CN100559298C - 图像形成装置以及用于该图像形成装置的电子照相调色剂和显像剂 - Google Patents
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Abstract
一种图像形成装置,包括图像承载体;充电器,用来对图像承载体进行充电;暴光装置,用来图像承载体进行暴光,以在图像承载体上形成潜像;显像器,用来用含有调色剂的显影剂使静电潜影显像以在图像承载体上形成调色剂图像;转印装置,用来将调色剂图像转印到纪录媒介上;清洁装置,用来将图像转印后残留在图像承载体上的调色剂除去;以及定影装置,用来将调色剂图像固定在纪录媒介上,其中,图像形成装置在500-1,700mm/sec的速度下生成图像,调色剂包括粘结树脂以及着色剂,其中,粘结树脂包括结晶性聚酯树脂以及非结晶性树脂,其中结晶性聚酯树脂的特征峰高(W)与非结晶性树脂的特征峰高(R)的比(W/R)为0.050 to 0.555,这些峰高是在使用傅里叶变换的红外光谱分析仪的全反射法而得到的各光谱中观察到的。其中,是用下式(1)而算出的调色剂得转印率T(%)为75-100%:T(%)=(V-A)×100/V (1)。其中,V代表图像承载体上的调色剂图像的调色剂量(mg/cm2);A代表调色剂图形转印后残留在图像承载体上的调色剂的量(mg/cm2)。
Description
技术领域
本发明涉及即使在超高速的图像形成装置中,在具有优良的低温定影性的同时,还可以达成调色剂的薄膜性的图像形成装置以及在该图像形成装置中使用的调色剂、显影剂、调色剂或显影剂容器以及处理卡盒。
背景技术
近年来,在电子照相产业界,高速化以及高图像质量的追求已蔚然成风。特别是,作为对图像质量有影响的要素之一的调色剂的定影性,随着图像形成速度以及所谓的图像形成装置的***速度的高速化,而变差。所以,如何使高速化以及调色剂的定影性两者都得以提高就成为一个课题。
在纸上没有定影的调色剂图像在定影装置中通过加热以及加压进行固定,从而使调色剂图像固定在纸上。但是,如***的速度变快,纸上未定影的调色剂图像就会在定影装置中不能得到充分的热量,这样一来,定影不良的调色剂就会从纸上剥落。
在***的速度提高的同时,为了不使定影变坏,有一种想法就是提高定影的温度。但是,从机内温度的升高所带来的副作用、定影部件的寿命的缩短以及节能的观点来看,这种想法是有限度的,并且对定影的改善也是不充分的。因此,特别是在超高速机器中,要求调色剂本身要提高器定影性,这样一来,就有必要设计一种在高速制作图像并且在低热量下也具有良好的定影性的调色剂。
对如何提高调色剂的定影性,至今为止有各种各样的尝试。
例如,为了提高调色剂本身的定影性,而对树脂本身的热特性进行控制的方法是周知的。但是,树脂的低Tg(玻璃化温度)化是使耐热保存性以及定影强度变差的原因,另外,由树脂的低分子量而造成的F1/2温度的降低,会造成热偏移的发生以及光泽的过高(光泽控制性)等问题的发生.由此,没有能够成功地通过控制树脂本身的热特性来得到低温定影性良好并且其耐热性以及耐热偏移性也良好得调色剂.
由此,为了得到良好的低温定影性,有人尝试用低温定影性优良并且热保存性也非常良好的聚酯来代替至今常用的苯乙烯-丙烯基类树脂(特开昭60-90344,特开昭64-15755,特开平2-82267,特开平3-229264,特开平3-41470,特开平11-305486)另外,为了改善低温定影性,有人进行了在粘结树脂中添加具有具有窄的玻璃化温度的特定的非烯烃结晶性的聚合物的尝试(如特开昭62-63940),但是,其分子结构以及分子量并没有达到最优化.
另外,也有人尝试使用同样具有窄的熔点分布的结晶性的聚酯的(例如,日本专利2931899,特开2001-222138),但是,在日本专利2931899中,结晶性聚酯调色剂的酸值以及羟价都很低,分别在5以及20以下.使纸与结晶性的聚酯的亲和性变低,而难以得到充分的低温定影性.在日本专利2931899中,结晶性聚酯的分子结构以及分子量也没有达到最适化。由此,该调色剂不能既具有一定的光泽,又在不对定影棍涂敷离型剂或者仅涂敷极少量的油而进行定影的场合,虽然可以得到充分的低温定影性以及充分的抗热偏移,但是,却不能得到良好的保存性,转印性,耐久性,在高湿的情况下的带电安定性以及优良的粉碎性。
此外,在特开2002-214833中记载的技术中,对结晶性聚酯树脂与非结晶性聚酯溶在一起的由于非相容的而形成的岛状结构以及树脂的THF不溶成分用视差扫描热量机进行测量,从而得到DSC曲线.通过规定在该曲线的吸热侧出现的最大峰值的温度进行规定,来试图兼顾定影的下限以及保存性.但是,发现并没有得到有充分质量的品质.
另外,如上所述,在高速机,特别是在超高速形成图像的机器中,为了得到良好的定影性,可以使用结晶性的聚酯树脂,但是,在进行图像形成中会发生调色机在感光体上的成膜的副作用.随着这种结膜得程度的增大,就发生有色图像的中间出现空洞的异常图像的发生.
有关结膜问题的改善,在特开2005-189594中,提议对清洁刷以及调色剂加以同极性得偏压,从清洁刷回收的调色剂排放到感光体上,在从该清洁刷排出的调色剂在通过清洁刮板时,清洁刮板将附着在感光体上的调色剂膜刮去.但是,这仅仅是将形成的膜去掉,而不是从根本上防止调色剂膜的发生.因此,这也不是根本的解决方法.
本发明的目的就是要解决上述的超高速的图像形成装置的问题点,即提供一种在有优良的低温定影性的同时,又能同时达成调色剂的成膜性的图像形成装置,在该装置中使用的调色剂,显影剂,调色剂或显影剂的容器以及处理卡盒.
本发明人研究的结果表明,在***速度为500-1700mm/sec的图像形成装置中,纪录媒体中得可视图像应由这样一种调色剂来加以形成,该调色剂的至少应含有粘结树脂以及着色剂,其中的粘结树脂包括至少一种结晶性的聚酯树脂以及一种非结晶性树脂。在使用FT-IR(傅利叶变换红外分光分析测定装置)的ATR法(全反射法)中的光谱中,将结晶性聚酯树酯的特征峰的高度作为W,将非结晶性的树脂的特征峰作为R,则W/R为0.050-0.555.在图像形成装置进行图像形成时,将图像承载体表面的可视的部分的调色剂的量作为W(mg/cm2),将转印后残留在图像承载体的表面的残留调色剂的量作为A(mg/cm2)时,如将下式中的T为75-100%,就可以解决上述问题.
调色剂的转印率T(%)=(W-R)*100/W 式(1)
即本发明的课题可以由下列的来达成.
(1)一种图像形成装置,包括:
图像承载体;
充电器,设置用来对图像承载体进行充电;
暴光装置,设置用来对图像承载体进行暴光,以在图像承载体上形成潜像;
显像器,设置用来使用含有调色剂的显影剂使静电潜影显像以在图像承载体上形成调色剂图像;
转印装置,设置用来将调色剂图像转印到纪录媒介上;
清洁装置,设置用来将图像转印后残留在图像承载体上的调色剂除去;以及
定影装置,设置用来将调色剂图像固定在纪录媒介上;
其中,图像形成装置在500-1,700mm/sec的速度下生成图像,调色剂包括粘结树脂以及着色剂,
其中,粘结树脂包括结晶性聚酯树脂以及非结晶性树脂,其中结晶性聚酯树脂的特征峰高(W)与非结晶性树脂的特征峰高(R)的比(W/R)为0.050 to0.555,这些峰高是在使用傅里叶变换的红外光谱分析仪的全反射法而得到的各光谱中观察到的。
其中,用下式(1)而算出的调色剂得转印率T(%)为75-100%:
T(%)=(V-A)x100/V (1)
其中,V代表图像承载体上的调色剂图像的调色剂量(mg/cm2);A代表调色剂图形转印后残留在图像承载体上的调色剂的量(mg/cm2)。
(2)上述(1)所述的图像形成装置,其中,显像剂是二组分显像剂,其包括4%(重量)的调色剂以及磁性的颗粒状的载体,其中,调色剂具有用下式
(2)规定的带电量的变化率P(%):
P(%)=(M-H)x100/(H+M)/2 (2)
其中,M为调色剂在23℃以及相对湿度为55%时带电量,H为在42℃以及相对湿度为40%时的带电量。
(3)上述(1)所述的图像形成装置,其中,非结晶性树脂是在具有下式(I)或(I I)的通式的含钛催化剂(a)的存在下而形成的聚酯树脂:
Ti(-X)m(-OH)n (I)
O=Ti(-X)p(-OR)q (II)
其中,X为氢原子被从OH中去除的,并含有2-12个碳原子1元或多元醇胺的残基,其他的OH可以与同一个钛原子相结合的OH进行分子内的缩聚形成环状结构,也可以和与其他的钛原子直接结合的OH进行分子间的缩聚而形成具有2-5个重复单元的结构;R为氢原子或可具有(也可不具有)1-3个醚键的,1-8个碳原子的烷基;m为1-4的整数,n为0或1-3的整数,m和n的和为4;p为1-2的整数;q为0或1,p与q的和为2;当m或p为2或更大时,各个X可以相同或者也可以不同。
(4)上述(1)所述的图像形成装置,其中,结晶性聚酯树脂的酸值为20-45mg KOH/g。
(5)上述(1)所述的图像形成装置,其中,结晶性聚酯树脂的羟值为5-50mg KOH/g.
