专利名称：显影剂的制作方法
技术领域：
本公开内容总体上涉及形成和显影图像的显影剂。更具体地，本公开内容涉及形成和显影具有良好质量和光泽的图像的显影剂。该显影剂提供优异的光泽图像质量、改进的调色剂浓度传感器响应以允许调色剂浓度传感器适当和精确地测量和控制显影剂外壳中的调色剂浓度，降低的微调电容器堵塞故障和改进的粘连性能，如在此进一步所述。
该显影剂显示许多优点，包括例如改进的光泽、优异的粘连温度、稳定的摩擦带电值、优异的显影剂操作温度和优异的调色剂浓度，如在此进一步所述。显影剂可用于任何印刷和/或成像应用，包括例如电子照相，特别是静电复印，成像工艺，印刷工艺，和包括彩色和数字工艺。
背景技术：
调色剂和包含调色剂的显影剂是任何电子照相成像系统的必要组分。在常规电子照相成像系统中，通过进行充电过程和曝光过程首先将图像投影到感光体上。由如下方式在感光体上形成静电潜像首先将显影剂充电和然后移动显影剂的带电调色剂粒子到感光体以显影静电潜像。其后，将显影的静电潜像转印到记录介质，例如纸上。最后，通过使用热量、压力和/或光熔凝调色剂到记录介质而获得定影的静电图像。
显影静电潜像的一种方式是仅使用调色剂的单组分显影工艺。另一种方式已知为使用调色剂和载体的双组分显影工艺。在双组分显影工艺中，将调色剂和载体混合以通过摩擦起电而带上相反极性的电荷。
乳液聚集调色剂可以用作显影剂的调色剂。描述乳液聚集调色剂的美国专利包括例如美国专利5,370,963，5,418,108，5,290,654，5,278,020，5,308,734，5,344,738，5,403,693，5,364,729，5,346,797，5,348,832，5,405,728，5,366,841，5,496,676，5,527,658，5,585,215，5,650,255，5,650,256，5,501,935，5,744,520，5,763,133，5,766,818，5,747,215，5,827,633，5,853,944，5,840,462和5,869,215。
包含乳液聚集调色剂的常规显影剂的潜在问题在于显影剂可形成结块和在显影剂外壳内部的螺旋钻上累积。在大量印刷物运行期间，由系统产生的热量引起显影剂外壳贮槽(sump)过热。在暴露于热时，显影剂外壳中的显影剂附聚和形成结块。这些显影剂结块可粘附到螺旋钻而不能自由地在显影剂外壳中输送用于适当的图像显影。结果是，显影剂的结块可引起记录介质如纸上调色图像中显影剂的条斑，导致图像质量劣化。这种显影剂结块也可在调色剂TC传感器的区域中汇集，导致不能正确读取调色剂浓度，使得调色剂浓度不受控制。这可导致调色剂不理想地印刷在记录介质背景中。
发明内容
需要可以有利地用于磁性刷显影系统，能够在变化温度和湿度环境中及在长时间内产生优异的印刷质量而没有图像质量劣化的显影剂。此外，也需要具有改进的图像光泽、降低的微调电容器堵塞和改进的粘连性能的显影剂。
在实施方案中，描述了包括载体和调色剂的显影剂，其中调色剂包括至少一种基料、至少一种着色剂和外部添加剂的调色剂粒子，其中显影剂根据如下公式表示的与调色剂摩擦电荷和调色剂内聚相关的微调电容器堵塞值小于或等于约3.2(-0.80+0.039×(调色剂内聚％)+0.026×(调色剂摩擦电荷)(μC/g))。
在实施方案中，描述了电子照相成像设备，该设备包括感光体、半导磁性刷显影系统和与半导磁性刷显影系统结合并包含以上显影剂的外壳。
在实施方案中，描述了用于形成彩色图像的成套显影剂，该成套显影剂包括载体和青色调色剂、载体和品红色调色剂、载体和黄色调色剂及载体和黑色调色剂，其中青色调色剂、品红色调色剂、黄色调色剂和黑色调色剂的每种包括调色剂粒子，该粒子含有至少一种基料、至少一种着色剂和外部添加剂，其中每种显影剂根据如下公式表示的与调色剂摩擦电荷和调色剂内聚相关的微调电容器堵塞值小于或等于约3.2(-0.80+0.039×(调色剂内聚％)+0.026×(调色剂摩擦电荷)(μC/g))。
图1是根据在此公开的实施方案的调色剂的摩擦电荷对内聚百分比的图。
具体实施例方式
在此公开了如下实施方案。
方案1.一种包括载体和调色剂的显影剂，其中调色剂包括至少一种基料、至少一种着色剂和外部添加剂的调色剂粒子，其中显影剂根据如下公式表示的与调色剂摩擦电荷和调色剂内聚相关的微调电容器堵塞值小于或等于约3.2(-0.80+0.039×(调色剂内聚％)+0.026×(调色剂摩擦电荷)(μC/g))。
方案2.方案1的显影剂，其中微调电容器堵塞值是约1-约3。
