НОСИТЕЛЬ И КОМПОЗИЦИЯ (ВАРИАНТЫ) ДЛЯ ТОНЕРА
CARRIER AND COMPOSITION (VERSIONS) FOR TONER

Предпосылки создания изобретения
[0001] Настоящее изобретение относится в целом к композициям тонеров и, более конкретно, к композициям тонеров, содержащих носители с покрытием. В вариантах осуществления настоящего изобретения частицы носителя с покрытием могут быть получены из полимерных компонентов с использованием процессов получения сухих порошков.
В электрофотографической печати используются частицы тонера, которые могут быть получены с использованием самых различных способов. Один такой способ включает эмульсионную агрегацию для формирования частиц тонера, причем при формировании латексной эмульсии используются поверхностно-активные вещества. Такой способ описывается, например, в патенте US 6120967, полное содержание которого вводится ссылкой в настоящую заявку в качестве одного из примеров такого способа.
[0002] В способе эмульсионной агрегации могут использоваться сочетания аморфных и кристаллических полиэфиров. Эти материалы позволяют получать тонеры с высоким глянцем и сравнительно низкой точкой плавления (даже сверхнизкой точкой плавления), в результате чего обеспечивается экономия энергии и ускоряется процесс печати. Использование добавок для частиц тонера, получаемого способом эмульсионной агрегации, может быть важным для получения оптимальных характеристик тонера, особенно в зоне придания заряда частицам тонера, где кристаллические полиэфиры на поверхности частиц могут ухудшать характеристики заряда в зоне А.
[0003] Чувствительность заряда тонера к величине относительной влажности (RH) может приводить к серьезным ограничениям на концентрацию тонера, так что она должна регулироваться в более узких пределах для обеспечения хороших результатов в части проявления изображения. Большая величина трибоэлектрического заряда при малой относительной влажности ограничивает проявление, а низкий уровень трибоэлектрического заряда при высокой относительной влажности создает фон, так что как высокая, так и низкая относительная влажность приводит к ухудшению качества печати.
[0004] Следует отметить, что в последнее время все больше используются тонеры со сверхнизкими точками плавления, еще в большей степени чувствительные к влажности из-за полиэфирных смол, которые могут включать кристаллические полиэфиры. Кроме того, в связи с тенденцией использовать тонеры с уменьшенными размерами частиц снижается трибоэлектрический заряд и в большей степени ограничивается диапазон допустимых концентраций тонера, в результате чего уже не обеспечивается компенсация больших изменений заряда, связанных с изменениями условий окружающей среды. Например, для тонеров с размерами частиц 4 микрона и менее существенно возрастают ограничения, связанные с проявлением при малой влажности и фоном при высокой влажности. Таким образом, для таких тонеров очень важна чувствительность трибоэлектрического заряда к относительной влажности.
[0005] Таким образом, по-прежнему существует потребность в улучшении использования добавок при производстве тонеров.
Краткое описание изобретения
[0006] В настоящем изобретении предлагаются носители, которые могут быть добавлены к тонерам и использованы в различных композициях, включая композиции девелоперов для электрографических аппаратов. В различных вариантах осуществления настоящего изобретения частицы носителя могут состоять из магнитного ядра и полимерного покрытия, нанесенного по меньшей мере на часть поверхности ядра, причем полимерное покрытие содержит катионсвязывающую группу, содержащую по меньшей мере одну циклическую структуру.
[0007] Также предлагаются композиции, включающие такие носители. В различных вариантах осуществления настоящего изобретения композиция может содержать тонер, содержащий по меньшей мере одну смолу и один или несколько дополнительных (необязательных) ингредиентов, таких как красящие добавки, воски и их сочетания; и носитель, содержащий магнитное ядро и полимерное покрытие, нанесенное по меньшей мере на часть поверхности ядра, причем полимерное покрытие содержит катионсвязывающую группу, такую как краун-эфиры, криптанды, циклены, порфин, порфирины и их сочетания.
[0008] В других вариантах осуществления настоящего изобретения композиция может содержать тонер, содержащий по меньшей мере одну смолу, и по меньшей мере один носитель, частицы которого содержат магнитное ядро и полимерное покрытие, нанесенное по меньшей мере на часть поверхности ядра, причем полимерное покрытие содержит по меньшей мере одну смолу, отношение углерода к кислороду в которой составляет от примерно 3:1 до примерно 8:1, и которая содержит катионсвязывающую группу, такую как краун-эфиры, криптанды, циклены, порфин, порфирины и их сочетания, и тонер приобретает заряд от примерно - 15 мкКл/г до примерно - 80 мкКл/г в зоне А и заряд от примерно - 15 мкКл/г до примерно - 80 мкКл/г в зоне С.
Краткое описание чертежей
Ниже будут описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на фигуры чертежей, на которых показано:
[0009] фигура 1 - график, иллюстрирующий характеристики заряда в течение 60 минут в зоне А и в зоне С для носителей по настоящему изобретению;
[0010] фигура 2 - график, иллюстрирующий характеристики заряда в течение 60 минут в зоне А и в зоне С для тонеров, содержащих носители по настоящему изобретению;
[0011] фигура 3 - график удельного сопротивления для носителей по настоящему изобретению.
Подробное описание изобретения
[0012] В вариантах настоящего изобретения предлагаются частицы носителя, содержащие ядро из металла, в частности из магнитного металла, на которое нанесено покрытие. Покрытие может включать полимер, содержащий катионсвязывающую группу (cation binding group). Катионсвязывающая группа может быть частью мономера, используемого для получения полимера или сополимера, или добавляется отдельно к полимеру после полимеризации. В некоторых вариантах может использоваться покрытие на основе полимеров с высоким отношением углерода к кислороду (С/О). В некоторых вариантах катионсвязывающий мономер может быть циклическим. Поскольку тонеры имеют тенденцию поглощать водяные пары в среде с повышенной влажностью, в результате чего ухудшаются коэффициенты заряда по влажности и, соответственно, становится хуже качество печати, материалы покрытия по настоящему изобретению, включающие сочетание гидрофобных мономеров с высоким отношением С/О, могут существенно улучшить чувствительность к относительной влажности, что дает возможность улучшить чувствительность заряда девелопера к относительной влажности, что подтверждается зависимостью заряда от относительной влажности.
[0013] Следует отметить, что при старении тонера снижается эффективность добавок, и характеристики заряда возвращаются к ухудшенным характеристикам исходного тонера. Кроме того, некоторые добавки могут не улучшать характеристики заряда исходного тонера в зоне А, то есть, существуют ограничения на состав и количество добавок. Добавление катионсвязывающей группы по настоящему изобретению в носитель с покрытием из смолы, имеющей высокое отношение С/О, может обеспечить отличные характеристики заряда исходного тонера и чувствительности к относительной влажности, а также отличные характеристики заряда конечного тонера. Высокое отношение С/О, как это понимается в настоящем описании, может превышать примерно 3:1, в некоторых вариантах может находиться в диапазоне от примерно 3:1 до примерно 8:1, в других вариантах - от примерно 3:1 до примерно 5:1 и в некоторых вариантах - от примерно 5:1 до примерно 8:1.
Носитель
В соответствии с настоящим изобретением для ядер частиц носителей и девелоперов могут использоваться различные подходящие твердые материалы. В некоторых вариантах материалы ядер имеют такие характеристики, которые обеспечивают приобретение частицами тонера положительного или отрицательного заряда, и материалы ядер частиц носителей обеспечивают требуемые характеристики текучести в резервуаре для девелопера, имеющемся в электрографических аппаратах. Другие необходимые характеристики включают, например: подходящие магнитные характеристики, которые обеспечивают проявление скрытого электростатического изображения магнитной кистью; требуемые механические характеристики старения; и требуемую структуру поверхности для обеспечения высокой электропроводности любого девелопера, включающего носитель и подходящий тонер.
Примеры материалов, которые могут использоваться для ядер частиц носителя, включают: железо и/или сталь, такие как тонкодисперсные порошки железа или стали, поставляемые компанией Hoeganaes Corporation или компанией Pomaton S.p.A (Италия); ферриты, такие как Cu-Zn-феррит, содержащий, например, примерно 11% оксида меди, примерно 19% оксида цинка и примерно 70% оксида железа, включая ферриты, поставляемые компанией D.M. Steward Corporation или компанией Powdertech Corporation, Ni-Zn-феррит, поставляемый компанией Powdertech Corporation, Sr (стронций)-феррит, содержащий, например, примерно 14% оксида стронция и примерно 86% оксида железа, поставляемый компанией Powdertech Corporation, и Ba-феррит; магнетиты, включая поставляемые, например, компанией Hoeganaes Corporation (Швеция); никель; сочетания указанных материалов и другие подобные им материалы. В некоторых вариантах получаемые частицы полимера могут использоваться для покрытия ядер носителя любого типа с использованием любых известных способов, и затем носители смешивают с известным тонером для формирования девелопера для электрографической печати. Другие подходящие материалы для ядер частиц носителя, раскрытые, например, в патентах US 4937166, US 4935326 и US 7014971, полное содержание которых вводится ссылкой в настоящую заявку, могут включать гранулированный циркон, гранулированный кремний, стекло, диоксид кремния, их сочетания и другие подобные им материалы. В некоторых вариантах подходящие ядра частиц носителя могут иметь средний размер в поперечнике, находящийся в диапазоне от примерно 20 микрон до примерно 400 микрон, и в других вариантах - от примерно 40 микрон до примерно 200 микрон.
В некоторых вариантах осуществления изобретения в качестве материала ядер частиц может использоваться феррит, включающий такой металл, как железо, и по меньшей мере один дополнительный металл, такой как медь, цинк, никель, марганец, магний, кальций, литий, стронций, цирконий, титан, тантал, висмут, натрий, калий, рубидий, цезий, барий, иттрий, лантан, гафний, ванадий, ниобий, алюминий, галлий, кремний, германий, сурьма, их сочетания и другие подобные им металлы.
Полимерное покрытие, наносимое по меньшей мере на часть поверхности металлического ядра, включает латекс.В некоторых вариантах латексный сополимер, используемый в качестве покрытия ядер частиц носителя, может включать акрилат и/или метилакрилат, или их сочетания и другие им подобные полимеры, а также катионсвязывающий мономер. В некоторых вариантах в качестве акрилата может использоваться алифатический циклоакрилат. Подходящие акрилаты и/или метакрилаты, которые могут использоваться для получения полимерного покрытия, включают, например, метилметакрилат, циклогексилметакрилат, циклопропилакрилат, циклобутилакрилат, циклопентилакрилат, циклогексилакрилат, циклопропилметакрилат, циклобутилметакрилат, циклопентилметакрилат, изоборнилметакрилат, изоборнилакрилат, их сочетания и другие подобные им соединения. В некоторых вариантах полимерное покрытие ядер частиц носителя может включать сополимер, полученный из алифатического циклоакрилата и по меньшей мере одного дополнительного акрилата. В других вариантах покрытие может включать сополимер циклогексилметакрилата с изоборнилметакрилатом, причем содержание циклогексилметакрилата составляет от примерно 0,1% до примерно 99,9% от веса сополимера, и в некоторых вариантах от примерно 35% до примерно 65% от веса сополимера, а содержание изоборнилметакрилата составляет от примерно 99,9% до примерно 0,1% от веса сополимера, и в некоторых вариантах от примерно 65% до примерно 35% от веса сополимера.
+
+
+
+
2+
3+
2+
2+
+
+
4
4
[0014] В настоящем изобретении предложена добавка, регулирующая заряд, специально разработанная для улучшения заряда исходного тонера с использованием смол тонера, которые содержат функциональную группу ионного характера (ион-радикал). Например, тонер, приобретающий отрицательный заряд, может включать ион-радикал, присоединенный к цепи полимера, которая имеет отрицательный заряд, и катионный противоион может иметь положительный заряд. Подходящие ион-радикалы смолы включают, например, карбоновые и сульфоновые кислоты, а также соли таких кислот, их сочетания и другие подобные им вещества. Такие концевые группы обычно имеются в смолах тонеров, таких как, например, акриловая кислота или бета-карбоксиэтилакрилат в стирол-акрилатных тонерах, получаемых способом эмульсионной агрегации, или карбоновые кислоты или их соли в полиэфирных смолах тонеров, получаемых способом пульверизационной или эмульсионной агрегации. В некоторых вариантах катионный противоион может быть концевой группой, например, Н, Na, K, Li, Ca, Al, Zn, Mg, NH и/или NR , где R может быть водородом или органической группой, такой как замещенная или незамещенная арильная или алкильная группа, их сочетания и им подобные группы. Как указано ниже в Уравнении I, взаимодействие катионсвязывающей группы в смоле носителя (указана обозначением СВ), с положительным противоионом в смоле тонера приводит к переходу положительного заряда от тонера к носителю, в результате чего тонер имеет отрицательный заряд, а носитель - положительный заряд.
Получаемый комплекс может образовываться одинаково хорошо как при низкой, так и при высокой относительной влажности, то есть обеспечивается хорошая устойчивость к изменениям влажности.
