DE68922214T2 - Electrostatic process for producing multicolor images from a single toner bath. - Google Patents
Electrostatic process for producing multicolor images from a single toner bath.Info
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Description
Diese Erfindung betrifft im allgemeinen elektrostatische Abbildungssysteme und insbesondere ein Verfahren zur Zurverfügungstellung einer Mehrfarbenabbildung aus einem einzigen Tonermedium unter Verwendung von mikroverkapseltem Toner.This invention relates generally to electrostatic imaging systems and, more particularly, to a method for providing a multi-color image from a single toner medium using microencapsulated toner.
Herkömmliche elektrostatische Merhfarbenabbildungssysteme verwenden ein separates Tonerbad, um jede gewünschte Farbe zu entwickeln. Diese Verwendung von separaten Tonerbädern ist vom Standpunkt der Ausrüstungskomplexität, Kosten, Erhaltung und ausgedehnte Verarbeitungszeit relativ teuer. Es erfordert auch mehrfache mechanische Lageübereinstimmungen, um das Mehrfarbenbild herzustellen - ein Erfordernis, das mit dem Potential für Fehler belastet ist.Conventional electrostatic multi-color imaging systems use a separate toner bath to develop each desired color. This use of separate toner baths is relatively expensive from the standpoint of equipment complexity, cost, maintenance, and extended processing time. It also requires multiple mechanical registrations to produce the multi-color image - a requirement fraught with the potential for errors.
Als eine Alternative zur Verwendung von Tonern und elektrostatischer Abbildung verwendet eine jüngste Entwicklung in der Industrie ein Abbildungspapierblatt, das auf einer Seite vollständig mit mikroverkapselten Farbvorläufern beschichtet ist. Ein Teil der Mikrokapseln auf dem Blatt wird selektiv durch Aussetzung an Licht gehärtet. Die Mikrokapseln, weiche die gewünschten Farbvorläufer in den Bildbereichen aufweisen, besitzen flüssige Kerne, welche ungehärtet bleiben. Diese ungehärteten Mikrokapseln werden dann zerbrochen, um flüssigen Farbvorläufer freizusetzen. Der so freigesetzte Farbvorläufer wird, um das Farbbild zu liefern, mit einem Farbentwickler in Kontakt gebracht, im allgemeinen durch ein Übertragen auf ein Entwicklerblatt mittels Druckkontakt des Abbildungsblattes mit dem Entwicklerblatt. Abwechselnd werden die Farbvorläufer enthaltenden Kapseln direkt auf eine Schicht Entwicklermaterial aufgetragen, welche selbst vorher auf einen Papierträger aufgetragen worden war.As an alternative to the use of toners and electrostatic imaging, a recent development in the industry uses an imaging paper sheet that is completely coated on one side with microencapsulated color precursors. A portion of the microcapsules on the sheet are selectively cured by exposure to light. The microcapsules containing the desired color precursors in the image areas have liquid cores which remain uncured. These uncured microcapsules are then broken to release liquid color precursor. The color precursor thus released is contacted with a color developer to provide the color image, generally by transferring it to a developer sheet by pressure contact of the imaging sheet with the developer sheet. Alternately, the capsules containing color precursors are applied directly to a layer of developer material, which itself had previously been applied to a paper carrier.
Zur Veranschaulichung ist ein solches Übertragungsabbildungssystem, das mikroverkapselte Farbvorläufer enthält, in der US-PS 4,554 235 der Mead Corporation offenbart. In einer Abwandlung dieses Systemtyps offenbart die US-PS 4,501,809 der Mitsubishi Paper Company ein Aufzeichnungsblatt, das zwei verschiedene Typen von licht- und druckempfindlichen Mikrokapseln enthält - wobei ein Satz Farbvorläufer und der andere Satz Farbentwickler enthält. Beim Zerbrechen ungehärteter Mikrokapseln auf dem Aufzeichnungsblatt nach selektivem Aussetzen des Aufzeichnungsblattes an Licht in bildweiser Lageübereinstimmung mit einem zu kopierenden Bild wird ein Farbbild auf dem Aufzeichnungsblatt erzeugt.By way of illustration, one such transfer imaging system containing microencapsulated dye precursors is disclosed in U.S. Patent No. 4,554,235 to Mead Corporation. In a variation of this type of system, U.S. Patent No. 4,501,809 to Mitsubishi Paper Company discloses a recording sheet containing two different types of light and pressure sensitive microcapsules - one set containing dye precursors and the other set containing dye developers. Upon rupture of uncured microcapsules on the recording sheet after selective exposure of the recording sheet to light in imagewise registration with an image to be copied, a dye image is formed on the recording sheet.
Die durch die oben zitierten Patente veranschaulichten Farbaufzeichnungssysteme besitzen einen gemeinsamen Nachteil. Beide Systeme verwenden ein Abbildungs- oder Entwicklerblatt, das Mikrokapseln über eine volle Oberfläche des Blattes enthält. Da in vielen Farbabbildungsverwendungen das gewünschte Farbbild kaum das gesamte Blatt ausfüllt und tatsächlich häufig weniger als die Hälfte des vollständigen Blattes ausfüllt, besteht eine wesentliche Verschwendungsmenge, die den unverbrauchten Mikrokapseln und damit verbundenen Farbvorläufer oder -entwickler, die in den nicht abgebildeten Bereichen des Blattes enthalten sind, zuzuschreiben ist. Zusätzlich besteht eine wesentliche Zeit- und Energieverschwendung, die der Notwendigkeit des Photoaushärtens der "unverbrauchten" Abfallmikrokapseln unter Verwendung beispielsweise eines Abtastlasers zuzuschreiben ist.The color recording systems illustrated by the above-cited patents share a common disadvantage. Both systems use an imaging or developer sheet that contains microcapsules over a full surface of the sheet. Since in many color imaging applications the desired color image rarely fills the entire sheet and in fact often fills less than half of the full sheet, there is a substantial amount of waste attributable to the unused microcapsules and associated color precursors or developers contained in the unimaged areas of the sheet. In addition, there is a substantial waste of time and energy attributable to the need to photocure the "unused" waste microcapsules using, for example, a scanning laser.
Unter Berücksichtigung des vorstehend gesagten, wäre ein neues System zur Mehrfarbenabbildung unter Verwendung von Mikrokapseln von der Gemeinschaft derer, die mit Farbabbildung beschäftigt sind, höchst erwünscht, das nicht in einer solch wesentlichen Verschwendung von Mikrokapseln und den damit verbundenen Färbematerialien, plus Zeit- und Energieverschwendung infolge der Notwendigkeit der Photoärtung von Abfallmikrokapseln resultiert.In view of the above, a new system for multi-colour imaging using microcapsules would be highly desired by the colour imaging community, which does not require a such substantial waste of microcapsules and associated coloring materials, plus wasted time and energy due to the need to photocure waste microcapsules.
Unter einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Farbabbildungsverfahren, das die Schritte umfaßt:In one aspect, the present invention relates to a color imaging method comprising the steps of:
(a) Erzeugung eines latenten Bildes auf einem Photorezeptorsubstrat in irgendeiner der Vielfalt von bekannten Arten, beispielsweise durch Ablegen einer Ladung auf einem Photoleiter und bildweises Entladen oder bildweises Abscheiden einer Ladung auf einem dielektrischen Material,(a) forming a latent image on a photoreceptor substrate in any of a variety of known ways, for example by depositing a charge on a photoconductor and imagewise discharging or imagewise depositing a charge on a dielectric material,
(b) elektrostatisches Ablegen einer Tonermischung auf eine geladene oder ungeladene Oberfläche des Substrates, um ein Tonerbild zu erzeugen, das im Vergleich zum latenten Bild ein Positiv- oder Umkehrbild ist, wobei die Tonermischung mindestens zwei verschiedene Toner umfaßt, jeder Toner einen verschiedenen Farbvorläufer umfaßt, der in lichtempfindlichen Tonerteilchen enthalten ist,(b) electrostatically depositing a toner mixture onto a charged or uncharged surface of the substrate to produce a toner image which is a positive or reversal image compared to the latent image, the toner mixture comprising at least two different toners, each toner comprising a different color precursor contained in photosensitive toner particles,
(c) selektives Erhärten oder Erweichen durch Licht mindestens eines Teils der Tonerteilchen durch bildweises Aussetzen an geeignete Strahlungswellenlängen, um härtere Tonerteilchen und weichere, zerbrechbare Tonerteilchen zur Verfügung zu stellen,(c) selectively photohardening or photosoftening at least a portion of the toner particles by imagewise exposure to appropriate radiation wavelengths to provide harder toner particles and softer, breakable toner particles,
(d) Übertragen der härteren Tonerteilchen und der zerbrechbaren Tonerteilchen auf eine Kopieoberfläche,(d) transferring the harder toner particles and the fragile toner particles to a copy surface,
(e) Zerbrechen mindestens eines Teiles der Tonerteilchen auf der Kopieoberfläche, um (einen) Farbvorläufer aus den zerbrechbaren Tonerteilchen freizusetzen, und(e) breaking at least a portion of the toner particles on the copy surface to release (a) color precursor from the breakable toner particles, and
(f) Inkontaktbringen der/des Farbvorläufer(s) auf der Kopieoberfläche mit einem Entwickler, um ein Farbbild auf der Kopieoberfläche zu erzeugen.(f) contacting the color precursor(s) on the copy surface with a developer to form a color image on the copy surface.
In einem weiteren Aspekt wird Schritt (d) des obigen Verfahrens vor der Durchführung des Schrittes (c) bewirkt. Es fällt auch unter den Umfang der Erfindung, den Schritt (e) vor dem Schritt (d) durchzuführen, sowie es andere Reihenfolgen der Schritte gibt.In a further aspect, step (d) of the above method is effected prior to performing step (c). It is also within the scope of the invention to perform step (e) prior to step (d), as well as there being other orders of steps.
In noch einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein einen Entwickler tragendes Mikrokapseltonerteilchen, das eine Schale und einen Kern umfaßt, wobei die Schale aus einem Polymer hergestellt ist und der Kern als einen Farbvorläufer ein farbloses, chromogenes Material umfaßt und zusätzlich ein strahlungsempfindliches Material enthält, wobei das chromogene Material in der Lage ist, im Kontakt mit einem Entwickler farbig zu werden, wobei die Schale eine Ladungscharakteristik besitzt, welche das Tonerteilchen elektrostatisch ablegbar macht, wobei die Schale auf der äußeren Oberfläche davon einen Entwickler besitzt, die Schale der Mikrokapsel zerbrechbar ist, um das chromogene Material freizusetzen, wodurch das chromogene Material mit dem Entwickler in Kontakt gebracht und umgesetzt wird, um ein Farbbild zu erzeugen.In yet another aspect, the present invention relates to a developer-bearing microcapsule toner particle comprising a shell and a core, the shell being made of a polymer and the core comprising a colorless chromogenic material as a color precursor and additionally containing a radiation sensitive material, the chromogenic material being capable of becoming colored upon contact with a developer, the shell having a charge characteristic which renders the toner particle electrostatically depositable, the shell having a developer on the outer surface thereof, the shell of the microcapsule being breakable to release the chromogenic material, whereby the chromogenic material is brought into contact with the developer and reacted to produce a color image.
In einem noch weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Mischung der obigen Entwickler tragenden Mikrokapseltonerteilchen, wobei die Mischung wenigstens zwei, aber gewöhnlich drei oder vier Arten von Tonerteilchen umfaßt, wobei jede der Arten einen verschiedenen Farbvorläufer enthält (bevorzugt aus der Gruppe ausgewählt, die aus Cyanblau, Gelb, Magenta und wahlweise zusätzlich Schwarz besteht), jeder der Teilchentypen zusätzlich eine lichtempfindliche Zusammensetzung enthält, welche lichtempfindlich bei Wellenlängen, die verschieden von den Wellenlängen der Lichtempfindlichkeit der lichtempfindlichen Zusammensetzung ist, die in jeder der anderen Typen von Teilchen in der Mischung enthalten ist.In yet another aspect, the present invention relates to a mixture of the above developer-bearing microcapsule toner particles, the mixture comprising at least two, but usually three or four types of toner particles, each of the types containing a different color precursor (preferably selected from the group consisting of cyan, yellow, magenta and optionally additionally black), each of the particle types additionally containing a photosensitive composition which is photosensitive at wavelengths different from the wavelengths of photosensitivity of the photosensitive composition contained in each of the other types of particles in the mixture.
