CN102540787B - 调色剂、显影剂、调色剂盒、处理盒、成像方法及成像装置 - Google Patents

调色剂、显影剂、调色剂盒、处理盒、成像方法及成像装置 Download PDF

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Abstract

一种静电图像显影用调色剂,含有粘结剂树脂以及至少两种不同的白色颜料,其中,所述至少两种白色颜料中的10重量%至30重量%是体积平均粒径为0.01μm至1μm、粒度分布(体积平均粒度分布指数GSDv)为1.1至1.3、并且BET比表面积为250m2/g至500m2/g的多孔氧化钛。该调色剂能够形成既具有良好的耐光性又具有高白度的图像。另外,本发明还涉及包含该调色剂的静电图像显影剂、以及包含该显影剂的调色剂盒、处理盒、成像方法和成像装置。

Description

调色剂、显影剂、调色剂盒、处理盒、成像方法及成像装置
技术领域
本发明涉及静电图像显影用调色剂、静电图像显影剂、调色剂盒、处理盒、成像方法以及成像装置。
背景技术
目前,通过静电潜像(静电图像)将图像信息可视化的方法(例如电子照相法)被用于各领域。迄今为止,在电子照相法中,通常采用通过以下几个步骤进行可视化的方法,所述步骤包括:使用各种方法在感光体或静电记录材料上形成静电图像;将称为“调色剂”的可检测颗粒粘附到该静电图像上,由此使所述静电潜像显影,从而形成调色剂图像;以及将该调色剂图像转印到转印接收材料的表面上,之后通过加热等将其定影。
在通过电子照相系统进行的成像中,已知的是,除了使用诸如黄色调色剂、品红色调色剂、青色调色剂和黑色调色剂等常用的全色调色剂外,还使用白色调色剂。
例如,专利文献JP-A-2000-56514公开了一种含有金红石型TiO2作为白色颜料的调色剂颗粒。此外,专利文献JP-A-2000-56514公开了向含有金红石型TiO2的调色剂颗粒中加入荧光增白剂来达到增强待印刷的图像的白度的目的。
另外,专利文献JP-A-8-339095公开了一种含有白色填料颗粒(例如碳酸钙)的电子照相图像形成用调色剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够形成既有良好的耐光性又有高白度的图像的静电图像显影用调色剂。
此外,本发明的另一目的在于提供静电图像显影剂、调色剂盒、处理盒、成像方法以及成像装置,它们均使用上述静电图像显影用调色剂。
本发明人发现,可以通过以下所述的(1)或(7)至(23)的措施来解决上述问题。这些措施与以下所述优选实施方案(2)至(6)中的措施一起被描述。
根据本发明的第一方面,提供一种静电图像显影用调色剂,包含:
粘结剂树脂,以及
至少两种不同的白色颜料,
其中所述至少两种白色颜料中的10重量%至30重量%是体积平均粒径为0.01μm至1μm、粒度分布(体积平均粒度分布指数GSDv)为1.1至1.3、并且BET比表面积为250m2/g至500m2/g的多孔氧化钛。
根据本发明的第二方面,提供根据本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂,其中所述多孔氧化钛的平均圆度大于0.970并小于0.990。
根据本发明的第三方面,提供根据本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂,其中所述多孔氧化钛是通过将体积平均粒径为0.001μm至0.05μm的氧化钛颗粒凝集而形成的。
根据本发明的第四方面,提供根据本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂,其中所述多孔氧化钛中的10重量%至50重量%具有锐钛矿型晶体结构。
根据本发明的第五方面,提供根据本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂,其中所述至少两种白色颜料含有具有金红石型晶体结构的金红石型氧化钛。
根据本发明的第六方面,提供根据本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂,其中所述至少两种白色颜料的总含量相对于所述调色剂的总重量为5重量%至50重量%。
根据本发明的第七方面,提供根据本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂,其中所述粘结剂树脂的玻璃化转变温度为50℃至75℃。
根据本发明的第八方面,提供根据本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂,其中所述粘结剂树脂的重均分子量是8,000至150,000。
根据本发明的第九方面,提供根据本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂,其中所述粘结剂树脂的酸值为5mg-KOH/g至30mg-KOH/g。
根据本发明的第十方面,提供根据本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂,其中所述粘结剂树脂是聚酯树脂。
根据本发明的第十一方面,提供根据本发明第十方面所述的静电图像显影用调色剂,其中相对于100摩尔%的构成所述聚酯树脂的多羧酸衍生组分,80摩尔%以上的所述多羧酸衍生组分是脂肪族二羧酸。
根据本发明的第十二方面,提供根据本发明第十方面所述的静电图像显影用调色剂,其中相对于100摩尔%的构成所述聚酯树脂的多元醇衍生组分,80摩尔%以上的所述多元醇衍生组分是脂肪族多元醇。
根据本发明的第十三方面,提供根据本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂,其中所述调色剂含有防粘剂,该防粘剂在70℃至140℃的任意温度下熔融,并且熔融粘度为1厘泊至200厘泊。
根据本发明的第十四方面,提供根据本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂,所述调色剂的体积平均粒度分布指数GSDv为1.30或更小。
根据本发明的第十五方面,提供根据本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂,所述调色剂的形状常数SF1(=((调色剂直径的绝对最大长度)2/(调色剂的投影面积))×(π/4)×100)为110至160。
根据本发明的第十六方面,提供一种静电图像显影剂,包含根据本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂以及载体。
根据本发明的第十七方面,提供根据本发明第十六方面所述的静电图像显影剂,其中所述载体是树脂涂覆的载体,并且树脂颗粒和/或导电颗粒分散在所述树脂涂覆的载体中。
根据本发明的第十八方面,提供根据本发明第十七方面所述的静电图像显影剂,其中所述树脂颗粒的平均粒径是0.1μm至2μm。
根据本发明的第十九方面,提供根据本发明第十七方面所述的静电图像显影剂,其中所述导电颗粒是炭黑。
根据本发明的第二十方面,提供一种调色剂盒,其以可拆卸的方式安装于成像装置上,并且容纳有根据本发明第一方面所述的静电图像显影用调色剂。
根据本发明的第二十一方面,提供一种处理盒,其包括显影剂保持部件,所述处理盒以可拆卸的方式安装于成像装置上,并且容纳有根据本发明第十六方面所述的静电图像显影剂。
根据本发明的第二十二方面,提供一种成像方法,包括:
对图像保持部件进行充电的充电步骤;
在所述图像保持部件的表面上形成静电潜像的潜像形成步骤;
使用含有调色剂的显影剂使在所述图像保持部件的表面上形成的所述静电潜像显影,从而形成调色剂图像的显影步骤;
将所述调色剂图像转印到转印接收材料表面上的转印步骤;以及
对转印到所述转印接收材料表面上的所述调色剂图像进行定影的定影步骤,
其中将根据本发明第十六方面所述的静电图像显影剂用作所述显影剂。
根据本发明的第二十三方面,提供一种成像装置,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,其对所述经充电的图像保持部件进行曝光从而在所述图像保持部件的表面上形成静电潜像;
显影单元,其使用含有调色剂的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到转印接收材料的表面上;以及
定影单元,其将所述已转印的调色剂图像定影在所述转印接收材料的表面上,
其中将根据本发明第十六方面所述的静电图像显影剂用作所述显影剂。
根据本发明的第一方面,提供一种静电图像显影用调色剂,与不具有本发明这种构成的情况相比,该调色剂能够形成既具有良好的耐光性又具有高白度的图像。
根据本发明的第二方面,提供一种静电图像显影用调色剂,与不具有本发明这种构成的情况相比,该调色剂能够形成既具有良好的耐光性又具有高白度的图像。
根据本发明的第三方面,提供一种静电图像显影用调色剂,与不具有本发明这种构成的情况相比,该调色剂能够形成既具有良好的耐光性又具有高白度的图像。
根据本发明的第四方面,提供一种静电图像显影用调色剂,与不具有本发明这种构成的情况相比,该调色剂能够形成既具有良好的耐光性又具有高白度的图像。
根据本发明的第五方面,提供一种静电图像显影用调色剂,与不具有本发明这种构成的情况相比,该调色剂能够形成金红石型氧化钛所具有的淡黄色得到降低的图像。
根据本发明的第六至十五方面,提供一种静电图像显影用调色剂,与不具有本发明这种构成的情况相比,该调色剂能够形成既具有良好的耐光性又具有高白度的图像。
根据本发明的第十六至十九方面,提供一种静电图像显影剂,与不具有本发明这种构成的情况相比,该静电图像显影剂能够形成既具有良好的耐光性又具有高白度的图像。
根据本发明的第二十方面,提供一种调色剂盒,与不具有本发明这种构成的情况相比,该调色剂盒容纳有能够形成既具有良好的耐光性又具有高白度的图像的静电图像显影用调色剂。
根据本发明的第二十一方面,提供一种处理盒,与不具有本发明这种构成的情况相比,该处理盒容纳有能够形成既具有良好的耐光性又具有高白度的图像的静电图像显影剂。
根据本发明的第二十二方面,提供一种成像方法,与不具有本发明这种构成的情况相比,该成像方法能够形成既具有良好的耐光性又具有高白度的图像。
根据本发明的第二十三方面,提供一种成像装置,与不具有本发明这种构成的情况相比,该成像装置能够形成既具有良好的耐光性又具有高白度的图像。
具体实施方式
(1)静电图像显影用调色剂:
根据本示例性实施方案的静电图像显影用调色剂(以下简称为“调色剂”)是白色调色剂,并且包括粘结剂树脂以及至少两种不同的白色颜料,其中所述至少两种白色颜料中的10重量%至30重量%或约10重量%至约30重量%是体积平均粒径为0.01μm至1μm或约0.01μm至约1μm、粒度分布(体积平均粒度分布指数GSDv)为1.1至1.3或约1.1至约1.3、并且BET比表面积为250m2/g至500m2/g或约250m2/g至约500m2/g的多孔氧化钛。以下将更详细地描述本示例性实施方案。