(6)上述(1)所述的图像形成装置,其中,调色剂进一步包括熔点为70-150℃的作为离型剂的蜡。
(7)上述(6)所述的图像形成装置,其中,蜡是从下列物质中选出的一种,它们是巴西棕榈蜡、聚乙烯蜡以及合成酯蜡。
(8)一种含有调色剂或显像剂的容器,其中调色剂或显像剂被用在上述(1)的图像形成装置中。
(9)一种处理卡盒,其包括显像装置以及至少图像承载体、充电装置以及清洁装置中的一个,其对于图像形成装置可装可卸,其中显影装置使用上述(8)中的显像剂使静电潜像显像。
附图的简单说明
图1是本发明的图像形成装置的一个实施例截面示意图。
图2是表明结晶聚酯树脂的结晶状态的光谱图.
图3是表明非结晶性聚酯树脂的结晶状态的光谱图。
图4是表明非结晶性苯乙烯-丙烯基树脂的结晶状态的光谱图。
图5是表明结晶聚酯树脂的X光衍射光谱的曲线.
图6是表明本发明的调色基的X光衍射光谱的曲线.
发明的实施方式
本发明提供一种具有低温定影性以及没有调色基结膜的高速图像形成装置.本发明还提供在所述的图像形成装置中使用的调色剂,显影剂,调色剂或显影剂的容器以及处理卡盒.
在具有500-1700m/s的线速度的本发明的高速图像形成装置中,可以在调色剂中有效地使用结晶性聚酯树脂.线速度是指纪录媒体的运动速度.
但是,如调色剂在其表面含有大量的结晶性聚酯树脂会使调色剂的带电性变差。特别是,在高速的图像形成装置中,调色剂在极短的时间内到达图向承载体并在充分搅拌而带电之前就被消费。
与高带电的调色剂相比,低带电的调色剂更容易附着在图像承载体上。但是,与图像承载体紧密接触的部分的调色剂难以进行转印,从而转印率变差。
在进行转印后而残留在图像承载体表面的调色剂由于清洁刷或清洁刮板的压力会逐渐在图形承载体的表面固着,即形成调色剂膜。
当调色剂的转印在75-100%时,成膜就可以避免。
如转印率低于75%,在进行转印后调色剂仍残留在图像承载体上,并由于清洁刷或清洁刮板的压力会逐渐在图形承载体的表面逐渐固结,从而会发生在有色图像上具有白色斑点得不良图像。
当将结晶聚酯树脂用于调色剂中时,为了确保转印率不低于75%,使在调色剂的表面上局部存在的量最优化是必要以及有效的。如有大量的结晶性聚酯树脂的粒子局部存在于调色剂的表面时,其带电量就会发生变化,从而会引起调色剂的转印率变差。但是,如简单地降低结晶性聚酯树脂的量,就会使得到的调色剂的定影性变差。因此,不减低结晶性聚酯树脂的中重量以及不是结晶性树脂粒子从调色剂的表面上分离是重要的。在本发明中,将非结晶性的树脂与结晶性的聚酯树脂混合来使局部存在于调色剂的表面上的树脂总量最优化。此外,优选采取以下的手段来改善调色剂的转印率。
在使用FT-IR(傅利叶变换红外分光分析测定装置(Avtar 370,由ThermoElectron制))的ATR法(全反射法)中的吸收光谱中,将结晶性聚酯树酯的特征峰的高度作为W,将非结晶性的树脂的特征峰作为R,则优选W/R为0.050-0.555,更优选0.080-0.450。
W/R为0.050-0.555是非常重要的。峰值比W/R代表结晶性聚酯树脂在调色剂的表面局部存在的的状态。
如该比值小于0.050,则得到调色剂虽然具有良好的抗成膜性,但是其定影性很差.
如该比值大于0.555,得到的调色剂虽然具有良好的定影性,但是其抗成膜性差.
该峰值比W/R是用使用傅里叶变换红外分光分析仪的全反射法来确定的.在测定峰值比W/R时,需要将调色剂加压成型而形成光滑的平面.即向0.6g调色剂施加以1吨的压力30秒从而将其压成直径20mm的圆球.
在本发明中,如图2所示,结晶性聚酯树脂的特征峰的高度W为1165cm-1,其中基线为1199-1137cm-1.非结晶性树脂(例如聚酯)的特征峰值高R如图3所示为829cm-1,其中基线为784-889cm-1。如图4所示,非结晶性苯乙烯-丙烯酸树脂的峰值为699cm-1,其中的基线为714-670cm-1。
另外,改善转印率的手段包括使转印条件(诸如转印电流,电压,压力以及转印装置的材料)最优化。
测量转印率T的方法包括
在显影器中对显影剂的浓度以及显影偏压加以控制,在感光体上形成调色剂的量为1.0至1.4mg/cm2调色剂图像;
将5x2cm的胶条贴在感光体上的调色剂图像上;
用手指在整个胶条上进行按压,使感光体上的调色剂全部转移到胶条上;
测定在其上具有调色剂的胶条的重量(V),从该总重量中减去胶条的重量(A)。
同时,对残留在感光体上调色剂的重量(A)也用上述的同样的方法加以测定。
T(%)=(V-A)x100/V (1)
带电量随环境的变化率越小,调色剂越具有稳定的带电性以及稳定的转印率。
作为调色剂的带电随时间的变化率应不大于40%,优选不大于30%(以下述的方法进行测定)。环境变化率大于40%,当图像形成装置的内部温度高于室温时,调色剂的带电量就会降低,从调色剂对图形承载体的表面的粘付就会增加,并且靠近图像承载体的调色剂就难于转印,从而使调色剂的转印率。如调色剂的转印率小于75%,残留在图像承载体上调色剂在清洁刮刀或清洁刷的压力下,就会逐渐固定在图像承载体上,其结果是产生密实图像的白斑点的非正常图像。
为了稳定调色剂的带电性,有效的方法是控制调色剂的材料,材料的量以及添加剂的混合条件。
例如,当降低结晶性聚酯树脂的量时,调色剂的带电变动率就会得到改善。同时,如增加结晶性聚酯的量,调色剂的带电变动率就会变差。另外,使用具有大粒径的二氧化硅可以来有效地防止外添加剂的埋入,并且钛可以被选择来提高带电的速度。
调色剂的带电量的测定使用以下的单一方式进行的。
将其中的调色剂的数量为4%重量的调色剂以及载体在规定的环境中防止2小时。将调色剂以及载体用磁棍在285rpm混合780秒,以制备6克显影剂。用理光创造开发株式会社制造的V吹出装置(V blowoff)的单一法来测定6克中的1克的带电量分布。
用795目的网进行吹出。
单一吹出法的条件如下;
高度;5mm
吸收;100
吹出次数;2次
调色剂的带电量P(%)的分布由下式(2)来决定;
P(%)=(M-H)x100/(H+M)/2 (2)
其中,M为在23℃以及相对湿度55%的带电量;H是调色剂在42℃以及相对湿度40%时的带电量。
其他的测定条件按照日本专利348764的规定。
在本发明中,使用的非结晶性树脂以非结晶性聚酯树脂为宜。并且,在制备该非结晶性树脂时使用含下式(I)或(II)表示的钛(a)的催化剂是重要的。
Ti(-X)m(-OH)n (I)
O=Ti(-X)p(-OR)q (II)
其中,X为氢原子被从OH中去除的,并含有2-12个碳原子1元或多元醇胺的残基,其他的OH可以与同一个钛原子相结合的OH进行分子内的缩聚形成环状结构,也可以和与其他的钛原子直接结合的OH进行分子间的缩聚而形成具有2-5个重复单元的结构;R为氢原子或可具有(也可不具有)1-3个醚键的,1-8个碳原子的烷基;m为1-4的整数,n为0或1-3的整数,m和n的和为4;p为1-2的整数;q为0或1,p与q的和为2;当m或p为2或更大时,各个X可以相同或者也可以不同。
催化剂改善调色剂的带电量的环境变化率。认为这是部分因为带电控制剂被均匀地分散在非结晶性聚酯树脂中,另外部分原因是非结晶性树脂与结晶性聚酯树脂在一起更容易熔融,以及结晶性聚酯树脂在调色剂表面的析出会降低。
具有结构式(I)或(II)的含钛催化剂可以单独使用或混合在一起使用。X为氢原子被从其中的OH中去除的,并含有2-12个碳原子1元或多元醇胺残基。氮原子数目,即伯胺、仲胺、叔胺个数的和一般为1-2,优选为1。
一元醇胺包括乙醇胺、丙醇胺等。多元醇胺包括
二链烷醇胺,例如二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺以及N-丁基二乙醇胺;
三链烷醇胺,例如三乙醇胺以及三丙醇胺;
四链烷醇胺,例如N,N,N’,N’-四羟基乙基乙二胺。
