CN102243449A - 调色剂、双组分显影剂、处理盒以及彩色成像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及调色剂、双组分显影剂、处理盒以及彩色成像装置,具体地说,本发明涉及包含以下的调色剂:至少含第一粘结剂树脂、着色剂和脱模剂的芯;和至少含第二粘结剂树脂的壳;其中,所述调色剂具有芯-壳结构,且具有86℃~95℃的软化指数和0.7~1.8的热硬度。
Description
技术领域
本发明涉及调色剂、双组分显影剂、处理盒以及彩色成像装置。
背景技术
在成像装置如电子照相装置和静电记录装置中,使用含调色剂的显影剂使形成在光电导体上的静电潜像显影,从而形成调色剂图像,并将调色剂图像转印到记录介质如纸张上,然后,通过加热定影,由此形成图像。
通常以这样的方式形成全色图像:使用由黑色、黄色、品红色和青色组成的四色调色剂使图像显影,并将各种颜色的调色剂图像转印和叠加到记录介质上,同时,通过加热定影在记录介质上,由此形成全色图像。
近来,从装置如成像装置的节能和小型化的观点来看,要求降低调色剂定影时的加热温度。满足这样的要求的具有低温定影能力的调色剂是期望的。此外,能够在高温和高湿例如45℃的温度和80%的湿度下使用的调色剂是期望的,因为成像装置在各种环境下使用,而且由于促进节能等原因,办公室中使用空调的频率降低。
通常地,调色剂的低温定影能力通过降低调色剂软化温度的方法而改善(News of Sanyo Chemical Industries,Ltd.,No.445,winter,2007)。但是,当在高温和高湿下使用具有降低的软化温度的调色剂进行图像输出时,在低温下熔融的调色剂组分附着到载体上,导致载体失效(spent)。因此,不能保持载体的带电能力,且不能形成正常图像。
作为改善低温定影能力的技术,存在这样的建议:使用包含脱模剂、着色剂、粘结剂树脂和填料的芯-壳调色剂作为使静电图像显影的调色剂。所述芯-壳调色剂的使用流动性测试仪测定的1/2流出温度为60℃~100℃,其中,所述壳含有热塑性树脂(日本专利申请特许公开(JP-A)No.2006-267231)。
但是,在该建议的技术中,在高温和高湿下未充分获得调色剂的低温定影能力,且未解决在高温和高湿下发生载体失效的问题。
因此,目前,需要提供在高温和高湿例如45℃的温度和80%的湿度下具有低温定影能力并能够防止载体失效的调色剂,使用该调色剂的双组分显影剂、处理盒以及彩色成像装置。
发明内容
本发明解决了常规的问题并实现了以下目标。即,本发明目的在于提供在高温和高湿例如45℃的温度和80%的湿度下具有低温定影能力并能够防止载体失效的调色剂,使用该调色剂的双组分显影剂、处理盒、彩色成像装置。
用于解决所述问题的手段如下。
<1>调色剂,其包含:第一粘结剂树脂;第二粘结剂树脂;着色剂;和脱模剂,其中,所述调色剂具有芯-壳结构,其中,芯至少含有所述第一粘结剂树脂、所述着色剂和所述脱模剂,且壳至少含有所述第二粘结剂树脂,和其中,所述调色剂具有86℃~95℃的软化指数和0.7~1.8的热硬度。
<2>根据<1>的调色剂,进一步包含结晶聚酯树脂。
<3>根据<1>和<2>中任一项的调色剂,其中,所述壳具有0.01μm~2.0μm的厚度。
<4>根据<1>~<3>中任一项的调色剂,其中,所述第二粘结剂树脂包含乙烯基树脂。
<5>根据<1>~<4>中任一项的调色剂,其中,所述第一粘结剂树脂包含聚酯树脂。
<6>根据<1>~<5>中任一项的调色剂,其中,所述第一粘结剂树脂包含未改性的聚酯树脂。
<7>根据<1>~<6>中任一项的调色剂,其中,所述调色剂是通过包括使油相和单体相中的任意种在水性介质中分散或乳化的方法获得的,所述油相和单体相包含调色剂组合物和调色剂组合物前体中的任意种。
<8>根据<1>~<7>中任一项的调色剂,其中,所述调色剂组合物包含具有与含活性氢基团的化合物反应的位点的聚合物、聚酯树脂、所述着色剂、以及所述脱模剂,和所述调色剂组合物在树脂细颗粒的存在下在所述水性介质中进行交联反应和扩链反应中的任意种。
<9>根据<1>~<8>中任一项的调色剂,其中,所述调色剂具有0.93~0.99的平均圆度。
<10>根据<1>~<9>中任一项的调色剂,其中,所述调色剂具有100~150的形状系数SF-1和100~140的形状系数SF-2。
<11>根据<1>~<10>中任一项的调色剂,其中,所述调色剂具有2μm~7μm的重均粒径D4,和所述重均粒径D4与数均粒径Dn之比D4/Dn为1.25或更低。
<12>根据<1>~<11>中任一项的调色剂,其中,所述调色剂具有0.7~1.4的热硬度。
<13>根据<1>~<12>中任一项的调色剂,其中,所述壳具有0.1μm~1.0μm的厚度。
<14>双组分显影剂,其包含根据<1>~<13>中任一项的调色剂,以及至少具有磁性质的载体。
<15>处理盒,其包含:静电潜像承载部件;和显影单元,其配置成使用根据<1>~<13>中任一项的调色剂使形成在所述静电潜像承载部件上的静电潜像显影以形成可视图像,其中,所述处理盒可拆卸地连接到成像装置。
<16>彩色成像装置,其包含:静电潜像承载部件;静电潜像形成单元,其配置成在所述静电潜像承载部件上形成静电潜像;显影单元,其配置成使用根据<1>~<13>中任一项的调色剂使所述静电潜像显影以形成可视图像;转印单元,其配置成将所述可视图像转印到记录介质上;和定影单元,其配置成使用定影部件将所述转印图像定影到所述记录介质上,其中,所述成像装置采用使用用于至少四种显影颜色的串联排列的多个所述显影单元的显影系统,且其中该系统的线速度为500mm/秒~2500mm/秒,和所述定影部件的表面压力为10N/cm2~150N/cm2。
根据本发明,可以解决常规的问题,且可以提供在高温和高湿例如45℃的温度和80%的湿度下具有低温定影能力并能够防止载体失效的调色剂,使用该调色剂的双组分显影剂、处理盒、彩色成像装置。
附图说明
图1A示出了用于测定本发明调色剂的流动起始温度Tfb的设备的示意图。
图1B示出了用于确定本发明调色剂的流动起始温度Tfb的流动曲线的实例。
图2示出了本发明处理盒的实例的示意性配置。
图3示出了本发明彩色成像装置的实例的示意性配置。
图4示出了本发明的另一彩色成像装置的实例的示意性配置。
图5示出了本发明的又一彩色成像装置的实例的示意性配置。
图6示出了本发明的再一彩色成像装置的实例的示意性配置。
图7为图6的局部放大视图。
具体实施方式
(调色剂)
本发明调色剂具有由芯和壳构成的芯-壳结构。
所述调色剂至少包含第一粘结剂树脂、第二粘结剂树脂、着色剂和脱模剂,且如果需要的话,所述调色剂进一步包含其它组分。
所述芯允许调色剂设计成实现低温定影能力,并且所述芯允许树脂具有用于实现低温定影能力的低的软化性质。所述壳可以保护载体和显影单元不受导致载体和显影单元失效的脱模剂(如蜡)、着色剂(如颜料)和不充分带电的芯组分影响。
<软化指数和热硬度>
所述调色剂具有86℃~95℃的软化指数Ct和0.7~1.8的热硬度St。
软化指数Ct是指当在调色剂上施加25kgf载荷时调色剂的流动起始温度Tfb。25kgf载荷足以破坏调色剂的芯-壳结构。因此,软化指数Ct表示芯的软化性质,因为软化指数Ct为其芯-壳结构被破坏了的调色剂的流动起始温度Tfb。
流动起始温度Tfb可以按照JIS K7210中所述的方法使用ShimadzuCorporation制造的高架流动性测试仪CFT-500D测定。具体地说,将1g调色剂压力模塑为具有10mm直径和10mm高度的圆柱形小片501,并将该圆柱形小片501置于图1A所示测试工具中的圆筒503内。在用柱塞502向该小片施加一定载荷时,使用加热体504从50℃的起始温度以3℃/min的升温速率对该小片加热,从而通过具有0.5mm直径和1mm长度的喷嘴505挤出熔融的调色剂。从而,绘出柱塞下降量-温度曲线。在该测试中所获得的流动曲线如图1B所示绘出了数据,并且由该流动曲线能够确定流动起始温度Tfb。
在流动起始温度Tfb的测定中,在25kgf载荷下测定的流动起始温度Tfb为软化指数Ct。
所述调色剂的软化指数Ct为86℃~95℃、更优选为88℃~93℃。当软化指数Ct低于86℃时,尽管调色剂的芯包覆有壳,但是,调色剂受到外部环境的热和湿度的影响,在调色剂在高温和高湿下使用的情况中导致载体失效,并导致耐热储存稳定性的降低。当软化指数Ct高于95℃时,所述芯不容易软化,导致在高温和高湿下低温定影能力不足。在软化指数Ct在前述优选范围内的情况中,有利的是,易于控制与定影能力、污染如载体失效等有关的软化温度。
以下列方式获得热硬度St。首先,载荷在2kgf~25kgf的范围内变化,并通过前述方法测量调色剂在每种载荷下的流动起始温度Tfb。然后,在x-y平面上绘出载荷与所测得的流动起始温度Tfb之间的关系,从而形成线性函数,其中,x轴为载荷(x轴的单位为kgf)且y轴为Tfb(y轴的单位为温度℃)。该线性函数的斜率的绝对值为热硬度St。
热硬度St用作表示相对于载荷的使调色剂熔融的容易性的特征值。St值越大,调色剂的流动起始温度Tfb根据载荷提高而降低得越大。也就是说,大的St值意味着:直至通过施加高的载荷使调色剂的壳发生破坏,调色剂才开始变软。即,调色剂的壳硬,并且在不施加高载荷下,调色剂不易于软化。St值越大,壳的热硬度越硬。另一方面,随着St值降低,调色剂的流动起始温度Tfb更少地依赖于载荷的变化。也就是说,当St值小时,调色剂的熔融性质仅取决于热量,并且调色剂的熔融性质即使载荷的变化大时也改变较小。即,调色剂易于熔融而无需施加足够的载荷。因而,较小的St值意味着壳的热硬度软。
调色剂的热硬度St为0.7~1.8、更优选为0.7~1.4。当热硬度St低于0.7时,壳过于软,在高温和高湿下使用调色剂的情况中导致载体失效,并导致耐热储存稳定性降低。当热硬度St高于1.8时,壳过于硬,在高温和高湿下使用调色剂的情况中导致不足的低温定影能力,并导致脱模剂的脱模性降低。在热硬度St在前述优选范围内的情况中,有利的是,易于控制与定影能力、污染如载体失效等有关的软化温度。
也就是说,作为在高温和高湿下具有低温定影能力并能够防止载体失效的调色剂的条件,有必要使调色剂具有86℃~95℃的软化指数Ct和0.7~1.8的热硬度St。
用于将软化指数Ct调节至86℃~95℃的范围的方法不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括:通过调节树脂的分子量分布并调节构成该树脂的单体来控制树脂软化温度的方法;通过改变交联调色剂中的交联剂的种类和量来控制软化温度的方法;适当选择脱模剂(蜡)的熔点和种类的方法;以及调节脱模剂(蜡)的分散性的方法。
将热硬度St调节至0.7~1.8的范围的方法不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括:通过对用于壳的树脂(如第二粘结剂树脂)的分子量分布以及构成该树脂的单体的量、比例等进行调节来控制软化温度和硬度的方法;控制壳的厚度、成型状态和厚度分布的方法;控制用于芯的树脂和用于壳的树脂之间的相容性的方法;以及控制用于芯的树脂(如第一粘结剂树脂)的交联性质的方法。
<芯>
所述芯至少包含第一粘结剂树脂、着色剂和脱模剂。
-第一粘结剂树脂-
第一粘结剂树脂不特别限定且可根据预期目的适当选择。第一粘结剂树脂优选至少包含聚酯树脂。
聚酯树脂不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括改性聚酯树脂和未改性的聚酯树脂。
-改性聚酯树脂-
改性聚酯树脂不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括作为具有与含活性氢基团的化合物反应的位点的聚合物的含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)。含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)的实例包括通过使作为多元醇(1)与多元羧酸(2)的缩聚产物并具有活性氢基团的聚酯与多异氰酸酯(3)进行反应而获得的产物。上述聚酯中所涉及的活性氢基团的实例包括羟基(如醇羟基和酚羟基)、氨基、羧基和巯基。在这些基团中,优选醇羟基。
多元醇(1)不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括二元醇(1-1)和三元以上的多元醇(1-2)。单独使用二元醇(1-1),或者二元醇(1-1)与少量三元以上的多元醇(1-2)的混合物是优选的。二元醇(1-1)的实例包括:亚烷基二醇,如乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇;亚烷基醚二醇,如二甘醇、三甘醇、一缩二丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇和聚四亚甲基醚二醇;脂环族二醇,如1,4-环己烷二甲醇和氢化双酚A;双酚,如双酚A、双酚F和双酚S;前述脂环族二醇的环氧烷(如环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷)加合物;前述双酚的环氧烷(如环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷)加合物。在这些化合物中,优选使用具有2~12个碳原子的亚烷基二醇和双酚的环氧烷加合物,并且更优选使用双酚的环氧烷加合物,以及双酚的环氧烷加合物与具有2~12个碳原子的亚烷基二醇的组合。三元以上的多元醇(1-2)的实例包括:三元脂族醇至八元脂族醇或更多元的多元脂族醇,如甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇和山梨糖醇;三元酚和更多元的酚,例如三酚PA、苯酚酚醛清漆和甲酚酚醛清漆;以及前述三元酚或更多元的多元酚的环氧烷加合物。
多元羧酸(2)不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括二元羧酸(2-1)和三元以上的多元羧酸(2-2)。单独使用二元羧酸(2-1)或者二元羧酸(2-1)与少量三元以上的多元羧酸(2-2)的混合物是优选的。二元羧酸(2-1)的实例包括:亚烷基二羧酸,如琥珀酸、己二酸和癸二酸;亚烯基二羧酸,如马来酸和富马酸;和芳族二羧酸,如邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、萘二甲酸。在这些化合物中,优选具有4~20个碳原子的亚烯基二羧酸和具有8~20个碳原子的芳族二羧酸。三元以上的多元羧酸(2-2)的实例包括具有9~20个碳原子的芳族多元羧酸,如偏苯三酸和均苯四酸。多元羧酸(2)的酸酐或低级烷基酯(如甲酯、乙酯和异丙酯)可与多元醇(1)反应。
以羟基[OH]与羧基[COOH]的当量比[OH]/[COOH]计,多元醇(1)与多元羧酸(2)之比通常为2/1~1/1、优选为1.5/1~1/1、且更优选为1.3/1~1.02/1。
多异氰酸酯(3)不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括:脂族多异氰酸酯,例如四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和2,6-二异氰酸基己酸甲酯;脂环族多异氰酸酯,例如异氟尔酮二异氰酸酯和环己基甲烷二异氰酸酯;芳族二异氰酸酯,例如甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯;芳族脂族二异氰酸酯,例如α,α,α’,α’-四甲基二甲苯二异氰酸酯;异氰脲酸酯;其中前述多异氰酸酯以苯酚衍生物、肟、己内酰胺等封端的化合物;以及它们的组合。
以异氰酸酯基[NCO]与具有羟基的聚酯的羟基[OH]的当量比[NCO]/[OH]计,多异氰酸酯(3)的比例通常为5/1~1/1、优选为4/1~1.2/1、且更优选为2.5/1~1.5/1。当[NCO]/[OH]大于5/1时,可不利地影响低温定影能力。当[NCO]/[OH]低于1/1时,改性聚酯树脂的脲含量可变得更低,不利地影响耐热反印性。含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)中的多异氰酸酯(3)成分的量通常为0.5质量%~40质量%、优选为1质量%~30质量%、且更优选为2质量%~20质量%。当该量低于0.5质量%时,耐热反印性变差并在同时满足耐热储存稳定性和低温定影能力方面出现不利。另一方面,当该量大于40质量%时,低温定影能力可变差。
在含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)的一个分子中的多异氰酸酯基的量通常为1或更高、优选平均为1.5~3、且更优选平均为1.8~2.5。当聚酯预聚物(A)的一个分子中的多异氰酸酯基的量低于1时,已经经历交联和/或扩链反应的改性聚酯树脂的分子量变得更低,不利地影响耐热反印性。
