專利名稱：用于使靜電潛像顯影的調色劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明的總體構思涉及用于使靜電潛像顯影的調色劑以及制備該調色劑的方法。

背景技術：
在電子照相過程或靜電記錄過程中，用于實現(xiàn)靜電圖像或靜電潛像的顯影劑可分為由調色劑和載體顆粒形成的雙組分顯影劑或者僅由調色劑形成的單組分顯影劑。單組分顯影劑可分為磁性單組分顯影劑或非磁性單組分顯影劑。通常將流化劑例如膠體二氧化硅添加到非磁性單組分顯影劑中以提高調色劑的流動性。通常，使用通過將著色劑例如炭黑或其它添加劑分散在粘合樹脂中而獲得的著色性顆粒作為調色劑。
制備調色劑的方法包括粉碎和聚合。在粉碎方法中，通過將合成樹脂和著色劑以及如果需要的其它添加劑熔化并混合而獲得調色劑。在熔化和混合之后，通過將該混合物粉碎并對顆粒進行揀選直到獲得所需尺寸的顆粒而獲得調色劑。在聚合方法中，通過將各種添加劑如著色劑、聚合引發(fā)劑以及如果需要的交聯(lián)劑和抗靜電劑均勻地溶解或分散在能聚合的單體中而制造能聚合的單體組合物。然后，通過使用攪拌器將能聚合的單體組合物分散在包含分散穩(wěn)定劑的含水分散介質中以形成微小的液滴顆粒。隨后，升高含水分散介質的溫度并進行懸浮聚合以獲得具有所需尺寸的著色性聚合物顆粒的聚合調色劑。
在成像裝置例如電子照相裝置或靜電記錄裝置中，圖像通過如下形成使圖像在均勻帶電的感光體上曝光以在其上形成靜電潛像，使調色劑附著到靜電潛像上以形成調色劑圖像，將調色劑圖像轉印到轉印介質例如轉印紙上，然后通過使用包括加熱、加壓和溶劑汽蒸的各種方法中的任何方法將調色劑圖像定影到轉印介質上。在一些定影過程中，其上設置有調色劑圖像的轉印介質經(jīng)過定影輥和壓輥，通過加熱和/或壓制使調色劑圖像熔合到轉印介質上。
通過成像裝置例如電子照相復印機(electrophotocopier)形成的圖像應滿足高精確度和準確度的要求。常規(guī)地，用在成像裝置中的調色劑通常通過粉碎方法得到。在粉碎方法中，形成具有大范圍尺寸的色料顆粒。因此，為了得到令人滿意的顯影性能，需要根據(jù)尺寸揀選通過粉碎方法得到的色料顆粒以減小粒度分布。然而，在適合于電子照相過程或靜電記錄過程的調色劑顆粒的制造中，通過使用常規(guī)的混合/粉碎方法難以精確控制粒度和粒度分布。而且，當制備細粒度的調色劑時，調色劑制備產(chǎn)率受到揀選過程的不利影響。另外，對用于得到所需帶電和定影性能的調色劑設計的改變/調整存在限制。因此，近來已高度關注其中調色劑顆粒的尺寸易于控制和無需經(jīng)歷復雜的制造過程例如揀選的聚合調色劑。
當通過聚合方法制備調色劑時，可得到具有所需粒度和粒度分布的聚合調色劑而無需進行粉碎或揀選。然而，盡管使用聚合方法，但是為了確保高的印刷性能和圖像質量，必須改進調色劑的物理性能，包括調色劑的定影能力和耐久性。因此，需要開發(fā)具有優(yōu)化的流變性質的調色劑。


發(fā)明內容
本發(fā)明的總體構思提供用于使靜電潛像顯影的電子照相調色劑。
本發(fā)明的總體構思還提供制備用于使靜電潛像顯影的電子照相調色劑的方法。
本發(fā)明的總體構思的額外特征和/或效用將在隨后的說明中部分地闡明，并且將從所述說明中部分地明晰，或者可通過本發(fā)明的總體構思的實踐而獲知。
本發(fā)明的總體構思可通過提供用于使靜電潛像顯影的調色劑而實現(xiàn)，該調色劑包括膠乳、著色劑和脫模劑，其中該調色劑在約160℃的溫度下具有約2.5×102～約1.0×103Pa·s的復數(shù)粘度(η*)和約1.3～約2.3的損耗角正切(tanδ)，其中η*通過式η*＝(G′2+G″2)1/2/ω定義，和tanδ通過式G″/G′定義，其中，ω是角速度(或角頻率)，G′是在下面的條件下測定的儲能彈性模量和G″是在下面的條件下測定的損耗彈性模量角速度為約6.28弧度/秒且溫度以約2.0℃/分鐘的速率升高。
該調色劑可具有約0.5～約10mg KOH/g的酸值。
本發(fā)明的總體構思還可通過提供調色劑供給單元而實現(xiàn)，該調色劑供給單元包括用于存儲調色劑的調色劑罐，設置在調色劑罐的內側上以將調色劑從調色劑罐排出的供給部件，和可旋轉地設置于調色劑罐內以在調色劑罐的包括供給部件的頂表面上的位置的幾乎整個內部空間中攪拌調色劑的調色劑攪拌部件，其中該調色劑包括膠乳、著色劑和脫模劑，該調色劑在約160℃的溫度下具有約2.5×102～約1.0×103Pa·s的復數(shù)粘度(η*)和約1.3～約2.3的損耗角正切(tanδ)，其中η*通過式η*＝(G′2+G″2)1/2/ω定義，和tanδ通過式G″/G′定義，其中，ω是角速度(或角頻率)，G′是在下面的條件下測定的儲能彈性模量和G″是在下面的條件下測定的損耗彈性模量角速度為約6.28弧度/秒且溫度以約2.0℃/分鐘的速率升高。
本發(fā)明的總體構思還可通過提供成像裝置而實現(xiàn)，該成像裝置包括圖像載體，用于在圖像載體表面上形成靜電潛像的成像單元，用于接收調色劑的單元，用于將調色劑供給到圖像載體表面上以使在其上的靜電潛像顯影的調色劑供給單元，和用于將調色劑圖像從圖像載體表面轉印至轉印介質的調色劑轉印單元，其中該調色劑包括膠乳、著色劑和脫模劑，該調色劑在約160℃的溫度下具有約2.5×102～約1.0×103Pa·s的復數(shù)粘度(η*)和約1.3～約2.3的損耗角正切(tanδ)，其中η*通過式η*＝(G′2+G″2)1/2/ω定義，和tanδ通過式G″/G′定義，其中，ω是角速度(或角頻率)，G′是在下面的條件下測定的儲能彈性模量和G″是在下面的條件下測定的損耗彈性模量角速度為約6.28弧度/秒且溫度以約2.0℃/分鐘的速率升高。
本發(fā)明的總體構思還可通過提供用于將靜電潛像顯影的顯影劑而實現(xiàn)。該顯影劑包含具有膠乳、著色劑和脫模劑的調色劑，其中該調色劑具有約2.5×102～約1.0×103Pa·s的復數(shù)粘度(η*)，其中η*通過式η*＝(G′2+G″2)1/2/ω定義，ω是角速度(或角頻率)，G′是儲能彈性模量和G″是損耗彈性模量。
該調色劑在約160℃的溫度下可具有約1.3～約2.3的損耗角正切(tanδ)。
Tanδ可通過式G″/G′定義，G″/G′是在約6.28弧度/秒的角速度和以約2.0℃/分鐘的速率升高的溫度下測定的。
根據(jù)本發(fā)明的總體構思的上述和/或其它特征和效用，可得到能夠獲得優(yōu)異的具有足夠光澤的圖像質量并且呈現(xiàn)出令人滿意的定影性能和改善的耐久性的調色劑。



本發(fā)明的總體構思的這些和/或其它特征和效用將從結合附圖考慮的示例性實施方式的以下描述變得明晰和更易理解，在附圖中 圖1是根據(jù)本發(fā)明構思的示例性實施方式的調色劑供給單元的透視圖；和 圖2是根據(jù)本發(fā)明構思的示例性實施方式的圖像裝置的橫截面圖。

