专利名称：制备调色剂的方法和使用该方法制备的调色剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制备调色剂的方法和使用该方法制备的调色剂。更具体地，本发明还涉及一种在乳液聚合过程中使用大分子单体(macromonomer)和活性乳化剂制备调色剂的方法并涉及所得到的调色剂。本发明还进一步涉及一种使用所述调色剂的成像方法和成像装置。
背景技术：
在电子照相工艺或静电记录工艺中，用于形成静电图像或静电潜像的显影剂可以是由调色剂和载体颗粒形成的双组份显影剂或仅由调色剂形成的不包括载体颗粒的单组份显影剂。所述单组份显影剂可以是具有磁性的磁性单组份显影剂或不具有磁性的非磁性单组份显影剂。增塑剂例如胶态氧化硅常常被单独地添加到无磁性单组份显影剂中来增加调色剂的流动性。通常，通过将着色剂，例如碳黑，或其他添加剂分散到粘接树脂(binding resin)中获得的着色颗粒用在调色剂中。
制备调色剂的方法包括粉碎方法或聚合方法。在粉碎方法中，通过熔融混合合成树脂与着色剂和-如果需要的话-其他添加剂、粉碎所述混合物以及将所述颗粒分级直到得到所需要的颗粒尺寸来获得调色剂。在聚合方法中，通过均匀地溶解或分散可聚合单体、着色剂、聚合引发剂和-如果需要的话-诸如交联剂和抗静电剂之类的各种添加剂来制造可聚合单体组合物。然后用搅拌器将可聚合单体组合物分散到包括分散稳定剂的含水分散介质中，从而形成微小的液滴颗粒。接下来，将温度升高，进行悬浮聚合从而获得聚合调色剂，所述调色剂具有所需要尺寸的着色聚合物颗粒。
在诸如电子照相装置或静电记录装置之类的成像装置中，通过在均匀带电的感光体的表面曝光形成静电潜像。调色剂附着在静电潜像上，通过诸如加热、加压、溶剂蒸发(solvent steaming)等数个过程，所得到的调色剂图像被转印到转印介质(例如纸)上。在大多数定影过程中，带有调色剂图像的所述转印介质通过定影辊和压制辊，并且通过加热和压制使所述调色剂图像熔化到所述转印介质上。
需要改进通过诸如光电复印机等成像装置形成的图像的清晰度和细微度。按照惯例，用于成像装置中的调色剂通常由粉碎获得。当应用粉碎技术时，可能形成粒度范围很宽的着色颗粒。因此，为了获得令人满意的显影性质，就需要根据粒度将通过粉碎获得的着色颗粒分级，从而缩小粒度的分布。但是，在适用于电子照相工艺或静电记录工艺的调色剂颗粒的制备中，使用常规的混合/粉碎工艺难于精确控制粒度分布。此外，当制备微小的调色剂颗粒时，由于分级工艺的缘故，调色剂的制备产量低。此外，对调色剂设计的改变/调整也进行限制，从而得到所期望的充电和定影性能，。因此，其粒度易于控制并且不需要经过诸如分级之类的复杂生产工序的聚合调色剂近来受到关注。
当使用聚合方法制备调色剂时，不需要进行粉碎或分级即可得到具有所期望的粒度分布的颗粒。
Hasegawa等人的美国专利No.6,033,822公开了一种聚合调色剂，它包括由彩色聚合物颗粒形成的核和在分子中覆盖所述核的外壳，其中所述聚合调色剂是通过悬浮聚合法制备的。但是，仍然难于调整调色剂的形状和粒度。而且，粒度分布也很宽。
Michael等人的美国专利No.6,258,911公开了一种双官能的、具有窄的多分散性的聚合物，和一种用于制备在其每一端都具有共价键合自由基的聚合物的乳液缩聚方法。但是，即使使用这种方法，表面活性剂也能够导致有害影响，并且难于控制胶乳的尺寸。
发明内容
本发明提供一种制备调色剂的方法，其中所述调色剂颗粒的尺寸易于控制并且能够获得窄的粒度分布。
本发明还提供一种具有较小粒度和优异的存储性能和耐久性的调色剂，其中所述调色剂的粒度容易控制且产量高。
本发明还提供一种成像方法，其中通过使用具有诸如粒度控制、存储性能和耐久性之类的优异性能的调色剂，能够以低温定影高质量的图像。
本发明还提供一种成像装置，其中通过使用具有诸如粒度控制、存储性能和耐久性之类的优异性能的调色剂，能够以低温定影高质量的图像。
根据本发明的一个方面，提供一种制备调色剂的方法，包括通过混合具有亲水基、疏水基和至少一个活性官能团的大分子单体、至少一种可聚合单体和着色剂分散体，制备调色剂组合物，其中所述着色剂分散体是通过混合活性乳化剂和着色剂制备的；在介质中乳液聚合所述调色剂组合物；以及分离和干燥聚合的调色剂。
根据本发明的一个方面，提供一种制备调色剂的方法，包括乳液聚合调色剂组合物，所述调色剂组合物包括着色剂分散体、大分子单体和至少一种可聚合单体，其中所述着色剂分散体包含活性乳化剂和着色剂，所述大分子单体具有亲水基、疏水基和至少一个反应性官能团；以及分散和干燥得到的聚合调色剂。
