CN103105753A - 调色剂及成像设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及调色剂及成像设备。本发明提供一种调色剂,其包括核粒子以及在核粒子表面的突起部。核粒子包括粘合树脂和着色剂。粘合树脂包括结晶树脂作为主要成分。每个突起部由树脂微粒构成。突起部长边的平均长度为0.15μm以上且小于0.5μm。突起部长边长度的标准偏差在0.2以下。调色剂上突起部的表面覆盖率为30-90%。
Description
技术领域
本公开涉及一种在电子照相、静电记录和静电印刷领域中用于显影静电潜像的调色剂。本公开还涉及一种含有该调色剂的成像设备。
背景技术
通常,电子照相全色彩成像设备使用包括有色树脂颗粒的调色剂来形成图像。
近年来,这类全色彩成像设备被广泛使用并且需要其生产出具有更高分辨率的图像。为了满足对更高分辨率的需求,生产出了更接近球形并且更小的调色剂。因此,通常,能够生产出更接近球形以及更小的调色剂的聚合过程,例如悬浮聚合,乳液聚合和分散聚合工艺目前被广泛地应用于调色剂的生产过程中来替代粉碎工艺。
然而,通过聚合工艺制备的调色剂(“聚合调色剂”)具有一些缺点。一个缺点是,由于其小尺寸和大的粘合力而导致的较差的转印效率。另一个缺点是,由于其球形而导致的较差的可清洁性(即,从感光体上的移除性)。另一个缺点是,由于其表面不期望的低电阻率而导致聚合调色剂颗粒可能会在最终的图像中引起背景的污损。
电子照相显影方法分为两种:单组分显影法和双组分显影法。由于不需要调色剂和载体颗粒的混合步骤,单组分显影法可以使用简便并且小型的设备进行操作,这满足节约能耗和低成本的需求。因此,目前在开发适合于单组分显影法的调色剂。
在单组分显影法中,调色剂颗粒通过显影套筒和调节叶片之间形成的加压间隙,从而使调色剂颗粒带电。但同时,调色剂会被不期望地经受应力和降解。
另外,调色剂颗粒可能会不期望地粘附在调节叶片上或者融化在显影套筒上而没有在其上形成需要的薄层。
另一方面,出于节能的考虑,需要调色剂能够定影的温度越低越好。为了满足该需求,已经尝试在调色剂中加入低熔点的粘合树脂。提出了使用结晶树脂作为可以使用的低熔点的粘合树脂,结晶树脂在加热的条件下能够迅速地熔融。还尝试了在调色剂中加入作为主粘合剂的结晶树脂。
这种具有低温定影性的调色剂还需要具有耐热储存稳定性。耐热储存稳定性可以通过提高调色剂的玻璃化转变温度来对改善调色剂表面而得到提高。但是,特别是在高温高湿条件下,例如在调色剂或调色剂盒在运输的过程中通常暴露在一定的压力下,仅仅提高调色剂表面的玻璃化转变温度无法防止调色剂的变形。已经尝试整体提高调色剂的玻璃化转变温度和熔融温度。
JP-2010-77419-A描述了一种具有特定熔融和软化温度,改善了耐热性的结晶树脂。
JP-2011-123483-A描述了一种调色剂,其表面具有突起部。每个突起部由乙烯树脂微粒形成。
JP-2005-215298-A描述了一种具有芯和壳层的调色剂,所述芯包括结晶聚酯以及所述壳层包括无定形聚合物。
发明内容
按照某些实施方式,提供了一种调色剂,其包括核粒子以及在核粒子表面的突起部。核粒子包括粘合树脂和着色剂。粘合树脂包括结晶树脂作为主要成分。每个突起部由树脂微粒构成。突起部长边(long side)的平均长度为0.15μm以上且小于0.5μm。突起部长边长度的标准偏差在0.2以下。调色剂上突起部的表面覆盖率为30-90%。
附图说明
通过参照以下说明书和说明书附图的详细说明,本公开的精神及其附加的技术效果将得到更好地全面理解,其中
图1是实施方式的调色剂的横截面示意图;
图2是实施方式的处理盒的示意图;
图3是实施方式的成像设备的示意图;
图4是图3中所示的成像设备中包含的成像部分的示意图;
图5是图4中所示的成像部分中包含的显影装置的示意图;
图6是实施方式的处理盒的示意图;以及
图7是实施方式的调色剂颗粒的SEM图像的示意图。
发明详述
参照附图,以下将对本发明的实施方式进行详细的描述。在描述图中所举例的实施方式的过程中,为了清楚地表达,使用了特定的术语。但是,本发明说明书所公开的内容并不受这些选择的特定术语的限制,并且应该理解的是每种具体的元素包括了以相似方法以及产生相似结果的所有技术上的等价形式。
为了简便,对于同一组成元素,例如具有相同功能的部分和材料,给予相同的参考符号并且除非另有规定省略对其的重复说明。
按照一实施方式,提供了一种调色剂,其包括核粒子以及在核粒子表面的突起部。核粒子包括粘合树脂和着色剂。粘合树脂包括结晶树脂作为主要成分。每个突起部由树脂微粒构成。突起部长边的平均长度为0.15μm以上且小于0.5μm。突起部长边长度的标准偏差在0.2以下。调色剂上突起部的表面覆盖率为30-90%。
该调色剂具有良好的定影性和耐热性。该调色剂还具有均匀的带电性和环境稳定性。
借助于树脂微粒在包括以结晶树脂作为主要成分的核粒子的表面形成突起部这样的结构,该调色剂具有低温定影性、带电性、膜电阻、可清洁性,耐热储存稳定性,并且同时提供高质量的图像。
在一些情况下,为了实现改善调色剂的低温定影性的目的,使用由脂肪族单体而不使用由芳族单体形成的结晶聚酯树脂作为结晶树脂。通常,这类由脂肪族单体形成的结晶聚酯树脂的带电性较差。但是,即使这样,通过由具有良好带电性的苯乙烯单体形成树脂微粒仍可以使调色剂具有良好的带电性。由于突起部的存在而使调色剂的表面积增大也改善了调色剂的带电性。
当调色剂上突起部的表面覆盖率为30-90%时,树脂微粒在覆盖调色剂表面的同时其相互之间形成了空间并且防止了核粒子的组分(例如,脱模剂)从调色剂渗出。由于突起部的存在,正常条件下核粒子基本上不会受到摩擦力并且因此防止了脱模剂和结晶树脂污染其它元件。脱模剂仅仅在当调色剂被加热和加压以固定在记录介质上时从调色剂渗出。由于树脂微粒没有完全覆盖核粒子并且相互之间形成了空间,树脂微粒不会阻碍脱模剂从调色剂渗出。
如上所述,所述调色剂包括核粒子以及在核粒子表面的突起部。每个突起部由树脂微粒构成。
图1是实施方式的调色剂的横截面示意图。
核粒子包含粘合树脂。该粘合树脂包括结晶树脂作为主要成分。每个突起部由树脂微粒构成。按照一实施方式,该树脂微粒包括无定形树脂。
在本说明书中,当粘合树脂含有结晶树脂作为主要成分时,其表示结晶树脂占调色剂的50重量%以上。当结晶树脂占调色剂的50重量%以上时,调色剂具有良好的耐热储存稳定性以及低温定影性。此外,着色树脂颗粒组成的调色剂具有高均匀性。相反,当结晶树脂占调色剂的含量低于50重量%时,调节剂很难同时具有耐热储存稳定性以及低温定影性。
突起部长边的平均长度为0.15μm以上且小于0.5μm,或为0.3μm以下。当平均长度在0.5μm以上时,突起部在核粒子上分布地过于稀疏。这样的调色剂无法承受来自调色剂调节叶片的应力并且可能会破裂。突起部无法满足对调色剂表面的改善。
突起部长边长度的标准偏差在0.2以下,或0.1以下。当标准偏差超过0.2时,调色剂的表面不均匀。这样的调色剂熔融在记录介质之上可能会由于不均匀而被剥落。
调色剂上突起部的表面覆盖率为30-90%,40-80%或50-70%。当表面覆盖率低于30%时,调色剂无法充足地带电并且在最终的图像中会出现背景的污损。同时,无法防止调色剂与调色剂调节叶片粘连并且无法在加压或加热条件下保持良好的性能。当表面覆盖率超过90%时,在低温条件下,将阻碍核粒子中的结晶树脂定影在记录介质之上。
结晶树脂加入到调色剂中用于改善低温定影性。可使用的结晶树脂包括,例如,聚酯树脂、氨基甲酸酯改性的聚酯树脂、脲改性聚酯树脂、聚氨酯树脂以及聚脲树脂。在这些树脂中,氨基甲酸酯改性聚酯树脂和脲改性聚酯树脂有利于保持结晶度的同时提供高硬度。
可以通过多元醇与多元羧酸的缩聚来得到结晶树脂。可使用的多元醇包括但不限于:脂肪族二醇,例如乙二醇、1,2-丙二醇、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、新戊二醇、1,4-丁烯二醇、1,10-癸二醇和1,9-壬二醇。在一些实施方式中,优选使用1,4-丁二醇、1,6-己二醇或1,8-辛二醇。在一些实施方式中,更优选使用1,6-己二醇、乙二醇、1,10-癸二醇或1,9-壬二醇。可使用的多元羧酸包括但不限于:芳香族二羧酸,例如邻苯二甲酸、间苯二甲酸和对苯二甲酸;以及C2-C12脂肪族羧酸,例如己二酸和1,10-十二烷二酸。脂肪族羧酸更有利于提高结晶度。
结晶聚脲树脂可以由二胺,二异氰酸酯以及任选的三价或更高价的胺和异氰酸酯反应得到。
可使用的胺包括但不限于:脂肪族胺,例如C2-C18脂肪族二胺,以及芳香族胺,例如C6-C20芳香族二胺。也可以使用三价或更高价的胺。
C2-C18脂肪族二胺的具体示例包括但不限于亚烷基二胺(例如,乙二胺、丙二胺、三亚甲基二胺、丁二胺、己二胺);C4-C18多亚烷基二胺(例如,二亚乙基三胺、亚氨基二丙胺、双(六亚甲基)三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺);C1-C4烷基取代的以及C2-C4羟烷基取代的上述化合物(例如,二烷基氨基丙胺、三甲基六亚甲基二胺、氨基乙基乙醇胺、2,5-二甲基-2,5-六亚甲基二胺、甲基亚氨基二丙胺);脂环族或杂环脂肪族二胺(例如,C4-C15脂环族二胺,如1,3-二氨基环己烷、异氟尔酮二胺、孟烷二胺(menthene diamine)以及4,4’-亚甲基双环己烷二胺(氢化亚甲基二苯胺));C4-C15杂环二胺(例如哌嗪、N-氨基乙基哌嗪、1,4-二氨基乙基哌嗪、1,4-双(2-氨基-2-甲基丙基)哌嗪、3,9-双(3-氨基丙基)-2,4,8,10-四氧杂螺[5,5]十一烷);以及C8-C15芳族脂肪胺(例如,苯二甲胺、四氯-对苯二甲胺)。
C6-C20芳族二胺的具体示例包括但不限于:未取代的芳族二胺(例如,1,2-、1,3-、或1,4-苯二胺、2,4’-或4,4’-二苯甲烷二胺、粗二苯甲烷二胺(多苯基多亚甲基多胺)、二氨基二苯砜、联苯胺、硫代二苯胺、双(3,4-二氨基苯基)砜、2,6-二氨基吡啶、间氨基苄胺、三苯甲烷-4-4’-4”-三胺、萘二胺);具有环上取代烷基的C1-C4芳族二胺(例如,2,4-或2,6-甲苯二胺、粗甲苯二胺、二乙基甲苯二胺、4,4’-二氨基-3,3’-二甲基二苯基甲烷、4,4’-双(邻联甲苯胺)、邻联二茴香胺、二氨基二甲苯基砜(diaminoditolyl sulfone)、1,3-二甲基-2,4-二氨基苯、1,3-二甲基-2,6-二氨基苯、1,4-二异丙基-2,5-二氨基苯、2,4-二氨基均三甲苯、1-甲基-3,5-二乙基-2,4-二氨基苯、2,3-二甲基-1,4-二氨基萘、2,6-二甲基-1,5-二氨基萘、3,3’,5,5’-四甲基联苯胺、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二氨基二苯甲烷、3,5-二乙基-3’-甲基-2’,4-二氨基二苯甲烷、3,3’-二乙基-2,2’-二氨基二苯甲烷,4,4’-二氨基-3,3’-二甲基二苯基甲烷、3,3’,5,5’-四乙基-4,4’-二氨基苯甲酮、3,3’,5,5’-四乙基-二氨基二苯醚、3,3’,5,5’-四异丙基-4,4’-二氨基二苯砜)及与其同分异构体的混合物;具有环上取代的吸电子基团,例如卤素(如Cl、Br、I、F)、烷氧基团(如甲氧基、乙氧基)以及硝基的芳族二胺(例如,亚甲基双邻氯苯胺、4-氯-邻苯二胺、2-氯-1,4-苯二胺、3-氨基-4-氯苯胺、4-溴-1,3-苯二胺、2,5-二氯-1,4-苯二胺、5-硝基-1,3-苯二胺、3-二甲氧基-4-氨基苯胺、4,4’-二氨基-3,3’-二甲基-5,5’-二溴-二苯基甲烷、3,3’-二氯联苯胺、3,3’-二甲氧基联苯胺、双(4-氨基-3-氯苯基)氧化物、双(4-氨基-2-氯苯基)丙烷、双(4-氨基-2-氯苯基)砜、双(4-氨基-2-甲氧基苯基)癸烷、双(4-氨基苯基)硫醚、双(4-氨基苯基)碲化物、双(4-氨基苯基)硒醚、双(4-氨基-3-甲氧基苯基)二硫醚、4,4’-亚甲基双(2-碘苯胺)、4,4’-亚甲基双(2-溴苯胺)、4,4’-亚甲基双(2-氟苯胺)、4-氨基苯基-2-氯苯胺);以及具有仲胺基团的芳族二胺(即,上述未取代的芳族二胺、环上具有烷基取代的C1-C4芳族二胺及与其同分异构体的混合物、环上具有吸电子基团取代的芳族二胺,通过引入如甲基或乙基的低级烷基使其部分伯胺基团或者全部伯胺基团被仲胺基团取代)(例如,4,4’-二(甲基氨基)二苯基甲烷、1-甲基-2-甲基氨基-4-氨基苯)。
可使用的三价或更高价的胺包括但不限于:聚酰胺多胺,例如由二羧酸(例如,二聚酸)与过量的(即,对于1mol的酸2mol以上的量)的多胺(例如,亚烷基二胺、聚亚烷基聚酰胺)的缩合而得到的低分子量的聚酰胺多胺;以及聚醚多胺,例如氰乙基化或氢化的聚醚多元醇(例如,聚亚烷基二醇)。
在本说明书中,结晶树脂定义为通过差示扫描量热法(DSC)获得的其吸热曲线中具有局部极大值峰的树脂,这表明该树脂具有熔点。对于无定形树脂,相反其吸热曲线是渐进的并且没有局部极大值峰,这表明该树脂具有玻璃化转变点而没有熔点。
