專利名稱：制備調(diào)色劑的方法以及用該方法制成的調(diào)色劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備調(diào)色劑的方法以及用該方法制成的調(diào)色劑。更具體地，本發(fā)明涉及一種制備具有由聚酯樹脂和著色劑形成的核的調(diào)色劑的方法，其中所述核用大分子單體和/或反應(yīng)性乳化劑以及可聚合的單體樹脂包覆(encapsulate)。本發(fā)明也涉及采用該方法制成的調(diào)色劑。
背景技術(shù)：
在電子照相方法或靜電記錄方法中，顯影劑用于形成靜電圖像或靜電潛像。該靜電圖像可以是由調(diào)色劑和載體顆粒形成的雙組分顯影劑或者僅由調(diào)色劑形成而沒有載體顆粒的單組分顯影劑。單組分顯影劑可以是具有磁性的磁性單組分顯影劑或沒有磁性的非磁性單組分顯影劑。增塑劑如膠體二氧化硅經(jīng)常獨(dú)立地加入至非磁性單組分顯影劑中以提高調(diào)色劑的流動(dòng)性。一般而言，通過在粘結(jié)樹脂中分散著色劑如炭黑或其他添加劑而得到的著色顆粒用在調(diào)色劑中。
制備調(diào)色劑的方法可以包括粉碎或聚合步驟。在包括粉碎步驟的方法中，通過將合成樹脂與著色劑以及需要的話其他添加劑熔融混合、粉碎該混合物并將顆粒分級直至獲得所需的顆粒大小，從而得到調(diào)色劑。通過均勻溶解或分散可聚合單體、著色劑、聚合引發(fā)劑以及需要的話多種添加劑如交聯(lián)劑和抗靜電劑來制備可聚合單體組合物。接著，用攪拌器使該可聚合單體組合物分散在包括分散穩(wěn)定劑的含水分散介質(zhì)中以形成微小的液滴。隨后，升高溫度并進(jìn)行懸浮聚合以得到具有所需大小的著色聚合物顆粒的聚合調(diào)色劑。
在成像設(shè)備如電子照相設(shè)備或靜電記錄設(shè)備中，通過在均勻充電的感光體(photoreceptor)表面上的曝光來形成靜電潛像。調(diào)色劑附在該靜電潛像上，通過若干工藝如加熱、壓制、溶劑汽蒸(solvent steaming)等使所得到的調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn)印至轉(zhuǎn)印介質(zhì)如紙上。在大多數(shù)定影工藝中，具有調(diào)色劑圖像的轉(zhuǎn)印介質(zhì)經(jīng)過定影輥和壓制輥，其中調(diào)色劑圖像通過熱量和壓力熔化至轉(zhuǎn)印介質(zhì)上。
對于通過成像設(shè)備如光電復(fù)印機(jī)形成的圖像需要在清晰性(preciseness)和細(xì)微性(minuteness)方面的改進(jìn)。常規(guī)地，用于成像設(shè)備中的調(diào)色劑通常用粉碎步驟得到。當(dāng)采用粉碎步驟時(shí)，往往形成粒度范圍寬的著色顆粒。因此，為得到令人滿意的顯影劑性能，需要根據(jù)大小將通過粉碎得到的著色顆粒分級以使粒度分布變窄。然而，在適合于電子照相方法或靜電記錄方法的調(diào)色劑顆粒的制造中用常規(guī)的混合/粉碎方法難以精確控制粒度分布。此外當(dāng)制備微小顆粒調(diào)色劑時(shí)，由于分級方法，導(dǎo)致調(diào)色劑制備產(chǎn)率低。另外，對于為了得到合意的充電和定影性能而進(jìn)行的調(diào)色劑設(shè)計(jì)的改變/調(diào)整存在限制。因此，聚合調(diào)色劑近來受到關(guān)注，其中所述調(diào)色劑的顆粒大小易于控制以及其不需要經(jīng)歷復(fù)雜的制造過程如分級。
當(dāng)利用聚合來制備調(diào)色劑時(shí)，不用進(jìn)行粉碎或分級就得到所需的顆粒大小分布。
Hasegawa等人的美國專利No.6,033,822公開一種在分子中包括由著色聚合物顆粒形成的核以及覆蓋該核的殼的聚合調(diào)色劑，其中通過懸浮聚合制備該聚合調(diào)色劑。然而，仍然難以調(diào)節(jié)調(diào)色劑的形狀和顆粒大小。該方法還產(chǎn)生寬的粒度分布。
Michael等人的美國專利No.6,258,911公開一種多分散性窄的雙官能聚合物以及用于制造在其各端均具有共價(jià)連接的自由基的聚合物的乳液縮聚方法。然而，即使當(dāng)采用該方法時(shí)，表面活性劑也會導(dǎo)致不利的影響，而且難以控制膠乳尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種制備調(diào)色劑的方法，其中自由地控制調(diào)色劑顆粒的大小，得到窄的粒度分布，以及調(diào)色劑的耐久性優(yōu)異。
本發(fā)明還提供一種具有小粒度和優(yōu)異存儲性能及耐久性的調(diào)色劑。所述調(diào)色劑的粒度可以容易地進(jìn)行控制并通過本發(fā)明的方法以高產(chǎn)率制備。
本發(fā)明也提供一種成像方法，其中使用在粒度控制、存儲性和耐久性方面具有優(yōu)異性能的本發(fā)明調(diào)色劑可以在低溫下熔化(fuse)高質(zhì)量的圖像。
