ТОНЕР, УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КАРТРИДЖ
TONER, IMAGE FORMING DEVICE AND PROCESS CARTRIDGE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к тонеру для проявления скрытого электростатического изображения, сформированного в электрофотографии, электростатической записи и электростатической печати.
Уровень техники
Исследования и разработки в области электрофотографии были проведены на основе разнообразных изобретательских идей и технических подходов. В электрофотографии изображение формируется в стадиях, в которых происходит заряжание поверхности несущего скрытое изображение элемента, проявление сформированного скрытого электростатического изображения при воздействии цветного тонера с образованием выполненного тонером изображения из тонера, перенос выполненного тонером изображения из тонера на носитель записи, такой как переводная бумага, и закрепление изображения нагретым валиком или тому подобным. Тонер, оставшийся на несущем скрытое изображение элементе, не будучи перенесенным, удаляется очистным лезвием (ракелем) или тому подобным.
Недавно широко распространились устройства формирования цветного изображения с использованием электрофотографической системы, и стало желательным получать изображения с более высокой точностью ввиду легкодоступности цифровых изображений. В процессе исследований, которые были проведены для создания изображений с более высокими разрешением и градацией цвета, недавно были разработаны сферические тонеры для точного воспроизведения скрытого электростатического изображения, и было изучено получение более круглых и более мелкозернистых тонеров. Тонер, полученный методом распыления, имеет ограничение в создании таких свойств, и поэтому использовались полимеризационные тонеры, полученные методом суспензионной полимеризации, методом эмульсионной полимеризации и методом дисперсионной полимеризации, которые могут формировать более круглые и более мелкозернистые тонеры.
С полимеризационным тонером связана проблема в отношении характеристик очистки вследствие сферической формы частиц.
Более конкретно, со сферическим тонером связаны такие проблемы, что является затруднительным удаление тонера, остающегося на несущем скрытое изображение элементе, и тонер может загрязнять заряжающий валик или вызывать дефекты изображения вследствие тонера, оставшегося на несущем скрытое изображение элементе. В настоящее время еще более важным является то, чтобы функциональные детали имели длительный срок службы для выполнения более экономичной печати. В ряду таких деталей был разработан способ увеличения продолжительности срока службы несущего скрытое изображение элемента, но необходимо разрешить проблему абразивного износа пленки вследствие трения в контакте с ракелем, чтобы обеспечить длительный срок службы несущего скрытое изображение элемента.
Для улучшения характеристик очистки были внесены разнообразные предложения. Например, Патентный Документ (PTL) 1 представляет, что в качестве поверхностной добавки используют порошок неорганического оксида с модифицированной поверхностью, и поверхностно-модифицированный порошок неорганического оксида представляет собой порошок неорганического оксида, поверхность которого обработана реакционно-способным модифицированным силиконовым маслом, имеет степень связывания углерода 90% или выше и гидрофобность 95% или выше. Поскольку эта поверхностная добавка имеет высокую степень связывания силиконового масла, то есть 90% или выше, не может удерживаться достаточное количество несвязанного силиконового масла, даже когда добавлены 5 частей его по массе. Поэтому такая поверхностная добавка является недостаточной для улучшения характеристик очистки и сокращения степени абразивного износа пленки на несущем скрытое изображение элементе.
Патентный Документ (PTL) 2 раскрывает применение поверхностной добавки, которая сформирована из неорганических частиц, содержащих силикон, и имеет долю несвязанного силиконового масла от 10% по массе до 65% по массе. Эта поверхностная добавка обеспечивает небольшое количество несвязанного силиконового масла в тонере и поэтому является недостаточной для улучшения характеристик очистки и сокращения степени абразивного износа пленки на несущем скрытое изображение элементе.
Патентный Документ (PTL) 3 представляет применение поверхностной добавки, которая представляет собой оксид кремния, поверхность которого обработана силиконовым маслом и имеет количество несвязанного масла менее 3% по массе. Однако предложенная поверхностная добавка имеет высокую степень связывания масла, то есть доля несвязанного силиконового масла составляет менее 3% по массе, и достаточное количество несвязанного силиконового масла не может быть обеспечено. Тем самым этого недостаточно для улучшения характеристик очистки сферического тонера и сокращения степени абразивного износа пленки на несущем скрытое изображение элементе.
Патентный Документ (PTL) 4 раскрывает применение поверхностной добавки, которая представляет собой частицы кремнезема, обработанные силиконовым маслом, имеющие средний диаметр первичных частиц от 50 нм до 150 нм и количество несвязанного масла от 0,1% по массе до 3% по массе. Однако в этом предложении количество несвязанного масла в тонере составляет только около 0,15% по массе в расчете на количество несвязанного силиконового масла в описанной в Примерах поверхностной добавке и поэтому является недостаточным для улучшения характеристик очистки сферического тонера и для сокращения степени абразивного износа пленки на несущем скрытое изображение элементе.
Патентный Документ (PTL) 5 представляет применение поверхностной добавки, которая сформирована из подвергнутых гидрофобизирующей обработке неорганических частиц, имеющих средний диаметр первичных частиц 100 нм или меньше, имеет остаточное количество гидрофобизирующего агента от 40% до 98,5% в расчете на вес и содержит по меньшей мере одно соединение, имеющее структуру органополисилоксана в компоненте, оставшемся после обработки растворителем подвергнутых гидрофобизации неорганических частиц. Однако в этом предложении количество силиконового масла, добавленного к поверхностной добавке, является малым согласно его Примерам, и, более того, невелико его количество относительно тонера. Количество несвязанного силиконового масла желательно является малым и поэтому недостаточным для улучшения характеристик очистки сферического тонера и для сокращения степени абразивного износа пленки на несущем скрытое изображение элементе.
Список цитированной литературы
Патентная литература
Патентный документ 1: Японская выложенная патентная заявка (JP-A) № 2009-292915
Патентный документ 2: JP-A № 2009-98700
Патентный документ 3: JP-A № 2009-25744
Патентный документ 4: JP-A № 2009-98194
Патентный документ 5: JP-A № 2002-148847
Сущность изобретения
Техническая проблема
Настоящее изобретение имеет целью создание недорогого электрофотографического тонера, устройства формирования изображения и технологического картриджа, для всех из которых пригодность к очистке от сферического тонера улучшена в любой окружающей среде, увеличена эксплуатационная долговечность несущего скрытое изображение элемента и формируются изображения высокого качества.
Целью настоящего изобретения является создание недорогого электрофотографического тонера, устройства формирования изображения и технологического картриджа, для всех из которых улучшена пригодность сферического тонера к очистке в любой окружающей среде, увеличена эксплуатационная долговечность несущего скрытое изображение элемента, предотвращены отложения на проявочном элементе и формируются изображения высокого качества.
Разрешение проблемы
Средства разрешения вышеупомянутых проблем являются следующими.
Тонер, который содержит:
связующую смолу;
окрашивающее вещество; и
обработанную силиконовым маслом поверхностную добавку,
причем обработанная силиконовым маслом поверхностная добавка содержит несвязанное силиконовое масло, и общее количество несвязанного силиконового масла составляет от 0,2% по массе до 0,5% по массе относительно тонера, и
причем тонер имеет среднюю округлость от 0,96 до 1.
Преимущественные результаты изобретения
Применение тонера согласно настоящему изобретению позволяет формировать запирающий слой из обработанного силиконовым маслом кремнезема, который представляет собой поверхностную добавку, чтобы тем самым счищать сферический тонер с помощью запирающего слоя.
Более того, поскольку тонер имеет определенное количество несвязанного силиконового масла, снижается трение между несущим скрытое изображение элементом и ракелем, тем самым предотвращая абразивный износ пленки самого наружного слоя несущего скрытое изображение элемента, обеспечивая длительный срок службы несущего скрытое изображение элемента.
Кроме того, способ формирования изображения и устройство формирования изображения с использованием тонера согласно настоящему изобретению позволяют получать высококачественные изображения в любой окружающей среде.
Кроме того, настоящим изобретением могут быть созданы недорогой электрофотографический тонер, устройство формирования изображения и технологический картридж, для всех из которых улучшена пригодность сферического тонера к очистке с элемента промежуточного переноса в течение длительного периода времени в любой окружающей среде, достигнута длительная эксплуатационная долговечность элемента промежуточного переноса, предотвращены отложения на проявочном элементе и формируются превосходные изображения.
Краткое описание чертежей
ФИГ. 1 представляет изображение, иллюстрирующее состояние запирающего слоя на передней поверхности ракеля.
ФИГ. 2 представляет схематическую диаграмму, иллюстрирующую один пример устройства формирования изображения согласно настоящему изобретению.
ФИГ. 3 представляет схематическую диаграмму, иллюстрирующую узел закрепления с мягкими валиками, содержащими поверхностной слой на основе фторированного материала.
ФИГ. 4 представляет схематическую диаграмму, иллюстрирующую один пример устройства формирования многоцветного изображения.
ФИГ. 5 представляет схематическую диаграмму, иллюстрирующую один пример устройства формирования полноцветного изображения с револьверным проявочным узлом.
ФИГ. 6 представляет схематическую диаграмму, иллюстрирующую один пример конструкции технологического картриджа.
ФИГ. 7 представляет схематическую диаграмму, иллюстрирующую один пример очистительного узла для применения в устройстве формирования изображения согласно настоящему изобретению.
ФИГ. 8 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую один пример очистительного узла.
ФИГ. 9 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую один пример ракеля очистительного узла.
ФИГ. 10 представляет схему, иллюстрирующую принцип определения общего количества несвязанного силиконового масла в тонере.
Описание вариантов осуществления изобретения
(Тонер)
Тонер согласно настоящему изобретению содержит по меньшей мере одну связующую смолу, одно окрашивающее вещество, одну обработанную силиконовым маслом поверхностную добавку и, при необходимости, дополнительно может содержать другие компоненты.
<Поверхностная добавка>
Силиконовое масло, используемое в обработанной силиконовым маслом поверхностной добавке, не является конкретно ограниченным, и его примеры включают диметилсиликоновое масло, масло на основе полидиметилсилоксана (PDMS), метилфенилсиликоновое масло, хлорфенилсиликоновое масло, метилгидросиликоновое масло, масло на основе алкилмодифицированных силиконов, масло на основе фтормодифицированных силиконов, модифицированное простыми полиэфирами силиконовое масло, модифицированное спиртами силиконовое масло, аминомодифицированное силиконовое масло, модифицированное эпоксидными соединениями силиконовое масло, модифицированное простыми эпоксиполиэфирами силиконовое масло, модифицированное фенолами силиконовое масло, модифицированное карбоксильными соединениями силиконовое масло, модифицированное меркаптосоединениями силиконовое масло, модифицированное метакрилатами силиконовое масло и модифицированное α-метилстиролом силиконовое масло. Они могут быть использованы независимо или в сочетании. Среди них в особенности предпочтительным является масло на основе полидиметилсилоксана (PDMS).
Примеры неорганических частиц, составляющих поверхностную добавку, включают кремнезем, оксид алюминия, оксид титана (диоксид титана), титанат бария, титанат магния, титанат кальция, титанат стронция, оксид железа, оксид меди, оксид цинка, оксид олова, кварцевый песок, глину, слюду, волластонит, диатомовую землю, оксид трехвалентного хрома, оксид церия, красный оксид железа, триоксид сурьмы, оксид магния, оксид циркония, сульфат бария, карбонат бария, карбонат кальция, карбид кремния и нитрид кремния. Они могут быть использованы независимо или в сочетании. Среди них предпочтительными являются кремнезем, оксид титана и оксид алюминия.
Эти неорганические частицы могут быть использованы для электрофотографического тонера независимо или в комбинации.
Количество неорганических частиц предпочтительно составляет от 0,1% по массе до 5% по массе, более предпочтительно от 0,3% по массе до 4% по массе относительно тонера.
Средний диаметр частиц для первичных частиц в обработанных силиконовым маслом неорганических частицах предпочтительно составляет от 30 нм до 150 нм, более предпочтительно от 30 нм до 100 нм. Когда средний диаметр этих частиц является большим, чем вышеупомянутый диапазон, величины удельной площади поверхности неорганических частиц малы, так что становится малым общее количество силиконового масла, которое несут на себе неорганические частицы, и поэтому действие несвязанного силиконового масла может не проявиться в достаточной степени, даже если количество несвязанного силиконового масла выдержано согласно настоящему изобретению. Когда средний диаметр этих частиц является меньшим, чем вышеупомянутый диапазон, неорганические частицы с трудом высвобождаются из тонера, так что необходимый для очистки запирающий слой едва ли сформируется, даже если количество несвязанного силиконового масла выдержано согласно настоящему изобретению. Поэтому желательный эффект может не проявиться в достаточной степени. Следует отметить, что упомянутый здесь средний диаметр частиц представляет среднечисленный диаметр частиц.
Средний диаметр первичных частиц в неорганических частицах в качестве поверхностной добавки может быть измерен с помощью прибора для измерения гранулометрического состава с использованием динамического рассеяния света, например, DLS-700 фирмы Otsuka Electronics Co., Ltd., или Coulter №4 от фирмы Beckman Coulter, Inc.
Однако предпочтительно, чтобы диаметры частиц были измерены непосредственно по фотографии, полученной в сканирующем электронном микроскопе или просвечивающем электронном микроскопе, так как затруднительно провести диссоциацию вторичного агрегирования частиц после обработки силиконовым маслом.
В этом случае проводят наблюдение по меньшей мере ста неорганических частиц и определяют среднее значение главной оси неорганических частиц.
2
2
2
2
Удельная площадь поверхности по методу ВЕТ (Брунауэра-Эммета-Теллера) предпочтительно составляет от 10 м/г до 50 м/г. Когда удельная площадь поверхности по ВЕТ является меньшей чем 10 м/г, общее количество силиконового масла, удерживаемое неорганическими частицами, становится малым, и поэтому действие несвязанного силиконового масла может не проявиться в достаточной степени, даже если количество несвязанного силиконового масла выдержано согласно настоящему изобретению. Когда удельная площадь поверхности по ВЕТ является большей чем 50 м/г, то затруднительно сформировать необходимый для очистки запирающий слой, даже если количество несвязанного силиконового масла выдержано согласно настоящему изобретению, и тем самым желательный эффект может не проявиться в достаточной мере.
Здесь измерение удельной площади поверхности по ВЕТ поверхностной добавки выполняют следующим образом с использованием анализатора удельной площади поверхности Autosorb-1 фирмы Quantachrome Corporation.
-3
Около 0,1 г измеряемого образца отвешивают, и помещают в ячейку, и подвергают деаэрации при температуре 40°С и в вакууме при давлении 1,0×10 мм рт.ст. (0,133 Па) или ниже в течение 12 часов или дольше.
После этого вводят газообразный азот для адсорбции его образцом в состоянии охлаждения жидким азотом, и измеряют значение многоточечным методом.
Несвязанное силиконовое масло
Описываемое в настоящем изобретении несвязанное силиконовое масло включает силиконовое масло, которое физически адсорбировано в порах на поверхностях неорганических частиц, при необязательном химическом связывании с поверхностями неорганических частиц. Более конкретно, несвязанное силиконовое масло представляет собой компонент, который легко отделяется от неорганических частиц, когда оно соприкасается с другим предметом.
Здесь ФИГ. 10 представляет концептуальную диаграмму, иллюстрирующую определение общего количества несвязанного силиконового масла в тонере.
- Общее количество несвязанного полидиметилсилоксана (PDMS) в обработанном силиконовым маслом кремнеземе=количество несвязанного PDMS А+количество несвязанного PDMS В+количество несвязанного PDMS С
- Общее количество несвязанного PDMS в тонере=[(количество несвязанного PDMS А+количество несвязанного PDMS В+количество несвязанного PDMS С)/количество тонера]×100
Несвязанное силиконовое масло представляет собой часть силиконового масла, которая может быть удалена хлороформом, и эта часть может быть удалена при внешнем контакте или под внешней нагрузкой.
Остальное силиконовое масло представляет собой часть силиконового масла, которая не может быть удалена хлороформом, и эта часть не может быть удалена при внешнем контакте или под внешней нагрузкой.
Удаленное силиконовое масло переносится на несущий скрытое изображение элемент и элемент промежуточного переноса, чтобы тем самым содействовать снижению трения в контакте с ракелем. В результате этого предотвращается вибрация, обусловленная ракелем, и уменьшается зазор, возникающий между несущим скрытое изображение элементом или элементом промежуточного переноса и ракелем во время вибрации, так что может быть счищен тонер, имеющий высокую среднюю округлость.
Общее количество несвязанного силиконового масла составляет от 0,2% по массе до 0,5% по массе, предпочтительно от 0,3% по массе до 0,5% по массе и более предпочтительно от 0,3% по массе до 0,4% по массе относительно тонера.
Когда общее количество несвязанного силиконового масла в тонере составляет менее 0,2% по массе, может быть снижена эффективность очистки и может возрастать степень абразивного износа пленки несущего скрытое изображение элемента. Когда общее количество его составляет более 0,5% по массе, на проявочном элементе могут возникать отложения, например может загрязняться регулирующий ракель, используемый при однокомпонентном проявлении, и когда продолжается повторение операции печати, снижается способность к заряжанию, и вследствие отложений сокращается величина заряда тонера.
Измерение количества несвязанного силиконового масла (содержания несвязанного силиконового масла) в тонере может быть проведено количественным методом, включающим следующие стадии (1)-(3):
(1) Экстракция несвязанного силиконового масла
Образец тонера заливают хлороформом, перемешивают и оставляют стоять.
К твердым веществам, полученным после удаления надосадочной жидкости в результате разделения с использованием центрифуги, добавляют хлороформ, и полученную смесь перемешивают и оставляют стоять. Эту операцию повторяют для удаления несвязанного силиконового масла из образца.
(2) Определение содержания углерода
Содержание углерода в образце, из которого было удалено несвязанное силиконовое масло, измеряют с помощью прибора для элементного анализа на CHN (CHN corder MT-5 (от фирмы Yanaco Co., Ltd.)).
(3) Определение количества несвязанного силиконового масла
Количество несвязанного силиконового масла получают согласно следующему уравнению (1).
Количество несвязанного силиконового масла=(С0-С1)/С×100×40/12 (% по массе) Уравнение (1)
В вышеуказанном уравнении «С» представляет содержание углерода (% по массе) в обрабатывающем агенте на основе силиконового масла, «С0» представляет содержание углерода (% по массе) в образце перед экстракцией, «С1» представляет содержание углерода (% по массе) в образце после экстракции и коэффициент «40/12» представляет пересчетный коэффициент для преобразования величины содержания С (углерода) в структуре полидиметилсилоксана в общее количество
Структурная формула полидиметилсилоксана представлена ниже:
Способ обработки силиконовым маслом
Неорганические частицы, которые были предварительно обезвожены и высушены в печи при температуре в несколько сот градусов Цельсия, и силиконовое масло приводят в однородный контакт между собой, чтобы тем самым осадить силиконовое масло на поверхностях неорганических частиц.
Чтобы осадить силиконовое масло на неорганических частицах, неорганические частицы и силиконовое масло смешивают в достаточной степени, как порошки с помощью смесителя, такого как вращающийся нож. В альтернативном варианте, силиконовое масло растворяют в растворителе, способном разбавлять силиконовое масло и имеющем относительно низкую температуру кипения, неорганические частицы погружают в полученный раствор, и растворитель удаляют высушиванием, тем самым осаждая силиконовое масло на неорганических частицах.
Когда вязкость силиконового масла высока, неорганические частицы предпочтительно подвергают обработке в жидкости.
После этого неорганические частицы, на которых было осаждено силиконовое масло, подвергают термической обработке в печи при температуре от 100°С до нескольких сот градусов Цельсия. В результате металл и силиконовое масло могут образовывать силоксановую связь с использованием гидроксильной группы на поверхностях неорганических частиц, и само силиконовое масло может дополнительно полимеризоваться или подвергаться сшиванию.
Вышеупомянутая реакция может быть ускорена заблаговременным добавлением катализатора (например, кислоты, щелочи, соли металла, октоата цинка, октоата олова и дилаурата дибутилолова) к силиконовому маслу до реакции.
Более того, прежде, чем быть обработанными силиконовым маслом, неорганические частицы могут быть подвергнуты обработке гидрофобизирующим реагентом, таким как кремнийорганический аппрет.
Неорганические частицы, которые были предварительно гидрофобизированы, имеют более высокую способность адсорбировать силиконовое масло по сравнению с частицами без гидрофобизирующей обработки.
2
2
2
2
Количество силиконового масла, добавляемого к поверхностной добавке, предпочтительно составляет от 2 мг/м до 10 мг/м в расчете на площадь поверхности поверхностной добавки. Когда количество его составляет меньше 2 мг/м, достаточное количество несвязанного силиконового масла в тонере не может быть обеспечено, так что могут быть не достигнуты достаточные характеристики очистки. Когда его количество составляет больше 10 мг/м, количество несвязанного силиконового масла в тонере является слишком большим, что может вызывать образование пленки из силиконового масла на несущем скрытое изображение элементе или проявочном узле, обусловливая дефектные изображения.
Будет разъяснено действие несвязанного силиконового масла, получаемое в настоящем изобретении.
ФИГ. 1 представляет фотографию, которая фиксирует состояние рядом с ракелем, когда формирование изображения происходит с использованием тонера согласно настоящему изобретению. На передней поверхности ракеля, между тонером и ракелем, формируется запирающий слой 103 из обработанного силиконовым маслом кремнезема. Этот запирающий слой 103 предотвращает соскальзывание тонера 102 с ракеля. Более того, определенное количество несвязанного силиконового масла присутствует для снижения трения между несущим скрытое изображение элементом и ракелем, и поэтому может быть предотвращен абразивный износ пленки поверхностного слоя несущего скрытое изображение элемента.
Другие неорганические частицы; тонкодисперсная поверхностная добавка
В настоящем изобретении по меньшей мере одна тонкодисперсная поверхностная добавка может быть использована вместе с пластификатором, и в качестве тонкодисперсной поверхностной добавки применяют общеупотребительные неорганические частицы, которые не были подвергнуты поверхностной обработке, и/или традиционные неорганические частицы, которые были обработаны иным гидрофобизирующим реагентом, нежели силиконовое масло.
Примеры гидрофобизирующего реагента включают кремнийорганический аппрет, силилирующий реагент, кремнийорганический аппрет, содержащий фторалкильную группу, сшивающий реагент на основе органического титаната и сшивающий реагент на основе алюминия. Примеры неорганических частиц включают кремнезем, оксид алюминия, оксид титана, титанат бария, титанат магния, титанат кальция, титанат стронция, оксид цинка, оксид олова, кварцевый песок, глину, слюду, волластонит, диатомовую землю, оксид трехвалентного хрома, оксид церия, красный оксид железа, триоксид сурьмы, оксид магния, оксид циркония, сульфат бария, карбонат бария, карбонат кальция, карбид кремния и нитрид кремния. Они могут быть использованы по отдельности или в комбинации.
Что касается неорганических частиц, используемых в комбинации, то преимущественно применяются неорганические частицы, имеющие меньший средний диаметр частиц, чем у обработанных силиконовым маслом неорганических частиц.
Применение этих мелких неорганических частиц повышает степень покрытия поверхности тонера, что содействует приданию проявителю (девелоперу) надлежащей текучести и обеспечению точной воспроизводимости скрытого изображения или степени проявления во время проявления.
Более того, во время хранения проявителя предотвращается агрегация или затвердевание тонера.
Количество вышеупомянутых других неорганических частиц предпочтительно составляет от 0,01% по массе до 5% по массе, более предпочтительно от 0,1% по массе до 2% по массе относительно тонера.
Вспомогательные средства для очистки
Для удаления проявителя, оставшегося на несущем скрытое изображение элементе или первичной передаточной среде после переноса, в комбинации может быть использован улучшающий очистку агент.
