CN107783385B - 色调剂、显影剂、色调剂盒、处理盒、图像形成装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及静电荷图像显影色调剂、静电荷图像显影剂、色调剂盒、处理盒、图像形成装置和图像形成方法。所述静电荷图像显影色调剂包括含非晶性树脂和结晶性树脂的色调剂颗粒,其中,当色调剂颗粒在50℃的温度和90%RH的湿度储存24小时前后通过差示扫描量热法(DSC)进行测量时,对于储存前的色调剂颗粒在第一加热步骤中具有最低峰值温度的吸热峰的起始温度T1(℃)与对于储存后的色调剂颗粒在第一加热步骤中具有最低峰值温度的吸热峰的起始温度T2(℃)之间的关系满足式(1):2<T2–T1<10。
Description
技术领域
本发明涉及静电荷图像显影色调剂、静电荷图像显影剂、色调剂盒、处理盒、图像形成装置和图像形成方法。
背景技术
在电子照相图像形成中,使用色调剂作为图像形成材料,例如,广泛使用包括含粘合剂树脂和着色剂的色调剂颗粒及外添到色调剂颗粒的外添剂的色调剂。
例如,专利文献1公开了“一种图像形成色调剂,其中满足5≤B-A≤13的关系,在通过DSC测量得到的吸热曲线中将在40℃~75℃温度范围内的最大吸热峰的峰值温度设定为A,在将色调剂在40℃的恒温器中储存72小时后,在至少通过DSC测量获得的吸热曲线中,将在40℃~75℃的温度范围内的最大吸热峰的峰值温度设定为B”。
专利文献1公开了控制5≤B-A≤13的关系,以使结晶性聚酯树脂的比例处于与非晶性树脂相容的状态。
专利文献2公开了“一种色调剂制备方法,其包括:将包含着色剂、结晶性树脂、非晶性树脂和蜡的色调剂母颗粒与无机微粒混合以获得混合物的第一混合步骤;及进一步混合所述混合物的第二混合步骤,其中,第一混合步骤和第二混合步骤是使用包括在容器中施加机械冲击力的搅拌单元的混合装置进行混合的步骤,并且当第一混合步骤的处理温度示为T1(℃),施加到第一混合步骤中被处理产品的单位重量的混合装置的搅拌功率示为W1(W/kg),第二混合步骤的处理温度示为T2(℃),施加到第二混合步骤中被处理产品的单位重量的混合装置的搅拌功率示为W2(W/kg)时,满足式(1):TgA≤T1<Tp,式(2):TgA≤T2<Tp,(3):3≤W2,和(4):W2≤1/2W1[在所述式中,Tp(℃)表示在对作为测量样品的色调剂母颗粒的差示扫描量热法(DSC)的测量中当温度以10℃/分钟的升温速率从20℃上升到180℃时测得的源自结晶性树脂的最大吸热峰的起始温度,TgA(℃)表示在对作为测量样品的色调剂母颗粒的DSC测量中当在温度以10℃/分钟的升温速率从20℃上升到180℃后温度以50℃/分钟的降温速率下降到20℃并在此后温度立即以10℃/分钟的升温速率从20℃上升到180℃时测得的第二升温时的玻璃化转变温度]”。
专利文献3公开了“一种含粘合剂树脂和着色剂的静电荷图像显影色调剂,其中,粘合剂树脂包括结晶性聚酯树脂和非晶性树脂,在基于ASTMD 3418-8的差示扫描量热法测量中在第一加热过程中的源自结晶性聚酯树脂的吸热峰的温度设定为Tm1(℃),基于其吸热峰的吸热量设定为ΔH1(mW/g),第二加热过程中的基于其吸热峰的吸热量设定为ΔH2(mW/g),其软化温度设定为Tf1/2(℃)时,Tm1为50℃~80℃且Tf1/2为85℃~135℃,并且Tm1、ΔH1、ΔH2和Tf1/2满足式(1):0.35≤ΔH2/ΔH1≤0.95和式(2):Tf1/2≤205–(1.4×Tm1)的关系”。
[专利文献1]日本特开2007-072333号公报
[专利文献2]日本特开2015-135486号公报
[专利文献3]日本特开2006-251564号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种包括含非晶性树脂和结晶性树脂的色调剂颗粒的静电荷图像显影色调剂,与满足式:2≥T2–T1的情况相比,其防止了在低温低湿环境中在具有较大表面粗糙度的厚记录介质上最初形成图像时发生的定影图像的一部分转印到定影部件上的现象(下面,也称为“沾污”)的发生,与满足式:T2–T1≥10的情况相比,其防止了在高温高湿环境中以高处理速度(记录介质的进给速度)连续形成图像时发生的图像缺失的发生。
上述目的通过以下构成来实现。
根据本发明的第一方面,提供了一种静电荷图像显影色调剂,其包括:
含非晶性树脂和结晶性树脂的色调剂颗粒,
其中,当色调剂颗粒在50℃的温度和90%RH的湿度储存24小时前后通过差示扫描量热法(DSC)进行测量时,对于储存前的色调剂颗粒在第一加热步骤中具有最低峰值温度的吸热峰的起始温度T1(℃)与对于储存后的色调剂颗粒在第一加热步骤中具有最低峰值温度的吸热峰的起始温度T2(℃)之间的关系满足式(1):2<T2–T1<10。
根据本发明的第二方面,在如第一方面所述的静电荷图像显影色调剂中,对于储存前的色调剂颗粒,在第一加热过程中源自结晶性树脂的吸热量S1(J/g)与第二加热步骤中源自结晶性树脂的吸热量S2(J/g)之间的关系满足式(2):S2/S1<0.3。
根据本发明的第三方面,在如第一方面所述的静电荷图像显影色调剂中,非晶性树脂与结晶性树脂的重量比(非晶性树脂/结晶性树脂)为50/50~97/3。
根据本发明的第四方面,在如第一方面所述的静电荷图像显影色调剂中,所述结晶性树脂是熔融温度为60℃~85℃的结晶性聚酯树脂。
根据本发明的第五方面,在如第一方面所述的静电荷图像显影色调剂中,结晶性树脂的重均分子量为6,000~35,000。
根据本发明的第六方面,在如第一方面所述的静电荷图像显影色调剂中,结晶性树脂的SP值与非晶性树脂的SP值之差为0.2~1.3。
根据本发明的第七方面,在如第一方面所述的静电荷图像显影色调剂中,其进一步包括:
成核剂。
根据本发明的第八方面,在如第七方面所述的静电荷图像显影色调剂中,相对于结晶性树脂的含量,成核剂的含量为0.2重量%~5重量%。
根据本发明的第九方面,提供了一种静电荷图像显影剂,其包括:
第一至第八方面中任一方面所述的静电荷图像显影色调剂。
根据本发明的第十方面,提供了一种色调剂盒,其包括:
容纳有第一至第八方面中任一方面所述的静电荷图像显影色调剂的容器,
其中,所述色调剂盒能够在图像形成装置上装卸。
根据本发明的第十一方面,提供了一种处理盒,其包括:
显影单元,所述显影单元包括容纳有第九方面所述的静电荷图像显影剂的容器并且使用静电荷图像显影剂将在图像保持部件表面上形成的静电荷图像显影为色调剂图像,
其中,所述处理盒能够在图像形成装置上装卸。
根据本发明的第十二方面,提供了一种图像形成装置,其包括:
图像保持部件;
对图像保持部件的表面进行充电的充电单元;
在图像保持部件的经充电的表面上形成静电荷图像的静电荷图像形成单元;
显影单元,所述显影单元包括容纳有第九方面所述的静电荷图像显影剂的容器并且使用静电荷图像显影剂将在图像保持部件表面上形成的静电荷图像显影为色调剂图像;
将在图像保持部件的表面上形成的色调剂图像转印到记录介质表面上的转印单元;及
对转印到记录介质表面上的色调剂图像进行定影的定影单元。
根据本发明的第十三方面,提供了一种图像形成方法,其包括:
对图像保持部件的表面进行充电;
在图像保持部件的经充电的表面上形成静电荷图像;
使用第九方面所述的静电荷图像显影剂将在图像保持部件表面上形成的静电荷图像显影为色调剂图像;
将在图像保持部件的表面上形成的色调剂图像转印到记录介质表面上;及
对转印到记录介质表面上的色调剂图像进行定影。
根据本发明的第一、第三至第八方面中的任一方面,提供了一种包括含非晶性树脂和结晶性树脂的色调剂颗粒的静电荷图像显影色调剂,与满足式:2≥T2–T1的情况相比,其防止了在低温低湿环境中在具有较大表面粗糙度的厚记录介质上最初形成图像时发生的沾污的发生,与满足式:T2–T1≥10的情况相比,其防止了在高温高湿环境中以高处理速度(记录介质的进给速度)连续形成图像时发生的图像缺失的发生。
根据本发明的第二方面,提供了一种静电荷图像显影色调剂,其中,与满足式:S2/S1≥0.3的情况相比,获得具有高强度的图像。
根据本发明的第九、第十、第十一、第十二或第十三方面,提供了静电荷图像显影剂、色调剂盒、处理盒、图像形成装置或图像形成方法,与使用满足式:2≥T2–T1的包括含非晶性树脂和结晶性树脂的色调剂颗粒的静电荷图像显影色调剂的情况相比,其防止了在低温低湿环境中在具有较大表面粗糙度的厚记录介质上最初形成图像时发生的沾污的发生,与使用满足式:T2–T1≥10的静电荷图像显影色调剂的情况相比,其防止了在高温高湿环境中以高处理速度(记录介质的进给速度)连续形成图像时发生的图像缺失的发生。
附图说明
将基于附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述,其中:
图1是显示根据示例性实施方式的图像形成装置的构成示意图;
图2是显示根据示例性实施方式的处理盒的构成示意图;
图3是用于说明通过差示扫描量热计进行的测量中的吸热峰的起始温度的示意图;及
图4是用于说明在实施例的评价中形成的图像表图的示意图。
具体实施方式
下面,将详细描述作为本发明的实例的示例性实施方式。
静电荷图像显影色调剂
在根据本示例性实施方式的静电荷图像显影色调剂(下面,也简称为“色调剂”)中,当色调剂颗粒在50℃的温度和90%RH的湿度储存24小时前后通过差示扫描量热法(DSC)进行测量时,对于储存前的色调剂颗粒在第一加热步骤中具有最低峰值温度的吸热峰的起始温度T1(℃)与对于储存后的色调剂颗粒在第一加热步骤中具有最低峰值温度的吸热峰的起始温度T2(℃)之间的关系满足式(1):2<T2–T1<10。
使用上述构成,本示例性实施方式的色调剂防止了在高温高湿环境中(例如,在32℃的温度和80%RH的湿度的环境中)以高处理速度(例如,记录介质的进给速度等于或大于300mm/秒)连续形成图像时发生的图像缺失的发生。所述色调剂防止了在低温低湿环境中(例如,在15℃的温度和10%RH的湿度的环境中)在具有较大表面粗糙度的厚记录介质(例如,厚度为90μm~200μm的粗糙纸张)上最初形成图像时发生的沾污(定影图像的一部分被转印到定影部件上的现象)的发生。据认为其原因如下。
近年来,对于节能的需求,已知有为了降低对色调剂图像进行定影时的功耗而改善色调剂的低温定影性的技术。作为一种技术,已知在色调剂颗粒中包含非晶性树脂和结晶性树脂的色调剂。同时,从确保耐热性的观点出发,已知有形成在色调剂颗粒中非晶性树脂和结晶性树脂适当地相分离的结构(海岛结构)的技术。
然而,在现有技术的“非晶性树脂与结晶性树脂之间的相分离”的程度上,与非晶性树脂相容的结晶性树脂的量大,因此色调剂的耐热性不足,在高温高湿环境中(例如,在32℃的温度和80%RH的湿度的环境中)以高处理速度(例如,记录介质的进给速度等于或大于300mm/秒)连续形成图像时可能发生图像缺失。
具体而言,结晶性树脂(特别是聚酯树脂)具有高吸收性并且容易受到水的塑化作用。特别是,在非晶性树脂和结晶性树脂彼此相容的相容部分中,树脂的玻璃化转变温度Tg降低,当水作用在温度降低的部分时,耐热性可能劣化。因此,当在高温高湿环境中以高处理速度连续形成图像时,装置中的温度过度升高(例如,升高至50℃),同时具有高湿度,因此,在显影单元中可能发生色调剂的凝集。由于凝集的色调剂所致,可能发生图像缺失。
