专利名称：静电成象的液体显影剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及静电成象用的液体显影剂。
静电成象是常用于描述各种非冲击印刷方法的一种术语，它通过将带电成象粒子吸引在基材上的电荷位置，以产生可见图象。形成通称的“潜象”。这类电荷位置，可以被短暂保持在光导体或者纯绝缘介质上，并可在原处变成可见的或者被转录到另外的基材上而在该处显影。另外，这类电荷位置可以是存贮在永久极化材料内的结构电荷的反映，例如，在铁电体以及其它驻极体的情况。
静电成象术包括通常称为电子摄影术和电传照相术的方法。
一般地，静电成象的液体显影剂的制备是通过将氧化铁、碳黑、尼格罗辛(苯胺黑)、酞菁兰、联苯胺黄、喹吖啶酮桃红之类的无机或有机着色剂分散在一种液体载体中，载体可以含有溶解或分散在其中的诸如丙烯酸类、醇酸类树脂、松香、松香酯、环氧类、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，为了使这类分散的颗粒上载有静电荷或加强其上的静电荷，可以包括称为电荷导向剂或电荷控制剂的添加剂。这类材料可以是金属皂、脂肪酸类、卵磷脂、有机磷化合物、琥珀酰亚胺类、硫代琥珀酸酯类等。
在这类显影剂中，无论是带正电荷或负电荷的，都有一种具有共同通性的组分，即载体液。从开始有液体上色剂以来，人们就认识到载体液体的某些电学性质对于有效地实现通常的静电成象的液体显影过程是必不可少的要求为低的导电性和已成为显而易见的其它要求，如毒性低，防火安全性高，溶剂能力低、气味少等。由于这些原因，异链烷烃类诸如，由埃索公司制造的ISOPar系列，壳牌公司制造的Shellsol系列以及菲利普石油公司制造的Soltro系列已成为液体上色剂载体的工业标准。
最近，这些异链烷烃类的某些缺点已日益明显地为人们所认识到。
环境保护对液体显影工艺的压力正日益增加，要求减少或消除挥发性排出物。考虑到全世界已有的和将会施行的更严格的运输法规，易燃性也已成为重要的因素。
图象可定影的新的设计也使载体液体的热稳定性更受重视。
为了克服这些局限性，已对可用于液体上色剂的其它材料作了研究，其中聚硅氧烷液体显然是一种综合了所有以前和目前所需性能的现代化的液体上色剂载体。
聚硅氧烷液体在S.W.Johnson的US 3105821和H.G.Greig的US 3053680中关于液体上色剂的说明中已经提到。该两篇早期专利都说明了聚硅氧烷液体的优点，但是那时对液体上色剂功能的理解是相对地经验性的，这些专利只简单地介绍了把干燥上色剂机械分散在聚硅氧烷液体中并不顾及化学配伍性，而配伍性本身却决定了最后颗粒尺寸和如此产生的分散液的稳定性。最近在JPA—H3—43749中，再次认可了聚硅氧烷液体。
然而，该申请仅依赖于机械分散，而没有另外提及化学配伍性或最重要的电荷导向剂，这是液体静电上色剂领域中公认的必需组分。
业已知道聚硅氧烷液体对塑料具有低的溶剂能力，而该性能很有利于复印机部件和有机光导体的寿命。然而，不幸的附带结果是通常用于液体上色剂中的许多聚合物，无论它们是化学制造的(诸如在G.Kosel的US 3990908或较近的Kato等的US 5112716)或采用传统分散技术的(JPA—H4—43749)，它们或者是不溶解于聚硅氧烷液体中，或者是不能与它配伍。由于这类聚合物不能溶解在聚硅氧烷液体中以及接着被吸附在分散的着色剂上，成为它们再附集的立体屏障，这就严格限制了可得到的颗粒大小和如此制备的分散体的稳定性。
由此，需要一种稳定的液体显影剂，它符合现代环境要求，还具有优质印刷标准即在色域和分辨率方面所需的成象能力。
于是，本发明的目的是提供一种含有纯的聚硅氧烷液体作为载体液体的静电成象上色剂。
本发明的进一步的目的是提供一种含颗粒尺寸小于0.5微米的合成聚合物的静电成象上色剂组合物。
本发明涉及一种化学制备的静电成象的液体显影剂，包括可以含有作为着色剂的颜料或染料的聚合物颗粒，分散在电阻率至少为109/Ω·cm和介电常数小于4.5的液体载体中。具体的该载体液体的进一步特征为含硅有机化合物，一般地称为聚硅氧烷液体。