与含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)反应的交联剂和/或扩链剂不特别限定且可根据预期目的适当选择。例如使用胺。胺(B)不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括二元胺(B1)、三元以上的多元胺(B2)、氨基醇(B3)、氨基硫醇(B4)、氨基酸(B5)、以及(B1)~(B5)的胺的氨基封端产物(B6)。
二元胺(B1)的实例包括:芳族二胺,例如苯二胺、二乙基甲苯二胺和4,4’-二氨基二苯基甲烷;脂环族二胺,例如4,4’-二氨基-3,3’-二甲基二环己基甲烷、二胺环己烷和异氟尔酮二胺;以及脂族二胺,例如乙二胺、四亚甲基二胺和六亚甲基二胺。三元以上的多元胺(B2)的实例包括二亚乙基三胺和三亚乙基四胺。氨基醇(B3)的实例包括乙醇胺和羟乙基苯胺。氨基硫醇(B4)的实例包括氨基乙基硫醇和氨基丙基硫醇。氨基酸(B5)的实例包括氨基丙酸和氨基己酸。氨基封端产物(B6)的实例包括得自(B1)~(B5)的胺以及酮(例如丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮)的酮亚胺化合物和唑啉化合物。在这些胺(B)中,优选二元胺(B1)以及二元胺(B1)与少量三元以上的多元胺(B2)的混合物。
在聚酯预聚物(A)与胺(B)的交联和/或扩链反应中,如果需要的话,可使用反应终止剂来控制所获得的改性聚酯树脂的分子量。反应终止剂的实例包括:一元胺,例如二乙胺、二丁胺、丁胺和月桂胺;以及其封端产物,例如酮亚胺化合物。
含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)与胺(B)的混合比不特别限定但通常为1/2~2/1、优选为1.5/1~1/1.5、更优选为1.2/1~1/1.2,以含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)中的异氰酸酯基[NCO]与胺(B)中的氨基[NHx]的当量比([NCO]/[NHx])计。当当量比([NCO]/[NHx])大于2/1或低于1/2时,在交联和/或扩链反应后的改性聚酯树脂分子量降低,可能导致所形成的调色剂的耐热反印性下降。
调色剂中的改性聚酯树脂的量不特别限定且可根据预期目的适当选择。相对于调色剂,该量优选为5质量%~50质量%、更优选为7质量%~30质量%、尤其优选为10质量%~20质量%。当改性聚酯树脂的量低于5质量%时,可能未充分实现交联反应和/或扩链反应,且在定影时的耐热反印性可降低。当改性聚酯树脂的量大于50质量%时,交联反应和/或扩链反应过度进行,所形成的调色剂可具有降低的低温定影能力。当改性聚酯树脂的量在前述特别优选的范围内时,从低温定影能力、耐热储存稳定性和耐载体失效性的角度来看是有利的。
--未改性的聚酯树脂-
优选地,将未改性的聚酯树脂与改性聚酯树脂组合加入到调色剂中作为第一粘结剂树脂。通过在调色剂中组合使用未改性的聚酯树脂和改性聚酯树脂,改善了在全色成像装置中使用调色剂的情况中的光泽度和光泽均匀性以及低温定影能力。
未改性的聚酯树脂不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括多元醇(1)和多元羧酸(2)的缩聚物,其与含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)的聚酯组分相近。并且其优选化合物与含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)中的优选化合物相同。至于未改性的聚酯树脂,除了未改性的聚酯树脂以外,它们可由除脲键之外的化学键改性,如它们可由氨基甲酸酯键改性。从低温定影能力和耐热反印性的观点来看,优选的是,改性聚酯树脂的至少一部分与未改性的聚酯树脂的一部分相容。因此,优选的是,改性聚酯树脂的聚酯组分与未改性的聚酯树脂的聚酯组分类似。改性聚酯树脂与未改性的聚酯树脂的质量比通常为5/95~75/25、优选为10/90~25/75、更优选为12/88~25/75、且尤其优选为12/88~22/78。当改性聚酯树脂的质量比例低于5质量%时,不利地影响耐热反印性,导致不利于同时满足耐热储存稳定性和低温定影能力。
未改性的聚酯树脂的数均分子量优选为1000~30000、更优选为1500~10000、且尤其优选为2000~8000。当数均分子量低于1000时,耐热储存稳定性可变差,并且当其大于30000时,低温定影能力可变差。未改性的聚酯树脂的羟值优选为5mgKOH/g或更高、更优选为10mgKOH/g~120mgKOH/g、且尤其优选为20mgKOH/g~80mgKOH/g。当羟值低于5mgKOH/g时,其导致不利于同时满足耐热储存稳定性和低温定影能力。未改性的聚酯树脂的酸值优选为0.5mgKOH/g~40mgKOH/g、且更优选为5mgKOH/g~35mgKOH/g。当未改性的聚酯树脂的酸值在前述范围内时,所得到的调色剂往往带负电。此外,当未改性的聚酯树脂具有超出这些范围的酸值和羟值时,所得到的调色剂可易于受到环境的影响,且图像可易于在高温和高湿、或者低温和低湿下变差。
调色剂中的未改性的聚酯树脂的量不特别限定且可根据预期目的适当选择。相对于调色剂,该量优选为10质量%~95质量%、更优选为30质量%~90质量%、尤其优选为70质量%~90质量%。当未改性的聚酯树脂的量低于10质量%时,可能未充分表现出调色剂的粘结剂树脂的作用。当该量大于95质量%时,可能无法确保除了树脂以外的着色剂、脱模剂等的量。当未改性的聚酯树脂的量在前述特别优选的范围内时,从能充分表现出用于调色剂的粘结剂树脂的作用以及能够对调色剂的粘弹性进行适当控制的角度来看是有利的。
-着色剂-
着色剂不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括炭黑,苯胺黑染料、铁黑、萘酚黄S、汉萨黄(10G、5G和G)、镉黄、氧化铁黄、黄赭石、铅黄、钛黄、多偶氮黄、油黄、汉萨黄(GR、A、RN和R)、颜料黄L、联苯胺黄(G和GR)、永久黄(NCG)、富尔坎坚牢黄(5G、R)、酒石黄色淀、喹啉黄色淀、蒽吖嗪黄BGL、异二氢吲哚酮黄、氧化铁红、铅丹、橙铅、镉红、镉汞红、锑橙、永久红4R、对位红、火红、对氯邻硝基苯胺红、立索尔坚牢猩红G、亮坚牢猩红、亮洋红BS、永久红(F2R、F4R、FRL、FRLL和F4RH)、坚牢猩红VD、富尔坎坚牢玉红B、亮猩红G、立索尔玉红Gx、永久红F5R、亮洋红6B、颜料猩红3B、酒红5B、甲苯胺栗、永久酒红F2K、埃利奥酒红BL、酒红10B、淡BON栗、中BON栗、曙红色淀、若丹明色淀B、若丹明色淀Y、茜素色淀、硫靛红B、硫靛栗、油红、喹吖啶酮红、吡唑啉酮红、多偶氮红、铬朱红、联苯胺橙、芘橙、油橙、钴蓝、青天蓝、碱性蓝色淀、孔雀蓝色淀、维多利亚蓝色淀、无金属酞菁蓝、酞菁蓝、坚牢天蓝、阴丹士林蓝(RS和BC)、靛青、深蓝、铁蓝、蒽醌蓝、坚牢紫B、甲基紫色淀、钴紫、锰紫、二烷紫、蒽醌紫、铬绿、锌绿、氧化铬、翠绿、翡翠绿、颜料绿B、萘酚绿B、绿金、酸性绿色淀、孔雀石绿色淀、酞菁绿、蒽醌绿、氧化钛、锌花和锌钡白。
相对于调色剂,着色剂的量优选为1质量%~15质量%、更优选为3质量%~10质量%。
着色剂可与树脂混合以形成母料。用于制造母料或用于与母料捏合的粘结剂树脂的实例除了上述改性或未改性的聚酯树脂外还包括:苯乙烯或取代的苯乙烯的聚合物,例如聚苯乙烯、聚对氯苯乙烯和聚乙烯基甲苯;苯乙烯共聚物,例如苯乙烯-对氯苯乙烯共聚物、苯乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-乙烯基甲苯共聚物、苯乙烯-乙烯基萘共聚物、苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸辛酯共聚物、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-乙烯基甲基酮共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共聚物、苯乙烯-丙烯腈-茚共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物和苯乙烯-马来酸酯共聚物;聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、环氧树脂、环氧多元醇树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸类树脂、松香、改性松香、萜烯树脂、脂族烃或脂环族烃树脂、芳族石油树脂、氯化石蜡和石蜡。这些树脂可单独使用或组合使用。
母料可以通过在施加高剪切力下对用于母料的树脂和着色剂进行混合或捏合而制备。优选地,可以使用有机溶剂以改善着色剂和树脂之间的相互作用。此外,优选使用所谓的冲洗法(flashing method),因为着色剂的湿滤饼可直接使用(即,无需进行干燥)。在本文中,冲洗法是这样的方法,其中,含有着色剂的水性糊料与树脂和有机溶剂混合或捏合,然后,将着色剂转移至树脂以除去水和有机溶剂。在该混合或捏合中,举例来说,优选使用高剪切分散器如三辊磨。
-脱模剂-
脱模剂不特别限定且可根据预期目的从本领域已知的那些中适当选择。其实例包括:聚烯烃蜡,例如聚乙烯蜡、聚丙烯蜡;长链烃,例如石蜡、沙索蜡;和含羰基的蜡。在这些物质中,优选含羰基的蜡。
含羰基的蜡的实例包括:聚链烷酸酯,例如巴西棕榈蜡、褐煤蜡、三羟甲基丙烷三山萮酸酯、四山萮酸季戊四醇酯、季戊四醇二醋酸酯二山萮酸酯、三山萮酸甘油酯和二硬脂酸1,18-十八烷二醇酯;聚链烷醇酯,例如偏苯三酸三硬脂基酯和马来酸二硬脂基酯;聚链烷酸酰胺,例如乙二胺二山萮酰基酰胺;聚烷基酰胺,例如偏苯三酸三硬脂基酯酰胺;和二烷基酮,例如二硬脂基酮。在这些物质中,尤其优选聚链烷酸酯。
脱模剂的熔点优选为40℃~160℃、更优选为50℃~120℃、尤其优选为60℃~90℃。当熔点低于40℃时,脱模剂可不利地影响调色剂的耐热储存稳定性。当熔点高于160℃时,在低温下定影时易于发生冷反印。在比脱模剂的熔点高20℃的温度下测定脱模剂的熔体粘度的情况中,所述脱模剂的熔体粘度优选为5cps~1000cps、更优选为10cps~100cps。当熔体粘度高于1000cps时,可能未充分改善耐热反印性和低温定影能力。
调色剂中所含的脱模剂的量不特别限定且可根据预期目的适当选择。调色剂中的脱模剂的量相对于调色剂优选为40质量%或更低、更优选为3质量%~30质量%。
<壳>
壳至少含有粘结剂树脂。
-第二粘结剂树脂-
第二粘结剂树脂不特别限定且可根据预期目的适当选择。从有效地表现出芯和壳的各自作用的角度来看,第二粘结剂树脂优选具有不同于第一粘结剂树脂的组成。例如,由于第一粘结剂树脂和第二粘结剂树脂在其组成方面不同,因此,可以有效地表现出芯和壳的各自作用;在壳中保持耐热储存稳定性和耐污染性;在芯中保持着色剂、脱模剂等的适当分散以及低温定影能力。并且优选具有不同组成的第一粘结剂树脂和第二粘结剂树脂,因为这允许调色剂设计为具有功能分离。
作为第二粘结剂树脂,例举树脂细颗粒。
树脂细颗粒不特别限定且可根据预期目的适当选择。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、硅树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、脲树脂、苯胺树脂、离聚物树脂和聚碳酸酯树脂。在这些中,从易于制备含球形树脂细颗粒的水性分散液的观点来看,优选乙烯基树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酯树脂及它们的组合,且尤其优选乙烯基树脂。
乙烯基树脂为乙烯基单体的均聚物或共聚物。其实例包括苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯树脂、苯乙烯-丁二烯共聚物、(甲基)丙烯酸-丙烯酸酯聚合物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物和苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物。
此外,作为树脂细颗粒,可使用包含各自具有至少两个不饱和基团的单体的共聚物。
所述各自具有至少两个不饱和基团的单体不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括甲基丙烯酸的环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐即ELEMINOL RS-30(由Sanyo Chemical Industries Ltd.制造)、二乙烯基苯和丙烯酸1,6-己二醇酯。
树脂细颗粒的玻璃化转变温度Tg不特别限定且可根据预期目的适当选择。其优选为40℃~100℃。当玻璃化转变温度Tg低于40℃时,所形成的调色剂可具有变差的储存稳定性,可能导致在储存期间和在显影单元中的调色剂粘连。当玻璃化转变温度Tg高于100℃时,树脂细颗粒可抑制对定影纸的粘着,并且所形成的调色剂的定影温度下限可提高。
使用TG-DSC系统TAS-100(由Rigaku Corporation制造)按照以下方法测定调色剂的玻璃化转变温度Tg。首先,将约10mg样品置于铝样品容器中,将该容器安装到支架单元上,然后,将其置于电炉中。以10℃/min的升温速率将样品从室温加热到150℃,在150℃静置10分钟,然后,冷却到室温并静置10分钟。以10℃/min的升温速率将样品在氮气气氛下再次加热到150℃,从而,使用差示扫描量热计DSC测量DSC曲线。利用TG-DSC系统TAS-100系统中的分析系统,由在Tg附近获得的吸热曲线与基线之间的切点来计算玻璃化转变温度Tg。
树脂细颗粒的重均分子量不特别限定且可根据预期目的适当选择。其优选为3000~300000。当重均分子量低于3000时,调色剂的储存稳定性可变差,导致在储存期间和在显影单元中的粘连。当重均分子量大于300000时,树脂细颗粒可抑制对定影纸的粘着,并且所形成的调色剂的定影温度下限可提高。
树脂细颗粒对调色剂的残留率不特别限定且可根据预期目的适当选择。其优选为0.5质量%~5.0质量%。当残留率低于0.5质量%时,调色剂的储存稳定性可变差,并且可在储存期间和在显影单元中发生粘连。当残留率大于5.0质量%时,树脂细颗粒可抑制蜡的渗出,并且不能获得蜡的脱模性作用,发生反印。
可以通过如下测定树脂细颗粒的残留比率:使用热解气相色谱质谱仪对得自树脂细颗粒而非得自调色剂颗粒的物质进行分析,然后,由其峰面积计算残留比率。作为检测器,优选质谱仪,但不限于此。
树脂细颗粒具有优选120nm~670nm、且更优选200nm~600nm的体均粒径。当体均粒径低于120nm时,壳层的厚度变薄,并且可能不令人满意地形成芯-壳结构。当体均粒径大于670nm时,壳层的厚度变得太厚,并且可能未充分表现出低温定影能力。
体均粒径可使用粒径分布测量设备(LA-920,由HORIBA,Ltd.制造)等进行测定。
-壳的厚度-
壳的厚度不特别限定且可根据预期目的适当选择。其优选为0.01μm~2.0μm、且更优选为0.1μm~1.0μm、尤其优选为0.1μm~0.6μm。当该厚度低于0.01μm时,可能未充分表现出壳的效果。当该厚度大于2.0μm时,壳过厚,导致芯中的着色剂的显色性质降低并导致蜡渗出的降低。而且可能未充分确保壳的低温定影能力。当该厚度在前述具体的优选范围内时,从有效地表现出芯和壳的各自作用的角度来看是有利的。例如,有效地表现出芯和壳各自的下列作用:在壳中保持耐热储存稳定性和耐污染性;在芯中保持着色剂、脱模剂等的适当分散以及低温定影能力。
壳的厚度可使用透射电子显微镜TEM以下述方法测定。以下述方法测定随机选取的10个调色剂的壳厚度,并将其平均值定义为壳厚度。
首先,在环氧树脂中包埋约1勺的调色剂,然后,将环氧树脂固化以获得样品。用刀将该样品切断以露出其横截面,并由超薄切片机(ULTRACUTUCT,由Leica制造,使用金刚石刀)制备调色剂的200nm厚的超薄切片。使切出的样品暴露于四氧化钌、四氧化锇、或其它染剂1分钟~24小时,从而,使壳和芯染色以进行辨识。暴露时间根据观测期间的对比度而适当调节。然后,在100kV的加速电压下,由透射电子显微镜TEM(H7000,由HitachiHigh-Technologies Corporation制造)观测调色剂的超薄切片。根据芯和壳的组成,它们也可无需染色就被辨识。在这样的情况中,样品无需染色即被评价。或者,可通过其它手段(例如选择性蚀刻)获得组分的对比度。在这样的预处理之后,使用透射电子显微镜TEM对样品进行观测,从而测得壳的厚度。
<其它组分>
