CN1603967A - 含有有机颜料的液体调色剂及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种液体电子记录调色剂组合物，其含有贝壳杉脂丁醇值低于约30mL的液体载体；以及分散于液体载体中的大量调色剂颗粒。该调色剂颗粒含有聚合物粘合剂和颜料，所述颜料含有第一离子染料组分，其与第二离子染料组分以预定比率离子配合，形成表现出预定颜色的离子配合的着色剂化合物。该着色剂化合物的分子量小于约5000道尔顿并且基本上不含与着色剂化合物非共价键合的金属。还提供了含有颜料的调色剂，所述颜料含有第一离子染料组分和第二离子染料组分，这两种组分配合形成在着色组合物中一起表现出预定颜色的离子配合的化合物。并披露了制备和使用这些调色剂的方法。

Description

含有有机颜料的液体调色剂及方法
技术领域
本发明涉及调色剂(toner)。更具体地，本发明涉及含有离子配合的染料组分(ionically complexed dye component)的液体调色剂，及其制备和使用方法。
背景技术
在电子照相和静电印刷工艺(统称为电子记录工艺(electrographicprocess))中，利用调色剂分别在光感受元件或电介质元件的表面上形成静电图像。在静电印刷中，通常通过以下步骤形成潜像：(1)用静电记录笔或其类似物将电荷图像置于电介质元件(通常为接受基底)上的选择区域内以形成电荷图像，(2)将调色剂涂覆于电荷图像上，以及(3)定影该调色的图像。在美国专利5262259中描述了这类方法的一个例子。在电子照相印刷(也称为静电印刷)中，电子照相技术用来在诸如纸、膜等的最终图像受体上产生图像。电子照相技术被用于广泛的设备中，包括影印机、激光打印机、传真机等。
电子照相一般涉及在最终的永久性图像受体上生成电子照相图像的过程中使用可重复使用的、感光的、临时图像受体，即光受器(photoreceptor)。代表性的电子照相过程包括在受体上产生图像的一系列步骤，包括带电、曝光、显影、转印、熔合(fusing)、清理和擦除。
在带电步骤中，一般使用电晕或充电辊使光受器覆盖有所需极性的电荷，即负电荷或正电荷。在曝光步骤中，以相应于在最终图像受体上形成所需图像的成影像方式，通过对光受器的带电表面进行选择性地放电，光学系统，通常是激光扫描器或二极管阵列，形成了潜像。在显影步骤中，通常使适当极性的调色剂颗粒与光受器上的潜像接触，一般使用显影剂电偏置(electrically-biased)至与调色剂极性相反电势。在静电力的作用下，调色剂颗粒迁移至光受器并选择性地粘附到潜像上，从而在光受器上形成调色的图像。
在转印步骤中，将调色的图像从光受器上转印到所需的最终图像受体上；有时使用中间转印元件，以在后续调色图像的转印中，进行从光受器向最终图像受体的调色图像的转移。在熔合步骤中，加热最终图像受体上的调色图像以使调色剂颗粒软化或熔化，从而将调色剂图像熔合到最终受体上。可选择的熔合方法还包括在加热或不加热的条件下，在高压下将调色剂图像固定到最终受体上。在清理步骤中，去除剩余在光受器上的残留调色剂。
最后，在擦除步骤中，通过曝露在特殊波长波段的光线下，将光受器电荷降低到基本均匀的低值，从而除去原始潜像的残余物并使光受器为下次图像循环作好准备。
商业上广泛使用的两种调色剂是：液体调色剂和干调色剂。术语“干”并不意味着干调色剂完全不含任何液体成分，但意味着调色剂颗粒不含有任何显著量的溶剂，如通常少于10wt％溶剂(一般就溶剂含量而言，干调色剂干到合理实用的程度就称为干)，并能带上摩擦电荷。这使得干调色剂颗粒区别于液体调色剂颗粒。
典型的液体调色剂组合物通常包括悬浮或分散于液体载体内的调色剂颗粒。为避免使静电潜像放电，液体载体通常是不导电的分散剂。通常在液体载体(或载液)中，将液体调色剂颗粒溶剂化到一定程度，一般是在50wt％浓度以上的低极性、低介电常数、基本上非水性的载液中。一般使用在载体溶剂中离解、但在液体载体中溶剂化和/或分散时不会携带摩擦电荷的极性基团对液体调色剂颗粒进行化学带电。液体调色剂颗粒也一般比干调色剂颗粒小。由于液体调色剂的颗粒尺寸小，为约5微米到次微米的范围，所以它们能产生非常高分辨率的调色图像。
用于液体调色剂组合物的典型调色剂颗粒通常含有视觉增强添加剂(visual enhancement additive)(例如，着色的颜料颗粒)和聚合物粘合剂。聚合物粘合剂满足在电子照相工艺之中和之后的功能。在可加工性能方面，粘合剂的性能影响调色剂颗粒的带电和电荷稳定性、流动和熔合特性。这些特性对于在显影、转印和熔合中获得良好的性能非常重要。图像在最终受体上形成后，粘合剂的本性(如：玻璃化转变温度、熔体粘度、分子量)和熔合条件(如：温度、压力和熔合器构造)影响图像的耐久性(如：耐粘连和耐擦性能)、图像对受体的粘合力、光泽等。