根据一些实施方式,结晶树脂的熔点(Tm1)在50-70°C,或55-65°C的范围。当熔点在50°C以上时,调色剂既不会变形,也不会粘附到一起(即使在高温例如夏天)。当熔点在70°C以下时,调色剂能够很好地定影在记录介质上。
根据一些实施方式,结晶树脂的重均分子量为10,000-40,000。当重均分子量在10,000以上时,调色剂具有良好的耐热储存稳定性。当重均分子量在40,000以下时,调色剂具有良好的低温定影性。
根据一些实施方式,结晶树脂占调色剂的50重量%以上,60重量%以上或65重量%以上。当结晶树脂占调色剂的50重量%以上时,调色剂兼具低温定影性和耐热储存稳定性。
核粒子可以进一步包括除结晶树脂以外的树脂。可使用的树脂包括,例如,无定形聚酯树脂。
可使用的无定形聚酯树脂包括无定形聚酯单元的均聚物或无定形聚酯单元与其它单元的嵌段共聚物。考虑到最终调色剂颗粒的均匀性,无定形聚酯单元的均聚物是更有利的。对可使用的无定形聚酯树脂的分子结构没有限定只要具有结晶度即可。
可以通过多元醇与多元羧酸之间的反应来获得无定形聚酯树脂。
可用于制备无定形聚酯树脂的多元醇和多元羧酸包括上述提及的可用于制备结晶聚酯树脂的多元醇和多元羧酸。另外,双酚A、间苯二甲酸、对苯二甲酸的氧化乙烯或氧化丙烯加合物及其衍生物也可以用来制备无定形聚酯树脂。
在一些具体实施方法中,调色剂的制备方法如下:在有机溶剂中溶解或分散核粒子组分,例如粘合树脂、着色剂、脱模剂等以制备油相;将油相分散在水性介质中以制备含油相微滴的分散液(此后简称为“核微滴”);将含有核微滴的分散液与另一种含有树脂微粒的分散液混合使树脂微粒粘附在核微滴的表面;以及将有机溶剂从核微滴去除以获得在表面具有突起部的核粒子。
在有机溶剂溶胀或溶解树脂微粒时有效地形成突起部。最终形成的调色剂均匀带电并且能够很好地定影在记录介质上,同时能够保持耐热性。
根据另一实施方式,如下制备调色剂:通过溶解悬浮步骤形成核粒子并且将核粒子与含有树脂微粒的分散液在有机溶剂的存在下进行混合从而形成突起部。树脂微粒可包括相对较大量的苯乙烯单元以使其不易与核粒子相容。
突起部可以由具有相对高的硬度的乙烯基聚合物的微粒来形成。这种情况下,避免了调色剂与调节叶片或者显影套筒的粘连。
根据一些实施方式,结晶树脂包括第一结晶树脂和第二结晶树脂,第二结晶树脂的重均分子量(Mw)大于第一结晶树脂的重均分子量。第一结晶树脂改善了低温定影性,而第二结晶树脂改善了耐热反印性。
根据一实施方式,第一结晶树脂是结晶聚酯并且第二结晶树脂是在其主链中含有氨基甲酸酯键(urethane band)和/或脲键(urea bond)的结晶树脂。在其主链中含有氨基甲酸酯键和/或脲键的结晶树脂可以通过扩链在其端部具有异氰酸酯基的改性结晶树脂而得到。
第一结晶树脂也可以为在其主链中含有氨基甲酸酯键和/或脲键的结晶树脂。
考虑到调色剂的低温定影性和耐热储存稳定性,在一些实施方式中,第一结晶树脂的重均分子量(Mw)为10,000-40,000、15,000-35,000或者20,000-30,000。当Mw低于10,000时,调色剂的耐热储存稳定性会变差。当Mw超过40,000时,调色剂的低温定影性会变差。
考虑到调色剂的低温定影性和耐热储存稳定性,在一些实施方式中,第二结晶树脂的重均分子量(Mw)为40,000-300,000或50,000-150,000。当Mw低于40,000时,调色剂的耐热反印性会变差。当Mw超过300,000时,调色剂在低温下无法充分地熔融并且定影在记录介质上时粘附力不足,从而导致调色剂图像的脱落。
在一些实施方式中,第一结晶树脂和第二结晶树脂Mw值之间的差值为5,000以上或10,000以上。当差值小于5,000时,调色剂可定影温度的范围可能会变窄。
在一些实施方式中,第一结晶树脂和第二结晶树脂的混合比例为95/5~70/30。当第一结晶树脂的混合比例过高时,调色剂的耐热反印性会变差。当第一结晶树脂的混合比例过低时,调色剂的低温定影性会变差。
具有氨基甲酸酯键和/或脲键的改性结晶树脂还可以加入到粘合树脂中以调节调色剂的粘弹性。具有氨基甲酸酯键和/或脲键的改性结晶树脂可以被直接加入到粘合树脂中。备选地,在形成调色剂颗粒的过程中或之后,将在其端部具有异氰酸酯基的相对低分子量的改性结晶树脂(此后称为“预聚物(A)”)与胺类(B)一起在粘合树脂中混合并然后进行扩链和/或交联反应以形成具有氨基甲酸酯键和/或脲键的改性结晶树脂。在第二种情况下,最终获得的改性结晶树脂具有相对高的分子量并且易于引入至调色剂。
具有异氰酸酯基的预聚物(A)可以是具有活泼氢基团的聚酯与多异氰酸酯(3)的反应产物,所述聚酯是多元醇(1)与多元羧酸(2)的缩聚产物。活泼氢基团可以是,例如,羟基(例如,醇羟基、酚羟基)、氨基、羧基或巯基。在一些实施方式中,使用的为醇羟基。
多异氰酸酯(3)的具体示例包括但不限于:脂肪族多异氰酸酯(例如,四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、2,6-二异氰酸基甲基己酸酯);脂环族多异氰酸酯(例如,异佛尔酮二异氰酸酯、环己烷二异氰酸酯(cyclohexylmethane diisocyanate));芳香族二异氰酸酯(例如,甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯);芳族脂肪族多异氰酸酯(例如,α,α,α’,α’-四甲基苯二甲基二异氰酸酯);异氰脲酸酯;异氰酸酯基与苯酚衍生物、胺或己内酰胺封闭(block)的上述多异氰酸酯;及其混合物。
在一些实施方式中,多异氰酸酯(3)的异氰酸酯基[NCO]与聚酯的羟基[OH]的当量比[NCO]/[OH]为5/1~1/1、4/1~1.2/1或2.5/1~1.5/1。当[NCO]/[OH]超过5时,调色剂的低温定影性会变差。当[NCO]/[OH]低于1时,由于改性聚酯中的脲含量过低,调色剂的耐热反印性可能会变差。在一些实施方式中,预聚物中来自多异氰酸酯(3)的单元含量为0.5-40重量%、1-30重量%或2-20重量%。当该含量低于0.5重量%时,调色剂的耐热反印性可能会变差。当该含量超过40重量%时,调色剂的低温定影性可能会变差。
在一些实施方式中,在一个预聚物(A)分子中所含有的异氰酸酯基的平均数为1以上、1.5~3或1.8~2.5。当异氰酸酯基的平均数低于1时,由于扩链和/或交联的改性聚酯的分子量过低,可能会使得调色剂的耐热反印性变差。
胺(B)作为扩链和/或交联剂。胺可以为,例如二胺(B 1)、3价以上的多胺(B2)、氨基醇(B3)、氨基硫醇(B4)、氨基酸(B5)或(B1)-(B5)中的任何胺中的氨基被封闭的封闭胺(blocked amine)(B6)。
二胺(B1)的具体示例包括但不限于:芳香族二胺(例如,苯二胺、二乙基甲苯二胺、4,4’-二氨基二苯甲烷,四氟-对苯二甲基二胺、四氟-对苯二胺);脂环族二胺(例如,4,4’-二氨基-3,3’-二甲基二环己基甲烷、环己烷二胺(diamine cyclohexane)、异佛尔酮二胺);以及脂肪族二胺(例如,乙二胺、丁二胺、己二胺、十二氟己烯二胺、二十四氟十二烷基二胺)。
3价以上的多胺(B2)的具体示例包括但不限于:二亚乙基三胺和三亚乙基四胺。
氨基醇(B3)的具体示例包括但不限于:乙醇胺和羟乙基苯胺。
氨基硫醇(B4)的具体示例包括但不限于:氨乙基硫醇和氨丙基硫醇。
氨基酸(B5)的具体示例包括但不限于:丙氨酸和氨基己酸。
封闭胺(B6)的具体示例包括但不限于:由上述胺(B1)-(B5)和酮(例如,丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮)所得到的酮亚胺化合物以及唑啉化合物。
扩链和/或交联反应可以通过终止剂进行终止以调节产物树脂的分子量。可使用的终止剂包括但不限于:单胺(例如,二乙胺、二丁胺、丁胺、月桂胺)及其封闭化合物(例如,酮亚胺化合物)。
在一些实施方式中,预聚物(A)的异氰酸酯基[NCO]与胺(B)的氨基[NHx]的当量比[NCO]/[NHx]为1/2~2/1、1.5/1~1/1.5或1.2/1~1/1.2。当[NCO]/[NHx]超过2时或低于1/2时,由于脲改性聚酯的分子量过低,调色剂的耐热反印性可能会变差。
根据一些实施方式,突起部由乙烯树脂的微粒形成。乙烯树脂的微粒可以通过聚合单体的混合物来得到,所述单体主要包括具有乙烯基可聚合官能团的芳香族化合物。
在一些实施方式中,具有乙烯基可聚合官能团的芳香族化合物占混合物的70-100重量%,90-100重量%或95-100重量%。当具有乙烯基可聚合官能团的芳香族化合物的含量小于混合物的70重量%时,调色剂的带电性会变差。
芳香族化合物中的乙烯基可聚合官能团可以为,例如,乙烯基、异丙烯基、烯丙基、丙烯酰基或甲基丙烯酰基。
具有乙烯基可聚合官能团的芳香族化合物的具体示例包括但不限于:苯乙烯,α-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、4-乙基苯乙烯、4-叔丁基苯乙烯、4-甲氧基苯乙烯、4-乙氧基苯乙烯、4-羧基苯乙烯及其金属盐、4-苯乙烯磺酸及其金属盐、1-乙烯萘、2-乙烯萘、烯丙苯、苯氧基亚烷基二醇丙烯酸酯、苯氧基亚烷基二醇甲基丙烯酸酯、苯氧基聚亚烷基二醇丙烯酸酯以及苯氧基聚亚烷基二醇甲基丙烯酸酯。
在这些化合物中,苯乙烯易于获得并且具有高反应性。
单体的混合物可以进一步包括0-7重量%的具有乙烯基可聚合官能团和酸性基团(之后称为“酸性单体”)的化合物。在一些实施方式中,混合物中酸性单体的含量为0-4重量%。在一些实施方式中,混合物中不含酸性单体。当混合物中酸性单体的含量超过7重量%时,得到的乙烯树脂微粒具有高分散稳定性并且在常温下不易粘附于水相中的油微滴。即使在乙烯树脂微粒与油微滴粘附的情况下,通过后续的溶剂去除、洗涤、干燥以及外部处理,乙烯树脂微粒可以容易地脱离。当混合物中酸性单体的含量在4重量%以下时,考虑带电性方面,得到的乙烯树脂微粒是环境稳定的。
酸性单体中的酸性基团可以为,例如,羧基、磺基或磷酸基。
酸性单体(即,具有乙烯基可聚合官能团和酸性基团的化合物)的具体示例包括但不限于:含有羧基的乙烯基单体及其盐(例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、马来酸酐、马来酸单烷基酯、富马酸、富马酸单烷基酯、巴豆酸、衣康酸、衣康酸单烷基酯、衣康酸二醇单醚、柠康酸、柠康酸单烷基酯、肉桂酸),含有磺基的乙烯基单体、乙烯基硫酸单酯及其盐、以及含有磷酸基的乙烯基单体及其盐。在一些实施方式中,使用丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、马来酸酐、马来酸单烷基酯、富马酸或富马酸单烷基酯。
也可以使用除含有乙烯基可聚合官能团的芳香族化合物以外的乙烯基单体:例如乙烯基腈(例如,丙烯腈、甲基丙烯腈),乙烯基卤化物(例如,氯乙烯、溴乙烯、氯丁二烯)、乙酸乙烯酯、烯类(例如,乙稀、丙烯、丁烯、异丁烯)、卤化烯以及多官能团单体(例如,甲基丙烯酸烯丙酯、苯二甲酸二烯丙酯、氰脲酸三烯丙酯、单乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯)。
可以使用这些化合物中的两种或多种的组合。在这些化合物中,甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯、二乙烯基苯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯具有高反应性并且易于获得。
可以使用具有氧化乙烯(“EO”)链的单体,例如苯氧基亚烷基二醇丙烯酸酯、苯氧基亚烷基二醇甲基丙烯酸酯、苯氧基聚亚烷基二醇丙烯酸酯和苯氧基聚亚烷基二醇甲基丙烯酸酯来控制所得到的具有核粒子的乙烯树脂微粒的相容性。在单体混合物中,这类单体的含量可以为10重量%以下、5重量%以下或2重量%以下。当这类单体含量超过10重量%时,在调色剂表面的极性基团的数量过多,从而导致调色剂的环境稳定性变差。另外,乙烯树脂微粒太易于与核微粒相容从而导致防碍了其的嵌入。可以使用具有酯键的单体,例如,琥珀酸2-丙烯酰氧基乙酯以及琥珀酸2-甲基丙烯酰氧基乙酯以控制所得乙烯树脂微粒与核粒子的相容性。在单体混合物中,这类单体的含量可以为10重量%以下、5重量%以下或2重量%以下。当其含量超过10重量%时,在调色剂表面的极性基团的数量过多,从而导致调色剂的环境稳定性变差。另外,乙烯树脂微粒太易于与核微粒相容从而导致防碍了其的嵌入。
在与核粒子的分散液混合之前,乙烯树脂微粒的分散液可以适当地被稀释或浓缩。在一些实施方式中,乙烯树脂微粒在分散液中的浓度为5-30重量%或8-20重量%。当乙烯树脂微粒的浓度低于5重量%时,混合两种分散液后,有机溶剂的浓度会明显改变并且阻碍乙烯树脂微粒粘附于核粒子。当乙烯树脂微粒的浓度超过30重量%时,乙烯树脂微粒无法在核粒子的分散液中均匀地分散并且阻碍其粘附于核粒子。
