ПОЛИМЕРИЗОВАННАЯ ЗАПОЛНЯЮЩАЯ ЧАСТИЦА С УСИЛЕННЫМ ЗАРЯДОМ Российский патент 2017 года по МПК G03G9/08 G03G9/93 G03G9/97 

Область техники

Настоящее изобретение относится в целом к методам изготовления тонеров, более точно, к методам агрегации и коалесценции эмульсии, а также к композициям тонеров, получаемым такими методами, и к методам проявления с использованием таких тонеров.

Уровень техники

В ряде электрофотографических устройств и процессов проявленные тонером изображения наносятся на подложки. Затем может осуществляться термическое закрепление тонера на подложке путем его нагрева контактным или бесконтактным термозакрепителем, при этом под действием переносимого тепла тонер расплавляется на подложке. Тем не менее, качество проявленного изображения может варьировать в зависимости, в том числе, от свойств композиции тонера, срока службы тонера (измеряемого числом циклов печати, осуществленных с использованием композиции тонера) и от того, как композиция тонера реагирует на изменения условий работы, таких как температура и относительная влажность.

У многих существующих тонеров накопление заряда зависит от температуры и влажности. Например, многие тонеры удовлетворительно действуют в условиях окружающей среды (70°F, относительной влажности 20%) и в условиях низкой температуры и низкой влажности (60°F, относительной влажности 10%), но их эффективность снижается в условиях высокой температуры и высокой влажности (80°F, относительной влажности 80%). Желательна удовлетворительная эффективность композиции тонера в более широком диапазоне различных условий с сохранением высокого качества печати.

В качестве решения этой задачи предлагалось включать в композицию тонера регулятор заряда (ССА) путем применения на поверхности частиц тонера в качестве внешней добавки поверх частиц тонера или включения непосредственно в частицы тонера в качестве внутренней добавки. Тем не менее, включение в частицы тонера не усиливает заряд в достаточной степени, а применение в качестве внешней добавки не обеспечивает свойств накопления постоянного заряда с течением времени по мере старения композиции тонера. Ни один из этих двух подходов не обеспечивает эффективного решения задачи накопления частицами тонера постоянного заряда с течением времени.

Эта задача в свою очередь усложняется в связи с возрастающими требованиями к процессу проявления тонера. Например, внедряются электрофотографические устройства и процессы, требующие большего числа отпечатанных копий и увеличенного срока службы композиции тонера с точки зрения числа циклов печати. Тем не менее, в случае многих композиций тонеров требование большего числа отпечатанных копий привело бы к увеличению количества добавок, внедряемых в поверхность частицы тонера, что уводит в сторону от задачи увеличения срока службы. После использования тонера для получения 10000, 20000 и даже 30000 отпечатанных копий внедрение добавок в поверхность частица тонера достигает такой степени, что снижается заряд и увеличивается число отказов при печати.

Соответственно, существует потребность в композициях тонеров, обеспечивающих свойства более постоянного накопления заряда на протяжении срока службы тонера. Также существует потребность в композициях тонеров без такой степени внедрения добавок в поверхность частицы тонера до окончания срока службы картриджа, что обеспечивает более высокую эффективность и стабильность печати в более широком диапазоне температурных/влажностных условий и увеличенный срок службы картриджа.

Сущность изобретения

В настоящем изобретении предложена частица тонера, имеющая сердцевину и оболочку, окружающую сердцевину, при этом оболочка содержит полимеризованную заполняющую частицу с усиленным зарядом, содержащую сополимер регулятора заряда и мономера.

В настоящем изобретении также предложен способ получения частиц тонера, включающий:

получение суспензии путем смешивания первой эмульсии, содержащей смолу, необязательно воск, необязательно краситель, необязательно поверхностно-активное вещество, необязательно коагулянт и одну или несколько дополнительных добавок, нагревание суспензии с целью получения агрегированных в суспензии частиц, формирование второй эмульсии, содержащей:

мономер и

регулятор заряда,

полимеризацию второй эмульсии с целью получения сополимера мономера и регулятора заряда, и

включение сополимера в частицы тонера,

при этом агрегированные частицы образуют сердцевину частиц тонера.

В настоящем изобретении дополнительно предложен тонер, содержащий частицы тонера, имеющие сердцевину и оболочку, окружающую сердцевину, при этом оболочка содержит полимеризованную заполняющую частицу с усиленным зарядом, содержащую сополимер регулятора заряда и мономера.

Подробное описание изобретения

В настоящем изобретении предложена частица тонера, имеющая сердцевину и оболочку, которая содержит полимеризованную заполняющую частицу с усиленным зарядом. Полимеризованная заполняющая частица с усиленным зарядом содержит сополимер регулятора заряда (ССА) и мономера. Соответственно, ССА включен в оболочку частиц тонера и является ее частью. Тем самым обеспечивается ряд преимуществ по сравнению с композициями тонеров, у которых ССА включен в сердцевину частиц тонера, и композициями тонеров, у которых ССА добавляется в частицы тонера в качестве внешней добавки.

За счет включения ССА в заполняющие частицы оболочки путем сополимеризации уменьшается взаимодействие регуляторов заряда с карбоксильными группами в процессах агрегации и коалесценции эмульсии, что снижает потерю ССА частицами тонера. Тем самым дополнительно усиливается накопление отрицательного заряда тонером, обеспечиваются отличные характеристики накопления заряда и продлевается срок службы тонера. Поскольку в результате включения ССА в заполняющие частицы оболочки уменьшается количество традиционных поверхностных добавок, необходимых для корректировки трибоэлектрического заряда, тем самым также может достигаться снижение издержек.

Для изготовления тонера может использоваться любой мономер, применимый для получения используемого в тонере латекса.

Полимерный латекс может содержать один полимер или смесь полимеров. Применимые полимеры включают стиролакрилаты, стиролбутадиены, стиролметакрилаты, в частности поли(стиролалкилакрилат), поли(стирол-1,3-диен),

поли(стиролалкилметакрилат), поли(стиролалкилакрилат-акриловую кислоту), поли(стирол-1,3-диен-акриловую кислоту), поли(стиролалкилметакрилат-акриловую кислоту), поли(алкилметакрилат-алкилакрилат), поли(алкилметакрилат-арилакрилат), поли(арилметакрилат-алкилакрилат), поли(алкилметакрилат-акриловую кислоту), поли(стиролалкилакрилат-акрилонитрил-акриловую кислоту), поли(стирол-1,3-диен-акрилонитрил-акриловую кислоту), поли(алкилакрилат-акрилонитрил-акриловую кислоту), поли(стирол-бутадиен), поли(метилстирол-бутадиен), поли(метил метакрилат-бутадиен), поли(этилметакрилат-бутадиен), поли(пропилметакрилат-бутадиен), поли(бутилметакрилат-бутадиен), поли(метилакрилат-бутадиен), поли(этилакрилат-бутадиен), поли(пропилакрилат-бутадиен), поли(бутилакрилат-бутадиен), поли(стирол-изопрен), поли(метилстирол-изопрен), поли(метилметакрилат-изопрен), поли(этилметакрилат-изопрен), поли(пропилметакрилат-изопрен), поли(бутилметакрилат-изопрен), поли(метилакрилат-изопрен), поли(этилакрилат-изопрен), поли(пропилакрилат-изопрен), поли(бутилакрилат-изопрен), поли(стирол-пропилакрилат), поли(стирол-бутилакрилат), поли(стирол-бутадиен-акриловую кислоту), поли(стирол-бутадиен-метакриловую кислоту), поли(стирол-бутадиен-акрилонитрил-акриловую кислоту), поли(стирол-бутилакрилат-акриловую кислоту), поли(стирол-бутилакрилат-метакриловую кислоту), поли(стирол-бутилакрилат-акрилонитрил), поли(стирол-бутилакрилат-акрилонитрил-акриловую кислоту), поли(стирол-бутадиен), поли(стирол-изопрен), поли(стирол-бутилметакрилат), поли(стирол-бутилакрилат-акриловую кислоту), поли(стирол-бутилметакрилат-акриловую кислоту), поли(бутилметакрилат-бутилакрилат), поли(бутилметакрилат-акриловую кислоту), поли(акрилонитрил-бутилакрилат-акриловую кислоту) и их сочетания. Полимеры могут являться блок-сополимерами, статистическими или чередующимися сополимерами.

