CN1088529C - 双组分显影剂、显影方法和成像方法 - Google Patents
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Abstract
一种静电图象显影用双组分调色剂,由至少一种调色剂和一磁性载体组成。调色剂具有1-10μm的重均粒径D4,数均粒径D1及下述粒径分布,即粒径不超过D1/2的粒子最多占20%(按数目计),粒径至少为D4×2的粒子最多占10V%。磁性载体数均粒径1-100μm,且含有不超过20%(按数目计)的粒子其粒径不超过数均粒径的二分之一,磁性载体电阻率至少1×1012ohm·cm,并有一电阻率至少1×1010ohm·cm的芯,磁性载体在1千奥下磁化强度为30-150emu/g。
Description
本发明涉及一种电照相术、静电复印等中静电显影用双组分显影剂、一种显影方法和成像方法。
迄今为止,US 2297691;3666363; 4071361等已公开了各种电照像术方法。在这些方法中,通过发射相当于原物的光影像,在光导层上形成静电潜像,再在该潜像上加调色剂,显影该潜像。结果,得到的色调剂图像转印到转印材料如纸张上后,按需要通过加热、加压、或热压,或利用溶剂蒸气而定影,成为拷贝件或印刷件。
在潜像显影过程中,利用静电潜像的静电功能使充电荷的调色剂颗粒形成调色剂图像。一般利用调色剂使静电潜像显影的方法中,包括调色剂和载体混合物的双组分显影剂适用于要求高质量图像的全色复印机或打印机。
近年来,伴随着计算机技术、高清晰度电视技术等等的发展,一直需要输出高分辨率全色图像的手段。为此,一直在致力于提供其质量和分辨率都高于银盐照相图像的调色剂的金色图像。为了满足上述要求,从工艺和显影剂等方面进行了各种研究。
以显影剂为例,一种有代表性的努力是使用一种粒径较小的调色剂和载体。但用粒径较小的调色剂增加了粉末操作困难和电照相操作过程,如除显影外的转印和定影过程最优化的困难。因此,仅仅通过改进调色剂本身来提高图像质量是很有限的。
另一方面是努力改进电照相过程,通过增密携带显影剂的部件,如显影套筒上的磁刷,有可能提高图像质量。磁刷致密化可利用在显影套筒中磁极之间一部分进行显影或在显影过程中使用显影套筒中强度较小的磁极来实现。这些措施可能消除磁刷的影响,但由于显影剂固定不充分而带来一些问题如散射和转印性能不佳。所以不能简单地采用这些措施。磁刷致密化也可利用粒径较小或磁力较弱的磁性载体颗粒实现。
例如,日本特许公开(JP-A)59-104663提议使用一种饱和磁化强度较小的磁性载体。如果简单利用饱和磁化强度较小的磁性载体,可改进细线的复现性,但由于显影辊套筒上磁性载体颗粒的固定被削弱,很容易出现磁性载体被转移到感光鼓上以产生图像缺陷的所谓的“载体附着”现像。
如果使用小粒径的磁性载体,也容易引起载体附着,这点亦为公知。日本特许公报(JP-B)5-8424建议使用较小粒径的磁性载体和调色剂,在振动的电场中进行无接触显影。该文对效果的说明指出,在利用振动电场显影的过程中,电阻率较大的磁性载体可有效地改进载体的附着。但已发现在某些情况下,特别在即使很少一部分电阻率较低的载体芯暴露在表面的情况下,使用这种电阻率较大的磁性载体不能充分改善载体的附着,提高图像质量。在该无接触显影的方法中,如果使磁性载体在磁极的磁力强度较大,可获得相当良好的图像密度而无载体附着现像产生,但磁性载体的磁力强度减小时,图像密度很容易大大减小。
一般地,可使磁性树脂载体的体积电阻率高于带铁粉芯或金属氧化物芯(如铁素体,磁铁矿)的载体的体积电阻率。在使用如磁性树脂载体且通过用粒径比不同的磁性材料而使该载体含有增量的磁性材料的情况下,如果内加磁性材料包括一种低电阻率的磁性材料,则有可能提供较高的磁限力。但将这种载体用于交变磁场下的显影过程时,不能充分改善载体附着现像。
如上所述,为了达到较高的图像质量,同时防止出现载体附着,已经采取了各种措施,但仍一直希望提供能解决上述问题的一种双组分显影剂,显影方法和成像方法。
因此,本发明的一般目的是提供已解决了上述问题的一种双组分显影剂,显影方法和成像方法。
本发明的一个较具体的目的是提供一种能够避免发生载体附着、防止或消除出现图像模糊,提供高质量调色剂图像的双组分显影剂,以及用该双组分显影剂的显影方法和成像方法。
本发明的另一个目的是提供一种能够形成高图像浓度和高清晰度的彩色调色剂图像的双组分显影剂,及用该双组分显影剂的显影方法和成像方法。
本发明的另一个目的是提供一种具有极佳的对大量纸张连续成像特性的双组分显影剂。
本发明的另一个目的是提供一种即使在大量纸张上成像也无图像质量降低的双组分显影剂。
本发明的另一个目的是提供一种能够获得高分辨率和高质量图像的全色图像的成像方法。
本发明的另一个目的是提供一种能够获得具有良好半色调色的全色图像的成像方法。
根据本发明,提供一种静电图像显影的双组分显影剂,包括:至少一非磁性调色剂和一磁性载体;其中
调色剂具有1-10μm的重均粒径D4、数均粒径D1及下述粒径分布,即粒径不超过D1的二分之一的粒子按数目计最多占20%,粒径至少为D4的2倍的粒子按体积计最多占10%;
磁性载体的数均粒径为1-100μm,其中按数目计不超过20%的粒子其粒径不超过数均粒径的二分之一,磁性载体电阻率至少1×1012ohm·cm,其芯的电阻率至少1×1010ohm·cm,磁性载体在1千奥斯特(1Oe=1000/(4π)A/m)下的磁化强度为30-150emu/cm3(1emu/cm3=1000A/m),即0.3-1.5×105A/m。
根据本发明的另一个方面,提供了一种静电图像显影方法,包括:
(A)由内装产生磁场的元件的显影剂携带部件传送上述双组分显影剂,
(B)在该显影剂携带部件上形成双组分显影剂的磁刷,
(C)使磁刷接触潜像承载部件,和
(D)在向显影剂携带部件施加交变电场的同时,在潜像承载部件上进行静电图像显影,形成调色剂图像。
根据本发明的另一个方面,提供一种成像方法,其中分别利用各自满足上述双组分显影剂要求的至少一种品红色显影剂、一种青绿色显影剂和一种黄色显影剂重复进行上述步骤(A)-(D),产生的全色图像至少带有品红色调色剂图像、蓝绿色调色剂图像和黄色调色剂图像。
通过下面结合附图对本发明优选实施方案的说明,将更了解本发明的各种目的、特征和优点。
图1是实施本发明显影方法的一种实施方案的设备的示意图。
图2是用于测量磁性载体、载体芯和金属氧化物的电阻率的设备的示意图。
图3是实施例本发明成像方法的一种实施方案的设备的示意图。
经过我们的仔细研究,已发现可以在显影极提供浓密磁刷,并利用显影极磁化强度30-150emu/cm3(磁场约1000奥)的磁性载体和1-100μm粒径的载体,获得点复现性良好的图像。
但已发现有载体附着增加的趋势,这与提高图像质量不符,为此,在本发明的显影剂中,按下述设计磁性载体:(1)其数均粒径为1-100μm,且粒径分布缩小到按数目计其粒径不超过数均粒径的二分之一的粒子不超过20%,(2)电阻率至少1×1012ohm·cm,且其芯的电阻率至少1×1010ohm·cm,(3)在1千奥斯特(1Oe=1000/(4π)A/m)下的磁化强度为30-150emu/cm3(1emu/cm3=1000A/m),即0.3-1.5×105A/m。其结果是改善了图像质量,同时避免出现载体附着现象。
可将上述设计因素的有效性与下述假定相连系,即,在交变电场中通过磁刷进行的接触显影过程中,利用来自显影套筒的电荷注入在显影偏压电压下的磁性载体,控制了载体附着的驱动力。
作为另一种因素,业已发现载体附着亦与调色剂与磁性载体之间摩擦起电过程中磁性载体的充电有关。充电的磁性载体不容易附着在光敏部件上,这是由于作用于其上的磁力和在其粒径较大情况下的重力所致,但磁性载体中的细小粉末可以飞到光敏部件上。
即使采用涂覆的磁性载体,如果芯是由诸如金属铁、磁铁矿或铁素体等使芯电阻率为9×108ohm·cm或更低的材料组成的,当芯暴露于磁性载体颗粒表面,即使部分造成电荷注入,也能够引起上述由于电荷注入载体而产生的载体附着问题。亦已发现,如果含分散磁性材料的磁性树脂载体的电阻率低于9×109ohm·cm,也可引起上述电荷注入问题。
亦已发现,粒径分布较宽且含大量细粉末的磁性载体可导致载体附着现象严重。
因此,使用包括电阻率较高并使体积电阻率增高且避免电荷注入芯粒,并几乎不含细小粉末的磁性载体,可有效地阻止载体附着。
尽管如此,设计成防止因电荷注入造成载体附着问题的磁性树脂载体,如在无表面涂覆情况下使用,也不能有效地控制不同调色剂的电荷。此外,磁性材料含量较低的载体在某些情况下,表现出将摩擦电荷传递给调色剂的不稳定作用,但其原因尚不清楚。
在本发明一优选实施方案中,磁性载体包括一可有效防止电荷注入的高电阻率芯和涂覆在该芯上以防止载体附着并保证传送电荷给调色剂的良好能力的树脂。
作为一种下述磁性载体结构,即通过含大量金属氧化物以使芯电阻率较大,且适用于充分满足充电能力和防止载体附着性能的要求,可用电阻率较高且粒径较大的金属氧化物取代一部分细小磁粒,从而使磁性载体颗粒表面附近金属氧化物/粘合剂之比明显减小,由此造成较大的载体体积电阻率,以满足图像质量较高和完全避免载体附着的要求。特别是在通过在金属氧化物存在下单体直接聚合制备磁性载体芯的情况下,较大的金属氧化物颗粒曝露在表面,并突出表面。较大的粒径比使较大颗粒的突出率较高。因此,相信可以通过加入其粒径大于磁铁性粒子的高电阻率金属氧化物粒子来提高载体芯的体积电阻率。此外,用热固性树脂作粘合剂,无论采用湿法或干法涂覆工艺,都可在芯粒上很好地涂覆一层树脂,由此而能够具有为调色剂充电的良好性能。
通过使用上述载体,可以在改进构成的静电图像点的重现性情况下提供调色剂图像。假设光敏鼓上静电图像因与磁性载体摩擦而导致的电荷漏泄可损害点的复现性,并使数字静电潜像的点在漏泄位附近形状不均匀。还假设本发明所用磁性载体因芯粒电阻率提高而不扰乱数字潜像。
利用磁化强度30-150emu/cm3的磁性载体,本发明的双组分显影剂在显影极形成浓密磁刷。此外,利用提高了体积电阻率并减少了载体细粉部分的芯,防止电荷注入以便在防止电荷注入和潜像紊乱的同时显影,从而得到高质量图像。
只通过改进磁性载体,很难避免图像云雾并改进构成的静电图像的点复现性。由于最终图像的图像质量受调色剂充电及调色剂与磁性载体间的相互作用的影响,所以也必须改进调色剂。
可通过下述方式获得清楚及点复现性良好的图像,即使用的调色剂其重均粒径1-10μm,且粒径分布较窄,即该调色剂粒子含有不超过20%(按数目计)的粒子其粒径不超过二分之一的数均粒径,同时含有不超过10%(V)的粒子其粒径不超过重均粒径的2倍,同时使用粒径分布较窄的磁性载体,该载体由脱除其中细粉末而得到。采取上述作法的原因是,调色剂与磁性载体的静电摩擦中,使用粒径分布窄的调色剂可使调色剂产生的摩擦电荷分布变窄,而由于磁性载体粒径均匀,而使调色剂与载体间接触的机会均等。这样,可以形成更均匀的静电摩擦,从而使调色剂具有较窄的摩擦电荷分布,并最大限度减少反相调色剂部分(即带相反极性电荷的调色剂部分)。
可认为由于下述原因,本发明显影剂不容易受到损害,并能连续提供类似起始阶段的高质量图像。
