СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛИМЕРИЗОВАННОГО ТОНЕРА Российский патент 2014 года по МПК G03G9/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу изготовления полимеризованного тонера и, более конкретно, к способу изготовления полимеризованного тонера, в котором суспензионную полимеризацию осуществляют, используя фосфат кальция в качестве стабилизатора водной дисперсии и используя полимерный стабилизатор пигмента, имеющий молекулярную массу в заданном интервале, таким образом обеспечивая узкое распределение частиц по размерам, высокую эффективность переноса и однородные изображения.

Уровень техники

Тонеры используются в электрофотографических проявляющих и электростатических принтерах, копировальных аппаратах и т.д., и представляют собой краску, которую можно переносить и фиксировать на целевой поверхности, получая желательное изображение. В последнее время, поскольку распространилось составление документов с помощью компьютера, значительно растет спрос на устройства для получения изображений, такие как принтеры, и таким образом, использование тонеров также увеличивается.

Как правило, способы изготовления тонера подразделяют на: способ изготовления с использованием пульверизации и способ изготовления с использованием полимеризации. Способ изготовления с использованием пульверизации, который очень широко известен, осуществляют, подвергая смолу и пигмент ряду процедур смешивания в расплаве или экструзии, пульверизации и просеивания, получая, таким образом, частицы тонера. Однако частицы тонера, полученные таким образом, имеют широкое распределение частиц по размерам и весьма неправильные формы, такие как заостренные углы, что нежелательно приводит к неудовлетворительной поляризуемости или текучести.

Чтобы решить эти проблемы, предложены способы изготовления сферических частиц тонера с использованием полимеризации. Примеры способов изготовления тонера с использованием полимеризации известны как эмульсионная полимеризация (агломерация) и суспензионная полимеризация. Поскольку в случае эмульсионной полимеризации трудно регулировать распределение частиц по размерам, и может оказаться проблематичной воспроизводимость качества изготавливаемого тонера, предпочтительнее осуществлять изготовление тонера с использованием суспензионной полимеризации.

Тонеры, получаемые в результате суспензионной полимеризации, изготавливают, диспергируя смесь мономеров в форме капель в водной дисперсионной среде, в процессе гомогенизации и последующей полимеризации этой смеси. Однако в данной процедуре трудно производить частицы, имеющие узкое распределение частиц по размерам. Кроме того, только при изготовлении частиц тонера с использованием суспензионной полимеризации можно получать очень однородную поляризуемость, высокую эффективность переноса и однородные изображения.

Таким образом, существует необходимость в исследовании и разработке способа изготовления полимеризованного тонера, в котором можно эффективно изготавливать тонер, имеющий узкое распределение частиц по размерам, и, в частности, который может обеспечивать высокую эффективность переноса и однородные изображения.

Техническая проблема

Соответственно, настоящее изобретение предназначено для предложения способа эффективного изготовления полимеризованного тонера, который может обеспечивать узкое распределение частиц по размерам, высокую эффективность переноса и однородные изображения.

Техническое решение

Настоящее изобретение предлагает способ изготовления тонера, который включает стадии: приготовление водной дисперсионной среды, содержащей фосфат кальция; приготовление смеси мономеров, включающей стабилизатор пигмента на основе стирола, имеющий среднемассовую молекулярную массу от 2000 до 200000, регулятор заряда, пигмент и мономер для связующей смолы; диспергирование смеси мономеров в форме капель в водной дисперсионной среде и осуществление суспензионной полимеризации смеси мономеров, диспергированной в форме капель, и фосфат кальция используют в количестве от 2 до 6 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. смеси мономеров.

Кроме того, настоящее изобретение предлагает полимеризованный тонер, изготовленный указанным выше способом.

Далее настоящее изобретение описано подробно.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что при изготовлении тонера с использованием суспензионной полимеризации можно использовать оптимальное количество фосфата кальция в качестве стабилизатора водной дисперсии и можно использовать полимерное соединение, имеющее молекулярную массу в заданном интервале, в качестве стабилизатора пигмента, обеспечивая, таким образом, устойчивость дисперсии и устойчивость суспензионной полимеризации и увеличивая устойчивость пигмента изготавливаемых частиц тонера, в результате чего улучшаются поляризационные характеристики и обеспечивается высокая эффективность переноса и однородность изображения, что представляет собой высшую цель настоящего изобретения.

В частности, в настоящем изобретении можно использовать обычный способ суспензионной полимеризации для полимеризованного тонера, при том условии, что для приготовления водной дисперсионной среды фосфат кальция используют в качестве стабилизатора дисперсии, и соединение на основе стирола, имеющее среднемассовую молекулярную массу от 2000 до 200000, можно использовать в качестве стабилизатора пигмента и регулятора заряда.

Согласно типичному способу суспензионной полимеризации, пигмент, регулятор заряда, воск и т.д. растворяют или диспергируют в мономере для связующей смолы, чтобы приготовить смесь мономеров. Смесь диспергируют в водной дисперсионной среде, используя смеситель, чтобы получить мелкие частицы капель мономеров, которые затем нагревают, чтобы осуществить суспензионную полимеризацию и, таким образом, получить тонер, имеющий желательный размер частиц.

В настоящем изобретении, фосфат кальция принят в качестве стабилизатора дисперсии водной дисперсионной среды в данном способе суспензионной полимеризации, обеспечивая, таким образом, превосходную устойчивость дисперсии, и соединение на основе стирола, имеющее молекулярную массу в заданном интервале, использовано в качестве стабилизатора пигмента, в результате чего частицам тонера придается превосходная устойчивость пигмента, а также обеспечивается устойчивость суспензионной полимеризации и повышается поляризуемость; таким образом, получается полимеризованный тонер, имеющий высокую эффективность переноса и превосходную однородность изображения.

Способ изготовления тонера согласно настоящему изобретению включает стадии: приготовление водной дисперсионной среды, содержащей фосфат кальция, приготовление смеси мономеров, включающей стабилизатор пигмента на основе стирола, имеющий среднемассовую молекулярную массу от 2000 до 200000, регулятор заряда, пигмент и мономер для связующей смолы, диспергирование смеси мономеров в форме капель в водной дисперсионной среде и осуществление суспензионной полимеризации смеси мономеров, диспергированной в форме капель, и фосфат кальция используют в количестве от 2 до 6 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. смеси мономеров.

В соответствии с данным способом изготовления тонера, смесь мономеров, включающую мономер для связующей смолы, регулятор заряда, пигмент, и стабилизатор пигмента, добавляют в водную дисперсионную среду, содержащую фосфат кальция, и, таким образом, диспергируют в форме мелких капель, после чего данный дисперсионный раствор подвергают суспензионной полимеризации. Когда осуществляют такую полимеризацию, смесь мономеров в форме мелких капель полимеризуется, образуя частицы тонера, в результате чего получают желательный полимеризованный тонер согласно настоящему изобретению.

Кроме того, авторы настоящего изобретения проводили многочисленные эксперименты для убеждения в том, что использование фосфата кальция, который представляет собой стабилизатор дисперсии, и оптимальное количество которого составляет от 2 до 6 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. смеси мономеров, и также соединения на основе стирола, имеющего среднемассовую молекулярную массу от 2000 до 200000, в качестве стабилизатора пигмента, может приводить к узкому распределению частиц по размерам с однородным размером частиц, обеспечивая высокую эффективность переноса и однородные изображения.

Соответствующие стадии способа приготовления тонера согласно настоящему изобретению описаны ниже.

Сначала готовят водную дисперсионную среду, содержащую фосфат кальция, и получают смесь мономеров, включающую стабилизатор пигмента на основе стирола, имеющий среднемассовую молекулярную массу от 2000 до 200000, пигмент, регулятор заряда и мономер для связующей смолы, после чего смесь мономеров добавляют к водной дисперсионной среде и, таким образом, диспергируют в форме капель.

