專利名稱:乳液聚合的黑調(diào)色劑和具有優(yōu)良成像品質(zhì)的顯影劑的制作方法
背景技術(shù):
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及黑色調(diào)色劑、含有黑色調(diào)色劑的顯影劑,以及利用半導(dǎo)體磁刷顯影體系使用該顯影劑成像的方法。更特別的是,本發(fā)明涉及具有特定調(diào)色劑顆粒和外部添加劑組合物的黑色調(diào)色劑及其特性,并且調(diào)色劑與載體摩擦帶電接觸后,調(diào)色劑由此顯示出約35-約75μC/g的摩擦電荷,當(dāng)黑色調(diào)色劑在半導(dǎo)體磁刷顯影體系中用于顯影靜電圖像時(shí),能夠提供具有優(yōu)良的成像品質(zhì)的黑色調(diào)色劑圖像。
2.相關(guān)技術(shù)的描述美國專利號(hào)5,545,501中公開了一種靜電攝影顯影劑組合物,其包括載體顆粒和調(diào)色劑顆粒,調(diào)色劑顆粒粒度分布具有4μm≤t≤12μm的體積平均粒度(t),并且與所述載體顆粒摩擦帶電接觸后單位直徑上平均電荷數(shù)(絕對(duì)值)以飛庫侖(femtocoulomb)/10μm(CT)表示為1fC/10μm≤CT≤10fC/10μm,其特征在于(i)所述載體顆粒具有以特斯拉(T)表示的飽和磁化值Msat,Msat≥0.30T,(ii)所述載體顆粒具有30μm≤Cavg≤60μm的體積平均粒度(Cavg),(iii)所述載體顆粒的基于體積的粒度分布中至少90%的顆粒具有0.5Cavg≤C≤2Cavg的粒徑C,(iv)所述載體顆粒的基于體積的粒度分布中包括少于b%的小于25μm的顆粒,其中b=0.35×(Msat)2×P,Msat=飽和磁化值,Msat以T表示,并且P=以kA/m表示的磁性顯影磁極的最大場強(qiáng),和(v)所述載體顆粒包括涂覆有0.2%w/w≤RC≤2%w/w量(RC)的樹脂涂層的核心顆粒。參見摘要。此專利中公開了能夠在體系中實(shí)現(xiàn)偏移(offset)品質(zhì)圖像的顯影劑,該體系中用絨毛磁性刷對(duì)潛像進(jìn)行顯影。參見該專利的第4欄第7-17行。
美國專利號(hào)6,319,647公開了一種調(diào)色劑,調(diào)色劑顆粒中含有至少一種粘合劑、至少一種著色劑,并優(yōu)選含有一種或多種外用添加劑,其有利地成形在顯影劑中并用于磁刷顯影體系中以得到穩(wěn)定、高質(zhì)量的復(fù)印圖像。在與載體顆粒摩擦帶電接觸后,調(diào)色劑顆粒顯示出0.6-0.9fC/μm的單位粒徑電荷數(shù)(Q/D)和20-25μC/g的摩擦電荷。調(diào)色劑顆粒優(yōu)選具有約7.8-8.3微米的平均粒徑。調(diào)色劑與載體顆粒組合在一起而得到一種顯影劑,載體顆粒優(yōu)選具有45-55微米的平均粒徑,并包括基本上不含銅和鋅的鐵酸鹽核心,該核心涂布有包括聚二氟乙烯聚合物或共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯聚合物或共聚物的涂層。
美國專利號(hào)6,416,916公開了一種調(diào)色劑,調(diào)色劑顆粒中含有至少一種粘合劑、至少一種著色劑和一種包括硬脂酸鋅和二氧化硅或二氧化鈦中至少一種的外用添加劑套裝,其中硬脂酸鋅的量限于占調(diào)色劑的約0.10重量%或更少。據(jù)報(bào)道,當(dāng)硬脂酸鋅的量如此限定時(shí),由調(diào)色劑形成的顯影劑顯示出良好的摩擦帶電和穩(wěn)定性以及優(yōu)良的顯影劑流動(dòng)性。當(dāng)顯影劑用于磁刷顯影體系時(shí),基本上形成了穩(wěn)定、高質(zhì)量的復(fù)印圖像,而長期無任何耗損缺陷。
還希望得到的是用于半導(dǎo)體磁刷顯影體系中的黑色調(diào)色劑,該調(diào)色劑能夠每分鐘顯影多頁,同時(shí)顯著減少排放物(emissions)并具有高印刷品質(zhì)。
