专利名称：制备调色剂的方法和使用该方法制成的调色剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及调色剂和制备该调色剂的方法。更具体地，本发明涉及一种使用大分子单体，反应性乳化剂，和多官能聚酯在乳液聚合反应工艺中制备调色剂的方法和所得的调色剂。
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分显影剂或仅由调色剂形成的没有载体颗粒的单组分显影剂。单组分显影剂可以是具有磁性性能的磁性单组分显影剂或不具有磁性性能的非磁性单组分显影剂。增塑剂如胶体硅石通常独立地被加入非磁性单组分显影剂中以增加调色剂的流动能力。一般，通过在粘结树脂中分散着色剂，如炭黑，或其它添加剂而得到的着色颗粒用于调色剂。
制备调色剂的方法包括粉碎或聚合反应。在粉碎时，调色剂这样得到将合成树脂与着色剂和，如果需要，其它添加剂熔体混合，粉碎该混合物和将颗粒分级直至达到所需颗粒尺寸。在聚合反应时，可聚合单体组合物通过均匀溶解或分散可聚合单体，着色剂，聚合反应引发剂和，如果需要，各种添加剂如交联剂和抗静电剂而制成。然后，使用搅拌器将可聚合单体组合物分散在包括分散稳定剂的含水分散介质中以形成微小液体滴颗粒。随后，将温度升高并进行悬浮液聚合反应以得到具有所需尺寸的着色聚合物颗粒的聚合调色剂。
在成像装置如电子照相装置或静电记录装置中，静电潜像通过曝光在均匀带电的光感受器(photoreceptor)的表面上形成。调色剂附着于静电潜像上，并将所得调色剂图像通过几种工艺如加热，压制，溶剂蒸汽(solventsteaming)，等转移至转移介质如纸上。在大多数定影(fixing)工艺中，具有调色剂图像的转移介质在定影辊和压制辊之间经过，和调色剂图像通过加热和压制而熔化至转移介质上。
需要改进通过成像装置如电光复印机而形成的图像的清晰性和细微性。通常，用于成像装置的调色剂常使用粉碎而得到。如果使用粉碎，往往形成具有宽范围颗粒尺寸的着色颗粒。因此，为了得到令人满意的显影剂性能，需要将通过粉碎得到的着色颗粒根据尺寸分级以使颗粒尺寸分布变窄。但在制造适用于电子照相工艺或静电记录工艺的调色剂颗粒时，使用常规混合/粉碎工艺难以精确的控制颗粒尺寸分布。另外在制备细小颗粒调色剂时，由于分级工艺而调色剂制备产率低。另外，对用于得到理想的带电和定影性能的调色剂设计的改变/调节存在限制。因此，下述聚合调色剂最近受到关注，其中颗粒的尺寸容易控制且无需经过一个复杂的制造工艺如分级。
如果使用聚合反应制备调色剂，无需进行粉碎或分级就得到所需的颗粒尺寸分布。
U.S.专利No.6,033,822(Hasegawa等人)公开了一种在分子中包括由着色聚合物颗粒形成的核和覆盖该核的壳的聚合调色剂。聚合调色剂通过悬浮聚合反应而制备。但仍难以调节调色剂的形状和颗粒尺寸。另外，所得调色剂具有宽颗粒尺寸分布。
U.S.专利No.6,258,911(Michael等人)公开了一种具有窄多分散性的双官能聚合物和用于制造在其每个端部共价键接有自由基的聚合物的乳液缩合聚合反应工艺。但即使使用该方法，表面活性剂也会造成不利影响，和难以控制胶乳的尺寸。
因此，工业上一直需要生产调色剂的改进方法。
发明内容
本发明提供了一种制备调色剂的方法，其中调色剂颗粒的尺寸被自由地控制和其中得到窄的颗粒尺寸分布。
本发明还提供了一种具有小颗粒尺寸和优异的储存性能和耐久性的调色剂，其中调色剂的颗粒尺寸容易控制且生产产率高。
本发明还提供了一种成像方法，其中高质量图像可在低温下通过使用在颗粒尺寸控制，储存性能，和耐久性方面具有优异性能的调色剂而定影。
本发明还提供了一种成像装置，其中高质量图像可在低温下通过使用在颗粒尺寸控制，储存性能，和耐久性方面具有优异性能的调色剂而定影。
根据本发明的一个方面，提供了一种制备调色剂的方法，包括通过混合反应性乳化剂和着色剂而制备着色剂分散体；通过混合具有亲水基团，憎水基团和至少一个反应性官能团的大分子单体，至少一种可聚合单体，多官能聚酯，和着色剂分散体而制备调色剂组合物；在介质中乳液聚合该调色剂组合物；和分离和干燥该聚合调色剂。
