CN1739068A - 调色剂、制备调色剂的方法、双组份显影剂、及图像形成方法 - Google Patents
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Abstract
调色剂包括凝集粒子,该凝集粒子至少包含树脂粒子、颜料粒子和蜡粒子。在所述调色剂的表面上形成所述树脂的熔融膜。蜡是选自以下的至少之一:A:酯蜡,其碘值不超过25、皂化值为30~300、以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~100℃;B:蜡,其由碳数为4~30的烷基醇、不饱和多元羧酸或其酸酐、和不饱和烃系蜡反应而得,酸值为1~80mgKOH/g以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~120℃。调色剂和双组份显影剂能够实现防止不使用油时产生污损同时保持高OHP透射率的无油定影,能够减少在载体上的调色剂组份的失效以延长使用寿命,以及能够通过抑制转写时的淡化或散射来保证高的转写效率。
Description
发明领域
本发明涉及在例如复印机、激光打印机、普通纸传真机、彩色PPC、彩色激光打印机、彩色传真机或多功能装置中使用的调色剂,制备该调色剂的方法,双组份显影剂,以及图像形成方法。
背景技术
在近些年中,通常在办公室中使用的电子照相设备,已经越来越多地用于个人目的,且对其技术要求日益增加,要求这些设备能够实现例如小型化、高速化、高像质化、及高可靠性。在这样的情形下,需要无清洁器处理、级联式彩色处理、和无油定影,同时更好的可维护性和更少的臭氧排放。无清洁器处理允许转写中残留的调色剂没有清洁就可回收用于显影。级联式彩色处理使能够高速输出彩色图像。无油定影能够提供具有高光泽度、高透射率及高的抗污损(offset)能力的清晰的彩色图像,即便不用定影油也可以防止在定影期间出现污损。这些功能应当同时执行,因此调色剂特性的改进和这些处理都是重要因素。
对于彩色打印机,采用四通道(four-pass)系统的彩色处理已投入实用。在这种彩色处理中,图像支撑元件(下文称为感光体)通过充电器电晕放电进行充电,然后将其曝露于各个颜色的潜像的光信号以形成静电潜像。使用例如黄色调色剂的第一色调色剂来显影所述静电潜像,以形成可见图像。然后,具有与充电黄色调色剂的极性相反的极性的充电转写体和感光体接触,以便转写形成在感光体上的黄色调色剂图像。通过清除未被转写的残留调色剂来清洁感光体,伴随着感光体放电,第一色调色剂的显影和转写结束。接着,对诸如洋红和蓝色这样的颜色的调色剂,重复像对黄色调色剂那样的相同操作。各个颜色的调色剂图像叠加在转写体上从而形成彩色图像。然后,将叠加的调色剂图像转写到使用与调色剂极性相反的极性进行充电的纸上。
另外,还提出了采用下列结构的级联式彩色处理。多个图像形成台排列成行,其中每个图像形成台包括充电器、感光体和显影单元。通过连续地将各色调色剂转写到与感光体接触的环状转写体上来执行第一转写处理,以便在该转写体上形成多层转写彩色调色剂图像。接着,执行第二转写处理,以便形成在转写体上的多层调色剂图像全部转写到诸如纸张或字幕投影仪(OHP)胶片等转写介质上。还提出了采用另一种级联式彩色处理,其中没有使用转写体,调色剂连续直接转写到转写介质上。
在彩色图像的定影处理中,彩色调色剂应当溶化和混合以增强透射率。调色剂的溶化失败导致光线在调色剂图像的表面或内部散射,破坏调色剂颜料的本色。而且,光无法到达叠加图像的较低层,致使色彩再现性不好。因此,对调色剂来说,必须具有完全溶化特性和足够高的透射率以便不减少本色。OHP胶片中的光透射率也是彩色调色剂所需的特性。
在形成彩色图象时,调色剂可能会粘附到定影辊的表面上并引起污损。因此,应当向定影辊上涂敷大量的油或类似物,但这会使设备的操作或结构更加复杂。因而,需要无油定影(定影时不使用油)以提供紧凑、免维护和成本低的装置。为实现无油定影,例如,其中在粘合树脂中添加防粘剂(蜡)的具有优良的溶化特性的调色剂正投入使用。
但是,由于其很强的粘结性,这种调色剂在转写期间非常易于转写失败或调色剂图像混乱。因此,很难保证在转写和定影之间的相容性。在双组份显影的情况下,因粒子之间或粒子与显影单元之间的机械碰撞或摩擦生成的热,可能会出现失效(也即,调色剂的低融点组份粘结到载体的表面)。这会降低载体的充电能力,妨碍显影剂更长的寿命。
日本专利NO.2801507(专利文献1)披露了一种用于正极性充电的调色剂的载体,通过将氟取代烷基(fuorine-substituted alky group)掺进到覆盖层的有机硅树脂中来获取该调色剂。日本专利申请2002-23429 A(专利文献2)披露了一种覆盖载体,它包括导电碳和交叉连接的氟变性有机硅树脂。该覆盖载体被认为在高速处理中具有高的显影能力,并且能保持该显影能力很长时间。虽然利用有机硅树脂出众的充电特性,但是传统技术使用氟取代烷基来获得诸如光滑性、防粘性和排斥性这样的特性,以增加对磨损、剥落或破裂的抵抗力,进一步防止失效。但是,对磨损、剥落或破裂的抵抗力是不足的。而且,当使用负极性充电的调色剂时,电量极其小,尽管正极性充电的调色剂有恰当的电量。因此,更多地生成反向充电的调色剂(正极性充电的调色剂),这导致灰雾或调色剂散射。因而,这种调色剂不适于实际应用。
还提出了调色剂的各种配置。众所周知,在电子照相方法中所用的静电电荷图象显影的调色剂一般包括树脂成分(粘合树脂)、包含颜料或染料的着色成分、增塑剂、电荷控制剂和如果必要的话诸如防粘剂这样的添加剂。作为树脂成分,可以单独或组合使用天然或合成树脂。
在以适当比例预先混合添加剂后,将混合物通过热熔化加热和搅拌、通过气流碰撞板系统粉碎、以及分类为细粉,从而制备出调色剂母体。在这种情况下,调色剂母体还可以通过化学聚合方法来制备。然后,将诸如疏水性硅石这样的外部添加剂添加到调色剂母体中,从而配齐调色剂。典型地,单组份显影仅使用调色剂,而双组份显影使用包括调色剂和磁性粒子载体的显影剂。
即使使用传统的搅拌和粉碎处理进行粉碎和分类,从经济和性能条件来考虑,实际粒子大小只可以减小到仅约8μm。目前,考虑各种方法以制备具有更小颗粒大小的调色剂。此外,也考虑用于实现无油定影的方法,例如,通过在熔化和搅拌期间将防粘剂(蜡)添加到具有低软化点的树脂中。但是,对将要添加的蜡的数量存在限制,而且增大蜡数量引起一些问题,诸如调色剂的流动性低、转写时文字淡化或者调色剂熔结到感光体上。
因此,已经研究了不同于搅拌和粉碎处理的各种聚合方法作为制备调色剂的方法。例如,通过悬浮聚合法来制备调色剂。但是,颗粒大小分布不比搅拌和粉碎处理的好,而且在多数情况下需要进一步分类。而且,由于调色剂形状近似球状,所以当调色剂留在感光体等上时清洁特性非常差,从而降低图像质量的可靠度。
可以用乳剂聚合来制备调色剂,包括下列步骤:通过在至少树脂粒子的分散体中形成凝集粒子来制备凝集粒子分散体;通过混合树脂粒子来形成粘合粒子,其中树脂细粉分散在凝集粒子分散体中,以使树脂细分粘结到凝集粒子上;以及共同加热和熔化粘合剂粒子。
JP 10(1998)-198070(专利文献3)披露了一种制备用于静电电荷图像显影用的调色剂的方法。该方法包括下列步骤:通过将树脂粒子分散在具有极性的分散剂中来制备树脂粒子分散体;通过将着色剂粒子分散在具有极性的分散剂中来制备着色剂粒子分散体;以及,通过将至少树脂粒子分散体和着色剂粒子分散体混合来制备液体混合物。根据这种方法,包括在液体混合物中的分散剂具有相同的极性,所以可以用简单方便的方式制备出具有优良电荷和彩色显影特性的可靠调色剂。
JP 10(1998)-301332 A(专利文献4)披露了一种制备具有优良的定影特性、彩色显影特性、透明度和彩色混合特性的调色剂。根据这种方法,防粘剂包括至少一种酯和树脂粒子,该酯包括选自具有碳数12-30的高级乙醇和具有碳数12-30的高级脂肪酸中的至少一种,该树脂粒子包括至少两种具有不同分子量的树脂粒子。
作为防粘剂,例如公开的有,诸如聚乙烯、聚丙烯、和聚丁烯这样的低分子量聚烯烃类;硅酮类;诸如油酸酰胺、芥酸酰胺、蓖麻油胺基化合物和硬脂酸酰胺这样的脂肪酸酰胺类;诸如巴西棕榈蜡、米蜡、蜡大戟蜡、日本蜡和加州希蒙得木油这样的植物系蜡;诸如蜂蜡这样的动物系蜡;诸如褐煤蜡、石蜡、地蜡、硬石蜡、微晶蜡和费希尔-托普希蜡这样的矿物系/石油系蜡,及其改性蜡。
但是,当所添加的防粘剂的分散性降低时,在定影期间熔融的调色剂图像易倾向于灰暗的颜色。这也降低了颜料分散性,因而调色剂的彩色显影特性变得不足。在随后的处理中,当树脂细粉进一步粘结到凝集体的表面上时,由于防粘剂等的分散性低,所以树脂细粉的粘结力不稳定。而且,防粘剂一旦与树脂精细粒子凝集,就立即释出到水性介质中。根据极性或诸如溶点这样的热特性,防粘剂对凝集有相当大的影响。进一步,加入大量的特定蜡以实现无油定影。因此,要将蜡和与蜡的溶点、软化点及粘弹性不同的树脂粒子凝集,以及通过加热将它们均匀熔结到一起都是很困难的。特别是,使用具有预定酸值和官能团的防粘剂可以实现无油定影,在显影期间减少灰雾,同时提高转写效率。但是,在制造过程中,这种防粘剂妨碍树脂粒子和颜料粒子在水性介质中均匀地混合和凝集。因而,有一种倾向是增大悬浮在水性介质的释放剂或颜料的存在。
专利文献1:日本专利No.2801507
专利文献2:JP 2002-23429 A
专利文献3:JP 10(1998)-198070 A
专利文献4:JP 10(1998)-301332 A
发明内容
本发明的目的是提供调色剂、双组份显影剂和图像形成方法,其能够实现防止不使用油而产生污损同时保持高OHP透射率的无油定影,能够减少在载体上的调色剂组份的失效以延长寿命,能够通过抑制转写时的淡化或散射来保证高的转写效率。
本发明的调色剂包括凝集粒子,该凝集粒子至少包含树脂粒子、颜料粒子和蜡粒子。在调色剂的表面上形成树脂熔融膜。蜡是选自以下的至少之一:A:酯蜡,其碘值不超过25、皂化值为30~300、以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~100℃,和B:蜡,其由碳数为4~30的烷基醇、不饱和多元羧酸或其酸酐、和不饱和烃系蜡反应而得,其酸值为1~80mgKOH/g和基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~120℃。
本发明制备调色剂的方法包括下列步骤:通过混合和凝集以下物质来在水性介质中形成凝集粒子(a)第一树脂粒子分散体,其中,通过分散剂来分散第一树脂粒子,(b)着色剂粒子分散体,其中,通过由极性与该第一树脂粒子分散体的分散剂的极性相同的分散剂来分散着色剂粒子,(c1)蜡粒子分散体,其中,通过由极性与该第一树脂粒子分散体的分散剂的极性相反的分散剂来分散至少酯蜡,该酯蜡的碘值不超过25、皂化值为30~300、以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~100℃,或者(c2)蜡粒子分散体,其中,通过由极性与该第一树脂粒子分散体的分散剂的极性相反的分散剂来分散至少蜡,该蜡由碳数为4~30的烷基醇、不饱和多元羧酸或其酸酐、以及不饱和碳烃系蜡反应而获得,其酸值为1~80mgKOH/g、以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~120℃,以及(d)具有极性与用于该蜡粒子分散体的分散剂的极性相同的分散剂,通过在该水性介质中对该凝集粒子加热预定时间,形成溶化粒子;把该溶化粒子与第二树脂粒子分散体混合,其中,通过分散剂(e)来分散第二树脂粒子,以使该第二树脂粒子粘附到该溶化粒子上;以及通过加热在该溶化粒子的表面上形成该第二树脂粒子的熔融膜。
本发明的双组份显影剂包括调色剂和载体。所述调色剂包括凝集粒子,该凝集粒子至少包含树脂粒子、颜料粒子和蜡粒子。在所述调色剂的表面上形成所述树脂的熔融膜。蜡是选自以下的至少之一:A:酯蜡,其碘值不超过25、皂化值为30~300、以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~100℃,以及B:蜡,其由碳数为4~30的烷基醇、不饱和多元羧酸或其酸酐、以及不饱和烃系蜡反应而得,其酸值为1~80mgKOH/g以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~120℃。所述载体包括作为芯体材料的磁性粒子,并且利用含有氨基硅烷偶联剂的氟改性硅树脂来涂敷至少该芯体材料的表面。
本发明第一种图像形成方法包括下列步骤:利用多个调色剂图像形成台来形成静电潜像,其中每个调色剂图像形成台包括图像支撑元件、用于在该图像支撑元件上形成静电潜像的充电元件、以及调色剂支撑元件;通过利用调色剂来显影,使形成在该图像支撑元件上的静电潜像变得可见,所述调色剂包括凝集粒子,该凝集粒子至少包含树脂粒子、颜料粒子和蜡粒子,其中在该调色剂的表面上形成树脂的熔融膜,以及蜡是选自以下的至少之一:A:酯蜡,其碘值不超过25、皂化值为30~300、以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~100℃,以及B:蜡,其由碳数为4~30的烷基醇、不饱和多元羧酸或其酸酐、以及不饱和烃系蜡反应而得,其酸值为1~80mgKOH/g以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~120℃;以及执行转写系统,该转写系统包括初始转写处理和二次转写处理。在该初始转写处理中,通过显影静电潜像而得的调色剂图像被转写到与每个图像支撑元件接触的环形转写体上。按顺序连续执行该初始转写处理,以便在该转写体上形成多层调色剂图像。执行该二次转写处理,将该多层调色剂图像从该转写体上整体地转写到转写介质上。该转写系统满足关系式d1/v≤0.65(秒),其中d1(毫米)表示第一初始转写位置和第二初始转写位置之间的距离,或者第二初始转写位置和第三初始转写位置之间的距离,或者第三初始转写位置和第四初始转写位置之间的距离,v(毫米/秒)表示该图像支撑元件的圆周速度。
本发明第二种图像形成方法包括下列步骤:利用多个调色剂图像形成台形成静电潜像,其中每个调色剂图像形成台包括图像支撑元件、用于在该图像支撑元件上形成静电潜像的充电元件和调色剂支撑元件;通过利用包括调色剂和载体的双组份显影剂来显影,使形成在该图像支撑元件上的静电潜像变得可见,所述调色剂包括凝集粒子,该凝集粒子至少包含树脂粒子、颜料粒子和蜡粒子,蜡是选自以下的至少之一:A:酯蜡,其碘值不超过25、皂化值为30~300、以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~100℃,和B:蜡,其由碳数为4~30的烷基醇、不饱和多元羧酸或其酸酐、以及不饱和烃系蜡反应而得,其酸值为1~80mgKOH/g以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~120℃;和所述载体包括作为芯体材料的磁性粒子,并且至少该芯体材料的表面上被涂敷含有氨基硅烷偶联剂的氟改性硅树脂;以及执行转写系统,该转写系统包括初始转写处理和二次转写处理。在该初始转写处理中,通过显影静电潜像而得的调色剂图像被转写到与每个图像支撑元件接触的环形转写体上。按顺序连续执行该初始转写处理,以便在该转写体上形成多层调色剂图像。执行该二次转写处理,将该多层调色剂图像从该转写体上整体地转写到转写介质上。该转写系统满足关系式d1/v≤0.65(秒),其中d1(毫米)表示第一初始转写位置和第二初始转写位置之间的距离,或者第二初始转写位置和第三初始转写位置之间的距离,或者第三初始转写位置和第四初始转写位置之间的距离,v(毫米/秒)表示该图像支撑元件的圆周速度。
