CN103728851A - 色调剂、显影剂、色调剂盒、处理盒、图像形成设备和形成图像的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及色调剂、显影剂、色调剂盒、处理盒、图像形成设备和形成图像的方法,所述色调剂含有:非晶聚酯树脂,所述非晶聚酯树脂在其主链中具有拥有衍生自脱氢松香酸的骨架的重复单元,并且具有约30,000~约80,000的重均分子量;和含有二羧酸(C10)和二醇(C9)作为聚合组分的结晶聚酯树脂和含有二羧酸(C9)和二醇(C10)作为聚合组分的结晶聚酯树脂中的至少一种。
Description
技术领域
本发明涉及色调剂、显影剂、色调剂盒、处理盒、图像形成设备和形成图像的方法。
背景技术
静电图像形成设备通过使用定影装置使形成于记录介质上的未定影的色调剂图像定影而形成图像。已知存在通过使用定影部件(如带或辊)加热并挤压色调剂图像而使形成于记录介质上的未定影的色调剂图像定影的定影装置。
已知存在用于电子照相图像形成中的含有聚酯树脂的色调剂。为减小环境影响,针对使用植物来源的材料作为聚酯树脂用材料代替石油来源的材料(至少部分地代替)已经进行了研究。
一种典型的植物来源的材料是提取自松脂的松香。松香是不同萜烯羧酸的混合物。存在已知的将此类羧酸用于聚合材料的技术。
例如,日本未审查专利申请公报第2012-107175号公开了一种含有非晶聚酯树脂的色调剂,所述非晶聚酯树脂含有脱氢松香酸衍生物和二醇作为聚合组分。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种静电图像显影色调剂,所述色调剂提供具有高图像强度的定影图像。
根据本发明的一个方面,提供一种静电图像显影色调剂,所述色调剂含有:非晶聚酯树脂,所述非晶聚酯树脂在其主链中具有拥有衍生自脱氢松香酸的骨架的重复单元,并且具有约30,000~约80,000的重均分子量;和含有二羧酸(C10)和二醇(C9)作为聚合组分的结晶聚酯树脂和含有二羧酸(C9)和二醇(C10)作为聚合组分的结晶聚酯树脂中的至少一种。二羧酸(C10)是含有通过连续碳原子偶联在一起的第一羰基和第二羰基的二羧酸或其衍生物。从直接连接第一羰基的碳原子至直接连接第二羰基的碳原子的连续碳原子的最低数量为6~10。二羧酸(C9)是含有通过连续碳原子偶联在一起的第一羰基和第二羰基的二羧酸或其衍生物。从直接连接第一羰基的碳原子至直接连接第二羰基的碳原子的连续碳原子的最低数量为6~9。二醇(C10)是含有通过连续碳原子偶联在一起的第一羟基和第二羟基的二醇。从直接连接第一羟基的碳原子至直接连接第二羟基的碳原子的连续碳原子的最低数量为6~10。二醇(C9)是含有通过连续碳原子偶联在一起的第一羟基和第二羟基的二醇。从直接连接第一羟基的碳原子至直接连接第二羟基的碳原子的连续碳原子的最低数量为6~9。
根据本发明的第二方面,所述非晶聚酯树脂具有拥有约4~约14个碳原子的直链烃基作为其侧链。
根据本发明的第三方面,所述结晶聚酯树脂具有约1,000~约30,000的重均分子量。
根据本发明的第四方面,所述非晶聚酯树脂具有交联部分。
根据本发明的第五方面,所述非晶聚酯树脂具有约45,000~约70,000的重均分子量。
根据本发明的第六方面,所述非晶聚酯树脂为脱氢松香酸衍生物与二醇的缩聚物、脱氢松香醇衍生物与二羧酸的缩聚物以及脱氢松香酸衍生物或脱氢松香醇衍生物与羟基羧酸的缩聚物中的一种。
根据本发明的第七方面,二羧酸(C9)为选自由辛二酸、壬二酸、癸二酸、正十一烷二酸及其低级烷基酯组成的组中的至少一种化合物。
根据本发明的第八方面,二羧酸(C10)为选自由辛二酸、壬二酸、癸二酸、正十一烷二酸、正十二烷二酸及其低级烷基酯组成的组中的至少一种化合物。
根据本发明的第九方面,二醇(C9)为选自由1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇和1,9-壬二醇组成的组中的至少一种化合物。
根据本发明的第十方面,二醇(C10)为选自由1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇以及1,10-癸二醇组成的组中的至少一种化合物。
根据本发明的第十一方面,所述静电图像显影色调剂的体均粒径D50v为约2μm~约8μm。
根据本发明的第十二方面,所述静电图像显影色调剂的体均几何尺寸分布GSDv为约1.0~约1.3。
根据本发明的第十三方面,所述静电图像显影色调剂的形状系数SF1为约110~约140。
根据本发明的第十四方面,提供一种静电图像显影剂,所述静电图像显影剂含有上述静电图像显影色调剂。
根据本发明的第十五方面,提供一种色调剂盒,所述色调剂盒可附接于图像形成设备并可从其拆卸。所述色调剂盒容纳有上述静电图像显影色调剂。
根据本发明的第十六方面,提供一种处理盒,所述处理盒可附接于图像形成设备并可从其拆卸。所述处理盒包括显影单元,所述显影单元容纳有上述静电图像显影剂,并使用静电图像显影剂使形成于图像载体表面上的静电图像显影以形成色调剂图像。
根据本发明的第十七方面,提供一种图像形成设备,所述图像形成设备包括:具有表面的图像载体;充电单元,所述充电单元对图像载体的表面充电;静电图像形成单元,所述静电图像形成单元在图像载体的经充电的表面上形成静电图像;显影单元,所述显影单元容纳有上述静电图像显影剂,并使用静电图像显影剂使形成于图像载体表面上的静电图像显影以形成色调剂图像;转印单元,所述转印单元将色调剂图像转印至记录介质;和定影单元,所述定影单元将色调剂图像定影至记录介质。
根据本发明的第十八方面,提供一种形成图像的方法。所述方法包括对图像载体的表面充电;在图像载体的经充电的表面上形成静电图像;使用上述静电图像显影剂使形成于图像载体表面上的静电图像显影以形成色调剂图像;将色调剂图像转印至记录介质;和将色调剂图像定影至记录介质。
根据第一方面,与含有除根据第一方面的结晶聚酯树脂之外的结晶聚酯树脂的静电图像显影色调剂相比,所述静电图像显影色调剂提供具有更高图像强度的定影图像。
根据第二方面,与含有不具有拥有约4~约14个碳原子的直链烃基作为其侧链的非晶聚酯树脂的静电图像显影色调剂相比,所述静电图像显影色调剂具有更高的耐冷粘污性。
根据第三方面,与含有不具有约1,000~约30,000的重均分子量的结晶聚酯树脂的静电图像显影色调剂相比,所述静电图像显影色调剂提供更高的图像强度和更高的色调剂定影性。
根据第四方面,与含有不具有交联部分的非晶聚酯树脂的静电图像显影色调剂相比,所述静电图像显影色调剂提供更高的定影性。
根据第五方面,与含有不具有约45,000~约70,000的重均分子量的非晶聚酯树脂的静电图像显影色调剂相比,所述静电图像显影色调剂提供具有更高图像强度的定影图像。
根据第六方面,与含有不是脱氢松香酸衍生物与二醇的缩聚物、脱氢松香醇衍生物与二羧酸的缩聚物以及脱氢松香酸衍生物或脱氢松香醇衍生物与羟基羧酸的缩聚物中的一种的非晶聚酯树脂的静电图像显影色调剂相比,所述静电图像显影色调剂提供更高的图像强度和更高的色调剂定影性。
根据第七、第八、第九和第十方面,与使用与根据第七、第八、第九和第十方面的二羧酸和二醇不同的二羧酸和二醇的情形相比,更容易形成晶体结构。
根据第十一方面,与体均粒径D50v小于2μm的静电图像显影色调剂相比,所述静电图像显影色调剂提供更高的充电性和更高的清洁性,且与体均粒径D50v大于8μm的静电图像显影色调剂相比,所述静电图像显影色调剂提供更高的图像分辨率。
根据第十二方面,与体均几何尺寸分布GSDv不是约1.0~约1.3的静电图像显影色调剂相比,所述静电图像显影色调剂更不容易引起电荷缺陷和转印缺陷并提供更高的生产率。
根据第十三方面,与形状系数SF1小于110的静电图像显影色调剂相比,所述静电图像显影色调剂更不容易引起转印之后的清洁缺陷,并且与形状系数SF1大于140的静电图像显影色调剂相比,所述静电图像显影色调剂提供更高的转印效率和更高的图像精细度,由此形成更高品质的图像。
根据第十四方面,与含有除第一方面的结晶聚酯树脂之外的结晶聚酯树脂的静电图像显影色调剂相比,所述静电图像显影色调剂提供具有更高图像强度的定影图像。
根据第十五、十六、十七和十八方面,所述色调剂盒、处理盒、图像形成设备和形成图像的方法提供具有高图像强度的定影图像。
附图说明
将基于以下附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述,其中:
图1是根据示例性实施方式的图像形成设备的实例的示意图;以及
图2是根据示例性实施方式的处理盒的实例的示意图。
具体实施方式
下面将详细描述根据本发明的示例性实施方式的静电图像显影色调剂、静电图像显影剂、色调剂盒、处理盒、图像形成设备和形成图像的方法。
此处所使用的术语“粘污(offset)”是指在电子照相图像形成中色调剂由色调剂图像转印至定影部件(如带或辊)的现象。
术语“冷粘污(低温粘污)”是指因不充分加热导致的来自色调剂图像的色调剂的粘污。
术语“热粘污(高温粘污)”是指因过度加热导致的来自色调剂图像的色调剂的粘污。
静电荷图像显影色调剂
根据本示例性实施方式的静电图像显影色调剂(下文中也称作“色调剂”)含有:非晶聚酯树脂,所述非晶聚酯树脂在其主链中具有拥有衍生自脱氢松香酸的骨架的重复单元,并且具有30,000~80,000或者约30,000~约80,000的重均分子量(下文中也称作“特定非晶聚酯树脂”);和含有二羧酸(C10)和二醇(C9)作为聚合组分的结晶聚酯树脂和含有二羧酸(C9)和二醇(C10)作为聚合组分的结晶聚酯树脂中的至少一种(下文中也称作“特定结晶聚酯树脂”)。
二羧酸(C10)是含有通过连续碳原子偶联在一起的第一羰基和第二羰基的二羧酸或其衍生物。从直接连接第一羰基的碳原子至直接连接第二羰基的碳原子的连续碳原子的最低数量为6~10。
二羧酸(C9)是含有通过连续碳原子偶联在一起的第一羰基和第二羰基的二羧酸或其衍生物。从直接连接第一羰基的碳原子至直接连接第二羰基的碳原子的连续碳原子的最低数量为6~9。
二醇(C10)是含有通过连续碳原子偶联在一起的第一羟基和第二羟基的二醇。从直接连接第一羟基的碳原子至直接连接第二羟基的碳原子的连续碳原子的最低数量为6~10。
二醇(C9)是含有通过连续碳原子偶联在一起的第一羟基和第二羟基的二醇。从直接连接第一羟基的碳原子至直接连接第二羟基的碳原子的连续碳原子的最低数量为6~9。
因此,使用根据本示例性实施方式的色调剂形成图像可提供在相对较低温度定影后具有高图像强度的定影图像。
另外,使用根据本示例性实施方式的色调剂形成图像可提供高耐热粘污性。
存在已知的下述色调剂,所述色调剂含有非晶聚酯树脂,所述非晶聚酯树脂含有脱氢松香酸衍生物和二醇作为聚合组分。非晶聚酯树脂在其主链中具有拥有衍生自脱氢松香酸的骨架(下文中也称作“脱氢松香酸骨架”)的重复单元。
也存在已知的下述色调剂,所述色调剂含有非晶聚酯树脂和结晶聚酯树脂,以获得在较低温度(例如,低于160℃)定影后改进的色调剂定影性。
但是,使用含有非晶聚酯树脂(在其主链中具有拥有脱氢松香酸骨架的重复单元)和结晶聚酯树脂的色调剂形成图像会导致在较低温度定影后的低图像强度。当图像被折叠时,会部分地剥离,由此形成白色区域。
另外,使用含有非晶聚酯树脂的色调剂形成图像会引起热粘污。
因此,根据本示例性实施方式的色调剂含有:特定非晶聚酯树脂,所述树脂在其主链中具有拥有脱氢松香酸骨架的重复单元,并且具有30,000~80,000或者约30,000~约80,000的重均分子量;和特定结晶聚酯树脂,其中具有6~10个碳原子的主链和具有6~9个碳原子的主链通过二者之间的酯键而交替连接。
虽然机制尚未完全了解,但认为所述非晶聚酯树脂(其具有在其主链中重复的大体积脱氢松香酸骨架)与所述结晶聚酯树脂(其中具有6~10个碳原子的主链和具有6~9个碳原子的主链通过二者之间的酯键而交替连接)高度相容。根据本示例性实施方式的色调剂中非晶聚酯树脂与结晶聚酯树脂的高相容性将提高在较低温度定影后的图像强度。
包含于根据本示例性实施方式中的非晶聚酯树脂具有在其主链中重复的大体积的脱氢松香酸骨架,所述非晶聚酯树脂的重均分子量为30,000~80,000或者约30,000~约80,000。
如果非晶聚酯树脂具有小于30,000的重均分子量,其将因其具有过度的柔性而易于出现热粘污。如果非晶聚酯树脂具有大于80,000的重均分子量,其与结晶聚酯树脂的混容性将很差,由此在较低温度定影后难以提供充分的图像强度。
非晶聚酯树脂的重均分子量优选为35,000~78,000或者约35,000~约78,000、更优选为40,000~75,000或者约40,000~约75,000且进而更优选为45,000~70,000或者约45,000~约70,000。
下面将描述根据本示例性实施方式的色调剂的组分。
特定非晶聚酯树脂