其它组分不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括结晶聚酯树脂、电荷控制剂、外部添加剂、流动性改进剂、清洁性改进剂和磁性材料。在这些中,调色剂优选包含结晶聚酯树脂。结晶聚酯树脂具有结晶性,并表现出在定影起始温度附近粘度快速降低的热熔性质。也就是说,调色剂的耐热储存稳定性由于结晶性而在紧邻熔融起始温度之前是优异的,并且调色剂在粘度快速降低(尖锐熔融性质)的熔融起始温度下定影。因此,可以产生同时满足优异的耐热储存稳定性和优异的低温定影能力的调色剂。
-结晶聚酯树脂-
结晶聚酯树脂是指通过聚酯组分与其它组分的聚合获得的聚合物或共聚物、以及由100%聚酯作为成分形成的聚合物。但是,在由聚酯组分与其它组分的聚合获得的聚合物或共聚物的情况中,所述聚合物或共聚物含有50%或更低的除聚酯以外的其它组分。
结晶聚酯树脂可由多元羧酸组分与多元醇组分合成。结晶聚酯树脂可为市售产品或合成产物。
多元羧酸组分不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括二元羧酸以及三元以上的羧酸。
二元羧酸的实例包括,但不限于:脂族二羧酸,例如草酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、1,9-壬烷二甲酸、1,10-癸烷二甲酸、1,12-十二烷二甲酸、1,14-十四烷二甲酸、1,18-十八烷二甲酸;二元酸的芳族二羧酸,例如邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、萘-2,6-二甲酸、丙二酸或中康酸;以及它们的酸酐和低级烷基酯。
三元以上的羧酸的实例包括1,2,4-苯三甲酸、1,2,5-苯三甲酸、1,2,4-萘三甲酸、以及它们的酸酐和低级烷基酯。
作为酸组分,除了脂族二羧酸和芳族二羧酸以外,可例举各自具有磺基的二元羧酸组分。而且除了脂族二羧酸和芳族二羧酸以外,可例举各自具有双键的二元羧酸组分。
这些可单独使用或组合使用。
多元醇组分不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括二元醇以及三元以上的醇。二元醇的实例包括脂族二醇。脂族二醇的实例包括直链脂族二醇和支化脂族二醇。在这些物质中,优选直链脂族二醇,且更优选主链中具有7~20个碳原子的直链脂族二醇。当使用支化脂族二醇时,结晶聚酯树脂的结晶性下降且熔点降低。当在二元醇与芳族二羧酸缩聚的情况中使用主链中具有低于7个碳原子的直链脂族二醇时,熔点升高,可能导致在低温下难以定影。另一方面,当使用主链中具有大于20个碳原子的直链脂族二醇时,可能难以获得实际使用的材料。主链中的碳原子数更优选为14或更少。
脂族二醇的实例包括,但不限于: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1,14-二十烷癸二醇。在这些中,从易得性的角度看,优选1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇。
三元以上的醇的实例包括甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷和季戊四醇。
这些可单独使用或组合使用。
多元醇组分中的脂族二醇的量不特别限定且可根据预期目的适当选择。在多元醇组分中,脂族二醇的量优选为80摩尔%或更高、更优选为90摩尔%或更高。当该量低于80摩尔%时,结晶聚酯树脂的结晶性降低,且调色剂的熔融温度降低,导致耐调色剂粘连性、图像储存稳定性和低温定影能力降低。
为了对酸值和羟值进行调制,如果需要的话,可在合成的最终步骤中加入多元羧酸和多元醇。多元羧酸的实例包括:芳族羧酸,例如对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、均苯四酸和萘二甲酸;脂族羧酸,例如马来酸酐、富马酸、琥珀酸、链烯基琥珀酸酐和己二酸;脂环族羧酸,例如环己烷二甲酸。多元醇的实例包括:脂族二醇,例如乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇和甘油;脂环族二醇,例如环己二醇、环己烷二甲醇、氢化双酚A;双酚A环氧乙烷加合物;以及芳族二醇,例如双酚A环氧丙烷加合物。
结晶聚酯树脂的酸值不特别限定且可根据预期目的适当选择。其优选为3.0mgKOH/g~30.0mgKOH/g、更优选为6.0mgKOH/g~25.0mgKOH/g、尤其优选为8.0mgKOH/g~20.0mgKOH/g。当酸值低于3.0mgKOH/g时,结晶聚酯树脂在水中较少分散,并且其可能非常难以通过湿法生产颗粒。而且聚合颗粒形式的结晶聚酯树脂在聚集时的稳定性显著降低,并且可能难以有效地生产调色剂。另一方面,当酸值大于30.0mgKOH/g时,调色剂的吸湿性提高,且调色剂可能对环境影响敏感。
结晶聚酯树脂的重均分子量不特别限定且可根据预期目的适当选择。其优选为6000~35000。当重均分子量低于6000时,调色剂可在定影期间渗入到记录介质如纸的表面中,导致定影不均匀,或者定影图像对抗弯曲性的强度降低。当重均分子量大于35000时,熔融时的粘度变高,使得用于实现适于定影的粘度的温度可能升高。结果,低温定影能力可受损。
重均分子量可通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定。通过GPC进行的分子量测定使用GPC-HLC-8120(由TOSOH CORPORATION制造)作为测量装置并以TSK凝胶Super HM-M(15cm)(由TOSOH CORPORATION制造)作为柱和THF作为溶剂进行。使用以单分散聚苯乙烯标准样品制得的分子量校正曲线,由测量结果计算出重均分子量。
调色剂中结晶聚酯树脂的量不特别限定且可根据预期目的适当选择。其优选为3质量%~40质量%、更优选为4质量%~35质量%、尤其优选为5质量%~30质量%。当该量低于3质量%时,可能未获得足够的低温定影能力。当该量大于40质量%时,可能未获得足够的调色剂强度和定影图像强度,不利地影响带电能力。
结晶聚酯树脂的熔点不特别限定且可根据预期目的适当选择。其优选为50℃~100℃、更优选为55℃~90℃、尤其优选为60℃~85℃。当熔点低于50℃时,在定影后的定影图像储存和调色剂的储存方面存在困难,例如发生粘连。当熔点大于100℃时,可能未获得足够的低温定影能力。将由差示扫描量热法(DSC)测得的吸热峰的峰值温度确定为熔点。
在结晶聚酯树脂的生产中,聚合温度、减压状态和级分的去除、以及催化剂不特别限定且可根据预期目的适当选择。聚合温度为例如180℃~230℃。至于减压状态和级分的去除,反应体系中的压力降低,并且可除去在缩合期间产生的水或醇。催化剂的实例包括:碱金属化合物,例如钠和锂;碱土金属化合物,例如镁和钙;金属化合物,例如锌、锰、锑、钛、锡、锆、锗等;亚磷酸化合物;磷酸化合物;和胺化合物。
结晶聚酯树脂可被包含在调色剂的芯或壳中。优选地,其可被包含在芯中。
-电荷控制剂-
电荷控制剂不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括苯胺黑染料、三苯基甲烷染料、含铬的金属络合物染料、钼酸螯合物颜料、若丹明染料、烷氧基胺、季铵盐(包括氟改性季铵盐)、烷基酰胺、磷、磷化合物、钨、钨化合物、含氟活化剂、水杨酸的金属盐、和水杨酸衍生物的金属盐。其具体实例包括:苯胺黑染料BONTRON 03、季铵盐BONTRON P-51、含金属的偶氮染料BONTRON S-34、羟萘甲酸的金属络合物E-82、水杨酸的金属络合物E-84和酚的缩合产物E-89(由ORIENT CHEMICALINDUSTRIES CO.,LTD制造);季铵盐的钼络合物TP-302和TP-415(由Hodogaya Chemical Co.,Ltd.制造);LRA-901和硼络合物LR-147(由JapanCarlit Co.,Ltd.制造);铜酞菁;二萘嵌苯;喹吖啶酮;偶氮颜料;以及具有如磺酸基、羧基、季铵盐作为官能团的聚合物等。
电荷控制剂的量不特别限定且可根据预期目的适当选择。其优选为0.1质量份~10质量份、更优选为0.2质量份~5质量份,相对于100质量份的调色剂。当该量大于10质量份时,调色剂的带电能力过度增高,导致电荷控制剂效果下降,提高了与显影辊的静电吸引力,并降低了显影剂流动性和图像浓度。这些电荷控制剂可在熔融和捏合之后与母料和树脂进行溶解和分散,当在有机溶剂中直接溶解和分散时,可加入电荷控制剂,或者,在生产调色剂颗粒后,可将电荷控制剂固定在调色剂表面上。
-外部添加剂-
作为外部添加剂,无机细颗粒或疏水性无机细颗粒可与氧化物细颗粒组合使用。各疏水性无机细颗粒具有优选为1nm~100nm、且更优选为5nm~70nm的平均初级粒径。
外部添加剂优选包含至少一种具有20nm或更低的平均初级粒径的疏水性无机细颗粒以及至少一种具有30nm或更高的平均初级粒径的疏水性无机细颗粒。而且疏水性无机细颗粒优选具有20m2/g~500m2/g的BET表面积。
外部添加剂不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括:二氧化硅细颗粒、疏水性二氧化硅;脂肪酸金属盐,例如硬脂酸锌和硬脂酸铝;金属氧化物,例如二氧化钛、氧化铝、氧化锡和氧化锑;以及含氟聚合物。
优选添加剂的实例包括疏水性二氧化硅、二氧化钛、氧化钛和氧化铝细颗粒。二氧化硅细颗粒的实例包括R972、R974、RX200、RY200、R202、R805和R812(由Nippon Aerosil Co.,Ltd.制造)。二氧化钛细颗粒的实例包括:P-25(由Nippon Aerosil Co.,Ltd.制造);STT-30、STT-65C-S(由TitaniumIndustries,Inc.制造);TAF-140(由Fuji Titanium Industry,Co.,Ltd.制造);MT-150W、MT-500B、MT-600B和MT-150A(由TAYCA CORPORATION制造)。
疏水性氧化钛细颗粒的实例包括:P-805(由Nippon Aerosil Co.,Ltd.制造);STT-30A、STT-65S-S(由Titanium Industries,Inc.制造);TAF-500T、TAF-1500T(由Fuji Titanium Industry,Co.,Ltd.制造);MT-100S、MT-100T(由TAYCA CORPORATION制造);和IT-S(由ISHIHARA SANGYO KAISHA,LTD.制造)。
二氧化硅、二氧化钛或氧化铝的疏水氧化物细颗粒可通过以硅烷偶联剂如甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷和辛基三乙氧基硅烷对亲水性细颗粒进行处理而生产。此外,经硅油处理的氧化物细颗粒或经硅油处理的无机细颗粒是适于使用的,如果需要的话,通过加热以硅油对它们进行处理。
硅油的实例包括二甲基硅油、甲基苯基硅油、氯苯基硅油、甲基氢化硅油、烷基改性的硅油、氟改性的硅油、聚醚改性的硅油、醇改性的硅油、氨基改性的硅油、环氧改性的硅油、环氧-聚醚改性的硅油、苯酚改性的硅油、羧基改性的硅油、巯基改性的硅油、丙烯酸类或甲基丙烯酸类改性的硅油、和α-甲基苯乙烯改性的硅油。无机细颗粒的实例包括二氧化硅、氧化铝、氧化钛、钛酸钡、钛酸镁、钛酸钙、钛酸锶、氧化铁、氧化铜、氧化锌、氧化锡、石英砂、粘土、云母、硅灰石、硅藻土、氧化铬、氧化铈、氧化铁红、三氧化锑、氧化镁、氧化锆、硫酸钡、碳酸钡、碳酸钙、碳化硅和氮化硅。在这些中,尤其优选二氧化硅和二氧化钛。
外部添加剂的量不特别限定且可根据预期目的适当选择。相对于调色剂,该量优选为0.1质量%~5质量%、更优选为0.3质量%~3质量%。
无机细颗粒的初级颗粒的平均粒径不特别限定且可根据预期目的适当选择。其优选为100nm或更低、更优选为3nm~70nm。在所述直径低于前述范围的情况中,无机细颗粒往往包埋在调色剂中,遮蔽了有效的性质;并且当所述直径大于该范围时,光电导体表面可能被不均匀地损伤。
-流动性改进剂-
流动性改进剂不特别限定且可根据预期目的适当选择,只要其是用于施加表面处理以改善疏水性质的试剂,并且能够抑制在高湿度环境中流动性或带电能力变差。流动性改进剂的具体实例包括硅烷偶联剂、甲硅烷化试剂、具有氟化烷基的硅烷偶联剂、有机钛酸盐偶联剂、铝偶联剂、硅油和改性硅油。优选地,二氧化硅和氧化钛使用这样的流动性改进剂进行表面处理,并将它们作为疏水性二氧化硅和疏水性氧化钛使用。
-清洁性改进剂-
清洁性改进剂不特别限定且可根据预期目的适当选择,只要其是加入到调色剂中以除去在转印之后残留在光电导体或一次转印介质上的显影剂的试剂。清洁性改进剂的具体实例包括:脂肪酸如硬脂酸的金属盐,包括,硬脂酸锌和硬脂酸钙;通过无皂乳液聚合形成的聚合物细颗粒,如聚甲基丙烯酸甲酯细颗粒和聚苯乙烯细颗粒。所述聚合物细颗粒优选具有相对窄的粒度分布。优选地,其体均粒径为0.01μm~1μm。
-磁性材料-
磁性材料不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括铁粉、磁铁矿和铁氧体。在这些中,考虑到色调,优选白色的磁性材料。
<调色剂形状等>
本发明调色剂的形状、尺寸等不特别限定且可根据预期目的适当选择。调色剂优选具有平均圆度、形状系数SF-1和SF-2、重均粒径、重均粒径与数均粒径之比(重均粒径/数均粒径)等,在下文中将对它们进行描述。
-平均圆度-
调色剂具有0.93~0.99的平均圆度,从而可确保调色剂的芯-壳结构具有适当的基本上为球形的形状。
调色剂的平均圆度由以下等式确定。
平均圆度=(具有与投影颗粒面积相同的面积的圆的周长/投影颗粒图像的周长)×100(%)
调色剂的平均圆度使用流动型颗粒图像分析仪(FPIA-2100,由SYSMEXCORPORATION制造)测量,并使用分析软件(用于FPIA的FPIA-2100数据处理程序,版本00-10)进行分析。具体来说,在100mL玻璃烧杯中,加入0.1mL~0.5mL的10质量%的表面活性剂(NEOGEN SC-A,烷基苯磺酸盐,由Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co.,Ltd.制造),并加入0.1g~0.5g的调色剂,然后,使用小刮勺进行搅拌。随后,向该烧杯中加入80mL的离子交换水。使用超声波分散装置(由Honda Electronics Co.,Ltd.制造)对所得的分散液进行三分钟的分散处理。使用FPIA-2100,测量调色剂颗粒的形状和分布,直至所述分散液具有5000个/μL~15000个/μL的浓度。
在该测量方法中,从平均圆度的测量再现性的观点来看,将分散液的浓度调节至5000个/μL~15000个/μL是重要的。为了获得前述分散液浓度,改变分散液的条件即表面活性剂和调色剂的加入量是必要的。表面活性剂的需要量根据调色剂的疏水性而不同。当加入大量表面活性剂时,通过发泡而导致噪声。当加入少量表面活性剂时,调色剂可能湿润不充分,导致分散不足。并且所加入的调色剂的量根据调色剂粒径变化。当调色剂具有小的粒径时,需要少量加入。当调色剂具有大的粒径时,需要大量加入。在调色剂的重均粒径为2μm~7μm的情况中,可通过加入0.1g~0.5g调色剂而将分散液的浓度调节至5000个/μL~15000个/μL的范围。
-形状系数-
从可确保调色剂的芯-壳结构具有适当的基本上为球形的形状的角度来看,优选的是,调色剂优选具有100~150的形状系数SF-1和100~140的形状系数SF-2。
调色剂的形状系数SF-1和SF-2由如下方法确定:通过FE-SEM(S-4200)(由Hitachi High-Technologies Corporation制造)拍摄调色剂的FE-SEM图像,随机抽取300个FE-SEM图像,并通过接口将其图像信息输入到图像分析仪LUZEX AP(由NIRECO CORPORATION制造)中并进行分析,并以如下等式进行计算。SF-1和SF-2的值优选通过LUZEX获得。但是,除了FE-SEM装置和图像分析仪以外,还可使用任何装置,只要能够获得类似的分析结果。
SF-1=(L2/A)×(π/4)×100
SF-2=(P2/A)×(1/4π)×100
其中,L表示调色剂的绝对最大长度,A表示调色剂的投影面积,且P表示调色剂的最大周长。当调色剂具有球形形状时,L、A和P为100。随着该值从100增加,球形变为不确定的形状。具体来说,SF-1表示调色剂的总体形状,即椭球形、球形等,且SF-2表示调色剂表面不规则性的程度。
-重均粒径和重均粒径/数均粒径-
调色剂具有优选为2μm~7μm、且更优选为2μm~5μm的重均粒径D4。重均粒径D4与数均粒径Dn之比(D4/Dn)优选为1.25或更低、且更优选为1.15或更低。由此,可以优选地形成具有均匀的芯-壳结构的调色剂颗粒,其中确保了调色剂的带电显影能力、转印性和定影能力。
重均粒径D4、数均粒径Dn、和重均粒径与数均粒径之比(D4/Dn)可以使用Coulter Counter TA-II或COULTER MULTISIZER II(由Beckman Coulter,Inc.制造)测量。在本发明中,使用COULTER MULTISIZER II。下面将说明测量方法。
