專利名稱：電荷指示劑組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液態(tài)的靜電照相復(fù)印的顯影劑，更具體地說是涉及一種穩(wěn)定電荷指示劑溶液的方法和一種新的穩(wěn)定的電荷指示劑組合物。
形成靜電影像，即形成存在于基底上的靜電荷圖形的方法已廣為人知。在靜電印刷或復(fù)印中，首先要提供給光電導(dǎo)的成像表面以統(tǒng)一的靜電荷，具體地說是通過將成像表面通過一個具有均勻電壓的電暈。然后將成像表面對一個欲復(fù)制的原件的光學影像曝光。這個光學影像選擇性地將成像表面按一圖形放電，這便形成一個靜電潛像。在這種情況下，原件在光亮的背景上形成一灰暗的影像，這個潛像包含有大量的未放電的相應(yīng)于原件上的幾何圖形的“影像”部分，同時還存在著已經(jīng)基本上通過曝光而放電的“背景部分”。該潛相通過曝露于帶相反電荷的，帶有顏料的調(diào)色劑顆粒而顯影，這些調(diào)色劑顆粒以相應(yīng)于原件上的圖形而沉積于潛像的影像部份。
在液態(tài)的顯影劑照相復(fù)制劑中，這些帶電荷的調(diào)色劑顆粒是懸浮于液態(tài)顯影劑中的，這種顯影劑包括液態(tài)載體，調(diào)色劑顆粒和電荷指示劑。整個靜電潛影用來源于液態(tài)顯影劑貯源的一層液體顯影劑薄膜覆蓋。液態(tài)顯影劑中的帶電荷的調(diào)色劑顆粒遷移到潛像中的帶相反電荷的“影像”部分，在光導(dǎo)性表面上形成一圖形。這個圖形及相應(yīng)于調(diào)色劑顆粒的部分，然后被轉(zhuǎn)移到一板上形成一可見影像。在此過程之后，任何保留在光電導(dǎo)表面上的液體顯影劑均被回收到液態(tài)顯影劑貯源中。
電荷指示劑在以上所述的顯影過程中起著一個非常重要的作用。電荷指示劑是一種化學微粒，或者是分子的或者是離子的，它的作用是控制調(diào)色劑顆粒上的極性和電荷。電荷指示劑產(chǎn)生帶電荷的顆粒，它使成像材料帶電，以保證調(diào)色劑顆粒能夠沉積并以這樣一種方式遷移以便在成像表面上形成所希望的影像。同時也可產(chǎn)生帶相反電荷的離子，以保持液體顯影劑在整個過程后基本上是電中性的。本發(fā)明可以用任何的電荷指示劑來實施，其中卵磷脂和石油酸鋇作為實施例。
用作電荷指示劑的材料的一個主要問題是帶電顆粒在電泳顯影過程中產(chǎn)生的電場中應(yīng)用時的降解。帶電顆粒的降解也發(fā)生在帶有液體載體的顯影劑補足過程中，這是由于電荷指示劑的稀釋而產(chǎn)生的。帶電顆粒的降解減少了液體顯影劑的電穩(wěn)定性。由于液體顯影劑的靜電特性對于取得高質(zhì)量的影像非常重要，尤其是當在不改變液體顯影劑的分散性做大量的印刷時，帶電顆粒的降解會導(dǎo)致很差的復(fù)制質(zhì)量。
人們認為在很多液體顯影劑中，電荷指示劑分子形成反膠束。

圖1表示這種膠束的一個例子。這種膠束是由將電荷指示劑分子的極性部位指向內(nèi)，非極性部分指向外聚集而形成的。這樣可以減少整個體系的表面能。這種膠束可以增加由電荷指示劑分子離解而產(chǎn)生的離子的溶解性。人們還認為由電荷指示劑膠束產(chǎn)生的離子的增溶作用是由于在膠束周圍或內(nèi)部形成了一種具有較高的介電常數(shù)的微觀環(huán)境。由電荷指示劑膠束產(chǎn)生的離子的增溶作用導(dǎo)致膠束在它們的中心部分含有一帶電顆粒。一些膠束帶有正電性的中心顆粒，而另一些在它們的中心帶有負電顆粒。我們認為，在電泳顯影過程中，這些膠束在由帶電的光電導(dǎo)表面產(chǎn)生的電場的影響下將會破裂。確切的破裂機制現(xiàn)在還不得而知。這些膠束的破裂通過釋放出膠束中心的帶電顆粒而改變了液態(tài)顯影劑溶液的電學性質(zhì)，而且由于它們的相對較強的正性或負性電荷以及液體載體的較低的介電常數(shù)，它們趨向于彼此重新結(jié)合形成電中性的化合物。這些電中性化合物的形成改變了整個液體顯影劑的電學性質(zhì)。液體顯影劑的電學性質(zhì)的變化改變了調(diào)色劑顆粒在液體顯影劑中的分散以及帶電顆粒數(shù)量，這樣就會導(dǎo)致復(fù)制質(zhì)量的下降。
