Носитель и композиция (варианты) для тонера

Носитель и композиция (варианты) для тонера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предпосылки создания изобретения

[0001] Настоящее изобретение относится в целом к композициям тонеров и, более конкретно, к композициям тонеров, содержащих носители с покрытием. В вариантах осуществления настоящего изобретения частицы носителя с покрытием могут быть получены из полимерных компонентов с использованием процессов получения сухих порошков.

В электрофотографической печати используются частицы тонера, которые могут быть получены с использованием самых различных способов. Один такой способ включает эмульсионную агрегацию для формирования частиц тонера, причем при формировании латексной эмульсии используются поверхностно-активные вещества. Такой способ описывается, например, в патенте US 6120967, полное содержание которого вводится ссылкой в настоящую заявку в качестве одного из примеров такого способа.

[0002] В способе эмульсионной агрегации могут использоваться сочетания аморфных и кристаллических полиэфиров. Эти материалы позволяют получать тонеры с высоким глянцем и сравнительно низкой точкой плавления (даже сверхнизкой точкой плавления), в результате чего обеспечивается экономия энергии и ускоряется процесс печати. Использование добавок для частиц тонера, получаемого способом эмульсионной агрегации, может быть важным для получения оптимальных характеристик тонера, особенно в зоне придания заряда частицам тонера, где кристаллические полиэфиры на поверхности частиц могут ухудшать характеристики заряда в зоне А.

[0003] Чувствительность заряда тонера к величине относительной влажности (RH) может приводить к серьезным ограничениям на концентрацию тонера, так что она должна регулироваться в более узких пределах для обеспечения хороших результатов в части проявления изображения. Большая величина трибоэлектрического заряда при малой относительной влажности ограничивает проявление, а низкий уровень трибоэлектрического заряда при высокой относительной влажности создает фон, так что как высокая, так и низкая относительная влажность приводит к ухудшению качества печати.

[0004] Следует отметить, что в последнее время все больше используются тонеры со сверхнизкими точками плавления, еще в большей степени чувствительные к влажности из-за полиэфирных смол, которые могут включать кристаллические полиэфиры. Кроме того, в связи с тенденцией использовать тонеры с уменьшенными размерами частиц снижается трибоэлектрический заряд и в большей степени ограничивается диапазон допустимых концентраций тонера, в результате чего уже не обеспечивается компенсация больших изменений заряда, связанных с изменениями условий окружающей среды. Например, для тонеров с размерами частиц 4 микрона и менее существенно возрастают ограничения, связанные с проявлением при малой влажности и фоном при высокой влажности. Таким образом, для таких тонеров очень важна чувствительность трибоэлектрического заряда к относительной влажности.

[0005] Таким образом, по-прежнему существует потребность в улучшении использования добавок при производстве тонеров.

Краткое описание изобретения

[0006] В настоящем изобретении предлагаются носители, которые могут быть добавлены к тонерам и использованы в различных композициях, включая композиции девелоперов для электрографических аппаратов. В различных вариантах осуществления настоящего изобретения частицы носителя могут состоять из магнитного ядра и полимерного покрытия, нанесенного по меньшей мере на часть поверхности ядра, причем полимерное покрытие содержит катионсвязывающую группу, содержащую по меньшей мере одну циклическую структуру.

[0007] Также предлагаются композиции, включающие такие носители. В различных вариантах осуществления настоящего изобретения композиция может содержать тонер, содержащий по меньшей мере одну смолу и один или несколько дополнительных (необязательных) ингредиентов, таких как красящие добавки, воски и их сочетания; и носитель, содержащий магнитное ядро и полимерное покрытие, нанесенное по меньшей мере на часть поверхности ядра, причем полимерное покрытие содержит катионсвязывающую группу, такую как краун-эфиры, криптанды, циклены, порфин, порфирины и их сочетания.

[0008] В других вариантах осуществления настоящего изобретения композиция может содержать тонер, содержащий по меньшей мере одну смолу, и по меньшей мере один носитель, частицы которого содержат магнитное ядро и полимерное покрытие, нанесенное по меньшей мере на часть поверхности ядра, причем полимерное покрытие содержит по меньшей мере одну смолу, отношение углерода к кислороду в которой составляет от примерно 3:1 до примерно 8:1, и которая содержит катионсвязывающую группу, такую как краун-эфиры, криптанды, циклены, порфин, порфирины и их сочетания, и тонер приобретает заряд от примерно - 15 мкКл/г до примерно - 80 мкКл/г в зоне А и заряд от примерно - 15 мкКл/г до примерно - 80 мкКл/г в зоне С.