附图说明
图1表示本发明的实例中所用的图像形成装置的结构的横截面图;
图2表示本发明的实例中所用的定影单元的结构的横截面图;
图3表示本发明的实施例中的蜡分散装置的概略透视图;
图4表示图3中的蜡分散装置的平面图;
图5表示本发明的实例的制备方法的概略流程图;
图6A表示在本发明的一个实例中制备的调色剂母体的调色剂粒子的透射电子显微镜(TEM)图片(放大倍数:15000X)。图6B是在本发明的另一实例中制备的调色剂母体的调色剂粒子的TEM图片(放大倍数:12000X)。
1:感光体,2:充电辊,3:激光信号光,4:显影辊,5:刀片,10:第一转写辊,12:转写带,14:第二转写辊,13:驱动牵力辊,17:转写带单元,18B,18C,18M,18Y:图像形成单元,18:图像形成单元组,20:乳剂聚合槽,30:颜料分散槽,40:蜡分散槽,50:凝集槽,60:过滤分离槽,70:洗涤槽,201:定影辊,202:压力辊,203:定影带,205:感应加热器,206:铁氧体磁心,207:线圈。
具体实施方式
本发明提供用于静电电荷图像显影的调色剂和双组份显影剂,该调色剂具有较小的粒子大小和尖锐的粒子大小分布,以及表现出高充电特性、环境依赖性、清洁特性和转写特性。本发明还提供一种图像形成方法,其在没有引起调色剂散射、灰雾等的情况下能形成高质量、高可靠性的彩色图像。
(1)蜡
本发明的调色剂包括蜡。要求该蜡不仅能够提高在定影中调色剂的抗污损特性,还能够满足电子照相的特性,例如,防止在显影期间灰雾或散射,以及防止在转写时转写颠倒或文字淡化。鉴于此,本发明研究了不同种类的蜡。对于聚乙烯或聚丙烯的低分子量聚烯烃蜡,很难使蜡极好地分散在液体中以形成分散体,而且在凝集反应中所释放的蜡的数量变得更多。如果蜡被用于彩色调色剂,则很难生成色彩鲜明的图像,这是因为图像易于颜色浑浊。对于油酸酰胺、芥酸酰胺、或硬脂酸酰胺的脂肪酸酰胺蜡,这种蜡能够极好地分散在液体中以形成分散体。但是,随着时间的推移可能会出现蜡的再凝集,因而处理是一个问题。对于硬石蜡、微晶蜡和费希尔-托普希蜡,这种蜡很难极好地分散在液体中以形成分散体,而且在凝集反应中所释放的蜡的数量变得更多。
根据上述研究的结果,本发明的发明人找到一种蜡,其能够极好地分散在液体中以形成分散体,随着时间的推移不会发生再凝集,在凝集反应期间不会释出。本发明的发明人还重点关注了这种蜡的特性,其不会损坏定影、显影、和转写特性。
加入到本发明的调色剂中的蜡优选具有不超过25的碘值和30~300的皂化值。所加入的蜡的数量优选为每100份重量的粘合树脂1~20份重量。这种蜡能够减缓在多层转写期间由调色剂的充电作用产生的排斥,还能够抑止转写效率的降低、转写期间文字淡化或者转写颠倒。通过将蜡与载体组合使用,就能够抑止在载体上出现失效。从而,延长显影剂的寿命。进一步,可以提高在显影单元内的调色剂的处理特性,以便在显影前后都能提高图像的均一性。还能减少显影记忆(memory)的发生。通过具有特定极性的分散剂,这种蜡能够与树脂粒子和颜料粒子均匀地混合和凝集,这将在后面描述。这样能够减小悬浮的固体物,从而抑止色彩浑浊。在随后的处理中,当树脂进一步熔融时,蜡不会轻易释放。
所加入的蜡的数量优选为粘合树脂的每100份重量包含5~20份重量,更优选为粘合树脂的每100份重量包含10~20份重量。若其低于5份重量,则不能达到提高定影性的效果。若其超过20份重量,则存储稳定性是一个问题。
若蜡的碘值超过25,则这种蜡在水性介质中的混合和凝集就变得很差,均一分散性降低从而引起色彩浑浊。而且,悬浮的固体物增加并留在调色剂中,这可能导致调色剂在感光体等上形成薄膜。这使得在主转写处理中很难减缓在多层转写期间由调色剂的充电作用产生的排斥。环境依赖性较大,材料的可充电性变化增加以致于在长时间的连续使用时会损害图像稳定性。进一步,显影记忆很容易发生。
若蜡的皂化值低于30,则未皂化物质和碳氢化合物的存在将增加,导致调色剂在感光体等上形成薄膜或者低的可充电性。而且,蜡与电荷控制剂的分散性降低,导致在连续使用期间调色剂形成薄膜或低的充电性。若蜡的皂化值超过300,则蜡与树脂的分散性降低,因而使其很难减缓在多层转写期间由调色剂的充电作用所产生的排斥。而且,灰雾或者调色剂散射可能增加。
粘合树脂的酸值优选为1~40mgKOH/g。若酸值低于1mgKOH/g,则很难减缓在多层转写期间由调色剂的充电作用所产生的排斥。若酸值超过40mgKOH/g,则耐环境性能降低,灰雾增加。
基于DSC法的蜡的熔点优选为50℃~100℃。更优选,蜡的碘值不超过15,皂化值为50~250,基于DSC法的熔点为65℃~90℃。进一步优选,蜡的碘值不超过5,皂化值为70~200,基于DSC法的熔点为65℃~85℃。
用于蜡的优选材料,当在熔点以上温度每改变10℃时,体积增加比为2~30%。当从固态变化到液态时蜡迅速膨胀,以致当在定影期间通过加热溶融时,调色剂粒子彼此更牢固地粘附。这进一步提高定影性,定影辊的防粘特性和抗污损性能。若体积增加比小于2%,则这些效果就会降低。若体积增加比大于30%,则分散性在搅拌期间可能会降低。
蜡在220℃的执损耗优选不超过8wt%。若热损耗超过8wt%,则调色剂的玻璃化转变点变低,存储稳定性变差。因此,这种蜡有害地影响了显影特性,并且允许出现灰雾或调色剂在感光体上形成薄膜。
在基于凝胶渗透色谱法(GPC)的蜡的分子量特性中,优选数均分子量为100~5000,重量平均分子量为200~10000,重量平均分子量与数均分子量的比值(重量平均分子量/数均分子量)为1.01~8,Z均分子量与数均分子量的比值(Z均分子量/数均分子量)为1.02~10,在范围5×102~1×104中存在至少一个分子量最大值。更优选,数均分子量为500~4500,重量平均分子量为600~9000,重量平均分子量/数均分子量的比值为1.01~7,Z均分子量/数均分子量的比值为1.02~9。进一步优选,数均分子量为700~4000,重量平均分子量为800~8000,重量平均分子量/数均分子量的比值为1.01~6,Z均分子量/数均分子量的比值为1.02~8。
若数均分子量低于100,则重量平均分子量低于200,分子量最大值小于5×102,存储稳定性可能变差。而且,在显影单元内的调色剂的处理特性会降低,以致损害调色剂浓度的均一性。进一步地,可能出现调色剂在感光体上形成薄膜。
若数均分子量高于5000,则重量平均分子量高于10000,重量平均分子量/数均分子量的比值大于8,Z均分子量/数均分子量的比值大于10,分子量最大值在大于1×104的范围内,防粘作用就会变弱,诸如定影性和抗污损性能这样的定影功能可能会恶化。
蜡的优选材料可以是,例如,白芒花油(meadowfoam oil),霍霍巴油,木蜡、蜂蜡、石蜡、小烛树蜡、地蜡、米蜡和它们的衍生物。它们可以单独使用,或者二种或二种以上组合使用。特别是,也可以优选使用选自基于DSC法的熔点为76℃~90℃的巴西棕榈蜡、熔点为66℃~80℃的小烛树蜡、熔点为64℃~78℃的氢化霍霍巴油、熔点为64℃~78℃的氢化白芒花油和熔点为74℃~90℃的米蜡中的至少一种。
皂化值是皂化1克样本所需的毫克氢氧化钾,其与酸值和酯值的总和相对应。当测量皂化值时,在乙醇溶液中用近似0.5N氢氧化钾来皂化样本,然后用0.5N盐酸来滴定测量过量的氢氧化钾。
碘值可以下列方式确定。当卤素作用于样本时,测量由样本吸收的卤素量。然后,将所吸收的卤素量转换成碘,用每100克样本的克数来表示。碘值是指由100克脂肪所吸收的碘的克数,在样本中的脂肪酸的不饱和度随碘值增加而增加。将氯仿或四氯化碳溶液制备为样本,碘和氯化汞的乙醇溶液,或者氯化碘的冰醋酸溶液加入到样本中。在样本被允许放到试验台之后,残留没有产生任何反应的碘用硫代硫酸锶标准溶液滴定测量,从而计算所吸收的碘数量。
热损耗可以用下列方式测量。精确地称量样本槽至第一小数点位(W1毫克)。然后,在样本槽中放入10~15毫克的样本,并精确称量至第一小数点位(W2毫克)。将该样本槽设置在不同的热天平中,并用5毫克的重量灵敏度进行测量。测量之后,样本在220℃时重量损耗(W3毫克)利用表读取到第一小数点位。测量装置是,例如,TGD-3000(由ULVAC-RICO公司制造),温度上升比率为10℃/分钟,最高温度为220℃,保持时间为1分钟。因此,热损耗(%)可以用W3/(W2-W1)×100确定。因而,彩色图像的透射率和抗污损性能可以被提高。而且,能够抑止在载体上出现失效,延长显影剂的寿命。
也可以优选使用下列蜡:由碳数为4~30的烷基醇、不饱和多元羧酸或其酸酐,以及不饱和烃系蜡反应而得的蜡;由烷基胺、不饱和多元羧酸或其酸酐、以及不饱和烃系蜡反应而得的蜡;或者由氟烷基醇、不饱和多元羧酸或其酸酐、以及不饱和烃类蜡反应而得的蜡。
在基于GPC的这种蜡的分子量分布中,优选重量平均分子量为1000~6000,Z均分子量为1500~9000,重量平均分子量与数均分子量的比值(重量平均分子量/数均分子量)为1.1~3.8,Z平均分子量与数均分子量的比值(Z平均分子量/数均分子量)为1.5~6.5,在范围1×103~3×104中存在至少一个分子量最大值,酸值为1~80mgKOH/g,熔点为50℃~120℃,在25℃时的渗透数不超过4。更优选地,重量平均分子量为1000~5000,Z均分子量为1700~8000,重量平均分子量/数均分子量的比值为1.1~2.8,Z均分子量/数均分子量的比值为1.5~4.5,在范围1×103~1×104中存在至少一个分子量最大值,酸值为10~70mgKOH/g,熔点为60℃~110℃。进一步优选地,重量平均分子量为1000~2500,Z均分子量为1900~3000,重量平均分子量/数均分子量的比值为1.2~1.8,Z均分子量/数均分子量的比值为1.7~2.5,在范围1×103~3×103中存在至少一个分子量最大值,酸值为35~50mgKOH/g,熔点为65℃~95℃。具有上述分子量分布的蜡在无油定影中有助于更高的抗污损性能、更高的光泽度和更高的OHP透射率。因此,该蜡在高温时不降低存储稳定性。当通过把三层彩色调色剂布置在薄纸片上来形成图像时,这种蜡特别有助于提高纸张与定影辊或带的分离性。这种蜡能够与树脂粒子和颜料粒子均匀地混合和凝集。这样能减少悬浮的固体物,由此抑止色彩浑浊。当树脂进一步与粒子熔融时,不可能出蜡的释放,可以很容易地产生混合和分散的状态。即使氟或硅酮物质用于定影辊,也可以抑止中间色调图像的污损。
通过将蜡与载体组合使用,这将以后面说明,不仅能够实现无油定影,而且能够抑止在载体上失效的出现。因此,可使显影剂的寿命延长。当能够保持显影单元中的调色剂的均一性时,显影记忆的发生也会减少。进一步,在连续使用期间可以保持充电的稳定性,这样可以确保在定影性和显影稳定性之间的相容性。
当烷基蜡的碳数小于4时,减弱防粘作用,所以分离性和抗高温污损性能变差。当其碳数高于30时,蜡与树脂粒子的混合和凝集变差,导致较低的分散性。当酸值小于1mgKOH/g时,在长时间的使用中调色剂的电荷量减少。当酸值高于80mgKOH/g时,抗湿性能降低,在高度潮湿的情况下灰雾增大。
若熔点低于50℃,则调色剂的存储稳定性变差。若熔点高于120℃,则防粘作用变弱,抗污损性能的温度范围变窄。而且,很难减小蜡的乳化和分散粒子的粒子大小。
若在25℃时的渗透数大于4,则韧性就会降低,在长时间的使用过程中引起调色剂在感光体上形成薄膜。
若重量平均分子量小于1000,Z均分子量小于1500,重量平均分子量/数均分子量的比值小于1.1,Z均分子量/数均分子量的比值小于1.5,分子量最大值在小于1×103的范围内,则调色剂的存储稳定性变差,从而引起调色剂在感光体或者中间转写体上形成薄膜。而且,在显影单元内的调色剂的处理特性会降低,损害调色剂浓度的均一性。进一步地,很容易发生显影记忆。因而,当在高速旋转体的强剪切力下制备乳化和分散粒子时,粒子大小分布变得更宽。
若重量平均分子量大于6000,Z均分子量大于9000,重量平均分子量/数均分子量的比值大于3.8,Z均分子量/数均分子量的比值大于6.5,分子量最大值在大于3×104的范围内,则防粘作用变弱,定影功能变差。而且,很难减小蜡的乳化和分散粒子的粒子大小,并且不容易产生混合和分散的状态。
乙醇的实例包括具有碳数为4~30的烷基链的乙醇,比如辛醇(C8H17OH)、十二烷醇(C12H25OH),十八烷醇(C18H37OH)、二十九碳烷(C29H59OH)、和十五烷酰(C15H31OH)。胺的实例包括N-甲基己胺、壬基胺、十八烷醇胺、和十九烷基胺。氟烷基醇的实例包括1-甲氧基-(全氟-2-甲基-1-丙烯)、六氟丙酮、3-全氟辛基-1、和2-环氧丙烷。不饱和多元羧酸或其酸酐的实例包括马来酸、马来酐、衣康酸、衣康酐、柠康酸、柠康酐。它们可单独使用,或者两种或两种以上组合使用。特别优选马来酸和马来酐。不饱和烃系蜡的实例包括乙烯、丙烯、和α-烯烃。
利用醇或胺聚合生成不饱和多元羧酸或其酸酐,然后将其加入到存在过氧化二枯基或第三丁基过氧异丙基一元碳酸的合成烃系蜡中。
所加入的蜡量优选为每100份重量粘合树脂中包含1~20份重量蜡。若其低于1份重量,则不容易地得到防粘效果。若其超过20份重量,则调色剂的流动性降低,因饱和导致效果不再提高。
通过在蒸馏水中加热和熔融蜡、将具有极性的分散剂加入到蜡熔化物、以及使用分散装置分散蜡来制备蜡粒子分散体。当蜡具有高的熔点时,可以通过在高压下加热来熔蜡,以形成分散体。
上述蜡有一个特定的极性基。因此,优选将月桂胺盐酸或硬脂酸胺盐酸用作阳离子表面活性剂。这允许分散体更精细。而且,当通过凝集反应形成凝集粒子时,几乎不释放出蜡,所以可以实现均匀的窄的粒子大小分布。在这种情况下,诸如聚乙烯醇或水溶性纤维素这样的水溶性聚合体组份可以与月桂胺盐酸或硬脂酸胺盐酸同时加入,由此提高分散体稳定性。
作为分散装置,例如,可以使用匀化器来制备中径为0.2~0.3微米的分散体。但是,中径不超过0.2微米的更精细的分散体可以用这样的方式获得,即通过利用旋转体相对于在它们之间具有预定间隙(约0.1~10毫米)的固定体高速旋转时所产生的强剪切力的作用,来乳化和分散蜡熔化物。旋转体以不小于30米/秒且优选不小于40米/秒的速度高速旋转,在液体上产生一个强大的剪切力,从而制备具有更精细粒子大小的乳化分散体。30秒~5分钟的处理足够获得精细的分散体。
