CN1312538C - 电子照相有机调色剂 - Google Patents

Abstract

在本发明涉及的至少包含一种着色剂、一种脱模剂和一种粘结剂用树脂的有机调色剂中，脱模剂是巴西棕榈蜡和非极性石蜡的混合物，粘结剂用树脂包含一种酸值为5-20mg KOH/g的聚酯类树脂，所述聚酯类树脂包含环己烷二甲醇作为基本成分的多元醇成分。本发明的电子照相用的带负电的全色有机调色剂具有良好的定影性质、光泽度、透明度和剥离性，而无需将定影油涂布于定影设备上。

Description

电子照相有机调色剂

根据35 U.S.C.§119(a)，本非临时申请要求2003年3月24日在日本提交的专利申请号为2003-080855的优先权，其被全文引用作为参考。

发明领域

本发明涉及一种电子照相有机调色剂，更具体地涉及一种在全色电子照相术中使用的有机调色剂，所述的全色电子照相术用于使用所谓的电子照相术的成像设备，诸如静电复印机或激光束印刷机中。

发明背景

在使用电子照相术的硬拷贝技术中，近些年，考虑对降低能源(节约能耗)和高速操作、简化和稳定定影系统的需要，要求在黑白印刷中使用的黑色有机调色剂具有较低的定影温度和较宽的定影区。

另外，硬拷贝技术已快速发展到全色应用，尤其是全色产品的市场越来越大。在使用全色电子照相技术产生的彩色图像中，通常通过使用三种颜色的有机调色剂：黄色、品红色和青色作为三原色或通过向其中添加黑色从而通过使用四种颜色来再现所有的颜色。更确切地说，通过在上述每种有机调色剂上重复进行充电、曝光、显影和转印的过程形成全色图像、在记录介质上形成包含多种颜色的有机调色剂的有机调色剂图像并热熔和混合有机调色剂图像(颜色混合)，因此使它们在记录介质上定影。

在彩色电子照相术中，作为定影步骤，需要几种不同颜色的有机调色剂图像在相同的一种承印物上进行多次显影和叠合，因此彩色有机调色剂的定影性质是一个非常重要的因素。更确切地说，待定影的彩色有机调色剂应当具有宽的颜色再现范围，其能热熔直至消除有机调色剂粒子之间的界线，从而提供透明度，使有机调色剂粒子不会引起光的漫反射或阻碍颜色再现。另外，需要适当的光泽度或光亮度。用于使彩色有机调色剂定影的定影装置使用的辊由具有良好表面剥离性的优异材料制成，多数定影装置在辊等的表面上涂有大量的油。然而，为改善剥离性而涂布大量的油导致在转印纸上形成油渍，增加了成本以及需要容纳油的空间，从而产生各种问题，例如，使定影设备变得复杂或使其尺寸增加。

通常使用油进行彩色有机调色剂的定影。因为在黑白印刷的黑色有机调色剂中，所述油在热定影时可增加热熔性和降低粘度，从而为黑色有机调色剂提供透明度，因此所述的油是必需的。然而，使用这种树脂的有机调色剂降低了热熔时的粘结力，引起有机调色剂沉积在热定影辊上，从而导致高温偏移。因此，为防止高温偏移通常在定影辊上涂布油，从而降低有机调色剂在定影辊上的沉积可能性。

于是，近些年需要一种无油装置，所述装置无需使用一种通过硅油来防止偏移效果的装置，目的在于简化定影系统装置和阻止油对图像的不受欢迎的影响(油渍和粘着)。为了这个目的，试图使用所谓的无油有机调色剂，而不用油涂布定影辊，所述定影辊需要改善从低温到高温的定影性质，并且通常建议使蜡分散到有机调色剂中。然而，对于彩色有机调色剂而言，由于需要使蜡从上述粘性减小的有机调色剂中适当地渗出，因此很难阻止偏移。