同时,当与非晶性树脂相容的结晶性树脂的量过小时(即,非晶性树脂和结晶性树脂之间的相分离过度进行),在低温低湿环境中(例如,在15℃的温度和10%RH的湿度的环境中)在具有较大表面粗糙度的厚记录介质(例如,厚度为90μm~200μm的粗糙纸张)上最初形成图像时可能发生沾污。
具体而言,当与非晶性树脂相容的结晶性树脂的量过小时(即,非晶性树脂和结晶性树脂之间的相分离过度进行),由于结晶性树脂的相容性导致的非晶性树脂的塑化程度减小,色调剂难以熔融。同时,当在低温低湿环境中(如在冬天的早晨)在记录介质上最初形成图像时(即,当进行第1张纸的印刷时),定影单元(其定影部件)的温度可能未充分升高,在定影时热量难以施加到色调剂图像上。此外,当在具有较大表面粗糙度的厚记录介质上形成图像时,热量可能难以转移到记录介质凹处的底部上的色调剂图像。因此,可能发生沾污。特别是,当形成具有较大色调剂施加量的图像时,在输送方向上的记录介质的后端部分可能发生沾污。
因此,在本示例性实施方式的色调剂中,适当地控制色调剂颗粒中结晶性树脂与非晶性树脂的相分离量及与非晶性树脂相容的结晶性树脂的量的范围。即,当色调剂颗粒在50℃的温度和90%RH的湿度储存24小时时,对于储存前的色调剂颗粒通过差示扫描量热计(DSC)测量的第一加热步骤中具有最低峰值温度的吸热峰的起始温度T1(℃)和对于储存后的色调剂颗粒通过差示扫描量热计(DSC)测量的第一加热步骤中具有最低峰值温度的吸热峰的起始温度T2(℃)的关系满足满足式(1):2<T2–T1<10。
这里,当通过差示扫描量热计(DSC)进行色调剂颗粒的测量时,在第一加热步骤中具有最低峰值温度的吸热峰的起始温度变成显示非晶性树脂和结晶性树脂之间的相容性(不相容性)程度的指标。
具体而言,第一加热步骤中具有最低峰值温度的吸热峰的低起始温度意味着与非晶性树脂相容的结晶性树脂的量(相容部分)较大,且结晶性树脂的相分离量较小。第一加热步骤中具有最低峰值温度的吸热峰的高起始温度意味着与非晶性树脂相容的结晶性树脂的量(相容部分)较小,且结晶性树脂的相分离量较大。
同时,当色调剂颗粒在50℃的温度和90%RH的湿度储存24小时时,在色调剂颗粒中进行非晶性树脂和结晶性树脂之间的相分离,与非晶性树脂相容的结晶性树脂的量变得接近于零。
即,对于储存前的色调剂颗粒通过差示扫描量热计(DSC)测量的第一加热步骤中具有最低峰值温度的吸热峰的起始温度T1(℃)和对于储存后的色调剂颗粒通过差示扫描量热计(DSC)测量的第一加热步骤中具有最低峰值温度的吸热峰的起始温度T2(℃)的关系满足满足式(1):2<T2–T1<10,意味着色调剂颗粒中结晶性树脂与非晶性树脂的相分离量在适当范围内大于与非晶性树脂相容的结晶性树脂的量(相容部分)。
当将式(1)中“T2–T1”的值设定为小于10以减少与非晶性树脂相容的结晶性树脂的量(相容部分)时(即,防止非晶性树脂和结晶性树脂之间的过度相容状态),引起树脂的玻璃化转变温度Tg降低的“非晶性树脂和结晶性树脂彼此相容的相容部分”的尺寸减小。因此,色调剂耐热性增加,即使在高温高湿环境中以高处理速度连续形成图像时,也可防止色调剂的凝集,并且防止图像缺失的发生。
同时,当将式(1)中“T2–T1”的值设定为大于2以防止与非晶性树脂相容的结晶性树脂的量(相容部分)的过度减少时(即,防止非晶性树脂和结晶性树脂之间的过度相分离),即使在低温低湿环境中在具有较大表面粗糙度的厚记录介质上最初形成图像时,也可防止色调剂熔融性的劣化,并因此防止沾污的发生。
如上所述,在本示例性实施方式的色调剂中,据认为可防止在高温高湿环境中以高处理速度连续形成图像时发生的图像缺失的发生。此外,据认为可防止在低温低湿环境中在具有较大表面粗糙度的厚记录介质上最初形成图像时发生的沾污的发生。
作为具有较大表面粗糙度的记录介质,使用Bekk平滑度等于或小于50秒的记录介质(例如,粗糙纸)。Bekk平滑度是基于JIS P 8119(1998)的方法测量的值。
在本示例性实施方式的色调剂中,满足式(1):2<T2–T1<10,但从防止图像缺失和沾污的发生的观点出发,优选满足式(12):3≤T2–T1≤8。
可以调整“T2–T1”的值,例如,根据相对于结晶性树脂的成核剂的量或结晶性树脂的分子量。
这里,色调剂颗粒在50℃的温度和90%RH的湿度储存24小时。非晶性树脂的玻璃化转变温度Tg的测量方法如下。
同时,基于ASTMD 3418-8进行通过差示扫描量热计测量的第一加热步骤中具有最低峰值温度的吸热峰的起始温度的测量。
具体而言,将作为测量对象的10mg的色调剂颗粒(或外添有外添剂的色调剂颗粒)放置在包括自动连接处理系统的差示扫描量热计(Shimadzu Corporation制造:DSC-60A),并以10℃/分钟的升温速率从室温(25℃)加热至150℃,获得第一加热过程中的加热谱(DSC曲线)。
从所得加热谱(DSC曲线)指定具有最低峰值温度的吸热峰。这里,吸热峰表示半值宽度在15℃以内。
测量指定吸热峰的起始温度。这里,起始温度是显示为在加热谱(DSC曲线)中通过将指定吸热峰低温侧的基线延伸到高温侧而获得的直线与对于指定吸热峰在温度升高时在显示从吸热开始到吸热峰顶点的热量变化的曲线的最大斜率点(拐点)处绘制得到的切线之间的交点的温度(参见图3)。
在外添有外添剂的色调剂颗粒的情况下,将外添有外添剂的色调剂颗粒设定为加热对象和起始温度的测量对象。
在本示例性实施方式的色调剂中,从获得具有高强度的图像的观点出发,通过差示扫描量热计(DSC)进行储存前的色调剂颗粒的测量,第一加热过程中源自结晶性树脂的吸热量S1(J/g)和第二加热步骤中源自结晶性树脂的吸热量S2(J/g)之间的关系优选满足式(2):S2/S1<0.3。
这里,通过差示扫描量热计(DSC)测量的源自色调剂颗粒的结晶性树脂的吸热量是基于与非晶性树脂相分离的结晶性树脂的吸热峰的吸热量。即,源自结晶性树脂的小吸热量意味着与非晶性树脂相容的结晶性树脂的量(相容部分)较大,且结晶性树脂的相分离量较小。源自结晶性树脂的大吸热量意味着与非晶性树脂相容的结晶性树脂的量(相容部分)较小,且结晶性树脂的相分离量较大。
第一加热过程中源自结晶性树脂的吸热量S1表示定影前的色调剂的非晶性树脂和结晶性树脂彼此相容的状态,第二加热过程中源自结晶性树脂的吸热量S2表示定影后的定影图像的非晶性树脂和结晶性树脂彼此相容的状态。
因此,满足式(2):S2/S1<0.3表示在定影前的色调剂中“与非晶性树脂相容的结晶性树脂的量(相容部分)”减少的状态(即,非晶性树脂和结晶性树脂之间的过度相容状态得到防止的状态),并表示在定影后的定影图像中“与非晶性树脂相容的结晶性树脂的量(相容部分)”较大的状态(即,非晶性树脂和结晶性树脂之间的相容状态进行的状态)。
因此,当满足式(2):S2/S1<0.3时,非晶性树脂和结晶性树脂之间的相互作用在定影时发生,非晶性树脂和结晶性树脂可以在定影图像中几乎均匀地彼此相容,并且获得具有高强度的图像(特别是,具有高抗皱性能的图像)。
例如,通过调节制造色调剂颗粒时的冷却速度的方法来进行式(2)中“S2/S1”值的调整。
基于ASTMD 3418-8进行通过差示扫描量热计测量的源自色调剂颗粒的结晶性树脂的吸热量的测量。
具体而言,将作为测量对象的10mg的色调剂颗粒(或外添有外添剂的色调剂颗粒)放置在包括自动连接处理系统的差示扫描量热计(Shimadzu Corporation制造:DSC-60A)中,并以10℃/分钟的升温速率从室温(25℃)加热至150℃,获得第一加热过程中的加热谱(DSC曲线)。此后,以10℃/分钟的降温速率将温度降至室温(25℃)。
然后,以如上所述相同的方式,以10℃/分钟的升温速率将温度从从室温(25℃)升高至150℃,获得第二加热过程中的加热谱(DSC曲线)。此后,以10℃/分钟的降温速率将温度降至室温(25℃)。
从所得的第一和第二加热过程的加热谱(DSC曲线)中指定源自结晶性树脂的吸热峰。基于由根据ASTMD 3418-8进行的结晶性树脂(简单物质)的DSC曲线得到的吸热峰指定源自结晶性树脂的吸热峰。将源自结晶性树脂的吸热峰的面积计算为吸热量。吸热峰的面积被计算为从基线起的下降部分(图3中被B和C包围的部分)的面积。这里,吸热峰表示半值宽度在15℃以内。
通过这样做,分别测量源自结晶性树脂的吸热量S1和S2。
在外添有外添剂的色调剂颗粒的情况下,将外添有外添剂的色调剂颗粒设定为结晶性树脂的吸热量的测量对象。
下面,将详细描述本示例性实施方式的色调剂。
本示例性实施方式的色调剂,例如包括色调剂颗粒和外添剂。
色调剂颗粒
色调剂颗粒包含粘合剂树脂。如果需要,色调剂颗粒可以进一步包含着色剂、防粘剂和其他添加剂。
粘合剂树脂
粘合剂树脂的实例包括非晶性树脂和结晶性树脂,
非晶性树脂和结晶性树脂之间的重量比(非晶性树脂/结晶性树脂)优选为70/30~93/7,更优选为50/50~97/3。
相对于色调剂颗粒的含量,整个粘合剂树脂的含量优选为40重量%~95重量%,更优选为50重量%~90重量%,甚至更优选为60重量%~85重量%。
这里,树脂的“结晶性”表示在基于ASTMD 3418-8的差示扫描量热法(DSC)中,提供明确的吸热峰,而没有吸热量的逐步变化,具体而言,表示以10(℃/分钟)的升温速率测量的吸热峰的半值宽度在10℃以内。
同时,树脂的“非晶性”表示半值宽度超过10℃,显示吸热量的逐步变化,或不能认出明确的吸热峰。
将描述非晶性树脂。
作为非晶性树脂,使用公知的非晶性树脂,如非晶性聚酯树脂、非晶性乙烯基树脂(例如,苯乙烯丙烯酸类树脂等)、环氧树脂、聚碳酸酯树脂和聚氨酯树脂。其中,从色调剂的低温定影性和带电性的观点出发,非晶性聚酯树脂和非晶性乙烯基树脂(特别是,苯乙烯丙烯酸类树脂)是优选的,非晶性聚酯树脂是更优选的。
非晶性聚酯树脂的实例包括多元羧酸和多元醇的缩聚物。可以使用市售产品或合成产品作为非晶性聚酯树脂。
多元羧酸的实例包括脂肪族二羧酸(例如,草酸、丙二酸、马来酸、富马酸、柠康酸、衣康酸、戊烯二酸、丁二酸、烯基丁二酸、己二酸和癸二酸)、脂环族二羧酸(例如,环己烷二甲酸)、芳香族二羧酸(例如,对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸和萘二甲酸)、它们的酸酐或它们的低级烷基酯(例如具有1~5个碳原子的烷基)。在这些物质中,优选使用例如芳香族二羧酸作为多元羧酸。
作为多元羧酸,采取交联结构或支化结构的三元以上的羧酸可以与二羧酸组合使用。三元以上的羧酸的实例包括偏苯三酸、苯均四酸、其酸酐或其低级烷基酯(例如具有1~5个碳原子)。
这些多元羧酸可以单独使用,或以其两种以上组合使用。
多元醇的实例包括:脂肪族二醇(例如,乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇或新戊二醇)、脂环族二醇(例如,环己烷二醇、环己烷二甲醇或氢化双酚A)、芳香族二醇(例如,双酚A的环氧乙烷加合物和双酚A的环氧丙烷加合物)。其中,例如,优选使用芳香族二醇和脂环族二醇,更优选使用芳香族二醇作为多元醇。
作为多元醇,采取交联结构或支化结构的三元以上的多元醇可以与二醇组合使用。三元以上的多元醇的实例包括甘油、三羟甲基丙烷和季戊四醇。
所述多元醇可以单独使用,或以其两种以上组合使用。
采用公知的制备方法制备非晶性聚酯树脂。其实例包括在180℃至230℃的聚合温度下(如果需要,在反应体系中减压下)进行反应,同时去除缩合期间产生的水或醇的方法。