Примеры улучшающего очистку агента включают: металлическую соль жирной кислоты, такую как стеарат цинка, стеарат кальция, и стеариновую кислоту; и полимерные частицы, образованные эмульсионной полимеризацией без применения мыла, такие как частицы полиметилметакрилата и частицы полистирола. Что касается полимерных частиц, то предпочтительными являются частицы, имеющие относительно узкое распределение частиц по величине и имеющие среднеобъемный диаметр частиц от 0,01 мкм до 1 мкм.
Частицы смолы
В качестве частиц смолы, например частицы, сформированные из полистирола, сложного эфира метакриловой кислоты или сополимера сложного эфира акриловой кислоты, полученные эмульсионной полимеризацией без применения поверхностно-активных веществ (мыл), суспензионной полимеризацией или дисперсионной полимеризацией; полимерные частицы, полученные поликонденсацией, такие как силикон, бензогуанамин и найлон; или полимерные частицы, сформированные из термореактивной смолы, могут быть использованы в комбинации во время введения поверхностной добавки.
Применение этих частиц смолы в комбинации позволяет повысить способность проявителя заряжаться, сокращая число частиц тонера с обратным зарядом и уменьшая осаждение проявителя на участках фона.
Количество частиц смолы предпочтительно составляет от 0,01% по массе до 5% по массе, более предпочтительно от 0,1% по массе до 2% по массе относительно тонера.
<Связующая смола>
В качестве связующей смолы преимущественно используют сложнополиэфирную смолу.
Примеры сложнополиэфирной смолы включают продукты полимеризации с раскрытием цикла лактонов, продукт конденсационной полимеризации гидроксикарбоновой кислоты и продукты поликонденсации полиола и поликарбоновой кислоты. Среди них предпочтителен продукт поликонденсации полиола и поликарбоновой кислоты по соображениям многообразия вариантов формирования структур.
Пиковая молекулярная масса сложнополиэфирной смолы предпочтительно составляет от 1000 до 30000, более предпочтительно от 1500 до 10000 и еще более предпочтительно от 2000 до 8000. Когда пиковая молекулярная масса ее составляет 1000 или больше, полученному тонеру придается желательная термостойкость и стабильность при хранении. Когда пиковая молекулярная масса ее составляет 30000 или меньше, полученному тонеру сообщается желательная способность к низкотемпературному закреплению.
Температура стеклования сложнополиэфирной смолы предпочтительно составляет от 35°С до 80°С, более предпочтительно от 40°С до 70°С, еще более предпочтительно от 45°С до 65°С. Когда температура стеклования ее составляет 35°С или выше, можно избежать следующих проблем, а именно деформирования тонера в высокотемпературной среде, такой как окружающая среда в летнее время, или утраты исходных технических характеристик как дисперсного материала, поскольку частицы тонера слипаются друг с другом. Когда температура стеклования ее составляет 80°С или ниже, полученный тонер имеет превосходную способность к закреплению.
Тонер согласно настоящему изобретению может быть получен в стадии, в которой растворяют и диспергируют смолу, окрашивающее вещество и разрыхлитель, которые формируют основную часть тонера, в растворителе, и в стадии, в которой диспергируют раствор или дисперсию в водной среде для выполнения гранулирования. Более того, тонер, имеющий структуру «сердцевина-оболочка», может быть получен в стадии, в которой добавляют жидкостную дисперсию частиц смолы, в которой диспергированы частицы смолы, для формирования выступов (оболочек), к жидкостной дисперсии частиц сердцевины, в которой в качестве сердцевинных частиц содержится тонер, полученный в вышеупомянутых стадиях, чтобы тем самым сформировать выступы, образованные из частиц смолы на поверхностях сердцевинных частиц, и в стадии, в которой удаляют органический растворитель из жидкостной дисперсии сердцевинных частиц на поверхностях, на которых были сформированы выступы (оболочки). В настоящем изобретении тонер предпочтительно представляет собой тонер, имеющий структуру «сердцевина-оболочка». Следует отметить, что в настоящем описании частицы тонера до того, как введены поверхностные добавки, могут называться базовыми частицами тонера.
Примеры сложнополиэфирной смолы включают продукты поликонденсации нижеследующего полиола (1) и нижеследующей поликарбоновой кислоты (2), или может быть использована любая сложнополиэфирная смола. Более того, могут быть применены многочисленные сложнополиэфирные смолы в смеси.
Полиол
Примеры полиола (1) включают алкиленгликоль (например, этиленгликоль, 1,2-пропиленглиоколь, 1,3-пропиленгликоль, 1,4-бутандиол и 1,6-гександиол); простой эфир алкиленгликоля (например, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль, полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль и простой эфир политетраметиленгликоля); алициклический диол (например, 1,4-циклогександиметанол и гидрированный бисфенол А); бисфенолы (например, бисфенол А, бисфенол F, бисфенол S и 3,3'-дифтор-4,4'-дигидроксибифенил), 4,4'-дигидроксибифенилы; бис(гидроксифенил)алканы, такие как бис(3-фтор-4-гидроксифенил)метан, 1-фенил-1,1-бис(3-фтор-4-гидроксифенил)этан, 2,2-бис(3-фтор-4-гидроксифенил)пропан, 2,2-бис(3,5-дифтор-4-гидроксифенил)пропан (другое наименование: тетрафторбисфенол A) и 2,2-бис(3-гидроксифенил)-1,1,1,3,3,3-гексафторпропан; простые бис(4-гидроксифенил)эфиры, такие как простой 3-фтор-4-гидроксифениловый эфир; алкиленоксидные (например, этиленоксида, пропиленоксида и бутиленоксида) аддукты алициклического диола; и алкиленоксидные (например, этиленоксида, пропиленоксида и бутиленоксида) аддукты бисфенолов.
Среди них предпочтительны C2-C12-алкиленгликоли и алкиленоксидные аддукты бисфенолов и более предпочтительны алкиленоксидные аддукты бисфенолов и комбинация алкиленоксидных аддуктов бисфенолов и C2-C12-алкиленгликолей.
Кроме того, прочие примеры их включают: многоатомные алифатические спирты с числом гидроксильных групп от трех до восьми или более (например, глицерин, триметилолэтан, триметилолпропан, пентаэритрит и сорбит); трехатомные или более фенолы (например, трисфенол PA, фенольный новолак и крезольный новолак); и алкиленоксидные аддукты трехатомных или более фенолов.
Следует отметить, что полиол может быть использован независимо или в комбинации, и полиол не ограничивается перечисленными выше примерами.
Поликарбоновые кислоты
Примеры поликарбоновой кислоты (2) включают алкилендикарбоновую кислоту (например, янтарную кислоту, адипиновую кислоту и себациновую кислоту); алкенилендикарбоновую кислоту (например, малеиновую кислоту и фумаровую кислоту); и ароматическую дикарбоновую кислоту (например, фталевую кислоту, изофталевую кислоту, терефталевую кислоту, нафталиндикарбоновую кислоту, 3-фторизофталевую кислоту, 2-фторизофталевую кислоту, 2-фтортерефталевую кислоту, 2,4,5,6-тетрафторизофталевую кислоту, 2,3,5,6-тетрафтортерефталевую кислоту, 5-трифторметилизофталевую кислоту, 2,2-бис(4-карбоксифенил)гексафторпропан, 2,2-бис(4-карбоксифенил)гексафторпропан, 2,2-бис(3-карбоксифенил)гексафторпропан, 2,2'-бис(трифторметил)-4,4'-бифенилдикарбоновую кислоту, 3,3'-бис(трифторметил)-4,4'-бифенилдикарбоновую кислоту, 2,2'-бис(трифторметил)-3,3'-бифенилдикарбоновую кислоту, и ангидрид гексафторизопропилидендифталевой кислоты).
Среди них предпочтительны C4-C20-алкилендикарбоновые кислоты и ароматические C8-C20-дикарбоновые кислоты. Кроме того, примеры трехосновных или более поликарбоновых кислот включают ароматические C9-C20-поликарбоновые кислоты (например, тримеллитовую кислоту и пиромеллитовую кислоту). Более того, для взаимодействия с полиолом (1) могут быть использованы ангидриды кислот или сложные эфиры с низшим алкилом (например, метиловые сложные эфиры, этиловые сложные эфиры и изопропиловые сложные эфиры) вышеуказанных поликарбоновых кислот.
Следует отметить, что поликарбоновая кислота может быть применена независимо или в комбинации, и не ограничивается перечисленными выше примерами.
Соотношение полиола (l) и поликарбоновой кислоты (2) определяется как эквивалентное отношение [OH]/[COOH] гидроксильной группы [OH] к карбоксильной группе [COOH], и эквивалентное отношение [OH]/[COOH] предпочтительно составляет от 2/1 до 1/1, более предпочтительно от 1,5/1 до 1/1 и еще более предпочтительно от 1,3/1 до 1,02/1.
Пиковая молекулярная масса сложнополиэфирной смолы предпочтительно составляет от 1000 до 30000, более предпочтительно от 1500 до 10000 и еще более предпочтительно от 2000 до 8000. Когда пиковая молекулярная масса ее составляет меньше 1000, полученный тонер может иметь недостаточную стабильность при хранении в отношении термостойкости. Когда пиковая молекулярная масса ее составляет свыше 30000, полученный тонер может иметь недостаточную способность к низкотемпературному закреплению.
<<Модифицированная сложнополиэфирная смола>>
Связующая смола может содержать модифицированную сложнополиэфирную смолу, содержащую уретановую и/или мочевинную группу, для регулирования вязкоупругости.
Количество модифицированной сложнополиэфирной смолы, содержащей уретановую и/или мочевинную группу, в связующей смоле предпочтительно составляет 20% по массе или меньше, более предпочтительно 15% по массе или меньше и еще более предпочтительно 10% по массе или меньше. Когда количество ее составляет более 20% по массе, полученный тонер может иметь недостаточную способность к низкотемпературному закреплению.
Модифицированная сложнополиэфирная смола, содержащая уретановую и/или мочевинную группу, может быть непосредственно смешана со связующей смолой, но из соображений производительности является предпочтительным, чтобы модифицированную сложнополиэфирную смолу с относительно низкой молекулярной массой, содержащую изоцианатную группу на ее концевом участке (далее также может называться «форполимером»), и амины, реакционно-способные в отношении форполимера, добавляли к связующей смоле и смешивали с нею, и инициировали протекание реакции удлинения цепи и/или сшивания во время и/или после гранулирования, чтобы тем самым сформировать модифицированную сложнополиэфирную смолу, содержащую уретановую и/или мочевинную группу. Этим путем модифицированная сложнополиэфирная смола с относительно высокой молекулярной массой может быть легко введена в связующую смолу для регулирования вязкоупругости.
Форполимер
Примеры форполимера, содержащего изоцианатную группу, включают продукт поликонденсации полиола (1) и поликарбоновой кислоты (2), и соединение, образованное реакцией между сложным полиэфиром, содержащим группу с активным водородом, и полиизоцианатом (3). Примеры содержащейся в сложном полиэфире группы с активным водородом включают гидроксильную группу (например, спиртовую гидроксильную группу и фенольную гидроксильную группу), аминогруппу, карбоксильную группу и меркаптогруппу. Среди них в особенности предпочтительна спиртовая гидроксильная группа.
Примеры полиизоцианата (3) включают: алифатический полиизоцианат (например, тетраметилендиизоцианат, гексаметилендиизоцианат и 2,6-диизоцианатометилкапроат); алициклический полиизоцианат (например, изофорондиизоцианат и циклогексилметандиизоцианат); ароматический диизоцианат (например, толуилендиизоцианат и дифенилметандиизоцианат); ароматическо-алифатический диизоцианат (например, α,α,α',α'-тетраметилксилилендиизоцианат); изоцианураты; и вышеуказанные полиизоцианаты, блокированные фенольными производными, оксимом или капролактамом. Они могут быть использованы независимо или в комбинации.
Содержание полиизоцианата (3) определяется как эквивалентное отношение ([NCO]/[OH]) изоцианатной группы [NCO] к гидроксильной группе [OH] сложного полиэфира, и эквивалентное отношение ([NCO]/[OH]) предпочтительно составляет от 5/1 до 1/1, более предпочтительно от 4/1 до 1,2/1 и еще более предпочтительно от 2,5/1 до 1,5/1. Когда эквивалентное отношение составляет более 5, полученный тонер может иметь недостаточную способность к низкотемпературному закреплению. Когда мольная доля [NCO] составляет меньше 1, содержание мочевины в модифицированном сложном полиэфире является низким, что может иметь результатом плохую устойчивость тонера к смещению. Количество полиизоцианата (3) как структурной единицы в форполимере (А), содержащем изоцианатную группу на его концевом участке, предпочтительно составляет от 0,5% по массе до 40% по массе, более предпочтительно от 1% по массе до 30% по массе и еще более предпочтительно от 2% по массе до 20% по массе. Когда его количество составляет меньше 0,5% по массе, полученный тонер может иметь недостаточную устойчивость к смещению. Когда его количество превышает 40% по массе, полученный тонер может иметь недостаточную способность к низкотемпературному закреплению.
Число изоцианатных групп, содержащихся в расчете на молекулу форполимера (А), содержащего изоцианатную группу, предпочтительно составляет 1 или более, более предпочтительно от 1,5 до 3 в среднем и еще более предпочтительно от 1,8 до 2,5 в среднем. Когда их число на молекулу составляет менее 1, молекулярная масса модифицированного сложного полиэфира после реакции удлинения цепи и/или сшивания является малой, что может иметь результатом недостаточную устойчивость к смещению полученного тонера.
Реагент для удлинения цепи и/или сшивания
В качестве реагента для удлинения цепи и/или сшивания могут быть использованы амины. Примеры аминов (В) включают диамин (В1), полиамин (В2) с тремя или более аминогруппами, аминоспирт (В3), аминомеркаптан (В4), аминокислоту (В5) и блокированное соединение (В6), где блокирована аминогруппа любого из вышеуказанных В1-В5.
Примеры диамина (В1) включают ароматический диамин, алициклический диамин и алифатический диамин.
Примеры ароматического диамина включают фенилендиамин, диэтилтолуилендиамин, 4,4'-диаминодифенилметан, тетрафтор-пара-ксилилендиамин, и тетрафтор-пара-фенилендиамин.
Примеры алициклического диамина включают 4,4'-диамино-3,3'-диметилдициклогексилметан, диаминоциклогексан и изофорондиамин.
Примеры алифатического диамина включают этилендиамин, тетраметилендиамин, гексаметилендиамин, додекафторгексилендиамин и тетракозафтордодецилендиамин.
Примеры полиамина (В2) с тремя или более аминогруппами включают диэтилентриамин и триэтилентетрамин.
Примеры аминоспирта (В3) включают этаноламин и гидроксиэтиланилин.
Примеры аминомеркаптана (В4) включают аминоэтилмеркаптан и аминопропилмеркаптан.
Примеры аминокислоты (В5) включают аминопропионовую кислоту и аминокапроновую кислоту.
Примеры блокированного соединения (В6), где аминогруппа любого из вышеуказанных В1-В5 блокирована, включают кетиминное соединение и производное оксазолина, полученное из аминов В1-В5 и кетонов (например, ацетона, метилэтилкетона и метилизобутилкетона).
Более того, реакция удлинения цепи и/или сшивания может быть необязательно прекращена с использованием терминатора цепи, чтобы тем самым регулировать молекулярную массу модифицированного сложного полиэфира после реакции. Примеры терминатора цепи включают моноамин (например, диэтиламин, дибутиламин, бутиламин и лауриламин) и блокированные производные вышеуказанного моноамина (например, кетиминное производное).
Что касается количества аминов (В), эквивалентное отношение ([NCO]/[NHx]) изоцианатной группы [NCO], содержащейся в содержащем изоцианатную группу форполимере (А), к аминогруппе [NHx], содержащейся в аминах (В), предпочтительно составляет от 1/2 до 2/1, более предпочтительно от 1,5/1 до 1/1,5 и еще более предпочтительно от 1,2/1 до 1/1,2. Когда эквивалентное отношение ([NCO]/[NHx]) составляет больше 2/1 или меньше 1/2, молекулярная масса полученного модифицированного мочевиной сложного полиэфира (i) является низкой, что может иметь результатом недостаточную устойчивость к горячему смещению полученного тонера.
<<Кристаллическая сложнополиэфирная смола>>
Тонер согласно настоящему изобретению может содержать кристаллическую сложнополиэфирную смолу для улучшения способности к низкотемпературному закреплению.
Кристаллическую сложнополиэфирную смолу также получают, как вышеупомянутый продукт поликонденсации полиола и поликарбоновой кислоты.
В качестве полиола предпочтителен алифатический полиол, и конкретные примеры его включают этиленгликоль, 1,2-пропиленгликоль, 1,3-пропиленгликоль, 1,4-бутандиол, 1,5-пентандиол, 1,6-гександиол, 1,7-гептандиол, 1,8-октандиол, неопентилгликоль и 1,4-бутендиол. Они могут быть использованы независимо или в комбинации. Среди них предпочтительны 1,4-бутандиол, 1,6-гександиол и 1,8-октандиол и наиболее предпочтителен 1,6-гександиол.
Примеры поликарбоновой кислоты включают ароматическую дикарбоновую кислоту (например, фталевую кислоту, изофталевую кислоту и терефталевую кислоту) и алифатическую С2-С8-карбоновую кислоту. Из них предпочтительна алифатическая карбоновая кислота для повышения степени кристалличности.
Следует отметить, что кристаллическая смола (например, кристаллический сложный полиэфир) и некристаллическая смола отличаются друг от друга по их термическим свойствам. Например, кристаллическая смола представляет собой смолу, имеющую четкий эндотермический пик при измерении с использованием DSC (дифференциальной сканирующей калориметрии), как для воска. Некристаллическая смола представляет собой смолу, проявляющую плавную кривую согласно температуре стеклования при DSC-измерении.
Частицы винильной смолы для оболочечного слоя
В качестве смолы оболочечного слоя для применения в настоящем изобретении предпочтительно используют винильную смолу.
Частицы смолы, сформированные из винильной смолы, могут быть образованы полимеризацией смеси мономеров, содержащей главным образом в качестве одного мономера ароматическое соединение, содержащее способную к полимеризации винильную функциональную группу.
Количество ароматического соединения, содержащего способную к полимеризации винильную функциональную группу, в смеси мономеров предпочтительно составляет от 80% по массе до 100% по массе, более предпочтительно от 80% по массе до 95% по массе и еще более предпочтительно от 80% по массе до 90% по массе. Когда количество ароматического соединения, содержащего способную к полимеризации винильную функциональную группу, составляет меньше 80% по массе, полученный тонер может иметь плохую способность заряжаться.
Примеры способной к полимеризации функциональной группы в ароматическом соединении, содержащем способную к полимеризации винильную функциональную группу, включают винильную группу, изопропенильную группу, аллильную группу, акрилоильную группу и метакрилоильную группу.
Конкретные примеры мономера включают стирол, α-метилстирол, 4-метилстирол, 4-этилстирол, 4-трет-бутилстирол, 4-метоксистирол, 4-этоксистирол, 4-карбоксистирол или его соль с металлом, 4-стиролсульфоновую кислоту или ее соль с металлом, 1-винилнафталин, 2-винилнафталин, аллилбензол, бутилакрилат, акрилат феноксиалкиленгликоля, метакрилат феноксиалкиленгликоля, акрилат феноксиполиалкиленгликоля, метакрилат феноксиполиалкиленгликоля и метакрилат метоксидиэтиленгликоля. Они могут быть использованы независимо или в комбинации. Из них в особенности предпочтительны стирол и бутилакрилат, поскольку они являются легкодоступными и имеют превосходную способность заряжаться.
Более того, винильная смола для применения в настоящем изобретении может содержать соединение, содержащее способную к полимеризации винильную функциональную группу и кислотную группу (далее может называться «кислотным мономером») в количестве от 0% по массе до 7% по массе относительно смеси мономеров. Количество кислотного мономера предпочтительно составляет от 0% по массе до 4% по массе, более предпочтительно кислотный мономер не используют. Когда количество кислотного мономера составляет больше 7% по массе, сами полученные частицы винильной смолы имеют высокую стабильность в дисперсном состоянии, так что они с трудом осаждаются на капельки масла или легко отделяются от них после осаждения при нормальной температуре, даже если эти частицы винильной смолы добавлены к жидкостной дисперсии, в которой капельки масла диспергированы в водной фазе. Поэтому частицы винильной смолы легко отделяются во время процессов удаления растворителя, промывания, высушивания и обработки для введения поверхностной добавки. Когда количество кислотного мономера составляет 4% по массе или меньше, полученный тонер может не проявлять или только незначительно проявлять изменение своей способности заряжаться в отношении изменения среды при применении.
Примеры кислотной группы, содержащейся в соединении, содержащем способную к полимеризации винильную функциональную группу и кислотную группу, включают карбоновую кислоту, сульфоновую кислоту и фосфоновую кислоту.
Примеры соединения, содержащего способную к полимеризации винильную функциональную группу и кислотную группу, включают содержащий карбоксильную группу винильный мономер или его соль (например, (мет)акриловую кислоту, малеиновую кислоту (ангидрид), моноалкилмалеинат, фумаровую кислоту, моноалкилфумарат, кротоновую кислоту, итаконовую кислоту, моноалкилитаконат, моноэфир гликоля и итаконовой кислоты, цитраконовую кислоту, моноалкилцитраконат и коричную кислоту), содержащий фрагмент сульфоновой кислоты винильный мономер, виниловый сложный моноэфир серной кислоты или его соль, и содержащий фрагмент фосфорной кислоты винильный мономер или его соль. Они могут быть использованы независимо или в комбинации. Среди них предпочтительны (мет)акриловая кислота, малеиновая кислота (ангидрид), моноалкилмалеинат, фумаровая кислота и моноалкилфумарат.
В случае, где частицы винильной смолы и смолы для формирования сердцевины имеют высокую степень совместимости, может быть не получено желательное состояние поверхности тонера. Поэтому смесь применяемых мономеров и смола для формирования сердцевины могут быть контролируемо подобраны имеющими полярность или структуру, уменьшающие их совместимость.
Растворимость частиц винильной смолы в применяемом органическом растворителе регулируют таким образом, чтобы не растворить частицы винильной смолы в органическом растворителе в большей степени, чем необходимо. В случае, где частицы винильной смолы растворены до такой степени, что не может быть сохранена форма частиц, может быть не получено желательное состояние поверхности тонера.
Способ формирования частиц винильной смолы надлежащим образом выбирают в зависимости от предполагаемой цели без какого-нибудь ограничения, и его примеры включают следующие подходы от (а) до (f).
(а) Смесь мономеров вводят во взаимодействие в условиях реакции полимеризации, такой как метод суспензионной полимеризации, метод эмульсионной полимеризации, метод затравочной полимеризации и метод дисперсионной полимеризации, чтобы тем самым получить жидкостную дисперсию частиц винильной смолы.
(b) Смесь мономеров подвергают полимеризации заблаговременно, и полученную смолу измельчают в порошок с помощью механической вращающейся или струйной мельницы для тонкого помола и затем подвергают сортировке для получения тем самым частиц смолы.
(с) Смесь мономеров подвергают полимеризации заблаговременно, полученную смолу растворяют в растворителе для получения раствора смолы, и раствор смолы распыляют до состояния аэрозоля для получения тем самым частиц смолы.
(d) Смесь мономеров подвергают полимеризации заблаговременно, и к раствору смолы, в котором полученная смола растворена в растворителе, добавляют растворитель для осаждения частиц смолы. В альтернативном варианте, полученную смолу растворяют в нагретом растворителе, и образованный раствор смолы охлаждают, чтобы тем самым выделить частицы смолы в осадок. После этого растворитель удаляют для получения тем самым частиц смолы.