[0015] Катионсвязывающая группа, включенная в полимерное покрытие, может быть мономером или радикалом, присоединенным к мономеру, который затем может быть подвергнуть полимеризации для получения полимера или сополимера покрытия. В другом варианте Катионсвязывающая группа может быть добавлена к мономеру в качестве отдельного ингредиента с последующей полимеризацией для получения полимера или сополимера покрытия. В другом варианте катионсвязывающий мономер или катионсвязывающий радикал может быть растворен в растворителе с полимером покрытия и использована для получения латекса, например, путем фазовой инверсии или аналогичным способом, как это описано, например, в публикации US 2010/0015544, полное содержание которой вводится ссылкой в настоящую заявку.
[0016] Подходящие катионсвязывающие мономеры или радикалы включают мономеры или радикалы, имеющие циклические структуры. Катионсвязывающие мономеры или радикалы, подходящие для целей настоящего изобретения, включают краун-эфирные комплексы, криптанды, циклены, порфин, порфирины, их сочетания и другие подобные им мономеры или радикалы. Подходящие краун-эфирные комплексы включают, например, 12-краун-4, 15-краун-5, 4-акрилоиламидобензо-15-краун-5, бензо-15-краун-5, метилбензо-15-краун-5, стеарилбензо-15-краун-5, гидроксиметилбензо-15-краун-5, бензо-15-краун-5 динитрил, аза-15-краун-5, винилбензо-15-краун-5, 4-формилбензо-15-краун-5, 18-краун-6, 4-акрилоиламидобензо-18-краун-6, бензо-18-краун-6, метилбензо-18-краун-6, гидроксиметилбензо-18-краун-6, бензо-18-краун-6 динитрил, аза-18-краун-6, винилбензо-18-краун-6, 4-формилбензо- 18-краун-6, дибензо-18-краун-6, стеарилбензо-18-краун-6, дибензо-21-краун-7, дибензо-24-краун-8, бис(м-фенилен)-32-краун-10, бис(карбокси-м-фенилен)-32-краун-10, их сочетания и другие им подобные комплексы.
[0017] Общие структуры, которые могут быть подходящими для краун-эфиров, включают бензо-крауны, показанные ниже в формуле II и дибензо-краун-эфиры в формуле III:
1
2
3
4
1
2
3
4
В краун-эфирах, имеющих структуры II и/или III, n и/или m может принимать значения от 0 до примерно 6, и в других вариантах от примерно 1 до примерно 5. Функциональные группы (радикалы) R (т.e., R, R, R, R, R', R', R' и R') могут быть одинаковыми или же могут различаться, и могут быть водородом или любой алкильной группой или замещенной алкильной группой, такой как метил, этил, стеарил, хлорметил, гидроксиметил, гидроксиэтил, их сочетания и другие им подобные группы, формильной группой, группой карбоновой кислоты или карбоксилатной группой, или же любой ароматической группой, такой как фенил или гидроксилфенил, любой галоидной группой, нитрогруппой, сульфонатной группой, любой полимеризуемой группой, включая винильную группу, их сочетания и другие им подобные группы.
4
4
4
4
4
4
3
3
[0018] Подходящие криптанды включают, например, 1, 10-диаза-4,7,13,16,21,24-гексаоксабицикло[8.8.8]гексакозан, криптанд [2.2.2], бензокриптанд [2.2.2], дибензокриптанд [2.2.2], метилбензокриптанд [2.2.2], бис(диметилбензо)криптанд [2.2.2], винилбензокриптанд [2.2.2], их сочетания и другие им подобные соединения. Подходящие циклены включают, например, 1,4,7,10-тетраазациклодо декан, диметилциклен, диацетилциклен 12-ане-N, тетрагидроксиэтил-12-ане-N, 13-ане-N, 14-ане-N, 15-ане-N, 16-ане-N, 9-ане-N, 12-ане-NO, их сочетания и другие им подобные соединения. Порфин, также известный как 21,22-дигидропорфирин, также является подходящим соединением, если оно представлено в форме свободного основания, так что в нем отсутствует центральный ион металла. Подходящие замещенные порфины, известные как порфирины, включают соединения, находящиеся в форме свободного основания и не содержащие центрального иона металла, такие как, например, мезо-тетрафенилпорфирин, тетратолилпорфирин, тетрабензопорфирин, тетрафенилпорфирин, фталоцианы и ортофенилтетраазапорфирин, их сочетания и другие им подобные соединения. Другие подходящие порфирины могут включать винилполимеризуемые группы, такие как, например, 5-моно(p-акриламидофенил)-10,15,20-трифенилпорфин и 5,10,15,20-тетра(α,α,α,α-o-метакриламидофенил)порфин.
[0019] В некоторых вариантах катионсвязывающая группа может контактировать или может быть присоединена к мономеру, такому как акриловая кислота, метакриловая кислота, бета-карбоксиэтилакрилат, диметиламино-этилметакрилат, 2-(диметиламино) этилметакрилат, диэтиламино-этилметакрилат, диметиламино-бутилметакрилат, метиламино-этилметакрилат и их сочетания.
[0020] В связи с настоящим изобретением было найдено, что добавление катионсвязывающего мономера обеспечивает возможность передачи положительного противоиона от тонера к носителю, в результате чего тонер имеет отрицательный заряд, а носитель - положительный заряд. Например, когда в качестве покрытия используется циклогексилметакрилат (СНМА) и традиционная добавка, регулирующая заряд, такая как 2-(диметиламино)этилметакрилат (DMAEMA), то они поглощают много воды, в результате чего отношение заряда в зонах А и С составляет лишь 0,22, так что заряд Q/D в зоне А дает в спектрографе заряда смещение всего лишь 5,2 мм. Заряд Q/D в мм смещения может быть переведен в величину заряда в фемтокулонах на микрон путем умножения на коэффициент пересчета 0,092. Когда используются покрытия, предлагаемые в настоящем изобретении, с более высокими отношениями С/О в сочетании с катионсвязывающими мономерами, поглощение воды существенно снижается. Более высокое отношение С/О резко улучшает устойчивость к действию влажности, и в некоторых вариантах отношение заряда может достигать величины 0,41, так что смещение заряда Q/D в зоне А составляет 12,6 мм. Заряд в зоне С также увеличивается в результате использования катионсвязывающих мономеров, от смещения заряда Q/D, составляющего 23,2 мм, для СНМА и традиционной добавки, регулирующей заряд, до смещения заряда Q/D, составляющего 33,3 мм, для случая использования вместе с СНМА предлагаемых в настоящем изобретении катионсвязывающих мономеров.
Таким образом, в некоторых вариантах заряд в зоне А может составлять от примерно -15 мкКл/г (микрокулон/г) до примерно - 60 мкКл/г, в других вариантах - от примерно -20 мкКл/г до примерно - 55 мкКл/г, в то время как в зоне С заряд может составлять от примерно - 15 мкКл/г до примерно - 60 мкКл/г и в некоторых вариантах - от примерно -20 мкКл/г до примерно - 55 мкКл/г. Отношение заряда в зоне А к заряду в зоне С, иногда называемое в настоящем описании как отношение относительной влажности, может находиться в некоторых вариантах в диапазоне от примерно 0,40 до примерно 1,0 и в других вариантах от примерно 0,6 до примерно 0,8.
[0021] Способы формирования полимерного покрытия известны специалистам в данной области техники и в некоторых вариантах осуществления изобретения включают эмульсионную полимеризацию мономеров, используемых для формирования полимерного покрытия.
[0022] В способе полимеризации реагенты могут быть загружены в подходящий реактор, такой как смесительный котел. Соответствующее количество исходных материалов может быть дополнительно растворено в растворителе, причем в раствор может быть добавлен дополнительный (необязательный) инициирующий агент для взаимодействия по меньшей мере с одним поверхностно-активным веществом для формирования эмульсии. В эмульсии может быть получен сополимер, который затем может быть извлечен и использован в качестве полимерного покрытия для частиц носителя.
Подходящие растворители включают, например, воду и/или органические растворители, включая толуол, бензол, ксилол, тетрагидрофуран, ацетон, ацетонитрил, четыреххлористый углерод, хлорбензол, циклогексан, диэтиловый эфир, диметиловый эфир, диметилформамид, гептан, гексан, метиленхлорид, пентан, их сочетания и другие им подобные растворители.
[0023] В некоторых вариантах латекс для получения полимерного покрытия может быть получен в водной фазе, содержащей поверхностно-активное вещество (ПАВ) или вспомогательное ПАВ, причем это может быть выполнено в среде инертного газа, такого как, например, азот. В качестве ПАВ, которые вместе со смолой могут формировать латексную дисперсию, могут использоваться ионные или неионные ПАВ в количестве от примерно 0,01% до примерно 15% от веса твердой фазы раствора, и в некоторых вариантах - от примерно 0,1% до примерно 10% от веса твердой фазы раствора
Анионные ПАВ, которые могут использоваться для целей настоящего изобретения, включают сульфаты и сульфонаты, додецилсульфат натрия, додецилбензолсульфонат натрия, додецилнафталинсульфат натрия, диалкилсульфаты и диалкилсульфонаты алкил-бензола, кислоты, такие как абиетиновая кислота, поставляемая компанией Aldrich, NEOGEN R™, NEOGEN SC™, поставляемые компанией Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., их сочетания и другие им подобные ПАВ. В некоторых вариантах используются другие подходящие анионные ПАВ, такие как DOWFAX™ 2A1, алкилдифенилоксид-дисульфонат, поставляемый компанией The Dow Chemical Company, и/или TAYCA POWER BN2060, поставляемые компанией Tayca Corporation (Japan), которые представляют собой разветвленные додецилбензол сульфонаты натрия. В некоторых вариантах могут использоваться сочетания указанных ПАВ и любых из вышеуказанных анионных ПАВ.
В качестве катионных ПАВ, которые могут использоваться в целях настоящего изобретения, можно указать, например, соли аммония, алкилбензил-диметил-аммония хлорид, диалкил-бензолалкил-аммония хлорид, лаурил-триметил-аммония хлорид, алкилбензил-метил-аммония хлорид, алкилбензил-диметил-аммония бромид, бензалкония хлорид, С12, С15, С17-триметил-аммония бромиды, их сочетания и другие им подобные ПАВ. Другие катионные ПАВ включают цетилпиридиния бромид, галоидные соли четырехкомпонентных полиоксиэтилалкиламинов, додецилбензил-триэтил-аммония хлорид, MIRAPOL и ALKAQUAT, поставляемые компанией Alkaril Chemical Company, SANISOL (бензалкония хлорид), поставляемый компанией Као Chemicals, их сочетания и другие им подобные ПАВ. Подходящие катионные ПАВ, используемые в некоторых вариантах, включают SANISOL B-50, поставляемый компанией Као Corp., который состоит в основном из бензил-диметил-алкония хлорида. Для целей настоящего изобретения могут использоваться неионные ПАВ, такие как, например, спирты, кислоты и эфиры, например, поливиниловый спирт, полиакриловая кислота, металоза, метилцеллюлоза, этилцеллюлоза, пропилцеллюлоза, гидроксил-этил целлюлоза, карбокси-метилцеллюлоза, полиоксиэтилен цетил эфир, полиоксиэтилен лаурил эфир, полиоксиэтилен октил эфир, полиоксиэтилен октилфенил эфир, полиоксиэтилен олеил эфир, полиоксиэтилен сорбитан монолаурат, полиоксиэтилен стеарил эфир, полиоксиэтилен нонилфенил эфир, диалкилфенокси-поли(этиленокси)-этанол, их сочетания и другие им подобные ПАВ. Для целей изобретения могут использоваться ПАВ, поставляемые компанией Rhone-Poulenc, такие как IGEPAL СА-210™, IGEPAL CA-520™, IGEPAL CA-720™, IGEPAL CO-890™, IGEPAL CO-720™, IGEPAL CO-290™, IGEPAL CA-210™, ANTAROX 890™ и ANTAROX 897™.
[0024] Выбор определенного ПАВ или сочетания ПАВ, а также количества используемых соединений, вполне доступен специалистам в данной области техники.
[0025] В некоторых вариантах могут быть введены инициирующие добавки для получения латекса, используемого для получения полимерного покрытия. Инициирующие добавки, подходящие для целей настоящего изобретения, включают инициаторы, растворимые в воде, такие как, например, аммония персульфат, натрия персульфат и калия персульфат, а также органические растворимые инициаторы, включая органические пероксиды и азо-соединения, включая Вазо-пероксиды, такие как VAZO 64™, 2-метил-2-2'-азобис пропаннитрил, VAZO 88™, 2-2'-азобис-изобутирамида дегидрат и их сочетания. Другие растворимые в воде инициаторы, которые могут использоваться для целей настоящего изобретения, включают соединения азоамидинов, например, 2,2'-азобис(2-метил-N-фенилпропионамидин) дигидрохлорид, 2,2'-азобис[N-(4-хлорфенил)-2-метилпропионамидин] дигидрохлорид, 2,2'-азобис[N-(4-гидроксифенил)-2-метилпропионамидин] дигидрохлорид, 2,2'-азобис[N-(4-аминофенил)-2-метилпропионамидин] тетрахлорид, 2,2'-азобис[2-метил-N(фенилметил)пропионоамидин] дигидрохлорид, 2,2'-азобис[2-метил-N-2-пропенилпропионамидин] дигидрохлодид, 2,2'-азобис[N-(2-гидрокси-этил)2-метилпропионамидин] дигидрохлорид, 2,2'-азобис[2(5-метил-2-имидазолин-2-ил)пропан] дигидрохлорид, 2,2'-азобис[2-(2-имидазолин-2-ил)пропан] дигидрохлорид, 2,2'-азобис[2-(4,5,б,7-тетрагидро-1Н-1,3-диазепин-2-ил)пропан] дигидрохлорид, 2,2'-азобис[2-(3,4,5,6-тетрагидропиримидин-2-ил)пропан] дигидрохлорид, 2,2'-азобис[2-(5-гидрокси-3,4,5,6-тетрагидропиримидин-2-ил)пропан] дигидрохлорид, 2,2'-азобис{2-[1-(2-гидроксиэтил)-2-имидазолин-2-ил]пропан} дигидрохлорид, их сочетания и другие им подобные соединения.