图3是在本发明的实施例中的蜡用搅拌/分散装置40的概略透视图。图4是搅拌/分散装置40的俯视图。这个装置为水冷套管型。通过从线47引入冷水到外槽41的内部并从线48排放水来冷却整个装置。参考标号42是防护板,其阻挡将被处理的液体的流动。防护板42中间部分有一开口,已处理的液体从开口流出,并通过线45离开装置。参考标号43是旋转体,其固定在轴46上并高速旋转。在旋转体43的侧面有一些孔(约1~5毫米大),将被处理的液体可以流过这些孔。将被处理的液体以大约槽容量的一半(120毫升)的量放进槽中。旋转体的最大旋转速度为50米/秒。旋转体的直径为52毫米,槽的内径为56毫米。参考标号44是用于连续处理的材料入口。在高压处理或成批处理的情况下,材料入口44是关闭的。
(2)树脂
作为此实施例的调色剂的树脂粒子,例如,可使用热塑性粘合树脂。热塑性粘合树脂的具体实例包括下列:诸如苯乙烯、对氯苯乙烯和-甲基苯乙烯苯这样的乙烯类;诸如甲基丙烯酸盐、乙基丙烯酸盐、n-丙基丙烯酸言、月桂基丙烯酸盐和2-乙基己基丙烯酸盐这样的丙烯酸类单体;诸如甲基甲基丙烯酸盐、乙基甲基丙烯酸盐、n-丙基甲基丙烯酸盐、月桂基甲基丙烯酸盐和2-乙基己基甲基丙烯酸盐这样的甲基丙烯酸类单体;诸如丙烯酸、甲基丙烯酸和苯乙烯磺酸钠这样的乙烯基-未饱和酸单体;诸如丙烯酸腈和甲基丙烯酸腈这样的乙烯腈类;诸如乙烯基甲醚和乙烯基异丁酯这样的乙烯醚类;诸如乙烯基甲酮、乙烯基乙酮和乙烯基异丙烯基酮这样的乙烯酮类;诸如乙烯、丙烯、丁二烯以及同聚物、共聚物或者这些物质(单体)的混合物这样的石蜡类。该具体实例还进一步包括诸如环氧基树脂、多聚树脂、聚亚胺树脂、聚胺树脂、纤维树脂、或者聚乙烯树脂、非-乙烯基浓缩树脂与如上所述的任何乙烯基树脂的混合物这样的非-乙烯基浓缩树脂,以及在非-乙烯基浓缩树脂存在时由乙烯基单体的聚合反应所形成的接枝共聚物。
在这些树脂中,尤其优选乙烯基树脂。这种乙烯树脂的优点在于容易制备树脂粒子分散体,例如,通过使用离子表面活性剂的乳液聚合或种子聚合。乙烯基单体的实例包括作为用于乙烯基聚酸或乙烯基聚碱的材料,诸如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、肉桂酸、反丁烯二酸、乙烯磺酸、乙烯亚胺、乙烯基吡啶或乙烯胺。在本发明中,树脂粒子优选包含作为单体组合物的乙烯基单体。在本发明中,考虑到乙烯基树脂形成发应的容易性,在乙烯基单体中更优选乙烯基共聚酸。特别是,根据控制聚合程度或玻状化转化点,尤其优选具有羰基作为离解基团的离解乙烯基单体,诸如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、苯乙烯酸或反丁烯二酸,。
树脂粒子的中径通常不超过1微米,且优选为0.01~1微米。若中径超过1微米,则用于作为最终产品将获得的静电电荷图像显影的调色剂具有较宽的粒子大小分布。而且,产生释出的粒子,并趋于降低性能或可靠性。若中径在上述范围之内,则这些缺点就可以消除,且减少调色剂的不均匀分布。因此,可以改善调色剂中的树脂粒子的分散体,导致性能和可靠性的较小变化。例如通过激光衍射粒子大小分析器(Horiba公司制造的LA920)来测量中径。
在树脂粒子分散体中的树脂粒子的含量通常为5~60wt%,优选为10~40wt%。当形成凝集粒子时,在凝集粒子分散体中的树脂粒子的含量可以不超过50wt%,优选为约2~40wt%。
可以使用几种类型的单分散性聚苯乙烯作为标准样本,通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量树脂、蜡及调色剂的分子量。以0.6毫升/每分钟的流速,0.1%的样本浓度,20微升的注入量,RI作探测器和在温度40℃时,通过使用TSK gel super HM-H H4000/H3000/H2000(直径7.8毫米,150毫米×3)作支柱(column)以及THF(四氢呋喃)作洗脱液,可以用由TOSOH公司制造的HPLC8120系列来执行测量。在测量之前,将样本溶解在THF中,然后用0.45微米的过滤器过滤,以便清除诸如硅石此类的添加剂来测量树脂组份。测量要求是目标样本的分子量分布在一个范围内,其中分子量的对数和计数在从几种类型的单分散聚苯乙烯标准样本得到的分析曲线中形成一条直线。
以1.0毫升/每分钟的流速,0.3%的样本浓度,200微升的注入量,RI作探测器和在温度130℃时,通过使用Shodex HT-806M(8.0毫米I.D-30厘米×2)作为支柱(column),o-二氯苯作为洗脱液,可以使用GPC-150C(由Waters公司制造)来测量由碳数4~30的烷基醇、不饱和多元羧酸或其酐、以及不饱和烃系蜡反应而得的蜡。在测量之前,将样本溶解在溶剂中,然后用0.5微米的烧结金属过滤器过滤。测量要求是目标样本的分子量分布在一个范围内,其中分子量的对数和计数在从几种类型的单分散聚苯乙烯标准样本得到的分析曲线中形成一条直线。
可以使用毛细管流变仪流动测试器(CFT-500,岛津制作公司制造的恒压挤出系统)来测量粘合树脂的软化点。将约为9.8×105N/m2的负载通过柱塞施加到1平方厘米的样本上,同时以6℃/分钟的温度增加比率加热样本,使得样本从直径1毫米和长1毫米的冲模中挤压出来。基于柱塞的活塞冲击和温度增加特征之间的关系,当活塞冲击开始上升的温度为流动开始温度(Tfb)时,确定在曲线的最小值和流动结束点之间的差值的一半。然后,将得到的值和曲线的最小值相加以定义一个点,根据1/2方法,将该点的温度标识为溶点(软化点Tm)。
树脂的玻璃化转化点可用差分扫描量热器来测量。样本温度上升到100℃,持续3分钟,再按照10℃/分钟降低到室温。接着,温度按照10℃/分钟上升,测量样本的受热历程。在受热历程中,确定低于玻璃化转化点的基线延长线与示出为上升点和波峰的最高点之间的最大倾斜度的切线的交叉点。该交叉点的温度标识为玻璃化转化点。
可以使用差分扫描量热器(岛津制作公司制造的DSC-50)来测量基于DSC法的在吸热波峰处的熔点。样本温度按照5℃/分钟上升到200℃,持续5分钟,再快速降低到10℃。接着,允许样本保持15分钟,然后温度按照5℃/分钟上升。然后,根据吸热(熔化)波峰确定熔化点。在槽中放置的样本量为10mg±2mg。
(3)聚合处理
通过利用阴离子表面活性剂中的乙烯基单体的乳液或种子聚合来形成乙烯基单体的同聚物或共聚物(乙烯基树脂)的树脂粒子,以及在阴离子表面活性剂中分散树脂粒子,来制备树脂粒子分散体。可以使用任何已知的分散设备,诸如旋转和剪切匀化器、使用媒介的球磨机、沙磨机、和Dyon研磨机。当树脂粒子是由树脂而不是由乙烯基单体的同聚物和共聚物制成时,按照以下方式制备树脂粒子分散体。若树脂溶解在具有相对低的水溶性的油溶剂中,则通过混合树脂和油溶剂得到溶液。该溶液与阴离子表面活性剂或聚合电解液混合,然后通过使用诸如匀化器这样的分散设备被分散在水中以制备精细的粒子分散体。然后,通过加热或在减压下使油溶剂浓缩。由此,由树脂而不是乙烯基离子制成的树脂粒子被分散在阴离子表面活性剂中。作为聚合引发剂,可以使用,例如,诸如2,2’-二氮-(2,4-二甲基戊腈)这样的基于氮的或双氮的引发剂,2,2’-二氮异丁腈,1,1’-二氮(环己烷-1-碳腈),2,2’-二氮-4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈或二氮异丁腈。
使用诸如匀化器这样的分散装置,通过利用离子型表面活性剂分散着色剂粒子来制备着色剂粒子分散体。
通过上述的方法来制备蜡粒子分散体。蜡粒子分散体还可以按照以下方式来制备。将蜡溶解在油溶剂中。将该溶液与离子型表面活性剂或聚电解质混合,然后通过使用诸如匀化器这样的分散装置分散在水中,以制备精细的粒子分散体。接着,通过加热或在减压下浓缩油溶剂。
使用上述的分散装置,可以通过利用具有极性的分散剂分散着色剂粒子来制备着色剂粒子分散体。
通过在蒸馏水中加热和融化蜡,将具有极性的分散剂加入到蜡熔化物中,以及使用上述的分散装置分散蜡,来制备蜡粒子分散体。若蜡具有高的熔点,则通过在高压下加热来熔化蜡以形成分散体。或者,将蜡溶解在油溶剂中。将该溶液与离子型表面活性剂或聚电解质混合,然后通过使用诸如匀化器这样的分散装置分散在水中以制备精细的粒子分散体。接着,通过加热或在减压下浓缩油溶剂。
在混合和凝集这些分散体的处理中,包括第一树脂粒子、着色剂粒子和蜡粒子的凝集粒子形成在水中。在这种情况下,包含在第一树脂粒子分散体中的分散剂的极性与包含在着色剂粒子分散体中的分散剂的极性相同。包含在蜡粒子分散体中的分散剂的极性与用于树脂和着色剂的分散剂的极性相反。
而且,具有与用于树脂和着色剂的分散剂的极性相反的极性的分散剂被进一步单独加入。这允许具有诸如酸值、烷基或碘值这样的极性的蜡与具有特定酸值的极性基的树脂和着色剂均匀地混合和凝集。因此,能够减少未凝集从而在水性介质中悬浮的蜡或着色剂的存在,以形成具有集中的粒子大小分布的聚集粒子。可通过使用诸如匀化器和混合器这样的任何公知的装置来执行混合。
之后,凝集粒子被加热预定长的时间,同时在水性介质中混合和搅拌以形成熔化的粒子。加热温度优选不小于树脂的玻璃化转化点,并且小于比玻璃化转化点大20℃的温度。
在上述混合和凝集分散体的处理中,可以通过加入凝集剂或PH调节来引起凝集。但是,若使用特定的蜡,则粒子不能平稳地凝集,而且可能在水性介质保持悬浮。
当通过在水性介质中加热凝集粒子预定长的时间来形成熔化的粒子时,第二树脂进一步粘附到熔化的粒子上,做为覆盖层。在这种情况下,可以加入并熔化无机盐以使覆盖层均匀。
控制熔化的粒子,以具有体积平均粒子大小,该体积平均粒子大小大约等于或稍小于作为最终产品所得到的调色剂的体积平均粒子大小。可以根据所加入的分散剂的量、搅拌速度、处理或温度,来设置或改变粒子大小。而且,调色剂可以从不规则形状变化成球形。通过长时间高温加热将调色剂形状变得更近似于球状。
优选蜡粒子的分散体平均粒子大小为0.05~3微米,不超过0.2微米的粒子占总粒子数的65%或更多,超过0.5微米的粒子占总粒子数的10%或更少。
若分散体平均粒子大小小于0.05微米,则在分散期间增加负载,导致低的生产率。若超过0.5微米的粒子占总粒子数的比例大于10%,以及小于0.2微米的粒子占总粒子数的比例小于65%,则在混合和凝集期间不能取得均匀的分散,而且释放出更多的蜡,同时第二树脂被熔化的粒子熔融。这样,调色剂可以增大在感光体上的薄膜或在载体上的失效,降低显影中的处理特性。而且,产生显影记忆。
第二树脂粒子分散于其中的第二树脂粒子分散体与熔化粒子分散体混合,以便第二树脂粒子粘附到熔化粒子上。第二树脂粒子分散体的分散剂具有的极性与在形成凝集粒子中所使用的第一树脂粒子分散体的极性相同。在这种情况下,无机金属盐作为凝集剂加入以加速第二树脂粒子的粘合,从而提高制备速率。优选将pH调节在7~10的范围内。第二树脂粒子可以在没有引起熔化粒子的二次凝集的情况下与熔化粒子熔合。
无机金属盐的实例包括聚合氢氧化铝、氯化镁、硫酸锌、氯化铁、氯化铝、和聚合氯化铝。在这些化合物中,优选多价金属盐。尤其是,优选铝化合物。它们可以单独使用,或者可以两种或两种以上组合使用。无机金属盐的加入能够抑止极小粒子的出现,确保所制备的调色剂集中的粒子大小分布。
优选当第二树脂粒子粘附到熔化粒子上时,水性介质的温度不超过包括在熔化粒子中的第一树脂粒子的玻璃化转化点,将粒子处理30分钟到2个小时,同时用混合器等轻轻搅拌。这能够促进熔化粒子和第二树脂粒子之间的粘合,以便容易地稳定得到的粒子。
在第二树脂粒子粘附到熔化粒子上后,在从在水性介质中已粘附到熔化粒子上的第二树脂粒子的玻璃化转化点到玻璃化转化点+40℃的温度范围内,加热30分钟到3小时。因此,第二树脂粒子与熔化粒子熔合,以在熔化粒子的表面上形成坚硬的熔融膜。通过利用第二树脂粒子覆盖在熔化粒子的表面,能够防止着色剂或蜡暴露于调色剂表面上。因此,可以有效地抑止由于暴露引起的充电失败或非均匀充电。
之后,按所期望的进行清洗处理、固液分离处理和干燥处理以提供调色剂。清洗处理优选包括使用离子交换水的充分置换清洗以提高充电性。固液分离处理没有特别地限制,考虑到生产率优选使用任意公知的过滤法,诸如吸引过滤法和压力过滤法。干燥处理没有特别地限制,考虑到生产率优选使用任意公知的干燥法,比如快速喷气干燥,流动干燥和振动型流动干燥。
作为具有极性的分散剂,例如,可以使用包括极性表面活性剂的水性介质。水性介质的实例包括诸如蒸馏水或离子交换水这样的水,以及醇。它们可以单独使用,或者可以两种或两种以上联合使用。在具有极性的分散剂中的极性表面活性剂的含量一般不限定,可以根据目的适当选择。
作为极性表面活性剂,例如,可以使用硫酸盐碱的、磷酸盐碱的或肥皂碱的阴离子表面活性剂,以及胺盐型的或四级铵盐型的阳离子表面活性剂。
阴离子表面活性剂的具体实例包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基萘磺酸钠钠、和琥珀酸二烷基酯磺酸钠。阳离子表面活性剂的具体实例包括烷基苯二甲基氯化铵、烷基苯三甲基氯化铵、和二硬脂氯化铵。
在本发明中,这些极性表面活性剂可以同非极性表面活性剂一起使用。作为非极性表面活性剂,例如,可以使用聚乙二醇基、烷基酚环氧乙烷加成物基、或多羟基醇基非离子表面活性剂。
(4)电荷控制剂
作为电荷控制剂,例如,可以使用三苯基甲烷染料的粒子或包含季铵盐化合物、苯胺黑化合物、铝、铁或铬的合成染料的粒子。这种电荷控制剂还可以是丙烯酸/磺酸聚合物,优选是苯乙烯单体和具有磺酸基作为极性基团的丙烯酸单体的乙烯基共聚物。尤其,丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸共聚物可以提供良好的特性。通过将电荷控制剂与载体合并,在显影单元中调色剂的处理特性得以提高,从而增强了调色剂浓度的均一性。而且,减少显影记忆的生成。
用于电荷控制剂的优选材料可以包括由化学式(1)表示的水杨酸衍生物的金属盐和由化学式(2)表示的苯偶酰酸衍生物的金属盐。
化学式(1):
(R1和R4分别表示氢原子、具有碳原子数目为1到10的直链或支链烷基基团、或者具有取代基的芳香环,R2,R3可以是具有取代基的芳香环,而X是碱金属)。
化学式(2):
(R1、R2、R3分别表示氢原子、具有碳原子数目为1到10的直链或支链烷基基团、碳原子数目为1到10的直链或支链烷基基团,Y是从锌、镍、钴、铜和铬中选择的至少一种。)
这些材料可以抑制在定影期间由充电作用产生的图像的混乱。这样的特征有助于影响具有蜡和金属盐的酸值的官能团的电荷极性。因此,可以在连续使用期间阻止电荷量的减少。
所加入的电荷控制剂的量每100份重量粘合树脂优选为0.5~5份重量,更优选为1~4份重量,进一步优选为3~4份重量。当其小于0.5份重量时,失去充电作用的效果。当其大于5份重量时,彩色图像偏于阴暗的颜色。
(5)颜料
本发明的着色剂可以包括,例如碳黑、铁黑、黑铅、苯胺黑、偶氮染料的金属混合物、诸如C.I.色素黄1、3、74、97和98这样的乙酰乙酸芳香基胺基单体黄颜料、诸如C.I.色素黄12、13、14和17这样的乙酰乙酸芳香基胺基双偶氮黄颜料、C.I.溶剂黄19、77和79、或者C.I.分散黄164。尤其,C.I.色素黄93、180和185的苯并咪唑酮颜料对于在光导单体上形成调色剂的膜有效果。
