Тонер
Иллюстрации
Показать всеИзобретение относится к тонеру. Тонер имеет частицы тонера, каждая из которых содержит связующую полимерную смолу, воск и неорганические мелкие частицы. Удельная поверхность неорганических мелких частиц находится в диапазоне от 10 до 60 м2/г. Связующая полимерная смола является полиэфирной смолой. Воск является парафиновым воском или воском Фишера-Тропша и имеет пиковую температуру наибольшего эндотермического пика от 66 до 110°С на эндотермической кривой при повышении температуры, измеряемой с использованием дифференциального сканирующего калориметра в диапазоне температур от 30 до 200°С. Неорганические мелкие частицы фиксированы на поверхности частиц тонера в результате поверхностной обработки горячим воздухом. Технический результат - получение тонера, который удовлетворяет стабильности заряда, возможности проявления при низкой температуре, обеспечивает глянец изображения и устойчивость к сворачиванию при фиксации. 1 з.п. ф-лы, 5 табл., 1 ил., 35 пр.
Реферат
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к тонеру, который используется в электрофотографических системах, системах электростатической записи, системах электростатической печати и в системах со струйным выбросом частиц тонера.
Уровень техники
В последние годы в полноцветных копировальных устройствах и т.п. в качестве материалов переноса в полноцветных принтерах нашли использование различные виды материалов переноса, такие как глянцевая бумага, карты, почтовые карты и т.п., которые отличаются от обычной бумаги или пленки для зеркальных проекторов (OHP, ЗП). Способы передачи, в которых используются промежуточные элементы переноса, поэтому приобрели первостепенную важность.
В способах переноса, в которых используются промежуточные элементы переноса, как правило, видимое изображение тонера переносят с элемента носителя изображения на промежуточный элемент переноса, после чего изображение тонера должно быть снова перенесено с промежуточного элемента переноса на материал переноса. Количество переносов, таким образом, становится большим, чем в обычных способах, и, следовательно, существует потребность в тонерах, обеспечивающих высокую эффективность переноса.
Способы улучшения эффективности переноса тонера включают в себя, например, придание сферической формы путем нагрева тонера, который был произведен в результате распыления (ниже также называется распыленным тонером). В процессе придания сферической формы распыленному тонеру путем нагрева воск легко проникает на поверхность тонера, и соответственно повышается избыток воска на его поверхности. Это может привести к снижению текучести, худшему туманообразованию за счет меньшего количества зарядов, и может привести к прилипанию в результате расплавления тонера на элементе носителя изображения.
В патентном документе 1 раскрыт тонер, который может быть получен за счет прилипания основных частиц тонера к внешней добавке, и, обработки основных частиц тонера в диспергированном состоянии горячим воздухом для модификации поверхности. Такой тонер проявляет высокую текучесть и хорошие характеристики высокого заряда, но может проявлять туманообразование на участках, на которых не содержится изображение, поскольку трудно полностью удалить этот тонер в процессе (процессе очистки), в котором удаляют остаточный тонер, который остается после переноса. При высокоскоростной печати, такой, как печать по заказу (POD, ППЗ), кроме того, плотность полученных изображений сушественно флуктуирует. Стабильность заряда тонера представляет, таким образом, пространство для улучшения.
В Патентном документе 2 раскрыт тонер, получаемый путем использования двух типов внешних добавок, имеющих неодинаковые средние размеры частиц, которые прилипают к основным частицам тонера, и путем выполнения обработки для модификации поверхности горячим воздухом основных частиц тонера в диспергированном состоянии.
В Патентном документе 3 раскрыт тонер, получаемый путем добавления кремнезема, имеющего средний основной размер частиц в диапазоне от 35 до 300 нм, и кремнезема, имеющего средний размер первичных частиц в диапазоне от 4 до 30 нм, с последующим приданием сферической формы путем тепловой обработки.
Тонеры, раскрытые в Патентных документах 2 и 3, обладают определенной степенью долговечности противодействию стрессу тонера в проявляющем устройстве. Однако, в случае, когда такой тонер используется в качестве двухкомпонентного проявителя в высокоскоростных устройствах, таких, как в POD, у него происходит вариация величины трибоэлектрического заряда с магнитной несущей. Это приводит к изменениям плотности изображения и туманообразованию на участках, не несущих изображения. Кроме того, текучесть проявителя в проявляющем устройстве может быть нарушена. Способность к низкотемпературной фиксации и глянец изображения также могут быть нарушены, и сила приклеивания к фиксирующему элементу может быть увеличена, приводя, в результате, к сворачиванию бумаги вокруг фиксирующего модуля.