[0026] Инициаторы могут быть добавлены в подходящих количествах, например, от примерно 0,1 вес.% до примерно 8 вес.% и в некоторых вариантах - от примерно 0,2 вес.% до примерно 5 вес.%.
[0027] Для формирования эмульсий соединяют исходные материалы, поверхностно-активное вещество, растворитель (необязательный ингредиент) и инициатор (необязательный ингредиент) с использованием любых средств, известных специалистам в данной области техники. В различных вариантах осуществления изобретения время перемешивания реакционной смеси может составлять от примерно 1 минуты до примерно 72 часов, в других вариантах - от примерно 4 часов до примерно 24 часов (хотя время перемешивания может быть и за пределами указанных интервалов), при этом температуру поддерживают в интервале от примерно 10°С до примерно 100°С, в некоторых вариантах - от примерно 20°С до примерно 90°С, и в других вариантах - от примерно 45°С до примерно 75°С, хотя могут использоваться температуры и за пределами указанных интервалов.
[0028] Специалистам в данной области техники будет ясно, что условия реакции, температура и количество инициатора могут варьироваться для получения полиэфиров с различными молекулярными весами, и структурно связанные исходные материалы могут полимеризоваться с использованием соответствующих технологий.
[0029] После формирования сополимера, используемого в качестве покрытия для частиц носителя, он может быть извлечен из эмульсии с использованием любой технологии, известной специалистам в данной области техники, включая фильтрацию, сушку, отделение с помощью центрифуги, сушку распылением, сочетания указанных технологий и другие им подобные способы.
[0030] В различных вариантах осуществления изобретения после получения сополимера, используемого в качестве покрытия для частиц носителя, он может быть высушен для получения порошка с использованием любого способа, известного специалистам в данной области техники, включая, например, сушку вымораживанием (в частности, в вакууме), сушку распылением, их сочетания и другие им подобные способы.
[0031] Частицы сополимера могут иметь размеры от примерно 40 нм до примерно 200 нм, в некоторых вариантах - от примерно 60 нм до примерно 120 нм.
[0032] В различных вариантах осуществления изобретения, если размеры частиц высушенного полимерного покрытия слишком велики, то частицы могут быть подвергнуты гомогенизации или обработке ультразвуком для дополнительного распыления частиц и разрушения образовавшихся агломератов или непрочно связанных частиц, в результате чего могут быть получены частицы вышеуказанных размеров. При использовании гомогенизатора (то есть, устройства с высоким усилием сдвига) он может работать на скорости от примерно 6'000 об/мин до примерно 10'000 об/мин, в некоторых вариантах - от примерно 7'000 об/мин до примерно 9'750 об/мин, и время работы может составлять от примерно 0,5 минут до примерно 60 минут, в некоторых вариантах - от примерно 5 минут до примерно 30 минут, хотя скорости и времена обработки могут находиться и за пределами указанных диапазонов.
n
[0033] Полимеры, используемые для покрытия частиц носителя могут иметь среднечисленный молекулярный вес (M), измеренный с использованием гель-проникающей хроматографии (ГПХ), например, от примерно 60'000 до примерно 400'000, в некоторых вариантах - от примерно 170'000 до примерно 280'000, и средневесовой молекулярный вес - от примерно 200'000 до примерно 800'000, в некоторых вариантах - от примерно 400'000 до примерно 600'000 (по измерениям ГПХ, с использованием полистирольных стандартов).
[0034] Полимеры, используемые в качестве покрытия частиц носителя, могут иметь температуры стеклования (Tg) в диапазоне от примерно 85°С до примерно 140°С, в некоторых вариантах - от примерно 100°С до примерно 130°С.
[0035] В некоторых вариантах покрытие частиц носителя может включать проводящую добавку. Подходящей проводящей добавкой может быть, например, сажа.
Также в носитель могут быть введены и другие добавки, например, добавки, улучшающие заряд носителя, включая порошок аминосмол, таких как меламин, и порошки некоторых фторполимеров, таких как алкиламиноакрилаты и алкиламинометакрилаты, полиамиды и фторированные полимеры, такие как поливинилиденфторид и поли(тетрафторэтилен), а также фторалкилметакрилаты, такие как 2,2,2-трифторэтилметакрилат. Другие добавки, улучшающие заряд носителя, которые могут использоваться в целях настоящего изобретения, включают соли четырехкомпонентного аммония, включая метилсульфат дистеарил диметиламмония (DDAMS), бис[1 -[(3,5-двухзамещенный-2-гидроксифенил)азо]-3-(рднозамещенный)-2-нафталенолато(2-)]хромат(1-), аммониевый натрий и водород, цетилпиридиния хлорид, FANAL PINK D4830, их сочетания и другие им подобные соединения, а также другие известные эффективные агенты или добавки, улучшающие заряд. Добавки, улучшающие заряд, могут быть введены в различных эффективных количествах, например, в диапазоне от примерно 0,5 вес.% до примерно 20 вес.%, и от примерно 1 вес.% до примерно 3 вес.% от суммарного веса полимера, сополимера, проводящей добавки и других добавок, улучшающих заряд. Эти компоненты могут быть добавлены с использованием перемешивания вращением, опрокидыванием, перетиранием, вибрацией, распылением порошка в электростатическом поле, в псевдоожиженном слое, с использованием электростатического диска и электростатической завесы, как описано, например, в патенте US 6042981, полное содержание которого вводится ссылкой в настоящую заявку, и покрытие на ядра частиц носителя наплавляется во вращающейся печи или при прохождении материала через нагретый экструдер.
[0036] Величина проводимости важна при проявлении полупроводящей магнитной кистью для обеспечения хорошего проявления областей сплошной заливки, которые в противном случае были бы слабо проявлены. Было обнаружено, что добавление предлагаемого в настоящем изобретении полимерного покрытия (возможно, с проводящей добавкой, такой как сажа) может обеспечивать получение носителей с пониженной чувствительностью трибоэлектрического заряда девелопера к изменениям относительной влажности от примерно 20% до примерно 90%, в некоторых вариантах от примерно 40% до примерно 80%, и заряд мало изменяется при изменениях относительной влажности, что означает уменьшение падения заряда при высокой влажности, в результате чего снижается уровень фона при печати, и меньшее увеличение заряда и, соответственно, меньшая потеря проявления при низкой влажности, в результате чего улучшается качество печати благодаря улучшенной оптической плотности.
[0037] Как уже указывалось, в различных вариантах полимерное покрытие может быть высушено, после чего оно может быть нанесено на частицы носителя в форме сухого порошка. Способы нанесения покрытия в этом случае отличаются от традиционных способов нанесения покрытий в растворе. При нанесении покрытий в растворе должен использоваться такой полимер покрытия, состав и молекулярный вес которого обеспечивают растворимость смолы в растворителе. Обычно для этого необходимо, чтобы величина была ниже, чем в случае нанесения покрытия в форме порошка, что в большинстве случаев не обеспечивает получения надежного покрытия. При нанесении покрытия в форме порошка отсутствует требование растворимости в растворителе, однако требуется, чтобы частицы порошка смолы покрытия имели размеры от примерно 10 нм до примерно 2 мкм, в некоторых вариантах - от примерно 30 нм до примерно 1 мкм, и в других вариантах - от примерно 50 нм до примерно 400 нм.
Для нанесения покрытия в форме порошка могут использоваться такие способы, как, например, перемешивание частиц носителя и покрытия с использованием вращения, опрокидывания, перетирания, вибрации, распылением порошка в электростатическом поле, в псевдоожиженном слое, с использованием электростатического диска, электростатических завес, их сочетаний и других им подобных способов. При получении частиц носителя с покрытием в форме порошка, большая часть материалов покрытия может быть нанесена на поверхность частиц носителя, в результате чего снижается число участков удерживания тонера на носителе. Нанесение полимерного покрытия может осуществляться путем механических соударений, электростатического притяжения, их сочетаний и других им подобных взаимодействий.
[0038] После нанесения сополимеров на частицы может быть инициирован нагрев, чтобы материал покрытия мог растечься по поверхности частиц носителя. Концентрация материала покрытия и параметры процесса нагрева могут выбираться таким образом, чтобы обеспечивалось формирование сплошной пленки полимеров покрытия на поверхности частиц носителя, или же покрываются лишь выбранные участки поверхности. В различных вариантах осуществления изобретения частицы носителя с покрытием из полимерного порошка могут быть нагреты до температуры от примерно 170°С до примерно 280°С, в некоторых вариантах от примерно 190°С до примерно 240°С, причем время нагрева может составлять от примерно 10 минут до примерно 180 минут, и в некоторых вариантах от примерно 15 минут до примерно 60 минут, для обеспечения расплавления полимера покрытия и наплавления на поверхность частиц носителя. После нанесения микрочастиц покрытия на поверхность частиц носителя может быть начат нагрев для обеспечения растекания материала покрытия по поверхности частиц носителя. В некоторых вариантах микрочастицы могут быть наплавлены на поверхность частиц носителя во вращающейся печи или путем пропускания через нагретый экструдер. Такой способ описывается, например, в патенте US 6355391, полное содержание которого вводится ссылкой в настоящую заявку.
[0039] В различных вариантах покрытие наносится на поверхность частиц носителя, площадь которой может составлять от примерно 10% до примерно 100% всей площади поверхности частиц. Если выбранные участки поверхности частиц с металлическим ядром остаются без покрытия (открыты), то частицы носителя могут обладать свойствами проводимости, если ядра частиц состоят из проводящего металла.
[0040] После нанесения покрытия на частицы носителя они могут быть охлаждены в некоторых вариантах до комнатной температуры и извлечены для формирования девелопера.
[0041] В различных вариантах осуществления настоящего изобретения частицы предлагаемых в нем носителей могут содержать ядро из феррита (в некоторых вариантах), имеющее размеры от примерно 20 мкм до примерно 100 мкм, в других вариантах - от примерно 30 мкм до примерно 75 мкм, и вес покрытия составляет от примерно 0,5 вес.% до примерно 10 вес.%, в других вариантах - от примерно 0,7 вес.% до примерно 5вес.%, причем полимерное покрытие по настоящему изобретению дополнительно может содержать сажу (необязательный ингредиент).
[0042] Таким образом, используя различные сочетания композиций и способов, предлагаемых в настоящем изобретении, можно получить девелоперы с заданными характеристиками приобретения трибоэлектрического заряда и/или величинами проводимости.
Тонеры
[0043] Затем полученные вышеуказанным образом носители с покрытием могут быть соединены со смолами тонера, дополнительно содержащими красители, для формирования девелопера по настоящему изобретению.
[0044] Для получения тонера по настоящему изобретению может использоваться любая латексная смола. В свою очередь, такие смолы могут быть получены из любого подходящего мономера. Подходящий мономер может быть выбран в зависимости от конкретного полимера, который должен использоваться.
[0045] В различных вариантах могут использоваться аморфные смолы, кристаллические смолы и/или их сочетания. В других вариантах полимер, подходящий для формирования смолы, может быть полиэфирной смолой, включая смолы, описанные в патентах US 6593049 и US 6756176, полное содержание которых вводится ссылкой в настоящую заявку. Подходящие смолы могут также включать смесь аморфной полиэфирной смолы и кристаллической полиэфирной смолы описанную в патенте US 6830860, полное содержание которой вводится ссылкой в настоящую заявку.
[0046] В различных вариантах смола может быть полиэфирной смолой, полученной в результате реакции двухатомного спирта (диола) с двухосновной кислотой в присутствии добавляемого катализатора (необязательный ингредиент). Двухатомные спирты, подходящие для получения кристаллического полиэфира, включают алифатические диолы, количество атомов углерода в которых находится в диапазоне от примерно 2 до 36, такие как 1,2-этандиол, 1,3-пропандиол, 1,4-бутандиол, 1,5-пентандиол, 1,6-гександиол, 1,7-гептандиол, 1,8-октандиол, 1,9-нонандиол, 1,10-декандиол, 1,12-додекандиол и другие им подобные соединения; сульфоалифатические диолы с щелочными металлами, такие как 2-сульфо-1,2-этандиол натрия, 2-сульфо-1,2-этандиол лития, 2-сульфо-1,2-этандиол калия, 2-сульфо-1,3-пропандиол натрия, 2-сульфо-1,3-пропандиол лития, 2-сульфо-1,3-пропандиол калия, их смеси и другие им подобные соединения. Алифатический диол может использоваться в количестве, например, от примерно 40 молярн.% до примерно 60 молярн.%, в некоторых вариантах - от примерно 42 молярн.% до примерно 55 молярн.%, в других вариантах - от примерно 45 молярн.% до примерно 53 молярн.% от веса смолы (хотя могут использоваться количества и за пределами указанных диапазонов), и сульфоалифатический диол с щелочным металлом может использоваться в количестве от примерно 0 молярн.% до примерно 10 молярн.%, в некоторых вариантах - от примерно 1 молярн.% до примерно 4 молярн.% от веса смолы.
