CN105182707A

CN105182707A - 正电非磁性色调剂及其制备方法

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Publication number: CN105182707A
Application number: CN201510518376.6A
Authority: CN
Inventors: 袁誉焱; 于普海
Original assignee: Zhuhai Simeiya Powdered Carbon Co Ltd
Current assignee: Zhuhai Simeiya Powdered Carbon Co Ltd; ICMI (CHINA) Ltd
Priority date: 2015-08-21
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2015-12-23

Abstract

本发明提供一种正电非磁性色调剂及其制备方法。正电非磁性色调剂包括100重量份的色调剂母粒及外添加剂,所述外添加剂包括0.5至1.5重量份粒径为7纳米至20纳米的小粒径疏水性正电二氧化硅;0.2至0.6重量份粒径为40纳米至200纳米的大粒径疏水性正电二氧化硅;0.5至1.0重量份的钛类无机盐;0.1至0.4重量份的硬脂酸锌。本发明应用大小两种硅粉、介电材料钛类无机盐和硬脂酸锌对色调剂母料的表面进行处理后，色调剂拥有良好的流动性，疏水性，带电量分布窄，特别适合应用于兄弟HL-2240型号的打印机，其打印黑度好，无底灰，无OPC重影。

Description

正电非磁性色调剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种电子照相成相设备用打印耗材及其制备方法，特别涉及一种正电非磁性色调剂及其制备方法。

背景技术

电子照相成像设备包括复印机、激光打印机及多功能一体机等，其基本工作过程可以分为充电、曝光、显影、转印、定影、及清洁六个步骤。

如图1所示，充电步骤为充电电极丝4对感光鼓6表面进行均匀地充电；曝光步骤为利用感光鼓6的表面的光导特性，激光扫描系统3产生的激光束31使感光鼓6的表面曝光，在感光鼓6的表面上形成静电潜像；显影步骤为粉仓中的色调剂颗粒1随着显影辊10的旋转而被出粉刀2挤压摩擦带上电荷，且在显影辊10的表面上形成厚薄均匀的色调剂层，带电荷的色调剂颗粒在电场力的作用下从显影辊10的表面转移至感光鼓6的表面的被曝光区域；转印步骤为通过转印辊9对纸张7充与色调剂颗粒所带相反的电荷，纸张上的电荷将吸附于感光鼓6的表面上的色调剂颗粒吸引至纸张上；定影步骤为通过上定影辊81与下压力辊82的作用，利用热量及压力使色调剂颗粒融化并渗入纸张的纤维中。

用于显影装置的色调剂(通常也称为碳粉)的种类很多，根据显影装置具体的显影原理的差异，其使用的色调节的性质也会相应不同。正电非磁性色调剂是一种十分常用的色调剂，而现有的显影装置中，对应正电非磁性色调剂的打印设备通常不具有废粉仓结构，这种独特的结构设计对色调剂的转印率有极高的要求，兼容色调剂均容易产生OPC(OrganicPhotoConductor，有机感光导体)重影问题，有的时候这种问题非常严重，甚至无法保证正常的打印品质要求。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种降低重影现象的正电非磁性色调剂。

本发明的另一目的是提供一种制备上述正电非磁性色调剂的方法。

本发明提供的正电非磁性色调剂包括100重量份的色调剂母粒及外添加剂,外添加剂包括0.5至1.5重量份粒径为7纳米至20纳米的小粒径疏水性正电二氧化硅；0.2至0.6重量份粒径为40纳米至200纳米的大粒径疏水性正电二氧化硅；0.5至1.0重量份的钛类无机盐；0.1至0.4重量份的硬脂酸锌。

由上述方案可见，应用大小两种硅粉、介电材料钛类无机盐和硬脂酸锌对色调剂母料的表面进行处理后，色调剂拥有良好的流动性，疏水性，带电量分布窄，特别适合应用于兄弟HL-2240型号的打印机，其打印黑度好，无底灰，无OPC重影。

