CN107783386A - 静电荷图像显影用色调剂、显影剂、色调剂盒、处理盒、图像形成设备和图像形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种静电荷图像显影用色调剂、显影剂、色调剂盒、处理盒、图像形成设备和图像形成方法。所述静电荷图像显影用色调剂包含色调剂颗粒,所述色调剂颗粒包含非晶性树脂和结晶性树脂,其中,当对所述色调剂颗粒进行测量以测定在50℃温度和50%RH湿度下加热一周前后所述色调剂颗粒表面上存在的所述结晶性树脂的面积率时,在加热前的所述色调剂颗粒表面上存在的所述结晶性树脂的面积率a(%)和在加热后的所述色调剂颗粒表面上存在的所述结晶性树脂的面积率b(%)之间的关系满足式(1):0.05≤(b‑a)/b≤0.50。

Description

静电荷图像显影用色调剂、显影剂、色调剂盒、处理盒、图像形 成设备和图像形成方法
技术领域
本发明涉及静电荷图像显影用色调剂、显影剂、色调剂盒、处理盒、图像形成设备和图像形成方法。
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,例如广泛使用包含含有粘合剂树脂和着色剂的色调剂颗粒以及外添至所述色调剂颗粒的外添剂的色调剂。
例如,专利文献1公开了“满足5≤B–A≤13的关系的图像形成用色调剂,其中将通过DSC测量获得的吸热曲线中40℃~75℃的温度处的最大吸热峰的峰温度设定为A,并且在将色调剂于40℃的恒温器中储存72小时后,将通过至少DSC测量获得的吸热曲线中40℃~75℃的温度处的最大吸热峰的峰温度设定为B”。
专利文献1公开了通过在与非晶性树脂相溶的状态下的结晶性聚酯树脂的比例而控制5≤B–A≤13的关系。
[专利文献1]JP-A-2007-072333
发明内容
本发明的目的是提供一种静电荷图像显影用色调剂,其包括含有非晶性树脂和结晶性树脂的色调剂颗粒,并且与满足式:0.05>(b-a)/b或式:(b-a)/b>0.50的情况相比,所述色调剂抑制了在高温高湿度环境中形成图像时产生的条纹状图像缺陷的产生。
上述目的通过以下配置来实现。
根据本发明的第一方面,提供了一种静电荷图像显影用色调剂,其包含:
色调剂颗粒,所述色调剂颗粒各自包含非晶性树脂和结晶性树脂,
其中,当对所述色调剂颗粒进行测量以测定在50℃温度和50%RH湿度下加热一周前后所述色调剂颗粒表面上存在的所述结晶性树脂的面积率时,在加热前的所述色调剂颗粒表面上存在的所述结晶性树脂的面积率a(%)和在加热后的所述色调剂颗粒表面上存在的所述结晶性树脂的面积率b(%)之间的关系满足式(1):0.05≤(b-a)/b≤0.50。
根据本发明的第二方面,在第一方面所述的静电荷图像显影用色调剂中,所述色调剂颗粒包含防粘剂,所述防粘剂具有通过差示扫描量热法获得的半值宽度为5℃~12℃的吸热峰。
根据本发明的第三方面,在第一方面所述的静电荷图像显影用色调剂中,所述防粘剂的熔融温度为50℃~110℃。
根据本发明的第四方面,在第一方面所述的静电荷图像显影用色调剂中,所述结晶性树脂的域直径为10nm~1,000nm。
根据本发明的第五方面,在第一方面所述的静电荷图像显影用色调剂中,所述结晶性树脂是熔融温度为60℃~85℃的结晶性聚酯树脂。
根据本发明的第六方面,提供了一种静电荷图像显影剂,其包含:
第一~第五方面中任一项所述的静电荷图像显影用色调剂。
根据本发明的第七方面,提供了一种色调剂盒,其包含:
容器,所述容器容纳第一~第五方面中任一项所述的静电荷图像显影用色调剂,所述色调剂盒能够从图像形成设备上拆卸。
根据本发明的第八方面,提供了一种处理盒,其包含:
显影单元,所述显影单元包含容纳第六方面所述的静电荷图像显影剂的容器,并利用所述静电荷图像显影剂使在图像保持部件的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从图像形成设备上拆卸。
根据本发明的第九方面,提供了一种图像形成设备,其包含:
图像保持部件;
充电单元,所述充电单元对所述图像保持部件的表面进行充电;
静电荷图像形成单元,所述静电荷图像形成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;
显影单元,所述显影单元包含容纳第六方面所述的静电荷图像显影剂的容器,并利用所述静电荷图像显影剂使在图像保持部件的表面上形成的静电荷图像显影为色调剂图像;
转印单元,所述转印单元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至记录介质的表面上;和
定影单元,所述定影单元将转印到所述记录介质的表面上的所述色调剂图像定影。
根据本发明的第十方面,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;
利用第六方面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至记录介质的表面上;和
将转印到所述记录介质的表面上的所述色调剂图像定影。
根据本发明第一~第五方面中的任一项,提供了一种静电荷图像显影用色调剂,其包含含有非晶性树脂和结晶性树脂的色调剂颗粒,并且与满足式:0.05>(b-a)/b或式:(b-a)/b>0.50的情况相比,所述色调剂抑制了在高温高湿度环境中形成图像时产生的条纹状图像缺陷的产生。
根据本发明的第六、第七、第八、第九或第十方面,提供了静电荷图像显影剂、色调剂盒、处理盒、图像形成设备或图像形成方法,与使用满足式:0.05>(b-a)/b或式:(b-a)/b>0.50的包含色调剂颗粒(其包含非晶性树脂和结晶性树脂)的静电荷图像显影用色调剂的情况相比,所述静电荷图像显影剂、色调剂盒、处理盒、图像形成设备或图像形成方法抑制了在高温高湿度环境中形成图像时产生的条纹状图像缺陷的产生。
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是显示示例性实施方式的图像形成设备的示意性构造图;和
图2是显示示例性实施方式的处理盒的示意性构造图。
具体实施方式
以下将描述作为本发明实例的示例性实施方式。
静电荷图像显影用色调剂
示例性实施方式的静电荷图像显影用色调剂(下文中也称为“色调剂”)包含含有非晶性树脂和结晶性树脂的色调剂颗粒。当对所述色调剂颗粒进行测量以测定在50℃温度和50%RH湿度下加热一周前后所述色调剂颗粒表面上存在的所述结晶性树脂的面积率时,在加热前的所述色调剂颗粒表面上存在的所述结晶性树脂的面积率a(%)和在加热后的所述色调剂颗粒表面上存在的所述结晶性树脂的面积率b(%)之间的关系满足式(1):0.05≤(b-a)/b≤0.50。
结晶性树脂的面积率表明与非晶性树脂相分离且通过后述的四氧化钌染色而与非晶性树脂相区别的结晶性树脂的面积率。
通过上述构型,示例性实施方式的色调剂抑制了在高温高湿度环境中(例如,在温度33℃/湿度90%的环境中)形成图像时可能形成的条纹状图像缺陷的形成。推测其原因如下。
近年来,针对节能的需求,已知改善色调剂的低温定影特性从而减少色调剂图像定影时的功耗的技术。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,已知形成其中非晶性树脂和结晶性树脂在色调剂颗粒中适当地相分离的结构(海岛结构)的技术。
然而,即使非晶性树脂和结晶性树脂适当地相分离,当非晶性树脂和结晶性树脂彼此相容时,可能形成条纹状图像缺陷。特别是在高温高湿度环境中(例如,在温度33℃/湿度90%的环境中)容易形成条纹状图像缺陷。具体而言,非晶性树脂和结晶性树脂彼此相容的部分是比较软,因此当在高温高湿度环境中在显影单元内施加机械负荷时,色调剂颗粒容易变形。据认为,当色调剂颗粒变形时,出现色调剂通过清洁部(清洁刮板和图像保持部件之间的接触部),因此形成条纹状图像缺陷。
因此,在示例性实施方式的色调剂中,结晶性树脂与非晶性树脂相分离的量较大,而在色调剂颗粒中与其相容的结晶性树脂的量降低。即,当将色调剂颗粒在50℃温度和50%RH湿度下加热一周时,在加热前的色调剂颗粒表面上存在的所述结晶性树脂的面积率a(%)和在加热后的色调剂颗粒表面上存在的所述结晶性树脂的面积率b(%)之间的关系满足式(1):0.05≤(b-a)/b≤0.50。
此处,当将色调剂颗粒在50℃温度和50%RH湿度下加热一周时,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,并且与非晶性树脂相容的结晶性树脂的量变为0或接近0。当从相容的状态进行相分离时,色调剂颗粒表面上存在的结晶性树脂的面积率增加。
即,在加热前的色调剂颗粒表面上存在的所述结晶性树脂的面积率a(%)和在加热后的色调剂颗粒表面上存在的所述结晶性树脂的面积率b(%)之间的关系满足式(1):0.05≤(b-a)/b≤0.50意味着色调剂颗粒表面上存在的结晶性树脂的面积率由于加热而引起的波动轻微。这意味着,在加热之前,结晶性树脂与非晶性树脂相分离的量较大,并且在色调剂颗粒中与其相容的结晶性树脂的量降低。
因此,当将式(1)中的“(b-a)/b”值设定为等于或小于0.50从而设定结晶性树脂与非晶性树脂相分离的量较大的状态时,软的相容部分的尺寸降低,即使在高温高湿度环境中施加机械负荷时,色调剂颗粒也难以变形。因此,抑制了色调剂从清洁部(清洁刮板和图像保持部件之间的接触部)擦过,并抑制了条纹状图像缺陷的形成。
同时,当将式(1)中“(b-a)/b”的值设定为小于0.05时,结晶性树脂与非晶性树脂相分离的量变得极大,且色调剂颗粒表面的硬度过度增加。当色调剂颗粒表面的硬度过度增加时,当对色调剂颗粒施加机械负荷时外添剂容易嵌入色调剂颗粒中,因此,在清洁部(清洁刮板和图像保持部件之间的接触部)中外添剂的凝集物(外添剂坝体)的量降低。此外添剂坝体促成了清洁部中的清洁。当外添剂坝体的量降低时,容易发生色调剂颗粒的通过,从而容易造成条纹状图像缺陷。因此,当将式(1)中的“(b-a)/b”值设定为等于或大于0.05以抑制色调剂颗粒表面的硬度过度增加时,条纹状图像缺陷的形成被抑制。
如上所述,据推测示例性实施方式的色调剂抑制了在高温高湿度环境中形成图像时可能形成的条纹状图像缺陷的形成。
在示例性实施方式的色调剂中,满足式(1):0.05≤(b-a)/b≤0.50,但从抑制条纹状图像缺陷形成的观点来看,优选满足式(12):0.1≤(b-a)/b≤0.4,更优选满足式(13):0.15≤(b-a)/b≤0.35。
可根据例如特定防粘剂的用途、形成色调剂颗粒后的冷却速度、退火工序的条件或树脂组合物相容性的控制来调节“(b-a)/b”的值。