Для получения полимерного латекса также могут использоваться полиэфирные смолы. Полиэфирная смола может использоваться в дополнение к описанным полимерным латексам или может заменять полимерный латекс.

Для получения полимерных латексов может использоваться любая полиэфирная смола. Смолой может являться аморфная смола, кристаллическая смола и/или их сочетание. Смолой может являться полиэфирная смола, такая как описана в патентах US 6593049 и 6756176. Применимые также включают смесь аморфной полиэфирной смолы и кристаллической полиэфирной смолы, как описано в патенте US 6830860,

Полиэфирная смола может быть получена из продуктов реакции с участием бисфенола А и окиси пропилена или карбоната пропилена, а также из сложных полиэфиров, полученных путем введения этих продуктов реакции в реакцию с фумаровой кислотой, как описано в патенте US 5227460, и разветвленных полиэфирных смол, образующихся в результате реакции диметилтерефталата с 1,3-бутандиолом, 1,2-пропандиолом и пентаэритритом.

Если полимер получают не в виде эмульсии, для агрегации эмульсии требуется, чтобы из полимеров были сначала получены латексные эмульсии поточными методами с использованием растворителя, такими как эмульгирование с испарением растворителя и/или фазоинверсное эмульгирование с растворителем.

Сшитой смолой может являться сшитый полимер, такой как сшитые стиролакрилаты, стиролбутадиены и/или стиролметакрилаты. Применимые сшитые смолы включают сшитый поли(стиролалкилакрилат), поли(стирол-бутадиен), поли(стирол-изопрен), поли(стиролалкилметакрилат), поли(стиролалкилакрилат-акриловая кислоту), поли(стирол-бутадиен-акриловую кислоту), поли(стирол-изопрен-акриловую кислоту), поли(стиролалкилметакрилат-акриловую кислоту), поли(алкилметакрилаталкилакрилат), поли(алкилметакрилат-арилакрилат), поли(арилметакрилаталкилакрилат), поли(алкилметакрилат-акриловую кислоту), поли(стиролалкилакрилат-акрилонитрил акриловую кислоту), сшитую поли(алкилакрилат-акрилонитрил-акриловую кислоту) и их смеси.

Для сшивания полимера может использоваться сшивающий агент, такой как дивинилбензол или другие дивинилароматические или дивинилакрилатные или метакрилатные мономеры. Сшивающий агент может содержаться в количестве от около 0,01 до около 25%, например от около 0,5 до около 15% или от около 1 до около 10% по весу сшитой смолы.

Частицы сшитой смолы могут содержаться в тонере в количестве от около 1 до около 20%, например от около 4 до около 15% или от около 5 до около 14% по весу тонера. Смолой, используемой для изготовления тонера, может являться смесь гель-смолы и несшитой смолы. В несшитую латексную смолу может добавляться гель-латекс, суспендированный в поверхностно-активном веществе. Гель-латекс означает, например, латекс, содержащий сшитую смолу или полимер или их смеси или несшитую смолу, подвергнутую сшиванию.

Гель-латекс может содержать субмикронные частицы сшитой смолы со среднеобъемным диаметром от около 10 до около 200 нм, например от около 20 до около 100 нм или от около 30 до около 80 нм. Гель-латекс может быть суспендирован в водной фазе содержащего воду поверхностно-активного вещества, количество которого может составлять от около 0,5 до около 5%, например от около 0,7 до около 2% или от около 0,75 до 1,5% по весу всего сухого вещества.

Красители, воски и другие добавки, используемые для получения композиций тонера, могут находиться в виде дисперсий, которые содержат поверхностно-активные вещества. Кроме того, частицы тонера могут быть получены методами агрегации эмульсии, в которых смолу и другие компоненты тонера вводят в контакт с одним или несколькими поверхностно-активными веществами, получают эмульсию, агрегируют частицы тонера, сцепляют, необязательно промывают и сушат, и восстанавливают.

Может использоваться одно, два или более поверхностно-активных веществ. Применимые поверхностно-активные вещества включают ионные или неионные поверхностно-активные вещества. Используемое поверхностно-активное вещество может содержаться в количестве от около 0,01 до около 15% или от около 0,75 до около 4% или от около 1 до около 3% по весу композиции тонера.

Применимые неионные поверхностно-активные вещества включают, например, спирты, кислоты и простые эфиры.

Применимые анионные поверхностно-активные вещества включают сульфаты и сульфонаты, додецилсульфат натрия (SDS), додецилбензолсульфонат натрия, додецилнафталинсульфат натрия, диалкилбензолалкилсульфаты и сульфонаты, кислоты, такие как абиетиновая кислота и их сочетания.

Примеры применимых катионных поверхностно-активных веществ включают алкилбензилдиметиламмонийхлорид, диалкилбензолалкиламмонийхлорид, лаурилтриметиламмонийхлорид, алкилбензилметиламмонийхлорид, алкилбензилдиметиламмонийбромид, бензалконийхлорид, цетилпиридинийбромид, C₁₂, C₁₅, C₁₇ триметиламмонийбромиды, галоидные соли четвертичных полиоксиэтилалкиламинов, додецилбензилтриэтилхлоридаммония, MIRAPOL™ и ALKAQUAT™ производства компании Alkaril Chemical Company, SANIZOL™ (бензалконийхлорид) производства компании Као Chemicals и их смеси.

Выбор конкретных поверхностно-активных веществ или их сочетаний, а также используемых количеств каждого из них находится в компетенции специалистов в данной области техники.