In einem noch weiteren Aspekt umfaßt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der obigen Entwickler tragenden Mikrokapseltonerteilchen, das das Beschichten eines Mikrokapseltonerteilchens mit einem Farbentwickler durch Inkontaktbringen eines Mikrokapseltonerteilchens mit einem sauren oder komplexierenden Entwickler umfaßt.In yet another aspect, the present invention includes a process for producing the above developer-bearing microcapsule toner particles, which comprises coating a microcapsule toner particle with a color developer by contacting a microcapsule toner particle with an acidic or complexing developer.
In noch einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Farbabbildungsverfahren, das die Schritte umfaßt:In yet another aspect, the present invention relates to a color imaging method comprising the steps of:
(a) Erzeugen eines latenten Bildes auf einem photoleitenden oder dielektrischen Substrat auf irgendeine der Vielfalt bekannter Weisen, beispielsweise durch Ablegen einer Ladung auf einem Photoleiter und bildweises Entladen oder bildweises Ablegen einer Ladung auf einem dielektrischen Material,(a) forming a latent image on a photoconductive or dielectric substrate in any of a variety of known ways, for example by depositing a charge on a photoconductor and imagewise discharging or imagewise depositing a charge on a dielectric material,
(b) elektrostatisches Ablegen einer Tonermischung auf eine geladene oder ungeladene Oberfläche des Substrates, um ein Tonerbild zu erzeugen, das im Vergleich zum latenten Bild ein Positiv- oder Umkehrbild ist, wobei die Tonermischung mindestens zwei verschiedene Toner umfaßt, jeder Toner einen Farbvorläufer umfaßt, der in lichtempfindlichen Tonerteilchen enthalten ist, wobei die Tonerteilchen einen Entwickler auf der Oberfläche davon enthalten,(b) electrostatically depositing a toner mixture onto a charged or uncharged surface of the substrate to form a toner image which is a positive or reversal image compared to the latent image, the toner mixture comprising at least two different toners, each toner comprising a color precursor contained in photosensitive toner particles, the toner particles containing a developer on the surface thereof,
(c) selektives Erhärten oder Erweichen durch Licht mindestens eines Teils der Tonerteilchen durch bildweises Aussetzen an geeignete Strahlungswellenlängen, um härtere Tonerteilchen und weichere, zerbrechbare Tonerteilchen zur Verfügung zu stellen,(c) selectively photohardening or photosoftening at least a portion of the toner particles by imagewise exposure to appropriate radiation wavelengths to provide harder toner particles and softer, breakable toner particles,
(d) Übertragen der härteren Tonerteilchen und der zerbrechbaren Tonerteilchen auf eine Kopieoberfläche und(d) transferring the harder toner particles and the fragile toner particles to a copy surface and
(e) Zerbrechen mindestens eines Teiles der Tonerteilchen auf der Kopieoberfläche, um (einen) Farbvorläufer aus den zerbrechbaren Tonerteilchen freizusetzen, wodurch der Entwickler mit dem bzw. den freigesetzten Farbvorläufern in Kontakt gebracht und umgesetzt wird, um ein Farbbild auf der Kopieoberfläche zu erzeugen.(e) fracturing at least a portion of the toner particles on the copy surface to release color precursor(s) from the frangible toner particles, whereby the developer is brought into contact with the released color precursor(s) and reacted to form a color image on the copy surface.
In einem noch weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Farbabbildungsverfahren, das die Schritte umfaßt:In yet another aspect, the present invention relates to a color imaging method comprising the steps of:
(a) Erzeugen eines latenten Bildes auf einem photoleitenden oder dielektrischen Substrat in irgendeiner der Vielfalt bekannter Weisen, beispielsweise durch Ablegen einer Ladung auf einem Photoleiter und bildweises Entladen oder bildweises Ablegen einer Ladung auf einem dielektrischen Material,(a) forming a latent image on a photoconductive or dielectric substrate in any of a variety of known ways, for example by depositing a charge on a photoconductor and imagewise discharging or imagewise depositing a charge on a dielectric material,
(b) elektrostatisches Ablegen einer Tonermischung auf eine geladene oder ungeladene Oberfläche des Substrates, um ein Tonerbild zu erzeugen, das im Vergleich zum latenten Bild ein Positlv- oder Umkehrbild ist, wobei die gemischte Tonerzusammensetzung wenigstens zwei verschiedene Toner umfaßt, jeder der Toner einen Farbvorläufer umfaßt, der in lichtempfindlichen Tonerteilchen enthalten ist, die Tonerteilchen einen Entwickler auf der Oberfläche davon enthalten,(b) electrostatically depositing a toner mixture onto a charged or uncharged surface of the substrate to produce a toner image which is a positive or reverse image compared to the latent image, the mixed toner composition comprising at least two different toners, each of the toners comprising a color precursor contained in photosensitive toner particles, the toner particles containing a developer on the surface thereof,
(c) selektives Erhärten oder Erweichen durch Licht mindestens eines Teils der Tonerteilchen durch bildweises Aussetzen an geeignete Strahlungswellenlängen, um härtere Tonerteilchen und weichere, zerbrechbare Tonerteilchen zur Verfügung zu stellen,(c) selectively photohardening or photosoftening at least a portion of the toner particles by imagewise exposure to appropriate radiation wavelengths to provide harder toner particles and softer, breakable toner particles,
(d) Zerbrechen wenigstens eines Teils der Tonerteilchen auf dem Substrat, um Farbvorläufer aus den zerbrechbaren Tonerteilchen freizusetzen, wobei der Entwickler mit dem freigesetzten Farbvorläufer in Kontakt gebracht und umgesetzt wird, um ein Farbbild auf dem Substrat zu erzeugen, und(d) breaking at least a portion of the toner particles on the substrate to release color precursors from the breakable toner particles, wherein the developer is brought into contact with the released color precursor and reacted to produce a color image on the substrate, and
(e) Übertragen des Farbbildes auf eine Kopieoberfläche.(e) Transferring the colour image to a copy surface.
In einem noch weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Farbabbildungsverfahren, das die Schritte umfaßt:In yet another aspect, the present invention relates to a color imaging method comprising the steps of:
(a) Erzeugen eines latenten Bildes auf einem photoleitenden oder dielektrischen Substrat in irgendeiner der Vielfalt bekannter Weisen, beispielsweise durch Ablegen einer Ladung auf einem Photoleiter und bildweises Entladen oder bildweises Ablegen einer Ladung auf einem dielektrischen Material,(a) forming a latent image on a photoconductive or dielectric substrate in any of a variety of known ways, for example by depositing a charge on a photoconductor and imagewise discharging or imagewise depositing a charge on a dielectric material,
(b) elektrostatischer Ablegen einer Tonermischung auf einer geladenen oder ungeladenen Oberfläche des Substrats, um ein Tonerbild zu erzugen, das im Vergleich zum latenten Bild ein Positiv- oder Umkehrbild ist, wobei die Tonermischung wenigstens zwei verschiedene Toner umfaßt, jeder Toner einen Farbvorläufer umfaßt, der in lichtempfindlichen Tonerteilchen enthalten ist, wobei die Tonerteilchen einen Entwickler auf der Oberfläche davon enthalzen,(b) electrostatically depositing a toner mixture on a charged or uncharged surface of the substrate to form a toner image which is a positive or reversal image compared to the latent image, the toner mixture comprising at least two different toners, each toner comprising a color precursor contained in photosensitive toner particles, the toner particles containing a developer on the surface thereof,
(c) Übertragen des Farbbildes auf eine Kopieoberfläche,(c) transferring the colour image to a copy surface,
(d) selektives Erhärten oder Erweichen durch Licht mindestens eines Teils der Tonerteilchen durch bildweises Aussetzen an geeignete Strahlungswellenlängen, um härtere Tonerteilchen und weichere, zerbrechbare Tonerteilchen zur Verfügung zu stellen, und(d) selectively photohardening or photosoftening at least a portion of the toner particles by imagewise exposure to suitable wavelengths of radiation to provide harder toner particles and softer, frangible toner particles, and
(e) Zerbrechen wenigstens eines Teils der Tonerteilchen auf der Kopieoberfläche, um Farbvorläufer aus den zerbrechbaren Tonerteilchen freizusetzen, wodurch der Entwickler mit dem bzw. den freigesetzten Farbvorläufer(n) in Kontakt gebracht und umgesetzt wird, um ein Farbbild auf der Kopieoberfläche zu erzeugen.(e) fracturing at least a portion of the toner particles on the copy surface to release color precursors from the frangible toner particles, whereby the developer is brought into contact with the released color precursor(s) and reacted to form a color image on the copy surface.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wurde nun überraschend gefunden, daß Mehrfarbenbilder erzeugt werden können, indem ein einziges Tonermedium verwendet wird. Das Tonermedium ist ein Gemisch aus 2, 3, 4 oder mehr Typen von farbbildenden Tonerteilchen, welche lichtempfindlich sind. Die relative Einfachheit und Wirtschaftlichkeit dieser Technik läßt annehmen, daß sie für die Gemeinschaft derer, die auf dem Gebiet der Farbabbildungssysteme tätig sind, wesentliche Vorteile bringt. Schlüsselvorteile dieser Erfindung beinhalten die Fähigkeit (a) ein einziges Tonerbad für Mehrfarbenabbildung zu verwenden, (b) selektiv die Verwendung von Toner auf dem Abbilde- oder Entwicklerblatt auf Bereiche auf dem Blatt zu begrenzen, wo ein Bild erwünscht ist, und (c) die Notwendigkeit für mehrfache mechanische Lageübereinstimmung für Mehrfarbenabbildung zu vermeiden.In accordance with the present invention, it has now been surprisingly discovered that multi-color images can be produced using a single toner medium. The toner medium is a mixture of 2, 3, 4 or more types of color-forming toner particles which are photosensitive. The relative simplicity and economy of this technique suggests that it will provide significant benefits to the community of those working in the field of color imaging systems. Key advantages of this invention include the ability to (a) use a single toner bath for multi-color imaging, (b) selectively limit the use of toner on the imaging or developer sheet to areas on the sheet where an image is desired, and (c) avoid the need for multiple mechanical registrations for multi-color imaging.
Die in der vorliegenden Erfindung nützliche Tonerzusammensetzung ist ein Tonergemisch. Dieses Gemisch enthält wenigstens zwei verschiedene Typen von Tonerteilchen, um wenigstens zwei (bevorzugt wenigstens drei oder vier) verschiedene Farbvorläufer zu liefern. Wie hierin verwendet soll der Ausdruck "Tonerteilchen" jede einer Vielfalt von Teilchenformen bezeichnen, die verwendet werden können, Farbvorläufer zu enthalten oder zu tragen und zu isolieren. Typische Beispiele von Teilchenformen sind Mikrokapseln, Mikroschwämme, erweichbare Feststoffteilchen und Emulsionsmicellen. Eine "Tonermischung" oder Mischung von Tonern bezeichnet ein Gemisch von verschiedenen farberzeugenden Tonerteilchen oder Tonern, welche eine Mehrfarbenabbildung unter Verwendung einer einzigen Tonermischung ermöglichen.The toner composition useful in the present invention is a toner mixture. This mixture contains at least two different types of toner particles to provide at least two (preferably at least three or four) different color precursors. As used herein, the term "toner particles" is intended to refer to any of a variety of particle shapes that can be used to contain or carry and isolate color precursors. Typical examples of particle shapes are microcapsules, microsponges, softenable solid particles, and emulsion micelles. A "toner mixture" or mixture of toners refers to a mixture of different color-producing toner particles or toners that enable multi-color imaging using a single toner mixture.
