作為正性靜電液體顯影劑充電助劑的可溶于烴的磺酸或氨基磺酸的制作方法

專利名稱：作為正性靜電液體顯影劑充電助劑的可溶于烴的磺酸或氨基磺酸的制作方法
技術領域：
本發明涉及靜電液體顯影劑。更具體地講，本發明涉及含有至少一種磺酸或氨基磺酸化合物的充以正電的靜電液體顯影劑，該化合物在非極性液體與電荷導向劑混合物中的溶解度至少為0.5%(重量)(以電荷導向劑化合物重量計)。
已知靜電潛象可用分散在絕緣非極性液體中的調色劑顆粒顯影。這種分散的物質稱為液體調色劑或液體顯影劑。靜電潛象可用如下方法產生向光導層提供一種均勻靜電荷，隨后使該靜電荷對一束調制的輻射能曝光使之放電。能形成靜電潛象的其它方法也是已知的。例如，一種方法是給載體提供一個介電表面，并將一種預形成的靜電荷轉移到該表面上。有用的液體顯影劑包括熱塑性樹脂和非極性液體。一般講，要存在一種合適的著色劑，如染料或顏料。著色的調色劑顆粒分散在非極性液體中，該非極性液體一般有大于109歐姆·厘米的高體積電阻率、小于3.0的低介電常數和高蒸汽壓。該調色劑顆粒用下述Malvern粒度儀測定平均粒度小于30μm。在形成靜電潛象后，該潛象用分散在所述非極性液體中的著色的調色劑顆粒顯影，隨后可以把該影象轉印到載體片上。
由于合格影象的形成取決于液體顯影劑和所要顯影的靜電潛象之間電荷的差別，已發現希望能把一種電荷導向劑化合物以及最好是助劑如多羥基化合物、聚丁烯琥珀酰亞胺、芳香烴等添加到含有熱塑性樹脂、非極性液體以及最好一種著色劑的液體顯影劑中。這種液體顯影劑可給出具有良好分辨率的影象，但已經發現充電和影象質量特別依賴于顏料。有些配方困擾于由低分辨率所表現的影象質量差，密實區覆蓋率(密度)差，和/或影象破碎。有些配方導致不正確標號(負性)的顯影劑。為了克服這些問題，已開展了許多研究工作來研制用于靜電液體顯影劑的新型電荷導向劑和/或充電助劑。
已經發現上述的缺點是可以克服的，并且可以制備改進的帶正電的顯影劑，使之含有非極性液體、電荷導向劑化合物、熱塑性樹脂以及較好有著色劑和下述可溶于烴的磺酸或氨基磺酸助劑。當用來使靜電影象顯影時，該靜電液體顯影劑可得到改善的影象質量、較少的破碎和改善的密實區覆蓋率，且不依賴于所存在的顏料和電荷導向劑化合物。
根據本發明，提供了一種具有正性充電特性的靜電液體顯影劑，其基本組成是(A)貝殼杉脂丁醇值小于30的非極性液體，它以主要量存在;
(B)面均粒度小于10μm的熱塑性樹脂顆粒，(C)電荷導向劑化合物和(D)至少一種磺酸或氨基磺酸化合物，它在所述非極性液體和電荷導向劑化合物的混合物中的溶解度基于電荷導向劑化合物的重量為至少0.5%，并且用下式表示(1)R-SO3H，和(2)R-NH-SO3H其中R為1～30個碳原子的烷基、6～30個碳原子的芳基、1～30個碳原子的取代烷基或6～30個碳原子的取代芳基。
在整個說明書中，下列術語具有如下含義
在附于本說明書的權利要求書中，“基本組成”系指靜電液體顯影劑的組成不排除不妨礙本顯影劑優點實現的未說明組分。例如，除了基本組分外，還可以存在其它組分如著色劑、細粒度的氧化物、助劑如多羥基化合物、聚丁烯琥珀酰亞胺、芳香烴等。
導電性是顯影劑的導電性，在5赫茲和5伏條件下測量，以皮姆歐(pmhos)/厘米(cm)計。
非極性液體(A)較好的是支鏈脂族烴，更具體地是Isopar -G、Isopar -H、Isopar -K、Isopar -L、Isopar -M和Isopar -V。這些烴類液體是異鏈烷烴級分的窄餾分，具有極高的純度。例如，Isopar -G的沸點范圍為157℃～176℃，Isopar -H為176℃～191℃，Isopar -K為177℃～197℃，Isopar -L為188℃～206℃，Isopar -M為207℃～254℃，Isopar -V為254.4℃～329.4℃。Isopar -L的沸點中值大約為194℃。Isopar -M的閃點為80℃，自燃溫度為338℃。有嚴格的制造規格，如硫、酸、羧基和氯化物限制在幾個ppm之內。它們基本上是無嗅的，僅具有非常輕微的鏈烷烴氣味。它們具有優異的氣味穩定性，且都是由Exxon公司制造的。也可以使用高純度的正鏈烷烴液體，如Norpar 12、Norpar 13和Norpar 15(Exxon公司制造)。這些烴類液體具有下列閃點和自燃溫度液體 閃點(℃) 自燃溫度(℃)Norpar 12 69 204Norpar 13 93 210Norpar 15 118 210
所有非極性液體的體積電阻率均大于109歐姆·厘米，介電常數小于3.0。在25℃的蒸汽壓小于10托。用泰格閉環試驗方法測定，Isopar
-G的閃點為40℃;用ASTM D 56測定，Isopar
-H的閃點為53℃。用同樣的方法測定，Isopar
-L和Isopar
-M的閃點分別為61℃和80℃。雖然這些是較好的非極性液體，但所有合適的非極性液體的基本特性是體積電阻率和介電常數。此外，用ASTM D 1133測定時，非極性液體的一個特點是小于30的低貝殼杉脂丁酯值，在27或28左右更好。熱塑性樹脂與非極性液體的比應使得在工作溫度下各組分的組合物能成為流體。非極性液體的用量為液體顯影劑總重量的85～99.9%(重量)，較好為97～99.5%(重量)。液體顯影劑中，固體的總重量為0.1～15%，較好為0.5～3.0%(重量)。液體顯影劑中固體的總重量僅僅是基于樹脂，包括分散在其中的任何組分，和所存在的任何顏料組分。