本发明的一个方面涉及一种形成静电成象的液体显影剂或液体显影剂的一种组分的方法，包括如下步骤将至少一种单体分散在聚硅氧烷中，以及聚合该至少一种单体以在聚硅氧烷液体中形成聚合颗料，并加入可与聚硅氧烷液体配伍的一种聚合稳定剂。
合成的液体显影剂可直接用作静电成象显影剂或者用更多的聚硅氧烷液体稀释以产生一种液体显影剂。因此，该产物可以是一种液体显影剂或者是一种液体显影剂的组分。
该聚硅氧烷液体可以具有0.65—60,000厘沲的粘度。
该聚硅氧烷液体可选自聚苯基甲基硅氧烷类、二甲基聚硅氧烷和聚二甲基环硅氧烷类。
该聚合稳定剂可以是具有30,000—60,000厘沲粘度的聚硅氧烷液体，诸如，二甲基硅氧烷，添加的范围在5—80％而较佳范围为20—35％。
该该法可以进一步包括在聚合步骤前加入到聚硅氧烷液体中一种着色剂，它选自染料或颜料。
该方法可以再进一步包括在聚合步骤后加到聚硅氧烷液体中一种选自染料或颜料的着色剂。
该聚合步骤可以是由单一单体形成的一种均聚物。该单体可选取甲基丙烯酸甲酯以产生聚甲基丙烯酸甲酯颗粒，或选取乙酸乙烯酯以产生聚乙酸乙烯酯颗粒，或选取苯乙烯单体以得到聚苯乙烯颗粒。
该聚合步骤也可以是由选自乙酸乙烯酯、苯乙烯、正—乙烯基—2—吡咯烷酮、丙烯酸和丙烯酸的烷基酯以及甲基丙烯酸和甲基丙烯酸的烷基酯的二种或多种不同单体形成一种共聚物。
该液体显影剂可进一步包括一种可溶解在聚硅氧烷液体中的电荷导向剂。
同时，本发明也涉及一种液体显影剂或一种液体显影剂的组分，它包括一种聚硅氧烷载体和聚合物颗粒其特征在于该聚合物颗粒的聚合物是由至少一种单体就地聚合的。
该聚硅氧烷液体可以具有0.65—60,000厘沲的粘度，并选自聚苯基甲基硅氧烷类、二甲基聚硅氧烷类和聚二甲基环硅氧烷类。
该液体显影剂可以进一步包括一种与聚硅氧烷液体配伍的聚合稳定剂。该稳定剂可以是一种聚硅氧烷液体诸如，二甲基聚硅氧烷，可以添加的范围在5—80％，而较佳的范围为20—35％。
该液体显影剂可以再进一步包括一种选自染料或颜料的着色剂。
该液体显影剂可以包括由一种单一的单体形成的聚合物，如选取甲基丙烯酸甲基以产生聚甲基丙烯酸甲酯、选取乙酸乙烯酯以产生聚乙酸乙烯酯或选取苯乙烯以及到聚苯乙烯。
该液体显影剂也可以包括由二种或多种单体在聚硅氧烷液体中形成的一种共聚物。该单体可以是选自乙酸乙烯酯、苯乙烯、正—乙烯基—2—吡咯烷酮、丙烯酸和丙烯酸的烷基酯、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸的烷基酯的二种或多种不同单体。
该液体显影剂可进一步包括一种电荷导向剂或可溶在聚硅氧烷液体中的电荷控制剂。
因此，将可以看出，本发明提供一种液体静电成象上色剂组合物或这类组合物的组分，在其中载体液体在化学性质上是纯净的以及未被任何烃类为基础的液体沾污的聚硅氧烷液体。通过结合聚合物的合成、机械分散和可配伍的电荷导向剂来达到所需的颗粒大小、分散稳定性和颗粒电荷。
于是，本发明提供一种改进的静电成象的显影剂组合物，它含有分散在电绝缘的聚硅氧烷液体中的着色剂和聚合物。
以下将结合较佳的具体例子对本发明加以说明。在上色剂制造领域中许多类型的聚合物非含水分散体是众所周知的。然而，该非含水相被限定于烃类液体，而更具体地限于异链烷烃类，在该技术中迄今聚硅氧烷液体并无重要作用。
聚硅氧烷液体类包括一大类的化合物，其中最普通的常见的类型为二甲基聚硅氧烷，它具有以下的化学结构 式中n可以从0至2000，甚至更高。n值越高聚硅氧烷液体的粘度也越高。这些特殊的聚硅氧烷的粘度可以在0.65至大于1,000,000厘沲。
在本发明中的聚硅氧烷液体粘度可在0.65—60,000厘沲。
通过试验业已发现，通常采用的非含水聚合反应的聚合稳定剂，并不能施用于聚硅氧烷液体，由于它和这些化合物的不配伍性。同时，也发现诸如脂族羧酸的乙烯酯和烷基酯之类单体的聚合可以在n大于4的二甲基聚硅氧烷中进行，而无需一种附加的稳定剂。