在本示例性实施方案中,除非另外指明,否则关于表示数值范围的“从A至B”(但A<B)的描述与“大于或等于A且小于或等于B”相同,是指包括端点值A和B的数值范围。此外,同理,除非另外指明,否则关于表示数值范围的“从X至Y”(但X>Y)的描述与“小于或等于X且大于或等于Y”相同,是指包括端点值X和Y的数值范围。
例如,通常将诸如氧化钛、氧化锌和硫化锌之类的无机材料用作要用于白色调色剂的颜料。其中,氧化钛具有良好的遮盖力。
作为用作白色颜料的氧化钛,已知两种氧化钛,包括具有金红石型晶体结构的氧化钛和具有锐钛矿型晶体结构的氧化钛。具体而言,已知的是,金红石型氧化钛适合用作颜料(包括用于室外涂料的那些),这是因为,与锐钛矿型氧化钛相比,金红石型氧化钛具有低的光催化作用,难以粉化(chalking),并且具有良好的耐光性。
但是,由于金红石型氧化钛在400nm附近具有高的吸附性,因此其稍微带有淡黄色作为互补色,与锐钛矿型氧化钛相比,稍微泛黄。因此,在金红石型氧化钛中,难以得到足够的白度。
在本示例性实施方案的调色剂中,以特定含量包含在所述至少两种不同的白色颜料中并且具有特定的体积平均粒径、粒度分布以及BET比表面积的多孔氧化钛以与黄色成互补色的关系高效地散射蓝色区域的光。因此,降低了其他白色颜料(尤其是金红石型氧化钛)所具有的淡黄色,增强了白度。此外,通过将这种多孔氧化钛在白色颜料中的含量调整到特定含量,可以保持良好的耐光性,并且可以防止发生图像劣化(例如裂纹)。
(粘结剂树脂)
根据本示例性实施方案的调色剂至少含有粘结剂树脂。
粘结剂树脂的例子包括以下化合物的均聚物或共聚物:苯乙烯类,如苯乙烯和氯苯乙烯;单烯烃类,如乙烯、丙烯、丁烯和异戊二烯;乙烯基酯类,如乙酸乙烯基酯、丙酸乙烯基酯、苯甲酸乙烯基酯以及乙酸乙烯基酯;丙烯酸酯类或甲基丙烯酸酯类,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,如乙烯基甲醚、乙烯基乙醚和乙烯基丁醚;以及乙烯基酮,如甲基乙烯基酮、己基乙烯基酮和异丙烯基乙烯基酮等。此外,其例子还包括聚酯、聚氨酯、环氧树脂、硅树脂、聚酰胺、变性松香、石蜡以及蜡。其中,优选聚酯或丙烯酸酯,并且特别优选聚酯。
在本示例性实施方案中使用的聚酯(本文中也称为聚酯树脂)(例如)是通过多元醇与多元羧酸的缩聚而合成的。顺便提及的是,可以使用市售可得的材料。
多元羧酸的例子包括:脂肪族二羧酸,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,例如二元酸,如邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、萘-2,6-二甲酸、丙二酸和中康酸。此外,还可以列举上述酸的酸酐或碳数为1至3的低级烷基酯。
三元以上羧酸的例子包括1,2,4-苯三羧酸、1,2,5-苯三羧酸、1,2,4-萘三羧酸、以及这些酸的酸酐或低级烷基酯。这些材料可以单独使用,或以两种或多种的组合方式使用。
此外,除了上述提到的多元羧酸外,还可包含具有烯键式不饱和键的二羧酸。这种二羧酸适合用于在通过烯键式不饱和键进行交联时防止在定影时发生热偏移(hot offset)。这种二羧酸的例子包括马来酸、富马酸、3-己烯二酸以及3-辛烯二酸。但是二羧酸并不局限于这些例子。其例子还包括这些二羧酸的碳数为1至3的低级烷基酯或酸酐等。其中,从成本的角度来看,优选富马酸、马来酸等。
关于多元醇,二元醇的例子包括双酚A的环氧烷烃(碳数:2至4)加合物(平均加成摩尔数为1.5至6),例如聚环氧丙烷(2.2)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷和聚环氧乙烷(2.2)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、乙二醇、丙二醇、新戊二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇和1,6-己二醇。
在多元醇中,三元醇或更高级的多元醇的例子包括山梨醇、季戊四醇、丙三醇和三羟甲基丙烷。
关于非晶态聚酯树脂(也称为“非结晶性聚酯树脂”),在上述原料单体中,优选二元或更高级的多元仲醇和/或二元或更高级的芳香族羧酸化合物。二元或更高级的多元仲醇的例子包括双酚A的环氧丙烷加合物、丙二醇、1,3-丁二醇和丙三醇。其中,优选双酚A的环氧丙烷加合物。
作为二元或更高级的芳香族羧酸化合物,优选对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸或偏苯三甲酸,更优选对苯二甲酸或偏苯三甲酸。
此外,特别优选使用的是软化温度为90℃至150℃、玻璃化转变温度为50℃至75℃或约50℃至约75℃、数均分子量为2,000至10,000、重均分子量为8,000至150,000或约8,000至约150,000、酸值为5mg-KOH/g至30mg-KOH/g或约5mg-KOH/g至约30mg-KOH/g并且羟基值为5mg-KOH/g至40mg-KOH/g的树脂。
此外,为了赋予调色剂以低温定影性,优选使用结晶性聚酯树脂作为粘结剂树脂的一部分。
相对于粘结剂树脂的总重量,结晶性聚酯树脂的量优选为5重量%至60重量%,更优选为10重量%至50重量%,进一步更优选为15重量%至45重量%。
结晶性聚酯树脂优选由脂肪族二羧酸和脂肪族二元醇构成,更优选由直链型二元酸和直链型脂肪族二元醇构成,其中每个主链部分的碳原子数为4至20。在直链型的情况下,由于聚酯树脂具有优异的结晶性和合适的晶体熔融温度,因此显示出优异的调色剂抗粘连性、图像储存稳定性和低温定影性。此外,在碳原子数为4个以上的情况下,聚酯树脂在调色剂中具有合适的酯键浓度,因此,电阻适度并且调色剂的充电性优异。此外,在碳原子数为20以下时,容易地获得切实可用的材料。碳数更优选为14或更少。
适合用于合成结晶性聚酯的脂肪族二羧酸的例子包括草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、1,9-壬烷二羧酸、1,10-癸烷二羧酸、1,11-十一烷二羧酸、1,12-十二烷二羧酸、1,13-十三烷二羧酸、1,14-十四烷二羧酸、1,16-十六烷二羧酸和1,18-十八烷二羧酸、以及它们的低级烷基酯或酸酐。但是,不应解释为本发明局限于此。其中,考虑到获取的难易度,优选癸二酸或1,10-癸烷二羧酸。
脂肪族二元醇的具体例子包括: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1,20-二十烷二醇。但是,不应解释为本发明局限于此。其中,考虑到获取的难易度,优选1,8-辛二醇、1,9-壬二醇或1,10-癸二醇。
三元醇或更高级的多元醇的例子包括丙三醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷和季戊四醇。这些材料可单独使用,或以两种或多种的组合方式使用。
多元羧酸中脂肪族二羧酸的含量优选为80摩尔%或更大或者约80摩尔%或更大,并且更优选为90摩尔%或更大或者约90摩尔%或更大。当脂肪族二羧酸的含量为80摩尔%或更大或者约80摩尔%或更大时,由于聚酯树脂具有优异的结晶性和合适的熔融温度,因此表现出优异的调色剂抗粘连性、图像储存稳定性和低温定影性。
在多元醇中脂肪族二醇的含量优选为80摩尔%或更大或者约80摩尔%或更大,并且更优选为90摩尔%或更大或者约90摩尔%或更大。当脂肪族二醇的含量为80摩尔%或更大或者约80摩尔%或更大时,由于聚酯树脂具有优异的结晶性和合适的熔融温度,因此表现出优异的调色剂抗粘连性、图像储存稳定性和低温定影性。
顺便提及的是,如果需要的话,为了调节酸值或羟基值等,也可使用一元酸(例如醋酸和苯甲酸)、或一元醇(例如环己醇和苯甲醇)。
对聚酯的制造方法没有特别限定,其例子包括使上述多元羧酸等与上述多元醇等彼此反应的聚酯聚合法。其具体例子包括直接缩聚法和酯交换法。可根据单体的种类来变换聚合方法。
例如,可通过以下方法来制备聚酯:将上述多元醇、多元羧酸和任选的催化剂在配备有温度计、搅拌器和流下式(flow-down)冷凝器的反应器内进行混合;随后在惰性气体(如氮气等)的存在下在150℃至250℃下加热,从而将作为副产物生成的低分子量化合物连续地排出至反应体系外;待反应产物达到预定分子量时使反应停止,之后冷却从而获得所需的反应产物。
当聚酯由多元羧酸和多元醇等构成时,优选的是,相对于100摩尔%的构成聚酯树脂的多元羧酸衍生组分,所述多元羧酸衍生组分中的80摩尔%或更多或者约80摩尔%或更多是脂肪族二元羧酸。
此外,当聚酯由多元羧酸与多元醇等构成时,优选的是,相对于100摩尔%的构成聚酯树脂的多元醇衍生组分,所述多元醇衍生组分中的80摩尔%或更多或者约80摩尔%或更多是脂肪族多元醇。
虽然对本示例性实施方案的调色剂中的粘结剂树脂的含量没有特别限定,但是,相对于调色剂的总重量,粘结剂树脂的含量优选是5重量%至95重量%,更优选20重量%至90重量%,进一步更优选40重量%至85重量%。当粘结剂树脂的含量在上述范围内时,表现出优良的定影性、储存特性、粉末特性和充电特性。
(白色颜料)
根据本示例性实施方案的调色剂含有至少两种不同的白色颜料,并且所述至少两种白色颜料中的10重量%至30重量%或者约10重量%至约30重量%是体积平均粒径为0.01μm至1μm或约0.01μm至约1μm、粒度分布为1.1至1.3或约1.1至约1.3、并且BET比表面积为250m2/g至500m2/g或约250m2/g至约500m2/g的多孔氧化钛。
以下描述在本示例性实施方案的调色剂中使用的多孔氧化钛以及除了多孔氧化钛外的其他白色颜料。
(多孔氧化钛)
在本示例性实施方案中使用的多孔氧化钛优选是通过使氧化钛的一次颗粒凝集而得到的大致球状的二次颗粒。这里提到的术语“大致球状的”是指短轴与长轴的比值(短轴/长轴)为0.75或更大。当短轴与长轴的比值为0.75或更大时,蓝色区域的光可以被散射而不是被漫射。上述二次颗粒优选是通过一次颗粒间在粗糙状态下凝集而得到的二次颗粒,并且是具有大量孔(空间)的多孔材料。
多孔氧化钛的BET比表面积为250m2/g至500m2/g或约250m2/g至约500m2/g。
当多孔氧化钛的BET比表面积小于250m2/g或小于约250m2/g时,在与黄色成互补色关系的蓝色区域中的光的散射强度变弱,从而不能得到用于降低其他白色颜料的淡黄色的蓝色显影效果。
此外,当多孔氧化钛的BET比表面积超过500m2/g或约500m2/g时,一次颗粒进行粗凝集从而不能得到合适的粒度分布。因此,不能得到遮盖力。
多孔氧化钛的BET比表面积优选为300m2/g至500m2/g或约300m2/g至约500m2/g,更优选为350m2/g至400m2/g或约350m2/g至约400m2/g。多孔氧化钛的BET比表面积优选落入上述数值范围内的原因在于在可以获得遮盖力的同时可实现令人满意的白度。
通过将氧化钛从调色剂中分离以测量BET比表面积。作为分离方法,由于氧化钛的比重与树脂或水性介质相比很重,易于进行固液分离,因此,采用利用了这一点的分离方法。