發(fā)明簡述在本發(fā)明中由調(diào)色劑實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)和其它目標(biāo),調(diào)色劑包括由至少一種粘合劑、至少一種黑色著色劑和一套外用添加劑組成的調(diào)色劑顆粒,其中至少一種粘合劑包括苯乙烯丙烯酸酯粘合劑,該苯乙烯丙烯酸酯粘合劑中交聯(lián)苯乙烯丙烯酸酯凝膠的含量為粘合劑的0重量%-約15重量%,并且其中外用添加劑包括平均粒度為約35-約45nm的第一硅石,其含量為調(diào)色劑顆粒重量的約0.2%-約5.0%,和平均粒度為約135-約160nm的第二硅石,其含量為調(diào)色劑顆粒重量的約0.2%-約3.0%,以及平均粒度為約35-約45nm的二氧化鈦,其含量為調(diào)色劑顆粒重量的約0.2%-約5.0%。
在實(shí)施方案中,調(diào)色劑顆??蛇M(jìn)一步包括平均粒度為約8-約20nm的第三硅石,并且其量為調(diào)色劑顆粒的約0.2重量%-約5重量%。
在實(shí)施方案中,本發(fā)明進(jìn)一步涉及包括上述黑色調(diào)色劑和載體顆粒的顯影劑,其中載體顆粒包括涂有涂層的鐵酸鹽核心,該涂層包括聚甲基丙烯酸甲酯聚合物或聚甲基丙烯酸甲酯和氟-共聚物的混合物、炭黑和三聚氰胺珠粒,其中所述顯影劑包括約1-約25重量份的黑色調(diào)色劑和約75-約99重量份的載體顆粒。
在更進(jìn)一步的實(shí)施方案中,本發(fā)明涉及一種電子照相成像裝置,其包括光感受器、半導(dǎo)體磁刷顯影體系,和與半導(dǎo)體磁刷顯影體系聯(lián)在一起的用于容納含有本發(fā)明的黑色調(diào)色劑的顯影劑的室。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳述電子照相印刷的方法通常包括將光電導(dǎo)元件充電使其具有基本上均勻的電壓,以敏化其表面。光電導(dǎo)表面和待復(fù)制的原始文件的充電部分暴露于來自例如掃描激光束、LED源等的光圖像。這樣,在光感受器的光電導(dǎo)表面上記錄了靜電潛像。在靜電潛像被記錄在光電導(dǎo)表面上之后,用調(diào)色劑或含有調(diào)色劑的顯影劑對(duì)潛像進(jìn)行顯影。
在本發(fā)明中,雙組分顯影劑用于顯影。典型的雙組分顯影劑包括磁性載體顆粒,調(diào)色劑顆粒通過摩擦帶電吸引于載體顆粒上。在潛像的顯影期間,調(diào)色劑顆粒被吸引到潛像上,在光電導(dǎo)表面上形成調(diào)色劑粉末圖像。調(diào)色劑粉末圖像隨后被轉(zhuǎn)印到圖像轉(zhuǎn)印介質(zhì)上,例如一張紙或透明物上。最后,調(diào)色劑粉末圖像被加熱以使其永久熔合到圖像轉(zhuǎn)印介質(zhì)上。
使光感受器上的潛像顯影的常規(guī)已知方法為使用一個(gè)或多個(gè)磁性刷。例如參見美國專利號(hào)5,416,566、5,345,298、4,465,730、4,155,329和3,981,272,其內(nèi)容引用于此作為參考。顯影劑的調(diào)色劑可以被配制為帶有負(fù)電荷或正電荷,或者是在任何情況下針對(duì)載體進(jìn)行選擇,使得對(duì)于待顯影的靜電潛像調(diào)色劑顆粒獲得合適的操作電荷。因此,當(dāng)顯影劑與光感受器的光電導(dǎo)表面有效接觸時(shí),放電圖像更強(qiáng)的吸引力使調(diào)色劑顆粒離開載體顆粒并附著于光電導(dǎo)表面的圖像部分。
前述的磁性刷通常包括具有管狀元件或套管(sleeve)的輥軸(roll),其被旋轉(zhuǎn)支撐。套管優(yōu)選由非磁性材料制成,更優(yōu)選由不銹鋼制成,其具有導(dǎo)電性并可具有比鋁更少的渦流,由此減少局部加熱。一個(gè)或多個(gè)磁鐵固定在套管內(nèi)。設(shè)置輥軸,以使套管的一部分浸入,或接觸到部分包括載體顆粒和調(diào)色劑顆粒的顯影劑供給源。
