CN1804729A - 电子照相成像装置用的调色剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于电子照相成像装置的黄色调色剂，其中该调色剂包括：粘合剂树脂；颜料；和电荷控制剂，其中所述颜料包含基于调色剂重量2－8％重量的颜料黄74。所述调色剂是均匀的且调色剂颗粒在性能(例如电荷量)上的差别小，并且该调色剂在用于非接触显影方法时具有长的挤压寿命，从而能够得到高品质的图像。

Description

电子照相成像装置用的调色剂
本申请要求2005年1月13日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2005-0003186的利益，该专利申请的全部内容在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及用于电子照相成像装置的调色剂，更具体地，本发明涉及用于电子照相成像装置的均匀调色剂。该调色剂的调色剂颗粒之间在性能上(例如电荷量)差别小，并且该调色剂在用于非接触显影方法时具有长的挤压寿命(press life)，从而能够得到高品质的图像。
背景技术
图1是用于非接触显影方法的常规电子照相成像装置的示意图，其操作如下所述。感光体1由充电元件6充电，然后通过激光扫描元件(LSU)9使图像曝光从而在感光体1上形成静电潜像。通过供应辊3将非磁性调色剂4提供给显影辊2。供给至显影辊2的非磁性调色剂4用调色剂层调节器5层压至均匀的厚度，同时，因强烈摩擦而充电。然后，将层压的调色剂显影为在感光体1上形成的静电潜像，接着将显影的调色剂通过转印辊(未示出)转印至纸张并融合至融合元件(fusing unit)(未示出)。清洁刮刀7清除在转印感光体图像之后留下的任何残余调色剂8。
用于上述电子照相成像装置中的调色剂需要具有不同的物理、化学和热性质。特别是，调色剂需要考虑到低能量消耗、高速、高品质图像和降低环境负荷。使用各种颜料和蜡来满足这些要求。
然而，颜料和蜡对图像的颜色再现能力(color reproducibility)和充电性能有不利影响，从而降低了调色剂的显影性能。另外，颜料和蜡改变了调色剂的粘弹性和表面能，从而改变了它的融合性能。各种有机颜料，例如颜料黄17、180和185等用于常规黄色调色剂中。但是，当加热这些颜料时，由于分解产生了各种副产物包括氮气。此外，在调色剂中这些颜料的着色能力低，且可分散性差。
为了克服这些问题，建议将颜料黄74用作黄色调色剂的颜料。将树脂中分散有30％的高浓度或更高浓度的颜料黄74的母料用于制备总颜料量为3-5％的调色剂。然而，当使用颜料黄74时，调色剂的充电性能下降，以及调色剂的粘弹性发生变化。因此，颜料黄74不能用在用于电子照相成像装置的调色剂中。
发明内容
本发明提供了用于电子照相成像装置的高性能调色剂，其可以克服上述问题并获得宽范围的颜色再现能力和优异的融合性能。
根据本发明的一个方面，提供了用于电子照相成像装置的黄色调色剂，该调色剂包括：粘合剂树脂；颜料；和电荷控制剂，其中所述颜料包含基于调色剂重量2-8重量％的颜料黄74。
根据本发明的另一方面，提供了使用电子照相成像装置用的调色剂显影图像的方法。
附图说明
通过参考附图详细描述本发明的示范性实施方案，本发明的上述和其它特征和优势将变得更加显而易见，其中：
图1是在非接触显影方法中使用的常规电子照相成像装置的示意图。
具体实施方式
以下，将更详细地描述本发明的实施方案。
本发明提供了用于电子照相成像装置的黄色调色剂，该调色剂包括：粘合剂树脂；颜料；和电荷控制剂，其中所述颜料包含基于调色剂重量2-8重量％的颜料黄74。
颜料黄74是根据国际颜色索引(C.I.No.11741，CAS No.6358-31-2)分类的单偶氮类颜料。