根据本发明的另一个方面，提供一种调色剂，所述调色剂包括通过在介质中乳液聚合调色剂组合物而获得的大分子单体和可聚合单体的共聚物，所述调色剂组合物包括具有亲水基、疏水基和至少一个活性官能团的大分子单体、至少一种可聚合单体和着色剂分散体，其中所述着色剂分散体是通过混合活性乳化剂和着色剂制备的。
根据本发明的再一个方面，提供一种成像方法，包括通过在形成有静电潜像的感光体表面上设置调色剂形成调色剂图像；和将所述调色剂图像转印到转印介质上，其中所述调色剂包括通过在介质中乳液聚合调色剂组合物而获得的大分子单体和可聚合单体的共聚物，所述调色剂组合物包括具有亲水基、疏水基和至少一个活性官能团的大分子单体、至少一种可聚合单体和着色剂分散体，其中所述着色剂分散体是通过混合活性乳化剂和着色剂制备的。
根据本发明的又一个方面，提供一种成像装置，包括有机感光体；为所述有机感光体的表面充电的部件；用于容纳根据本发明的方法制备的调色剂的部件；用于将所述调色剂供给所述感光体表面从而使所述有机感光体表面上的所述静电潜像显影成调色剂图像的部件；和用于将所述有机感光体表面上的调色剂图像转印到转印介质的部件。
根据本发明，能够制备具有小粒度和优异的耐贮性和耐久性的调色剂。能够容易地控制所述调色剂的粒度。所述调色剂是环境友好的并且能够通过简化的工艺以低成本生产。
通过下文中对本发明的详细描述，本发明的这些和其他方面将显而易见，这些详细描述结合附图进行，公开了本发明的各种实施方式。
通过参照附图对本发明示例性的实施方式进行详细描述，本发明上述和其他的特点和优点将变得更加明显，其中图1是成像装置的示意图，所述装置使用通过本发明实施方式的方法制备的调色剂。
具体实施例方式
根据本发明，通过混合活性乳化剂和着色剂制备着色剂分散体，通过混合大分子单体、可聚合单体和着色剂分散体制备调色剂组合物，然后乳液聚合所述调色剂组合物。
在乳液聚合过程中，用活性乳化剂分散着色剂。然后加入单体、蜡等并且聚合得到的混合物，从而制备包含着色剂和蜡的胶乳颗粒。所述胶乳颗粒用于制备调色剂。通过这种工艺减小通常由于在调色剂中残留有乳化剂而导致的对调色剂性能的不利影响。
本发明在着色剂分散过程中不使用常规的乳化剂，而是使用活性乳化剂。在粉粒形状的反应过程中，所述活性乳化剂附着在乳胶树脂上。由于残留乳化剂不发生迁移，所以这种工艺能够改进调色剂的性质。
由于本发明不使用用于乳液聚合的常规乳化剂，所以能够将制备调色剂颗粒的分离和过滤工艺期间的清洁工序最小化。因而简化了制备过程，降低了生产成本，并且减少了污水和废水的产生，这对环境是非常有利的。此外，能够提高诸如低的摩擦电荷和低的调色剂贮存稳定性之类的特性，并且能够防止由于乳化剂造成的图像劣化。
所述活性乳化剂包括聚氧乙烯烷基苯基醚部分(polyoxyethylenealkylphenyl ether moiety)和选自以下的至少一种材料具有选自乙烯基、丙烯酸酯基团和甲基丙烯酸酯基团的至少一个基团的阴离子型活性乳化剂。
所述活性乳化剂的重均分子量可以在约100到约1000的范围内。当所述活性乳化剂的重均分子量小于100时，所述乳化剂的作用减弱；而当重均分子量超过1000时，其反应性降低。
基于100重量份的着色剂，所述活性乳化剂的量可以在约5到约50重量份的范围内，优选在约10到约20重量份的范围内。当所述活性乳化剂的量少于5重量份时，着色剂和胶乳的可分散性降低并且颗粒形状劣化。当所述活性乳化剂的量大于50重量份时，乳化剂与单体的反应性降低。
如本领域所公知的，活性乳化剂包括活性基团、亲水基团和疏水基团。所述活性基可以是可自由基聚合的不饱和键，例如乙烯基、丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基。所述亲水基可以是聚氧化乙烯、羟基、羧基、磺酸、硫酸或氨基。所述疏水基可以是烷基、苯基、氟烷基或聚硅氧烷基。活性乳化剂的例子可以具有烯丙基醚基、聚氧化乙烯基和壬基苯基，例如由AdekaReasoap销售的、商品名为NE-10、NE-20和NE-30那些。活性乳化剂的其他例子可以具有烯丙醚基、聚氧化乙烯基、硫酸基和壬基苯基(来自AsahiDenka Kogyo K.K.)、聚氧乙烯壬基苯基醚基中的苯基上的丙烯基和聚氧化乙烯壬基苯基醚硫酸酯基中的苯基上的丙烯基(来自Dai-ichi Kogyo SeiyakuCo.)。另一个例子具有烯丙基和磺酸基(来自Kao公司)。还有来自NipponNgukazai有限公司的其他的例子，包括双(聚氧乙烯多环苯基醚)甲基丙烯酸硫酸酯盐、聚氧乙烯壬基苯基醚丙烯酸酯(polyoxythyline nonyl phenylether acrylate)、聚氧乙烯烷基醚甲基丙烯酸酯和聚氧乙烯甲基丙烯酸酯。再一个例子是聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸铵。