По существу, водную дисперсионную среду для диспергирования смеси мономеров можно получать, растворяя стабилизатор дисперсии в воде, и в настоящем изобретении, фосфат кальция используют в качестве стабилизатора дисперсии, таким образом, что смесь мономеров можно сохранять в состоянии устойчивой дисперсии в водной среде.

Как отмечено выше, фосфат кальция, который является полезным в настоящем изобретении, функционирует в качестве стабилизатора дисперсии для полимеризуемой мономерной композиции в водной дисперсионной среде.

Как правило, полезным в качестве стабилизатора дисперсии является неорганический стабилизатор дисперсии, примеры которого включают фосфат кальция, гидроксиапатит, фосфат магния, фосфат алюминия, фосфат цинка, карбонат кальция, карбонат магния, гидроксид кальция, гидроксид магния, гидроксид алюминия, метасиликат кальция, кальция сульфат, сульфат бария, бентонит, диоксид кремния и оксид алюминия. Кроме того, примеры органического стабилизатора дисперсии включают поливиниловый спирт, желатин, метилцеллюлозу, метилгидроксипропилцеллюлозу, этилцеллюлозу, карбоксиметилцеллюлозу, соли натрия, полиакриловую кислоту, ее соли и крахмал.

При изготовлении тонера с использованием суспензионной полимеризации данный стабилизатор дисперсии диспергируют в водной фазе перед применением. Этот стабилизатор дисперсии предотвращает агрегацию частиц полимеризуемой мономерной композиции, которые равномерно диспергированы в водной среде и присутствуют в форме капель, и также, по-видимому, равномерно адсорбируется на поверхности капель, чтобы стабилизировать капли. Стабилизатор дисперсии солюбилизируется при использовании кислотной или щелочной обработки или промывании горячей водой после завершения полимеризации полимеризуемого мономера в каплях и затем отделяется от частиц тонера.

Однако большинство соединений, которые можно использовать в качестве стабилизатора дисперсии, трудно полностью удалить с поверхности частиц тонера в зависимости от их свойств, таких как растворимость, молекулярная масса, вязкость и т.д. Кроме того, при обработке сильной щелочью, промывании теплой водой и т.д., часть красителя или регулятора заряда может разлагаться или растворяться, или может происходить термическое денатурирование в составе частиц тонера, нежелательно ухудшая свойства поверхности, поляризуемость при трении или другие свойства частиц тонера и значительно снижая проявляемость тонера. С другой стороны, поскольку частицы могут сильно агрегироваться в неорганическом стабилизаторе дисперсии, вязкость может изменяться во время полимеризации капель, в результате чего снижается стабильность капель, нежелательно способствуя дестабилизации, такой как агрегация капель. Следовательно, не так легко выбрать стабилизатор дисперсии.

Таким образом, в настоящем изобретении, фосфат кальция используют в качестве стабилизатора водной дисперсии, чтобы решить вышеописанные проблемы дестабилизации, и его можно легко удалять с поверхности частиц тонера, используя только кислотную обработку и/или промывание водой, в результате чего придается превосходная устойчивость дисперсии при изготовлении полимеризованного тонера. В частности, поскольку его можно эффективно удалять, используя только обработку кислотой или промывание водой, не происходит разложения или растворения красителя или регулятор заряда, и отсутствует необходимость рассмотрения термического денатурирования.

В настоящем изобретении термин «фосфат кальция» означает одно или более веществ, в качестве которых выбирают фосфат кальция, гидрофосфат кальция, монофосфат кальция, гидроксиапатит и их смеси. Принимая во внимание размер кристаллов, размер частиц кристаллических агрегатов и растворимость в кислоте, предпочтительными являются гидроксиапатит и фосфат кальция. Особенно полезным является гидроксиапатит.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения фосфат кальция получают в водной среде из водного фосфатного раствора и водного раствора соли кальция. При использовании фосфата кальция, полученного в водной среде таким способом, не образуются агрегаты, и можно получать однородные мелкие кристаллы, обеспечивая, таким образом, более предпочтительные эффекты в качестве стабилизатора дисперсии и устойчивой фазы суспензии. В частности, в том случае, где используют порошкообразный фосфат кальция в неизменном виде, из порошка легко образуются прочные агрегаты, которые имеют неоднородный размер частиц и с трудом диспергируются в водной среде. Следовательно, предпочтительно использовать фосфат кальция, полученный в водной среде, как отмечено выше.

Кроме того, чтобы получить фосфат кальция в водной среде, водный раствор фосфата натрия предпочтительно использовать в качестве водного фосфатного раствора, и водный раствор хлорида кальция предпочтительно использовать в качестве водного раствора соли кальция. По существу, водный раствор фосфата натрия предпочтительно имеет pH от 4 до 7. В частности, чтобы получить сферические частицы тонера, pH смеси, включающей водный фосфатный раствор и водный раствор соли кальция, предпочтительно регулируют в интервале от 4,5 до 5,5.

В частности, способ приготовления тонера согласно настоящему изобретению может дополнительно включать добавление кислоты, такой как соляная кислота, азотная кислота или серная кислота, в водный фосфатный раствор и последующее добавление в него водного раствора соли кальция, таким образом, что pH водной дисперсионной среды устанавливается на уровне от 4 до 7, и предпочтительно от 4,5 до 5,5.

Такой фосфат кальция используют в количестве от 2 до 6 мас.ч., предпочтительно от 2,5 до 5 мас.ч. и предпочтительнее 2,5 до 4 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. мономера для связующей смолы. По существу, количество фосфата кальция можно устанавливать на уровне 2 мас.ч. или более, чтобы устойчиво сохранять частицы во время реакции полимеризации, и его можно также устанавливать на уровне 6 мас.ч. или менее, чтобы предотвращать образование мелких частиц в ходе гомогенизации смеси мономеров.

Когда полимеризованный тонер получают таким способом, используя водную дисперсионную среду, содержащую фосфат кальция, полученные частицы тонера находятся в таком состоянии, что на их поверхности адсорбируется фосфат кальция, и, таким образом, частицы тонера извлекают так, что pH водной дисперсионной среды, содержащей полученные частицы тонера, устанавливают на уровне 2 или менее и предпочтительно 1,5 или менее, и тогда фосфат кальция полностью растворяется. Этот процесс промывания водой повторяют и осуществляют сушку, получая, таким образом, готовые частицы тонера.

Как отмечено выше, использование фосфата кальция в качестве водного диспергатора упрощает установление pH водного дисперсионного раствора в нейтральном или кислом интервале, в результате чего создается сила, способствующая движению. К поверхности частиц тонера вследствие электростатического притяжения регулятора заряда, который заряжен отрицательно. Если количество фосфата кальция составляет менее чем 2 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. смеси мономеров, оно не удовлетворяет требованию стабилизации смеси мономеров капли, нежелательно вызывая слияние частиц во время полимеризации. Напротив, если данное количество составляет более чем 6 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. смеси мономеров, могут образовываться мелкие частицы в ходе гомогенизации смеси мономеров.

По существу, фосфат кальция имеет растворимость, зависящую от pH, и, в частности, он быстро солюбилизируется в кислом интервале низких значений pH, составляющих от 1,5 до 2,5, и полностью растворяется в сильнокислом интервале значений pH, составляющих 1,5 или менее. Чтобы полностью удалить частицы стабилизатора дисперсии с частиц тонера, обработку кислотой можно осуществлять при pH 2,0 или менее, и предпочтительно pH составляет 1,5 или менее. Такая обработка кислотой не вызывает разложение, растворения и денатурирования других компонентов в составе тонера, например, красителя, регулятора заряда и т.д., в отличие от щелочной обработки, и не производит дополнительного воздействия на характеристики тонера.

