МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ТОНЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИИ
METAL TONER COMPOSITIONS

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[001] В настоящем документе описана тонерная композиция, содержащая тонерную частицу, имеющую поверхность; металлический пигмент, связанный с указанной поверхностью тонерной частицы; и изолирующую поверхностную добавку, нанесенную поверх металлического пигмента.
[002] Традиционные печатающие системы для тонерных применений состоят из четырех секций, включающих секции цианового, маджента, желтого и черного (CMYK) тонера. Корпорация Xerox разрабатывает печатающие системы, включающие концепцию пяти ксерографических секций для обеспечения возможности расширения гаммы посредством добавления пятого цвета или специальных цветов. В любой момент времени устройство может работать с тонерами CMYK и с пятым цветом в пятой секции. Для дополнительного расширения возможностей новых систем и обеспечения новых возможностей печати для потребителей необходимо разработать металлические чернильные составы, которые также будут работать в пятой секции. Тонеры, способные обеспечивать металлические оттенки, особенно серебряные или золотые, необходимы, в частности, типографским потребителям для печати эстетических обращений, например, на приглашениях на свадьбу, пригласительных билетах, рекламных листках и т.д. Металлические оттенки не могут быть получены посредством сочетания основных цветов CMYK.
[003] Для достижения металлического эффекта необходимо вводить в тонер плоские частицы отражающего пигмента, которые могут отражать свет и обеспечивать требуемый металлический эффект. Пигменты на основе алюминиевых чешуек представляют собой один из возможных вариантов для получения металлического серебряного тонера благодаря их доступности в продаже и низкой стоимости. Однако существуют некоторые проблемы при получении серебряных тонеров с металлическим оттенком, связанные с применением пигментов на основе алюминиевых чешуек. Например, такие тонеры могут иметь низкий заряд вследствие повышенной проводимости алюминиевого пигмента. Пигмент из крупных чешуек металлического алюминия трудно вводить в тонер. Трудно также оптимизировать ориентацию пигмента на основе алюминиевых чешуек для достижения максимального металлического оттенка. Кроме того, существуют проблемы безопасности при переработке и работе с взрывоопасными алюминиевыми порошками. Например, при получении тонера обычными способами, включая перемешивание пигмента в расплаве смолы с последующим измельчением, сортировкой и смешиванием с добавками, существует угроза искрения проводящего алюминия на стадии измельчения.
[004] Таким образом, несмотря на то, что современные тонеры и способы получения тонеров подходят для их предполагаемого назначения, сохраняется потребность в улучшенном металлическом тонере и способе его получения. Дополнительно сохраняется потребность в надежном способе получения серебряного металлического тонера.
[005] Для различных вариантов реализации настоящего описания могут быть выбраны подходящие компоненты и технологические аспекты каждого из предшествующих патентов и патентных публикаций США. Кроме того, в настоящей заявке отождествляющим цитированием упомянуты различные публикации, патенты и опубликованные патентные заявки. Описание публикаций, патентов и опубликованных патентных заявок, упомянутых в настоящей заявке, включено в настоящее описание посредством ссылки для более полного описания уровня техники в области, к которой относится настоящее изобретение.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[006] Описана тонерная композиция, содержащая тонерную частицу, имеющую поверхность, где указанная тонерная частица содержит по меньшей мере одну тонерную смолу; металлический пигмент, связанный с указанной поверхностью тонерной частицы; и изолирующую поверхностную добавку, нанесенную поверх металлического пигмента.
[007] Описана также тонерная композиция, содержащая тонерную частицу, имеющую поверхность, где указанная тонерная частица содержит аморфную сложную полиэфирную смолу; металлический пигмент, связанный с указанной поверхностью тонерной частицы; и изолирующую поверхностную добавку, нанесенную поверх металлического пигмента.
[008] Описан также способ получения тонера, включающий обеспечение по меньшей мере одной тонерной смолы; необязательно плавление, пластикацию и охлаждение по меньшей мере одной тонерной смолы; измельчение с получением исходной тонерной частицы, имеющей требуемый размер частицы; нанесение металлического пигмента на поверхность исходной тонерной частицы, при этом происходит связывание металлического пигмента с поверхностью исходной тонерной частицы; и необязательно нанесение изолирующей поверхностной добавки поверх металлического пигмента.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[009] На фиг. 1 представлен полученный с помощью сканирующего электронного микроскопа снимок серебряного металлического тонера, содержащего алюминиевые чешуйки, связанные с поверхностью тонера.
2
[0010] На фиг. 2 представлена диаграмма, демонстрирующая зависимость флоп-индекса (ось y) от плотности осаждения (TMA) (мг/см, ось x) для двух тонерных композиций в соответствии с представленными вариантами реализации и для сравнительной тонерной композиции.
[0011] На фиг. 3 представлена диаграмма, демонстрирующая зависимость трибозаряда (мкК/г, ось y) от времени встряхивания краски (минуты, ось x) для серебряных тонеров, содержащих или не содержащих масляные добавки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0012] В настоящем описании представлена тонерная композиция, содержащая тонерную частицу, имеющую поверхность; металлический пигмент, связанный с указанной поверхностью тонерной частицы; и изолирующую поверхностную добавку, нанесенную поверх металлического пигмента.
[0013] Тонер может представлять собой любой подходящий или требуемый тонер, включая традиционный тонер, полученный способами механического измельчения, и химический тонер, полученный химическими способами, такими как эмульгирование/агрегация и суспензионная полимеризация. В различных вариантах реализации тонер представляет собой традиционный тонер, полученный способами измельчения и сортировки.
[0014] В некоторых вариантах реализации настоящего описания представлен традиционный (порошкообразный) тонерный состав, содержащий металлический пигмент на основе алюминиевых чешуек, связанный с поверхностью тонера, и дополнительно содержащий изолирующую поверхностную добавку на основе кремнийорганического масла для обеспечения стабильного заряда. Указанный тонер может быть получен посредством первоначального получения прозрачной традиционной исходной частицы с последующим связыванием чешуйки металлического алюминия с поверхностью указанной частицы. Связывание алюминиевой чешуйки с поверхностью тонера может быть осуществлено любым подходящим или требуемым способом. В различных вариантах реализации металлический пигмент связывают с поверхностью частицы тонерной смолы посредством механического смешивания алюминиевого пигмента и тонерной частицы в смесителе, необязательно при повышенной температуре.
[0015] Введение чешуек металлического алюминия в тонеры может вызывать проблемы безопасности. В различных вариантах реализации связывание алюминиевых чешуек может быть осуществлено с применением способа связывания Blitz, выполняемого компанией SUN Chemical, обеспечивающего снижение или исключение проблем безопасности, связанных со связыванием металлических чешуек на поверхности тонера, и проблем безопасности, связанных с дополнительной переработкой металлического тонера.
[0016] В различных вариантах реализации тонерная композиция обеспечивает получение отпечатков, имеющих исключительный металлический серебряный оттенок, характеризующийся высоким флоп-индексом. Для оценки цветовых характеристик различных разрабатываемых тонерных составов многие годы используют лабораторный способ мокрого осаждения. Придать исключительный металлический оттенок традиционному тонеру является весьма сложно, поскольку чешуйки должны быть достаточно крупными, а также правильно ориентированными для отражения света. Тонерные композиции согласно представленным вариантам реализации направлены на решение указанных задач.