一个优选的方案是，色调剂母粒的组分按照以下重量比例进行配置，包括100份的苯丙树脂；4至8份的着色剂；2至6份的脱模剂；1至4份的电荷控制剂。

由上述方案可见，可以通过选用油溶黑染料或季铵盐作为本发明的电荷控制剂，其制备的色调剂摩擦后带电量稳定，另外，在实验中发现，本发明可以采用不同类型的树脂作为色调剂母粒，但是得到的色调剂的热性能和摩擦起电性能差异很大，对于本发明而言，优选方案是选取苯丙树脂和聚酯树脂作为母料。继续实验后发现，可以单独使用苯丙树脂作为本发明的调色剂母粒的树脂，能够满足本发明的目的，热性能和摩擦起电性均可以得到有效保证，并且苯丙树脂的价格低廉，因此选取这种树脂更加经济，成本显著降低，可以作为首选方案。

一个优选的方案是，小粒径疏水性正电二氧化硅为0.8重量份；大粒径疏水性正电二氧化硅为0.4重量份；钛类无机盐为0.6重量份；硬脂酸锌为0.2重量份。

由上述方案可见，这个比例组份是本发明进一步优选的实施例，其得到的色调节的性质更加优异，且打印黑度更好，底灰现象和OPC重影现象进一步降低。

一个优选的方案是，钛类无机盐的粒径为50纳米至500纳米。

由上述方案可见，经过实验后发现，在这个范围内的钛类无机盐能够进一步改善色调剂的性质，底灰现象和OPC重影现象进一步降低。

一个优选的方案是，硬脂酸锌的粒径为20纳米至100纳米。

由上述方案可见，经过实验后发现，在这个范围内的硬脂酸锌能够进一步改善色调剂的性质，底灰现象和OPC重影现象进一步降低。另外，还可改善流动性能和摩擦起电性能。

一个优选的方案是，正电非磁性色调剂的粒径的体积分布中粒径的直径值为3微米至20微米。

由上述方案可见，经过实验后发现，色调剂颗粒控制在这个范围内之后，适合用于对应显影设备的成像过程，打印品质佳。

一个优选的方案是，正电非磁性色调剂的粒径的体积分布中粒径的直径值为7微米至16微米。

由上述方案可见，相比于3微米至20微米的方案，当直接值分布在7微米至16微米时，打印效果更好，收率更高。

一个优选的方案是，正电非磁性色调剂的颗粒数目分布中，大于5微米的颗粒数目的百分比为70％至95％。

由上述方案可见，经过实验后发现，色调剂颗粒控制在这个范围内之后，更适合用于对应显影设备的成像过程，打印品质更佳。

本发明提供的正电非磁性色调剂的制备方法包括以下步骤：得到色调剂母粒；添加混合筛选步骤，按重量份数，在100份的色调剂母粒中加入0.5至1.5份粒径为7纳米至20纳米的小粒径疏水性正电二氧化硅，0.2至0.6份粒径为40纳米至200纳米的大粒径疏水性正电二氧化硅，0.5至1.0份的钛类无机盐，0.1至0.4份的硬脂酸锌并混合，筛选后得到正电非磁性色调剂。

一个优选的方案是，在得到色调剂母粒的过程包括以下步骤：混合步骤，按重量份数，将100份的苯丙树脂，4至8份的着色剂，2至6份的脱模剂及1至4份的电荷控制剂在亨舍尔混合机中以200转/分钟至1800转/分钟的转速混合2分钟至6分钟后形成母粒原料混合物；熔融混炼步骤，把母粒原料混合物经平行双螺杆混炼机在110摄氏度至150摄氏度的温度下熔融混炼成混炼物；冷却步骤，将混炼物冷却至室温；粉碎分级步骤，冷却后的混炼物经粉碎形成颗粒，并从这些颗粒中分级出体积分布中直径值为7微米至16微米的色调剂母粒。

一个优选的方案是，在添加混合筛选步骤中，混合过程在亨舍尔混合机中以200转/分钟1800转/分钟的转速混合3分钟至6分钟，并筛选，筛网目数在80至150目，去除粗颗粒，得到碳粉颗粒数目分布中，大于5微米的颗粒数目百分比为70％至95％。

附图说明

图1是现有电子照相成像设备的打印过程示意图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明的正电非磁性色调剂包括100重量份的色调剂母粒及外添加剂,外添加剂包括0.5至1.5重量份粒径为7纳米至20纳米的小粒径疏水性正电二氧化硅；0.2至0.6重量份粒径为40纳米至200纳米的大粒径疏水性正电二氧化硅；0.5至1.0重量份的钛类无机盐；0.1至0.4重量份的硬脂酸锌。