我們還認為，當照相復(fù)制劑中的液體顯影劑分散體系通過加入新的液體載體來補足時膠束也會破裂。再一次指出，確切的機理還不得而知。這種破裂的效果被證明能導(dǎo)致體系中帶電顆粒的不穩(wěn)定性。再一次指出，最終的結(jié)果是復(fù)制質(zhì)量的降低。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種電荷指示劑組合物，它將阻止在電場影響下的降解。
本發(fā)明的另一個目的是一種電荷指示劑組合物，它將阻止在液體顯影劑分散體系中補加液體載體時發(fā)生的降解。
本發(fā)明的進一步的目的是一種電荷指示劑溶液，它將能夠阻止穩(wěn)定性的降低。
圖1是電荷指示劑膠束的一理想化的描繪。
圖2是對于4個連續(xù)的電脈沖，在卵磷脂溶液中的電流的幾何表示。
圖3是在卵磷脂和本發(fā)明的物質(zhì)的稀釋下，光電導(dǎo)動力學的幾何表示。
圖4是本發(fā)明的各種電荷指示劑組合物的穩(wěn)定性的幾何表示。
圖5顯示出了對于卵磷脂具有21%的覆蓋目標以及一個本發(fā)明的電荷指示劑在長時間顯影過程中光電導(dǎo)的絕對變化值。
本發(fā)明的直接的目的是為了獲得一種方穩(wěn)定電荷指示劑溶液的法。在該溶液中，電荷指示劑，溶劑，和極性單體顆粒被混合，進而單體分子可以被聚合。采用一種引發(fā)劑來開始聚合反應(yīng)，而且使反應(yīng)進行到基本完成。我們相信，其結(jié)果是極性聚合物物種進入電荷指示劑膠束的核中進行化學結(jié)合。極性物種穩(wěn)定了膠束的核，而且減少了膠束破裂的可能性。
與本發(fā)明相一致，電荷指示劑膠束與不溶性的聚合物分子相結(jié)合，這樣可使帶電的物種更穩(wěn)定而且更不易于降解。我們將會看到通過減小液體顯影劑組合物的帶電物種的降解，由顯影劑形成的影像在一較長的使用時間內(nèi)將保持清晰，因為帶電物種的存在對于電泳成像過程來說是必需的。
在我們的發(fā)明中，將電荷指示劑，溶劑，和極性單體混合，隨后將單體分子聚合。用一引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，并使反應(yīng)基本本上進行完全。雖然形成的聚合物物種是不溶性的，但本發(fā)明的單體物種在含有電荷指示劑的溶劑中是可溶的。電荷指示劑，它至少部分地以膠束形式存在，對于單體物種的聚合起著表面活性劑的作用。我們可以相信，單體物種粘附于膠束上并在膠束的核中發(fā)生聚合。
所選擇的溶劑可以是任何適合于在其中進行必要的聚合反應(yīng)的溶劑。許多非極性溶劑將在本發(fā)明中起到較好的作用，包括Isopar(Exxon公司的一個商品)，異鏈烷烴，己烷，環(huán)己烷，叔丁基苯，2，2，4-三甲戍烷，以及普通的鏈烷烴。所選擇的單體物種可以是任何在所選擇的溶劑中可溶并在合適的引發(fā)劑存在下在該溶劑中聚合的不飽合單體。我們相信大量的不飽和分子將在本發(fā)明中作為單體起到較好的作用，但一些特定的物種起的作用尤其的好，包括1-乙烯基-2-吡咯烷酮，2-乙烯基吡啶，乙烯基呋喃，和甲基丙烯酸甲酯。
我們相信引發(fā)劑可以是大量的可以引發(fā)聚合反應(yīng)的物種中的任何一種，包括偶氮雙丁腈，苯甲酰基過氧化物，三苯基偶氮苯，異丙基苯過氧化氫，過乙酸叔丁酯。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實例中，在一個裝有回流冷凝器的反應(yīng)器中將Isopar加熱到大約50℃。反應(yīng)在氮氣保護下進行。將卵磷脂慢慢的混合加入到Isopar中。將該溶液加熱到大約80-90℃，并加入1-乙烯基-2-吡咯烷酮，然后加入聚合引發(fā)劑，如偶氮雙丁腈。將反應(yīng)溫度保持不變，使反應(yīng)進行大約24小時。由這個過程得到的電荷指示劑組合物將比缺少穩(wěn)定性聚合物分子的組合物較少受到帶電顆粒的降解。這種優(yōu)越的抗降解性能將在以下兩方面中顯示出來即當一電流施加到組合物上時，以及當組合物用溶劑(Isopar)沖稀時。
優(yōu)選采用在其中1-乙烯基-2-吡咯烷酮單體可溶，而聚合物不可溶的非極性溶劑。該溶劑應(yīng)該在比90℃高很多的溫度下沸騰，這樣便可使其在反應(yīng)條件下保持液態(tài)。我們相信，當聚合反應(yīng)進行時，聚合物分子將達到一個臨界長度，在此長度之上，它們在溶劑中不溶，結(jié)果形成了這些聚合物分子溶劑中的非常精細的分散體，在這些聚合物分子周圍形成了電荷指示劑膠束。這些膠束又反過來被聚合物分子加強并穩(wěn)定。為了達到好的穩(wěn)定效果而需要的乙烯基吡咯烷酮聚合物的臨界百分比為相對于電荷指示劑固體為基礎(chǔ)重量的約5-9%。在保持聚合物濃度為9%或更多時，當加入溶劑稀釋或施加一電場時，很少發(fā)生帶電顆粒的降解。但聚合物的濃度低于5%時，將會發(fā)生大量降解。本發(fā)明將用下述的實施例來進一步說明，但并非僅限于此。