[0017] В различных вариантах реализации измерения заряда на стенде демонстрируют стабильные характеристики заряда, поскольку добавка на основе кремнийорганического масла покрывает чешуйки во время перемешивания добавки и изолирует проводящие алюминиевые чешуйки. Разработка традиционного металлического серебряного тонера, содержащего алюминиевые чешуйки, связанные с поверхностью, является проблематичной и вызывающей много вопросов, включая вопросы безопасности. Открытый алюминиевый пигмент на поверхности частицы может обусловливать более высокую проводимость поверхности тонера, которая не может так же хорошо сохранять заряд, как химические тонеры, которые имеют полимерную оболочку, инкапсулирующую указанную чешуйку. В вариантах реализации, представленных в настоящем описании, тонерная композиция содержит изолирующую поверхностную добавку, в различных вариантах реализации изолирующую поверхностную добавку на основе кремнийорганического масла, которая стабилизирует характеристики заряда тонера. В различных вариантах реализации тонерная композиция согласно настоящему описанию содержит металлический пигмент, где металлический пигмент представляет собой металлический алюминиевый пигмент, связанный с поверхностью тонерной частицы. Это контрастирует с доступными ранее металлическими тонерами, в которых пигмент диспергирован внутри тонерной частицы, а не на ее поверхности.
[0018] Образцы тонера могут быть испытаны, например, посредством кондиционирования образцов тонера или проявителя в течение ночи в выбранных зонах, таких как зоны A, B и J, а затем заряжены с помощью смесителя Turbula в течение примерно 60 минут. Зона A представляет собой зону с высокой влажностью при температуре примерно 80°F и относительной влажности (RH) 80%, а зона J представляет собой зону с низкой влажностью при температуре примерно 70 °F и RH примерно 10%. Зона B представляет собой зону с условиями окружающей среды, с RH примерно 50% и температурой примерно 70°F. Заряд тонера (Q/d) может быть измерен с помощью зарядного спектрографа с полем 100 В/см и может быть измерен визуально как средняя точка на кривой распределения заряда тонера. Отношение заряда тонера к массе (Q/m) может быть определено общим методом сдувания заряда, в котором измеряют заряд на клетке Фарадея, содержащей проявитель, после удаления тонера посредством сдувания в потоке воздуха. Общий заряд, накопленный в клетке, делят на массу тонера, удаленного сдуванием, определенную взвешиванием клетки до и после сдувания, с получением отношения Q/m.
[0019] В различных вариантах реализации тонерная композиция согласно настоящему описанию имеет заряд тонера от примерно 9 до примерно 30 микрокулон на грамм в зоне А, от примерно 15 до примерно 40 микрокулон на грамм в зоне В и от примерно 20 до примерно 60 микрокулон на грамм в зоне J.
[0020] В различных вариантах реализации тонерная композиция согласно настоящему описанию содержит тонерную частицу, при этом указанная тонерная частица содержит по меньшей мере одну тонерную смолу; металлический пигмент, связанный с поверхностью тонерной частицы; и изолирующую поверхностную добавку, нанесенную поверх металлического пигмента.
[0021] Тонерная смола.
[0022] Для тонерных частиц может быть выбрана любая подходящая или требуемая смола. Подходящие смолы включают аморфные низкомолекулярные линейные сложные полиэфиры, высокомолекулярные разветвленные и сшитые сложные полиэфиры и кристаллические сложные полиэфиры. В различных вариантах реализации полимер, используемый для получения смолистого ядра, может представлять собой сложную полиэфирную смолу, включая смолы, описанные в патентах США № 6593049 и 6756176, полное описание которых включено в настоящий документ посредством ссылки. Подходящие смолы также могут содержать смесь аморфной сложной полиэфирной смолы и кристаллической сложной полиэфирной смолы, как описано в патенте США № 6830860, полное описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.
[0023] В различных вариантах реализации смола может представлять собой сложную полиэфирную смолу, полученную взаимодействием диола и дикислоты в присутствии необязательного катализатора. Для получения кристаллического сложного полиэфира подходящие органические диолы включают алифатические диолы, содержащие от примерно 2 до примерно 36 атомов углерода, 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 т.п.; соли сульфоалифатических диолов 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 т.п. Алифатический диол может быть, например, выбран в количестве от примерно 40 до примерно 60 молярных процентов, в различных вариантах реализации от примерно 42 до примерно 55 молярных процентов, в различных вариантах реализации от примерно 45 до примерно 53 молярных процентов, а соль сульфоалифатического диола с щелочным металлом может быть выбрана в количестве от примерно 0 до примерно 10 молярных процентов, в различных вариантах реализации от примерно 1 до примерно 4 молярных процентов относительно смолы.
[0024] Примеры органических дикислот или сложных диэфиров, включая виниловые дикислоты или виниловые сложные диэфиры, выбранные для получения кристаллических смол, включают щавелевую кислоту, малоновую кислоту, янтарную кислоту, глутаровую кислоту, адипиновую кислоту, пимелиновую кислоту, субериновую кислоту, азелаиновую кислоту, себациновую кислоту, ундекандионовую кислоту, додекандионовую кислоту, 1,11-ундекандикарбоновую кислоту, 1,12-додекандикарбоновую кислоту, 1,13-тридекандикарбоновую кислоту, 1,14-тетрадекандикарбоновую кислоту, фумаровую кислоту, диметилфумарат, диметилитаконат, цис-1,4-диацетокси-2-бутен, диэтилфумарат, диэтилмалеат, фталевую кислоту, изофталевую кислоту, терефталевую кислоту, нафталин-2,6-дикарбоновую кислоту, нафталин-2,7-дикарбоновую кислоту, циклогександикарбоновую кислоту, малоновую кислоту и мезаконовую кислоту, их сложные диэфиры или ангидриды; и соли сульфоорганических дикислот с щелочными металлами, такие как натриевая, литиевая или калиевая соль диметил-5-сульфоизофталата, диалкил-5-сульфоизофталат-4-сульфо-1,8-нафталинового ангидрида, 4-сульфофталевой кислоты, диметил-4-сульфофталата, диалкил-4-сульфофталата, 4-сульфофенил-3,5-дикарбометоксибензола, 6-сульфо-2-нафтил-3,5-дикарбометоксибензола, сульфотерефталевой кислоты, диметилсульфотерефталата, 5-сульфоизофталевой кислоты, диалкил-сульфотерефталата, сульфоэтандиола, 2-сульфопропандиола, 2-сульфобутандиола, 3-сульфопентандиола, 2-сульфогександиола, 3-сульфо-2-метилпентандиола, 2-сульфо-3,3-диметилпентандиола, сульфо-п-гидроксибензойной кислоты, N,N-бис(2-гидроксиэтил)-2-аминоэтансульфоната, или их смеси. Органическая дикислота может быть выбрана в количестве, например, в различных вариантах реализации от примерно 40 до примерно 60 молярных процентов, в различных вариантах реализации от примерно 42 до примерно 52 молярных процентов, в различных вариантах реализации от примерно 45 до примерно 50 молярных процентов, а соль сульфоалифатической дикислоты с щелочным металлом может быть выбрана в количестве от примерно 1 до примерно 10 молярных процентов относительно смолы.