在原料的单体在反应温度下不溶解或相容的情况下,可以添加高沸点溶剂作为增溶剂以溶解单体。在这种情况下,在蒸馏掉增溶剂的同时进行缩聚反应。在使用相容性差的单体的情况下,相容性差的单体和与该单体缩聚的酸或醇可以预先缩合,然后与主成分缩聚。
这里,作为非晶性聚酯树脂,除上述未改性的非晶性聚酯树脂以外,还可使用改性的非晶性聚酯树脂。改性的非晶性聚酯树脂是存在酯键以外的键合基团的非晶性聚酯树脂,以及其中通过共价键或离子键结合非晶性聚酯树脂以外的树脂成分的非晶性聚酯树脂。作为改性的非晶性聚酯树脂,可以例如使用包含通过将能够与酸基或羟基反应的如异氰酸酯基等官能团引入其末端的非晶性聚酯树脂与活性氢化合物之间进行反应而改性的末端的树脂。
作为改性的非晶性聚酯树脂,优选脲改性的非晶性聚酯树脂(下面也简称为“脲改性的聚酯树脂”)。
作为脲改性的聚酯树脂,可以使用通过包含异氰酸酯基的非晶性聚酯树脂(非晶性聚酯预聚物)与胺化合物之间的反应(交联反应和延伸反应中的至少一种反应)而得到的脲改性的聚酯树脂。脲改性的聚酯树脂可以包括脲键和氨基甲酸酯键。
作为包含异氰酸酯基的非晶性聚酯预聚物,使用通过使多价异氰酸酯化合物与作为多元羧酸和多元醇的缩聚物并且包括活性氢的非晶性聚酯树脂反应获得的非晶性聚酯预聚物。包含在非晶性聚酯树脂中的包含活性氢的基团的实例包括羟基(醇羟基和酚羟基)、氨基、羧基和巯基,并且醇羟基是优选的。
作为包含异氰酸酯基的非晶性聚酯预聚物的多元羧酸和多元醇,使用与非晶性聚酯树脂部分中所述的多元羧酸和多元醇相同的化合物。
多价异氰酸酯化合物的实例包括:脂肪族多异氰酸酯(四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或2,6-二异氰酸酯基己酸甲酯);脂环族多异氰酸酯(异佛尔酮二异氰酸酯或环己基甲烷二异氰酸酯);芳香族二异氰酸酯(甲苯二异氰酸酯或二苯甲烷二异氰酸酯);芳香族脂肪族二异氰酸酯(α,α,α',α'-四甲基二甲苯二异氰酸酯);异氰脲酸酯;及通过诸如酚衍生物、肟或己内酰胺等封端剂封端多异氰酸酯所得的成分。
所述多价异氰酸酯化合物可以单独使用,或以其两种以上组合使用。
多价异氰酸酯化合物的比例以异氰酸酯基[NCO]与包含羟基的非晶性聚酯预聚物的羟基[OH]的当量比[NCO]/[OH]计优选为1/1~5/1,更优选为1.2/1~4/1,甚至更优选为1.5/1~2.5/1。
在包含异氰酸酯基的非晶性聚酯预聚物中,相对于整个包含异氰酸酯基的非晶性聚酯预聚物的含量,源自多价异氰酸酯化合物的成分的含量优选为0.5重量%~40重量%,更优选为1重量%~30重量%,甚至更优选为2重量%~20重量%。
每1分子包含异氰酸酯基的非晶性聚酯预聚物所含的异氰酸酯基的数量优选为平均等于或大于1,更优选为平均1.5~3,甚至更优选为平均1.8~2.5。
与包含异氰酸酯基的非晶性聚酯预聚物反应的胺化合物的实例包括二胺、三元以上的多胺、氨基醇、氨基硫醇、氨基酸和通过封端这些氨基获得的化合物。
二胺的实例包括:芳香族二胺(苯二胺、二乙基甲苯二胺、或4,4'-二氨基二苯甲烷);脂环族二胺(4,4'-二氨基-3,3'-二甲基二环己基甲烷、二胺环己烷或异佛尔酮二胺);和脂肪族二胺(乙二胺、四亚甲基二胺或六亚甲基二胺)。
三元以上多胺的实例包括二亚乙基三胺和三亚乙基四胺。
氨基醇的实例包括乙醇胺和羟乙基苯胺。
氨基硫醇的实例包括氨乙基硫醇和氨丙基硫醇。
氨基酸的实例包括氨基丙酸和氨基己酸。
通过封端这些氨基获得的化合物的实例包括由诸如二胺、三元以上多胺、氨基醇、氨基硫醇或氨基酸等胺化合物和酮化合物(丙酮、甲基乙基酮或甲基异丁基酮)获得的酮亚胺化合物和噁唑啉化合物。
在这些氨基化合物中,酮亚胺化合物是优选的。
所述胺化合物可以单独使用,或以其两种以上组合使用。
脲改性的聚酯树脂可以是通过使用停止交联反应和延伸反应中的至少一种反应的停止剂(以下也称为“交联/延伸反应停止剂”)调节包含异氰酸酯基的非晶性聚酯树脂(非晶性聚酯预聚物)和胺化合物之间的反应(交联反应和延伸反应中的至少一种反应)来调节反应后的分子量的树脂。
交联/延伸反应停止剂的实例包括单胺(二乙胺、二丁胺、丁胺或月桂胺)和通过封端这些化合物获得的化合物(酮亚胺化合物)。
胺化合物的比例以包含异氰酸酯基的非晶性聚酯预聚物的异氰酸酯基[NCO]与胺的氨基[NHx]的当量比[NCO]/[NHx]计优选为1/2~2/1,更优选为1/1.5~1.5/1,甚至更优选为1/1.2~1.2/1。
作为脲改性的聚酯树脂,可以使用通过包含异氰酸酯基的聚酯树脂(下面称为“聚酯预聚物”)和胺化合物之间的反应(交联反应和延伸反应中的至少一种反应)获得的脲改性的聚酯树脂。脲改性的聚酯树脂可以包括脲键和氨基甲酸酯键。
作为聚酯预聚物,使用包括含活性氢的基团的聚酯与多价异氰酸酯化合物之间的反应物。含活性氢的基团的实例包括羟基(醇羟基和酚羟基)、氨基、羧基和巯基,并且醇羟基是优选的。多价异氰酸酯化合物的实例包括:脂肪族多异氰酸酯(四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或2,6-二异氰酸酯基己酸甲酯);脂环族多异氰酸酯(异佛尔酮二异氰酸酯或环己基甲烷二异氰酸酯);芳香族二异氰酸酯(甲苯二异氰酸酯或二苯甲烷二异氰酸酯);芳香族脂肪族二异氰酸酯(α,α,α',α'-四甲基二甲苯二异氰酸酯);异氰脲酸酯;及通过诸如酚衍生物、肟或己内酰胺等封端剂封端多异氰酸酯所得的化合物。所述多价异氰酸酯化合物可以单独使用,或以其两种以上组合使用。
相对于整个聚酯预聚物的含量,聚酯预聚物的源自多价异氰酸酯化合物的成分的含量优选为0.5重量%~40重量%,更优选为1重量%~30重量%,甚至更优选为2重量%~20重量%。每1分子聚酯预聚物所含的异氰酸酯基的平均数量优选为等于或大于1,更优选为1.5~3,甚至更优选为1.8~2.5。
与聚酯预聚物反应的胺化合物的实例包括二胺、三元以上的多胺、氨基醇、氨基硫醇、氨基酸和通过封端这些氨基化合物的氨基获得的化合物。
二胺的实例包括:芳香族二胺(苯二胺、二乙基甲苯二胺或4,4'-二氨基二苯甲烷);脂环族二胺(4,4'-二氨基-3,3'-二甲基二环己基甲烷、二胺环己烷或异佛尔酮二胺);和脂肪族二胺(乙二胺、四亚甲基二胺或六亚甲基二胺)。三元以上多胺的实例包括二亚乙基三胺和三亚乙基四胺。氨基醇的实例包括乙醇胺和羟乙基苯胺。氨基硫醇的实例包括氨乙基硫醇和氨丙基硫醇。氨基酸的实例包括丙氨酸和氨基己酸。
通过封端所述胺化合物获得的化合物的实例包括由胺化合物和酮化合物(丙酮、甲基乙基酮或甲基异丁基酮)获得的酮亚胺化合物和噁唑啉化合物。
作为胺化合物,酮亚胺化合物是优选的。所述胺化合物可以单独使用,或以其两种以上组合使用。
脲改性的聚酯树脂可以是通过使用停止交联反应和延伸反应中的至少一种反应的停止剂(以下也称为“交联/延伸反应停止剂”)调节聚酯预聚物和胺化合物之间的反应来调节反应后的分子量的树脂。交联/延伸反应停止剂的实例包括单胺(二乙胺、二丁胺、丁胺或月桂胺)和通过封端单胺的氨基获得的成分(酮亚胺化合物)。
将描述非晶性树脂的特征。
非晶性树脂的玻璃化转变温度(Tg)优选为50℃~80℃,更优选为50℃~65℃。
通过差示扫描量热法(DSC)获得的DSC曲线获得玻璃化转变温度,更具体而言,玻璃化转变温度使用JIS K 7121-1987中的“塑料转变温度的测试方法”中用于获得玻璃化转变温度的方法中公开的“外推玻璃化转变起始温度”来获得。
非晶性树脂的重均分子量(Mw)优选为5,000~1,000,000,更优选为7,000~500,000。
非晶性树脂的数均分子量(Mn)优选为2,000~100,000。
非晶性树脂的分子量分布Mw/Mn优选为1.5~100,更优选为2~60。
通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量重均分子量和数均分子量。使用TosohCorporation制造的GPC·HLC-8120GPC作为测量装置,并使用Tosoh Corporation制造的TSKGEL SuperHM-M(15cm)作为柱和THF溶剂,进行的通过GPC的分子量测量。使用由单分散聚苯乙烯标准样品获得的分子量校准曲线从测量结果计算重均分子量和数均分子量。
将描述结晶性树脂。
作为结晶性树脂,使用诸如结晶性聚酯树脂和结晶性乙烯基树脂(例如,聚亚烷基树脂或(甲基)丙烯酸长链烷基酯树脂)等众所周知的结晶性树脂。其中,从色调剂的机械韧性和低温定影性的观点出发,结晶性聚酯树脂是优选的。
结晶性聚酯树脂的实例包括多元羧酸和多元醇的缩聚物。可以使用市售产品或合成产品作为结晶性聚酯树脂。
这里,由于用结晶性聚酯树脂易于形成晶体结构,因此使用包含直链脂肪族基团的聚合性单体的缩聚物比包含芳香族基团的聚合性单体优选。
多元羧酸的实例包括:脂肪族二羧酸(例如,草酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、1,9-壬烷二羧酸、1,10-癸烷二羧酸、1,12-十二烷二羧酸、1,14-十四烷二羧酸和1,18-十八烷二羧酸)、芳香族二羧酸(例如,邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、萘-2,6-二羧酸的二元酸)、它们的酸酐或它们的低级烷基酯(例如具有1~5个碳原子)。
作为多元羧酸,采取交联结构或支化结构的三元以上的羧酸可以与二羧酸组合使用。三元羧酸的实例包括芳香族羧酸(例如,1,2,3-苯基三羧酸、1,2,4-苯基三羧酸和1,2,4-萘三羧酸)、它们的酸酐或它们的低级烷基酯(例如具有1~5个碳原子)。
作为多元羧酸,具有磺酸基的二羧酸和具有烯属双键的二羧酸可以与上述二羧酸组合使用。
所述多元羧酸可以单独使用,或以其两种以上组合使用。
多元醇的实例包括:脂肪族二醇(例如,具有7~20个碳原子的主链部分的直链脂肪族二醇)。脂肪族二醇的实例包括乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,11-十一烷二醇、1,12-十二烷二醇、1,13-十三烷二醇、1,14-十四烷二醇、1,18-十八烷二醇和1,14-二十烷二醇。其中,1,8-辛二醇、1,9-壬二醇和1,10-癸二醇优选作为脂肪族二醇。
作为多元醇,采取交联结构或支化结构的三元以上的多元醇可以与二醇组合使用。三元以上的多元醇的实例包括甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷和季戊四醇。
所述多元醇可以单独使用,或以其两种以上组合使用。
这里,在所述多元醇中,脂肪族二醇的含量优选为80摩尔%以上,更优选为90摩尔%以上。
以与非晶性聚酯树脂相同的方式使用公知的制备方法来制备结晶性聚酯树脂。
将描述结晶性树脂的特征。
结晶性树脂的熔融温度优选为50℃~100℃,更优选为55℃~90℃,甚至更优选为60℃~85℃。
随着结晶性树脂的熔融温度升高,吸热峰的起始温度T2也升高。因此,可以根据结晶性树脂的熔融温度来控制式(1)中的“T2–T1”的值。
由JIS K 7121-1987“塑料转变温度的测试方法”中的获得熔融温度的方法中描述的“熔融峰温度”根据通过差示扫描量热法(DSC)获得的DSC曲线获得熔融温度。
结晶性树脂的重均分子量(Mw)优选为6,000~35,000.