现在详细解释本发明的制备调色剂的方法。将活性乳化剂和着色剂放入超高纯净水并由分散器分散。可以使用超声波均质机、玻珠研磨机和微强化流态器(microfluidizer)作为分散器。被分散的含水着色剂被注入反应器并在反应器中被搅动，在所述反应器中用适量的水和氮气吹扫。为了控制活性介质的电离度，可以加入诸如氯化钠或其他离子盐之类的电解液。当反应器内的温度达到适当的值时，有机溶剂，即，至少一种可聚合单体和大分子单体的混合物，被半连续地注入反应器。在此期间，可以一起注入蜡和链转移剂。根据所述单体和大分子单体的反应时间控制每种材料的注入量和注入时间。被注入的单体从分散在活性乳化剂中的着色剂的中心扩散，并且被分散的着色剂的颗粒溶胀并形成含有着色剂的单体液滴。当所述被分散的着色剂颗粒适当溶胀时，可以将水溶性自由基引发剂注入从而引发自由基反应。
本发明在反应过程中或反应后使用大分子单体稳定颗粒。
本发明的大分子单体是既具有亲水基又具有疏水基的两亲性材料、以及具有至少一个活性官能团的聚合物或低聚物。所述亲水基与提高单体的水分散作用的介质反应，而所述疏水基则通过附着在调色剂颗粒的表面促进乳液聚合。所述大分子单体可以以多种方式通过与调色剂组合物中的可聚合单体结合形成共聚物，例如接枝、支化或交联。根据本发明的实施方式，通过使用大分子单体，能够提高调色剂颗粒的耐久性和抗偏移性(anti-offset)。并且，在乳液聚合过程中，所述大分子单体还通过形成稳定的胶束(micelle)而起稳定剂的作用。
所述大分子单体的重均分子量在100到100,000的范围内，优选在1,000到10,000的范围内。当所述大分子单体的重均分子量小于100时，不会提高调色剂的性质或所述大分子单体不能适当地起到稳定剂的作用。此外，当所述大分子单体的重均分子量大于100,000时，反应转化率可能降低。
根据本发明的大分子单体可以是，例如，选自以下的材料聚乙二醇(PEG)-甲基丙烯酸酯、PEG-乙醚甲基丙烯酸酯、PEG-二甲基丙烯酸酯、PEG-改性氨基甲酸乙酯、PEG-改性聚酯、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，但不限于此。
基于100重量份的调色剂组合物，本发明所使用的大分子单体的量可以在约1到约50重量份的范围内。在100份调色剂组合物的基础上，当所述大分子单体的量少于1重量份时，颗粒分布的稳定性降低。基于100重量份的调色剂组合物，当所述大分子单体的量大于50重量份时，调色剂的性能劣化。
本发明所使用的可聚合单体是具有至少一种不饱和基的材料。所述可聚合单体可以是选自如下所述的单体乙烯类单体、具有羧基的极性单体、具有不饱和聚酯基的单体和具有脂肪酸基的单体。
所述可聚合单体可以由选自以下的至少一种物质形成苯乙烯类单体，例如苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯；丙烯酸；甲基丙烯酸；(甲基)丙烯酸衍生物，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、二甲基氨基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯甲酯、甲基丙烯酸酯乙酯、甲基丙烯酸酯丙酯、甲基丙烯酸酯丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯和二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯；酰胺的(甲基)丙烯酸衍生物，例如丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺；烯键式不饱和单烯烃，例如乙烯、丙烯和丁烯；卤代乙烯基，例如氯乙烯、偏二氯乙烯和氟乙烯；乙烯基酯，例如乙酸乙烯酯和丙酸乙烯酯；乙烯基醚，例如乙烯基甲醚和乙烯基乙醚；乙烯基酮，例如乙烯基甲基酮和甲基异丙烯基酮；以及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，但不限于此。
基于100重量份的调色剂组合物，本发明所使用的可聚合单体的量在约3到约50重量份的范围内。基于100重量份的调色剂组合物，当所述可聚合单体的量少于3重量份时，产量降低。基于100重量份的调色剂组合物，当所述可聚合单体的量大于50重量份时，调色剂组合物的稳定性降低。
本发明所使用的介质可以是水溶液或水和有机溶剂的混合物。