例如,将调色剂加入到像四氢呋喃、甲苯等具有高树脂溶解度的溶剂中(例如,将1g调色剂加入到100g溶剂中),并使所得混合物静置。一小时后,弃去上清液,并且干燥沉淀物。此时,上清液由溶剂和树脂溶解物组成,而沉淀物由氧化钛组成。
通过氮气置换法来测量BET比表面积,例如,使用SA3100比表面积分析仪(由Beckman Coulter Inc.制造)通过三点法来测量BET比表面积。具体而言,将5g氧化钛测量样品装入样品池中,在60℃下脱气处理120分钟,之后使用氮气与氦气的混合气体(30/70)测量BET比表面积。
上述多孔氧化钛的体积平均粒径为0.01μm至1μm或约0.01μm至约1μm。
当多孔氧化钛的体积平均粒径小于0.01μm或小于约0.01μm时,光就会从其中透过,由此降低了遮盖力。
此外,当多孔氧化钛的体积平均粒径超过1μm或约1μm时,难以将多孔氧化钛包含在调色剂中。
多孔氧化钛的体积平均粒径优选为0.015μm至0.35μm或约0.015μm至约0.35μm,更优选是0.02μm至0.30μm或约0.02μm至约0.30μm。多孔氧化钛的体积平均粒径优选落入上述数值范围内的原因是颜料以高密度包含在调色剂中,从而可得到足够的遮盖力。
顺便提及的是,作为一次颗粒的氧化钛的体积平均粒径优选为0.001μm至0.05μm或约0.001μm至约0.05μm。
顺便提及的是,通过如上所述将多孔氧化钛从调色剂中分离来测量多孔氧化钛的体积平均粒径。
上述多孔氧化钛的粒度分布为1.1至1.3或约1.1至约1.3。在本示例性实施方案中提到的多孔氧化钛的粒度分布是指多孔氧化钛的体积平均粒度分布指数GSDv。
当多孔氧化钛的粒度分布小于1.1或小于约1.1时,光散射强度变弱,从而不能得到充分的彩色显影效果。
此外,当多孔氧化钛的粒度分布超过1.3或约1.3时,会在成像中出现问题,包括显影后出现问题。
上述多孔氧化钛的粒度分布是1.1至1.3或约1.1至约1.3,优选是1.15至1.25或约1.15至约1.25。多孔氧化钛的粒度分布优选落在上述数值范围内的原因是可以产生充分的彩色显影效果而不会产生斑点(mottle)。
通过测量装置如Multisizer II(由Beckman Coulter Inc.制造)来测量粒度分布。
这里,将累积百分比为16%时的体积平均粒径定义为D16v,累积百分比为50%时的体积平均粒径定义为D50v,以及累积百分比为84%时的体积平均粒径定义为D84v。之后,根据以下公式来计算体积平均粒度分布指数GSDv。
GSDv=((D84v/D50v)×(D50v/D16v))1/2
上述多孔氧化钛的平均圆度优选大于0.970或大于约0.970,更优选大于0.970并小于0.990或大于约0.970并小于约0.990。多孔氧化钛的平均圆度优选落入上述数值范围内的原因是在获得遮盖力的同时可实现良好的白度。
可以通过流式颗粒图像分析仪FPIA3000(由Sysmex Corporation制造)来测量多孔氧化钛的平均圆度。具体的测量方法是将多孔氧化钛分散液稀释成0.1%的浓度并将其装入样品池中,然后进行测量。
关于上述多孔氧化钛,优选的是,上述多孔氧化钛中的10重量%至50重量%或约10重量%至约50重量%是锐钛矿型晶体结构,更优选的是,上述多孔氧化钛中的20重量%至40重量%或约20重量%至约40重量%是锐钛矿型晶体结构。多孔氧化钛优选落入上述数值范围的原因是不仅可以抑制粉化的产生,还可容易地获得上述指定的BET比表面积、体积平均粒径和粒度分布。
通过X射线衍射法来测量多孔氧化钛中锐钛矿型晶体的含量(锐钛矿比)。基于晶格常数(即X射线衍射的干涉角)随晶系而变化这一事实,可根据该方法来确定锐钛矿-金红石混合体系的含量。
多孔氧化钛的含量为包含在本示例性实施方案的调色剂中的至少两种不同白色颜料总量的10重量%至30重量%或约10重量%至约30重量%。
当多孔氧化钛的含量小于10重量%或小于约10重量%时,不能得到足够的遮盖力。
此外,当多孔氧化钛的含量超过30重量%或约30重量%时,调色剂的比重就会变重,导致显影性变差。
多孔氧化钛的含量为10重量%至30重量%或约10重量%至约30重量%,优选为15重量%至25重量%或约15重量%至约25重量%。多孔氧化钛的含量优选落入上述数值范围内的原因是可以实现足够的遮盖力和白度,并且不会影响包括显影性在内的其他多种特性。
当多孔氧化钛的体积平均粒径为0.01μm至1μm或约0.01μm至约1μm、粒度分布为1.1至1.3或约1.1至约1.3、并且BET比表面积为250m2/g至500m2/g或约250m2/g至约500m2/g时,蓝光(特别是400nm至500nm的光)以高的光谱反射率被反射。
本示例性实施方案的氧化钛以高的光谱反射率反射蓝光是通过(例如)使用分光光度计Ultra Scan(由Prime Tech Ltd.制造)对氧化钛水溶液的波长进行光度测定而测量的。
多孔氧化钛(例如)是通过如下操作而制备的:在脂肪族醇和/或具有羧基或羰基的化合物(以下也称为“脂肪族醇等”)的存在下,加热钛盐的水溶液(钛盐水溶液)使钛化合物水解,之后用酸进行热处理。
具体而言,当将脂肪族醇等加入到钛盐的水溶液中并加热时,形成白色沉淀物。用酸对该沉淀物进行热处理后,优选通过碱处理进一步调节pH,之后进行水洗和干燥(此外,还可以进行烘焙)。顺便提及的是,当省略上述碱处理时,百分产率或材料质量会降低。
作为用于制备钛盐水溶液的起始原料,可使用诸如硫酸钛、硫酸氧钛和四氯化钛之类的无机钛盐的水溶液。此外,可将有机钛盐(例如四异丙氧基钛)的水溶液用作起始原料。
钛盐水溶液的浓度优选为0.1mol/L至5mol/L。
可以通过在将包含在钛盐水溶液中的钛化合物水解时加入的脂肪族醇等的添加量来调节多孔氧化钛的体积平均粒径和BET比表面积。这是因为脂肪族醇等影响一次颗粒的粒径或凝集态,结果,多孔氧化钛二次颗粒的体积平均粒径和比表面积发生改变。
脂肪族醇等的浓度可以根据要使用的原料或脂肪族醇等的种类来适当地确定。当脂肪族醇等的添加量太小时,作为多孔氧化钛的晶体类型的锐钛矿的比例变小,并且BET比表面积也变小。
此外,当脂肪族醇等的添加量太大时,形状塌陷或BET比表面积变小。
例如,当使用硫酸氧钛作为钛盐时,则得到锐钛矿型氧化钛。然而,考虑到形状和BET比表面积,钛盐水溶液中脂肪族醇的浓度优选为0.1mol/L至5mol/L,更优选0.5mol/L至3mol/L。
此外,当使用四氯化钛水溶液作为钛盐水溶液时,钛盐水溶液中脂肪族醇(例如丙三醇)的浓度优选为1.5mol/L至5mol/L,更优选1.5mol/L至3mol/L。
顺便提及的是,当如下所述具有羧基的化合物或具有羰基的化合物与脂肪族醇组合使用时,脂肪族醇的浓度并不限于上述范围。
作为在加热水解时使用的一元脂肪族醇,优选碳数为1至22的一元脂肪族醇,其例子包括甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、辛醇、十八烷醇。
为了使氧化钛的形状大致为球状,优选使用多元醇。
虽然对多元醇没有特别限定,但可以适当地使用乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,3-丁二醇、二甲基丙二醇、二乙基丙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、三羟乙基丙烷、赤藻糖醇、木糖醇、甘露醇、山梨醇、麦芽糖醇等。其中,特别优选丙三醇。
即使使用一元脂肪族醇,也可以形成多孔二次颗粒。但是,与使用多元醇的情况相比,难以形成大致球状的氧化钛。在使用一元醇的情况下,这一点问题通过使具有羧基的化合物或具有羰基的化合物与一元醇联合使用而得到改善。
加热水解的条件可根据要使用的原料或者添加剂(如脂肪族醇等)的种类或浓度等来适当地确定。加热温度优选是50℃至100℃,加热时间优选是1小时至12小时。
在本示例性实施方案中,加热水解后,优选用酸进行热处理。具体而言,在加热水解后,将酸加入到通过使过滤残余物再次悬浮在水中而获得的浆料中,然后加热。这样的酸的例子包括硫酸、硝酸和盐酸。其中,优选盐酸。
经过通过加入酸进行的热处理(酸热处理),制得BET比表面积为250m2/g或更大或者约250m2/g或更大的多孔氧化钛。当在水解时不进行酸热处理或不添加脂肪族醇等时,不会形成具有大的BET比表面积的粉末。此外,通过酸热处理,与酸热处理之前相比,粉末的粒径变小并变得均一。
在酸热处理中酸的添加量优选是浆料中钛的1摩尔当量至8摩尔当量。虽然加热条件可以根据要使用的原料、添加剂、浓度等来适当地确定,但其范围与加热水解的条件范围相同。
在本示例性实施方案中,在酸热处理之后,有利的是通过向反应溶液(或者通过将反应溶液过滤并水洗,然后将其再次悬浮在水中而获得的浆料)中加入碱进行中和,由此将pH优选调节为6至8,更优选6.5至7.5。虽然对要使用的碱没有特别限定,但是优选Na盐、K盐和Ca盐,例如氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾和氢氧化钙。
在本示例性实施方案中,当具有羧基的化合物或具有羰基的化合物与脂肪族醇共同存在时,含有锐钛矿型氧化钛的比例趋于变高。
当使用四氯化钛水溶液作为钛盐水溶液时,为了将锐钛矿的比例调整为50重量%或更小或约50重量%或更小,优选每1mol脂肪族醇使用2mol或更少量的醋酸。此外,当具有羧基的化合物或具有羰基的化合物与脂肪族醇联合使用时,与具有羧基的化合物或具有羰基的化合物不与脂肪族醇联合使用的情况相比,多孔氧化钛的粒径趋于变小。此外,可以降低添加剂的使用量。
虽然对具有羧基的化合物或具有羰基的化合物没有特别限定,但是,优选碳数为1至22的脂肪族化合物,其例子包括脂肪族羧酸及其衍生物。
脂肪族羧酸的例子包括一元酸,例如甲酸、乙酸、丙酸、辛酸和硬脂酸;二元酸,例如草酸、丙二酸、丁二酸、己二酸和马来酸;以及除了这些之外的更高级的多元酸。作为衍生物,虽然典型的是盐,例如碱金属盐、碱土金属盐和季铵盐;酯,例如甲酯和乙酯;等,但是,也可以在不存在特别的障碍的范围内使用氨基酸、酰胺等。此外,还可列举芳香族羧酸,例如水杨酸和苯甲酸。
其中,优选羧酸或羧酸盐;更优选乙酸、草酸、水杨酸、丙酸、丁二酸、丙二酸或苯甲酸;特别优选乙酸或丙酸。
虽然具有羧基的化合物或具有羰基的化合物的浓度可以根据化合物的种类或其它条件而适当地确定,但其在钛盐水溶液中的浓度优选为0.1mol/L至5mol/L,更优选为0.5mol/L至5mol/L。
此外,当不使用脂肪族醇而只使用具有羧基的化合物或具有羰基的化合物作为添加剂时,也可以制得多孔氧化钛。在这种情况下,具有羧基的化合物或具有羰基的化合物优选是乙酸。在不使用脂肪族醇而使用具有羧基的化合物或具有羰基的化合物的情况下,与使用脂肪族醇的情况相比,粒度或形状可能会劣化。
作为多孔氧化钛的制造方法,特别优选以下方法,在该方法中按每1mol四氯化钛加入1.5mol至5mol丙三醇的量将丙三醇加入到四氯化钛水溶液中,通过加热使混合物热水解,然后用酸进行热处理。