Кроме того, в настоящем изобретении используют стабилизатор пигмента на основе стирола, имеющий среднемассовую молекулярную массу от 2000 до 200000, а также водную дисперсионную среду, содержащую фосфат кальция, как отмечено выше.

Как правило, известно, что стабилизатор пигмента представляет собой низкомолекулярное поверхностно-активное вещество, и конкретные примеры традиционного стабилизатора пигмента включают полиолы или неионные поверхностно-активные вещества. Однако когда традиционное низкомолекулярное поверхностно-активное вещество используют в качестве стабилизатора пигмента, мелкие частицы могут легко образовываться в ходе гомогенизации смеси пигментов в водном дисперсионном растворе. Даже если используют полимерный стабилизатор пигмента, только когда добавляют компонент, имеющий сродство одновременно к пигменту и мономеру, пигмент можно равномерно диспергировать в частицах тонера без интенсивного распределения.

Полезным в качестве стабилизатора пигмента в настоящем изобретении является соединение на основе стирола, имеющее среднемассовую молекулярную массу от 2000 до 200000, предпочтительно 10000 до 150000 и предпочтительнее 20000 до 100000, проявляющее, таким образом, превосходную устойчивость, замечательно улучшая совместимость с пигментом и решающее проблемы концентрирования пигмента на поверхности тонера, которое уменьшает поляризуемость и устойчивость заряда. В частности, среднемассовую молекулярную массу стабилизатора пигмента на основе стирола можно устанавливать на уровне 2000 или более, чтобы обеспечить превосходную устойчивость в частицах тонера и оптимизировать совместимость со связующей смолой, и ее можно также устанавливать на уровне 200000 или менее, чтобы поддерживать поверхностную концентрацию, приспособленную для эффективного функционирования в качестве стабилизатора пигмента, и сохранять оптимальную вязкость смеси мономеров. Случай, в котором среднемассовая молекулярная масса стабилизатора пигмента на основе стирола превышает 200000, является неблагоприятным, потому что вязкость смеси мономеров становится чрезмерно высокой, угрожая, таким образом, устойчивости дисперсии и полимеризационной устойчивости и, в конечном счете, расширяя распределение частиц по размерам.

Кроме того, в настоящем изобретении стабилизатор пигмента предпочтительно включает блоксополимер на основе стирола. Когда блоксополимер на основе стирола используют в качестве стабилизатора пигмента, он способствует равномерному диспергированию пигмента в мономере и также в частицах тонера после полимеризации вследствие высокого сродства одновременно к пигменту и мономеру, таким образом, решая проблемы низкой поляризуемости в результате интенсивного распределения пигмента на поверхности тонера. Когда, таким образом, поляризационные характеристики улучшаются и становятся однородными, полимеризованный тонер имеет узкое распределение частиц по размерам и способен обеспечивать высокую эффективность переноса и однородные изображения.

Стабилизатор пигмента согласно настоящему изобретению может представлять собой один или более сополимеров, в качестве которых выбирают триблоксополимеры, такие как стирол-бутадиен-стирол (SBS), стирол-изопрен-стирол (SIS), стирол-этилен-стирол (SES), стирол-этилен-бутилен-стирол (SEBS), стирол-этилен-пропилен-стирол (SEPS) и т.д., и диблок- или триблоксополимеры на основе стирола, такие как стирол-бутадиен (SB), стирол-изопрен (SI), стирол-этилен-бутилен (SEB), стирол-этилен-пропилен (SEP) и т.д. Стабилизатор пигмента можно выбирать в зависимости от структуры определенного компонента пигмента. Например, когда в качестве пигмента используют технический углерод, имеющий сетчатую структуру из бензольных колец, предпочтительно использовать стирол-бутадиен-стирол (SBS), имеющий двойные связи.

Стабилизатор пигмента на основе стирола можно использовать в количестве, составляющем от 0,1 до 20 мас.ч. и предпочтительно 0,5 до 5 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. смеси мономеров для связующей смолы. В частности, количество стабилизатора пигмента на основе стирола можно устанавливать на уровне 0,1 мас.ч. или более, чтобы ожидать улучшения диспергируемости пигмента, и его можно также устанавливать на уровне 20 мас.ч. или менее, принимая во внимание увеличение вязкости смеси пигмента. Как отмечено выше, отличительная особенность настоящего изобретения заключается в том, что суспензионную полимеризацию осуществляют, используя фосфат кальция в качестве стабилизатора водной дисперсии и используя стабилизатор пигмента на основе стирола, имеющий молекулярную массу в заданном интервале. Кроме того, стабилизатор пигмента на основе стирола обеспечивает равномерное распределение пигмента в частицах тонера, предотвращая, таким образом, ухудшение поляризационных характеристик частиц тонера в результате интенсивного распределения пигмента на поверхности тонера. Однако когда стабилизатор пигмента на основе стирола не используют вместе с фосфатом кальция в качестве диспергатора, частицы тонера, имеющие широкое распределение частиц по размерам, могут образовываться во время гомогенизации и полимеризации в процессе суспензионной полимеризации, и такое широкое распределение частиц по размерам может вызывать ухудшение эффективности переноса при печати. Соответственно, когда стабилизатор пигмента на основе стирола используют индивидуально, без фосфата кальция в качестве диспергатора, неизбежно требуется осуществлять просеивание для отделения мелких частиц тонера, обеспечивая узкое распределение частиц тонера по размерам.

Отдельно от стабилизатора пигмента на основе стирола, когда используют только фосфат кальция в качестве диспергатора, пигмент может интенсивно распределяться на поверхности тонера, таким образом ухудшая поляризационные характеристики частиц тонера, нежелательно снижая эффективность переноса при печати и образуя неоднородные изображения. Интенсивное распределение пигмента на поверхности частиц тонера считают обусловленным тем, что регулятор заряда содержит анионы, которые физически и химически связываются с пигментом в смеси пигментов. Более конкретно, когда гомогенизацию осуществляют в присутствии фосфата кальция в качестве диспергатора, водный раствор является кислым, и, таким образом, регулятор заряда движется к поверхности частиц тонера вследствие электростатического притяжения к катионам снаружи частиц. По существу, считают, что пигмент, который физически и химически связывается с регулятором заряда, движется вместе с ним к поверхности частиц тонера. Таким образом, в настоящем изобретении стабилизатор пигмента на основе стирола, имеющий молекулярную массу в заданном интервале, используют вместе с фосфатом кальция в качестве диспергатора, в результате чего пигмент равномерно распределяется в частицах тонера, и также может предотвращаться уменьшение эффективности переноса или образование неоднородного изображения в результате ухудшения поляризационных характеристик поверхности частиц тонера. Кроме того, согласно настоящему изобретению, можно изготавливать тонер, имеющий превосходную эффективность переноса, даже без осуществления дополнительного просеивания, благодаря однородному распределению частиц по размерам.

Между тем, в настоящем изобретении мономер для связующей смолы может включать любой мономер, который можно использовать в тонерах, изготавливаемых с использованием полимеризации, и он не ограничен определенным образом. Примеры мономера могут включать мономер на основе стирола, мономер на основе акрилата, мономер на основе метакрилата или мономер на основе диена, который можно использовать в смеси одного или более веществ. Кроме того, данный мономер можно дополнительно смешивать с одним или несколькими веществами, выбранными из кислых и основных олефиновых мономеров.

В более предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения мономер включает (a) мономер на основе стирола и (b) один или более мономеров, выбранных из мономера на основе акрилата, мономера на основе метакрилата и мономера на основе диена. В расчете на 100 мас.ч. суммарного количества мономеров (a) и (b), (a) мономер на основе стирола используют в количестве от 30 до 95 мас.ч., и (b) один или более мономеров, выбранных из мономера на основе акрилата, мономера на основе метакрилата и мономера на основе диена, можно использовать в количестве от 5 до 70 мас.ч. Кроме того, (c) один или более мономеров, выбранных из кислого олефинового мономера и основного олефинового мономера, можно дополнительно добавлять в указанную выше мономерную композицию в количестве от 0,1 до 30 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. суммарного количества мономеров (a) и (b).