此处,色调剂颗粒的加热通过以下方式进行:将色调剂颗粒从温度25℃且湿度50%RH的环境加热至50℃的温度和50%RH的湿度,并保持该温度一周。
同时,通过用钌将色调剂颗粒染色,并利用以扫描电子显微镜(SEM)放大5,000倍的图像观察色调剂颗粒表面,从而测量色调剂颗粒表面上存在的结晶性树脂的面积率。具体而言,通过超高分辨率场致发射扫描型电子显微镜(FE-SEM:S-4800,由Hitachi High-Technologies Corporation制造)获得染色样品的SEM图像。在SEM图像中,针对结晶性聚酯树脂和防粘剂的测定从色调剂中的对比度和形状进行。换言之,以棒状或块状存在的成分被确定为防粘剂,而主要具有罗列在突起状的防粘剂附近和色调剂的非晶性树脂(例如,非晶性聚酯树脂)中的线形的成分被确定为结晶性聚酯树脂。关于对比度,具有较高对比度的部分被确定为防粘剂。由于防粘剂之外的粘合剂树脂具有大量的双键部分并被四氧化钌染色,故防粘剂部分和防粘剂之外的树脂部分彼此不同。换言之,就钌染色而言,防粘剂染色最轻,结晶性树脂(例如,结晶性聚酯树脂)染色次轻,而非晶性树脂(例如,非晶性聚酯树脂)染色最深。通过进行被钌染色的结晶性树脂区域的图像分析,而计算结晶性树脂区域相对于色调剂颗粒表面积的面积率。此操作针对100个色调剂颗粒进行,并将面积率的平均值指定为色调剂颗粒表面上存在的结晶性树脂的面积率。
在外添有外添剂的色调剂颗粒的情况中,使用进行了外添剂去除工序的色调剂颗粒作为加热目标和结晶性树脂面积率的测量目标。作为去除外添剂的方法,使用以下方法。
具体而言,将几滴诸如CONTAMINON(由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造)等表面活性剂放入离子交换水中,向其中加入色调剂,与之混合,并在其中分散,将所得材料用超声波照射1分钟~5分钟,从而去除外添剂。其后,使通过混合和分散获得的分散液通过滤纸并进行漂洗清洁,使滤纸上的色调剂干燥,从而获得色调剂颗粒。
在示例性实施方式的色调剂中,色调剂颗粒具有包含海部和岛部的海岛结构,所述海部包含非晶性树脂,所述岛部包含结晶性树脂。
从抑制色调剂成膜的出现的观点出发,色调剂颗粒表面上包含结晶性树脂的岛部(即,结晶性树脂的域)的域直径优选10nm~1,000nm,更优选20nm~700nm。
以与结晶性树脂面积率的情况相同的方式,通过用钌将色调剂颗粒的截面染色,并利用以扫描电子显微镜(SEM)放大5,000倍的图像观察色调剂颗粒的截面,从而测量包含结晶性树脂的岛部(即,结晶性树脂的域)的域直径。
换言之,在获得的SEM图像中,测量被钌染色的结晶性树脂区域(结晶性树脂的域)的长轴直径。对一个色调剂颗粒各表面的100个结晶性树脂的域进行此长轴直径测量。此操作针对100个色调剂颗粒进行,并将结晶性树脂的域的长轴直径的平均值设定为结晶性树脂的域直径。
下面将详细描述示例性实施方式的色调剂。
示例性实施方式的色调剂包含例如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。必要时,所述色调剂颗粒可进一步包含着色剂、防粘剂和其它添加剂。
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。
结晶性树脂和非晶性树脂的重量比(结晶性树脂/非晶性树脂)优选为1/100~50/100,更优选5/100~30/100。
相对于色调剂颗粒的含量,全部粘合剂树脂的含量优选为40重量%~95重量%,更优选50重量%~90重量%,甚至更优选60重量%~85重量%。
此处,树脂的“结晶性”表示在基于ASTMD 3418-8的差示扫描量热法(DSC)中未提供吸热量的阶段式变化但提供清楚的吸热峰,并且具体表示以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”表示半值宽度超出10℃,显示出吸热量的阶段式变化,或者没有识别到清楚的吸热峰。
将描述非晶性树脂。
作为非晶性树脂,例如,使用公知的非晶性树脂,例如非晶性聚酯树脂、非晶性乙烯基树脂(例如,苯乙烯丙烯酸树脂等)、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特性和充电性的观点出发,优选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树脂),更优选非晶性聚酯树脂。
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、烯基琥珀酸、己二酸和癸二酸);脂环族二羧酸(例如,环己烷二甲酸);芳族二羧酸(例如,对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸和萘二甲酸);它们的酸酐或低级烷基酯(例如,具有1~5个碳原子)。其中,例如,优选使用芳族二羧酸作为多元羧酸。
作为多元羧酸,采用交联结构或支化结构的三元以上的羧酸可以和二羧酸组合使用。三元以上的羧酸的实例包括偏苯三酸、苯均四酸、它们的酸酐或低级烷基酯(例如,具有1~5个碳原子)。
多元羧酸可以单独使用或者以其两种以上组合使用。
多元醇的实例包括:脂族二醇(例如,乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇和新戊二醇);脂环族二醇(例如,环己二醇、环己烷二甲醇和氢化双酚A);芳族二醇(例如,双酚A的氧化乙烯加合物和双酚A的氧化丙烯加合物)。其中,例如,作为多元醇,优选使用芳族二醇和脂环族二醇,更优选使用芳族二醇。
作为多元醇,采用交联结构或支化结构的三元以上的多元醇可以和二醇组合使用。三元以上的多元醇的实例包括丙三醇、三羟甲基丙烷和季戊四醇。
多元醇可以单独使用或者以其两种以上组合使用。
应用公知的制备方法来制备非晶性聚酯树脂。其实例包括在180℃~230℃的聚合温度下(必要时在反应体系内的减压下)进行反应同时去除冷凝期间生成的水或醇的方法。
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。
此处,作为非晶性聚酯树脂,除了上述未改性的非晶性聚酯树脂之外,还使用改性非晶性聚酯树脂。改性非晶性聚酯树脂是其中存在除了酯键之外的结合基团的非晶性聚酯树脂,以及其中非晶性聚酯树脂以外的树脂成分通过共价键或离子键结合的非晶性聚酯树脂。作为改性非晶性聚酯树脂,可以使用例如包含通过使非晶性聚酯树脂和活性氢化合物之间进行反应而改性的末端的树脂,所述非晶性聚酯树脂在其末端处引入了能够与酸基或羟基反应的官能团,例如异氰酸酯基。
作为改性非晶性聚酯树脂,优选脲改性非晶性聚酯树脂(下文中也简称为“脲改性聚酯树脂”)。
作为脲改性聚酯树脂,可使用通过含有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)获得的脲改性聚酯树脂。该脲改性聚酯树脂可包含脲键和氨基甲酸酯键。
作为含有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含活性氢的非晶性聚酯树脂反应而获得的非晶性聚酯预聚物。非晶性聚酯树脂中包含活性氢的基团的实例包括羟基(醇式羟基和酚式羟基)、氨基、羧基和巯基,优选醇式羟基。
作为含有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族聚异氰酸酯(四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或2,6-二异氰酰己酸甲酯);脂环族聚异氰酸酯(异佛尔酮二异氰酸酯或环己基甲烷二异氰酸酯);芳族二异氰酸酯(甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯);芳族脂族二异氰酸酯(α,α,α',α'-四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯);异氰尿酸酯;以及通过诸如酚衍生物、肟或己内酰胺等封阻剂将聚异氰酸酯封阻而得到的成分。
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。
作为异氰酸酯基[NCO]和含有羟基[OH]的非晶性聚酯预聚物的羟基的当量比[NCO]/[OH],多价异氰酸酯化合物的比例优选为1/1~5/1,更优选为1.2/1~4/1,还更优选为1.5/1~2.5/1。
在含有异氰酸酯基的非晶性聚酯预聚物中,相对于含有异氰酸酯基的非晶性聚酯预聚物的总含量,来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%,还更优选为2重量~20重量%。
每1分子含有异氰酸酯基的非晶性聚酯预聚物所含的异氰酸酯基的数目优选为平均等于或大于1,更优选为平均1.5~3,还更优选为平均1.8~2.5。
要与包含异氰酸酯基团的非晶性聚酯预聚物反应的胺化合物的实例包括二胺、三价以上多胺、氨基醇、氨基硫醇、氨基酸和通过将这些氨基封阻而获得的化合物。
二胺的实例包括芳族二胺(苯二胺、二乙基甲苯二胺或4,4'-二氨基二苯基甲烷);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);和脂族二胺(乙二胺、四亚甲基二胺或六亚甲基二胺)。
三价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。
通过将这些氨基封阻而获得的化合物的实例包括由诸如二胺、三价以上多胺、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。
在这些胺化合物中,优选酮亚胺化合物。
所述胺化合物可以单独使用或以其两种以上组合使用。
脲改性聚酯树脂可以是其中通过使用停止交联反应和延伸反应中的至少一种反应的终止剂(下文中也称为“交联/延伸反应终止剂”)调节含有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)而调节反应后的分子量的树脂。
交联/延伸反应终止剂的实例包括单胺(二乙胺、二丁胺、丁胺或月桂胺)和通过将它们封阻而获得的成分(酮亚胺化合物)。
作为包含异氰酸酯基的非晶性聚酯预聚物的异氰酸酯基[NCO]和胺的氨基[NHx]的当量比[NCO]/[NHx],胺化合物的比例优选为1/2~2/1,更优选为1/1.5~1.5/1,还更优选为1/1.2~1.2/1。
作为脲改性聚酯树脂,可使用通过含有异氰酸酯基的聚酯树脂(下文中称为“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)获得的脲改性聚酯树脂。脲改性聚酯树脂可包含脲键和氨基甲酸酯键。
