專利名稱：含有表面添加劑的調(diào)色劑組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容總體上涉及具有改進性能的調(diào)色劑組合物，該改進性能由改進的表面添加劑提供。更具體地，本公開內(nèi)容涉及調(diào)色劑和顯影劑組合物，其中調(diào)色劑粒子含有處理的二氧化硅、處理的二氧化鈦和硬脂酸鎂的外部添加劑混合物。公開內(nèi)容也涉及包含這種調(diào)色劑的顯影劑，制備這種調(diào)色劑和顯影劑的方法，和采用這種調(diào)色劑和顯影劑產(chǎn)生顯影圖像的方法。
背景技術(shù)：
在電子照相中，首先通過均勻地使在導(dǎo)電層上包含光電導(dǎo)絕緣層的感光體的表面帶靜電荷而使其成像。然后將感光體暴露于活化電磁輻射如光的圖案。輻射選擇性地消散在光電導(dǎo)絕緣層的受照區(qū)域中的電荷同時在未受照區(qū)域中留下靜電潛像。然后可以通過將細(xì)分的調(diào)色劑粒子沉積在光電導(dǎo)絕緣層的表面上顯影此靜電潛像以形成可見圖像。然后可以將獲得的可見圖像從光電導(dǎo)體轉(zhuǎn)印到載體，如透明物或紙。此成像過程可以重復(fù)許多次。
用于這種印刷系統(tǒng)的各種調(diào)色劑組合物是本領(lǐng)域公知的，并且已經(jīng)生產(chǎn)出具有寬范圍添加劑和構(gòu)成材料的組合物。然而，通常調(diào)色劑粒子包括一種結(jié)合材料如樹脂、著色劑如染料和/或顏料和任何各種添加劑以向調(diào)色劑粒子提供特定的性能。
一種這樣通常使用的調(diào)色劑添加劑是硬脂酸鋅。將硬脂酸鋅通常加入到調(diào)色劑粒子作為內(nèi)部或外部添加劑，例如作為潤滑劑、流動助劑、傳導(dǎo)性助劑等。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在一些調(diào)色劑組合物中硬脂酸鋅導(dǎo)致較早的調(diào)色劑和顯影劑故障，如通過與其它調(diào)色劑或顯影劑組分或其它機器組件反應(yīng)引起機器故障。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在調(diào)色劑或顯影劑組合物中存在的硬脂酸鋅可以與熔凝器油反應(yīng)，產(chǎn)生導(dǎo)致熔凝輥污染和剝離故障的反應(yīng)產(chǎn)物。
美國專利5,545,501描述了包括載體粒子和調(diào)色劑粒子的靜電攝影顯影劑組合物，所述調(diào)色劑粒子的調(diào)色劑粒度分布的體積平均粒度(T)為4μm≤T≤12μm，并且在與載體粒子摩擦電接觸之后以飛庫侖/10μm(CT)計的按直徑的平均電荷(絕對值)為1f/10μm≤CT≤10fC/10μm，并且其中(i)載體粒子的以特斯拉(T)表示的飽和磁化值Msat為Msat≥0.30 T；(ii)載體粒子的體積平均粒度(Cavg)為30μm≤Cavg≤60μm；(iii)載體粒子基于體積的粒度分布含有至少90％顆粒直徑C為0.5Cavg≤C≤2Cavg的粒子；(iv)載體粒子基于體積的粒度分布包括小于b％小于25μm的粒子，其中b＝0.35×(Msat)2×P，Msat為飽和磁化值，Msat以T和P表示，是以kA/m計的磁顯影極的最大場強度，和(v)載體粒子包括由樹脂涂料以數(shù)量(RC)涂覆的核粒子使得0.2％w/w≤RC≤2％w/w，參見摘要。此專利表明當(dāng)采用細(xì)發(fā)磁刷顯影潛像時其顯影劑可得到圖像。
然而，繼續(xù)需要由調(diào)色劑和載體構(gòu)成的成套顯影劑，該顯影劑具有組合性能使得當(dāng)用于在感光體的表面上，優(yōu)選在圖像疊圖像的設(shè)備中，和更具體地在也采用混合無清除顯影系統(tǒng)的這種設(shè)備中顯影潛像時，產(chǎn)生的彩色圖像顯示類似于在膠版平版印刷中達(dá)到的質(zhì)量。此外，需要調(diào)色劑和顯影劑，其中調(diào)色劑添加劑基本不與熔凝器油、熔凝輥等相互作用，因此，例如增加熔凝設(shè)備如熔凝輥的可使用壽命，例如從約200,000拷貝到約1,000,000拷貝，并且其中調(diào)色劑及其顯影劑具有優(yōu)異的摩擦電、導(dǎo)電性和顯影性特性。
公開了包括如下物質(zhì)的調(diào)色劑和顯影劑組合物任選數(shù)量為約85-約99wt％的至少一種基料，任選數(shù)量為約0.5-約15wt％的至少一種著色劑和任選數(shù)量為約0.05-約2wt％的硬脂酸鈣。
描述了改進的調(diào)色劑和顯影劑組合物。調(diào)色劑組合物包括基料，著色劑和表面添加劑組配物(package)，該組配物包括聚二甲基硅氧烷表面處理的二氧化硅、表面處理的二氧化鈦和硬脂酸鈣。其描述就橫跨A、B和J區(qū)的摩擦電荷的變化(感光度)的窄范圍而言，相對于硬脂酸鋅硬脂酸鈣的改進益處。