两亲的大分子单体不仅能够作为共聚单体，还能够作为稳定剂。在初始的自由基和单体之间的反应形成低聚物自由基，并提供原位稳定效应。被加热分解的引发剂形成自由基，并在水溶液中与单体单元反应，从而形成低聚物自由基，并提高了疏水性。所述低聚物自由基的疏水性加速了在胶束内部的扩散，加速了与可聚合单体的反应，并且促进了与大分子单体的共聚反应。
由于两亲的大分子单体的亲水性，共聚反应更易于发生在调色剂颗粒表面的附近。位于颗粒表面的大分子单体的亲水部分通过提供空间稳定性提高了调色剂颗粒的稳定性，并且能够根据所注入大分子单体的量或分子量控制粒度。并且，在颗粒表面反应的官能团能够提高调色剂的摩擦电性能。
调色剂组合物中的自由基通过引发剂形成，并且所述自由基可以与可聚合单体反应。所述自由基与可聚合单体和大分子单体的活性官能团反应，从而形成共聚物。
自由基聚合引发剂的例子包括过硫酸盐，如过硫酸钾，过硫酸铵，等；偶氮化合物，如4，4-偶氮二(4-氰基戊酸)，二甲基-2，2′-偶氮二(丙酸2-甲酯)，2，2-偶氮二(2-脒基丙烷)二盐酸盐，2，2-偶氮二-2-甲基-N-1，1-二(羟基甲基)-2-羟基乙基丙酰胺，2，2′-偶氮二(2，4-二甲基戊腈)，2，2′-偶氮二异丁腈，1，1’-偶氮二(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-乙基己酸叔丁基酯(t-butylperoxide-2-ethylhexanoate)，过氧二碳酸二异丙基酯，过氧间苯二甲酸二叔丁基酯，等。另外，可以使用氧化-还原引发剂，它是聚合引发剂和还原剂的组合。
本发明的显影剂可包括着色剂，和这种着色剂可以是炭黑或苯胺黑(对于黑色调色剂)。另外，根据本发明的实施方案容易用非磁性调色剂制成彩色调色剂。对于彩色调色剂，炭黑用作黑色着色剂，和进一步包括黄色着色剂，品红着色剂和青色着色剂作为彩色着色剂。
黄色着色剂可以是缩合的氮化合物，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。
品红着色剂可以是缩合的氮化合物，蒽醌，喹吖酮化合物，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。
这些着色剂可单独使用或两种或多种组合使用。所需着色剂根据颜色，饱和度，亮度，耐候性，和在调色剂中的分散性而选择。
着色剂的量可以是0.1至20重量份，基于100重量份可聚合单体。着色剂的量不特别限定，只要它足以将调色剂着色。如果着色剂的量低于0.1重量份，着色不足。如果着色剂的量超过20重量份，调色剂的生产成本增加和调色剂不能得到足够的摩擦电荷。
本发明的调色剂组合物可包括至少一种选自蜡，电荷控制剂和隔离剂(release agent)的物质。
隔离剂保护感光体和防止显影性能变差，和因此可用于得到高质量图像。根据本发明实施方案的隔离剂可使用具有高纯度的固体脂肪酸酯材料。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。用于本发明实施方案的隔离剂可以是由具有至少三个官能团的醇和羧酸形成的多官能酯化合物。
电荷控制剂可由选自包含金属如锌或铝的水杨酸化合物，双二苯基乙醇酸的硼络合物，和硅酸盐的物质形成。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)。
可以使用向最终调色剂化合物提供所需特性的合适的蜡。蜡可以是聚乙烯蜡，聚丙烯蜡，硅蜡，石蜡，酯蜡，巴西棕榈蜡或茂金属蜡，但不限于此。蜡的熔点可以是约50至约150摄氏度。蜡组分物理粘附到调色剂颗粒上，但没有与调色剂颗粒共价键接。调色剂在低定影温度下固定到最终图像受体上和具有优异的最终图像耐久性和抗磨损性能。
聚合反应可根据温度而进行3至12小时。将作为反应产物而得到的颗粒过滤，分离和干燥。此时，可进行聚集(agglomeration)工艺以控制颗粒尺寸。可进一步将添加剂加入干燥调色剂用于激光打印机。根据本发明制成的调色剂的体积平均粒度可以是0.5至20μm，和优选5至10μm。
本发明提供了一种调色剂，其包括通过调色剂组合物在介质中的乳液聚合而得到的大分子单体和可聚合单体的共聚物，所述调色剂组合物包括具有亲水基，疏水基和至少一个活性官能团的大分子单体，至少一种可聚合单体，和着色剂分散体，其中着色剂分散体通过混合活性乳化剂和着色剂而制备。
由引发剂形成的自由基与可聚合单体和所述大分子单体的活性官能团反应，可以形成共聚物。所述共聚物可以通过共聚选自以下的至少一种单体形成乙烯基单体、具有羧基的极性单体、具有不饱和聚酯基团的单体和具有脂肪酸基团的单体。所述共聚物的重均分子量可以在约2,000到约200,000的范围内。