Wenn eine Fähigkeit zur Gesamtfarbabbildung erwünscht ist, werden typischerweise drei oder vier (Cyanblau, Gelb, Magenta und wahlweise Schwarz) Farbvorläufer verwendet, wobei jedes Tonerteilchen bevorzugt einen Farbvorläufer enthält. Andere Farbvorläufer (z.B. Rot, Grün oder Blau) können, wenn erwünscht, verwendet werden. Es kann entweder eine flüssige oder eine trockene Tonermischung verwendet werden.When total color imaging capability is desired, typically three or four (cyan, yellow, magenta, and optionally black) color precursors are used, with each toner particle preferably containing one color precursor. Other color precursors (e.g. red, green, or blue) may be used if desired. Either a liquid or a dry toner mixture may be used.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung liefert das oben beschriebene vorteilhafte Ergebnis, indem ein Multischrittverfahren der Farbabbildung verwendet wird. In den ersten zwei Schritten werden ein latentes Bild und dann ein unfarbiges Tonerbild auf typisch elektrostatische Weise auf einem Träger, typischerweise einer Walze bzw. Trommel, einem Gewebe oder Blatt bzw. Bogen erzeugt. In den nachfolgenden Schritten wird die gewünschte Farbe entwickelt, indem die Lichtempfindlichkeitsunterschiede der Tonerteilchen, welche die einzelnen Farbvorläufer enthalten, ausgenützt werden. Diese Lichtempfindlichkeitsunterschiede werden in geeigneter Weise erzeugt, indem für jeden einzelnen in der Tonermischung verwendeten Farbvorläufer ein unterschiedlicher Photostarter verwendet wird.The process of the present invention provides the above-described advantageous result by using a multi-step process of color imaging. In the first two steps, a latent image and then a non-color toner image are formed in a typically electrostatic manner on a support, typically a drum, fabric or sheet. In the subsequent steps, the desired color is developed by exploiting the photosensitivity differences of the toner particles containing the individual color precursors. These photosensitivity differences are suitably created by using a different photoinitiator for each individual color precursor used in the toner mixture.
Bei einem typischen elektrostatischen Verfahren wird das latente Bild durch bekannte Mittel erzeugt. Zuerst wird typischerweise eine umfassende positive oder negative Ladung auf eine Oberfläche eines Photorezeptorsubstrates, geeigneterweise eine photoleitende Walze bzw. Trommel, Gewebe oder Blatt bzw. Bogen mittels einer Korona aufgetragen. Abschnitte der Oberfläche des Photorezeptors werden dann selektiv entladen. Diese selektive Entladung wird geeignet unter Verwendung von Licht bewirkt (wünschenswerterweise unter Verwendung einer Laserlichtquelle). Die Oberfläche des selektiv entladenen Photoleiters enthält ein latentes Bild auf entweder den geladenen Abschnitten der Oberfläche (bei positiver Entwicklung) oder auf den ungeladenen Abschnitten der Oberfläche (bei umgekehrter Entwicklung). (Ein abwechselndes Verfahren zur Erzeugung eines latenten Bildes verwendet typischerweise eine Ionen erzeugende Patrone oder einen Ladekopf ("Schreiber"), um Ladungen auf einem dielektrischen Substrat abzulegen, um geladene und ungeladene Abschnitte des Substrates zur Verfügung zu stellen, wie es im Stand der Technik bekannt ist.) Sobald das latente Bild auf dem Photorezeptor erzeugt worden ist, wird eine Tonermischung mit einer Ladungscharakteristik, die entweder entgegengesetzt von (für positive Entwicklung) oder gleich der (für umgekehrte Entwicklung) Ladung auf dem selektiv entladenen Photorezeptor ist, wird dann auf die Oberfläche des Photorezeptors aufgetragen. Typischerweise wird die Tonermischung auf die photoleitende Oberfläche aus einem flüssigen Tonerbad oder im Falle eines trockenen Toners mittels einer Magnetbürste aufgetragen. Es ist eine Vielfalt von Entwicklungsverfahren verwendbar und dem Praktiker auf dem Gebiet bekannt. Das lichtempfindliche Tonerbild auf dem Photorezeptor wird dann selektiv gehärtet (d.h. photopolymerisiert) (oder in einigen Ausführungsformen erweicht, d.h. photodepolymerisiert) durch Aussetzen an eine Strahlung einer spezifizierten Wellenlänge. Diese Photopolymerisierung oder Photodepolymiersierung wird durchgeführt, um nur Tonerteilchen, welche gewünschte Farbvorläufer enthalten, dazu zu bringen, zerbrechbar für die Freisetzung von Farbvorläufern zu sein. Beispielsweise wird, wenn ein gelbes Bild gewünscht wird, das Tonerbild Wellenlängen von Licht ausgesetzt werden, welche die Cyanblau-, Magenta- und Schwarzfarbvorläufer enthaltenden Tonerteilchen aushärten. Ebenso wird, wenn ein grünes Bild gewünscht wird, das Tonerbild Wellenlängen von Licht ausgesetzt werden, welche die Magenta- und Schwarzfarbvorläufer enthaltenden Tonerteilchen selektiv härten. Alle bekannten Farben können durch Aussetzen von Tonerteilchen an geeignete Wellenlängen von Licht und anschließendes Vervollständigen des Abbildungsverfahrens ebenso erzeugt werden. Zusätzlich wird die überlegte Erzeugung von teilweise gehärteten Tonerteilchen Intensitätsvariationen der erzeugten Farbe ergeben.In a typical electrostatic process, the latent image is formed by known means. First, a bulk positive or negative charge is typically applied to a surface of a photoreceptor substrate, suitably a photoconductive drum, web or sheet, by means of a corona. Portions of the surface of the photoreceptor are then selectively discharged. This selective discharge is suitably effected using light (desirably using a laser light source). The surface of the selectively discharged photoconductor contains a latent image on either the charged portions of the surface (in positive development) or on the uncharged portions of the surface (in reverse development). (An alternating method of forming a latent image typically uses an ion generating cartridge or charging head ("writer") to deposit charges on a dielectric substrate to provide charged and uncharged portions of the substrate, as is known in the art.) Once the latent image has been formed on the photoreceptor, a toner mixture having a charge characteristic that is either opposite (for positive development) or equal to (for reverse development) the charge on the selectively discharged photoreceptor is then applied to the surface of the photoreceptor. Typically, the toner mixture is applied to the photoconductive surface from a liquid toner bath or, in the case of dry toner, by means of a magnetic brush. A variety of development methods are useful and known to practitioners in the art. The photosensitive toner image on the photoreceptor is then selectively hardened (i.e., photopolymerized) (or in some embodiments, softened, i.e., photodepolymerized) by exposure to radiation of a specified wavelength. This photopolymerization or photodepolymerization is performed to cause only toner particles containing desired color precursors to be frangible for the release of color precursors. For example, if a yellow image is desired, the toner image will be exposed to wavelengths of light that will harden the toner particles containing cyan, magenta, and black color precursors. Likewise, if a green image is desired, the toner image will be exposed to wavelengths of light that will selectively harden the toner particles containing magenta and black color precursors. All known colors can be produced by exposing toner particles to appropriate wavelengths of light and then completing the imaging process as well. In addition, the deliberate production of partially hardened Toner particles result in intensity variations of the color produced.
Das Tonerbild, das sowohl aus gehärteten (oder härteren) und zerbrechbaren (oder weicheren) Tonerteilchen zusammengesetzt ist, wird dann durch bekannte Verfahren auf ein Kopierblatt übertragen. Beispielsweise wird diese Übertragung geeignet durchgeführt, indem das zu druckende Substrat, wie ein Kopiepapierblatt oder ein transparenter Film, zwischen dem Photorezeptor und einer Übertragunskorona hindurch geführt wird, wobei die Tonerteilchen von dem Photorezeptor auf das Kopierblatt übertragen werden.The toner image, which is composed of both hardened (or harder) and frangible (or softer) toner particles, is then transferred to a copy sheet by known methods. For example, this transfer is conveniently carried out by passing the substrate to be printed, such as a copy paper sheet or a transparent film, between the photoreceptor and a transfer corona, whereby the toner particles are transferred from the photoreceptor to the copy sheet.
Die zerbrechbaren Tonerteilchen von jenen, die das Farbbild ergeben, werden, sobald sie auf dem Kopierbogen sind, zerbrochen, typischerweise durch Bestrahlung, Wärme, Druck oder Kombinationen dieser Verfahren (bevorzugt durch Druck), um die gewünschten Farbvorläufer freizusetzen. Diese gewünschten Farbvorläufer werden dann durch Inkontaktbringen mit einem Entwickler entwickelt.The frangible toner particles of those that make up the color image are, once on the copy sheet, broken up, typically by irradiation, heat, pressure, or combinations of these methods (preferably by pressure), to release the desired color precursors. These desired color precursors are then developed by contacting them with a developer.
Unter einem bevorzugten Aspekt ist das Tonerteilchen der vorliegenden Erfindung "farb-selbstentwickelnd". Der hierin verwendete Ausdruck "farb-selbstentwickelnd" soll ein Mikrokapseltonerteilchen bezeichnen, das beim Zerbrechen des Tonerteilchens ohne die Notwendigkeit für irgendwelche äußeren Zusatzstoffe Farbe erzeugen wird. Um ein Farbbild zu erzeugen, wird das Mikrokapuseltonerteilchen durch irgendeines von verschiedenen Mitteln zerbrochen, wie beispielsweise Druck auf eine Oberfläche eines Substrates, wie ein Stück Papier, wobei Kernmaterial aus dem Tonerteilchen freigesetzt wird und das Kernmaterial und der auf der äußeren Oberfläche der Schale des Teilchens enthaltene Entwickler in Kontakt gebracht werden. Beim Kontakt dieses Entwicklers mit dem im Kern des Tonerteilchens enthaltenen chromogenen Material, wie einem Elektronen liefernden Leuko-Farbstoff, wird im Bereich des zerbrochenen Teilchens Farbe erzeugt. Ein gewünschtes Farbbild wird durch selektives Zerbrechen einer Vielzahl solcher Tonerteilchen in einer geeigneten Kombination, um die gewünschte Farbe zu erzeugen, gebildet.In a preferred aspect, the toner particle of the present invention is "color self-developing." As used herein, the term "color self-developing" is intended to mean a microcapsule toner particle which will produce color upon rupture of the toner particle without the need for any external additives. To produce a color image, the microcapsule toner particle is ruptured by any of various means, such as pressure on a surface of a substrate such as a piece of paper, thereby releasing core material from the toner particle and bringing the core material and the developer contained on the outer surface of the shell of the particle into contact. Upon contact of this developer with the chromogenic material contained in the core of the toner particle, such as an electron donating leuco dye, in the region of the ruptured particle color. A desired color image is formed by selectively breaking a plurality of such toner particles in an appropriate combination to produce the desired color.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendbaren Farbvorläufer sind bevorzugt öllösliche Farbildner, die durch Umsetzung mit einem Entwicklermaterial in Gegenwart eines Trägeröles eine Farbe erzeugen werden. In der vorliegenden Erfindung kann im wesentlichen jeder der Farbvorläufer verwendet werden, die in herkömmlicher Weise bei kohlenstofffreiem Papier bzw. Durchschreibpapier verwendet werden. Im allgemeinen sind diese Materialien farblose Elektronen liefernde Verbindungstypen. Repräsentative Beispiele für solche Farbbildner beinhalten im wesentlichen farblose Verbindungen, die in ihrem Teilgerüst eine Lacton-, eine Lactam-, eine Sulfon-, eine Spiropyran-, eine Ester- oder eine Amidostruktur besitzen. Triarylmethanverbindungen, Bisphenylmethanverbindungen, Xanthenverbindungen, Thiazinverbindungen, Spiropyranverbindungen und dergleichen sind spezifisch. Falls gewünscht, können Gemische der jeweiligen Farbvorläufer verwendet werden.The color precursors useful in the present invention are preferably oil-soluble color formers which will produce a color by reacting with a developer material in the presence of a carrier oil. Essentially any of the color precursors conventionally used in carbonless paper can be used in the present invention. Generally, these materials are colorless electron-donating types of compounds. Representative examples of such color formers include substantially colorless compounds having a lactone, a lactam, a sulfone, a spiropyran, an ester or an amido structure in their partial skeleton. Triarylmethane compounds, bisphenylmethane compounds, xanthene compounds, thiazine compounds, spiropyran compounds and the like are specific. If desired, mixtures of the respective color precursors can be used.