水性介质中用于制备核微滴的表面活性剂的用量为7重量%以下、6重量%以下或5重量%以下。当表面活性剂过量时,突起部的长边长度会明显改变。
当乙烯树脂微粒与核粒子具有高相容性时,突起部可能无法形成所期望的形态。适当地控制单体混合物的组成和/或极性以及粘合树脂的分子结构以降低乙烯树脂微粒与核粒子之间的相容性。另外,设计树脂微粒使其不过分地溶解于有机溶剂中。如果树脂微粒在有机溶剂中良好地溶解,那么可能无法形成具有期望形态的突起部。
乙烯树脂微粒可通过下列方法(a)-(f)制备:
(a)直接将单体的混合物聚合,例如悬浮聚合、乳液聚合、种子聚合或分散聚合以获得乙烯树脂微粒的分散液。
(b)预先将单体的混合物聚合以制备乙烯树脂,通过机械旋转粉碎机或喷磨机将树脂研磨成颗粒并按尺寸对颗粒进行分类。
(c)预先将单体的混合物聚合以制备乙烯树脂,将树脂在溶剂中溶解以制备树脂溶液,并且雾化该树脂溶液。
(d)预先将单体的混合物聚合以制备乙烯树脂,将树脂在溶剂中溶解以制备树脂溶液并且进一步加入溶剂至树脂溶液中或者通过加热将树脂溶解在溶剂中以制备树脂溶液并且冷却该树脂溶液,以沉淀树脂微粒,并且除去溶剂。
(e)预先将单体的混合物聚合以制备乙烯树脂,将树脂在溶剂中溶解以制备树脂溶液,在分散剂存在的条件下将树脂溶液分散到水性介质中并且通过加热和/或减压去除溶剂。
(f)预先将单体的混合物聚合以制备乙烯树脂,将树脂在溶剂中溶解以制备树脂溶液,在树脂溶液中溶解乳化剂,并且加入水以引起相转移乳化。
方法(a)简单并且能够制备液态分散形式的树脂微粒。因此,方法(a)可以被简单地用于调色剂工业生产。
在方法(a)中,通过在聚合发生的水性介质中加入分散稳定剂和/或在单体混合物中加入能够使树脂微粒具有分散稳定性的单体(即,反应性乳化剂)能够使得到的乙烯树脂微粒具有分散稳定性。在不使用分散稳定剂和/或反应性乳化剂的情况下,乙烯树脂无法形成微粒。即使其可以形成微粒,由于其较差的储存稳定性所形成的微粒在储存时可能会团聚或者引起核粒子的团聚或聚集,导致所形成的调色剂具有不均匀形状和表面形态。
可使用的分散稳定剂包括表面活性剂和无机分散剂。可使用的表面活性剂的具体示例包括但不限于:阴离子表面活性剂(例如,烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、磷酸盐);阳离子表面活性剂(例如,铵盐型表面活性剂,如烷基铵盐、氨基醇脂肪酸衍生物、多胺脂肪酸衍生物及咪唑啉;季铵盐型表面活性剂,如烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苯基铵盐,吡啶盐、烷基异喹啉盐以及氯化苄乙氧铵);非离子表面活性剂(例如,脂肪酸酰胺衍生物、多元醇衍生物);以及两性表面活性剂(例如,丙氨酸、十二烷基二(氨乙基)甘氨酸、二(辛基氨乙基)甘氨酸、N-烷基-N,N-二甲基铵甜菜碱)。可使用的无机分散剂的具体示例包括但不限于:磷酸三钙、碳酸钙、氧化钛、硅胶和羟磷灰石。
在制备树脂微粒的过程中,可以使用链转移剂来调节其分子量。可以使用的链转移剂包括烷基硫醇型链转移剂,其具有含三个以上碳原子的烃基。这种具有含三个以上碳原子的烃基的疏水烷基硫醇型链转移剂的具体示例包括但不限于:丁硫醇、辛硫醇、癸硫醇、十二硫醇、十六硫醇、十八硫醇、环己基硫醇、苯硫酚、巯基乙酸辛酯、2-巯基丙酸辛酯、3-巯基丙酸辛酯、巯基丙酸2-乙基己酯、辛酸-2-巯基乙酯、3,6-二氧-1,8-辛二硫醇、三巯基癸烷(decane trithiol)以及十二烷基硫醇。可以使用这些疏水链转移剂中的两个或多个的组合物。
在一些实施方式中,基于100重量份的单体,加入0.01-30重量份或0.1-25重量份的链转移剂用于调节得到的聚合物产物分子量。当链转移剂的用量低于0.01重量份时,在聚合的过程中会产生胶凝或者共聚物的分子量会过高使得调色剂的定影性变差。当链转移剂的用量超过30重量份时,会残留未反应的链转移剂或者共聚物的分子量会过低使得调色剂污染周围部件。
根据一些实施方式,乙烯树脂的重均分子量为3,000-500,000、5,000-500,000或6,000-450,000。当重均分子量低于3,000时,乙烯树脂的物理强度过低使得调色剂的表面情况随着其使用条件的变化容易发生改变。例如,调色剂的带电性发生明显的变化或者污染周围的部件并且导致图像质量的变差。当重均分子量高于500,000时,意味着乙烯树脂的分子链端数不足。乙烯树脂的分子链不易于与核粒子的分子链缠结,这意味着阻碍了乙烯树脂颗粒与核粒子的粘附。
根据一些实施方式,乙烯树脂的玻璃化转变温度(Tg)为45-100°C、60-90°C或70-90°C。当Tg低于45°C时,所得到的调色剂在高温条件下储存时会结块。
在一些实施方式中,乙烯树脂的玻璃化转变温度(Tg)高于调色剂的熔点(Tm2),即满足Tm2<Tg。当满足Tm2<Tg时,即使储存在高温高湿的条件下,乙烯树脂被空气中的湿分增塑时,乙烯树脂的玻璃化转变温度也不会明显地降低。同时,所得到的调色剂即使在单组分显影方法中受到摩擦力的影响,其性能也不会明显地下降。当满足Tm2<Tg时,在低温下调色剂也可以定影。
按照一些具体的实施方式,当通过差示扫描量热法对调色剂进行第一和第二加热过程时,在第二加热过程中观察到的熔融热的第二峰的第二肩温度(Tsh2nd)与在第一加热过程中观察到的熔融热的第一峰的第一肩温度(Tsh1st)的比(Tsh2nd/Tsh1st)为0.90-1.10、即满足0.90≤Tsh2nd/Tsh1st≤1.10。
熔融热的峰的肩温度(Tsh1st和Tsh2nd)可以由差示扫描量热器,例如TA-60WS或DSC-60(二者均来自Shimadzu公司)按照以下方法来进行测量。将5.0mg的调色剂放置到铝样品容器中并且将容器安放在电炉中的支撑单元上。在氮气气氛中,以10°C/分钟的加热速率将样品从0°C加热至150°C以获得第一DSC曲线。之后以10°C/分钟的冷却速率将样品从150°C冷却至0°C并且再次以10°C/分钟的加热速率将样品加热至150°C以获得第二DSC曲线。观测第一DSC曲线标出吸热峰值温度并记为Tm1st,并且观测第二DSC曲线标出吸热峰值温度并记为Tm2nd。在观测每条DSC曲线中的多个吸热峰的情况下,选出表现出最大吸热值的峰。确定每个所选定的吸热峰的低温侧斜线的切线与每条DSC曲线的低温侧基线的交点。分别确定在第一和第二DSC曲线中交点处的温度,分别为记为Tsh1st和Tsh2nd。
按照一些具体的实施方式,调色剂满足以下不等式:G’(70)≥1.0x103、5.0x103<G’(70)<5.0x106或5.0x104<G’(70)<5.0x105,其中G’(70)表示在70°C下调色剂的储存弹性模量(Pa)。按照一些具体的实施方式,调色剂满足以下不等式:G’(160)≤5.0x106、1.0x101<G’(160)<5.0x105或1.0x103<G’(160)<1.0x104,其中G’(160)表示在160°C下调色剂的储存弹性模量(Pa)。当储存弹性模量在上述范围内时,调色剂具有高定影强度和耐热反印性。
可以通过改变结晶树脂和无定形树脂的混合比例或者树脂的分子量来调节储存弹性模量。例如,如果结晶树脂的比例增加,则G’(160)值升高。
储存弹性模量值可以使用动态粘弹性测量仪,例如ARES(来自TAInstruments),按照如下方法测量得到。
将样品铸型成直径为8mm厚度为1-2mm的片。在40°C下,将样品片安装于直径为8mm的平行板并且固定。以2.0°C/分钟的加热速率将片加热至200°C,同时设定频率为1Hz(6.28rad/s)并且应变量为0.1%(在应变控制模式下),对片进行测量。
可使用的着色剂的具体示例包括但不限于:炭黑、苯胺黑染料、氧化铁黑、萘酚黄S、汉撒黄(10G、5G和G)、镉黄、氧化铁黄、黄土、铬黄、钛黄、多偶氮黄、油黄、汉撒黄(GR、A、RN和R)、颜料黄L、联苯胺黄(G和GR)、永固黄(NCG)、VULCAN耐晒黄(5G和R)、酒石黄色淀、喹啉黄色淀、ANTHRAZANE黄BGL、异吲哚啉酮黄、氧化铁红、铅红、铅橙、镉红、镉汞红、锑橙、永固红4R、对位红、火红、对氯邻硝基苯胺红、立索尔坚牢猩红G、亮坚牢猩红、亮洋红BS、永固红(F2R、F4R、FRL、FRLL和F4RH)、坚牢猩红VD、VULCAN耐晒品红B、亮猩红G、立索尔品红GX、永固红F5R、亮洋红6B、颜料猩红3B、枣红5B、甲苯胺栗、永固枣红F2K、日光枣红BL、枣红10B、BON浅栗、BON中栗、曙红色淀、若丹明色淀B、若丹明色淀Y、茜素色淀、硫靛红B、硫靛栗、油红、喹吖叮酮红、吡唑啉酮红、多偶氮红、铬朱红、联苯胺橙、perynone橙、油橙、钴蓝、天蓝、碱性蓝色淀、孔雀蓝色淀、Victoria蓝色淀、无金属酞菁蓝、酞菁蓝、耐晒天蓝、阴丹士林蓝(RS和BC)、靛蓝、群青、普鲁士蓝、蒽醌蓝、耐晒紫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、巴黎绿、颜料绿B、萘酚绿B、绿金、酸性绿色淀、孔雀绿色淀、酞菁绿、蒽醌绿、氧化钛、氧化锌和锌钡白。在一些实施方式中,调色剂中的着色剂含量为1-15重量%或3-10重量%。
调色剂还可以包括脱模剂。脱模剂的具体示例包括但不限于:聚烯烃蜡(例如,聚乙烯蜡、聚丙烯蜡)、长链烃类(例如,石蜡、Fischer-Tropsch蜡、SAZOL蜡),以及含羰基蜡。含羰基蜡的具体示例包括但不限于:聚烷酸酯(例如,巴西棕榈蜡、褐煤蜡、三羟甲基丙烷三山嵛酸酯、季戊四醇四山嵛酸酯、季戊四醇二乙酸酯二山嵛酸酯、甘油三山嵛酸酯和1,18-十八烷二醇二硬脂酸酯),聚烷醇酯(例如,三硬脂基三偏苯三酸酯、二硬脂基马来酸酯),聚烷酸酰胺(例如,乙二胺二山嵛酰胺),聚烷基酰胺(例如,三硬脂基酰胺三偏苯三酸酯),以及二烷基酮(例如,二硬脂基酮)。在上述的脱模剂中,由于具有低极性和低熔融粘度,优选使用聚烯烃蜡和长链烃类,例如石蜡和Fischer-Tropsch蜡。
调色剂还可以进一步包括脱模剂分散剂。可以使用以下材料作为脱模剂分散剂:包括具有能够与脱模剂高度相容的嵌段单元以及另一种能够与粘合树脂高度相容的嵌段单元的聚合物或低聚物;包括具有能够与脱模剂高度相容的单元以及另一种能够与粘合树脂高度相容的单元,以及其中一个单元接枝到另一个单元的聚合物或低聚物;不饱和烃(例如,乙烯、丙烯、丁烯、苯乙烯、α-苯乙烯)与α,β-不饱和羧酸或其酯或其酸酐(例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、马来酸、马来酸酐、衣康酸、衣康酸酐)的共聚物;以及乙烯树脂与聚酯的嵌段或接枝共聚物。
调色剂还可以进一步包括无机材料微粒(“无机微粒”)在其表面作为改善流动性、显影性和带电性的外添加剂。在一些实施方式中,无机微粒的初级粒径为5nm-2μm或5nm-500nm。在一些实施方式中,无机微粒的BET比表面积为20-500m2/g。在一些实施方式中,无机微粒的含量占调色剂的0.01-5重量%或0.01-2.0重量%。可使用的无机微粒的具体示例包括但不限于:二氧化硅、氧化铝、氧化钛、钛酸钡、钛酸镁、钛酸钙、钛酸锶、氧化锌、氧化锡、石英砂、粘土、云母、灰砂(sand lime)、硅藻土、氧化铬、氧化铈、红色氧化铁、三氧化锑、氧化镁、氧化锆、硫酸钡、碳酸钡、碳酸钙、碳化硅、氮化硅。
另外,也可以使用聚合物的微粒作为外添加剂。可使用的聚合物包括,例如,由无皂乳液聚合、悬浮聚合或分散聚合制备得到的聚苯乙烯;缩聚树脂,例如甲基丙烯酸酯与丙烯酸酯的共聚物、或者硅树脂、苯并鸟粪胺或尼龙树脂;及热固性树脂。
外添加剂可以使用表面处理剂进行处理以改善疏水性。疏水化的外添加剂可以防止调色剂在高湿度的条件下流动性和带电性的变差。可使用的表面处理剂包括但不限于:硅烷偶联剂、甲硅烷化试剂、具有氟化烷基的硅烷偶联剂、有机钛酸酯偶联剂、铝偶联剂、硅油和改性硅油。
调色剂还可以进一步包括清洁性改进剂,以使其在图像转印后残留在感光体或第一转印介质之上时易于被去除。可使用的清洁性改进剂的具体示例包括但不限于:脂肪酸的金属盐(例如,硬脂酸锌、硬脂酸钙)以及通过无皂乳液聚合得到的聚合物微粒(例如,聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯)。在一些实施方式中,聚合物微粒具有窄粒径分布以及0.01-1μm的体积平均粒径。
在一些实施方式中,调色剂按如下步骤制备:在有机溶剂中溶解或分散核粒子组分,例如粘合树脂、着色剂、脱模剂等以制备油相;将油相在水性介质中分散以制备含油相微滴的分散液(此后简称为“核微滴”);将含有核微滴的分散液与另一种含有树脂微粒的分散液混合使树脂微粒粘附在核微滴的表面;以及将有机溶剂从核微滴去除以获得在其表面具有突起部的核粒子。