При получении полимерного латекса могут использоваться инициаторы. Применимые инициаторы включают растворимые в воде инициаторы, такие как персульфат аммония, персульфат натрия и персульфат калия, и органические растворимые инициаторы, включающие органические перекиси и азосоединения, включая Vazo-перекиси, такие как VAZO 64™ (2-метил 2-2'-азобиспропаннитрил), VAZO 88™ (2-2'-азобис(изобутирамид)дигидрат) и их сочетания. Дополнительные растворимые в воде инициаторы включают соединения азоамидина, например 2,2'-азобис(2-метил-N-фенилпропионамидин)дихлоргидрат, 2,2'-азобис[N-(4-хлорфенил)-2-метилпропионамидин]дихлоргидрат, 2,2'-азобис[N-(4-гидроксифенил)-2-метил-пропионамидин]дихлоргидрат, 2,2'-азобис[N-(4-аминофенил)-2-метилпропионамидин]тетрахлоргидрат, 2,2'-азобис[2-метил-N(фенилметил)пропионамидин]дихлоргидрат, 2,2'-азобис[2-метил-N-2-пропенилпропионамидин]дихлоргидрат, 2,2'-азобис[N-(2-гидроксиэтил)2-метилпропионамидин]дихлоргидрат, 2,2'-азобис[2(5-метил-2-имидазолин-2-ил)пропан]дихлоргидрат, 2,2'-азобис[2-(2-имидазолин-2-ил)пропан]дихлоргидрат, 2,2'-азобис[2-(4,5,6,7-тетрагидро-1Н-1,3-диазепин-2-ил)пропан]дихлоргидрат, 2,2'-азобис[2-(3,4,5,6-тетрагидропиримидин-2-ил)пропан]дихлоргидрат, 2,2'-азобис[2-(5-гидрокси-3,4,5,6-тетрагидропиримидин -2-ил)пропан]дихлоргидрат, 2,2'-азобис {2-[1-(2-гидроксиэтил)-2-имидазолин-2-ил]пропан}дихлоргидрат, их сочетания и т.п.

Инициаторы могут добавляться в любых применимых количествах, таких как от около 0,1 до около 8%, от около 0,2 до около 5% или от около 0,3 до 4% по весу мономеров.

При получении полимерного латекса также могут использоваться регуляторы степени полимеризации. Применимые регуляторы степени полимеризации включают додекантиол, октантиол, четырехбромистый углерод и т.п. или их сочетания. Регуляторы степени полимеризации могут добавляться в любом применимом количестве, например от около 0,1 до около 10%, от около 0,2 до около 5% или от около 3 до около 4% по весу мономеров.

В тонер могут включаться применимые красящие вещества, такие как красители, пигменты, смеси красителей, смеси пигментов, смеси красителей и пигментов в количествах от около 0,1 до около 35%, от около 1 до около 15% или от около 3 до около 10% по весу тонера.

Тонеры могут необязательно содержать воск, которым может являться воск одного типа или сочетание двух или более восков различных типов. При включении воска он может содержаться в количестве, например, от около 1 до около 25%, от около 2 до около 25% или от около 5 до около 20% по весу частиц тонера.

Применимые воски включают воски со средней молекулярной массой от около 500 до около 20000, например от около 700 до около 15000 или от около 1000 до около 10000. Применимые воски включают, например, полиолефины, такие как полиэтиленовые, полипропиленовые и полибутеновые воски, такие как предлагаются на рынке компанией Allied Chemical and Petrolite Corporation, например, POLYWAX™, полиэтиленовые воски производства компании Baker Petrolite, парафиновые эмульсии производства компаний Michaelman, Inc. и Daniels Products, EPOLENE N-15™, предлагаемый на рынке компанией Eastman Chemical Products, Inc., и VISCOL 550-P™, представляющий собой полипропилен с низкой среднемассовой молекулярной массой производства компании Sanyo Kasei К. К.; воски на растительной основе, такие как карнаубский воск, рисовый воск, канделильский воск, сумаховый воск и масло хохобы; воски на животной основе, такие как пчелиный воск; воски на минеральной основе и воски на нефтяной основе, такие как горный воск, озокерит, церезин, парафиновый воск, микрокристаллический воск и воск, получаемый синтезом Фишера-Тропша; сложноэфирные воски, получаемые из высших жирных кислот и высших спиртов, такие как стеарилстеарат и бегенилбегенат; сложноэфирные воски, получаемые из высших жирных кислот и одновалентных или многовалентных низших спиртов, такие как бутилстеарат, пропилолеат, глицеридмоностеарат, глицериддистеарат и пентаэритритолтетрабегенат; сложноэфирные воски, получаемые из высших жирных кислот и многовалентных мультимерных спиртов, такие как диэтиленгликольмоностеарат, дипропиленгликольдистеарат, диглицерилдистеарат и триглицерилтетрастеарат; воски на основе сложного эфира сорбита и высшей жирной кислоты, такие как сорбитмоностеарат, и воски на основе сложного холестерилового эфира высшей жирной кислоты, такие как холестерилстеарат. Примеры функционализованных восков, которые могут использоваться, включают, например, амины, амиды, например AQUA SUPERSLIP 6550™, SUPERSLIP 6530™ производства компании Micro Powder Inc., фторированные воски, например POLYFLUO 190™, POLYFLUO 200™, POLYSILK 19™, POLYSILK 14™ производства компании Micro Powder Inc., фторированные амидные воски, например, MICROSPERSION 19™ также производства компании Micro Powder Inc., имиды, сложные эфиры, четвертичные амины, карбоновые кислоты или акриловую полимерную эмульсию, например, JONCRYL 74™, 89™, 130™, 537™ и 538™ во всех случаях производства компании SC Johnson Воск, и хлорированные полипропилены и полиэтилены производства компаний Allied Chemical and Petrolite Corporation и SC Johnson. Также могут использоваться смеси и сочетания перечисленных восков. Воски могут использоваться, например, в качестве антиадгезионных средств в валиках для термического закрепления.

Частицы тонера могут быть получены любым способом, находящимся в компетенции специалистов в данной области техники. Например, они могут быть получены путем сочетания связующего полимерного латекса, необязательного воска, необязательного красителя и других необязательных добавок. Хотя далее описаны методы агрегации эмульсии, для получения частиц тонера может использоваться любой применимый способ, включая химические методы, такие как суспендирование и инкапсуляция, описанные в патентах US 5290654 и 5302486. Композиции и частицы тонера могут быть получены методами агрегации и коалесценции, в которых небольшие частицы смолы агрегируются до достижения соответствующего размера частиц тонера, а затем подвергаются коалесценции с целью получения частиц окончательной формы и структуры.

Композиции тонера могут быть получены методами агрегации эмульсии, например, путем агрегации смеси необязательного воска и любых других желательных или требуемых добавок и эмульсий, содержащих описанные выше смолы, необязательно в описанных выше поверхностно-активных веществах, а затем коалесценции агрегированной смеси. Смесь может быть получена путем добавления необязательного воска или других материалов, которые также могут необязательно находится в дисперсии(-ях), содержащей поверхностно-активное вещество, в эмульсию, которой может являться смесь двух или более содержащих смолы эмульсий.

В процессе эмульсионной полимеризации в соответствующий реактор, такой как смеситель, могут добавляться реагенты. В реакторе может смешиваться соответствующее количество по меньшей мере одного мономера, например от 1 до около 10 мономеров, поверхностно-активного вещества (веществ), необязательного функционального мономера, необязательного инициатора и необязательного регулятора степени полимеризации, и может инициироваться процесс эмульсионной полимеризации. Условия реакции, выбранные для осуществления эмульсионной полимеризации, включают температуры от около 45 до около 120°С, например от около 60 до около 90°С или от около 65 до около 85°С.