Einige repräsentative Leucofarbstoff-Farbvorläufer, welche gelbe, cyanblaue und magentafarbene Bilder ergeben, sind unten gezeigt. Vorläufer für gelbe Farbe: Vorläufer für cyanblaue Farbe: Vorläufer für Magenta: Some representative leuco dye precursors which give yellow, cyan and magenta images are shown below. Precursors for yellow color: Precursor to cyan color: Precursor to magenta:
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Farbvorläufer müssen bezüglich der Bestrahlungsaussetzungen, die zum Aushärten der lichtempfindlichen Einkapselung herangezogen wird, nicht-absorbierend sein, da die Farbvorläufer entweder in der Einkapselung vorliegen oder die Belichtungsbestrahlung muß durch den Farbvorläufer dringen, um die Einkapselung zu belichten. Daher werden farblose, Elektronen liefernde Verbindungstypen zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung bevorzugt. Natürlich ist es schwer, einen vollständig farblosen Farbvorläufer zu erhalten, und ein kleiner Färbungsgrad kann bei den Farbvorläufern toleriert werden, solange er die Belichtung nicht stört.The color precursors used in the present invention must be non-absorbent to the exposure to radiation used to cure the photosensitive encapsulant, since the color precursors must either be present in the encapsulant or the exposure radiation must penetrate through the color precursor to expose the encapsulant. Therefore, colorless, electron-donating types of compounds are preferred for use in the present invention. Of course, it is difficult to obtain a completely colorless color precursor, and a small degree of coloration can be tolerated in the color precursors as long as it does not interfere with the exposure.
In der vorliegenden Erfindung nützliche Entwicklermaterialien beinhalten jene, welche herkömmlich in der Durchschlagpapiertechnologie verwendet werden, und sind gut bekannt. Veranschaulichende spezifische Beispiele sind Tonmineralien, wie saurer Ton, Aktivton, Attapulgit, etc., organische Säuren, wie Gerbsäure, Gallussäure, Propylgallat, etc., saure Polymere, wie Phenol-Formaldehydharze, Phenol-Acetylen-Kondensationsharze, Kondensate zwischen einer organischen Carbonsäure mit wenigstens einer Hydroxygruppe und Formaldehyd, etc., Metallsalze von aromatischen Carbonsäuren, wie Zinksalicylat, Zinnsalicylat, Zink-2- hydroxynaphthoat, Zink-3,5-di-tert-butylsalicylat, öllösliche Metallsalze von Phenol-Formaldehyd-Novolakharzen (z.B. siehe US-Patente 3,672,935, 3,732,120 und 3,737,410), wie zinkmodifizierte öllösliche Phenol-Formaldehydharze und Mischungen davon.Developer materials useful in the present invention include those conventionally used in carbonless paper technology and are well known. Illustrative specific examples are clay minerals such as acid clay, activated clay, attapulgite, etc., organic acids such as tannic acid, gallic acid, propyl gallate, etc., acidic polymers such as phenol-formaldehyde resins, phenol-acetylene condensation resins, condensates between an organic carboxylic acid having at least one hydroxy group and formaldehyde, etc., metal salts of aromatic carboxylic acids such as zinc salicylate, tin salicylate, zinc 2-hydroxynaphthoate, zinc 3,5-di-tert-butyl salicylate, oil-soluble metal salts of phenol-formaldehyde novolac resins (e.g. see US Patents 3,672,935, 3,732,120 and 3,737,410), such as zinc-modified oil-soluble phenol-formaldehyde resins and mixtures thereof.
Die Anordnung des Entwicklers ist nicht sehr kristisch und kann über einen weiten Bereich variieren, solange der Entwickler vom Farbvorläufer bis zur Freisetzung des Farbvorläufers getrennt ist. Beispielsweise kann der Entwickler auf einem separaten Entwicklerbogen oder auf andere Weise außerhalb des Tonerteilchens gehalten werden. Andererseits kann der Entwickler innerhalb des Tonerteilchens in separaten Minimikrokapseln enthalten sein, um die Trennung vom Farbvorläufer aufrechtzuhalten. In einer noch anderen Weise kann das Entwicklermaterial auf einzelne Tonerteilchen beschichtet sein, was selbstentwickelnde Teilchen hervorbringt.The location of the developer is not very critical and can vary over a wide range as long as the developer is separated from the color precursor until the color precursor is released. For example, the developer can be kept on a separate developer sheet or otherwise outside the toner particle. On the other hand, the developer can be contained within the toner particle in separate mini-microcapsules to maintain separation from the color precursor. In yet another way, the developer material can be coated on individual toner particles, creating self-developing particles.
Die Tonerteilchen, welche was hierin eine "Tonermischung" oder "Mischung von Tonern" bezeichnet ist umfassen, besitzen in einer bevorzugten Ausführungsform typischerweise eine Schale und einen Kern. Der Kern enthält bevorzugt den Farbvorläufer und die lichtempfindliche Zusammensetzung. Die Schale ist im allgemeinen positiv oder negativ geladen und kann durch verschiedene im Stand der Technik bekannte Materialien hergestellt werden. Typische Schalenmaterialien beinhalten beispielsweise Melaminharze, Urethane oder Harnstoff-Formaldehyd. Die durchschnittliche Größe der Teilchen liegt im allgemeinen zwischen etwa 0,1 und etwa 100 um (Mikrometer) bevorzugt zwischen 0,5 und 20 um. Für flüssige Toner liegt eine durchschnittliche Tonerteilchengröße geeignet zwischen etwa 0,1 und etwa 10 um, wohingegen eine besonders geeignet Teilchengrößer für trockene Toner zwischen etwa 1 und etwa 20 um liegt.The toner particles, which comprise what is referred to herein as a "toner mixture" or "mixture of toners", in a preferred embodiment typically have a shell and a core. The core preferably contains the dye precursor and the photosensitive composition. The shell is generally positively or negatively charged and can be made from various materials known in the art. Typical shell materials include, for example, melamine resins, urethanes or urea-formaldehyde. The average size of the particles is generally between about 0.1 and about 100 µm (microns), preferably between 0.5 and 20 µm. For liquid toners, an average toner particle size is suitably between about 0.1 and about 10 µm, whereas a particularly suitable particle size for dry toners is between about 1 and about 20 µm.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Entwickler auf der äußeren Oberfläche der Schale des Tonerteilchens adsorbiert, darauf beschichtet oder auf andere Weise gebunden.In a preferred embodiment, a developer is adsorbed, coated or otherwise bound to the outer surface of the shell of the toner particle.
Um die Entwickler tragenden Tonerteilchen der vorliegenden Erfindung herzustellen, wird typischerweise eine wäßrige Dispersion von winzigen Mikrokapseltonerteilchen mit einem sauren Entwickler oder einem komplexierenden Entwickler verbunden. Bei einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung der Entwickler tragenden Tonerteilchen wird eine wäßrige Lösung von Zitronensäure zur einer wäßrigen Dispersion von Mikrokapseltonerteilchen hinzugefügt. Die Konzentration der Tonerteilchen in der wäßrigen Dispersion beträgt gewöhnlich zwischen etwa 5 und etwa 50 Gew.-%, bevorzugt zwischen etwa 5 und etwa 25 Gew.-% und am bevorzugtesten zwischen etwa 10 und etwa 20 Gew.-%. Die Zitronensäure wird geeignet zugesetzt, um eine Zitronensäurekonzentration von zwischen etwa 1 und etwa 10 Gew.-%, bevorzugt zwischen etwa 3 und etwa 7 Gew.-%, am bevorzugtesten etwa 5 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der wäßrigen Dispersion plus Zitronensäure zu liefern. Die Tonerteilchendispersion wird dann in geeigneter Weise sprühgetrocknet. Das erhaltene Produkt ist ein trockenes, frei fließendes Pulver von Tonerteilchen, worin jedes Tonerteilchen mit Zitronensäure beschichtet ist, welche als saurer Entwickler wirkt.To prepare the developer-bearing toner particles of the present invention, an aqueous dispersion of tiny microcapsule toner particles is typically combined with an acidic developer or a complexing developer. In a preferred method of preparing the developer-bearing toner particles, an aqueous solution of citric acid is added to an aqueous dispersion of microcapsule toner particles. The concentration of the toner particles in the aqueous dispersion is usually between about 5 and about 50 wt.%, preferably between about 5 and about 25 wt.%, and most preferably between about 10 and about 20 wt.%. The citric acid is suitably added to provide a citric acid concentration of between about 1 and about 10 wt.%, preferably between about 3 and about 7 wt.%, most preferably about 5 wt.%, based on the total weight of the aqueous dispersion plus citric acid. The toner particle dispersion is then spray dried in a suitable manner. The resulting product is a dry, free-flowing powder of toner particles wherein each toner particle is coated with citric acid which acts as an acidic developer.
Falls erwünscht können die wie oben beschrieben hergestellten und den Entwickler auf den einzelnen Mikrokapseln enthaltenden trockenen Tonerteilchen in einem nicht-polaren organischen Lösungsmittel, wie ISOPAR G oder ISOPAR H, Produkte der Exxon Corporation, dispergiert werden, bevorzugt in Verbindung mit anderen Toneradditiven, wie Dispergiermittel und/oder ladungsrichtenden Mitteln, wie im Stand der Technik bekannt, um eine flüssige reprographische Tonerzusammensetzung zu liefern. Wenn eine solche flüssige Zusammensetzung verwendet wird, ist es bevorzugt, daß die dispergierten Teilchen in einem nicht-polaren organischen Medium mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante von 3,5 oder weniger und einem hohen elektrischen Widerstand von 10&sup9; Ω cm oder mehr vorliegen. Geeignete organische Medien beinhalten n-Paraffinkohlenwasserstoffe, cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe, halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe und bevorzugt Isoparaffinkohlenwasserstoffe, wie die oben erwähnten ISOPAR - Verbindungen.If desired, the dry toner particles prepared as described above and containing the developer on the individual microcapsules can be dispersed in a non-polar organic solvent such as ISOPAR G or ISOPAR H, products of Exxon Corporation, preferably in conjunction with other toner additives such as dispersants and/or charge directing agents as known in the art, to provide a liquid reprographic toner composition. When such a liquid composition is used, it is preferred that the dispersed particles be in a non-polar organic medium having a low dielectric constant of 3.5 or less and a high electrical resistivity of 10⁹ Ω cm or more. Suitable organic media include n-paraffin hydrocarbons, cycloaliphatic Hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, halogenated aliphatic hydrocarbons and preferably isoparaffin hydrocarbons, such as the ISOPAR compounds mentioned above.
In einer alternativen Ausführungsform wird ein trockenes Pulver von Mikrokapseltonerteilchen wie folgt mit einem Entwickler beschichtet. Zuerst werden trockene Tonerteilchen in einem organischen Medium, wie Tetrahydrofuran (auch als "THF" bezeichnet), suspendiert, um eine Teilchenkonzentration von bis zu etwa 50 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Teilchen plus Tetrahydrofuran zu liefern. Ein Entwickler, wie Zitronensäure, wird dann der resultierenden Suspension in einer Menge von zwischen etwa 0,1 und etwa 3%, bevorzugt etwa 1%, basierend auf der Suspension plus Zitronensäure, zugegeben. Das Tetrahydrofuran wird dann durch Verdampfen oder unter Vakuum entfernt, um Tonerteilchen mit einem Entwickler auf der Oberfläche jedes Teilchens zu liefern.In an alternative embodiment, a dry powder of microcapsule toner particles is coated with a developer as follows. First, dry toner particles are suspended in an organic medium such as tetrahydrofuran (also referred to as "THF") to provide a particle concentration of up to about 50% by weight based on the total weight of the particles plus tetrahydrofuran. A developer such as citric acid is then added to the resulting suspension in an amount of between about 0.1 and about 3%, preferably about 1%, based on the suspension plus citric acid. The tetrahydrofuran is then removed by evaporation or under vacuum to provide toner particles with a developer on the surface of each particle.