Краткое описание чертежей

Ниже будут описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на фигуры чертежей, на которых показано:

[0009] фигура 1 - график, иллюстрирующий характеристики заряда в течение 60 минут в зоне А и в зоне С для носителей по настоящему изобретению;

[0010] фигура 2 - график, иллюстрирующий характеристики заряда в течение 60 минут в зоне А и в зоне С для тонеров, содержащих носители по настоящему изобретению;

[0011] фигура 3 - график удельного сопротивления для носителей по настоящему изобретению.

Подробное описание изобретения

[0012] В вариантах настоящего изобретения предлагаются частицы носителя, содержащие ядро из металла, в частности из магнитного металла, на которое нанесено покрытие. Покрытие может включать полимер, содержащий катионсвязывающую группу (cation binding group). Катионсвязывающая группа может быть частью мономера, используемого для получения полимера или сополимера, или добавляется отдельно к полимеру после полимеризации. В некоторых вариантах может использоваться покрытие на основе полимеров с высоким отношением углерода к кислороду (С/О). В некоторых вариантах катионсвязывающий мономер может быть циклическим. Поскольку тонеры имеют тенденцию поглощать водяные пары в среде с повышенной влажностью, в результате чего ухудшаются коэффициенты заряда по влажности и, соответственно, становится хуже качество печати, материалы покрытия по настоящему изобретению, включающие сочетание гидрофобных мономеров с высоким отношением С/О, могут существенно улучшить чувствительность к относительной влажности, что дает возможность улучшить чувствительность заряда девелопера к относительной влажности, что подтверждается зависимостью заряда от относительной влажности.

[0013] Следует отметить, что при старении тонера снижается эффективность добавок, и характеристики заряда возвращаются к ухудшенным характеристикам исходного тонера. Кроме того, некоторые добавки могут не улучшать характеристики заряда исходного тонера в зоне А, то есть, существуют ограничения на состав и количество добавок. Добавление катионсвязывающей группы по настоящему изобретению в носитель с покрытием из смолы, имеющей высокое отношение С/О, может обеспечить отличные характеристики заряда исходного тонера и чувствительности к относительной влажности, а также отличные характеристики заряда конечного тонера. Высокое отношение С/О, как это понимается в настоящем описании, может превышать примерно 3:1, в некоторых вариантах может находиться в диапазоне от примерно 3:1 до примерно 8:1, в других вариантах - от примерно 3:1 до примерно 5:1 и в некоторых вариантах - от примерно 5:1 до примерно 8:1.

Носитель

В соответствии с настоящим изобретением для ядер частиц носителей и девелоперов могут использоваться различные подходящие твердые материалы. В некоторых вариантах материалы ядер имеют такие характеристики, которые обеспечивают приобретение частицами тонера положительного или отрицательного заряда, и материалы ядер частиц носителей обеспечивают требуемые характеристики текучести в резервуаре для девелопера, имеющемся в электрографических аппаратах. Другие необходимые характеристики включают, например: подходящие магнитные характеристики, которые обеспечивают проявление скрытого электростатического изображения магнитной кистью; требуемые механические характеристики старения; и требуемую структуру поверхности для обеспечения высокой электропроводности любого девелопера, включающего носитель и подходящий тонер.

Примеры материалов, которые могут использоваться для ядер частиц носителя, включают: железо и/или сталь, такие как тонкодисперсные порошки железа или стали, поставляемые компанией Hoeganaes Corporation или компанией Pomaton S.p.A (Италия); ферриты, такие как Cu-Zn-феррит, содержащий, например, примерно 11% оксида меди, примерно 19% оксида цинка и примерно 70% оксида железа, включая ферриты, поставляемые компанией D.M. Steward Corporation или компанией Powdertech Corporation, Ni-Zn-феррит, поставляемый компанией Powdertech Corporation, Sr (стронций)-феррит, содержащий, например, примерно 14% оксида стронция и примерно 86% оксида железа, поставляемый компанией Powdertech Corporation, и Ba-феррит; магнетиты, включая поставляемые, например, компанией Hoeganaes Corporation (Швеция); никель; сочетания указанных материалов и другие подобные им материалы. В некоторых вариантах получаемые частицы полимера могут использоваться для покрытия ядер носителя любого типа с использованием любых известных способов, и затем носители смешивают с известным тонером для формирования девелопера для электрографической печати. Другие подходящие материалы для ядер частиц носителя, раскрытые, например, в патентах US 4937166, US 4935326 и US 7014971, полное содержание которых вводится ссылкой в настоящую заявку, могут включать гранулированный циркон, гранулированный кремний, стекло, диоксид кремния, их сочетания и другие подобные им материалы. В некоторых вариантах подходящие ядра частиц носителя могут иметь средний размер в поперечнике, находящийся в диапазоне от примерно 20 микрон до примерно 400 микрон, и в других вариантах - от примерно 40 микрон до примерно 200 микрон.

