專利名稱：乳液聚集調(diào)色劑的單組分顯影劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在此描述了用于形成和顯影具有良好質(zhì)量和光澤的圖像的調(diào)色劑，和包含該調(diào)色劑的單組分顯影劑，并特別地涉及具有新穎的性能組合理想地適用于采用單組分顯影的成像設(shè)備的調(diào)色劑。
背景技術(shù)：
乳液聚集調(diào)色劑是用于形成印刷物和/或靜電復(fù)印圖像的優(yōu)異調(diào)色劑，因?yàn)榭梢允拐{(diào)色劑具有均勻的尺寸并且調(diào)色劑是環(huán)境友好的。描述乳液聚集調(diào)色劑的美國(guó)專利包括例如美國(guó)專利5,370,963、5,418,108、5,290,654、5,278,020、5,308,734、5,344,738、5,403,693、5,364,729、5,346,797、5,348,832、5,405,728、5,366,841、5,496,676、5,527,658、5,585,215、5,650,255、5,650,256、5,501,935、5,723,253、5,744,520、5,763,133、5,766,818、5,747,215、5,827,633、5,853,944、5,804,349、5,840,462和5,869,215，每篇文獻(xiàn)在此全文引入作為參考。
仍然需要可達(dá)到優(yōu)異印刷物質(zhì)量，特別用于單組分顯影劑成像設(shè)備的苯乙烯丙烯酸酯乳液聚集調(diào)色劑。

發(fā)明內(nèi)容
在實(shí)施方案中，描述了沒(méi)有載體和包括調(diào)色劑的單組分顯影劑，所述調(diào)色劑包括乳液聚集調(diào)色劑粒子，該調(diào)色劑粒子包括苯乙烯丙烯酸酯聚合物基料、至少一種蠟和至少一種著色劑，其中調(diào)色劑粒子的體積平均粒度為約5μm-約10μm，平均圓形度為約0.95-約0.99，體積和數(shù)幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差(GSDv和n)為約1.10-約1.30，和開(kāi)始玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為約45℃-約65℃。
單組分顯影劑可以由不包括外部添加劑且沒(méi)有二氧化硅的調(diào)色劑粒子組成。此外，調(diào)色劑粒子可包括在核粒子上的殼層。
在實(shí)施方案中，殼層基本由苯乙烯丙烯酸酯聚合物組成。
在實(shí)施方案中，殼層的苯乙烯丙烯酸酯聚合物和苯乙烯丙烯酸酯聚合物基料相同或由具有不同化學(xué)和物理特性的相似聚合物組成。
在實(shí)施方案中，殼層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高于苯乙烯丙烯酸酯聚合物基料的。
在實(shí)施方案中，殼層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于苯乙烯丙烯酸酯聚合物基料的。
在實(shí)施方案中，苯乙烯丙烯酸酯聚合物是苯乙烯丙烯酸酯的共聚物。
在另外的實(shí)施方案中，描述了包括如下調(diào)色劑的一套四種自顯影顏色調(diào)色劑青色調(diào)色劑、品紅色調(diào)色劑、黃色調(diào)色劑和黑色調(diào)色劑，其中每種調(diào)色劑是沒(méi)有載體的單組分調(diào)色劑并且青色調(diào)色劑、品紅色調(diào)色劑、黃色調(diào)色劑和黑色調(diào)色劑每種由乳液聚集調(diào)色劑粒子組成，該調(diào)色劑粒子包括苯乙烯丙烯酸酯聚合物基料、至少一種脫模劑和至少一種著色劑。每種顏色調(diào)色劑粒子的體積平均粒度為約5μm-約10μm，優(yōu)選約6μm-約8μm，平均圓形度為約0.95-約0.99，體積和數(shù)幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差(GSDv和n)為約1.10-約1.30，約1.15-約1.25，和開(kāi)始玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為約45℃-約65℃。
在另外的實(shí)施方案中，描述了采用單組分顯影劑形成圖像的方法，其中單組分顯影劑包括沒(méi)有載體的調(diào)色劑粒子，該方法包括將具有摩擦電荷的調(diào)色劑粒子施加到成像組件上帶相反電荷的潛像上以顯影圖像，和將顯影的圖像轉(zhuǎn)印到圖像接收襯底上，并且其中調(diào)色劑粒子包含乳液聚集調(diào)色劑粒子，該乳液聚集調(diào)色劑粒子包括苯乙烯丙烯酸酯聚合物基料、至少一種脫模劑和至少一種著色劑，其中調(diào)色劑粒子的體積平均粒度為約5μm-約10μm，平均圓形度為約0.95-約0.99，體積和數(shù)幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差(GSDv和n)為約1.10-約1.30，和開(kāi)始玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為約45℃-約65℃。可以采用單組分顯影(SCD)打印機(jī)形成圖像。
具體實(shí)施例方式
對(duì)于單組分顯影劑，即不包含如在雙組分顯影劑中的電荷載體的顯影劑，重要的是調(diào)色劑粒子顯示高轉(zhuǎn)印效率(包括優(yōu)異流動(dòng)性能和低內(nèi)聚性)和呈現(xiàn)適當(dāng)摩擦電荷的能力。實(shí)施方案中的調(diào)色劑具有適當(dāng)?shù)慕M成和物理性能以理想地適用于單組分顯影劑機(jī)器。