結(jié)果,顯影劑被吸引到套管的表面,并在其上以刷子,例如刷毛形式排列。因此,當(dāng)帶有靜電潛像的光感受器與刷子自然接觸時(shí),圖像區(qū)域中的光感受器表面的靜電電荷的吸引力大于將調(diào)色劑顆粒保持在刷上的力,此吸引力將調(diào)色劑顆粒從磁性刷輥分離并吸引到圖像區(qū)域上,從而使圖像可見。
上面給出的電子照相標(biāo)記方法對(duì)于單色圖像,亦即常規(guī)的黑色調(diào)色劑圖像是理想的。在這些方法中,調(diào)色劑顆粒通過調(diào)色劑顆粒中含有的黑色著色劑而被著色為調(diào)成黑色。
本發(fā)明公開了一種新型黑色調(diào)色劑和顯影劑,其用于在受限半導(dǎo)體磁性刷顯影條件下運(yùn)轉(zhuǎn),以獲得優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中調(diào)色劑和顯影劑的圖像品質(zhì),并能夠在每分鐘形成大量印刷品同時(shí)減少排放物(emissions)。由于使用本發(fā)明的調(diào)色劑減少了排放物(emissions),單色和中間色區(qū)域均勻并且灰度和色彩穩(wěn)定,文本干凈,具有確定的邊緣,而不論字體的大小或字體類型。此外,無圖像部分的背景調(diào)色劑減少,并且機(jī)器污垢和污染減到最小。
本發(fā)明的黑色調(diào)色劑包括至少一種樹脂粘合劑、至少一種黑色著色劑和包括一種或多種微粒添加劑的外用混合添加劑套裝。制備本發(fā)明黑色調(diào)色劑的合適和優(yōu)選材料將如下所述。
對(duì)于本發(fā)明的黑色調(diào)色劑,調(diào)色劑顆粒中的樹脂粘合劑優(yōu)選包括丙烯酸酯粘合劑,更優(yōu)選苯乙烯丙烯酸酯粘合劑,最優(yōu)選乳液聚合的苯乙烯丙烯酸酯粘合劑。
乳液聚合的苯乙烯丙烯酸酯粘合劑可以通過任何合適的乳液聚合方法制備。例如參見美國專利號(hào)6,120,967,其全文引用于此作為參考。
可以在苯乙烯丙烯酸酯粘合劑中包括一些數(shù)量的交聯(lián)的凝膠部分。交聯(lián)的凝膠部分包括以凝膠微粒形式分布于粘合劑線性部分中的交聯(lián)粘合劑。根據(jù)掃描電子顯微鏡和/或透射電子顯微鏡測定,這種交聯(lián)的凝膠部分具有例如0.1μm或更小,優(yōu)選約0.005μm-約0.1μm的體積平均粒度。
以粘合劑的重量計(jì),優(yōu)選粘合劑樹脂中微凝膠體(交聯(lián)凝膠部分含量)的重量分?jǐn)?shù)為0-約15%,優(yōu)選為約1-約12%,更優(yōu)選為約5-約11%,最優(yōu)選為10%。線性部分包括基材樹脂,優(yōu)選苯乙烯丙烯酸酯,其含量占粘合劑的重量的約50-約100%,優(yōu)選約65-約100%。粘合劑樹脂的線性部分優(yōu)選包括在交聯(lián)反應(yīng)期間不發(fā)生交聯(lián)的低分子量反應(yīng)性基材樹脂。因此苯乙烯丙烯酸酯粘合劑樹脂的分子量分布是雙峰的,并且具有不同范圍的粘合劑樹脂的線性部分和交聯(lián)部分。
粘合劑中還可以包括一定量的其它粘合劑材料,例如,包括如乙烯基聚合物如苯乙烯聚合物、丙烯腈聚合物、乙烯醚聚合物、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯聚合物;環(huán)氧聚合物;二烯;聚氨酯;聚酰胺和聚酰亞胺;聚酯,如二羧酸和二醇(包括聯(lián)苯酚)的聚合酯化產(chǎn)物,交聯(lián)的聚酯,等。