可以加入以下物质中至少一种,包括:诸如C.I.色素红48、49:1、53:1、57、57:1、81、122和5这样的红颜料,诸如C.I.溶剂红49、52、58和8这样的红染料,诸如C.I.色素蓝15:3这样的含酞花青染料及其衍生物的颜料蓝/染料蓝。加入的量优选为每100份重量粘合树脂中含3~8份重量。
颜料粒子的中径一般来说不大于1微米,优选为0.01~1微米。当中径大于1微米时,用于作为最终产品获得的静电电荷图像显影的调色剂将有更宽的粒子大小分布。而且,产生释放的粒子并趋向于降低性能和可靠性。当中径在上述范围内时,这些缺点将消除,并且调色剂的不均匀分布将减小。因此,提高了颜料粒子在着色剂中的散布,导致性能和可靠性的更小变化。例如,可以通过激光衍射粒子大小分析仪(由Horiba公司制造的LA920)来测量中径。
(6)外部添加剂
在该实施例中,外部添加剂可以为,例如,诸如硅石、矾土、氧化钛、二氧化锆、氧化镁、亚铁盐和磁铁矿这样的金属氧化精细粉末,诸如钛酸钡、钛酸钙和钛酸锶这样的钛酸盐,诸如锆酸钡、锆酸钙和锆酸锶这样的锆酸盐,或是这些物质的混合物。如需要这些外部添加剂可以制备为具有疏水性。
用于处理活性硅石的优选的硅油材料由化学式(3)表示:
化学式(3)
(其中,R2为具有碳原子数为1到3的烷基,R3为具有碳原子数为1到3的烷基、卤素改性烷基、苯基基团或是被取代的苯基基团,R1是具有碳原子数为1到3的烷基或具有碳原子数为1到3的烷氧基,m和n为1到100的整数。)
硅油材料的例子包括二甲基硅油、甲基氢化硅油、甲基苯基硅油、环状二甲基硅油、环氧基改性硅油、羰基改性硅油、甲醇改性硅油、甲基丙烯酸基改性硅油、基改性硅油、聚醚改性硅油、甲基苯乙烯基改性硅油、烷基改性硅油、氟化改性硅油、氨基改性硅油、以及氯苯基改性硅油。优选使用利用至少一种上述硅油材料进行处理的硅石。比如,可以使用由Toray-Dow Corning有限公司制造的SH200、SH510、SF230、SH203、BY16-823、或BY16-855B。可以通过使用混合器(如Henshel混合器)把无机精细粉末和硅油材料混合,来执行处理。而且,可以从硅石中除去硅油材料。或者,硅油材料可以溶解或分散在溶剂中,与硅石精细粉末混合,然后除去该溶剂。硅油材料的数量优选为每100份重量无机精细粉末中含有1~20份重量。
硅烷联结剂的实例包括二甲基二氯硅烷、三甲基三氯硅烷、丙烯基甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、丙烯基苯基二氯硅烷、苯基甲基氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷,γ-甲基丙氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三次乙氧基硅烷、二乙烯基氯硅烷、以及二甲基乙烯基氯硅烷。可以通过干燥处理或湿处理来处理硅烷联结剂,在该干燥处理中,通过搅动等来流化精细粉末,并将气化的硅烷联结剂与该精细粉末反应;在该湿处理中,分散在溶剂中的硅烷联结剂逐滴地加入到精细粉末中。
还优选在硅烷联结处理后处理硅油材料。
可以利用氨基硅烷、由化学式(4)所表示的氨基改性硅油或者是环氧基改性硅油来处理具有正充电性的无机精细粉末。
化学式(4)
(R1和R6为氢原子、具有碳原子数为1到3的烷基、烷氧基基团或者芳香基基团,R2是具有碳原子数为1到3的烯烃基或者苯烯基,R3是包括含氮杂环的有机基团,R4和R5是氢原子、具有碳原子数为1到3的烷基、或者芳香基基团,m是不小于1的正数,n和q是包括0在内的正整数,n+1是不小于1的正数)。
为了提高疏水处理,还可以与上述材料一起使用六甲基二硅氮烷、二甲基二氯硅烷或其它硅油。比如,优选使用二甲基硅油、甲基苯基硅油和烷基改性硅油中的至少一种来处理无机精细粉末。
还可以使用脂肪酸酯、脂肪酸胺基化合物和脂肪酸金属盐来处理无机精细粉末,其表面使用这些材料的至少一种来处理的硅石或氧化钛精细粉末更优选。
脂肪酸和脂肪酸金属盐的实例包括羊酯酸、癸酸、十一元烷酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、油脂酯酸、榆树酸、蒙氏酸、漆敏酸、油酸、芥酸、山梨酸和亚麻油酸。尤其,优选具有碳原子数为15到20的脂肪酸。
脂肪酸金属盐的优选金属包括,例如铝、锌、钙、镁、锂、钠、铅、或钡。在这些金属中,更加优选铝、锌、以及钠。进一步地,尤其优选诸如二硬脂酸铝(Al(OH)(C17H35COO)2)或一硬脂酸铝(Al(OH)2(C17H35COO)2)这样的单和双脂肪酸铝。由于包含羟基,他们可以防止过量充电和抑制转写失败。而且,可以改善诸如硅石这样的无机精细粉末的处理。
可以改善具有小的粒子大小的调色剂的处理特性,因此在显影和转写处理时能取得高的图像质量和高的转写性能。因而,可以更忠实地显影静电潜像,而且转写不会降低调色剂粒子的转写速率。在级联式转写的情况下,还能够防止重新转写,及抑止淡化。而且,甚至可以使用小量的显影取得高的图像浓度。通过将外部添加剂与载体联合,这将在后文说明,能够取得更高的到抗失效性能,而且能够改善显影单元中的调色剂的处理特性,从而增加调色剂浓度的均匀性。还可以减少显影记忆的发生。
优选,将具有平均粒子大小为6纳米~200纳米的无机精细粉未的1.5~5.0份重量,添加到100份重量的调色剂母体粒子。若平均粒子大小小于6纳米,则产生悬浮的硅石粒子,可能出现在感光体上形成调色剂的薄膜。因此,很难避免转写颠倒的出现。若平均粒子大小大于200纳米,则调色剂的流动性降低。若所加入的无机精细粉未的数量少于1.5份重量,则调色剂的流动性降低,很难避免转写颠倒的出现。若所加入的无机精细粉未的数量超过5.5份重量,则产生悬浮的硅石粒子,可能出现在感光体上形成调色剂的薄膜,因此高温抗污损性能变差。
此外,优选,将具有平均粒子大小为6纳米~200纳米的无机精细粉未的1.5~5.0份重量以及具有平均粒子大小为30纳米~200纳米的无机精细粉未的1.0~3.5份重量,添加到100份重量的调色剂母体粒子中。利用这种配置,硅可以具有分离的功能,以保证显影时调色剂的处理特性、转写颠倒、和在转写时的淡化与散射有更多的容限。还可以防止载体上的失效。
在这种情况,具有平均粒子大小为6纳米~200纳米的无机精细粉未的灼烧损失优选为1.5~25wt%,具有平均粒子大小30纳米~200纳米的无机精细粉未的灼烧损失优选为0.5~23wt%。
通过指定硅的灼烧损失,可以保证对转写颠倒、和在转写时的淡化与散射有更多的容限。若硅与载体或蜡联合使用,则可以得到更高的抗失效性能,而且能够改善在显影单元中的调色剂的处理特性,从而增加调色剂浓度的均匀性。还能够减少显影记忆的发生。
若具有平均粒子大小为6纳米~200纳米的无机精细粉未的灼烧损失小于1.5wt%,则在转写时的转写颠倒和淡化的容限变窄。若灼烧损失大于25wt%,表面处理不均匀,导致电荷变化。灼烧损失优选为1.5~20wt%,更优选5~19wt%。
若具有平均粒子大小为30纳米~200纳米的无机精细粉未的灼烧损失小于0.5wt%,则在转写时的转写颠倒和淡化的容限变窄。若灼烧损失大于23wt%,表面处理不均匀,导致电荷变化。灼烧损失优选为1.5~18wt%,更优选5~16wt%。
还优选,具有平均粒子大小为6纳米~200纳米和灼烧损失为0.5~25wt%的、带正电的无机精细粉未的5~18份重量,进一步加入到100份重量的调色剂母体粒子。
带正电的无机精细粉未的加入能够抑止调色剂长时间使用时过度充电,延长显影剂的寿命。因此,能够减少在转写时由过度充电引起的调色剂的散射。而且,可以阻止载体上的失效。若所加入的带正电的无机精细粉未的数量小于0.5份重量,则这些效果就不可能得到。若其大于1.5份重量,则在显影时的灰雾大大增加。灼烧损失优选为1.5~20wt%,更优选5~19wt%。
干燥损失(%)可以按照下列方式确定。预先将容器干燥,允许直立和冷却,以精确称量。然后,将样本(约1克)放入容器中,精确称量,用热空气干燥机在105℃±1℃下干燥2小时。在保干器中冷却30分钟后,测量重量,由下式算出干燥损失:
干燥损失(%)=干燥导致的重量损失(克)/样本量(克)×100。
灼烧损失可以按照下列方式确定。预先将磁性炉缸干燥,允许直立和冷却,以及精确称量。然后,将样本(约1克)放入炉缸中,精确称量,在电炉中在温度500℃下灼烧2小时。在保干器中冷却1小时后,测量重量,由下式算出灼烧损失:
灼烧损失(%)=灼烧导致的重量损失(克)/样本量(克)×100。
经过表面处理的无机精细粉未的吸湿量时可以不超过1wt%,优选不超过0.5wt%,更优选不超过0.1wt%,进一步优选不超过0.05wt%。若其超过1wt%,则充电性变差,出现在感光体上形成调色剂的薄膜。可以使用连续蒸汽吸收测量装置(由BEL JAPAN公司制造的BELSORP 18)来测量吸湿量。
疏水程度可以按照下列方式确定。在含有50毫升蒸馏水的250毫升量杯中称取样本(0.2克)。然后,从滴定管加入甲醇,其终端放进水中,直到整个无机精细粉变湿同时用磁性搅拌器连续地慢慢搅拌。根据完全弄湿无机精细粉未所需要的甲醇量a(ml),疏水程度可由下式算出:
疏水程度(%)=(a/(50+a))×100。
(6)调色剂的粉未物理特征
在该实施例中,包括粘合树脂、着色剂和蜡的调色剂母体粒子的体积平均粒子大小为3~7微米,优选3~6.5微米,更优选3~4.5微米。粒子大小分布是这样的:具有粒子大小2.52~4微米的调色剂母体粒子的含量在数量分布上为总数量的5~65%,具有粒子大小6.35~10.1微米的调色剂母体粒子在体积分布上为总体积的5~35%。优选,粒子大小分布是这样的:具有粒子大小2.52~4微米的调色剂母体粒子的含量在数量分布上为总数量的15~65%,具有粒子大小6.35~10.1微米的调色剂母体粒子在体积分布上为总体积的5~25%。更优选,粒子大小分布是这样的:具有粒子大小2.52~4微米的调色剂母体粒子的含量在数量分布上为总数量的25~65%,具有粒子大小6.35~10.1微米的调色剂母体粒子在体积分布上为总体积的5~15%。具有上述特征的调色剂母体粒子能够提供高分辨率的图像质量,防止在级联式转写期间转写颠倒和淡化,实现无油定影。若体积平均粒子大小超过7微米,则图像质量和转写特性不能同时保证。若体积平均粒子大小小于3微米,则显影中调色剂粒子的处理特性降低。若具有粒子大小2.52~4微米的调色剂母体粒子的含量在数量分布上为少于总数量的5%,则图像质量和转写特性不能同时保证。若其大于总数量的65%,则显影中调色剂粒子的处理特性降低。若具有粒子大小6.35~10.1微米的调色剂母体粒子在体积分布上超过总体积的35%,则图像质量和转写特性不能同时保证。若其小于总体积的5%,则调色剂生产率下降,而成本增加。调色剂母体粒子在体积粒子大小分布上的变化系数优选为15~32%,更优选为15~30%,进一步优选为15~25%。调色剂母体粒子在数量粒子大小分布上的变化系数优选为15~35%,更优选为15~30%,进一步优选为15~25%。
基于使用Coulter计数器(由Coulter电子公司制造)的测量,通过用标准偏差除以调色剂粒子的平均粒子大小,得到变化系数。当测得n个粒子的粒子大小时,由一个值的平方根来表示标准偏差,通过将该n个测量值的每一个与均值之间的差值的平方除以(n-1)来获得该值。换言之,变化系数表示粒子大小分布的展开程度。若体积粒子大小分布或数量粒子大小分布的变化系数小于15%,则生产变得困难,成本增加。若体积粒子大小分布的变化系数大于32%,或者数量粒子大小分布的变化系数大于35%,则粒子大小分布更宽,调色剂的凝聚更强。这可能导致在感光体上形成调色剂的薄膜、转写失败、在无清洁器处理中残留的调色剂回收困难。调色剂中精细粉未影响在级联式系统中的流动性、图像质量、调色剂的存储稳定性、在感光体、显影辊或转写体上调色剂的薄膜形成、老化特性、转写特性以及尤其多层转写特性。精细粉未还影响在无油定影的抗污损性能、光泽度和透射率。当调色剂包括诸如蜡这样的防粘剂以实现无油定影时,精细粉未可以影响无油定影和级联式转写特性之间的相容性。如果精细粉未的数量过大,即,具有粒子大小为2.52~5微米的调色剂母体粒子的含量大于65%,则蜡不会完全分散,并且可能会暴露于调色剂表面,导致在感光体、显影辊或转写体上形成调色剂的薄膜。精细粉未对热辊的粘合力很大,因而倾向于引起污损。在级联式系统中,调色剂的凝聚作用可能更强,这容易导致在多层转写时第二颜色转写失败。如果精细粉未的量减少,则图像质量变差。因此,适当的范围是必须的。例如通过使用Coulter计数器TA-II(Coulter电子公司制造)来测量粒子大小分布。用于输出数量分布和体积分布的接口(由Nikkaki Bios公司制造)和个人计算机连接到Coulter计数器TA-II。通过包括表面活性剂(十二烷基硫酸钠)来制备电解液(约50毫升),以具有浓度1%。约2毫克测量用的调色剂加入到电解液中。使用超声分散装置分散悬浮着样本的该电解液约3分钟,然后,使用孔径70微米的Coulter计数器TA-II进行测量。在该70微米孔径系统中,粒子大小分布的测量范围是1.26微米~50.8微米。但是,小于2.0微米不适于实际使用,因为在外部噪音等的影响下测量精度或可重复性低。因此,将测量范围设置为2.0微米~50.8微米。
从静态体积密度和动态体积密度算出的压缩比可以用作调色剂的流动系数。调色剂的流动性受到调色剂的粒子大小分布和粒子形状、外部添加剂以及蜡的种类或数量的影响。若调色剂的粒子大小分布狭窄,几乎不存在精细粉未,调色剂表面不粗糙,调色剂形状近似球形,加入了大量的外部添加剂以及外部添加剂具有小的粒子大小,则压缩比降低,调色剂流动性增加。压缩比优选为5~40%,更优选为10~30%。这能够保证在级联式系统中的无油定影和多层转写特性之间的相容性。若压缩比小于5%,则定影性变差,尤其是透射率可能更低。而且,来自显影辊的调色剂散射可能增加。若压缩比超过40%,则转写特性降低,引起转写失败,比如级联式系统中的淡化。
(7)载体
该实施例的覆盖树脂的载体优选包括装备有包含氨基硅烷联结剂的氟化改性硅树脂的涂层的载体芯。该载体芯可以包括,例如铁粉载体芯、正铁酸盐载体芯、磁铁矿载体芯或是磁体分散在树脂中的树脂-分散载体芯。正铁酸盐载体芯的一个例子通常由(MO)x(Fe2O3)y,其中M包括从Cu、Zn、Fe、Mg、Mn、Ca、Li、Ti、Ni、Sn、Sr、Al、Ba、Co和Mo中选取的至少一种,X和Y是摩尔比率并且满足X+Y=100。正铁酸盐载体芯包括作为主要材料的Fe2O3和从Cu、Zn、Fe、Mg、Mn、Ca、Li、Ti、Ni、Sn、Sr、Al、Ba、Co和Mo中选取的至少一种M的氧化物。正铁酸盐载体芯可以按照以下方式制备。首先,上述诸如各种氧化物的材料以适当的数量混合。该混合物放置在湿式球磨机中,然后研磨碎和混合10小时。干燥该得到的混合物并保持在950摄氏度下4小时。此外,通过湿式球磨机研磨该混合物24小时,加入黏合剂(聚乙烯基乙醇)、抗泡沫试剂和分散剂等,从而形成粒子大小为5微米或更小的浆状物。这种浆状物被粒子化干燥。这种粒子状物质保持在1300摄氏度下6小时,同时控制氧气浓度。最后,这种物质被研磨并进一步分类以实现所希望的粒子大小分布。