随着结晶性树脂的重均分子量(Mw)的增加,吸热峰的起始温度T2也升高。因此,可以根据结晶性树脂的重均分子量来控制式(1)中的“T2–T1”的值。
这里,将描述非晶性树脂和结晶性树脂的适合组合。
从满足式(1):2<T2–T1<10和防止图像缺失和沾污的发生的观点出发,通过改变结晶性聚酯树脂和非晶性树脂的结构,并控制制造时的两种树脂的混合比或分散结构,来选择非晶性树脂和结晶性树脂的组合。
例如通过改变构成两种树脂的单体单元来进行结构变化。在这种情况下,通过Fedors方法(Polym.Eng.Sci.,14,147(1974))计算溶解度参数(SP值)。当两种树脂的SP值设定为彼此接近时,相容性增加,ΔH2/ΔH1的值可以降低。
具体而言,例如,当作为聚酯的醇成分的双酚A环氧乙烷加合物变为双酚A环氧丙烷加合物时,获得的聚酯树脂的SP值可以降低。当用作酸成分的二羧酸从诸如癸二酸等脂肪族二羧酸变为诸如对苯二甲酸等芳香族二羧酸时,SP值可以增加。
还可以通过测量相对于公知溶剂的溶解度来测量树脂的SP值。然而,两种树脂彼此相容的实际现象也与两种树脂之间的相互作用有关,因此,不能仅用SP值来确定相容性。
这里,结晶性树脂的SP值和非晶性树脂的SP值之差(ΔSP值)优选在0.2~1.3的范围内,更优选在0.5~1.1的范围内。
着色剂
着色剂的实例包括:诸如炭黑、铬黄、汉萨黄、联苯胺黄、士林黄、喹啉黄、颜料黄、永久橙GTR、吡唑啉酮橙、耐硫化橙、色淀红、永久红、亮洋红3B、亮洋红6B、杜邦油红、吡唑啉酮红、立索尔红、若丹明B色淀、色淀红C、颜料红、玫瑰红、苯胺蓝、群青蓝、Calco油蓝、氯化亚甲基蓝、酞菁蓝、颜料蓝、酞菁绿和草酸孔雀石绿等各种颜料;以及诸如吖啶染料、氧杂蒽染料、偶氮染料、苯醌染料、吖嗪染料、蒽醌染料、硫靛染料、二噁嗪染料、噻嗪染料、偶氮甲碱染料、靛蓝染料、酞菁染料、苯胺黑染料、聚甲炔染料、三苯基甲烷染料、二苯基甲烷染料和噻唑染料等各种染料。
这些着色剂可以单独使用,或以其两种以上组合使用。
作为着色剂,如果需要可以使用经表面处理的着色剂。着色剂可以与分散剂组合使用。可以组合使用多种着色剂。
相对于色调剂颗粒的总量,着色剂的含量例如优选为1重量%~30重量%,更优选为3重量%~15重量%。
防粘剂
防粘剂的实例包括:烃蜡;诸如巴西棕榈蜡、米糠蜡和小烛树蜡等天然蜡;诸如褐煤蜡等合成或矿物/石油蜡;诸如脂肪酸酯和褐煤酸酯等酯蜡。防粘剂不限于此。
防粘剂的熔融温度优选为50℃~110℃,更优选为60℃~100℃。
根据JIS K 7121-1987“塑料转变温度的测试方法”中的获得熔融温度的方法中描述的“熔融峰温度”由通过差示扫描量热法(DSC)获得的DSC曲线获得熔融温度。
相对于色调剂颗粒的总量,防粘剂的含量优选为例如1重量%~20重量%,更优选为5重量%~15重量%。
其他添加剂
其他添加剂的实例包括诸如磁性材料、电荷控制剂、无机颗粒等公知的添加剂。色调剂颗粒包含这些添加剂作为内添剂。
色调剂颗粒的特征
所述色调剂颗粒可以是具有单层结构的色调剂颗粒,或可以是具有由芯(芯颗粒)和涂覆在所述芯上的涂覆层(壳层)构成的所谓芯/壳结构的色调剂颗粒。
这里,具有芯/壳结构的色调剂颗粒可以由例如包含粘合剂树脂和如果必要的其他添加剂(例如着色剂和防粘剂)的芯和包含粘合剂树脂的涂覆层构成。
色调剂颗粒的体积平均粒径(D50v)优选为2μm~10μm,更优选为4μm~8μm。
使用COULTER MULTISIZER II(Beckman Coulter,Inc.制造),使用ISOTON-II(Beckman Coulter,Inc.制造)作为电解液,测量色调剂颗粒的各种平均粒径和各种粒径分布指数,。
在测量时,将0.5mg~50mg的测量样品添加到2ml的5%的作为分散剂的表面活性剂(优选烷基苯磺酸钠)水溶液中。将所得物添加到100ml~150ml电解液中。
对悬浮有样品的电解液用超声分散机进行分散处理1分钟,使用COULTERMULTISIZER II并使用孔径为100μm的孔来测量粒径为2μm~60μm的颗粒的粒径分布。对50,000个颗粒取样。
基于测量的粒径分布,相对于所划分的粒径范围(区段),从最小直径侧起绘制体积累积分布和数量累积分布。将累积百分比变为16%时的粒径定义为对应于体积平均粒径D16v和数均粒径D16p,而将累积百分比变为50%时的粒径定义为对应于体积平均粒径D50v和数均粒径D50p。此外,将累积百分比变为84%时的粒径定义为对应于体积平均粒径D84v和数均粒径D84p。
使用这些,以(D84v/D16v)1/2计算体积平均粒径分布指数(GSDv),以(D84p/D16p)1/2计算数均粒径分布指数(GSDp)。
色调剂颗粒的平均圆形度优选为0.94~1.00,更优选为0.95~0.98。
色调剂颗粒的平均圆形度通过下式确定:(等效圆直径的周长)/(周长)[(具有与颗粒图像的投影面积相同的投影面积的圆的周长)/(颗粒投影图像的周长)]。具体而言,色调剂颗粒的平均圆形度是使用下述方法测量的值。
首先,吸入并收集作为测量对象的色调剂颗粒,形成扁平流,即时进行频闪发光以得到作为静止图像的颗粒图像,使用进行颗粒图像的图像分析的流式颗粒图像分析装置(FPIA-2100,Sysmex Corporation制造)测定平均圆形度。当测定平均圆形度时,采样3,500个颗粒。
在色调剂包括外添剂的情况下,将作为测量对象的色调剂(显影剂)分散在包含表面活性剂的水中,然后进行超声处理以获得去除外添剂的色调剂颗粒。
外添剂
作为其他外添剂,使用例如无机颗粒。无机颗粒的实例包括SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO·SiO2、K2O·(TiO2)n、Al2O3·2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4和MgSO4。
作为外添剂的无机颗粒的表面可以用疏水化剂进行处理。例如通过将无机颗粒浸入疏水化剂中来进行疏水化处理。疏水化剂没有特别限制,其实例包括硅烷偶联剂、硅油、钛酸酯偶联剂和铝偶联剂。这些可以单独使用或以其两种以上组合使用。
相对于100重量份的无机颗粒,疏水化剂的量通常为例如1重量份~10重量份。
外添剂的实例还包括树脂颗粒(诸如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和三聚氰胺树脂等树脂颗粒)和洗涤助剂(例如,由硬脂酸锌代表的高级脂肪酸的金属盐和氟聚合物颗粒)。
相对于色调剂颗粒,外添剂的外添量例如优选为0.01重量%~5重量%,更优选为0.01重量%~2.0重量%。
色调剂的制备方法
接下来,将描述本示例性实施方式的色调剂的制备方法。
在制备色调剂颗粒后,通过将外添剂外添到色调剂颗粒而获得本示例性实施方式的色调剂。
色调剂颗粒可以通过干式制备方法(例如,混炼粉碎法等)和湿式制备方法(例如,凝集聚结法、悬浮聚合法、溶解悬浮法)中的任意一种来制备。制备色调剂颗粒的方法不特别限于这些制备方法,采用已知的制备方法。
首先,将描述使用凝集聚结法的色调剂颗粒制备方法。
色调剂颗粒通过以下过程制备:制备分散有作为粘合剂树脂的树脂颗粒的树脂颗粒分散液的过程(树脂颗粒分散液制备过程);使所述树脂颗粒分散液中(如果需要,在混合其他颗粒分散液之后的所述分散液中)树脂颗粒(如果需要,其他颗粒)凝集形成凝集颗粒的过程(凝集颗粒形成过程);及加热分散有所述凝集颗粒的凝集颗粒分散液以使所述凝集颗粒凝集聚结从而形成色调剂颗粒的过程(凝集聚结过程)。
这里,作为树脂颗粒分散液,采用分散有非晶性树脂颗粒的非晶性树脂颗粒分散液,和分散有结晶性树脂颗粒的结晶性树脂颗粒分散液。作为树脂颗粒分散液,还可以采用分散有包含非晶性树脂和结晶性树脂的树脂颗粒的非晶性树脂颗粒分散液。
下面,将详细描述该过程。
在下列描述中,将描述获得包括着色剂和防粘剂的色调剂颗粒的方法,不过着色剂和防粘剂是必要时才使用。可以使用着色剂和防粘剂以外的其他添加剂。
树脂颗粒分散液制备过程
首先,分散有着色剂颗粒的着色剂颗粒分散液和分散有防粘剂颗粒的防粘剂颗粒分散液与分散有作为粘合剂树脂的树脂颗粒的树脂颗粒分散液一起制备。
例如,通过在分散介质中使用表面活性剂分散树脂颗粒来制备树脂颗粒分散液。
用于树脂颗粒分散液的分散介质的实例包括水性介质。
水性介质的实例包括水(例如蒸馏水和离子交换水)及醇。这些可以单独使用,或以其两种以上组合使用。
表面活性剂的实例包括:诸如硫酸酯盐表面活性剂、磺酸盐、磷酸酯和皂等阴离子型表面活性剂;诸如胺盐和季铵盐等阳离子型表面活性剂;和诸如聚乙二醇、烷基酚环氧乙烷加合物和多元醇等非离子型表面活性剂。其中,特别优选使用阴离子型表面活性剂和阳离子型表面活性剂。非离子型表面活性剂可以与阴离子型表面活性剂或阳离子型表面活性剂组合使用。
所述表面活性剂可以单独使用,或以其两种以上组合使用。
对于树脂颗粒分散液,作为在分散介质中分散树脂颗粒的方法,可举出使用例如旋转剪切式均质机或具有介质的球磨机、砂磨机和戴诺磨的常用分散方法。取决于树脂颗粒的类型,例如可以按照转相乳化法将树脂颗粒分散在树脂颗粒分散液中。
转相乳化法包括:将被分散的树脂溶解在可溶解该树脂的疏水性有机溶剂中;通过向有机连续相(O相)中添加碱进行中和;通过添加水性介质(W相),使所述树脂从W/O转换到O/W(所谓的转相)以形成非连续相,从而将树脂作为颗粒分散在水性介质中。
分散在树脂颗粒分散液中的树脂颗粒的体积平均粒径例如优选为0.01μm~1μm,更优选为0.08μm~0.8μm,且进一步优选为0.1μm~0.6μm。
对于树脂颗粒的体积平均粒径,使用通过使用激光衍射型粒径分布测量装置(例如,Horiba,Ltd.制造的LA-700)测量获得的粒径分布,相对于所划分的粒径范围(区段),从小粒径侧起绘制体积累积分布,测量累积百分比变为相对于全部颗粒的50%时的粒径作为体积平均粒径D50V。也以相同的方式测量其他分散液中颗粒的体积平均粒径。
包含在树脂颗粒分散液中的树脂颗粒的含量例如优选为5重量%~50重量%,更优选为10重量%~40重量%。
例如,以与树脂颗粒分散液相同的方式,还制备了着色剂颗粒分散液和防粘剂颗粒分散液。即,在体积平均粒径、分散介质、分散方法及颗粒含量方面,树脂颗粒分散液中的颗粒与着色剂颗粒分散液中分散的着色剂颗粒和防粘剂颗粒分散液中分散的防粘剂颗粒相同。