具體實施例方式 現(xiàn)在詳細介紹本發(fā)明的總體構思的示例性實施方式，其實例圖解于附圖中，其中相同的附圖標記始終是指相同的部件。下面通過參考附圖描述示例性實施方式以說明本發(fā)明的總體構思。
在示例性實施方式中，用于使靜電潛像顯影的調色劑包括膠乳、著色劑和脫模劑，其中該調色劑在約160℃的溫度下具有約2.5×102～約1.0×103Pa·s的復數(shù)粘度(η*)和約1.3～約2.3的損耗角正切(tanδ)。但是，本發(fā)明的總體構思不限于此。
在示例性實施方式中，調色劑在顯影裝置或熔合裝置中相對于溫度和壓力的變化而經(jīng)歷變化。因此，為了實現(xiàn)所需的調色劑耐久性和定影能力特性，測量調色劑的粘度，粘度是調色劑的物理特性。在這種情況下，通過使要經(jīng)歷通常的粘度測量技術的粘性組合物完全均勻來測量粘度。但是，在具有粘彈性的材料例如調色劑，特別是引入了分布于其中的蠟和/或顏料的調色劑的情況下，在保持調色劑的分布特征的同時測量調色劑的粘性性質是重要的。
因此，通過由下式定義的復數(shù)粘度η*評價調色劑 η*＝(G′2+G″2)1/2/ω， 其中，ω是角速度(或角頻率)，G′是在下面的條件下的儲能彈性模量和G″是在下面的條件下的損耗彈性模量角速度為約6.28弧度/秒且溫度以約2.0℃/分鐘的速率升高。η*可使用通過由Rheometric Scientific Co.制造的先進流變擴展系統(tǒng)(advanced rheometric expansion system，ARES)裝置經(jīng)由正弦振動獲得的溫度分散測量結果來測定。但是，本發(fā)明的總體構思不限于此。
tanδ可通過調色劑的損耗彈性模量G″與儲能彈性模量G′的比G″/G′定義。此處，儲能彈性模量G′與調色劑的彈性有關，損耗彈性模量G″與調色劑的塑性有關。因此，當儲能彈性模量增大時，調色劑的彈性增大。當損耗彈性模量增大時，調色劑的塑性增大。在示例性實施方式中，在保持所需彈性的同時調節(jié)彈性與塑性的摩爾比以保持定影圖像的足夠光澤是重要的。
在示例性實施方式中，調色劑在約160℃的溫度下的η*可為約2.5×102Pa·s～約1.0×103Pa·s、約3.0×102Pa·s～約9.0×102Pa·s、和約4.0×102Pa·s～約8.0×102Pa·s。但是，本發(fā)明的總體構思不限于此。
當η*小于2.5×102Pa·s時，調色劑的內聚力可降低從而導致在相對低的溫度下的熱反印(hot-offset)現(xiàn)象。另一方面，當η*大于1.0×103Pa·s時，調色劑的內聚力可過度增加，使得轉印介質和調色劑之間的粘合力降低至小于調色劑和輥之間的粘合力，由此導致出現(xiàn)冷反印(cold-offset)現(xiàn)象或不穩(wěn)定的定影圖像。此外，不易得到最終定影圖像的表面光澤度和足夠的調色劑定影能力。
在示例性實施方式中，調色劑在約160℃的溫度下的tanδ可為約1.3～約2.3、約1.31～約2.25、和約1.32～約2.23。但是，本發(fā)明的總體構思不限于此。
當調色劑的tanδ小于1.3時，調色劑呈現(xiàn)差的定影能力和降低的從轉印介質分離的能力，使得出現(xiàn)調色劑的冷反印現(xiàn)象的可能性增加。
當調色劑的tanδ大于2.3時，由于顯影單元的蒸發(fā)溫度或者向調色劑施加的恒定應力的提高，可導致調色劑粘合到刮板上或者調色劑與調色劑粘合，由此導致在高溫下差的耐久性和在最終定影圖像中出現(xiàn)拖影(條紋，streak)的弱點。
可通過原材料例如膠乳、著色劑、脫模劑和凝結劑(agglomerating agent)的性質以及所制造的調色劑的物理性質包括熱性質例如玻璃化轉變溫度(Tg)、交聯(lián)度、在調色劑中的分散能力、調色劑的分子量、粒度分布等全面評估調色劑的η*和tanδ。
在示例性實施方式中，調色劑包括硫(S)、鐵(Fe)和硅(Si)，當其通過熒光X-射線分析測量的含量以[S]、[Fe]和[Si]表示時，調色劑可具有約5.0×10-4約5.0×10-2的[S]與[Fe]含量比。另外，調色劑可具有約5.0×10-4約5.0×10-2的[Si]與[Fe]含量比。但是，本發(fā)明的總體構思不限于此。
在示例性實施方式中，在制備用于調色劑中的膠乳時，為了調節(jié)膠乳的分子量分布，可使用鏈轉移劑，例如，含硫的化合物。此處，[S]是對應于鏈轉移劑中所含的硫的量的數(shù)值。因此，當[S]高時，通過使用鏈轉移劑可降低膠乳的分子量和可引發(fā)新的鏈。另一方面，當[S]低時，鏈持續(xù)生長，使得膠乳的分子量可增加。
[Fe]是對應于在制備調色劑的過程中用于使膠乳、著色劑和脫模劑凝結的凝結劑中所含的鐵的量的數(shù)值。因此，凝結調色劑即用于制備目標調色劑的前體的凝結性質、粒度分布和粒度可受到[Fe]的影響。但是，本發(fā)明的總體構思不限于此。
[Si]對應于凝結劑中所含的聚硅酸鹽中所含的Si的量與為了確保調色劑的流動性而添加的二氧化硅中所含的Si的量的和。調色劑的凝結性質、粒度分布和粒度、以及流變性質可受到[Si]的影響。
在示例性實施方式中，[S]與[Fe]之比可為約5.0×10-4～約5.0×10-2、約8.0×10-4～約3.0×10-2、和約1.0×10-3～約1.0×10-2。但是，本發(fā)明的總體構思不限于此。
當[S]與[Fe]之比小于5.0×10-4時，[S]可太低。因此，調色劑的分子量可減小。另外，過量的[Fe]可不利地影響凝結性質或引起例如電荷減少的問題。另一方面，當[S]與[Fe]之比超過5.0×10-2時，[S]太高，調色劑的分子量顯著減小。在相反情況下，[S]的不足可不利地影響凝結性質，并且調色劑的粒度分布或粒度也可受到顯著影響。
在示例性實施方式中，[Si]與[Fe]之比可為約5.0×10-4～約5.0×10-2、約8.0×10-4～約3.0×10-2、和約1.0×10-3～約1.0×10-2。但是，本發(fā)明的總體構思不限于此。
當[Si]與[Fe]之比小于5.0×10-4時，作為外添加劑的二氧化硅的量太少以至于不能獲得調色劑的足夠的流變性質。另一方面，當[Si]與[Fe]之比超過5.0×10-2時，作為外添加劑的二氧化硅的含量太高，并由此可導致印刷機的內部變得被污染。
本發(fā)明的總體構思提供制備電子照相調色劑的方法和使靜電潛像顯影的方法，其包括通過將第一膠乳顆粒與著色劑分散體和脫模劑分散體混合而制備混合物溶液；通過向所述混合物溶液中添加凝結劑而制備第一凝結調色劑和通過用通過使至少一種能聚合的單體聚合制備的第二膠乳涂覆所述第一凝結調色劑而制備第二凝結調色劑，其中該調色劑在約160℃的溫度下具有約2.5×102～約1.0×103Pa·s的復數(shù)粘度(η*)和約1.3～約2.3的損耗角正切(tanδ)，和η*通過式η*＝(G′2+G″2)1/2/ω定義，和tanδ通過式G″/G′定義，其中，ω是角速度(或角頻率)，G′是在如下條件下的儲能彈性模量和G″是在如下條件下的損耗彈性模量角速度為約6.28弧度/秒且溫度以約2.0℃/分鐘的速率升高。