可用于本发明实施方案的粘合剂树脂的实例包括但不限于：聚苯乙烯-共-丁二烯、聚苯乙烯-共-丙烯腈、改性的丙烯酸类聚合物、聚乙酸乙烯酯、苯乙烯-醇酸树脂、大豆-烷基树脂(soya-alkyl resins)、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈、聚碳酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、苯乙烯聚合物、聚乙烯醇缩丁醛、醇酸树脂、聚酰胺、聚氨酯、聚酯、聚砜、聚醚、聚酮、苯氧树脂、环氧树脂、硅树脂、聚硅氧烷、聚羟基醚树脂、聚羟基苯乙烯树脂、线性酚醛清漆(Novolak)、聚苯基缩水甘油醚-共-二环戊二烯，用于上述聚合物的单体的共聚物，和它们的组合。
调色剂在100℃的储能模量与在150℃的储能模量的比值(E’100/E’150)可为100-1000，以及在150℃的储能模量和在180℃的储能模量的比值(E’150/E’180)可为1-10。
作为储能模量的结果，为了在100-150℃融合在纸张上，调色剂应该被融化(dissolved)，并且当E’100/E’150为100-1000时，可以获得优异的融合性能。此外，在调色剂融化之后，为了防止热偏移(hot offset)必须维持E’，即使温度升高。因此，E’150/E’180的比值小是有利的。在一实施方案中，该比值为1-10。
为了保持所述比值在上述范围内，应增加100-150℃下的ΔE’和150-180℃下的ΔE’。
为此，可以使用具有在高温下(150℃)和颜料相互作用的官能团的粘合剂树脂。在一优选实施方案中，该粘合剂树脂是聚酯树脂，该聚酯树脂的重均分子量和数均分子量的比值(Mw/Mn)为10或更大，酸值和羟值分别为3mgKOH/g或更大，而酸值和羟值的总和为15或更大。
在本发明的实施方案中可以使用的颜料为分类为颜料黄74的黄色颜料，其中颜料的浓度基于调色剂的重量为2-8重量％。如果颜料的浓度基于调色剂的重量小于2重量％，则光密度下降。如果颜料的浓度基于调色剂的重量大于8重量％，则调色剂的模量增加，从而不能获得良好的融合性能。颜料浓度大于8重量％会使图像的清晰度下降，从而不能获得良好的着色。更优选地，颜料的浓度基于调色剂的重量为2.5-5重量％。当颜料的浓度在该范围内时，颜料在调色剂中的可分散性、打印图像时的光密度以及模量增加。
尽管颜料可以在与调色剂制备中使用的其它原料混合之后添加，但使用含有比例为30/70-50/50的颜料和树脂的母料添加颜料是有利的，因为颜料的可分散性可以得到提高。在母料中使用的树脂可以与调色剂中使用的粘合剂树脂相同。只要对调色剂的特性没有不利影响，可以使用能够增加颜料的可分散性的特定用途的树脂。
在颜料母料中使用的粘合剂不限于树脂。可以使用蜡母料，其中用于调色剂的蜡用作基质。蜡母料可以通过在存在于水中或有机溶剂中的粒度为0.1-5μm的细粒状蜡颗粒上吸附颜料粒子而获得，或者通过在含树脂的常规母料中在高剪切力下分散比例为约3/7-5/5的颜料和蜡而获得。
在母料中和颜料一起使用的蜡没有特别限定，只要它能和颜料一起形成母料。在母料中使用的蜡可包括选自聚烯烃蜡(例如聚乙烯和聚丙烯)和/或其改性产物、石蜡、采用Fisher Tropsh法制备的烃类蜡、巴西棕榈蜡、米酯蜡(rice ester wax)和合成酯类蜡中的至少一种蜡。这些蜡可以防止在调色剂融合期间的高温和/或低温偏移并且增加调色剂的耐久性。蜡的浓度基于调色剂的重量可以为0.5-8重量％。此时，可以进一步增加上述效果。
如上所述，脱模剂(releasing agent)，即蜡可以以包含颜料和蜡的母料的形式添加至调色剂。还可以使用常规方法添加蜡。此时，为了保持使用蜡母料时的效果，使用常规方法进一步添加的蜡量必须小于以母料形式添加的蜡量。