Ароматический виниловый мономер может включать стирол, монохлорстирол, метилстирол, диметилстирол и т.д., и его можно использовать в количестве от 30 до 95 мас.ч. и предпочтительно от 50 до 80 мас.ч. в расчете на суммарное количество мономеров.

Мономер на основе акрилата может включать метилакрилат, этилакрилат, н-бутилакрилат, изобутилакрилат, додецилакрилат, 2-этилгексилакрилат и т.д., мономер на основе метакрилата может включать метилметакрилат, этилметакрилат, н-бутилметакрилат, изобутилметакрилат, додецилметакрилат, 2-этилгексилметакрилат и т.д., и мономер на основе диена может включать бутадиен, изопрен и т.д. Один или более мономеров, выбранных из мономера на основе акрилата, мономера на основе метакрилата и мономера на основе диена, можно использовать в количестве от 5 до 70 мас.ч. и предпочтительно 20 до 50 мас.ч. в расчете на суммарное количество мономеров.

Кислый олефиновый мономер может включать α,β-этиленовое ненасыщенное соединение, содержащее карбоксильную группу и т.д., и основной олефиновый мономер может включать содержащий аминогруппу или четвертичную аммонийную группу сложного эфира алифатического спирта и метакриловой кислоты, метакриламид, виниламин, диаллиламин или их аммонийные соли. В частности, один или более мономеров, выбранных из кислых и основных олефиновых мономеров можно использовать в количестве от 0,1 до 30 мас.ч. и предпочтительно 0,2 до 10 мас.ч. в расчете на суммарное количество мономеров.

Кроме того, один или более полярных полимеров, выбранных из сложнополиэфирных полимеров и стиролакриловых полимеров, можно дополнительно добавлять в количестве от 0,01 до 10 мас.ч. и предпочтительно от 0,1 до 8 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. мономеров.

Настоящее изобретение включает введение регулятора заряда и пигмента в стабилизатор пигмента на основе стирола, имеющий среднемассовую молекулярную массу от 2000 до 200000, и мономер связующей смолы для приготовления смеси мономеров.

Регулятор заряда может включать катионный регулятор заряда, анионный регулятор заряда и их смеси. Примеры катионного регулятора заряда включают электроноакцепторные пигменты типа нигрозина, соли металлов и высших карбоновых кислот, алкоксиамин, хелаты, четвертичные аммонийные соли, алкиламид, фторированные активаторы, соли металлов и нафталиновой кислоты и т.д. Примеры анионного регулятора заряда могут включать электроноакцепторные органические комплексы, хлорированный парафин, хлорированный сложный полиэфир, содержащий избыток кислоты сложного полиэфира, сульфониламин фталоцианина меди, содержащие сульфоксильные группы полимеры и т.д.

Чтобы повысить устойчивость в качестве регулятора заряда и совместимость со связующей смолой и сократить до минимума уменьшение поляризуемости, можно использовать полимер, имеющий среднемассовую молекулярную массу от 10000 до 20000, предпочтительно от 12000 до 19000 и предпочтительнее от 14000 до 18000. Предпочтительно использовать стиролакриловый полимер, содержащий сульфоксильные группы. По существу, в случае использования регулятора заряда, имеющего сополимерную структуру полимера, содержащего сульфоксильные группы, ухудшение характеристик регулирования заряда вследствие поверхностного концентрирования и адсорбции пигмента может быть эффективно устранено, предотвращая, таким образом, блокирование поляризационных характеристик пигментом. Когда поляризационные характеристики улучшаются и становятся однородными таким способом, полимеризованный тонер может дополнительно придавать эффекты высокой эффективности переноса и однородности изображения, имея при этом узкое распределение частиц по размерам.

Регулятор заряда своим действием стабилизирует частицы во время суспензионной полимеризации вместе со стабилизатором дисперсии. Когда молекулярная масса регулятора заряда превышает 20000, регулятор заряда не движется к поверхности частиц, вызывая, таким образом, слияние частиц во время суспензионной полимеризации. Напротив, если его молекулярная масса составляет менее чем 10000, мелкие частицы могут легче образовываться в ходе гомогенизации смеси мономеров.

Регулятор заряда можно использовать в количестве, составляющем от 0,1 до 20 мас.ч., предпочтительно 0,2 до 10 мас.ч. и предпочтительнее 0,6 до 5 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. смеси мономеров. Количество регулятора заряда можно устанавливать на уровне 0,1 мас.ч. или более, принимая во внимание устойчивость дисперсии, и его можно также устанавливать на уровне 20 мас.ч. или менее, принимая во внимание подавление образования порошка.

Пигмент может включать любой пигмент, подходящий для полимеризованных тонеров, и его примеры включают пигмент типа металлического порошка, пигмент металлооксидного типа, пигмент углеродного типа, пигмент сульфидного типа, пигмент типа соли хрома, пигмент ферроцианидного типа, пигмент типа азокрасителя, пигмент типа кислотного красителя, пигмент типа основного красителя, пигмент типа протравного красителя, фталоцианин, пигмент хинакридонового типа и пигмент диоксанового типа, который можно использовать индивидуально или в сочетаниях двух или более веществ. В настоящем изобретении пигмент можно использовать в количестве, составляющем от 1 до 10 мас.ч. и предпочтительно от 2 до 8 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. смеси мономеров.

При изготовлении смеси мономеров можно дополнительно добавлять воск, помимо пигмента, регулятор заряда, и мономерного компонента для связующей смолы. Воск может включать парафиновый воск, микрокристаллический воск, церезиновый воск, карнаубский воск, воск на основе сложных эфиров, воск на основе полиэтилена или воск на основе полипропилена, который можно использовать индивидуально или в сочетаниях двух или более веществ. В настоящем изобретении воск можно использовать в количестве, составляющем от 0,1 до 30 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. смеси мономеров.

Смесь мономеров может дополнительно включать одну или более добавок, выбранных из группы, которую составляют инициатор реакции, сшиватель, замасливатель (например, олеиновая кислота, стеариновая кислота и т.д.), регулятор молекулярной массы и аппрет.

Инициатор реакции может включать маслорастворимый инициатор и водорастворимый инициатор. Его конкретные примеры включают инициатор на основе азосоединения, такого как азобисизобутиронитрил, азобисвалеронитрил и т.д.; органический пероксид, такой как пероксид бензоила, пероксид лауроила и т.д.; и водорастворимый инициатор, такой как персульфат калия, персульфат аммония и т.д., которые можно использовать индивидуально или в сочетаниях двух или более веществ. Инициатор реакции можно использовать в количестве, составляющем от 0,1 до 10 мас.ч. и предпочтительно от 1 до 5 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. суммарного количества мономеров.

Сшиватель может включать одно или более веществ, в качестве которых выбирают дивинилбензол, этилендиметакрилат, диметакрилат этиленгликоля, диакрилат диэтиленгликоля, 1,6-гексаметилендиакрилат, аллилметакрилат, 1,1,1-триметилолпропантриакрилат, триаллиламин, и тетрааллилоксиэтан, и их можно использовать в количестве от 0,001 до 10 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. суммарного количества мономеров.

Регулятор молекулярной массы может включать одно или более веществ, в качестве которых выбирают трет-додецилмеркаптан, н-додецилмеркаптан, н-октилмеркаптан, четыреххлористый углерод и четырехбромистый углерод, и их можно использовать в количестве от 0,001 до 8,000 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. суммарного количества мономеров.

В качестве замасливателя и аппрета можно использовать в соответствующих количествах все известные добавки, которые применимы в смеси мономеров, чтобы изготавливать полимеризованный тонер.