作为聚酯预聚物,可使用包含含有活性氢的基团的聚酯和多价异氰酸酯化合物的反应物。含有活性氢的基团的实例包括羟基(醇式羟基和酚式羟基)、氨基、羧基和巯基,优选醇式羟基。多价异氰酸酯化合物的实例包括脂族聚异氰酸酯(四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或2,6-二异氰酰己酸甲酯);脂环族聚异氰酸酯(异佛尔酮二异氰酸酯或环己基甲烷二异氰酸酯);芳族二异氰酸酯(甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯);芳族脂族二异氰酸酯(α,α,α',α'-四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯);异氰尿酸酯;以及通过以诸如酚衍生物、肟或己内酰胺等封阻剂将聚异氰酸酯封阻而得到的成分。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。
相对于全部聚酯预聚物的含量,源自聚酯预聚物的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%,还更优选为2重量%~20重量%。每1分子聚酯预聚物中所含的异氰酸酯基的平均数优选等于或大于1,更优选为1.5~3,还更优选为1.8~2.5。
要与聚酯预聚物反应的胺化合物的实例包括二胺、三价以上多胺、氨基醇、氨基硫醇、氨基酸和通过将这些胺化合物的氨基封阻而获得的化合物。
二胺的实例包括芳族二胺(苯二胺、二乙基甲苯二胺或4,4'-二氨基二苯基甲烷);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);和脂族二胺(乙二胺、四亚甲基二胺或六亚甲基二胺)。三价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。
通过将所述胺化合物的氨基封阻而获得的化合物的实例包括来自于胺化合物和酮化合物(丙酮、甲基乙基酮或甲基异丁基酮)的酮亚胺化合物和噁唑啉化合物。
作为胺化合物,优选酮亚胺化合物。所述胺化合物可以单独使用或以其两种以上组合使用。
脲改性聚酯树脂可以是其中通过使用停止交联反应和延伸反应中的至少一种反应的终止剂(下文中也称为“交联/延伸反应终止剂”)调节聚酯预聚物和胺化合物之间的反应而调节反应后的分子量的树脂。交联/延伸反应终止剂的实例包括单胺(二乙胺、二丁胺、丁胺或月桂胺)和通过将它们封阻而获得的成分(酮亚胺化合物)。
将描述非晶性树脂的特点。
非晶性树脂的玻璃化转变温度(Tg)优选50℃~80℃,更优选50℃~65℃。
从由差示扫描量热法(DSC)获得的DSC曲线中获取玻璃化转变温度,更具体而言,从JIS K 7121-1987“塑料转变温度的测试方法”中的获得玻璃化转变温度的方法中描述的“外推法玻璃化转变起始温度”获取玻璃化转变温度。
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。用作为测定装置的GPCHLC-8120(由Tosoh Corporation制造)、作为柱的TSKGEL SUPERHM-M(15cm)(15cm)(由Tosoh Corporation制造)和THF溶剂进行GPC分子量测量。使用由单分散的聚苯乙烯标准样品绘制的分子量校准曲线,通过由所述测量获得的测量结果来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长链烷基(甲基)丙烯酸酯树脂)等公知的结晶性树脂。其中,从色调剂的机械韧性和低温定影性的观点出发,优选结晶性聚酯树脂。
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。
此处,由于利用结晶性聚酯树脂容易形成晶体结构,所以使用包含直链脂族基团的聚合性单体的缩聚物优于包含芳族基团的聚合性单体。
多元羧酸的实例包括脂族二羧酸(例如草酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、1,9-壬烷二羧酸、1,10-癸烷二羧酸、1,12-十二烷二羧酸、1,14-四癸烷二羧酸和1,18-十八烷二羧酸),芳族二羧酸(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),其酸酐或其低级烷基酯(具有例如1至5个碳原子)。
作为多元羧酸,采用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族羧酸(例如1,2,3-苯三羧酸、1,2,4-苯三羧酸和1,2,4-萘三羧酸),其酸酐或其低级烷基酯(具有例如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。
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族二醇(例如,主链部分的碳原子为7至20个的直链脂族二醇)。脂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,作为脂族二醇,优选1,8-辛二醇、1,9-壬二醇和1,10-癸二醇。
作为多元醇,采用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。三价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。
多元醇可以单独使用或以其两种以上组合使用。
此处,在多云醇中,脂族二醇的含量优选为80mol%以上,更优选为90mol%以上。
以与非晶性聚酯树脂相同的方式应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℃,还更优选为60℃~85℃。
通过由差示扫描量热法(DSC)获得的DSC曲线,从JIS K7121-1987“塑料转变温度的测试方法”中获得熔融温度的方法中描述的“熔解峰温度”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。
此处,将描述非晶性树脂和结晶性树脂的适当组合。
从色调剂满足式(1):0.05≤(b-a)/b≤0.50以抑制条纹状图像缺陷的形成的观点出发,通过改变结晶性聚酯树脂和非晶性树脂的结构并在制备时控制树脂之间的共混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,通过改变构造两种树脂的单体单元来进行结构变化。在此情况中,通过Fedors法(Polym.Eng.Sci.,14,147(1974))计算溶解度参数(SP值)。当两种树脂的SP值被设定为彼此接近,相容性增加,并且ΔH2/ΔH1的值可以降低。
具体而言,当将作为聚酯的醇组分的双酚A氧化乙烯加合物改变为双酚A氧化丙烯加合物时,获得的聚酯树脂的SP值可能降低。当将用作酸组分的二羧酸从诸如癸二酸等脂族二羧酸改为诸如对苯二甲酸等芳族二羧酸时,SP值可能增加。
树脂SP值还可以通过测量相对于SP值已知的溶剂的溶解度而测量。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,相容性并非仅由SP值决定。
着色剂
着色剂的实例包括:各种颜料,例如炭黑、铬黄、汉撒黄、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、永固红、亮洋红3B、亮洋红6B、杜邦油红、吡唑啉酮红、立索红、罗丹明B色淀、色淀红C、颜料红、玫瑰红、苯胺蓝、群青、calco油蓝、氯化亚甲基蓝、酞菁蓝、颜料蓝、酞菁绿和孔雀石绿草酸盐;和各种染料,例如吖啶染料、氧杂蒽染料、偶氮染料、苯醌染料、吖嗪染料、蒽醌染料、硫靛蓝染料、二噁嗪染料、噻嗪染料、偶氮甲碱染料、靛青染料、酞菁染料、苯胺黑染料、聚甲炔染料、三苯甲烷染料、二苯甲烷染料和噻唑染料。
各种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,必要时,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。多种着色剂可以组合使用。
相对于色调剂颗粒总量,着色剂的含量优选为1重量%~30重量%,更优选3重量%~15重量%。
防粘剂
防粘剂的实例包括:烃蜡;天然蜡,例如巴西棕榈蜡、米糠蜡和小烛树蜡;合成或矿物/石油蜡,例如褐煤蜡;和酯类蜡,例如脂肪酸酯和褐煤酸酯。防粘剂并不限于此。
防粘剂的熔融温度优选为50℃~110℃,更优选为60℃~100℃。
熔融温度根据通过差示扫描量热法(DSC)获得的DSC曲线,从JIS K 7121-1987“塑料的转变温度的测试方法”中获得熔融温度的方法中记载的“熔融峰温度”获得。
此处,从满足式(1):0.05≤(b-a)/b≤0.50以抑制形成条纹状图像缺陷的观点出发,作为防粘剂,优选使用通过差示扫描量热法获得的吸热峰的半值宽度为5℃~12℃(优选7℃~10℃)的防粘剂。
其原因不清楚。然而,当色调剂颗粒中包含具有特定吸热峰的半值宽度的防粘剂时,结晶性树脂与非晶性树脂的相分离的量较大,并且与其相容的结晶性树脂的量容易降低。
例如,根据溶剂法、真空蒸馏、超临界流体提取法或分级结晶(例如,熔融结晶和结晶过滤分离)通过从市售防粘剂或两种以上市售防粘剂的熔融混合物中分离低分子量组分和高分子量组分而可以获得具有特定吸热峰的半值宽度的防粘剂。
此处,基于ASTMD 3418-8进行防粘剂吸热峰的半值宽度的测量。
具体而言,将作为测量目标的10mg色调剂颗粒(或外添有外添剂的色调剂颗粒)放置在包含自动连接处理系统的差示扫描量热仪(由Shimadzu Corporation制造:DSC-60)中,以10℃/分钟的升温速率从室温(25℃)加热至150℃,获得加热光谱(DSC曲线)。
从获得的加热光谱(DSC曲线)中指明来源于防粘剂的吸热峰。在来源于防粘剂的吸热峰的说明中,首先,将色调剂溶于加热至180℃的甲苯中,然后将混合物冷却,仅收集结晶的防粘剂。相对于获得的防粘剂,以上述相同的方式通过DSC获得加热过程中的吸热峰。此时,当色调剂颗粒的吸热峰与仅防粘剂的吸热峰彼此相一致时,则确定了吸热峰来源于色调剂颗粒中所含的防粘剂。
测量来源于防粘剂的吸热峰的半值宽度。吸热峰的半值宽度是具有峰值的半值的两点之间的长度。
例如,相对于色调剂颗粒的总量,防粘剂的含量优选为1重量%~20重量%,更优选为5重量%~15重量%。
其它添加剂