在本发明的实施方案中使用的电荷控制剂必须不与调色剂中的粘合剂树脂(例如，粘合剂树脂中的聚酯)的官能残基发生反应。在熔融和捏合前后，粘合剂树脂必须能将树脂的粘弹性调节至预定值。
可以满足上述条件的电荷控制剂的具体实例包括但不限于：选自水杨酸的Zn或Al络合物(complex)、双二苯基乙醇酸(bisdiphenyl glycolic acid)的硼络合物和硅酸盐中的至少一种。含有重金属的电荷控制剂不适合用于调色剂，因为重金属电荷控制剂与粘合剂树脂反应，从而增加了调色剂的储能模量。
电荷控制剂的浓度根据电荷控制剂的类型变化并且基于调色剂的重量通常可以为0.1-6重量％，优选为0.5-4重量％。
电荷控制剂在树脂中的可分散性低，当电荷控制剂以母料的形式使用时，其可分散性可以得到提高。可以使用常规方法制备含有电荷控制剂的母料。在该方法中，80-50重量％的树脂与20-50重量％的电荷控制剂混合，将所得的混合物加热至树脂的熔点或更高，然后向加热的混合物施加剪切力以在树脂中分散电荷控制剂。蜡母料可以通过在水中或有机溶剂中乳化的细小蜡颗粒的表面粘附均匀分散在溶剂中的电荷控制剂细颗粒，然后过滤和干燥生成的产物而制备。
根据本发明实施方案的调色剂除了包含粘合剂树脂、颜料和电荷控制剂之外，还可以包含至少一种外部添加剂。该外部添加剂可以为至少两种具有不同平均粒径(即根据BET法的表面积)的硅石成分。
向调色剂添加至少两种具有不同平均粒径的硅石的目的是控制电荷量并提高耐久性。使用具有不同粒径的硅石的方法是共有专利申请的主题。在本发明的本实施方案中，当使用具有单一粒径的硅石时，电荷量不容易控制且耐久性得不到提高。硅石的大小可以用平均粒径或根据BET方法用表面积(m2/g)来表示。为了获得上述效果，在所述至少两种硅石中，具有较小平均粒径的第一硅石成分的表面积可以为200-400m2/g，并且具有大的平均粒径的第二硅石成分的表面积可以为50-180m2/g。
硅石可以用处理剂使表面疏水化。该处理剂的实例包括但不限于硅烷偶联剂如HMDS、硅油如聚二烷基硅氧烷，或其混合物。
除了硅石之外，外部添加剂可以是疏水化二氧化钛、金属氧化物(例如氧化铝、氧化铈、钛酸钡或钛酸锶)、金属皂(例如硬脂酸锌)和球形树脂细颗粒。外部添加剂可以用100-200目的筛子筛滤。
硅石不仅可以如上所述作为外部添加剂添加，而且可以在混合调色剂材料时作为内部添加剂添加。作为外部添加剂添加的硅石可以不同于在混合材料时作为内部添加剂添加的硅石，但优选至少一种硅石是相同的。
在混合材料时添加的大部分硅石存在于调色剂中。部分硅石存在于调色剂的表面附近，其有助于调色剂的充电和调色剂的耐久性。因此，当外部添加的至少一种硅石与内部添加的硅石相同时，硅石之间的相互作用减少，并且调色剂的性能可以得到有效控制。
在混合上述调色剂材料时，首先以预定比例在混合机(例如Henschel混合机)中均匀混合粉末形式的材料。在双螺杆挤出机、敞口连续捏合机、连续式热捏合机(例如2个或3个辊)，或间歇式热捏合机(例如捏合机)中捏合生成的混合物。冷却捏合产物并将其进行第一研磨，制备平均粒径为200-800μm的第一微粒成分。在第一研磨中，根据研磨机的性能，平均粒径可以为15-20μm。然后，使用冲击式研磨机或机械研磨机，优选机械研磨机进一步研磨上述研磨过的产物，并使用分类机构除去过度研磨的细粉末。由此，获得了平均粒径为4-10μm，优选为4.5-9.5μm的调色剂。
在本发明的实施方案中，提供了一种使用上述调色剂显影图像的方法。
特别地，根据本发明实施方案的调色剂可以更有效地用于非接触显影方法，在该方法中感光体和显影辊之间实质上(substantially)存在间隙。通常，显影方法包括使用载体和调色剂的混合物的双组分显影方法和感光体实质上与显影辊接触的接触显影方法。然后，根据本发明实施方案的调色剂适合用于非接触显影方法，其中使用显影刮刀在显影辊上形成均匀的调色剂层并向调色剂施加强压，因为所述调色剂具有高耐久性且可以有效地防止在显影刮刀上成膜。
