空心調色劑及其制備方法

專利名稱：空心調色劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及空心調色劑以及制備該調色劑的方法。更具體而言，本發明 涉及一種空心調色劑，由于該調色劑顆粒的中心是空的，因此即使在低能量 和低壓力下，該空心調色劑也具有優異的定影性能。該調色劑可有效地應用 于高速定影，并且消耗量小。
背景技術：
常規地，通過多步乳液聚合、單步乳液聚合、聚合物與溶劑之間的相分
離、Shirasu多孔玻璃(SPG)膜乳液聚合等制備空心顆粒。然而，多步乳液聚 合和單步乳液聚合不適合用于調色劑顆粒的制備，因為膠乳具有納米尺寸的
顆粒。因此，聚合物與溶劑之間的相分離例如懸浮聚合以及使用SPG膜的 懸浮或分散聚合適合用于具有均一粒徑的調色劑的制備。然而，為了使用常 規的懸浮聚合制備空心調色劑顆粒，需要過量的交聯劑，而且通過添加過量 的交聯劑獲得的空心調色劑不易熔融，并且因此不易進行由此形成的調色劑 的定影。

發明內容
本發明提供空心調色劑顆粒。
本發明還提供 一種制備該空心調色劑顆粒的方法。
本發明還提供一種使用該空心調色劑顆粒成像的方法。
本發明還提供一種使用該空心調色劑顆粒成像的裝置。
根據本發明的一個方面，提供包括空心調色劑顆粒的調色劑，其具有空
心球結構，其中包圍該空心球結構的外層包含聚合物、蠟和顏料。本發明的 調色劑顆粒具有由聚合物形成的球狀的殼或外層，并且具有空的中心腔。在 一種實施方式中，該腔填充有被聚合物外殼層包圍的空氣。
該外層可進一步包含選自電荷控制劑、鏈轉移劑和脫模劑的至少一種組分。
該空心調色劑的顆粒的體均(mean volume)直徑可為約2-20 pm。
該空心調色劑的顆粒的體均直徑可為約3-10 pm。
該空心調色劑可具有單分散的粒徑分布。
該外層的厚度可為約0.1-5 |xm。
該空心球結構可填充有空氣。
該聚合物可為由可聚合的單體形成的聚合物。
該聚合物可選自均聚物、無規共聚物、接枝共聚物和嵌段共聚物。
該可聚合的單體可為選自以下的至少一種單體乙烯基單體、具有羧基 的極性單體、具有不飽和聚酯基團的單體和具有脂肪酸基團的單體。
該可聚合的單體可為選自以下的至少一種單體基于苯乙烯的單體，例 如苯乙烯、乙烯基曱苯或cc-曱基苯乙烯；丙烯酸酯或曱基丙烯酸酯；(曱基) 丙烯酸酯衍生物，例如丙烯酸曱酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、 丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸曱酯、曱基丙烯酸乙 酯、曱基丙烯酸丙酯、曱基丙烯酸丁酯、曱基丙烯酸2-乙基己酯、曱基丙烯 酸二曱氨基乙酯、丙烯腈、曱基丙烯腈、丙烯酰胺或甲基丙蹄酰胺；烯屬不 飽和單烯烴，例如乙烯、丙烯或丁烯；卣代乙烯基，例如氯乙烯、偏二氯乙 烯或氟乙烯；乙烯基酯，例如乙酸乙烯酯或丙酸乙烯酯；乙烯基醚，例如乙 烯基曱基醚或乙烯基乙基醚；乙烯基酮，例如乙烯基甲基酮或曱基異丙烯基 酮；以及含氮的乙烯基化合物，例如2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶或N-乙烯 基吡咯烷酮。
該顏料可選自黃色、品紅色、青色和黑色顏料。
該顏料的量可為約0.1-20重量份，基于100重量份的所述聚合物。
該蠟可為選自以下的至少一種蠟基于聚乙烯的蠟、基于聚丙烯的蠟、 硅酮蠟、基于石蠟的蠟、基于酯的蠟、巴西棕櫚蠟和金屬茂蠟。
該蠟的量可為約0.1-10重量份，基于100重量份的所述聚合物。
該空心調色劑的表面可進一步&含外添加劑。
根據本發明的另一方面，提供制備空心調色劑的方法，該方法包括 通過將可聚合單體、蠟、顏料、聚合引發劑和疏水溶劑混合而制備分散 混合物；
通過將分散穩定劑溶解在基于水的溶劑中制備分散介質；
使該分散混合物在壓力下通過多孔膜的孔進入到該M介質中，并且在 該分散介質中形成該分散混合物的微滴；
在該分散介質中將分散混合物的微滴中的可聚合單體聚合，并且形成具 有聚合物外殼層的顆粒；以及
干燥該顆粒以形成空心調色劑顆粒。
該聚合引發劑可選自過硫酸鹽，例如過硫酸鉀、過硫酸銨等；偶氮化合 物，例如4，4-偶氮二(4-氰基戊酸)、二曱基-2,2'-偶氮二(2-曱基丙酸酯)、2,2-偶氮二(2-脒基丙烷)二鹽酸化物、2,2」偶氮二-2-曱基-N-l，l-二(羥甲基)-2-羥乙 基丙酰胺、2,2'畫偶氮二(2，4畫二曱基戊腈)、2,2'-偶氮二異丁腈、l,l'-偶氮二(l畫 環己烷腈)等；以及過氧化物，例如曱基乙基過氧化物、二叔丁基過氧化物、 乙酰基過氧化物、二枯基過氧化物、月桂酰過氧化物、苯曱酰過氧化物、叔 丁基過氧-2-乙基己酸酯、過氧二碳酸二異丙酯、二叔丁基過氧間苯二曱酸酯 等。
