專利名稱：一種彩色碳粉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種彩色碳粉。
技術(shù)背景近來，辦公自動(dòng)化和文件彩色化的發(fā)展趨勢已令人矚目。對于通過打印機(jī)打印包 含圖片(諸如用個(gè)人電腦制作的圖表)的文件和隨后復(fù)印該打印文件以制作用于演示的資 料的需求，以及對于復(fù)制常規(guī)的全文本文件的需求日益增長。因?yàn)榇蛴C(jī)所產(chǎn)生的圖像一 般包括實(shí)心圖像(solid image)、線條圖像和半色調(diào)圖像，所以需要打印機(jī)制作出高質(zhì)量的 實(shí)心圖像、線條圖像和半色調(diào)圖像。其中影響打印質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)是碳粉的導(dǎo)電性。在電子照相術(shù)中，碳粉先被 顯影輥吸著，然后通過與圖像承載部件滾動(dòng)壓接，被附著于圖像承載部件(例如感光器) 上形成的靜電潛像，而所產(chǎn)生的圖像隨后從該圖像承載部件被轉(zhuǎn)移至轉(zhuǎn)印介質(zhì)諸如轉(zhuǎn)印紙 上，并最終被定影于該轉(zhuǎn)印紙上。作為配制用于使所述圖像承載部件上形成的靜電潛像顯 影的碳粉，目前是通過化學(xué)法或物理粉碎法制得，兩種生產(chǎn)方法都是在生產(chǎn)時(shí)把電荷控制 劑混和到混料內(nèi)，電荷控制劑成分都均勻分布于成型碳粉顆粒的體內(nèi)，導(dǎo)致其表面導(dǎo)電性 表現(xiàn)非常差，此外，所知的碳粉球形程度越高，打印出的線條質(zhì)量越高，現(xiàn)有碳粉的顆粒球 形程度非常差，和體積顆粒平均尺寸過大，碳粉顆粒菱角較多而且體積大小不均，這都直接 影響打印的質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種導(dǎo)電性好、形成高 質(zhì)量圖像的彩色碳粉。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為一種彩色碳粉，包括有碳粉顆粒 本體，在所述碳粉顆粒本體表面噴涂一層離子導(dǎo)電劑，該離子導(dǎo)電劑為透明狀。碳粉顆粒形狀的球狀程度的形狀因子SF-I在100-180的范圍，表示碳粉形狀的不 規(guī)則程度的形狀因子SF-2在100-180的范圍。碳粉顆粒體積平均顆粒尺寸(Dv)在3-8微米的范圍，由體積平均顆粒尺寸(Dv) 和數(shù)量平均顆粒尺寸(Dn)之間的比率(Dv/Dn)定義的分散度在1.00-1.40的范圍。碳粉顆粒短軸和長軸之間的比率(r2/rl)在0. 5-1. 0的范圍，其厚度和短軸之間 的比率(r3/r2)在0. 7-1. 0的范圍，其關(guān)系滿足長軸rl≥短軸r2≥厚度r3。采用上述技術(shù)方案后，通過在碳粉顆粒的表面增加一層導(dǎo)電劑層，可有效提高碳 粉的導(dǎo)電性能，而且通過提高碳粉顆粒的球狀程度、顆粒體積平均顆粒尺寸、碳粉顆粒的長 軸rl≥短軸r2≥厚度r3的條件，可提高打印圖像的質(zhì)量。

圖1為本實(shí)用新型碳粉顆粒的結(jié)構(gòu)圖；[0011]圖2A為碳粉顆粒形狀(1)的示意圖，用來解釋形狀因子SF-1 ；圖2B為碳粉顆粒形狀(2)的示意圖，用來解釋形狀因子SF-2 ；圖3A為本實(shí)用新型的碳粉顆粒形狀的示意圖之一；圖3B為本實(shí)用新型的碳粉顆粒形狀的示意圖之二 ；圖3C為本實(shí)用新型的碳粉顆粒形狀的示意圖之三。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的彩色碳粉包括有碳粉顆粒本體1，在所述碳粉顆粒本體1表面噴涂 一層離子導(dǎo)電劑層2，該離子導(dǎo)電劑層2為透明狀。離子導(dǎo)電劑層2的存在可提高碳粉的導(dǎo) 電性能。碳粉具有小的顆粒尺寸，碳粉顆粒的體積平均顆粒尺寸是3-8微米，并且體積平 均顆粒尺寸(Dv)與數(shù)量平均顆粒尺寸(Dn)之間的比率(Dv/Dn)在1.00-1.40的范圍內(nèi)， 并且具有窄的顆粒尺寸分布。通過使得碳粉顆粒的顆粒尺寸分布變窄，電荷量分布變得均 勻，從而得到了背景霧化更小的高質(zhì)量圖像，并且增加了轉(zhuǎn)印率。眾所周知，碳粉顆粒約接近球狀，打印設(shè)備打印質(zhì)量越高。球狀碳粉的球狀程度可通過如下的形狀因子SF-1和形狀因子SF-2的數(shù)值來反 應(yīng)。本實(shí)用新型的球狀碳粉顆粒是這樣的，形狀因子SF-1從100至180，形狀因子SF-2從 100 至 180。圖2A和圖2B是用來解釋形狀因子SF-1和形狀因子SF-2的碳粉的示意圖。形狀 因子SF-1代表碳粉形狀的球狀程度，并且通過以下表達(dá)式(1)表示。