[0047] Примеры органических двухосновных кислот или сложных диэфиров, в частности карбоновых двухосновных кислот или сложных виниловых диэфиров, выбранных для получения кристаллических смол, включают щавелевую кислоту, янтарную кислоту, глутаровую кислоту, адипиновую кислоту, субериновую кислоту, азелаиновую кислоту, себациновую кислоту, фумаровую кислоту, диметилфумарат, диметилитаконат, 1,4-диацетокси-2-бутен, диэтилфумарат, фталевую кислоту, изофталевую кислоту, терфталевую кислоту, нафталин-2,6-дикарбоновую кислоту, нафталин-2,7-дикарбоновую кислоту, циклогесан дикарбоновую кислоту, малоновую кислоту и мезаконовую кислоту, их сложные диэфиры или ангидриды, а также соли сульфоорганической двухсосновной кислоты, такие как натриевая, литиевая или калиевая соль, диметил-5-сульфо-изофталат, диалкил-5-сульфо-изофталат-4-сульфо-1,8-фталевый ангидрид, 4-сульфо-фталевую кислоту, диметил-4-сульфо-фталат, диалкил-4-сульфо-фталат, 4-сульфофенил-3,5-дикарбометоксибензол, 6-сульфо-2-нафтил-3,5-дикарбометоксибензол, сульфо-терефталевую кислоту, диметил-сульфо-терефталат, 5-сульфо-изофталевую кислоту, диалкил-сульфо-терефталат, сульфоэтандиол, 2-сульфопропандиол, 2-сульфобутандиол, 3-сульфопентандиол, 2-сульфогександиол, 3-сульфо-2-метилпентандиол, 2-сульфо-3,3-диметилпентандиол, сульфо-р-гидробензойную кислоту, N,N-бис(2-гидроксиэтил)-2-аминоэтана сульфонат или их смеси. Органическая двухосновная кислота в различных вариантах может использоваться в количестве от примерно 40 молярн.% до примерно 60 молярн.%, в некоторых вариантах - от примерно 42 молярн.% до примерно 52 молярн.%, в других вариантах - от примерно 45 молярн.% до примерно 50 молярн.% от веса смолы, и соли сульфоалифатической двухосновной кислоты могут ипользоваться в количестве от примерно 1 молярн.% до примерно 10 молярн.% от веса смолы.
[0048] Примеры кристаллических смол включают сложные полиэфиры, полиамиды, полиимиды, полиолефины, полиэтилен, полибутилен, полиизобутират, сополимеры этилена и пропилена, сополимеры этилена и винилацетата, полипропилен, их смеси и другие им подобные соединения. Специальные кристаллические смолы могут быть на основе полиэфиров, таких как полимер этилена и адипината, полимер пропилена и адипината, полимер бутилена и адипината, полимер пентилена и адипината, полимер гексилена и адипината, полимер октилена и адипината, полимер этилена и сукцината, полимер пропилена и сукцината, полимер бутилена и сукцината, полимер пентилена и сукцината, полимер гексилена и сукцината, полимер гексилена и сукцината, полимер октилена и сукцината, полимер этилена и себацината, полимер пропилена и себацината, полимер бутилена и себацината, полимер пентилена и себацината, полимер гексилена и себацината, полимер октилена и себацината, полимер децилена и себацината, полимер децилена и деканоата, полимер этилена и деканоата, полимер этилена и додеканоата, полимер нонилена и себацината, полимер нонилена и додеканоата, сополимер (полимера этилена и фумарата) и (полимера этилена и себацината), сополимер (полимера этилена и фумарата) и (полимера этилена и деканоата), сополимер (полимера этилена и фумарата) и (полимера этилена и додеканоата), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера этилена и адипината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера пропилена и адипината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера бутилена и адипината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера пентилена и адипината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера гексилена и адипината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера октилена и адипината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера этилена и адипината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера пропилена и адипината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера бутилена и адипината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера пентилена и адипината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера гексилена и адипината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера октилена и адипината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера этилена и сукцината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера пропилена и сукцината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера бутилена и сукцината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера пентилена и сукцината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера гексилена и сукцината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера октилена и сукцината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера этилена и себацината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера пропилена и себацината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера бутилена и себацината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера пентилена и себацината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера гексилена и себацината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера октилена и себацината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера этилена и адипината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера пропилена и адипината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера бутилена и адипината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера пентилена и адипината), щелочной сополимер 5-сульфоизофталоила и (полимера гексилена и адипината), полимер октилена и адипината, термин "щелочной" здесь означает полимеризацию, инициируемую щелочным металлом, таким как натрий, литий или калий. Примеры полиамидов включают полимер этилена и адипамида, полимер пропилена и адипамида, полимер бутилена и адипамида, полимер пентилена и адипамида, полимер гексилена и адипамида, полимер октилена и адипамида, полимер этилена и сукцинимида и полимер пропилена и себацамида. Примеры полиимидов включают полимер этилена и адипимида, полимер пропилена и адипимида, полимер бутилена и адипимида, полимер пентилена и адипимида, полимер гексилена и адипимида, полимер октилена и адипимида, полимер этилена и сукцинимида, полимер пропилена и сукцинимида и полимер бутилена и сукцинимида.
n
w
n
[0049] Кристаллическая смола может составлять от примерно 5% до примерно 50% от веса компонентов тонера, в некоторых вариантах осуществления изобретения - от примерно 10% до примерно 35% от веса компонентов тонера Кристаллические смолы, которые могут использоваться для целей настоящего изобретения, могут иметь точки плавления от примерно 30°С до примерно 120°С, в некоторых вариантах - от примерно 50°С до примерно 90°С. Кристаллическая смола, используемая для покрытия частиц носителя, может иметь среднечисленный молекулярный вес (M), измеренный с использованием гель-проникающей хроматографии (ГПХ), например, от примерно 1'000 до примерно 50'000, в некоторых вариантах - от примерно 2'000 до примерно 25'000, и средневесовой молекулярный вес - от примерно 2'000 до примерно 100'000, в некоторых вариантах - от примерно 3'000 до примерно 80'000 (по измерениям ГПХ, с использованием полистирольных стандартов). Распределение молекулярного веса (M/M) кристаллической смолы может быть от примерно 2 до примерно 6, в некоторых вариантах от примерно 3 до примерно 4.
Примеры двухосновных кислот или сложных диэфиров, в частности карбоновых двухосновных кислот или сложных виниловых диэфиров, используемых для получения аморфных полиэфиров, включают дикарбоновые кислоты или диэфиры, такие как терефталевая кислота, фталевая кислота, изофталевая кислота, фумаровая кислота, диметилфумарат, диметилитаконат, 1,4-диацетокси-2-бутен, диэтилфумарат, диэтилмалеат, малеиновая кислота, янтарная кислота, итаконовая кислота, янтарный ангидрид, додецил-янтарная кислота, додецил-янтарный ангидрид, глутаровая кислота, глутаровый ангидрид, адипиновая кислота, пимелиновая кислота, субериновая кислота, азелаиновая кислота, двухосновная додекановая кислота, диметилтерефталат, диэтилтерефталат, диметилизофталат, диэтилизофталат, диметилфталат, фталевый ангидрид, диэтилфталат, диметилсукцинат, диметилфумарат, диметилмалеат, диметил глутарат, диметиладипат, диметилдодецилсукцинат и их сочетания. Органическая двухосновная кислота или сложный диэфир в различных вариантах может использоваться в количестве от примерно 40 молярн.% до примерно 60 молярн.%, в некоторых вариантах - от примерно 42 молярн.% до примерно 52 молярн.%, в других вариантах - от примерно 45 молярн.% до примерно 50 молярн.% от веса смолы.
Примеры аддуктов окиси алкилена дифенилолпропана (бисфенола) включают полиоксипропилен-(2.2)-2,2-бис(4-гидроксифенил)пропан, полиоксипропилен-(3.3)-2,2-бис(4-гидроксифенил)пропан, полиоксителен-(2.0)-2,2-бис(4-гидроксифенил)пропан, полиоксителен-(2.2)-2,2-бис(4-гидроксифенил)пропан, полиоксипропилен-(2.0)-полиоксиэтилен-(2.0)-2,2-бис(4-гидроксифенил)пропан и полиоксипропилен-(6)-2,2-бис(4-гидроксифенил)пропан. Указанные соединения могут использоваться по отдельности или в различных сочетаниях. Примеры дополнительных диолов, которые могут использоваться для получения аморфного полиэфира, включают 1,2-пропандиол, 1,3-пропандиол, 1,2-бутандиол, 1,3-бутандиол, 1,4-бутандиол, пентандиол, гександиол, 2,2-диметилпропандиол, 2,2,3-триметилгександиол, гептандиол, додекандиол, 1,4-циклогександиметанол, 1,3-циклогександиметанол, ксилендиметанол, циклогександиол, диэтиленгликоль, дипропиленгликоль, дибутилен и их сочетания. Органический диол в различных вариантах может использоваться в в количестве от примерно 40 молярн.% до примерно 60 молярн.%, в некоторых вариантах - от примерно 42 молярн.% до примерно 55 молярн.%, в других вариантах - от примерно 45 молярн.% до примерно 53 молярн.% от веса смолы.
Катализаторы поликонденсации, которые могут использоваться для получения кристаллических или аморфных полиэфиров, включают тетраалкилтитанаты, оксиды диалкилолова, такие как оксид дибутилолова, тетраалкилолово, такоее как дибутилолова дилаурат, и гидроксиды оксидов диалкилолова, такие как гидроксид оксида бутилолова, алкоксиды алюминия, алкилцинк, диалкилцинк, оксид цинка, оксид олова или их сочетания. Такие катализаторы могут использоваться в исходной двухосновной кислоте или в сложном диэфире в количествах от примерно 0,01 молярн.% до примерно 5 молярн.% для получения полиэфирной смолы.
Примеры подходящих аморфных смол включают сложные полиэфиры, полиамиды, полиимиды, полиолефины, полиэтилен, полибутилен, полиизобутират, сополимеры этилена и пропилена, сополимеры этилена и винилацетата, полипропилен, их сочетания и другие им подобные соединения. Примеры аморфных смол, которые могут использоваться для целей настоящего изобретения, включают полиэфирные смолы, полученные с использованием сульфонатов щелочных металлов, разветвленные полиэфирные смолы, полученные с использованием сульфонатов щелочных металлов, полиимидные смолы, полученные с использованием сульфонатов щелочных металлов, и разветвленные полиимидные смолы, полученные с использованием сульфонатов щелочных металлов. В некоторых вариантах осуществления изобретения могут использоваться полиэфирные смолы, полученные с использованием сульфонатов щелочных металлов, такие как соли металлов или соли щелочных металлов сополимера (полимера этилена и терефталата) и (полимера этилена и 5-сульфоизофталата), сополимера (полимера пропилена и терефталата) и (полимера пропилена и 5-сульфоизофталата), сополимера (полимера диэтилена и терефталата) и (полимера диэтилена и 5-сульфоизофталата), сополимера (полимера пропилена, диэтилена и терефталата) и (полимера пропилена, диэтилена и 5-сульфоизофталата), сополимера (полимера пропилена, бутилена и терефталата) и (полимера пропилена, бутилена и 5-сульфоизофталата), сополимера (полимера пропоксилированного дифенилолпропана А и фумарата) и (полимера пропоксилированного дифенилолпропана А и 5-сульфоизофталата), сополимера (полимера этоксилированного дифенилолпропана А и фумарата) и (полимера этоксилированного дифенилолпропана А и 5-сульфоизофталата), сополимера (полимера этоксилированного дифенилолпропана А и малеата) и (полимера этоксилированного дифенилолпропана А и 5-сульфоизофталата), причем в качестве щелочного металла используется, например, натрий, литий или калий.
[0050] Как уже было указано, в качестве латексной смолы может использоваться ненасыщенная аморфная полиэфирная смола. Примеры таких смол приведены, например, в патенте US 6063827, полное содержание которого вводится ссылкой в настоящую заявку. Примеры ненасыщенных аморфных полиэфирных смол включают (без ограничения) полимер пропоксилированного дифенилолпропана и ко-фумарата, полимер этоксилированного дифенилолпропана и ко-фумарата, полимер бутилоксилированного дифенилолпропана и ко-фумарата, полимер ко-пропоксилированного дифенилолпропана, ко-этоксилированного дифенилолпропана и ко-фумарата, полимер 1,2-пропилена и фумарата, полимер пропоксилированного дифенилолпропана и ко-малеата, полимер этоксилированного дифенилолпропана и ко-малеата, полимер бутилоксилированного дифенилолпропана и ко-малеата, полимер ко-пропоксилированного дифенилолпропана, ко-этоксилированного дифенилолпропана и ко-малеата, полимер 1,2-пропилена и малеата, полимер пропоксилированного дифенилолпропана и ко-итаконата,полимер этоксилированного дифенилолпропана и ко-итаконата, полимер бутилоксилированного дифенилолпропана и ко-итаконата, полимер ко-пропоксилированного дифенилолпропана, ко-этоксилированного дифенилолпропана и ко-итаконата, полимер 1,2-пропилена и итаконата и их сочетания.