此外,特别优选的方法之一是这样的方法:按每1mol四氯化钛加入0.1mol至5mol丙三醇的量将丙三醇加入到四氯化钛水溶液中,进一步加入为丙三醇的2倍摩尔当量以上的乙酸,将所得混合物热水解,然后用酸进行热处理。
此外,当多孔氧化钛粉末上承载有金属颗粒时,可以以小的承载量显著地增强光催化能力。
作为金属,可以列举在光照射到氧化钛上生成电子和空穴时能够捕获电子的那些金属。例如,可合适使用Au、Pt、Ag、Cu或Pd。
作为承载金属的方法,虽然可以采用已知的方法,但是光还原法简单容易。具体而言,可以采用以下方法:将多孔氧化钛分散在水中,向其中加入金属盐水溶液,并照射紫外线。然后进行过滤、水洗和干燥,由此得到承载有金属的粉末。
金属盐的例子包括硝酸盐、醋酸盐、碳酸盐、硫酸盐和氯化物。水适合作为溶剂。但是,也可以使用乙醇、丙醇等。顺便提及的是,如果需要的话,可以用酸或碱对溶剂进行pH调节。只要能表现出本示例性实施方案的效果,对金属承载量就不做特别限定。通常,相对于金属将要承载在其上的粉末,金属量优选为0.01重量%至2重量%,并且优选为0.1重量%至1重量%。
作为用于照射紫外线的光源,除了紫外灯外,可以使用能够照射光(包括紫外线)的光源,例如BLB灯、氙灯、水银蒸汽灯和荧光灯。在照射紫外线时,设置照射位置或时间等使得紫外线能够充分地照射到反应溶液上。
(除了多孔氧化钛之外的白色颜料)
根据本示例性实施方案的调色剂含有除了上述多孔氧化钛之外的白色颜料。虽然对除了上述多孔氧化钛之外的白色颜料没有特别限定,但是其例子包括金红石型氧化钛、锐钛矿型氧化钛和板钛矿型氧化钛。其中,考虑到金红石型氧化钛具有低的光催化作用,难以粉化,并且具有良好的耐光性,因此优选金红石型氧化钛。
当金红石型氧化钛与多孔氧化钛联合使用时,金红石型氧化钛与多孔氧化钛的重量比优选是90/10至70/30,更优选85/15至75/25。金红石型氧化钛与多孔氧化钛的重量比优选落入上述数值范围内的原因是可以在抑制粉化的同时,得到金红石型氧化钛的淡黄色被多孔氧化钛降低的蓝色显影效果。
相对于调色剂的总重量,在根据本示例性实施方案的调色剂中所包含的至少两种白色颜料的总含量,优选为5重量%至50重量%或约5重量%至约50重量%,更优选为20重量%至40重量%或约20重量%至约40重量%。当所述至少两种白色颜料的总含量是50重量%或更少或约50重量%或更少时,调色剂的硬度被抑制为低水平,并且防止了图像裂纹。当所述至少两种白色颜料的总含量是5重量%或更大或约5重量%或更大时,可以得到足够的遮盖力。
(防粘剂)
根据本示例性实施方案的调色剂优选含有防粘剂。
对在本示例性实施方案中使用的防粘剂没有特别限定,可以使用已知的材料。其例子包括石腊及其衍生物、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。这里提到的“衍生物”包括氧化物、与乙烯基单体形成的聚合物、以及接技改性产物。除此之外,还可以使用醇、脂肪酸、植物蜡、动物蜡、矿物蜡、酯蜡、酰胺等。
防粘剂优选在70℃至140℃或约70℃至约140℃的任意温度下熔融,并且熔融粘度为1厘泊至200厘泊或约1厘泊至约200厘泊。
用作防粘剂的蜡优选在70℃至140℃或约70℃至约140℃的任意温度下熔融,并且熔融粘度为1厘泊至200厘泊或约1厘泊至约200厘泊。蜡的熔融粘度更优选为1厘泊至100厘泊或约1厘泊至约100厘泊。当蜡熔融时的温度为70℃或更高或者约70℃或更高时,蜡变化时的温度足够高,并且表现出优良的抗粘连性以及当成像装置中的温度升高时优良的显影性。当蜡熔融时的温度为140℃或更低或者约140℃或更低时,蜡变化时的温度足够低,不需在高温下进行定影,并且表现出优良的节能性。此外,当蜡的熔融粘度为200厘泊或更低或者约200厘泊或更低时,可以恰当地使蜡从调色剂中洗脱出来,并且表现出优良的定影防粘性。
防粘剂的含量相对于调色剂的总重量优选为3重量%至60重量%,更优选为5重量%至40重量%,进一步更优选为7重量%至20重量%。当防粘剂的含量落入上述范围内时,不仅表现出更优良的防止调色剂在加热部件上偏移(offset)的特性,还表现出更优良的防止进料辊污染的特性。
(内部添加剂)
在本示例性实施方案中,可以将内部添加剂加入到调色剂内部。通常,使用内部添加剂是为了控制定影图像的粘弹性。
内部添加剂的具体例子包括无机颗粒(例如氧化硅)和有机颗粒(例如聚甲基丙烯酸甲酯)。此外,为了增强可分散性,可以对内部添加剂进行表面处理。此外,内部添加剂可以单独使用,或者以它们的两种或多种的组合方式使用。
(外部添加剂)
在本示例性实施方案中,可以通过添加处理将外部添加剂(例如流化剂和电荷控制剂)加入到调色剂中。
作为外部试剂,可以使用已知材料,例如无机颗粒,如氧化钛颗粒、氧化铝颗粒、氧化铈颗粒、表面用硅烷偶联剂等处理过的二氧化硅颗粒等;聚合物颗粒,例如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、硅树脂等;胺金属盐;以及水杨酸金属络合物。在本示例性实施方案中使用的外部添加剂可以单独使用,或者以它们两种或多种的组合方式使用。
(调色剂的形状)
根据本示例性实施方案的调色剂的体积平均粒径优选为2μm至9μm,更优选为3μm至7μm。当调色剂的体积平均粒径落入上述范围内时,表现出优良的充电性和显影性。
此外,根据本示例性实施方案的调色剂的体积平均粒度分布指数GSDv优选为1.30或更小或约1.30或更小。当调色剂的体积平均粒度分布指数GSDv为1.30或更小或约1.30或更小时,表现出良好的粒状性和电荷保持性。
顺便提及的是,在本示例性实施方案中,调色剂的粒径值与上述体积平均粒度分布指数GSDv通过以下方式测量和计算。首先,相对于基于利用测量装置(例如Multisizer II(得自Beckman Coulter公司))测得的调色剂的粒度分布而划分的粒径范围(通道),从小的直径侧绘制出每个调色剂颗粒的体积累积分布,将累积百分比为16%时的粒径定义为体积平均粒径D16v,将累积百分比为50%时的粒径定义为体积平均粒径D50v。同理,将累积百分比为84%时的粒径定义为体积平均粒径D84v。在这种情况下,关于体积平均粒度分布指数(GSDv),使用被定义为D84v/D16v的关系式来计算体积平均粒度分布指数(GSDv)。
此外,根据本示例性实施方案的调色剂的形状因子SF1(=((调色剂直径的绝对最大长度)2/(调色剂的投影面积))×(π/4)×100)优选在110至160或约110至约160的范围内,更优选在125至140或约125至约140的范围内。形状因子SF1的值表示调色剂的圆度,并且在正球形的情况下,形状因子SF1为100。当调色剂的形状变成无定形时,形状因子SF1增加。
当形状因子SF1为110或更大或约110或更大时,抑制了成像时在转印步骤中产生残余调色剂,并在使用刮板等进行清洁时表现出优异的清洁性。
同时,当形状因子SF1为160或更小或约160或更小时,在使用调色剂作为显影剂时,防止了调色剂由于与显影装置中的载体撞击而发生破裂,从而防止了细粉末的形成。因此,防止了感光体表面等受到暴露于调色剂表面的防粘剂组分的污染,从而不仅显示出良好的充电性,例如还抑制了由细粉末导致的模糊(fogging)等情况的发生。
通过以下方式来确定使用形状因子SF1进行计算时所需的数值(即,调色剂直径的绝对最大长度和调色剂的投影面积):利用光学显微镜(Microphoto-FXA,得自Nikon Corporation),以500倍的放大倍数对调色剂颗粒图像进行拍照,通过界面将得到的图像信息输入到(例如)图像分析器(Luzex III,得自Nireco Corporation)中,并进行图像分析。对随机抽取的1,000个调色剂颗粒进行测量,并由所获得的数据来计算形状因子SF1的平均值。
(静电图像显影用调色剂的制造方法)
对根据本示例性实施方案的调色剂的制造方法没有特别限定,其例子包括干法(例如捏合粉碎法)和湿法(例如熔融悬浮法、乳化凝集法和溶解悬浮法)。其中,优选通过乳化凝集法来制造调色剂。
这里提到的乳化凝集法是这样一种方法,其中,制备含有包含在调色剂基质颗粒中的组分(例如粘结剂树脂、防粘剂、白色颜料等)的各分散液(乳液),将这些分散液混合以使包含在调色剂基质颗粒中的组分凝集,从而形成凝集颗粒,然后,在等于或高于粘结剂树脂的熔体融合温度或玻璃化转变温度下加热该凝集颗粒,由此使凝集颗粒热融合。
与干法中的捏合粉碎法、或与其它湿法中的熔融悬浮法或溶解悬浮法等相比,通过乳化凝集法可容易地制得具有小粒径的调色剂基质颗粒,并且可以容易地获得具有窄粒度分布的调色剂基质颗粒。此外,与熔融悬浮法或溶解悬浮法等相比,还可容易地控制形状,并制备出均一的无定形调色剂基质颗粒。此外,可容易地控制调色剂基质颗粒的结构(例如包覆成型),并且,在含有防粘剂或结晶性聚酯树脂时,可抑制这种材料的表面暴露,从而防止充电性或储存性劣化。
以下详细描述乳化凝集法的制造步骤。
乳化凝集法至少包括:分散步骤,该步骤将构成调色剂基质颗粒的原料造粒从而制得各原料分散其中的分散液;凝集步骤,该步骤形成原料颗粒的凝集体;以及融合步骤,该步骤使得凝集体融合。以下描述通过乳化凝集法制造调色剂基质颗粒的例子的每个步骤。
[分散步骤]
树脂颗粒分散液和防粘剂颗粒分散液的制备方法的例子均包括转相乳化法和熔融乳化法。以下以粘结剂树脂为例来描述分散步骤。
在转相乳化法中,将待分散的粘结剂树脂溶解在粘结剂树脂能溶解的疏水性有机溶剂中,并且向该有机连续相(油相:O)中加入碱,由此进行中和。然后,当加入水性介质(水相:W)以使油包水(W/O)体系转化为水包油(O/W)体系时,由此有机连续相中存在的粘结剂树脂经过转相形成不连续相。这样,粘结剂树脂以粒状的形式稳定分散在水性介质中,由此制得树脂颗粒分散液(乳液)。
在熔融乳化法中,将来自分散机的剪切力施加至其中混合有水性介质和粘结剂树脂的溶液,由此制得乳液。这时,通过加热降低粘结剂树脂的粘度来形成树脂颗粒。此外,为了使所分散的树脂颗粒变得稳定,可以使用分散剂。另外,当粘结剂树脂是油性并且在水中的溶解度相对较低时,可以通过以下方法来制备树脂颗粒分散液(乳液):将粘结剂树脂溶解在粘结剂树脂能溶解的溶剂中,将粘结剂树脂与分散剂和高分子电解质一起分散在水中,之后通过加热或在减压下将溶剂蒸发。
用于通过熔融乳化法制备乳液的分散机的例子包括均化器、均质混合机、压力捏合机、挤出机、介质分散机。
水性介质的例子包括水(例如蒸馏水和离子交换水)和醇。水性介质优选仅由水构成。
此外,用于分散步骤的分散剂的例子包括水溶性聚合物,例如聚乙烯醇、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、聚丙烯酸钠和聚甲基丙烯酸钠;和表面活性剂,例如阴离子表面活性剂(例如,十二烷基苯磺酸钠、十八烷基硫酸钠、油酸钠、月桂酸钠、硬脂酸钾等)、阳离子表面活性剂(例如,月桂胺醋酸盐、硬脂胺醋酸盐、十二烷基三甲基氯化铵等)、两性离子表面活性剂(例如,月桂基二甲基胺氧化物等)和非离子表面活性剂(例如,聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯烷基胺等)。其中,考虑到容易清洗和环境污染,使用阴离子表面活性剂是合适的。