据认为,在长期使用过程中显影剂变质是由于调色剂和磁性载体主要因在显影容器内两者之间或载体颗粒之间磁性剪切力或重力剪切力作用而受到损害所致。特别地,调色剂和载体的纤维粉末部分更容易粘附和变质。调色剂基本上用尽,但磁性载体不消耗,可重复使用,所以对载体表面的损害不断累积。
在这种情况下,如果同时使用磁力较强、粒径分布较窄的磁性载体和粒径分布窄的调色剂,可以减少调色剂与载体之间及载体颗粒之间的磁性剪切力作用,从而减少对载体颗粒表面的损害。
从提高图像质量的角度考虑,优选粒径较小的磁性载体,但这样的载体由于磁力与粒径之间的关系,又容易增加载体附着。作为结合考虑的结果,本发明所用的磁性载体当磁化强度为100-150emu/cm3时,其数均粒径可为1-100μm,优选5-35μm,以便提高图像质量,避免载体附着。另一方面,当磁性载体的磁化强度为30-100emu/cm3时,优选载体的数均粒径为35-80μm,以便提高图像质量,避免载体附着和阻止显影剂变质。从提高图像质量出发,不优选数均粒径超过100μm的载体,因为磁刷容易在光敏部件表面留下摩擦痕迹。数均粒径小于1μm的载体因每个载体粒子的磁力较小而容易产生载体附着。
磁性载体粒径分布是载体粒子含有不超过20%(按数目计)的粒子其粒径在不超过二分之一数均粒径的范围内,这一点在本发明中很重要。如果粒径在最多不超过二分之一数均粒径的粒子累积量超过20%(按数目计),磁性载体容易出现载体附着,且对调色剂的充电能力较差。后面将说明测量磁性载体粒子粒径的方法。
关于本发明所用磁性载体的磁性能,重要的是使用1千奥下磁化强度为30-150emu/cm3的磁性载体。进一步优选使用磁化强度40-130emu/cm3并产生弱磁力的磁性载体。如上所述,可根据载体粒径适当选择磁性载体的磁化强度。虽然也受到粒径的影响,但磁化强度超过150emu/cm3的磁性载体容易使显影套筒上形成的磁刷在显影极处浓度较低,并包括长而坚硬的耳状物,由此而使调色剂图像出现擦痕和图像缺陷,如中间色调图像粗造化和实心像不规则,尤其造成大量纸张长时间连续成像过程中的损害。低于30emu/cm3时,磁性载体发出的磁力不够,导致较差的调色剂传输性能。
本文所指的磁性能是利用振动磁场型磁性能自动记录仪(“BHV-30”,可购自Riken Denshi K.K.)测量的数值。后面将说明测量时的具体条件。
本发明所用磁性载体的电阻率在电场强度5×104V/m下至少为1×1012ohm·cm,这一点很重要。如电阻率低于1×1012ohm·cm,在静电潜像显影过程中,容易出现上述载体附着和图像质量下降,这样就不能实现本发明的目的,如提供高质量高分辨率图像。后面将说明测量磁性载体粉末电阻率的方法。
在电场强度为5×1014V/m下,磁性载体芯的电阻率至少1×1010ohm·cm,这一点很重要。如电阻率低于1×1010ohm·cm,即使是涂覆载体,芯即使只有部分暴露,也容易出现电荷注入及来自静电图像的电荷漏泄,从而容易出现载体附着并削弱点的复现性。
磁性载体芯可优选包括有磁性的磁铁矿或铁素体,由通式MO·Fe2O3或MFe2O4表示,式中M表示二价或一价金属如Mn、Fe、Ni、Co、Cu、 Mg、ZnCd、或Li。M表示单个或多个金属。磁铁矿或铁素体的具体实例可包括:铁基氧化物材料,如磁铁矿,γ-氧化铁,Mn-Zn基铁素体,Ni-Zn基铁素体,Mn-Mg基铁素体,Li基铁素体和Cu-Zn基铁素体。其中最优选磁铁矿。
另一种金属氧化物的实例可包括:含一种或多种金属,如Mg、Al、Si、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、 Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、Sn、 Ba和Pb的非磁性金属氧化物;以及上述磁性金属氧化物。非磁性金属氧化物的具体实例可包括:Al2O3,SiO2,CaO,TiO2,V2O5,CrO2,MnO2,Fe2O3,CoO,NiO,ZnO,SrO,Y2O3和ZrO2。
载体芯可仅由上述一种金属氧化物构成。但这时必须通过如强烈氧化芯表面以将电阻率提高到1×1010ohm·cm或更高。优选的载体形式可包括将上述一种金属氧化物分散在树脂中得到的一种载体芯。这种情况下,可将一种金属氧化物分散在树脂中,但特别优选将至少两种金属氧化物的混合物分散在树脂中。后一种情况下,优选使用比重和/或形状类似的多种金属氧化物粒子,以便提高粘附性和载体强度。优选组合形式的实例可包括:磁铁矿与赤铁矿(α-Fe2O3),磁铁矿与γ-Fe2O3,磁铁矿与SiO2,磁铁矿与Al2O3,磁铁矿与TiO2,磁铁矿与Cu-Zn-基铁素体。其中从价格及获得的载体强度考虑,优选磁铁矿与赤铁矿的组合。
在将上述金属氧化物分散于树脂制备芯粒子的情况下,磁性金属氧化物可优选有0.02-2μm的数均粒径,但同时依赖于目标载体粒径。在分散两种或多种金属氧化物的组合形式的情况下,优选磁性金属氧化物的数均粒径ra约0.02-2μm,另一种金属氧化物的电阻率优选大于该磁性金属氧化物,其数均粒径rb优选约0.05-5μm。这种情况下,rb/ra之比最好大于1.0。如该比例等于或小于1.0,很难形成电阻率较高的金属氧化物粒子曝露于芯粒子表面的状态,以致于很难充分提高芯电阻率,达到避免载体附着的效果。另一方面,如该比例超过0.5,很难将金属氧化物粒子包在树脂中,从而易于导致磁性载体强度较低,并使载体断裂。后面将说明测量金属氧化物粒径的方法。
关于分散在树脂内的金属氧化物,磁性粒子电阻率优选至少1×103ohm.cm。特别地,在使用两种或多种金属氧化物混合物的情况下,磁性金属氧化物粒子电阻率优选至少1×103ohm·cm,且其它非磁性金属氧化物粒子的电阻率优选高于磁性金属氧化物粒子的电阻率。更优选地,其它金属氧化物粒子的电阻率至少为108ohm·cm。如磁性粒子电阻率低于1×103ohm·cm,即使减少分散的金属氧化物的用量,载体也难以达到需要的电阻率,这样就容易造成导致图像质量降低的电荷注入并易于出现载体附着。在分散两种或多种金属氧化物情况下,如粒径较大的金属氧化物的电阻率低于1×108ohm·cm,则不容易充分提高载体芯的电阻率,从而难以实现本发明的目的。后面将说明测量金属氧化物电阻率的方法。
用于本发明的分散有金属氧化物的树脂芯可优选含50-99wt%的金属氧化物。如该金属氧化物含量低于50wt%,制出的磁性载体的充电能力不稳定,尤其在低温—低湿度的环境中,磁性载体充电后,容易带有剩余电荷,使细小的调色剂粒子及其外部的添加剂易于附着在磁性载体粒子表面。高于99wt%(重量%,下同)时,制出的载体粒子强度不够,在连续成像过程中容易出现载体粒子断裂问题。
作为本发明的另一优选实施方案,在其中含分散的两种或多种金属氧化物的分散有金属氧化物的树脂芯内,磁性金属氧化物优选占全部金属氧化物的30-95wt%。为了得到高电阻率的芯,可能优选含量低于30wt%,但这样导致载体施加的磁力小,从而在某些情况下造成载体附着。高于95wt%以后,不容易提高芯的电阻率,虽然该电阻率同时依赖于磁性金属氧化物的电阻率。
用于本发明的构成分散有金属氧化物的树脂芯的粘合剂树脂可包括乙烯基树脂;非乙烯基缩合树脂,如聚酯树脂,环氧树脂,酚醛树脂,尿素树脂,聚氨基甲酸乙酯树脂,聚酰亚胺树脂,纤维素树脂或聚醚树脂;或上述非乙烯基树脂与乙烯基树脂的混合物。
制备乙烯基树脂的乙烯基单体的实例可包括;苯乙烯,苯乙烯衍生物,如邻-甲基苯乙烯,间-甲基苯乙烯,对-甲基苯乙烯,对-苯基苯乙烯,对-乙基苯乙烯,2,4-二甲基苯乙烯,对-正-丁基苯乙烯,对一叔-丁基苯乙烯,对-正-己基苯乙烯,对-正辛基苯乙烯,对-正壬基苯乙烯,对-正癸基苯乙烯,对-正十二烷基苯乙烯,对-甲氧基苯乙烯,对-氯代苯乙烯,3,4-二氯苯乙烯,间-硝基苯乙烯,邻-硝基苯乙烯和对-硝基苯乙烯;烯不饱和单烯烃,如乙烯,丙烯,丁烯,和异丁烯;不饱和多烯,如丁二烯和异戊二烯;卤代乙烯基物,如氯乙烯,1,1-二氯乙烯,溴乙烯和氟乙烯;乙烯基酯,如乙烯基乙酸酯,乙烯基丙酸酯,甲基丙烯酸乙烯基苯甲酸酯;甲基丙烯酸酯,如甲基丙烯酸甲酯,甲基丙烯酸乙酯,甲基丙烯酸丙酯,甲基丙烯酸正丁酯,甲基丙烯酸异丁酯,甲基丙烯酸正辛酯,甲基丙烯酸十二烷基酯,甲基丙烯酸2-乙基己酯,硬脂酰甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸苯酯;丙烯酸;丙烯酸酯,如丙烯酸甲酯,丙烯酸乙酯,丙烯酸正丁酯,丙烯酸异丁酯,丙烯酸丙酯,丙烯酸正辛酯,丙烯酸十二烷基酯,丙烯酸2-乙基己酯,硬脂酰丙烯酸酯,丙烯酸2-氯乙酯,和丙烯酸苯酯;乙烯基醚,如乙烯基甲基醚,乙烯基乙基醚,和乙烯基异丁基醚;乙烯基酮,如乙烯基甲基酮,乙烯基己基酮,和乙烯基异丙基酮;N-乙烯基化合物,如N-乙烯基吡咯,N-乙烯基咔唑,N-乙烯基吲哚,和N-乙烯基吡咯烷酮;乙烯基萘;丙烯酸衍生物或甲基丙烯酸衍生物,如丙烯腈,甲基丙烯腈,和丙烯酰胺;以及丙烯醛。可单独使用这些物质,也可使用两种或多种混合物,制成乙烯基树脂。
在制备分散有磁性金属氧化物的芯粒子时,将包括乙烯基或非乙烯基的热塑性树脂,磁性金属氧化物粒子及其它添加剂如硬化剂的原料用混合机充分混合,通过捏和设备如热滚压机、捏和机或挤压机熔融捏和,再冷却,粉碎并筛分得到载体芯粒子。得到的树脂芯粒子最好通过热或机械手段球形化(即制成球),以得到球形芯粒子。
除包括熔融捏和及粉碎的上述工艺外,也可通过使单体与一种金属氧化物的混合物聚合直接成为载体芯粒子的方式,制备分散有磁性金属氧化物的芯粒子。用于聚合的单体的例子可包括上述乙烯基单体,制备环氧树脂的双酚与表氯醇的组合物;制备酚醛树脂的酚与醛的组合物;制备尿素树脂的尿素与醛的组合物;以及密胺与醛的组合物。例如,使一种酚和一种醛与上述一种金属氧化物混合,在碱性催化剂及分散稳定剂存在下和水介质中,进行悬浮聚合,可制成包括固化的酚醛树脂的载体芯。
作为制备特别优选载体芯粒子的一种方法,为了提高载体芯的强度,提供较好的涂覆态,优选使粘合剂树脂与树脂交联。交联可在下述步骤中进行,如,在交联组分存在下进行熔融捏和,使在捏和步骤交联;在金属氧化物存在下一种提供固化树脂类型的单体聚合;或在金属氧化物存在下,使含交联成份的单体组合物聚合。
重要的是,用经过恰当选择,可提供要求的调色剂充电能力的树脂涂覆载体芯粒子,制备出本发明所用磁性载体。树脂涂覆量可优选在0.5-10wt%,特别是0.6-5wt%(分别基于载体重量)范围内。在分散有金属氧化物的树脂载体情况下,优选在涂覆载体表面暴露的金属氧化物粒子的浓度不超过5粒/μm2,特别是不超过3粒/μm2,以便较好地避免载体附着。