根据本示例性实施方式的色调剂含有作为粘合剂树脂的衍生自脱氢松香酸的特定非晶聚酯树脂,所述非晶聚酯树脂在其主链中具有衍生自脱氢松香酸的骨架,并且具有30,000~80,000或者约30,000~约80,000的重均分子量。
术语“衍生自脱氢松香酸的骨架(脱氢松香酸骨架)”是指通过从包含于松香中的脱氢松香酸中去掉两个氢原子而形成的二价基团,或者它的其中羧基被还原为羟基的衍生物(脱氢松香醇)。具体而言,该术语是指由式(B1)或(B2)表示的骨架:
其中,*为连接位置。
特定非晶聚酯树脂在其主链中具有拥有由式(B1)或(B2)表示的骨架的重复单元,并且具有30,000~80,000或者约30,000~约80,000的重均分子量。
特定非晶聚酯树脂的分子量分布(重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比(Mw/Mn))优选但不限于8~18,更优选9~12。
如果特定非晶聚酯树脂具有8以上的分子量分布,则其含有合适量的低分子量非晶聚酯树脂。低分子量非晶聚酯树脂充当高分子量非晶聚酯树脂与结晶聚酯树脂之间的增容剂。结果,非晶聚酯树脂表现出更高的与结晶聚酯树脂的相容性,由此提供更高的耐冷粘污性。
如果特定非晶聚酯树脂具有18以下的分子量分布,则其含有中等量的低分子量非晶聚酯树脂,由此可保持耐热粘污性。
在上述范围内的分子量分布也提供高的乳化分散性和分散稳定性。
重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)通过使用凝胶渗透色谱法(GPC)的分子量测量(聚苯乙烯换算)来确定。
特定非晶聚酯树脂优选为脱氢松香酸衍生物与二醇的缩聚物、脱氢松香醇衍生物与二羧酸的缩聚物以及脱氢松香酸衍生物或脱氢松香醇衍生物与羟基羧酸的缩聚物中的一种,更优选为脱氢松香酸衍生物与二醇的缩聚物。
这些缩聚物的组分也可以包括除脱氢松香酸衍生物以外的多元羧酸和除脱氢松香醇衍生物以外的多元醇。
脱氢松香酸衍生物与二醇的缩聚物的实例为具有聚酯骨架作为重复单元的缩聚物,所述聚酯骨架通过由式HO-L2-OH(其中L2为二价有机基团)表示的二醇与由通式(C)表示的脱氢松香酸衍生物的缩聚而形成:
其中,L1为具有3个以上碳原子的二价有机基团。
由此,特定非晶聚酯树脂可以具有由通式(A)表示的重复单元:
其中,L1为具有3个以上碳原子的二价有机基团,L2为二价有机基团,X1为羰基或氧羰基酯基,并且X2为氧羰基或羰基氧甲基。
即,由通式(A)表示的重复单元由通式(A1)、(A2)、(A3)和(A4)之一表示:
由L1表示的二价有机基团可以是具有3个以上碳原子和由碳原子形成的基本结构骨架的二价基团。碳原子数可以是例如但不限于至多30个(优选至多25个)。这使特定非晶聚酯树脂具有80℃以下的玻璃化转变温度。
例如,由L1表示的二价有机基团可以是具有3个以上碳原子的二价有机基团,其由选自由氧原子、羧基、亚烷基、亚烯基、亚芳基、亚芳烷基和稍后将描述的由通式(D)表示的二价基团组成的组中至少一个基团构成。
具体而言,由L1表示的二价有机基团可以是具有3个以上碳原子的二价有机基团,其由如亚烷基、亚烯基、亚芳基、亚芳烷基或由通式(D)表示的二价基团等二价基团或者该二价基团与醚键和羰基键中的至少一种的组合构成。
由L1表示的二价有机基团可以不具有取代基或具有取代基。
L1所连接至的位置优选但不限于芳香族环,更优选12-位或14-位,同时异丙基位于13-位。
用于L1的亚烷基例如为-CnH2n-(其中n为3~18、优选3~12的整数)或-CmH2m-(环C6H10)-CnH2n-(其中m和n独立地为0~4、优选1或2的整数,并且不同时为0)。此类亚烷基的实例包括-C3H6-、-C4H8-、-C8H16-、-C10H20-、-CH2-CH(CH3)-、-CH2(环C6H10)CH2-和反式-1,4-亚环己基。这些基团可以是环化或非环化的,当其为非环化的时,它们可以是直链或支链的。
用于L1的亚烷基例如为-CnH2n-2-(其中n为3~18、优选3~12的整数)。此类亚烷基的实例包括-C3H4-、-C4H6-、-C8H14-、-C10H18-、-CH2-CH=C(CH3)-和-CH2CH2-C(=CH2)-。这些基团可以是环化或非环化的,当其为非环化的时,它们可以是直链或支链的。
用于L1的亚芳基例如为亚苯基、亚联苯基、亚萘基或-C6H4(CnH2n)C6H4-(其中n为1~8、优选1~4的整数)。此类亚芳基的实例包括1,4-亚苯基、1,3-亚苯基、4,4'-亚联苯基、2,6-亚萘基和-C6H4C(CH3)2C6H4-。可包含于这些基团中的烷基和亚烷基可以是环化或非环化的,当其为非环化的时,它们可以是直链或支链的。
用于L1的亚芳烷基例如为-CmH2mC6H4CnH2n-(其中m和n独立地为0~4、优选1~2的整数,并且不同时为0)。此类亚芳烷基的实例包括-CH2C6H4CH2-和-CH2CH2C6H4CH2CH2-。可包含于这些基团中的烷基和亚烷基可以是环化或非环化的,当其为非环化的时,它们可以是直链或支链的。
用于L1的有机基团由选自由醚键(-O-)、羰基键(-CO-)、亚烷基、亚烯基、亚芳基和亚芳烷基组成的组中的至少一个基团构成,所述有机基团的实例包括-CmH2m(OCnH2n)k-(其中k为1~8、优选1~3的整数,并且m和n独立地为2~4、优选2或3的整数);-CmH2mOC6H4OCnH2n-(其中m和n独立地为2~10、优选2~4的整数);*-C(=O)-CnH2n-(其中n为2~10、优选为2~8的整数);和*-C(=O)-CnH2n-2-(其中n为2~10、优选2~8的整数)。
式中,*为通式(A)中脱氢松香酸与芳香族环连接的位置(例如,连接于12-位)。
此类有机基团的实例包括-CH2CH2OCH2CH2-、-CH2CH2(OCH2CH2)2-、-CH2CH2(OCH2CH2)3-、-CH2CH2OC6H4OCH2CH2-、-CH2CH2OCO-1,4-C6H4COOCH2CH2-、-CH2CH2OCO-1,3-C6H4COOCH2CH2-、-C3H6OCO-1,4-C6H4COOC3H6-、-C4H8OCO-1,4-C6H4COOC4H8-、*-C(=O)-C2H4-、*-C(=O)-C3H6-、*-C(=O)-C4H8-、*-C(=O)-C8H16-、*-C(=O)CH=CH-、*-C(=O)CH2C(=CH2)-和*-C(=O)CH=C(CH3)-。这些基团可以是环化或非环化的,当其为非环化的时,它们可以是直链或支链的。
式中,*为通式(A)中脱氢松香酸与芳香族环连接的位置(例如,连接于12-位)。
L1可以具有脱氢松香酸骨架。具有脱氢松香酸骨架的L1的实例为由通式(D)表示的二价有机基团:
其中,L3为单键或具有1~12个碳原子的二价有机基团,*为与通式(A)中芳香环连接的位置,并且**为与X1连接的位置。
由L3表示的二价有机基团例如为可以具有醚键、羰基键或酯键(-COO-或-OCO-)的亚烷基。此类二价有机基团的实例包括-CnH2n-(其中n为1~12,、优选1~3且更优选1的整数);-O-CnH2n-O-(其中n为2~12、优选2~8且更优选2~4的整数);-O-(CnH2nO)m-(其中m为1~6、优选1~4且更优选1或2的整数,n为2~6、优选2~4且更优选2的整数);-C(=O)O-CnH2n-OC(=O)-(其中n为2~10、优选3~8且更优选5~8的整数);-C(=O)-CnH2n-C(=O)-(其中n为2~10、优选3~8且更优选5~8的整数)。
由L3表示的二价有机基团的具体实例包括-CH2-、-C3H6-、-C4H8-、-C8H16-、-C10H20-、-CH2CH2OCH2CH2-、-OCH2CH2OCH2CH2O-、-OCH2CH2CH2O-、-OCH2CH2CH2CH2O-、-C(=O)OC2H4OC(=O)-、-C(=O)OC3H6OC(=O)-、-C(=O)OC8H16OC(=O)-、-C(=O)OC10H20OC(=O)-、-C(=O)C2H4C(=O)-、-C(=O)C3H6C(=O)-、-C(=O)C8H16C(=O)-和-C(=O)C10H20C(=O)-。
L3所连接的位置优选但不限于芳香族环,更优选12-位或14-位,同时异丙基位于13-位。
由L1表示的二价有机基团的具体实例包括-C3H6-、-C4H8-、-C8H16-、-C10H20-、1,4-亚苯基、1,3-亚苯基、-CH2C6H4CH2-、-CH2CH2C6H4CH2CH2-、-CH2CH2OCH2CH2-、-CH2CH2(OCH2CH2)2-、-CH2CH2(OCH2CH2)3-、-CH2CH2OC6H4OCH2CH2-、-CH2CH2OCO-1,4-C6H4COOCH2CH2-、-CH2CH2OCO-1,3-C6H4COOCH2CH2-、-C3H6OCO-1,4-C6H4COOC3H6-、-C4H8OCO-1,4-C6H4COOC4H8-、-C(=O)-C2H4-、-C(=O)-C3H6-、-C(=O)-C4H8-、-C(=O)-C8H16-、-C(=O)CH=CH-、-C(=O)CH2C(=CH2)-、-C(=O)CH=C(CH3)-和由以下结构式表示的二价有机基团:
在这些基团中,L1优选为由选自由氧原子、羰基、亚烷基和由通式(D)表示的二价基团组成的组中的至少一个基团构成的有机基团。特别是,L1优选为-CnH2n-(其中n为3~18、优选3~12的整数),如-C3H6-、-C4H8-、-C8H16-或-C10H20-;*-C(=O)-CnH2n-(其中n为2~10、优选2~8的整数),如-C(=O)-C3H6-、-C(=O)-C4H8-或-C(=O)-C8H16-;或由通式(D)表示的二价基团,更优选为*-C(=O)-CnH2n-或由通式(D)表示的二价基团。
式中,*为通式(A)中脱氢松香酸与芳香族环连接的位置(例如,连接于12-位)。
由L2表示的二价有机基团可以是具有由碳原子形成的基本结构骨架的任何二价基团。例如,由L2表示的二价有机基团可以含有具有3个以上碳源的亚烷基、亚芳基或亚芳烷基,以使特定非晶聚酯树脂具有80℃以下的玻璃化转变温度。这些有机基团可以还含有醚键和酯键(-COO-或-OCO-)中的至少一种。
用于L2的亚烷基的实例包括所说明的用于L1的亚烷基。
用于L2的亚芳基的实例包括所说明的用于L1的亚芳基。
用于L2的亚芳烷基的实例包括所说明的用于L1的亚芳烷基。
含有醚(-O-)或酯键和亚烷基、亚芳基或亚芳烷基的用于L2的有机基团的实例包括-CmH2m(OCnH2n)k-(其中k为1~8、优选1~4的整数,并且m和n独立地为2~4、优选2或3的整数);-CmH2mOC6H4OCnH2n-(其中m和n独立地为2~10、优选2~4的整数);和-CmH2mOCOC6H4COOCnH2n-(其中m和n独立地为2~10、优选2~4的整数)。此类有机基团的具体实例包括-CH2CH2OCH2CH2-、-CH2CH2(OCH2CH2)2-、-CH2CH2(OCH2CH2)3-、-CH2CH2OC6H4OCH2CH2-、-CH2CH2OCO-1,4-C6H4COOCH2CH2-、-CH2CH2OCO-1,3-C6H4COOCH2CH2-、-C3H6OCO-1,4-C6H4COOC3H6-和-C4H8OCO-1,4-C6H4COOC4H8-。这些基团可以是直链的或支链的。
由L2表示的二价有机基团的优选实例包括-C3H6-、-C4H8-、-C8H16-、-C10H20-、-CH2CH2OCH2CH2-、-CH2CH(CH3)-、-CH2CH2(OCH2CH2)2-、-CH2CH2(OCH2CH2)3-、-C6H4C(CH3)2C6H4-、-CH2CH2OC6H4OCH2CH2-、-CH2CH2OCO-1,4-C6H4COOCH2CH2-、-CH2CH2OCO-1,3-C6H4COOCH2CH2-、-C3H6OCO-1,4-C6H4COOC3H6-、-C4H8OCO-1,4-C6H4COOC4H8-及其组合。
这些基团中,优选的是亚烷基以及含有醚或酯键和亚烷基的有机基团。此类基团的实例包括-CnH2n-(其中n为3~18、优选3~12的整数),如-C3H6-、-C4H8-、-C8H16-和-C10H20-;和-CH2CH2(OCH2CH2)k-(其中k为1~8、优选1~3的整数),如-CH2CH2OCH2CH2-、-CH2CH2(OCH2CH2)2-和-CH2CH2(OCH2CH2)3-。
通式(A)中L1和L2的组合的实例包括下述组合,其中:
L1为-C3H6-、-C4H8-、-C8H16-、-C10H20-、-CH2CH2OCH2CH2-、-CH2CH2(OCH2CH2)2-、-OCH2CH2CH2-、-OCH2CH2CH2CH2-、-C(=O)C2H4、-C(=O)C8H16-或由通式(D)表示的二价有机基团(其中L3为-C3H6-、-C4H8-、-C8H16-、-C10H20-、-CH2CH2OCH2CH2-、-C(=O)CH2CH2C(=O)或-C(=O)C8H16C(=O)-)等;并且
