CN102466996B - 静电图像显影用载体、显影剂、显影设备、处理盒、成像方法、成像装置 - Google Patents
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Abstract
一种静电图像显影用载体,包括:磁性芯材颗粒以及涂覆在磁性芯材颗粒上的涂覆层,该涂覆层含有具有下式(A)所示单体单元的树脂:其中R1表示氢原子或甲基;R2至R4各自独立地表示氢原子、烷基、芳基或芳烷基;R5独立地表示烷基、芳基或芳烷基n表示0至7的整数;并且L1表示单键或亚烷基,条件是R3和R4中的至少一者不是氢原子。所述静电图像显影用载体能够在高温高湿环境下形成细线再现性出色的图像。本发明还提供包含该载体的静电图像显影剂、显影设备、盒、处理盒、成像方法和成像装置。
Description
技术领域
本发明涉及静电图像显影用载体、静电图像显影剂、显影设备、盒、处理盒、成像方法和成像装置。
背景技术
通过静电潜像将图像信息可视化的方法(例如电子照相法)正被用于各领域。在电子照相法中,通过充电和曝光在感光体上形成静电潜像,用含有调色剂的显影剂将该静电潜像显影,然后通过转印和定影将其可视化。
这里所用的显影剂包括含有调色剂和载体的双组分显影剂、以及仅含有调色剂(例如磁性调色剂)的单组分显影剂。双组分显影剂的显影剂功能是分离开的,即,载体承担了显影剂的搅拌、传送和充电功能,从而获得了良好的可控性,因此双组分显影剂被广泛应用。具体而言,含有具有树脂涂覆层的载体的显影剂具有出色的电荷控制性,因此可相对容易地改善环境依赖性。
作为具有树脂涂覆层的载体,已知有在专利文献JP-A-10-161355、JP-A-10-307430、JP-A-2006-243236以及JP-A-2009-258477中所披露的载体。
发明内容
本发明的目的是提供一种静电图像显影用载体,以及使用该静电图像显影用载体的静电图像显影剂、显影设备、盒、处理盒、成像方法和成像装置,其中所述静电图像显影用载体能够在高温高湿环境中形成具有出色的细线再现性的图像。
根据本发明的第一方面,提供一种静电图像显影用载体,包括:
磁性芯材颗粒,以及
在该磁性芯材颗粒上涂覆的涂覆层,
所述涂覆层含有具有由下式(A)表示的单体单元的树脂:
其中R1表示氢原子或甲基;R2至R4各自独立地表示氢原子、烷基、芳基或芳烷基;R5独立地表示烷基、芳基或芳烷基;n表示0至7的整数;并且L1表示单键或亚烷基,条件是R3和R4中的至少一者不是氢原子。
本发明的第二方面为根据第一方面所述的静电图像显影用载体,其中所述涂覆层包含炭黑。
本发明的第三方面为根据第二方面所述的静电图像显影用载体,其中基于所述具有由式(A)表示的单体单元的树脂,所述涂覆层中炭黑的含量为15.0质量%或更小。
本发明的第四方面为根据第一方面所述的静电图像显影用载体,其中在式(A)中,R2表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷基。
本发明的第五方面为根据第一方面所述的静电图像显影用载体,其中在式(A)中,R3和R4各自独立地表示具有1至4个碳原子的烷基。
本发明的第六方面为根据第一方面所述的静电图像显影用载体,其中在式(A)中,R5表示具有1至8个碳原子的烷基、具有6至10个碳原子的芳基、或具有7至18个碳原子的芳烷基。
本发明的第七方面为静电图像显影剂,包括:
根据第一方面所述的静电图像显影用载体,以及
调色剂。
本发明的第八方面为根据第七方面所述的静电图像显影剂,其中所述调色剂包含结晶性树脂。
本发明的第九方面为一种显影设备,包括壳体和显影剂载体,其中该壳体容纳有根据第七方面所述的静电图像显影剂。
本发明的第十方面为根据第九方面所述的显影设备,其中所述调色剂包含结晶性树脂。
本发明的第十一方面为根据第九方面所述的显影设备,其中所述显影设备具有滴流显影系统。
本发明的第十二方面为一种盒,其包括容纳有根据第一方面所述的静电图像显影用载体的壳体。
本发明的第十三方面为一种盒,其包括容纳有根据第七方面所述的静电图像显影剂的壳体。
本发明的第十四方面为一种处理盒,其包括显影单元,该显影单元利用根据第七方面所述的静电图像显影剂将在图像保持部件上形成的静电潜像显影,由此形成调色剂图像。
本发明的第十五方面为一种成像方法,包括:
对图像保持部件进行充电;
将所述图像保持部件的表面曝光,从而形成静电潜像;
利用双组分显影剂将在所述图像保持部件表面上形成的所述静电潜像显影,从而形成调色剂图像;
将在所述图像保持部件表面上形成的所述调色剂图像转印至转印材料表面;以及
将所述已被转印至转印材料上的调色剂图像定影,
其中所述双组分显影剂为根据第七方面所述的静电图像显影剂。
本发明的第十六方面为一种成像装置,包括:
图像保持部件;
充电单元,其对所述图像保持部件进行充电;
曝光单元,其将所述经充电的图像保持部件曝光,从而在所述图像保持部件上形成静电潜像;
显影单元,其利用双组分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,其将所述调色剂图像从所述图像保持部件转印至转印材料;以及
定影单元,其将所述被转印至所述转印材料上的调色剂图像定影,
其中所述双组分显影剂为根据第七方面所述的静电图像显影剂。
根据本发明的第一方面,与树脂不包含由式(A)表示的单体单元的情况相比,提供了这样的静电图像显影用载体,其能够在高温高湿环境下形成细线再现性出色的图像。
根据本发明的第二方面,与不含有炭黑的情况相比,提供了这样的静电图像显影用载体,其能够在高温高湿环境下通过抑制图像缺陷而形成出色的图像。
根据本发明的第三方面,与炭黑的含量超过15.0质量%的情况相比,提供了这样的静电图像显影用载体,其能够在高温高湿环境下形成细线再现性更为出色的图像。
根据本发明的第四方面,提供了这样的静电图像显影用载体,其与炭黑之间的亲和性增加。
根据本发明的第五和第六方面,提供了这样的静电图像显影用载体,其能够进一步提高疏水性。
根据本发明的第七方面,提供了这样的静电图像显影剂,其能够在高温高湿环境中形成细线再现性出色的图像。
根据本发明的第八方面,与调色剂不包含结晶性树脂的情况相比,提供了这样的静电图像显影剂,其能够在高温高湿环境中形成细线再现性更为出色的图像。
根据本发明的第九方面,与显影设备不具有上述构成的情况相比,提供了这样的含有静电图像显影剂的显影设备,其能够在高温高湿环境中形成细线再现性出色的图像。
根据本发明的第十方面,与调色剂不含有结晶性树脂的情况相比,提供了这样的含有静电图像显影剂的显影设备,其能够在高温高湿环境中形成细线再现性更为出色的图像。
根据本发明的第十一方面,与显影设备不使用滴流显影系统的情况相比,提供了这样的使用滴流显影系统的含有静电图像显影剂的显影设备,其能够在高温高湿环境中形成细线再现性更为出色的图像。
根据本发明的第十二和第十三方面,与盒不具有上述构成的情况相比,提供了含有静电图像显影用载体或静电图像显影剂的盒,其能够在高温高湿环境中形成细线再现性出色的图像。
根据本发明的第十四方面,与处理盒不具有上述构成的情况相比,提供了这样的含有静电图像显影剂的处理盒,其能够在高温高湿环境中形成细线再现性出色的图像。
根据本发明的第十五方面,与成像方法不具有上述构成的情况相比,提供了在高温高湿环境下细线再现性出色的成像方法。
根据本发明的第十六方面,与成像装置不具有所述构成的情况相比,提供了在高温高湿环境下细线再现性出色的成像装置。
附图简要说明
将基于下列附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述,其中:
图1为示出了用于评价图像缺陷的图像输出的例子的示意图。
具体实施方式
下面将对本发明的示例性实施方案进行详细描述。本发明并不限于这些示例性实施方案,除非削弱了本发明的主旨,否则可以对本发明进行多种改变。
静电图像显影用载体
本示例性实施方案的静电图像显影用载体(下文中可简称为载体)包含磁性芯材颗粒以及涂覆在该磁性芯材颗粒上的涂覆层,所述涂覆层含有具有由下式(A)表示的单体单元的树脂:
其中R1表示氢原子或甲基;R2至R4各自独立地表示氢原子、烷基、芳基或芳烷基;R5独立地表示烷基、芳基或芳烷基;n表示0至7的整数;并且L1表示单键或亚烷基,条件是R3和R4中的至少一者不是氢原子。
本发明人发现使用具有由式(A)表示的单体单元的树脂能够有效地提高树脂涂覆载体的环境依赖性。
具有由式(A)表示的单体单元的树脂具有如下结构:哌啶环的氮原子被规律地固定在主链外侧,并且在靠近哌啶环的氮原子处存在烃基,从而降低了水对氮原子的影响。据认为,由于这种结构,使用本示例性实施方案的载体的显影剂无论环境如何其充电性均保持稳定,从而获得了难以实现的高温高湿环境下的细线再现性。
下面将对载体的构成成分进行说明。
树脂涂覆层
本示例性实施方案的载体具有涂覆在磁性芯颗粒上的涂覆层,并且该涂覆层包含具有由下式(A)表示的单体单元的树脂,该树脂在下文中被称为特定树脂。具有下式(A)表示的单体单元的树脂的例子包括在高温高湿环境下能够提高细线再现性的下述那些。
其中R1表示氢原子或甲基;R2至R4各自独立地表示氢原子、烷基、芳基或芳烷基;R5独立地表示烷基、芳基或芳烷基;n表示0至7的整数;并且L1表示单键或亚烷基,条件是R3和R4中的至少一者不是氢原子。
在式(A)中,R1可以是氢原子。因此,式(A)表示的单体单元可以是衍生自丙烯酸酯化合物的单体单元。
在式(A)中,R2可以是氢原子、烷基或芳烷基,优选为氢原子或烷基,更优选为氢原子或具有1至4个碳原子的烷基,进一步优选为氢原子或甲基。
在式(A)中,R3和R4可以各自独立地表示氢原子或烷基,优选为烷基,更优选为具有1至4个碳原子的烷基,进一步优选为甲基,再进一步优选R3和R4均表示甲基。
在式(A)中,R3和R4中的至少一者不是氢原子,并且R3和R4优选都不是氢原子。
在式(A)中,作为哌啶环上的取代基的R5可以是具有1至8个碳原子的烷基,具有6至10个碳原子的芳基、或具有7至18个碳原子的芳烷基,优选为具有1至4个碳原子的烷基或苯基,更优选为甲基。
在式(A)中,作为取代基R5数目的n可以为0至4,优选为2或3,更优选为2。
在式(A)中,L1可以是单键或具有1至4个碳原子的亚烷基,更优选为单键。
在式(A)中,L1和R5均键合到哌啶环中除R2至R4之外的任意位置上,即,下式中所示出的哌啶环上由X所示的位置。
在式(A)中,L1可键合到如上所述的哌啶环的2位至6位中的任意一个位置上,优选键合到哌啶环的4位上。
在式(A)中,R5优选键合到哌啶环的2位和6位中的至少一个位置上,更优选键合到哌啶环的2位和6位这两个位置上。
式(A)表示的单体单元优选为下式(A′)表示的单体单元,更优选为下式(A″)表示的单体单元。
在式(A′)和(A″)中,R1表示氢原子或甲基;R2各自独立地表示氢原子、烷基、芳基或芳烷基;R6表示烷基;R7至R9各自独立地表示氢原子或烷基;R10表示氢原子、烷基、芳基或芳烷基;并且L1表示单键或亚烷基。
式(A′)中的R1、R2和L1以及式(A″)中的R1和R2分别具有与式(A)中的R1、R2和L1相同的含义,并且其示例性范围和优选范围也相同。
在式(A′)和(A″)中,R6可以是具有1至4个碳原子的烷基,优选为甲基。
在式(A′)和(A″)中,R7至R9可以各自独立地表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷基,优选为氢原子或甲基,更优选为甲基。
在式(A′)和(A″)中,R7至R9中的至少两者可以为烷基,优选R7至R9均为烷基,并且更优选R7至R9均为甲基。
在式(A′)和(A″)中,R10可以是氢原子、烷基或芳基,优选为氢原子或芳基,更优选为氢原子。
由式(A)表示的单体单元的具体例子包括由下式(A-1)至(A-3)表示的单体单元。
其中,由式(A-1)和(A-2)表示的单体单元是优选的,并且由式(A-2)表示的单体单元是更优选的。
具有由式(A)表示的单体单元的树脂可以是均聚物或共聚物。
基于具有由式(A)表示的单体单元的树脂的全部单体单元,由式(A)表示的单体单元的含量可以是10摩尔%以上,优选为20摩尔%以上,并且更优选为30摩尔%以上。
对所述特定树脂的合成方法没有特别限制,例如,该树脂可通过下式(M)表示的单体的均聚或共聚来合成;或者,可先合成具有衍生自丙烯酸或甲基丙烯酸的单体单元的树脂,然后通过聚合反应向其中引入哌啶环部分,从而合成所述树脂。考虑到合成的难易以及树脂结构的可控性,可通过下式(M)表示的单体的均聚或共聚来合成该树脂。
其中R1表示氢原子或甲基;R2至R4各自独立地表示氢原子、烷基、芳基或芳烷基;R5独立地表示烷基、芳基或芳烷基;n表示0至7的整数;并且L1表示单键或亚烷基,前体条件是R3和R4中的至少一者不是氢原子。
式(M)中的R1至R5、n和L1分别具有与式(A)中的R1至R5、n和L1相同的含义,并且其示例性范围和优选范围也相同。
式(M)表示的单体的具体例子包括2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基丙烯酸酯、1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基丙烯酸酯、1,2,5-三甲基-4-苯基-4-哌啶基丙烯酸酯、2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基甲基丙烯酸酯、1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基甲基丙烯酸酯、1,2,5-三甲基-4-苯基-4-哌啶基甲基丙烯酸酯。
除了由式(M)表示的单体之外,其他能够用于合成特定树脂的单体的例子包括烯键式不饱和化合物。
烯键式不饱和化合物的具体例子包括:苯乙烯类化合物,例如苯乙烯、对氯苯乙烯和α-甲基苯乙烯;丙烯酸酯类化合物,例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸-2-乙基己酯;不饱和羧酸,例如丙烯酸和甲基丙烯酸;丙烯腈类化合物,例如丙烯腈和甲基丙烯腈;乙烯基醚化合物,例如乙烯基乙醚和乙烯基异丁醚;酮化合物,例如乙烯基甲基酮、乙烯基乙基酮和乙烯基异丙烯基酮;以及烯烃化合物,例如乙烯、丙烯、丁二烯和异戊二烯。其中,苯乙烯类化合物和丙烯酸酯类化合物是优选的。
单体可以单独使用,或者两种或多种组合使用。
涂覆层可包含炭黑。所含的炭黑可在低温低湿环境下出色地抑制图像缺陷。
术语“图像缺陷”是指这样一种现象:在图像的尾端部分处发生由于调色剂变稀而导致的缺失,据认为图像缺陷以下列机理发生。
当将由载体保持的静电图像显影用调色剂(在下文中可简称为调色剂)转移到感光体时,在载体中累积了极性与调色剂电荷相反的反向电荷。在载体中累积的反向电荷吸引一部分调色剂,因此该部分调色剂再次被附着到载体上。因此发生了缺失。图像缺陷往往发生在由低密度图像向高密度图像转变的图像边缘部分。在这种情况下,低密度图像尾端部分的密度降低。据认为,附着在低密度图像部分的调色剂被高密度图像部分中的电场拉回到显影剂。通常,低温低湿环境下的电阻高于高温高湿环境下的电阻。当这两种环境下的电阻差值大时,基于高温高湿环境下的电阻而设计的载体在低温低湿环境下的电阻太高,因此可能导致图像缺陷。
图像缺陷往往在载体电阻较高时发生,这是因为载体中的电荷难以除去,因此据认为可通过向涂覆层中加入炭黑以降低载体的电阻,由此可抑制图像缺陷的发生。此外,据认为通过特定树脂中哌啶环的氮原子的未共享电子对与炭黑的π电子之间的协同效应,使得电子分布变得均匀,因此加入炭黑抑制了图像缺陷的发生。
炭黑的体均粒度可为0.5μm以下,优选为0.01μm至0.5μm,更优选为0.03μm至0.35μm。当体均粒度在该范围内时,炭黑难以从涂覆层中脱落,从而能够提供稳定的带电性。
可利用激光衍射粒度分布测量装置(LA-700,得自Horiba株式会社)测量炭黑的体均粒度。
可按照下述方式测量炭黑的体均粒度:将2g待测样品置于50mL的表面活性剂水溶液(可为烷基苯磺酸钠的5%水溶液)中,并用超声波分散装置(1,000Hz)分散2分钟,以制备测量样品,然后进行测量。