在此所述的調(diào)色劑粒子至少由苯乙烯丙烯酸酯聚合物基料和著色劑組成。脫模劑如蠟也優(yōu)選包括在調(diào)色劑粒子中?？梢酝ㄟ^(guò)改變樹(shù)脂分子量、凝結(jié)劑水平，脫模劑組成和/或機(jī)器熔凝器配置調(diào)節(jié)流變。
用于基料的具體苯乙烯丙烯酸酯聚合物樹(shù)脂的說(shuō)明性例子可以提及例如聚(苯乙烯-丙烯酸烷基酯)、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸烷基酯)、聚(苯乙烯-丙烯酸烷基酯-丙烯酸)、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸烷基酯-丙烯酸)、聚(苯乙烯-丙烯酸烷基酯-丙烯腈-丙烯酸)、聚(苯乙烯-丙烯酸丙酯)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯腈)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯腈-丙烯酸)，和其它相似苯乙烯丙烯酸酯聚合物。
優(yōu)選，基料由苯乙烯-丙烯酸烷基酯組成。更優(yōu)選，苯乙烯-丙烯酸烷基酯是苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物樹(shù)脂，例如最優(yōu)選苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸β-羧基乙酯聚合物樹(shù)脂。
在實(shí)施方案中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)制備成調(diào)色劑粒子的苯乙烯丙烯酸酯基料樹(shù)脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度優(yōu)選應(yīng)當(dāng)為約45℃-約65℃，或約55℃-約60℃。
用于制備聚合物基料的單體不受限制，并且所采用的單體可包括任何一種或多種如下物質(zhì)例如苯乙烯、丙烯酸酯如甲基丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸β羧基乙酯(β-CEA)、丙烯酸乙基己酯、丙烯酸辛酯等、丁二烯、異戊二烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯腈等。已知的鏈轉(zhuǎn)移劑可用于控制聚合物的分子量性能。鏈轉(zhuǎn)移劑的例子包括采用如下各種合適數(shù)量的十二烷硫醇、十二烷基硫醇、辛烷硫醇、四溴化碳、四氯化碳等例如約0.1-約10wt％單體，和優(yōu)選約0.2-約5wt％單體。同樣，交聯(lián)劑如二丙烯酸癸二醇酯或二乙烯基苯可以包括在單體體系中以獲得更高分子量聚合物，例如采用有效數(shù)量約0.01wt％-約25wt％，優(yōu)選約0.5-約10wt％。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，將單體組分與任何上述的任選添加劑優(yōu)選形成為膠乳乳液并隨后聚合以形成小尺寸聚合物粒子，例如約5nm-約500nm，或約180nm-約300nm。此外，膠乳乳液優(yōu)選的重均分子量(Mw)為約20-約100kpse，或約30-約60kpse，數(shù)均分子量(Mn)為約5-約30kpse，或約8-約20kpse，和Tg為約45℃-約65℃，或約55℃-約60℃。
如需要，可以使用或不使用合適的表面活性劑將單體和任何其它乳液聚合組分聚合成膠乳乳液。當(dāng)然，從單體形成膠乳聚合物粒子的任何其它合適方法可以使用而沒(méi)有限制。
可以選擇的以有效數(shù)量，例如調(diào)色劑的約1-約20wt％，或約3-約12wt％存在于調(diào)色劑中的各種已知著色劑，如顏料、染料或其混合物包括黑色、青色、紫色、品紅色、橙色、黃色、紅色、綠色、棕色、藍(lán)色的或其混合物。
著色劑粒子的分散體可以通過(guò)使用例如旋轉(zhuǎn)剪切均化機(jī)、介質(zhì)分散設(shè)備，如球磨機(jī)、砂磨機(jī)和超微磨碎機(jī)和高壓逆碰撞分散設(shè)備制備?？梢圆捎镁瘷C(jī)使用具有極性的表面活性劑將著色劑分散在含水體系中。
著色劑可以從色調(diào)角、色彩飽和度、亮度、耐候性、OHP透明度和調(diào)色劑中的分散性選擇。著色劑可以采用2-15wt％的數(shù)量加入，基于調(diào)色劑總固體內(nèi)容物的重量。在其中磁性材料用作黑色著色劑的情況下，它可以采用10-70wt％的數(shù)量加入，不同于其它著色劑。著色劑的混合數(shù)量是在定影時(shí)必須保證著色性能的數(shù)量。在其中調(diào)色劑中的著色劑粒子的中值直徑為100-330nm的情況下，OHP透明度和著色性能可以保證。著色劑粒子的中值直徑可以例如由激光衍射粒度測(cè)量設(shè)備測(cè)量。
在其中調(diào)色劑用作磁性調(diào)色劑的情況下，其中可以包含磁性粉末。具體地，使用可以在磁場(chǎng)中磁化的物質(zhì)，它的例子包括鐵磁性粉末，如鐵、鈷和鎳，及化合物，如鐵氧體和磁鐵礦。
在其中調(diào)色劑在含水體系中獲得的情況下，必須注意磁性材料的水相遷移性能，并且優(yōu)選將磁性材料的表面預(yù)先改性，例如進(jìn)行疏水性處理。
以足以向調(diào)色劑賦予所需顏色的數(shù)量引入著色劑。通常，顏料或染料采用的數(shù)量為調(diào)色劑粒子的約2％-約35wt％，基于固體，優(yōu)選為調(diào)色劑粒子的約4％-約10wt％，基于固體。當(dāng)然，由于用于每種顏色調(diào)色劑的著色劑不同，每種類型的顏色調(diào)色劑中存在的著色劑數(shù)量典型地不同。
