CN102200703A - 静电潜像显影用调色剂、静电潜像显影剂、调色剂盒、处理盒及成像装置 - Google Patents
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Abstract
一种静电潜像显影用调色剂,包含:母粒,所述母粒含有着色剂、防粘剂和粘合树脂;以及被加入到所述母粒表面上的无机颗粒,其中,通过对所述调色剂进行动态粘弹性测量而求得的松弛时间t与松弛模量G(t)之间的关系满足如下方程式(1)和(2):(1)G(t1)<100Pa;(2)515<(G(t2)-G(t1))/(log(t1)-log(t2))<1,230,其中,t1表示最大松弛时间,t2表示最小松弛时间。
Description
技术领域
本发明涉及静电潜像显影用调色剂、静电潜像显影剂、调色剂盒、处理盒、以及成像装置。
背景技术
目前,通过静电图像(静电潜像)而使图像信息可见的方法(例如电子照相法)已经用于多个领域中。
迄今为止,在电子照相法中,通过多个处理步骤来使图像信息可见的方法已被广泛采用,这些处理步骤包括:通过使用已知装置中的一种从而在感光体或静电记录介质上形成静电潜像;使被称为调色剂(静电潜像显影用调剂色)的电荷可检测性颗粒(charge-detectibleparticle)粘附在所述静电潜像上,从而使静电潜像显影(形成调色剂图像);将所述调色剂图像转印至转印接受材料的表面上,并通过加热等方式将所述调色剂图像定影。
另外,已知的是,通过使用熔融温度低的结晶树脂作为粘合树脂从而降低调色剂定影温度的常规方法。例如,已披露了这样的技术,该技术在调色剂中使用了结晶性聚酯树脂作为结晶树脂,该结晶树脂预计可改善在纸张上的定影性(例如,专利文献1中所披露的技术)。更具体而言,该技术中,玻璃化转变温度大于或等于40℃的非结晶性聚酯树脂与熔融温度为130℃至200℃的结晶性聚酯树脂组合使用。
此外,还提出了通过相容性控制、将熔融温度低的结晶树脂与非结晶性树脂混合,从而获得低温定影性的技术(例如,专利文献2和专利文献3中所披露的技术)。与目前所使用的调色剂相比,这种将结晶树脂作为主要成分的调色剂可以在相对较低的温度下融化,因此适于低温区域中的定影、以及高温区域中的高速定影。
另一方面,为了能够形成低光泽度图像,有人披露了如下这些调色剂:含有具有特定分子量和特定分子量分布的树脂作为粘合树脂的调色剂(例如,参见专利文献4);含有主要由嵌段共聚物构成的聚酯树脂和非结晶性聚酯树脂作为粘合树脂的调色剂(例如,参见专利文献5和专利文献6);使用交联树脂以及非交联树脂作为粘合树脂、并具有特定的交联密度的调色剂(例如,参见专利文献7),等。
此外,为了进行低温定影,还披露了如下的调色剂:含有主要由具有交联结构的结晶性聚酯构成的粘合树脂的调色剂(例如,参见专利文献8);含有具有低软化温度的物质(例如,蜡)作为添加剂的调色剂,并且该调色剂被设计为在60℃和在80℃下的储能模量具有特定的比值、并且在155℃和在190℃下的储能模量具有特定的比值(例如,参见专利文献9),等。
此外,为了获得调色剂的低温定影性与抗破碎性之间的相容性,有人还披露了这样的调色剂,该调色剂含有具有两性离子基团(dipolar ionic group)并且被离子交联的聚合物(例如,参见专利文献10)。
[专利文献1]JP-B-62-39428
[专利文献2]JP-A-2004-206081
[专利文献3]JP-A-2004-50478
[专利文献4]JP-A-06-148935
[专利文献5]JP-A-2008-97041
[专利文献6]JP-A-2004-138920
[专利文献7]JP-A-2008-116948
[专利文献8]JP-A-2001-117268
[专利文献9]JP-A-09-034163
[专利文献10]JP-A-2005-037429
发明内容
本发明的目的是提供一种静电潜像显影用调色剂、静电潜像显影剂、调色剂盒、处理盒以及成像装置,其均可在低定影速度至高定影 速度下维持低温定影性、并且可确保具有低光泽度以及优异的图像再现性。
根据本发明的第一方面,提供一种静电潜像显影用调色剂,其包含:母粒,该母粒含有着色剂、防粘剂和粘合树脂;以及被加入到所述母粒的表面上的无机颗粒,其中,通过对所述调色剂进行动态粘弹性测量而测得的松弛时间t与松弛模量G(t)之间的关系满足如下方程式(1)和(2):
(1)G(t1)<100Pa
(2)515<(G(t2)-G(t1))/(log(t1)-log(t2))<1,230
其中,t1表示最大松弛时间,t2表示最小松弛时间。
根据本发明的第二方面,提供一种如本发明第一方面所述的静电潜像显影用调色剂,其中在80℃至140℃下的损失正切值tanδ为1.10至1.40。
根据本发明的第三方面,提供一种如本发明第一方面所述的静电潜像显影用调色剂,其中所述粘合树脂包含结晶性聚酯树脂,并且在借助于光电子能谱装置对所述母粒进行10秒钟的氩蚀刻时,测得的Al元素的量小于或等于2.0原子%。
根据本发明的第四方面,提供一种如本发明第一方面所述的静电潜像显影用调色剂,其中所述粘合树脂包含结晶性聚酯树脂。
根据本发明的第五方面,提供一种如本发明第四方面所述的静电潜像显影用调色剂,其中构成所述结晶性聚酯树脂的可聚合单体中的一种具有支链脂肪族成分。
根据本发明的第六方面,提供一种如本发明第四方面所述的静电潜像显影用调色剂,其中所述结晶性聚酯树脂的熔融温度为50℃至100℃。
根据本发明的第七方面,提供一种如本发明第四方面所述的静电潜像显影用调色剂,其中所述结晶性聚酯树脂的酸值(中和1g所述树脂所需要的KOH量,单位为mg)为3.0mg KOH/g至30.0mgKOH/g。
根据本发明的第八方面,提供一种如本发明第四方面所述的静电 潜像显影用调色剂,其中所述结晶性聚酯树脂的重均分子量(Mw)为6,000至35,000。
根据本发明的第九方面,提供一种如本发明第四方面所述的静电潜像显影用调色剂,其中,相对于所述调色剂,所述结晶性聚酯树脂的含量为3质量%至40质量%。
根据本发明的第十方面,提供一种如本发明第一方面所述的静电潜像显影用调色剂,其中所述防粘剂的熔融温度为50℃至100℃。
根据本发明的第十一方面,提供一种如本发明第一方面所述的静电潜像显影用调色剂,其中,相对于所述调色剂,所述防粘剂的含量为0.5质量%至15质量%。
根据本发明的第十二方面,提供一种如本发明第一方面所述的静电潜像显影用调色剂,其体积平均粒径为4μm至9μm。
根据本发明的第十三方面,提供一种如本发明第一方面所述的静电潜像显影用调色剂,其平均圆度为0.95至0.985。
根据本发明的第十四方面,提供一种静电潜像显影剂,其包含如本发明第一方面所述的静电潜像显影用调色剂以及载体。
根据本发明的第十五方面,提供一种如本发明第十四方面所述的静电潜像显影剂,其中所述载体具有含有炭黑的树脂包覆层。
根据本发明的第十六方面,提供一种如本发明第十五方面所述的静电潜像显影剂,其中所述树脂包覆层还含有交联的三聚氰胺树脂颗粒。
根据本发明的第十七方面,提供一种调色剂盒,其中所述调色剂盒容纳本发明第一方面所述的静电潜像显影用调色剂,以将所述调色剂供给到安装在成像装置中的显影单元内,并且所述调色剂盒以可拆可装的方式与所述成像装置连接。
根据本发明的第十八方面,提供一种处理盒,其包括显影单元,该显影单元中容纳有本发明第十四方面所述的静电潜像显影剂。
根据本发明的第十九方面,提供一种成像装置,包括:潜像保持元件;静电潜像形成单元,其在所述潜像保持单元的表面上形成静电潜像;显影单元,其借助于本发明第十四方面所述的静电潜像显影剂 将所述静电潜像显影,从而形成调色剂图像;转印单元,其将形成在所述潜像保持元件上的所述调色剂图像转印至转印接受材料的表面上;定影单元,其将已转印至所述转印接受材料表面上的所述调色剂图像定影。
根据本发明的第二十方面,提供一种如本发明第十九方面所述的成像装置,其中所述定影单元包括定影元件,该定影元件包含基材、设置在所述基材上且厚度为0mm至1mm的弹性层、以及设置在所述弹性层上的表面层。
根据本发明的第一方面,可提供这样的静电潜像显影用调色剂,无论定影速度如何,该调色剂均可使光泽度的增加减轻、并降低光泽度的不均匀性,并且可确保低温定影性。
根据本发明的第二方面,可提供这样的静电潜像显影用调色剂,其可使定影图像中的光泽度增加减轻并降低光泽度的不均匀性。
根据本发明的第三至第十三方面,可提供这样的静电潜像显影用调色剂,无论定影速度如何,该调色剂均可使光泽度的增加减轻并降低光泽度的不均匀性,并且可确保低温定影性。
根据本发明的第十四至第十六方面,可提供这样的静电潜像显影剂,无论定影速度如何,该显影剂均可使光泽度的增加减轻并降低光泽度的不均匀性,并且可确保低温定影性。
根据本发明的第十七方面,可提供一种容纳静电潜像显影用调色剂的调色剂盒,无论定影速度如何,所述调色剂均可使光泽度的增加减轻并降低光泽度的不均匀性,并且可确保低温定影性。
根据本发明的第十八方面,可提供一种容纳静电潜像显影剂的处理盒,无论定影速度如何,该静电潜像显影剂均可使光泽度的增加减轻并降低光泽度的不均匀性,并且可确保低温定影性。
根据本发明的第十九方面,可提供一种成像装置,无论定影速度如何,这种成像装置均可使光泽度的增加减轻并降低光泽度的不均匀性,并且可确保低温定影性。
根据本发明的第二十方面,可提供一种成像装置,这种成像装置可减少图像定影时所需的热量。
附图说明
下面将参照如下附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述,其中:
图1为松弛时间与松弛模量之间的关系的示意图,
图2为示出了作为本发明示例性实施方案的一个实例的四组(four-gang)串联型彩色成像装置的示意性结构图,
图3为示出了处理盒的一个合适实例的示意性结构图,该处理盒容纳有与本发明示例性实施方案相关的静电潜像显影剂,其中
1Y、1M、1C、1K、107表示感光体(潜像保持元件);2Y、2M、2C、2K、108表示充电辊;3Y、3M、3C、3K表示激光束;3表示曝光装置;4Y、4M、4C、4K、111表示显影装置(显影单元);5Y、5M、5C、5K表示一次转印辊;6Y、6M、6C、6K、113表示感光体清洁装置(清洁单元);8Y、8M、8C、8K表示调色剂盒;10Y、10M、10C、10K表示成像单元;20表示中间转印带;22表示驱动辊;24表示支承辊;26表示二次转印辊(转印单元);28、115表示定影装置(定影单元);30表示中间转印带清洁装置;112表示转印装置;116表示安装轨;117表示用于静电中和曝光的开孔;118表示用于曝光的开孔;200表示处理盒;P、300表示记录纸(转印接受材料)。
具体实施方式
下面将示出本发明的实施方式(下文中称为本发明的示例性实施方案)。
<静电潜像显影用调色剂>
作为本发明示例性实施方案的静电潜像显影用调色剂(下文中可简称为“调色剂”)为这样的调色剂,其包含:母粒,所述母粒含有着色剂、防粘剂和粘合树脂;以及被加入到所述母粒的表面上的无机颗粒,其中,通过对所述调色剂进行动态粘弹性测量而测得的松弛时 间t与松弛模量G(t)之间的关系满足如下方程式(1)和(2):
(1)G(t1)<100Pa
(2)515<(G(t2)-G(t1))/(log(t1)-log(t2))<1,230
其中,t1表示最大松弛时间,t2表示最小松弛时间。
根据基于正弦波振动技术的频散测量方法来进行松弛模量和松弛时间的测量。在上述方法中,借助于成型机将调色剂成型为片状,并将其固定在直径为25mm的平行板中。在将法向力调整为零后,以0.1弧度/秒至100弧度/秒的振动频率向该平行板施加正弦波振动。在100℃时开始测量,并且连续测量直至温度达到160℃。将测量间隔设定为30秒,并且在测量过程中,将每次测量时各温度下的变形量调节为恰当的值,以确保获得合适的测量值,即,该测量值位于所使用的流变仪的检测极限范围内的值。由在不同测量温度下所获得的测量结果确定出松弛模量和松弛时间。
根据作为本发明示例性实施方案的调色剂的上述构成,可在由低定影速度至高定影速度的较宽范围的定影速度(在通过加热对图像进行定影时的纸张供给速度)下,使定影图像的光泽度的增加减轻并降低光泽度的不均匀性,并使图像定影过程中所需的热量减少。从粘弹性的角度来看,使定影图像的光泽度的增加减轻并降低光泽度的不均匀性、并使图像定影过程中所需的热量减少的原因如下。