實施例Ⅰ在氮氣保護下，在-4口，2升，裝有回流冷凝器和機械攪拌的玻璃反應(yīng)器中將1400g的Isopar-H加熱到50℃。在攪拌和緩慢注入條件下，向Isopar-H溶入600g卵磷脂。Isopar-H/卵磷脂溶液隨后被加熱到80℃，然后向該溶液中加入102g1-乙烯基-2-吡咯烷酮。然后再加入懸浮于10-20mlIsopar-H中的3g偶氮雙丁腈，然后使反應(yīng)進行24小時到完成。
實施例Ⅱ在氮氣保護下，在-4口圓底玻璃燒瓶中，在90℃時將500gIsopar-H，10g卵磷脂，和1.7g1-乙烯基-2-吡咯烷酮混合。將0.5g偶氮雙丁腈分散于20gIsopar中，并加入到以上溶液中。使反應(yīng)進行17.5小時。得到的溶液是清澄的，比卵磷脂在Isopar中形成的溶液的顏色深些。
用以下實驗結(jié)果來說明本發(fā)明的優(yōu)點。
表1和圖2顯示出了一電場施加到了一個普通的不穩(wěn)定的電荷指示劑和卵磷脂的溶液上所帶來的效果的實驗結(jié)果。在實驗中，800v的直流脈沖被相繼地施加到一含有卵磷脂溶液的電池上4秒鐘，測定出每次脈沖時通過卵磷脂溶液的電荷。表1表示每次脈沖時溶液中通過的電荷。圖2是在脈沖時間內(nèi)Lantern溶液中的電流的圖形表示。如表1和圖2顯示的，電脈沖施加到電荷指示劑溶液上改變了溶液的電學性質(zhì)。實驗中施加的電脈沖相似于復(fù)制過程中所產(chǎn)生的電場。因此電脈沖對卵磷脂溶液所產(chǎn)生的效果相似于復(fù)制過程中產(chǎn)生的電場對液體顯影劑溶液所產(chǎn)生的效果。
圖3示出了含有17%單體穩(wěn)定了的物種的組合物的導(dǎo)電率，單體的量是根據(jù)電荷指示劑固體的量而定的重量百分比，根據(jù)本發(fā)明用來與卵磷脂對照溶液之導(dǎo)電率進行比較，在兩種情況下都是加入了液體載體如Isopar-H。如圖3中所顯示的，在Isopar中經(jīng)過穩(wěn)定了的組合物的導(dǎo)電率隨時間相對保持不變，而同時卵磷脂對照溶液的導(dǎo)電率隨時間而減小。因此本發(fā)明的經(jīng)過穩(wěn)定了的組合物在照相復(fù)制劑中應(yīng)用是具有優(yōu)越性的，因為其導(dǎo)電率將隨時間無明顯的變化。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的各種穩(wěn)定了的電荷指示劑組合物進行的類似的實驗結(jié)果。在這個實驗4中，800v的直流脈沖被相繼的施加到一含有電荷指示劑溶液的電池上，對于每次脈沖測出其電池中通過的總的電荷量。對照的電荷指示劑溶液是一種如上述實驗中所采用的不穩(wěn)定的卵磷脂溶液。同時測定了五種根據(jù)本發(fā)明制備的穩(wěn)定了的電荷指示劑溶液。每一種電荷指示劑溶液都配以不同百分比的單體穩(wěn)定劑物種。如圖4中所示，電荷指示劑應(yīng)含有根據(jù)電荷指示劑固體的重量而確定的在5%到9%之間或者更多的單體穩(wěn)定劑物種，以便達到高度的電荷轉(zhuǎn)移不變性。如圖4中示出的，含電荷指示劑固體的重量17%的單體穩(wěn)定性物種的電荷指示劑組合物保持很小的轉(zhuǎn)移電荷的降解。
圖5示出了一電荷指示劑溶液在不進紙的連續(xù)電照像復(fù)制機的工作過程中的電導(dǎo)率的降低的實驗結(jié)果。圖中示出的卵磷脂電荷指示劑溶液是一不穩(wěn)定的原始電荷指示劑溶液。其它的電荷指示劑是按照本發(fā)明的實施例Ⅰ制備的，含有電荷指示劑固體的重量17%的單體穩(wěn)定性物種。如前面部分討論的，我們相信在電照像過程中，未穩(wěn)定化的電荷指示劑膠束會破裂，造成使帶電物種數(shù)量的降低，因此造成了液體顯影劑體積導(dǎo)電率的降低，從而使復(fù)制質(zhì)量降低。如圖5中示出的，未穩(wěn)定化的卵磷脂溶液在電照相復(fù)制過程中其導(dǎo)電率降低18皮可姆歐/厘米。而根據(jù)本發(fā)明的實施例Ⅰ制備的，含有按照電荷指示劑固體重量而計算的17%的單體穩(wěn)定性物種的溶液，在連續(xù)的電照相復(fù)制過程中只顯示出減少了4皮可姆歐/厘米的導(dǎo)電率。