另外，意外地发现如果这类高粘度的二甲基聚硅氧烷本身作为聚合稳定剂，那么这类聚合可以在低粘度的聚硅氧烷液值诸如，n为4或低于4的低粘度二甲基聚硅氧烷中进行。在没有这些高粘度二甲基聚硅氧烷时，控制前述单体的分散体聚合是不可能的。
同时也发现了这类单体的聚合也可以在诸如某些聚苯基甲基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷类等其它低粘度的聚硅氧烷中进行，如果在初始聚硅氧烷液体的溶液中存在高粘度二甲基聚硅氧烷的话。在低粘度液体中进行受控的分散体聚合反应，所需的高粘度二甲基聚硅氧烷液体的百分数，其范围为5—80％而较佳为20—35％。在该较佳范围内可制得其粘度与本领域中具有普通经验的技术人员所常见的上色剂相仿的液体上色剂。
在低粘度聚硅氧烷液体中的高分子量、高粘度二甲基聚硅氧烷类的百分数采用如此的较佳值时，可以制得颗粒尺寸小于0.5微米、机械性能稳定的聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚酯等类聚合物的分散体。
在需要将如此形成的分散体着色作为制造上色剂工艺的必要步骤时，可以采用一种将颜料或染料物理掺合在分散体中的方法。另外，颜料或染料可以在聚硅氧烷液体中聚合前掺合在单体中。也可采用在本领域中其它的已知方法，诸如，通过加热染料和聚合物分散体的混合物以使染料吸附于分散的聚合物中。
同时，对于上色剂制造领域中的一般技术人员熟知的是当将称为电荷导向剂、电荷控制剂或电荷增强剂的材料，掺入该上色剂组合物时，该液体上色剂更稳定，其特性更可预知。许多已授权的专利涉及该组合物和这些材料的效果，例如JRoteman等的US3411936，GL Beyer的US 3417019，SH Merrill等的US 4170563，G Gibson等的US 4897332和R Swincller的US 5045425。另外，许多已发表的理论文章试图解释这些添加剂的作用，例如FM-FOWres等的“在非含水液体中颗粒载荷的机理”(在复印技术中的胶体和表面—1982)(Colloids and Snrfaces in Reprographic Tech-nology—1982)。
在对以聚硅氧烷液体作为唯一液体载体的液体上色剂进行实验的过程中，我们发现通常所采用的电荷导向剂或者是不溶解于聚硅氧烷液体或者是与它不相配伍。同时，对于某些以溶液形式提供的金属皂，例如，辛酸锆、环烷酸锰等，一旦它们的溶剂被除去以免污染聚硅氧烷载体的纯度时，也有同样的情况发生。
我们发现某一类特殊的有机金属化合物有机钛酸酯，在完全没有任何其它液体或溶剂时，可以完全溶解在聚硅氧烷液体中，并通过这里所揭示的过程，使分散在聚硅氧烷液体中的聚合物和着色颗粒载有静电荷，并加强和稳定该静电电荷。
这类有机钛酸酯的具体例子为钛酸四(2—乙基)己酯，钛酸四正丁酯以及钛酸四异丙酯。可用在本发明液体上色剂中的有机钛酸酯的量为分散的聚合物的0.01—10％(重量)，较佳地为0.1—2％(重量)范围。
在以下的实施例中例示本发明的液体显影剂组合物，它们是在本发明的范围内的。实施例1在低粘度的聚甲基硅氧烷中乙酸乙烯酯的就地聚合a)DC 345液体375gDC 200液体25g
乙酸乙烯酯100gaibn 0.5gDC 345液体为具有5厘沲粘度的聚硅氧烷液体。
DC 200液体为具有60,000厘沲粘度的聚硅氧烷液体。
aibn为偶氮异丁腈(一种聚合引发剂)将上述成份在回流条件下于90℃搅拌30分钟。在本例中DC200液体起聚合稳定剂的作用。由此形成的聚乙酸乙烯酯白色胶乳溶液具有28％的固体含量和65m Pas的粘度。
b)DC 345液体375gDC 200液体(粘度60,000厘沲) 25g在甲醇中的5％结晶紫 10g乙酸乙烯酯 100gaibn0.5g将上述成份在回流条件下90℃搅拌30分钟。由此形成的聚乙酸乙烯酯紫色胶乳溶液具有28％固体含量和65m Pa.s的粘度。实施例2在高粘度的聚甲基硅氧烷中乙酸乙烯酯的就地聚合DC 200液体(粘度60,000厘沲)600g乙酸乙烯酯150gaibn 1g将上述成份在回流条件下于100℃搅拌3小时。由此形成的稠的白色聚乙酸乙烯酯胶乳溶液具有16％的固体含量和62,000mPa.s的粘度。实施例3