JP-B 32624/1990公开了一种有机调色剂，其包含聚酯类树脂和脱模剂，脱模剂包括巴西棕榈蜡和聚烯烃蜡。然而，由于这是一种用于黑白印刷的黑色有机调色剂，所以没有考虑有机调色剂的透明性和有机调色剂粒子间的热熔相容性，并且这不足以具有彩色有机调色剂的宽定影区。

JP-B 2917/1999公开了一种彩色有机调色剂，其包含一种植物蜡和合成烃蜡的混合物，但是没有考虑蜡从树脂中的适当的渗出作用，其效果不足以提供高速的宽定影区和无油的功能。

JP-A 284528/2000提出选择一种具有环状结构和高粘性的烯烃聚合物作为有机调色剂粘结剂以阻止偏移，和进一步，使用一种选自酰胺蜡、巴西棕榈蜡、高级脂肪酸及其酯、高级脂肪酸金属皂、部分皂化的高级脂肪酸酯、高级脂肪酸醇、聚烯烃蜡和石蜡的蜡。然而，没有考虑各种蜡从树脂中的适当的渗出作用，而且无偏移域是不够的和不能实现的。

发明概述

本发明目的在于提供一种具有良好的定影性质、光泽度、透明度和剥离性而无需在定影装置上涂布定影油的彩色有机调色剂。另外，本发明要提供一种具有优异的充电性、流动性和贮存性的有机调色剂。

通过认真的研究，本发明人发现前述的目的可由一种有机调色剂解决，所述有机调色剂至少包括着色剂、脱模剂和粘结剂用树脂，其中脱模剂是巴西棕榈蜡和非极性石蜡的混合物，粘结剂用树脂包含具有特殊物理性质的聚酯类树脂，并且实现了本发明。

更确切地说，本发明的电子照相用的带负电的全色有机调色剂至少包括着色剂、脱模剂和粘结剂用树脂，其中脱模剂是巴西棕榈蜡和非极性石蜡的混合物，粘结剂用树脂包含酸值为5到20mg KOH/g的聚酯类树脂，所述聚酯类树脂含有环己烷二甲醇作为多元醇成分的主要成分。

作为有机调色剂定影方法，迄今为止通常采用热辊定影系统，并对其进行了各种研究。尤其是，在全色有机调色剂中，使用低分子量树脂以扩展颜色再生范围并熔解低分子量树脂直到有机调色剂粒子间的界线消除，从而提供透明度。因此，有机调色剂的粘性降低，粘结力减弱，易于发生高温偏移。另外，近些年需要一种无油装置，所述装置无需使用一种通过硅油来防止偏移效果的装置，目的在于简化定影系统装置和阻止油对图像的不受欢迎的影响(油渍和粘性)。因此，需要进一步改善有机调色剂从低温到高温的定影性质。

鉴于以上所述，在本发明中进行了以下改进，从而为无油定影系统提供了具有宽定影区的有机调色剂，其甚至可用在使用低分子量树脂的彩色有机调色剂中。

(1)选择一种具有良好的充电性、剥离性、贮存性和颜料分散性的聚酯类树脂用作树脂，酸值设定在5或更高以控制其与蜡的相容性，和20或更低以能够稳定地保持环境稳定性(湿度)和适当的相容状态。

(2)另外，在包含环己烷二甲醇作为多元醇成分的主要成分的的树脂中，细的结晶部分被分散于全部树脂中。因为通过使用树脂可在有机调色剂局部形成高粘弹性部分，可以增加有机调色剂的局部弹性而不增加其粘性，因而扩展了高温定影区而在低温区保持有机调色剂的定影性质。

(3)通常，蜡具有两种改善定影性质的作用，更确切地说，即使在低温时自树脂渗出和在低温加强与纸的粘着，从而阻止低温偏移的固着效果；和蜡通过在高温渗出覆盖定影辊的表面和介入有机调色剂和定影辊之间，从而降低有机调色剂和定影辊之间的沉积，从而阻止高温偏移的效果。