除膠乳聚合物基料和著色劑以外，調(diào)色劑也優(yōu)選包含脫模劑，優(yōu)選蠟分散體。將脫模劑加入調(diào)色劑配制劑以幫助調(diào)色劑抗污損，例如調(diào)色劑從熔凝輥的脫除，特別是在低油或無(wú)油熔凝器設(shè)計(jì)中。脫模劑的具體例子包括低分子量聚烯烴，如聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯，在加熱時(shí)顯示軟化點(diǎn)的硅氧烷，脂族酰胺，如油酸酰胺、芥酸酰胺、蓖麻酸酰胺和硬脂酸酰胺，植物蠟，如巴西棕櫚蠟、稻蠟、小燭樹(shù)蠟、木蠟和霍霍巴蠟，動(dòng)物蠟，如蜂蠟、礦物或石油蠟，如褐煤蠟、礦地蠟、地蠟、石蠟、微晶蠟和費(fèi)托蠟，和其改性產(chǎn)物。
可以將脫模劑與離子表面活性劑或聚合物電解質(zhì)，如聚合物酸和聚合物堿一起分散在水中，并將它加熱到高于其熔點(diǎn)的溫度和同時(shí)采用均化機(jī)或能夠施加大剪切力的壓力排放分散機(jī)分散，以形成中值直徑為1μm或更小的粒子分散體。
脫模劑優(yōu)選采用約5％-約25wt％，更優(yōu)選約8％-約12wt％的數(shù)量加入，基于構(gòu)成調(diào)色劑的固體內(nèi)容物的總重量，以保證定影圖像在油較少定影系統(tǒng)中的脫除性能。
獲得的脫模劑粒子分散體的粒徑可以例如由激光衍射粒度測(cè)量設(shè)備(Microtrac UPA 150，由MicroTrac Inc.制造)測(cè)量。脫模劑的優(yōu)選粒度小于1.0微米。在使用脫模劑時(shí)，從保證帶電性能和耐用性的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選聚集樹(shù)脂細(xì)粒子、著色劑細(xì)粒子和脫模劑粒子，并隨后將樹(shù)脂細(xì)粒子分散體進(jìn)一步加入以在聚集粒子表面上連接樹(shù)脂細(xì)粒子。
此外，調(diào)色劑在此也可以任選地包含凝結(jié)劑。合適的任選凝結(jié)劑包括公知的凝結(jié)劑聚氯化鋁(PAC)和/或聚磺基硅酸鋁(PASS)。凝結(jié)劑在調(diào)色劑粒子中，排除外部添加劑并以干燥重量為基準(zhǔn)，以調(diào)色劑粒子的0-約5wt％，優(yōu)選調(diào)色劑粒子的約大于0-約2wt％的數(shù)量存在。
調(diào)色劑也可包括以如下有效合適數(shù)量的另外的已知正或負(fù)電荷添加劑例如約0.1-約5wt％調(diào)色劑，如包括鹵代烷基吡啶的季銨鹽、硫酸氫鹽、有機(jī)硫酸鹽和磺酸鹽組合物、四氟硼酸鯨蠟基吡啶、甲基硫酸二硬脂基二甲基銨、鋁鹽或絡(luò)合物等。
在實(shí)施方案中，調(diào)色劑粒子具有核-殼結(jié)構(gòu)。在此實(shí)施方案中，核由以上討論的調(diào)色劑粒子材料組成，該材料包括至少基料和著色劑，并優(yōu)選也包括蠟。一旦核粒子形成并聚集到所需尺寸，如以下進(jìn)一步討論的那樣，則在核粒子上形成薄外殼。殼優(yōu)選僅由基料材料組成(沒(méi)有著色劑、脫模劑等)，盡管如需要其中可以包括其它組分。
殼優(yōu)選由組成與核粒子膠乳相同或可具有兩種完全不同組成或性能的膠乳樹(shù)脂組成。例如，殼的膠乳樹(shù)脂和核的膠乳樹(shù)脂可以相同或可以由具有不同化學(xué)和物理特性的相似聚合物組成。
盡管殼膠乳可以由以上確定的任何聚合物組成，但它優(yōu)選是苯乙烯丙烯酸酯聚合物，最優(yōu)選苯乙烯-丙烯酸丁酯聚合物，包括苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸β羧基乙酯?？梢詫つz乳以占總基料材料約1％-約50wt％的數(shù)量，和優(yōu)選以占總基料材料約5％-約30wt％的數(shù)量加入到調(diào)色劑聚集體中。優(yōu)選，調(diào)色劑聚集體上的殼或涂層具有下述厚度，其中殼的厚度為約0.2-約1.5μm，優(yōu)選約0.5-約1.0μm。
在實(shí)施方案中，依賴于使用的熔凝系統(tǒng)，與調(diào)色劑核粒子的苯乙烯丙烯酸酯基料相比，殼可具有相同、更高或更低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)?？赡苄枰叩腡g以限制外部添加劑和/或蠟滲入殼，而在需要外部添加劑和/或蠟的更大滲透的情況下需要更低的Tg殼。更高Tg的殼也可為調(diào)色劑提供更好的保存和貯存穩(wěn)定性。
核中包括的和如果存在的話也在殼中包括的基料總數(shù)量?jī)?yōu)選構(gòu)成調(diào)色劑粒子(不包括外部添加劑)的約50-約95wt％，基于固體，優(yōu)選為調(diào)色劑的約60-約80wt％。
同樣，在由乳液聚集過(guò)程制備調(diào)色劑中，一種或多種表面活性劑可用于本方法。合適的表面活性劑可包括陰離子、陽(yáng)離子和非離子表面活性劑。
任何合適的乳液聚集過(guò)程可用于形成乳液聚集調(diào)色劑粒子。這些過(guò)程典型地包括如下的基礎(chǔ)工藝步驟至少聚集包含基料、一種或多種著色劑、任選的一種或多種表面活性劑、任選的蠟乳液、任選的凝結(jié)劑和一種或多種另外的任選添加劑的膠乳乳液以形成聚集體，任選地在以上討論的聚集的核粒子上形成殼，隨后任選地聚結(jié)或熔凝聚集體，并隨后回收，任選地洗滌和任選地干燥獲得的乳液聚集調(diào)色劑粒子。
乳液聚集聚結(jié)方法的例子優(yōu)選包括在容器中形成膠乳基料、著色劑分散體、任選的蠟乳液、任選的凝結(jié)劑和去離子水的混合物。然后將混合物使用均化機(jī)剪切直到均勻并隨后轉(zhuǎn)移到反應(yīng)器，在其中將均化的混合物加熱到例如至少約50℃，優(yōu)選約60℃-約70℃的溫度并在此溫度保持一定時(shí)間以允許調(diào)色劑粒子聚集到所需尺寸。聚集表示膠乳、顏料、蠟和其它粒子組合在一起以形成更大尺寸的聚集體。一旦達(dá)到所需的核粒度，然后可以加入另外的膠乳基料以在聚集的核粒子上形成殼。一旦獲得所需尺寸的聚集調(diào)色劑粒子，則停止聚集，例如通過(guò)調(diào)節(jié)混合物的pH以抑制進(jìn)一步的調(diào)色劑聚集。將調(diào)色劑粒子進(jìn)一步加熱到例如至少約80℃，優(yōu)選約90℃-約105℃的溫度，并調(diào)節(jié)pH以使粒子能夠聚結(jié)和球形化。然后將混合物冷卻到所需溫度，在該點(diǎn)回收聚集和聚結(jié)的調(diào)色劑粒子和任選地洗滌和干燥。