本发明所用涂覆树脂适宜地可是绝缘树脂,该树脂可是热塑性树脂或热固性树脂。热塑性树脂的实例包括:聚苯乙烯;丙烯酸树脂,如聚甲基丙烯酸酯,和苯乙烯-丙烯酸共聚物;苯乙烯-丁二烯共聚物,乙烯-乙烯基乙酸酯共聚物,氯乙烯树脂,乙烯基乙酸酯树脂,聚偏氟乙烯树脂,含氟烃树脂,全氟烃树脂,溶剂-可溶全氟烃树脂,聚乙烯醇,聚乙烯醇缩乙醛,聚乙烯基吡咯烷酮,石油树脂,纤维素;纤维素衍生物,如乙酸纤维素,硝基纤维素,甲基纤维素,羟甲基纤维素,羟乙基纤维素,和羟丙基纤维素;酚醛清漆树脂,低分子量聚乙烯,饱和烷基聚酯树脂;芳烃聚酯树脂如聚乙烯对苯二酸酯,聚丁烯对苯二酸酯,和多芳基化合物;聚酰胺树脂,聚缩醛树脂,聚碳酸酯树酯,聚醚砜树脂,聚砜树脂,聚苯硫树脂和聚醚酮树脂。
热固性(或固化)树脂的实施例包括:酚醛树脂、改性酚醛树脂、马来树脂、醇酸树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、通过马来酐、对苯二甲酸和多元醇之中的缩聚作用而制得的未饱和聚酯、尿素树脂、三聚氰胺树脂、尿素-三聚氰胺树脂、二甲苯树脂、甲苯树脂、三聚氰二胺树脂、三聚氰胺-三聚氰二胺树脂、黄化三聚氰二胺(aetoguanamine)树脂、甘酞树脂、呋喃树脂、硅氧烷树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂和聚氨酯树脂。这些树脂可单独使用,或者组合使用。还能够使用热塑性树脂和固化剂或硬化剂的混合物以提供固化树脂。
涂覆的磁性载体优选通过将涂覆的树脂溶液喷涂在浮动或流动状态的载体芯粒子上,以在载体芯的颗粒表面上生成一涂覆膜,或喷雾干燥来制备。这种涂覆方法对用热塑性树脂涂覆磁性载体-分散的树脂芯颗粒是适宜的。
其它的涂覆方法是在施加一剪切力和一金属氧化物存在下,使涂覆树脂溶液中的溶剂逐渐蒸发。具体讲,溶剂蒸发可以在高于涂覆树脂的玻璃转变点的温度下进行,然后使生成的结团的金属氧化物颗粒分散。或者,涂覆膜在加热下固化,随后分散开。
本发明中所使用的金属氧化物优选松密度最高为3.0g/cm3,高于3.0g/cm3,在显影剂内施加一大的剪切力,有使调色剂熔化-粘附在载体上的倾向,因而涂覆的树脂就脱皮。按JIS K5101可测量载体的松密度。
对所使用的显影体系,选择适宜颗粒形状的金属氧化物。但是,本发明中所使用的金属氧化物优选其球形度最多为2。如果球形度大于2,生成的显影剂具有差的流动性,而提供的磁刷为次品,结果就难以得到高质量的调色剂图像。可以测量载体的球形度,例如,通过场致发射扫描电子显微镜(例如“S-800”,由Hitachi K.K.购得)任意地抽取300粒载体颗粒样品使用图像分析仪(例如,“Luzex 3”,由Nireco k.k.购得)测量由下述公式定义的球形度的平均值:
球形度(SF1)=[(MX LNG)2/AREA]×π/4,
式中:MX LNG表示载体颗粒的最大直径,AREA表示载体颗粒的投影面积。当球形度接近1时,颗粒的形状就越接近球形。
对本发明中所使用的磁性载体来说,载体颗粒的大小和磁化强度是重要的参数。作为高质量图像的一种度量,载体的图像质量参数KP可以从载体颗粒的尺寸和磁化强度定义如下:
KP=I×D
式中,I表示载体的磁化强度(emu/cm3),D表示载体的颗粒尺寸(cm)。
本发明中所使用的磁性载体优选载体图像质量参数KP满足0.08<KP<1.0emu/cm2,
更优选0.1<KP<0.8emu/cm2
如果KP小于0.08emu/cm2,那么通过显影筒施加在磁刷上的强制力就小,因此在某些情况下,就难以良好阻止载体附着。如果KP大于1.0emu/cm2,生成的磁刷倾向于有一低的密度,变得坚硬,因此在某些情况下,就得不到高质量的图像。
本发明中所使用的调色剂的重均粒径(D4)为1-10μm,优选3-8μm。而且,为了实现良好的摩擦电作用而无相反电荷的出现和潜像点的良好再现性,满足这种粒径分布是重要的,即,调色剂颗粒最多含20%(以数目计)其粒径最多为数均粒径(D1)的一半的颗粒和最多含10%(V)的其粒径至少为重均粒径(D4)的两倍的颗粒。为了提供进一步改进摩擦带电能力和点的再现性的调色剂,优选调色剂颗粒最多含15%,更优选最多含10%(以数目计)的其粒径最多为D1/2的颗粒和最多5%(V),更优选最多2%(V)的其粒径至少为2×D4的颗粒。
如果调色剂的重均粒径(D4)超过10μm,用于静电潜像显影的调色剂颗粒太大,而不能进行可靠的潜像显影,而且当进行静电转印时,调色剂产生宽的散射。如果D4小于1,调色剂在粉末处理特性方面产生困难。
如果粒径为数均粒径(D1)的最多一半的粒子的累积量超过20%(以数目计),那么在图像连续形成期间,由于调色剂粒径的固定区域,这种细的调色剂颗粒的摩擦起电就不能够满意的实现,会产生一些困难,如调色剂宽的摩擦电荷分布、不能充电(出现相反电荷分量)和粒径的改变。如果粒径为重均粒径(D4)的至少两倍的颗粒累积量超过10%(体积),与金属氧化物的摩擦起电变得困难,潜像的可靠再现性变得困难。可使用Coulter计数器测量调色剂粒径的分布。
本发明中所使用的调色剂的粒径与磁性载体的粒径紧密相关。当磁性载体的数均粒径为35-80μm时,调色剂的重均粒径要求为3-8μm,以便得到较好的充电能力和高质量的成像。另一方面,当磁性载体的数均粒径为5-35μm时,调色剂的重均粒径优选为1-6μm,以便防止在初始阶段,尤其在连续成像时,显影剂受到破坏及不能形成高质量图像。
本发明中所使用的调色剂可以包括粘合剂树脂,实例包括:聚苯乙烯;苯乙烯衍生物的聚合物,例如聚-对-氯苯乙烯,和聚乙烯基甲苯;苯乙烯共聚物,如苯乙烯-对-氯苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯基甲苯共聚物、苯乙烯-乙烯基萘共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-甲基α-氯甲基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-乙烯基甲基酮共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共聚物和苯乙烯-丙烯腈-茚共聚物;聚氯乙烯、酚醛树脂、天然的或改性的酚醛树脂、天然或改性的马来酸树脂、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、聚乙酸乙烯酯、硅氧烷树脂;带有选择的结构单元的聚酯树脂,其结构单元选自:脂族多元醇、芳族多元醇或二元酚和脂族二羧酸或芳族二羧酸的结构单元;聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、萜烯树脂、苯并呋喃-茚树脂、石油树脂、交联的苯乙烯基树脂和交联的聚酯树脂。
为得到苯乙烯共聚物与苯乙烯单体组合使用的共聚单体可以包括乙烯基单体,包括:丙烯酸,丙烯酸酯或它们的衍生物,如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸十二烷酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁脂、甲基丙烯酸辛酯、丙烯腈、甲基丙烯腈和丙烯酰胺;马来酸;和马来酸的半酯和二酯,如马来酸丁酯、马来酸甲酯和马来酸二甲酯;乙烯基酯,如乙烯基乙酸酯和氯乙烯;乙烯基酮,如乙烯基甲基酮和乙烯基己基酮;和乙烯基醚,如乙为烯基甲基醚和乙烯基乙基醚。
交联剂主要包括至少有两个可聚合双键的化合物。它们的实例可包括:芳族的二乙烯基化合物,如二乙烯基苯和二乙烯基萘;有二个双键的羧酸酯,如二丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯和二甲基丙烯酸1,3-丁二醇酯;二乙烯基化合物,如二乙烯基苯胺、二乙烯基醚、二乙烯基硫化物和二乙烯基砜;和有三个或三个以上烯双键的化合物。这些化合物可以单独使用,也可以混合物的形式使用。在粘结剂树脂合成时,交联剂优选以0.01-10%(wt),更优选以0.05-5%(wt)(以粘结剂树脂的重量为基准)使用。
在使用压力—固定的体系的情况下,可将粘合剂树脂用于可施压固定的调色剂,能够使用的粘合剂树脂的实例包括:聚乙烯、聚丙烯、聚甲烯、聚氨酯弹性体、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-乙烯基乙酸酯共聚物、离子交联聚合物树脂。苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共聚物、线型饱和聚酯、石蜡和其它的蜡。
本发明中所使用的调色剂可以与电荷控制剂结合使用,该电荷控制剂结合入(内部加入)或混合入(外部加入)调色剂颗粒中。由于加入电荷控制剂,根据所使用的显像体系,可能实现电荷的最佳控制。正电荷控制剂的实例包括:尼格(洛辛)及其用脂族酸金属盐改性的产品;季铵盐,如三丁基苄基铵-1-羟基-4-萘磺酸盐和四氟溴酸四丁基胺;二有机锡氧化物,如二丁基锡氧化物、二辛基锡氧化物、二环己基锡氧化物;硼酸二丁基锡、硼酸二辛基锡和硼酸二环己基锡。这些化合物可以单独使用,也可两种或两种以上结合使用。在这些化合物中,尼格(洛辛)基化合物和季铵盐是特别优选使用的。
或者,在本发明中也可能使用负电荷控制剂,如有机金属盐、有机金属配合物和螯合化合物。在这些化合物中,优选乙酰丙酮金属配合物(包含一烷基取代的和二烷基取代的衍生物)、水杨酸金属配合物(包含一烷基取代的和二烷基取代的衍生物)和它们相应的盐。特别优选水杨酸基金属配合物或其金属盐。优选的负电荷控制剂的具体实例包括:乙酰丙酮化铝、乙酰丙酮化铁(II)、3,5-二-叔丁基水杨酸铬配合物或其盐和3,5-二-叔丁基水杨酸锌配合物或其盐。
当内部地加入调色剂时,上述的电荷控制剂优选以粘合剂树脂的0.1-20重量份,更优选以0.2-10日重量份的比率使用。当用于彩色图像成像时,优选使用无色或浅色电荷控制剂。
作为用于调色剂的着色剂,可以使用至今公知的染料和或颜料。它们的实例包括:炭黑、酞菁蓝、孔雀蓝、永久红、色淀红、若丹明色淀、汉撒黄、永久黄和联苯黄。可以加入的着色剂的量为粘合剂树脂的0.1-20重量份,优选0.5-20重量份。为了得到有良好透光度或OHP膜的固定调色剂图像,着色剂的加入量优选最多为12重量份/100重量份粘合剂的脂,更优选0.5-9重量份/100重量份粘合剂树脂。
构成本发明显影剂的调色剂还可包含蜡,如聚乙烯、低分子量聚丙烯、微晶蜡、巴西棕榈蜡、Sasol蜡、或石蜡,以便改进在热压固定时的放松能力。
本发明中所使用的调色剂可以与外部添加的细粉末混合使用,这些细粉末包括无机材料的细颗粒,如氧化硅、氧化铝和氧化钛;有机材料的细颗粒如聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和硅氧烷树脂。如果这种细粉末是外部加入调色剂的,那么该粉末就在调色剂和载体之间存在,或在调色剂颗粒间存在,因此,得到的显影剂就改进了流动性并提高了寿命。上述的细粉末的平均粒径优选为最大0.2μm。如果平均粒径超过0.2μm,流动性的改进效果是不够的,在某些情况下,在显影或转印过程中,由于流动性不够,图像的质量可能较差。下面将描述本文中称为细粉末的粒径的测定方法。
这种细粉末的特定表面积优选为至少30m2/g,更优选为50-400m2/g,利用氮气吸附,通过BET方法测量。这种细粉末适宜加入的量为0.1-20重量份/100重量份调色剂。
