Электрофотографический тонер, проявитель, содержащий тонер, и устройство для формирования изображений
Изобретение относится к электрофотографическим тонерам, применяемым в устройствах для формирования изображения, использующих процесс электростатического копирования. Предложен электрофотографический тонер, содержащий связующую смолу, представляющую собой блок-сополимер, содержащий по меньшей мере полиэфирный каркас А, содержащий в повторяющейся структуре составное звено, сформированное посредством дегидратирующей конденсации гидроксикарбоновой кислоты, и каркас В, не содержащий в повторяющейся структуре составное звено, сформированное посредством дегидратирующей конденсации гидроксикарбоновой кислоты, причем каркас В содержится в связующей смоле в количестве 5-16 мас.%, и каркас В имеет среднечисленную молекулярную массу 1000-3000. При этом связующая смола имеет одну температуру стеклования Tg, и температура стеклования Tg связующей смолы находится в интервале от 25°C до 65°C при измерении при втором нагревании дифференциальным сканирующим калориметром при скорости нагревания 5°C/мин, и при этом фазовое изображение связующей смолы, полученное с помощью атомного силового микроскопа (АСМ) в полуконтактном режиме, содержит области первой разности фаз и область второй разности фаз таким образом, что области первой разности фаз распределены в области второй разности фаз, причем области первой разности фаз соответствуют областям с большей разностью фаз, и область второй разности фаз соответствует области с меньшей разностью фаз, когда промежуточное значение между максимальной величиной и минимальной величиной разностей фаз используют в качестве пороговой величины. Предложены также проявитель и устройство для формирования изображения с использованием заявленного тонера. Технический результат - предложенный тонер не имеет проблем с нежелательным слипанием после долговременного хранения при высоких температурах, фоновой размытостью, образованием пленки и рассеиванием тонера. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил., 7 табл., 16 пр.
Область техники
Данное изобретение относится к тонеру для применения в устройстве для формирования изображения, использующем процесс электростатического копирования, таком как копировальные аппараты, факс-аппараты и принтеры, проявителю, использующему такой тонер, и устройству для формирования изображения с применением тонера.
Предшествующий уровень техники
В электрофотографических аппаратах и аппаратах для электростатической записи, электрические или магнитные скрытые изображения преобразовывали в изображения посредством применения тонера. Например, в электрофотографическом процессе, электростатическое изображение или скрытое изображение формируется на фотопроводнике, и затем скрытое изображение проявляют посредством применения тонера, чтобы сформировать изображение из тонера. Обычно изображение из тонера переносят на материал для переноса, такой как бумага, и затем фиксируют посредством, например, нагревания.
Тонер обычно включает связующую смолу в количестве 70% по массе или более. Поскольку большинство связующих смол изготовлены из нефтяных ресурсов, имеются опасения, связанные с истощением нефтяных ресурсов и проблемой глобального потепления, обусловленного выпуском газообразного диоксида углерода в атмосферу вследствие повышенного потребления нефтяных ресурсов. Если связующая смола может быть синтезирована из растения, которое произрастает посредством потребления газообразного диоксида углерода в воздухе, то газообразный диоксид углерода может циркулировать. А именно, имеется возможность предотвращения глобального потепления и истощения нефтяных ресурсов. Поэтому полимеры, полученные из растительных ресурсов (т.е. биомассы), привлекают внимание в последнее время.
В попытке использовать полимеры, полученные из растительных ресурсов, в качестве связующей смолы описан тонер, содержащий полимолочную кислоту в качестве связующей смолы (см. патентный документ 1). Полимолочная кислота является широко применяемым, легкодоступным полимером, образованным из растительных ресурсов в качестве исходных материалов. Известно, что полимолочную кислоту синтезируют посредством дегидратирующей конденсации мономеров молочной кислоты или посредством полимеризации с раскрытием кольца циклических лактидов молочных кислот (см. патентные документы 2 и 3). Однако когда одну лишь полимолочную кислоту используют непосредственным образом для изготовления тонера, трудно получить необходимые свойства для тонера. Это обусловлено тем, что концентрация сложноэфирной группы выше, чем концентрация полиэфирной смолы, и молекулярные цепи, связанные вместе посредством сложноэфирной связи, образованы лишь атомами углерода.
В качестве одной из возможных мер для преодоления этой проблемы полимолочную кислоту и вторую смолу, отличающуюся от нее, смешивают вместе или сополимеризуют, чтобы тем самым обеспечить физические свойства и тепловые характеристики, требующиеся для тонера. Например, было предложено включать терпен-фенольный сополимер в качестве низкомолекулярного ингредиента в биодеградируемую смолу на основе полимолочной кислоты для улучшения тепловых характеристик (см. патентный документ 4). Это предложение, однако, не обеспечивает достижения как желательной способности к низкотемпературному фиксированию, так и желательной устойчивости к горячему смещению в одно и то же время, и смола на основе полимолочной кислоты не была на практике использована для тонера. Кроме того, полимолочная кислота обладает довольно низкой способностью к совместимости и диспергируемости с полиэфирными смолами и/или стирол-акриловыми сополимерами, обычно используемыми для тонера. Соответственно когда такую полимолочную кислоту используют в комбинации с другими смолами, существенно затруднено регулирование состава верхней поверхности, ответственной за важные свойства тонера, такие как способность к сохранению свойств при длительном хранении, поляризуемость и сыпучесть.
В качестве примера попытки решить вышеуказанную имеющуюся проблему посредством сополимеризации, сообщалось о блок-сополимерной смоле, образованной между полиэфирными смолами, иными, чем полимолочные кислоты, и определенными в D/L отношении полимолочными кислотами (см. патентный документ 5). Однако прочность связующей смолы, образованной из полимолочных кислот этим способом, не всегда является высокой. Как выяснено из исследований, проведенных авторами данного изобретения, тонер, связующая смола которого обладает низкой прочностью, вызывает фоновую размытость и рассеивание, связанные с напряжениями, прикладываемыми во время долговременного перемешивания в случае применения в процессе проявления.
Как правило, связующую смолу для тонера разрабатывают, чтобы предоставить тонер с подходящей поляризуемостью и способностью к фиксированию, а также, чтобы она обладала требуемой прочностью. Когда используют смолу, имеющую низкую прочность, изготовленный тонер растрескивается или обламывается посредством контактных напряжений в процессе проявления. Пыль тонера, образованная в результате обламывания частиц, легче образует внутри тонера воск с низкой температурой плавления, открытый на его частицах. Поскольку такая пыль тонера обладает большой электростатической или неэлектростатической силой удерживания на носителе, она остается на носителе, вызывая образование пленки тонера. Носитель, загрязненный пленкой тонера, обладает пониженной способностью к зарядке частиц тонера. В результате, возникает так называемая фоновая размытость, когда частицы тонера закрепляются (печатаются) на чистых участках. Подобным образом, как стало известно, когда количество зарядов, которое тонер может принимать от носителя, уменьшается, способность к электростатическому удерживанию тонера на поверхности носителя также уменьшается, так что тонер рассеивается в узле для проявления во время перемешивания, загрязняя узел для проявления (т.е. имеет место рассеивания тонера). Вышеописанная проблема аналогичным образом возникает для связующей смолы, образованной из полимолочной кислоты. В настоящее время удовлетворительные результаты все еще не были достигнуты для улучшения устойчивости тонера по отношению к напряжениям, прикладываемым во время долговременного перемешивания.
Список ссылок
Патентные документы
Патентный документ 1: патент Японии (JP-B) №2909873
Патентный документ 2: JP-B №3347406
Патентный документ 3: выложенная заявка на патент Японии (JP-A) №59-96123
Патентный документ 4: JP-B №3785011
Патентный документ 5: JP-A №2008-26217 9
Сущность изобретения
Техническая проблема
Данное изобретение направлено на решение вышеуказанной имеющейся проблемы и на достижение указанной ниже цели, которая конкретно заключается в предоставлении электрофотографического тонера, который не имеет проблем с нежелательным слипанием после долговременного хранения при высоких температурах и фоновой размытостью, образованием пленки и рассеиванием тонера, даже когда смолу, имеющую каркас полимолочной кислоты, используют в качестве связующей смолы.
Решение проблемы
Авторы данного изобретения провели интенсивные исследования, чтобы достигнуть вышеуказанной цели. В результате они нашли, что вышеописанная проблема может быть решена посредством применения полиэфирной смолы для тонера, которая была точно отрегулирована в отношении тепловых характеристик и структуры фазового разделения, и разработали данное изобретение.
Данное изобретение основано на вышеуказанном заключении. Средства для решения проблемы являются следующими.
Электрофотографический тонер по данному изобретению является тонером, включающим:
связующую смолу,
причем связующая смола имеет одну температуру стеклования Tg, и температура стеклования Tg связующей смолы находится в интервале от 25°C до 65°C при измерении при втором нагревании дифференциальным сканирующим калориметром при скорости нагревания 5°C/мин, и
причем бинаризованное изображение фазового изображения связующей смолы содержит области первой разности фаз, каждая из которых образована первыми пикселями, и область второй разности фаз, образованная вторыми пикселями, таким образом, что области первой разности фаз распределены в области второй разности фаз, причем данное бинаризованное изображение фазового изображения связующей смолы получают посредством процесса, содержащего: измерение связующей смолы с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ), работающего в полуконтактном режиме, чтобы получить разности фаз в локальных местах связующей смолы; преобразование разностей фаз в плотности изображения пикселей таким образом, что локальные места, имеющие большие разности фаз, являются более светлыми, чем локальные места, имеющие меньшие разности фаз; картирование локальных мест, чтобы получить фазовое изображение; и подвергание фазового изображения бинаризации при использовании, в качестве пороговой величины, промежуточного значения между максимальной величиной и минимальной величиной плотностей изображения таким образом, что плотности изображения первых пикселей равны минимальной величине или больше нее, однако меньше, чем промежуточное значение, и плотности изображения вторых пикселей равны промежуточному значению или больше него, однако равны или меньше максимальной величины.
Преимущества данного изобретения
Данное изобретение может предоставлять:
электрофотографический тонер, который не слипается нежелательным образом после долговременного хранения при высоких температурах и не проявляет фоновую размытость, образование пленки и рассеивание тонера.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой фазовое изображение связующей смолы 1, применяемой в примере 1, которое получено с помощью АСМ в полуконтактном режиме.
Фиг. 2 представляет собой бинаризованное изображение фазового изображения связующей смолы 1, применяемой в примере 1, которое получено с помощью АСМ в полуконтактном режиме.
Фиг. 3 представляет собой фазовое изображение связующей смолы 9, применяемой в сравнительном примере 1, которое получено с помощью АСМ в полуконтактном режиме.
Фиг. 4 представляет собой пояснительный, схематический вид одного типичного технологического картриджа в соответствии с данным изобретением.
Фиг. 5 представляет собой пояснительный, схематический вид одного типичного устройства для формирования изображения в соответствии с данным изобретением.
Фиг. 6 представляет собой пояснительный, схематический вид другого типичного устройства для формирования изображения в соответствии с данным изобретением.
Фиг. 7 представляет собой пояснительный, схематический вид одного типичного тандемного устройства для формирования цветного изображения, которое является устройством для формирования изображения по данному изобретению.
Фиг. 8 представляет собой частично увеличенный схематический вид устройства для формирования изображения на фиг. 7.
Описание вариантов осуществления
(Тонер)
Первый вариант осуществления
Тонер в соответствии с первым вариантом осуществления данного изобретения содержит по меньшей мере связующую смолу и окрашивающее вещество и при необходимости дополнительно содержит другие ингредиенты.
<Связующая смола>
Вышеуказанная связующая смола является связующей смолой, растворимой в органическом растворителе и имеющей одну температуру стеклования Tg, причем температура стеклования Tg связующей смолы находится в интервале от 25°C до 65°C при измерении при втором нагревании дифференциальным сканирующим калориметром при скорости нагревания 5°C/мин, и бинаризованное изображение фазового изображения связующей смолы содержит области первой разности фаз, каждая из которых образована первыми пикселями, и область второй разности фаз, образованная вторыми пикселями, таким образом, что области первой разности фаз распределены в области второй разности фаз, причем данное бинаризованное изображение фазового изображения связующей смолы получают посредством процесса, содержащего: измерение связующей смолы с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ), работающего в полуконтактном режиме, чтобы получить разности фаз в локальных местах связующей смолы; преобразование разностей фаз в плотности изображения пикселей таким образом, что локальные места, имеющие меньшие разности фаз, являются темноокрашенными, и локальные места, имеющие большие разности фаз, являются светлоокрашенными; картирование локальных мест, чтобы получить фазовое изображение; и подвергание фазового изображения бинаризации при использовании, в качестве пороговой величины, промежуточного значения между максимальной величиной и минимальной величиной плотностей изображения таким образом, что плотности изображения первых пикселей равны минимальной величине или больше нее, однако меньше, чем промежуточное значение, и плотности изображения вторых пикселей равны промежуточному значению или больше него, однако равны или меньше максимальной величине.
В бинаризованном изображении средняя величина максимальных диаметров Ферета областей первой разности фаз составляет предпочтительно 10 нм или более, однако менее чем 45 нм.
Следует заметить, что в данном изобретении описание «области первой разности фаз распределены в области второй разности фаз» в бинаризованном изображении фазового изображения связующей смолы, наблюдаемом с помощью АСМ, означает, что границы между доменами могут быть определены в бинаризованном изображении, и диаметры Ферета областей первой разности фаз могут быть определены в бинаризованном изображении. Когда области первой разности фаз в бинаризованном изображении имеют такие малые диаметры частиц, что для областей первой разности фаз трудно заключить, являются ли они шумом в изображении или областями разности фаз, или, когда диаметры Ферета областей не могут быть определены однозначным образом, делают заключение, что «области первой разности фаз не распределены в области второй разности фаз». Диаметры Ферета областей первой разности фаз не могут быть определены, когда они не отличаются от шума в изображении, и границы между доменами не могут быть определены.
Для того чтобы увеличить прочность связующей смолы, необходимо включить в смолу структуру для снижения внешней деформации и давления. Одним из типичных средств для этого является включение более гибкой структуры. Например, подходящей является связующая смола, проявляющая каучукоподобное состояние при температуре окружающей среды. Однако в этом случае температура стеклования связующей смолы должна быть сделана ниже, чем температура во время фактического использования, и, соответственно, это легко вызывает слипание, когда частицы тонера сплавляются одни с другими во время хранения. Для того чтобы предотвратить слипание частиц тонера в температурном интервале для фактического использования, необходимо сделать температуру стеклования связующей смолы равной или выше, чем температурный интервал для фактического использования. Эта проблема выбора компромиссного решения должна быть решена, чтобы улучшить одновременно как прочность смолы, так и способность к сохранению ее свойств при длительном хранении.
В данном изобретении было найдено, что проблема выбора компромиссного решения между прочностью и способностью к сохранению свойств при длительном хранении смолы может быть преодолена приданием смоле структуры, содержащей области первой разности фаз (части с низкой Tg), соответствующие областям, имеющим большие разности фаз, которые являются выгодными для снятия напряжений и увеличения прочности, и область второй разности фаз (часть с высокой Tg), соответствующей области, имеющей меньшую разность фаз, которая является выгодной для улучшения способности к сохранению свойств при длительном хранении тонера, причем области первой разности фаз тонко распределены в области второй разности фаз.
Вышеуказанная связующая смола является предпочтительно блок-сополимером, содержащим по меньшей мере полиэфирный каркас А, содержащий в повторяющейся структуре составное звено, сформированное посредством дегидратирующей конденсации гидроксикарбоновой кислоты, и каркас В, не содержащий в повторяющейся структуре составное звено, сформированное посредством дегидратирующей конденсации гидроксикарбоновой кислоты, поскольку возможно получить дисперсионную фазу, которая может наблюдаться как тонкое, светлое изображение, имеющее большую разность фаз.
Полиэфирный каркас А, содержащий в повторяющейся структуре составное звено, сформированное посредством дегидратирующей конденсации гидроксикарбоновой кислоты
Полиэфирный каркас А, содержащий в повторяющейся структуре составное звено, сформированное посредством дегидратирующей конденсации гидроксикарбоновой кислоты (далее в данном документе называемый как «полиэфирный каркас А») не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбран в зависимости от целевого назначения при условии, что он имеет в повторяющейся структуре составное звено, сформированное посредством дегидратирующей конденсации или (со)полимеризации гидроксикарбоновой кислоты. Примеры полиэфирного каркаса А включают каркас полигидроксикарбоновой кислоты. Примеры способа формирования полиэфирного каркаса А включают способ, в котором гидроксикарбоновую кислоту подвергают непосредственным образом дегидратирующей конденсации, и способ, в котором соответствующий циклический сложный эфир подвергают полимеризации с раскрытием кольца. Среди них более предпочтительным является способ, в котором соответствующий циклический сложный эфир подвергают полимеризации с раскрытием кольца, с точки зрения увеличения молекулярной массы полимеризованной полигидроксикарбоновой кислоты.
Мономер, составляющий полиэфирный каркас А, является предпочтительно алифатической гидроксикарбоновой кислоты с точки зрения прозрачности и тепловых характеристик тонера, при С2-С6 гидроксикарбоновых кислотах, таких как молочная кислота, гликолевая кислота, 3-гидроксимасляная кислота и 4-гидроксимасляная кислота, являющихся предпочтительными. Молочная кислота является особенно предпочтительной, поскольку образованная связующая смола проявляет надлежащую температуру стеклования и обладает хорошей прозрачностью и сродством к окрашивающему веществу.
В дополнение к гидроксикарбоновой кислоте мономером, составляющим полиэфирный каркас А, может быть циклический сложный эфир гидроксикарбоновой кислоты. В этом случае полиэфирный каркас А смолы, полученной посредством полимеризации, является каркасом гидроксикарбоновой кислоты, образующей циклический сложный эфир. Например, полиэфирный каркас А смолы, полученной при использовании лактида (лактида молочной кислоты), является каркасом полимеризованной молочной кислоты. Полиэфирный каркас А является предпочтительно каркасом, полученным посредством подвергания смеси L-лактида и D-лактида полимеризации с раскрытием кольца.
Полиэфирный каркас А не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбран в зависимости от целевого назначения, однако предпочтительно является каркасом полимолочной кислоты. Полимолочная кислота является полимером, образованным молочными кислотами, связанными сложноэфирной связью, и в последнее время привлекла внимание в качестве экологически безопасной, биологически разлагающейся пластмассы. А именно, в природе широко распространены энзимы, которые расщепляют сложноэфирные связи (эстеразы). Соответственно полимолочные кислоты постепенно расщепляются посредством таких энзимов в окружающей среде и затем преобразуются в молочные кислоты (т.е. мономеры), которые, в конечном счете, преобразуются в диоксид углерода и воду.
В каркасе полимолочной кислоты оптическая чистота X (%), вычисленная посредством приведенного ниже уравнения (по итогам преобразования в мономерные компоненты), предпочтительно составляет 80% или менее:
причем X (L-форма) означает долю (%) L формы (эквивалент мономера молочной кислоты), и X (D-форма) означает долю (%) D формы (эквивалент мономера молочной кислоты).
