ТОНЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ЗНАКОВ, НАНЕСЕННЫХ МАГНИТНЫМИ ЧЕРНИЛАМИ Российский патент 2020 года по МПК G03G9/83 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[001] Представленные варианты реализации относятся к тонерным композициям для распознавания знаков, нанесенных магнитными чернилами («MICR»), и подходящим для применения в ксерографических печатных системах с качеством печати офсетной литографии.

[002] В ксерографическом процессе печати формирование изображения происходит после нескольких стадий, которые включают заряд поверхности фотоэлемента, преобразование компьютерных данных или исходного изображения в оптическое или проецированное изображение, экспонирование проецированного изображения на поверхности фотоэлемента, проявление тонерных частиц на фотоэлементе посредством наложения электрического поля на тонерные частицы, перенос тонерных частиц с фотоэлемента на подложку и нагревание тонерных частиц для их спекания и перманентного прилипания к подложке.

[003] Магнитные тонеры, используемые для печати, могут содержать, например, магнитные частицы, такие как магнетит в текучей среде, и магнитное покрытие из оксида железа (III), диоксида хрома или подобных материалов, диспергированных в носителе, содержащем связывающие вещества и пластификаторы.

[004] Тонеры, обеспечивающие возможность распознавания знаков, нанесенных магнитными чернилами («MICR»), должны содержать магнитные частицы с высокой степенью магнитного насыщения (такой как от 10 до 25). Магнитное насыщение представляет собой высшую степень намагничивания, которой может достигать материал после воздействия магнитного поля. Если знаки, напечатанные с применением тонера, имеющего достаточно высокое магнитное насыщение, подвергают действию магнитного поля до пропускания через MICR сканер, то магнитные частицы создают измеримый сигнал, также называемый волновой формой, который может варьироваться соразмерно с количеством материала, нанесенного на создаваемый документ, степенью магнитного насыщения и четкостью MICR знаков.

[005] Для эффективной конкуренции с офсетной печатью или для высококачественных цветных применений, или для получения специальных эффектов, некоторые ксерографические устройства дополняют пятой ксерографической секцией для обеспечения возможности расширения цветовой гаммы за счет добавления пятого цвета. В любой момент времени ксерографическая печатная машина использует тонеры CMYK и пятый цвет в пятой секции, в зависимости от цветового пространства, где необходимо расширение цветовой гаммы или обеспечение специального эффекта. Область расширения гаммы зависит от цвета, установленного в пятой секции. Пятая секция представляет собой любой дополнительный цвет или прозрачные чернила, используемые вместе со смесью четырех цветов CMYK (циановый, маджента, желтый и черный).

[006] Проявление тонеров MICR может быть более сложным в некоторых подсистемах проявления. Это обусловлено тем, что включение магнетита в MICR тонер утяжеляет тонерную частицу и снижает электростатический заряд тонера по сравнению с обычными тонерами. Более тяжелая частица с меньшим электростатическим зарядом затрудняет гибридное неразрушающее проявление («HSD»). Такой способ проявления тонера основан на проявлении порошковым облаком. Порошковое облако образуется между донорным валиком тонера и поверхностью фотоэлемента вследствие смещения переменным током, создаваемого группой проводов между фотоэлементом и донорным валиком. В системах HSD все цвета проявляют на фотоэлементе с помощью порошкового облака, по одному цвету за один раз. Заряд тонерных частиц и установленные электростатические значения системы задают так, чтобы тонерные частицы, расположенные на поверхности фотоэлемента, не могли возвращаться на донорный валик при переходе виртуального изображения на фотоэлементе от одной цветовой секции к другой. Отсюда возник термин «неразрушающее проявление».

[007] Для повышения эффективности и расширения применений HSD системы с пятой секцией существует потребность в разработке тонера для пятой секции, обладающего возможностями MICR, для эксплуатации в пятой ксерографической секции.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[008] В настоящем описании предложена тонерная композиция, содержащая тонерную частицу, которая содержит сшитую сложную полиэфирную смолу; магнетит; и поверхностную добавку, нанесенную на поверхность тонерной частицы.

[009] В некоторых вариантах реализации настоящего описания предложена тонерная композиция, содержащая тонерную частицу, которая дополнительно содержит сшитую сложную полиэфирную смолу; магнетит; и поверхностную добавку, нанесенную на поверхность тонерной частицы, при этом указанная поверхностная добавка содержит отрицательно заряженный диоксид кремния, положительно заряженный диоксид кремния и оксид металла; при этом тонер дополнительно имеет остаточную намагниченность от 5 до 10 эме/г, коэрцитивность от примерно 430 Э до примерно 530 Э, и намагниченность от 10 эме/г до 15 эме/г.

[0010] В некоторых вариантах реализации настоящего описания предложена тонерная композиция, содержащая: тонерную частицу, дополнительно содержащую сшитую смолу, где указанная сшитая сложная полиэфирная смола имеет степень сшивания от примерно 19% до примерно 49%; магнетит в количестве от примерно 10% до примерно 25% по массе тонера; красящее вещество; и поверхностную добавку, нанесенную на поверхность тонерной частицы, причем указанная поверхностная добавка содержит отрицательно заряженный диоксид кремния, положительно заряженный диоксид кремния и оксид металла; при этом тонер дополнительно имеет остаточную намагниченность от 5 эме/г до 15 эме/г, коэрцитивность от примерно 450 Э до примерно 550 Э, и магнитное насыщение от 10 эме/г до 20 эме/г.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0011] Далее описаны различные варианты реализации настоящего описания со ссылкой на фигуры, где:

[0012] На фиг. 1 представлена диаграмма модуля вязкости тонера MICR согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения и черного матового контрольного тонера.

[0013] На фиг. 2 представлена диаграмма модуля эластичности тонера MICR согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения и черного матового контрольного тонера.

[0014] На фиг. 3 представлена диаграмма тангенса дельта тонера MICR согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения и черного матового контрольного тонера.

[0015] На фиг. 4A-H представлены распределения заряда черного матового контрольного тонера в момент t = 0 (фиг. 4A), 15 с (фиг. 4B), 30 с (фиг. 4C) и 60 с (фиг. 4D), и тонера MICR согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения в момент t = 0 (фиг. 4E), 15 с (фиг. 4F), 30 с (фиг. 4G) и 60 с (фиг. 4H).

[0016] На фиг. 5 представлена диаграмма, иллюстрирующая измеренный в B-зоне трибоэлектрический заряд тонера MICR согласно одному из вариантов реализации настоящего описания и черного матового контрольного тонера.

[0017] На фиг. 6 представлены данные заряда тонера MICR из Примера 1 в форме зависимости Q/d от TC.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0018] В различных вариантах реализации представлен тонер, обеспечивающий возможность распознавания знаков, нанесенных магнитными чернилами (также называемый «тонером MICR»), подходящий для применения в ксерографических системах, обеспечивающих качество печати офсетной литографии.