这里,当制备结晶性树脂颗粒分散液时,可以添加成核剂。具体而言,当通过转相乳化法制备结晶性树脂颗粒分散液时,例如,可以将成核剂与结晶性树脂一起添加到溶剂中。因此,成核剂并入结晶性树脂颗粒中。对于储存前的色调剂颗粒通过差示扫描量热计(DSC)测量的第一加热步骤中具有最低峰值温度的吸热峰的起始温度T1可以根据成核剂的量进行控制(即,可以控制“T2–T1”的值”)。
具体而言,当成核剂相对于结晶性树脂的量较大时,色调剂颗粒中容易发生非晶性树脂和结晶性树脂之间的相分离,吸热峰的起始温度T1趋于升高。同时,当成核剂相对于结晶性树脂的量过大时,成核剂难以并入结晶性树脂颗粒中。
从满足式(1):2<T2–T1<10和防止图像缺失和沾污的发生的观点出发,成核剂相对于结晶性树脂的量优选为0.2重量%~5重量%(更优选为0.3重量%~2.5重量%)。
成核剂没有特别限制,使用促进结晶性树脂的重结晶的公知的结晶性成核剂(例如无机结晶成核剂或有机结晶成核剂)。
无机结晶成核剂的实例包括二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、滑石、高岭土和明矾。
有机结晶成核剂的实例包括含氮化合物(芳香族酰胺化合物或脂肪酸酰胺等)、磷酸金属盐化合物、低级烷基二亚苄基山梨糖醇、苯甲酸铝化合物、直链脂肪酸金属盐、松香酸部分金属盐和脂肪酸酯。
凝集颗粒形成过程
接下来,将着色剂颗粒分散液和防粘剂颗粒分散液与树脂颗粒分散液一起混合。
在混合的分散液中,树脂颗粒、着色剂颗粒和防粘剂颗粒异质凝集,从而形成直径接近目标色调剂颗粒直径并包括树脂颗粒、着色剂颗粒和防粘剂颗粒的凝集颗粒。
具体而言,例如,向混合分散液中添加凝集剂,并将混合分散液的pH调节至酸性(例如,pH为2~5)。在必要时添加分散液稳定剂。然后,将混合的分散液在树脂颗粒的玻璃化转变温度(具体而言,例如,低于树脂颗粒的玻璃化转变温度30℃~低于树脂颗粒的玻璃化转变温度10℃的温度)加热,使分散在混合分散液中的颗粒凝集,从而形成凝集颗粒。
在凝集颗粒形成过程中,例如,在室温(例如,25℃)下在使用旋转剪切式均质机中搅拌混合分散液的同时可以添加凝集剂,可以将混合分散液的pH调节至酸性(例如,pH为2~5),在必要时可以添加分散液稳定剂,其后可以进行加热。
凝集剂的实例包括与作为分散剂添加到混合分散液中的表面活性剂极性相反的表面活性剂、无机金属盐和二价以上的金属络合物。特别是,在使用金属络合物作为凝集剂的情况下,减少了表面活性剂的使用量,并改善了带电特性。
必要时,可以使用与凝集剂的金属离子形成络合物或类似的键的添加剂。作为该添加剂,优选使用螯合剂。
无机金属盐的实例包括:诸如氯化钙、硝酸钙、氯化钡、氯化镁、氯化锌、氯化铝和硫酸铝等金属盐,和诸如聚氯化铝、聚氢氧化铝和多硫化钙等无机金属盐聚合物。
作为螯合剂,可以使用水溶性螯合剂。螯合剂的实例包括:诸如酒石酸、柠檬酸和葡萄糖酸等羟基羧酸,亚氨基二乙酸(IDA),次氮基三乙酸(NTA),乙二胺四乙酸(EDTA)。
对于100重量份的树脂颗粒,螯合剂的添加量例如优选为0.01重量份~5.0重量份,更优选为0.1重量份~小于3.0重量份。
聚结过程
接下来,将分散有凝集颗粒的凝集颗粒分散液在例如等于或高于树脂颗粒的玻璃化转变温度的温度(例如,高于树脂颗粒的玻璃化转变温度10℃~30℃的温度)加热,使所述凝集颗粒聚结并形成色调剂颗粒。
通过前述过程获得色调剂颗粒。
在获得分散有凝集颗粒的凝集颗粒分散液后,可以通过以下过程制备色调剂颗粒:进一步将分散有树脂颗粒的树脂颗粒分散液与凝集颗粒分散液混合进行凝集,以使树脂颗粒进一步附着到凝集颗粒的表面,从而形成第二凝集颗粒;和通过加热分散有第二凝集颗粒的第二凝集颗粒分散液使所述第二凝集颗粒聚结,从而形成具有芯/壳结构的色调剂颗粒。
这里,附着到凝集颗粒表面的树脂颗粒可以是非晶性树脂颗粒。
在聚结过程结束后,对溶液中形成的色调剂颗粒进行公知的清洗过程、固液分离过程和干燥过程,由此获得干燥的色调剂颗粒。
在清洗过程中,从带电性的观点出发,优选充分进行使用离子交换水的置换清洗。另外,固液分离过程没有特别限制,从生产率的观点出发,可以进行抽滤或压滤等。另外,干燥过程的方法也没有特别限制,但是从生产率的观点出发,可以进行冷冻干燥、闪速干燥、流化干燥或振动型流化干燥等。
接下来,将描述制备包括脲改性的聚酯树脂(脲改性的非晶性聚酯树脂)的色调剂颗粒的情况。
包括脲改性的聚酯树脂的色调剂颗粒可以通过下述溶解悬浮法获得。将描述获得包括脲改性的聚酯树脂(脲改性的非晶性聚酯树脂)和未改性的结晶性聚酯树脂作为粘合剂树脂的色调剂颗粒的方法,但色调剂颗粒可以包括未改性的非晶性聚酯树脂作为粘合剂树脂。将描述获得包括着色剂和防粘剂的色调剂颗粒的方法,但是着色剂和防粘剂是必要时才包含在色调剂颗粒中的成分。
油相溶液制备过程
制备通过将包含未改性的结晶性聚酯树脂(下面也简称为“结晶性聚酯树脂”)、包含异氰酸酯基的非晶性聚酯预聚物、胺化合物、着色剂和防粘剂的色调剂颗粒材料溶解或分散在有机溶剂中而获得的油相溶液(油相溶液制备过程)。此油相溶液制备过程是将色调剂颗粒材料溶解或分散在有机溶剂中以获得色调剂材料的混合溶液的过程。
油相溶液通过以下方法制备:1)通过将色调剂材料共同溶解或分散在有机溶液中而制备油相溶液的方法,2)通过预先混炼色调剂材料并且将所述混炼物溶解或分散在有机溶剂中而制备油相溶液的方法,3)通过将结晶性聚酯树脂、包含异氰酸酯基的非晶性聚酯预聚物和胺化合物溶解在有机溶剂中并且将着色剂和防粘剂分散在有机溶剂中而制备油相溶液的方法,4)通过将着色剂和防粘剂分散在有机溶剂中并且将结晶性聚酯树脂、包含异氰酸酯基的非晶性聚酯预聚物和胺化合物溶解在有机溶剂中而制备油相溶液的方法,5)通过将除包含异氰酸酯基的非晶性聚酯预聚物和胺化合物以外的色调剂颗粒材料(结晶性聚酯树脂、着色剂和防粘剂)溶解或分散在有机溶剂中,并且将包含异氰酸酯基的非晶性聚酯预聚物和胺化合物溶解在有机溶剂中而制备油相溶液的方法,或6)通过将除包含异氰酸酯基的非晶性聚酯预聚物或胺化合物以外的色调剂颗粒材料(结晶性聚酯树脂、着色剂和防粘剂)溶解或分散在有机溶剂中,并且将包含异氰酸酯基的非晶性聚酯预聚物或胺化合物溶解在有机溶剂中而制备油相溶液的方法。所述油相溶液的制备方法不限于此。
油相溶液的有机溶剂的实例包括:诸如乙酸甲酯或乙酸乙酯等酯溶剂;诸如甲基乙基酮或甲基异丙基酮等酮溶剂;诸如己烷或环己烷等脂肪烃溶剂;诸如二氯甲烷、氯仿或三氯乙烯等卤代烃溶剂。优选的是,这些有机溶剂溶解粘合剂树脂,溶于水的有机溶剂的比例为约0重量%~30重量%,沸点等于或低于100℃。在所述有机溶剂中,优选乙酸乙酯。
悬浮液制备过程
接着,通过将所得油相溶液分散在水相溶液中而制备悬浮液(悬浮液制备过程)。
包含异氰酸酯基的非晶性聚酯预聚物和胺化合物之间的反应与悬浮液的制备一起进行。脲改性的聚酯树脂通过此反应形成。反应通过分子链的交联反应和延伸反应的至少一种反应进行。包含异氰酸酯基的非晶性聚酯预聚物和胺化合物之间的反应可以通过以下有机溶剂去除过程进行。
这里,根据包含在非晶性聚酯预聚物中的异氰酸酯基的结构和胺化合物之间的反应性选择反应条件。作为实例,反应时间优选为10分钟~40小时,更优选为2小时~24小时。反应温度优选为0℃~150℃,更优选为40℃~98℃。此外,如果需要,在脲改性的聚酯树脂的形成中,可以使用公知的催化剂(月桂酸二丁基锡或月桂酸二辛基锡)。即,可以向油相溶液或悬浮液添加催化剂。
作为水相溶液,使用通过将诸如有机颗粒分散剂或无机颗粒分散剂等颗粒分散剂分散在水性溶剂中得到的水相溶液。此外,作为水相溶液,还使用通过将颗粒分散剂分散在水性溶剂中并将聚合物分散剂溶解在水性溶剂中所得的水相溶液。此外,可以向水相溶液中添加诸如表面活性剂等公知的添加剂。
作为水性溶剂,使用水(例如,通常为离子交换水、蒸馏水或纯水)。水性溶剂可以是含有水和如醇(甲醇、异丙醇或乙二醇)、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、溶纤剂(甲基溶纤剂)或低级酮(丙酮或甲基乙基酮)等有机溶剂的溶剂。
作为有机颗粒分散剂,使用亲水性有机颗粒分散剂。作为有机颗粒分散剂,使用聚(甲基)丙烯酸烷基酯树脂(例如,聚甲基丙烯酸甲酯树脂)、聚苯乙烯树脂或聚(苯乙烯-丙烯腈)树脂的颗粒。作为有机颗粒分散剂,还使用苯乙烯丙烯酸类树脂的颗粒。
作为无机颗粒分散剂,使用亲水性无机颗粒分散剂。无机颗粒分散剂的具体实例包括二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、碳酸钙、碳酸镁、磷酸三钙、粘土、硅藻土或膨润土的颗粒,并且碳酸钙颗粒是优选的。所述无机颗粒分散剂可以单独使用,或以其两种以上组合使用。
可以通过包含羧基的聚合物对颗粒分散剂的表面进行表面处理。
作为包含羧基的聚合物,使用选自其中α,β-单烯属不饱和羧酸或α,β-单烯属不饱和羧酸的羧基被碱金属、碱土金属、铵或胺中和的盐(碱金属盐、碱土金属盐、铵盐、胺盐)和α,β-单烯属不饱和羧酸酯中的至少一种的共聚物。作为包含羧基的聚合物,还使用其中α,β-单烯属不饱和羧酸和α,β-单烯属不饱和羧酸酯的共聚物的羧基被碱金属、碱土金属、铵或胺中和的盐(碱金属盐、碱土金属盐、铵盐、胺盐)。所述包含羧基的聚合物可以单独使用,或以其两种以上组合使用。
α,β-单烯属不饱和羧酸的代表性实例包括α,β-不饱和单羧酸(丙烯酸、甲基丙烯酸或巴豆酸)和α,β-不饱和二羧酸(马来酸、富马酸或衣康酸)。α,β-单烯属不饱和羧酸酯的代表性实例包括(甲基)丙烯酸的烷基酯、包含烷氧基的(甲基)丙烯酸酯、包含环己基的(甲基)丙烯酸酯、包含羟基的(甲基)丙烯酸酯和聚亚烷基二醇单(甲基)丙烯酸酯。
作为聚合物分散剂,使用亲水性聚合物分散剂。作为聚合物分散剂,具体而言,使用包含羧基并且不包含亲脂基团(羟基丙氧基或甲氧基)的聚合物分散剂(例如,诸如羧甲基纤维素或羧乙基纤维素等水溶性纤维素醚)。
溶剂去除过程
接下来,通过从所得悬浮液中去除有机溶剂获得色调剂颗粒分散液(溶剂去除过程)。溶剂去除过程是通过去除分散在悬浮液中的水相溶液的液滴中含有的有机溶剂来制备色调剂颗粒的过程。从悬浮液中去除有机溶剂的方法可以在悬浮液制备过程之后立即进行,或者可以在悬浮液制备过程之后1分钟或更长时间后进行。