該膜的孔徑可為約2-10 pm。 該膜的孔徑可為約4-6 pm。 該疏水溶劑可為基于烴的溶劑。
該方法可進一步包括使用外添加劑處理在該干燥操作中所獲得的空心 顆粒。
根據本發明的另一方面，提供一種成像方法，其包括 將調色劑附著到在其上形成靜電潛像的感光體的表面上以形成可視圖 像；以及
將該可視圖像轉印到轉印介質上，其中該調色劑為具有空心球形狀的空 心調色劑，其中包圍該空心球的外層包含聚合物、蠟和顏料。 根據本發明的另一方面，提供一種成像裝置，包括 有機感光體；
成像單元，其在該有機感光體的表面上形成靜電潛像；
用于接收具有空心球形狀的空心調色劑的單元，其中包圍該空心球的外
層包含聚合物、蠟和顏料；
調色劑供應單元，其將該空心調色劑供應到該有機感光體的表面上，以 通過使該靜電潛像顯影而形成調色劑圖像；以及
調色劑轉印單元，其將該調色劑圖像從該有機感光體的表面轉印到轉印 介質上。
從以下連同附圖公開本發明的各種實施方式的對本發明的詳細描述，本 發明的這些和其它方面將變得明晰。


通過參照附圖詳細描述其示例性實施方式，本發明的這些和其它特征和 優點將變得更加明晰，其中
圖1顯示形成本發明的空心調色劑顆粒的示意性過程；
圖2顯示該空心調色劑的示意性截面圖3顯示用于制備單分散微滴的SPG膜的示意圖4顯示根據實施例1制備的單分散空心調色劑顆粒的掃描電子顯微鏡 (SEM)圖像；
圖5顯示根據實施例1制備的空心調色劑顆粒的橫截面圖的SEM圖像；
以及
圖6顯示根據比較例1制備的調色劑顆粒的SEM圖像。
圖7說明包括根據本發明的實施方式制備的空心調色劑的成像裝置。
具體實施例方式
在下文中，將參照附圖更充分地描述本發明，在附圖中示出了本發明的 示例性實施方式。 .
本發明提供一種具有填充有空氣的空心球形狀的顆粒的空心調色劑，其 中包圍該空心球的外層包含聚合物、蠟和顏料。這種空心調色劑在定影過程 中僅需要低的壓力和能量，和調色劑消耗的量也可減少，由于該空心調色劑 的密度減小。該空心調色劑顆粒具有通過由該聚合物、蠟和顏料形成的外層 或球形殼限定的空心腔。
根據本發明的空心調色劑具有如圖1所示的空心球形狀的顆粒。包圍該 空心球的外層由聚合物層形成。圖l描繪了從溶劑和單體的微滴形成調色劑
顆粒的步驟，該單體聚合以形成包封該溶劑的外殼層。
另外，由于在制備過程中所獲得的特性，該空心調色劑可具有單分散的 粒徑分布。由于該空心調色劑的粒徑是恒定且均一的，因此該單分散特性導 致該空心調色劑具有優異的性質。
該空心調色劑的顆粒可具有為約2-20pm，優選為約3-10^im，并且更優 選為約4-8 [im的體均直徑。當該體均直徑大于20 pm時，轉印或定影過程 不能適當地進行。另一方面，當該體均直徑小于2pm時，清潔性質可劣化。
根據本發明的具有空心球形狀的顆粒的空心調色劑的顆粒的外層的厚 度對決定調色劑的密度或其它特性是重要的。作為外層的聚合物層的厚度可 為約0.1-5 jam,并且優選為約1-3 pm。當該外層的厚度大于5 pm時，定影 過程不能在低壓力和低能量下適當地進行。另一方面，當該外層的厚度小于 O.l)im時，調色劑顆粒可容易地破裂。
基于該調色劑顆粒的直徑，該外層的厚度可為約2-40%,并且優選為約 5-30 % 。
該聚合物層是通過在聚合物分散穩定劑的存在下將包含水不溶性的可 聚合單體、疏水溶劑等的混合物滴加到作為分散介質的基于水的溶劑中，并
使該可聚合單體聚合而形成的。形成該聚合物層的聚合物可選自均聚物、無 規共聚物、接枝共聚物和嵌段共聚物。
可聚合單體可為選自以下的至少一種單體乙烯基單體、具有羧基的極性單
體、具有不飽和聚酯基團的單體和具有脂肪酸基團的單體。特別地，其中乙 烯基單體和具有羧基的極性單體以預定比例混合的混合物可用作可聚合單體。
例如，該可聚合單體可包括選自以下的至少一種單體基于苯乙烯的單 體，例如苯乙烯、乙烯基曱苯或a-甲基苯乙烯；丙烯酸酯或曱基丙烯酸酉旨； (曱基)丙烯酸酯衍生物，例如丙烯酸曱酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯 酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、曱基 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、 甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯腈、曱基丙烯腈、丙烯酰胺或曱基丙烯酰胺； 烯屬不飽和單烯烴，例如乙烯、丙烯或丁烯；卣代乙烯基，例如氯乙烯、偏 二氯乙烯或氟乙烯；乙烯基酯，例如乙酸乙烯酯或丙酸乙烯酯；乙烯基醚，