[0019] Тонерная композиция MICR согласно представленным вариантам реализации содержит магнетит. Магнетиты, выбранные для тонера, могут быть октаэдрическими, сфероидальными или иглообразными. Иллюстративные магнетиты включают оксиды железа, такие как оксид железа (II), оксид железа (III), FeO, FeO₃, Fe₂O₃, Fe₃O₄ и их смеси. В тонерах могут быть использованы необработанные магнетиты и магнетиты с обработанной поверхностью. Магнетиты с обработанной поверхностью могут содержать покрытия, такие как фосфатные, титановые или силановые компоненты связующих агентов. Конкретные примеры необработанных и обработанных магнетитов, которые могут быть выбраны, включают магнетиты компании Magnox Corporation MAGNOX B-350^® и B-353^®, магнитные материалы компании ISK MO-4232^®, HX-3204^®, MCX-2096^®, MO-7029^® и MO-4431^® или продукты компании Toda Kogyo Corporation MTA-740^® or MTA-230^®. Примеры магнетитов с обработанной поверхностью включают MO-7029^® и MO-4431^®. Количество магнетита, присутствующего в тонере MICR, может составлять от примерно 10% до примерно 25%, от примерно 15% до примерно 20% или от примерно 15% до примерно 25% от общей массы тонера, так чтобы обеспечивать остаточную намагниченность от примерно 5 до примерно 15 эме/г, от примерно 5 до примерно 10 эме/г или от примерно 10 до примерно 15 эме/г тонера при измерении с применением напряженности поля 1000 Э в вибрационном магнитометре, таком как VSM LakeShore модели 7300, или аналогичном устройстве. Термин «остаточная намагниченность» в данном контексте определяют как остаточную намагниченность тонера MICR, которая является мерой способности материала сохранять определенное количество остаточного магнитного поля после удаления намагничивающей силы после достижения насыщения. В различных вариантах реализации тонеры MICR согласно представленным вариантам реализации имеют коэрцитивность от примерно 450 Э до примерно 550 Э, или от примерно 430 Э до примерно 530 Э, или от примерно 490 до примерно 510 Э. Термин «коэрцитивность» относится к интенсивности приложенного магнитного поля, необходимой для снижения намагничивания материала до нуля после доведения намагничивания образца до насыщения. В различных вариантах реализации тонеры согласно представленным вариантам реализации имеют магнитное насыщение (относительно 1 тыс. Э) от 10 эме/г до 20 эме/г, от 10 эме/г до 15 эме/г или от 15 эме/г до 20 эме/г. Термин «магнитное насыщение» в данном контексте определяют как меру наивысшей степени намагниченности, которой может достигать материал после воздействия магнитного поля.

[0020] Тонерная композиция MICR согласно представленным вариантам реализации не является эмульсионно-агрегационным тонером. В некоторых вариантах реализации тонер MICR не содержит ни одной не сшитой сложной полиэфирной смолы (т.е. линейной сложной полиэфирной смолы).

[0021] Сшитая смола

[0022] Тонерная композиция MICR согласно представленным вариантам реализации содержит сшитую сложную полиэфирную смолу. Сшитый сложный полиэфир имеет степень сшивки от примерно 19% до примерно 49%, от примерно 25% до примерно 40% или от примерно 30% до примерно 35%.

[0023] Сшитый сложный полиэфир может быть получен посредством сшивания ненасыщенной аморфной сложной полиэфирной смолы или сшивания ненасыщенной кристаллической сложной полиэфирной смолы. Линейные или разветвленные ненасыщенные сложные полиэфиры могут быть превращены в сложный полиэфир с высокой степенью сшивки посредством реакционной экструзии. Линейные или разветвленные ненасыщенные сложные полиэфиры могут содержать насыщенные и ненасыщенные дикислоты (или ангидриды) и двухатомные спирты (гликоли или диолы). Полученные ненасыщенные сложные полиэфиры могут быть реакционноспособными (например, способными к сшивке) по двум направлениям: (i) центры ненасыщенности (двойные связи) в цепи сложного полиэфира и (ii) функциональные группы, такие как карбоксильные, гидроксильные и аналогичные группы, которые могут участвовать в реакциях между кислотами и основаниями. Ненасыщенные сложные полиэфирные смолы могут быть получены поликонденсацией в расплаве или посредством других процессов полимеризации с применением дикислот и/или ангидридов и диолов. Иллюстративные примеры ненасыщенных сложных полиэфиров могут включать любые из множества сложных полиэфиров, такие как SPAR™ (Dixie Chemicals), BECKOSOL™ (Reichhold Inc), ARAKOTE™ (Ciba-Geigy Corporation), HETRON™ (Ashland Chemical), PARAPLEX™ (Rohm & Hass), POLYLITE™ (Reichhold Inc), PLASTHALL™ (Rohm & Hass), CYGAL™ (American Cyanamide), ARMCO™ (Armco Composites), ARPOL™ (Ashland Chemical), CELANEX™ (Celanese Eng), RYNITE™ (DuPont), STYPOL™ (Freeman Chemical Corporation), линейный ненасыщенный поли(пропоксилированный бисфенол А-со-фумаратный) сложный полиэфир, XP777 (Reichhold Inc.), их смеси и т.п. Смолы также могут быть функционализированными, например, карбоксилированными, сульфонированными или т.п., например, натрий-сульфонированными.

[0024] Сшитая смола может быть получена (1) плавлением линейного или разветвленного ненасыщенного сложного полиэфира в устройстве для смешения расплава; (2) инициацией сшивки полимерного расплава, предпочтительно с помощью химического инициатора сшивки, и повышением температуры реакции; (3) выдерживанием полимерного расплава в устройстве для смешения расплава в течение достаточного времени выдерживания для достижения частичной сшивки линейной или разветвленной смолы; (4) обеспечением достаточно высокого сдвига во время реакции сшивания для сохранения частиц геля, образованных и разрушенных во время сдвига и перемешивания, а также хорошо распределенных в полимерном расплаве; (5) необязательным удалением летучих веществ из полимерного расплава для удаления возможных летучих отходящих веществ; и (6) необязательным добавлением дополнительной линейной или разветвленной смолы после сшивания для достижения требуемой степени содержания геля в готовой смоле. В контексте настоящего документа термин «гель» относится к сшитым доменам в полимере. Для получения сшитой смолы согласно настоящему изобретению могут быть использованы химические инициаторы, такие как, например, органические пероксиды или азосоединения. В одном из вариантов реализации инициатор представляет собой 1,1-ди(трет-бутилперокси)-3,3,5-триметилциклогексан.

[0025] Кристаллические смолы

[0026] В различных вариантах реализации изобретения кристаллическая смола может представлять собой сложную полиэфирную смолу, полученную в результате взаимодействия двухатомного спирта с двухосновной кислотой в присутствии необязательного катализатора. Для получения кристаллического сложного полиэфира подходящие органические двухатомные спирты включают алифатические диолы, содержащие от примерно 2 до примерно 36 атомов углерода, такие как 1,2-этандиол, 1,3-пропандиол, 1,4-бутандиол, 1,5-пентандиол, 1,6-гександиол, 1,7-гептандиол, 1,8-октандиол, 1,9-нонандиол, 1,10-декандиол, 1,12-додекандиол и т.п.; соли сульфоалифатических диолов с щелочными металлами, такие как 2-сульфо-1,2-этандиол натрия; 2-сульфо-1,2-этандиол лития; 2-сульфо-1,2-этандиол калия; 2-сульфо-1,3-пропандиол натрия; 2-сульфо-1,3-пропандиол лития; 2-сульфо-1,3-пропандиол калия, их смеси, и т.п. Алифатический диол может быть, например, выбран в количестве от примерно 40 до примерно 60 молярных % (хотя могут быть использованы количества за пределами указанных диапазонов).

[0027] Примеры органических дикислот или сложных диэфиров, включая виниловые дикислоты или виниловые диэфиры, выбранные для получения кристаллических смол, включают щавелевую кислоту, янтарную кислоту, глутаровую кислоту, адипиновую кислоту, субериновую кислоту, азелаиновую кислоту, себациновую кислоту, фумаровую кислоту, диметилфумарат, диметилитаконат, цис-1,4-диацетокси-2-бутен, диэтилфумарат, диэтилмалеат, фталевую кислоту, изофталевую кислоту, терефталевую кислоту, нафталин-2,6-дикарбоновую кислоту, нафталин-2,7-дикарбоновую кислоту, циклогександикарбоновую кислоту, малоновую кислоту, мезаконовую кислоту и их диэфиры или ангидриды. Органическая дикислота может быть выбрана в количестве, например, в различных вариантах реализации от примерно 40 до примерно 60 молярных %.