Таким образом, тонеры, раскрытые в Патентных документах 1-3, не могут быть признаны в достаточной степени удовлетворительными, и остается потребность в дополнительных улучшениях, как в отношении стабильности заряда, возможности низкотемпературной фиксации, глянца изображения и устойчивости к сворачиванию во время фиксации в случаях, когда тонер используется в высокоскоростных устройствах, таких как POD.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Патентная литература
[Патентная литература 1] Публикация № H7-209910 заявки на японский патент
[Патентная литература 2] Публикация № 2000-330325 заявки на японский патент
[Патентная литература 3] Публикация № 2007-279239 заявки на японский патент
Сущность изобретения
Технические задачи
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить тонер, в котором решены указанные выше проблемы. В частности, цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить тонер, имеющий отличную стабильность заряда, обладающий способностью фиксации при низкой температуре, обеспечивающий глянец изображения и устойчивость к сворачиванию при фиксации.
Решение задачи
Настоящее изобретение относится к тонеру, содержащему частицы тонера, каждая из которых содержит связующую полимерную смолу, воск и неорганические мелкие частицы,
в котором неорганические мелкие частицы фиксированы на поверхности частиц тонера в результате поверхностной обработки горячим воздухом, и
тонер удовлетворяет следующей формуле (1):
1,20≤<P1/P2≤2,00 (1)
в формуле (1) P1=Pa/Pb и P2=Pc/Pd, в которой
Pa представляет собой интенсивность наивысшего пика поглощения в диапазоне от 2843 см-1 до 2853 см-1, и
Pb представляет собой интенсивность наивысшего пика поглощения в диапазоне от 1713 см-1 до 1723 см -1 в спектре FT-IR, полученном способом ослабленной полной отражательной способности (ATR, ОПО), путем использования Ge в качестве кристалла ATR и при условии угла падения инфракрасного света 45°, и в котором
Pc представляет собой интенсивность наивысшего пика поглощения в диапазоне от 2843 см-1 до 2853 см-1, и
Pd представляет собой интенсивность наивысшего пика поглощения в диапазоне от 1713 см-1 до 1723 см-1 в спектре FT-IR, полученном способом ослабленной полной отражательной способности (ATR), используя KRS5, в качестве кристалла ATR, и при условии угла падения инфракрасного света 45°.
Предпочтительные эффекты изобретения
Настоящее изобретение позволяет успешно получать тонер, который удовлетворяет стабильности заряда, возможности проявления при низкой температуре, обеспечивает глянец изображения и устойчивость к сворачиванию при фиксации.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 схематично представлен вид в разрезе устройства обработки поверхности тонера.
Подробное описание изобретения
Тонер в соответствии с настоящим изобретением содержит частицы тонера, каждая из которых содержит связующую полимерную смолу, воск и мелкие неорганические частицы, таким образом, что мелкие неорганические частицы фиксируются на поверхности частиц тонера в результате обработки поверхности горячим воздухом. Стабильность заряда тонера может быть улучшена, благодаря такой особенности.
Обычно трибоэлектрическим зарядом тонера управляют, путем регулирования типа и количества внешних добавок, которые используются в тонерах. Однако в результате стресса тонера в проявляющем устройстве внешние добавки могут быть удалены из тонера в случаях, когда 1000 отпечатков изображения, имеющих высокий коэффициент заполнения при печати изображения (например, коэффициент заполнения при печати изображения 80 по площади), печатают непрерывно, за одну работу, используя такой тонер. В результате этого изменения величины трибоэлектрического заряда тонера становятся существенными. В настоящем изобретении, в отличие от этого, мелкие неорганические частицы фиксируются на поверхности частиц тонера в результате обработки поверхности горячим воздухом, что, таким образом, устраняет подавление мелких неорганических частиц. Настоящее изобретение в результате позволяет подавлять изменения величины трибоэлектрического заряда тонера, даже в таких условиях печати, как описаны выше.
Предпочтительно, мелкие неорганические частицы, используемые в настоящем изобретении, представляют собой один или больше типов неорганических мелких частиц, выбранных из группы, состоящей из мелких частиц кремнезема, мелких частиц окиси титана и мелких частиц окиси алюминия. Предпочтительно, мелкие неорганические частицы подвергают гидрофобной обработке с помощью гидрофобизирующего агента, такого, как силановое соединение, силиконовое масло или их смесь.