于是，为了有效地提供上述两种功能，使用了包含非极性石蜡和巴西棕榈蜡组合在一起的混合物。这可以提供使用低分子量树脂的有机调色剂，在低温具有优异的固着效果以及具有足够的防止高温偏移的效果。

据认为这应归功于：具有较差相容性的非极性石蜡即使在低温就可渗出而巴西棕榈蜡直到高温区才保持渗出效果。另外，比单独使用各自的使用效果相比，使用混合物可提供更加优异的定影性质。

另外，当使用蜡混合物时，其与树脂的相容性达到最佳，不会由于不均匀分散而形成大的蜡块。如果存在大块而未达最佳时，则大的蜡块可破坏有机调色剂特征的充电性质，并在光敏材料或载体上形成薄膜。

在本发明中，非极性石蜡和巴西棕榈蜡的混合比优选为25％∶75％到75％∶25％。当各个成分比小于25％和大于75％时，丧失了作为混合物的多种效果。

另外，在本发明中，蜡混合物的针入度优选为3或更小。当蜡混合物的针入度大于3时，流动性降低，破坏了充电性，导致贮存稳定性出问题，降低了其在生产步骤中的粉碎性质。

另外，在本发明中，蜡混合物的DSC峰温度范围优选为70-100℃。当蜡混合物的DSC峰温度低于70的时，贮存性变差。另一方面，当蜡混合物的DSC峰温度高于100℃时，渗出效果降低，定影性质变差。

另外，在本发明中，粘结剂用树脂的熔解温度优选为95-125℃。当粘结剂用树脂的熔解温度低于95℃时，有机调色剂的粘结力降低，引起高温偏移。当粘结剂用树脂的熔解温度高于125℃时，不可能通过消除有机调色剂粒子之间的界线而提供足够的透明度。

另外，在本发明中，蜡混合物的添加量优选为有机调色剂总量的1-10份。当蜡混合物的添加量小于1份时，不能获得所述蜡的效果。另一方面，当蜡混合物的添加量为10份或更多时，将破坏充电性等。

发明详述

本发明的有机调色剂中的着色剂可包括所需颜色如黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色一致的多种着色剂。

用于黄色(Y)有机调色剂的着色剂可包括，例如，根据色指数分类的C.I.颜料黄1、C.I.颜料黄5、C.I.颜料黄12、C.I.颜料黄15、C.I.颜料黄17、C.I.颜料黄180、C.I.颜料黄93和C.I.颜料黄74；无机颜料如黄色氧化铁和黄土。另外，染料可包括：例如，硝基染料，如C.I.酸性黄1；油溶染料，如C.I.油溶黄2、C.I.油溶黄6、C.I.油溶黄14、C.I.油溶黄55、C.I.油溶黄19和C.I.油溶黄21。

用于品红色(M)有机调色剂的着色剂可包括，例如，C.I.颜料红49、C.I.颜料红57、C.I.颜料红81、C.I.颜料红122、C.I.油溶红19、C.I.油溶红49、C.I.油溶红52、C.I.碱性红10和C.I.分散红15。

用于青色(C)有机调色剂的着色剂可包括，例如，C.I.颜料蓝15、C.I.颜料蓝16、C.I.油溶蓝55、C.I.油溶蓝70、C.I.直接蓝25和C.I.直接蓝86。

优选炭黑用作黑色着色剂。可使用目前已知的任何染料和颜料。

另外，以100重量份的粘结剂用树脂为基准，着色剂的含量优选为1-30重量份，更优选为2-20重量份。

组成了本发明的有机调色剂中用作粘结剂用树脂的聚酯类树脂的多元醇成分，包括环己烷二甲醇作为基本成分，以及其它的醇组分，优选是双酚A的2mol环氧乙烷加成物或2mol的环氧丙烷加成物，尤其是双酚A的2mol环氧乙烷加成物。可一起使用的其它醇成分可包括二元醇，如乙二醇、二缩三乙二醇，1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁烯二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇和氢化双酚A；以及三元或多元醇，如丙三醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟基乙基异脲氰酸酯和季戊四醇。