(е) Смесь мономеров подвергают полимеризации заблаговременно, полученную смолу растворяют в растворителе для приготовления раствора смолы, и раствор смолы диспергируют в водной среде в присутствии подходящего диспергирующего средства с последующим удалением растворителя нагреванием или понижением давления.
(f) Смесь мономеров подвергают полимеризации заблаговременно, полученную смолу растворяют в растворителе для приготовления раствора смолы, и после растворения в растворе смолы подходящего эмульгатора добавляют воду к раствору смолы, чтобы тем самым провести эмульгирование с переносом фаз.
Среди них предпочтителен вышеуказанный метод (а), поскольку производственные операции являются простыми, и частицы смолы гладко переводятся в следующую стадию, когда частицы смолы получены в виде жидкостной дисперсии.
Когда полимеризацию проводят по методу (а), к водной среде добавляют стабилизатор дисперсной системы, или к мономеру, подвергаемому обработке в реакции полимеризации, добавляют мономер (так называемый реакционный эмульгатор), способный обеспечивать стабильность дисперсии полученных полимеризацией частиц смолы, или используют оба вышеуказанных метода в комбинации, чтобы тем самым обеспечить стабильность дисперсии полученных частиц винильной смолы. Без стабилизатора дисперсной системы или реакционного эмульгатора винильная смола может быть не получена в виде частиц, так как дисперсное состояние частиц не может быть сохранено, или частицы смолы могут слипаться друг с другом во время хранения вследствие низкой стабильности дисперсии, или однородность диаметров, форм или состояния поверхности полученного тонера может быть плохой, поскольку стабильность дисперсии частиц недостаточна в описываемой позже стадии осаждения частиц смолы, в результате чего проявляется тенденция к агрегированию или слиянию сердцевинных частиц. Соответственно этому, вышеупомянутый метод без применения стабилизатора дисперсной системы или реакционного эмульгатора не является предпочтительным.
Примеры стабилизатора дисперсной системы включают поверхностно-активное вещество и неорганическое диспергирующее средство.
Примеры поверхностно-активного вещества включают: анионные поверхностно-активные вещества, такие как соли алкилбензолсульфоновых кислот, соли α-олефинсульфоновых кислот и сложные эфиры фосфорной кислоты; соли аминов, такие как соли алкиламинов, производные аминоспиртов и алифатических кислот, производные полиаминов и алифатических кислот и имидазолин; катионные поверхностно-активные вещества на основе четвертичных солей аммония, такие как соли алкилтриметиламмония, соли диалкилдиметиламмония, соли алкилдиметилбензиламмония, соли пиридиния, соли алкилизохинолиния и хлорид бензетония; неионные поверхностно-активные вещества, такие как производные амидов алифатических кислот и производные многоатомных спиртов; и амфотерные поверхностно-активные вещества, такие как аланин, додецилди(аминоэтил)глицин, ди(октиламиноэтил)глицин и N-алкил-N,N-диметиламмонийбетаин. Они могут быть использованы независимо или в комбинации.
Примеры неорганического диспергирующего средства включают трикальцийфосфат, карбонат кальция, оксид титана, коллоидальный кремнезем и гидроксиапатит.
Во время получения частиц смолы может быть применен общеупотребительный агент переноса цепи с целью регулирования молекулярной массы.
Агент переноса цепи надлежащим образом выбирают в зависимости от предполагаемой цели без любого ограничения, и в качестве агента переноса цепи предпочтительно используют агент переноса цепи на основе алкилмеркаптана, содержащего С3-углеводородную или более тяжелую группу. Гидрофобный агент переноса цепи на основе алкилмеркаптана, содержащего С3-углеводородную или более тяжелую группу, надлежащим образом выбирают в зависимости от предполагаемой цели без любого ограничения, и его примеры включают бутантиол, октантиол, декантиол, додекантиол, гексадекантиол, октадекантиол, циклогексилмеркаптан, тиофенол, октилтиогликолят, октил-2-меркаптопропионат, октил-3-меркаптопропионат, 2-этилгексилмеркаптопропионат, 2-меркаптоэтилоктаноат, 1,8-димеркапто-3,6-диоксаоктан, декантритиол и додецилмеркаптан. Они могут быть использованы независимо или в комбинации.
Количество агента переноса цепи надлежащим образом выбирают в зависимости от предполагаемой цели без любого ограничения при условии, что полученный продукт сополимеризации может быть отрегулирован имеющим желательную молекулярную массу. Его количество предпочтительно составляет от 0,01 части по массе до 30 частей по массе, более предпочтительно от 0,1 части по массе до 25 частей по массе относительно общего числа молей мономерного компонента. Когда количество агента переноса цепи составляет меньше 0,01 части по массе, молекулярная масса полученного продукта сополимеризации является высокой, что может вызывать низкую способность к закреплению полученного тонера или может обусловливать гелеобразование во время реакции полимеризации. Когда количество агента переноса цепи составляет больше 30 частей по массе, остается непрореагировавший агент переноса цепи, и молекулярная масса полученного продукта сополимеризации низка, что может вызывать отложения на деталях устройства.
Средневзвешенная молекулярная масса винильной смолы предпочтительно составляет от 3000 до 300000, более предпочтительно от 4000 до 100000 и еще более предпочтительно от 5000 до 50000. Когда ее средневзвешенная молекулярная масса составляет меньше 3000, становится низкой механическая прочность винильной смолы, и винильная смола является хрупкой, и поэтому поверхность полученного тонера может легко изменяться в зависимости от варианта применения или используемого состояния тонера, что может вызывать, например, значительное изменение способности тонера заряжаться, обусловливать загрязнения, такие как отложения тонера на окружающих деталях, или создавать проблемы с качеством, наряду с упомянутыми проблемами. Поэтому применение винильной смолы, имеющей такую средневзвешенную молекулярную массу, не является предпочтительным. Когда средневзвешенная молекулярная масса ее составляет больше 300000, число концевых участков молекул мало, и поэтому низка вероятность сцепления винильной смолы с молекулярной цепью сердцевинной частицы, чем может быть снижена способность к осаждению на сердцевинную частицу.
Температура (Tg) стеклования винильной смолы предпочтительно составляет 40°С или выше, более предпочтительно 50°С или выше и еще более предпочтительно 60°С или выше. Когда температура стеклования ее составляет ниже 40°С, полученный тонер может создавать проблему со стабильностью при хранении, такую как засорение вследствие слеживания в условиях хранения при высокой температуре.
<Окрашивающее вещество>
Окрашивающее вещество надлежащим образом выбирают в зависимости от предполагаемой цели без любого ограничения, и примеры его включают сажу, нигрозиновый краситель, черный оксид железа, нафтоловый желтый S, ганза желтый (10G, 5G и G), кадмиевый желтый, желтый оксид железа, желтую охру, желтый глет, титановый желтый, желтый полиазокраситель, масляный желтый, ганза желтый (GR, A, RN и R), желтый пигмент L, бензидиновый желтый (G и GR), перманентный желтый (NCG), стойкий пигмент вулкан (5G, R), тартразиновый краситель, хинолиновый желтый лак, антразановый желтый BGL, изоиндолиноновый желтый, колькотар, свинцовый сурик, свинцовый вермильон, кадмиевый красный, ртуть-кадмиевый красный, сурьмяную киноварь, перманентный красный 4R, пара-нитроанилиновый красный, fiser красный, пара-хлор-орто-нитроанилиновый красный, литол прочный алый G, бриллиантовый прочный алый, бриллиантовый карминный BS, перманентный красный (F2R, F4R, FRL, FRLL и F4RH), прочный алый VD, вулкан прочный рубиновый B, бриллиантовый алый G, литол рубиновый GX, перманентный красный F5R, бриллиантовый карминный 6B, алый пигмент 3B, пигмент бордо 5B, толуидиновый каштановый, перманентный бордо F2K, гелио бордо BL, пигмент бордо 10B, BON бордовый светлый, BON бордовый средний, эозиновый лак, родаминовый лак B, родаминовый лак Y, ализариновый лак, тиоиндигоидный красный B, тиоиндигоидный каштановый, масляный красный, хинакридоновый красный, пиразолоновый красный, полиазокраситель красный, хромовую киноварь, бензидиновый оранжевый, перинон оранжевый, масляный оранжевый, кобальтовый синий, лазурь железную сухую, щелочный голубой краситель, павлин синий лак, виктория синий лак, не содержащий металла фталоцианиновый синий, фталоцианиновый синий, прочный небесно-синий, индантреновый синий (RS и BC), индиго, ультрамарин, берлинскую лазурь, антрахиноновый синий, прочный фиолетовый B, метилфиолетовый лак, кобальтовый пурпурный, марганцевый фиолетовый пигмент, диоксановый фиолетовый, антрахиноновый фиолетовый, зеленый крон, цинковый зеленый, оксид хрома, виридон, изумрудный зеленый, зеленый пигмент B, нафтоловый зеленый B, зеленый золотой, кислотный зеленый лак, малахитовый зеленый лак, фталоцианиновый зеленый, антрахиноновый зеленый, оксид титана, цинковый цвет и литопон. Они могут быть использованы независимо или в комбинации.
Количество окрашивающего вещества предпочтительно составляет от 1% по массе до 15% по массе, более предпочтительно от 3% по массе до 10% по массе относительно тонера.
<Разрыхлитель>
Разрыхлитель надлежащим образом выбирают в зависимости от предполагаемой цели без любого ограничения, и примеры его включают полиолефиновый воск (например, полиэтиленовый воск и полипропиленовый воск); длинноцепочечный углеводород (например, парафиновый воск, воск из синтеза Фишера-Тропша, и вазелиновое масло Sasol wax); и воск, содержащий карбонильную группу.
Примеры воска, содержащего карбонильную группу, включают: сложные эфиры полиалкановых кислот, такие как карнаубский воск, монтанский воск, триметилолпропантрибегенат, тетрабегенат пентаэритрита, дибегенат-диацетат пентаэритрита, трибегенат глицерина и дистеарат 1,18-октадекандиола; сложные эфиры полиалканолов, такие как тристеарилтримеллитат и дистеарилмалеат; амиды полиалкановых кислот, такие как этилендиаминдибегениламид; полиалкиламид, такой как тристеариламид тримеллитовой кислоты; и диалкилкетон, такой как дистеарилкетон. Они могут быть использованы независимо или в комбинации. Среди них предпочтительны полиолефиновый воск и длинноцепочечный углеводород, благодаря их низкой полярности и низкой вязкости расплава, и в особенности предпочтительны парафиновый воск и воск из синтеза Фишера-Тропша.
Количество разрыхлителя предпочтительно составляет от 4 частей по массе до 15 частей по массе, более предпочтительно от 5 частей по массе до 10 частей по массе в расчете на 100 частей по массе связующей смолы. Когда количество разрыхлителя составляет меньше 4 частей по массе, могут быть не обеспечены характеристики высвобождения тонера из узла закрепления, что может вызывать смещение, приводя к возникновению дефектов изображения. Когда количество его составляет больше 15 частей по массе, большое количество разрыхлителя присутствует на поверхности частиц тонера, которое может загрязнять проявочный узел, приводя к возникновению дефекта изображения, где загрязненные участки проявляются как белые просветы в изображении.
<Способ получения тонера>
Далее будет описан способ получения тонера согласно настоящему изобретению с привлечением примеров, но способ получения его не ограничивается этими примерами.
<<Стадия гранулирования сердцевинных частиц (основной части)>>
Органический растворитель, используемый при гранулировании, предпочтительно является летучим и имеет температуру кипения ниже 100°С, чтобы удаление растворителя в последующей стадии становилось более простым.
Примеры органического растворителя включают толуол, ксилол, бензол, четыреххлористый углерод, метиленхлорид, 1,2-дихлорэтан, 1,1,2-трихлорэтан, трихлорэтилен, хлороформ, монохлорбензол, этилидендихлорид, метилацетат, этилацетат, метилэтилкетон и метилизобутилкетон. Они могут быть использованы независимо или в комбинации. Среди них предпочтительны сложноэфирный растворитель, такой как метилацетат и этилацетат; ароматический растворитель, такой как толуол и ксилол; и галогенированный углеводород, такой как метиленхлорид, 1,2-дихлорэтан, хлороформ и четыреххлористый углерод.
Сложнополиэфирная смола и окрашивающее вещество могут быть растворены или диспергированы совместно, но, как правило, их растворяют или диспергируют по отдельности. Органический растворитель, используемый для растворения или диспергирования сложнополиэфирной смолы, и органический растворитель для окрашивающего вещества, могут быть различными или идентичными, но предпочтительно, чтобы применялся один и тот же органический растворитель, принимая во внимание выполняемое позже удаление растворителя. Когда выбирают растворитель (единичный или смесь), в котором должна быть растворена сложнополиэфирная смола, разрыхлитель, преимущественно используемый в настоящем изобретении, с трудом растворяется в растворителе вследствие различия в растворимости.
Раствор или жидкостная дисперсия сложнополиэфирной смолы предпочтительно имеют концентрацию смолы от около 40% по массе до около 80% по массе. Когда концентрация смолы слишком высока, растворение или диспергирование затрудняется, и полученный раствор или жидкостная дисперсия трудны в обращении с ними вследствие их высокой вязкости. Когда концентрация смолы слишком низка, выход частиц становится низким, и становится большим количество удаляемого растворителя. В случае, где модифицированную сложнополиэфирную смолу, содержащую изоцианатную группу на ее концевом участке, смешивают с сложнополиэфирной смолой, модифицированная сложнополиэфирная смола может быть примешана к тому же раствору или раствору дисперсии сложнополиэфирной смолы, или раствор или жидкостная дисперсия модифицированной сложнополиэфирной смолы могут быть приготовлены отдельно. По соображениям растворимости и вязкостей сложнополиэфирной смолы и модифицированной сложнополиэфирной смолы предпочтительно, чтобы растворы или жидкостные дисперсии получали по отдельности.
Водная среда
Водную среду надлежащим образом выбирают в зависимости от предполагаемой цели без любого ограничения, и, для примера, используют только воду, или в сочетании с растворителем, который смешивается с водой.
Примеры растворителя, который смешивается с водой, включают спирт (например, метанол, изопропанол и этиленгликоль), диметилформамид, тетрагидрофуран, целлозольвы (например, метилцеллозольв), и низшие кетоны (например, ацетон и метилэтилкетон).
Количество водной среды предпочтительно составляет от 50 частей по массе до 2000 частей по массе, более предпочтительно от 100 частей по массе до 1000 частей по массе в расчете на 100 частей по массе частиц смолы.
Когда раствор или жидкостную дисперсию сложнополиэфирной смолы и разрыхлителя диспергируют в водной среде, предпочтительно в водной среде заблаговременно диспергируют неорганическое диспергирующее средство или частицы органической смолы, чтобы стабилизировать состояние дисперсной системы, а также создать узкое распределение частиц по размерам.
Примеры неорганического диспергирующего средства включают трикальцийфосфат, карбонат кальция, оксид титана, коллоидальный кремнезем и гидроксиапатит.
Что касается смолы для формирования частиц органической смолы, может быть использована любая смола при условии, что она способна образовывать водную жидкостную дисперсию и может представлять собой термопластическую смолу или термореактивную смолу. Примеры смолы включают винильную смолу, полиуретановую смолу, эпоксидную смолу, сложнополиэфирную смолу, полиамидную смолу, полиимидную смолу, смолу на основе силикона, фенольную смолу, меламиновую смолу, мочевинную смолу, анилиновую смолу, иономерную смолу и поликарбонатную смолу. Они могут быть использованы независимо или в комбинации. Среди них предпочтительны винильная смола, полиуретановая смола, эпоксидная смола, сложнополиэфирная смола и их комбинации, поскольку вышеуказанные смолы без труда используются для формирования водной жидкостной дисперсии мельчайших сферических частиц смолы.
Кроме того, во время приготовления частиц смолы необязательно применяют поверхностно-активное вещество.
Примеры поверхностно-активного вещества включают: анионные поверхностно-активные вещества, такие как соли алкилбензолсульфоновых кислот, соли α-олефинсульфоновых кислот и сложные эфиры фосфорной кислоты; соли аминов, такие как соли алкиламинов, производные аминоспиртов и алифатических кислот, производные полиаминов и алифатических кислот и имидазолин; катионные поверхностно-активные вещества на основе четвертичных солей аммония, такие как соли алкилтриметиламмония, соли диалкилдиметиламмония, соли алкилдиметилбензиламмония, соли пиридиния, соли алкилизохинолиния и хлорид бензетония; неионные поверхностно-активные вещества, такие как производные амидов алифатических кислот и производные многоатомных спиртов; и амфотерные поверхностно-активные вещества, такие как аланин, додецилди(аминоэтил)глицин, ди(октиламиноэтил)глицин и N-алкил-N,N-диметиламмонийбетаин.
Кроме того, поверхностно-активное вещество, содержащее фторалкильную группу, может проявлять свои диспергирующие эффекты даже в малом количестве.
Примеры анионного поверхностно-активного вещества, содержащего фторалкильную группу, включают фтор-С2-С10-алкилкарбоновую кислоту или ее соль с металлом, динатриевую соль перфтороктансульфонилглутамата, 3-[ω-фтор-(С6-С11)-алкилокси]-1-(С3-С4)-алкилсульфонат натрия, 3-[ω-фтор-(С6-С8)-алканоил-N-этиламино]-1-пропансульфонат натрия, фтор-(С11-С20)-алкилкарбоновую кислоту или ее соль с металлом, перфтор-(С7-С13)-алкилкарбоновую кислоту или ее соль с металлом, перфтор-(С4-С12)-алкилсульфонат или его соль с металлом, диэтаноламид перфтороктансульфоновой кислоты, N-пропил-N-(2-гидроксиэтил)перфтороктансульфонамид, пропил-триметиламмониевую соль перфтор-(С6-С10)-алкилсульфонамида, соль перфтор-(С6-С10)-алкил-N-этилсульфонилглицина и моноперфтор-(С6-С16)-алкилэтилфосфат. Примеры катионного поверхностно-активного вещества включают алифатическую первичную, вторичную или третичную аминокислоту, содержащую фторалкильную группу, алифатическую четвертичную соль аммония, такую как пропилтриметиламмониевую соль перфтор-(С6-С10)-алкилсульфонамида, соль бензалкония, хлорид бензетония, соль пиридиния и соль имидазолиния.
Кроме того, диспергированные капельки могут быть стабилизированы с помощью полимерного защитного коллоида.
Примеры полимерного защитного коллоида включают: кислоты, такие как акриловая кислота, метакриловая кислота, α-цианакриловая кислота, α-цианметакриловая кислота, итаконовая кислота, кротоновая кислота, фумаровая кислота, малеиновая кислота и малеиновый ангидрид; (мет)акриловый мономер, содержащий гидроксильную группу, такой как β-гидроксиэтилакрилат, β-гидроксиэтилметакрилат, β-гидроксипропилакрилат, β-гидроксипропилметакрилат, γ-гидроксипропилакрилат, γ-гидроксипропилметакрилат, 3-хлор-2-гидроксипропилакрилат, 3-хлор-2-гидроксипропилметакрилат, сложные моноэфиры диэтиленгликоля и акриловой кислоты, сложные моноэфиры диэтиленгликоля и метакриловой кислоты, сложные моноэфиры глицерина и акриловой кислоты, сложные моноэфиры глицерина и метакриловой кислоты, N-метилолакриламид и N-метилолметакриламид; виниловый спирт или простой эфир винилового спирта, такой как винилметиловый простой эфир, винилэтиловый простой эфир и винилпропиловый простой эфир; сложный эфир винилового спирта и соединения, содержащего карбоксильную группу, такой как винилацетат, винилпропионат и винилбутират; акриламид, метакриламид, диацетоновое производное акридамида и метилольное производное; хлорангидрид кислоты, такой как хлорангидрид акриловой кислоты и хлорангидрид метакриловой кислоты; гомополимер или сополимер соединений, содержащих атом азота или гетероцикл, таких как винилпиридин, винилпирролидон, винилимидазол и этиленимин; полиоксиэтилен, такой как полиоксиэтилен, полиоксипропилен, полиоксиэтиленалкиламин, полиоксипропиленалкиламин, полиоксиэтиленалкиламид, полиоксипропиленалкиламид, нонилфениловый простой эфир полиоксиэтилена, лаурилфениловый простой эфир полиоксиэтилена, стеарилфениловый сложный эфир полиоксиэтилена и нонилфениловый сложный эфир полиоксиэтилена; и целлюлоза, такая как метилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, и гидроксипропилцеллюлоза.
В случае, где в качестве стабилизатора дисперсной системы используют соединение, которое может быть растворено в кислоте и щелочи, такое как фосфат кальция, то после растворения фосфата кальция с использованием кислоты, такой как соляная кислота, отделяют фосфат кальция от частиц таким способом, как промывание водой. В альтернативном варианте, стабилизатор дисперсной системы может быть удален разложением с помощью фермента. Когда используют диспергирующее средство, диспергирующее средство может оставаться на поверхностях частиц тонера, но предпочтительно его удалять промыванием, имея в виду способность полученного тонера заряжаться.
Способ диспергирования не является конкретно ограниченным, но может быть применено традиционное оборудование, такое как низкоскоростной диспергатор сдвигового измельчения, высокоскоростной диспергатор сдвигового измельчения, фрикционный диспергатор, высоконапорный струйный диспергатор и ультразвуковой диспергатор. В случае, где применяют высокоскоростной диспергатор сдвигового измельчения, скорость вращения не является конкретно ограниченной, но предпочтительно составляет от 1000 об/мин до 30000 об/мин, более предпочтительно от 5000 об/мин до 20000 об/мин. Температура во время диспергирования типично варьирует от 0°С до 150°С (под давлением), предпочтительно от 20°С до 80°С.
<Стадия получения масляной фазы>
В качестве способа получения масляной фазы, в которой смола, окрашивающее вещество и разрыхлитель растворены или диспергированы в органическом растворителе, существует способ, в котором такие материалы, как смола и окрашивающее вещество, постепенно добавляют к органическому растворителю при перемешивании для растворения или диспергирования материалов в органическом растворителе. В случае, где в качестве окрашивающего вещества используют пигмент или имеется такой материал, как разрыхлитель и агент для регулирования заряда, которые с трудом растворяются в органическом растворителе, то предпочтительно, чтобы их частицы были обработаны для сокращения их размера перед добавлением к органическому растворителю.
Как было упомянуто выше, один из способов представляет собой приготовление маточной смеси окрашивающего вещества, и такой же способ может быть применен для разрыхлителя или агента для регулирования заряда.
В качестве еще одного способа, к органическому растворителю необязательно может быть добавлено диспергирующее средство, и окрашивающее вещество, разрыхлитель и агент для регулирования заряда диспергируют во влажной системе для получения влажной маточной смеси.
В качестве еще одного дополнительного способа, к органическому растворителю необязательно добавляют диспергирующее средство, в случае, где материалы (диспергированная фаза) растворяются при более низкой температуре, чем температура кипения органического растворителя, органический растворитель нагревают и перемешивают вместе с диспергированной фазой для растворения диспергированной фазы, и раствор охлаждают при перемешивании или приложении сдвиговой нагрузки для проведения кристаллизации, чтобы тем самым сформировать диспергированную фазу в микрокристаллическом состоянии.
Окрашивающее вещество, разрыхлитель и агент для регулирования заряда, диспергированные вышеупомянутым способом, растворяют или диспергируют в органическом растворителе вместе со смолой, и они могут быть дополнительно подвергнуты диспергированию. Для диспергирования может быть использовано традиционное диспергирующее устройство, такое как шаровая мельница и дисковая мельница.