應(yīng)該認識到上述說明書僅僅是為了達到說明本發(fā)明的目的，而本發(fā)明則包括屬于以下權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有改進。
權(quán)利要求
1.一種穩(wěn)定電荷指示劑溶液的方法，其包括以下步驟將電荷指示劑與一種溶劑和一種極性單體物種相混合；引發(fā)聚合反應(yīng)使其進行完全。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于極性單體物種是1-乙烯基-2-吡咯烷酮。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于電荷指示劑是卵磷脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于溶劑是一種含有化合物的混合物的非極性有機化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述的非極性有機溶劑是Isopar-H。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于反應(yīng)是由加入偶氮雙丁腈來引發(fā)的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于反應(yīng)是在氮氣，氬氣，或其它惰性氣體的保護下進行的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于按照電荷指示劑固體之重量計至少含有5%的極性單體物種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于按照電荷指示劑固體之重量計含有5%到9%的極性單體物種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特在于按照電荷指示劑固體之重量計含有10%到17%的極性單體物種。
11.一種電荷指示劑組合物，含有溶劑，不溶于所述溶劑的極性聚合物及一種溶于所述溶劑并與所述的聚合物相結(jié)合的電荷指示劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電荷指示劑組合物，其特征在于所述的溶劑是一種非極性有機化合物或這種化合物的混和物。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電荷指示劑組合物，其特征在于非極性有機溶劑是Isopar-H。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電荷指示劑組合物，其特征在于電荷指示劑是卵磷脂。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電荷指示劑組合物，其特征在于聚合物是聚乙烯基吡咯烷酮。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電荷指示劑，其特征在于按照電荷指示劑固體之重量計至少含有5%的極性單體物種。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電荷指示劑，其特征在于按照電荷指示劑固體之重量計含有5%到9%的極性單體物種。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電荷指示劑，其特征在于按照電荷指示劑固體之重量計含有10%到17%的極性單體物種。
19.一種由包含以下步驟的方法形成的電荷指示劑組合物將電荷指示劑與一種溶劑和極性單體物種相混;在所述的單體物種分子中引發(fā)聚合反應(yīng);使所述的聚合反應(yīng)進行至完全。
全文摘要
一種穩(wěn)定電荷指示劑溶液的方法，一種由這種方法制備的電荷指示劑組合物(圖1)，其中將電荷指示劑與一種溶劑和一種極性單體物種相混合，引發(fā)聚合反應(yīng)并使其進行完全。
文檔編號G03G9/12GK1045304SQ90101168
公開日1990年9月12日 申請日期1990年2月6日 優(yōu)先權(quán)日1989年2月6日
發(fā)明者賓齊安·蘭達, 雅科夫·阿爾莫 申請人:薩文公司