CN1936713A - 制备调色剂的方法以及用该方法制成的调色剂 - Google Patents

Abstract

一种制备调色剂的方法，其包括：通过将聚酯树脂和着色剂与选自具有亲水基团、疏水基团以及至少一个反应性官能团的大分子单体以及反应性乳化剂中的至少一种材料混合而制备核。通过使所述核的外表面与一种或多种可聚合单体和引发剂聚合而在核上形成壳，其中选自大分子单体和反应性乳化剂中的至少一种材料参与该聚合反应。另外，提供用该方法制成的调色剂，使用该调色剂的成像方法和采用该调色剂的成像设备。根据所述方法，在制造核/壳结构的过程中将具有优异的低温定影能力和图像性能的聚酯树脂用作核成分，以及将具有优异保持性和充电性能的苯乙烯用作壳成分，从而制备具有低温下高质量图像定影能力的快速成像设备用调色剂。另外，清洁过程最小化，而且污水和废水的量减少，这对环境非常有利。

Description

制备调色剂的方法以及用该方法制成的调色剂

本申请要求于2005年9月24日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2005-0089043的优先权，其公开内容通过引用全部并入本文。

技术领域

本发明涉及一种制备调色剂的方法以及用该方法制成的调色剂。更具体地，本发明涉及一种制备具有由聚酯树脂和着色剂形成的核的调色剂的方法，其中所述核用大分子单体和/或反应性乳化剂以及可聚合的单体树脂包覆(encapsulate)。本发明也涉及采用该方法制成的调色剂。

背景技术

在电子照相方法或静电记录方法中，显影剂用于形成静电图像或静电潜像。该静电图像可以是由调色剂和载体颗粒形成的双组分显影剂或者仅由调色剂形成而没有载体颗粒的单组分显影剂。单组分显影剂可以是具有磁性的磁性单组分显影剂或没有磁性的非磁性单组分显影剂。增塑剂如胶体二氧化硅经常独立地加入至非磁性单组分显影剂中以提高调色剂的流动性。一般而言，通过在粘结树脂中分散着色剂如炭黑或其他添加剂而得到的着色颗粒用在调色剂中。

制备调色剂的方法可以包括粉碎或聚合步骤。在包括粉碎步骤的方法中，通过将合成树脂与着色剂以及需要的话其他添加剂熔融混合、粉碎该混合物并将颗粒分级直至获得所需的颗粒大小，从而得到调色剂。通过均匀溶解或分散可聚合单体、着色剂、聚合引发剂以及需要的话多种添加剂如交联剂和抗静电剂来制备可聚合单体组合物。接着，用搅拌器使该可聚合单体组合物分散在包括分散稳定剂的含水分散介质中以形成微小的液滴。随后，升高温度并进行悬浮聚合以得到具有所需大小的着色聚合物颗粒的聚合调色剂。

在成像设备如电子照相设备或静电记录设备中，通过在均匀充电的感光体(photoreceptor)表面上的曝光来形成静电潜像。调色剂附在该静电潜像上，通过若干工艺如加热、压制、溶剂汽蒸(solvent steaming)等使所得到的调色剂图像转印至转印介质如纸上。在大多数定影工艺中，具有调色剂图像的转印介质经过定影辊和压制辊，其中调色剂图像通过热量和压力熔化至转印介质上。

对于通过成像设备如光电复印机形成的图像需要在清晰性(preciseness)和细微性(minuteness)方面的改进。常规地，用于成像设备中的调色剂通常用粉碎步骤得到。当采用粉碎步骤时，往往形成粒度范围宽的着色颗粒。因此，为得到令人满意的显影剂性能，需要根据大小将通过粉碎得到的着色颗粒分级以使粒度分布变窄。然而，在适合于电子照相方法或静电记录方法的调色剂颗粒的制造中用常规的混合/粉碎方法难以精确控制粒度分布。此外当制备微小颗粒调色剂时，由于分级方法，导致调色剂制备产率低。另外，对于为了得到合意的充电和定影性能而进行的调色剂设计的改变/调整存在限制。因此，聚合调色剂近来受到关注，其中所述调色剂的颗粒大小易于控制以及其不需要经历复杂的制造过程如分级。

当利用聚合来制备调色剂时，不用进行粉碎或分级就得到所需的颗粒大小分布。

Hasegawa等人的美国专利No.6,033,822公开一种在分子中包括由着色聚合物颗粒形成的核以及覆盖该核的壳的聚合调色剂，其中通过悬浮聚合制备该聚合调色剂。然而，仍然难以调节调色剂的形状和颗粒大小。该方法还产生宽的粒度分布。