多元醇胺除被从羟基去除氢原子并且形成Ti-O-C键的羟基之外,包括一个或多个羟基,该羟基可以和直接连接在同一个Ti原子上的OH进行缩合而形成环状结构,或者与直接连接在另外的Ti原子上的OH进行缩合而形成重复单元结构。聚合度在重复单元结构的场合为2-5。当该聚合度为6以上时,催化剂的活性变差,低聚物增加,由此会使调色剂的抗结块性变差。
X宜为二链烷醇胺的残基,特别是二乙醇胺的残基;或三链烷醇胺残基,特别是三乙醇胺的残基。X优选三乙醇胺的残基。
R为氢原子或具有1-8个碳原子并且可含有(也可不含有)1-3个醚键的烷基。具有1-8个碳原子的烷基的例子包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、n-己基、n-辛基、β-甲氧基乙基以及β-乙氧基乙基等。在这些基团中,宜使用氢原子、1-4个碳的不含醚键的烷基,优选氢原子、乙基以及异丙基。
m is 1-4的整数,优选1-3。n为0或1 to 3的整数,优选1-3的整数。m与n的和为4。
P是1-2的整数,q为0或1,p和q的和为2。当m或p为2或2以上时,X可以相同或不同,但是优选它们都相同。
具有结构式(I)的含钛催化剂(a)的具体例子为包括下述(但是并不限于此):
二羟基双(三乙醇胺)钛、
三羟基三乙醇胺钛、
二羟基双(二乙醇胺)钛、
二羟基双(单乙醇胺)钛、
二羟基双(单丙醇胺)钛、
二羟基双(N-甲基二乙醇胺)钛、
二羟基双(N-丁基二乙醇胺)钛、
四羟基钛与N,N,N’,N’-四羟基乙基乙二胺的反应产物以及它们的分子内或分子间缩聚物。
具有结构式(II)的含钛催化剂(a)的具体例子包括(但是并不局限于):
钛氧基双(三乙醇胺)、
钛氧基双(二乙醇胺)、
钛氧基双(单乙醇胺)、
钛氧基羟基乙醇胺、
钛氧基羟基三乙醇胺、
钛氧基乙氧基三乙醇胺、
钛氧基异丙氧基三乙醇胺以及它们的分子内或分子间缩聚物。
在这些催化剂中,宜使用
钛二羟基双(三乙醇胺)、
钛二羟基双(二乙醇胺)、
钛氧基双(三乙醇胺)、它们的缩聚物以及混合物。
优选使用钛二羟基双(三乙醇胺)以及它们的缩聚物,特别是优选使用钛二羟基双(三乙醇胺)本身。
这些含钛的催化剂可以在稳定地在70-90℃下,在有水存在下,用杜邦公司的商品二烷氧双(乙醇胺)钛进行反应来制取。
用来作为本发明的调色剂粘结剂的缩聚聚酯树脂包括:
通过将多元醇以及多元酸进行缩聚得到的聚酯树脂(AX)以及使聚环氧化物(c)与聚酯树脂(AX)进行进一步的反应而得到的改性的聚酯树脂(AY)等。AX与AY可以单独使用也可以配合起来使用。
所述多元醇包括二元醇(g)以及三元或更高级的多元醇(h)。多元羧酸包括二元羧酸(i)以及三元或更高级的多元羧酸(j)。它们可以单独使用或配合使用。
聚酯树脂(AX)以及(AY)包括(但是并不限定于):
使二元醇(g)与二元羧酸(i)进行反应而得到的直链的聚酯(AX2);
使二元醇(g)、二元羧酸(i)、三元或更高级的醇(h)与/或三元更高级的羧酸(j)进行反应而得到的非直链的聚酯(AX2);以及
将聚环氧化物(c)与非直链的聚酯(AX2)进行反应而得到的改性树脂(AX2)。
二元醇宜具有180-1900mgKOH的羟值。二元醇的具体例子包括,
具有2-36个碳原子的亚烷基二醇,例如乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇以及1,6-己二醇;
具有4-36个碳原子的亚烷基醚二醇,例如二聚乙二醇、三聚乙二醇、二聚丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇以及聚丁二醇;
具有6-36个碳原子的脂环族二醇,例如1,4-环己烷二甲醇以及加氢双酚A;
上述的脂环族二醇与2-4个碳原子的氧化链烯烃例如氧化乙烯(EO)、氧化丙烯(PO)以及氧化丁烯(BO)的加合物(加和的摩尔数为1-30);以及
双酚(双酚A、双酚F以及双酚S)与具有2-4个碳原子的氧化链烯烃(的加成物(例如EO,PO以及BO)的加成物(加成摩尔数为2-30)。
特别是优选使用2-12个碳原子的亚烷基二醇、双酚与氧化烯烃的加成物以及它们的混合物。最优选双酚与氧化烯烃的加成物、2-4个原子的亚烷基二醇以及它们的混合物。
在本发明中,羟值以及酸值是按照JIS K 0070规定的方法测定的。
三元或更高级的多元醇(h)宜具有150-1,900mg KOH/g的羟值。三元或更高级的多元醇的例子包括(h)具有3-36个碳原子,具有3-8或更多的官能团。例如
烷基多元醇以及它们的分子内或分子间脱氢产物,例如甘油、三羟基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨醇、脱山梨醇以及二季戊四醇;
糖与其衍生物例如蔗糖;
上述的脂肪族与具有2-4个碳原子的烯烃氧化物(例如EO、PO以及BO)的加成物(加成摩尔数1-30);
三酚(例如三酚PA)与具有2-4个碳原子的氧化烯烃(2-4个碳原子的烯烃,例如EO,PO以及BO)的加成物(加成摩尔为2-30);以及
酚醛清漆树脂(例如苯酚清漆树脂以及甲酚清漆树脂)与氧化烯烃(例如EO,PO and BO)的加成物(加成摩尔数2-30),它们的平均聚合度为3-60。
特别是,具有3-8个或更多的官能团的脂肪族多元醇以及酚醛清漆树脂与氧化烯烃的加成物(加成摩尔度2-30)被优选使用。酚醛清漆树脂与氧化烯烃的加成物被更优选使用
二羧酸(i)的酸值宜为180-1,250mg KOH/g,其具体的例子为包括具有4-36个原子的链烷二羧酸(例如琥珀酸,己二酸以及葵二酸)以及链烯基琥珀酸(例如十二碳烯基琥珀酸);具有4-36个原子的脂环族二羧酸,例如二聚酸(二聚亚油酸);烯基二羧酸,例如马来酸、富马酸、柠康酸以及甲基富马酸;具有8-36个碳原子的芳香族二羧酸,例如苯二甲酸、异苯二甲酸,对苯二甲酸以及萘二甲酸。特别是具有4-20个碳原子的链烯基二羧酸以及具有8-20个碳原子的芳香族二羧酸被优选使用。另外,上述的酸的酐以及它们的具有1-4个碳原子的低级烷基酯(例如甲基酯,乙基酯以及异丙基酯也可使用。
三元或更高级的多元的羧酸(j)宜具有150-1250KOH/g的酸值。三元或更高级的多元的羧酸的具体例子包括:
具有9-22个碳原子的芳香族多元羧酸(例如,偏苯三酸以及1,2,4,5-本四酸;以及
具有450-10000(Mn)的个数平均分子量(通过GPD方法测定的)的不饱和的脂肪酸的乙烯基聚合物,例如苯乙烯-马来酸共聚物、苯乙烯与马来酸的共聚物、苯乙烯-丙烯酸的共聚物、α-链烯烃-马来酸共聚物以及苯乙烯-富马酸共聚物。具体地说,优选使用具有9-20个碳原子芳香族,更优选使用苯六甲酸以及1,2,4,5-苯四酸。另外,上述的酸的酸酐或它们的1-4个碳原子的低级烷基酯(例如甲基酯,乙基酯以及异丙基酯也可以使用。二醇(g),三或更高价的多元醇(h),二羧酸(i)三或更高价的多元羧酸(j)可以与具有4-20个碳原子脂肪族或芳香族羟基羧酸(k)以及具有6-12个碳原子的内酯(l)进行共聚。
具有4-20碳原子的脂肪族或芳香族羟基羧酸(k)包括羟基硬酯酸,蓖麻油的硬化脂肪酸等。具有6-12碳原子的内酯(l)。
聚环氧化物(c)包括聚缩水甘油醚(例如乙二醇二缩水甘油醚,丁二醇二缩水甘油醚,双酚A二缩水甘油醚,双酚F二缩水甘油醚,甘油三缩水甘油醚,季戊四醇四缩水甘油醚以及平均聚合度为3-60的酚醛清漆缩水甘油醚);以及氧化二烯(例如氧化戊二烯以及氧化己二烯)。具体地说,优选使用聚缩水甘油醚,更优选使用乙二醇二缩水甘油醚以及双酚A二缩水甘油醚。
每1分子的聚环氧化合物(c)中的环氧基的数目适宜为2-8,优选为2-6,更优选2-4。
聚环氧化合物(c)适宜具有50-500的环氧价(epoxide equivalent)。优选最低为70,更优选最低为80.最高数值优选为300,更优选为200。
如果每1分子中的环氧基的数目以及环氧价在上述范围内,则得到的调色剂具有良好的显影性以及定影性。
多元醇以及多元羧酸的混合一般应使([OH]/[COOH])为2/1-1/2,优选1.5/1.3-1/1.3,更优选1.3/1-1/1.2。进一步,多元醇与多元羧酸的选择应使得到的调色剂的聚酯粘结剂的玻璃化温度为45-85℃。