[0028] Конкретные ненасыщенные кристаллические сложные полиэфирные смолы включают поли(этилен-адипинат), поли(пропилен-адипинат), поли(бутилен-адипинат), поли(пентилен-адипинат), поли(гексилен-адипинат), поли(октилен-адипинат), поли(этилен-сукцинат), поли(пропилен-сукцинат), поли(бутилен-сукцинат), поли(пентилен-сукцинат), поли(гексилен-сукцинат), поли(октилен-сукцинат), поли(этилен-себацинат), поли(пропилен-себацинат), поли(бутилен-себацинат), поли(пентилен-себацинат), поли(гексилен-себацинат), поли(октилен-себацинат), поли(децилен-себацинат), поли(децилен-деканоат), поли(этилен-деканоат), поли(этилен-додеканоат), поли(нонилен-себацинат), поли(нонилен-деканоат), сополи(этилен-фумарат)-сополи(этилен-себацинат), сополи(этилен-фумарат)-сополи(этилен-деканоат), сополи(этилен-фумарат)-сополи(этилен-додеканоат) и т.д. Примеры полиамидов включают поли(этилен-адипамид), поли(пропилен-адипамид), поли(бутилен-адипамид), поли(пентилен-адипамид), поли(гексилен-адипамид), поли(октилен-адипамид), поли(этилен-сукцинимид) и поли(пропилен-себацамид). Примеры полиимидов включают поли(этилен-адипимид), поли(пропилен-адипимид), поли(бутилен-адипимид), поли(пентилен-адипимид), поли(гексилен-адипимид), поли(октилен-адипимид), поли(этилен-сукцинимид), поли(пропилен-сукцинимид) и поли(бутилен-сукцинимид).

[0029] Подходящие кристаллические смолы включают смолы, описанные в публикации США № 2006/0222991, полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки. В различных вариантах реализации изобретения подходящая кристаллическая смола может быть объединена с этиленгликолем и смесью сомономеров додекандионовой кислоты и фумаровой кислоты.

[0030] Кристаллическая смола может иметь различные температуры плавления, например, от примерно 30 °С до примерно 120 °С, в различных вариантах реализации от примерно 50 °С до примерно 90 °С. Кристаллическая смола может иметь среднечисловую молекулярную массу (Mn), измеренную гельпроникающей хроматографией (ГПХ), например, от примерно 1000 до примерно 50000, в различных вариантах реализации от примерно 2000 до примерно 25000, и средневесовую молекулярную массу (Mw), измеренную с помощью ГПХ, например, от примерно 2000 до примерно 100000, в различных вариантах реализации от примерно 3000 до примерно 80000. Молекулярно-массовое распределение (Mw/Mn) кристаллической смолы может составлять, например, от примерно 2 до примерно 6, в различных вариантах реализации от примерно 3 до примерно 4. Кристаллические сложные полиэфирные смолы могут иметь кислотное число менее примерно 1 мэкв. KOH/г, от примерно 0,5 до примерно 0,65 мэкв. KOH/г, в различных вариантах реализации от примерно 0,65 до примерно 0,75 мэкв. KOH/г, от примерно 0,75 до примерно 0,8 мэкв. KOH/г.

[0031] Аморфные смолы

[0032] Примеры двухосновных кислот или сложных диэфиров, выбранных для получения аморфных сложных полиэфиров, включают дикарбоновые кислоты или диэфиры, выбранные из группы, состоящей из терефталевой кислоты, фталевой кислоты, изофталевой кислоты, фумаровой кислоты, малеиновой кислоты, итаконовой кислоты, янтарной кислоты, янтарного ангидрида, додецилянтарной кислоты, додецилянтарного ангидрида, глутаровой кислоты, глутарового ангидрида, адипиновой кислоты, пимелиновой кислоты, субериновой кислоты, азелаиновой кислоты, додекандикислоты, диметилтерефталата, диэтилтерефталата, диметилизофталата, диэтилизофталата, диметилфталата, фталевого ангидрида, диэтилфталата, диметилсукцината, диметилфумарата, диметилмалеата, диметилглутарата, диметиладипината, диметилдодецилсукцината и их смесей. Органическая двухосновная кислота или сложный диэфир выбран, например, в количестве от примерно 45 до примерно 52 молярных % смолы.

[0033] Примеры двухатомных спиртов, используемых для получения аморфного сложного полиэфира, включают 1,2-пропандиол, 1,3-пропандиол, 1,2-бутандиол, 1,3-бутандиол, 1,4-бутандиол, пентандиол, гександиол, 2,2-диметилпропандиол, 2,2,3-триметилгександиол, гептандиол, додекандиол, бис(гидроксиэтил)бисфенол А, бис(2-гидроксипропил)бисфенол А, 1,4-циклогександиметанол, 1,3-циклогександиметанол, ксилолдиметанол, циклогександиол, диэтиленгликоль, бис(2-гидроксиэтил)оксид, дипропиленгликоль, дибутилен, 1,2-этандиол, 1,5-пентандиол, 1,6-гександиол, 1,7-гептандиол, 1,8-октандиол, 1,9-нонандиол, 1,10-декандиол, 1,12-додекандиол и т.п.; соли сульфоалифатических диолов с щелочными металлами, такие как 2-сульфо-1,2-этандиол натрия, 2-сульфо-1,2-этандиол лития, 2-сульфо-1,2-этандиол калия, 2-сульфо-1,3-пропандиол натрия,2-сульфо-1,3-пропандиол лития, 2-сульфо-1,3-пропандиол калия, их смеси и т.п., а также их смеси. Количество выбранного органического диола может варьироваться и, более конкретно, составляет, например, от примерно 45 до примерно 52 молярных % смолы.

[0034] Примеры бифункциональных мономеров, содержащих сульфонированный щелочной металл, где щелочной металл представляет собой литий, натрий или калий, включают диметил-5-сульфоизофталат, диалкил-5-сульфоизофталат-4-сульфо-1,8-нафталиновый ангидрид, 4-сульфофталевую кислоту, 4-сульфофенил-3,5-дикарбометоксибензол, 6-сульфо-2-нафтил-3,5-дикарбометоксибензол, сульфотерефталевую кислоту, диметилсульфотерефталат, диалкилсульфотерефталат, сульфоэтандиол, 2-сульфопропандиол, 2-сульфобутандиол, 3-сульфопентандиол, 2-сульфогександиол, 3-сульфо-2-метилпентандиол, N,N-бис(2-гидроксиэтил)-2-аминоэтансульфонат, 2-сульфо-3,3-диметилпентандиол, сульфо-п-гидроксибензойную кислоту, их смеси и т.п. Может быть выбрано эффективное количество бифункционального мономера, например, от примерно 0,1 до примерно 2 масс. % смолы.

[0035] Иллюстративные ненасыщенные аморфные сложные полиэфирные смолы включают, но не ограничиваются ими, смолу на основе фумарата пропоксилированного бисфенола А, поли(пропоксилированный бисфенол-со-фумарат), поли(этоксилированный бисфенол-со-фумарат), поли(бутоксилированный бисфенол-со-фумарат), поли(со-пропоксилированный бисфенол-со-этоксилированный бисфенол-со-фумарат), поли(1,2-пропиленфумарат), поли(пропоксилированный бисфенол-со-малеат), поли(этоксилированный бисфенол-со-малеат), поли(бутоксилированный бисфенол-со-малеат), поли(со-пропоксилированный бисфенол-со-этоксилированный бисфенол-со-малеат), поли(1,2-пропиленмалеат), поли(пропоксилированный бисфенол-со-итаконат), поли(этоксилированный бисфенол-со-итаконат), поли(бутилоксилированный бисфенол-со-итаконат), поли(со-пропоксилированный бисфенол-со-этоксилированный бисфенол-со-итаконат), поли(1,2-пропиленитаконат), сополи(пропоксилированный бисфенол А-со-фумарат)-сополи(пропоксилированный бисфенол А-со-терефталат), терполи(пропоксилированный бисфенол А-со-фумарат)-терполи(пропокслиированный бисфенол А-со-терефталат)-терполи(пропоксилированный бисфенол А-со-додецилсукцинат) и их комбинации.