Michael等人的美国专利No.6,258,911公开一种多分散性窄的双官能聚合物以及用于制造在其各端均具有共价连接的自由基的聚合物的乳液缩聚方法。然而，即使当采用该方法时，表面活性剂也会导致不利的影响，而且难以控制胶乳尺寸。

发明内容

本发明提供一种制备调色剂的方法，其中自由地控制调色剂颗粒的大小，得到窄的粒度分布，以及调色剂的耐久性优异。

本发明还提供一种具有小粒度和优异存储性能及耐久性的调色剂。所述调色剂的粒度可以容易地进行控制并通过本发明的方法以高产率制备。

本发明也提供一种成像方法，其中使用在粒度控制、存储性和耐久性方面具有优异性能的本发明调色剂可以在低温下熔化(fuse)高质量的图像。

本发明还提供一种成像设备，其中使用在粒度控制、存储性和耐久性方面具有优异性能的本发明调色剂可以在低温下熔化高质量的图像。

根据本发明的一个方面，提供一种制备调色剂的方法，其包括下列步骤：通过将聚酯树脂和着色剂与具有亲水基团、疏水基团以及至少一个反应性官能团的大分子单体和反应性乳化剂中的至少一种混合而制备核；和通过使所述核的外表面与一种或多种可聚合单体和引发剂聚合而制备壳，其中所述大分子单体和反应性乳化剂中的至少一种参与该聚合反应。

根据本发明的另一方面，提供一种包括核和壳的调色剂，其中通过将聚酯树脂和着色剂与具有亲水基团、疏水基团以及至少一个反应性官能团的大分子单体和反应性乳化剂中的至少一种混合而制备所述核；以及其中通过使所述核的外表面与一种或多种可聚合单体和引发剂聚合而制备所述壳，其中所述大分子单体和反应性乳化剂中的至少一种参与该聚合反应。

根据本发明的另一方面，提供一种成像方法，其包括下列步骤：通过将上述调色剂布置在形成有静电潜像的感光体表面上而形成可见图像；以及将所述可见图像转印至转印介质上。

根据本发明的另一方面，提供一种成像设备，其包含：有机感光体；使该有机感光体的表面通电的装置；容纳调色剂的装置；用于将调色剂提供至有机感光体的表面上以使该有机感光体表面上的静电潜像显影成调色剂图像的装置；以及用于将有机感光体表面上的调色剂图像转印至转印介质上的装置。

根据本发明，提供一种调色剂，其具有便易的制备方法和粒度调节，以及优异的存储性和耐久性。

由下列揭示本发明多种实施方式的本发明的详细描述以及附图，本发明的这些以及其他方面会变得显而易见。

附图说明

通过参照附图来详细描述本发明的示例性实施方式，其上述和其他特征与优点会变得更明显，其中：

图1是成像设备的示意图，该设备采用按照本发明实施方式的方法来制备的调色剂。

具体实施方式

本发明提供一种制备调色剂的方法，其包括：通过将聚酯树脂和着色剂与选自具有亲水基团、疏水基团和至少一个反应性官能团的大分子单体以及反应性乳化剂中的至少一种材料混合而制备核；以及通过使所述核的外表面与一种或多种可聚合单体和引发剂聚合而制备壳，其中选自所述大分子单体和所述反应性乳化剂中的至少一种材料参与该聚合反应。

根据本发明，制成一种具有由聚酯树脂和着色剂形成的核的调色剂，其中用大分子单体和/或反应性乳化剂以及至少一种可聚合单体包覆该核。通过在所述核中采用聚酯树脂，调色剂具有适合于在低温下熔化和图形印刷(graphic printing)的光泽。另外，用可聚合单体包覆调色剂的表面提高该调色剂颗粒的可储存性和充电性能。所述包覆工艺采用大分子单体和/或反应性乳化剂。反应性乳化剂在形成颗粒的反应过程中与胶乳树脂结合，这可提高调色剂性能，因为在调色剂中不发生残余的反应性乳化剂的迁移。

具体地，将聚酯树脂和着色剂溶解或分散在有机溶剂中并注入至其中大分子单体和/或反应性乳化剂溶解在水中的反应器中。注入过程中，可以选择性地另外注入选自蜡、电荷控制剂和脱模剂中的至少一种材料。用均质器或超声波均质器使该混合物分散数分钟，以及在适当的温度下充分搅拌以除去有机溶剂，从而形成所述核。当充分除去有机溶剂时，将反应器中的温度升高至最佳水平，注入至少一种可聚合单体，并且注入引发剂以产生自由基反应，从而形成壳。