形狀因子SF-1是通 過將形狀的最大長度MXLNG的平方-通過將碳粉顆粒投影到二維平面上得到-除以其圖形 面積AREA并且乘以100 π /4的商而得到的值。SF-1= {(MXLNG)2/ AREA X(100)π/4)}(1)如果SF-I的值是100，碳粉形狀變?yōu)橥昝赖那驙?，?dāng)SF-I的值升高時(shí)，形狀變得越 來越不規(guī)則。形狀因子SF-2代表碳粉形狀的不規(guī)則程度，并且通過以下表達(dá)式(2)表示。形狀 因子SF-2是通過將形狀的周長PERI的平方-通過將碳粉顆粒投影到二維平面上得到-除 以其圖形面積AREA并且乘以100 π /4的商而得到的值。SF-2 = { (PERl) 2/AREA X(100π /4)}(2)如果SF-2的值是100，則碳粉表面沒有不規(guī)則、當(dāng)SF-2的值升高時(shí)，表面變得越來 越不規(guī)則。形狀因子通過掃描電子顯微鏡(日立有限公司制造的S-800)拍攝碳粉顆粒并且 將照片輸入圖像分析器(NIRECO CORPORATION制造的LUSEX3)并且對其進(jìn)行分析和計(jì)算而 專門測量得到。如果碳粉具有高的球度，則碳粉顆粒和碳粉顆粒之間或者碳粉顆粒和感光鼓之間 的接觸變成點(diǎn)接觸，這使得碳粉顆粒之間的吸引力變?nèi)?。因此，在吸引力變?nèi)鯐r(shí)流動(dòng)性變 高。碳粉顆粒和感光鼓之間的吸引力也變?nèi)?，結(jié)果，轉(zhuǎn)印率變高。如果SF-1和SF-2太大， 則碳粉散落在圖像上，圖像質(zhì)量可能因此降低，因此優(yōu)選地，SF-1和SF-2不超過180。根據(jù)本實(shí)用新型的碳粉形狀基本上是球狀的，可通過以下的形狀定義來表達(dá)。[0029]圖3A、圖3B和圖3C是根據(jù)本實(shí)用新型的碳粉形狀的示意圖。如圖3A-6C所示， 假定由長軸rl、短軸r2和厚度r3(其中rl來限定基本球狀的碳粉。根據(jù)本 實(shí)用新型的碳粉顆粒的范圍優(yōu)選如下短軸和長軸之間的比率(r2/rl)(見圖3B)的范圍從 0. 5-1. 0，厚度和短軸之間的比率(r3/r2)(見圖3C)的范圍從0. 7-1. 0。如果短軸和長軸之 間的比率(r2/rl)小于0.5，則碳粉形狀不接近完美的球狀，因此圓點(diǎn)的再現(xiàn)性和轉(zhuǎn)印效率 被降低，不能得到高質(zhì)量的圖像。如果厚度和短軸之間的比率(r3/r2)小于0.7，則碳粉形 狀接近扁平形狀，因此不能得到像球狀碳粉一樣的高轉(zhuǎn)印率。特別地，如果厚度和短軸之間 的比率(r3/r2)為1. 0，則碳粉變成了以其長軸作為旋轉(zhuǎn)軸的“旋轉(zhuǎn)體”，從而改進(jìn)了碳粉的 流動(dòng)性。rU r2和r3利用掃描電子顯微鏡(SEM)在改變可視場角度時(shí)通過觀測和拍照碳 粉顆粒來測量。足以用于根據(jù)本實(shí)用新型的成像設(shè)備的碳粉通過將碳粉材料溶液在水介質(zhì)中經(jīng) 過交聯(lián)反應(yīng)和/或伸長反應(yīng)來得到。更具體地，通過將至少一種具有包含氮原子的功能組 的聚酯預(yù)聚合物、聚酯、著色劑和脫離劑溶解或分散在有機(jī)溶劑中得到碳粉材料溶液。碳粉 材料和碳粉制造方法將在下文解釋。改性聚酯本調(diào)色劑含有改性聚酯(i)作為粘合劑樹脂。改性聚酯(i)是指在聚酯樹脂中 存在有除了酯鍵之外的鍵合基團(tuán)，或者其中結(jié)構(gòu)不同的樹脂組分由共價(jià)鍵或離子鍵鍵合。 更具體的說，改性聚酯(i)是將例如與羧酸基和羥基反應(yīng)的異氰酸酯功能基引入聚酯的末 端，并使其與含活性羥基的化合物反應(yīng)來改性該聚酯末端。改性聚酯(i)的實(shí)例包括由含有異氰酸酯基聚酯預(yù)聚物(A)與胺基(B)之間反應(yīng) 而獲得的脲改性聚酯等。含有異氰酸酯基聚酯預(yù)聚物(A)的實(shí)例包括聚酯與多異氰酸酯化 合物(PIC)的反應(yīng)產(chǎn)物等。更具體地說，聚酯是多元醇(PO)和多羧酸(PC)之間的縮聚產(chǎn) 物，并具有活性氫基團(tuán)。聚酯的活性氫基團(tuán)的實(shí)例是羥基(例如醇羥基和酚羥基)，氨基，羧 基，巰基等。其中醇羥基是優(yōu)選的。脲改性聚酯是通過以下方法生產(chǎn)的。多元醇化合物(PO)的實(shí)例包括二元醇(DIO)和三元或多元醇(TO)，以及優(yōu)選單獨(dú) 的二元醇(DIO)或二元醇(DIO)與少量三元醇(TO)的混合物。二元醇(DIO)的實(shí)例包括 亞烷基二醇(例如乙二醇，1，2-丙二醇，1，3-丙二醇，1，4-丁二醇和1，6-己二醇)；亞烷基 醚乙二醇(例如二乙二醇，三乙二醇，二丙二醇，聚乙二醇，聚丙二醇和聚亞丁醚乙二醇)； 脂環(huán)族二醇(例如1，4_環(huán)己烷二甲醇和氫化雙酚A)；雙酚類(例如雙酚A，雙酚F和雙酚 類S)；脂環(huán)族二醇的環(huán)氧烷烴的加合物(例如環(huán)氧乙烷，環(huán)氧丙烷和環(huán)氧丁烷)；和雙酚類 環(huán)氧烷烴的加合物(例如環(huán)氧乙烷，環(huán)氧丙烷和環(huán)氧丁烷)。