔堵塞。具体地,已知当仅调色剂组合物液体静置时,微粒化脱模剂颗粒往往聚集和形成聚集体。因此,非常难以解决上述问题。
本发明的调色剂不含有脱模剂,因此即使从多个喷嘴中周期性地排出液滴时也不会导致喷射喷嘴的堵塞。因此,本发明的调色剂可容易地通过喷射造粒法制造,所以,可以得到适合用于非加热定影的具有小直径和锐利颗粒分布的迄今尚未提供的调色剂。
将参考附图进一步具体地描述喷射造粒法。
图1说明本发明中所用的调色剂制造装置的一个实例。调色剂制造装置100包括:配置成排出调色剂材料液体(调色剂组合物液体)L的液滴排出单元110,在所述调色剂材料液体中含有粘合剂树脂和着色剂的调色剂材料溶解或分散在有机溶剂中;干燥柱(溶剂除去单元)120,其设置在液滴排出单元110的下方并配置成使用干燥气体G干燥从液滴排出单元110排出的液滴L’以形成调色剂基料T;配置成捕集基料颗粒T的捕集单元130;保留由捕集单元130捕集的基料颗粒T的储存单元140;和配置成向液滴排出单元110供给调色剂材料液体L的供给单元150。注意,干燥气体G表示在大气压下具有-10℃或更低露点温度的气体。
图2A和2B说明液滴排出单元110。所述液滴排出单元110包括通过其输送调色剂材料液体L的流路部件111和振动部件(振动发生单元)112。注意,图2A和2B分别是横截面示意图和底视图。
流路部件111具有其中形成有多个排出口N的薄膜111a、流路部件主体111b和将振动传递给调色剂材料液体L的液体室111c。
薄膜111a使用对调色剂材料液体L中所含有机溶剂具有耐受性的粘结材料连接到流路部件主体111b。
构成薄膜111a的材料不受特殊限制,只要其为具有高弹性模量的材料。其实例包括镍、镍合金、SUS、硅和硅氧化物。这些之中,优选镍、镍合金、硅和氧化硅,因为它们能够精确地形成具有大的纵横比的排出口。
作为薄膜111a的制造方法,例举电铸法和硅工艺。薄膜111a可通过使用冲床形成排出口N来制造。
薄膜111a通常具有5μm~500μm的厚度,并且排出口N的开口大小(喷嘴直径)为4μm~20μm。当厚度小于5μm时,薄膜111a的刚度可能下降,并且当厚度超过500μm时,可能难以排出调色剂材料液体L。当排出口N的开口大小小于4μm时,排出口N容易导致堵塞,并且当开口大小大于20μm时,可能难以形成具有适合于调色剂的粒度的调色剂基料颗粒T。
注意,对于排出口N的开口大小,如果排出口N的形状为完美的圆形,则其表示直径,如果该形状为椭圆形,则其表示平均直径。
在薄膜111a中形成10~5,000个排出口N。当排出口N的数量小于10时,生产率可能降低,而当其超过5,000时,可能难以形成具有窄粒度分布的调色剂基料颗粒。
流路部件111配有支持部件(未示出)。使用该支持部件将液滴排出单元110保持在干燥柱120的顶面部分上。在该实施方式中,液滴排出单元110可能保持在干燥柱120的侧表面上。
振动部件112包括具有与薄膜111a平行的表面的电致伸缩扭转振动器112a、将电致伸缩扭转振动器112a产生的弯曲振动的振幅放大的喇叭112b、夹持电致伸缩扭转振动器112a的电极112c和112d、以及在电极112c和112d之间施加交流电偏压的电源112e。此时,当在电极112c和112d之间施加交流电偏压时,电致伸缩扭转振动器112a与薄膜111a平行的表面在与薄膜111a垂直的方向上周期性地产生弯曲振动。此外,在喇叭112b中放大电致伸缩扭转振动器112a中产生的弯曲振动的振幅,并且喇叭112b与薄膜111a平行的表面P在与薄膜111a垂直的方向上周期性地产生弯曲振动。因此,薄膜111a周期性地产生弯曲振动,从而从多个排出口N中排出调色剂材料液体L。
薄膜111a产生弯曲振动所需的频率通常为20kHz或更高且小于2MHz,更优选50kHz或更高且小于500kHz。当频率小于20kHz时,排出口N容易导致堵塞,调色剂材料液体L由于振动部件112产生的振动而受到气蚀,而这可能导致调色剂材料液体L不稳定的排出。当频率大于2MHz时,可能难以形成具有窄粒度分布的基料颗粒T。此时,由电致伸缩扭转振动器112a产生的弯曲振动的振荡波形不受特殊限制。例如,例举正弦波形和方形波形。
电致伸缩扭转振动器112a的材料不受特殊限制。例如,例举压电陶瓷如钛酸铅锆(PZT)。由于压电陶瓷通常具有小的振动位移,它们作为层压体使用。作为除了以上所述的那些之外的电致伸缩扭转振动器112a,例举压电聚合物(例如,聚氟乙烯(PVDF))和压电晶体材料(例如,石英晶体、LiNbO3、LiTaO3、KNbO3)。
而且,电致伸缩扭转振动器112a优选为螺栓连接朗之万振动器,因为其以机械方式与压电陶瓷组合并具有高的强度。在这种情况下,当电致伸缩扭转振动器112a以高振幅产生激发时可以防止破裂。
磁致伸缩扭转振动器可代替电致伸缩扭转振动器112a用于在电极112c和112d之间施加交流电偏压。磁致伸缩扭转振动器不受特殊限制。例如,例举铁磁性材料如镍、铁和铁氧体。
由于喇叭112b可以放大电致伸缩扭转振动器112a处产生的弯曲振动的振幅,电致伸缩扭转振动器112a处产生的弯曲振动的振幅可以是小的,减轻机械负担,因此可以延长振动部件112的运行寿命。设计振动部件112以使与薄膜111a平行的喇叭112b的表面是最大的振动平面。
当电致伸缩扭转振动器112a处产生的弯曲振动的振幅大时,可省略设置喇叭112b。
如图3所示,液滴排出单元110形成有气相流路113,该气相流路113以与调色剂材料液体L排出的方向基本上相同的方向供给干燥气体G’。干燥气体G’的流速V1足够高于排出液滴的初始排出速度,并且流速V1优选高于从排出口N排出的液滴L’的初始速度V0。由于干燥气体G’控制从多个排出口N排出的液滴L’的速度,其可以防止液滴L’聚结。干燥气体G’优选形成在气相流路113的圆周方向均匀的层流。当干燥气体G’形成湍流时,液滴L’可与其它液滴结合。这样的现象不利地导致妨碍得到具有均匀粒度的调色剂。干燥气体G’不受特殊限制。例如,例举空气和氮气。
气相流路113配有空气流限流器111d,其限制干燥气体G’在多个排出口N附近的流动,并且在空气流限流器111d处设置面对多个排出口N的开口111e。即,空气流路具有空气流限流器,该空气流限流器减小空气流在紧接着从多个排出口N排出调色剂材料液体的位置处流过的空气流路的横截面面积。
此时,薄膜111a与限流器111d之间的间距C相对于开口111e的宽度D是小的,间距C是确定干燥气体G’的流速的主要因素。此外,开口111e具有从上流侧向下游侧扩大的锥形形状,因此可以抑制液滴L’粘附到限流器111d上。
干燥气体G从干燥空气供给口121供给到干燥柱120中。干燥气体G由在干燥柱120的圆周方向上均匀的层流形成,其输送从开口111e排出的液滴L’并将液滴L’干燥。使用这种配置,可防止从开口111e排出的液滴L’聚结。此时,干燥气体G的流速V2优选高于干燥气体G’的流速。当流速V2低于V1时,可能形成湍流。此外,由气压计PG1指示的压力P1优选低于由气压计PG2指示的压力P2。当压力P1高于P2时,对液滴L’产生负压而导致逆流。
在这种情况下,可从干燥柱120的下部吸出液滴L’,而不是由干燥空气供给口121供给干燥气体G。
注意,在图1中一个单元的液滴排出单元110保持在干燥柱120上,然而,为了进一步提高生产率,可如图4所示将多个单元的液滴排出单元110保持在干燥柱120上。在这种情况下,保持在干燥柱120上的液滴排出单元110的单元数量优选为100~1,000。当液滴排出单元110的单元数量小于100时,调色剂的生产率可能降低,并且当其大于1,000时,可能变得难以控制液滴排出单元110。在这种情况下,可将调色剂制造装置配置成使调色剂材料液体L从单个供给口供给到多个液滴排出单元110。
在干燥柱120中,使用在与调色剂材料液体L排出的方向基本相同的方向上流动的干燥气体G来输送从液滴排出单元110排出的液滴L’,从而使液滴L’干燥并形成调色剂基料T。
捕集单元130在调色剂基料颗粒T的输送方向的下游侧与干燥柱120连续设置,并且具有开口大小从上游侧向下游侧减小的锥形表面131。此外,通过使用抽吸泵(未示出)在干燥柱120内部抽吸,产生从捕集单元130的上游侧向下游侧流动的涡流S。使用这种配置,将调色剂基料颗粒T捕集并经由管132传送到储存器140储存。此时,可将调色剂基料颗粒T从捕集单元130压送到储存器140,或者可从储存器140侧抽吸。
供给单元150包括储存调色剂材料液体L的罐151、压送调色剂材料液体L的泵152、将调色剂材料液体L供给到液滴排出单元110的管153和从液滴排出单元110排出调色剂材料液体L的管154,并且构造为具有循环系统。此外,该循环系统设置有流速传感器155以检测调色剂材料液体L的流速。
图5说明喷嘴N的部分横截面的一个实例。喷嘴N可只是圆柱状空间或者可形成具有从液体进料侧向液体排出侧减小的孔径的锥形孔。作为这种配置的效果,当调色剂材料液体L在排出方向推出时调色剂材料液体L的排出速度提高,因此可有效地排出液滴。此时,锥形孔的锥角θ通常为30°~80°,更优选为45°~70°。
注意,当孔径从液体进料侧向液体排出侧变化时,喷嘴N的孔径是指喷嘴孔径的最小值。
如图6所示,从喷嘴的横截面来看,喷嘴由孔径从液体进料侧向液体排出侧减小的曲线形状的孔形成。
接下来,使用调色剂制造装置100描述制造调色剂的方法。首先,在将调色剂材料液体L供给至液滴排出单元110的流路部件111的情况下,通过对振动部件112的电致伸缩扭转振动器112a施加交流电偏压,在电致伸缩扭转振动器112a中产生弯曲振动。通过喇叭112b放大弯曲振动的振幅,并且与薄膜111a平行的喇叭112b的表面P周期性地在与薄膜111a垂直的方向上振动。即,将与薄膜111a平行的振动部件112的表面P的弯曲振动传递给储存单元111中的调色剂材料液体L,并且储存单元111内的压力周期性地变化。因此,薄膜111a周期性地产生弯曲振动并且调色剂材料液体L在干燥柱120中以形成为液滴(作为液滴L’)的状态排出。
使用在与调色剂材料液体L排出的方向基本上相同的方向上流动的干燥气体G输送排出到干燥柱120中的液滴L’。从而除去有机溶剂并形成调色剂基料颗粒T。此外,使用涡流S通过布置在干燥柱120下游的捕集单元130捕集调色剂基料颗粒T,并将其传送到储存单元140中储存。因此,可制造具有1.00~1.10的重均粒径与数均粒径之比的调色剂基料颗粒T。此外,可制造具有3μm~6μm的重均粒径的调色剂基料颗粒T。
图7说明液滴排出单元110的变型。液滴排出单元110’具有与液滴排出单元110相同的构造,除了用具有使调色剂材料液体通过的液体室111c’的喇叭112b’代替流路部件111和喇叭112b。在这种实施方式中,使用对调色剂材料液体L中所含的有机溶剂具有耐受性的粘结剂将喇叭112b’连接到薄膜111a,并且喇叭112b’还起到一部分流路部件的作用。液体室111c’与管153和154连接,并且根据需要,使用弹性材料将液滴排出单元110’保持在干燥柱120上。
图8说明液滴排出单元110的另一变型。液滴排出单元110”具有与液滴排出单元110相同的构造,除了使用螺栓连接朗之万振动器来代替流路部件111、电致伸缩扭转振动器112a和喇叭112b,在所述螺栓连接朗之万振动器中具有两层电致伸缩扭转振动器112a的层压体被喇叭112b和具有用于储存调色剂材料液体的液体室111c’的喇叭112b’所夹持。
图9说明调色剂制造装置100的变型。调色剂制造装置200具有与调色剂制造装置100相同的构造,除了用液滴排出单元210代替液滴排出单元110。
图10A和10B说明液滴排出单元210。液滴排出单元210包括输送调色剂材料液体L的流路部件211和振动部件212。注意,图10A和10B均为底视图。在这种实施方式中,与液滴排出单元110类似,液滴排出单元210形成有在与调色剂材料液体L排出的方向基本上相同的方向上供给干燥气体的气相流路113。
流路部件211具有与流路部件111相同的构造,除了用各自具有不同形状的流路部件主体211b和液体室211c代替流路部件主体111b和液体室111c。
使用对调色剂材料液体L中所含的有机溶剂具有耐受性的粘结材料将薄膜111a连接到流路部件主体211b,并且对于喷嘴N的横截面形状,如图5和图6所示的形状是合适的。
注意,流路部件211配有支持部件(未示出)。使用这种配置,将液滴排出单元210保持在干燥柱120的顶面部分上。在这种实施方式中,可将液滴排出单元110保持在干燥柱120的侧面上。
振动部件212具有与振动部件112相同的构造,但是不设置喇叭112b,并且在薄膜111a的多个排出口N的周围以环状方式设置其中具有与薄膜111a平行的表面的电致伸缩扭转振动器212a被电极212c和212d所夹持的层压体,来代替其中电致伸缩扭转振动器112a被电极112c和112d所夹持的层压体。