在所述壳的聚合反应过程中，可以加入电解质如NaCl或离子盐以调节反应介质中的离子强度。通过该方法，可以调节最终调色剂颗粒的大小。为调节调色剂颗粒的大小和构型，可以进行凝聚过程(agglomerationprocess)。将在所述聚合反应后得到的调色剂颗粒分离以及在过滤步骤后干燥。最终可以将经干燥的调色剂在加入添加剂后用于成像设备。

所述聚酯树脂可以包含聚酯部分以及选自乙烯基、丙烯酸酯基、和甲基丙烯酸酯基的至少两个反应性基团。

聚酯树脂的重均分子量可以是5,000-120,000，以及优选是20,000-50,000。当聚酯树脂的重均分子量小于5,000时，调色剂的耐久性降低，而当它超过120,000时，调色剂的定影性能降低。

聚酯树脂的用量基于100重量份的着色剂可以是1,000-10,000重量份。当聚酯树脂的量少于1,000重量份时，调色剂的耐久性降低，而当它超过10,000重量份时，调色剂的着色效率降低。

本发明通过采用大分子单体在反应过程中或在反应后稳定所述颗粒。根据本发明的大分子单体是既有亲水基团又有疏水基团的两亲性材料，以及是具有至少一个反应性官能团的聚合物或低聚物。亲水基团与提高该单体在水中的分散性的介质反应，而疏水基团通过位于调色剂颗粒表面上而促进乳液聚合。所述大分子单体可以通过与调色剂组合物中的可聚合单体以多种方式(如接枝、支化或交联)结合而形成共聚物。通过使用根据本发明实施方式的大分子单体，可以提高调色剂颗粒的耐久性和抗偏移性。另外，该大分子单体通过在乳液聚合过程中形成稳定化的胶束而可以充当稳定剂。

所述大分子单体的重均分子量是100-100,000，以及优选是1,000-10,000。当大分子单体的重均分子量小于100时，可能无法提高调色剂的性能或者大分子单体可能无法适当地用作稳定剂。另外，当大分子单体的重均分子量大于100,000时，反应转化率可能变低。

根据本发明的大分子单体例如可以是选自聚乙二醇(PEG)-甲基丙烯酸酯、PEG-乙基醚甲基丙烯酸酯、PEG-二甲基丙烯酸酯、PEG-改性的氨基甲酸乙酯、PEG-改性的聚酯、聚丙烯酰胺(PAM)、PEG-甲基丙烯酸羟乙酯、六官能聚酯丙烯酸酯、枝状聚酯丙烯酸酯、羧基聚酯丙烯酸酯、脂肪酸改性的环氧丙烯酸酯和聚酯甲基丙烯酸酯中的材料，但是不限于此。

所述反应性乳化剂包含聚氧乙烯烷基苯基醚部分以及可以包括选自具有乙烯基、丙烯酸酯基和甲基丙烯酸酯基的阴离子反应性乳化剂中的至少一种材料。如同本领域中已知的那样，反应性乳化剂包含反应性基团、亲水基团和疏水基团。所述反应性基团可以是可自由基聚合的不饱和键，如乙烯基、丙烯酸酯基、或甲基丙烯酸酯基。所述亲水基团可以是聚氧乙烯基、羟基、羧基、磺酸基、硫酸基或氨基。所述疏水基团可以是烷基、苯基、氟代烷基、或聚硅氧烷基团。反应性乳化剂的实例可以具有烯丙基醚基团、聚氧乙烯基团和壬基苯基基团，如由Adeka Reasoap以商品名NE-10、NE-20和NE-30销售的那些。来自Asahi Denka Kogyo K.K.的反应性乳化剂的其他实例具有烯丙基醚基团、聚氧乙烯基团、硫酸基团和壬基苯基基团，来自Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co.，Ltd.的反应性乳化剂的实例在聚氧乙烯壬基苯基醚基团中的苯基上具有丙烯基，和在聚氧乙烯壬基苯基醚硫酸酯基团中的苯基上具有丙烯基。由Kao Corporation生产的反应性乳化剂的另一实例具有烯丙基和磺酸基。另一些实例可从Nippon Ngukazai Co.，Ltd.得到，其包括双(聚氧乙烯多环苯基醚)甲基丙烯酸酯硫酸酯盐、聚氧乙烯壬基苯基醚丙烯酸酯、聚氧乙烯烷基醚甲基丙烯酸酯和聚氧乙烯甲基丙烯酸酯类。另一实例是聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸铵。

反应性乳化剂的重均分子量可以是100-1,000。当反应性乳化剂的重均分子量小于100时，作为乳化剂的功能降低，而当它超过1,000时，其反应性下降。

反应性乳化剂的用量基于100重量份的着色剂可以是5-50重量份，优选10-20重量份。当反应性乳化剂的用量少于5重量份时，着色剂和胶乳的可分散性降低以及颗粒构型劣化。当用量超过50重量份时，乳化剂与单体的反应性低。