其它添加剂的实例包括已知的添加剂,例如磁性材料、电荷控制剂和无机颗粒。色调剂颗粒包括这些添加剂作为内添剂。
色调剂颗粒的特性
色调剂颗粒可以是具有单层结构的色调剂颗粒,或者是具有由芯部(芯颗粒)和涂布在芯部上的涂布层(壳层)构成的所谓芯/壳结构的色调剂颗粒。
此处,具有芯/壳结构的色调剂颗粒优选由例如下述芯部和涂布层构成:所述芯部含有粘合剂树脂和必要时的其它添加剂,例如着色剂和防粘剂;所述涂布层含有粘合剂树脂。
色调剂颗粒的体积平均粒径(D50v)优选为2μm~10μm,更优选为4μm~8μm。
色调剂颗粒的各种平均粒径和各种粒径分布指数通过使用COULTER MULTISIZERII(由Beckman Coulter,Inc.制造)和作为电解液的ISOTON-II(由Beckman Coulter,Inc.制造)来测量。
测量时,将0.5mg~50mg测量样品添加至2ml的作为分散剂的5%表面活性剂(优选烷基苯磺酸钠)水溶液中。将所获得的材料添加至100ml~150ml电解液中。
使用超声分散器对悬浮有样品的电解液进行分散处理1分钟,并利用孔径为100μm的孔通过Coulter Multisizer II测量粒径为2μm~60μm的颗粒的粒径分布。对50,000个颗粒取样。
对于基于所测定粒径分布划分出的粒径范围(区段),从最小直径侧开始绘制按体积和按数量的累积分布。将累积百分比达到16%时的粒径定义为对应于体积粒径D16v和数量粒径D16p的粒径,而将累积百分比达到50%时的粒径定义为对应于体积平均粒径D50v和累积数量平均粒径D50p的粒径。此外,将累积百分比达到84%时的粒径定义为对应于体积粒径D84v和数量粒径D84p的粒径。
利用这些值,将体积平均粒径分布指数(GSDv)计算为(D84v/D16v)1/2,将数量平均粒径分布指数(GSDp)计算为(D84p/D16p)1/2
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。
通过(等效圆直径的周长)/(周长)[(与颗粒图像具有相同投影面积的周长)/(颗粒投影面积的周长)]的表达测量色调剂颗粒的平均圆形度。具体而言,其平均圆形度是用以下方法测得的值。
首先,抽吸并收集作为测量目标的色调剂颗粒,形成扁平流,立刻进行频闪发光以获得作为静态图像的颗粒图像,并利用进行颗粒图像的图像分析的流式颗粒图像分析装置(由Sysmex Corporation制造的FPIA-2100)测定平均圆形度。在测定平均圆形度时取样3,500个颗粒。
在色调剂包含外添剂的情况中,作为测量目标的色调剂(显影剂)分散在包含表面活性剂的水中,然后进行超声处理,从而获得去除了外添剂的色调剂颗粒。
外添剂
作为其他外添剂,例如使用无机颗粒。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
用作外添剂的无机颗粒的表面可以用疏水化剂处理。疏水化处理通过例如将无机颗粒浸入疏水化剂而进行。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。
通常,相对于100重量份的无机颗粒,疏水化剂的量为1重量份~10重量份。
其它外添剂的实例包括树脂颗粒(例如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和三聚氰胺树脂等树脂颗粒)和清洁助剂(例如,以硬脂酸锌为代表的高脂肪酸的金属盐,和氟聚合物颗粒)。
相对于色调剂颗粒的量,其它外添剂的外添量例如优选为0.01重量%~5重量%,更优选0.01重量%~2.0重量%。
色调剂的制备方法
色调剂的制备方法
接下来,会描述示例性实施方式的色调剂的制备方法。
必要时,在制备色调剂颗粒之后通过对色调剂颗粒外部添加外添剂而获得示例性实施方式的色调剂。
可以通过干式制备方法(例如捏合粉碎法)和湿式制备方法(例如凝集聚结法、悬浮聚合法或溶解悬浮法)中的任一种来制备色调剂颗粒。色调剂颗粒的制备方法不限于这些制备方法,且采用已知的制备方法。
首先,将描述利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工序制备:制备其中分散有作为粘合剂树脂的树脂颗粒的树脂颗粒分散液(树脂颗粒分散液制备工序);通过使树脂颗粒分散液中(必要时在与其他颗粒分散液混合后的分散液中)的树脂颗粒(和必要时的其他颗粒)凝集而形成凝集颗粒(凝集颗粒形成工序);和通过加热其中分散有凝集颗粒的凝集颗粒分散液以使凝集颗粒聚结由此形成色调剂颗粒(凝集聚结工序)。
此处,作为树脂颗粒分散液,应用其中分散有非晶性树脂颗粒的非晶性树脂颗粒分散液,和其中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,还可应用其中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。
下面会详细描述各工序。
在以下描述中,将描述获得含有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根据需要而使用。可以使用除着色剂和防粘剂以外的其它添加剂。
树脂颗粒分散液制备工序
首先,例如,与其中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,制备其中分散有着色剂的着色剂颗粒分散液和其中分散有防粘剂的防粘剂分散液。
树脂颗粒分散液例如通过利用表面活性剂将树脂颗粒分散在分散介质中而制备。
用于树脂颗粒分散液中的分散介质的实例包括水性介质。
水性介质的实例包括如蒸馏水和离子交换水等水,和醇等。它们可以单独使用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:阴离子表面活性剂,如硫酸酯盐、磺酸盐、磷酸酯和皂;阳离子表面活性剂,如胺盐和季铵盐;和非离子表面活性剂,如聚乙二醇、烷基酚氧化乙烯加合物和多元醇。其中,特别优选使用阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂。非离子表面活性剂可以与阴离子表面活性剂或阳离子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,作为将树脂颗粒分散在分散介质中的方法,可例举使用例如旋转剪切型均化器或者具有介质的球磨机、砂磨机或戴诺磨的常见分散法。取决于树脂颗粒的种类,可以使用例如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能够溶解该树脂的疏水性有机溶剂中;通过向有机连续相(O相)添加碱而进行中和;和通过放入水性介质(W相)以将树脂由W/O转化为O/W(所谓的转相),从而形成为非连续相,由此使树脂可以以颗粒的形式分散在水性介质中。
分散在树脂颗粒分散液中的树脂颗粒的体积平均粒径优选例如为0.01μm~1μm,更优选为0.08μm~0.8μm,还更优选为0.1μm~0.6μm。
对于体积平均粒径,基于使用通过激光衍射型粒径分布测定装置(例如Horiba,Ltd.制造的LA-700)的测定而获得的粒径分布划分的粒径范围(区段),从最小直径侧起根据体积绘制累积分布,并将相对于全部颗粒的累积百分比达到50%时的粒径测定为体积平均粒径D50v。其它分散液中颗粒的体积平均粒径也以同样的方式测定。
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%,且更优选为10重量%~40重量%。
例如,可以以与树脂颗粒分散液的情况相同的方式,制备着色剂颗粒分散液和防粘剂颗粒分散液。即,在颗粒的体积平均粒径、分散介质、分散方法和含量方面,树脂颗粒分散液中的颗粒与分散在着色剂颗粒分散液中的着色剂颗粒和分散在防粘剂颗粒分散液中的防粘剂颗粒相同。
凝集颗粒形成工序
接下来,将着色剂颗粒分散液和防粘剂分散液与树脂颗粒分散液混合在一起。
在混合分散液中,树脂颗粒、着色剂颗粒和防粘剂颗粒杂凝集,由此形成凝集颗粒,其直径接近目标色调剂颗粒直径,并且包含树脂颗粒、着色剂颗粒和防粘剂颗粒。
具体而言,例如,将凝集剂添加至混合分散液,并将混合分散液的pH调节至酸性(例如,pH为2~5)。根据需要,添加分散稳定剂。随后,将混合分散液在树脂颗粒的玻璃化转变温度的温度(具体而言,从比树脂颗粒的玻璃化转变温度低30℃的温度至比玻璃化转变温度低10℃的温度)加热,以使分散在混合分散液中的颗粒凝集,由此形成凝集颗粒。
在凝集颗粒形成工序中,例如,在使用旋转剪切型均化器搅拌分散液混合物时于室温(例如,25℃)添加凝集剂,并将分散液混合物的pH调节至酸性(例如,pH为2~5),根据需要,可以添加分散稳定剂,随后可以进行加热。
凝集剂的实例包括具有极性与添加至混合分散液的用作分散剂的表面活性剂的极性相反的表面活性剂、无机金属盐和二价以上金属络合物。特别是,当使用金属络合物作为凝集剂时,所使用的表面活性剂的量降低,并且带电特性得到提高。
根据需要,可以使用与凝集剂中的金属离子形成络合物或类似键的添加剂。优选使用螯合剂作为该添加剂。
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。
可以使用水溶性螯合剂作为螯合剂。螯合剂的实例包括:羟基羧酸,如酒石酸、柠檬酸和葡糖酸;亚氨基二乙酸(IDA);次氮基三乙酸(NTA);和乙二胺四乙酸(EDTA)。
相对于100重量份树脂颗粒,螯合剂的添加量优选为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。
聚结工序
接下来,通过将其中分散有凝集颗粒的凝集颗粒分散液在等于或高于树脂颗粒的玻璃化转变温度的温度(例如,比树脂颗粒的玻璃化转变温度高10℃~30℃的温度)加热,以使凝集颗粒聚结,并形成色调剂颗粒。
在形成色调剂颗粒之后,优选以0.5℃/分钟~10℃/分钟、更优选以1℃/分钟~5℃/分钟冷却色调剂颗粒。当冷却在上述范围内进行时,在结晶性树脂和非晶性树脂之间发生相分离,获得具有相分离的结晶性树脂域的高分散性的色调剂颗粒,并容易抑制条纹状图像缺陷的形成。
通过上述工序获得色调剂颗粒。
在获得其中分散有凝集颗粒的凝集颗粒分散液后,可以通过以下工序制造色调剂颗粒:进一步混合其中分散有树脂颗粒的树脂颗粒分散液与凝集颗粒分散液以进行凝集从而使树脂颗粒进一步附着在凝集颗粒表面上,由此形成第二凝集颗粒;和通过加热其中分散有第二凝集颗粒的第二凝集颗粒分散液,由此形成具有芯/壳结构的色调剂颗粒。
此处,附接至凝集颗粒表面上的树脂颗粒可以是非晶性树脂颗粒。
在凝集聚结工序结束之后,对形成于溶液中的色调剂颗粒进行公知的洗涤工序、固液分离工序和干燥工序,由此获得干燥的色调剂颗粒。