在构成本发明的显影剂的调色剂的制备中,乙烯基型或非乙烯基型的热塑性树脂的粘合剂树脂、着色剂,任意的电荷控制剂和其它的添加剂可以在一混合机充分地混合后,用加热捏合装置如加热的滚轮、捏合机或挤压机熔化捏合,以适当的捏合树脂,并将颜料或染料分散或溶解在其中。此后将这样捏合的产物冷却固化,磨碎后分级,就得到调色剂颗粒。对调色剂的分级来说,优选利用惯性力(Coanda效应)的多分度的分级设备。通过利用这种设备,可以有效地制备具有本发明所限定的调色剂粒径的调色剂。
这样得到的调色剂颗粒可以直接使用,但是它们优选与上述的外部加入的细粉末混合使用。
通过使用混合机如Henschel混合机实现调色剂和细粉末的混合。生成的含这种外部添加剂的调色剂与磁性载体混合,制得双组分显影剂。在这种双组分型的显影剂中,调色剂一般情况下,优选占1-20%(wt),更优选占1-10%(wt),但这可能同时取决于显影方法。在双组分型显影剂中的调色剂可适宜地带有5-100μc/g,更优选5-60μc/g的摩擦电荷。本文中所称的摩擦电荷的测量方法将在下面描述。
本发明的显影方法可以,例如通过使用图1所示的显影装置进行。优选在应用交变电场下,使磁刷与潜像承载件如光敏鼓3接触的状态下,实现显影。显影剂携带件(显影筒)1优选设置成距光敏鼓3的间隙B为100-1000μm,以阻止调色剂附着和改进点的再现性。如果间隙小于100μm,显影剂的供应量倾向不够,产生了低的图像浓度。间隙超过1000μm,由显影磁极S1施加的磁力线分散开,磁刷的密度就低,造成重现性较差,和弱的载体强制力,导致载体附着。
交变电场的由最小电压到最大电压优选为500-5000伏,频率为500-10000Hz,优选500-3000Hz,这可根据该方法适当地选择。波形也可适当选择,如三角形波、矩形波、正弦形波或通过改变占空比率所得到的波形。如果所用的电压小于500伏,就难以得到足够的图像浓度,并且在某些情况下,不能够满意地复原非图像区域的雾状调色剂。高于5000伏电压,潜像被磁刷干扰,在某些情况下产生低质量的图像。
通过使用含良好充电的调色剂的双组分型显影剂,对光敏件就能够使用较低的雾-消除电压(Vback)和较低的初始充电电压,由此提高了光敏件的寿命。Vback优选最大为150伏,更优选最大为100伏。
优选使用200-500伏的对比电压,以便提供足够的图像浓度。
频率可以对显影过程产生影响,频率小于500Hz,可导致电荷注入到载体,在某些情况下,导致因载体附着和潜像干扰造成的较低质量的图像。高于10000Hz,调色剂难以随电场变化,也容易造成图像质量较差。
在本发明的显影方法中,显影筒1的磁刷与光敏鼓3的接触宽度(显影间隙)C优选为3-8mm,以便使显影得到足够的图像浓度和良好的点再现性,而不产生载体附着。如果显影间隙C小于3mm,就难以得到满意的足够的图像浓度和良好的点再现性。如果宽度大于8mm,显影剂就易于堆积,造成设备的移动停止,因此难以充分阻止载体附着。显影间隙C可以通过改变显影剂调节件2和显影筒1之间的距离A和/或改变显影筒1与光敏鼓3之间的缝隙B来适当调节。
本发明的成像方法,利用品红色、青绿色和黄色的至少三个显影装置,可特别有效地用于全色图像成像,其中半色调的重现性对该成像过程很重要。采用本发明的显影剂和显影方法,并优选与采用用于数字潜像的显影的显影系统相结合,就可使点潜像可靠地显影,同时避免磁刷的不利影响和潜像的干优。使用除去细粉末的粒径分布窄的调色剂,也可有效的在随后的转印阶段,实现高转印比。因此,在半色调和实心像部分都能得到高质量图像。
除了在成像初始阶段得到高质量图像外,使用本发明双组分显影剂,也有效避免了由于低剪切力作用在显影剂容器的显影剂上,在大量的纸张上连续成像中出现低质量的图像。
为了提供清晰外观的全色图像,优选使用分别为品红色、蓝绿色、黄色和黑色的四个显影装置,并且最后实现黑色的显影。
实施本发明全色成像方法适宜的成像设备将参考图3描述。
图3所示的彩色电摄影设备可粗略地分成转印材料(复印纸)-输送段I,包括转印鼓315和从右侧(图3的右侧)几乎延伸到设备主组件301的中心部分,靠近转印鼓315设置的潜像形成段II和显影装置(即旋转显影设备)III。
转印材料-输送段I的组成如下。在设备主组件301的右壁中,形成一孔,通过此孔分离地设置转印材料的输送盘302和303,以便它的一部分伸出到组件的外边。供纸(转印材料)辊304和305几乎设置在盘302和303的右上方。与输纸辊304和305相联结,并在它们的左边设置转印鼓315,以便沿箭头A示的方向旋转,设置供纸辊306、供纸导向件307和308。邻近转印鼓315的外圆周边,按沿转动方向从上游到下游这种顺序设置支承辊309、glipper,310、转印材料分离充电器311和分离爪312。
在转印鼓315的内部,设置转印充电器313和转印材料分离充电器314。在转印鼓315的一部分设置附着在其上的转印纸(没示出),转印材料因静电作用紧紧地附于转印鼓上。在转印鼓315的上方的右侧,紧靠分离爪312,设置输送带装置316,在沿输送带装置316的转印方向的一端(右端)设置固定装置318。在固定装置的下游设置排放盘317,设置的该盘从主组件301部分地延伸出来并是可分开的。
潜像形成段II构成如下。图中示出的沿箭头方向旋转的作为潜像承载件的光敏鼓(例如OPC光敏鼓)的外表面与转印鼓315的外表面接触。通常在光敏鼓319上面并邻近该鼓处,沿光敏鼓319的旋转方向从上游到下游依次设置排放充电器320、清洁装置321和主充电器323。此外,设置包括如激光器324和似镜子的反射装置325的图像暴露装置,以便在光敏鼓319的外表面形成静电潜像。
旋转显影设备III构成如下。在光敏鼓319的相对位置,设置可旋转的外壳(下文称为“旋转件”)326,在旋转件326内,沿等距离的四个径向方向设置了四种类型的显影装置,以便显现(即显影)在光敏鼓319外表面上形成的静电潜像。四种类型的显影装置包括黄色显影装置327Y、品红色显影装置327M、蓝绿色显影装置327C和黑色显影装置327BK。
现在,根据全色模式描述上述成像设备的全部操作程序。当光敏鼓319沿箭头方向旋转时,转鼓319由主充电器323充电。在图3所示的设备中,各个部件,特别是光敏鼓319的移动圆周速度(下文称“工艺速度”)至少为100mm/秒(例如130-250mm/秒)。光敏鼓319用主充电器323充电后,光敏鼓329用来自原物328的黄色图像信号调节的激光暴露像形,在光敏鼓319上生成相应的潜像,然后,通过旋转件326的旋转到黄色显影装置327所在的位置进行显影,生成黄色的调色剂图像。
经供纸导向件307、供纸辊306和供纸导向件308送来的转印材料(例如普通纸)利用glipper310定时取出,利用支承辊309和设置在支承辊309对面的电极卷在转印鼓315上。转印鼓315与光敏鼓319沿箭头A示方向同时发生旋转,由此通过黄色显影装置形成的黄色调色剂图像,就转印到位于在转印充电器313的作用下,光敏鼓319和转印鼓315相互邻接的圆周表面位置的转印材料上。转印鼓315进一步旋转,去准备转印下一种颜色(图3的情况是品红色)。
另一方面,光敏鼓319通过放电器320消除电荷,利用清洁刀片或清洁装置321清洁,用主充电器323再次充电,然后按随后的品红色图像信号露出像形,生成相应的静电潜像。在静电潜像按照品红色信号通过像形露出在光敏鼓319上形成的同时,旋转件326旋转,将品红色显影装置327M固定到规定的显影位置,用品红色调色剂实现显影。接下来,分别对蓝绿色和黑色重复上述过程,完成四种色彩调色剂图像的转印。然后用充色器322和314,排出(清除电荷)转印材料上的四种颜色的显影图像,通过Glipper310从支持物上释出,用分离爪312从转印鼓315分离,并经输送带316送往固定装置318,在此四种颜色的调色剂图像在加热和加压下固定。这样一系列的全色印刷或成像步骤就完成了,在转印材料的一个表面上就得到了规定的全色图像。
可供选择地,各个颜色的调色剂图像可一次转印在中间转印件上,然后转印到转印材料上,并在其上固定。
固定装置的固定速度(如90mm/秒)比光敏鼓的圆周速度(如160mm/秒)慢。这是为了提供充足的热量,以便熔化混合2-4个调色剂层还没固定的图像。这样,由于固定的速度小于显影的速度,所以增加了供给调色剂图像的热量。
现在,本文将描述所述的各种特性的测量方法。[载体的粒径]
通过放大率为100-5000的光学显微镜观察,从样品载体中任意取至少300个颗粒(直径为0.1μm或更大),然后使用图像分析仪(如“Luzex 3”,从Nireco K.K.购得)测量每个颗粒的水平FERE直径作为粒径,由此得到数-基粒径分布和数均粒径,计算出粒径在最多为数均粒径一半的范围内的颗粒的数-基比例。[磁性载体的磁性]
使用振动磁场型磁性自动记录仪(“BHV-30”,从RikenDenshi K.K购得)测量。磁性载体置于1千奥斯特的外部磁场中,测量它的磁化强度。具体地说,将磁性载体粉末样品足够紧密地装填在一圆筒形的塑料盒内,该盒的体积为约0.07cm3,以便在移动过程中不致产生载体颗粒的移动。在这种状态下,测量磁矩并除以实际装填的样品体积,就得到每单位体积的磁化强度(磁化作用的强度)。[载体电阻率的测量]
载体的电阻率是利用图2所示的仪器(元件)E来进行测量,该仪器设置有下部电极21、上部电极22、绝缘体23、安培计24、伏特计25、稳压器26和导向环28。测量时,仪器E装填约1克样品载体27,并与所设置的电极21和22接触,在它们之间施加一电压,测量此时的电流计算出电阻率。由于磁性载体为粉末状,所以应当仔细地装填,以避免由于装填状态的变化而使电阻率改变。本文中所述的电阻率值是在下述条件下进行测量的值。其条件是:载体27与电极21或22之间的接触面积=约2.3cm2、载体厚度=约2mm、上部电极22的重量为180g,施加的电压=100V。[金属氧化物的粒径]
用透射电子显微镜(“H-800”,由Hitachi Seisakusho K.K.购得)以5000-20000的放大率拍摄样品金属氧化物粉末的相片。从相片中任意取至少300个颗粒(直径为0.01μm或更大),用图像分析仪(“Luzex 3”,从Nireco K.K购得)进行分析,测量每个颗粒的水平FERE直径作为它的粒径。从至少300个样品颗粒的测量值计算出数均粒径。[金属氧化物的电阻率]
与上述载体电阻率测量相似的进行测量。将样品金属氧化物置于图2所示仪器的电极21和22之间,使其均匀接触,在这种状态下,在电极之间施加一电压,测量通过它们之间的电流,计算出电阻率。为了保证样品与电极均匀接触,装填样品时,同时往复地旋转下部电极21。本文所述值是按下述条件测量的值,其条件是:装填的金属氧化物粉末和电极之间的接触面积S=约2.3cm2,样品厚度d=约2mm,上部电极22的重量=约180g和施加的电压=100V。[在载体表面上的金属氧化物暴露密度]