氟化改性硅树脂可许可以用作本发明的树脂涂层。氟化改性硅树脂优选是通过在包含全氟化烷基基团的有机硅烷化合物和聚有机硅氧烷之间的反应获得的交联的氟化改性硅树脂。优选3-20份重量的包含全氟化烷基基团的有机硅烷化合物与100份重量的聚有机硅氧烷混合。聚有机硅氧烷优选具有至少一个从化学式(5)和(6)选取的重复单元。
化学式(5):
(其中R1和R2是氢原子、卤素原子、氢氧基团、甲氧基、具有碳原子数为1到4的烷基基团或苯基基团,R3和R4是具有碳原子数为1到4的烷基基团或苯基基团,m代表平均聚合程度并且是正整数(优选在2-500的范围中,更优选在5-200的范围中))。
化学式(6):
(其中R1和R2是氢原子、卤素原子、氢氧基团、甲氧基、具有碳原子数为1到4的烷基基团或苯基基团,R3、R4、R5和R6是具有碳原子数为1到4的烷基基团或苯基基团,n代表平均聚合程度并且是正整数(优选在2-500的范围中,更优选在5-200的范围中))。
包含全氟化烷基基团的有机硅化合物的实例包括CF3CH2CH2(OCH3)3、C4F9CH2Si(CH3)(OCH3)2、C8F17CH2CH2Si(OCH3)3、C8F17CH2CH2Si(OC2H5)3和(CF3)2CF(CF2)8CH2CH2Si(OCH3)3。尤其,优选包含三氟化丙基基团的化合物。
在该实施例中,氨基硅烷联结剂包括在树脂涂层中。作为氨基硅烷联结剂,可以使用以下已知的材料:γ-(2-氨基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-(2-氨基乙基)氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、氯化十八烷基甲基[3-(三甲氧基硅基)丙基铵]氯化铵(对应于由Toray-dow coring有限公司制造的SH6020、SZ6023和AY43-021)。尤其,优选伯铵。被甲基、乙基、丙基或苯基所取代的仲铵或叔铵具有较弱的极性并且对调色剂的电荷上升特性几乎无效。当氨基基团被氨基甲基、氨基乙基或氨基苯基取代时,硅烷联结剂的尾端应是伯铵。但是,从硅烷延伸出的直链有机基团中的氨基基团无助于电荷上升特性,而且在高湿度下受潮气影响。因此,虽然由于氨基基团在尾端,载体对初始的调色剂具有充电能力,但是在操作中充电能力在减小,造成载体寿命短。
通过使用上述含有该实施例的氟化改性硅树脂的硅烷联结剂,调色剂被充负电,同时保持集中的电荷分布。当提供该调色剂时,其表现出电荷快速上升,从而减小调色剂消耗。此外,氨基硅烷联结剂与交联剂相比有较好效果。因此,它可以增加作为碱性树脂的氟化改性硅树脂的涂层的交联程度。进一步地,增加树脂涂层的厚度,在长时间的使用中减小磨损或腐蚀。因此,可以获得更高的防失效性能,通过抑制载体的充电能力的减小来稳定充电,从而提高耐用性。
当具有低熔点的蜡以比给定值大的数量加入到具有上述配置的调色剂中时,调色剂的充电能力十分不稳定,因为调色剂表面主要由树脂构成。存在一些情形,其中充电能力较弱并且电荷上升较慢。这将会引起灰雾、固体图像极差的均匀性、以及在转写期间文字的跳跃和淡化。但是,将调色剂和该实施例的载体混合可以解决这些问题,并且提高调色剂在显影单元中处理特性。因此,可以改善显影前后中图像浓度的均一性。此外,可以减小所谓的显影记忆,即:制作固体显影后遗留的历史。
氨基硅烷联结剂与树脂的比率是5-40wt%,优选是10-30wt%。当比率小于5wt%时,没有观察到氨基硅烷联结剂的作用。当比率大于40wt%时,树脂涂层的交联程度过高,出现过度充电现象。这将导致影像缺陷,诸如显影不足。
树脂涂层还包括导电精细粉末以平稳充电和防止过度充电。导电精细粉末的实例包括诸如油炉黑或乙炔黑这样的碳黑、诸如氧化钛或氧化锌这样的半导体性氧化物、以及由氧化锡、碳黑或金属覆盖的氧化钛、氧化锌、硫酸钡、硼酸铝或钛酸钾的粉末。具体的电阻优选不高于1010Ω·cm。导电精细粉末的含量优选为1到15wt%。当树脂涂层中包括导电精细粉末达到某种程度时,通过填料作用增加了树脂涂层的硬度。但是,当含量大于15wt%时,导电精细粉末妨碍树脂涂层的形成,造成较低的黏合度和硬度。在全彩显影剂中过量的导电精细粉末导致转写和定影在纸面上的调色剂颜色混杂。
用在本发明中的载体优选具有20-70微米的粒子大小。当平均粒子大小小于20微米时,增加在载体粒子分布中精细粒子的丰度比,降低每载体粒子的磁化强度。因此,载体可以显影在光导体上。当平均粒子大小大于70微米时,载体粒子的具体表面范围更小,调色剂保持能力减小以至引起调色剂散射。对于包括许多固体部分的全彩图像,固体部分的重现尤其差。
用于在载体芯上形成涂层的方法没有特别的限制,可以使用任何已知的涂层方法,诸如在用于形成涂层的溶液中浸泡芯体材料的浸泡法,将用于形成涂层的溶液喷射在芯体材料上的喷射方法,将用于形成涂层的溶液喷射到芯体材料同时通过流化空气飘浮芯体材料的流化床方法,以及在捏合机和涂料机中混合芯体材料和用于形成涂层的溶液并去除溶液的捏合涂料法。除了这些湿式涂层方法外,还可以使用干式涂层方法。干式涂层方法包括,例如高速混合树脂粉末和芯体材料,并且通过利用摩擦热来树脂粉末融化在芯体材料的表面。尤其,湿式涂层方法优选用于包含本发明的氨基硅烷联结剂的氟改性硅树脂的涂层。
用于形成涂层的溶液的溶剂没有特别的限制,只要它溶解涂层树脂,并且可以按照所使用的涂层树脂来选取。溶剂的实例包括诸如甲苯和二甲苯这样的芳香族碳氢化合物、如丙酮和甲基乙基酮这样的酮类诸、以诸如四氢呋喃和二恶烷这样的剂醚类。相对于载体芯,涂层树脂的数量优选为0.2~6.0wt%,更优选为0.5~5.0wt%,进一步优选为0.6~4.0wt%,最优选为0.7~3.0wt%。当涂层树脂的数量小于0.2wt%时,在载体表面不能形成均匀的涂层。因此,载体受载体芯的特征影响很大,并且不能提供包含氨基硅烷联结剂的氟化改性树脂的足够作用。当涂层树脂的数量大于6.0wt%时,涂层太厚并且在载体粒子之间会形成颗粒。因此,载体粒子不是均匀的。
优选在使用包含氨基硅烷联结剂的氟化改性树脂对载体芯涂层后执行烘烤处理。用于烘烤处理的装置没有特别的限制,可以使用外部或内部加热系统。比如,也可以使用固定或流化的电炉、旋转窑电炉或燃烧炉。或者,使用微波来执行烘烤。烘烤温度应该足够高以提供氟化硅树脂的作用,该作用提高树脂涂层的耐失效性能,比如,优选为200~350摄氏度,更优选为220~280摄氏度。处理时间优选为1.5-2.5小时。较低的温度降低树脂涂层本身的硬度,而较高的温度造成电荷的减少。
(8)双组份显影
在感光体和显影辊之间即施加直流偏压和交流偏压。在这种情况下,优选频率为1~10kHz,交流偏压为1.0~2.5kV(p-p),感光体相对显影辊的圆周速度比为1∶1.2~1∶2。更优选地,频率为3.5~8kHz,交流偏压为1.2~2.0kV(p-p),感光体相对显影辊的圆周速度比为1∶1.5~1∶1.8。
进一步优选,频率为5.5~7kHz,交流偏压为1.5~2.0kV(p-p),感光体相对显影辊的圆周速度比为1∶1.6~1∶1.8。
当上述显影处理配置用于该实施例的调色剂或双组份显影剂时,能够忠实地再现各点,以提高显影γ特性,并且保证高质量的图像和无油定影性能。而且,即使用高阻抗载体在低湿度下也能够抑止过度充电。因此,在连续使用时能够得到高的图像浓度。通过组合显示出高充电性的调色剂、载体配置和交流偏压,能够降低在调色剂和载体之间的粘合力,维持图像浓度。而且,能够降低灰雾和忠实地再现各点。若频率小于1kHz,则降低点再现能力,导致中间调色剂的再现能力差。若频率大于10kHz,则在显影区域中调色剂不能跟随,并且没有发现作用。在使用高阻抗载体的双组份显影中,与显影辊和感光体之间的往复作用相比,上述范围内的频率对于载体和调色剂之间的往复作用更有效。因而,可以从载体中微量地释放调色剂。这可以提高点再现能力和中间色再现能力,并且提供高的图像浓度。若交流偏压低于1.0kV(p-p),不能得到抑止过度充电的效果。若交流偏压高于2.5kV(p-p),则灰雾增加。若圆周速度比小于1∶1.2(显影辊慢),则很难保证图像浓度。若圆周速度比大于1∶2(显影辊快),则调色剂散射增加。
(9)级联式彩色处理
本实施例采用以下用于高速彩色图像形成的转写处理。使用多个图像形成台,其中每个图像形成台包括感光体、充电元件和调色剂支撑元件。在初次转写处理中,通过显影使形成在感光体上的静电潜像可见,然后将该显影的调色剂图像转写到与感光体相联的环形转写体上。连续依次执行初次转写处理,以在转写体上的形成多层调色剂图像。然后,通过整体地将多层调色剂图像从转写体转写到诸如纸或OHP胶片这样的转写介质上,来执行二次转写处理。转写处理满足下列关系:
d1/v≤0.65
其中d1(毫米)表示第一初次转写位置和第二初次转写位置之间的距离,v(毫米/秒)表示感光体的圆周速度。这种配置能够减小机器尺寸和提高印刷速度。为了每分钟处理16张纸(A4),以及使尺寸小至足够用于SOHO(小办公室/家庭办公室)目的,在调色剂图像形成台之间的距离应当尽量短些,而处理速度应当提高。因此,d1/v≤0.65应当作为实现尺寸小和印刷速度高的最小要求。
但是,在本结构中,若第一彩色(黄色调色剂)的初次转写到第二彩色(品红调色剂)的初次转写之间的时间周期非常短,则很难释放转写体的电荷或被转写调色剂的电荷。因此,当品红调色剂被转写到黄色调色剂上时,它受到黄色调色剂的电荷作用的排斥。这可能导致较低的转写效率,以及在转写时字体淡化。当第三彩色(青色)被转写到黄色和品红调色剂上时,青色调色剂被驱散,引起不可忽视的转写失败或淡化。而且,具有指定粒子大小的调色剂被选择性地重复使用来显影,而且各个调色剂粒子的流动性差别很大,所以磨擦充电机会不同。因此,电荷量变化使转写特性进一步降低。因此,在这样的情况下,本实施例的调色剂或双组份显影剂能够稳定电荷分布,并且抑止调色剂的过量充电或流动性变化。因此,能够在没有牺牲定影特性情况下防止较低的转写效率、转写时字体淡化或转写颠倒。
(10)无清洁器处理
本实施例的调色剂能够优选用于采用无清洁器处理作为基本结构的电子照相设备中。虽然清洁处理在转写处理后回收残留在感光体上的调色剂,但是无清洁器处理在没有清洁处理的情况下执行随后的充电、曝光和显影处理。
本实施例的调色剂或双组份显影剂的使用能够抑止调色剂的凝聚作用,防止过度充电,稳定充电,以及实现高的转写效率。而且,在非图像部分中的残留调色剂能成功回收用于显影,因为改进的树脂的均匀分散性、良好的可充电性和材料的防粘性。因而,没有显影记忆,其中以前的图像图案留在非图像部分。
(11)无油颜色定影
本实施例的调色剂能够优选用于具有无油定影结构的定影处理的电子照相设备中,该无油定影结构不将油施加到任何定影装置中。作为加热装置,考虑到降低加热时间和功率消耗,电磁感应加热比较适用。无油定影结构包括磁场产生装置和加热加压装置。加热加压装置至少包括旋转加热元件和旋转加压元件。在旋转加热元件和旋转加压元件之间存在缝隙。旋转加热元件至少包括由电磁感应形成的热发生层和释放层。允许诸如调色剂转写到其上的复印纸这样的转写介质通过旋转加热元件和旋转加压元件之间,以便固定调色剂。
优选使用另一种结构,其中加热元件与定影元件分离开,以及在两个元件之间运行定影带。定影带可以是,例如具有耐热性与可塑性的镍电铸带或耐热的聚酰亚胺带。硅树脂橡胶、碳氟化合物橡胶、或碳氟化合物树脂可用作表面涂层,以提高防粘性。
传统的定影处理中,施加防粘油以防止污损。不使用油而呈现出防粘性的调色剂能够减少应用防粘油的需要。但是,如果不向定影装置应用防粘油,则其容易被充电。因此,当不固定的调色剂图像接近加热元件或定影元件时,由于电荷的影响调色剂可能被驱散。尤其在低压和低湿度的条件下可能出现这种散射。
相反,本实施例的调色剂没有使用油就能防止出现污损,而且还能提供高的颜色透射率。因此,本实施例的调色剂的使用能够抑止过度电以及由于加热元件或定影元件的充电作用引起的散射。
本发明的调色剂或双组份显影剂还能够使用于下列图像形成装置。
(i)图像形成装置包括显影装置,其在感光体和显影辊之间施加直流偏压和具有频率为1~10kHz、偏压为1.0~2.5kV(p-p)的交流偏压。感光体与显影辊的圆周速度比为:1∶1.2~1∶2。本图像形成装置使用包括凝集粒子的调色剂,该凝集粒子至少包括树脂粒子、染料粒子和蜡粒子。蜡是从A和B中选取的至少一种,其中A为:酯蜡,其碘值不超过25、皂化值为30~300、以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~100℃;B为:由碳数4~30的烷基醇、不饱和多元羧酸和其酸酐、以及不饱和烃系蜡反应而得的蜡,其酸值为1~80mgKOH/g、以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~120℃。
(ii)图像形成装置包括显影装置,其在感光体和显影辊之间施加直流偏压和频率为1~10kHz、偏压为1.0~2.5kV(p-p)的交流偏压。感光体与显影辊的圆周速度比为:1∶1.2~1∶2。本图像形成装置使用包括调色剂和载体的双组份显影剂。所述调色剂包括凝集粒子,该凝集粒子至少包括树脂粒子、染料粒子和蜡粒子。在调色剂的表面上形成树脂的熔融薄膜。蜡是从A和B中选取的至少一种,其中A为:酯蜡,其碘值不超过25、皂化值为30~300、以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~100℃;B为:由碳数4~30的烷基醇、不饱和多元羧酸和其酸酐、以及不饱和烃系蜡反应而得的蜡,其酸值为1~80mgKOH/g以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~120℃。所述载体包括作为芯体材料的磁性粒子,至少该芯体材料的表面上涂敷一层含有氨基硅烷偶联剂的氟改性硅树脂。
(iii)图像形成装置包括多个调色剂图像形成台,其中每个图像形成台包括图像支撑元件、用于在图像支撑元件上形成静电潜像的充电元件、和调色剂支撑元件。通过使用包括凝集粒子的调色剂来显影,使形成在各个图像支撑元件上的静电潜像可见,其中所述凝集粒子至少包括树脂粒子、染料粒子和蜡粒子。蜡是从A和B中选取的至少一种,其中A为:酯蜡,其碘值不超过25、皂化值为30~300以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~100℃;B为:由碳数为4~30的烷基醇、不饱和多元羧酸和其酸酐、以及不饱和烃系蜡反应而得的蜡,其酸值为1~80mgKOH/g以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~120℃。本图像形成装置具有转写系统,在该转写系统中,通过静电潜像显影而得的调色剂图像被依次转写到转写介质上。转写系统满足关系式:d1/v≤0.65(秒),其中d1(毫米)为第一转写位置和第二转写位置之间的距离,或者第二转写位置和第三转写位置之间的距离,或者第三转写位置和第四转写位置之间的距离,v(毫米/秒)为图像支撑元件的圆周速度。