Typischerweise enthält der Kern der Tonerteilchen (eine) durch Licht härtbare, lichtempfindliche Zusammensetzung(en). Die Viskosität des Kerns der Tonerteilchen wird beim Aussetzen an geeignete Strahlungswellenlängen durch Mechanismen, wie Vernetzung oder Polymerisation, wesentlich erhöht. Wenn die Tonerteilchen zerbrochen werden, wird die lichtempfindliche Zusammensetzung, die beim Aussetzen an Strahlung polymerisierte, sehr wenig fließen, wenn überhaupt, wohingegen die unbelichtete oder schwach belichtete lichtempfindliche Zusammensetzung relativ frei fließen kann. Als direktes Ergebnis reagiert das chromogene Material (d.h. der Farbvorläufer) mit dem Entwickler im umgekehrten Verhältnis zum Expositionsgrad der geeigneten Strahlungswellenlänge, um die gewünschte Farbe im gewünschten Bildbereich zu bilden.Typically, the core of the toner particles contains a photocurable, photosensitive composition(s). The viscosity of the core of the toner particles is substantially increased upon exposure to appropriate radiation wavelengths by mechanisms such as cross-linking or polymerization. When the toner particles are broken up, the photosensitive composition that polymerized upon exposure to radiation will flow very little, if at all, whereas the unexposed or dimly exposed photosensitive composition can flow relatively freely. As a direct result, the chromogenic material (i.e., color precursor) reacts with the developer in inverse proportion to the level of exposure to the appropriate radiation wavelength to form the desired color in the desired image area.
In einer alternativen Ausführungsform kann die lichtempfindliche Zusammensetzung eine hochviskose Zusammensetzung sein, welche einer wesentlichen Abnahme in der Viskosität bei der Exposition an chemisch wirksame Strahlung der geeigneten Wellenlänge unterliegt. In diesem Fall wird das in oder auf dem exponierten Tonerteilchen angeordnete chromogene Material beim Zerbrechen der Teilchen dem Entwickler verfügbar gemacht.In an alternative embodiment, the photosensitive composition may be a highly viscous composition which undergoes a substantial decrease in viscosity upon exposure to actinic radiation of the appropriate wavelength. In this case, the chromogenic material disposed in or on the exposed toner particle is made available to the developer upon breakage of the particle.
Die lichtempfindliche Zusammensetzung beinhaltet ein Material, das bei der Exposition an Licht, entweder allein oder n Verbindung mit einem Photostarter eine Änderung in der Viskosität eingeht. Die lichtempfindliche Zusammensetzung kann durch Licht härtbar sein, wie ein Monomer, Dimer oder Oligomer, das zu einer Verbindung mit höherem Molekulargewicht polymerisiert wird, oder es kann ein Polymer sein, das weiter polymerisiert wird, z.B. durch Vernetzen. Alternativ dazu kann es eine Zusammensetzung sein, die bei der Exposition an Licht depolymerisiert oder anderweitig weniger viskos gemacht wird. Geeignete durch Strahlung härtbare Materialien beinhalten Materialien, die durch freiradikalgestartete, kettenverlängerte Additionspolymerisation oder ionische Polymerisation härtbar sind.The photosensitive composition includes a material that undergoes a change in viscosity upon exposure to light, either alone or in combination with a photoinitiator. The photosensitive composition may be photocurable, such as a monomer, dimer or oligomer that is polymerized to a higher molecular weight compound, or it may be a polymer that is further polymerized, e.g., by crosslinking. Alternatively, it may be a composition that is depolymerized or otherwise made less viscous upon exposure to light. Suitable radiation-curable materials include materials that are curable by free radical-initiated, chain-extended addition polymerization or ionic polymerization.
Repräsentative lichtempfindliche Zusammensetzungen sind ethylenisch ungesättigte organische Verbindungen. Diese Verbindungen enthalten wenigstens eine ethylenische Gruppe pro Molekül. Typischerweise sind sie bei Raumtemperatur flüssig und können auch als Trägeröl für das chromogene Material in dem Tonerkern wirken. Eine bevorzugte Gruppe von strahlungshärtbaren Materialien sind ethylenisch ungesättigte Verbindungen mit zwei oder mehr ethylenischen Gruppen pro Molekül. Repräsentative Beispiele für diese Verbindungen beinhalten ethylenisch ungesättigte saure Ester von mehrwertigen Alkoholen, wie Trimethylolpropantriacrylat oder -trimethacrylat, Acrylatprepolymere, abgeleitet aus der teilweisen Umsetzung von Pentaerythritol mit Acryl- oder Methacrylsäure oder Acryl- oder Methacrylsäureestern, isocyanatmodifiziertes Acrylat, Methacrylat und Itaconsäureester von mehrwertigen Alkohlen, etc.Representative photosensitive compositions are ethylenically unsaturated organic compounds. These compounds contain at least one ethylenic group per molecule. Typically they are liquid at room temperature and can also act as a carrier oil for the chromogenic material in the toner core. A preferred group of radiation-curable materials are ethylenically unsaturated compounds having two or more ethylenic groups per molecule. Representative examples of these compounds include ethylenically unsaturated acid esters of polyhydric alcohols such as trimethylolpropane triacrylate or trimethacrylate, acrylate prepolymers derived from the partial reaction of pentaerythritol with Acrylic or methacrylic acid or acrylic or methacrylic acid esters, isocyanate-modified acrylate, methacrylate and itaconic acid esters of polyhydric alcohols, etc.
Einige typische Beispiele von in anderen Ausführungsformen verwendbaren photoerweichbaren Materialien sind photolysierbare Verbindungen, wie bestimmte Diazoniumverbindungen, Poly(3-oximino-2-butanonmethacrylat), das bei UV-Bestrahlung Hauptkettenspaltung eingeht, Poly (4'-alkylacylophenone) und bestimmte Harze mit einem Chinondiazidrest.Some typical examples of photosoftenable materials that can be used in other embodiments are photolyzable compounds such as certain diazonium compounds, poly(3-oximino-2-butanone methacrylate) that undergoes main chain scission upon UV irradiation, poly(4'-alkylacylophenones), and certain resins containing a quinonediazide moiety.
In Übereinstimmung mit der Erfindung werden wahlweise Photostarter verwendet, um die Tonerteilchen wie erwünscht selektiv photozuhärten oder photozuerweichen. Der Photostarter spricht typischerweise auf eine spezifische Wellenlänge und/oder Menge an chemisch wirksamer Strahlung bzw. aktinischer Strahlung an. Diese, allein oder in Verbindung mit einem Sensibilisator, sind Verbindungen, welche die Expositionsstrahlung absorbieren und freie Radikale mit oder ohne die Hilfe eines Co-Starters erzeugen. Wenn ein System verwendet wird, das auf ionischer Polymerisation beruht, kann der Photostarter der Anionen oder Kationen erzeugende Typ sein, abhängig von der Art der Polymerisation. Geeignete Photostarter beinhalten Alkoxyphenylketone, Michlers Keton, acylierte Oximinoketone, polycyclische Chinone, Benzophenone, substituierte Benzophenone, Xanthone, Thioxanthone, halogenierte Verbindungen, wie mehrkernige aromatische Chlorsulfonyl- und Chlormethylverbindungen, heterocyclische Chlorsulfonyl- und Chlormethylverbindungen, Chlorsulfonyl- und Chlormethylbenzophenone und - fluorenone, Halogenalkane, Halogenphenylacetophenone, photoreduzierbarer Farbstoff/Reduktionsmittel-Redoxpaare, halogenierte Paraffine (z.B. bromiertes oder chloriertes Paraffin) und Benzoinalkylether.In accordance with the invention, photoinitiators are optionally used to selectively photoharden or photosoften the toner particles as desired. The photoinitiator is typically responsive to a specific wavelength and/or amount of actinic radiation or actinic radiation. These, alone or in conjunction with a sensitizer, are compounds which absorb the exposure radiation and generate free radicals with or without the aid of a co-initiator. When a system based on ionic polymerization is used, the photoinitiator can be of the anion or cation generating type, depending on the type of polymerization. Suitable photoinitiators include alkoxyphenyl ketones, Michler's ketone, acylated oximine ketones, polycyclic quinones, benzophenones, substituted benzophenones, xanthones, thioxanthones, halogenated compounds such as polynuclear aromatic chlorosulfonyl and chloromethyl compounds, heterocyclic chlorosulfonyl and chloromethyl compounds, chlorosulfonyl and chloromethyl benzophenones and fluorenones, haloalkanes, halophenylacetophenones, photoreducible dye/reducing agent redox couples, halogenated paraffins (e.g. brominated or chlorinated paraffin) and benzoin alkyl ethers.
Die Menge an in der lichtempfindlichen Zusammensetzung verwendetem Photostarter, um die Polymerisation (d.h. Photohärtung) oder Depolymerisierung (d.h. Photoerweichung) der lichtempfindlichen Zusammensetzung in den Tonerteilchen zu starten, wird wenn er verwendet wird, von der besonderen ausgewählten lichtempfindlichen Zusammensetzung, dem besonderen ausgewählten Photostarter und der gewünschten Geschwindigkeit der Photohärtung oder Photoerweichung abhängen. Der Photostarter wird bevorzugt in einer Menge zwischen etwa 0,1 und etwa 30 (bevorzugt zwischen etwa 1 und etwa 10) Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Tonerteilchen, verwendet.The amount of photoinitiator used in the photosensitive composition to effect polymerization (ie photocuring) or depolymerization (i.e., photosoftening) of the photosensitive composition in the toner particles, if used, will depend on the particular photosensitive composition selected, the particular photoinitiator selected, and the desired rate of photocuring or photosoftening. The photoinitiator is preferably used in an amount between about 0.1 and about 30 (preferably between about 1 and about 10) weight percent, based on the total weight of the toner particles.
Weitere Additive können in den Tonerteilchen verwendet werden, wie Trägeröle, z.B. geruchfreies Petroleum oder alkylierte Biphenyle. Härtungs- bzw. Vernetzungsmittel können ebenfalls verwendet werden. Diese sind Erzeuger freier Radikale, wie thermische Starter, welche beim Reagieren mit der lichtempfindlichen Zusammensetzung diese polymerisieren oder vernetzen. Nachdem die Zusammensetzung selektiv chemisch wirksamer Strahlung ausgesetzt wurde und die Teilchen in Gegenwart eines Entwicklermaterialies zerbrochen worden sind, reagieren das chromogene Material und der Entwickler, um Farbe in Form eines Bildes zu erzeugen, das Härtungs- bzw. Vernetzungsmittel reagiert dann mit der freigesetzten lichtempfindlichen Zusammensetzung und härtet sie, wodurch eine Bilddiffusion oder Bildqualitätsverlust vermieden wird. Im Falle bestimmter Härtungs- bzw. Vernetzungsmittel kann es wünschenswert sein, das Bild zu erwärmen, um die Aushärtung zu beschleunigen. Ein Aushärtungs- bzw. Vernetzungsmittel wird bevorzugt ausgewählt, welches bei Raumtemperatur relativ unwirksam ist (für gute Lagerbeständigkeit) und welches schnell durch Erwärmen auf Temperaturen über Raumtemperatur aktiviert werden kann.Other additives may be used in the toner particles, such as carrier oils, e.g., odorless petroleum or alkylated biphenyls. Curing or crosslinking agents may also be used. These are free radical generators, such as thermal initiators, which, when reacting with the photosensitive composition, polymerize or crosslink it. After the composition has been selectively exposed to chemically active radiation and the particles have been broken up in the presence of a developer material, the chromogenic material and the developer react to produce color in the form of an image, the curing or crosslinking agent then reacts with the released photosensitive composition and hardens it, thereby preventing image diffusion or image quality loss. In the case of certain curing or crosslinking agents, it may be desirable to heat the image to accelerate curing. A curing or cross-linking agent is preferably selected which is relatively ineffective at room temperature (for good storage stability) and which can be rapidly activated by heating to temperatures above room temperature.