Метод измерения оптической чистоты X не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбрана в зависимости от целевого назначения. Например, оптическая чистота X может быть определена следующим образом. Полимер или тонер, который имеет полиэфирный каркас, добавляют к смеси растворителя, состоящего из чистой воды, 1 моль/л раствора гидроксида натрия и изопропилового спирта. Смесь затем нагревают до 70°C и перемешивают для гидролиза, после чего фильтруют для удаления твердых частиц и добавляют серную кислоту для нейтрализации, чтобы получить водный раствор, содержащий L-молочную кислоту и/или D-молочную кислоту, которые были образованы посредством разложения сложного полиэфира. Водный раствор подвергают высокоэффективной жидкостной хроматографии (HPLC) с колонкой SUMICHIRAL ОА-5000, колонкой обмена хиральных лигандов (производства компании Sumika Chemical Analysis Service, Ltd.), чтобы получить площадь пика S (L), производного от L-молочной кислоты и площадь пика S (D), производного от D-молочной кислоты. При использовании этих площадей пиков возможно определить оптическую чистоту X следующим образом:
Оптическая чистота X %=|Х(b-форма)-Х(D-форма)|
Излишне указывать, что L-форма молочной кислоты и D-форма молочной кислоты, служащие в качестве исходных материалов, являются оптическими изомерами, которые имеют одинаковые физические и химические свойства, за исключением оптических свойств. Когда они используются для полимеризации, их реакционные способности равны одна другой, и композиционное соотношение мономеров в качестве исходных материалов является таким же, что и композиционное соотношение мономеров в полимере.
Оптическая чистота 80% или менее является предпочтительной, поскольку полученная смола улучшена в отношении растворимости в растворителе и прозрачности.
Соотношение между X мономера D-формы и X мономера L-формы, составляющих полиэфирный каркас А, равно соотношению между мономером D-формы и мономером L-формы, использованных для образования полиэфирного каркаса А. Соответственно возможно регулировать оптическую чистоту X (%) полиэфирного каркаса А связующей смолы, по итогам преобразования в мономерные компоненты, посредством использования мономера L-формы и мономера D-формы в комбинации при соответствующем соотношении, чтобы получить рацемическое соединение.
Способом изготовления полимолочной кислоты смола не ограничивается особым образом и может быть любым обычным известным способом. В одном известном способе изготовления крахмал (например, кукурузный) служащий в качестве исходного материала, ферментируют, чтобы получить молочную кислоту. Полученный мономер молочной кислоты подвергают непосредственным образом дегидратирующей конденсации. В качестве альтернативы полученный мономер молочной кислоты преобразуют в циклический димерный лактид, который затем подвергают полимеризации с раскрытием кольца в присутствии катализатора. Среди них способ с применением полимеризации с раскрытием кольца является предпочтительным, поскольку молекулярная масса смолы на основе полимолочной кислоты может быть отрегулирована с помощью количества инициатора и с точки зрения производительности; например, реакция может быть завершена за короткий промежуток времени.
Применимый инициатор реакции может быть любым общеизвестным инициатором, имеющим любое число функциональных групп, при условии, что он является спиртовым соединением, которое не испаряется после сушки при пониженном давлении при 100°C и 20 мм рт.ст. (2,66 кПа) или ниже или после нагревания для полимеризации при примерно 200°С.
Каркас В, не содержащий в повторяющейся структуре составное звено, сформированное посредством дегидратирующей конденсации гидроксикарбоновой кислоты
Каркас В, не содержащий в повторяющейся структуре составное звено, сформированное посредством дегидратирующей конденсации гидроксикарбоновой кислоты (далее в данном документе называемый как «каркас В») не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбран в зависимости от целевого назначения при условии, что он не содержит в повторяющейся структуре составное звено, сформированное посредством дегидратирующей конденсации гидроксикарбоновой кислоты. Каркас В предпочтительно имеет температуру стеклования 20°C или ниже, что предоставляет возможность связующей смоле иметь структуру, в которой внутренние фазы, каждая из которых в основном образована каркасом В, тонко распределены во внешней фазе, в основном образованной полиэфирным каркасом А. Каркас В предпочтительно образован из соединения, содержащего по меньшей мере две гидроксильные группы. В присутствии вышеуказанного соединения, служащего в качестве инициатора, возможно подвергнуть полимеризации с раскрытием кольца мономер, образующий полиэфирный каркас А, такой как лактид, чтобы тем самым образовать связующую смолу. Такое соединение, содержащее две гидроксильные группы или более, для образования каркаса В повышает сродство к окрашивающему веществу. Кроме того, когда части с высокой Tg, производные от полиэфирного каркаса А, расположены на обоих концах, возможно создание вышеописанного каркаса связующей смолы, причем части с низкой Tg, производные от каркаса В, склонны быть распределенными внутри.
Каркас В не ограничивается особым образом при условии, что он отвечает вышеописанным требованиям. Его примеры включают полиэфир, поликарбонат, сложный полиэфир, виниловую смолу, содержащую гидроксильную группу, и кремнийорганическую смолу, содержащую гидроксильную группу на ее конце. Среди них каркас В предпочтительно является полиэфирным каркасом с точки зрения улучшения сродства к окрашивающему веществу при том, что полиэфирный каркас, имеющий разветвленную структуру, является особенно предпочтительным.
Полиэфирный каркас может быть получен посредством реакции полиэтерификации между один видом или двумя или более видами полиолов, представленных приведенной ниже общей формулой (1), и одним видом или двумя или более видами поликарбоновых кислот, представленных приведенной ниже общей формулой (2).
В общей формуле (1) А представляет алкильную группу, имеющую от 1 до 20 атомов углерода, алкиленовую группу, имеющую от 1 до 20 атомов углерода, или ароматическую группу или гетероциклическую ароматическую группу, которая может иметь замещающую группу, m обозначает целое число от 2 до 4.
В общей формуле (2) В представляет алкильную группу, имеющую от 1 до 20 атомов углерода, алкиленовую группу, имеющую от 1 до 20 атомов углерода, или ароматическую группу или гетероциклическую ароматическую группу, которая может иметь замещающую группу, n обозначает целое число от 2 до 4.
Примеры полиолов, представленных общей формулой (1), включают этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,2-пропиленгликоль, 1,3-пропиленгликоль, 1,4-бутандиол, неопентилгликоль, 1,4-бутендиол, 1,5-пентандиол, 3-метил-1,5-пентандиол, 1,6-гександиол, 1,4-циклогександиметанол, дипропиленгликоль, полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль, политетраметиленгликоль, сорбитол, 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, 1,3,5-тригидроксиметилбензол, бисфенол А, продукты присоединения бисфенола А к этиленоксиду, продукты присоединения бисфенола А к пропиленоксиду, гидрогенизированный бисфенол А, гидрогенизированные продукты присоединения бисфенола А к этиленоксиду и гидрогенизированные продукты присоединения бисфенола А к пропиленоксиду. Они могут быть использованы по отдельности или в комбинации.
Примеры поликарбоновых кислот, представленных общей формулой (2), включают малеиновую кислоту, фумаровую кислоту, цитраконовую кислоту, итаконовую кислоту, глутаконовую кислоту, фталевую кислоту, изофталевую кислоту, терефталевую кислоту, янтарную кислоту, адипиновую кислоту, себациновую кислоту, азелаиновую кислоту, малоновую кислоту, н-додецинилянтарную кислоту, изооктилянтарную кислоту, изододецинилянтарную кислоту, н-додецилянтарную кислоту, изододецилянтарную кислоту, н-октенилянтарную кислоту, н-октилянтарную кислоту, изооктенилянтарную кислоту, изооктилянтарную кислоту, 1,2,4-бензолтрикарбоновую кислоту, 2,5,7-нафталинтрикарбоновую кислоту, 1,2,4-нафталинтрикарбоновую кислоту, 1,2,4-бутантрикарбоновую кислоту, 1,2,5-гексантрикарбоновую кислоту, 1,3-дикарбоксил-2-метил-2-метиленкарбоксипропан, 1,2,4-циклогексантрикарбоновую кислоту, тетра(метиленкарбоксил)метан, 1,2,7,8-октантетракарбоновую кислоту, пиромеллитовую кислоту, тримерную кислоту Enpol, циклогександикарбоновую кислоту, циклогексендикарбоновую кислоту, бутантетракарбоновую кислоту, дифенилсульфонтетракарбоновую кислоту и этиленгликоль-бистримеллитовую кислоту. Они могут быть использованы по отдельности или в комбинации.
Вышеописанный полиэфирный каркас предпочтительно содержит в качестве кислотного компонента трехосновную или более основную поликарбоновую кислоту в количестве 1,5 мол. % или более, при трехосновной или более основной поликарбоновой кислоте, являющейся тримеллитовой кислотой. Введение трехосновной или более основной поликарбоновой кислоты может предоставлять подходящую разветвленную/сшитую структуру, в случае которой основная молекулярная цепь может быть укорочена. В результате, диаметр рассредоточения каркаса В, распределенного во внутренней фазе, может быть отрегулирован до небольшой величины, делая возможным уменьшение средней величины максимальных диаметров Ферета областей первой разности фаз в дисперсионной фазе, которые соответствуют областям с большей разностью фаз, наблюдаемым с помощью АСМ. Когда количество трехосновной или более основной поликарбоновой кислоты составляет менее чем 1,5 мол. %, формируемая разветвленная структура становится недостаточной, и диаметр рассредоточения каркаса В легче увеличивается в большей степени, чем это требуется. Вследствие этого средняя величина максимальных диаметров Ферета областей первой разности фаз в дисперсионной фазе, которые соответствуют областям с большей разностью фаз, склонна быть большой, что может отрицательно сказываться на стабильности термостойкости при хранении. Кроме того, вышеописанный полиэфирный каркас предпочтительно содержит в качестве кислотного компонента трехосновную или более основную поликарбоновую кислоту в количестве 3,0 мол. % или менее. Когда количество трехосновной или более основной поликарбоновой кислоты более чем 3,0 мол. %, образованная разветвленная/сшитая структура является усложненной, что приводит к тому, что молекулярная масса сформированной смолы может увеличиваться, или растворимость сформированной смолы в растворителе может ухудшаться, что является нежелательным.
Диспергированное состояние связующей смоле подтверждается фазовым изображением, полученным с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ) в полуконтактном режиме. Полуконтактный режим атомно-силового микроскопа представляет собой метод, описанный в Surface Science Letter, 290, 668 (1993), который также называют режимом периодического контактирования или динамической силовой микроскопией (DFM). Фазовое изображение получают сканированием профиля поверхности образца с помощью вибрирующего кантилевера, как описано, например, в Polymer, 35, 5778 (1994), Macromolecules, 28, 6773 (1995). При этом сканировании разности фаз образуются между фактической вибрацией и вибрацией привода, который заставляет колебаться кантилевер, вследствие вязкоупругих свойств поверхности образца. Фазовое изображение получают картированием разностей фаз. При этом мягкие части проявляют большую фазовую задержку, и твердые части проявляют меньшую фазовую задержку.
Связующая смола в данном изобретении содержит части с низкой Tg, которые являются мягкими и наблюдаются как изображения с большей разностью фаз, и часть с высокой Tg, которое является твердым и наблюдается как изображения с меньшей разностью фаз. При этом связующая смола в данном изобретении должна иметь структуру, содержащую в качестве внешней фазы область второй разности фаз, которая является твердой и соответствует областям с меньшими разностями фаз, и содержащую в качестве внутренней фазы области первой разности фаз, которые являются мягкими и соответствуют областям с большими разностями фаз, причем области первой разности фаз тонко распределены в области второй разности фаз.
Образец, исследуемый для получения фазового изображения, может быть вырезанной частью блока связующей смолы, которую вырезают при указанных ниже условиях при применении, например, ультрамикротома ULTRACUT UCT (продукт компании Leica):
- Толщина разреза: 60 нм
- Скорость резания: 0,4 мм/с
- Алмазный нож (Ultra Sonic 35°) используют.
Типичным прибором, применяемым для получения фазового изображения АСМ, является, например, MFP-3D (продукт компании Asylum Technology Co., Ltd.), в котором OMCL-AC240TS-C3 используют в качестве кантилевер, чтобы выполнять исследование при следующих условиях измерения:
- Целевая амплитуда: 0,5 В
- Процент целевого смещения: -5%
- Заданная амплитуда: 315 мВ
- Частота сканирования: 1 Гц
- Точки отсчета при сканировании: 256×256
- Угол сканирования: 0°
В данном изобретении одним из применимых конкретных способов измерения средней величины максимальных диаметров Ферета областей первой разности фаз (т.е. мягких частей с низкой Tg), которые соответствуют областям с большей разностью фаз в фазовом изображении, является метод с использованием бинаризованного изображения, полученного посредством подвергания фазового изображения, полученного АСМ в полуконтактном режиме, бинаризации с использованием, в качестве пороговой величины, промежуточного значения между максимальной величиной и минимальной величиной разностей изображения. А именно, бинаризованное изображение получают посредством процесса, включающего: измерение связующей смолы с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ), работающего в полуконтактном режиме, чтобы получить разности фаз в локальных местах связующей смолы; преобразование разностей фаз в плотности изображения пикселей таким образом, что локальные места, имеющие большие разности фаз, являются более светлыми, чем локальные места, имеющие меньшие разности фаз; картирование локальных мест, чтобы получить фазовое изображение; и подвергание фазового изображения бинаризации при использовании, в качестве пороговой величины, промежуточного значения между максимальной величиной и минимальной величиной плотностей изображения таким образом, что плотности изображения первых пикселей равны минимальной величине или больше нее, однако меньше, чем промежуточное значение, и плотности изображения вторых пикселей равны промежуточному значению или больше него, однако равны или меньше максимальной величине. Вышеуказанное бинаризованное изображение получают, как описано выше, посредством фотографирования фазового изображения таким образом, чтобы иметь контраст, причем области с меньшими разностями фаз являются темноокрашенными, а области с большими разностями фаз являются светлоокрашенными, и затем посредством подвергания фазового изображения бинаризации при применении в качестве граничной величины промежуточного значения между максимальной величиной и минимальной величиной разностей фаз.
Десять изображений выбирают из площади 300 нм × 300 нм бинаризованного изображения, и 30 областей первой разности фаз, образованных первыми пикселями, выбирают в порядке убывания максимального диаметра Ферета; т.е. максимальные диаметры Ферета выбранных 30 областей первой разности фаз выбраны из наибольших по отношению к 30-му наибольшему диаметру. Затем эти наибольшие по отношению к 30-му наибольшему диаметру максимальные диаметры Ферета усредняют, чтобы получить среднее значение максимальных диаметров Ферета. Следует заметить, что тонкие частицы, которые ясным образом определены как шум изображения или для которых затруднено определение, являются они шумом в изображении или областями разности фаз, исключены из расчета средней величины диаметра. Более конкретно области первой разности фаз, которые должны быть исключены из расчета средней величины диаметра, являются теми, что имеют площадь, составляющую 1/100 от области первой разности фаз, имеющей наибольший максимальный диаметр Ферета в том же самом изображении наблюдаемого фазового изображения. Максимальный диаметр Ферета представляет собой расстояние между двумя параллельными линиями, начерченными таким образом, что каждая соответствующая область разности фаз расположена между ними.
Средняя величина максимальных диаметров Ферета составляет предпочтительно 10 нм или более, однако менее чем 45 нм, более предпочтительно 10 нм или более, однако менее чем 30 нм. Когда средняя величина максимальных диаметров Ферета составляет 45 нм или менее, части с низкой Tg, которые являются высокоадгезионными, легко подвергаются воздействию напряжений, что может ухудшать способность тонера к образованию пленки. Когда она составляет менее чем 10 нм, степень соответствующих напряжений существенно уменьшается, и в результате их влияние на улучшение прочности может быть недостаточным.
Фиг. 1 представляет собой фазовое изображение связующей смолы 1, используемой в примере 1, которая является типичной связующей смолой в данном изобретении. Фиг. 2 представляет собой бинаризованное изображение фазового изображения этой связующей смолы. На фиг. 2 светлые области являются областями первой разности фаз, имеющими большие разности фаз (областями с большей разностью фаз), и темная область является областью второй разности фаз, имеющей меньшую разность фаз (областью меньшей разности фаз).
Температура стеклования связующей смолы может быть вычислена из эндометрического графика, полученного дифференциальным сканирующим калориметром (ДСК), примером которого является Q2000 (продукт компании ТА Instruments). Более конкретно от 5 мг до 10 мг связующей смолы загружают в легко герметизируемый алюминиевый поддон, который затем подвергают следующей процедуре измерений:
первое нагревание: от 30°C до 220°C, 5°C/мин, причем после достижения 220°C образец поддерживают при 220°C в течение 1 мин;
охлаждение: образец быстро охлаждают до -60°C без регулирования температуры, причем после достижения -60°C образец поддерживают при -60°C в течение 1 мин; и
второе нагревание: от 60°C до 180°C, 5°C/мин.
Температуру стеклования получают посредством считывания величины на термограмме для второго нагревания с помощью метода средней точки, оговоренного в ASTM D3418/82. Следует заметить, что температуру стеклования предпочтительно идентифицируют посредством определения точки перегиба на дифференциальной кривой ДСК, которая была подвергнута взятию первой производной.
Температура стеклования Tg связующей смолы не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбрана в зависимости от целевого назначения при условии, что она является одной точкой и находится от 25°C до 65°C в температурном интервале вышеуказанной процедуры измерений, однако она предпочтительно является одной точкой и находится от 30°C до 45°C. Когда Tg ниже, чем 25°C, легко происходит слипание сформированного тонера во время хранения. Когда она выше, чем 65°C, фиксирование требует много энергии для выполнения, что является нежелательным.
Когда температура стеклования полиэфирного каркаса А и температура стеклования каркаса В обозначены соответственно как TgA и TgB, и массовая доля полиэфирного каркаса А и массовая доля каркаса В обозначены соответственно как МА и MB, предпочтительно выполняется приведенное ниже соотношение:
Когда полиэфирный каркас А и каркас В растворяют один другой, температуру стеклования обычно определяют как одну точку, зависящую от соотношения между ними в смеси. Однако, как описано выше, структура связующей смолы в данном изобретении содержит мягкие части с низкой Tg и твердую часть с высокой Tg, причем мягкие части с низкой Tg распределены в твердой части с высокой Tg, как наблюдается с помощью АСМ; т.е. эти две разные части не растворены полностью одна в другой. Когда имеются две отличающиеся одна от другой нерастворимые части, имеющие разные Tg, температуру стеклования связующей смолы обычно наблюдают в двух точках. Соответственно наряду с тем, что связующая смола в данном изобретении содержит мягкие и твердые различающиеся домены, эти домены находятся в специальном состоянии, в котором они полурастворены одни в других вследствие высокого сродства между ними, как показано лишь одной температурой стеклования, которую они имеют. В данном изобретении связующая смола, которая удовлетворяет вышеуказанным условиям, необходима для улучшения как устойчивости к механическим напряжениям (прочности), так и стабильности термостойкости при хранении тонера.
Когда наблюдаются две температуры стеклования или более, полиэфирный каркас А и каркас В обладают слабым взаимным сродством. В результате, средняя величина максимальных диаметров Ферета, определенных для каркаса В (т.е. частей с низкой Tg), легко становится большой. В этом случае образованный тонер легче деформируется вследствие напряжений, прикладываемых во время долговременного перемешивания проявителя, и части с низкой Tg легко открываются на поверхности тонера, вызывая прилипание к носителю или узлу для проявления, что приводит к фоновой размытости и белым полосам, что является нежелательным. Кроме того, даже когда вышеуказанная температура стеклования удовлетворяет вышеуказанному соотношению и является одной точкой, и не наблюдается дисперсионная структура, образованная твердыми и мягкими доменами (т.е. средняя величина максимальных диаметров Ферета является существенно малой или отсутствует), может быть сделан вывод, что полиэфирный каркас А и каркас В почти полностью взаимно растворены с образованием гомогенной смолы. В этом случае эффекты каркаса В, выгодные для релаксации напряжений существенно снижаются, что может делать фоновую размытость увеличенной.