然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)硬脂酸鈣作為表面添加劑，在提供相對于現(xiàn)有調(diào)色劑組合物的顯著改進結(jié)果的同時，導(dǎo)致它自身的一些問題。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)硬脂酸鈣可導(dǎo)致LCM和給體輥導(dǎo)線污染。LCM表示側(cè)向電荷遷移，是一種其中圖像的電荷滲出到側(cè)面引起圖像變模糊的狀況。
盡管進行了為提供高質(zhì)量拷貝結(jié)果而提供調(diào)色劑和顯影劑組合物的各種嘗試，但問題仍然存在。例如，當(dāng)需求更高質(zhì)量拷貝的最終用戶增加時，和當(dāng)印刷設(shè)備用于更寬種類環(huán)境時，對印刷設(shè)備及調(diào)色劑和顯影劑組合物產(chǎn)生增加的需求。因此，盡管設(shè)計特定的印刷設(shè)備及調(diào)色劑和顯影劑組合物以在寬范圍的用戶工作類型和操作條件下提供適當(dāng)?shù)慕Y(jié)果，但這些參數(shù)正在被拓寬以增加性能需求。
一種這樣的需求是調(diào)色劑和顯影劑組合物的摩擦電荷值。通?？山邮艿娘@影劑摩擦電荷值的范圍為約25-約50μC/g。此范圍在下限受宏觀均勻性(半色雜點)、污物、發(fā)射物、噴濺物、間隙和捕獲物缺陷限制；而在上限受轉(zhuǎn)印圖像質(zhì)量缺陷限制。盡管此范圍為大比例的最終用戶提供高質(zhì)量拷貝結(jié)果，但在兩端存在最終用戶的“拖尾”，其中操作條件提供不太優(yōu)異的拷貝結(jié)果。這些拖尾操作條件主要由機器和所生產(chǎn)的組合物中的固有變化，以及顯影劑調(diào)色劑濃度、環(huán)境溫度和相對濕度條件中的變化，和顯影劑組分的使用時間驅(qū)動。相對濕度可以在一定程度上由如下方式控制在印刷腔中使用環(huán)境單元以除濕印刷腔和控制高端的濕度，和在容納印刷設(shè)備的房間中使用增濕器以控制低端的濕度。然而，為最終用戶提供濕度控制的這種要求在一些情況下是困難的并因此是不希望的。

發(fā)明內(nèi)容
本公開內(nèi)容通過提供調(diào)色劑和顯影劑組合物解決了一些或所有以上問題和其它問題，其中調(diào)色劑組合物包括新穎的添加劑組配物以控制摩擦帶電到所需范圍內(nèi)。本公開內(nèi)容因此涉及調(diào)色劑、包含調(diào)色劑的顯影劑、其方法、和產(chǎn)生例如高拷貝質(zhì)量的顯影圖像的方法。
本公開內(nèi)容的特征是提供具有成套性能的調(diào)色劑和顯影劑組合物，使得包含這種調(diào)色劑的顯影劑可達(dá)到具有高拷貝質(zhì)量的靜電復(fù)印產(chǎn)生的圖像。
公開內(nèi)容的另外特征是提供具有某些一致性和可預(yù)測性能的調(diào)色劑和顯影劑的制備方法。
此外，本公開內(nèi)容的另一個特征涉及作為調(diào)色劑及其顯影劑的潤滑劑組分的硬脂酸鎂的選擇，與外部添加劑組配物的其它組分結(jié)合，優(yōu)化對調(diào)色劑和顯影劑使用時間的摩擦帶電響應(yīng)，和提供足夠高的摩擦電荷以允許通過適當(dāng)?shù)妮d體選擇達(dá)到顯影劑的合理性。
更具體地，在實施方案中，本公開內(nèi)容提供調(diào)色劑組合物，該組合物包括基料，著色劑，和表面添加劑組配物，該組配物包括表面處理的二氧化硅、表面處理的二氧化鈦和硬脂酸鎂。
在實施方案中，所述調(diào)色劑組合物包括約1-約5wt％表面處理的二氧化硅，約0.2-約1.5wt％表面處理的二氧化鈦，和約0.05-約0.5wt％硬脂酸鎂。
在實施方案中，所述調(diào)色劑組合物包括約2.3-約4.3wt％表面處理的二氧化硅，約0.4-約0.9wt％表面處理的二氧化鈦，和約0.1-約0.2wt％硬脂酸鎂。
在實施方案中，其中所述表面處理的二氧化硅包括聚二甲基硅氧烷表面處理的二氧化硅。
在實施方案中，所述表面處理的二氧化硅存在的數(shù)量為約1-約10wt％。
在實施方案中，其中所述表面處理的二氧化硅是在添加劑共混工藝期間引入調(diào)色劑組合物的僅表面處理的二氧化硅。
在實施方案中，所述表面處理的二氧化硅是在調(diào)色劑組合物中存在的僅靜電復(fù)印活性的二氧化硅。
在實施方案中，所述表面處理的二氧化硅包括兩種不同的表面處理的二氧化硅。
在實施方案中，所述表面處理的二氧化鈦是疏水性表面處理的二氧化鈦。
在實施方案中，所述表面處理的二氧化鈦由選自如下的材料表面處理癸基硅烷、癸基三甲氧基硅烷和異丁基三甲氧基硅烷。
在實施方案中，所述表面處理的二氧化鈦存在的數(shù)量為約0.1-約5wt％。
在實施方案中，其中所述硬脂酸鎂的純度大于85％。
在實施方案中，所述硬脂酸鎂存在的數(shù)量為約0.01-約10wt％。
在實施方案中，所述硬脂酸鎂是調(diào)色劑組合物中存在的唯一金屬羧酸鹽。
在實施方案中，所述硬脂酸鎂是調(diào)色劑組合物中存在的唯一金屬硬脂酸鹽。
在實施方案中，所述調(diào)色劑組合物具有摩擦電荷約10μC/g-約60μC/g。
本公開內(nèi)容也提供包括這種調(diào)色劑組合物的顯影劑，及制備和使用這種調(diào)色劑和顯影劑組合物的方法。
附圖簡述

圖1是顯示作為模擬的調(diào)色劑使用時間的函數(shù)，對照顯影劑和根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方案的顯影劑的測量摩擦電荷的圖。