组成了本发明的有机调色剂中用作粘结剂用树脂的聚酯类树脂的多元酸成分，可包括二元酸，如丁二酸、己二酸、癸二酸、壬二酸、十二碳烯丁二酸、正十二烷基丁二酸、丙二酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、柠康酸、衣康酸、戊烯二酸、环己烷二羧酸(diarboxylic)、邻苯二甲酸、间苯二甲酸和对苯二甲酸；三元或多元酸，如1，2，4-苯三酸、trimetinic acid和1，2，4，5-苯四酸，及其酸酐和低级烷基酯，考虑到耐热性和粘结性，优选对苯二甲酸或其低级烷基酯。

至于本发明的有机调色剂中的粘结剂用树脂，也可使用掺杂有其它树脂的聚酯类树脂，其它树脂为，例如，苯乙烯丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酯类树脂和石油树脂。

作为本发明的有机调色剂中的非极性石蜡，可使用从石油中提取的天然石蜡。

本发明的有机调色剂中的巴西棕榈蜡是采集自巴西棕榈的天然蜡。酸值典型地为4-10，针入值典型地为1或更低。

在本发明的有机调色剂中，为了控制有机调色剂的摩电性质，可掺入电荷控制剂。控制负电荷的电荷控制剂可包括，例如，油溶染料，如油黑或spiron黑；含金属的偶氮染料；环烷酸金属盐；烷基水杨酸金属盐；脂肪酸皂和树脂酸皂。以100重量份的粘结剂用树脂为基准，电荷控制剂的含量优选为0.1-10重量份，更优选为0.5-8重量份。至于黄色、品红色或青色有机调色剂，优选无色的烷基水杨酸金属盐等。

另外，为了控制有机调色剂的流动性和充电性，也可向本发明的有机调色剂中掺入表面处理剂。表面处理剂可包括，例如，二氟乙烯细粉、聚四氟乙烯细粉、脂肪酸金属盐、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸铅、氧化锌粉末、氧化铝粉末、氧化钛粉末和二氧化硅细粉。以100重量份的含有树脂的着色剂为基准，表面处理剂优选掺入0.01-10重量份，更优选引入0.1-5重量份。

对于有机调色剂的颗粒大小没有特别限制，优选例如平均颗粒大小为约3-30μm的有机调色剂。尤其是，为获得高图像质量的图像，颗粒大小优选为约9μm或更小，更优选为4-9μm，最优选为5-8μm。

本发明的有机调色剂的制备可以为：在干混机、万能混合机或球磨机中将着色剂、粘结剂用树脂和作为选择的其它添加剂进行初步均匀混合，然后，使用捏和机，例如，使用密闭式混合机、辊、单螺旋或双螺旋挤压捏和机对所得混合物进行均一的熔融捏和，然后冷却，粉碎，和选择性地，对其进行分级。

使用Seiko Instruments Inc.生产的DSC2000测量DSC峰温度。测量条件为：从20℃以每分钟10℃的速率升温到200℃，然后从200℃降温到20℃，重复两次，测量该过程中的吸热峰。

根据JIS K 2235-5.4测量蜡的针入度。

关于树脂的熔解温度，当使用Shimadzu Corp.生产的流动试验仪CFT-500，测量条件是样品量为1.0g，口模大小为1.0×1.0，挤压载荷为20kgf/cm²，升温速率为6℃，起始温度为60℃，预热时间为300sec进行测量时，在1/2冲程时的温度定义为熔解温度。

实施例

参考实施例和比较实施例描述本发明的有机调色剂。

(有机调色剂的制备实施例)