優(yōu)選在形成之后將調(diào)色劑粒子與外部添加劑共混?？梢允褂萌魏魏线m的表面添加劑。優(yōu)選的外部添加劑包括一種或多種如下物質(zhì)SiO2、金屬氧化物，例如TiO2和氧化鋁?？梢圆捎煤谢虿缓贤繉拥耐獠勘砻嫣砑觿?br> 在實(shí)施方案中，調(diào)色劑粒子包括由任一種或兩種第一二氧化硅和二氧化鈦組成的外部添加劑組配物(package)。第一二氧化硅優(yōu)選的尺寸為約5-約15nm且優(yōu)選用HMDS(六甲基二硅氮烷)和/或PDMS(聚二甲基硅氧烷)處理/涂覆。第一二氧化硅優(yōu)選存在的數(shù)量為調(diào)色劑粒子的約0.1wt％-約5.0wt％，或約0.1wt％-約3.0wt％。此尺寸范圍的無(wú)機(jī)添加劑粒子優(yōu)選顯示的BET(Brunauer、Emmett和Teller)表面積為約100-約300m2/g，或約125-約250m2/g，盡管如需要數(shù)值可以在此范圍以外。疏水性二氧化鈦(二氧化鈦)優(yōu)選的尺寸為約5nm-約130nm，和優(yōu)選存在的數(shù)量為調(diào)色劑粒子的約0.05wt％-約1.0wt％，或約0.1wt％-約0.5wt％。二氧化鈦粒子優(yōu)選顯示的BET表面積為約20-約120m2/g，或約30-約80m2/g，盡管如需要數(shù)值可以在此范圍以外。添加劑組配物可進(jìn)一步包括優(yōu)選尺寸大于第一二氧化硅且尺寸為約20nm-約150nm，和用HMDS和/或PDMS處理和/或涂覆的第二二氧化硅。第二二氧化硅優(yōu)選存在的數(shù)量為調(diào)色劑粒子的約0.1wt％-約5.0wt％，或約0.1wt％-約3.0wt％。更大的無(wú)機(jī)添加劑粒子優(yōu)選顯示的BET表面積為約20-約120m2/g，或約30-約90m2/g，盡管如需要數(shù)值可以在此范圍以外。更大尺寸二氧化硅用作間隔物材料。更大尺寸二氧化硅可以省略，并且不使用間隔物材料，或使用另外的間隔物材料代替它，而沒(méi)有限制。
在實(shí)施方案中，使調(diào)色劑粒子的平均粒度為約5μm-約10μm，或約6μm-約8μm，平均圓形度為約0.95-約0.99，以及體積和數(shù)幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差(GSDv和n)為約1.10-約1.30或1.15-1.25。圓形度是粒子接近完美球形的量度。1.0的圓形度表示粒子的形狀為完美圓形。GSD表示對(duì)于(D84/D50)的體積幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差(GSD)上限(粗水平)和對(duì)于(D50/D16)的數(shù)幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差(GSD)(細(xì)水平)。達(dá)到總調(diào)色劑粒子50％的累積百分比的粒徑定義為體積D50，而達(dá)到84％累積百分比的粒徑定義為體積D84。這些上述體積平均粒度分布指數(shù)GSDv可以通過(guò)使用累積分布中的D50和D84表示，其中體積平均粒度分布指數(shù)GSDv表示為(體積D84/體積D50)。這些上述數(shù)均粒度分布指數(shù)GSDn可以通過(guò)使用累積分布中的D50和D16表示，其中數(shù)均粒度分布指數(shù)GSDn表達(dá)為(數(shù)目D50/數(shù)目D16)。GSD數(shù)值越接近1.0，在粒子中存在越小的尺寸分散。調(diào)色劑粒子的上述GSD數(shù)值表示使調(diào)色劑粒子具有窄粒度分布。調(diào)色劑粒子的開(kāi)始玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)也優(yōu)選為約40℃-約65℃，優(yōu)選約55℃-約60℃，如由DSC測(cè)量。
對(duì)于一些具體的配制劑，例如對(duì)于降低速度的SCD應(yīng)用，即12-16ppm(頁(yè)每分鐘)黑色，以規(guī)則模式的4ppm彩色、8-10ppm黑色、采用最佳模式的2ppm彩色印刷的設(shè)備，并可以高至20ppm，調(diào)色劑優(yōu)選的平均粒度為約5-約10μm，或約6μm-約8μm，圓形度為約0.95-約0.99，和GSD為約1.10-約1.30，或約1.15-約1.25。此調(diào)色劑的摩擦電性能，當(dāng)與外部添加劑共混時(shí)，優(yōu)選為約10.0-約48.0μC/g。
對(duì)于某些其它具體配制劑，例如對(duì)于更高速度SCD應(yīng)用，即17ppm黑色和彩色，任選上限為30ppm印刷的設(shè)備，調(diào)色劑優(yōu)選的平均粒度為約5μm-約10μm，或約6μm to 8μm，圓形度為約0.95-約0.99，和GSD為約1.10-約1.30，或約1.15-約1.25。此調(diào)色劑的摩擦電性能，當(dāng)與外部添加劑共混時(shí)，優(yōu)選為約10.0-約40.0μC/g。
