Композиция тонера с разделительными частицами, обработанными агентом регулирования заряда

Композиция тонера с разделительными частицами, обработанными агентом регулирования заряда

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к способам получения тонеров, и более конкретно к способам эмульсионной агрегации и коалесценции, а также к композициям тонеров, получаемым с использованием таких способов, и к способам проявления изображений с использованием таких тонеров.

Уровень техники

Хорошо известны различные способы эмульсионной агрегации/коалесценции, используемые для получения тонеров.

В разных электрофотографических системах и способах тонер может наноситься на поверхность носителя. Затем тонер может быть закреплен на носителе путем плавления тонера с помощью контактного или бесконтактного термозакрепляющего устройства (фьюзера), которое обеспечивает тепло для расплавления смеси тонера на поверхности носителя. Однако качество проявленного изображения может варьироваться в зависимости от таких факторов, как свойства композиции тонера, свежести тонера (характеризуется количеством выполненных циклов печати с использованием композиции тонера) и от влияния на характеристики композиции тонера изменений условий работы, таких как температура и относительная влажность.

Многие современные композиции тонеров характеризуются получением частицами электрического заряда, величина которого зависит от температуры и от влажности. Например, многие композиции тонеров имеют неплохие характеристики при комнатных условиях (70°F при 20% отн. влажн.) и при пониженной температуре 60°F и пониженной влажности 10%, однако их характеристики ухудшаются при высокой температуре, порядка 80°F, и высокой влажности, порядка 80%. Желательно, чтобы удовлетворительные характеристики сохранялись при всех условиях, поскольку композиция тонера может подвергаться действию самых разных условий окружающей среды и при этом должно поддерживаться высокое качество печати.

Возможные решения вышеуказанной проблемы связаны с включением в композицию тонера агента регулирования заряда либо путем добавления такого агента, который будет находиться на поверхности частиц тонера (внешняя добавка), причем средство регулирования заряда смешивается с верхней частью частиц, либо путем добавления такого агента непосредственно в частицы тонера (внутренняя добавка). Однако использование внутренней добавки не обеспечивает достаточное улучшение характеристик тонера в части получения частицами электрического заряда, а использование внешней добавки не обеспечивает стабильности этих характеристик на протяжении срока службы тонера. Указанные подходы не обеспечивают эффективного решения для обеспечения стабильности характеристик частиц тонера во времени.

Эта проблема, в свою очередь, усугубляется возрастающими требованиями, которые предъявляются к процессу проявления изображения тонером. Например, внедряются электрофотографические системы и процессы, которые требуют изготовления большего количества копий, и в этом случае композиция тонера должна иметь более длительный срок службы, определяемый количеством циклов печати. Однако для многих композиций требование обеспечения большего количества копий приводит к тому, что усиливается вдавливание добавки в поверхность частиц тонера, в результате чего отпечатанные копии становятся менее долговечными. После изготовления 10000-30000 копий добавки вдавливаются в поверхность частиц тонера в такой степени, что заряды частиц уменьшаются и увеличивается количество нарушений процесса печати.

Таким образом, существует потребность в композициях тонеров, которые обеспечивают более стабильные характеристики получения заряда частицами на протяжении всего срока службы тонера. Также существует потребность в композициях тонеров, в которых добавки не будут слишком вдавлены в поверхность частиц тонера до конца срока службы картриджа с тонером, в результате чего будет улучшаться качество копий, повышаться стабильность характеристик тонера в широком диапазоне температур и влажностей и увеличиваться срок службы картриджа.

Сущность изобретения

В настоящем изобретении предлагается частица тонера, содержащая сердцевину и оболочку, причем оболочка содержит разделительные частицы, обработанные агентом регулирования заряда, которые формируют выступы на поверхности частицы тонера. В настоящем изобретении предлагается также способ получения частиц тонера, включающий:

формирование суспензии путем смешивания первой эмульсии, содержащей смолу, со следующими необязательными компонентами: воск, краситель, поверхностно-активное вещество, коагулянт и одна или несколько дополнительных добавок; нагрев суспензии для формирования в ней агрегированных частиц;

формирование оболочки на агрегированных частицах путем добавления к суспензии второй эмульсии, содержащей смолу;

добавление к суспензии разделительных частиц, обработанных агентом регулирования заряда, на стадии формирования оболочки для формирования в ней выступов; прекращение процесса агрегации частиц путем регулируемого изменения уровня рН; нагрев агрегированных частиц в суспензии для осуществления коалесценции частиц в частицы тонера; и

промывка и сушка частиц тонера (необязательные стадии).