Количество связующей смолы, содержащейся в каркасе В, не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбрано в зависимости от целевого назначения, однако предпочтительно составляет от 5% по массе до 25% по массе, более предпочтительно от 15% по массе до 25% по массе. Когда ее количество составляет менее чем 5% по массе, вышеописанная структура с тонкими доменами не наблюдается с помощью АСМ, и образованная связующая смола легче становится хрупкой. Когда оно составляет более чем 25% по массе, средняя величина максимальных диаметров Ферета при определении с помощью АСМ легко составляет 45 нм или более, и образованный тонер обладает низкой устойчивостью к напряжениям, что является нежелательным.
Среднечисленная молекулярная масса Mn (В) каркаса В не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбрана в зависимости от целевого назначения, однако предпочтительно составляет 1000 или выше, однако ниже чем 3000, более предпочтительно 1500 или выше, однако ниже, чем 2800.
Когда среднечисленная молекулярная масса каркаса В ниже, чем 1000, вышеописанная структура с тонкими доменами не наблюдается с помощью АСМ, и образованная связующая смола легче становится хрупкой. Когда она выше, чем 3000, средняя величина максимальных диаметров Ферета при определении с помощью АСМ легко составляет 45 нм или более, и образованный тонер обладает низкой устойчивостью к напряжениям, что является нежелательным. Среднечисленная молекулярная масса Mn (В) 1000 или выше, однако ниже, чем 3000 является предпочтительной с точки зрения достижения вышеописанного взаимно растворенного/фазоразделенного состояния.
Среднечисленная молекулярная масса Мп связующей смолы не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбрана в зависимости от целевого назначения, однако предпочтительно составляет 20000 или выше, более предпочтительно от 8000 до 15000. Когда ее среднечисленная молекулярная масса Mn выше, чем 20000, образованный тонер может быть ухудшен в отношении способности к фиксированию и растворимости в растворителе, что является нежелательным.
Количество связующей смолы, содержащейся в тонере, не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбрано в зависимости от целевого назначения, однако предпочтительно составляет 60% по массе или более, более предпочтительно 80% по массе или более. Когда ее количество меньше, чем 60% по массе, может иметь место значительное ухудшение способности к низкотемпературному фиксированию и устойчивости к слипанию образованного тонера. Окрашивающее вещество Окрашивающее вещество не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбрано в зависимости от целевого назначения из известных красителей и пигментов. Их примеры включают углеродную сажу, нигрозиновый краситель, железный черный, нафтоловый желтый S, ганза желтый (Hansa yellow) (10G, 5G и G), кадмиевый желтый, желтый оксид железа, желтую охру, свинцовый глет, титановый желтый, полиазокраситель желтый, масляный желтый, ганза желтый (Hansa yellow) (GR, A, RN и R), пигмент желтый L, бензидиновый желтый (G и GR), устойчивый желтый (NCG), вулкан прочно-желтый (5G, R), тартразиновый лак, хинолиновый желтый лак, антраценовый желтый BGL, изоиндолиноновый желтый, мумию, свинцовый сурик, свинцовую киноварь, кадмий красный, кадмий-ртуть красный, сурьмяную киноварь, устойчивый красный 4R, паракрасный, алый, парахлорортонитроанилиновый красный, литол прочно-алый G, блестящий прочно-алый, блестящий кармин BS, устойчивый красный (F2R, F4R, FRL, FRLL и F4RH), прочно-алый VD, вулкан прочно-рубиновый В, блестящий алый G, литол рубиновый GK, устойчивый красный F5R, блестящий кармин 6B, пигмент алый 3B, бордовый 5B, толуидиновый красно-коричневый, устойчивый бордовый F2K, солнечный бордовый BL, бордовый 10B, BON красно-коричневый светлый, BON красно-коричневый средний, эозиновый лак, родаминовый лак В, родамин лаковый Y, ализариновый лак, тиоиндиго красный В, тиоиндиго красно-коричневый, масляный красный, хинакридоновый красный, пиразолоновый красный, полиазокраситель красный, хромовую киноварь, бензидиновый оранжевый, периноновый оранжевый, масляный оранжевый, кобальтовую синь, лазурный синий, щелочной синий лак, сиренево-синий лак, виктория-голубой лак, трифенилметановый синий лаковый, не содержащий металлов, фталоцианиновый синий, небесно-голубой, индантреновый синий (RS и ВС), индиго, ультрамарин, берлинскую лазурь, антрахиноновый синий, прочно-фиолетовый В, метилфиолетовый лак, кобальтовый пурпурный, марганцевый фиолетовый, диоксановый фиолетовый, антрахиноновый фиолетовый, хромовую зелень, цинковую зелень, оксид хрома, виридиан, изумрудную зелень, пигмент зеленый В, нафтол зеленый В, зеленое золото, кислотный зеленый лак, малахитовый зеленый лак, фталоцианиновый зеленый, антрахиноновый зеленый, оксид титана, цинковые цветы и литопон. Они могут быть использованы по отдельности или в комбинации.
Количество окрашивающего вещества, содержащегося в тонере, не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбрано в зависимости от целевого назначения. Его количество составляет предпочтительно от 1% по массе до 15% по массе, более предпочтительно от 3% по массе до 10% по массе. Когда количество составляет менее чем 1% по массе, способность к окрашиванию тонера уменьшается. Когда количество составляет более чем 15% по массе, пигмент плохо диспергируется в тонере, что может приводить к снижению способности к окрашиванию и ухудшению электрических свойств тонера.
Окрашивающее вещество может быть смешано со смолой, чтобы образовать маточную смесь. Смола не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбрана в зависимости от целевого назначения из смол, известных в данной области техники. Ее примеры включают стироловые полимеры, полимеры из замещенного стирола, стироловые сополимеры, полиметилметакрилаты; полибутилметакрилаты, поливинилхлориды, поливинилацетаты, полиэтилены, полипропилены, эпоксидные смолы, эпоксиполиоловые смолы, полиуретаны, полиамиды, поливинилбутирали, смолы на основе полиакриловой кислоты, древесную смолу, модифицированную древесную смолу, терпеновые смолы, алифатические углеводородные смолы, алициклические углеводородные смолы, ароматические нефтяные смолы, хлорированные парафины и парафиновые воски. Они могут быть использованы по отдельности или в комбинации.
Примеры стироловых полимеров и полимеров из замещенного стирола включают полиэфирные смолы, полистиролы, поли-п-хлорстиролы и поливинилтолуолы. Примеры стироловых сополимеров включают стирол-п-хлорстироловые сополимеры, стирол-пропиленовые сополимеры, стирол-винилтолуоловые сополимеры, стирол-винилнафталиновые сополимеры, стирол-метилакрилатные сополимеры, стирол-этилакрилатные сополимеры, стирол-бутилакрилатные сополимеры, стирол-октилакрилатные сополимеры, стирол-метилметакрилатные сополимеры, стирол-этилметакрилатные сополимеры, стирол-бутилметакрилатные сополимеры, стирол-α-метилхлорметакрилатные сополимеры, стирол-акрилонитриловые сополимеры, стирол-винилметилкетоновые сополимеры, стирол бутадиеновые сополимеры, стирол-изопреновые сополимеры, стирол-акрилонитрил-инденовые сополимеры, сополимеры стирола и малеиновой кислоты и сополимеры стирола и сложного эфира малеиновой кислоты.
Маточная смесь может быть изготовлена смешиванием или замешиванием окрашивающего вещества и смолы для применения в маточной смеси при приложении высокого сдвигового усилия. При этом предпочтительно добавляют органический растворитель, чтобы увеличить взаимодействие между окрашивающим веществом и смолой. Кроме того, подходящим является применение так называемого способа с быстрым удалением, в котором влажный кек окрашивающего вещества может быть использован непосредственным образом, без необходимости в его сушке. Способ с быстрым удалением представляет собой способ, в котором водную пасту, содержащую окрашивающее вещество, смешивают или месят со смолой и органическим растворителем и затем окрашивающее вещество переносят к смоле, чтобы удалить воду и компоненты органического растворителя. Для этого смешивания или замешивания используют соответствующим образом диспергирующее устройство с приложением высоких сдвиговых усилий, такое как трехвалковая мельница.
Другие ингредиенты
Другие ингредиенты не ограничиваются особым образом и могут быть подходящим образом выбраны в зависимости от целевого назначения. Их примеры включают антиадгезионный агент, агент управления зарядом, тонкие неорганические частицы, агент для улучшения сыпучести, агент для улучшения способности к очистке и магнитный материал.
Антиадгезионный агент
Антиадгезионный агент не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбран в зависимости от целевого назначения. Его температура плавления является предпочтительно низкой, т.е. от 50°C до 120°C. При диспергировании вместе с вышеуказанными смолами такой антиадгезионный агент с низкой температурой плавления эффективным образом оказывает свое антиадгезионное действие на поверхности раздела между фиксирующим валиком и каждой частицей тонера. Соответственно даже когда используют безмасляный механизм (в котором антиадгезионный агент, такой как масло, не наносят на фиксирующий валик), достигают высокой устойчивости к горячему смещению.
Антиадгезионным агентом является подходящим образом, например, воск. Примеры воска включают природные воски, такие как растительные воски (например, карнаубский воск, хлопковый воск, японский воск и рисовый воск), животные воски (например, пчелиный воск и ланолин), минеральные воски (например, озокерит и церезин) и нефтяные воски (например, парафиновые воски, микрокристаллические воски и петролатум). Дополнительные его примеры включают синтетические углеводородные воски (например, воски, полученные синтезом Фишера-Тропша, и полиэтиленовые воски); и синтетические воски (например, воски на основе сложных эфиров, кетонные воски и воски на основе эфиров). Еще одни их примеры включают амиды жирных кислот, такие как амид 12 гидроксистеариновой кислоты, амид стеариновой кислоты, имид фталевого ангидрида и хлорированные углеводороды; низкомолекулярные кристаллические полимерные смолы, такие как акриловые гомополимеры (например, поли-н-стеарилметакрилат и поли-н-лаурилметакрилат) и акриловые сополимеры (например, н-стеарилакрилат-этилметакрилатные сополимеры); и кристаллические полимеры, имеющие длинную алкильную группу в качестве боковой цепи. Они могут быть использованы по отдельности или в комбинации.
Температура плавления антиадгезионного агента не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбрана в зависимости от целевого назначения, однако она предпочтительно составляет от 50°C до 120°C, более предпочтительно от 60°C до 90°C. Когда его температура плавления ниже, чем 50°C, воск может неблагоприятным образом влиять на стабильность термостойкости при хранении сформированного тонера. Когда она выше, чем 120°C, сформированный тонер может легко вызывать холодное смещение при фиксировании при низких температурах.
Вязкость расплава антиадгезионного агента составляет предпочтительно от 5 сП до 1000 сП, более предпочтительно от 10 сП до 100 сП, при измерении при температуре выше на 20°C, чем температура плавления антиадгезионного агента. Когда вязкость его расплава менее чем 5 сП, способность к отделению сформированного тонера может уменьшаться. Когда она составляет более чем 1000 сП, антиадгезионный агент не может проявлять эффекты улучшения устойчивости к горячему смещению и способности к низкотемпературному фиксированию.
Количество антиадгезионного агента, содержащегося в тонере, не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбрано в зависимости от целевого назначения, однако предпочтительно составляет менее чем 40% по массе, более предпочтительно от 3% по массе до 30% по массе. Когда оно составляет более чем 40% по массе, сформированный тонер может быть ухудшен в сыпучести.
Агент управления зарядом
Агент управления зарядом не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбран в зависимости от целевого назначения из известных агентов управления зарядом. Его примеры включают нигрозиновые красители, трифенилметановые красители, красители на основе хромсодержащего металлического комплекса, пигменты на основе хелата молибденовой кислоты, родаминовые красители, алкоксиамины, соли четвертичного аммония (включая соли четвертичного аммония, модифицированные фтором), алкиламиды, фосфор, соединения фосфора, вольфрама, соединения вольфрама, фторсодержащие активные вещества, металлические соли салициловой кислоты и металлические соли производных салициловой кислоты. Они могут быть использованы по отдельности или в комбинации.
Агент управления зарядом может быть коммерчески доступным агентом. Его примеры включают: нигрозиновый краситель BONTRON 03, соль четвертичного аммония BONTRON Р-51, металлсодержащий азокраситель BONTRON S-34, металлический комплекс на основе оксинафтойной кислоты Е-82, металлический комплекс на основе салициловой кислоты Е-84 и фенольный конденсат Е-89 (эти продукты производятся компанией ORIENT CHEMICAL INDUSTRIES CO., LTD); молибденовые комплексы соли четвертичного аммония ТР-302 и ТР-415 (эти продукты производятся компанией Hodogaya Chemical Co., Ltd.); соль четвертичного аммония COPY CHARGE PSY VP 2038, производное трифенилметана COPY BLUE PR, соль четвертичного аммония COPY CHARGE NEG VP2036 и COPY CHARGE NX VP434 (эти продукты производятся компанией Clariant Inc.), LRA-901 и комплекс бора LR-14 7 (эти продукты производятся компанией Japan Carlit Co., Ltd.); фталоцианин меди, перилен, хинакридон, азопигменты и полимерные соединения, имеющие, в качестве функциональной группы, группу сульфоновой кислоты, карбоксильная группа и/или соль четвертичного аммония.
Количество агента управления зарядом, содержащегося в тонере, зависит от типа смолы, наличия или отсутствия добавки(ок) и применяемого процесса диспергирования и поэтому не может быть определено однозначным образом. Однако количество предпочтительно составляет от 0,1 части по массе до 10 частей по массе, более предпочтительно от 0,2 части по массе до 5 частей по массе, на 100 частей по массе связующей смолы. Когда его количество составляет менее чем 0,1 части по массе, подходящие свойства в отношении управления зарядом не могут быть получены в некоторых случаях. Когда оно больше, чем 10 частей по массе, поляризуемость тонера является такой большой, что эффекты основного агента управления зарядом снижаются, и сила электростатического притяжения между тонером и роликом проявления увеличивается, что может приводить к ухудшению сыпучести проявители и/или плотности изображения.
Тонкие неорганические частицы
Тонкие неорганические частицы предпочтительно используют в качестве поверхностной добавки, чтобы придать сыпучесть, проявляющую способность и поляризуемость частицам тонера.
Тонкие неорганические частицы не ограничиваются особым образом и могут быть подходящим образом выбраны из известных тонких неорганических частиц в зависимости от целевого назначения. Их примеры включают кремнезем, глинозем, оксид титана, титанат бария, титанат магния, титанат кальция, титанат стронция, оксид цинка, оксид олова, кварцевый песок, глину, слюду, волластонит, диатомит, оксид хрома, оксид церия, мумию, триоксид сурьмы, оксид магния, оксид циркония, сульфат бария, карбонат бария, карбонат кальция, карбид кремния и нитрид кремния. Они могут быть использованы по отдельности или в комбинации.
Первичный диаметр тонких неорганических частиц составляет предпочтительно от 5 нм до 2 мкм, более предпочтительно от 5 нм до 500 нм.
Количество тонких неорганических частиц, содержащихся в тонере, составляет предпочтительно от 0,01% по массе до 5,0% по массе, более предпочтительно от 0,01% по массе до 2,0% по массе.
Агент для улучшения сыпучести
Агент для улучшения сыпучести является агентом, применяемым для обработки поверхности, чтобы улучшить гидрофобность, и способен препятствовать ухудшению сыпучести или поляризуемости в окружающей среде с высокой влажностью. Примеры агента для улучшения сыпучести включают силановые связующие агенты, силилирующие агенты, силановые связующие агенты, имеющие фторированную алкильную группу, титанорганические связующие агенты, алюминиевые связующие агенты, кремнийорганические масла и модифицированные кремнийорганические масла. Особенно предпочтительно, чтобы кремнезем и оксид титана были подвергнуты поверхностной обработке с помощью такого улучшителя сыпучести и использованы в качестве гидрофобного кремнезема и гидрофобного оксида титана.
Агент для улучшения способности к очистке
Агент для улучшения способности к очистке добавляют к тонеру для того, чтобы остаточный проявитель, содержащий тонер, был удален от фотопроводника или первичного передающего элемента после переноса. Примеры улучшителя очистки включают: металлические соли жирных кислот, такие как стеарат цинка, стеарат кальция и стеариновая кислота; и тонкие полимерные частицы, сформированные эмульсионной полимеризацией без применения мыла, такие как тонкие полиметилметакрилатные частицы и тонкие полистирольные частицы. Тонкие полимерные частицы предпочтительно имеют узкое распределение частиц по размеру. Предпочтительно, чтобы объемный средний диаметр частиц составлял от 0,01 мкм до 1 мкм.
Магнитный материал
Магнитный материал не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбран в зависимости от целевого назначения из известных магнитных материалов. Примеры магнитных материалов включают порошок железа, магнетит и феррит. Среди них материал, имеющий белый цвет, является предпочтительным с точки зрения цветового тона.
Тонер в соответствии с данным изобретением может быть изготовлен представленным ниже предпочтительным способом, однако способ изготовления не ограничивается им.
Способ изготовления тонера в соответствии с данным изобретением предпочтительно включает эмульгирование или диспергирование раствора материала тонера или дисперсии материала тонера в водной среде, чтобы получить эмульгированную или диспергированную жидкость, с последующим формированием частиц тонера. Более конкретно способ предпочтительно включает представленные ниже стадии с (1) по (6).
(1) Приготовление раствора материала тонера или дисперсии материала тонера
Раствор материала тонера или дисперсию материала тонера получают растворением или диспергированием материала тонера в органическом растворителе.
Материал тонера не ограничивается особым образом при условии, что он может образовать тонер и может быть подходящим образом выбран в зависимости от целевого назначения. Например, материал тонера включает связующую смолу и, кроме того, вышеуказанные другие ингредиенты, такие как антиадгезионный агент, окрашивающее вещество и агент управления зарядом, в соответствии с необходимостью.
Раствор материала тонера или дисперсию материала тонера получают растворением или диспергированием материала тонера в органическом растворителе. Органический растворитель удаляют во время или после формирования частиц тонера.
Органический растворитель не ограничивается особым образом при условии, что он может предоставлять возможность растворения или диспергирования в нем материала тонера и может быть подходящим образом выбран в зависимости от целевого назначения. Предпочтительно, чтобы органический растворитель являлся растворителем, имеющим температуру кипения менее чем 150°C с точки зрения простоты удаления. Его примеры включают толуол, ксилол, бензол, четыреххлористый углерод, метиленхлорид, 1,2-дихлорэтан, 1,1,2-трихлорэтан, трихлорэтилен, хлороформ, монохлорбензол, дихлорэтилиден, метилацетат, этилацетат, метилэтилкетон и метилизобутилкетон. Среди этих растворителей растворители на основе сложного эфира являются предпочтительными, и этилацетат является особенно предпочтительным. Эти растворители могут быть использованы по отдельности или в комбинации.
Количество органического растворителя не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбрано в зависимости от целевого назначения; предпочтительно количество составляет от 40 частей по массе до 300 частей по массе, более предпочтительно от 60 частей по массе до 140 частей по массе и еще более предпочтительно от 80 частей по массе до 120 частей по массе в расчете на 100 частей по массе материала тонера.
(2) Приготовление водной среды
Водная среда не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбрана в зависимости от целевого назначения из известных водных сред. Ее примеры включают воду, растворители, смешивающиеся с водой, и их смеси. Среди них вода является особенно предпочтительной.
Растворитель, смешивающийся с водой, не ограничивается особым образом при условии, что он способен смешиваться с водой. Его примеры включают спирты, диметилформамид, тетрагидрофуран, целлозольвы и низшие кетоны.