在實(shí)施方案中，調(diào)色劑包括一套四種顏色調(diào)色劑，該四種顏色調(diào)色劑包括青色調(diào)色劑、品紅色調(diào)色劑、黃色調(diào)色劑和黑色調(diào)色劑，其中每種調(diào)色劑優(yōu)選是沒(méi)有載體的單組分調(diào)色劑，并且每種調(diào)色劑由乳液聚集調(diào)色劑粒子組成，該粒子包括苯乙烯丙烯酸酯聚合物基料、至少一種脫模劑和至少一種著色劑。不同顏色粒子優(yōu)選的體積平均粒度為約5μm-約10μm，或約6μm-8μm，平均圓形度為約0.95-約0.99，體積和數(shù)幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差(GSDv和n)為約1.10-約1.30，或約1.15-約1.25，和開(kāi)始玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為約45℃-約65℃。每種不同顏色調(diào)色劑粒子的平均粒度可以為約5μm-約10μm，或約6μm-約8μm，最優(yōu)選6.5μm-約7.5μm，和開(kāi)始玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為約45℃-約65℃，最優(yōu)選約55℃-約60℃。
調(diào)色劑粒子內(nèi)聚性與粒子表面形態(tài)有一定程度的關(guān)系。粒子的表面越圓/越平滑，內(nèi)聚越低和流動(dòng)越大。當(dāng)表面越不圓和越粗糙時(shí)，流動(dòng)惡化和內(nèi)聚增加。在此調(diào)色劑粒子的基本球形性質(zhì)因此是有利的。采用Hosokawa粉末測(cè)試儀使用一系列孔口目尺寸為53μm、45μm和38μm的三個(gè)8cm測(cè)試篩測(cè)量?jī)?nèi)聚。測(cè)試條件設(shè)定在振動(dòng)模式，在由Nagano Science制造的恒溫器和恒濕器腔HL-40(或同等物)中對(duì)于90秒設(shè)定突起到7。在由Hosokawa Micron Corporation制造的Hosokawa Powder Tester上測(cè)量的調(diào)色劑內(nèi)聚優(yōu)選的內(nèi)聚百分比為約5％-約30％，或約5％-約15％，盡管如需要數(shù)值可以在此范圍以外。
此外，調(diào)色劑粒子優(yōu)選顯示的BET(Brunauer、Emmett和Teller)表面積為約0.5-約3.0m2/g，或約0.8-約2.0m2/g，盡管如需要數(shù)值可以在此范圍以外。
在130℃的溫度下，在5.0千克的施加負(fù)荷及L/D模頭比為3.8下，調(diào)色劑粒子也優(yōu)選顯示的調(diào)色劑熔體流動(dòng)指數(shù)(MFI)為約2.0g/10min-約70.0g/10min，或約5.0-約30.0g/10min。MFI是調(diào)色劑流變的指示，定義為采用規(guī)定的施加負(fù)荷在10分鐘內(nèi)通過(guò)長(zhǎng)度L和直徑D的孔口的調(diào)色劑重量(以克計(jì))。
當(dāng)在此所述的實(shí)施方案的調(diào)色劑用于SCD設(shè)備以形成黑/白或全顏色調(diào)色劑圖像時(shí)，每種調(diào)色劑顏色優(yōu)選顯示的TMAD(調(diào)色劑質(zhì)量面積密度)為約0.15-約0.50，或約0.20-約0.40，例如由在顯影劑輥之外的調(diào)色劑確定。這能夠通過(guò)在顯影圖像中的設(shè)備使所用調(diào)色劑的總數(shù)量顯著降低。
在此所述的調(diào)色劑粒子優(yōu)選用作沒(méi)有載體粒子的單組分顯影劑(SCD)配制劑。
作為SCD中單組分顯影劑組合物的上述調(diào)色劑粒子展現(xiàn)非常高的轉(zhuǎn)印效率。
典型地在SCD中，調(diào)色劑上的電荷控制顯影工藝。選擇給體輥材料以當(dāng)將調(diào)色劑與輥接觸時(shí)，在調(diào)色劑上產(chǎn)生恰當(dāng)極性的電荷。在進(jìn)入顯影區(qū)之前，使在給體輥上由靜電力形成的調(diào)色劑層通過(guò)帶電區(qū)，具體地在本申請(qǐng)中為帶電輥。當(dāng)進(jìn)入顯影區(qū)時(shí)，顯影輥隙中的光壓力在輥上產(chǎn)生所需厚度的調(diào)色劑層。此帶電典型地僅為幾秒，最小化調(diào)色劑上的電荷。然后將另外的偏壓施加到調(diào)色劑，允許調(diào)色劑受控部分進(jìn)一步顯影和移動(dòng)到感光體。如果低電荷調(diào)色劑以足夠的數(shù)量存在，則在圖像上背景和其它缺陷變得明顯。然后將圖像從感光體轉(zhuǎn)印到圖像接收襯底，該轉(zhuǎn)印可以是直接或間接通過(guò)中間轉(zhuǎn)印元件，并隨后將圖像熔凝到圖像接收襯底上，例如通過(guò)施加熱量和/或壓力，例如采用受熱的熔凝輥。
在實(shí)施方案中，調(diào)色劑理想地適用于采用單組分顯影劑的設(shè)備。單組分顯影對(duì)調(diào)色劑尺寸和形狀敏感。非最優(yōu)粒子形態(tài)可導(dǎo)致調(diào)色劑粒子在給體輥上的累積，這可導(dǎo)致在給體輥上形成絕緣層并隨后降低電荷顯影。采用它們理想的尺寸和形狀，在此所述的調(diào)色劑基本避免這樣的問(wèn)題。
實(shí)施例1制備適用于制備下述調(diào)色劑的膠乳，所述調(diào)色劑用于降低速度的SCD設(shè)備。
選擇用于此方法的聚合物可以由乳液聚合方法制備，并且用于這種方法的單體包括例如苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丁二烯、異戊二烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸β羧基乙酯、丙烯腈等。當(dāng)選擇乳液聚合時(shí)，已知的鏈轉(zhuǎn)移劑，例如十二烷硫醇，例如約0.1-約10％，或以有效數(shù)量，例如約0.1-約10％的四溴化碳也可用于控制聚合物的分子量性能。獲得例如約0.01微米-約2微米的聚合物粒子的其它方法可以選自聚合物微懸浮方法、聚合物溶液微懸浮方法、機(jī)械研磨方法或其它已知方法。同樣，反應(yīng)物引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑可以選擇用于本發(fā)明的方法。乳液聚合方法可以由間歇方法(其中要采用的所有組分在聚合開(kāi)始時(shí)在聚合介質(zhì)中存在的方法)或由連續(xù)乳液方法完成。單體也可以作為純物質(zhì)加入或作為水中的乳液加入。