有用的熱塑性樹脂或聚合物(B)包括乙烯/乙酸乙烯酯(EVA)共聚物(Elvax
樹脂，E.I.du Pont de Nemours and Company，Wilmington，DE)、乙烯和一種選自丙烯酸和甲基丙烯酸的α、β-烯鍵不飽和酸的共聚物、乙烯(80～99.9%)/丙烯酸或甲基丙烯酸(20～0%)/甲基丙烯酸或丙烯酸的(C1-C5)烷基酯(0～20%)的共聚物、聚乙烯、聚苯乙烯、全同立構聚丙烯(結晶)、乙烯/丙烯酸乙酯系列產品，由聯合碳化物公司(Stamford、CN)銷售，商標為Bakelite
DPD 6169、DPDA 6182 Natural和DTDA 9169 Natural;乙烯/乙酸乙烯酯樹脂如聯合碳化物公司銷售的DQDA 6479 Natural和DQDA 6832 Natural 7;E.I.du Pont de Nemoursand Company，Wilmington，DE制備的Surlyn 離聚物樹脂等或其共混物、聚酯、聚乙烯基甲苯、聚酰胺、苯乙烯/丁二烯共聚物以及環氧樹脂。乙烯和一種或為丙烯酸或為甲基丙烯酸的α、β-烯鍵不飽和酸的共聚物的合成在Rees的美國專利3，264，272中進行了描述，此專利的公開文本在此列為參考文獻。為了制備較好的共聚物，可采用如Rees的專利所述的含酸的共聚物與可離子化金屬化合物的反應，在此不再贅述。乙烯組分的量為共聚物的約80～99.9%(重量)，酸組分的量為共聚物的約20～0.1%(重量)。較好的共聚物是乙烯〔89%(重量)〕/甲基丙烯酸〔11%(重量)〕。共聚物的酸值范圍為1～120，較好為54～90。酸值是中和1克聚合物所需的氫氧化鉀毫克數。用ASTM D 1238的方法A測定熔體指數(g/10分鐘)為10～500。較好的這類共聚物其酸值為66和54，而在190℃測定的熔體指數分別為100和500。
其它樹脂包括丙烯酸類樹脂，例如丙烯酸或甲基丙烯酸(可有可無但最好是有)和至少一種丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯(其中烷基有1～20個碳原子)的共聚物，如丙烯酸甲酯(50～90%)/甲基丙烯酸(0～20%)/甲基丙烯酸乙基己基酯(10～50%)的共聚物;及其它丙烯酸類樹脂，包括Elvacite 丙烯酸類樹脂(E.I.duPont de Nemours and Company，Wilmington，DE)或這些樹脂的共混物;聚苯乙烯、聚乙烯;以及在El-Sayed等人的美國專利4，798，778中所公開的改性樹脂，該專利的公開文本在此列為參考文獻。
此外，這些樹脂具有下列較好的特征1.能夠分散著色劑如顏料等，
2.在低于40℃的溫度下，基本上不溶于分散劑液體中，這樣，在貯存過程中樹脂不會溶解或溶劑化，3.在高于50℃的溫度下能溶劑化，4.可研磨形成顆粒，例如用Horiba CAPA-500離心式顆粒分析儀測定其直徑(較好的粒度)為0.1μm～5μm;例如用下述Malvern 3600E粒度儀測定其直徑為1μm～15μm，5.可形成例如用由Horiba儀器公司(Irvine，CA)制造的Horiba CAPA-500離心式自動顆粒分析儀測定其粒度(面均)小于10μm的顆粒溶劑粘度為1.24cps，溶劑密度為0.76g/cc，樣品密度為1.32g/cc，使用離心轉速為1，000rpm，粒度范圍為0.01～小于10μm，粒度級分為1.0μm;而例如用Malvern 3600E型粒度儀測定平均粒度小于約30μm，以及6.在高于70℃的溫度下可熔化。
由于上述3的溶劑化，形成調色劑顆粒的樹脂變成溶脹的、凝膠狀的或軟化的。
由Malvern公司(Southborough，MA)制造的Malvern 3600E型粒度儀使用攪拌的樣品的激光衍射光散射來測定平均粒度。因為Horiba和Malvern儀器使用不同的技術測定平均粒度，所以讀數也就不同。下面給出兩種儀器所測的調色劑顆粒平均粒度的相關性，以μm計。
用Malvern 3600E Horiba CAPA-500粒度儀測定的值 的預期范圍30 9.9+3.420 6.4+1.915 4.6+1.310 2.8+0.85 1.0+0.53 0.2+0.6這種相關性是用兩種儀器得到的67種(非本發明的)液體靜電顯影劑樣品的平均粒度的統計分析獲得的。Horiba值的預期范圍是用置信度為95%的線性回歸法確定的。在本說明書所附的權利要求書中，粒度值是用Horiba儀器測定的。