此时,当在电极112c和112d之间施加交流电偏压时,与薄膜111a平行的电致伸缩扭转振动器112a的表面周期性地产生方向与薄膜111a垂直的弯曲振动。
因此,薄膜111a周期性地产生弯曲振动并且在干燥柱120中将调色剂材料液体L以形成为液滴(作为液滴L’)的状态排出。
薄膜111a产生弯曲振动所需的频率通常为20kHz或更大且小于2MHz,更优选50kHz或更大且小于500kHz。当频率小于20kHz时,排出口N容易导致堵塞,调色剂材料液体L由于振动部件112产生的振动而受到气蚀,而这可能导致调色剂材料液体L不稳定的排出。当频率大于2MHz时,可能难以形成具有窄粒度分布的基料颗粒T。此时,由电致伸缩扭转振动器112a产生的弯曲振动的振荡波形不受特殊限制。例如,例举正弦波形和方形波形。
注意,在图9中,将一个单元的液滴排出单元210保持在干燥柱120上,然而,为了进一步提高生产率,可将多个单元的液滴排出单元210保持在干燥柱120上。在这种情况下,保持在干燥柱120上的液滴排出单元210的单元数量优选为100~1,000。当液滴排出单元210的单元数量小于100时,可能降低调色剂的生产率,并且当其大于1,000时,可能难以控制液滴排出单元210。在这种情况下,可将调色剂制造装置配置成将调色剂材料液体L从单个供给口供给到多个液滴排出单元210。
接下来描述使用液滴排出单元210排出液滴的机理。注意,以下描述具有半径r0的圆形膜的圆周被固定的情况。在该圆形膜中同心地形成多个半径为r1的排出口。在这种情况下,对于弯曲振动的基础振动而言,如图11所示,圆周(r=r0)是节点,中心O(r=0)处的振动位移ΔL变为最大值(ΔLmax),并且圆形膜周期性地产生弯曲振动。图11A是圆形膜在其半径方向的横截面视图,并且图11B说明在时刻t振动位移相对于圆形膜的半径坐标的关系。
此外,如图12所示,通过使圆形膜的中心部分形成为具有凸起,可以控制排出液滴的方向和控制弯曲振动的振幅。
同时,当圆形膜产生弯曲振动从而在该圆形膜中设置的排出口附近存在调色剂材料液体时,产生与圆形膜的弯曲振动速度Vm成比例的声压Pac。已知声压Pac是作为调色剂材料液体的辐射阻抗Zr的反作用产生的。声压Pac是辐射阻抗Zr与圆形膜的弯曲振动速度Vm的乘积,并且由下列等式表示:Pac(r,t)=Zr·Vm(r,t)。在这种情况下,圆形膜的弯曲振动速度Vm周期性地变化,因此,与圆形膜的弯曲振动速度Vm成比例的声压Pac也变化。由于这种机理,以气相排出在排出口附近的调色剂材料液体L。由于气相的表面张力的差别,排出的调色剂材料液体具有球形,因此周期性地产生调色剂材料液体的液滴。
在这种情况下,声压Pac的位移量通常为10kPa~500kPa,更优选10kPa~100kPa。当声压Pac的位移量小于10kPa时,排出口容易引起堵塞,并且当其大于500kPa时,调色剂材料液体容易受到气蚀。
注意,存在这样的趋势,即排出口附近的弯曲振动的位移越大,则液滴的直径越大。此外,当在r=r1的情况下将弯曲振动的位移作为ΔLmin时(参见图11B),只要ΔLmax/ΔLmin之比为2.0或更小,则可以使基料颗粒的粒度分布更窄。
《无机细颗粒的添加和混合》
同时,为了改善调色剂的流动性、保存稳定性、显影性质和转印性,可向如上所述制造的调色剂基料颗粒中加入无机细颗粒如疏水二氧化硅细粉末并与其混合。
在添加剂的混合中,使用典型的粉末混合器,然而,优选对混合器安装夹套以控制体系的温度。为了改变对添加剂施加的负荷的滞后现象,可在混合过程的某个中间点或者在混合过程中逐渐加入添加剂。在这种情况下,可改变混合器的转速、转动速度、时间、温度等。或者,先对系统施加强负荷,然后可施加相对弱的负荷,反之亦然。作为混合器使用的设备,例举V形混合器、摇摆混合器、Loedige混合器、Nauter混合器和HENSCHEL混合器。接下来,使混合物通过250目筛网,随后除去粗颗粒和聚集颗粒,从而制造调色剂。
<显影剂>
在本发明中使用的显影剂至少含有本发明的调色剂,并且含有其它合适选择的组分如载体。所述显影剂可为单组分显影剂或双组分显影剂。然而,当在响应于近来信息处理速度的改进的高速打印机等中使用时,从改进其运行寿命来看,优选使用双组分显影剂。
当使用利用调色剂的单组分显影剂时,即使当调色剂平衡改变时也可获得稳定的显影性质和质量优异的图像而不导致调色剂的粒径变化,并且即使长时间使用显影单元时(即使在显影单元中长时间搅拌)也不会导致调色剂在起到显影剂承载部件作用的显影辊上成膜和调色剂融合到用于使调色剂形成为薄层的层厚度调节部件如刮片上。此外,当使用利用调色剂的双组分显影剂时,即使在显影单元中长时间搅拌也可得到有利和稳定的显影性质而不会显著地导致显影剂中调色剂的粒径变化。
《载体》
载体不受特殊限制并且可根据目的用途适当地选择。然而,优选具有芯材料和用于涂布该芯材料的树脂层的载体。
-载体的芯材料-
芯材料不受特殊限制,只要其为具有磁性的颗粒。其优选实例包括铁氧体、磁铁矿、铁和镍。考虑到最近非常关注的环境方面的应用性,在铁氧体的情况下,例如优选使用锰铁氧体、锰-镁铁氧体、锰-锶铁氧体、锰-镁-锶铁氧体、基于锂的铁氧体,而不使用常规的铜-锌铁氧体。
为了控制芯材料的耐受性和提高制造的稳定性,作为芯材料的组分,可引入一种或多种选自其它元素的元素,例如选自Li、Na、K、Ca、Ba、Y、Ti、Zr、V、Ag、Ni、Cu、Zn、Al、Sn、Sb和Bi的元素。这些元素在芯材料中的用量相对于芯材料中金属元素的总量优选为5原子%或更少,更优选为3原子%或更少。
-涂层-
涂层至少含有粘合剂树脂,并且根据需要可含有其它组分如无机细颗粒。
--粘合剂树脂--
用于形成载体的涂层的粘合剂树脂不受特殊限制并且可适当地选自已知的树脂。其具体实例包括聚烯烃(例如,聚乙烯和聚丙烯)及其改性产物;含有丙烯腈、乙酸乙烯酯、乙烯醇、氯乙烯、乙烯基咔唑或乙烯基醚的交联共聚物;含有有机硅氧烷键的有机硅树脂或其改性产物(例如,使用醇酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯或聚酰亚胺制备的改性产物);聚酰胺、聚酯、聚氨酯、聚碳酸酯、脲树脂、三聚氰胺树脂;苯基胍胺树脂、环氧树脂;离聚物树脂;聚酰亚胺树脂及其衍生物。它们可单独或组合使用。这些之中,特别优选丙烯酸类树脂和有机硅树脂。
(定影方法)
接下来描述根据本发明的定影方法。
在根据本发明的定影方法中,将含有用于软化调色剂的软化剂的定影液施加在记录介质上的调色剂图像上,并将调色剂定影在该记录介质上。在该过程中,使用上述的调色剂作为调色剂。
<液状定影液>
起到调色剂定影液作用的液状定影液含有用于溶胀或软化调色剂中所含的至少部分粘合剂树脂的组分(软化剂)、水性分散介质和非水性分散介质。通过如下形成液状定影液:将用于溶胀或软化至少部分粘合剂树脂的组分分散在水性分散介质中,并将该水性介质分散在非水性分散介质中,从而以其中调色剂中所含至少部分粘合剂树脂溶胀或软化的状态将调色剂定影在记录介质上。
《软化剂》
起到用于溶胀或软化至少部分粘合剂树脂的组分的作用的软化剂不受特殊限制。作为其具体实例,使用脂族酯。所述脂族酯包括饱和脂族酯。当脂族酯含有饱和脂族酯时,可改善用于溶胀或软化调色剂中所含的至少部分粘合剂树脂的组分的保存稳定性(对氧化和水解降解的耐受性)。
-脂族酯-
脂族酯不受特殊限制并且可根据目的用途适当地选择。例如,其可为饱和脂族酯、脂族一元羧酸酯、脂族二元羧酸酯或脂族二元羧酸二烷氧基烷基酯。
--饱和脂族酯--
当脂族酯为饱和脂族酯时,可改善流体增塑剂(软化剂)的保存稳定性(对氧化和水解降解的耐受性)。此外,饱和脂族酯对人体的安全性高,并且大部分饱和脂族酯可以短时间内(例如,1秒内)溶解或溶胀调色剂中所含的粘合剂树脂。此外,饱和脂族酯可降低记录介质上提供的调色剂的粘性。这可以认为是因为饱和脂族酯在溶解或溶胀的调色剂的表面上形成油膜。
--脂族一元羧酸酯--
饱和脂族酯优选含有由如下通式(2)表示的化合物:
R1COOR2 通式(2)
[在通式(2)中,R1代表具有11~14个碳原子的烷基,且R2代表具有1~6个碳原子的直链或支化烷基。]
当脂族酯含有所述化合物时,可以改善其对调色剂中所含粘合剂树脂的溶胀性及软化性质。
脂族一元羧酸酯的实例包括月桂酸乙酯、月桂酸己酯、十三烷酸乙酯、十三烷酸异丙酯、肉豆蔻酸乙酯和肉豆蔻酸异丙酯。大部分这些脂族一元羧酸酯溶解在油性溶剂中,但是不溶于水。因此,当使用脂族一元羧酸酯制备由水性溶剂制成的定影液时,可将乙二醇作为下述的溶解助剂引入到脂族一元羧酸酯中以使其以溶液或微乳液的形式形成。
--脂族二元羧酸酯--
脂族酯优选含有脂族二元羧酸酯。当脂族酯含有脂族二元羧酸酯时,调色剂中所含的粘合剂树脂可以短时间内溶解或溶胀。
脂族二元羧酸酯优选为由如下通式(3)表示的化合物:
R3(COOR4)2 通式(3)
[在通式(3)中,R3代表具有3~8个碳原子的亚烷基,且R4代表具有2~5个碳原子的直链或支化烷基。]
当脂族酯含有由通式(3)表示的化合物时,可以改善其对调色剂中所含粘合剂树脂的溶胀性及软化性质。
脂族二元羧酸酯的实例包括琥珀酸二乙酯、己二酸二乙酯、己二酸二异丁酯、己二酸二异丙酯、己二酸二异癸酯、癸二酸二乙酯和癸二酸二丁酯。大部分这些脂族二元羧酸酯(如上所述的化合物)溶解在非水性分散介质中,但是不溶于水性分散介质。因此,大部分脂族二元羧酸酯可以分散在水性分散介质中以得到调色剂定影液。
--脂族二元羧酸二烷氧基烷基酯--
用于形成调色剂定影液的脂族酯可进一步含有脂族二元羧酸二烷氧基烷基酯。当脂族酯含有脂族二元羧酸二烷氧基烷基酯时,可改善调色剂对记录介质的定影性。脂族二元羧酸二烷氧基烷基酯优选为由如下通式(4)表示的化合物。
R5(COOR6-O-R7)2 通式(4)
[在通式(4)中,R5代表具有2~8个碳原子的亚烷基,R6代表具有2~4个碳原子的亚烷基,且R7代表具有1~4个碳原子的烷基。]
当调色剂定影液含有由通式(4)表示的化合物时,可以改善定影液对调色剂中所含粘合剂树脂的溶胀性及软化性质。
脂族二元羧酸二烷氧基烷基酯(由通式(4)表示的化合物)的实例包括琥珀酸二乙氧基乙酯、琥珀酸二丁氧基乙酯、己二酸二乙氧基乙酯、己二酸二丁氧基乙酯和癸二酸二乙氧基乙酯。大部分这些脂族二元羧酸二烷氧基烷基酯(上述化合物)微溶于水(基于微水性的)。因此,通过将大部分这些脂族二元羧酸二烷氧基烷基酯(由通式(4)表示的化合物)直接作为颗粒分散在非水性介质中,可以得到调色剂定影液。
此外,作为脂族二元羧酸二烷氧基烷基酯的类似结构,由通式(5)表示的化合物含有高百分比的醚基团,并且该化合物在水中具有显著高的溶解性。因此,使用该化合物可以得到含有高浓度流体增塑剂的定影液。
R8(COO-(R9-O)n-R10)2 通式(5)
在通式(5)中,n为1~3的整数,R8代表具有2~8个碳原子的亚烷基,R9代表具有1~3个碳原子的亚烷基,且R10代表具有1~4个碳原子的烷基。
由通式(5)表示的化合物的实例包括琥珀酸二乙氧基乙氧基乙酯、己二酸二乙氧基乙氧基乙酯、琥珀酸二甲氧基乙氧基乙酯和琥珀酸二甲氧基丙酯。
《分散介质》
水性分散介质可含有一元醇或多元醇,例如丙二醇、1,3-丁二醇和甘油。当水性分散介质含有乙醇时,乙醇是对人体极安全的材料,并且是在挥发性有机材料中唯一可以在办公环境中使用的材料。除此之外,乙醇是能够对各种类型的多孔部件呈现出优异的渗透性的材料。使用乙醇作为分散介质时,可得到对记录介质优异的渗透性并且改善定影应答性。
非水性分散介质优选含有正烷烃。含有正烷烃的非水性分散介质呈现出高的亲和性,特别是对已经进行斥水处理的调色剂,并且可以使经斥水处理的调色剂非常湿。即,正烷烃(其为基于石蜡的溶剂)具有25mN/m或更低的低表面张力,并且对经斥水处理的调色剂具有高的亲和性。因此,当对在记录介质上形成的经斥水处理的调色剂施加调色剂定影液时,可减小由经斥水处理的调色剂形成的图像的扰动。例如,在正烷烃中,癸烷、十二烷、十一烷和十三烷具有低的挥发性,因此优选使用这些正烷烃中的一种。
非水性分散介质可含有二甲基硅氧烷。含有二甲基硅氧烷的非水性分散介质具有高的亲和性,特别是对经斥水处理的调色剂,并且可以使经斥水处理的调色剂非常湿。即,含有二甲基硅氧烷的非性水分散介质(其为基于硅酮的溶剂)具有约20mN/m的低表面张力并且对经斥水处理的调色剂具有高的亲和性。因此,当对在记录介质上形成的经斥水处理的调色剂施加调色剂定影液时,可减小由经斥水处理的调色剂形成的图像的扰动。例如,具有3mPa·s或更高的粘度的二甲基硅氧烷具有低的挥发性,因此是优选使用的。
<泡状定影液>