凝結劑的示例性實施方式包括但不限于，NaCl、MgCl2、MgCl2·8H2O、[Al2(OH)nCl6-n]m、Al2(SO4)3·18H2O、PAC(聚合氯化鋁)、聚合硫酸鋁(PAS)、聚硅硫酸鋁(PASS)、硫酸鐵、硫酸亞鐵、氯化亞鐵、氫氧化鈣、碳酸鉀和包括Si和Fe的金屬鹽。
凝結劑的量可為約0.1～約10重量份，例如，約0.5～約8重量份，特別地，約1～約6重量份，基于100重量份的第一膠乳顆粒。當基于100重量份的第一膠乳顆粒，凝結劑的量少于約0.1重量份時，凝結效率可惡化。另一方面，當基于100重量份的第一膠乳顆粒，凝結劑的量大于約10重量份時，可出現(xiàn)例如電荷減少或粒度分布惡化的問題。
在本發(fā)明的總體構思的示例性實施方式中，在制備電子照相調色劑的方法中，調色劑使用包含Si和Fe的金屬鹽作為凝結劑，Si和Fe的量可各自為約3～約30,000ppm、約30～約25,000ppm、和約300～約20,000ppm。當Si和Fe的量各自小于3ppm時，Si和Fe的附加效果可不顯著。另一方面，當Si和Fe的量各自大于30,000ppm時，可出現(xiàn)例如電荷減少或印刷機內部的污染的問題。
含有Si和Fe的金屬鹽可包括聚硅酸鐵。特別地，可通過經(jīng)由添加含有Si和Fe的金屬鹽而增大的離子強度和膠乳顆粒之間的碰撞使第一凝結調色劑的尺寸增大。但是，本發(fā)明的總體構思不限于此。
在示例性實施方式中，含有Si和Fe的金屬鹽可為聚硅酸鐵。具體而言，可商購獲得的含有Si和Fe的金屬鹽的實例包括由Suido Kiko Co.制造的PSI-025、PSI-050、PSI-085、PSI-100、PSI-200和PSI-300。下面列出了PSI-025、PSI-050、PSI-085、PSI-100、PSI-200和PSI-300的物理性質和組成。但是，本發(fā)明的總體構思不限于此。
表1
當在制備調色劑的方法中使用含有Si和Fe的金屬鹽作為凝結劑時，凝結效果提高，使得調色劑可形成為小的顆粒并且可控制粒度分布。此外，由于金屬鹽主要是基于Fe和Si，因此其對于環(huán)境和人類是安全的。
在示例性實施方式中，含有Si和Fe的金屬鹽的分子量可為約100,000道爾頓～約900,000道爾頓、約200,000道爾頓～約750,000道爾頓、和約500,000道爾頓。但是，本發(fā)明的總體構思不限于此。
當含有Si和Fe的金屬鹽的分子量小于100,000道爾頓時，所制備的調色劑的最低熔合溫度(MFT)增加，使得定影區(qū)域減小并且調色劑的光澤度惡化。另一方面，當含有Si和Fe的金屬鹽的分子量大于900,000道爾頓時，在高溫下的存儲穩(wěn)定性可惡化并且可出現(xiàn)在定影圖像中的拖尾。
在示例性實施方式中，根據(jù)本發(fā)明的總體構思的調色劑的平均粒度可為約3～約8μm、約4～約7.5μm、和約4.5～約7μm，和調色劑的平均圓度可為約0.940～約0.990、約0.945～約0.985、和約0.950～約0.980。但是，本發(fā)明的總體構思不限于此。
通常，當調色劑有利地具有相對小的粒度時，其可實現(xiàn)高的分辨率和高的圖像質量，但是，考慮到轉印速度和清潔能力，這一點卻是不利特征。因此，獲得具有適當粒度的調色劑以在提供所需轉印速度和清潔能力的同時實現(xiàn)所需分辨率和圖像質量是重要的。
調色劑的體均粒徑可通過電阻抗分析測量。
當調色劑的體均粒徑小于3μm時，可出現(xiàn)對人類有風險的問題，例如感光體的污染、調色劑的產(chǎn)率降低或調色劑擴散。當調色劑的體均粒徑大于8μm時，難以獲得具有高分辨率和高質量的圖像，充電可進行得不均勻，調色劑的定影性能可減退，和刮刀可不能調節(jié)調色劑層。
當調色劑的平均圓度小于0.940時，在轉印介質上顯影的圖像相對高，這意味著調色劑消耗增加，調色劑顆粒之間的孔隙率過度增大，由此導致差的在顯影圖像上的涂覆效率。因此，為了獲得所需的圖像濃度，需要大得多的量的調色劑，這增加調色劑的消耗。另一方面，當調色劑的平均圓度大于約0.990時，調色劑可被過量地進料到用于顯影的套筒(sleeve)中，并且套筒可被調色劑不均勻地涂覆，由此污染套筒。
可用流動型顆粒圖像分析儀(FPIA)(FPIA-3000型，由Sysmex Corporation制造)測定通過下面的表達式定義的調色劑的圓度。
圓度＝2×(π×面積)0.5/周長 圓度可為0～1，其中1的值對應于正圓(perfect circle)。
同時，調色劑顆粒分布系數(shù)可為體均粒徑分布系數(shù)GSDv或數(shù)均粒徑分布系數(shù)GSDp，并且可通過下面的方式測量GSDv和GSDp。
首先，使用通過利用Multisizer III(由Beckman Coulter Inc.制造)測量的調色劑粒徑得到調色劑粒徑分布。在預定的粒徑范圍(道(channel))處對調色劑粒徑分布進行劃分。對于各個劃分的粒徑范圍(道)，測量調色劑顆粒的累積體積分布和調色劑顆粒的累積數(shù)量分布，其中，在累積體積和數(shù)量分布的每一個中，各分布中的粒度在從左手側向右手側的方向上增加。各累積分布的16％處的粒徑分別定義為體均粒徑D16v和數(shù)均粒徑D16p。類似地，各累積分布的50％處的粒徑分別定義為體均粒徑D50v和數(shù)均粒徑D50p。同樣類似地，各累積分布的84％處的粒徑分別定義為體均粒徑D84v和數(shù)均粒徑D84p。
在本示例性實施方式中，GSDv定義為(D84v/D16v)0.5，GSDp定義為(D84p/D16p)0.5。
調色劑的GSDv和GSDp值可分別是約1.30或更小，例如，約1.15～約1.30，特別是1.20～約1.25。當GSDv和GSDp值大于約1.30時，調色劑粒徑可不均勻。
在根據(jù)本發(fā)明的總體構思的制備調色劑的方法中，第一膠乳顆?？蔀閱为毷褂玫木埘?、通過使一種或多種能聚合的單體聚合而獲得的聚合物、或其混合物(混雜型)。當使用所述聚合物作為第一膠乳顆粒時，所述能聚合的單體可與脫模劑例如蠟聚合(或者所述能聚合的單體可在脫模劑例如蠟的存在下聚合)，或者可將蠟單獨地加到所述聚合物中。
所述聚合可通過乳液聚合進行，其中可制備具有1μm或更小，例如，約100～約300nm、或約150～約250nm的粒度的膠乳顆粒。