Удельная поверхность неорганических мелких частиц составляет в диапазоне предпочтительно от 5 м2/г до 80 м2/г, более предпочтительно, от 10 м2/г до 60 м2/г. Устранение мелких неорганических частиц с частиц тонера может быть предотвращено, если удельная поверхность неорганических мелких частиц находится в пределах упомянутого выше диапазона. В соответствии с этим, это приводит к уменьшению изменения величины трибоэлектрического заряда тонера при продолжительной печати. Возможность фиксации тонера при низкой температуре, а также глянец и устойчивость к сворачиванию при фиксации изображения также улучшаются. Предпочтительно, чтобы два или больше типа неорганических мелких частиц, выбранных из группы, состоящей из мелких частиц кремнезема, мелких частиц окиси титана и мелких частиц окиси алюминия, были фиксированы на поверхности тонера путем обработки поверхностности частиц горячим воздухом. В таком случае, удельная поверхность первых мелких неорганических частиц находится в диапазоне предпочтительно от 5 м2/г до 80 м2/г, и удельная поверхность вторых неорганических мелких частиц находится в диапазоне предпочтительно от 80 м2/г до 500 м2/г. Кроме того, предпочтительно, чтобы первые неорганические мелкие частицы представляли собой мелкие частицы кремнезема, и вторые неорганические мелкие частицы представляли собой мелкие частицы окиси титана. Благодаря использованию двух или больше типов неорганических упомянутых выше мелких частиц стабильность трибоэлектрического заряда тонера дополнительно улучшается. Предпочтительно, количество добавок неорганических мелких частиц находится в диапазоне от 0,5 частей массы до 20 частей массы относительно 100 частей массы частиц перед обработкой мелкими неорганическими частицами. Количество добавок мелких неорганических частиц в пределах упомянутого выше диапазона позволяет предотвращать удаление мелких неорганических частиц, и позволяет получать требуемое количество трибоэлектрического заряда тонера. Кроме того, обеспечивается хорошее протекание воска во время фиксации, и, следовательно, также получается хороший глянец изображения и устойчивость к сворачиванию во время фиксации.
В качестве характеризующей особенности тонер в соответствии с настоящим изобретением удовлетворяет следующей формуле (1):
1,20≤P1/P2≤2,00 (1)
В формуле (1) P1 представляет собой индекс, относящийся к коэффициенту избыточности воска относительно связующей полимерной смолы на уровне приблизительно 0,3 мкм от поверхности тонера, в направлении глубины тонера, которое продолжается от поверхности тонера в направлении центрального участка тонера, и P2 представляет собой индекс, относящийся к коэффициенту избыточности воска в отношении связующей полимерной смолы, на расстоянии приблизительно 1,0 мкм от поверхности тонера в направлении глубины тонера, которое продолжается от поверхности тонера в направлении центрального участка тонера.
В отличительном свойстве настоящего изобретения индекс (P1), относящийся к степени избыточности воска относительно связующей полимерной смолы на уровне приблизительно 0,3 мкм от поверхности тонера, установлен большим, чем индекс (P2), относящийся к степени избыточности воска относительно связующей полимерной смолы на расстоянии приблизительно 1,0 мкм от поверхности тонера, и при этом управляют отношением индекса [P1/P2], относящегося к упомянутым выше степеням избыточности (то есть управляют степенью неравномерного распределения воска в направлении глубины тонера, от поверхности тонера в направлении к центральному участку тонера).
Предполагается, что управление [P1/P2] так, чтобы это отношение находилось в пределах описанного выше диапазона, приводит к активизации воска, который с избытком находится в непосредственной близости к поверхности тонера, во время фиксации, с протеканием присутствующего воска далее в направлении центрального участка, но не рядом с поверхностью тонера. Это связано с тем, что плавление воска, присутствующего в непосредственной близости к поверхности тонера, приводит к образованию проходов, через которые воск может мигрировать изнутри тонера в направлении поверхности тонера, таким образом, что воск эффективно просачивается во время фиксации. В результате может быть улучшена возможность высвобождения тонера, благодаря просачиванию воска, и может быть улучшена устойчивость к сворачиванию во время фиксации.