一般来说,当通过向固体施加外力以使其保持为一定程度的变形状态下,由这种变形而产生的应力会随着时间的延长而降低,这种现象被称为应力松弛,并且将应力随着时间延长而降低时、作为降低快慢标准的时间称作松弛时间。当粘弹性物质((例如)特别是,调色剂)发生一定程度的变形时,其中所产生的应力成指数降低。在这种情况下,应力值降低至初始值的1/e所需的时间t为松弛时间,此时的应力与变形力的比值称为松弛模量。
当将作为本发明示例性实施方案的调色剂定影到诸如纸张之类的记录介质(转印接受材料)上时,定影设备不仅会向调色剂施加热量,而且还会向其施加压力,从而使调色剂显影变形。因此,可通过使用包括应力松弛在内的粘弹性性质来描述调色剂定影行为,粘合树 脂的粘弹性、分散于粘合树脂中的着色剂、防粘剂以及添加剂的量及尺寸会对这些性质产生很大的影响。
在将调色剂图像定影到记录介质(转印接受材料)上的处理步骤中,对表面上形成有调色剂图像的记录介质进行加热,例如将记录介质以夹在定影元件中间的方式进行加热,从而使调色剂中的粘合树脂融化。此时,当记录介质的成像表面上存在有(例如)凸起和凹陷时,与位于凹陷处的调色剂相比,位于凸起处的调色剂会受到来自于定影元件的更大的压力。这样,只有位于凸起处的调色剂被压平,从而形成平滑区域,并且部分地造成了光泽度的过度增加。因此,可能会导致光泽度的不均匀。此外,当出现这种光泽度的过度增加时,可能会使通过利用黑色调色剂而形成的图像看起来尤其光亮。
然而,在本发明的每个示例性实施方案中,粘合树脂具有这样的结构:其包含以分散状态存在的离子交联结构区域。在定影处理步骤中,当将记录介质上的调色剂夹在定影元件中、并在加热条件下向其施加压力时,粘合树脂发生融化,但是离子交联结构区域却保持其形状而未发生融化。这种情况表示该区域的松弛时间大于粘合树脂的松弛时间。定影后,会在已被定影到记录介质上的调色剂的表面上形成与离子交联结构区域的尺寸相对应的凹凸不平。
此外,与粘弹性有关的tanδ(损失正切值)为储能模量G′与损失模量G″间的比值(G″/G′),因此物质的tanδ越大,则物质所具有的粘性越强,相反,物质的tanδ越小,则物质所具有的弹性越强。在调色剂的情况下,tanδ值受粘合树脂的分子量分布、粘合树脂中的交联度以及调色剂中成分的分散结构影响很大;因此,tanδ值成为决定定影后的调色剂图像的光泽度的一个控制因素。特别是,根据本发明的示例性实施方案,调色剂中粘合树脂的离子交联结构对光泽度的影响很大,因此对tanδ的控制便非常重要。
在本发明的示例性实施方案中,通过tanδ来控制离子交联度,其中tanδ是通过在80℃至140℃的温度以及1Hz的频率下,对调色剂进行动态粘弹性测量,从而由温度扫描测试而确定的。当tanδ值为1.10至1.40或者为约1.10至约1.40时,离子交联结构区域的尺寸大于可见光照射 的波长,因此在调色剂的表面上会发生可见光照射的散射反射,从而使得光泽度保持较低。因此,即使当所使用的记录介质的表面上存在凸起和凹陷时,也会抑制一部分的光泽度增加,这是因为无论调色剂被定影在记录介质的凸起处或者凹陷处,调色剂表面的凹凸不平总会得以保持,因此整个定影图像的光泽度不均匀性被降低了。另一方面,当tanδ值小于1.10或小于约1.10时,离子交联结构区域的尺寸变大,定影后的彩色图像形成颜色的能力较差。与此相反的是,当tanδ值大于1.40或大于约1.40时,离子交联结构区域变小,并且分散在粘合树脂中的该区域的比例变小,从而导致光泽度增加,并且易于造成光泽度的不均匀。
为了将tanδ值调整至上述特定范围内,在本发明的示例性实施方案中对形成离子交联结构的金属元素(如Al元素)的分布及含量进行控制。
由于本发明示例性实施方案中的调色剂具有如上构成,因此即使在为了提高图像定影速度而使用具有薄的弹性层(例如,厚度小于或等于1mm的弹性层)或不具有任何弹性层的定影元件对图像进行定影时,也会使定影图像的光泽度的增加减轻并降低光泽度的不均匀性。
更具体而言,当所使用的定影元件的结构中包括基材、弹性层和表面层时,用于弹性层的材料为诸如橡胶之类的抗热传导性材料,因此弹性层优选较薄,以便在提高图像定影速度(处理速度)时不会使待定影区域的温度降低。另一方面,通过使用弹性层厚度为0mm至1mm的定影元件(即,不具有弹性层的定影元件、或者弹性层薄的定影元件),则定影元件表面变硬,从而使施加至调色剂的压力大于使用具有厚弹性层的定影元件时的压力。此处,若所使用的调色剂的构成中不含离子交联结构区域,则会导致位于记录介质的凸起处的调色剂在压力作用下被压平,从而造成光泽度的部分升高。另一方面,如上所述,本发明示例性实施方案中,调色剂的粘合树脂均包含离子交联结构区域,这些区域使调色剂的形状在定影处理步骤中得以维持而不会发生融化。这样,离子交联结构区域具有抗压性,从而维持了调色剂表面的凹凸不平;结果,降低了光泽度的增加并减轻了光泽度 的不均匀性。因此,即使当所使用的定影元件中弹性层的厚度为0mm至1mm时,定影图像的光泽度增加幅度也会被降至最低,并可减轻光泽度的不均匀性。
此外,在本发明的每个实施方案中,松弛模量均位于关系式(1)和(2)所表述的范围内,因此即使在定影时所施加的热量受到限制的条件下(例如,定影温度小于或等于150℃的低温条件下),也能够使图像定影,而不会发生低温定影性的损失。
图1中示出了松弛时间与松弛模量之间的关系的示意图。将借助于粘弹性测量装置对温度-频率关系特征进行测量而获得的主曲线进行换算,从而确定了图1中所示的关系曲线。如图1所示,关系式(1)和(2)中包括的最大松弛时间t1和最小松弛时间t2分别为曲线图中右端和左端的时间,并且最大松弛时间t1和最小松弛时间t2的数值是通过所采用的粘弹性测量条件而确定的,其中所述曲线图是通过绘制调色剂的松弛时间(作为横坐标)和松弛模量(作为纵坐标)之间的关系而获得的。此外,在最大松弛时间t1处以及最小松弛时间t2处的松弛模量分别为G(t1)和G(t2)。由于在相同条件下进行粘弹性测量时t1和t2变化不大,因此图1中所示曲线中值得注意的地方是在各松弛时间处的松弛模量值。
为了使适当型号的定影装置获得相当程度的定影性能,常规的手段是使调色剂的松弛模量值位于特定范围内,并且需要使调色剂在给定的定影时间内维持一定程度的松弛模量。因此,将关系式(1)中的G(t1)值限定为小于100Pa。当G(t1)值大于或等于100Pa时,则调色剂可能不具有充分的低温定影能力。
此外,如上所述,由于松弛模量为应力与变形力的比值,因此优选的是松弛模量值的范围较大,即,关系式(2)中的G(t2)-G(t1)范围较大,从而使得无论定影速度如何,均可使调色剂在定影性能方面获得高度的灵活性。然而,从在低温定影性以及其他定影性能(图像光泽度以及热偏移性)之间获得相容性的角度来看,需要对G(t2)-G(t1)值的上限进行限定。这样,可通过将dt×10的数值(其中,dt表示定影时间(驻留时间))调节为在t1至t2范围内变化,并将松 弛模量控制在这一范围内,从而获得合适的光泽度和定影性。当关系式(2)中的(G(t2)-G(t1))/(log(t1)-log(t2))值小于或等于515时,则调色剂可能只适用于定影速度有限的定影机;而当(G(t2)-G(t1))/(log(t1)-log(t2))值大于或等于1,230时,则调色剂可能不会获得适当的定影性或适当的光泽度。因此,同时满足关系式(1)和(2)所限定的要求,从而可以在从低速定影至高速定影的较宽范围的定影速度下,达到低温定影性与光泽度控制性之间的相容性。
对于本发明示例性实施方案中的粘合树脂,优选使用结晶性聚酯树脂。通过含有结晶性聚酯树脂,使得静电潜像显影剂能够在从低速定影至高速定影的较宽范围的定影速度下显示出优异的低温定影性。
此外,优选的是,当借助于光电子能谱装置对本发明示例性实施方案中调色剂的母粒进行10秒钟的氩蚀刻时,测得的Al元素的量小于或等于2.0原子%或者小于或等于约2.0原子%。通过满足这一条件,可将tanδ值调节至上述范围内。当借助于光电子能谱装置进行10秒钟的氩蚀刻时,所检测到的Al元素归因于存在于调色剂表面附近的离子交联结构,因此当所检测到的Al元素的量大于2.0原子%或者大于约2.0原子%时,则离子交联结构的尺寸增加、或者分散的离子交联结构的比例增加,从而使得定影图像的光泽度过低、或者在定影时需要更多的热量。因此,可能会导致低温定影性发生劣化。
下面将对构成调色剂的各成分进行详细描述。
<粘合树脂>
优选的是,本发明所有示例性实施方案的粘合树脂均含有聚酯树脂。作为聚酯树脂的例子,可列举结晶性聚酯树脂和非结晶性聚酯树脂。更优选的是,粘合树脂含有结晶性聚酯树脂、非结晶性聚酯树脂。作为粘合树脂,可将结晶性聚酯树脂和非结晶性聚酯树脂组合使用。下面对结晶性聚酯树脂和非结晶性聚酯树脂进行详细解释。
结晶性聚酯树脂:
关于构成结晶性聚酯树脂的可聚合单体成分,具有直链脂肪族部分的可聚合单体比具有芳香族部分的可聚合单体更为优选,这是因为具有直链脂肪族部分的可聚合单体更易于形成结晶结构。此外,为了 不损害其结晶性能,优选的是,引入到聚合物中的、衍生自可聚合单体的各个构成成分的比例至少为30摩尔%(以每一种构成成分计)。对于结晶性聚酯树脂而言,其需要具有两种或多种不同的可聚合单体作为其构成成分,优选的是,衍生自某些可聚合单体的各基本构成成分具有与上述相同的结构比例(至少30摩尔%)。
结晶性聚酯树脂的熔融温度优选为50℃至100℃、或约50℃至约100℃,更优选为55℃至90℃、或约55℃至约90℃,又更优选为60℃至85℃、或约60℃至约85℃。当熔融温度低于50℃或低于约50℃时,则调色剂的储存性可能会发生劣化(例如,储存的调色剂发生结块),以及定影完成后定影图像的储存性可能会发生劣化(出现这样的问题:定影图像粘贴在背景或纸张背面上、或者定影图像粘贴在一起(即所谓的文件偏移问题);定影图像转印至聚氯乙烯片材上;或者聚氯乙烯偏移问题,等)。另一方面,当熔融温度高于100℃或高于约100℃时,则可能会发生不能维持充分的低温定影性的情况。
另外,可通过差示扫描量热法(DSC)来获得吸热峰的峰值温度,从而确定结晶性聚酯树脂的熔融温度。
本发明所有示例性实施方案中所用的术语“结晶性聚酯树脂”不仅包括其结构中的构成为100%聚酯的聚合物,也包括通过将构成聚酯的成分与其他成分共聚而形成的聚合物(共聚物)。然而,在后一种情况中,将聚合物(共聚物)中除聚酯之外的其他构成成分的比例控制为小于或等于50质量%。
可由(例如)多元酸成分和多元醇成分合成得到结晶性聚酯树脂。另外,在使用本发明所有示例性实施方案中的结晶性聚酯树脂时,结晶性聚酯树脂可通过购买得到,或者可合成得到。
多元酸成分的实例包括脂肪族二羧酸,如草酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、1,9-壬烷二羧酸、1,10-癸烷二羧酸、1,12-十二烷二羧酸、1,14-十四烷二羧酸和1,18-十八烷二羧酸;以及芳香族二羧酸,如邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、丙二酸、中康酸及其他二元酸。这些实例还可包括这些酸的酸酐或低级烷基酯,而不仅限于所列出的酸。
三羧酸至多元羧酸成分的实例包括1,2,4-苯三甲酸、1,2,5-苯三甲酸、1,2,4-萘三甲酸、以及这些酸的酸酐和低级烷基酯。这些酸、这些酸的酸酐和低级烷基酯可单独使用,或者两种或多种组合使用。
除了所列举的脂肪族二羧酸和芳香族二羧酸外,多元羧酸成分也包括具有磺酸基的二羧酸成分。
除了所列举的脂肪族二羧酸和芳香族二羧酸外,多元羧酸成分也包括具有双键的二羧酸成分。
多元醇成分优选为脂肪族二醇,更优选为主链中碳原子数为7至20的直链脂肪族二醇。当脂肪族二醇为支链类型时,可能会使聚酯树脂的结晶性能劣化,并使熔融温度降低。另一方面,当主链中的碳原子数小于7时,这种脂肪族二醇与芳香族二羧酸的缩聚反应可能会导致熔融温度的升高,从而使低温定影变得困难;而当主链中的碳原子数超过20时,则难以获得实际的材料。更为优选的是,主链中的碳原子数小于或等于14。