分散步骤中包含在树脂颗粒分散液(乳液)中的树脂颗粒的含量优选是10重量%至50重量%,更优选是20重量%至40重量%。当树脂颗粒的含量为10重量%或更大时,粒度分布不会过度扩展。此外,当树脂颗粒的含量为50重量%或更小时,可以实现均匀的搅拌,并且可得到粒度分布窄并具有完整特性的调色剂基质颗粒。
树脂颗粒的体积平均粒径优选在0.08μm至0.8μm的范围内,更优选在0.09μm至0.6μm范围内,进一步更优选在0.10μm至0.5μm范围内。当树脂颗粒的体积平均粒径为0.08μm以上时,树脂颗粒易于凝集。此外,当树脂颗粒的体积平均粒径不超过0.8μm时,调色剂基质颗粒的粒径分布难以扩展,并且会抑制乳化颗粒的沉淀。因此增强了树脂颗粒分散液的储存特性。
在进行如下所述的凝集步骤之前,最好制备除了粘结剂树脂外还分散有调色剂基质颗粒的各组分(例如防粘剂和白色颜料)的分散液。
此外,不仅可以采用制备具有相应组分的分散液的方法,还可以采用在制备具有特定组分的分散液时,将其它组分加入到溶剂中以将两种或更多种组分同时乳化,使得在分散液中含有多种组分的方法。
[凝集步骤]
在凝集步骤中,将在上述分散步骤中得到的树脂颗粒分散液、防粘剂分散液、白色颜料分散液等混合从而形成混合溶液,然后通过在不超过粘结剂树脂的玻璃化转变温度的温度下加热使所得混合溶液凝集,由此形成凝集颗粒。在搅拌下通过使混合溶液具有酸性pH来形成凝集颗粒。pH优选在2至7范围内,更优选在2.2至6范围内,进一步更优选在2.4至5范围内。
在形成凝集颗粒时,使用凝集剂也是有效的。作为凝集剂,除了使用与用于分散剂的表面活性剂的极性相反的表面活性剂以及无机金属化合物之外,还可适当地使用二价或更高价的金属络合物。尤其优选使用金属络合物,这是因为,当使用金属络合物时,可降低表面活性剂的用量,并且可以增强充电性。
无机金属盐的例子包括:金属盐,例如氯化钙、硝酸钙、氯化钡、氯化镁、氯化锌、氯化铝和硫酸铝;以及无机金属盐聚合物,例如聚氯化铝、聚氢氧化铝以及多硫化钙。其中,铝盐及其聚合物是特别合适的。为了获得窄的粒度分布,关于无机金属盐的价态,二价优于一价、三价优于二价、四价优于三价。此外,即使当价态相同时,聚合型的无机金属盐聚合物是更合适的。
此外,当凝集颗粒达到所希望的粒径时,可以通过额外加入树脂颗粒来制备具有如下组成的调色剂基质颗粒:在该组成中,芯凝集颗粒的表面被粘结剂树脂所涂覆。在这种情况中,防粘剂或结晶性聚酯树脂难以暴露在调色剂基质颗粒表面上,因此,考虑到充电性和储存特性,这是优选的。在有额外加入的情况中,可在额外加入之前加入凝集剂,或可以调节pH。
[融合步骤]
在融合步骤中,在与上述凝集步骤相同的搅拌条件下,将凝集颗粒的悬浮液的pH提高到4至8的范围,以停止凝集,并在等于或高于粘结剂树脂的玻璃化转变温度的温度下进行加热,由此使凝集颗粒融合。作为用于提高pH的碱性溶液,优选NaOH水溶液。与其他碱性溶液(例如氨水溶液)相比,NaOH水溶液的挥发性低,安全性高。此外,与二价碱性溶液(例如Ca(OH)2)相比,NaOH水溶液在水中具有优良的溶解性,所需添加量低并且凝集终止能力优良。
加热时间可以足够长,只要该时间实现了颗粒间的融合即可,优选是0.5小时至10小时。融合之后,将凝集颗粒冷却从而得到融合颗粒。此外,通过提高冷却步骤中防粘剂或粘结剂树脂的熔融温度附近(在(熔融温度)±10℃的范围内)的冷却率,即所谓的骤冷,可以抑制表面暴露,由此抑制防粘剂或粘结剂树脂的重结晶。
通过进行上述步骤,可以得到作为融合颗粒的调色剂基质颗粒。
在本示例性实施方案中使用的调色剂基质颗粒还可以通过捏合粉碎法来制备。
为了通过捏合粉碎法来制备调色剂基质颗粒,例如可以采用以下方法:通过(例如)压力捏合机、辗压机、挤出机等将粘结剂树脂、防粘剂、氧化钛等熔融捏合并分散,然后冷却,通过喷磨机等将分散液雾化,然后通过分级机(例如空气分级机等)进行分级,由此制备出具有所需粒径的调色剂基质颗粒。
(2)静电图像显影剂:
对根据本示例性实施方案的静电图像显影剂没有特别限定,除了含有本示例性实施方案的调色剂外,其能够根据需要采用合适的成分组成。在本示例性实施方案中,优选将静电图像显影剂制备成与载体联合使用的双组分体系中的静电图像显影剂。
(载体)
载体的芯材的例子包括:磁性金属(例如,铁、钢、镍、钴等)及其与锰、铬、稀土等的合金;以及磁性氧化物(例如,铁素体、磁铁矿等)。考虑到芯材的表面性质和芯材的电阻,铁素体,特别是其与锰、锂、锶、镁等的合金是优选的。
在本示例性实施方案中所用的载体优选是通过在芯材表面上涂覆树脂而得到的载体。对树脂没有特别限定,可根据目的来适当选择。树脂的例子包括本身已知的树脂,例如聚烯烃类树脂(例如聚乙烯、聚丙烯等)、聚乙烯类树脂和聚偏二乙烯类树脂(例如,聚苯乙烯、丙烯酸类树脂、聚丙烯腈、聚乙酸乙烯酯、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、聚乙烯基酮等)、氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、由有机硅氧烷键构成的直链硅树脂或其改性产品、氟碳类树脂(例如,聚四氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚三氟氯乙烯等)、硅树脂、聚酯、聚氨酯、聚碳酸酯、酚醛树脂、氨基树脂(例如,脲醛树脂、三聚氰胺树脂、苯并胍胺树脂、脲树脂、聚酰胺树脂等)和环氧树脂。
关于由上述树脂形成的涂层,优选的是将树脂颗粒和/或导电颗粒分散在树脂中。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,从相对容易提高硬度的角度来说,优选热固性树脂,从赋予调色剂以负电荷性的角度来说,优选由含有氮原子的含氮树脂构成的树脂颗粒。顺便提及的是,这些树脂颗粒可单独使用或者以其两种或多种的组合方式使用。树脂颗粒的平均粒径优选为0.1μm至2μm或约0.1μm至约2μm,更优选为0.2μm至1μm或约0.2μm至约1μm。当树脂颗粒的平均粒径为0.1μm或更大或约0.1μm或更大时,树脂颗粒在涂层中的分散性优异,而当树脂颗粒的平均粒径为2μm或更小或约2μm或更小时,树脂颗粒难以从涂层中掉落。
导电颗粒的例子包括:金、银、铜等金属颗粒;炭黑颗粒;以及通过在氧化钛、氧化锌、硫酸钡、硼酸铝、钛酸钾等粉末表面上涂覆氧化锡、炭黑、金属等而形成的颗粒。这些材料可单独使用或者以其两种或多种的组合方式使用。其中,从制备稳定性、成本、导电率等优良的角度来说,优选炭黑颗粒。虽然对炭黑的种类没有特别限定,但是由于DBP吸油量为50mL/100g至250mL/100g的炭黑具有优异的制备稳定性,因此优选上述炭黑。树脂、树脂颗粒和导电颗粒各自在芯材表面上的涂覆量优选为0.5重量%至5.0重量%,更优选为0.7重量%至3.0重量%。
尽管对形成涂层的方法没有特别限定,但其例子包括使用涂膜形成用溶液的方法,在该涂膜形成用溶液中,在溶剂中含有树脂颗粒和/或导电颗粒以及作为基质树脂的树脂(如苯乙烯-丙烯酸类树脂、氟碳类树脂和硅树脂)。
其具体的例子包括:浸渍法,该方法将载体的芯材浸入到涂膜形成用溶液中;喷雾法,该方法将涂膜形成用溶液喷到载体的芯材表面上;以及捏合机-涂覆器(kneader coater)法,该方法通过使用流动空气,在载体的芯材浮动的情况下将载体的芯材和涂膜形成用溶液混合,并去除溶剂。其中,本示例性实施方案中优选捏合机-涂覆器法。
对在涂膜形成用溶液中所用的溶剂没有特别的限定,只要其只能溶解作为基质树脂的前述树脂即可。溶剂选自本身已知的溶剂,其例子包括:芳香烃类,如甲苯和二甲苯;酮类,如丙酮和甲基乙基酮;以及醚类,如四氢呋喃和二烷。在树脂颗粒分散于涂层中的情况下,由于树脂颗粒与作为基质树脂的颗粒均匀分散在涂层的厚度方向以及载体表面的切线方向上,因此,即使在载体长期使用并导致涂层磨损时,也能够始终保持与未使用时类似的表面形成性。因此,可以在长时间内保持良好的使调色剂带电的能力。另外,在导电颗粒分散在涂层中的情况下,由于导电颗粒与作为基质树脂的树脂均匀分散在涂层的厚度方向以及载体表面的切线方向上,因此,即使在载体长期使用并导致涂层磨损时,也能够始终保持与未使用时类似的表面形成性,并且可以在长时间内防止载体发生劣化。顺便提及的是,在树脂颗粒和导电颗粒都分散在涂层中的情况下,则可同时表现出上述效果。
如此形成的载体的全部在104V/cm的电场中,在磁刷状态下的电阻优选为108Ωcm至1013Ωcm。当载体的电阻为108Ωcm或更大时,可抑制载体粘附在图像保持部件的图像区域上,并且不容易产生刷痕。另一方面,当载体的电阻为1013Ωcm或更小时,可抑制边缘效应的产生,并且可得到优异的图像质量。
顺便提及的是,通过如下方式测量体积固有电阻率。
将样品放置在测量夹具的下部栅极上,从而形成厚度为1mm至3mm的平层,其中所述测量夹具为一对与静电计(商品名:KEITHLEY 610C,由Keithley Instruments Inc.制造)和高压电源(商品名:FLUKE 415B,由Fluke Corporation制造)相连的20cm2圆形栅极(钢制)。随后,将样品放置在上部栅极上之后,为了使样品间没有空隙,将4kg的砝码放置在上部栅极上。在此状态下测量样品层的厚度。随后,通过在两个栅极间施加电压,测量电流值,并通过下面的公式计算体积电阻率。
(体积电阻率)=(施加的电压)×20÷((电流值)-(初始电流值))÷(样品厚度)
在上述公式中,初始电流值为施加的电压为0时的电流值;电流值为所测量的电流值。
关于双组分体系的静电图像显影剂中本示例性实施方案的调色剂与载体的混合比,基于100重量份的载体,调色剂的量优选为2重量份至10重量份。此外,对显影剂的制备方法没有特别限定,其例子包括利用V型共混机等进行混合的方法。
(3)成像方法:
另外,将静电图像显影剂(静电图像显影用调色剂)用于静电图像显影模式(电子照相模式)的成像方法。
根据本示例性实施方案的成像方法包括:充电步骤,其对图像保持部件进行充电;潜像形成步骤,其在所述图像保持部件的表面上形成静电潜像;显影步骤,其使用包含调色剂的显影剂使在所述图像保持部件表面上形成的静电潜像显影,以形成调色剂图像;转印步骤,其将调色剂图像转印到转印接收材料的表面上;以及定影步骤,其使转印到转印接收材料表面上的调色剂图像定影,其中,使用根据本示例性实施方案的静电图像显影用调色剂或根据本示例性实施方案的静电图像显影剂作为显影剂。
根据本示例性实施方案的成像方法中的各个步骤都是本身已知的步骤,并且在(例如)专利文献JP-A-56-40868、JP-A-49-91231等中有所描述。
充电步骤是对图像保持部件进行充电的步骤。
潜像形成步骤是在所述图像保持部件的表面上形成静电潜像的步骤。
显影步骤是使用根据本示例性实施方案的静电图像显影用调色剂或包含本示例性实施方案的静电图像显影用调色剂的静电图像显影剂,使在所述图像保持部件表面上形成的静电潜像显影,以形成调色剂图像的步骤。