根据本发明的另一方面，提供了一种调色剂，其包括通过在介质中乳液聚合调色剂组合物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团，憎水基团和至少一个反应性官能团的大分子单体，至少一种可聚合单体，多官能聚酯，和着色剂分散体，其中着色剂分散体通过混合反应性乳化剂和着色剂而制备。
根据本发明的另一方面，提供了一种成像方法，包括以下步骤通过将调色剂布置在其中形成静电潜像的光感受器表面上而形成可见图像；和将该可见图像转移至转移介质上，其中调色剂包括通过在介质中乳液聚合调色剂组合物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团，憎水基团和至少一个反应性官能团的大分子单体，至少一种可聚合单体，多官能聚酯，和着色剂分散体，其中着色剂分散体通过混合反应性乳化剂和着色剂而制备。
根据本发明的另一方面，提供了一种成像装置，包括有机光感受器；对有机光感受器的表面充电的单元；用于包含调色剂的单元，所述调色剂包括通过在介质中乳液聚合调色剂组合物而得到的大分子单体和可聚合单体的共聚物。该调色剂组合物包括具有亲水基团，憎水基团和至少一个反应性官能团的大分子单体，至少一种可聚合单体，多官能聚酯，和着色剂分散体。着色剂分散体通过混合反应性乳化剂和着色剂而制备。该装置还包括用于向有机光感受器的表面供给调色剂以使有机光感受器表面上的静电潜像显影成调色剂图像的单元；和用于将有机光感受器表面上的调色剂图像转移至转移介质的单元。
根据本发明，制备出一种具有小颗粒尺寸和优异的储存性能和耐久性的调色剂。调色剂的颗粒尺寸可容易控制。调色剂是环境友好的并可通过简化工艺而制成。因此，生产成本低。
本发明的这些和其它方面根据以下本发明的详细描述并结合公开了本发明各种实施方案的附图而变得显而易见。
本发明的以上和其它特点和优点通过在其详细的示例性实施方案中参考附图进行描述而变得显而易见，其中图1是采用调色剂的成像装置的示意图，所述调色剂使用根据本发明实施方案的方法制成。
具体实施例方式
根据本发明，着色剂分散体通过混合反应性乳化剂和着色剂而制备。调色剂组合物通过将大分子单体，至少一种可聚合单体，和多官能聚酯与着色剂分散体混合，并随后乳液聚合该调色剂组合物而制备。
多官能聚酯包括聚酯部分和至少两个选自乙烯基基团，丙烯酸酯基团，和甲基丙烯酸酯基团的反应性基团。具体地，多官能聚酯，尽管不限于以下例子，可由至少一种选自多官能聚酯甲基丙烯酸酯，多官能聚酯丙烯酸酯，树枝状聚酯甲基丙烯酸酯，树枝状聚酯丙烯酸酯，羧基聚酯甲基丙烯酸酯，和羧基聚酯丙烯酸酯的物质形成。
多官能聚酯的量可以是0.1至5重量份，基于100重量份大分子单体。如果多官能聚酯的量低于0.1重量份，调色剂的耐久性和抗偏移性(anti-offset)不能提高。如果超过5重量份，调色剂颗粒的定影性能由于过度增大的交联密度而下降。
多官能聚酯的重均分子量可以是300至8,000，而且优选500至5,000。如果重均分子量低于300，多官能聚酯不是有效的，而且如果它超过8,000，其反应性下降。
多官能聚酯作为共聚物的共聚单体参与反应和可形成混合树脂。为进行高分辨率印刷，作为粘结剂树脂用于粉碎的调色剂的聚酯等可被改性使用。
现在详细描述制备本发明的调色剂的方法。将反应乳化剂和着色剂投入超高纯水中和通过分散装置分散。分散装置的例子包括超声匀化器，砂磨机(bead milling machine)，和微流化器。分散的含水着色剂与适量水一起被注入反应器并搅拌，然后用氮气冲洗。为了控制反应性介质的电离度，可以加入电解质如NaCl或离子盐(ionic salt)。如果反应器内的温度达到合适的值，将有机溶剂，即，至少一种可聚合单体，大分子单体，和多官能聚酯的混合物半连续地注入反应器。在此过程中，蜡和链转移剂也可一起注入。每种材料的量和注入时间根据单体和大分子单体的反应时间而控制。所加的单体从分散在反应性乳化剂中的着色剂的中心扩散，且着色剂的分散颗粒膨胀和形成包括着色剂的单体的液滴。如果着色剂的分散颗粒适度膨胀，可注入水溶性自由基引发剂以引发自由基反应。