<Стадия получения сердцевинных частиц>
Способ диспергирования масляной фазы, полученной в вышеупомянутой стадии, в водной среде и получения жидкостной дисперсии, в которой диспергированы сердцевинные частицы, сформированные в масляной фазе, не является конкретно ограниченным, но может быть использовано традиционное оборудование, такое как низкоскоростной диспергатор сдвигового измельчения, высокоскоростной диспергатор сдвигового измельчения, фрикционный диспергатор, высоконапорный струйный диспергатор и ультразвуковой диспергатор. Для получения отдельных диспергированных частиц с диаметрами от 2 мкм до 20 мкм, предпочтительно применение высокоскоростного диспергатора сдвигового измельчения. В случае, где применяют высокоскоростной диспергатор сдвигового измельчения, скорость вращения не является конкретно ограниченной, но типично составляет от 1000 об/мин до 30000 об/мин, предпочтительно от 5000 об/мин до 20000 об/мин. Продолжительность диспергирования не является конкретно ограниченной, но обычно составляет от 0,1 минуты до 5 минут в случае системы периодического действия. Когда диспергирование выполняют в течение периода дольше 5 минут, могут оставаться нежелательные частицы, имеющие маленькие диаметры, диспергирование приводит к жидкостной дисперсии в чрезмерно раздробленном состоянии, что делает жидкостную дисперсию нестабильной или вызывает агрегирование или формирование крупноразмерных частиц. Поэтому это не является предпочтительным. Температура во время диспергирования типично варьирует от 0°С до 40°С, предпочтительно от 10°С до 30°С. Когда температура при диспергировании является большей, чем 40°С, снижается стабильность дисперсии, так как интенсифицируется движение молекул, что может вызывать агрегирование или формирование крупноразмерных частиц. Поэтому это не является предпочтительным. Когда температура при диспергировании составляет менее 0°С, возрастает вязкость жидкостной дисперсии, повышается энергия сдвиговой нагрузки, необходимой для диспергирования, и поэтому снижается производительность обработки.
В качестве поверхностно-активного вещества могут быть применены такие, которые приведены в описаниях способа получения частиц смолы, но предпочтительны соли дисульфоновых кислот, имеющие относительно низкое значение HLB (гидрофильно-липофильного баланса), для эффективного диспергирования масляных капелек, содержащих растворитель. Концентрация поверхностно-активного вещества в водной среде составляет от 1% по массе до 10% по массе, предпочтительно от 2% по массе до 8% по массе и еще более предпочтительно от 3% по массе до 7% по массе. Когда его концентрация составляет выше 10% по массе, это не является предпочтительным, поскольку размер полученных масляных капелек может быть маленьким, или сформируется обратная мицеллярная структура, которая снижает стабильность дисперсии и ведет к образованию крупных частиц из масляных капелек. Когда его концентрация составляет ниже 1% по массе, это не является предпочтительным, поскольку масляные капельки не могут быть стабильно диспергированы, тем самым сливаясь в крупные частицы из масляных капелек.
<Стадия осаждения частиц смолы для оболочечного слоя>
Полученная жидкостная дисперсия сердцевинных частиц может стабильно удерживать капельки сердцевинных частиц все время, пока происходит перемешивание. В этом состоянии вышеупомянутую жидкостную дисперсию частиц винильной смолы добавляют к жидкостной дисперсии сердцевинных частиц, тем самым осаждая частицы винильной смолы на сердцевинные частицы. Предпочтительно, чтобы жидкостная дисперсия частиц винильной смолы добавлялась в течение периода времени 30 секунд или дольше. Когда ее добавляют в течение периода времени короче 30 секунд, это не является предпочтительным, поскольку могут формироваться агрегированные частицы вследствие резкого изменения дисперсной системы, или может происходить неравномерное осаждение частиц винильной смолы. Когда ее добавляют в течение чрезмерно длительного периода времени, например дольше 60 минут, это не является предпочтительным по соображениям производительности обработки.
Жидкостная дисперсия частиц смолы может быть разбавлена или сконцентрирована перед добавлением к жидкостной дисперсии сердцевинных частиц с целью надлежащего корректирования ее концентрации. Концентрация жидкостной дисперсии частиц винильной смолы предпочтительно составляет от 5% по массе до 30% по массе, более предпочтительно от 8% по массе до 20% по массе. Когда ее концентрация составляет ниже 5% по массе, это не является предпочтительным, поскольку частицы смолы могут быть осаждены в недостаточной степени вследствие значительного изменения концентрации органического растворителя, обусловленного добавлением жидкостной дисперсии. Когда ее концентрация составляет выше 30% по массе, частицы смолы проявляют тенденцию к неоднородному распределению в жидкостной дисперсии сердцевинных частиц, и в результате этого частицы смолы осаждаются неравномерно. Поэтому желательно избегать такого диапазона концентраций.
Причина того, почему частицы смолы прилипают к сердцевинным частицам с достаточной прочностью в соответствии со способом согласно настоящему изобретению, состоит в том, что сердцевинные частицы могут свободно изменять свои формы, когда частицы смолы осаждаются на капельках из сердцевинных частиц, и поэтому площадь контакта сердцевинных частиц на поверхности раздела с частицами смолы может быть обеспечена в достаточной мере, и органический растворитель обусловливает набухание частиц смолы или растворяет их, тем самым переводя частицы смолы в состояние, где частицы смолы легко прилипают к смоле, содержащейся в сердцевинных частицах. Соответственно этому, в таком состоянии важно, чтобы органический растворитель присутствовал внутри системы в достаточном количестве. Более конкретно, количество органического растворителя составляет от 10% по массе до 70% по массе, предпочтительно от 30% по массе до 60% по массе и еще более предпочтительно от 40% по массе до 55% по массе в расчете на содержание твердого вещества (например, смолы, окрашивающего вещества и, необязательно, разрыхлителя и агента для регулирования заряда) в жидкостной дисперсии сердцевинных частиц. Когда его количество составляет больше 70% по массе, это не является предпочтительным, поскольку выход окрашенных частиц смолы, полученных в одной операции изготовления, является низким, и поэтому снижается производительность обработки, и, более того, затруднительно проведение стабильной операции изготовления, когда количество органического растворителя велико, так как стабильность дисперсии низка, что может вызывать повторную агрегацию. Когда его количество составляет меньше 10%, это не является предпочтительным, так как частицы смолы не могут прилипать к сердцевинным частицам с достаточной прочностью, как было упомянуто выше. В случае, где предпочтительная концентрация органического растворителя во время, когда осаждаются частицы смолы, является меньшей, чем предпочтительная концентрация органического растворителя во время получения сердцевинных частиц, концентрация органического растворителя может быть скорректирована после получения сердцевинных частиц частичным удалением органического растворителя, и затем проводят осаждение частиц смолы, с последующим полным удалением органического растворителя. Следует отметить, что полное удаление органического растворителя означает удаление органического растворителя до уровня, на котором удаление может быть выполнено общеупотребительным традиционным способом в стадии удаления растворителя, описываемой позже.
Температура, когда частицы винильной смолы осаждаются на сердцевинные частицы, предпочтительно составляет от 10°С до 60°С, более предпочтительно от 20°С до 45°С. Когда температура является более высокой, чем 60°С, это не является предпочтительным, поскольку повышаются нагрузки на окружающую среду вследствие возрастания энергии, требуемой для производства, и состояние дисперсии становится нестабильным, когда на поверхностях капелек присутствуют частицы винильной смолы, имеющие низкое кислотное число, что может обусловливать формирование крупноразмерных частиц. Когда температура составляет ниже 10°С, это не является предпочтительным, поскольку вязкость жидкостной дисперсии становится высокой, и частицы смолы осаждаются неравномерно.
<Удаление растворителя>
Для удаления органического растворителя из полученной жидкостной дисперсии окрашенной смолы может быть использован традиционный способ. Например, может быть применен способ, в котором температуру всей системы постепенно повышают при нормальном давлении или пониженном давлении до полного испарения и удаления органического растворителя из капелек.
<Реакция удлинения цепи и/или сшивания>
В случае, где модифицированную сложнополиэфирную смолу, содержащую изоцианатную группу на ее концевом участке, и амины, реакционно-способные в отношении модифицированной смолы, добавляют с целью введения модифицированной сложнополиэфирной смолы, содержащей уретановую и/или мочевинную группу, амины могут быть примешаны в масляную фазу до того, как материалы тонера диспергированы в водной среде, или амины могут быть добавлены в водную среду. Продолжительность реакции выбирают в зависимости от реакционной способности во взаимодействии между изоцианатной группой, содержащейся в сложнополиэфирном форполимере, и добавленными аминами, но обычно она составляет от 1 минуты до 40 часов, предпочтительно от 1 часа до 24 часов. Температура реакции обычно составляет от 0°С до 150°С, предпочтительно от 20°С до 98°С.
<Стадия промывания и высушивания>
Для стадии промывания и высушивания частиц тонера, диспергированных в водной среде, используют традиционный способ.
Более конкретно, после выполнения твердофазно-жидкостного разделения с помощью центробежного сепаратора или фильтр-пресса, полученный брикет тонера в виде фильтрационного осадка опять диспергируют в очищенной ионным обменом воде, имеющей температуру в диапазоне от нормальной температуры до около 40°С, необязательно с последующим корректированием величины рН с помощью кислоты или щелочи, и затем вновь выполняют твердофазно-жидкостное разделение. Эту серию операций повторяют несколько раз, чтобы тем самым удалить загрязняющие примеси и поверхностно-активное вещество, и полученный продукт высушивают с помощью флэш-сушилки, циркуляционной сушилки, вакуумной сушилки или вибрационной конвективной сушилки, с получением тем самым частиц тонера. Во время этой операции мелкие частицы тонера могут быть удалены центробежной сепарацией. В альтернативном варианте, после высушивания может быть проведена сортировка с помощью сортировочного устройства для получения желательного гранулометрического состава тонера.
<Обработка поверхностной добавкой>
В качестве конкретного способа введения обработанной силиконовым маслом поверхностной добавки и других поверхностных добавок в полученные и высушенные частицы тонера существует способ, в котором смесь подвергают ударному воздействию с использованием вращающегося с высокой скоростью лезвия, и способ, в котором ударное воздействие создают помещением смешанных частиц в высокоскоростной поток воздуха и повышением скорости течения воздуха так, что частицы сталкиваются друг с другом или что частицы врезаются в надлежащую пластинчатую преграду. Примеры устройств, используемых в этих способах, включают барабанную мельницу типа ANGMILL (изделие фирмы Hosokawa Micron Corporation), установку, изготовленную такой модификацией мельницы I-типа (ударного) (изделие фирмы Nippon Pneumatic Mfg. Co., Ltd.), что в ней снижено давление измельчающего воздушного потока, систему гибридизатора (изделие фирмы Nara Machinery Co., Ltd.), систему «Kryptron» (изделие фирмы Kawasaki Heavy Industries, Ltd.) и механическую ступку.
Среднеобъемный диаметр частиц тонера предпочтительно составляет от 3 мкм до 9 мкм, более предпочтительно от 4 мкм до 8 мкм, и еще более предпочтительно от 4 мкм до 7 мкм, чтобы создать недорогую электрофотографическую систему, дающую изображения превосходного качества с использованием тонера согласно настоящему изобретению. Когда среднеобъемный диаметр частиц тонера составляет меньше 3 мкм, происходит относительное возрастание силы адгезии тонера, снижается обрабатываемость тонера в электрическом поле и поэтому затруднительно выполнить очистку с использованием недорогого ракеля. Соответственно этому, применение тонера, имеющего среднеобъемный диаметр частиц менее 3 мкм, не является предпочтительным. Когда среднеобъемный диаметр частиц тонера превышает 9 мкм, снижается качество полученных изображений, такое как воспроизводимость тонких линий.
Более того, отношение (среднеобъемный диаметр частиц/среднечисленный диаметр частиц) среднеобъемного диаметра частиц тонера к среднечисленному диаметру частиц тонера предпочтительно составляет 1,25 или ниже, более предпочтительно 1,20 или ниже и еще более предпочтительно 1,17 или ниже. Когда это отношение составляет выше 1,25, при повторяющейся печати может расходоваться тонер с более крупными диаметрами частиц или в некоторых случаях с меньшими диаметрами частиц и изменяется средний диаметр частиц тонера, оставшегося в проявочном узле, что может вести к изменению оптимальных условий проявления оставшимся тонером. В результате возможно возникновение разнообразных проблем, таких как неправильное накопление заряда, значительное возрастание или сокращение количества подаваемого тонера, засорение тонером и высыпание тонера.
Распределение частиц тонера по величине может быть измерено методом с использованием счетчика Коултера, и примеры используемого измерительного прибора включают Coulter Counter ТА-II и Coulter Multisizer II (оба изготовляемые фирмой Beckman Coulter, Inc.).
Среднюю округлость тонера надлежащим образом выбирают в зависимости от предполагаемой цели без какого-нибудь ограничения, но она составляет от 0,96 до 1 и предпочтительно от 0,97 до 0,98. Когда средняя округлость составляет менее 0,96, могут быть не достигнуты достаточная способность тонера к переносу или изображения высокого качества без отложений.
Средняя округлость тонера может быть измерена следующим методом.
Значение, полученное из нижеследующего уравнения (1), определяется как округлость «а». Эта округлость представляет собой коэффициент, учитывающий поверхностные неровности частиц тонера, и равна 1,00, когда частица тонера имеет форму совершенной сферы, и дает меньшее значение, когда структура ее поверхности является более сложной.
0
Округлость «а» = L/L.(1)
0
В уравнении (1) L представляет длину окружности круга, имеющего такую же площадь, как проекционная площадь изображения частицы, и L представляет длину границы проекционной площади частицы.
Далее разъясняется метод измерения средней округлости. Средняя округлость может быть измерена, например, с помощью анализатора изображений частиц в потоке FPIA-1000 производства фирмы SYSMEX CORPORATION.
Конкретный метод измерения является следующим.
К объему воды от 100 мл до 150 мл, содержащейся в контейнере, из которой предварительно были удалены примеси твердых веществ, добавляют от 0,1 мл до 0,5 мл поверхностно-активного вещества в качестве диспергирующего средства, предпочтительно соли алкилбензолсульфоновой кислоты, и дополнительно вносят от около 0,1 г до около 0,5 г образца. Полученную жидкостную суспензию, в которой был диспергирован образец, подвергают дисперсионной обработке с помощью ультразвукового диспергирующего устройства в течение от около 1 минуты до около 3 минут с последующим измерением форм и размера частиц тонера с помощью прибора при концентрации жидкостной дисперсии от 3000 частиц/мкл до 10000 частиц/мкл.
(Устройство формирования изображений)
Устройство формирования изображений согласно настоящему изобретению создает изображение с использованием тонера согласно настоящему изобретению. Следует отметить, что тонер согласно настоящему изобретению может быть использован как для однокомпонентного проявителя, так и для двухкомпонентного проявителя, но предпочтительно, чтобы тонер согласно настоящему изобретению использовался в качестве однокомпонентного проявителя.
Устройство формирования изображений согласно настоящему изобретению предпочтительно имеет узел бесконечного промежуточного переноса.
Устройство формирования изображений согласно настоящему изобретению предпочтительно содержит несущий скрытое изображение элемент и очистительный узел, сконфигурированный для очистки от тонера, оставшегося на несущем скрытое изображение элементе и/или узле промежуточного переноса. Очистительный узел может содержать ракель или может не содержать ракель.
Кроме того, устройство формирования изображений согласно настоящему изобретению предпочтительно содержит узел закрепления, сконфигурированный для закрепления изображения с использованием валика (ролика), содержащего нагревательное устройство, или ремня, содержащего нагревательное устройство. Кроме того, устройство формирования изображений согласно настоящему изобретению предпочтительно содержит узел закрепления, который не требует нанесения масла на закрепляющий элемент. При необходимости, устройство формирования изображений согласно настоящему изобретению предпочтительно дополнительно содержит надлежащим образом выбранный другой узел, например узел нейтрализации электрического заряда, возвращающий узел и узел управления.
Устройство формирования изображений согласно настоящему изобретению содержит такие конструкционные детали, как несущий скрытое изображение элемент, проявочный узел и очистительный узел, в составе технологического картриджа, и технологический картридж может быть установлен с возможностью замены в основном корпусе устройства формирования изображений. Кроме того, по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из заряжающего узла, экспонирующего узла, проявочного узла, узла переноса, разделительного узла и очистительного узла, установлен вместе с несущим скрытое изображение элементом, составляя технологический картридж, и устройство формирования изображений имеет конструкцию, где технологический картридж представляет собой единый блок, устанавливаемый с возможностью извлечения в основной корпус устройства формирования изображений с использованием направляющего узла, такого как направляющая, предусмотренная в основном корпусе устройства формирования изображений.
ФИГ. 2 иллюстрирует один пример устройства формирования изображений согласно настоящему изобретению. Это устройство формирования изображений содержит несущий скрытое изображение элемент 1, который приводится во вращение по направлению часовой стрелки в ФИГ. 2 и заключен в отсек основного корпуса, не иллюстрированного в чертеже. В окружении несущего скрытое изображение элемента 1 размещены заряжающий узел 2, экспонирующий узел 3, проявочный узел 4, содержащий тонер Т согласно настоящему изобретению, очистительный узел 5, элемент 6 промежуточного переноса, опорный валик 7, валик 8 переноса, узел нейтрализации электрического заряда (не иллюстрирован) и очистное лезвие (ракель) 101 элемента промежуточного переноса.
Это устройство формирования изображений оснащено бумагоподающей кассетой (не иллюстрирована) для хранения многочисленных листов бумаги Р записи в качестве одного примера носителя записи. Бумага Р записи в бумагоподающей кассете направляется лист за листом для поступления между валиком 8 переноса и элементом 6 промежуточного переноса, когда узел переноса отрегулирован по синхронизации поступления парой валиков регистрации, которые не иллюстрированы.
Это устройство формирования изображений сконфигурировано для приведения несущего скрытое изображение элемента 1 во вращение по направлению часовой стрелки в ФИГ. 2 и равномерного заряжания несущего скрытое изображение элемента 1 заряжающим узлом 2. После этого лазерный свет, модулированный согласно данным изображения, направляется на несущий скрытое изображение элемент 1, чтобы тем самым сформировать скрытое электростатическое изображение на несущем скрытое изображение элементе 1, и тонер осаждается на несущий скрытое изображение элемент 1, на котором было сформировано скрытое электростатическое изображение, с помощью проявочного узла 4, чтобы тем самым проявить скрытое электростатическое изображение. Затем выполненное тонером изображение из тонера, сформированное в проявочном узле 4, переносится с несущего скрытое изображение элемента 1 на элемент 6 промежуточного переноса при подведении напряжения смещения переноса к элементу 6 промежуточного переноса, и затем выполненное тонером изображение из тонера переносится с элемента 6 промежуточного переноса на бумагу Р записи в ходе перемещения бумаги Р записи между элементом 6 промежуточного переноса и валиком 8 переноса. Затем бумага Р записи, на которую было перенесено выполненное тонером изображение из тонера, перемещается к узлу закрепления (не иллюстрирован).
Узел закрепления оснащен закрепляющим валиком, который нагрет до предварительно заданной температуры закрепления с помощью встроенного нагревателя, и прижимным валиком, который предназначен для прижатия к закрепляющему валику с предварительно заданным давлением. Узел закрепления нагревает и прижимает бумагу записи, перемещаемую валиком 8 переноса, для закрепления сформированного тонером выполненного тонером изображения на бумаге для печати с последующим выведением бумаги для печати на бумагоприемный лоток (не иллюстрирован).
При этом в устройстве формирования изображений несущий скрытое изображение элемент, с которого выполненное тонером изображение из тонера было перенесено на бумагу записи с помощью валика 8 переноса, продолжает вращаться, и остаточный тонер, оставшийся на поверхности несущего скрытое изображение элемента 1, удаляется путем соскабливания очистительным узлом 5, и затем несущий скрытое изображение элемент 1 подвергается нейтрализации электрического заряда действием нейтрализатора электрического заряда, который не иллюстрирован. Устройство формирования изображений переходит к следующей операции формирования изображения после равномерной зарядки несущего скрытое изображение элемента 1, который был подвергнут нейтрализации электрического заряда действием нейтрализатора электрического заряда, с помощью заряжающего узла 2.
Далее будут более конкретно разъяснены детали, преимущественно используемые в устройстве формирования изображений согласно настоящему изобретению.
Материал, форму, конструкцию и размер несущего скрытое изображение элемента 1 надлежащим образом выбирают из известных в технологии без любого ограничения. Примеры его формы включают барабан и ремень. Примеры его материала включают: неорганический несущий скрытое изображение элемент, такой как аморфный кремний и селен; и органический несущий скрытое изображение элемент, такой как полисилан и фталополиметин. Среди них предпочтительны аморфный кремний и органический несущий скрытое изображение элемент, так как они имеют длительный срок службы.
Формирование скрытого электростатического изображения на несущем скрытое изображение элементе 1 может быть выполнено, например, в стадиях, в которых заряжается поверхность несущего скрытое изображение элемента 1, затем поверхность экспонируется светом сообразно изображению, и формирование может быть выполнено узлом формирования скрытого электростатического изображения. Узел формирования скрытого электростатического изображения оснащен, например, по меньшей мере одним заряжающим узлом 2, сконфигурированным для заряжания поверхности несущего скрытое изображение элемента 1, и экспонирующим узлом 3, сконфигурированным для освещения поверхности несущего скрытое изображение элемента 1 светом сообразно изображению.
Зарядка может быть выполнена, например, подведением напряжения к поверхности несущего скрытое изображение элемента 1 с помощью заряжающего узла 2.
Заряжающий узел 2 надлежащим образом выбирают в зависимости от предполагаемой цели без всякого ограничения, и примеры его включают традиционные, известные в технологии контактные заряжающие устройства, оснащенные проводящим или полупроводниковым валиком, щеткой, пленкой, резиновым ракелем или тому подобными, и общеупотребительные бесконтактные заряжающие устройства с использованием коронного разряда, такое как коротрон или скоротрон.
Форма заряжающего узла 2 может отличаться от валика, и быть магнитной щеткой, или меховой щеткой, и может быть выбрана в зависимости от технических условий и варианта исполнения электрофотографического устройства. В случае магнитной щетки, в магнитной щетке используют разнообразные частицы феррита, например Zn-Cu-феррита, в качестве заряжающего элемента, и магнитная щетка содержит немагнитную электропроводную гильзу для поддерживания заряжающего элемента, и магнитный вал, размещенный внутри гильзы. В случае, где применяется щетка, то, например, мех, который был обработан для придания электропроводности с использованием углерода, сульфида меди, металла или оксида металла, используют в качестве материала для меха, и меховую щетку формируют наматыванием этого обработанного для придания электропроводности материала вокруг металлического или иного сердцевинного стержня, который был обработан для придания ему электрической проводимости.
Заряжающий узел 2 не ограничивается контактным заряжающим устройством, как описанным выше, но предпочтительным является применение контактного заряжающего устройства, с помощью которого может быть создано устройство формирования изображений, которое сокращает образование озона заряжающим устройством.
Экспонирование может быть выполнено, например, освещением поверхности несущего скрытое изображение элемента светом сообразно изображению с использованием экспонирующего узла 3. Экспонирующий узел 3 надлежащим образом выбирают в зависимости от предполагаемой цели без любого ограничения при условии, что он способен освещать поверхность несущего скрытое изображение элемента 1, которая была заряжена заряжающим узлом 2, светом сообразно изображению для записи формируемого изображения. Примеры экспонирующего узла включают разнообразные экспонирующие устройства, такие как репродукционное оптическое экспонирующее устройство, экспонирующее устройство на основе матрицы стержневых линз, лазерное оптическое экспонирующее устройство и экспонирующее устройство на основе жидкокристаллических затворов.
Проявление может быть выполнено, например, путем проявления скрытого электростатического изображения тонером согласно настоящему изобретению с помощью проявочного узла 4. Проявочный узел 4 надлежащим образом выбирают из общеупотребительных проявочных узлов без любого ограничения при условии, что он может выполнять проявление с использованием тонера согласно настоящему изобретению. Например, предпочтительно применяют проявочный узел, имеющий по меньшей мере одно проявочное устройство, содержащее в себе тонер согласно настоящему изобретению, и способное наносить тонер на скрытое электростатическое изображение контактным или бесконтактным путем.