以前用于调色剂的典型的着色颜料颗粒通常以染料、颜料和色淀这三种类型为特征。染料在韦氏字典(Webster’s)中被定义为“通常用来染色或着色，如织物或毛发的可溶物质”。同样地，韦氏字典定义颜料为“干性着色物质(特别是与液体混合以制备涂料等的不溶性粉末)”。色淀被定义为“通常以沉淀的方式将某种着色物质和金属氧化物或难以还原的金属氧化物(earth)，尤其是和氢氧化铝结合起来形成的颜料；如茜草红色淀、佛伦汀色淀、黄色色淀等”。制备色淀颜料的常规方法是将可溶性有机染料沉淀到不溶的、无机的、吸附的基底上。颜料是通过将可溶性试剂如明矾加入到包含染料和通常含有一种或多种其它化合物如碳酸钠或碳酸钾的含水溶液中时发生化学反应形成的。
已经寻求永固颜料(permanent pigment)以在各种应用中提供持久的颜色。例如，Oliver等人的美国专利4576649披露了通过在选择的胺增色剂(amine color enhancing agent)存在下，用络合杂多酸(complex heteropoly acid)从含水溶液沉淀的方法，从选择的阳离子染料制备永固颜料。这些颜料据称有利于配制高质量的石版油墨(lithographic ink)。
含有结合染料(bound dye)的着色剂已经被掺入到用于静电照相印刷和复印工艺的调色剂中。例如，Smith等人的美国专利5434030披露了调色剂组合物，其包括树脂、电荷增强添加剂、离子束缚聚合物(ion bindingpolymer)、以及至少一种与离子束缚聚合物配合的离子染料。该离子染料是与电荷增强添加剂不同的组分，其能稳定和分散在调色剂组合物中。
Berenguer等人的美国专利5766269描述了阳离子染料，其含有至少一个季铵基或质子化的或可质子化的叔胺基以及至少一个发色基团，其中发色基团是任选地(预)还原的硫化染料的基团，它的前体包含碱性的仲胺基的阳离子基团。这些染料据称能和阴离子抑溶剂(desolubilizer)结合形成不溶于水的染料。抑溶剂的例子包括其它例子中的阴离子染料。参见第15栏第37-50行。
Yoon的美国专利6001524披露了用于彩色电子照相成像的调色剂颗粒。该颗粒基于基本上非晶态的聚酯，所述聚酯含有能和着色试剂反应形成染色的聚酯颗粒的官能团，该聚酯颗粒可在进一步处理后掺入到调色剂组合物中。
发明内容
本发明提供了一种液体电子记录调色剂组合物，其含有贝壳杉脂丁醇值(Kauri-Butanol number)低于约30mL的液体载体以及分散于液体载体中的大量调色剂颗粒。调色剂颗粒含有聚合物粘合剂和有机颜料，所述有机颜料含有第一离子染料组分，其与第二离子染料组分以预定比率离子配合，形成表现出预定颜色的离子配合的着色剂化合物(colorant compound)。该颜料的分子量小于约5000道尔顿并且基本上不含与着色剂化合物非共价键合的金属。该有机颜料不溶于液体载体和水中。
此外，本发明还提供了调色剂，其中所述颜料为组合物，该组合物含有离子染料组分，离子染料组分以预定比率离子配合，形成在着色组合物(colorant composition)中一起表现出预定颜色的离子配合的化合物。
在本发明优选的方面，多种染料组分可以与无色反离子配合。为实现本发明的目的，无色反离子组分是在使用条件下，在可见光范围内不表现出颜色的组分。通过在整个组合物中提供容易选择染料离子组分的所需比率和浓度的能力，这有利于颜色的选择。在该方面的一个实施方案中，所有染料组分均具有相同的电荷，无色离子为使染料组分结合的反离子。在该方面的另一个实施方案中，化合物含有：具有无色反离子的第一染料离子组分，以及至少一种具有与第一染料离子组分相同电荷或者相反电荷的第二染料离子组分。
本发明还提供了这些调色剂的制备方法，以及这些调色剂的使用方法。
为了实现本发明的目的，当以一定的方式对组合物进行评价以表明观察者在组合物的常规观察条件下会将该颜色归属于该组合物时，则该组合物被认为具有表观颜色(apparent color)，尽管在更高的放大倍数下测试时可能会观察到单个颜色的不均一性。染料组分是在可见光范围内普通观察者能观察到表观颜色的离子(或反离子)。