反应性乳化剂包括聚氧乙烯烷基苯基醚部分和可以是至少一种选自具有乙烯基基团，丙烯酸酯基团和甲基丙烯酸酯基团的阴离子反应性乳化剂的物质。反应性乳化剂包含反应性基团如可自由基聚合的不饱和键和亲水基团如聚氧化乙烯基团，羟基基团，羧基基团或磺酸基团和憎水基团如烷基或苯基基团。合适的反应性乳化剂的例子是HS-10(Dai-Ichi Kogyo SeiyakuCo.Ltd生产)，它具有在苯基基团上的丙烯基基团和聚氧乙烯壬基苯基醚硫酸酯基团。其它反应性乳化剂包括烯丙基醚基团，聚氧化乙烯基团和壬基苯基基团；烯丙基醚基团，聚氧化乙烯基团，硫酸基团和壬基苯基基团；和在苯基基团上的丙烯基基团和聚氧乙烯壬基苯基醚基团。也可使用本领域已知的其它合适的反应性乳化剂。合适的反应性乳化剂的另一例子是BC-10(Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co.Ltd.生产)，它是聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸铵。
反应性乳化剂的重均分子量可以是100至1,000。如果反应性乳化剂的重均分子量低于100，乳化剂的功能下降，而如果它超过1,000，其反应性低。
反应性乳化剂的量可以是5至50重量份，优选10至20重量份，基于100重量份着色剂。如果反应性乳化剂的量低于5重量份，着色剂和胶乳的分散性下降且颗粒构型变差，而如果它超过50重量份，乳化剂对单体的反应性低。
本发明在分散着色剂过程中不使用常规乳化剂，但使用反应性乳化剂。反应性乳化剂在颗粒形成反应过程中固定到胶乳树脂上，这样可使由于乳化剂所造成的对调色剂性能的不利影响最小化，因为剩余的乳化剂不迁移。
因为本发明不使用常规用于乳液聚合的非反应性乳化剂，在所制备的调色剂颗粒的分离和过滤工艺过程中的清洁工艺可被最小化或消除。因此，制备工艺得到简化，生产成本下降，且减少污染水和废水的产生，这在环境上是非常有利的。另外，特性如低摩擦电荷和低调色剂储存稳定性可得到改进和由于乳化剂所造成的图像变差可得到预防。
本发明在反应过程中或在反应之后通过使用大分子单体而使颗粒稳定。本发明的大分子单体是具有亲水基团和憎水基团的两亲材料，和是具有至少一个反应性官能团的聚合物或低聚物。亲水基团与提高单体的水分散性的介质反应，和憎水基团通过位于调色剂颗粒的表面上而促进乳液聚合反应。大分子单体可按照各种方式，如接枝，支化或交联通过与调色剂组合物中的可聚合单体键接(bonding)而形成共聚物。通过使用根据本发明的实施方案的大分子单体，可提高调色剂颗粒的耐久性和抗偏移性。另外，大分子单体可通过在乳液聚合反应过程中形成稳定胶束而用作稳定剂。
大分子单体的重均分子量是100至100,000，优选1,000至10,000。如果大分子单体的重均分子量低于100，调色剂的性能不能得到改进或大分子单体不能适用作稳定剂。另外，如果大分子单体的重均分子量大于100,000，反应转化率低。
根据本发明的大分子单体可以是，例如，选自以下的物质聚乙二醇(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(dimetacrylate)，PEG-改性的氨基甲酸乙酯，PEG-改性的聚酯，聚丙烯酰胺(PAM)，PEG-甲基丙烯酸羟乙基酯，六官能聚酯丙烯酸酯，树枝状聚酯丙烯酸酯，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。
用于本发明的大分子单体的量可以是1至50重量份，基于100重量份调色剂组合物。如果大分子单体的量低于1重量份，基于100重量份调色剂组合物，颗粒分布的稳定性低，如果大分子单体的量超过50重量份，基于100重量份调色剂组合物，调色剂的性能变差。
用于本发明的可聚合单体是具有至少一个不饱和基团的物质，和可以是选自乙烯基单体，具有羧基基团的极性单体，具有不饱和聚酯基团的单体和具有脂肪酸基团的单体的单体。
可聚合单体可由至少一种选自以下的物质形成苯乙烯基单体如苯乙烯，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基酯；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如乙烯，丙烯和丁烯；卤化乙烯基如氯乙烯，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异丙烯基酮；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，但不限于此。