Полимеризация может продолжаться до получения частиц желаемого размера. Частицы могут иметь среднеобъемный диаметр от около 40 до около 800 нм, например, от около 100 до около 400 нм или от около 140 до около 350 нм, измеренный, например, с помощью анализатора размера частиц Microtrac UPA150,

Уровень рН получаемой смеси может регулироваться с помощью кислоты. Уровень рН смеси может регулироваться от около 2 до около 8, например от около 2,5 до около 5,5 или от около 2,5 до около 4,5. Смеси могут быть подвергнуты гомогенизации. Если смесь гомогенизируется, гомогенизация может осуществляться путем перемешивания со скоростью от около 600 до около 8000 оборотов в минуту (об/мин) или от около 2000 до около 7000 об/мин или от около 4000 до около 6000 об/мин. Гомогенизация может осуществляться любыми применимыми средствами.

После получения описанной смеси в нее может быть добавлено вызывающее агрегацию вещество. Применимые вызывающие агрегацию вещества включают водные растворы двухвалентного или многовалентного катионного вещества. Вызывающим агрегацию веществом могут являться, например, галоидные соединения полиалюминия, хлорид полиалюминия (РАС) или соответствующий бромид, фторид или йодид, силикаты полиалюминия, такие как сульфосиликат полиалюминия (PASS), и растворимые в воде соли металлов, включающие хлорид алюминия, нитрит алюминия, сульфат алюминия, алюминиевокалиевые квасцы, ацетат кальция, хлорид кальция, нитрит кальция, оксилат кальция, сульфат кальция, ацетат магния, нитрат магния, сульфат магния, ацетат цинка, нитрат цинка, сульфат цинка, хлорид цинка, бромид цинка, бромид магния, хлорид меди, сульфат меди и их сочетания. Вызывающее агрегацию вещество, например, соль полиметалла может находиться в растворе азотной кислоты или разбавленных растворах других кислот, таких как серная кислота, соляная кислота, лимонная кислота или уксусная кислота. Вызывающее агрегацию вещество может добавляться в смесь при более низкой температуре, чем температура стеклования (Tg) смолы.

Вызывающее агрегацию вещество может добавляться в смесь, используемую для изготовления тонера, в количестве от около 0,1 до около 0,25, от около 0,11 до около 0,20 или от около 0,12 до около 0,18 частей на сто частей смолы в смеси.

Количество удерживаемых частицей ионов металла, таких как Al³⁺, может влиять на блеск тонера. Количество удерживаемых ионов металла может дополнительно регулироваться путем добавления таких веществ, как ЭДТК. Количество удерживаемого частицами тонера сшивающего агента, например, Al³⁺ может составлять от около 0,1 до около 1, от около 0,25 до около 0,8 или около 0,5 частей на сто частей.

С целью регулирования агрегации и коалесценции частиц вызывающее агрегацию вещество может дозироваться в смесь в течение определенного времени. Оно может дозироваться в смесь в течение от около 5 до около 240 минут, от около 30 до около 200 минут или от около 40 до около 120 минут. Добавление также может осуществляться в условиях перемешивания смеси, например, со скоростью от около 50 до около 1000 об/мин, от около 100 до около 500 об/мин или от около 125 до около 450 об/мин и при более низкой температуре, чем температура стеклования смолы, как описано выше, например от около 30 до около 90°С, от около 35 до около 70°С или от около 40 до около 65°С.

Агрегация частиц может осуществляться, пока не будут получены частицы предварительно заданного желаемого размера. Заданный желаемый размер означает определенный заранее размер частиц, который желательно получить, при этом размер частиц контролируется в процессе агрегации до достижения такого размера. В процессе агрегации могут отбираться образцы для анализа и определения среднего размера частиц. Таким образом, агрегация может осуществляться путем поддержания повышенной температуры или путем медленного повышения температуры, например, до уровня от около 40 до около 100°С, от около 45 до около 75°С или от около 50 до около 65°С и выдерживания смеси при этой температуре в течение от около 30 до около 360 минут, от около 50 до около 300 минут, или от около 60 до около 120 минут с продолжающимся перемешиванием с целью получения агрегированных частиц. После того, как достигнут предварительно заданный желаемый размер частиц, процесс агрегации прекращают. Заданный желаемый размер частиц может находиться в упомянутых выше диапазонах размеров частиц тонера.

На сформированные агрегированные частицы тонера может наноситься оболочка. В качестве оболочки может использоваться любая смола, описанная выше как смола, применимая в качестве сердцевины. Оболочка может содержать или состоять из одной или нескольких аморфных смол. Оболочка из смолы может наноситься на агрегированные частицы любым способом, находящимся в компетенции специалистов в данной области техники. Оболочка может наноситься до достижения желаемого окончательного размера частиц тонера. Окончательный размер частиц тонера может составлять от около 2 до около 15 микрон, например, от около 3 до около 10 микрон, или от около 3,5 до около 8 микрон.

Для формирования оболочки поверх агрегатов и получения частиц тонера с конфигураций сердцевина-оболочка может использоваться аморфный сложный полиэфир. В качестве альтернативы, для формирования латексной оболочки может использоваться сополимер стирола и n-бутилакрилата. Латекс, используемый для формирования оболочки, может иметь температуру стеклования от около 35 до около 75°С, например от около 40 до около 70°С или от около 45 до около 65°С. Оболочка может содержать второй несшитый полимер, такой как стирол, акрилат, метакрилат, бутадиен, изопрен, акриловые кислоты, метакриловую кислоту, акрилонитрил, сложный полиэфир или их сочетания.

При нанесении оболочки на сформированные агрегированные частицы тонера может добавляться латекс в количестве от около 20 до около 40%, например от около 26 до около 3% или от около 28 до около 34% по весу сухой частицы тонера.

Эмульгированная смола, используемая в процессе формирования оболочки, обычно содержит частицы размером от около 100 до около 260 нм, от около 105 до около 155 нм или около 110 нм и обычно имеет содержание твердого вещества от около 10 до около 50%, от около 15 до около 40% или около 35% по весу.

Частицы тонера могут содержать полимеризованные заполняющие частицы с усиленным зарядом, которые содержат сополимер регулятора заряда и мономер.

Применимые регуляторы заряда включают комплексы металлов с алкильными производными кислот, таких как салициловая кислота, с другими кислотами, такими как производные дикарбоновой кислоты, бензойная кислота, оксинафтойная кислота, сульфоновые кислоты, другие комплексы, такие как полигидроксиалканоат, трехгалоидная цинковая соль четвертичного фосфония, комплексы металлов с диметилсульфоксидом и их сочетания. Металлы, используемые при формировании таких комплексов, включают цинк, марганец, железо, кальций, цирконий, алюминий, хром и их сочетания. Алкильные группы, которые могут использоваться при получении производных салициловой кислоты, включают метил, бутил, трет-бутил, пропил, гексил и их сочетания. Примеры таких регуляторов заряда включают такие предлагаемые на рынке продукты, как BONTRON® Е-84 и BONTRON® Е-88 (производства компании Orient Chemical). BONTRON® Е-84 является комплексом цинка с 3,5-ди-трет-бутилсалициловой кислотой в виде порошка. BONTRON® E-88 является смесью гидроксиалюминий-бис[2-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилбензоата] и 3,5-ди-трет-бутилсалициловой кислоты. Другие применимые регуляторы заряда включают комплекс калия с 3,5-ди-трет-бутилсалициловой кислотой, комплекс циркония с 3,5-ди-трет-бутилсалициловой кислотой и комплекс алюминия с 3,5-ди-трет-бутилсалициловой кислотой, описанные в патентах US 5223368 и 5324613, и их сочетания.