首先,将0.1mL~5mL作为分散剂的表面活性剂(优选聚氧乙烯烷基醚,非离子型表面活性剂)加入到100mL~150mL的电解质水溶液中。值得注意的是,该电解液为使用一级氯化钠制备的1%的NaCl水溶液,如ISOTON-II(由Beckmann Coulter Inc.制造)。随后,进一步加入2mg~20mg的待测样品。使用超声分散设备,对其中悬浮有所述样品的电解液进行约1分钟~约3分钟的分散处理。调色剂颗粒或调色剂的重量和数量通过使用100μm孔的测量设备测量,然后,计算其重量分布和数量分布。由这些分布,获得调色剂的重均粒径(D4)和数均粒径(Dn)。
在该测量中,使用以下13个通道以测量直径为2.00μm以上至小于40.30μm的颗粒:直径为2.00μm以上至小于2.52μm的通道;直径为2.52μm以上至小于3.17μm的通道;直径为3.17μm以上至小于4.00μm的通道;直径为4.00μm以上至小于5.04μm的通道;直径为5.04μm以上至小于6.35μm的通道;直径为6.35μm以上至小于8.00μm的通道;直径为8.00μm以上至小于10.08μm的通道;直径为10.08μm以上至小于12.70μm的通道;直径为12.70μm以上至小于16.00μm的通道;直径为16.00μm以上至小于20.20μm的通道;直径为20.20μm以上至小于25.40μm的通道;直径为25.40μm以上至小于32.00μm的通道;和直径为32.00μm以上至小于40.30μm的通道。
优选地,通过在水性介质中使油相和单体相中的任意种分散或乳化来生产调色剂,所述油相和单体相包含调色剂组合物和调色剂组合物前体中的任意种。从而,形成具有芯-壳结构的调色剂,并且可以形成在壳和芯内具有适当软化性质的调色剂。
一般地,用于形成芯的材料如第一粘结剂树脂、着色剂和脱模剂包含在油相和单体相中的任意种中,且用于形成壳的材料如第二粘结剂树脂包含在水性介质中。
优选地,通过在树脂细颗粒的存在下、在水性介质中使调色剂组合物进行交联和/或扩链反应来形成调色剂,所述调色剂组合物至少包含具有与含活性氢基团的化合物反应的位点的聚合物、聚酯树脂、着色剂和脱模剂。从而,形成具有芯-壳结构的调色剂,并且可以形成在壳和芯内具有适当软化性质的调色剂。
<调色剂的生产方法>
调色剂的生产方法不特别限定且可根据预期目的适当选择。
例如可通过在树脂细颗粒的存在下、在水性介质中使至少包含具有与含活性氢基团的化合物反应的位点的聚合物、聚酯树脂、着色剂和脱模剂的调色剂组合物进行交联和/或扩链反应来生产调色剂。
具体来说,在酯化催化剂如四丁氧基钛酸酯和氧化二丁基锡的存在下,在150℃~280℃下加热多元醇(1)和多元羧酸(2),并蒸馏除去水(如果需要的话,通过降低压力),由此获得含羟基的聚酯。然后,使多异氰酸酯(3)在40℃~140℃下反应以生产含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)。
通过预先向其中加入树脂细颗粒来使用水性介质。水性介质中所用的水可单独使用,或者,可将与水溶混的溶剂和水组合使用。与水溶混的溶剂的实例包括:醇,例如甲醇、异丙醇、乙二醇等;二甲基甲酰胺;四氢呋喃;溶纤剂,例如甲基溶纤剂等;以及低级酮,例如丙酮、甲基乙基酮等。
水性介质中的树脂细颗粒的量不特别限定且可根据预期目的适当选择。例如其优选为0.5质量%~10质量%。
可通过在水性介质中使胺(B)与通过在有机溶剂中溶解或分散含异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)而获得的分散体进行反应而形成调色剂。稳定地形成聚酯预聚物(A)在水性介质中的分散体的示例性方法为这样的方法,其中,向水性介质中加入通过在有机溶剂中溶解或分散聚酯预聚物(A)而获得的调色剂材料组合物,随后,通过剪切力对该混合物进行分散。可将溶解或分散在有机溶剂中的聚酯预聚物(A)与例如着色剂、着色剂母料、脱模剂、电荷控制剂、未改性的聚酯树脂等的其它调色剂组合物(在下文中也称为“调色剂材料”)一起在水性介质中进行混合以形成分散体,但优选的是,对调色剂材料进行事先混合,并将其溶解或分散在有机溶剂中,然后,加入该混合物并分散在水性介质中。当在水性介质中形成颗粒时,不必混入其它调色剂材料如着色剂、脱模剂和电荷控制剂,并且可在颗粒形成后加入这种材料。例如在形成不含着色剂的颗粒后,可通过通常已知的染色方法加入着色剂。
分散方法不特别限定且可根据预期目的适当选择。可以使用利用低速剪切模式、高速剪切模式、摩擦模式、高压喷射模式、超声模式等的已知设备。为了使分散体具有2μm~20μm的分散粒径,优选采用高速剪切模式。当使用高速剪切分散设备时,转速没有特别限制,但其通常为1000rpm~30000rpm、且优选为5000rpm~20000rpm。分散时间没有特别限制,但当采用间歇模式时,其通常为0.1分钟~5分钟。在分散期间,该体系的温度通常为0℃~150℃(加压下)、且优选为40℃~98℃。在该温度范围内,优选较高的温度,因为聚酯预聚物(A)的分散体具有低粘度并易于分散。
相对于100质量份的含聚酯预聚物(A)的调色剂组合物,水性介质的量优选为50质量份~2000质量份、更优选为100质量份~1000质量份。
当水性介质的量低于50质量份时,调色剂组合物未充分分散,并且可能不能获得具有预定粒径的调色剂颗粒。当该量大于2000质量份时,在经济上不利。此外,如果需要的话,可使用分散剂。优选使用分散剂,因为粒度分布变得尖锐,并且分散状态稳定。
分散剂不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括表面活性剂、由几乎不溶于水的无机化合物组成的分散剂、聚合物保护胶体。这些可单独使用或组合使用。在这些中,优选表面活性剂。
表面活性剂的实例包括阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂和两性表面活性剂。
阴离子型表面活性剂的实例包括烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、磷酸酯以及具有氟烷基的阴离子型表面活性剂。其中,优选具有氟烷基的阴离子型表面活性剂。具有氟烷基的阴离子型表面活性剂的实例包括具有2到10个碳原子的氟烷基羧酸或其金属盐、全氟辛烷磺酰基谷氨酸二钠、3-[ω-氟烷基(C6-C11)氧]-1-烷基(C3-C4)磺酸钠、3-[ω-氟烷酰基(C6-C8)-N-乙氨基]-1-丙烷磺酸钠、氟烷基(C 11-C20)羧酸或其金属盐、全氟烷基(C7-C 13)羧酸或其金属盐、全氟烷基(C4-C12)磺酸或其金属盐、全氟辛烷磺酸二乙醇酰胺、N-丙基-N-(2-羟乙基)全氟辛烷磺酰胺、全氟烷基(C6-C10)磺酰胺丙基三甲基铵盐、全氟烷基(C6-C10)-N-乙基磺酰基甘氨酸盐、和单全氟烷基(C6-C16)乙基磷酸酯。含氟烷基的阴离子型表面活性剂的市售产品的实例包括,但不限于:SURFLON S-111、S-112和S-113(由Asahi Glass Co.,Ltd.制造);FLORARDFC-93、FC-95、FC-98和FC-129(由Sumitomo 3M Limited制造);UNIDYNEDS-101和DS-102(由Daikin Industries,LTD.制造);MEGAFAC F-110、F-120、F-113、F-191、F-812和F-833(由DIC Corporation制造);EETOP EF-102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201和204(由Tohchem ProductsCo.,Ltd.制造);和FTERGENT F-100和F-150(由NEOS COMPANY LIMITED制造)。
阳离子型表面活性剂的实例包括胺盐、季铵盐和具有氟烷基的阳离子型表面活性剂。胺盐的实例包括烷基胺盐、氨基醇脂肪酸衍生物、多元胺脂肪酸衍生物和咪唑啉。季铵盐的实例包括烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苯甲基铵盐、吡啶盐、烷基异喹啉盐和苄索氯铵。具有氟烷基的阳离子型表面活性剂的实例包括:具有氟烷基的伯、仲和叔脂族氨基酸;脂族季铵盐,例如全氟烷基(C6-C10)磺酰胺丙基三甲基铵盐;苯甲烃铵盐;苄索氯铵、吡啶盐和咪唑啉盐。
阳离子型表面活性剂的市售产品的实例包括:SURFLON S-121(由AsahiGlass Co.,Ltd.制造);FLUORAD FC-135(由Sumitomo 3M Limited制造);UNIDYNE DS-202(由Daikin Industries,LTD.制造);MEGAFACE F-150和F-824(由DIC Corporation制造);EFTOP EF-132(由Tohchem Products Co.,Ltd.制造);和FTERGENT F-300(由NEOS COMPANY LIMITED制造)。
非离子型表面活性剂的实例包括脂肪酸酰胺衍生物和多元醇衍生物。
两性表面活性剂的实例包括丙氨酸、十二烷基二(氨乙基)甘氨酸、二(辛基氨乙基)甘氨酸和N-烷基-N,N-二甲基铵甜菜碱。
几乎不溶于水的无机化合物分散剂的实例包括磷酸三钙、碳酸钙、氧化钛、胶体二氧化硅和羟基磷灰石。
聚合物保护胶体的实例包括:酸、含有羟基的(甲基)丙烯酸类单体、乙烯醇或乙烯醇的醚、乙烯醇与含羧基的化合物的酯、酰胺化合物或其羟甲基化合物、氯化物、含有氮原子或含氮杂环的均聚物或共聚物、聚氧化乙烯、以及纤维素。
酸的实例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、α-氰基丙烯酸、α-氰基甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、富马酸、马来酸、和马来酸酐。含有羟基的(甲基)丙烯酸类单体的实例包括丙烯酸β-羟乙酯、甲基丙烯酸β-羟乙酯、丙烯酸β-羟丙酯、甲基丙烯酸β-羟丙酯、丙烯酸γ-羟丙酯、甲基丙烯酸γ-羟丙酯、丙烯酸3-氯-2-羟丙酯、甲基丙烯酸3-氯-2-羟丙酯、单丙烯酸二甘醇酯、单甲基丙烯酸二甘醇酯、单丙烯酸甘油酯、单甲基丙烯酸甘油酯、N-羟甲基丙烯酰胺和N-羟甲基甲基丙烯酰胺。乙烯醇或乙烯醇的醚的实例包括乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚、和乙烯基丙基醚。乙烯醇与含羧基的化合物的酯的实例包括乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯和丁酸乙烯酯。酰胺化合物或其羟甲基化合物的实例包括丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺酸、以及它们的羟甲基化合物。氯化物的实例包括丙烯酰氯和甲基丙烯酰氯。含有氮原子或含氮杂环的化合物的均聚物或共聚物的实例包括乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咪唑、和乙烯亚胺。聚氧化乙烯的实例包括聚氧乙烯、聚氧丙烯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧丙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺、聚氧丙烯烷基酰胺、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯十二烷基苯基醚、聚氧乙烯十八烷基苯基酯、和聚氧乙烯壬基苯基酯。纤维素的实例包括甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素。
在制备分散体中,如果需要的话,可使用分散稳定剂。
分散稳定剂的实例包括在酸和碱中可溶的那些,如磷酸钙。
当使用可溶于酸或碱的分散稳定剂如磷酸钙时,磷酸钙可以通过以下方法从细颗粒中去除:用酸如盐酸溶解磷酸钙,随后用水洗涤;或者,对磷酸钙进行酶解。
在制备分散体中,可使用用于扩链反应和/或交联反应的催化剂。催化剂的实例包括月桂酸二丁锡和月桂酸二辛锡。
将有机溶剂从所获得的分散液(乳化的浆料)中除去。用于除去有机溶剂的方法如下进行:(1)逐渐提高整个反应体系的温度,以使油滴中所含的有机溶剂完全蒸发;或者,(2)在干燥的气氛中喷雾乳化的分散体,以使油滴中所含的不溶于水的有机溶剂和水性分散剂一起完全除去并蒸发,由此形成调色剂细颗粒。
通过去除有机溶剂,形成调色剂颗粒。对如此形成的调色剂颗粒进行洗涤、干燥等,然后,如果需要的话,对其进行分级等。通过在液体中用旋风分离机、离析器、离心分离机等去除极细颗粒来进行分级。或者,在干燥后,可对所形成的粉末状调色剂颗粒进行分级。
随后,为了控制调色剂内部的中空状态,优选进行熟化步骤,该步骤优选在30℃~55℃、且更优选在40℃~50℃的温度下进行。熟化时间优选为5小时~36小时且更优选为10小时~24小时。
当粒度分布在乳化分散过程中变宽并且在保持粒度分布的情况下对体系进行洗涤和干燥时,可以通过分级成期望的粒度分布来控制粒度分布。
在液体中通过用旋风分离机、离析器和离心分离机去除细颗粒部分来进行分级。分级操作可在调色剂通过干燥作为粉末获得之后进行,但从效率的角度来看,优选在液体中进行。
通过前述步骤生产的调色剂颗粒可与例如着色剂、脱模剂和电荷控制剂混合,或者,可向混合物(调色剂颗粒)施加机械冲击以防止脱模剂等的颗粒从调色剂颗粒表面脱落。
用于施加机械冲击的方法的实例包括:使用高速旋转的叶片向混合物施加冲击的方法;以及通过将混合颗粒置于高速气流中并提高空气速度以使颗粒间彼此碰撞或使颗粒与合适的碰撞板碰撞来施加冲击的方法。用于这些方法中的装置的实例包括:ANGMILL(由Hosokawa Micron Corporation制造);通过对I型磨(由Nippon Pneumatic Mfg.Co.,Ltd.制造)进行改装以降低其粉碎空气压力而生产的装置;混杂系统(由Nara Machinery Co.,Ltd.制造);Kryptron System(由Kawasaki Heavy Industries,LTD.制造);和自动研钵。
(双组分显影剂)
本发明的双组分显影剂至少包含调色剂和具有磁性质的载体,并且如果需要的话进一步包含其它组分。
双组分显影剂的优点在于在高温和高湿下不容易发生载体失效。
从在用于满足近年来信息处理速度的提高的高速印刷机时长的寿命来看,双组分显影剂是优选的。
在使用本发明调色剂的双组分显影剂的情况中,尽管长期重复调色剂的消耗和调色剂的供给,但显影剂中的调色剂粒径变化小,并且即使在显影单元中进行长期搅拌后,仍可以确保优异和稳定的显影能力。
<载体>
载体不特别限定且可根据预期目的适当选择。载体优选包括芯材和涂覆该芯材的树脂层。
-芯材-
芯材的材料不特别限定且可根据预期目的适当选择。例如优选使用锰-锶(Mn-Sr)材料和锰-镁(Mn-Mg)材料(50emu/g~90emu/g)。此外,为了确保图像浓度,优选使用高磁化强度的材料如铁粉(100emu/g或更高)和磁铁矿(75emu/g~120emu/g)。并且优选使用低磁化强度的材料例如具有30emu/g~80emu/g的铜-锌(Cu-Zn),这是因为可以减轻对静电潜像承载部件(调色剂颗粒在其上保持为竖立状态)的冲击且其有利于改善图像品质。这些物质可单独使用或组合使用。
芯材的粒径不特别限定且可根据预期目的适当选择。其优选为10μm~200μm、且更优选为40μm~100μm,以平均粒径(重均粒径(D50))计。
当平均粒径(重均粒径(D50))小于10μm时,因为在载体颗粒分布中细颗粒的量提高且每个颗粒的磁化强度降低,有时可能导致载体飞散。当其大于200μm时,可能发生比表面积降低和调色剂飞散,并且,尤其是在具有大面积实地部分的全色图像的情况下,实地部分的再现性有时可能劣化。
-树脂层-
树脂层的材料不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括氨基树脂、聚乙烯基树脂、聚苯乙烯树脂、卤代烯烃树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树酯、聚乙烯树脂、聚氟乙烯树脂、聚偏二氟乙烯树脂、聚三氟乙烯树脂、聚六氟丙烯树脂、偏二氟乙烯与丙烯酸类单体的共聚物、偏二氟乙烯与氟化乙烯的共聚物、含氟三元共聚物如四氟乙烯、偏二氟乙烯和具有含非氟官能团的单体的三元共聚物,和有机硅树脂。这些可单独使用或组合使用。