Eine besonders nützliche Klasse von thermischen Startern, die mit ethylenisch ungesättigten Verbindungen reaktiv sind, sind organische Peroxide. Geeignete Peroxide beinhalten Diacylperoxide, Ketonperoxide, Peroxydicarbonate, Alkylperoxide, Allylhydroperoxide und Sulfonylperoxide. Als thermische Starter auch nützlich sind Bisazide, Perborate und Diazoverbindungen.A particularly useful class of thermal initiators that are reactive with ethylenically unsaturated compounds are organic peroxides. Suitable peroxides include diacyl peroxides, ketone peroxides, peroxydicarbonates, alkyl peroxides, Allyl hydroperoxides and sulfonyl peroxides. Bisazides, perborates and diazo compounds are also useful as thermal initiators.
Es wird erwartet, daß das Verfahren der vorliegenden Erfindung eine kommerzielle Anwendung bei der Herstellung von Vollfarbendrucken, Transparentbildern und Dias sowie computererzeugten Vollfarbenbildern und Vollfarbenxerographiekopien besitzen.The process of the present invention is expected to have commercial application in the production of full color prints, transparencies and slides, as well as full color computer generated images and full color xerographic copies.
Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung veranschaulichen, ohne ihren Umfang zu beschränken.The following examples are intended to illustrate the present invention without limiting its scope.
Blaue Farbe bildende Tonerteilchen, welche auf nahe Ultraviolettstrahlung lichtempfindliche waren, wurden in Wasser auf folgende Weise hergestellt. Es wurde eine Lösung hergestellt, durch Auflösen von 5,0 g Ethylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymer (Molverhältnis 1:1, MG 80.000) und 1,0 g Natriumhydroxid in 45 g Wasser unter Rühren und Erwärmen bei 90ºC für 2 Stunden. Dann wurden 100 g Wasser zugegeben, und die Lösung wurde auf 55ºC gekühlt. Der pH-Wert wurde von 4,3 bis 4,0 mit 10%iger Schwefelsäure eingestellt, und die Temperatur wurde bei 55ºC gehalten bis die Lösung verwendet wurde. Die Tonerkernlösung wurde hergestellt, indem zunächst 60,14 g Trimethylolpropantriacrylat (TMPTA) und 16,55 g Methylmethacrylat (MMA) vermischt wurden. Dieser wurden 4,52 g COPIKEM IX (ein Produkt von Hilton-Davis), ein Vorläufer für blauen Farbstoff, zugefügt, der durch Erwärmen auf 75ºC und Rühren aufgelöst wurde. Nachdem der Farbstoffvorläufer aufgelöst war, wurde diese Lösung auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Dann wurden 5,20 g Michlers Keton, ein UV-empfindlicher Photostarter, unter Rühren zugefügt, das fortgesetzt wurde, bis der Photostarter sich auflöste. 37,53 g CYMEL 385 (ein modifiziertes Melamin- Formaldehyd-Harz, ein Produkt von Cyanamid) wurde auf etwa 50ºC erwärmt.Blue color-forming toner particles photosensitive to near ultraviolet radiation were prepared in water in the following manner. A solution was prepared by dissolving 5.0 g of ethylene-maleic anhydride copolymer (molar ratio 1:1, MW 80,000) and 1.0 g of sodium hydroxide in 45 g of water with stirring and heating at 90°C for 2 hours. Then 100 g of water was added and the solution was cooled to 55°C. The pH was adjusted from 4.3 to 4.0 with 10% sulfuric acid and the temperature was maintained at 55°C until the solution was used. The toner core solution was prepared by first mixing 60.14 g of trimethylolpropane triacrylate (TMPTA) and 16.55 g of methyl methacrylate (MMA). To this was added 4.52 g of COPIKEM IX (a product of Hilton-Davis), a precursor for blue dye, which was Heating to 75ºC and stirring. After the dye precursor was dissolved, this solution was allowed to cool to room temperature. Then 5.20 g of Michler's ketone, a UV sensitive photoinitiator, was added with stirring, which was continued until the photoinitiator dissolved. 37.53 g of CYMEL 385 (a modified melamine-formaldehyde resin, a product of Cyanamid) was heated to about 50ºC.
Die Lösung des Ethylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymers wurde in einen doppelwandigen Mischer gegeben, der mittels Kreislaufwasser auf 55ºC erhitzt war. Die Leistungseinstellung des Mischers wurde mittels eines variablen Transformators auf 40 V geregelt. Danach wurde die Kernlösung zugefügt, und die Leistungseinstellung des Mischers wurde für 45 Sekunden auf 90 V erhöht, um die Kernflüssigkeit in kleine Tropfen feinst zu verteilen. Die Mischerleistung wurde auf 40 V reduziert, und das CYMEL 385 (ein modifiziertes Melamin-Formaldehyd-Harz, ein Produkt der American Cyanamid) wurde dem Mischer zugefügt. Dann wurde für 2 Stunden das Rühren und Erwärmen bei 55ºC fortgesetzt.The ethylene-maleic anhydride copolymer solution was placed in a jacketed mixer heated to 55ºC using circulating water. The mixer power setting was controlled to 40 V using a variable transformer. The core solution was then added and the mixer power setting was increased to 90 V for 45 seconds to finely disperse the core liquid into small droplets. The mixer power was reduced to 40 V and the CYMEL 385 (a modified melamine-formaldehyde resin, a product of American Cyanamid) was added to the mixer. Stirring and heating were then continued at 55ºC for 2 hours.
Die blaue Farbe bildenden Tonerteilchen wurden später als ein trockenes Pulver durch Sprühtrocknen isoliert.The blue color-forming toner particles were later isolated as a dry powder by spray drying.
Magentafarbe bildende Tonerteilchen, welche auf blaues Licht lichtempfindlich waren, wurden auf die folgende Weise in Wasser hergestellt. Es wurde eine Lösung hergestellt, durch Auflösen von 5,0 g Ethylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymer und 1,0 g Natriumhydroxid in 45,0 g Wasser durch Rühren und Erwärmen bei 85ºC für 2 Stunden. Dieser wurden 100 g Wasser zugefügt, und die Temperatur wurde auf 55ºC eingestellt. Der pH-Wert wurde von 4,27 bis 4,00 mit 10%iger Schwefelsäure eingestellt, und die Temperatur wurde bei 55ºC gehalten, bis die Lösung verwendet wurde. Die Tonerkernlösung wurde hergestellt, indem zuerst 60,11 g Trimethylolpropantriacrylat und 16,56 g Methylmethacrylat vermischt wurden. Dieser wurden 4,52 g COPIKEM XX (ein Produkt von Hilton-Davis), ein Farbstoffvorläufer für Magenta, zugefügt, der durch Erwärmen auf 75ºC und Rühren aufgelöst wurde. Nachdem der Farbstoffvorläufer sich aufgelöst hatte, wurde das Gemisch auf Raumtemperatur abgekühlt und 2,64 Campherchinon und 2,37 g Triethanolamin wurden zugefügt. Das Rühren wurde fortgesetzt, bis sich der Photostarter und der Wasserstoffdonor auflösten.Magenta color-forming toner particles which were photosensitive to blue light were prepared in water in the following manner. A solution was prepared by dissolving 5.0 g of ethylene-maleic anhydride copolymer and 1.0 g of sodium hydroxide in 45.0 g of water by stirring and heating at 85°C for 2 hours. To this was added 100 g of water and the temperature was adjusted to 55°C. The pH was adjusted from 4.27 to 4.00 with 10% sulfuric acid and the temperature was kept at 55ºC until the solution was used. The toner core solution was prepared by first mixing 60.11 g of trimethylolpropane triacrylate and 16.56 g of methyl methacrylate. To this was added 4.52 g of COPIKEM XX (a product of Hilton-Davis), a magenta dye precursor, which was dissolved by heating to 75ºC and stirring. After the dye precursor had dissolved, the mixture was cooled to room temperature and 2.64 g of camphorquinone and 2.37 g of triethanolamine were added. Stirring was continued until the photoinitiator and hydrogen donor dissolved.
Die aus dem Ethylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymer hergestellte Lösung wurde in einen doppelwandigen Mischer gegeben, der erwärmt und bei 55ºC mittels Kreislaufwasser gehalten wurde. Die Leistungseinstellung des Mischers wurde auf 40 V mittels eines variablen Transformators geregelt. Danach wurde die Kernlösung zugefügt, und die Leistungseinstellung des Mischers wurde für 45 Sekunden auf 90 V erhöht, um die Kernflüssigkeit in kleine Tropfen feinst zu verteilen. Die Mischerleistung wurde auf 40 V reduziert, und 37,4 g CYMEL 385 (ein modifiziertes Melamin-Formaldehyd-Harz, ein Produkt of American Cyanamid), das auf etwa 50ºC vorerwärmt worden war, wurde in den Mischer gegeben. Rühren und Erwärmen bei 55ºC wurden dann für 2 Stunden fortgesetzt.The solution prepared from the ethylene-maleic anhydride copolymer was placed in a jacketed mixer which was heated and maintained at 55ºC by circulating water. The mixer power setting was controlled to 40 V by a variable transformer. The core solution was then added and the mixer power setting was increased to 90 V for 45 seconds to disperse the core liquid into small droplets. The mixer power was reduced to 40 V and 37.4 g of CYMEL 385 (a modified melamine-formaldehyde resin, a product of American Cyanamid) which had been preheated to about 50ºC was added to the mixer. Stirring and heating at 55ºC were then continued for 2 hours.
Die Magentafarbe bildenden Tonerteilchen wurden später als trockenes Pulver durch Sprühtrocknen isoliert.The toner particles forming the magenta color were later isolated as a dry powder by spray drying.
Ein flüssiger gemischter Toner wurde hergestellt, durch Verbinden von 2,0 g des trockenen blaue Farbe bildenden Tonerpulvers, das wie in Abschnitt (A) (1) hergestellt wurde, 2,0 g des trockenen Magentafarbe bildenden Tonerpulvers, das wie in Abschnitt (A) (2) hergestellt wurde, und 196 g eines flüssigen Kohlenwasserstoffes mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante, ISOPAR G (ein Produkt der Exxon Chemical Company). Dieses Gemisch wurde zunächst in einem Becher gerührt und dann in ein Rüttelgefäß übergeführt und geschüttelt.A liquid mixed toner was prepared by combining 2.0 g of the dry blue color-forming toner powder prepared as in section (A) (1) , 2.0 g of the dry magenta color forming toner powder prepared as in section (A) (2), and 196 g of a low dielectric constant liquid hydrocarbon, ISOPAR G (a product of Exxon Chemical Company). This mixture was first stirred in a beaker and then transferred to a shaker jar and shaken.