其中，碳原子數(shù)為2 12的亞 烷基二醇和雙酚類環(huán)氧烷烴的加合物是優(yōu)選的。尤其優(yōu)選的是雙酚類環(huán)氧烷烴的加合物， 和雙酚類氧化烯加合物與碳原子數(shù)為1 12亞烷基二醇的組合。三元或多元醇(TO)包括 三羥基到八羥基醇和更多脂族醇(例如甘油，三羥甲基乙烷，三羥甲基丙烷，季戊四醇和山 梨糖醇)；三元或多元苯酚(例如三苯酚PA，苯酚線型酚醛清漆和甲酚線型酚醛清漆)；和 三元或更多多元酚環(huán)氧烷烴的加合物。多元羧酸(PC)的實(shí)例包括二元羧酸(DIC)和三元的或多元羧酸(TC)。單獨(dú)的二元羧酸(DIC)和二元羧酸(DIC)與少量三元或多元羧酸(TC)的混合物是優(yōu)選的。二元羧 酸(DIC)的實(shí)例包括亞烷基二羧酸(例如琥珀酸，己二酸和癸二酸)；亞鏈烯基二羧酸(例 如馬來酸和富馬酸)；和芳族二羧酸(例如鄰笨二甲酸，間苯二甲酸，對苯二甲酸，和萘二甲 酸)。其中，碳原子數(shù)4 20的亞鏈烯基二羧酸和碳原子數(shù)8 20的芳族二羧酸是優(yōu)選 的。三元或多元羧酸(TC)的實(shí)例包括碳原子數(shù)9 20的芳族多元羧酸(例如偏苯三酸和 苯均四酸。多元羧酸(PC)可以使用其酸酐或低級(jí)烷基酯(例如甲酯，乙酯和異丙酯)與多 元醇(PO)反應(yīng)。作為羥基[0H]和羧基[C00H]之間的當(dāng)量比[OH]/[C00H]，多元醇(PO)和多元羧 酸(PC)之間的比例通常為2/1 1/1，優(yōu)選1. 5/1 1/1，更優(yōu)選1. 3/1 1. 02/1。多元異氰酸酯化合物(PIC)的實(shí)例是脂肪族多元異氰酸酯(例如四亞甲基二異氰 酸酯，六亞甲基二異氰酸酯和2，6_ 二異氰酸酯己酸甲酯)；脂環(huán)族多異氰酸酯(例如異佛 樂酮二異氰酸酯和環(huán)己基甲烷二異氰酸酯)；芳族二異氰酸酯(例如甲代亞苯基二異氰酸 酯和環(huán)己基甲烷二異氰酸酯)；芳族脂肪族二異氰酸酯(例如α，α，α ’，α ’ -四甲基苯 二亞甲基二異氰酸酯)；異氰酸酯；由苯酚衍生物，肟，和己內(nèi)酰胺保護(hù)的這些多異氰酸酯 形成的化合物；以及其中至少兩種的組合。作為異氰酸酯基[NC0]和含羥基聚酯的羥基[0Η]之間的當(dāng)量比[NC0]/[0H]，多 元異氰酸酯化合物(PIC)的比例通常為5/1 1/1，優(yōu)選4/1 1. 2/1，和更優(yōu)選2. 5/1 1.5/1。當(dāng)[NC0]/[0H]大于5時(shí)，低溫凝固性能變壞。在使用未改性聚酯情況下，當(dāng)[NC0] 摩爾比低于1時(shí)，酯中脲含量低，抗熱偏移性(hot offset resistance)惡化。在含有異氰酸酯基的聚酯預(yù)聚物(A)中多元異氰酸酯化合物(PIC)的含量通常為 0. 5wt. % 40wt. %，優(yōu)選Iwt. % 30wt. %，更優(yōu)選2wt. % 20wt. %。如果多元異氰酸 酯化合物含量低于0. 5wt. %，抗熱偏移性惡化，從耐熱儲(chǔ)存性和低溫凝固性能的兼容性考 慮這是不利的。相反地，如果多元異氰酸酯化合物含量超過40wt. %，低溫凝固性能變壞。在一分子含有異氰酸酯基的聚酯預(yù)聚物(A)中所含的異氰酸酯基團(tuán)數(shù)通常至少 1，優(yōu)選平均為1. 5 3，更優(yōu)選1. 8 2. 5。如果每分子的異氰酸酯基團(tuán)數(shù)低于1，則脲改性 的聚酯分子量降低和抗熱偏移性惡化。此外，與聚酯預(yù)聚物(A)反應(yīng)的胺(B)包括二元胺化合物(Bi)，三元胺或多元胺化 合物(B2)，氨基醇(B3)，氨基硫醇(B4)，氨基酸(B5)，和其中它們的氨基被保護(hù)的Bl到B5 的化合物(B6)。二元胺化合物(Bi)的實(shí)例包括芳族二胺(例如亞苯基二胺，二乙基甲苯二胺和4， 4’ - 二氨基聯(lián)苯甲烷)；脂環(huán)族二胺(例如4，4’ - 二氨基-3，3’ -二甲基二環(huán)己基甲烷，二 胺環(huán)己烷，和異氟爾酮二胺)；和脂族二胺(例如己二胺，四亞甲基二胺和六亞甲基二胺)。 三元或更多元胺化合物(B2)的實(shí)例包括二乙烯三胺和三乙烯四胺。氨基醇(B3)的實(shí)例包 括乙醇胺和羥乙基苯胺。氨基硫醇(B4)的實(shí)例包括氨乙基硫醇和氨基丙基硫醇。氨基酸 (B5)的實(shí)例包括氨基丙酸和氨基己酸。其中Bl到B5的氨基被保護(hù)的化合物(B6)的實(shí)例 包括由Bl到B5的胺與酮(例如丙酮，甲基乙基酮和甲基異丁基酮)獲得的酮亞胺化合物 和嗯唑烷化合物。胺(B)中優(yōu)選的胺是Bl和Bl與少量B2的混合物。