从体均粒度小的一侧,累积各通道的体均粒度,并将累积百分比为50%的值定义为体均粒度。
炭黑的例子包括炉黑、ketchenblack和槽法炭黑。
其具体例子包括:得自MitsubishiChemicalCorporation的#3350B、#30和#3030B;得自TokaiCarbon株式会社的#5500;得自DenkiKagakuKogyoKabushikiKaisha的粒状乙炔黑;得自AsahiCarbon株式会社的HS-500、AsahiThermalFT和AsahiThermalMT;得自LionAkzo株式会社的ketchenblack;得自CabotSpecialityChemicals的VulcanXC-72、Regal400R和Monarch1300;以及得自DegussaAG的ColorBlackFW200、SpecialBlack4、Printex150T、Printex140T和PrintexU。
基于涂覆层中特定树脂的总重量,涂覆层中炭黑的含量可为15.0重量%以下,优选为3.0重量%至12.0重量%,更优选为4.0重量%至10.0重量%。
载体需要具有较高的电阻,以提供高温高湿环境下的细线再现性。当载体电阻较低时,调色剂具有低的带电性,并且调色剂会被过量地显影在细线上。当炭黑的含量在上述范围内时,可在高温高湿环境下获得出色的细线再现性。
本示例性实施方案的载体可包含电荷控制剂。电荷控制剂可与炭黑组合使用。
电荷控制剂可为任何已知的电荷控制剂,例如尼格罗黑染料、苯并咪唑化合物、季铵盐化合物、烷氧基化胺、烷基酰胺、钼酸螯合物颜料、三苯基甲烷化合物、水杨酸螯合物、偶氮-铬络合物和铜酞菁。其中优选的例子包括季铵盐化合物、烷氧基化胺和烷基酰胺。
相对于涂覆层中100重量份的特定树脂,电荷控制剂的加入量可以为0.001重量份至5重量份,优选为0.01重量份至0.5重量份。当电荷控制剂的量在该范围内时,涂覆层具有足够的强度,这使得载体难以因使用时所产生的应力而发生劣化,并且还使得导电材料的分散性良好。
涂覆层还可包含蜡。
蜡为疏水性的,其在常温下比较软且膜强度低。这些性质来自于蜡的分子结构,当涂覆层包含蜡时,由于蜡的性质,便防止了添加到调色剂表面上的调色剂成分以及调色剂主体成分附着在载体表面,其中所述调色剂成分为微细颗粒,其被称作外部添加剂。此外,即使调色剂成分附着在载体表面,也可通过蜡分子从附着部分剥落而使表面更新,从而防止了载体表面被污染。
对蜡没有特别限制,其例子包括石蜡及其衍生物、褐煤蜡及其衍生物、微晶蜡及其衍生物、费-托蜡及其衍生物、以及聚烯烃蜡及其衍生物。在此所指的衍生物包括与乙烯基单体形成的聚合物、以及接枝改性产品。蜡的例子还包括醇、脂肪酸、植物蜡、动物蜡、矿物蜡、酯蜡和酸酰胺。可使用任何其他已知的蜡。
蜡的熔点可为60℃至200℃,优选为80℃至150℃。当蜡的熔点为60℃以上时,载体可具有出色的流动性。
除了特定树脂之外,涂覆层还可包含其他树脂。
在涂覆层中所用的其他树脂的例子包括:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、聚乙烯咔唑、聚乙烯基醚、聚乙烯基酮、氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、含有有机硅氧烷键的直链有机硅树脂及其改性产品、氟树脂、聚酯、聚氨酯、聚碳酸酯、酚树脂、氨基树脂、三聚氰胺树脂、苯基胍胺树脂、脲醛树脂、酰胺树脂和环氧树脂,但是所述其它树脂并不限于这些例子。
除炭黑之外,涂覆层还可含有导电粉末。
导电粉末的例子包括:金属颗粒,例如金、银和铜;半导电性氧化物颗粒,例如氧化钛和氧化锌;以及含有被氧化锡、金属等涂覆的粉末的颗粒,所述粉末为(例如)氧化钛、氧化锌、氧化钡、硼酸铝和钛酸钾。
导电粉末可单独使用,或者其两种或多种组合使用。
导电粉末的体积电阻可以为101Ω·cm至1011Ω·cm,并且优选为103Ω·cm至109Ω·cm。
该导电粉末的体积电阻的测量方式可以与下面所述的芯材颗粒体积电阻的测量方式相同。
导电粉末的体均粒度可以为0.5μm以下,优选为0.05μm至0.5μm,更优选为0.05μm至0.35μm。
对导电粉末的含量没有特别限制,当涂覆层包含炭黑时,导电粉末的含量可小于炭黑的含量。
涂覆层可包含树脂颗粒。
树脂颗粒的例子包括热塑性树脂颗粒和热固性树脂颗粒。其中,由于可比较容易地提高热固性树脂颗粒的硬度,因此优选热固性树脂颗粒。树脂颗粒可单独使用,或者两种或多种组合使用。
树脂颗粒的体均粒度可为0.1μm至2.0μm,优选为0.2μm至1.0μm。
对树脂颗粒的含量没有特别限制,当涂覆层包含炭黑时,树脂颗粒的含量可小于炭黑的含量。
涂覆层可根据需要包含已知的添加剂。
对在芯材颗粒表面上形成涂覆层的方法没有特别限制,该方法的例子包括使用溶解于溶剂中的涂覆层形成用涂覆组合物的方法,其中所述涂覆组合物含有特定树脂和任选成分,例如炭黑和电荷控制剂。
该方法的例子包括:浸渍法,将芯材颗粒浸入到涂覆层形成用涂覆组合物中;喷雾法,将涂覆组合物喷到芯材颗粒的表面上;以及捏合机-涂覆器法(kneader-coatermethod),该方法在利用气流使芯材颗粒浮动的情况下,将芯材颗粒和涂覆组合物混合,然后去除溶剂。其中,在本示例性实施方案中可优选捏合机-涂覆器法。
对涂覆层形成用涂覆组合物中所用的溶剂没有特别限制,其可为仅将树脂溶解的任何溶剂,可从已知溶剂中来选取该溶剂。其具体例子包括:芳香烃化合物,例如甲苯和二甲苯;酮化合物,例如丙酮和甲基乙基酮;以及醚化合物,例如四氢呋喃和二烷。
涂覆层并不限于单层,其可为含有两层或多层的结构。
相对于100重量份的芯材颗粒,在本示例性实施方案的载体中涂覆层的总量可为0.5重量份至10重量份,优选为1重量份至5重量份,更优选为1重量份至3重量份。当涂覆层的量为0.5重量份以上时,芯材粉末的表面不容易曝光,并抑制了显影电场的注入。当涂覆层的量为10重量份以下时,涂覆层所形成的从涂覆层剥落下来的树脂粉末的量较小,因此可从初始阶段抑制显影过程中因剥落而形成树脂粉末。
在本示例性实施方案的载体中,芯材颗粒表面上的涂覆层覆盖率取决于芯材颗粒的表面形状,但其覆盖率可为80%以上,优选为85%以上,并且可优选尽可能地接近100%。当覆盖率为80%以上时,可抑制图像缺失的发生。
用来测量本示例性实施方案的载体中涂覆层覆盖率的方法例子包括利用光学显微镜进行观察的方法、以及如下所示通过XPS测量进行测定的方法。
在XPS测量中,例如,XPS测量设备可为得自JEOL株式会社的JPS80,可将MgKα线作为X射线源,在10kV的加速电压和20mV的放射电流下,对构成涂覆层的主要元素(通常为碳)和构成芯材颗粒的主要元素(当芯材颗粒由诸如铁素体之类的氧化铁系材料构成时,通常为铁和氧)进行测定。(在下面的描述中,将对芯材颗粒由氧化铁系材料构成的情况进行说明。)测量碳的C1s光谱,测量铁的Fe2p3/2光谱,测量氧的O1s光谱。
从这些元素的谱图中获得碳、氧和铁的原子数(AC+AO+AFe)。根据下列表达式(9)获得芯材颗粒的铁含量和芯材颗粒被涂覆层所涂覆的载体的铁含量,并根据表达式(10)获得覆盖率。
铁含量(原子%)=(AFe/(AC+AO+AFe))×100(9)
覆盖率(%)=(1-(载体的铁含量)/(芯材颗粒的铁含量))×100
(10)
在将除氧化铁系材料以外的其他材料用作芯材颗粒的情况中,可以下述方式获得覆盖率:除了氧之外,还测量构成芯材颗粒的金属元素的光谱,并可根据表达式(9)和(10)进行类似计算。
涂覆层的平均厚度可为0.1μm至10μm,优选为0.1μm至3.0μm,更优选为0.1μm至1.0μm。
可根据下列表达式(11),由芯材颗粒的真比重ρ(无因次)、芯材颗粒的体均粒度d(μm)、涂覆层的平均比重ρc、相对于每100重量份芯材颗粒的涂覆层的总含量Wc(重量份)而获得涂覆层的平均厚度(μm)。
平均厚度(μm)
=((每一个载体颗粒(包括诸如导电粉末之类的添加剂)的涂覆量/(一个载体颗粒的表面积))/(涂覆层的平均比重)