В отношении проявочного узла 4, предпочтительный вариант исполнения представляет собой проявочный узел, содержащий проявочный валик 40, который несет тонер на своей наружной поверхности, вращается в контакте с несущим скрытое изображение элементом 1 и передает тонер на скрытое электростатическое изображение, сформированное на несущем скрытое изображение элементе 1, для выполнения проявления, и формирующий слой элемент 41, который контактирует с наружной поверхностью проявочного валика 40 для выравнивания тонера на проявочном валике 40, чтобы тем самым придать осажденному тонеру форму тонкого слоя.
В качестве проявочного валика 40 предпочтительно используют металлический валик или упругий валик. Металлический валик надлежащим образом выбирают в зависимости от предполагаемой цели без всякого ограничения, и его примеры включают алюминиевый валик. Проявочный валик 40, имеющий определенный коэффициент трения, может быть относительно просто сформирован из металлического валика подверганием металлического валика струйной обработке. Более конкретно, поверхность алюминиевого валика может быть сделана шероховатой подверганием валика струйной обработке с использованием стеклянных шариков. Применение такого подвергнутого струйной обработке валика в качестве проявочного валика позволяет достигать должного количества осаждаемого тонера на проявочном валике.
3
10
В качестве упругого валика используют валик, покрытый упругим резиновым слоем, и, кроме того, на поверхности упругого валика предусмотрен поверхностный покровный слой, сформированный из материала, который легко заряжается, чтобы иметь полярность, обратную полярности тонера. Упругий резиновый валик подбирают имеющим твердость 60 градусов или ниже согласно Японскому промышленному стандарту JIS-A, чтобы предотвращать повреждение тонера под давлением, сосредоточенным в точке контакта с формирующим тонкий слой элементом 41. Шероховатость Ra его поверхности подбирают в диапазоне от 0,3 мкм до 2,0 мкм, и при соблюдении этого на его поверхности удерживается необходимое количество тонера. Кроме того, значение омического сопротивления регулируют в диапазоне от 10 Ом до 10 Ом, поскольку к проявочному валику 40 прилагают проявляющее напряжение смещения для формирования электрического поля между проявочным валиком 40 и несущим скрытое изображение элементом 1. Проявочный валик 40 вращается по направлению часовой стрелки для переноса тонера, удерживаемого на его поверхности, в положение, обращенное к формирующему тонкий слой элементу 41 и несущему скрытое изображение элементу 1.
Формирующий тонкий слой элемент 41 размещен в положении, которое находится ниже, чем положение контакта подающего валика 42 с проявочным валиком 40. В качестве формирующего тонкий слой элемента 41 используют материал металлической пластинчатой пружины, такой как нержавеющая сталь (SUS) и фосфористая бронза, и свободный конец формирующего тонкий слой элемента приводят в контакт с поверхностью проявочного валика 40 под давлением от 10 Н/м до 40 Н/м. Поэтому тонер, проходящий через формирующий тонкий слой элемент, выравнивается с образованием тонкого слоя и в то же время приобретает электрический заряд вследствие электризации трением. Кроме того, к формирующему тонкий слой элементу 41 подводят регулирующее напряжение смещения для содействия электризации трением, и регулирующее напряжение смещения имеет значение смещения в том же направлении, как полярность заряжания тонера.
Резиновый упругий материал для формирования поверхности проявочного валика 40 надлежащим образом выбирают в зависимости от предполагаемой цели без всякого ограничения, и его примеры включают бутадиен-стирольный сополимерный каучук, акрилонитрил-бутадиеновый сополимерный каучук, акриловый каучук, эпихлоргидриновый каучук, уретановый каучук, силиконовый каучук и смешанный продукт из двух или более вышеуказанных каучуков. Среди них в особенности предпочтителен каучук, смешанный из эпихлоргидринового каучука и акрилонитрил-бутадиенового сополимерного каучука.
Проявочный валик 40 изготавливают, например, нанесением на наружную поверхность электропроводного вала покрытия из упругого резинового материала. Электропроводный вал, например, выполнен из металла, такого как нержавеющая сталь (SUS).
Перенос может быть выполнен, например, зарядкой несущего скрытое изображение элемента 1, которая может быть произведена передаточным валиком. Что касается валика переноса, то предпочтительный вариант исполнения может содержать узел первичного переноса, сконфигурированный для переноса порошкового выполненного тонером изображения на элемент 6 промежуточного переноса с образованием перенесенного изображения, и узел вторичного переноса (валик 8 переноса), сконфигурированный для переноса перенесенного изображения на бумагу Р записи. Более предпочтительный вариант исполнения состоит в том, что в качестве тонера применяют два или более цветных тонера, предпочтительно тонеры для полноцветной печати, и содержатся узел первичного переноса и узел вторичного переноса, где узел первичного переноса сконфигурирован для переноса выполненных тонером изображений на элемент 6 промежуточного переноса с образованием комбинированного перенесенного изображения, и узел вторичного переноса сконфигурирован для переноса комбинированного перенесенного изображения на бумагу Р записи.
Элемент 6 промежуточного переноса надлежащим образом выбирают из традиционных передаточных элементов в зависимости от предполагаемой цели без любого ограничения, и предпочтительные примеры его включают ремень переноса.
Узел переноса (узел первичного переноса, узел вторичного переноса) предпочтительно содержит по меньшей мере оборудование переноса, сконфигурированное для заряжания выполненного тонером изображения, сформированного на несущем скрытое изображение элементе 1, для высвобождения и переноса на сторону бумаги Р записи. Число оснащенных узлов переноса может составлять один, два или более. Примеры узла переноса включают устройство переноса с использованием коронного разряда, ремень переноса, валик переноса, прижимной валик переноса и адгезионный валик переноса.
Бумага Р записи обычно представляет собой плоскую бумагу, но ее надлежащим образом выбирают в зависимости от предполагаемой цели без какого-либо ограничения при условии, что незакрепленное изображение после проявления может быть перенесено на бумагу записи. Например, в качестве бумаги Р записи также могут быть применены пленки на основе РЕТ (полиэтилентерефталата) для OHP (кодоскопа).
Закрепление может быть выполнено, например, на выполненном тонером изображении, перенесенном на бумагу Р записи, с помощью узла закрепления. Закрепление может выполняться каждый раз, когда выполненное тонером изображение каждого цвета переносится на бумагу Р записи, или же закрепление может производиться однократно на многослойных выполненных тонером изображениях всех цветов.
Узел закрепления надлежащим образом выбирают в зависимости от предполагаемой цели без любого ограничения, но в качестве узла закрепления пригоден общеупотребительный узел с нагреванием под давлением. Примеры узла с нагреванием и под давлением включают комбинацию нагревательного валика и прижимного валика и комбинацию нагревательного валика, прижимного валика и бесконечного ремня. Температура нагревания узла с нагреванием под давлением предпочтительно составляет от 80°С до 200°С.
Узел закрепления может представлять собой узел закрепления, оснащенный мягким валиком, содержащим образующий поверхностный слой фторированный материал, как иллюстрировано в ФИГ. 3. Нагревательный валик 9 содержит алюминиевый сердцевинный стержень 10, слой 11 из упругого материала, состоящий из силиконового каучука, на алюминиевом сердцевинном стержне 10, и поверхностный слой 12, сформированный из сополимера тетрафторэтилена и перфторалкилвинилового простого эфира (PFA), и оснащен нагревателем 13 внутри алюминиевого сердцевинного стержня. Прижимной валик 14 содержит алюминиевый сердцевинный стержень 15, слой 16 из упругого материала, состоящий из силиконового каучука, на алюминиевом сердцевинном стержне 10, и поверхностный слой 17 из PFA. Следует отметить, что бумагу Р записи, на которую было осаждено незакрепленное изображение 18, подают иллюстрированным путем.
В настоящем изобретении, например, вместе с узлом закрепления или вместо него может быть использовано традиционное оптическое закрепление.
Нейтрализация электрического заряда может быть выполнена, например, приложением нейтрализующего заряд напряжения смещения на несущий скрытое изображение элемент и преимущественно может быть проведена с помощью нейтрализатора электрического заряда. Нейтрализатор электрического заряда надлежащим образом выбирают из традиционного нейтрализатора электрического заряда без любого ограничения при условии, что он способен подводить нейтрализующее заряд напряжение смещения к переносящему скрытое изображение элементу, и предпочтительные примеры его включают нейтрализующую заряд лампу.
Очистка может быть преимущественно выполнена, например, удалением остаточного тонера на несущем скрытое изображение элементе с помощью очистительного узла. Очистительный узел надлежащим образом выбирают из традиционных очистительных устройств без любого ограничения при условии, что он способен удалять остаточный тонер с несущего скрытое изображение элемента. В качестве очистительного узла, например, предпочтительными являются очиститель на основе магнитной щетки, электростатический щеточный очиститель, очиститель с магнитным валиком, ракельный очиститель, щеточный очиститель и тканевый очиститель.
В настоящем изобретении предпочтительно выполняется очистка ракелем, так как при этом используется наиболее недорогая деталь.
ФИГ. 7 представляет диаграмму, иллюстрирующую очистительный узел 5 для применения в устройстве формирования изображений согласно настоящему изобретению, ФИГ. 8 представляет более подробный пояснительный чертеж очистительного узла, и ФИГ. 9 представляет более подробный пояснительный чертеж ракеля.
В ФИГ. 7 очистительный узел 5, используемый для очистки тонера, осажденного на поверхности несущего скрытое изображение элемента 1, оснащен: отсеком 5с сбора тонера; подвижным элементом 5е, который поддерживается валом 5b поворотного рычага, расположенного в отсеке 5с сбора тонера, способным поворачиваться по направлению к несущему скрытое изображение элементу 1 и пригодным для размещения на нем очистного ножа (ракеля) 5b; и работающей на растяжение пружиной 5f, установленной на конце подвижного элемента 5е, противоположном концу, где смонтирован ракель 5b, если принимать вал 5b поворотного рычага за центр, и сообщающей крутящий момент подвижному элементу 5е и передающей нажимное усилие ракелю 5b, с помощью которого ракель 5b прижимается к несущему скрытое изображение элементу 1; и шнеком 5g, предназначенным для транспортирования тонера, соскобленного с поверхности несущего скрытое изображение элемента 1 при контакте с ракелем 5b, в отсек для сбора тонера.
Как иллюстрировано в ФИГ. 7 и 8, ракель 5b состоит из пластинчатого очистного лезвия 5b-1 и опорного элемента 5b-2 для поддерживания пластинчатого очистного лезвия 5b-1, как в ФИГ. 9, и ракель 5b используется приведением очистного лезвия 5b-1 в контакт с поверхностью несущего скрытое изображение элемента 1, который вращается по направлению, показанному стрелкой (по направлению часовой стрелки), под определенным углом θ контакта с помощью создающего усилие элемента, такого как пружина.
2
2
В качестве материала, используемого для очистного лезвия 5b-1, применяют материал, имеющий твердость (по JIS-A) от 60 градусов до 80 градусов, относительное удлинение от 300% до 350%, остаточное удлинение от 1,0% до 5,0%, 300% модуль от 100 кг/см до 350 кг/см и эластичность на отскок от 10% до 35%.
Материал может быть надлежащим образом выбран из смол, обычно применяемых для пластинчатого ножевого элемента, таких как термопластическая смола (например, уретановая смола, стирольная смола, олефиновая смола, винилхлоридная смола, сложнополиэфирная смола, полиамидная смола, и фторкаучук). Более предпочтительным является более низкий коэффициент трения ракеля.
Материал опорного элемента 5b-2 надлежащим образом выбирают в зависимости от предполагаемой цели без любого ограничения, и его примеры включают металл, пластик и керамический материал. Среди них предпочтительна металлическая пластина, поскольку определенная доля нагрузки прилагается к опорному элементу, и более предпочтительны стальная пластина, такая как SUS, алюминиевая пластина, и пластина из фосфористой бронзы.
Когда используют тонер, трение в точке контакта между ракелем 5b и поверхностью несущего скрытое изображение элемента 1 усиливается, так как в традиционной системе очистки ракелем прижимающая нагрузка возрастает. В результате этого контактная кромка ракеля 5b может защемиться по направлению вращения несущего скрытое изображение элемента при вращательном движении несущего скрытое изображение элемента 1, что может привести к разрушению ракеля 5b. В еще одной ситуации возрастает амплитуда упругих колебаний от повторяющегося возвращения в исходное состояние упругости вследствие сжатия, обусловленного защемлением ракеля несущим скрытое изображение элементом по меньшей мере в точке контакта, снижается сцепление с поверхностью несущего скрытое изображение элемента, что может вызывать дефекты очистки из-за проскока поверхностной добавки и тонера. По этим причинам подавляется формирование запирающего слоя, что проявляется в виде шума полученных изображений. Соответственно этому, важно оптимизировать усилие прижатия ракеля к поверхности несущего скрытое изображение элемента и повышать эффективность задерживания и сбора поверхностной добавки и тонера. В данном варианте исполнения к ракелю прилагается прижимающее усилие от 20 Н/м до 50 Н/м.
В то же время угол контакта регулируют на величину от 70° до 82°, чтобы не рассредоточивать нагрузку, во избежание сквозного проскока поверхностной добавки и тонера вследствие увеличенной площади контакта между ракелем 5b и поверхностью несущего скрытое изображение элемента 1, и угол контакта представляет собой угол, образованный между касательной линией в точке контакта, где поверхность несущего скрытое изображение элемента 1 соприкасается с ракелем, и плоскостью ракеля 5b на стороне несущего скрытое изображение элемента 1.
Когда прижимающее усилие увеличивается, возрастает упругая деформация ракеля 5b на участке, смежном с точкой контакта ракеля 5b и несущего скрытое изображение элемента 1, и в результате этого площадь контакта проявляет тенденцию к увеличению. Поскольку угол контакта отрегулирован на величину от 70° до 82°, где угол контакта представляет собой угол, образованный между касательной линией, проходящей от точки контакта, в которой соприкасаются поверхность несущего скрытое изображение элемента 1 и ракель, и плоскостью кромки ракеля 5b на стороне несущего скрытое изображение элемента 1 (обращенной к поверхности 1 несущего скрытое изображение элемента), предотвращается недостаточный контакт, и от приложенной прижимающей нагрузки может быть получено усилие, предотвращающее сквозной проскок тонера, который имеет узкое распределение частиц по размеру.
Кроме того, при поддержании эластичности по упругому отскоку в диапазоне от 10% до 35% неравномерность силы трения, генерируемой по направлению длины лезвия, сглаживается упругой деформацией, что позволяет сохранять стабильный контакт.
Возвращение (повторное использование) преимущественно может быть выполнено, например, транспортированием тонера, который был удален и собран очистительным узлом, в проявочный узел с помощью возвращающего узла. Возвращающий узел надлежащим образом выбирают в зависимости от предполагаемой цели без любого ограничения, и его примеры включают транспортный узел.
Управление преимущественно может быть выполнено, например, регулированием каждого узла с помощью узла управления. Узел управления надлежащим образом выбирают в зависимости от предполагаемой цели без любого ограничения при условии, что он способен управлять каждым устройством, и его примеры включают такие устройства, как секвенсор и компьютер.
Соответственно устройству формирования изображений, способу формирования изображений и технологическом картриджу согласно настоящему изобретению могут быть созданы превосходные изображения с использованием тонера согласно настоящему изобретению, который имеет превосходную пригодность к закреплению без растрескивания, обусловленного нагрузкой в процессе проявления.
<Устройство формирования многоцветных изображений>
ФИГ. 4 представляет схематическую диаграмму, иллюстрирующую один пример устройства формирования многоцветных изображений, к которому может быть применено настоящее изобретение. ФИГ. 4 иллюстрирует тандемное устройство формирования полноцветных изображений.
На ФИГ. 4 устройство формирования изображений содержит несущий скрытое изображение элемент 1, который приводится во вращение по направлению часовой стрелки, показанной на чертеже, и заключен в кожух основного корпуса (не иллюстрирован). В окружении несущего скрытое изображение элемента 1 размещены заряжающий узел 2, экспонирующий узел 3, проявочный узел 4, элемент 6 промежуточного переноса, опорный валик 7, валик 8 переноса и ракель 101 элемента промежуточного переноса. Устройство формирования изображений оснащено бумагоподающей кассетой (не иллюстрирована) для хранения многочисленных листов бумаги для печати. Бумага Р записи в бумагоподающей кассете направляется лист за листом для поступления между валиком 8 переноса и элементом 6 промежуточного переноса, когда узел переноса отрегулирован по синхронизации поступления парой валиков регистрации, которые не иллюстрированы, с последующим подверганием закреплению с помощью узла 19 закрепления.
Это устройство формирования изображений сконфигурировано для приведения несущего скрытое изображение элемента 1 во вращение по направлению часовой стрелки в ФИГ. 4 и равномерного заряжания несущего скрытое изображение элемента 1 заряжающим узлом 2. После этого лазерный свет, модулированный согласно данным изображения, направляется на несущий скрытое изображение элемент 1 с помощью экспонирующего узла 3, чтобы тем самым сформировать скрытое электростатическое изображение на несущем скрытое изображение элементе 1, и тонер осаждается на несущий скрытое изображение элемент 1, на котором было сформировано скрытое электростатическое изображение, с помощью проявочного узла 4, чтобы тем самым проявить скрытое электростатическое изображение. В устройстве формирования изображений выполненное тонером изображение из тонера, сформированное в проявочном узле 4, переносится с несущего скрытое изображение элемента 1 на элемент промежуточного переноса. Эта серия операций выполняется на каждом из четырех цветов: циане (С), магенте (М), желтом (Y) и черном (К), чтобы тем самым сформировать полноцветное изображение.
ФИГ. 5 представляет схематическую диаграмму, иллюстрирующую один пример устройства формирования полноцветных изображений, оснащенного револьверным проявочным узлом.
Это устройство формирования изображений последовательно осаждает тонеры многочисленных цветов на несущий скрытое изображение элемент 1 для выполнения проявления путем переключения действия проявочного узла. Затем цветное выполненное тонером изображение на элементе 6 промежуточного переноса переносится на носитель Р записи с помощью валика 8 переноса, и бумага Р записи, на которую было перенесено выполненное тонером изображение из тонера, перемещается к узлу закрепления, чтобы тем самым получить закрепленное изображение. Следует отметить, что позицией 101 на ФИГ. 5 обозначен ракель элемента промежуточного переноса.
При этом в устройстве формирования изображений несущий скрытое изображение элемент, с которого выполненное тонером изображение из тонера было перенесено на бумагу записи с помощью элемента 6 промежуточного переноса, продолжает вращаться, и остаточный тонер, оставшийся на поверхности несущего скрытое изображение элемента 1, удаляется путем соскабливания лезвием очистительного узла 5, и затем несущий скрытое изображение элемент 1 подвергается нейтрализации электрического заряда действием нейтрализатора электрического заряда, который не иллюстрирован. Устройство формирования изображений переходит к следующей операции формирования изображения после равномерной зарядки несущего скрытое изображение элемента 1, который был подвергнут нейтрализации электрического заряда действием нейтрализатора электрического заряда, с помощью заряжающего узла 2. Следует отметить, что очистительный узел 5 не ограничивается вариантом исполнения, где для соскабливания остаточного тонера с несущего скрытое изображение элемента 1 используют лезвие, и может иметь вариант исполнения, например, где для соскабливания остаточного тонера с несущего скрытое изображение элемента 1 используют меховую щетку.
Способ формирования изображений и устройство формирования изображений согласно настоящему изобретению могут создавать превосходные изображения, когда в них применяют тонер согласно настоящему изобретению в качестве проявителя.
(Технологический картридж)
Технологический картридж согласно настоящему изобретению содержит по меньшей мере один несущий скрытое изображение элемент, предназначенный для создания на нем скрытого электростатического изображения, и проявочный узел, сконфигурированный для проявления скрытого электростатического изображения, генерированного на несущем скрытое изображение элементе, с использованием тонера согласно настоящему изобретению, с образованием видимого изображения, и при необходимости может дополнительно содержать надлежащим образом выбранные прочие узлы, такие как заряжающий узел, узел переноса, очистительный узел, и нейтрализатор электрического заряда. В дополнение, технологический картридж согласно настоящему изобретению может быть установлен с возможностью извлечения в основном корпусе устройства формирования изображений.
Проявочный узел содержит по меньшей мере один контейнер проявителя (девелопера), содержащий тонер согласно настоящему изобретению, или проявитель, содержащий тонер согласно настоящему изобретению, и несущий проявитель элемент, сконфигурированный для переноса и транспортировки тонера или проявителя, содержащегося в контейнере проявителя, и дополнительно может содержать элемент для регулирования толщины слоя, чтобы регулировать толщину удерживаемого слоя тонера. Технологический картридж может быть смонтирован с возможностью извлечения в разнообразных электрофотографических устройствах для формирования изображений, факсимильных устройствах и принтерах и предпочтительно монтируется с возможностью извлечения в устройстве формирования изображений согласно настоящему изобретению.
Технологический картридж содержит, например, как иллюстрировано в ФИГ. 6, встроенный несущий скрытое изображение элемент 1, и содержит заряжающий узел 2, проявочный узел 4, валик 8 переноса и очистительный узел 5, и дополнительно может содержать другие узлы, если необходимо. В ФИГ. 6 символ L представляет свет, излучаемый из экспонирующего узла, и символ Р представляет бумагу записи (печати). Что касается несущего скрытое изображение элемента 1, то может быть использован подобный и такой же элемент, как элемент, применяемый в устройстве формирования изображений. В отношении заряжающего узла 2 может быть использован подходящий заряжающий элемент.
Разъясняется способ формирования изображений с помощью технологического картриджа согласно ФИГ. 6. Несущий скрытое изображение элемент 1 при своем вращении заряжается заряжающим узлом 2 и освещается светом L от экспонирующего узла (не показан), чтобы тем самым сформировать скрытое электростатическое изображение, соответствующее экспонируемому изображению, на поверхности несущего скрытое изображение элемента 1. Скрытое электростатическое изображение проявляется тонером с помощью проявочного узла 4, и полученное выполненное тонером изображение из тонера переносится на бумагу Р записи с помощью валика 8 переноса с последующим выведением. Затем поверхность несущего скрытое изображение элемента после переноса изображения очищается очистительным узлом 5 и затем подвергается нейтрализации электрического заряда с помощью нейтрализатора электрического заряда (не иллюстрирован), после чего вышеупомянутые операции повторяются.
Примеры
Далее настоящее изобретение будет более конкретно разъяснено с привлечением Примеров и Сравнительных Примеров, но эти Примеры не должны толковаться как любым путем ограничивающие область настоящего изобретения.
В нижеследующих описаниях «часть(ти)» и «%» означают «часть(ти) по массе» и «% по массе» соответственно, если не оговорено иное.
Во-первых, разъясняются методы анализа и оценки тонеров, полученных в Примерах и Сравнительных Примерах.
В нижеследующих методах тонер согласно настоящему изобретению оценивали, когда тонер был использован в качестве однокомпонентного проявителя. Однако тонер согласно настоящему изобретению может быть использован для двухкомпонентного проявителя при подвергании его обработке подходящей поверхностной добавкой и с использованием подходящего носителя.
<Метод измерения количества несвязанного силиконового масла>
Количество несвязанного силиконового масла (содержание несвязанного силиконового масла) в тонере измеряли количественным методом, включающим следующие стадии от (1) до (3):
(1) Экстракция несвязанного силиконового масла
Образец тонера заливали хлороформом, перемешивали и оставляли стоять.
К твердым веществам, полученным после удаления надосадочной жидкости в результате разделения с использованием центрифуги, добавляли хлороформ, и полученную смесь перемешивали и оставляли стоять. Эту операцию повторяли для удаления несвязанного силиконового масла из образца.