采用颜料的聚硅氧烷上色剂配方在实施例1中形成的树脂胶乳100g酞著兰颜料 25gDC 344液体 300gDC 344液体为具有2厘沲粘度的一种聚硅氧烷液体。
将上述成份加至球磨机中研磨二天以制备兰色树脂上色剂，将它在DC344液体中稀释50倍，然后在静电测色仪中测定。
由于边缘分辨率差，图象质量不好。实施例4采用颜料和辛酸锆电荷控制剂的聚硅氧烷上色剂的配方在实施例1中形成的树脂胶乳100g酞著兰颜料 25g6％辛酸锆5gDC 344液体 300g将上述成份加至球磨机中研磨二天以制备兰色树脂上色剂。将它在DC 344中稀释50倍，然后在静电测色仪中测定。
由于提高了边缘分辨率，图象质量为中等。
当用Grehg SP 100反射密度计测定时最大的图象密度为0.6光学密度单位(odu)。实施例5采用颜料和钛酸四辛酯(电荷控制剂)的聚硅氧烷上色剂配方在实施例1中形成的树脂胶乳100g酞著兰 25g钛酸四辛酯 1g
CD 344液体 300g将上述成份加至球磨机中研磨2天以制备兰色树脂上色剂。将它在DC 344液体中稀释50倍，然后在静电测色仪中测定。图象质良好，并显示良好的边沿分辨率，最大图象密度为0.8odu。实施例6采用颜料和钛酸四辛酯(电荷控制剂)的聚硅氧烷上色剂的配方在实施例2中形成的树脂乳胶 50g紫酱红4B上色剂 50g6％辛酸锆 3gDC 344液体 400g将上述成份加至球磨机中研磨24小时以制备红色分散体。
用该上色剂显影一张带电绝缘胶片并给出具有低背景污点的良好的图象质量。其最大的图象密度为0.6(odu)。实施例7苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物在低粘度聚甲基硅氧烷中的就地聚合a)DC 345液体 350gDC 200液体(粘度20厘沲) 50g将以上组份在可回流的2升反应容器中加热至100℃。然后在搅拌下逐滴加入以下组份甲基丙烯酸甲酯 70g苯乙烯 30gaibn 1g
一小时后，形成了白色的苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物胶乳溶液，其固体含量为15％。
权利要求
1.一种制备静电成象用的液体显影剂或液体显影剂组分的方法，其特征在于包括在聚硅氧烷液体中分散至少一种单体，并聚合该至少一种单体，以在聚硅氧烷液体中形成聚合物颗粒，以及加入一种可以与聚硅氧烷液体配伍的聚合稳定剂。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的聚硅氧烷液体选自聚苯基甲基硅氧烷类、二甲基聚硅氧烷以及聚二甲基环硅氧烷类。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的聚硅氧烷具有0.65—60,000厘沲的粘度。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的聚合稳定剂一种具有高粘度的聚硅氧烷液体。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述的聚合稳定剂具有30,000—60,000厘沲的粘度。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述的聚合稳定剂为二甲基聚硅氧烷。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于加入的所述的二甲基聚硅氧烷的数量在5—80％范围。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于加入的所述的二甲基聚硅氧烷的数量在20—35％范围。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于在聚合步骤前进一步包括加入选自染料或颜料的一种着色剂至该聚硅氧烷液体中的步骤。