將調(diào)色劑顆粒的粘合劑熔化混合或通過其它方式與至少一種黑色著色劑混合??梢允褂酶鞣N黑色著色劑,沒有限制,并且著色劑可以為顏料、染料或其混合物。黑色著色劑的例子包括,例如,炭黑如REGAL 330炭黑(Cabot)、乙炔黑、燈黑、苯胺黑及其混合物。著色劑最好為具有適當(dāng)粒徑,如約50-約250nm的炭黑顏料,并且可以為分散體的形式,例如水分散體。
以調(diào)色劑顆粒的重量計(jì),黑色著色劑優(yōu)選以約1%-約25%,優(yōu)選以約5-約15%,最優(yōu)選以約8-約12%的量存在于調(diào)色劑組合物中。
本發(fā)明的調(diào)色劑顆粒還可包括幾種附加的在調(diào)色劑顆粒內(nèi)部的任選添加劑(例如,內(nèi)部添加劑)。例如根據(jù)需要,調(diào)色劑顆粒還可包括電荷控制添加劑、表面活性劑、乳化劑、顏料分散劑、流動(dòng)添加劑,等。蠟狀物,例如聚乙烯、聚丙烯和/或石蠟也可作為熔融脫模劑包含在調(diào)色劑組合物之內(nèi)或之上。
本發(fā)明的調(diào)色劑顆粒優(yōu)選具有小的尺寸。特別是,調(diào)色劑顆粒優(yōu)選具有約3μm-約10μm,優(yōu)選約4μm-約7μm,最優(yōu)選約5μm-約6μm的平均粒度。
調(diào)色劑顆粒還必須具有位于調(diào)色劑顆粒表面上的外用添加劑套裝。
外用添加劑套裝優(yōu)選至少包括平均粒度約35-約45nm的第一硅石,和平均粒度約135-約160nm的第二硅石,以及平均粒度約35-約45nm的二氧化鈦。
以調(diào)色劑顆粒的重量計(jì),第一硅石(又名SiO2或二氧化硅)優(yōu)選以約0.2-約5.0%的量,優(yōu)選以約0.5-約2.0%的量存在于調(diào)色劑顆粒中。第一硅石顆粒優(yōu)選具有約40nm的平均粒度。硅石通常被施加到調(diào)色劑的表面,用于調(diào)色劑的流動(dòng)、增強(qiáng)摩擦起電、控制混合、改善顯影和轉(zhuǎn)印穩(wěn)定性以及更高的調(diào)色劑結(jié)塊(blocking)溫度。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn),調(diào)色劑顆粒中上述量的所述尺寸的第一硅石能夠在應(yīng)用中增加調(diào)色劑顆粒的摩擦電荷,并可在應(yīng)用中增加調(diào)色劑單位粒徑(q/d)的電荷。上述粒徑范圍的硅石顆??少徸岳鏒eGussa。
以調(diào)色劑顆粒的重量計(jì),優(yōu)選第二硅石以約0.2-約3.0%的量,優(yōu)選以約0.6-約2.4%的量存在于調(diào)色劑顆粒中。第二硅石顆粒優(yōu)選具有約140nm-約150nm的平均粒度?,F(xiàn)已發(fā)現(xiàn),第二硅石可以增加調(diào)色劑顆粒的結(jié)合力,然而不會(huì)達(dá)到上述用量范圍所不能接受的程度。第二硅石沒有對(duì)調(diào)色劑顆粒的摩擦帶電和q/d特性產(chǎn)生負(fù)面影響。
在調(diào)色劑的使用期間,需要存在較大尺寸的第二硅石顆粒,以免將較小尺寸的外用添加劑壓入到調(diào)色劑顆粒中。在使用中,載體顆粒撞在調(diào)色劑顆粒上,這種撞擊可能使較小的外用添加劑所不希望地壓緊在調(diào)色劑顆粒的表面。較大尺寸的第二硅石顆粒吸收了這種撞擊,成為足夠大尺寸的第二硅石顆粒,其本身不易于完全撞擊在調(diào)色劑顆粒上。第二硅石顆粒的存在由此能夠長期確保維持調(diào)色劑顆粒的顯影和轉(zhuǎn)印性能。
第二硅石顆粒優(yōu)選為溶膠-凝膠硅石顆粒。第二硅石顆粒購自例如Shin-Etsu。
以調(diào)色劑顆粒的重量計(jì),二氧化鈦(又名TiO2或二氧化鈦)優(yōu)選以約0.2-約5.0%的量,更優(yōu)選以約0.2-約1.2%的量存在于調(diào)色劑顆粒中。二氧化鈦顆粒優(yōu)選具有約40nm的平均粒度。二氧化鈦通常被加入到調(diào)色劑顆粒的表面,以改善相對(duì)濕度(RH)穩(wěn)定性、控制摩擦帶電并改善顯影和轉(zhuǎn)印穩(wěn)定性。上述粒徑的二氧化鈦顆粒購自例如Tayca。