L2为-C3H6-、-C4H8-、-C8H16-、-C10H20-、-CH2CH2OCH2CH2-、-CH2CH2(OCH2CH2)2-、-C6H4C(CH3)2C6H4-、-CH2CH2OC6H4OCH2CH2-、-CH2CH2OCO-1,4-C6H4COOCH2CH2-、-CH2CH2OCO-1,3-C6H4COOCH2CH2-、-C3H6OCO-1,4-C6H4COOC3H6-或-C4H8OCO-1,4-C6H4COOC4H8-等。
在本示例性实施方式中,优选采用下述组合,其中,L1为亚烷基、含有醚或羰基键和亚烷基的有机基团或者由通式(D)表示的二价有机基团,并且L2为亚烷基或含有醚或酯键和亚烷基的有机基团。更优选的是,采用下述组合,其中,L1为-CnH2n-、*-C(=O)-CnH2n-或由通式(D)表示的二价有机基团,并且L2为-CnH2n-或-CH2CH2(OCH2CH2)k-。进而更优选的是,采用其中L1为通式(D)表示的二价有机基团并且L2为-CnH2n-或-CH2CH2(OCH2CH2)k-的组合。
虽然特定非晶聚酯树脂可以为脱氢松香酸衍生物与二醇的缩聚物、脱氢松香醇衍生物与二羧酸的缩聚物以及脱氢松香酸衍生物或脱氢松香醇衍生物与羟基羧酸的缩聚物中的一种,但是缩聚物的组分也可以包括除脱氢松香酸衍生物以外的多元羧酸和除脱氢松香醇衍生物以外的多元醇。
由此,特定非晶聚酯树脂可以在其主链中具有除具有脱氢松香酸骨架的重复单元以外的重复单元(例如,由通式(A)表示的重复单元)。
形成其他重复单元的单体(缩聚物的组分)的实例包括本领域已知的作为聚酯用组分的多元羧酸和多元醇。
多元羧酸的实例包括:芳香族多元羧酸,如邻苯二甲酸、间苯二甲酸、1,4-萘二甲酸、偏苯三酸、苯均四酸和2,6-萘二甲酸;脂肪族二羧酸,如草酸、丙二酸、马来酸、富马酸、柠康酸、衣康酸、戊烯二酸、琥珀酸、己二酸、癸二酸、壬二酸、二聚酸、具有碳原子数为1~20的烷基的支链烷基琥珀酸和具有碳原子数为1~20的烯基的支链烯基琥珀酸(例如,辛烯基琥珀酸、癸烯基琥珀酸、十二烯基琥珀酸、十四烯基琥珀酸、十六烯基琥珀酸和十八烯基琥珀酸);脂环族羧酸,如1,4-环己烷二甲酸;它们的酸酐;及其烷基(具有1~3个碳原子)酯。这些多元羧酸可以单独或组合使用。
二羧酸可以与三元或更高元羧酸(如偏苯三酸、均苯四酸或其酸酐)组合使用。三元或更高元羧酸形成非晶聚酯树脂中的交联或支化结构,由此提供更高的定影性。
多元醇的实例包括:脂肪族二醇,如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,2-丙二醇(丙二醇)、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇和1,12-十二烷二醇;脂环族二醇,如环己二醇、环己二甲醇和氢化双酚A;芳香族二醇,如对苯二酚、4,4'-联苯二酚、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、1,4-双(2-羟基乙氧基)苯、双酚A氧化乙烯加合物和双酚A氧化丙烯加合物。这些多元醇可以单独或组合使用。
二醇可以与三元或更高元醇(如甘油、三羟甲基丙烷或季戊四醇)组合使用。三元或更高元醇形成非晶聚酯树脂中的交联或支化结构,由此提供更高的定影性。
如果特定非晶聚酯树脂为脱氢松香酸衍生物和其他多元羧酸与二醇的缩聚物,则脱氢松香酸衍生物在所有羧酸中的比例优选但不限于5摩尔%~20摩尔%,更优选8摩尔%~15摩尔%。
其中,特定非晶聚酯树脂可以具有拥有4~14或者约4~约14个碳原子的直链烃基作为侧链。直链烃基降低特定非晶聚酯树脂的交缠,从而增加与结晶聚酯树脂的接触。这引起非晶与结晶聚酯树脂之间的相容性提高,由此提供具有高耐冷粘污性的色调剂。如果直链烃基具有3个以下碳原子,则其提供有限的降低特定非晶聚酯树脂的交缠的效果。如果直链烃基具有15个以上碳原子,则特定非晶聚酯树脂表现出高柔性,并可能因此影响耐热粘污性。
具有4~14或者约4~约14个碳原子的直链烃基可以是饱和或不饱和的,并优选具有6~12个碳原子。
在本示例性实施方式中为提供具有拥有4~14或约4~约14个碳原子的直链烃基作为侧链的特定非晶聚酯树脂,例如,可以使用具有拥有4~14或约4~约14个碳原子的直链烃基作为侧链的单体作为多元羧酸,或者使用多元醇作为用于聚合物的组分。
所述单体在用于特定非晶聚酯树脂的合成的所有单体中的比例优选但不限于1摩尔%~10摩尔%,更优选3摩尔%~5摩尔%。
为实现高色调剂存储稳定性和定影性,特定非晶聚酯树脂可以具有40℃~80℃、更优选50℃~70℃的玻璃化转变温度。玻璃化转变温度通过差示扫描量热法(DSC)测量。
特定非晶聚酯树脂的酸值优选但不限于5mg KOH/g~40mg KOH/g,更优选7mgKOH/g~20mg KOH/g。酸值根据日本工业标准(JIS K0070:1992)所规定的方法测量。
当制备水性树脂分散体时,在上述范围内的酸值可提高例如自分散性和分散稳定性。
在本示例性实施方式中,酸值可以以任意方式控制为所期望的值。例如,可以调整形成聚合物的单体的比例。
特定非晶聚酯树脂可以是下述脱氢松香酸衍生物的聚合物,所述聚合物具有拥有脱氢松香酸骨架的重复单元,并通过引入取代基而化学改性。取代基的实例包括卤原子(如氟、氯和溴)、烷基(如甲基和异丙基)和烷氧基(如甲氧基和乙氧基)。
通过具有衍生自脱氢松香酸的刚性骨架和柔性连接基团(如L1、L2和共聚单体二醇),特定非晶聚酯树脂具有机械强度、柔性和低温工作性的良好的平衡。
制造特定非晶聚酯树脂的方法
特定非晶聚酯树脂通过例如由通式(E)表示的脱氢松香酸衍生物与由HO-L2-OH(其中L2如上所限定)表示的二醇及可选的其他单体(如二羧酸)的缩聚而制造:
其中,X和Y可以相同或不同,并且各自为-OH、-OR、-OCOR、-OCOOR、-OSO2R、卤原子(如氟、氯或溴)、咪唑基或三唑基;R为烷基(优选具有1~4个碳原子,更优选1~3个碳原子)、芳烷基(优选具有7~10个碳原子,更优选7~9个碳原子)、芳基(优选具有6~12个碳原子,更优选6~9个碳原子)或羟基烷基(优选具有2~6个碳原子,更优选2~4个碳原子)等。这些基团中,优选的是-OH和-OR,特别优选的是-OH、-OC3H6OH和-OC4H8OH。
L1如以上对于通式(A)所限定。
二醇可以是任何具有两个羟基的化合物。二醇的实例包括脂肪族二醇、脂环族二醇和芳香族二醇。具体而言,可以使用上述二醇。二醇单独或组合使用。
可共聚的其他单体的实例包括二羧酸。具体而言,可以使用上述二羧酸。
用于制造特定非晶聚酯树脂的由通式(E)表示的脱氢松香酸衍生物获自松香。
松香是提取自松脂的树脂组分。根据提取方法,松香通常分为三种:松香胶、浮油松香和木松香。取决于例如提取方法和松树的产地,松香通常为二萜树脂酸(如由以下结构式表示的松香酸(1)、新枞酸(2)、长叶松酸(3)、左旋海松酸(4)、脱氢松香酸(5)、海松酸(6)和异海松酸(7))的混合物:
在这些二萜树脂酸中,由式(1)~(4)表示的化合物例如通过在磷灰石催化剂存在下加热而被歧化。结果,这些化合物被改性为脱氢松香酸(5)和下式(8)的松香酸。所述改性例如根据例如日本未审查专利申请公报2002-284732号来进行。
由此,通过对作为多种树脂酸的混合物的松香进行适当的化学处理,能够容易地以工业规模、低成本制造用于制造特定非晶聚酯树脂的脱氢松香酸衍生物。
脱氢松香酸的12-位具有高电子密度,因此易于进行如酰化和卤化等各种芳香族亲电取代反应。由此,12-位可以通过已知反应由含羧基基团取代。特定非晶聚酯树脂的合成路线的实例如下所示:
在以上合成路线中,合成特定非晶聚酯树脂的步骤会涉及通过已知方法的由通式(C)表示的化合物与二醇的缩聚。
合成方法的实例描述于"Shin Kobunshi Jikken Gaku(New Polymer Experiments)3Kobunshi No Gosei Hanno(Synthesis and Reactions of Polymers)(2)",第78-95页,Kyoritsu Shuppan Co.,Ltd.(1996)(包括酯交换、直接酯化、利用酰氯的缩聚、低温溶液聚合、高温溶液缩聚和界面缩聚)中。在本示例性实施方式中,例如可以使用酯交换或直接酯化。
在本示例性实施方式中,共聚酯可以使用在其12-位具有羧基的脱氢松香酸衍生物与其他多元羧酸的组合通过以上合成路线而合成。例如,共聚酯可以通过已知方法合成。典型的合成方法包括在减压下于较高温度(例如,200℃~280℃)加热脱氢松香酸衍生物和适量的二醇和其他二羧酸,以实现缩聚并除去得到的低沸点化合物,如水和醇。
作为另外一种选择,特定非晶聚酯树脂可以通过例如由通式(F1)表示的脱氢松香醇衍生物与由通式(F2)表示的二羧酸及可选的其他单体的缩聚而制造:
其中,L1和L2如以上对通式(A)所限定;X和Y可以相同或不同,并且各自为-OH、-OR、-OCOR、-OCOOR、-OSO2R、卤原子(如氟、氯或溴)、咪唑基或三唑基;R为烷基(优选具有1~4个碳原子,更优选1~3个碳原子)、芳烷基(优选具有7~10个碳原子,更优选7~9个碳原子)、芳基(优选具有6~12个碳原子,更优选6~9个碳原子)或羟基烷基(优选具有2~6个碳原子,更优选2~4个碳原子)。这些基团中,优选的是-OH和-OR,特别优选的是-OH和-OCH3。
由通式(F1)表示的脱氢松香醇衍生物可以照常地通过还原脱氢松香酸衍生物的羧基而制造。
由通式(F1)表示的脱氢松香醇衍生物与由通式(F2)表示的二羧酸的缩聚的方法如上所述。
作为另外一种选择,特定非晶聚酯树脂可以通过例如由通式(G1)表示的脱氢松香醇衍生物与由通式(G2)表示的羟基羧酸衍生物及可选的其他单体的缩聚而制造:
其中,L1和L2如以上针对(A)时所限定;X和Y可以相同或不同,并且各自为-OH、-OR、-OCOR、-OCOOR、-OSO2R、卤原子(如氟、氯或溴)、咪唑基或三唑基;R为烷基(优选具有1~4个碳原子,更优选1~3个碳原子)、芳烷基(优选具有7~10个碳原子,更优选7~9个碳原子)、芳基(优选具有6~12个碳原子,更优选6~9个碳原子)或羟基烷基(优选具有2~6个碳原子,更优选2~4个碳原子)。这些基团中,优选的是-OH和-OR,特别优选的是-OH和-OCH3。
由通式(G1)表示的脱氢松香醇衍生物可以照常地通过还原脱氢松香酸衍生物的羧基而制造。
由通式(G1)表示的脱氢松香醇衍生物与由通式(G2)表示的羟基羧酸衍生物的缩聚的方法如上所述。
特定结晶聚酯树脂
根据本示例性实施方式的色调剂含有特定结晶聚酯树脂作为粘合剂树脂。
术语“结晶”意味着聚酯树脂在DSC中表现出清晰的吸热峰而不是吸热量的阶梯状改变。具体而言,该术语意味着在10℃/分钟的加热速率下测得的吸热峰的半宽在10℃以内。
术语“非晶”意味着聚酯树脂表现出半宽高于10℃的吸热峰或无清晰的吸热峰。
包含于根据本示例性实施方式的色调剂中的特定结晶聚酯树脂为以下结晶聚酯树脂中的至少一种:
含有二羧酸(C10)和二醇(C9)作为聚合组分的结晶聚酯树脂(下文中也称作“结晶聚酯树脂(CR-1)”);和
含有二羧酸(C9)和二醇(C10)作为聚合组分的结晶聚酯树脂(下文中也称作“结晶聚酯树脂(CR-2)”)。
二羧酸(C10)、二羧酸(C9)、二醇(C10)和二醇(C9)限定如下。
应当注意,术语“二羧酸(C10)”涵盖二羧酸(C9),并且术语“二醇(C10)”涵盖二醇(C9)。
二羧酸(C10)是含有通过连续碳原子偶联在一起的第一羰基和第二羰基的二羧酸或其衍生物。从直接连接第一羰基的碳原子至直接连接第二羰基的碳原子的连续碳原子的最低数量为6~10。
二羧酸(C9)是含有通过连续碳原子偶联在一起的第一羰基和第二羰基的二羧酸或其衍生物。从直接连接第一羰基的碳原子至直接连接第二羰基的碳原子的连续碳原子的最低数量为6~9。
二醇(C10)是含有通过连续碳原子偶联在一起的第一羟基和第二羟基的二醇。从直接连接第一羟基的碳原子至直接连接第二羟基的碳原子的连续碳原子的最低数量为6~10。
二醇(C9)是含有通过连续碳原子偶联在一起的第一羟基和第二羟基的二醇。从直接连接第一羟基的碳原子至直接连接第二羟基的碳原子的连续碳原子的最低数量为6~9。
下面将描述用作用于特定结晶聚酯树脂的聚合组分的二羧酸(C9)、二羧酸(C10)、二醇(C9)和二醇(C10)。
二羧酸(C9)和二羧酸(C10)
在二羧酸(C9)和二羧酸(C10)中,第一羰基和第二羰基通过连续碳原子偶联起来。具有连续碳原子并将两个羰基偶联的二价基团可以是环化或非环化的,当其为非环化的时,它们可以是直链或支链的,或者当其为环化的,它们可以是单环或多环的。