Примеры спиртов включают метанол, изопропанол и этиленгликоль. Примеры низших кетонов включают ацетон и метилэтилкетон. Они могут быть использованы по отдельности или в комбинации.
Фаза водной среды может быть приготовлена, например, посредством диспергирования тонких частиц смолы в водной среде. Количество тонких частиц смолы, добавляемых к водной среде, не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбрано в зависимости от целевого назначения; предпочтительно количество составляет от 0,5% по массе до 10% по массе.
Тонкие частицы смолы не ограничиваются особым образом при условии, что они могут образовывать водную дисперсию в водной среде и могут быть подходящим образом выбраны в зависимости от целевого назначения из известных смол. Тонкие частицы смолы могут быть из термопластичных смол или термоотверждающихся смол; их примеры включают виниловые смолы, полиуретановые смолы, эпоксидные смолы, полиэфирные смолы, полиамидные смолы, полиимидные смолы, кремнийорганические смолы, фенольные смолы, меламиновые смолы, карбамидные смолы, анилиновые смолы, иономерные смолы и поликарбонатные смолы.
Они могут быть использованы по отдельности или в комбинации. Среди них тонкие частицы смолы, образованные виниловыми смолами, полиуретановыми смолами, эпоксидными смолами или полиэфирными смолами или любой их комбинацией являются предпочтительными по причине простоты получения водной дисперсии тонких сферических частиц смолы.
Виниловыми смолами являются полимеры, в которых виниловый мономер полимеризован сам по себе или сополимеризован. Примеры виниловых смол включают стирол-(мет)акрилатные сложноэфирные смолы, стирол-бутадиеновые сополимеры, сополимеры (мет)акрилата-сложного эфира акриловой кислоты, стирол-акрилонитриловые сополимеры, сополимеры стирола-ангидрида малеиновой кислоты и стирол-(мет)акрилатные сополимеры.
Тонкие частицы смолы могут быть образованы из полимера, содержащего в себе мономер, имеющий по меньшей мере две ненасыщенные группы.
Мономер, имеющий по меньшей мере две ненасыщенные группы, не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбран в зависимости от целевого назначения. Примеры таких мономеров включают натриевую соль сульфатного сложного эфира метакриловой кислоты с этиленоксидом-аддуктом (ELEMINOL RS-30, производства компании Sanyo Chemical Industries, Co., Ltd.), дивинилбензол и 1,6-гексан-диолакрилат.
Тонкие частицы смолы могут быть образованы посредством известных способов полимеризации, выбранных подходящих образом в зависимости от целевого назначения, и их предпочтительно получают в виде водной дисперсии тонких частиц смолы. Примеры способов приготовления водной дисперсии включают (i) способ непосредственного приготовления водной дисперсии тонких частиц смолы, в котором, в случае виниловой смолы, виниловый мономер в качестве исходного материала полимеризуют посредством процесса суспензионной полимеризации, процесса эмульсионной полимеризации, процесса зародышевой полимеризации или процесса дисперсионной полимеризации; (ii) способ приготовления водной дисперсии тонких частиц смолы, в котором, в случае смолы, получаемой полиприсоединением или поликонденсацией, такой как полиэфирная смола, полиуретановая смола или эпоксидная смола, предшественник (например, мономер или олигомер) или его раствор в растворителе диспергируют в водной среде в присутствии подходящего диспергирующего агента и нагревают или добавляют отверждающий агент таким образом, чтобы отвердить его, получая тем самым водную дисперсию тонких частиц смолы; (iii) способ приготовления водной дисперсии тонких частиц смолы, в котором, в случае смолы, получаемой полиприсоединением или поликонденсацией, такой как полиэфирная смола, полиуретановая смола или эпоксидная смола, подходящий эмульгатор растворяют в предшественнике (например, мономере или олигомере) или его растворе в растворителе (предпочтительно являющемся жидким или превращенном в жидкость нагреванием), и затем добавляют воду таким образом, чтобы индуцировать эмульгирование с инверсией фаз, получая тем самым водную дисперсию тонких частиц смолы; (iv) способ приготовления водной дисперсии тонких частиц смолы, в котором смолу, предварительно приготовленную посредством процесса полимеризации, который может быть любым из аддитивной полимеризации, полимеризации с раскрытием кольца, полиприсоединения, аддитивной поликонденсации или конденсационной полимеризации, измельчают посредством мельницы тонкого помола, такой как мельница с механическим вращением или мельница струйного типа, и классифицируют, чтобы получить тонкие частицы смолы, и затем тонкие частицы смолы диспергируют в водной среде в присутствии подходящего диспергирующего агента, получая тем самым водную дисперсию тонких частиц смолы; (v) способ приготовления водной дисперсии тонких частиц смолы, в котором смолу, предварительно приготовленную посредством процесса полимеризации, который может быть любым из аддитивной полимеризации, полимеризации с раскрытием кольца, полиприсоединения, аддитивной поликонденсации или конденсационной полимеризации, растворяют в растворителе, результирующий раствор смолы распыляют в виде тумана, чтобы тем самым получить тонкие частицы смолы, и затем полученные тонкие частицы смолы диспергируют в водной среде в присутствии подходящего диспергирующего агента, получая тем самым водную дисперсию тонких частиц смолы; (vi) способ приготовления водной дисперсии тонких частиц смолы, в котором смолу, предварительно приготовленную посредством процесса полимеризации, который может быть любым из аддитивной полимеризации, полимеризации с раскрытием кольца, полиприсоединения, аддитивной поликонденсации или конденсационной полимеризации, растворяют в растворителе, и затем результирующий раствор смолы подвергают осаждению посредством добавления слабого растворителя, или смолу растворяют с помощью нагревания в растворителе и затем результирующий раствор смолы подвергают осаждению посредством охлаждения, растворитель удаляют, чтобы тем самым получить тонкие частицы смолы, и затем полученные тонкие частицы смолы диспергируют в водной среде в присутствии подходящего диспергирующего агента, получая тем самым водную дисперсию тонких частиц смолы; (vii) способ приготовления водной дисперсии тонких частиц смолы, в котором смолу, предварительно приготовленную посредством процесса полимеризации, который может быть любым из аддитивной полимеризации, полимеризации с раскрытием кольца, полиприсоединения, аддитивной поликонденсации или конденсационной полимеризации, растворяют в растворителе, чтобы тем самым получить раствор смолы, раствор смолы диспергируют в водной среде в присутствии подходящего диспергирующего агента, и затем растворитель удаляют посредством нагревания или применения пониженного давления, чтобы тем самым получить водную дисперсию тонких частиц смолы; (viii) способ приготовления водной дисперсии тонких частиц смолы, в котором смолу, предварительно приготовленную посредством процесса полимеризации, который является любым из аддитивной полимеризации, полимеризации с раскрытием кольца, полиприсоединения, аддитивной поликонденсации или конденсационной полимеризации, растворяют в растворителе, чтобы тем самым получить раствор смолы, подходящий эмульгатор растворяют в растворе смолы, и затем добавляют воду к раствору смолы таким образом, чтобы индуцировать эмульгирование с инверсией фаз, получая тем самым водную дисперсию тонких частиц смолы.
При приготовлении водной дисперсии предпочтительно используют диспергирующий агент, в случае необходимости во время эмульгирования и/или диспергирования (описываемых далее) для того, чтобы стабилизировать масляные капли, образованные из раствора материала тонера или дисперсии материала тонера, и сузить распределение частиц по размеру, наряду с образованием желательной формы.
Диспергирующий агент не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбран в зависимости от целевого назначения. Его примеры включают поверхностно-активные вещества, нерастворимые в воде неорганические диспергирующие агенты и полимерные защитные коллоиды. Они могут быть использованы по отдельности или в комбинации. Среди них предпочтительными являются поверхностно-активные вещества.
Примеры поверхностно-активных веществ включают анионогенные поверхностно-активные вещества, катионогенные поверхностно-активные вещества, неионогенные поверхностно-активные вещества и амфолитные поверхностно-активные вещества.
Примеры анионогенных поверхностно-активных веществ включают соли алкилбензолсульфоновой кислоты, соли а-олефинсульфоновой кислоты, сложные эфиры фосфорной кислоты и анионогенные поверхностно-активные вещества, имеющие фторалкильную группу. Среди них анионогенные поверхностно-активные вещества, имеющие фторалкильную группу, являются предпочтительными. Примеры анионогенных поверхностно-активных веществ, имеющих фторалкильную группу, включают (С2-С10)фторалкилкарбоновые кислоты или их металлические соли, перфтороктансульфонилглутамат динатрия, 3-[омега-фторалкил(С6-С11)окси]-1-алкил(С3-С4)сульфонат натрия, 3-[омега-фторалканоил(С6-С8)-N-этиламино]-1-пропансульфонат натрия, фторалкил(С11-С20)карбоновые кислоты или их металлические соли, перфторалкил(С7-С13)карбоновые кислоты или их металлические соли, перфторалкил(С4-С12)сульфоновую кислоту или ее металлическую соль, перфтороктансульфоновой кислоты диэтаноламид, N-пропил-N-(2-гидроксиэтил)перфтороктансульфонамид, соли перфторалкил(С6-С10)сульфонамидпропилтриметиламмония, соли перфторалкил(С6-С10)-N-этилсульфонилглицина и сложный эфир моноперфторалкил(С6-С16)этилфосфата. Примеры коммерчески доступных поверхностно-активных веществ, имеющих фторалкильную группу, включают SURFLON S-111, S-112 и S-113 (производства компании Asahi Glass Co., Ltd.); FRORARD FC-93, FC-95, FC-98 и FC-129 (производства компании Sumitomo 3М Ltd.); UNIDYNE DS-101 и DS-102 (производства компании Daikin Industries, Ltd.); MEGAFAC F-110, F-120, F-113, F-191, F-812 и F-833 (производства компании Dainippon Ink и Chemicals, Inc.); EFTOP EF-102, 103, 104, 105, 112, 123A, 123В, 306A, 501, 201 и 204 (производства компании Tohchem Products Co., Ltd.); FUTARGENT F-100 и F150 (производства компании Neos Co., Ltd.).
Примеры катионогенных поверхностно-активных веществ включают поверхностно-активные вещества в виде аминовой соли, поверхностно-активные вещества в виде соли четвертичного аммония и катионогенные поверхностно-активные вещества, имеющие фторалкильную группу. Примеры поверхностно-активных веществ в виде аминовой соли включают алкиламиновые соли, аминоспиртовые производные жирных кислот, полиаминовые производные жирных кислот и имидазолин. Примеры поверхностно-активных веществ в виде соли четвертичного аммония включают соли алкилтриметиламмония, соли диалкилдиметиламмония, соли алкилдиметилбензиламмония, соли пиридиния, соли алкилизохинолиния и хлорид бензетония. Примеры катионогенных поверхностно-активных веществ, имеющих фторалкильную группу, включают первичные, вторичные или третичные алифатические аминокислоты, содержащие фторалкильную группу, соли алифатического четвертичного аммония, такие как перфторалкил(С6-С10)сульфонамидпропилтриметиламмониевую соль, хлорид бензалкония, хлорид бензетония, соли пиридиния и соли имидазолиния.
Примеры коммерчески доступных катионогенных поверхностно-активных веществ включают SURFLON S-121 (производства компании Asahi Glass Co., Ltd.), FRORARD FC-135 (производства компании Sumitomo 3M Ltd.), UNIDYNE DS-202 (производства компании Daikin Industries, Ltd.), MEGAFACK F-150 и F-824 (производства компании Dainippon Ink и Chemicals, Inc.), EFTOP EF-132 (производства компании Tohchem Products Co., Ltd.) и FUTARGENT F-300 (производства компании Neos Co., Ltd.).
Примеры неионогенных поверхностно-активных веществ включают производные амидов жирных кислот и производные полиолов.
Примеры амфолитных поверхностно-активных веществ включают аланин, додецилди(аминоэтил)глицин, ди(октиламиноэтил)глицин и N-алкил-N,N-диметиламмония бетаин.
Примеры нерастворимого в воде неорганического диспергирующего агента включают трифосфат кальция, карбонат кальция, оксид титана, коллоидный кремнезем и гидроксиапатит.
Примеры полимерного защитного коллоида включают кислоты, (мет)акриловые мономеры, имеющие гидроксильную группу, виниловые спирты или их эфиры, сложные эфиры винилового спирта и соединения, имеющего карбоксильную группу, амидные соединения или их метилольные соединения, хлориды, гомополимеры или сополимеры, содержащие атом азота или гетероциклические кольца с ним, полиоксиэтилены и целлюлозы.
Примеры кислот включают акриловую кислоту, метакриловую кислоту, α-цианоакриловую кислоту, α-цианометакриловую кислоту, итаконовую кислоту, кротоновую кислоту, фумаровую кислоту, малеиновую кислоту и малеиновый ангидрид.
Примеры (мет)акриловых мономеров, имеющих гидроксильную группу, включают β-гидроксиэтилакрилат, β-гидроксиэтилметакрилат, β-гидроксипропилакрилат, β-гидроксипропилметакрилат, γ-гидроксипропилакрилат, γ-гидроксипропилметакрилат, 3-хлор-2-гидроксипропилакрилат, 3-хлор-2-гидроксипропилметакрилат, сложные эфиры диэтиленгликоля и моноакриловой кислоты, сложные эфиры диэтиленгликоля и монометакриловой кислоты, сложные эфиры глицерина и моноакриловой кислоты, сложные эфиры глицерина и монометакриловой кислоты, N-метилолакриламид и N-метилолметакриламид.
Примеры виниловых спиртов или их эфиров включают винилметилэфир, винилэтилэфир и винилпропилэфир.
Примеры эфиров винилового спирта и соединения, имеющего карбоксильную группу, включают винилацетат, винилпропионат и винилбутират.
Примеры амидного соединения или его метилольного соединения включают акриламид, метакриламид и диацетонакриламид или их метилольные соединения.
Примеры хлоридов включают хлорид акриловой кислоты и хлорид метакриловой кислоты.
Примеры гомополимеров или сополимеров, содержащих атом азота или гетероциклические кольца с ним, включают винилпиридин, винилпирролидон, винилимидазол и этиленимин.
Примеры полиоксиэтиленов включают полиоксиэтилен, полиоксипропилен, полиоксиэтиленалкиламин, полиоксипропиленалкиламин, полиоксиэтиленалкиламиды, полиоксипропиленалкиламид, полиоксиэтиленнонилфенилэфир, полиоксиэтиленлаурилфенилэфир, сложный полиоксиэтиленстеарилфенилэфир и сложный полиоксиэтиленнонилфенилэфир.
Примеры целлюлоз включают метилцеллюлозу, гидроксиэтилцеллюлозу и гидроксипропилцеллюлозу.
При приготовлении дисперсии стабилизатор диспергирования может быть использован при необходимости. Примеры стабилизатора диспергирования включают соединение, растворимое в кислотах или растворимое в щелочах, такое как соль фосфата кальция.
Когда модифицированный сложный полиэфир (форполимер), реагирующий с соединением, содержащим активную водородную группу, включают в качестве связующей смолы в раствор или дисперсию, катализатор для реакции может быть использован при необходимости. Примеры катализатора включают дибутиллаурат олова и диоктиллаурат олова.
(3) Эмульгирование или диспергирование
При эмульгировании или диспергировании раствора материала тонера или дисперсии материала тонера раствор или дисперсию предпочтительно диспергируют в водной среде при перемешивании. Метод диспергирования не ограничивается особым образом. Примеры оборудования для диспергирования включают: эмульгаторы периодического действия, такие как HOMOGENIZER (производства компании IKA Co., Ltd.), POLYTRON (производства компании Kinematica Co. Ltd.) и TK AUTO HOMO MIXER (производства компании Primix Corp.); эмульгаторы непрерывного действия, такие как EBARA MILDER (производства компании Ebara Corp.), ТК FILLMIX, ТК PIPELINE HOMO MIXER (производства компании Primix Corp.), COLLOID MILL (производства компании Kobelco Eco-Solutions Co., Ltd.), SLASHER, TRIGONAL Wet-Type Mill (производства компании Mitsui Miike Machinery Co., Ltd.), CAVITRON (производства компании Eurotec Co., Ltd.) и FINE FLOW MILL (производства компании Pacific Machinery & Engineering Co., Ltd.); эмульгаторы высокого давления, такие как MICROFLUIDIZER (производства компании Mizuho Industrial Co., Ltd.), NANOMIZER (производства компании Nanomizer Co., Ltd.) и APV GORLIN (производства компании Gaulin Co., Ltd.); мембранные эмульгаторы, такие как мембранный эмульгатор (производства компании Reica Co., Ltd.); вибрационные эмульгаторы, такие как VIBRO MIXER (производства компании Reica Co., Ltd.); и ультразвуковые эмульгаторы, такие как ULTRASONIC HOMOGENIZER (производства компании Branson Co., Ltd.). Среди них APV GAULIN, HOMOGENIZER, ТК AUTO HOMO MIXER, EBARA MILDER, TK FILLMIX и ТК PIPELINE HOMO MIXER предпочтительно используют по причине их способности к образованию частиц одинакового диаметра.
(4) Удаление растворителя
Органический растворитель удаляют из эмульгированной суспензии, полученной от эмульгирования или диспергирования. Удаление органического растворителя выполняют, например, посредством следующих методов: (1) температуру реакционной системы постепенно повышают, и органический растворитель в масляных каплях полностью испаряют и удаляют; (2) эмульгированную дисперсию распыляют в сухой атмосфере и нерастворимый в воде органический растворитель полностью испаряют и удаляют из масляных капель, чтобы образовать тонкие частицы тонера, наряду с тем, что одновременно испаряется и удаляется водный диспергирующий агент.
(5) Промывка, сушка и классификация
Когда органический растворитель удален, образуются частицы тонера. Частицы тонера затем подвергают, например, промывке и сушке, после чего частицы тонера могут быть классифицированы при необходимости. Классификацию выполняют, например, при применении циклона, декантатора или центробежного разделения, посредством чего удаляются тонкие частицы в растворе. В качестве альтернативы классификация может быть выполнена после того, как частицы тонера изготовлены в виде порошка после сушки. В случае, когда используют стабилизатор диспергирования, такой как соединение, растворимое в кислотах или растворимое в щелочах, такое как фосфат кальция, стабилизатор диспергирования растворяют под действием кислоты, такой как хлористоводородная кислота, и затем промывают водой, чтобы удалить из частиц тонера.
(6) Поверхностное добавление агента управления зарядом и тонких неорганических частиц
Частицы тонера, полученные таким образом, смешивают с тонкими неорганическими частицами, такими как тонкие частицы кремнезема или тонкие частицы оксида титана, и при необходимости с агентом управления зарядом и прикладывают к ним механическое ударное воздействие, предотвращая тем самым осыпание частиц, например, антиадгезионного агента, с поверхностей частиц тонера.
Примеры метода приложения механического ударного воздействия включают метод, в котором ударное воздействие прикладывают к смеси посредством лопасти, вращающейся с высокой скоростью, и метод, в котором ударное воздействие прикладывают посредством введения смеси в высокоскоростной поток, чтобы вызывать соударение частиц одних с другими или вызывать соударение составных частиц с ударной плитой. Примеры устройства, применяемого для этих способов, включают ANGMILL (производства компании Hosokawa micron Co., Ltd.), модифицированное I-TYPE MILL (производства компании Nippon Pneumatic Mfg. Co., Ltd.), чтобы уменьшить давление воздуха для пульверизации, HYBRIDIZATION SYSTEM (производства компании Nara Machinery Co., Ltd.), KRYPTRON SYSTEM (производства компании Kawasaki Heavy Industries, Ltd.) и автоматические ступки.