圖2是顯示作為模擬的調(diào)色劑使用時間的函數(shù)，對照顯影劑和根據(jù)本公開內(nèi)容的另一個實施方案的顯影劑的測量摩擦電荷的圖。
圖3是顯示各種硬脂酸鹽在氨基油中溶解度的圖。
圖4是顯示由各種硬脂酸鹽在氨基油中形成的硬脂酰胺基團數(shù)量的圖。
具體實施例方式
根據(jù)本公開內(nèi)容，提供至少包括基料、著色劑和表面添加劑組配物的調(diào)色劑。表面添加劑組配物包括表面處理的二氧化硅、表面處理的二氧化鈦和硬脂酸鎂。添加劑組配物用作調(diào)色劑組合物的外部添加劑。即，調(diào)色劑粒子自身首先形成，隨后混合調(diào)色劑粒子與添加劑組配物的材料。結(jié)果是添加劑組配物通常涂覆或粘合到調(diào)色劑粒子的外表面，而不是引入到色劑粒子的本體中。
添加劑組配物的第一組分是表面處理的二氧化硅。在實施方案中，可以使用任何合適的表面處理的二氧化硅，并且許多種類是本領(lǐng)域已知的和可得到的。這種表面處理的二氧化硅可以單獨使用作為唯一一種表面處理的二氧化硅，或可以結(jié)合使用例如兩種或多種表面處理的二氧化硅。在兩種或多種表面處理的二氧化硅結(jié)合使用的情況下，優(yōu)選(盡管不要求)一種表面處理的二氧化硅是聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面處理的二氧化硅。優(yōu)選，聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面處理的二氧化硅的二氧化硅是煅燒的二氧化硅。
常規(guī)表面處理的二氧化硅材料是已知的并包括例如具有8納米粒度和六甲基二硅氮烷表面處理的來自Cabosil Corporation的TS-530；從DeGussa/Nippon Aerosil Corporation獲得的用HMDS涂覆的NAX50；從Cabot Corporation獲得的由表面積為90m2/g并由DTMS涂覆的煅燒二氧化硅芯構(gòu)成的DTMS(癸基三甲氧基硅烷)二氧化硅；從Wacker Chemie獲得的由氨基官能化有機聚硅氧烷涂覆的H2050EP等。將這種常規(guī)的表面處理的二氧化硅應(yīng)用于調(diào)色劑表面用于調(diào)色劑流動、摩擦電荷增強、摻合控制、改進的顯影和轉(zhuǎn)印穩(wěn)定性和更高的調(diào)色劑粘連溫度。
然而，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)特殊的表面處理的二氧化硅、由聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面處理的二氧化硅當(dāng)在添加劑組配物中與表面處理的二氧化鈦和硬脂酸鎂結(jié)合使用時，出乎意料地為最終的調(diào)色劑組合物提供優(yōu)異的性能結(jié)果。具體而言，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面處理的二氧化硅，當(dāng)在添加劑組配物中與表面處理的二氧化鈦和硬脂酸鎂結(jié)合使用時，在不同的溫度/濕度環(huán)境中提供較高的摩擦電荷，和在印刷環(huán)境中提供不同和所需的性能響應(yīng)。
合適PDMS-表面處理的二氧化硅的具體例子包括但不限于例如RY50、NY50、RY200、RY200S和R202，都購自Nippon Aerosil等。
聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面處理的二氧化硅優(yōu)選存在的數(shù)量為約1-約10wt％，基于沒有添加劑的調(diào)色劑粒子重量(即采用的數(shù)量為約1-約10重量份添加劑每100重量份調(diào)色劑粒子)。更優(yōu)選，在實施方案中，PDMS表面處理的二氧化硅存在的數(shù)量為約1.5或約2到約5.5或約6wt％，如約2.3或約2.5到約4.3或約4.5wt％。然而如需要，可以使用在這些范圍以外的重量百分比。
優(yōu)選，根據(jù)實施方案，聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面處理的二氧化硅是調(diào)色劑組合物中存在的唯一表面處理的二氧化硅?；蛘撸缭趯⑸倭科渌趸枰胝{(diào)色劑組合物用于其它目的，如協(xié)助調(diào)色劑粒子分類和分離的情況下，聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面處理的二氧化硅是調(diào)色劑組合物中存在的唯一靜電復(fù)印活性的表面處理二氧化硅。任何其它偶然存在的二氧化硅因此不顯著影響任何靜電復(fù)印性能。優(yōu)選，聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面處理的二氧化硅是施加到調(diào)色劑組合物的添加劑組配物中存在的唯一表面處理的二氧化硅。
添加劑組配物的第二組分是表面處理的二氧化鈦。優(yōu)選，用于實施方案的表面處理的二氧化鈦是疏水性表面處理的二氧化鈦。