[0036] В одном из вариантов реализации сшитую смолу получают из ненасыщенной поли(пропоксилированный бисфенол А-со-фумаратной) сложной полиэфирной смолы. Примеры таких смол и способов их получения включают описанные в патенте США № 6063827, полное описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.

[0037] В различных вариантах реализации изобретения подходящая аморфная смола, используемая в тонере согласно настоящему описанию, может представлять собой низкомолекулярную аморфную смолу, иногда упоминаемую в различных вариантах реализации как олигомер, имеющую Mw от примерно 500 дальтон до примерно 10000 дальтон, в различных вариантах реализации от примерно 1000 дальтон до примерно 5000 дальтон, в различных вариантах реализации от примерно 1500 дальтон до примерно 4000 дальтон. Аморфная смола может иметь Tg от примерно 58,5 °С до примерно 66 °С, в различных вариантах реализации от примерно 60 °С до примерно 62 °С. Низкомолекулярная аморфная смола может иметь температуру размягчения от примерно 105 °С до примерно 118 °С, в различных вариантах реализации от примерно 107 °С до примерно 109 °С. Аморфные сложные полиэфирные смолы могут иметь кислотное число от примерно 8 до примерно 20 мэкв. KOH/г, в различных вариантах реализации от примерно 10 до примерно 16 мэкв. KOH/г, в различных вариантах реализации от примерно 11 до примерно 15 мэкв. KOH/г.

[0038] В других вариантах реализации изобретения аморфная смола, используемая для получения тонера согласно настоящему описанию, может представлять собой высокомолекулярную аморфную смолу. В контексте настоящего документа высокомолекулярная аморфная сложная полиэфирная смола может иметь, например, Mn, измеренную с помощью ГПХ, например, от примерно 1000 до примерно 10000, в различных вариантах реализации от примерно 2000 до примерно 9000, в различных вариантах реализации от примерно 3000 до примерно 8000, в различных вариантах реализации от примерно 6000 до примерно 7000. Mw смолы, измеренная с помощью ГПХ, может составлять более 45000, например, от примерно 45000 до примерно 150000, в различных вариантах реализации от примерно 50000 до примерно 100000, в различных вариантах реализации от примерно 63000 до примерно 94000, в различных вариантах реализации от примерно 68000 до примерно 85000. Коэффициент полидисперсности (PD), эквивалент молекулярно-массового распределения, измеренный с помощью ГПХ, составляет более примерно 4, например, в различных вариантах реализации от примерно 4 до примерно 20, в различных вариантах реализации от примерно 5 до примерно 10, в различных вариантах реализации от примерно 6 до примерно 8. Высокомолекулярные аморфные сложные полиэфирные смолы, которые доступны из многих источников, могут иметь различные температуры плавления, например, от примерно 30 °С до примерно 140 °С, в различных вариантах реализации от примерно 75 °С до примерно 130 °С, в различных вариантах реализации от примерно 100 °С до примерно 125 °С, в различных вариантах реализации от примерно 115 °С до примерно 124 °С. Высокомолекулярные аморфные смолы могут иметь Tg от примерно 53 °С до примерно 58 °С, в различных вариантах реализации от примерно 54,5 °С до примерно 57 °С.

[0039] В дополнительных вариантах реализации изобретения комбинированные аморфные смолы могут иметь вязкость расплава от примерно 10 до примерно 1000000 Па*с при температуре примерно 130 °С, в различных вариантах реализации от примерно 50 до примерно 100000 Па*с.

[0040] Катализатор

[0041] Катализаторы поликонденсации, которые могут быть использованы при получении кристаллических или аморфных сложных полиэфиров, включают тетраалкилтитанаты, оксиды диалкилолова, такие как оксид дибутилолова, тетраалкилолово, например, дибутилолова дилаурат, и гидроксиды оксидов диалкилолова, такие как гидроксид оксида бутилолова, алкоксиды алюминия, алкилцинк, диалкилцинк, оксид цинка, оксиды олова (II) или их комбинации. Такие катализаторы могут быть использованы в количестве, например, от примерно 0,01 молярного % до примерно 5 молярных % от исходной дикислоты или диэфира, используемого для получения сложной полиэфирной смолы.

[0042] Красящее вещество

[0043] Тонерные композиции MICR, описанные в настоящем документе, также могут содержать красящее вещество. В тонерных композициях MICR может быть использован любой требуемый или эффективный окрашивающий агент, включая красители, пигменты, их смеси. Может быть выбран любой краситель или пигмент, при условии, что он может быть диспергирован или растворен в тонере MICR и является совместимым с другими компонентами тонера MICR.

[0044] Могут быть использованы любые традиционные красящие материалы для тонеров, такие как красители, растворимые в органических средах, дисперсные красители, модифицированные кислотные и прямые красители, основные красители, сернистые красители, кубовые красители, флуоресцентные красители в соответствии с цветовым индексом (C.I.) и т.п. Примеры подходящих красителей включают NEOZAPON® красный 492 (BASF); ORASOL® красный G (Pylam Products); прямой бриллиантовый розовый B (Oriental Giant Dyes); прямой красный 3BL (Classic Dyestuffs); SUPRANOL® бриллиантовый красный 3BW (Bayer AG); лимонный желтый 6G (United Chemie); светопрочный желтый 3G (Shaanxi); Aizen Spilon желтый C-GNH (Hodogaya Chemical); Bemachrome желтый GD Sub (Classic Dyestuffs); CARTASOL® бриллиантовый желтый 4GF (Clariant); цибаноновый желтый 2G (Classic Dyestuffs); ORASOL® черный RLI (BASF); ORASOL® черный CN (Pylam Products); Savinyl черный RLSN (Clariant); пиразоловый черный BG (Clariant); MORFAST® черный 101 (Rohm & Haas); диазоловый черный RN (ICI); THERMOPLAST® синий 670 (BASF); ORASOL® синий GN (Pylam Products); Savinyl синий GLS (Clariant); LUXOL® голубой прочный MBSN (Pylam Products); Sevron синий 5GMF (Classic Dyestuffs); BASACID® синий 750 (BASF); KEYPLAST® синий (Keystone Aniline Corporation); NEOZAPON® черный X51 (BASF); Classic сольвент черный 7 (Classic Dyestuffs); SUDAN® синий 670 (C.I. 61554) (BASF); SUDAN® желтый 146 (C.I. 12700) (BASF); SUDAN® красный 462 (C.I. 26050) (BASF); дисперсный желтый C.I. 238; Neptune красный основной NB543 (BASF, сольвент красный C.I. 49); Neopen синий FF-4012 (BASF); Fastol черный BR (сольвент черный C.I. 35) (Chemische Fabriek Triade BV); Morton Morplas маджента 36 (сольвент красный C.I. 172); металлофталоцианиновые красители, такие как описаны в патенте США № 6221137, полное описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки, и т.п. Также могут быть использованы полимерные красители, такие как красители, описанные, например, в патенте США 5621022 и в патенте США 5231135, полное описание которых включено в настоящий документ посредством ссылки, а также полимерные красители, имеющиеся в продаже, например, у компании Milliken & Company под названием Milliken чернильный желтый 869, Milliken чернильный синий 92, Milliken чернильный красный 357, Milliken чернильный желтый 1800, Milliken чернильный черный 8915-67, неразбавленный Reactint оранжевый X-38, неразбавленный Reactint синий X-17, сольвент желтый 162, кислотный красный 52, сольвент синий 44 и неразбавленный Reactint фиолетовый X-80.