在示例性實施方式中，所述能聚合的單體可為選自以下的至少一種基于苯乙烯的單體，例如苯乙烯、乙烯基甲苯和α-甲基苯乙烯；丙烯酸或甲基丙烯酸；(甲基)丙烯酸酯的衍生物，例如丙烯酸甲酯、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、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺；烯屬不飽和單烯烴，例如乙烯、丙烯和丁烯；鹵代乙烯基化合物，例如氯乙烯、偏二氯乙烯和氟乙烯；乙烯基酯，例如醋酸乙烯酯和丙酸乙烯酯；乙烯基醚，例如乙烯基甲基醚和乙烯基乙基醚；乙烯基酮，例如乙烯基甲基酮和甲基異丙烯基酮；和含氮的乙烯基化合物，例如2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶和N-乙烯基吡咯烷酮。但是，本發(fā)明的總體構思不限于此。
在第一膠乳顆粒的制備中，可使用引發(fā)劑和/或鏈轉移劑以實現(xiàn)有效的聚合。但是，本發(fā)明的總體構思不限于此。
用于自由基聚合的引發(fā)劑的示例性實施方式包括過硫酸鹽，例如過硫酸鉀、和過硫酸銨；偶氮化合物，例如4，4-偶氮雙(4-氰基戊酸)、二甲基-2，2’-偶氮雙(2-甲基丙酸酯)、2，2-偶氮雙(2-脒基丙烷)二鹽酸鹽、2，2-偶氮雙-2-甲基-N-1，1-雙(羥甲基)-2-羥乙基丙酰胺、2，2’-偶氮二(2，4-二甲基戊腈)、2，2’-偶氮二異丁腈和1，1’-偶氮(1-環(huán)己烷腈)；和過氧化物，例如甲基乙基過氧化物、二叔丁基過氧化物、乙酰基過氧化物、二枯基過氧化物、月桂酰過氧化物、苯甲酰過氧化物、過氧化2-乙基己酸叔丁酯、過氧化二碳酸二異丙酯和過氧化間苯二甲酸二叔丁酯。此外，也可使用其中將聚合引發(fā)劑和還原劑組合的氧化-還原引發(fā)劑。
在示例性實施方式中，鏈轉移劑是在鏈反應中轉變鏈載體的類型的物質。新的鏈具有比之前的鏈的活性小得多的活性。使用鏈轉移劑可降低聚合物的聚合度并且可引發(fā)新的鏈。此外，可使用鏈轉移劑調節(jié)聚合物的分子量分布。
在示例性實施方式中，鏈轉移劑的量可為約0.1～約5重量份、約0.2～約3重量份、和約0.5～約2.0重量份，基于100重量份的至少一種能聚合的單體。當基于100重量份的所述能聚合的單體，鏈轉移劑的量小于0.1重量份時，聚合物的分子量太大，這可降低凝結效率。另一方面，當基于100重量份的所述能聚合的單體，鏈轉移劑的量大于5重量份時，聚合物的分子量太小，這可使調色劑的定影性能惡化。
鏈轉移劑的示例性實施方式包括含硫化合物，例如十二烷硫醇、巰基乙酸、硫代乙酸和巰基乙醇；亞磷酸化合物，例如亞磷酸和亞磷酸鈉；次磷酸化合物，例如次磷酸和次磷酸鈉；和醇，例如甲醇、乙醇、異丙醇和正丁醇。但是，本發(fā)明的總體構思不限于此。
第一膠乳顆?？蛇M一步包括電荷控制劑。本文中使用的電荷控制劑可為負電荷型電荷控制劑或正電荷型電荷控制劑。負電荷型電荷控制劑可為有機金屬絡合物或螯形化合物例如單偶氮金屬絡合物或含有鉻的偶氮染料；含有金屬例如鉻、鐵和鋅的水楊酸化合物；或芳香族羥基羧酸和芳香族二羧酸的有機金屬絡合物。此外，也可使用任何其它已知的電荷控制劑而沒有限制。正電荷型電荷控制劑可為改性產(chǎn)品例如苯胺黑和其脂肪酸金屬鹽、以及鎓鹽，包括季銨鹽，例如1-羥基-4-萘磺酸三丁基銨和四氟硼酸四丁基銨，其可單獨使用或者以至少兩種的組合進行使用。由于電荷控制劑通過靜電力將調色劑穩(wěn)定地支撐在顯影輥上，因此可通過使用電荷控制劑穩(wěn)定和快速地進行充電。
可將制備的第一膠乳顆粒與著色劑分散體混合。著色劑分散體可通過使用超聲處理器、微流化器(Micro fluidizer)等將包括著色劑例如黑色、青色、品紅色和黃色著色劑與乳化劑的組合物均勻地分散而制備。
可使用碳黑或苯胺黑作為用于黑色調色劑的著色劑，對于彩色調色劑，可進一步包括黃色、品紅色和青色著色劑中的至少一種。
縮合氮化合物、異二氫吲哚酮化合物、蒽醌化合物、偶氮金屬絡合物、或烯丙基酰亞胺化合物可用作黃色著色劑。具體地，可使用C.I.顏料黃12、13、14、17、62、74、83、93、94、95、109、110、111、128、129、147、168、180等。
縮合氮化合物、蒽醌、喹吖啶酮化合物、堿性染料色淀化合物、萘酚化合物、苯并咪唑化合物、硫靛化合物、或苝化合物可用作品紅色著色劑。具體地，可使用C.I.顏料紅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。
銅酞菁化合物及其衍生物、蒽醌化合物、或堿性染料色淀化合物可用作青色著色劑。具體地，可使用C.I.顏料藍1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、66等。
這樣的著色劑可單獨使用或以至少兩種著色劑的組合使用，并且考慮顏色、色度、亮度、耐侯性、在調色劑中的分散能力等進行選擇。
如上所述的著色劑的量可為0.5～15重量份、1～12重量份，和可為2～10重量份，基于100重量份的調色劑。著色劑的量應當足以將調色劑著色。但是，當基于100重量份的調色劑，著色劑的量小于0.5重量份時，著色效果不足。另一方面，當基于100重量份的調色劑，著色劑的量大于約15重量份時，與調色劑有關的制造成本增加，并且由此可得不到足夠的帶電量。
在示例性實施方式中，也可使用本領域中已知的任何其它的乳化劑作為用在著色劑分散體中的乳化劑。在這點上，可使用陰離子型反應性乳化劑、非離子型反應性乳化劑或其混合物。陰離子型反應性乳化劑可為HS-10(Dai-ichi Kogyo Co.，Ltd.)、Dawfax 2-A1(Rhodia Inc.)等，非離子型反應性乳化劑可為RN-10(Dai-ichi Kogyo Co.，Ltd.)。
在示例性實施方式中，在制備調色劑的方法中使用的脫模劑分散體包括脫模劑、水和乳化劑。
脫模劑容許調色劑在低溫下被定影在最終的圖像接收體上并具有優(yōu)異的耐久性和優(yōu)異的抗磨性。因此，應理解，所述方法中所使用的脫模劑的類型和量是提供調色劑的所需顯影特性的重要因素。
有用的脫模劑的示例性實施方式包括但不限于基于聚乙烯的蠟、基于聚丙烯的蠟、硅酮蠟、基于石蠟的蠟、基于酯的蠟、巴西棕櫚蠟和茂金屬蠟。脫模劑的熔點可為約50℃～約150℃。脫模劑的組分物理粘附到調色劑顆粒上，但不與調色劑顆粒共價結合。脫模劑使調色劑能夠在低的定影溫度下定影在最終的圖像接收體上并且具有良好的最終圖像耐久性和抗磨性。
在示例性實施方式中，可以基于調色劑的重量的約1～約20重量份、約2～約16重量份、特別是約3～約12重量份的量包括脫模劑。當脫模劑的量小于1重量份時，定影性能可降低并且定影溫度范圍可變窄。另一方面，當脫模劑的量超過20重量份時，調色劑存儲穩(wěn)定性可惡化。
脫模劑可為含有酯基的蠟。含有酯基的蠟的示例性實施方式包括(1)包含基于酯的蠟和非基于酯的蠟的混合物；(2)通過將酯基加到非基于酯的蠟上制備的含有酯基的蠟。
由于酯基對調色劑的膠乳組分具有高的親和性，因此蠟能夠均勻地存在于調色劑顆粒之間并且有效地發(fā)揮蠟的功能。同時，如果只使用基于酯的蠟，則可出現(xiàn)過多的塑化反應。因此，包括非基于酯的蠟可導致阻止這樣的由于對膠乳的脫模反應引起的過多的塑化反應。因此，調色劑的顯影特性可保持在適當?shù)乃较麻L的時間。