[0025] Примеры кристаллических смол включают сложные полиэфиры, полиамиды, полиимиды, полиолефины, полиэтилен, полибутилен, полиизобутират, этиленпропиленовые сополимеры, этиленвинилацетатные сополимеры, полипропилен, их смеси и т.п. Конкретные кристаллические смолы могут быть смолами на основе сложного полиэфира, такими как поли(этилен-адипинат), поли(пропилен-адипинат), поли(бутилен-адипинат), поли(пентилен-адипинат), поли(гексилен-адипинат), поли(октилен-адипинат), поли(нонилен-адипинат), поли(децилен-адипинат), поли(ундецилен-адипинат), поли(додецилен-адипинат), поли(этилен-сукцинат), поли(пропилен-сукцинат), поли(бутилен-сукцинат), поли(пентилен-сукцинат), поли(гексилен-сукцинат), поли(октилен-сукцинат), поли(нонилен-сукцинат), поли(децилен-сукцинат), поли(ундецилен-сукцинат), поли(додецилен-сукцинат), поли(этилен-себацинат), поли(пропилен-себацинат), поли(бутилен-себацинат), поли(пентилен-себацинат), поли(гексилен-себацинат), поли(октилен-себацинат), поли(нонилен-себацинат), поли(децилен-себацинат), поли(ундецилен-себацинат), поли(додецилен-себацинат), поли(этилен-додекандиоат), поли(пропилен-додекандиоат), поли(бутилен-додекандиоат), поли(пентилен-додекандиоат), поли(гексилен-додекандиоат), поли(октилен-додекандиоат), поли(нонилен-додекандиоат), поли(децилен-додекандиоат), поли(ундецилен-додекандиоат), поли(додецилен-додекандиоат), поли(этилен-фумарат), поли(пропилен-фумарат), поли(бутилен-фумарат), поли(пентилен-фумарат), поли(гексилен-фумарат), поли(октилен-фумарат), поли(нонилен-фумарат), поли(децилен-фумарат), сополимеры, такие как сополи(этилен-фумарат)-сополи(этилен-додекандиоат) и т.п., сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(этилен-адипинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(пропилен-адипинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(бутилен-адипинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(пентилен-адипинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(гексилен-адипинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(октилен-адипинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(этилен-адипинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи (пропилен-адипинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(бутилен-адипинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(пентилен-адипинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(гексилен-адипинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(октилен-адипинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(этилен-сукцинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(пропилен-сукцинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(бутилен-сукцинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(пентилен-сукцинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(гексилен-сукцинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(октилен-сукцинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(этилен-себацинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(пропилен-себацинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(бутилен-себацинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(пентилен-себацинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(гексилен-себацинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(октилен-себацинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(этилен-адипинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(пропилен-адипинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(бутилен-адипинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(пентилен-адипинат) щелочного металла, сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(гексилен-адипинат) щелочного металла, где щелочной металл представляет собой металл типа натрия, лития или калия. Примеры полиамидов включают поли(этилен-адипамид), поли(пропилен-адипамид), поли(бутилен-адипамид), поли(пентилен-адипамид), поли(гексилен-адипамид), поли(октилен-адипамид), поли(этилен-сукцинамид) и поли(пропилен-себацамид). Примеры полиимидов включают поли(этилен-адипимид), поли(пропилен-адипимид), поли(бутилен-адипимид), поли(пентилен-адипимид), поли(гексилен-адипимид), поли(октилен-адипимид), поли(этилен-сукцинимид), поли(пропилен-сукцинимид) и поли(бутилен-сукцинимид).
[0026] Кристаллическая смола может присутствовать, например, в количестве от примерно 5 до примерно 50 процентов по массе компонентов тонера, в различных вариантах реализации от примерно 5 до примерно 35 процентов по массе компонентов тонера. Кристаллическая смола может иметь различные температуры плавления, например, от примерно 30°С до примерно 120°С, в различных вариантах реализации от примерно 50°С до примерно 90°С. Кристаллическая смола может иметь среднечисловую молекулярную массу (Mn), измеренную гельпроникающей хроматографией (ГПХ), например, от примерно 1000 до примерно 50000, в различных вариантах реализации от примерно 2000 до примерно 25000, и средневесовую молекулярную массу (Mw), измеренную гельпроникающей хроматографией с применением полистирольных стандартов, например, от примерно 2000 до примерно 100000, в различных вариантах реализации от примерно 3000 до примерно 80000. Молекулярно-массовое распределение (Mw/Mn) кристаллической смолы может составлять, например, от примерно 2 до примерно 6, в различных вариантах реализации от примерно 2 до примерно 4.
[0027] Примеры дикислот или сложных диэфиров, включая виниловые дикислоты или виниловые сложные диэфиры, выбранные для получения аморфных сложных полиэфиров, включают дикарбоновые кислоты или сложные диэфиры, такие как терефталевая кислота, фталевая кислота, изофталевая кислота, фумаровая кислота, диметилфумарат, диметилитаконат, цис01,4-диацетокси-2-бутен, диэтилфумарат, диэтилмалеат, малеиновая кислота, янтарная кислота, итаконовая кислота, янтарный ангидрид, додецилянтарная кислота, додецилянтарный ангидрид, додеценилянтарная кислота, додеценилянтарный ангидрид, глутаровая кислота, глутаровый ангидрид, адипиновая кислота, пимелиновая кислота, субериновая кислота, азелаиновая кислота, додекандикислота, диметилтерефталат, диэтилтерефталат, диметилизофталат, диэтилизофталат, диметилфталат, фталевый ангидрид, диэтилфталат, диметилсукцинат, диметилфумарат, диметилмалеат, диметилглутарат, диметиладипинат, диметилдодецилсукцинат и их комбинации. Органическая дикислота или сложный диэфир может присутствовать, например, в количестве от примерно 40 до примерно 60 молярных процентов относительно смолы, в различных вариантах реализации от примерно 42 до примерно 52 молярных процентов смолы, в различных вариантах реализации от примерно 45 до примерно 50 молярных процентов относительно смолы.
[0028] Примеры диолов, используемых для получения аморфных сложных полиэфиров, включают 1,2-пропандиол, 1,3-пропандиол, 1,2-бутандиол, 1,3-бутандиол, 1,4-бутандиол, пентадиол, гександиол, 2,2-диметилпропандиол, 2,2,3-триметилгександиол, гептандиол, додекандиол, бис(гидроксиэтил)бисфенол А, бис(2-гидроксипропил)бисфенол А, 1,4-циклогександиметанол, 1,3-циклогександиметанол, ксилолдиметанол, циклогександиол, диэтиленгликоль, бис(2-гидроксиэтил)оксид, дипропиленгликоль, дибутилен и их комбинации. Количество выбранного органического диола может варьироваться и может составлять, например, от примерено 40 до примерно 60 молярных процентов относительно смолы, в различных вариантах реализации от примерно 42 до примерно 55 молярных процентов относительно смолы, в различных вариантах реализации от примерно 45 до примерно 53 молярных процентов относительно смолы.
[0029] В некоторых вариантах реализации смола может быть получена методами конденсационной полимеризации. Катализаторы поликонденсации, которые могут быть использованы либо для кристаллических, либо для аморфных полиэфиров, включают тетраалкилтитанаты, оксиды диалкилолова, такие как оксид дибутилолова, тетраалкилолово, такое как дибутилолова дилаурат, и гидроксиды оксидов диалкилолова, такие как гидроксид оксида бутилолова, алкоксиды алюминия, алкилцинк, диалкилцинк, оксид цинка, оксиды олова (II) или их комбинации. Такие катализаторы могут быть использованы в количестве, например, от примерно 0,01 молярного процента до примерно 5 молярных процентов от исходной дикислоты или сложного диэфира, используемого для получения сложной полиэфирной смолы.