例如乙烯基曱基醚或乙烯基乙基醚；乙烯基酮，例如乙烯基曱基酮或甲基異 丙烯基酮；以及含氮的乙烯基化合物，例如2-乙烯基吡咬、4-乙烯基吡咬或 N-乙烯基吡咯烷酮。
在該可聚合單體聚合以形成外層的過程中，可加入大分子單體作為共聚 單體，其可通過保持聚合物的穩定性抑制聚合物的聚集。
在本文中使用的大分子單體為具有親水和疏水基團的兩親物質和在其 末端具有至少 一個反應性官能團的聚合物或低聚物。該大分子單體的重均分 子量可為約100-100000，并且優選為約1000-10000。當該大分子單體的重均 分子量小于100時，該調色劑的物理性質不能改善，或者該大分子單體不能
有效地起到穩定劑的作用。另一方面，當該大分子單體的重均分子量大于
100000時，可降低反應轉化率。
該大分子單體可為選自以下的一種物質聚乙二醇(PEG)-甲基丙烯酸 酯、聚乙二醇(PEG)-乙基醚甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(PEG)-二曱基丙烯酸酯、 聚乙二醇(PEG)-改性聚氨酯、聚乙二醇(PEG)-改性聚酯、聚丙烯酰胺(PAM)、 聚乙二醇(PEG)-羥乙基曱基丙烯酸酯、六官能聚酯丙烯酸酯、樹枝狀聚酯丙 烯酸酯、羧基聚酯丙烯酸酯、脂肪酸改性環氧丙烯酸酯和聚酯曱基丙烯酸酯， 4旦不限于此。
該大分子單體的量可為約0.1-10重量份，優選為約2-6重量份，并且更 優選為約2-4重量份，基于100重量份的可聚合單體。當該大分子單體的量 小于0.1重量份時，該調色劑顆粒的分散穩定性可P爭低，并且產率可降低。 另一方面，當該大分子單體的量大于IO重量份時，該調色劑的性能可降低。
如蠟和顏料，并且可進一步包含各種內添加劑例如電荷控制劑、鏈轉移劑和
物而添加到該聚合物層中。
該聚合物層中的蠟可根據待形成的調色劑的目的適當進行選擇。可使用 的蠟的實例包括基于聚乙烯的蠟、基于聚丙烯的蠟、硅酮蠟、基于石蠟的蠟、 基于酯的蠟、巴西棕櫚蠟和金屬茂蠟，但不限于此。該蠟的熔點可為約50-約15(TC。蠟成分物理附著到該調色劑顆粒上，但優選不與調色劑顆粒共價 鍵合。
該蠟的量可為約0.1-10重量份，基于100重量份的在該聚合物層中的聚
合物。當該蠟的量小于0.1重量份時，定影性能和光澤度可降低。另一方面， 當該蠟的量大于10重量份時，可出現關于耐久性、環境污染和熱反印的問 題。
該聚合物層可包括顏料，并且炭黑或苯胺黑可用作用于黑色調色劑的顏 料。根據本發明的空心調色劑有效地用于制備彩色調色劑。對于彩色調色劑， 使用炭黑或苯胺黑作為黑色著色劑，和進一步包括黃色、品紅色和青色顏料 中的至少一種用于彩色著色劑。
縮合氮化合物、異二氫吲哚酮化合物、蒽醌化合物、偶氮金屬絡合物、
或烯丙基酰亞胺化合物可用于黃色顏料。具體而言，可使用C.I.顏料黃12、 13、 14、 17、 62、 74、 83、 93、 94、 95、 109、 110、 111、 128、 129、 147、 168、 180等。
縮合氮化合物、蒽醌化合物、喹吖啶酮化合物、堿性染料色淀化合物、 萘酚化合物、苯并咪唑化合物、硫靛化合物或二萘嵌苯化合物可用于品紅色 顏料。具體而言，可使用C丄顏料紅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。
銅酞菁化合物或其衍生物、蒽醌化合物或堿性染料色淀化合物可用于青 色顏料。具體而言，可使用C丄顏料藍1、 7、 15、 15:1、 15:2、 15:3、 15:4、 60、 62、 66等。
這些顏料可單獨使用或者以兩種或多種顏料的組合使用，并考慮顏色、 色度、亮度、耐候性、在調色劑中的分散性以及其它所需性質進行選擇。
該顏料的量可為約0.1-20重量份，基于100重量份的在該聚合物層中的 聚合物。該顏料的量應足以使該調色劑著色。當基于100重量份的該聚合物， 該顏料的量小于0.1重量份時，著色效果不足。另一方面，當該顏料的量大 于20重量份時，該調色劑的制備成本增加，并且不能獲得足夠的摩擦電荷。
該聚合物層可進一步包括脫^f莫劑和電荷控制劑中的至少一種。聚合引發 劑可為疏水聚合引發劑。該脫模劑、電荷控制劑和聚合引發劑各自的量可為 約0.1-3重量份，基于100重量份的該聚合物。
在可聚合單體的聚合過程中，通過聚合引發劑產生自由基，并且該自由