所述大分子单体的重均分子量在约100到约100,000的范围内，优选在约1,000到约10,000的范围内。所述大分子单体可以由选自以下的材料形成聚乙二醇(PEG)-甲基丙烯酸酯、PEG-乙醚甲基丙烯酸酯、PEG-二甲基丙烯酸酯、PEG-改性氨基甲酸乙酯、PEG-改性聚酯、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、脂肪酸改性的丙烯酸酯和聚酯甲基丙烯酸酯，但不限于此。
所述调色剂的平均体积粒度可以在0.5到20μm的范围内，优选在5到10μm的范围内。
所述调色剂组合物可以进一步包括选自以下的至少一种材料，所述组包括石蜡、电荷控制剂和隔离剂，其细节如上所述。
本发明还提供一种成像方法，包括通过在形成有静电潜像的感光体表面上布置调色剂形成调色剂图像；和将所述调色剂图像转印到转印介质上，其中所述调色剂包括通过在介质中乳液聚合调色剂组合物获得的大分子单体和可聚合单体的共聚物，所述调色剂组合物包括具有亲水基、亲水基和至少一个活性官能团的大分子单体、至少一种可聚合单体和着色剂分散体，其中所述着色剂分散体是通过混合活性乳化剂和着色剂制备的。
电子照相成像工艺包括充电工艺、曝光工艺、显影工艺、转印工艺、定影工艺、清洁工艺和抗静电工艺，它们被顺序连续执行从而在图像接受体上形成图像。
在充电工艺中，感光体通过电晕或充电辊被所需极性的(阴性或阳性)的电荷所覆盖。在曝光工艺中，光学系统，通常为激光扫描仪或二极管阵列，通过以成影像(imagewise)的方式对感光体的充电表面选择性地放电，形成与将要在图像接受体上形成的最终可视图像相应的潜像。电磁辐射(在下文中称作“光”)可以包括红外辐射、可见光和紫外辐射。
在显影工艺中，通常，具有适当极性的调色剂颗粒接触感光体上的潜像。通常，使用具有与调色剂相同极性的电势的电偏压显影剂(electricallybiased developer)。调色剂颗粒移动到图像感光体上，通过静电选择性地附着到潜像上，并在感光体上形成调色剂图像。
在转印工艺中，所述调色剂图像被从感光体上转印到所期望的最终图像接受体上。有时使用中间转移元件来实现所述调色剂图像从感光体到最终图像接受体上的转印。
在定影工艺中，通过加热最终图像接受体上的调色剂图像来熔化或软化所述调色剂颗粒，以将所述调色剂图像定影到最终图像接受体上。或者，能够在加热或不加热的情况下，在高压下将调色剂定影到最终图像接受体上。在清洁工艺中，将残留在感光体上的调色剂颗粒去除。在抗静电工艺中，感光体上的电荷暴露于具有特定波长的光，且电荷显著减少至均匀低值。结果，除去了潜像的残留物并且已为成像周期准备好所述感光体。
本发明还提供一种成像装置，包括有机感光体；为所述有机感光体的表面充电的部件；用于在所述有机感光体的表面形成静电潜像的部件；用于容纳调色剂的部件；用于将所述调色剂供给有机感光体表面从而使所述静电潜像显影形成调色剂图像的部件；和用于将所述有机感光体上的调色剂图像转印到转印介质的部件。所述成像装置中使用的调色剂包含通过在介质中乳液聚合调色剂组合物获得的大分子单体和可聚合单体的共聚物，所述调色剂组合物包括具有亲水基、疏水基和至少一个活性官能团的大分子单体、至少一种可聚合单体和着色剂分散体，其中所述着色剂分散体是通过混合活性乳化剂和着色剂制备的。
图1是一种非接触显影型成像装置的示意图，所述装置使用的调色剂是使用本发明的实施方式的方法制备的。下面解释所述成像装置的操作原理。
显影剂8，是无磁性单组份显影剂，它通过由诸如聚氨酯或泡沫或海绵材料之类的弹性材料形成的进料辊6供给到显影辊5。当显影辊5旋转时，供给所述到显影辊5的显影剂8到达显影辊5和显影剂调整刀片7之间的接触点。所述显影剂调整刀片7由诸如金属、橡胶等等之类的弹性材料形成。当显影剂8通过显影辊5和显影剂调整刀片7之间的接触点时，所述显影剂8被弄平以形成薄层并且所述显影剂8被充分充电。所述显影辊5将所述显影剂8的薄层转印到显影区域，在那里所述显影剂8在感光体1的静电潜像上显影，这里所述感光体是潜像载体。
显影辊5和感光体1彼此面对，在它们之间有一恒定的距离，而不互相接触。所述显影辊5逆时针方向旋转而所述感光体1顺时针方向旋转。根据由于施加到所述显影辊5上的电压和感光体1的潜像电势之间的差而产生的电荷强度，被转印到所述显影区域的显影剂8在感光体1上形成静电潜像。
由于所述感光体1的旋转，在感光体1上显影的显影剂8到达转印装置9。当打印纸13借助转印装置9穿过所述感光体1和所述转印装置9之间时，所述在感光体1上显影的显影剂8通过电晕放电或通过辊被转印到打印纸13上，并形成图像，其中所述转印装置9被施加与显影剂8的极性相反的高压。