作為含有異氰酸酯基聚酯預(yù)聚物(A)中異氰酸酯基[NC0]與胺(B)中胺基[NHx] 之間的當(dāng)量比[NC0]/[NHx]，胺⑶的比值通常為1/2 2/1，優(yōu)選1. 5/1 1/1. 5，和更優(yōu)選1. 2/1 1/1. 2。當(dāng)[NC0]/[NHx]大于2或是低于1/2時(shí)，脲改性的聚酯分子量變小，導(dǎo) 致抗熱偏移性惡化。此外，聚氨酯鍵可以與脲鍵一起含在脲改性聚酯中。脲鍵含量和聚氨酯鍵含量的 摩爾比范圍通常為100/0 10/90，優(yōu)選80/20 20/80，和更優(yōu)選60/40 30/70。脲鍵的 摩爾比率低于10%時(shí)，抗熱偏移性惡化。用于的改性聚酯(i)由一鍋方法和預(yù)聚物方法制造。改性聚酯(i)的重均分子量 通常不少于10，000，優(yōu)選20，000 10，000，000，和更優(yōu)選30，000 1,000，000。這時(shí)的 峰值分子量優(yōu)選為1，000 10，000，當(dāng)它低于1，000時(shí)，改性聚酯(i)不容易伸長，調(diào)色劑 彈性低，導(dǎo)致抗熱偏移性惡化。當(dāng)它大于10，000時(shí)，產(chǎn)生的問題是如凝固性能降低，顆粒較 小，并且較難粉碎。當(dāng)使用后面將要解釋的天然聚酯(ii)時(shí)，改性聚酯(i)的數(shù)均分子量 沒有特別限制，該數(shù)均分子量是容易獲得重均分子量的那種。當(dāng)改性聚酯(i)單獨(dú)使用時(shí)， 數(shù)均分子量通常為20，000或較少，優(yōu)選1，000 10，000，和更優(yōu)選2，000 8，000。當(dāng)數(shù) 均分子量大于20，000時(shí)，低溫凝固性能惡化，并且當(dāng)用于全色裝置時(shí)光澤度也惡化。根據(jù)需要，反應(yīng)抑制劑用于聚酯預(yù)聚物(A)和胺(B)之間的交聯(lián)反應(yīng)獲得改性聚 酯(i)和/或伸長反應(yīng)，由此調(diào)節(jié)所得的脲改性聚酯分子量。反應(yīng)抑制劑的實(shí)例包括單胺 (例如二乙胺，二丁胺，丁胺和月桂基胺)，和其中單胺被保護(hù)的化合物(酮亞胺化合物)。天然聚酯可以單獨(dú)使用改性聚酯(i)，并也可以與(i) 一起含有天然聚酯(ii)作為粘合劑 樹脂組分。通過(i)與天然聚酯(ii)并用，改進(jìn)低溫凝固性能，當(dāng)用于全色裝置時(shí)也改進(jìn) 了光澤度，這比單獨(dú)使用(i)更優(yōu)選。天然聚酯(ii)的實(shí)例包括多元醇(PO)和多元羧酸 (PC)的縮聚物，類似于⑴的聚酯組分，優(yōu)選的化合物也與⑴相同。天然聚酯(ii)不僅 可以是天然聚酯而且可以是一種通過除脲鍵外的化學(xué)鍵改性的聚酯，例如，(ii)可以用聚 氨酯鍵改性。優(yōu)選的是(i)和(ii)中至少有部分是彼此相容的，從低溫凝固性能和抗熱 偏移性考慮。因此，⑴和(ii)的聚酯組分優(yōu)選具有相似的成分。當(dāng)含有(ii)時(shí)，⑴和 (ii)之間的重量比通常為5/95 80/20，優(yōu)選5/95 30/70，更優(yōu)選5/95 25/75，和特 別優(yōu)選7/93 20/80。當(dāng)(i)和(ii)的重量比低于5%時(shí)，抗熱偏移性惡化，這對耐熱儲(chǔ) 存性和低溫凝固性能之間的兼容性是不利的。(ii)的峰值分子量通常為1,000 10,000，優(yōu)選2,000 8,000和更優(yōu)選 2，000 5. 000。當(dāng)它低于1，000時(shí)，耐熱儲(chǔ)存性惡化，和當(dāng)它大于10，000時(shí)，低溫凝固性 能惡化。(ii)羥基值優(yōu)選是5或更大，更優(yōu)選10 120，和特別優(yōu)選20 80。當(dāng)它低于5 時(shí)，對耐熱儲(chǔ)存性和低溫凝固性能之間的兼容性是不利的。(ii)的酸值優(yōu)選為1 5和更 優(yōu)選2 4。因?yàn)槭褂镁哂懈咚嶂档南?，粘合劑是低酸值粘合劑，?dǎo)致耐充電和耐高容量。 因此，該粘合劑適合用于雙組分碳粉的調(diào)色劑。粘合劑樹脂的玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)(Tg)通常設(shè)置為35°C 70°C，優(yōu)選55°C 65°C。如果 Tg低于35°C，調(diào)色劑的耐熱保藏性惡化。相反，如果Tg超過70°C，低溫凝固性能不足。脲 改性聚酯很可能在所得的調(diào)色劑基粒表面。因此，調(diào)色劑即使玻璃轉(zhuǎn)化點(diǎn)低也往往比已知 的聚酯調(diào)色劑具有更好的耐熱儲(chǔ)存性。