專利名稱：含有電荷控制劑的用于靜電成像的液體顯影劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及靜電成象用的液體顯影劑。
靜電成象是常用于描述各種非沖擊印刷方法的一種術(shù)語，它通過將帶電成象粒子吸引在基材上的電荷位置，以產(chǎn)生可見圖象。形成通稱的“潛象”。這類電荷位置，可以被短暫保持在光導(dǎo)體或者純絕緣介質(zhì)上，并可在原處變成可見的或者被轉(zhuǎn)錄到另外的基材上而在該處顯影。另外，這類電荷位置可以是貯存在永久極化材料內(nèi)的結(jié)構(gòu)電荷的反映，例如，在鐵電體以及其它駐極體的情況。
靜電成象術(shù)包括通常稱為電子攝影術(shù)和電傳照相術(shù)的方法。
一般地，靜電成象的液體顯影劑的制備是通過將氧化鐵、碳黑、尼格羅辛(苯胺黑)、酞菁蘭、聯(lián)苯胺黃、喹吖啶酮桃紅之類的無機(jī)或有機(jī)著色劑分散在一種液體載體中，載體可以含有溶解或分散在其中的諸如丙烯酸類、醇酸類樹脂、松香、松香酯、環(huán)氧類、聚乙酸乙烯酯、苯乙烯—丁二烯等合成或天然存在的聚合物。另外，為了使這類分散的顆粒上載有靜電荷或加強(qiáng)其上的靜電荷，可以包括稱為電荷導(dǎo)向劑或電荷控制劑的添加劑。這類材料可以是金屬皂、脂肪酸類、卵磷脂、有機(jī)磷化合物、琥珀酰亞胺類、硫代琥珀酸酯類等。
在這類顯影劑中，無論是帶正電荷或負(fù)電荷的，都有一種具有共同通性的組分，即載體液。從開始有液體上色劑以來，人們就認(rèn)識(shí)到載體液體的某些電學(xué)性質(zhì)對(duì)于有效地實(shí)現(xiàn)通常的靜電成象的液體顯影過程是必不可少的要求為低的導(dǎo)電性和已成為顯而易見的其它要求，如毒性低，防火安全性高，溶劑能力低、氣味少等。由于這些原因，異鏈烷烴類諸如，由埃索公司制造的ISOPar系列，殼牌公司制造的Shellsol系列以及菲利普石油公司制造的Soltro系列已成為液體上色劑載體的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
最近，這些異鏈烷烴類的某些缺點(diǎn)已更明顯地為人們所認(rèn)識(shí)到。
環(huán)境保護(hù)對(duì)液體顯影工藝的壓力正日益增加，要求減少或消除揮發(fā)性排出物?？紤]到全世界已有的和將會(huì)施行的更嚴(yán)格的運(yùn)輸法規(guī)，易燃性也已成為重要的因素。
圖象可定影的新的設(shè)計(jì)也使載體液體的熱穩(wěn)定性更受重視。
為了克服這些局限性，已對(duì)可用于液體上色劑的其它材料作了研究，其中聚硅氧烷液體顯然是一種合并了所有以前和目前所需性能的現(xiàn)代化的液體上色劑載體。
聚硅氧烷液體在S.W.Johnson的US 3105821和H.G.Greig的US 3053680中關(guān)于液體上色劑的說明中已經(jīng)提到。該兩篇早期專利都說明了聚硅氧烷液體的優(yōu)點(diǎn)，但在那時(shí)對(duì)液體上色劑功能的理解是相對(duì)地經(jīng)驗(yàn)性的，這些專利只簡(jiǎn)單地介紹了把干燥上色劑機(jī)械分散在聚硅氧烷液體中并不顧及化學(xué)配伍性，而配伍性本身卻決定了最后顆粒尺寸和如此產(chǎn)生的分散液的穩(wěn)定性。最近在JPA—H3—43749中，再次認(rèn)可了聚硅氧烷液體。
然而，該申請(qǐng)也僅依賴于機(jī)械分散，而沒有另外提及化學(xué)配伍性或最重要的電荷導(dǎo)向劑，這是液體靜電上色劑領(lǐng)域中公認(rèn)的必需組分。
業(yè)已知道聚硅氧烷液體對(duì)塑料具有低的溶劑能力，而該性能很有利于復(fù)印機(jī)部件和有機(jī)光導(dǎo)體的壽命。然而，不幸的附帶結(jié)果是通常用于液體上色劑中的許多聚合物，無論它們是化學(xué)制造的(諸如在G.Kosel的US 3990980或較近的Kato等的US 5112716)或采用傳統(tǒng)分散技術(shù)制備的(JPA—H3—43749)，或者是不溶解于聚硅氧烷液體中，或者是不能與它配伍。由于這類聚合物不能溶解在聚硅氧烷液體中以及接著被吸附在分散的著色劑上，成為它們?cè)俑郊牧Ⅲw屏障，這就嚴(yán)格限制了可得到的顆粒大小和如此制備的分散體的穩(wěn)定性。
由此，需要一種穩(wěn)定的液體顯影劑，它符合現(xiàn)代環(huán)境要求，還具有優(yōu)質(zhì)印刷標(biāo)準(zhǔn)即在色域和分辨率方面所需的成象能力。