可使用的有机溶剂包括沸点小于100°C以使其在后续步骤中易于去除的挥发性溶剂。有机溶剂的具体示例包括但不限于:甲苯、二甲苯、苯、四氯化碳、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、三氯乙烯、氯仿、单氯苯、偏二氯乙烷、乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲乙酮和甲基异丁基酮。可以使用这些溶剂的两种或多种的组合物。在这些实施方式中,可以使用酯类溶剂,例如乙酸甲酯和乙酸乙酯,芳香族溶剂,例如甲苯和二甲苯,以及卤代烃,例如1,2-二氯乙烷、氯仿以及四氯化碳。粘合树脂和着色剂可以共同溶解或分散于一种有机溶剂中或者分别溶解或分散于溶剂中。在后一种情况下,分别的有机溶剂可以是相同的或不同的。当所分别溶解或分散的溶剂是同一种溶剂时,后续的溶剂去除步骤更为简便。按照一些具体的实施方式,溶解粘合树脂的一种溶剂或多种溶剂的混合物不易溶解脱模剂。
粘合树脂的溶液或分散液中树脂的浓度为40-80%。当树脂浓度过高时,溶液或分散液过粘而不易处理。当树脂浓度过低时,核粒子的产量降低并且浪费溶剂。当粘合树脂包括结晶聚酯以及在其端部具有异氰酸酯基的改性聚酯时,结晶聚酯和改性聚酯可以共同溶解或分散于一种有机溶剂中或者分别溶解或分散于溶剂中。后者更可以需要考虑每种聚酯的溶解性以及粘度。
水性介质可以,例如单独为水或者水和与水易混的溶剂的混合物。可使用的与水易混的溶剂包括但不限于:醇类(例如,甲醇、异丙醇、乙二醇)、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、溶纤剂(例如,甲基溶纤剂)、以及低级酮(例如,丙酮、甲乙酮)。按照一实施方式,基于100重量份的核粒子,所使用的水性介质的量为50-2,000重量份或100-1,000重量份。
水性介质可以含有无机分散剂或有机树脂颗粒以达到在其中稳定分散油相以及使核微滴的颗粒尺寸分布窄化的目的。可是使用的无机分散剂包括但不限于:磷酸三钙、碳酸钙,二氧化钛、硅胶和羟磷灰石。有机树脂颗粒可以由能够形成水分散体的树脂制备而得。这类树脂包括热塑性树脂和热固性树脂,例如乙烯树脂、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、苯酚树脂、三聚氰胺树脂、脲树脂、苯胺树脂、离聚物树脂以及聚碳酸酯树脂。可以使用这些树脂中的两种或多种的组合物。在上述的树脂中,乙烯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酯树脂及其混合物更易于形成球形微粒的水分散体。
在制备有机树脂颗粒的水分散体时,如果需要,可以加入表面活性剂。可使用的表面活性剂的具体示例包括但不限于:阴离子表面活性剂(例如,烷基苯磺酸钠、α-烯烃磺酸盐、磷酸盐);阳离子表面活性剂(例如,铵盐型表面活性剂,如烷基铵盐、氨基醇脂肪酸衍生物、多胺脂肪酸衍生物及咪唑啉;季铵盐型表面活性剂,如烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苯基铵盐、吡啶鎓盐、烷基异喹啉盐以及氯化苄乙氧铵);非离子表面活性剂(例如,脂肪酸酰胺衍生物、多元醇衍生物);以及两性表面活性剂(例如,丙氨酸、十二烷基二(氨乙基)甘氨酸、二(辛基氨乙基)甘氨酸、N-烷基-N,N-二甲基铵甜菜碱)。
具体地,少量的具有氟烷基的表面活性剂是有效的。可使用的具有氟烷基的阴离子表面活性剂的具体示例包括但不限于:具有2-10个碳原子的氟烷基羧酸及其金属盐、全氟辛基磺酰基谷氨酸二钠、3-[ω-氟烷基(C6-C 11)氧杂]-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(C11-C20)羧酸及其金属盐、全氟烷基(C7-C13)羧酸及其金属盐、全氟烷基(C4-C12)磺酸及其金属盐、全氟辛基磺酸二甲醇酰胺、N-丙基-N-(2-羟乙基)全氟辛基砜磺胺、全氟烷基(C6-C10)砜磺胺丙基三甲基铵盐、全氟烷基(C6-C10)-N-乙基磺酰基乙氨酸盐以及单全氟烷基(C6-C16)乙基磷酸酯。可使用的具有氟烷基的阳离子表面活性剂的具体示例包括但不限于:具有氟烷基的脂肪族伯,仲以及叔胺酸,脂肪族季铵盐,例如全氟烷基(C6-C10)砜磺胺丙基三甲基铵盐、苄烷铵盐、苄索氯铵、吡啶盐以及咪唑翁盐。
另外,可使用聚合保护胶体作为分散稳定剂。可使用的聚合保护胶体的具体示例包括但不限于:单体的均聚物和共聚物,所述单体例如酸(例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、α-氰基丙烯酸、α-氰甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、富马酸、马来酸、马来酸酐);具有羟基的丙烯酸和甲基丙烯酸单体(例如,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-羟丙基酯、甲基丙烯酸3-氯-2-羟丙基酯、二乙二醇单丙烯酸酯、二乙二醇单甲基丙烯酸酯、丙三醇单丙烯酸酯、丙三醇单甲基丙烯酸酯、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺);乙烯醇;乙烯醇醚(例如,乙烯基甲醚、乙烯基乙醚、乙烯基丙醚);具有含羧基化合物的乙烯醇的酯(例如,乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯);丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺以及其羟甲基化合物;酰氯(例如,丙烯酰氯、甲基丙烯酰氯);以及含氮化合物或含氮杂环化合物(例如,乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咪唑、乙烯亚胺)。另外,也可以使用聚氧乙烯类(例如,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、聚氧乙烯月桂基苯基醚、聚氧乙烯硬脂基苯基酯、聚氧乙烯壬基苯酯)以及纤维素类(例如,甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素)。在作为分散稳定剂使用的化合物溶解在酸和/或碱(例如,磷酸钙)的情况下,该化合物可以通过先用酸(例如,盐酸)并且之后再用水清洗得到的颗粒来进行去除。或者这类化合物可以通过酶分解来去除。分散稳定剂可以即可以存留在所得的调色剂颗粒中也可以被去除,考虑到带电性,后者更为优选。
可以使用任何类型的分散器,例如低速剪切分散器、高速剪切分散器、摩擦分散器、高压喷射分散器或者超声波分散器。所使用的高速剪切分散器的转速可以设置为1,000-30,000rpm或5,000-20,000rpm。分散温度可以为0-150°C(压力下)或20-80°C。
在将核粒子组分,例如,粘合树脂、着色剂、脱模剂等溶解或分散在有机溶剂中以制备油相的步骤中,各组分缓慢地加入到有机溶剂中,同时搅拌有机溶剂。在加入至有机溶剂之前,在有机溶剂中溶解性不好的组分原料(例如,颜料、脱模剂、带电控制剂)可以研磨成微粒。
着色剂、脱模剂、以及带电控制剂可以预先与树脂混合以形成母料。
另外,着色剂、脱模剂和带电控制剂,任选地与分散助剂一起可以预先在湿润条件下与树脂混合以形成湿母料。
在有机溶剂沸点以下的温度会熔化的组分原料可以通过在有机溶剂中溶解而预先形成晶体微粒,任选地可与分散助剂一起,同时搅拌并加热有机溶剂,之后进行冷却,同时搅拌或剪切有机溶剂。
在通过上述的工艺步骤将着色剂、脱模剂和/或带电控制剂与粘合树脂一起分散在有机溶剂中之后,还可以进一步使用分散器,例如球磨和圆盘式粉碎机进行分散处理。
在水性介质中分散油相以制备含有核微滴的分散液的步骤中,可以使用任何类型的分散器,例如低速剪切分散器、高速剪切分散器、摩擦分散器、高压喷射分散器或者超声波分散器。高速剪切分散器可以生产出粒径为2-20μm的微滴。所使用的高速剪切分散器的转速可以设置为1,000-30,000rpm或5,000-20,000rpm。当所使用的分散器为分批型时,分散时间为0.1-5分钟。当分散时间超过5分钟时,核微滴会过度地分散。结果,不期望的极小微滴会存留或者聚集或者变粗糙。分散温度可以为0-150°C或20-80°C。当分散温度超过150°C时,分散材料的分子具有反应性并且因此核微滴出现聚集或变粗糙。当分散温度低于0°C时,分散液变得过于粘稠从而需要过多的能量,导致生产效率降低。
水性介质中可以含有表面活性剂。可使用的表面活性剂的具体示例包括上述制备有机树脂颗粒的分散液中所使用的那些表面活性剂。例如,可是使用能够有效地分散核微滴的具有相对高HLB值的二磺酸盐。在一些实施方式中,水性介质中表面活性剂的含量为1-10重量%、2-8重量%或3 to 7重量%。当表面活性剂的用量超过10重量%时,核微滴变得过小或者具有了反胶束结构。结果,分散液变得不稳定并且核微滴变粗糙。当表面活性剂的用量低于1重量%时,核微滴难以稳定地分散并且核微滴变得粗糙。
在所制备得到的分散液中,只要分散液在搅动状态下,核微滴即可以稳定地分散。当核微滴稳定地分散时,向其中加入含有乙烯树脂微粒的分散液以使乙烯树脂微粒粘附于核微滴。
可以通过,例如,改变含有乙烯树脂微粒的分散液在含有核微滴的分散液中的混合时间、含有乙烯树脂微粒的分散液的浓度和/或使用量、突起部的形成温度、或乙烯树脂微粒的Dv/Dn(粒径分布)来控制突起部的形态。
在一些实施方式中,含有乙烯树脂微粒的分散液在含有核微滴的分散液中的混合时间为30秒以上。当其低于30秒时,分散体系过快地变化导致乙烯树脂微粒发生自聚集或者不均匀地与核微滴粘附。当混合时间过长时,例如超过60分钟,生产效率降低。
在与含有核微滴的分散液混合之前,含有乙烯树脂微粒的分散液可以被稀释或浓缩以调节树脂浓度。在一些实施方式中,分散液中乙烯树脂微粒的浓度为5-30重量%或8-26重量%。当乙烯树脂微粒的浓度低于5重量%时,随着混入至含核微滴的分散液中,有机溶剂的浓度发生了很大的变化。结果,乙烯树脂微粒与核微滴的粘附力不足,导致突起部在核粒子上的表面覆盖率变差。当乙烯树脂微粒的浓度高于30重量%时,乙烯树脂微粒在混合分散液中分散不均匀并且与核微滴的粘附不均匀。所得到的突起部可能无法满足对其长边长度的标准偏差的要求。
可以通过改变待在含有核微滴的分散液中混合的含有乙烯树脂微粒的分散液的量来控制突起部在核粒子上的表面覆盖率。
乙烯树脂微粒与核微滴以足够的强度粘附。这是由于核微滴足够柔性使其与乙烯树脂微粒之间能够形成足够的接触区。同时还由于乙烯树脂微粒被有机溶剂溶胀或溶解并且因此表现出了粘结性。因此,核微滴应该含有一定量的有机溶剂。在一些实施方式中,含有核微滴的分散液中,基于固含量(例如,树脂、着色剂、脱模剂、带电控制剂),有机溶剂的含量为10-70重量%、30-60重量%或40-55重量%。当有机溶剂的含量超过70重量%时,核微粒的生产效率和稳定性降低,例如,核微滴会发生自聚集。当有机溶剂的含量低于10重量%时,乙烯树脂微粒与核微滴的粘附力会很弱。在用于促进乙烯树脂微粒与核微滴粘附所需有机溶剂的浓度低于形成核微滴所需有机溶剂的浓度时,一部分有机溶剂在核微滴形成之后去除而余下的有机溶剂在乙烯树脂微粒与核微滴粘附后完全去除。
在一些实施方式中,在10-45°C或20-30°C的温度范围下,将乙烯树脂微粒粘附于核微滴。当温度高于45°C时,生产过程中的能耗以及对环境的负担不期望地增加。另外,乙烯树脂微粒变粗糙并且所得到的突起部可能无法满足对其平均长度以及长边标准偏差的要求。当温度低于10°C时,乙烯树脂微粒与核微滴的粘附力很弱,导致了突起部在核粒子上的表面覆盖率变差。
上述工艺步骤的备选方式为,在核微滴形成前可以将树脂微粒直接加入到水性介质中。
在一些实施方式中,调色剂中树脂微粒的量为1-20重量%、3-15重量%或5-10重量%。当其低于调色剂的1重量%时,突起部无法起到作用。当其超过调色剂的20重量%时,过多的树脂微粒与核粒子的粘附会较弱并且得到的调色剂会出现成膜问题。可以根据原料的组成来确定调色剂中树脂微粒的含量。
上述工艺步骤的备选方式为,树脂微粒和核粒子可以直接混合使其机械地相互粘附。
按照一些实施方式,考虑到所期望的突起部长边的标准偏差,树脂微粒的体积平均粒径(Dv)和数均粒径(Dn)的比值(Dv/Dn)小于1.25或小于1.12。
在一些实施方式中,树脂微粒的体积平均粒径(Dv)为50-200nm、60-150nm或70-140nm。当Dv低于50nm或高于200nm时,这样的树脂微粒很难均匀地覆盖核粒子。
通过在常压或减压条件下逐渐加热分散液至有机溶剂完全蒸发,将有机溶剂从所得到的分散液中去除从而获得核粒子。
在为了将具有氨基甲酸酯键和/或脲键的改性聚酯引入调色剂,使其端部具有异氰酸酯基的改性聚酯(“聚酯预聚物”)和与改性聚酯反应的胺类结合包括于组分中的情况下,胺类可以在油相分散于水性介质之前混入油相中,或者混入水性介质中。根据一些实施方式,聚酯预聚物中的异氰酸酯基与胺类的反应时间为1分钟-40小时或1-24小时。分散温度为0-150°C或20-98°C。