=(((4/3)·π·(d/2)3·ρ·Wc)/(4π·(d/2)2))/ρc
=(1/6)·(d·ρ·Wc/ρc)(11)
磁性芯材颗粒
在本示例性实施方案的载体中所用的磁性芯材颗粒(在下文中可简称为芯材)的例子包括其中分散有磁性金属、磁性氧化物或磁性颗粒的树脂颗粒。
对在本示例性实施方案的载体中所用的磁性颗粒(芯材)的材料没有特别限制,只要该材料满足下列条件即可。
其具体例子包括诸如铁、钢、镍和钴之类的磁性金属、磁性金属和其他金属(例如,锰、铬和稀土元素)的合金、以及诸如铁素体和磁铁矿之类的磁性氧化物。
因为使用铁素体颗粒可获得均匀的表面和稳定的带电性,因此芯材的优选例子包括铁素体颗粒。
用于芯材的铁素体的例子包括下列铁素体材料。
(MO)X(Fe2O3)Y
其中M表示选自Cu、Zn、Fe、Mg、Mn、Ca、Li、Ti、Ni、Sn、Sr、Al、Ba、Co、Mo等中的至少一种,X和Y各自表示以摩尔比计的比例,条件是X+Y=100。
这种铁素体材料是优选的:M为Li、Mg、Ca、Mn、Sr和Sn中的一种或多种的组合,并且除M之外的其他成分的含量为1重量%以下。当含有上述金属元素时,芯材可具有合适的电阻,可容易地将覆盖率控制在预期范围内,并且可获得出色的环境依赖性。
其中,M优选为Li、Mn、Mg和Sr中的一种或多种的组合。当含有Li时,在施加强磁场时电阻难以降低(breakdown)。当含有Mn时,可获得高饱和磁化。当含有Mg时,可降低比重。当含有Sr时,可提高饱和磁化。因此,优选将这些元素作为磁性芯材。
可通过造粒和烘烤来形成芯材,并且作为预处理,可将芯材精细粉碎。对粉碎方法没有特别限制,可采用已知的粉碎方法。粉碎方法的例子包括使用研钵、球磨机和喷磨机的方法。预处理之后的最终粉碎状态根据材料等因素的不同而改变,在造粒和烘烤之前芯材的体均粒度可为2μm至10μm。当体均粒度在该范围内时,材料可具有适于使用的粒度,并且易于获得期望的粒度以及适合的圆度。
在本示例性实施方案中所用的芯材可为其中分散有磁性颗粒的树脂颗粒(下文中可称为分散有磁性材料的树脂颗粒)。
分散在芯材中的磁性材料的例子包括:诸如铁、钢、镍和钴之类的磁性金属;磁性金属和其他金属(例如,锰、铬和稀土元素)的合金(例如,镍-铁合金、铝-铁合金);以及诸如铁素体和磁铁矿之类的磁性氧化物。其中,氧化铁是优选的。作为磁性材料颗粒的氧化铁颗粒是稳定的且毒性小。
磁性材料可单独使用,或者两种或多种组合使用。
磁性材料的体均粒度可为0.01μm至1μm,优选为0.03μm至0.5μm,并且更优选为0.05μm至0.35μm。当磁性材料的体均粒度在该范围内时,获得了充分的饱和磁化,或适当的组合物(单体混合物)粘度,从而使载体具有均匀的粒度和均匀的分散有磁性材料的树脂颗粒。
在分散有磁性材料的树脂颗粒中,磁性材料的含量可为30重量%至99重量%,优选为45重量%至97重量%,更优选为60重量%至95重量%。当磁性材料的量在该范围内时,含有分散有磁性材料的树脂颗粒作为芯材的载体(即,分散有磁性材料的载体)不容易飞散,并且分散有磁性材料的载体的磁刷不会太硬,从而防止了磁刷被损坏。
在分散有磁性材料的树脂颗粒中的树脂成分的例子包括:交联苯乙烯树脂、丙烯酸类树脂、苯乙烯-丙烯酸类共聚物树脂和酚树脂。
除树脂成分和磁性材料粉末之外,本示例性实施方案中所用的分散有磁性材料的树脂颗粒还可根据目的而包含其他成分。其他成分的例子包括电荷控制剂和含氟颗粒。
分散有磁性材料的树脂颗粒的制备方法的例子包括:熔融捏合法,在该方法中用班伯里混合机、捏合机等将磁性材料粉末和粘结剂树脂(例如苯乙烯-丙烯酸类树脂)熔融捏合,然后冷却,之后进行粉碎和分级(例如,专利文献JP-B-59-24416和JP-B-8-3679中所描述的);悬浮聚合法,在该方法中将粘结剂树脂单体和磁性材料粉末分散在溶剂中以制备悬浮液,并使该悬浮液进行聚合(例如,专利文献JP-A-5-100493中所描述的);以及喷雾干燥法,在该方法中将磁性材料粉末混合并分散在树脂溶液中,并将溶液进行喷雾干燥。
芯材的体均粒度可为10μm至500μm,优选为20μm至150μm,更优选为30μm至100μm。当芯材的体均粒度为10μm以上时,在用于将静电图像显影时调色剂和载体之间的粘合力可以适于提供充分的调色剂显影量。当体均粒度为500μm以下时,磁刷不会粗糙,以提供精细图像。
例如,可采用CoulterCounterTA-Ⅱ(得自BeckmanCoulter公司)、CoulterMultisizerⅡ(得自BeckmanCoulter公司)、激光衍射/散射粒度分析仪(LSParticleSizeAnalyzerLS13、320,得自BeckmanCoulter公司)等来测量芯材的体均粒度。从体均粒度小的一侧累积各通道的体均粒度,并将累积百分比为50%的值定义为体均粒度。
载体的体均粒度为15μm至500μm,优选为25μm至150μm。当载体的体均粒度为15μm或更大时,载体可被较少污染。当载体的体均粒度为500μm以下时,可防止调色剂在搅拌时发生劣化。
例如,可采用CoulterCounterTA-Ⅱ(得自BeckmanCoulter公司)、CoulterMultisizerⅡ(得自BeckmanCoulter公司)、激光衍射/散射粒度分析仪(LSParticleSizeAnalyzerLS13、320,得自BeckmanCoulter公司)等来测量载体的体均粒度。
为了实现高的图像质量以及显影剂的搅拌效率,载体的形状因子SF1可为100至145。
载体的形状因子SF1是指通过下列表达式(12)获得的值。
SF1=100π×(ML)2/(4×A)(12)
其中ML表示载体颗粒的最大长度,A表示载体颗粒的投影面积。
可通过下列方式测量载体颗粒的最大长度和投影面积:采用光学显微镜观察载玻片上的所选取的载体颗粒,通过摄像机将图像输入到图像分析仪(LuzexⅢ,得自Nireco公司)中以进行图像分析。所选取的载体颗粒数为100个以上,采用所选取的载体颗粒的平均值,根据表达式(12)来计算形状因子SF1。
静电图像显影剂
本示例性实施方案的静电图像显影剂(在下文中可称为显影剂)为双组分显影剂,其可包含根据本示例性实施方案的静电图像显影用载体、以及静电图像显影用调色剂。
在本示例性实施方案的静电图像显影剂中,本示例性实施方案的静电图像显影用载体与静电图像显影用调色剂的混合比(重量比)(调色剂/载体)可为1/99至20/80,并且优选为3/97至12/88。
对载体和调色剂的混合方法没有特别限制,可采用已知的装置和方法(例如V型共混机)将其混合。
静电图像显影用调色剂
对在本示例性实施方案中所用的静电图像显影用调色剂(在下文中可称为调色剂)没有特别限定,作为调色剂并不特别限定,可使用已知的调色剂。调色剂的例子包括含有粘结剂树脂和着色剂的彩色调色剂。调色剂的例子还包括含有粘结剂树脂和红外线吸收剂的红外线吸收性调色剂。
调色剂母粒
在本示例性实施方案中所用的调色剂的调色剂母粒可包含粘结剂树脂和着色剂,并且还可根据需要包含防粘剂、二氧化硅和电荷控制剂。
粘结剂树脂的例子包括以下化合物的均聚物和共聚物:苯乙烯类化合物,如苯乙烯和氯苯乙烯;单烯烃类化合物,如乙烯、丙烯、丁烯和异戊二烯;乙烯基酯化合物,如乙酸乙烯基酯、丙酸乙烯基酯、苯甲酸乙烯基酯以及乳酸乙烯基酯;α-亚甲基脂肪族单羧酸酯化合物,如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯以及甲基丙烯酸十二烷基酯;乙烯基醚化合物,如乙烯基甲醚、乙烯基乙醚和乙烯基丁醚;乙烯基酮化合物,如甲基乙烯基酮、己基乙烯基酮和异丙烯基乙烯基酮;等。这些粘结剂树脂的代表性例子包括聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯酸烷基酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸烷基酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、聚乙烯和聚丙烯。粘结剂树脂的例子还包括聚酯、聚氨酯、环氧树脂、硅树脂、聚酰胺、变性松香、以及石蜡。其中,苯乙烯-丙烯酸烷基酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸烷基酯共聚物和聚酯树脂是优选的。