В настоящем изобретении можно приготовить смесь мономеров, включающую стабилизатор пигмента, регулятор заряда, пигмент, мономер и необязательно какие-либо добавки.

Смесь мономеров добавляют к водной среде, после чего смесь мономеров в водной среде равномерно диспергируют в форме мелких капель. Готовые частицы тонера образуются из смеси мономеров в форме мелких капель. Чтобы получать дисперсию в форме мелких капель, сдвигающее усилие прилагают к смеси мономеров и водной дисперсионной среды, используя гомогенизатор, таким образом, чтобы осуществлять гомогенизацию. Например, смешанный раствор гомогенизируют при скорости, составляющей от 5000 до 20000 об/мин и предпочтительно 8000 до 17000 об/мин, используя гомогенизатор, посредством которого смесь мономеров диспергируют в форме мелких капель в водной дисперсионной среде.

В частности, процесс гомогенизации осуществляют таким образом, чтобы прилагать сдвигающее усилие к смеси, включающей 100 мас.ч. водного дисперсионного раствора и от 1 до 60 мас.ч. и предпочтительно от 10 до 40 мас.ч. смеси мономеров, используя гомогенизатор, таким образом, чтобы диспергировать смесь мономеров в форме мелких капель в водном дисперсионном растворе.

Затем смесь мономеров, диспергированную в форме капель, подвергают суспензионной полимеризации. Во время указанной суспензионной полимеризации полимеризуемый мономер или аналогичный материал полимеризуется в состоянии дисперсии в форме мелких капель, образуя, таким образом, заданный полимер или сополимер. В результате этого можно получить частицы тонера, состоящие, главным образом, из полимера или сополимера. При изготовлении частиц тонера суспензионную полимеризацию можно осуществлять при температуре от 60 до 90°C в течение 8-20 часов, в результате чего получают надлежащим образом изготовленный полимеризованный тонер, имеющий однородное распределение частиц по размерам.

После получения частиц тонера с использованием суспензионной полимеризации можно далее осуществлять промывание частиц тонера для удаления фосфата кальция и сушку частицы тонера, в результате чего можно изготовить полимеризованный тонер согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

Для удаления фосфата кальция водорастворимую неорганическую кислоту добавляют в дисперсионный раствор, содержащий частицы тонера, учитывая, что растворимость фосфата кальция зависит от pH, поэтому pH раствора устанавливают на уровне 2 или менее и предпочтительно 1,5 или менее. В результате стабилизатор дисперсии растворяют в водном растворе и, таким образом, отделяют от частиц тонера. После отделения стабилизатора дисперсии таким способом отделение воды с помощью фильтра, разбавление избытком дистиллированной воды отделении воды можно повторять несколько раз.

Полученный на фильтре осадок тонера затем помещают в вакуумную печь и сушат в вакууме при комнатной температуре, чтобы получить закрепленный давлением тонер.

Кроме того, на поверхность тонера можно наносить внешнюю добавку, например, диоксид кремния или аналогичный материал, если это необходимо. Это нанесение внешней добавки можно осуществлять добавлением внешней добавки к частицам тонера, используя смеситель фирмы Henschel и затем осуществляя высокоскоростное перемешивание. Можно использовать любой диоксид кремния при том условии, что он является пригодным для применения в полимеризованных тонерах.

Согласно следующему предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, полимеризованный тонер можно получать приготовлением водной дисперсионной среды, содержащей фосфат кальция, осажденный из смеси, включающий водный раствор фосфата натрия и водный раствор хлорида кальция, гомогенизацией смеси мономеров, таким образом, что ее диспергируют в форме мелких капель в водной дисперсионной среде, полимеризацией смеси мономеров, диспергированной в форме капель, промыванием и сушкой основы полимеризованного тонера и нанесением на основу полимеризованного тонера внешней добавки.

Далее подробно описан способ изготовления полимеризованного тонера согласно вышеуказанному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.

(1) Изготовление полимеризованного тонера

Готовили водный дисперсионный раствор, содержащий фосфат кальция, осажденный смешиванием 0,1 М водного раствора фосфата натрия и 1 М водного раствора хлорида кальция, смесь мономеров добавляли в водный дисперсионный раствор и затем прилагали сдвигающее усилие с помощью гомогенизатора таким образом, чтобы осуществить гомогенизацию, в результате которой смесь мономеров диспергировалась в форме мелких капель, после чего осуществляли полимеризацию, получая, таким образом, основу тонера.

Мономер может включать ароматический виниловый мономер или мономер на основе акрилата, мономер на основе метакрилата, мономер на основе диена или их смеси и по выбору может дополнительно включать кислый или основной олефиновый мономер.

(2) Отделение фосфата кальция и сушка

Для отделения фосфата кальция от раствора, содержащего полимеризованный тонер, полученный указанным способом, соляную кислоту добавляли в раствор после реакции полимеризации, в результате чего pH раствора устанавливали на уровне ниже 2, таким образом полностью диссоциируя фосфат кальция в водной фазе. Затем дистиллированную воду добавляли в количестве двойной массы раствора, чтобы разбавить раствор, после чего прилагали сдвигающее усилие, используя гомогенизатор, и осуществляли отделение и промывание, используя фильтр, фильтр-пресс, обычную центрифугу, непрерывную высокоскоростную центрифугу типа декантатора и т.д., таким образом, что фосфат кальция полностью отделялся от полимера.

Наконец, осуществляли фильтрование, чтобы отделить воду, и полученный на фильтре осадок тонера помещали в вакуумную печь и сушили в вакууме при комнатной температуре, получая, таким образом, полимеризованный тонер.

(3) Нанесение внешней добавки

Диоксид кремния добавляли к основе полимеризованного тонера, используя смеситель фирмы Henschel, и наносили на поверхность основы внешнюю добавку при перемешивании с высокой скоростью (5000 об/мин) в течение 7 мин.

С другой стороны, настоящее изобретение предлагает полимеризованный тонер, изготовленный вышеуказанным способом. Полимеризованный тонер изготавливают из смеси мономеров, включающей стабилизатор пигмента, регулятор заряда, пигмент и мономер для связующей смолы, и можно включать, в частности, в расчете на 100 мас.ч. суммарного количества полимеризованного тонера, от 0,1 до 20 мас.ч. и предпочтительно 0,5 до 10 мас.ч. стабилизатора пигмента на основе стирола, имеющего среднемассовую молекулярную массу от 2000 до 20000, от 0,1 до 20 мас.ч. и предпочтительно 0,2 до 10 мас.ч. регулятора заряда, от 1 до 10 мас.ч. и предпочтительно от 2 до 8 мас.ч. пигмента и от 0 до 30 мас.ч. и предпочтительно от 0,1 до 30 мас.ч. воска. По существу, в расчете на 100 мас.ч. мономера для связующей смолы, можно дополнительно добавлять, если это необходимо, одно или более веществ, в качестве которых выбирают от 0,03 до 10 мас.ч. инициатора реакции, от 0,003 до 15 мас.ч. сшивателя и от 0,003 до 12 мас.ч. регулятора молекулярной массы.

Кроме того, на поверхность частиц тонера, изготовленных таким способом в качестве основы тонера, как отмечено выше, можно наносить диоксид кремния или подобные материалы.

Полимеризованный тонер согласно настоящему изобретению имеет превосходные свойства, которые обеспечивают узкое распределение частиц по размерам, высокую эффективность переноса и однородность изображений; кроме того, он имеет среднеобъемный размер частиц от 7,0 до 8,5 мкм (микрометров), стандартное отклонение 1,3 или менее, соответствующее отношению среднеобъемного размера частиц и среднечисленного размера частиц, и эффективность переноса 95% или более. При измерении однородности изображения, разность концентрации изображения между угловыми частями и центральной частью печатной бумаги составляет 0,05 или менее, означая, таким образом, получение совершенно превосходной однородности изображения.