使用扫描电子显微镜(“S-800”,从Hitachi SeisakushoK.K.购得),在加速电压为1千伏下,以放大率为5000-10000拍摄的放大的相片来测量在涂覆磁性载体颗粒的载体表面的金属氧化物的暴露密度。观察每个涂覆的磁性载体颗粒的前面的半球,计算单位面积暴露的金属氧化物颗粒(即突出表面外的金属氧化物颗粒数)。计算直径为0.01μm或更大的突出物的数目。对于至少300个涂覆的金属氧化物颗粒重复这一操作,就得到单位面积暴露的金属氧化物颗粒的平均值。[调色剂的粒径]
向100-150ml的电解质溶液(1%NaCl水溶液)中加入0.1-5ml的表面活性剂(烷基苯磺酸盐)和加入2-20mg样品调色剂。对悬浮在电解质溶液的样品进行分散处理1-3分钟。然后,样品溶液输送到(Coulter计数器(“Multisizer”,从Coulter ElectronicsInc.购得)该计数的孔径为如17μm或100μm,根据样品调色剂的粒径值适当地选择,得到以体积为基准的粒径分布,其值为0.3-40μm,由此值,用便携式计算器计算出以数目为基准的粒径分布、数均粒径(D1)和重均粒径(D4)。从以数目为基准的粒径分布,计算出粒径最多为数均粒径一半的颗粒数的百分数。同样,从以体积为基准的粒径分布,计算出粒径为至少重均粒径的两倍的颗粒体积百分数。[摩擦电荷]
称取调色剂和磁性载体,得到含5%(wt)调色剂的混合物,将该混合物混合60秒钟,是利用Turbula混合器进行的。生成的粉末状混合物(显影剂)置于一金属容器内,该容器在底部配置-500目的导电筛,显影剂中的调色剂利用一吸气器,在吸入压力为250mmHg下经导电筛通过抽吸选择性地除去。从抽吸前后的重量差和与容器联接的电容器产生的电压,按下述公式计算出调色剂的摩擦电荷Q:
Q(μc/g)=(CxV)/(W1-W2),
其中,W1表示抽吸前的重量,W2表示抽吸后的重量,C表示电容器的电容和V表示电容器上读出的电势。
下面,本发明将根据实施例来描述,其中所使用的“份”是用来表示组分的数量,都是以“重量表示的份数”。
实施例1
苯酚 10份
福尔马林 6份
(含约40%(wt)的甲醛,约10%(wt)的甲醇,其余为水)
磁铁矿 31份
(铁磁体,dav(平均粒径)=0.24μm,Rs(电阻率)=5×105ohm·cm)
α-Fe2O3(赤铁矿) 53份
(非磁性金属氧化物,dav=0.60μm,Rs=8×109ohm·cm)
将上述的物料、4份28%(wt)的氨水(碱性催化剂)和15份水置入一烧瓶中,在搅拌下混合,40分钟内加热到85℃,接着在85℃下保留3小时,老化反应。然后,将其冷却到30℃后加入100份水,随后除去悬浮物,沉淀用水洗涤后在空气中干燥。干燥的沉淀在最高为5mmHg的减压下在50-60℃进一步脱水,由此就得到了包含磁铁矿和赤铁矿的在酚醛树脂粘合剂中的球形磁性载体的芯粒。该芯粒用多分度的分级器(“Elbow Jet Labo EJ-L-3”,由Nittesu KogyoK.K.制造)进行筛分,除去细粉末部分。制备的磁性载体芯粒数均粒径(D1)为40μm,粒径≤D1的一半(=20μm)的颗粒数(累积)的百分数(下面表示为“ND1/2%”)为5.7%N(%N代表颗粒数的百分数)。磁性载体芯的电阻率(Rs)为7.3×1012ohm·cm。
按下述方法用热固性硅氧烷树脂涂覆磁性载体芯粒的表面。为了得到涂覆树脂率为1.2%(wt)、配制10wt%的涂覆载体的树脂-甲苯溶液。向溶液中加入载体芯粒,生成的混合物在剪切力作用下加热蒸发溶剂,得到了在载体芯粒上的涂层。生成的涂覆过的磁性载体颗粒在250℃下老化一小时,随后分散并通过100目的筛筛分,制得涂覆的磁性载体颗粒,它与芯粒的数均粒径和粒径分布基本上相同,而且球形度(SF1)为1.04。
利用电子显微镜和图像分析仪测量在涂覆的磁性载体颗粒表面上的金属氧化物的暴露密度,结果为平均2.2粒/μm2。
涂覆的磁性载体的电阻率(Rs)为9.2×1013ohm·cm,在1000奥下包括磁化强度的磁特性为(σ1000)=57emu/cm3(样品装填密度=2.10g/cm3)。
下面在表1中示出了涂覆的磁性载体的特性。
另一方面,按下述方法制备调色剂。黄色调色剂
聚酯树脂 100份
(双酚和富马酸的缩合产品)
C.I.颜料黄(着色剂) 4.5份
二-叔丁基-水杨酸的铬配合物盐 4份
(电荷控制剂,浅色)
上述物料充分地初步混合,熔化捏合,冷却后用锤磨机粗略压碎成粒径为1-2mm。然后,用空气喷射型粉碎机将该产物进一步粉碎、粉碎物用Elbow Jet分级器分级,回收可充负电荷的黄色粉末(非磁性的黄色调色剂)。调色剂的重均粒径(D4)为6.9μm,数均粒径(D1)为5.1μm,粒径不超过D1的一半的颗粒的百分数(ND1/2%)为7.3%N粒径至少为D4的2倍的颗粒的体积百分数(下文用“V2D4%”表示)为0%V(%V代表体积百分数)。
上述的黄色调色剂100份(wt),1.0份(wt)憎水二氧化钛细粉末(dav=0.02μm)在Henschel混合机中相互混合,得到带从外部添加的二氧化钛细粉末的黄色调色剂。黄色调色剂的平均粒径和粒径分布与外部加入前的基本相同。当与上述制备的涂覆的磁性载体一起测量调色剂的摩擦电荷时(调色剂浓度为5%(wt)),调色剂的摩擦电荷(TC)为-36.5μc/g。品红色调色剂
聚酯树脂 100份
(与黄色调色剂的相同)
C.I.颜料红 4份
C.I.碱性红12 1份
二-叔丁基-水杨酸的Cr配合物盐 4份
从上述物料,按与黄色调色剂的相同方法制备可充负电荷的品红粉末(非磁性品红色调色剂)。品红色调色剂的D4=6.4μm,D1=4.9μm,ND1/2%=6.7%N和V2D4%=0%V。
100份(wt)上述的品红色调色剂和1.0份(wt)憎水二氧化钛细粉末(dav=0.02μm)在Henschel混合机中相互混合,得到带从外部加入二氧化钛细粉末的品红色调色剂。该品红色调色剂的平均粒径和粒径分布与从外部添加前的基本相同。调色剂与上述制备的涂覆磁性载体一起测量时,调色剂的摩擦电荷(TC)为-34.9μc/g。蓝绿色调色剂
聚酯树脂 100份
(与黄色调色剂的相同)
铜-酞菁颜料 5份
二-叔丁基-水杨酸Cr配合物盐 4份
从上述物料,按与制备黄色调色剂相同的方法,制备可充负电荷的蓝绿色粉末(非磁性蓝绿色调色剂)。该蓝绿色调色剂的D4=6.6μm,D1=5.0μm,ND1/2%=8.2%N和V2D4%=0%V。
100份(wt)上述蓝绿色调色剂和1.0份(wt)憎水二氧化钛细粉末(dav=0.02μm)在Henschel混合机中相互混合,制得带从外部添加二氧化钛细粉末的蓝绿色调色剂。该蓝绿色调色剂的平均粒径和粒径分布与从外部添加前的基本上相同。调色剂与上述制备的涂覆磁性载体一起测量时,调色剂的摩擦电荷(TC)为-37.7μc/g。黑色调色剂
聚酯树脂 100份
(与黄色调色剂的相同)
炭黑(初级粒径=60nm) 5份
二-叔丁基-水杨酸的铬配合物盐 4份
从上述物料,按与制备黄色调色剂相同的方法,制备可充负电荷的黑色粉末(非磁性黑色调色剂)。黑色调色剂的D4=6.4μm,D1=4.7μm,ND1/2%=9.9%N和V2D4%=0%V。
100份(wt)上述黑色调色剂和1.0份(wt)憎水二氧化钛细粉末(dav=0.02μm)在Henschel混合机中相互混合,得到带从外部加入二氧化钛细粉末的黑色调色剂。黑色调色剂的平均粒径和粒径分布与从外部添加前的基本上相同。与上述制备的涂覆磁性载体一起测量时,调色剂的摩擦电荷(TC)为-33.3μc/g。
上述制备的涂覆的磁性载体与上述制备的各种颜色调色剂的每一种混合,制备4种双组分显影剂,每一种中调色剂的浓度为6.5%(wt)。
双组份显影剂在全色激光复印机(“CLC-500”,由Canon K.K.制造)中充电,改变形态,使适合于图1所示每一种显影装置。参考图1,设计的每种显影装置在显影剂携带部件1(显影筒)和显影剂调节部件(磁性叶片)之间有一间距A为600μm,显影筒1和静电潜像载持部件(光敏鼓)之间有一间隙B为500μm,同时显影缝隙C为5mm。显影筒1和光敏鼓3以圆周速度比为2.0∶1驱动。显影筒的套筒S1设计成提供1000奥斯忒磁场,显影条件包括矩形波的交变电场峰间电压为2000V,频率2200Hz,显影偏移为-470V,调色剂显影对照电压(Vcont)为350V,雾消除电压(Vback)为80V,在光敏鼓上初次充电电压为-560V。在显影条件下,在光敏鼓3上的数字潜像(点径=64μm)用反转显影模式显影。
结果,生成的图像的高实心部分图像浓度(蓝绿色调色剂)为1.75,没有粗糙的点,没有因载体附着造成图像区或非图像区图像畸变或模糊。
连续的全色成像是用30000张纸进行的。之后,成像试验与初期阶段相似。蓝绿色调色剂实心像为1.73的高浓度,中间色调有良好的重现性。另外,没有观察到灰雾和载体附着。当在连续成像后通过SEM(扫描电子显微镜)观察蓝绿色显影剂时,没有观察到在载体上涂覆的树脂剥皮,而且表面情况与开始涂覆的磁性载体表面一样良好。
结果示于表2中。
实施例2
苯酚 10份
福尔马林(与实施例1同) 6份
磁铁矿(与实施例1同) 44份
α-Fe2O3(与实施例1同) 44份
上述的物料按与实施例1相似的方法聚合,只是改变了碱性催化剂和水的用量。聚合物颗粒用Elbow Jet分级机分级,除去细粉末部分。生成的载体芯粒的D1=55μm,ND1/2%=7.1%N和Rs=5.3×1012ohm·cm。
该芯粒用与实施例1相同的涂覆树脂涂覆,但是涂覆率不同,为0.8%(wt)。
涂覆的磁性载体颗粒的粒径和粒径分布与涂覆前的基本相同,球形度(SF1)为1.06。
在涂覆载体颗粒表面上的金属氧化物的暴露密度经测量与实施例1的相似,为2.0粒/μm2。
涂覆载体颗粒的Rs=8.0×1013ohm·cm和σ1000=70emu/cm3(装填密度为2.11g/cm3)
将如此得到的涂覆磁性载体与实施例1制备的四种颜色的调色剂混合,制备四种双组分显影剂,每种调色剂的浓度为6%。各个调色剂的摩擦电荷为:黄色:-36.2μc/g,品红色:-34.7μc/g,蓝绿色:-37.9μc/g和黑色:-32.8μc/g,测量时的调色剂浓度为5%(wt)。
显影剂在和实施例1相同的成像设备中充电和在相同的显影条件下显影。结果与例1相似,在初期阶段图像有特别优良的点重现性和高分辨性,并且无灰雾或载体附着。对30000张纸的连续全色成像,其中图像与初始阶段几乎有相同的图像质量。在连续成像过程中,没有观察到载体附着。在连续成像后载体的表面与初始阶段同样良好。
实施例3
苯酚 10份
福尔马林(与实施例1相同) 6份
磁铁矿(与实施例1相同) 75份
α-Fe2O3(与实施例1相同) 9份
按与实施例1相似方法使上述物料进行聚合,只是改变碱性催化剂和水的用量。用Elbow Jet分级机将聚合物颗粒分级,除去细粉末部分。生成的载体芯粒的D1=32μm,ND1/2%=9.2%N和Rs=2.4×1012ohm·cm。
芯粒用实施例1中相同的涂覆树脂涂覆,但是涂覆率不同,为1.8%(wt)。
涂覆磁性载体颗粒与涂覆前有基本相同的粒径和粒径分布,球形度(SF1)为1.08。