泡状定影液以由液状定影液制成的泡沫的形式使用。泡状定影液含有含水的稀释剂、用于使定影液发泡的发泡剂,和起到使树脂细颗粒如调色剂(在下文中,例举调色剂)软化的软化剂作用的增塑剂,并且还根据需要含有其它组分。在本发明的定影方法中,优选使用泡状定影液。
《软化剂》
-固体增塑剂-
固体增塑剂不受特殊限制,只要其在常温下为固体,溶于稀释剂并且能够使树脂细颗粒如调色剂在溶解于稀释剂的状态下软化。这里,“常温”为无需加热和冷却就实现的温度。例如,常温优选为5℃~35℃,如JIS Z8703所定义的。在常温范围内,固体增塑剂为固态。即,由于发泡状态的定影液中含有水,固体增塑剂为溶融态(fused state),然而,当定影液施加到未定影的调色剂时,其透过调色剂并且定影液中渗透到调色剂中的水的量通过蒸发减少,使固体增塑剂变为固体。当使用含有固体增塑剂的定影液时,关注固体增塑剂到固态的变化,可利用固体增塑剂的性质提高施加定影液之后的调色剂的坚固性。另外,优选的是,在合适的常温条件下,固体增塑剂可对调色剂(在下文中,可称作树脂细颗粒)呈现出其增塑能力,并且当该固体增塑剂失去增塑能力成为固态时,固体增塑剂自身硬化并且可有助于防止粘附(tack)。
固体增塑剂优选含有对树脂细颗粒(其为定影目标物)具有亲和性的官能团,例如与树脂细颗粒具有恒定相容性的官能团。这里提及的具有亲和性的官能团是指,优选地,构成树脂细颗粒的分子中所含的官能团与固体增塑剂中所含的官能团相同的情况,以及固体增塑剂具有在这些官能团之间具有恒定相容性的官能团的情况。当固体增塑剂中所含的官能团为与构成树脂细颗粒的分子恒定相容的官能团时,通过这些官能团之间的相互作用触发该固体增塑剂进入构成树脂细颗粒的分子中,因此,这在固体增塑剂和树脂细颗粒之间形成所谓的聚合物共混态时是有效的,并且固体增塑剂软化或溶胀至少部分的树脂细颗粒如调色剂。
作为固体增塑剂和树脂细颗粒的组合的具体实例,固体增塑剂为聚乙二醇,并且在聚乙二醇中含有氧化乙烯基团。同时,相应的树脂细颗粒在树脂分子中含有氧化乙烯基团。在这种情况下,固体增塑剂和树脂细颗粒两者均含有氧化乙烯基团。这样,可增加亲和性,从而显示改善它们之间的相容性的效果。同时,由于该概念在固体增塑剂和树脂细颗粒两者均具有彼此具有亲和性的官能团时保持正确,所述官能团不限于氧化乙烯基团。作为另一实例,可使用氧化丙烯基团,而且这在将已知调色剂中所含的官能团引入到固体增塑剂中的情况下有效作用。
作为固体增塑剂,除了上述要求之外,还例举在一定条件下呈现出增塑能力的那些。例如,例举下列固体增塑剂。
(1)通过溶解在后述稀释剂中而呈现增塑能力的固体增塑剂。
具有氧化乙烯基团的材料:具有1,000~2,000的分子量的聚乙二醇。
(2)即使当溶解在稀释剂中时也不呈现增塑能力的固体增塑剂,但是,当其中存在少量后述液体增塑剂时其能呈现其增塑能力。
具有氧化乙烯基团的材料:具有2,000~10,000的分子量的聚乙二醇。
(3)即使当溶解在稀释剂中时也不呈现增塑能力的固体增塑剂,但是,当稍微加热(例如,在50℃至约100℃加热)时其能呈现其增塑能力。
具有氧化乙烯基团的材料:具有2,000~10,000的分子量的聚乙二醇。
聚氧乙烯单烷基醚:聚氧乙烯单月桂基醚、聚氧乙烯单十六烷基醚等。
当以上(1)中例举的聚乙二醇的分子量小于1,000时,定影的图像可根据周围环境溶融,并且当其大于2,000时,固体增塑剂在常温下不是固态,因此在只使用固体增塑剂而不含有后述液体增塑剂作为任选组分的定影液的体系中,可能不会呈现足够的增塑能力。基于该技术意义,聚乙二醇的分子量优选为1,000~2,000。
当以上(2)中例举的聚乙二醇的分子量大于10,000时,固体增塑剂在常温下显然不为固态,因此可能在充当定影目标物的树脂细颗粒之间产生晶界。从该观点来看,在只使用固体增塑剂而不含后述液体增塑剂的体系中,并且当分子量大于10,000时,难以使用定影液。另外,发现当定影液以其含有水的形态使用时,可使用的聚乙二醇的分子量为1,000~10,000。
以上(3)中例举的固体增塑剂的加热温度不受特殊限制,只要可以显示增塑能力。但是,其优选为50℃~100℃。当加热温度低于50℃时,调色剂可能无法充分地定影,当其高于100℃时,在能量消耗方面是不经济的。
固体增塑剂的量不受特殊限制,但是,其相对于定影液的质量优选为5质量%~30质量%。当固体增塑剂含量少于5质量%时,难以进行定影,并且当其大于30质量%时,作为泡状定影液的定影液的粘度增加,导致差的发泡性并且缺乏泡沫的稳定性,导致质量问题。
-液体增塑剂-
定影液可含有液体增塑剂。液体增塑剂不受特殊限制,只要其溶于稀释剂并且在一定条件下可呈现增塑能力。例如,其可为单独呈现增塑能力以溶解或溶胀调色剂的至少一部分从而使该调色剂软化的液体增塑剂,和通过与上述固体增塑剂组合而呈现增塑能力的液体增塑剂。
从一定条件下液体增塑剂优异的溶解性或溶胀性来看,液体增塑剂的实例包括酯化合物。在这些酯化合物中,从它们对粘合剂树脂的软化能力优异或通过后述稀释剂引起的发泡性的抑制程度低来看,脂族酯或碳酸酯是更优选的。所述脂族酯可适当地选自作为液状定影液的软化剂例举的脂族酯(例如,饱和脂族酯、脂族一元羧酸酯、脂族二元羧酸酯和脂族二元羧酸二烷氧基烷基酯),并且这些可以优选地使用。
从对人体安全性的观点来看,液体增塑剂的急性口服毒性LD50优选大于3g/kg,更优选为5g/kg或更大。作为液体增塑剂,上述脂族酯是特别优选的,因为它们对人体的安全性高,并且经常用作化妆品原材料。
通过在密封条件下经常使用的机器进行调色剂在记录介质上的定影,并且液体增塑剂在调色剂定影在记录介质上之后残留在调色剂中,因此,优选地,调色剂在记录介质上的定影不伴有挥发性有机化合物(VOC)和令人不愉快的气味的发生。从这点来看,优选不含有挥发性有机化合物(VOC)且不含有导致发生令人不愉快的气味的材料的液体增塑剂。从具有高沸点、低挥发性和不具有窒息性气味来看,与常规使用的溶剂(例如,甲苯、二甲苯、甲乙酮和乙酸乙酯)相比,上述脂族酯是更优选的。
--碳酸酯--
作为液体增塑剂的实例的碳酸酯的实例包括环酯,例如碳酸1,2-亚乙酯、碳酸1,2-亚丙酯;甘油1,2碳酸酯和4-甲氧基甲基-1,3-二氧戊环-2-酮。
除上述那些之外的其它酯化合物的实例包括柠檬酸酯(例如,柠檬酸三乙酯、乙酰基柠檬酸三乙酯、柠檬酸三丁酯和乙酰基柠檬酸三丁酯);通过二醇的酯化得到的化合物(例如,乙二醇二醋酸酯、二甘醇二醋酸酯和三甘醇二醋酸酯);和通过甘油的酯化得到的化合物(例如,甘油单醋酸酯、甘油二醋酸酯和甘油三醋酸酯)。
定影液中所含液体增塑剂的量相对于定影液的质量优选为0.5质量%~50质量%,更优选为5质量%~40质量%。当液体增塑剂含量小于0.5质量%时,使调色剂中所含树脂细颗粒溶解或溶胀的效果可能不足。当液体增塑剂含量大于50质量%时,不能长时间地减少调色剂中所含树脂的流动性,并且定影的调色剂层可能具有粘性。
《溶解助剂》
定影液可含有溶解助剂以溶解定影液中所含的液体增塑剂。溶解助剂不受特殊限制,只要能够溶解液体增塑剂。例如,例举多元醇。多元醇的实例包括乙二醇、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、丙二醇、一缩二丙二醇、二缩三丙二醇、1,3-丁二醇和甘油。这些之中,优选丙二醇和一缩二丙二醇,因为即使含有高浓度的液体增塑剂它们也可以溶解液体增塑剂,并且它们不会降低发泡剂的发泡性。定影液中所含多元醇的量相对于定影液的质量优选为1质量%~30质量%。当多元醇含量大于30质量%时,由于定影液的发泡性大大降低,这是不合适的。当多元醇的含量小于1质量%时,定影液中液体增塑剂的浓度增加,可能难以在作为稀释剂溶液的水中溶解液体增塑剂。
《增泡剂》
定影液形成为泡沫并作为后述泡状定影液用于定影树脂细颗粒。在该阶段,当在泡状定影液在涂层接触辊隙部分推压细颗粒层的同时使泡状定影液透过细颗粒层如调色剂时,泡沫破裂,从而抑制了泡状定影液的渗透。为了解决该问题,本发明定影液可进一步含有增泡剂以防止这样的现象并改善泡沫稳定性。增泡剂不受特殊限制,但是其优选为脂族烷醇酰胺。从泡沫稳定性来看,更优选脂族烷醇酰胺(1∶1)型。
定影液中所含的增泡剂的量相对于定影液的质量优选为0.01质量%~3质量%。
《发泡剂》
本发明的定影液中所含的发泡剂不受特殊限制,只要其能够使定影液发泡。使用发泡剂可以实现优异的发泡性和优异的泡沫稳定性。发泡剂的实例包括饱和或不饱和脂肪酸盐、磺酸盐(例如,单烷基硫酸盐、烷基聚氧乙烯硫酸盐、烷基聚氧乙烯硫酸盐和烷基苯磺酸盐);和阴离子表面活性剂如磷酸盐(例如,单烷基磷酸盐)。
-脂肪酸盐-
在发泡剂中,脂肪酸盐的泡沫稳定性最优异,并且最适合于定影液的发泡剂。
脂肪酸盐优选为脂肪酸钠盐、脂肪酸钾盐或脂肪酸胺盐。更优选为脂肪酸胺盐。制造这些脂肪酸盐的方法不受特殊限制。例如,可如下制造脂肪酸盐:将水加热,向其中加入脂肪酸,然后进一步加入三乙醇胺,随后在搅拌一定时间的同时通过加热以进行皂化反应。此时,脂肪酸与三乙醇胺的摩尔比为1∶0.5~1∶0.9。通过增加脂肪酸摩尔比,未反应的脂肪酸在皂化反应之后残留在体系中,并且可以将脂肪酸和脂肪酸胺盐在定影液中混合。当使用钠盐和钾盐时可得到相同的结果。
可以用作发泡剂的不饱和脂肪酸盐不受特殊限制,但是,优选具有18个碳原子和1~3个双键的不饱和脂肪酸盐。其具体实例包括油酸盐、亚油酸盐和亚麻酸盐。当双键的数量为4或更多时,定影液的静置稳定性由于强的反应性而降低。可单独或组合使用含有不饱和脂肪酸的这些不饱和脂肪酸盐作为发泡剂。此外,可将上述饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸混合用作发泡剂。
液体增塑剂具有强的消泡作用,随着定影中液体增塑剂浓度的增加,定影液的发泡性和泡沫稳定性下降。液体增塑剂几乎不发泡,泡沫很快破裂,因此可能无法得到具有低泡沫密度的泡状定影液。
进而,当定影液中的液体增塑剂的浓度的增加时,为了防止定影剂的发泡性下降,在阴离子表面活性剂中,将具有12~18个碳原子的脂肪酸盐用作发泡剂,并且进一步将具有12~18个碳原子的脂肪酸引入定影液中。因此,即使当液体增塑剂的浓度增加时也可以维持定影液的发泡性。
在定影液中所含的发泡剂中,与仅使水发泡的情况相比,从发泡性优异的观点来看,脂肪酸盐的碳原子数优选为12~18。其具体实例包括月桂酸盐(碳原子数:12)、肉豆蔻酸盐(碳原子数:14)、十五烷酸(碳原子数:15)、棕榈酸盐(碳原子数:16)、十七烷酸(碳原子数:17)和硬脂酸盐(碳原子数:18)。
以下描述与脂肪酸盐一起使用作为发泡剂的脂肪酸与液体增塑剂之间的相互作用。当酯化合物用作液体增塑剂时,酯化合物在化学结构中具有酯基团,并且脂肪酸在化学结构中具有羰基。从这点来看,可以认为液体增塑剂中的酯基团与脂肪酸中的羰基在定影液的体系中彼此以电的方式相互作用,这在其分子之间产生结合作用,从而可以改善作为定影液性质的发泡性和泡沫稳定性。
在可用作发泡剂的具有12~18个碳原子的脂肪酸中,具有较少碳原子的脂肪酸具有更优异的发泡性,但是泡沫稳定性差;而具有较多碳原子的脂肪酸具有差的发泡性,但是泡沫稳定性显著优异。因此,作为脂肪酸盐,可单独使用脂肪酸盐,但是更优选使用和混合具有12~18的不同碳原子数的多种脂肪酸盐。作为混合比,优选含有大部分的肉豆蔻酸盐(碳原子数:14)和较少量的月桂酸盐(碳原子数:12)和硬脂酸盐。作为脂肪酸盐的具体比例,以月桂酸盐∶肉豆蔻酸盐∶棕榈酸盐∶硬脂酸盐的质量比计,优选为0∶6∶3∶1、0∶4∶3∶1、1∶5∶3∶1、1∶4∶4∶1。
定影液中所含发泡剂的量相对于定影液的质量优选为0.1质量%~20质量%,且更优选为0.5质量%~10质量%。当发泡剂含量小于0.1质量%时,发泡性可能不足,而当发泡剂含量大于20质量%时,定影液的粘度增加,且发泡性可能降低。
通过将与起到发泡剂作用的脂肪酸盐具有相同的碳原子数的脂肪酸引入定影液中,即使当液体增塑剂的浓度增加时也可维持发泡性和泡沫稳定性。当液体增塑剂的浓度小于10质量%时,如果不含脂肪酸则没有问题。但是,当液体增塑剂的浓度为30质量%或更高时,只使用脂肪酸盐难以使定影液发泡,并且发泡性可能不足。即使当发泡性是不足的,通过引入与脂肪酸盐具有相同的碳原子数的脂肪酸可维持定影液的发泡性。
然而,当脂肪酸含量过度增加时,起到发泡剂作用的脂肪酸盐的比例下降,并且发泡性可能再次下降。在这种情况下,从发泡性优异来看,脂肪酸盐的摩尔数可调节为高于脂肪酸的摩尔数,并且可将脂肪酸与脂肪酸盐的摩尔比控制为5∶5~1∶9。
不仅可使用各自具有相同碳原子数的脂肪酸和脂肪酸盐的组合,例如,还可使用各自具有在12~18以内的不同碳原子数的脂肪酸盐和脂肪酸的组合,例如脂肪酸盐为肉豆蔻酸胺而脂肪酸为硬脂酸的组合;和脂肪酸盐为棕榈酸钾而脂肪酸为硬脂酸的组合。通过在定影液中引入具有12~18个碳原子的脂肪酸,定影液将具有优异的泡沫稳定性并且能够以极低的密度发泡,但不降低发泡性。