基與該可聚合單體反應以形成該聚合物。
聚合引發劑的實例為過硫酸鹽，例如過硫酸鉀、過硫酸銨等；偶氮化合 物，例如4,4-偶氮二(4-氰基戊酸)、二曱基-2,2'-偶氮二(2-曱基丙酸酯)、2,2-偶氮二(2-脒基丙烷)二鹽酸化物、2，2-偶氮二-2-曱基-N-1,1 -二(羥曱基)-2-羥乙 基丙酰胺、2,2'-偶氮二(2,4-二曱基戊腈)、2，2'-偶氮二異丁腈、l，l'-偶氮二(l-環己烷腈)等；以及過氧化物，例如曱基乙基過氧化物、二叔丁基過氧化物、 乙酰基過氧化物、二枯基過氧化物、月桂酰過氧化物、苯曱酰過氧化物、叔 丁基過氧-2-乙基己酸酯、過氧二碳酸二異丙酯、二叔丁基過氧間苯二曱酸酯 等。優選地，可使用疏水聚合引發劑，例如偶氮二異丁腈和苯曱酰過氧化物。 另外，可使用氧化-還原引發劑，其為聚合引發劑和還原劑的組合。
鏈轉移劑為在鏈反應中轉變鏈載體的類型的物質。新的鏈具有比以前的 鏈小得多的活性。使用鏈轉移劑可減小單體的聚合度并引發新的鏈。此外， 使用鏈轉移劑可調節該聚合物的分子量分布。
該鏈轉移劑的實例為，但不限于含硫化合物，例如十二烷硫醇、疏基 乙酸、硫代乙酸和巰基乙醇；亞磷酸化合物，例如亞磷酸和亞磷酸鈉；次磷 酸化合物，例如次磷酸和次磷酸鈉；和醇類，例如曱醇、乙醇、異丙醇和正 丁醇。
該脫模劑可用于保護感光體和防止顯影的劣化，從而獲得高質量的圖 像。脫模劑可為高純度固態脂肪酸酯物質。脫i^莫劑的實例為低分子量聚烯烴， 例如低分子量聚乙烯、低分子量聚丙烯、低分子量聚丁烯等；石蠟；以及多 官能酯化合物。用于本發明的脫模劑可為由具有三個或多個官能團的醇和羧 酸構成的多官能酯化合物。
該具有至少三個官能團的多元醇可為脂肪醇，例如甘油、季戊四醇和 l,l，l-三(羥曱基)乙烷；脂環族醇，例如櫟醇和肌醇；芳香族醇，例如三(羥 曱基)苯；糖，例如D-赤蘚糖、L-阿拉伯糖、D-甘露糖、D-半乳糖、D-果糖、 蔗糖、麥芽糖和乳糖；或糖醇，例如赤蘚糖醇、L-阿拉伯糖醇和阿東糖醇。
該羧酸可為脂族羧酸，例如乙酸、丁酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸 酸、十一酸、月桂酸、肉豆蔻酸、^J旨酸、十七酸、花生酸、蠟酸、山梨酸、 亞油酸、亞麻酸、山崳酸和2-丁炔酸；脂環族羧酸，例如環己烷羧酸、六氫 化間苯二甲酸、六氫化對苯二曱酸和3,4,5,6-四氫化鄰苯二曱酸；或芳香族 羧酸，例如苯曱酸、枯酸、鄰苯二甲酸、間苯二曱酸、對苯二曱酸、均苯三 酸、偏苯三酸和苯連三曱酸。
該電荷控制劑可優選選自含金屬例如鋅或鋁的水楊酸化合物、雙二苯基 乙醇酸的硼絡合物和硅酸鹽。更優選地，可使用二烷基水楊酸鋅、硼二(l,l-二苯基-1 -氧代-乙酰基鉀鹽)等。
上述內添加劑可包括在該聚合物層中，并且可將各種外添加劑應用于該 空心調色劑。該外添加劑可為二氧化硅等。
本發明的空心調色劑可使用下述膜分散方法制備。
首先，可通過將可聚合單體、蠟、顏料、聚合引發劑和疏水溶劑混合而 制備分散混合物，并且通過將分散穩定劑溶解在水中而單獨制備分散介質。 通過將該分散混合物滴加到該分散介質中而在該分散介質中形成該分散混 合物的微滴，同時使該分散混合物在壓力下通過膜的孔。該分散混合物的微 滴聚合以制備空心顆粒。在該分散介質中形成的顆粒具有包封該分散混合物 的疏水溶劑的聚合物外殼層。然后，將該空心顆粒與該分散介質分離并干燥 以制備空心調色劑。該干燥步驟將在該聚合物外殼層內部的疏水溶劑除去以 形成具有包含空氣的空腔的空心調色劑顆粒。干燥之后，可往其中添加各種 夕卜添力口劑。
在用于制備如圖2所示的空心調色劑的膜分散技術中，使包含該可聚合 單體、蠟、疏水溶劑和其它組分的分敎混合物在壓力下通過該膜的孔，然后
將該混合物的單分散微滴添加到該分散介質中。當該調色劑具有單分散的粒 徑分布時，有利的是不必進行進一步的處理例如分級。
由于該分散混合物是不溶于水或是疏水的，因此該分散混合物的微滴在 基于水的分散介質中形成。隨后，進行該微滴的懸浮聚合或分散聚合。
圖3示出了形成該微滴的示意圖。使該分散混合物從該膜排出到該分散 介質中，其中該分散混合物包括蠟、顏料、疏水溶劑、可聚合單體和其它組
分。隨著聚合的進行，由于該疏水溶劑在該分散介質的基于水的溶劑中的斥 力，通過可聚合單體的聚合所形成的聚合物形成外層，并且該疏水溶劑和未 反應的單體殘留在該微滴以及該聚合物外層之內。當聚合最終完成時，該外 層由包含蠟、顏料等的聚合物層形成，內部填充有疏水溶劑。在干燥過程中 除去該疏水溶劑，從而該調色劑顆粒的內部通過該聚合物外殼形成，并且填 充有空氣。