[0045] Подходящими красящими агентами для тонеров являются также пигменты. Примеры подходящих пигментов включают PALIOGEN® фиолетовый 5100 (BASF); PALIOGEN® фиолетовый 5890 (BASF); HELIOGEN® зеленый L8730 (BASF); LITHOL® алый D3700 (BASF); SUNFAST® синий 15:4 (Sun Chemical); HOSTAPERM® синий B2G-D (Clariant); HOSTAPERM® синий B4G (Clariant); перманентный красный P-F7RK; HOSTAPERM® фиолетовый BL (Clariant); LITHOL® алый 4440 (BASF); Bon красный C (Dominion Color Company); ORACET® розовый RF (BASF); PALIOGEN® красный 3871 K (BASF); SUNFAST® синий 15:3 (Sun Chemical); PALIOGEN® красный 3340 (BASF); SUNFAST® карбазол фиолетовый 23 (Sun Chemical); LITHOL® прочный алый L4300 (BASF); SUNBRITE® желтый 17 (Sun Chemical); HELIOGEN® синий L6900, L7020 (BASF); SUNBRITE® желтый 74 (Sun Chemical); SPECTRA® PAC C оранжевый 16 (Sun Chemical); HELIOGEN® синий K6902, K6910 (BASF); SUNFAST® маджента 122 (Sun Chemical); HELIOGEN® синий D6840, D7080 (BASF); SUDAN® синий OS (BASF); NEOPEN синий FF4012 (BASF); PV прочный синий B2GO1 (Clariant); IRGALITE синий GLO (BASF); PALIOGEN® синий 6470 (BASF); SUDAN® оранжевый G (Aldrich); SUDAN® оранжевый 220 (BASF); PALIOGEN® оранжевый 3040 (BASF); PALIOGEN® желтый 152, 1560 (BASF); LITHOL® прочный желтый 0991 K (BASF); PALIOTOL желтый 1840 (BASF); NOVOPERM желтый FGL (Clariant); желтый для струйной печати 4G VP2532 (Clariant); тонер желтый HG (Clariant); Lumogen желтый D0790 (BASF); Suco желтый L1250 (BASF); Suco желтый D1355 (BASF); Suco прочный желтый D1355, D1351 (BASF); HOSTAPERM розовый E 02 (Clariant); ганза бриллиантовый желтый 5GX03 (Clariant); перманентный желтый GRL 02 (Clariant); перманентный рубиновый L6B 05 (Clariant); FANAL розовый D4830 (BASF); CINQUASIA® маджента (DU PONT); PALIOGEN® черный L0084 (BASF); пигмент черный K801 (BASF); и технический углерод, такой как REGAL 330™ (Cabot), Nipex 150 (Evonik), техуглерод 5250 и техуглерод 5750 (Columbia Chemical), и т.п., а также их смеси.

[0046] Пигментные дисперсии в тонере MICR могут быть стабилизированы синергистами и диспергаторами. В целом, подходящие пигменты могут быть органическими или неорганическими материалами. Подходят также пигменты на основе магнитных материалов. Магнитные пигменты включают магнитные наночастицы, такие как, например, ферромагнитные наночастицы.

[0047] Подходят также красящие вещества, описанные в патенте США № 6472523, в патенте США № 6726755, в патенте США № 6476219, в патенте США № 6576747, в патенте США № 6713614, в патенте США № 6663703, в патенте США № 6755902, в патенте США № 6590082, в патенте США № 6696552, в патенте США № 6576748, в патенте США № 6646111, в патенте США № 6673139, в патенте США № 6958406, в патенте США № 6821327, в патенте США № 7053227, в патенте США № 7381831 и в патенте США № 7427323, полное описание каждого из которых включено в настоящий документ посредством ссылки.

[0048] В различных вариантах реализации красящее вещество представляет собой технический углерод, такой как Regal 330. Красящее вещество может присутствовать в тонере MICR в любом требуемом или эффективном количестве для получения требуемого цвета или оттенка, таком как, например, от примерно 2% до примерно 4%, или от примерно 2,5 до примерно 3,5%, или от примерно 3 до примерно 4% по массе красящего вещества.

[0049] Компатибилизатор

[0050] Компатибилизаторы, которые могут быть использованы в тонерной композиции MICR, представляют собой функционализированные полимеры, такие как эпокси- или кислотно-функционализированные полимеры. В различных вариантах реализации эпокси- или кислотно-функционализированные полимеры представляют собой эпокси- или кислотно-функционализированные олефиновые полимеры. Примеры эпокси-функционализированных олефиновых полимеров представляют собой сополимеры этилен-глицидилметакрилата или этилен-глицидилакрилата, или терполимеры этилен-глицидилметакрилат-акрилата, или глицидилметакрилат-функционализированный полиэтилен, или глицидилметакрилат-функционализированные акрилатные терполимеры. Примеры кислотно-функционализированных олефиновых полимеров представляют собой олефиновые полимеры, функционализированные малеиновым ангидридом, такие как функционализированный малеиновым ангидридом полипропилен или функционализированный малеиновым ангидридом полиэтилен. В одном из вариантов реализации в качестве компатибилизатора используют сополимер этилена и глицидилметакрилата, такой как LOTADER^® AX8840 производства компании Arkema. Компатибилизатор может присутствовать в тонере MICR в количестве от примерно 2% до примерно 7%, или от примерно 2 до примерно 6%, или от примерно 4 до примерно 7% по массе тонера MICR.

[0051] Поверхностные добавки

[0052] Тонерная композиция согласно вариантам реализации настоящего изобретения может содержать одну или более поверхностных добавок. Поверхностные добавки могут быть нанесены на поверхность тонерных частиц, в различных вариантах реализации посредством их перемешивания в высокоэффективном смесителе. Поверхностные добавки могут обеспечивать общую степень покрытия поверхности от примерно 125% до примерно 200%, от примерно 140% до примерно 180% или от примерно 150% до примерно 200% поверхности тонерной частицы. Тонерная композиция согласно вариантам реализации настоящего описания может содержать от примерно 4% до примерно 7,0%, от примерно 4,5% до примерно 6,5% или от примерно 5,0% до примерно 6,0% поверхностной добавки от общей массы тонера.

[0053] Поверхностные добавки могут содержать диоксид кремния, диоксид титана и стеараты. Характеристики заряда и текучести тонера зависят от выбора поверхностных добавок и их концентрации в тонере. Концентрация поверхностных добавок и их размер и форма определяют их расположение на поверхности тонерной частицы. В различных вариантах реализации диоксид кремния содержит один диоксид кремния с отрицательно заряженным покрытием. Под отрицательным зарядом понимают, что добавка является отрицательно заряженной относительно тонерной поверхности, что измеряют по определению трибоэлектрического заряда тонера с добавкой и без добавки.

[0054] Пример отрицательно заряженного диоксида кремния включает NA50HS производства компании DeGussa/Nippon Aerosil Corporation, который представляет собой пирогенный диоксид кремния, покрытый смесью гексаметилдисилазана и аминопропилтриэтоксисилана (имеющий размер первичных частиц примерно 30 нм и размер агрегатов примерно 350 нм).

[0055] Отрицательно заряженный диоксид кремния может присутствовать в количестве от примерно 3,0% до примерно 5,0%, от примерно 3,5% до примерно 5,0%, от примерно 3,9% до примерно 4,3% по массе поверхностных добавок.

[0056] Поверхностные добавки также могут включать диоксид титана. Диоксид титана может присутствовать в количестве от примерно 0,75% до примерно 1,25%, от примерно 0,80% до примерно 1,2%, от примерно 0,9% до примерно 1,1% по массе поверхностных добавок. Подходящий диоксид титана для применения согласно настоящему изобретению представляет собой, например, SMT5103 производства компании Tayca Corp., указанный диоксид титана имеет размер частиц от примерно 25 до примерно 55 нм и обработан децилсиланом.