转印步骤是将调色剂图像转印到转印接收材料上的步骤。
定影步骤是使其上形成有未定影的调色剂图像的转印接收材料穿过加热部件与加热部件之间,以将调色剂图像定影的步骤。
(4)成像装置:
根据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,其使充电后的图像保持部件曝光从而在图像保持部件的表面上形成静电潜像;显影单元,其利用含有调色剂的显影剂使静电潜像显影,以形成调色剂图像;转印单元,其将调色剂图像从所述图像保持部件转印到转印接收材料的表面上;以及定影单元,其将所述转印接收材料表面上的已转印调色剂图像定影,其中,使用本示例性实施方案的静电图像显影用调色剂或本示例性实施方案的静电图像显影剂作为显影剂。
关于图像保持部件和各单元,优选使用在前述成像方法的各步骤中提到的构造。
关于上述的各单元,可以采用在成像装置中已知的单元。此外,本示例性实施方案中所用的成像装置还可包括除了上述构造以外的其它单元或装置。此外,在本示例性实施方案中所用的成像装置中,多个上述单元可同时运行。
(5)调色剂盒和处理盒:
根据本示例性实施方案的调色剂盒能够以可拆卸的方式安装于成像装置上,并且其特征在于至少容纳有根据本示例性实施方案的静电图像显影用调色剂。根据本示例性实施方案的调色剂盒可以储存根据本示例性实施方案中静电图像显影用调色剂作为静电图像显影剂。
此外,根据本示例性实施方案的处理盒至少包括显影剂保持部件,并且所述处理盒能够以可拆卸的方式安装于成像装置上,该处理盒的特征在于其中容纳有根据本示例性实施方案的静电图像显影剂。根据本示例性实施方案的处理盒优选包括选自由以下单元所组成的组中的至少一种部件:显影单元,其利用静电图像显影用调色剂或静电图像显影剂使在图像保持部件表面上形成的静电潜像显影,以形成调色剂图像;图像保持部件;充电单元,其用于对图像保持部件的表面进行充电;以及清洁单元,其用于除去图像保持部件表面上所残留的调色剂。
根据本示例性实施方案的调色剂盒能够以可拆卸的方式安装于成像装置上。在具有可拆卸调色剂盒这样构造的成像装置中,可适当地使用储存有本示例性实施方案的调色剂的本示例性实施方案的调色剂盒。
此外,调色剂盒可以是储存调色剂和载体的盒,并且可分别设置只储存调色剂的盒以及只储存载体的盒。
根据本示例性实施方案的处理盒能够以可拆卸的方式安装于成像装置上。
此外,根据需要,根据本示例性实施方案的处理盒可包括脱静电单元或其它部件。
关于调色剂盒和处理盒,可采用已知的构造,例如在此可以参考专利文献JP-A-2008-209489、JP-A-2008-233736等。
[实施例]
下面将参照下述例子详细说明本示例性实施方案,但是应当理解,本示例性实施方案不限于这些实施例。顺便提及的是,除非另外指定,否则下述术语“份”和“%”分别表示“重量份”和“重量%”。
<粘结剂树脂的合成>
-非晶态聚酯树脂(1)-
·双酚A环氧乙烷(EO):10摩尔%
·双酚A环氧丙烷(PO):90摩尔%
·对苯二甲酸:10摩尔%
·富马酸:40摩尔%
·十二烯基丁二酸(DSA):25摩尔%
在240℃的温度下加热6小时使上述组分彼此反应,从而得到非晶态聚酯树脂(1)。该非晶态聚酯树脂的玻璃化转变温度Tg为60℃,重均分子量为19,000。
<树脂颗粒分散液的制备>
称重300份非晶态聚酯树脂(1)与96份乙酸乙酯和96份丙醇,将其加入到烧瓶中,将所得混合物在水浴(IWB-100,由AS OneCorporation制造)中于60℃下加热,使用搅拌器(BL600,由HEIDON制造)在20rpm的转数下进行搅拌同时使之熔融。完全熔融后,使用吸液管逐滴加入16.5份10%氨水溶液;然后,使用蠕动泵(MP-3N,由EYELA制造)逐滴加入1,500份离子交换水同时保持滴加速度为7g/min至8g/min;同时,将搅拌速率变成100rpm并连续搅拌。
经过3小时后,当700份离子交换水滴加完成时,使氮气流动,由此除去树脂分散液中的乙酸乙酯。经过1小时后,当除去乙酸乙酯完成时,将烧瓶从水浴中取出并在室温下冷却。当树脂分散液冷却至室温时,将烧瓶的内容物转移到茄式烧瓶中,并在水浴(B-480,由SHIBATA制造)中于40℃下加热的同时,使用蒸发仪(RotavaporR-114,由SHIBATA制造)和真空控制器(NVC-1100,由EYELA制造)除去2-丙醇,由此得到平均粒径为110nm的非晶态聚酯树脂颗粒分散液。
<防粘剂分散液的制备>
·石腊(由Nippon Seiro Co.,Ltd.制造):50份
·离子表面活性剂(NEOGEN RK,由Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co.,Ltd.制造):1.0份
·离子交换水:200份
将上述组分混合,并在95℃下加热,用均化器(ULTRA-TURRAXT50,由IKA制造)将混合物分散,之后用压力排出型(pressuredischarge type)Gaulin均化器(由Gaulin Inc.制造)进行5小时的分散处理,从而制得体积平均粒径为200nm、固体浓度为20重量%的防粘剂分散液。
<白色颜料分散液(1)的制备>
向100mL的1mol/L四氯化钛水溶液中加入0.15摩尔丙三醇,将所得混合物在90℃下加热3小时,然后过滤。将所得的白色粉末分散到100mL离子交换水中,然后向其中加入0.4摩尔盐酸,并将所得混合物在90℃下再加热3小时。用氢氧化钠调节pH至7后,进行过滤、水洗和干燥(在105℃下干燥12小时),得到氧化钛粉末。所得氧化钛粉末的X射线衍射显示,晶体形式中锐钛矿比例约为50重量%。顺便提及的是,其余的晶体形式为金红石型。此外,通过透射电子显微镜(TEM)观察,所得氧化钛粉末是体积平均粒径为约100nm并且粒度分布为1.25的氧化钛,并且是孔为3.5nm、BET比表面积为385m2/g并且平均圆度为0.980的多孔材料。
由此获得多孔氧化钛(1)。
·多孔氧化钛(1):60份
·非离子表面活性剂(NONIPOL 400,由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造):5份
·离子交换水:240份
将上述组分混合、溶解并使用均化器(ULTRA-TURRAX T50,由IKA制造)搅拌10分钟,然后使用ULTIMAIZER将所得混合物分散处理10分钟,由此制得白色颜料分散液(1)(固体浓度为20重量%)。
<白色颜料分散液(2)的制备>
向100mL的1mol/L四氯化钛水溶液中加入0.15摩尔丙三醇,将所得混合物在80℃下加热2小时,然后过滤。将所得白色粉末分散到100mL离子交换水中,然后向其中加入0.4mol盐酸,并将所得混合物在80℃下再加热2小时。用氢氧化钠调节pH至7后,进行过滤、水洗并干燥(在105℃下干燥12小时),得到氧化钛粉末。
所得氧化钛粉末的X射线衍射显示,晶体形式中锐钛矿比例约为50重量%。顺便提及的是,其余的晶体形式为金红石型。此外,通过TEM观察,所得氧化钛粉末是体积平均粒径约为10nm并且粒度分布为1.25的氧化钛,并且是孔为0.4nm、BET比表面积为385m2/g并且平均圆度为0.980的多孔材料。
由此获得多孔氧化钛(2)。
·多孔氧化钛(2):60份
·非离子表面活性剂(NONIPOL 400,由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造):5份
·离子交换水:240份
将上述组分混合、溶解并使用均化器(ULTRA-TURRAX T50,由IKA制造)搅拌10分钟,然后使用ULTIMAIZER将所得的混合物分散处理10分钟,由此制得白色颜料分散液(2)(固体浓度为20重量%)。
<白色颜料分散液(3)的制备>
向100mL的1mol/L四氯化钛水溶液中加入0.15摩尔丙三醇,将所得混合物在95℃下加热4小时,然后过滤。将所得的白色粉末分散到100mL离子交换水中,然后向其中加入0.4mol盐酸,并将所得混合物在95℃下再加热4小时。用氢氧化钠调节pH至7后,进行过滤、水洗并干燥(在105℃下干燥12小时),得到氧化钛粉末。
所得氧化钛粉末的X射线衍射显示,晶体形式中锐钛矿比例约为50重量%。顺便提及的是,其余的晶体形式为金红石型。此外,通过TEM观察,所得氧化钛粉末是体积平均粒径约为1,000nm并且粒度分布为1.25的氧化钛,并且是孔为30nm、BET比表面积为385m2/g并且平均圆度为0.98的多孔材料。
由此获得多孔氧化钛(3)。
·多孔氧化钛(3):60份
·非离子表面活性剂(NONIPOL 400,由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造):5份
·离子交换水:240份
将上述组分混合、溶解并使用均化器(ULTRA-TURRAX T50,由IKA制造)搅拌10分钟,然后使用ULTIMAIZER将所得混合物分散处理10分钟,由此制得白色颜料分散液(3)(固体浓度为20重量%)。
<白色颜料分散液(4)的制备>
向100mL的1mol/L四氯化钛水溶液中加入0.15mol丙三醇,将所得混合物在85℃下加热5小时,然后过滤。将所得的白色粉末分散到100mL离子交换水中,然后向其中加入0.4mol盐酸,并将所得混合物在80℃下再加热5小时。用氢氧化钠调节pH至7后,进行过滤、水洗并干燥(在105℃下干燥12小时),得到氧化钛粉末。
所得氧化钛粉末的X射线衍射显示,晶体形式中锐钛矿比例约为50重量%。顺便提及的是,其余的晶体形式为金红石型。此外,通过TEM观察,所得氧化钛粉末是体积平均粒径约为100nm并且粒度分布为1.25的氧化钛,并且是孔为3.5nm、BET比表面积为250m2/g并且平均圆度为0.980的多孔材料。
由此获得多孔氧化钛(4)。
·多孔氧化钛(4):60份
·非离子表面活性剂(NONIPOL 400,由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造):5份
·离子交换水:240份
将上述组分混合、溶解并使用均化器(ULTRA-TURRAX T50,由IKA制造)搅拌10分钟,然后使用ULTIMAIZER将所得混合物分散处理10分钟,由此制得白色颜料分散液(4)(固体浓度为20重量%)。
<白色颜料分散液(5)的制备>
向100mL的1mol/L四氯化钛水溶液中加入0.15mol丙三醇,将所得混合物在90℃下加热2小时,然后过滤。将所得的白色粉末分散到100mL离子交换水中,然后向其中加入0.4mol盐酸,并将所得混合物在95℃下再加热2小时。用氢氧化钠调节pH至7后,进行过滤、水洗并干燥(在105℃下干燥12小时),得到氧化钛粉末。
所得氧化钛粉末的X射线衍射显示,晶体形式中锐钛矿比例约为50重量%。顺便提及的是,其余的晶体形式为金红石型。此外,通过TEM观察,所得氧化钛粉末是体积平均粒径约为100nm并且粒度分布为1.25的氧化钛,并且是孔为3.5nm、BET比表面积为500m2/g并且平均圆度为0.975的多孔材料。
由此获得多孔氧化钛(5)。
·多孔氧化钛(5):60份