用于本发明的可聚合单体的量是3至50重量份，基于100重量份调色剂组合物。如果可聚合单体的量低于3重量份，基于100重量份调色剂组合物，则产率低。如果可聚合单体的量超过50重量份，基于100重量份调色剂组合物，则调色剂组合物的稳定性低。
用于本发明的介质可以是水溶液或水和有机溶剂的混合物。
两亲大分子单体可不仅作为共聚单体而且作为稳定剂使用。起始自由基和单体之间的反应形成低聚物自由基，和提供原位稳定化作用。引发剂热分解形成自由基，与单体单元在水溶液中反应以形成低聚物自由基，并增加憎水性。低聚物自由基的憎水性加速胶束内的扩散，加速与可聚合单体的反应和促进与大分子单体的共聚反应。
由于两亲大分子单体的亲水性，共聚反应可更容易发生在调色剂颗粒的表面附近。位于颗粒表面上的大分子单体的亲水部分通过提供空间稳定性而增加调色剂颗粒的稳定性，和可根据所注入的大分子单体的量或分子量而控制颗粒尺寸。另外，在颗粒表面上反应的官能团可提高调色剂的摩擦电性能(frictional electricity property)。
调色剂组合物中的自由基通过引发剂而产生，自由基可与可聚合单体反应。自由基与可聚合单体和大分子单体的反应性官能团反应以形成共聚物。
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，炭黑用作用于黑色的着色剂，和进一步包括黄色着色剂，品红着色剂和青色着色剂作为用于彩色的着色剂。
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。具体地，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。具体地，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。具体地，可以使用C.I.颜料蓝1，7，15，15:1，15:2，15:3，15:4，60，62，66，等。
这些着色剂可单独或两种或多种组合使用。所需着色剂根据所需颜色，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。
隔离剂保护光感受器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。具体地，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颗粒尺寸可以是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团，憎水基团和至少一个反应性官能团的大分子单体，至少一种可聚合单体，多官能聚酯，和着色剂分散体，其中着色剂分散体通过混合反应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，大分子单体的反应性官能团，和多官能聚酯反应形成共聚物。该共聚物的重均分子量可以是2,000至200,000。
根据本发明制备的调色剂颗粒的体积平均颗粒尺寸可以是0.5至20μm，和优选5至10μm。
调色剂组合物可进一步包括至少一种选自蜡，电荷控制剂和隔离剂的物质，其细节如上所述。
本发明还提供了一种成像方法，包括通过将调色剂布置在其中形成静电潜像的光感受器表面上而形成可见图像；和将该可见图像转移至转移介质，其中调色剂包括通过在介质中乳液聚合调色剂组合物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团，憎水基团和至少一个反应性官能团的大分子单体，至少一种可聚合单体，多官能聚酯，和着色剂分散体，其中着色剂分散体通过混合反应性乳化剂和着色剂而制备。
电子照相成像工艺包括充电工艺，曝光工艺，显影工艺，转移工艺，熔化工艺，清洁工艺和擦除工艺，它们是在图像受体上形成图像的系列工艺。