[0051] Далее, в некоторых вариантах в связующей смоле может содержаться кристаллическая полиэфирная смола. Такая кристаллическая полиэфирная смола может быть синтезирована из кислоты (дикарбоновая кислота) и из спирта (диол). Указываемый далее термин "компонент, полученный из кислоты" означает составляющее вещество, которое было кислотой перед синтезом полиэфирной смолы, и термин "компонент, полученный из спирта" означает составляющее вещество, которое было спиртом перед синтезом полиэфирной смолы.
[0052] Термин "кристаллическая полиэфирная смола" указывает на смолу, которая характеризуется не ступенчатым эндотермическим изменением количества, а четким эндотермическим пиком, фиксируемым средствами дифференциальной сканирующей калориметрии. Однако полимер, полученный сополимеризацией основной цепи кристаллического полиэфира и по меньшей мере одного другого компонента, также указывается как кристаллический полиэфир, если количество другого компонента не превышает 50 вес.%.
[0053] В качестве компонента, полученного из кислоты, может использоваться алифатическая дикарбоновая кислота, такая как карбоновая кислота с неразветвленной цепью. Примеры карбоновых кислот с неразветвленной цепью включают щавелевую кислоту, малоновую кислоту, янтарную кислоту, глутаровую кислоту, адипиновую кислоту, пимелиновую кислоту, субериновую кислоту, себациновую кислоту, 1,9-нонандикарбоновую кислоту, 1,10-декандикарбоновую кислоту, 1,1-ундекандикарбоновую кислоту, 1,12-додекандикарбоновую кислоту, 1,13-тридекандикарбоновую кислоту, 1,14-тетрадекандикарбоновую кислоту, 1,16-гексадекандикарбоновую кислоту и 1,18-октадекандикарбоновую кислоту, а также низшие алкиловые эфиры и ангидриды указанных кислот. Среди указанных соединений предпочтительными для получения нужной точки плавления кристаллов и характеристик приобретения заряда являются кислоты, содержащие от 6 до 10 атомов углерода. Для повышения степени кристалличности карбоновая кислота с неразветвленной цепью может использоваться в количестве примерно 95 молярн.% или более от всего количества кислот, и в некоторых вариантах - более чем примерно 98 молярн.% от всего количества кислот.
[0054] На другие кислоты не накладываются строгие ограничения, и их примеры включают известные двухвалентные карбоновые кислоты и двухатомные спирты, например, такие, которые описаны в "Справочнике по полимерам: основное издание", (Soc. Polymer Science, Japan Ed.: Baihukan). Специальные примеры мономеров включают двухвалентные карбоновые кислоты, двухосновные кислоты, такие как фталевая кислота, изофталевая кислота, терефталевая кислота, нафталин-2,6-дикарбоновая кислота, нафталин-2,7-дикарбоновая кислота и циклогександикарбоновая кислота, ангидриды и низшие алкиловые эфиры указанных кислот, а также их различные сочетания и другие им подобные соединения.
[0055] Также в качестве компонента, полученного из кислоты, может использоваться компонент, полученный из дикарбоновой кислоты, содержащий сульфоновую группу. [0056] Дикарбоновая кислота с сульфоновой группой может эффективно использоваться для получения отличного распределения красящей добавки, такой как пигмент. Кроме того, когда приготавливают эмульсию или суспензию смолы в воде для получения начальных частиц тонера, сульфоновая группа может обеспечивать получение эмульсии или суспензии смолы без использования ПАВ. Примеры таких дикарбоновых кислот с сульфоновой группой включают (без ограничения) 2-сульфотерефталат натрия, 5-сульфоизофталат натрия и сульфосукцинат натрия. Кроме того, также могут использоваться, например, низшие алкиловые эфиры и ангидриды таких дикарбоновых кислот с сульфоновой группой. По экономическим соображениям предпочтительным соединением является 5-сульфоизофталат натрия и ему подобные соединения. Содержание дикарбоновой кислоты, имеющей группу сульфоновой кислоты, может находиться в диапазоне от примерно 0,1 молярн.% до примерно 2 молярн.%, в некоторых вариантах - от примерно 0,2 молярн.% до примерно 1 молярн.%. Если содержание превышает 2 молярн.%, то характеристики получения заряда могут ухудшиться. В настоящем описании указание "молярн.%" указывает на процентное содержание компонента, когда суммарное количество каждого из компонентов (компонент, полученный из кислоты, и компонент, полученный из спирта) в полиэфирной смоле считается составляющим 1 единицу (моль).
[0057] В качестве спирта могут использоваться алифатические двухатомные спирты. Примеры таких спиртов включают этиленгликоль, 1,3-пропандиол, 1,4-бутандиол, 1,5-пентандиол, 1,6-гександиол, 1,7-гептандиол, 1,8-октандиол, 1,9-нонандиол, 1,10-декандиол, 1,11-додекандиол, 1,12-ундекандиол, 1,13-тридекандиол, 1,14-тетрадекандиол, 1,18-октадекандиол и 1,20-эикозандиол. Среди указанных соединений предпочтительными для получения нужной точки плавления кристаллов и характеристик приобретения заряда являются спирты, содержащие от 6 до 10 атомов углерода. Для повышения степени кристалличности может быть полезным использовать двухатомные спирты с неразветвленной цепью в количестве примерно 95 молярн.% или более, в некоторых вариантах - примерно 98 молярн.% или более.
Примеры других двухатомных спиртов, которые могут использоваться в целях настоящего изобретения, включают дифенилолпропан А, гидрированный дифенилолпропан А, аддукт этиленоксида и дифенилолпропана А, аддукт пропиленоксида и дифенилолпропана А, 1,4-циклогександиол, 1,4-циклогександиметанол, диэтиленгликоль, пропиленгликоль, дипропиленгликоль, 1,3-бутадиол, неопентилгликоль, их сочетания и им подобные соединения.
Для регулирования кислотного числа и гидроксильного числа могут использоваться следующие соединения: одновалентные кислоты, такие как уксусная кислота и бензойная кислота; одноатомные спирты, такие как циклогексанол и бензиловый спирт;
бензолтрикарбоновая кислота, нафталинтрикарбоновая кислота, их ангидриды и низшие акиловые эфиры; тривалентные спирты, такие как глицерин, триметилолэтан, триметилолпропан, пентаэритрол, их сочетания и им подобные соединения.
[0058] Кристаллические полиэфирные смолы могут быть синтезированы из сочетания компонентов, выбранных из вышеуказанных мономерных компонентов, с использованием известных способов. Могут использоваться такие способы, как переэтерификация и прямая поликонденсация, по отдельности или в различных сочетаниях. Молярное отношение (кислота/спирт) в реакциях кислоты и спирта может варьироваться в зависимости от условий реакции. При прямой поликонденсации молярное отношение обычно составляет примерно 1:1. При использовании способа переэтерификации может использоваться избыточное количество мономера, такого как этиленгликоль, неопентилгликоль или циклогександиметанол, который может быть подвергнут перегонке в условиях вакуума.
Примеры других подходящих смол или полимеров, которые могут быть использованы в целях настоящего изобретения, включают (без ограничения) поли(бета-карбоксиэтилакрилат), полимер стирола и бутадиена, полимен метилстирола и бутадиена, полимер метилметакрилата и бутадиена, полимер этилметакрилата и бутадиена, полимер пропилметакрилата и бутадиена, полимер бутилметакрилата и бутадиена, полимер метилакрилата и бутадиена, полимер этилакрилата и бутадиена, полимер пропилакрилата и бутадиена, полимер бутилакрилата и бутадиена, полимер стирола и изопрена, полимер метилстирола и изопрена, полимер метилметакрилата и изопрена, полимер этилметакрилата и изопрена, полимер пропилметакрилата и изопрена, полимер бутилметакрилата и изопрена, полимер метилакрилата и изопрена, полимер этилакрилата и изопрена, полимер пропилакрилата и изопрена, полимер бутилакрилата и изопрена; полимер стирола и пропилакрилата, полимер стирола и бутилакрилата, полимер стирола, бутадиена и акриловой кислоты, полимер стирола, бутадиена и метакриловой кислоты, полимер стирола, бутадиена, акронитрила и акриловой кислоты, полимер стирола, бутилакрилата и акриловой кислоты, полимер стирола, бутилакрилата и метакриловой кислоты), полимер стирола, бутилакрилата и акрилонитрила, и полимер стирола, бутилакрилата, акрилонитрила и акриловой кислоты, и их сочетания. Полимер может быть блочным, статистическим или чередующимся сополимером.
[0059] В различных вариантах смолы могут иметь температуру стеклования от примерно 30°С до примерно 80°С, в некоторых вариантах - от примерно 35°С до примерно 70°С. В других вариантах смолы, используемые в тонере, могут иметь вязкость расплава от примерно 10 Па*с до примерно 1'000'000 Па*с при температуре примерно 130°С, и в некоторых вариантах - от примерно 20 Па*с до примерно 100'000 Па*с при температуре примерно 130°С.
[0060] Может использоваться одна, две или более смол тонера. В вариантах, в которых используется две или более смол тонер, они могут быть в любом подходящем отношении (например, в весовом отношении), таком как, например, от примерно 10% (первая смола)/90% (вторая смола) до примерно 90% (первая смола)/10% (вторая смола). [0061] В некоторых вариантах смола может быть получена с использованием способов эмульсионной полимеризации.
Поверхностно-активные вещества (ПАВ)
[0062] В различных вариантах осуществления изобретения красящие добавки, воски и другие добавки, используемые для получения композиций тонера, могут находиться в дисперсиях, в которые добавляют ПАВ. Кроме того, частицы тонера могут формироваться с использованием способа эмульсионной агрегации, в котором смола и другие компоненты помещаются в один или несколько ПАВ, формируется эмульсия, происходит агрегация частиц тонера, коалесценция, затем дополнительно осуществляют промывание, сушку и извлекают готовый продукт.
[0063] Может использоваться один, два или более ПАВ. Могут использоваться ионные и неионные ПАВ. Могут использоваться любые ПАВ, указанные выше для получения сополимера, используемого в качестве полимерного покрытия для частиц носителя,
Красящие добавки
[0064] В состав тонера могут быть включены в качестве красящих добавок различные подходящие известные красящие вещества, такие как краски, пигменты, смеси красок, смеси пигментов, смеси красок и пигментов и им подобные составы. Красящая добавка может быть включена в тонер в количестве, например, от примерно 0,1% до примерно 35% от веса тонера или от примерно 1% до примерно 15% от веса тонера, или же от примерно 3% до примерно 10% от веса тонера, хотя могут использоваться количества и за пределами указанных диапазонов.

[0065] В качестве примеров подходящих красящих добавок можно указать: сажу, такую как REGAL 330; магнетиты, такие как магнетиты Mobay, торговые наименования М08029™, М08060™; колумбийские магнетиты; MAPICO BLACKS™ и магнетиты с обработанной поверхностью; магнетиты Pfizer, торговые наименования СВ4799™, СВ5300™, СВ5600™, МСХ6369™; магнетиты Вауе, торговые наименования BAYFERROX 8600™, 8610™; магнетиты Northern Pigments, торговые наименования NP-604™, NP-608™; магнетиты Magnox, торговые наименования ТМВ-100™, ТМВ-104™; и им подобные. Используемые цветные пигменты могут иметь следующие цвета: голубой, пурпурный, красный, зеленый, коричневый, синий или их смеси. Как правило, используются голубые, пурпурные или желтые пигменты или краски, или их смеси. Пигмент или пигменты обычно используют в форме водных дисперсий пигментов.