以調(diào)色劑顆粒的重量計(jì),在調(diào)色劑顆粒中任選存在約0.2-約5.0%量的第三硅石。第三硅石顆粒優(yōu)選具有約8nm-約20nm的平均粒度。第三硅石可以改善充電和流動(dòng)性。約8nm-約20nm粒徑范圍的硅石的合適的例子可購自Degussa和Cabot公司。
其它外表面用添加劑也可被包括在該外表面用添加劑套裝中。例如,外用添加劑套裝也可包括ZnSt(硬脂酸鋅)。硬脂酸鋅提供潤滑性能、提供顯影劑導(dǎo)電率和促進(jìn)摩擦帶電,兩者都?xì)w因于其潤滑特性,并且能夠通過增加調(diào)色劑和載體顆粒之間的觸點(diǎn)數(shù)目從而保證了更高的調(diào)色劑電荷和電荷穩(wěn)定性??赏瑫r(shí)加入硬脂酸鈣和硬脂酸鎂以提供類似的性能。合適的市售硬脂酸鋅已知為由Ferro公司聚合物添加劑部門生產(chǎn)的硬脂酸鋅L。
上述外部添加劑可以被疏水化處理,必要時(shí)通過表面處理以降低調(diào)色劑電荷的濕敏度。例如,第一硅石和二氧化鈦可以用PDMS(聚二甲基硅氧烷)處理。第二硅石可以用,例如有機(jī)硅烷處理。
為了進(jìn)一步提高此處所述顯影劑組合物的正電荷特性,包括烷基吡啶鎓鹵化物的電荷增強(qiáng)添加劑可以作為任選的組分被引入到調(diào)色劑中或調(diào)色劑表面上,參見美國專利號(hào)4,298,672,其全部內(nèi)容引用于此作為參考;有機(jī)硫酸酯或磺酸酯組合物,參見美國專利號(hào)4,338,390,其全部內(nèi)容引用于此作為參考;二硬脂?;谆蛩徜@;硫酸氫鹽,等,或其它類似的已知的電荷增強(qiáng)添加劑。此外,負(fù)電荷增強(qiáng)添加劑還可選自,例如鋁配合物,如BONTRON E-88等。以調(diào)色劑顆粒的重量計(jì),這些添加劑可以以約0.1-約20%,優(yōu)選1-約3%的量加入到調(diào)色劑中。
下表1中給出了本發(fā)明的幾種優(yōu)選的調(diào)色劑組合物。所有的量為重量百分率,基于調(diào)色劑顆粒的總重量。
表1
本發(fā)明的調(diào)色劑組合物可以通過多種已知的方法制備,例如包括熔融混合該調(diào)色劑顆粒、著色劑和任選的內(nèi)部添加劑,然后機(jī)械摩擦。其它方法包括本領(lǐng)域已知的方法,例如噴霧干燥、熔體分散、分散聚合、懸浮聚合、乳液聚合和擠出法。調(diào)色劑優(yōu)選如下制備首先將粘合劑(優(yōu)選包括線性樹脂和上述交聯(lián)樹脂)和著色劑在混合器中混合在一起。然后將調(diào)色劑分級(jí)以得到具有所需體積平均粒度的調(diào)色劑。在該方法中應(yīng)當(dāng)小心,以限制粗顆粒、粗砂和大顆粒。隨后優(yōu)選使用混合器或攪拌器,例如Henschel混合器共混外部添加劑和調(diào)色劑,隨后篩分以得到最終的調(diào)色劑產(chǎn)品。
在形成后,可以任選地用酸沖洗,例如氯化鈣調(diào)色劑顆粒。這種酸洗可以改善調(diào)色劑顆粒的相對(duì)濕敏度,但還可以降低調(diào)色劑顆粒的摩擦帶電值?;蛘呖梢允褂盟?,其基本上不影響調(diào)色劑顆粒的性質(zhì)。
用電荷/粒徑、q/d、fC/μm描述了在調(diào)色劑與載體顆粒摩擦帶電后調(diào)色劑的電荷。調(diào)色劑顆粒的單位粒徑電荷(q/d)優(yōu)選具有如0.1-1.0fC/μm的平均值,對(duì)應(yīng)于10μ庫侖/克-80μ庫侖/克的5.5μm調(diào)色劑摩擦。該電荷將在整個(gè)顯影過程中保持穩(wěn)定以確保用調(diào)色劑得到的圖像豐滿度的一致性。調(diào)色劑顆粒的平均q/d可以通過現(xiàn)有技術(shù)中已知的電荷光譜裝置測量,例如美國專利號(hào)4,375,673,引用于此作為參考。光譜儀用來測量調(diào)色劑顆粒電荷(q以fC表示)在所測調(diào)色劑直徑(d以μm表示)上的分布。