方案3.方案1的显影剂，其中调色剂粒子进一步包括蜡，并且其中外部添加剂包括第一二氧化硅、第二二氧化硅、二氧化钛、任选的氧化铈和任选的硬脂酸锌。
方案4.方案3的显影剂，其中蜡是调色剂粒子的约5％-约25wt％，和其中第一二氧化硅是调色剂粒子的约0.5％-约2.5wt％，至少在平均直径上不同于第一二氧化硅的第二二氧化硅是调色剂粒子的约0.5％-约2wt％，二氧化钛是调色剂粒子的约0.5％-约2wt％，任选的氧化铈当存在时是调色剂粒子的约0.2％-约1wt％，和任选的硬脂酸锌当存在时是调色剂粒子的约0.1％-约1wt％。
方案5.方案3的显影剂，其中蜡是调色剂粒子的约6％-约13wt％，第一二氧化硅是调色剂粒子的约1.6％-约1.8wt％，至少在平均直径上不同于第一二氧化硅的第二二氧化硅是调色剂粒子的约1.6％-约1.8wt％，二氧化钛是调色剂粒子的约0.7％-约0.9wt％，任选的氧化铈当存在时是调色剂粒子的约0.4％-约0.6wt％，和任选的硬脂酸锌当存在时是调色剂粒子的约0.15％-约0.25wt％，和着色剂是调色剂粒子的约1％-约8wt％。
方案6.方案3的显影剂，其中第一二氧化硅的平均直径为约20nm-约40nm，第二二氧化硅的平均直径为100nm-约150nm，二氧化钛的平均直径为10nm-约50nm，任选的氧化铈当存在时的平均直径为20nm-约40nm，和任选的硬脂酸锌当存在时的平均直径为100nm-约150nm。
方案7.方案3的显影剂，其中蜡选自聚乙烯、聚丙烯、石蜡、费托蜡、微晶蜡、巴西棕榈蜡、西蒙得木蜡、米蜡、蜂蜡、褐煤酸酯蜡、蓖麻蜡及其混合物。
方案8.方案3的显影剂，其中蜡是蒸馏蜡。
方案9.方案1的显影剂，其中显影剂的载体的载体电阻率为约106-约1011ohm-cm，和显影剂的显影剂密度大于约1.6g/cm3.
方案10.方案1的显影剂，其中显影剂的载体的载体电阻率为约107-约109ohm-cm，和显影剂的显影剂密度为约1.6g/cm3-约1.75g/cm3。
方案11.方案1的显影剂，其中调色剂的粘连温度为约50℃-约65℃。
方案12.方案1的显影剂，其中调色剂的粘连温度为约52℃-约55℃。
方案13.方案1的显影剂，其中调色剂进一步包括核和壳结构，其中核包括作为核基料的至少一种基料和至少一种着色剂，和其中壳包括至少一种壳基料。
方案14.方案13的显影剂，其中壳基料存在的数量为调色剂的约10-约40wt％，和核基料存在的数量为调色剂的约20-约90wt％。
方案15.方案13的显影剂，其中核基料和壳基料每种包括乳液聚集苯乙烯/丙烯酸丁酯/丙烯酸β羧基乙酯基料或聚酯基料。
方案16.方案1的显影剂，其中调色剂的调色剂内聚百分比为约10％-约78％。
方案17.方案1的显影剂，其中调色剂的调色剂内聚百分比为约45％-约75％。
方案18.方案1的显影剂，其中调色剂的调色剂摩擦电荷为约40μC/g-约70μC/g。
方案19.方案1的显影剂，其中调色剂的相对湿度敏感度比为约1-约2。
方案20.方案1的显影剂，其中载体包括核和在其上涂覆的至少一种聚合物。
方案21.方案20的显影剂，其中载体核选自铁、铁氧体、磁铁矿、钢、镍及其混合物。
方案22.方案1的显影剂，其中调色剂的调色剂浓度为至少9.5％而不超过1mg/m3的发射调色剂密度水平。
方案23.方案1的显影剂，其中调色剂的调色剂浓度为约9.5％-约20％而不超过1mg/m3的发射调色剂密度水平。
方案24.一种电子照相成像设备，包括感光体、半导磁性刷显影系统和与半导磁性刷显影系统结合且包含显影剂的外壳，该显影剂包括载体和调色剂，其中调色剂包括至少一种基料、至少一种着色剂和外部添加剂的调色剂粒子，其中显影剂根据如下公式表示的与调色剂摩擦电荷和调色剂内聚相关的微调电容器堵塞值小于或等于约3.2(-0.80+0.039×(调色剂内聚％)+0.026×(调色剂摩擦电荷)(μC/g))。
方案25.方案24的电子照相成像设备，其中由该设备形成的图像的图像光泽为约30-约90GGU。
方案26.方案24的电子照相成像设备，其中由该设备形成的图像的图像光泽为约45-约75GGU。
方案27.方案24的电子照相成像设备，其中外部添加剂包括第一二氧化硅、第二二氧化硅、二氧化钛、任选的氧化铈和任选的硬脂酸锌。
方案28.形成彩色图像的成套显影剂，包括载体和青色调色剂、载体和品红色调色剂、载体和黄色调色剂及载体和黑色调色剂，其中青色调色剂、品红色调色剂、黄色调色剂和黑色调色剂的每一种包括调色剂粒子，该粒子含有至少一种基料、至少一种着色剂和外部添加剂，其中显影剂根据如下公式表示的与调色剂摩擦电荷和调色剂内聚相关的微调电容器堵塞值小于或等于约3.2(-0.80+0.039×(调色剂内聚％)+0.026×(调色剂摩擦电荷)(μC/g))。