在着色剂分散过程中本发明并不使用常规的乳化剂，而是使用反应性乳化剂。该反应性乳化剂在形成颗粒的反应过程中与胶乳树脂结合，如此可以使一般由乳化剂引起的对调色剂性能的不利影响最小化，因为不发生剩余的或残留的乳化剂的迁移。由于本发明不采用用于乳液聚合的常规乳化剂，可以使所制成的调色剂颗粒的分离和过滤过程中的清洁工艺最小化。从而，可简化制备工艺，减少生产成本，以及减少污水和废水的产生，这对环境非常有利。另外，可以改善诸如低摩擦电荷和低的调色剂储存稳定性的特性以及可以防止由乳化剂造成的图像劣化。

根据本发明的电子照相显影剂可以包括着色剂，对于黑色调色剂，其可以是炭黑或苯胺黑。另外，容易根据本发明的实施方式用非磁性调色剂来制备彩色调色剂。对于彩色调色剂，炭黑用作黑色的着色剂，以及选择地包括黄色着色剂、品红着色剂和青色着色剂作为彩色的着色剂。

黄色着色剂可以是稠合的(condensed)氮化合物、异二氢吲哚酮(isoindolinone)化合物、蒽醌化合物、偶氮金属络合物、或芳基酰亚胺化合物。例如，可以使用C.I.颜料黄12、13、14、17、62、74、83、93、94、95、109、110、111、128、129、147、168、180等。

品红着色剂可以是稠合的氮化合物、蒽醌、喹吖啶酮(quinacridone)化合物、碱性染料的色淀颜料、萘酚化合物、苯并咪唑化合物、硫靛化合物、或二萘嵌苯(perylene)化合物。例如，可以使用C.I.颜料红2、3、5、6、7、23、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、122、144、146、166、169、177、184、185、202、206、220、221、254等。

青色着色剂可以是铜酞菁化合物或其衍生物、蒽醌化合物、或碱性染料的色淀颜料。例如，可以使用C.I.颜料蓝1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、66等。

这些着色剂可以单独使用或者以两种或多种的组合使用。按照所需的色彩、饱和度、亮度、耐候性和在调色剂中的分散性选择合意的着色剂。

着色剂的用量基于100重量份可聚合单体可以是0.1-20重量份。并不特别限制着色剂用量，只要其足以使调色剂着色。当着色剂用量少于0.1重量份时，着色不充分。当着色剂用量超过20重量份时，调色剂的生产成本增加以及着色剂不能获得足够的摩擦电荷。

用于本发明的壳的可聚合单体可以由选自下列的至少一种材料形成：苯乙烯类单体，如苯乙烯、乙烯基甲苯、和α-甲基苯乙烯；丙烯酸和甲基丙烯酸；(甲基)丙烯酸衍生物，如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯；选自丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺的酰胺的(甲基)丙烯酸衍生物；烯键式不饱和单烯烃，如乙烯、丙烯和丁烯；卤代乙烯基，如氯乙烯、偏二氯乙烯和氟乙烯；乙烯基酯，如乙酸乙烯酯和丙酸乙烯酯；乙烯基醚，如乙烯基甲基醚和乙烯基乙基醚；乙烯基酮，如乙烯基甲基酮和甲基异丙烯基酮；具有氮的乙烯基化合物，如2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶和N-乙烯基吡咯烷酮，但是不限于此。优选地，可聚合单体可以由苯乙烯类单体如苯乙烯、乙烯基甲苯和α-甲基苯乙烯形成。

用于本发明实施方式中的可聚合单体的用量基于100重量份的调色剂组合物是3-50重量份。当可聚合单体的用量基于100重量份的调色剂组合物少于3重量份时，产率低。当可聚合单体的用量基于100重量份的调色剂组合物超过50重量份时，调色剂组合物的稳定性低。

根据本发明的大分子单体不仅可以充当共聚单体而且可以充当稳定剂。初始自由基与单体之间的反应形成低聚物自由基，以及提供原位稳定作用。通过加热分解的引发剂形成自由基，在水溶液中与单体单元反应以形成低聚物自由基，以及提高疏水性。该低聚物自由基的疏水性加速在胶束内的扩散，加速与可聚合单体的反应以及促进与大分子单体的共聚反应。

由于两亲性大分子单体的亲水性，在调色剂颗粒的表面附近可以更易于发生共聚反应。位于所述颗粒表面上的大分子单体的亲水部分通过提供空间稳定性而提高调色剂颗粒的稳定性，以及可以根据所注入的大分子单体的用量或分子量来控制颗粒大小。另外，在颗粒表面上反应的官能团可以提高调色剂的摩擦电性能。