在本发明中使用的非结晶性的聚酯树脂可以用与制备一般的聚酯树脂的制备方法相类似的方法。例如,在惰性气体(例如氮气)下以及在有含钛催化剂(a)的存在下进行反应。反应温度适宜为150-280℃,优选160-250℃,更优选为170-240℃。在进行完全的缩聚反应时,反应时间优选低于30分钟,更优选2-40小时。在1-50mmHg的真空下进行反应可以有效地提高在反应结束时的反应速度。
从聚合活性的观点来看,含钛催化剂(a)的量适宜为0.0001-0.8%,优选0.0002-0.6%,更优选0.0015-0.55%。此处的%是以基于得到的聚合物总重量的重量%。
酯化催化剂也可以使用,除非该催化剂的使用对含钛催化剂(a)有害。
酯化催化剂的具体例子包括含锡催化剂(例如二丁基氧化锡;三氧化锑;含钛催化剂,在含钛催化剂(a)之外,例如氧化烷钛,钛氧基草酸钾以及对苯二酸;含锆催化剂例如乙酸氧锆;含锗催化剂;碱(土)金属催化剂,例如,羧酸碱金属或碱土金属例如乙乙酸锂、乙酸钠、乙酸钾、乙酸钙、苯甲酸钠以及苯甲酸钾;以及乙酸锌。其他酯化催化剂的量优选基于得到的聚合物的重量为0-0.6%(重量)。由于得到的聚酯树脂不容易着,所以适宜在彩色调色剂中使用。含钛催化剂(a)的量宜为基于催化剂的总重量为50-100%(重量)。
直链聚酯树脂(AX1)可以通过在180-260℃下以及在含钛催化剂(a)的存在下,加热二醇(g)以及二羧酸(i)而得到。含钛催化剂的含量为0.0001-0.8%(重量)(以得到的聚合物的总重量为基准)。根据需要也可以任选地使用其他催化剂。然后,将反应产物在常压以及/或减压的环境下进行脱水以及缩合。
支链的聚酯树脂(AX2)可以通过在180-260℃下以及在含钛催化剂(a)的存在下,加热二醇(g)以及二羧酸(i)而得到。含钛催化剂的含量为0.0001-0.8%(重量)(以得到的聚合物的总重量为基准)。根据需要也可以任选地使用其他催化剂。然后,将反应产物在常压以及/或减压的环境下进行脱水以及缩合。进一步,将反应产物与三或更高级的多元羧酸(j)进行反应。三或更高级的多元羧酸(j)可以在同一时间与二醇(g)、二羧酸(i)以及三或更高级的多元醇(h)反应。
改性的聚酯树脂(AY1)可以通过将聚环化物(c)加入到支链聚酯树脂(AX2)并且在180-260℃下进行伸长反应而得到。
支链聚酯树脂(AX2)在与聚环氧化物(c)进行反应时的酸值宜为1-60,优选5-50。如酸值为1-60,环氧化物(c)就不会残留不反应物、从而危害树脂、由此树脂就会具有良好的热稳定性。
聚环氧化物(c)的数量宜为0.01-10%,优选0.05-5%(重量)(以支链的聚酯树脂(AX2)的重量为基准)。
本发明的调色剂粘结树脂可以任选的包括聚缩聚酯树脂之外的其他树脂。
该其他树脂的例子包括,苯乙烯树脂(例如苯乙烯与(甲)丙烯酸烷基酯的共聚物以及苯乙烯与二烯单体的共聚物;环氧树脂,例如双酚A二环氧甘油醚的开环聚合物;聚尿烷树脂,例如二醇、二异氰酸酯以及/或三元或更高级的多元醇的多加合物质。
调色剂粘结树脂包括的其他树脂的的量宜为0-40%(重量),优选为0-30%(重量),更优选0-20%(重量)。
本发明的结晶性聚酯树脂(A)为结晶性脂肪族聚酯树脂,包括在其主链上具有酯键,并且具有下列的通式(1),其数量为至少60%(摩尔):
-OCO-R-COO-(CH2)n- (1)
其中,R代表直链的不饱和脂肪族二羧酸的残基,其中的直链的不饱和脂肪族基团具有2-20碳原子,优选具有2-4碳原子;n为2-20的整数,优选为2-6的整数。
包括在其主链上具有酯键,并且具有通式(1)的结晶性脂肪族聚酯树脂的存在可以用固体C13NMR来加以确认。
该直链的不饱和脂肪族基团的包括从直链的不饱和脂肪族二羧酸(例如马来酸,富马酸,1,3-n-丙烯二羧酸以及1,4-n-丁烯二羧酸)衍生来的直链的不饱和脂肪族基团.
在通式(1)中,(CH2)n代表直链的脂肪族二醇的残基。
该直链的脂肪族二醇的残基的具体例子包括,直链的脂肪族二醇的衍生物例如乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇以及1,6-己二醇。包括直链的不饱和脂肪族二羧酸的聚酯树脂(A)比包括有芳香族二羧酸的情况,更容易形成晶体结构。
聚酯(A)可以通过传统的方法来进行制备,即将下述的(i)与(ii)进行缩聚而制备。(i)为多元羧酸,它是由直链的不饱和脂肪族二羧酸或其反应性的衍生物(例如酸酐,具有1-4个碳原子的低级烷基酯以及酰基卤。(ii)为由直链的脂肪族二醇形成的多元醇。少量的其他的多元羧酸可以任选的加入到(i)中。该其他的羧酸包括(1)具有支链的不饱和脂肪族二羧酸,(2)饱和脂肪族多元羧酸(例如饱和脂肪族二羧酸以及饱和脂肪族三羧酸,(3)芳香族多元羧酸(例如芳香族二羧酸以及芳香族三羧酸,等)。该其他的多元羧酸的量,一般不大于30%(摩尔),优选不大于10%(摩尔)(这些百分数是基于多元羧酸的总摩尔数,并且以不损害得到的聚酯树脂的结晶性为限。
该其他多元羧酸的例子包括二羧酸例如丙二酸、琥玻酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、葵二酸、甲基顺式丁烯二酸、苯二甲酸、异苯二甲酸以及对苯二酸;三或更高的多元羧酸例如1,2,4-苯三酸、2,5,7-萘三酸、1,2,4-萘三酸、1,2,4-丁三酸、1,2,5-己三酸、1,3-二羧酸-2-甲基-亚甲基羧基丙烷、四(亚甲基羧基)甲烷以及1,2,7,8-辛四酸。
少量的其他的多元醇的例子为脂肪族支链二醇,环二醇以及三元或更高多元醇可以任选地加入到(ii)中。该其他多元醇的量一般为不大于30%(摩尔)、优选不大于10%(摩尔)。该%是基于多元醇的总摩尔数,并且其数量以得到的聚酯树脂具有结晶性为限。
该其他多元醇例子包括1,4-双(羟基甲基)环己烷、聚乙二醇,双酚A于氧化乙烯的加成物、双酚A与氧化丙烯的加成物以及甘油等。
从得到的调色剂的低温定影性着眼,聚酯树脂(A)优选具有窄的分子量分布。聚酯树脂(A)优选具有5,500-6,500的重量平均分子量(Mw),1,300-1,500的数均分子量(Mn)以及2-5的(Mw/Mn)比。这些数字是从由GPC测得的分子量分布而得到的。该GPC是可溶于o-二氯代苯的成分的GPC,其X轴代表log(M),Y轴代表%(重量)。聚酯树脂(A)优选在3.5-4(%重量)范围内具有峰值,并且该峰的半宽不大与1.5。
聚酯树脂(A)一般80-130℃的玻璃化温度(Tg),优选80-125℃,并且软化点的温度T(F1-2)为80-130℃,并且优选80-125℃。由此,就不会使制取的调色剂的热稳定保热性变坏。如玻璃化温度Tg以及T(F1/2)的温度高于130℃,则调色剂的低温定影性就会变坏。这是由于定影最低温度升高而造成的。
聚酯树脂(A)在CuK衍射光谱中的20-25℃的Bragg angles(2θ)具有至少一个峰值,优选在(i)19-20°,(ii)21-22°,(iii)23-25°以及(iv)29-31°也有峰值。
CuKαX-线衍射光谱使用理学电机公司的RINT100,在50kV-30mA使用Cu管以及广角测角计来进行测定的。图5是表示结晶性的聚酯树脂的X射线衍射光谱。图6表示了本发明的调色剂的X线衍射光谱。
如果将2种或多种的聚酯树脂或至少与其他树脂混合的情况下,在制备调色剂之前,必须将它们制成粉末,或融为一体。它们应当在80-180℃下熔融,优选在100-170℃下熔融,更优选在120-160℃下熔融。如果太低,特征们就不能均匀地混合。当两种或多种聚酯树脂相混合时,如混合在太高地温度下进行,它们就会由于树脂间地交换反应从而变得平均化,就不能保持它们地树脂的物性。
在它们熔融混合时,混合时间宜为10秒-30分,优选20秒-10分,更优选30秒-5分。在2种或2种以上的树脂混合时,如混合的时间太长,它们就会由于交换反应而变得平均化,从而就不能保持它们的树脂物性。