在此實(shí)施例中，單體選自苯乙烯、丙烯酸β羧基乙酯(βCEA)、二丙烯酸癸二醇酯(A-DOD)、十二烷硫醇和丙烯酸丁酯，使該混合物經(jīng)歷乳液聚合以形成膠乳。獲得的膠乳包含41.7％固體。它的Mw＝47.1kpse，Mn＝12.4kpse(在GPC上測(cè)量)，Tg＝57℃(DSC)和粒度＝286nm(在Microtrac UPA 150上測(cè)量)。此膠乳用于聚集/聚結(jié)方法以制備實(shí)施例2-4中的青色、品紅色和黃色調(diào)色劑粒子。
實(shí)施例2此實(shí)施例制備用于降低速度SCD設(shè)備的青色調(diào)色劑。
將49.4份蒸餾水加入到2L反應(yīng)器中。加入24份實(shí)施例1的膠乳，隨后加入5.6份青色顏料分散體15.3(17％固體)。向膠乳/顏料混合物中加入5.5份聚乙烯蠟分散體以及3份PAC(10％溶液)。將混合物均化20min并將反應(yīng)器中的溫度升高到64℃以開(kāi)始聚集。聚集持續(xù)到其中粒子達(dá)到6.7μm尺寸的點(diǎn)。在此點(diǎn)，加入12.5份實(shí)施例1的膠乳作為殼，并且粒子增長(zhǎng)到7.5μm總尺寸。在此點(diǎn)，通過(guò)加入4％NaOH將pH調(diào)節(jié)到6.5。將溫度升高到96℃以進(jìn)行聚結(jié)。然后將pH調(diào)節(jié)到4.0。加熱持續(xù)4hrs。然后將粒子從反應(yīng)器排出、洗滌和干燥。
分析獲得的青色粒子，體積平均粒度為7.43μm，圓形度為0.98，GSD為1.24，BET表面積為1.13和開(kāi)始玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為59℃。
將青色粒子與1wt％小尺寸二氧化硅和1wt％小尺寸二氧化鈦共混。在8.18的調(diào)色劑濃度(pph)下，共混的單組分顯影劑的摩擦電性能為45.6μC/g。這通過(guò)真空吸出從顯影劑輥脫除調(diào)色劑測(cè)量區(qū)域而測(cè)量，然后轉(zhuǎn)移到法拉第籠用于電荷測(cè)量。
實(shí)施例3此實(shí)施例制備用于降低速度SCD設(shè)備的黃色調(diào)色劑。
將49份蒸餾水加入到2L反應(yīng)器中。加入24份實(shí)施例1的膠乳，隨后加入5.8份黃色顏料分散體74(19％固體)。向膠乳/顏料混合物中加入5.5份聚乙烯蠟分散體以及3份PAC(10％溶液)。將混合物均化20min并將反應(yīng)器中的溫度升高到64℃以開(kāi)始聚集。聚集持續(xù)到其中粒子達(dá)到6.7μm尺寸的點(diǎn)。在此點(diǎn)，加入12.5份實(shí)施例1的膠乳作為殼，并且粒子增長(zhǎng)到7.5μm總尺寸。在此點(diǎn)，通過(guò)加入4％NaOH將pH調(diào)節(jié)到6.5，并隨后將溫度升高到96℃以進(jìn)行聚結(jié)。在此點(diǎn)將pH調(diào)節(jié)到4.0。加熱持續(xù)4hrs。然后將粒子從反應(yīng)器排出、洗滌和干燥。
分析獲得的黃色粒子，體積平均粒度為7.63μm，圓形度為0.95，GSD為1.20，BET表面積為1.58和開(kāi)始玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為58.4℃。
將黃色粒子與1wt％小尺寸二氧化硅和1wt％小尺寸二氧化鈦共混。在8.49的調(diào)色劑濃度(pph)下，共混的單組分顯影劑的摩擦電性能為46.1μC/g。
實(shí)施例4此實(shí)施例制備用于降低速度SCD設(shè)備的品紅色調(diào)色劑。
將49份蒸餾水加入到2L反應(yīng)器中。加入24份實(shí)施例1的膠乳，隨后加入5.9份品紅色顏料分散體R122(18％固體)。向膠乳/顏料混合物中加入5.5份聚乙烯蠟分散體以及3份PAC(10％溶液)。將混合物均化20min并將反應(yīng)器中的溫度升高到64℃以開(kāi)始聚集。聚集持續(xù)到其中粒子達(dá)到6.7μm尺寸的點(diǎn)。在此點(diǎn)，加入12.5份實(shí)施例1的膠乳作為殼，并且粒子增長(zhǎng)到7.8μm。通過(guò)加入4％NaOH將pH調(diào)節(jié)到6.5，并隨后將溫度升高到96℃以進(jìn)行聚結(jié)。將pH調(diào)節(jié)到4.0。加熱持續(xù)9hrs。然后將粒子從反應(yīng)器排出、洗滌和干燥。
分析獲得的品紅色粒子，體積平均粒度為9.72μm，圓形度為0.965，GSD為1.25，BET表面積為2.44和開(kāi)始玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為59.2℃。
將品紅色粒子與1wt％小尺寸二氧化硅和1wt％小尺寸二氧化鈦共混。在7.98的調(diào)色劑濃度(pph)下，共混的單組分顯影劑的摩擦電性能為31.4μC/g。
實(shí)施例5制備適用于制備下述調(diào)色劑的膠乳，所述調(diào)色劑用于高速SCD設(shè)備。