В некоторых вариантах осуществления изобретения в качестве материала ядер частиц может использоваться феррит, включающий такой металл, как железо, и по меньшей мере один дополнительный металл, такой как медь, цинк, никель, марганец, магний, кальций, литий, стронций, цирконий, титан, тантал, висмут, натрий, калий, рубидий, цезий, барий, иттрий, лантан, гафний, ванадий, ниобий, алюминий, галлий, кремний, германий, сурьма, их сочетания и другие подобные им металлы.

Полимерное покрытие, наносимое по меньшей мере на часть поверхности металлического ядра, включает латекс.В некоторых вариантах латексный сополимер, используемый в качестве покрытия ядер частиц носителя, может включать акрилат и/или метилакрилат, или их сочетания и другие им подобные полимеры, а также катионсвязывающий мономер. В некоторых вариантах в качестве акрилата может использоваться алифатический циклоакрилат. Подходящие акрилаты и/или метакрилаты, которые могут использоваться для получения полимерного покрытия, включают, например, метилметакрилат, циклогексилметакрилат, циклопропилакрилат, циклобутилакрилат, циклопентилакрилат, циклогексилакрилат, циклопропилметакрилат, циклобутилметакрилат, циклопентилметакрилат, изоборнилметакрилат, изоборнилакрилат, их сочетания и другие подобные им соединения. В некоторых вариантах полимерное покрытие ядер частиц носителя может включать сополимер, полученный из алифатического циклоакрилата и по меньшей мере одного дополнительного акрилата. В других вариантах покрытие может включать сополимер циклогексилметакрилата с изоборнилметакрилатом, причем содержание циклогексилметакрилата составляет от примерно 0,1% до примерно 99,9% от веса сополимера, и в некоторых вариантах от примерно 35% до примерно 65% от веса сополимера, а содержание изоборнилметакрилата составляет от примерно 99,9% до примерно 0,1% от веса сополимера, и в некоторых вариантах от примерно 65% до примерно 35% от веса сополимера.

[0014] В настоящем изобретении предложена добавка, регулирующая заряд, специально разработанная для улучшения заряда исходного тонера с использованием смол тонера, которые содержат функциональную группу ионного характера (ион-радикал). Например, тонер, приобретающий отрицательный заряд, может включать ион-радикал, присоединенный к цепи полимера, которая имеет отрицательный заряд, и катионный противоион может иметь положительный заряд. Подходящие ион-радикалы смолы включают, например, карбоновые и сульфоновые кислоты, а также соли таких кислот, их сочетания и другие подобные им вещества. Такие концевые группы обычно имеются в смолах тонеров, таких как, например, акриловая кислота или бета-карбоксиэтилакрилат в стирол-акрилатных тонерах, получаемых способом эмульсионной агрегации, или карбоновые кислоты или их соли в полиэфирных смолах тонеров, получаемых способом пульверизационной или эмульсионной агрегации. В некоторых вариантах катионный противоион может быть концевой группой, например, Н⁺, Na⁺, K⁺, Li⁺, Ca²⁺, Al³⁺, Zn²⁺, Mg²⁺, NH₄ ⁺и/или NR₄ ⁺, где R может быть водородом или органической группой, такой как замещенная или незамещенная арильная или алкильная группа, их сочетания и им подобные группы. Как указано ниже в Уравнении I, взаимодействие катионсвязывающей группы в смоле носителя (указана обозначением СВ), с положительным противоионом в смоле тонера приводит к переходу положительного заряда от тонера к носителю, в результате чего тонер имеет отрицательный заряд, а носитель - положительный заряд.

Получаемый комплекс может образовываться одинаково хорошо как при низкой, так и при высокой относительной влажности, то есть обеспечивается хорошая устойчивость к изменениям влажности.

[0015] Катионсвязывающая группа, включенная в полимерное покрытие, может быть мономером или радикалом, присоединенным к мономеру, который затем может быть подвергнуть полимеризации для получения полимера или сополимера покрытия. В другом варианте Катионсвязывающая группа может быть добавлена к мономеру в качестве отдельного ингредиента с последующей полимеризацией для получения полимера или сополимера покрытия. В другом варианте катионсвязывающий мономер или катионсвязывающий радикал может быть растворен в растворителе с полимером покрытия и использована для получения латекса, например, путем фазовой инверсии или аналогичным способом, как это описано, например, в публикации US 2010/0015544, полное содержание которой вводится ссылкой в настоящую заявку.