Краткое описание чертежей

На Фигуре приведен вид частицы тонера по настоящему изобретению.

Подробное описание изобретения

В настоящем изобретении предлагается частица тонера, содержащая сердцевину и оболочку, которая содержит разделяющие частицы, обработанные агентом регулирования заряда, которые формируют выступы на поверхности частицы тонера. Наличие разделяющих частиц, обработанных агентом регулирования заряда, в форме выступов обеспечивает более стабильные характеристики получения заряда частицами на протяжении срока службы тонера, поскольку агент регулирования заряда остается доступным на внешней поверхности частиц даже тогда, когда другие добавки будут вдавлены в поверхность частиц тонера до конца срока службы картриджа с тонером. В рассматриваемых вариантах осуществления изобретения предлагаемые частицы тонера обеспечивают улучшенные характеристики во всем диапазоне температур и влажностей. В настоящем изобретении также предлагается способ получения частицы тонера, содержащей сердцевину и оболочку, которая содержит разделяющие частицы, обработанные средством регулирования заряда, которые формируют выступы на поверхности частицы тонера.

Способ по настоящему изобретению может включать агрегирование частиц, таких как частицы, содержащие кристаллические и/или аморфные полимерные смолы, такие как сложные полиэфиры, дополнительно воск (необязательный компонент) и дополнительно краситель (необязательный компонент) в присутствии коагулянта.

Разделяющие частицы, обработанные агентом регулирования заряда, вводятся в оболочку в нужный момент на стадии формирования оболочки, так что они формируют выступы на поверхности частицы тонера требуемого размера.

Композиции тонера и способы их получения, раскрытые в настоящем описании, имеют ряд достоинств и преимуществ. Например, частицы тонера по настоящему изобретению могут иметь улучшенные характеристики получения заряда в широком диапазоне температур и влажностей, например, больше 35 мкК/г в зоне A (80°F, 80-85% отн. влажн.), больше 65 мкК/г в зоне B (70°F, 50% отн. влажн.) и больше 85 мкК/г в зоне J (70°F, 10% отн. влажн.).

Частицы тонера по настоящему изобретению также могут иметь увеличенный срок службы. То есть композиция тонера по настоящему изобретению может обеспечить вышеуказанные улучшенные и более стабильные характеристики получения заряда частицами тонера для большего количества циклов печати или копий по сравнению с традиционной композицией тонера, при этом частицы тонера защищаются разделительными частицами от быстрого вдавливания добавок. Например, частицы тонера по настоящему изобретению могут иметь срок службы, обеспечивающий получение более 20000 копий, например, по меньшей мере 30000 копий, по меньшей мере 40000 копий или по меньшей мере 50000 копий или более.

Поскольку разделительные частицы выступают от поверхности частицы тонера, площадь поверхности частицы тонера увеличивается. Это особенно полезно для частиц тонера, которые без разделительных частиц имеют сферическую форму, поскольку разделительные частицы нарушают гладкость сферических частиц и увеличивают площадь их поверхности, а также улучшают возможность очистки тонера. Кроме того, ввиду наличия разделительных частиц на поверхности частиц тонера другие добавки имеют тенденцию к прикреплению на менее выступающих частях поверхности частиц тонера, в результате чего поверхность для осаждения зарядов будет доступной все время. Таким образом, получение заряда частицами будет стабильным на протяжении всего срока службы тонера, в то время как добавки не будет вдавливаться в поверхность частиц тонера до конца срока службы тонера, в результате чего улучшаются характеристики печати и повышается их стабильность в широком диапазоне условий работы, а также повышается срок службы картриджа с тонером.

Частицы тонера по настоящему изобретению могут также иметь форму, отличающуюся от формы частиц известных тонеров. Например, выступы, формируемые разделительными частицами, обработанными средством регулирования заряда, могут изменять сравнительно гладкую форму поверхности частиц тонера на бугристую поверхность. Тонеры по настоящему изобретению могут содержать любую смолу, подходящую для формирования тонера. В свою очередь, такие смолы могут быть получены из любого подходящего мономера. Подходящие мономеры, которые могут использоваться для формирования смолы, включают, например, акрилонитрилы, двухатомные спирты (диолы), двухосновные кислоты, диамины, сложные диэфиры, диизоцианаты, их сочетания и им подобные соединения. Подходящий мономер может быть выбран в зависимости от конкретного полимера, который должен использоваться. В некоторых вариантах полимер, подходящий для формирования смолы, может быть сложным полиэфиром. Подходящие полиэфирные смолы могут быть, например, сульфированными, несульфированными, кристаллическими, аморфными, сочетаниями указанных форм и им подобными формами. Используемые полиэфирные смолы могут быть линейными, разветвленными, их сочетаниями и им подобными полиэфирами. Полиэфирные смолы в некоторых вариантах могут включать смолы, описанные в патентах US №6,593,049 и US №6,756,176. Подходящие смолы могут также представлять собой смесь аморфной полиэфирной смолы и кристаллической полиэфирной смолы, как это описано в патенте US №6,830,860.