于是，本發(fā)明的目的是提供一種含有純的聚硅氧烷液體作為載體液體的靜電成象上色劑。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種靜電成象上色劑組合物，該組合物具有由與聚硅氧烷液體相配的電荷導(dǎo)向體所得到的穩(wěn)定顆粒電荷性質(zhì)。
本發(fā)明涉及一種靜電成象的液體顯影劑，包括可以含有作為著色劑的顏料或染料的顆粒及電荷控制劑顆粒，分散在電阻率至少為109/Ω·cm和介電常數(shù)小于13.5的液體載體中。具體的該載體液體的進(jìn)一步特征為含硅有機(jī)化合物，一般地稱為聚硅氧烷液體。
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種形成靜電成象的液體顯影劑，它包括聚硅氧烷液體、標(biāo)記顆粒及包括有機(jī)鈦酸酯化合物的電荷控制劑。
有機(jī)鈦酸酯可以選自鈦酸四2—乙基己酯、鈦酸四正丁酯和鈦酸四異丙酯。
有機(jī)金屬化合物的數(shù)量范圍是上色劑顆粒的0.01—10％(重量)，較好的是0.1—2％(重量)。
標(biāo)記顆粒可以是適于靜電成象的任何顆粒，它們包括聚合物、粘合劑、染料、顏料及其它已知的組份。
聚合物顆粒可以有選自染料及顏料的著色劑吸附在顆粒上。
聚硅氧烷液體選自聚苯基甲基硅氧烷、二甲基聚硅氧烷及聚二甲基環(huán)硅氧烷。
因此，可見本發(fā)明提供了一種液體靜電成象上色劑組合物，在其中載體液體在化學(xué)性質(zhì)上是純凈的以及未被任何烴類為基礎(chǔ)的液體沾污的聚硅氧烷液體。通過結(jié)合聚合物的合成、機(jī)械分散和可配伍的電荷導(dǎo)向劑來達(dá)到所需的顆粒大小、妥散穩(wěn)定性和顆粒電荷。
本發(fā)明因而提供了一種改進(jìn)的靜電成象的顯影劑組合物，它含有分散在電絕緣性的聚硅氧烷液體中的著色劑(如聚合物)及與聚硅氧烷液體相配伍的電荷導(dǎo)向劑如有機(jī)鈦酸酯。
以下將結(jié)合較佳的具體例子對(duì)本發(fā)明加以說明。在上色劑制造領(lǐng)域中許多類型的聚合物非含水分散體是眾所周知的。然而，該非含水相被限定于烴類液體，而更具體地限于異鏈烷烴類，在該技術(shù)中迄今聚硅氧烷液體并無重要作用。
聚硅氧烷液體類包括一大類的化合物，其中最普通的常見的類型為二甲基聚硅氧烷，它具有以下的化學(xué)結(jié)構(gòu) 式中n可以從0至2000，甚至更高。n值越高聚硅氧烷液體的粘度也越高。這些特殊的聚硅氧烷的粘度可以在0.65至大于1,000,000厘沲。
在本發(fā)明中的聚硅氧烷液體粘度可在0.65—60,000厘沲。
聚硅氧烷液體可以選自低粘度的聚硅氧烷液體，如一些聚苯基甲基硅氧烷及聚二甲基環(huán)硅氧烷，或者選自如二甲基聚硅氧烷的較高粘度的聚硅氧烷。
使液體顯影劑著色是上色標(biāo)記過程的一個(gè)必不可少的部分，可以將染料或顏料物理機(jī)械地?fù)饺敕稚⒁褐?。也可采用在本領(lǐng)域中其它已知的方法，如通過加熱染料和聚合分散體的混合物以使染料吸附于分散的聚合物。
對(duì)于上色劑制造領(lǐng)域中的一般技術(shù)人員熟知的是當(dāng)將稱為電荷導(dǎo)向劑、電荷控制劑或電荷增強(qiáng)劑的材料，摻入該上色劑組合物時(shí)，該液體上色劑更穩(wěn)定，其特性更可預(yù)知。許多已授權(quán)的專利涉及該組合物和這些材料的效果，例如J Roteman等的US 3411936，GL Beyer的US 3417019，SH Merrill等的US 4170563，G Gibson等的US 4897332和R Swindler的US 5045425。另外，許多已發(fā)表的理論文章試圖解釋這些添加劑的作用，例如FM FOWKes等的“在非含水液體中顆粒載荷的機(jī)理”(在復(fù)印技術(shù)中的膠體和表面—1982)(Colloids and Surfaces in Reprographic Technology—1982)。
在對(duì)以聚硅氧烷液體作為唯一液體載體的液體上色劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，我們發(fā)現(xiàn)通常所采用的電荷導(dǎo)向劑或者是不溶解于聚硅氧烷液體或者是與它不相配伍。
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于以溶液形式提供的某些金屬皂，如辛酸鋯、環(huán)烷酸錳等材料，一旦它們的溶劑被除去以免污染聚硅氧烷載體的純度時(shí)，溶液的穩(wěn)定性就有問題并會(huì)在一定時(shí)間里產(chǎn)生沉淀。