[0030] В различных вариантах реализации сложная полиэфирная смола может представлять собой насыщенную или ненасыщенную аморфную сложную полиэфирную смолу. Иллюстративные примеры насыщенны и ненасыщенных аморфных сложных полиэфирных смол, выбранных для способа и частиц согласно настоящему описанию, включают любые из множества аморфных сложных полиэфиров, таких как полиэтилен-терефталат, полипропилен-терефталат, полибутилен-терефталат, полипентилен-терефталат, полигексилен-терефталат, полигептилен-терефталат, полиоктилен-терефталат, полиэтилен-изофталат, полипропилен-изофталат, полибутилен-изофталат, полипентилен-изофталат, полигексилен-изофталат, полигептилен-изофталат, полиоктилен-изофталат, полиэтилен-себацинат, полипропилен-себацинат, полибутилен-себацинат, полиэтилен-адипинат, полипропилен-адипинат, полибутилен-адипинат, полипентилен-адипинат, полигексилен-адипинат, полигептилен-адипинат, полиоктилен-адипинат, полиэтилен-глутарат, полипропилен-глутарат, полибутилен-глутарат, полипентилен-глутарат, полигексилен-глутарат, полигептилен-глутарат, полиоктилен-глутарат, полиэтилен-пимелат, полипропилен-пимелат, полибутилен-пимелат, полипентилен-пимелат, полигексилен-пимелат, полигептилен-пимелат, поли(этоксилированный бисфенол A-фумарат), поли(этоксилированный бисфенол A-сукцинат), поли(этоксилированный бисфенол A-адипинат), поли(этоксилированный бисфенол A-глутарат), поли(этоксилированный бисфенол A-терефталат), поли(этоксилированный бисфенол A-изофталат), поли(этоксилированный бисфенол A-додеценилсукцинат), поли(пропоксилированный бисфенол A-фумарат), поли(пропоксилированный бисфенол A-сукцинат), поли(пропоксилированный бисфенол A-адипинат), поли(пропоксилированный бисфенол A-глутарат), поли(пропоксилированный бисфенол A-терефталат), поли(пропоксилированный бисфенол A-изофталат), поли(пропоксилированный бисфенол A-додеценилсукцинат), SPAR (Dixie Chemicals), BECKOSOL (Reichhold Inc), ARAKOTE (Ciba-Geigy Corporation), HETRON (Ashland Chemical), PARAPLEX (Rohm & Haas), POLYLITE (Reichhold Inc), PLASTHALL (Rohm & Haas), CYGAL (American Cyanamide), ARMCO (Armco Composites), ARPOL (Ashland Chemical), CELANEX (Celanese Eng), RYNITE (DuPont), STYPOL (Freeman Chemical Corporation) и их комбинации. Смолы также могут быть функционализированными, например, карбоксилированными, сульфонированными или т.п., и, в частности, натрий-сульфонированными, при необходимости.
[0031] В различных вариантах реализации ненасыщенная сложная полиэфирная смола может быть использована в качестве латексной смолы. Примеры таких смол включают смолы, описанные в патенте США № 6063827, полное описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки. Иллюстративные ненасыщенные аморфные сложные полиэфирные смолы включают, но не ограничиваются ими, поли(пропоксилированный бисфенол A-со-фумарат), поли(этоксилированный бисфенол A-со-фумарат), поли(бутоксилированный бисфенол A-со-фумарат), поли(со-пропоксилированный бисфенол A-со-этоксилированный бисфенол A-со-фумарат), поли(1,2-пропиленфумарат), поли(пропоксилированный бисфенол A-со-малеат), поли(этоксилированный бисфенол A-со-малеат), поли(бутоксилированный бисфенол A-со-малеат), поли(со-пропоксилированный бисфенол A-со-этоксилированный бисфенол A-со-малеат), поли(1,2-пропиленмалеат), поли(пропоксилированный бисфенол A-со-итаконат), поли(этоксилированный бисфенол A со-итаконат), поли(бутоксилированный бисфенол A-со-итаконат), поли(со-пропоксилированный бисфенол A-со-этоксилированный бисфенол A-со-итаконат), поли(1,2-пропиленитаконат) и их комбинации.
[0032] В различных вариантах реализации подходящая аморфная сложная полиэфирная смола может представлять собой смолу поли(пропоксилированный бисфенол А-со-фумарат), имеющую следующую формулу (I):
[0033] где m может быть равен от примерно 5 до примерно 1000.
[0034] Пример линейной аморфной смолы фумарата пропоксилированного бисфенола А, которая может быть использована в качестве латексной смолы, имеется в продаже под торговым названием SPARII™ производства компании Resana S/A Industrias Quimicas, Сан-Паулу, Бразилия. Другие подходящие линейные аморфные смолы включают смолы, описанные в патентах США № 4533614, 4957774 и 4533614, которые могут представлять собой линейные сложные полиэфирные смолы, содержащие додеценилянтарный ангидрид, терефталевую кислоту и алкилоксилированный бисфенол A. Другие терефталатные смолы алкоксилированного бисфенола A, которые могут быть использованы и имеются в продаже, включают GTU-FC115 производства компании Kao Corporation, Япония, и т.п.
[0035] Подходящие кристаллические смолы включают смолы, описанные в патенте США 7329476, в заявках на патент США № 2006/0216626, 2008/0107990, 2008/0236446 и 2009/0047593, полное содержание каждой из которых включено в настоящий документ посредством ссылки. В различных вариантах реализации подходящая кристаллическая смола может включать смолу, состоящую из этиленгликоля и смеси сомономеров додекандионовой кислоты и фумаровой кислоты, следующей формулы:
[0036] где b равен от 5 до 2000, и d равен от 5 до 2000.
[0037] Например, в различных вариантах реализации смола, поли(пропоксилированный бисфенол А-со-фумарат) формулы I, описанная выше, может быть комбинирована с кристаллической смолой формулы II для получения ядра.
[0038] В различных вариантах реализации аморфная смола или комбинация аморфных смол, используемая в ядре, может иметь температуру стеклования от примерно 30°C до примерно 80°C, в различных вариантах реализации от примерно 35 °C до примерно 70°C. В дополнительных вариантах реализации комбинированные смолы, используемые в ядре, могут иметь вязкость расплава от примерно 10 до примерно 1000000 Па*с при примерно 130°C, в различных вариантах реализации от примерно 50 до примерно 100000 Па*с.
[0039] Можно использовать одну, две или более тонерных смол. В тех вариантах реализации, в которых используют две или более тонерных смол, тонерные смолы могут находиться в любом подходящем соотношении (например, массовом соотношении), таком как, например, от примерно 10% (первой смолы)/90% (второй смолы до примерно 90% (первой смолы)/10% (второй смолы).
[0040] В одном из вариантов реализации аморфная сложная полиэфирная смола присутствует в количестве от примерно 50% до примерно 85% по массе относительно общей массы тонера.
[0041] В различных вариантах реализации линейные аморфные сложные полиэфиры могут быть комбинированы с высокомолекулярными разветвленными или сшитыми аморфными сложными полиэфирами с получением улучшенных свойств тонера, таких как более высокие температуры горячего офсета и регулирование свойств печатного глянца. Такой высокомолекулярный сложный полиэфир может включать, в различных вариантах реализации, например, разветвленную смолу или полимер, сшитую смолу или полимер, или их смеси, или не сшитую смолу, которая подвержена сшиванию. В соответствии с настоящим описанием, от примерно 1% по массе до примерно 100% по массе более высокомолекулярной смолы может быть разветвленной или сшитой, в различных вариантах реализации от примерно 2% по массе до примерно 50% по массе более высокомолекулярной смолы может быть разветвленной или сшитой. В данном контексте термин «высокомолекулярная смола» относится к смоле, в которой средневесовая молекулярная масса (Mw) растворимой в хлороформе фракции смолы составляет более примерно 15000, и коэффициент полидисперсности (PD) составляет более примерно 4, по результатам измерения гельпроникающей хроматографией относительно стандартных полистирольных эталонных смол. Коэффициент полидисперсности PD определяют как отношение средневесовой молекулярной массы (Mw) к среднечисловой молекулярной массе (Mn).
[0042] Высокомолекулярные аморфные сложные полиэфирные смолы могут быть получены посредством разветвления или сшивания линейных сложных полиэфирных смол. Могут быть использованы агенты ветвления, такие как трифункциональные или полифункциональные мономеры, которые традиционно увеличивают молекулярную массу и полидисперсность сложного полиэфира. Подходящие агенты ветвления могут включать глицерин, триметилолэтан, триметилолпропан, пентаэритрит, сорбит, диглицерин, тримеллитовую кислоту, тримеллитовый ангидрид, пиромеллитовую кислоту, пиромеллитовый ангидрид, 1,2,4-циклогексантрикарбоновую кислоту, 2,5,7-нафталинтрикарбоновую кислоту, 1,2,4-бутантрикарбоновую кислоту, их комбинации и т.п. Указанные агенты ветвления могут быть использованы в эффективных количествах от примерно 0,1 молярного процента до примерно 20 молярных процентов относительно исходной дикислоты или сложного диэфира, использованного для получения смолы.