可适用于合成结晶性聚酯树脂的脂肪族二醇的实例包括乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,11-十一烷二醇、1,12-十二烷二醇、1,13-十三烷二醇、1,14-十四烷二醇、1,18-十八烷二醇和1,14-二十烷二醇,但不仅局限于这些二醇。在这些二醇中,从易于获取的角度来看,1,8-辛二醇、1,9-壬二醇和1,10-癸二醇优选于其他二醇。
此外,可将三元或更多元的醇化合物用作多元醇成分,其实例包括丙三醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷和季戊四醇。这些多元醇化合物可以单独使用、或者两种或多种组合使用。
这些脂肪族二醇优选占多元醇化合物的至少80摩尔%,更优选为至少90摩尔%。当脂肪族二醇的含量低于80摩尔%时,所获得的聚酯树脂的结晶性较低,从而使其熔融温度降低。这样可能会使耐调色剂结块性发生劣化,并且使图像保持能力和低温定影性变差。
此外,为了根据需要调节酸值和羟基值,可以在合成的最终阶段加入多元羧酸化合物和多元醇化合物。多元羧酸化合物的实例包括:芳香族羧酸,如对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、偏苯三甲 酸酐、均苯四甲酸和萘二甲酸;脂肪族二羧酸,如马来酸酐、富马酸、琥珀酸、烯基琥珀酸酐和己二酸;以及脂环族羧酸,如环己烷二甲酸。
在180℃至230℃的聚合温度下进行结晶性聚酯树脂的制备,根据需要,通过降低所用反应系统中的内压以除去缩聚时所产生的水或醇,从而使反应得以进行。
如果在反应温度下,所用可聚合单体不溶解或不相容,则可以加入高沸点溶剂作为助溶剂以使该单体溶解。在进行缩聚反应的同时,将助溶剂蒸馏出来。当共聚反应中存在有相容性差的可聚合单体时,推荐的是,将该相容性差的可聚合单体先与要与该单体发生缩聚反应的酸或醇进行缩合,然后再与主成分进行缩聚反应。
在制备聚酯树脂时可用的催化剂的例子包括:诸如钠和锂之类的碱金属化合物,诸如镁和钙之类的碱土金属化合物,诸如锌、锰、锑、钛、锡、锆和锗等金属化合物,以及亚磷酸化合物、磷酸化合物和胺化合物。
结晶性聚酯树脂的酸值(中和1g树脂所需的KOH的量,单位为mg)优选为3.0mg KOH/g至30.0mg KOH/g、或者为约3.0mgKOH/g至约30.0mg KOH/g,更优选为6.0mg KOH/g至25.0mgKOH/g、或者为约6.0mg KOH/g至约25.0mg KOH/g,又更优选为8.0mg KOH/g至20.0mg KOH/g、或者为约8.0mg KOH/g至约20.0mg KOH/g。
当酸值低于3.0mg KOH/g或低于约3.0mg KOH/g时,其在水中的分散性降低,这样便可能会难以通过湿式制造法来形成乳化颗粒。此外,聚集时乳化颗粒的稳定性大幅下降,因此难以有效地制备调色剂。另一方面,当酸值超过30.0mg KOH/g或超过约30.0mg KOH/g时,则所获得的调色剂的吸湿性增加,从而易于受到通常放置调色剂的环境的影响。
此外,结晶性聚酯树脂的重均分子量(Mw)优选为6,000至35,000或为约6,000至约35,000。更优选的是,结晶性聚酯树脂的重均分子量(Mw)为10000至32000。当重均分子量(Mw)低于6,000或低于约6,000时,则所获得的调色剂在定影时会浸入到记录介质(例如, 纸)的表面,从而可能造成定影不均匀或者可能降低定影图像的耐弯曲强度。另一方面,当重均分子量(Mw)超过35,000或超过约35,000时,则融化时的粘度可能会过高,从而使得粘度达到适于定影的值时的温度升高,从而损害了低温定影性。
借助于凝胶渗透色谱法(GPC)来测量重均分子量。使用GPC系统HLC-8120(TOSOH株式会社生产)作为测量装置、TSK gel SuperHM-H柱(15cm,TOSOH株式会社生产)、THF作为溶剂,从而通过GPC进行分子量的测量。借助于由单分散聚苯乙烯标准样品所绘制的分子量校准曲线,由所述测量结果来计算重均分子量。
调色剂中结晶性聚酯树脂的含量优选为3质量%至40质量%、或约3质量%至约40质量%,更优选为4质量%至35质量%、或约4质量%至约35质量%,又更优选为5质量%至30质量%、或约5质量%至约30质量%。当结晶性聚酯树脂的含量低于3质量%或低于约3质量%时,则可能不会获得足够的低温定影性;而当含量高于40质量%或高于约40质量%时,则可能不会达到足够的调色剂强度和定影图像强度,并且可能会对充电性产生不利的影响。
优选的是,包括结晶性聚酯树脂在内的结晶性树脂含有通过使用可聚合脂肪族单体而合成得到的结晶性聚酯树脂(下文中也可称为“结晶性脂肪族聚酯树脂”)作为主要成分(含量大于或等于50质量%)。此外,更为优选的是,在这种情况中,构成结晶性脂肪族聚酯树脂的可聚合脂肪族单体的结构比例大于或等于60摩尔%、优选大于或等于90摩尔%。此外,适合用作可聚合脂肪族单体的物质为脂肪族二醇和脂肪族二羧酸。
非结晶性聚酯树脂:
作为优选用于本发明所有示例性实施方案中的非结晶性聚酯树脂的实例,可列举通过多元羧酸化合物与多元醇化合物的缩聚反应而制得的聚酯树脂。
多元羧酸化合物和多元醇化合物的实例包括在结晶性聚酯树脂中所列举的那些。
非结晶性聚酯树脂的玻璃化转变温度(Tg)优选为50℃至80℃。 当Tg值低于50℃时,则可能会使调色剂及定影图像的保持能力劣化。另一方面,当Tg值高于80℃时,则与常规调色剂,可能会使该调色剂难以在低温下进行定影。此外,更为优选的是,非结晶性聚酯树脂的Tg值为50℃至65℃。
可按照结晶性聚酯树脂的制备方法来制备非结晶性聚酯树脂。
从提高图像定影性的角度来看,同时包含结晶性聚酯树脂和非结晶性聚酯树脂的粘合树脂的软化温度(采用流动检测仪,降低1/2时的温度)优选为90℃至140℃,更优选为100℃至135℃,进一步更优选为100℃至120℃。
此外,优选的是,粘合树脂可溶解于四氢呋喃中,这里,表达方式“可溶于四氢呋喃中”是指这样的状态:当将1g粘合树脂加入到10ml四氢呋喃中,并在25℃下借助于超声分散机进行5分钟的分散时,树脂溶解于四氢呋喃中。
<着色剂>
调色剂可根据需要而含有着色剂。尽管着色剂可以是染料或颜料,但是从光牢度及耐水性的角度来看,优选为颜料。
在本发明示例性实施方案中可用作着色剂的颜料为(例如)如下那些。黄色颜料的实例包括铬黄、锌黄、氧化铁黄、镉黄、铬黄、汉撒黄、汉撒黄10G、联苯胺黄G、联苯胺黄GR、还原黄、喹啉黄和永固黄NCG。更具体而言,可用的有C.I.颜料黄74、C.I.颜料黄180、C.I.颜料黄93等,并且从颜料分散性的角度来看,C.I.颜料黄74比其他颜料更为优选。上面所列举的黄色颜料可单独使用、或者两种或多种组合使用。
黑色颜料的实例包括炭黑、氧化铜、二氧化锰、苯胺黑、活性碳、非磁性铁氧体和磁铁矿。
橙色颜料的实例包括铬橙、钼橙、永固橙GTR、吡唑啉酮橙、乌尔康橙、联苯胺橙GG、阴丹士林亮橙RK和阴丹士林亮橙GK。
红色颜料的实例包括氧化铁红、镉红、铅丹、硫化汞红、色淀红、永固红4R、立索红、亮胭脂红3B、亮胭脂红6B、杜邦油红、吡唑啉酮红、若丹明B色淀、色淀红C、玫瑰红、曙红和茜素色淀。
蓝色颜料的实例包括普鲁士蓝、钴蓝、碱性蓝色淀、维多利亚蓝色淀、坚牢天蓝、阴丹士林蓝BC、苯胺蓝、群青蓝、Calco油蓝、氯化亚甲基蓝、酞菁蓝、酞菁绿、孔雀绿草酸盐。
紫色颜料的实例包括锰紫、坚牢紫B和甲基紫色淀。
绿色颜料的实例包括氧化铬、铬绿、色素绿、孔雀绿色淀和末级黄绿G(Final Yelow Green G)。
白色颜料的实例包括水锌矿、氧化钛、锑白和硫化锌。
体质颜料的实例包括重晶石粉末、碳酸钡、粘土、二氧化硅、白碳、滑石和矾土白。
可根据需要将染料用作着色剂。可用作着色剂的染料有多种,如碱性染料、酸性染料、分散染料和直接染料,例如苯胺黑、亚甲基蓝、玫瑰红、喹啉黄和群青蓝。这些染料可单独使用、或者以两种或多种的混合物形式使用、或者以固体溶液的状态使用。
可根据已知方法将上面列举的着色剂分散。此处,可推荐使用(例如)介质体系的分散剂,如旋转剪切均化器、球磨机、砂磨机或盘磨机、或高压反向碰撞分散机。
可供选择的另外一种方式是,可通过使用极性表面活性剂和上述类型的均化器将着色剂分散在水系溶剂中。
根据色相角、颜色饱和度、亮度、耐候性、在调色剂中的分散性等来选择着色剂。在每100质量份的树脂中,着色剂的加入量优选为1质量份到20质量份。
<防粘剂>
调色剂可根据需要含有防粘剂。防粘剂的实例包括:诸如聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯之类的低分子量聚烯烃;具有软化温度的有机硅;诸如油酸酰胺、芥子酸酰胺、蓖麻油酸酰胺和硬脂酸酰胺之类的脂肪酸酰胺;诸如巴西棕榈蜡、米蜡、小烛树蜡、日本蜡和西蒙得木油之类的植物蜡;诸如蜂蜡之类的动物蜡;诸如蒙旦蜡、天然地蜡、纯白地蜡、石蜡、微晶蜡和费-托石蜡之类的矿物蜡和石油蜡;诸如硬脂酸十八醇酯和山嵛酸二十二烷醇酯之类的由高级脂肪酸和高级醇制得的酯蜡;诸如硬脂酸丁酯、油酸丙酯、单硬脂酰基甘油酯、二硬脂酰基甘油 酯和季戊四醇四山嵛酸酯之类的由高级脂肪酸和一元醇或多元低级醇制得的酯蜡;诸如二乙二醇单硬脂酸酯、二丙二醇二硬脂酸酯、二硬脂酰基二甘油酯和四硬脂酰基三甘油酯之类的由高级脂肪酸和多个多元醇制得的酯蜡;诸如脱水山梨糖醇单硬脂酸酯之类的由脱水山梨糖醇和高级脂肪酸制得的酯蜡;以及诸如胆甾醇硬脂酸酯之类的由胆甾醇和高级脂肪酸制得的酯蜡。这些防粘剂可单独使用、或者两种或多种组合使用。
防粘剂的熔融温度优选为50℃至100℃、或为约50℃至约100℃,更优选为60℃至95℃、或为约60℃至约95℃。
调色剂中防粘剂的含量优选为0.5质量%至15质量%、或为约0.5质量%至约15质量%,更优选为1.0重量%至12质量%、或为约1.0重量%至约12质量%。当防粘剂的含量低于0.5质量%或低于约0.5质量%时,则调色剂可能会发生防粘失效,尤其是在无油定影中更为明显。当防粘剂的含量超过15质量%或超过约15质量%时,调色剂的流动性可能会变差,从而可能会导致图像质量及图像形成可靠性的劣化。
<其他添加剂>
除了含有上述成分外,调色剂还可根据需要而含有多种其他成分,如内加式添加剂、电荷控制剂、无机粉末(无机颗粒)和有机颗粒。
推荐的是,在施加剪切力的条件下将无机颗粒和有机颗粒加到调色剂颗粒的表面。
内加式添加剂的实例包括磁性物质,例如铁素体、磁铁矿、还原铁、金属(例如,钴、锰和镍)、这些金属的合金、以及含有这些金属的化合物,这些内加式添加剂的用量均不会损害充电能力。
对电荷控制剂没有特别的限制。然而,尤其当使用彩色调色剂时,优选使用无色或浅色的电荷控制剂。这种电荷控制剂的实例包括季铵盐化合物、苯胺黑化合物、染料(其含有铝、铁、铬等的络合物)、以及三苯甲烷类颜料。为了控制离子强度(其影响下面将提到的聚集、熔融和凝结时的稳定性)和降低废水污染,难溶于水的材料是优选的。
可基于多种目的加入无机颗粒,但是,可加入无机颗粒以调节调色剂的粘弹性。通过以这种方式调节粘弹性,可以控制图像光泽度以 及调色剂向纸张中的渗透程度。作为这种无机颗粒,已知的颗粒包括二氧化硅颗粒、二氧化钛颗粒、氧化铝颗粒、氧化铈颗粒、以及通过对上述颗粒表面进行处理以使其具有疏水性的颗粒,这些颗粒可单独使用,或者两种或多种组合使用。然而,从不损害着色性能以及透明度(例如OHP(高架投影仪)纸张对光的透过性)的角度来看,优选使用二氧化硅颗粒,这是因为其折射率小于粘合树脂的折射率。另外,可对二氧化硅颗粒进行多种表面处理,例如,用硅烷偶联剂、钛偶联剂或硅油对其进行表面处理。
无机颗粒和有机颗粒为从外部加入至调色剂表面的外加式添加剂,更具体而言,其包括如下这些物质。
无机颗粒的实例包括:氧化硅、氧化铝、氧化钛、钛酸钡、钛酸镁、钛酸钙、钛酸锶、氧化锌、硅砂、粘土、云母、硅灰石、硅藻土、氯化铈、铁红、氧化铬、氧化铈、三氧化二锑、氧化镁、氧化锆、碳化硅和氮化硅。在这些颗粒中,氧化硅颗粒和氧化钛颗粒、尤其是那些经处理而使部分表面具有疏水性(表面处理)的氧化硅颗粒和氧化钛颗粒较其他颗粒而言是优选的。
无机颗粒通常被用来增强流动性。无机颗粒的初级粒径优选为1nm至200nm,并且在每100质量份的调色剂中,无机颗粒的加入量优选为0.01质量份至20质量份。