本发明的调色剂利用了独特的颜料化学性质。这些化学性质，因其在配合前后使用具有独特溶解性的材料的能力，因而给予了本领域前所未知的配制选择。得到的着色剂优选表现出更少地从调色剂迁移到不期望的环境，如污染可能与调色剂接触的各种表面。此外，本发明的着色剂预料不到地可以配制成具有低溶解性或基本上不溶于水或其它选择的载体溶剂。着色剂载体溶剂中的低溶解性可以通过基本上不含与颜料非共价键合的金属的化合物得以实现。由此，本发明提供了一种“有机色淀”，意指着色剂化合物基本上不含无机金属反离子，特别是不含重金属反离子。
由于本发明的颜料是非聚合的，所以它们在磨碎性能、分散性能、电荷性能以及化学相互作用上具有前所未有的优势。非聚合的颜料对整体调色剂颗粒的熔融和聚结性能可能具有较低的破坏性影响。而且，与某些现有的颜料组合物相比，可以观察到湿气敏感位置的早期凝聚和保留。本发明中多种染料组分的使用，在本发明调色剂组合物中提供了独特的颜色性能。
此外，本发明还在容易扩大用于着色剂的着色物质(color)的选择方面提供了显著好处。对着色剂随时进行测试，以确定所使用的化学特性对我们环境的影响，以及具体而言通过直接接触或摄取着色剂来确定对人体健康的影响。由于上述问题，对新着色物质的鉴别和认可可能是一个昂贵而持续很久的过程。本发明使得能够制备新着色物质，而无需形成全新的分子(形成全新的分子需要完全全程清楚的处理过程)。相反地，新着色物质现在可以通过配合已知的(优选已经清楚的)染料分子，形成具有部分原来化学特性的表观新颜色。此外，如本文的教导可调整相关的染料含量，将该组合物的表观颜色精确地调整到确切所希望的色调。由于染料组分相互彼此配合，所以得到的颜色在大多数环境条件中是稳定的，而没有导致不同染料比率变化的差别化学性能的问题，而这可能发生在仅仅物理混合的染料混合物中。
此外，由于大部分着色剂化合物含有对表观颜色有贡献的物质，因此本发明的调色剂与常规的色淀或其它着色剂相比可以表现出预料不到的高颜色饱和度和/或亮度。
具体实施方式
如上所述，用于本发明调色剂中的颜料不含聚合组分。因为当仅与单体物质反应时，该颜料更容易确保所有离子位置都完全配位，所以该颜料特别有利。因此，在配位所有离子位置之前，较大的化合物在染料结合的过程中具有过早不溶的趋势。在所需的着色剂化合物形成之前，特别是离聚物(ionomer)会过早凝聚。聚合组分上存在的未配合的点可以额外地提供对湿气不稳定的区域，特别是如果该着色剂的最终用途是用于着色剂通过例如皮肤接触暴露给湿气或环境湿度中时，这会出现问题。得到的图像会发粘或者对水敏感。此外，非聚合的着色剂化合物可能较易被加工、处理、研磨至所需的尺寸和稠度(consistency)并且较易被分散于各种树脂或组合物中。而且，不含聚合组分的着色组合物不提供会不利影响粘合剂预定平衡的附加Tg。在优选的实施方案中，着色剂化合物的分子量小于约5000道尔顿。在另一优选的实施方案中，着色剂化合物的分子量小于约3000道尔顿。
优选地，用于本发明调色剂中的颜料的水溶性小于100ppm。另外，优选颜料在各种载体溶剂，如酮、醇、酯、乙二醇醚或酯、脂肪族或芳香族烃等中的溶解性小于100ppm。
本发明的着色剂表现出对人眼可见且明显的颜色。表现出的真实颜色可以通过任何适用于特别应用的合适技术进行测量和/或评估。这些颜色测量技术中的一种就是如Billmeyer和Saltzman所著的1981年第二版“色彩技术原理(Principles of Color Technology)”中所述的CIE L*A*B颜色系统。该系统基于三维色空间，其中正X轴代表红色，负X轴代表绿色，正Y轴代表黄色，负Y轴代表蓝色，Z轴从0(黑色)到100(白色)，且原点在50。这种CIE ΔE*(以下简称“ΔE*”)定义为色差的量度，即通过实验室坐标(LabCoordinate)表示的两种颜色间的欧几里德(Euclidean)距离或直线距离。
因为CIE实验室色空间是知觉均匀的色空间，所以该空间中两种颜色之间的欧几里得距离对于色差而言将是一个知觉均匀的度量。ΔE*如下计算：
              ΔE*＝[(L1-L2)2+(a1-a2)2+(b1-b2)2](1/2)
其中：
L1、a1和b1为颜色1的实验室数值以及
L2、a2和b2为颜色2的实验室数值。
在该测量系统中，通常认为如果两个样品具有至少约10ΔE*单位的测量色差时，则这种色差就是人眼能观察到的程度。
在本发明优选的实施方案中，分别测量时，至少两种染料组分的色差为至少约10ΔE*单位。因此着色配合物得到的颜色是各种染料组分的表观颜色的混合。在本发明的特别优选的实施方案中，至少两种染料组分的色差为至少20ΔE*单位。因此，在该实施方案中，各组分彼此之间颜色的差异程度对于视觉观察相当明显。然而，由于染料组分彼此之间的邻近，着色剂的生成的表观颜色是两种颜色的混合。本发明的这个实施方案提供了高精度的配色(color matching)和稳定性，几乎或完全没有色分离(colorseparation)的问题，而色分离可能在仅仅混合两种或多种彼此之间可能具有不同溶解性或分散性的单独的着色剂时观察到。