[0016] Подходящие катионсвязывающие мономеры или радикалы включают мономеры или радикалы, имеющие циклические структуры. Катионсвязывающие мономеры или радикалы, подходящие для целей настоящего изобретения, включают краун-эфирные комплексы, криптанды, циклены, порфин, порфирины, их сочетания и другие подобные им мономеры или радикалы. Подходящие краун-эфирные комплексы включают, например, 12-краун-4, 15-краун-5, 4-акрилоиламидобензо-15-краун-5, бензо-15-краун-5, метилбензо-15-краун-5, стеарилбензо-15-краун-5, гидроксиметилбензо-15-краун-5, бензо-15-краун-5 динитрил, аза-15-краун-5, винилбензо-15-краун-5, 4-формилбензо-15-краун-5, 18-краун-6, 4-акрилоиламидобензо-18-краун-6, бензо-18-краун-6, метилбензо-18-краун-6, гидроксиметилбензо-18-краун-6, бензо-18-краун-6 динитрил, аза-18-краун-6, винилбензо-18-краун-6, 4-формилбензо- 18-краун-6, дибензо-18-краун-6, стеарилбензо-18-краун-6, дибензо-21-краун-7, дибензо-24-краун-8, бис(м-фенилен)-32-краун-10, бис(карбокси-м-фенилен)-32-краун-10, их сочетания и другие им подобные комплексы.

[0017] Общие структуры, которые могут быть подходящими для краун-эфиров, включают бензо-крауны, показанные ниже в формуле II и дибензо-краун-эфиры в формуле III:

В краун-эфирах, имеющих структуры II и/или III, n и/или m может принимать значения от 0 до примерно 6, и в других вариантах от примерно 1 до примерно 5. Функциональные группы (радикалы) R (т.e., R₁, R₂, R₃, R₄, R₁', R₂', R₃' и R₄') могут быть одинаковыми или же могут различаться, и могут быть водородом или любой алкильной группой или замещенной алкильной группой, такой как метил, этил, стеарил, хлорметил, гидроксиметил, гидроксиэтил, их сочетания и другие им подобные группы, формильной группой, группой карбоновой кислоты или карбоксилатной группой, или же любой ароматической группой, такой как фенил или гидроксилфенил, любой галоидной группой, нитрогруппой, сульфонатной группой, любой полимеризуемой группой, включая винильную группу, их сочетания и другие им подобные группы.

[0018] Подходящие криптанды включают, например, 1, 10-диаза-4,7,13,16,21,24-гексаоксабицикло[8.8.8]гексакозан, криптанд [2.2.2], бензокриптанд [2.2.2], дибензокриптанд [2.2.2], метилбензокриптанд [2.2.2], бис(диметилбензо)криптанд [2.2.2], винилбензокриптанд [2.2.2], их сочетания и другие им подобные соединения. Подходящие циклены включают, например, 1,4,7,10-тетраазациклодо декан, диметилциклен, диацетилциклен 12-ане-N₄, тетрагидроксиэтил-12-ане-N₄, 13-ане-N₄, 14-ане-N₄, 15-ане-N₄, 16-ане-N₄, 9-ане-N₃, 12-ане-N₃O, их сочетания и другие им подобные соединения. Порфин, также известный как 21,22-дигидропорфирин, также является подходящим соединением, если оно представлено в форме свободного основания, так что в нем отсутствует центральный ион металла. Подходящие замещенные порфины, известные как порфирины, включают соединения, находящиеся в форме свободного основания и не содержащие центрального иона металла, такие как, например, мезо-тетрафенилпорфирин, тетратолилпорфирин, тетрабензопорфирин, тетрафенилпорфирин, фталоцианы и ортофенилтетраазапорфирин, их сочетания и другие им подобные соединения. Другие подходящие порфирины могут включать винилполимеризуемые группы, такие как, например, 5-моно(p-акриламидофенил)-10,15,20-трифенилпорфин и 5,10,15,20-тетра(α,α,α,α-o-метакриламидофенил)порфин.

[0019] В некоторых вариантах катионсвязывающая группа может контактировать или может быть присоединена к мономеру, такому как акриловая кислота, метакриловая кислота, бета-карбоксиэтилакрилат, диметиламино-этилметакрилат, 2-(диметиламино) этилметакрилат, диэтиламино-этилметакрилат, диметиламино-бутилметакрилат, метиламино-этилметакрилат и их сочетания.