方案29.方案28的成套显影剂，其中微调电容器堵塞值是约1-约3。
在实施方案中，显影剂包括载体和调色剂，其中调色剂包括至少一种基料，例如1-4种，如1-3种或1-2种，至少一种着色剂，例如1-10种，如1-4种或1-2种，和外部添加剂的调色剂粒子，其中显影剂根据如下公式表示的与调色剂摩擦电荷和调色剂内聚相关的微调电容器堵塞值小于或等于约3.2(-0.80+0.039×(调色剂内聚％)+0.026×(调色剂摩擦电荷)(μC/g))。
可以采用用于调色剂的任何合适的树脂基料。可以特别使用由化学方法如乳液/聚集(E/A)制备的调色剂，尽管由物理方法如研磨制备的调色剂也可以采用。
基料可以是聚酯基料，例如聚酯可以是磺化聚酯。
基料可以是苯乙烯/丙烯酸酯基料，例如由EA工艺制备。
基料可以衍生自单体或低聚物。此外，基料可以衍生自聚合物或共聚物。
选择的基料树脂，如苯乙烯丙烯酸酯、苯乙烯丁二烯、苯乙烯甲基丙烯酸酯等可以采用各种有效数量存在，如约50wt％-约98wt％，和更具体地约70wt％-约95wt％，基于调色剂粒子的总重量百分比。在EA工艺中聚集之前，树脂可以具有小平均粒度，如以平均体积直径计的约0.01微米-约1微米，该直径由Brookhaven纳米尺寸粒子分析仪测量。可以选择树脂的其它有效数量。
此外，基料树脂可以衍生自多于一种类型的聚合物。例如，两种聚合物树脂可以在调色剂粒子中存在，如苯乙烯甲基丙烯酸酯的第一聚合物存在的数量可以为调色剂粒子的约15wt％-约30wt％，更具体地为调色剂粒子的约20wt％-约25wt％或调色剂粒子的约25wt％-约30wt％，及苯乙烯丁二烯的第二聚合物存在的数量为调色剂粒子的约85wt％-约70wt％，更具体地为调色剂粒子的约80wt％-约75wt％或调色剂粒子的约75wt％-约70wt％。
苯乙烯/丙烯酸酯基料可包括例如苯乙烯∶丙烯酸丁酯∶丙烯酸β羧基乙酯，其中例如单体存在的数量按重量为约40％-约95％苯乙烯，约5％-约60％丙烯酸丁酯，和约0.05份每百份-约10份每百份丙烯酸β羧基乙酯；或约60％-约85％苯乙烯，约15％-约40％丙烯酸丁酯，和约1份每百份-约5份每百份丙烯酸β羧基乙酯，基于单体或低聚物的总重量。
在实施方案中，调色剂粒子可包含聚合物核和包覆聚合物核的聚合物壳。
另外，在由乳液聚集程序制备调色剂中，一种或多种表面活性剂可用于该方法。合适的表面活性剂可包括阴离子、阳离子和非离子表面活性剂。
典型的EA工艺涉及胶乳(基料树脂)、着色剂如颜料或染料和添加剂粒子的聚集，随后为聚集体熔凝成调色剂粒子，并且其中聚集可以主要通过采用凝结剂控制。在实施方案中，凝结剂可以是无机凝结剂。凝结剂可以在含水介质中以例如调色剂中总固体的约0.05-约10wt％，或约0.075-约5.0wt％的数量存在。凝结剂也可包含少量其它组分，例如硝酸。
在实施方案中，聚氯化铝(PAC)用作凝结剂。然后可以在EA工艺期间将螯合剂引入以从凝结剂螯合或萃取金属络合离子如铝。调色剂中的最终金属离子含量可以为约250-约500ppm，更具体地约300-约400ppm或约350-约450ppm。
在实施方案中，螯合或络合组分可包括有机络合组分。
在实施方案中，螯合或络合组分可包括无机络合组分。有机和无机络合组分可以使用的数量为约0.01wt％-约10wt％，如约0.4wt％-约8wt％或约5wt％-约10wt％，基于调色剂的总重量。
此外，调色剂组合物也可包括合适的蜡，例如作为脱模剂。
在实施方案中，蜡包括分散体形式的蜡，该分散体包括例如粒径为约100纳米-约500纳米，或约100纳米-约300纳米的蜡，水，和阴离子表面活性剂或聚合物稳定剂，和任选的非离子表面活性剂。在实施方案中，蜡包括聚乙烯蜡粒子。
蜡可以在调色剂组合物中以各种数量存在。然而，通常蜡在调色剂组合物中存在的数量可以为约5wt％-约25wt％，例如数量为约5wt％-约15wt％或约8wt％-约10wt％，基于调色剂组合物的重量。
在实施方案中，着色剂可以是颜料、染料、颜料和染料的混合物、颜料混合物、染料混合物等。各种已知着色剂，如颜料可以在调色剂中存在的数量为例如调色剂的约1-约25wt％，如数量为约3-约10wt％或约5-约20wt％。
在实施方案中，着色剂，例如炭黑、青色、品红色和/或黄色着色剂，可以采用足够的数量引入以赋予调色剂所需的颜色。通常，颜料或染料可以采用的数量在固体基础上为调色剂粒子的约2wt％-约35wt％，更具体地约5wt％-约25wt％或约5wt％-约15wt％。