В настоящем изобретении информация, которую можно добавлять или исключать, помимо приведенного выше описания, если это необходимо, не ограничена определенным образом.

Полезные эффекты

Согласно настоящему изобретению, оптимальное количество фосфата кальция используют в качестве стабилизатора водной дисперсии, и стабилизатор пигмента на основе стирола, имеющий молекулярную массу в заданном интервале используют, чтобы осуществлять суспензионную полимеризация, в результате чего эффективно получается тонер, имеющий узкое распределение частиц по размерам, повышенную устойчивость пигмента в частицах тонера и превосходные поляризационные характеристики.

Кроме того, полимеризованный тонер согласно настоящему изобретению имеет узкое распределение частиц по размерам, что делает возможным, таким образом, легко регулировать распределение частиц тонера по размерам и значительно упрощает воспроизведение качества изготавливаемого тонера. Кроме того, полимеризованный тонер может обеспечивать высокую эффективность переноса и однородность изображений, показывая, таким образом, очень высокую эффективность в электрографическом проявлении и т.д.

Способ осуществления изобретения

Следующие предпочтительные примеры, которые приведены, чтобы способствовать пониманию настоящего изобретения, представляют собой просто иллюстрации, которые не следует истолковывать в качестве ограничения объема настоящего изобретения.

Пример 1

Изготовление полимеризованного тонера

Смешивали 500 мас.ч. воды с 686 мас.ч. 0,1 М водного раствора фосфата натрия и 100 мас.ч. 1 М раствора хлорида кальция, получая, таким образом, водную дисперсионную среду, в которой кристаллы фосфата кальция осаждались из фазы водного раствора, который затем нагревали до температуры реакции, составлявшей 70°C, и перемешивали в течение 20 минут. Количество фосфата кальция в водной дисперсионной среде регулировали на уровне 3 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. следующей смеси мономеров.

Композицию мономеров, включающую 160 мас.ч. стирола, 36 мас.ч. н-бутилакрилата, и 4 мас.ч. акриловой кислоты, смешивали с 4 мас.ч. аллилметакрилата в качестве сшивателя и 0,4 мас.ч. н-додецилмеркаптана в качестве регулятора молекулярной массы, затем смешивали с 3 мас.ч. блоксополимера типа стирол-бутадиен-стирол (SBS), имеющего молекулярную массу 10000, в качестве стабилизатора пигмента, и 1 мас.ч. стиролакрилового сополимера (молекулярная масса 16500), содержащего сульфоксильные группы, в качестве регулятора заряда, растворенного в достаточной степени, добавляли 10 мас.ч. пигмента и перемешивали при 2000 об/мин в течение 2 часов, используя шаровую мельницу, после чего отделяли измельчающие шары и, наконец, получали 225 мас.ч. смеси мономера и пигмента.

Данную смесь нагревали до 70°C на водяной бане, добавляли 20 мас.ч. парафинового воска и затем перемешивали в течение 20 минут, получая, таким образом, смесь мономеров, которую затем гомогенизировали с водной дисперсионной средой, используя гомогенизатор при 13000 об/мин, в результате чего смесь мономеров была диспергирована в форме мелких капель в водной дисперсионной среде, и перемешивали при 200 об/мин, используя лопастный смеситель, оставляя реагировать в течение 15 часов, получая, наконец, полимеризованный тонер.

Промывание с центрифугированием

Соляную кислоту добавляли в водный дисперсионный раствор, содержащий полимеризованный тонер, синтезированный указанным способом, чтобы установить pH на уровне ниже 2, таким образом, чтобы растворить фосфат кальция в водной фазе, после чего дисперсионный раствор разбавляли двойной массой дистиллированной воды, затем прилагали к нему сдвигающее усилие, используя гомогенизатор, и осуществляли центрифугирование, используя центрифугу Beckman J2-21M с ротором JA-14, при 3000 об/мин в течение 15 минут. Концентрированный раствор, содержащий полимеризованный тонер, далее дважды подвергали серии процедур, разбавляя двойным количеством дистиллированной воды, прилагая сдвигающее усилие с помощью гомогенизатора и центрифугируя затем на центрифуге Beckman J2-21M с ротором JA-14 при 3000 об/мин в течение 15 минут, в результате чего удаляли фосфат кальция с поверхности тонера. Наконец, проводили фильтрование для отделения воды, после чего полученный осадок тонера с фильтра помещали в вакуумную печь и сушили в вакууме при комнатной температуре в течение 48 часов, чтобы приготовить основу полимеризованного тонера. Среднеобъемный размер частиц основы полимеризованного тонера составлял 7 мкм, и отношение (стандартное отклонение) среднеобъемного размера частиц и среднечисленного размера частиц составляло 1,26.

Нанесение внешней добавки

Смешивали 100 мас.ч. основы полимеризованного тонера с 2 мас.ч. диоксида кремния, используя смеситель фирмы Henschel, и перемешивали при высокой скорости (5000 об/мин) в течение 7 минут, в результате чего на поверхность основы полимеризованного тонера была нанесена внешняя добавка.

Пример 2

Полимеризованный тонер изготавливали таким же способом, как в примере 1, за исключением того, что количество фосфата кальция составляло 5 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. смеси мономеров.

Пример 3

Полимеризованный тонер изготавливали таким же способом, как в примере 1, за исключением того, что стирол-этилен-стирол (SES), имеющий среднемассовую молекулярную массу 50000, использовали в качестве стабилизатора пигмента.

Пример 4

Полимеризованный тонер изготавливали таким же способом, как в примере 1, за исключением того, что стирол-изопрен-стирол (SIS), имеющий среднемассовую молекулярную массу 80000, использовали в качестве стабилизатора пигмента.

Пример 5

Полимеризованный тонер изготавливали таким же способом, как в примере 1, за исключением того, что стиролбутадиен (SB), имеющий среднемассовую молекулярную массу 80000, использовали в качестве стабилизатора пигмента.

Пример 6

Полимеризованный тонер изготавливали таким же способом, как в примере 1, за исключением того, что стирол-бутадиен-стирол (SBS), имеющий среднемассовую молекулярную массу 80000, использовали в качестве стабилизатора пигмента.

Пример 7

Полимеризованный тонер изготавливали таким же способом, как в примере 1, за исключением того, что стирол-бутадиен-стирол (SBS), имеющий среднемассовую молекулярную массу 120000, использовали в качестве стабилизатора пигмента.

Сравнительный пример 1

Полимеризованный тонер изготавливали таким же способом, как в примере 1, за исключением того, что стабилизатор пигмента не использовали.

Сравнительный пример 2

Полимеризованный тонер изготавливали таким же способом, как в примере 1, за исключением того, что стирол-бутадиен-стирол (SBS), имеющий среднемассовую молекулярную массу 1000, использовали в качестве стабилизатора пигмента.

Сравнительный пример 3

Полимеризованный тонер изготавливали таким же способом, как в примере 1, за исключением того, стирол-бутадиен-стирол (SBS), имеющий среднемассовую молекулярную массу 205000, использовали в качестве стабилизатора пигмента.

Сравнительный пример 4

Полимеризованный тонер изготавливали таким же способом, как в примере 1, за исключением того, что фосфат кальция не использовали.

Сравнительный пример 5

Полимеризованный тонер изготавливали таким же способом, как в примере 1, за исключением того, что количество фосфата кальция составляло 1,5 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. смеси мономеров.

Сравнительный пример 6

Полимеризованный тонер изготавливали таким же способом, как в примере 1, за исключением того, что количество фосфата кальция составляло 7 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. смеси мономеров.

Сравнительный пример 7

Полимеризованный тонер изготавливали таким же способом, как в примере 1, за исключением того, что лаурилсульфат натрия, имеющий среднемассовую молекулярную массу 288, который представляет собой низкомолекулярное поверхностно-активное вещество, использовали вместо блоксополимера на основе стирола в качестве стабилизатора пигмента.