有机颗粒通常被用来提高调色剂在清洁及转印方面的适宜性,其实例包括:粉末状的含氟聚合物,如粉末状的聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯;脂肪酸的金属盐,如硬脂酸锌或硬脂酸钙;聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯。对加入到调色剂中的有机颗粒的量没有特别的限定,但是其加入量优选为0.1质量%至10质量%,更优选为0.2质量%至8质量%。
<调色剂的特性>
利用流变仪(ARES流变仪,Rheometric Scientific公司制造)来确定本发明中的粘弹特性。测定步骤将在后面的实施例中加以说明。
调色剂的合适的体积平均粒径为4μm至9μm、或为约4μm至约9μm,优选为4.5μm至8.5μm、或为约4.5μm至约8.5μm,更优选为5μm至8μm、或为约5μm至约8μm。当体积平均粒径小于4μm或 小于约4μm时,调色剂的流动性下降、各颗粒的荷电率容易劣化、并且带电分布变宽,从而易于发生背景模糊不清(调色剂脱落至图像背景的现象,其中调色剂通常不应被转印到图像背景中),并且易于发生调色剂溅出显影装置外的现象。此外,当体积平均粒径小于4μm或小于约4μm时,可能会非常难以进行清洁。另一方面,当体积平均粒径超过9μm或超过约9μm时,分辨率会降低,从而不能获得足够的图像质量,并且难以满足目前对高质量图像的要求。
可使用具有孔径为50μm的孔的Multisizer II(Beckmann-Coulter公司制造)测定体积平均粒径。此时,通过施加30秒或更长时间的超声波从而将调色剂分散于电解质水溶液(ISOTON水溶液)中,随后进行测量。
调色剂的平均圆度优选为0.95至0.985、或为约0.95至约0.985,更优选为0.955至0.985、或为约0.955至约0.985,进一步更优选为0.96至0.985、或为约0.96至约0.985。
当平均圆度低于0.95或低于约0.95时,调色剂形状的不规则性加大,其表面面积增加。当表面面积变大时,会使静电粘附力增加,从而大大降低转印效率。此外,外加式添加剂仅不均匀地分布在调色剂表面的凸起处,从而也会使外加式添加剂的基本功能(赋予粉末流动性、改善清洁能力)发生劣化。
另一方面,当平均圆度超过0.985或超过约0.985时,调色剂形状接近于球状,因此调色剂易于滚动,并且调色剂与转印介质之间的接触面积变小,从而降低了转印效率。此外,当进行刮板清洁时,球状调色剂易于在清洁捏合部分处从刮板滑落出来,从而不能进行清洁。
优选采用Sysmex公司制造的FPIA-2100来测量平均圆度。在该装置中,采用了根据流动颗粒图像分析从而对分散在水等介质中的颗粒进行测量的方法,将吸入的颗粒悬浮液导入到扁平的鞘流单元内,并通过使用鞘液使其形成为扁平的样品流。通过使该样品流暴露于频闪光下,借助于CCD摄像机通过物镜来拍摄运送过程中的颗粒照片作为静止图像。将通过拍摄照片而获得的颗粒图像进行二维图像处理,由投影面积和周长来计算调色剂颗粒的圆等效直径和圆度。从各个颗粒的拍摄图 像中,计算出具有与二维图像面积相同的圆的直径,以作为圆等效直径。关于圆度,对至少5,000个颗粒中的每一个进行图像分析,将所获得的分析数据进行统计处理,从而确定平均圆度。
圆度=圆等效直径/周长=[2×(Aπ)1/2]/PM
在上述方程式中,A表示投影面积,PM表示周长。
在测量时,采用HPF模式(高分辨率模式),并采用1.0的稀释比例。为了在数据分析时消除测量噪音,将数均粒径分析范围选取为2.0μm至30.1μm,并将圆度分析的范围选取为0.40至1.00。
对于附着有外加式添加剂的调色剂而言,在测定该调色剂的母粒的平均圆度时,可以在除去外加式添加剂之后再测量确定母粒的平均圆度。然而,由于外加式添加剂的图像不聚焦,因此通过对附着有外加式添加剂的调色剂进行测量所获取的数据与通过对调色剂母粒进行测量所获取的数据之间的差值位于误差范围之内。因此,即使对附着有外加式添加剂的调色剂进行测量,也可将测得的数值看作是调色剂母粒的平均圆度。
<调色剂的制备方法>
接下来,对调色剂的制备方法进行说明。本发明所有示例性实施方案中的静电潜像显影用调色剂(下文中简称为本发明静电潜像显影用调色剂或本发明调色剂)的制备方法并不局限于特定的一种方法,但是为了改善本发明调色剂的性能,调色剂表面部分和调色剂内部的铝含量需要分别受到限制,所以优选利用乳液聚集工艺的制备方法,这是因为该方法容易对铝含量进行控制。
下面将根据乳液聚集工艺对本发明的静电潜像显影用调色剂的制备方法进行描述。
本发明的静电潜像显影用调色剂的制备方法的特征在于包括如下步骤:聚集步骤,其中将至少一种树脂颗粒分散液与至少一种着色剂分散液混合在一起,从而在铝离子的存在下形成聚集体颗粒;熔融步骤,其中将含有树脂颗粒的分散液加热至高于树脂颗粒的玻璃化转变温度的温度,从而使聚集体颗粒发生熔融和凝结,以形成调色剂颗粒;以及清洁步骤,其中对所形成的调色剂颗粒进行清洁。
更具体而言,制备方法中所使用的分散液为这样的分散液:将通过乳液聚合而常规制得的树脂颗粒用离子型表面活性剂进行分散而得到的分散液;以及将着色剂用某些其他的具有相反极性的离子型表面活性剂进行分散而得到的分散液。将这些分散液混合以造成异相聚集(heteroaggregation),从而形成了聚集体颗粒,该聚集体颗粒的尺寸与调色剂的粒径相当。随后,通过将聚集体颗粒加热至高于树脂的玻璃化转变温度,从而使聚集体颗粒发生熔融和凝结,随后进行清洁以及干燥。这样便获得了所需的调色剂。根据该制备方法,可制得多种形状的调色剂(从不确定形状的调色剂到球形调色剂)。在制备本发明调色剂时,可进一步加入防粘剂颗粒的分散液。
尽管在上述制备方法中将作为原料的分散液全部混合在一起、并且在混合后的分散液中引发聚集和熔融,但是也可采用包括如下步骤的制备方法。具体而言,在聚集工艺的初始阶段,预先将具有相反极性的离子型分散剂的量的余额留出来。(例如)利用含有铝的无机金属盐或者至少含有铝的有机物将该留出来的离子型分散剂中和,并且在低于玻璃化转变温度的温度下形成核芯聚集体颗粒。在核芯聚集体颗粒稳定之后,根据需要将其稍微加热至高温(但该温度低于核芯聚集体颗粒或添加颗粒中所含的树脂的玻璃化转变温度或熔融温度),从而使核芯聚集体颗粒进一步稳定。然后,在第二阶段中,根据需要,加入颗粒分散液(该颗粒分散液的极性和加入量足以抵消上述留出来的余额偏差),并根据需要通过稍微加热至高温(但该温度低于核芯聚集体颗粒或添加颗粒中所含树脂的玻璃化转变温度或熔融温度)以使其稳定,然后通过加热至高于玻璃化转变温度的温度,从而使在第二阶段加入的颗粒熔融并凝结,从而使其附着在核芯聚集体颗粒的表面上。下面将对各步骤逐步进行详细描述。
将水性介质与含有树脂以及着色剂(如果需要的话)的溶液(聚合物溶液)混合以制备混合溶液,向该混合溶液施加剪切应力从而形成树脂颗粒的分散液。此时,加热至高于树脂的软化温度的温度,从而在使聚合物溶液的粘度降低的条件下形成颗粒的分散体系。
用以形成树脂颗粒分散液的分散机的实例包括均化器、压力捏合 机、挤压机、以及利用介质的分散机。
可用于树脂颗粒分散液、下述的着色剂分散液、防粘剂分散液、以及其他成分中的分散介质的实例为水性介质。
水性介质的实例包括:水,如蒸馏水或离子交换水;以及醇。这些介质可单独使用,或者两种或多种组合使用。
此外,为了使各分散液的分散状态得以稳定,可以使用表面活性剂。这种表面活性剂的实例包括诸如硫酸酯型、磺酸酯型、磷酸酯型和皂类的阴离子表面活性剂,诸如胺盐型和季铵盐型的阳离子表面活性剂,以及诸如聚乙二醇型、烷基酚-环氧乙烷加成物型和多元醇型的非离子表面活性剂。在这些表面活性剂中,离子型表面活性剂相对于其他表面活性剂而言是优选的,更为优选的是阴离子型表面活性剂和阳离子型表面活性剂。
在本发明的调色剂中,有利的是使用阴离子型表面活性剂作为用于分散防粘剂的表面活性剂。这是因为阴离子型表面活性剂通常具有较强的分散能力,并且能够很好地分散树脂颗粒和着色剂。
阴离子型表面活性剂的实例包括脂肪酸皂类,如月桂酸钾、油酸钠、蓖麻油酸钠;硫酸酯类,如硫酸辛酯、硫酸月桂醇酯、月桂基醚硫酸酯、壬基苯基醚硫酸酯;磺酸酯类,如月桂基磺酸酯、十二烷基苯磺酸酯;烷基萘磺酸钠盐,包括三异丙基萘磺酸钠和二丁基萘磺酸钠;萘磺酸酯-甲醛缩合物、磺基琥珀酸单辛酯、磺基琥珀酸二辛酯、月桂酰胺磺酸酯和油酸酰胺磺酸酯;磷酸酯类,如磷酸月桂酯、磷酸异丙酯、壬基苯基醚磷酸酯;二烷基磺基琥珀酸盐类,如二辛基磺基琥珀酸钠;以及磺基琥珀酸盐类,如月桂基磺基琥珀酸二钠。
阳离子型表面活性剂的实例包括:胺盐类,如月桂胺盐酸盐、十八烷基胺盐酸盐、油胺乙酸盐、十八烷基胺乙酸盐、十八烷基氨基丙胺乙酸盐等;以及季铵盐类,如月桂基三甲基氯化铵、二月桂基二甲基氯化铵、二(十八烷基)二甲基氯化铵、月桂基二羟乙基甲基氯化铵、油烯基二聚氧乙烯甲基氯化铵、月桂酰基氨基丙基二甲基乙基铵硫酸乙酯盐、月桂酰基氨基丙基二甲基羟乙基高氯酸铵、烷基苯三甲基氯化铵、烷基三甲基氯化铵等。
优选将非离子型表面活性剂与上面所列举的阴离子型表面活性剂或阳离子型表面活性剂组合使用。
非离子型表面活性剂的实例包括:烷基醚类,如聚氧乙烯辛基醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯十八烷基醚、聚氧乙烯油烯基醚;烷基苯基醚类,如聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚;烷基酯类,如聚氧乙烯月桂酸酯、聚氧乙烯硬脂酸酯和聚氧乙烯油酸酯;烷基胺类,如聚氧乙烯月桂基氨基醚、聚氧乙烯十八烷基氨基醚、聚氧乙烯油烯基氨基醚、聚氧乙烯大豆油氨基醚、聚氧乙烯牛油氨基醚;烷基酰胺类,如聚氧乙烯月桂酰胺、聚氧乙烯硬脂酰胺和聚氧乙烯油酰胺;植物油醚类,如蓖麻油聚氧乙烯醚、聚氧乙烯油菜籽油醚;烷醇酰胺类,如月桂酸二乙醇酰胺、硬脂酸二乙醇酰胺和油酸二乙醇酰胺;以及脱水山梨糖醇酯醚类,如聚氧乙烯脱水山梨糖醇单月桂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单硬脂酸酯和聚氧乙烯脱水山梨糖醇单油酸酯。
表面活性剂可单独使用、或者两种或多种组合使用。各分散液中表面活性剂的含量通常是少量的,具体地讲,其含量为0.01质量%至10质量%,优选为0.05质量%至5质量%,更优选为0.1质量%至2质量%。当表面活性剂的含量低于0.01质量%时,树脂颗粒分散液、着色剂分散液、防粘剂分散液等均不稳定,从而由于不同种类的颗粒间的稳定性存在差异,因此可能会导致发生聚集或者在聚集条件下使特定的颗粒游离出来。另一方面,表面活性剂的含量超过10质量%是不利的,这是因为这样会使得粒径分布变宽、或者难以对粒径进行控制。一般来说,即使使用少量表面活性剂时,通过悬浮聚合获得的大尺寸调色剂的分散体系也是稳定的。
此外,可使用在常温(25℃)下呈固态的亲水性聚合物。这种聚合物的实例包括纤维素类化合物(例如羧甲基纤维素和羟丙基纤维素)、聚乙烯醇、明胶、淀粉和阿拉伯胶。
在本发明的所有示例性实施方案中,树脂颗粒分散液中树脂颗粒的体积平均直径小于或等于1μm,优选为100nm至300nm。当体积平均直径超过1μm时,可能会使得通过进行聚集和熔融而获得的调色 剂颗粒的粒径分布变宽,并且使得颗粒游离出来,从而使所获得的调色剂的性能和可靠性劣化。此外,体积平均粒径小于100nm时可能需要长时间进行调色剂颗粒的聚集和生长,因此从工业的角度来看是不适宜的,而体积平均粒径超过300nm时则可能会导致防粘剂和着色剂的非均匀分散,并且难以控制调色剂颗粒的表面性质。
在聚集工艺中,使树脂颗粒分散液、着色剂颗粒分散液以及防粘剂分散液(如果需要的话)的混合物中的所有种类的颗粒聚集并形成为聚集体颗粒。此时,通过异相聚集等来形成聚集体颗粒,并且加入极性与聚集体颗粒不同的离子型表面活性剂以及具有电价的化合物(如金属盐),以使聚集体颗粒稳定并控制粒径和粒径分布。