Когда отношение [P1/P2] меньше, чем 1,20, скорость протекания воска во время фиксации будет низкой. В соответствии с этим, обеспечивается недостаточный глянец изображения, и устойчивость к сворачиванию при фиксации будет низкой, в случае, когда такой тонер используется в устройствах, где выполнятся высокоскоростное формирование изображений, таких как в POD. Когда отношение [P1/P2] превышает 2,00, в отличие от этого избыточный воск присутствует в непосредственной близости к поверхности тонера; в результате повышается устойчивость к сворачиванию во время фиксации, но снижается текучесть тонера, и изменение величины трибоэлектрического заряда тонера становятся более существенным. Это приводит к флуктуациям плотности изображения и туманообразованию на белом фоне.
Предпочтительно отношение [P1/P2] тонера находится в диапазоне от 1,25 до 1,90, и, более предпочтительно, от 1,30 до 1,80.
Отношение [P1/P2] обычного распыленного тонера или полимеризованного тонера меньше, чем 1,00, и, таким образом, было необходимо добавлять существенное количество воска для улучшения возможности высвобождения тонера. Это приводило, в некоторых случаях, к изменениям величины трибоэлектрического заряда тонера из-за внедрения и/или удаления внешней добавки, и к флуктуациям плотности и затуманиванию белого фона.
Значение отношения P1/P2 обычного тонера, для которого была выполнена обработка с приданием сферической формы, в результате поверхностной обработки горячим воздухом, выше, чем 2,00. Это связано с тем, что пока не будут предприняты специальные меры, тепловая обработка частиц тонера приводит к тому, что воск выступает на поверхность частиц тонера за счет даже небольшого количества тепла. Значение P1/P2, таким образом, превышает 2,00 до придания сферической формы тонеру.
Отношением [P1/P2] тонера можно управлять так, чтобы оно находилось в пределах предписанного диапазона, путем независимого управления P1 и P2. Средство для независимого управления P1 и P2 также описано ниже.
Способ для расчета отношения [P1/P2] тонера состоит в следующем.
В спектре FT-IR, который может быть получен с помощью способа ослабленной полной отражательной способности (ATR), используя Ge, в качестве кристалла ATR и в условиях угла падения инфракрасного света 45°, Pa обозначает интенсивность самого высокого пика поглощения в диапазоне от 2843 см-1 до 2853 см-1, и Pb обозначает интенсивность самого высокого пика поглощения в диапазоне от 1713 см-1 до 1723 см-1. В спектре FT-IR, который может быть получен, используя способ ослабленной полной отражательной способности (ATR), используя KRS5, в качестве кристалла ATR, и в условиях угла падения инфракрасного света 45°, Pc обозначает интенсивность самого высокого пика поглощения в диапазоне от 2843 см-1 до 2853 см-1 и Pd обозначает интенсивность самого высокого пика поглощения в диапазоне от 1713 см-1 до 1723 см-1. Здесь P1 и P2 рассчитывают как P1=Pa/Pb и P2=Pc/Pd.
Интенсивность самого высокого пика Pa поглощения представляет собой значение, получаемое в результате вычитания среднего значения интенсивности поглощения на 3050 см-1 и 2600 см-1 из максимального значения интенсивности пика поглощения в диапазоне от 2843 см-1 до 2853 см-1.
Интенсивность самого высокого пика Pb поглощения представляет собой значение, получаемое в результате вычитания среднего значения интенсивности поглощения при 1763 см -1 и 1630 см-1 из максимального значения интенсивности пика поглощения в диапазоне от 1713 см-1 до 1723 см-1.
Интенсивность самого высокого пика Pc поглощения представляет собой значение, получаемое в результате вычитания среднего значения интенсивности поглощения при 3050 см-1 и 2600 см-1 из максимального значения интенсивности пика поглощения в диапазоне от 2843 см-1 до 2853 см-1.
Интенсивность самого высокого пика Pd поглощения представляет значение, получаемое в результате вычитания среднего значения интенсивности поглощения при 1763 см-1 и 1630 см-1 из максимального значения интенсивности пика поглощения в диапазоне от 1723 см-1 до 1713 см-1.
В спектре FT-IR пик поглощения в диапазоне от 1713 см-1 до 1723 см-1 представляет собой пик, относящийся к вибрации с растяжением -CO-, в основном, происходящим в связующей полимерной смоле.
Пики, выведенные из связующей полимерной смолы, детектируют в форме различных пиков, например изгибающей вибрации вне плоскости CH в ароматическом кольце, другой, чем упомянутый выше, пик, получаемый для -CO-. Однако множество пиков присутствуют на уровне или ниже 1500 см-1, и при этом трудно изолировать эти пики только для связующей полимерной смолы. Точные числовые обозначения не могут, таким образом, быть рассчитаны. В соответствии с этим, пики, полученные от используемой связующей полимерной смолы, представляют собой пики поглощения в диапазоне от 1713 см-1 до 1723 см-1, в котором легко осуществляется отделение от других пиков.