将树脂熔融混合的混合器包括如反应罐的批量混合器以及连续混合器。连续混合器被优选使用来在适当的温度以及短的时间内将树脂进行均匀混合。连续混合器包括挤压机、连续捏合机、三棍磨等。挤压机以及连续捏合机被优选使用。
当它们在粉末的形式进行混合时,它们可以在通常的混合器以及在通常的条件下进行混合。混合温度宜为0-80℃,优选10-60℃。混合时间宜不低于3分,优选为5-60分钟。混合器包括HENSCHEL MIXER,NAUTER MIXER,BUMBURY MIXER,etc.The HENSCHEL MIXER被优选使用。
结晶性的聚酯树脂(A)从调色剂与纸的亲和性着眼宜具有不小于20mgKOH/g酸值,由此调色剂就可以得到良好的低温定影性,但是,该酸值也不要高于45mg KOH/g,这样,就可以改善调色剂的抗热偏移性。
结晶性树脂(A)宜具有5-50mg KOH/g的羟值,这样一来,制得的调色剂就可以具有期望的低温定影性和良好的带电性。
另外,蜡可以用来作为离型剂,以及该蜡的熔点宜为70-150℃。当比70℃低时,其耐热保存性就会变差。当温度高于150℃,得到的调色剂就不会达到足够的离型性。
可以使用已知的蜡,蜡的具体的例子包括低分子量的聚烯烃蜡,例如低分子量的聚烯蜡以及低分子量的聚丙烯蜡;碳氢化合物蜡如费-托合成过程得到的蜡;天然蜡如蜂蜡、巴西棕榈蜡、小烛树蜡、米蜡、褐煤蜡;石油蜡例如石蜡以及微晶蜡;高级脂肪蜡例如硬脂酸、棕榈酸、肉豆蔻酸以及它们的金属盐、高级脂肪酰胺、合成酯蜡以及它们的改性蜡。
在这些蜡中,巴西棕榈蜡以及它的改性蜡、聚乙烯蜡、合成酯蜡是优选使用的。特别是作为合成酯蜡之一的季戊四醇四(二十二烷酸)酯是最优选使用的。这是因为巴西棕榈蜡以及其改形蜡、聚乙烯蜡以及合成酯蜡可以细微的分散在聚酯树脂以及聚醇树脂中。由此,制得的调色剂具有良好的抗变异性、转印性以及耐久性。
这些蜡可以单独使用或配合在一起使用,使用量宜基于调色剂的总重量为2-15%。如其数量低于2%时,得到的调色剂就会没有足够的抗偏移性。当大于15%时,转印性以及耐久性就会变差。
已知的可以形成黄、品红,青绿以及黑色的颜料以及染料可以用作着色剂。
黄色颜料的具体例子包括镉黄、颜料黄155、苯并咪唑酮、矿物坚牢黄、镍酞黄、锑黄、萘酚黄-S、汉撒黄G,汉撒黄10G,联苯胺黄GR,喹啉黄色淀、永久黄NCG、酒石黄色淀等。
橙色颜料的具体例子钼橙、永久橙GTR、吡唑啉-5-酮、乌尔康橙、阴丹士林亮橙GK,等。
具体的红色颜料的例子包括红氧化铁、镉红、喹丫酮红、永久红4R、利索尔红、吡咯烷酮红、沃丘格红钙盐、色淀红D、亮胭脂红钙盐、暑红色淀、若丹明、亮胭脂红3B等。
具体的紫色颜料包括坚牢紫、甲基紫色淀等。
具体的蓝色颜料的具体的例子包括钴蓝、碱性蓝、维多利亚蓝、酞菁蓝部分盐化物、坚牢天蓝、阴丹士林蓝BC等。
绿色颜料的具体例子包括格绿、氧化铬、颜料绿B、孔雀绿色淀等。
黑色颜料的具体例子为丫嗪颜料(炭黑、油炉黑、槽法炭黑、灯黑、乙炔黑、苯胺黑灯)、偶氮颜料的金属盐、金属氧化物。复合金属氧化物等。以上可以使用其中一种或两种以上。
本发明的图像形成用的调色剂根据需要可以可以含有带电控制剂。
带电控制剂的具体例子为苯胺黑;公开在日本专利公开No.42-1627中的碳原子为2-16的烷基丫嗪染料;碱性染料(例如C.I.碱性Yellow 2(C.I.41000),C.I.碱性黄3,C.I.碱性红1(C.I.45160),C.I.碱性红9(C.I.42500),C.I.碱性紫1(C.I.42535),C.I.碱性紫3(C.I.42555),C.I.碱性紫10(C.I.45170),C.I.碱性紫14(C.I.42510),C.I.碱性蓝1(C.I.42025),C.I.碱性蓝3(C.I.51005),C.I.碱性蓝5(C.I.42140),C.I.碱性蓝7(C.I.42595),C.I.碱性蓝9(C.I.52015),C.I.碱性蓝24(C.I.52030),C.I.碱性蓝25(C.I.52025),碱性蓝26(C.I.44045),C.I.碱性绿1(C.I.42040)and C.I.碱性绿4(C.I.42000));这些碱性染料的色淀颜料;C.I.溶剂黑8(C.I.26150);季铵盐例如氯化苯甲酰基十六烷基铵以及葵基三甲基氯化物;二烷基锡化合物例如,二丁基或二辛基锡化合物;二烷基锡硼酸盐化合物;胍衍生物;含有氨基的乙烯基聚合物;聚胺树脂,例如含有氨基的聚缩合物;
日本专利公开Nos.41-20153,43-27596,44-6397以及45-26478公开的单偶氮的金属配合物;二羧酸金属配合物例如水杨酸、二烷基水杨酸以及萘酸的Zn,Al,Co,Cr,以及Fe的配合物;磺酸化铜酞菁颜料;有机硼盐;含有氟原子的季铵盐;杯状化合物等。
对于黑色调色剂之外的彩色调色剂,当然不能使用对颜色有损害的电荷控制剂,所以宜使用白色的水杨酸衍生物的金属盐。本发明的调色剂的转印性以及耐久性可以通过外添无机材料的粒子来得到改善。这些无机粒子的粒子为二氧化硅、氧化钛、二氧化铝、碳酸硅、氮化硅以及氮化硼。本发明中是将这些无机粒子以及树脂添加到调色剂的母调色剂颗粒上。
这是因为这些外添加剂覆盖了对转印性以及耐久性有破坏性的蜡以及这些粒子覆盖了调色剂的表面,从而使调色剂的接触表面积减少。
这些粒子的表面宜进行疏水化处理,优选使用经过疏水化处理的金属氧化粒子。这些氧化物粒子为例如二氧化硅以及二氧化钛被优选使用。粒状的树脂例如具有0.05-1μm粒径的聚甲基丙烯酸甲酯以及聚苯乙烯颗粒,宜使用由无皂乳化聚合法来形成的。进一步,调色剂包括的作为外添剂的疏水的二氧化硅和疏水处理的二氧化钛中,疏水的二氧化硅的数量要比疏水的二氧化钛的数量要大,在这种情况下,调色剂具有良好的对应与潮湿的带电稳定性,并且可以在不成膜的情况下,改善转印率。
与上述的粒状的无机材料共同使用,如具有大于传统的外添剂大的粒径的具有平均粒径为1/100-1/8的调色剂粒径的粒状树脂以及比表面20-50m2/g的二氧化硅那样的外添剂的场合,可以具有良好的耐久性。这是因为具有大于颗粒状的金属氧化物的粒径的粒径外添剂防止了金属氧化物颗粒埋入母体调色剂中。尽管在图像显影器中,由于进行的调色剂与载体得混合与搅拌会使外添得金属氧化物颗粒趋向于埋入母体调色剂中。
将上述无机微粒子与树脂微粒加入到调色剂中(内添),虽然其效果不如外添,但却可以在提高转印性以及耐久性的同时,可以提高调色剂的可粉碎性。另外,如内添与外添同时使用,可以防止外添的微粒埋入调色剂中,从而可以得到优良的转印性以及耐久性。
在此所使用的疏水化剂的例子有二甲基二氯代硅烷、三甲基氯代硅烷、甲基三氯代硅烷、烯丙基二甲基氯代硅烷、烯丙基苯基二氯代硅烷、苄基二甲基氯代硅烷、溴甲基二甲基氯代硅烷、α-氯乙基三氯代硅烷、p-氯乙基三氯代硅烷、氯甲基二甲基氯代硅烷、氯甲基三氯代硅烷、p-氯苯基三氯代硅烷、3-氯丙基三氯代硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲氧基硅烷、乙烯基-三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、二乙烯基二氯代硅烷、二甲基乙烯基氯代硅烷、辛基-三氯代硅烷、葵基-三氯代硅烷、壬基-三氯代硅烷、(4-丙基苯基)-三氯代硅烷、(4-叔-丁基苯基)-三氯代硅烷、二戊基-二氯代硅烷、二己基-二氯代硅烷、二辛基-二氯代硅烷、二壬基-二氯代硅烷、二葵基-二氯代硅烷、二(十二烷基)-二氯代硅烷、二(十六烷基)-二氯代硅烷、(4-叔-丁基苯基)-辛基-二氯代硅烷、二辛基-二氯代硅烷、二葵烯基-二氯代硅烷、二壬烯基-二氯代硅烷、二-2-乙基己基-二氯代硅烷、二-3、3-二甲基戊基-二氯代硅烷、三己基-氯代硅烷、三辛基-氯代硅烷、三葵基-氯代硅烷、二辛基-甲基-氯代硅烷、辛基-二甲基-氯代硅烷、(4-丙基苯基)-二乙基-氯代硅烷、octyl三甲氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、六乙基二硅氮烷、六甲苯基二硅氮烷等。在这些添加基之外,还可以使用钛酸酯类偶合剂以及铝耦合剂。