(iv)图像形成装置包括多个调色剂图像形成台,其中每个图像形成台包括图像支撑元件、用于在图像支撑元件上形成静电潜像的充电元件、和调色剂支撑元件。通过用包括调色剂和载体的双组份显影剂来显影,使形成在各个图像支撑元件上的静电潜像可见,其中所述调色剂包括凝集粒子,该凝集粒子至少包括树脂粒子、染料粒子和蜡粒子。在调色剂的表面上形成树脂的熔融薄膜。蜡是从A和B中选取的至少一种,其中A为:酯蜡,其碘值不超过25、皂化值为30~300以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~100℃;B为:由碳数4~30的烷基醇、不饱和多元羧酸和其酸酐、以及不饱和烃系蜡反应而得蜡,其酸值为1~80mgKOH/g以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~120℃。所述载体包括作为芯体材料的磁性粒子,至少该芯体材料的表面上涂敷一层含有氨基硅烷偶联剂的氟改性硅树脂。本图像形成装置包括转写系统,在转写系统中,通过静电潜像显影而得的调色剂图像被依次转写到转写介质上。转写系统满足关系式:d1/v≤0.65(秒),其中d1(毫米)是第一转写位置和第二转写位置之间的距离,或者第二转写位置和第三转写位置之间的距离,或者第三转写位置和第四转写位置之间的距离,v(毫米/秒)是图像支撑元件的圆周速度。
在本实施例中,使用酯蜡或由不饱和烃系蜡衍生的蜡。蜡粒子分散体的分散剂的极性与树脂粒子分散体的分散剂的极性相反。当形成凝集粒子时,加入极性与蜡粒子分散体的分散剂的极性相同的分散剂。因此,能够减少不能凝集而悬浮于水性介质中的蜡或染料粒子的存在,实现均匀的混合和凝集,提高色彩再现性。而且,双组份显影剂包括载体,在该载体中,载体芯被涂敷一层含有氨基硅烷偶联剂的氟改性硅树脂。该结构能够实现无油定影,这能防止没有使用油的污损,同时保持高的OHP透射性,减少在载体上的调色剂组份的失效,延长寿命。而且,通过抑止转写期间的淡化或散射来保证高的转写效率。
接下来,通过参照图5来描述本发明的调色剂的制造处理的实例。参考标号20为乳化聚合槽,在该乳化聚合槽中,从原料供给线21供给单体、阴离子表面活性剂(乳化剂)、聚合引发剂和离子交换水等,并且执行乳化聚合。得到的聚合物是具有平均粒子大小为0.1~0.2微米的树脂粒子。参考标号30是染料分散槽,在染料分散槽中,从原料供给线31供给颜料、阴离子表面活性剂和离子交换水,以制备具有平均粒子大小为0.1~0.2微米的颜料粒子。参考标号40为蜡分散槽(参见图3和4),在该蜡分散槽中,从原料供给线44供给蜡、阳离子表面活性剂和离子交换水,以制备具有平均粒子大小为0.2~0.5微米的蜡粒子。当初始粒子在各个槽20、30和40中制备时,打开阀门22、32和49,以让初始材料和阳离子表面活性剂(按照预定混合比)分别通过供给线51、52和53进入聚合槽50。然后,通过上述粒子在水中的离子聚合形成凝集粒子(二次粒子)。在这种情况下,重要的是将蜡有效地合并入凝集粒子中。之后,通过加热,用熔融薄膜涂敷凝集粒子。接着,打开阀门54,让凝集粒子通过供给线61进入过滤分离槽60。在过滤分离槽60中,凝集粒子被分离。然后,打开阀门62,让凝集粒子通过供给线71进入清洗槽70。在用水清洗了凝集粒子之后,打开阀门72,让凝集粒子通过供给线73回到过滤分离槽60中,从而从水中分离出凝集粒子。重复几次该操作,然后打开阀门63,提供精制聚焦粒子的调色剂。随后,将调色剂干燥,以制造出调色剂产品。
在上述制造处理过程中,可以使用漏斗玻璃过滤器No.5A(7微米)作为过滤分离槽60的过滤器。
图6A是在下列实例中制备的调色剂母体M3的调色剂粒子的透射电子显微镜(TEM)图片(放大倍数:15000X)。所有树脂被熔化,不以粒子的形式保留。在图6A中,每个粒子的中心部分看起来是白色的,因为蜡并入在树脂中。树脂和颜料粒子被分散在作为中间层的中心部分的周围。此外,树脂层(最外层)形成在中间层的周围。
图6B是在下列实例中制备的调色剂母体M6的调色剂粒子的TEM图片(放大倍数:12000X)。所有树脂被熔化,不以粒子的形式保留。在图6B中,蜡粒子、颜料粒子和树脂被混合和分散在每个粒子中,粒子的最外层是树脂层。与图6A相比,存在一些粒子,在这些粒子中在中心部分仅存在蜡。这能够有助于在蜡的热特征或者合成物的差异的影响。调色剂的体积平均粒子大小为3微米~7微米。
在下文,将用实例的方式更详细的描述本发明。但是,本发明并不限定于这些实例。
实例
MnO(39.7摩尔%)、MgO(9.9摩尔%)、Fe2O3(49.6摩尔%)和SrO(0.8摩尔%)放置在湿式球磨机中,然后研磨混合10小时。所得到的混合物在950摄氏度下干燥保持四小时,然后临时烘烤。其由湿式球磨机中研磨24小时,然后被颗粒化和通过喷射干燥机进行干燥。该颗粒化的物质在氧气浓度为2%的空气中在电炉中在1270摄氏度下加热六小时并且完全烘烤。该烘烤的物质展平然后进一步被分类,从而产生具有粒子平均大小为50微米和在磁场强度为3000奥斯特的磁场中磁化饱和度为65emu/g的亚铁盐粒子的芯体材料。
然后,250克由化学式(7)和化学式(8)表示的聚有机硅氧烷与21克CF3CH2CH2Si(OCH3)3反应来制备氟化改性硅树脂,其中,在化学式(7)中(CH3)2SiO-单元是15.4摩尔%,在化学式(8)中CH3SiO3/2-单元是84.6摩尔%。这个反应是脱甲氧反应,利用该反应将包含全氟化烷基基团的有机硅化合物引入聚有机硅氧烷。然后,称量100克氟化改性硅树脂(用固体容量表示)和10克氨基硅烷联结剂(γ-氨基丙基三乙氧基硅烷)并溶解于300cc甲苯溶剂中。
化学式(7):
(R1、R2、R3和R4是甲基,m是100的平均聚合程度)。
化学式(8):
(R1、R2、R3、R4、R5和R6是甲基,n是80的平均聚合程度)。
通过使用浸泡和干燥涂料机,通过搅拌树脂涂层溶液20分钟来涂敷10千克的亚铁酸盐粒子,然后在260摄氏度下烘烤1小时,得到载体A1。
载体制备实例2
除了将CF3CH2CH2Si(OCH3)3变为C8F17CH2CH2Si(OCH3)3以外,按照与载体制备实例1相同的方式制备芯体材料,并且施加涂层,从而制备出载体A2。
载体制备实例3
除了将导电碳(由Ketjenblack国际公司EC制造)通过颗粒磨机(pearlmill)分散在5wt%的树脂固化物中外,按照与载体制备实例1相同的方式制备芯体材料,并且施加涂层,从而制备出载体A3。
载体制备实例4
除了将氨基硅烷联结剂的加入量调整到30克以外,按照与载体制备实例3相同的方式制备芯体材料,并且施加涂层,从而制备出载体A4。
载体制备对比实例5
除了将氨基硅烷联结剂的加入量调整到50克以外,按照与载体制备实例3相同的方式制备芯体材料,并且施加涂层,从而就制备出载体A5。
载体制备对比实例6
作为涂层树脂,按照固体含量称100克的直链硅树脂(由Dow CoringToray Silcone公司制造的SR-2411),并溶解在300cc的甲苯溶剂中。通过使用浸泡和干燥涂料机,通过搅拌树脂涂层溶液20分钟来涂敷10千克的亚铁酸盐粒子,然后在210摄氏度下烘烤1小时得到载体b2。
载体制备对比实例7
作为涂层树脂,按照固体含量称100克的全氟甲基环丙烯酸脂/异丁烯酸盐共聚物,并且溶解在300cc的甲苯溶剂中。通过使用浸泡和干燥涂料机,通过搅拌树脂涂层溶液20分钟来涂敷10千克的亚铁酸盐粒子,然后在200摄氏度下烘烤1小时得到载体b3。
载体制备对比实例8
作为涂层树脂,按照固体含量称100克的丙烯改性树脂(由Shin-EtsuChemical公司制造的KR-9706),并溶解在300cc的甲苯溶剂中。通过使用浸泡和干燥涂料机,通过搅拌树脂涂层溶液20分钟来涂敷10千克的亚铁酸盐粒子,然后在210摄氏度下烘烤1小时得到载体b4。
本发明的调色剂的实例将在下方描述。但是,本发明不仅仅只限于这些实例。在下面的实例中,Mn代表数均分子量,Mw代表重量平均分子量,Mz代表Z均分子量,Tm代表软化点,Tg代表玻璃化转化点。
(1)树脂粒子分散体R1
使用6克阴离子表面活性剂(由Dai-Ichi Kogyo Seiyaku有限公司制造的NEOGEN RK)、12克dodecanethiol和2.4克四溴化碳溶合,将包含192克苯乙烯、48克n-丁基丙烯酸盐、3.6克丙烯酸的单体溶液分散在200毫升的离子交换水中。然后,将2.4克高硫酸钾加入得到的溶液中,并在70摄氏度下执行乳液聚合6小时。从而,制备树脂粒子分散体R1,其中所分散的树脂粒子具有3100的Mn、25000的Mw、115摄氏度的Tm、52摄氏度的Tg和0.12微米的中径。
(2)树脂粒子分散体R2
使用6克阴离子表面活性剂(由Dai-Ichi Kogyo Seiyaku有限公司制造的NEOGEN RK)、12克dodecanethiol和2.4克四溴化碳溶合,将包含176克苯乙烯、64克n-丁基丙烯酸盐和3.6克丙烯酸的单体溶液分散在200毫升的离子交换水中。然后,将2.4克高硫酸钾加入到得到的溶液中,并在70摄氏度下执行乳液聚合5小时。从而,制备树脂粒子分散体R2,其中所分散的树脂粒子性具有3000的Mn、22000的Mw、108摄氏度的Tm、50摄氏度的Tg以及0.18微米的中径。
(3)树脂粒子分散体R3
使用6克阴离子表面活性剂(由Dai-Ichi Kogyo Seiyaku有限公司制造的NEOGEN RK)、12克dodecanethiol和2.4克四溴化碳溶合,将包含212克苯乙烯、28克n-丁基丙烯酸盐和3克丙烯酸的单体溶液分散在200毫升的离子交换水中。然后,将2.4克高硫酸钾加入制得的溶液中,并在70摄氏度下执行乳液聚合5小时。从而,制备树脂粒子分散体R3,其中所分散的树脂粒子具有2800的Mn、23000的Mw、103摄氏度的Tm、62摄氏度的Tg以及0.21微米的中径。
(4)着色剂粒子分散体
通过使用超声波分散仪以30kHz的振动频率混合和分散20克洋红色染料(由Dainippon Ink and Chemicals公司制造的KETRED307)、3克阴离子表面活性剂(由Dai-Ichi Kogyo Seiyaku有限公司制造的NEOGENR)和77毫升离子交换水20分钟。从而,制备着色剂粒子分散体,其中所分散的着色剂粒子具有0.12微米的中径。
(5)蜡粒子分散体
把30克表1、2或3中的蜡、2克油脂酯酸胺类氢氯化物、0.5克聚乙烯基乙醇和68毫升离子交换水混合并以不低于蜡熔点的温度进行加热。通过使用图3、4中所示的分散装置,以40m/s或更大转动速度分散混合物3分钟。从而,制备蜡粒子分散体,其中所分散的蜡粒子具有0.1-0.2微米的中径。在高压下加热W-4以制备分散体。
表1
蜡 | 材料 | 熔点Tw(℃) | 体积比Ct(%) | 热损耗Ck(wt%) | 碘值 | 皂化值 |
WA-1 | 氢化西蒙德木油 | 68 | 18.5 | 2.8 | 2 | 95.7 |
WA-2 | 棕榈蜡 | 83 | 15.3 | 4.1 | 10 | 80 |
WA-3 | 氢化白芒花油 | 71 | 3 | 2.5 | 2 | 90 |
表2
熔点Tw(℃) | 酸值(mgKOH/g) | 渗透数 | ||
WA-4 | 聚丙烯/马来酸酐/碳原子数少于30的乙醇型蜡/叔丁基过氧化异丙基单碳酸盐:100/20/8/4份重量 | 98 | 45 | 1 |
表3
Mnr | Mwr | Mzr | Mwr/Mzr | Mzr/Mnr | 峰值 | |
WA-1 | 1009 | 1072 | 1118 | 1.06 | 1.11 | 1.02*103 |
WA-2 | 1100 | 1198 | 1290 | 1.09 | 1.17 | 1.2*103 |
WA-3 | 1015 | 1078 | 1124 | 1.06 | 1.11 | 1.03*103 |
WA-4 | 1400 | 2030 | 2810 | 1.45 | 2.01 | 2.1*103 |
(6)调色剂母体M1的制备(分散体的混合和聚合以及热处理粒子的制备)
在装备有冷凝管和温度计的2000毫升的四颈烧瓶中装入210克第一树脂粒子分散体R1、20克着色粒子分散体、50克蜡粒子分散体WA-1和200毫升离子交换水,然后用匀化器(由IKA公司制造的Ultratalax T50)将其混合和分散。从而,制备粒子分散体。
接着,将2.8克阳离子表面活性剂(由Kao公司制造的SANISOLB-50)和60克离子交换水加入粒子分散体中。将烧瓶放置在油槽中,加热到50摄氏度同时搅拌分散体,保持60分钟,从而得到凝集粒子分散体。通过使用Coulter计数器(由Coulter电子公司制造的Multisizer 2)观察凝集粒子分散体,并确定包含具有体积平均粒子大小为4.1微米的粒子。然后,凝集粒子分散体的温度上升到55摄氏度并保持1小时,从而得到熔化粒子分散体,其包含具有体积平均粒子大小为4.8微米的熔化粒子。
通过滴加0.5M/L的NaOH将熔化粒子分散体的PH值调整到7.0。使用磁密封来密封不锈钢烧瓶,加热到90摄氏度同时搅拌分散体,并保持2小时。冷却之后,过滤反应产物(调色剂母体粒子)并用离子交换水清洗三次。使用液态干燥剂在40摄氏度下干燥所获得的调色剂母体粒子6小时,得到调色剂母体M2。
(7)调色剂母体M2的制备
除了在制备聚集粒子分散体中使用树脂粒子分散体R3和70克蜡粒子分散体WA-4以外,按照与调色剂母体M1相同的方式制备调色剂母体M2。
(8)调色剂母体M3的制备
在不锈钢圆烧瓶中装入210克第一树脂粒子分散体R1、20克着色剂粒子分散体、50克蜡粒子分散体WA-1和110份重量的离子交换水,然后使用匀化器(由IKA公司制造的Ultratalax T50)混合和分散。从而,制备粒子分散体。
接着,将2.8克阳离子表面活性剂(由Kao公司制造的SANISOLB-50)和60克离子交换水加入到粒子分散体中。将烧瓶放置在油槽中,加热到50摄氏度同时搅拌分散体,并保持60分钟,得到凝集粒子分散体。通过使用Coulter计数器(由Coulter电子公司制造的Multisizer 2)观察凝集粒子分散体,并确定包含具有体积平均粒子大小为4.1微米的粒子。然后,将凝集粒子分散体的温度上升到55摄氏度并保持1小时,从而得到熔化粒子分散体,其包含体积平均粒子大小为4.8微米的熔化粒子。
通过滴加0.5M/L的NaOH将熔化粒子分散体的PH值调整到7.0。然后,将44克第二树脂粒子分散体R1加入熔化粒子分散体中。使用磁密封来密封不锈钢烧瓶,加热到90摄氏度同时搅拌分散体,并保持2小时。然后,第二树脂粒子分散体形成熔融膜,从而制备调色剂母体粒子分散体。冷却之后,过滤反应产物(调色剂母体粒子)并用离子交换水清洗三次。使用液态干燥剂在40摄氏度下干燥调色剂母体粒子6小时,得到第二树脂作为外壳的调色剂母体M3。
(9)调色剂母体M4的制备
除了在制备凝集粒子分散体中使用第一树脂粒子分散体R1和65克蜡粒子分散体WA-2,以及在PH调整之后加入第二树脂粒子分散体R3之外,按照与调色剂母体M3相同的方式制备调色剂母体M4。
(10)调色剂母体M5的制备