(2) Определение содержания углерода
Содержание углерода в образце, из которого было удалено несвязанное силиконовое масло, измеряли с помощью прибора для элементного анализа на CHN (CHN corder MT-5 (фирмы Yanaco Co., Ltd.)).
(3) Определение количества несвязанного силиконового масла
Количество несвязанного силиконового масла получали согласно следующему уравнению (1):
Количество несвязанного силиконового масла=(С0-С1)/С×100×40/12 (% по массе)Уравнение (1)
В вышеуказанном уравнении «С» представляет содержание углерода (% по массе) в обрабатывающем агенте на основе силиконового масла, «С0» представляет содержание углерода (% по массе) в образце перед экстракцией, «С1» представляет содержание углерода (% по массе) в образце после экстракции, и коэффициент «40/12» представляет пересчетный коэффициент для преобразования величины содержания С (углерода) в структуре полидиметилсилоксана в общее количество.
Структурная формула полидиметилсилоксана представлена ниже:
(Гранулометрический состав тонера)
Далее будет разъяснен метод измерения распределения частиц по размеру в частицах тонера.
В качестве метода измерения распределения частиц по размеру в частицах тонера согласно методу подсчета использовали приборы Coulter Counter ТА-II или Coulter Multisizer II (оба производства фирмы Beckman Coulter, Inc.). Метод измерения является следующим.
Сначала поверхностно-активное вещество (алкилбензолсульфонат) в количестве от 0,1 мл до 5 мл в качестве диспергирующего средства добавили к электролиту в количестве от 100 мл до 150 мл. Здесь электролитом был примерно 1%-ный водный раствор NaCl, приготовленный с использованием главным образом хлорида натрия, и в качестве электролита использовали изотонический раствор ISOTON-II (производства фирмы Beckman Coulter, Inc.). Затем к полученной смеси добавили от 2 мг до 20 мг образца. Электролит, в котором был суспендирован образец, подвергли дисперсионной обработке с помощью ультразвукового диспергирующего устройства в течение времени от 1 минуты до 3 минут. С помощью измерительного устройства с апертурой 100 мкм измерили объем частиц тонера или тонера и число частиц тонера из полученного образца и рассчитали распределение по объему и распределение по численности. Из полученных значений распределений определили среднеобъемный диаметр (Dv) частиц и среднечисленный диаметр (Dn) частиц тонера.
В качестве канала использовали следующие 13 каналов: 2,00 мкм или больше, но меньше 2,52 мкм; 2,52 мкм или больше, но меньше 3,17 мкм; 3,17 мкм или больше, но меньше 4,00 мкм; 4,00 мкм или больше, но меньше 5,04 мкм; 5,04 мкм или больше, но меньше 6,35 мкм; 6,35 мкм или больше, но меньше 8,00 мкм; 8,00 мкм или больше, но меньше 10,08 мкм; 10,08 мкм или больше, но меньше 12,70 мкм; 12,70 мкм или больше, но меньше 16,00 мкм; 16,00 мкм или больше, но меньше 20,20 мкм; 20,20 мкм или больше, но меньше 25,40 мкм; 25,40 мкм или больше, но меньше 32,00 мкм; и 32,00 мкм или больше, но меньше 40,30 мкм. В качестве объекта измерения использовали частицы, имеющие диаметры 2,00 мкм или больше, но меньше 40,30 мкм.
(Средняя округлость тонера)
В качестве метода измерения формы тонера был подходящим метод зоны оптического обнаружения, в котором жидкостную суспензию, содержащую частицы, пропускали через участок формирования изображения в зоне обнаружения, созданной на пластинке, изображение частиц оптически обнаруживали с помощью CCD-камеры, и затем анализировали изображение. Значение, полученное делением длины окружности круга, имеющего такую же площадь, как площадь проекции, полученная в вышеупомянутом методе, на длину периметра реальной частицы, представляет среднюю округлость тонера.
Значение представляет собой величину, измеренную как средняя округлость с помощью анализатора изображений частиц в потоке FPIA-2000, производства фирмы SYSMEX CORPORATION. Конкретный метод измерения является следующим. К объему воды от 100 мл до 150 мл, содержащейся в контейнере, из которой предварительно были удалены примеси твердых веществ, добавили от 0,1 мл до 0,5 мл поверхностно-активного вещества в качестве диспергирующего средства, предпочтительно соли алкилбензолсульфоновой кислоты, и затем внесли от около 0,1 г до около 0,5 г образца. Полученную жидкостную суспензию, в которой был диспергирован образец, подвергли дисперсионной обработке с помощью ультразвукового диспергирующего устройства в течение времени от 1 минуты до 3 минут с последующим измерением форм и размера частиц тонера с помощью прибора при концентрации жидкостной дисперсии от 3000 частиц/мкл до 10000 частиц/мкл.
<Среднеобъемный диаметр частиц в частицах смолы>
В качестве метода измерения среднеобъемного диаметра частиц в частицах смолы, среднеобъемный диаметр частиц в частицах смолы измеряли с помощью лазерного анализатора «Nanotrack» для измерения гранулометрического состава, модели UPA-EX150 (производства фирмы Nikkiso Co., Ltd., метод динамического рассеяния света/допплеровского сдвига лазерного излучения). Что касается конкретного метода измерения, то концентрацию дисперсии, в которой были диспергированы частицы смолы, отрегулировали на величину концентрации в пределах измеряемого диапазона концентраций, чтобы тем самым провести измерение. Для измерения дисперсную среду жидкостной дисперсии подвергли предварительному измерению фонового уровня. В соответствии с этим методом измерения было возможно измерить среднеобъемный диаметр частиц вплоть до диапазона от нескольких десятков нанометров до нескольких микрометров, который представлял собой диапазон среднеобъемного диаметра частиц в частицах смолы для применения в настоящем изобретении.
<Средневзвешенная молекулярная масса>
Средневзвешенную молекулярную массу используемой сложнополиэфирной смолы или смолы на основе винильного сополимера измерили общим методом гельпроникающей хроматографии (GPC) в следующих условиях:
- Прибор: HLC-8220GPC (производства фирмы Tosoh Corporation)
- Колонка: TSK gel Super HZM-M, три
- Температура: 40°С
- Растворитель: тетрагидрофуран (THF, ТГФ)
- Расход потока: 0,35 мл/мин
- Образец: вводили 0,01 мл образца, имеющего концентрацию от 0,05% до 0,6%
Из молекулярно-массового распределения смолы тонера, измеренного в вышеуказанных условиях, рассчитали средневзвешенную молекулярную массу Mw с использованием калибровочной кривой молекулярной массы, выведенной из монодисперсного полистирольного стандартного образца. В качестве монодисперсного полистирольного стандартного образца использовали образцы 5,8×100, 1,085×10000, 5,95×10000, 3,2×100000, 2,56×1000000, 2,93×1000, 2,85×10000, 1,48×100000, 8,417×100000, и 7,5×1000000 (в целом десять образцов).
<Температура стеклования и значение эндотермического перехода>
Температуры стеклования применяемых сложнополиэфирной смолы и винильной сополимерной смолы измеряли с помощью дифференциального сканирующего калориметра (DSC-6220R от фирмы Seiko Instruments Inc.). Сначала образец нагревали от комнатной температуры до 150°С со скоростью нагревания 10°С/мин с последующим выдерживанием при температуре 150°С в течение 10 минут. После этого образец охладили до комнатной температуры с последующим оставлением стоять в течение 10 минут. Затем образец опять нагревали до температуры 150°С со скоростью нагревания 10°С/мин. Температуру стеклования можно было определить из базовой линии при температуре стеклования или более низкой и по кривой, соответствующей 1/2 высоты отклонения от базовой линии при температуре стеклования или более высокой.
Значения эндотермического перехода и температуры плавления разрыхлителя и кристаллической смолы измеряли таким же путем. Значение эндотермического перехода определяли расчетом площади пика при измеренном значении эндотермического перехода. Как правило, разрыхлитель, содержащийся в тонере, плавится при температуре ниже, чем температура закрепления тонера. Когда разрыхлитель плавится, генерируется теплота плавления и проявляется как эндотермический пик. В зависимости от применяемого разрыхлителя твердая фаза разрыхлителя генерирует теплоту превращения, иную, нежели теплота плавления. В примерах сумму вышеупомянутой теплоты определяют как эндотермическое значение теплоты плавления.
<Удельная площадь поверхности по ВЕТ>
Измерение удельной площади поверхности по методу ВЕТ неорганических частиц выполняли с помощью анализатора удельной площади поверхности Autosorb-1 производства фирмы Quantachrome Corporation следующим образом.
-3
Около 0,1 г измеряемого образца отвесили, поместили в ячейку и подвергли деаэрации при температуре 40°С и в вакууме при давлении 1,0×10 мм рт.ст. (0,133 Па) или ниже в течение 12 часов или дольше.
После этого вводили газообразный азот для адсорбции его образцом в состоянии охлаждения жидким азотом, и измеряли значение многоточечным методом.
<Средний диаметр первичных частиц поверхностной добавки>
Средний диаметр первичных частиц в неорганических частицах в качестве поверхностной добавки мог бы быть измерен с помощью прибора для измерения гранулометрического состава с использованием динамического рассеяния света, например, DLS-700 фирмы Otsuka Electronics Co., Ltd., или Coulter №4 фирмы Beckman Coulter, Inc.
Однако предпочтительно, чтобы диаметры частиц были измерены непосредственно по фотографии, полученной в сканирующем электронном микроскопе или просвечивающем электронном микроскопе, так как затруднительно провести диссоциацию вторичного агрегирования частиц после обработки силиконовым маслом.
В этом случае проводили наблюдение по меньшей мере ста неорганических частиц, и определяли среднее значение главной оси неорганических частиц.
<Эластичность на отскок ракеля>
Эластичность на отскок ракеля измеряли с помощью тестера эластичности по упругому отскоку типа Люпке (производства фирмы Yasuda Seiki Seisakusho, Ltd.) при температуре 23°С в соответствии со стандартом JIS K6255.
<Контактное давление ракеля>
Прижимающее усилие ракеля измеряли с привлечением металлической трубки, имеющей такой же диаметр, как у несущего скрытое изображение элемента, размещением металлической трубки таким образом, что ее участок шириной 5 мм по направлению длины был подвижным, и размещением динамометрического датчика на обратной стороне подвижной плоскости металлической трубки для измерения прижимающего усилия в расчете на длину. Измеренное прижимающее усилие в расчете на длину определяли как контактное давление.
<Характеристика (1) очистки несущего скрытое изображение элемента>
Предварительно заданную печатную картинку, имеющую отношение B/W 6% («черный и белый»), непрерывно пропечатывали на 1000 листов в монохромном режиме с помощью устройства формирования изображений (IPSIO SP C220, производства фирмы Ricoh Company Limited) в N/N-условиях («нормальные/нормальные») окружающей среды (температура 23°С, относительная влажность (RH) 45%).
Ракель несущего скрытое изображение элемента, имеющий значение эластичности по упругому отскоку 30%, смонтировали в устройстве формирования изображений при постоянном контактном давлении 30 Н/м и угле контакта 75° относительно несущего скрытое изображение элемента.
После завершения печати 1000 листов остаточный тонер на несущем скрытое изображение элементе извлекли липкой лентой (T-Tape производства фирмы Kihara Corporation), и ленту подвергли измерению координаты цвета L* (светлоты) с помощью спектрофотометра Xrite 939. Полученное значение оценивали на основе следующих критериев.
[Критерии оценки]
А: 90 или выше
В: 85 или выше, но ниже 90
С: 80 или выше, но ниже 85
D: ниже 80
<Характеристика очистки несущего скрытое изображение элемента (2)>
Предварительно заданную печатную картинку, имеющую отношение B/W 6%, непрерывно пропечатывали на 1000 листов в монохромном режиме с помощью устройства формирования изображений (IPSIO SP C220, производства фирмы Ricoh Company Limited) в L/L-условиях («низкие/низкие») окружающей среды (температура 10°С, относительная влажность (RH) 15%).
Ракель несущего скрытое изображение элемента, имеющий значение эластичности по упругому отскоку 10%, смонтировали в устройстве формирования изображений при постоянном контактном давлении 20 Н/м и угле контакта 82° относительно несущего скрытое изображение элемента. Следует отметить, что условие представляет собой условие, где эффективность задерживания поверхностной добавки и тонера может быть наиболее нарушенной, так как ракель несущего скрытое изображение элемента имеет низкую эластичность на отскок, и контактное давление является низким, и угол контакта является большим, и эксперимент проводят в L/L-условиях окружающей среды.
После завершения печати 1000 листов остаточный тонер на несущем скрытое изображение элементе извлекли липкой лентой (T-Tape производства фирмы Kihara Corporation), и ленту подвергли измерению координаты цвета L* (светлоты) с помощью спектрофотометра Xrite 939. Полученное значение оценивали на основе следующих критериев.
[Критерии оценки]
А: 90 или выше
В: 85 или выше, но ниже 90
С: 80 или выше, но ниже 85
D: ниже 80
<Характеристика (3) очистки несущего скрытое изображение элемента>
Предварительно заданную печатную картинку, имеющую отношение B/W 6%, непрерывно пропечатывали на 1000 листов в монохромном режиме с помощью устройства формирования изображений (IPSIO SP C220, производства фирмы Ricoh Company Limited) в Н/Н-условиях («высокие/высокие») окружающей среды (температура 27°С, относительная влажность (RH) 80%).
Ракель несущего скрытое изображение элемента, имеющий значение эластичности по упругому отскоку 35%, смонтировали в устройстве формирования изображений при постоянном контактном давлении 50 Н/м и угле контакта 70° относительно несущего скрытое изображение элемента. Следует отметить, что условие представляет собой условие, где возникновение защемления ракеля несущим скрытое изображение элементом является наиболее вероятным, так как ракель несущего скрытое изображение элемента имеет высокую эластичность на отскок, и контактное давление является высоким, и угол контакта является малым, и эксперимент проводят в Н/Н-условиях окружающей среды.
Во время печати 1000 листов в вышеуказанных условиях подсчитывали число пропечатанных листов, когда произошло первое защемление ракеля несущего скрытое изображение элемента, и полученное число оценивали на основе следующих критериев. Следует отметить, что чем больше число листов, пропечатанных до возникновения защемления ракеля несущего скрытое изображение элемента, тем лучшей является характеристика очистки.
[Критерии оценки]
А: 1000 листов или более
В: 900 листов или более, но менее 1000 листов
С: 800 листов или более, но менее 900 листов
D: менее 800 листов
<Степень абразивного износа несущего скрытое изображение элемента>
Толщину пленки несущего скрытое изображение элемента измерили до и после оценки характеристики (1) очистки, и из полученных значений определили степень абразивного износа пленки. Результат оценивали на основе следующих критериев. Следует отметить, что толщину пленки несущего скрытое изображение элемента измеряли путем измерения толщины пленки в произвольно выбранных 80 точках измерения с помощью анализатора толщины пленки по методу вихревых токов (производства фирмы Fischer Instruments K.K.), и среднюю величину полученных значений принимали за толщину пленки.
[Критерии оценки]
А: 0,3 мкм или менее
В: более 0,3 мкм, но 0,4 мкм или менее
С: более 0,4 мкм, но 0,6 мкм или менее
D: более 0,6 мкм
<Загрязнение регулирующего ракеля>
Изменение степени заряда тонера измеряли до и после оценки (1) очистки несущего скрытое изображение элемента, и степень загрязнения регулирующего ракеля оценивали на основе следующих критериев. Следует отметить, что измерение степени заряда выполняли на тонере, присутствующем на проявочном валике, с помощью портативного анализатора Q/M (отношение «заряд/масса») отобранного («draw-off») тонера, производства фирмы TREK Japan K.K., и степень заряда получали как усреднение по 10 точкам.
[Критерии оценки]
А: разность в степени заряда 5 мкКл/г или менее
В: разность в степени заряда свыше 5 мкКл/г, но 10 мкКл/г или менее
С: разность в степени заряда свыше 10 мкКл/г, но 15 мкКл/г или менее
D: разность в степени заряда более 15 мкКл/г
<Характеристика (1) очистки элемента промежуточного переноса>
Предварительно заданную печатную картинку, имеющую отношение B/W 6%, непрерывно пропечатывали на 1000 листов в монохромном режиме с помощью устройства формирования изображений (IPSIO SP C220, производства фирмы Ricoh Company Limited) в L/L-условиях окружающей среды (температура 10°С, относительная влажность (RH) 15%).
Ракель элемента промежуточного переноса, имеющий значение эластичности по упругому отскоку 35%, смонтировали в устройстве формирования изображений при постоянном контактном давлении 20 Н/м и угле контакта 82° относительно элемента промежуточного переноса. Следует отметить, что условие представляет собой условие, где эффективность задерживания поверхностной добавки и тонера может быть наиболее нарушенной, так как ракель элемента промежуточного переноса имеет низкую эластичность на отскок, и контактное давление является низким, и угол контакта является большим, и эксперимент проводят в L/L-условиях окружающей среды.
После завершения печати 1000 листов остаточный тонер на элементе промежуточного переноса извлекли липкой лентой (T-Tape производства фирмы Kihara Corporation), и ленту подвергли измерению координаты цвета L* с помощью спектрофотометра Xrite 939. Полученное значение оценивали на основе следующих критериев.
[Критерии оценки]
А: 90 или выше
В: 85 или выше, но ниже 90
С: 80 или выше, но ниже 85
D: ниже 80
<Характеристика (2) очистки элемента промежуточного переноса>
Предварительно заданную печатную картинку, имеющую отношение B/W 6%, непрерывно пропечатывали на 1000 листов в монохромном режиме с помощью устройства формирования изображений (IPSIO SP C220, производства фирмы Ricoh Company Limited) в Н/Н-условиях окружающей среды (температура 27°С, относительная влажность (RH) 80%).
Ракель элемента промежуточного переноса, имеющий значение эластичности по упругому отскоку 55%, смонтировали в устройстве формирования изображений при постоянном контактном давлении 50 Н/м и угле контакта 70° относительно элемента промежуточного переноса. Следует отметить, что условие представляет собой условие, где возникновение разрушения и защемления ракеля элемента промежуточного переноса является наиболее вероятным, так как ракель имеет высокую эластичность на отскок, и контактное давление является высоким, и угол контакта является малым, и эксперимент проводят в Н/Н-условиях окружающей среды.
Во время печати 1000 листов в вышеупомянутых условиях подсчитывали число пропечатанных листов, когда произошло первое защемление ракеля элемента промежуточного переноса, и полученное число оценивали на основе следующих критериев. Следует отметить, что чем больше число листов, пропечатанных до возникновения защемления ракеля элемента промежуточного переноса, тем лучшей является характеристика очистки.
[Критерии оценки]
А: 1000 листов или более
В: 900 листов или более, но менее 1000 листов
С: 800 листов или более, но менее 900 листов
D: менее 800 листов
<Степень абразивного износа элемента промежуточного переноса>
Число продольных линий, образовавшихся в элементе промежуточного переноса, измеряли до и после оценки характеристики (1) очистки элемента промежуточного переноса для измерения степени абразивного износа, и результаты оценивали на основе следующих критериев.
[Критерии оценки]
А: 5 линий или менее
В: более 5 линий, но 10 линий или менее
С: более 10 линий, но 20 линий или менее
D: более 20 линий
<Загрязнение регулирующего ракеля (Загрязнение проявочного элемента)>
Изменение степени заряда тонера измеряли до и после оценки (1) очистки элемента промежуточного переноса, и степень загрязнения регулирующего ракеля оценивали на основе следующих критериев. Следует отметить, что измерение степени заряда выполняли на тонере, присутствующем на проявочном валике, с помощью портативного анализатора Q/M («заряд/масса») отобранного тонера, производства фирмы TREK Japan K.K., и степень заряда получали как усреднение по 10 точкам.
[Критерии оценки]
А: разность в степени заряда 5 мкКл/г или менее
В: разность в степени заряда свыше 5 мкКл/г, но 10 мкКл/г или менее
С: разность в степени заряда свыше 10 мкКл/г, но 15 мкКл/г или менее
D: разность в степени заряда более 15 мкКл/г
Далее будут разъяснены способы получения сырьевых материалов тонера, использованных в Примерах.
<Способ обработки поверхностной добавки>
(Кремнезем 1)
Предварительно заданное количество полидиметилсилоксана с вязкостью 300 сСт (производства фирмы Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), служащего в качестве силиконового масла, растворили в 30 частях гексана, и к раствору добавили 100 частей обрабатываемой поверхностной добавки (ОХ50, производства фирмы Nippon Aerosil Co., Ltd., необработанный кремнезем, имеющий средний диаметр частиц 35 нм), и диспергировали воздействием ультразвукового облучения при перемешивании.
Силиконовое масло вводили в атмосфере продуваемого потока азота при перемешивании для достижения количества силиконового масла, представленного в Таблице 1А-1, и в состоянии, в котором продолжали перемешивание, поверхностную добавку обрабатывали при температуре и продолжительности реакции, представленных в Таблице 1А-1, для получения тем самым Кремнезема 1.
Кремнеземы 2-9, оксид титана 1 и оксид алюминия 1 были получены таким же путем, как кремнезем 1, при условии изменений, представленных в Таблицах 1А-1, 1А-2, 1В-1 и 1В-2.
Таблица 1А-1 представляет содержание углерода в обработанном силиконовым маслом кремнеземе, долю несвязанного углерода и количество остаточного углерода. Таблица 1В-2 представляет значения, полученные преобразованием значений, представленных в Таблице 1А-2, в содержание силиконового масла (PDMS: полидиметилсилоксан) в обработанном силиконовым маслом кремнеземе, долю несвязанного силиконового масла и количество остаточного силиконового масла.