可按照上述那样进行全部混合,并通过聚集从而进行聚集工艺,或者通过如下方式进行聚集工艺:在聚集工艺的初始阶段,预先将具有相反极性的离子型分散剂的量的余额留出来,(例如)利用上述离子型表面活性剂或者具有电价的化合物(如金属盐)将该留出来的离子型分散剂中和,从而形成第一阶段母粒聚集体,并且在低于玻璃化转变温度的温度下使其稳定;随后,在第二阶段中,加入经分散剂处理的树脂颗粒分散液,该分散剂的极性和加入量足以抵消上述留出来的余额偏差,并且母粒被该树脂颗粒包覆,随后根据需要加热至高温(但是该温度低于母粒或添加颗粒中所含树脂的玻璃化转变温度)以使包覆后的母粒稳定,然后通过加热至高于玻璃化转变温度的温度,从而使在聚集体形成的第二阶段中加入的颗粒熔融,从而使其附着在母粒聚集体颗粒的表面上。这些用于聚集的各步操作可进行多次。
在本发明静电潜像显影用调色剂的制备方法中,在聚集工艺中改变pH值以产生聚集体,从而形成颗粒。在改变pH值的同时,为了稳定和快速地实现颗粒聚集或者为了形成具有较窄粒径分布的聚集体颗粒,可以加入絮凝剂。
对可用于上述目的的絮凝剂没有特别的限定,但是从聚集体颗粒的稳定性、絮凝剂的热稳定性和时间稳定性、以及在清洁时絮凝剂的除去的角度考虑,絮凝剂为无机酸的金属盐。这种絮凝剂的实例包括无机酸的金属盐,如氯化镁、氯化钠、硫酸铝、硫酸钙、硫酸铵、硝 酸铝、硝酸银、硫酸铜和碳酸钠。然而,在本发明示例性实施方案中,从控制最终调色剂颗粒在定影时的粘度的角度来看,则使用含有铝的絮凝剂(例如,聚合氯化铝、硫酸铝、硫酸铝钾)。
尽管这种絮凝剂的添加量随其电价数的不同而改变,但是其添加总是较少。当絮凝剂为三价金属盐(如铝盐)时,其添加量小于或等于0.5质量%。就絮凝剂的添加量而言,其添加量越少越好,因此有利的是使用高电价的化合物。
进行聚集工艺之后,优选进行粘附工艺。在粘附工艺中,使树脂颗粒粘附在通过进行聚集工艺而形成的聚集体颗粒的表面上,从而形成包覆层。通过这一操作,便获得了具有所谓的核/壳结构的调色剂,该调色剂由核层以及包覆该核层的包覆层构成。
通常通过向分散液(其中含有在聚集工艺中形成的聚集体颗粒(核颗粒))中加入包含非结晶性树脂颗粒的树脂颗粒的分散液,从而形成包覆层(壳层)。顺带提及,当在聚集工艺中不仅使用了结晶性树脂、而且还使用了非结晶性树脂时,则在粘附工艺中所使用的非结晶性树脂可以与聚集工艺中所使用的非结晶性树脂相同或不同。
一般来说,当所制备的调色剂具有所谓的核/壳结构、并且该调色剂包含结晶性树脂作为粘合树脂的主要成分、并同时包含防粘剂时,则进行粘附工艺,粘附工艺的主要目的在于控制核层中所包含的防粘剂和结晶性树脂在调色剂表面处的曝光、并辅助提高核层的强度(其中仅依靠核层的强度并不足以满足调色剂颗粒所需的强度)。
作为控制本发明调色剂的粘弹性的方法,优选采用如下方法:通过调节聚集工艺中所用的含铝絮凝剂(如聚合氯化铝或硫酸铝)的量以控制调色剂的铝含量的方法;或者这样的方法,在聚集工艺结束时加入适当量的螯合剂,并通过使用富马酸单钠水溶液缓慢地捕获铝离子以调节pH值,从而除去络合物盐。螯合剂的实例包括HIDA(羟乙基亚胺二乙酸)、HEDTA(羟乙基乙二胺三乙酸)、HEDP(羟基乙叉二膦酸)和HIDS(3-羟基-2,2′-亚氨基二琥珀酸),优选具有极性基团的酸或其盐、或者具有羟基的酸及其盐。在本发明的示例性实施方案中,尤其优选使用3-羟基-2,2′-亚氨基二琥珀酸。3-羟基-2,2′-亚氨基 二琥珀酸为所谓的螯合剂,其具有络合金属离子的能力。尽管该物质因其分子结构中具有羟基而具有高亲水性,但是其螯合能力不如EDTA的螯合能力强,因此其能够使颗粒发生聚集和凝结,同时使许多离子交联结构保留在调色剂的内部,或者使得在清洁工艺中,铝元素由调色剂的内部适量地释放至分散体系的外部。这样,便可恰当地控制用以形成离子交联结构的铝元素的分布,因此离子交联结构得以维持,从而可成功地控制本发明调色剂的粘弹性并获得低的光泽度、而不会对定影性造成不利的影响。
在使用上述螯合剂时,有利的是组合使用富马酸单钠水溶液。由于富马酸单钠显示出较弱的碱性,因此在凝集过程中可温和地调节pH值,从而不仅能够形成颗粒,而且还能够控制铝离子的捕获。这样,便可控制离子交联结构,并使调色剂具有经控制的粘弹性。
在聚集工艺或者聚集工艺和粘附工艺完成之后,在熔融工艺中使聚集体颗粒发生凝结。在熔融工艺中,在与聚集工艺相同的搅拌条件下,将聚集体颗粒的悬浮液的pH值调节为5至10,从而使聚集过程停止,并且通过加热至等于或高于聚集体颗粒中所包含的粘合树脂的融化温度中的最高一种树脂的融化温度,从而使悬浮液中的聚集体颗粒发生熔融并凝结;或者,当含有非结晶性树脂颗粒(包括形成壳层的树脂)时,可通过加热至等于或高于非结晶性树脂颗粒的玻璃化转变温度(当含有两种或多种不同种类的非结晶性树脂时,加热至等于或高于非结晶性树脂中的最高一种树脂的玻璃化转变温度),从而形成调色剂颗粒。
关于熔融工艺中的加热温度,只要该加热温度等于或高于树脂的玻璃化转变温度即可,但是,为了能够成功地进行熔融和凝结,优选的是,在比树脂的玻璃化转变温度高出至少10℃、优选高出至少15℃的温度下进行加热。
关于加热时间,恰当的是使加热的持续时间足以使凝结完成,具体而言,加热时间为0.2小时至10小时。加热结束后,当通过使温度降至低于树脂的玻璃化转变温度以使颗粒固化时,颗粒的形状和表面性质可能会随温度降低速度的不同而发生改变。例如,当降温速度较 快时,颗粒趋于变成球形并具有光滑表面。另一方面,当缓慢降温时,颗粒趋于成为不规则形状,并且其表面上存在凹凸不平。因此,降温速度优选为至少0.5℃/分钟、优选为至少1.0℃/分钟。
在聚集工艺和熔融工艺结束之后,便获得了熔融颗粒以作为调色剂。如下所述,通过熔融而获得的熔融颗粒(调色剂)在进行固液分离操作(例如,过滤)后需要对其进行清洁。
在清洁工艺之后,便获得了经过固液分离工艺和干燥工艺的本发明所有示例性实施方案的调色剂颗粒。关于固液分离工艺,对其没有特别的限制,但是从生产率的角度来看,抽滤和加压过滤等是适合的。此外,对干燥工艺没有特别的限制,然而从生产率的角度来看,优选采用冻干、闪喷干燥、流动干燥、振动型流化干燥等。
如上所述,可通过制备调色剂颗粒(母粒)、向调色剂颗粒中加入上面所列举的无机颗粒、随后借助亨舍尔混合机等将其混合,从而制得本发明的静电潜像显影用调色剂。
<静电潜像显影剂>
对根据本发明示例性实施方案的静电潜像显影剂没有特别的限制,只要该显影剂包含本发明的静电潜像显影用调色剂即可,并且该显影剂可以根据预期目的而采用合适的化学成分。当只使用本发明的静电潜像显影用调色剂时,将本发明示例性实施方案的静电潜像显影剂制备成单组分的静电潜像显影剂;而当本发明静电潜像显影用调色剂与载体组合使用时,将所述静电潜像显影剂制备成双组分的静电潜像显影剂。
例如,在双组份体系的情况下,对所用载体没有特别的限制,可使用本身已经公知的那些载体。更具体而言,可使用诸如在(例如)专利文献JP-A 62-39879和JP-A 56-11461中所披露的包覆有树脂的载体之类的已知载体。
这种载体的实例包括下述的包覆有树脂的载体。具体而言,载体的核颗粒的实例包括常用的铁粉、重构的铁氧体、重构的磁铁矿等,并且这样的核颗粒的体积平均粒度在30μm至200μm的范围内。
包覆有树脂的载体的涂覆树脂的实例包括如下单体的均聚物,所 述单体选自:苯乙烯类,如苯乙烯、对氯苯乙烯和α-甲基苯乙烯;α-亚甲基脂肪族羧酸类,如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯;含氮丙烯酸酯类,如甲基丙烯酸二甲氨基乙酯;乙烯腈类,如丙烯腈和甲基丙烯腈;乙烯基吡啶类,如2-乙烯基吡啶和4-乙烯基吡啶;乙烯基醚类,如乙烯基甲醚和乙烯基异丁醚;乙烯基酮类,如乙烯基甲基酮、乙烯基乙基酮、乙烯基异丙烯基酮;聚烯烃类,如乙烯和丙烯;或含氟乙烯基单体,如偏二氟乙烯、四氟乙烯以及六氟丙烯,或者选自上述单体中的两种或多种单体所形成的共聚物;还包括硅树脂类,如甲基硅树脂和甲基苯基硅树脂;含双酚、二醇等的聚酯类;环氧树脂;聚氨酯树脂;聚酰胺树脂;纤维素树脂;聚醚树脂和聚碳酸酯树脂。
这些树脂可单独使用,或两种或多种联合使用。
相对于每100质量份的核颗粒而言,涂敷树脂的涂敷量优选为0.1质量份至10质量份,更优选为0.5质量份至3.0质量份。
在制备载体时,可使用加热型捏合机、加热型Henschel混合器、UM混合器等。根据树脂的涂敷量,可使用加热型流化辊床、加热型窑等。
在双组份静电潜像显影剂中,对本发明静电潜像显影用调色剂与载体的混合比例(质量份)没有特别限制,可根据目的进行恰当的选择。具体而言,混合比值(调色剂∶载体)优选为1∶100至30∶100,优选为3∶100至20∶100。
<成像装置>
下面将示出安装有本发明静电潜像显影用调色剂的成像装置。
根据本发明示例性实施方案的成像装置具有:潜像保持元件;显影单元,其中通过使用显影剂从而将形成在潜像保持元件上的静电潜像显影为调色剂图像;转印单元,通过该转印单元,使得形成在潜像保持元件上的调色剂图像转印至转印接受材料上;定影单元,该定影单元将已转印至转印接受材料上的调色剂图像定影;以及清洁单元,其中使清洁元件滑过潜像保持元件的表面,从而使元件表面相互摩 擦,这样便将转印后残留在潜像保持元件上的成分清除掉,此外,该装置使用本发明示例性实施方案的静电潜像显影剂作为显影剂。下面将示出本发明示例性实施方案的成像装置的实例,然而不应理解为本发明局限于该实例。
在成像装置中,包含(例如)显影单元的部分可具有盒结构(处理盒),其被设计为以可拆可装的方式与装置连接;并且该处理盒至少配置有显影剂容纳元件,并且该处理盒被构造为用以容纳本发明示例性实施方案的静电潜像显影剂。
图2为示出作为本发明示例性实施方案的成像装置的一个实例的4组串联型彩色成像装置的示意性结构图。在下面的描述中,将对图2中所示的装置主要部件进行解释,而省略了对其他部分的说明。图2所示成像装置配备有第一至第四电子照相成像单元10Y、10M、10C和10K,这些电子照相成像单元可根据经过颜色分离的图像数据而产生具有多种颜色(黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(K))的图像形式的输出。将这些成像单元(下文中简称为“单元”)10Y、10M、10C和10K以预定的单元间隔在水平方向上并列放置。单元10Y、10M、10C和10K可为以可拆可装的方式与所述成像装置连接的处理盒。
图2中,在各单元10Y、10M、10C和10K的顶部位置处,放置有被所有单元共享的中间转印带20,其起到中间转印材料的作用。该中间转印带20环绕着用以驱动中间转印带转动的驱动辊22和支承辊24,其中驱动辊22和支承辊24与中间转印带20的内表面接触,这些辊在图2中按照从左至右的方向放置,以维持这两个辊之间的距离,并且设置为使辊沿着从第一单元10Y向第四单元10K的方向转动。此外,利用弹簧等(图中未示出)向支承辊24施加方向为远离驱动辊22的驱动力,从而向环绕这两个辊的中间带20施加预定的张力。此外,在隔着中间转印带20且面向驱动辊22的位置处设置有中间转印材料清洁装置30。
将分别容纳在调色剂盒8Y、8M、8C和8K中的黄色调色剂、品红色调色剂、青色调色剂和黑色调色剂这4种颜色的调色剂分别供给 到单元10Y、10M、10C和10K的显影装置(显影单元)4Y、4M、4C和4K内。
第一至第四单元10Y、10M、10C和10K具有相同的构成,因此,作为这四个单元的代表,下面将给出对第一单元10Y的解释,第一单元10Y位于中间转印带转动方向的上游侧、并且具有形成黄色图像的功能。顺带提及,对应于第一单元10Y中的各元件,可分别用品红色(M)、青色(C)和黑色(K)参考符号来替换黄色(Y)参考符号,由此来解释第二至第四单元10M、10C和10K,因此,此处省略了对各单元的分别解释。
第一单元10Y具有起到潜像保持元件作用的感光体1Y。在感光体1Y的周围,按照下述顺序依次设置如下部件:充电辊2Y,其对感光体1Y的表面进行静电充电,以使其具有预定的电势;曝光单元3,借助于曝光单元3,使充电后的感光体表面基于颜色分离图像信号而曝光于激光束3Y下,从而形成静电潜像;显影设备(显影单元)4Y,其将带电的调色剂供给到静电潜像上,从而将静电潜像显影;一次转印辊5Y(一次转印单元),其将经显影的调色剂图像转印至中间转印带20;以及感光体清洁设备(清洁单元)6Y,其将一次转印后仍残留在感光体1Y表面上的调色剂除去。