在此實(shí)施例中，單體選自苯乙烯、βCEA、A-DOD、十二烷硫醇和丙烯酸丁酯，使該混合物經(jīng)歷乳液聚合以形成膠乳。由此配制劑制備的獲得的膠乳包含大約41.3％固體，Mw為34-39kpse，Mn為10-13kpse(由GPC測(cè)量)，Tg為57-60℃(DSC)和粒度為180-250nm(Microtrac UPA 150)。這些膠乳用于聚集/聚結(jié)方法以制備用于高速，即在所有模式中對(duì)于彩色和黑色兩者17ppm和更高的SCD設(shè)備的青色、品紅色、黃色和黑色調(diào)色劑母粒子(實(shí)施例6-9)。
實(shí)施例6此實(shí)施例制備用于高速SCD設(shè)備的青色調(diào)色劑。
將46份蒸餾水加入到2加侖反應(yīng)器中。加入26份實(shí)施例5的膠乳，隨后加入4.9份青色顏料分散體15.3(17％固體)。向膠乳/顏料混合物中加入6.4份聚乙烯蠟分散體以及與3.4份0.02M HNO3結(jié)合的0.3份PAC(10％溶液)。將混合物均化20min并將反應(yīng)器中的溫度升高到63℃以開(kāi)始聚集。聚集持續(xù)到其中粒子達(dá)到6.13μm尺寸的點(diǎn)。在此點(diǎn)，加入13份實(shí)施例5的膠乳作為殼，并且粒子增長(zhǎng)到7.55μm總尺寸。在此點(diǎn)，通過(guò)加入4％NaOH將pH調(diào)節(jié)到4.2。將溫度升高到96℃以進(jìn)行聚結(jié)。將pH調(diào)節(jié)到4.0。加熱持續(xù)4hrs。然后將粒子從反應(yīng)器排出、洗滌和干燥。
分析獲得的青色粒子，體積平均粒度為7.15μm，圓形度為0.971，GSD為1.21，BET表面積為1.03和開(kāi)始玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為56℃。
將青色粒子與0.8wt％辛基硅烷涂覆的12nm二氧化硅和0.5wt％的15nm二氧化鈦共混。如在較高速SCD設(shè)備中測(cè)試，共混的單組分顯影劑的摩擦電性能為14.33μC/g。
實(shí)施例7此實(shí)施例制備用于高速SCD設(shè)備的黃色調(diào)色劑。
將46份蒸餾水加入到2加侖反應(yīng)器中。加入28份實(shí)施例5的膠乳，隨后加入4.1份黃色顏料分散體74(19％固體)。向膠乳/顏料混合物中加入5.6份聚乙烯蠟分散體以及在3.0份0.02M HNO3中的0.3份PAC(10％溶液)。將混合物均化20min并將反應(yīng)器中的溫度升高到62℃以開(kāi)始聚集。聚集持續(xù)到其中粒子達(dá)到5.9μm尺寸的點(diǎn)。在此點(diǎn)，加入13份實(shí)施例5的膠乳作為殼，并且粒子增長(zhǎng)到7.2μm。在此點(diǎn)，通過(guò)加入4％NaOH將pH調(diào)節(jié)到4.5。將溫度升高到96℃以進(jìn)行聚結(jié)。在此點(diǎn)將pH調(diào)節(jié)到4.0。加熱持續(xù)4hrs。然后將粒子從反應(yīng)器排出、洗滌和干燥。
分析獲得的黃色粒子，體積平均粒度為6.96μm，圓形度為0.965，GSD為1.20，BET表面積為0.99和開(kāi)始玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為58℃。
將黃色粒子與0.8wt％辛基硅烷涂覆的12nm二氧化硅和0.5wt％的15nm二氧化鈦共混。如在較高速SCD設(shè)備中測(cè)試，共混的單組分顯影劑的摩擦電性能為18.3μC/g。
實(shí)施例8此實(shí)施例制備用于高速SCD設(shè)備的品紅色調(diào)色劑。
將46份蒸餾水加入到2加侖反應(yīng)器中。加入24份實(shí)施例5的膠乳，隨后加入7.5份品紅色顏料分散體R122(18％固體)和1.3份PR185(17％固體)。向膠乳/顏料混合物中加入5.36份聚乙烯蠟分散體以及在2.9份0.02M HNO3中的0.3份PAC(10％溶液)。將混合物均化20min并將反應(yīng)器中的溫度升高到60℃以開(kāi)始聚集。聚集持續(xù)到其中粒子達(dá)到5.95μm尺寸的點(diǎn)。在此點(diǎn)，加入12.6份實(shí)施例5的膠乳作為殼，并且粒子增長(zhǎng)到7.5μm。在此點(diǎn)，通過(guò)加入4％NaOH將pH調(diào)節(jié)到5.5。將溫度升高到96℃以進(jìn)行聚結(jié)。在此點(diǎn)將pH調(diào)節(jié)到4.2。加熱持續(xù)4hrs。然后將粒子從反應(yīng)器排出、洗滌和干燥。
分析獲得的品紅色粒子，體積平均粒度為7.46μm，圓形度為0.96，GSD為1.21，BET表面積為2.44和開(kāi)始玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為57.7℃。
將品紅色粒子與0.8wt％辛基硅烷涂覆的12nm二氧化硅和0.5wt％的15nm二氧化鈦共混。如在較高速SCD設(shè)備中測(cè)試，共混的單組分顯影劑的摩擦電性能為18.9μC/g。實(shí)施例8的調(diào)色劑表現(xiàn)適當(dāng)?shù)叵嗨朴谏虡I(yè)HP調(diào)色劑。
實(shí)施例9此實(shí)施例制備用于高速SCD設(shè)備的黑色調(diào)色劑。
將52份蒸餾水加入到2升反應(yīng)器中。加入24份實(shí)施例5的膠乳，隨后加入4.3份REGAL 330炭黑分散體(17％固體)。向膠乳/顏料混合物中加入5.2份聚乙烯蠟分散體以及在2.7份0.02M HN03中的0.3份PAC(10％溶液)。將混合物均化20min并將反應(yīng)器中的溫度升高到60℃以開(kāi)始聚集。聚集持續(xù)到其中粒子達(dá)到5.2μm尺寸的點(diǎn)。在此點(diǎn)，加入11.5份實(shí)施例5的膠乳作為殼，并且粒子增長(zhǎng)到7.3μm。在此點(diǎn)，通過(guò)加入4％NaOH將pH調(diào)節(jié)到6.3。將溫度升高到96℃以進(jìn)行聚結(jié)。然后將pH調(diào)節(jié)到4.1。加熱持續(xù)4hrs。然后將粒子從反應(yīng)器排出、洗滌和干燥。