常規(guī)表面處理的二氧化鈦材料是已知的并包括例如金屬氧化物如TiO2，例如來自Tayca Corp.具有16納米粒度和癸基硅烷表面處理的MT-3103；從Tayca Corporation獲得的由DTMS涂覆的結(jié)晶二氧化鈦芯MT500B構(gòu)成的SMT5103；來自Degussa Chemicals沒有表面處理的P-25；從Titan Kogyo Kabushiki Kaisha(IK InabataAmerica Corporation，紐約)獲得的異丁基三甲氧基硅烷(I-BTMS)處理的疏水性二氧化鈦等。將這種表面處理的二氧化鈦施加到調(diào)色劑表面用于改進的相對濕度(RH)穩(wěn)定性、摩擦電荷控制和改進的顯影和轉(zhuǎn)印穩(wěn)定性。
然而，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)特殊的表面處理的二氧化鈦材料對最終調(diào)色劑組合物出乎意料地提供優(yōu)異的性能結(jié)果。因此，盡管任何表面處理的二氧化鈦可用于外部添加劑組配物，但在實施方案中優(yōu)選材料是“大”表面處理的二氧化鈦(即平均粒度為約30-約50nm，或約35-約45nm，特別地約40nm)。特別地，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)優(yōu)選的表面處理的二氧化鈦在調(diào)色劑外殼中老化之后提供調(diào)色劑的一種或多種更好的內(nèi)聚穩(wěn)定性，和更高的調(diào)色劑電導(dǎo)率，這增加體系消散調(diào)色劑表面上電荷斑片的能力。
合適的表面處理的二氧化鈦的具體例子包括但不限于例如從Titan Kogyo Kabushiki Kaisha(IK Inabata America Corporation，紐約)獲得的異丁基三甲氧基硅烷(I-BTMS)處理的疏水性二氧化鈦；從Tayca Corporation獲得的由DTMS(癸基三甲氧基硅烷)涂覆的結(jié)晶二氧化鈦芯MT500B構(gòu)成的SMT5103等。異丁基三甲氧基硅烷(I-BTMS)處理的疏水性二氧化鈦在一些實施方案中是特別優(yōu)選的。
二氧化硅和二氧化鈦應(yīng)當(dāng)更具體具有初級粒度大于約30納米，優(yōu)選至少為40納米，初級粒度例如由透射電鏡(TEM)測量或從氣體吸收或BET表面積的測量計算(假定球形粒子)。發(fā)現(xiàn)在寬范圍的面積覆蓋率和工作運行長度內(nèi)二氧化鈦特別有助于保持顯影和轉(zhuǎn)印。將二氧化硅和二氧化鈦更具體地施加到調(diào)色劑表面，調(diào)色劑的總覆蓋率為例如低至約60％或約70％到高至約200％理論表面積覆蓋率(SAC)，優(yōu)選約70％或約100％到約200％理論表面積覆蓋率(SAC)，其中假定如下條件計算理論SAC(以下稱為SAC)所有的調(diào)色劑粒子是球形的并且直徑等于如在標(biāo)準(zhǔn)庫樂爾特顆粒計數(shù)器方法中測量的調(diào)色劑的體積中值直徑，并且添加劑粒子作為初級粒子以六角形密閉堆疊結(jié)構(gòu)分布在調(diào)色劑表面上。對于每種二氧化硅和二氧化鈦粒子等，涉及添加劑數(shù)量和尺寸的另一種量度是“SAC×尺寸”(表面積覆蓋率乘以納米計的添加劑初級粒度)的總和，為此所有添加劑的總SAC×尺寸應(yīng)當(dāng)更具體地為例如約2,400-約8,000，優(yōu)選在實施方案中約4,500-約7,200。二氧化硅與二氧化鈦粒子的比例通常為約50％二氧化硅/50％二氧化鈦到約85％二氧化硅/15％二氧化鈦(在重量百分比基礎(chǔ)上)，盡管比例可以大于或小于這些數(shù)值，條件是達(dá)到公開內(nèi)容的特征。
表面處理的二氧化鈦優(yōu)選存在的數(shù)量為約0.1-約5wt％，基于調(diào)色劑粒子的總重量。更優(yōu)選，在實施方案中，表面處理的二氧化鈦存在的數(shù)量為約0.2或約0.3到約1.0或約2.0wt％。然而如需要，可以使用在這些范圍以外的重量百分比。
優(yōu)選，根據(jù)實施方案，僅一種表面處理的二氧化鈦在調(diào)色劑組合物存在。即在一些實施方案中，優(yōu)選僅一類表面處理的二氧化鈦存在，而不是兩種或多種不同表面處理的二氧化鈦的混合物。
添加劑組配物的第三組分是硬脂酸鎂。
硬脂酸鎂用于本公開內(nèi)容的添加劑組配物主要用于提供潤滑性能。同樣，硬脂酸鎂可提供顯影劑導(dǎo)電性和摩擦電荷增強，兩者均源于它的潤滑性質(zhì)。此外，發(fā)現(xiàn)硬脂酸鎂能夠通過增加在調(diào)色劑和載體粒子之間的接觸數(shù)目而達(dá)到更高的調(diào)色劑電荷和電荷穩(wěn)定性。
任何合適的硬脂酸鎂可用于添加劑組配物。然而，優(yōu)選硬脂酸鎂，優(yōu)選市售的硬脂酸鎂具有大于約85％的純度，例如約85-約100％的純度。例如，85％純硬脂酸鎂優(yōu)選含有小于12 wt％氧化鎂和游離脂肪酸，和小于3wt％水分含量。硬脂酸鎂的平均顆粒直徑也優(yōu)選為約7微米。滿足這些優(yōu)選參數(shù)的合適硬脂酸鎂是MM-2，購自NOFCorporation。最優(yōu)選是大于95％純度(小于0.5wt％氧化鎂和游離脂肪酸，和小于4.5wt％水分含量)的市售硬脂酸鎂，并且該硬脂酸鎂的平均顆粒直徑為約2微米和從NOF Corporation(東京，日本)以MM-2購得。