将一次转印辊5Y设置在中间转印带20中,并安装在与感光体1Y相对的位置处。此外,将用以施加一次转印偏压的偏压电源(图中未示出)与各一次转印辊5Y、5M、5C和5K连接。在控制部分(图中未示出)的控制下,各偏压电源可对施加到各一次转印辊上的转印偏压进行调节。
下面将对第一单元10Y中用以形成黄色图像的操作进行解释。在操作开始前,借助于充电辊2Y对感光体1Y的表面进行静电充电,以使其具有-600V至-800V的电势。
通过将导电基材和感光层叠加在一起以形成感光体1Y。本文中所用的术语“导电”是指显示出导电性的状态,使得基于JIS K 7194(根据四点探针法的导电性塑料电阻率测量方法)进行测量时的体积电阻率低于107Ω·cm。感光体在正常条件下的电阻较高(几乎与常见树脂 的电阻处于同一水平),然而其具有这样的性质:在用激光束3Y对其进行照射时,被激光束照射的区域的电阻率会发生改变。然后,根据由控制部分(图中未示出)传送来的黄色图像数据,经曝光单元3使激光束3Y落在经充电的感光体1Y的表面上,从而以黄色打印图案的形式在感光体1Y的表面上形成静电潜像。
本文所用术语“静电潜像”是指通过静电充电而在感光体1Y的表面上形成的图像,其为通过如下方式形成的所谓负像:通过用激光束3Y照射,使感光层的被照射区域的电阻率降低,从而使通过使感光体1Y的表面带电而产生的电荷流出,并且使未被激光束3Y照射的区域保持有电荷。
将这样形成于感光体1Y上的静电潜像旋转至预定位置,以便通过感光体1Y的运转而进行显影。在该显影位置处,位于感光体1Y上的静电潜像被显影单元4Y转化为可见图像(调色剂图像)。
本发明的黄色调色剂被容纳在显影单元4Y中。通过使黄色调色剂在显影单元4Y中发生搅动,从而使黄色调色剂摩擦带电,并使黄色调色剂以其电荷极性与感光体1Y上所产生的电荷极性(负极性)相同的状态保持在显影剂棍(显影剂保持元件)上。通过使感光体1Y的表面通过显影单元4Y,从而使黄色调色剂静电粘附在感光体1Y表面上的经过电中和的潜像区域上。这样,潜像便被黄色调色剂显影。使其上形成有黄色调色剂图像的感光体1Y以预定的速度继续运行,从而将在感光体1Y上显影的调色剂图像传送至预定位置以进行一次转印。
当位于感光体1Y上的黄色调色剂图像被传送至一次转印位置时,向一次转印辊5Y施加预定的一次转印偏压,从而使方向为由感光体1Y至一次转印辊5Y的静电力作用于调色剂图像上,这样便将感光体1Y上的调色剂图像转印至中间转印带20上。此时所施加的转印偏压的极性为正,即,与调色剂的极性(负极性)相反,并通过位于第一单元10Y中的控制部分(图中未示出)将转印偏压控制为约+10μA。另一方面,通过清洁装置6Y将残留在感光体1Y上的调色剂除去并收集。
将一次转印偏压施加至第二单元10M后的一次转印辊5M、5C和5K,随后与第一单元的情况类似,也对这些一次转印偏压进行控制。
将以这样的方式在第一单元10Y内被转印有黄色调色剂图像的中间转印带20传送并依次通过第二至第四单元10M、10C和10K,使得不同颜色的调色剂图像相互叠加在一起。这样便进行了多次转印。
通过使中间转印带20通过第一至第四单元以使其经过四色调色剂图像的多次转印,并将该中间转印带20传送至二次转印部分,该二次转印部分由中间转印带20、与中间转印带20的内表面接触的支承辊24、以及二次转印辊(二次转印单元)26构成,其中二次转印辊26位于中间转印带20的图像保持表面一侧。另一方面,通过供纸机构的协调,将记录纸(转印接受材料)P以预定的时间供给到二次转印辊26与中间转印带20间的缝隙中,其中使二次转印辊26与中间转印带20在加压条件下相互接触,并向支承辊24施加预定的二次转印偏压。此时所施加的转印偏压的极性与调色剂的极性(负极性)相同(也为负极性),方向为由中间转印带20向记录纸P的静电力作用于调色剂图像,从而将中间转印带20上的调色剂图像转印至记录纸P上。根据电阻检测单元(图中未示出)所测得的电阻来确定此时所施加的二次转印偏压,并对其电压进行控制,其中电阻检测单元测定二次转印部分的电阻。
随后,将记录纸P前移至定影装置(定影单元)28,并对其上的调色剂图像进行加热,从而使具有不同颜色且相互叠加在一起的调色剂图像熔融、并定影于记录纸P上。将完成了调色剂图像定影的记录纸P传送至排纸部分。这样,便完成了彩色成像的一系列操作。
尽管作为示例性实例的成像装置被构造为通过中间转印带20将调色剂图像转印至记录纸P,然而不应认为这是对本发明范围的限制,本发明也可采用将调色剂图像直接从感光体转印至记录纸的构造。
本发明示例性实施方案的成像装置采用了本发明的静电潜像显影用调色剂,因此与未考虑调色剂表面部分和内部的铝含量时的情况 相比,不仅不会对低温定影性构成损害,而且还会得到光泽度较低且具有优异的图像再现性的图像。
<处理盒和调色剂盒>
图3为示出了处理盒的一个合适实例的示意图,该处理盒容纳有本发明示例性实施方案的静电潜像显影剂。处理盒200具有感光体107,此外还具有充电辊108、显影设备111、感光体清洁设备(清洁单元)113、用于曝光的开孔118、以及用于静电荷中和曝光的开孔117,通过利用安装轨116将这些部件组合成一个系统。顺带提及,标号300表示转印接受材料。
处理盒200被设计为以可拆可装的方式与成像装置连接,成像装置包括转印设备112、定影设备115以及图2中未示出的其他部件,处理盒200与成像装置的主体一同构成了成像装置。
尽管图3中所示处理盒200设置有充电辊108、显影设备111、清洁设备(清洁单元)113、用于曝光的开孔118、以及用于静电荷中和曝光的开孔117,但是可选择性地将这些部件组合在一起。根据本发明实施方案的处理盒200可以设置有感光体107以及选自充电辊108、显影设备111、清洁设备(清洁单元)113、用于曝光的开孔118、以及用于静电荷中和曝光的开孔117中的至少一个部件。
下面将对根据本发明示例性实施方案的调色剂盒进行解释。根据本发明示例性实施方案的调色剂盒以可拆可装的方式与成像装置连接,其至少容纳有待供给到安装于成像装置内的显影设备111中的调色剂。调色剂盒中所容纳的调色剂为本发明所有示例性实施方案中的调色剂。顺带提及,对于本发明示例性实施方案的调色剂盒,重要的是,调色剂盒内至少容纳有调色剂。根据成像装置机构的不同,调色剂盒可容纳(例如)静电潜像显影剂。
因此,使用位于成像装置中的容纳有本发明调色剂的调色剂盒便于将本发明的调色剂供给到显影设备中,其中所述成像装置被构造为以可拆可装的方式与调色剂盒连接。
图2中所示成像装置具有这样的结构,其可以可拆可装的方式与调色剂盒8Y、8M、8C和8K连接,并且显影设备4Y、4M、4C和4K通 过调色剂供给管(图2中未示出)分别与其颜色对应于显影设备的调色剂盒相连接。此外,当调色剂盒中容纳的调色剂不足时,可替换各调色剂盒。
[实施例]
下面将参照下述实施例对本发明进行详细描述,但是不应认为这些实施例是对本发明范围的限制。此外,在下述实施例中,除非有另外的说明,否则所有的份数和百分比均为质量份和质量百分比。
各实施例和比较例中所用的全部调色剂均以如下方式进行制备。更具体而言,分别制备下述的颗粒状树脂分散液和着色剂分散液,在搅拌下将这些分散液以预定的比例混合,并将由至少含有铝的无机金属盐构成的絮凝剂加入到分散液混合物中,以完成离子中和,从而形成了聚集体颗粒。随后,通过使用无机氢氧化物将呈弱酸性的分散体系的pH值调节为中性,然后通过加热至等于或高于树脂颗粒的玻璃化转变温度的温度以使聚集体颗粒熔融并凝结。随后,将经过这样处理的聚集体颗粒进行充分地清洁、固液分离及干燥,从而得到所需的调色剂。
<各种特性的测量方法>
下面对实施例和比较例中所用的调色剂等的物理特性测量方法进行解释。
(树脂的重均分子量的测定方法)
在如下条件下进行树脂的分子量分布测定。更具体而言,将HLC-8120GPC以及SC-8020(TOSOH株式会社生产)用作GPC体系,使用两根TSKgel Super JM-H柱(6.0mm ID×15cm,TOSOH株式会社生产),并使用THF(四氢呋喃)作为洗脱液。采用下述实验条件:样品浓度为0.5%,流速为0.6毫升/分钟,进样量为10μL,测量温度为40℃,并且使用红外检测器以进行测量。此外,使用10个聚苯乙烯标准样品TSK Standard:A-500、F-1、F-10、F-80、F-380、F-2500、F-4、F-40、F-128和F-700(TOSOH株式会社生产)来制作校准曲线。
(测量树脂的熔融温度和玻璃化转变温度的方法)
根据ASTMD 3418-8,分别由所测定的最大峰值来确定调色剂和结晶性树脂的熔融温度、以及调色剂和非结晶性树脂的玻璃化转变温度。此外,将吸热部分中的基线与上升线的延长线相交处的温度定义为各玻璃化转变温度,而将吸热峰顶部的温度定义为熔融温度。
另外,使用差示扫描量热仪(配有自动冷却器的DSC-60A,岛津株式会社制造)进行测量。
(树脂颗粒、着色剂颗粒等的体积平均直径的测量方法)
借助于激光衍射/散射粒度分析仪(LS13320,Beckman Coulter公司生产)来测量树脂颗粒、着色剂颗粒等的体积平均直径。
(铝含量的测量方法)
通过使用X射线光电子能谱仪(XPS),由特定元素分析来确定本发明所有示例性实施方案中的调色剂表面的铝含量。更具体而言,所用样品为0.2g调色剂,所用测量装置为JEOL株式会社生产的X射线光电子能谱仪JPS9000MX。由元素组成比值来确定铝含量。
(粘弹性的测定方法)
利用流变仪(ARES流变仪,Rheometric Scientific公司生产)来测量本发明中的粘弹性。
关于储能模量、损耗模量和tanδ特性,首先,借助于成型机将调色剂成型为片状,然后在120℃至140℃下,将该样品片固定在直径为8mm的平行板中,随后冷却至室温(25℃)。然后,在频率为1Hz的条件下,以1℃/分钟的升温速度将样品加热,并在30℃至180℃的范围内,每当温度升高2℃时,就测量储能模量、损耗模量和tanδ。在这些测量中,将变形的上限设定为20%。
另一方面,根据基于正弦波振动技术的频散测量方法来进行松弛模量和松弛时间的测量。与上述方法相同,借助于成型机将调色剂成型为片状,并将其固定在直径为25mm的平行板中。将法向力调整为零之后,以0.1弧度/秒至100弧度/秒的振动频率向平行板施加正弦波振动。在100℃时开始测量,并连续进行测量直至温度达到160℃。将测量间隔设定为30秒,并在测量过程中,将每次测量时各温度下 的变形量调节为恰当的值,以确保获得合适的测量值,即,使测量值位于所用流变仪的检测极限范围内。由在不同测量温度下所获得的测量结果来确定松弛模量和松弛时间。
非结晶性聚酯树脂(1)的合成:
·聚氧丙烯(2,2)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷 80摩尔份
·聚氧乙烯(2,2)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷 20摩尔份
·对苯二甲酸 50摩尔份
·富马酸 25摩尔份
·十二烯基琥珀酸酯 25摩尔份
·Ti(OBu)4 0.05摩尔份
在经过热空气干燥的三颈烧瓶中,放入上述组分,随后通过减压操作以降低烧瓶中的空气压力,随后充入氮气以转变为惰性气氛。在这些条件下,在机械搅拌下,将这些组分于180℃下回流5小时。随后,通过减压蒸馏以蒸馏除去反应体系中所产生的水,将反应体系的温度逐步升温至230℃。进一步在240℃下进行脱水缩合反应3小时。当反应体系变得均一后,通过GPC检测其分子量。当反应产物的重均分子量达183,000时,停止减压蒸馏。这样,便获得了将被用作粘合树脂的非结晶性聚酯树脂(1)。该非结晶性聚酯树脂(1)呈非晶态,其玻璃化转变温度为61℃,软化温度为110℃,酸值为13.4mg/KOH。顺带提及,本发明中所用缩写“Bu”表示丁基。非结晶性聚酯树脂(2)的合成:
·聚氧丙烯(2,2)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷 80摩尔份
·聚氧乙烯(2,0)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷 20摩尔份
·对苯二甲酸 50摩尔份
·十二烯基琥珀酸酯 40摩尔份
·1,2,4-苯三甲酸(偏苯三酸) 10摩尔份
·Ti(OBu)4 0.05摩尔份