Для формирования тонера может использоваться одна, две или более смол. В вариантах, в которых используется две или более смол, они могут быть в любом подходящем отношении (например, в весовом отношении), таком как, например, от примерно 1% (первая смола)/99% (вторая смола) до примерно 99% (первая смола)/1% (вторая смола), или в некоторых вариантах от примерно 10% (первая смола)/90% (вторая смола) до примерно 90% (первая смола)/10% (вторая смола).

В некоторых вариантах подходящий тонер по настоящему изобретению может включать одну или несколько аморфных полиэфирных смол и кристаллическую полиэфирную смолу. Весовое отношение смол может быть от примерно 98% аморфных смол/2% кристаллической смолы до примерно 70% аморфных смол/30% кристаллической смолы и в некоторых вариантах примерно 90% аморфной смолы/10% кристаллической смолы до примерно 80% аморфной смолы/20% кристаллической смолы.

Смолы могут быть получены с использованием способов эмульсионной агрегации. При использовании таких способов смола может быть в форме эмульсии, которая затем может быть соединена с другими компонентами или добавками для формирования тонера по настоящему изобретению.

Смолы могут использоваться в количествах от примерно 65 вес.% до примерно 95 вес.%, или от примерно 70 вес.% до примерно 90 вес.%, или от примерно 75 вес.% до примерно 85 вес.% от веса частиц тонера (то есть от веса частиц тонера с внешними добавками), в пересчете на сухое вещество. Отношение кристаллической смолы к аморфной смоле может быть в диапазоне от примерно 1:99 до примерно 40:60, в частности, от примерно 5:95 до примерно 35:65, в частности, от примерно 10:90 до примерно 30:70, в частности, от примерно 15:75 до примерно 30:70, в частности, от примерно 20:80 до примерно 25:75, в частности, от примерно 25:75 до примерно 30:70.

Используемая кристаллическая смола может быть полиэфирной смолой, полученной в результате реакции двухатомного спирта с двухосновной кислотой в присутствии катализатора (необязательный ингредиент). Двухатомные органические спирты, подходящие для получения кристаллической полиэфирной смолы, включают алифатические диолы, количество атомов углерода в которых находится в диапазоне от примерно 2 до примерно 36, 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, этиленгликоль, их сочетания и другие им подобные соединения. Алифатический диол может использоваться в смоле в количестве, например, от примерно 40 мол.% до примерно 60 мол.%, в некоторых вариантах - от примерно 42 мол.% до примерно 55 мол.% или от примерно 45 мол.% до примерно 53 мол.%.

Примеры органических двухосновных кислот или эфиров двухосновных кислот, выбранных для получения кристаллических смол включают щавелевую кислоту, янтарную кислоту, глутаровую кислоту, адипиновую кислоту, субериновую кислоту, азелаиновую кислоту, фумаровую кислоту, малеиновую кислоту, двухосновную додекановую кислоту, себациновую кислоту, фталевую кислоту, изофталевую кислоту, терефталевую кислоту, нафталин-2,6-дикарбоновую кислоту, нафталин-2,7-дикарбоновую кислоту, циклогесан дикарбоновую кислоту, малоновую кислоту и мезаконовую кислоту, их сложные эфиры или ангидриды, и их сочетания. Органическая двухосновная кислота может использоваться в смоле в количестве, например, от примерно 40 мол.% до примерно 60 мол.%, в некоторых вариантах - от примерно 42 мол.% до примерно 55 мол.% или от примерно 45 мол.% до примерно 53 мол.%.