用与实施例1相似的方法测量在涂覆磁性载体颗粒的表面上的金属氧化物的暴露密度为2.0粒/μm2。
涂覆载体颗粒的Rs=2.1×1013ohm·cm和σ1000=127emu/cm3(装填密度=2.11g/cm3)。
另一方面,使用相同的着色剂,但是用不同的量,即,黄色:6份(wt),品红色:5份和1份(wt),蓝绿色:6.5份(wt)和黑色:6.5份(wt),及使用不同的粉碎和分级条件,按与实施例1相似方法制备四种颜色的调色剂。生成的彩色调色剂有如下粒径和粒径分布。
D4 D1 ND1/2% V2D4%
(μm) (μm) (%N) (%V)黄色调色剂 5.0 3.6 12.2 0品红色调色剂 5.0 3.7 10.1 0蓝绿色调色剂 5.2 3.7 10.6 0黑色调色剂 4.9 3.6 9.8 0
每种调色剂与从外部加入的2.0%(wt)的二氧化钛混合。生成的四种颜色调色剂分别与上述制备的涂覆磁性载体混合,制备四种双组分显影剂,每一种的调色剂浓度为7%。各个调色剂的摩擦电荷为,黄色:-39.1μc/g,品红色:-37.3μc/g,蓝绿色:-41.7μc/g和黑色:-37.0μc/g。
显影剂在与实施例1相同的成像设备充电,和在相同的显影条件下进行显影。结果与实施例1相同,在初始阶段的图像显示特别优良的点再现性和高分辨率,无雾或无载体附着。对30000张纸连续成像,图像显示出与初始阶段几乎相似的图像质量。在连续成像过程中,没有观察到载体附着。
实施例4
苯酚 6.5份
福尔马林(与实施例1相同) 3.5份
磁铁矿(与实施例1相同) 81份
Al2O3 9份
(dav=0.63μm,Rs=5×1013ohm·cm)
上述的物料用与实施例1相似方法进行聚合,用Elbow Jet分级机将聚合物颗粒分级,除去细粉末部分。生成的载体芯粒的D1=28μm,ND1/2%=12.4%N,和Rs=4.2×1011ohm·cm。
芯粒用苯乙烯/2-乙基己基甲基丙烯酸酯(50/50)共聚物涂覆,在150℃下干燥1小时,得到的涂覆率为2.2%(wt)。
涂覆的磁性载体颗粒与涂覆前的粒径和粒径分布基本相同,球形度(SF1)为1.09。
用与实施例1相似的方法测量在磁性载体颗粒表面的金属氧化物的暴露密度为3.0粒/μm2。
涂覆载体颗粒的Rs=5.2×1013ohm·cm和σ1000=140emu/cm3(装填密度=2.41g/cm3)。
这样得到的涂覆的磁性载体与实施例3中制备的四种颜色的调色剂混合,制备四种双组分显影剂,每种的调色剂浓度为9%。各个调色剂的摩擦电荷为,黄色:-37.5μc/g,品红色:-35.3μc/g,蓝绿色:-39.1μc/g和黑色:-35.8μc/g。
显影剂在实施例1所述的相同成像设备中充电,在实施例1相同的显影条件下进行显影,只是显影筒1和磁性叶片间的距离A改变为750μm。结果得到了有特别良好的点的再现性的高分辨率图像,而没有雾或没有载体附着。对30000张纸连续全色成像,图像有与初始阶段几乎相似的图像质量。在连续成像过程中,没有发现载体附着。
实施例5
密胺 25份
福尔马林(与实施例1相同) 15份
磁铁矿(与实施例1相同) 60份
上述物料如实施例1所述的相似方法进行聚合,只是还使用1份PVA(分散稳定剂)。用Elbow Jet分级机分级聚合物颗粒,除去细粉末部分。生成的载体芯粒的D1=48μm,ND1/2%=6.6%N和Rs=7.7×1010ohm·cm。
芯粒用实施例1相同的涂覆树脂涂覆,但是涂覆率为1.0%(wt)。
涂覆的磁性载体颗粒与涂覆前有相同的粒径和粒径分布,球形度(SF1)为1.15。
用与实施例1相似的方法测量在涂覆磁性载体颗粒表面上的金属氧化物的暴露密度为1.4粒/μm2。
涂覆的载体颗粒的Rs=1.5×1013ohm·cm和σ1000=49emu/cm3(装填密度=1.32g/cm3)。
这样制得的涂覆磁性载体与实施例1中制备的四种颜色的调色剂混合,制备四种双组分型显影剂,每一种中调色剂浓度为6.5%,各个调色剂的摩擦电荷为,黄色:-33.4μc/g,品红色:-34.7μc/g,蓝绿色:-30.4μc/g和黑色:-28.6μc/g。
显影剂在与实施例1中相同的成像设备中充电,并在与实施例1相同的显影条件下显影。结果与实施例1相似,在初始阶段的图像显示出了特别优良的点再现性和高分辨率,无雾或无载体附着。对30000张纸连续全色成像,图像与初始阶段的质量几乎相同。连续成像过程中没有发现载体附着。连续成像后的载体表面和初始阶段同样良好。
实施例6
苯酚 6.5份
福尔马林(与实施例1相同) 3.5份
磁铁矿(与实施例1相同) 54份
CuO0.17ZnO0.23Fe2O30.60 36份
(dav=0.78μm,Rs=8×108ohm·cm)
上述物料如实施例1所述的相似方法进行聚合,用Elbow Jet分级机进行聚合物颗粒分级,除去细粉末部分。生成的载体芯粒的D1=34μm,ND1/2%=4.4%N和Rs=6.7×1012ohm·cm。
芯粒用含5%氟的树脂的甲苯溶液按与实施例1相似的方法涂覆,得到涂覆率为1.0%(wt)。
涂覆的磁性载体颗粒与涂覆前的粒径和粒径分布基本相同,球形度(SF1)为1.09。
按与实施例1相似的方法测量在涂覆磁性载体颗粒表面上的金属氧化物的暴露密度为2.0粒/μm2。
涂覆的载体颗粒的Rs=7.2×1013ohm·cm和σ1000=120emu/cm3(装填密度=2.44g/cm3)。
这样制得的涂覆磁性载体与实施例3中制备的四种颜色的调色剂混合,制备四种双组分显影剂,每一种调色剂浓度为7%。各个调色剂的摩擦电荷为,黄色:-34.4μc/g,品红色:-31.2μc/g,蓝绿色:-38.8μc/g和黑色:-34.5μc/g。
显影剂在与实施例1中相同的成像设备中充电,并在与实施例1相同的显影条件下进行显影。结果在初期阶段和30000张连续成像后都得到了和实施例1相似的优良的图像质量。在连续成像前和后,在中间色调部分得到了没有粗糙度的特别优良的图像。这可能是低表面能的含氟涂覆树脂生成的调色剂的良好释出能力所造成的。在连续成像后载体表面与初始阶段有相同的良好状态。
实施例7
密胺 10份
福尔马林(与实施例1相同) 6份
CuO0.25ZnO0.25Fe2O30.50 59份
(dav=0.25μm,Rs=7×108ohm·cm)
Al2O3 25份
(dav=0.63μm,Rs=5×1013ohm·cm)
上述物料在与实施例1所述的相似的碱性液相介质中进行聚合,用Elbow Jet分级机进行聚合物颗粒的分级,除去细粉末部分。生成的载体芯粒的D1=48μm,ND1/2%=4.5%N和Rs=5.4×1013ohm·cm。
芯粒用实施例6相同的涂覆树脂用相同的方式涂覆。
涂覆的磁性载体颗粒与涂覆前的粒径和粒径分布基本相同,球形度(SF1)为1.08。
用与实施例1相似的方法测量在涂覆磁性载体颗粒表面上的金属氧化物的暴露密度为2.0粒/μm2。
涂覆的载体颗粒的Rs=1.1×1014ohm·cm和σ1000=87emu/cm3(装填密度=2.35g/cm3)。
这样制得的涂覆磁性载体与实施例1制备的四种颜色的调色剂混合,制备四种双组分显影剂,每一种调色剂浓度为6%。各个调色剂的摩擦电荷为,黄色:-27.3μc/g,品红色:-25.5μc/g,蓝绿色:-26.6μc/g和黑色:-25.9μc/g。
显影剂在与实施例1中相同的成像设备中充电,并在与实施例1相同的显影条件下进行显影。结果在初始阶段和连续成像后,都得到了类似例1的优良的图像质量。在连续成像前和后,关于灰雾和载体附着方面都获得了良好结果。在连续成像后载体表面情况与连续成像前的相似。
实施例8
苯乙烯/丙烯酸异丁酯(85/15(wt))共聚物 20份
磁铁矿(与实施例1同) 70份
γ-Fe2O3 10份
(dav=0.80μm,Rs=2×108ohm·cm)
上述物料在Henschel混合机中进行充分地初步混合,用3辊研磨机熔化-捏合两次,冷却,用锤式粉碎机粗粗地压碎成约2mm,用空气喷射粉碎机粉碎成粒径约33μm。粉碎物加入Mechamomill MM-10(从Okada Seiko K.K.购得)中机械地成球。
球化后的粉碎颗粒再进行分级,就得到了分散有磁性物料的树脂载体芯。该载体芯粒的D1=34μm,ND1/2%=12.2%N和Rs=2.7×1012ohm·cm。然后,载体芯粒加入流化床涂覆设备,用含5%的实施例4所使用的涂覆树脂涂覆,随后在60℃下干燥一小时,得到的涂覆率为2.0%。
涂覆的磁性载体颗粒与涂覆前的粒径和粒径分布都基本上相同,球形度(SF1)为1.19。
用与实施例1相似的方法测量在涂覆磁性载体颗粒表面上的金属氧化物的暴露密度为2.2粒/μm2。
涂覆载体颗粒的Rs=5.1×1013ohm·cm和σ1000=80emu/cm3(装填密度=1.90g/cm3)。
这样制得的涂覆磁性载体与实施例3制备的四种颜色的调色剂混合,制备四种双组分显影剂,每一种调色剂浓度为7%。各个调色剂的摩擦电荷为,黄色:-38.8μc/g,品红色:-37.1μc/g,蓝绿色:-40.2μc/g和黑色:-37.3μc/g。
显影剂装入与实施例1中相同的成像设备,使用与实施例1相同的显影条件显影。结果,初始阶段和连续成像后都得到了与实施例1相似的良好的图像质量。在连续成像前和后,关于灰雾和载体附着方面都获得了好结果。与实施例1相似,连续成像后的载体表面与连续成像前的载体表面相似。在连续成像后的载体表面与连续成像前的相似。实施例9
数均粒径为49μm的磁铁矿颗粒在空气中800℃加热2小时。生成的颗粒电阻率(Rs)为2.0×1010ohm·cm。该颗粒用与实施例1相似的方法涂覆表面。
然后,涂覆载体颗粒用Elbow Jet分级机进行分级,除去细粉末部分,由此得到涂覆的磁性载体颗粒。载体颗粒D1=48μm,ND1/2%=11.5%N,Rs=6.7×1012ohm·cm,球形度(SF1)为1.20和σ1000=109emu/cm3。(装填密度=3.30g/cm3)。
这样得到的涂覆磁性载体与实施例1制备的四种颜色的调色剂混合,制备四种双组分显影剂,每一种调色剂浓度为6%。各个调色剂的摩擦电荷为,黄色:-27.2μc/g,品红色:-25.1μc/g,蓝绿色:-27.9μc/g和黑色:-25.5μc/g。
显影剂在与实施例1中相同的成像设备中充电,并在与实施例1相同的显影条件下进行显影。结果关于图像质量,在初始阶段和连比较例1
称取Fe2O3、CuO和ZnO,使其组成分别为50mol.%、27mol.%和23mol.%,用球磨机使其相互混合。该混合物在1000℃下煅烧后,用球磨机粉碎。取生成的粉末100份、0.5份聚甲基丙烯酸钠和水在湿球磨机中相互混合生成浆料。通过喷雾干燥器将浆料干燥成粒状物。然后该粒状物在1200℃下灼烧,得到载体芯粒,它的Rs=4.0×108ohm·cm。
载体用与实施例1相同的方式用树脂涂覆表面,生成的载体颗粒D1=47μm,ND1/2%=23.1%N,Rs=1.1×1010ohm·cm,球形度(SF1)为1.24和σ1000=206emu/cm3。(装填密度=3.46g/cm3)。