此外,作为为了改善清洁性以及光亮性的为目的的外添剂,可以使用例如脂肪族金属盐以及聚氟代亚乙烯基的微粒。
如本发明的调色剂用在2组分的显影剂中,调色剂要与载体粒子相混合。任何已知的载体,例如铁粉,烧制铁粉,磁铁矿粉,镍粉,玻璃珠以及被用树脂涂敷的这些物质,都可以使用。载体宜具有25-200μm体积平均粒径。
本发明的调色剂容器被装填有含有本发明的调色剂的显影剂。该容器可以为任何已知的形状。
制造本发明的调色剂的方法没有特殊的限定,可以使用例如
熔融以及混炼粉碎的方法;
聚合方法;
使用含有异氰酸酯基的予聚物进行加聚反应的的方法;
将各成分溶于溶剂,再将溶剂去除并且粉碎的方法;以及
熔融喷雾的方法。
在这些方法中,优选熔融以及混炼粉碎的方法;聚合方法;使用含有异氰酸酯基的予聚物进行加聚反应的的方法;将各成分溶于溶剂,再将溶剂去除并且粉碎的方法。
熔融混炼的方法中,优选使用下述:
批量双棍混炼机式;
帕莫布里(Bumbury)混合机式;
连续双轴捏合机式(例如KTK双轴捏合机,神户制钢公司制造;TEM双轴捏合机,东芝公司制造;TEX双轴捏合机,Japan Steel Works,Ltd.制造;PCM双轴捏合机,lkegai Corporation制造;KEX双轴捏合机Kurimoto,Ltd制造);以及
连续单轴捏合机式(例如KO-KNEADER,Buss AG制)
关于聚合法以及加聚反应法,必须在水相中赋与机械能,进行强制乳化(形成液滴)。赋与机械能的手段例子有进行强烈搅拌(例如使用均混器),超声混合等。
关于粉碎,先使用锤磨等进行粗粉碎,然后用气流细粉碎机以及机械细粉碎机进行细粉碎,此时的调色剂的平均粒径优选为3-15μm.进一步,将粉碎的材料用风力分级器进行分级,得到粒径为5-20μm的粒子。
将外添剂与母料调色剂进行混合并且用混合器进行搅拌,以使外添剂被粉碎并且附着在母料调色剂上。重要的是要使外添剂(例如无机细粒子以及树脂细粒子)均匀牢固地附着在母料调色剂表面上以提高调色剂的耐久性。
图1是表示本发明的图像形成装置的一个例子的示意图。100是装置本体。200是安装在其中的供纸盘。300是安装在装置本体上面的扫描仪。400是安装在更上面的复印件搬送装置(ADF)。
在复印装置本体100中,在承载潜影的感光体40的周围有带电、显影、清洁等实施电子照相过程的图像形成手段18,以及并列有四个串联式图像形成装置20。在串联式图像形成装置20的上面,有基于图像信息用激光束对感光体进行暴光的暴光装置21。
100包括中间转印装置10,该中间转印装置具有无端环形的转印带。该转印带被支撑在三个支撑棍14、15以及16上,并顺时针旋转。在支撑棍15的左面,具有中间转印清洁器17,被用来清除中间转印带10上的在调色剂图像被转印后残余的调色剂。
在中间转印器10的上面,有4个图像形成单元,分别对应与黄色,青绿色,品红色以及黑色。它们沿着中间转印带的搬运方向,从左到右排成一行,形成串联式图像形成装置20。
在该串联式图像形成装置20的上面,有显影装置21。隔着中间转印装置10与串联式图像形成装置相对而配置的第二转印装置22。该第二转印装置22包括无端的第二转印带24以及支撑该第二转印带24的2个支撑棍23,该第二中间转印带受压式与棍16相接,将其上的图像转印到纸上。在第二转印装置22之外,还有定影器25,它将转印到纸上的调色剂图像进行固定。该定影装置25具有无端的带26以及压力棍27,该压力棍27被压在带上。
该第二转印器22还具有将带有图像的纸进行搬送到定影装置25上的功能。在第二转印装置22中,可以使用转印棍以及非接触的充电棍,但是,这样一来,它们就会很难具有搬送纸的功能。
在图1中,在第二转印装置22以及定影装置25的下面,具有纸张翻转器28,它将纸张进行翻转,以在其两面形成图像。该翻转器与串联式图像形成装置平行配置。
将复印原件放置在ADF400的平台30上进行复印,也可以将该原件放置在扫描仪的接触玻璃32上,并且有ADF400将其压紧而进行复印。按下开始按钮(图中未表示),并且,原稿被ADF送到扫描仪300的接触玻璃上或直接被放在接触玻璃上,第一扫描器33与第二扫描器34就开始对原件进行扫描。第一扫描器33发射光束来照射原稿,光束被反射到第二扫描器34上,该第二扫描器进一步将光反射使其通过成像镜到达读取传感器36,从而将原件读取。
当开始按钮(图中未表示)被按压,驱动马达(图中未表示)驱动支撑棍14、15以及16中的一个,以使其他的2个棍从动旋转,从而驱动中间转印器10进行旋转。同时,各图像形成单元驱动感光体40并且形成单色图像,即在各个感光体40上,分别形成黑色图像、黄色图像、青绿色图像以及品红色图像。该单色图像被依次转印到中间转印器10上,而形成全色图像。
另一方面,当开始按钮(图中未表示)被按压,供纸装置200的供纸棍42中的一个被有选择地驱动,从而将纸从纸库43的多层供纸卡盒44中搓出。分离棍45将纸一张一张地分开,并且将纸送到纸搬送通道46,并且供纸棍47进一步将纸复印部100的搬送通道48中,并且使纸在定位棍49处停止。
另一方面,供纸棍50将纸从手动供纸盘51搬出,分离棍52将纸一张一张地分开,并且将纸送到纸搬送通道53,并且使纸在定位棍49处停止运动。
接着,与中间转印器10的运动进行巧妙地协同,定位棍49被驱动,从而将纸送到中间转印装置10与第二转印装置22之间,第二转印器将全色图像转印到纸上。
其上具有全色图像地纸被第二转印器22搬送到定影装置25,在此,被加压加热而固定。然后,纸被排纸棍56通过切换爪排出到排纸盘57上。
另一方面,切换爪可以将纸送到翻转28,在此纸被翻转,送往转印位置而在纸的背面形成图像。然后,该纸被排纸棍56排到排纸盘57上。
另一方面,中间转印装置10在图像转印后,被清洁器17清洁,残留的调色剂被除掉,以备在图像形成部20中形成的下一个图像的转印。
在本发明的图像形成装置中,可以使用一种处理卡盒,其包括显像装置以及至少一个图像承载体、充电装置以及清洁装置,其对于图像形成装置可装可卸。
在下述实施例中,除非另有说明,数目是指重量份。“%”也是指重量%。
实施例
<结晶性聚酯树脂合成例>
合成例1<结晶性聚酯树脂No.1合成>
在一个装有氮气进入口、一个除水管、搅拌器以及一个热电偶的5升的四口烧瓶中,加入25摩尔的1,4-丁二醇,23.75摩尔的富马酸,1.65摩尔偏苯三酸酐以及5.3g的氢醌,使其在160℃下反应5小时。反应产物进一步在200℃下反应1小时,在8.3Kpa下反应1小时,制备结晶性聚酯树脂No.1。
合成例2<结晶性聚酯树脂No.2的合成>
将结晶性聚酯树脂No.1的在合成例1的反应过程进行重复制备结晶性聚酯树脂No.2,但是在其中要将材料更换成下列材料。
(No.2)
1,4-丁二醇 23.75摩尔
乙二醇 1.25摩尔
富马酸 22.75摩尔
偏苯三酸酐 1.65摩尔-s
氢醌 4.8g
<非结晶性聚酯树脂的合成例>
[含钛催化剂(a)的合成]
反应槽中具有冷却管、搅拌器以及可以在液体中吹泡的氮气导入管。在该反应槽中,加入80%(重量)的二羟基双(三乙醇胺)钛的水溶液,并一边吹泡一边逐渐加热到f 90℃,在90℃下水解4小时,得到二羟基双(三乙醇胺)钛。
[直链聚酯树脂(AX1-1)的合成]
430份双酚A与2摩尔的氧化丙烯的加成物、300份的双酚A与3摩尔的氧化丙烯的加成物,257份的对苯二酸,65份间苯二酸,10份偏苯三酸酐以及2份的作为缩合催化剂的二羟基双(三乙醇胺)钛加入具有冷却管、搅拌器以及氮气导入口的的反应槽中,在220℃氮气流中一边除水一边反应10小时,得到反应产物。使反应产物在5-20mm Hg的减压下继续反应,并冷却到室温,在酸值为5时,取出,得到直链的聚酯树脂(AX1-1).