Применимые мономеры включают мономеры с функциональностью карбоновых кислот, такие как акриловая кислота, метакриловая кислота, β-СЕА, поли(2-карбоксиэтил)акрилат, 2-карбоксиэтилметакрилат, акриловая кислота и их производные и сочетания. Например, функциональные мономеры могут иметь следующую формулу (I):

в которой R1 означает водород или метильную группу; R2 и R3 независимо выбраны из алкильных групп, содержащих от около 1 до около 12 атомов углерода, или фенильной группы; n равно от около 0 до около 20, например, от около 1 до около 10 или от около 2 до около 8. Применимые функциональные мономеры включают бета-карбоксиэтилакрилат (β-СЕА), поли(2-карбоксиэтил)акрилат, 2-карбоксиэтилметакрилат и их сочетания.

Функциональные мономеры с функциональностью карбоновых кислот также могут содержать небольшое количество ионов металлов, таких как натрий, калий и/или кальций, для достижения лучших результатов эмульсионной полимеризации. Ионы металлов могут содержаться в количестве от около 0,001 до около 10%, например, от около 0,5 до около 5% или от около 1,0 до около 3,5% по весу функционального мономера с функциональностью карбоновой кислоты.

Функциональный мономер может добавляться в количестве от около 0,01 до около 5%, например от около 0,05 до около 2% или от около 0,1 до около 1% по весу тонера. Полимеризованные заполняющие частицы с усиленным зарядом могут содержать один или несколько ССА и один или несколько мономеров. Например, ССА может являться салицилово-цинковая кислота или салицилово-алюминиевая кислота, а мономером может являться метилметакрилат.

Мономер может содержаться в количестве от около 99,9 до около 80,0%, например от около 99,6 до около 85,0% или от около 99,0 до около 92,0% по общему весу полимеризованных заполняющих частиц с усиленным зарядом. ССА может содержаться в количестве от около 0,01 до около 20,0%, например от около 0,1 до около 15,0% или от около 0,5 до около 8,0% по общему весу полимеризованных заполняющих частиц с усиленным зарядом.

Условия получения полимеризованных заполняющих частиц с усиленным зарядом находятся в компетенции специалистов в данной области техники. Полимеризованные заполняющие частицы с усиленным зарядом могут быть получены путем сочетания и растворения регулятора заряда (ССА), функционального мономера, дополнительного мономера, регулятора степени полимеризации и необязательного поверхностно-активного вещества в применимой емкости, такой как смеситель. Затем в реактор с соответствующим количеством воды и поверхностно-активного вещества может быть загружено соответствующее количество затравочных мономеров, функциональных мономеров и т.п., после чего добавляется соответствующее количество инициатора для начала процесса образования латексной затравки. После получения затравочных частиц начинают подачу смеси мономеров, содержащей растворенный ССА, с целью получения полимеризованных заполняющих частиц с усиленным зарядом желаемого размера.

Смесь может быть полимеризована, например, методом эмульсионной полимеризации, суспензионной полимеризации, дисперсионной полимеризаций и их сочетаний.

Условия реакции, выбранные для получения полимеризованных заполняющих частиц с усиленным зарядом, включают температуры, например, от около 30 до около 90°С, например от около 40 до около 75°С или от около 45 до около 70°С. Смешивание может осуществляться со скоростью от около 75 до около 450 оборотов в минуту (об/мин), например, от около 120 до около 300 об/мин или от около 150 до около 250 об/мин. Реакция может продолжаться до получения полимеризованных заполняющих частиц с усиленным зарядом, что может занимать от около 100 до около 660 минут, например, от около 200 до около 400 минут, или до полного преобразования мономера с получением приемлемых остаточных нелетучих веществ.

Для получения полимеризованных заполняющих частиц с усиленным зарядом может использоваться любое описанное выше поверхностно-активное вещество. Поверхностно-активное вещество может содержаться в количестве от около 0,25 до около 1,25%, например от около 0,37 до около 0,85% или от около 0,45 до около 0,7% по весу полимеризуемой смеси.

Условия реакции, выбранные для получения полимеризованных заполняющих частиц с усиленным зарядом, включают температуры от около 30 до около 100°С, от около 40 до около 90°С или от около 45 до около 80°С. Смешивание может осуществляться со скоростью от около 75 до около 450 оборотов в минуту (об/мин), от около 100 до около 450 об/мин или от около 120 до около 300 об/мин. Реакция может продолжаться до получения полимеризованных заполняющих частиц с усиленным зарядом, что может занимать от около 100 до около 660 минут или от около 200 до около 400 минут или от 225 до около 300 минут, или до полного преобразования мономера с получением приемлемых остаточных нелетучих веществ.

Получаемые полимеризованные заполняющие частицы с усиленным зарядом могут иметь размер от около 250 до около 1000 нм, например, от около 300 до около 650 нм или от около 325 до около 500 нм.

Полимеризованные заполняющие частицы с усиленным зарядом могут быть включены в оболочку частицы тонера путем включения в латексную оболочку до ее добавления к сердцевине, включения в последние 10, 20 или 30% остающейся латексной оболочки во время ее формирования, включения в конце формирования латексной оболочки или добавления в поверхность сухой частицы.

Полимеризованные заполняющие частицы с усиленным зарядом могут включаться в оболочку в любой желаемый момент ее формирования с последующим завершением формирования оболочки. Это может делаться путем добавления полимеризованных заполняющих частиц с усиленным зарядом в эмульсию для формирования оболочки, при этом полимеризованные заполняющие частицы с усиленным зарядом могут добавляться непосредственно в эмульсию, или желательно в эмульсию для формирования оболочки добавляют раствор или эмульсию, содержащую полимеризованные заполняющие частицы с усиленным зарядом. Включение заполняющих частиц в частицы тонера описано, например, в патенте US 7276320,

Частицы тонера также могут содержать другие необязательные добавки. Например, помимо описанных выше полимеризованных заполняющих частиц с усиленным зарядом тонер может содержать регуляторы положительного или отрицательного заряда в количестве от около 0,1 до около 10%, от около 1 до около 3% или от 1,5 до около 2,5% по весу тонера. Применимые регуляторы заряда включают четвертичные соединения аммония, в том числе алкилпиридиний-галогениды; бисульфаты; соединения алкилпиридиний, включая описанные в патенте US 4298672; композиции органических сульфатов и сульфонатов, включая описанные в патенте US 4338390; тетрафторбораты цетилпиридиния; метилсульфат дистеарилдиметиламмония; алюминиевые соли, такие как BONTRON E84™ или Е88™ (Hodogaya Chemical); и их сочетания. Такие регуляторы заряда могут применяться одновременно с описанной выше смолой оболочки или после применения смолы оболочки.