[0020] В связи с настоящим изобретением было найдено, что добавление катионсвязывающего мономера обеспечивает возможность передачи положительного противоиона от тонера к носителю, в результате чего тонер имеет отрицательный заряд, а носитель - положительный заряд. Например, когда в качестве покрытия используется циклогексилметакрилат (СНМА) и традиционная добавка, регулирующая заряд, такая как 2-(диметиламино)этилметакрилат (DMAEMA), то они поглощают много воды, в результате чего отношение заряда в зонах А и С составляет лишь 0,22, так что заряд Q/D в зоне А дает в спектрографе заряда смещение всего лишь 5,2 мм. Заряд Q/D в мм смещения может быть переведен в величину заряда в фемтокулонах на микрон путем умножения на коэффициент пересчета 0,092. Когда используются покрытия, предлагаемые в настоящем изобретении, с более высокими отношениями С/О в сочетании с катионсвязывающими мономерами, поглощение воды существенно снижается. Более высокое отношение С/О резко улучшает устойчивость к действию влажности, и в некоторых вариантах отношение заряда может достигать величины 0,41, так что смещение заряда Q/D в зоне А составляет 12,6 мм. Заряд в зоне С также увеличивается в результате использования катионсвязывающих мономеров, от смещения заряда Q/D, составляющего 23,2 мм, для СНМА и традиционной добавки, регулирующей заряд, до смещения заряда Q/D, составляющего 33,3 мм, для случая использования вместе с СНМА предлагаемых в настоящем изобретении катионсвязывающих мономеров.

Таким образом, в некоторых вариантах заряд в зоне А может составлять от примерно -15 мкКл/г (микрокулон/г) до примерно - 60 мкКл/г, в других вариантах - от примерно -20 мкКл/г до примерно - 55 мкКл/г, в то время как в зоне С заряд может составлять от примерно - 15 мкКл/г до примерно - 60 мкКл/г и в некоторых вариантах - от примерно -20 мкКл/г до примерно - 55 мкКл/г. Отношение заряда в зоне А к заряду в зоне С, иногда называемое в настоящем описании как отношение относительной влажности, может находиться в некоторых вариантах в диапазоне от примерно 0,40 до примерно 1,0 и в других вариантах от примерно 0,6 до примерно 0,8.

[0021] Способы формирования полимерного покрытия известны специалистам в данной области техники и в некоторых вариантах осуществления изобретения включают эмульсионную полимеризацию мономеров, используемых для формирования полимерного покрытия.

[0022] В способе полимеризации реагенты могут быть загружены в подходящий реактор, такой как смесительный котел. Соответствующее количество исходных материалов может быть дополнительно растворено в растворителе, причем в раствор может быть добавлен дополнительный (необязательный) инициирующий агент для взаимодействия по меньшей мере с одним поверхностно-активным веществом для формирования эмульсии. В эмульсии может быть получен сополимер, который затем может быть извлечен и использован в качестве полимерного покрытия для частиц носителя.

Подходящие растворители включают, например, воду и/или органические растворители, включая толуол, бензол, ксилол, тетрагидрофуран, ацетон, ацетонитрил, четыреххлористый углерод, хлорбензол, циклогексан, диэтиловый эфир, диметиловый эфир, диметилформамид, гептан, гексан, метиленхлорид, пентан, их сочетания и другие им подобные растворители.

[0023] В некоторых вариантах латекс для получения полимерного покрытия может быть получен в водной фазе, содержащей поверхностно-активное вещество (ПАВ) или вспомогательное ПАВ, причем это может быть выполнено в среде инертного газа, такого как, например, азот. В качестве ПАВ, которые вместе со смолой могут формировать латексную дисперсию, могут использоваться ионные или неионные ПАВ в количестве от примерно 0,01% до примерно 15% от веса твердой фазы раствора, и в некоторых вариантах - от примерно 0,1% до примерно 10% от веса твердой фазы раствора

Анионные ПАВ, которые могут использоваться для целей настоящего изобретения, включают сульфаты и сульфонаты, додецилсульфат натрия, додецилбензолсульфонат натрия, додецилнафталинсульфат натрия, диалкилсульфаты и диалкилсульфонаты алкил-бензола, кислоты, такие как абиетиновая кислота, поставляемая компанией Aldrich, NEOGEN R™, NEOGEN SC™, поставляемые компанией Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., их сочетания и другие им подобные ПАВ. В некоторых вариантах используются другие подходящие анионные ПАВ, такие как DOWFAX™ 2A1, алкилдифенилоксид-дисульфонат, поставляемый компанией The Dow Chemical Company, и/или TAYCA POWER BN2060, поставляемые компанией Tayca Corporation (Japan), которые представляют собой разветвленные додецилбензол сульфонаты натрия. В некоторых вариантах могут использоваться сочетания указанных ПАВ и любых из вышеуказанных анионных ПАВ.