在溶剂去除过程中,可以通过将所得悬浮液冷却或加热至具有例如0℃~100℃的温度而从悬浮液中去除有机溶剂。
作为有机溶剂去除方法的具体方法,使用下列方法。
(1)使气流吹向悬浮液以强制更新悬浮液表面上的气相的方法。在这种情况下,气体可能流入悬浮液。
(2)减压的方法。在这种情况下,悬浮液表面上的气相可能由于气体的填充而被强制更新,气体可能进一步吹入悬浮液。
通过上述过程获得色调剂颗粒。
这里,在完成有机溶剂去除过程后,对色调剂颗粒分散液中形成的色调剂颗粒进行公知的清洗过程、公知的固液分离过程、公知的干燥过程,以此获得干燥的色调剂颗粒。
对于清洗过程,从带电性的观点出发,可优选充分进行使用离子交换水的置换清洗。
固液分离过程没有特别限制,对于生产率而言,可以优选进行抽滤或压滤等。干燥过程也没有特别限制,但是对于生产率而言,可以优选进行冷冻干燥、闪速干燥、流化干燥和振动流化干燥等。
本示例性实施方式的色调剂例如通过向得到的干燥色调剂颗粒添加外添剂并混合材料来制备。可以在V型共混机、亨舍尔混合机或混合机等中进行混合。此外,如果需要,可以使用振动分级机或风力分级机等去除粗色调剂颗粒。
静电荷图像显影剂
本示例性实施方式的静电荷图像显影剂至少包括本示例性实施方式的色调剂。
本示例性实施方式的静电荷图像显影剂可以是仅包括本示例性实施方式的色调剂的单成分显影剂,或者可以是通过混合所述色调剂和载体所得的双成分显影剂。
载体没有特别限制,可举出已知的载体。载体的实例包括:用涂覆树脂涂覆由磁性颗粒形成的芯的表面的涂覆载体;将磁性颗粒分散并混入基质树脂中的磁性颗粒分散型载体;用树脂浸渍多孔磁性颗粒的树脂浸渍型载体。
磁性颗粒分散型载体和树脂浸渍型载体可以是将载体的组成颗粒作为芯并用涂覆树脂涂覆的载体。
磁性颗粒的实例包括诸如铁、镍和钴等磁性金属,和诸如铁氧体和磁铁矿等磁性氧化物。
涂覆树脂和基质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、聚乙烯基醚、聚乙烯基酮、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、构成为包含有机硅氧烷键的纯硅酮树脂或其改性产物、氟树脂、聚酯、聚碳酸酯、酚树脂和环氧树脂。
涂覆树脂和基质树脂可以含有诸如导电材料等其他添加剂。
导电颗粒的实例包括诸如金、银和铜等金属的颗粒、炭黑颗粒、氧化钛颗粒、氧化锌颗粒、氧化锡颗粒、硫酸钡颗粒、硼酸铝颗粒和钛酸钾颗粒。
这里,利用使用将涂覆树脂和必要时的各种添加剂溶解在适当的溶剂中得到的涂层形成用溶液的涂覆方法来用涂覆树脂涂覆芯表面。溶剂没有特别限制,可以考虑使用的涂覆树脂、涂覆适用性等而进行选择。
树脂涂覆方法的具体实例包括:将芯浸入涂层形成用溶液中的浸入法,向芯表面上喷洒涂层形成用溶液的喷雾法,在使芯借助于流动空气漂浮的状态下喷洒涂层形成用溶液的流化床法,和将载体的芯和涂层形成用溶液在混炼涂布机中彼此混合并去除溶剂的混炼涂布机法。
在双成分显影剂中,色调剂和载体的混合比(重量比)优选为1:100~30:100,更优选为3:100~20:100(色调剂:载体)。
图像形成装置和图像形成方法
将描述本示例性实施方式的图像形成装置和图像形成方法。
本示例性实施方式的图像形成装置设置有:图像保持部件,对图像保持部件的表面进行充电的充电单元,在图像保持部件的经充电的表面上形成静电荷图像的静电荷图像形成单元,包含容纳有静电荷图像显影剂的容器并用所述静电荷图像显影剂将在图像保持部件表面上形成的静电荷图像显影为色调剂图像的显影单元,将在图像保持部件表面上形成的色调剂图像转印到记录介质表面上的转印单元,及对转印到记录介质表面上的色调剂图像进行定影的定影单元。作为静电荷图像显影剂,采用本示例性实施方式的静电荷图像显影剂。
在本示例性实施方式的图像形成装置中,进行包括以下过程的图像形成方法(本示例性实施方式的图像形成方法):对图像保持部件的表面进行充电;在图像保持部件的经充电的表面上形成静电荷图像;使用本示例性实施方式的静电荷图像显影剂将在图像保持部件表面上形成的静电荷图像显影为色调剂图像;将在图像保持部件表面上形成的色调剂图像转印到记录介质表面上;及对转印到记录介质表面上的色调剂图像进行定影。
作为本示例性实施方式的图像形成装置,可以采用已知的图像形成装置,诸如将在图像保持部件表面上形成的色调剂图像直接转印到记录介质上的直接转印型装置;将在图像保持部件表面上形成的色调剂图像一次转印到中间转印部件表面上并将转印到中间转印部件表面上的色调剂图像二次转印到记录介质表面上的中间转印型装置;设置有在充电前和色调剂图像转印后清洁图像保持部件表面的清洁单元的装置;或设置有在色调剂图像转印后和充电前用除电光照射图像保持部件表面以除电的除电单元的装置。
在中间转印型装置的情况下,转印单元构成为拥有例如具有转印色调剂图像的表面的中间转印部件,将在图像保持部件表面上形成的色调剂图像一次转印到中间转印部件表面上的一次转印单元,和将转印到中间转印部件表面上的色调剂图像二次转印到记录介质表面上的二次转印单元。
在本示例性实施方式的图像形成装置中,例如,包括显影单元的部分可以具有能够在图像形成装置上装卸的盒结构(处理盒)。作为处理盒,例如,适合使用包括容纳有本示例性实施方式的静电荷图像显影剂的容器并设置有显影单元的处理盒。
下面,将示出本示例性实施方式的图像形成装置的实例;然而,图像形成装置并不限于此。将描述附图中显示的主要部分,而省略对其他部分的描述。
图1是示出本示例性实施方式的图像形成装置的构成示意图。
图1中示出的图像形成装置设置有第一至第四电子照相图像形成单元10Y、10M、10C和10K(图像形成单元),其基于分色图像数据分别输出黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(K)图像。所述图像形成单元(下文可以简称为“单元”)10Y、10M、10C和10K以预定的间隔在水平方向上彼此并排排列。所述单元10Y、10M、10C和10K可以是能够在图像形成装置上装卸的处理盒。
作为中间转印部件的中间转印带20在图中安装在单元10Y、10M、10C和10K之上延伸穿过所述单元。中间转印带20卷绕在与中间转印带20的内表面接触的驱动辊22和支撑辊24上(这两个辊在图中设置为在左侧和右侧彼此分离),并沿从第一单元10Y指向第四单元10K的方向行进。通过弹簧等(未显示)在远离驱动辊22的方向上对支撑辊24加压,并对卷绕在两个辊上的中间转印带20施加张力。此外,在图像保持部件侧的中间转印带20的表面上提供与驱动辊22相对的中间转印部件清洁装置30。
向单元10Y、10M、10C和10K的显影装置(显影单元)4Y、4M、4C和4K分别提供容纳在色调剂盒8Y、8M、8C和8K中的包括四色色调剂(即黄色色调剂、品红色色调剂、青色色调剂和黑色色调剂)的色调剂。
第一至第四单元10Y、10M、10C和10K具有相同的构成,因此此处仅对设置在中间转印带行进方向的上游侧形成黄色图像的第一单元10Y进行代表性说明。与第一单元10Y相同的部分将由添加品红色(M)、青色(C)和黑色(K)来代替黄色(Y)的附图标记表示,将忽略对第二至第四单元10M、10C和10K的描述。
第一单元10Y具有作为图像保持部件的感光体1Y。在感光体1Y周围依次布置有:用于将感光体1Y的表面充电至预定电势的充电辊(充电单元的实例)2Y,使用激光束3Y基于分色图像信号对充电表面进行曝光而形成静电荷图像的曝光装置(静电荷图像形成单元的实例)3,向静电荷图像提供带电的色调剂而使静电荷图像显影的显影装置(显影单元的实例)4Y,将显影的色调剂图像转印到中间转印带20上的一次转印辊(一次转印单元的实例)5Y,及在一次转印后去除残留在感光体1Y表面上的色调剂的感光体清洁装置(清洁单元的实例)6Y。
一次转印辊5Y设置在中间转印带20的内侧上,从而设置在与感光体1Y相对的位置。此外,施加一次转印偏压的偏压电源(未显示)分别与一次转印辊5Y、5M、5C和5K连接。在控制器(未显示)的控制下,各偏压电源改变施加至每个一次转印辊的转印偏压。
下面,将描述在第一单元10Y中形成黄色图像的操作。
首先,在操作之前,通过充电辊2Y将感光体1Y的表面充电至-600V~-800V的电势。
感光体1Y通过在导电性基体(例如,20℃的体积电阻率:1×10-6Ωcm以下)上层积感光层而形成。感光层通常具有高电阻(大约与一般树脂的电阻相同),但具有当施加激光束3Y时被激光束照射的部分的比电阻发生变化的性质。因此,根据控制器(未显示)发出的黄色图像数据,经由曝光装置3将激光束3Y输出到充电的感光体1Y的表面。激光束3Y施加到感光体1Y表面上的感光层,由此,在感光体1Y表面上形成黄色图像图案的静电荷图像。
静电荷图像是通过充电而在感光体1Y表面上形成的图像,是所谓的负潜像,其通过下述方式形成:用激光束3Y照射感光层从而降低被照射部分的比电阻使感光体1Y表面上的电荷流动而在未被激光束3Y照射的部分上电荷保留。
随着感光体1Y的行进,感光体1Y上形成的静电荷图像旋转至预定显影位置。感光体1Y上的静电荷图像通过显影装置4Y在显影位置处可视化(显影)为色调剂图像。
显影装置4Y容纳有例如至少包括黄色色调剂和载体的静电荷图像荷显影剂。黄色色调剂通过在显影装置4Y中搅拌而摩擦带电具有与感光体1Y上的电荷相同的极性(负极性)的电荷,从而保持在显影剂辊(显影剂保持部件的实例)上。通过使感光体1Y的表面穿过显影装置4Y,黄色色调剂静电附着到感光体1Y表面上的经除电的潜像部分,由此使用黄色色调剂使潜像显影。接下来,其上形成有黄色色调剂图像的感光体1Y继续以预定速度行进,并将在感光体1Y上显影的色调剂图像运输到预定的一次转印位置。
当将感光体1Y上的黄色色调剂图像运输至一次转印位置时,对一次转印辊5Y施加一次转印偏压,从感光体1Y指向一次转印辊5Y的静电力作用到色调剂图像上,从而将感光体1Y上的色调剂图像转印到中间转印带20上。此时施加的转印偏压具有与色调剂极性(-)相反的极性(+),例如,在第一单元10Y中通过控制器(未显示)将其控制在+10μA。