在万能混合机中均匀混合下面的组分后，使用双螺旋挤压机对其进行加热熔融和捏和，并冷却：

-聚酯类树脂(1，4-环己烷二甲醇，双酚A的2.2mol环氧乙烷加成物，对苯二酸或一起使用的1，2，3-苯三酸酐)：100重量份；

-铜酞菁(颜料蓝15)：5重量份；

-电荷控制剂(水杨酸锌化合物)：2.0重量份；和

-蜡混合物。

在切割式粉碎器中将由此获得的捏和产品粗粉碎后，用超声喷射粉碎器进行精细粉碎，通过分级器除去5μm或更小的细粉，获得经过分级的有机调色剂。颗粒大小分布范围为5-16μm，平均颗粒大小为8.0μm。向经过分级的有机调色剂中加入0.4％的外添加剂疏水性二氧化硅，并在万能混合机中混合，获得经外部添加处理的有机调色剂。然后，使有机调色剂和载体混合制备显影剂。铁素体粒子用作载体，显影剂的有机调色剂浓度设定到4.0％。

表1表示，在实施例和比较实施例中使用的有机调色剂中，聚酯类树脂的熔融粘度和酸值、蜡的DSC峰温度、针入度、混合比和添加量。

表1

	聚酯类树脂		蜡混合物
								熔解温度(℃)	酸值	DSC温度(℃)	针入度	混合比*	所含份数
实施例1	108	5	75	1	50	3
							实施例2	108	12	75	1	50	3
实施例3	108	20	75	1	50	3
							实施例4	108	12	70	1	50	3
实施例5	108	12	100	1	50	3
							实施例6	125	10	75	1	50	3
实施例7	95	11	75	1	50	3
							实施例8	108	12	78	1	75	3
实施例9	108	12	72	1	25	3
							实施例10	108	12	75	1	50	1
实施例11	108	12	75	1	50	9
							实施例12	108	12	73	3	50	3
比较实施例1	110	3	75	2	50	3
							比较实施例2	110	22	75	2	50	3
比较实施例3	108	12	67	4	50	3
							比较实施例4	108	12	105	1	50	3
比较实施例5	128	11	75	1	50	3
							比较实施例6	93	11	75	1	50	3
比较实施例7	108	12	75	2	80	3
							比较实施例8	108	12	80	1	20	3
比较实施例9	108	12	75	1	50	11
							比较实施例10	108	12	75	1	50	0.5

^*混合比(非极性石蜡/巴西棕榈蜡：wt％)

[印刷试验]

在Sharp Corp.生产的复印机AR-S505中，使用上面得到的双组分显影剂形成未定影的图像。然后，对Sharp Corp.生产的复印机ARC-260的定影设备(无油型)进行改进，使用能自由设置定影辊温度的外置定影机器，进纸速率固定为120mm/sec，温度从100℃升温到210℃，变化梯度为5℃。

在这一步骤中，观察到偏移现象，其中图像被再次转印到非图像区，图像未进行再次转印的温度定义为是无偏移温度，如表2所示。

通过Macbeth反射光密度仪测量在150℃形成的定影图像的图像密度，用沙砾橡皮擦对定影图像进行摩擦擦拭。摩擦擦拭后测量图像密度，然后根据下式计算定影强度：

定影强度＝(摩擦擦拭后的图像密度/摩擦擦拭前的图像密度)×100，

其定义为是定影强度(％)的指数，从彩色有机调色剂内粒子的熔融-混合性质考虑，认为指数值为80或更高为“良好”。表2表示得到的定影强度。

关于由此形成的定影图像的图像密度，使用Macbeth反射光密度仪测量未用于测量的纸与定影图像的白纸部分之间的密度差异，如果为0.005或更低，则判断为“良好”，如果为0.005或更高，则为“差”。