В спектре FT-IR пик поглощения в диапазоне от 2843 см-1 до 2853 см-1 связан с растягивающей (симметричной) вибрацией -CH2-, полученной, в основном, из воска.
Помимо вышеупомянутого выведенного пика -CH2-, пик изгибающей вибрации в плоскости для CH2 также детектируется в диапазоне от 1450 см-1 до 1500 см-1, как пик воска. Однако на этот пик накладываются пики, полученные из связующей полимерной смолы, и, таким образом, трудно отделить пик для воска. В соответствии с этим, пик поглощения от 2843 см-1 до 2853 см-1, на котором легко выполняется отделения от других пиков, используется, как пик, полученный из воска.
Среднее значение интенсивности поглощения при 3050 см-1 и 2600 см-1 вычитают из максимального значения интенсивности пика поглощения в диапазоне от 2843 см-1 до 2853 см-1 для получения Pa и Pc, с целью расчета истинной интенсивности пика, исключая влияние основной линии.
Первоначально пики поглощения не были найдены в непосредственной близости к 3050 см-1 и 2600 см-1. Поэтому, интенсивность основной линии можно было рассчитывать путем расчета среднего значения этих двух точек. Та же причина лежит в основе вычитания среднего значения интенсивности поглощения при 1763 см-1 и 1630 см-1 из максимального значения интенсивности пика поглощения в диапазоне от 1713 см-1 до 1723 см-1 при получении Pb и Pd.
Интенсивность максимального пика поглощения для связующей полимерной смолы (Pb, Pd) и интенсивность максимального пика поглощения, полученной для воска (Pa, Pc) коррелируют с избытком связующей полимерной смолы и воска. В настоящем изобретении коэффициент избыточности воска относительно связующей полимерной смолы рассчитывают путем деления интенсивности максимального пика поглощения полученного воска на максимальную интенсивность пика поглощения, полученного для связующей полимерной смолы.
Для придания свойств высвобождения от фиксирующего элемента, важно, чтобы слой высвобождения был сформирован между фиксирующим элементом и слоем тонера в результате просачивания воска во время фиксации.
Однако время плавления тонера в процессе фиксации является коротким, в случае высокоскоростного устройства, такого, как в POD. В соответствии с этим, время просачивания воска будет коротким, и при этом невозможно сформировать достаточный слой высвобождения. Устойчивость к сворачиванию во время фиксации становится, в результате, хуже. В соответствии с этим, необходимо добавить существенное количество воска для обеспечения возможности работы с устройством, в котором выполняется высокоскоростное формирование изображений, таком как, POD. В этом случае, однако, изменения величины трибоэлектрического заряда, из-за устранения и/или внедрения внешней добавки, становятся существенными, и возникает флуктуация плотности и затуманивание белого фона.
В результате тщательных исследований авторы изобретения обнаружили, что PI скоррелирован с глянцем изображения и устойчивостью к сворачиванию по время фиксации. Причины этого, как считается, состоят в следующем. Регулирование P1 так, чтобы он находился в пределах соответствующего диапазона, приводит к соответствующему большому коэффициенту избыточности воска относительно связующей полимерной смолы на уровне приблизительно 0,3 мкм в направлении глубины от поверхности тонера. Плавление такого воска способствует просачиванию воска на центральном участке тонера. В результате, воск быстро плавится, и просачивается в достаточном количестве во время этапа фиксации, также в устройствах, в которых выполняют высокоскоростное формирование изображений, таких как POD. Эффект высвобождения, таким образом, возникает, в результате это способствует хорошей способности высвобождения между фиксирующим элементом и слоем тонера.
В частности, P1 находится в диапазоне предпочтительно от 0,10 до 0,70, более предпочтительно от 0,12 до 0,66.
В настоящем изобретении определили, что состояние, в котором присутствует воск, является важным для того, чтобы проявился эффект высвобождения во время процесса фиксации. В частности, существует корреляция между коэффициентом избыточности воска на уровне приблизительно 0,3 мкм и поведением просачивания воска. В соответствии с этим, в P1 в настоящем изобретении был установлен коэффициент избыточности воска на уровне приблизительно 0,3 мкм.