硬脂酸鎂優(yōu)選存在的數(shù)量為約0.01-約10wt％，基于調(diào)色劑粒子的總重量。更優(yōu)選，在實施方案中，硬脂酸鎂存在的數(shù)量為約0.05或約0.1到約2.5或約5.0wt％。然而，如需要，可以使用在這些范圍以外的重量百分比。
優(yōu)選，根據(jù)實施方案，硬脂酸鎂是調(diào)色劑組合物中存在的唯一金屬羧酸鹽，或至少唯一金屬硬脂酸鹽。因此，例如，優(yōu)選在一些實施方案中沒有其它金屬羧酸鹽如硬脂酸鋅或硬脂酸鈣在調(diào)色劑組合物中存在。
選擇添加劑組配物的組分以能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的調(diào)色劑流動性能，高調(diào)色劑電荷和電荷穩(wěn)定性?？梢哉{(diào)節(jié)在二氧化硅和二氧化鈦上的表面處理、二氧化硅和二氧化鈦的相對數(shù)量(例如約90％二氧化硅約10％二氧化鈦(所有百分比按重量)到約10％二氧化硅約90％二氧化鈦)和硬脂酸鎂的數(shù)量，以提供調(diào)色劑電荷值的范圍。例如，可以提供約10μC/g-約60μC/g的調(diào)色劑電荷值，如由標(biāo)準(zhǔn)法拉第籠技術(shù)測量的那樣。
因此，例如在實施方案中，調(diào)色劑包含例如約1-約5wt％PDMS表面處理的二氧化硅、約0.2-約1.5wt％表面處理的二氧化鈦和約0.05-約0.5wt％硬脂酸鎂。例示的調(diào)色劑組合物可因此包括例如約3.3wt％PDMS表面處理的二氧化硅、約0.9 wt％表面處理的二氧化鈦和約0.1wt％硬脂酸鎂，或約4.3wt％PDMS表面處理的二氧化硅，約0.9wt％表面處理的二氧化鈦和約0.1或0.2wt％硬脂酸鎂。當(dāng)然，這些范圍僅是例示的，并且在這些范圍以外的數(shù)值可用于實施方案。
為進一步增強調(diào)色劑顯影劑組合物的帶正電荷特性，并且作為任選組分可以在引入到調(diào)色劑中或在它的表面上引入電荷增強添加劑，該電荷增強添加劑包括鹵代烷基吡啶；有機硫酸鹽或磺酸鹽組合物；二硬脂基二甲基硫酸銨；硫酸氫鹽等，和其它類似的已知電荷增強添加劑。同樣，可以選擇負(fù)電荷增強添加劑，如鋁絡(luò)合物，如BONTRON E-88等。這些添加劑可以采用約0.1wt％-約20wt％，和更具體地約1-約3wt％的數(shù)量引入到調(diào)色劑中。
本公開內(nèi)容的調(diào)色劑組合物，除包括上述添加劑組配物以外，通常還包括至少調(diào)色劑樹脂和著色劑。此外，調(diào)色劑組合物可以包括一種或多種常規(guī)添加劑，包括但不限于任選的電荷增強添加劑和任選的蠟，特別是Mw為例如約1,000-約20,000的低分子量蠟。合適的調(diào)色劑組合物可以被改性以包括本公開內(nèi)容的上述外部添加劑組配物，該組合物包括在例如美國專利6,004,714，6,017,668，6,071,665，6,087,059，6,103,440和6,124,071，和美國專利公開20040063018中公開的那些調(diào)色劑組合物。調(diào)色劑組合物可以通常由任何已知的技術(shù)制備，如在合適的調(diào)色劑擠出設(shè)備，如購自WernerPfleiderer的ZSK58中摻合和加熱樹脂粒子、著色劑和上述表面添加劑以外的任選添加劑，隨后從設(shè)備中除去形成的調(diào)色劑組合物。在冷卻之后，采用例如Sturtevant微化機將調(diào)色劑組合物進行研磨，目的在于得到所需體積中值直徑為例如小于約25微米，和優(yōu)選約6-約12微米的調(diào)色劑粒子，該直徑由庫樂爾特顆粒計數(shù)器測定。隨后，可采用例如Donaldson B型分級機將調(diào)色劑組合物分級，目的在于除去細(xì)粒，細(xì)粒是體積中值直徑小于約4微米的調(diào)色劑粒子。其后，可以通過共混添加劑與獲得的調(diào)色劑粒子，將上述外部添加劑組配物和其它任選表面添加劑加入調(diào)色劑組合物。
作為調(diào)色劑(或基料)樹脂，可以使用任何常規(guī)調(diào)色劑樹脂。這種合適調(diào)色劑樹脂的說明性例子包括例如熱塑性樹脂如一般而言的乙烯基樹脂或具體而言的苯乙烯樹脂，和聚酯。合適熱塑性樹脂的例子包括但不限于苯乙烯甲基丙烯酸酯；聚烯烴；苯乙烯丙烯酸酯，如從Hercules-Sanyo Inc.獲得的PSB-2700；聚酯、苯乙烯丁二烯；交聯(lián)的苯乙烯聚合物；環(huán)氧類；聚氨酯；包括兩種或多種乙烯基單體的均聚物或共聚物的乙烯基樹脂；和二羧酸與包括二酚的二元醇的聚合酯化產(chǎn)物。其它合適的乙烯基單體包括但不限于苯乙烯；對氯苯乙烯；不飽和單烯烴如乙烯、丙烯、丁烯、異丁烯等；飽和單烯烴如醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯和丁酸乙烯酯；乙烯基酯如單羧酸酯，該單羧酸酯包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸丁酯；丙烯腈、甲基丙烯腈和丙烯酰胺；其混合物等。此外，可以選擇交聯(lián)的樹脂，該交聯(lián)的樹脂包括苯乙烯聚合物的聚合物、共聚物和均聚物。