在实施方案中，将调色剂粒子与外部添加剂包(package)使用共混机如Henschel共混机共混。外部添加剂是与调色剂粒子表面结合的添加剂。在实施方案中，外部添加剂包可包括二氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)和氧化铈的一种或多种。二氧化硅可以是第一二氧化硅和第二二氧化硅。第一二氧化硅以直径测量的平均初级粒度可以为例如约5nm-约50nm，如约5nm-约25nm或约20nm-约40nm。第二二氧化硅以直径测量的平均初级粒度可以为例如约100nm-约200nm，如约100nm-约150nm或约125nm-约145nm。第二二氧化硅外部添加剂粒子的粒度(直径)大于第一二氧化硅的。二氧化钛的的平均初级粒度可以为例如约5nm-约50nm，如约5nm-约20nm或约10nm-约50nm。氧化铈的平均初级粒度可以为例如约5nm-约50nm，如约5nm-约20nm或约10nm-约50nm。
硬脂酸锌也可用作外部添加剂。硬脂酸钙和硬脂酸镁可提供相似的功能。硬脂酸锌的平均初级粒度可以为例如约500nm-约700nm，如约500nm-约600nm或约550nm-约650nm。
在实施方案中，外部添加剂包可包括第一二氧化硅、第二二氧化硅、二氧化钛、任选的氧化铈和任选的硬脂酸锌。
第一二氧化硅可以在调色剂粒子存在的数量为例如调色剂粒子的约0.5％-约2.5wt％，如调色剂粒子的约1.5％-约1.8％或约1.6％-约1.9wt％。第二二氧化硅可以在调色剂粒子中存在的数量为例如调色剂粒子的约0.5％-约2wt％，如调色剂粒子的约1.5％-约1.8％或约1.6％-约1.9wt％。二氧化钛可以在调色剂粒子中存在的数量为例如调色剂粒子的约0.5％-约2wt％，如调色剂粒子的约0.5％-约1.5％或约0.6％-约0.9wt％。氧化铈可以在调色剂粒子中存在的数量为例如调色剂粒子的约0.2％-约1wt％，如调色剂粒子的约0.3％-约0.7％或约0.5％-约1wt％。硬脂酸锌可以在调色剂粒子中存在的数量为例如调色剂粒子的约0.1％-约1wt％，如调色剂粒子的约0.1％-约0.5％或约0.3％-约0.8wt％。
在实施方案中，第一二氧化硅可以由聚二甲基硅氧烷表面处理。这种处理的二氧化硅以RY50购自Nippon Aerosil。第二二氧化硅是未处理的二氧化硅，如溶胶-凝胶二氧化硅。这种溶胶-凝胶二氧化硅的例子包括例如X24，购自Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd。其它合适的处理的煅烧二氧化硅以TS530购自Cabot Corporation，Cab-O-SilDivision。二氧化钛可以是处理或未处理的。未处理二氧化钛以P25购自Degussa。在实施方案中，二氧化钛可以例如由癸基硅烷表面处理，该癸基硅烷以MT3103或SMT5103两者购自TaycaCorporation。二氧化钛也可以例如由癸基三甲氧基硅烷表面处理，该癸基三甲氧基硅烷以JMT2000购得。市售硬脂酸锌已知为硬脂酸锌LTM，从Ferro Corporation获得。
在实施方案中，可以将外部添加剂包施加到调色剂表面，调色剂的总覆盖率为例如约20％-约60％表面积覆盖率(SAC)，如约20％-约40％或约30％-约60％。涉及添加剂的数量和尺寸的另一个量度是″SAC×尺寸″((百分比表面积覆盖率)×(以纳米为单位的添加剂初级粒度))，对此添加剂的总SAC×尺寸可以为例如约500-约4,000，如约1000-约3000或约500-约1500。
需要调色剂和显影剂在宽范围的环境条件下起作用以能够实现来自打印机的良好图像质量。因此，需要调色剂和显影剂在低湿度和低温度，例如在10℃和15％相对湿度(在此称为C-区)下，在适当湿度和温度，例如在21℃和40％相对湿度(在此称为B-区)下，及高湿度和温度，例如在28℃和85％相对湿度(在此称为A-区)下起作用。
为了在宽范围条件下的良好表现，调色剂和显影剂的性能应当在经过被称为A-区、B-区和C-区的环境区时变化尽可能小。如果经过这些区域时存在大的差异，则材料可能具有大的相对湿度(RH)敏感度比，它意味着调色剂可能在极端区域中显示性能不足，在低温度和湿度下，或在高湿度和湿度下，或在两种条件下。在实施方案中，RH敏感度比可以表示为C-区中调色剂显影剂的摩擦电荷与A-区中调色剂显影剂的摩擦电荷的比值。RH敏感度比的目标尽可能接近1。当达到这样的RH敏感度比时，调色剂可以在高湿度和低湿度两种条件下同等有效。换言之，调色剂具有对RH变化的低敏感度。在实施方案中，RH敏感度比可以为约1-约2，例如约1.1-约1.7或约1.1-约1.5。