在本發(fā)明最優(yōu)選的實(shí)施方案中,當(dāng)調(diào)色劑顆粒與載體顆粒摩擦帶電接觸后,在70°F和50%的相對(duì)濕度下測量時(shí),調(diào)色劑顆粒顯示出例如約-25-約-80μC/g,更優(yōu)選約-38-約-50μC/g的摩擦帶電值(通過已知的法拉第籠(Faraday Cage)方法測定),并且在顯影劑的壽命期中顯示出摩擦帶電穩(wěn)定性。
優(yōu)選調(diào)色劑通過與適當(dāng)?shù)妮d體顆?;旌隙鴵饺氲饺缟纤龅碾p組分顯影劑組合物中。
在制備含有本發(fā)明的具有上述特性的上述調(diào)色劑的顯影劑中用作載體的合適和優(yōu)選的材料將詳述如下。調(diào)色劑顆粒以摩擦帶電方式締合和/或附著于載體顆粒的表面。
可選擇的用于與根據(jù)本發(fā)明制備的調(diào)色劑組合物混合的載體顆粒的說明性例子包括,能夠摩擦以得到極性與調(diào)色劑顆粒相反的電荷的顆粒。合適的載體顆粒的說明性例子包括顆粒狀鋯石、顆粒狀硅、玻璃、鋼、鎳、鐵酸鹽、鐵酸鐵、二氧化硅,等。其它合適的載體公開在美國專利號(hào)4,937,166和4,935,326中,其全部內(nèi)容引用于此作為參考。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中,載體核心包括鐵酸鹽顆粒。可不限地使用任意市售的鐵酸鹽載體。載體核心可優(yōu)選包括鐵酸錳鎂核心,如購自Power Tech的那些。通過標(biāo)準(zhǔn)的激光衍射技術(shù)測定,顯影劑組合物中用作載體核心的鐵酸鹽顆粒優(yōu)選具有如10-100μm,優(yōu)選20-70μm,最優(yōu)選25-40μm的平均粒度(粒徑)。
選擇的載體顆??梢杂谢驘o涂層。在顯影劑組合物的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中,載體顆粒上涂布有聚甲基丙烯酸甲酯聚合物或共聚物。
在另一優(yōu)選實(shí)施方案中,鐵酸鹽載體顆粒上涂布有至少兩種干燥的聚合物組分的混合物,其中干燥的聚合物組分優(yōu)選不存在彼此緊密接近的摩擦電序列,并且最優(yōu)選具有與所選擇的調(diào)色劑相反的電性。電負(fù)性聚合物,亦即通常給予與其接觸的調(diào)色劑正電荷的聚合物,優(yōu)選包括聚-1,1-二氟乙烯聚合物或共聚物。這種聚二氟乙烯聚合物為市售的,例如KYNAR(商品名)。正電性聚合物,亦即通常給予與其接觸的調(diào)色劑負(fù)電荷的聚合物,優(yōu)選包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的聚合物或共聚物,任選含有分散于其中的炭黑或另一種導(dǎo)電性材料。PMMA本身為絕緣聚合物。為了得到導(dǎo)電性載體涂層,將導(dǎo)電組分,如炭黑,與PMMA以及任何其它載體涂層組分干混在一起。然后將所得的混合物滾轉(zhuǎn)到核心上并熔合。
PMMA可以與任何所需的共聚單體共聚合,只要所得的共聚物能夠保持適當(dāng)?shù)牧?。合適的共聚單體可包括單烷基或二烷基胺,例如甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯、甲基丙烯酸二異丙基氨基乙酯、甲基丙烯酸叔丁基氨基乙酯,等。如果PMMA聚合物中含有分散于其中的炭黑,其最好以半懸浮聚合方法形成,例如美國專利號(hào)5,236,629中公開的,其全部內(nèi)容引用于此作為參考。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中,載體上涂布有如美國專利號(hào)5,847,030中公開的PMMA涂層,其全部內(nèi)容引用于此作為參考。這種PMMA優(yōu)選通過乳液聚合方法制備,并且聚合物顆粒具有100-200nm,優(yōu)選約150nm的窄的粒度分布。需要這種小粒徑以均勻地覆蓋小鐵酸鹽核心。