例如，作為一種調(diào)色劑樹脂，可以選擇二羧酸和包括二酚的二元醇的酯化產(chǎn)物。這些樹脂說明于例如美國專利3,590,000中。其它具體的調(diào)色劑樹脂包括但不限于苯乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物，和苯乙烯/丁二烯共聚物；Pliolites；懸浮聚合的苯乙烯丁二烯，參考美國專利4,558,108；從雙酚A和環(huán)氧丙烷的反應(yīng)，隨后獲得的產(chǎn)物與富馬酸進行反應(yīng)獲得的聚酯樹脂；和從對苯二甲酸二甲酯、1，3-丁二醇、1，2-丙二醇和季戊四醇的反應(yīng)獲得的支化聚酯樹脂；反應(yīng)擠出的樹脂，特別是具有如在美國專利5,352,556中說明的交聯(lián)的擠出聚酯；苯乙烯丙烯酸酯及其混合物。同樣，分子量Mw為約1,000-約20,000的蠟，如聚乙烯、聚丙烯和石蠟可以包括在調(diào)色劑組合物之中或之上作為熔凝輥脫模劑。
調(diào)色劑樹脂通常以任何足夠但有效的數(shù)量存在。例如，調(diào)色劑樹脂通常存在的數(shù)量為調(diào)色劑組合物的約50-約95wt％。更優(yōu)選，調(diào)色劑樹脂通常存在的數(shù)量為約調(diào)色劑組合物的70-約90wt％。
調(diào)色劑組合物也通常包括著色劑。按照需要，著色劑可以是染料、顏料、染料和顏料的混合物、或它們中兩種或多種的混合物。作為著色的顏料，可以選擇例如各種已知的青色、品紅色、黃色、紅色、綠色、棕色或藍(lán)色著色劑或其混合物。顏料的具體例子包括但不限于酞菁HELLOGEN藍(lán)L6900TM，D6840TM，D7080TM，D7020TM，PYLAM油藍(lán)TM，PYLAM油黃TM，顏料藍(lán)1TM，購自Uhlich &Company，Inc.，顏料紫1TM，顏料紅48TM，檸檬鉻黃DCC 1026TM，E.D.甲苯胺紅TM和BON紅CTM，購自Dominion Color Corporation，Ltd.，Toronto，Ontario，NOVAPERM黃FGLTM，HOSTAPERM粉紅ETM，購自Hoechst，CINQUASIA MAGENTATATM，購自E.I.DuPont de Nemours & Company，顏料黃180，顏料黃12，顏料黃13，顏料黃14，顏料黃17，顏料藍(lán)15，顏料藍(lán)15:3，顏料紅122，顏料紅57:1，顏料紅81:1，顏料紅81:2，顏料紅81:3等。
通常，可以選擇的著色染料和顏料是青色、品紅色或黃色顏料及其混合物?？梢赃x擇的品紅色顏料的例子包括例如2，9-二甲基-取代的喹吖啶酮和在染料索引中標(biāo)識為CI 60710的蒽醌染料，CI分散紅15，在染料索引中標(biāo)識為CI 26050的重氮染料，CI溶劑紅19等?？梢赃x擇的青色顏料的說明性例子包括銅四(十八烷基磺酰氨基)酞菁，在染料索引中列舉為CI 74160的x-銅酞菁顏料，CI顏料藍(lán)，和在染料索引中標(biāo)識為CI 69810的Anthrathrene藍(lán)，特殊藍(lán)X-2137等。可以選擇的黃色顏料的說明性例子是二芳基化物黃3，3-二氯benzidene乙酰乙酰苯胺，在染料索引中標(biāo)識為CI 12700的單偶氮顏料，CI溶劑黃16，在染料索引中標(biāo)識為Foron黃SE/GLN的硝基苯基胺磺酰胺，CI分散黃33，2，5-二甲氧基-4-磺基苯胺苯基偶氮-4′-氯-2，5-二甲氧基乙酰乙酰苯胺，和永久黃FGL。如需要也可以使用其它溶解性染料，如紅色、藍(lán)色、綠色染料等。
通常，著色劑采用已知的數(shù)量包含在調(diào)色劑組合物中用于所需的顏色強度。例如，上述染料和顏料及其它的物質(zhì)可以采用任何合適的數(shù)量，如占調(diào)色劑組合物約1-約20wt％包含在調(diào)色劑組合物中。優(yōu)選，著色劑的包含數(shù)量為調(diào)色劑組合物的約2-約10wt％。
如需要，例如為了向調(diào)色劑組合物提供磁性性能，磁鐵礦也可以包括在調(diào)色劑組合物中，因為它們具有磁性性能，或著色劑性能，或兩者?？捎糜诒竟_內(nèi)容的調(diào)色劑組合物的合適磁鐵礦包括但不限于氧化鐵的混合物(FeO.Fe2O3)，包括以MAPICO BLACKTM購得的那些。磁鐵礦可以在調(diào)色劑組合物中采用任何各種有效的數(shù)量，如占調(diào)色劑組合物約10wt％-約75wt％的數(shù)量存在。優(yōu)選，磁鐵礦存在的數(shù)量為調(diào)色劑組合物的約30％-約55wt％。
可以在本公開內(nèi)容的調(diào)色劑組合物中采用各種有效數(shù)量，如占調(diào)色劑組合物約1-約15，和優(yōu)選約1-約3wt％的數(shù)量包括在此所示的電荷添加劑。這種合適的電荷添加劑可包括上述外部添加劑組配物，或本領(lǐng)域公知的其它電荷添加劑。