所述调色剂组合物中的自由基通过引发剂形成，该自由基可以与可聚合单体反应。该自由基与可聚合单体以及大分子单体的反应性官能团反应以形成共聚物。

自由基聚合引发剂的实例包括过硫酸盐，如过硫酸钾、过硫酸铵等；偶氮化合物，如4，4-偶氮双(4-氰基戊酸)、二甲基-2，2’-偶氮双(丙酸2-甲酯)、2，2-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐、2，2-偶氮双-2-甲基-N-1，1-双(羟甲基)-2-羟乙基丙酰胺、2，2’-偶氮双(2，4-二甲基戊腈)、2，2’-偶氮二异丁腈、1，1’-偶氮双(1-环己烷甲腈)等；过氧化物，如过氧化甲基乙基，过氧化二叔丁基，过氧化乙酰基，过氧化二枯基，过氧化月桂酰，过氧化苯甲酰，过氧化-2-乙基己酸叔丁酯(t-butylperoxide-2-ethylhexanoate)，过氧二碳酸二异丙酯，过氧间苯二甲酸二叔丁酯，等。另外，可以使用氧化还原引发剂，其是聚合引发剂与还原剂的组合。

本发明的调色剂组合物可以包含选自蜡、链转移剂、电荷控制剂和脱模剂中的至少一种材料。

脱模剂保护感光体以及防止显影性能的劣化，因而为了获得高质量图像而可以使用脱模剂。根据本发明实施方式的脱模剂可以使用固态高纯度脂肪酸酯材料。例如，可以使用低分子量聚烯烃，如低分子量聚乙烯、低分子量聚丙烯、低分子量聚丁烯等；石蜡；或多官能酯化合物，等。用于本发明实施方式中的脱模剂可以是由具有至少三个官能团的醇与羧酸形成的多官能酯化合物。

电荷控制剂可以由选自含有金属如锌或铝的水杨酸化合物、双联苯乙醇酸的硼络合物和硅酸盐的材料组成。更具体地，可以使用二烷基水杨酸锌或硼双(1，1-二苯基-1-氧代-乙酰基钾盐)(boro bis(1，1-diphenyl-1-oxo-acetylpotassium salt))。

可以使用提供最终的调色剂化合物所需特性的合适的蜡。所述蜡可以是聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硅蜡(silicon wax)、石蜡、酯蜡、巴西棕榈蜡或茂金属蜡(metallocene wax)，但是不限于此。所述蜡的熔点可以是约50-约150℃。蜡组分物理地附着在调色剂颗粒上，但是没有与调色剂颗粒共价结合。调色剂在低的定影温度下固定至最终的图像受体上以及具有优异的最终图像耐久性和耐磨损性。

本发明也提供一种包含核与壳的调色剂，其中通过将聚酯树脂和着色剂与选自具有亲水基团、疏水基团以及至少一个反应性官能团的大分子单体和反应性乳化剂中的至少一种材料混合而制成所述核。通过使所述核的外表面与一种或多种可聚合单体和引发剂聚合而制成所述壳，其中选自所述大分子单体和反应性乳化剂中的至少一种材料参与该聚合反应。

调色剂组合物中的自由基通过引发剂形成，该自由基可以与可聚合单体、大分子单体的反应性官能团以及反应性乳化剂反应以形成共聚物。共聚物的重均分子量是2,000-200,000。

根据本发明制备的调色剂颗粒的体积平均颗粒大小可以是0.5-20μm，以及优选是5-10um。

所述调色剂可以进一步包含选自蜡、电荷控制剂和脱模剂中的至少一种材料，其详情如上所述。

本发明还提供一种成像方法，其包括：通过将调色剂布置在形成有静电潜像的感光体表面上而形成可见图像。将所述可见图像转印至转印介质上。调色剂包含核与壳，其中通过将聚酯树脂和着色剂与选自具有亲水基团、疏水基团以及至少一个反应性官能团的大分子单体和反应性乳化剂中的至少一种材料混合而制成所述核。通过使所述核的外表面与一种或多种可聚合单体和引发剂聚合而制成所述壳，其中选自所述大分子单体和反应性乳化剂中的至少一种材料参与该聚合反应。