在电子照相印刷的过程中，输送调色剂到感光体上潜像的步骤称为显影。感光体上潜像的有效显影的目的是以受控速率输送调色剂粒子到潜像使得调色剂粒子有效静电粘附到潜像上的带电区域。用于显影的常用技术是使用双组分显影剂材料，除拟粘附到感光体的调色剂粒子以外，该显影剂材料包括一定数量的磁性载体珠(粒子)。调色剂粒子摩擦电粘附到相对大的载体粒子上，后者典型地由钢制成。
显影剂组合物可以包括在电子照相/静电复印设备如电子照相成像设备中以在图像接收元件如感光体上形成图像。电子照相成像设备的实施方案包括感光体、半导磁性刷显影系统和与导电磁性刷显影系统结合并包含显影剂的外壳。
在实施方案中，显影剂可以通过混合调色剂粒子与一种或多种载体粒子形成。可以选择与调色剂混合的载体粒子包括例如能够摩擦电获得极性与调色剂粒子相反的电荷的那些载体。在实施方案中，载体粒子的平均粒度可以为例如约20-约85μm，如约30-约60μm或约35-约50μm。
在实施方案中，载体的载体电阻率可以为例如约106-约1011ohm-cm，如约106-约109ohm-cm或107-约109ohm-cm。载体电阻率可以在21℃和40％相对湿度下测量。为测定载体电阻率，将30g载体粉末夹在直径为6cm的两个圆形平面不锈钢电极之间。调节载体堆的高度到大约5mm。将4千克(kg)的负荷施加到上电极上。将圆形电极与HP4339A高电阻计的导线连接以测量载体堆在10V施加电压下的电阻。通过将测量的电阻乘以电极表面积和除以堆高度计算获得的载体电阻率。
在实施方案中，可以将载体粒子与调色剂粒子采用各种合适的组合混合。每种显影剂中的调色剂浓度为例如显影剂总重量的约2％-约10wt％，如显影剂总重量的约2％-约8wt％或显影剂总重量的约5％-约10wt％。载体粒子在每种显影剂中可以为显影剂总重量的约90％-约98wt％，如显影剂总重量的约90％-约95wt％或显影剂总重量的约93％-约97wt％。
在混合调色剂粒子与一种或多种载体粒子以形成显影剂之后，可以测量许多调色剂性能，这些性能可包括但不限于调色剂内聚和调色剂摩擦电荷。上述性能可影响显影剂的性能，它反过来可导致随时间的图像质量劣化。
调色剂内聚可以使用Hosokawa Micron PT-R测试仪测量，该测试仪购自Micron Powders Systems。调色剂内聚典型地以内聚百分比(％)表示。内聚百分比可以由如下方式测量将已知质量的调色剂，例如2克放置在堆叠筛网，例如具有53微米网孔或开口的顶部筛，具有45微米网孔或开口的中间筛，和具有38微米网孔或开口的底部筛上，并在固定振动幅度下振动筛网和调色剂固定的时间，例如在1毫米振动幅度下振动90秒。所有筛网由不锈钢制成。在实施方案中，内聚百分比计算如下内聚％＝50 A+30 B+10 C其中A是在53微米筛网上保留的调色剂的质量，B是在45微米筛网上保留的调色剂的质量，和C是在38微米筛网上保留的调色剂的质量。调色剂的内聚百分比与在每个时间在每个筛网上保留的调色剂数量相关。100％的内聚百分比数值对应于在振动步骤结束时所有调色剂保留在顶部筛网上，而0％的内聚百分比对应于所有调色剂通过所有三个筛网，换言之，在振动步骤结束时没有调色剂保持在任何三个筛网上。调色剂的内聚百分比越大，调色剂粒子能够流动越小。在实施方案中，调色剂的内聚百分比可以为例如约30％-约80％，如约35％-约75％，或约40％-约65％。
与本公开内容的调色剂相关的另一种性能是调色剂粒子的摩擦电荷。在实施方案中，调色剂的摩擦电荷也可以为例如约30μC/g-约70μC/g，如约40μC/g-约60μC/g，或约35μC/g-约55μC/g。摩擦电荷可以由如下方式获得将2.4克调色剂放到包含30克载体，例如Xerox WorkCentre Pro C3545载体的4oz.玻璃广口瓶中。然后将装有调色剂和载体的广口瓶在21℃和40％相对湿度下调理至少1小时。将广口瓶放置在油漆振动器上并振动10分钟。显影剂的摩擦电荷然后可以由总吹出(blow-off)方法在55psi空气压力下获得。