適當的可溶于非極性液體的離子型或兩性離子型電荷導向劑化合物(c)的用量為0.25～1，500mg/g，較好為2.5～400mg/g顯影劑固體，它包括陰離子甘油酯如Emphos D70-30C和Emphos F27-85(兩種商品均由Witco化學公司(New，York，NY)銷售);它們均是磷酸鹽化的分別帶有不飽和和飽和酸取代基的甘油單酯和二酯的鈉鹽、卵磷酯、Basic Barium Petronate 、Neutral Barium Petronate 、Calcium Petronate 、Neutral Calcium Petronate 、油溶性石油磺酸鹽，均由Witco化學公司(New，York，NY)制造;以及金屬皂例如三硬脂酸鋁;二硬脂酸鋁;硬脂酸鋇、鈣、鉛和鋅;亞油酸鈷、鎂、鉛和鋅;辛酸鋁、鈣和鈷;油酸鈣和鈷;棕櫚酸鋅;環烷酸鈣、鈷、鎂、鐵、鉛和鋅;樹脂酸鈣、鈷、鎂、鉛和鋅等。
本發明的可溶于烴的磺酸和氨基磺酸(D)用下列通式表示(1)R-SO3H，和(2)R-NH-SO3H其中R是1～30個碳原子的烷基、6～30個碳原子的芳基、1～30個碳原子的取代烷基，取代基有例如鹵化物(如F、Cl、Br、I)、羥基、硝基、羰基、羧基、烷基、芳基、氰基等，或6～30個碳原子的取代芳基，例如取代基如上面對烷基所述的取代基。
有用的這類酸包括丁磺酸、甲苯磺酸、二壬基萘磺酸、1-萘磺酸、2-萘磺酸、苯磺酸、4-乙基苯磺酸、1-丁基磺酸、1-十二烷基磺酸、1-十八烷基磺酸、10-樟腦磺酸、4-氯苯磺酸、十二烷基苯磺酸、1-芘磺酸、5-磺基水楊酸、2，5-二甲苯磺酸、1-丁基氨基磺酸、環己基氨基磺酸、1-己基氨基磺酸、1-辛基氨基磺酸、1-癸基氨基磺酸、1-十二烷基氨基磺酸等。
較好的酸包括對甲苯磺酸、二壬基萘磺酸、丁磺酸、丁基氨基磺酸、乙苯磺酸、正環己基氨基磺酸和10-樟腦磺酸。
該可溶于烴的磺酸和氨基磺酸在非極性液體和電荷導向劑化合物的混合物中的溶解量可為電荷導向劑化合物重量的至少5%。
如上所述，可存在于靜電液體顯影劑中的其它組分是著色劑如顏料或染料及其組合，它們最好存在，以使潛象可用肉眼看見，盡管在某些用途中不需如此。著色劑如顏料的用量可多達顯影劑固體總重量的約60%(重量)，較好為顯影劑固體總重量的0.01～30%(重量)。著色劑的用量可因所用的顯影劑而異。顏料的實例包括
顏料單顏料商品名 制造廠 顏料的顏色指數永久黃DHG Hoechst 黃 12永久黃GR Hoechst 黃 13永久黃G Hoechst 黃 14永久黃NCG-71 Hoechst 黃 16永久黃GG Hoechst 黃 17漢撒黃RA Hoechst 黃 73漢撒亮黃5GX-02 Hoechst 黃 74Dalamar
黃YT-858-D Heubach 黃 74漢撒黃X Hoechst 黃 75Novoperm
黃HR Hoechst 黃 83Chromophtal
黃3G Ciba-Geigy 黃 93Chromophtal
黃GR Ciba-Geigy 黃 95Novoperm
黃FGL Hoechst 黃 97漢撒亮黃10GX Hoechst 黃 98Lumogen
淺黃 BASF 黃 110永久黃G3R-01 Hoechst 黃 114Chromophtal
黃8G Ciba-Geigy 黃 128Irgazin
黃5GT Ciba-Geigy 黃 129Hostaperm
黃H4G Hoechst 黃 151Hostaperm
黃H3G Hoechst 黃 154L74-1357黃 Sun Chem. 黃 14L75-1331黃 Sun Chem. 黃 17
L75-2337黃 Sun Chem. 黃 83Hostaperm 橙GR Hoechst 橙 43Paliogen 橙 BASF 橙 51Irgalite 玉紅4BL Ciba-Geigy 紅 57∶1Quindo 品紅 Mobay 紅 122Indofast 亮猩紅 Mobay 紅 123Hostaperm 猩紅GO Hoechst 紅 168永久玉紅F6B Hoechst 紅 184Monastral 品紅 Ciba-Geigy 紅 202Monastral 猩紅 Ciba-Geigy 紅 207Heliogen 藍L 6901F BASF 藍 15∶2Heliogen 藍NBD 7010 BASF 藍 ∶3Heliogen 藍K 7090 BASF 藍 15∶3Heliogen 藍L 7101F BASF 藍 15∶4Paliogen 藍L 6470 BASF 藍 60Heliogen 綠K 8683 BASF 綠 7Heliogen 綠L 9140 BASF 綠 36Monastral 紫R Ciba-Geigy 紫 19Monastral 紅B Ciba-Geigy 紫 19Quindo 紅R6700 Mobay 紫 19Quindo 紅R 6713 MobayIndofast 紫 Mobay 紫 23Monastral 紫Maroon B Ciba-Geigy 紫 42Sterling NS黑 Cabot 黑 7
Sterling
NSX 76 CabotTipure
R-101 Du Pont 白 6可向靜電液體顯影劑中添加其它組分，例如細粒度氧化物如二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦等等;較好的是以0.5μm或更小的顆粒分散在液化的樹脂中。這些氧化物可單獨使用或與著色劑組合使用。也可加入金屬顆粒。