被转印到打印纸13上的图像穿过提供高温和高压的熔化装置，从而当所述显影剂8被熔化到所述打印纸13时，图像熔化到打印纸13上。同时，显影辊5上的未显影的残存显影剂8通过与所述显影辊5相接触的进料辊6被带回。重复上述工艺步骤。
现在将参照下面的实施例更详细地描述本发明。下面的实施例仅具有示例性的目的，而不是对本发明保护范围的限制。
实施例实施例1将青色颜料16g、PB15:3和活性乳化剂4g、HS-10(来自DAI-ICHIKOGYO)混和在100g超高纯度水中，所述超高纯度水通过超高纯度氮被脱氧。所述混合物被引入分散混合器(Dispermat Milling)并以5,000RPM旋转约一小时，来制备着色剂分散体。通过混合500g超高纯度水和5g聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEG-MA)制备水溶液并将所述溶液引入反应器。将通过上述工序得到的50g颜料溶液在600g超高纯度水中稀释并在一升的反应器中均匀化。均匀化的时间在以7,000RPM旋转的情况下是2分钟。均匀化之后，将所述颜料溶液以300RPM搅拌并加热到80℃。当反应器内的温度达到适当值时，加入1g过硫酸钾和0.5g的2，2′-偶氮二异丁腈作为引发剂，并且将所述反应器用氮气吹扫。即刻，将由100g单体混合物、2.5g链转移剂1-十二烷硫醇和10g隔离剂酯蜡形成的单体组合物在大约一小时内使用滴液漏斗缓慢加入，所述单体混合物是苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯和PEG-MA分别以7∶1.5∶0.5∶1的比例混合得到的。在此期间，反应时间是3小时，并且在此之后，将2gNaCl溶入20g超高纯度水并逐滴添加到反应器中。再一次，将110g上述比例的单体混合物在一小时内加入。整个反应时间为6小时，并且在反应后，边搅拌边使所述产物自然冷却。所得到的颗粒的平均体积粒度为5.8μm。
实施例2以与实施例1相同的方式制备调色剂组合物，不同之处是，在2小时的反应时间后，将15g苯乙烯、3g丙烯酸丁酯、0.5g丙烯酸甲酯、0.5g的PEG-MA和2.5g十二烷硫醇的混合物作为用于壳层的单体加入。反应时间为6小时，并且在反应期间温度保持在80℃。6小时后，停止加热并且允许反应器自然冷却。颗粒的平均体积粒度为6.9μm以及数均尺寸为6.9μm。
实施例3以与实施例1相同的方式制备调色剂组合物，不同之处是，用6g的PZ-141(乙酸纤维素(Rhodia))代替HS-10。并且，用8g聚乙烯蜡代替酯蜡。所制造颗粒的平均体积粒度为6.3μm以及数均尺寸为6.1μm。
实施例4以与实施例1相同的方式制备调色剂组合物，不同之处是，用PEG-乙醚甲基丙烯酸酯(EEMA)代替PEG-MA。并且，用11g聚乙烯蜡代替10g酯蜡。所制造的颗粒平均体积粒度为6.8μm以及数均尺寸为6.5μm。
实施例5以与实施例1相同的方式制备调色剂组合物，不同之处是，用PEG-甲基丙烯酸羟乙酯代替PEG-MA。将所述PEG-甲基丙烯酸羟乙酯溶解到10g乙醇中然后溶解到水中。所制造的颗粒的平均体积粒度为6.8μm。
实施例6以与实施例1相同的方式制备调色剂组合物，不同之处是，用丙烯酸代替甲基丙烯酸。所制造的颗粒的平均体积粒度为6.8μm以及数均尺寸为6.5μm。
实施例7以与实施例1相同的方式制备调色剂组合物，不同之处是，使用PY180代替PB15:3作为颜料。所制造的颗粒的平均体积粒度为7.1μm以及数均尺寸为6.9μm。
实施例8以与实施例1相同的方式制备调色剂组合物，不同之处是，使用PR122代替PB15:3作为颜料。所制造的颗粒的平均体积粒度为7.3μm以及数均尺寸为7.1μm。
实施例9以与实施例1相同的方式制备调色剂组合物，不同之处是，使用碳黑(Nipex70)代替PB15:3作为颜料。所制造的颗粒的平均体积粒度为6.7μm以及数均尺寸为6.5μm。
比较例-常规的乳化/聚集工艺胶乳的制备将0.5g十二烷基硫酸钠(SDS)作为阴离子表面活性剂与400g被脱氧的超高纯度水混合。将水溶液放入反应器并加热到80℃。当温度达到80℃时加入引发剂，所述引发剂是将0.2g过硫酸钾溶入到30g的超高纯度水中得到的溶液。10分钟后，将105.5g苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸(分别是81g、22g、2.5g)在大约30分钟内逐滴添加。在反应发生4小时后，停止加热并允许所述产物自然冷却。除去30g得到的种子溶液并加入到351g超高纯度水中，将得到的产物加热到80℃。将17g酯蜡加热并与18g单体苯乙烯、7g丙烯酸丁酯、1.3g甲基丙烯酸和0.4g十二烷硫醇一起溶解。将所制备的蜡/混合单体加入到其中溶有1g SDS的220g超高纯度水中，并将所得到的产物在超声波均质机中均匀化大约10分钟。将已被均匀化的乳化溶液放入反应器中，并在大约15分钟后，将5g引发剂和40g超高纯度水混合并加入到反应器中。在此期间，将反应温度保持在82℃并允许所述反应继续进行大约2小时30分钟。在所述反应进行2小时30分钟后，将1.5g引发剂和60g超高纯度水与用于形成壳层的单体一起再次加入。所述单体由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。将所述单体在大约80分钟内逐滴加入到所述反应器中。在所述反应进行2小时后，停止反应并使所述产物自然冷却。