在洗涤工序中,优选的是,从带电性的观点出发,充分进行使用离子交换水的置换洗涤。此外,固液分离工序没有特别限制,不过从生产率的观点出发,可以进行抽滤或压滤等。干燥工序的方法没有特别限制,不过从生产率的观点出发,可以进行冷冻干燥、气流干燥、流化干燥或振动式流化干燥来进行。
接下来,将描述制备包含脲改性聚酯树脂(脲改性非晶性聚酯树脂)的色调剂颗粒的情况。
包含脲改性聚酯树脂的色调剂颗粒可通过下述溶解悬浮法获得。将描述获得包含作为粘合剂树脂的脲改性聚酯树脂(脲改性非晶性聚酯树脂)和未改性结晶性聚酯树脂的色调剂颗粒的方法,但色调剂颗粒可包含未改性非晶性聚酯树脂作为粘合剂树脂。将描述获得包含着色剂和防粘剂的色调剂颗粒,但必要时,色调剂和防粘剂是包含在色调剂颗粒中的组分。
油相溶液制备工序
制备通过将包含未改性结晶性聚酯树脂(下文中也简称为“结晶性聚酯树脂”)、含有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(油相溶液制备工序)。此油相溶液制备工序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工序。
油相溶液通过以下方法制备:例如,1)通过将色调剂材料共同溶解或分散在有机溶剂中而制备油相溶液的方法;2)通过预先捏合色调剂材料并将捏合的材料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、含有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将结晶性聚酯树脂、含有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)通过将除含有异氰酸酯基的非晶性聚酯预聚物和胺化合物之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将含有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)通过将除含有异氰酸酯基的非晶性聚酯预聚物或胺化合物之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将含有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。制备油相溶液的方法不限于此。
油相溶液的有机溶剂的实例包括酯溶剂,例如乙酸甲酯或乙酸乙酯;酮溶剂,例如甲基乙基酮或甲基异丙基酮;脂族烃溶剂,例如己烷或环己烷;卤代烃溶剂,例如二氯甲烷、氯仿或三氯乙烯。优选的是,这些有机溶剂溶解粘合剂树脂,有机溶剂在水中溶解的比例为约0重量%~30重量%,沸点等于或低于100℃。在有机溶剂中,优选乙酸乙酯。
悬浮液制备工序
接下来,通过将获得的油相溶液分散在水相溶液中而制备悬浮液(悬浮液制备工序)。
含有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。通过该反应形成脲改性聚酯树脂。该反应与分子链的交联反应和延伸反应中的至少一种反应一起进行。含有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与下述有机溶剂去除工序一起进行。
此处,根据非晶性聚酯预聚物中所含的异氰酸酯基的结构和胺化合物之间的反应性来选择反应条件。作为实例,反应时间优选10分钟~40小时,更优选2小时~24小时。反应温度优选0℃~150℃,更优选40℃~98℃。另外,在脲改性聚酯树脂的形成中,必要时可使用公知的催化剂(月桂酸二丁基锡或月桂酸二辛基锡)。换言之,可对悬浮液的油相溶液添加催化剂。
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而获得的水相溶液。另外,作为水相溶剂,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而获得的水相溶液。此外,还可对水相溶液添加公知的添加剂,例如表面活性剂。
作为水性溶剂,使用水(例如,一般为离子交换水、蒸馏水或纯水)。水性溶剂可以是含水溶剂以及诸如醇(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。
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,优选碳酸钙的颗粒。无机颗粒分散剂可以单独使用或以其两种以上组合使用。
颗粒分散剂的表面可通过含有羧基的聚合物进行表面处理。
作为含有羧基的聚合物,使用选自以下中至少一种的共聚物: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);以及α,β-单烯属不饱和羧酸酯。作为含有羧基的聚合物,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)。含有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)丙烯酸酯的烷基酯、含有烷氧基的(甲基)丙烯酸酯、含有环己基的(甲基)丙烯酸酯、含有羟基的(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,具体使用含有羧基且不含亲脂性基团(羟丙氧基或甲氧基)的聚合物分散剂(例如,水溶性纤维素醚,如羧甲基纤维素或羧乙基纤维素)。
溶剂去除工序
接下来,通过从获得的悬浮液中去除有机溶剂而获得色调剂颗粒分散液(溶剂去除工序)。溶剂去除工序是通过去除分散在悬浮液中的水相溶液的液滴中所含的有机溶剂而形成色调剂颗粒的工序。从悬浮液中去除有机溶剂的方法可在悬浮液制备工序后马上进行,或者可在悬浮液制备工序后1分钟或更长时间后进行。
在溶剂去除工序中,例如,可通过将所得悬浮液冷却或加热至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,使用以下方法。
(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。在此情况下,气体可能流入悬浮液。
(2)减压的方法。在此情况下,悬浮液表面上的气相可能由于气体的填充而被强制更新,或者气体可能进一步吹入悬浮液。
色调剂颗粒通过上述工序获得。
此处,在有机溶剂去除工序结束之后,在色调剂颗粒分散液中形成的色调剂颗粒进行公知的洗涤工序、公知的固液分离工序、公知的干燥工序,从而获得干燥的色调剂颗粒。
关于洗涤工序,从就充电性而言,优选充分进行利用离子交换水的置换洗涤。
固液分离工序没有特别限制,但就生产率而言,优选进行抽滤或压滤等。干燥工序没有特别限制,但就生产率而言,可优选进行冷冻干燥、气流干燥、流化干燥和振动流化干燥等。
接下来,将描述退火工序。
在色调剂颗粒的制备工序中,例如,可对于通过上述工序获得的色调剂颗粒进行退火工序(加热工序)。
具体而言,例如,将所得色调剂颗粒加热至40℃~70℃的温度并在该温度下保持0.5小时~10小时的时间。通过进行所述工序,在所得色调剂颗粒中充分进行结晶性树脂和非晶性树脂之间的相分离。因此,在色调剂中,容易满足式(1):0.05≤(b-a)/b≤0.50。
退火工序的进行时间没有如上述的限制,只要在退火工序后不进行极端改变色调剂颗粒的“非晶性树脂和结晶性树脂彼此相容的状态”的工序(在色调剂中使不满足式(1):0.05≤(b-a)/b≤0.50的工序),并且,例如,退火工序可以利用作为色调剂颗粒形成的分散液进行,或者以其中分散液的溶剂量降低的浆料状态进行。
另外,例如,可进行以下工序。首先,获得通过将所得色调剂颗粒再分散在分散介质(例如,水等)中而获得的分散液。在色调剂颗粒分散液中,在使温度升高到等于或高于非晶性聚酯树脂的玻璃化转变温度的温度(具体而言,优选等于非晶性聚酯树脂的玻璃化转变温度或比其高5℃,更优选等于非晶性聚酯树脂的玻璃化转变温度或比其高10℃)之后,将温度保持持0.5小时~10小时(优选2小时~8小时)。其后,将色调剂颗粒冷却(例如,优选以5℃/分钟~30℃/分钟、更优选以10℃/分钟~20℃/分钟快速冷却)。通过进行该工序,暂时获得过度进行了非晶性树脂和结晶性树脂的相容化的色调剂颗粒。其后,当在上述条件下进行退火工序时,在所得色调剂颗粒中进行结晶性树脂和非晶性树脂的相分离,获得具有相分离的结晶性树脂的域的高分散性的色调剂颗粒,并且容易抑制条纹状图像缺陷的形成。
在通过凝集聚结法制备色调剂颗粒的情况下,在凝集聚结过程中,当将温度保持在进行凝集聚结法的温度下0.5小时~20小时(优选5小时~15小时)并在上述条件下进行快速干燥时,可暂时获得过度进行了非晶性树脂和结晶性树脂的相容化的色调剂颗粒。其后,当在上述条件下进行退火工序时,在所得色调剂颗粒中进行结晶性树脂和非晶性树脂的相分离,获得具有相分离的结晶性树脂的域的高分散性的色调剂颗粒,并且容易抑制条纹状图像缺陷的形成。
例如,通过对获得的干燥色调剂颗粒添加外添剂并将材料混合来制备示例性实施方式的色调剂。混合可在V型共混器、亨舍尔混合机或混合机等中进行。此外,必要时可用振动筛分器或风力分级器等去除粗色调剂颗粒。
静电荷图像显影剂
示例性实施方式的静电荷图像显影剂至少含有示例性实施方式的色调剂。
示例性实施方式的静电荷图像显影剂可以是仅包含示例性实施方式的色调剂的单成分显影剂,也可以是包含通过将色调剂和载体混合而获得的双成分显影剂。
对载体没有特别限制,并且可例举已知的载体。载体的实例包括其中由磁性颗粒形成的芯的表面涂布有涂布树脂的涂布载体;磁性颗粒分散并共混在基质树脂中的磁性颗粒分散型载体;以及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其中载体的构成颗粒为芯并且涂布有涂布树脂的载体。
磁性颗粒的实例包括磁性金属,例如铁、镍和钴;以及磁性氧化物,例如铁氧体和磁铁矿。
涂布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、配置为包含有机硅氧烷键的直链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。
涂布树脂和基质树脂可含有诸如导电颗粒等其他添加剂。
导电颗粒的实例包括诸如金、银和铜等金属;炭黑颗粒;二氧化钛颗粒;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。
此处,为了用涂布树脂涂布芯的表面,使用利用涂层形成溶液(其中在合适的溶剂中溶解有涂布树脂和必要时的各种添加剂)的涂布方法。所述溶剂没有特别限制,可考虑待使用的涂布树脂和涂布适用性等来进行选择。