氨基树脂的实例包括脲-甲醛树脂、三聚氰胺树脂、苯并胍胺树脂、脲树脂、聚酰胺树脂、和环氧树脂。聚乙烯基树脂的实例包括丙烯酸类树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚丙烯腈树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂。聚苯乙烯树脂的实例包括聚苯乙烯树脂和苯乙烯-丙烯酸类共聚物树脂。卤代烯烃树脂的实例包括聚氯乙烯树脂。聚酯树脂的实例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂和聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂。
在树脂层中,如果需要的话可含有导电粉末。导电粉末的实例包括金属粉末、炭黑、氧化钛、氧化锡和氧化锌。导电粉末的平均粒径不特别限定且可根据预期目的适当选择。其优选为1μm或更低。当平均粒径超过1μm时,可能难以控制电阻。
树脂层可以通过以下方式形成:通过已知的涂覆方法,以在溶剂中溶解有机硅树脂等而获得的涂覆溶液均匀地涂覆芯材表面,然后进行干燥和烘焙。涂覆方法不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括浸涂、喷涂和刷涂。
溶剂不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、溶纤剂和乙酸丁酯。
烘焙方法不特别限定且可根据预期目的适当选择。其可以是外部加热或内部加热。
烘焙设备不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括固定式电炉、流动式电炉、旋转式电炉、燃烧炉以及使用微波的设备。
载体中树脂层的量优选为0.01质量%~5.0质量%。当该量低于0.01质量%时,树脂层不能均匀地形成在芯材表面上。当该量大于5.0质量%时,树脂层变得太厚,以至于发生载体颗粒的熔合,并因此不能获得大小均匀的载体颗粒。
双组分显影剂中所含的载体的量不特别限定且可根据预期目的适当选择。载体的量优选为90质量%~98质量%、更优选为93质量%~97质量%。
在双组分显影剂的情况中,相对于100质量份载体,载体中的调色剂的混合比例优选为调色剂的1质量份~10.0质量份。
本发明的双组分显影剂包括调色剂,因而,其在高温和高湿下具有优异的低温定影能力,并且能够防止载体失效。
本发明的双组分显影剂可以合适地用于通过已知的电子照相法进行的成像,并且可以特别优选地用于将在以下说明的本发明的处理盒、彩色成像装置。
(处理盒)
本发明处理盒至少包括静电潜像承载部件(也称为“光导绝缘体”,“电子照相光电导体”和“光电导体”),和配置成使用调色剂使在该静电潜像承载部件上形成的静电潜像显影以形成可视图像的显影单元,并且如果需要的话进一步包括其它单元。
显影单元至少包括其中含有本发明的调色剂和/或双组分显影剂的显影剂容器,和配置成承载或输送包含在显影剂容器中的调色剂和/或双组分显影剂的显影剂承载部件,并且可进一步包括配置成调节所承载的调色剂的层厚度的层厚度调节部件。
处理盒能够可拆卸地连接到各种电子照相成像装置上,并且优选可拆卸地连接到如下所述的配置成本发明的彩色成像装置上。
在本文中,例如如图2所示的处理盒中包含光电导体101,并且进一步包含充电单元102、显影单元104、转印单元108、清洁单元107和电荷消除单元(未示出)中的至少之一,并且该处理盒是能够可拆卸地连接到成像装置主体上的装置(组件)。
描述使用示于图2的处理盒进行的成像过程。当光电导体101以图2中箭头所示方向旋转时,通过带电单元102和由曝光单元(未示出)提供的曝光103在其表面上形成对应于曝光图像的静电潜像。通过显影单元104用调色剂使该静电潜像显影,并将显影的调色剂图像通过转印单元108转印到记录介质105,并印出来。随后,用清洁单元107清洁其上图像已转印的光电导体表面,并用电荷消除单元(未示出)消除电荷。然后,重复这些操作。
(彩色成像装置)
本发明的彩色成像装置至少包括静电潜像承载部件、静电潜像形成单元、显影单元、转印单元和定影单元,并且如果需要的话进一步包括其它单元。
该彩色成像装置采用了其中将用于至少四种显影颜色的不同显影单元串联排列的串联型显影系统,其中,该系统的线速度为500mm/秒~2500mm/秒,且定影部件的表面压力为10N/cm2~150N/cm2。因此,可以实现在高速印刷中的低温定影,从而,即使当所提供的定影热量不足时,也能获得具有足够的实地定影强度的图像。
<静电潜像承载部件>
潜像承载部件的材料、形状、结构和尺寸不特别限定且可根据预期目的适当选择。
例如,形状为鼓形。
所述材料的实例包括无机光电导体如非晶硅和硒,以及有机光电导体如聚硅烷和酞菁聚甲川。在这些中,考虑到长的寿命,优选非晶硅。
对于非晶硅光电导体,可使用具有由a-Si(也称为“a-Si光电导体”)构成的光电导层的光电导体,所述光电导层通过如下获得:将支撑体加热到50℃~400℃并通过膜沉积法如真空沉积法、溅射法、离子镀法、热CVD法、光学CVD法和等离子体CVD法在支撑体上制造所述层。在这些中,优选等离子体CVD法,即,这样的方法:其中通过直流电、高频或微波辉光放电分解源气体以在支撑体上形成a-Si沉积膜。
<静电潜像形成单元>
静电潜像形成单元为配置成在静电潜像承载部件上形成静电潜像的单元。
静电潜像形成单元至少包括配置成使静电潜像承载部件的表面均匀带电的带电单元,和配置成使该静电潜像承载部件的表面以成像方式曝光的曝光单元。
静电潜像的形成通过例如如下进行:在使静电潜像承载部件的整个表面带电后,以成像方式对其进行曝光。
所述带电通过例如如下进行:使用带电单元向静电潜像承载部件的表面施加电压。
带电单元不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括配有导电的或半导电的辊、刷、膜或橡胶刮片的已知的接触型带电器,以及利用电晕放电的已知的非接触型带电器如电晕管或栅极管(scorotoron)。
带电部件可形成为任何形状,例如除辊外还可形成为磁刷、毛刷等。这些带电部件可根据电子照相装置的规格或形式来选择。在使用磁刷的情况中,磁刷使用各种铁氧体颗粒例如Zn-Cu铁氧体作为带电部件,并且由用于支撑这些铁氧体颗粒的非磁性导电套筒和包含于其中的磁性辊构成。或者,在使用刷的情况中,已用碳、硫化铜、金属、或金属氧化物处理成具有导电性的毛皮用作毛刷的材料,并且,将所述毛皮缠绕或附着到金属或者已处理成具有导电性的其它芯上,以形成带电器。
虽然带电单元不限于前述接触型带电器,但由于可以获得减少从带电单元产生的臭氧的成像装置,因此优选使用接触型带电器。
曝光可通过用曝光单元使静电潜像承载部件的表面以成像方式曝光而进行。
曝光单元不特别限定且可根据预期目的适当选择,只要其能够使已通过带电单元带电的电子照相光电导体的表面以成像方式曝光。其实例包括各种曝光单元,如光学复印系统、棒状透镜阵列系统、激光光学系统、和液晶光栅系统。
在此,在本发明中,可使用用于从静电潜像承载部件的背面一侧以成像方式对其进行曝光的背光系统。
<显影单元>
显影单元是配置成使用调色剂和/或双组分显影剂使静电潜像显影以形成可视图像的单元。
可视图像可通过使用调色剂和/或双组分显影剂使静电潜像显影而形成。
显影单元不特别限定且可根据预期目的适当选择,只要其能够使用调色剂和/或双组分显影剂使图像显影。例如,优选至少包括含有调色剂和/或双组分显影剂并能以接触或非接触的方式向静电潜像供给调色剂和/或双组分显影剂的显影设备的显影单元。并且更优选包括调色剂容器的显影设备。
显影设备可使用干式显影系统或湿式显影系统,且可为单色显影设备或多色显影设备。其实例包括包含对调色剂和/或双组分显影剂进行摩擦搅拌以带电的搅拌器和可转动的磁性辊的显影设备。
在显影设备中,例如将调色剂和载体混合并搅拌,通过搅拌时的摩擦使调色剂带电并以竖立状态保持在转动的磁性辊表面上,从而形成磁刷。由于磁性辊位于静电潜像承载部件(光电导体)附近,构成在磁性辊表面上形成的磁刷的部分调色剂通过电吸引力移到静电潜像承载部件表面上。结果,使用调色剂显影静电潜像,以在静电潜像承载部件(光电导体)的表面上形成可视图像。
包含在显影设备中的显影剂是含有所述调色剂的显影剂。所述显影剂可以是单组分显影剂或双组分显影剂。包含在所述显影剂中的调色剂是前述调色剂。
<转印单元>
转印单元不特别限定且可根据预期目的适当选择,只要将可视图像转印到记录介质上。转印单元优选配置成将可视图像一次转印到中间转印介质上以及可视图像从中间转印介质二次转印到记录介质。更优选地,使用两种或更多种颜色的调色剂,优选使用全色调色剂,并且转印单元包括配置成将调色剂图像转印到中间转印介质上以形成复合调色剂图像的一次转印单元和配置成使复合调色剂图像从中间转印介质转印到记录介质的二次转印单元。
转印通过转印单元进行,例如可视图像通过使用转印带电器使静电潜像承载部件(光电导体)带电而转印。在优选实施方式中,转印单元包括配置成将可视图像转印到中间转印介质上以形成复合转印图像的一次转印单元和配置成将复合转印图像转印到记录介质上的二次转印单元。
中间转印介质不特别限定且可根据预期目的从已知的转印介质中适当选择,并且其实例包括转印带。
中间转印介质的静摩擦系数优选为0.1~0.6、且更优选为0.3~0.5。中间转印介质的体积电阻优选为几个Ω·cm~103Ω·cm。在几个Ω·cm~103Ω·cm的范围内的体积电阻可防止中间转印介质自身带电,并且通过电荷施加单元施加的电荷不太可能保留在中间转印介质上,因此,可防止二次转印时的转印不均匀性,并易于进行在二次转印时的转印偏压的施加。
用于中间转印介质的材料不特别限定且可根据预期目的适当选择。
所述材料的实例包括如下:(1)用作单层带的具有高杨氏模量(拉伸弹性)的材料,如聚碳酸酯(PC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚对苯二甲酸亚烷基酯(PAT)、PC/PAT的共混材料、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)和PC的共混材料、ETFE和PAT的共混材料、PC和PAT的共混材料、以及炭黑分散体的热固性聚酰亚胺。这些具有高杨氏模量的单层带在成像期间对应力具有小的形变,并且特别有利的是在形成彩色图像期间不易发生配准误差;(2)使用上述(1)中具有高杨氏模量的带作为基础层的双层或三层带,在该基础层的外侧形成表面层和任选的中间层。双层或三层带具有防止由单层带的硬度而导致的线条图像中间部分不清楚的印刷缺陷的能力;和(3)包含具有相对低的杨氏模量的树脂、橡胶或弹性体的弹性带。该带的优点在于,由于其柔软性,而几乎没有线条图像中间部分不清楚的印刷缺陷。另外,通过使带的宽度比驱动辊或张力辊宽并从而利用在辊上延伸的边缘部分的弹性,可以防止带的弯曲。并且由于既不需要用于防止弯曲的加强筋也不需要用于防止弯曲的设备,其是成本有效的。
通常,对于转印带,使用氟树脂、聚碳酸酯、聚酰亚胺等,但近年来,使用弹性带,其中弹性部件用于所有层或其一部分。使用树脂带在彩色图像的转印方面有以下问题。
彩色图像典型地通过四色调色剂形成。在一个彩色图像中,形成由一层到四层构成的调色剂层。调色剂层在它们通过一次转印和二次转印时被挤压,提高了调色剂颗粒之间的内聚力,在一次转印中,各层从光电导体转印到中间转印带,在二次转印中,调色剂层从中间转印带转印到纸张上。随着内聚力的提高,有可能发生如字符脱落和实地图像边缘的脱落的现象。由于树脂带过于硬并且不随调色剂层形变,它们往往按压调色剂层,因此有可能发生字符的脱落。
近来,对在各种纸如日本纸和含有粗糙表面的纸上印制全色图像的需求越来越高。然而,具有低光滑度的纸张易于在转印时在调色剂和纸张之间形成空气间隙,并由此导致有缺陷的转印。当二次转印部分的转印压力升高以改善附着性时,调色剂层的内聚力将更高,这将导致如上所述的字符脱落。
弹性带用于以下目的。在转印部分中,弹性带随调色剂层和具有差的光滑度的记录介质而变形。换句话说,由于弹性带贴合局部的不规则性变形并可获得适当的附着性,且无需过度提高对调色剂层的转印压力,使得有可能获得具有优异的均匀性的转印图像,即使在具有差的光滑度的记录介质上也没有字符空缺。
用于弹性带的树脂的实例包括,但不限于:聚碳酸酯树脂、氟树脂(例如ETFE和PVDF);聚苯乙烯、氯代聚苯乙烯、聚α-甲基苯乙烯;苯乙烯树脂(包含苯乙烯或苯乙烯取代基的均聚物或共聚物),如苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-氯乙烯共聚物、苯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(如苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸辛酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸苯酯共聚物);苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物(如苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物和苯乙烯-甲基丙烯酸苯酯共聚物);苯乙烯-α-氯丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯树脂和甲基丙烯酸丁酯树脂;丙烯酸乙酯树脂、丙烯酸丁酯树脂、改性的丙烯酸类树脂(如有机硅改性的丙烯酸类树脂、氯乙烯树脂改性的丙烯酸类树脂和丙烯酸类聚氨酯树脂);氯乙烯树脂、苯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、松香改性的马来酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚酯聚氨酯树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚丁二烯树脂、聚偏二氯乙烯树脂、离聚物树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、酮树脂、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、二甲苯树脂、聚乙烯缩丁醛树脂、聚酰胺树脂和改性的聚苯醚树脂。这些树脂可单独使用或组合使用。并且用于弹性带的树脂的实例包括弹性材料的橡胶和弹性体。
弹性材料的橡胶和弹性体不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括丁基橡胶、丙烯酸类橡胶、乙丙橡胶(EPDM)、丙烯腈丁二烯橡胶(NBR)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯橡胶、天然橡胶、异戊二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、丁二烯橡胶、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-丙烯三元共聚物、氯丁二烯橡胶、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯、聚氨酯橡胶、间同立构1,2-聚丁二烯、表氯醇橡胶、有机硅橡胶、氟橡胶、聚硫化橡胶、聚降冰片烯橡胶、氢化丁腈橡胶,热塑性弹性体如聚苯乙烯弹性体、聚烯烃弹性体、聚氯乙烯弹性体、聚氨酯弹性体、聚酰胺弹性体、聚脲弹性体、聚酯弹性体和氟树脂弹性体。这些物质可单独使用或组合使用。
防止弹性带拉伸的方法不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括:在可拉伸性较小的芯树脂层上形成橡胶层的方法;以及往芯层中添加防止拉伸的材料的方法。
防止拉伸的用于形成芯层的材料不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括:天然纤维例如棉和丝;合成纤维例如聚酯纤维、尼龙纤维、丙烯酸类纤维、聚烯烃纤维、聚乙烯醇纤维、聚氯乙烯纤维、聚偏二氯乙烯纤维、聚氨酯纤维、聚缩醛纤维、聚氟乙烯纤维和苯酚纤维;无机纤维例如碳纤维、玻璃纤维和硼纤维;金属纤维例如铁纤维和铜纤维。另外,还可使用织布或线形式的这些材料。
所述线可为单丝或加捻丝、单加捻纱、合股线、双股线、或由任何方法制造的那些。或者,由选自上述材料之一制成的纤维可混纺。可使用进行适当的导电性处理的线。另一方面,可以使用通过任何纺织品如经编织物得到的织布。有可能使用混纺织物(union fabric),并且当然可以对其进行导电处理。
用于形成芯层的方法不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括:将织成圆柱形的织布置于模具等上并在其上形成涂层的方法;将织成圆柱形的织布浸入液态橡胶等中以在芯层的一面或者两面上形成涂层的方法;和将线以任意的节距螺旋缠绕在模具等的周围,然后在其上形成涂层的方法。
弹性层的厚度取决于弹性层的硬度。随着涂层变厚,表面的伸长和收缩变得更显著,并且表层易于形成开裂,导致图像显著的伸长和收缩,因此,不期望例如约1mm或更高的过大的厚度。