[0043] Композиции, содержащие модифицированные сложные полиэфирные смолы с многоосновной карбоновой кислотой, которые могут быть использованы при получении высокомолекулярных сложных полиэфирных смол, включают композиции, описанные в патенте США № 3681106, а также разветвленные или сшитые сложные полиэфиры, полученные из поливалентных кислот или спиртов, как описано в патентах США № 4298672; 4863825; 4863824; 4845006; 4814249; 4693952; 4657837; 5143809; 5057596; 4988794; 4981939; 4980448; 4960664; 4933252; 4931370; 4917983 и 4973539, полное описание каждого из которых включено в настоящий документ посредством ссылки.
[0044] В различных вариантах реализации сшитые сложные полиэфирные смолы могут быть получены из линейных сложных полиэфирных смол, которые содержат центры ненасыщенности, которые могут взаимодействовать в свободнорадикальных условиях. Примеры таких смол включают смол, описанные в патентах США № 5227460; 5376494; 5480756; 5500324; 5601960; 5629121; 5650484; 5750909; 6326119; 6358657; 6359105; и 6593053, полное описание каждого из которых включено в настоящий документ посредством ссылки. В различных вариантах реализации подходящие базовые смолы на основе ненасыщенного сложного полиэфира могут быть получены из дикислот и/или ангидридов, таких как, например, малеиновый ангидрид, фумаровая кислота и т.п., и их комбинаций, и диолов, таких как, например, пропоксилированный бисфенол А, пропиленгликоль и т.п., и их комбинаций. В различных вариантах реализации подходящий сложный полиэфир представляет собой поли(пропоксилированный бисфенол А фумарат).
[0045] В различных вариантах реализации высокомолекулярная разветвленная или сшитая сложная полиэфирная смола имеет Mw более примерно 15000, в различных вариантах реализации от примерно 15000 до примерно 1000000, в других вариантах реализации от примерно 20000 до примерно 100000, и коэффициент полидисперсности (Mw/Mn) более примерно 4, в различных вариантах реализации от примерно 4 до примерно 100, в других вариантах реализации от примерно 6 до примерно 50, по результатам измерения с помощью ГПХ относительно стандартных полистирольных эталонных смол.
[0046] В различных вариантах реализации сшитый разветвленный сложный полиэфир может быть использован в качестве высокомолекулярной смолы. Такие сложные полиэфирные смолы могут быть получены из по меньшей мере двух композиций «предварительного геля», содержащих по меньшей мере один полиол, имеющий две или более гидроксильных групп или их сложных эфиров, по меньшей мере одну алифатическую или ароматическую полифункциональную кислоту или ее сложный эфир, или их смесь, имеющую по меньшей мере три функциональные группы; и необязательно по меньшей мере одну длинноцепочечную алифатическую карбоновую кислоту или ее сложный эфир, или ароматическую монокарбоновую кислоту или ее сложный эфир, или их смеси. Два компонента могут быть подвержены взаимодействию до по существу полного завершения реакции в отдельных реакторах с получением в первом реакторе первой композиции, содержащей «предварительный гель», имеющий карбоксильные группы, и во втором реакторе второй композиции, содержащей «предварительный гель», имеющий гидроксильные концевые группы. Затем две композиции могут быть смешаны с получением сшитой разветвленной сложной полиэфирной высокомолекулярной смолы. Примеры таких сложных полиэфиров и способов их синтеза включают описанные в патенте США № 6592913, полное описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.
[0047] В различных вариантах реализации разветвленные сложные полиэфиры могут включать полиэфиры, полученные в результате взаимодействия диметилтерефталата, 1,3-бутандиола, 1,2-пропандиола и пентаэритрита.
[0048] Подходящие полиолы могут содержать от примерно 2 до примерно 100 атомов углерода и иметь по меньшей мере две или более гидрокси-групп или их сложных эфиров. Полиолы могут включать глицерин, пентаэритрит, полигликоль, полиглицерин и т.п. или их смеси. Полиол может включать глицерин. Подходящие сложные эфиры глицерина включают глицеринпальмитат, глицеринсебацинат, глицеринадипинат, триацетинтрипропионин и т.п. Полиол может присутствовать в количестве от примерно 20% до примерно 30% по массе реакционной смеси, в различных вариантах реализации от примерно 20% до примерно 26% по массе реакционной смеси.
3
6
[0049] Алифатические полифункциональные кислоты, имеющие по меньшей мере две функциональные группы, могут включать насыщенные и ненасыщенные кислоты, содержащие от примерно 2 до примерно 100 атомов углерода, или их сложные эфиры, в различных вариантах реализации от примерно 4 до примерно 20 атомов углерода. Другие алифатические полифункциональные кислоты включают малоновую, янтарную, винную, яблочную, лимонную, фумаровую, глутаровую, адипиновую, пимелиновую, себациновую, субериновую, азелаиновую, себациновую и т.п. или их смеси. Другие алифатические полифункциональные кислоты, которые могут быть использованы, включают дикарбоновые кислоты, содержащие C – C циклическую структуру, и их позиционные изомеры, и включают циклогександикарбоновую кислоту, циклобутандикарбоновую кислоту или циклопропандикарбоновую кислоту.
[0050] Ароматические полифункциональные кислоты, имеющие по меньшей мере две функциональные группы, которые могут быть использованы, включают терефталевую, изофталевую, тримеллитовую, пиромеллитовую и нафталин-1,4-, 2,3- и 2,6-дикарбоновые кислоты.
[0051] Алифатическая полифункциональная кислота или ароматическая полифункциональная кислота может присутствовать в количестве от примерно 40% до примерно 65% по массе реакционной смеси, в различных вариантах реализации от примерно 44% до примерно 60% по массе реакционной смеси.
[0052] Длинноцепочечные алифатические карбоновые кислоты или ароматические монокарбоновые кислоты могут включать кислоты, содержащие от примерно 12 до примерно 26 атомов углерода, или их сложные эфиры, в различных вариантах реализации от примерно 14 до примерно 18 атомов углерода. Длинноцепочечные алифатические карбоновые кислоты могут быть насыщенными или ненасыщенными. Подходящие насыщенные длинноцепочечные алифатические карбоновые кислоты могут включать лауриновую, миристиновую, пальмитиновую, стеариновую, арахидиновую, церотиновую и т.п. или их комбинации. Подходящие ненасыщенные длинноцепочечные алифатические карбоновые кислоты могут включать додециленовую, пальмитолеиновую, олеиновую, линолевую, линоленовую, эруковую и т.п. или их комбинации. Ароматические монокарбоновые кислоты могут включать бензойную, нафтойную и замещенные нафтойные кислоты. Подходящие замещенные нафтойные кислоты могут включать нафтойные кислоты, замещенные линейными или разветвленными алкильными группами, содержащими от примерно 1 до примерно 6 атомов углерода, такие как 1-метил-2-нафтойная кислота и/или 2-изопропил-1-нафтойная кислота. Длинноцепочечная алифатическая карбоновая кислота или ароматические монокарбоновые кислоты могут присутствовать в количестве от примерно 0% до примерно 70% по массе реакционной смеси, в различных вариантах реализации от примерно 15% до примерно 30% по массе реакционной смеси.
[0053] При необходимости могут быть использованы дополнительные полиолы, ионные частицы, олигомеры или их производные. Указанные дополнительные гликоли или полиолы могут присутствовать в количестве от примерно 0% до примерно 50% по массе реакционной смеси. Дополнительные полиолы или их производные могут включать пропиленгликоль, 1,3-бутандиол, 1,3-пропандиол, 1,4-бутандиол, 1,6-гександиол, диэтиленгликоль, 1,4-циклогександиол, 1,4-циклогександиметанол, неопентилгликоль, триацетин, триметилолпропан, пентаэритрит, простые эфиры целлюлозы, сложные эфиры целлюлозы, такие как ацетат целлюлозы, ацетат-изобутират сахарозы и т.п.