该直链聚酯树脂(AX1-1)不含有THF-不溶成分,以及其酸值为7,羟基值为12,Tg为60℃,Mn为6,940,Mw为19,100。分子量为1,500以下的成分为1.2%*(重量)。
[非直链聚酯树脂(AX2-1)的合成]
350份双酚A与2摩尔的氧化乙烯的加成物、326份的双酚A与3摩尔的氧化乙烯的加成物,278份的对苯二酸,40份间苯二酸以及2份的作为缩合催化剂的二羟基双(三乙醇胺)钛加入具有冷却管、搅拌器以及氮气导入口的的反应槽中,在230℃氮气流中一边除水一边反应10小时,得到反应产物。使反应产物在5-20mm Hg的减压下继续反应,在酸值为2以下时,冷却到180℃。加入62份偏苯三酸酐。反应产物在密闭下继续反应2小时,取出,冷却到室温,粉碎后得到直链的聚酯树脂(AX2-1)。该直链聚酯树脂(AX2-1)不含有THF-不溶成分,以及其酸值为35,羟基值为17,Tg为69℃,Mn为3920,Mw为11200。分子量为1,500以下的成分为0。9%(重量)。
[非结晶性聚酯树脂A的合成]
将400份线性聚酯树脂(AX1-1)以及600份非线性聚酯树脂(AX2-1)在外套温度为150℃的连续捏和器熔解混合并保持3分钟。熔解的树脂被用钢带冷却器在4分钟内冷却至40℃,粉碎后得到本发明的非结晶性聚酯树脂A。
[直链聚酯树脂(CAX1-1)的合成]
反应步骤与直链聚酯树脂(AX1-1)相同,但是要用四异丙基氧化物钛(titaniumtetraisopropoxide)来代替二羟基双(三乙醇胺)钛,制备聚酯树脂(CAX1-1)。由于催化剂的失活,反应在中途停止,所以在反应的中途4次加入2份四异丙氧化钛,制得比较用的直链聚酯树脂(CAX1-1).
该比较用的直链聚酯树脂(CAX1-1)不含有THF-不溶成分,以及其酸值为7,羟基值为12,Tg为58℃,Mn为6220,Mw为18900。分子量为1,500以下的成分为2.2%(重量)。
[非直链聚酯树脂(CAX2-1)的合成]
反应步骤与非直链聚酯树脂(AX2-1)相同,但是要用但是要用四异丙基氧化物钛(titaniumtetraisopropoxide)来代替二羟基双(三乙醇胺)钛,在常压下反应16小时,减压下反应8小时,制备聚酯树脂(CAX2-1)。由于反应速度缓慢,所以在反应的中途3次加入2份地四异丙氧化钛,制得比较用的非直链聚酯树脂(CAX2-1).
该比较用非直链聚酯树脂(CAX2-1)不含有THF-不溶成分,以及其酸值为34,羟基值为16,Tg为68℃,Mn为3420,Mw为12100。分子量为1,500以下的成分为2.1%(重量)。
[非结晶性聚酯树脂B的合成]
将400份线性聚酯树脂(CAX1-1)以及600份非线性聚酯树脂(CAX2-1)在外套温度为150℃的连续捏和器熔解混合并保持3分钟。熔解的树脂被用钢带冷却器在4分钟内冷却至40℃,粉碎后得到本发明的非结晶性聚酯树脂B。
实施例1
<用捏和以及粉碎的方法制备调色剂>
将下列调色剂的成分用搅拌器进行充分混合制备一混合物。
结晶性聚酯树脂No.1 35
非结晶性聚酯树脂B 65
(Tg为59℃,Mw为17,000)
聚烯蜡 5
(熔点为151℃)
电荷控制剂 2
(水扬酸的金属盐的衍生物)
着色剂 6
(铜酞菁篮颜料)
将混合物熔解并且在140℃下用两轴挤压机进行混练48小时,挤出速度为10kg/hr,挤出间隙为2mm。然后将混合物冷却、粉碎以及分级,制备母调色剂,器体积平均粒径为7.6μm。对于100份母调色剂,作为外添剂,将0.4份疏水二氧化硅(用六甲基二硅氮烷进行表面处理以及一次粒子的平均粒直径为0.02μm)加入到母调色剂中,用HENSCHEL MIXER在1,500rpm混合8次,每次混合60秒并且停止60秒,制备青绿色调色剂。评价结膜性的转印电流30μA。
结晶性聚酯树脂以及调色剂的测定以及评价用下述的方法进行。结果被列于表1,2-1以及2-2.