С частицами тонера также могут быть смешаны частицы внешней добавки, включая ускорители потока, которые могут присутствовать на поверхности частиц тонера. Примеры этих добавок включают окиси металлов, такие как окись титана, окись кремния, окись олова их смеси и т.п.; коллоидные и аморфные кремнеземы, такие как AEROSIL®, соли металлов и соли металлов жирных кислот, включая стеарат цинка, окиси алюминия, окиси церия и их смеси. Каждая из этих внешних добавок может содержаться в количестве от около 0,1 до около 5%, от около 0,25 до около 3% или от около 1,5 до около 2,5% по весу тонера. Применимые добавки описаны в патентах US 3590000, 3800588 и 6214507.

Свойства частиц тонера могут быть определены любым применимым методом и устройством. Среднеобъемный диаметр частиц (D_50v); среднеобъемное стандартное геометрическое отклонение (GSDv) и среднечисловое стандартное геометрическое отклонение (GSDn) могут определяться с помощью измерительного прибора, такого как Beckman Coulter Multisizer 3, используемого согласно указаниям изготовителя.

Полученные частицы тонера могут демонстрировать отличные характеристики накопления заряда в условиях очень высокой относительной влажности. В зоне низкой влажности (зоне С) при температуре около 10°С и относительной влажности 15% заряд может составлять, например, около -50 мкк/г и/или около -100 мкк/г, а в зоне высокой влажности (зоне А) при температуре около 28°С и относительной влажности 85% заряд может составлять около -15 мкк/г или около -40 мкк/г. В зоне низкой влажности частицы тонера могут иметь частицы тонера могут иметь заряд около -45 мкк/г, такой как около -65 мкк/г или около -85 мкк/г, а в зоне высокой влажности частицы тонера могут иметь заряд около -15 мкк/г, такой как около -25 мкк/г или около -45 мкк/г.

Тонеры также могут иметь отношение исходного заряда к массе (Q/m) от около -3 до около -45 мкк/г, от около -10 до около -40 мкк/г или от около -15 до около -35 мкк/г и отношение окончательного заряда тонера к массе после смешивания с поверхностными добавками от около -10 до около -85 мкк/г, например от около -15 до около -65 мкк/г или от около -20 до около -55 мкк/г.

Частицы тонера могут иметь отношение исходного заряда к массе (Q/M) более около -35 мкк/г в зоне А (при 80°F, относительной влажности 80-85%), такое как от около -35 до около -80 мкк/г или от около -40 до около -70 мкк/г; более около -65 мкк/г в зоне В (при 70°F, относительной влажности 50%), такое как от около -65 до около -100 мкк/г или от около -45 до около -85 мкк/г; и более около -80 мкк/г в зоне J (при 70°F, относительной влажности 10%), такое как от около -80 до около -120 мкк/г или от около -75 до около -90 мкк/г.

Способами согласно изобретению могут достигаться желаемые уровни блеска. Так, например, показатель блеска тонера может составлять от около 10 до около 100 единиц, от около 50 до около 95 единиц или от около 15 до около 65 единиц блеска Гарднера.

Сухие частицы тонера за исключением внешних поверхностных добавок могут иметь следующие характеристики:

(1) среднеобъемный диаметр частиц от около 2,5 до около 20 микрон, от около 2,75 до около 10 микрон или от около 3 до около 9 микрон;

(2) среднечисловое стандартное геометрическое отклонение (GSDn) и/или среднеобъемное стандартное геометрическое отклонение (GSDv) от около 1,05 до около 1,55, от около 1,1 до около 1,4 или от около 1,16 до около 1,26;

(3) округлость от около 0,9 до около 1 (измеренную, например, анализатором Sysmex FPIA 2100), от около 0,93 до около 0,99 или от около 0,95 до около 0,98;

(4) температуру стеклования от около 45 до около 65°С, например от около 48 до около 62°С или от около 49 до около 60°С;

(5) частицы тонера могут иметь площадь поверхности, вычисленную хорошо известным методом БЭТ, от около 0,5 до около 6,5 м²/г, такую как от около 0,8 до около 1,8 м²/г или от около 0,9 до около 1,5 м²/г. Например, в случае частиц тонера голубого, желтого, пурпурного и черного цвета вычисленная методом БЭТ площадь поверхности может составлять менее 1 м²/г, например, от около 0,8 до около 1,8 м²/г, такую как от около 0,85 до около 1,6 м²/г или от около 0,9 до около 1,2 м²/г.

Может быть желательным, чтобы частицы тонера имели различные температуры плавления кристаллического полиэфира и воска и температуру стеклования аморфного полиэфира, определенную методом дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC), и чтобы температуры плавления и температура стеклования существенно не снижались при пластификации аморфного и кристаллического полиэфиров или любого необязательного воска. Во избежание пластификации может быть желательным осуществлять эмульсионную агрегацию при более низкой температуре коалесценции, чем температура плавления кристаллического компонента и восковых компонентов.

Частицы тонера могут использоваться непосредственно в виде однокомпонентного проявителя, т.е. без отдельного носителя, или частицы тонера могут быть смешаны с частицами носителя с целью получения двухкомпонентной композиции тонера. Содержание тонера в проявителе может составлять от около 1 до около 25%, от около 2 до около 15% или от около 3 до около 9% по общему весу проявителя.

Примеры частиц носителя, которые могут использоваться для смешивания с тонером, включают частицы, способные за счет трибоэлектрического эффекта приобретать заряд с полярностью, противоположной заряду частиц тонера. Наглядные примеры применимых частиц носителя включают гранулированный циркон, гранулированный кремний, стекло, сталь, никель, ферриты, ферриты железа, двуокись кремния и т.п. Другие носители включают носители, описанные в патентах US 3847604, 4937166 и 4935326.

С любым желаемым сомономером могут быть необязательно сополимеризованы полиметилметакрилаты (РММА) при условии, что у получаемого сополимера сохраняется приемлемый размер частиц. Применимые сомономеры могут включать моноалкил или диалкиламины, такие как диметиламиноэтилметакрилат, диэтиламиноэтилметакрилат, диизопропиламиноэтилметакрилат или трет-бутиламиноэтилметакрилат и т.п. Частицы носителя могут быть получены путем смешивания сердцевины-носителя с полимером в количестве от около 0,05 до около 10%, от около 0,01 до около 3%или от около 0,5 до около 2,5% по весу частиц носителя с покрытием, пока они не сцепятся с сердцевиной-носителем за счет механического сжатия и электростатического притяжения.

Для нанесения полимера на поверхность частиц сердцевины-носителя могут использоваться различные эффективные применимые средства, например, каскадное валковое смешивание, обработка в барабане, дробление, встряхивание, электростатическое распыление пылевого облака, псевдоожиженный слой, электростатическая дисковая обработка, электростатическая завеса и их сочетания. Затем смесь частиц сердцевины-носителя и полимера может быть нагрета, чтобы полимер расплавился и закрепился на частицах сердцевины-носителя. После этого частицы носителя с покрытием могут быть охлаждены и затем отнесены к желаемому размеру.

Применимые носители могут иметь стальную сердцевину от около 25 до около 100 мкм, от около 50 до около 75 мкм или от около 30 до около 60 мкм, покрытую от 0,5 до около 10%, от около 0,7 до около 5% или от около 0,8 до около 2,5% по весу проводящей смеси полимеров, включающей, например, метилакрилат и углеродную сажу, как описано в патентах US 5236629 и 5330874.