[0066] Конкретные примеры пигментов включают водные дисперсии пигментов SUNSPERSE 6000, FLEX1VERSE и AQUATONE компании SUN Chemicals, пигменты HELIOGEN BLUE L6900™, D6840™, D7080™, D7020™, PYLAM OIL BLUE™, PYLAM OIL YELLOW™, PIGMENT BLUE 1™ компании Paul Uhlich & Company, Inc., пигменты PIGMENT VIOLET 1™, PIGMENT RED 48™, LEMON CHROME YELLOW DCC 1026™, E.D. TOLUIDINE RED™ и BON RED С™ компании Dominion Color Corporation, Ltd., г.Торонто, пров. Онтарио, Канада, пигменты NOVAPERM YELLOW FGL™, HOSTAPERM PINK E™ компании Hoechst, и пигмент CINQUASIA MAGENTA™ компании E.I. DuPont de Nemours & Company и им подобные. Обычно красящие добавки, которые могут быть выбраны, имеют черный, голубой, пурпурный или желтый цвета и их смеси. Примерами пурпурной красящей добавки являются краски 2,9-диметил-замещенный хинакридон и антрахинон, указанные в Цветовом индексе как CI 60710, CI Dispersed Red 15, диазотирующийся краситель, указанный в Цветом индексе как CI 26050, CI Solvent Red 19 и им подобные. Примеры голубых красящих добавок включают тетра(октадецил сульфонамидо)фталоцианин меди, пигмент фталоцианин х-меди, указанный в Цветовом индексе как CI 74160, пигменты CI Pigment Blue, Pigment Blue 15:3 и Anthrathrene Blue, указанные в Цветовом индексе как CI 69810, Special Blue Х-2137 и им подобные. Примерами желтых красящих добавок являются диарилидные желтые пигменты, такие как ацетоацетанилиды 3,3-дихлоробензидена, моноазопигмент, указанный в Цветовом индексе как CI 12700, CI Solvent Yellow 16, нитрофенил-амин-сульфонамид, указанный в Цветовом индексе как Foron Yellow SE/GLN, CI Dispersed Yellow 33, 2,5-диметокси-4-сульфонанилид фенилазо-4'-хлоро-2,5-диметокси-ацетоацетанилид, и Permanent Yellow FGL. В качестве красящих добавок также могут быть выбраны цветные магнетиты, такие как смеси MAPICO BLACK™ и циановых компонентов. Могут быть выбраны и другие известные красящие вещества, такие как Levanyl Black A-SF (Miles, Bayer) и Sunsperse Carbon Black LHD 9303 (Sun Chemicals), a также такие краски, как Neopen Blue (BASF), Sudan Blue OS (BASF), PV Fast Blue B2G01 (American Hoechst), Sunsperse Blue BHD 6000 (Sun Chemicals), Irgalite Blue BCA (Ciba-Geigy), Paliogen Blue 6470 (BASF), Sudan III (Matheson, Coleman, Bell), Sudan II (Matheson, Coleman, Bell), Sudan IV (Matheson, Coleman, Bell), Sudan Orange G (Aldrich), Sudan Orange 220 (BASF), Paliogen Orange 3040 (BASF), Ortho Orange OR 2673 (Paul Uhlich), Paliogen Yellow 152, 1560 (BASF), Lithol Fast Yellow 0991 К (BASF), Paliotol Yellow 1840 (BASF), Neopen Yellow (BASF), Novoperm Yellow FG 1 (Hoechst), Permanent Yellow YE 0305 (Paul Uhlich), Lumogen Yellow D0790 (BASF), Sunsperse Yellow YHD 6001 (Sun Chemicals), Suco-Gelb L1250 (BASF), Suco-Yellow D1355 (BASF), Hostaperm Pink E (American Hoechst), Fanal Pink D4830 (BASF), Cinquasia Magenta (DuPont), Lithol Scarlet D3700 (BASF), Toluidine Red (Aldrich), Scarlet for Thermoplast NSD PS PA (Ugine Kuhlmann of Canada), E.D. Toluidine Red (Aldrich), Lithol Rubine Toner (Paul Uhlich), Lithol Scarlet 4440 (BASF), Bon Red С (Dominion Color Company), Royal Brilliant Red RD-8192 (Paul Uhlich), Oracet Pink RF (Ciba-Geigy), Paliogen Red 3871 К (BASF), Paliogen Red 3340 (BASF), Lithol Fast Scarlet L4300 (BASF), их сочетания и им подобные вещества.
Воск
[0067] При получении частиц тонера дополнительно к смоле и красящей добавке может быть введен воск (необязательный ингредиент). Воск может добавляться, например, в количестве от примерно 1% до примерно 25% от веса частиц тонера, или же от примерно 5% до примерно 20% от веса частиц тонера, хотя могут использоваться количества и за пределами указанных диапазонов.
[0068] Могут использоваться воски, имеющие средневесовой молекулярный вес, например, от примерно 500 до примерно 20'000, в некоторых вариантах от примерно 1'000 до примерно 10'000, хотя могут использоваться и воски с молекулярными весами, величины которых находятся и за пределами указанных диапазонов. Воски, которые могут использоваться для целей настоящего изобретения, включают, например, полиолефины, такие как полиэтилен, полипропилен, а также полибутеновые воски, такие как воски, поставляемые компанией Allied Chemical and Petrolite Corporation, например, полиэтиленовые воски POLYWAX™ компании Baker Petrolite, восковые эмульсии компаний Michaelman, Inc. и Daniels Products Company, EPOLENE N-15™ компании Eastman Chemical Products, Inc., а также VISCOL 550-P™, полипропилен с низким средневесовым молекулярным весом компании Sanyo Kasei K.K.; воски растительного происхождения, такие как карнаубский воск, рисовый воск, канделильский воск, воск сумаха и масло джоджоба; воски животного происхождения, такие как пчелиный воск; воски минерального происхождения и нефтяные воски, такие как горный воск, натуральный парафин (озокерит), церезин, твердый парафин, микрокристаллический воск и воск, получаемый в синтезе Фишера-Тропша; эфирные воски, получаемые из высших жирных кислот и из высших спиртов, такие как стеарилстеарат и бегенилбегенат; эфирные воски, получаемые из высших жирных кислот и одновалентных или многовалентных низших спиртов, такие как бутилстеарат, пропилолеат, глицеридмоностеарат, глицериддистеарат, а также пентаэритрол тетрабегенат; эфирные воски, получаемые из высших жирных кислот и многовалентных мультимеров спиртов, такие как диэтиленгликоль моностеарат, дипропиленгликоль дистеарат, диглицерил дистеарат и триглицерил тетрастеарат; эфирные воски, получаемые из сорбитана и высших жирных кислот, такие как сорбитан моностеарат, и эфирные воски, получаемые из холестерола и высших жирных кислот, такие как холестерил стеарат. Примеры специальных восков, которые могут быть использованы для целей настоящего изобретения, включают, например, амины, амиды, такие как AQUA SUPERSLIP 6550™, SUPERSLIP 6530™ компании Micro Powder Inc., фторированные воски, например, POLYFLUO 190™, POLYFLUO 200™, POLYSILK 19™, POLYSTLK 14™ компании Micro Powder Inc., смешанные фторированные амидные воски, например, MICROSPERSION 19™ также компании Micro Powder Inc., имиды, эфиры, четвертичные амины, карбоновые кислоты или акриловая полимерная эмульсия, например, JONCRYL 74™, 89™, 130™, 537™ и 538™ компании SC Johnson Wax, хлорированные полипропилены и полиэтилены компаний Allied Chemical and Petrolite Corporation и SC Johnson Wax. В различных вариантах осуществления изобретения могут использоваться смеси и сочетания вышеуказанных восков. Воски могут быть включены, например, как антиадгезионные агенты для валика термофиксатора тонера.
Получение тонера
[0069] Частицы тонера могут быть получены любым способом, известным специалистам в данной области техники. Хотя варианты, относящиеся к получению частиц тонера, описаны ниже применительно к способу эмульсионной агрегации, однако может быть использован любой способ, подходящий для этой цели, включая химические процессы, такие как суспензионные и инкапсуляционные процессы, описанные в патентах US 5290654 и 5302486, полное содержание которых вводится ссылкой в настоящую заявку. В различных вариантах композиции тонера и его частицы могут быть получены с использованием процессов агрегации и коалесценции, в которых сначала происходит агрегирование малых частиц смолы до частиц тонера подходящего размера, а затем в процессе коалесценции частицы тонера принимают окончательную форму и структуру.
[0070] В различных вариантах композиции тонера могут быть получены с использованием способов эмульсионной агрегации, таких как способ, который включает агрегирование смеси дополнительной красящей добавки, дополнительного воска и любой другой необходимой или желательной добавки, а также эмульсий, содержащих вышеописанные смолы, с использованием дополнительно ПАВ, как это было указано выше, и затем коалесценцию смеси агрегатов. Смесь может быть получена путем введения красящей добавки и дополнительно воска или других материалов, которые также являются необязательными ингредиентами в дисперсиях, включая ПАВ, в эмульсию, которая может быть смесью двух или более эмульсий, содержащих смолы. Величина pH полученной смеси может быть изменена регулируемым образом с помощью кислоты, такой как, например, уксусная кислота, азотная кислота или им подобные кислоты. В различных вариантах величина pH смеси может регулироваться в диапазоне от примерно 4 до примерно 5, хотя могут использоваться величины pH и за пределами указанного диапазона. В некоторых вариантах дополнительно может осуществляться гомогенизация смеси. Если смесь гомогенизируют, то гомогенизация может осуществляться перемешиванием со скоростью вращения от примерно 600 об/мин до примерно 4000 об/мин, хотя могут использоваться скорости и за пределами указанного диапазона. Гомогенизация может быть выполнена с использованием любых подходящих средств, включая, например, смеситель IKA ULTRA TURRAX T50.
[0071] После получения смеси в нее может быть введена добавка, вызывающая агрегацию. Для получения тонера может быть использована любая подходящая добавка, вызывающая агрегацию. Такие подходящие добавки включают, например, водные растворы материалов, содержащих двухвалентные или многовалентные катионы. В качестве добавки, вызывающей агрегацию могут использоваться, например, полимеры галогенидов алюминия, такие как полимер хлорида (бромида, фторида или йодида) алюминия, полимеры силикатов алюминия, такие как полимер сульфосиликата алюминия, или водорастворимые соли металлов, включая хлорид алюминия, нитрит алюминия, сульфат алюминия, калийалюминийсульфат, ацетат кальция, хлорид кальция, нитрит кальция, оксилат кальция, сульфат кальция, ацетат магния, нитрат магния, сульфат магния, ацетат цинка, нитрат цинка, сульфат цинка, хлорид цинка, бромид цинка, бромид магния, хлорид меди, сульфат меди и их сочетания. В различных вариантах добавка, вызывающая агрегацию может быть введена в смесь при температуре, которая ниже температуры (Tg) стеклования смолы.
[0072] Добавка, вызывающая агрегацию может быть введена в смесь для получения тонера в количестве, например, от примерно 0,1 вес.% до примерно 8 вес.%, в некоторых вариантах - от примерно 0,2 вес.% до примерно 5 вес.%, в других вариантах - от примерно 0,5 вес.% до примерно 5 вес.% от веса смолы в смеси, хотя могут использоваться количества и за пределами указанных диапазонов. В этом случае обеспечивается достаточное количество добавки, вызывающей агрегацию.
[0073] Для регулирования процесса агрегации и последующей коалесценции частиц в некоторых вариантах добавка, вызывающая агрегацию, может вводиться в смесь с распределением во времени. Например, добавка может вводиться в смесь в течение периода времени от примерно 5 минут до примерно 240 минут, в некоторых вариантах -от примерно 30 минут до примерно 200 минут, хотя при необходимости величина этого периода времени может находиться и за пределами указанных диапазонов. Введение добавки может также осуществляться в условиях перемешивания смеси, в некоторых вариантах на скорости от примерно 50 об/мин до примерно 1000 об/мин, в других вариантах - от примерно 100 об/мин до примерно 500 об/мин, хотя могут использоваться скорости и за пределами указанных диапазонов, и при температуре, которая ниже температуры стеклования смолы, как это указывалось выше, в некоторых вариантах - от примерно 30°С до примерно 90°С, в других вариантах - от примерно 35°С до примерно 70°С, хотя могут использоваться температуры и за пределами указанных диапазонов.
[0074] Агрегация частиц обеспечивается до тех пор, пока не будут получены заданные размеры частиц. Заданные размеры частиц - это размеры, которые должны быть получены, как это было определено до получения частиц тонера, и эти размеры контролируются в процессе роста частиц, пока частицы не достигнут заданных размеров. В процессе роста частиц могут отбираться пробы для анализа, например, с помощью анализатора Coulter Counter, для определения среднего размера частиц. Процесс агрегации может осуществляться при поддержании повышенной температуры или при медленном повышении температуры, например, от примерно 30°С до примерно 99°С, с поддержанием смеси при этой температуре в течение интервала времени от примерно 0,5 часа до примерно 10 часов, в некоторых вариантах - от примерно 1 часа до примерно 5 часов (хотя могут использоваться интервалы времени и за пределами указанных интервалов), при постоянном перемешивании, для получения агрегированных частиц. Когда частицы достигают заданных размеров, процесс роста частиц прекращают. В некоторых вариантах заданные размеры частиц находятся в пределах указанных выше диапазонов размеров частиц тонера.
[0075] Рост и формирование частиц после введения добавки, вызывающей агрегацию, может выполняться при любых подходящих условиях. Например, рост и формирование частиц могут осуществляться при таких условиях, при которых агрегация происходит отдельно от процесса коалесценции. Для раздельного проведения агрегации и коалесценции процесс агрегации осуществляют в условиях сдвиговых нагрузок при повышенной температуре, например, от примерно 40°С до примерно 90°С, в некоторых вариантах - от примерно 45°С до примерно 80°С (хотя могут использоваться температуры и за пределами указанных диапазонов), которая может быть ниже температуры стеклования смолы, как это уже указывалось выше.
[0076] После достижения частицами тонера окончательных необходимых размеров величина pH смеси может быть изменена регулируемым образом с использованием основания до величины от примерно 3 до примерно 10, в некоторых вариантах - от примерно 5 до примерно 9, хотя может использоваться величина pH и за пределами указанных диапазонов. Регулируемое изменение величины pH может использоваться для прекращения роста частиц тонера. Основание, используемое для прекращения роста частиц тонера, может быть любым подходящим основанием, таким как, например, гидроксид щелочного металла, в частности, гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид аммония, их сочетания и им подобные соединения. В некоторых вариантах для обеспечения получения необходимой величины pH может быть введена этилендиаминтетрауксусная кислота.
[0077] В некоторых вариантах при получении тонера на его частицы может быть нанесена смола, включая любую смолу, указанную в настоящем описании для формирования оболочки частиц.