靜電液體顯影劑的另一附加組分是助劑，可選自下列這組化合物含有至少2個羥基的多羥基化合物、聚丁烯琥珀酰亞胺和貝殼杉脂丁醇值大于30的芳香烴。助劑的用量通常為1～1000mg/g，較好為1～200mg/g顯影劑固體。上述各種助劑的實例包括多羥基化合物乙二醇、2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇、聚丙二醇、五甘醇、三丙二醇、三甘醇、丙三醇、季戊四醇、三(12-羥基硬脂酸)甘油酯、一羥基硬脂酸乙二醇酯、一羥基硬脂酸丙三醇酯等，如Mitchell的美國專利4，734，352所述。
聚丁烯/琥珀酰亞胺由Chevron公司銷售的OLOA
-1200，分析數據見Kosel的美國專利3，900，412，第20欄，5～13行，此文本在此作為參考文獻;具有數均分子量約為600(蒸汽壓滲透壓測定法)的Amoco 575，它是由馬來酸酐與聚丁烯反應得到鏈烯基琥珀酸酐，再與聚胺反應制得。Amoco 575是40～45%表面活性劑，36%芳香烴，和其余部分為油等。這些助劑的描述見El-Sayed和Taggi的美國專利4，702，984。
芳香烴苯、甲苯、萘、取代的苯和萘化合物(如三甲基苯、二甲苯、二甲基乙基苯、乙基甲基苯、丙基苯)、Aromatic100，即C9和C10烷基取代的苯的混合物(由Exxon公司制造)等，如Mitchell的美國專利4，631，244所述。
以上所列描述助劑的美國專利公開文本在此作為參考文獻。
在靜電液體顯影劑中的顆粒的面均粒度為10μm或更小(Horiba儀器)。用Malvern 3600E型粒度儀測定的平均粒度可根據液體顯影劑的使用而改變。雖然由調色劑顆粒伸展而形成纖維是較好的，但是顯影劑的樹脂顆粒可以形成也可以不形成由其整體伸展而成的多種纖維。此處所用術語“纖維”系指所形成的顏料著色的調色劑顆粒帶有纖維、卷須、觸須、細線、纖絲、韌帶、毛發、鋼毛等。
充正電的靜電液體顯影劑可用多種方法制備，如在與本案同時提交的題目為“制備具有酸化的電荷導向劑的正性靜電液體顯影劑的方法”的共同未決申請系列號-(DX-0015)中所述。例如，向一個適用的混合或摻合容器，如裝有顆粒介質、用于分散和研磨的超微磨碎機、加熱球磨機、加熱振動磨機如由Sweco公司(Los Angeles，CA)制造的Sweco磨機，Ross雙行星式混合機(由Charles Ross and Son制造，Hauppauge.，NY等)，或雙輥加熱磨機(不需顆粒介質)中，加入至少一種熱塑性樹脂和上述非極性液體。通常在開始進行分散步驟之前，將樹脂、非極性液體和可任意有的著色劑放在容器中。在樹脂和非極性液體均化后，可任意地加入著色劑。在容器中也可加入類似于Mitchell的美國專利4，631，244中所述的極性添加劑，如可多達極性添加劑和非極性液體的重量的100%。通常分散步驟是在高溫下進行的，即在容器中各組分的溫度要足以使樹脂塑化和液化，但要低于非極性液體或極性添加劑(如果存在的話)降解和樹脂和/或著色劑分解的溫度。較好的溫度范圍為80～120℃。在此溫度范圍以外的其它溫度可能是適用的，但要取決于所用的具體組分。在容器中存在不規則運動的顆粒介質，對于制備調色劑顆粒的分散液是較好的。然而，也可用其它攪拌裝置來制備合適粒度、構型和形態的分散調色劑顆粒。有用的顆粒介質是顆粒材料如球形、圓柱形等，選自不銹鋼、碳鋼、氧化鋁、陶瓷、氧化鋯、二氧化硅和硅線石。當使用不是黑色的著色劑時，碳鋼顆粒介質是特別有用的。顆粒介質的一般直徑范圍為0.04～0.5英寸(1.0～約13mm)。
在容器中分散各組分后，在得到所需分散液前可加入或不加極性添加劑，一般使該混合物變成流體需1小時，然后將分散液冷卻到如0℃～50℃。例如，冷卻可在同一容器如超微磨碎機中進行，同時用顆粒介質研磨以防止凝膠或固體物形成;在沒有攪拌下形成凝膠或固體物，然后粉碎凝膠或固體物并用例如顆粒介質研磨;或者在攪拌下形成粘性混合物，并用顆粒介質研磨。在液體靜電調色劑制備期間的任何步驟均可加入其它液體，以有利于研磨或稀釋調色劑達到調色所需的適當固體百分含量。其它液體系指非極性液體、極性液體或它們的組合。冷卻是用本技術領域的技術人員已知的方法進行，且不限于通過鄰接分散設備的外冷卻夾套循環冷卻水或冷卻材料、或者使分散液能冷卻到室溫的冷卻。在冷卻期間，樹脂從分散劑中沉淀出。研磨比較短的時間就形成平均粒度(按面積平均)小于10μm的調色劑顆粒，測定粒度是用Horiba離心式粒度分析儀或其它類似設備進行。