转印单元即一次转印单元和二次转印单元优选至少包括配置成进行带电以将静电潜像承载部件上形成的可视图像分离并将该可视图像转印到记录介质上的转印设备。可使用一个转印单元或两个转印单元。转印设备的实例包括利用电晕放电的电晕转印器、转印带、转印辊、压力转印辊和粘着转印器。
典型的记录介质为普通纸,但其不特别限定且可根据预期目的适当选择,只要它能够在显影后接收所转印的未定影图像;并且还可使用用于OHP的PET基材。
<定影单元>
定影单元是配置成使用定影部件将转印图像定影到记录介质上的单元,并且定影单元可以在每次各颜色的调色剂转印至记录介质上时进行定影,或在记录介质上同时叠加各颜色的调色剂。
定影部件不特别限定且可根据预期目的适当选择。优选使用本领域已知的加热加压部件。加热加压部件的实例包括加热辊和加压辊的组合,以及加热辊、加压辊和环形带的组合。
加热加压部件中的加热温度优选为80℃~200℃。
在本发明中,例如,本领域已知的光学定影设备可用于与定影单元组合或代替定影单元。
<其它单元>
其它单元不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括电荷消除单元、清洁单元、回收单元和控制单元。
-电荷消除单元-
电荷消除单元不特别限定且可根据预期目的适当选择,只要其能对静电潜像承载部件施加电荷消除偏压。其实例包括电荷消除灯。
-清洁单元-
清洁单元不特别限定且可根据预期目的适当选择,只要其能够除去残留和附着在静电潜像承载部件的表面上的调色剂。其实例包括磁刷清洁器、静电刷清洁器、磁性辊清洁器、刮片清洁器、刷清洁器和网清洁器。
-回收单元-
回收单元不特别限定且可根据预期目的适当选择。其实例包括已知的传输单元。
-控制单元-
控制单元不特别限定且可根据预期目的适当选择,只要它能控制每个单元的操作。其实例包括例如序列发生器和电脑的仪器。
随后,将参考图3说明使用本发明的彩色成像装置进行成像方法的一个实施方式。图3所示的成像装置100包含用作静电潜像承载部件的光电导体鼓10(在下文中称为光电导体10)、用作带电单元的带电辊20、借助于用作曝光单元的曝光设备的曝光30、显影设备40、中间转印介质50、用作清洁单元的具有清洁刮片的清洁设备60和用作电荷消除单元的电荷消除灯70。
中间转印介质50是环形带,其围绕三个辊51拉伸,从而以箭头方向移动。这三个辊51的一部分还起着能对中间转印介质50施加预定的转印偏压(一次转印偏压)的转印偏压辊的作用。对于中间转印介质50,与其相邻设置的是具有清洁刮片的清洁单元90,与其相对设置的是用作能够施加转印偏压以将可视图像(调色剂图像)转印(二次转印)到用作最终记录介质的转印纸张95上的转印单元的转印辊80。在中间转印介质50的周围,设置用于向中间转印介质50上的可视图像施加电荷的电晕带电器58,所述电晕带电器58按照中间转印介质50的旋转方向设置于光电导体10与中间转印介质50的接触区域和中间转印介质50与转印纸张95的接触区域之间。
显影设备40由用作显影剂承载部件的显影带41以及黑色显影单元45K、黄色显影单元45Y、品红色显影单元45M和青色显影单元45C组成,这些显影单元并排地提供在显影带41的周围。黑色显影单元45K包括含显影剂的部分42K、显影剂供应辊43K和显影辊44K。黄色显影单元45Y包括含显影剂的部分42Y、显影剂供应辊43Y和显影辊44Y。品红色显影单元45M包括含显影剂的部分42M、显影剂供应辊43M和显影辊44M。青色显影单元45C包括含显影剂的部分42C、显影剂供应辊43C和显影辊44C。此外,显影带41是环形带,其围绕多个皮带辊旋转拉伸且其部分与光电导体10接触。
在图3所示的彩色成像装置100中,例如,带电辊20使光电导体鼓10均匀带电。曝光设备以成像方式对光电导体鼓10进行曝光30以形成静电潜像。通过供应来自显影设备40的调色剂,使光电导体鼓10上所形成的静电潜像显影以形成可视图像(调色剂图像)。通过由辊51施加的电压,将可视图像(调色剂图像)转印(一次转印)到中间转印介质50上,并进一步转印(二次转印)到记录介质95上。从而,在记录介质95上形成转印图像。在此,通过清洁设备60除去光电导体10上的残留调色剂,并通过电荷消除灯70一次除去光电导体10上的电荷。
使用本发明的彩色成像装置进行成像方法的串联电子照相装置包括以下部分:直接转印系统和间接转印系统:如图4所示,在直接转印系统中,形成在各光电导体1上的图像通过转印单元2顺序转印到通过纸张传送带3传输的纸张S上;如图5所示,在间接转印系统中,各光电导体1上的图像通过一次转印单元2暂时地顺序转印到中间转印介质4的表面上,然后,中间转印介质4上的所有图像一起通过二次转印单元5同时转印到纸张S上。作为二次转印单元5,使用转印传送带,且其可为辊形。
直接转印系统与间接转印系统相比的缺点在于在纸张传输方向上的尺寸增加,因为供纸单元6必须置于其中各光电导体1排成一行的串联型成像部分T的上游,而定影单元7必须置于该部分的下游。相反,在间接转印系统中,二次转印位置可相对自由地安置,并且供纸单元6和定影单元7可与串联型成像部分T重叠放置。从而,间接转印系统可使得装置尺寸减小。
为了避免直接转印系统中在纸张传输方向上的尺寸增加,定影单元7与串联型成像部分T相邻放置。然而,不可能以为纸张S弯曲给出足够空间的形式放置定影单元7,并且,通过在纸张S接近定影单元7时从其前端产生的冲击(这对于厚纸来说变得显著),或通过纸张在其通过定影单元7时的传输速度与纸张在其通过转印传送带传输时的传输速度之间的差异,定影单元7可能易于影响在上侧的成像。相反,由于间接转印系统允许以为纸张S弯曲给出足够空间的形式放置定影单元7,定影单元7对成像几乎没有影响。
由于上述原因,近来,对间接转印系统的串联电子照相装置特别感兴趣。
如图5所示的该类型的彩色电子照相装置通过以下方式为下次成像做准备:通过光电导体清洁单元8除去残留在一次转印后的光电导体1上的剩余调色剂以清洁光电导体1的表面。它还通过以下方式为下次成像做准备:通过中间转印介质清洁单元9除去残留在二次转印后的中间转印部件4上的剩余调色剂以清洁中间转印介质4的表面。
图6所示的彩色成像装置包括复印装置的主体150、供纸台200、扫描仪300和自动稿件供应器(ADF)400。
在主体150中,在中心部分处提供有环形带中间转印介质50。中间转印介质50围绕支撑辊14、15和16拉伸,并以图6中的顺时针方向旋转。在支撑辊15附近,设置有用于除去中间转印介质50上的残留调色剂的清洁设备17。在通过支撑辊14和支撑辊15拉伸的中间转印介质50上,沿其传送方向设置有串联型显影设备120,对于该串联型显影设备120,四种颜色(黄色、青色、品红色和黑色)的成像单元18并列地相互面对。在串联型显影设备120的附近,设置有曝光设备21。在与设置了串联型显影设备120的一侧相对的中间转印介质50的一侧上,设置二次转印设备22。在二次转印设备22中,用作环形带的二次转印带24通过一对辊23拉伸,且输送到二次转印带24上的记录介质与中间转印介质50可相互接触。在二次转印设备22的附近,设置有定影设备25。定影设备25包括用作环形带的定影带26和设置为同时向其挤压的加压辊27。
在此,在串联型成像装置中,在二次转印设备22和定影设备25的附近设置纸张换向器28,其用于将记录介质反向以在记录介质的两面上都形成图像。
接着,将描述使用串联型显影设备120即使用串联排列的用于至少四种显影颜色的多个显影单元的显影系统进行的全色成像(彩色复印)。即,首先,将稿件放在自动稿件供应器(ADF)400的稿件托盘130上,或者,将自动稿件供应器400打开并将稿件放在扫描仪300的接触玻璃32上,然后关闭自动稿件供应器400。
当已将稿件放在自动稿件供应器400上的时候,在将稿件传送并移动到接触玻璃32上之后启动扫描仪300;另一方面,当已将稿件放在接触玻璃32上的时候,扫描仪300在按下启动开关(未示出)时立即启动,且第一托架(traveler)33和第二托架34移动。此时,通过第一托架33,照射来自光源的光,同时,从稿件表面反射的光通过第二托架34的镜子反射,光穿过成像透镜35被读取传感器36接收,从而,将彩色稿件(彩色图像)读取为黑色、黄色、品红色和青色图像信息。
然后,各黑色、黄色、品红色和青色图像信息分别传送至串联型显影设备120的各成像单元18(黑色成像单元、黄色成像单元、品红色成像单元和青色成像单元),并通过各成像单元形成黑色、黄色、品红色和青色的调色剂图像。即,如图7所示,串联型显影设备120的各成像单元18(黑色成像单元、黄色成像单元、品红色成像单元和青色成像单元)分别包括:光电导体10(黑色光电导体10K、黄色光电导体10Y、品红色光电导体10M和青色光电导体10C);均匀地使光电导体10带电的带电器160;进行曝光的曝光,其与基于相应颜色的图像信息的各彩色图像相对应地以成像方式曝光(图7中以“L”表示)光电导体,从而形成与光电导体上的各颜色图像相对应的静电潜像;显影单元61,其使用相应颜色的调色剂(黑色调色剂、黄色调色剂、品红色调色剂和青色调色剂)使静电潜像显影以形成相应颜色调色剂的调色剂图像;将调色剂图像转印至中间转印介质50上的转印带电器62;清洁设备63;和电荷消除设备64,并且串联型显影设备120的各成像单元18能够基于相应的颜色图像信息形成各单一颜色的图像(黑色图像、黄色图像、品红色图像和青色图像)。对于由此形成的黑色图像、黄色图像、品红色图像和青色图像,将黑色光电导体10K上形成的黑色图像、黄色光电导体10Y上形成的黄色图像、品红色光电导体10M上形成的品红色图像以及青色光电导体10C上形成的青色图像分别依次转印(一次转印)到通过支撑辊14、15和16旋转移动的中间转印介质50上。然后,将黑色图像、黄色图像、品红色图像和青色图像叠加在中间转印介质50上以形成复合彩色图像(彩色转印图像)。
另一方面,在供纸台200中,选择性地转动供纸辊142之一,以使纸张(记录介质)从在纸库143中以多层形式提供的供纸盒144中的一个中出来,使纸张通过分离辊145彼此分离并逐一送出至供纸通道146,通过输送辊147输送并引导至复印装置主体150内的供纸通道148,使其撞到配准辊49并停止。或者,转动供纸辊142以使手动供纸托盘54上的纸张(记录介质)出来,通过分离辊52使纸张彼此分离并逐一供入手动供纸通道53,并使其类似地撞到配准辊49并停止。在此,配准辊49通常是接地使用的,但其也可以这样的状态使用,其中施加偏压以除去纸张的纸屑。然后,配准辊49与中间转印介质50上的复合彩色图像(彩色转印图像)的移动同步旋转,以将纸张(记录介质)输出到中间转印介质50和二次转印单元22之间,并且,复合彩色图像(彩色转印图像)通过二次转印单元22转印(二次转印)至纸张(记录介质)上,从而,在纸张(记录介质)上形成彩色图像。通过用于中间转印介质的清洁设备17除去在图像转印后残留在中间转印介质50上的调色剂。
其上转印并形成了彩色图像的纸张(记录介质)通过二次转印设备22传输并输出至定影设备25,并且在定影设备25中,通过热和压力使复合彩色图像(彩色转印图像)定影在纸张(记录介质)上。然后,纸张(记录介质)通过转换爪55进行转换,通过弹出辊56弹出,并堆叠在出纸托盘57上,或者,纸张(记录介质)通过转换爪55进行转换,通过纸张换向器28翻转,再次引导至用于在纸张(记录介质)的背面上记录图像的转印位置,然后,通过弹出辊56弹出,并堆叠到出纸托盘57上。
实施例
参考以下实施例和对比例更详细地说明本发明。但应当注意,本发明不限于这些实施例。
实施例1
<调色剂1的制备>
-树脂细颗粒乳液1(细颗粒分散液1)的合成-
在配有搅拌棒和温度计的反应容器中,加入683质量份水、11质量份甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐(ELEMINOL RS-30,由SanyoChemical Industries,Ltd.制造)、10质量份聚乳酸、60质量份苯乙烯、100质量份甲基丙烯酸、70质量份丙烯酸丁酯和1质量份过硫酸铵,然后,在3800rpm下搅拌30分钟,从而获得白色乳液。然后,通过加热,将反应体系的温度升高至75℃并反应4小时。进一步,将30质量份1质量%过硫酸铵水溶液加入到反应体系中并在75℃熟化6小时,从而获得乙烯基树脂(苯乙烯-甲基丙烯酸酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐的共聚物)的水性分散液,即,细颗粒分散液1。
以粒径分布测量设备(LA-920,由HORIBA,LTD.制造)测得的细颗粒分散液1的体均粒径为280nm。将一部分细颗粒分散液1干燥以从其中分离出树脂部分。该树脂部分具有59℃的Tg和60000的重均分子量。
-水相的制备-
将水(990质量份)、83质量份细颗粒分散液1和37质量份48.3质量%十二烷基二苯基醚二磺酸钠(ELEMINOL MON-7,由Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.制造)的水溶液和90质量份乙酸乙酯混合并搅拌,从而获得不透明的白色液体。将其定义为水相1。
-低分子量聚酯树脂1(未改性的聚酯树脂)的合成-
在配有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,加入229质量份双酚A环氧乙烷(2mo1)加合物、329质量份双酚A环氧丙烷(3mo1)加合物、208质量份对苯二甲酸、80质量份己二酸和2质量份氧化二丁锡,使该混合物在常压下在230℃下反应7小时,并在10mmHg~15mmHg的减压下进一步反应5小时。随后,在该反应容器中,加入35质量份偏苯三酸酐,并使该混合物在常压下在180℃下反应2小时,从而合成低分子量聚酯树脂1。
所述低分子量聚酯树脂1具有2000的数均分子量、3800的重均分子量、40℃的玻璃化转变温度Tg和25mgKOH/g酸值。
-中间体聚酯的合成-
在配有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,加入682质量份双酚A环氧乙烷(2mol)加合物、81质量份双酚A环氧丙烷(2mol)加合物、283质量份对苯二甲酸、22质量份偏苯三酸酐和2质量份氧化二丁锡,使该混合物在常压下在230℃下反应7小时,并在10mmHg~15mmHg的减压下进一步反应5小时,从而获得中间体聚酯1。
中间体聚酯1具有2200的数均分子量、9700的重均分子量、54℃的玻璃化转变温度Tg、0.5mgKOH/g的酸值和52mgKOH/g的羟值。
接着,在配有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,加入410质量份中间体聚酯1、89质量份异氟尔酮二异氰酸酯和500质量份乙酸乙酯,并使该混合物在100℃下反应5小时以制备预聚物1,即,改性聚酯树脂。预聚物1中的游离异氰酸酯的含量为1.53质量%。
-酮亚胺的合成-
在配有搅拌棒和温度计的反应容器中,加入170质量份异氟尔酮二胺和75质量份甲基乙基酮,并使该混合物在50℃下反应4.5小时以获得酮亚胺化合物1。酮亚胺化合物1具有417的胺值。
-母料(MB)的合成-
使用亨舍尔混合机(由NIPPON COKE&ENGINEERING CO.,LTD.制造),对水(1200质量份)、540质量份炭黑(Printex 35,由Degussa制造,DBP吸油值:42mL/100mg,pH9.5)和1200质量份聚酯树脂进行混合,以获得混合物。所得混合物使用双辊磨在110℃下捏合1小时,然后辊压并冷却,并用粉碎机粉碎,从而制备母料1。
-结晶聚酯树脂的合成-
在配有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,加入1200质量份1,6-己二醇、1200质量份癸二酸、0.4质量份作为催化剂的氧化二丁锡,并用氮气吹扫该容器以在减压下形成不活泼的气氛,随后,使用机械搅拌器以180rpm搅拌该混合物5小时。其后,将该容器的温度在减压下逐渐提高至220℃,随后搅拌该混合物2小时。当该混合物变为粘稠状态时,通过空气使其冷却,并使所述反应终止,从而获得结晶聚酯树脂1。结晶聚酯树脂1具有3700的数均分子量、16000的重均分子量和69℃的熔点。
-油相的制备-
在配有搅拌棒和温度计的反应容器中,加入378质量份低分子量聚酯树脂1、120质量份石蜡(熔点:90℃)、200质量份结晶聚酯树脂1和947质量份乙酸乙酯,并将该混合物在搅拌下加热至80℃,并在80℃下保持5小时,然后,冷却至30℃1小时。然后,在该容器中加入500质量份母料1和500质量份乙酸乙酯,并使该混合物混合1小时,从而获得原料液1。
将原料液1(1324质量份)转移到容器中,并用珠磨机(ULTRAVISCOMILL,由Aimex Co.,Ltd.制造)将炭黑和蜡在以下条件下分散:液体供应速率1kg/小时、盘的圆周速度6m/秒、填充80体积%的0.5mm的氧化锆珠、并进行3次。随后,向原料液1中加入1324质量份65质量%的低分子量聚酯树脂1的乙酸乙酯溶液,并在前述条件下通过所述珠磨机两次,从而获得颜料/蜡分散液1。该颜料/蜡分散体1的固体成分浓度为50%(130℃下30分钟)。