Коалесценция
[0078] После осуществления агрегации, в результате которой получают необходимые размеры частиц и наносят дополнительную оболочку (необязательная стадия), может быть осуществлена коалесценция частиц до нужного окончательного размера, причем коалесценция выполняется путем нагрева смеси до температуры от примерно 45°С до примерно 100°С, в некоторых вариантах - от примерно 55°С до примерно 99°С (хотя могут использоваться температуры и за пределами указанных диапазонов), которая может превышать температуру стеклования смол, используемых для формирования частиц тонера, и/или снижения интенсивности перемешивания, так что скорость перемешивания может составлять, например, от примерно 100 об/мин до примерно 1000 об/мин, в некоторых вариантах - от примерно 200 об/мин до примерно 800 об/мин (хотя могут использоваться скорости и за пределами указанных диапазонов). Полученные слипшиеся частицы могут измеряться для определения коэффициента формы или круглости частиц с использованием, например, анализатора Sysmex FPIA 2100, пока не будет получена необходимая форма частиц.
[0079] Могут использоваться более высокие или более низкие температуры, причем понятно, что температура зависит от смолы, используемой в качестве связующего материала. Процесс коалесценции может выполняться в течение периода времени от примерно 0,01 часа до примерно 9 часов, в некоторых вариантах - от примерно 0,1 часа до примерно 4 часов (хотя могут использоваться периоды времени и за пределами указанных интервалов).
[0080] После осуществления агрегации и/или коалесценции смесь может быть охлаждена до комнатной температуры, например, от примерно 20°С до примерно 25°С. Охлаждение может выполняться быстро или медленно, в зависимости от ситуации. Подходящим способом охлаждения может быть охлаждение с помощью холодной воды, циркулирующей в водяной рубашке реактора. После охлаждения частицы тонера могут быть промыты водой (необязательная стадия) и высушены. Сушка может выполняться с использованием любого подходящего способа, такого как, например, сушка вымораживанием.
Добавки
[0081] Как уже указывалось, частицы носителя с покрытием по настоящему изобретению могут быть соединены с полученными вышеуказанным способом частицами тонера. В некоторых вариантах частицы тонера при необходимости могут также содержать другие дополнительные добавки (необязательные ингредиенты). Например, в состав тонера могут быть включены дополнительные добавки, регулирующие положительный или отрицательный заряд, например, в количестве от примерно 0,1% до примерно 10% от веса тонера, в некоторых вариантах - от примерно 1% до примерно 3% от веса тонера (хотя могут использоваться количества и за пределами указанных диапазонов). Примеры подходящих добавок, регулирующих заряд, включают четвертичные соединения аммония, в том числе галогениды алкилпиридиния; бисульфаты; соединения алкилпиридиния, включая соединения, описанные в патенте US 4298672, полное содержание которого включается ссылкой в настоящую заявку; композиции органических сульфатов и сульфонатов, включая соединения, описанные в патенте US 4338390, полное содержание которого включается ссылкой в настоящую заявку; тетрафторбораты цетилпиридиния; метилсульфат дистеарил диметиламмония; соли алюминия, такие как BONTRON E84™ или Е88™ компании Orient Chemical Industries, Ltd.; их сочетания и им подобные соединения. Такие добавки, регулирующие заряд, могут вводиться одновременно с введением смолы, формирующей оболочку частиц, или после введения этой смолы.
[0082] После получения частиц тонера они могут быть смешаны с дополнительными добавками, включая добавки, улучшающие текучесть порошка тонера, причем эти добавки могут находиться на поверхности частиц тонера. Примеры таких добавок включают оксиды металлов, такие как оксид титана, оксид кремния, оксиды алюминия, оксиды церия, оксид олова, их смеси и им подобные соединения; коллоидные или аморфные оксиды кремния, такие как AEROSIL; соли металлов, включая соли жирных кислот, в том числе стеарат цинка, стеарат кальция; и/или спирты с длинными цепями, такие как UNILIN 700, и их сочетания.
2
[0083] Обычно окись кремния наносят на поверхность частиц тонера для улучшения текучести порошка тонера, увеличения трибоэлектрического заряда, регулирования процесса перемешивания, улучшения проявления изображения, устойчивости переноса и повышения температуры слипания тонера. Для улучшения устойчивости к изменениям относительной влажности может использоваться добавка TiO, которая, кроме того, обеспечивает регулирование трибоэлектрического заряда и улучшение проявления изображения, а также улучшает устойчивость переноса. Также в качестве такой добавки могут дополнительно использоваться такие соединения, как стеарат цинка, стеарат кальция и/или стеарат магния, которые обеспечивают смазочные свойства и проводимость девелопера, улучшают процесс трибоэлектрического заряда, в результате чего частицы тонера приобретают более высокий и более устойчивый заряд, за счет увеличения количества контактов между частицами тонера и носителя. В некоторых вариантах может использоваться имеющийся на рынке стеарат цинка, такой как Zinc Stearate L, поставляемый компанией Ferro Corporation. Добавки, наносимые на поверхность частиц, могут использоваться с покрытием или без покрытия.
[0084] Каждая из таких добавок может вводиться в количестве от примерно 0,1% до примерно 5% от веса тонера, в некоторых вариантах - от примерно 0,25% до примерно 3% от веса тонера. В некоторых вариантах тонер может включать оксид титана в количестве, например, от примерно 0,1 вес.% до примерно 5 вес.%, оксид кремния в количестве от примерно 0,1 вес.% до примерно 8 вес.% и стеарат цинка в количестве от примерно 0,1 вес.% до примерно 4 вес.%.
[0085] Могут использоваться подходящие добавки, описанные в патентах US 3590000, 3800588 и 6214507, полное содержание которых вводится ссылкой в настоящую заявку.
Также, как и в предыдущем случае, такие добавки могут вводиться одновременно с введением смолы, формирующей оболочку частиц, или после введения этой смолы.
[0086] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения тонеры являются тонерами со сверхнизкой температурой плавления. В различных вариантах частицы сухого порошка тонера, имеющие ядро и/или оболочку, могут (вместе с добавками, наносимыми на поверхность частиц) иметь одну или несколько из нижеуказанных характеристик:
1. Измерялся средний по объему диаметр частиц. Частицы тонера имеют средний диаметр по объему от примерно 3 мкм до примерно 25 мкм, в некоторых вариантах - от примерно 4 мкм до примерно 15 мкм, и в других вариантах - от примерно 5 мкм до примерно 12 мкм.
2. Распределение среднечисловых геометрических размеров и/или распределение среднеобъемных размеров частиц: в некоторых вариантах частицы тонера, описанные в п.1, могут иметь очень узкое распределение размеров частиц с нижней величиной распределения среднечисловых размеров от примерно 1,15 до примерно 1,38, в других вариантах - меньше примерно 1,31. Частицы тонера по настоящему изобретению могут также иметь такие размеры, что верхняя величина распределения среднеобъемных размеров частиц находится в диапазоне от примерно 1,20 до примерно 3,20, в других вариантах - от примерно 1,26 до примерно 3,11. Среднеобъемный диаметр D50v частиц, а также величины GSDv и GSDn могут быть измерены, например, с помощью измерительного прибора Beckman Coulter Multisizer 3, используемого в соответствии с указаниями производителя. Репрезентативную выборку осуществляли следующим образом: отбирали небольшое количество тонера, примерно 1 грамм, и фильтровали через сито 25 мкм, затем помещали в изотонический раствор для получения концентрации тонера примерно 10% и проводили измерения с помощью прибора Beckman Coulter Multisizer 3.
2
3. Коэффициент формы, SF1*а, составляет от примерно 105 до примерно 170, в некоторых вариантах - от примерно 110 до примерно 160. Для определения коэффициента формы и анализа получаемого изображения могут использоваться средства сканирующей электронной микроскопии. Количественные оценки усредненных форм частиц получают с использованием формулы коэффициента формы (SF1*a):SF1*а=100πd/(4A), где А - площадь поверхности частицы, и d - размер большой оси. Идеально круглая или сферическая частица имеет коэффициент формы, равный 100. Коэффициент SF1*а увеличивается, по мере того как форма становится все более неправильной или продолговатой с большей площадью поверхности.
4. Кругообразность составляет от примерно 0,92 до примерно 0,99, в некоторых вариантах - от примерно 0,94 до примерно 0,975. Для измерения кругообразности частиц может использоваться прибор FPIA-2100 компании Sysmex.
[0087] Характеристики частиц тонера могут определяться с использование любых подходящих методик и технических средств, которые не ограничиваются приборами и методиками, упомянутыми в описании.
w
n
[0088] В различных вариантах частицы тонера могут иметь средневесовой молекулярный вес (M) в диапазоне от примерно 17'000 до примерно 60'000 дальтон, среднечисленный молекулярный вес (M) в диапазоне от примерно 9'000 до примерно 18'000 дальтон, и величину MWD (отношение Mw к Mn частиц тонера, мера полидисперсности, или статистической ширины, полимера) от примерно 2,1 до примерно 10 (хотя могут быть получены величины и за пределами указанных диапазонов). В различных вариантах частицы голубых и желтых тонеров могут иметь средневесовой молекулярный вес (Mw) в диапазоне от примерно 22'000 до примерно 38'000 дальтон, среднечисленный молекулярный вес (Mn) в диапазоне от примерно 9'000 до примерно 13'000 дальтон, и величину MWD от примерно 2,2 до примерно 10 (хотя могут быть получены величины и за пределами указанных диапазонов). В различных вариантах частицы черных и пурпурных тонеров могут иметь средневесовой молекулярный вес (Mw) в диапазоне от примерно 22'000 до примерно 38'000 дальтон, среднечисленный молекулярный вес (Mn) в диапазоне от примерно 9'000 до примерно 13'000 дальтон, и величину MWD от примерно 2,2 до примерно 10 (хотя могут быть получены величины и за пределами указанных диапазонов).
[0089] Тонеры, получаемые в соответствии с настоящим изобретением, могут иметь великолепные характеристики заряда в условиях экстремальных величин относительной влажности. В зоне низкой влажности (зона С) при температуре 12°С относительная влажность может составлять примерно 15%, в то время как в зоне высокой влажности (зона А) при температуре 28°С относительная влажность может составлять примерно 85%. Тонеры по настоящему изобретению могут иметь отношение заряда к массе (Q/M) для исходного тонера в диапазоне от примерно - 5 мкКл/г до примерно - 80 мкКл/г, в некоторых вариантах - от примерно 10 мкКл/г до примерно - 70 мкКл/г, и отношение заряда к массе конечного тонера (после нанесения добавок на поверхность частиц) - от примерно 15 мкКл/г до примерно - 60 мкКл/г, и в некоторых вариантах - от примерно 20 мкКл/г до примерно - 55 мкКл/г.
Девелопер
[0090] Частицы тонера могут быть введены в композицию девелопера путем соединения их с частицами носителя с покрытием по настоящему изобретению. Например, частицы тонера могут быть смешаны с частицами носителя с покрытием для получения двухкомпонентной композиции девелопера. Частицы носителя могут быть смешаны с частицами тонера в различных подходящих сочетаниях. Концентрация тонера в девелопере может составлять от примерно 1% до примерно 25% от веса девелопера, в некоторых вариантах - от примерно 2% до примерно 15% от суммарного веса девелопера, а носитель может быть в количестве от примерно 80% до примерно 96% от веса девелопера, в некоторых вариантах - от примерно 85% до примерно 95% от веса девелопера. Однако могут использоваться самые разные процентные содержания тонера и носителя для получения композиции девелопера с необходимыми характеристиками.
9
14
10
13
8
13
9
12
[0091] Так, например, в соответствии с настоящим изобретением могут быть составлены девелоперы с удельным сопротивлением (определялось в проводящей камере с магнитной кистью) от примерно 10 Ом-см до примерно 10 Ом-см при напряжении 10 В, в некоторых вариантах - от примерно 10 Ом-см до примерно 10 Ом-см при напряжении 10 В, и от примерно 10 Ом-см до примерно 10 Ом-см при напряжении 150 В, в некоторых вариантах - от примерно 10 Ом-см до примерно 10 Ом-см при напряжении 150 В.
Удельное сопротивление
2
-1
2
8
13
[0092] Для измерения удельной проводимости или удельного сопротивления носителя между двумя плоскими стальными дисковыми электродами (радиус - 3 см), параллельными друг другу, помещают от примерно 30 грамм до примерно 50 грамм носителя и сжимают грузом, так чтобы суммарная сила сжатия была эквивалентна 142 г/см для формирования слоя толщиной от примерно 0,4 см до примерно 0,5 см; на электроды подают напряжение 500 В, пост. и измеряют величину постоянного тока, протекающего между электродами и источником напряжения, через 1 минуту после подачи напряжения. Удельная проводимость в (Ом-см) может быть получена умножением величины тока в амперах на толщину слоя в сантиметрах и разделена на площадь электрода в см и напряжение 500 В. Удельное сопротивление может быть получено как величина, обратная удельной проводимости, и может быть измерено в Ом-см. В соответствии с настоящим изобретением носитель может иметь удельное сопротивление от примерно 10 до примерно 10 Ом-см при напряжении 500 В.