Сравнительный пример 8

Полимеризованный тонер изготавливали таким же способом, как в примере 1, за исключением того, что PVA использовали вместо фосфата кальция в качестве стабилизатора дисперсии.

Сравнительный пример 9

Полимеризованный тонер изготавливали таким же способом, как в примере 1, за исключением того, что коллоидный диоксид кремния использовали вместо фосфата кальция в качестве стабилизатора дисперсии.

Сравнительный пример 10

Полимеризованный тонер изготавливали таким же способом, как в примере 1, за исключением того, что полиакрилат, имеющий среднемассовую молекулярную массу 20000, цепь которого была частично замещена фторуглеродом или алкиламином, использовали вместо блоксополимера на основе стирола в качестве стабилизатора пигмента.

Пример испытаний

Свойства полимеризованных тонеров примеров 1-7 и сравнительных примеров 1-10 оценивали, как указано ниже.

Эффективность переноса тонера

Дозатор картриджа лазерного принтера HP4600 (поставщик Hewlett Packard) заполняли тонером с обработанной поверхностью и измеряли суммарную массу дозатора, после чего прямоугольное изображение, имеющее ширину 19 см и длину 1,5 см, печатали на 1000 листах печатной бумаги формата A4, затем измеряли массу дозатора и, таким образом, израсходованное количество тонера вычисляли согласно следующему уравнению 1.

Уравнение 1

Израсходованное количество (г) = масса дозатора перед печатью 1000 листов - масса дозатора после печати 1000 листов

Кроме того, массу барабана, который можно было отделить от дозатора, измеряли до и после печати, и количество тонера, которое не было перенесено на бумагу, но было бесполезно израсходовано, вычисляли согласно следующему уравнению 2.

Уравнение 2

Бесполезно израсходованное количество тонера (г) = масса барабана после печати 1000 листов - масса барабана перед печатью 1000 листов

Израсходованное количество и бесполезно израсходованное количество тонера вычисляли, как указано выше, и эффективность переноса определяли согласно следующему уравнению 3.

Уравнение 3

Эффективность переноса (%) = {(израсходованное количество - бесполезно израсходованное количество тонера)/израсходованное количество}×100

Однородность изображения

Всю поверхность печатной бумаги формата A4 запечатывали, используя лазерный принтер HP2600 (поставщик Hewlett Packard), и концентрации изображения в четырех угловых частях и одной центральной части печатной бумаги измеряли, используя измеритель концентрации изображения RD918 от фирмы Macbeth. При оценке однородности изображения изображение, в котором разность измеренных значений составляла 0,05 или менее, считали однородным, изображение, в котором разность измеренных значений составляла 0,1 или менее, считали удовлетворительным, и изображение, в котором разность измеренных значений превышала 0,1, считали неоднородным.

Результаты оценки среднего размера частиц, стандартного отклонения, эффективности переноса и однородности изображения полимеризованных тонеров примеров 1-7 и сравнительных примеров 1-10 приведены ниже в таблице 1.

Таблица 1 № Стабилизатор дисперсии Стабилизатор пигмента Полимеризованный тонер Компо-нент Кол-во (мас.ч.) Компо-нент Молеку-лярная масса Кол-во (мас.ч.) Средний размер частиц (мкм) Стандартное отклоне-ние Эффективность переноса (%) Однородность изображения Пример 1 Фосфат кальция 3 SBS 10000 3 7,5 1,26 97 Однородное Пример 2 Фосфат кальция 5 SBS 10000 3 7,2 1,27 96 Однородное Пример 3 Фосфат кальция 3 SES 50000 3 7,7 1,26 96 Однородное Пример 4 Фосфат кальция 3 SIS 80000 3 7,9 1,27 97 Однородное Пример 5 Фосфат кальция 3 SB/SI 80000 3 7,8 1,28 97 Однородное Пример 6 Фосфат кальция 3 SBS 80000 3 8,0 1,27 98 Однородное Пример 7 Фосфат кальция 3 SBS 120000 3 8,2 1,28 97 Однородное Срав. пример 1 Фосфат кальция 3 - - - 7,1 1,27 96 Неоднородное Срав. пример 2 Фосфат кальция 3 SBS 1000 3 7,0 1,28 95 Неоднородное Срав. пример 3 Фосфат кальция 3 SBS 205000 3 9,5 1,29 90 Неоднородное Срав. пример 4 - - SBS 10000 3 - - - -

Срав. пример 5 Фосфат кальция 1,5 SBS 10000 3 10,5 1,4 70 Неоднородное Срав. пример 6 Фосфат кальция 7 SBS 10000 3 10,5 1,45 60 Неоднородное Срав. пример 7 Фосфат кальция 3 Лаурил-сульфат натрия 288 3 7,0 145 80 Неоднородное Срав. пример 8 PVA 3 SBS 10000 3 7,5 1,40 80 Неоднородное Срав. пример 9 Колоидный диоксид кремния 3 SBS 10000 3 7,5 1,45 75 Неоднородное Срав. пример 10 Фосфат кальция 3 Полиакрилат 20000 3 7,5 1,45 75 Неоднородное

Как очевидно из таблицы 1, полимеризованные тонеры примеров 1-7 согласно настоящему изобретению, в которых соответствующее количество фосфата кальция использовано в качестве стабилизатора водной дисперсии, и также использован стабилизатор пигмента на основе стирола, имеющий соответствующую молекулярную массу, имели среднеобъемный размер частиц от 7,2 до 8,2 мкм, стандартное отклонение от 1,26 до 1,28, соответствующее отношению среднеобъемного размера частиц и среднечисленного размера частиц, превосходную эффективность переноса 96% или более и очень хорошую однородность изображения.

Можно видеть, что полимеризованные тонеры примеров 1-7 являются превосходными в отношении распределения частиц по размерам, эффективности переноса и изображения по сравнению со сравнительными примерами 1-6, в которых молекулярная масса и количество стабилизатора пигмента или количество фосфата кальция выходят за пределы настоящего изобретения, сравнительными примерами 7 и 10, в которых использованы другие стабилизаторы пигмента вместо блоксополимера на основе стирола, и сравнительными примерами 8 и 9, в которых использованы другие стабилизаторы дисперсии вместо фосфата кальция.

В частности, когда не используют стабилизатор пигмента, как в сравнительном примере 1, разность концентраций изображения между угловыми частями и центральной частью печатной бумаги составляет 0,1 или более, и, таким образом, получаются неоднородные изображения. Когда молекулярная масса стабилизатора пигмента чрезмерно мала и находится на уровне 1000, как в сравнительном примере 2, могут получаться такие неоднородные изображения. Напротив, когда молекулярная масса стабилизатора пигмента чрезмерно высока и находится на уровне 205000, как в сравнительном примере 3, добавление стабилизатора пигмента может повышать вязкость смеси мономеров, и получаемый в результате тонер имеет очень большой средний размер частиц, составляющий 9,5 мкм, и, таким образом, при использовании данного тонера в принтере становится чрезмерным количество израсходованного тонера, в результате чего могут получаться неоднородные изображения.

Между тем, когда диспергатор не используют, как в сравнительном примере 4, во время полимеризации может образовываться коагулят частиц тонера, делая невозможным изготовление тонера, пригодного для оценки изображения. Когда фосфат кальция используют в количествах, составляющих 1,5 мас.ч. и 7 мас.ч., как в сравнительных примерах 5 и 6, соответственно, и выходящих за пределы оптимального интервала значений, стандартные отклонения полимеризованных тонеров составляют 1,4 и 1,45, означая, что распределение частиц по размерам является широким, и, кроме того, значения эффективности переноса заметно снижаются до 70% и 60%, и получаются неоднородные изображения.