В качестве катионных ПАВ, которые могут использоваться в целях настоящего изобретения, можно указать, например, соли аммония, алкилбензил-диметил-аммония хлорид, диалкил-бензолалкил-аммония хлорид, лаурил-триметил-аммония хлорид, алкилбензил-метил-аммония хлорид, алкилбензил-диметил-аммония бромид, бензалкония хлорид, С12, С15, С17-триметил-аммония бромиды, их сочетания и другие им подобные ПАВ. Другие катионные ПАВ включают цетилпиридиния бромид, галоидные соли четырехкомпонентных полиоксиэтилалкиламинов, додецилбензил-триэтил-аммония хлорид, MIRAPOL и ALKAQUAT, поставляемые компанией Alkaril Chemical Company, SANISOL (бензалкония хлорид), поставляемый компанией Као Chemicals, их сочетания и другие им подобные ПАВ. Подходящие катионные ПАВ, используемые в некоторых вариантах, включают SANISOL B-50, поставляемый компанией Као Corp., который состоит в основном из бензил-диметил-алкония хлорида. Для целей настоящего изобретения могут использоваться неионные ПАВ, такие как, например, спирты, кислоты и эфиры, например, поливиниловый спирт, полиакриловая кислота, металоза, метилцеллюлоза, этилцеллюлоза, пропилцеллюлоза, гидроксил-этил целлюлоза, карбокси-метилцеллюлоза, полиоксиэтилен цетил эфир, полиоксиэтилен лаурил эфир, полиоксиэтилен октил эфир, полиоксиэтилен октилфенил эфир, полиоксиэтилен олеил эфир, полиоксиэтилен сорбитан монолаурат, полиоксиэтилен стеарил эфир, полиоксиэтилен нонилфенил эфир, диалкилфенокси-поли(этиленокси)-этанол, их сочетания и другие им подобные ПАВ. Для целей изобретения могут использоваться ПАВ, поставляемые компанией Rhone-Poulenc, такие как IGEPAL СА-210™, IGEPAL CA-520™, IGEPAL CA-720™, IGEPAL CO-890™, IGEPAL CO-720™, IGEPAL CO-290™, IGEPAL CA-210™, ANTAROX 890™ и ANTAROX 897™.

[0024] Выбор определенного ПАВ или сочетания ПАВ, а также количества используемых соединений, вполне доступен специалистам в данной области техники.

[0025] В некоторых вариантах могут быть введены инициирующие добавки для получения латекса, используемого для получения полимерного покрытия. Инициирующие добавки, подходящие для целей настоящего изобретения, включают инициаторы, растворимые в воде, такие как, например, аммония персульфат, натрия персульфат и калия персульфат, а также органические растворимые инициаторы, включая органические пероксиды и азо-соединения, включая Вазо-пероксиды, такие как VAZO 64™, 2-метил-2-2'-азобис пропаннитрил, VAZO 88™, 2-2'-азобис-изобутирамида дегидрат и их сочетания. Другие растворимые в воде инициаторы, которые могут использоваться для целей настоящего изобретения, включают соединения азоамидинов, например, 2,2'-азобис(2-метил-N-фенилпропионамидин) дигидрохлорид, 2,2'-азобис[N-(4-хлорфенил)-2-метилпропионамидин] дигидрохлорид, 2,2'-азобис[N-(4-гидроксифенил)-2-метилпропионамидин] дигидрохлорид, 2,2'-азобис[N-(4-аминофенил)-2-метилпропионамидин] тетрахлорид, 2,2'-азобис[2-метил-N(фенилметил)пропионоамидин] дигидрохлорид, 2,2'-азобис[2-метил-N-2-пропенилпропионамидин] дигидрохлодид, 2,2'-азобис[N-(2-гидрокси-этил)2-метилпропионамидин] дигидрохлорид, 2,2'-азобис[2(5-метил-2-имидазолин-2-ил)пропан] дигидрохлорид, 2,2'-азобис[2-(2-имидазолин-2-ил)пропан] дигидрохлорид, 2,2'-азобис[2-(4,5,б,7-тетрагидро-1Н-1,3-диазепин-2-ил)пропан] дигидрохлорид, 2,2'-азобис[2-(3,4,5,6-тетрагидропиримидин-2-ил)пропан] дигидрохлорид, 2,2'-азобис[2-(5-гидрокси-3,4,5,6-тетрагидропиримидин-2-ил)пропан] дигидрохлорид, 2,2'-азобис{2-[1-(2-гидроксиэтил)-2-имидазолин-2-ил]пропан} дигидрохлорид, их сочетания и другие им подобные соединения.

[0026] Инициаторы могут быть добавлены в подходящих количествах, например, от примерно 0,1 вес.% до примерно 8 вес.% и в некоторых вариантах - от примерно 0,2 вес.% до примерно 5 вес.%.