Частицы носителя могут быть смешаны с частицами тонера в различных применимых сочетаниях. Их содержание может составлять от около 1 до около 20%, например, от около 2 до около 15% или от около 4 до около 10% по весу композиции тонера.

Тонеры могут применяться в электрофотографических процессах, включая процессы, описанные в патенте US 4295990. В устройстве для проявки изображений может применяться система проявки любого известного типа.

Процессы формирования изображений включают, например, получение изображения с помощью электрофотографического устройства, содержащего накапливающий заряд компонент, формирующий изображения компонент, фотопроводящий компонент, проявляющий компонент, переносящий компонент и термозакрепляющий компонент. Проявляющий компонент может содержать проявитель, полученный путем смешивания носителя с описанной в изобретении композицией тонера.

После того, как помощью тонеров/проявителей применимым способом проявки сформировано изображение, оно может быть перенесено на носитель изображения. Тонеры могут использоваться для проявки изображения в проявочном устройстве с использованием валика для термического закрепления. Валик для термического закрепления может быть нагрет до более высокой температуры, чем температура термического закрепления тонера, например, до температур от около 70 до около 160°С, от около 80 до около 150°С или от около 90 до около 140°С после или время расплавления на носителе изображения.

Термическое закрепление проявленного тонером изображения может осуществляться любыми традиционными средствами. Может применяться облучение, осуществляемое в том же устройстве и/или на той же стадии, на которой осуществляется традиционное термическое закрепление, или в отдельном устройстве и/или на отдельной стадии термического закрепления. Эта стадия облучения может обеспечивать бесконтактное термическое закрепление тонера, при этом может не требоваться традиционное термическое закрепление под давлением.

Облучение может осуществляться на том же устройстве и/или на той же стадии, на которой осуществляется традиционное термическое закрепление. Термическое закрепление путем облучения может осуществляться преимущественно одновременно с традиционным термическим закреплением, например, за счет размещения источника облучения перед или сразу после нагретого прижимного валика в сборе. Желательно, чтобы такой источник облучения находился сразу после нагретого прижимного валика в сборе с тем, чтобы сшивание происходило уже после термического закрепления изображении.

Облучение может осуществляться в отдельном устройстве и/или на отдельной стадии помимо устройства и/или стадии традиционного термического закрепления.

Термическое закрепление путем облучения осуществляться в отдельном устройстве помимо традиционного устройства, такого как нагретый прижимной валик для термического закрепления. Термическое закрепление путем облучения может осуществляться в качестве необязательной стадии, например, применяемой с целью отверждения облучением изображений, когда требуются улучшенные свойства, характерные для высокотемпературной офсетной печати документов, но не применяемой, когда такие улучшенные свойства не требуются.

Проявленное тонером изображение может термически закрепляться облучением и необязательным теплом без традиционного термического закрепления под давлением. Этот процесс может именоваться бесконтактным термическим закреплением. Термическое закрепление путем облучения может осуществляться любым применимым облучателем и в соответствии с применимыми параметрами, чтобы вызывать желаемую степень сшивания ненасыщенного полимера.

Бесконтактное термическое закрепление может осуществляться путем облучения тонера инфракрасным светом на волне длиной от около 800 до около 1000 см^-1, от около 800 до около 950 см^-1 или от около 850 до около 900 см^-1 в течение от около 5 миллисекунд до около 2 секунд, от около 50 миллисекунд до около 1 секунды или от около 100 миллисекунд до около 0,5 секунды.

Когда применяется также тепло, изображение может термически закрепляться путем облучения, такого как инфракрасный свет в нагретой среде, например, при температуре от около 100 до около 250°С, от около 125 до около 225°С или от около 150 до около 190°С.

Примеры устройств для получения таких изображений могут включать устройства, описанные в патенте US 7141761.

При термическом закреплении композиции тонера путем облучения получаемое термически закрепленное изображение не имеет свойств, характерных для офсетной печати документов, то есть изображение не является офсетным при температуре до около 90°С, например до около 85°С или до около 80°С. Получаемое термически закрепленное изображение также имеет повышенное сопротивление истиранию и царапанию по сравнению с традиционными термически закрепленными проявленными тонером изображениями.

Примеры

Приведенные далее примеры имеют целью проиллюстрировать варианты осуществления настоящего изобретения.

Пример 1

Получение латекса, содержащего регулятор заряда

Получили смесь мономеров, состоящую из около 1498,0 весовых частей стирола, полученного от компании Scientific Polymer Products, около 358,0 весовых частей n-бутилакрилата, полученного от компании Scientific Polymer Products, в весовом соотношении около 81:19, около 27,0 весовых частей 1-додекантиола, полученного от компании Sigma-Aldrich, в количестве около 1,38% по общему весу стирола/n-бутилакрилата и около 74,0 весовых частей 3,5 ССА в виде цинковой соли ди-трет-бутилсалициловой кислоты, полученного от компании Orient Corporation of America, в количестве около 4% по общему весу стирола/n-бутилакрилата. В эту смесь, в которой не полностью растворился ССА, добавили около 56,0 весовых частей β-карбоксиэтилакрилата (β-CEA), полученного от компании Bimax, в количестве около 3% по общему весу стирола/n-бутилакрилата. После перемешивания смеси мономеров в течение около 20 минут 3,5 цинковая соль ди-трет-бутилсалициловой кислоты стала полностью растворимой и вошла в состав смеси мономеров.

Получили затравочную смесь мономеров из около 34,0 весовых частей стирола, около 8,0 весовых частей n-бутилакрилата, около 0,6 весовых частей 1-додекантиола и около 1,26 весовых частей β-СЕА.

Получили исходный раствор поверхностно-активного вещества из около 750 весовых частей дистиллированной воды и около 48,0 весовых частей DOWFAX™ 2A1, алкилдифенилоксиддисульфоната производства компании Dow Chemical.

Получили латекс путем следующей эмульсионной полимеризации описанных смесей мономеров.

Использовали 8-литровый стеклянный реактор с рубашкой, оснащенный полуосевыми лопастями из нержавеющей стали с углом наклона 45°, термопарой в качестве температурного зонда, охлаждаемым водой конденсатором с выпускным отверстием для азота, впускным отверстием для азота, внутренней охлаждающей способностью и баней с циркуляцией горячей воды. После того, как температура рубашки достигла около 83°С и непрерывного продувания азотом загрузили в реактор около 1925 весовых частей дистиллированной воды и около 7,0 весовых частей DOWFAX™ 2A1, алкилдифенилоксиддисульфоната производства компании Dow Chemical. Установили частоту вращения мешалки около 170 оборотов в минуту (об/мин) и поддерживали ее в течение около 1 часа, при этом с помощью внутренней системы охлаждения поддерживали температуру содержимого реактора около 75°С.

Перенесли в реактор затравочную смесь мономеров и перемешивали в течение около 20 минут с целью сохранения стабильной эмульсии и уравновешивания температуры содержимого реактора на уровне около 75°С. Получили раствор инициатора из около 37,0 весовых частей персульфата аммония, полученного от компании FMC, а затем в течение около 20 минут добавили около 129,0 весовых частей дистиллированной воды. Продолжали перемешивание в течение еще около 20 минут, чтобы завершить формирование затравочных частиц. Полученные затравочные частицы имели размер около 48 нм, определенный с помощью светорассеивающего прибора Honeywell MICROTRAC® UPA 150.