在充电工艺中，光感受器通过电晕或带电辊被覆盖以具有所需极性(负或正)的电荷。在曝光工艺中，光学体系，一般是激光扫描仪或二极管阵列(array of diodes)形成潜像，该潜像对应于通过选择性地将光感受器的带电表面按照成像(imagewise)方式放电在图像受体上形成的最终视觉图像。电磁辐射(以下，″光″)可包括红外线，可见光和紫外射线。
在显影工艺中，一般来说，具有合适极性的调色剂颗粒接触光感受器上的潜像，通常，使用具有与调色剂相同极性的电势的电偏压显影剂(electrically biased developer)。调色剂颗粒移至光感受器，通过静电选择性地粘附到潜像上和在光感受器上形成调色剂图像。
在转移工艺中，调色剂图像从光感受器转移至所需最终图像受体。有时中间转移元件用于将色调图像从光感受器转移至最终图像受体。
在熔化工艺中，调色剂图像通过加热最终图像受体上的调色剂图像以熔化或软化调色剂颗粒而熔化至最终图像受体上。或者，调色剂可在高压力下在加热或不加热的情况下固定到最终图像受体上。在清洁工艺中，去除留在光感受器上的调色剂颗粒。在擦除工艺中，光感受器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。因此，去除潜像的残余物并使光感受器准备用于下一成像周期。
本发明还提供了一种成像装置，其包括有机光感受器；用于对有机光感受器的表面充电的单元；用于包含调色剂的单元，所述调色剂包括通过在介质中乳液聚合调色剂组合物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团，憎水基团和至少一个反应性官能团的大分子单体，至少一种可聚合单体，多官能聚酯，和着色剂分散体，其中所述着色剂分散体通过混合反应性乳化剂和着色剂而制备；用于向有机光感受器的表面供给调色剂以使有机光感受器表面上的静电潜像显影成调色剂图像的单元；和用于将有机光感受器表面上的调色剂图像转移至转移介质上的单元。
图1是使用调色剂的非接触显影型成像装置的示意图，所述调色剂使用根据本发明实施方案的方法制成。以下解释该成像装置的操作原理。
显影剂8是一种非磁性单组分显影剂，将它通过由弹性材料如聚氨酯泡沫和海绵形成的加料辊6供给至显影辊5。供给至显影辊5的显影剂8随着显影辊5旋转而到达显影辊5和显影剂调节叶片7之间的接触点。显影剂调节叶片7由弹性材料如金属，橡胶，等形成。当显影剂8经过显影辊5和显影剂调节叶片7之间的接触点时，显影剂8被平滑化以形成薄层和显影剂8被充分充电。显影辊5将显影剂8的薄层转移至显影区域，其中显影剂8在光感受器1(其为潜像载体)的静电潜像上显影。
显影辊5和光感受器1两者之间以恒定距离彼此相对但没有接触。显影辊5逆时针旋转和光感受器1顺时针旋转。转移至显影区域上的显影剂8根据电荷的强度而在光感受器1上形成静电潜像，所述电荷由于施加到显影辊5上的电压和光感受器1的潜像电势之间的差异而产生。
在光感受器1上显影的显影剂8随着光感受器1旋转而到达转移设备9。在光感受器1上显影的显影剂8随着印刷纸13在光感受器1和转移设备9之间经过而通过转移设备9(其上施加有与显影剂8极性相反的高电压)利用电晕放电或通过辊转移至印刷纸13，这样形成图像。
转移至印刷纸13上的图像经过提供高温和高压力的熔化设备(未示)，和图像随着显影剂8熔化至印刷纸13上而被熔化至印刷纸13上。同时，显影辊5上没有被显影的所有的剩余显影剂8返回至与显影辊5接触的加料辊6。重复以上过程。
现结合以下实施例更详细描述本发明。以下实施例仅是说明性的且无意于限制本发明的范围。
实施例实施例116g青色颜料，PB15:3和4g反应性乳化剂，HS-10(得自DAI-ICHIKOGYO)在100g用超高纯氮脱氧化的超高纯水中混合。将混合物放入分散混合器(Dispermat Milling)中并在5,000RPM下旋转约1小时以制备着色剂分散体。水溶液通过将500g超高纯水和5g聚乙烯二醇乙基醚甲基丙烯酸酯(PEG-EEM)混合而制备并加入反应器中。将50g通过以上工艺得到的颜料溶液用600g超高纯水稀释和在1升反应器中匀化。匀化时间是2分钟，旋转速度为7,000RPM。在匀化之后，在300RPM下搅拌颜料溶液和加热至80摄氏度。