[0093] В соответствии с настоящим изобретением было обнаружено, что чувствительность девелопера к изменениям относительной влажности может быть снижена путем увеличения молярного отношения С/О и введения катионсвязывающей добавки, которая может обеспечивать перенос положительного заряда от тонера на носитель, в результате чего тонер будет иметь отрицательный заряд, а смола покрытия частиц носителя будет иметь положительный заряд. Таким образом, девелоперы по настоящему изобретению могут иметь чувствительность к изменениям влажности в диапазоне от примерно 0,4 до примерно 1,0, в некоторых вариантах - от примерно 0,6 до примерно 0,8.
Получение изображений
[0094] Частицы носителя по настоящему изобретению могут быть использованы в самых разных системах и аппаратах получения изображений, таких как электрографические копировальные аппараты и принтеры, включая высокоскоростные цветные электрографические системы, принтеры, цифровые системы, комбинированные электрографические/цифровые системы, в которых могут быть получены высококачественные цветные изображения практически без фона. Композиции девелопера, включающие частицы носителя, описанные в настоящей заявке и полученные, например, с использованием способа сухого покрытия, могут использоваться в электростатографических и электрофототографических системах получения изображений, особенно в электрографических процессах получения изображений и печати, а так же в процессах цифровой печати. Композиции девелопера по настоящему изобретению, включающие проводящие частицы носителя по настоящему изобретению, могут использоваться также в способах получения изображений, когда необходимы относительно постоянные характеристики проводимости. Кроме того, в вышеупомянутых способах получения изображений может быть предварительно задан трибоэлектрический заряд тонера с частицами носителя, причем заряд может зависеть, например, от композиции полимера, нанесенного на ядра частиц носителя, а также от типа и количества выбранного проводящего компонента.
Процессы получения изображения включают, например, получение изображения с помощью электрографического устройства, включая компонент, обеспечивающий заряд, компоненты, обеспечивающий изображение, фотопроводящий компонент, проявляющий компонент, компонент переноса и термозакрепляющий компонент. В различных вариантах проявляющий компонент может включать девелопер, полученный путем перемешивания носителя с композицией тонера, описанного в настоящей заявке. Электрографическое устройство может содержать высокоскоростной принтер, черно-белый высокоскоростной принтер, цветной принтер и им подобные печатающие устройства.
[0095] После формирования изображения с помощью тонера/девелопера с использованием подходящего способа проявления изображения, такого как один из вышеупомянутых способов, оно может быть перенесено на среду приема изображения, такую как бумага, или на другие носители. В различных вариантах тонеры могут использоваться при проявлении изображения в устройстве проявления изображения, содержащем термозакрепляющий компонент с валиком. Таким термозакрепляющие компоненты являются устройствами контактного термозакрепления, которые известны специалистам в данной области техники и в которых тепло и давление валика могут использоваться для наплавления тонера на среду, принимающую изображение. В различных вариантах термозакрепляющий компонент может нагреваться до температуры плавления тонер, например, до температуры от примерно 70°С до примерно 160°С, в некоторых вариантах - от примерно 80°С до примерно 150°С, в других вариантах - от примерно 90°С до примерно 140°С (хотя могут использоваться температуры и за пределами указанных диапазонов), после или во время плавления на среде, принимающей изображение.
[0096] Изображения, особенно цветные изображения, получаемые с использованием композиций девелопера по настоящему изобретению, в различных вариантах отличаются, например, приемлемыми заливками, прекрасным качеством полутонов и необходимым линейным разрешением с приемлемым уровнем фона, который может практически отсутствовать, прекрасной передачей цветов и их насыщенностью, постоянством цветов и их насыщенностью в течение длительного времени, например, на интервале получения 1 миллиона оттисков.
[0097] Нижеприведенные Примеры представлены для иллюстрации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения. Эти Примеры представляют собой всего лишь иллюстрации изобретения и никоим образом не ограничивают объем изобретения. Следует иметь в виду, что, если не указано иное, то приведенные проценты являются весовыми процентами. В настоящем описании указание "комнатная температура" относится к температуре в диапазоне от примерно 20°С до примерно 25°С.
Примеры
Пример 1
[0098] Латексную эмульсию, содержащую частицы полимера, полученные путем эмульсионной полимеризации мономеров, в большинстве случае первого мономера и второго мономера, получали следующим образом. Получали водный раствор поверхностно-активного вещества, содержащий примерно 1,23 миллимоля лаурилсульфата натрия (анионный эмульгирующий агент) и примерно 9,4 миллимоля деионизированной воды, путем соединения мономеров в лабораторном стакане и перемешивания в течение примерно 10 минут. Затем водный раствор поверхностно-активного вещества помещали в реактор. Реактор непрерывно продувался азотом при перемешивании на скорости примерно 450 об/мин.
[0099] Отдельно растворяли примерно 0,88 миллимоля персульфата аммония (инициатор) в примерно 110 миллимолях деионизированной воды для получения раствора инициатора.
[00100] В отдельном резервуаре соединяли примерно 297 миллимолей циклогексиметакрилата и примерно 1,5 миллимоля 4-акрилоиламидобензо-15-краун-5. Полученное молярное отношение краун-мономера к циклогексиметакрилату составляло примерно 0,5 молярн.%. Примерно 10 вес.% этого раствора добавляли в качестве затравки к водной смеси поверхностно-активного вещества. Затем реактор нагревали примерно до температуры 65°C с регулируемой скоростью примерно 1°С/мин.
[00101] После того как температура реактора достигала примерно 65°С, в реактор в течение примерно 40 минут медленно загружали раствор инициатора, после чего остающуюся часть эмульсии непрерывно подавали в реактор с помощью дозирующего насоса с расходом примерно 8 вес.%/мин. После подачи всей эмульсии мономера в главный реактор температуру выдерживали еще в течение 2 часов на уровне примерно 65°С для завершения реакции. Затем осуществляли охлаждение реактора, и его температура снижалась примерно до 35°С. Затем полученный продукт собирали в резервуар и высушивали с помощью сублимационной сушилки для получения порошка. Окончательный размер частиц полимера составлял примерно 94 нм. Средневесовой молекулярный вес (Mw) полученного полимера составил примерно 528'500, и среднечисловой молекулярный вес (Mn) составил 188'000.
Сравнительный пример 1
[00102] Сравнительный латекс получали таким же образом, как и в Примере 1, за исключением того, что добавляли примерно 298,5 миллимоля мономера циклогексиметакрилата без мономера 4-акрилоиламидобензо-15-краун-5. Окончательный размер частиц полимера составил примерно 117 нм, величина Mw составила примерно 629'000, и величина Mn составила примерно 306'000.
Пример 2
[00103] В полиэтиленовую банку емкостью 250 мл загружали примерно 120 грамм ферритового порошка с размерами частиц 35 мкм (получено от компании Powdertech), 0,912 грамм латекса из Примера 1 и примерно 5 вес.% (по весу покрытия) сажи Cabot Vulcan XC72. Затем банку герметизировали и загружали в смеситель Turbula с зоной С. Смеситель Turbula работал в течение примерно 45 минут для распределения порошков по ядрам частиц носителя. Затем использовали смеситель Haake со следующими установками: заданная температура - 200°С (все зоны), цикл работы - 30 минут, скорость - 30 об/мин, роторы с высокими сдвигающими нагрузками.
[00104] После того как температура смесителя Haake достигала заданного значения, включали вращение миксера и переносили смесь из смесителя Turbula в смеситель Haake. Через 30 минут носитель выгружали из смесителя и просеивали через сито 125 мкм. Частицы носителя имели очень хорошее покрытие, что подтверждалось средствами сканирующей электронной микроскопии и измерениями удельной проводимости.
Сравнительный пример 2
[00105] На частицы носителя наносили покрытие как в Примере 2, за исключением того, что вместо латекса из Примера 1 использовали 0,912 грамм латекса из Сравнительного примера 1.
Испытания на заряд
[00106] Девелоперы получали соединением с пурпурным тонером, перемешанным в смесителе Henschel. Использовались три носителя: носитель Примера 2, носитель Сравнительного примера 2 и носитель с покрытием из циклогексиметакрилата и 0,5% 2-(диметиламино)этилметакрилата, добавки, регулирующей заряд. Девелоперы выдерживались в течение ночи в зонах А и С, и после этого осуществлялось старение в течение 60 минут с использованием методики Turbula.
[00107] Результаты заряда приведены на фигуре 1 и в Таблице 1. Как показано на фигуре 1, носители, на частицы которых было нанесено покрытие из циклогексиметакрилата и 0,5% 2-(диметиламино)этилметакрилата или только из циклогексиметакрилата, показали очень низкий заряд исходного тонера в зоне А, но высокий заряд в зоне С и поэтому плохое (высокое) отношение заряда при изменении влажности. Напротив, добавление мономера краун-эфира к циклогексиметакрилату существенно повышало заряд исходного тонера как в зоне А, так и в зоне С, в результате чего было получено лучшее отношение при изменении влажности (увеличение в два раза), а также более высокий заряд исходного тонера в зоне А.
Таблица 1
Зона А
Зона С
Отношение по влажности
Q/D
Q/M
Q/D
Q/M
Q/D
Q/M
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР 2
3,2
13,1
16,8
69,9
0,19
0,19
СНМА с 0,5% DMAEMA
5,2
21,7
23,2
96,6
0,22
0,22
ПРИМЕР 2
12,6
48,6
33,3
117,7
0,38
0,41
[00108] Результаты, полученные для заряда конечного смешанного тонера, приведены на фигуре 2 и в Таблице 2. Если сравнивать с нанесением покрытия только из циклогексиметакрилата (СНМА), то предлагаемый в изобретении сополимер с циклогексиметакрилатом и 0,25% краун-эфира показал некоторое увеличение заряда конечного тонера в зоне А и более существенное увеличение заряда в зоне С (это касается как Q/M, так и Q/D). При t=0 действие поверхностных добавок заключалось в ослаблении действия добавки, регулирующей заряд, на заряд исходного тонера. Как ожидалось, не было получено никаких указаний на то, что циклогексиметакрилат без краун-эфира увеличивал заряд благодаря добавкам, что проявилось бы в увеличении заряда в зоне А.
Таблица 2
Зона А
Зона С
Отношение по влажности
Q/D
Q/M
Q/D
Q/M
Q/D
Q/M
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР 2
7,7
33,7
15,1
66,0
0,51
0,51
СНМА с 0,5% DMAEMA
8,2
36,7
12,3
54,2
0,67
0,68
ПРИМЕР 2
8,5
40,2
15,5
65,8
0,55
0,61
По сравнению со стандартным сополимером циклогексиметакрилата (СНМА) и 0,5% 2-(диметиламино)этилметакрилата (DMAEMA), добавкой, регулирующей заряд, предлагаемый в настоящем изобретении сополимер с циклогексиметакрилатом и 0,25% краун-эфиром показал улучшение (увеличение) заряда в зоне А. Заряд в зоне С оказался равным заряду для случая регулирования заряда циклогексиметилакрилатом с краун-эфиром и несколько ниже, чем в случае регулирования заряда только циклогексиметилакрилатом. Таким образом, предлагаемый в изобретении носитель обеспечивал улучшение характеристик заряда, как для смешанного, так и для исходного тонера.
Измерение удельного сопротивления
2
Измерения удельного сопротивления выполнялись на полученных носителях с использованием установки с параллельными пластинами. Порошок носителя засыпали в цилиндрическую форму, помещенную сверху кругового нижнего электрода, с использованием излишнего носителя. Затем носитель выравнивали, сбрасывая излишки, цилиндрическую форму удаляли, и помещали сверху верхний электрод. После этого на верхний электрод устанавливали грузы, так чтобы суммарная уплотняющая сила была эквивалентна 142 г/см. Электроды подсоединяли к измерителю сопротивления HP 4339А, и измеряли окончательную высоту слоя носителя между электродами. Затем с помощью прибора HP 4339A измеряли сопротивление для последовательных значений напряжения. Зная площадь электродов и величину зазора между электродами, вычисляли удельное сопротивление для разных значений напряжения, и полученные результаты были представлены в форме графика, приведенного на фигуре 3. Удельное сопротивление для напряжения 500 В было указано в качестве характерной величины, поскольку это напряжение примерно соответствует условиям проявления изображения в электрографических аппаратах.
8
13
Как показано на фигуре 3, характеристики всех трех носителей находились в рабочем диапазоне электрографических аппаратов, с удельным сопротивлением от 10 Ом-см до 10 Ом-см при напряжении 500 В. Носитель по настоящему изобретению показал результат, который на порядок ниже в этом диапазоне, чем у контрольного образца. Это было сравнительно небольшое изменение удельного сопротивления, которое с запасом находилось в диапазоне регулирования для оптимизации веса покрытия, условий обработки покрытия в печи и количества вводимой проводящей добавки (сажа).
Необходимо понимать, что вышеописанные и другие признаки и функции или их альтернативные варианты могут использоваться в различных желаемых сочетаниях для формирования различных других систем или применений. Кроме того, следует иметь в виду, что специалисты в данной области техники могут впоследствии осуществить различные неожиданные в настоящее время альтернативные варианты, модификации, изменения или улучшения рассмотренных в описании вариантов. Если в каких-либо пунктах это специально не указывается, стадии или компоненты, указанные в пунктах, не должны подразумеваться или заимствоваться из описания или из других пунктов в отношении определенного порядка, количества, положении, размера, формы, угла, цвета или материала.