电子照相成像方法包括充电步骤、曝光步骤、显影步骤、转印步骤、熔化步骤、清洁步骤和擦除(erasing)步骤，这是在图像受体上形成图像的一系列步骤。

在充电工艺步骤中，感光体通过电晕或带电辊被覆盖以具有所需极性(负或正)的电荷。在曝光工艺步骤中，光学体系，一般是激光扫描仪或二极管阵列(array of diodes)形成潜像，该潜像对应于通过选择性地将感光体的带电表面按照成像(imagewise)方式放电将在图像受体上形成的最终视觉图像。电磁辐射(以下，″光″)可包括红外射线，可见光和紫外射线。

在显影工艺步骤中，一般而言，具有合适极性的调色剂颗粒与感光体上的潜像接触，以及通常地，使用具有与调色剂相同极性的电势的电偏压显影剂(electrically biased developer)。调色剂颗粒移动至感光体，通过静电选择性地附着在潜像上以及在感光体上形成调色剂图像。

在转印工艺步骤中，调色剂图像从感光体转印至理想的最终图像受体。有时使用中间转印元件以实现调色剂图像从感光体至最终图像受体的转印。

在熔化工艺步骤中，通过加热最终图像受体上的调色剂图像使调色剂颗粒熔化或软化而将调色剂图像熔化在最终图像受体上。作为选择地，可以在高压下同时进行加热或者不进行加热，使调色剂固定至最终图像受体上。在清洁工艺步骤中，除去留在感光体上的调色剂颗粒。在擦除过程中，使感光体上的电荷暴露于某一波长的光下，使电荷充分减少至均一的低值。结果，除去潜像的残留物以及为下一个成像循环准备感光体。

本发明还提供一种成像设备，其包括：有机感光体；使该有机感光体的表面通电的装置；容纳包含核与壳的调色剂的装置，其中通过将聚酯树脂和着色剂与选自具有亲水基团、疏水基团以及至少一个反应性官能团的大分子单体和反应性乳化剂中的至少一种材料混合而制成所述核。通过使所述核的外表面与一种或多种可聚合单体和引发剂聚合而制成所述壳，其中选自所述大分子单体和反应性乳化剂中的至少一种材料参与该聚合反应。包括用于将调色剂提供至有机感光体表面上以使该有机感光体表面上的静电潜像显影成调色剂图像的装置。还包括用于将有机感光体表面上的调色剂图像转印至转印介质上的装置。

图1是采用以根据本发明实施方式的方法制成的调色剂的非接触显影式成像设备的示意图。以下说明该成像设备的操作原理。

将作为非磁性单组分显影剂的显影剂8通过由弹性材料如弹性泡沫或固体形式的聚氨酯形成的进料辊6提供至显影辊5。随着显影辊5的旋转，提供至显影辊5上的显影剂8到达显影辊5与显影剂调节刮刀7之间的接触点。显影剂调节刮刀7由弹性或柔韧性材料如金属、橡胶等形成。当显影剂8通过显影辊5与显影剂调节刮刀7之间的接触点时，显影剂8被抹平以形成薄层并使显影剂8充分带电。显影辊5将显影剂8的薄层转移至显影区域，在该区域中显影剂8显影在作为潜像载体的感光体1的静电潜像上。

显影辊5和感光体1两者之间以恒定距离彼此相对但没有接触。显影辊5逆时针旋转和感光体1顺时针旋转。转移至显影区域上的显影剂8的量根据电荷的强度而在感光体1上形成静电潜像，所述电荷由于施加到显影辊5上的电压和感光体1的潜像电势之间的差异而产生。

随着感光体1的旋转，显影在感光体1上的显影剂8到达转印装置9。当经由转印装置9使印刷纸13通过感光体1和转印装置9之间时，经由电晕放电或者通过辊子使显影在感光体1上的显影剂8转印至印刷纸13上。将具有与显影剂8相反极性的高电压施加至转印装置9，由此形成图像。

转印至印刷纸13上的图像经过提供高温和高压的熔化装置(未示出)，从而通过使显影剂8熔化在印刷纸13上而将图像熔化在印刷纸13上。显影辊5上没有显影的所有留下的显影剂8由与显影辊5接触的进料辊6收回。重复上述过程。

现在参照下列实施例更详细地描述本发明。下列实施例仅是为了说明而并非想要限制本发明的范围。

实施例

实施例1

将200g聚酯树脂、10g青色颜料PB15:3、7g酯蜡和200g四氢呋喃注入1,000ml容器中，在室温下搅拌以制备聚酯混合物。在装有均质器的另一1,000ml容器中，使10g聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEG-MA(Aldrich))溶解在200ml超高纯度水中，注入聚酯混合物，在10,000RPM下均化3分钟以形成分散体。将分散体转移至具有叶轮式搅拌器的反应器中，在80℃的温度下用氮气吹扫该反应器内部并搅拌直至除去四氢呋喃为止。当充分除去四氢呋喃时，注入0.3g过硫酸钾。以7∶2∶1的比例制备苯乙烯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸的混合物20g并通过滴液漏斗用大约1小时缓慢注入反应器中。整个反应时间是3小时。反应之后，搅拌该产物并自然冷却。制成的颗粒的体积平均颗粒大小是7.2μm。