Примеры кристаллических смол включают сложные полиэфиры, полиамиды, полиимиды, полиолефины, полиэтилен, полибутилен, полиизобутират, сополимеры этилена и пропилена, сополимеры этилена и винилацетата, полипропилен, их смеси и другие им подобные соединения. Конкретные кристаллические смолы могут быть на основе сложных полиэфиров, таких как 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), щелочной сополи(5-сульфоизофталоил)-сополи(этилен-адипинат), поли(децилен-себацинат), поли(децилен-деканоат), поли(этилен-деканоат), поли(этилен-додеканоат), поли(нонилен-себацинат), поли(нонилен-деканоат), поли(нонилен-додеканоат), сополи(этилен-фумарат)-сополи(этилен-себацинат), сополи(этилен-фумарат)-сополи(этилен-деканоат), сополи(этилен-фумарат)-сополи(этилен-додеканоат) и их сочетания.

Катализаторы поликонденсации, которые могут использоваться для получения кристаллических полиэфиров, включают тетраалкилтитанаты, оксиды диалкилтинов, такие как оксид дибутилтина, тетраалкилтины, такие как дибутилтин дилаурат, и гидроксиды оксидов диалкилтинов, такие как гидроксид оксида бутилтина, алкоксиды алюминия, алкилцинк, диалкилцинк, оксид цинка, оксид олова или их сочетания. Такие катализаторы могут использоваться для получения полиэфирной смолы в количествах от примерно 0,01 мол.% до примерно 5 мол.% в исходной двухосновной кислоте или в исходном сложном диэфире.

Кристаллические смолы могут иметь точки плавления от примерно 30°C до примерно 120°C, в некоторых вариантах - от примерно 50°C до примерно 90°C. Кристаллическая смола может иметь среднечисленный молекулярный вес (M_n), измеренный с использованием гель-проникающей хроматографии (ГПХ), например, от примерно 1000 до примерно 50000, в некоторых вариантах - от примерно 2000 до примерно 25000, и средневесовой молекулярный вес - от примерно 2000 до примерно 100000, в некоторых вариантах - от примерно 3000 до примерно 80000 (по измерениям ГПХ с использованием полистирольных стандартов). Распределение молекулярных весов (M_w/M_n) кристаллической смолы может быть от примерно 2 до примерно 6, в некоторых вариантах - от примерно 3 до примерно 4.

Аналогичным образом, аморфная смола может быть полиэфирной смолой, полученной в результате реакции двухатомного спирта с двухосновной кислотой или с диэфиром в присутствии катализатора (необязательный ингредиент). Подходящие катализаторы включают вышеописанные катализаторы поликонденсации.

Примеры двухосновных кислот или сложных диэфиров, используемых для получения аморфных полиэфиров, включают дикарбоновые кислоты или сложные диэфиры, такие как терефталевая кислота, фталевая кислота, изофталевая кислота, фумаровая кислота, малеиновая кислота, янтарная кислота, итаконовая кислота, янтарный ангидрид, додецил-янтарная кислота, додецил-янтарный ангидрид, додеценил-янтарная кислота, додеценил-янтарный ангидрид, глутаровая кислота, глутаровый ангидрид, адипиновая кислота, пимелиновая кислота, субериновая кислота, азелаиновая кислота, двухосновная додекановая кислота, диметилтерефталат, диэтилтерефталат, диметилизофталат, диэтилизофталат, диметилфталат, фталевый ангидрид, диэтилфталат, диметилсукцинат, диметилфумарат, диметилмалеат, диметилглутарат, диметиладипат, диметилдодецилсукцинат и их сочетания. Органическая двухосновная кислота или сложный диэфир в различных вариантах может использоваться в смоле в количестве от примерно 40 мол.% до примерно 60 мол.%, в некоторых вариантах - от примерно 42 мол.% до примерно 55 мол.%, в других вариантах - от примерно 45 мол.% до примерно 53 мол.%.

Примеры диолов, которые могут использоваться для получения аморфного 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, ксилендиметанол, циклогександиол, диэтиленгликоль, бис(2-гидроксиэтил) оксид, дипропиленгликоль, дибутилен и их сочетания. В различных вариантах органический диол может использоваться в смоле в количестве от примерно 40 мол.% до примерно 60 мол.%, в некоторых вариантах - от примерно 42 мол.% до примерно 55 мол.%, в других вариантах - от примерно 45 мол.% до примерно 53 мол.%.