树脂涂布方法的具体实例包括:将芯浸在涂层形成溶液中的浸渍法;将涂层形成溶液喷至芯的表面上的喷雾法;将涂层形成溶液喷至通过流动空气而使芯漂浮的状态的流化床法;以及使载体的芯与涂层形成溶液在捏合涂布机中彼此混合并除去溶剂的捏合机涂布法。
双成分显影剂中色调剂与载体的混合比(重量比)优选为1:100~30:100,更优选为3:100~20:100(色调剂:载体)。
图像形成设备和图像形成方法
将描述示例性实施方式的图像形成设备和图像形成方法。
示例性实施方式的图像形成设备设置有:图像保持部件;充电单元,其对图像保持部件的表面充电;静电荷图像形成单元,其在所述图像保持部件的经充电表面上形成静电荷图像;显影单元,其包含容纳静电荷图像显影剂的容器且利用所述静电荷图像显影剂使形成在所述图像保持部件的表面上的所述静电荷图像显影为色调剂图像;转印单元,其将形成于所述图像保持部件表面上的所述色调剂图像转印至记录介质的表面;和定影单元,其使转印至所述记录介质表面上的所述色调剂图像定影。作为静电荷图像显影剂,应用示例性实施方式的静电荷图像显影剂。
在示例性实施方式的图像形成设备中,进行图像形成方法(示例性实施方式的图像形成方法),该方法包括:对图像保持部件的表面充电;在所述图像保持部件的经充电表面上形成静电荷图像;利用示例性实施方式的静电荷图像显影剂使形成在所述图像保持部件的表面上的所述静电荷图像显影为色调剂图像;将形成于所述图像保持部件表面上的所述色调剂图像转印至记录介质的表面;和使转印至所述记录介质表面的所述色调剂图像定影。
作为示例性实施方式的图像形成设备,应用已知的图像形成设备,如直接转印型设备,所述设备将形成于图像保持部件表面上的色调剂图像直接转印至记录介质上;中间转印型设备,所述设备将形成于图像保持部件表面上的色调剂图像一次转印至中间转印部件表面上,并将转印至中间转印部件表面上的色调剂图像二次转印至记录介质的表面上;设置有清洁单元的设备,所述清洁单元在色调剂图像转印后在充电前清洁图像保持部件的表面;和设置有除电单元的设备,所述除电单元在色调剂图像转印后在充电前使用除电光照射图像保持部件表面以除电。
在中间转印型设备的情况下,转印单元构造成例如具有:中间转印部件,其具有要转印色调剂图像的表面;一次转印单元,其将形成于图像保持部件表面上的色调剂图像一次转印至中间转印部件的表面上;和二次转印单元,其将转印至中间转印部件表面上的色调剂图像二次转印至记录介质的表面上。
在示例性实施方式的图像形成设备中,例如,包括显影单元的部分可以具有能够在图像形成设备上拆卸的盒结构(处理盒)。作为处理盒,适合使用容纳有示例性实施方式的静电荷图像显影剂并设置有显影单元的处理盒。
下面,将显示示例性实施方式的图像形成设备的实例。但是,图像形成设备不限于此。将描述附图中所示的主要部分,对于其它部分的描述将被省略。
图1是显示示例性实施方式的图像形成设备的示意性构造图。
图1所示的图像形成设备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),它们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。这些图像形成单元(下文中,也可简称为“单元”)10Y、10M、10C和10K沿水平方向以预定间隔并排排列。这些单元10Y、10M、10C和10K各自可以是能够在图像形成设备上拆卸的处理盒。
作为中间转印部件的中间转印带20安装在图中单元10Y、10M、10C和10K的上方并延伸通过这些单元。中间转印带20缠绕在接触中间转印带20内表面的驱动辊22和支持辊24(二者在附图中的左侧和右侧彼此分开设置)上,并沿着从第一单元10Y至第四单元10K的方向行进。弹簧等(未示出)沿使支持辊24离开驱动辊22的方向挤压支持辊24,并对缠绕在这两个辊上的中间转印带20施加张力。另外,在中间转印带20的图像保持部件侧表面上设置与驱动辊22相对的中间转印部件清洁装置30。
单元10Y、10M、10C和10K的显影装置(显影单元)4Y、4M、4C和4K中供给有色调剂,其包括四种颜色的色调剂,即,分别容纳于色调剂盒8Y、8M、8C和8K中的黄色色调剂、品红色色调剂、青色色调剂和黑色色调剂。
第一至至第四单元10Y、10M、10C和10K具有相同的构造,因此,此处将仅代表性地描述设置在中间转印带行进方向的上游侧、用于形成黄色图像的第一单元10Y。与第一单元10Y中相同的部分将以带有代替黄色(Y)的品红色(M)、青色(C)和黑色(K)的附图标记来指示,对第二至第四单元10M、10C和10K的描述将省略。
第一单元10Y具有充当图像保持部件的感光体1Y。在感光体1Y周围,依次排列有:充电辊(充电单元的实例)2Y,其将感光体1Y的表面充电至预定电势;曝光设备(静电荷图像形成单元的实例)3,其基于分色图像信号利用激光束3Y将经充电的表面曝光以形成静电荷图像;显影装置(显影单元的实例)4Y,其将带电的色调剂供给至静电荷图像以使静电荷图像显影;一次转印辊(一次转印单元的实例)5Y,其将显影的色调剂图像转印至中间转印带20上;和感光体清洁装置(清洁单元的实例)6Y,其除去在一次转印后残留在感光体1Y表面上的色调剂。
一次转印辊5Y布置于中间转印带20的内侧并设置在与感光体1Y相对的位置。此外,施加一次转印偏压的偏压电源(未示出)分别连接于一次转印辊5Y、5M、5C和5K。在控制器(未示出)的控制下,各偏压电源改变施加于各一次转印辊的转印偏压。
下面描述第一单元10Y中形成黄色图像的操作。
首先,在操作之前,先通过充电辊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℃时的体积电阻率为1×10-6Ωcm以下)上层压感光层而形成。该感光层通常具有高电阻(与常见树脂的电阻大致相同),但具有下述性质:当施加激光束3Y时,被激光束照射的部分的比电阻会改变。因此,根据由控制器(未示出)发出的黄色图像数据,通过曝光装置3将激光束3Y输出至感光体1Y的经充电的表面。激光束3Y施加至感光体1Y表面上的感光层上,由此在感光体1Y的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形成在感光体1Y表面上的图像,并且是所谓的负潜像,其通过以下方式形成:对感光层照射激光束3Y,使得被照射部分的比电阻降低从而使电荷在感光体1Y的表面上流动,同时使电荷停留在未被激光束3Y照射的部分上。
随着感光体1Y的行进,形成在感光体1Y上的静电荷图像转动至预定的显影位置。通过显影装置4Y使感光体1Y上的静电荷图像在显影位置可视化(显影)为色调剂图像。
显影装置4Y容纳有例如至少包含黄色色调剂和载体的静电荷图像显影剂。黄色色调剂在显影装置4Y中因受到搅拌而摩擦带电,从而具有与感光体1Y上的电荷相同极性(负极性)的电荷,并由此保持在显影剂辊(显影剂保持部件的实例)上。通过使感光体1Y的表面通过显影装置4Y,黄色色调剂静电附着于感光体1Y表面上已被除电的潜像部分上,由此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以预定速率继续行进,将感光体1Y上显影的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传送至一次转印位置时,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的静电力作用于色调剂图像,由此将感光体1Y上的色调剂图像转印至中间转印带20上。此时施加的转印偏压具有与色调剂极性(-)相反的极性(+),并且,例如,由控制器(未示出)在第一单元10Y中控制为+10μA。
另一方面,感光体清洁装置6Y将残留在感光体1Y上的色调剂除去并收集。
以与第一单元的情况下相同的方式来控制施加于第二单元10M和后继单元的一次转印辊5M、5C和5K的一次转印偏压。
以此方式,在第一单元10Y中在其上转印了黄色色调剂图像的中间转印带20输送依次经过第二至第四单元10M、10C和10K,各颜色的色调剂图像以重叠的方式进行多重转印。
已通过第一至第四单元在其上多重转印有四种颜色的色调剂图像的中间转印带20到达二次转印部分,所述二次转印部分由中间转印带20、与中间转印带内表面接触的支持辊24和设置在中间转印带20的图像保持表面侧上的二次转印辊(二次转印单元的实例)26构成。同时,供给机构以预定的时机将记录纸(记录介质的实例)P供给至彼此接触的二次转印辊26和中间转印带20之间的间隙,并对支持辊24施加二次转印偏压。此时施加的转印偏压具有与色调剂极性(-)相同的极性(-),并且从中间转印带20指向记录纸P的静电力作用于色调剂图像,由此将中间转印带20上的色调剂图像转印至记录纸P上。在此情况下,二次转印偏压根据由检测二次转印部分的电阻的电阻检测器(未示出)检测的电阻来确定,并且是电压控制的。
之后,将记录纸P供给至定影装置(定影单元的实例)28中的一对定影辊之间的挤压接触部分(咬合部分),从而将色调剂图像定影至记录纸P,由此形成定影图像。
其上转印色调剂图像的记录介质P的实例包括用于电子照相复印机和打印机等中的普通纸。作为记录介质,除记录纸P外也可以举出OHP纸等。
为了进一步提高定影后图像表面的光滑性,记录纸P的表面优选是光滑的。例如,优选使用通过用树脂等涂布普通纸的表面而获得的涂布纸、用于打印的艺术纸等。
其上已完成了彩色图像的定影的记录纸P被排至排出部分,一系列彩色图像形成操作结束。
处理盒/色调剂盒
将描述示例性实施方式的处理盒。
示例性实施方式的处理盒设置有显影单元,并且可以在图像形成设备上拆卸,所述显影单元容纳有示例性实施方式的静电荷图像显影剂,并使用该静电荷图像显影剂使形成于图像保持部件表面上的静电荷图像显影以形成色调剂图像。
示例性实施方式的处理盒不限于上述构造,也可以被构造为包括显影装置,必要时还可包括选自诸如图像保持部件、充电单元、静电荷图像形成单元和转印单元等其它单元中的至少一种。
下面,将示出示例性实施方式的处理盒的一个实例。但是,处理盒并不限于此。将描述附图中所示的主要部分,对其他部分的描述将省略。
图2是显示示例性实施方式的处理盒的构造的示意图。
图2所示的处理盒200被形成为具有下述构造的盒:其中,感光体107(图像保持部件的实例)以及设置在感光体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)利用例如设置有安装轨116和曝光用开口118的箱体117一体化结合并保持。
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,将描述示例性实施方式的色调剂盒。