本發(fā)明還提供一種成像設(shè)備，其中使用在粒度控制、存儲性和耐久性方面具有優(yōu)異性能的本發(fā)明調(diào)色劑可以在低溫下熔化高質(zhì)量的圖像。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種制備調(diào)色劑的方法，其包括下列步驟通過將聚酯樹脂和著色劑與具有親水基團(tuán)、疏水基團(tuán)以及至少一個(gè)反應(yīng)性官能團(tuán)的大分子單體和反應(yīng)性乳化劑中的至少一種混合而制備核；和通過使所述核的外表面與一種或多種可聚合單體和引發(fā)劑聚合而制備殼，其中所述大分子單體和反應(yīng)性乳化劑中的至少一種參與該聚合反應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種包括核和殼的調(diào)色劑，其中通過將聚酯樹脂和著色劑與具有親水基團(tuán)、疏水基團(tuán)以及至少一個(gè)反應(yīng)性官能團(tuán)的大分子單體和反應(yīng)性乳化劑中的至少一種混合而制備所述核；以及其中通過使所述核的外表面與一種或多種可聚合單體和引發(fā)劑聚合而制備所述殼，其中所述大分子單體和反應(yīng)性乳化劑中的至少一種參與該聚合反應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種成像方法，其包括下列步驟通過將上述調(diào)色劑布置在形成有靜電潛像的感光體表面上而形成可見圖像；以及將所述可見圖像轉(zhuǎn)印至轉(zhuǎn)印介質(zhì)上。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種成像設(shè)備，其包含有機(jī)感光體；使該有機(jī)感光體的表面通電的裝置；容納調(diào)色劑的裝置；用于將調(diào)色劑提供至有機(jī)感光體的表面上以使該有機(jī)感光體表面上的靜電潛像顯影成調(diào)色劑圖像的裝置；以及用于將有機(jī)感光體表面上的調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn)印至轉(zhuǎn)印介質(zhì)上的裝置。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種調(diào)色劑，其具有便易的制備方法和粒度調(diào)節(jié)，以及優(yōu)異的存儲性和耐久性。
由下列揭示本發(fā)明多種實(shí)施方式的本發(fā)明的詳細(xì)描述以及附圖，本發(fā)明的這些以及其他方面會變得顯而易見。


通過參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，其上述和其他特征與優(yōu)點(diǎn)會變得更明顯，其中圖1是成像設(shè)備的示意圖，該設(shè)備采用按照本發(fā)明實(shí)施方式的方法來制備的調(diào)色劑。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種制備調(diào)色劑的方法，其包括通過將聚酯樹脂和著色劑與選自具有親水基團(tuán)、疏水基團(tuán)和至少一個(gè)反應(yīng)性官能團(tuán)的大分子單體以及反應(yīng)性乳化劑中的至少一種材料混合而制備核；以及通過使所述核的外表面與一種或多種可聚合單體和引發(fā)劑聚合而制備殼，其中選自所述大分子單體和所述反應(yīng)性乳化劑中的至少一種材料參與該聚合反應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明，制成一種具有由聚酯樹脂和著色劑形成的核的調(diào)色劑，其中用大分子單體和/或反應(yīng)性乳化劑以及至少一種可聚合單體包覆該核。通過在所述核中采用聚酯樹脂，調(diào)色劑具有適合于在低溫下熔化和圖形印刷(graphic printing)的光澤。另外，用可聚合單體包覆調(diào)色劑的表面提高該調(diào)色劑顆粒的可儲存性和充電性能。所述包覆工藝采用大分子單體和/或反應(yīng)性乳化劑。反應(yīng)性乳化劑在形成顆粒的反應(yīng)過程中與膠乳樹脂結(jié)合，這可提高調(diào)色劑性能，因?yàn)樵谡{(diào)色劑中不發(fā)生殘余的反應(yīng)性乳化劑的遷移。
具體地，將聚酯樹脂和著色劑溶解或分散在有機(jī)溶劑中并注入至其中大分子單體和/或反應(yīng)性乳化劑溶解在水中的反應(yīng)器中。注入過程中，可以選擇性地另外注入選自蠟、電荷控制劑和脫模劑中的至少一種材料。用均質(zhì)器或超聲波均質(zhì)器使該混合物分散數(shù)分鐘，以及在適當(dāng)?shù)臏囟认鲁浞謹(jǐn)嚢枰猿ビ袡C(jī)溶劑，從而形成所述核。當(dāng)充分除去有機(jī)溶劑時(shí)，將反應(yīng)器中的溫度升高至最佳水平，注入至少一種可聚合單體，并且注入引發(fā)劑以產(chǎn)生自由基反應(yīng)，從而形成殼。
在所述殼的聚合反應(yīng)過程中，可以加入電解質(zhì)如NaCl或離子鹽以調(diào)節(jié)反應(yīng)介質(zhì)中的離子強(qiáng)度。通過該方法，可以調(diào)節(jié)最終調(diào)色劑顆粒的大小。為調(diào)節(jié)調(diào)色劑顆粒的大小和構(gòu)型，可以進(jìn)行凝聚過程(agglomerationprocess)。將在所述聚合反應(yīng)后得到的調(diào)色劑顆粒分離以及在過濾步驟后干燥。最終可以將經(jīng)干燥的調(diào)色劑在加入添加劑后用于成像設(shè)備。
所述聚酯樹脂可以包含聚酯部分以及選自乙烯基、丙烯酸酯基、和甲基丙烯酸酯基的至少兩個(gè)反應(yīng)性基團(tuán)。