我們發(fā)現(xiàn)某一類特殊的有機(jī)金屬化合物有機(jī)鈦酸酯，在完全沒有任何其它液體或溶劑時(shí)，可以完全溶解在聚硅氧烷液體中，并通過這里所揭示的過程，使分散在聚硅氧烷液體中的聚合物和著色顆粒載有靜電荷，并加強(qiáng)和穩(wěn)定該靜電電荷。
這類有機(jī)鈦酸酯的具體例子為鈦酸四(2-乙基己)酯，鈦酸四正丁酯以及鈦酸四異丙酯?？捎迷诒景l(fā)明液體上色劑中的有機(jī)鈦酸酯的量為分散的聚合物的0.01—10％(重量)，較佳地為0.1—2％(重量)范圍。比較實(shí)施例該實(shí)施例是將聚硅氧烷液體用作液體顯影劑的載體，但不包括電荷控制劑。
Kunstharz SK 100gDC 344液體 400g酚菁藍(lán) 20gKunstharz SK是酮醛聚合物樹脂。DC 344液體是粘度為2厘沲粘度的聚硅氧烷液體。
將上述成份加至球磨罐中并研磨4天，從而形成蘭染料/樹脂分散液，然后用來顯影在電荷記錄元件上的潛像。圖像總體質(zhì)量很差，圖像的背景呈霧狀，經(jīng)Gretag SP 100反射密度計(jì)測(cè)得最大的圖像密度為0.4光學(xué)密度單位(odu)。
下列各實(shí)施例中例舉出了液體顯影劑組合物。這些都在本發(fā)明的范圍里。實(shí)施例1Kunstharz SK100gDC 344液體 400g酚菁藍(lán) 20g辛酸鋯 0.5g使用25％的辛酸鋯在石油溶劑中的溶液，并含有6％(重量)鋯。除去石油溶劑后，辛酸鋯仍在溶液中，但溶液不穩(wěn)定。辛酸鋯會(huì)沉淀出來。
將上述組份加至球磨罐中并研磨4天，這樣形成的蘭染料/樹脂分散液然后被用來使電荷記錄部件上的潛像顯影，圖像總體質(zhì)量良好，用Gretag SP100反射密度計(jì)測(cè)得最大的圖像密度是0.4光學(xué)密度單位(odu)。實(shí)施例2
Kunstharz SK 100gDC 344液體 400g酚菁藍(lán) 20g鈦酸四辛酯 0.5g將上述組份加至球磨罐中并研磨4天，這樣形成的蘭染料/樹脂分散液然后被用來使電荷記錄部件上的潛像顯影，圖像總體質(zhì)量很好，分辨率極佳。用Gretag SP100反射密度計(jì)測(cè)得最大的圖像密度是0.6光學(xué)密度單位(odu)。
值得注意的是在比較實(shí)施例中未使用電荷控制劑則得到不良的圖像質(zhì)量。加入辛酸鋯后有所改進(jìn)，但因它不能在聚硅氧烷液體中完全溶解，故也沒有得到良好的質(zhì)量，最好的質(zhì)量得自使用能在聚硅氧烷液體中溶解的鈦酸四辛酯。
權(quán)利要求
1.一種靜電成象用的液體顯影劑，它包括聚硅氧烷液體。標(biāo)記顆粒及包括有機(jī)鈦酸酯化合物的相配的電荷控制劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電成象用的液體顯影劑，其中有機(jī)鈦酸酯化合物選自鈦酸四2-乙己酯、鈦酸四辛酯、鈦酸四正丁酯及鈦酸四異丙酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電成象用的液體顯影劑，其中有機(jī)鈦酸酯化合物的存在量是標(biāo)記顆粒的0.01—10％(重量)，較好的是0.1—2％(重量)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電成象用的液體顯影劑，其中的標(biāo)記顆粒是聚合物顆粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的靜電成象用的液體顯影劑，其中的聚合物顆粒有選自染料和顏料的著色劑吸附其上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電成象用的液體顯影劑，其中聚硅氧烷液體選自聚苯基甲基硅氧烷、二甲基聚硅氧烷和聚二甲基環(huán)硅氧烷。
全文摘要
一種靜電成像的液體顯影劑，它包括聚硅氧烷液體、標(biāo)記顆粒及溶于聚硅氧烷液體中的電荷控制劑，電荷控制劑是選自鈦酸四2-乙己酯、鈦酸四丁丁酯和鈦酸四異丙酯的有機(jī)鈦酸酯化合物。有機(jī)金屬化合物的存在量占上色顆粒的0.01-10％(重量)，較好的是0.1-2％(重量)，顯影劑中還可包含著色劑。
文檔編號(hào)G03G9/12GK1115422SQ9410852
公開日1996年1月24日 申請(qǐng)日期1994年7月18日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月22日
發(fā)明者梯倫斯·米歇爾·勞松, 斯蒂芬·蘭茜爾·尼柯爾斯 申請(qǐng)人:澳大利亞研究實(shí)驗(yàn)室特股有限公司