这样得到的载体与实施例1中制备的四种颜色的调色剂混合,制备四种双组分显影剂,每一种调色剂浓度为6%。各个调色剂的摩擦电荷为,黄色:-25.5μc/g,品红色:-23.7μc/g,蓝绿色:-26.1μc/g和黑色:-24.3μc/g。
显影剂在与实施例1中的相同成像设备中充电,使用与实施例1相同的显影条件显影,只是显影筒1和磁性叶片2间的距离A改变为850μm。结果生成的图像显示高实心部分图像密度,但是点的粗糙度和中间色调的重现性都比较差。而且由于调色剂附着,非图像部分有粗糙之感。其原因是由最高为20μm的细的载体粉末部分造成的。已看出调色剂灰雾。另外,用与实施例1相同的方式连续成像后观察的结果,在载体上发现了熔化粘附的调色剂。连续成像后得到的图像,中间色调部分更粗糙,灰雾更大。比较例2
苯乙烯/丙烯酸异丁酯(90/10)共聚物 40份
磁铁矿(与实施例1同) 60份
上述的物料熔化-捏合,粉碎和成球,得到分散有磁性材料的树脂载体芯粒。该载体芯直接用作载体,即不分级或涂覆。载体的Rs=9.3×1012ohm·cm,D1=53μm,ND1/2%=22.0%N和球形度(SF1)=1.16。
用与实施例1相似的方法测量在载体表面上的磁性载体的暴露密度为1.9粒/μm2。
该载体的σ1000=50emu/cm3(装填密度=1.32g/cm3)。
这样制得的载体与实施例1中制备的四种颜色的调色剂混合,制备四种双组分显影剂,每一种中的调色剂浓度为6%。各个调色剂的摩擦电荷为,黄色:-29.7μc/g,品红色:-25.7μc/g,蓝绿色:-28.7μc/g和黑色:-26.8μc/g。
显影剂在与实施例1中相同的成像设备中充电,并用与实施例1相同的显影条件进行显影。结果,初始阶段的图像显出,中间色调图像稍微粗糙且发现了载体附着。比较例3
苯酚 6.5份
福尔马林(与实施例1同) 3.5份
磁铁矿(与实施例1同) 45份
磁铁矿 45份
(dav=0.66μm,Rs=5×105ohm·cm)
从上述物料,用与实施例1相似的方法制得聚合物颗粒然后分级,制得分散有磁性材料的树脂载体芯。生成的载体芯D1=45μm,ND1/2%=6.8%N和Rs=3.5×108ohm·cm。
芯粒用与实施例1中相同的树脂涂覆,但是涂覆率不同,为1.0%(wt)。
涂覆的磁性载体颗粒与涂覆前的粒径及其粒径分布基本上相同,球形度(SF1)为1.06。
用与实施例1相似方法测量在涂覆磁性载体颗粒表面上的金属氧化物的暴露密度为1.4粒/μm2。
涂覆载体颗粒的Rs=2.2×1010ohm·cm和σ1000=166emu/cm3(装填密度=2.43g/cm3)。
这样得到的涂覆磁性载体与实施例1中制备的四种颜色的调色剂混合,制备四种双组分显影剂,每一种调色剂浓度为6.5%。各个调色剂的摩擦电荷为,黄色:-35.8μc/g,品红色:-33.4μc/g,蓝绿色:-34.9μc/g和黑色:-32.1μc/g。
显影剂在与实施例1中的相同成像设备中充电,并使用与实施例1相同的显影条件显影。结果,防止载体附着情况良好,但是中间色调的图像点形状有些畸变,并可看出粗糙。比较例4
载体与实施例1的涂覆载体相同。用与实施例1相同但是粉碎和分级条件不同的方法和相同的组成制备四种颜色调色剂。生成的彩色调色剂有如下的粒径和粒径分布。
D4 D1 ND1/2% V2D4%
(μm) (μm) (%N) (%V)黄色调色剂 6.7 4.3 25.5 0.1品红色调色剂 6.5 4.2 21.5 0蓝绿色调色剂 6.8 4.5 23.6 0.1黑色调色剂 6.7 4.3 23.8 0.1
与例1相似,每一种调色剂与从外部加入的二氧化钛混合。生成的四种颜色调色剂分别与上述制备的涂覆磁性载体混合,制备四种双组分显影剂,每一种的调色剂浓度为6.5%。各个调色剂的摩擦电荷为,黄色:-38.8μc/g,品红色:-37.5μc/g,蓝绿色:-39.1μc/g和黑色:-38.8μc/g。
显影剂在与实施例1相同的成像设备中充电,并使用与实施例1相同的显影条件显影。结果,中间色调图像的点重现性差且粗糙,且非图像部分伴随有灰雾。而且,在连续成像后,调色剂的粒径分布改变并随图像浓度升高,生成粗糙的中间色调图像和灰雾。
上述的载体和调色剂的特性总结在表1,评价结果列于表2,评价标准在表2后说明。
表1
载体 调色剂*,** | |||||||||
D1(μm) | ND1/2(%N) | Rs | σ1000(emu/cm3) | D1(μm) | D4(μm) | ND1/2%(%N) | V2D4%(%V) | ||
芯(Ω.cm) | 载体(Ω.cm) | Y MC B | Y MC B | Y MC B | Y MC B | ||||
实施例1 | 40 | 5.7 | 7.3×1012 | 9.2×1013 | 57 | 5.1 4.95 4.7 | 6.9 6.46.6 6.4 | 7.3 6.78.2 9.9 | 0 00 0 |
实施例2 | 55 | 7.1 | 5.3×1012 | 8.0×1013 | 70 | S.A.Ex.1 | S.A.Ex.1 | S.A.Ex.1 | S.A.Ex.1 |
实施例3 | 32 | 9.2 | 2.4×1012 | 2.1×1013 | 127 | 3.6 3.73.7 3.6 | 5 55.2 4.9 | 12.2 10.110.6 9.8 | 0 00 0 |
实施例4 | 28 | 12.4 | 4.2×1011 | 5.2×1013 | 140 | S.A.Ex.3 | S.A.Ex.3 | S.A.Ex.3 | S.A.Ex.3 |
实施例5 | 48 | 6.6 | 7.7×1010 | 1.5×1013 | 49 | S.A.Ex.1 | S.A.Ex.1 | S.A.Ex.1 | S.A.Ex.1 |
实施例6 | 34 | 4.4 | 6.7×1012 | 7.2×1013 | 120 | S.A.Ex.3 | S.A.Ex.3 | S.A.Ex.3 | S.A.Ex.3 |
实施例7 | 48 | 4.5 | 5.4×1013 | 1.1×1014 | 87 | S.A.Ex.1 | S.A.Ex.1 | S.A.Ex.1 | S.A.Ex.1 |
实施例8 | 34 | 12.2 | 2.7×1012 | 5.1×1013 | 80 | S.A.Ex.3 | S.A.Ex.3 | S.A.Ex.3 | S.A.Ex.3 |
实施例9 | 51 | 11.5 | 2.0×1010 | 6.7×1012 | 109 | S.A.Ex.1 | S.A.Ex.1 | S.A.Ex.1 | S.A.Ex.1 |
…续表1(续)
对比例1 | 47 | 23.1 | 4.0×108 | 1.1×1010 | 206 | S.A.Ex.1 | S.A.Ex.1 | S.A.Ex.1 | S.A.Ex.1 |
对比例2 | 53 | 22 | 9.3×1012 | 9.3×1012 | 50 | S.A.Ex.1 | S.A.Ex.1 | S.A.Ex.1 | S.A.Ex.1 |
对比例3 | 45 | 6.8 | 3.5×108 | 2.2×1010 | 166 | S.A.Ex.1 | S.A.Ex.1 | S.A.Ex.1 | S.A.Ex.1 |
对比例4 | S.A.Ex.1 | 4.3 4.24.5 4.3 | 6.7 6.56.8 6.7 | 25.5 21.523.6 23.8 | 0.1 00.1 0.1 |
*Y:黄色调色剂,M:品红色调色剂,C:蓝绿色调色剂,B:黑色调色剂
**S.A.Ex.1:与实施例1相同
S.A.Ex.3:与实施例3相同
表2
初始阶段图像 | 30000张后的图像 | ||||||||
缝隙C(mm) | 实心蓝绿色图像部分的图像浓度 | 中间色调粗糙度 | 载体附着 | 雾 | 实心蓝绿色图像部分的图像浓度 | 中间色调粗糙度 | 载体附着 | 灰雾 | |
实施例123456789对比例1234 | 556.5655.5565.56.555.55 | 1.751.71.711.681.661.681.731.681.691.671.631.61.67 | ◎◎◎◎◎○◎○○×△△×△× | ○○○○○○○○○××○○ | ◎◎○○◎○◎○○×○△× | 1.731.71.691.651.661.651.71.641.641.61.611.61.71 | ◎◎◎◎◎○◎○○×△△×× | ○○○○○○○○○○△○○ | ◎◎○○◎○◎○○×○△× |
*Solid cyan I.D.:实心蓝绿色图像部分的图像浓度
◎:优良,○:良好,:好,×:稍差,×:差[表2的注释]实心蓝绿色图像部分的图像浓度
利用Macbeth浓度计(“RD-918型”使用SPI过滤器,由MacbethCo.制)测量实心蓝绿色图像部分的图像浓度,作为在普通纸上印制的图像的相对浓度。中间色调粗糙度
参照原图像和标准样品,用眼评价中间色调图像部分的粗糙度。载体附着
在实心白色图像形成后,在光敏鼓的显影区和清洁区之间5cm×5cm的区域施加透明的胶粘带,回收附着在光敏鼓上的磁性载体颗粒。计算附着在5cm×5cm区的附着的载体颗粒的数目,根据每平方厘米上附着的载体颗粒的数目,按下述标准进行评价。
◎ (优良):小于10粒/cm2
○ (良好):10到小于20粒/cm2
△ (好):20到小于50粒/cm2
△×(稍差):50到小于100粒/cm2
× (差):100粒/cm2或更多灰雾
用反射仪(“REFLECTOMETER MODEL TC-6DS”,由东京DenshokuK.K.制造)测量印刷前普通低片的平均反射率Dr(%)。另一方面,将实心白色图像印制在该普通纸片上,用反射仪测量实心白色图像的反射率Ds(%)。用下式计算出雾百分数。
灰雾%=Dr(%)-Ds(%)
按照下述标准进行评价。◎ (优良):小于1.0%,○ (良好):1.0-<1.5%,△ (好):1.5-<2.0%,△×(稍差):2.0-<3.0%,× (差):3%或更高
Claims (57)
1.一种静电图像显影用双组分显影剂,包括至少一非磁性调色剂和一磁性载体;其中
调色剂具有1-10μm的重均粒径D4、数均粒径D1及下述粒径分布,即粒径不超过D1的二分之一的粒子按数目计最多占20%,粒径至少为D4的2倍的粒子按体积计最多占10%;
磁性载体的数均粒径为1-100μm,其中按数目计不超过20%的粒子其粒径不超过数均粒径的二分之一,磁性载体电阻率至少1×1012ohm·cm,其芯的电阻率至少1×1010ohm·cm,磁性载体在1千奥斯特(1Oe=1000/(4π)A/m)下的磁化强度为30-150emu/cm3(即0.3-1.5×105A/m,1emu/cm3=1000A/m);且
该磁性载体包括含至少两种金属氧化物和粘合剂树脂的树脂磁性载体芯粒子,
该芯粒子总计含50-99重量%的金属氧化物,
该金属氧化物包括至少一种铁磁体和至少一种电阻率高于该铁磁体电阻率的金属氧化物,