Что касается сравнительных примеров 7 и 10, когда традиционное низкомолекулярное поверхностно-активное вещество, а именно лаурилсульфат натрия и высокомолекулярный модифицированный полиакрилат используют в качестве стабилизатора пигмента, стандартные отклонения полимеризованных тонеров составляют 1,45, означая, что распределение частиц по размерам является широким, и, кроме того, значения эффективности переноса снижаются до 80% и 75%, соответственно, и получаются неоднородные изображения. В частности, когда модифицированный полиакрилат используют в качестве стабилизатора пигмента, как в сравнительном примере 10, может образовываться большое количество порошка, нежелательно расширяя распределение частиц по размерам и снижая эффективность переноса. Когда традиционный PVA и коллоидный диоксид кремния используют вместо фосфата кальция в качестве диспергатора, как в сравнительных примерах 8 и 9, соответственно, стандартные отклонения полимеризованных тонеров составляют 1,40 и 1,45, означая, что распределение частиц по размерам является широким, и, кроме того, значения эффективности переноса снижаются до 80% и 75%, и получаются неоднородные изображения.

Как указано выше, согласно настоящему изобретению, оптимальное количество фосфата кальция используют в качестве водного диспергатора, и блоксополимер на основе стирола, имеющий высокую молекулярную массу, используют в качестве стабилизатора пигмента, в результате чего изготавливают полимеризованный тонер, который имеет узкое распределение частиц по размерам с однородным размером частиц и может обеспечивать высокую эффективность переноса и однородные изображения.

Настоящее изобретение относится к способу изготовления полимеризованного тонера и, более конкретно, к способу изготовления полимеризованного тонера, в котором суспензионную полимеризацию осуществляют, используя фосфат кальция в качестве стабилизатора водной дисперсии и используя полимерный стабилизатор пигмента, имеющий молекулярную массу в заданном интервале. Настоящее изобретение относится к способу изготовления полимеризованного тонера, который включает стадии: приготовление водной дисперсионной среды, содержащей фосфат кальция; приготовление смеси мономеров, включающей стабилизатор пигмента на основе стирола, имеющий среднемассовую молекулярную массу от 2000 до 200000, регулятор заряда, пигмент и мономер для связующей смолы; диспергирование смеси мономеров в форме капель в водной дисперсионной среде и осуществление суспензионной полимеризации смеси мономеров, диспергированной в форме капель, и фосфат кальция используют в количестве от 2 до 6 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. смеси мономеров. Кроме того, заявлен полимеризованный тонер, изготовленный с использованием данного способа. Технический результат, достигаемый от реализации заявленной группы изобретений заключается в предложении способа эффективного изготовления полимеризованного тонера, который может обеспечивать узкое распределение частиц по размерам, высокую эффективность переноса и однородные изображения. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 1 табл., 10 прим.

1. Способ изготовления тонера, который включает стадии:
приготовление водной дисперсионной среды, содержащей фосфат кальция;
приготовление смеси мономеров, включающей стабилизатор пигмента на основе стирола, имеющий среднемассовую молекулярную массу от 2000 до 200000, регулятор заряда, пигмент и мономер для связующей смолы;
диспергирование смеси мономеров в форме капель в водной дисперсионной среде; и
осуществление суспензионной полимеризации смеси мономеров, диспергированной в форме капель,
и фосфат кальция используют в количестве от 2 до 6 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. смеси мономеров.

2. Способ по п.1, в котором фосфат кальция получают, смешивая водный фосфатный раствор с водным раствором соли кальция.

3. Способ по п.2, дополнительно включающий регулирование pH водной дисперсионной среды от 4 до 7 добавлением водорастворимой неорганической кислоты в водный фосфатный раствор и последующим добавлением в него водного раствора соли кальция.

4. Способ по п.1, в котором стабилизатор пигмента на основе стирола представляет собой одно или более веществ, выбранных из группы, которую составляют стирол-бутадиен-стирол, стирол-изопрен-стирол, стирол-этилен-стирол, стирол-этилен-бутилен-стирол, стирол-этилен-пропилен-стирол, стирол-бутадиен, стирол-изопрен, стирол-этилен-бутилен, и стирол-этилен-пропилен.

5. Способ по п.1, в котором стадия диспергирования смеси мономеров в форме капель в водной дисперсионной среде включает перемешивание смеси мономеров и водной дисперсионной среды для получения смешанного раствора и гомогенизацию смешанного раствора в гомогенизаторе при скорости от 5000 до 20000 об/мин.

6. Способ по п.1, дополнительно включающий промывание полученных частиц тонера для удаления фосфата кальция и сушку частиц тонера после суспензионной полимеризации.

7. Способ по п.6, дополнительно включающий регулирование pH раствора для суспензионной полимеризации на уровне 2,0 или менее добавлением водорастворимой неорганической кислоты в раствор перед промыванием.

8. Способ по п.1, в котором мономер для связующей смолы представляет собой одно или более веществ, выбранных из группы, которую составляют ароматический виниловый мономер, мономер на основе акрилата, мономер на основе метакрилата, и мономер на основе диена.

9. Способ по п.1, в котором пигмент представляет собой одно или более веществ, выбранных из группы, которую составляют пигмент типа металлического порошка, пигмент металлооксидного типа, пигмент углеродного типа, пигмент сульфидного типа, пигмент типа соли хрома, пигмент ферроцианидного типа, пигмент типа азокрасителя, пигмент типа кислотного красителя, пигмент типа основного красителя, пигмент типа протравного красителя, фталоцианин, пигмент хинакридонового типа и пигмент диоксанового типа.

10. Способ по п.1, в котором смесь мономеров дополнительно включает одну или более добавок, выбранных из группы, которую составляют воск, инициатор реакции, сшиватель, замасливатель, регулятор молекулярной массы и аппрет.

11. Способ по п.10, в котором воск представляет собой одно или более веществ, выбранных из группы, которую составляют парафиновый воск, микрокристаллический воск, церезиновый воск, карнаубский воск, воск на основе сложных эфиров, воск на основе полиэтилена и воск на основе полипропилена.

12. Способ по п.10, в котором инициатор реакции представляет собой одно или более веществ, выбранных из группы, которую составляют азобисизобутиронитрил, азобисвалеронитрил, пероксид бензоила, пероксид лауроила, пероксид калия и персульфат аммония.

13. Способ по п.10, в котором сшиватель представляет собой одно или более веществ, выбранных из группы, которую составляют дивинилбензол, этилендиметакрилат, диметакрилат этиленгликоля, диакрилат диэтиленгликоля, 1,6-гексаметилендиакрилат, аллилметакрилат, 1,1,1-триметилолпропантриакрилат, триаллиламин и тетрааллилоксиэтан.

14. Способ по п.10, в котором регулятор молекулярной массы представляет собой одно или более веществ, выбранных из группы, которую составляют трет-додецилмеркаптан, н-додецилмеркаптан, н-октилмеркаптан, четыреххлористый углерод и четырехбромистый углерод.

15. Полимеризованный тонер, изготовленный способом по любому из пп.1-14.

16. Полимеризованный тонер по п.15, включающий в расчете на 100 мас.ч. суммарного количества полимеризованного тонера, от 0,1 до 20 мас.ч. стабилизатора пигмента на основе стирола, имеющего среднемассовую молекулярную массу от 2000 до 20000, от 0,1 до 20 мас.ч. регулятора заряда, от 1 до 10 мас.ч. пигмента и от 0 до 30 мас.ч. воска.

17. Полимеризованный тонер по п.15, дополнительно включающий одно или более веществ, выбранных из группы, которую составляют от 0,1 до 10 мас.ч. инициатора реакции, от 0,001 до 10 мас.ч. сшивателя и от 0,001 до 8 мас.ч. регулятора молекулярной массы в расчете на 100 мас.ч. мономера для связующей смолы.