[0027] Для формирования эмульсий соединяют исходные материалы, поверхностно-активное вещество, растворитель (необязательный ингредиент) и инициатор (необязательный ингредиент) с использованием любых средств, известных специалистам в данной области техники. В различных вариантах осуществления изобретения время перемешивания реакционной смеси может составлять от примерно 1 минуты до примерно 72 часов, в других вариантах - от примерно 4 часов до примерно 24 часов (хотя время перемешивания может быть и за пределами указанных интервалов), при этом температуру поддерживают в интервале от примерно 10°С до примерно 100°С, в некоторых вариантах - от примерно 20°С до примерно 90°С, и в других вариантах - от примерно 45°С до примерно 75°С, хотя могут использоваться температуры и за пределами указанных интервалов.

[0028] Специалистам в данной области техники будет ясно, что условия реакции, температура и количество инициатора могут варьироваться для получения полиэфиров с различными молекулярными весами, и структурно связанные исходные материалы могут полимеризоваться с использованием соответствующих технологий.

[0029] После формирования сополимера, используемого в качестве покрытия для частиц носителя, он может быть извлечен из эмульсии с использованием любой технологии, известной специалистам в данной области техники, включая фильтрацию, сушку, отделение с помощью центрифуги, сушку распылением, сочетания указанных технологий и другие им подобные способы.

[0030] В различных вариантах осуществления изобретения после получения сополимера, используемого в качестве покрытия для частиц носителя, он может быть высушен для получения порошка с использованием любого способа, известного специалистам в данной области техники, включая, например, сушку вымораживанием (в частности, в вакууме), сушку распылением, их сочетания и другие им подобные способы.

[0031] Частицы сополимера могут иметь размеры от примерно 40 нм до примерно 200 нм, в некоторых вариантах - от примерно 60 нм до примерно 120 нм.

[0032] В различных вариантах осуществления изобретения, если размеры частиц высушенного полимерного покрытия слишком велики, то частицы могут быть подвергнуты гомогенизации или обработке ультразвуком для дополнительного распыления частиц и разрушения образовавшихся агломератов или непрочно связанных частиц, в результате чего могут быть получены частицы вышеуказанных размеров. При использовании гомогенизатора (то есть, устройства с высоким усилием сдвига) он может работать на скорости от примерно 6'000 об/мин до примерно 10'000 об/мин, в некоторых вариантах - от примерно 7'000 об/мин до примерно 9'750 об/мин, и время работы может составлять от примерно 0,5 минут до примерно 60 минут, в некоторых вариантах - от примерно 5 минут до примерно 30 минут, хотя скорости и времена обработки могут находиться и за пределами указанных диапазонов.

[0033] Полимеры, используемые для покрытия частиц носителя могут иметь среднечисленный молекулярный вес (M_n), измеренный с использованием гель-проникающей хроматографии (ГПХ), например, от примерно 60'000 до примерно 400'000, в некоторых вариантах - от примерно 170'000 до примерно 280'000, и средневесовой молекулярный вес - от примерно 200'000 до примерно 800'000, в некоторых вариантах - от примерно 400'000 до примерно 600'000 (по измерениям ГПХ, с использованием полистирольных стандартов).

[0034] Полимеры, используемые в качестве покрытия частиц носителя, могут иметь температуры стеклования (Tg) в диапазоне от примерно 85°С до примерно 140°С, в некоторых вариантах - от примерно 100°С до примерно 130°С.

[0035] В некоторых вариантах покрытие частиц носителя может включать проводящую добавку. Подходящей проводящей добавкой может быть, например, сажа.

Также в носитель могут быть введены и другие добавки, например, добавки, улучшающие заряд носителя, включая порошок аминосмол, таких как меламин, и порошки некоторых фторполимеров, таких как алкиламиноакрилаты и алкиламинометакрилаты, полиамиды и фторированные полимеры, такие как поливинилиденфторид и поли(тетрафторэтилен), а также фторалкилметакрилаты, такие как 2,2,2-трифторэтилметакрилат. Другие добавки, улучшающие заряд носителя, которые могут использоваться в целях настоящего изобретения, включают соли четырехкомпонентного аммония, включая метилсульфат дистеарил диметиламмония (DDAMS), бис[1 -[(3,5-двухзамещенный-2-гидроксифенил)азо]-3-(рднозамещенный)-2-нафталенолато(2-)]хромат(1-), аммониевый натрий и водород, цетилпиридиния хлорид, FANAL PINK® D4830, их сочетания и другие им подобные соединения, а также другие известные эффективные агенты или добавки, улучшающие заряд. Добавки, улучшающие заряд, могут быть введены в различных эффективных количествах, например, в диапазоне от примерно 0,5 вес.% до примерно 20 вес.%, и от примерно 1 вес.% до примерно 3 вес.% от суммарного веса полимера, сополимера, проводящей добавки и других добавок, улучшающих заряд. Эти компоненты могут быть добавлены с использованием перемешивания вращением, опрокидыванием, перетиранием, вибрацией, распылением порошка в электростатическом поле, в псевдоожиженном слое, с использованием электростатического диска и электростатической завесы, как описано, например, в патенте US 6042981, полное содержание которого вводится ссылкой в настоящую заявку, и покрытие на ядра частиц носителя наплавляется во вращающейся печи или при прохождении материала через нагретый экструдер.