在调色剂中所用的粘结剂树脂并不限于非结晶性树脂,根据需要可使用结晶性树脂。对结晶性树脂没有特别限制,只要其具有结晶性即可,其例子包括结晶性聚酯树脂和结晶性乙烯基树脂。从高温高湿环境下的细线再现性的角度看,优选结晶性聚酯树脂,更优选具有合适熔点的结晶性脂肪族聚酯树脂。
调色剂中着色剂的例子包括:磁性粉末,例如磁铁矿和铁素体;颜料,例如炭黑、灯黑、铬黄、汉撒黄、联苯胺黄、阴丹士林黄、喹啉黄、永固橙GTR、吡唑啉酮橙、乌尔康橙、WatchyoungRed、永固红、亮胭脂红3B、亮胭脂红6B、杜邦油红、吡唑啉酮红、立索红、若丹明B色淀、色淀红C、玫瑰红、苯胺蓝、群青、铜油蓝、氯化亚甲蓝、酞菁蓝、酞菁绿和孔雀绿草酸盐;以及染料,例如吖啶类、夹氧杂蒽类、偶氮类、苯醌类、吖嗪类、蒽醌类、硫靛类、二嗪类、噻嗪类、偶氮次甲基类、靛青类、酞菁类、苯胺黑类、多次甲基类、三苯甲烷类、二苯甲烷类、噻嗪类以及噻唑类,这些着色剂可单独使用,或以其两种或多种组合的方式使用。
着色剂的例子还包括C.I.颜料红48:1、C.I.颜料红122、C.I.颜料红57:1、C.I.颜料黄97、C.I.颜料黄17、C.I.颜料蓝15:1以及C.I.颜料蓝15:3。
相对于调色剂中每100重量份的粘结剂树脂,调色剂中着色剂的含量可为1重量份至30重量份。根据需要还可使用经表面处理的着色剂和颜料分散剂。可通过恰当地选择着色剂来制备黄色调色剂、品红色调色剂、青色调色剂、黑色调色剂等。
调色剂可根据需要包含防粘剂和电荷控制剂。
防粘剂的例子包括:低分子量聚烯烃,例如聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯;在加热时具有软化点的有机硅化合物;脂肪酸酰胺化合物,例如油酸酰胺、芥酸酰胺、蓖麻油酸酰胺和硬脂酸酰胺;植物蜡,例如酯蜡、巴西棕榈蜡、米糠蜡、小烛树蜡、木蜡和霍霍巴油;动物蜡,例如蜂蜡;矿物蜡,例如褐煤蜡、地蜡、纯地蜡、石蜡、微晶蜡和费-托蜡;石油蜡;它们的改性产品。
所加入的防粘剂的量可为调色剂总重的50重量%以下。
电荷控制剂可为已知的电荷控制剂,其例子包括偶氮金属络合物、水杨酸的金属络合物、以及含有具有极性基团的树脂的电荷控制剂。
调色剂母粒的制备方法的例子包括:捏合粉碎法,在该方法中将粘结剂树脂和着色剂以及根据需要所使用的防粘剂和电荷控制剂等捏合、粉碎并分级;借助机械冲击或热能,从而使通过捏合粉碎法获得的颗粒的形状发生改变的方法;乳化凝集法,在该方法中将含有粘结剂树脂的分散液(其中粘结剂树脂乳化分散于该分散液中)和着色剂分散液、以及根据需要所使用的防粘剂、电荷控制剂等的分散液混合,通过加热将颗粒凝集并成为一体,从而提供调色剂颗粒;乳化聚合凝集法,在该方法中将粘结剂树脂的聚合性单体乳化聚合,将所形成的分散液和着色剂以及根据需要所使用的防粘剂、电荷控制剂等的分散液混合,通过加热将颗粒凝集并成为一体,从而提供调色剂颗粒;悬浮聚合法,在该方法中将粘结剂树脂的聚合性单体以及着色剂和根据需要所使用的防粘剂、电荷控制剂等的溶液悬浮在水性溶剂中,然后进行聚合;以及溶解悬浮法,在该方法中将粘结剂树脂和着色剂以及根据需要所使用的防粘剂、电荷控制剂等的溶液悬浮在水性溶剂中并进行造粒。还可采用下述制备方法:将通过上述方法获得的调色剂母粒用作芯颗粒,将凝集颗粒附着在芯颗粒上并加热以成为一体,从而提供芯-壳结构。
其中,本示例性实施方案的调色剂可为通过乳化凝集法或乳化聚合凝集法而制备的调色剂,即,乳化凝集调色剂。
由此制备的调色剂母粒的体均粒度为2μm至8μm,优选为3μm至7μm。
从提高显影性、转印效率和图像质量的角度来看,调色剂母粒可具有拟球形形状。调色剂母粒的球形度可由下列表达式(1)所示的形状因子SF1来表达,并且在本示例性实施方案中所使用的调色剂母粒的形状因子SF1的平均值(平均形状因子)可小于145,优选为大于或等于115且小于140,更优选为大于或等于120且小于140。当形状因子SF1的平均值小于145时,可获得良好的转印效率,从而提供高的图像质量。
在表达式(1)中,ML表示调色剂母粒的最大长度,A表示调色剂母粒的投影面积。
可通过下列方式测量形状因子SF1的平均值(平均形状因子):利用图像分析仪(LuzexⅢ,得自Nireco公司)以250倍的放大倍数分析1,000个调色剂颗粒的光学显微图,由最大长度和投影面积获得形状因子SF1的值,并计算所获得的值的平均值。
在本示例性实施方案中所用的调色剂母粒并不限于这些制备方法,可采用已知的方法。
外部添加剂
对本示例性实施方案的调色剂的外部添加剂没有特别限制,至少一种外部添加剂可为具有粉末流动性、电荷控制性等、并且体均一次粒度为7nm至40nm的小尺寸无机氧化物。小尺寸无机氧化物的例子包括二氧化硅、氧化铝、钛氧化物(例如氧化钛和偏钛酸)、碳酸钙、碳酸镁、磷酸钙和炭黑。
其中,二氧化硅颗粒和氧化钛颗粒是优选的。
可预先对外部添加剂的表面进行疏水处理。疏水处理可提高分散性。表面疏水处理的例子包括利用二甲基二甲氧基硅烷、六甲基二硅氮烷(HMDS)、甲基三甲氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷和癸基三甲氧基硅烷进行的处理。
除了小尺寸无机氧化物之外,还可加入体均粒度为20nm至300nm的大尺寸无机氧化物。大尺寸无机氧化物颗粒的例子包括:二氧化硅、氧化钛、偏钛酸、铝氧化物、氧化镁、氧化铝、钛酸钡、钛酸镁、钛酸钙、钛酸锶、氧化锌、氧化铬、三氧化二锑、氧化镁和氧化锆的细颗粒。其中,可优选使用选自二氧化硅、氧化钛和偏钛酸的颗粒。
相对于每100重量份的调色剂母粒,所加入的小尺寸无机氧化物的量可为0.5重量份至2.0重量份。在加入大尺寸无机氧化物的情况下,相对于每100重量份的调色剂母粒,大尺寸无机氧化物的量可为1.0重量份至5.0重量份。
可将润滑剂颗粒用作外部添加剂。
润滑剂颗粒的例子包括:固体润滑剂,例如石墨、二硫化钼、滑石、脂肪酸、高级醇、脂肪族醇和脂肪酸金属盐;低分子量聚烯烃,例如聚丙烯、聚乙烯和聚丁烯;在加热时具有软化点的有机硅化合物;脂肪酸酰胺化合物,例如油酸酰胺、芥酸酰胺、蓖麻油酸酰胺和硬脂酸酰胺;植物蜡,例如巴西棕榈蜡、米糠蜡、小烛树蜡、木蜡和霍霍巴油;动物蜡,例如蜂蜡;矿物蜡或石油蜡,例如褐煤蜡、地蜡、纯地蜡、石蜡、微晶蜡和费-托蜡;以及它们的改性产品。
可将研磨剂用作外部添加剂。
研磨剂可为已知的无机氧化物。其例子包括氧化铈、钛酸锶、氧化镁、氧化铝、碳化硅、氧化锌、二氧化硅、氧化钛、硝酸硼、焦磷酸钙、氧化锆、钛酸钡、钛酸钙和碳酸钙。可使用它们的复合材料。
例如,可通过使用Henschel混合机、V型共混机等将调色剂母粒和外部添加剂混合来制备调色剂。在通过湿法工艺来制备调色剂母粒的情况下,可通过湿法工艺来加入外部添加剂。
可将本示例性实施方案的显影剂用作容纳在显影单元(例如,显影剂容器)中的显影剂,并且还可将其用作后面所述的滴流显影系统中所用的补充显影剂。
显影设备、盒、处理盒、成像方法和成像装置
下面将对本示例性实施方案的盒进行说明。
本示例性实施方案的盒容纳有本示例性实施方案的静电图像显影用载体,或容纳有本示例性实施方案的静电图像显影剂。本示例性实施方案的盒可以以可拆卸的方式连接在成像装置上。
在成像装置或成像方法中使用容纳有本示例性实施方案的显影剂的本示例性实施方案的盒,可实现高温高湿环境下的细线再现性,并且可同时抑制低温低湿环境下的图像缺陷。
可将本示例性实施方案的盒用于具有滴流显影系统的显影设备、成像方法和成像装置中。
在将本示例性实施方案的盒用于显影设备、成像方法或成像装置中时,本示例性实施方案的盒可容纳有本示例性实施方案的显影剂,或者本示例性实施方案的盒可仅容纳有本示例性实施方案的载体,这种盒可以与仅容纳有调色剂的另一盒子组合使用。