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于在聚合步骤后进一步包括加入选自染料或颜料的一种着色剂至该聚硅氧烷液体中的步骤。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的聚合物由单一单体形成。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于所述的单体选自甲基丙烯酸甲酯以产生聚甲基丙烯酸甲酯颗粒的选自乙酸乙烯酸以产生聚乙酸乙烯酯颗粒或选自苯乙烯单体以产生聚苯乙烯颗料。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的单体为二种不同的单体以得到共聚物。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于所述的单体是选自乙酸乙烯酯、苯乙烯、正-乙烯基-2-吡咯烷酮、丙烯酸和丙烯酸的烷基酯以及甲基丙烯酸和甲基丙烯酸的烷基酯的二种或二种以上材料。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包括可溶解在聚硅氧烷液体中的电荷导向剂。
16.一种液体显影剂或液体显影剂组分；包括一种聚硅氧烷载体和聚合物颗粒，其特征在于和可与该聚硅氧烷液体配伍的一种聚合稳定剂和可与该聚硅氧烷液体配伍的一种聚合稳定剂，所述的聚合物颗粒的聚合物是由至少一种单体就地聚合的。
17.如权利要求16所述的液体显影剂或液体显影剂组分，其特征在于所述的聚硅氧烷液体选自聚苯基甲基硅氧烷、二甲基聚硅氧烷和二甲基环硅氧烷类。
18.如权利要求16所述的液体显影剂或液体显影剂组分，其特征在于所述的聚硅氧烷的粘度为0.65—60,000厘沲。
19.如权利要求16所述的液体显影剂或液体显影剂组分，其特征在于所述的聚合稳定剂为一种具有高粘度的聚硅氧烷液体。
20.如权利要求19所述的液体显影剂或液体显影剂组分，其特征在于所述的聚合稳定剂的粘度为30,000—60,000厘沲。
21.如权利要求20所述的液体显影剂或液体显影剂组分，其特征在于所述的聚合稳定剂为二甲基聚硅氧烷。
22.如权利要求20所述的液体显影剂或液体显影剂组分，其特征在于所述的二甲基聚硅氧烷加入数量的范围在5—80％之间。
23.如权利要求22所述的液体显影剂或液体显影剂组分，其特征在于所述的二甲基聚硅氧烷加入数量的范围在20—35％之间。
24.如权利要求16所述的液体显影剂或液体显影剂组分，其特征在于进一步包括选自染料或颜料的一种着色剂。
25.如权利要求17所述的液体显影剂或液体显影剂组分，其特征在于所述的聚合物由选自产生聚甲基丙烯酸甲酯的甲基丙烯酸甲酯、产生聚乙酸乙烯酯的乙酸乙烯酯或产生聚苯乙烯的苯乙烯的单一单体形成。
26.如权利要求16所述的液体显影剂或液体显影剂组分，其特征在于所述的聚合物是由多于一种的单体在聚硅氧烷中形成的一种共聚物。
27.如权利要求16所述的液体显影剂或液体显影剂组分，其特征在于所述的聚合物由选自乙酸乙烯酯、苯乙烯、正-乙烯基-2-吡咯烷酮、丙烯酸和丙烯酸的烷基酯以及甲基丙烯酸和甲基丙烯酸的烷基酯的二种或二种以上单体形成。
28.如权利要求16所述的液体显影剂或液体显影剂组分，其特征在于进一步包括可溶解在聚硅氧烷中的电荷导向剂和电荷控制剂。
全文摘要
一种静电成象用的液体显影剂或液体显影剂组分的组合物及其形成方法，包括在聚硅氧烷液体中分散至少一种单体，并聚合该至少一种单体以在聚硅氧烷液体中形成聚合物颗粒以及加入一种可与聚硅氧烷液体配伍的聚合稳定剂。聚合形成的可以是均聚物或共聚物，并在聚合前或后可以加入诸如一种颜料或染料和一种电荷控制剂。
文档编号G03G9/12GK1115421SQ9410852
公开日1996年1月24日 申请日期1994年7月18日 优先权日1993年1月22日
发明者梯伦斯·米歇尔·劳松, 斯蒂芬·兰茜尔·尼柯尔斯 申请人:澳大利亚研究实验室特股有限公司