Примеры подходящих аморфных смол включают сложные полиэфиры, полиамиды, полиимиды, полиолефины, полиэтилен, полибутилен, полиизобутират, сополимеры этилена и пропилена, сополимеры этилена и винилацетата, полипропилен, их сочетания и другие им подобные соединения. Примеры аморфных смол, которые могут использоваться для целей настоящего изобретения, включают полиэфирные смолы, полученные с использованием сульфонатов щелочных металлов, разветвленные полиэфирные смолы, полученные с использованием сульфонатов щелочных металлов, полиимидные смолы, полученные с использованием сульфонатов щелочных металлов, и разветвленные полиимидные смолы, полученные с использованием сульфонатов щелочных металлов. В некоторых вариантах осуществления изобретения могут использоваться полиэфирные смолы, полученные с использованием сульфонатов щелочных металлов, таких как соли металлов или соли щелочных металлов сополи(этилен-терефталат)-сополи(этилен-5-сульфоизофталат), сополи(пропилен-терефталат)-сополи(пропилен- 5-сульфоизофталат), сополи(диэтилен-терефталат)-сополи(диэтилен-5-сульфоизофталат), сополи(пропилена-диэтилен- терефталат)-сополи(пропилен-диэтилен-5-сульфоизофталат), сополи(пропилен-бутилен-терефталат)-сополи(пропилен-бутилен-5-сульфоизофталат), сополи(пропоксилированный дифенилолпропана А-фумарат)-сополи(пропоксилированный дифенилолпропан А-5-сульфоизофталат).

В некоторых вариантах подходящая аморфная смола, используемая для получения тонера по настоящему изобретению, может иметь средневесовой молекулярный вес от примерно 10000 до примерно 100000, в частности, от примерно 12000 до примерно 75000, в других вариантах - от примерно 15000 до примерно 30000.

Смолы вышеописанных эмульсий смол, в некоторых вариантах аморфная полиэфирная смола и кристаллическая полиэфирная смола, могут использоваться для получения композиций тонеров. Такие композиции тонеров могут включать дополнительные красители, воски и другие добавки (необязательные компоненты). Тонеры могут быть получены с использованием любого способа, известного специалистам в данной области техники, включая, например, способы эмульсионной агрегации.

В некоторых вариантах в дисперсиях, в которые добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ), могут находиться красящие добавки, воски и другие добавки, используемые для получения композиций тонеров. Кроме того, частицы тонера могут формироваться с использованием способа эмульсионной агрегации, в котором смолу и другие компоненты вводят в один или несколько ПАВ, формируют эмульсию, осуществляют агрегацию частиц тонера, коалесценцию, затем дополнительно осуществляют промывание и сушку (необязательные стадии), после чего получают готовый продукт.

Может использоваться один, два или более ПАВ. Могут использоваться ионные и неионные ПАВ. Термин "ионные ПАВ" охватывает анионные ПАВ и катионные ПАВ. В некоторых вариантах количество ПАВ в композиции тонера может быть от примерно 0,01 вес.% до примерно 5 вес.%, например, от примерно 0,75 вес.% до примерно 4 вес.%, в других вариантах - от примерно 1 вес.% до примерно 3 вес.% (от веса композиции тонера).

В состав тонера могут быть включены в качестве красящих добавок различные подходящие известные красящие вещества, такие как краски, пигменты, смеси красок, смеси пигментов, смеси красок и пигментов и им подобные составы. Красящая добавка может быть включена в тонер в количестве, например, от примерно 0,1% до примерно 35% от веса тонера, или от примерно 1% до примерно 15% от веса тонера, или же от примерно 3% до примерно 10% от веса тонера. Кроме связующей полимерной смолы тонеры по настоящему изобретению могут также содержать воск (необязательный компонент), который может быть одним воском или смесью двух или более различных восков. В композиции тонера может добавляться один воск для улучшения определенных характеристик тонера, таких как форма частиц тонера, присутствие и количество воска на поверхности частиц тонера, характеристики получения заряда и/или термозакрепления, глянца, отслаивания, характеристики смещения и т.п. В других вариантах может добавляться смесь восков для обеспечения нескольких различных характеристик композиции тонера.

При получении частиц тонера со смолами может быть соединен воск (необязательный ингредиент). Воск может добавляться, например, в количестве от примерно 1% до примерно 25% от веса частиц тонера, от примерно 2% до примерно 25% от веса частиц тонера или же от примерно 5% до примерно 20% от веса частиц тонера. Частицы тонера также содержат разделительные частицы, обработанные агентом регулирования заряда, обычно в оболочке частиц тонера, причем разделительные частицы формируют выступы на поверхности частиц тонера. Эти частицы обычно включают разделительные частицы, которые обрабатываются агентом регулирования заряда. Такой агент регулирования заряда может быть присоединен химически или ассоциирован с разделительными частицами, например с использованием ковалентных, водородных или им подобных связей, или же агент регулирования заряда может быть присоединен к разделительным частицам физически, например, с использованием физического вдавливания или абсорбции в разделительные частицы. Может использоваться любое ассоциирование, при условии что агент регулирования заряда остается доступным на разделительных частицах для обеспечения требуемых характеристик получения заряда частицами тонера.