所得到的调色剂颗粒可通过如下方法分离。
首先,通过离心分离器或压滤机将得到的分散液固液分离。固体,即调色剂饼(toner cake),在常温~约40°C下用去离子水再次分散。如果需要,可以使用酸和碱控制分散液的pH值。重复该步骤几次直到将杂质和表面活性剂从调色剂饼中去除。使用闪蒸干燥器、循环式干燥器、减压干燥器或振动流化床干燥器将调色剂饼干燥。在干燥过程中,不期望的过细颗粒可以使用离心分离器去除或者在干燥步骤后使用筛分器去除。
调色剂粒子可以通过应用机械冲击力与异相颗粒(heterogeneous particle)混合,例如带电控制剂和流化剂,以使异相颗粒固定或熔融在调色剂粒子的表面。机械冲击力可以如下施加:通过使叶片高速旋转搅拌调色剂和异相颗粒的混合物或者在高速气流中加速混合物以使调色剂和异相颗粒与碰撞板碰撞。该处理可以使用ONG MILL(来自Hosokawa Micron Co.,Ltd.)、改装的降低了粉碎气压的I-TYPE MILL(来自Nippon Pneumatic Mfg.Co.,Ltd.)、HYBRIDIZATION SYSTEM(来自Nara Machine Co.,Ltd.)、KRYPTONSYSTEM(来自Kawasaki Heavy Industries,Ltd.)或自动研磨器来进行。
根据一些实施方式,考虑到带电性,调色剂的体积平均粒径为3-9μm、4-8μm或4-7μm。当体积平均粒径低于3μm时,调色剂的粘合力相对变大并且电场中调色剂的可操作性变差。当体积平均粒径高于9μm时,图像质量,例如细线再现性(thin line reproducibility)变差。
在一些实施方式中,调色剂的体积平均粒径与数均粒径的比值为1.25以下、1.20以下或1.17以下。当该比值超过1.25时,调色剂的颗粒尺寸分布过宽使得形成的突起部的尺寸可能发生改变。随着粗糙的和超细调色剂颗粒在显影装置中逐渐地被消耗,存留在显影装置中的调色剂颗粒的平均颗粒尺寸逐渐发生变化。虽然,是根据调色剂颗粒的平均颗粒尺寸来确定图像显影的最佳条件,但是显影装置最好能够持续工作而不改变任何条件。结果,出现了不期望的现象,例如调色剂的带电量不足、调色剂的传送量大幅度增加或降低、调色剂堵塞以及调色剂溢出。
可以通过使用例如COULTER COUNTER TA-II和COULTERMULTISIZER II(均来自Beckman Coulter Inc.)的设备按照如下方法对调色剂的颗粒尺寸分布进行测定。
首先,向100-150ml的电解液中加入0.1-5ml的表面活性剂(例如,烷基苯磺酸盐)。所述电解液为约1%NaCl水溶液,所述水溶液由一级氯化钠,例如商业产品ISOTON-II(可由Beckman Coulter,Inc.得到)而制备得到。接下来,将2-20mg的样品(调色剂颗粒)加入至电解液中。使用超声分散器对悬浮有样品的电解液进行约1-3分钟的分散处理,并且随后使用具有100μm孔径的上述设备测量样品的体积分布和数量分布。体积平均粒径(D4)和数均粒径(D1)分别由上述测量的体积分布和数量分布计算得到。
使用以下13个通道以测量出粒径为2.00μm以上且小于40.30μm的颗粒:2.00μm以上且小于2.52μm;2.52μm以上且小于3.17μm;3.17μm以上且小于4.00μm;4.00μm以上且小于5.04μm;5.04μm以上且小于6.35μm;6.35μm以上且小于8.00μm;8.00μm以上且小于10.08μm;10.08μm以上且小于12.70μm;12.70μm以上且小于16.00μm;16.00μm以上且小于20.20μm;20.20μm以上且小于25.40μm;25.40μm以上且小于32.00μm;32.00μm以上且小于40.30μm。
在一些实施方式中,调色剂的平均圆形度为0.930以上、0.950以上或0.970以上。当平均圆形度低于0.930时,调色剂的流动性变差并且因此显影和转印效率也同样变差。
可使用流体型颗粒图像分析器FPIA-2000(来自Sysmex Corporation)按照以下方法测量平均圆形度。向100-150ml已经去除了固体杂质的水中加入0.1-0.5ml表面活性剂(例如,烷基苯磺酸盐),并且进一步加入0.1-0.5g的样品至其中。使用超声分散器对所得的悬浮液进行约1-3分钟的分散处理。使用上述的仪器对每微升含有3,000-10,000个颗粒的悬浮液进行样品形态分布的测量。
按照实施方式的处理盒,其包括至少用于承载静电潜像的静电潜像承载部件以及显影装置,所述显影装置使用根据实施方式的调色剂将静电潜像显影为调色剂图像。
图2为根据实施方式的处理盒的示意图。
图2中举例说明的处理盒包括静电潜像承载部件3K、静电潜像承载部件带电器7K、带电部件10K,以及显影装置40K,所述带电部件用于在图像转印后使静电潜像承载部件3K上的剩余的调色剂颗粒再次带电。所述处理盒可拆分地连接于图像形成设备,例如复印机和打印机。
在正常的操作中,静电潜像承载部件3K以预定的圆周速度被驱动旋转。利用带电器7K使静电潜像承载部件3K的圆周表面均匀地带有预定的正电势或负电势,然后在旋转静电潜像承载部件3K的同时,使用光L通过狭缝曝光或激光束扫描的方式进行照射。结果,静电潜像在静电潜像承载部件3K的圆周表面顺序地形成。使用显影装置40K将静电潜像显影为调色剂图像。调色剂图像随后转印到转印材料61上,所述转印材料61由纸张进料部分传送到静电潜像承载部件3K和转印装置66K之间的间隙,并与静电潜像承载部件3K的旋转同步。
其上具有调色剂图像的转印材料61从静电潜像承载部件3K的圆周表面分离并被导入定影装置中使调色剂图像在其上定影。具有定影的调色剂图像的转印材料61作为拷贝从图像形成设备卸载。
在图像转印后,使用带电部件10K使静电潜像承载部件3K的圆周表面上的剩余的调色剂颗粒再次带电,所述带电部件10K具有弹性部件8K和传导片9K,剩余的调色剂颗粒可以从带电器7K下穿过并且在显影装置40K中收集以实现循环利用。
显影装置40K包括外壳41K以及显影辊42K。显影辊42K的部分圆周表面从外壳41K上所设置的窗孔暴露。
显影辊42K的轴从显影辊42K纵向末端突出。轴的每个末端被支座可旋转地支撑。
外壳41K含有调色剂颗粒。驱动旋转搅拌器43K以将调色剂颗粒从图2的右侧传送至左侧。
在图2中,调色剂供给辊44K设置在搅拌器43K的左侧。在图2中,调色剂供给辊44K逆时针驱动旋转。调色剂供给辊44K由弹性泡沫,例如海绵组成,其可以有效地收集由搅拌器43K传送的调色剂颗粒。
被调色剂供给辊44K收集的调色剂颗粒在调色剂供给辊44K与显影辊42K相接触的位置被提供至显影辊42K。
然后,在图2中,随着显影辊42K逆时针的旋转,显影辊42K上承载的调色剂颗粒穿过显影辊42与调节叶片45K相接触的位置。在该位置,调节叶片45K调节调色剂颗粒层的厚度同时使调色剂颗粒摩擦带电。然后,调色剂颗粒被传送至显影区域,在该区域中显影辊42K面对着静电潜像承载部件3K。
带电部件10K用于在图像转印后使静电潜像承载部件3K上剩余的调色剂颗粒再次带电。带电部件10K是导电的。如果带电部件10K是绝缘的,调色剂颗粒会由于充电的发生而不期望地粘附在其上。
根据一些实施方式,带电部件10K是由尼龙、PTFE、PVDF或氨基甲酸酯片构成的。考虑到调色剂的带电能力,PTFE和PVD是优选的。
根据一些实施方式,带电部件10K的表面电阻率为102-108Ω/sq并且体积电阻率为101-106Ω/sq。
带电部件10K可以为辊、刷或片的形式。当带电部件10K为片的形式时,易于去除所粘附的调色剂颗粒。
根据一些实施方式,带电部件10K具有-1.4~0kV的电压。
当带电部件10K为片的形式时,考虑到与静电潜像承载部件3K的接触压力,片的厚度为0.05-0.5mm。
另外,考虑到用于对调色剂颗粒进行充电的接触时间,片与静电潜像承载部件3K相接触的间隙宽度为1-10mm。
根据实施方式的成像设备,其包括:潜像承载部件;用于使潜像承载部件的表面均匀带电的的带电器;辐照器,设置所述辐照器发射出基于图像信息的光束至潜像承载部件的带电表面以在其上写入静电潜像;显影装置,设置所述显影装置使用根据实施方式的调色剂将静电潜像显影为调色剂图像;转印装置,设置转印装置用于将调色剂图像从潜像承载部件转印至转印材料上;以及用于定影转印材料上的调色剂图像的定影装置。该成像设备还可以任选地包括中和器、清洁器、循环器和控制器。
根据实施方式的成像方法,其包括以下步骤:使潜像承载部件的表面均匀地带电;使用基于图像信息的光照射潜像承载部件的带电表面以在其上写入静电潜像;使用显影承载部件上负载的根据实施方式的调色剂将静电潜像显影为调色剂图像;将调色剂图像从潜像承载部件转印至转印材料;以及定影转印材料上的调色剂图像。该成像方法还可以任选地包括中和、清洁、循环和控制。
通过使用带电器使潜像承载部件的表面均匀带电并且用含有图像信息的光照射带电的表面从而形成静电潜像。
通过在显影辊上形成调色剂层,并且将显影辊上的调色剂层与潜像承载部件上的静电潜像相接触而形成调色剂图像,所述显影辊起显影承载部件的作用。
调色剂颗粒被搅拌器搅动并且机械供给至显影剂供给部件。
由显影剂供给部件提供并且积累在显影剂承载部件上的调色剂颗粒可以穿过与显影剂承载部件相接触的显影层调节器,使得在调色剂颗粒均匀薄层形成的同时调色剂颗粒摩擦带电。
在显影区域通过使用带电的调色剂颗粒,潜像承载部件上形成的静电潜像被显影为调色剂图像。
通过使潜像承载部件带电通过转印装置,例如转印带电器,将调色剂图像从潜像承载部件转印到转印材料上。
然后,在转印材料上定影调色剂图像。每种单色调色剂图像可以分别在转印材料上定影,或者含有多色调色剂图像的组合调色剂图像可以一次在转印材料上定影。
定影装置具有加热和加压功能。
例如,定影装置可以包括加热辊和加压辊的组合,或者加热辊、加压辊和环形带的组合。
在一些实施方式中,加热部件被加热到80-200°C的温度。
图3是根据实施方式的成像装置的示意图。
图3中所举例说明的成像装置是电子照相成像装置。
该成像装置使用黄(Y)、青(C)、洋红(M)和黑(K)四种调色剂形成全色图像。
该成像装置是串联成像装置,在表面移动部件的移动方向上,其包括多个串联排列的潜像承载部件。
具体地,该成像装置包括4个作为潜像承载部件的感光体1Y、1C、1M和1K。这些感光体可以为如图2中所示的鼓型或者带型。
感光体1Y、1C、1M和1K在以图3中箭头所标示的方向驱动旋转的同时与作为表面移动部件的中间转印带10相接触。
从结构的最内侧起,感光体1Y、1C、1M和1K中的每一个都包括相对薄的圆柱型传导支柱、光敏层和保护层。在光敏层和保护层之间可以选择性地形成中间层。
图4是每个成像部分2Y、2C、2M和2K的示意图。
由于成像部分2Y、2C、2M和2K具有同样的构造,在图4中省略了图标记Y、C、M和K。
在感光体1周围,依次设置了带电器3、显影装置5、转印装置6和清洁器7。转印装置6用于将调色剂图像从感光体1转印至中间转印带10。清洁器7用于去除在感光体1上没有被转印的所残留下来的调色剂颗粒。
在感光体1周围,在带电器3和显影装置5之间具有空间。该空间使得从辐照器4中发出的光射到感光体1的带电表面,从而在感光体1上基于图像信息形成静电潜像。
带电器3使感光体1的表面具有负电势。
根据一实施方式,带电器3为辊的形式(“带电辊”)。
带电辊与感光体1的表面接触或接近并且提供负偏压以使感光体1表面带电。
例如,利用直流充电偏压对带电辊供电使感光体1表面充电至-500V。
充电偏压可以是叠加有交流偏压的直流偏压。
带电器3可以配有清洁刷以清洁带电辊的表面。
带电辊的每个轴向末段部分可以缠绕包覆有薄带并且与感光体1的表面相接触。
在这种情况下,带电辊的表面接近感光体1的表面,同时它们之间形成了空隙。该空隙的距离等于薄带的厚度。随着对带电辊施加充电偏压,在空隙中产生放电。结果,感光体1的表面被充电。
然后,感光体1的带电表面被从辐照器4中发射出来的光照射。结果,在感光体1上形成了静电潜像。
辐照器4在感光体1上写入了基于每种颜色的图像信息的静电潜像。
辐照器4可以采用激光法或者其它使用LED阵列和成像装置的方法。
调色剂颗粒从调色剂瓶31Y、31C、31M和31K中的任意供给至显影装置5。显影供给辊5b将调色剂颗粒提供至显影辊5a。
显影辊5a将调色剂颗粒传送至显影区域,在显影区域中,显影辊5a与感光体1相面对。
在显影区域中,显影辊5a的表面与感光体1的表面以相同的方向移动并且显影辊5a所移动的线速度高于感光体1。
显影辊5a上所携带的调色剂颗粒被提供至感光体1的表面,同时显影辊5a与感光体1的表面有磨损地接触。显影辊5a由电源提供-300V的显影偏压。结果,在显影区域中形成显影电场。
显影辊5a上所携带的调色剂颗粒与感光体1上的静电潜像静电吸引。
因此,感光体1上的静电潜像显影成为了调色剂图像。
在转印装置6中,中间转送带10沿着三个支撑辊11、12和13拉紧并沿着图3中箭头所示的方向环形移动。
在感光体1Y、1C、1M和1K上形成的调色剂图像依次静电转印到中间转印带10上并且彼此重叠。