聚酯樹脂的重均分子量可以是5,000-120,000，以及優(yōu)選是20,000-50,000。當(dāng)聚酯樹脂的重均分子量小于5,000時(shí)，調(diào)色劑的耐久性降低，而當(dāng)它超過120,000時(shí)，調(diào)色劑的定影性能降低。
聚酯樹脂的用量基于100重量份的著色劑可以是1,000-10,000重量份。當(dāng)聚酯樹脂的量少于1,000重量份時(shí)，調(diào)色劑的耐久性降低，而當(dāng)它超過10,000重量份時(shí)，調(diào)色劑的著色效率降低。
本發(fā)明通過采用大分子單體在反應(yīng)過程中或在反應(yīng)后穩(wěn)定所述顆粒。根據(jù)本發(fā)明的大分子單體是既有親水基團(tuán)又有疏水基團(tuán)的兩親性材料，以及是具有至少一個(gè)反應(yīng)性官能團(tuán)的聚合物或低聚物。親水基團(tuán)與提高該單體在水中的分散性的介質(zhì)反應(yīng)，而疏水基團(tuán)通過位于調(diào)色劑顆粒表面上而促進(jìn)乳液聚合。所述大分子單體可以通過與調(diào)色劑組合物中的可聚合單體以多種方式(如接枝、支化或交聯(lián))結(jié)合而形成共聚物。通過使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的大分子單體，可以提高調(diào)色劑顆粒的耐久性和抗偏移性。另外，該大分子單體通過在乳液聚合過程中形成穩(wěn)定化的膠束而可以充當(dāng)穩(wěn)定劑。
所述大分子單體的重均分子量是100-100,000，以及優(yōu)選是1,000-10,000。當(dāng)大分子單體的重均分子量小于100時(shí)，可能無法提高調(diào)色劑的性能或者大分子單體可能無法適當(dāng)?shù)赜米鞣€(wěn)定劑。另外，當(dāng)大分子單體的重均分子量大于100,000時(shí)，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率可能變低。
根據(jù)本發(fā)明的大分子單體例如可以是選自聚乙二醇(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-甲基丙烯酸羥乙酯、六官能聚酯丙烯酸酯、枝狀聚酯丙烯酸酯、羧基聚酯丙烯酸酯、脂肪酸改性的環(huán)氧丙烯酸酯和聚酯甲基丙烯酸酯中的材料，但是不限于此。
所述反應(yīng)性乳化劑包含聚氧乙烯烷基苯基醚部分以及可以包括選自具有乙烯基、丙烯酸酯基和甲基丙烯酸酯基的陰離子反應(yīng)性乳化劑中的至少一種材料。如同本領(lǐng)域中已知的那樣，反應(yīng)性乳化劑包含反應(yīng)性基團(tuán)、親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)。所述反應(yīng)性基團(tuán)可以是可自由基聚合的不飽和鍵，如乙烯基、丙烯酸酯基、或甲基丙烯酸酯基。所述親水基團(tuán)可以是聚氧乙烯基、羥基、羧基、磺酸基、硫酸基或氨基。所述疏水基團(tuán)可以是烷基、苯基、氟代烷基、或聚硅氧烷基團(tuán)。反應(yīng)性乳化劑的實(shí)例可以具有烯丙基醚基團(tuán)、聚氧乙烯基團(tuán)和壬基苯基基團(tuán)，如由Adeka Reasoap以商品名NE-10、NE-20和NE-30銷售的那些。來自Asahi Denka Kogyo K.K.的反應(yīng)性乳化劑的其他實(shí)例具有烯丙基醚基團(tuán)、聚氧乙烯基團(tuán)、硫酸基團(tuán)和壬基苯基基團(tuán)，來自Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co.，Ltd.的反應(yīng)性乳化劑的實(shí)例在聚氧乙烯壬基苯基醚基團(tuán)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團(tuán)中的苯基上具有丙烯基。由Kao Corporation生產(chǎn)的反應(yīng)性乳化劑的另一實(shí)例具有烯丙基和磺酸基。另一些實(shí)例可從Nippon Ngukazai Co.，Ltd.得到，其包括雙(聚氧乙烯多環(huán)苯基醚)甲基丙烯酸酯硫酸酯鹽、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類。另一實(shí)例是聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸銨。
反應(yīng)性乳化劑的重均分子量可以是100-1,000。當(dāng)反應(yīng)性乳化劑的重均分子量小于100時(shí)，作為乳化劑的功能降低，而當(dāng)它超過1,000時(shí)，其反應(yīng)性下降。
反應(yīng)性乳化劑的用量基于100重量份的著色劑可以是5-50重量份，優(yōu)選10-20重量份。當(dāng)反應(yīng)性乳化劑的用量少于5重量份時(shí)，著色劑和膠乳的可分散性降低以及顆粒構(gòu)型劣化。當(dāng)用量超過50重量份時(shí)，乳化劑與單體的反應(yīng)性低。