按照与非结晶性聚酯树脂(1)相同的方式合成将被用作粘合树脂的非结晶性聚酯树脂(2),不同之处在于使用了上述组分作为合成原料。
当使用与非结晶性聚酯树脂(1)相同的方法来测量分子量时,测得非结晶性聚酯树脂(2)的重均分子量(Mw)为34,600。此外,非结晶性聚酯树脂(2)的酸值为17.1mg/KOH。
通过使用与非结晶性聚酯树脂(1)相同的方式测量非结晶性聚酯树脂(2)的熔融温度,从而获得DSC谱图。所获得的DSC谱图未示出清晰的峰,但是却观察到吸收的热量发生逐步改变。当将吸热量的逐步改变的中间点作为玻璃化转变温度(Tg)时,非结晶性聚酯树脂(2)的玻璃化转变温度为61℃。
(结晶性聚酯树脂的合成)
在经过热空气干燥的三颈烧瓶中,装43.4质量份的1,10-十二烷二羧酸、32.8质量份的1,9-壬二醇、27质量份的二甲基亚砜和作为催化剂的0.03质量份的二丁基氧化锡,随后借助于减压操作将烧瓶中的空气转换为氮气的惰性气氛。在这些条件下,在机械搅拌下将组分于180℃下混合4小时。在减压条件下蒸馏除去二甲基亚砜。随后,在减压下将反应体系的温度逐步升高至220℃,并继续搅拌1.5小时。当反应体系变得均一后,通过空气冷却使反应停止。这样,便合成了用作粘合树脂的结晶性聚酯树脂。
按照与非结晶性聚酯树脂(1)相同的方式进行分子量的测量,所获得的结晶性脂肪族聚酯树脂的重均分子量(Mw)为24,000。
通过采用与非结晶性聚酯树脂(1)相同的方式测量结晶性脂肪族聚酯树脂的熔融温度,从而获得DSC谱图。所获得的DSC谱图显示出清晰的峰,该峰表明结晶性聚酯树脂的熔融温度(Tm1)为79℃。
<树脂微粒的分散液的制备>
(非结晶性聚酯树脂微粒(1)的分散液)
向5L的可拆式烧瓶中投入175份甲乙酮和70份异丙醇,然后将其混合,其中所述烧瓶配备有用以提供搅拌力的锚桨、回流冷凝器以及利用真空泵的减压单元。向该溶剂混合物中逐渐加入350份非结晶性 聚酯树脂(1),并在借助三合一式电动搅拌器进行搅拌的同时将其加热至40℃,从而形成处于完全溶解状态的油相。在搅拌下,向该油相中滴入9.6份10%的NH4OH水溶液,随后向其中滴入离子交换水,从而引发相转化乳化。借助于蒸发器在减压下除去溶剂。这样,便获得了非结晶性聚酯树脂微粒(1)的分散液。非结晶性聚酯树脂微粒(1)的分散液中的树脂颗粒的体积平均粒径为165nm。此外,通过加入离子交换水将树脂微粒的浓度调节为30%。
(非结晶性聚酯树脂微粒(2)的分散液)
按照与非结晶性聚酯树脂微粒(1)的分散液类似的方法,制备非结晶性聚酯树脂微粒(2)的分散液。非结晶性聚酯树脂微粒(2)的分散液中的树脂颗粒的体积平均粒径为162nm。此外,与非结晶性聚酯树脂微粒(1)的分散液类似,通过加入离子交换水将树脂微粒的浓度调节为30%。
(结晶性聚酯树脂微粒的分散液)
向配置有搅拌器和温度计的5L可拆式烧瓶中投入180份甲乙酮和45份异丙醇,然后将其混合。向该溶剂混合物中逐渐加入300份结晶性聚酯树脂,并在借助三合一式电动搅拌器进行搅拌的同时将其加热至70℃,从而形成处于完全溶解状态的油相。在搅拌下,向该油相中滴入14份10%的NH4OH水溶液,随后向其中滴加离子交换水,从而引发相转化乳化。借助于蒸发器在减压下除去溶剂。这样,便获得了结晶性聚酯树脂微粒的分散液。
结晶性聚酯树脂微粒的分散液中的树脂颗粒的体积平均粒径为173nm。此外,通过加入离子交换水将树脂微粒的浓度调节为25%。
(苯乙烯-丙烯酸丁酯树脂微粒(1)的分散液的制备)
·苯乙烯 370份
·丙烯酸正丁酯 30份
·丙烯酸 4份
·十二硫醇 24份
·四溴化碳 4份
在烧瓶中,将6份非离子型表面活性剂(NONIPOL 400,三洋化成工业株式会社生产)以及10份阴离子型表面活性剂(NEOGEN SC,第一工业制药株式会社制造)溶解于560份离子交换水中,将混合在一起并形成溶液的上述组分分散在该表面活性剂溶液中并乳化。将所获的乳液慢速搅拌10分钟,在搅拌下将其中溶解有4份过硫酸铵的50份离子交换水投入到该乳液中。将烧瓶中的空气替换为氮气后,在搅拌下将烧瓶在油浴中加热,直至内容物的温度达到70℃,保持这些条件不变,使乳化聚合反应继续进行5小时。这样,便制得苯乙烯-丙烯酸丁酯树脂微粒(1)的分散液(树脂微粒的浓度:40质量%)。此时,经测量,分散后的树脂颗粒的平均粒径为165nm,玻璃化转变温度为58℃,重均分子量(Mw)为14,400。
(苯乙烯-丙烯酸丁酯树脂微粒(2)的分散液的制备)
·苯乙烯 280份
·丙烯酸正丁酯 120份
·丙烯酸 8份
在烧瓶中,将6份非离子型表面活性剂(NONIPOL 400)以及12份阴离子型表面活性剂(NEOGEN SC)溶解于550份离子交换水中,并将混合在一起以形成溶液的上述组分在该表面活性剂溶液中通过10分钟的分散处理使其乳化。将所获的乳液慢速搅拌,在搅拌下将其中溶解有3份过硫酸铵的50份离子交换水投入到该乳液中,并将烧瓶中的空气替换为氮气。随后,在搅拌下将烧瓶在油浴中加热,直至内容物的温度达到70℃,保持这些条件不变,使乳化聚合反应继续进行5小时。这样,便制得苯乙烯-丙烯酸丁酯树脂微粒(2)的分散液(树脂微粒的浓度:40质量%)。此时,经测量,分散后的树脂颗粒的中位直径为118nm,玻璃化转变温度为54℃,重均分子量(Mw)为550,000。
着色剂微粒分散液的制备
黑色颜料(NIPex35,DEGUSSA株式会社生产) 36.0份
离子型表面活性剂(Neogen RK,第一工业制药株式会社制造)
4.0份
离子交换水 160份
将上述组分混合在一起并制成溶液,随后借助于高压冲击分散机ULTIMIZER(HJP30006,SUGINO MACHINE株式会社生产)进行约1小时的分散处理。这样,便获得了着色剂微粒分散液,其中位粒径为168nm,固体含量为20%。
防粘剂微粒分散液的制备
石蜡(FNP 92,NIPPON SEIRO株式会社生产) 50份
阴离子型表面活性剂(Neogen RK,第一工业制药株式会社制造)
0.5份
离子交换水 200份
将上述组分混合在一起、加热至95℃,随后借助于均化器(ULTRA-TURRAX T50,IKA产品)进行分散。然后利用Manton-Gaulin高压均化器(Gaulin公司生产)继续进行分散处理。通过以这种方式分散防粘剂,制得了防粘剂微粒分散液(固体浓度:30%)。防粘剂微粒的体积平均粒径为183μm。
调色剂母粒1的制备:
·非结晶性聚酯树脂微粒(1)的分散液 140份
·非结晶性聚酯树脂微粒(2)的分散液 140份
·着色剂微粒的分散液 51份
·防粘剂微粒的分散液 50份
·阴离子型表面活性剂(20%的TaycaPower BN2060溶液,Tayca公司生产) 14份
·离子交换水 300份
将上述组分置于不锈钢容器中,并向其中混合0.3mol/l的硝酸水溶液,同时借助于ULTRA-TURRAX(IKA产品)以1,000rpm的转速向其施加剪切应力,直至分散混合物的pH值达4.8。然后,将作为 絮凝剂的85份10%的硫酸铝水溶液滴入到该分散混合物中。在滴加絮凝剂的过程中,组分混合物的粘度随之增大,所以,当粘度开始增加时,将滴加速度降低,以避免絮凝剂分布不均匀。在絮凝剂滴加完成后,在转速升至6,000rpm的条件下继续搅拌15分钟,从而使絮凝剂与组分混合物充分地混合在一起。
接下来将组分混合物转移至配备有pH计、搅拌叶片和温度计的聚合罐内。当以550rpm至650rpm的转速搅拌该混合物时,借助于覆套式加热器在2小时的时间内使其温度由室温升至40℃。在升温过程中,使聚集体颗粒生长,同时利用MULTISIZER II(孔径:50μm,Beckman Coulter公司的产品)来检查是否形成了稳定的初级颗粒。此时,优选的是,在任何需要的时候,均利用MULTISIZER II来检查聚集体颗粒的生长情况。根据聚集速度来改变聚集温度以及搅拌转数。此外,在改变聚集温度和搅拌转数的同时,在110分钟的时间内将聚集体颗粒的温度由40℃升至49℃。
另一方面,为了在聚集体颗粒上形成包覆层,通过如下方式制备用于包覆的树脂微粒分散液:将75份非结晶性聚酯树脂微粒(1)的分散液、75份非结晶性聚酯树脂微粒(2)的分散液、2份阴离子型表面活性剂(20%的TaycaPower BN2060水溶液,Tayca公司生产)以及35份离子交换水混合,并预先将其pH值调节至2.7。当在聚集工艺步骤中,聚集体颗粒生长至尺寸为5.4μm时,向其中加入用于包覆的树脂微粒分散液,并在搅拌下保持10分钟。进一步向其中加入14份12%的3-羟基-2,2′-亚氨基二琥珀酸水溶液和5份10%的富马酸单钠水溶液。随后,为了使经包覆的聚集体颗粒(附着颗粒)停止生长,加入1M(mol/l)氢氧化钠水溶液,并将作为原料的混合物调节至pH值为8.0,并静置10分钟。随后,为了使聚集体颗粒熔融,在将pH值调节至8.0的同时,以1℃/分钟的升温速度将混合物的温度升至92℃。在升温过程中,持续进行颗粒的熔融,并在任何需要的时候利用FPIA-2100(Sysmex公司生产)来检测聚集体颗粒的平均圆度,同时在升温过程中的55℃、60℃和70℃时加入适当量的1M氢氧化钠水溶液,以使颗粒停止生长。当聚集体颗粒的平均圆度达到0.960至0.970的范 围内时,通过加入冰冷水,从而在1.0℃/分钟的降温速度下进行淬熄。
随后,用孔隙直径为20μm的筛网对原料分散液进行筛分,从而进行过滤。在这样的固液分离之后,将调色剂分散液进行抽滤,从而对调色剂和分散介质进行固-液分离。随后,将分离出的调色剂分散至30℃的离子交换水中,并用机械搅拌器进行搅拌,其中所述离子交换水的量为固体成分的20倍。当经抽滤而硬化呈滤饼的固体调色剂成分被均匀地分散至离子交换水中时,再次通过抽滤进行固液分离。重复进行该过滤步骤。经测定,所获得的滤液的导电率为19μS。
在清洁工艺完成之后,借助于真空冻干机进行干燥。这样便获得了调色剂母粒1。这样获得的调色剂母粒1的体积平均粒度为5.8μm。这些母粒的平均圆度为0.962。
调色剂母粒2的制备
按照与调色剂母粒1相同的方式制备调色剂母粒2,不同之处在于:关于制备调色剂母粒1时在初始聚集工艺中所用的组分,将非结晶性聚酯树脂微粒(1)的分散液的量改变为200份,将非结晶性聚酯树脂微粒(2)的分散液的量改变为80份,并将作为絮凝剂的10%的硫酸铝水溶液的量改变为100份。这样获得的调色剂母粒2的体积平均粒度为5.9μm。这些母粒的平均圆度为0.956。
调色剂母粒3的制备
按照与调色剂母粒1相同的方式制备调色剂母粒3,不同之处在于:关于制备调色剂母粒1时在初始聚集工艺中所用的组分,将非结晶性聚酯树脂微粒(1)的分散液的量改变为120份,将非结晶性聚酯树脂微粒(2)的分散液的量改变为120份,另外加入40份结晶性聚酯树脂微粒的分散液。这样获得的调色剂母粒3的体积平均粒度为5.6μm。这些母粒的平均圆度为0.968。
调色剂母粒4的制备
按照与调色剂母粒1相同的方式制备调色剂母粒4,不同之处在于: 关于制备调色剂母粒1时在初始聚集工艺中所用的组分,未使用非结晶性聚酯树脂微粒(2)的分散液,而将非结晶性聚酯树脂微粒(1)的分散液的量改为280份,此外,在聚集体颗粒的包覆层形成工艺中,仅使用了150份的非结晶性聚酯树脂微粒(1)的分散液。这样获得的调色剂母粒4的体积平均粒度为5.4μm。这些母粒的平均圆度为0.969。
调色剂母粒5的制备
按照与调色剂母粒1相同的方式制备调色剂母粒5,不同之处在于:在聚集体颗粒的包覆层形成工艺中所加入的螯合剂不是富马酸单钠,而是10%的EDTA(乙二胺四乙酸)钠盐水溶液。这样获得的调色剂母粒5的体积平均粒度为5.7μm。这些母粒的平均圆度为0.966。
调色剂母粒6的制备
按照与调色剂母粒1相同的方式制备调色剂母粒6,不同之处在于:关于制备调色剂母粒1时在初始聚集工艺中所用的组分,未使用非结晶性聚酯树脂微粒(1)的分散液,而将非结晶性聚酯树脂微粒(2)的分散液的量改为280份,并将絮凝剂改为10%的聚合氯化铝水溶液,此外,在聚集体颗粒的包覆层形成工艺中,仅使用了150份的非结晶性聚酯树脂微粒(2)的分散液。这样获得的调色剂母粒6的体积平均粒度为6.3μm。这些母粒的平均圆度为0.954。
调色剂母粒7的制备:
·苯乙烯-丙烯酸丁酯树脂微粒(1)的分散液 158份