通过各自的初级转印辊14Y、14C、14M和14K来进行调色剂图像的转印,与转印带电器相比,其导致调色剂更少分散。
初级转印辊14Y、14C、14M和14K分别设置于感光体1Y、1C、1M和1K的对面,中间转印带10在它们之间。
因此,在感光体1Y、1C、1M和1K和被初级转印辊14Y、14C、14M和14K分别压住的中间转印带10的各个部分之间形成了初级转印压区(transfer nip)。
通过对每个初级转印辊14Y、14C、14M和14K分别施加正偏压,将形成于感光体1Y、1C、1M和1K上的调色剂图像转印至中间转印带10。
因此,在每个初级转印压区中形成了转印电场。感光体1Y、1C、1M和1K上形成的每个调色剂图像与中间转印带10静电吸引。
传送带清洁器15设置于临近中间转印带10的位置。
传送带清洁器15使用软毛刷和清理叶片收集在中间转印带10上的剩余调色剂颗粒。
收集到的调色剂颗粒从传送带清洁器15输送到废调色剂槽中。
在支撑辊13压住中间转印带10的位置,次级转印辊16与中间转印带10相接触。
因此,次级转印压区形成于次级转印辊16与中间转印带10之间。转印纸张(之后称为转印纸)适时地进入次级转印压区。
在图3中,转印纸张储存于设置在辐照器4之下的纸进料盒20中。纸进料辊21和一对写入辊22将纸张输送至次级转印压区。
在中间转印带10上相互重叠的调色剂图像在次级转印压区中一次转印到转印纸上。
在次级转印中,向次级转印辊16提供正偏压从而形成了转印电场。通过转印电场的作用,调色剂图像从中间转印带10被转印至转印纸。
在次级转印压区相对于转印纸传送方向的下游位置设置热定影装置23。
热定影装置23具有加热辊23a,所述加热辊23a含加热器和加压辊23b。
穿过次级转印压区的转印纸被加热辊23a和加压辊23b夹在中间并且被加热和加压。因此,转印纸上的调色剂颗粒融化并且定影于其上。出料辊24将具有定影调色剂图像的转印纸输送至出料托盘上。
作为显影剂承载部件的显影辊的一部分5a通过显影装置5的罩上所设置的孔暴露。
在本实施方式中,使用含有调色剂颗粒并且不含载体颗粒的单组分显影剂。
显影装置5含有由调色剂瓶31Y、31C、31M和31K中的任意所提供的调色剂颗粒。
调色剂瓶31Y、31C、31M和31K可分别从成像设备中拆卸。
因此,当调色剂瓶31Y、31C、31M和31K中的一个调色剂用完时,不需要替换全部的调色剂瓶。用户可以继续使用剩余的调色剂瓶而无需不必要的花费。
图5是图4中所举例说明的显影装置5的示意图。调色剂颗粒供给至显影辊5a和显影供给辊5b之间形成的压区部分并同时通过显影供给辊5b搅拌。在压区部分中,显影辊5a和显影供给辊5b相向移动。
设置调节叶片5c与显影辊5a相接触。调节叶片5c调节显影辊5a上所携带调色剂颗粒的量并且形成了调色剂颗粒的薄层。
调色剂颗粒在显影辊5a和显影供给辊5b之间的压区部分和调节叶片5c与显影辊5a之间的间隙部分摩擦带电。
图6是根据实施方式的处理盒的示意图。
处理盒与成像设备,例如复印机和打印机,可拆卸连接。
图6中所举例说明的处理盒整体上具有静电潜像承载部件、静电潜像带电器和图5中所举例说明的显影装置。
实施例
已经总体上对本发明进行了说明,将通过参考一些具体的实施例对本发明进行进一步地说明,这些实施例在本文中仅起到举例说明的目的并不具有限制作用。在描述下列实施例的过程中除非另有说明,否则数字表示重量份。
在实施例中所制备的调色剂可用于单组分显影剂或双组分显影剂。
突起部长边长度以及表面覆盖率的测量
突起部长边长度和调色剂上突起部的表面覆盖率通过调色剂的SEM(扫描电子显微镜)图像来测定。
图7是调色剂颗粒的SEM示例。以下,测量步骤将参照图7进行描述。
调色剂的表面覆盖率
做两条平行线,分别正切调色剂颗粒A点和B点,使A点和B点之间的距离最小。
以线段AB的中点O为圆心画圆确定圆形区域。确定包括在该圆形中的突起部的总面积。通过将突起部的总面积除以该圆区域的面积来计算出表面覆盖率。
对100个随机选择的调色剂颗粒进行上述步骤并且对计算的值取平均。
突起部的长边长度
对100个随机选择的调色剂颗粒进行突起部长边长度的测量并且对计算值取平均。使用来自Mountech Co.,Ltd的颗粒尺寸分布测量分析软件Mac-View对每个突起部的面积和长度进行测量。
具体地,画出一条穿过突起部重心O’并且在a点和b点与突起部的外边缘相交的直线,其中使a点和b点之间的距离最大。线段ab即为突起部的长边。
颗粒尺寸分布的测量
调色剂颗粒尺寸分布的测量通过例如COULTER COUNTER TA-II或COULTER MULTISIZER II(二者均来自Beckman Coulter Inc.)的仪器,按照以下方法进行。
首先,向100-150ml的电解液中加入0.1-5ml的表面活性剂(例如,烷基苯磺酸盐)。所述电解液为约1%NaCl水溶液,所述水溶液由一级氯化钠,例如商业产品ISOTON-II(可由Beckman Coulter,Inc.得到)而制备得到。接下来,将2-20mg的样品(调色剂颗粒)加入至电解液中。使用超声分散器对悬浮有样品的电解液进行约1-3分钟的分散处理,并且随后使用具有100μm孔径的上述设备测量样品的体积分布和数量分布。体积平均粒径(Dv)和数均粒径(Dn)分别由上述测量的体积分布和数量分布计算得到。
使用以下13个通道以测量出粒径为2.00μm以上且小于40.30μm的颗粒:2.00μm以上且小于2.52μm;2.52μm以上且小于3.17μm;3.17μm以上且小于4.00μm;4.00μm以上且小于5.04μm;5.04μm以上且小于6.35μm;6.35μm以上且小于8.00μm;8.00μm以上且小于10.08μm;10.08μm以上且小于12.70μm;12.70μm以上且小于16.00μm;16.00μm以上且小于20.20μm;20.20μm以上且小于25.40μm;25.40μm以上且小于32.00μm;32.00μm以上且小于40.30μm。
平均圆形度的测量
如下来确定调色剂颗粒的形态:通过使含有调色剂颗粒的悬浮液穿过平板上图像区域中的检测带,使用CCD相机对其进行光学图像检测并分析图像。具体地,如下求出平均圆形度:与上述调剂色颗粒所得到图像的面积相等的等效圆的周长除以该得到图像的周长。
可使用流体型颗粒图像分析器FPIA-2000(来自Sysmex Corporation)按照以下方法测量平均圆形度。向100-150ml已经去除了固体杂质的水中加入0.1-0.5ml表面活性剂(例如,烷基苯磺酸盐),并且进一步加入0.1-0.5g的样品至其中。使用超声分散器对所得的悬浮液进行约1-3分钟的分散处理。使用上述的仪器对每微升含有3,000-10,000个颗粒的悬浮液进行样品形态分布的测量。
树脂微粒的体积平均粒径的测量
通过使用具有动态光散射技术的纳米粒度仪UPA-EX150(来自NikkisoCo.,Ltd.)对树脂微粒的体积平均粒径进行测量。具体地,对含有预定树脂微粒浓度的分散液进行测量。事先对分散液的溶剂进行单独测量作为背景值。通过上述方法测量出具有几十纳米至几微米体积平均粒径的树脂微粒。
分子量的测量
在以下条件下,通过GPC(凝胶渗透色谱法)对树脂的分子量,例如聚酯和乙烯树脂的分子量进行测量。
仪器:HLC-8220GPC(来自Tosoh Corporation)
柱:TSKgel SuperHZM-M x 3
测量温度:40°C
溶剂:THF(四氢呋喃)
流速:0.35ml/分钟
样品浓度:0.05-0.6%
注入量:0.01ml
根据分子量分布曲线来确定重均分子量(Mw),所述分子量分布曲线参考单分散聚苯乙烯标准样品的校准曲线获得。每个所使用的单分散聚苯乙烯标准样品的分子量为5.8x100、1.085x10,000、5.95x10,000、3.2x100,000、2.56x1,000,000、2.93x1,000、2.85x10,000、1.48x100,000、8.417x100,000和7.5x1,000,000。
玻璃化转变温度以及吸热量的测量
通过使用差示扫描量热仪(例如,来自Seiko Instruments Inc.的DSC-6220R)按照以下方法测量树脂的玻璃化转变温度。以10°C/分钟的加热速率将样品从室温加热至150°C,使其在150°C保持10分钟,冷却至室温,使其在室温下保持10分钟,再以10°C/分钟的加热速率将样品加热至150°C,从而获得吸热曲线。根据吸热曲线上两条基线之间的中点来确定玻璃化转变温度,所述两条基线分别分别画于中点之上和之下。
脱模剂、结晶树脂以及调色剂的吸热量和熔点也可以根据吸热曲线来测定。通过计算吸热峰的峰面积来确定吸热量。通常,脱模剂的可熔化温度低于调色剂定影的温度。脱模剂的熔融热根据吸热曲线中的吸热峰来观测。由于在固相中相变的发生,某些脱模剂产生转变热。在这种情况下,利用熔融热和转化热的总值来计算吸热量。根据吸热峰具有局部极小值时的温度来确定熔点。
在将调色剂与外添加剂混合之前,对其熔点进行测定。
按照以下方法来确定调色剂中含有结晶树脂的量。以1°C/分钟的平均加热速率将约5mg量的调色剂由-20°C加热至150°C并且以0.5°C/60秒的温度幅度使用差示扫描量热仪(例如,来自TA Instruments的温度调制差示扫描量热仪Q200)测量熔融热量。参考校准曲线或由结晶树脂单体测定的熔融热量将所测定的熔融热量转化为结晶树脂的含量。
带电性的评估(背景污染)
在IPSIO SP C220打印机(来自Ricoh Co.,Ltd.)的黑色调色剂盒中含有调色剂。在白色纸张上打印5%图表,即由Imaging Society of Japan发行的测试图表No.8。视觉观察白纸以及感光体以确定调色剂颗粒是否已经将其污染。
A:在白纸或感光体上均未观察到调色剂颗粒。
B:在白纸上没有观察到调色剂颗粒,但以一定角度在感光体上观察到微量的调色剂颗粒。
C:以一定角度在白纸上观察到微量的调色剂颗粒。
D:在白纸上能明显观察到的许多调色剂颗粒。
抗粘性评估
观察上述打印出的图像以确定是否产生了不期望的白线。观察已经与显影辊相接触的调节叶片以确定是否调色剂颗粒粘附于此。
A:在图像中没有观察到白线。没有观察到调色剂颗粒粘附于调节叶片。
B:在图像中没有观察到白线。观察到有微量的调色剂颗粒粘附于调节叶片,但当轻刮时容易脱离去除。
C:在图像中观察到有轻微的白线。观察到有微量的调色剂颗粒粘附于调节叶片,但即使当轻刮时也不容易脱离去除。
D:在图像中观察到白线。观察到许多调色剂颗粒粘附于调节叶片。
低温定影性的评估
在改进的IPSIO SP C220打印机(来自Ricoh Co.,Ltd.)中含有调色剂。在19张TYPE 6200Y型纸上(来自Ricoh Co.,Ltd.)产生具有50mmx50mm尺寸大小以及10g/m2的调色剂颗粒量的未定影实地图像。
以280mm/秒的系统速度,将每个未定影的实地图像通过改进的定影单元以定影每张纸上的实地图像,同时以5°C的区间从120°C-200°C改变定影温度。将每张具有定影实地图像的纸向内折叠并且再将其展开。用橡皮轻轻地摩擦定影的实地图像。折叠线没有消失所对应的最低温度即确定为最小定影温度。
A:最小定影温度小于100°C。
B:最小定影温度为100°C以上且小于110°C。
C:最小定影温度为110°C以上且小于120°C。
D:最小定影温度为120°C以上。
耐热储存稳定性的评估
在50-ml的玻璃瓶中加入25g的调色剂,在恒温室中在55°C放置24小时,然后将其冷却至24°C。根据JIS K2235-1991对调色剂进行针入度测试以测量其针入度。针入度约大,耐热储存稳定性越好。在实际应用中,针入度小于10mm的调色剂会出现问题。针入度按以下等级分级。
A:针入度为20mm以上。
B:针入度为15mm以上且低于20mm。
C:针入度为10mm以上且低于15mm。
D:针入度低于10mm。
结晶聚酯树脂C-1的制备
将353份1,10-癸二醇、289份己二酸和0.8份二丁基氧化锡加入到配有冷凝器、搅拌器和氮输入管的反应容器中。在常压180°C下,将混合物反应6小时。在10-15mmHg的减压条件下,将混合物进一步地反应4小时。从而制备得到结晶聚酯树脂C-1。结晶聚酯树脂C-1的数均分子量为14,000,重均分子量为33,000以及熔点为65°C。在熔点处吸热量达到最大值。
结晶聚酯树脂C-2的制备
将160份1,9-壬二醇、208份十二烷二酸、5.92份间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠盐、16.7份5-叔丁基间苯二甲酸和0.4份二丁基氧化锡加入到配有冷凝器、搅拌器和氮输入管的反应容器中。在常压180°C下,将混合物反应6.5小时。在220°C,10-15mmHg的减压条件下,将混合物进一步地反应4小时。从而制备得到结晶聚酯树脂C-2。结晶聚酯树脂C-2的数均分子量为4,200,重均分子量为15,000以及熔点为72°C。在熔点处吸热量达到最大值。