二价基团可以是二价烃基。二价烃基可以是饱和的或不饱和的。
对于二羧酸(C9),二价烃基为例如亚烷基、亚环烷基、亚烯基、亚芳基或其组合。从直接连接第一羰基的碳原子至直接连接第二羰基的碳原子的连续碳原子的最低数量为6~9。
对于二羧酸(C9),二价烃基优选具有总共6~18个碳原子,更优选6~12个碳原子,进而更优选6~9个碳原子。
对于二羧酸(C10),二价烃基为例如亚烷基、亚环烷基、亚烯基、亚芳基或其组合。从直接连接第一羰基的碳原子至直接连接第二羰基的碳原子的连续碳原子的最低数量为6~10。
对于二羧酸(C10),二价烃基优选具有总共6~20个碳原子,更优选6~12个碳原子,进而更优选6~10个碳原子。
二羧酸(C9)和二羧酸(C10)的实例包括:
直链或支链辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸和十二烷二酸等(饱和脂肪族二羧酸);
直链或支链辛烯二酸、壬烯二酸、癸烯二酸、十一烯二酸、十二烯二酸(不饱和脂肪族二羧酸);
芳香族二羧酸,如2,6-萘二甲酸和2,7-菲二甲酸;和
上述二羧酸的酸酐和低级烷基酯(上述二羧酸的衍生物)。
二羧酸(C9)和二羧酸(C10)中将两个羰基偶联的二价基团可以具有饱和直链烃基,以便结晶结构容易形成。具体而言,二羧酸(C9)和二羧酸(C10)可以是饱和直链脂肪族二羧酸或其低级烷基酯。
此类二羧酸(C9)的实例包括辛二酸(1,6-己烷二甲酸)、壬二酸(1,7-庚烷二甲酸)、癸二酸(1,8-辛烷二甲酸)、正十一烷二酸(1,9-壬烷二甲酸)及其低级烷基酯。
此类二羧酸(C10)的实例包括辛二酸(1,6-己烷二甲酸)、壬二酸(1,7-庚烷二甲酸)、癸二酸(1,8-辛烷二甲酸)、正十一烷二酸(1,9-壬烷二甲酸)、正十二烷二酸(1,10-癸烷二甲酸)及其低级烷基酯。
以上二羧酸(C9)可以单独或组合使用。
以上二羧酸(C10)可以单独或组合使用。
二醇(C9)和二醇(C10)
在二醇(C9)和二醇(C10)中,第一羟基和第二羟基通过连续碳原子偶联起来。具有连续碳原子并将两个羟基偶联的二价基团可以是环化或非环化的,当其为非环化的时,它们可以是直链或支链的,或者当其为环化的,它们可以是单环或多环的。
二价基团可以是二价烃基。二价烃基可以是饱和的或不饱和的。
对于二醇(C9),二价烃基为例如亚烷基、亚环烷基、亚烯基、亚芳基或其组合。从直接连接第一羟基的碳原子至直接连接第二羟基的碳原子的连续碳原子的最低数量为6~9。
对于二醇(C9),二价烃基优选具有总共6~18个碳原子,更优选6~12个碳原子,进而更优选6~9个碳原子。
对于二醇(C10),二价烃基为例如亚烷基、亚环烷基、亚烯基、亚芳基或其组合。从直接连接第一羟基的碳原子至直接连接第二羟基的碳原子的连续碳原子的最低数量为6~10。
对于二醇(C10),二价烃基优选具有总共6~20个碳原子,更优选6~12个碳原子,进而更优选6~10个碳原子。
二醇(C9)和二醇(C10)的实例包括:
直链或支链辛二醇、壬二醇、癸二醇、十一烷二醇和十二烷二醇等(饱和脂肪族二醇);
直链或直链辛烯二醇、壬烯二醇、癸烯二醇、十一烯二醇和十二烯二醇等(不饱和脂肪族二醇);和
如2,6-萘二醇和双酚A等芳香族二醇。
二醇(C9)和二醇(C10)中将两个羟基偶联的二价基团可以具有饱和直链烃基,以便结晶结构容易形成。具体而言,二醇(C9)和二醇(C10)可以是饱和直链脂肪族二醇。
二醇(C9)的实例包括1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇和1,9-壬二醇。
二醇(C10)的实例包括1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇和1,10-癸二醇。
以上二醇(C9)可以单独或组合使用。
以上二醇(C10)可以单独或组合使用。
为实现更高的与特定非晶聚酯树脂的相容性和更高的图像强度,特定结晶聚酯树脂可以是含有二羧酸(C9)和二醇(C9)作为聚合组分的结晶聚酯树脂。
例如,特定结晶聚酯树脂可以是下述结晶聚酯树脂,所述结晶聚酯树脂含有作为聚合组分的至少一种二羧酸和至少一种二醇,所述二羧酸选自由辛二酸(1,6-己烷二甲酸)、壬二酸(1,7-庚烷二甲酸)、癸二酸(1,8-辛烷二甲酸)、正十一烷二酸(1,9-壬烷二甲酸)及其低级烷基酯组成的组;所述二醇选自由1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇和1,9-壬二醇组成的组。结晶聚酯树脂可以仅由以上二羧酸和以上二醇构成。
其他单体
结晶聚酯树脂(CR-1)可以含有除二羧酸(C10)和二醇(C9)以外的其它单体作为聚合组分。结晶聚酯树脂(CR-2)可以含有除二羧酸(C9)和二醇(C10)以外的其它单体作为聚合组分。
其他单体的实例包括以下单体:
含有通过连续碳原子偶联起来的第一羰基和第二羰基的二羧酸或其衍生物,其中,从直接连接第一羰基的碳原子至直接连接第二羰基的碳原子的连续碳原子的最低数量为11以上(下文中称作“二羧酸(C11)”);
含有通过连续碳原子偶联起来的第一羰基和第二羰基的二羧酸或其衍生物,其中,从直接连接第一羰基的碳原子至直接连接第二羰基的碳原子的连续碳原子的最低数量为5以下(下文中称作“二羧酸(C5)”);
含有通过连续碳原子偶联起来的第一羟基和第二羟基的二醇,其中,从直接连接第一羟基的碳原子至直接连接第二羟基的碳原子的连续碳原子的最低数量为11以上(下文中称作“二醇(C11)”);和
含有通过连续碳原子偶联起来的第一羟基和第二羟基的二醇,其中,从直接连接第一羟基的碳原子至直接连接第二羟基的碳原子的连续碳原子的最低数量为5以下(下文中称作“二醇(C5)”)。
以上单体可以省略,因为它们可能会影响特定结晶聚酯树脂与特定非晶聚酯树脂之间的相容性。
二羧酸(C10)在用于合成结晶聚酯树脂(CR-1)的羧酸中的比例优选为80摩尔%以上,更优选为90摩尔%以上,进而更优选100摩尔%,以实现高树脂结晶度和色调剂定影性。
二醇(C9)在用于合成结晶聚酯树脂(CR-1)的醇中的比例优选为80摩尔%以上,更优选为90摩尔%以上,进而更优选100摩尔%,以实现高树脂结晶度和色调剂定影性。
二羧酸(C9)在用于合成结晶聚酯树脂(CR-2)的羧酸中的比例优选为80摩尔%以上,更优选为90摩尔%以上,进而更优选100摩尔%,以实现高树脂结晶度和色调剂定影性。
二醇(C10)在用于合成结晶聚酯树脂(CR-2)的醇中的比例优选为80摩尔%以上,更优选为90摩尔%以上,进而更优选100摩尔%,以实现高树脂结晶度和色调剂定影性。
特定结晶聚酯树脂可以照常地在180℃~230℃的聚合温度下合成。例如,可以使反应在通过降低反应系统中的压力而除去缩合所产生的水和醇的同时进行。
用于合成特定结晶聚酯树脂的催化剂的实例包括:如钠和锂等碱金属的化合物;如镁和钙等碱土金属的化合物;如锌、锰、锑、钛、锡、锆和锗等金属的化合物;亚磷酸化合物;磷酸化合物;和胺化合物。
特定结晶聚酯树脂的熔点优选为50℃~100℃、更优选55℃~90℃、进而更优选60℃~80℃,以实现高色调剂存储稳定性和定影性。
特定结晶聚酯树脂的熔点被确定为由DSC获得的吸热峰的峰值温度。
特定结晶聚酯树脂可以具有1,000~30,000或者约1,000~约30,000的重均分子量,以实现较小的定影变化和高图像强度以及高色调剂定影性。
特定结晶聚酯树脂的重均分子量通过GPC测量。
其他树脂
根据本示例性实施方式的色调剂可以含有除所述聚酯树脂以外的树脂作为粘合剂树脂。除所述聚酯树脂以外的树脂的实例包括:如苯乙烯、对氯苯乙烯和α-甲基苯乙烯等苯乙烯类的均聚物和共聚物;如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸丁酯、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-乙基己酯等乙烯基酯类的均聚物和共聚物;如乙烯基甲基醚和乙烯基异丁基醚等乙烯基醚类的均聚物和共聚物;如乙烯基甲基酮、乙烯基乙基酮和乙烯基异丙烯基酮等乙烯基酮类的均聚物和共聚物;如乙烯、丙烯和丁烯等烯烃的均聚物和共聚物;和如环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、纤维素树脂和聚醚树脂等非乙烯基缩合树脂。
特定非晶聚酯树脂在形成根据本示例性实施方式的色调剂的粘合剂树脂中的比例优选为70质量%以上,更优选75质量%以上。
结晶聚酯树脂(CR)在形成根据本示例性实施方式的色调剂的粘合剂树脂中的比例优选为10质量%以上,更优选15质量%以上。
结晶聚酯树脂(CR)在根据本示例性实施方式的色调剂中的特定非晶聚酯树脂和结晶聚酯树脂(CR)的总量中的比例优选为10质量%~30质量%,更优选为15质量%~25质量%。
防粘剂
根据本示例性实施方式的色调剂可以含有防粘剂。
防粘剂的实例包括矿物蜡,如褐煤蜡、地蜡、纯地蜡、石蜡、微晶蜡、费-托(Fischer-Tropsch)蜡、石油蜡、天然气蜡及其改性产物;低分子量聚烯烃,如聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯;加热时表现出软化点的聚硅氧烷树脂;脂肪酸酰胺,如油酸酰胺、芥酸酰胺、蓖麻油酰胺和硬脂酰胺;植物蜡,如巴西棕榈蜡、米糠蜡、小烛树蜡、日本蜡、霍霍巴油;和动物蜡,如蜂蜡。它们可以单独或组合使用。
改性助剂的实例包括具有10~18个碳原子的高级醇及其混合物和具有16~22个碳原子的高级脂肪酸单甘油酯及其混合物。
防粘剂优选具有50℃~100℃,更优选60℃~95℃的熔融温度(℃)。
防粘剂在色调剂的总固体含量中的比例优选为1质量%~25质量,更优选为5质量%~15质量%,以提供高防粘性和色调剂流动性。
着色剂
根据本示例性实施方式的色调剂可以含有着色剂。着色剂可以是染料或颜料。例如,可以使用颜料提供高耐光性和耐水性。也可以使用的是经表面处理的着色剂和颜料分散体。
着色剂可以是本领域中已知的任何着色剂。着色剂的实例包括:炭黑、苯胺黑、苯胺蓝、calco油蓝、铬黄、群青蓝、杜邦油红、喹啉黄、氯化亚甲基蓝、酞菁蓝、孔雀石绿草酸盐、灯黑、玫瑰红、喹吖啶酮、联苯胺黄、C.I.颜料红48:1、C.I.颜料红57:1、C.I.颜料红122、C.I.颜料红185、C.I.颜料红238、C.I.颜料黄12、C.I.颜料黄17、C.I.颜料黄180、C.I.颜料黄97、C.I.颜料黄74、C.I.颜料蓝15:1和C.I.颜料蓝15:3。
需选择着色剂的种类,以制备例如黄色色调剂、品红色色调剂、青色色调剂或黑色色调剂。
着色剂在根据本示例性实施方式的色调剂中的含量可以是相对于100质量份粘合剂树脂为1质量份~30质量份。
其他组分
根据本示例性实施方式的色调剂可以含有其他组分,如内添加和电荷控制剂。
内添剂的实例包括磁性材料,例如,金属,如铁素体、磁铁矿、还原铁、钴、镍和锰及其合金和化合物。
电荷控制剂的实例包括季铵盐;苯胺黑化合物;络合物染料,如铝络合物染料、铁络合物染料和铬络合物染料;和三苯甲烷颜料。
所述其他组分的总含量优选为例如0.01质量%~5质量%,更优选为0.5质量%~2质量%。
外添剂
根据本示例性实施方式的色调剂可以含有作为外添剂的各种组分,如无机颗粒(无机粉末)和有机颗粒。
外添剂可以是任何种类的外添剂,并可以使用已知的外添剂,如无机颗粒和有机颗粒。外添剂的实例包括无机颗粒,如二氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化铈、钛酸锶、碳酸钙、碳酸镁和磷酸钙;金属皂,如硬脂酸锌;和有机树脂材料,如含氟树脂颗粒、含二氧化硅树脂颗粒和含氮树脂颗粒。
根据目的,外添剂可以被表面处理。例如,可以使用如硅烷偶联剂、钛偶联剂或有机硅油等疏水剂对外添剂表面处理。
色调剂颗粒
根据本示例性实施方式的色调剂的体均粒径D50v优选为2μm~8μm或者约2μm~约8μm,更优选3μm~6μm或者约3μm~约6μm。如果色调剂的体均粒径D50v为2μm以上,则色调剂具有高流动性并因而具有高充电性。另外,这种色调剂具有窄的电荷分布,并因此而更不容易引起背景模糊,或从显影装置掉落。此外,如果色调剂体均粒径D50v为2μm以上,则色调剂提供高清洁性。如果色调剂的体均粒径D50v为8μm以下,则色调剂提供充分的图像分辨率,以满足近年来的高图像品质要求。
根据本示例性实施方式的色调剂的体均几何尺寸分布GSDv优选为1.0~1.3或者约1.0~约1.3、更优选1.1~1.3或者约1.1~约1.3、进而更优选1.15~1.24或者约1.15~约1.24。如果体均几何尺寸分布GSDv落在以上范围内,则色调剂含有较少的粗颗粒和细颗粒,由此表现出较少的凝集,使得色调剂更不容易引起电荷缺陷和转印缺陷。如果体均几何尺寸分布GSDv为1.0以上,则色调剂提供高生产率。