在著色劑分散過程中本發(fā)明并不使用常規(guī)的乳化劑，而是使用反應(yīng)性乳化劑。該反應(yīng)性乳化劑在形成顆粒的反應(yīng)過程中與膠乳樹脂結(jié)合，如此可以使一般由乳化劑引起的對調(diào)色劑性能的不利影響最小化，因?yàn)椴话l(fā)生剩余的或殘留的乳化劑的遷移。由于本發(fā)明不采用用于乳液聚合的常規(guī)乳化劑，可以使所制成的調(diào)色劑顆粒的分離和過濾過程中的清潔工藝最小化。從而，可簡化制備工藝，減少生產(chǎn)成本，以及減少污水和廢水的產(chǎn)生，這對環(huán)境非常有利。另外，可以改善諸如低摩擦電荷和低的調(diào)色劑儲存穩(wěn)定性的特性以及可以防止由乳化劑造成的圖像劣化。
根據(jù)本發(fā)明的電子照相顯影劑可以包括著色劑，對于黑色調(diào)色劑，其可以是炭黑或苯胺黑。另外，容易根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式用非磁性調(diào)色劑來制備彩色調(diào)色劑。對于彩色調(diào)色劑，炭黑用作黑色的著色劑，以及選擇地包括黃色著色劑、品紅著色劑和青色著色劑作為彩色的著色劑。
黃色著色劑可以是稠合的(condensed)氮化合物、異二氫吲哚酮(isoindolinone)化合物、蒽醌化合物、偶氮金屬絡(luò)合物、或芳基酰亞胺化合物。例如，可以使用C.I.顏料黃12、13、14、17、62、74、83、93、94、95、109、110、111、128、129、147、168、180等。
品紅著色劑可以是稠合的氮化合物、蒽醌、喹吖啶酮(quinacridone)化合物、堿性染料的色淀顏料、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.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。
青色著色劑可以是銅酞菁化合物或其衍生物、蒽醌化合物、或堿性染料的色淀顏料。例如，可以使用C.I.顏料藍(lán)1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、66等。
這些著色劑可以單獨(dú)使用或者以兩種或多種的組合使用。按照所需的色彩、飽和度、亮度、耐候性和在調(diào)色劑中的分散性選擇合意的著色劑。
著色劑的用量基于100重量份可聚合單體可以是0.1-20重量份。并不特別限制著色劑用量，只要其足以使調(diào)色劑著色。當(dāng)著色劑用量少于0.1重量份時(shí)，著色不充分。當(dāng)著色劑用量超過20重量份時(shí)，調(diào)色劑的生產(chǎn)成本增加以及著色劑不能獲得足夠的摩擦電荷。
用于本發(fā)明的殼的可聚合單體可以由選自下列的至少一種材料形成苯乙烯類單體，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；選自丙烯腈、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；烯鍵式不飽和單烯烴，如乙烯、丙烯和丁烯；鹵代乙烯基，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異丙烯基酮；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。優(yōu)選地，可聚合單體可以由苯乙烯類單體如苯乙烯、乙烯基甲苯和α-甲基苯乙烯形成。
用于本發(fā)明實(shí)施方式中的可聚合單體的用量基于100重量份的調(diào)色劑組合物是3-50重量份。當(dāng)可聚合單體的用量基于100重量份的調(diào)色劑組合物少于3重量份時(shí)，產(chǎn)率低。當(dāng)可聚合單體的用量基于100重量份的調(diào)色劑組合物超過50重量份時(shí)，調(diào)色劑組合物的穩(wěn)定性低。
根據(jù)本發(fā)明的大分子單體不僅可以充當(dāng)共聚單體而且可以充當(dāng)穩(wěn)定劑。初始自由基與單體之間的反應(yīng)形成低聚物自由基，以及提供原位穩(wěn)定作用。通過加熱分解的引發(fā)劑形成自由基，在水溶液中與單體單元反應(yīng)以形成低聚物自由基，以及提高疏水性。該低聚物自由基的疏水性加速在膠束內(nèi)的擴(kuò)散，加速與可聚合單體的反應(yīng)以及促進(jìn)與大分子單體的共聚反應(yīng)。
由于兩親性大分子單體的親水性，在調(diào)色劑顆粒的表面附近可以更易于發(fā)生共聚反應(yīng)。位于所述顆粒表面上的大分子單體的親水部分通過提供空間穩(wěn)定性而提高調(diào)色劑顆粒的穩(wěn)定性，以及可以根據(jù)所注入的大分子單體的用量或分子量來控制顆粒大小。另外，在顆粒表面上反應(yīng)的官能團(tuán)可以提高調(diào)色劑的摩擦電性能。
所述調(diào)色劑組合物中的自由基通過引發(fā)劑形成，該自由基可以與可聚合單體反應(yīng)。該自由基與可聚合單體以及大分子單體的反應(yīng)性官能團(tuán)反應(yīng)以形成共聚物。
自由基聚合引發(fā)劑的實(shí)例包括過硫酸鹽，如過硫酸鉀、過硫酸銨等；偶氮化合物，如4，4-偶氮雙(4-氰基戊酸)、二甲基-2，2’-偶氮雙(丙酸2-甲酯)、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’-偶氮雙(2，4-二甲基戊腈)、2，2’-偶氮二異丁腈、1，1’-偶氮雙(1-環(huán)己烷甲腈)等；過氧化物，如過氧化甲基乙基，過氧化二叔丁基，過氧化乙?；?，過氧化二枯基，過氧化月桂酰，過氧化苯甲酰，過氧化-2-乙基己酸叔丁酯(t-butylperoxide-2-ethylhexanoate)，過氧二碳酸二異丙酯，過氧間苯二甲酸二叔丁酯，等。另外，可以使用氧化還原引發(fā)劑，其是聚合引發(fā)劑與還原劑的組合。