实施例2

重复实施例1的方法，不同之处是用10g PEG-乙基醚甲基丙烯酸酯(EEMA)代替PEG-MA。制成的颗粒的体积平均颗粒大小是8.2μm以及数均颗粒大小是7.6μm。

比较例-常规的乳液/聚集方法

胶乳的制备

将0.5g十二烷基硫酸钠(SDS)作为阴离子表面活性剂混入400g经脱氧的超高纯度水中。将该水溶液放在反应器中并加热至80℃。当温度达到80℃时，加入引发剂，其是0.2g过硫酸钾在30g超高纯度水中的溶液。10分钟后，用大约30分钟滴加105.5g苯乙烯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸(各自分别是81g、22g、2.5g)。在使反应进行4小时之后，停止加热以及使产物自然冷却。取出30g所得到的种子溶液并加入至351g超高纯度水中，将得到的混合物加热至80℃。将17g酯蜡连同18g单体苯乙烯、7g丙烯酸丁酯、1.3g甲基丙烯酸和0.4g十二烷硫醇一起加热并溶解。将制成的蜡/混合单体加入至其中溶解有1g SDS的220g超高纯度水中，在超声波均质器中均化所得到的混合物约10分钟。将均化后的乳化溶液放在反应器中，15分钟后，混合5g引发剂和40g超高纯度水并加入反应器中。在该过程中，反应温度保持在82℃，之后使反应继续进行约2小时30分钟。反应进行2小时30分钟以后，将1.5g引发剂和60g超高纯度的水与用于形成壳层的单体一起再次加入。该单体由56g苯乙烯、20g丙烯酸丁酯、4.5g甲基丙烯酸和3g十二烷硫醇组成。用大约80分钟将单体滴加至反应器中。反应进行2小时后，停止反应并使产物自然冷却。

调色剂聚集/熔化方法

将318g如上制得的胶乳颗粒与其中溶解有0.5g SDS乳化剂的超高纯度水混合。加入使用SDS乳化剂分散的18.2g颜料颗粒(青色(cyan)15:3，40固体％)以形成分散有胶乳颜料的水溶液。在250RPM下搅拌时，用10％NaOH缓冲溶液将该分散有胶乳颜料的水溶液的pH滴定至pH10。将30g超高纯度水溶解在作为聚集剂的10g MgCl₂中，用大约10分钟将所得到的混合物滴加至胶乳颜料水溶液中。以1℃/min的速度使所得混合物的温度升高至95℃。加热约3小时之后，停止反应并使产物自然冷却。体积平均颗粒大小是约6.5μm。

本发明具有以下优点。

首先，在制造核/壳结构的过程中将具有优异的低温下定影能力和图像性能的聚酯树脂用作核成分，以及将具有优异保持性和充电性能的苯乙烯用作壳成分，从而制备具有低温下高质量图像定影能力的快速成像设备用调色剂。

其次，通过采用反应性乳化剂，使清洁方法得以简化，而且减少污水和废水的产生，这对环境非常有利。

第三，容易调节调色剂颗粒的构型和大小，抗偏移性、摩擦电荷性能和存储稳定性优异，因而可以印刷高质量的图像。

尽管已经参照其代表性实施方式具体说明和描述了本发明，所属领域技术人员将会理解的是，在不脱离权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下，在形式和细节上可以进行多种改变。

Claims (22)

1.一种制备调色剂的方法，其包括：

通过将聚酯树脂和着色剂与选自大分子单体和反应性乳化剂中的至少一种材料混合而制备核，其中所述大分子单体具有亲水基团、疏水基团以及至少一个反应性官能团；和

通过使所述核的外表面与一种或多种可聚合单体和引发剂聚合而制备壳，其中选自所述大分子单体和所述反应性乳化剂中的至少一种材料参与该聚合反应。

2.权利要求1的方法，其中所述聚酯树脂包含聚酯部分以及选自乙烯基、丙烯酸酯基团和甲基丙烯酸酯基团的至少两个反应性基团。

3.权利要求1的方法，其中所述聚酯树脂的重均分子量是5,000-120,000。

4.权利要求1的方法，其中所述聚酯树脂的用量基于100重量份的着色剂是1,000-10,000重量份。

5.权利要求1的方法，其中所述大分子单体的重均分子量是100-100,000。

6.权利要求1的方法，其中所述大分子单体是选自聚乙二醇(PEG)-甲基丙烯酸酯、PEG-乙基醚甲基丙烯酸酯、PEG-二甲基丙烯酸酯、PEG-改性的氨基甲酸乙酯、PEG-改性的聚酯、聚丙烯酰胺(PAM)、PEG-甲基丙烯酸羟乙酯、六官能的聚酯丙烯酸酯、枝状聚酯丙烯酸酯、羧基聚酯丙烯酸酯、脂肪酸改性的环氧丙烯酸酯和聚酯甲基丙烯酸酯中的材料。