体均粒径D50v和体均几何尺寸分布GSDv由使用孔径为100μm的CoulterMultisizer II(来自Beckman Coulter,Inc.)测得色调剂粒径分布计算。粒径分布在将色调剂分散于水性电解液(ISOTON水溶液)中并经声波处理30秒以上之后测量。
根据本示例性实施方式的色调剂的形状系数SF1优选为110~130或者约110~约140、更优选115~135或者约115~约135、进而更优选120~130或者约120~约130。如果色调剂的形状系数SF1为110以上,则较不易引起转印后的清洁缺陷。如果色调剂的形状系数SF1为140以下,则其提供高转印效率和图像细度,由此形成高品质图像。
形状系数SF1通过以下方程计算:
SF1=(ML2/A)×(π/4)×100
其中,ML为色调剂的最大长度(μm),并且A为色调剂的投影面积(μm2)。
具体而言,形状系数SF1通过使用图像分析仪将光显微镜照片或扫描电子显微镜照片转化为数字形式而计算。例如,形状系数SF1如下计算。使用摄影机拍摄分散在载玻片上的色调剂颗粒的显微镜照片,并将其输入LUZEX FT图像分析仪(来自Nireco Corporation)。测量50个色调剂的最大长度(ML)和投影面积(A),通过以上方程计算各色调剂颗粒的形状系数SF1并取平均值。
制造色调剂的方法
根据本示例性实施方式的色调剂可以通过任何方法制造。例如,通过如粉碎等干法或者如凝集聚结或悬浮聚合等湿法制备色调剂颗粒,然后对色调剂颗粒添加外添剂以制备色调剂。为便于实现色调剂的形状控制和减小粒径以及窄化色调剂的粒径分布,优选的是凝集聚结和悬浮聚合,并且更优选的是凝集聚结。下面将描述通过凝集聚结制备色调剂的方法。
例如,凝集聚结法包括:
制备色调剂颗粒形成用材料在分散介质中的分散体(如树脂颗粒分散体和防粘剂分散体)的步骤(分散体制备步骤);
混合上述分散体并向混合分散体添加凝结剂以形成含有色调剂颗粒形成用材料的凝集颗粒的步骤(凝集步骤);和
通过加热其中分散有凝集颗粒的凝集颗粒分散体而使凝集颗粒聚结从而形成聚结颗粒的步骤(聚结步骤)。
下面将详细描述各步骤。虽然下述方法是制备含有着色剂的色调剂颗粒的方法,但着色剂可以被省略。应当理解,也可以使用其他添加剂。
分散体制备步骤
在分散体制备步骤中,通过将色调剂形成用材料各自分散在分散介质中而制备乳化液。下面将描述树脂颗粒分散体、防粘剂分散体和着色剂分散体。
树脂颗粒分散体
树脂颗粒分散体可通过使用分散器剪切分散介质和树脂的混合物而制备。在加热混合物以降低树脂的粘度的同时形成颗粒。可以使用分散剂来稳定分散的树脂颗粒。
用于树脂颗粒分散体和其他分散体的分散介质可以是水性介质。水性介质的实例包括水和醇。例如,可以单独使用水。
如果树脂为油性的并可溶于在水中的溶解度较低的溶剂中,则可将其溶于溶剂中并与分散剂和聚合物电解质一起分散于水中,然后在加热或减压下蒸除溶剂。
分散剂的实例包括:水溶性聚合物,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;阴离子表面活性剂,如十二烷基苯磺酸钠、十八烷基硫酸钠、油酸钠、月桂酸钠和硬脂酸钾;阳离子表面活性剂,如月桂胺乙酸酯、十八烷胺乙酸酯和十二烷基三甲基氯化铵;两性表面活性剂,如月桂基二甲基胺氧化物;非离子表面活性剂,如聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚和聚氧乙烯烷基胺;和无机盐,如磷酸三钙、氢氧化铝、硫酸钙、碳酸钙和碳酸钡。
用于制备树脂颗粒分散体的分散器的实例包括均化器、均化混合器、压力捏合器、挤出机和介质分散器。
树脂颗粒的体均粒径优选为1μm以下、更优选0.01μm~1μm、进而更优选50nm~400nm且特别优选70nm~350nm。
如果树脂颗粒具有在以上范围内体均粒径,则所获得的色调剂具有窄粒径分布,并含有极少的游离颗粒,由此提供高性能和可靠性。另外,此类色调剂在组成上具有极少变化,由此在性能和可靠性方面具有极少变化。
包含于分散体中的如树脂颗粒等颗粒的体均粒径使用激光衍射粒径分布分析仪(LA-920,来自Horiba,Ltd.)来测量。
防粘剂分散体
防粘剂分散体通过以下方式制备:将防粘剂与离子表面活性剂和聚合物电解质(如聚合物酸或聚合物碱)一起分散在水中,在防粘剂熔融温度以上加热混合物,并使用均化器或压力释放分散器施加高剪切。由此,具有1μm以下(优选0.1μm~0.5μm)的体均粒径的防粘剂颗粒分散在分散介质中。用于防粘剂分散体的分散介质可以与用于分散树脂的分散介质相同。
对于分散处理,可以将无机化合物添加于分散体。无机化合物的实例包括聚氯化铝(PAC)、硫酸铝、高碱度PAC、聚氢氧化铝和氯化铝。
着色剂分散体
着色剂分散体可以通过常规分散法,例如使用旋转剪切均化器、利用介质的球磨机、砂磨机或戴诺磨(DYNO-MILL)而制备。着色剂分散体可以是使用表面活性剂制备的水性着色剂分散体,或者可以是使用分散剂制备的有机溶剂着色剂分散体。用于着色剂分散体的表面活性剂或分散剂可以与用于分散粘合剂树脂的表面活性剂或分散剂相同。
着色剂在着色剂分散体中的含量通常可以为5质量%~50质量%,特别为10质量%~40质量%。如果含量落在以上范围内,则着色剂颗粒具有窄粒径分布。
包含于着色剂分散体中的颗粒的体均粒径(中值粒径)可以为2μm以下、特别是0.2μm~1.5μm、更特别是0.3μm~1μm。
可以将防粘剂和其他内添剂分散在树脂颗粒分散体中。
凝集步骤
在凝集步骤中,将凝结剂添加于其中至少分散有聚酯树脂和防粘剂的分散体,以形成含有聚酯树脂和防粘剂的凝集颗粒。
该步骤可以包括例如将凝结剂添加于混合分散体中,所述混合分散体通过将树脂颗粒分散体、防粘剂分散体、着色剂分散体和其他分散体而制备,以使颗粒在混合分散体中凝集(通常通过加热),由此形成凝集颗粒。
凝集颗粒通过例如以下方式形成:在使用旋转剪切均化器的搅拌下将凝结剂添加于室温的混合分散体中,以酸化混合分散体,然后加热混合分散体以使分散在混合分散体中的颗粒凝集。
如树脂颗粒由如结晶聚酯树脂等结晶树脂制得,则将混合分散体加热至例如结晶聚酯树脂的熔融温度附近(±20℃)且不高于该熔融温度的温度。
为抑制加热导致的颗粒迅速凝集,可以在室温搅拌的过程中调节pH,并可以添加分散稳定剂。
在本示例性实施方式中,术语“室温”指25℃。
用于凝集步骤中的凝结剂可以是具有与用作添加于原料分散体的分散剂的表面活性剂相反极性的表面活性剂,例如,无机金属盐或二价或更高价金属络合物。特别是,金属络合物的使用可降低所使用的表面活性剂的量,由此提高了充电特性。
可用作凝结剂的无机金属盐的实例包括:金属盐,如氯化钙、硝酸钙、氯化钡、氯化镁、氯化锌、氯化铝和硫酸铝;和无机金属盐聚合物,如聚氯化铝、聚氢氧化铝和多硫化钙。例如,可以使用铝盐及其聚合物。为实现窄粒径分布,可以使用具有更高价的无机金属盐,对于相同的价,可以使用无机金属盐聚合物。
沉积步骤
凝集步骤之后可以是沉积步骤。在沉积步骤中,树脂颗粒可以沉积在形成于凝集步骤中的凝集颗粒的表面上,以形成壳层(涂层)。由此,制备了具有通过芯颗粒和覆盖芯颗粒的壳层形成的芯-壳结构的色调剂。
壳层通常通过将含有粘合剂树脂颗粒的分散体添加于形成于凝集步骤中的含有凝集颗粒(芯颗粒)的分散体而形成。用于沉积步骤中的粘合剂树脂可以与用于凝集步骤中的粘合剂树脂相同或不同。
芯-壳结构通常目的在于使用非晶树脂的壳层覆盖含有防粘剂和结晶树脂的芯颗粒,由此减少了包含于芯颗粒中的防粘剂和结晶树脂在色调剂的表面的暴露。芯-壳结构目的还在于当芯颗粒强度不足时强化芯颗粒。
聚结步骤
在聚结步骤中,例如,在通过将含有凝集颗粒的悬浮液的pH调整至6.5~8.5而终止凝集之后,凝集颗粒通过加热而聚结。在此步骤中,凝集颗粒可以通过在树脂的熔融温度以上加热而聚结。
树脂可以在聚结步骤中的加热过程中或者在聚结完成之后交联。为促进交联反应,对于色调剂的制备,可添加交联剂或聚合引发剂。聚合引发剂可以在分散体制备步骤中预先添加于原料分散体,可以在凝集步骤中并入凝集颗粒中,或者可以在聚结步骤中或之后并入颗粒中。如果在凝集步骤中、沉积步骤中、聚结步骤中或者聚结步骤之后引入聚合引发剂,则向分散体添加聚合引发剂的溶液或乳化液。为控制聚合度,可以向聚合引发剂添加已知添加剂,如交联剂、链转移剂或聚合抑制剂。
后续步骤
聚结步骤之后是例如洗涤步骤、固液分离步骤和干燥步骤,以获得色调剂颗粒。
洗涤步骤可以通过使用离子交换水的置换来洗涤,以实现高带电性。
固液分离步骤可以通过例如真空过滤或压滤来进行以提供高生产率。
干燥步骤可以通过例如冻干、闪速喷射干燥、流化床干燥或振动流化床干燥来进行,以提供高生产率。
根据本示例性实施方式的色调剂通过例如向所获得的干燥的色调剂颗粒添加外添剂并将色调剂颗粒混合而制造。色调剂可以可以使用例如V型共混器、亨舍尔混合器或Loedige混合器来混合。
相对于100质量份色调剂颗粒,外添剂以0.1质量份~5质量份、优选0.3质量份~2质量份的量添加。
可选的是,可以使用例如超声分离器、振动分离器或风力分离器来除去粗色调剂颗粒。
静电图像显影剂
根据本示例性实施方式的静电图像显影剂(下文中也称作“显影剂”)至少含有根据示例性实施方式的色调剂。
根据本示例性实施方式的显影剂为单组分显影剂或双组分显影剂。如果根据本示例性实施方式的显影剂为双组分显影剂,则色调剂被用作与载体的混合物。
用于双组分显影剂的载体可以是任何载体,可以使用已知载体。载体的实例包括磁性金属,如铁、镍和钴;磁性氧化物,如铁素体和磁铁矿;通过使用树脂涂层涂布磁性金属或氧化物芯而制备的树脂涂布的载体;和通过将导电性颗粒分散在基体树脂中而制备的树脂分散体载体。
载体可以使用任何涂布树脂或基体树脂来制备。涂布树脂和基体树脂的实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、聚乙烯醚、聚乙烯酮、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、具有有机硅氧烷键的直链聚硅氧烷树脂及其改性衍生物、氟聚合物树脂、聚酯、聚碳酸酯、酚醛树脂、环氧树脂、(甲基)丙烯酸树脂和(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酯。在这些树脂中,可以使用例如(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酯,以实现较大的电荷量。
导电性材料的实例包括如金、银和铜等金属、炭黑、氧化钛、氧化锌、氧化锡、硫酸钡、硼酸铝和钛酸钾。
用于载体的芯的材料的实例包括磁性金属,如铁、镍和钴;磁性氧化物,如铁素体和磁铁矿;和玻璃珠。
载体的芯的体均粒径优选为例如10μm~500μm,更优选30μm~100μm。
可以使用涂层形成用溶液涂布芯,所述溶液通过将涂布树脂和各种添加剂溶解于适当溶剂中而制备。
具体而言,芯可以通过以下方式来涂布:浸涂,其中将芯浸入涂层形成用溶液中;喷涂,其中将涂层形成用溶液喷洒至芯上;流化床涂布,其中将涂层形成用溶液在芯通过流动空气而悬浮的同时喷洒至芯上;或者捏合机涂布,其中在捏合机中将芯与涂层形成用溶液混合,然后除去溶剂。
涂层形成用溶液可以使用任何溶剂制备。溶剂可以根据如所使用的涂布树脂的种类和涂布的适宜性等考虑因素来选择。
双组分显影剂的色调剂-载体比例(质量比)优选为1:100~30:100,更优选为3:100~20:100。
图像形成设备和形成图像的方法
根据示例性实施方式的图像形成设备包括:具有表面的图像载体;充电单元,所述充电单元对图像载体的表面充电;静电图像形成单元,所述静电图像形成单元在图像载体的经充电的表面上形成静电图像;显影单元,所述显影单元使用根据本示例性实施方式的显影剂使形成于图像载体表面上的静电图像显影以形成色调剂图像;转印单元,所述转印单元将色调剂图像转印至记录介质;和定影单元,所述定影单元将色调剂图像定影至记录介质。
根据本示例性实施方式的图像形成设备实施根据示例性实施方式的形成图像的方法。所述方法包括对图像载体的表面充电;在图像载体的经充电的表面上形成静电图像;使用根据示例性实施方式的显影剂使形成于图像载体表面上的静电图像显影以形成色调剂图像;将色调剂图像转印至记录介质;和将色调剂图像定影至记录介质。
根据本示例性实施方式的图像形成设备可以包括盒结构(处理盒),所述盒结构可附接于图像形成设备并从其上拆卸,并且包括例如显影单元。处理盒可以是根据示例性实施方式的处理盒。该处理盒可以附接于图像形成设备并从其上拆卸,并包括显影单元,所述显影单元容纳有根据示例性实施方式的显影剂,并且使用显影剂使形成于图像载体表面上的静电图像显影以形成色调剂图像。