[0036] Величина проводимости важна при проявлении полупроводящей магнитной кистью для обеспечения хорошего проявления областей сплошной заливки, которые в противном случае были бы слабо проявлены. Было обнаружено, что добавление предлагаемого в настоящем изобретении полимерного покрытия (возможно, с проводящей добавкой, такой как сажа) может обеспечивать получение носителей с пониженной чувствительностью трибоэлектрического заряда девелопера к изменениям относительной влажности от примерно 20% до примерно 90%, в некоторых вариантах от примерно 40% до примерно 80%, и заряд мало изменяется при изменениях относительной влажности, что означает уменьшение падения заряда при высокой влажности, в результате чего снижается уровень фона при печати, и меньшее увеличение заряда и, соответственно, меньшая потеря проявления при низкой влажности, в результате чего улучшается качество печати благодаря улучшенной оптической плотности.

[0037] Как уже указывалось, в различных вариантах полимерное покрытие может быть высушено, после чего оно может быть нанесено на частицы носителя в форме сухого порошка. Способы нанесения покрытия в этом случае отличаются от традиционных способов нанесения покрытий в растворе. При нанесении покрытий в растворе должен использоваться такой полимер покрытия, состав и молекулярный вес которого обеспечивают растворимость смолы в растворителе. Обычно для этого необходимо, чтобы величина была ниже, чем в случае нанесения покрытия в форме порошка, что в большинстве случаев не обеспечивает получения надежного покрытия. При нанесении покрытия в форме порошка отсутствует требование растворимости в растворителе, однако требуется, чтобы частицы порошка смолы покрытия имели размеры от примерно 10 нм до примерно 2 мкм, в некоторых вариантах - от примерно 30 нм до примерно 1 мкм, и в других вариантах - от примерно 50 нм до примерно 400 нм.

Для нанесения покрытия в форме порошка могут использоваться такие способы, как, например, перемешивание частиц носителя и покрытия с использованием вращения, опрокидывания, перетирания, вибрации, распылением порошка в электростатическом поле, в псевдоожиженном слое, с использованием электростатического диска, электростатических завес, их сочетаний и других им подобных способов. При получении частиц носителя с покрытием в форме порошка, большая часть материалов покрытия может быть нанесена на поверхность частиц носителя, в результате чего снижается число участков удерживания тонера на носителе. Нанесение полимерного покрытия может осуществляться путем механических соударений, электростатического притяжения, их сочетаний и других им подобных взаимодействий.

[0038] После нанесения сополимеров на частицы может быть инициирован нагрев, чтобы материал покрытия мог растечься по поверхности частиц носителя. Концентрация материала покрытия и параметры процесса нагрева могут выбираться таким образом, чтобы обеспечивалось формирование сплошной пленки полимеров покрытия на поверхности частиц носителя, или же покрываются лишь выбранные участки поверхности. В различных вариантах осуществления изобретения частицы носителя с покрытием из полимерного порошка могут быть нагреты до температуры от примерно 170°С до примерно 280°С, в некоторых вариантах от примерно 190°С до примерно 240°С, причем время нагрева может составлять от примерно 10 минут до примерно 180 минут, и в некоторых вариантах от примерно 15 минут до примерно 60 минут, для обеспечения расплавления полимера покрытия и наплавления на поверхность частиц носителя. После нанесения микрочастиц покрытия на поверхность частиц носителя может быть начат нагрев для обеспечения растекания материала покрытия по поверхности частиц носителя. В некоторых вариантах микрочастицы могут быть наплавлены на поверхность частиц носителя во вращающейся печи или путем пропускания через нагретый экструдер. Такой способ описывается, например, в патенте US 6355391, полное содержание которого вводится ссылкой в настоящую заявку.

[0039] В различных вариантах покрытие наносится на поверхность частиц носителя, площадь которой может составлять от примерно 10% до примерно 100% всей площади поверхности частиц. Если выбранные участки поверхности