当使用非接触显影方法显影图像时，感光体和显影辊之间的间隙可以为50-400μm，优选为100-300μm。
如果感光体和显影辊之间的间隙小于50μm，则显影量增加或者调色剂粘附在背景上，从而降低了图像的品质。如果感光体和显影辊之间的间隙大于400μm，则调色剂不能在感光体上显影以及不能形成图像。
在下文中，参考下面的实施例更详细地描述本发明。然而，给出这些实施例是为了说明而不是意图限制本发明的范围。
实施例
在水中分散由50重量％巴西棕榈蜡和50重量％颜料组成的母料。所述颜料包括碳黑作为黑色颜料，颜料黄74作为黄色颜料，颜料红57:1作为品红颜料和颜料蓝15:3作为青色颜料。
调节母料，使得在调色剂中颜料和蜡的总浓度为3重量％。使用酸值为10mgKOH/g的聚酯树脂(Mw/Mn＝30)作为粘合剂树脂。添加1重量％的双二苯基乙醇酸的硼络合物作为电荷控制剂。使用0.3重量％的BET表面积为200m2/g的硅石作为内部添加剂，该硅石的表面用硅烷偶联剂疏水化。
生成的混合物在Henschel混合机中混合3分钟并在双螺杆挤出机中融化并捏合，然后研磨至30μm。研磨产物使用带有高速旋转的转子的机械研磨机进一步进行研磨。使用利用Koander效应的分类器对生成的研磨产物进行分类。从而，获得平均粒径为6.2μm的四色调色剂。
然后，在Henschel混合机中，1重量％的与在上述混合物的制备期间使用的内部添加剂相同的硅石，1重量％的BET表面积为50m2/g且其表面用硅烷偶联剂疏水化的硅石，以及0.5重量％的表面疏水化的二氧化钛(TiO2)外部添加至上述四色调色剂中，获得调色剂。
将调色剂装入以非接触显影方式工作的全色打印机(CLP-500，SamsungElectronics Co.，Ltd.)中并打印图像。即使在打印至少5000张纸后，该调色剂仍稳定地提供高品质的全色图像。
比较例
使用常规捏合法制备由60重量％聚酯(酸值＝10mgKOH/g，Mw/Mn＝30)和40重量％颜料组成的母料。所述颜料包括碳黑作为黑色颜料，颜料黄74作为黄色颜料，颜料红57:1作为品红颜料和颜料蓝15:3作为青色颜料。
调节母料，使得在调色剂中颜料的总浓度为3重量％。使用和母料制备中相同的酸值为10mgKOH/g的聚酯树脂(Mw/Mn＝30)作为粘合剂树脂。添加1重量％的双二苯基乙醇酸的硼络合物作为电荷控制剂。添加3重量％的巴西棕榈蜡作为蜡。
生成的混合物在Henschel混合机中混合3分钟并在双螺杆挤出机中融化并捏合，然后研磨至30μm。研磨的产物使用带有高速旋转的转子的机械研磨机进一步进行研磨。使用利用Koander效应的分类器对生成的研磨产物进行分类。从而，获得平均粒径为6.2μm的四色调色剂。
然后，在Henschel混合机中，将1重量％的BET表面积为200m2/g且其表面用硅烷偶联剂疏水化的硅石，1重量％的BET表面积为50m2/g且其表面用硅烷偶联剂疏水化的硅石，以及0.5重量％表面疏水化的二氧化钛(TiO2)外部添加至上述四色调色剂中，获得调色剂。
将调色剂装入以非接触显影方式工作的全色打印机(CLP-500，SamsungElectronics Co.，Ltd.)中并打印图像。在打印2000张纸后，图像淡化而且产生了图像缺陷。
根据本发明，提供了用于电子照相成像装置的均匀调色剂，其调色剂颗粒在性能(例如电荷量)上差别小。该调色剂具有高的耐久性和稳定性，并可以在大量的纸上稳定地打印高品质的全色图像。特别地，该调色剂在用于非接触显影方法时具有长的挤压寿命，从而可获得高品质的图像。
尽管参考其示范性实施方案已经具体说明并描述了本发明，但本领域的普通技术人员应认识到，在不偏离如权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行各种形式和细节的变化。