当反应器内的温度达到合适的值，加入1g过硫酸钾和0.5g 2，2′-偶氮二异丁腈作为引发剂，并将反应器的内部用氮气冲洗。立即，将用苯乙烯，丙烯酸丁酯，丙烯酸甲酯和PEG-EEM按照比率7∶1.5∶0.5∶1的100g单体混合物形成的单体配混物(compound)，1g六官能聚酯丙烯酸酯(PS610，得自MiwonCo.)，2.5g链转移剂1-十二烷硫醇和10g隔离剂酯蜡使用滴加漏斗在约1小时内慢慢加入。在该过程中，反应时间是3小时。然后，将2g NaCl溶解在20g超高纯水中并滴加至反应器。同样，将110g具有以上比率的单体混合物在1小时内加入。总反应时间是6小时和在反应之后，将产物在搅拌下自然冷却。所得颗粒的体积平均颗粒尺寸是7.2μm。
实施例2按照实施例1的相同的方式制备调色剂组合物，不同之处是，四官能聚酯丙烯酸酯(PS450，得自Miwon Co.)用于替代六官能聚酯丙烯酸酯。所制调色剂颗粒的体积平均颗粒尺寸是7.8μm和数均尺寸是7.3μm。
实施例3按照实施例1的相同的方式制备调色剂组合物，不同之处是，树枝状聚酯(SP 1013，得自Miwon Co.)用于替代六官能聚酯丙烯酸酯。所制调色剂颗粒的体积平均颗粒尺寸是6.9μm和数均尺寸是6.5μm。
实施例4按照实施例1的相同的方式制备调色剂组合物，不同之处是，4gBC-10(得自DAI-ICHI KOGYO)用作反应性乳化剂以替代HS-10。所制调色剂颗粒的体积平均颗粒尺寸是7.3μm和数均尺寸是7.1μm。
实施例5按照实施例1的相同的方式制备调色剂组合物，不同之处是，1g四官能聚酯丙烯酸酯(PS450，得自Miwon Co.)用作多官能聚酯和4g BC-10(得自DAI-ICHI KOGYO)用作反应性乳化剂。所制调色剂颗粒的体积平均颗粒尺寸是7.2μm和数均尺寸是6.9μm。
实施例6
按照实施例1的相同的方式制备调色剂组合物，不同之处是，1g树枝状聚酯丙烯酸酯(PS450，得自Miwon Co.)用于多官能聚酯和4g BC-10(得自DAI-ICHI KOGYO)用作反应性乳化剂。所制调色剂颗粒的体积平均颗粒尺寸是7.5μm和数均尺寸是7.1μm。
实施例7按照实施例1的相同方式制备调色剂组合物，不同之处是作为可聚合单体，使用丙烯酸用于替代甲基丙烯酸。所制调色剂颗粒的体积平均颗粒尺寸是6.8μm和数均尺寸是6.5μm。
实施例8按照实施例1的相同方式制备调色剂组合物，不同之处是，PY 180用于替代PB 15:3作为颜料。所制调色剂颗粒的体积平均颗粒尺寸是7.8μm和数均尺寸是7.5μm。
实施例9按照实施例1的相同方式制备调色剂组合物，不同之处是，PR 122用于替代PB 15:3作为颜料。所制调色剂颗粒的体积平均颗粒尺寸是7.5μm和数均尺寸是7.3μm。
实施例10按照实施例1的相同方式制备调色剂组合物，不同之处是，炭黑(Nipex70)用于替代PB 15:3作为颜料。所制调色剂颗粒的体积平均颗粒尺寸是7.2μm和数均尺寸是6.9μm。
对比例-常规乳液/聚集工艺胶乳的制备将0.5g作为阴离子表面活性剂的十二烷基硫酸钠(SDS)混入400g被脱氧化的超高纯水中。将水溶液加入反应器和加热至80摄氏度。当温度达到80摄氏度，加入引发剂，它是0.2g过硫酸钾在30g超高纯水中的溶液。在10分钟之后，将105.5g苯乙烯，丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸(分别为81g，22g，2.5g)在约30分钟内滴加。在反应发生4小时之后，停止加热并使产物自然冷却。取出30g所得种子溶液并加入351g超高纯水中，然后将所得物加热至80摄氏度。将17g酯蜡加热和与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。将所制的蜡/混合单体加入220g其中溶解1g SDS的超高纯水中，然后将所得物在超声匀化器中匀化约10分钟。将匀化的乳化溶液放入反应器中和在约15分钟之后，将5g引发剂和40g超高纯水混合和加入反应器中。在此过程中，反应温度保持在82摄氏度和反应随后继续进行约2小时30分钟。在反应进行2小时30分钟之后，将1.5g引发剂和60g超高纯水再次与用于形成壳层的单体一起加入。该单体由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。将单体在约80分钟内滴加至反应器。在反应进行2小时之后，停止反应并使产物自然冷却。