На этом этапе добавили основную смесь мономеров, содержащую растворенную цинковую соль 3,5-ди-трет-бутилсалициловой кислоты, при подаче со скоростью около 7,5 весовых частей в минуту с одновременным добавлением исходного раствора поверхностно-активного вещество при подаче со скоростью около 3,0 весовых частей в минуту.

Продолжили подачу мономера и поверхностно-активного вещества, и через 135 минут или после добавления около 1013 весовых частей смеси мономеров, содержащей растворенную цинковую соль 3,5-ди-трет-бутилсалициловой кислоты, размер частиц латекса, определенный с помощью светорассеивающего прибора Honeywell MICROTRAC® UPA 150, составлял около 158 нм.

Продолжили подачу мономера и раствора поверхностно-активного вещества в течение около 270 минут, пока не было добавлено в общей сложности около 2011,0 весовых частей мономера и около 798,0 весовых частей поверхностно-активного вещества и завершили подачу мономера и поверхностно-активного вещества. Затем перемешивали содержимое реактора еще в течение 240 минут при температуре около 75°С в постоянной среде азота, чтобы завершить преобразование мономера.

На этом этапе охладили реактор и содержимое до комнатной температуры, извлекли и профильтровали латекс.

Полученные частицы латекса имели среднеобъемный диаметр около 204 нм, определенный с помощью светорассеивающего прибора Honeywell MICROTRAC® UPA 150, что доказывает, что размер частиц может быть увеличен путем дополнительного добавления мономера.

Пример 2

Получение латекса, содержащего регулятор заряда

Получили латекс согласно процедуре, описанной в Примере 1, но с увеличенным добавлением основной смеси мономеров, содержащей растворенную цинковую соль 3,5-ди-трет-бутилсалициловой кислоты, и одновременным добавлением исходного поверхностно-активного вещества для продолжения увеличения размера частиц латекса. Общее время подачи превысило 270 минут с соответствующим увеличением подачи поверхностно-активного вещества до достижения желаемого размера частиц от 300 до 500 нм, определенного с помощью светорассеивающего прибора Honeywell MICROTRAC® UPA 150.

Пример 3

Получение латекса, содержащего регулятор заряда с метилметакрилатом

Получили латекс согласно процедуре, описанной в Примере 2, но вместо стирола/n-бутилакрилата в качестве мономера использовали метилметакрилат, и увеличили добавление основной смеси мономеров, содержащей растворенную цинковую соль 3,5-ди-трет-бутилсалициловой кислоты, с одновременным добавлением исходного поверхностно-активного вещества для продолжения увеличения размера частиц латекса. В качестве примера, общее время подачи превысило 270 минут с соответствующим увеличением подачи поверхностно-активного вещества до достижения желаемого размера частиц от 300 до 500 нм, определенного с помощью светорассеивающего прибора Honeywell MICROTRAC® UPA 150.

Изобретение относится к способу получения частиц тонера и к частице тонера. Способ получения частиц тонера включает получение суспензии путем смешивания первой эмульсии, содержащей смолу, необязательно воск, краситель, необязательно поверхностно-активное вещество, необязательно коагулянт и одну или несколько дополнительных добавок, нагревание суспензии с целью получения агрегированных в суспензии частиц, при этом агрегированные частицы образуют сердцевину частиц тонера, формирование латексной оболочки, окружающей сердцевину, формирование второй эмульсии, содержащей мономер и регулятор заряда, полимеризацию второй эмульсии с целью получения полимеризованной заполняющей частицы, имеющей размер от около 350 до около 500 нм и включение полимеризованной заполняющей частицы в латексную оболочку. Заявлена также частица тонера. Технический результат – получение частиц тонера с регулируемым зарядом, размером частиц и структурой. 2 н. и 11 з. п. ф-лы, 3 пр.

1. Способ получения частиц тонера, включающий:

получение суспензии путем смешивания первой эмульсии, содержащей смолу, необязательно воск, краситель, необязательно поверхностно-активное вещество, необязательно коагулянт и одну или несколько дополнительных добавок,

нагревание суспензии с целью получения агрегированных в суспензии частиц, при этом

агрегированные частицы образуют сердцевину частиц тонера;

формирование латексной оболочки, окружающей сердцевину;

формирование второй эмульсии, содержащей

мономер и

регулятор заряда,

полимеризацию второй эмульсии с целью получения полимеризованной заполняющей частицы, имеющей размер от около 350 до около 500 нм, и

включение полимеризованной заполняющей частицы в латексную оболочку.

2. Способ по п. 1, в котором регулятор заряда выбирают из группы, состоящей из четвертичных соединений аммония, органических соединений сульфатов и сульфонатов, цетилпиридиний тетрафторборатов, метилсульфата дистеарилдиметиламмония, алюминиевых солей, цинковых солей и триариламинов.

3. Способ по п. 1, в котором мономером является функциональный мономер.

4. Способ по п. 1, в котором регулятором заряда является салицилово-цинковая кислота или салицилово-алюминиевая кислота, а мономером является метилметакрилат.

5. Частица тонера, содержащая:

сердцевину, содержащую смолу, необязательно воск, краситель, необязательно поверхностно-активное вещество, необязательно коагулянт и одну или несколько дополнительных добавок; латексную оболочку, окружающую сердцевину; и

заполняющие частицы, содержащие сополимер регулятора заряда и мономера, при этом заполняющие частицы имеют размер от около 350 до около 500 нм и включены в латексную оболочку.

6. Частица тонера по п. 5, в которой регулятор заряда выбирают из группы, состоящей из четвертичных соединений аммония, органических соединений сульфатов и сульфонатов, цетилпиридиний тетрафторборатов, метилсульфата дистеарилдиметиламмония, алюминиевых солей, цинковых солей и триариламинов.

7. Частица тонера по п. 5, в которой мономером является функциональный мономер.

8. Частица тонера по п. 7, в которой функциональный мономер обладает функциональностью карбоновых кислот.

9. Частица тонера по п. 7, в которой функциональный мономер выбирают из группы, состоящей из акриловой кислоты, метакриловой кислоты, β-карбоксиэтилакрилата, поли(2-карбоксиэтил)акрилата, 2-карбоксиэтилметакрилата и их сочетаний.

10. Частица тонера по п. 5, в которой регулятором заряда является салицилово-цинковая кислота или салицилово-алюминиевая кислота, а мономером является метилметакрилат.

11. Частица тонера по п. 5, в которой регулятор заряда содержится в заполняющей частице в количестве от около 0,01 до около 20% по общему весу заполняющей частицы, а мономер содержится в заполняющей частице в количестве от около 80 до около 99,9% по общему весу заполняющей частицы.

12. Частица тонера по п. 5, в которой частица тонера имеет трибоэлектрический заряд от около -10 до около -40 мкк/г.

13. Частица тонера по п. 5, в которой частица тонера приобретает заряд более около -50 мкк/г при температуре около 10°С и относительной влажности около 15% и заряд более около -15 мкк/г при температуре около 28°С и относительной влажности около 85%.