·非离子表面活性剂(NONIPOL 400,由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造):5份
·离子交换水:240份
将上述组分混合、溶解并使用均化器(ULTRA-TURRAX T50,由IKA制造)搅拌10分钟,然后使用ULTIMAIZER将所得混合物分散处理10分钟,由此制得白色颜料分散液(5)(固体浓度为20重量%)。
<白色颜料分散液(6)的制备>
向100mL的1mol/L四氯化钛水溶液中加入0.15mol丙三醇,将所得混合物在85℃下加热6小时,然后过滤。将所得的白色粉末分散到100mL离子交换水中,然后向其中加入0.4mol盐酸,并将所得混合物在90℃下再加热5小时。用氢氧化钠调节pH至7后,进行过滤、水洗并干燥(在105℃下干燥12小时),得到氧化钛粉末。
所得氧化钛粉末的X射线衍射显示,晶体形式中锐钛矿比例约为50重量%。顺便提及的是,其余的晶体形式为金红石型。此外,通过TEM观察,所得氧化钛粉末是体积平均粒径约为50nm并且粒度分布为1.10的氧化钛,并且是孔为3.5nm、BET比表面积为250m2/g并且平均圆度为0.985的多孔材料。
由此获得多孔氧化钛(6)。
·多孔氧化钛(6):60份
·非离子表面活性剂(NONIPOL 400,由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造):5份
·离子交换水:240份
将上述组分混合、溶解并使用均化器(ULTRA-TURRAX T50,由IKA制造)搅拌10分钟,然后使用ULTIMAIZER将所得混合物分散处理10分钟,由此制得白色颜料分散液(6)(固体浓度为20重量%)。
<白色颜料分散液(7)的制备>
向100mL的1mol/L四氯化钛水溶液中加入0.15mol丙三醇,将所得混合物在90℃下加热3小时,然后过滤。将所得的白色粉末分散到100mL离子交换水中,然后向其中加入1.0mol盐酸,并将所得混合物在90℃下再加热3小时。用氢氧化钠调节pH至7后,进行过滤、水洗并干燥(在105℃下干燥12小时),得到氧化钛粉末。
所得氧化钛粉末的X射线衍射显示,晶体形式中锐钛矿比例约为8重量%。顺便提及的是,其余的晶体形式为金红石型。此外,通过TEM观察,所得氧化钛粉末是体积平均粒径约为100nm并且粒度分布为1.25的氧化钛,并且是孔为3.5nm、BET比表面积为380m2/g并且平均圆度为0.98的多孔材料。
由此获得多孔氧化钛(7)。
·多孔氧化钛(7):60份
·非离子表面活性剂(NONIPOL 400,由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造):5份
·离子交换水:240份
将上述组分混合、溶解并使用均化器(ULTRA-TURRAX T50,由IKA制造)搅拌10分钟,然后使用ULTIMAIZER将所得混合物分散处理10分钟,由此制得白色颜料分散液(7)(固体浓度为20重量%)。
<白色颜料分散液(8)的制备>
向100mL的1mol/L四氯化钛水溶液中加入0.15mol丙三醇,将所得混合物在90℃下加热3小时,然后过滤。将所得的白色粉末分散到100mL离子交换水中,然后向其中加入0.8mol盐酸,并将所得混合物在90℃下再加热3小时。用氢氧化钠调节pH至7后,进行过滤、水洗并干燥(在105℃下干燥12小时),得到氧化钛粉末。
所得氧化钛粉末的X射线衍射显示,晶体形式中锐钛矿比例约为10重量%。顺便提及的是,其余的晶体形式为金红石型。此外,通过TEM观察,所得氧化钛粉末是体积平均粒径约为100nm并且粒度分布为1.25的氧化钛,并且是孔为3.5nm、BET比表面积为380m2/g并且平均圆度为0.980的多孔材料。
由此获得多孔氧化钛(8)。
·多孔氧化钛(8):60份
·非离子表面活性剂(NONIPOL 400,由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造):5份
·离子交换水:240份
将上述组分混合、溶解并使用均化器(ULTRA-TURRAX T50,由IKA制造)搅拌10分钟,然后使用ULTIMAIZER将所得混合物分散处理10分钟,由此制得白色颜料分散液(8)(固体浓度为20重量%)。
<白色颜料分散液(9)的制备>
向100mL的1mol/L四氯化钛水溶液中加入0.15mol丙三醇,将所得混合物在90℃下加热3小时,然后过滤。将所得的白色粉末分散到100mL离子交换水中,然后向其中加入0.3mol盐酸,并将所得混合物在90℃下再加热3小时。用氢氧化钠调节pH至7后,进行过滤、水洗并干燥(在105℃下干燥12小时),得到氧化钛粉末。
所得氧化钛粉末的X射线衍射显示,晶体形式中锐钛矿比例约为50重量%。顺便提及的是,其余的晶体形式为金红石型。此外,通过TEM观察,所得氧化钛粉末是体积平均粒径约为100nm并且粒度分布为1.25的氧化钛,并且是孔为3.5nm、BET比表面积为380m2/g和平均圆度为0.980的多孔材料。
由此获得多孔氧化钛(9)。
·多孔氧化钛(9):60份
·非离子表面活性剂(NONIPOL 400,由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造):5份
·离子交换水:240份
将上述组分混合、溶解并使用均化器(ULTRA-TURRAX T50,由IKA制造)搅拌10分钟,然后使用ULTIMAIZER将所得混合物分散处理10分钟,由此制得白色颜料分散液(9)(固体浓度为20重量%)。
<白色颜料分散液(10)的制备>
向100mL的1mol/L四氯化钛水溶液中加入0.15mol丙三醇,将所得混合物在90℃下加热3小时,然后过滤。将所得的白色粉末分散到100mL离子交换水中,然后向其中加入0.2mol盐酸,并将所得混合物在90℃下再加热3小时。用氢氧化钠调节pH至7后,进行过滤、水洗并干燥(在105℃下干燥12小时),得到氧化钛粉末。
所得氧化钛粉末的X射线衍射显示,晶体形式中锐钛矿比例约为55重量%。顺便提及的是,其余的晶体形式为金红石型。此外,通过TEM观察,所得氧化钛粉末是体积平均粒径约为100nm并且粒度分布为1.25的氧化钛,并且是孔为3.5nm、BET比表面积为380m2/g和平均圆度为0.980的多孔材料。
由此获得多孔氧化钛(10)。
·多孔氧化钛(10):60份
·非离子表面活性剂(NONIPOL 400,由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造):5份
·离子交换水:240份
将上述组分混合、溶解并使用均化器(ULTRA-TURRAX T50,由IKA制造)搅拌10分钟,然后使用ULTIMAIZER将所得混合物分散处理10分钟,由此制得白色颜料分散液(10)(固体浓度为20重量%)。
<白色颜料分散液(11)的制备>
向100mL的1mol/L四氯化钛水溶液中加入0.15mol丙三醇,将所得混合物在80℃下加热1.5小时,然后过滤。将所得的白色粉末分散到100mL离子交换水中,然后向其中加入0.4mol盐酸,并将所得混合物在75℃下再加热2小时。用氢氧化钠调节pH至7后,进行过滤、水洗并干燥(在105℃下干燥12小时),得到氧化钛粉末。
所得氧化钛粉末的X射线衍射显示,晶体形式中锐钛矿比例约为50重量%。顺便提及的是,其余的晶体形式为金红石型。此外,通过TEM观察,所得氧化钛粉末是体积平均粒径约为5nm并且粒度分布为1.25的氧化钛,并且是孔为0.2nm、BET比表面积为400m2/g和平均圆度为0.980的多孔材料。
由此获得多孔氧化钛(11)。
·多孔氧化钛(11):60份
·非离子表面活性剂(NONIPOL 400,由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造):5份
·离子交换水:240份
将上述组分混合、溶解并使用均化器(ULTRA-TURRAX T50,由IKA制造)搅拌10分钟,然后使用ULTIMAIZER将所得混合物分散处理10分钟,由此制得白色颜料分散液(11)(固体浓度为20重量%)。
<白色颜料分散液(12)的制备>
向100mL的1mol/L四氯化钛水溶液中加入0.15mol丙三醇,将所得混合物在95℃下加热5小时,然后过滤。将所得的白色粉末分散到100mL离子交换水中,然后向其中加入0.4mol盐酸,并将所得混合物在90℃下再加热6小时。用氢氧化钠调节pH至7后,进行过滤、水洗并干燥(在105℃下干燥12小时),得到氧化钛粉末。
所得氧化钛粉末的X射线衍射显示,晶体形式中锐钛矿比例约为50重量%。顺便提及的是,其余的晶体形式为金红石型。此外,通过TEM观察,所得氧化钛粉末是体积平均粒径约为1,500nm并且粒度分布为1.25的氧化钛,并且是孔为5nm、BET比表面积为400m2/g和平均圆度为0.980的多孔材料。
由此获得多孔氧化钛(12)。
·多孔氧化钛(12):60份
·非离子表面活性剂(NONIPOL 400,由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造):5份
·离子交换水:240份
将上述组分混合、溶解并使用均化器(ULTRA-TURRAX T50,由IKA制造)搅拌10分钟,然后使用ULTIMAIZER将所得混合物分散处理10分钟,由此制得白色颜料分散液(12)(固体浓度为20重量%)。
<白色颜料分散液(13)的制备>
向100mL的1mol/L四氯化钛水溶液中加入0.15mol丙三醇,将所得混合物在80℃下加热6小时,然后过滤。将所得的白色粉末分散到100mL离子交换水中,然后向其中加入0.4mol盐酸,并将所得混合物在80℃下再加热7小时。用氢氧化钠调节pH至7后,进行过滤、水洗并干燥(在105℃下干燥12小时),得到氧化钛粉末。
所得氧化钛粉末的X射线衍射显示,晶体形式中锐钛矿比例约为50重量%。顺便提及的是,其余的晶体形式为金红石型。此外,通过TEM观察,所得氧化钛粉末是体积平均粒径约为100nm并且粒度分布为1.15的氧化钛,并且是孔为3.5nm、BET比表面积为100m2/g和平均圆度为0.988的多孔材料。
由此获得多孔氧化钛(13)。
·多孔氧化钛(13):60份
·非离子表面活性剂(NONIPOL 400,由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造):5份
·离子交换水:240份
将上述组分混合、溶解并使用均化器(ULTRA-TURRAX T50,由IKA制造)搅拌10分钟,然后使用ULTIMAIZER将所得混合物分散处理10分钟,由此制得白色颜料分散液(13)(固体浓度为20重量%)。
<白色颜料分散液(14)的制备>
向100mL的1mol/L四氯化钛水溶液中加入0.15mol丙三醇,将所得混合物在95℃下加热1.5小时,然后过滤。将所得的白色粉末分散到100mL离子交换水中,然后向其中加入0.4mol盐酸,并将所得混合物在90℃下再加热2小时。用氢氧化钠调节pH至7后,进行过滤、水洗并干燥(在105℃下干燥12小时),得到氧化钛粉末。