基于酯的蠟的示例性實施方式包括C15-C30脂肪酸和1至5價醇的酯，例如二十二烷酸二十二烷醇酯、硬脂酸十八烷醇酯、季戊四醇硬脂酸酯或二十九烷酸甘油酯。而且，如果形成酯的醇組分是單價醇，則碳原子數(shù)可為10～30，如果形成酯的醇組分是多元醇，則碳原子數(shù)可為3～10。但是，本發(fā)明的總體構思不限于此。
具體而言，非酯蠟的實例包括基于聚乙烯的蠟、石蠟等。
含有酯基的蠟的示例性實施方式包括基于石蠟的蠟和基于酯的蠟的混合物、含有酯基的基于石蠟的蠟等。特別地，可商購獲得的含有酯基的蠟的實例包括由Chukyo yushi Co.，Ltd.生產(chǎn)的P-280、P-318、P-319等。
當用作脫模劑的蠟為基于石蠟的蠟和基于酯的蠟的混合物時，基于酯的蠟的量可為約5重量％～約39重量％、約7重量％～約36重量％、或者約9重量％～約33重量％，基于脫模劑的總重量。
在示例性實施方式中，脫模劑中的基于酯的蠟的量可為約5重量％～約39重量％、約7重量％～約36重量％、和9重量％～約33重量％，基于脫模劑的總重量。當基于酯的蠟的量小于約5％時，脫模劑呈現(xiàn)出差的與膠乳的相容性。當基于酯的蠟的量大于39％時，調色劑的塑性過量增加，使得難以將調色劑的顯影穩(wěn)定性保持持久的時間。
在示例性實施方式中，也可使用任何其它的本領域中已知的乳化劑作為用在顏料分散體中的乳化劑。在可替換的示例性實施方式中，可使用陰離子型反應性乳化劑、非離子型反應性乳化劑或其混合物。陰離子型反應性乳化劑可為HS-10(Dai-ichi Kogyo Co.，Ltd.)、Dawfax 2-A1(Rhodia Inc.)等，非離子型反應性乳化劑可為RN-10(Dai-ichi Kogyo Co.，Ltd.)。
可調整第一膠乳顆粒的分子量、Tg和流變性質以在低溫下使調色劑顆粒有效地定影。
將制備的第一膠乳顆粒、著色劑分散體和脫模劑分散體混合，然后將凝結劑加入到該混合物中，由此制備凝結調色劑。更具體地，在將第一膠乳顆粒、著色劑分散體和脫模劑分散體混合后，向pH值為1～4的該混合物中加入凝結劑以形成作為核的具有2.5μm的平均粒度的第一凝結調色劑。隨后，向所得物中加入第二膠乳，并將pH調節(jié)至6～8。在將粒度恒定地維持一定時間時，將所得物加熱到約90℃～約98℃的溫度，并將pH值調節(jié)至5.8～6以制備第二凝結調色劑。
使用在含有Si和Fe的金屬鹽中選擇的至少一種金屬鹽作為凝結劑。含有Si和Fe的金屬鹽可包括聚硅酸鐵。
可通過使一種或多種能聚合的單體在第一凝結調色劑上聚合而獲得第二膠乳。使能聚合的單體乳液聚合以制備具有小于1μm的粒度的膠乳。在示例性實施方式中，粒度可為約100～約300nm。在示例性實施方式中，第二膠乳也可包含蠟，并且蠟可在聚合過程中加入到第二膠乳中。
同時，可將通過使一種或多種能聚合的單體聚合而制備的第三膠乳涂覆在第二凝結調色劑上。
通過用第二膠乳或第三膠乳形成殼層，可改善調色劑的耐久性，并且可克服調色劑在運輸和操作期間的存儲問題。這里，可加入聚合引發(fā)劑以防止或顯著減少正在被形成的新的膠乳顆粒，或者可通過使用減量加料法進行該反應以促進單體混合物在調色劑上的涂覆。
對制備的第二凝結調色劑或第三凝結調色劑進行過濾以分離調色劑顆粒并且將經(jīng)過濾的調色劑顆粒干燥。通過使用二氧化硅等使經(jīng)干燥的調色劑顆粒經(jīng)歷表面處理過程，并控制電荷量以制備最終的干燥調色劑。
在示例性實施方式中，外部添加的添加劑可為二氧化硅或TiO2。外部添加的添加劑的量可為約1.5～約7重量份、約2～約5重量份，基于100重量份的不含外部添加的添加劑的調色劑。當外部添加的添加劑的量小于1.5重量份時，調色劑顆粒由于內聚力而聚集，這是其中調色劑顆粒彼此附著的結塊現(xiàn)象，并且電荷量是不穩(wěn)定的。另一方面，當外部添加的添加劑的量大于7重量份時，過量的外部添加的添加劑可污染輥。
根據(jù)本發(fā)明總體構思的示例性實施方式，成像方法包括通過使調色劑附著到其上形成靜電潛像的感光體表面上而形成可視圖像，和將該可視圖像轉印到轉印介質上，其中該調色劑包括膠乳、著色劑和脫模劑，該調色劑在約160℃的溫度下具有約2.5×102～約1.0×103Pa·s的復數(shù)粘度(η*)和約1.3～約2.3的損耗角正切(tanδ)，其中η*通過式η*＝(G′2+G″2)1/2/ω定義，和tanδ通過式G″/G′定義，其中，ω為角速度(或角頻率)，G′是在下面的條件下測定的儲能彈性模量和G″是在下面的條件下測定的損耗彈性模量角速度為約6.28弧度/秒且溫度以約2.0℃/分鐘的速率升高。
典型地，電子照相成像方法包括充電、曝光、顯影、轉印、定影、清潔和電荷去除操作以在接收結構體上形成圖像。
在充電操作中，可通過電暈或充電輥使感光體覆蓋有負電荷或正電荷。在曝光操作中，使感光體的帶電表面選擇性地放電從而以成像方式形成靜電潛像，其中光學系統(tǒng)的布置對應于將要在最終圖像接收體上形成的目標圖像，所述光學系統(tǒng)典型地為激光掃描儀或二極管。被稱為“光”的電磁輻射可為紅外輻射、可見光輻射或紫外輻射。
在顯影操作中，具有足夠極性的調色劑顆粒與感光體上的潛像接觸，并且使用具有與調色劑相同的電勢極性(potential polarity)的施加了電偏壓的顯影劑。調色劑顆粒向感光體移動并通過靜電力選擇性地附著到潛像上，使得在感光體上形成調色劑圖像。
在轉印操作中，調色劑圖像可從感光體轉印到最終圖像接收體上。在一些情況下，在將調色劑圖像從感光體轉印到最終圖像接收體上的操作的后面部分期間使用中間轉印部件。
在定影操作中，可將最終圖像接收體上的調色劑圖像加熱，使得調色劑顆粒軟化或熔融，以由此將調色劑圖像定影在最終圖像接收體上。在可替換的示例性實施方式中，在高壓和加熱下、或者僅在高壓下將調色劑圖像定影在最終圖像接收體上。
在清潔操作中，可除去感光體上的殘留調色劑。
在電荷去除操作中，可將感光體的電荷暴露于具有特定波段的光使得電荷均勻地減少至低的值。因此，除去潛像的殘留部分并準備感光體以用于隨后的成像循環(huán)。
根據(jù)本發(fā)明總體構思的示例性實施方式的調色劑供給單元包括用于存儲調色劑的調色劑罐；伸到調色劑罐內部以將調色劑排出的供給部件；和可旋轉地設置于調色劑罐內以在調色劑罐的包括供給部件的頂表面上的位置的內部空間中攪拌調色劑的調色劑攪拌部件，其中該調色劑用于使靜電潛像顯影并且包括膠乳、著色劑和脫模劑，該調色劑在約160℃的溫度下具有約2.5×102～約1.0×103Pa·s的復數(shù)粘度(η*)和約1.3～約2.3的損耗角正切(tanδ)，其中η*通過式η*＝(G′2+G″2)1/2/ω定義，和tanδ通過式G″/G′定義，其中，ω為角速度(或角頻率)，G′是在下面的條件下測定的儲能彈性模量和G″是在下面的條件下測定的損耗彈性模量角速度為約6.28弧度/秒且溫度以約2.0℃/分鐘的速率升高。