在用本技術領域的技術人員已知的方法來冷卻調色劑顆粒分散液并使之與顆粒介質(如果存在)分離之后，可降低該分散液中調色劑顆粒的濃度，使該調色劑顆粒帶上預定極性的靜電荷，或者這些步驟組合進行。該分散液中調色劑顆粒的濃度是通過加入前述的其它非極性液體使之降低的。通常進行這種稀釋，使調色劑顆粒的濃度降至非極性液體的0.1～15%(重量)，較好為0.3～3.0%，更好為0.5～2%(重量)。可添加以上所述類型的一種或多種離子型或兩性離子型電荷導向劑化合物(C)，使之帶上正電荷。這種添加可在工藝過程期間的任何時候進行;較好的是在該過程終了時，如在除去顆粒介質(如果使用)和達到調色劑顆粒的濃度后。該磺酸或氨基磺酸助劑也可以在步驟(A)之后的任何工藝過程階段，最好是與電荷導向劑化合物一起加入。如果還加入稀釋的非極性液體，可在此之前、與此同時或在此之后加入電荷導向劑化合物和磺酸或氨基磺酸化合物。如果上述類型的另一種助劑化合物在制備顯影劑過程中尚未事先加入，則可在顯影劑充電之前或之后加入。較好的是在分散步驟之后添加助劑化合物。
用于制備靜電液體顯影劑的其它工藝實施方案包括(A)在不存在貝殼杉脂丁醇值小于30的非極性液體情況下，分散熱塑性樹脂和可任選的著色劑和/或助劑，形成固體物，(B)粉碎該固體物，(C)在選自貝殼杉脂丁醇值至少為30的極性液體、貝殼杉脂丁醇值小于30的非極性液體及其組合的一種液體存在下，用顆粒介質研磨該粉碎的固體物，(D)把顆粒介質與面均粒度小于10μm的調色劑顆粒的分散液分離開，和(E)加入另外的非極性液體、極性液體或其組合，以使調色劑顆粒的濃度降低至液體的0.1～15.0%(重量);和
(F)將可溶于非極性液體的離子型或兩性離子型電荷導向劑化合物和至少一種上述的磺酸或氨基磺酸添加到該分散液中;以及(A)在不存在貝殼杉脂丁醇值小于30的非極性液體情況下，分散熱塑性樹脂和可任選的著色劑和/或助劑，形成固體物，(B)粉碎該固體物，(C)在高溫下于容器中，在貝殼杉脂丁醇值小于30的非極性液體和可任選的著色劑存在下，再分散該粉碎的固體物，同時將容器中的溫度保持在足以使樹脂塑化和液化且低于非極性液體降解和樹脂和/或著色劑分解的溫度，(D)冷卻該分散液，或者(1)不攪拌而形成凝膠或固體物，然后粉碎該凝膠或固體物，并在其它液體存在下用顆粒介質研磨;
(2)在攪拌下形成粘性混合物，并在有或沒有其它液體存在下用顆粒介質研磨;或者(3)同時在有或沒有其它液體存在下，用顆粒介質研磨以防止凝膠或固體物的形成，(E)把顆粒介質與面均粒度小于10μm的調色劑顆粒的分散液分離開，和(F)加入另外的非極性液體、極性液體或其組合物，以使調色劑顆粒的濃度降低至液體的0.1～15.0%(重量);和(G)向該分散液中加入可溶于非極性液體的離子型或兩性離子型電荷導向劑化合物和至少一種上述的可溶磺酸或氨基磺酸。
本發明的充正電的靜電液體顯影劑證實改善了影象質量、分辨率、密實區覆蓋率(密度)和細微部分的調色、調色的均勻性并減少了影像破碎，使之與電荷導向劑或顏料的存在無關。這些顆粒專一地荷以正電。本發明的顯影劑可用于復印如制作黑白色以及各種彩色的辦公室文件復印;或彩色試印如用標準彩色;黃色、青色、品紅以及所需黑色一起再現一個影像;明亮彩色的復印，如兩種顏色，通常是黑色和一種明亮彩色的復印，用于印制信頭、演出節目單等。在復印和試印中，把調色劑顆粒施用于靜電潛像上，如果需要還可以轉印。這種正性靜電液體顯影劑的其它預計用途包括數字式彩色試印、石印術印刷板和抗蝕劑。
下列對比例和實例說明但不限制本發明，其中份數和百分數以重量計。在實例中，熔體指數用ASTM D 1238方法A測定;面均粒度用Malvern 3600粒度儀或Horiba CAPA-500離心式顆粒分析儀來測定。
本發明的調色劑的影像質量是在一臺改進的Savin 870復印機上測定的，除非有專門說明。這種設備包括一臺有如下改進的Savin 870復印機。
機械改進包括增加一個轉印前電暈，用于清除異極性輥表面上的陽極化層，同時減少輥間距定位器的直徑，以保持該輥和光導體之間的間隙不變。
電氣改進包括(1)把影像密度反饋回路與顯影電極斷開，把該電極連接到一臺Keithly高壓電源(247型)(Keithly，Cleveland，OH)上，(2)把一臺Keithly高壓電源(247型)連接到該改進的異極性輥上，
(3)把轉印電暈斷開，并將其連接到一臺Trek(610型)高壓電源(Trek，Medina，NY)上。
然后，使用這種改進的Savin 870來評價正性和負性顯影劑，因所使用的電壓和偏壓而異。為了評價正性顯影劑，該復印機以正性方式運行以負轉印電暈電壓和正顯影偏壓，使用反像靶。該反像靶由黑色背景上的白色字符和線條等組成。
操作要點敘述如下。借助于充電電暈，使光導體荷上正電(近1000v)。把原稿成像到該光導體上，使后者放電到較低的電壓(為了增加放電黑區和白區)。當靠近調色劑電極時，該光導體便在其表面形成電場，使得荷正電的調色劑能沉積在白色成像區，荷負電的調色劑能沉積在黑色成像區。如有必要，用加偏壓的異極性輥把調色劑背景除去。然后，用轉印電暈把調色劑轉印到紙上(轉移力是由噴射在該紙背面的負電荷產生的)。然后熱熔合該調色劑。所使用的實際電壓和偏壓可以在實例中找到。
對比例1在一臺Union Process 1S超微磨碎機(Union Process Company，Akron，Ohio)中放入下列組分組分 量(g)乙烯(91%)和甲基丙烯酸(9%)的共聚物，在190℃ 256.8下的熔體指數為500，酸值為54NBD7010青色顏料(BASF，Holland，MI) 64.2Isopar