Возможно управлять P1 таким образом, чтобы он находился в пределах предписанного диапазона, путем модификации условия обработки при поверхностной обработке горячим воздухом, и/или путем управления типом и количеством добавок воска, который содержится в частицах тонера, перед тепловой обработкой. Например, возможные способы повышения P1 могут включать в себя увеличение температуры поверхностной обработки горячим воздухом, и/или повышение количества добавляемого воска, в то время, как возможные способы уменьшения P1 могут включать в себя снижение температуры поверхностной обработки горячим воздухом, и/или уменьшения добавляемого количества воска. Однако, когда P1 модифицируют, в соответствии с некоторыми из описанных выше процедурами, скорость изменения P1 становится чрезмерной, и, таким образом, становится очень трудным управлять P1. В дополнение к упомянутым выше способам, предпочтительно, также управляют состоянием дисперсии воска. Таким образом, управляют скоростью изменения P1. Например, можно управлять дисперсностью воска, благодаря внутренней добавке неорганических мелких частиц в частицы тонера и с последующей тепловой обработкой.
Управление P1, чтобы он также находился в пределах предписанного диапазона, является важным для улучшения глянца и/или устойчивости к сворачиванию во время фиксации изображения. Однако воск имеет более низкий молекулярный вес, чем у связующей полимерной смолы, и, следовательно, он остается мягким. В результате, возникает флуктуация плотности и затуманивание белого фона из-за изменений величины трибоэлектрического заряда при продолжительной печати, даже, когда P1 находится в пределах предписанного диапазона.
Предпочтительно, поэтому степенью (P2) избыточности воска относительно связующей полимерной смолы на глубине приблизительно 1,0 мкм в направлении глубины от поверхности тонера также управляют для улучшения, таким образом, стабильности величины трибоэлектрического заряда тонера и элемента, обеспечивающего заряд.
В настоящем изобретении определили, что предотвращение внедрения неорганических мелких частиц, которые используются в тонере, является важным для достижения стабильности величины трибоэлектрического заряда тонера и элемента, обеспечивающего заряд. В частности, существует корреляция между предотвращением внедрения неорганических мелких частиц и коэффициентом избыточности воска на уровне приблизительно 1,0 мкм. В соответствии с этим, коэффициент избыточности на уровне приблизительно 1,0 мкм был установлен в настоящем изобретении как P2.
Лежащий в основе механизм для описанного выше является неясным, но авторы изобретения рассуждают следующим образом.
Подавление изменений на поверхности тонера при продолжительной печати, является важным для предотвращения изменений с течением времени величины трибоэлектрического заряда тонера и элемента, обеспечивающего заряд. В частности, важно предотвращать внедрение и устранение неорганических мелких частиц, за счет механических напряжений в устройстве проявления.
Предполагается, что внедрение неорганических мелких частиц определяется не только твердостью поверхности тонера, но также и твердостью слоя, который находится под поверхностью. Например, предполагается, что даже в случае высокой степени избыточности воска в самом верхнем слое тонера, мелкие неорганические частицы не будут внедрены до такой степени, чтобы они потеряли свою функциональность, если лежащий под поверхностью слой относительно самого верхнего слоя будет выполнен из твердой полимерной смолы. Поэтому важно обеспечить коэффициент избыточности (P2) воска относительно связующей полимерной смолы на уровне приблизительно 1,0 мкм в направлении глубины от поверхности тонера. Считается, что управление P2 так, чтобы его значение находилось в пределах определенного диапазона, может обеспечить возможность управления внедрением мелких неорганических частиц и предотвращать изменения величины трибоэлектрического заряда.
В частности, P2 находится в диапазоне предпочтительно от 0,05 до 0,35, более предпочтительно от 0,06 до 0,33.
Кроме того, P2 можно управлять так, чтобы его значение находилось в пределах заданного диапазона, путем модификации типа и добавления количества воска, модификации диаметра дисперсии воска в тонере и модификации условий поверхностной обработки горячим воздухом. Диаметр дисперсии воска в тонере также может быть модифицирован, например, используя неорганические мелкие частицы в качестве внутренней добавки.