圖1是根據(jù)本發(fā)明總體構思的示例性實施方式的調色劑供給裝置100的透視圖。
調色劑供給裝置100包括調色劑罐101、供給部件103、調色劑輸送部件105和調色劑攪拌部件110。
調色劑罐101存儲預定量的調色劑并形成為基本上空心的圓柱狀。但是，本發(fā)明的總體構思不限于此。
供給部件103設置于調色劑罐101內側的底部并將存儲的調色劑從調色劑罐101的內部排到調色劑罐101的外部。在示例性實施方式中，供給部件103可從調色劑罐101的底部以具有半圓截面的柱子形狀伸入調色劑罐101的內部。供給部件103包括將調色劑排到調色劑罐101的外表面的調色劑出口(未示出)。
調色劑輸送部件105可設置在位于調色劑罐101內側的底部的供給部件103的一側。調色劑輸送部件105可形成為例如卷簧形狀。但是，本發(fā)明的總體構思不限于此。調色劑輸送部件105的末端在供給部件103的內部延伸，使得當調色劑輸送部件105旋轉時，調色劑罐101中的調色劑可傳輸?shù)焦┙o部件103的內部。通過調色劑輸送部件105輸送的調色劑可通過調色劑出口排到外部。
在示例性實施方式中，調色劑攪拌部件110可被可旋轉地設置在調色劑罐101內部并且可迫使調色劑罐101中的調色劑在徑向方向上移動。在示例性實施方式中，當調色劑攪拌部件110在調色劑罐101的中央部分旋轉時，攪拌調色劑罐101中的調色劑以防止調色劑固化。結果，調色劑通過力例如重力向下移動至調色劑罐101的底部。調色劑攪拌部件110包括旋轉軸112和調色劑攪拌膜120。旋轉軸112可旋轉地設置在調色劑罐101的中央部分并具有與從調色劑罐101的一側伸出的旋轉軸112的末端同軸連接的驅動齒輪(未示出)。因此，驅動齒輪的轉動導致旋轉軸112旋轉。而且，旋轉軸112可具有翼板(wing plate)114以幫助將調色劑攪拌膜120固定到旋轉軸112上。翼板114可形成為相對于旋轉軸112基本上是對稱的。在示例性實施方式中，調色劑攪拌膜120具有對應于調色劑罐101的內部長度的寬度。此外，調色劑攪拌膜120可為可彈性變形的。在示例性實施方式中，調色劑攪拌膜120可向調色劑罐101內部的突出部分即供給部件103彎曲或者在離開調色劑罐101內部的突出部分即供給部件103的方向上彎曲。
可從調色劑攪拌膜120向著旋轉軸112切掉調色劑攪拌膜120的一些部分以形成第一攪拌部件121和第二攪拌部件122。
根據(jù)本發(fā)明總體構思的示例性實施方式的成像裝置包括圖像載體，用于在圖像載體表面上形成靜電潛像的成像單元，用于接收調色劑的單元，用于將調色劑供給到圖像載體表面上以使在其上的靜電潛像顯影的調色劑供給單元，和用于將調色劑圖像從圖像載體表面轉印到轉印介質上的調色劑轉印單元，其中該調色劑包括膠乳、著色劑和脫模劑，該調色劑在約160℃的溫度下具有約2.5×102～約1.0×103Pa·s的復數(shù)粘度(η*)和約1.3～約2.3的損耗角正切(tanδ)，其中η*通過式η*＝(G′2+G″2)1/2/ω定義，和tanδ通過式G″/G′定義，其中，ω為角速度(或角頻率)，G′是在下面的條件下測定的儲能彈性模量和G″是在下面的條件下測定的損耗彈性模量角速度為約6.28弧度/秒且溫度以約2.0℃/分鐘的速率升高。
圖2是包括使用根據(jù)本發(fā)明總體構思的示例性實施方式的方法制備的調色劑的非接觸顯影型成像裝置的橫截面圖。
通過由彈性材料例如聚氨酯泡沫體或海綿形成的供給輥206將顯影裝置204的包括非磁性單組分的顯影劑(例如調色劑)208供給到顯影輥205。供給到顯影輥205的顯影劑208由于顯影輥205的旋轉而到達顯影劑控制刮板207與顯影輥205之間的接觸部分。顯影劑控制刮板207可由彈性材料例如金屬或橡膠形成。當顯影劑208經(jīng)過顯影劑控制刮板207與顯影輥205之間的接觸部分時，顯影劑208可被控制和形成為具有均勻的厚度并且可充分帶電的薄層。將已形成為薄層的顯影劑208轉印到作為圖像載體的感光體201的顯影區(qū)域，在該顯影區(qū)域中，通過顯影輥205將靜電潛像顯影。這時，通過將光203掃描到感光體201上形成靜電潛像。
顯影輥205與感光體201相隔預定距離并且面對感光體201。在示例性實施方式中，參考圖2，顯影輥205沿逆時針方向旋轉而感光體201沿順時針方向旋轉。
已被轉印至感光體201的顯影區(qū)域的顯影劑208通過電力使形成于感光體201上的潛像顯影以形成調色劑圖像，所述電力由施加到顯影輥205上的加了直流(DC)偏壓的交流(AC)電壓與由充電單元202充電的感光體201的潛像電勢之間的電勢差產(chǎn)生。在示例性實施方式中，電壓可以由電壓控制器212產(chǎn)生和/或控制。
已被轉印至感光體201的顯影劑208由于感光體201的旋轉而到達轉印單元209。在示例性實施方式中，已被轉印至感光體201的顯影劑208可通過具有輥形狀且其上施加了具有與顯影劑208相反極性的高電壓的轉印單元209或者在印刷介質213在感光體201與轉印單元209之間通過時通過電暈放電轉印至印刷介質213以形成圖像。但是，本發(fā)明的總體構思不限于此。
轉印至印刷介質213的圖像通過高溫和高壓熔合裝置(未示出)，由此顯影劑208熔合到印刷介質213上以形成定影圖像。同時，可通過與顯影輥205接觸的供給輥206收集顯影輥205上的未顯影的殘留的顯影劑208’，和通過清潔刮板210收集感光體201上的未顯影的殘留的顯影劑208’?？筛鶕?jù)需要重復上述過程。
參考下面的實施例更詳細地描述本發(fā)明的總體構思，其僅為了說明的目的而并非意在限制本發(fā)明的總體構思的范圍。
通過掃描電子顯微鏡(SEM)圖像確定根據(jù)下面的實施例和對比例制備的調色劑的形狀?？捎肍PIA(FPIA-300型，由Sysmex Corporation生產(chǎn))測定由下面的表達式限定的調色劑的圓度 圓度＝2×(π×面積)0.5/周長 圓度可為0～1，其中1的值對應于正圓。
實施例1 第一膠乳顆粒的合成 將234g苯乙烯、96g丙烯酸正丁酯、14g甲基丙烯酸和6.5g聚乙二醇乙基醚甲基丙烯酸酯的單體混合物與5g作為鏈轉移劑的十二烷硫醇混合。將500g 2％的SDS(Aldrich)水溶液加入到該混合物中，然后使用超聲均化器在60～80℃的溫度下使其乳化，得到能聚合的單體乳液。將所制備的能聚合的單體乳液加入到被加熱至80℃的反應器中，向其中加入860g作為聚合引發(fā)劑的3.2％的過硫酸鉀(KPS)水溶液，然后在以氮氣吹掃反應器的同時使所得物反應2小時。當停止反應時，使用減量進料法向反應器中加入145g苯乙烯、66g丙烯酸正丁酯和9g甲基丙烯酸的單體混合物和3.3g 1-十二烷硫醇60分鐘，并且使混合物進一步反應6小時。然后，使所得物自然冷卻以得到第一膠乳顆粒。用光散射裝置(Horiba 910)測量的所得調色劑膠乳的粒徑為140nm。