除了在制备凝集粒子分散体中使用第一树脂粒子分散体R2和75克蜡粒子分散体WA-3,以及在PH调整之后加入第二树脂粒子分散体R3之外,按照与调色剂母体M3相同的方式制备调色剂母体M5。
(11)调色剂母体M6的制备
除了在制备凝集粒子分散体中使用第一树脂粒子分散体R2和85克蜡粒子分散体WA-4,以及在PH调整之后加入第二树脂粒子分散体R3之外,按照与调色剂母体M3相同的方式制备调色剂母体M6。
按照与洋红色调色剂相同的方式制备蓝绿色调色剂、黄色调色剂和黑色调色剂。将酞箐颜料(由Dainippon Ink和Chemicals公司制造的KETBLUE111)用于蓝绿色调色剂,将黄颜料(由Clariant制造的Y180)用于黄色调色剂,以及将碳黑(由松下化学公司制造的MA100S)用于黑色调色剂。
(12)调色剂母体m11的制备
除了在制备凝集粒子分散体中使用树脂粒子分散体R2和85克石蜡(mp 80摄氏度)代替蜡粒子分散体以外,按照与调色剂母体M1相同的方式制备调色剂母体m11。
因此,所得到的调色剂导致转写时较低的转写效率、文字淡化以及对蜡分散体有贡献的在感光体上的薄膜。当显影剂的耐久性是10k时,灰雾将增加。对于定影,透射率为50%或更小。在存储寿命测试中调色剂凝结。
(13)调色剂母体m12的制备
除了在制备凝集粒子分散体中使用树脂粒子分散体R2和85克聚丙烯蜡(mp 145摄氏度)代替蜡粒子分散体之外,按照与调色剂母体M1相同的方式制备调色剂母体m12。
因此,所得到的调色剂导致转写时较低的转写效率、文字淡化以及对蜡分散体有贡献的在感光体上的薄膜。当显影剂的耐久性接近于5k时,电荷量减小,灰雾增加。对于定影,透射率为50%或更小。
(14)调色剂母体m13的制备
除了不把阳离子表面活化剂加入到包含树脂粒子、着色剂粒子和蜡粒子的粒子分散体中之外,按照与调色剂母体M1相同的方式制备调色剂母体m13。在这种情况下,然而,没有稳定地形成凝集粒子,而且粒子尺寸分布更宽。此外,许多蜡粒子和颜料粒子没有凝集,并且悬浮在水性介质中。残留的蜡附着在调色剂母体上。
(15)调色剂母体m14的制备
除了不把阳离子表面活化剂加入到包含树脂粒子、着色剂粒子和蜡粒子的粒子分散体中之外,按照与调色剂母体M3相同的方式制备调色剂母体m14。在这种情况下,然而,没有稳定地形成凝集粒子,粒子尺寸分布更宽。此外,许多蜡粒子和颜料粒子没有凝集,并且悬浮在水性介质中。而且,由于第二树脂粒子的凝聚结块,不能提供均匀的外壳。
表4示出了用在这个实例中的外部添加剂。通过使用与无涂层的亚铁酸盐载体摩擦充电的吹气方法来测量电荷量。在25摄氏度和45%RH的环境条件下,50克的载体和0.1克硅石等在100毫升的聚乙烯容器中混合,然后以100分钟-1的速度分别垂直旋转搅拌5分钟和30分钟。然后,每次搅拌时间提取0.3克样品,把氮气在1.96×104(Pa)上向样品吹气一分钟。
对于负充电能力,优选5-分钟的值为-100到-800μC/g,30-分钟的值为-50到-600μC/g。具有高电荷量的硅石在小数量时效果很好.
表4
无机精细粉末 | 材料 | 粒子大小(nm) | 甲醇滴定(%) | 吸湿(wt%) | 灼烧损耗(wt% | 干燥损耗(wt%) | 5-分钟的值 | 30-分钟的值 | 5-分钟/30-分钟的值 |
S1 | 二甲基硅油活化硅石 | 6 | 88 | 0.1 | 24 | 0.2 | -890 | -740 | 83.15 |
S2 | 二甲基聚硅氧烷活化硅石 | 16 | 88 | 0.1 | 8.5 | 0.2 | -720 | -520 | 72.22 |
S3 | 二甲基硅油/二硬脂酸铝活化硅石 | 16 | 88 | 0.12 | 9.5 | 0.2 | -685 | -511 | 74.60 |
S4 | 二甲基硅油活化硅石 | 40 | 89 | 0.10 | 6.8 | 0.2 | -710 | -580 | 81.69 |
S5 | 三甲基甲氧基硅烷/硬脂酸锌活化氧化钛 | 120 | 89 | 0.10 | 8.9 | 0.2 | -370 | -175 | 47.30 |
S6 | 氨基改性硅油活化硅石 | 40 | 73 | 0.10 | 12.5 | 0.2 | 280 | 150 | 53.57 |
S7 | 氨基改性硅油活化硅石 | 120 | 73 | 0.10 | 8.8 | 0.2 | 410 | 320 | 78.05 |
表5示出在本实例中使用的调色剂材料组成。
表5
调色剂 | 调色剂母体 | 外部添加剂A | 外部添加剂B |
TM1 | M1 | S1(1.2) | |
TM2 | M2 | S2(1.8) | S4(0.5) |
TM3 | M3 | S3(1.5) | |
TM4 | M4 | S1(1.0) | S5(1.5) |
TM5 | M5 | S2(1.5) | S6(0.3) |
TM6 | M6 | S3(1.5) | S7(0.5) |
TM7 | M1 | S1(1.2) | S7(0.5) |
TM8 | M3 | S2(1.8) | S6(0.3) |
TM9 | M4 | S3(1.5) | S5(1.5) |
TC1 | m11 | S1(1.2) | |
TC2 | m12 | S1(1.2) | |
TC3 | m13 | S1(1.2) |
TC4 | m14 | S1(1.2) |
在括号内的数字是每100份重量调色剂母体所加入的外部添加剂的量(份重量)。通过使用具有Z0S0型搅拌器刀片的FM20B执行外部添加处理,输入量为1kg,转数为2000分钟-1,处理时间为5分钟。
图1是示出在本实例中所用的全色图像形成装置的结构的横截面图。在图1中,未示出彩色电子照相设备的外部框架。
转写带单元17包括转写带12、第一颜色(黄色)转写辊10Y、第二颜色(品红)转写辊10M、第三颜色(青色)转写辊10C、第四颜色(黑色)转写辊10K、由铝制成的驱动辊11、由弹性体制成的第二转写辊14、第二转写从动辊13、用于清洁保留在转写带12上的调色剂图像的带清洁刀片16以及与带清洁刀片16相对放置的辊15。第一到第四颜色转写辊10Y、10M、10C、和10K由弹性体制成。
在第一颜色(Y)转写位置和第二颜色(M)转写位置之间的距离是35mm(其与第二颜色(M)转写位置和第三颜色(C)转写位置之间的距离,以及第三颜色(C)转写位置和第四颜色(K)转写位置之间的距离相等)。感光体的圆周速度为125mm/s。
转写带12是通过将导电填料揉和在绝缘树脂中并用挤压机形成薄膜而得到的。在本实例中,聚碳酸酯树脂(例如,三菱电气化学制造公司制造的欧洲Z300)用作绝缘树脂,并将5份重量的导电碳(例如“KETJENBLACK”)加入到95份重量的聚碳酸酯树脂中以形成薄膜。薄膜表面涂敷碳氟树脂。薄膜厚度约100μm,体积阻抗107~1012Ω·cm,表面阻抗107~1012Ω/sq。使用该薄膜能够提高点的再现能力,有效地防止长期时间使用时转写带12松弛或者电荷积累。通过用碳氟树脂涂敷薄膜表面,还能够有效地抑止由长时间使用引起的在转写带12的表面上的调色剂的薄膜形成。若体积阻抗小于107Ω·cm,则可能出现重转写。若体积阻抗大于1012Ω·cm,则转写效率变差。
第一转写辊10是导电碳的聚氨酯泡沫辊,外径为10毫米。阻抗值为102~106Ω。在第一转写操作中,第一转写辊10通过约1.0~9.8(N)的压力经由转写带12压在感光体1上,以便从感光体1将调色剂转写到转写带12上。若阻抗值小于102Ω,则可能出现转写颠倒。若阻抗值大于106Ω,则可能出现转写失败。压力小于1.0(N)可能导致转写失败,压力大于9.8(N)可能导致在转写时文字淡化。
第二转写辊14是导电碳的聚氨酯泡沫辊,外径15毫米。阻抗值为102~106Ω。第二转写辊14经由转写带12和诸如纸或OHP胶片这样的转写介质压在从动辊13上。从动辊13根据转写带12的运动进行旋转。在第二转写操作中,第二转写辊10通过约5.0~21.8(N)的压力压在从动辊13上,以便将调色剂从转写带12转写到转写介质19上。若阻抗值小于102Ω,则可能出现转写颠倒。若阻抗值大于106Ω,则可能出现转写失败。压力小于5.0(N)可能导致转写失败,而压力大于21.8(N)可能导致在转写时文字淡化。
用于黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)、和黑色(K)的四个图像形成单元18Y、18M、18C、和18K按顺序排列布置,如图1所示。
图像形成单元18Y、18M、18C、和18K除内含显影剂之外组成部件相同。为简化起见,只描述用于黄色(Y)的图像形成单元18Y,其它单元将不再重复解释。
图像形成单元的结构如下。参考标号1为感光体,3为像素激光信号光,4为铝质显影辊,其外径12毫米,包括1200高斯磁力的磁铁。显影辊14与感光体1相对布置,它们之间间隔为0.3毫米。沿箭头所示方向旋转。搅拌辊6搅拌显影单元内的调色剂和载体,并向显影辊4供给调色剂。调色剂与载体的混合比从透磁率传感器中(未示出)读取,调色剂被适时地从调色剂送料斗(未示出)中供给。磁性刀片由金属制成,控制在显影辊4上的显影剂的磁刷层。在本实施例中,投入150克的显影剂,间隔为0.4毫米。尽管图1中没有示出电源,但是向显影辊4施加-500V的直流电压和1.5kV(p-p)6kHz的交流电压。感光体1与显影辊的圆周速度比为1∶1.6。调色剂与载体的混合比为93∶7。显影单元内的调色剂量为150克。
充电辊2由表氯醇橡胶制成,外径12毫米。向充电辊12施加-1.2kV的直流偏压,用于把感光体1的表面充电到-600V。参考标号8为清洁器,9为废调色剂盒,7为显影剂。
纸从转写单元17的低侧传送,形成纸传送路径,以便纸19由进给辊(未示出)运送到转写带12和转写辊14彼此相压的缝隙部分。
通过施加到第二转写辊14上的+1000V,将在转写带12上的调色剂转写到纸19上,然后传送到调色剂被定影的定影部分。定影部分包括定影辊201、压力辊202、定影带203、加热辊204和感应加热器205。
图2示出定影过程。带203在定影辊201和加热辊204之间运行。在定影辊201和压力辊202之间施加预定负载,以在带203和压力辊202之间形成缝隙。包括铁芯206和线圈207的感应加热器205设置在加热辊204的外圆周上,温度传感器208布置在外表面。带203通过逐层排列镍基底(30微米)、硅树脂橡胶(150微米)、和PFA(四氟乙烯-氟化甲基乙烯基醚共聚物)(30微米)来形成。压力辊202通过弹簧209压在定影辊201上。使用调色剂的记录材料19沿引导板211移动。定影辊201(定影元件)包括中空芯213、形成在中空芯213上的弹性层214、和形成在弹性层214上的硅树脂橡胶层215。中空芯213由铝制成,长250毫米,外径14毫米,厚1毫米。弹性层214由基于JIS标准的橡胶硬度(JIS-A)为20度的硅树脂橡胶形成,厚3毫米。硅树脂橡胶层215厚3毫米。因此,定影辊201的外径约20毫米。定影辊201通过接收来自驱动电机(未示出)的驱动力以125mm/s旋转。
加热辊204包括厚1毫米、外径20毫米的中空管。定影带的表面温度由热变电阻器控制到170℃。
压力辊202(压力元件)长250毫米,外径20毫米,包括中空芯216、形成在中空芯216上的弹性层217。中空芯216由铝制成,外径16毫米,厚1毫米。弹性层217由基于JIS标准的橡胶硬度(JIS-A)为55度的硅树脂橡胶形成,厚2毫米。压力辊202转动安装,在由弹簧209给定的单侧负载147N的条件下,在压力辊202和定影辊201之间形成5.0毫米宽的缝隙,。
下面描述操作。在全色模式下,Y、M、C和K的所有第一转写辊10都抬起,并经由转写带12压在图像形成单元的各个感光体1上。此时,向每个第一转写辊10施加+800V的直流偏压。图像信号通过激光束发射,并进入其表面已由充电辊2充电的感光体1上,从而形成静电潜像。通过显影辊4上的调色剂使形成在感光体1上的静电潜像可见,该显影辊4与感光体1旋转接触。
在这种情况下,设定图像形成单元18Y的图像形成速率(125mm/s,其等于感光体1的圆周速度),以使感光体1的速度比转写带的行进速度低0.5~1.5%。
在图像形成处理中,信号光3Y输入到图像形成单元18Y中,用Y调色剂形成图像。与图像形成的同时,通过第一转写辊10Y的作用,将Y调色剂图像从感光体1Y转写到转写带12上,该第一转写辊10Y被施加+800V的直流电压。
在第一颜色(Y)的第一转写和第二颜色(M)的第一转写之间存在时间间隔。然后,信号光3M输入到图像形成单元18M中,用M调色剂形成图像。与图像形成的同时,通过第一转写辊10M的作用,将M调色剂图像从感光体1M转写到转写带12上。在这种情况下,M调色剂被转写到已经形成在转写带12上的第一颜色(Y)调色剂上。随后,以同样的方式形成C调色剂和K调色剂图像,并通过第一转写辊10C和10B的作用转写。因此,在转写带12上形成YMCK调色剂图像。这就是所谓的级联式处理。
通过重合叠加四个颜色调色剂图像在转写带12上形成彩色图像。在B调色剂图像的最后转写之后,按照通过第二转写辊14作用的匹配定时,四个颜色调色剂图像被共同转写到由进纸盒(未示出)进给的纸19上。在这种情况下,从动辊13接地,向第二转写辊14施加+1kV的直流电压。转写到纸19上的调色剂图像由一对定影辊201和202定影。然后,纸19通过一对排出辊(未示出)排出到设备的外部。没有转写并保留在转写带12上的调色剂由带清洁刀片16清理,用于下一次图像形成。
表6示出由图1的电子照相设备形成的可视图像的结果。在这种情况下,评价三颜色调色剂的全色图像的文字部分转写失败和纸绕定影带的卷绕。通过吹气法使用与铁载体的摩擦电荷来测量电荷量。在25℃和45%RH的环境条件下,提取0.3克的样本来评价耐久性,并将氮气以1.96×104(帕)吹向样本1分钟。图像浓度的容许度为1.3或更大。灰雾、固态图像的均匀性、文字的转写跳跃、转写颠倒、和文字的转写淡化的评价用○(好)、△(有点差)、×(不适于实际使用)表示。
表6
显影剂 | 调色剂 | 载体 | 在感光体上的薄膜 | 图像浓度(ID)原始/测试后 | 灰雾 | 固态图像的均匀性 | 文字的转写跳跃 | 转写颠倒 | 文字的转写淡化 |
DM1 | TM1 | A1 | 未出现 | 1.49/1.52 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
cm1 | TM2 | b1 | 未出现 | 1.34/1.28 | ○ | △ | ○ | △ | △ |
DM12 | TM3 | A2 | 未出现 | 1.47/1.51 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
DM13 | TM4 | A3 | 未出现 | 1.52/1.53 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
DM14 | TM5 | A4 | 未出现 | 1.34/1.32 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