·苯乙烯-丙烯酸丁酯树脂微粒(2)的分散液 105份
·着色剂微粒的分散液 59份
·防粘剂微粒的分散液 40份
·阳离子型表面活性剂(SANIZOL B50) 2.0份
将上述组分置于圆筒形不锈钢容器中,借助于均化器ULTRA-TURRAX T50(IKA产品)以4,000rpm的转速向其施加剪切 应力,从而将这些组分进行10分钟的分散处理以将其混合。随后加入0.3摩尔/升的硝酸水溶液,直至分散混合物的pH值达4.8。然后,将作为絮凝剂的13份10%的硫酸铝水溶液滴入到该分散混合物中,在将均化器的转数增至5,000rpm的条件下进行5分钟的分散混合。这样便制得了作为原料的分散液。
随后,将作为原料的分散液转移至配备有搅拌器和温度计的不锈钢聚合罐中,进行搅拌并借助于覆套式加热器加热至54℃。这样,便加速了聚集体颗粒的生长。其中,通过使用0.3摩尔/升的硝酸水溶液以及1摩尔/升的氢氧化钠水溶液将作为原料的分散液的pH值调节为3.8至4.2。将所得分散液于54℃下保持1小时后,利用Coulter计数器MULTISIZER II(Beckman Coulter公司的产品)来测量器其平均粒径。结果,所形成的聚集体颗粒的平均粒度为4.9μm。当将该分散液在更高的温度(55℃)下继续保持1小时时,聚集体颗粒的平均粒度达到5.3μm。
向含有这些聚集体颗粒的分散液中温和地加入82份苯乙烯-丙烯酸丁酯颗粒(1)的分散液,并使其在温度已被进一步升至56℃的油浴中静置1小时。当对所获得的附着颗粒的平均粒径进行测量时,测得的平均粒径为5.5μm。向附着颗粒的分散液中进一步加入3份阴离子型表面活性剂(NEOGEN SC,第一工业制药株式会社制造),然后将不锈钢罐密封。随后,利用磁力密封(magnetic force seal)继续搅拌的同时,将所得分散液加热至97℃并静置4小时。通过这种方式,使聚集体颗粒发生熔融,在借助光学显微镜证实了聚集体颗粒发生熔融后,以10℃/分钟的降温速度进行冷却,随后按照与调色剂母粒1相同的方式进行清洁和干燥。这样便获得了调色剂母粒7。所得的调色剂母粒7的体积平均粒度为5.6μm。这些母粒的平均圆度为0.967。
向调色剂母粒1至调色剂母粒7中,分别加入作为外加式添加剂的氧化硅微细粉末(粒径:50nm)和氧化钛微细粉末(粒径:40nm),并进行混合,其中在每100份各调色剂母粒中,氧化硅微细粉末和氧化钛微细粉末的加入量分别为0.9份和0.6份。这样,便获得了调色剂1至调色剂7。各调色剂的特性示于表1中。
如表1所示,当使用调色剂1时,G(t1)值为88、且(G(t2)-G(t1))/(log(t1)-log(t2))值(下文称为“松弛模量范围”)为540。在另一情况中,当使用调色剂2时,G(t1)值为99且松弛模量范围为1,229。在使用调色剂3的又一情况中,G(t1)值为90且松弛模量范围为655。因此,在使用调色剂1至调色剂3的各情况中,G(t1)值和松弛模量范围均满足由关系式(1)和(2)所表示的要求。与之不同的是,在使用调色剂4至调色剂7的各情况中,松弛模量范围均不满足关系式(2)所表示的要求,并且在使用调色剂6时G(t1)值不满足关系式(1)所表述的要求。
另一方面,在使用调色剂1、调色剂2和调色剂3时,在80℃至140℃的温度范围内的tanδ值分别为1.15至1.35、1.10至1.23、以及1.22至1.40。因此,这些值均在本发明所限定的范围内,或者位于1.10至1.40的范围内。与之不同的是,在使用调色剂4至调色剂7的情况中,或者其各自的上限值、或者其各自的下限值、或者这两个值处于本发明所限定的范围之外。
《静电潜像显影剂的制备和评价》
<载体的制备>
·铁素体颗粒(体积平均粒径:35μm,GSDv:1.20) 100份
·甲苯 14份
·甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸全氟辛基乙酯共聚物(共聚比:8/2,Mw=78,000,临界表面张力:24×10-3N/m) 1.6份
·炭黑(商品名:VXC-72,Cabot公司产品,体积电阻率:小于或等于100Ωcm) 0.12份
·交联型三聚氰胺树脂颗粒(平均粒径:0.3μm,不溶于甲苯)
0.3份
在上述组分中,首先将炭黑溶于甲苯中,并将其加入到甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸全氟辛基乙酯共聚物中,随后利用砂磨机对其进行分散处理。然后将除铁素体颗粒之外的其他组分加入到所得分散液中,并用搅拌器分散10分钟,从而制得用以形成包覆层的溶液。接下来,将这样制得的用以形成包覆层的溶液以及铁素体颗粒置于真空排气捏合机 中,并在60℃下搅拌30分钟。然后,减压蒸馏除去甲苯。这样便在铁素体颗粒上形成树脂包覆层,从而得到载体。该载体的体积平均晶粒尺寸分布指数GSDv为1.20。
<静电潜像显影剂的制备>
在2升的V型混合器中,分别加入36份的上述获得的各调色剂以及414份载体,搅拌20分钟,随后用212μm的筛网进行筛分。这样便制得静电潜像显影剂。
《静电潜像显影剂的评价》
通过使用上面所获得的各静电潜像显影剂以及成像装置DocuCentre 9000(Fuji Xerox株式会社生产)来形成为未定影图像(单色实心图像,尺寸为边长5厘米的正方形,调色剂含量:0.45g/cm2)。作为记录材料,使用Fuji Xerox株式会社生产的Premire 80。随后,借助于定影机1对未定影图像进行定影,其中定影机1是通过对FujiXerox株式会社生产的定影机DocuPrint C2220进行改造而获得的,定影机1能够由100℃开始,以5℃的间隔逐步升温以调节定影温度,从而可对最低定影温度进行评价。此外,对将定影温度设定为180℃时所获得的定影图像的光泽度以及光泽度不均匀性进行评价。所得结果示于表2中。
此外,使用下述定影机2作为离线定影机,并通过上述获得的静电潜像显影剂进行图像定影。
定影机2:对Docu Center fl 100GA定影单元中的Teflon(商品名)硬度辊定影机(双辊定影机)的加热辊进行改进,使其基底(铝基底)上具有由有机硅橡胶(其橡胶硬度为60)构成的200μm厚的弹性层、以及由30μm厚的Teflon(商品名)管构成的表面层。
在进行图像定影时,以80mm/秒和400mm/秒这两种不同的处理速度(图像定影速度)来运行定影机。
(定影温度测量方法)
将这样获得的各定影图像谷折(valley-folded),观察折叠区域中的图像发生脱落的程度,并测量由于图像脱落而造成的折叠区域处的裸露纸面的宽度。将所测得的这一宽度小于或等于0.5mm时的定 影温度定义为MFT(最小定影温度,℃)。可以认为,MFT越低,低温定影性越好。MFT的容许范围为130℃或更低。
(光泽度的测量方法)
通过使用Gloss Meter GM-26D(MURAKAMI COLOR RESEARCHLABORATORY公司生产),测定入射光与各定影图像形成的入射角为75度时的光泽度。其允许范围为小于或等于25%。
<光泽度不均匀性的评价>
根据下述标准,通过目测来对各定影图像的光泽度不均匀性进行评价。
A:光滑区域的比例小,光泽度低且光泽度不存在不均匀的情况。
B:尺寸小于0.5mm的光滑区域与低光泽度区域以混合的状态存在,但是光泽度不均匀的情况有限。
C:尺寸大于或等于0.5mm且小于1.5mm的光滑区域与低光泽度区域以混合的状态存在,并且图像中可看到稍微存在光泽度不均匀的情况。
D:尺寸大于或等于1.5mm的光滑区域与低光泽度区域以混合的状态存在,并且图像中可看到存在光泽度不均匀的情况。
在表2中,将分别引入有表1中所示调色剂1至调色剂3的静电潜像显影剂分别标记为实施例1至实施例3,并将分别引入有表1中所示调色剂4至调色剂7的静电潜像显影剂分别标记为比较例1至比较例4。
如表2所示,无论所使用的定影机为定影机1或是定影机2,实施例1至3的静电潜像显影剂的最低定影温度均低于130℃。此外,无论图像定影速度为80mm/秒或是400mm/秒,这些定影剂所获得的光泽度均小于或等于25%,且显影后的光泽度不均匀性等级为A或B。
另一方面,关于比较例1至4的静电潜像显影剂,比较例3和4中的最低定影温度高于130℃(比较例4中利用定影机2以80mm/秒的图像定影速度进行定影时的情况除外)。在比较例1中定影速度为80mm/秒时、以及在比较例2和比较例4的所有情况中,光泽度均高于25%。此外,仅在比较例1中,当图像定影速度为400mm/秒时的光泽度不均匀性等级为B,除此之外,在其他情况中光泽度不均匀性等级均为C或D。
如上所述,经证实,与各比较例相比,各实施例中的最低定影温度均被控制为较低值(换言之,低温定影性较好),此外,各实施例证实了,无论处理速度如何,不仅光泽度、而且光泽度不均匀性均得以降低。
Claims (20)
1.一种静电潜像显影用调色剂,包含:
母粒,所述母粒含有着色剂、防粘剂和粘合树脂,以及
被加入到所述母粒表面上的无机颗粒,
其中,通过对所述调色剂进行动态粘弹性测量而求得的松弛时间t与松弛模量G(t)之间的关系满足如下方程式(1)和(2):
(1)G(t1)<100Pa
(2)515<(G(t2)-G(t1))/(log(t1)-log(t2))<1,230
其中,t1表示最大松弛时间,t2表示最小松弛时间。
2.权利要求1所述的静电潜像显影用调色剂,其中在80℃至140℃下的损失正切值tanδ为1.10至1.40。
3.权利要求1所述的静电潜像显影用调色剂,其中所述粘合树脂包含结晶性聚酯树脂,并且在借助于光电子能谱装置对所述母粒进行10秒钟的氩蚀刻时,测得的Al元素的量小于或等于2.0原子%。
4.权利要求1所述的静电潜像显影用调色剂,其中所述粘合树脂包含结晶性聚酯树脂。
5.权利要求4所述的静电潜像显影用调色剂,其中构成所述结晶性聚酯树脂的可聚合单体中的一种具有支链脂肪族成分。
6.权利要求4所述的静电潜像显影用调色剂,其中所述结晶性聚酯树脂的熔融温度为50℃至100℃。
7.权利要求4所述的静电潜像显影用调色剂,其中所述结晶性聚酯树脂的酸值(中和1g所述树脂所需的KOH的量,单位为mg)为3.0mg KOH/g至30.0mg KOH/g。
8.权利要求4所述的静电潜像显影用调色剂,其中所述结晶性聚酯树脂的重均分子量(Mw)为6,000至35,000。
9.权利要求4所述的静电潜像显影用调色剂,其中,相对于所述调色剂,所述结晶性聚酯树脂的含量为3质量%至40质量%。
10.权利要求1所述的静电潜像显影用调色剂,其中所述防粘剂的熔融温度为50℃至100℃。
11.权利要求1所述的静电潜像显影用调色剂,其中,相对于所述调色剂,所述防粘剂的含量为0.5质量%至15质量%。
12.权利要求1所述的静电潜像显影用调色剂,其体积平均粒径为4μm至9μm。
13.权利要求1所述的静电潜像显影用调色剂,其平均圆度为0.95至0.985。
14.一种静电潜像显影剂,包含权利要求1所述的静电潜像显影用调色剂、以及载体。
15.权利要求14所述的静电潜像显影剂,其中所述载体具有含有炭黑的树脂包覆层。
16.权利要求15所述的静电潜像显影剂,其中所述树脂包覆层还含有交联的三聚氰胺树脂颗粒。
17.一种调色剂盒,该调色剂盒容纳权利要求1所述的静电潜像显影用调色剂,从而将所述调色剂供给到安装在成像装置中的显影单元内,并且所述调色剂盒以可拆可装的方式与所述成像装置连接。
18.一种处理盒,包含显影单元,该显影单元中容纳有权利要求14所述的静电潜像显影剂。
19.一种成像装置,包括:
潜像保持元件;
静电潜像形成单元,其在所述潜像保持元件的表面上形成静电潜像;
显影单元,其借助于权利要求14所述的静电潜像显影剂将所述静电潜像显影,从而形成调色剂图像;
转印单元,其将形成在所述潜像保持元件上的所述调色剂图像转印至转印接受材料的表面上;以及
定影单元,其将已转印至所述转印接受材料表面上的所述调色剂图像定影。
20.权利要求19所述的成像装置,其中所述定影单元包含定影元件,该定影元件包含基材、设置在所述基材上且厚度为0mm至1mm的弹性层、以及设置在所述弹性层上的表面层。
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