调色剂的内聚百分比和调色剂摩擦电荷两者均可能与微调电容器堵塞故障相关联，后者是与本公开内容的高光泽显影剂相关的性能。高光泽表示例如材料的光泽大于约20光泽单位，如约30光泽单位。在实施方案中，调色剂在此可显示约30-约90光泽单位(GGU)，如约40-约70GGU或约45-约75GGU的高光泽，如由Gardner Gloss计量单位测量；例如在铜版纸，如Xerox 120gsmDigital Coated Gloss纸上，或在普通纸如Xerox 90gsm Digital ColorXpressions+纸上。
微调电容器堵塞故障模式是用于评价显影剂的最大操作温度的测试。在延长的印刷运行期间，显影剂外壳贮槽可达到至多约52℃，例如约48℃-约52℃的温度。此温度范围通常称为显影剂的过热条件。过热导致显影剂形成结块和在输送螺旋钻上累积。显影剂的结块和显影剂对输送螺旋钻的粘附而不是显影剂在显影剂外壳中自由输送反过来导致不可接受的图像质量，例如如果显影剂结块从输送螺旋钻松散并在微调棒(trim bar)中粘附，则白色条纹可以沿记录介质如纸的加工方向出现，该微调棒的功能是从磁刷辊去除过量显影剂材料。
例如，为评价显影剂的微调电容器堵塞故障，显影剂在XeroxDC2240 SCMB显影剂外壳中运行，将该外壳在48℃在烘箱中调理一小时，随后在350rpm在烘箱中离线运行一小时。在测试期间外壳中的最终温度可进一步增加到约52℃，例如约52℃-约53℃。
在运行完成之后，目视检查显影剂的附聚物和在输送螺旋钻上的累积，并指定1-6的视觉等级1表示尺寸＜3mm的显影剂附聚物，它们占据＜10％的显影剂贮槽表面；2表示尺寸3-5mm的显影剂附聚物，它们占据10-30％的显影剂贮槽表面；3表示尺寸5-7mm的显影剂附聚物，它们占据30-50％的显影剂贮槽表面；4表示尺寸7-20mm的显影剂附聚物，它们占据50-90％的显影剂贮槽表面；5表示50-90％显影剂粘附到螺旋钻并在螺旋钻周围缠绕且因此不能由螺旋钻旋转推动；和6表示＞90％显影剂粘附到螺旋钻并在螺旋钻周围缠绕且因此不能由螺旋钻旋转推动。
因此，1表示可注意到的附聚非常少，而数值6表示几乎所有显影剂附聚和不能由螺旋钻推动。尽管理想上可以具有尽可能低的等级，更具体地即等级1，但在显影剂中具有某些少量小结块如约5毫米(mm)-约7mm，它对应于等级3是可以接受的。产生较大结块如大于20mm的等级4不能考虑为是可接受的。因此，可接受的性能的等级可以为小于或等于约3，例如约1-约3。
微调电容器堵塞值数据、调色剂内聚数据和调色剂摩擦电荷数据的统计分析发现微调电容器堵塞值随增加的调色剂内聚和增加的调色剂摩擦电荷而增加。因此，可以建立微调电容器堵塞值、调色剂内聚和调色剂摩擦电荷之间的关系以总结统计的结果。该关系可以根据如下公式表示微调电容器堵塞值＝(-0.80+0.039×(调色剂内聚％)+0.026×(调色剂摩擦电荷)(μC/g))。
此外，如图1所示，统计分析也表示可接受的微调电容器堵塞值可以确保到95％可靠性，条件是微调电容器堵塞值小于或等于约3.2，例如约0.1-约3.2或约1-约3。
从表1可见，微调电容器堵塞值随增加的内聚百分比和增加的调色剂摩擦电荷而增加。
A是其中调色剂粒子和外部添加剂在3000rpm下共混15分钟而没有冷却共混机夹套的共混条件。B是其中调色剂粒子和外部添加剂在3000rpm下共混15分钟并采用水冷却共混机夹套的共混条件。C是其中调色剂粒子和外部添加剂在3000rpm下共混5分钟并采用水冷却共混机夹套的共混条件。
表1微调电容器堵塞数据
在实施方案中，调色剂不仅仅可具有降低的调色剂内聚，它导致降低的微调电容器堵塞故障，而且也具有更高的粘连温度，它导致降低的自动调色剂控制(ATC)传感器故障和改进的图像质量。粘连温度根据粘连程序测定。粘连程序在变化的高温度下测量调色剂内聚以确定显影剂的调色剂由于暴露于高温开始粘附在一起的温度。例如对于每个温度测量，将调色剂的新样品通过106微米筛网以去除任何大附聚物。将筛分调色剂样品的质量称重入盘。将调色剂样品在所需温度下在受控烘箱中在50％相对湿度下调现17小时。然后将调色剂样品从烘箱取出并在测量之前冷却30分钟。然后进行粘连程序以获得粘连内聚。例如，将表示为m的已知质量的调色剂，例如5克调色剂，放置在具有1000微米网孔的顶部筛上，并使第二个筛网B位于筛网A之下且具有105微米网孔。两个筛网位于Hosokawa Micron流动测试仪中。在每种情况下，将5克调色剂放置在顶部筛A上和然后振动90秒，峰到峰振动幅度为1mm。将保留在筛网A和筛网B上的调色剂数量称重。粘连内聚然后通过使用如下公式测量粘连内聚＝100(A+B)/m。