调色剂聚集/熔化工艺318g如上所述制备的胶乳颗粒与其中溶解0.5g SDS乳化剂的超高纯水混合。加入18.2g通过SDS乳化剂分散的颜料颗粒(青(cyan)15:3，40％固体率(solidity))，以得到胶乳颜料分散水溶液。在250RPM下搅拌的同时，该胶乳颜料分散水溶液的pH使用10％NaOH缓冲溶液滴定至pH 10。30g超高纯水溶解在10g作为聚集剂的MgCl2中，并将所得物在约10分钟内滴加至胶乳颜料水溶液。所得混合物的温度以1摄氏度/min的速率升至95摄氏度。在加热约3小时之后，停止反应并使产物自然冷却。体积平均颗粒尺寸是约6.5μm。
根据本发明，通过使用反应性乳化剂，清洁工艺被简化，且减少了污染水和废水的生成，这是环境上非常有利的。调色剂颗粒的形成和尺寸可容易控制。调色剂的抗偏移性能，摩擦电荷性能和储存稳定性是优异的，这样可实现高质量图像。另外，具有优异性能的聚合调色剂可在高湿度条件下制备。
尽管本发明已具体根据其示例性实施方案加以显示和描述，但本领域普通技术人员可以理解，在形式和细节上的各种变化可在不背离由所附权利要求所确定的本发明主旨和范围的情况下作出。
权利要求
1.一种制备调色剂的方法，包括通过混合反应性乳化剂和着色剂而制备着色剂分散体；通过混合大分子单体，至少一种可聚合单体，多官能聚酯，和着色剂分散体而制备调色剂组合物，其中所述大分子单体具有亲水基团，憎水基团和至少一个反应性官能团；在反应介质中乳液聚合该调色剂组合物以形成聚合调色剂；和分离和干燥该聚合调色剂。
2.权利要求1的方法，其中多官能聚酯包含聚酯部分和至少两个选自乙烯基基团，丙烯酸酯基团，和甲基丙烯酸酯基团的反应性基团。
3.权利要求1的方法，其中多官能聚酯由至少一种选自多官能聚酯甲基丙烯酸酯，多官能聚酯丙烯酸酯，树枝状聚酯甲基丙烯酸酯，树枝状聚酯丙烯酸酯，羧基聚酯甲基丙烯酸酯，和羧基聚酯丙烯酸酯的物质形成。
4.权利要求1的方法，其中调色剂组合物包括0.1至5重量份的多官能聚酯，基于100重量份大分子单体。
5.权利要求1的方法，其中多官能聚酯的重均分子量是300至8,000。
6.权利要求1的方法，其中反应性乳化剂包含聚氧乙烯烷基苯基醚部分和是至少一种选自具有乙烯基基团，丙烯酸酯基团和甲基丙烯酸酯基团的阴离子反应性乳化剂的物质。
7.权利要求1的方法，其中大分子单体的重均分子量是500至100,000。
8.权利要求1的方法，其中大分子单体由选自聚乙二醇(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-甲基丙烯酸羟乙基酯，六官能聚酯丙烯酸酯，树枝状聚酯丙烯酸酯，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的物质形成。
9.权利要求1的方法，其中大分子单体在调色剂组合物中的含量是1至50重量份，基于100重量份调色剂组合物。
10.权利要求1的方法，其中可聚合单体是由至少一种选自以下物质的单体形成的乙烯基单体，具有羧基基团的极性单体，具有不饱和聚酯的单体和具有脂肪酸基团的单体。
11.权利要求1的方法，其中可聚合单体包含至少一种选自以下的物质苯乙烯基单体，选自苯乙烯，乙烯基甲苯，和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，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；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；卤化乙烯基，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，选自乙烯基甲基醚和乙烯基乙基醚；乙烯基酮，选自乙烯基甲基酮和甲基异丙烯基酮；和具有氮的乙烯基化合物，选自2-乙烯基吡啶，4-乙烯基吡啶和N-乙烯基吡咯烷酮。