[0054] Количество высокомолекулярной смолы в тонерной частице согласно настоящему описанию, будь то в ядре, оболочке или в ядре и оболочке, может составлять от примерно 1% до примерно 30% по массе тонера, в различных вариантах реализации от примерно 2,5% до примерно 20% по массе или от примерно 5% до примерно 10% по массе тонера.
[0055] В различных вариантах реализации высокомолекулярная смола, например, разветвленный сложный полиэфир, может присутствовать на поверхности тонерных частиц согласно настоящему описанию. Высокомолекулярная смола на поверхности тонерных частиц также может быть дисперсной по своей природе, при этом частицы высокомолекулярной смолы имеют диаметр от примерно 100 нм до примерно 300 нм, в различных вариантах реализации от примерно 110 нм до примерно 150 нм. Частицы высокомолекулярной смолы могут покрывать от примерно 10% до примерно 90% поверхности тонера, в различных вариантах реализации от примерно 20% до примерно 50% поверхности тонера.
[0056] Тонер.
[0057] Смолы, описанные выше, могут быть использованы для получения тонерных композиций. Такие тонерные композиции могут содержать необязательные красящие вещества, необязательные и другие добавки. Тонеры могут быть получены любым способом, известным специалистам в данной области техники.
[0058] В конкретном варианте реализации тонеры согласно настоящему описанию представляют собой традиционные тонеры, полученные способами комбинирования, распыления, измельчения и сортировки. Это отличается от химических тонеров, полученных такими способами как, например, эмульгирование/агрегация или суспензионная полимеризация.
[0059] Металлический пигмент.
[0060] Представленные тонерные композиции содержат металлический пигмент. Может быть выбран любой подходящий или требуемый металлический пигмент. В различных вариантах реализации металлический пигмент выбран из группы, состоящей из алюминия, цинка, сплавов меди и цинка и их комбинаций. В конкретном варианте реализации металлический пигмент содержит алюминиевые чешуйки.
[0061] В различных вариантах реализации тонер не содержит дополнительного красящего вещества, то есть тонер не содержит ни одного красящего вещества помимо указанного металлического пигмента.
[0062] Металлический пигмент может присутствовать в любом подходящем или требуемом количестве. В различных вариантах реализации металлический пигмент присутствует в количестве от примерно 0,1 до примерно 10 процентов, или от примерно 1 до примерно 8 процентов, или от примерно 2 до примерно 6 процентов по массе от общей массы тонерной композиции.
[0063] Металлический пигмент связывают с поверхностью исходной тонерной частицы. Связывание может быть осуществлено любым подходящим или требуемым способом. В различных вариантах реализации металлический пигмент связывают с поверхностью частицы тонерной смолы посредством механического смешивания алюминиевого пигмента и тонерной частицы в смесителе. В различных вариантах реализации процесс смешивания может быть осуществлен при повышенной температуре (в различных вариантах реализации при температуре от примерно 50 до примерно 150 градусов по Фаренгейту) для усиления прикрепления пигмента в виде алюминиевой чешуйки с поверхностью тонерной частицы.
[0064] Изолирующие поверхностные добавки.
[0065] В различных вариантах реализации тонер содержит изолирующую поверхностную добавку. Изолирующая поверхностная добавка может быть нанесена поверх металлического пигмента, связанного с тонером.
[0066] Может быть выбрана любая подходящая или требуемая изолирующая поверхностная добавка. В различных вариантах реализации изолирующая поверхностная добавка выбрана из группы, состоящей из минерального масла, длинноцепочечных жирных кислот и кремнийорганического масла. В конкретном варианте реализации изолирующая поверхностная добавка представляет собой кремнийорганическое масло. В различных вариантах реализации длинноцепочечные жирные кислоты представляют собой жирные кислоты, имеющие алифатические углеродсодержащие хвосты, содержащие от примерно 13 до примерно 21 атома углерода, или более длинные алифатические углеродсодержащие хвосты, содержащие примерно 22 атома углерода или более.
[0067] Изолирующая поверхностная добавка может быть обеспечена в любом подходящем или требуемом количестве. В различных вариантах реализации изолирующая поверхностная добавка присутствует в количестве от примерно 0,1 до примерно 2 процентов, или от примерно 0,5 до примерно 1,5 процента, или от примерно 0,15 до примерно 0,3 процента по массе от общей массы тонера.
[0068] Поверхностные добавки.
[0069] Тонерная композиция согласно представленным вариантам реализации может содержать одну или более поверхностных добавок помимо изолирующей поверхностной добавки. Поверхностные добавки наносят на поверхность тонерных частиц, что может обеспечивать общую площадь покрытия поверхности от примерно 50% до примерно 99%, от примерно 60% до примерно 90% или от примерно 70% до примерно 80% тонерной частицы. Тонерная композиция согласно вариантам реализации настоящего изобретения может содержать от примерно 2,7% до примерно 4,0%, от примерно 3,0% до примерно 3,7% или от примерно 3,1% до примерно 3,5% поверхностной добавки от общей массы тонера.
[0070] Поверхностные добавки могут содержать диоксид кремния, диоксид титана и стеараты. Характеристики заряда и текучести тонера зависят от выбора поверхностных добавок и их концентрации в тонере. Концентрация поверхностных добавок и их размер и форма определяют их расположение на поверхности тонерной частицы. В различных вариантах реализации изобретения диоксид кремния содержит два диоксида кремния с покрытием. Более конкретно, один из двух диоксидов кремния может представлять собой отрицательно заряженный диоксид кремния, а другой диоксид кремния может представлять собой положительно заряженный диоксид кремния (относительно носителя). Под отрицательным зарядом понимают, что добавка является отрицательно заряженной относительно тонерной поверхности, что измеряют по определению трибоэлектрического заряда тонера с добавкой и без добавки. Аналогично, под положительным зарядом понимают, что добавки являются положительно заряженными относительно тонерной поверхности, что измеряют по определению трибоэлектрического заряда тонера с добавкой и без добавки.
[0071] Пример отрицательно заряженного диоксида кремния включает NA50HS производства компании DeGussa/Nippon Aerosil Corporation, который представляет собой пирогенный диоксид кремния, покрытый смесью гексаметилдисилазана и аминопропилтриэтоксисилана (имеющий размер первичных частиц примерно 30 нм и размер агрегатов примерно 350 нм).
2
[0072] Пример относительно положительно заряженного диоксида кремния включает диоксид кремния H2050 с полидиметилсилоксановыми звеньями или сегментами, и имеющий функциональные амино/аммониевые группы, химически связанные с поверхностью высокогидрофобного пирогенного диоксида кремния, и указанный диоксид кремния с покрытием имеет площадь поверхности по БЭТ от примерно 110 до примерно ±20 м/г (производства компании Wacker Chemie).
[0073] Отрицательно заряженный диоксид кремния может присутствовать в количестве от примерно 1,6% до примерно 2,4%, от примерно 1,8% до примерно 2,2%, от примерно 1,9% до примерно 2,1% по массе поверхностных добавок.
[0074] Положительно заряженный диоксид кремния может присутствовать в количестве от примерно 0,08% до примерно 1,2%, от примерно 0,09% до примерно 0,11%, от примерно 0,09% до примерно 0,1% по массе поверхностных добавок.
[0075] Отношение отрицательно заряженного диоксида кремния к положительно заряженному диоксиду кремния варьируется, например, от примерно 13:1 до примерно 30:1 или от примерно 15:1 до примерно 25:1 по массе.
[0076] Поверхностные добавки также могут включать диоксид титана. Диоксид титана может присутствовать в количестве от примерно 0,53% до примерно 0,9%, от примерно 0,68% до примерно 0,83%, от примерно 0,7% до примерно 0,8% по массе поверхностных добавок. Подходящий диоксид титана для применения согласно настоящему изобретению представляет собой, например, SMT5103 производства компании Tayca Corp., указанный диоксид титана имеет размер частиц от примерно 25 до примерно 55 нм и обработан децилсиланом.