著色劑所有已知的染料和顏料可以有效用于著色劑，可以使用以下種類及其混合物例如，萘酚黃S，Hansa黃(10G，5G，G)，鎘黃，黃色氧化鐵，黃赭石，鉻黃，鈦鎳黃，多偶氮黃，油 黃，Hansa黃(GR，A，RN, R)，顏料黃L，聯(lián)苯胺黃(G，GR)，永久黃(NCG)，硫化固黃(5G，R)，酒 石黃染料，喹啉黃染料，anthrazane黃BGL，異二氫吲哚酮黃，氧化鐵紅，鉛丹，紅丹，鎘紅， 鎘汞紅，銻朱，永久紅4R，巴拉紅，火紅，對氯-鄰硝基苯胺紅，立素固猩紅G，亮固猩紅，亮胭 脂紅BS，永久紅(F2R，F(xiàn)4R，F(xiàn)RL, FRLL, F4RH)，固猩紅VD，硫化固品紅B，亮猩紅G，立素品紅 GX,永久紅F5R，亮洋紅6B，顏料猩紅3B，酒紅5B，甲苯胺粟色，永久酒紅F2K，太陽酒紅BL， 酒紅101B，BON粟色光，BON粟色介質(zhì)，曙紅色淀染料，若丹明色淀染料B，若丹明色淀染料 Y，茜素色淀染料，硫靛紅B，硫靛藍(lán)粟色，油紅，喹吖啶紅，吡唑啉酮紅，多偶氮紅，鉻朱紅，聯(lián) 苯胺橙，茈酮橙，油橙，鈷藍(lán)，青天藍(lán)，堿性藍(lán)色淀染料，孔雀藍(lán)色淀染料，維多利亞藍(lán)色淀染 料，不含金屬的酞菁藍(lán)，酞菁藍(lán)，固天藍(lán)，陰丹士林藍(lán)(RS，BC)，靛青，群青，普魯士藍(lán)，蒽醌 藍(lán)，固紫B，甲基紫色淀染料，鈷紫，錳紫，二噁烷紫，蒽醌紫，鉻綠，鋅綠，氧化鉻，pyridian， 翡翠綠，顏料綠B，萘酚綠B，綠金，酸綠染料，孔雀綠染料，酞菁綠，蒽醌綠，鈦白，鋅白，和鋅 鋇白。調(diào)色劑顆粒中著色劑含量通常為lwt. % 15wt. %，優(yōu)選3wt. % IOwt. %。著色劑還可以用作與樹脂混合的母料。用于制造此類母料或與該母料捏合的粘合 劑樹脂的實(shí)例包括苯乙烯如聚苯乙烯，聚-對-氯苯乙烯，聚乙烯基甲苯和其取代的聚合 物，或這些化合物與乙烯基化合物的共聚物，聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸丁酯，聚氯 乙烯，聚乙酸乙烯酯，聚乙烯，聚丙烯，聚酯，環(huán)氧樹脂，環(huán)氧多元醇樹脂，聚氨酯，聚酰胺，聚 乙烯醇縮丁醛，聚丙烯酸酯樹脂，松香，改性松香，萜烯樹脂，脂肪族或脂環(huán)烴樹脂，芳族石 油樹脂，氯化石蠟和石蠟。這些材料可以單獨(dú)使用或作為混合物使用。電荷控制劑已知的電荷控制劑可以用作電荷控制劑，例如包括苯胺黑染料，三苯甲烷染料， 含鉻金屬絡(luò)合染料，螯合物鉬酸鹽顏料，玫瑰紅染料，烷氧基胺，季銨鹽(包括氟改性季銨 鹽)，烷基酰胺，單獨(dú)的磷或其化合物，單獨(dú)的鎢或其化合物，氟基活化劑，水楊酸金屬鹽，和 水楊酸衍生物的金屬鹽。電荷控制劑的更具體實(shí)例是作為苯胺黑染料的Bontron 03，作 為季銨鹽的BontronP-51，作為含金屬偶氮染料的Bontron S-34，作為羥萘甲酸型金屬絡(luò) 合物的E-82，作為水楊酸金屬絡(luò)合物的E-84，作為苯酚型縮合物的E-89 (這些由Orient Chemical Industries, Ltd.制造)，作為季銨鹽鉬絡(luò)合物的 TP-302 和 TP-415 (由 Hodogaya Chemical Industries, Ltd.制造)，作為季銨鹽的 Copy Charge PSY VP2038 和作為季銨鹽 的Copy Charge NXVP434 (這些由Hoechst Co.，Ltd.制造)，作為硼絡(luò)合物的LRA-901和 LR-147 (由Japan Carlit CO. ,Ltd.制造)，銅酞菁，茈，喹吖啶酮，偶氮型顏料，和具有如磺 酸基、羧基和季銨鹽基團(tuán)作為功能團(tuán)的聚合物。其中，優(yōu)選使用控制調(diào)色劑具有負(fù)極性的材 料。電荷控制劑的使用量根據(jù)粘合劑樹脂的類型確定，根據(jù)需要使用或不使用添加 劑，并因此，包括分散法的制造調(diào)色劑的方法沒有特別地限制。然而，電荷控制劑的使用量 為每IOOwt.份的粘合劑樹脂優(yōu)選使用0. 1 10重量份(wt.份)，和更優(yōu)選0. 2 5wt. 份。如果超過IOwt.份，調(diào)色劑荷電太高，導(dǎo)致電荷控制劑功效降低，與顯影輥的靜電吸引 力增加，碳粉流動(dòng)性降低，和圖像密度減少。脫模劑在具有粘合劑樹脂的分散液中，50°C 120°C低熔點(diǎn)的蠟有效用作凝固輥和調(diào)色劑邊界之間的脫模劑。由于蠟的有效功能，所以不必施涂脫模劑油到凝固輥上，并且改進(jìn)了 高溫偏移。此類蠟組分包括下列。蠟的實(shí)例包括植物蠟，如巴西棕櫚蠟，棉蠟，木蠟，和米蠟； 動(dòng)物蠟，如蜂蠟和羊毛蠟；礦物質(zhì)蠟，如地蠟和cercine ；和石油蠟如硬石蠟，微晶蠟和軟石 蠟。除了這些天然蠟，蠟的實(shí)例包括合成烴蠟，如Fischer-Tropsch蠟和聚乙烯蠟；和合成 石蠟，如酯，酮和醚。除了這些，側(cè)鏈具有長烷基的結(jié)晶聚合物也可以使用。結(jié)晶聚合物包括 聚丙烯酸酯均聚物或共聚物，如聚甲基丙烯酸正硬脂基酯和聚甲基丙烯酸正月桂基酯(例 如，丙烯酸正硬脂基酯_甲基丙烯酸乙酯共聚物)，它們是脂肪族酰胺，如12-羥基硬脂酰 胺，硬脂酸酰胺，鄰苯二甲酸酐酰亞胺，和氯化烴；以及具有低分子量的結(jié)晶聚合物樹脂。電荷控制劑和脫模劑可以與母料和粘合劑樹脂融合以及混合，并可以在每次溶解 和分散時(shí)加入到有機(jī)溶劑中。外部添加劑無機(jī)細(xì)粒優(yōu)選用作外部添加劑以促進(jìn)流動(dòng)性、顯影特性和調(diào)色劑顆粒的荷電率。 此類無機(jī)細(xì)粒優(yōu)選具有初始粒徑為5X 10. 3 2微米。該初始粒徑尤其優(yōu)選5X 10-3