本示例性实施方案的成像方法可包括:对图像保持部件进行充电;将图像保持部件的表面曝光,从而形成静电潜像;用双组分显影剂将在图像保持部件表面上形成的静电潜像显影,从而形成调色剂图像;将在图像保持部件表面上形成的调色剂图像转印到转印材料的表面;以及将转印至转印材料上的调色剂图像定影,其中所述双组分显影剂为本示例性实施方案的静电图像显影剂。
在本示例性实施方案的成像方法中,例如,可通过如下方式形成复印图像:通过使用特定载体来制备显影剂;利用该显影剂,通过常规的电子照相复印机来形成静电图像并将其显影;并将所获得的调色剂图像转印至转印纸上,然后利用具有加热辊组的加热辊定影设备在规定的温度下将调色剂图像定影在转印纸上。
本示例性实施方案的静电图像显影用载体可用于常规的静电图像显影法(电子照相法)的成像方法中。本示例性实施方案的成像方法可包括(例如):形成静电潜像(充电和曝光)、显影、转印和清洁。这些方法本身在本领域中是常规使用的方法,并在(例如)专利文献JP-A-56-40868、JP-A-49-91231等中有所描述。本示例性实施方案的成像方法可通过采用常规已知的成像装置(例如,复印机、传真机等)来进行。
在充电步骤中,对图像保持部件进行充电。
在曝光步骤中,在图像保持部件的表面上形成静电潜像。
在显影步骤中,利用显影剂保持部件上的显影剂层将静电潜像显影,从而形成调色剂图像。对显影剂层没有特别限制,只要其含有本示例性实施方案的静电图像显影剂即可,其中该静电图像显影剂含有静电图像显影用调色剂和本示例性实施方案的静电图像显影用载体。
在转印步骤中,将调色剂图像转印至转印材料。转印步骤中转印材料的例子包括中间转印材料和记录介质(例如,纸张)。
在定影步骤中,(例如)利用具有加热辊组的加热辊定影设备在规定的温度下将已转印至转印纸上的调色剂图像定影,从而形成复印图像。
在清洁步骤中,将残留在静电潜像保持部件上的静电图像显影剂去除。
本示例性实施方案的成像方法可包括循环利用过程。在循环利用过程中,在清洁过程中被去除并回收的静电图像显影用调色剂返回至显影剂层。可利用具有调色剂循环系统的成像装置(例如,复印机和传真机)来实施包括循环利用过程的成像方法。本示例性实施方案的成像方法可用于这样的循环系统,在该循环系统中,在显影的同时回收调色剂,而无需进行清洁过程。
本示例性实施方案的成像装置包括:图像保持部件;充电单元,其对图像保持部件进行充电;曝光单元,其使经充电的图像保持部件曝光,从而在图像保持部件上形成静电潜像;显影单元,其利用双组分显影剂将该静电潜像显影,由此形成调色剂图像;转印单元,其将调色剂图像从图像保持部件转印至转印材料;以及定影单元,其将已转印至转印材料上的调色剂图像定影,其中所述双组分显影剂为本示例性实施方案的静电图像显影剂。
对本示例性实施方案的成像装置没有特别限定,只要其包括图像保持部件、充电单元、曝光单元、显影单元和转印单元即可,并且还可包括清洁单元、擦除单元等。
在转印单元中,可通过采用中间转印材料进行两次或更多次转印操作。转印单元中转印材料的例子包括中间转印材料和纸张。
显影单元可包括:显影剂容器,其容纳有本示例性实施方案的显影剂;显影剂供给单元,其将显影剂供给至显影剂容器;以及显影剂排出单元,其将容纳在显影剂容器中的显影剂的至少一部分排出,即,显影单元可具有滴流显影系统。
对于被供给至显影剂容器的显影剂(即,补充显影剂),其调色剂与载体的混合重量比(调色剂/载体)为2以上,优选为3以上,更优选为5以上。
在将易于发生涂覆层脱落的树脂涂覆载体用于滴流显影系统中时,不仅最初容纳在显影剂容器中的显影剂的涂覆层会发生脱落,而且由显影剂供给单元供给至显影器容器的显影剂的涂覆层也会发生脱落。因此,与未使用滴流显影系统的情况相比,由载体上剥落下来的树脂粉末的影响较大。
然而,本示例性实施方案的成像装置使用了本示例性实施方案的显影剂,通过使用本示例性实施方案的成像装置,本示例性实施方案的显影剂的涂覆层难以脱落。因此,即使采用滴流显影系统,上述问题也可能不会发生。此外,调色剂的电荷分布稳定,并且获得了高温高湿环境下的细线再现性并同时抑制了低温低湿环境下的图像缺陷。
包括图像保持部件、各单元等在内的各构成元件均可具有在描述成像方法时的结构。各构成元件均可为已知元件。除了上述结构外,本示例性实施方案的成像装置还可包括其他单元、设备等。本示例性实施方案的成像装置可具有多个所述构成元件。
本示例性实施方案的处理盒至少包括显影单元,该显影单元利用本示例性实施方案的静电图像显影剂,将在图像保持部件上形成的静电潜像显影,从而形成调色剂图像。本示例性实施方案的处理盒可以以可拆卸的方式连接在成像装置上。
本示例性实施方案的处理盒根据需要还可包括其他部件,例如擦除单元。
在成像装置中,使用容纳有本示例性实施方案的显影剂的本示例性实施方案的处理盒,可在长时间内形成稳定的图像,同时环境依赖性(例如,温度和湿度)较小、且涂覆层脱落程度较轻。
例子
下面将参考例子对本发明进行更详细地描述,但本发明并不限于这些例子。
测量方法
调色剂母粒的体均粒度
采用CoulterMultisizerⅡ(得自BeckmanCoulter公司)来测定调色剂母粒的体均粒度。所使用的电解液为ISOTON-Ⅱ(得自BeckmanCoulter公司)。
按照如下方式进行测定。将0.5mg至50mg样品置于2mL的表面活性剂水溶液中,并将该溶液加入到100mL至150mL的电解液中,其中上述表面活性剂水溶液可为5%的烷基苯磺酸钠水溶液。采用超声波分散装置将其中分散有样品的电解液分散处理1分钟,并利用CoulterMultisizerⅡ,使用孔径为100μm的孔来测定粒度为2.0μm至60μm的颗粒的粒度分布。待测定的颗粒数为50,000个。
将如此测得的粒度分布划分为粒度范围(通道),从小尺寸一侧来绘制重量或体积的累积分布。将累积百分比为50%时的粒度定义为重均粒度或体均粒度。
形状因子
通过如下表达式获得形状因子SF1。
SF1=100π×(ML)2/(4×A)
其中ML表示颗粒的最大长度,A表示颗粒的投影面积。按照如下方式测定颗粒的最大长度和投影面积:利用光学显微镜观察载玻片上的所选取的颗粒,通过摄像机将图像输入到图像分析仪(LuzexⅢ,得自Nireco公司)中以进行图像分析。所选取的载体颗粒数为100个,通过采用所选取载体颗粒的平均值,根据上述表达式来计算形状因子SF1。
调色剂母粒的玻璃化转变温度
采用差式扫描量热仪(DSC-50,得自Shimadzu株式会社),以每分钟3℃的升温速率来测量调色剂母粒的玻璃化转变温度(Tg),其中将吸热区域中基线与上升线的延长线的交点处的温度定义为玻璃化转变温度。
涂覆组合物1
甲基丙烯酸甲酯和2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基丙烯酸酯的共聚物颗粒(重量比:80/20,重均分子量:70,000)100重量份
炭黑5.0重量份
(VXC72,得自CabotSpecialityChemicals公司)
甲苯500重量份
(得自WakoPureChemicalsIndustries株式会社)
将上述成分和玻璃珠(粒度:1mm,与甲苯等量)置于得自KansaiPaint株式会社的砂磨机中,在1,200rpm的转速下搅拌30分钟,由此制备出固含量为18%的涂覆层合物1。
涂覆组合物2
按与涂覆组合物1相同的方式来制备涂覆组合物2,不同之处在于,使用甲基丙烯酸甲酯和1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基丙烯酸酯的共聚物颗粒(重量比:80/20)来代替甲基丙烯酸甲酯和2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基丙烯酸酯的共聚物颗粒。
涂覆组合物3
按与涂覆组合物1相同的方式来制备涂覆组合物3,不同之处在于,使用甲基丙烯酸甲酯和1,2,5-三甲基-4-苯基-4-哌啶基丙烯酸酯的共聚物颗粒(重量比:80/20)来代替甲基丙烯酸甲酯和2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基丙烯酸酯的共聚物颗粒。