在可选择的优选实施方案中，着色剂中所有染料组分彼此之间的色差均小于约10ΔE*单位。在该实施方案中，着色剂中各染料的表观颜色彼此之间外观上很接近。该实施方案提供了一种对观察者而言表现出特别丰满并且饱和的表观颜色的着色剂。
本发明颜料的离子染料组分可以以任何离子配合的构型提供。在优选的实施方案中，这些染料组分中的一种为阴离子染料而其余的染料组分为阳离子染料。在本发明的另一实施方案中，第一离子染料组分和第二离子染料组分具有相同的电荷，即：均为阴离子染料组分或者均为阳离子染料组分。在该实施方案中，阴离子染料组分与无色反离子离子配合。优选地，离子配合的着色剂化合物的无色反离子组分占整个着色剂相对很小的部分。该实施方案有利，这是因为着色剂的大部分实际上对所观察到的颜色有贡献，因而提供了更有效的着色剂，该着色剂在整个最终组合物中存在的量较少，同时仍具有所需的颜色效果。在一个优选的实施方案中，无色反离子组分占整个着色剂化合物的重量的少于约40％。在另一优选的实施方案中，无色反离子组分占整个着色剂化合物的重量的少于约20％。在另一优选的实施方案中，无色反离子组分占整个着色剂化合物的重量的少于约10％。
优选地，该着色剂是具有以预先选择的比率配合的第一离子染料和第二离子染料(以及如本文所述的任何其它反离子)的单一化合物，因此各化合物本身会具有所需比率的组分以达到所需的表观颜色。可以理解，可在原位上发生一些离子交换，或者在一些制备过程中会形成一些化合物对(compound pairs)或组(groups)，因而结合在一起的化合物对表现出所需的表观颜色。同样地，也可以以同样的方式形成三种或多种化合物组，因而这种结合在一起的化合物组表现出所需的表观颜色。为实现本发明的目的，预期在分子水平上形成一定数量的这样的对或组，该对或组被认为在本文所述的着色剂化合物的范畴之内。
在本发明的另一实施方案中，可以制备离子配合染料和其它反离子的预定组合以在单一的组合物中以所需的比率离子配合所有组分，而无需顾及这些组分是否在单一的化合物中彼此配合。在该实施方案中，优选所有的离子组分都是离子配合的，以使组合物中的各组分不溶于水和不溶于最终的着色组合物的载液中，从而在生产和使用条件下不发生化合物的彼此分离。这些着色组合物可以与其它成分配制并以本文所述的方式应用。
在本发明的一个实施方案中，颜料含有三种或者更多染料的组合。在这样的系统中，第一离子染料可以与具有与第一离子染料相反电荷的第二和第三染料配合。例如，第一阳离子染料可以与第二阴离子染料和第三阴离子染料配合。在优选的实施方案中，第一离子染料在离子染料组分上含有多个离子官能团，以便单个的离子染料组分能够与多个的反离子配位。在优选的实施方案中，颜料中所有的染料彼此之间的色差均至少约10ΔE*单位。可以通过改变总着色组合物中三种染料各自的相对含量进行调整着色剂的表观颜色。任选地，一种或多种反离子为无色反离子。可以根据需要通过掺入或多或少的无色反离子，来进行调整着色组合物的表观颜色。优选地，无色反离子为有机反离子。多个染料反离子的使用特别地提供了高精度的配色，几乎或完全没有色分离的问题，而色分离可能在仅仅混合两种或多种彼此之间可能具有不同溶解性或分散性的单独的着色剂时观察到。
本发明中所用的阴离子染料可以是如本文中所教导的、任何能与阳离子反离子配合的、具有负电荷的染料。在本发明的一个方面，阴离子染料含有多个带负电荷的官能团，它们空间分布以使该阴离子染料能够与多个阳离子反离子配合。优选的阴离子染料为含有一个或者多个磺酸根、羧基和/或羟盐基的那些。该阴离子染料的例子包括，但是不限于，酞菁的磺酸盐、偶氮染料、吡唑啉和蒽醌染料及其它们的混合物。该阴离子染料的其它例子包括酸性茜素紫、酸性黄40、酸性红4、酸性蓝25、酸性紫7、焰红染料(Phloxine)B、铜酞菁四磺酸四钠盐、喹啉黄、酸性黄17、酒石黄、茜素黄CG、活性黑5、曙红Y、罂红、酸性红91、酸性红51和食用黑1。