[0077] Массовое отношение отрицательно заряженного диоксида кремния к диоксиду титана составляет от примерно 1,8:1 до примерно 4,5:1, от примерно 2,2:1 до примерно 3,2:1 или от примерно 2,5:1 до примерно 3,0:1.
[0078] Поверхностные добавки также могут содержать смазывающее вещество и проводящую добавку, например, металлическую соль жирной кислоты, такую как, например, стеарат цинка, стеарат кальция. Подходящий пример включает стеарат цинка L производства компании Ferro Corp. или стеарат кальция производства компании Ferro Corp. Указанная проводящая добавка может присутствовать в количестве от примерно 0,10% до примерно 1,00% по массе тонера.
[0079] В другом предпочтительном варианте реализации изобретения тонер и/или поверхностная добавка содержит также проводящую добавку, например, металлическую соль жирной кислоты, такую как, например, стеарат цинка. Подходящий пример включает стеарат цинка L производства компании Ferro Corp. Указанная проводящая добавка может присутствовать в количестве от примерно 0,10% до примерно 1,00% по массе тонера.
[0080] Прозрачные тонерные композиции согласно вариантам реализации настоящего изобретения могут быть получены посредством смешивания, например, смешивания в расплаве, и нагревания частиц смолы в устройстве для экструзии тонера, таком как ZSK25 производства компании Werner Pfleiderer, и извлечения полученной тонерной композиции из устройства. После охлаждения тонерную композицию измельчают, используя, например, микронную кольцевую роликовую мельницу, ссылка на патент США № 5716751, полное описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки. Затем тонерные композиции могут быть отсортированы, например, с помощью сортировочной установки Donaldson модели B, для удаления тонкодисперсных частиц, то есть чтобы указанные частицы содержали незначительное количество тонкодисперсных частиц из того же материала. Например, содержание тонкодисперсных частиц составляет от примерно 0,1% до примерно 3% по массе тонера. После удаления избытка тонкодисперсных частиц прозрачный тонер может иметь средний размер частиц от примерно 6 мкм до примерно 8 мкм, от примерно 6,5 мкм до примерно 7,5 мкм или примерно 7,0 мкм. GSD относится к верхнему геометрическому стандартному отклонению (GSD) по объему (содержание крупных частиц) для (D84/D50) и может составлять от примерно 1,10 до примерно 1,30 или от примерно 1,15 до примерно 1,25, или от примерно 1,18 до примерно 1,21. Геометрическое стандартное отклонение (GSD) по количеству (тонкодисперсные частицы) для (D50/D16) может составлять от примерно 1,10 до примерно 1,30 или от примерно 1,15 до примерно 1,25, или от примерно 1,22 до примерно 1,24. Диаметр частиц, которого суммарно достигают 50% всех тонерных частиц, обозначают как объем D50, а диаметр частиц, которого суммарно достигают 84%, обозначают как объем D84. Указанные выше коэффициенты среднеобъемного распределения частиц по размеру GSDv могут быть выражены с помощью D50 и D84 в распределении кумулятивных вероятностей, где коэффициент среднеобъемного распределения частиц по размеру GSDv выражают как (объем D84/объем D50). Указанные выше коэффициенты среднечислового распределения частиц по размеру GSDn могут быть выражены с помощью D50 и D16 в распределении кумулятивных вероятностей, где коэффициент среднечислового распределения частиц по размеру GSDn выражают как (количество D50/количество D16). Чем ближе значение GSD к 1,0, тем меньше разброс частиц по размеру. Вышеуказанное значение GSD для тонерных частиц означает, что тонерные частицы получают так, чтобы они имели узкое распределение частиц по размеру. Диаметр частиц определяют с помощью прибора Multisizer III.
[0081] Затем может быть добавлена изолирующая поверхностная добавка и другие добавки посредством их перемешивания с полученным тонером. Термин «размер частиц» в контексте настоящего документа или термин «размер», используемый в настоящем документе в отношении термина «частицы», означает средневзвешенный по объему диаметр, измеренный с помощью традиционных устройств для измерения диаметра, таких как Multisizer III производства компании Coulter, Inc. Средневзвешенный по объему диаметр представляет собой сумму массы каждой частицы, умноженную на диаметр сферической частицы равной массы и плотности, деленную на общую массу частиц.
[0082] Распределение по размеру и состав добавок тонера являются такими, что обеспечивают возможность работы тонера в системе для офсетной литографии с очень низкой массой на единицу площади, но при достаточном покрытии подложки. В данном контексте масса на единицу площади относится к концентрации тонерных частиц, проявленных или уложенных на подложку (т.е. бумажную или другую подложку) на единицу площади подложки. Распределение по размеру и состав добавок тонера являются такими, что обеспечивают возможность работы системы при массе на единицу площади от 0,3 до 0,4 мг тонера на квадратный сантиметр подложки. Реология тонера согласно вариантам реализации настоящего изобретения также предназначена для максимизации блеска и снижения риска перехода тонера на термофиксатор с валика термофиксатора, используемого в системе.
ПРИМЕРЫ
[0083] Следующие примеры представлены для дополнительного определения различных особенностей данного описания. Предполагается, что указанные примеры являются лишь иллюстративными, и они не предназначены для ограничения объема настоящего описания. Кроме того, доли и проценты выражены относительно массы, если не указано иное.
[0084] Получение металлического серебряного тонера начинали с получения прозрачных исходных частиц посредством экструзии исходных материалов в экструдере ZSK-25 производства компании Werner & Pfleiderer Corporation, Рамси, штат Нью-Джерси. Тонерная композиция содержала смесь, состоящую из различных концентраций смолы из пропоксилированного бисфенола А / фумаровой кислоты, имеющей молекулярную массу (Mw) примерно 13000 г/моль, выпускаемой под торговой маркой Resapol компанией Reichold, и 10 – 30 мас. % сшитой гелеобразной смолы, полученной сшиванием смолы из пропоксилированного бисфенола А / фумаровой кислоты, как описано в патенте США 6359105, полное описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки. Полученные экструдаты измельчали в струйной мельнице с кипящим слоем 200 AFG до требуемого среднего размера D50 8,5 и 21 мкм. Требуемый размер частиц выбирали так, чтобы средний размер составлял примерно 8,5 и 21 мкм после удаления избытка тонкодисперсных компонентов. Во время измельчения в качестве агента для повышения текучести добавляли 0,3% пирогенного диоксида кремния с обработанной поверхностью TS530 производства компании Cabosil Corporation. Частицы сортировали в сортировочной системе B18 Tandem Acucut производства компании Micron Powder Systems. Примеры 1 и 2 представляли собой серебряные тонерные частицы, полученные с применением тонерных частиц, синтезированных так, как описано выше.
[0085] Примеры 1 и 2 получали с применением указанных двух прозрачных исходных частиц размером 21 мкм и 8,5 мкм, соответственно. Пигмент в виде алюминиевых чешуек связывали с поверхностью прозрачных исходных частиц примера 1 и примера 2 (используя способ связывания Blitz компании SUN Chemical (Benda-Lutz) для нанесения пигмента в виде алюминиевых чешуек и связывания пигмента с поверхностью исходных частиц. Металлические чешуйки связывали с поверхностью тонера, а не инкапсулировали в частицу смолы. Наблюдали отсутствие отрыва покрытия. Преимущество указанного способа включает высокий металлический эффект (нерасфасованный порошок), отсутствие отрыва покрытия, экономический эффект для крупномасштабного производства, сниженный расход пигмента, в различных вариантах реализации примерно 6% или до 6 процентов от общего количества пигмента, более безопасную работу с алюминиевым порошком и отсутствие необходимости в экструзии, измельчении и сортировке порошка.
Пример 1
[0086] Получали частицу размером 21 мкм, содержащую 6% мас./мас. алюминиевых чешуек, связанных с ее поверхностью, как описано выше.