-乳化和去溶剂化-
向容器中加入颜料/蜡分散液1(749质量份)、115质量份预聚物1、2.9质量份酮亚胺化合物1,使用TK均化器(由Tokushu Kikai Kogyo Co.Ltd.制造)在5000rpm下混合5分钟,然后,向该容器中加入1200质量份水相1并使用TK均化器在10000rpm下混合1小时,从而获得乳化浆料1。
在配有搅拌器和温度计的容器中,加入乳化浆料1,并在30C下进行8小时的溶剂去除,然后,在40℃下熟化48小时,从而获得分散浆料1。
-洗涤和干燥-
将100质量份分散浆料1在减压下过滤后,按如下进行洗涤和干燥。
(1):将100质量份离子交换水加入到所得滤饼中,并使用TK均化器在12000rpm下混合10分钟,然后过滤。
(2):在(1)中所制备的滤饼中,加入100质量份10质量%的氢氧化钠水溶液,使用TK均化器在12000rpm下混合30分钟,并在减压下过滤。
(3):在(2)中所制备的滤饼中,加入100质量份10质量%的盐酸,使用TK均化器在12000rpm下混合10分钟,然后过滤。
(4):在(3)中所制备的滤饼中,加入300质量份离子交换水,使用TK均化器在12000rpm下混合10分钟,然后过滤。该处理进行两次,从而获得滤饼1。
滤饼1使用空气循环干燥器在45℃下干燥48小时,随后,通过75μm筛孔的筛子过筛,从而制备调色剂基础颗粒1。
其后,使用亨舍尔混合机将100质量份调色剂基础颗粒1与1质量份的粒径为13nm的疏水性二氧化硅混合,从而制备调色剂1。
实施例2
<调色剂2的制备>
调色剂2以与实施例1中相同的方式制备,只是以如下树脂细颗粒乳液2(细颗粒分散液2)代替树脂细颗粒乳液1。
-树脂细颗粒乳液2(细颗粒分散液2)的合成-
在配有搅拌棒和温度计的反应容器中,加入683质量份水、11质量份甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐(ELEMINOL RS-30,由SanyoChemical Industries,Ltd.制造)、10质量份聚乳酸、60质量份苯乙烯、100质量份甲基丙烯酸、70质量份丙烯酸丁酯和1质量份过硫酸铵,然后在3800rpm下搅拌20分钟,从而获得白色乳液。然后,通过加热,将该反应体系的温度升高至75℃,并反应3小时。此外,向该反应体系中加入30质量份1质量%过硫酸铵水溶液并在65℃下熟化12小时,从而获得乙烯基树脂(苯乙烯-甲基丙烯酸酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐的共聚物)的水性分散液,即,细颗粒分散液2。以粒径分布测量设备(LA-920,由HORIBA,LTD.制造)测得的细颗粒分散液2的体均粒径为390nm。将一部分细颗粒分散液2干燥以从其中分离出树脂部分。该树脂部分具有60℃的Tg和70000的重均分子量。
实施例3
<调色剂3的制备>
调色剂3以与实施例1中相同的方式制备,只是以如下树脂细颗粒乳液3(细颗粒分散液3)和低分子量聚酯树脂2代替树脂细颗粒乳液1和低分子量聚酯树脂1。
-树脂细颗粒乳液3(细颗粒分散液3)的合成-
在配有搅拌棒和温度计的反应容器中,加入683质量份水、11质量份甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐(ELEMINOL RS-30,由SanyoChemical Industries,Ltd.制造)、10质量份聚乳酸、60质量份苯乙烯、100质量份甲基丙烯酸、70质量份丙烯酸丁酯和1质量份过硫酸铵,然后在2000rpm下搅拌20分钟,从而获得白色乳液。然后,通过加热,将该反应体系的温度升高至75℃并反应3小时。进一步,向该反应体系中加入30质量份1质量%过硫酸铵水溶液并在65℃下熟化12小时,从而获得乙烯基树脂(苯乙烯-甲基丙烯酸酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐的共聚物)的水性分散液,即,细颗粒分散液3。以粒径分布测量设备(LA-920,由HORIBA,LTD.制造)测得的细颗粒分散液3的体均粒径为640nm。将一部分细颗粒分散液3干燥以从其中分离出树脂部分。该树脂部分具有59℃的Tg和120000的重均分子量。
-低分子量聚酯树脂2的合成-
在配有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,加入430质量份双酚A环氧丙烷(2mol)加合物、300质量份双酚A环氧丙烷(3mol)加合物、257质量份对苯二甲酸、65质量份间苯二甲酸、10质量份马来酸酐和2质量份作为缩合催化剂的二羟基双(三乙醇胺化)钛,并使该混合物在氮气流下在220℃下反应8小时,同时,蒸发除去所产生的水,并在5mmHg~20mmHg的减压下进一步反应。然后,当所得产物具有7mgKOH/g的酸值时,将其从反应容器中取出并冷却至室温,并进行粉碎,从而获得低分子量聚酯树脂2。低分子量聚酯树脂2具有6020的数均分子量、25600的重均分子量、59℃的玻璃化转变温度Tg和8mgKOH/g的酸值。
实施例4
<调色剂4的制备>
调色剂4以与实施例1中相同的方式制备,只是以水相2和低分子量聚酯树脂2代替水相1和低分子量聚酯树脂1。
-水相2的制备-
对水(1013质量份)、60质量份细颗粒分散液1和37质量份48.3质量%十二烷基二苯基醚二磺酸钠(ELEMINOL MON-7,由Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.制造)的水溶液以及90质量份乙酸乙酯进行混合和搅拌,从而获得不透明的白色液体。将其定义为水相2。
实施例5
<调色剂5的制备>
调色剂5以与实施例1中相同的方式制备,只是以水相3代替水相1。
-水相3的制备-
对水(1013质量份)、60质量份细颗粒分散液2和37质量份48.3质量%十二烷基二苯基醚二磺酸钠(ELEMINOL MON-7,由Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.制造)的水溶液以及90质量份乙酸乙酯进行混合和搅拌,从而获得不透明的白色液体。将其定义为水相3。
实施例6
<调色剂6的制备>
调色剂6以与实施例1中相同的方式制备,只是以低分子量聚酯树脂2代替低分子量聚酯树脂1。
实施例7
<调色剂7的制备>
调色剂7以与实施例1中相同的方式制备,只是以低分子量聚酯树脂3代替低分子量聚酯树脂1。
-(非晶)低分子量聚酯树脂3的合成-
在配有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,加入219质量份双酚A环氧乙烷(2mol)加合物、319质量份双酚A环氧丙烷(3mol)加合物、208质量份对苯二甲酸、100质量份己二酸和2质量份氧化二丁锡,使该混合物在常压下在230℃下反应7小时,并在10mmHg~15mmHg的减压下进一步反应5小时。随后,在该反应容器中,加入35份偏苯三酸酐,并使该混合物在常压下在180℃下反应2小时,从而合成低分子量聚酯树脂3。低分子量聚酯树脂3具有1900的数均分子量、3400的重均分子量、40℃的玻璃化转变温度Tg和23mgKOH/g的酸值。
实施例8
<调色剂8的制备>
调色剂8以与实施例1中相同的方式制备,只是以水相4和低分子量聚酯树脂2代替水相1和低分子量聚酯树脂1。
-水相4的制备-
对水(1013质量份)、60质量份细颗粒分散液3和37质量份48.3质量%十二烷基二苯基醚二磺酸钠(ELEMINOL MON-7,由Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.制造)的水溶液以及90质量份乙酸乙酯进行混合和搅拌,从而获得不透明的白色液体。将其定义为水相4。
实施例9
<调色剂9的制备>
调色剂9以与实施例1中相同的方式制备,只是以水相5代替水相1。
-水相5的制备-
对水(980质量份)、93质量份细颗粒分散液1和37质量份48.3质量%十二烷基二苯基醚二磺酸钠(ELEMINOL MON-7,由Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.制造)的水溶液以及90质量份乙酸乙酯进行混合和搅拌,从而获得不透明的白色液体。将其定义为水相5。
实施例10
<调色剂10的制备>
调色剂10以与实施例1中相同的方式制备,只是以水相6代替水相1。
-水相6的制备-
对水(1023质量份)、50质量份细颗粒分散液2和37质量份48.3质量%十二烷基二苯基醚二磺酸钠(ELEMINOL MON-7,由Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.制造)的水溶液以及90质量份乙酸乙酯进行混合和搅拌,从而获得不透明的白色液体。将其定义为水相6。
实施例11
<调色剂11的制备>
调色剂11以与实施例1中相同的方式制备,只是以水相7代替水相1。
-树脂细颗粒乳液4(细颗粒分散液4)的合成-
在配有搅拌棒和温度计的反应容器中,加入96质量份对苯二甲酸二甲酯、86质量份间苯二甲酸二甲酯、3质量份5-钠磺荃间苯二甲酸甲酯、5质量份偏苯三酸酐、150质量份丙二醇、0.1质量份四丁氧基钛酸酯,并在200℃下加热120分钟,以进行酯交换。然后,将该反应体系的温度升高至220℃,并使该混合物在1mmHg~10mmHg的压力下反应60分钟,从而获得聚酯树脂。
使所得的聚酯树脂(40质量份)、15质量份甲基乙基酮和10质量份四氢呋喃在80℃下溶解,并在搅拌下向该混合物中加入60质量份80℃的水。在减压下从该混合物中除去溶剂,并向该混合物中加入离子交换水,从而获得具有20质量%固含量的细颗粒分散液4。以粒径分布测量设备(LA-920,由HORIBA,LTD.制造)测得的细颗粒分散液4的体均粒径为250nm。将一部分细颗粒分散液4干燥以从其中分离出树脂部分。该树脂部分具有59℃的Tg和50000的重均分子量。
-水相7的制备-
对水(1013质量份)、60质量份细颗粒分散液4和37质量份48.3质量%十二烷基二苯基醚二磺酸钠(ELEMINOL MON-7,由Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.制造)的水溶液以及90质量份乙酸乙酯进行混合和搅拌,从而获得不透明的白色液体。将其定义为水相7。
实施例12
<调色剂12的制备>
调色剂12以与实施例1中相同的方式制备,只是以水相8代替水相1。
-水相8的制备-
对水(990质量份)、83质量份细颗粒分散液4和37质量份48.3质量%十二烷基二苯基醚二磺酸钠(ELEMINOL MON-7,由Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.制造)的水溶液以及90质量份乙酸乙酯进行混合和搅拌,从而获得不透明的白色液体。将其定义为水相8。
实施例13
<调色剂13的制备>
调色剂13以与实施例1中相同的方式制备,只是以水相9和低分子量聚酯树脂2代替水相1和低分子量聚酯树脂1。
-水相9的制备-
对水(980质量份)、93质量份细颗粒分散液4和37质量份48.3质量%十二烷基二苯基醚二磺酸钠(ELEMINOL MON-7,由Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.制造)的水溶液以及90质量份乙酸乙酯进行混合和搅拌,从而获得不透明的白色液体。将其定义为水相9。
对比例1
<调色剂14的制备>
调色剂14以与实施例1中相同的方式制备,只是以树脂细颗粒乳液5(细颗粒分散液5)代替树脂细颗粒乳液1。
-树脂细颗粒乳液5(细颗粒分散液5)的合成-
在配有搅拌棒和温度计的反应容器中,加入683质量份水、11质量份甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐(ELEMINOL RS-30,由SanyoChemical Industries,Ltd.制造)、10质量份聚乳酸、60质量份苯乙烯、100质量份甲基丙烯酸、70质量份丙烯酸丁酯和1质量份过硫酸铵,然后,在3800rpm下搅拌30分钟,从而获得白色乳液。然后,通过加热将反应体系的温度升高至75℃并反应4小时。进一步,向该反应体系中加入30质量份1质量%过硫酸铵水溶液并在75℃下熟化6小时,从而获得乙烯基树脂(苯乙烯-甲基丙烯酸酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐的共聚物)的水性分散液,即,细颗粒分散液5。以粒径分布测量设备(LA-920,由HORIBA,LTD.制造)测得的细颗粒分散液5的体均粒径为105nm。将一部分细颗粒分散液5干燥以从其中分离出树脂部分。该树脂部分具有58℃的Tg和140000的重均分子量。
对比例2
<调色剂15的制备>
调色剂15以与实施例1中相同的方式制备,只是以水相10代替水相1。
-水相10的制备-
对水(1013质量份)、60质量份细颗粒分散液1和37质量份48.3质量%十二烷基二苯基醚二磺酸钠(ELEMINOL MON-7,由Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.制造)的水溶液以及90质量份乙酸乙酯进行混合和搅拌,从而获得不透明的白色液体。将其定义为水相10。
对比例3
<调色剂16的制备>
调色剂16以与实施例1中相同的方式制备,只是以树脂细颗粒乳液6(细颗粒分散液6)代替树脂细颗粒乳液1。
-树脂细颗粒乳液6(细颗粒分散液6)的合成-
在配有搅拌棒和温度计的反应容器中,加入683质量份水、11质量份甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐(ELEMINOL RS-30,由SanyoChemical Industries,Ltd.制造)、10质量份聚乳酸、60质量份苯乙烯、100质量份甲基丙烯酸、70质量份丙烯酸丁酯和1质量份过硫酸铵,然后,在1500rpm下搅拌20分钟,从而获得白色乳液。然后,通过加热,将该反应体系的温度升高至75℃并反应3小时。进一步,向该反应体系中加入30质量份1质量%过硫酸铵水溶液并在65℃下熟化12小时,从而获得乙烯基树脂(苯乙烯-甲基丙烯酸酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐的共聚物)的水性分散液,即,细颗粒分散液6。以粒径分布测量设备(LA-920,由HORIBA,LTD.制造)测得的细颗粒分散液6的体均粒径为720nm。将一部分细颗粒分散液6干燥以从其中分离出树脂部分。该树脂部分具有57℃的Tg和120000的重均分子量。
对比例4
<调色剂17的制备>
调色剂17以与实施例1中相同的方式制备,只是以低分子量聚酯4代替低分子量聚酯1。
-低分子量聚酯树脂4的合成-
在配有冷却管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,加入350质量份双酚A环氧乙烷(2mol)加合物、326质量份双酚A环氧丙烷(3mol)加合物、278质量份对苯二甲酸、40质量份邻苯二甲酸酐、2质量份作为缩合催化剂的二羟基双(三乙醇胺化)钛,并使该混合物在氮气流下在220℃下反应8小时,同时,蒸发除去所产生的水。然后,在5mmHg~20mmHg的减压下,使该反应产物进一步反应,当该反应产物具有2mgKOH/g或更低的酸值时,使其冷却至180℃,随后向其中加入62质量份偏苯三酸酐,并且,在密闭下在常压下使该混合物反应2小时。然后,从密闭容器中取出所得产物,冷却至室温,并进行粉碎,从而获得低分子量聚酯树脂4。低分子量聚酯树脂4具有4020的数均分子量、93800的重均分子量、68℃的玻璃化转变温度Tg和35mgKOH/g的酸值。
对比例5
<调色剂18的制备>
调色剂18以与实施例1中相同的方式制备,只是以水相11代替水相1。
-水相11的制备-
对水(1013质量份)、60质量份细颗粒分散液1和37质量份48.3质量%十二烷基二苯基醚二磺酸钠(ELEMINOL MON-7,由Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.制造)的水溶液以及90质量份乙酸乙酯进行混合和搅拌,从而获得不透明的白色液体。将其定义为水相11。
对比例6
<调色剂19的制备>
调色剂19以与实施例1中相同的方式制备,只是以水相12和低分子量聚酯树脂3代替水相1和低分子量聚酯树脂1。
-水相12的制备-
对水(950质量份)、123质量份细颗粒分散液1和37质量份48.3质量%十二烷基二苯基醚二磺酸钠(ELEMINOL MON-7,由Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.制造)的水溶液以及90质量份乙酸乙酯进行混合和搅拌,从而获得不透明的白色液体。将其定义为水相12。