0.5微米。BTE方法測定的比表面優(yōu)選20 500m2/g。調(diào)色劑顆粒中，無機(jī)細(xì)粒的使用比例 優(yōu)選 0. 0 Iwt. % 5wt. %，更優(yōu)選 0. 0 Iwt. % 2. Owt. %。無機(jī)顆粒的特定實(shí)例包括硅石，氧化鋁，鈦白，鈦酸鋇，鈦酸鎂，鈦酸鈣，鈦酸鍶， 氧化鋅，氧化錫，石英砂，粘土，云母，硅灰石，硅藻土，氧化鉻，二氧化鈰，氧化鐵紅，三氧化 銻，氧化鎂，氧化鋯，硫酸鋇，碳酸鋇，碳酸鈣，碳化硅和氮化硅。這些材料中，疏水性硅石微 粒和疏水性鈦?zhàn)灶w粒優(yōu)選并用作為流化劑。尤其是，當(dāng)平均直徑是5X 10-2微米或更小的 兩種顆粒混合時(shí)，與調(diào)色劑顆粒的靜電力和范德華力顯著改進(jìn)。結(jié)果，即使此類外部添加 劑與顯影器件中的調(diào)色劑顆?；旌线_(dá)到想要的荷電水平，也可以獲得希望要的無“螢火蟲 (firefly) ”(點(diǎn))的圖像質(zhì)量，而沒有流化劑從調(diào)色劑顆粒解吸，并且還可以降低調(diào)色劑圖 像轉(zhuǎn)印之后保留的調(diào)色劑的量。雖然鈦白細(xì)粒在環(huán)境穩(wěn)定性和圖像密度穩(wěn)定性方面是優(yōu)異的，但鈦白細(xì)粒往往降 低了充電性能(charge rising property)。結(jié)果，如果鈦白細(xì)粒加入量大于硅石細(xì)粒，該 副作用變得更有影響。然而，如果疏水性硅石微粒和疏水性鈦白顆粒的加入在0.3wt. %
1.5wt. %內(nèi)，可以獲得想要的充電性能而不明顯損害該充電性能。換句話說，即使圖像重復(fù) 復(fù)印，仍可以獲得穩(wěn)定的圖像質(zhì)量。以下解釋調(diào)色劑制造方法。此處，調(diào)色劑制造方法的示范性實(shí)施方案在下面解釋， 但是不局限于這些實(shí)施方案。調(diào)色劑制造方法1)在有機(jī)溶劑中分散著色劑、天然聚酯、含有異氰酸酯基聚酯預(yù)聚物、和脫模劑， 生成調(diào)色劑材料溶液。從調(diào)色劑基粒形成之后容易去除有機(jī)溶劑考慮，優(yōu)選有機(jī)溶劑是揮發(fā)性的并具有 低于100°C的沸點(diǎn)。更具體地說，下列溶劑可以單獨(dú)使用或兩種或多種并用，如甲苯，二甲 苯，苯，四氯化碳，二氯甲烷，1,2" 二氯乙烷，1,1,2-三氯乙烷，三氯乙烯，氯仿，一氯苯，二 氯乙縮醛，乙酸甲酯，乙酸乙酯，甲基乙基酮和甲基異丁基酮。尤其優(yōu)選的是芳香族溶劑如 甲苯和二甲笨，和鹵代烴如二氯甲烷，1，2_ 二氯乙烷，氯仿，和四氯化碳。有機(jī)溶劑的使用 量，對于IOOwt.份聚酯預(yù)聚物，通常為0 300wt.份，優(yōu)選0 IOOwt.份，和進(jìn)一步優(yōu)選25 70wt.份。2)調(diào)色劑材料溶液在含水介質(zhì)中、表面活性劑和樹脂細(xì)粒存在下乳化。此類含水介質(zhì)可以單是水或包括有機(jī)溶劑如醇(例如甲醇，異丙醇和乙二醇)，二 甲基甲酰胺，四氫呋喃，乙二醇乙醚(例如甲基乙二醇乙醚)，和低級(jí)酮(例如丙酮，甲基乙 基酮)。含水介質(zhì)的使用量，對于IOOwt.份調(diào)色劑材料溶液，通常為50 2，OOOwt.份，優(yōu) 選100 1，OOOwt.份。如果該量低于50wt.份，調(diào)色劑材料溶液分散差，由此不可能獲得 具有預(yù)定粒度的調(diào)色劑顆粒。相反，如果該量超過20，OOOwt.份，是不經(jīng)濟(jì)的。此外，為改進(jìn)含水介質(zhì)的分散性，根據(jù)需要加入分散劑如表面活性劑和樹脂細(xì)粒。表面活性劑的實(shí)例是陰離子表面活性劑如烷基苯磺酸鹽，α -烯烴磺酸酯，和磷酸 酯；胺鹽如烷基胺鹽，氨基醇脂肪酸衍生物，多胺脂肪酸衍生物，和咪唑啉；季銨鹽型陽離 子表面活性劑如烷基三甲基銨鹽，二烷基二甲基銨鹽，烷基二甲基芐基銨鹽，吡啶鹽，烷基 異喹啉鹽和氯化芐乙氧銨；非離子型表面活性劑如脂肪酸酰胺衍生物和多元醇衍生物；和 兩性表面活性劑如丙氨酸，十二烷基二(氨基乙基)甘氨酸，二(辛基氨基乙基)甘氨酸， N-烷基-N，和N- 二甲基銨基甜菜堿。