从防止发泡性下降的能力来看,将另一阴离子表面活性剂(例如,烷基醚硫酸盐(AES))用作发泡剂,并且还可将具有12~18个碳原子的脂肪酸引入定影液中。
《稀释剂》
本发明的定影液中所含的稀释剂不受特殊限制,只要其含有水。例如,优选的稀释剂为水、其中在水中加入醇的水性溶剂。作为水,例如,可使用纯水如离子交换水、超滤水、反渗透水和蒸馏水;或超纯水。
当水性溶剂用作稀释剂时,可以不将表面活性剂加入水性溶剂。特别地,优选将定影液的表面张力控制为20mN/m~30mN/m。作为醇,从提高泡状定影液中泡沫的稳定性和防止泡沫破裂来看,优选一元醇如十六醇,和多元醇(例如,乙二醇、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、丙二醇、一缩二丙二醇、二缩三丙二醇、1,3-丁二醇和甘油)。通过将这些一元醇或多元醇引入定影液中,该定影液将具有防止记录介质如纸卷曲的效果。
为了改善渗透性并防止记录介质如纸卷曲,还优选的是稀释剂含有油性组分以形成为O/W乳液或W/O乳液。作为油性组分,可使用已知的材料。在稀释剂含有油性组分的情况下,可使用分散剂形成乳液。作为用于形成这种乳液的分散剂,可使用各种已知的材料,但是优选脱水山梨糖醇脂肪酸酯(例如,脱水山梨糖醇单油酸酯、脱水山梨糖醇单硬脂酸酯和脱水山梨糖醇倍半油酸酯);和蔗糖(例如,蔗糖月桂酸酯和蔗糖硬脂酸酯)。
使用分散剂将定影液分散为乳液形式的方法不受特殊限制,并且可使用各种已知的方法。例如,可例举机械搅拌单元如具有可旋转叶片的均匀混合器,和匀化器;给予振动的单元如超声波匀化器。这些之中,优选对定影液中的软化剂施加强剪切力的方法。
进一步地,将基于附图具体描述根据本发明的定影设备的实施方式。
<定影设备>
《在使用泡状定影液的情况下的定影方法和定影设备》
-定影方法和定影设备-
在使用泡状定影液的情况下,定影方法包括泡状定影液生成步骤、膜厚度控制步骤和泡状定影液施加步骤,并且根据需要还包括其它步骤。
在使用泡状定影液的情况下,定影设备包括泡状定影液生成单元、泡状定影液施加单元和膜厚度控制单元,并且根据需要还包括其它单元。
--泡状定影液生成步骤和泡状定影液生成单元--
泡状定影液生成步骤是使定影液发泡以生成泡状定影液的步骤,并且通过泡状定影液生成单元进行。
如图13所示,通过使用泡状定影液生成单元将定影液形成为由泡沫组成的泡状定影液14,可减小定影液的松密度(bulk density),并且可增加在涂布辊11上提供的定影液层的厚度。此外,由于可抑制定影液的表面张力的影响,可将泡状定影液14均匀地施加在记录介质12上的调色剂图像(在下文中,可称作“树脂细颗粒层”)13上,同时防止涂布辊11上的调色剂的反印。
图14是说明施加泡状定影液时泡状定影液的层配置实例的示意图。该图中所示液体21含有软化剂并且在液体中为泡沫22的形式。通过大量引入泡沫22,可显著减小泡状定影液20的松密度。使用这种配置,即使在定影液施加期间大量施加定影液时,泡状定影液20也具有低的松密度和小的涂布重量,并且当之后泡沫22破裂时,可显著减小实际的涂布量。本发明中的术语“泡状”是指泡沫分散在液体中的状态,并且该液体具有压缩性。
泡状定影液生成步骤和泡状定影液生成单元不受特殊限制,只要上述本发明的定影液可以形成为泡沫以生成泡状定影液。将参考图15描述其的一个方面。
图15是说明为本发明的定影设备提供的泡状定影液生成单元的构造的示意图。图15中所示的泡状定影液生成单元30包括定影液容器31以储存液状定影液32(如本发明中的定影液)、通过其输送液状定影液32的管34、用于获得输送液状定影液32的驱动力的输送泵33、用于使气体和液体混合的气-液混合单元35、和用于使液状定影液32发泡以得到所需的泡状定影液的泡沫生成单元38。
储存在定影液容器31中的液状定影液32通过输送泵33的驱动力输送通过液体输送管34,然后被输送到气-液混合单元35。输送泵不受特殊限制,只要能够输送液状定影液。例如,例举齿轮泵和风箱泵;但是,管式泵是优选的。在提供振动机构如齿轮泵时,担心定影液在泵中发泡并具有压缩性且输送性下降。而且,担心机械组件污染定影液,和相反地,定影液使机械组件劣化。管式泵是在变形的同时推出内部的液体的机械装置,因此与定影液接触的部件仅是管。通过使用对定影液具有液体耐受性的材料,不会发生液体的污染和泵组件的劣化。此外,通过仅使管变形,液体不会发泡并且可防止定影液的输送性的下降。
气-液混合单元35具有空气口36,并且和液体的流动一起在空气口36中产生负压。将气体从空气口36引入气-液混合单元35中,并且将液体和气体混合。此外,液体和气体通过微孔片37,从而可以生成泡沫直径均匀的大泡沫。孔径优选为30μm~100μm。微孔片不限于图15中的微孔片37,其可为具有连续泡沫结构的多孔部件,并且可为各自具有30μm~100μm的孔径的烧结陶瓷板、无纺布和聚苯乙烯泡沫塑料(Styrofoam)树脂片。作为生成大泡沫的另一方法,可有如下配置:在使用搅拌器搅拌从输送泵供给的液状定影液和从空气口引出的空气时,使泡沫卷入混合在液体中同时生成大泡沫的配置;和通过由空气供给泵等对由输送泵供给的液状定影液进行冒泡而生成大泡沫的配置。
接下来,将与空气混合的液状定影液32进料到泡沫生成单元38以得到所需的泡状定影液。在泡沫生成单元38中,对与空气混合的液状定影液32施加剪切力并将大泡沫分为两个或更多个泡沫。泡沫生成单元38的构造不受特殊限制,只要其能够进行以上过程。然而,其可配置成具有封闭的双重圆柱体并且内部的圆柱体是可旋转的,从外部圆柱体的一部分供给大泡状定影液,并在通过内部可旋转的圆柱体与外部圆柱体之间的空间(流路)时从可旋转的圆柱体接收剪切力。使用这种剪切力,将大泡沫变为微小泡沫,并且可以从外部圆柱体上设置的出口得到包括所需微小泡沫直径的泡状定影液。此外,可在内部圆柱体上设置螺旋槽以提高圆柱体内部的液体可输送性。
当施加给记录介质(例如,纸)上的树脂细颗粒层如调色剂时,定影液充分形成泡沫,没有必要在定影液容器中形成泡沫。配置优选设置这样的单元,在定影液容器中,定影液为其中不含泡沫的液体,但是在从容器中供给液体时和在施加给树脂细颗粒层的输送通道中发泡。这是因为定影液在定影液容器中处于液态但是在该液体从容器中取出之后形成为泡沫的配置在可以减小容器尺寸方面是非常有利的。
定影液形成为泡沫,并且根据待定影的树脂细颗粒层的厚度,调节对记录层的整个表面施加定影液的如下所述泡状定影液施加单元的表面上的由发泡定影液形成的泡状定影液层的厚度。例如,当树脂细颗粒构成调色剂,彩色图像和单色图像混杂在记录介质上时,记录介质的整个表面具有相同厚度的泡状定影液,厚的调色剂层如彩色照相图像可能导致定影缺陷和图像漏失,或者单色字符部分导致部分缺陷如粘性和印出的图像彼此粘附。
典型地,在大小约0.5mm~约1mm的大泡沫的情况下,仅通过搅拌液体就在若干秒或更短(时间不超过0.1秒)的短时间内相对容易地生成大泡沫。然后,关注可容易地和快速地视觉观察到的大泡沫的形成,本发明人进行了广泛的实验以寻找由大泡沫快速形成约5μm~约50μm的微小泡沫的方法,并且发现通过施加剪切力将大泡沫分割,从而可以比上述由液体发泡微小泡沫的方法极端更快地产生具有所需尺寸的微小泡沫。从这点来看,泡状定影液生成单元30的配置适合实现该目的。
如上所述,通过将使液状定影液变为具有大泡沫的液体的大泡沫生成单元和生成微小泡沫的微小泡沫生成单元组合,可在极短的时间内改变液状定影液以生成具有5μm~50μm的微小泡沫的泡状定影液。
特别地,当树脂细颗粒的平均粒径为约5μm~约10μm时,为了将泡状定影液14施加到树脂细颗粒层13而不扰乱记录介质12上的树脂细颗粒层13,泡状定影液14的泡沫直径优选为5μm~50μm。如图14所示,由泡沫22形成的泡状定影液20是由将泡沫22分隔为单独泡沫的液体21组成的。
--膜厚度控制步骤和膜厚度控制单元--
根据本发明的定影方法中的膜厚度控制步骤是在泡状定影液施加单元的接触面上形成所需厚度的泡状定影液的步骤,并且可通过膜厚度控制单元进行。
膜厚度控制单元不受特殊限制,只要其能够在泡状定影液施加单元的接触面上形成所需厚度的泡状定影液,并且可根据目的用途适当地选择。例如,例举膜厚度控制刮片、刮片和涂布辊的组合。注意,膜厚度控制步骤和膜厚度控制单元方面在后面描述。
--泡状定影液施加步骤和泡状定影液施加单元--
根据本发明的定影方法中的泡状定影液施加步骤是将形成为所需厚度的泡状定影液施加到记录介质上的树脂细颗粒层(调色剂层)上的步骤,并且通过泡状定影液施加单元进行。
图16A和图16B分别为说明根据本发明的定影设备中膜厚度控制单元和泡状定影液施加单元的一个实例的示意图。图16A中所示的本发明的定影设备40包括将由泡状定影液生成单元30生成的所需微小泡沫形成的泡状定影液施加到构成调色剂的树脂细颗粒层(调色剂颗粒层)上的涂布辊41;起到膜厚度控制单元作用的膜厚度控制刮片42,其配置成根据记录介质12上未定影调色剂层的厚度控制涂布辊表面上由所需微小泡沫形成的泡状定影液的膜厚度以提供最佳的泡状定影液的膜厚度;和面对涂布辊41布置的加压辊43。
在其表面上具有未定影调色剂T2(由树脂细颗粒制得)的记录介质12通过由涂布辊41和加压辊43构成的辊隙部分。同时,通过膜厚度控制刮片42对由泡状定影液生成单元30生成的泡状定影液进行膜厚度调节,然后将其作为具有所需厚度的泡状定影液层布置在涂布辊41上。当在其表面上具有未定影调色剂T2的记录介质12通过辊隙部分的同时,将在涂布辊41上形成的泡状定影液层施加到未定影调色剂T2上。
图16B是涂布辊41和膜厚度控制刮片42的放大示意图。在构成泡状定影液施加单元的涂布辊41上,根据记录介质12上未定影调色剂T2的厚度,通过起到膜厚度控制单元作用的膜厚度控制刮片42形成泡状定影液层。通过起到膜厚度控制单元作用的膜厚度控制刮片42,定影液层将具有相对于泡状定影液的泡沫尺寸、泡沫的粘度、施加的涂布压力、和对应于未定影调色剂层的厚度的泡状定影液对未定影调色剂层的渗透时间而言优化的厚度。具有所需尺寸的微小泡沫形成的泡状定影液是通过泡状定影液生成单元30生成的,其包括配置成生成大泡沫的大泡沫生成单元和配置成通过剪切力分割大泡沫以生成微小泡沫的微小泡沫生成单元,并且该泡状定影液从液体供给口滴入涂布辊41与起到膜厚度控制单元作用的膜厚度控制刮片42之间。
如图17A和17B所示,当使膜厚度薄时,使用与涂布辊41具有间隙的膜厚度控制刮片42使该间隙如图17A所示的较窄,而当使膜厚度厚时,使该间隙如图17B所示的较宽。为了调节间隙,在膜厚度控制刮片42的远端使用能够驱动的旋转轴,并且泡状定影液的膜厚度可根据调色剂层的厚度、环境温度、以及泡状定影液的泡沫尺寸、泡沫的粘度和涂布压力调节为最佳的膜厚度以调节泡状定影液对未定影调色剂层的渗透时间。
构成泡状定影液施加单元的涂布辊的形状、结构、尺寸和材料不受特殊限制,只要能够通过其施加泡状定影液,但是泡状定影液施加单元优选在其表面的至少一部分上具有曲面部分。
除了图17A和17B所示的膜厚度控制刮片之外,膜厚度控制刮片还可为线棒。在这种情况下,通过线棒控制施加辊上的泡状定影液的厚度。泡状定影液通过泡状定影液生成单元生成,该泡状定影液生成单元包括产生大泡沫的大泡沫生成单元和通过对其施加剪切力使大泡沫破裂的微小泡沫生成单元,并且该泡状定影液从试剂供给口滴入线棒和施加辊之间的点。通过使用线棒控制试剂层厚度,与刮片相比,可以在施加辊的轴向上实现泡状定影液的更均匀的层。
泡状定影液的松密度优选为约0.01g/cm3~约0.1g/cm3。此外,为了防止在定影液施加时在记录介质12上产生残留液体,松密度优选为0.01g/cm3~0.02g/cm3。原因在于,如图16A和16B中所示的涂布辊41,接触施加单元的表面上定影液的发泡膜的厚度必须大于记录层上树脂细颗粒层的厚度(为了用泡状定影液填充树脂细颗粒层的间隙)。发泡膜的厚度优选为50μm~80μm。同时,为了防止在定影液施加时在记录介质12上产生残留液体,每单位面积记录介质12的定影液的附着量优选为0.1mg/cm2或更小。从这点来看,泡沫的松密度优选为0.0125g/cm3~0.02g/cm3。
图18为说明根据一个实施方式实施本发明的定影方法的定影设备的构造的示意图。在图18中所示实施方式的定影设备40中,加压辊43可包括作为弹性层的多孔弹性体(在下文中称作海绵)。在泡状定影液透过树脂细颗粒层和到达记录介质12如纸之后,需要控制辊隙时间从而使涂布辊和树脂细颗粒层彼此分离。从这点来看,海绵制成的加压辊43是优选的,因为其确保辊隙时间为50ms~300ms并且其能够通过弱的压力进行大的变形。