另一方面,通过感光体清洁装置6Y去除和收集残留在感光体1Y上的色调剂。
还以与第一单元相同的方式,控制施加到第二单元10M和后续单元的一次转印辊5M、5C和5K上的一次转印偏压。
以此方式,在第一单元10Y中转印上黄色色调剂图像的中间转印带20依次输送通过第二至第四单元10M、10C和10K,各色的色调剂图像以叠加方式多次转印。
其上通过第一至第四单元多次转印上四种颜色的色调剂图像的中间转印带20到达由中间转印带20、与中间转印带内表面接触的支撑辊24及设置在中间转印带20的图像保持表面侧的二次转印辊(二次转印单元的实例)26形成的二次转印部。同时,经由供给机构在预定时机将记录纸(记录介质的实例)P供给到相互接触的二次转印辊26与中间转印带20之间的间隙,并对支撑辊24施加二次转印偏压。此时施加的转印偏压具有与色调剂的极性(-)相同的极性(-),从中间转印带20指向记录纸P的静电力作用到色调剂图像上,由此将中间转印带20上的色调剂图像转印到记录纸P上。此时,二次转印偏压根据检测二次转印部的电阻的电阻检测器(未显示)所检测到的电阻来确定,并且其是电压控制的。
此后,将记录纸P送至定影装置(定影单元的实例)28中的一对定影辊的压接部(咬合部),从而将色调剂图像定影到记录纸P,由此形成定影图像。
其上转印色调剂图像的记录纸P的实例为用于电子照相复印机、打印机等中的普通纸。作为记录介质,除了记录纸P以外,还可举出OHP片。
为了进一步改善定影后图像表面的平滑度,记录纸P的表面优选是平滑的。例如,优选使用用树脂等涂覆普通纸的表面而获得的涂布纸和印刷用艺术纸等。
完成彩色图像定影的记录纸P向排出部排出,一系列彩色图像形成操作结束。
处理盒/色调剂盒
将描述本示例性实施方式的处理盒。
本示例性实施方式的处理盒包括:包含容纳有本示例性实施方式的静电荷图像显影剂的容器并使用所述静电荷图像显影剂将在图像保持部件表面上形成的静电荷图像显影为色调剂图像的显影单元,其能够在图像形成装置上装卸。
本示例性实施方式的处理盒不限于以上构成,其可以构成为包括显影装置以及必要时的选自如图像保持部件、充电单元、静电荷图像形成单元和转印单元等其他单元中的至少一个。
下面示出本示例性实施方式的处理盒的实例。然而,所述处理盒不限于此。将描述附图中显示的主要部分,而省略其他部分的描述。
图2是示出本示例性实施方式的处理盒的构成示意图。
图2中显示的处理盒200形成为具有下述构成的盒:使用例如设置有安装轨116和曝光用开口118的壳体117,一体化地组合并保持感光体107(图像保持部件的实例)、设置在感光体107周围的充电辊108(充电单元的实例)、显影装置111(显影单元的实例)和感光体清洁装置113(清洁单元的实例)。
在图2中,附图标记109表示曝光装置(静电荷图像形成单元的实例),附图标记112表示转印装置(转印单元的实例),附图标记115表示定影装置(定影单元的实例),附图标记300表示记录纸(记录介质的实例)。
接下来,将描述本示例性实施方式的色调剂盒。
本示例性实施方式的色调剂盒包括容纳有本示例性实施方式的色调剂的容器并且能够在图像形成装置上装卸。所述色调剂盒包括容纳有用于供给至设置在图像形成装置中的显影单元的补充用色调剂的容器。
图1中示出的图像形成装置具有以下构成:色调剂盒8Y、8M、8C和8K能够在其上装卸,显影装置4Y、4M、4C和4K通过色调剂供应管(未显示)分别与对应于各显影装置(颜色)的色调剂盒连接。此外,在容纳在色调剂盒中的色调剂快用完的情况下,更换色调剂盒。
实施例
下面,将使用实施例和比较例详细描述本发明的示例性实施方式,然而,本发明的示例性实施方式并不限于所述实施例。除非另有指出,“份”和“%”表示“重量份”和“重量%”。
结晶性聚酯树脂(1)的合成
将225份1,10-十二烷二酸、174份1,10-癸二醇和0.8份作为催化剂的二丁基氧化锡放入加热干燥的三颈烧瓶中,通过进行减压操作用氮气将三颈烧瓶中的空气转化为惰性气氛,将混合物在180℃下机械搅拌搅拌5小时,并回流使反应进行。在反应期间,蒸馏出反应体系中产生的水。之后,在减压下将温度缓慢升至230℃,将混合物搅拌2小时。当获得粘稠状态时,通过GPC确认其分子量,当其重均分子量为17,500时,停止减压蒸馏,获得熔融温度为76℃的结晶性聚酯树脂(1)。
非晶性聚酯树脂(1)的合成
·双酚A环氧丙烷加合物:469份
·双酚A环氧乙烷加合物:137份
·对苯二甲酸:152份
·富马酸:75份
·十二烯基丁二酸:114份
·二丁基氧化锡:4份
将上述成分放入加热干燥的三颈烧瓶中,通过进行减压操作来降低容器中的空气压力,用氮气使空气转化为惰性气氛,通过机械搅拌使混合物在常压(101.3kPa)下在230℃反应10小时,并进一步在8kPa下反应1小时。将混合物冷却至210℃,加入4重量份偏苯三酸酐,反应1小时,混合物反应至8kPa下软化温度变为107℃,获得非晶性聚酯树脂(1)。
使用流动试验仪(CFT-5000,Shimadzu Corporation制造),在以6℃/分钟的升温速度加热1g样品的同时,通过柱塞对样品施加1.96MPa的负荷,将样品从直径为1mm且长度为1mm的喷嘴挤出,将聚酯树脂的软化温度设定为流出一半样品的温度。
非晶性聚酯树脂(2)的合成
以与非晶性聚酯树脂(1)的制备相同的方式获得非晶性聚酯树脂(2),不同之处在于如表1所示改变单体成分的添加量和树脂提取时的软化温度。
结晶性聚酯树脂颗粒分散液(1)的制备
将100份的结晶性聚酯树脂(1)、0.5份的成核剂(NA-05,ADEKA制造)、40份的甲基乙基酮和30份的异丙醇放入可分离的烧瓶中,在75℃下相互混合并溶解,滴加6.0份的10重量%的氨水溶液。将加热温度降至60℃,在搅拌该混合物的同时,使用液体输送泵以6g/分钟的液体输送速度滴加离子交换水。液体变得混浊后,将液体输送速度增加到25g/分钟,当总液体量变为400份时,停止离子交换水的滴加。然后,减压去除溶剂,获得结晶性聚酯树脂颗粒分散液(1)。对于所得结晶性聚酯树脂颗粒分散液中的“结晶性聚酯树脂颗粒”,体积平均粒径为168nm且固形物浓度为11.5重量%。
结晶性聚酯树脂颗粒分散液(2)~(8)的制备
以与结晶性聚酯树脂颗粒分散液(1)的制备相同的方式获得结晶性聚酯树脂颗粒分散液(2)~(8),不同之处在于如表2所示改变使用的成核剂的种类和添加量。
非晶性聚酯树脂颗粒分散液(1)的制备
·非晶性聚酯树脂(1):300份
·甲基乙基酮:150份
·异丙醇:50份
·10重量%的氨水溶液:10.6份
将上述成分(对于非晶性聚酯树脂除去不溶的部分之后)放入可分离的烧瓶中,混合并溶解,并且在40℃加热和搅拌所述混合物的同时,使用液体输送泵以8g/分钟的液体输送速度向其滴加离子交换水。液体变得混浊后,将液体输送速度增加到12g/分钟进行转相,当总液体量变为1050份时,停止滴加。然后,减压去除溶剂,获得非晶性聚酯树脂颗粒分散液(1)。对于非晶性聚酯树脂颗粒分散液(1),体积平均粒径为168nm且固形物浓度为30.6重量%。
非晶性聚酯树脂颗粒分散液(2)的制备
以与非晶性聚酯树脂颗粒分散液(1)的制备相同的方式获得非晶性聚酯树脂颗粒分散液(2),不同之处在于如表3所示改变非晶性聚酯树脂的种类以及甲基乙基酮、异丙醇和氨水溶液的量。
青色颜料颗粒分散液的制备
·颜料蓝15:3(DIC Corporation制造):200份
·阴离子型表面活性剂(DKS Co.,Ltd.制造,NEOGEN R):1.5份
·离子交换水:800份
将上述成分彼此混合,使用分散机CAVITRON(CR 1010,Pacific Machinery&Engineering Co.,Ltd.制造)分散约1小时,制备青色颜料颗粒分散液(固形物浓度:20%)。
防粘剂颗粒分散液的制备
·石蜡HNP 9(Nippon Seiro Co.,Ltd.制造):500份
·阴离子型表面活性剂(NEOGEN RK,DKS Co.,Ltd.制造):50份
·离子交换水:1,700份
将上述成分加热至110℃,并使用均质器(ULTRa TURRAX T50,IKa Works,Inc.制造)进行分散。其后,使用MANTON-GAULIN高压均质器(Gaulin Co.,Ltd.制造)对混合物进行分散处理,制备分散有平均粒径为180nm的防粘剂颗粒的防粘剂颗粒分散液(固形物浓度:32重量%)。
青色色调剂(1)的制备
·非晶性聚酯树脂颗粒分散液(1):207份
·非晶性聚酯树脂颗粒分散液(2):207份
·结晶性聚酯树脂颗粒分散液(1):186份
·青色颜料颗粒分散液:80份
·防粘剂颗粒分散液:62份
·非离子型表面活性剂(IGEPAL Ca 897):1.40份
将原料(下面也称为“原料制剂”)放入2L圆筒状不锈钢容器中,在通过均质器(ULTRa TURRAX T50,IKa Works,Inc.制造)以4000rpm施加剪切力的同时分散并相互混合10分钟。然后,缓慢滴加1.75份的聚氯化铝的10%硝酸水溶液作为凝集剂,通过将均质器的转速设定为5000rpm,将所得材料分散并相互混合15分钟,获得原料分散液。
其后,将原料分散液放入包括使用两个桨叶的搅拌桨的搅拌装置和温度计的聚合槽中,通过将搅拌转速设定为550rpm,用夹套加热器开始加热,以促进聚集颗粒在49℃的生长。此时,用0.3N硝酸和1N氢氧化钠水溶液将原料分散液的pH控制在2.2~3.5的范围内。将原料分散液在上述pH范围内保持2小时,形成凝集颗粒。
然后,加入75份的非晶性聚酯树脂颗粒分散液(1)和75份的非晶性聚酯树脂颗粒分散液(2)以使非晶性聚酯树脂颗粒附着到凝集颗粒的表面上。将其温度升高至53℃,制备凝聚颗粒,同时用光学显微镜和MULTISIZER II确认颗粒的尺寸和形式。之后,使用5%氢氧化钠水溶液将其pH调节至7.8并保持15分钟。然后,在将pH增加至8.0以使凝集颗粒聚结之后,将其温度升高至85℃。在使用光学显微镜确认凝集颗粒聚结后,在2小时后停止加热,以1.0℃/分钟的降温速率冷却至55℃,然后降温速率变为0.3℃/分钟,冷却至30℃。然后,在用20μm筛网进行筛分并重复进行水洗后,用真空干燥机干燥所得材料以获得青色色调剂颗粒(1)。