Физические свойства, такие как форма и размер частиц тонера в соответствии с данным изобретением, не ограничиваются особым образом и могут быть подходящим образом выбраны в зависимости от целевого назначения. Предпочтительно тонер имеет, например, указанные ниже объемный средний диаметр частиц (Dv), отношение (Dv/Dn) объемного среднего диаметра частиц (Dv) к среднечисленному диаметру частиц тонера (Dn), проникновение, способность к низкотемпературному фиксированию и температуру, при которой не происходит смещение.
Объемный средний диаметр частиц (Dv) тонера составляет, например, предпочтительно от 3 мкм до 8 мкм. В случае, когда объемный средний диаметр частиц составляет менее чем 3 мкм, тонер двухкомпонентного проявителя склонен плавиться на поверхностях носителей в результате перемешивания в проявляющем узле в течение длительного периода времени, а тонер однокомпонентного проявителя склонен вызывать образование пленки на ролике проявления или приплавляться к элементу, такому как ракельный нож для уменьшения толщины слоя тонера, образуемого на ролике проявления. В случае, когда объемный средний диаметр частиц составляет более чем 8 мкм, редко получают изображение высокого разрешения и высокого качества, и средний диаметр частиц тонера может изменяться существенным образом после потребления и подачи тонера.
Отношение (Dv/Dn) объемного среднего диаметра частиц (Dv) к среднечисленному диаметру частиц тонера (Dn) составляет предпочтительно от 1,00 до 1,25.
В случае, когда отношение (Dv/Dn) меньше, чем 1,00, тонер двухкомпонентного проявителя склонен плавиться на поверхностях носителей в результате перемешивания в проявляющем узле в течение длительного периода времени, ухудшая тем самым способность к зарядке носителя или способность к очистке, а тонер однокомпонентного проявителя склонен вызывать образование пленки на ролике проявления или приплавляться к элементу, такому как ракельный нож, для уменьшения толщины слоя тонера, образуемого на ролике проявления. В случае, когда отношение больше чем 1,30, редко получают изображение высокого разрешения и высокого качества, и средний диаметр частиц тонера может изменяться существенным образом после потребления и подачи тонера.
В случае, когда отношение (Dv/Dn) объемного среднего диаметра частиц к среднечисленному диаметру частиц тонера находится в пределах интервала от 1,00 до 1,25, тонер проявляет превосходные, указанные ниже свойства, такие как стабильность при хранении, способность к низкотемпературному фиксированию и устойчивость к горячему смещению, и, в частности, проявляет превосходную глянцевитость изображения в случае, когда тонер используют в полноцветном копире.
Соответственно в случае тонера двухкомпонентного проявителя, даже когда тонер потребляется неоднократным образом и подается в течение длительного периода времени, средний диаметр частиц тонера не изменяется существенным образом, и даже в случае перемешивания в течение длительного периода времени в проявляющем узле может быть получена хорошая и стабильная способность к проявлению.
Кроме того, в случае тонера однокомпонентного проявителя отсутствует значительное изменение в диаметре частиц, даже когда тонер потребляется и подается неоднократным образом, отсутствует образование пленки тонеров на ролике проявления или приплавление тонеров к элементу, такому как ракельный нож для уменьшения толщины слоя тонера, образуемого на ролике проявления, и даже если он используется (перемешивается) в течение длительного периода времени в проявляющем узле, может быть обеспечена хорошая и стабильная способность к проявлению и получены изображения высокого качества.
Объемный средний диаметр частиц и отношение (Dv/Dn) могут быть измерены, например, с помощью анализатора размера частиц MULTISIZER II (производства компании Beckmann Coulter Inc.).
Проникновение составляет предпочтительно 15 мм или более, более предпочтительно 25 мм или более в соответствии с испытанием на проникновение (JIS К2235-1991).
В случае, когда проникновение составляет менее чем 15 мм, возможно ухудшение стабильности термостойкости при хранении.
Проникновение измеряют в соответствии с JIS К2235-1991. Более конкретно проникновение измеряют посредством заполнения тонером стеклянного сосуда на 50 мл, выдерживания стеклянного сосуда, заполненного тонером, в термостате при 50°С в течение 20 часов, последующего охлаждения тонера до температуры окружающей среды и затем выполнения для него испытания на проникновение. «Проникновение» в данном изобретении относится к глубине проникновения в мм. Следует заметить, что чем больше проникновение, тем более высокую стабильность термостойкости при хранении имеет тонер.
В отношении способности тонера к низкотемпературному фиксированию наиболее низкая температура фиксирования является предпочтительно такой низкой, насколько это возможно, и температура, при которой не происходит смещение, является предпочтительно такой высокой, насколько это возможно, принимая во внимание осуществление как более низкой температуры фиксирования, так и предотвращение возникновения смещения. Когда наиболее низкая температура фиксирования составляет менее чем 145°C, и температура, при которой не происходит смещение, составляет 180°C или более, реализуются как более низкая температура фиксирования, так и предотвращение смещения.
Наиболее низкую температуру фиксирования определяют следующим образом. Лист для переноса помещают в аппарат для формирования изображения, выполняют испытание копирования, полученное таким образом фиксированное изображение протирают подушками и измеряют сохраняемость плотности изображения. Наиболее низкую температуру фиксирования определяют как температуру, при которой сохраняемость плотности изображения соответствует 70% или более.
Температура, при которой не происходит смещение, измеряют следующим образом. Лист для переноса помещают в аппарат для формирования изображения, и аппарат для формирования изображения регулируют таким образом, чтобы проявлять сплошное изображение в каждом цвете: из желтого, пурпурного, голубого и черного, а также промежуточные цвета, красный, синий и зеленый, и чтобы варьировать температуру фиксирующей ленты. Температуру, при которой не происходит смещения, определяют как наиболее высокую температуру фиксирования, при которой смещения не происходит.
Окрашивание тонера не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбрано в зависимости от целевого назначения. Например, окрашенный тонер может быть черным тонером, голубым тонером, пурпурным тонером или желтым тонером или любой их комбинацией. Каждый цветной тонер получают соответствующим выбором окрашивающего вещества, которое будет включено в его состав.
Второй вариант осуществления
Тонер по данному изобретению не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбран в зависимости от целевого назначения при условии, что он содержит вышеописанную связующую смолу. Однако во втором варианте осуществления тонер предпочтительно имеет одну из указанных ниже структур (1) и (2):
(1) структура, в которой частицы (А) смолы, каждая из которых содержит по меньшей мере смолу (а), закреплены на поверхности частиц (В) смолы, каждая из которых содержит связующую смолу (b); и
(2) структура, в которой покровная пленка (Р), содержащая смолу (а), сформирована на поверхности частиц (В) смолы, каждая из которых содержит связующую смолу (b).
В тонере в соответствии со вторым вариантом осуществления данного изобретения смола (а) является полиэфирной смолой, образованной из поликарбоновой кислоты и полиола, и смола (b) является вышеописанной связующей смолой.
В отношении электрофотографических тонеров имеется высокая потребность в тонерах, обладающих высокой способностью к низкотемпературному фиксированию для обеспечения энергосбережения. При таких обстоятельствах желательно уменьшить температуру фиксирования электрофотографического тонера. Тонеры, спроектированные как обладающие высокой способностью к низкотемпературному фиксированию, вновь имеют проблему со способностью к сохранению термостойкости при длительном хранении. Более конкретно, поскольку постоянное давление часто прикладывается к тонерам во время транспортировки тонеров или картриджей, содержащих тонер, деформация тонера вследствие давления при высокой температуре в окружающей среде с высокой влажностью является неизбежной просто посредством модификации поверхности частиц тонера таким образом, что увеличена ее температура стеклования.
Вышеуказанная проблема также видна в связующей смоле с применением полимолочной кислоты, и имеет место потребность в улучшении тонера в отношении низкотемпературной способности к фиксированию, способности к сохранению термостойкости при длительном хранении и устойчивости к напряжениям, прикладываемым во время долговременного перемешивания. До настоящего времени был предложен способ покрытия поверхности тонера тонкими частицами смолы или покровной пленкой, сформированной из полиэфирной смолы, чтобы тем самым придать тонеру устойчивость к горячему смещению и устойчивость к воздействиям окружающей среды без ухудшения низкотемпературной способности к фиксированию связующей смолы (см. JP-A №2011-13245). Однако прочность базовых частиц самих по себе не является достаточной.
Там не был предоставлен тонер, содержащий полимолочную кислоту, превосходный в отношении прочности, плотности изображения, мутности, способности к фиксированию, стабильности термостойкости при хранении, устойчивости к воздействиям окружающей среды, меньшего изменения в способности к фиксированию с течением времени и низкотемпературной способности к фиксированию; и соответствующие технологии.
Соответственно в настоящее время возникла потребность в дополнительном улучшении и развитии.
Тонер по второму варианту осуществления данного изобретения, имеющий вышеописанную структуру, обладает превосходной устойчивостью к горячему смещению и способностью к низкотемпературному фиксированию и может формировать изображения высокого качества в отношении плотности изображения, мутности и устойчивости к воздействиям окружающей среды без вызывания слипания во время долговременного хранения при высоких температурах или фоновой размытости, образования пленки или рассеивания тонера.
<Смола (а)>
По своей природе полиэфирная смола (а) не может быть диспергирована или растворена в воде сама по себе, т.е. полиэфирная смола (а) по существу нерастворима в воде. Ее в основном синтезируют из поликарбоновой кислоты и полиола. Далее будут описаны составляющие компоненты, которые образуют полиэфирную смолу (а).
Поликарбоновая кислота
Поликарбоновая кислота не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбрана в зависимости от целевого назначения. Ее примеры включают ароматические дикарбоновые кислоты, алифатические дикарбоновые кислоты и алициклические дикарбоновые кислоты.
Примеры ароматических дикарбоновых кислот включают терефталевую кислоту, изофталевую кислоту, ортофталевую кислоту, нафталиндикарбоновую кислоту и бифенилдикарбоновую кислоту. При необходимости небольшое количество натриевой соли 5-сульфоизофталевой кислоты или 5-гидроксиизофталевой кислоты может быть использовано в дополнение при условии, что водостойкость не ухудшается.
Примеры алифатических дикарбоновых кислот включают насыщенные дикарбоновые кислоты, такие как щавелевая кислота, янтарная кислота, янтарный ангидрид, адипиновая кислота, азелаиновая кислота, себациновая кислота, додекандионовая кислота и гидрогенизированная димерная кислота; и ненасыщенные дикарбоновые кислоты, такие как фумаровая кислота, малеиновая кислота, малеиновый ангидрид, итаконовая кислота, ангидрид итаконовой кислоты, цитраконовая кислота, цитраконовый ангидрид и димерная кислота.
Примеры алициклических дикарбоновых кислот включают 1,4-циклогександикарбоновую кислоту, 1,3-циклогександикарбоновую кислоту, 1,2-циклогександикарбоновую кислоту, 2,5-норборнендикарбоновую кислоту (ангидрид) и тетрагидрофталевую кислоту (ангидрид).
Общее количество ароматических поликарбоновых кислот по отношению ко всем компонентам поликарбоновой кислоты составляет предпочтительно 50 мол. % или более. Когда это количество меньше чем 50 мол. %, структура, образованная от алифатических и алициклических поликарбоновых кислот, составляет каркас смолы в количестве более чем его половина. Соответственно сформированная покровная пленка склонна иметь пониженные твердость, сопротивляемость загрязнению и влагостойкость. Кроме того, может быть уменьшена стабильность при хранении водной дисперсии смолы, поскольку связи алифатического и/или алициклического сложного эфира хуже, чем связи ароматического сложного эфира в отношении устойчивости к гидролизации. Для того чтобы обеспечить стабильность при хранении водной дисперсии, общее количество ароматических поликарбоновых кислот по отношению ко всем компонентам поликарбоновой кислоты составляет предпочтительно 70 мол. % или более. Особенно предпочтительно терефталевая кислота составляет 65 мол. % или более от всех компонентов поликарбоновой кислоты, составляющих полиэфирную смолу, для достижения целей данного изобретения, поскольку сформированная покровная пленка может быть улучшена в отношении технологичности, влагостойкости, химической стойкости и устойчивости к атмосферным воздействиям наряду с поддержанием баланса между этими свойствами и другими свойствами.
Полиол
Полиол не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбран в зависимости от целевого назначения. Его примеры включают гликоли, такие как С2-С10 алифатические гликоли, С6-С12 алициклические гликоли и гликоли, содержащие эфирную связь.
Примеры С2-С10 алифатических гликолей включают этиленгликоль, 1,2-пропиленгликоль, 1,3-пропандиол, 1,4-бутандиол, 2-метил-1,3-пропандиол, 1,5-пентандиол, неопентилгликоль, 1,6-гександиол, 3-метил-1,5-пентандиол, 1,9-нонандиол и 2-этил-2-бутилпропандиол.
Примеры С6-С12 алициклических гликолей включают 1,4-циклогександиметанол.
Примеры гликолей, содержащих эфирную связь, включают диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль и гликоли, каждый из которых получен добавлением от одного до нескольких молей этиленоксида или пропиленоксида к двум фенольным гидроксильным группам бисфенола, такие как 2,2-бис(4-гидроксиэтоксифенил)пропан.
При необходимости полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль или политетраметиленгликоль могут также быть использованы в качестве полиола; следует, однако, заметить, что они предпочтительно составляют 10% по массе или менее более предпочтительно 5% по массе или менее от общего содержания полиола, поскольку эфирная структура ухудшает водостойкость и устойчивость к атмосферным воздействиям покрытия из полиэфирной смолы.
В данном изобретении предпочтительно этиленгликоль и/или неопентилгликоль составляет 50 мол. % или более, особенно 65 мол. % или более от общего содержания полиоловых компонентов полиэфирной смолы. Этиленгликоль и неопентилгликоль получают в массовом масштабе на промышленной основе, и они, соответственно, являются недорогими. Они также поддерживают баланс между свойствами сформированной покровной пленки. Более конкретно этиленгликолевый компонент улучшает, помимо прочего, химическую стойкость, и неопентилгликолевый компонент улучшает, помимо прочего, устойчивость к атмосферным воздействиям.
Полиэфирная смола, применяемая в качестве смолы (а), может быть синтезирована при необходимости посредством сополимеризации с трехосновной или более основной поликарбоновой кислотой и/или трехатомным или выше полиолом.
Примеры трехосновной или более основной поликарбоновой кислоты включают тримеллитовую кислоту, тримеллитовый ангидрид, пиромеллитовую кислоту, пиромеллитовый ангидрид, бензофенонтетракарбоновую кислоту, бензофенонтетракарбоновый ангидрид, тримезиновую кислоту, этиленгликоль-бис(ангидротримеллитат), глицерин-трис(ангидротримеллитат) и 1,2,3,4-бутантетракарбоновую кислоту.
Примеры трехатомных или выше полиолов включают глицерин, триметилолэтан, триметилолпропан и пентаэритриол.
Трехосновную или более основную поликарбоновую кислоту и/или трехатомный или выше полиол сополимеризуют таким образом, что (когда используют одну/один из них) его количество составляет 10 мол. % или менее, предпочтительно 5 мол. % или менее от всех кислотных/спиртовых компонентов, и (когда используют и ту и другой) их количества составляют 10 мол. % или менее, предпочтительно 5 мол. % или менее от всех кислотных/спиртовых компонентов соответственно. Когда их/ее/его количество составляет более чем 10 мол. %, высокая технологичность, которая является преимуществом полиэфирной смолы, не может быть полностью проявлена.
Кроме того, при необходимости любое из указанных выше соединений может также быть использовано в качестве компонентов в случае смолы (а): жирные кислоты, такие как лауриновая кислота, миристиновая кислота, пальмитиновая кислота, стеариновая кислота, олеиновая кислота, линолевая кислота и линолевая кислота и их производные, образующие сложные эфиры; монокарбоновые кислоты с высокой температурой кипения, такие как бензойная кислота, п-третбутилбензойная кислота, циклогексановая кислота и 4-гидроксифенилстеариновая кислота; моноспирты с высокой температурой кипения, такие как стеариловый спирт и 2-феноксиэтанол; и гидроксикарбоновые кислоты, такие как ε-капролактон, молочная кислота, β-гидроксимасляная кислота и п-гидроксибензойная кислота, и их производные, образующие сложные эфиры.
Кислотное число смолы (а) составляет предпочтительно от 10 мгКОН/г до 40 мгКОН/г, более предпочтительно от 10 мгКОН/г до 35 мгКОН/г. Когда ее кислотное число составляет более чем 40 мгКОН/г, сформированная покровная пленка может быть ухудшена в водостойкости. Когда ее кислотное число составляет менее чем 10 мгКОН/г, количество карбоксильных групп, придающих гидрофильность покровной пленке, является недостаточным, и вследствие этого не может быть получена стабильная водная дисперсия во многих случаях.
Кроме того, смола (а) предпочтительно имеет среднемассовую молекулярную массу 9000 или более при измерении гель-проникающей хроматографии (GPC) при полистироле в качестве стандарта, или смола (а) предпочтительно имеет относительную вязкость 1,20 или более при измерении при 20°C с применением 1%-ного по массе раствора смолы (а), растворенной в смеси растворителей из фенола и 1,1,2,2-тетрахлорэтан в равных количествах по массе.
Когда среднемассовая молекулярная масса меньше, чем 9000, или относительная вязкость меньше, чем 1,20, покровная пленка, имеющая удовлетворительную технологичность, не может быть получена из водной дисперсии полиэфирной смолы в некоторых случаях. Кроме того, среднемассовая молекулярная масса полиэфирной смолы составляет предпочтительно 12000 или более, особенно предпочтительно 15000 или более. Верхний предел ее среднемассовой молекулярной массы составляет предпочтительно 45000 или менее. Когда среднемассовая молекулярная масса составляет более чем 45000, технологичность полиэфирной смолы может ухудшаться. Кроме того, водная дисперсия, содержащая такую полиэфирную смолу, склонна иметь слишком высокую вязкость. Относительная вязкость полиэфирной смолы составляет предпочтительно 1,22 или более, более предпочтительно 1,24 или более. Верхний предел ее относительной вязкости составляет предпочтительно 1,95 или менее. Когда ее относительная вязкость превышает этот верхний предел, технологичность полиэфирной смолы может ухудшаться. Кроме того, водная дисперсия, содержащая такую полиэфирную смолу, склонна иметь слишком высокую вязкость.
Смолу (а) синтезируют из вышеперечисленных мономеров известным способом. Примеры способа синтезирования смолы (а) включают: (а) способ, в котором все мономерные компоненты и/или их олигомеры эстерифицируют в инертной атмосфере при 180°C до 250°C в течение от примерно 2,5 часов до примерно 10 часов и затем подвергают реакции поликонденсации в присутствии катализатора при пониженном давлении 1 мм рт.ст. или ниже при 220°C до 280°C до тех пор, пока вязкость расплава результирующей смолы не достигает желательной величины вязкости расплава, чтобы тем самым получить полиэфирную смолу; (b) способ, который является таким же, что и способ (а), за исключением того, что реакцию поликонденсации завершают перед тем, как вязкость расплава результирующей смолы достигает целевой величины вязкости расплава, и реакционный продукт смешивают на следующей стадии с агентом для удлинения цепи, выбранным из полифункционального эпоксисоединения, изоцианатного соединения и оксазолинового соединения, с последующей кратковременной реакцией, чтобы увеличить молекулярную массу; и (с) способ, который является таким же, что и способ (а), за исключением того, что реакции поликонденсации предоставляют возможность протекать до тех пор, пока вязкость расплава результирующей смолы не превышает целевую величину вязкости расплава, и затем мономерные компоненты дополнительно добавляют к реакционной системе, с последующей деполимеризацией в инертной атмосфере при нормальном или повышенном давлении системы, чтобы тем самым получить полиэфирную смолу, имеющую целевую вязкость расплава.