对比例7
<调色剂20的制备>
调色剂20以与实施例1中相同的方式制备,只是以水相13和低分子量聚酯树脂2代替水相1和低分子量聚酯树脂1。
-水相13的制备-
对水(1000质量份)、73质量份细颗粒分散液1和37质量份48.3质量%十二烷基二苯基醚二磺酸钠(ELEMINOL MON-7,由Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.制造)的水溶液以及90质量份乙酸乙酯进行混合和搅拌,从而获得不透明的白色液体。将其定义为水相13。
下面,如下测定所制备的调色剂1~20的各项物理性质。结果示于表1~3中。
<软化指数Ct和热硬度St的评价>
通过如下方法,对每种调色剂的软化指数Ct和热硬度St进行评价。
-软化指数Ct-
根据JIS K7210中所述的方法,使用高架流动性测试仪CFT-500D(由Shimadzu Corporation制造)对软化指数Ct进行评价。具体地说,将1g调色剂加压模塑为具有10mm直径和10mm高度的圆柱形小片,并将该圆柱形小片置于图1A所示测试工具中。使该小片以3℃/min的升温速率从50℃的起始温度加热,并同时用柱塞向该小片施加25kgf的载荷,以通过具有0.5mm直径和1mm长度的喷嘴挤出熔融的调色剂。从而,绘制柱塞下降量-温度曲线,并测得在25kgf载荷下的Tfb。流动起始温度Tfb为软化指数Ct。
-热硬度St-
根据JIS K7210中所述的方法,使用高架流动性测试仪CFT-500D(由Shimadzu Corporation制造)对热硬度St进行评价。以与每种调色剂的软化指数Ct相同的方式测定其流动起始温度Tfb,只是将载荷变为2kgf、10kgf、和25kgf。
然后,在x-y平面上,绘出载荷与在该载荷下测得的流动起始温度Tfb之间的关系,其中,x轴为载荷(x轴的单位为kgf)且y轴为Tfb(y轴的单位为温度℃)。其后,通过最小二乘法,由该图确定出线性函数(y=ax+b)。该线性函数的斜率“a”的绝对值为热硬度St。
在表1中,示出了每种调色剂在各载荷下的Tfb和St。
表1
<壳的存在的证实和壳厚度的评价>
使用透射电子显微镜TEM,通过如下方法证实调色剂的壳的存在并评价调色剂的壳厚度。通过以下方法测定随机选取的10个调色剂的壳厚度,并将其平均值定义为壳的厚度。
首先,在环氧树脂中包埋约1勺的调色剂,然后,将环氧树脂固化以获得样品。用刀将该样品切断以露出其横截面,并使用超薄切片机(ULTRACUTUCT,由Leica制造,使用金刚石刀)制备调色剂的200nm厚的超薄切片。使该切开的样品暴露于四氧化钌5分钟,从而,使壳和芯染色以进行辨识。暴露时间根据观测期间的对比度而适当调节。然后,在100kV的加速电压下,由透射电子显微镜TEM(H7000,由Hitachi High-Technologies Corporation制造)观测调色剂的超薄切片。根据芯和壳的组成,它们也可无需染色即被辨识。在这样的情况中,样品无需染色即可被评价。或者,可通过其它方法例如选择性蚀刻获得组分的对比度。在这样的预处理之后,使用透射电子显微镜TEM对样品进行观测,从而测得壳的厚度。
<平均圆度>
调色剂的平均圆度使用流动型颗粒图像分析仪(“FPIA-2100”,由SYSMEX CORPORATION制造)测量,并使用分析软件(用于FPIA的FPIA-2100数据处理程序,版本00-10)进行分析。具体来说,在100mL玻璃烧杯中,加入0.5mL的10质量%的表面活性剂(NEOGEN SC-A,烷基苯磺酸盐,由Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co.,Ltd.制造),并加入0.5g的调色剂,然后,使用小刮勺进行搅拌。随后,向该烧杯中加入80mL的离子交换水。使用超声波分散装置(由Honda Electronics Co.,Ltd.制造)对所得的分散液进行3分钟的分散处理。使用FPIA-2100,测量调色剂颗粒的形状和分布,直至所述分散液具有约15000个/μL的浓度。
<形状系数>
每种调色剂的形状系数SF-1和SF-2如下确定。使用FE-SEM(S-4200,由Hitachi High-Technologies Corporation制造)拍摄调色剂的FE-SEM图像,随机抽取300个图像,并通过接口将其输入到图像分析仪LUZEX AP(由NIRECO CORPORATION制造)中并进行分析,随后,以如下等式进行计算。
SF-1=(L2/A)×(π/4)×100
SF-2=(P2/A)×(1/4π)×100
在该等式中,L表示调色剂的最大绝对长度,A表示调色剂的投影面积,且P表示调色剂的最大周长。
<重均粒径,以及重均粒径/数均粒径>
对于调色剂,使用COULTER MULTISIZER II测定调色剂的重均粒径D4、调色剂的数均粒径Dn,以及重均粒径D4与数均粒径(Dn)之比D4/Dn。下面将说明测量方法。
首先,将5mL作为分散剂的表面活性剂(优选聚氧乙烯烷基醚,非离子型表面活性剂)加入到150mL的电解质水溶液中。值得注意的是,该电解液为使用一级氯化钠制备的1质量%的NaCl水溶液,如ISOTON-II(由Beckmann Coulter Inc.制造)。随后,进一步加入20mg的待测样品。使用超声分散设备,对其中悬浮有所述样品的电解质水溶液进行3分钟的分散处理。调色剂颗粒或调色剂的重量和数量通过使用100μm孔的测量设备测量,然后,计算其重量分布和数量分布。由这些分布,获得调色剂的重均粒径D4和数均粒径Dn。
在该测量中,使用以下13个通道以测量直径为2.00μm以上至小于40.30μm的颗粒:直径为2.00μm以上至小于2.52μm的通道;直径为2.52μm以上至小于3.17μm的通道;直径为3.17μm以上至小于4.00μm的通道;直径为4.00μm以上至小于5.04μm的通道;直径为5.04μm以上至小于6.35μm的通道;直径为6.35μm以上至小于8.00μm的通道;直径为8.00μm以上至小于10.08μm的通道;直径为10.08μm以上至小于12.70μm的通道;直径为12.70μm以上至小于16.00μm的通道;直径为16.00μm以上至小于20.20μm的通道;直径为20.20μm以上至小于25.40μm的通道;直径为25.40μm以上至小于32.00μm的通道;和直径为32.00μm以上至小于40.30μm的通道。
表2
芯-壳结构 | 热硬度St | 软化指数Ct | 壳的厚度(μm) | |
实施例1 | 存在 | 1.4 | 88 | 0.6 |
实施例2 | 存在 | 1.6 | 86 | 1.1 |
实施例3 | 存在 | 1.8 | 95 | 1.8 |
实施例4 | 存在 | 0.8 | 93 | 0.2 |
实施例5 | 存在 | 0.8 | 86 | 0.1 |
实施例6 | 存在 | 0.8 | 95 | 0.6 |
实施例7 | 存在 | 1.4 | 86 | 0.6 |
实施例8 | 存在 | 1.4 | 95 | 0.9 |
实施例9 | 存在 | 1.8 | 86 | 0.9 |
实施例10 | 存在 | 0.7 | 86 | 0.1 |
实施例11 | 存在 | 0.8 | 86 | 0.2 |
实施例12 | 存在 | 1.1 | 90 | 0.6 |
实施例13 | 存在 | 1.4 | 95 | 0.9 |
对比例1 | 不存在 | 0.6 | 87 | 未测得 |
对比例2 | 存在 | 0.6 | 88 | 0.5 |
对比例3 | 存在 | 1.9 | 96 | 2.0 |
对比例4 | 存在 | 1.5 | 97 | 0.7 |
对比例5 | 存在 | 0.5 | 83 | 0.4 |
对比例6 | 存在 | 1.9 | 84 | 0.9 |
对比例7 | 存在 | 0.6 | 96 | 0.5 |
在对比例1中,未测得壳,这是因为,树脂细颗粒的粒径小(即,105nm),并且在形成调色剂后,没能形成具有足以能测得的厚度的壳。
表3
下面,如下制备并评价使用调色剂的双组分显影剂。
<双组分显影剂的制备>
使用所得调色剂和载体制备双组分显影剂。具体地说,使用平均粒径为35μm且包覆有平均0.5μm厚的有机硅树脂的铁氧体载体,用管式混合器(其包含翻转以进行搅拌的容器),对7质量份的各调色剂和100质量份载体进行均匀混合,然后,使其带电,从而制备双组分显影剂。
-载体的制备-
芯材
Mn铁氧体颗粒 5000质量份
(重均粒径:35μm)
涂覆材料
甲苯 450质量份
有机硅树脂SR2400,由Dow Corning Toray Co.,450质量份
Ltd.制造,非挥发物含量:50%
氨基硅烷SH6020,由Dow Corning Toray Co., 10质量份
Ltd.制造
炭黑 10质量份
用搅拌器对涂覆材料进行10分钟分散以制备涂布液,并向涂布装置中加入该涂布液和芯材,以在芯材上涂覆该涂布液,并同时通过使用可旋转底盘和搅拌桨叶使它们在流化床中形成涡流。在250C的电炉中对经涂覆的产品进行2小时烧制以制备载体。
<评价设备>
作为评价设备,使用IMAGIO MP C600(由Ricoh Company,Ltd.制造),其中改造了显影部分和定影部分。改造的设备在以下条件下使用:显影间隙为1.26mm,调节刮片间隙为1.6mm,并关掉反射光传感器,使得系统的线速度变为1700mm/秒。定影部分的定影单元的定影表面压力为39N/cm2且定影辊隙宽度为10mm。在定影部件的表面上,涂覆四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物树脂(PFA),成型,然后进行表面调整,待用。图像承载部件、显影单元、和转印单元的区域控制在30℃~45℃的温度。定影辊的加热温度为130℃。
系统的线速度以如下方式获得:A4尺寸的纸沿长度方向(纸在纸供入方向上的长度为297mm)供入,通过成像装置连续输出100张。当从开始到结束的输出时间定义为A秒且系统的线速度定义为B时,系统的线速度通过以下等式确定:
B(mm/秒)=100张×297mm/A秒
定影表面压力以压力分布测量系统PINCH(由NITTA CORPORATION制造)测量。
-在高温和高湿下的低温定影能力-
在使用各种所获得的双组分显影剂和评价设备在高温和高湿(即,45℃的温度和80%的湿度)下输出10000张图像面积为3%的图表后,随着改变定影辊的温度5℃,输出图像,并测得低温定影能力。作为转印纸,使用全色PPC纸6200型(由Ricoh Company,Ltd.制造)。
改变定影辊的定影温度,以获得用X-RITE 938测得的图像浓度为1.2的印刷图像。各温度下的复印图像用安装在钟表式计数器上的砂橡皮擦(sandrubber eraser)摩擦50次,测量摩擦前后图像的图像浓度,并通过以下等式确定定影率。
定影率(%)=(用砂橡皮擦摩擦10次后的图像浓度/用砂橡皮擦摩擦前的图像浓度)×100
然后,定影率为70%或更高的温度定义为定影温度的下限。基于以下评价标准评价低温定影能力。结果示于表4中。
评价标准
A:定影温度的下限为100℃或更低。
B:定影温度的下限大于100℃且为120℃或更低。
C:定影温度的下限大于120℃且为130℃或更低。
D:定影温度的下限大于130℃。
-在高温和高湿下的载体失效的评价-
在使用各种所获得的双组分显影剂和所述评价设备在高温和高湿即45℃的温度和80%的湿度下输出100000张图像面积为20%的图表后,取出显影剂并将其置于其中两端均设置有丝网的圆柱形壳体内。通过高压空气,使调色剂与显影剂分离,从而收集载体。通过观察载体的横截面,评价载体的失效性质。将载体包埋在树脂中,然后,使用横截面抛光机(IB-09010CP,由JEOL Ltd.制造)得到载体横截面,随后,使用扫描电子显微镜FE-SEM(Ultra55,由Carl Zeiss制造)对用过的材料进行观察和评价。随机选取10个切断的载体颗粒,使用图像处理软件分析失效层的厚度,然后,基于以下评价标准评价失效性质。结果示于表4中。
A:未观测到失效层。
B:失效层的厚度为100nm或更低。
C:失效层的厚度为大于100nm且为200nm或更低。
D:失效层的厚度大于200nm。
表4
在高温和高湿下的低温定影能力 | 在高温和高湿下的载体的失效性质 | |
实施例1 | B | B |
实施例2 | B | B |
实施例3 | B | A |
实施例4 | A | B |
实施例5 | A | B |
实施例6 | A | B |
实施例7 | B | B |
实施例8 | B | A |
实施例9 | B | A |
实施例10 | B | B |
实施例11 | A | B |
实施例12 | B | B |
实施例13 | B | A |
对比例1 | D | D |
对比例2 | D | D |
对比例3 | D | C |
对比例4 | D | B |
对比例5 | B | D |
对比例6 | D | B |
对比例7 | B | D |
本发明的调色剂同时满足在高温和高湿下的低温定影能力和防载体失效性,并适用于高品质成像。并且使用本发明调色剂的双组分显影剂、处理盒和成像装置适用于通过电子照相法的高品质成像。
Claims (19)
1.调色剂,其包含:
第一粘结剂树脂;
第二粘结剂树脂;
着色剂;和
脱模剂,
其中,所述调色剂具有芯-壳结构,其中,芯至少含有所述第一粘结剂树脂、所述着色剂和所述脱模剂,且壳至少含有所述第二粘结剂树脂,和
其中,所述调色剂具有86℃~95℃的软化指数和0.7~1.8的热硬度。
2.权利要求1的调色剂,进一步包含结晶聚酯树脂。
3.权利要求1的调色剂,其中,所述壳具有0.01μm~2.0μm的厚度。
4.权利要求1的调色剂,其中,所述第二粘结剂树脂包含乙烯基树脂。
5.权利要求1的调色剂,其中,所述第一粘结剂树脂包含聚酯树脂。
6.权利要求1的调色剂,其中,所述第一粘结剂树脂包含未改性的聚酯树脂。
7.权利要求1的调色剂,其中,所述调色剂是通过包括使油相和单体相中任意种在水性介质中进行分散或乳化的方法获得的,所述油相和单体相包含调色剂组合物和调色剂组合物前体中的任意种。
8.权利要求7的调色剂,其中,所述调色剂组合物包含具有与含活性氢基团的化合物反应的位点的聚合物、聚酯树脂、所述着色剂、以及所述脱模剂,所述调色剂组合物在树脂细颗粒的存在下在所述水性介质中进行交联反应和扩链反应中的任意种。
9.权利要求1的调色剂,其中,所述调色剂具有0.93~0.99的平均圆度。
10.权利要求1的调色剂,其中,所述调色剂具有100~150的形状系数SF-1和100~140的形状系数SF-2。
11.权利要求1的调色剂,其中,所述调色剂具有2μm~7μm的重均粒径D4,以及所述重均粒径D4与数均粒径Dn之比D4/Dn为1.25或更低。
12.权利要求1的调色剂,其中,所述调色剂具有0.7~1.4的热硬度。
13.权利要求1的调色剂,其中,所述壳具有0.1μm~1.0μm的厚度。
14.处理盒,其包含:
静电潜像承载部件;和
显影单元,其配置成使用调色剂使形成在所述静电潜像承载部件上的静电潜像显影以形成可视图像,
其中,所述处理盒可拆卸地连接到成像装置,
其中,所述调色剂包含:
第一粘结剂树脂;
第二粘结剂树脂;
着色剂;和
脱模剂,
其中,所述调色剂具有芯-壳结构,其中,芯至少含有所述第一粘结剂树脂、所述着色剂和所述脱模剂,且壳至少含有所述第二粘结剂树脂,和
其中,所述调色剂具有86℃~95℃的软化指数和0.7~1.8的热硬度。
15.权利要求14的处理盒,其中,所述调色剂具有0.7~1.4的热硬度。
16.权利要求14的处理盒,其中,所述壳具有0.1μm~1.0μm的厚度。
17.彩色成像装置,其包含:
静电潜像承载部件;
静电潜像形成单元,其配置成在所述静电潜像承载部件上形成静电潜像;
显影单元,其配置成使用调色剂使所述静电潜像显影以形成可视图像;
转印单元,其配置成将所述可视图像转印到记录介质上;和
定影单元,其配置成使用定影部件将所述转印图像定影到所述记录介质上,
其中,所述成像装置采用使用用于至少四种显影颜色的串联排列的多个所述显影单元的显影系统,
其中,该系统的线速度为500mm/秒~2500mm/秒,且所述定影部件的表面压力为10N/cm2~150N/cm2,
其中,所述调色剂包含:
第一粘结剂树脂;
第二粘结剂树脂;
着色剂;和
脱模剂,
其中,所述调色剂具有芯-壳结构,其中,芯至少含有所述第一粘结剂树脂、所述着色剂和所述脱模剂,且壳至少含有所述第二粘结剂树脂,和
其中,所述调色剂具有86℃~95℃的软化指数和0.7~1.8的热硬度。
18.权利要求17的彩色成像装置,其中,所述调色剂具有0.7~1.4的热硬度。
19.权利要求17的彩色成像装置,其中,所述壳具有0.1μm~1.0μm的厚度。
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