著色劑分散體的制備 將10g陰離子型反應性乳化劑(HS-10；Dai-ichi Kogyo)和非離子型反應性乳化劑(RN-10；Dai-ichi Kogyo)(其重量比示于下表2中)的混合物、60g著色劑(黑色、青色、品紅色、黃色)和400g各自具有0.8～1mm直徑的玻璃珠加入到研磨浴(milling bath)中，并且在室溫下研磨該混合物以通過使用超聲均化器(VCX-750，由Sonics & Materials，Inc生產(chǎn))制備分散體。
表2
凝結劑的制備 將47.3g 35.0％的硫酸和80.5g蒸餾水加入到500ml反應容器(例如，玻璃燒杯)中以制備硫酸水溶液(A)。將29.9％的得自二氧化硅(SiO2)的水玻璃和250g蒸餾水加入到另一500ml反應容器中以制備水玻璃的水溶液(B)。
在用高速攪拌器攪拌反應容器中的126g所制備的硫酸水溶液(A)的同時，以恒定的流速即1滴/秒將367.2g所制備的水玻璃的水溶液(B)引入到含有硫酸水溶液(A)的反應容器中以制備酸性的硅酸溶液(C)。
將含有酸性的硅酸溶液(C)的反應容器轉移到水浴中以根據(jù)溫度和時間的變化進行聚合，由此制備具有不同分子量的能聚合硅酸鹽的水溶液。
將91.0g所制備的能聚合硅酸鹽的水溶液中的每一種引入到1升的大燒瓶中，加入3.23g 37.5％的氯化鐵水溶液直至1升的大燒瓶被完全充滿，用硫酸(濃度35.0％)將pH值調節(jié)至1.5，由此制備凝結劑聚硅酸鐵(PSI)，其包含2重量％的Fe，且Fe和Si的摩爾比為1∶1。通過改變這些參數(shù)評估所制備的凝結劑PSI-A至PSI-E，且結果示于下表3中。
表3
調色劑的凝結和制備 向1升反應器中加入500g去離子水、根據(jù)上述方法制備的150g用作核的第一膠乳顆粒，35g 19.5％的青色著色劑分散體(100％ HS-10)和27g 35％的由Chukyo yushi Co.，Ltd出售的P-419(約20-30％的基于石蠟的蠟與約10-20％的基于酯的蠟的混合物；熔點為約88℃)。將15g硝酸(0.3mol)和15g作為凝結劑的16％的PSI-B加入到反應器中的所得混合物中并使用均化器以11,000rpm攪拌6分鐘以得到具有1.5～2.5μm的體均直徑的第一凝結調色劑。將所得混合物加入到1升的具有雙夾套的反應器中并以0.5℃/分鐘的速率將其從室溫加熱至50℃(膠乳的Tg-5℃或更高)。當?shù)谝荒Y調色劑的體均粒徑達到5.8μm時，另外加入50g通過使基于聚苯乙烯的能聚合單體聚合而制備的第二膠乳。當體均粒徑達到6.0μm時，向其中加入NaOH(1mol)以將pH調節(jié)至7。在所述體均粒徑恒定地保持10分鐘時，以0.5℃/分鐘的速率將第一凝結調色劑的溫度升高到96℃。當溫度達到96℃時，向其中加入硝酸(0.3mol)以將pH調節(jié)至6.6。然后，使所得物凝結3～5小時以得到橢圓形的具有5～6μm直徑的第二凝結調色劑。然后，將第二凝結調色劑的反應物冷卻至低于Tg的溫度、過濾和干燥。
通過向100重量份經(jīng)干燥的調色劑顆粒中加入0.5重量份的NX-90(Nippon Aerosil)、1.0重量份的RX-200(Nippon Aerosil)和0.5重量份的SW-100(Titan Kogyo)而將外部添加劑加入到調色劑中，然后，使用混合器(KM-LS2K，Dae Wha Tech)以8,000rpm的速率將該混合物攪拌4分鐘。得到具有5.9μm的體均粒徑的調色劑。
調色劑的GSDp和GSDv分別為1.297和1.211。調色劑的平均圓度為0.972。
實施例2 以與實施例1中相同的方式制備調色劑，除了使用PSI-C代替PSI-B作為凝結劑之外。
調色劑的GSDp和GSDv分別為1.280和1.216。調色劑的平均圓度為0.972。
實施例3 以與實施例1中相同的方式制備調色劑，除了使用PSI-D代替PSI-B作為凝結劑之外。
調色劑的GSDp和GSDv分別為1.271和1.210。調色劑的平均圓度為0.972。
對比例1 以與實施例1中相同的方式制備調色劑，除了使用PSI-A代替PSI-B作為凝結劑之外。
調色劑的GSDp和GSDv分別為1.318和1.208。調色劑的平均圓度為0.972。
對比例2 以與實施例1中相同的方式制備調色劑，除了將代替PSI-B用作凝結劑的PSI-A的量增加到30g之外。
調色劑的GSDp和GSDv分別為1.323和1.210。調色劑的平均圓度為0.972。
對比例3 以與實施例1中相同的方式制備調色劑，除了使用PSI-E代替PSI-B作為凝結劑之外。
調色劑的GSDp和GSDv分別為1.258和1.214。調色劑的平均圓度為0.972。
對比例4 以與實施例1中相同的方式制備調色劑，除了將代替PSI-B用作凝結劑的PSI-E的量降低至7.5g之外。
調色劑的GSDp和GSDv分別為1.257和1.213。調色劑的平均圓度為0.972。
調色劑性質的評估 η*和tanδ的測量 使用由Rheometric Scientific Co.生產(chǎn)的ARES裝置測量調色劑的η*和tanδ。將樣品放置在兩個各自具有8mm的直徑的圓盤之間并在線性區(qū)域中在約40℃～約180℃范圍內的溫度下以2℃/分鐘的升溫速率進行測量。而且，在開始測量之后，測量進行30秒并且在1℃的誤差范圍內進行以確保精確性。基于所獲得的η*和tanδ的數(shù)據(jù)值G′和G″計算調色劑的η*和tanδ。
熒光X射線分析 使用由Shimadzu Corporation生產(chǎn)的能量色散X射線光譜儀(EDX-720)在管電壓為40KV的測量條件下進行熒光X射線分析，樣品產(chǎn)量(yield)為約3g±0.01g。
使用由得自熒光X射線分析的定量數(shù)據(jù)得到的強度值(單位cps/μA)計算[S]/[Fe]樣品比和[Si]/[Fe]樣品比。
定影(熱反印)性能的評估 裝置帶型(belt-type)定影裝置，例如由韓國Samsung Co.，Ltd.生產(chǎn)的Color Laser 660型 -要測試的未定影圖像100％模式 -測試溫度130～250℃(5℃的間隔) -定影速率160mm/秒 -定影時間0.08～0.16秒 在上述條件下進行實驗之后，按以下方式評估定影圖像的定影性能。
在測量定影圖像的光學密度(OD)后，用膠粘帶例如3M 810帶覆蓋圖像區(qū)域，并使其經(jīng)歷利用500g重物進行的5次往復運動。接著，剝離該帶以測量圖像的OD。
定影能力(％)＝(剝離后的OD/剝離前的OD)×100 認為定影能力超過90％的區(qū)域是調色劑的定影區(qū)域。
最低熔合溫度(MFT)意指定影圖像的定影能力超過90％而沒有出現(xiàn)冷反印現(xiàn)象的最低溫度。熱反印溫度(HOT)意指在定影圖像中出現(xiàn)熱反印現(xiàn)象的最低溫度。