根据示例性实施方式的图像形成设备的非限制性实例如下所示。在此描述附图中所示的相关部分,并省略掉其他部分的描述。
图1是四个彩色串联图像形成设备的示意图。图1所示的图像形成设备包括第一、第二、第三和第四电子照相图像形成单元(图像形成装置)10Y、10M、10C和10K,它们基于分色图像数据分别产生黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(K)图像。这些图像形成单元(下文中也称作“单元”)10Y、10M、10C和10K以预定的间隔沿水平方向平行排列。单元10Y、10M、10C和10K可以是可附接于图像形成设备并从其拆卸的处理盒。
作为中间转印部件的实例的中间转印带20设置于单元10Y、10M、10C和10K上方,以经过各个单元。中间转印带20缠绕与中间转印带20的内表面接触设置的驱动辊22和支撑辊24,以沿由第一单元10Y至第四单元10K的方向运动。支撑辊24例如通过弹簧(未示出)而偏离驱动辊22的方向,以对夹持在两个辊22和24附近的中间转印带20施加预定张力。中间转印部件清洁装置30设置在中间转印带20的图像载体侧并与驱动辊22相对。
第一单元10Y包括显影装置(显影单元)4Y,由色调剂盒8Y对显影装置4Y供给黄色色调剂。第二单元10M包括显影装置(显影单元)4M,由色调剂盒8M对显影装置4M供给品红色色调剂。第三单元10C包括显影装置(显影单元)4C,由色调剂盒8C对显影装置4C供给青色色调剂。第四单元10K包括显影装置(显影单元)4K,由色调剂盒8K对显影装置4K供给黑色色调剂。
第一、第二、第三和第四单元10Y、10M、10C和10K具有相同的结构;因此以下描述将集中于位于中间转印带20的运动方向的上游、形成黄色图像的第一单元10Y。对应于第一单元10Y的部分的第二、第三和第四单元10M、10C、10K的部分由相同的数字表示,数字后面分别跟随着代替“Y”(黄色)的“M”(品红色)、“C”(青色)和“K”(黑色),在此略去对于它们的描述。
第一单元10Y包括充当图像载体的感光体1Y。感光体1Y周围依次围绕着充电辊2Y、曝光装置3、显影装置(显影单元)4Y、第一转印辊(第一转印单元)5Y和感光体清洁装置(清洁单元)6Y。充电辊2Y将感光体1Y的表面充电至预定电位。曝光单元3基于分色图像信号将经充电的表面暴露于激光束3Y,以形成静电图像。显影装置4Y将带电的色调剂供给至静电图像,以使静电图像显影。一次转印辊5Y将显影的图像转印至中间转印带20。感光体清洁装置6Y从感光体1Y的表面上除去一次转印后的残留色调剂。
一次转印辊5Y位于中间转印带20的内侧并与感光体1Y相对。施加一次转印偏压的偏压电源(未示出)连接于各一次转印辊5Y、5M、5C和5K。控制器(未示出)控制偏压电源,以改变施加于一次转印辊的转印偏压。
下面将描述第一单元10Y的黄色图像形成操作。在操作之前,充电辊2Y将感光体1Y的表面充电至例如约-600V~-800V的电位。
感光体1Y包括导电基板(20℃时体积电阻率:1×10-6Ωcm以下)和位于其上的感光层。正常具有高电阻率(与常用树脂的电阻率相当)的感光层具有改变其受激光束3Y照射的区域内的电阻率的性质。曝光装置3基于接收自控制器(未示出)的黄色图像数据向感光体1Y的经充电的表面发射激光束3Y。激光束3Y照射感光体1Y的感光层,以在感光体1Y的表面上形成对应于黄色打印图案的静电图像。
静电图像是通过感光体1Y表面上的电荷形成的图像。具体而言,感光体1Y表面上的电荷在受激光束3Y照射的感光层的区域由于电阻率降低而消散,同时电荷在在未受激光束3Y照射的区域中得到保持,其后所形成的负潜像即为所述静电图像。
随着感光体1Y的旋转,在感光体1Y上形成的静电图像被输送至预定的显影位置,在该位置感光体1Y上的静电图像通过显影装置4Y而可视化(显影)。
包含于显影装置4Y中的黄色色调剂通过摩擦而带电,所述摩擦系伴随黄色色调剂于显影装置4Y内部被搅拌而发生。黄色色调剂获得具有与感光体1Y上的电荷相同极性(负)的电荷,并被显影辊(显影载体)承载。随着感光体1Y的表面穿过显影装置4Y,黄色色调剂被静电吸引至通过放电而形成于感光体1Y表面上的静电图像,由此使静电图像显影。承载黄色色调剂图像的感光体1Y继续以预定速度转动,以将色调剂图像输送至预定的一次转印位置。
当感光体1Y上的黄色色调剂图像抵达一次转印位置时,一次转印辊5Y被施加预定的一次转印偏压。一次转印偏压产生由感光体1Y作用于一次转印辊5Y的静电力,由此色调剂图像由感光体1Y转印至中间转印带20。一次转印偏压具有与色调剂极性(负)相反的极性(正),并由控制器(未示出)控制为例如在第一单元10Y中为约+10μA。
清洁装置6Y从感光体1Y上除去并收集残余色调剂。
以与第一单元5Y中相同的方式控制施加于第二、第三和第四单元10M、10C和10K中的一次转印辊5M、5C和5K的一次转印偏压。
在黄色色调剂图像由第一单元10Y转印至中间转印带20之后,中间转印带20被依次输送通过第二、第三和第四单元10M、10C和10K。第二、第三和第四单元10M、10C和10K形成相互堆叠的具有各自颜色的色调剂图像,由此形成组合的色调剂图像。
在四种颜色的色调剂图像通过第一、第二、第三和第四单元10Y、10M、10C和10K而结合在中间转印带20上之后,中间转印带20抵达二次转印部。二次转印部包括中间转印带20、与中间转印带20的内表面接触设置的支承辊24,和设置在中间转印带20的图像载体侧的二次转印辊(二次转印单元)26。此时,通过进纸机构,记录纸(记录介质)P以预定时机被供给至二次转印辊26与中间转印带20之间的缝隙中。然后对支撑辊24施加预定的二次转印偏压。二次转印偏压具有与色调剂极性(负)相同的极性(负)。二次转印偏压产生由中间转印带20作用于记录介质P的静电力,由此将结合的色调剂图像由中间转印带20转印至记录纸P。根据通过检测二次转印部的电阻的电阻检测器(未示出)检测的电阻来设定二次转印偏压,并由此控制电压。
之后,记录纸P被供给至定影装置(定影单元)28。定影装置28加热组合的色调剂图像以将组合的色调剂图像熔融并定影至记录纸P。在彩色图像被定影之后,记录纸P通过输送辊(输出辊)32而向输出部分输送。由此,彩色图像形成操作得到完成。
虽然所示图像形成设备被构造为通过中间转印带20将色调剂图像转印至记录纸P,但也可以以其他方式对其进行构造。例如,图像形成设备可以被构造为将色调剂图像由感光体1Y、1M、1C和1K直接转印至记录纸P。
处理盒和色调剂盒
图2是根据示例性实施方式的含有静电图像显影剂的处理盒的示意图。处理盒200包括感光体107、充电装置108、显影装置111、感光体清洁装置(清洁单元)113、曝光用开口118和消除曝光用开口117。这些装置被安装或组装在安装轨道116上。
处理盒200可以附接于包括转印装置112、定影装置115和其他组件(未示出)的图像形成设备上并从其拆卸,并且形成图像形成设备的一部分。也显示了记录纸300。
虽然图2所示的处理盒200包括感光体107、充电装置108、显影装置111、感光体清洁装置113、曝光用开口118和消除曝光用开口117,但它们可以以任何组合选择。根据本示例性实施方式的处理盒可以包括显影装置111和选自由感光体107、充电装置108、感光体清洁装置113、曝光用开口118和消除曝光用开口117组成的组中的至少一种。
接下来,将描述根据示例性实施方式的色调剂盒。
根据本示例性实施方式的色调剂盒可附接于图像形成设备并从其拆卸,并且容纳有拟供给至设置在图像形成设备中的显影单元的至少一种根据本示例性实施方式的色调剂。取决于图像形成设备的机构,至少容纳有色调剂的色调剂盒可以容纳有例如显影剂。
图1所示的图像形成设备包括可附接于其上并从其拆卸的色调剂盒8Y、8M、8C和8K。显影装置4Y、4M、4C和4K通过色调剂供给管(未示出)分别连接于色调剂盒8Y、8M、8C和8K。将色调剂盒8Y、8M、8C和8K在色调剂水平很低时替换。
实施例
下面将参照以下实施例和比较例具体描述示例性实施方式,但示例性实施方式并不限于此。
除非另外指出,否则份和百分比均以质量计。
用于实施例和比较例中的测量程序如下。
测量各种性质的程序
树脂的分子量的测量
分子量通过GPC测量。
测量系统:HLC-8120GPC,SC-8020(来自Tosoh Corporation)
柱:TSKgel SuperHM-H(6.0mm ID(内径)×15cm,2个柱)(来自TosohCorporation)
洗脱液:四氢呋喃(THF)
测量条件:样品浓度:0.5%,流速:0.6mL/分钟,样品注射量:10μL,测量温度:40℃,检测器:折射率(RI)检测器。校准曲线利用以下10个样品绘制:TSK聚乙烯标准品A-500、F-1、F-10、F-80、F-380、A-2500、F-4、F-40、F-128和F-700(来自Tosoh Corporation)。
树脂的熔融温度和玻璃化转变温度的测量
熔融温度和玻璃化转变温度由DSC确定。具体而言,熔融温度和玻璃化转变温度由根据ASTM D3418-8测得的主最大峰确定。
主最大峰使用来自PerkinElmer Inc.的DSC-7测量。系统中检测器的温度校准参照铟和锌的熔融温度来进行,并且热容校准参照铟的熔解热来进行。将样品放置在铝盘上,并也设置空盘作为参比。测量在10℃/分钟的加热速率下进行。
酸值的测量
称量1g树脂并将其溶解在80mL THF中。在添加作为指示剂的酚酞之后,使用0.1N氢氧化钾的乙醇溶液滴定该溶液。当指示剂保持其颜色30秒时终止滴定。所添加的0.1N氢氧化钾溶液的量用于计算酸值(用于中和包含于1g树脂中的游离脂肪酸的KOH的量(mg))(根据JIS K0070:92)。
粒径和粒径分布的测量
如下测量粒径和粒径分布。
2μm以上的粒径
测量样品:测量样品通过以下方式制备:将0.5mg~50mg颗粒添加至2mL5%烷基苯磺酸钠(表面活性剂)水溶液中,将该溶液添加至100mL电解液(来自BeckmanCoulter,Inc.的ISOTON II)中,并使用超声分散器分散该颗粒1分钟。
测量系统:Coulter Multisizer II(来自Beckman Coulter,Inc.),孔径:100μm
以上测量样品和系统用于测量粒径为2μm~60μm的50,000个颗粒的粒径。将所获得的粒径分布用于确定体均和数均粒径分布。
体均粒径和体均几何尺寸分布如下确定。
基于粒径分布,由较小粒径范围(区段)开始产生累积体积分布。将粒径D16v定义为累积体积为16%的粒径。将粒径D50v定义为累积体积为50%的粒径。将粒径D84v定义为累积体积为84%的粒径。将粒径D50v用作体均粒径。体均几何尺寸分布GSDv由以下方程计算:
GSDv=(D84v/D16v)1/2
小于2μm的粒径
测量样品:测量样品通过以下方式制备:将离子交换水添加至2g(固体含量)颗粒分散体中使体积达到40mL;对于如外添剂等粉末,测量样品通过以下方式制备:将2g粉末添加于50mL5%烷基苯磺酸钠水溶液中,并使用超声分散器(1,000Hz)分散粉末2分钟。
测量系统:激光衍射粒径分布分析仪(来自Horiba,Ltd.的LA-920)
将测量样品注入槽中使其达到适当的浓度。2分钟,当槽中浓度稳定时进行测量。将体均粒径确定为在由较小粒径的区段形成的累积体积分布中累积体积为50%的粒径。
色调剂的形状系数SF1的测量
使用摄影机拍摄分散在载玻片上的颗粒的光显微镜照片,并将其输入LUZEX图像分析仪中。计算色调剂颗粒的形状系数SF1并将其平均。
非晶聚酯树脂的合成和非晶树脂颗粒分散体的制备
非晶聚酯树脂(1)
通过以下程序合成脱氢松香酸衍生物DHA(1)。
将脱氢松香酸(75g)和琥珀酸酐(38g)溶解于二氯甲烷(1L)中,并在用冰冷却下以小份添加无水氯化铝(130g)。在10℃~15℃搅拌2小时后,将反应溶液注入冰水中。过滤所获得的白色晶体,用水洗涤,并用甲醇洗涤,以获得由以下结构式表示的脱氢松香酸衍生物DHA(1)(72g):
相对于100摩尔份酸组分的总量将以上材料装入通过加热干燥的三口烧瓶中。在对烧瓶通入氮气以使其中保持惰性气氛之后,加热混合物以在150℃~230℃进行共缩聚反应16小时。之后,在210℃~250℃逐渐降低压力。以此方式,获得非晶聚酯树脂(1),其具有59,000的重均分子量(Mw)和8,500的数均分子量(Mn)。
非晶聚酯树脂(1)的熔融温度(Tm)通过DSC测量。测量结果未显示清晰的峰,相反显示了吸热量的阶梯状改变。被确定为吸热量的阶梯状改变的中点的玻璃化转变温度为50℃。
向乳化系统(Cavitron CD1010,狭缝尺寸:0.4mm)的乳化箱装入3,000份非晶聚酯树脂(1)、10,000份离子交换水和100份作为分散剂的十二烷基苯磺酸钠。树脂在130℃加热而熔融,并在110℃和10,000rpm分散30分钟。使所获得的分散体以3L/分钟的流速经过冷却箱并将其收集,获得固体含量为20.0%的非晶聚酯树脂颗粒分散体(1)。包含于非晶聚酯树脂颗粒分散体(1)中的颗粒具有0.25μm的体均粒径D50v。