Карбоксильная группа, требующаяся для гидрофильности, предпочтительно локализована на концах молекулярной цепи смолы, а не расположена внутри каркаса смолы с точки зрения водостойкости сформированной покровной пленки. Предпочтительные примеры способа введения определенного количества карбоксильных групп в концы молекулярной цепи высокомолекулярной полиэфирной смолы без вызывания побочной реакции или реакции гелеобразования включают: способ, который является таким же, что и вышеуказанный способ (а), за исключением того, что компоненты в виде трехосновной или более основной поликарбоновой кислоты добавляют после инициирования реакции поликонденсации, или ангидриды поликарбоновых кислот добавляют непосредственно перед завершением реакции поликонденсации; способ, который является таким же, что и вышеуказанный способ (b), за исключением того, что низкомолекулярная полиэфирная смола, в которой большинство концов молекулярной цепи являются карбоксильными группами, увеличивают в молекулярной массе при применении агента для удлинения цепи; и способ, который является таким же, что и вышеуказанный способ (с), за исключением того, что компонент поликарбоновой кислоты используют в качестве деполимеризующего агента.
Количество полиэфирной смолы, содержащейся в водной дисперсии полиэфирной смолы, может быть подходящим образом выбрано в зависимости от видов применения, толщины пленки после сушки и способа формования, однако обычно составляет от 0,5% по массе до 50% по массе, предпочтительно от 1% по массе до 40% по массе. Как описано ниже, водная дисперсия полиэфирной смолы в данном изобретении имеет преимущество, заключающееся в том, что ее стабильность при хранении является превосходной, даже когда количество полиэфирной смолы составляет 20% по массе или более, что является высоким содержанием твердого вещества. Однако когда количество полиэфирной смолы составляет более чем 50% по массе, вязкость водной дисперсии полиэфирной смолы является значительно выше, и это может существенно затруднять выполнение формования.
Основное соединение (т.е. соединение, обладающее основностью)
При диспергировании в водной среде полиэфирную смолу смолы (а) нейтрализуют с помощью основного соединения. В данном изобретении реакция нейтрализации между основным соединением и карбоксильной группой в полиэфирной смоле вызывает гидрофилизацию (формирование тонких частиц смолы). В дополнение к этому электрическое отталкивание между сформированными карбоксианионами может предотвращать агрегацию между тонкими частицами посредством применения в комбинации следового количества описанного ниже соединения, которое ведет себя как защитные коллоиды. Основное соединение предпочтительно является соединением, которое испаряется во время формирования покровной пленки или во время горячей сушки/отверждения с помощью отверждающего агента. Примеры такого основного соединения включают аммиак и органические аминовые соединения, каждое из которых имеет температуру кипения 250°C или ниже.
Примеры органических аминовых соединений включают триэтиламин, N,N-диэтилэтаноламин, N,N-диметилэтаноламин, аминоэтаноламин, N-метил-N,N-диэтаноламин, изопропиламин, иминобиспропиламин, этиламин, диэтиламин, 3-этоксипропиламин, 3-диэтиламинопропиламин, втор-бутиламин, пропиламин, метиламинопропиламин, диметиламинопропиламин, метилиминобиспропиламин, 3-метоксипропиламин, моноэтаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, морфолин, N-метилморфолин и N-этилморфолин. В зависимости от карбоксильной группы, содержащейся в полиэфирной смоле, основное соединение добавляют в таком количестве, чтобы нейтрализовать карбоксильную группу по меньшей мере частично; т.е. основное соединение добавляют предпочтительно в количестве, эквивалентном от 0,2 до 1,5 от содержания карбоксильной группы, более предпочтительно от 0,4 до 1,3 от содержания карбоксильной группы. Когда количество основного соединения меньше, чем его эквивалентное количество, составляющее 0,2 от содержания карбоксильной группы, эффекты, создаваемые добавляемым основным соединением, не могут быть получены. Когда оно больше, чем эквивалентное количество, составляющее 1,5 от содержания карбоксильной группы, водная дисперсия полиэфирной смолы может быть существенно загущена.
Амфифильный органический растворитель
В данном изобретении необходимо использовать на стадии гидрофилизации амфифильное органическое соединение, обладающее способностью пластифицировать полиэфирную смолу для того, чтобы увеличить скорость гидрофилизации. Используемое амфифильное органическое соединение является обычно используемым соединением, называемым органическим растворителем, которое имеет температуру кипения 250°C или ниже и имеет низкую токсичность, взрываемость и воспламеняемость. Это обусловлено тем, что соединение, имеющее температуру кипения 250°C или выше, имеет такую низкую скорость испарения, что такое соединение не может быть удалено в достаточной степени при сушке покровной пленки.
Свойствами, требующимися для органического растворителя в данном изобретении, являются амфифильность и способность пластифицировать полиэфирную смолу. Здесь амфифильный органический растворитель относится к органическому растворителю, обладающему растворимостью в воде при 20°C, которая составляет по меньшей мере 5 г/л или более, предпочтительно 10 г/л или более. Амфифильный органический растворитель, имеющий растворимость менее чем 5 г/л, является плохим в отношении увеличения скорости гидрофилизации. Способность органического растворителя к пластификации может быть оценена с помощью представленного ниже простого, подходящего испытания. А именно, полиэфирную смолу, представляющую интерес, используют, чтобы сформировать квадратную пластину 3 см × 3 см × 0,5 см (толщина), и сформированную пластину погружают в 50 мл органического растворителя и оставляют стоять неподвижно при температуре от 25°C до 30°C. Затем органический растворитель определяют как обладающий способностью пластифицировать полиэфирную смолу, когда квадратная пластина очевидным образом деформирована через 3 часа после погружения, или когда стержень из нержавеющей стали диаметром 0,2 см приводят в соприкосновение с квадратной пластиной при приложении статической нагрузки 1 кг/см2 в направлении толщины, и стержень из нержавеющей стали вводится в квадратную пластину на длину 0,3 см или более. Органический растворитель, определенный как не обладающий пластифицирующей способностью, является плохим в отношении увеличения скорости гидрофилизации.
Примеры органического растворителя включают: спирты, такие как этанол, н-пропанол, изопропанол, н-бутанол, изобутанол, втор-бутанол, трет-бутанол, н-амиловый спирт, изоамиловый спирт, втор-амиловый спирт, трет-амиловый спирт, 1-этил-1-пропанол, 2-метил-1-пропанол, н-гексанол и циклогексанол; кетоны, такие как метилэтилкетон, метилизобутил кетон, этилбутилкетон, циклогексанон и изофорон; эфиры, такие как тетрагидрофуран и диоксан; сложные эфиры, такие как этилацетат, н-пропилацетат, изопропилацетат, н-бутилацетат, изобутилацетат, втор-бутилацетат, 3-метоксибутилацетат, метилпропионат, этилпропионат, диэтилкарбоната и диметилкарбонат; гликолевые производные, такие как этиленгликоль, монометиловый эфир этиленгликоля, моноэтиловый эфир этиленгликоля, монобутиловый эфир этиленгликоля, этилэфирацетат этиленгликоля, диэтиленгликоль, монометиловый эфир диэтиленгликоля, моноэтиловый эфир диэтиленгликоля, монобутиловый эфир диэтиленгликоля, этилэфирацетат диэтиленгликоля, пропиленгликоль, монометиловый эфир пропиленгликоля, монобутиловый эфир пропиленгликоля и метилэфирацетат пропиленгликоля; и 3-метоксил-3-метилбутанол, 3-метоксилбутанол, ацетонитрил, диметилформамид, диметилацетамид, диацетоновый спирт и этилацетоацетат. Эти органические растворители могут быть использованы по отдельности или в комбинации.
Применение по отдельности или в комбинации вышеперечисленных органических растворителей, которые удовлетворяют указанным ниже двум условиям, является предпочтительным, поскольку эффект увеличения скорости гидрофилизации является особенно высоким, и, кроме того, водная дисперсия образованной полиэфирной смолы обладает превосходной стабильностью при хранении:
Условие 1: молекула имеет гидрофобную структуру, образованную четырьмя или более атомами углерода, связанными вместе непосредственным образом; и
Условие 2: молекула имеет на концах полярный заместитель, содержащий один или несколько атомов, каждый из которых имеет электроотрицательность Полинга 3,0 или более, при этом для заместителя химический сдвиг спектра 13С-ЯМР (ядерного магнитного резонанса) атома углерода, непосредственным образом связанного с атомом, имеющим электроотрицательность 3,0 или более, составляет 50 млн-1 или более при измерении в CDCl3 при комнатной температуре.
Примеры заместителя, который удовлетворяет вышеуказанному условию 2, включают спиртовые гидроксильные группы, метилэфирные группы, кетоновые группы, ацетильные группы и метильные сложноэфирные группы. Особенно предпочтительные примеры соединения, служащего в качестве органического растворителя, который удовлетворяет вышеуказанным двум условиям, включают: спирты, такие как н-бутанол, изобутанол, втор-бутанол, трет-бутанол, н-амиловый спирт, изоамиловый спирт, втор-амиловый спирт, трет-амиловый спирт, н-гексанол и циклогексанол; кетоны, такие как метилизобутилкетон и циклогексанон; сложные эфиры, такие как н-бутилацетат, изобутилацетат, втор-бутилацетат и 3-метоксибутилацетат; гликолевые производные, такие как монобутиловый эфир этиленгликоля, монобутиловый эфир диэтиленгликоля, монобутиловый эфир пропиленгликоля; и 3-метоксил-3-метилбутанол и 3-метоксилбутанол.
Когда такие органические растворители имеют температуру кипения 100°C или ниже или могут испаряться совместно с водой, часть или все они могут быть удалены наружу из реакционной системы (т.е. выпарены) на стадии гидрофилизации или на последующих стадиях. В конечном счете, количество органического растворителя, содержащегося в водной дисперсии полиэфирной смолы, составляет предпочтительно от 0,5% по массе до 10% по массе, более предпочтительно от 0,5% по массе до 8,0% по массе, еще более предпочтительно от 1,0% по массе до 5,0% по массе. Водная дисперсия полиэфирной смолы, содержащая органический растворитель в количестве от 0,5% по массе до 10% по массе, обладает превосходной стабильностью при хранении и, кроме того, способностью к формированию покровной пленки. Когда его количество меньше, чем 0,5% по массе, длительное время требуется для удовлетворительного завершения гидрофилизации. В дополнение к этому имеет место проблема, связанная с формированием частиц полиэфирной смолы, имеющих желательное распределение по размеру. Когда количество больше, чем 10% по массе, органический растворитель затрудняет гидрофилизацию. Кроме того, поскольку доля вторичных частиц, присутствующих в описанной ниже водной дисперсии, высокая, могут иметь место следующие недостатки: вязкость водной дисперсии становится значительно более высокой; и водная дисперсия ухудшается в отношении стабильности при хранении и способности к формированию покровной пленки.
Соединение, которое ведет себя как защитные коллоиды В данном изобретении при необходимости используют соединение, которое ведет себя как защитные коллоиды, с целью обеспечения стабильности водной дисперсии во время хранения или стадии удаления органического растворителя наружу (т.е. выпаривания). Защитные коллоиды в данном изобретении относятся к соединениям, оказывающим влияние на адсорбционные свойства поверхностей тонких частиц смолы в водной среде, чтобы проявлять эффекты стабилизации, называемые «эффектом смешения», «осмотическим эффектом» и «эффектом ограничения объема», чтобы тем самым предотвращать адсорбцию между тонкими частицами смолы. Примеры соединения, которое ведет себя как защитные коллоиды, включают поливиниловый спирт, карбоксиметилцеллюлозу, гидроксиэтилцеллюлозу, гидроксипропилцеллюлозу, модифицированный крахмал, поливинилпирролидон, полиакриловую кислоту, полимер винилового мономера, содержащего акриловую кислоту и/или метакриловую кислоту в качестве одного из компонентов, полиитаконовую кислоту, желатин, гуммиарабик, казеин и набухаемая слюда. Такие соединения становятся водорастворимыми посредством частичной нейтрализации кислым или основным соединением. Для того чтобы избежать ухудшения водостойкости сформированной покровной пленки, основное соединение должно быть аммиаком и/или вышеуказанным органическим аминовым соединением. Кроме того, соединение, которое ведет себя как защитные коллоиды, предпочтительно имеет среднечисленную молекулярную массу 1500 или более, более предпочтительно 2000 или более, еще более предпочтительно 2500 или более, поскольку оно может проявлять эффекты в качестве защитных коллоидов в небольшом количестве, и сформированная покровная пленка не ухудшена в отношении водостойкости и химической стойкости.
Количество соединения, которое ведет себя как защитные коллоиды, составляет предпочтительно от 0,01% по массе до 3% по массе, более предпочтительно от 0,03% по массе до 2% по массе, по отношению к количеству полиэфирной смолы. Когда его количество находится в вышеуказанном интервале, оно может существенным образом улучшать стабильность водной дисперсии полиэфирной смолы на стадии гидрофилизации и во время хранения без ухудшения свойств сформированной покровной пленки. Кроме того, применение соединения, которое ведет себя как защитные коллоиды, может уменьшать кислотное число полиэфирной смолы и количество содержащегося органического растворителя. Количество соединения, которое ведет себя как защитные коллоиды, составляет 0,05% по массе, предпочтительно 0,03% по массе или менее по отношению к количеству смолы (а). Когда его количество составляет 0,05% по массе или менее, оно может существенным образом улучшать стабильность водной дисперсии полиэфирной смолы на стадии гидрофилизации и во время хранения без ухудшения свойств сформированной покровной пленки.
Тонер в соответствии с вышеописанным вторым вариантом осуществления может быть изготовлен любым способом при условии, что тонер имеет структуру, в которой частицы (А) смолы, каждая из которых содержит смолу (а), закреплены на поверхности частиц (В) смолы, каждая из которых содержит связующую смолу (b); или структуру, в которой покровная пленка (Р), содержащая смолу (а), сформирована на поверхности частиц (В) смолы, каждая из которых содержит связующую смолу (b); или их комбинации.
Тонер в соответствии со вторым вариантом осуществления может являться частицами смолы, изготовленными посредством любого способа и любого процесса. Примеры способа включают способы изготовления (I) и (II), представленные ниже.
(I) Способ смешивания водной жидкой дисперсии (W) частиц (А) смолы, которые содержат смолу (а) со [связующей смолой (b) или ее раствором в органическом растворителе или ее жидкой дисперсией] (на которые далее в данном документе делается ссылка как на (О)), диспергирование (О) в (W) и формирование таким образом частиц (В) смолы, которые содержат (b) в (W).
В этом случае частицы (А) смолы или покровная пленка (Р) присоединяется к поверхности (В) одновременно с формированием (В) таким образом, что образуется водная дисперсия (X) тонера, затем водную среду удаляют из этой водной дисперсии (X), и соответственно изготавливают тонер.
(II) Способ, в котором частицы (В) смолы, которые содержат предварительно изготовленную смолу (b), покрывают покровным агентом (W′), который содержит смолу (а), таким образом, чтобы изготовить тонер.
В этом случае покровный агент (W′) может быть в любой форме, такой как жидкая форма или твердая форма. Частицы (В) смолы, которые содержат предварительно изготовленную смолу (b), могут быть покрыты предшественником (а′) смолы (а), и затем (а′) может вступить в реакцию, чтобы получить смолу (а). Кроме того, частицы (В) смолы могут быть изготовлены посредством любого способа и могут, например, быть частицами смолы, изготовленными с помощью, например, эмульсионной полимеризации с агрегацией, или частицами смолы, изготовленными с помощью распыления. Способ нанесения покрытия не ограничивается особым образом, и его примеры включают способ диспергирования частиц (В) смолы или дисперсии частиц (В) смолы, которая была предварительно изготовлена, в водной жидкой дисперсии (W) частиц (А) смолы, которые содержат смолу (а), и способ нанесения раствора смолы (а) в качестве покровного агента поверх (В). Среди них способ изготовления (I) является предпочтительным.
Вышеуказанный тонер более предпочтительно изготавливают указанным ниже способом изготовления, поскольку он обеспечивает получение частиц смолы, имеющих одинаковый диаметр. А именно, данный способ включает: смешивание водной жидкой дисперсии (W) частиц (А) смолы с (О) (связующей смолой (b) или ее раствором в органическом растворителе или ее жидкой дисперсией); и диспергирование (О) в водной жидкой дисперсии (W), чтобы образовать частицы (В) смолы, каждая из которых содержит смолу (b), а также адсорбировать частицы (А) смолы на поверхностях частиц (В) смолы, чтобы тем самым получить тонер. Посредством этого способа может быть предотвращено объединение частиц тонера, и может быть изготовлен тонер, который меньше склонен к разделению при условиях приложения высоких сдвиговых напряжений. Это делает возможным конвергирование размера частиц тонера к определенной величине и, соответственно, выполнение функции формирования одинаковых частиц.
Примеры предпочтительных свойств частиц (А) смолы включают следующие свойства (i)-(iii): (i) частицы (А) смолы имеют прочность в такой степени, что они не разламываются под действием сдвиговых напряжений при температуре, при которой происходит диспергирование; (ii) частицы (А) смолы трудно разбухают или растворяются в воде; и (iii) частицы (А) смолы трудно растворяются в связующей смоле (b) или ее растворе в органическом растворителе или ее жидкой дисперсии.
Компоненты тонера, такие как окрашивающее вещество, антиадгезионный агент и слоистый неорганический минерал, инкапсулированы в частицы (В) смолы. Соответственно перед смешиванием (W) с (О) компоненты тонера могут быть диспергированы в растворе (О). Агент управления зарядом может быть инкапсулирован в частицы (В) смолы или добавлен к ним с наружной стороны. В случае, когда агент управления зарядом инкапсулируют в частицы (В) смолы, целесообразно диспергировать агент управления зарядом в растворе (О) вместе с, например, окрашивающим веществом. В случае, когда агент управления зарядом добавляют с наружной стороны к частицам (В) смолы, агент управления зарядом может быть добавлен с наружной стороны после формирования тонера.
Является предпочтительным, например, что молекулярные массы, величины параметра растворимости (sp) (величины параметра растворимости (sp) вычисляют в соответствии с Polymer Engineering and Science, Feburuary, 1974, VoL 14, No. 2P, 147 to 154), степень кристалличности, молекулярные массы между местами образования поперечных связей в смоле (а) отрегулированы надлежащим образом, чтобы уменьшить разбухание и растворение частиц (А) смолы в растворителе (применяемом во время диспергирования) и воде.
В данном изобретении среднечисленную молекулярную массу (Mn) и среднемассовую молекулярную массу (Mw) смол, таких как полиэфирные смолы, измеряют гель-проникающей хроматографией (GPC) при указанных ниже условиях, в отношении тех, что растворимы в тетрагидрофуране (THF).