示例性实施方式的色调剂盒包括容纳有示例性实施方式的色调剂的容器,并且能够在图像形成设备上拆卸。色调剂盒包括容纳补充用色调剂的容器,以用于供给至设置在图像形成设备中的显影单元。
图1所示的图像形成设备具有下述构造:色调剂盒8Y、8M、8C和8K能够在其上拆卸,并且显影装置4Y、4M、4C和4K分别通过色调剂供给管(未示出)与对应于各显影装置(颜色)的色调剂盒相连。另外,当包含于色调剂盒中的色调剂变少时,更换色调剂盒。
实施例
下面,将利用实施例和比较例具体地描述示例性实施方式,但本发明的示例性实施方式不限于所述实施例。除非另外指出,否则“份”和“%”表示“重量份”和“重量%”。
防粘剂的制备
防粘剂(W1)的制备
将100份由Sasol制造的“FT WAX H1”设定为原料并且在240℃~300℃的蒸发表面温度和0.7Pa的真空度的条件下通过离心式分子蒸馏装置“MS-380(由Nippon Sharyo,Ltd.制造)”蒸馏,首先去除低分子量成分,然后分离高分子量成分,由此获得主要馏分。获得的主要馏分被指定为防粘剂(W1)。防粘剂(W1)的DSC特征在于,相对于通过DSC测量提供的吸热峰,峰温度(熔融温度)为90℃,半值宽度为9℃。
防粘剂(W2)的制备
通过将50份由Shell制造的“FT WAX 100”和50份由Shell制造的“105”熔融并且彼此混合而获得的混合物作为原料在260℃~300℃的蒸发表面温度和0.7Pa的真空度的条件下通过离心式分子蒸馏装置“MS-380(由Nippon Sharyo,Ltd.制造)”蒸馏,首先去除低分子量成分,然后分离高分子量成分,由此获得主要馏分。获得的主要馏分被指定为防粘剂(W2)。防粘剂(W2)的DSC特征在于,相对于通过DSC测量提供的吸热峰,峰温度(熔融温度)为91℃,半值宽度为11℃。
防粘剂(W3)的制备
将100份由Sasol制造的“FT WAX H1”在260℃~300℃的蒸发表面温度和0.7Pa的真空度的条件下通过离心式分子蒸馏装置“MS-380(由Nippon Sharyo,Ltd.制造)”蒸馏,首先去除低分子量成分,然后分离高分子量成分,由此获得主要馏分。获得的主要馏分被指定为防粘剂(W3)。防粘剂(W3)的DSC特征在于,相对于通过DSC测量提供的吸热峰,峰温度(熔融温度)为91℃,半值宽度为6℃。
防粘剂(W4)的制备
将100份由Sasol制造的“FT WAX H1”在280℃~300℃的蒸发表面温度和0.7Pa的真空度的条件下通过离心式分子蒸馏装置“MS-380(由Nippon Sharyo,Ltd.制造)”蒸馏,首先去除低分子量成分,然后分离高分子量成分,由此获得主要馏分。获得的主要馏分被指定为防粘剂(W4)。防粘剂(W4)的DSC特征在于,相对于通过DSC测量提供的吸热峰,峰温度(熔融温度)为92℃,半值宽度为4℃。
防粘剂(W5)的制备
通过将50份由Sasol制造的“FT WAX H1”和50份由Sasol制造的“FT-C80”熔融并且彼此混合而获得的混合物作为原料,在240℃~300℃的蒸发表面温度和0.7Pa的真空度的条件下通过离心式分子蒸馏装置“MS-380(由Nippon Sharyo,Ltd.制造)”蒸馏,首先去除低分子量成分,然后分离高分子量成分,由此获得主要馏分。获得的主要馏分被指定为防粘剂(W5)。防粘剂(W5)的DSC特征在于,相对于通过DSC测量提供的吸热峰,峰温度(熔融温度)为85℃,半值宽度为13℃。
色调剂颗粒(A1)的制备
非晶性聚酯树脂颗粒分散液(A1)的制备
·对苯二甲酸:30摩尔份
·富马酸:70摩尔份
·双酚A氧化乙烯加合物:5摩尔份
·双酚A氧化丙烯加合物:95摩尔份
将上述材料放入装配有搅拌器、氮气引入管、温度传感器和精馏塔的5升烧瓶中,在1小时内升温至220℃,并将相对于100份上述材料为1份的四乙醇钛放入其中。在0.5小时内将温度升高至230℃,同时蒸馏掉生成的水,在该温度下继续脱水缩合反应1小时,然后将反应物冷却。因此,合成了重均分子量为18,000、酸值为15mgKOH/g且玻璃化转变温度为60℃的非晶性聚酯树脂(A1)。
然后,将40份乙酸乙酯和25份2-丁醇放入装配有温度调节单元和氮气置换单元的容器中以制备混合溶液,将100份非晶性聚酯树脂(A1)缓慢放入其中并溶解,并将10重量%的氨水溶液以相当于树脂酸值的3倍的摩尔量放入其中并搅拌30分钟。
然后将容器中的气氛用干燥氮气置换,温度保持在40℃,以2份/分钟的速率滴加400份离子交换水同时搅拌混合溶液以进行乳化。在完成滴加之后,将乳化溶液的温度恢复至室温(20℃~25℃),在搅拌溶液的同时用干燥氮气进行48小时的鼓泡,,乙酸乙酯和2-丁醇的含量降至1,000ppm以下,获得分散有体积平均粒径为200nm的树脂颗粒的树脂颗粒分散液。将离子交换水加入到树脂颗粒分散液中以将固体含量调节至20重量%,从而获得非晶性聚酯树脂颗粒分散液(A1)。
结晶性聚酯树脂颗粒分散液(A1)的制备
·1,10-十二烷二酸:50摩尔份
·1,9-壬二醇:50摩尔份
将单体成分放入装配有搅拌器、温度计、冷凝器和氮气引入管的反应容器中,将反应容器的内部用干燥氮气置换,并在其中放入相对于100份上述单体成分为0.25份的四丁氧基钛(试剂)。在搅拌并在氮气气氛下于170℃反应3小时之后,温度在1小时内进一步升至210℃,反应容器内的压力降至3kPa,反应在减压下伴随搅拌进行13小时,由此获得结晶性聚酯树脂(A1)。
针对获得的结晶性聚酯树脂(A1),通过DSC测量提供的熔融温度为73.6℃,通过GPC测量的重均分子量Mw为25,000,通过GPC测量的数均分子量为10,500,酸值AV为10.1mgKOH/g。
然后,将300份结晶性聚酯树脂(1)、160份甲基乙基酮(溶剂)和100份异丙醇(溶剂)放入装配有冷凝器、温度计、滴水装置和锚定刮板的具有护套的3升反应容器(BJ-30N,由Tokyo Rikakikai Co,Ltd.制造),以100rpm搅拌和混合以溶解树脂,同时在水循环型恒温槽中将温度保持在70℃(溶解液制备方法)。
其后,将搅拌旋转速率设备设定为150rpm,将水循环型恒温槽的温度设定为66℃,在10分钟内向其中放入17份的10%氨水溶液(试剂),并以7份/分钟的速率滴加于66℃加热的总计900份离子交换水以引起相变,从而获得乳化液。
立即将800份获得的乳化液和700份离子交换水放入2升茄形烧瓶中,并通过捕获球(trap ball)将所得物置于具有真空控制单元的蒸发器(Tokyo Rikakikai Co.,Ltd.)中。在旋转茄形烧瓶的同时,用60℃的热水进行加热,压力降至7kPa,同时注意暴沸,由此去除溶剂。在收集的溶剂量变为1,100份时,使压力回到常压并将茄形烧瓶冷却,从而获得分散液。获得的分散液没有溶剂的气味。分散液的树脂颗粒的体积平均粒径D50v为130nm。其后,通过添加离子交换水将固形物浓度调节至20%,生成物被指定为结晶性聚酯树脂颗粒分散液(A1)。
着色剂颗粒分散液(A1)的制备
·青色颜料:C.I.颜料蓝15:3(由Dainichiseika Color&Chemicals Mfg.Co.,Ltd.,ECB301制造):70份
·阴离子表面活性剂(由DKS Co.,Ltd.制造,NEOGEN RK):30份
·离子交换水:200份
将上述成分彼此混合,用均化器(由IKA Works,Inc.制造的ULTRA TURRAX T50)分散10分钟,添加离子交换水使得分散液中的固体含量成为20重量%,并获得其中分散有体积平均粒径为140nm的着色剂颗粒的着色剂颗粒分散液(A1)。
防粘剂颗粒分散液(A1)的制备
·防粘剂(W1):100份
·阴离子表面活性剂(由DKS Co.,Ltd.制造,NEOGEN RK):1份
·离子交换水:350份
将上述材料彼此混合,加热至100℃,并用均化器(由IKA Works,Inc.制造的ULTRATURRAX T50)分散。其后,用MANTON-GAULIN高压均化器(MANTON-GAULIN HIGH PRESSUREHOMOGENIZER)(由Gaulin Co.,Ltd.制造)对混合物进行分散处理,由此获得其中分散有体积平均粒径为200nm的防粘剂颗粒的防粘剂颗粒分散液(A1)(固体含量为20重量%)。
色调剂颗粒的制备
·非晶性聚酯树脂颗粒分散液(A1):425份
·结晶性聚酯树脂颗粒分散液(A1):45份
·着色剂颗粒分散液(A1):20份
·防粘剂颗粒分散液(A1):50份
·阴离子表面活性剂(由Tayca Corporation制造的TaycaPower):30份
将上述材料放入圆形不锈钢烧瓶中,向其中添加0.1N硝酸以便将pH调节至3.5,然后向其中添加30份聚氯化铝浓度为10重量%的硝酸水溶液。然后,将所得材料在30℃用均化器(由IKA Works,Inc.制造的ULTRA TURRAX T50)分散,在加热油浴中加热至40℃,保持30分钟。其后,缓慢添加100份非晶性聚酯树脂颗粒分散液(A1),保持1小时,添加0.1N氢氧化钠水溶液以便将pH调节至8.5,伴随搅拌将混合物加热至100℃,然后保持10小时。其后,将混合物以1℃/分钟的速率冷却至20℃,过滤,用离子交换水充分洗涤,干燥,由此获得体积平均粒径为4.0μm的色调剂颗粒。
色调剂颗粒(A2)的制备
以与制备色调剂颗粒(A1)相同的方式获得色调剂颗粒(A2),不同之处在于使用防粘剂(W2)代替防粘剂(W1)。
色调剂颗粒(A3)的制备
以与制备色调剂颗粒(A1)相同的方式获得色调剂颗粒(A3),不同之处在于使用防粘剂(W3)代替防粘剂(W1)。
色调剂颗粒(A4)的制备
以与制备色调剂颗粒(A1)相同的方式获得色调剂颗粒(A4),不同之处在于使用防粘剂(W4)代替防粘剂(W1)。
色调剂颗粒(A5)的制备
以与制备色调剂颗粒(A1)相同的方式获得色调剂颗粒(A5),不同之处在于使用防粘剂(W5)代替防粘剂(W1)。
色调剂颗粒(A6)的制备
以与制备色调剂颗粒(A1)相同的方式获得色调剂颗粒(A6),不同之处在于使用下面描述的非晶性聚酯树脂颗粒分散液(A2)代替非晶性聚酯树脂颗粒分散液(A1),使用下面描述的结晶性聚酯树脂颗粒分散液(A2)代替结晶性聚酯树脂颗粒分散液(A1),以20℃/分钟的速率进行冷却至20℃,再次进行加热至45℃,进行5小时的退火工序,以20℃/分钟的速率进行冷却至20℃。
非晶性聚酯树脂颗粒分散液(A2)的制备
以与制备非晶性聚酯树脂颗粒分散液(A1)相同的方式获得非晶性聚酯树脂颗粒分散液(A2),不同之处在于将乙二醇的量改为1摩尔份,并将双酚A氧化丙烯加合物的量改为94摩尔份。
非晶性聚酯树脂(A2)的玻璃化转变温度Tg为60℃。