在一些实施例中，色调剂母粒的组分按照以下总量比例进行配置包括100份的苯丙树脂；4至8份的着色剂；2至6份的脱模剂；1至4份的电荷控制剂。

在一些实施例中，小粒径疏水性正电二氧化硅为0.8重量份；大粒径疏水性正电二氧化硅为0.4重量份；钛类无机盐为0.6重量份；硬脂酸锌为0.2重量份。

在一些实施例中，钛类无机盐的粒径为50纳米至500纳米。硬脂酸锌的粒径为20纳米至100纳米。正电非磁性色调剂的粒径的体积分布中粒径的直径值为7微米至16微米。正电非磁性色调剂的颗粒数目分布中，大于5微米的颗粒数目的百分比为70％至95％。

本发明的正电非磁性色调剂的制备方法包括以下步骤：得到色调剂母粒；添加混合筛选步骤，按重量份数，在100份的色调剂母粒中加入0.5至1.5份粒径为7纳米至20纳米的小粒径疏水性正电二氧化硅，0.2至0.6份粒径为40纳米至200纳米的大粒径疏水性正电二氧化硅，0.5至1.0份的钛类无机盐，0.1至0.4份的硬脂酸锌并混合，筛选后得到正电非磁性色调剂。

在一些实施例中，得到色调剂母粒的过程包括以下步骤：首先执行混合步骤，按重量份数，将100份的苯丙树脂，4至8份的着色剂，2至6份的脱模剂及1至4份的电荷控制剂在亨舍尔混合机中以200转/分钟至1800转/分钟的转速混合2分钟至6分钟后形成母粒原料混合物；然后执行熔融混炼步骤，把母粒原料混合物经平行双螺杆混炼机在110摄氏度至150摄氏度的温度下熔融混炼成混炼物；接着执行冷却步骤，将混炼物冷却至室温；粉碎分级步骤，冷却后的混炼物经粉碎形成颗粒，并从这些颗粒中分级出体积分布中直径值为7微米至16微米的色调剂母粒。

在一些实施例中，在上述添加混合筛选步骤中，混合过程在亨舍尔混合机中以200转/分钟1800转/分钟的转速混合3分钟至6分钟，并熔融混炼、冷却，粉碎分级，筛选出体积分布中直径值为7微米至16微米的颗粒，其中，颗粒数目分布中，大于5微米的颗粒数目百分比为70％至95％。

在一些实施例中，对于脱模剂，可使用已知的色调剂用脱模剂，如石蜡、低分子聚丙烯蜡、低分子聚乙烯蜡、巴西棕榈蜡等。脱模剂有利于改善显影剂的定影性能，拓宽色调剂的适合定影温度，降低色调剂在定影过程中粘着于定影套或定影辊的概率。对于电荷控制剂，可使用油溶黑染料或季铵盐电荷控制剂等。对于着色剂，没有特别的限制，使用公知惯用的着色剂。黑色可使用已知的炭黑颜料、花青黑、铁酸盐、苯胺黑等；黄色可以使用已知的C.I.颜料黄1、5、12、13、14、17、62、74、83、93、180等；品红色使用已知的C.I.颜料红2、3、5、6、7、23等；青色颜料使用已知的C.I.颜料兰1、7、15、60、62、66等。

按下表所示组分及组分含量使用上述制备方法制备出5例正电非磁性色调剂实施例。

对实施例1至实施例5制备出的正电非磁性色调剂装入页产量为2500页的OEMTN450粉盒中，使用HL-2240黑色激光打印机分别在高温高湿(温度28摄氏度，湿度80％)、常温常湿(温度25摄氏度，湿度60％)及低温低湿(温度16摄氏度，湿度20％)环境条件下进行打印测试2500页，并对打印出的稿件的色密度值及底灰值进行测量与评价。

色密度测量及评价如下：打印出的稿件使用色密度仪(D19C，GretagMacbethCo.,Ltd.)测量测试稿上的黑色区域的色密度值(ID)，并对其进行评价：

A表示效果良好，ID值在1.35以上；

B表示效果较好，ID值在1.3-1.35；

C表示效果较差，ID值在1.2-1.3；

D表示效果很差，ID值在1.2以下。

底灰值测量及评价如下：打印出的稿件使用灰度仪(Model577，PHOTOVOLTCo.,Ltd)测量打印纸上空白区域的值与被另外的纸张覆盖的区域(未经过转印的区域)的值的差值来获得底灰值(BG)，并进行评价：