任何可排出具有單分散粒徑分布的微滴的膜均可沒有限制地用作制備 該空心調色劑的膜。該膜的實例包括SPG膜、單孔膜和微工程化 (micro-engineered)膜。由于該膜的孔徑是決定微滴尺寸和所得空心調色劑顆粒尺寸的因素，因此需要選擇適當的孔徑以形成所需的空心調色劑。在本文
中，可使用具有約2-10 )im，并且優選約3-8 nm的孔徑的膜。
關于用于形成該空心調色劑的調色劑組合物，可聚合單體、蠟及顏料如 上所述，并且考慮到在水性分散介質中的斥力，該疏水溶劑可為基于烴的溶 劑，例如致孔劑，且更具體地，十六烷、二氯曱烷、曱苯、二曱苯等。
該空心調色劑的尺寸可根據該疏水溶劑的量或疏水程度來決定，從而該 疏水溶劑的量可為約10-100重量份，基于100重量份的該可聚合單體。當 該疏水溶劑的量小于10重量份時，該外層可變得太厚。另一方面，當該疏 水溶劑的量大于100重量份時，所得到的調色劑顆粒可破裂。
將包含該疏水溶劑的調色劑組合物混合并粉碎以獲得均勻的粒徑。該粉 碎可利用碾磨等進行。
具有適當性質的空心調色劑可通過膜分散技術制備，而不使用交聯劑。 然而，可使用少量的交聯劑以提高顆粒的耐久性。該交聯劑可為在一端或兩 端具有通過自由基引發可聚合的基于乙烯基的雙鍵的芳基、丙烯酰基、(曱 基)丙烯酸酯或二(曱基)丙烯酸酯交聯劑。該芳基交聯劑可為二乙烯基苯，以 及該丙烯酸酯交聯劑的實例為1，2-乙二醇二丙烯酸酯、1,3-丙二醇二丙烯酸 酯、1，3-丁二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1，5-戊二醇二丙烯酸酯、 1,6-己二醇二丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、丁二醇二 丙烯酸酯、三甘醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、 聚丁二醇二丙烯酸酯、烯丙基丙烯酸酯、1，2-乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,3-丙二醇二曱基丙烯酸酯、1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二曱基丙烯酸 酯、丙二醇二曱基丙烯酸酯、丁二醇二曱基丙烯酸酯、三甘醇二曱基丙烯酸 酯、聚乙二醇二曱基丙烯酸酯、聚丙二醇二曱基丙烯酸酯、聚丁二醇二曱基 丙烯酸酯、烯丙基曱基丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯和蘋果酸二烯丙酯，并且 該丙烯酸酯交聯劑可單獨使用或以兩種或多種化合物的組合使用。
該交聯劑的量可為約0.01-1重量份，基于100重量份的該可聚合單體。 當該交聯劑的量大于1重量份時,該調色劑的定影不能適當地進行。
自由基是由聚合引發劑產生的，并且可使用疏水化合物作為該聚合引發 劑。該聚合引發劑的實例為過硫酸鹽，例如過硫酸鉀、過硫酸銨等；偶氮化 合物，例如4,4-偶氮二(4-氰基戊酸)、二曱基-2,2'-偶氮二(2-曱基丙酸酯)、2,2-偶氮二(2-脒基丙烷)二鹽酸化物、2，2-偶氮二-2-曱基-N-1 ， 1 -二(羥曱基)-2-羥乙基丙酰胺、2，2'-偶氮二(2，4-二曱基戊腈)、2,2'-偶氮二異丁腈、l,l'-偶氮二(l-環己烷腈)等；以及過氧化物，例如曱基乙基過氧化物、二叔丁基過氧化物、 乙酰基過氧化物、二枯基過氧化物、月桂酰過氧化物、苯曱酰過氧化物、叔 丁基過氧-2-乙基己酸酯、過氧二碳酸二異丙酯、二叔丁基過氧間苯二曱酸酯 等。
該調色劑組合物可進一步包含上述脫模劑、電荷控制劑和鏈轉移劑。 需要施加預定的壓力以使包括該調色劑組合物的分散混合物通過所述 膜的孔排出。可將該壓力定為足以以恒定的速率排出具有所需尺寸的微滴。 該壓力可根據該分散混合物的濃度、該膜的孔徑或該膜的尺寸而變化。
向其排出該分散混合物的M介質可為基于水的分散介質，并且優選為 包含適量溶于水的分散穩定劑的基于水的介質。即，該基于水的分散介質可 通過將選自非離子、陽離子或陰離子表面活性劑、檸檬酸鹽(例如檸檬酸鈉 或檸檬酸)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和聚乙烯醇(PVA)的至少一種穩定劑溶 解在水例如蒸餾水中而制備。在此，當該聚合物層由該可聚合單體形成時， 該分散穩定劑利用其固有的吸附特性控制粒徑及分布。即，由于該吸附到界 面上以抑制調色劑顆粒之間的聚集的穩定劑的固有特性，該穩定劑分子吸附 到在其中形成調色劑顆粒的溶液中的調色劑的表面。因此，可制備具有單分