Воск, используемый в тонере, в соответствии с настоящим изобретением, не ограничен чем-либо конкретным, и в качестве воска можно использовать любой из следующих. Например, твердые углеводороды, такие как полиэтилен с низким молекулярным весом, сополимеры полипропилена и алкилена с низким молекулярным весом, микрокристаллический воск, парафиновый воск, воск Фишера-Тропша и т.п.; оксиды углеводородных восков, такие как полиэтиленоксидный воск, или их блок-сополимеры; воски, имеющие алифатический эфир, в качестве основного компонента, например, карнаубский воск; или продукты, получаемые, из частично или полностью деоксидированных алифатических эфиров, такие как деоксидированный карнаубский воск. Дополнительные примеры включают в себя следующие: насыщенные жирные кислоты с прямой цепью, такие как пальмитиновая кислота, стеариновая кислота или монтановая кислота; ненасыщенные жирные кислоты, такие как брассидиновая кислота, элеостеариновая кислота, паринаровая кислота и т.п.; насыщенные спирты, такие как стеариловый спирт, аралкиловый спирт, бегениловый спирт, лигноцириновый спирт, цериловый спирт, мелиссиловый спирт и т.п.; полигидридные спирты, такие как сорбит; эфиры жирных кислот, такие как пальмитиновая кислота, стеариновая кислота, бегеновая кислота, монтановая кислота и т.п. со спиртом, таким как стеариловый спирт, аралкиловые спирты, бегениловый спирт, лигноцериновый спирт, цериловый спирт, мелиссиловый спирт и т.п.; алифатические амиды, такие как амид линолевой кислоты, амид олеиновой кислоты, амид лауриновой кислоты и т.п.; насыщенные алифатические бисамиды, такие как метилен бис(амид стеариновой кислоты), этилен бис(амид каприловой кислоты), этилен бис(амид лауриновой кислоты), гексаметилен бис(амид стеариновой кислоты) и т.п.; амиды ненасыщенной алифатической кислоты, такие как этилен бис(амид олеиновой кислоты), гексаметилен бис(амид олеиновой кислоты), амид N, N'-диолеиладипиновой кислоты, амид N,N'-диолеилсебациновой кислоты и т.п.; ароматические бисамиды, такие как m-ксилол бис(амид стеариновой кислоты) и амид N,N'-дистеарилизофталовой кислоты; соли металлов и жирных кислот (обычно называемые металлическими мылами), такие как стеарат кальция, лаурат кальция, стеарат цинка и стеарат магния; привитые воски, полученные путем прививки виниловых мономеров, таких как стирол или акриловая кислота на алифатические углеводородные воски; частично этерифицированные продукты полигидридных спиртов с жирными кислотами, такие как бегенат моноглицерида; и продукты метилового эфира, имеющие гидроксильные группы, полученные в результате гидрогенизации твердых растительных жиров и масел.
Предпочтительным среди указанных выше является углеводородный воск, такой как парафиноый воск или воск Фишера-Тропша, в смысле улучшения возможности фиксации при низкой температуре и устойчивости к сворачиванию во время фиксации.
Содержание воска составляет предпочтительно от 0,5 частей масс. до 20 частей масс. относительно 100 частей масс. связующей полимерной смолы. С точки зрения баланса между возможностью хранения тонера и свойств "горячего офсета", предпочтительно, чтобы воск проявлял пиковую температуру наибольшего эндотермического пика от, по меньшей мере, 50°C до не более, чем 110°C, на эндотермической кривой при повышении температуры, измеряемой с использованием дифференциального сканирующего калориметра (DSC, ДСК) в диапазоне температур от 30°C до 200°C.
Связующая полимерная смола, используемая в тонере в соответствии с настоящим изобретением, не ограничена чем-либо конкретным и может быть любой из следующих:
гомополимер стирола и замещенного стирола, например, полистирол, поли-п-хлорстирол, поливинилтолуол и т.п.; стироловый сополимер, например, стирол-п-хлорстирол-сополимер, сополимер стирола и винилтолуола, сополимер стирола и винилнафталина, сополимер стирола и акрилата, сополимер стирола и метакрилата, сополимер стирол-а-хлорметилметакрилата, сополимер стирола и акрилонитрила, сополимер стирола и винилметилового эфира, сополимер стирола и винилэтилового эфира, сополимер стирола и винилметилкетона, сополимер стирола и акрилонитрилиндена и т.п.; а также поливинилхлорид, феноловая смола, натуральная модифицированная феноловая смола, модифицированная натуральной смолой малеиновая кислота, акриловая смола, метакриловая смола, поливинилацетат, силиконовая смола, полиэфирная смола, полиуретан, полиамидная смола, фурановая смола, эпоксидная смола, ксиленовая смола, поливинилбутираль, терпеновая смола, кумарон-инденовая смола или нефтяная смола.