将0.5重量%的六甲基二硅氮烷处理的二氧化硅(平均粒径40nm)和0.7重量%的通过对偏钛酸进行50%的异丁基三甲氧基硅烷处理并焙烧得到的钛化合物(平均粒径30nm)作为外添剂(两种外添剂的外添量为相对于色调剂颗粒的重量比)添加到获得的青色色调剂颗粒(1),在75L亨舍尔混合器中混合10分钟,使用风力分级机HI-BOLTER300(ShinTokyo Kikai制造)筛分,制备青色色调剂(1)。所得青色色调剂(1)的体积平均粒径为5.8μm。
青色色调剂(2)~(5)和(7)~(14)的制备
以与青色色调剂(1)的制备相同的方式制备青色色调剂(2)~(5)和(7)~(14),不同之处在于如表4所示改变原料制备中使用的结晶性聚酯树脂分散液的种类和添加量及非晶性聚酯树脂分散液的添加量。
青色色调剂(6)的制备
以与青色色调剂(5)的制备相同的方式制备青色色调剂(6),不同之处在于确认凝集颗粒聚结后,在2小时后停止加热,以0.3℃/分钟的降温速率冷却至30℃。
青色显影剂(1)的制备
首先,使用混炼机,相对于100份平均粒径为35μm的铁氧体芯,进行0.15份的偏二氟乙烯和1.35份的甲基丙烯酸甲酯和三氟乙烯的共聚物(聚合比为80:20)树脂的涂覆,制备载体。
将所得载体和青色色调剂(1)在2升V型共混机中以100份:8份的比例混合,制备青色显影剂(1)。
青色显影剂(2)~(14)的制备
以与青色显影剂(1)的制备相同的方式制备青色显影剂(2)~(14),不同之处在于将使用的青色色调剂(1)变为青色色调剂(2)~(14)。
实施例1~12和比较例1~2
使用青色显影剂(1)~(14)作为实施例和比较例的显影剂,并进行下列测量和评价。
测量
对于每个实施例中的显影剂的色调剂,获得对于储存前的色调剂颗粒通过差示扫描量热计(DSC)测量的在第一加热步骤中具有最低峰值温度的吸热峰的起始温度T1(℃)[在表中简单显示为“T1”],和对于储存后的色调剂颗粒通过差示扫描量热计(DSC)测量的在第一加热步骤中具有最低峰值温度的吸热峰的起始温度T2(℃)[在表中简单显示为“T2”]。
此外,根据上述方法通过差示扫描量热计(DSC)进行对于储存前的色调剂颗粒的测量,获得第一加热过程中源自结晶性树脂的吸热量S1[在表中简单显示为“S1”]和第二加热步骤中源自结晶性树脂的吸热量S2[在表中简单显示为“S2”]。
其结果显示在表5中。
评价
图像形成
将富士施乐株式会社制造的ApeosPort-V C7775改型机的各显影装置的显影单元填充各青色显影剂,将实心部分的色调剂施用量调整为12g/m2。作为评价图表,使用在前边距为15mm且后边距为10mm的A3尺寸纸张的前端部分/后端部分(进纸方向的前端部分和后端部分)设置有实心图像块的图表(参见图4。这里,在图4中,S表示纸张,T表示纸张的前端,E表示纸张的后端,P表示实心图像块)和A3尺寸的整个实心图像的图表。在15℃的温度和10%的湿度的环境(低温低湿环境)和32℃的温度和80%的湿度的环境(高温高湿环境)中连续打印1000张的图像图表,相对于以下项目进行评价。其结果示于表5~表7中。使用Premier TCF(80gsm)(富士施乐株式会社制造)作为评价纸张。
沾污的评价
目视观察纸张的前端/后端的每个实心图像,用下列评价标准评价图像的缺失、粗糙化和微细分裂的发生程度。
A:没有观察到缺失、粗糙化和微细分裂。
B:观察到极度轻微但是在可接受水平的图像粗糙化。
C:至少稍微观察到图像缺失、粗糙化和微细分裂中的任意一种。
D:至少观察到图像缺失、粗糙化和微细分裂中的任意一种。
抗皱性能的评价
将纸张的前端/后端的每个实心图像折叠到内侧,以10g/cm2的压力向其施加负载1分钟,打开折叠部分,并且用纱布轻轻擦拭折叠部分。此时,用下列评价标准目视观察图像缺失的程度。
A:无图像缺失
B:略微观察到褶皱(宽度等于或小于100μm)
C:观察到图像的缺少,但在可接受的范围内(宽度等于或小于500μm)
D:图像缺陷显著,并且不在可接受的范围内(宽度超过500μm)
图像缺失(白点)的评价
目视观察整个实心图像的图表,用下列评价标准评价图像白点的程度。
G1:在图像的整个表面上观察到多个部分的具有白点的图像缺失。
G2:可以确认数个部分的具有白点的图像缺失。
G3:略微观察到具有白点的图像缺失,但在可接受的水平
G4:无具有白点的图像缺失
下面,实施例和比较例的细节列于表1~表7中。
在表中,“PE”表示“聚酯”。
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从上述结果发现,与比较例相比,在实施例中防止了沾污和图像缺失(白点)。
此外,还发现,实施例中的抗皱性能也是优异的。
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设想的特定用途的本发明的各种实施方式和各种改进方案。本发明的范围由所附权利要求及其等同物所限定。
Claims (13)
1.一种静电荷图像显影色调剂,其包括:
含非晶性树脂和结晶性树脂的色调剂颗粒,
其中,当所述色调剂颗粒在50℃的温度和90%RH的湿度储存24小时前后通过差示扫描量热法(DSC)进行测量时,对于储存前的所述色调剂颗粒在第一加热步骤中具有最低峰值温度的吸热峰的起始温度T1与对于储存后的所述色调剂颗粒在第一加热步骤中具有最低峰值温度的吸热峰的起始温度T2之间的关系满足式(1):
2<T2–T1<10,其中T1和T2的单位为℃,
其中,如下进行通过差示扫描量热计测量的第一加热步骤中具有最低峰值温度的吸热峰的起始温度的测量:
将作为测量对象的10mg的色调剂颗粒放置在包括自动连接处理系统的差示扫描量热计中,并以10℃/分钟的升温速率从室温加热至150℃,获得第一加热步骤中的加热谱;
从所得加热谱指定具有最低峰值温度的吸热峰;
这里,吸热峰表示半值宽度在15℃以内;
测量指定吸热峰的起始温度;
所述起始温度是显示为在加热谱中通过将指定吸热峰低温侧的基线延伸到高温侧而获得的直线与对于指定吸热峰在温度升高时在显示从吸热开始到吸热峰顶点的热量变化的曲线的最大斜率点处绘制得到的切线之间的交点A的温度。
2.如权利要求1所述的静电荷图像显影色调剂,
其中,对于储存前的色调剂颗粒,第一加热步骤中源自所述结晶性树脂的吸热量S1与第二加热步骤中源自所述结晶性树脂的吸热量S2之间的关系满足式(2):
S2/S1<0.3,其中S1和S2的单位为J/g,
其中,如下进行通过差示扫描量热计测量的源自所述色调剂颗粒的所述结晶性树脂的吸热量的测量:
将作为测量对象的10mg的色调剂颗粒放置在包括自动连接处理系统的差示扫描量热计中,并以10℃/分钟的升温速率从室温加热至150℃,获得第一加热步骤中的加热谱;
此后,以10℃/分钟的降温速率将温度降至室温;
然后,以如上所述相同的方式,以10℃/分钟的升温速率将温度从室温升高至150℃,获得第二加热步骤中的加热谱;
此后,以10℃/分钟的降温速率将温度降至室温;
从所得的第一和第二加热步骤的加热谱中指定源自所述结晶性树脂的吸热峰;
将源自所述结晶性树脂的吸热峰的面积计算为吸热量;
吸热峰的面积被计算为从基线起的下降部分的面积。
3.如权利要求1所述的静电荷图像显影色调剂,
其中,所述非晶性树脂与所述结晶性树脂的重量比(非晶性树脂/结晶性树脂)为50/50~97/3。
4.如权利要求1所述的静电荷图像显影色调剂,
其中,所述结晶性树脂是熔融温度为60℃~85℃的结晶性聚酯树脂。
5.如权利要求1所述的静电荷图像显影色调剂,
其中,所述结晶性树脂的重均分子量为6,000~35,000。
6.如权利要求1所述的静电荷图像显影色调剂,
其中,所述结晶性树脂的SP值与所述非晶性树脂的SP值之差为0.2~1.3。
7.如权利要求1所述的静电荷图像显影色调剂,其进一步包含:
成核剂。
8.如权利要求7所述的静电荷图像显影色调剂,
其中,相对于所述结晶性树脂的含量,所述成核剂的含量为0.2重量%~5重量%。
9.一种静电荷图像显影剂,其包括:
权利要求1~8中任一项所述的静电荷图像显影色调剂。
10.一种色调剂盒,其包括:
容纳有权利要求1~8中任一项所述的静电荷图像显影色调剂的容器,
其中,所述色调剂盒能够在图像形成装置上装卸。
11.一种处理盒,其包括:
显影单元,所述显影单元包含容纳有权利要求9所述的静电荷图像显影剂的容器并且使用所述静电荷图像显影剂将在图像保持部件表面上形成的静电荷图像显影为色调剂图像,
其中,所述处理盒能够在图像形成装置上装卸。
12.一种图像形成装置,其包括:
图像保持部件;
对所述图像保持部件的表面进行充电的充电单元;
在所述图像保持部件的经充电的表面上形成静电荷图像的静电荷图像形成单元;
显影单元,所述显影单元包含容纳有权利要求9所述的静电荷图像显影剂的容器并且使用所述静电荷图像显影剂将在所述图像保持部件的表面上形成的所述静电荷图像显影为色调剂图像;
将在所述图像保持部件的表面上形成的所述色调剂图像转印到记录介质表面上的转印单元;及
对转印到所述记录介质表面上的所述色调剂图像进行定影的定影单元。
13.一种图像形成方法,其包括:
对图像保持部件的表面进行充电;
在所述图像保持部件的经充电的表面上形成静电荷图像;
使用权利要求9所述的静电荷图像显影剂将在所述图像保持部件的表面上形成的所述静电荷图像显影为色调剂图像;
将在所述图像保持部件的表面上形成的所述色调剂图像转印到记录介质表面上;及
对转印到所述记录介质表面上的所述色调剂图像进行定影。
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CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: Tokyo, Japan Applicant after: Fuji film business innovation Co.,Ltd. Address before: Tokyo, Japan Applicant before: Fuji Xerox Co.,Ltd. |
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GR01 | Patent grant | ||
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