[0057] Массовое отношение отрицательно заряженного диоксида кремния к диоксиду титана составляет от примерно 2,0:1 до примерно 6,7:1, от примерно 3,0:1 до примерно 5,0:1 или от примерно 4,0:1 до примерно 6,7:1.

[0058] Поверхностные добавки также могут содержать смазывающее вещество и проводящую добавку, например, металлическую соль жирной кислоты, такую как, например, стеарат цинка, стеарат кальция. Подходящий пример включает стеарат цинка L производства компании Ferro Corp. или стеарат кальция производства компании Ferro Corp. Указанная проводящая добавка может присутствовать в количестве от примерно 0,10% до примерно 1,00% по массе тонера.

[0059] В другом предпочтительном варианте реализации изобретения тонер и/или поверхностная добавка содержит также проводящую добавку, например, металлическую соль жирной кислоты, такую как, например, стеарат цинка. Подходящий пример включает стеарат цинка L производства компании Ferro Corp. Указанная проводящая добавка может присутствовать в количестве от примерно 0,10% до примерно 1,00% по массе тонера.

[0060] Тонерные композиции согласно вариантам реализации настоящего изобретения могут быть получены посредством смешивания, например, смешивания в расплаве, и нагревания частиц смолы в устройстве для экструзии тонера, таком как ZSK25 производства компании Werner Pfleiderer, и извлечения полученной тонерной композиции из устройства. После охлаждения тонерную композицию измельчают, используя, например, микронную кольцевую роликовую мельницу, ссылка на патент США № 5716751, полное описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки. Затем тонерные композиции могут быть отсортированы, например, с помощью сортировочной установки Donaldson модели B, для удаления тонкодисперсных частиц, то есть чтобы указанные частицы содержали незначительное количество тонкодисперсных частиц из того же материала. Например, содержание тонкодисперсных частиц составляет от примерно 10% до примерно 15% по массе тонера. После удаления избытка тонкодисперсных частиц магнитный тонер может иметь средний размер частиц от примерно 8 мкм до примерно 12 мкм, от примерно 8,5 мкм до примерно 10,5 мкм или от примерно 9 мкм до примерно 10 мкм, по результатам измерения в Multisizer III. GSD относится к верхнему геометрическому стандартному отклонению (GSD) по объему (содержание крупных частиц) для (D84/D50) и может составлять от примерно 1,10 до примерно 1,30 или от примерно 1,15 до примерно 1,25, или от примерно 1,18 до примерно 1,21. Геометрическое стандартное отклонение (GSD) по количеству (тонкодисперсные частицы) для (D50/D16) может составлять от примерно 1,10 до примерно 1,30 или от примерно 1,15 до примерно 1,25, или от примерно 1,22 до примерно 1,24. Диаметр частиц, которого суммарно достигают 50% всех тонерных частиц, обозначают как объем D50, а диаметр частиц, которого суммарно достигают 84%, обозначают как объем D84. Указанные выше коэффициенты среднеобъемного распределения частиц по размеру GSDv могут быть выражены с помощью D50 и D84 в распределении кумулятивных вероятностей, где коэффициент среднеобъемного распределения частиц по размеру GSDv выражают как (объем D84/объем D50). Указанные выше коэффициенты среднечислового распределения частиц по размеру GSDn могут быть выражены с помощью D50 и D16 в распределении кумулятивных вероятностей, где коэффициент среднечислового распределения частиц по размеру GSDn выражают как (количество D50/количество D16). Чем ближе значение GSD к 1,0, тем меньше разброс частиц по размеру. Вышеуказанное значение GSD для тонерных частиц означает, что тонерные частицы получают так, чтобы они имели узкое распределение частиц по размеру. Диаметр частиц определяют с помощью прибора Multisizer III.

[0061] Затем добавляют смесь поверхностных добавок и другие добавки, смешивая их с полученным тонером. Термин «размер частиц» в контексте настоящего документа или термин «размер», используемый в настоящем документе в отношении термина «частицы», означает средневзвешенный по объему диаметр, измеренный с помощью обычных устройств для измерения диаметра, таких как Multisizer III производства компании Coulter, Inc. Средневзвешенный по объему диаметр представляет собой сумму массы каждой частицы, умноженную на диаметр сферической частицы равной массы и плотности, деленную на общую массу частиц.

[0062] Распределение по размеру и состав добавок тонера MICR являются такими, что обеспечивают возможность работы тонера в системе для офсетной литографии с очень низкой массой на единицу площади, но при достаточном покрытии подложки. В данном контексте масса на единицу площади относится к концентрации тонерных частиц, проявленных или уложенных на подложку (т.е. бумажную или другую подложку) на единицу площади подложки. Распределение по размеру и состав добавок тонера являются такими, что обеспечивают возможность работы системы при массе на единицу площади от 0,3 до 0,4 мг тонера на квадратный сантиметр подложки. Реология тонера согласно вариантам реализации настоящего изобретения также предназначена для снижения риска перехода тонера на термофиксатор с валика термофиксатора, используемого в системе.

[0063] Вязкоупругие свойства, которые влияют на степень загрязнения валика термофиксатора тонером, обычно описывают по соотношению свойств tan δ. Тангенс δ представляет собой отношение модуля накопления G' (модуля упругости) к модулю потерь G'' (модулю вязкости). Модуль упругости связан с эластичностью тонера, а модуль вязкости связан со способностью тонера к деформации. Для снижения вероятности или степени загрязнения валика термофиксатора важно подобрать отношение эластичности к пластичности при сохранении требуемой эластичности. Тонер согласно вариантам реализации настоящего изобретения имеет модуль упругости от примерно 1680 дин/см² до примерно 2520 дин/см², от примерно 1890 дин/см² до примерно 2300 дин/см² или примерно 2100 дин/см². Тонер согласно вариантам реализации настоящего изобретения имеет модуль вязкости от примерно 250 дин/см² до примерно 385 дин/см², от примерно 290 дин/см² до примерно 350 дин/см² или примерно 320 дин/см². Модули вязкости и упругости измеряют при 140 °С при частоте 40 рад./с.

[0064] Тонер MICR согласно настоящему описанию демонстрирует значение трибозаряда в зоне B от примерно 20 до примерно 35 мкК/г, например, от примерно 22 до примерно 30 мкК/г или от примерно 24 до 28 мкК/г. Тонер MICR согласно настоящему описанию демонстрируют интенсивность сигнала > 110%, например, от примерно 110% до примерно 140% или от примерно 115% до примерно 130%. Интенсивность сигнала определяют как магнитный волновой сигнал от каждого знака MICR, пропускаемый считывающим устройством. Пиковое значение возбужденной волновой формы соотносят с номинальным или требуемым значением, и полученное отношение указанных двух значений представляет собой интенсивность сигнала. Тонер MICR согласно настоящему описанию демонстрирует распознавание знаков от 1,5 до 2,5, например, от примерно 1,6 до примерно 2,1 или от примерно 1,7 до примерно 2,0.

[0065] Следующие примеры представлены для иллюстрации вариантов реализации настоящего описания. Предполагается, что указанные примеры являются лишь иллюстративными, и они не предназначены для ограничения объема настоящего описания. Кроме того, доли и проценты выражены относительно массы, если не указано иное. В контексте настоящего документа «комнатная температура» относится к температуре от примерно 20 °С до примерно 25 °С.

ПРИМЕРЫ

Пример 1

[0066] Получение тонерных частиц MICR в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения

[0067] Пример 1A – Получение исходных частиц

[0068] Примерно 57% сшитой сложной полиэфирной смолы (смолы на основе фумарата пропоксилированного бисфенола A, Resapol производства компании Reichold), примерно 20% магнетита, такого как B353 Magnox, примерно 5,2% полиэтиленового воска, такого как PW2000, примерно 4,7% полипропиленового воска, такого как Viscol 660P, примерно 4,7% компатибилизатора, такого как Lotader AX-8840, и примерно 2,8% красящего вещества (например, технического углерода R330) смешивали в расплаве и экструдировали в экструдере ZSK-25. Сшитую смолу получали в соответствии со способом, описанным в патенте США № 6359105, полное описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.