Полиэфирная смола предпочтительно используется среди указанных выше, благодаря гибкости при низкой температуре и возможности управления характеристиками заряда. Примеры мономеров, которые составляют полиэфирную смолу, включают в себя, например, дигидридный или высший компонент спиртового мономера, ди- или высшую карбоновую кислоту, ангидрид ди- или высшей карбоновой кислоты и эфир ди- или высшей карбоновой кислоты. Примеры дигидридных или высших компонентов спиртового мономера включают в себя, например, следующие: оксидные аддукты бисфенола А, такие, как полиоксипропилен (2.2)-2,2-бис(4-гидроксифенил)пропан, полиоксипропилен (3.3)-2,2-бис(4-гидроксифенил)пропан, полиоксиэтилен (2.0)-2,2-бис(4-гидроксифенил)пропан, полиоксипропилен (2.0)-полиоксиэтилен(2.0)-2,2-бис(4-гидроксифенил)пропан, полиоксипропилен (6)-2,2-бис(4-гидроксифенил)пропан; а также этиленгликоль; диэтиленгликоль; триэтиленгликоль; 1,2-пропиленгликоль; 1,3-пропиленгликоль; 1,4-бутандиол; неопентилгликоль; 1,4-бутендиол; 1,5-пентандиол; 1,6-гександиол; 1,4-циклогександиметанол; дипропиленгликоль; полиэтиленгликоль; полипропиленгликоль; политетраметилен гликоль; сорбит; 1,2,3,6-гексантетрол; 1,4-сорбитан; пентаэритритол; дипентаэритритол; трипентаэритритол; 1,2,4-бутантриол; 1,2,5-пентантриол; глицерин; 2-метилпропантриол; 2-метил-1,2,4-бутантриол; триметилолэтан; триметилолпропан и 1,3,5-тригидроксиметилбензол.
Среди указанных выше предпочтительно использовать ароматические диолы. Предпочтительно, компонент спиртового мономера, который составляет полиэфирную смолу, содержит ароматический диол в пропорции 80 моль% или выше. Примеры компонентов кислотного мономера, такие как ди- или высшие карбоновые кислоты, ангидриды ди- или высшей карбоновой кислоты и эфиры ди- или высшей карбоновой кислоты включают в себя, например, следующие: ароматические дикарбоновые кислоты, такие как фталевая кислота, изофталевая кислота и терефталевая кислота, и их ангидриды; алкилдикарбоновые кислоты, такие как янтарная кислота, адипиновая кислота, себациновая кислота и азелаиновая кислота, а также их ангидриды; янтарная кислота, замещенная C6 - C18 алкильной группой или алкенильной группой, а также их ангидриды; и ненасыщенные дикарбоновые кислоты, такие как фумаровая кислота, малеиновая кислота, цитраконовая кислота, а также их ангидриды. Среди указанных выше используются, предпочтительно, терефталевая кислота, янтарная кислота, адипиновая кислота, фумаровая кислота, 1,2,4-бензолтрикарбоновая кислота, пиромеллитовая кислота или бензофенонтетракарбоновая кислота, а также их ангидриды.
Предпочтительно, кислотное число полиэфирной смолы находится в диапазоне от 1 мг KOH/г до 20 мг KOH/г, что касается стабильности величины трибоэлектрического заряда. Кислотное число полиэфирной смолы может быть приведено в упомянутый выше диапазон путем регулирования типа и/или количества смешиваемого мономера, который используется в полиэфирной смоле. В частности, кислотное число может быть получено путем регулирования отношения компонента спиртового мономера/отношения компонента кислотного мономера и молекулярного веса во время формирования полимерной смолы. Для управления кислотным числом конечные спирты вводят в реакцию с полигидридным кислотным мономером (например, тримеллитовой кислотой) после полимеризации при конденсации эфира.
Примеры красителей, которые могут содержаться в тонере, в соответствии с настоящим изобретением, включают в себя следующие.
Например, черная сажа может использоваться, в качестве черного красителя. В качестве альтернативы, черный краситель может быть получен путем смешивания желтого красителя, пурпурного красителя и голубого красителя. Пигмент может использоваться отдельно, в качестве красителя, но, с точки зрения качества полноцветного изображения, краситель и пигмент, предпочтительно, используют, как сопутствующие компоненты для улучшения, таким образом, чистоты цвета.
Примеры пигментов пурпурного цвета включают в себя, например, следующие: C. I. Pigment Red 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 30, 31, 32, 37 38, 39, 40, 41, 48:2, 48:3, 48:4, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 57:1, 58, 60, 63, 64, 68, 81:1, 83, 87, 88, 89, 90, 112, 114, 122, 123