通过用辊隙宽度除以纸张的输送速度来计算辊隙时间。使用输送纸张的驱动机构的设计数据得到输送速度。通过如下得到辊隙宽度:将纸张夹在涂布辊41(其使用非干燥着色涂料(pigmented coating)完全着色)和对着该涂布辊41的加压辊43之间,在其间对纸张加压(不旋转辊)以使着色涂料附着到纸张上,并测量在纸张输送方向上纸张的着色部分的长度(通常以矩形形状着色)。
通过根据输送速度调节辊隙宽度,将辊隙时间设为等于或大于渗透时间。在图18所示的实例中,加压辊43包括多孔弹性体(在下文中称作海绵)。因此,辊隙宽度容易根据输送速度通过改变涂布辊41与海绵加压辊43的轴之间的距离而改变。虽然弹性橡胶也适合作为海绵的替代物,但是与弹性橡胶相比,海绵可通过较小的力变形,从而确保长的辊隙宽度而不过度地提高涂布辊41施加的压力。
定影液含有增塑剂(软化剂)以软化或溶胀树脂,当定影液附着到加压辊时,这可能导致问题例如软化加压辊的海绵。因此,优选海绵的树脂材料不会被软化或溶胀剂所软化或溶胀。海绵加压辊可覆盖有柔性膜。当包括因软化或溶胀剂而劣化的海绵材料的加压辊覆盖有不被软化或溶胀剂所软化或溶胀的柔性膜时,可防止海绵加压辊的劣化。优选的海绵材料包括例如聚乙烯、聚丙烯或聚酰胺的树脂多孔体。用于覆盖海绵的柔性膜优选由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、或聚四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)形成。
在图18所示的配置中,涂布辊41连续接触海绵加压辊43。在这种情况下,当不输送纸张时,涂布辊41上的泡状定影液可能附着和污染海绵加压辊43。为了防止这样的问题,优选的是,设置在纸张输送到涂布辊41之前检测纸张的前端的检测单元(未示出),并且基于该检测单元产生的检测信号及时地在涂布辊41上形成泡状定影液,使该定影液仅从纸张的前端施加到纸张的末端。
此外,在图18中,优选的是,在待机时涂布辊41与海绵加压辊43分离,而在施加定影液时,与检测纸张前端的检测单元的检测信号响应,通过使用未示出的驱动机构使涂布辊41接触海绵加压辊43。在这种情况下,还优选检测纸张的末端以响应末端检测使涂布辊41与海绵加压辊43分离。
图19是说明根据另一实施方式用于进行根据本发明的定影方法的定影设备的构造的示意图。如图19所示,代替使用图18中所示的加压辊43,将加压带44用作加压辊43的替代物。包括小泡沫的泡状定影液由泡状定影液生成单元30生成,该泡状定影液生成单元30包括生成大泡沫的大泡沫生成单元和通过对其施加剪切力使大泡沫破裂的小泡沫生成单元。包括具有理想泡沫直径的泡沫的泡状定影液由起到膜厚度控制单元作用的膜厚度控制刮片42的试剂供给口经由管供给。通过控制膜厚度控制刮片42和涂布辊41之间的间隙控制涂布辊41上泡状定影液层的厚度,从而实现泡状定影液的最佳厚度。作为加压带44,使用包括涂布有脱模性氟树脂(如PFA)的基底(如无缝镍带或无缝聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜)的部件。
通过使用加压带44容易加宽辊隙宽度。使用加压带44的配置不限于图19中所示的配置。还优选使用辊来代替加压侧的带。而且,优选在施加侧使用辊而在加压侧使用带。通过在施加侧和加压侧中的至少一侧上使用带,容易加宽辊隙宽度,不会产生导致纸张上的褶皱的不必要的力,并且对于相同的辊隙时间提高纸张的输送速度,从而能够高速定影。
此外,调色剂定影设备可包括一对平滑辊(手动辊),其至少一部分在调色剂定影设备供给本发明的定影液之后对软化或溶胀的调色剂加压。通过对软化或溶胀的调色剂加压,可以使软化或溶胀的调色剂层的表面平滑并且对调色剂赋予光泽。此外,通过向记录介质按压软化或溶胀的调色剂,可改善调色剂对记录介质的定影性。
<其它步骤和其它单元>
《加热步骤和加热单元》
本发明的定影方法和定影设备还可包括加热在其上具有泡状定影液的树脂细颗粒层的加热步骤和加热单元。用于加热步骤和加热单元的温度不受特殊限制,只要能够得到足够的定影性。例如,其优选为50℃~100℃。当加热温度低于50℃时,调色剂可能无法充分定影,而当其高于100℃时,在能量消耗方面是不经济的。
可适当地选择加热单元的形式,例如辊,只要可以进行上述方面。当采用辊作为加热单元时,例如,如图20所示,定影设备可为包括加压辊46和48并且安装有加热介质如作为与定影目标物接触的辊的红外加热器47的定影设备45。
(图像形成方法)
根据本发明的图像形成方法使用本发明的定影方法,并且根据本发明的图像形成装置使用将本发明的定影方法转化为实体形式的定影设备。
本发明的图像形成方法包括:用于使静电潜像承载部件(在下文中可简称为“潜像承载部件”)的表面均匀带电的带电步骤;用于使带电潜像承载部件的表面基于图像数据曝光以写入静电潜像的曝光步骤(静电潜像形成步骤);显影步骤,其用于通过显影剂层调节部件在显影剂承载部件上形成具有预定层厚度的显影剂层,并且经由该显影剂层使在潜像承载部件的表面上形成的静电潜像显影,从而形成可视图像(调色剂图像);用于将潜像承载部件的表面上的可视图像转印到转印材料(记录介质)上的转印步骤;和用于将可视图像定影到转印材料上的定影步骤。即,本发明的图像形成方法至少包括静电潜像形成步骤、显影步骤、转印步骤和定影步骤,并且进一步包括根据需要适当选择的其它步骤,例如,电荷消除步骤、清洁步骤、回收步骤和控制步骤。然后,通过本发明的定影方法进行定影步骤。注意,显影步骤是通过显影单元实现的,该显影单元包括显影剂承载部件、显影剂供给部件和显影剂容器,显影剂承载部件在其表面上承载待供给至静电潜像承载部件的显影剂,显影剂供给部件将显影剂供给到显影剂承载部件的表面,显影剂容器容纳含有调色剂的显影剂,并且该显影单元配置成使用显影剂显影静电潜像以形成调色剂图像。
本发明的图像形成装置至少包括:承载静电潜像的静电潜像承载部件(在下文中可简称为“潜像承载部件”);配置成使潜像承载部件的表面均匀带电的带电单元;配置成使静电潜像承载部件的带电表面基于图像数据曝光以写入静电潜像的曝光单元(静电潜像形成单元);配置成将调色剂供给到在潜像承载部件的表面上形成的静电潜像以形成可视图像(调色剂图像)的显影单元;配置成将潜像承载部件的表面上的可视图像转印到转印材料(记录介质)的转印单元;和配置成在转印材料(记录介质)上定影可视图像的定影单元;并且进一步包括根据需要适当选择的其它单元,例如,电荷消除单元、清洁单元、回收单元和控制单元。所述调色剂为根据本发明的调色剂。更具体地,所述显影单元包括:在其表面上承载待供给到静电潜像承载部件的显影剂的显影剂承载部件;将显影剂供给到显影剂承载部件的表面的显影剂供给部件;和用于容纳含有调色剂的显影剂的显影剂容器,并且所述显影单元配置成使用显影剂显影静电潜像以形成调色剂图像。
静电潜像的形成可以例如通过使潜像承载部件的表面均匀带电然后使潜像承载部件的表面以成像方式曝光来进行。
显影步骤中可视图像的形成可如下进行:在作为显影剂承载部件的显影剂辊上形成调色剂层,输送显影剂辊上的调色剂层以使其与起到潜像承载部件作用的感光体鼓接触,并且显影在感光体鼓上的静电潜像。调色剂通过搅拌单元搅拌并以机械方式供给到显影剂供给部件。由显影剂供给部件供给的并在显影剂承载部件上积累的调色剂通过布置成与显影剂承载部件的表面接触的显影剂层调节部件,从而形成为具有均匀厚度的薄层,然后带电。潜像承载部件上形成的静电潜像通过使用显影单元向其附着在显影区中带电的调色剂而显影。
可视图像的转印可例如通过使用转印带电器使潜像承载部件(感光体)的表面上的可视图像带电来进行,并且可通过转印单元进行。
转印的可视图像的定影可通过使用定影单元将可视图像定影在记录介质上来进行,并且定影可在每次转印到记录介质上时针对各颜色的调色剂进行,或者可在全部颜色的调色剂叠加的状态下针对彩色调色剂图像一起进行。作为定影设备,可直接采用可以通过其实施本发明的定影方法的定影设备。
在下文中,将参考图21和图22描述根据本发明的实施方式的图像形成装置(打印机)的基本构造。
图21是说明根据本发明的一个实施方式的图像形成装置的构造的示意图。以下描述电子照相图像形成装置的一个实施方式。该图像形成装置是用于形成由黄色(在下文中缩写为“Y”)、青色(在下文中缩写为“C”)、品红色(在下文中缩写为“M”)和黑色(在下文中缩写为“K”)的四色调色剂组成的彩色图像的装置。
首先,以下描述图像形成装置(“串联型图像形成装置”)的基本配置,其中沿着具有可移动表面的部件的移动方向并行设置多个潜像承载部件。这种图像形成装置配有四个感光体1Y、1C、1M和1K作为潜像承载部件。在本实施方式中,感光体例如是鼓形的。或者,也可采用带状感光体。感光体1Y、1C、1M和1K与中间转印带10(其为具有可移动表面的部件)接触,并且由于中间转印带10在各自的接触位置与感光体1Y、1C、1M和1K接触,它们在如图21中箭头所示的方向驱动旋转。即,驱动中间转印带6a在逆时针方向旋转。在各个感光体1Y、1C、1M和1K中,在具有相对薄的厚度的圆柱形导电基底上形成光敏层,并且进一步在该光敏层上形成保护层。此外,可在光敏层和保护层之间提供中间层。
图22说明其中设有感光体的图像形成单元2的构造。注意,由于在图像形成单元2Y、2C、2M和2K中各个感光体1Y、1C、1M和1K周围设置的组件是相同的,所以仅示出一个图像形成单元2,并且省略不同颜色组件的符号。图像形成单元2包括感光体1,并且在感光体1周围以如下顺序设置带电设备3、显影设备5、转印设备6和清洁设备7。带电设备3起到带电单元的作用,显影设备5起到显影单元的作用,转印设备6起到将感光体1上的调色剂图像转印到记录介质或中间转印部件10上的转印单元的作用,并且清洁设备7除去残留在感光体1上的未转印的调色剂。在带电设备3和显影设备5之间,确保空间使得由起到曝光单元作用的曝光设备4发射的光可以通过感光体1,其中所述曝光单元配置成基于图像数据使感光体1的带电表面以成像方式曝光以写入静电潜像。
带电设备3使感光体1的表面带负极性电。本实施方式中的带电设备3包括起到带电部件作用的带电辊,其在所谓的接触或接近带电法中进行带电过程。即,带电设备3使带电辊接触或接近感光体1的表面,并且对该带电辊施加负极性偏压。从而使感光体1的表面带电。对带电辊施加直流电带电偏压以使感光体1带电,从而具有约-500V的表面电位。
作为带电偏压,也可使用与交流电偏压叠加的直流电偏压。带电设备3还包括清洁带电辊表面的清洁刷。带电设备3可配置成在带电辊的圆周表面上以其轴方向将薄膜缠绕在相对端部分的周围,由此配置的带电设备3可设置成与感光体1的表面接触。使用这种配置,带电辊的表面和感光体1的表面基本上彼此接近,两个表面彼此分离的距离对应于膜的厚度。因此,通过对带电辊施加的带电偏压而在带电辊的表面和感光体1的表面之间产生放电,并且通过放电使感光体1的表面带电。
如上所述带电的感光体1的表面通过曝光设备4曝光,从而在感光体1的表面上形成对应于各颜色的静电潜像。基于对应颜色的图像信息,曝光设备4发射相应颜色的扫描光到相应颜色的感光体1。从而在感光体1上写入相应颜色的静电潜像。本实施方式的曝光设备4是使用激光系统的曝光设备。或者,也可采用使用另一系统的曝光设备,例如包括LED(发光二极管)阵列和成像设备的曝光设备。
从调色剂瓶31Y、31C、31M和31K供给到显影设备5(其一部分起到显影剂容器的作用)的各色调色剂通过供给辊(显影剂供给部件)5b输送,并承载在显影辊(显影剂承载部件)5a上。将显影辊5a上的调色剂输送到面对感光体1设置的显影区。在显影辊5a面对感光体1的该显影区(在下文中称作“显影区”)中,显影辊5a的表面以与感光体1的表面相同的方向、在比感光体1表面的线速度快的线速度下移动。然后,在摩擦感光体1的表面的同时,将显影辊5a上的调色剂供给到感光体1的表面。在该过程中,从电源(未示出)向显影辊5a施加约-300V的显影偏压。从而,在显影区中形成显影电场。然后,在感光体1上的静电潜像与显影辊5a之间,面向静电潜像的静电力作用于显影辊5a上的调色剂。由此,显影辊5a上的调色剂附着到感光体1的静电潜像上。通过调色剂的附着,将感光体1的静电潜像显影为相应颜色的调色剂图像。
转印设备6的中间转印带10配置成在三个支撑辊11、12和13上拉伸并且在图21中相应箭头所示的方向成圆形移动。感光体1Y、1M、1C和1K上的各调色剂图像按照静电转印法从上游侧依次转印到中间转印带10彼此叠加。根据静电转印法的一些配置使用转印带电器。但是本实施方式采用使用转印辊14的配置,这产生相对少量的转印粉尘。具体地,在与感光体1Y、1M、1C和1K接触的中间转印带10背面的各自的部分上设置均充当转印设备6的一次转印辊14Y、14C、14M和14K。在本实施方式中,感光体1Y、1M、1C和1K与通过一次转印辊14Y、14C、14M和14K按压的中间转印带10各自的部分形成各自的一次转印辊隙部分。在感光体1Y、1M、1C和1K上各自的调色剂图像向中间转印带10的转印过程中,对一次转印辊14Y、14C、14M和14K施加正极性偏压。因此,在进行一次转印过程的各自的一次转印辊隙部分中形成转印电场。此外,感光体1Y、1M、1C和1K上的调色剂图像静电附着到待向其转印的中间转印带10上。