光澤的評估 通過使用光澤計例如由BYK Gardner生產(chǎn)的micro-TRI gloss測量光澤度值，其中選擇最高的光澤度值。
測量角度60度 測量模式100％模式 高溫存儲穩(wěn)定性的評估 通過使用外部添加劑處理100g調色劑，然后將其以經(jīng)包裝的狀態(tài)放入到具有如下的恒定溫度和濕度的烘箱中 在23℃、55％相對濕度(RH)下存儲2小時 ＝＞40℃、90％RH下存儲48小時 ＝＞50℃、80％RH下存儲48小時 ＝＞40℃、90％RH下存儲48小時 ＝＞23℃、55％RH下存儲6小時 在上述條件下存儲調色劑后，印刷出100％的圖像。然后，以視覺觀察圖像以確定是否出現(xiàn)結塊并由此確定有缺陷的圖像。
評估標準限定如下 ◎圖像質量為“優(yōu)異”并且未出現(xiàn)結塊； ○圖像質量為“良好”并且未出現(xiàn)結塊； △圖像質量為“差”并且未出現(xiàn)結塊；和 ×觀察到圖像“缺陷”并且出現(xiàn)結塊。
拖尾的評估 使用彩色激光打印機例如像由韓國的Samsung Co.，Ltd.出售的ColorLaser 660型一樣的定影裝置在20頁/分鐘(PPM)和0％操作條件下進行500張紙耐久性測試。為了確定拖尾出現(xiàn)與否，基于轉印介質(例如，打印紙)是否被污染對圖像進行評估。以視覺觀察污染狀態(tài)和由于該污染造成的對圖像的任何影響并根據(jù)如下標準進行評估 ◎幾乎未觀察到污染并且完全未出現(xiàn)圖像缺陷； ○觀察到一些污染，但未影響圖像； △觀察到污染，但未影響圖像；和 ×觀察到嚴重污染，并且不利地影響圖像。
對根據(jù)實施例1～3和對比例1～4的調色劑的評估結果示于下表4中。
表4
參考表4，根據(jù)實施例1～3的在160℃下具有約2.5×102～約1.0×103Pa·s的η*和約1.3～約2.3的tanδ的調色劑呈現(xiàn)出優(yōu)異的定影能力和高溫存儲穩(wěn)定性。
但是，使用具有小分子量的PSI-A凝結劑的根據(jù)對比例1和2的調色劑呈現(xiàn)出在所述tanδ范圍之外的流變性質從而具有高的MFT，導致定影面積的減小和光澤度的惡化。使用具有太高的分子量的PSI-E凝結劑的根據(jù)對比例3和4的調色劑呈現(xiàn)出在所述tanδ范圍之外的流變性質從而具有不合適的粘彈性，由此導致不合需要的調色劑高溫存儲穩(wěn)定性和在定影圖像中的拖尾。
盡管已經(jīng)說明和描述了本發(fā)明總體構思的各種示例性實施方式，但是本領域技術人員應理解，在不背離其范圍限定在所附權利要求及其等同物中的本發(fā)明總體構思的原則和精神的情形下，可對這些實施方式進行變化。
權利要求
1.用于使靜電潛像顯影的調色劑，該調色劑包括
膠乳；
著色劑；和
脫模劑，
其中該調色劑在約160℃的溫度下具有約2.5×102～約1.0×103Pa·s的復數(shù)粘度(η*)和約1.3～約2.3的損耗角正切(tanδ)，和
其中η*通過式η*＝(G′2+G″2)1/2/ω定義，和tanδ通過式G″/G′定義，其中G′是在下面的條件下測定的儲能彈性模量和G″是在下面的條件下測定的損耗彈性模量角速度為約6.28弧度/秒且溫度以約2.0℃/分鐘的速率升高。
2.權利要求1的調色劑，其中該調色劑包括硫(S)、鐵(Fe)和硅(Si)，其中該調色劑具有約5.0×10-4約5.0×10-2的[S]與[Fe]之比([S]/[Fe])和約5.0×10-4約5.0×10-2的[Si]與[Fe]之比([Si]/[Fe])。
3.權利要求1的調色劑，其中該調色劑包括分別為約3ppm～約30,000ppm的硅(Si)和鐵(Fe)中的每一種。
4.權利要求1的調色劑，其中該脫模劑包括含有基于石蠟的蠟和基于酯的蠟的混合物、或者含有酯基的基于石蠟的蠟。
5.權利要求4的調色劑，其中如果該脫模劑包括含有該基于石蠟的蠟和該基于酯的蠟的混合物，則該基于酯的蠟的量為約5重量％～約39重量％，基于該脫模劑的總重量。
6.權利要求1的調色劑，其中體均粒徑為約3μm～約8μm。
7.權利要求1的調色劑，其中該調色劑的平均圓度為約0.940～約0.990。
8.權利要求1的調色劑，其中該調色劑的體均粒徑分布系數(shù)(GSDv)為約1.30或更小，和該調色劑的數(shù)均粒徑分布系數(shù)(GSDp)為約1.30或更小。
9.制備用于使靜電潛像顯影的調色劑的方法，該方法包括
通過將第一膠乳顆粒、著色劑分散體和脫模劑分散體混合而制備混合物溶液；和
通過向所述混合物溶液中添加凝結劑而制備第一凝結調色劑；和
通過用通過使至少一種能聚合的單體聚合制備的第二膠乳涂覆所述第一凝結調色劑而制備第二凝結調色劑，
其中該調色劑在約160℃的溫度下具有約2.5×102～約1.0×103Pa·s的復數(shù)粘度(η*)和約1.3～約2.3的損耗角正切(tanδ)，和η*通過式η*＝(G′2+G″2)1/2/ω定義，和tanδ通過式G″/G′定義，其中G′是在如下條件下的儲能彈性模量和G″是在如下條件下的損耗彈性模量角速度為約6.28弧度/秒且溫度以約2.0℃/分鐘的速率升高。
10.權利要求9的方法，進一步包括
將通過使一種或多種能聚合的單體聚合而制備的第三膠乳涂覆到所述第二凝結調色劑上。
11.權利要求9的方法，其中所述能聚合的單體選自基于苯乙烯的單體；丙烯酸或甲基丙烯酸；(甲基)丙烯酸酯的衍生物；烯屬不飽和單烯烴；鹵代乙烯基化合物；乙烯基酯；乙烯基醚；乙烯基酮；含氮的乙烯基化合物；和它們的組合。
12.權利要求9的方法，其中所述脫模劑包括基于石蠟的蠟和基于酯的蠟的混合物、或者含有酯基的基于石蠟的蠟。
13.權利要求9的方法，其中所述凝結劑包括含有Si和Fe的金屬鹽。
14.權利要求13的方法，其中所述含有Si和Fe的金屬鹽的分子量為約100,000道爾頓～約900,000道爾頓。
15.權利要求9的方法，其中所述凝結劑包括聚硅酸鐵。
全文摘要
本發(fā)明提供用于使靜電潛像顯影的調色劑及其制備方法，該調色劑包括膠乳、著色劑和脫模劑，其中該調色劑在約160℃的溫度下具有約2.5×102～約1.0×103pa·s的復數(shù)粘度(η*)和約1.3～約2.3的損耗角正切(tanδ)，和其中η*通過式η*＝(G′2+G″2)1/2/ω定義，和tanδ通過式G″/G′定義，其中G′是在下面的條件下測定的儲能彈性模量和G″是在下面的條件下測定的損耗彈性模量角速度為約6.28弧度/秒且溫度以約2.0℃/分鐘的速率升高。
文檔編號G03G9/08GK101807017SQ201010161650
公開日2010年8月18日 申請日期2010年1月15日 優(yōu)先權日2009年1月15日
發(fā)明者具泰會, 鄭旻泳, 李晙榮, 金宰煥, 申曜多 申請人:三星電子株式會社