涂覆组合物4
按与涂覆组合物1相同的方式来制备涂覆组合物4,不同之处在于未使用炭黑。
涂覆组合物5
按与涂覆组合物1相同的方式来制备涂覆组合物5,不同之处在于,将炭黑的量改为16重量份。
涂覆组合物6
按与涂覆组合物1相同的方式来制备涂覆组合物6,不同之处在于,将甲基丙烯酸甲酯和2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基丙烯酸酯的共聚物颗粒的重量比由80/20改为90/10。
涂覆组合物7
按与涂覆组合物1相同的方式来制备涂覆组合物7,不同之处在于,将甲基丙烯酸甲酯和2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基丙烯酸酯的共聚物颗粒的重量比由80/20改为70/30。
涂覆组合物8
按与涂覆组合物1相同的方式来制备涂覆组合物8,不同之处在于,使用甲基丙烯酸甲酯的均聚物颗粒来代替甲基丙烯酸甲酯和2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基丙烯酸酯的共聚物颗粒。
涂覆组合物9
按与涂覆组合物1相同的方式来制备涂覆组合物9,不同之处在于,使用甲基丙烯酸甲酯和氨基丙烯酸二甲酯的共聚物颗粒(重量比:80/20)来代替甲基丙烯酸甲酯和2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基丙烯酸酯的共聚物颗粒。
涂覆组合物10
按与涂覆组合物8相同的方式来制备涂覆组合物10,不同之处在于未使用炭黑。
涂覆组合物11
按与涂覆组合物8相同的方式来制备涂覆组合物11,不同之处在于,将炭黑的量改为16重量份。
载体1
Mn-Mg铁素体2,000重量份
(DFC350,得自DowaMining株式会社,体均粒度:35μm,SF1:135)
涂覆组合物1320重量份
将2,000重量份的Mn-Mg铁素体(DFC35)置于真空捏合机中,并继续向其中加入320重量份的涂覆组合物1。在搅拌条件下,在60℃下将混合物减压至(1atm-200mmHg),混合20分钟,然后将混合物加热并减压,在搅拌条件下于90℃和(1atm-720mmHg)下干燥30分钟,由此获得涂覆颗粒。利用筛孔尺寸为75μm的筛网将涂覆颗粒分级,从而获得载体1。
载体2
按与载体1相同的方式来制备载体2,不同之处在于,使用涂覆组合物2来代替涂覆组合物1。
载体3
按与载体1相同的方式来制备载体3,不同之处在于,使用涂覆组合物3来代替涂覆组合物1。
载体4
按与载体1相同的方式来制备载体4,不同之处在于,使用涂覆组合物4来代替涂覆组合物1。
载体5
按与载体1相同的方式来制备载体5,不同之处在于,使用涂覆组合物5来代替涂覆组合物1。
载体6
按与载体1相同的方式来制备载体6,不同之处在于,使用涂覆组合物6来代替涂覆组合物1。
载体7
按与载体1相同的方式来制备载体7,不同之处在于,使用涂覆组合物7来代替涂覆组合物1。
载体8
按与载体1相同的方式来制备载体8,不同之处在于,使用涂覆组合物8来代替涂覆组合物1。
载体9
按与载体1相同的方式来制备载体9,不同之处在于,使用涂覆组合物9来代替涂覆组合物1。
载体10
按与载体1相同的方式来制备载体10,不同之处在于,使用涂覆组合物10来代替涂覆组合物1。
载体11
按与载体1相同的方式来制备载体11,不同之处在于,使用涂覆组合物11来代替涂覆组合物1。
着色剂分散液1
青色颜料50重量份
(铜酞菁,C.I.颜料蓝15:3,得自DainichiseikaColour&ChemicalsMfg.株式会社)
阴离子型表面活性剂5重量份
(NeogenSC,得自Dai-ichiKogyoSeiyaku株式会社)
离子交换水200重量份
使用得自IKAWorks公司的Ultra-Turrax将上述成分混合并分散5分钟,然后利用超声波浴混合并分散10分钟,由此获得固含量为21%的着色剂分散液1。
防粘剂分散液1
石蜡19重量份
(HNP-9,得自NipponSeiro株式会社)
阴离子型表面活性剂1重量份
(NeogenSC,得自Dai-ichiKogyoSeiyaku株式会社)
离子交换水80重量份
将上述成分在耐热容器中混合,然后将混合物加热至90℃,并搅拌30分钟。将熔融的液体从容器底部取出,并送至Gaulin均化器中。在5MPa的压力下进行相当于三通路(threepasses)的循环操作后,将压力提高至35MPa,并进行相当于三通路的循环操作。将所获得的乳液在耐热容器中冷却至40℃以下,由此获得防粘剂分散液1。
树脂颗粒分散液
将油层的成分和水层1的成分在烧瓶中搅拌混合,以制备单体乳化液。将水层2的成分置于反应器中,之后用氮气充分置换反应器内部,在搅拌下通过油浴将反应体系加热至75℃。在3小时内将单体乳化液缓慢滴加到反应器中以进行乳化聚合。在完成滴加后,在75℃下继续进行聚合,并在3小时后终止。
使用激光衍射粒度分布测量装置(LA-700,得自Horiba株式会社)测得树脂颗粒的体均粒度D50v为250nm,并使用差式扫描量热仪(DSC-50,得自Shimadzu株式会社)以每分钟10℃的升温速率测得玻璃化转变温度为52℃。由此获得了体均粒度为250nm、固含量为42%且玻璃化转变温度为52℃的树脂颗粒分散液。
调色剂1
树脂颗粒分散液150重量份
着色剂分散液130重量份
防粘剂分散液140重量份
聚氯化铝0.4重量份
采用得自IKAWorks株式会社的Ultra-Turrax将上述成分在不锈钢烧瓶中充分混合并分散,之后在搅拌下通过热油浴将其加热至48℃。在48℃下保持80分钟后,将70重量份的与上述相同的树脂颗粒分散液缓缓加入到烧瓶中。
之后,利用浓度为0.5摩尔/升的氢氧化钠水溶液将体系内的pH值控制为6.0,在将不锈钢烧瓶密封、并且用磁性密封件将搅拌轴密封的条件下,在连续搅拌的同时将反应混合物加热至97℃,并保持3小时。在反应完成后,将反应混合物以每分钟1℃的降温速率冷却,然后过滤。用离子交换水将固形物充分清洗,然后通过Nutsche抽滤进行固液分离,从而收集固形物。将固形物再次分散在3,000重量份的40℃的离子交换水中,以300rpm的转速搅拌清洗15分钟。将清洗操作重复5次,当滤液pH为6.54且电导率为6.5μS/cm时,通过Nutsche抽滤,利用5A号滤纸进行固液分离,以收集固形物。在真空中将固形物连续干燥12小时,从而获得调色剂母粒。
用CoulterCounterTA-Ⅱ(得自BeckmanCoulter公司)测得调色剂母粒的体均粒度D50v为6.2μm、体均粒度分布指数GSDv为1.20。用Luzex图像分析仪(得自Nireco株式会社)观察母粒的形状,结果,颗粒的形状因子SF1为135,表明其呈类马铃薯形状。调色剂母粒的玻璃化转变温度为52℃。向调色剂母粒中,加入平均一次粒度为40nm的二氧化硅(SiO2)细颗粒和平均一次粒度为20nm的偏钛酸化合物细颗粒,以使相对于着色颗粒表面的覆盖率为40%,然后用Henschel混合机进行混合,由此获得调色剂,其中所述二氧化硅(SiO2)细颗粒经过六甲基二硅氮烷(在下文中可缩写为HMDS)的表面疏水处理,并且所述偏钛酸化合物细颗粒为偏钛酸与异丁基三甲氧基硅烷的反应产物。
非结晶性树脂颗粒分散液的制备
乙二醇50重量份
(得自WakoPureChemicalIndustries株式会社)
新戊二醇65重量份
(得自WakoPureChemicalIndustries株式会社)
对苯二甲酸96重量份
(得自WakoPureChemicalIndustries株式会社)
将上述单体装入烧瓶中,并在1小时内将混合物加热至190℃。待确认反应体系已被均匀搅拌后,向其中加入1.2重量份的二丁基氧化锡。在蒸馏除去所生成的水的同时,在6小时内将反应混合物的温度由190℃加热至240℃,并在240℃下继续进行4小时的脱水缩合反应,从而获得酸值为10.0mgKOH/g、重均分子量为12,000且玻璃化转变温度为60℃的聚酯树脂。