cm2 | TM6 | b2 | 未出现 | 1.38/1.23 | ○ | △ | ○ | △ | △ |
cm3 | TM7 | b3 | 未出现 | 1.41/1.29 | ○ | △ | ○ | △ | △ |
DM15 | TM8 | A1 | 未出现 | 1.44/1.47 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
DM16 | TM9 | A2 | 未出现 | 1.49/1.45 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
DM17 | TM3 | A3 | 未出现 | 1.48/1.45 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
DM18 | TM4 | A4 | 未出现 | 1.41/1.39 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
cm4 | tm11 | A1 | 出现 | 1.37/1.32 | △ | △ | × | × | × |
cm5 | tm12 | A2 | 出现 | 1.48/1.39 | △ | △ | × | × | × |
cm6 | tm13 | A3 | 出现 | 1.48/1.42 | △ | △ | × | × | × |
cm7 | tm14 | A4 | 出现 | 1.34/1.29 | △ | △ | × | × | × |
cm8 | tm11 | b1 | 出现 | 1.21/1.02 | × | × | × | × | × |
cm9 | tm12 | b2 | 出现 | 1.46/1.25 | × | × | × | × | × |
cm10 | tm13 | b3 | 出现 | 1.23/0.97 | × | × | × | × | × |
cm11 | tm14 | b4 | 出现 | 1.48/1.23 | × | × | × | × | × |
当使用显影剂DM11~DM18形成可视图像时,在水平线上没有干扰,没有散射的调色剂,没有文字淡化。黑色固态图像均匀,即使以每mm为16线也能再现具有高分辨率和高质量的图像。此外,能够得到图像浓度不低于1.3的高浓度图像。当在接连印制10份固态图像后印制白色图像时,在非图像部分没有背景雾。
随后,当印制固态图像时,不出现调色剂和载体的供给或混合失败,不产生显影记忆。
在300000份A4纸后的长期耐久性测试中,定影性能和图像浓度没有很大变化,并且特征稳定。在载体上几乎没有调色剂组份的失效。载体阻抗的变化减小,电荷量减低被抑止,不引起灰雾。在高温和高湿度的条件下以及低温和低湿度的条件下,电荷量几乎不变。
在转写时文字淡化对实际使用不是问题,转写颠倒几乎不出现。转写效率大约95%。在通过叠加三色形成的全色图像的情形中,转写失败和转写颠倒不出现。
在感光体或转写带上的调色剂的薄膜对实际使用不是问题。此外,感光体或转写带的清洁失败不出现。
即使对于全色图像,在定影时也几乎没有调色剂的干扰和散射,纸不会缠绕定影带。
当以100mm/s的处理速度使用显影剂cm1~cm3同时感光体间隔70毫米时,在转写时文字的跳跃和淡化以及转写颠倒在容许的程度内。但是,当处理速度增加至120mm/s或者感光体之间的距离为60毫米时,在转写时文字淡化和转写颠倒就会出现,特性恶化。固态图像的均匀性也有些降低(由△表示)。
对于显影剂cm4~cm11,转写时的文字淡化和转写颠倒增加,引起感光体或转写带的清洁失败。在感光体上的调色剂的薄膜和灰雾相当大程度地出现。
此外,载体上的调色剂的失效增加,载体阻抗变化很大。进一步地,电荷量减少,灰雾可能更大。在高温和高湿度的条件下,由于电荷量的减少导致灰雾增加。在低温和低湿度的条件下,由于电荷量的增加导致图像浓度降低。转写效率减少到约60%~70%。当取固态图像显影时,图像由于重复操作变模糊。蜡粘着到显影刀片上,在连续使用时形成具有垂直条纹的异常图像。在输出三个叠加色的图像时,纸缠绕定影带。在定影时调色剂散射。
接着,按照下列方式进行抗污损测试。通过使用设置有无油带的定影装置,按照100mm/s的处理速度,以1.2克/平方厘米或更多的量,将固态图像定影在OHP胶片上。表7示出结果。调色剂TM1~TM12不会引起在缝隙部分卡纸。当绿色固态图像定影在普通纸上时,直到122000份才出现污损。即使没有油的情况下使用硅树脂或氟碱定影带,带的表面也不会磨损。评价透射率和高温时的抗污损性能。在这种情况下,处理速度100mm/s,定影温度180℃。通过使用分光光度计(由日立公司制造的U-3200)利用700nm的光测定透射率。定影性、抗污损性和存储稳定性的评价如表7所示。
表7
OHP透射率(%) | 高温污损产生(℃) | 存储测试 | 缠绕定影带 | 定影时调色剂的干扰 | |
TM1 | 92.5 | 220 | ○ | 未出现 | 无 |
TM2 | 93.5 | 230 | ○ | 未出现 | 无 |
TM3 | 91.8 | 230 | ○ | 未出现 | 无 |
TM4 | 90.1 | 230 | ○ | 未出现 | 无 |
TM5 | 87.8 | 220 | ○ | 未出现 | 无 |
TM6 | 87.8 | 230 | ○ | 未出现 | 无 |
tm11 | 48.2 | 170 | × | 出现 | 散射 |
tm12 | 47.8 | 160 | × | 出现 | 散射 |
tm13 | 75.8 | 180 | × | 出现 | 散射 |
tm14 | 68.4 | 170 | × | 出现 | 散射 |
如表7中所示,TM1~TM6的OHP透射率为80%或更多。TM1~TM6还具有220℃或更高的高污损温度,当使用不加油的定影辊时显示出优良的定影性。此外,在60℃的存储条件下存储5个小时几乎看不到聚合作用。但是,对于调色剂tm11~tm14,在存储测试时观察到聚合作用,抗污损的温度范围狭窄。
Claims (15)
1、调色剂,包括凝集粒子,该凝集粒子至少包含树脂粒子、颜料粒子和蜡粒子,
其中在所述调色剂的表面上形成所述树脂的熔融膜,并且
所述蜡是选自以下的至少一种:
A:酯蜡,其碘值不超过25、皂化值为30~300、以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~100℃,以及
B:蜡,其由碳数为4~30的烷基醇、不饱和多元羧酸或其酸酐、以及不饱和烃系蜡反应而得,其酸值为1~80mgKOH/g以及基于该DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~120℃。
2、如权利要求1所述的调色剂,其中在基于凝胶渗透色谱法(GPC)的所述酯蜡(A)的分子量分布中,数均分子量为100~5000,重量平均分子量为200~10000,该重量平均分子量与该数均分子量的比值(重量平均分子量/数均分子量)为1.01~8,Z均分子量与该数均分子量的比值(Z均分子量/数均分子量)为1.02~10,在5×102~1×104的范围中至少存在一个分子量最大值,所述酯蜡(A)在220℃的热损耗不超过8wt%。
3、如权利要求1所述的调色剂,其中所述蜡(B)的重量平均分子量为1000~6000,Z均分子量为1500~9000,该重量平均分子量与该数均分子量的比值(重量平均分子量/数均分子量)为1.1~3.8,Z均分子量与该数均分子量的比值(Z均分子量/数均分子量)为1.5~6.5,在1×103~3×104的范围中至少具有一个分子量最大值。
4、如权利要求1所述的调色剂,其中所述调色剂的体积平均粒子大小为3μm~7μm。
5、一种用于制备调色剂的方法,包括:
通过混合和凝集以下物质来在水性介质中形成凝集粒子
(a)第一树脂粒子分散体,其中,通过分散剂来分散第一树脂粒子,
(b)着色剂粒子分散体,其中,通过由极性与该第一树脂粒子分散体的分散剂的极性相同的分散剂来分散着色剂粒子,
(c1)蜡粒子分散体,其中,通过由极性与该第一树脂粒子分散体的分散剂的极性相反的分散剂来分散至少酯蜡,该酯蜡的碘值不超过25、皂化值为30~300、以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~100℃,或者(c2)蜡粒子分散体,其中,通过由极性与该第一树脂粒子分散体的分散剂的极性相反的分散剂来分散至少蜡,该蜡由碳数为4~30的烷基醇、不饱和多元羧酸或其酸酐、以及不饱和碳烃系蜡反应而获得,其酸值为1~80mgKOH/g、以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~120℃,以及
(d)极性与用于该蜡粒子分散体的分散剂的极性相同的分散剂,
通过在该水性介质中对该凝集粒子加热预定时间,形成熔化粒子;
把该熔化粒子与其中分散剂(e)分散了第二树脂粒子的第二树脂粒子分散体混合,以使该第二树脂粒子粘附到该熔化粒子上;以及
通过加热在该熔化粒子的表面上形成该第二树脂粒子的熔融膜。
6、如权利要求5所述的方法,其中,在基于凝胶渗透色谱法(GPC)的所述酯蜡的分子量分布中,数均分子量为100~5000,重量平均分子量为200~10000,该重量平均分子量与该数均分子量的比值(重量平均分子量/数均分子量)为1.01~8,Z均分子量与该数均分子量的比值(Z均分子量/数均分子量)为1.02~10,在5×102~1×104的范围中至少存在一个分子量最大值,所述酯蜡在220℃的热损耗不超过8wt%。
7、如权利要求5所述的方法,其中,在所述熔化粒子的表面上形成所述第二树脂粒子的熔融膜之后,将所述粒子从水中分离出来,用水清洗,并进行干燥。
8、如权利要求5所述的方法,其中通过过滤将所述粒子从水中分离出来。
9、一种双组份显影剂,包括调色剂和载体,
所述调色剂包括凝集粒子,该凝集粒子至少包含树脂粒子、颜料粒子和蜡粒子,
其中在所述调色剂的表面上形成所述树脂的熔融膜,
所述蜡是选自以下的至少一种:
A:酯蜡,其碘值不超过25、皂化值为30~300、以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~100℃,以及
B:蜡,其由碳数为4~30的烷基醇、不饱和多元羧酸或其酸酐、以及不饱和烃系蜡反应而得到,其酸值为1~80mgKOH/g以及基于该DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~120℃,以及
所述载体包括作为芯体材料的磁性粒子,并且利用含有氨基硅烷偶联剂的氟改性硅树脂来涂敷至少该芯体材料的表面。
10、如权利要求9所述的双组份显影剂,其中,在基于凝胶渗透色谱法(GPC)的所述酯蜡(A)的分子量分布中,数均分子量为100~5000,重量平均分子量为200~10000,重量平均分子量与数均分子量的比值(重量平均分子量/数均分子量)为1.01~8,Z均分子量与数均分子量的比值(Z均分子量/数均分子量)为1.02~10,在5×102~1×104的范围中至少存在一个分子量最大值,所述酯蜡(A)在220℃的热损耗不超过8wt%。
11、如权利要求9所述的双组份显影剂,其中,在所述载体的涂敷树脂的100份重量中包括5~40份重量的所述氨基硅烷偶联剂。
12、如权利要求9所述的双组份显影剂,其中,在所述载体的涂敷树脂的100份重量中包括1~15份重量的导电精细粉末。
13、如权利要求9所述的双组份显影剂,其中,所述载体每100份重量的所述芯体材料包括0.1~5.0份重量的所述涂敷树脂。
14、一种图像形成方法,包括:
利用多个调色剂图像形成台来形成静电潜像,其中每个调色剂图像形成台包括图像支撑元件、用于在该图像支撑元件上形成静电潜像的充电元件、以及调色剂支撑元件;
通过利用所述调色剂来显影,使形成在该图像支撑元件上的静电潜像变得可见,所述调色剂包括凝集粒子,该凝集粒子至少包含树脂粒子、颜料粒子和蜡粒子,
其中在该调色剂的表面上形成该树脂的熔融膜,并且
所述蜡是选自以下的至少一种:
A:酯蜡,其碘值不超过25、皂化值为30~300、以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~100℃,以及
B:蜡,其由碳数为4~30的烷基醇、不饱和多元羧酸或其酸酐、以及不饱和烃系蜡反应而得,其酸值为1~80mgKOH/g以及基于该DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~120℃;以及
执行转写系统,该转写系统包括初始转写处理和二次转写处理,
其中在该初始转写处理中,通过显影所述静电潜像而得的调色剂图像被转写到与所述图像支撑元件的每一个接触的环形转写体上,
按顺序连续执行该初始转写处理,以便在该转写体上形成多层调色剂图像,并且
通过将该多层调色剂图像从该转写体上整体地转写到转写介质上来执行该二次转写处理,以及
其中该转写系统满足关系式
d1/v≤0.65(秒),
其中d1(毫米)表示第一初始转写位置和第二初始转写位置之间的距离,或者第二初始转写位置和第三初始转写位置之间的距离,或者第三初始转写位置和第四初始转写位置之间的距离,而v(毫米/秒)表示该图像支撑元件的圆周速度。
15、一种图像形成方法,包括:
利用多个调色剂图像形成台形成静电潜像,其中每个调色剂图像形成台包括图像支撑元件、用于在该图像支撑元件上形成静电潜像的充电元件和调色剂支撑元件;
通过利用包括调色剂和载体的双组份显影剂来显影,使形成在该图像支撑元件上的该静电潜像变得可见,所述调色剂包括凝集粒子,该凝集粒子至少包含树脂粒子、颜料粒子和蜡粒子,
所述蜡是选自以下的至少一种:
A:酯蜡,其碘值不超过25、皂化值为30~300、以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~100℃,和
B:蜡,其由碳数为4~30的烷基醇、不饱和多元羧酸或其酸酐、以及不饱和烃系蜡反应而得,其酸值为1~80mgKOH/g以及基于DSC法的吸热最高温度(熔点)为50℃~120℃;和
所述载体包括作为芯体材料的磁性粒子,并且至少该芯体材料的表面上被涂敷含有氨基硅烷偶联剂的氟改性硅树脂,及
执行转写系统,该转写系统包括初始转写处理和二次转写处理,
其中在该初始转写处理中,通过显影所述静电潜像而得的调色剂图像被转写到与所述图像支撑元件的每一个接触的环形转写体上,
按顺序连续执行该初始转写处理,以便在该转写体上形成多层调色剂图像,
通过将该多层调色剂图像从该转写体上整体地转写到转写介质上来执行该二次转写处理,及
其中该转写系统满足关系式
d1/v≤0.65(秒),
其中d1(毫米)表示第一初始转写位置和第二初始转写位置之间的距离,或者第二初始转写位置和第三初始转写位置之间的距离,或者第三初始转写位置和第四初始转写位置之间的距离,而v(毫米/秒)表示该图像支撑元件的圆周速度。
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