A表示效果良好，BG在0.8以下；

B表示效果较好，BG在0.8-1.5之间；

C表示效果较差，BG在1.5-2.0之间；

D表示效果很差，BG在2.0以上。

OPC重影及评价如下：打印稿，OPC周期出现重复性文字，描述如下评价：

A表示效果优良，没有重影；

B表示效果良好，偶有轻微重影；

C表示效果较差，经常性重影；

D表示效果很差，有显著重影。

实施例1至实施例5制备出的正电非磁性色调剂的色密度与底灰测量评价结果如下表所示：

最后需要说明的是，本发明不限于上述的实施方式，还可以依据本发明的发明构思得到许多不同的具体方案，此等变换也在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims

1.正电非磁性色调剂，包括100重量份的色调剂母粒及外添加剂,其特征在于:

所述外添加剂包括

0.5至1.5重量份粒径为7纳米至20纳米的小粒径疏水性正电二氧化硅;

0.2至0.6重量份粒径为40纳米至200纳米的大粒径疏水性正电二氧化硅;

0.5至1.0重量份的钛类无机盐;

0.1至0.4重量份的硬脂酸锌。

2.根据权利要求1所述正电非磁性色调剂，其特征在于：

所述色调剂母粒的组分按照以下重量比例进行配置：

100份的苯丙树脂;

4至8份的着色剂;

2至6份的脱模剂;

1至4份的电荷控制剂。

3.根据权利要求1所述的正电非磁性色调剂，其特征在于:

所述小粒径疏水性正电二氧化硅为0.8重量份;

所述大粒径疏水性正电二氧化硅为0.4重量份;

所述钛类无机盐为0.6重量份;

所述硬脂酸锌为0.2重量份。

4.根据权利要求1所述的正电非磁性色调剂，其特征在于:

所述钛类无机盐的粒径为50纳米至500纳米。

5.根据权利要求1所述的正电非磁性色调剂，其特征在于:

所述硬脂酸锌的粒径为20纳米至100纳米。

6.根据权利要求1所述的正电非磁性色调剂，其特征在于:

正电非磁性色调剂的粒径的体积分布中粒径的直径值为3微米至20微米。

7.根据权利要求1至6任一项所述的正电非磁性色调剂，其特征在于:

在所述正电非磁性色调剂的颗粒数目分布中，大于5微米的颗粒数目的百分比为70%至95%,正电非磁性色调剂的粒径的体积分布中粒径的直径值为7微米至16微米。

8.正电非磁性色调剂的制备方法，包括以下步骤：

得到色调剂母粒；

添加混合筛选步骤，按重量份数，在100份的所述色调剂母粒中加入0.5至1.5份粒径为7纳米至20纳米的小粒径疏水性正电二氧化硅，0.2至0.6份粒径为40纳米至200纳米的大粒径疏水性正电二氧化硅，0.5至1.0份的钛类无机盐，0.1至0.4份的硬脂酸锌并混合，筛选后得到正电非磁性色调剂。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：

得到所述色调剂母粒的过程包括以下步骤：

混合步骤，按重量份数，将100份的苯丙树脂，4至8份的着色剂，2至6份的脱模剂及1至4份的电荷控制剂在亨舍尔混合机中以200转/分钟至1800转/分钟的转速混合2分钟至6分钟后形成母粒原料混合物；

熔融混炼步骤，把所述母粒原料混合物经平行双螺杆混炼机在110摄氏度至150摄氏度的温度下熔融混炼成混炼物；

冷却步骤，将所述混炼物冷却至室温；

粉碎分级步骤，冷却后的混炼物经粉碎形成颗粒，并从这些颗粒中分级出体积分布中直径值为7微米至16微米的色调剂母粒。

10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于：

在所述添加混合筛选步骤中，混合过程在亨舍尔混合机中以200转/分钟1800转/分钟的转速混合3分钟至6分钟，并筛选，筛网目数在80至150目，去除粗颗粒，得到碳粉颗粒数目分布中，大于5微米的颗粒数目百分比为70%至95%。