将保持为熔融状态的聚酯树脂以100g/分钟的速率供给至乳化分散装置(CavitronCD1010,得自Eurotec公司)。将通过用离子交换水稀释氨水所获得的浓度为0.37重量%的稀氨水置于水性介质罐中,并将其以100g/分钟的速率与熔融聚酯树脂一同供给到Cavitron中。在旋转器的转速为60Hz并且压力为5kg/m2的条件下运行Cavitron,由此获得平均粒度为160nm、固含量为30%、玻璃化转变温度为60℃并且重均分子量Mw为12,000的非结晶性树脂颗粒分散液。
粘结剂树脂1的制备
辛二酸87重量份
(得自WakoPureChemicalIndustries株式会社)
癸二醇87重量份
(得自WakoPureChemicalIndustries株式会社)
将上述单体装入烧瓶中,并在1小时内将混合物加热至160℃。待确认反应体系已被均匀搅拌后,向其中加入0.02重量份的二丁基氧化锡。在蒸馏除去所生成的水的同时,在6小时内将反应混合物由160℃加热至200℃,并在200℃下继续进行4小时的脱水缩合反应。将反应混合物冷却,然后进行固液分离,在40℃下将所获得的固形物真空干燥,从而获得粘结剂树脂1。
用差式扫描量热仪(DSC-7,得自Perkin-Elmer公司)测得所获得的粘结剂树脂1的熔点为70℃,并利用分子量测量装置HLC-8020(得自Tosoh株式会社)、以四氢呋喃(THF)作为溶剂从而测得其重均分子量为15,000。
结晶性树脂颗粒分散液的制备
粘结剂树脂150重量份
阴离子型表面活性剂2重量份
(NeogenSC,得自Dai-ichiKogyoSeiyaku株式会社)
离子交换水200重量份
将上述成分加热至120℃,用得自IKAWorks公司的Ultra-Turrax充分分散,之后用压力排出型均化器(pressuredischargehomogenizer)进行分散,当体均粒度达到180nm时回收固形物。由此获得了固含量为20%的结晶性树脂颗粒分散液。
调色剂2
将上述成分在不锈钢烧瓶中用得自IKAWorks公司的Ultra-Turrax充分混合并分散,之后在搅拌下通过热油浴加热至48℃。在48℃下保持60分钟后,将70重量份的与上述相同的树脂颗粒分散液缓缓加入其中。
之后,用浓度为0.5摩尔/升的氢氧化钠水溶液将体系内的pH值控制为8.0,在将不锈钢烧瓶密封、并且用磁性密封件将搅拌轴密封的情况下,在持续搅拌下将反应混合物加热至90℃并保持3小时。在反应完成后,以每分钟2℃的降温速率下将反应混合物冷却,然后过滤。用离子交换水充分清洗固形物,之后通过Nutsche抽滤进行固液分离以收集固形物。将固形物再次分散在40℃的3,000重量份离子交换水中,在300rpm下搅拌清洗15分钟。将清洗操作重复5次,当滤液pH值为6.5且电导率为6.5μS/cm时,通过Nutsche抽滤,利用5A号滤纸进行固液分离,以收集固形物。在真空中将固形物连续干燥12小时,从而获得调色剂母粒。
用CoulterCounterTA-Ⅱ(得自BeckmanCoulter公司)测得调色剂母粒的体均粒度D50v为6.3μm,体均粒度分布指数GSDv为1.20。用Luzex图像分析仪(得自Nireco株式会社)观察母粒的形状,结果,颗粒的形状因子SF1为135,表明其为类马铃薯形状。调色剂母粒的玻璃化转变温度为52℃。向调色剂母粒中,加入平均一次粒度为40nm的二氧化硅(SiO2)细颗粒和平均一次粒度为20nm的偏钛酸化合物细颗粒,以使得相对于着色颗粒表面的覆盖率为40%,然后用Henschel混合机进行混合,由此获得调色剂,其中所述二氧化硅(SiO2)细颗粒经过六甲基二硅氮烷的表面疏水处理,并且所述偏钛酸化合物细颗粒为偏钛酸与异丁基三甲氧基硅烷的反应产物。
实施例1
将调色剂1和载体1混合,使得调色剂的比例为8重量%,由此获得显影剂1。
实施例2至9和比较例1至6
按与实施例1相同的方式来制备显影剂2至9以及C1至C6,不同之处在于,使用了表1中所示出的调色剂和载体。
细线再现性的评价
在温度为28℃、湿度为85%RH的评价室内进行细线再现性的评价。用来评价的纸为A4纸(PPaper,得自FujiXerox株式会社)。用于评价的成像装置为经过改装的、且具有滴流显影系统的机器ApeosPort-Ⅱ400(得自FujiXerox株式会社),其中将显影设备的显影套管的圆周速度改为500mm/秒。
形成5,000张图像密度为20%的图像,然后形成5,000张图像密度为5%的图像。重复形成图像,形成最多150,000张图像。在图像形成过程中,每形成10,000张图像(包括开始形成图像之前的那些)时,形成这样的半色调图像:该图像包含与显影剂的处理方向呈45°角的细线,并确认是否发生有细线紊乱(disturbance)(线的厚度和密度)。以紊乱发生时的张数终止评价。即使在150,000张时未发生紊乱,也不再继续进行评价。细线再现性评价的容许范围为100,000张以上。
图像缺陷评价
在温度为10℃、湿度为15%RH的评价室内进行图像缺陷的评价。用于评价的纸和装置与细线再现性评价中所使用的相同。在形成10,000张图像密度为5%的图像后,输出图1中所示的图像,并用配有刻度的放大镜测量缺失部分(白色丢失部分)的长度t(mm)。图像缺陷评价的容许范围为缺失部分长度小于0.5mm。
评价结果在表1中示出。在实施例9和比较例6中,未使用滴流显影进行显影。
提供对本发明的示例性实施方案的上述描述是为了举例和说明。并非旨在涵盖所有本发明,或将本发明限制为所公开的精确形式。显然,对于本领域技术人员而言,各种变型和修改将是显而易见的。选择并描述这些实施方案为的是更好地说明本发明的原理和其实际应用,从而使得本领域技术人员理解本发明的多种实施方案,并且其多种变型适用于所预期的特定用途。本发明的范围期望通过所附权利要求及其等同形式限定。
Claims (11)
1.一种静电图像显影用载体,包括:
磁性芯材颗粒,以及
涂覆在所述磁性芯材颗粒上的涂覆层,
所述涂覆层含有具有下式(A′)所示单体单元的树脂:
其中R1表示氢原子或甲基;R2表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷基;R6表示具有1至4个碳原子的烷基;R7至R9各自独立地表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷基;R10表示氢原子、具有1至8个碳原子的烷基、具有6至10个碳原子的芳基或具有7至18个碳原子的芳烷基;并且L1表示单键或具有1至4个碳原子的亚烷基,并且
其中基于所述树脂的全部单体单元,由式(A′)表示的单体单元的含量是10摩尔%以上。
2.根据权利要求1所述的静电图像显影用载体,其中所述涂覆层包含炭黑。
3.根据权利要求2所述的静电图像显影用载体,其中基于所述具有式(A’)所示单体单元的树脂,所述涂覆层中炭黑的含量为15.0质量%以下。
4.一种静电图像显影剂,包括:
根据权利要求1所述的静电图像显影用载体,以及
调色剂。
5.根据权利要求4所述的静电图像显影剂,其中所述调色剂包含结晶性树脂。
6.一种显影设备,包括壳体和显影剂载体,其中所述壳体容纳有根据权利要求4所述的静电图像显影剂。
7.根据权利要求6所述的显影设备,其中所述调色剂包含结晶性树脂。
8.根据权利要求6所述的显影设备,其中所述显影设备具有滴流显影系统。
9.一种盒,包括容纳有根据权利要求1所述的静电图像显影用载体的壳体。
10.一种盒,包括容纳有根据权利要求4所述的静电图像显影剂的壳体。
11.一种成像方法,包括:
对图像保持部件进行充电;
将所述图像保持部件的表面曝光,从而形成静电潜像;
利用双组分显影剂将在所述图像保持部件表面上形成的所述静电潜像显影,从而形成调色剂图像;
将在所述图像保持部件表面上形成的所述调色剂图像转印至转印材料表面;以及
将已转印至所述转印材料上的所述调色剂图像定影,
其中所述双组分显影剂为根据权利要求4所述的静电图像显影剂。
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