本发明中所用的阳离子染料可以是如本文所教导的、任何能够与阴离子反离子配合的、具有正电荷的染料。在本发明的一个方面，阳离子染料含有多个带正电荷的官能团，它们空间分布以使该阳离子染料能够与多个阴离子反离子配合。本发明中所用的优选阳离子染料含有一个或者多个季铵基、锍(sulfonium)、磷鎓(phosphonium)和氧鎓(oxonium)基团。该阳离子染料的例子包括，但是不限于，四唑鎓紫(Tetrazolium Violet)、若丹明B、吲哚因蓝、金胺0及其它们的混合物等。该阳离子染料的其它例子选自染料索引碱性红12、染料索引碱性红14、染料索引碱性红28和染料索引碱性紫10、碱性黄1、Alcian蓝(Alcian Blue)-四(甲基吡啶鎓)氯化物、碱性蓝41和碱性红1。
无色反离子组分可以是如本文中所教导的、任何能够与染料离子配合的无色反离子。在优选的实施方案中，无色反离子含有多个可与染料配位的官能团，从而多个染料离子可以与单个的无色反离子配合。当待配合的染料为阴离子时，无色反离子优选为阳离子化合物，其选自季铵盐、锍盐、磷鎓盐、氧鎓盐、以及它们与烷基、芳基和烷基/芳基化合物的任何组合。当待配合的染料为阳离子时，无色反离子优选为阴离子化合物，其选自磺酸盐、羧酸盐、羟基盐以及它们与烷基、芳基和烷基/芳基化合物的任何组合。
在本发明特别优选的实施方案中，对离子染料进行选择以使最终的着色剂化合物表现出黄色、洋红色、青色或者黑色。这些颜色是传统印刷机使用的四种颜色。通过使用这四种颜色的公知的组合或混合，几乎可以得到所有所需的颜色。本发明提供了一种用于供给这四种颜色各自稳定且可再生的着色剂的系统，这对于本领域显著有利。
在本发明的优选实施方案中，阴离子染料和阳离子染料在彼此配合之前是水溶性的。当混合各种染料的水溶液时，就形成了水不溶性沉淀。任选地，可以加入水混溶性溶剂(water miscible solvent)以提高阳离子、阴离子、或二者的溶解性；特别是在反应组合物中反应物的浓度很高以将反应物溶液的体积减少到可处理的水平上。沉淀后，与阴离子和阳离子反应物结合的反离子仍留在溶液中。通过过滤分离沉淀并优选用较多的水洗涤以去除任何残留的可溶性反离子。该洗涤过程可任选地重复多次。然后干燥该沉淀，其可用作着色剂。优选地，本发明的着色剂不溶于水。水不溶性不但使得易于处理该着色剂，而且在随后该着色剂的应用和使用过程中，在减少对各种表面着色的量方面提供了益处。
本发明的着色剂特别适合用在复印和印刷工业的调色剂中。更具体而言，本发明的着色剂适于掺入电子照相用的液体或干调色剂中。该着色剂易于与所需的调色剂化学性质相容，并且进一步可以获得能够表现出优越电荷传输特性的调色剂。电子照相印刷工艺利用静电传输将由分散的调色剂颗粒组成的图像从一个表面移至下一个表面。在该工艺中这些调色剂颗粒的带电非常重要。与其它离子染料而非重金属离子配合的离子染料，表现出不同的电荷和传输性能，从而在改善调色剂传输方面提供了机会。
当用作调色剂的一部分时，可以选择各种适用的调色剂树脂与本发明的着色剂掺配。典型树脂的示例包括聚酰胺、环氧树脂、聚氨酯、乙烯基树脂、聚碳酸酯、聚酯等及它们的混合物。可以选择任何合适的乙烯基树脂，包括均聚物或两种或多种乙烯基单体的共聚物。这种乙烯基单体单元的典型例子包括：苯乙烯；乙烯基萘；烯属不饱和单烯烃如乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯等；乙烯基酯如醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、丁酸乙烯酯等；烯属不饱和二烯烃，如丁二烯、异戊二烯等；不饱和单羧酸酯如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸正辛基酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯等；丙烯腈；甲基丙烯腈；乙烯基醚如乙烯基甲基醚、乙烯基异丁基醚、乙烯基乙基醚等；乙烯基酮如乙烯基甲基酮、乙烯基己基酮、甲基异丙基酮等；及它们的混合物。此外，可以选择各种乙烯基树脂与一种或多种其它树脂，优选其它的乙烯基树脂混合作为调色剂树脂，所述其它树脂可以确保良好的摩擦电性能和对物理降解均匀的抵抗力。而且，也可以使用非乙烯基型热塑性树脂，包括树脂改性的酚醛树脂、油改性环氧树脂、聚氨酯树脂、纤维素树脂、聚醚树脂、聚酯树脂及它们的混合物。