此外，使用少量具有氟烷基的表面活性劑來獲得預(yù)期效果。優(yōu)選的具有氟烷基的 陰離子表面活性劑實(shí)例是碳原子數(shù)2 10的氟烷基羧酸及其金屬鹽；全氟辛烷磺?；劝?酸二鈉鹽，3_[ ω-氟烷基(C6 Cll)氧基]-1-烷基(C3 C4)磺酸納鹽，3_[ ω-氟烷氧 基(C6 C8)-N-乙基氨基]-1-丙烷磺酸鈉鹽，氟烷基(Cll C20)羧酸及其金屬鹽；全氟 烴基羧酸(C7 C13)及其金屬鹽；全氟烴基(C4 C12)磺酸及其金屬鹽，全氟辛烷磺酸二 乙醇胺，N-丙基-N-(2-羥乙基)全氟辛烷磺酰胺，全氟烷基(C6 C10)磺酰胺丙基三甲 基銨鹽，全氟烷基(C6 C10)-N-乙基磺?；拾彼猁}，單全氟烷基(C6 C16)乙代磷酸商品名的實(shí)例是SURFLON S-111，S_112 和 S_113(由 Asahi ClassCo. Ltd.制造)， FLUORAD FC-93，F(xiàn)C-95，F(xiàn)C-98 和 FC-129(由 Sumitomo 3MCo. , Ltd.制造)，UNIDINE DS-101 和 DS-102(由 Daikin Industries，Ltd 制造)，MECAFACE F-110，F(xiàn)-120，F(xiàn)-113，F(xiàn)-191，F(xiàn)_812 和 F-833(由 DainipponInk & Cbemicals，Inc.制造)，EKTOP EF-102，103，104，105，112， 123A, 123B，306A，501，201 和 204 (由 Tochem Products Co.，Ltd.制造)，F(xiàn)TERCENTF-100 和 F150 (由 Neos Co.，Ltd.制造)。陽離子表面活性劑的實(shí)例是含有氟烷基的脂肪族伯、仲或叔胺，脂肪族季銨鹽如 全氟烷基(C6-C10)磺酰胺丙基三甲基的銨鹽；苯甲烷銨鹽，氯化芐乙氧銨，吡啶鹽和咪唑 筠鹽。其商品名是 SURFLON S-121 (由 Asahi ClassCo.，Ltd.制造)，F(xiàn)LUORAD FC_135(由 Sumitomo 3M Co.，Ltd.制造)，UNIDYNEDS-202 (由 Daikin Industries, Ltd.制造)， MEGAFACE F-150 和 F.824(由 Dainippoil Ink & Chemicals，Inc.帶 IJ 造)，EKTOP EF-132(由 Tochem Products Co.，Ltd.制造)和 FTERCENT F-300 (由 Neos Co.，Ltd.制 造)等。樹脂細(xì)粒可以是任何選自熱塑性樹脂和熱固性樹脂的樹脂，如果水分散體可以由 樹脂細(xì)粒形成。樹脂的實(shí)例包括乙烯基樹脂，聚氨酯樹脂，環(huán)氧樹脂，聚酯樹脂，聚酰胺樹 脂，聚酰亞胺樹脂，硅樹酯，酚樹脂，三聚氰胺樹脂，尿素樹脂，苯胺樹脂，離聚物樹脂和聚碳
10酸酯樹脂。該樹脂的兩種或多種組合可用于樹脂細(xì)粒。其中，乙烯基樹脂，聚氨酯樹脂，環(huán)氧樹脂，聚酯樹脂或其組合是優(yōu)選的，因?yàn)檫@些 樹脂容易得到樹脂球形細(xì)粒的水分散液。乙烯基樹脂的實(shí)例包括其中乙烯基單體單獨(dú)聚合 或共聚合的聚合物樹脂，如苯乙烯_甲基丙烯酸酯共聚物，苯乙烯-丁二烯共聚物，甲基丙 烯酸-丙烯酸酯共聚物，苯乙烯-丙烯腈共聚物，苯乙烯-馬來酸酸酐共聚物，和苯乙烯-甲 基丙烯酸共聚物。樹脂細(xì)粒的平均粒度為5 200納米，優(yōu)選200 300納米。此外，無機(jī)分散劑如磷酸鈣、碳酸鈣、二氧化鈦、膠態(tài)硅石和羥磷灰石也可以使用。分散液滴可以由高聚物保護(hù)膠體穩(wěn)定，該膠體作為可與樹脂細(xì)粒和無機(jī)分散劑結(jié) 合使用的分散劑。實(shí)例是酸如丙烯酸，甲基丙烯酸，α-氰基丙烯酸，α-氰基甲基丙烯酸， 衣康酸，巴豆酸，富馬酸，馬來酸，或馬來酸酐；或甲基丙烯酸單體含有羥基如β “羥乙基丙 烯酸酯，羥乙基甲基丙烯酸酯，羥丙基丙烯酸酯，羥丙基甲基丙烯酸酯，Y-羥丙 基丙烯酸酯，Y “羥丙基甲基丙烯酸酯，3-氯2-羥丙基丙烯酸酯，3-氯2-羥丙基甲基丙烯 酸酯，二甘醇單丙烯酸酯，二甘醇單甲基丙烯酸酯，甘油單丙烯酸酯，甘油單甲基丙烯酸酯， N-羥甲基丙烯酰胺，N-羥甲基甲基丙烯酰胺；乙烯醇或乙烯醇醚，如乙烯基甲基醚，乙烯基 乙醚，乙烯基丙基醚；或含有乙烯醇和羧基的酯，如乙酸乙烯酯，乙烯基丙酸酯，乙烯基丁酸 酯；丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，雙丙酮丙烯酰胺或它們的羥甲基化合物；酰氯，如丙烯酰氯 和甲基丙烯酰氯；含氮化合物的均聚物或共聚物，該含氮化合物如乙烯基吡啶，乙烯基吡咯 烷酮，乙烯基咪唑和乙烯亞胺或其雜環(huán)；聚氧化乙烯化合物，如聚氧化乙烯，聚氧化丙烯，聚 氧乙烯烷基胺，聚氧化丙烯烷基胺，聚氧化乙烯烷基酰胺，聚氧化丙烯烷基酰胺，聚氧化乙 烯壬基苯基醚，聚氧化乙烯月桂基苯基醚，聚氧化乙烯硬脂基苯酯和聚氧化乙烯壬基苯酯； 和纖維素基團(tuán)，如甲基纖維素，羥乙基纖維素和羥丙基纖維素。