此外，本公開內(nèi)容的調(diào)色劑組合物也由于它們已知的效果可包括合適的蠟。合適的蠟包括但不限于從Allied Chemical and PetroliteCorporation購得的聚丙烯和聚乙烯；購自Eastman ChemicalProducts，Inc.的Epolene N-15；Viscol 550-P，購自Sanyo Kasei K.K.的低重均分子量聚丙烯；其混合物等。選擇的市售聚乙烯的重均分子量為例如約1,000-約1,500，而據(jù)信采用的市售聚丙烯的重均分子量為約4,000-約7,000。用于本公開內(nèi)容的許多聚乙烯和聚丙烯組合物說明于英國專利1,442,835中。
蠟可以在本公開內(nèi)容的調(diào)色劑組合物中采用各種數(shù)量存在。然而，通常這些蠟在調(diào)色劑組合物中存在的數(shù)量為約1wt％-約15wt％，且優(yōu)選數(shù)量為約2wt％-約10wt％，基于調(diào)色劑組合物的重量。
本公開內(nèi)容的調(diào)色劑也可以在實施方案中包含聚合物醇，如UNILINSTM，參考美國專利4,883,736，UNILINSTM產(chǎn)品購自PetroliteCorporation。
顯影劑組合物可以通過混合調(diào)色劑與已知載體粒子而制備，該載體粒子包括但不限于涂覆的載體，如鋼、鐵氧體等。通?；旌险{(diào)色劑組合物和載體粒子以包括約2％調(diào)色劑濃度到約8％調(diào)色劑濃度。載體可包括在其上的涂料，如在以上提及的美國專利4,937,166和4,935,326專利中說明的那些，和其它已知的涂料?？梢赃x擇單一涂料聚合物，或聚合物的混合物。另外，聚合物涂料中可包含數(shù)量為例如約10-約70wt％，且優(yōu)選約20-約50wt％的導(dǎo)電組分，如炭黑。涂料的具體例子是氟碳聚合物、丙烯酸酯聚合物、甲基丙烯酸酯聚合物、硅氧烷聚合物等。
用于實施方案以制備顯影劑組合物的特別優(yōu)選的涂覆載體由80μm用約0.2％(基于重量)甲基硅倍半硅氧烷樹脂涂覆的鋼芯粒子(如由Hoeganaes North America Corporation提供的那些)和約1.0％(基于重量)PMMA形成。
也考慮采用本公開內(nèi)容的調(diào)色劑的成像方法。采用調(diào)色劑粒子的合適成像方法是本領(lǐng)域已知的并包括但不限于例如在此提及的各種專利。
根據(jù)本公開內(nèi)容制備的調(diào)色劑組合物在靜電攝影印刷操作中提供優(yōu)異的結(jié)果。特別地，包括處理的二氧化硅氣凝膠粒子的調(diào)色劑組合物具有良好的摩擦電荷性能和良好的摻合時間。
以下給出實施例并舉例說明可用于實施本公開內(nèi)容的不同組合物和條件。除非另外說明，所有的比例均按重量計。然而，顯然的是本公開內(nèi)容可以采用許多類型的組合物實施并且可具有根據(jù)以上公開內(nèi)容和以下所示的許多不同用途。
實施例對比例1-采用硬脂酸鋅的青色調(diào)色劑通過在凝膠含量為約8wt％的丙氧基化雙酚A富馬酸酯樹脂中，將PB15:3顏料和聚酯樹脂的12.7wt％分散體(3.8wt％顏料總加載量)熔融混合在一起制備青色調(diào)色劑。調(diào)色劑也包括外表面添加劑組配物，該組配物包括3.36wt％的40納米平均顆粒直徑的HMDS處理的二氧化硅、1.93wt％的40納米平均顆粒直徑的癸基三甲氧基硅烷(DTMS)處理的二氧化鈦(SMT-5103，購自Tayca Corporation)和購自Ferro Corporation的0.5wt％硬脂酸鋅L。
調(diào)色劑的體積中值粒度為約8.3μm，由庫樂爾特顆粒計數(shù)器測量的小于5μm的細(xì)粒的數(shù)目百分比不大于15％。
通過在200℃下與載體結(jié)合將此調(diào)色劑形成為顯影劑，該載體由用1wt％PMMA(由Soken供應(yīng))涂覆的80μm鋼芯(由HoeganaesNorth America Corporation供應(yīng))構(gòu)成。
實施例1-采用硬脂酸鎂的青色調(diào)色劑按照對比例1的過程制備青色調(diào)色劑，區(qū)別在于它包含0.5wt％購自日本NOF Corporation的硬脂酸鎂MM-2，而不是硬脂酸鋅。
對比例2-采用硬脂酸鈣的青色調(diào)色劑通過在凝膠含量為約8wt％的丙氧基化雙酚A富馬酸酯樹脂中，將PB15:3顏料和聚酯樹脂的12.7wt％分散體(3.8wt％顏料總加載量)熔融混合在一起制備青色調(diào)色劑。調(diào)色劑也包括外表面添加劑組配物，該組配物包括4.3wt％的40納米平均顆粒直徑的聚二甲基硅氧烷(PDMS)處理的二氧化硅(RY50，購自Nippon Aerosil)、0.9wt％的40納米平均顆粒直徑的異丁基三甲氧基硅烷(I-BTMS)處理的二氧化鈦和0.1wt％硬脂酸鈣。
調(diào)色劑的體積中值粒度為約8.3μm，由庫樂爾特顆粒計數(shù)器測量的小于5μm的細(xì)粒的數(shù)目百分比不大于15％。