本發(fā)明的調(diào)色劑組合物可以包含選自蠟、鏈轉(zhuǎn)移劑、電荷控制劑和脫模劑中的至少一種材料。
脫模劑保護(hù)感光體以及防止顯影性能的劣化，因而為了獲得高質(zhì)量圖像而可以使用脫模劑。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的脫模劑可以使用固態(tài)高純度脂肪酸酯材料。例如，可以使用低分子量聚烯烴，如低分子量聚乙烯、低分子量聚丙烯、低分子量聚丁烯等；石蠟；或多官能酯化合物，等。用于本發(fā)明實(shí)施方式中的脫模劑可以是由具有至少三個(gè)官能團(tuán)的醇與羧酸形成的多官能酯化合物。
電荷控制劑可以由選自含有金屬如鋅或鋁的水楊酸化合物、雙聯(lián)苯乙醇酸的硼絡(luò)合物和硅酸鹽的材料組成。更具體地，可以使用二烷基水楊酸鋅或硼雙(1，1-二苯基-1-氧代-乙酰基鉀鹽)(boro bis(1，1-diphenyl-1-oxo-acetylpotassium salt))。
可以使用提供最終的調(diào)色劑化合物所需特性的合適的蠟。所述蠟可以是聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、硅蠟(silicon wax)、石蠟、酯蠟、巴西棕櫚蠟或茂金屬蠟(metallocene wax)，但是不限于此。所述蠟的熔點(diǎn)可以是約50-約150℃。蠟組分物理地附著在調(diào)色劑顆粒上，但是沒有與調(diào)色劑顆粒共價(jià)結(jié)合。調(diào)色劑在低的定影溫度下固定至最終的圖像受體上以及具有優(yōu)異的最終圖像耐久性和耐磨損性。
本發(fā)明也提供一種包含核與殼的調(diào)色劑，其中通過將聚酯樹脂和著色劑與選自具有親水基團(tuán)、疏水基團(tuán)以及至少一個(gè)反應(yīng)性官能團(tuán)的大分子單體和反應(yīng)性乳化劑中的至少一種材料混合而制成所述核。通過使所述核的外表面與一種或多種可聚合單體和引發(fā)劑聚合而制成所述殼，其中選自所述大分子單體和反應(yīng)性乳化劑中的至少一種材料參與該聚合反應(yīng)。
調(diào)色劑組合物中的自由基通過引發(fā)劑形成，該自由基可以與可聚合單體、大分子單體的反應(yīng)性官能團(tuán)以及反應(yīng)性乳化劑反應(yīng)以形成共聚物。共聚物的重均分子量是2,000-200,000。
根據(jù)本發(fā)明制備的調(diào)色劑顆粒的體積平均顆粒大小可以是0.5-20μm，以及優(yōu)選是5-10um。
所述調(diào)色劑可以進(jìn)一步包含選自蠟、電荷控制劑和脫模劑中的至少一種材料，其詳情如上所述。
本發(fā)明還提供一種成像方法，其包括通過將調(diào)色劑布置在形成有靜電潛像的感光體表面上而形成可見圖像。將所述可見圖像轉(zhuǎn)印至轉(zhuǎn)印介質(zhì)上。調(diào)色劑包含核與殼，其中通過將聚酯樹脂和著色劑與選自具有親水基團(tuán)、疏水基團(tuán)以及至少一個(gè)反應(yīng)性官能團(tuán)的大分子單體和反應(yīng)性乳化劑中的至少一種材料混合而制成所述核。通過使所述核的外表面與一種或多種可聚合單體和引發(fā)劑聚合而制成所述殼，其中選自所述大分子單體和反應(yīng)性乳化劑中的至少一種材料參與該聚合反應(yīng)。
電子照相成像方法包括充電步驟、曝光步驟、顯影步驟、轉(zhuǎn)印步驟、熔化步驟、清潔步驟和擦除(erasing)步驟，這是在圖像受體上形成圖像的一系列步驟。
在充電工藝步驟中，感光體通過電暈或帶電輥被覆蓋以具有所需極性(負(fù)或正)的電荷。在曝光工藝步驟中，光學(xué)體系，一般是激光掃描儀或二極管陣列(array of diodes)形成潛像，該潛像對應(yīng)于通過選擇性地將感光體的帶電表面按照成像(imagewise)方式放電將在圖像受體上形成的最終視覺圖像。電磁輻射(以下，″光″)可包括紅外射線，可見光和紫外射線。
在顯影工藝步驟中，一般而言，具有合適極性的調(diào)色劑顆粒與感光體上的潛像接觸，以及通常地，使用具有與調(diào)色劑相同極性的電勢的電偏壓顯影劑(electrically biased developer)。調(diào)色劑顆粒移動(dòng)至感光體，通過靜電選擇性地附著在潛像上以及在感光體上形成調(diào)色劑圖像。
在轉(zhuǎn)印工藝步驟中，調(diào)色劑圖像從感光體轉(zhuǎn)印至理想的最終圖像受體。有時(shí)使用中間轉(zhuǎn)印元件以實(shí)現(xiàn)調(diào)色劑圖像從感光體至最終圖像受體的轉(zhuǎn)印。
在熔化工藝步驟中，通過加熱最終圖像受體上的調(diào)色劑圖像使調(diào)色劑顆粒熔化或軟化而將調(diào)色劑圖像熔化在最終圖像受體上。作為選擇地，可以在高壓下同時(shí)進(jìn)行加熱或者不進(jìn)行加熱，使調(diào)色劑固定至最終圖像受體上。在清潔工藝步驟中，除去留在感光體上的調(diào)色劑顆粒。在擦除過程中，使感光體上的電荷暴露于某一波長的光下，使電荷充分減少至均一的低值。結(jié)果，除去潛像的殘留物以及為下一個(gè)成像循環(huán)準(zhǔn)備感光體。