Ein geladenes latentes Bild wurde auf einem elektrostatischen Papier (ein Produkt von Versatec Inc.) mittels eines Stahlstückes (1-1/2 Inch breit, 3 Inch lang) erzeugt, das mit einer auf 750 V eingestellten Gleichstromversorgung verbunden war. Das elektrostatische Papier wurde auf eine flache Aluminiumgrundplatte gelegt, und das Stahlstück, das mit der positiven Leitung bzw. dem positiven Pol einer Spannungsversorgung verbunden war, wurde bei eingeschalteter Spannung 60 Sekunden mit der Papieroberfläche in Kontakt gehalten. Das Papier wurde dann in den flüssigen gemischten Toner eingetaucht. Beim Entfernen des Papiers wurde ein nicht gefärbtes Tonerbild sichtbar, das bezüglich Bereich und Ort exakt der Kontaktstelle mit dem geladenen Stahlstück entsprach. Das Tonerbild auf dem Blatt wurde bei Raumtemperatur trocknen gelassen.A charged latent image was created on an electrostatic paper (a product of Versatec Inc.) by means of a steel piece (1-1/2 inches wide, 3 inches long) connected to a DC power supply set at 750 volts. The electrostatic paper was placed on a flat aluminum base plate and the steel piece, connected to the positive lead or terminal of a power supply, was held in contact with the paper surface for 60 seconds with the power on. The paper was then immersed in the liquid mixed toner. When the paper was removed, an uncolored toner image was visible which exactly corresponded in area and location to the point of contact with the charged steel piece. The toner image on the sheet was allowed to dry at room temperature.
Farbe-bildweises Aussetzen des nichtfarbigen Tonerbildes wurde in der folgenden Weise durchgeführt (siehe Tabelle I unten). Der Bereich, auf dem der Toner abgelegt worden war, wurde mit einer Kontaktmaske (Maske A) bedeckt, welche in vier Bereiche unterteilt war, wobei die Bereiche 1 und 4 opak und die Bereiche 2 und 3 transparent sind. Die Maske wurde mit einem Glas-Bandpaßfilter (Filter A) (Modell Nr. 51800, ein Produkt der Oriel Corporation) bedeckt, der nur Licht mit Wellenlängen zwischen 225 und 400 nm (UV) durchließ. Der Tonerbildbereich wurde dann durch Filter A und Maske A mit einer Quecksilberlampe bestrahlt. Daher wurden die Bereiche 2 und 3 Licht von 225 bis 400 nm ausgesetzt und die Bereiche 1 und 4 nicht. Filter A und Maske A wurden dann entfernt, und der Tonerbildbereich wurde dann durch eine Maske (Maske B) abgedeckt. Maske B hatte vier Bereiche entsprechend den Bereichen 1 bis 4 von Maske A, mit der Ausnahme, daß bei Maske B die Bereiche 1 und 3 opak und die Bereiche 2 und 4 transparent waren. Diese Maske wurde dann mit einem Glas-Langpaßfilter (Filter B) (Modell Nr. 51482, ein Produkt der Oriel Corporation) bedeckt, der nur Licht mit Wellenlängen von größer als 420 nm durchließ. Der Tonerbildbereich wurde dann durch Filter B und Maske B mit der gleichen Quecksilberlampe wie vorher bestrahlt. Daher wurden die Bereiche 2 und 4 Licht mit Wellenlängen größer als 420 nm ausgesetzt und die Bereiche 1 und 3 nicht. Filter B und Maske B wurden dann entfernt.Color image-wise exposure of the non-color toner image was carried out in the following manner (see Table I below). The area where the toner had been deposited was covered with a contact mask (Mask A) which was divided into four areas, with areas 1 and 4 being opaque and areas 2 and 3 being transparent. The mask was covered with a glass bandpass filter (Filter A) (Model No. 51800, a product of Oriel Corporation) which only transmitted light with wavelengths between 225 and 400 nm (UV). The toner image area was then irradiated through Filter A and Mask A with a mercury lamp. Thus, areas 2 and 3 were exposed to light from 225 to 400 nm and areas 1 and 4 were not. Filter A and Mask A were was then removed and the toner image area was then covered by a mask (mask B). Mask B had four areas corresponding to areas 1 through 4 of mask A, except that in mask B areas 1 and 3 were opaque and areas 2 and 4 were transparent. This mask was then covered with a glass long pass filter (filter B) (model no. 51482, a product of Oriel Corporation) which only transmitted light with wavelengths greater than 420 nm. The toner image area was then irradiated through filter B and mask B with the same mercury lamp as before. Therefore, areas 2 and 4 were exposed to light with wavelengths greater than 420 nm and areas 1 and 3 were not. Filter B and mask B were then removed.
In den dem UV-Licht (225 bis 400 nm durch Filter A) ausgesetzten Bereichen wurden die blaue Farbe bildenden Tonerteilchen gehärtet, weil sie einen auf UV-Licht empfindlichen Photostarter enthielten. In den dem Licht mit Wellenlängen größer als 420 nm ausgesetzten Bereichen wurden die Magentafarbe bildenden Tonerteilchen gehärtet, weil sie einen auf blaues Licht empfindlichen Photostarter enthielten.In the areas exposed to UV light (225 to 400 nm through filter A), the blue color-forming toner particles were cured because they contained a photoinitiator sensitive to UV light. In the areas exposed to light with wavelengths greater than 420 nm, the magenta color-forming toner particles were cured because they contained a photoinitiator sensitive to blue light.
Der Tonerbildbereich wurde dann in Kontakt mit einem Entwicklerbogen (20 #, weiß, NCR-Papier (TM) von Appleton Papers, Inc.) gebracht, und dann wurde Druck angewendet, um die Tonerteilchen, die nicht gehärtet worden waren, zu zerbrechen. Dies resultierte in einem Bild, das purpurfarbene (subtraktive Kombination von Blau und Magenta), weiße, magentafarbene und blaue Bereiche aufwies. Die Purpurfarbe wurde in Bereich 1 erzeugt, der bei keiner Belichtung bestrahlt wurde. Daher wurde kein Typ von Tonerteilchen gehärtet. Der weiße Bereich wurde in Bereich 2 erzeugt, der durch beide Expositionen bestrahlt wurde, wobei beide Typen von Tonerteilchen gehärtet wurden. Die Magentafarbe wurde in Bereich 3 erzeugt, die nur während der ersten Exposition bestrahlt wurde, so daß nur die blaue Farbe bildenden Tonerteilchen gehärtet wurden. Die blaue Farbe wurde in Bereich 4 erzeugt, der nur während der zweiten Belichtung bestrahlt wurde, so daß nur die Magentafarbe bildenden Tonerteilchen gehärtet wurden.The toner image area was then brought into contact with a developer sheet (20#, white, NCR Paper (TM) from Appleton Papers, Inc.) and pressure was then applied to break up the toner particles that had not been cured. This resulted in an image that had purple (subtractive combination of blue and magenta), white, magenta and blue areas. The purple color was created in area 1, which was not irradiated during either exposure. Therefore, neither type of toner particle was cured. The white area was created in area 2, which was irradiated by both exposures, curing both types of toner particles. The magenta color was created in area 3, which was irradiated only during the first exposure, so that only the blue color was formed. toner particles were hardened. The blue color was created in area 4, which was only irradiated during the second exposure, so that only the toner particles forming the magenta color were hardened.
Die Ergebnisse bezüglich der für jede der verschiedenen Bereiche des Bildes erzeugten Farbe sind in Tabelle I unten zusammengefaßt. TABELLE I Bereich Maske A Erste Belichtung Filter A Maske B Zweite Belichtung Filter B Farbbildner gehärtet erzeugte Farbe opak transparent keiner beide Blau Magenta Purpur weißThe results regarding the color produced for each of the different areas of the image are summarized in Table I below. TABLE I Range Mask A First exposure Filter A Mask B Second exposure Filter B Color former cured Color produced opaque transparent none both Blue Magenta Purple White
Es ist festzustellen, daß die resultierenden Farben Purpur, Magenta und Blau sowie einen Teil des Bildes mit der weißen Färbung des Papiers beinhalteten.It can be seen that the resulting colors included purple, magenta and blue as well as a portion of the image with the white coloring of the paper.
In analoger Weise wie oben beschrieben werden Mehrfarbenbilder erzeugt, indem ein einziges Tonerbad, das aus einer Mischung von drei verschiedenen verkapselten Tonern zusammengesetzt ist, verwendet wird, wobei jedes entweder einen Vorläufer für einen cyanblauen, magentafarbenen oder gelben Farbstoff enthält. Alle drei Toner werden aus einer Tonermischung während der elektrostatischen Abbildung nebeneinander abgelagert. Jeder farbbildende Toner in der Mischung enthält einen spezifischen Photostarter (oder ein Photostarter-Sensibilisator-System), der auf eine gegebenen Wellenlänge empfindlich ist, die von dem bzw. den (im allgemeinen zwei oder mehr) Photostarter(n) verschieden ist, welche in den anderen Farbtonerteilchen in der Mischung enthalten sind. Drei oder mehr verschiedene Laser, jeder mit einer Wellenlänge, die derjenigen entspricht, die eine Reaktion mit einem der Photostarter auslöst, werden dann verwendet, um Tonerteilchen in dem Tonerbild selektiv zu härten. Das getonte und belichtete Bild wird dann wie in den vorherigen Beispielen beschrieben entwickelt, um ein Mehrfarbenbild zu liefern. Daher würde beispielsweise in einem gegebenen Bereich Laserbestrahlung, die ein Härten durch Licht von Cyanblau erzeugenden Tonerteilchen erzeugt, nur in der Farbe Rot im Endbild durch die Freisetzung von Gelb und Magenta resultieren, wohingegen Gelb durch einen Bereich erzeugt werden würde, in dem sowohl die Cyanblau erzeugenden Tonerteilchen als auch die Magenta produzierenden Tonerteilchen durch die geeignete Laserbelichtungen gehärtet wurden. Eine Lampe und Filter könnten ebenso anstelle der Laser, wenn gewünscht, verwendet werden. Eine Abbildung könnte auch durch transmittiertes oder reflektiertes Licht erfolgen. Ebenso könnte ein Schwarz produzierender Toner in der Tonermischung beinhaltet sein und in der gleichen Weise, wenn gewünscht, verwendet werden.In an analogous manner to that described above, multi-color images are produced using a single toner bath composed of a mixture of three different encapsulated toners, each containing either a cyan, magenta or yellow dye precursor. All three toners are prepared from a toner mixture deposited side by side during electrostatic imaging. Each color-forming toner in the mixture contains a specific photoinitiator (or photoinitiator-sensitizer system) sensitive to a given wavelength different from the photoinitiator(s) (generally two or more) contained in the other color toner particles in the mixture. Three or more different lasers, each with a wavelength corresponding to that which initiates a reaction with one of the photoinitiators, are then used to selectively harden toner particles in the toner image. The toned and exposed image is then developed as described in the previous examples to provide a multicolor image. Thus, for example, in a given area, laser irradiation producing light curing of cyan-producing toner particles would result in only the color red in the final image by releasing yellow and magenta, whereas yellow would be produced by an area in which both the cyan-producing toner particles and the magenta-producing toner particles were cured by the appropriate laser exposures. A lamp and filter could also be used in place of the lasers if desired. Imaging could also be done by transmitted or reflected light. Likewise, a black-producing toner could be included in the toner mixture and used in the same way if desired.