散粒徑分布的空心調色劑顆粒。在聚合之后，通過使該穩定劑與堿性化合物 例如氫氧化鈉反應而將該穩定劑除去。
該穩定劑的量可為約0.3-5重量份，基于100重量份的該基于水的溶劑。 當該穩定劑的量小于0.3重量份時，顆粒的穩定性可不足。另一方面，當該 穩定劑的量大于5重量份時，過量的穩定劑的優點是可忽略的，并且因此該 空心調色劑可變得較不經濟。
使該調色劑組合物通過該膜的孔滴加到上述分散介質中，然后使該微滴 聚合以形成空心顆粒。該聚合可在約50-90。C的溫度下進行4-12小時。特別 地，可進行該聚合，同時加熱、攪拌且通過氮氣等吹掃反應器的內部。
由于該疏水溶劑填充在根據該聚合過程制備的空心調色劑中，因此通過 干燥該調色劑顆粒而除去該疏水溶劑，并且因此該調色劑顆粒填充有空氣。
用各種外添加劑例如二氧化硅處理該干燥的空心調色劑的表面，并且控 制電荷以制備最終的空心調色劑。
最終的空心調色劑有效地應用于各種成像的方法或裝置。特別地，由于
該空心調色劑制備簡單并且具有單分散的粒徑分布，因此不需要額外的分級 過程。調色劑還可在低壓力和低能量下定影，并且調色劑消耗可減少，因為 密度減小。
根據本發明的另一實施方式，提供一種成像方法，包括將調色劑附著 到在其上形成靜電潛像的感光體的表面上以形成可視圖像；以及將該可視圖 像轉印到轉印介質上，其中該調色劑是根據本發明的空心調色劑。
典型的電子照相成像過程包括充電、曝光、顯影、轉印、定影、清潔和 抗靜電處理操作、以及在接收體上成像的 一 系列過程。
在充電過程中，通過電暈或充電輥使得感光體的表面帶有所需的負電荷 或正電荷。在曝光過程中，光學系統，常規地為激光掃描儀或二極管陣列， 以對應于在最終的圖像接收體上形成的最終可視圖像的成像方式選擇性地 使感光體的帶電表面放電，以形成潛像。可稱為"光，，的電磁輻射包括紅外 輻射、可見光和紫外線輻射。
在顯影過程中，合適的極性調色劑顆粒通常接觸感光體的潛像，并且常 規地，使用具有與調色劑極性相同的電勢極性的電偏壓顯影劑。調色劑顆粒 移到感光體上并通過靜電選擇性地附著到潛像上，并且在感光體上形成調色 劑圖像。
在轉印過程中，調色劑圖像從感光體轉印到最終的圖像接收體上，并且 有時候，當從感光體轉印調色劑圖像時，使用中間轉印元件，以幫助將調色 劑圖像轉印到最終的圖像接收體上。
在定影過程中，加熱最終的圖像接收體的調色劑圖像，并使其調色劑顆 粒軟化或熔融，從而將調色劑圖像定影到最終的圖像接收體上。另一種定影 方法是在有或無加熱下在高壓下將調色劑定影到最終的圖像接收體上。
在清潔過程中，去除殘留在感光體上的調色劑。
最后，在抗靜電處理中，將感光體的電荷曝光于預定波段的光并減少到 基本上均勻的低值，從而去除原始潛像的殘余，并使感光體為下一成像循環 做好準備。
根據本發明的另一實施方式，提供一種成像裝置，包括有機感光體； 為有機感光體的表面充電的充電單元；在有機感光體的表面上形成靜電潛像 的成像單元；用于接收所述調色劑的單元；將該調色劑供應到有機感光體的 表面上以通過使靜電潛像顯影而形成調色劑圖像的單元；以及將該調色劑圖像從有機感光體的表面轉印到轉印介質上的調色劑轉印單元，其中該調色劑 為根據本發明的空心調色劑。
圖7為使用利用根據本發明實施方式的方法制備的空心調色劑的非接觸 顯影型成像裝置的示意圖。該成像裝置的操作原理說明如下。
作為顯影單元4的非^磁性單組分顯影劑的顯影劑8通過由彈性材料例如 聚氨酯泡沫體或海綿形成的進料輥6供給到顯影輥5。顯影輥5由充電單元 12充電。供給到顯影輥5的顯影劑8隨著顯影輥5的旋轉而到達顯影輥5 和顯影劑調節刮板7之間的接觸點。顯影劑調節刮板7由彈性材料例如金屬、 橡膠等形成。當顯影劑8通過顯影輥5與顯影劑調節刮板7之間的接觸點時， 顯影劑8被修平成充分帶電的薄層。顯影輥5將顯影劑8的薄層轉移到顯影 區域，其中，顯影劑8的薄層在作為潛像載體的感光體1的靜電潛像上顯影。 通過將光3掃描到感光體1上而形成靜電潛像。
顯影輥5和感光體1以其之間恒定的距離彼此相對。顯影輥5逆時針旋 轉，感光體l順時針旋轉。
轉移到感光體1的顯影區域的顯影劑8根據電荷強度在感光體1上形成 請爭電潛4象，該電荷由施加到顯影輥5上的疊加有DC電壓的AC電壓與由充 電單元2充電的感光體1的潛像電勢之間的差產生。因此，形成調色劑圖像。
隨著感光體1的旋轉，在感光體1上顯影的顯影劑8轉印到轉印設備9 上。隨著紙13通過在感光體1上顯影的顯影劑8，在感光體1上顯影的顯影 劑8通過電暈放電或對其施加了與顯影劑8極性相反的高電壓的輥轉印到紙 13上，從而形成圖像。