优选地，调色剂含有分散于液体载体中形成有机溶胶，然后与其它组分混合形成液体调色剂组合物的两亲接枝共聚物。典型地，通过可聚合化合物(例如，单体)的非水性分散聚合，形成分散于低介电烃类溶剂(载液)中的共聚粘合剂颗粒来合成有机溶胶。当在聚合中形成这些分散的共聚颗粒时，通过将由载液溶剂化的空间位阻稳定剂(如：接枝稳定剂)化学键合至分散的核心颗粒上，使这些分散的共聚颗粒相对于聚集而言立体结构稳定。这种空间位阻稳定机理的具体内容在Napper，D.H.的“胶态分散体的聚合稳定(Polymeric Stabilization of Colloidal Dispersions)”，Academic Press，NewYork，N.Y.，1983中有所描述。自身稳定的有机溶胶的合成过程在“有机介质中的分散聚合(Dispersion Polymerization in Organic Media)”，K.E.J.Barrett，ed.，John Wiley：New York，N.Y.，1975中有所描述。
已经在低极性、低介电常数的载体溶剂中采用分散聚合制备出了液体调色剂组合物，以用于制备在电子照相成像工艺中经受快速自定影的相对低玻璃化转变温度(Tg＜30℃)的成膜液体调色剂。例如，参见美国专利5886067和6103781。还制备了有机溶胶，以用于制备中等玻璃化转变温度(Tg介于30-35℃)的、用于静电针式打印机的液体静电调色剂。参见，例如美国专利6255363B1。用于形成有机溶胶的代表性非水性分散聚合方法是：当可溶于烃类介质中的一种或多种烯属不饱和单体在预先形成的、可聚合的溶液聚合物(例如，接枝稳定剂或“活性”聚合物)存在下聚合时，进行自由基聚合。参见美国专利6255363。
一旦形成了有机溶胶后，可根据需要掺入一种或多种添加剂。例如，可掺入一种或多种视觉增强添加剂和/或电荷控制剂。然后该组合物可以经过一个或多个混合过程，如均化、微流化、球磨、微磨机研磨、高能珠(砂)磨、篮式磨碎或者其它本领域中已知的技术，以减小分散体中的颗粒尺寸。当存在聚集的视觉增强添加剂颗粒时，该混合过程可以使其破碎为初级颗粒(直径在0.05-0.5范围内)并且可以将分散的共聚物粘合剂部分碎裂成能够与视觉增强添加剂的表面结合的碎片。
根据该实施方案，分散的共聚物或者产生于共聚物的碎片接着与视觉增强添加剂结合，例如通过吸附至或者粘附至视觉增强添加剂的表面，从而形成调色剂颗粒。结果得到调色剂颗粒的空间位阻稳定的非水性分散体，该调色剂颗粒的体均粒径(用激光衍射测得)在约0.05至约50.0微米的范围内，优选为约3至约10微米的范围内，最优选为约1.5至约5微米的范围内。在一些实施方案中，如果需要，可以在混合之前或后加入一种或多种电荷控制剂。
液体调色剂组合物的几种特性对于提供高质量的图像很重要。调色剂颗粒尺寸和电荷特征对于形成具有良好分辨率的高质量的图像尤其重要。进一步地，调色剂颗粒的快速自定影对于一些液体电子照相印刷应用而言是重要的必要条件，例如防止印刷缺陷(如涂污或者后沿拖尾(trailing-edgetailing))以及高速印刷中的不完全传输。例如，在表现出低Tg的有机溶胶调色剂组合物中，在成像过程中得到的膜在传输条件下可能发粘并且粘合力差。这会导致图像破裂或者在光受器或中间图像接受器的表面上留下不希望的残渣。在配制液体调色剂组合物中的另一个重要因素涉及最终接受器上图像的耐久性和可保存性(archivability)。耐擦性是液体调色剂颗粒所需的特性，耐擦性是，例如抵抗通过磨损(abrasion)来擦除或毁坏该调色图像的能力，特别是抵抗来自通常用来去除不需要的铅笔或钢笔痕迹的天然或合成橡胶擦除器的磨损的能力。
液体载体为基本上非水性溶剂或溶剂混合物。换句话说，仅有液体载体的少数组分(通常小于25wt％)含有水。优选地，基本上非水性的液体载体含有小于20wt％的水，较优选含有小于10wt％的水，更优选含有小于3wt％的水，最优选含有小于1wt％的水。载液可以选自本领域共知的广泛种类的物质，或者这些物质的组合，但是优选具有低于30mL的贝壳杉脂丁醇值。该液体优选是亲油的、在各种条件下化学稳定，并且电绝缘。电绝缘指具有低介电常数和高电阻率的分散剂液体。优选地，该液体分散剂的介电常数小于5；更优选小于3。载液的电阻率典型地大于109欧姆-厘米；更优选大于1010欧姆-厘米。另外，在大多数实施方案中希望液体载体对于用于配制调色剂颗粒的组分而言是化学惰性的。
合适的液体载体的例子包括脂族烃(正戊烷、己烷、庚烷等)，环脂族烃(环戊烷、环己烷等)、芳香族烃(苯、甲苯、二甲苯等)、卤代烃溶剂(氯代烷烃、氟代烷烃、氯氟烃等)、硅油以及这些溶剂的混合物。优选的载体溶剂包括支链石蜡族溶剂混合物如IsoparTM G、IsoparTM H、IsoparTM K、IsoparTML、IsoparTM M和IsoparTM V(获自Exxon Corporation，NJ)，最优选的载体为脂族烃溶剂混合物如NorparTM 12、NorparTM 13、NorparTM 15(获自ExxonCorporation，NJ)。特别优选的载液具有约13至约15Mpa1/2的希尔德布兰德溶解参数。