在中间转印带10周围的位置处,设置带状清洁设备15以除去残留在中间转印带10的表面上的调色剂。所述带状清洁设备15配置成通过使用毛刷和清洁刮片收集附着到中间转印带10表面的不必要的调色剂。通过输送设备(未示出)将收集的不必要的调色剂从该带状清洁设备15输送到废调色剂罐(未示出)。
通过支撑辊13拉伸的一部分中间转印带10与二次转印辊16接触。在中间转印带10和二次转印辊16之间形成二次转印辊隙部分。在预定的时刻将作为记录介质的转印纸张输送到该二次转印辊隙部分中。将转印纸张储存在图21中设置在曝光设备4下面的送纸盒9中,并且通过送纸辊21、配准辊(registration roller)对22等输送到二次转印辊隙部分。然后,在二次转印辊隙部分中,将在中间转印带10上叠加的调色剂图像一次性转印到转印纸张上。在二次转印过程中,对二次转印辊16施加正极性偏压。从而,形成转印电场,并且由于该转印电场将中间转印带10上的调色剂图像转印到转印纸张。
在输送转印纸张的方向上二次转印辊隙部分的下游侧,通过定影设备23将调色剂图像定影,所述定影设备23配置成基于曝光设备(未示出)送出的图像信息控制发泡定影液的膜厚度。将泡状定影液从调色剂定影设备供给到已从图像形成单元30中弹出并转印到记录介质上的未定影的调色剂图像上,在所述泡状定影液中基于曝光设备4送出的图像信息(例如,彩色图像或黑色实地图像)控制泡状定影液层的膜厚度。通过泡状定影液中所含的用于溶解或溶胀至少调色剂中所含树脂的软化剂的作用将未定影的调色剂图像定影在记录部件上。因此,将转印纸张上承载的调色剂图像定影在其上。然后,通过排纸辊24将定影的转印纸张排出到布置在图像形成装置上部的排纸托盘上。注意,定影设备23包括,例如,一对辊23a和23b。
《采用喷雾系统的定影方法和定影设备》
-定影方法和定影设备-
图23说明图像形成装置如复印机、打印机、传真机或其复合机器的主要部分的构造。该图中所示的图像形成装置为采用电子照相过程的串联型彩色图像形成装置,其中不使用中间转印部件,以直接图像转印方式将图像承载部件上的调色剂图像直接转印在作为记录材料的纸张上。
在图23中,附图标记10表示环形输送带。在图中所示实例中设置的输送带10在驱动辊12和从动辊13上拉伸,从而驱动以在图中的逆时针方向上旋转。其上拉伸输送带10的辊的数目不限于两个辊,并且可以分别设置用于控制输送带10的偏差的辊和张力辊从而使输送带10在三个或更多个辊上拉伸。
在输送带10周围,在驱动辊12和从动辊13之间的水平横跨部分上,沿着输送带10的行进方向依次平行设置用于黑色、品红色、青色和黄色的四个图像形成单元15K、15M、15C和15Y,构成串联图像形成设备16。在该串联图像形成设备16上进一步设置曝光设备等(尺管省略其图示)。
在输送带10和串联图像形成设备16之间,随着输送带10的逆时针行进,形成从图23中的右侧向左侧输送作为记录介质的纸张17的送纸途径。沿着该送纸途径,将未示出的配准辊置于上游侧,并将定影设备18置于下游侧。
图24说明图23所示图像形成装置设置的一个图像形成单元15的示意性构造。四个图像形成单元15K、15M、15C和15Y均具有与图24所示相同的配置。
图24中的附图标记20为起到鼓形静电潜像承载部件作用的感光体。在该感光体20周围,从图中左上方布置的带电器21开始顺着图中箭头所示旋转方向依次设置显影设备22、转印设备23、清洁设备24、电荷消除设备25等。
在图中所示的图像形成单元的实例中,带电器21采用带电器用于施加均匀负电荷的非接触带电过程,但是,也可采用使用带电辊的接触带电过程。在曝光设备22中,使用由带正电的载体26和带负电的调色剂27制成的双组分显影剂,并且在显影套筒(显影剂承载部件)28上承载该双组分显影剂,从而仅使调色剂27附着在感光体20上以使感光体20上的静电潜像形成为可视图像(调色剂图像)。
图中所示的转印设备23采用非接触和正转印电晕带电器过程,将输送带10夹住以布置成面对感光体20,并且除了非接触电晕带电器过程之外,也可使用导电刷和转印辊。清洁设备24配有清洁刷30和清洁刮片31。使用这种配置,通过清洁刷30和清洁刮片31刮除的调色剂可以通过回收螺杆和调色剂回收设备收集到显影设备22用于再利用。此外,作为电荷消除设备25,例如使用电荷消除灯。
随着感光体20的顺时针旋转,通过带电器21使感光体20的表面均匀带电,并且用写入光L(在图23中,Lk、Lm、Lc和Ly)辐照感光体20的表面以在各自的感光体20上形成静电潜像,并且通过显影设备22附着相应颜色的调色剂以将静电潜像可视化为可视图像,从而在各个感光体20上形成各单色调色剂图像。
记录介质(记录材料,纸张)17通过送纸途径输送,然后在感光体20上形成各颜色调色剂图像时通过配准辊送到输送带10上。然后,随着输送带10的行进,进一步输送记录材料(纸张)17,并且通过各个转印设备23将各自的单色图像依次转印到输送的纸张17上,在该纸张17上叠加单色调色剂图像以形成复合彩色图像。转印调色剂图像之后通过清洁设备24清洁感光体20的表面,然后通过电荷消除设备25消除其上残留的电荷以初始化,并且准备好再次用于从带电器21开始的后续图像形成。
此时其上待形成复合彩色图像的纸张17上带负电的调色剂27只是电附着在纸张17上,因此,当带电的调色剂在其表面受到强烈冲击或摩擦时,其从纸张17上剥落。因此,在其表面上形成复合颜色的纸张通过输送带10输送以引入定影设备18,然后通过定影设备18使其进行转印图像的定影之后,弹到未示出的排纸堆叠部分。
如图23所示,定影设备18具有:配置成将调色剂定影液作为定影液滴喷雾的喷雾单元33;设置成将与未定影调色剂T2具有相同极性的负电荷施加给由喷雾单元33喷雾的喷雾定影液滴的液滴带电单元34;配置成经由定影液滴的气氛输送带有未定影调色剂T2的纸张17的介质输送单元35,其中通过所述液滴带电单元34对定影液滴施加电荷;和配置成使通过介质输送单元35输送的纸张17带相反电电荷,即带有与未定影调色剂T2和定影液滴具有相反极性的正电荷的记录材料带电设备36。
图25是图23中所示定影设备18的放大视图。
从图25中清楚地看出,喷雾单元33面向通过外壳37划分的喷雾室38的内部设置,将在未示出的定影液储存器中储存的调色剂定影液作为滴液直径最频值为15μm或更小的定影液滴喷雾,然后该喷雾室38充满了定影液滴。
作为液滴带电单元34,使用电离器等将空气离子喷雾到喷雾室38中。通过喷雾单元33将空气离子与定影液滴混合,从而使定影液滴带负电荷以具有与未定影调色剂T2相同的极性。与图中所示实例不同的是,当未定影调色剂带正电时,定影液滴也是带正电的。
记录介质输送单元35包括多个辊40和输送带41,所述输送带41在多个辊40上拉伸并且静电吸引和输送纸张17。然后,如图所示,带有包括残留电荷的未定影调色剂42的纸张17通过输送带10输送并送入定影设备18中,然后在包括带有电荷的定影液滴的气氛中,通过定影设备18中介质输送单元35的输送带41连续地从图25的右侧输送到左侧。
记录介质带电单元36由电极44和与该电极44连接的电源45组成。电极44置于围绕在辊40周围的输送带41的内侧。当使用电源45对电极44施加电压时,使通过输送带41输送的纸张17带电,从而使其具有与未定影调色剂T2和定影液滴相反的正极性。无需说明,输送带41由不妨碍纸张17带电的材料制成。通过库伦力的作用吸引纸张17的背面,附着到纸张17的定影液滴进一步渗透纸张17到达背面。因此,使纸张17的正面和背面的液体浓度均匀,从而抑制纸张17的卷曲。
注意,在图25中,附图标记46表示起到电荷消除部件作用的电荷消除辊,其与从定影设备18排出的纸张17接触/消除从定影设备18排出的纸张17的电荷。无需说明,除了辊之外,还可使用其它类型的电荷消除部件如刷。
如上所述,在图23~25中,使用液滴带电单元34使从喷雾单元33喷雾的定影液滴带电,从而使其具有与纸张17上未定影调色剂T2相同的极性,然后使用介质输送单元35将其传送通过带电的定影液滴的气氛。使用介质带电单元36使待输送的纸张17带电,从而使其具有与未定影调色剂T2和定影液滴相反的极性。通过库伦力的作用将未定影调色剂T2和定影液滴53强制吸附/固定在记录介质(纸张)17上。
当使用喷雾单元33喷雾作为直径的最频值为15μm或更小的定影液滴的调色剂定影液时,喷雾的定影液滴均匀地悬浮在作为干雾(dry mist)的气氛中,并且所有定影液滴均匀地附着在纸张17上。由于所有的定影液滴均附着在纸张17上,可有利地有效使用定影液并且可避免不均匀的定影。
《接触型定影方法或设备》
-定影方法和设备-
图26说明基于电子照相法的串联彩色图像形成装置。该图像形成装置采用中间转印部件,其中静电图像承载部件20上的调色剂图像一次转印到中间转印部件上,然后该中间转印部件上的调色剂图像二次转印到记录介质上。
图26是根据该实施方式的图像形成装置的包括定影设备(定影单元)的部分的配置的示意图。该实施方式的图像形成装置包括定影设备90,其布置在中间转印带10表面移动的方向上二次转印部分的上游。定影设备90包括起到定影液供给单元(定影液施加单元)作用的供给辊91,其布置为经由微小间隔面对中间转印带10的表面。定影设备90配置成可通过未示出的驱动机构移动,从而使供给辊91接近中间转印带10的表面或者与中间转印带10的表面分离。而且,定影设备90包括含有定影液92的定影液罐93。并且供给辊91设置为浸渍在定影液92中。当对调色剂施加定影液92时,供给辊91如该图中箭头所示的方向旋转。因此,将定影液92转移到供给辊91的表面。通过计量刮片94控制由此转移的定影液92以适当地调节附着到定影辊91表面上的定影液的量。然后,根据供给辊91的旋转将供给辊91输送到面对中间转印带10的表面的位置,从而将定影液供给到中间转印带10的表面。
而且,当供给辊91用作配置成将定影液供给到中间转印带10上的调色剂的定影液供给单元时,可能扰乱中间转印带10上的调色剂图像。因此,在该实施方式中,所用供给辊91为使用绝缘层或高电阻层涂布导电性材料基体而形成的供给辊,并且该供给辊91与用作电场施加单元的电源95连接。具体地,在一个可采用的供给辊中,在由不锈钢制成的芯金属上形成导电性橡胶层,并且用PFA管覆盖所得产物的表面。使用这种配置,在供给辊91和中间转印带10之间形成例如将调色剂颗粒推向中间转印带的电场。这种电场的形成可提高在液体供给位置处存在于中间转印带10上的调色剂对中间转印带10的吸引力。以这种方式,可以将定影液92供给至调色剂而不扰乱中间转印带10上的调色剂图像。
然后,将已供给了定影液92的承载调色剂图像的记录介质进一步输送达到面对定影输送带22的位置。在该位置,对调色剂图像加压以得到完全定影的图像。
此后,将该记录介质进一步输送到定影输送带22上,并排出到图像形成装置外。
实施例
在下文中,将参考实施例进一步具体描述本发明,但是,所述实施例不应理解为限制本发明的范围。
(制造例1)
-粘合剂树脂(1)的制造-
向配有冷凝管、搅拌器和氮气入口管的反应容器中,加入173质量份双酚A的环氧乙烷(2摩尔)加成物、553质量份双酚A的环氧丙烷(2摩尔)加成物、251质量份对苯二甲酸和3质量份氧化二丁基锡,在常压下在230℃反应8小时,并在10mmHg~15mmHg的压力下进一步反应5小时。随后,将73质量份偏苯三酸酐加入所述反应容器并在180℃在常压下反应2小时,得到粘合剂树脂(1)。发现粘合剂树脂(1)具有4,900的重均分子量和61℃的Tg。
(制造例2)
-粘合剂树脂(2)的制造-
向配有冷凝管、搅拌器和氮气入口管的反应容器中,加入66质量份双酚A的环氧乙烷(2摩尔)加成物、535质量份双酚A的环氧丙烷(2摩尔)加成物、231质量份对苯二甲酸、41质量份间苯二甲酸和3质量份氧化二丁基锡,在常压下在210℃反应10小时,并在10mmHg~15mmHg的压力下进一步反应5小时。随后,将127质量份水杨酸加入所述反应容器并在210℃在常压下反应5小时,得到粘合剂树脂(2)。发现粘合剂树脂(2)具有3,200的重均分子量和52℃的Tg。
(制造例3)
-粘合剂树脂(3)的制造-