-L(Exxon Corporation) 1284.0將這些組分加熱至100℃并用0.1875英寸(4.76mm)的碳鋼球研磨1小時。將該混合物冷至室溫，加入535g Isopar

-L并將該混合物研磨2小時。用Malvern 3700E粒度儀測定平均粒度為7.8μm。用另外的Isopar

-L將該調色劑稀釋至1.5%固體。
向三份30g該顯影劑的樣品中以下列表1所示的量加入Neutral Barium Petronate

(NBP)(Witco Corporation，New York，NY);Emphos

D70-30C(Witce Corp.)或Basic Barium Petronate

(BBP)(Witco Corp.)的10%溶液。
另外，在第四個樣品中加入Neutral Barium Petronate

和丁醇。平衡后，測定這些樣品的導電率和遷移率。用一臺Electrokinetic Sonic Amplitude儀器(Matec，Inc.，Hopkinton MA)測定遷移率。除非另外指明，在測定前將這些樣品平衡3天。結果列在下列表1中。
實例1按照對比例1的步驟，所不同的是將表1中所示的并且按如下所述制備的充電助劑加入該顯影劑。
充電助劑如下制備1.將0.086g丁磺酸(Pfaltz and Bauer，Inc.，Waterbury，CT)加入19.92g 10%的Emphos

D70-30C Isopar

-L溶液并用聲波處理15分鐘。
2.將0.086g丁磺酸(Pfaltz and Bauer，Inc.)加入19.94g 10%的Neutral Barium Petronate

(NBP)Isopar

-L溶液并用聲波處理15分鐘。
3.將0.55g 1-R-(-)-10-樟腦磺酸(Aldrich，Milwaukee，WI)加入110g 10%的Neutral Barium Petronate

Isopar

-L溶液并用一臺球磨機研磨4小時。
4.將0.55g 1-丁基氨基磺酸(Aldrich)加入110g 10%的Neutral Barium Petronate

Isopar

-L溶液并用一臺球磨機研磨4小時。
5.將0.55g 1-丁基氨基磺酸(Aldrich)加入110g 10%的Emphos

D70-30C Isopar

-L溶液并用一臺球磨機研磨4小時。
6.在Isopar

-L中制備10%的烷基苯磺酸(Alfa，Danvers，MA)溶液。
7.將0.5g N-環己基氨基磺酸(Fluka，Ronkonkoma，NY)溶于5g丁醇。然后將該溶液加入50g 10%的Neutal Barium Petronate

溶液。
將下列表1中的充電助劑加入到30g青色顯影劑的樣品中并測定這些樣品的導電率和遷移率。用一臺Electrokinetic Sonic Amplitude儀器測定遷移率。除非另外指明，在測定前將這些樣品平衡3天。發現該靜電液體顯影劑的調色劑顆粒的遷移率比對比例要高。提高遷移率是改進顯影劑性能的主要因素之一。
表1助劑 導電率 遷移率(pmhos/cm) (X1010m2/Vs)120mg/g Emphos