根據(jù)選擇的特定組分、涂布重量和所需特性,載體涂層中存在的各個(gè)聚合物的百分比可以不同。例如,兩種聚合物的比例可以不同,以調(diào)整載體的摩擦帶電特性,從而滿足給定印刷裝置的特別需要。使用的涂布聚合物混合物中通常含有約3-約97%的電負(fù)性聚合物和約97-約3重量%的正電性聚合物。選定的聚合物混合物優(yōu)選含有約3-25重量%的電負(fù)性聚合物和約97-約75重量%的正電性聚合物。選定的聚合物混合物最優(yōu)選含有約5-15重量%的電負(fù)性聚合物和約95-85重量%的正電性聚合物。
在最優(yōu)選的實(shí)施方案中,載體顆粒上的涂層包括約70-約80重量%的聚甲基丙烯酸甲酯聚合物、約6-約12重量%的炭黑和約8-約12重量%的三聚氰胺珠粒,并且該涂層最優(yōu)選進(jìn)一步包括約3-約9%的氟共聚物。
如上所述,鐵酸鹽載體顆粒上的涂層優(yōu)選還包括三聚氰胺珠粒,例如平均粒度為約100nm-約300nm的三聚氰胺珠粒。這種珠粒可購自例如Nippon Shokubai?;诳偼繉拥闹亓浚矍璋分榱?梢砸约s5-約15%,更優(yōu)選約8-約12%的量存在。三聚氰胺顆粒提供電荷和電導(dǎo)率穩(wěn)定性。
載體顆粒的制備可以通過將載體核心與例如約0.05-約10%,最優(yōu)選約0.3-約5.0%(基于涂層載體顆粒的重量)的涂層組合物混合進(jìn)行,直到其通過機(jī)械壓實(shí)和/或靜電引力粘合到載體核心。然后將載體核心顆粒和聚合物的混合物升溫加熱一段時(shí)間,以能夠?qū)⑼繉泳酆衔锶刍⑷酆系捷d體核心顆粒。然后將涂布的載體顆粒冷卻并分選得到所需的粒徑?;谳d體的重量,涂層優(yōu)選具有例如約0.1-5.0%,優(yōu)選0.1-3.0%的涂布重量。
可以使用各種合適有效的方法將聚合物混合物涂層施加到載體核心顆粒的表面。為此目的的典型方法的實(shí)例包括通過級(jí)聯(lián)輥混合、或磨光、混煉(milling)、振蕩(shaking)、靜電粉末噴霧(electrostaticpowder cloud spraying)、流化床、靜電圓盤加工和靜電幕,將載體核心材料和涂料組合物混合在一起。
涂布的載體顆粒優(yōu)選具有約25μm-約40μm,更優(yōu)選約35μm的粒徑。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中,需要將載體的體積平均直徑與調(diào)色劑的體積平均直徑的比維持在約5∶1-9∶1。
本發(fā)明的雙組分顯影劑組合物可以通過將載體核心顆粒與上述調(diào)色劑組合物混合得到。可通過各種合適的混合方式將載體顆粒與調(diào)色劑顆?;旌?。然而,當(dāng)約1-約25重量份的黑色調(diào)色劑與約75-約99重量份的載體顆粒混合時(shí),得到最佳結(jié)果。最初放置于靜電復(fù)印顯影室中的顯影劑中調(diào)色劑的濃度優(yōu)選為顯影劑的總重量的例如約1-約20%。
本發(fā)明的顯影劑顯示出優(yōu)越的黑色圖像品質(zhì),減少了排放物(emissions),并且能夠使裝置在一分鐘內(nèi)印刷很多頁,例如達(dá)到40-200ppm或更多的量級(jí),同時(shí)沒有出現(xiàn)品質(zhì)問題。
下表2總結(jié)了與上述表1中相同的實(shí)例調(diào)色劑的摩擦帶電和粘合特性。
表2