典型地采用新鲜调色剂在比先前粘连内聚测量温度高1℃的温度下重复粘连程序。然后将每个计算的粘连内聚对每个对应温度作图。在粘连测试的条件下，尚未粘连的调色剂显示的调色剂内聚百分比为小于约10％到15％。粘连温度可以定义为在存在内聚的连续大幅增加之前的最高温度步长。换言之，粘连温度是当调色剂在1℃升温内具有大于20％内聚增加时的温度。因此，高光泽显影剂的合适操作的粘连温度可以为约52℃-约55℃，如约52℃-约54℃，或约53℃-约55℃(参见下表2)。
与本公开内容的高光泽显影剂相关的另一种性能是显影剂密度。显影剂密度是在给定体积内的显影剂质量。显影剂密度可以使用Carney漏斗测量。通用程序描述于ASTM标准测试方法ASTMB417-00″Apparent Density of Non-Free-Flowing Metal PowdersUsing Carney Funnel.″例如，将体积25cm3的空杯子在天平上称重和称皮重到零。然后可以将大约30-40cm3的显影剂加入到Carney漏斗中。然后可以使显影剂通过漏斗进入空杯子，在该过程中溢满杯子。可以使用刮刀的直边缘去除杯子顶部的过量显影剂以使显影剂与杯子顶部平齐。然后通过将完全由显影剂填充的杯子称重测量显影剂的质量。最后，显影剂密度可以通过将显影剂的质量除以杯子的体积计算。
在实施方案中，显影剂密度可对复制到记录介质如纸上的图像的图像质量具有显著的影响。图像质量可以由杂色测量。杂色是复制图像的印刷物中亮度变化程度的量度。例如，为测试使用本公开内容的高光泽显影剂复制到纸上的图像的图像质量，将调色剂在XeroxWorkCenter Pro C3545中印刷测试并运行45,000个印刷物。结果显示当显影剂密度大于1.6g/cm3，例如约1.6g/cm3-约1.75g/cm3或约1.7g/cm3-约1.8g/cm3时，调色剂通常具有可接受的杂色，它对应于优异的图像质量和上述高光泽。当补充瓶中的补充剂的数量低且显影剂密度小于1.6g/cm3，例如1.585g/cm3时，图像仅显示不可接受的杂色。当低质量的显影剂在磁性刷如半导磁性刷中存在时已知得到杂色。因此，与低补充剂条件结合的低显影剂密度可导致图像复印件的不可接受杂色。印刷物结果的分析得到如下结论对于在补充剂瓶整个寿命中的坚固图像质量，要求显影剂的显影剂密度大于1.6g/cm3以保证足够质量的显影剂在磁性刷中存在，以在变化的印刷条件下和在长时间内提供可接受的杂色。
与本公开内容的高光泽显影剂相关的另一个性能是调色剂浓度传感器故障。如果传感器不能精确地检测调色剂浓度(TC)，则将得到差的TC控制和显著的TC波动(过度混浊也更可能在更高TC下出现)。当显影剂在TC传感器周围的区域中累积时，出现TC传感器故障。为评价调色剂浓度传感器故障，Imari MF DC2240打印机可以与Kutani DC3545显影剂外壳一起使用。故障最可能在湿条件下出现，故测试在28℃和85％相对湿度下进行。印刷物上的调色剂区域覆盖率对于每种颜色是5％并且运行总计10,000个印刷物。在印刷物测试期间，使用软件控制，TC传感器使TC从6％增加到12％。通过从外壳的贮槽中对显影剂取样直接测量实际的TC。TC传感器故障记录为损失TC控制的TC。评价的所有显影剂通过在记录TC传感器故障之前9.5％TC的最小要求，并因此是可接受的。
与本公开内容的高光泽显影剂相关的另一个性能是调色剂混浊故障。在印刷期间调色剂气溶胶从显影剂外壳的发射是称为调色剂混浊的条件。这种条件引起调色剂在机器的各个部件内部累积，它可污染关键组件，引起图像质量缺陷，或在感光体上或在印刷物上引起背景。因此，需要保持调色剂的发射在足够低的水平以防止图像劣化。为评价此问题，将调色剂在Imari MF DC2240打印机中运行。首先降低TC并测量以校准TC传感器。然后去除外壳并在350rpm下离线运行。然后将调色剂通过分配器端口以2g/min的速率手动加入到显影剂外壳中以增加TC，并采用TSI Incorporated制造的Dust Trak Aerosol Monitor Model 8520测量调色剂混浊的量并与TC作图。将测量到1mg/m3的发射气溶胶读数的TC取为故障点。为保持调色剂的发射到足够低的水平以防止图像劣化，重要的是具有至少9.5％的TC而不超过1mg/m3发射调色剂的水平，例如约9.5％-约20％TC或约10％-约12％TC。调色剂混浊测量数据的结果显示评价的所有显影剂在记录调色剂混浊故障之前通过9.5％TC的最小要求(当发射气溶胶读数超过1mg/m3时)，并因此具有可接受的调色剂发射水平。