[0069] Полученный экструдат линейной и сшитой смолы измельчали в струйной мельнице с кипящим слоем 200 AFG. Во время измельчения добавляли примерно 0,3% диоксида кремния TS530 в качестве агента для повышения текучести. Исходные частицы имели средний размер частиц примерно 9 мкм, средний размер составил примерно 9,5 мкм после удаления избытка тонкодисперсных частиц, т.е. процент тонкодисперсных частиц размером менее 5 мкм, измеренный с помощью Multisizer III, составил не более 15% по количеству.

[0070] Тонерные частицы сортировали в системе B18 Tandem Acucut. Тонерные частицы имели модуль упругости примерно 4000 дин/см² и модуль вязкости 1000 дин/см². Модуль вязкости и эластичности измеряли при 180 °С при частоте 40 рад./с.

[0071] Пример 1B – Смешивание поверхностных добавок с исходными частицами

[0072] Исходные частицы, полученные выше, смешивали в вертикальном смесителе Henschel объемом 75 л при удельной мощности примерно 228 Вт/фунт, суммарное удельное потребление энергии составило 15,2 Вт-ч./фунт. Значения мощности и энергии устанавливали по скорости вращения лопастей и времени перемешивания. Ниже представлен выбранный состав добавок на основании концентрации добавок:

[0073] Полученный состав обеспечивал общую площадь покрытия поверхности частиц поверхностными добавками примерно 175% и соотношение площади покрытия поверхности диоксидом кремния NA50HS к площади покрытия поверхности диоксидом титана SMT5103 примерно 10,2. В качестве смазывающего вещества добавляли также 0,5% стеарата цинка.

Пример 2

[0074] Свойства тонерных частиц MICR

[0075] Модуль вязкости, модуль эластичности и тангенс дельта тонерных частиц MICR, полученных в примере 1, сравнивали с черным матовым контрольным тонером.

[0076] В качестве матового контрольного номера использовали черный матовый тонер Xerox iGen 150 (номер по каталогу 6R1541).

[0077] На фиг. 1 представлена диаграмма модуля вязкости тонера MICR согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения и черного матового контрольного тонера. Ссылаясь на фиг. 1, модули вязкости тонеров, полученных в соответствии с примером 1, были выше во всем температурном диапазоне, использованном во время испытания. Как и ожидалось, модуль вязкости снижался с повышением температуры.

[0078] На фиг. 2 представлена диаграмма модуля эластичности тонера MICR согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения и черного матового контрольного тонера. Ссылаясь на фиг. 2, модули эластичности тонеров, полученных в соответствии с примером 1, были выше во всем температурном диапазоне, использованном во время испытания. Модуль эластичности снижался при повышении температуры и достигал устойчивого состояния при температуре 150 °C. На фиг. 3 представлена диаграмма тангенса дельта тонера MICR согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения и черного матового контрольного тонера. Ссылаясь на фиг. 3, тангенс дельта тонеров, полученных в соответствии с примером 1, были ниже во всем температурном диапазоне, использованном во время испытания. Полученные данные модулей и тангенса дельта указывают на то, что хотя тонер MICR согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения имеет более высокую вязкость и эластичность, он обеспечивает более низкую вероятность загрязнения валика термофиксатора в подсистеме термофиксации по сравнению с матовым контрольным тонером.

Пример 3

[0079] Трибоэлектрический заряд:

[0080] Характеристика заряда тонеров оценивали посредством трибозаряда (Q/m) и распределения заряда (Q/d). Тонер MICR из примера 1 и черный матовый контрольный тонер исследовали с помощью испытания смешивания.

[0081] Как правило, испытание смешивания используют при разработке тонера для описания изменения распределения заряда в совокупности тонерных частиц при добавлении свежего тонера к совокупности тонерных частиц, выдержанных в камере для проявления. В указанном эксперименте испытание смешивания проводили посредством комбинирования свежего тонера и тонера, выдержанного в лабораторном стакане. Для проведения испытания установленное количество тонера и установленное количество носителя помещали в стеклянный стакан. Количество тонера и носителя устанавливали так, чтобы концентрация тонера была репрезентативной для концентрации в типичной камере для проявления. Типичные концентрации могут составлять, например, концентрацию от 4% до 8% по массе тонера. После помещения тонера и носителя в стеклянный стакан их перемешивали друг с другом, устанавливая стакан во встряхиватель краски или с помощью вальцовой мельницы. Перемешивание и встряхивание тонера и носителя обеспечивало возникновение трибоэлектрического заряда и изменение морфологии поверхности тонера и носителя, что приводило, помимо прочего, к изменению стабильности заряда. Например, тонер и носитель в стеклянном стакане можно перемешивать во встряхивателе краски в течение 60 минут или в вальцовой мельнице в течение 20 минут. Устанавливали также частоту колебаний встряхивателя краски и скорость вращения вальцовой мельницы. После перемешивания в стакане тонера и носителя добавляли образец свежего тонера. Свежий тонер, как правило, добавляли так, чтобы концентрация тонера увеличивалась на 50% (например, если первоначальная концентрация тонера составляла 4%, то свежий тонер следует добавлять так, чтобы новая концентрация тонера составляла 6%). После добавления свежего тонера стакан закрывали и снова помещали во встряхиватель краски или вальцовую мельницу. Стакан встряхивали в течение установленного времени. Образцы брали через 15 секунд (т.е. t = 15 с), 30 секунд и 120 секунд встряхивания. Через каждый интервал времени извлекали образец проявителя (смеси тонера и носителя) и определяли распределение заряда тонера. Указанный процесс позволяет понять, как тонер, первоначально выдержанный в лабораторном стакане, и свежий тонер взаимодействуют друг с другом с образованием совокупности тонера, имеющей одинаковое распределение заряда. В идеальном случае достигают унимодального распределения заряда. Однако в некоторых случаях наблюдают бимодальное распределение заряда. Унимодальное распределение заряда является показателем того, что выдержанный и свежий тонер могут быстро достигать одинакового заряда. Бимодальное распределение заряда позволяет предположить, что указанные тонеры имеют разные характеристики заряда вследствие взаимодействия выдержанного тонера и носителя при встряхивании. Бимодальное распределение заряда не всегда является показателем неприемлемого технического исполнения.

[0082] На фиг. 4 представлено распределение заряда тонера MICR и черного матового контрольного тонера в момент t = 0, 15 с, 30 с и 60 с. В некоторых случаях добавление магнетита к тонерному составу может влиять на распределение заряда. Сравнение распределения заряда тонера MICR с распределением черного матового тонера демонстрирует, что тонер MICR имеет такие же свойства заряда, как черный матовый тонер, при добавлении свежего тонера к выдержанному проявителю. В обоих случаях распределение заряда со временем становилось бимодальным, что является показателем того, что свежий заряд заряжается немного быстрее, чем тонер в выдержанном проявителе. Такой сценарий является не идеальным, но приемлемым для печатной системы, поскольку указанные два тонера ведут себя подобным образом.

[0083] Определяли трибозаряд тонера MICR в B-зоне и сравнивали с трибозарядом матового контрольного тонера. Встряхивали краску в B-зоне в течение 60 минут, эксперимент проводили для MICR тонера из примера 1 и черного матового контрольного тонера; результаты представлены на фиг. 5 и 6.