调色剂聚集/熔化工艺将318g如上所述制备的胶乳颗粒与其中溶有0.5g SDS乳化剂的超高纯度水混合。加入由SDS乳化剂分散的18.2g颜料颗粒(青色颜料15:3，固体颗粒含量40％)，从而得到分散有胶乳颜料的水溶液。在以250RPM搅拌期间，用10％NaOH缓冲液将分散有胶乳颜料的水溶液的pH值滴定到pH10。在30g的超高纯度水中溶解10g MgCl2作为聚集剂，并将所得到的产物在大约10分钟内逐滴加入到胶乳颜料水溶液中。将所得到的产物的温度以1℃/min的速率升温到95℃。在加热大约3小时后，停止反应并使所述产物自然冷却。平均体积粒度大约为6.5μm。
根据本发明，通过使用活性乳化剂，简化了清洁工序，并且减少了污水和废水的产生，这对环境是非常有利的。能够容易地控制调色剂颗粒的形成和尺寸。调色剂的抗偏移性、摩擦充电性能(triboelectric charge property)和存储性能都很高并且能够实现高质量的图像。此外，能够在高湿度的条件下制备具有优异性能的聚合调色剂。
尽管已经参照本发明的示例性实施方式详细地示出和描述了本发明，然而本领域技术人员可以理解的是，在不背离权利要求书限定的本发明的范围和精神的情况下，可以在形式和细节上做出各种变化。
权利要求
1.一种调色剂的制备方法，包括通过混合活性乳化剂和着色剂制备着色剂分散体；通过混合具有亲水基、疏水基和至少一个活性官能团的大分子单体、至少一种可聚合单体和所述着色剂分散体制备调色剂组合物；在介质中乳液聚合所述调色剂组合物；和分离并干燥所述聚合的调色剂。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述活性乳化剂包括聚氧乙烯烷基苯基醚部分和选自以下的至少一种材料具有选自乙烯基、丙烯酸酯基和甲基丙烯酸酯基的至少一个基团的阴离子型活性乳化剂。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述活性乳化剂的重均分子量在约100至约1,000的范围内。
4.如权利要求1所述的方法，其中基于100重量份的所述着色剂，所述活性乳化剂的量在约5至约50重量份的范围内。
5.如权利要求1所述的方法，其中基于100重量份的所述着色剂，所述活性乳化剂的量在约10至约20重量份的范围内。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述大分子单体的重均分子量在约500至约100,000的范围内。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述大分子单体由选自以下的材料形成聚乙二醇(PEG)-甲基丙烯酸酯、PEG-乙醚甲基丙烯酸酯、PEG-二甲基丙烯酸酯、PEG-改性氨基甲酸乙酯、PEG-改性聚酯、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。
8.如权利要求1所述的方法，其中基于100重量份的所述调色剂组合物，所述大分子单体的量在约1至约50重量份的范围内。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述可聚合单体包括选自以下的至少一种单体乙烯类单体、具有羧基的极性单体、具有不饱和聚酯基的单体和具有脂肪酸基的单体。