表2表示所得的雾化效果。

将10g有机调色剂置于聚乙烯瓶内并在45℃保存7日。冷却后，从瓶中取出有机调色剂，目测判断粘结程度。当有块存在时，用手指轻微接触所述的块，当块破碎而未产生任何应用上的问题时，则判断其为“良好”；如果感觉到块是硬的，则判断为“差”。表2表示得到的贮存性。

具有60℃或更高范围的无偏移区域被判断为是令人满意的。表2表示得到的结果。

表2

	无偏移区域(℃)	定影强度	贮存性	雾化效果	总体评价
						实施例1	110-175	83	良好	0.003	优异
实施例2	105-195	91	良好	0.001	优异
						实施例3	105-195	85	良好	0.002	优异
实施例4	105-190	90	良好	0.002	优异
						实施例5	120-185	83	良好	0.001	优异
实施例6	125-205	80	良好	0.001	优异
						实施例7	105-180	93	良好	0.001	优异
实施例8	105-175	86	良好	0.001	优异
						实施例9	120-200	85	良好	0.002	优异
实施例10	125-190	86	良好	0.001	优异
						实施例11	105-195	88	良好	0.004	优异
实施例12	105-195	89	良好	0.004	优异
						比较实施例1	115-160	86	差	0.007	差
比较实施例2	110-155	82	良好	0.002	差
						比较实施例3	105-190	93	差	0.004	良好
比较实施例4	130-185	83	良好	0.001	良好
						比较实施例5	135-195	75	良好	0.002	良好
比较实施例6	105-160	90	良好	0.001	良好
						比较实施例7	115-170	84	良好	0.002	良好
比较实施例8	130-185	78	良好	0.001	良好
						比较实施例9	105-195	85	良好	0.009	良好
比较实施例10	130-180	82	良好	0.001	良好

如表2所示，表2中作为本发明的有机调色剂的实施例1-12得到令人满意的结果。相比之下，在比较实施例1和2中，因为树脂的酸值超出本发明范围，未获得作为定影性质的无偏移区域令人满意的结果。在比较实施例3中，因为蜡的DSC峰温度低，因此贮存性变差，在比较实施例4中，因为蜡的DSC峰温度高，因此渗出效果变差，未获得作为定影性质的无偏移区域令人满意的结果。在比较实施例5中，因为树脂的熔解温度高，因此未获得作为定影性质的无偏移区域令人满意的结果。在比较实施例7和8中，因为蜡的混合比分别有偏差，因此未获得宽的无偏移区域。在比较实施例9中，因为蜡含量较高，因此充电性变得不稳定，引起雾化效果。在比较实施例10中，蜡的含量不是足够的，因此定影性质变差。如上所述，本发明之外的其它比较实施例不能提供令人满意的结果。

根据本发明，因为巴西棕榈蜡和非极性石蜡的混合物用作脱模剂，酸值为7-20mgKOH/g的聚酯类树脂用作粘结剂用树脂，所以可获得具有良好定影性质、光泽度、透明度和剥离能力的彩色有机调色剂，而无需将定影油涂布在定影设备上。

Claims (4)

1.一种电子照相用的带负电的全色有机调色剂，其包括至少一种着色剂、一种脱模剂和一种粘结剂用树脂，所述脱模剂是巴西棕榈蜡和非极性石蜡的混合物，其中粘结剂用树脂包含一种酸值为5-20mgKOH/g的聚酯类树脂，所述聚酯类树脂包含环己烷二甲醇作为基本成分的多元醇成分，非极性石蜡与巴西棕榈蜡的重量混合比为从25％∶75％到75％∶25％，并且蜡混合物的添加量以有机调色剂总重量为基准在1-10份的范围内。

2.权利要求1的电子照相用的带负电的全色有机调色剂，其中所述蜡混合物的针入度为3或更低。

3.权利要求1的电子照相用的带负电的全色有机调色剂，其中所述蜡混合物的DSC峰温度范围为70-100℃。

4.权利要求1的电子照相用的带负电的全色有机调色剂，其中粘结剂用树脂的熔解温度为95-125℃。