本發(fā)明還提供一種成像設(shè)備，其包括有機(jī)感光體；使該有機(jī)感光體的表面通電的裝置；容納包含核與殼的調(diào)色劑的裝置，其中通過將聚酯樹脂和著色劑與選自具有親水基團(tuán)、疏水基團(tuán)以及至少一個(gè)反應(yīng)性官能團(tuán)的大分子單體和反應(yīng)性乳化劑中的至少一種材料混合而制成所述核。通過使所述核的外表面與一種或多種可聚合單體和引發(fā)劑聚合而制成所述殼，其中選自所述大分子單體和反應(yīng)性乳化劑中的至少一種材料參與該聚合反應(yīng)。包括用于將調(diào)色劑提供至有機(jī)感光體表面上以使該有機(jī)感光體表面上的靜電潛像顯影成調(diào)色劑圖像的裝置。還包括用于將有機(jī)感光體表面上的調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn)印至轉(zhuǎn)印介質(zhì)上的裝置。
圖1是采用以根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的方法制成的調(diào)色劑的非接觸顯影式成像設(shè)備的示意圖。以下說明該成像設(shè)備的操作原理。
將作為非磁性單組分顯影劑的顯影劑8通過由彈性材料如彈性泡沫或固體形式的聚氨酯形成的進(jìn)料輥6提供至顯影輥5。隨著顯影輥5的旋轉(zhuǎn)，提供至顯影輥5上的顯影劑8到達(dá)顯影輥5與顯影劑調(diào)節(jié)刮刀7之間的接觸點(diǎn)。顯影劑調(diào)節(jié)刮刀7由彈性或柔韌性材料如金屬、橡膠等形成。當(dāng)顯影劑8通過顯影輥5與顯影劑調(diào)節(jié)刮刀7之間的接觸點(diǎn)時(shí)，顯影劑8被抹平以形成薄層并使顯影劑8充分帶電。顯影輥5將顯影劑8的薄層轉(zhuǎn)移至顯影區(qū)域，在該區(qū)域中顯影劑8顯影在作為潛像載體的感光體1的靜電潛像上。
顯影輥5和感光體1兩者之間以恒定距離彼此相對但沒有接觸。顯影輥5逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)和感光體1順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)移至顯影區(qū)域上的顯影劑8的量根據(jù)電荷的強(qiáng)度而在感光體1上形成靜電潛像，所述電荷由于施加到顯影輥5上的電壓和感光體1的潛像電勢之間的差異而產(chǎn)生。
隨著感光體1的旋轉(zhuǎn)，顯影在感光體1上的顯影劑8到達(dá)轉(zhuǎn)印裝置9。當(dāng)經(jīng)由轉(zhuǎn)印裝置9使印刷紙13通過感光體1和轉(zhuǎn)印裝置9之間時(shí)，經(jīng)由電暈放電或者通過輥?zhàn)邮癸@影在感光體1上的顯影劑8轉(zhuǎn)印至印刷紙13上。將具有與顯影劑8相反極性的高電壓施加至轉(zhuǎn)印裝置9，由此形成圖像。
轉(zhuǎn)印至印刷紙13上的圖像經(jīng)過提供高溫和高壓的熔化裝置(未示出)，從而通過使顯影劑8熔化在印刷紙13上而將圖像熔化在印刷紙13上。顯影輥5上沒有顯影的所有留下的顯影劑8由與顯影輥5接觸的進(jìn)料輥6收回。重復(fù)上述過程。
現(xiàn)在參照下列實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。下列實(shí)施例僅是為了說明而并非想要限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例實(shí)施例1將200g聚酯樹脂、10g青色顏料PB15:3、7g酯蠟和200g四氫呋喃注入1,000ml容器中，在室溫下攪拌以制備聚酯混合物。在裝有均質(zhì)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超高純度水中，注入聚酯混合物，在10,000RPM下均化3分鐘以形成分散體。將分散體轉(zhuǎn)移至具有葉輪式攪拌器的反應(yīng)器中，在80℃的溫度下用氮?dú)獯祾咴摲磻?yīng)器內(nèi)部并攪拌直至除去四氫呋喃為止。當(dāng)充分除去四氫呋喃時(shí)，注入0.3g過硫酸鉀。以7∶2∶1的比例制備苯乙烯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸的混合物20g并通過滴液漏斗用大約1小時(shí)緩慢注入反應(yīng)器中。整個(gè)反應(yīng)時(shí)間是3小時(shí)。反應(yīng)之后，攪拌該產(chǎn)物并自然冷卻。制成的顆粒的體積平均顆粒大小是7.2μm。
實(shí)施例2重復(fù)實(shí)施例1的方法，不同之處是用10g PEG-乙基醚甲基丙烯酸酯(EEMA)代替PEG-MA。制成的顆粒的體積平均顆粒大小是8.2μm以及數(shù)均顆粒大小是7.6μm。