在实施方案中，具有上述性能的显影剂可包括载体和调色剂，其中调色剂包括核和壳的调色剂粒子，该核包括至少一种核基料和至少一种着色剂，该壳包括至少一种壳基料、外部添加剂和蜡。载体可包括平均粒度为约25微米-约35微米和数量为显影剂总重量的约85％-约95wt％的载体粒子。核基料可包括按重量的数量为约75％-约80％苯乙烯、约20％-约30％丙烯酸丁酯和约1％-约5％丙烯酸β羧基乙酯的苯乙烯∶丙烯酸丁酯∶丙烯酸β羧基乙酯，基于单体或低聚物的总重量。壳基料可包括数量为约80％-约90％苯乙烯、约15％-约20％丙烯酸丁酯和约1％-约5％丙烯酸β羧基乙酯的苯乙烯∶丙烯酸丁酯∶丙烯酸β羧基乙酯。一种或多种着色剂以固体为基准可采用的数量为调色剂粒子的约1％-约8wt％。
此外，外部添加剂包包括质量为调色剂粒子的约1.6％-约1.8wt％和平均初级粒度(以直径计)为约20nm-约40nm的第一二氧化硅，质量为调色剂粒子的约1.6％-约1.8wt％和平均初级粒度(以直径计)为约100nm-约150nm的第二二氧化硅，质量为调色剂粒子的约0.7％-约0.9wt％和平均初级粒度(以直径计)为约10nm-约50nm的二氧化钛，质量为调色剂粒子的约0.4％-约0.6wt％和平均初级粒度(以直径计)为约20nm-约40nm的任选氧化铈，和质量为调色剂粒子的约0.15％-约0.25wt％和平均初级粒度(以直径计)为约125nm-约145nm的任选硬脂酸锌。
此外，蜡可以是占调色剂粒子重量约6％-约13wt％的聚乙烯蜡或占调色剂粒子约6％-约13wt％的蒸馏聚乙烯蜡。
从表2可见，本公开内容的显影剂可显示至少9.5％，如约9.5％-约12％的由TC测量的TC传感器故障，并因此通过9.5％TC的最小要求。调色剂混浊测量数据也显示这些显影剂可显示至少9.5％，如约9.5％-约11％如在TC中测量的调色剂混浊，并因此通过9.5％TC的最小要求。
A是其中调色剂粒子和外部添加剂在3000rpm下共混15分钟而没有冷却共混机夹套的共混条件。B是其中调色剂粒子和外部添加剂在3000rpm下共混15分钟并采用水冷却共混机夹套的共混条件。C是其中调色剂粒子和外部添加剂在3000rpm下共混5分钟并采用水冷却共混机夹套的共混条件。
表2调色剂传感器故障、调色剂混浊和粘连温度数据
权利要求
1.一种包括载体和调色剂的显影剂，其中调色剂包括至少一种基料、至少一种着色剂和外部添加剂的调色剂粒子，其中显影剂根据如下公式表示的与调色剂摩擦电荷和调色剂内聚相关的微调电容器堵塞值小于或等于约3.2(-0.80+0.039×(调色剂内聚％)+0.026×(调色剂摩擦电荷)(μC/g))。
2.权利要求1的显影剂，其中调色剂粒子进一步包括蜡，并且其中外部添加剂包括第一二氧化硅、第二二氧化硅、二氧化钛、任选的氧化铈和任选的硬脂酸锌。
3.权利要求1的显影剂，其中调色剂进一步包括核和壳结构，其中核包括作为核基料的至少一种基料和至少一种着色剂，和其中壳包括至少一种壳基料。
4.权利要求1的显影剂，其中载体包括核和在其上涂覆的至少一种聚合物。
5.一种电子照相成像设备，包括感光体、半导磁性刷显影系统和与半导磁性刷显影系统结合并包含显影剂的外壳，该显影剂包括载体和调色剂，其中调色剂包括至少一种基料、至少一种着色剂和外部添加剂的调色剂粒子，其中显影剂根据如下公式表示的与调色剂摩擦电荷和调色剂内聚相关的微调电容器堵塞值小于或等于约3.2(-0.80+0.039×(调色剂内聚％)+0.026×(调色剂摩擦电荷)(μC/g))。
6.形成彩色图像的成套显影剂，包括载体和青色调色剂、载体和品红色调色剂、载体和黄色调色剂及载体和黑色调色剂，其中青色调色剂、品红色调色剂、黄色调色剂和黑色调色剂的每种包括调色剂粒子，该调色剂粒子含有至少一种基料、至少一种着色剂和外部添加剂，其中显影剂根据如下公式表示的与调色剂摩擦电荷和调色剂内聚相关的微调电容器堵塞值小于或等于约3.2(-0.80+0.039×(调色剂内聚％)+0.026×(调色剂摩擦电荷)(μC/g))。
全文摘要
本发明涉及一种显影剂，其包括载体和调色剂，其中调色剂包含至少一种基料、至少一种着色剂和外部添加剂的调色剂粒子，其中显影剂根据如下公式表示的与调色剂摩擦电荷和调色剂内聚相关的微调电容器堵塞值小于或等于约3.2(－0.80+0.039×(调色剂内聚％)+0.026×(调色剂摩擦电荷)(μC/g))。
文档编号G03G9/08GK101051194SQ20071009203
公开日2007年10月10日 申请日期2007年4月4日 优先权日2006年4月5日
发明者R·P·N·维尔金, C·冯, V·斯科洛克霍德, J·B·帕克, D·J·桑德斯 申请人:施乐公司