Могут использоваться любые подходящие разделительные частицы. Примеры таких разделительных частиц включают латексные или полимерные разделительные частицы, алкил триалкоксисиланы и т.п. Примеры разделительных частиц, которые могут использоваться для целей изобретения, описаны в патенте US №7,452,646 и в патентной заявке US №2004-0137352 А1.

В одном из вариантов разделительные частицы представляют собой латексные или полимерные частицы. Могут использоваться без ограничений любые подходящие латексные частицы. Такие частицы могут содержать каучук, акриловые, стирол-акриловые, полиакриловые, фтористые или полиэфирные латексы. Такие латексы могут быть сополимерами или сшитыми полимерами. Конкретные примеры включают акриловые, стирол-акриловые и фтористые латексы компании Nippon Paint (например, FS-101, FS-102, FS-104, FS-201, FS-401, FS-451, FS-501, FS-701, MG-151 и MG-152) с диаметрами частиц в диапазоне от 45 нм до 550 нм и температурами стеклования в диапазоне от 65°С до 102°С.Такие латексные частицы могут быть получены с использованием любого традиционного способа. Походящие способы полимеризации могут включать, например, эмульсионную полимеризацию, суспензионную полимеризацию и дисперсионную полимеризацию, которые хорошо известны специалистам в данной области техники. В зависимости от способа получения латексные частицы могут иметь очень узкий или широкий диапазон распределения размеров. В последнем случае полученные латексные частицы могут быть отсортированы, чтобы отсортированные латексные частицы имели подходящие размеры для использования в качестве разделителей, как это уже было описано. Латексные частицы, предлагаемые компанией Nippon Paint, имеют очень узкие диапазоны распределения и не требуют последующей сортировки (хотя в случае необходимости их можно сортировать). Другие примеры полимерных частиц, которые могут использоваться для формирования разделительных частиц, включают, например, полиметилметакрилат, например, MP 1451 размерами 150 нм или МР116 размерами 300 нм компании Soken Chemical Engineering Co., Ltd., с молекулярными весами в диапазоне от 500000 до 1500000 и температурой стеклования 120°C, фтористый полиметилметакрилат, например KYNAR® (поливинилиденфторид) с размерами частиц 300 нм компании Pennwalt, политетрафторэтилен, например L2 с размерами частиц 300 нм компании Daikin, или меламин, например EPOSTAR-S® с размерами частиц 300 нм компании Nippon Shokubai. В одном из вариантов в качестве разделительных частиц используются кремнеземные частицы больших размеров. Таким образом, разделительные частицы имеют средние размеры, превышающие средние размеры частиц любых других внешних добавок, используемых в композициях тонеров, таких как диоксид кремния или диоксид титана. Например, разделительные частицы в рассматриваемом примере состоят из диоксида кремния, полученного способом золь-гель. Примеры частиц из таких золь-гелевых диоксидов кремния включают, например, частицы размерами 150 нм, поверхность которых обработана гексаметилдисилазаном, компании Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. В качестве материалов разделительных частиц также могут использоваться алкил триалкоксисиланы и алкил тетраалкоксисиланы. Такие кремневодородные материалы могут включать, например, (моноалкил)триалкоксисилан, (диалкил)диалкоксисилан и (триалкил)моноалкоксисилан с 1-3-алкокси-группами этих тетраалкоксисиланов, замещенными алкильными группами, и их частичные и полные гидролизаты. Примеры таких кремневодородных материалов включают метилтриметоксисилан, винилтриметоксисилан, тетраметоксисилан, метилтриэтоксисилан, винилтриэтоксисилан, тетраэтоксисилан, тетра-п-пропоксисилан, тетра-5-пропоксисилан, тетра-п-бутоксисилан, тетра-сек-бутоксисилан, тетратретбутоксисилан и им подобные материалы. Разделительные частицы обрабатывают агентом регулирования заряда для получения разделительных частиц, обработанных агентом регулирования заряда. Обработка может быть осуществлена, например, путем простого перемешивания агента регулирования заряда с разделительными частицами в подходящем растворителе. При использовании разделительные частицы, обработанные агентом регулирования заряда, могут оставаться в исходном растворителе, или же частицы могут быть выделены из растворителя (например, высушиванием) и диспергированы в ПАВ.