本发明调色剂组合物的液体载体优选为与用作制备两亲共聚物的溶剂相同的液体。可选地，聚合可以在任何适当的溶剂中进行，并且可以进行溶剂交换以提供调色剂组合物所需的液体载体。
除了本发明的着色剂以外，可以任选地将其它的添加剂配制到液体调色剂组合物中。特别优选的添加剂包括至少一种电荷控制剂(CCA，电荷控制添加剂或电荷指示剂)。包括在内的电荷控制剂，也被称作电荷指示剂，可以作为单独的组分和/或作为结合在两亲共聚物中的S和/或D物质的一个或多个官能部分。电荷控制剂可以起到增强荷电率和/或赋予调色剂颗粒电荷的作用。取决于颗粒材料和电荷控制剂的结合，调色剂颗粒可以获得正电荷或负电荷。
可以采用各种方法将电荷控制剂掺入到调色剂颗粒中，例如将适当的单体与其它用于形成共聚物的单体共聚、将电荷控制剂与调色剂颗粒进行化学反应、将电荷控制剂化学或者物理吸附于调色剂颗粒(树脂或颜料)上、或者将电荷控制剂与结合在调色剂颗粒中的官能团螯合。
电荷控制剂可以起到将选择极性的电荷赋予调色剂颗粒的作用。可以使用任何数量的本领域中所描述的电荷控制剂。例如，电荷控制剂可以以由多价金属离子和作为反离子的有机阴离子组成的金属盐的形式提供。合适的金属离子包括，但是不限于，Ba(II)、Ca(II)、Mn(II)、Zn(II)、Zr(IV)、Cu(II)、Al(III)、Cr(III)、Fe(II)、Fe(III)、Sb(III)、Bi(III)、Co(II)、La(III)、Pb(II)、Mg(II)、Mo(III)、Ni(II)、Ag(I)、Sr(II)、Sn(IV)、V(V)、Y(III)以及Ti(IV)。合适的有机阴离子包括衍生于脂族或芳香羧酸或磺酸的羧酸盐或磺酸盐，优选脂族脂肪酸如硬脂酸、山嵛酸、新癸酸、二异丙基水杨酸、辛酸、松香酸、环烷酸、月桂酸、松脂酸(tallic acid)等。
优选的负电荷控制剂为卵磷脂和碱性钡Petronate(basic bariumpetronate)。优选的正电荷控制剂包括金属羧酸盐(皂)，例如，如美国专利3411936(引入本文作为参考)中所描述的。特别优选的正电荷控制剂为四辛酸锆(获自OMG Chemical Company，Cleveland，OH的Zirconium HEX-CEM)。
用于配制给定调色剂的优选电荷控制剂水平将取决于几个因素，包括聚合物粘合剂的组成、用于制备调色剂组合物的颜料、以及粘合剂与颜料的比率。另外，优选的电荷控制剂水平将取决于电子照相成像工艺的性质。如本领域已知的，给予此处所列的参数，可调整电荷控制剂的水平。以100重量份调色剂固体计，电荷控制剂的量通常在0.01至10重量份的范围内，优选在0.1至5重量份范围内。
液体调色剂组合物的电导率可用于描述调色剂在显影电子照相图像方面的效率。对本领域技术人员来说，1×10-11姆/厘米至3×10-10姆/厘米的范围有利。高电导率通常表示调色剂颗粒上电荷的结合不足并且导致电流密度和显影过程中沉积的调色剂之间联系较低。低电导率表示调色剂颗粒几乎或完全没有带电并且导致很低的显影率。通常使用与调色剂颗粒上吸附点相配的电荷控制剂以确保每个调色剂颗粒结合足够的电荷。
也可以根据常规经验将其它的添加剂加入配方组合物中。这些添加剂包括一种或多种UV稳定剂、防霉剂、杀菌剂、杀真菌剂、抗静电剂、光泽改变剂、其它聚合物或低聚体物质、抗氧化剂等。
得到的带电调色剂颗粒的颗粒尺寸会影响掺入有这些颗粒的调色剂组合物的成像、熔合、分辨率以及转印特性。优选地，该颗粒的体均颗粒直径(用激光衍射确定)在约0.05至约50.0微米范围内，更优选在约3至约10微米的范围内，最优选在约1.5至约5微米的范围内。
如上所述，通常通过以下步骤形成潜像：(1)用静电记录笔或其类似物将电荷图像置于电介质元件(通常为接受基底)上的选择区域内以形成电荷图像，(2)将调色剂涂覆于电荷图像上，以及(3)定影该调色的图像。在美国专利5262259中描述了这类方法的一个例子。由本发明形成的图像可以是单色或多色的。多色图像可以通过重复带电和涂覆调色剂的步骤进行制备。
在电子照相中，通常通过下列步骤在涂覆有光接受元件的鼓或带上形成静电图像(1)通过施加的电压使光接受元件均匀带电，(2)用照射源，对光接受元件部分曝光并放电，以形成潜像，(3)将调色剂涂覆于潜像以形成调色的图像，(4)通过一个或多个步骤将该调色的图像转印至最终的受体片上。在一些应用中，有时需要用加热的压力辊或本领域已知的其它定着方法定影调色的图像。