為了確定摩擦電荷,將0.5克顯影劑樣品置于法拉第籠中。在每端具有篩網(wǎng)的籠中吹入壓縮空氣。篩孔尺寸使得調(diào)色劑逸出并保留載體。25微米篩網(wǎng)適于35微米的載體和5.5微米的調(diào)色劑。將電位計(jì)連接到法拉第籠并監(jiān)測調(diào)色劑離開法拉第籠時(shí)的電荷變化。測量分離前后的質(zhì)量變化從而得到調(diào)色劑的質(zhì)量。摩擦電荷定義為調(diào)色劑電荷/調(diào)色劑質(zhì)量。PS表示涂料搖振。顯影劑處于玻璃容器中。具有顯影劑的玻璃容器置于涂料搖振器中攪拌15分鐘和60分鐘。涂料搖振器的作用為模擬機(jī)器顯影室中調(diào)色劑經(jīng)受的虐待。當(dāng)調(diào)色劑組分移至載體以及表面變得更相似,并且添加劑壓緊在調(diào)色劑表面上時(shí),摩擦電荷通常隨時(shí)間降低。調(diào)色劑設(shè)計(jì)的目的在于最小化摩擦電荷隨時(shí)間的變化。因此在上述8種設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)4在摩擦電荷穩(wěn)定性方面最佳。
使用Hosokawa粘結(jié)力測試機(jī)測量粘合力。這包括3種不同網(wǎng)孔-53微米/45微米/38微米的篩網(wǎng)。將篩網(wǎng)置于另一個(gè)篩網(wǎng)的頂部并振動(dòng)1分鐘。每個(gè)篩網(wǎng)上殘留的調(diào)色劑的量表示調(diào)色劑的粘度(粘合性)。粘合力是一個(gè)相對(duì)值。粘合力為0表示液體流動(dòng)(篩網(wǎng)上沒有調(diào)色劑),然而粘合力為100表示沒有調(diào)色劑通過篩網(wǎng)。調(diào)色劑為5.5微米并且篩網(wǎng)為53微米/45微米/38微米,所以調(diào)色劑的粘合力越大,不能通過網(wǎng)孔的調(diào)色劑結(jié)塊越大。調(diào)色劑設(shè)計(jì)的目的在于當(dāng)調(diào)色劑從添加劑混合操作中釋放時(shí)具有盡可能低的粘合力——當(dāng)調(diào)色劑在機(jī)器顯影室中老化時(shí)具有盡可能低的殘余粘合力。
權(quán)利要求
1.一種含有調(diào)色劑顆粒的黑色調(diào)色劑,包括至少一種粘合劑、至少一種黑色著色劑,和一套外用添加劑,其中至少一種粘合劑包括苯乙烯丙烯酸酯粘合劑,該苯乙烯丙烯酸酯粘合劑中交聯(lián)的苯乙烯丙烯酸酯凝膠的含量為粘合劑重量的0%-約15%,并且其中外用添加劑包括平均粒度為約35-約45nm的第一硅石,其含量為調(diào)色劑顆粒重量的約0.2%-約5.0%,和平均粒度為約135-約160nm的第二硅石,其含量為調(diào)色劑顆粒重量的約0.2%-約3.0%,和平均粒度為約35-約45nm的二氧化鈦,其含量為調(diào)色劑顆粒重量的約0.2%-約5.0%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含有調(diào)色劑顆粒的黑色調(diào)色劑,包括至少一種粘合劑、至少一種黑色著色劑,和一套外用添加劑,其中至少一種粘合劑包括苯乙烯丙烯酸酯粘合劑,并且其中外用添加劑包括平均粒度為約35-約45nm的第一硅石、平均粒度為約135-約160nm的第二硅石,平均粒度為約35-約45nm的二氧化鈦。本發(fā)明還涉及包括黑色調(diào)色劑和載體顆粒的顯影劑,其中載體顆粒包括涂有涂層的鐵酸鹽核心,該涂層包括聚甲基丙烯酸甲酯聚合物和氟-共聚物、炭黑和三聚氰胺珠粒。調(diào)色劑顆粒和顯影劑優(yōu)選用于半導(dǎo)體磁刷顯影體系中。
文檔編號(hào)G03G15/00GK1694003SQ20051006873
公開日2005年11月9日 申請(qǐng)日期2005年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月6日
發(fā)明者M·L·麥克斯特拉維克, P·C·朱利恩, S·E·布拉斯扎克, W·H·小霍倫鮑 申請(qǐng)人:施樂公司