比較例-常規(guī)的乳液/聚集方法膠乳的制備將0.5g十二烷基硫酸鈉(SDS)作為陰離子表面活性劑混入400g經(jīng)脫氧的超高純度水中。將該水溶液放在反應(yīng)器中并加熱至80℃。當(dāng)溫度達(dá)到80℃時(shí)，加入引發(fā)劑，其是0.2g過硫酸鉀在30g超高純度水中的溶液。10分鐘后，用大約30分鐘滴加105.5g苯乙烯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸(各自分別是81g、22g、2.5g)。在使反應(yīng)進(jìn)行4小時(shí)之后，停止加熱以及使產(chǎn)物自然冷卻。取出30g所得到的種子溶液并加入至351g超高純度水中，將得到的混合物加熱至80℃。將17g酯蠟連同18g單體苯乙烯、7g丙烯酸丁酯、1.3g甲基丙烯酸和0.4g十二烷硫醇一起加熱并溶解。將制成的蠟/混合單體加入至其中溶解有1g SDS的220g超高純度水中，在超聲波均質(zhì)器中均化所得到的混合物約10分鐘。將均化后的乳化溶液放在反應(yīng)器中，15分鐘后，混合5g引發(fā)劑和40g超高純度水并加入反應(yīng)器中。在該過程中，反應(yīng)溫度保持在82℃，之后使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行約2小時(shí)30分鐘。反應(yīng)進(jìn)行2小時(shí)30分鐘以后，將1.5g引發(fā)劑和60g超高純度的水與用于形成殼層的單體一起再次加入。該單體由56g苯乙烯、20g丙烯酸丁酯、4.5g甲基丙烯酸和3g十二烷硫醇組成。用大約80分鐘將單體滴加至反應(yīng)器中。反應(yīng)進(jìn)行2小時(shí)后，停止反應(yīng)并使產(chǎn)物自然冷卻。
調(diào)色劑聚集/熔化方法將318g如上制得的膠乳顆粒與其中溶解有0.5g SDS乳化劑的超高純度水混合。加入使用SDS乳化劑分散的18.2g顏料顆粒(青色(cyan)15:3，40固體％)以形成分散有膠乳顏料的水溶液。在250RPM下攪拌時(shí)，用10％NaOH緩沖溶液將該分散有膠乳顏料的水溶液的pH滴定至pH10。將30g超高純度水溶解在作為聚集劑的10g MgCl2中，用大約10分鐘將所得到的混合物滴加至膠乳顏料水溶液中。以1℃/min的速度使所得混合物的溫度升高至95℃。加熱約3小時(shí)之后，停止反應(yīng)并使產(chǎn)物自然冷卻。體積平均顆粒大小是約6.5μm。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)。
首先，在制造核/殼結(jié)構(gòu)的過程中將具有優(yōu)異的低溫下定影能力和圖像性能的聚酯樹脂用作核成分，以及將具有優(yōu)異保持性和充電性能的苯乙烯用作殼成分，從而制備具有低溫下高質(zhì)量圖像定影能力的快速成像設(shè)備用調(diào)色劑。
其次，通過采用反應(yīng)性乳化劑，使清潔方法得以簡化，而且減少污水和廢水的產(chǎn)生，這對環(huán)境非常有利。
第三，容易調(diào)節(jié)調(diào)色劑顆粒的構(gòu)型和大小，抗偏移性、摩擦電荷性能和存儲穩(wěn)定性優(yōu)異，因而可以印刷高質(zhì)量的圖像。
盡管已經(jīng)參照其代表性實(shí)施方式具體說明和描述了本發(fā)明，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解的是，在不脫離權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，在形式和細(xì)節(jié)上可以進(jìn)行多種改變。
權(quán)利要求
1.一種制備調(diào)色劑的方法，其包括通過將聚酯樹脂和著色劑與選自大分子單體和反應(yīng)性乳化劑中的至少一種材料混合而制備核，其中所述大分子單體具有親水基團(tuán)、疏水基團(tuán)以及至少一個(gè)反應(yīng)性官能團(tuán)；和通過使所述核的外表面與一種或多種可聚合單體和引發(fā)劑聚合而制備殼，其中選自所述大分子單體和所述反應(yīng)性乳化劑中的至少一種材料參與該聚合反應(yīng)。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述聚酯樹脂包含聚酯部分以及選自乙烯基、丙烯酸酯基團(tuán)和甲基丙烯酸酯基團(tuán)的至少兩個(gè)反應(yīng)性基團(tuán)。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述聚酯樹脂的重均分子量是5,000-120,000。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述聚酯樹脂的用量基于100重量份的著色劑是1,000-10,000重量份。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述大分子單體的重均分子量是100-100,000。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述大分子單體是選自聚乙二醇(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-甲基丙烯酸羥乙酯、六官能的聚酯丙烯酸酯、枝狀聚酯丙烯酸酯、羧基聚酯丙烯酸酯、脂肪酸改性的環(huán)氧丙烯酸酯和聚酯甲基丙烯酸酯中的材料。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述反應(yīng)性乳化劑包含聚氧乙烯烷基苯基醚部分以及至少一種具有選自乙烯基、丙烯酸酯基團(tuán)和甲基丙烯酸酯基團(tuán)中的至少一個(gè)反應(yīng)性基團(tuán)的陰離子反應(yīng)性乳化劑。