分析獲得的黑色粒子，體積平均粒度為8.97μm，圓形度為0.974，GSD為1.20，BET表面積為1.60和開(kāi)始玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為58.3℃。
將黑色粒子與0.8wt％辛基硅烷涂覆的12nm二氧化硅和0.5wt％的15nm二氧化鈦共混。如在較高速SCD設(shè)備中測(cè)試，共混的單組分顯影劑的摩擦電性能為13.1μC/g。
權(quán)利要求
1.用于在單組分顯影系統(tǒng)中顯影靜電圖像并且包括包含乳液聚集調(diào)色劑粒子的調(diào)色劑的調(diào)色劑，所述調(diào)色劑粒子包括苯乙烯丙烯酸酯聚合物基料、至少一種脫模劑和至少一種著色劑，其中調(diào)色劑粒子的體積平均粒度為約5μm-約10μm，平均圓形度為約0.95-約0.99，體積和數(shù)幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差為約1.10-約1.30，和開(kāi)始玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為約45℃-約65℃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1用于在單組分顯影系統(tǒng)中顯影靜電圖像的調(diào)色劑，其中調(diào)色劑的摩擦帶電性能為約10.0-約50.0μC/g。
3.根據(jù)權(quán)利要求1用于在單組分顯影系統(tǒng)中顯影靜電圖像的調(diào)色劑，其中調(diào)色劑粒子包括在其上選自如下的一種或多種外部添加劑粒子尺寸為約5nm-約15nm由六甲基二硅氮烷和/或聚二甲基硅氧烷涂覆的第一二氧化硅、尺寸為約20nm-約150nm由六甲基二硅氮烷和/或聚二甲基硅氧烷涂覆的第二二氧化硅、和尺寸為5-約130nm的二氧化鈦。
4.根據(jù)權(quán)利要求3用于在單組分顯影系統(tǒng)中顯影靜電圖像的調(diào)色劑，其中第一二氧化硅的BET表面積為約100-約300m2/g，第二二氧化硅的BET表面積為約20-約120m2/g，和二氧化鈦優(yōu)選的BET表面積為約20-約120m2/g。
5.一種包括圖像顯影站的單組分顯影系統(tǒng)，其中單組分顯影系統(tǒng)的外殼包含用于顯影靜電圖像并且包括包含乳液聚集調(diào)色劑粒子的調(diào)色劑的單組分顯影劑，所述調(diào)色劑粒子包括苯乙烯丙烯酸酯聚合物基料、至少一種脫模劑和至少一種著色劑，其中調(diào)色劑粒子的體積平均粒度為約5μm-約10μm，平均圓形度為約0.95-約0.99，體積和數(shù)幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差為約1.10-約1.30，和開(kāi)始玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為約45℃-約65℃，并將單組分顯影劑從外殼提供給圖像顯影站。
6.一種采用單組分顯影劑形成圖像的方法，其中單組分顯影劑包括沒(méi)有載體的調(diào)色劑粒子，該方法包括將具有摩擦電荷的調(diào)色劑粒子施加到成像組件上帶相反電荷的潛像上以顯影圖像，和將顯影的圖像轉(zhuǎn)印到圖像接收襯底，并且其中調(diào)色劑粒子包括乳液聚集調(diào)色劑粒子，該乳液聚集調(diào)色劑粒子包括苯乙烯丙烯酸酯聚合物基料、至少一種脫模劑和至少一種著色劑，其中調(diào)色劑粒子的體積平均粒度為約5μm-約10μm，平均圓形度為約0.95-約0.99，體積和數(shù)幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差(GSDv和n)為約1.10-約1.30，和開(kāi)始玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為約45℃-約65℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中單組分顯影劑的摩擦電荷為約10.0-約50.0μC/g。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中采用降低速度的單組分顯影機(jī)形成圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中單組分調(diào)色劑的摩擦電荷為約10.0-約40.0μC/g。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中采用高速單組分顯影機(jī)形成圖像。
全文摘要
用于在單組分顯影(SCD)系統(tǒng)中顯影靜電圖像沒(méi)有載體且包括苯乙烯丙烯酸酯聚合物基料、至少一種脫模劑和至少一種著色劑的乳液聚集調(diào)色劑粒子的調(diào)色劑理想地適于使用單組分成像設(shè)備形成圖像，其中調(diào)色劑粒子的體積平均粒度為約5μm－約10μm，平均圓形度為約0.95－約0.99，體積和數(shù)幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差(GSD
文檔編號(hào)G03G13/06GK1924713SQ200610125760
公開(kāi)日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2006年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月30日
發(fā)明者G·E·克米茨克-勞里諾維茨, M·A·斯維尼, D·W·阿薩雷斯, E·李, R·D·拜利 申請(qǐng)人:施樂(lè)公司