30 3.7D70-30C(對比例)120mg/g BBP 62 1.4(對比例)1120mg/g NBP 27 2.3(對比例)150mg/g NBP 22 2.0(對比例)2150mg/g NBP+ 17 1.2150mg/g 丁醇(對比例)2120mg/g Emphos

35 5.3D70-30C+6 mg/g丁磺酸120mg/g NBP+ 135 5.26mg/g丁磺酸120mg/g NBP+ 47 3.66mg/g樟腦磺酸表1(續)助劑 導電率 遷移率(pmhos/cm) (x1010m2/Vs)120mg/g NBP+ 31 3.46mg/g丁基氨基磺酸120mg/g Emphos

33 5.7D70-30C+6mg/g丁基氨基磺酸120mg/g Emphos

90 4.3D70-30C+42mg/g烷基苯磺酸120mg/g BBP+ 52 2.542mg/g烷基苯磺酸120mg/g NBP+ 129 4.220mg/g烷基苯磺酸150mg NBP+ 23 4.815mg/g N-環己基氨基磺酸21.平衡24小時2.平衡2星期對比例2將對比例1中所述的未充電的調色劑濃縮液稀釋并如下充電將1500g 1.0%固體用9.0g 10% Neutral Barium Petronate

(60mg/g調色劑固體)充電。用Savin 870在正性調色劑試驗條件下測定影像質量充電電暈設定在+6.8kv，顯影偏壓設定在+650伏，轉印電暈設定在-6.6kv，反像靶(在靶影像的黑區帶有負性調色劑，在靶影像的白區帶有正性調色劑，灰區是背景)。用Xerox 4024紙測定影像質量。用一臺Electrokinetic Sonic Amplitude儀器(Matec，Inc.，Hopkinton，MA)測定遷移率。結果列在表2中。
實例2按照對比例2的步驟，所不同的是使用兩種可溶于顯影劑的助劑丁磺酸(Aldrich)和丁基氨基磺酸(Aldrich)，用量為3mg/g調色劑固體。用如對比例2中所述的Savin 870測定影像質量。兩種助劑所得的顯影劑生成具有較好轉印效率和均勻性的影像。結果列在表2中。
表2轉印導電率 遷移率 分辨率 效率 均勻性助劑 (pmhos/cm) (X1010m2/V3) 密度 (lp/mm) (%)無 6 3.9 0.77 5 37 差(對比率)丁磺酸 28 9.0 0.70 4 82 好丁基氨基 9 5.5 0.90 7 56 中等磺酸對比例3用下列組分在一臺Union Process 1S超微磨碎機(Union Process Company，Akron，OH)中制備黑色調色劑組分 量(g)甲基丙烯酸甲酯(67%)、甲基丙烯酸 256.8(3%)和丙烯酸乙基己基酯(30%)的三元共聚物，酸值13Sterling NS黑顏料(Cabot 64.2Corporation，Boston，MA)Isopar

-L，Exxon Corp. 1284.0將該混合物用直徑為0.1875英寸(4.76mm)的碳鋼球在100℃下研磨1.25小時。然后將該混合物冷至室溫，加入535g Isopar