<测定方法>
(1)结晶性聚酯树脂的峰值比例的测定方法
峰值比例(W/R)用傅里叶变换全反射红外光谱仪进行测定。在测定(W/R)时,调色剂被压成具有光滑的表面。用1吨的压力将0.6g调色剂压30秒,使其成为直径为20mm的球状。
在本发明中,结晶性聚酯树脂的峰高W为1165cm-1(如图2所示)其中基线为1199-1137cm-1。非结晶性树脂(例如聚酯树脂)的峰高R为829cm-1(如图3所示),其中,基线为784-889cm-1,以及,非结晶性苯乙烯-丙烯酸树脂的峰高为699cm-1(如图4所示),其中基线为714-670cm-1。
(2)转印率的测定方法
转印率的测定方法包括:
控制调色剂在显影器中的浓度异显影偏压以在感光体上形成调色剂图像,调色剂的数量1.0-1.4mg/cm2;
在调色剂图像上贴上5x2cm的胶条(Scotch tape);
用手指在整个胶条上进行按压,使感光体上的调色剂全部转移到胶条上;
测定在其上具有调色剂的胶条的重量(V),从该总重量中减去胶条的重量(A)。
同时,对残留在感光体上调色剂的重量(A)也用上述的同样的方法加以测定。
T(%)=(V-A)x100/V (1)
(3)使用V吹出装置以下述的单一方式对调色剂的带电量进行测定
将其中的调色剂的数量为4%(重量)的调色剂以及载体在规定的环境中放置2小时。将调色剂以及载体用磁棍在285rpm混合780秒,以制备6克显影剂。用理光创造开发株式会社制造的V吹出装置(V blowoff)的单一法来测定6克中的1克的带电量分布。
用795目的网进行吹出。
单一吹出法的条件如下;
高度;5mm
吸收;100
吹出次数;2次
调色剂的带电量P(%)的分布由下式(2)来决定;
P(%)=(M-H)x100/(H+M)/2 (2)
其中,M为在23℃以及相对湿度55%的带电量;H是调色剂在42℃以及相对湿度40%时的带电量。
其他的测定条件按照日本专利348764的规定。
(4)树脂的酸值与羟值的测定
树脂的酸值与羟值的测定按JIS K0070的方法进行。但是,如果样品不溶解时,加入例如二恶烷、THF以及o-二氯代苯。
(5)腊的熔点的测定方法
用Rigaku Corp.制造的TG-DSC***TAS-100测定Tg。
首先,将大约10mg的样品放置在铝容器中。该容器被放在置于电炉上。样品被以10℃/分的速度从25℃升至180℃。熔点用TAS-100分析仪器测定,从熔点附近的热吸收曲线的切线与基线的交点来计算。
(6)***速度的测定方法
用复印机将A4纸以纵向复制100张。将从开始到结束的时间作为A,***的速度B以下式决定:
B(mm/sec)=100x297mm/A秒
<评价方法>
抗成膜性
下列材料被用一个均混器混合10分钟制备含硅氧烷液体。
硅氧烷树脂溶液 132.2
(固体成分为23%(重量)
SR2410,Dow Corning Toray Silicone Co.,Ltd.制造)
氨基硅烷 0.66
(固体成分为100%(重量)
SH6020,Dow Corning Toray Silicone Co.,Ltd.制造)
导电性粒状材料1 31
(基体为二氧化铝,表面处理上层是二氧化锡,下层是含有二氧化锡的氧化铟,平均粒径为0.35μm,粒子粉末的电阻率3.5Ω·cm)
二甲苯 300
用SPIRA COTA(OKADA SEIKO CO.,LTD.制造)将该含硅氧烷溶液涂布在重量平均粒径为70μm的烧制的Mn铁粉上,并且在40℃进行干燥,使涂膜的厚度为0.15μm,制备载体。将得到的载体在电炉中300℃烧制1小时。冷却后,将载体用孔径为125μm过筛,制备载体1。
将该2成分显影剂(4%(重量)的上述制备的青绿调色剂以及96%(重量)的载体1)安装在1台改造的复印机(imagio NEO C600,Ricoh Company,Ltd.制造)。在复制100,000图像(50,000图像/day),取三张A3黑色密实图像用目视来评价图像的白斑。
线速度为1,650mm/sec,显影间隙为1/26mm,定后刮刀的间隙为1.6mm以及关闭反射光传感器。图像承载体、图像显影装置以及转印装置的温度被控制在30 to 48℃.
抗成膜性的评价如下。
◎:非常好,因为只有极少的白斑,
○:好,因为白斑少,
△:不好,因为白斑不少,
×:非常不好,因为很多白斑,
低温度定影性
测定最低定影温度,以及使该定影温度变化。
用相同的改造复印机(imagio NEO C600,理光公司制造),不将油用于定影棍,使用理光公司的全色PPC纸TYPE 6200作为转印用纸。
将定影棍的温度以5℃的间隔加以变化,得到用Macbeth浓度仪测定的图像浓度为1.2时的图像。用装有沙橡皮的clock meter擦10次,测定各次前后的图像浓度,并用下式来计算出定影率。
定影率(%)=擦之前的图像浓度/擦之后的图像浓度x100
算出定影率70%或其以上时的的最低定影温度。如下评价低温定影性:
◎:在非常低的温度调色剂开始固定,因此具有低的最低定影温度以及非常优良的低温定影性。
○:调色剂具有良好的低温定影性。
△:调色剂具有与一般的调色基类似的最低定影温度。
×:调色剂具有比一般的调色基高的最低定影温度,以及差的低温定影性。
比较例1
步骤与实施例1相同。但是将转印电流变为to 25μA.
实施例2
调色剂的制备与评价的步骤与实施例1相同,但是不同处是在本例中将0.4份的外添剂与100份的母调色剂用HENSCHEL混合器在1,000rpm下混合5次,每一次都混合60秒并停止60秒。
实施例3
调色剂的制备与评价的步骤与实施例1相同,但是不同处是将结晶性聚酯树脂No.1以及非结晶性聚酯树脂B变更如下:
结晶性聚酯树脂No.2 30
非结晶性聚酯树脂B 70
比较例2
调色剂的制备与评价的步骤与实施例1相同,但是不同处是将结晶性聚酯树脂No.1以及非结晶性聚酯树脂B变更如下:
结晶性聚酯树脂No.1 4
非结晶性聚酯树脂B 96
实施例4
调色剂的制备与评价的步骤与实施例3相同,但是不同处是将非结晶性聚酯树脂B变更如下:
非结晶性聚酯树脂A 70
实施例5
调色剂的制备与评价的步骤与实施例3相同,但是不同处是将蜡变更如下:
聚烯蜡 5
(熔点为145℃)
Table 1
T(F<sub>1/2</sub>)℃ | Tg(℃) | 酸值(mg KOH/g) | 羟基值(mgKOH/g) | |
结晶性聚酯树脂No.1 | 131 | 131 | 15 | 53 |
结晶性聚酯树脂No.2 | 125 | 125 | 22 | 48 |
Table 2-1
结晶性聚酯树脂 | 非结晶性聚酯树脂 | W/R | TransferRate(%) | |
实施例1 | No.1 | B | 0.553 | 76 |
比较例1 | No.1 | B | 0.553 | 73 |
实施例2 | No.1 | B | 0.553 | 85 |
实施例3 | No.2 | B | 0.545 | 92 |
比较例2 | No.1 | B | 0.048 | 98 |
实施例4 | No.2 | A | 0.450 | 95 |
实施例5 | No.2 | A | 0.450 | 85 |
Table 2-2
调色剂带电变化率(%) | 蜡的熔点(℃) | 抗成膜性 | 低温定影性 | |
实施例1 | 43 | 151 | △ | ◎ |
比较例1 | 43 | 151 | × | ◎ |
实施例2 | 38 | 151 | ○ | ◎ |
实施例3 | 25 | 151 | ◎ | ○ |
比较例2 | 18 | 151 | ◎ | × |
实施例4 | 20 | 151 | ◎ | △ |
实施例5 | 21 | 145 | ○ | △ |
Claims (7)
1.一种图像形成装置,包括:
图像承载体;
充电器,设置用来对图像承载体进行充电;
曝光装置,设置用来对图像承载体进行曝光,以在图像承载体上形成潜像;
显像器,设置用来使用含有调色剂的显影剂使静电潜影显像以在图像承载体上形成调色剂图像;
转印装置,设置用来将调色剂图像转印到记录媒介上;
清洁装置,设置用来将图像转印后残留在图像承载体上的调色剂除去;以及
定影装置,设置用来将调色剂图像固定在记录媒介上;
其中,图像形成装置在500-1,700mm/sec的速度下生成图像,调色剂包括粘结树脂以及着色剂,
其中粘结树脂包括结晶性聚酯树脂以及非结晶性树脂,其中结晶性聚酯树脂的特征峰高W与非结晶性树脂的特征峰高R的比W/R为0.50至0.555,这些峰高是在使用傅里叶变换的红外光谱分析仪的全反射法而得到的各光谱中观察到的;
其中,用下式(1)而算出的调色剂得转印率T%为75-100%:
T%=(V-A)×100/V (1)
其中,V代表图像承载体上的调色剂图像的调色剂量(mg/cm2);A代表调色剂图像转印后残留在图像承载体上的调色剂的量(mg/cm2)。
2.权利要求1所述的图像形成装置,其中,显影剂是二组分显影剂,其包括4%(重量)的调色剂以及磁性的颗粒状的载体,其中调色剂具有用下式(2)规定的带电量的变化率P%:
P%=(M-H)×100/(H+M)/2 (2)
其中,M为调色剂在23℃以及相对湿度为55%时带电量,H为在42℃以及相对湿度为40%时的带电量。
3.权利要求1所述的图像形成装置,其中,非结晶性树脂是在具有下式(I)或(II)的通式的含钛催化剂的存在下而形成的聚酯树脂:
Ti(-X)m(-OH)n (I)
O=Ti(-X)p(-OR)q (II)
其中,X为氢原子被从OH中去除的,并含有2-12个碳原子1元或多元醇胺的残基,其他的OH可以与同一个钛原子相结合的OH进行分子内的缩聚形成环状结构,也可以和与其他的钛原子直接结合的OH进行分子间的缩聚而形成具有2-5个重复单元的结构;R为氢原子或具有或不具有1-3个醚键的,1-8个碳原子的烷基;m为1-4的整数,n为0或1-3的整数,m和n的和为4;p为1-2的整数;q为0或1,p与q的和为2;当m或p为2或更大时,各个X可以相同或者也可以不同。
4.权利要求1所述的图像形成装置,其中,结晶性聚酯树脂的酸值为20-45mg KOH/g。
5.权利要求1所述的图像形成装置,其中结晶性聚酯树脂的羟值为5-50mg KOH/g。
6.权利要求1所述的图像形成装置,其中,调色剂进一步包括熔点为70-150℃的作为离型剂的蜡。
7.权利要求6所述的图像形成装置,其中,蜡是从下列物质中选出的一种,它们是巴西棕榈蜡、聚乙烯蜡以及合成酯蜡。
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