12.权利要求1的方法，其中可聚合单体在调色剂组合物中的含量是3至50重量份，基于100重量份调色剂组合物。
13.权利要求1的方法，其中着色剂包含至少一种选自黄色，品红，青色和黑色颜料的材料。
14.权利要求1的方法，其中自由基由包括引发剂的调色剂组合物生成以得到自由基，且其中自由基与可聚合单体反应。
15.权利要求1的方法，其中调色剂组合物进一步包含至少一种选自蜡，链转移剂，电荷控制剂，和隔离剂的材料。
16.一种调色剂，其包括通过在反应介质中乳液聚合调色剂组合物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含大分子单体，至少一种可聚合单体，多官能聚酯，和着色剂分散体，其中着色剂分散体通过混合反应性乳化剂和着色剂而制备，而且其中大分子单体包括亲水基团，憎水基团和至少一个反应性官能团。
17.权利要求16的调色剂，其中共聚物的重均分子量是2,000至200,000。
18.权利要求16的调色剂，其中调色剂颗粒的体积平均颗粒尺寸是0.5至20μm。
19.权利要求16的调色剂，其中大分子单体的重均分子量是100至100,000。
20.权利要求16的调色剂，其中大分子单体由选自聚乙二醇(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-甲基丙烯酸羟乙基酯，六官能聚酯丙烯酸酯，树枝状聚酯丙烯酸酯，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的物质形成。
21.权利要求16的调色剂，其中调色剂组合物进一步包含至少一种选自蜡，电荷控制剂，和隔离剂的材料。
22.权利要求16的调色剂，其中多官能聚酯由至少一种选自多官能聚酯甲基丙烯酸酯，多官能聚酯丙烯酸酯，树枝状聚酯甲基丙烯酸酯，树枝状聚酯丙烯酸酯，羧基聚酯甲基丙烯酸酯，和羧基聚酯丙烯酸酯的物质形成。
23.权利要求16的调色剂，其中反应性乳化剂包含聚氧乙烯烷基苯基醚部分和是至少一种选自具有乙烯基基团，丙烯酸酯基团和甲基丙烯酸酯基团的阴离子反应性乳化剂的物质。
24.权利要求16的调色剂，其中可聚合单体包含至少一种选自以下的物质苯乙烯基单体，选自苯乙烯，乙烯基甲苯，和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，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；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；卤化乙烯基，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，选自乙烯基甲基醚和乙烯基乙基醚；乙烯基酮，选自乙烯基甲基酮和甲基异丙烯基酮；和具有氮的乙烯基化合物，选自2-乙烯基吡啶，4-乙烯基吡啶和N-乙烯基吡咯烷酮。
25.一种成像方法，包括通过将权利要求16的调色剂沉积在其上具有静电潜像的光感受器表面上而形成可见图像；和将可见图像转移至转移介质。
26.一种成像装置，包括有机光感受器；用于对有机光感受器的表面充电的单元；用于包含权利要求16的调色剂的单元；用于将调色剂供给至有机光感受器的表面以将有机光感受器表面上的静电潜像显影成调色剂图像的单元；和将有机光感受器表面上的调色剂图像转移至转移介质的单元。
全文摘要
提供了一种制备调色剂的方法，包括通过混合反应性乳化剂和着色剂而制备着色剂分散体；通过混合具有亲水基团，憎水基团和至少一个反应性官能团的大分子单体，至少一种可聚合单体，多官能聚酯，和着色剂分散体而制备调色剂组合物；在介质中乳液聚合该调色剂组合物；和分离和干燥该聚合调色剂。还提供了使用该方法制备的调色剂，使用该调色剂的成像方法和采用该调色剂的成像装置。根据该方法，调色剂颗粒的尺寸，分布和形状可容易控制，此外，该方法使清洁工艺最小化，这样降低污染水和废水的量，这在环境上是非常有利的。
文档编号G03G13/00GK1928727SQ20061015154
公开日2007年3月14日 申请日期2006年9月11日 优先权日2005年9月10日
发明者郑旻泳, 连卿烈, 洪昌国, 李晙荣 申请人:三星电子株式会社