通過在200℃下與載體結(jié)合將此調(diào)色劑形成為顯影劑，該載體由用1 wt％PMMA(由Soken供應(yīng))涂覆的80μm鋼芯(由HoeganaesNorth America Corporation供應(yīng))構(gòu)成。
實施例2-采用硬脂酸鎂的青色調(diào)色劑按照對比例2的過程制備青色調(diào)色劑，區(qū)別在于它包含0.1wt％硬脂酸鎂而不是硬脂酸鈣。
對調(diào)色劑使用時間的摩擦電荷敏感性也將摩擦電荷在調(diào)色劑粒子上的穩(wěn)定性作為模擬的調(diào)色劑使用時間的函數(shù)測定。作為調(diào)色劑使用時間或靜電復(fù)印外殼中停留時間的替代物，將顯影劑在油漆振蕩器(Red Devil 5400，改進以在600和650RPM之間操作)中劇烈地混合5、10、20、30和40分鐘的時間。測量在B區(qū)，即70和50％相對濕度下調(diào)理的顯影劑的摩擦電荷。結(jié)果見圖1和2。
對比例1與實施例1的結(jié)果比較顯示，使用硬脂酸鎂的外部添加劑組配物替代使用硬脂酸鋅的外部添加劑組配物提供了輕微降低的摩擦電荷。然而，相信實施例1的顯影劑的摩擦電荷可以由組分?jǐn)?shù)量的輕微改變而增加。對比例2與實施例2的結(jié)果比較顯示使用硬脂酸鎂的外部添加劑組配物替代使用硬脂酸鋅的外部添加劑組配物提供了可比的摩擦電荷。
實施例3-硬脂酸鹽反應(yīng)性的比較為定量測定各種硬脂酸鹽的反應(yīng)性，和因此它們對熔凝器故障的可能貢獻(xiàn)，使各種硬脂酸鹽與購自Wacker-Chemie的氨基官能化硅油反應(yīng)，它用于靜電復(fù)印熔凝器以協(xié)助在熔凝之后的紙脫除。特別地，將氨基油分別與硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鋁、硬脂酸鎂和單硬脂酸鋁混合。
在第一個測試中，評定硬脂酸鹽在氨基油中的溶解度。溶解度首先在室溫(25℃)下測量，并隨后在高溫(160℃)下過夜測量。結(jié)果見圖3。
在第二個測試中，通過測量形成的硬脂酰胺基團的數(shù)量(它直接涉及材料的反應(yīng))間接測量硬脂酸鹽與氨基油的反應(yīng)性。結(jié)果見圖4。
此測試顯示硬脂酸鎂與氨基油的反應(yīng)性不如硬脂酸或通常使用的硬脂酸鋅。結(jié)果也顯示硬脂酸鎂的相對反應(yīng)性非常接近于硬脂酸鈣的相對反應(yīng)性。在實際機器測試中，當(dāng)與硬脂酸鋅比較時硬脂酸鈣顯示為改進熔凝輥壽命。其原因在于硬脂酸鈣與氨基官能化油的反應(yīng)性更小。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)色劑組合物，包括基料，著色劑，和表面添加劑組配物，該組配物包括表面處理的二氧化硅，表面處理的二氧化鈦和硬脂酸鎂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的調(diào)色劑組合物，其中該調(diào)色劑組合物包括約1-約5wt％表面處理的二氧化硅，約0.2-約1.5wt％表面處理的二氧化鈦，和約0.05-約0.5wt％硬脂酸鎂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的調(diào)色劑組合物，其中該調(diào)色劑組合物包括約2.3-約4.3wt％表面處理的二氧化硅，約0.4-約0.9wt％表面處理的二氧化鈦，和約0.1-約0.2wt％硬脂酸鎂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的調(diào)色劑組合物，其中所述表面處理的二氧化硅包括聚二甲基硅氧烷表面處理的二氧化硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的調(diào)色劑組合物，其中所述表面處理的二氧化硅存在的數(shù)量為約1-約10wt％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的調(diào)色劑組合物，其中著色劑選自黑色、青色、品紅色、黃色、紅色、橙色、綠色和紫色著色劑。
7.一種顯影劑，包括權(quán)利要求1的調(diào)色劑組合物，和載體。
8.一種制備調(diào)色劑組合物的方法，包括混合樹脂和著色劑以形成調(diào)色劑粒子，和向所述調(diào)色劑粒子的外表面施加包括表面處理的二氧化硅、表面處理的二氧化鈦和硬脂酸鎂的表面添加劑組配物。
9.一種電記錄圖像顯影設(shè)備，包括權(quán)利要求1的調(diào)色劑組合物。
10.一種電記錄圖像顯影設(shè)備，包括權(quán)利要求7的顯影劑組合物。
全文摘要
包括基料、著色劑和表面添加劑組配物的調(diào)色劑組合物，該表面添加劑組配物包括表面處理的二氧化硅、表面處理的二氧化鈦和硬脂酸鎂。
文檔編號G03G15/08GK1858658SQ20061007784
公開日2006年11月8日 申請日期2006年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月3日
發(fā)明者T·R·皮克林 申請人:施樂公司