Для обработки разделительных частиц может использоваться любой агент регулирования заряда, подходящий для получения требуемых характеристик композиции тонера. Примеры таких агентов регулирования заряда раскрыты в патентах US №№3,944,493; 4,007,293; 4,079,014; 4,394,430; 4,560,635 и 7,833,684.

Примеры подходящих агентов регулирования заряда включают: четвертичные соединения аммония, в том числе галогениды алкилпиридиния; соединения алкилпиридиния, включая соединения, раскрытые в патенте US 4,298,672; соединения органических сульфатов и сульфонатов, включая соединения, раскрытые в патенте US 4,338,390; тетрафторбораты цетилпиридиния; метилсульфат дистеарил диметиламмония; соли алюминия, такие как BONTRON Е84™ или Е88™ компании Hodogaya Chemical; соли цинка; их сочетания и им подобные соединения. Также для этой цели подходят триариламины, содержащие такие функциональные группы, как фенольные группы, гидроксильные группы, группы тиоловой кислоты, группы карбоновой кислоты, группы сульфоновой кислоты, аминогруппы и/или их сочетания. Примеры подходящих триариламинов включают N,N-дифенил-N,N'-бис(3-гидроксифенил)-[1,1'-бифенил]-4,4'-диамин (DHTBD); N,N-бис(p-метилфенил), N-(4-гидроксилфенил) амин; N,N-бис(р-метилфенил), N-(4-карбоксифенил) амин; N,N-бис(4-гидроксилфенил), N-(4-метилфенил) амин; 5-(N,N-бис(4-метилфенил)амино) салициловая кислота; трис(4-гидроксилфенил)амин; N-(4-метилфенил), N-(4-гидроксилфенил), N-(3-карбокси, 4-гидроксилфенил) амин; N-(4-гидроксилфенил), N-(4-карбоксифенил), N-(3-карбокси, 4-гидроксилфенил) амин; трис(4-карбоксифенил)амин; N-(2-метил, 4-гидроксилфенил), N-(3-метил, 4-карбоксифенил), N-(3-карбокси, 4-гидроксилфенил) амин; N,N'-бис(4-этилфенил)-N,N-бис(3-карбоксил 4-гидроксилфенил) [1,1'-бифенил] 4,4'-диамин; N,N-бис(4-метилфенил)-N,N'-бис(4-гидроксилфенил) [1,1-бифенил] 4,4'-диамин; N,N'-бис(1,1-бифенил)-N,N'-бис(3-карбокси, 4-гидроксилфенил)[1,1'-бифенил] 4,4'диамин; N,N'-бис(4-этилфенил)-N,N'-бис(3-метил, 4-гидроксилфенил) [1,1'-бифенил] 4,4'-диамин; N,N'-бис(3-метил фенил, 4-карбокси)-N,N'-бис (3-карбоксифенил) [1,1'-бифенил] 4,4'-диамин; N,N'-бис(3,4-диметилфенил)-N,N'-бис (3-карбокси, 4-гидроксилфенил) [1,1'-бифенил] 4,4'-диамин; N,N'-бис(3-метилфенил)-N,N'-бис(3-карбоксифенил) [1,1'-бифенил] 4,4'-диамин; N,N'-бис(3-метилфенил, 4-карбокси)-N,N'-бис(3-карбокси, 4-гидроксилфенил) [1,1'-бифенил]4,4'-диамин; N,N'-дифенил-N,N'-бис(3-гидроксилфенил)[р-терфенил] 4,4'-диамин; N,N'-дифенил-N-(3-карбоксиметилфенил), N'-(3-карбоксиэтилфенил) [1,1'-бифенил] 4,4'-диамин; N,N'-дифенил-N,N'-бис(3-гидроксил, 4-карбоксифенил) [р-терфенил] 4,4'-диамин; N,N'-бис(3-гидроксилфенил)-N,N'-бис(3-нитрофенил) [1,1'-бифенил] 4,4'-диамин; их производные и сочетания. В некоторых вариантах разделительные частицы, обработанные агентом регулирования заряда, могут быть получены с использованием любого сочетания разных агентов регулирования заряда и одного или нескольких видов разделительных частиц. Например, могут использоваться один, два, три, четыре или более видов агентов регулирования заряда и/или видов разделительных частиц.

Для обеспечения требуемых характеристик заряда частиц может использоваться любое подходящее количество агента регулирования заряда. Например, агенты регулирования заряда могут быть введены в различных эффективных количествах, например, в диапазоне от примерно 0,001 вес.% до примерно 20 вес.%, в частности от примерно 0,01 вес.% до примерно 10 вес.% (от веса частицы тонера).