Пример 2
[0087] Получали частицу размером 8,5 мкм, содержащую 2% мас./мас. алюминиевых чешуек, связанных с ее поверхностью, как описано выше.
Сравнительный пример 3
[0088] Серебряный тонер для устройства Fuji Xerox ColorPress, имеющийся в продаже у компании Fuji Xerox Co. Ltd.
[0089] На фиг. 1 представлен иллюстративный, полученный с помощью сканирующего электронного микроскопа снимок серебряного металлического тонера, содержащего алюминиевые чешуйки, связанные с поверхностью тонера.
[0090] Оценка металлического оттенка.
2
[0091] Две частицы серебряного тонера примера 1 и примера 2 оценивали на металлический блеск, используя технологию мокрого осаждения для получения образов слоя тонера. Образцы, получаемые мокрым осаждением, получали диспергированием тонерных частиц в воде с последующим фильтрованием тонерных суспензий в различных концентрациях через фильтр с получением известной массы тонерного слоя на единицу площади фильтра (мг/см). Такой способ представляет собой хорошее лабораторное моделирование TMA ксерографического процесса, и компания Xerox широко использует его для цветового анализа тонеров. Затем слой тонера на фильтре спекают и оценивают свойства металлического оттенка на многоугловом спектрофотометре BYK Mac-i.
[0092] Флоп-индекс.
[0093] Флоп-индекс представляет собой меру изменения отражающей способности металлического цвета при вращении под различными углами наблюдения. Флоп-индекс 0 означает ровный цвет, тогда как очень высокий флоп-индекс, например, 15-17, означает металлическую или жемчужную подложку/покровный слой.
<mrow><mfrac><mrow><mn>2.69</mn><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>L</mi><mo>*</mo><msup><mrow><mn>15</mn></mrow><mo>∘</mo></msup><mo>−</mo><mi>L</mi><mo>*</mo><msup><mrow><mn>110</mn></mrow><mo>°</mo></msup></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mn>1.11</mn></mrow></msup></mrow><mrow><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>L</mi><mo>*</mo><msup><mrow><mn>45</mn></mrow><mo>°</mo></msup></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mn>0.88</mn></mrow></msup></mrow></mfrac></mrow>
Флоп-индекс = ,
[0094] где L* представляет собой интенсивность свечения цвета, т.е. степень его светлоты. Светлота означает степень белизны области, оцениваемую относительно степени белизны равно освещенной области, которая кажется белой или весьма отражающей.
2
2
[0095] На фиг. 2 представлена диаграмма, демонстрирующая зависимость флоп-индекса (ось y) от TMA (мг/см, ось x) для двух тонерных композиций в соответствии с представленными вариантами реализации и для сравнительной тонерной композиции. Как показано на фиг. 2, частица из примера 1 размером 20 мкм, содержащая 6% алюминия, имеет такой же или более высокий флоп-индекс, по сравнению с серебряной частицей FX из сравнительного примера 3. Кроме того, насыщение происходит при гораздо более низкой плотности осаждения. Частицы меньшего размера из примера 2 с низким содержанием алюминия имели низкий флоп-индекс, соразмерно с более низкой (2%) концентрацией чешуек. Ксерографический принтер работает в диапазоне TMA ~0,3 – 0,6 мг/см с номинальным установленным значением TMA 0,45.
[0096] Смешивание с поверхностной добавкой.
Пример 4 и пример 5
[0097] Исходные серебряные частицы из примера 2 (размером 8,5 мкм/2% Al чешуек) смешивали в вертикальном смесителе Henschel объемом 75 л с поверхностными добавками с получением тонерных смесей.
[0098] Пример 4: Использовали исходный пакет добавок, состоящий из 3,14% диоксида кремния, 1,29% диоксида титана и 0,5% стеарата цинка.
[0099] Пример 5. Получали другую тонерную смесь, содержащую дополнительную масляную добавку, 0,3% кремнийорганического масла X82 производства компании Wacker Chemie.
[00100] Металлический тонер, содержащий Al чешуйки, связанные с поверхностью, может обусловливать более высокую проводимость поверхности тонера, которая не может так же хорошо сохранять заряд, как химические тонеры, которые имеют полимерную оболочку, инкапсулирующую указанную чешуйку. Это может приводить к снижению заряда. В различных вариантах реализации изолирующее масляное покрытие на металлических чешуйках обеспечивает улучшение характеристик заряда. Трибоэлектрический заряд указанных двух тонеров измеряли на стенде в различных условиях зон A, B и J. Зона A представляет собой зону с высокой влажностью при температуре примерно 80 °F и относительной влажности (RH) 80%, а зона J представляет собой зону с низкой влажностью при температуре примерно 70 °F и RH примерно 10%. Зона B представляет собой зону с условиями окружающей среды, с RH примерно 50% и температурой примерно 70 °F. Данные получали составлением пар тонеров со стальным сердечником-носителем, используя метод встряхивания краски при 4% TC. В таблице 1 представлены результаты трибологических испытаний на стенде. Заряд указан в микрокулонах на грамм.
Таблица 1
[00101] Данные трибоэлектрического заряда демонстрируют, что контрольный серебряный тонер имеет более низкие значения, но в пределах диапазона, наблюдаемого для других цветов, используемых в настоящее время в указанной системе. Может быть сделана небольшая корректировка трибологических свойств посредством оптимизации рабочей TC (концентрации тонера) в системе и оптимизации содержания добавки. Кроме того, добавление 0,3% кремнийорганического масла в качестве поверхностной добавки приводит к увеличению трибоэлектрического заряда тонера на примерно 4-5 единиц. Сравнивали также степени заряда контрольного образца и серебряных тонеров с 0,3% масла.
[00102] На фиг. 3 представлена диаграмма, демонстрирующая зависимость трибозаряда в микрокулонах на грамм (мкК/г, ось y) от времени встряхивания краски (минуты, ось x) для серебряных тонеров из примеров 4 (без масла) и 5 (с масляными добавками) в зоне J. Линия, обозначенная треугольниками, демонстрирует серебряный тонер из примера 4, не содержащий масляной добавки. Линия, обозначенная квадратами, демонстрирует серебряный тонер из примера 5, содержащий 0,3% масляной добавки X82.
[00103] Показано, что добавление небольшого количества, 0,3% поверхностной масляной добавки существенно улучшает степень заряда металлических тонеров. Следовательно, в различных вариантах реализации масло, используемое в качестве поверхностной добавки, обеспечивает более стабильный заряд тонеров, содержащих металлические чешуйки. Это может иметь большое значение при разработке тонеров с более высоким % Al чешуек, которые демонстрируют очень низкий заряд.
[00104] Таким образом, в различных вариантах реализации представлен традиционный тонер, который обеспечивает эффект высокого металлического оттенка, на что указывает высокий флоп-индекс. Алюминиевые чешуйки, связанные с поверхностью тонера, обеспечивают простоту производства и правильную ориентацию чешуек на тонере для максимального металлического оттенка. В различных вариантах реализации изолирующая поверхностная добавка на основе кремнийорганического масла обеспечивает возможность использования более высокой концентрации пигментов на основе проводящих алюминиевых чешуек и увеличивает и стабилизирует заряд тонера.
[00105] Следует понимать, что описанные выше и другие особенности и функции или их альтернативные варианты можно при желании объединить с получением многих других различных систем или применений. Кроме того, специалистами в данной области впоследствии могут быть выполнены различные непредвиденные в настоящее время или неожиданные альтернативные варианты, модификации, вариации или их улучшения, и они также подразумеваются входящими в следующую формулу изобретения. Если это специально не указано в формуле изобретения, то стадии или компоненты формулы изобретения не следует использовать или переносить из данного описания или любой другой формулы изобретения в отношении любого конкретного порядка, количества, положения, размера, формы, угла, цвета или материала.