轉印到印刷紙13上的圖像通過提供高溫和高壓的定影設備(未示出)，并 且隨著顯影劑8熔合到印刷紙13上，圖像定影到印刷紙13上。同時，任何 殘留在顯影輥5上并且沒有被顯影的顯影劑8，被傳送回與顯影輥5相接觸 的進料輥6。未在感光體1上顯影的殘留顯影劑8，由清潔刮板10收集。重 復上述過程。
將參照以下實施例更詳細地描i本發明。以下實施例僅用于說明性目 的，并非意圖限制本發明的范圍。
實施例1
使用球磨機將80 g苯乙烯、
30g丙烯酸正丁酯、5g曱基丙烯酸、2.3 g
十六烷、0.2g二乙烯基苯、5重量。/。的黑色顏料(MogulL)、 0.5重量％的電 荷控制劑(E-108)和5重量。/。的蠟(WE5)在室溫下混合12小時以制備混合物， 其中所述重量％是基于可聚合單體約總重量，并且將2重量％的AIBN添加 到該混合物中以制備126 g分散混合物。使該分散混合物在壓力下通過連接 到反應器的SPG膜的具有4 pm尺寸的孔，并且滴加到500 mL的其中PVP 溶解在水中至0.5%的濃度的分散介質中。該反應器裝備有攪拌器、冷卻器 和氮氣噴嘴。滴加該分散混合物之后，將該反應器的溫度升高到80°C,并且 進行聚合8小時。當聚合終止時，作為分散穩定劑的PVP通過與氬氧化鈉 反應而除去，將所得物過濾，用蒸餾水洗滌并干燥。用二氧化硅外處理該干 燥的顆粒以制備具有5 nm的體均直徑的空心調色劑。所得空心調色劑的掃 描電子顯微鏡(SEM)圖像示于圖4,并且根據圖4,所得空心調色劑具有均勻 的粒徑分布并且是單分散的。該空心調色劑的截面圖的SEM圖像示于圖5， 并且從圖5可看出該外層是均勻形成的。
實施例2
按照與實施例1中相同的方法制備空心調色劑，除了使用PY-74作為黃 色顏料代替該黑色顏料以外。
實施例3
按照與實施例1中相同的方法制備空心調色劑，除了使用PB 15:4作為 青色顏料代替該黑色顏料以外。
實施例4
按照與實施例1中相同的方法制備空心調色劑，除了使用PR122作為品 紅色顏料代替該黑色顏料以外。
比專交例1
使用球磨機將80g苯乙烯、30g丙烯酸正丁酯、5g曱基丙烯酸、0.2 g 二曱基苯、5重量。/。的黑色顏料(Mogul-L)、 0.5重量。/。的電荷控制劑(E-108) 和5重量％的蠟(WE5)在室溫下混合12小時以制備混合物，并且將2重量％ 的AIBN添加到該混合物中以制備126 g分散混合物。將該分散混合物滴加
到其中PVP溶解在水中至0.5。/。的濃度的分散介質中。該反應器裝備有攪拌 器、冷卻器和氮氣噴嘴。滴加該分散混合物之后，將該反應器的溫度升高到 80°C，并且進行聚合8小時。當聚合終止時，作為分散穩定劑的PVP通過 與氫氧化鈉反應而除去，將所得物過濾，用蒸餾水洗滌并干燥。用二氧化硅 外處理該干燥的顆粒以制備具有5 pm的體均直徑的空心調色劑。所得空心 調色劑的SEM圖像示于圖6，并且從圖6可以看出空心調色劑不具有均勻 的粒徑分布并且不是單分散的。
本發明提供具有填充有空氣的顆粒的空心調色劑。該空心調色劑在低能 量和低壓力下具有優異的定影性能，并且可有效地用于高速定影。而且該空 心調色劑的消耗量小。因此，該空心調色劑可有效地應用于各種成像裝置， 例如雙組分低溫打印機和超高速打印機，并且該空心調色劑可通過使用相對 簡單的方法制備。
盡管已參照其示例性實施方式具體展示和描述了本發明，本領域普通技 術人員應理解，在不背離由所附權利要求所限定的本發明的精神和范圍的情 形下，可進行形式和細節上的各種改變。
權利要求
1.一種包括具有空心球結構的空心調色劑顆粒的調色劑，其中外層形成該空心球結構并包含聚合物、蠟和顏料。
2. 權利要求l的空心調色劑，其中該外層進一步包含選自電荷控制劑、鏈轉移劑和脫模劑的至少 一種組分。
3. 權利要求l的空心調色劑，其中該顆粒具有約2-20pm的體均直徑。
4. 權利要求l的空心調色劑，其中該顆粒具有約3-10pm的體均直徑。
5. 權利要求l的空心調色劑，具有單分散的粒徑分布。
6. 權利要求1的空心調色劑，其中該外層的厚度為約0.1-5 pm。
7. 權利要求l的空心調色劑，其中該空心球結構填充有空氣。
8. 權利要求1的空心調色劑，其中該聚合物為由可聚合單體形成的聚合物。
9. 權利要求1的空心調色劑，其中該聚合物選自均聚物、無規共聚物、 接枝共聚物和嵌段共聚物。
10. 權利要求8的空心調色劑，其中該可聚合單體為選自以下的至少一 種單體乙烯基單體、具有羧基的極性單體、具有不飽和聚酯基團的單體和 具有脂肪酸基團的單體。
11. 權利要求8的空心調色劑，其中該可聚合單體為選自以下的至少一 種單體基于苯乙烯的單體、丙烯酸酯或曱基丙烯酸酯、(曱基)丙烯酸酯衍 生物、烯屬不飽和單烯烴、囟代乙烯基、乙烯基酯、乙烯基醚、乙烯基酮和 含氮的乙烯基化合物。