Таблица 1А-1
Условия получения
Удельная площадь поверхности по ВЕТ, м<sup>2</sup>/г
Количество силиконового масла, мг/м<sup>2</sup>
Диаметр частиц поверхностной добавки, нм
Количество PDMS, в частях
Температура обработки, °С
Продолжительность обработки, минут
Кремнезем 1
10
150
15
50
2
35
Кремнезем 2
20
200
15
50
4
35
Кремнезем 3
20
200
15
50
4
35
Кремнезем 4
20
150
15
50
4
35
Кремнезем 4
20
150
15
50
4
35
Кремнезем 1
10
150
15
50
2
35
Оксид титана 1
20
200
15
30
6,7
50
Оксид алюминия 1
20
200
15
40
5
40
Кремнезем 7
10
150
15
22
4,5
80
Кремнезем 8
10
200
15
10
10
140
Кремнезем 9
20
150
15
90
2,2
25
Кремнезем 3
20
200
15
50
4
35
Кремнезем 5
8
200
15
50
1,6
35
Кремнезем 6
10
250
15
50
2
35
Кремнезем 4
20
150
15
50
4
35
Оксид титана 1
20
200
15
30
6,7
50
Оксид алюминия 1
20
200
15
40
5
40
Таблица 1А-2
Количество углерода, происходящего из силиконового масла в поверхностной добавке
Доля несвязанного углерода, происходящего из силиконового масла в поверхностной добавке
Доля остаточного углерода, происходящего из силиконового масла в поверхностной добавке
Количество несвязанного углерода, происходящего из силиконового масла в поверхностной добавке
Количество остаточного углерода, происходящего из силиконового масла в поверхностной добавке
До экстракции
После экстракции
Вес.%
Вес.%
%
%
Вес.%
Вес.%
Кремнезем 1
3,1
0,6
81
19
2,5
0,6
Кремнезем 2
5,8
2,5
57
43
3,3
2,5
Кремнезем 3
6,2
2,1
66
34
4,1
2,1
Кремнезем 4
5,9
0,8
86
14
5,1
0,8
Кремнезем 4
5,9
0,8
86
14
5,1
0,8
Кремнезем 1
3,1
0,6
81
19
2,5
0,6
Оксидтитана 1
5,7
2,4
58
42
3,3
2,4
Оксид алюминия 1
5,5
2,3
58
42
3,2
2,3
Кремнезем 7
3,5
1
71
29
2,5
1
Кремнезем 8
8,2
3
63
37
5,2
3
Кремнезем 9
5,2
1,5
71
29
3,7
1,5
Кремнезем 3
6,2
2,1
66
34
4,1
2,1
Кремнезем 5
2,8
1,7
39
61
1,1
1,7
Кремнезем 6
3,5
1,9
46
54
1,6
1,9
Кремнезем 4
5,9
0,8
86
14
5,1
0,8
Оксидтитана 1
5,7
2,4
58
42
3,3
2,4
Оксид алюминия 1
5,5
2,3
58
42
3,2
2,3
Таблица 1В-1
Условия получения
Удельная площадь поверхности по ВЕТ, м<sup>2</sup>/г
Количество силиконового масла, мг/м<sup>2</sup>
Диаметр частиц поверхностной добавки, нм
Количество PDMS, в частях
Температура обработки, °С
Продолжительность обработки, минут
Кремнезем 1
10
150
15
50
2
35
Кремнезем 2
20
200
15
50
4
35
Кремнезем 3
20
200
15
50
4
35
Кремнезем 4
20
150
15
50
4
35
Кремнезем 4
20
150
15
50
4
35
Кремнезем 1
10
150
15
50
2
35
Оксид титана 1
20
200
15
30
6,7
50
Оксидалюминия 1
20
200
15
40
5
40
Кремнезем 7
10
150
15
22
4,5
80
Кремнезем 8
10
200
15
10
10
140
Кремнезем 9
20
150
15
90
2,2
25
Кремнезем 3
20
200
15
50
4
35
Кремнезем 5
8
200
15
50
1,6
35
Кремнезем 6
10
250
15
50
2
35
Кремнезем 4
20
150
15
50
4
35
Оксид титана 1
20
200
15
30
6,7
50
Оксидалюминия 1
20
200
15
40
5
40
Таблица 1В-2
Количество PDMS в поверхностной добавке
Доля несвязанного PDMS в поверхностной добавке
Доля остаточного PDMS в поверхностной добавке
Количество несвязанного PDMS в поверхностной добавке
Количество остаточного PDMS в поверхностной добавке
До экстракции
После экстракции
Вес.%
Вес.%
%
%
Вес.%
Вес.%
Кремнезем 1
10,3
2,0
81
19
8,3
2,0
Кремнезем 2
19,3
8,3
57
43
11,0
8,3
Кремнезем 3
20,7
7,0
66
34
13,7
7,0
Кремнезем 4
19,7
2,7
86
14
17,0
2,7
Кремнезем 4
19,7
2,7
86
14
17,0
2,7
Кремнезем 1
10,3
2,0
81
19
8,3
2,0
Оксид титана 1
19,0
8,0
58
42
11,0
8,0
Оксидалюминия 1
18,3
7,7
58
42
10,7
7,7
Кремнезем 7
11,7
3,3
71
29
8,3
3,3
Кремнезем 8
27,3
10,0
63
37
17,3
10,0
Кремнезем 9
17,3
5,0
71
29
12,3
5,0
Кремнезем 3
20,7
7,0
66
34
13,7
7,0
Кремнезем 5
9,3
5,7
39
61
3,7
5,7
Кремнезем 6
11,7
6,3
46
54
5,3
6,3
Кремнезем 4
19,7
2,7
86
14
17,0
2,7
Оксид титана 1
19,0
8,0
58
42
11,0
8,0
Оксидалюминия 1
18,3
7,7
58
42
10,7
7,7
<Синтез некристаллического сложного полиэфира>
(Сложный Полиэфир 1)
В реакционный резервуар, оснащенный обратным холодильником, мешалкой и трубкой для введения азота, поместили 2765 частей аддукта бисфенола А с 2 молями этиленоксида, 480 частей аддукта бисфенола А с 2 молями пропиленоксида, 1100 частей терефталевой кислоты, 225 частей адипиновой кислоты и 10 частей дибутилоловооксида, и полученную смесь оставили реагировать в течение 8 часов при температуре 230°С при нормальном давлении, и затем проводили реакцию в течение 5 часов при пониженном давлении от 10 мм рт.ст. до 15 мм рт.ст. (1,33-2 кПа). После этого в реакционный резервуар добавили 130 частей тримеллитового ангидрида, и полученную смесь оставили реагировать в течение 2 часов при температуре 180°С при нормальном давлении для получения тем самым Сложного Полиэфира 1. Сложный Полиэфир 1 имел среднечисленную молекулярную массу 2200, средневзвешенную молекулярную массу 5600, температуру стеклования Tg 43°С и кислотное число 24 мг КОН/г.
(Сложный Полиэфир 2)
В реакционный резервуар, оснащенный обратным холодильником, мешалкой и трубкой для введения азота, поместили 264 части аддукта бисфенола А с 2 молями этиленоксида, 523 части аддукта бисфенола А с 2 молями пропиленоксида, 123 части терефталевой кислоты, 173 части адипиновой кислоты и 1 часть дибутилоловооксида, и полученную смесь оставили реагировать в течение 8 часов при температуре 230°С при нормальном давлении, и затем проводили реакцию в течение 8 часов при пониженном давлении от 10 мм рт.ст. до 15 мм рт.ст. (1,33-2 кПа). После этого в реакционный резервуар добавили 26 частей тримеллитового ангидрида, и полученную смесь оставили реагировать в течение 2 часов при температуре 180°С при нормальном давлении для получения тем самым Сложного Полиэфира 2. Сложный Полиэфир 2 имел среднечисленную молекулярную массу 4000, средневзвешенную молекулярную массу 17000, температуру стеклования Tg 65°С и кислотное число 12 мг КОН/г.
<Синтез кристаллического Сложного Полиэфира>
(Сложный Полиэфир 3)
В реакционный резервуар, оснащенный обратным холодильником, мешалкой и трубкой для введения азота, поместили 500 частей 1,6-гександиола, 500 частей янтарной кислоты и 2,5 части дибутилоловооксида, и полученную смесь оставили реагировать в течение 8 часов при температуре 200°С при нормальном давлении, и затем проводили реакцию в течение 1 часа при пониженном давлении от 10 мм рт.ст. до 15 мм рт.ст. (1,33-2 кПа) для получения тем самым Сложного Полиэфира 3. Сложный Полиэфир 3 в DSC-измерении проявлял эндотермический пик при температуре 65°С.
<Синтез форполимера>
В реакционный резервуар, оснащенный обратным холодильником, мешалкой и трубкой для введения азота, поместили 366 частей 1,2-пропиленгликоля, 566 частей терефталевой кислоты, 44 части тримеллитового ангидрида и 6 частей тетрабутоксида титана, и полученную смесь оставили реагировать в течение 8 часов при температуре 230°С при нормальном давлении, и затем проводили реакцию в течение 5 часов при пониженном давлении от 10 мм рт.ст. до 15 мм рт.ст. (1,33-2 кПа) для получения тем самым Промежуточного Сложного Полиэфира 1. Промежуточный Сложный Полиэфир 1 имел среднечисленную молекулярную массу 3200, средневзвешенную молекулярную массу 12000 и температуру стеклования Tg 55°С.
Затем в реакционный резервуар, оснащенный обратным холодильником, мешалкой и трубкой для введения азота, поместили 420 частей Промежуточного Сложного Полиэфира 1, 80 частей изофорондиизоцианата и 500 частей этилацетата, и полученную смесь оставили реагировать в течение 5 часов при температуре 100°С для получения тем самым Форполимера. Форполимер имел содержание несвязанного изоцианата (% по массе) 1,34%.
<Получение жидкостной дисперсии частиц смолы для оболочечного слоя>
(Частицы V-1 винильной сополимерной смолы)
В реакционный резервуар, оснащенный обратным холодильником, мешалкой и трубкой для введения азота, поместили 1,6 части додецилсульфата натрия и 492 части очищенной ионным обменом воды, и полученную смесь нагрели до температуры 80°С. После этого к смеси добавили раствор, в котором 2,5 части персульфата калия были растворены в 100 частях очищенной ионным обменом воды. Спустя пятнадцать минут к этой смеси добавили по каплям в пределах периода времени 90 минут жидкую смесь 160 частей стирола в качестве мономера, 40 частей бутилакрилата в качестве мономера и 3,5 части н-октилмеркаптана, и температуру полученной смеси поддерживали при 80°С в течение дополнительных 60 минут. После этого полученную смесь охладили для получения тем самым жидкостной дисперсии Частиц V-1 Винильной Сополимерной Смолы. Измерили содержание твердого вещества в этой жидкостной дисперсии, и оно составило 25%. Кроме того, частицы имели среднеобъемный диаметр частиц 130 нм. Небольшое количество жидкостной дисперсии отобрали в чашку, и дисперсионную среду выпарили для получения и измерения твердых веществ. Полученные твердые вещества имели среднечисленную молекулярную массу 11000, средневзвешенную молекулярную массу 18000 и температуру стеклования Tg 83°С.
<Синтез маточной смеси>
Сорок частей сажи (REGAL 400R от фирмы Cabot Corporation), 60 частей сложнополиэфирной смолы (RS-801 от фирмы Sanyo Chemical Industries, Ltd., кислотное число: 10, Mw: 20000, Tg: 64°С), служащей в качестве связующей смолы, и 30 частей воды смешали с помощью смесителя HENSCHEL MIXER для получения тем самым смеси, в которой вода пропитала пигментные агрегаты. Эту смесь компаундировали в течение 45 минут с помощью двухвалковой мельницы, в которой температура поверхности стола с опорными роликами была установлена на 130°С, и полученный продукт компаундирования измельчили в порошок с диаметром частиц 1 мм с помощью измельчителя для получения тем самым Маточной Смеси 1.
(Пример 1)
<Получение масляной фазы>
В контейнер, оснащенный перемешивающим якорьком магнитной мешалки и термометром, поместили 4 части Сложного Полиэфира 1, 20 частей Сложного Полиэфира 3, 8 частей парафинового воска (температура плавления: 72°С) и 96 частей этилацетата, и полученную смесь нагрели до температуры 80°С при перемешивании, и температуру поддерживали при 80°С в течение 5 часов, с последующим охлаждением до температуры 30°С в течение периода времени 1 часа. К полученному продукту добавили 35 частей Маточной Смеси 1, и смесь перемешивали в течение 1 часа. Полученную смесь переместили в еще один контейнер и затем диспергировали с помощью шаровой мельницы (ULTRA VISCOMILL, производства фирмы AIMEX CO., Ltd.) в следующих условиях: величина расхода потока жидкости 1 кг/час, окружная скорость вращения диска 6 м/сек, 0,5 мм циркониевые шарики с объемом упаковки 80%, и 3 прохода, для получения тем самым Раствора Сырьевого Материала 1. Затем к 81,3 части Раствора Сырьевого Материала 1 добавили 74,1 части 70%-ного раствора Сложного Полиэфира 1 в этилацетате, 21,6 часть Сложного Полиэфира 2 и 21,5 часть этилацетата, и смесь перемешивали с помощью лабораторной механической мешалки «Three-one motor» в течение 2 часов для получения тем самым Масляной Фазы 1. К Масляной Фазе 1 добавили этилацетат, чтобы скорректировать концентрацию твердых веществ (измерение при температуре 130°С, в течение 30 минут) в Масляной Фазе 1 на уровень 49%.
<Получение водной фазы>
Очищенную ионным обменом воду (472 части), 81 часть 50%-ного водного раствора натриевой соли дисульфоната додецилдифенилового простого эфира (ELEMINOL MON-7, производства фирмы Sanyo Chemical Industries Ltd.), 67 частей 1%-ного водного раствора карбоксиметилцеллюлозы, служащего в качестве загустителя, и 54 части этилацетата смешали и перемешивали для получения тем самым непрозрачной белой жидкости, которую использовали в качестве Водной Фазы 1.
<Стадия эмульгирования>
После перемешивания Масляной Фазы 1 с помощью смесителя TK Homomixer (производства фирмы Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) при скорости 5000 об/мин в течение 1 минуты добавили 321 часть Водной Фазы 1 относительно общего количества Масляной Фазы 1, и полученную смесь смешали и перемешивали с помощью смесителя TK Homomixer в течение 20 минут, в то же время с регулированием числа оборотов его вращения в диапазоне от 8000 об/мин до 13000 об/мин для получения тем самым Суспензии Сердцевинных Частиц 1.
<Стадия формирования оболочки (Стадия осаждения частиц смолы на сердцевинные частицы)>
В процессе перемешивания Суспензии Сердцевинных Частиц 1 с помощью лабораторной механической мешалки «Three-one motor» при скорости 200 об/мин к Суспензии Сердцевинных Частиц 1 добавили по каплям в течение 5 минут 21,4 часть Частиц V-1 Винильной Сополимерной Смолы, и полученную смесь продолжали перемешивать в течение дополнительных 30 минут. После этого отобрали небольшое количество суспензии, и собранную суспензию разбавили в 10 раз. Полученный продукт подвергли центробежной сепарации с помощью центробежного сепаратора. В результате базовые частицы тонера были осаждены на дно центрифужной пробирки, и надосадочная жидкость была по существу прозрачной. Вышеуказанным путем получили Суспензию после Формирования Оболочки 1.
<Удаление растворителя>
В контейнер, оснащенный мешалкой и термометром, поместили Суспензию после Формирования Оболочки 1, и растворитель удалили из Суспензии после Формирования Оболочки 1 при температуре 30°С в течение 8 часов с образованием тем самым Дисперсной Суспензии 1.
<Промывание и высушивание>
Дисперсную Суспензию 1 (100 частей) профильтровали при пониженном давлении и затем промыли и высушили следующим образом.
(1): К фильтрационному осадку добавили очищенную ионным обменом воду (100 частей), и смесь перемешивали с помощью смесителя TK Homomixer (при скорости 12000 об/мин в течение 10 минут) с последующим фильтрованием.
(2): К полученному в стадии (1) фильтрационному осадку добавили очищенную ионным обменом воду (100 частей), и смесь перемешивали при ультразвуковом облучении с помощью смесителя TK Homomixer (при скорости 12000 об/мин в течение 30 минут), с последующим фильтрованием при пониженном давлении. Эту операцию повторяли до тех пор, пока электрическая проводимость повторно полученной суспензии не достигла 10 мкСм/см или ниже.
(3): К повторно суспендированному продукту, полученному в стадии (2), добавили 10%-ную соляную кислоту для корректирования величины рН до 4, и полученный продукт перемешивали с помощью лабораторной механической мешалки «Three-one motor» в течение 30 минут с последующим подверганием фильтрации.
(4): К полученному в стадии (3) фильтрационному осадку добавили очищенную ионным обменом воду (100 частей), и смесь перемешивали с помощью смесителя TK Homomixer (при скорости 12000 об/мин в течение 10 минут) с последующим подверганием фильтрации. Эту операцию повторяли до тех пор, пока электрическая проводимость повторно полученной суспензии не достигла 10 мкСм/см или ниже для получения тем самым Фильтрационного Осадка 1. Остальную Дисперсную Суспензию 1 промыли таким же образом, и полученный продукт добавили к Фильтрационному Осадку 1 и смешали с ним.
Фильтрационный Осадок 1 высушили в сушильном шкафу с циркуляцией воздуха в течение 48 часов при температуре 45°С и затем пропустили через сито с размером ячеек 75 мкм для получения тем самым Базовых Частиц Тонера 1.
К полученным базовым частицам тонера (100 частей) добавили 3 части обработанного силиконовым маслом гидрофобного кремнезема, представленного в Таблице 2А-1, и 1 часть гидрофобного кремнезема, имеющего средний диаметр первичных частиц 10 нм, и перемешивали с помощью смесителя HENSCHEL MIXER для получения тем самым тонера Примера 1.
Разъясненными выше методами измерили среднеобъемный диаметр Dv частиц, среднечисленный диаметр Dn частиц, соотношение (Dv/Dn) и среднюю округлость полученного тонера, и было найдено, что тонер имел среднюю округлость 0,99, среднеобъемный диаметр частиц (Dv) 6,1 мкм, среднечисленный диаметр частиц (Dn) 5,3 мкм и отношение Dv/Dn 1,15.
(Примеры 2-11 и Сравнительные Примеры 1-6)
Тонеры Примеров 2-11 и Сравнительных Примеров 1-6 получили таким же путем, как в Примере 1, при условии, что соответственно использовали поверхностные добавки, представленные в Таблицах 2А-1 и 2В-1. Следует отметить, что средняя округлость каждого тонера изменялась при корректировании числа оборотов вращения смесителя TK Homomixer во время получения тонера. Средняя округлость каждого тонера представлена в Таблицах 2А-2 и 2В-2.
Полученные тонеры Примеров 1-11 и Сравнительных Примеров 1-6 оценивали в плане вышеупомянутых характеристик (1)-(3) очистки, степени абразивного износа пленки несущего скрытое изображение элемента, и загрязнения регулирующего ракеля. Результаты представлены в Таблицах 2А-2 и 2В-2.
Таблица 2А-1 представлена на основе содержания углерода, и таблица 2В-1 представлена на основе содержания PDMS.
Из результатов оценки, представленных в таблицах, было найдено, что тонер согласно настоящему изобретению по характеристикам очистки и степени абразивного износа пленки превосходил тонеры согласно Сравнительным Примерам.
Таблица 2А-1
Поверхностная добавка
Количество обработан-ной силиконовым маслом поверхностной добавки в тонере
Количество обработанной PDMS поверхностной добавки в тонере
В обработанной силиконовым маслом поверхностной добавке
Общее количество несвязанного углерода, происходящего из силиконово-го масла в тонере
Общее количество остаточного углерода, происходящего из силиконового масла в тонере
Общее количество несвязанного углерода, происходящего из силиконового масла
Общее количество остаточного углерода, происходящего из силиконового масла
Частей
Частей
Частей
Частей
Вес.%
Вес.%
Пример 1
Кремнезем 1
3
1
0,075
0,018
0,072
0,017
Пример 2
Кремнезем 2
3
1
0,099
0,075
0,095
0,072
Пример 3
Кремнезем 3
3
1
0,123
0,063
0,118
0,061
Пример 4
Кремнезем 4
3
1
0,153
0,024
0,147
0,023
Пример 5
Кремнезем 4
2
1
0,102
0,016
0,099
0,016
Пример 6
Кремнезем 1
4
1
0,100
0,024
0,095
0,023
Пример 7
Оксид титана 1
3
1
0,099
0,072
0,095
0,069
Пример 8
Оксид алюминия 1
3
1
0,096
0,069
0,092
0,066
Пример 9
Кремнезем 7
3
1
0,063
0,025
0,060
0,024
Пример 10
Кремнезем 8
2
1
0,104
0,060
0,101
0,058
Пример 11
Кремнезем 9
3
1
0,111
0,045
0,107
0,043
Сравнительный Пример 1
Кремнезем 3
4
1
0,164
0,084
0,156
0,080
Сравнительный Пример 2
Кремнезем 5
3
1
0,033
0,051
0,032
0,049
Сравнительный Пример 3
Кремнезем 6
3
1
0,048
0,057
0,046
0,055
Сравнительный Пример 4
Кремнезем 4
1
1
0,051
0,008
0,050
0,008
Сравнительный Пример 5
Оксид титана 1
1
1
0,033
0,024
0,032
0,024
Сравнительный Пример 6
Оксид алюминия 1
1
1
0,032
0,023
0,031
0,023
Таблица 2А-2
Средняя округлость тонера
Характеристика очистки (1)
Характеристика очистки (2)
Характеристика очистки (3)
Степень абразивного износа пленки
Загрязнение регулирующего ракеля
мкм/1000
Пример 1
0,99
B
C
C
0,5
C
A
Пример 2
0,96
A
B
B
0,4
B
B
Пример 3
0,97
A
A
A
0,3
A
C
Пример 4
0,98
A
A
A
0,2
A
C
Пример 5
0,98
A
B
B
0,4
B
B
Пример 6
0,99
A
B
B
0,4
B
B
Пример 7
0,96
A
B
B
0,5
C
A
Пример 8
0,98
A
B
B
0,4
A
B
Пример 9
0,99
B
C
C
0,6
C
A
Пример 10
0,96
A
B
B
0,4
B
B
Пример 11
0,99
B
C
C
0,6
C
C
Сравнительный Пример 1
0,99
A
A
A
0,3
A
D
Сравнительный Пример 2
0,96
D
D
D
1,0
D
A
Сравнительный Пример 3
0,95
C
D
C
0,8
D
A
Сравнительный Пример 4
0,95
C
D
C
0,8
D
A
Сравнительный Пример 5
0,97
D
D
D
1,0
D
A
Сравнительный Пример 6
0,98
D
D
D
1,0
D
A
Таблица 2В-1
Поверхностная добавка
Количество обработанной силиконовым маслом поверхностной добавки в тонере
Количество обработанной PDMS поверхностной добавки в тонере
В обработанной силиконовым маслом поверхностной добавке
Общее количество несвязанного PDMS в тонере
Общее количество остаточного PDMS в тонере
Общее количество несвязанного PDMS
Общее количество остаточного PDMS
Частей
Частей
Частей
Частей
Вес.%
Вес.%
Пример 1
Кремнезем 1
3
1
0,250
0,060
0,240
0,058
Пример 2
Кремнезем 2
3
1
0,330
0,250
0,317
0,240
Пример 3
Кремнезем 3
3
1
0,410
0,210
0,394
0,202
Пример 4
Кремнезем 4
3
1
0,510
0,080
0,490
0,077
Пример 5
Кремнезем 4
2
1
0,340
0,053
0,330
0,052
Пример 6
Кремнезем 1
4
1
0,333
0,080
0,317
0,076
Пример 7
Оксид титана 1
3
1
0,330
0,240
0,317
0,231
Пример 8
Оксидалюминия 1
3
1
0,320
0,230
0,308
0,221
Пример 9
Кремнезем 7
3
1
0,208
0,083
0,201
0,081
Пример 10
Кремнезем 8
2
1
0,347
0,200
0,337
0,194
Пример 11
Кремнезем 9
3
1
0,370
0,150
0,356
0,144
Сравнительный Пример 1
Кремнезем 3
4
1
0,547
0,280
0,521
0,267
Сравнительный Пример 2
Кремнезем 5
3
1
0,110
0,170
0,106
0,163
Сравнительный Пример 3
Кремнезем 6
3
1
0,160
0,190
0,154
0,183
Сравнительный Пример 4
Кремнезем 4
1
1
0,170
0,027
0,167
0,026
Сравнительный Пример 5
Оксидтитана 1
1
1
0,110
0,080
0,108
0,078
Сравнительный Пример 6
Оксидалюминия 1
1
1
0,107
0,077
0,105
0,075
Таблица 2В-2
Средняя округлость тонера
Характеристика очистки (1)
Характеристика очистки (2)
Характеристика очистки (3)
Степень абразивного износа пленки
Загрязнение регулирующего ракеля
мкм/1000
Пример 1
0,99
B
C
C
0,5
C
A
Пример 2
0,96
A
B
B
0,4
B
B
Пример 3
0,97
A
A
A
0,3
A
C
Пример 4
0,98
A
A
A
0,2
A
C
Пример 5
0,98
A
B
B
0,4
B
B
Пример 6
0,99
A
B
B
0,4
B
B
Пример 7
0,96
A
B
B
0,5
C
A
Пример 8
0,98
A
B
B
0,4
A
B
Пример 9
0,99
B
C
C
0,6
C
A
Пример 10
0,96
A
B
B
0,4
B
B
Пример 11
0,99
B
C
C
0,6
C
C
Сравнительный Пример 1
0,99
A
A
A
0,3
A
D
Сравнительный Пример 2
0,96
D
D
D
1,0
D
A
Сравнительный Пример 3
0,95
C
D
C
0,8
D
A
Сравнительный Пример 4
0,95
C
D
C
0,8
D
A
Сравнительный Пример 5
0,97
D
D
D
1,0
D
A
Сравнительный Пример 6
0,98
D
D
D
1,0
D
A
(Примеры от 1-1 до 11-2 и Сравнительные Примеры от 1-1 до 6-2)
Тонеры Примеров от 1-1 до 11-2 и Сравнительных Примеров от 1-1 до 6-2 получили таким же образом, как в Примере 1, при условии, что соответственно использовали поверхностные добавки, представленные в Таблицах 3-1 и 4-1.