该铁磁体的数均粒径为ra,该电阻率较高的金属氧化物的数均粒径为rb,且满足rb/ra>1.0,
该铁磁体占全部金属氧化物的30-95重量%。
2.根据权利要求1的显影剂,其中磁性载体是树脂涂覆的磁性载体,其包括含粘合剂树脂和金属氧化物的芯粒子及涂覆该芯粒子的树脂。
3.根据权利要求2的显影剂,其中树脂涂覆的磁性载体的芯粒子含50-99重量%的金属氧化物。
4.根据权利要求2或3的显影剂,其中树脂涂覆的磁性载体含有暴露于其表面的最多平均5个磁性载体粒子/μm2。
5.根据权利要求2的显影剂,其中粘合剂树脂包括热固性树脂。
6.根据权利要求2或5的显影剂,其中通过在金属氧化物存在下使可聚合单体聚合制备芯粒子。
7.根据权利要求1的显影剂,其中调色剂重均粒径为1-6μm,磁性载体数均粒径为5-35μm。
8.根据权利要求7的显影剂,其中磁性载体包括含50-95重量%铁磁性金属氧化物的芯粒子,且磁性载体在1千奥斯特下磁化强度为1.0-1.5×105A/m。
9.根据权利要求1的显影剂,其中调色剂重均粒径为3-8μm,磁性载体数均粒径为35-80μm。
10.根据权利要求9的显影剂,其中磁性载体包括含30-60重量%铁磁性金属氧化物的芯粒子,且该磁性载体在1千奥斯特下磁化强度为0.3-1.0×105A/m。
11.根据权利要求的显影剂,其中铁磁体包括磁铁矿。
12.根据权利要求1的显影剂,其中高电阻率金属氧化物包括赤铁矿。
13.根据权利要求1的显影剂,其中铁磁体包括磁铁矿,高电阻率金属氧化物包括赤铁矿。
14.根据权利要求1的显影剂,还包括平均粒径不超过0.2μm的无机细粉末,作为添加到调色剂中的外添加剂。
15.根据权利要求1的显影剂,还包括平均粒径不超过0.2μm的有机细粉末,作为添加到调色剂中的外添加剂。
16.根据权利要求1的显影剂,还包括平均粒径不超过0.2μm的无机细粉末和平均粒径不超过0.2μm的有机细粉末,作为添加到调色剂中的外添加剂。
17.根据权利要求15或16的显影剂,其中有机细粉末包括树脂细粒子。
18.一种显影静电图像的显影方法,包括:
(A)由内装产生磁场的元件的显影剂携带部件传送一双组分显影剂,所述双组分显影剂包括一非磁性调色剂和一磁性载体;其中
调色剂具有1-10μm的重均粒径D4、数均粒径D1及下述粒径分布,即粒径不超过D1的二分之一的粒子按数目计最多占20%,粒径至少为D4的2倍的粒子按体积计最多占10%;
磁性载体的数均粒径为1-100μm,其中按数目计不超过20%的粒子其粒径不超过数均粒径的二分之一,磁性载体电阻率至少1×1012ohm·cm,其芯的电阻率至少1×1010ohm·cm,磁性载体在1千奥斯特下的磁化强度为0.3-1.5×105A/m;且
该磁性载体包括含至少两种金属氧化物和粘合剂树脂的树脂磁性载体芯粒子,
该芯粒子总计含50-99重量%的金属氧化物,
该金属氧化物包括至少一种铁磁体和至少一种电阻率高于该铁磁体电阻率的金属氧化物,
该铁磁体的数均粒径为ra,该电阻率较高的金属氧化物的数均粒径为rb,且满足rb/ra>1.0,
该铁磁体占全部金属氧化物的30-95重量%;
(B)在显影剂携带部件上形成双组分显影剂的磁刷;
(C)使磁刷接触潜像承载部件;和
(D)向显影剂携带部件施加交变电场的同时,在潜像承载部件上进行静电显影,形成调色剂图像。
19.根据权利要求18的显影方法,其中静电图像包括数字图像。
20.根据权利要求18或19的显影方法,其中采用反转显影模式进行静电图像显影。
21.根据权利要求18的显影方法,其中磁刷以3-8mm的显影间隙接触潜象承载部件。
22.根据权利要求21的显影方法,其中磁性载体是树脂涂覆的磁性载体,其包括含有粘合剂树脂和一种金属氧化物的芯粒子及涂覆芯粒子的树脂。
23.根据权利要求22的显影方法,其中树脂涂覆的磁性载体的芯粒子含50-99重量%的金属氧化物。
24.根据权利要求22或23的显影方法,其中树脂涂覆的磁性载体平均含有暴露于其表面最多1个磁性载体粒子/μm2。
25.根据权利要求22的显影方法,其中粘合剂树脂包括热固性树脂。
26.根据权利要求22或25的显影方法,其中芯粒子是在金属氧化物存在下,由一可聚合单体聚合制成的。
27.根据权利要求18的显影方法,其中调色剂重均粒径为1-6μm,磁性载体数均粒径为5-35μm。
28.根据权利要求27的显影方法,其中磁性载体包括含有50-95重量%铁磁性金属氧化物的芯粒子,且磁性载体在1千奥斯特下磁化强度为1.0-1.5×105A/m。
29.根据权利要求18的显影方法,其中调色剂重均粒径3-8μm,磁性载体数均粒径35-80μm。
30.根据权利要求29的显影方法,其中磁性载体包括含30-60重量%铁磁性金属氧化物的芯粒子,且磁性载体在1千奥斯特下磁化强度为0.3-1.0×105A/m。
31.根据权利要求18的显影方法,其中铁磁体包括磁铁矿。
32.根据权利要求18的显影方法,其中高电阻率金属氧化物包括赤铁矿。
33.根据权利要求18的显影方法,其中铁磁体包括磁铁矿,高电阻率金属氧化物包括赤铁矿。
34.根据权利要求18的显影方法,其中显影剂还包括平均粒径不超过0.2μm的无机细粉末,作为添加到调色剂中的外添加剂。
35.根据权利要求18的显影方法,其中显影剂还包括平均粒径不超过0.2μm的有机细粉末,作为添加到调色剂中的外添加剂。
36.根据权利要求18的显影方法,其中显影剂还包括平均粒径不超过0.2μm的无机细粉末和平均粒径不超过0.2μm的有机细粉末,作为添加到调色剂中的外添加剂。
37.根据权利要求35的显影方法,其中有机细粉末包括树脂细粒子。
38.一种成像方法,包括:
(A1)由内装产生磁场的元件的显影剂携带部件传送一双组分显影剂,所述双组分显影剂包括一品红色非磁性调色剂和一磁性载体;其中
该品红色调色剂具有1-10μm的重均粒径D4、数均粒径D1及下述粒径分布,即粒径不超过D1的二分之一的粒子按数目计最多占20%,粒径至少为D4的2倍的粒子按体积计最多占10%;
磁性载体的数均粒径为1-100μm,其中按数目计不超过20%的粒子其粒径不超过数均粒径的二分之一,磁性载体电阻率至少1×1012ohm·cm,其芯的电阻率至少1×1010ohm·cm,磁性载体在1千奥斯特下的磁化强度为0.3-1.5×105A/m;
该铁磁体占全部金属氧化物的30-95重量%;
(B1)在显影剂携带部件上形成双组分显影剂的磁刷;
(C1)使磁刷接触潜像承载部件;和
(D1)向显影剂携带部件施加交变电场的同时,在潜像承载部件上进行静电显影,形成品红色调色剂图像;
(A2)由内装产生磁场的元件的显影剂携带部件传送一双组分显影剂,所述双组分显影剂包括一蓝绿色非磁性调色剂和一磁性载体;其中
该蓝绿色调色剂具有1-10μm的重均粒径D4、数均粒径D1及下述粒径分布,即粒径不超过D1的二分之一的粒子按数目计最多占20%,粒径至少为D4的2倍的粒子按体积计最多占10%;
磁性载体的数均粒径为1-100μm,其中按数目计不超过20%的粒子其粒径不超过数均粒径的二分之一,磁性载体电阻率至少1×1012ohm·cm,其芯的电阻率至少1×1010ohm·cm,磁性载体在1千奥斯特下的磁化强度为0.3-1.5×105A/m;
该铁磁体占全部金属氧化物的30-95重量%;
(B2)在显影剂携带部件上形成双组分显影剂的磁刷;
(C2)使磁刷接触潜像承载部件;和
(D2)向显影剂携带部件施加交变电场的同时,在潜像承载部件上进行静电显影,形成蓝绿色调色剂图像;
(A3)由内装产生磁场的元件的显影剂携带部件传送一双组分显影剂,所述双组分显影剂包括一黄色非磁性调色剂和一磁性载体;其中
该黄色调色剂具有1-10μm的重均粒径D4、数均粒径D1及下述粒径分布,即粒径不超过D1的二分之一的粒子按数目计最多占20%,粒径至少为D4的2倍的粒子按体积计最多占10%;
磁性载体的数均粒径为1-100μm,其中按数目计不超过20%的粒子其粒径不超过数均粒径的二分之一,磁性载体电阻率至少1×1012ohm·cm,其芯的电阻率至少1×1010ohm·cm,磁性载体在1千奥斯特下的磁化强度为0.3-1.5×105A/m;
该铁磁体占全部金属氧化物的30-95重量%;
(B3)在显影剂携带部件上形成双组分显影剂的磁刷;
(C3)使磁刷接触潜像承载部件;和
(D3)向显影剂携带部件施加交变电场的同时,在潜像承载部件上进行静电显影,形成黄色调色剂图像;
而且,该磁性载体包括含至少两种金属氧化物和粘合剂树脂的树脂磁性载体芯粒子,
该芯粒子总计含50-99重量%的金属氧化物,
该金属氧化物包括至少一种铁磁体和至少一种电阻率高于该铁磁体电阻率的金属氧化物,
该铁磁体的数均粒径为ra,该电阻率较高的金属氧化物的数均粒径为rb,且满足rb/ra>1.0,
39.根据权利要求38的成像方法,其中静电图像包括一数字图像。
40.根据权利要求38或39的成像方法,其中采用反转显影模式进行静电图像显影。
41.根据权利要求38的成像方法,其中磁刷以3-8mm的显影间隙接触潜象承载部件。
42.根据权利要求38的成像方法,其中磁性载体是树脂涂覆的磁性载体,其包括含有粘合剂树脂和一种金属氧化物的芯粒子及涂覆芯粒子的树脂。
43.根据权利要求42的成像方法,其中树脂涂覆的磁性载体的芯粒子含50-99重量%的金属氧化物。
44.根据权利要求42或43的成像方法,其中树脂涂覆的磁性载体平均含有暴露于其表面最多1个磁性载体粒子/μm2。
45.根据权利要求42的成像方法,其中粘合剂树脂包括热固性树脂。
46.根据权利要求42或43的成像方法,其中芯粒子是在金属氧化物存在下,由一可聚合单体聚合制成的。
47.根据权利要求38的成像方法,其中调色剂重均粒径为1-6μm,磁性载体数均粒径为5-35μm。
48.根据权利要求47的成像方法,其中磁性载体包括含有50-95重量%铁磁性金属氧化物的芯粒子,且磁性载体在1千奥斯特下磁化强度为1.0-1.5×105A/m。
49.根据权利要求38的成像方法,其中调色剂重均粒径3-8μm,磁性载体数均粒径35-80μm。
50.根据权利要求49的成像方法,其中磁性载体包括含30-60重量%铁磁性金属氧化物的芯粒子,且磁性载体在1千奥斯特下磁化强度为0.3-1.0×105A/m。
51.根据权利要求38的成像方法,其中铁磁体包括磁铁矿。
52.根据权利要求38的成像方法,其中高电阻率金属氧化物包括赤铁矿。
53.根据权利要求38的成像方法,其中铁磁体包括磁铁矿,高电阻率金属氧化物包括赤铁矿。
54.根据权利要求38的成像方法,其中显影剂还包括平均粒径不超过0.2μm的无机细粉末,作为添加到调色剂中的外添加剂。
55.根据权利要求38的成像方法,其中显影剂还包括平均粒径不超过0.2μm的有机细粉末,作为添加到调色剂中的外添加剂。
56.根据权利要求38的成像方法,其中显影剂还包括平均粒径不超过0.2μm的无机细粉末和平均粒径不超过0.2μm的有机细粉末,作为添加到调色剂中的外添加剂。
57.根据权利要求38的成像方法,其中有机细粉末包括树脂细粒子。
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