-L，并將該混合物研磨2小時。用Malvern粒度儀測定粒度為7.5μm。將該顯影劑稀釋并如下充電將1500g 1.0%固體用15.0g 10% Emphos

D70-30C(100mg/g 調色劑固體)充電。用Savin 870在正性調色劑試驗條件下測定影像質量充電電暈設定在+6.8kv，顯影劑偏壓設定在+650伏，轉印電暈設定在-6.6kv，反像靶(在靶影像的黑區帶有負性調色劑，在靶影像的白區帶有正性調色劑，灰區為背景)。用Xerox 4024紙測定影像質量。用Matec，Inc.的Electrokinetic Sonic Amplitude儀器測定遷移率。結果列在表3中。
實例3如在對比例3中所述制備兩個調色劑，所不同的是，將可溶于顯影劑的助劑二壬基萘磺酸(Alfa)(50mg/g調色劑固體)和乙苯磺酸(Aldrich)(70mg/g調色劑固體)加入顯影劑中。用Savin 870評價影像質量，結果列在表3中。
表3轉印助劑 導電率 遷移率 密度 分辨率 效率 均勻性(pmhos/cm) (x1010m2/Vs) (lp/mm) (%)無 14 -1.4 未測到(對比例)10 4.8 0.22 5 23 好二壬基萘磺酸乙苯磺酸 8 7.4 0.24 - 33 好
權利要求
1.一種具有正性充電特性的靜電液體顯影劑，其本基組成為(A)貝殼杉脂-丁醇值小于30的非極性液體，以主要數量存在，(B)面均粒度小于10μm的熱塑性樹脂顆粒，(C)電荷導向劑化合物，和(D)至少一種磺酸或氨基磺酸化合物，它在所述非極性液體和電荷導向劑化合物的混合物中的溶解度基于電荷導向劑化合物的重量為至少0.5%，并且用下式表示(1)R-SO3H，和(2)R-NH-SO3H其中R為1～30個碳原子的烷基、6～30個碳原子的芳基、1～30個碳原子的取代烷基或6～30個碳原子的取代芳基。
2.按照權利要求1的靜電液體顯影劑，其中所述酸化合物具有下式R-SO3H其中R為1～30個碳原子的烷基、6～30個碳原子的芳基、1～30個碳原子的取代烷基或6～30個碳原子的取代芳基。
3.按照權利要求1的靜電液體顯影劑，其中所述酸化合物具有下式R-NH-SO3H其中R為1～30個碳原子的烷基、6～30個碳原子的芳基、1～30個碳原子的取代烷基或6～30個碳原子的取代芳基。
4.按照權利要求1的靜電液體顯影劑，其中所述含硫的酸化合物選自丁磺酸、甲苯磺酸、二壬基萘磺酸、1-萘磺酸、2-萘磺酸、苯磺酸、4-乙基苯磺酸、1-丁基磺酸、1-十二烷基磺酸、1-十八烷基磺酸、10-樟腦磺酸、4-氯苯磺酸、十二烷基苯磺酸、1-芘磺酸、5-磺基水楊酸、2，5-二甲苯磺酸、1-丁基氨基磺酸、環己基氨基磺酸、1-己基氨基磺酸、1-辛基氨基磺酸、1-癸基氨基磺酸和1-十二烷基氨基磺酸。
5.按照權利要求2的靜電液體顯影劑，其中所述酸化合物是丁磺酸。
6.按照權利要求2的靜電液體顯影劑，其中所述酸化合物是二壬基萘磺酸。
7.按照權利要求2的靜電液體顯影劑，其中所述酸化合物是乙苯磺酸。
8.按照權利要求1的靜電液體顯影劑，其中組分(A)的存在量是該液體顯影劑總重量的85～99.9%(重量)，顯影劑固體的總重量是0.1～15%(重量)，組分(C)的存在量為0.25～1，500mg/g顯影劑固體，及磺酸或氨基磺酸化合物(D)的存在量為在非極性液體和電荷導向劑化合物的混合物中基于電荷導向劑化合物重量的至少0.5%(重量)。
9.按照權利要求1的靜電液體顯影劑，其中含有可多達顯影劑固體總重量的約60%(重量)的著色劑。
10.按照權利要求9的靜電液體顯影劑，其中著色劑是顏料。
11.按照權利要求9的靜電液體顯影劑，其中著色劑是染料。
12.按照權利要求1的靜電液體顯影劑，其中存在一種細粒度氧化物。
13.按照權利要求1的靜電液體顯影劑，其中存在另一種化合物，它是選自多烴基化合物、聚丁烯琥珀酰亞胺和芳香烴的一種助劑。
14.按照權利要求9的靜電液體顯影劑，其中存在另一種化合物，它是選自多烴基化合物、聚丁烯琥珀酰亞胺和芳香烴的一種助劑。
15.按照權利要求13的靜電液體顯影劑，其中存在多烴基助劑化合物。
16.按照權利要求13的靜電液體顯影劑，其中存在聚丁烯琥珀酰亞胺助劑化合物。
17.按照權利要求13的靜電液體顯影劑，其中存在一種具有貝殼杉脂-丁醇值大于30的芳香烴助劑化合物。
18.按照權利要求1的靜電液體顯影劑，其中熱塑性樹脂組分(B)是至少一種丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯(其中烷基有1～20個碳原子)和丙烯酸或甲基丙烯酸的共聚物。
19.按照權利要求1的靜電液體顯影劑，其中熱塑性樹脂組分是甲基丙烯酸甲酯(50～90%)/甲基丙烯酸(0～20%)/丙烯酸乙基己酯(10～50%)的共聚物。
20.按照權利要求19的靜電液體顯影劑，其中熱塑性樹脂組分是甲基丙烯酸甲酯(67%)/甲基丙烯酸(3%)/丙烯酸乙基己酯(30%)的共聚物。
21.按照權利要求1的靜電液體顯影劑，其中熱塑性樹脂組分是乙烯(89%)/甲基丙烯酸(11%)的共聚物，其熔體指數在190℃時為100。
22.按照權利要求1的靜電液體顯影劑，其中所述顆粒的面均粒度小于5μm。
23.按照權利要求1的靜電液體顯影劑，其中組分(C)是磷酸鹽化的帶有不飽和或飽和酸取代基的甘油單酯和二酯的鹽。
24.按照權利要求1的靜電液體顯影劑，其中組分(C)是一種油溶性石油磺酸鹽。
25.按照權利要求1的靜電液體顯影劑，其中組分(C)是金屬皂。
26.按照權利要求1的靜電液體顯影劑，其中所述樹脂顆粒有多種由其整體延伸而成的纖維。
全文摘要
一種充正電的靜電液體顯影劑，其基本組成為(A)貝殼杉脂一丁醇值小于30的非極性液體以主要數量存在，(B)面均粒度小于10μm的熱塑性樹脂顆粒，(C)電荷導向劑化合物和(D)至少一種可溶于組分(A)和(C)的混合物中的如下式的磺酸或氨基磺酸化合物(其量基于組分(C)的重量至少為0.5％)(1)R-SO
文檔編號G03G9/12GK1056587SQ9110301
公開日1991年11月27日 申請日期1991年5月11日 優先權日1990年5月11日
發明者威廉·A·霍爾, 詹姆斯·R·拉森, 凱思琳·A·珀爾斯坦 申請人:Dx成象公司