Прибор (пример): HLC-8120, производства компании TOSOH CORPORATION
Колонка (пример): TSKgel GMHXL (две колонки):
: TSKgel Multipore HXL-M (одна колонка)
Раствор образца: 0,25%-ный раствор в тетрагидрофуране (THF)
Количество инжектированного раствора: 100 мкл
Расход: 1 мл/мин
Температура измерения: 40°C
Средство обнаружения: рефрактометрический детектор
Эталонное вещество: 12 стандартных полистиролов, производства компании TOSOH CORPORATION (TSK STANDARD POLYSTYRENE) (молекулярная масса: 500, 1050, 2800, 5970, 9100, 18100, 37900, 96400, 190000, 355000, 1090000 и 2890000)
Температура стеклования (Tg) смолы (а) составляет предпочтительно от 50°C до 100°C, более предпочтительно от 51°C до 90°C, особенно предпочтительно от 52°C до 75°C с точки зрения однородности диаметра частиц сформированного тонера, сыпучести в качестве порошка, термостойкости при хранении и устойчивости к механическим напряжениям. Когда ее Tg ниже, чем температура, при которой приготавливают водную дисперсию смолы, эффекты предотвращения агрегации и разделения снижаются, что приводит, соответственно, к более низкому эффекту улучшения однородности диаметра частиц. По тем же самым причинам, что описаны выше, Tg частиц (А) смолы, каждая из которых содержит смолу (а), или покровной пленки (Р), содержащей смолу (а), составляет предпочтительно от 20°C до 200°C, более предпочтительно от 30°C до 100°C, особенно предпочтительно от 40°C до 85°C. В данном изобретении Tg вычисляют из измерения с помощью ДСК или измерения с помощью прибора для определения текучести (в случае, когда измерение ДСК невозможно).
В случае измерения с помощью ДСК температуру плавления и Tg измеряют способом (способом ДСК), предписанным в ASTM D3418-82, при применении DSC 20 и SSC/580, производства компании Seiko Instruments & Electronics Ltd. В случае измерения с помощью прибора для определения текучести используют усовершенствованный прибор для определения текучести CFT 500 производства компании SHIMADZU CORPORATION. Условия, при которых используют прибор для определения текучести, являются такими, как указано ниже. Все вышеуказанные измерения с помощью прибора для определения текучести выполняют при указанных ниже условиях.
Условия измерения прибором для определения текучести
Нагрузка: 30 кг/см2
Скорость повышения температуры: 3,0°C/мин
Диаметр фильеры: 0,50 мм
Длина фильеры: 10,0 мм
Температура стеклования (Tg) смолы (а) может быть легко отрегулирована посредством модификации молекулярной массы смолы (а) и/или мономерного состава смолы (а). Способ регулирования молекулярной массы смолы (а) может быть известным способом (при этом, чем больше становится молекулярная масса, тем выше становится Tg). Например, когда полимеризацию выполняют посредством ступенчатой реакции, как в случае изготовления полиэфирной смолы, композиционное соотношение исходных мономеров может быть отрегулировано, чтобы отрегулировать температуру стеклования (Tg) смолы (а).
Помимо воды органический растворитель (например, ацетон, метилэтилкетон), который смешивается с водой, из числа указанных далее примеров органического растворителя (и) может содержаться в водной жидкой дисперсии (W) частиц (А) смолы. Содержащийся органический растворитель не ограничивается особым образом при условии, что он не вызывает агрегацию частиц (А) смолы, он не растворяет частицы (А) смолы и он не препятствует формированию тонера. Количество органического растворителя также не ограничивается особым образом при условии, что удовлетворяются вышеприведенные требования. Применение такого органического растворителя, который составляет 40% по массе или менее от общего количества воды и органического растворителя и который не остается в высушенном тонере, является предпочтительным.
Органический растворитель (u), используемый в данном изобретении, может при необходимости быть добавлен в водную среду или эмульгированную дисперсию [масляную фазу (О), которая содержит смолу (b)] во время эмульгирующего диспергирования. Примеры органического растворителя (u) включают ароматические углеводородные растворители, такие как толуол, ксилол, этилбензол и тетралин; алифатические или алициклические углеводородные растворители, такие как н-гексан, н-гептан, уайт-спириты и циклогексан; галогенсодержащие растворители, такие как метилхлорид, метилбромид, метилиодид, метилендихлорид, четыреххлористый углерод, трихлорэтилен и перхлорэтилен; сложноэфирные растворители или растворители на сложных эфиров простых эфиров, такие как этилацетат, бутилацетат, метоксибутилацетат, метилцеллозольвацетат и этилцеллозольвацетат; эфирные растворители, такие как диэтиловый эфир, тетрагидрофурандиоксан, этилцеллозольв, бутилцеллозольв и монометиловый эфир пропиленгликоля; кетоновые растворители, такие как ацетон, метилэтилкетон, метилизобутилкетон, ди-н-бутилкетон и циклогексанон; спиртовые растворители, такие как метанол, этанол, н-пропанол, изопропанол, н-бутанол, изобутанол, трет-бутанол, 2-этилгексиловый спирт и бензиловый спирт; амидные растворители, такие как диметилформамид и диметилацетамид; сульфоксидные растворители, такие как диметилсульфоксид; растворители на основе гетероциклических соединений, такие как N-метилпирролидон; и смешанные растворители, каждый из которых состот из двух или более этих растворителей.
Пластификатор (v) может при необходимости быть добавлен в водную среду или эмульгированную дисперсию [масляную фазу (О), которая содержит смолу (b] во время эмульгирующего диспергирования. Пластификатор (v) не ограничивается особым образом. Примеры пластификатора включают следующие примеры:
(v1) Сложные эфиры фталевой кислоты [такие как дибутилфталат, диоктилфталат, бутилбензилфталат и диизодецилфталат];
(v2) Сложные эфиры алифатической двухосновной кислоты [такие как ди-2-этилгексиладипат и 2-этилгексилсебацинат];
(v3) Сложные эфиры тримеллитовой кислоты [такие как три-2-этилгексилтримеллитат и триоктилтримеллитат];
(v4) Сложные эфиры фосфорной кислоты [такие как триэтилфосфат, три-2-этилгексилфосфат и трикрезолфосфат];
(v5) Сложные эфиры жирной кислоты [такие как бутилолеат];
(v6) Смеси, каждая из которых состоит из двух или более пластификаторов (v1)-(v5).
Диаметр частиц (А) смолы обычно меньше, чем диаметр сформированных частиц (В) смолы. С точки зрения однородности диаметра частиц отношение [объемный средний диаметр частиц (А) смолы]/[объемный средний диаметр частиц (В) смолы] составляет предпочтительно от 0,001 до 0,3. Нижний предел этого отношения более предпочтительно составляет 0,003, и его верхний предел более предпочтительно составляет 0,25. Когда вышеуказанное отношение больше, чем 0,3, частицы (А) смолы не адсорбируются эффективным образом на поверхностях частиц (В) смолы, и распределение частиц полученного тонера по размеру имеет тенденцию становиться широким.
Объемный средний диаметр частиц (А) смолы может быть соответствующим образом отрегулирован с помощью вышеуказанного интервала отношения диаметров частиц, поддерживаемого таким образом, что диаметры частиц применимы для получения тонера, имеющего желательный диаметр частиц. Как правило, объемные средние диаметры частиц (А) находятся предпочтительно в интервале от 0,0005 мкм до 1 мкм. Верхний предел объемных средних диаметров частиц составляет более предпочтительно 0,75 мкм, особенно предпочтительно 0,5 мкм. Нижний предел объемных средних диаметров частиц составляет более предпочтительно 0,01 мкм, особенно предпочтительно 0,02 мкм, наиболее предпочтительно 0,04 мкм. В случае, когда должен быть получен тонер с объемным средним диаметром частиц 1 мкм, объемные средние диаметры частиц
(A) находятся предпочтительно в интервале от 0,0005 мкм до 0,30 мкм, особенно предпочтительно от 0,001 мкм до 0,2 мкм. В случае, когда должен быть получен тонер с объемным средним диаметром частиц 10 мкм, объемные средние диаметры частиц (А) находятся предпочтительно в интервале от 0,005 мкм до 0,8 мкм, особенно предпочтительно от 0,05 мкм до 1 мкм. При этом объемные средние диаметры частиц могут, например, быть измерены посредством лазерного прибора для измерения распределения частиц по размерам LA-920 (производства компании HORIBA, Ltd.), MULTISIZER III (производства компании Beckman Coulter, Inc.) или ELS-800 (производства компании Otsuka Electronics Co., Ltd.), которые используют лазерный доплеровский метод для оптической системы. В случае, когда имеются различия между этими измерительными приборами в отношении полученных величин измерения диаметров частиц, используют величину измерения, полученную с помощью ELS-800. С точки зрения простоты получения вышеуказанного отношения диаметров частиц объемный средний диаметр описанных ниже частиц
(B) смолы составляет предпочтительно от 0,1 мкм до 15 мкм, более предпочтительно от 0,5 мкм до 10 мкм, особенно предпочтительно от 1 мкм до 8 мкм.
Количество используемой водной жидкой дисперсии (W) составляет предпочтительно от 50 частей по массе до 2000 частей по массе, более предпочтительно от 100 частей по массе до 1000 частей по массе на 100 частей по массе связующей смолы (b). Когда оно составляет 50 частей по массе или более, диспергированное состояние связующей смолы (b) является превосходным. Когда оно составляет 2000 частей по массе или менее, оно является экономичным.
Тонер получают способом, включающим: смешивание водной жидкой дисперсии (W) частиц (А) смолы, каждая из которых содержит смолу (а), со связующей смолой (b) или ее раствором в органическом растворителе или ее жидкой дисперсией (О) таким образом, что (О) диспергируют в (W), чтобы тем самым получить водную дисперсию смолы (X) частиц тонера, каждая из которых имеет структуру, причем смола (а) закреплена на поверхности частиц (В) смолы, каждая из которых содержит связующую смолу (b); и удаление водной среды из водной дисперсии смолы (X). Смола (а) может быть закреплена на поверхности частиц (В) смолы в форме частиц (А) смолы или покровной пленки (Р). Находится ли смола (а) в форме (А) или (Р) зависит от Tg смолы (а) и условий изготовления тонера (например, температуры десольватации).
Что касается того, как регулировать форму частиц тонера, полученных способом изготовления (I), возможно регулировать форму частиц и свойства поверхности частиц посредством регулирования различий в величине параметра растворимости (sp) между смолой (а) и связующей смолой (b) и/или молекулярных масс смолы (а). Когда различия в величине параметра растворимости (sp) невелики, имеет место тенденция к получению частиц с искривленной формой и с гладкой поверхностью. Когда различия в величине параметра растворимости (sp) большие, имеет место тенденция к получению сферических частиц с шероховатой поверхностью. Когда молекулярные массы смолы (а) большие, имеет место тенденция к получению частиц с шероховатой поверхностью. Когда молекулярные массы смолы (а) небольшие, имеет место тенденция к получению частиц с гладкой поверхностью. Следует, однако, заметить, что когда различия в величине параметра растворимости (sp) между смолой (а) и связующей смолой (b) слишком малы или слишком велики, затрудняется формирование частиц. Также, когда молекулярные массы смолы (а) слишком малы, формирование частиц тоже затрудняется. Соответственно различия в величине параметра растворимости (sp) между смолой (а) и связующей смолой (b) находятся предпочтительно в интервале от 0,01 до 5,0, более предпочтительно от 0,1 до 3,0, еще более предпочтительно от 0,2 до 2,0.
В способе изготовления (II) на форму частицы тонера в значительной степени влияет форма предварительно приготовленных частиц (В) смолы, и частицы тонера имеют почти такую же форму, что и частицы (В) смолы. Следует, однако, заметить, что когда частицы (В) смолы имеют искривленную форму, применение большого количества покровного агента (W) в способе изготовления (II) делает возможным для частиц смолы иметь сферическую форму.
В данном изобретении, принимая во внимание однородность частиц по диаметру и стабильность при хранении частиц тонера, предпочтительно, чтобы количество частиц (А) смолы, которые содержат смолу (а), или покровной пленки (Р), которая содержит смолу (а), содержащихся в тонере, находилось в интервале от 0,01% по массе до 60% по массе, и количество частиц (В) смолы, которые содержат связующую смолу (b), содержащихся в тонере, находилось в интервале от 40% по массе до 99,99% по массе. Более предпочтительно, чтобы количество частиц (А) смолы или покровной пленки (Р) находилось в интервале от 0,1% по массе до 50% по массе, и количество частиц (В) смолы находилось в интервале от 50% по массе до 99,9% по массе. Особенно предпочтительно, чтобы количество частиц (А) смолы или покровной пленки (Р) находилось в интервале от 1% по массе до 45% по массе, и количество частиц (В) смолы находилось в интервале от 55% по массе до 99% по массе. Когда количество частиц (А) смолы или покровной пленки (Р) составляет 0,01% по массе или более, может быть получена подходящая устойчивость к слипанию. Когда количество частиц (А) смолы или покровной пленки (Р) составляет 60% по массе или менее, может быть получена подходящая способность к фиксированию, особенно способность к низкотемпературному фиксированию.
С точки зрения однородности частиц по диаметру, текучести порошка, стабильности при хранении частиц тонера предпочтительно, чтобы частицы (А) смолы, которые содержат смолу (а), или покровная пленка (Р), которая содержит смолу (а), покрывали в целом 5% или более, предпочтительно 30% или более, более предпочтительно 50% или более, особенно предпочтительно 80% или более, поверхности частицы (В) смолы, содержащейся в частицах тонера. Степень покрытия поверхности частиц тонера может быть вычислена на основании приведенного ниже уравнения, при анализе изображения, полученного с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM).
Степень покрытия поверхности (%) = [Площадь части, покрытой частицами (А) смолы или покровной пленкой (Р)/Площадь части, покрытой частицами (А) смолы или покровной пленкой (Р) + Площадь части, причем частица (В) смолы открыта] ×100
С точки зрения однородности частиц тонера по диаметру коэффициент вариации распределения по объему частиц тонера составляет предпочтительно 30% или менее и более предпочтительно находится в интервале от 0,1% до 15%. С точки зрения однородности частиц тонера по диаметру, величина [Объемный средний диаметр частиц/Среднечисленный диаметр частиц тонера] находится в интервале от 1,0 до 1,4, более предпочтительно от 1,0 до 1,3. Объемный средний диаметр частиц тонера варьируется в соответствии с применением. Тем не менее, как правило, объемный средний диаметр частиц находится предпочтительно в интервале от 0,1 мкм до 16 мкм. Верхний предел составляет также предпочтительно 11 мкм, особенно предпочтительно 9 мкм, и нижний предел составляет также предпочтительно 0,5 мкм, особенно предпочтительно 1 мкм. При этом объемный средний диаметр частиц и среднечисленный диаметр частиц тонера могут быть измерены одновременно при применении MULTISIZER II (производства компании Beckman Coulter, Inc.).
Поверхность частиц тонера по данному изобретению может быть снабжена углублениями и выступами желательным образом посредством изменения диаметров частиц (А) смолы и частиц (В) смолы и степени покрытия поверхности частиц (В) смолы, покрытых покровной пленкой (Р), содержащей смолу (а), соответственно. В случае, когда должна быть получена улучшенная текучесть порошка, площадь удельной поверхности по БЭТ частиц тонера находится предпочтительно в интервале от 0,5 м2/г до 5,0 м2/г. В данном изобретении площадь удельной поверхности по БЭТ измеряют (газ для измерения: He/Kr=99,9/0,1 об. %, калибровочный газ: азот) при применении прибора для измерения площади поверхности, такого как QUANTASORB (производства компании YUASA-IONICS COMPANY, LIMITED). С точки зрения текучести порошка среднее арифметическое отклонения профиля шероховатости Ra поверхности частиц тонера составляет предпочтительно от 0,01 мкм до 0,8 мкм. Ra обозначает величину, полученную арифметическим усреднением абсолютной величины отклонения между профилем шероховатости и его центральной линией. Например, Ra может быть измерена при применении системы со сканирующим зондовым микроскопом (производства компании TOYO Corporation).
Частицы тонера предпочтительно формируют в виде сферы с точки зрения, например, текучести порошка тонера и способности к выравниванию расплава. В таком случае частицы (В) смолы предпочтительно формируют также в виде сферы. Частицы тонера предпочтительно имеют среднюю циркулярность от 0,95 до 1,00, более предпочтительно от 0,96 до 1,0, еще более предпочтительно от 0,97 до 1,0. Средняя величина циркулярности представляет собой величину, полученную оптическим определением частиц и делением окружной длины оптически определенных частиц на окружную длину круга, имеющего равную площадь проекции. Конкретно среднюю величину циркулярности измеряют при применении анализатора изображения частиц проточного типа (FPIA-2000, производства компании Sysmex Corporation). В заранее установленный сосуд помещают от 100 мл до 150 мл воды, из которой были удалены загрязняющие твердые вещества, добавляют от 0,1 мл до 0,5 мл поверхностно-активного вещества (DRIWEL, производства компании FUJIFILM Corporation) в качестве диспергирующего агента и затем добавляют примерно от 0,1 г до 9,5 г образца для измерения. Суспензию, в которой диспергирован образец, подвергают диспергированию в течение примерно от 1 минуты до примерно 3 минут при применении устройства для ультразвукового диспергирования (Ultrasonic Cleaner Model VS-150, производства компании VELVO-CLEAR), концентрацию диспергированных частиц смолы регулируют до интервала от 3000 (число)/мкл до 10000 (число)/мкл и определяют формы и распределение частиц смолы.
Тонер по данному изобретению предпочтительно содержит слоистый неорганический минерал, в котором по меньшей мере некоторые ионы промежуточного слоя были модифицированы органическими ионами. Слоистый неорганический минерал, в котором по меньшей мере некоторые из ионов промежуточного слоя были модифицированы органическими ионами, является предпочтительно слоистым неорганическим минералом, имеющим кристаллическую структуру типа смектита, модифицированную органическими катионами. Кроме того, посредством замещения части двухвалентного металла слоистого неорганического минерала трехвалентным металлом могут быть введены металлические анионы. Следует, однако, заметить, что введение металлических анионов вызывает увеличение гидрофильности, и таким образом предоставляется предпочтение слоистому неорганическому
соединению, в котором по меньшей мере некоторые из металлических анионов были модифицированы органическими анионами.
Модификатор органическими катионами для применения для слоистого неорганического минерала, в котором по меньшей мере некоторые из ионов модифицируются органическими ионами, включает соли четвертичного алкиламмония, соли фосфония и соли имидазолия. Среди них соли четвертичного алкиламмония являются предпочтительными. Примеры четвертичного алкиламмония включают триметилстеариламмоний, диметилстеарилбензиламмоний и олеил-бис(2-гидроксиэтил)метиламмоний.
Модификатор органическими анионами также включает сульфаты, сульфонаты, карбоксилаты или фосфаты, которые содержат разветвленные, неразветвленные или циклические алкилы (С1-С44), алкенилы (С1-С22), алкоксигруппы (С8-С32), гидроксиалкилы (С2-С22), этиленоксид и пропиленоксид. Предпочтение отдается карбоновой кислоте, имеющей этиленоксидные каркасы.
Посредством модификации по меньшей мере некоторых ионов слоистого неорганического минерала органическими ионами может быть достигнута соответствующая гидрофобность, масляная фаза (О), включающая композицию тонера, имеет неньютоновскую вязкость, и тонер может быть деформирован. При этом слоистый неорганический минерал, частично модифицированный органическими ионами, предпочтительно составляет от 0,05% по массе до 10% по массе, более предпочтительно от 0,05% по массе до 5% по массе материалов для тонера.
Слоистый неорганический минерал, частично модифицированный органическими ионами, может быть выбран подходящим образом, и его примеры включают монтмориллонит, бентонит, гекторит, аттапульгит, сепиолит и их смеси. Среди них органически модифицированный монтмориллонит или бентонит является предпочтительным в том, что на свойства тонера не оказывается отрицательное влияние, регулирование вязкости может быть облегчено, и его количество может быть небольшим.