非晶聚酯树脂(2)
通过以下程序合成脱氢松香酸衍生物DHA(2)。
在用冰冷却下将硫酸(30mL)逐滴添加于乙酸(100mL)中。然后在室温添加脱氢松香酸(来自Arakawa Chemical Industries,Ltd.,30.0g)和多聚甲醛(2.1g),并将该溶液在40℃搅拌3小时。将反应溶液注入冰水(1L)中,并使用乙酸乙酯萃取。用水洗涤萃取物,直至洗涤液变得接近中性,用无水硫酸镁干燥,并减压蒸馏以除去溶剂。向残余物添加80mL甲醇,并将所获得的白色晶体过滤和干燥,获得由以下结构式表示的脱氧松香酸衍生物DHA(2)(19.8g):
以与非晶聚酯树脂(1)相似的方式合成非晶聚酯树脂(2),不同之处在于,将脱氢松香酸衍生物DHA(1)用脱氢松香酸衍生物DHA(2)替换。非晶聚酯树脂(2)具有62,000的重均分子量(Mw)和9,000的数均分子量(Mn)。
非晶聚酯树脂(2)的熔融温度(Tm)通过DSC测量。测量结果未显示清晰的峰,相反显示了吸热量的阶梯状改变。被确定为吸热量的阶梯状改变的中点的玻璃化转变温度为57℃。
以与非晶聚酯树脂颗粒分散体(1)相似的方式制备固体含量为20.0%的非晶聚酯树脂颗粒分散体(2)。包含于非晶聚酯树脂颗粒分散体(2)中的颗粒具有0.26μm的体均粒径D50v。
非晶聚酯树脂(3)
以与非晶聚酯树脂(2)相似的方式合成非晶聚酯树脂(3),不同之处在于,在更长的时期内逐渐降低压力。非晶聚酯树脂(3)具有80,000的重均分子量(Mw)和12,000的数均分子量(Mn)。
非晶聚酯树脂(3)的熔融温度(Tm)通过DSC测量。测量结果未显示清晰的峰,相反显示了吸热量的阶梯状改变。被确定为吸热量的阶梯状改变的中点的玻璃化转变温度为60℃。
以与非晶聚酯树脂颗粒分散体(1)相似的方式制备固体含量为20.0%的非晶聚酯树脂颗粒分散体(3)。包含于非晶聚酯树脂颗粒分散体(3)中的颗粒具有0.24μm的体均粒径D50v。
非晶聚酯树脂(4)
以与非晶聚酯树脂(2)相似的方式合成非晶聚酯树脂(4),不同之处在于,在更短的时期内逐渐降低压力。非晶聚酯树脂(4)具有40,000的重均分子量(Mw)和6,500的数均分子量(Mn)。
非晶聚酯树脂(4)的熔融温度(Tm)通过DSC测量。测量结果未显示清晰的峰,相反显示了吸热量的阶梯状改变。被确定为吸热量的阶梯状改变的中点的玻璃化转变温度为54℃。
以与非晶聚酯树脂颗粒分散体(1)相似的方式制备固体含量为20.0%的非晶聚酯树脂颗粒分散体(4)。包含于非晶聚酯树脂颗粒分散体(4)中的颗粒具有0.24μm的体均粒径D50v。
非晶聚酯树脂(5)
以与非晶聚酯树脂(2)相似的方式合成非晶聚酯树脂(5),不同之处在于,在更短的时期内逐渐降低压力。非晶聚酯树脂(5)具有55,000的重均分子量(Mw)和6,100的数均分子量(Mn)。
非晶聚酯树脂(5)的熔融温度(Tm)通过DSC测量。测量结果未显示清晰的峰,相反显示了吸热量的阶梯状改变。被确定为吸热量的阶梯状改变的中点的玻璃化转变温度为55℃。
以与非晶聚酯树脂颗粒分散体(1)相似的方式制备固体含量为20.0%的非晶聚酯树脂颗粒分散体(5)。包含于非晶聚酯树脂颗粒分散体(5)中的颗粒具有0.19μm的体均粒径D50v。
非晶聚酯树脂(6)
以与非晶聚酯树脂(2)相似的方式合成非晶聚酯树脂(6),不同之处在于,在更短的时期内逐渐降低压力。非晶聚酯树脂(6)具有69,000的重均分子量(Mw)和4,300的数均分子量(Mn)。
非晶聚酯树脂(6)的熔融温度(Tm)通过DSC测量。测量结果未显示清晰的峰,相反显示了吸热量的阶梯状改变。被确定为吸热量的阶梯状改变的中点的玻璃化转变温度为57.5℃。
以与非晶聚酯树脂颗粒分散体(1)相似的方式制备固体含量为20.0%的非晶聚酯树脂颗粒分散体(6)。包含于非晶聚酯树脂颗粒分散体(6)中的颗粒具有0.21μm的体均粒径D50v。
非晶聚酯树脂(7)
以与非晶聚酯树脂(2)相似的方式合成非晶聚酯树脂(7),不同之处在于,在更短的时期内逐渐降低压力。非晶聚酯树脂(7)具有80,000的重均分子量(Mw)和4,100的数均分子量(Mn)。
非晶聚酯树脂(7)的熔融温度(Tm)通过DSC测量。测量结果未显示清晰的峰,相反显示了吸热量的阶梯状改变。被确定为吸热量的阶梯状改变的中点的玻璃化转变温度为59℃。
以与非晶聚酯树脂颗粒分散体(1)相似的方式制备固体含量为20.0%的非晶聚酯树脂颗粒分散体(7)。包含于非晶聚酯树脂颗粒分散体(7)中的颗粒具有0.22μm的体均粒径D50v。
非晶聚酯树脂(8)
以与非晶聚酯树脂(2)相似的方式合成非晶聚酯树脂(8),不同之处在于,对苯二甲酸添加量为80摩尔份而不是90摩尔份,并添加10摩尔份的量的十二烯基琥珀酸。非晶聚酯树脂(8)具有73,000的重均分子量(Mw)和8,000的数均分子量(Mn)。
非晶聚酯树脂(8)的熔融温度(Tm)通过DSC测量。测量结果未显示清晰的峰,相反显示了吸热量的阶梯状改变。被确定为吸热量的阶梯状改变的中点的玻璃化转变温度为54℃。
以与非晶聚酯树脂颗粒分散体(1)相似的方式制备固体含量为20.0%的非晶聚酯树脂颗粒分散体(8)。包含于非晶聚酯树脂颗粒分散体(8)中的颗粒具有0.26μm的体均粒径D50v。
非晶聚酯树脂(9)
以与非晶聚酯树脂(2)相似的方式合成非晶聚酯树脂(9),不同之处在于,对苯二甲酸添加量为80摩尔份而不是90摩尔份,并添加10摩尔份的量的丁烯基琥珀酸。非晶聚酯树脂(9)具有65,000的重均分子量(Mw)和8,800的数均分子量(Mn)。
非晶聚酯树脂(9)的熔融温度(Tm)通过DSC测量。测量结果未显示清晰的峰,相反显示了吸热量的阶梯状改变。被确定为吸热量的阶梯状改变的中点的玻璃化转变温度为56℃。
以与非晶聚酯树脂颗粒分散体(1)相似的方式制备固体含量为20.0%的非晶聚酯树脂颗粒分散体(9)。包含于非晶聚酯树脂颗粒分散体(9)中的颗粒具有0.24μm的体均粒径D50v。
非晶聚酯树脂(10)
以与非晶聚酯树脂(2)相似的方式合成非晶聚酯树脂(10),不同之处在于,对苯二甲酸添加量为80摩尔份而不是90摩尔份,并添加10摩尔份的量的十六烷基琥珀酸。非晶聚酯树脂(10)具有71,000的重均分子量(Mw)和9,500的数均分子量(Mn)。
非晶聚酯树脂(10)的熔融温度(Tm)通过DSC测量。测量结果未显示清晰的峰,相反显示了吸热量的阶梯状改变。被确定为吸热量的阶梯状改变的中点的玻璃化转变温度为53℃。
以与非晶聚酯树脂颗粒分散体(1)相似的方式制备固体含量为20.0%的非晶聚酯树脂颗粒分散体(10)。包含于非晶聚酯树脂颗粒分散体(10)中的颗粒具有0.2μm的体均粒径D50v。
非晶聚酯树脂(C1)
以与非晶聚酯树脂(2)相似的方式合成非晶聚酯树脂(C1),不同之处在于,在更短的时期内逐渐降低压力。非晶聚酯树脂(C1)具有20,000的重均分子量(Mw)和4,000的数均分子量(Mn)。
非晶聚酯树脂(C1)的熔融温度(Tm)通过DSC测量。测量结果未显示清晰的峰,相反显示了吸热量的阶梯状改变。被确定为吸热量的阶梯状改变的中点的玻璃化转变温度为54℃。
以与非晶聚酯树脂颗粒分散体(1)相似的方式制备固体含量为20.0%的非晶聚酯树脂颗粒分散体(C1)。包含于非晶聚酯树脂颗粒分散体(C1)中的颗粒具有0.24μm的体均粒径D50v。
非晶聚酯树脂(C2)
以与非晶聚酯树脂(2)相似的方式合成非晶聚酯树脂(C2),不同之处在于,在更长的时期内逐渐降低压力。非晶聚酯树脂(C2)具有100,000的重均分子量(Mw)和8,500的数均分子量(Mn)。
非晶聚酯树脂(C2)的熔融温度(Tm)通过DSC测量。测量结果未显示清晰的峰,相反显示了吸热量的阶梯状改变。被确定为吸热量的阶梯状改变的中点的玻璃化转变温度为63℃。
以与非晶聚酯树脂颗粒分散体(1)相似的方式制备固体含量为20.0%的非晶聚酯树脂颗粒分散体(C2)。包含于非晶聚酯树脂颗粒分散体(C2)中的颗粒具有0.27μm的体均粒径D50v。
非晶聚酯树脂的组成和性质总结在表1中。
表1
结晶聚酯树脂的合成和结晶树脂颗粒分散体的制备
结晶聚酯树脂(1)
正十二烷二酸 100摩尔份
1,9-壬二醇 100摩尔份
二丁基氧化锡(催化剂) 0.3摩尔份,相对于100摩尔份正十二烷二酸
和1,9-壬二醇的总量而言
将以上材料装入通过加热干燥的三口烧瓶中。在将烧瓶通过降低压力通入氮气从而使其中保持惰性气氛之后,将混合物在180℃搅拌2小时。之后,在减压下将混合物逐渐加热至200℃并搅拌2小时。混合物变粘稠后,使混合物在空气中冷却以终止反应。以此方式,获得结晶聚酯树脂(1),其具有5,800的重均分子量(Mw)和2,800的数均分子量(Mn)。
结晶聚酯树脂(1)的熔融温度(Tm)通过DSC测量。测量结果显示了峰顶温度为70.5℃的清晰的峰。
向乳化系统(Cavitron CD1010,狭缝尺寸:0.4mm)的乳化箱装入3,000份结晶聚酯树脂(1)、10,000份离子交换水和100份作为分散剂的十二烷基苯磺酸钠。树脂在130℃加热而熔融,并在110℃和10,000 rpm分散30分钟。使所获得的分散体以3L/分钟的流速经过冷却箱并将其收集,获得固体含量为20.0%的结晶聚酯树脂颗粒分散体(1)。包含于结晶聚酯树脂颗粒分散体(1)中的颗粒具有0.25μm的体均粒径D50v。
结晶聚酯树脂(2)
以与结晶聚酯树脂(1)相似的方式合成结晶聚酯树脂(2),不同之处在于,将正十二烷二酸用正十一烷二酸替换,并将1,9-壬二醇用1,10-癸二醇替换。结晶聚酯树脂(2)具有6,300的重均分子量(Mw)和2,850的数均分子量(Mn)。
结晶聚酯树脂(2)的熔融温度(Tm)通过DSC测量。测量结果显示了峰顶温度为69.5℃的清晰的峰。
以与结晶聚酯树脂颗粒分散体(1)相似的方式制备固体含量为20.0%的结晶聚酯树脂颗粒分散体(2)。包含于结晶聚酯树脂颗粒分散体(2)中的颗粒具有0.22μm的体均粒径D50v。
结晶聚酯树脂(3)
以与结晶聚酯树脂(1)相似的方式合成结晶聚酯树脂(3),不同之处在于,将1,9-壬二醇用1,6-己二醇替换。结晶聚酯树脂(3)具有5,700的重均分子量(Mw)和2,700的数均分子量(Mn)。
结晶聚酯树脂(3)的熔融温度(Tm)通过DSC测量。测量结果显示了峰顶温度为73℃的清晰的峰。
以与结晶聚酯树脂颗粒分散体(1)相似的方式制备固体含量为20.0%的结晶聚酯树脂颗粒分散体(3)。包含于结晶聚酯树脂颗粒分散体(3)中的颗粒具有0.24μm的体均粒径D50v。
结晶聚酯树脂(4)
以与结晶聚酯树脂(1)相似的方式合成结晶聚酯树脂(4),不同之处在于,将正十二烷二酸用辛二酸替换,并将1,9-壬二醇用1,10-癸二醇替换。结晶聚酯树脂(4)具有5,900的重均分子量(Mw)和2,800的数均分子量(Mn)。
结晶聚酯树脂(4)的熔融温度(Tm)通过DSC测量。测量结果显示了峰顶温度为75℃的清晰的峰。
以与结晶聚酯树脂颗粒分散体(1)相似的方式制备固体含量为20.0%的结晶聚酯树脂颗粒分散体(4)。包含于结晶聚酯树脂颗粒分散体(4)中的颗粒具有0.21μm的体均粒径D50v。
结晶聚酯树脂(5)
以与结晶聚酯树脂(1)相似的方式合成结晶聚酯树脂(5),不同之处在于,将正十二烷二酸用辛二酸替换,并将1,9-壬二醇用1,6-己二醇替换。结晶聚酯树脂(5)具有6,200的重均分子量(Mw)和3,100的数均分子量(Mn)。
结晶聚酯树脂(5)的熔融温度(Tm)通过DSC测量。测量结果显示了峰顶温度为76.5℃的清晰的峰。
以与结晶聚酯树脂颗粒分散体(1)相似的方式制备固体含量为20.0%的结晶聚酯树脂颗粒分散体(5)。包含于结晶聚酯树脂颗粒分散体(5)中的颗粒具有0.19μm的体均粒径D50v。
结晶聚酯树脂(6)
以与结晶聚酯树脂(1)相似的方式合成结晶聚酯树脂(6),不同之处在于,将正十二烷二酸用癸二酸替换,并将1,9-壬二醇用1,6-己二醇替换。结晶聚酯树脂(6)具有6,000的重均分子量(Mw)和2,900的数均分子量(Mn)。
结晶聚酯树脂(6)的熔融温度(Tm)通过DSC测量。测量结果显示了峰顶温度为74.5℃的清晰的峰。
以与结晶聚酯树脂颗粒分散体(1)相似的方式制备固体含量为20.0%的结晶聚酯树脂颗粒分散体(6)。包含于结晶聚酯树脂颗粒分散体(6)中的颗粒具有0.22μm的体均粒径D50v。
结晶聚酯树脂(7)
以与结晶聚酯树脂(1)相似的方式合成结晶聚酯树脂(7),不同之处在于,将正十二烷二酸用癸二酸替换。结晶聚酯树脂(7)具有5,900的重均分子量(Mw)和3,000的数均分子量(Mn)。