结晶聚酯树脂C-3的制备
将124份乙二醇、139份己二酸、2.96份间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠盐、7.78份5-叔-丁基间苯二甲酸和0.4份二丁基氧化锡加入到配有冷凝器、搅拌器和氮输入管的反应容器中。在常压180°C下,将混合物反应5小时。减压条件下,通过蒸馏将多余的乙二醇去除后,在220°C,10-15mmHg的减压条件下,将混合物进一步地反应2.5小时。从而制备得到结晶聚酯树脂C-3。结晶聚酯树脂C-3的数均分子量为3,400,重均分子量为10,000以及熔点为47°C。在熔点处吸热量达到最大值。
结晶聚酯树脂C-4的制备
将353份1,10-癸二醇、289份己二酸和0.8份二丁基氧化锡加入到配有冷凝器、搅拌器和氮输入管的反应容器中。在常压180°C下,将混合物反应8小时。在10-15mmHg的减压条件下,将混合物进一步地反应6小时。从而制备得到聚酯结晶树脂C-4。结晶聚酯树脂C-4的数均分子量为18,000,重均分子量为53,000以及熔点为67°C。在熔点处吸热量达到最大值。
结晶聚酯树脂C-5的制备
将174份1,10-癸二醇、289份己二酸和0.4份二丁基氧化锡加入到配有冷凝器、搅拌器和氮输入管的反应容器中。在常压180°C下,将混合物反应5小时。在10-15mmHg的减压条件下,将混合物进一步地反应2小时。从而制备得到结晶聚酯树脂C-5。结晶聚酯树脂C-5的数均分子量为3,600,重均分子量为12,000以及熔点为60°C。在熔点处吸热量达到最大值。
改性聚酯树脂D-1的制备
将241份癸二酸、31份己二酸、164份1,4-丁二醇和0.75份作为缩合催化剂的二羟基双(三乙醇胺酸根)钛(dihydroxybis(triethanolaminato)titanium)加入到配有冷凝器、搅拌器和氮输入管的反应容器中。在180°C,氮气气流下将混合物反应8小时,同时去除生成的水。将混合物逐渐加热至225°C并且在氮气气流下将混合物反应4小时,同时去除生成的水和1,4-丁二醇。在5-20mmHg的减压条件下,将混合物进一步反应直至重均分子量达到18,000。
将218份上述制备得到的结晶树脂、250份乙酸乙酯和82份六亚甲基二异氰酸酯(HDI)加入到另一个配有冷凝器、搅拌器和氮输入管的反应容器中。在80°C,氮气气流下将混合物反应5小时。在减压条件下,去除乙酸乙酯。从而制备得到改性聚酯树脂D-1(即,聚酯/聚氨酯树脂)。改性聚酯树脂的重均分子量为52,000并且熔点为65°C。在熔点处吸热量达到最大值。
结晶聚脲树脂E-1的制备
将79份(0.90mol)1,4-丁二胺、116份(1.00mol)1,6-己二胺和600份甲乙酮(MEK)加入到配有冷凝器、搅拌器和氮输入管的反应容器中,并且搅拌混合物。将475份(1.90mol)二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯进一步加入到容器中并且在60°C,氮气气流下将混合物反应4小时。在减压条件下,去除MEK。从而制备得到了结晶聚脲树脂E-1。结晶聚脲树脂E-1的重均分子量为46,000并且熔点为62°C。在熔点处吸热量达到最大值。
氨基甲酸酯改性结晶聚酯树脂F-1的制备
将202份(1.00mol)癸二酸、189份(1.60mol)1,6-己二醇以及0.5份作为缩合催化剂的二丁基氧化锡加入到配有冷凝器、搅拌器和氮输入管的反应容器中。在180°C,氮气气流下将混合物反应8小时,同时去除生成的水。将混合物逐渐加热至220°C并且在氮气气流下将混合物反应4小时,同时去除生成的水和1,6-己二醇。在5-20mmHg的减压条件下,将混合物进一步反应直至重均分子量达到7,000。从而制备晶聚酯树脂F’-1。得到晶聚酯树脂F’-1重均分子量为7,000。
将上述制备得到的结晶聚酯树脂F’-1、300份乙酸乙酯和38份(0.15mol)二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(MDI)加入到另一个配有冷凝器、搅拌器和氮输入管的反应容器中。在80°C,氮气气流下将混合物反应5小时。在减压条件下,去除乙酸乙酯。从而制备得到氨基甲酸酯改性结晶聚酯树脂F-1。氨基甲酸酯改性结晶聚酯树脂F-1的重均分子量为15,000并且熔点为65°C。在熔点处吸热量达到最大值。
结晶树脂前体G-1的制备
将202份(1.00mol)癸二酸、122份(1.03mol)1,6-己二醇以及0.5份作为缩合催化剂的二羟基双(三乙醇胺酸根)钛加入到配有冷凝器、搅拌器和氮输入管的反应容器中。在180°C,氮气气流下将混合物反应8小时,同时去除生成的水。将混合物逐渐加热至220°C并且在氮气气流下将混合物反应4小时,同时去除生成的水和1,6-己二醇。在5-20mmHg的减压条件下,将混合物进一步反应直至重均分子量达到25,000。
将上述制备得到的结晶树脂、300份乙酸乙酯和27份(0.16mol)六亚甲基二异氰酸酯(HDI)加入到另一个配有冷凝器、搅拌器和氮输入管的反应容器中。在80°C,氮气气流下将混合物反应5小时。从而制备得到在其端部具有异氰酸酯基的结晶树脂前体G-1的50%乙酸乙酯溶液。
将10份结晶树脂前体G-1的乙酸乙酯溶液与10份四氢呋喃(THF)和1份二丁胺混合。搅拌混合物2小时。作为乙酸乙酯溶液的GPC测量结果,结晶树脂前体G-1的重均分子量为53,000。作为DSC测量的结果,结晶树脂前体G-1的熔点为57°C。在熔点处吸热量达到最大值。
无定形聚酯树脂A-1的制备
将229份双酚A的环氧乙烷2mol加合物、529份双酚A的环氧丙烷3mol加合物、208份对苯二酸、46份己二酸以及2份二丁基氧化锡加入到配有冷凝器、搅拌器和氮输入管的反应容器中。在230°C,常压下将混合物反应8小时。在10-15mmHg的减压条件下,将混合物进一步反应5小时。在将44份的偏苯三酸酐加入至容器中后,在180°C,常压条件下将混合物进一步反应2小时。从而制备得到了无定形聚酯树脂A-1。无定形聚酯树脂A-1的数均分子量为2,500,重均分子量为6,700,玻璃化转变温度为43°C,并且酸值为25mgKOH/g。
上述所制备树脂的性能示于表1中。
表1
着色剂分散液的制备
将20份酞菁铜、4份着色剂分散剂(来自Avecia的SOLSPERSE 28000)以及76份乙酸乙酯加入到烧杯中。使用球磨对混合物进行分散处理以使酞菁铜细化分散。从而制备得到着色剂分散液1。通过使用来自Horiba,Ltd的颗粒分析器LA-920测定,分散在着色剂分散液1中的着色剂颗粒的体积平均粒径为0.3μm。
脱模剂分散剂1的制备
将454份二甲苯和150份低分子量聚乙烯(来自Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.的SANWAX LEL-400,软化点为128°C)加入至配有温度计和搅拌器的高压釜反应容器中。在用氮气替换反应器中的空气后,将混合物加热至170°C使其熔化。在170°C下,将595份苯乙烯、255份甲基丙烯酸甲酯、34份二-叔丁基过氧六氢对苯二甲酸酯(di-t-butylperoxyhexahydroterephthalate)以及119份二甲苯的混合物3小时滴加至反应器中。将混合物进行聚合反应并且在该温度下持续30分钟。然后除去溶剂。从而制备得到脱模剂分散剂1。脱模剂分散剂1的数均分子量为1,872,重均分子量为5,194并且玻璃化转变温度为56.9°C。
蜡分散液的制备
将10份石蜡(熔点为73°C)、1份脱模剂分散剂1和33份乙酸乙酯加入至配有温度计和搅拌器的高压釜反应容器中。将混合物加热至78°C使蜡溶解在乙酸乙酯中。经过1小时将得到的溶液冷却至30°C,使蜡结晶成为微粒形式。使用ULTRA VISCO MILL(来自Aimex Co.,Ltd.)对溶液进行湿粉碎处理。从而制备得到蜡分散液1。
乙烯树脂微粒分散液V-1的制备
将0.7份十二烷基磺酸钠和498份离子交换水加入至配有冷凝器、搅拌器和氮输入管的反应容器中。在搅拌下,将混合物加热至80°C使十二烷基磺酸钠溶解在离子交换水中。向反应器中添加2.6份过硫酸钾溶解在104份离子交换水得到的溶液。15分钟后,将含有200份苯乙烯单体和4.2份正辛硫醇的单体混合液经过90分钟滴加至反应器中。在80°C下,将混合物保温60分钟并且使其进行聚合反应。
然后,冷却混合物。从而制备得到含有白色乙烯树脂微粒的乙烯树脂微粒分散液V-1,其中乙烯树脂微粒的体积平均粒径为130nm。固含量约为25%。将2ml乙烯树脂微粒分散液V-1放置在陪替氏培养皿上并且蒸发分散溶剂。干燥渣的数均分子量为9,500,重均分子量为18,000并且玻璃化转变温度为83°C。
乙烯树脂微粒分散液V-2的制备
将0.7份十二烷基磺酸钠和498份离子交换水加入至配有冷凝器、搅拌器和氮输入管的反应容器中。在搅拌下,将混合物加热至80°C使十二烷基磺酸钠溶解在离子交换水中。向反应器中添加2.5份过硫酸钾溶解在98份离子交换水得到的溶液。15分钟后,将含有160份苯乙烯单体和40份甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯(EO=2mol)(来自Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.的M-20G)的单体混合液经过90分钟滴加至反应器中。在80°C下,将混合物保温60分钟并且使其进行聚合反应。
然后冷却混合物。从而制备得到含有白色乙烯树脂微粒的乙烯树脂微粒分散液V-2,其中乙烯树脂微粒的体积平均粒径为115nm。固含量约为25%。将2ml乙烯树脂微粒分散液V-2放置在陪替氏培养皿上并且蒸发分散溶剂。干燥渣的数均分子量为98,000,重均分子量为420,000并且玻璃化转变温度为70°C。
乙烯树脂微粒分散液V-3的制备
将0.7份十二烷基磺酸钠和498份离子交换水加入至配有冷凝器、搅拌器和氮输入管的反应容器中。在搅拌下,将混合物加热至80°C使十二烷基磺酸钠溶解在离子交换水中。向反应器中添加2.7份过硫酸钾溶解在108份离子交换水得到的溶液。15分钟后,将含有160份苯乙烯单体和40份甲基丙烯酸甲酯的单体混合液经过90分钟滴加至反应器中。在80°C下,将混合物保温60分钟并且使其进行聚合反应。
然后冷却混合物。从而制备得到含有白色乙烯树脂微粒的乙烯树脂微粒分散液V-3,其中乙烯树脂微粒的体积平均粒径为100nm。固含量约为25%。将2ml乙烯树脂微粒分散液V-3放置在陪替氏培养皿上并且蒸发分散溶剂。干燥渣的数均分子量为60,000,重均分子量为216,000并且玻璃化转变温度为99°C。
乙烯树脂微粒分散液V-4的制备
将0.7份十二烷基磺酸钠和498份离子交换水加入至配有冷凝器、搅拌器和氮输入管的反应容器中。在搅拌下,将混合物加热至80°C使十二烷基磺酸钠溶解在离子交换水中。向反应器中添加2.6份过硫酸钾溶解在102份离子交换水得到的溶液。15分钟后,将含有184.6份苯乙烯单体、15份丙烯酸丁酯和0.5份二乙烯基苯的单体混合液经过90分钟滴加至反应器中。在80°C下,将混合物保温60分钟并且使其进行聚合反应。
然后冷却混合物。从而制备得到含有白色乙烯树脂微粒的乙烯树脂微粒分散液V-4,其中乙烯树脂微粒的体积平均粒径为79nm。固含量约为25%。将2ml乙烯树脂微粒分散液V-4放置在陪替氏培养皿上并且蒸发分散溶剂。干燥渣的数均分子量为34,000,重均分子量为160,000并且玻璃化转变温度为87°C。
乙烯树脂微粒分散液V-5的制备
将0.7份十二烷基磺酸钠和498份的离子交换水加入至配有冷凝器、搅拌器和氮输入管的反应容器中。在搅拌下,将混合物加热至80°C使十二烷基磺酸钠溶解在离子交换水中。向反应器中添加2.6份过硫酸钾溶解在104份离子交换水得到的溶液。15分钟后,将含有200份苯乙烯单体的单体混合液经过90分钟滴加至反应器中。在80°C下,将混合物保温60分钟并且使其进行聚合反应。
然后冷却混合物。从而制备得到含有白色乙烯树脂微粒的乙烯树脂微粒分散液V-5,其中乙烯树脂微粒的体积平均粒径为100nm。固含量约为25%。将2ml乙烯树脂微粒分散液V-5放置在陪替氏培养皿上并且蒸发分散溶剂。干燥渣的数均分子量为62,000,重均分子量为215,000并且玻璃化转变温度为101°C。
乙烯树脂微粒分散液V-6的制备
将0.7份十二烷基磺酸钠和498份离子交换水加入至配有冷凝器、搅拌器和氮输入管的反应容器中。在搅拌下,将混合物加热至80°C使十二烷基磺酸钠溶解在离子交换水中。向反应器中添加2.6份过硫酸钾溶解在104份离子交换水得到的溶液。15分钟后,将含有200份苯乙烯单体和14份正辛醇的单体混合液经过90分钟滴加至反应器中。在80°C下,将混合物保温60分钟并且使其进行聚合反应。