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述可聚合单体包括选自以下的至少一种物质苯乙烯类单体，选自苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯；丙烯酸；甲基丙烯酸；(甲基)丙烯酸衍生物，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、二甲基氨基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯甲酯、甲基丙烯酸酯乙酯、甲基丙烯酸酯丙酯、甲基丙烯酸酯丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯和二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯；酰胺的(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；烯键式不饱和单烯烃，选自乙烯、丙烯和丁烯；卤代乙烯基，选自氯乙烯、偏二氯乙烯和氟乙烯；乙烯基酯，选自乙酸乙烯酯和丙酸乙烯酯；乙烯基醚，选自乙烯基甲醚和乙烯基乙醚；乙烯基酮，选自乙烯基甲基酮和甲基异丙烯基酮；以及含氮的乙烯基化合物，选自2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶和N-乙烯基吡咯烷酮。
11.如权利要求1所述的方法，其中基于100重量份的所述调色剂组合物，所述可聚合单体的量在约3至约50重量份的范围内。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述着色剂包括选自黄色、品红色、青色和黑色颜料的材料。
13.如权利要求1所述的方法，其中通过引发剂由所述调色剂组合物生成自由基，并且所述自由基与可聚合单体反应。
14.如权利要求1所述的方法，其中所述调色剂组合物进一步包括选自蜡、链转移剂、电荷控制剂和隔离剂的至少一种材料。
15.一种调色剂，包括通过在介质中乳液聚合调色剂组合物获得的大分子单体和可聚合单体的共聚物，所述调色剂组合物包括具有亲水基、疏水基和至少一个活性官能团的大分子单体、至少一种可聚合单体和着色剂分散体，其中所述着色剂分散体是通过混合活性乳化剂和着色剂制备的。
16.如权利要求15所述的调色剂，其中所述共聚物是通过共聚选自以下的至少一种单体形成的乙烯类单体、具有羧基的极性单体、具有不饱和聚酯的单体和具有脂肪酸基的单体。
17.如权利要求15所述的调色剂，其中所述共聚物的重均分子量在约2,000至约200,000的范围内。
18.如权利要求15所述的调色剂，其中所述调色剂颗粒的平均体积粒度在约0.5至约20μm的范围内。
19.如权利要求15所述的调色剂，其中所述大分子单体的重均分子量在约100至约100,000的范围内。
20.如权利要求15所述的调色剂，其中所述大分子单体由选自以下的材料形成聚乙二醇(PEG)-甲基丙烯酸酯、PEG-乙醚甲基丙烯酸酯、PEG-二甲基丙烯酸酯、PEG-改性氨基甲酸乙酯、PEG-改性聚酯、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、脂肪酸改性的丙烯酸酯和聚酯甲基丙烯酸酯。
21.如权利要求15所述的调色剂，其中所述调色剂组合物进一步包括选自蜡、电荷控制剂和隔离剂的至少一种材料。
22.一种成像方法，包括通过在其上具有静电潜像的感光体表面上布置如权利要求15所述的调色剂形成调色剂图像；和将所述调色剂图像转印到转印介质上。
23.一种成像装置，包括有机感光体；使所述有机感光体的表面带电的部件；用于容纳如权利要求15所述的调色剂的部件；用于将所述调色剂供给到所述有机感光体的表面从而使所述有机感光体表面上的静电潜像显影为调色剂图像的部件；和用于将所述有机感光体表面上的调色剂图像转印到转印介质上的部件。
24.一种制备调色剂的方法，包括乳液聚合调色剂组合物，所述调色剂组合物包括着色剂分散体、大分子单体和至少一种可聚合单体，其中所述着色剂分散体包含活性乳化剂和着色剂，所述大分子单体具有亲水基、疏水基和至少一个反应性官能团；以及分散和干燥得到的聚合调色剂。
25.如权利要求24所述的方法，其中所述活性乳化剂包括聚氧乙烯烷基苯基醚部分和选自以下的至少一种材料具有选自乙烯基、丙烯酸酯基和甲基丙烯酸酯基的至少一个基团的阴离子型活性乳化剂。
全文摘要
本发明涉及一种调色剂的制备方法，包括通过混合活性乳化剂和着色剂制备着色剂分散体；通过混合具有亲水基、疏水基和至少一个活性官能团的大分子单体、至少一种可聚合单体和所述着色剂分散体，制备调色剂组合物；在介质中乳液聚合所述调色剂组合物；和分离并干燥所述被聚合的调色剂。本发明还提供一种使用所述方法制备的调色剂，一种使用所述调色剂的成像方法和一种使用所述调色剂的成像装置。根据所述方法，易于控制调色剂颗粒的尺寸、分布和形状。此外，所述方法使清洁工艺最小化，因此降低了污水量和废水量，这对环境是非常有利的。
文档编号G03G15/00GK1983042SQ20061017287
公开日2007年6月20日 申请日期2006年8月31日 优先权日2005年8月31日
发明者李晙荣, 连卿烈, 洪昌国, 郑旻泳 申请人:三星电子株式会社