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述可聚合單體包含選自以下的至少一種材料選自苯乙烯、乙烯基甲苯和α-甲基苯乙烯的苯乙烯類單體；丙烯酸；甲基丙烯酸；選自丙烯酸甲酯、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；選自丙烯腈、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；選自乙烯、丙烯和丁烯的烯鍵式不飽和單烯烴；選自氯乙烯、偏二氯乙烯和氟乙烯的鹵代乙烯基化合物；選自乙酸乙烯酯和丙酸乙烯酯的乙烯基酯；選自乙烯基甲基醚和乙烯基乙基醚的乙烯基醚；選自乙烯基甲基酮和甲基異丙烯基酮的乙烯基酮；以及選自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.權(quán)利要求1的方法，其中所述可聚合單體是選自苯乙烯、乙烯基甲苯和α-甲基苯乙烯的苯乙烯類單體。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述著色劑包含選自黃色、品紅、青色和黑色顏料中的一種材料。
11.權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包含選自蠟、鏈轉(zhuǎn)移劑、電荷控制劑和脫模劑中的至少一種材料。
12.權(quán)利要求1的方法，其中所述核由所述大分子單體和所述反應(yīng)性乳化劑制成。
13.權(quán)利要求1的方法，其中所述可聚合單體、大分子單體和/或反應(yīng)性乳化劑生成重均分子量為2,000-200,000的共聚物。
14.一種包含核與殼的調(diào)色劑，其中通過將聚酯樹脂和著色劑與選自大分子單體和反應(yīng)性乳化劑中的至少一種材料混合而制備所述核，其中所述大分子單體具有親水基團(tuán)、疏水基團(tuán)以及至少一個(gè)反應(yīng)性官能團(tuán)；以及其中通過使所述核的外表面與一種或多種可聚合單體和引發(fā)劑聚合而制備所述殼，其中選自所述大分子單體和所述反應(yīng)性乳化劑中的至少一種材料參與該聚合反應(yīng)。
15.權(quán)利要求14的調(diào)色劑，其中所述可聚合單體、大分子單體和/或反應(yīng)性乳化劑生成的共聚物的重均分子量為2,000-200,000。
16.權(quán)利要求14的調(diào)色劑，其中所述調(diào)色劑顆粒的體積平均顆粒大小是0.5-20μm。
17.權(quán)利要求14的調(diào)色劑，其中所述大分子單體的重均分子量是100-100,000。
18.權(quán)利要求14的調(diào)色劑，其中所述聚酯樹脂包含聚酯部分以及選自乙烯基、丙烯酸酯基團(tuán)和甲基丙烯酸酯基團(tuán)的至少兩個(gè)反應(yīng)性基團(tuán)。
19.權(quán)利要求14的調(diào)色劑，其中所述大分子單體是選自聚乙二醇(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-甲基丙烯酸羥乙酯、六官能的聚酯丙烯酸酯、枝狀聚酯丙烯酸酯、羧基聚酯丙烯酸酯、脂肪酸改性的環(huán)氧丙烯酸酯和聚酯甲基丙烯酸酯中的材料。
20.權(quán)利要求14的著色劑，其進(jìn)一步包含選自蠟、電荷控制劑和脫模劑中的至少一種材料。
21.一種成像方法，其包括通過將權(quán)利要求14的調(diào)色劑布置在其上具有靜電潛像的感光體表面上而形成可見圖像；以及將所述可見圖像轉(zhuǎn)印至轉(zhuǎn)印介質(zhì)上。
22.一種成像設(shè)備，其包含有機(jī)感光體；使所述有機(jī)感光體的表面通電的裝置；容納權(quán)利要求14的調(diào)色劑的裝置；將所述調(diào)色劑提供至所述有機(jī)感光體的表面上以使該有機(jī)感光體表面上的靜電潛像顯影成調(diào)色劑圖像的裝置；和將所述有機(jī)感光體表面上的調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn)印至轉(zhuǎn)印介質(zhì)上的裝置。
全文摘要
一種制備調(diào)色劑的方法，其包括通過將聚酯樹脂和著色劑與選自具有親水基團(tuán)、疏水基團(tuán)以及至少一個(gè)反應(yīng)性官能團(tuán)的大分子單體以及反應(yīng)性乳化劑中的至少一種材料混合而制備核。通過使所述核的外表面與一種或多種可聚合單體和引發(fā)劑聚合而在核上形成殼，其中選自大分子單體和反應(yīng)性乳化劑中的至少一種材料參與該聚合反應(yīng)。另外，提供用該方法制成的調(diào)色劑，使用該調(diào)色劑的成像方法和采用該調(diào)色劑的成像設(shè)備。根據(jù)所述方法，在制造核/殼結(jié)構(gòu)的過程中將具有優(yōu)異的低溫定影能力和圖像性能的聚酯樹脂用作核成分，以及將具有優(yōu)異保持性和充電性能的苯乙烯用作殼成分，從而制備具有低溫下高質(zhì)量圖像定影能力的快速成像設(shè)備用調(diào)色劑。另外，清潔過程最小化，而且污水和廢水的量減少，這對環(huán)境非常有利。
文檔編號G03G15/00GK1936713SQ20061015951
公開日2007年3月28日 申請日期2006年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月24日
發(fā)明者鄭旻泳, 連卿烈, 洪昌國, 李晙榮 申請人:三星電子株式會社