分散方法沒有特別限制，可以使用已知的低速剪切型、高速剪切型、摩擦型、高壓 射流型和超聲型的設(shè)備。其中，高速剪切型是獲得2 20微米粒度分散顆粒優(yōu)選的。當(dāng)使 用高速剪切型分散機(jī)器時(shí)，轉(zhuǎn)數(shù)沒有特別限制，通常為1，000轉(zhuǎn)/分(rpm) 30，OOOrpm，優(yōu) 選5，OOOrpm 20，OOOrpm0分散時(shí)間沒有特別限制，在間歇體系中通常是0. 1 5分鐘。 分散溫度通常為0°C 150°C (壓力下)，優(yōu)選40°C 98°C。3)當(dāng)制備乳化液時(shí)，加入胺(B)并使其與含有異氰酸酯基的聚酯預(yù)聚物(A)反應(yīng)。該反應(yīng)后，進(jìn)行交聯(lián)和/或分子鏈伸長。反應(yīng)時(shí)間根據(jù)聚酯預(yù)聚物(A)的異氰酸酯 基結(jié)構(gòu)和胺⑶之間的反應(yīng)性選擇，通常為10分鐘 40小時(shí)，優(yōu)選2小時(shí) 24小時(shí)。反 應(yīng)溫度范圍通常為0°C 150°C，優(yōu)選40°C 98°C。此外，如有必要，可以使用已知的催化 劑。催化劑的特定實(shí)例是月桂酸二丁基錫和月桂酸二辛基錫。4)反應(yīng)完成后，有機(jī)溶劑從乳化分散液(反應(yīng)化合物)中除去，洗滌和干燥，獲得 調(diào)色劑基粒。為了除去其中有機(jī)溶劑，逐漸加熱整個(gè)體系，同時(shí)攪拌層流，并在固定溫度范圍內(nèi) 強(qiáng)力地?cái)嚢?。將溶劑從分散液中除去，然后制備梭形調(diào)色劑基顆粒。另外，如果使用可以溶 于酸或堿的化合物如磷酸鈣鹽作為分散液穩(wěn)定劑，則在磷酸鈣鹽溶于酸如鹽酸之后，通過 洗滌的方法將磷酸鈣鹽自調(diào)色劑基顆粒中除去。另外，磷酸鈣鹽可以通過酶分解除去。5)將電荷控制劑植入由此獲得的調(diào)色劑基顆粒中，外面加入無機(jī)細(xì)粒如硅石和二 氧化鈦，以獲得調(diào)色劑。[0088]植入電荷控制劑和外面加無機(jī)細(xì)粒是通過已知方法使用混合器等進(jìn)行。因此，具有小粒度和窄粒度分布的調(diào)色劑可以容易地獲得。此外，在除去有機(jī)溶劑 過程中通過強(qiáng)力地?cái)嚢枵{(diào)色劑，顆粒形狀可以控制在完全球形到梭形范圍內(nèi)。此外，表面形 態(tài)還可以控制在平滑狀到粗糙狀范圍內(nèi)。以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到 的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種彩色碳粉，包括有碳粉顆粒本體，其特征在于在所述碳粉顆粒本體表面噴涂一層離子導(dǎo)電劑，該離子導(dǎo)電劑為透明狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彩色碳粉，其特征在于碳粉顆粒形狀的球狀程度的形 狀因子SF-I在100-180的范圍，表示碳粉形狀的不規(guī)則程度的形狀因子SF-2在100-180 的范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彩色碳粉，其特征在于碳粉顆粒體積平均顆粒尺寸 在3-8微米的范圍，由體積平均顆粒尺寸和數(shù)量平均顆粒尺寸之間的比率定義的分散度在 1. 00-1. 40 的范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彩色碳粉，其特征在于碳粉顆粒短軸和長軸之間的比 率在0. 5-1. 0的范圍，其厚度和短軸之間的比率在0. 7-1. 0的范圍，其關(guān)系滿足長軸>短軸> 厚度。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種彩色碳粉包括有碳粉顆粒本體，在所述碳粉顆粒本體表面噴涂一層離子導(dǎo)電劑，該離子導(dǎo)電劑為透明狀。碳粉顆粒形狀的球狀程度的形狀因子SF-1在100-180的范圍，表示碳粉形狀的不規(guī)則程度的形狀因子SF-2在100-180的范圍。采用上述技術(shù)方案后，通過在碳粉顆粒的表面增加一層導(dǎo)電劑層，可有效提高碳粉的導(dǎo)電性能，而且通過提高碳粉顆粒的球狀程度、顆粒體積平均顆粒尺寸、碳粉顆粒的長軸r1≥短軸r2≥厚度r3的條件，可提高打印圖像的質(zhì)量。
文檔編號(hào)G03G9/093GK201773264SQ20102021761
公開日2011年3月23日 申請日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者劉江 申請人:劉江