Claims (23)

1.用于电子照相成像装置的黄色调色剂，该调色剂包括：
粘合剂树脂；
颜料；和
电荷控制剂，
其中所述颜料包含基于调色剂重量2-8重量％的颜料黄74。
2.权利要求1的黄色调色剂，其中粘合剂树脂选自聚苯乙烯-共-丁二烯、聚苯乙烯-共-丙烯腈、改性的丙烯酸类聚合物、聚乙酸乙烯酯、苯乙烯-醇酸树脂、大豆-烷基树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈、聚碳酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、苯乙烯聚合物、聚乙烯醇缩丁醛、醇酸树脂、聚酰胺、聚氨酯、聚酯、聚砜、聚醚、聚酮、苯氧树脂、环氧树脂、硅树脂、聚硅氧烷、聚羟基醚树脂、聚羟基苯乙烯树脂、线性酚醛清漆(Novolak)、聚苯基缩水甘油醚-共-二环戊二烯，用于上述聚合物的单体的共聚物，和它们的组合。
3.权利要求1的黄色调色剂，其在100℃的储能模量与在150℃的储能模量的比值为100-1000，以及在150℃的储能模量和在180℃的储能模量的比值为1-10。
4.权利要求1的黄色调色剂，其中粘合剂树脂是聚酯树脂，该聚酯树脂的重均分子量和数均分子量的比值为10或更大，且酸值和羟值分别为3mgKOH/g或更大。
5.权利要求1的黄色调色剂，其中颜料黄74的浓度基于调色剂的重量为2.5-5重量％。
6.权利要求1的黄色调色剂，其中颜料黄74是使用含有比例为30/70-50/50的颜料和树脂的母料添加的。
7.权利要求6的黄色颜料，其中母料为含有蜡作为基质的蜡母料。
8.权利要求7的黄色颜料，其中蜡包括选自聚烯烃蜡和/或其改性产物、石蜡、采用Fisher Tropsh法制备的烃类蜡、巴西棕榈蜡、米酯蜡和合成酯类蜡中的至少一种蜡，所述聚烯烃蜡选自聚乙烯和聚丙烯。
9.权利要求7的黄色调色剂，其中蜡的浓度基于调色剂的重量为0.5-8重量％。
10.权利要求1的黄色调色剂，其中电荷控制剂包括选自水杨酸的Zn或Al络合物、双二苯基乙醇酸的硼络合物和硅酸盐中的至少一种。
11.权利要求1的黄色调色剂，其中电荷控制剂的浓度基于调色剂的重量为0.1-6重量％。
12.权利要求1的黄色调色剂，其中电荷控制剂的浓度基于调色剂的重量为0.5-4重量％。
13.权利要求1的黄色调色剂，其中电荷控制剂是使用母料添加的，该母料通过混合80-50重量％的粘合剂树脂和20-50重量％的电荷控制剂得到。
14.权利要求1的黄色调色剂，其还包括至少一种外部添加剂。
15.权利要求14的黄色调色剂，其中外部添加剂为至少两种具有不同平均粒径的硅石成分。
16.权利要求15的黄色调色剂，其中在所述至少两种硅石成分中，第一硅石成分具有较小的平均粒径，表面积为200-400m2/g，以及第二硅石成分具有大的平均粒径，表面积为50-180m2/g。
17.权利要求15的黄色调色剂，其中硅石表面用硅烷偶联剂、硅油或其混合物疏水化。
18.权利要求14的黄色调色剂，其中外部添加剂包括至少一种添加剂，所述至少一种添加剂选自疏水化二氧化钛；选自氧化铝、氧化铈、钛酸钡和钛酸锶的氧化物；金属皂和球形树脂细颗粒。
19.权利要求14的黄色调色剂，其中外部添加剂在混合粘合剂树脂、颜料和电荷控制剂期间还作为内部添加剂添加。
20.一种显影图像的方法，其在电子照相成像装置中使用权利要求1的黄色调色剂。
21.权利要求20的方法，其为非接触显影方法。
22.权利要求21的方法，其中感光体和显影辊之间的间隙为50-400μm。
23.权利要求21的方法，其中感光体和显影辊之间的间隙为100-300μm。
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