然后冷却混合物。从而制备得到含有白色乙烯树脂微粒的乙烯树脂微粒分散液V-6,其中乙烯树脂微粒的体积平均粒径为103nm。固含量约为25%。将2ml乙烯树脂微粒分散液V-6放置在陪替氏培养皿上并且蒸发分散溶剂。干燥渣的数均分子量为2,700,重均分子量为6,700并且玻璃化转变温度为44°C。
乙烯树脂微粒分散液V-7的制备
将0.7份十二烷基磺酸钠和498份离子交换水加入至配有冷凝器、搅拌器和氮输入管的反应容器中。在搅拌下,将混合物加热至80°C使十二烷基磺酸钠溶解在离子交换水中。向反应器中添加2.7份过硫酸钾溶解在108份离子交换水得到的溶液。15分钟后,将含有100份苯乙烯单体和90份甲基丙烯酸甲酯的单体混合液经过90分钟滴加至反应器中。在80°C下,将混合物保温60分钟并且使其进行聚合反应。
然后冷却混合物。从而制备得到含有白色乙烯树脂微粒的乙烯树脂微粒分散液V-7,其中乙烯树脂微粒的体积平均粒径为102nm。固含量约为25%。将2ml乙烯树脂微粒分散液V-7放置在陪替氏培养皿上并且蒸发分散溶剂。干燥渣的数均分子量为57,000,重均分子量为186,000并且玻璃化转变温度为100°C。
乙烯树脂微粒分散液V-8的制备
将100份乙烯树脂微粒分散液V-1和100份乙烯树脂微粒分散液V-4混合。从而制备得到乙烯树脂微粒分散液V-8。固含量约为25%。将2ml乙烯树脂微粒分散液V-8放置在陪替氏培养皿上并且蒸发分散溶剂。干燥渣的数均分子量为27,000,重均分子量为90,000并且玻璃化转变温度为85°C。
乙烯树脂微粒分散液V-9的制备
将0.7份十二烷基磺酸钠和498份离子交换水加入至配有冷凝器、搅拌器和氮输入管的反应容器中。在搅拌下,将混合物加热至80°C使十二烷基磺酸钠溶解在离子交换水中。向反应器中添加2.5份过硫酸钾溶解在98份离子交换水得到的溶液。15分钟后,将含有130份苯乙烯单体和70份甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯的单体混合液经过90分钟滴加至反应器中。在80°C下,将混合物保温60分钟并且使其进行聚合反应。
然后冷却混合物。从而制备得到含有白色乙烯树脂微粒的乙烯树脂微粒分散液V-9,其中乙烯树脂微粒的体积平均粒径为115nm。固含量约为25%。将2ml乙烯树脂微粒分散液V-9放置在陪替氏培养皿上并且蒸发分散溶剂。干燥渣的数均分子量为87,600,重均分子量为392,000并且玻璃化转变温度为48°C。
上述所制备乙烯树脂的性能示于表2中。
表2
实施例1
树脂溶液的制备
将100份结晶聚酯树脂C-1和100份乙酸乙酯加入至配有温度计和搅拌器的反应容器中。将混合物加热至50°C并且均匀搅拌。从而制备得到了树脂溶液1。
将60份树脂溶液1、27份蜡分散液以及10份着色剂分散液1加入至烧杯中。在50°C下,使用TK HOMOMIXER以8,000rpm的转速均匀搅拌混合物。从而制备得到调色剂成分液1。
将97份离子交换水、6份有机树脂微粒(即,苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸的环氧乙烷加成物硫酸酯钠盐的共聚物)的25%水分散液、1份羧甲基纤维素钠以及10份十二烷基二苯醚二磺酸钠(来自Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.的(ELEMINOL MON-7)的48.5%水溶液加入至另一个烧杯中。均匀搅拌混合物。
在50°C下,将75份调色剂成分液加入至烧杯中,同时使用TKHOMOMIXER以10,000rpm的转速搅拌混合物。进一步地搅拌混合物2分钟。从而制备得到浆料1。
形成突起部的步骤(将树脂微粒粘附至核粒子的步骤)
在25°C下,使用THREE-ONE MOTOR以200rpm的转速搅拌浆料1的同时,在浆料1中经过5分钟滴加21.4份乙烯树脂微粒分散液V-1。持续搅拌混合物30分钟。取出少量浆料,用水稀释10倍并且将其离心分离。结果,核粒子沉淀在试管的底部,同时上清液层基本为透明。因此,制备得到形成了突起部的浆料1。
溶剂的去除
在30°C下,在配有搅拌器和温度计的容器中去除形成了突起部的浆料1的溶剂8小时。因此,制备得到分散浆料1。
洗涤和干燥
在减压条件下,过滤100份分散浆料1。
(1)使用TK HOMOMIXER以12,000的转速将滤渣与100份离子交换水混合10分钟并且对混合物进行过滤。
(2)使用TK HOMOMIXER以12,000的转速将滤渣与100份离子交换水混合30分钟同时使用超声振动。在减压条件下,将混合物过滤。重复该操作步骤直到再浆料化的液体的电导率为10μS/cm以下。
(3)将10%盐酸溶液加入至再浆料化的溶液中直到再浆料化的溶液的pH值为4。使用THREE-ONE MOTOR搅拌再浆料化的溶液30分钟并且对其进行过滤。
(4)使用TK HOMOMIXER以12,000的转速将滤渣与100份离子交换水混合10分钟并且对混合物进行过滤。重复该操作步骤直到再浆料化的液体的电导率为10μS/cm以下。从而制备得到滤饼1。
将剩余的分散浆料1进行同样的步骤并且将所得到的滤饼加入到上述滤饼1中。
在45°C下,使用循环干燥器对滤饼1干燥48小时并且使用75μm孔的筛将其过筛。从而制备得到母调色剂1。使用HENSCHEL MIXER,将50份母调色剂1与1份具有约30nm初级粒径的疏水化二氧化硅和0.5份具有约10nm初级粒径的疏水化二氧化硅混合。从而制备得到调色剂1。使用扫描电子显微镜(SEM)对调色剂1进行观察以确定突起部的长边长度和调色剂上突起部的表面覆盖率。突起部长边的平均长度为0.24μm,突起部长边长度的标准偏差为0.132并且调色剂上突起部的表面覆盖率为57%。
实施例2
将95份结晶聚酯树脂C-1、5份无定形聚酯树脂A-1和100份乙酸乙酯加入至配有温度计和搅拌器的反应容器中。将混合物加热至50°C并且进行均匀地搅拌。从而制备得到树脂溶液2。除使用树脂溶液2代替树脂溶液1之外,重复制备调色剂1的步骤。从而制备得到调色剂2。
实施例3
除使用乙烯树脂微粒分散液V-2代替乙烯树脂微粒分散液V-1之外,重复制备调色剂1的步骤。从而制备得到调色剂3。
实施例4
除使用乙烯树脂微粒分散液V-3代替乙烯树脂微粒分散液V-1之外,重复制备调色剂1的步骤。从而制备得到调色剂4。
实施例5
除使用乙烯树脂微粒分散液V-4代替乙烯树脂微粒分散液V-1之外,重复制备调色剂1的步骤。从而制备得到调色剂5。
实施例6
除使用乙烯树脂微粒分散液V-4代替乙烯树脂微粒分散液V-1并且其使用量从21.4份调整至11.4份之外,重复制备调色剂1的步骤。从而制备得到调色剂6。
实施例7
除使用结晶聚酯树脂C-2代替结晶聚酯树脂C-1之外,重复制备调色剂1的步骤。从而制备得到调色剂7。
实施例8
除使用结晶聚酯树脂C-3代替结晶聚酯树脂C-1之外,重复制备调色剂1的步骤。从而制备得到调色剂8。
实施例9
除使用结晶聚酯树脂C-4代替结晶聚酯树脂C-1之外,重复制备调色剂1的步骤。从而制备得到调色剂9。
实施例10
除使用结晶聚酯树脂C-5代替结晶聚酯树脂C-1之外,重复制备调色剂1的步骤。从而制备得到调色剂10。
实施例11
除使用乙烯树脂微粒分散液V-5代替乙烯树脂微粒分散液V-1之外,重复制备调色剂1的步骤。从而制备得到调色剂11。
实施例12
除使用乙烯树脂微粒分散液V-6代替乙烯树脂微粒分散液V-1之外,重复制备调色剂1的步骤。从而制备得到调色剂12。
实施例13
除使用乙烯树脂微粒分散液V-7代替乙烯树脂微粒分散液V-1之外,重复制备调色剂1的步骤。从而制备得到调色剂13。
实施例14
将75份结晶聚酯树脂C-1、25份无定形聚酯树脂A-1和100份乙酸乙酯加入至配有温度计和搅拌器的反应容器中。将混合物加热至50°C并且进行均匀地搅拌。从而制备得到树脂溶液14。除使用树脂溶液14代替树脂溶液1之外,重复制备调色剂1的步骤。从而制备得到调色剂14。
实施例15
除使用90份结晶聚酯树脂C-1和10份改性聚酯树脂D-1代替结晶聚酯树脂C-1之外,重复制备调色剂1的步骤。从而制备得到调色剂15。
实施例16
除使用结晶聚脲树脂E-1代替结晶聚酯树脂C-1之外,重复制备调色剂1的步骤。从而制备得到调色剂16。
实施例17
除使用70份氨基甲酸酯改性结晶聚酯树脂F-1和30份结晶树脂前体G-1代替结晶聚酯树脂C-1之外,重复制备调色剂1的步骤。从而制备得到调色剂17。
对比例1
除使用无定形聚酯树脂A-1代替结晶聚酯树脂C-1之外,重复制备调色剂1的步骤。从而制备得到调色剂16。
对比例2
除不进行突起部形成的步骤之外,重复制备调色剂1的步骤。从而制备得到调色剂17。作为调色剂17的SEM观察结果,所观察到的表面基本是光滑的并且没有长边在0.15μm以上的突起部。
对比例3
除将乙烯树脂微粒分散液V-1预先加入至水相中并且不进行突起部形成的步骤之外,重复制备调色剂1的步骤。从而制备得到调色剂18。
对比例4
除使用乙烯树脂微粒分散液V-8代替乙烯树脂微粒分散液V-1之外,重复制备调色剂1的步骤。从而制备得到调色剂19。
对比例5
除使用乙烯树脂微粒分散液V-9代替乙烯树脂微粒分散液V-1之外,重复制备调色剂1的步骤。从而制备得到调色剂20。
对比例6
除将乙烯树脂微粒分散液V-1的用量从21.4份调整至107份并且随着乙烯树脂微粒分散液V-1的加入同时加入21份十二烷基二苯醚二磺酸钠的48.5%水溶液之外,重复制备调色剂1的步骤。从而制备得到调色剂21。
上述所制备的调色剂的性能示于表3-1和3-2中。在表3-1和3-2中,“粘合树脂1”代表结晶聚酯树脂。
表3-1
表3-2
上述所制备调色剂的平谷结果示于表4中。
表4
在上述内容的教导下,根据本发明的其它实施方式可以对本发明作出其它的改进和变化。可以理解的是,本发明可以在附加权利要求的范围内实施,而不受所具体说明的内容的限制。
Claims (14)
1.一种调色剂,其包括:
核粒子,所述核粒子包括粘合树脂和着色剂,所述粘合树脂包括结晶树脂作为主要成分;以及
在核粒子表面的突起部,每个突起部由树脂微粒构成,
其中突起部长边的平均长度为0.15μm以上且小于0.5μm,
其中突起部长边长度的标准偏差在0.2以下,并且
其中调色剂上突起部的表面覆盖率为30-90%。
2.如权利要求1的调色剂,其中调色剂满足以下公式(1):
50≤Tm1≤70 (1)
其中Tm1(°C)表示结晶树脂的熔点。
3.如权利要求1的调色剂,其中调色剂满足以下公式(2):
10,000≤Mw≤40,000 (2)
其中Mw表示结晶树脂的重均分子量。
4.如权利要求1的调色剂,
其中结晶树脂包括第一结晶树脂和第二结晶树脂,
其中第二结晶树脂的重均分子量大于第一结晶树脂的重均分子量,并且
其中第一结晶树脂包括结晶聚酯。
5.如权利要求4的调色剂,其中第二结晶树脂包括在其主链中含有氨基甲酸酯键和/或脲键的结晶树脂。
6.如权利要求4的调色剂,其中第二结晶树脂是通过扩链在其端部具有异氰酸酯基的改性结晶树脂而得到。
7.如权利要求1的调色剂,
其中结晶树脂包括第一结晶树脂和第二结晶树脂,
其中第二结晶树脂的重均分子量大于第一结晶树脂的重均分子量,并且
其中第一结晶树脂包括在其主链中含有氨基甲酸酯键和/或脲键的结晶树脂。
8.如权利要求1的调色剂,其中,当通过差示扫描量热计对调色剂进行第一和第二加热过程时,在第二加热过程中观察到的熔融热的第二峰的第二肩温度(Tsh2nd)与在第一加热过程中观察到的熔融热的第一峰的第一肩温度(Tsh1st)的比(Tsh2nd/Tsh1st)为0.90-1.10。
9.如权利要求1的调色剂,其中所述调色剂满足以下公式:
5.0x104<G’(70)<5.0x105
1.0x103<G’(160)<1.0x104
其中G’(70)和G’(160)分别表示在70°C和160°C下调色剂的储存弹性模量(Pa)。
10.如权利要求1的调色剂,其中所述调色剂满足以下公式(3):
45≤Tg≤100 (3)
其中Tg(°C)表示树脂微粒的玻璃化转变温度。
11.如权利要求1的调色剂,其中所述调色剂满足以下公式(4):
Tm2<Tg (4)
其中Tm2(°C)表示调色剂的熔点并且Tg(°C)表示树脂微粒的玻璃化转变温度。
12.如权利要求1的调色剂,其中树脂微粒包括通过聚合单体的混合物而获得的树脂,所述单体的混合物含有70重量%以上的苯乙烯单体。
13.如权利要求1的调色剂,其中树脂微粒占调色剂的1-20重量%。
14.一种成像设备,其包括:
用于承载潜像的潜像承载部件;
使潜像承载部件的表面均匀带电的带电器;
辐照器,其设置为发射出基于图像数据的光束至潜像承载部件的带电表面以在其上写入静电潜像;
显影装置,其含有如权利要求1-13中任一项所述的调色剂,该显影装置设置为使用调色剂显影静电潜像以形成调色剂图像;
设置用于将调色剂图像从潜像承载部件转印至转印介质上的转印装置;以及
设置用于定影转印介质上的调色剂图像的定影装置。
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