Полученные тонеры оценивали в плане вышеупомянутых характеристик (1)-(2) очистки элемента промежуточного переноса, степени абразивного износа несущего скрытое изображение элемента и загрязнения регулирующего ракеля. Результаты представлены в Таблице 3-2 и Таблице 4-2.
Таблица 3-1 представлена на основе содержания углерода, и таблица 4-1 представлена на основе содержания PDMS.
Из результатов оценки, представленных в таблицах, было найдено, что тонер согласно настоящему изобретению по характеристикам очистки и степени абразивного износа пленки превосходил тонеры согласно Сравнительным Примерам.
Таблица 3-1
Поверхностная добавка
Тонер
Количество обработанной силиконовым маслом поверхностной добавки в тонере
Количество обработанной PDMS поверхностной добавки в тонере
В обработанной силиконовым маслом поверхностной добавке
Общее количество несвязанного углерода, происходящего из силиконового масла в тонере
Общее количество остаточного углерода, происходящего из силиконового масла в тонере
Общее количество несвязанного углерода, происходящего из силиконового масла
Общее количество остаточного углерода, происходящего из силиконового масла
Частей
Частей
Частей
Частей
Вес.%
Вес.%
Пример 1-1
Кремнезем 1
3
1
0,075
0,018
0,072
0,017
Пример 1-2
Пример 2-1
Кремнезем 2
3
1
0,099
0,075
0,095
0,072
Пример 2-2
Пример 3-1
Кремнезем 3
3
1
0,123
0,063
0,118
0,061
Пример 3-2
Пример 4-1
Кремнезем 4
3
1
0,153
0,024
0,147
0,023
Пример 4-2
Пример 5-1
Кремнезем 4
2
1
0,102
0,016
0,099
0,016
Пример 5-2
Пример 6-1
Кремнезем 1
4
1
0,100
0,024
0,095
0,023
Пример 6-2
Пример 7-1
Оксид титана 1
3
1
0,099
0,072
0,095
0,069
Пример 7-2
Пример 8-1
Оксид алюминия 1
3
1
0,096
0,069
0,092
0,066
Пример 8-2
Пример 9-1
Кремнезем 7
3
1
0,063
0,025
0,060
0,024
Пример 9-2
Пример 10-1
Кремнезем 8
2
1
0,104
0,060
0,101
0,058
Пример 10-2
Пример 11-1
Кремнезем 9
3
1
0,111
0,045
0,107
0,043
Пример 11-2
Сравнительный Пример 1-1
Кремнезем 3
4
1
0,164
0,084
0,156
0,080
Сравнительный Пример 1-2
Сравнительный Пример 2-1
Кремнезем 5
3
1
0,033
0,051
0,032
0,049
Сравнительный Пример 2-2
Сравнительный Пример 3-1
Кремнезем 6
3
1
0,048
0,057
0,046
0,055
Сравнительный Пример 3-2
Сравнительный Пример 4-1
Кремнезем 4
1
1
0,051
0,008
0,050
0,008
Сравнительный Пример 4-2
Сравнительный Пример 5-1
Оксид титана 1
1
1
0,033
0,024
0,032
0,024
Сравнительный Пример 5-2
Сравнительный Пример 6-1
Оксид алюминия 1
1
1
0,032
0,023
0,031
0,023
Сравнительный Пример 6-2
Таблица 3-2
Средняя округлость тонера
Очистка элемента промежуточного переноса
Результат оценки
Эластичность на отскок
Контактное давление ракеля
Угол θ контакта ракеля
Характеристика очистки 1
Характеристика очистки 2
Степень абразивного износа пленки
Загрязнение регулирую-щего ракеля
%
Н/м
°
мкм/1000
Пример 1-1
0,99
35
20
82
C
A
13
C
A
Пример 1-2
55
50
70
A
C
Пример 2-1
0,96
35
20
82
B
A
8
B
B
Пример 2-2
55
50
70
A
B
Пример 3-1
0,97
35
20
82
A
A
4
A
C
Пример 3-2
55
50
70
A
A
Пример 4-1
0,98
35
20
82
A
A
2
A
C
Пример 4-2
55
50
70
A
A
Пример 5-1
0,98
35
20
82
A
A
8
B
B
Пример 5-2
55
50
70
A
A
Пример 6-1
0,99
35
20
82
B
A
8
B
B
Пример 6-2
55
50
70
A
B
Пример 7-1
0,96
35
20
82
B
A
12
C
A
Пример 7-2
55
50
70
A
B
Пример 8-1
0,98
35
20
82
B
A
14
C
B
Пример 8-2
55
50
70
A
B
Пример 9-1
0,99
35
20
82
C
B
18
C
A
Пример 9-2
55
50
70
B
C
Пример 10-1
0,96
35
20
82
A
A
8
B
B
Пример 10-2
55
50
70
A
A
Пример 11-1
0,99
35
20
82
A
A
15
C
C
Пример 11-2
55
50
70
A
A
Сравнительный Пример 1-1
0,99
35
20
82
A
A
1
A
D
Сравнительный Пример 1-2
55
50
70
A
A
Сравнительный Пример 2-1
0,96
35
20
82
D
D
34
D
A
Сравнительный Пример 2-2
55
50
70
D
D
Сравнительный Пример 3-1
0,95
35
20
82
C
D
22
D
A
Сравнительный Пример 3-2
55
50
70
D
C
Сравнительный Пример 4-1
0,95
35
20
82
C
D
22
D
A
Сравнительный Пример 4-2
55
50
82
D
C
Сравнительный Пример 5-1
0,97
35
20
82
D
D
40
D
A
Сравнительный Пример 5-2
55
50
70
D
D
Сравнительный Пример 6-1
0,98
35
20
82
D
D
43
D
A
Сравнительный Пример 6-2
55
50
70
D
D
Таблица 4-1
Поверхностная добавка
Тонер
Обработка силиконовым маслом
Обработка гексаметилдисилоксаном (HMDS)
В обработанной силиконовым маслом поверхностной добавке
Общее количество несвязанного PDMS в тонере
Общее количество остаточного PDMS в тонере
Количество поверхностной добавки
Количество поверхностной добавки
Общее количество несвязанного PDMS
Общее количество остаточного PDMS
Частей
Частей
Частей
Частей
Вес.%
Вес.%
Пример 1-1
Кремнезем 1
3
1
0,250
0,060
0,240
0,058
Пример 1-2
Пример 2-1
Кремнезем 2
3
1
0,330
0,250
0,317
0,240
Пример 2-2
Пример 3-1
Кремнезем 3
3
1
0,410
0,210
0,394
0,202
Пример 3-2
Пример 4-1
Кремнезем 4
3
1
0,510
0,080
0,490
0,077
Пример 4-2
Пример 5-1
Кремнезем 4
2
1
0,340
0,053
0,330
0,052
Пример 5-2
Пример 6-1
Кремнезем 1
4
1
0,333
0,080
0,317
0,076
Пример 6-2
Пример 7-1
Оксидтитана 1
3
1
0,330
0,240
0,317
0,231
Пример 7-2
Пример 8-1
Оксидалюминия 1
3
1
0,320
0,230
0,308
0,221
Пример 8-2
Пример 9-1
Кремнезем 7
3
1
0,208
0,083
0,201
0,081
Пример 9-2
Пример 10-1
Кремнезем 8
2
1
0,347
0,200
0,337
0,194
Пример 10-2
Пример 11-1
Кремнезем 9
3
1
0,370
0,150
0,356
0,144
Пример 11-2
Сравнительный Пример 1-1
Кремнезем 3
4
1
0,547
0,280
0,521
0,267
Сравнительный Пример 1-2
Сравнительный Пример 2-1
Кремнезем 5
3
1
0,110
0,170
0,106
0,163
Сравнительный Пример 2-2
Сравнительный Пример 3-1
Кремнезем 6
3
1
0,160
0,190
0,154
0,183
Сравнительный Пример 3-2
Сравнительный Пример 4-1
Кремнезем 4
1
1
0,170
0,027
0,167
0,026
Сравнительный Пример 4-2
Сравнительный Пример 5-1
Оксид титана 1
1
1
0,110
0,080
0,108
0,078
Сравнительный Пример 5-2
Сравнительный Пример 6-1
Оксид алюминия 1
1
1
0,107
0,077
0,105
0,075
Сравнительный Пример 6-2
Таблица 4-2
Средняя округлость тонера
Очистка элемента промежуточного переноса
Результат оценки
Эластичность на отскок
Контактное давление ракеля
Угол θ контакта ракеля
Характеристика очистки 1
Характеристика очистки 2
Степень абразивного износа пленки
Загрязнение регулирую-щего ракеля
%
Н/м
°
мкм/1000
Пример 1-1
0,99
35
20
82
C
A
13
C
A
Пример 1-2
55
50
70
A
C
Пример 2-1
0,96
35
20
82
B
A
8
B
B
Пример 2-2
55
50
70
A
B
Пример 3-1
0,97
35
20
82
A
A
4
A
C
Пример 3-2
55
50
70
A
A
Пример 4-1
0,98
35
20
82
A
A
2
A
C
Пример 4-2
55
50
70
A
A
Пример 5-1
0,98
35
20
82
A
A
8
B
B
Пример 5-2
55
50
70
A
A
Пример 6-1
0,99
35
20
82
B
A
8
B
B
Пример 6-2
55
50
70
A
B
Пример 7-1
0,96
35
20
82
B
A
12
C
A
Пример 7-2
55
50
70
A
B
Пример 8-1
0,98
35
20
82
B
A
14
C
B
Пример 8-2
55
50
70
A
B
Пример 9-1
0,99
35
20
82
C
B
18
C
A
Пример 9-2
55
50
70
B
C
Пример10-1
0,96
35
20
82
A
A
8
B
B
Пример10-2
55
50
70
A
A
Пример11-1
0,99
35
20
82
A
A
15
C
C
Пример11-2
55
50
70
A
A
Сравни-тельный Пример 1-1
0,99
35
20
82
A
A
1
A
D
Сравни-тельный Пример 1-2
55
50
70
A
A
Сравни-тельный Пример 2-1
0,96
35
20
82
D
D
34
D
A
Сравни-тельный Пример 2-2
55
50
70
D
D
Сравни-тельный Пример 3-1
0,95
35
20
82
C
D
22
D
A
Сравни-тельный Пример 3-2
55
50
70
D
C
Сравни-тельный Пример 4-1
0,95
35
20
82
C
D
22
D
A
Сравни-тельный Пример 4-2
55
50
82
D
C
Сравни-тельный Пример 5-1
0,97
35
20
82
D
D
40
D
A
Сравни-тельный Пример 5-2
55
50
70
D
D
Сравни-тельный Пример 6-1
0,98
35
20
82
D
D
43
D
A
Сравни-тельный Пример 6-2
55
50
70
D
D
Варианты осуществления настоящего изобретения являются следующими:
<1> Тонер, содержащий:
связующую смолу;
окрашивающее вещество; и
обработанную силиконовым маслом поверхностную добавку,
причем обработанная силиконовым маслом поверхностная добавка содержит несвязанное силиконовое масло, и общее количество несвязанного силиконового масла составляет от 0,2% по массе до 0,5% по массе относительно тонера, и
причем тонер имеет среднюю округлость от 0,96 до 1.
2
2
<2> Тонер согласно пункту <1>, в котором поверхностная добавка имеет удельную площадь поверхности по ВЕТ от 10 м/г до 50 м/г.
<3> Тонер согласно любому из пунктов <1> или <2>, в котором поверхностная добавка имеет средний диаметр первичных частиц от 30 нм до 150 нм.
<4> Тонер согласно любому из пунктов <1>-<3>, в котором поверхностная добавка представляет собой по меньшей мере одно, выбранное из группы, состоящей из кремнезема, оксида титана и оксида алюминия.
<5> Тонер согласно любому из пунктов <1>-<4>, в котором поверхностная добавка представляет собой кремнезем.
2
2
<6> Тонер согласно любому из пунктов <1>-<5>, в котором обработанная силиконовым маслом поверхностная добавка содержит силиконовое масло в количестве от 2 мг/м до 10 мг/м в расчете на площадь поверхности поверхностной добавки.
<7> Тонер согласно любому из пунктов <1>-<6>, причем тонер содержит базовые частицы тонера, к которым снаружи добавлена поверхностная добавка, и базовые частицы тонера получают способом, включающим стадии, в которых:
диспергируют в водной среде масляную фазу, в которой по меньшей мере связующая смола и окрашивающее вещество растворены или диспергированы в органическом растворителе; и
удаляют органический растворитель.
<8> Тонер согласно любому из пунктов <1>-<7>, в котором связующая смола представляет собой сложнополиэфирную смолу.
<9> Тонер согласно любому из пунктов <7> или <8>, в котором модифицированную смолу, содержащую изоцианатную группу на ее концевом участке, растворяют в масляной фазе.
<10> Тонер согласно пункту <9>, в котором модифицированная смола имеет скелет сложного полиэфира.
<11> Тонер согласно любому из пунктов <1>-<6>, причем тонер содержит базовые частицы тонера, к которым снаружи добавляют поверхностную добавку, и
причем каждая из базовых частиц тонера содержит сердцевинную частицу и оболочечный слой, который формируют из частиц винильной смолы, и формируют на поверхности сердцевинной частицы, где базовые частицы тонера получают способом, включающим стадии, в которых:
диспергируют в водной среде масляную фазу, в которой по меньшей мере связующая смола и окрашивающее вещество растворены или диспергированы в органическом растворителе, для формирования тем самым жидкостной дисперсии; и
добавляют частицы винильной смолы к жидкостной дисперсии и перемешивают.
<12> Тонер согласно пункту <11>, в котором частицы винильной смолы содержат ароматическое соединение, содержащее способную к полимеризации винильную функциональную группу, в количестве 80% по массе или больше.
<13> Тонер согласно любому из пунктов <11> или <12>, в котором частицы винильной смолы содержат ароматическое соединение, содержащее способную к полимеризации винильную функциональную группу, в количестве 90% по массе или больше.
<14> Тонер согласно любому из пунктов <12>-<13>, в котором частицы винильной смолы формируют из винильной смолы, и винильная смола состоит из полимера ароматического соединения, содержащего способную к полимеризации винильную функциональную группу.
<15> Тонер согласно любому из пунктов <12>-<14>, в котором ароматическое соединение, содержащее способную к полимеризации винильную функциональную группу, представляет собой стирол.
<16> Тонер согласно любому из пунктов <1>-<15>, причем тонер имеет среднеобъемный диаметр частиц от 3 мкм до 9 мкм.
<17> Тонер согласно любому из пунктов <1>-<16>, причем тонер имеет соотношение Dv/Dn 1,25 или ниже, где соотношение Dv/Dn представляет отношение среднеобъемного диаметра Dv частиц тонера к среднечисленному диаметру Dn частиц тонера.
<18> Контейнер тонера, содержащий:
контейнер; и
тонер, как определенный в любом из пунктов <1>-<17>, заключенный в контейнер.
<19> Проявитель, содержащий:
тонер, как определенный в любом из пунктов <1>-<17>.
<20> Устройство формирования изображений, содержащее:
несущий скрытое изображение элемент, сконфигурированный для создания на нем скрытого изображения;
заряжающий узел, сконфигурированный для равномерной зарядки поверхности несущего скрытое изображение элемента;
экспонирующий узел, сконфигурированный для освещения заряженной поверхности несущего скрытое изображение элемента светом на основе данных изображения, для записи скрытого электростатического изображения;
узел удаления тонера, содержащий ракель, и сконфигурированный для удаления остаточного тонера с помощью ракеля после переноса;
тонер для визуализации скрытого изображения;
проявочный узел, сконфигурированный для подачи тонера на скрытое электростатическое изображение, сформированное на поверхности несущего скрытое изображение элемента, для проявления скрытого электростатического изображения с образованием видимого изображения;
узел переноса, сконфигурированный для переноса видимого изображения, сформированного на поверхности несущего скрытое изображение элемента, на носитель записи; и
узел закрепления, сконфигурированный для закрепления видимого изображения на носителе записи, в котором тонер представляет собой тонер, как определенный в любом из пунктов <1>-<17>.
<21> Устройство формирования изображений согласно пункту <20>, в котором ракель обладает эластичностью на отскок от 10% до 35%.
<22> Устройство формирования изображений согласно любому из пунктов <20> или <21>, в котором ракель приводят в контакт с несущим скрытое изображение элементом с давлением от 20 Н/м до 50 Н/м.
<23> Устройство формирования изображений согласно любому из пунктов <20>-<22>, в котором ракель приводят в контакт с несущим скрытое изображение элементом под углом θ контакта от 70° до 82°, где угол θ контакта представляет собой угол, образованный между плоскостью кромки ракеля, обращенной к переносящему скрытое изображение элементу, и касательной линией, проходящей от точки контакта, в которой ракель соприкасается с поверхностью несущего скрытое изображение элемента.
<24> Устройство формирования изображений согласно любому из пунктов <20>-<23>, дополнительно включающее элемент промежуточного переноса и узел удаления тонера с элемента промежуточного переноса, содержащий ракель элемента промежуточного переноса,
в котором узел переноса сконфигурирован для переноса видимого изображения, сформированного на поверхности несущего скрытое изображение элемента, на элемент промежуточного переноса, и узел удаления тонера с элемента промежуточного переноса сконфигурирован для удаления остаточного тонера на элементе промежуточного переноса с помощью ракеля элемента промежуточного переноса после переноса, и
в котором ракель элемента промежуточного переноса обладает эластичностью на отскок от 35% до 55%, и ракель элемента промежуточного переноса приводят в контакт с элементом промежуточного переноса с давлением от 20 Н/м до 50 Н/м под углом θ контакта от 70° до 82°, где угол θ контакта представляет собой угол, образованный между плоскостью кромки ракеля, обращенной к поверхности элемента промежуточного переноса, и касательной линией, проходящей от точки контакта, в которой ракель элемента промежуточного переноса соприкасается с поверхностью элемента промежуточного переноса.
<25> Способ формирования изображений, содержащий этапы, на которых:
равномерно заряжают поверхность несущего скрытое изображение элемента;
экспонируют заряженную поверхность несущего скрытое изображение элемента светом на основе данных изображения, для записи скрытого электростатического изображения;
проявляют скрытое электростатическое изображение, сформированное на поверхности несущего скрытое изображение элемента, с образованием видимого изображения;
переносят видимое изображение с поверхности несущего скрытое изображение элемента на носитель записи;
после переноса удаляют остаточный тонер с помощью ракеля для выполнения очистки; и
закрепляют видимое изображение на носителе записи, в котором тонер, как определенный в любом из пунктов <1>-<17>, используют для проявления скрытого электростатического изображения при проявлении.
<26> Способ формирования изображений согласно пункту <25>, в котором ракель обладает эластичностью на отскок от 10% до 35%.
<27> Способ формирования изображений согласно любому из пунктов <25> или <26>, в котором ракель приводят в контакт с несущим скрытое изображение элементом с давлением от 20 Н/м до 50 Н/м.
<28> Способ формирования изображений согласно любому из пунктов <25>-<27>, в котором ракель приводят в контакт с несущим скрытое изображение элементом под углом θ контакта от 70° до 82°, где угол θ контакта представляет собой угол, образованный между плоскостью кромки ракеля, обращенной к переносящему скрытое изображение элементу, и касательной линией, проходящей от точки контакта, в которой ракель соприкасается с поверхностью несущего скрытое изображение элемента.
<29> Технологический картридж, содержащий:
несущий скрытое изображение элемент; и
по меньшей мере один проявочный узел, сконфигурированный для проявления скрытого изображения, сформированного на несущем скрытое изображение элементе, с помощью тонера, причем проявочный узел объединен с несущим скрытое изображение элементом,
причем технологический картридж монтируют с возможностью извлечения в устройстве формирования изображений, как определенном в любом из пунктов <30>-<32>, и
причем тонер представляет собой тонер, как определенный в любом из пунктов <1>-<16>.
<30> Устройство формирования изображений, включающее в себя:
узел первичного переноса, сконфигурированный для переноса видимого изображения с поверхности несущего скрытое изображение элемента на элемент промежуточного переноса;
узел удаления тонера с несущего скрытое изображение элемента, сконфигурированный для удаления с помощью ракеля несущего скрытое изображение элемента тонера, оставшегося на поверхности несущего скрытое изображение элемента после переноса видимого изображения узлом первичного переноса;
узел вторичного переноса, сконфигурированный для переноса перенесенного видимого изображения с элемента промежуточного переноса на носитель записи; и
узел удаления тонера с элемента промежуточного переноса, сконфигурированный для удаления с помощью ракеля элемента промежуточного переноса тонера, оставшегося на поверхности элемента промежуточного переноса после переноса перенесенного изображения узлом вторичного переноса;
в котором тонер представляет собой тонер, как определенный в любом из пунктов <1>-<17>
<31> Устройство формирования изображений согласно пункту <30>, в котором ракель несущего скрытое изображение элемента обладает эластичностью на отскок от 10% до 35%, и ракель несущего скрытое изображение элемента приводят в контакт с несущим скрытое изображение элементом с давлением от 20 Н/м до 50 Н/м под углом θ контакта от 70° до 82°, где угол θ контакта представляет собой угол, образованный между плоскостью кромки ракеля несущего скрытое изображение элемента, обращенной к поверхности несущего скрытое изображение элемента, и касательной линией, проходящей от точки контакта, в которой ракель несущего скрытое изображение элемента соприкасается с поверхностью несущего скрытое изображение элемента.
<32> Устройство формирования изображений согласно пункту <30>, в котором ракель элемента промежуточного переноса обладает эластичностью на отскок от 10% до 35%, и ракель элемента промежуточного переноса приводят в контакт с элементом промежуточного переноса с давлением от 20 Н/м до 50 Н/м под углом θ контакта от 70° до 82°, где угол θ контакта представляет собой угол, образованный между плоскостью кромки ракеля элемента промежуточного переноса, обращенной к поверхности элемента промежуточного переноса, и касательной линией, проходящей от точки контакта, в которой ракель элемента промежуточного переноса соприкасается с поверхностью элемента промежуточного переноса.
Список условных обозначений
1: несущий скрытое изображение элемент
2: заряжающий узел
3: экспонирующий узел
4: проявочный узел
5: очистительный узел
6: элемент промежуточного переноса
7: опорный валик
8: валик переноса
9: нагревательный валик
10: алюминиевый сердцевинный стержень
11: слой из упругого материала
12: поверхностный слой из перфторалкилвинилового простого эфира (PFA)
13: нагреватель
14: прижимной валик
15: алюминиевый сердцевинный стержень
16: слой из упругого материала
17: поверхностный слой из перфторалкилвинилового простого эфира (PFA)
18: незакрепленное изображение
19: узел закрепления
40: проявочный валик
41: элемент для формирования тонкого слоя
42: подающий валик
L: свет для экспонирования
Р: бумага для печати
Т: тонер
5b: ракель
5b-1: пластинчатое очистное лезвие
5b-2: опорный элемент
5с: отсек для сбора тонера
5d: вал поворотного рычага
5е: подвижный элемент
5f: пружина, работающая на растяжение
5g: винт
θ: угол контакта
101: ракель элемента промежуточного переноса
102: тонер
103: запирающий слой