向配有冷凝管、搅拌器和氮气入口管的反应容器中,加入681质量份双酚A的环氧乙烷(2摩尔)加成物、81质量份双酚A的环氧丙烷(2摩尔)加成物、275质量份对苯二甲酸、7质量份己二酸和2质量份氧化二丁基锡,在常压下在230℃反应8小时,并在10mmHg~15mmHg的压力下进一步反应5小时。随后,将22质量份水杨酸加入所述反应容器并在180℃在常压下反应2小时,得到粘合剂树脂(3)。发现粘合剂树脂(3)具有8,000的重均分子量和54℃的Tg。
(制造例4)
-粘合剂树脂(4)的制造-
向配有冷凝管、搅拌器和氮气入口管的反应容器中,加入359质量份双酚A的环氧丙烷(2摩尔)加成物、414质量份双酚A的环氧丙烷(3摩尔)加成物、290质量份对苯二甲酸和3质量份氧化二丁基锡,在常压下在230℃反应8小时,并在10mmHg~15mmHg的压力下进一步反应5小时,得到粘合剂树脂(4)。发现粘合剂树脂(4)具有8,300的重均分子量和69℃的Tg。
(制造例5)
-粘合剂树脂(5)的制造-
向配有冷凝管、搅拌器和氮气入口管的反应容器中,加入500质量份双酚A的环氧丙烷(2摩尔)加成物、126质量份间苯二甲酸和3质量份氧化二丁基锡,在常压下在230℃反应8小时,并在10mmHg~15mmHg的压力下进一步反应5小时。接下来,将111质量份琥珀酸酐加入所述反应容器并在160℃在常压下反应2小时,得到粘合剂树脂(5)。发现粘合剂树脂(5)具有2,900的重均分子量和45℃的Tg。
(制造例6)
-粘合剂树脂(6)的制造-
向配有冷凝管、搅拌器和氮气入口管的反应容器中,加入681质量份双酚A的环氧乙烷(2摩尔)加成物、81质量份双酚A的环氧丙烷(2摩尔)加成物、262质量份对苯二甲酸、18质量份己二酸和2质量份氧化二丁基锡,在常压下在230℃反应8小时,并在10mmHg~15mmHg的压力下进一步反应5小时。接下来,将22质量份偏苯三酸酐加入所述反应容器并在180℃在常压下反应2小时,得到粘合剂树脂(6)。发现粘合剂树脂(6)具有8,600的重均分子量和48℃的Tg。
(制造例7)
-粘合剂树脂(7)的制造-
向配有冷凝管、搅拌器和氮气入口管的反应容器中,加入682质量份双酚A的环氧乙烷(2摩尔)加成物、81质量份双酚A的环氧丙烷(2摩尔)加成物、264质量份对苯二甲酸和3质量份氧化二丁基锡,在常压下在230℃反应8小时,并在10mmHg~15mmHg的压力下进一步反应5小时。接下来,将41质量份偏苯三酸酐加入所述反应容器并在180℃在常压下反应3小时,得到粘合剂树脂(7)。发现粘合剂树脂(7)具有11,400的重均分子量和72℃的Tg。
根据上述方法分别测量所得粘合剂树脂(1)~(7)的重均分子量(Mw)、Tg[℃]和渗透时间[s/1μm]。结果如表1所示。
表1
MW | Tg/℃ | 渗透时间s/1μm | |
粘合剂树脂(1) | 4,900 | 61 | 0.60 |
粘合剂树脂(2) | 3,200 | 52 | 0.48 |
粘合剂树脂(3) | 8,000 | 54 | 0.88 |
粘合剂树脂(4) | 8,300 | 69 | 0.97 |
粘合剂树脂(5) | 2,900 | 45 | 0.39 |
粘合剂树脂(6) | 8,600 | 48 | 1.26 |
粘合剂树脂(7) | 11,400 | 72 | 1.96 |
(实施例1~7,对比例1~4)
<调色剂基料颗粒1、4、5和7~12的制造>
以下描述制造调色剂基料颗粒1、4、5和7~12的方法。由于所述方法包括多个步骤,将所述步骤分为子步骤。首先,描述制造调色剂基料颗粒1的方法。
-着色剂分散液的制备-
首先,制备作为着色剂的炭黑的分散液。
通过具有搅拌叶片的混合器将炭黑(PRINTEX 35,由Degussa HULS AG制造,DBP吸油值:42mL/100g,pH:9.5)(17质量份)和颜料分散剂(3质量份)一次分散在乙酸乙酯(80质量份)中。
作为颜料分散剂,使用AJISPER PB821(由Ajinomoto Fine-Techno Co.,Inc.制造)。使用精磨机(dyno mill)将所得一次分散液在强剪切力下细分散,并且制备完全除去具有5μm或更大尺寸的聚集体的二次分散液。
-调色剂基料颗粒1的组合物液体的制备-
使用具有搅拌叶片的混合器将粘合剂树脂1(100质量份)、着色剂分散液(30质量份)、乙酸乙酯(840质量份)搅拌10分钟以均匀地分散,从而得到[调色剂组合物液体1]。由于溶剂的稀释,颜料不会聚集。
-调色剂基料颗粒1的制造-
将所得[调色剂组合物液体1](500mL)进料到上述调色剂制造设备200(图9)的液滴排出单元210的流路111。
所用薄膜111a在外径为20.0mm且厚度为40μm的镍板上具有圆形的且直径为10μm的喷嘴(N),并且薄膜111a是通过电铸制备的。
仅在薄膜111a的中心部分约2mmφ的范围内以犬牙花纹形式设置喷出孔,从而使各喷出孔之间的距离具有100μm的间距。
振动单元(振动发生单元)212由具有4mm的内径、15mm的直径和1.5mm的厚度的钛酸铅锆制成。
在下列调色剂制造条件下排出液滴之后,使液滴干燥固化,从而制造调色剂基料颗粒。
[用于制造调色剂基料1的条件]
调色剂组合物液体的固体含量:10.0%
干燥空气流速: 设备中干燥氮气30.0L/min
设备的内部温度: 27℃~28℃
振动频率: 45.7kHz
施加电压正弦曲线的峰值: 40.5Vp-p
注意,术语“振动频率”是通过图10所示的电驱动单元112e对液滴排出单元210的输入振动频率。通过软X射线辐照对在空气流中干燥和固化的调色剂颗粒进行静电消除,然后使用具有1μm孔径的过滤器通过抽吸进行收集。将抽吸收集的调色剂颗粒在35℃的气氛下干燥,从而得到调色剂基料1。
-调色剂基料4的制备-
以与[调色剂组合物液体1]的制造方法相同的方式得到用于制造调色剂基料4的[调色剂组合物液体4],除了通过调节乙酸乙酯的量来改变调色剂组合物液体的固体含量。
使由此得到的[调色剂组合物液体4]进行与调色剂基料1相同的制造过程,除了如下所述改变制造条件,并且得到调色剂基料4。
调色剂基料4具有小的直径和窄的粒度分布,并且在用于制造调色剂基料1的条件下可通过减少组合物液体的固体含量来降低粒径。此外,通过降低输入电压抑制细颗粒的生成,并且提高干燥空气的量以防止颗粒彼此结合,从而得到调色剂基料4。
[用于制造调色剂基料4的条件]
调色剂组合物液体的固体含量:6.0%
干燥空气流速: 设备中干燥氮气40.0L/min
设备的内部温度: 27℃~28℃
振动频率: 45.7kHz
施加电压正弦曲线的峰值: 38.5Vp-p
-调色剂基料5的制备-
以与[调色剂组合物液体1]的制造方法相同的方式得到用于制造调色剂基料5的[调色剂组合物液体5],除了通过调节乙酸乙酯的量来改变调色剂组合物液体的固体含量。
使由此得到的[调色剂组合物液体5]进行与调色剂基料1相同的制造过程,除了如下所述改变制造条件,并且得到调色剂基料5。
调色剂基料5具有大的直径,并且在用于制造调色剂基料1的条件下可通过增加组合物液体的固体含量来提高粒径。
[用于制造调色剂基料5的条件]
调色剂组合物液体的固体含量:12.6%
干燥空气流速: 设备中干燥氮气30.0L/min
设备的内部温度: 27℃~28℃
振动频率: 45.7kHz
施加电压正弦曲线的峰值: 41.5Vp-p
-调色剂基料6的制备-
以与[调色剂组合物液体1]的制造方法相同的方式得到用于制造调色剂基料6的[调色剂组合物液体6],除了使用[粘合剂树脂2]来代替[粘合剂树脂1]。
使由此得到的[调色剂组合物液体6]进行与调色剂基料1相同的制造过程,除了如下所述改变制造条件,并且得到调色剂基料6。
调色剂基料6具有大的直径,并且在用于制造调色剂基料1的条件下可通过增加组合物液体的固体含量来提高粒径。
[用于制造调色剂基料6的条件]
调色剂组合物液体的固体含量:12.5%
干燥空气流速: 设备中干燥氮气40.0L/min
设备的内部温度: 27℃~28℃
振动频率: 45.7kHz
施加电压正弦曲线的峰值: 41.5Vp-p
-调色剂基料7的制备-
以与[调色剂组合物液体1]的制造方法相同的方式得到用于制造调色剂基料7的[调色剂组合物液体7],除了使用[粘合剂树脂3]来代替[粘合剂树脂1]。
使由此得到的[调色剂组合物液体7]进行与调色剂基料1相同的制造过程,除了如下所述改变制造条件,并且得到调色剂基料7。
[用于制造调色剂基料7的条件]
调色剂组合物液体的固体含量:8.0%
干燥空气流速: 设备中干燥氮气30.0L/min
设备的内部温度: 27℃~28℃
振动频率: 45.7kHz
施加电压正弦曲线的峰值: 40.5Vp-p
-调色剂基料8的制备-
以与[调色剂组合物液体1]的制造方法相同的方式得到用于制造调色剂基料8的[调色剂组合物液体8],除了通过使用[粘合剂树脂3]代替[粘合剂树脂1]来改变组合物液体的固体含量。
使由此得到的[调色剂组合物液体8]进行与调色剂基料1相同的制造过程,除了如下所述改变制造条件,并且得到调色剂基料8。
[用于制造调色剂基料8的条件]
调色剂组合物液体的固体含量:12.5%
干燥空气流速: 设备中干燥氮气30.0L/min
设备的内部温度: 27℃~28℃
振动频率: 45.7kHz
施加电压正弦曲线的峰值: 40.8Vp-p
-调色剂基料9的制备-
以与[调色剂组合物液体1]的制造方法相同的方式得到用于制造调色剂基料9的[调色剂组合物液体9],除了通过使用[粘合剂树脂4]代替[粘合剂树脂1]来改变组合物液体的固体含量。
使由此得到的[调色剂组合物液体9]进行与调色剂基料1相同的制造过程,除了如下所述改变制造条件,并且得到调色剂基料9。
[用于制造调色剂基料9的条件]
调色剂组合物液体的固体含量:12.5%
干燥空气流速: 设备中干燥氮气30.0L/min
设备的内部温度: 27℃~28℃
振动频率: 45.7kHz
施加电压正弦曲线的峰值: 40.9Vp-p
-调色剂基料10的制备-
以与[调色剂组合物液体1]的制造方法相同的方式得到用于制造调色剂基料10的[调色剂组合物液体10],除了使用[粘合剂树脂5]来代替[粘合剂树脂1]。
使由此得到的[调色剂组合物液体10]进行与调色剂基料1相同的制造过程,除了如下所述改变制造条件,并且得到调色剂基料10。
[用于制造调色剂基料10的条件]
调色剂组合物液体的固体含量:10.0%
干燥空气流速: 设备中干燥氮气30.0L/min
设备的内部温度: 27℃~28℃
振动频率: 45.7kHz
施加电压正弦曲线的峰值: 40.9Vp-p
-调色剂基料11的制备-
以与[调色剂组合物液体1]的制造方法相同的方式得到用于制造调色剂基料11的[调色剂组合物液体11],除了使用[粘合剂树脂6]来代替[粘合剂树脂1]。
使由此得到的[调色剂组合物液体11]进行与调色剂基料1相同的制造过程,除了如下所述改变制造条件,并且得到调色剂基料11。
[用于制造调色剂基料11的条件]
调色剂组合物液体的固体含量:10.0%
干燥空气流速: 设备中干燥氮气30.0L/min
设备的内部温度: 27℃~28℃
振动频率: 45.7kHz
施加电压正弦曲线的峰值: 41.0Vp-p
-调色剂基料12的制备-
以与[调色剂组合物液体1]的制造方法相同的方式得到用于制造调色剂基料12的[调色剂组合物液体12],除了使用[粘合剂树脂7]来代替[粘合剂树脂1]。
使由此得到的[调色剂组合物液体12]进行与调色剂基料1相同的制造过程,除了如下所述改变制造条件,并且得到调色剂基料12。
[用于制造调色剂基料12的条件]
调色剂组合物液体的固体含量:10.0%
干燥空气流速: 设备中干燥氮气30.0L/min
设备的内部温度: 27℃~28℃
振动频率: 45.7kHz
施加电压正弦曲线的峰值: 41.2Vp-p
<通过乳化聚集法制造调色剂基料3>
以下描述制造调色剂基料3的方法。由于该方法包括许多步骤,将各步骤分为子步骤。
-母料(1)的制备-
通过HENSCHEL MIXER(由Mitsui Mining Co.,Ltd.制造)将粘合剂树脂(1)(100质量份)、炭黑(PRINTEX 35,由Degussa HULS AG制造,DBP吸油值:42mL/100g,pH:9.5)(100质量份)和水(50质量份)混合。所得混合物在80℃通过双辊捏合30分钟,辊轧并冷却,然后使用粉碎机(由Hosokawa Micron K.K.制造)粉碎,从而得到[母料(1)]。
与上述方式类似,[母料(2)]和[母料(3)]分别使用粘合剂树脂(2)和(3)。
-树脂细颗粒分散液的制备-