Получаемые разделительные частицы, обработанные агентом регулирования заряда, могут иметь любые подходящие и желательные размеры и формы. В некоторых вариантах разделительные частицы, обработанные агентом регулирования заряда, имеют в целом сферическую форму и средний размер (диаметр) частиц находится в диапазоне от примерно 50 нм до примерно 1500 нм, в частности, от примерно 100 нм до примерно 1200 нм или от примерно 200 нм до примерно 900 нм.

Частицы тонера могут быть получены любым способом, известным специалистам в данной области техники. В различных вариантах композиции тонера и его частицы могут быть получены с использованием процессов агрегации и коалесценции, в которых сначала происходит агрегирование малых частиц смолы до частиц тонера подходящего размера, а затем в процессе коалесценции частицы тонера принимают окончательную форму и структуру. Модификация традиционных процессов заключается лишь во введении разделительных частиц, обработанных агентом регулирования заряда, так что эти частицы формируют выступы на поверхности частиц тонера.

В различных вариантах композиции тонера могут быть получены с использованием способов эмульсионной агрегации, таких как способ, который включает агрегирование смеси дополнительного воска (необязательный ингредиент) и любой другой необходимой или желательной добавки, и эмульсий, содержащих вышеописанные смолы, с использованием дополнительно ПАВ, как это было указано выше, и затем коалесценцию смеси агрегатов. Может быть получена смесь путем введения дополнительного воска или других материалов, которые также являются необязательными ингредиентами в дисперсиях, включая ПАВ, в эмульсию, которая может быть смесью двух или более эмульсий, содержащих смолы. Величина pH полученной смеси может быть изменена регулируемым образом с помощью кислоты, такой как, например, уксусная кислота, азотная кислота или им подобные кислоты. В различных вариантах величина pH смеси может быть отрегулирована таким образом, чтобы она находилась в диапазоне от примерно 2 до примерно 4,5. В некоторых вариантах дополнительно может осуществляться гомогенизация смеси. Если смесь гомогенизируют, то гомогенизация может осуществляться перемешиванием со скоростью вращения от примерно 600 об/мин до примерно 4000 об/мин. Гомогенизация может быть выполнена с использованием любых подходящих средств, включая, например, гомогенизатор IKA ULTRA TURRAX Т50.

После получения такой смеси в нее может быть введена добавка, вызывающая агрегацию частиц. Для получения тонера может быть использована любая подходящая добавка, вызывающая агрегацию. Такие подходящие добавки включают, например, водные растворы материалов, содержащих двухвалентные или многовалентные катионы. В различных вариантах добавка, вызывающая агрегацию, может быть введена в смесь при температуре, которая ниже температуры (Tg) стеклования смолы.

Добавка, вызывающая агрегацию, может быть введена в смесь, используемую для получения тонера в количестве, например, от примерно 0,1 вес.% до примерно 8 вес.%, в некоторых вариантах - от примерно 0,2 вес.% до примерно 5 вес.%, в других вариантах -от примерно 0,5 вес.% до примерно 5 вес.% от веса смолы в смеси, хотя могут использоваться количества и за пределами указанных диапазонов. В этом случае обеспечивается достаточное количество добавки, вызывающей агрегацию.

Глянец, обеспечиваемый тонером, может зависеть от количества удерживаемых в частицах ионов металла, таких как Al³⁺. Количество удерживаемых ионов металла может дополнительно регулироваться добавлением таких материалов, как ЭДТА. В некоторых вариантах количество удерживаемого сшивающего агента, например Al³⁺, в частицах тонера по настоящему изобретению может быть в диапазоне от примерно 0,1 до примерно 1 части на сотню (pph), в других вариантах - от примерно 0,25 до примерно 0,8 части на сотню, в частности, примерно 0,5 части на сотню.

Для управления процессом агрегации и последующей коалесценции частиц в некоторых вариантах добавка, вызывающая агрегацию, может вводиться в смесь с распределением во времени. Например, добавка может вводиться дозированно в смесь в течение периода времени от примерно 5 минут до примерно 240 минут, в некоторых вариантах - от примерно 30 минут до примерно 200 минут, хотя при необходимости величина этого периода времени может находиться и за пределами указанных диапазонов. Введение добавки может также осуществляться в условиях перемешивания смеси, в некоторых вариантах на скорости от примерно 50 об/мин до примерно 1000 об/мин, в других вариантах - от