Blaue Farbe bildende Tonerteilchen, welche auf nahe Ultraviolettstrahlung photoempfindlich waren, wurden auffolgende Weise in Wasser hergestellt. Es wurde eine Lösung hergestellt, durch Auflösen von 5,0 g Ethylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymer (Molverhältnis 1:1; MG 80.000) und 1,0 g Natriumhydroxid in 45,0 g Wasser unter Rühren und Erwärmen bei 90ºC für 2 Stunden. Dann wurden 100 g Wasser zugefügt und die Lösung auf 55ºC abgekühlt. Der pH-Wert wurde von 4,3 bis 4,00 mit 10%iger Schwefelsäure eingestellt, und die Temperatur wurde bei 55ºC gehalten, bis die Lösung verwendet wurde. Die Tonerkernlösung wurde durch zunächst Vermischen von 60,14 g Trimethylolpropantriacrylat (TMPTA) und 16,55 g Methylmethacrylat (MMA) hergestellt. Dieser wurden 4,52 g COPIKEM IX (ein Produkt von Hilton-Davis), ein Farbstoffvorläufer für Blau, zugegeben, der durch Erwärmen auf 75ºC und Rühren aufgelöst wurde. Nachdem der Farbstoffvorläufer aufgelöst war, wurde diese Lösung auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Dann wurden 5,20 g Michlers Keton, ein UV-empfindlicher Photostarter, unter Rühren zugefügt, das fortgesetzt wurde, bis sich der Photostarter auflöste. 37,53 g CYMEL 385 (ein modifiziertes Melamin-Formaldehyd-Harz, ein Produkt der American Cyanamid) wurde auf etwa 50ºC erwärmt.Blue color-forming toner particles which were photosensitive to near ultraviolet rays were prepared in water in the following manner. A solution was prepared by dissolving 5.0 g of ethylene-maleic anhydride copolymer (molar ratio 1:1; MW 80,000) and 1.0 g of sodium hydroxide in 45.0 g of water with stirring and heating at 90°C for 2 hours. Then 100 g of water was added and the solution was cooled to 55°C. The pH was adjusted from 4.3 to 4.00 with 10% sulfuric acid and the temperature was maintained at 55°C until the solution was used. The toner core solution was prepared by first mixing 60.14 g of trimethylolpropane triacrylate (TMPTA) and 16.55 g of methyl methacrylate (MMA). To this was added 4.52 g of COPIKEM IX (a product of Hilton-Davis), a dye precursor for blue, which was dissolved by heating to 75°C and stirring. After the dye precursor was dissolved, this solution was allowed to cool to room temperature. Then 5.20 g of Michler's ketone, a UV sensitive photoinitiator, was added with stirring, which was continued until the photoinitiator dissolved. 37.53 g of CYMEL 385 (a modified melamine-formaldehyde resin, a product of American Cyanamid) was heated to about 50ºC.
Die Lösung von Ethylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymer wurde in einen doppelwandigen Mischer gegeben, der mittels Kreislaufwasser auf 55ºC erwärmt war. Die Leistungseinstellung des Mischers wurde mittels eines variablen Transformators auf 40 V geregelt. Danach wurde die Kernlösung zugegeben, und die Leistungseinstellung des Mischers wurde für 45 Sekunden auf 90 V erhöht, um die Kernflüssigkeit in kleine Tropfen feinst zu verteilen. Die Mischerleistung wurde auf 40 V reduziert, und das CYMEL 385 wurde dem Mischer zugegeben. Dann wurden das Rühren und Erwärmen bei 55ºC für 2 Stunden fortgesetzt.The ethylene-maleic anhydride copolymer solution was placed in a jacketed mixer heated to 55ºC using circulating water. The mixer power setting was controlled to 40 V using a variable transformer. The core solution was then added and the mixer power setting was increased to 90 V for 45 seconds to finely disperse the core liquid into small droplets. The mixer power was reduced to 40 V and the CYMEL 385 was added to the mixer. Stirring and heating were then continued at 55ºC for 2 hours.
Die blaue Farbe bildenden Tonerteilchen wurden später als ein trockenes Pulver durch Sprühtrocknen isoliert.The blue color-forming toner particles were later isolated as a dry powder by spray drying.
20 ml einer wäßrigen Suspension von Magentafarbe bildenden Tonerteilchen, die etwa 20% Feststoffe enthält, wurde mit Wasser auf 50% verdünnt. Dieser wurden 1,0 g wasserfreie Zitronensäure zugegeben. Das Gemisch wurde 15 Minuten bei Raumtemperatur gerührt, um die Zitronensäure aufzulösen. Dann wurde die Lösung sprühgetrocknet und die Feststoffe, schwach pinkfarbene Teilchen, wurden gesammelt. Ein Reiben und Brechen der Teilchen gegen ein Blatt unbeschichtetes Papier verursachte die Entwicklung einer tiefen Magentafarbe.20 ml of an aqueous suspension of magenta color-forming toner particles containing about 20% solids was diluted to 50% with water. To this was added 1.0 g of anhydrous citric acid. The mixture was stirred at room temperature for 15 minutes to dissolve the citric acid. The solution was then spray dried and the solids, pale pink particles, were collected. Rubbing and breaking the particles against a sheet of uncoated paper caused the development of a deep magenta color.
Ein weiterer Weg, Farbe selbstentwickelnde Tonerteilchen zu erzeugen war es, die Zitronensäure in THF (Tetrahydrofuran) aufzulösen und diese zusammen mit einem Dispergiermittel den Teilchen zuzufügen. Das System wurde dann mit ISOPAR G, einer isoparaffinischen Flüssigkeit, verdünnt, und das THF wurde durch Rotationsverdampfung entfernt. Eine Charge dieser Teilchen wurde durch Behandeln von 0,1 g Teilchen mit 5 Tropfen einer 1%igen Lösung von Zitronensäure in THF (1,8 mg Zitronensäure) hergestellt. 0,05 g ZELEC UN (ein saurer Phosphatester, ein Produkt von E.I. du Pont de Nemours & Co.) wurde ebenfalls als ein Dispergiermittel zugefügt. Die Mischung wurde dann mit 10 g ISOPAR verdünnt, und das THF wurde entfernt. Diese Tonerteilchen wurden auf unbeschichetes Papier aufgetragen. Nach Verdampfen des ISOPAR wurde ein Wägepapier auf die Oberseite dieses Blattes aufgelegt, und es wurde ein Stiftdruck angewendet. Dies resultierte in Magentafarbe entwikkelnden Linien auf dem unbeschichteten Papier.Another way to produce color self-developing toner particles was to dissolve the citric acid in THF (tetrahydrofuran) and add this to the particles along with a dispersant. The system was then diluted with ISOPAR G, an isoparaffinic liquid, and the THF was removed by rotary evaporation. A batch of these particles was prepared by treating 0.1 g of particles with 5 drops of a 1% solution of citric acid in THF (1.8 mg citric acid). 0.05 g of ZELEC UN (an acid phosphate ester, a product of EI du Pont de Nemours & Co.) was also added as a dispersant. The mixture was then diluted with 10 g of ISOPAR and the THF was removed. These toner particles were coated on uncoated paper. After the ISOPAR had evaporated, a weighing paper was placed on the top of this sheet and pen pressure was applied. This resulted in magenta color developing lines on the uncoated paper.
Magenta bildende, Farbe selbstentwickelnde Tonerteilchen und Gelb bildende, Farbe selbstentwickelnde Tonerteilchen wurden als Pulver durch Sprühtrocknen wie in den Beispielen 1 oder 2 isoliert. Eine Mischung von sprühgetrockneten, Farbe selbstentwickelnden Tonerteilchen, hergestellt aus einem Teil Magenta bildender Teilchen und einem Teil Gelb bildender Teilchen, wurde hergestellt. 3,0 g einer 5%igen ISOPAR H-Lösung von SOLSPERSE 21000 (ein von ICI hergestelltes Dispergiermittel) wurden zu 1,17 g der Tonerteilchenmischung gegeben. 60 g ISOPAR H wurden zugegeben und die gesamte Mischung beschallt, um eine Dispersion von Tonerteilchen zu bilden. 0,2 g ZELEC UN in 5 ml ISOPAR H isoparaffinische Flüssigkeit wurden zugefügt, gefolgt von weiterer Beschallung. Die resultierende Tonerteilchendispersion wurde als Tonermischung verwendet, um Bilder elektrostatisch zu erzeugen.Magenta-forming, color self-developing toner particles and yellow-forming, color self-developing toner particles were isolated as powders by spray drying as in Examples 1 or 2. A mixture of spray dried, color self-developing toner particles made from one part magenta-forming particles and one part yellow-forming particles was prepared. 3.0 g of a 5% ISOPAR H solution of SOLSPERSE 21000 (a dispersant manufactured by ICI) was added to 1.17 g of the toner particle mixture. 60 g of ISOPAR H was added and the entire mixture sonicated to form a dispersion of toner particles. 0.2 g of ZELEC UN in 5 ml of ISOPAR H isoparaffinic liquid was added, followed by further sonication. The resulting toner particle dispersion was used as a toner mixture to electrostatically form images.
Ein latentes Bild wurde auf einem Stück dielektrischen Papier (4008-F elektrographisches Papier, ein Produkt der Versatec, Inc.) unter Verwendung einer Korona-Beladungstechnik erzeugt. Ein Bogen MYLAR mit dem darin eingeschnittenen Buchstaben "O" wurde auf das dielektrische Papier gelegt. Eine Korona, die mit einer +9000 V Spannungsversorgung verbunden ist, wurde mehrere Male über den ausgeschnittenen Bereich geführt, was in der Bildung eines geladenen Bereiches auf dem Papier in Form des ausgeschnittenen "O" resultierte. Das dielektrische Papier wurde mehrere Sekunden in die obige Tonermischung eingetaucht. Das ein getontes, farbloses Bild tragende Papier wurde dann getrocknet, um isoparaffinische Flüssigkeit ISOPAR H zu entfernen, indem es kurz in einen Wärmeschrank bei einer Temperatur von 80ºC gegeben wird.A latent image was created on a piece of dielectric paper (4008-F electrographic paper, a product of Versatec, Inc.) using a corona charging technique. A sheet of MYLAR with the letter "O" cut into it was placed on the dielectric paper. A corona connected to a +9000 V power supply was passed over the cut area several times, resulting in the formation of a charged area on the paper in the shape of the cut "O". The dielectric paper was seconds in the above toner mixture. The paper bearing a toned, colorless image was then dried to remove isoparaffinic liquid ISOPAR H by briefly placing it in a heating cabinet at a temperature of 80ºC.
Ein Teil des Tonerbildes wurde durch eine opake Maske abgedeckt und das Papier wurde dem Ausgang einer 100 W BLAKRAY -Lampe (hergestellt von Ultra-Violet Products) für 2 Minuten bei einem Abstand von 5 Inch ausgesetzt. Das Licht wurde unter Verwendung eines Langpaßfilters gefiltert, das nur Wellenlängen von länger als 420 nm durchließ (Oriel Corporation, Model #51482). Die Gelb erzeugenden, selbstentwickelnden Tonerteilchen, welche Campherchinon (einen auf 480 ± 20 nm Licht empfindlichen Photostarter) enthalten, wurden in den bestrahlten Bereichen gehärtet. Die Magenta erzeugenden selbstentwickelnden Tonerteilchen wurden weder in den bestrahlten oder maskierten Bereichen des Tonerbildes gehärtet, da diese Magenta erzeugenden Teilchen Michlers Keton als Photostarter enthielten, damit diese Teilchen auf 350 ± 40 nm Licht empfindlich gemacht werden.A portion of the toner image was covered by an opaque mask and the paper was exposed to the output of a 100 W BLAKRAY lamp (manufactured by Ultra-Violet Products) for 2 minutes at a distance of 5 inches. The light was filtered using a long-pass filter that only allowed wavelengths longer than 420 nm to pass (Oriel Corporation, Model #51482). The yellow-producing, self-developing toner particles containing camphorquinone (a photoinitiator sensitive to 480 ± 20 nm light) were cured in the irradiated areas. The magenta-producing self-developing toner particles were not hardened in the irradiated or masked areas of the toner image because these magenta-producing particles contained Michler's ketone as a photoinitiator to make these particles sensitive to 350 ± 40 nm light.
Das selektiv gehärtete Tonerbild auf dem Papier wurde durch eine Quetschwalze geführt, nachdem das Tonerbild mit einem Stück Wägepapier abgedeckt wurde, um zu verhindern, daß Tonerteilchen während der Druckentwicklung an den Walzen kleben. Das schließlich elektrostatisch hergestellte Bild war rot, wo es vom Licht abgeschirmt war (die substraktive Kombination von Magenta und Gelb), und magentafarben, wo die Gelb erzeugenden, selbst Farbe entwickelnden Tonerteilchen durch Bestrahlung gehärtet worden waren.The selectively hardened toner image on the paper was passed through a squeegee roller after the toner image was covered with a piece of weighing paper to prevent toner particles from sticking to the rollers during print development. The final electrostatically produced image was red where it was shielded from light (the subtractive combination of magenta and yellow) and magenta where the yellow-producing, self-color-developing toner particles had been hardened by irradiation.
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