结晶性聚酯树脂颗粒分散液(A2)的制备
以与制备结晶性聚酯树脂颗粒分散液(A1)相同的方式获得结晶性聚酯树脂颗粒分散液(A2),不同之处在于将1,9-壬二醇改为1,4-丁二醇。
色调剂颗粒(A7)的制备
以与制备色调剂颗粒(A6)相同的方式获得色调剂颗粒(A7),不同之处在于,在退火工序的条件下的温度为45℃,持续时间为2小时。
色调剂颗粒(A8)的制备
以与制备色调剂颗粒(A6)相同的方式获得色调剂颗粒(A8),不同之处在于,在退火工序的条件下的温度为45℃,持续时间为7小时。
色调剂颗粒(A9)的制备
以与制备色调剂颗粒(A6)相同的方式获得色调剂颗粒(A9),不同之处在于,在退火工序的条件下的温度为45℃,持续时间为10小时。
色调剂颗粒(A10)的制备
以与制备色调剂颗粒(A1)相同的方式获得色调剂颗粒(A10),不同之处在于,以7℃/分钟的速率进行冷却至20℃。
色调剂颗粒(P1)的制备
结晶性聚酯树脂(P1)的合成
将80.9份的富马酸、46.3份的1,10-癸二醇和相对于100份材料(富马酸和1,10-癸二醇)为1份的四乙醇钛放入装配有搅拌器、氮气引入管、温度传感器和精馏塔的5升烧瓶中。反应在150℃进行4小时,同时去除生成的水,在氮气气氛下于6小时内将温度升至180℃,并使反应在180℃下进行6小时。其后,使反应在减压下进行1小时,然后进行冷却,从而获得未改性的结晶性聚酯树脂(P1)。
非晶性聚酯树脂(P1)的合成
将30份间苯二甲酸、70份富马酸、5份双酚A氧化乙烯加合物、95份双酚A氧化丙烯加合物放入装配有搅拌器、氮气引入管、温度传感器和精馏塔的5升烧瓶中,温度在1小时内升至220℃,向其中放入相对于100份材料(间苯二甲酸、富马酸、双酚A氧化乙烯加合物和双酚A氧化丙烯加合物)为1份的四乙醇钛。温度在0.5小时内升至230℃,同时蒸馏出生成的水,在此温度下继续脱水缩合反应1小时,然后将反应物冷却。其后,加入异佛尔酮二异氰酸酯使得其含量相对于1份树脂为2份,加入5份乙酸乙酯并溶解,反应在200℃下进行3小时,然后将材料冷却,由此获得末端包含异氰酸酯基团的非晶性聚酯树脂(P1)。非晶性聚酯树脂(P1)的玻璃化转变温度Tg为60℃。
防粘剂颗粒分散液的制备
将100份防粘剂(W1)、1份阴离子表面活性剂(由DKS Co.,Ltd.制造的NEOGEN RK)和350份离子交换水彼此混合,加热至100℃,用均化器(由IKA Works,Inc.制造的ULTRATURRAX T50)分散。其后,用MANTON-GAULIN高压均化器(由Gaulin Co.,Ltd.制造)对混合物进行分散处理,由此获得其中分散有体积平均粒径为200nm的防粘剂颗粒的防粘剂颗粒分散液(固体含量为20重量%)。
母料的制备
使用亨舍尔混合机将150份非晶性聚酯树脂(P1)、80份青色颜料(颜料15:3,由Dainichiseika Color&Chemicals Mfg.Co.,Ltd.制造)和20份离子交换水彼此混合。将所得混合物粉碎从而制备母料。
油相(A)/水相的制备
将107份非晶性聚酯树脂(P1)、75份防粘剂颗粒分散液、18份母料和73份乙酸乙酯放在一起,将所得物用均化器(由IKA Works,Inc.制造的ULTRA TURRAX T50)搅拌,并使其溶解和分散,从而获得油相(A)。将990份离子交换水、100份阴离子表面活性剂和100份乙酸乙酯在另一个烧瓶中混合搅拌,由此获得水相。
乳化分散
将500份通过将结晶性聚酯树脂(P1)溶解在乙酸乙酯中而获得的溶液(固形物浓度为4%)和3份异佛尔酮二胺加入300份油相(A)中,用均化器(由IKA Works,Inc.制造的ULTRA TURRAX T50)搅拌,在50℃下溶解和分散,由此获得油相(B)。接下来,将400份水相放入另一容器中,用均化器(由IKA Works,Inc.制造的ULTRA TURRAX T50)在50℃下搅拌。将50份油相(B)加入水相中并用均化器(由IKA Works,Inc.制造的ULTRA TURRAX T50)在50℃下搅拌5分钟,获得乳化浆料。通过在50℃进行15小时的乳化浆料的去溶剂化,获得色调剂浆料。将色调剂浆料在减压下过滤并进行清洁处理,从而获得色调剂颗粒。
接下来,在洗涤之后,将通过添加50份色调剂颗粒和500份离子交换水而获得的分散液在装配有搅拌器、氮气引入管、温度传感器和精馏塔的5升烧瓶中搅拌,并加热至85℃。在加热之后,在保持加热温度的同时将分散液搅拌24小时。因此,色调剂颗粒在85℃下加热24小时。然后,将液氮引入分散液中,使得色调剂颗粒以2℃/分钟冷却至室温(25℃)。
干燥和筛分
通过将获得的色调剂颗粒干燥和筛分,制备体积平均粒径为7μm的色调剂颗粒。
通过上述工序获得色调剂颗粒(P1)。
色调剂颗粒(C1)的制备
以与制备色调剂颗粒(A6)相同的方式获得色调剂颗粒(C1),不同之处在于使用防粘剂(W4)代替防粘剂(W1),并在退火工序的条件下的温度为45℃,持续时间为18小时。
色调剂颗粒(C2)的制备
以与制备色调剂颗粒(A6)相同的方式获得色调剂颗粒(C2),不同之处在于使用防粘剂(W5)代替防粘剂(W1),并且不进行退火工序。
实施例1~11和比较例1和2
将100份各所得色调剂颗粒和0.7份二甲基硅油处理的二氧化硅颗粒(由NipponAerosil Co.,Ltd.制造的RY200)在亨舍尔混合机中彼此混合以获得各实施例的色调剂。
将8份各所得色调剂和100份下述载体彼此混合以获得各实施例的显影剂。
载体的制备
·铁氧体颗粒(平均直径为50μm):100份
·甲苯:14份
·苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物:(共聚比:15/85):3份
·炭黑:0.2份
将除铁氧体颗粒之外的上述成分在砂磨机中分散以制备分散液,将该分散液和铁氧体颗粒放入真空脱气型捏合机中,并在减压下于搅拌的同时干燥,由此获得载体。
测量
针对各实施例的显影剂的色调剂,通过上述方法获得加热前色调剂颗粒表面上存在的结晶性树脂的面积率a(%)[在表中显示为“加热前的结晶性树脂的面积率a”]和加热后色调剂颗粒表面上存在的结晶性树脂的面积率b(%)[在表中显示为“加热后的结晶性树脂的面积率b”]。
通过上述方法测量色调剂颗粒表面上的结晶性树脂的域直径。
这些结果在表1中示出。
评价
用获得的显影剂进行下述评价。在温度33℃且湿度90%的环境中进行评价操作和图像形成。
针对高温高湿度下的条纹状图像缺陷的评价
准备由Fuji Xerox Co.,Ltd.制造的ApeosPort IV C4470作为形成评价用图像的图像形成设备,将获得的显影剂放在显影装置中,并将供应色调剂(与显影剂中所含色调剂相同的色调剂)放入色调剂盒中。然后,通过图像形成设备在1,000张优质纸(pure paper)(由Fuji Xerox Co.,Ltd.制造的P PAPER,产品名称P,基重:64g/m2,纸厚度:88μm,在温度33℃且湿度90%的环境中保持一周)上打印图像面积率为100%青色的实心图像。对第1,000张纸上的打印图像目视进行评价。评价标准如下。
G1(A):无条纹状图像缺陷
G2(B):观察到条纹状图像缺陷,但其在可接受的水平内
G3(C):观察到条纹状图像缺陷,并且其不在可接受的水平内
由上述结果发现,与比较例的情况相比,在实施例中,高温高湿度环境下的条纹状图像缺陷的形成被抑制。
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它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。本发明的范围应由所附权利要求及其等同物所限定。

Claims (10)

1.一种静电荷图像显影用色调剂,其包含:
色调剂颗粒,所述色调剂颗粒各自包含非晶性树脂和结晶性树脂,
其中,当对所述色调剂颗粒进行测量以测定在50℃温度和50%RH湿度下加热一周前后所述色调剂颗粒表面上存在的所述结晶性树脂的面积率时,在加热前的所述色调剂颗粒表面上存在的所述结晶性树脂的面积率a(%)和在加热后的所述色调剂颗粒表面上存在的所述结晶性树脂的面积率b(%)之间的关系满足式(1):0.05≤(b-a)/b≤0.50。
2.如权利要求1所述的静电荷图像显影用色调剂,
其中所述色调剂颗粒包含防粘剂,所述防粘剂具有通过差示扫描量热法获得的半值宽度为5℃~12℃的吸热峰。
3.如权利要求2所述的静电荷图像显影用色调剂,
其中所述防粘剂的熔融温度为50℃~110℃。
4.如权利要求1所述的静电荷图像显影用色调剂,
其中所述结晶性树脂的域直径为10nm~1,000nm。
5.如权利要求1所述的静电荷图像显影用色调剂,
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。
6.一种静电荷图像显影剂,其包含:
权利要求1~5中任一项所述的静电荷图像显影用色调剂。
7.一种色调剂盒,其包含:
容器,所述容器容纳权利要求1~5中任一项所述的静电荷图像显影用色调剂,
其中所述色调剂盒能够从图像形成设备上拆卸。
8.一种处理盒,其包含:
显影单元,所述显影单元包含容纳权利要求6所述的静电荷图像显影剂的容器,并利用所述静电荷图像显影剂使在图像保持部件的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从图像形成设备上拆卸。
9.一种图像形成设备,其包含:
图像保持部件;
充电单元,所述充电单元对所述图像保持部件的表面充电;
静电荷图像形成单元,所述静电荷图像形成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;
显影单元,所述显影单元包含容纳权利要求6所述的静电荷图像显影剂的容器,并利用所述静电荷图像显影剂使在图像保持部件的表面上形成的静电荷图像显影为色调剂图像;
转印单元,所述转印单元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至记录介质的表面上;和
定影单元,所述定影单元将转印到所述记录介质的表面上的所述色调剂图像定影。
10.一种图像形成方法,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;
利用权利要求6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至记录介质的表面上;和
将转印到所述记录介质的表面上的所述色调剂图像定影。
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