12. 權利要求8的空心調色劑，其中該可聚合的單體為選自以下的單體 苯乙烯、乙烯基曱苯、oc-曱基苯乙烯、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、丙烯酸二曱氨基乙酯、曱基丙烯酸 甲酯、曱基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、曱基丙烯酸丁酯、曱基丙烯酸2-乙基己酯、曱基丙烯酸二曱氨基乙酯、丙烯腈、曱基丙烯腈、丙烯酰胺、曱 基丙烯酰胺、乙歸、丙烯、丁烯、氯乙烯、偏二氯乙烯、氟乙烯、乙酸乙烯 酯、丙酸乙烯酯、乙烯基曱基醚、乙烯基乙基醚、乙烯基甲基酮、曱基異丙 烯基酮、2-乙烯基吡咬、4-乙烯基吡啶和N-乙烯基吡咯烷酮。
13. 權利要求1的空心調色劑，其中該顏料選自黃色、品紅色、青色和 黑色顏料。
14. 權利要求1的空心調色劑，其中該顏料的量為約0.1-20重量份，基 于100重量份的該聚合物。
15. 權利要求1的空心調色劑，其中該蠟為選自以下的至少一種蠟基 于聚乙烯的蠟、基于聚丙烯的蠟、硅酮蠟、基于石蠟的蠟、基于酯的蠟、巴 西棕櫚蠟和金屬茂蠟。
16. 權利要求1的空心調色劑，其中該蠟的量為約0.1-10重量份，基于 100重量份的該聚合物。
17. 權利要求l的空心調色劑，其中該空心調色劑的表面進一步包含外 添加劑。
18. —種制備空心調色劑的方法，該方法包括通過將可聚合單體、蠟、顏料、聚合引發劑和疏水溶劑混合制備分散混 合物；通過將分散穩定劑溶解在基于水的溶劑中制備分散介質；使該分散混合物在壓力下通過多孔膜的孔進入到該分散介質中，并在該 分散介質中形成該分散混合物的微滴；使該分散混合物的微滴的可聚合單體在該分散介質中聚合并形成具有 聚合物外殼層的顆粒；以及干燥該顆粒以形成空心調色劑顆粒。
19. 權利要求18的方法，其中該聚合引發劑選自過硫酸鉀、過硫酸銨、 4,4-偶氮二(4-氰基戊酸)、二曱基-2,2'-偶氮二(2-甲基丙酸酯)、2，2-偶氮二(2-脒基丙烷)二鹽酸化物、2,2-偶氮二，2-曱基-N-l,l-二(羥曱基)-2-羥乙基丙酰 胺、2,2'-偶氮二(2,4-二曱基戊腈)、2,2'-偶氮二異丁腈、l，l'-偶氮二(l-環己烷 腈)、曱基乙基過氧化物、二叔丁基過氧化物、乙酰基過氧化物、二枯基過 氧化物、月桂酰過氧化物、苯曱酰過氧化物、叔丁基過氧-2-乙基己酸酯、過 氧二碳酸二異丙酯和二叔丁基過氧間笨二甲酸酯。
20. 權利要求18的方法，其中該膜的孔徑為約2-10pm。
21. 權利要求18的方法，其中該膜的孔徑為約4-6 pm。
22. 權利要求18的方法，其中該疏水溶劑為基于烴的溶劑。
23. 權利要求18的方法，進一步包括使用外添加劑處理在該干燥步驟中 獲得的空心調色劑顆粒。
24. 權利要求18的方法，其中該可聚合單體為選自以下的至少一種單 體乙烯基單體、具有羧基的極性單體、具有不飽和聚酯基團的單體和具有 脂肪酸基團的單體。
25. 權利要求18的方法，其中該獲得的空心調色劑具有單分散的粒徑分布。
26. 權利要求18的方法，其中所述在該分散介質中形成的顆粒包封該疏 水溶劑，并且其中該千燥步驟除去該疏水溶劑以形成該具有包含空氣的腔的空心調色劑顆粒。
27. —種成像方法，包括將調色劑附著到在其上形成有靜電潛像的感光體的表面上以形成可視 圖像；以及將該可視圖像轉印到轉印介質上，其中該調色劑為根據權利要求1的空 心調色劑。
28. —種成像裝置，包括 有機感光體； '成像單元，其在該有機感光體的表面上形成靜電潛像； 用于接收根據權利要求1的空心調色劑的單元；調色劑供給單元，其將該空心調色劑供給到該有機感光體的表面上以通 過使該靜電潛像顯影而形成調色劑圖像；以及調色劑轉印單元，其將該調色劑圖像從該有機感光體的表面轉印到轉印 介質上。
全文摘要
提供空心調色劑以及制備該空心調色劑的方法。該空心調色劑具有空心球形狀，其中包圍該空心球的外層包含聚合物、蠟和顏料。該空心調色劑在低能量和低壓力下具有優異的定影性能，并且可有效地用于高速定影。而且該空心調色劑的消耗量小。因此，該空心調色劑可有效地應用于各種成像裝置，例如雙組分低溫打印機和超高速打印機，并且該空心調色劑可通過使用相對簡單的方法制備。
文檔編號G03G15/00GK101344735SQ20081008841
公開日2009年1月14日 申請日期2008年3月26日 優先權日2007年7月10日
發明者硬 方, 朱惠利, 樸昌信, 辛弘澈, 鄭旻泳 申請人:三星電子株式會社