结晶聚酯树脂(7)的熔融温度(Tm)通过DSC测量。测量结果显示了峰顶温度为74℃的清晰的峰。
以与结晶聚酯树脂颗粒分散体(1)相似的方式制备固体含量为20.0%的结晶聚酯树脂颗粒分散体(7)。包含于结晶聚酯树脂颗粒分散体(7)中的颗粒具有0.2μm的体均粒径D50v。
结晶聚酯树脂(8)
以与结晶聚酯树脂(1)相似的方式合成结晶聚酯树脂(8),不同之处在于,将正十二烷二酸用癸二酸替换,并将1,9-壬二醇用1,10-癸二醇替换。结晶聚酯树脂(8)具有6,000的重均分子量(Mw)和2850的数均分子量(Mn)。
结晶聚酯树脂(8)的熔融温度(Tm)通过DSC测量。测量结果显示了峰顶温度为73℃的清晰的峰。
以与结晶聚酯树脂颗粒分散体(1)相似的方式制备固体含量为20.0%的结晶聚酯树脂颗粒分散体(8)。包含于结晶聚酯树脂颗粒分散体(8)中的颗粒具有0.18μm的体均粒径D50v。
结晶聚酯树脂(C1)
以与结晶聚酯树脂(1)相似的方式合成结晶聚酯树脂(C1),不同之处在于,将1,9-壬二醇用1,10-癸二醇替换。结晶聚酯树脂(C1)具有6,200的重均分子量(Mw)和3,000的数均分子量(Mn)。
结晶聚酯树脂(C1)的熔融温度(Tm)通过DSC测量。测量结果显示了峰顶温度为69℃的清晰的峰。
以与结晶聚酯树脂颗粒分散体(1)相似的方式制备固体含量为20.0%的结晶聚酯树脂颗粒分散体(C1)。包含于结晶聚酯树脂颗粒分散体(C1)中的颗粒具有0.25μm的体均粒径D50v。
结晶聚酯树脂(C2)
以与结晶聚酯树脂(1)相似的方式合成结晶聚酯树脂(C2),不同之处在于,将1,9-壬二醇用1,5-戊二醇替换。结晶聚酯树脂(C2)具有6,100的重均分子量(Mw)和3,050的数均分子量(Mn)。
结晶聚酯树脂(C2)的熔融温度(Tm)通过DSC测量。测量结果显示了峰顶温度为75℃的清晰的峰。
以与结晶聚酯树脂颗粒分散体(1)相似的方式制备固体含量为20.0%的结晶聚酯树脂颗粒分散体(C2)。包含于结晶聚酯树脂颗粒分散体(C2)中的颗粒具有0.23μm的体均粒径D50v。
结晶聚酯树脂(C3)
以与结晶聚酯树脂(1)相似的方式合成结晶聚酯树脂(C3),不同之处在于,将正十二烷二酸用庚二酸替换,并将1,9-壬二醇用1,10-癸二醇替换。结晶聚酯树脂(C3)具有5,950的重均分子量(Mw)和2,950的数均分子量(Mn)。
结晶聚酯树脂(C3)的熔融温度(Tm)通过DSC测量。测量结果显示了峰顶温度为74℃的清晰的峰。
以与结晶聚酯树脂颗粒分散体(1)相似的方式制备固体含量为20.0%的结晶聚酯树脂颗粒分散体(C3)。包含于结晶聚酯树脂颗粒分散体(C3)中的颗粒具有0.2μm的体均粒径D50v。
结晶聚酯树脂的组成和性质总结在表2中。
表2
防粘剂颗粒分散体的制备
石蜡(来自Nippon Seiro Co.,Ltd.的HNPO190,熔融温度:85°C) 46份
阴离子表面活性剂(来自Dow Chemical Company的DOWFAX) 4份
离子交换水 200份
将以上材料混合并加热至96℃。将混合物使用均化器(来自IKA的Ultra-TurraxT50)以3,000rpm分散1小时,然后使用压力释放均化器(来自Gaulin)分散,获得体均粒径为160nm且固体含量为20.0%的防粘剂分散体。
着色剂颗粒分散体的制备
青色颜料(PB15:3,来自DIC Corporation) 46份
阴离子表面活性剂(来自Dow Chemical Company的DOWFAX) 4份
离子交换水 200份
将以上材料混合并加热至96℃。将混合物使用均化器(来自IKA的Ultra-TurraxT50)以3,000rpm分散1小时,然后使用压力释放均化器(来自Gaulin)分散,获得体均粒径为150nm且固体含量为20.0%的着色剂分散体。
实施例1
色调剂颗粒的制备
将以上材料装入不锈钢圆底烧瓶中并调整至pH3。将混合物使用均化器(来自IKA的Ultra-Turrax T50)分散,然后在搅拌下于加热油浴中加热至45℃。此时,在光学显微镜下观察到平均粒径为4.8μm的凝集颗粒。在将混合物于45℃保持30分钟后,在光学显微镜下观察到平均粒径为5.2μm的凝集颗粒。向混合物中添加60份非晶聚酯树脂颗粒分散体(1)。在将混合物保持30分钟后,在光学显微镜下观察到平均粒径为5.8μm的凝集颗粒。然后通过逐渐地添加1N氢氧化钠水溶液将pH调整至8.5,并在连续搅拌下将混合物加热至80℃,并保持3小时。
在反应完成后,将所获得的混合物冷却、过滤以及用离子交换水洗涤,并且通过Nutsche抽滤分离固体。然后将固体再分散于3L的40℃的离子交换水中,以300rpm搅拌15分钟,并洗涤。将此再重复五次。当滤液的pH为7时,通过Nutsche抽滤使用5A号滤纸分离固体。然后将固体在真空中干燥12小时,以获得色调剂颗粒(1)。
色调剂颗粒(1)具有5.81μm的体均粒径D50v,1.20的体均几何尺寸分布GSDv,和130的形状系数SF1。
显影剂的制备
通过将50份色调剂颗粒(1)与1.2份疏水性二氧化硅(来自Cabot Corporation的TS720)在样品磨中混合而制备经涂布的色调剂(1)。
铁素体载体也通过使用聚甲基丙烯酸甲酯(来自Soken Chemical & EngineeringCo.,Ltd.)涂布铁素体来制备。铁素体载体具有50μm的体均粒径,并含有占铁素体质量的1质量%的量的聚甲基丙烯酸甲酯。
经涂布的色调剂(1)和铁素体载体以色调剂浓度为5%(以相对于显影剂的质量计)混合。将混合物在球磨机中搅拌5分钟,获得显影剂(1)。
实施例2~17
在实施例2~17中,使用表3中所示的树脂颗粒分散体以与实施例1相似的方式制备色调剂颗粒(2)~(17)、经涂布的色调剂(2)~(17)和显影剂(2)~(17)。
比较例1~5
在比较例1~5中,使用表3中所示的树脂颗粒分散体以与实施例1相似的方式制备色调剂颗粒(C1)~(C5)、经涂布的色调剂(C1)~(C5)和显影剂(C1)~(C5)。
评价
使用经改造的来自富士施乐株式会社的DocuCentre Color500CP作为图像形成设备,在作为记录介质的A4大小的白纸(来自富士施乐株式会社的J-A4纸,宽度:210mm,长度:297mm)上反复形成10cm×10cm的实心图像。以5℃的增量将定影温度(加热带和定影辊的预设温度)由110℃升高至200℃。
图像强度
在1kg的负载下将在最低定影温度(无冷粘污发生的温度)定影的图像折叠。测量定影图像中形成的白色区域的线宽(折痕宽度)并根据以下标准评级。结果总结在表3中。
A:折痕宽度小于0.4mm。
B:折痕宽度为0.4mm至小于0.6mm。
C:折痕宽度为0.6mm至小于0.8mm。
D:折痕宽度为0.8mm以上。
定影性
检查无冷粘污发生的温度T1(℃)和冷粘污开始发生时的温度T2(℃)。计算温度T1与温度T2之差T(T2-T1)(℃),并根据以下标准评级。结果总结在表3中。
温度T1越低,则越不容易发生冷粘污,而温度T2越高,则越不容易发生热粘污。T值越高,则色调剂图像能够被定影的温度范围越宽。
A:温差T高于70℃。
B:温差T为高于60℃至70℃。
C:温差T为高于50℃至60℃。
D:温差T为50℃以下。
表3
表3表明,当在较低温度定影时,与比较例的色调剂相比,实施例的色调剂提供了具有更高图像强度的定影图像。
表3还表明,与比较例的色调剂相比,实施例的色调剂具有更宽的色调剂图像能够被定影的温度范围。
提供对本发明的实施方式的前述描述是为了说明和描述的目的。并非试图穷尽本发明所披露的精确形式或将本发明限制于所披露的精确形式。显然,许多改进和变化对于本领域技术人员是显而易见的。选择并描述所述实施方式是为了能够最好地解释本发明的原理及其实际用途,由此使得本领域的其他技术人员能够理解适用于预计的特定用途的本发明的各种实施方式和各种改进方案。本发明的范围由下述权利要求及其等同物所限定。
Claims (18)
1.一种静电图像显影色调剂,所述色调剂包含:
非晶聚酯树脂,所述非晶聚酯树脂在其主链中具有拥有衍生自脱氢松香酸的骨架的重复单元,并且具有约30,000~约80,000的重均分子量;和
含有二羧酸(C10)和二醇(C9)作为聚合组分的结晶聚酯树脂和含有二羧酸(C9)和二醇(C10)作为聚合组分的结晶聚酯树脂中的至少一种,
所述二羧酸(C10)是含有通过连续碳原子偶联在一起的第一羰基和第二羰基的二羧酸或其衍生物,其中,从直接连接所述第一羰基的碳原子至直接连接所述第二羰基的碳原子的所述连续碳原子的最低数量为6~10,
所述二羧酸(C9)是含有通过连续碳原子偶联在一起的第一羰基和第二羰基的二羧酸或其衍生物,其中,从直接连接所述第一羰基的碳原子至直接连接所述第二羰基的碳原子的所述连续碳原子的最低数量为6~9,
所述二醇(C10)是含有通过连续碳原子偶联在一起的第一羟基和第二羟基的二醇,其中,从直接连接所述第一羟基的碳原子至直接连接所述第二羟基的碳原子的所述连续碳原子的最低数量为6~10,
所述二醇(C9)是含有通过连续碳原子偶联在一起的第一羟基和第二羟基的二醇,其中,从直接连接所述第一羟基的碳原子至直接连接所述第二羟基的碳原子的所述连续碳原子的最低数量为6~9。
2.如权利要求1所述的静电图像显影色调剂,其中,所述非晶聚酯树脂具有拥有约4~约14个碳原子的直链烃基作为其侧链。
3.如权利要求1所述的静电图像显影色调剂,其中,所述结晶聚酯树脂具有约1,000~约30,000的重均分子量。
4.如权利要求1所述的静电图像显影色调剂,其中,所述非晶聚酯树脂具有交联部分。
5.如权利要求1所述的静电图像显影色调剂,其中,所述非晶聚酯树脂具有约45,000~约70,000的重均分子量。
6.如权利要求1所述的静电图像显影色调剂,其中,所述非晶聚酯树脂为脱氢松香酸衍生物与二醇的缩聚物、脱氢松香醇衍生物与二羧酸的缩聚物以及脱氢松香酸衍生物或脱氢松香醇衍生物与羟基羧酸的缩聚物中的一种。
7.如权利要求1所述的静电图像显影色调剂,其中,所述二羧酸(C9)为选自由辛二酸、壬二酸、癸二酸、正十一烷二酸及其低级烷基酯组成的组中的至少一种化合物。
8.如权利要求1所述的静电图像显影色调剂,其中,所述二羧酸(C10)为选自由辛二酸、壬二酸、癸二酸、正十一烷二酸、正十二烷二酸及其低级烷基酯组成的组中的至少一种化合物。
9.如权利要求1所述的静电图像显影色调剂,其中,所述二醇(C9)为选自由1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇和1,9-壬二醇组成的组中的至少一种化合物。
10.如权利要求1所述的静电图像显影色调剂,其中,所述二醇(C10)为选自由1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇和1,10-癸二醇组成的组中的至少一种化合物。
11.如权利要求1所述的静电图像显影色调剂,其中,所述静电图像显影色调剂的体均粒径D50v为约2μm~约8μm。
12.如权利要求1所述的静电图像显影色调剂,其中,所述静电图像显影色调剂的体均几何尺寸分布GSDv为约1.0~约1.3。
13.如权利要求1所述的静电图像显影色调剂,其中,所述静电图像显影色调剂的形状系数SF1为约110~约140。
14.一种静电图像显影剂,所述静电图像显影剂包含权利要求1所述的静电图像显影色调剂。
15.一种能附接于图像形成设备并能从其拆卸的色调剂盒,所述色调剂盒含有权利要求1所述的静电图像显影色调剂。
16.一种能附接于图像形成设备并能从其拆卸的处理盒,所述处理盒包括显影单元,所述显影单元容纳有权利要求14所述的静电图像显影剂,并使用所述静电图像显影剂使形成于图像载体表面上的静电图像显影以形成色调剂图像的显影单元。
17.一种图像形成设备,所述图像形成设备包括:
具有表面的图像载体;
充电单元,所述充电单元对所述图像载体的表面充电;
静电图像形成单元,所述静电图像形成单元在所述图像载体的经充电的表面上形成静电图像;
显影单元,所述显影单元容纳有权利要求14所述的静电图像显影剂,并使用所述静电图像显影剂使形成于所述图像载体表面上的所述静电图像显影以形成色调剂图像;
转印单元,所述转印单元将所述色调剂图像转印至记录介质;和
定影单元,所述定影单元将所述色调剂图像定影于所述记录介质。
18.一种形成图像的方法,所述方法包括:
对图像载体的表面充电;
在所述图像载体的经充电的表面上形成静电图像;
使用权利要求14所述的静电图像显影剂使形成于所述图像载体表面上的所述静电图像显影以形成色调剂图像;
将所述色调剂图像转印至记录介质;和
将所述色调剂图像定影于所述记录介质。
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