所得氧化钛粉末的X射线衍射显示,晶体形式中锐钛矿比例约为50重量%。顺便提及的是,其余的晶体形式为金红石型。此外,通过TEM观察,所得氧化钛粉末是体积平均粒径约为100nm并且粒度分布为1.40的氧化钛,并且是孔为5nm、BET比表面积为800m2/g和平均圆度为0.972的多孔材料。
由此获得多孔氧化钛(14)。
·多孔氧化钛(14):60份
·非离子表面活性剂(NONIPOL 400,由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造):5份
·离子交换水:240份
将上述组分混合、溶解并使用均化器(ULTRA-TURRAX T50,由IKA制造)搅拌10分钟,然后使用ULTIMAIZER将所得混合物分散处理10分钟,由此制备白色颜料分散液(14)(固体浓度为20重量%)。
<白色颜料分散液(15)的制备>
·氧化钛(金红石型,粒径:100nm,由Ishihara Sangyo Kaisha,Ltd.制造):60份
·非离子表面活性剂(NONIPOL 400,由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造):5份
·离子交换水:240份
将上述组分混合、溶解并使用均化器(ULTRA-TURRAX T50,由IKA制造)搅拌10分钟,然后使用高压计数碰撞型分散器ULTIMAIZER(HJP30006,由Sugino Machine Limited制造)将所得混合物分散处理10分钟,由此制备白色颜料分散液(15)(固体浓度为20重量%),其中分散有体积平均粒径为100nm的金红石型氧化钛(白色颜料)。
(实施例1)
<调色剂(1)的制备>
在圆形不锈钢制烧瓶中,将以下各白色调色剂颗粒组合物(在以下各调色剂颗粒组合物中,将各树脂分散液中的固体浓度都调节至25重量%)中的组分混合并在室温(25℃)下搅拌30分钟。搅拌完成后,在用吸液管滴加75份10%的硫酸铵水溶液(由Asada Chemical IndustryCo.,Ltd.制造)的同时,用均化器(ULTRA-TURRAX T50,由IKA制造)将所得混合物混合分散,并在搅拌的同时将烧瓶中的内容物加热至45℃,然后在45℃下保持30分钟。
通过光学显微镜观察所得内容物,结果确认制得了粒径约为5.6μm的凝集颗粒。这里,将120份树脂颗粒分散液的pH调节为3,然后将其加入到上述凝集颗粒分散液中。然后,将所得内容物的温度逐渐升高到55℃。接着,用氢氧化钠水溶液调节所得物的pH至8,然后,将温度升高到90℃,接着使凝集颗粒在约1小时内聚结。冷却后,将所得的聚结颗粒过滤,用离子交换水充分洗涤并干燥,从而得到各白色调色剂颗粒。
·树脂颗粒分散液:680份
·防粘剂分散液:100份
·白色颜料分散液(1):264份
·白色颜料分散液(15):66份
(实施例2-14和对比例1-8)
使用与实施例1中相同的方式制备调色剂(2)至(22),不同之处在于,如表1所示,改变所用的白色颜料分散液,或改变包含在调色剂中的白色颜料的总含量、金红石型氧化钛的含量、或多孔氧化钛的含量。
(评价)
使用DocuCentre Color 500(由Fuji Xerox Co.,Ltd.制造)进行图像输出。将上述制备的调色剂装入调色剂盒和显影机中,由此制造出评价用的成像装置。
进行图像输出,并且使用OK Top Coat 127 gsm(由Oji Paper Co.,Ltd.制造)作为在其上形成评价图像的基材。
将通过输出每单位面积的调色剂量为1.0mg/cm2的实心图像(1.2cm×17.0cm宽;输出方向为长边)而获得的图像作为评价图像。
对于各调色剂,对所得评价图像进行白度(遮盖力)评价、曝光测试、破裂测试的评价以及斑点评价,由此评价各调色剂。评价结果如表1所示。
<白度(遮盖力)的评价>
用分光密度计X-rite 939(由X-rite制造)对放在黑色实心纸上的评价图像进行比色法测定,并检查评价图像的CIE1976(L*a*b)表色系。在CIE1976(L*a*b)表色系的L*值的基础上根据以下标准来评价白度(遮盖力)。
A:L*值为大于或等于95。
B:L*值为大于或等于85并小于95。
C:L*值为大于或等于75并小于85。
D:L*值小于75。
顺便提及的是,CIE1976(L*a*b)表色系是由CIE(CommissionInternationale d’Eclairage)在1976年推荐的彩色空间,并在日本工业标准的JIS Z8729中有所规定。
<曝光测试(粉化)>
关于图像的坚固性,曝光测试按照日本工业标准的JIS Z2381中所规定的“General requirement for atmospheric exposure test(大气曝光测试的总体要求)”来进行。
设定曝光时间为10天,曝光前图像色差与曝光后图像色差之间的差值ΔE按以下定义。
ΔE=(曝光前图像色差E1)-(曝光后图像色差E2)
ΔE值越大,日照引起的变色越大,则可以认为容易产生粉化。
评价标准如下所示。
A:ΔE小于1.5。
B:ΔE大于或等于1.5并小于3。
C:ΔE大于或等于3并小于6。
D:ΔE大于或等于6。
<破裂测试(破裂线的厚度)>
破裂测试按照日本工业标准中JIS K 5600-5-1所规定的“Testingmethod for paints-Mechanical property of film-Bending test(cylindricalmandrel)(涂料的测试方法-膜的机械特性-弯曲测试(圆柱轴))”来进行。
评价标准如下所示。
A:破裂线的厚度小于0.3mm。
B:破裂线的厚度大于或等于0.3mm并小于0.6mm。
C:破裂线的厚度大于或等于0.6mm并小于1.0mm。
D:破裂线的厚度大于或等于1.0mm。
表1
表1(续)

Claims (23)

1.一种静电图像显影用调色剂,包含:
粘结剂树脂,以及
至少两种不同的白色颜料,
其中,所述至少两种白色颜料中的10重量%至30重量%是体积平均粒径为0.01μm至1μm、粒度分布为1.1至1.3、并且BET比表面积为250m2/g至500m2/g的多孔氧化钛,其中所述粒度分布为体积平均粒度分布指数GSDv。
2.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其中所述多孔氧化钛的平均圆度大于0.970并且小于0.990。
3.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其中所述多孔氧化钛是通过将体积平均粒径为0.001μm至0.05μm的氧化钛颗粒凝集而形成的。
4.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其中所述多孔氧化钛中的10重量%至50重量%具有锐钛矿型晶体结构。
5.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其中所述至少两种白色颜料含有具有金红石型晶体结构的金红石型氧化钛,其中所述金红石型氧化钛是除了所述多孔氧化钛之外的白色颜料。
6.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其中相对于所述调色剂的总重量,所述至少两种白色颜料的总含量为5重量%至50重量%。
7.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其中所述粘结剂树脂的玻璃化转变温度为50℃至75℃。
8.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其中所述粘结剂树脂的重均分子量为8,000至150,000。
9.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其中所述粘结剂树脂的酸值为5mg-KOH/g至30mg-KOH/g。
10.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其中所述粘结剂树脂为聚酯树脂。
11.根据权利要求10所述的静电图像显影用调色剂,其中构成所述聚酯树脂的多元羧酸衍生组分的80摩尔%以上是脂肪族二羧酸。
12.根据权利要求10所述的静电图像显影用调色剂,其中构成所述聚酯树脂的多元醇衍生组分的80摩尔%以上是脂肪族多元醇。
13.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,其中,所述调色剂含有防粘剂,该防粘剂在70℃至140℃的任意温度下熔融并且熔融粘度为1厘泊至200厘泊。
14.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,所述调色剂的体积平均粒度分布指数GSDv为1.30或更小。
15.根据权利要求1所述的静电图像显影用调色剂,所述调色剂的形状常数SF1为110至160,所述形状常数SF1=((调色剂直径的绝对最大长度)2/(调色剂的投影面积))×(π/4)×100。
16.一种静电图像显影剂,包含权利要求1所述的静电图像显影用调色剂以及载体。
17.根据权利要求16所述的静电图像显影剂,其中所述载体是树脂涂覆的载体,并且树脂颗粒和/或导电颗粒分散在所述树脂涂覆的载体中。
18.根据权利要求17所述的静电图像显影剂,其中所述树脂颗粒的平均粒径为0.1μm至2μm。
19.根据权利要求17所述的静电图像显影剂,其中所述导电颗粒是炭黑。
20.一种调色剂盒,其以能够拆卸的方式安装于成像装置上,并且容纳有权利要求1所述的静电图像显影用调色剂。
21.一种处理盒,包括显影剂保持部件,所述处理盒以能够拆卸的方式安装于成像装置上,并且容纳有权利要求16所述的静电图像显影剂。
22.一种成像方法,包括:
对图像保持部件进行充电;
在所述图像保持部件的表面上形成静电潜像;
使用含有调色剂的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;
将所述调色剂图像转印到转印接收材料的表面上;以及
对已转印到所述转印接收材料表面上的所述调色剂图像进行定影,
其中将根据权利要求16所述的静电图像显影剂用作所述显影剂。
23.一种成像装置,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,其使所述充电后的图像保持部件曝光从而在所述图像保持部件的表面上形成静电潜像;
显影单元,其使用含有调色剂的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到转印接收材料的表面上;以及
定影单元,其将已转印的所述调色剂图像定影在所述转印接收材料的表面上,
其中将根据权利要求16所述的静电图像显影剂用作所述显影剂。
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