将683质量份水、15质量份甲基丙烯酸环氧乙烷加成物硫酸酯的钠盐(ELEMINOL RS-30,由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造)、85质量份甲基丙烯酸、110质量份丙烯酸丁酯和3质量份过硫酸铵进料到配有搅拌器和温度计的反应容器中,然后在3,800rpm搅拌30分钟,得到白色液体乳液。然后,通过加热将该体系的温度提高到75℃并反应4小时。接下来,将30质量份的1质量%过硫酸铵水溶液加入该体系并在75℃熟化6小时,从而合成[树脂细颗粒分散液]乙烯基类树脂(甲基丙烯酸-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸环氧乙烷加成物硫酸酯的钠盐的共聚物)的水性分散液。
通过粒度分布测量设备(LA-920,由HORIBALtd.制造)测量[树脂细颗粒分散液]的体均粒径并且发现为50nm。将一部分[树脂细颗粒分散液]干燥,从而从其中分离树脂部分。发现该树脂具有53℃的玻璃化转变温度(Tg)和125,000的重均分子量。
-水相的制备-
将水(990份)、[树脂细颗粒分散液](83份)、48.5质量%十二烷基二苯基醚二磺酸钠(37份)(ELEMINOL MON-7,由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造)的水溶液和乙酸乙酯(90份)混合并搅拌,从而得到[水相]。
-油相的制备-
接下来,在容器中进料[母料(1)](100质量份)和乙酸乙酯(100质量份)并混合1小时以得到材料溶液。将由此得到的材料溶液(110质量份)和乙酸乙酯(100质量份)混合,然后转移到反应容器。然后,在下列条件下使用珠磨机(ULTRAVISCOMILL,由Aimex Co.,Ltd.制造)分散炭黑:液体进料速率:1kg/h,圆周速度:6m/s,以80体积%填充0.5mm的二氧化锆珠子,和进行三遍。随后,将[粘合剂树脂(1)]的65%乙酸乙酯溶液(415质量份)加入该分散液,并且在上述条件下通过珠磨机一次,从而得到[油相(3)]。
-调色剂基料(3)的制造-
接下来,将[油相(3)](100质量份)加入其中倒有[水相](170质量份)的容器中,使用TK均匀混合器在12,000rpm下混合10分钟,得到乳液浆料。此外,在配有搅拌器和温度计的容器中加入该乳液浆料,然后在20m/min的搅拌圆周速度下搅拌的同时使其在30℃脱溶剂10小时。此后,洗涤该混合物,过滤并干燥,最终使用具有75μm孔的筛网进行筛分,从而制造[调色剂基料(3)]。
<通过粉碎法制造调色剂基料(2)和(6)>
以下描述通过粉碎法得到的调色剂基料(2)和(6)。在这里首先描述调色剂基料(2)和所用颜料母料的制造的细节。
-调色剂基料(2)的制备-
将[粘合剂树脂(1)](88质量份)和母料(1)(与乳化聚集法中所用的相同)(12质量份)加入HENSCHEL MIXER(MF 20C/I型,由Mitsui Mining Co.,Ltd.制造)并在30m/s的圆周速度下混合30秒,然后停止转动60秒。将这种混合处理重复5次。所述混合物通过双轴挤出机(由TOSHIBA MACHINE CO.,LTD.制造)熔融捏合,然后在温度控制为10℃的不锈钢带上冷却。进行捏合以使双轴挤出机出口处捏合产物的温度为约120℃。接下来,使用喷射磨(IDS-2型:由Nihon Pneumatic IndustryCo.,Ltd.制造)将捏合产物进一步细粉碎,随后进行风力分级,从而得到[调色剂基料(2)]。
-母料(2)的制备-
通过HENSCHEL MIXER(由Mitsui Mining Co.,Ltd.制造)混合粘合剂树脂(2)(100质量份)、炭黑(PRINTEX 35,由Degussa HULS AG制造,DBP吸油值:42mL/100g,pH:9.5)(100质量份)和水(50质量份)。在80℃通过双辊捏合所得混合物30分钟,辊轧并冷却,然后使用粉碎机(由Hosokawa Micron K.K.制造)粉碎。收集通过具有直径为2mm的孔的筛网筛分的经粉碎的产物,从而制造[母料(2)]。
-调色剂基料(6)的制造-
与上述方式类似地使用和处理粘合剂树脂(2)和[母料(2)],并且控制用于粉碎/分级的条件,从而制造[调色剂基料(6)]。
-调色剂(1)~(12)的制造-
使用各[调色剂基料(1)]~[调色剂基料(12)](100质量份)和作为外部添加剂的疏水二氧化硅(H2000,由Clariant Japan K.K.制造)(1.0质量份),并在30m/s的圆周速度下通过HENSCHEL MIXER(由Mitsui Mining Co.,Ltd.制造)混合30秒,然后停止转动1分钟。将这种混合处理重复5次。所述混合物使用具有35μm孔的筛网进行筛分,从而制造[调色剂(1)]~[调色剂(12)]。
<载体的制造>
通过均匀混合器将有机硅树脂(有机直链硅酮)(100质量份)、γ-(2-氨乙基)氨丙基三甲氧基硅烷(5质量份)、炭黑(10质量份)和甲苯(100质量份)分散20分钟以制备[树脂层涂布液]。随后,使用流化床涂布设备将[树脂层涂布液]涂覆到具有35μm的体均粒径的球形铁氧体(1,000质量份)的表面,从而制造[载体]。
<显影剂的制备>
将各[调色剂(1)]~[调色剂(12)](5质量份)和由此得到的[载体](95质量份)混合,从而制造实施例1~9和对比例1~3的显影剂。
接下来,测量由此得到的各调色剂和各显影剂的定影性和耐热保存稳定性以确定总体评价。评价结果以及实施例1~9和对比例1~3中所用调色剂的重均分子量和玻璃化转变温度、Dv和Dv/Dn如表2所示。
《定影性》
将各显影剂置于已除去定影设备的电子照相打印机(IPSIO COLOR CX8800,由Ricoh Company Ltd.制造)中,并且通过图18所示定影设备的辊将其施加在其上已经形成调色剂未定影半色调图像(设定定影图像具有0.25的ID)的PPC纸上。通过包括具有在以下条件下得到的定影液的涂布设备(作为实例)的定影设备进行定影:将加压辊(海绵)与涂布辊的轴之间的距离设定为15mm(辊隙时间:100ms)。此时的纸张输送速度为150mm/s。
<定影液的制造>
·含有软化剂的液体
稀释溶剂:离子交换水 53重量%
软化剂:二乙氧基乙基琥珀酸酯(由Higher Alcohol Kogyo Co.,Ltd.制造)
10重量%
碳酸1,2-亚丙酯 20重量%
增稠剂:丙二醇 10重量%
增泡剂:椰子脂肪酸二乙醇酰胺(1∶1)型(MARPON MM,由Matsumoto YushiSeiyaku Co.,Ltd.制造) 0.5重量%
起泡剂:棕榈酸胺 2.5重量%
肉豆蔻酸胺 1.5重量%
硬脂酸胺 0.5重量%
分散剂:POE(20)月桂基脱水山梨糖醇(RHEODOL TW-S120V,由KaoCorporation制造) 1重量%
聚乙二醇单硬脂酸酯(EMANON 3199,由Kao Corporation制造)
1重量%
注意,分散剂用于促进软化剂在稀释溶剂(稀释剂)中的溶解性,并且使用脂肪酸和三乙醇胺合成脂肪酸胺。
首先,使用以上组合物配比将除软化剂之外的组分在120℃的液体温度下混合和搅拌。接下来,混合软化剂并使用超声波均化器来制备其中溶解了软化剂的定影液(发泡前的储备溶液)。
定影5分钟和1小时后,使用棉布(φ:1cm)摩擦图像的表面并通过反射光密度计(X-Rite 939)测量该棉布上的污迹,并基于下列标准评价定影性。
[评价标准]
A:反射浓度低于0.20。
B:反射浓度为0.20或更高且小于0.30。
C:反射浓度为0.30或更高且小于0.40。
D:反射浓度为0.40或更高。
《耐热保存稳定性(针入度)》
用各调色剂填充50mL玻璃容器,在恒温浴(50℃)中静置24小时,然后冷却至24℃。然后,根据渗透试验(JIS K2235-1991)测量调色剂的针入度(mm),并基于下列标准评价耐热保存稳定性。针入度的值越大,则表示耐热保存稳定性越优异。针入度小于5mm时导致实际使用出现问题的概率高。
[评价标准]
A:针入度为25mm或更高。
B:针入度为15mm或更高且小于25mm。
C:针入度为5mm或更高且小于15mm。
D:针入度小于5mm。
《总体评价》
根据以上评价结果,全面地检验各调色剂并基于下列标准进行评价。
[评价标准]
各个评价项目评分为:A:3分,B:2分,C:1分,和D:0(零)分,并且基于下列标准评价各调色剂。
A:极优异(8~9分)
B:良好(5分或更多且小于8分(没有零分)
C:差(3分或更多且小于5分(没有零分)
D:非常差(零分:一个或多个)
实施例1~9和对比例1~3的评价结果证实,不论定影过程中消耗的能量多么小,本发明的调色剂在定影过程之后即刻具有高的图像强度,并且本发明的调色剂能够得到具有高的耐磨性(即使在半色调图像上)的图像并且还具有优异的耐热保存稳定性。
Claims (14)
1.一种调色剂,包含:
着色剂,和
粘合剂树脂,
其中使用含有用于使调色剂软化的软化剂的定影液将所述调色剂定影在记录介质上,和
其中所述调色剂的THF可溶性级分在通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量的分子量分布中的重均分子量为3,000~8,300;和
所述调色剂通过差示扫描量热法(DSC)测量的玻璃化转变温度为50℃~70℃,
其中所述调色剂具有3.0μm~6.0μm的重均粒径,和1.15或更小的重均粒径与数均粒径之比。
2.权利要求1的调色剂,其中所述重均粒径与数均粒径之比为1.10或更小。
3.权利要求1的调色剂,其中所述粘合剂树脂含有聚酯树脂。
4.用于制造调色剂的方法,所述方法包括:
步骤(A):从液体室中通过设置在该液体室中的具有多个喷嘴的薄膜和具有平行于该薄膜的振动表面的振动发生单元,将调色剂组合物液体的液滴从多个喷嘴中周期性地形成和排出,该液体室充满将至少含有粘合剂树脂和着色剂的调色剂组合物分散或溶解的调色剂组合物液体,
步骤(B):使所述液滴固化以制造调色剂,
其中所述调色剂组合物液体是通过分散或溶解含有粘合剂树脂和着色剂的调色剂组合物而制备的,
其中所述调色剂包含粘合剂树脂和着色剂,并且使用含有用于使调色剂软化的软化剂的定影液将该调色剂定影在记录介质上,和
其中所述调色剂的THF可溶性级分在通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量的分子量分布中的重均分子量为3,000~8,300;和
所述调色剂通过差示扫描量热法(DSC)测量的玻璃化转变温度为50℃~70℃,
其中所述调色剂具有3.0μm~6.0μm的重均粒径,和1.15或更小的重均粒径与数均粒径之比。
5.权利要求4的方法,其中所述多个喷嘴具有4μm~20μm的直径,和所述振动发生单元具有20kHz或更大且小于2.0MHz的振动频率。
6.权利要求4的方法,其中置于液体室中的多个喷嘴的数目为10~5000。
7.权利要求4的方法,其中在所述液体室的外部进一步设置空气流路,并且在所述调色剂组合物液体从多个喷嘴排出的方向上形成空气流,并且其中所述空气流路具有空气流限流器,该空气流限流器减小空气流在紧接着从多个喷嘴排出调色剂组合物液体的位置处流过的空气流路的横截面积。
8.权利要求4的方法,其中所述调色剂组合物含有溶剂,并且所述步骤(B)是在溶剂除去单元中使所述液滴干燥。
9.权利要求8的方法,其中所述步骤(B)在溶剂除去单元中在与液滴排出方向相同的方向上通过干燥气体的流动输送液滴,从而除去溶剂。
10.权利要求4的方法,其中所述粘合剂树脂含有聚酯树脂。
11.一种定影方法,包括:
通过将含有用于使调色剂软化的软化剂的定影液施加在记录介质上的调色剂图像上将调色剂定影在记录介质上,
其中所述调色剂包含:
着色剂,和
粘合剂树脂,
其中使用所述定影液使所述调色剂定影,和
其中所述调色剂的THF可溶性级分在通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量的分子量分布中的重均分子量为3,000~8,300;和
所述调色剂通过差示扫描量热法(DSC)测量的玻璃化转变温度为50℃~70℃,
其中所述调色剂具有3.0μm~6.0μm的重均粒径,和1.15或更小的重均粒径与数均粒径之比。
12.权利要求11的定影方法,还包括:
使所述定影液发泡以产生泡状定影液,
将所述泡状定影液在泡状定影液施加单元的接触面上的厚度调节为预定值,和
将形成为预定厚度的泡状定影剂施加在记录介质上的调色剂图像上,
其中所述定影液还包括含有水的稀释剂和用于使所述定影液发泡的发泡剂。
13.权利要求12的定影方法,其中所述软化剂是在常温下为固体的固体增塑剂并且溶于所述稀释剂,其在溶解于所述稀释剂中的状态下使调色剂的至少一部分软化和溶胀。
14.权利要求13的定影方法,其中所述固体增塑剂为聚乙二醇。
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