本文中所引用的所有专利、专利文献以及公开出版物引入本文作为参考，就如同单独引入一样。除非另有说明，所有的份数和百分比均以重量计并且所有的分子量均是重均分子量。上述的详细描述只是为了清楚理解而给出的。不应理解为非必要的限定。因为对于本领域熟练技术人员显而易见的变更也将包括在由权利要求所限定的本发明范围内，本发明不限于已表示和描述的确切细节。

Claims (20)

1.一种液体电子记录调色剂组合物，其含有：
a)贝壳杉脂丁醇值低于约30mL的液体载体；以及
b)分散于液体载体中的大量调色剂颗粒，其中该调色剂颗粒含有
i)聚合物粘合剂；以及
ii)颜料，所述颜料含有第一离子染料组分，其与第二离子染料组分以预定比率离子配合，形成表现出预定颜色的离子配合的着色剂化合物，该着色剂化合物的分子量小于约5000道尔顿并且基本上不含与着色剂化合物非共价键合的金属。
2.权利要求1所述的调色剂组合物，其中所述着色剂化合物的分子量小于约3000道尔顿。
3.权利要求1所述的调色剂组合物，其中所述着色剂化合物的分子量小于约2000道尔顿。
4.权利要求1所述的调色剂组合物，其中所述第一离子染料组分与第二离子染料组分具有不同的电荷。
5.权利要求1所述的调色剂组合物，其中所述第一离子染料组分与第二离子染料组分具有相同的电荷，并且第一离子染料组分和第二离子染料组分与无色反离子离子配合。
6.权利要求1所述的调色剂组合物，其中所述第一离子染料组分与第二离子染料组分的色差为至少约10ΔE*单位。
7.权利要求1所述的调色剂组合物，其中所述第一离子染料组分与第二离子染料组分的色差为至少约20ΔE*单位。
8.权利要求1所述的调色剂组合物，其中所述染料组分中的至少一种含有多个离子官能团。
9.权利要求1所述的调色剂组合物，其中所述着色剂化合物含有至少一种无色反离子。
10.权利要求1所述的调色剂组合物，其中所述着色剂化合物中所有的染料组分彼此之间的色差为至少约10ΔE*单位。
11.权利要求1所述的调色剂组合物，其中所述着色剂化合物进一步含有第三离子染料组分。
12.一种液体电子记录调色剂组合物，其含有：
a)贝壳杉脂丁醇值低于约30mL的液体载体；以及
b)分散于液体载体中的大量调色剂颗粒，其中调色剂颗粒含有
i)聚合物粘合剂；以及
ii)有机颜料，所述有机颜料含有第一离子染料组分和第二离子染料组分，第一离子染料组分与第二离子染料组分离子配合，形成在着色组合物中一起表现出预定颜色的离子配合的化合物，该离子配合的化合物各自具有小于约5000道尔顿的分子量并且基本上不含与离子配合的化合物非共价键合的金属。
13.权利要求12所述的调色剂组合物，其中所述第一与第二反离子染料组分的色差为至少约10ΔE*单位。
14.权利要求12所述的调色剂组合物，其中所述颜料进一步含有第三离子染料组分。
15.一种制备调色剂的方法，其包括
a)制备具有预定颜色的颜料，包括
i)鉴别具有表观颜色特性的第一离子染料组分；
ii)鉴别具有已知颜色特性的第二离子染料组分；
iii)确定第一离子染料组分与第二离子染料组分的比率，该比率对获得颜料所需的预定颜色是必需的；以及
iv)将第一离子染料组分与第二离子染料组分配合，形成表现出预定颜色的离子配合的着色剂化合物，该着色剂化合物的分子量小于约5000道尔顿并且基本上不含与着色剂化合物非共价键合的金属；
b)提供粘合剂；
c)提供载液；以及
d)将粘合剂、颜料和载液以一定方式结合以形成液体调色剂组合物。
16.一种制备调色剂的方法，其包括
a)制备具有预定颜色的颜料，包括
i)鉴别具有表观颜色特性的第一离子染料组分；
ii)鉴别具有已知颜色特性的第二离子染料组分；
iii)确定第一离子染料组分与第二离子染料组分的比率，该比率对获得颜料所需的预定颜色是必需的；以及
iv)将第一离子染料组分与第二离子染料组分配合，形成在着色组合物中一起表现出预定颜色的离子配合的化合物，该离子配合的化合物的分子量分别小于约5000道尔顿并且基本上不含与着色剂化合物非共价键合的金属；
b)提供粘合剂；
c)提供载液；以及
d)将粘合剂、颜料和载液以一定方式结合以形成液体调色剂组合物。
17.一种提供图像的方法，其包括用权利要求1所述的调色剂在基底上电子记录印刷图像。
18.权利要求17所述的方法，其中所述图像是电子照相印刷的。
19.权利要求17所述的方法，其中所述图像是静电印刷的。
20.一种提供图像的方法，其包括用权利要求12所述的调色剂在基底上电子记录印刷图像。
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