[0084] На фиг. 5 представлена зависимость трибозаряда от концентрации тонера (TC) для тонера MICR из примера 1 в B-зоне при эксплуатации тонера в печатной системе. B-зона представляет собой термин, используемый для обозначения типа среды, когда относительная влажность составляет примерно 50% и температура составляет примерно 70 °С. На фиг. 5 показано также, где трибозаряд резко уменьшается относительно границ системы, установленных тонерами CMYK. Затененная область представляет собой требуемую рабочую область для TC и трибозаряда.

[0085] Рабочая область трибозаряда может быть преобразована в рабочую область на основании Q/d. Указанное соотношение может быть использовано при сравнении характеристик заряда тонеров с различным размером частиц. Кроме того, распределение Q/d является более значимым для признаков отказа, таких как пробелы. Трибозаряд (Q/m) и Q/d связаны уравнением (Q/m) = (Q/d)*(6)*(1/d²ρπ). На фиг. 6 представлены данные заряда тонера MICR из Примера 1 в форме зависимости Q/d от TC. Данные демонстрируют, что в области Q/d заряд тонера MICR хорошо входит в существующие границы системы при эксплуатации системы в границах TC.

[0086] Несмотря на то, что представленное выше описание относится к конкретным вариантам реализации изобретения, следует понимать, что могут быть сделаны многочисленные модификации в пределах объема изобретения. Сопроводительная формула изобретения предназначена для охвата таких модификаций, которые входят в сферу действия и сущность вариантов реализации настоящего изобретения.

[0087] Следовательно, описанные в настоящем документе варианты реализации следует во всех отношениях считать иллюстративными, а не ограничивающими, и сфера действия вариантов реализации обозначена прилагаемой формулой изобретения, а не изложенным выше описанием. Все изменения, которые по смыслу входят в диапазон эквивалентов формулы изобретения, считают включенными в нее.

[0088] Формула изобретения, представленная в исходном виде и с возможными изменениями, охватывает варианты, альтернативы, модификации, улучшения, эквиваленты и существенные эквиваленты вариантов реализации и указаний, описанных в настоящем документе, включая непредвиденные в настоящее время или неожиданные варианты, а также те, например, которые могут возникнуть у авторов изобретения/заявителей и других. Если это специально не указано в формуле изобретения, то стадии или компоненты формулы изобретения не следует использовать или переносить из данного описания или любой другой формулы изобретения в отношении любого конкретного порядка, количества, положения, размера, формы, угла, цвета или материала.

[0089] Все патенты и заявки, упомянутые в настоящем документе, в явном виде и полностью включены в настоящее описание посредством ссылки в полном объеме.

Представленные варианты реализации относятся к тонерным композициям для распознавания знаков, нанесенных магнитными чернилами («MICR»), и подходящим для применения в ксерографических печатных системах с качеством печати офсетной литографии. Заявленная группа изобретений включает варианты тонерных композиций MICR. Причем тонерная композиция MICR (для распознавания знаков, нанесенных магнитными чернилами) содержит: тонерную частицу, дополнительно содержащую: сшитую сложную полиэфирную смолу, магнетит, присутствующий в тонере в количестве от 10 до 25% и поверхностную добавку, нанесенную на поверхность тонерной частицы, при этом тонер имеет остаточную намагниченность от 5 до 15 эме/г. Технический результат заключается в повышении эффективности и расширении применений HSD системы с пятой секцией посредством разработки тонера для пятой секции, обладающего возможностями MICR, для эксплуатации в пятой ксерографической секции. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Тонерная композиция MICR (для распознавания знаков, нанесенных магнитными чернилами), содержащая:

тонерную частицу, дополнительно содержащую: сшитую сложную полиэфирную смолу;

магнетит, присутствующий в тонере в количестве от 10 до 25%;

и

поверхностную добавку, нанесенную на поверхность тонерной частицы;

при этом тонер имеет остаточную намагниченность от 5 до 15 эме/г.

2. Тонерная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что тонер не является эмульсионно-агрегационным тонером.

3. Тонерная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что тонер имеет коэрцитивность примерно от 450 до 550 Ое.

4. Тонерная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что тонер имеет магнитное насыщение от 10 до 20 эме/г.

5. Тонерная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что магнетит содержит оксид железа.

6. Тонерная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что сшитая сложная полиэфирная смола содержит аморфную смолу.

7. Тонерная композиция по п. 4, отличающаяся тем, что аморфная сложная полиэфирная смола выбрана из группы, состоящей из смолы на основе фумарата пропоксилированного бисфенола А, поли(пропоксилированный бисфенол-со-фумарата), поли(этоксилированный бисфенол-со-фумарата), поли(бутоксилированный бисфенол-со-фумарата), поли(со-пропоксилированный бисфенол-со-этоксилированный бисфенол-со-фумарата), поли(1,2-пропиленфумарата), поли(пропоксилированный бисфенол-со-малеата), поли(этоксилированный бисфенол-со-малеата), поли(бутоксилированный бисфенол-со-малеата), поли(со-пропоксилированный бисфенол-со-этоксилированный бисфенол-со-малеата), поли(1,2-пропиленмалеата), поли(пропоксилированный бисфенол-со-итаконата), поли(этоксилированный бисфенол-со-итаконата), поли(бутилоксилированный бисфенол-со-итаконата), поли(со-пропоксилированный бисфенол-со-этоксилированный бисфенол-со-итаконата), поли(1,2-пропиленитаконата), сополи(пропоксилированный бисфенол А-со-фумарат)-сополи(пропоксилированный бисфенол А-со-терефталата), терполи(пропоксилированный бисфенол А-со-фумарат)-терполи(пропокслиированный бисфенол А-со-терефталат)-терполи(пропоксилированный бисфенол А-со-додецилсукцината) и их комбинаций.

8. Тонерная композиция по п. 7, отличающаяся тем, что аморфная сложная полиэфирная смола содержит смолу на основе фумарата пропоксилированного бисфенола А.

9. Тонерная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что сшитая смола получена из ненасыщенной поли(пропоксилированный бисфенол А-со-фумаратной) сложной полиэфирной смолы.

10. Тонерная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что сшитый сложный полиэфир имеет степень сшивания от примерно 19% до примерно 49%.

11. Тонерная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что поверхностная добавка содержит диоксид кремния, диоксид титана и стеарат.

12. Тонерная композиция по п. 12, отличающаяся тем, что диоксид кремния содержит отрицательно заряженный диоксид кремния.

13. Тонерная композиция по п. 1, дополнительно содержащая краситель.

14. Тонерная композиция по п. 1, дополнительно содержащая компатибилизатор.

15. Тонерная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что средний размер частиц составляет от 8 до 12 мкм.

16. Тонерная композиция MICR, содержащая: тонерную частицу, дополнительно содержащую:

сшитую сложную полиэфирную смолу;

магнетит, присутствующий в тонере в количестве от 10% до 25%; и

поверхностную добавку, нанесенную на поверхность тонерной частицы, где поверхностная добавка содержит отрицательно заряженный диоксид кремния, положительно заряженный диоксид кремния и оксид металла;

при этом тонер дополнительно имеет остаточную намагниченность от 5 до 10 эме/г, коэрцитивность от примерно 430 Э до примерно 530 Э и намагниченность от 10 до 15 эме/г.

17. Тонерная композиция MICR, содержащая:

тонерную частицу, дополнительно содержащую:

сшитую смолу, где сшитый сложный полиэфир имеет степень сшивания от примерно 19% до примерно 49%;

магнетит в количестве от примерно 10% до примерно 25% по массе тонера;

красящее вещество; и

поверхностную добавку, нанесенную на поверхность тонерной частицы, где поверхностная добавка содержит отрицательно заряженный диоксид кремния, положительно заряженный диоксид кремния и оксид металла;

при этом тонер дополнительно имеет остаточную намагниченность от 5 до 15 эме/г, коэрцитивность от примерно 450 Э до примерно 550 Э и магнитное насыщение от 10 до 20 эме/г.