7.权利要求1的方法，其中所述反应性乳化剂包含聚氧乙烯烷基苯基醚部分以及至少一种具有选自乙烯基、丙烯酸酯基团和甲基丙烯酸酯基团中的至少一个反应性基团的阴离子反应性乳化剂。

8.权利要求1的方法，其中所述可聚合单体包含选自以下的至少一种材料：选自苯乙烯、乙烯基甲苯和α-甲基苯乙烯的苯乙烯类单体；丙烯酸；甲基丙烯酸；选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯和甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯的(甲基)丙烯酸衍生物；选自丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺的酰胺的(甲基)丙烯酸衍生物；选自乙烯、丙烯和丁烯的烯键式不饱和单烯烃；选自氯乙烯、偏二氯乙烯和氟乙烯的卤代乙烯基化合物；选自乙酸乙烯酯和丙酸乙烯酯的乙烯基酯；选自乙烯基甲基醚和乙烯基乙基醚的乙烯基醚；选自乙烯基甲基酮和甲基异丙烯基酮的乙烯基酮；以及选自2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶和N-乙烯基吡咯烷酮的含氮乙烯基化合物。

9.权利要求1的方法，其中所述可聚合单体是选自苯乙烯、乙烯基甲苯和α-甲基苯乙烯的苯乙烯类单体。

10.权利要求1的方法，其中所述着色剂包含选自黄色、品红、青色和黑色颜料中的一种材料。

11.权利要求1的方法，其进一步包含选自蜡、链转移剂、电荷控制剂和脱模剂中的至少一种材料。

12.权利要求1的方法，其中所述核由所述大分子单体和所述反应性乳化剂制成。

13.权利要求1的方法，其中所述可聚合单体、大分子单体和/或反应性乳化剂生成重均分子量为2,000-200,000的共聚物。

14.一种包含核与壳的调色剂，其中通过将聚酯树脂和着色剂与选自大分子单体和反应性乳化剂中的至少一种材料混合而制备所述核，其中所述大分子单体具有亲水基团、疏水基团以及至少一个反应性官能团；以及其中通过使所述核的外表面与一种或多种可聚合单体和引发剂聚合而制备所述壳，其中选自所述大分子单体和所述反应性乳化剂中的至少一种材料参与该聚合反应。

15.权利要求14的调色剂，其中所述可聚合单体、大分子单体和/或反应性乳化剂生成的共聚物的重均分子量为2,000-200,000。

16.权利要求14的调色剂，其中所述调色剂颗粒的体积平均颗粒大小是0.5-20μm。

17.权利要求14的调色剂，其中所述大分子单体的重均分子量是100-100,000。

18.权利要求14的调色剂，其中所述聚酯树脂包含聚酯部分以及选自乙烯基、丙烯酸酯基团和甲基丙烯酸酯基团的至少两个反应性基团。

19.权利要求14的调色剂，其中所述大分子单体是选自聚乙二醇(PEG)-甲基丙烯酸酯、PEG-乙基醚甲基丙烯酸酯、PEG-二甲基丙烯酸酯、PEG-改性的氨基甲酸乙酯、PEG-改性的聚酯、聚丙烯酰胺(PAM)、PEG-甲基丙烯酸羟乙酯、六官能的聚酯丙烯酸酯、枝状聚酯丙烯酸酯、羧基聚酯丙烯酸酯、脂肪酸改性的环氧丙烯酸酯和聚酯甲基丙烯酸酯中的材料。

20.权利要求14的着色剂，其进一步包含选自蜡、电荷控制剂和脱模剂中的至少一种材料。

21.一种成像方法，其包括：

通过将权利要求14的调色剂布置在其上具有静电潜像的感光体表面上而形成可见图像；以及

将所述可见图像转印至转印介质上。

22.一种成像设备，其包含：

有机感光体；

使所述有机感光体的表面通电的装置；

容纳权利要求14的调色剂的装置；

将所述调色剂提供至所述有机感光体的表面上以使该有机感光体表面上的静电潜像显影成调色剂图像的装置；和

将所述有机感光体表面上的调色剂图像转印至转印介质上的装置。