Примеры коммерчески доступного слоистого неорганического минерала, частично модифицированного органическими ионами, включают кватерний-18 бентонит (Quaternium-18), такой как BENTONE 3, BENTONE 38 и BENTONE 38V (производства компании Rheox, Inc.), TIXOGEL VP (производства компании United Catalyst Corporation) и CLAYTONE 34, CLAYTONE 40 и CLAYTONE XL (производства компании Southern Clay Products, Inc.); стеаралкониум бентонит, такой как BENTONE 27 (производства компании Rheox, Inc.), TIXOGEL LG (производства компании United Catalyst Corporation) и CLAYTONE AF и CLAYTONE АРА (производства компании Southern Clay Products, Inc.); кватерний-18 (Quaternium-18)/бензальконий бентонит, такой как CLAYTONE НТ и CLAYTONE PS (производства компании Southern Clay Products, Inc.). Среди них особенно предпочтительными являются CLAYTONE AF и CLAYTONE АРА. При этом DHT-4A (производства компании Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.), модифицированный органическими анионами, представленный общей формулой (3) ниже, является особенно предпочтительным, поскольку данный слоистый неорганический минерал частично модифицирован органическими ионами. Примеры органических анионов, представленных общей формулой (3) ниже, включают HITENOL 330Т (производства компании DAI-ICHI KOGYO SEIYAKU CO., LTD.).
R1(OR2)nOSO3M общая формула (3)
В общей формуле (3) R1 обозначает С13 алкильную группу, R2 обозначает С2-С6 алкиленовую группу, n обозначает целое число от 2 до 10, и М обозначает одновалентный металлический элемент.
(Проявитель)
Проявитель в данном изобретении содержит по меньшей мере тонер по данному изобретению и дополнительно содержит выбранные подходящим образом другие необязательные ингредиенты, такие как носители. Проявитель является либо однокомпонентным проявителем или двухкомпонентным проявителем. Однако двухкомпонентный проявитель является предпочтительным с точки зрения увеличенного срока службы, когда проявитель применяют, например, в высокоскоростном принтере, который соответствует новейшим улучшениям скорости обработки информации.
Однокомпонентные проявители, использующие тонер по данному изобретению, могут проявлять меньшее отклонение в диаметре частиц тонера даже после потребления или подачи тонера и кроме того вызывают меньшее образование пленки тонера на роликах проявления или плавление тонера на элементах, таких как ракельный нож, для уменьшения толщины слоя тонера, предоставляя тем самым превосходную и стабильную способность к проявлению и формированию изображений на протяжении долговременного применения (перемешивания) проявляющего узла. Двухкомпонентные проявители, использующие тонер по данному изобретению, могут проявлять меньшее отклонение в диаметре частиц тонера даже после неоднократного потребления и подачи тонера, и превосходная и стабильная способность к проявлению поддерживается после перемешивания в проявляющем узле в течение продолжительного времени.
<Носитель>
Носитель не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбран в зависимости от целевого назначения; носитель предпочтительно имеет материал сердцевины и слой смолы на материале сердцевины.
Материал сердцевины не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбран из известных материалов. Предпочтительными являются марганец-стронциевые (Mn-Sr) материалы и марганец-магниевые (Mn-Mg) материалы с намагниченностью насыщения от 50 эме/г до 90 эме/г, и также высоконамагничиваемые материалы, такие как порошок железа (100 эме/г или более) и магнетит (от 75 эме/г до 120 эме/г), с точки зрения обеспечения надлежащей плотности изображения. Слабонамагничиваемые материалы, такие как медь-цинковые (Cu-Zn) материалы (от 30 эме/г до 80 эме/г), также являются предпочтительными с точки зрения снижения воздействия на фотопроводник со стороны остатков тонера, что является выгодным для высокого качества изображения. Они могут быть использованы по отдельности или в комбинации.
Материал сердцевины предпочтительно имеет объемный средний размер частиц от 10 мкм до 150 мкм, более предпочтительно от 20 мкм до 80 мкм.
В случае, когда объемный средний размер частиц меньше, чем 10 мкм, увеличенное количество тонкого порошка наблюдается в распределении частиц носителя по размеру, и соответственно намагниченность в расчете на частицу снижается, что может вызывать унос носителя. В случае, когда средний размер частиц больше, чем 150 мкм, удельная площадь поверхности уменьшается, что может вызывать унос тонера. Поэтому полноцветное изображение, имеющее множество сплошных участков, может не быть воспроизведено, особенно на сплошных участках.
Материал смолы не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбран из известных материалов в зависимости от целевого назначения. Его примеры включают аминосмолы, поливиниловые смолы, полистирольные смолы, галогенированные олефиновые смолы, полиэфирные смолы, поликарбонатные смолы, полиэтиленовые смолы, поливинилфторидные смолы, поливинилиденфторидные смолы, политрифторэтиленовые смолы, полигексафторпропиленовые смолы, сополимеры винилиденфторида и акрилового мономера, сополимеры винилиденфторида и винилфторида, тройные фторсополимеры, такие как тройные сополимеры тетрафторэтилена, винилиденфторида и нефторидного мономера и кремнийорганические смолы. Они могут быть использованы по отдельности или в комбинации.
Примеры аминовых смол включают карбамидоформальдегидные смолы, меламиновые смолы, бензогуанаминовые смолы, карбамидные смолы, полиамидные смолы и эпоксидные смолы. Примеры поливиниловых смол включают акриловые смолы, полиметилметакрилатные смолы, полиакрилонитрильные смолы, поливинилацетатные смолы, смолы на основе поливинилового спирта и поливинилбутиральные смолы. Примеры полистирольных смол включают полистирольные смолы и стирол-акриловые сополимерные смолы. Примеры галогенированных олефиновых смол включают поливинилхлориды. Примеры полиэфирных смол включают полиэтилентерефталатные смолы и полибутилентерефталатные смолы.
Слой смолы может содержать, например, электропроводный порошок при необходимости. Примеры электропроводного порошка включают металлический порошок, углеродную сажу, оксид титана, оксид олова и оксид цинка. Средний диаметр частиц электропроводного порошка составляет предпочтительно 1 мкм или менее. Когда средний диаметр частиц составляет более чем 1 мкм, регулирование электрического сопротивления может быть затруднено.
Слой смолы может быть сформирован, например, растворением кремнийорганических смол в растворителе, чтобы приготовить раствор материала покрытия, равномерным нанесением раствора материала покрытия на поверхность материала сердцевины посредством известных методов нанесения покрытия, с последующими сушкой и обжигом. Примеры методов нанесения покрытия включают погружение, напыление и нанесение кистью.
Растворитель не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбран в зависимости от целевого назначения. Его примеры включают толуол, ксилол, метилэтилкетон, метилизобутилкетон и целлозольв-бутилацетат.
Обжиг не ограничивается особым образом и может быть выполнен посредством внутреннего или внешнего нагревания. Примеры методов обжига включают методы с применением стационарных электрических печей, плавильных электрических печей, вращающихся электрических печей, форсуночных печей или микроволновых печей.
Содержание слоя смолы в носителе составляет предпочтительно от 0,01% по массе до 5,0% по массе. Когда содержание меньше, чем 0,01% по массе, слой смолы может быть сформирован неравномерным образом на поверхности материала сердцевины, а когда содержание больше, чем 5,0% по массе, слой смолы может становиться чрезмерно толстым, что вызывает агломерирование между носителями, и частицы носителя могут быть сформированы неравномерным образом.
Когда проявитель является двухкомпонентным проявителем, содержание носителя в двухкомпонентном проявителе не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбрано в зависимости от целевого назначения; предпочтительно содержание составляет от 90% по массе до 98% по массе, более предпочтительно от 93% по массе до 97% по массе.
(Технологический картридж)
Технологический картридж, применяемый в данном изобретении, включает по меньшей мере элемент, несущий скрытое электростатическое изображение, для переноса на себе скрытого электростатического изображения и проявляющий узел для проявления скрытого электростатического изображения на элементе, несущем скрытое электростатическое изображение, при применении проявителя по данному изобретению, чтобы сформировать видимое изображение, и дополнительно включает выбранные надлежащим образом другие узлы в соответствии с необходимостью.
Проявляющий узел включает по меньшей мере контейнер для проявителя для хранения проявителя по данному изобретению и носитель проявителя для поддержки и перемещения проявителя, хранящегося в контейнере для проявителя, и может также содержать элемент регулирования толщины слоя для регулирования толщины слоя переносимого тонера.
Технологический картридж может быть установлен с возможностью съема на различных электрофотографических устройствах для формирования изображения и предпочтительно установлен с возможностью съема на устройстве для формирования изображения в соответствии с данным изобретением, описанном далее.
Технологический картридж включает, например, как показано на фиг. 4, встроенный элемент 101, несущий скрытое электростатическое изображение, зарядный узел 102, проявляющий узел 104, узел 108 для переноса и очистной узел 107 и также другие элементы в соответствии с необходимостью. На фиг. 4 103 обозначает экспонирование, выполняемое экспонирующим узлом, и 105 обозначает среду для записи.
В процессе формирования изображения посредством применения технологического картриджа, показанного на фиг. 4, скрытое электростатическое изображение, соответствующее экспонируемому изображению, формируется на поверхности элемента 101, несущего скрытое электростатическое изображение, вращающегося в направлении стрелки, посредством заряда зарядного узла 102 и экспонирования 103, выполняемого экспонирующим узлом. Скрытое электростатическое изображение проявляется посредством проявляющего узла 104, визуализированное изображение затем перемещается к среде для записи 105 посредством узла 108 для переноса и распечатывается. Затем поверхность элемента, несущего скрытое электростатическое изображение, после переноса изображения очищается посредством очистного узла 107, с последующей разрядкой узлом устранения заряда (не показан), и эти операции выполняются повторяющимся образом.
(Способ формирования изображения и устройство для формирования изображения)
Способ формирования изображения по данному изобретению включает стадию формирования скрытого электростатического изображения, стадию проявления, стадию перемещения, стадию фиксирования и выбранные надлежащим образом другие стадии, такие как стадия разрядки, стадия очистки, стадия рециркуляции и стадия регулирования в соответствии с необходимостью.
Устройство для формирования изображения по данному изобретению включает элемент, несущий скрытое электростатическое изображение, узел формирования скрытого электростатического изображения, проявляющий узел, узел для переноса, фиксирующий узел и выбранные надлежащим образом другие узлы, такие как узел для разрядки, очистной узел, рециркуляционный узел и регулирующий узел в соответствии с необходимостью.
Стадия формирования скрытого электростатического изображения является стадией, которая формирует скрытое электростатическое изображение на элементе, несущем скрытое электростатическое изображение, и включает стадию зарядки и стадию экспонирования.
Например, материалы, формы, структуры или размеры элемента, несущего скрытое электростатическое изображение (иногда называемого «электрофотографический фотопроводник», «фотопроводник» или «элемент, несущий скрытое электростатическое изображение»), не ограничиваются особым образом и могут быть подходящим образом выбраны из известных элементов в зависимости от целевого назначения, и элемент, несущий скрытое электростатическое изображение имеет предпочтительно форму барабана. Материалы для элемента, несущего скрытое электростатическое изображение, включают неорганические фотопроводники, такие как аморфный кремний и селен, и органические фотопроводники (ОРС), такие как полисилан и фталополиметин. Среди этих материалов аморфный кремний является предпочтительным по причине его более длительной эксплуатационной долговечности.
Скрытое электростатическое изображение может быть сформировано, например, посредством равномерной зарядки поверхности элемента, несущего скрытое электростатическое изображение, и экспонирования по изображению, которое может быть выполнено в узле формирования скрытого электростатического изображения.
Узел формирования скрытого электростатического изображения включает по меньшей мере зарядное устройство, которое равномерным образом заряжает поверхность элемента, несущего скрытое электростатическое изображение (зарядный узел), и экспонирующее устройство, которое экспонирует поверхность элемента, несущего скрытое электростатическое изображение, по изображению (экспонирующий узел).
Зарядка может быть выполнена, например, посредством приложения напряжения к поверхности элемента, несущего скрытое электростатическое изображение, при применении зарядного устройства.
Зарядное устройство не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбрано в зависимости от целевого назначения. Его примеры включают известные контактные зарядные устройства, снабженные проводящим или полупроводящим роликом, щеткой, пленкой или резиновым ракельным ножом и неконтактные зарядные устройства, использующие коронные разряды, такие как коротрон и скоротрон.
Предпочтительно, чтобы зарядные устройства были размещены в контакте или не в контакте с элементом, несущим скрытое электростатическое изображение, и чтобы постоянное и переменное напряжения накладывались одно на другое и прикладывались, чтобы заряжать поверхность элемента, несущего скрытое электростатическое изображение.
Кроме того, предпочтительно, чтобы зарядные устройства являлись зарядным роликом, который расположен вблизи, однако без контактирования с ним, элемента, несущего скрытое электростатическое изображение, посредством зазора с лентой, и чтобы постоянное и переменное напряжения накладывались одно на другое и прикладывались, чтобы заряжать поверхность элемента, несущего скрытое электростатическое изображение.
Операции экспонирования могут быть выполнены посредством экспонирования поверхности элемента, несущего скрытое электростатическое изображение, по изображению при применении, например, экспонирующего устройства.
Экспонирующее устройство не ограничивается особым образом при условии, что оно может экспонировать изображение на поверхность элемента, несущего скрытое электростатическое изображение, заряженного зарядным устройством, и может быть подходящим образом выбрано в зависимости от целевого назначения. Примеры экспонирующего устройства включают оптические системы для копирования, системы с массивом стержневых линз, лазерные оптические системы и оптические системы с жидкокристаллическими затворами.
В данном изобретении может быть адаптирован способ с обратным экспонированием, в котором элемент, несущий скрытое электростатическое изображение, экспонируется по изображению с тыльной стороны.
Стадия проявления и проявляющий узел
Стадия проявления является стадией, на которой скрытое электростатическое изображение проявляют при применении тонера или проявителя по данному изобретению, чтобы сформировать видимое изображение.
Видимое изображение может быть сформировано, например, посредством проявления скрытого электростатического изображения при применении тонера или проявителя по данному изобретению, которое может быть выполнено посредством проявляющего узла.
Проявляющий узел не ограничивается особым образом при условии, что он может проявлять изображение посредством применения тонера или проявителя по данному изобретению и может быть подходящим образом выбран из известных проявляющих узлов. Например, предпочтительный проявляющий узел содержит тонер или проявитель по данному изобретению и включает узел для проявления, который может передавать проявитель контактным или бесконтактным образом скрытому электростатическому изображению.
Узел для проявления может быть сухого типа или влажного типа и может, кроме того, быть одноцветным или многоцветным. В качестве предпочтительного примера узел для проявления имеет мешалку, которая растирает и перемешивает проявитель для зарядки, и вращающийся магнитный ролик.
В узле для проявления тонер и носитель могут, например, быть смешаны и совместно перемешаны. Тонер заряжается посредством трения и образует магнитную кисть на поверхности вращающегося магнитного ролика. Поскольку магнитный ролик расположен вблизи элемента, несущего скрытое электростатическое изображение (фотопроводника), часть тонера, образующего магнитную кисть, сформированную на поверхности магнитного ролика, перемещается к поверхности элемента, несущего скрытое электростатическое изображение (фотопроводнику), вследствие силы электрического притяжения. В результате, скрытое электростатическое изображение проявляется посредством применения тонера, и видимое изображение из тонера формируется на поверхности элемента, несущего скрытое электростатическое изображение (фотопроводника).
Стадия перемещения и узел для переноса
Стадия перемещения является стадией перемещения видимого изображения к среде для записи. Предпочтительно, чтобы стадия перемещения выполнялась таким образом, что видимые изображения первоначально перемещаются на промежуточный передающий элемент, затем видимые изображения перемещаются дополнительно от промежуточного передающего элемента к среде для записи; более предпочтительно, чтобы использовались тонеры двух цветов или более, предпочтительно полноцветные тонеры, и стадия перемещения выполнялась посредством первой стадии переноса, на которой визуализированные изображения перемещаются на промежуточный передающий элемент, чтобы образовать комплексные перенесенные изображения, и второй стадии переноса, на которой комплексные перенесенные изображения переносятся к среде для записи.
Перенос видимых изображений может быть выполнен посредством зарядки элемента, несущего скрытое электростатическое изображение (фотопроводника), при применении устройства для переноса-зарядки, что может быть выполнено посредством узла для переноса. Узел для переноса предпочтительно включает узел для первичного переноса, который переносит видимые изображения к промежуточному передающему элементу, чтобы сформировать комплексные перенесенные изображения, и узел для вторичного переноса, который переносит комплексные перенесенные изображения к среде для записи.
Промежуточный передающий элемент не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбран в зависимости от целевого назначения из известных передающих элементов;
подходящие примеры включают ленту для переноса.
Узел для переноса (узел для первичного переноса и узел для вторичного переноса) предпочтительно включает по меньшей мере устройство для переноса, которое отделяет и загружает видимые изображения, сформированные на элементе, несущем скрытое электростатическое изображение (фотопроводнике), к стороне среды для записи. Узел для переноса может быть единственным или их может быть несколько.
Примеры устройства для переноса включают коронирующие устройства для переноса на основе коронного разряда, ленты для переноса, валики для переноса, прижимные валики для переноса и узлы для адгезионного перемещения.
Кроме того, среда для записи не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбран из известных сред для записи (бумаги для записи).
Стадия фиксирования является стадией, которая фиксирует видимые изображения, перенесенные к среде для записи, при применении фиксирующего узла. Фиксирование может быть выполнено для каждого цвета, перенесенного на среду для записи, или одновременно после того, как все цвета наслоены.
Фиксирующий узел не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбран в зависимости от целевого назначения; предпочтительными являются известные узлы для нагревания и приложения давления. Его примеры включают комбинации подогреваемых валиков и прижимных валиков и комбинации подогреваемых валиков, прижимных валиков и бесконечных лент.
В предпочтительном аспекте фиксирующий узел является узлом с фиксированием нагреванием, который включает элемент для подвода тепла, имеющий нагреватель, пленку, контактирующую с элементом для подвода тепла, и элемент для приложения давления, контактирующий с элементом для подвода тепла через пленку, и фиксирует нефиксированное изображение на среде для записи в то время, когда среда для записи проходит между пленкой и элементом для приложения давления. Температура нагревания в узлах для нагревания и приложения давления составляет предпочтительно от 80°C до 200°C.
Кроме того, в данном изобретении известные оптические фиксирующие узлы могут быть использованы совместно со стадией фиксирования и фиксирующим узлом или вместо них в соответствии с целевым назначением.
Стадия устранения заряда является стадией, на которой к элементу, несущему скрытое электростатическое изображение, прикладывается напряжение смещения для разрядки, которая может быть выполнена посредством узла устранения заряда.
Узел устранения заряда не ограничивается особым образом при условии, что он может прикладывать напряжение смещения для разрядки к элементу, несущему скрытое электростатическое изображение, и может быть подходящим образом выбран из известных узлов. Его примеры включают лампы для устранения заряда.
Стадия очистки является стадией, на которой остаточный тонер на элементе, несущем скрытое электростатическое изображение, удаляют, которая может быть выполнена посредством очистного узла.
Очистной узел устранения заряда не ограничивается особым образом при условии, что он может удалять остаточные тонеры на элементе, несущем скрытое электростатическое изображение, и может быть подходящим образом выбран из известных узлов. Его примеры включают очистители с магнитной кистью, очистители с электростатической щеткой, очистители с магнитным роликом, очистители с ракельным ножом, щеточные очистители и тканевые очистители.
Стадия рециркуляции является стадией, на которой тонер, удаленный на стадии очистки, возвращается обратно для применения при проявлении, которая может быть выполнена посредством рециркуляционного узла.
Рециркуляционный узел не ограничивается особым образом и может быть образован из известных узлов для переноса.
Стадия регулирования является стадией, на которой регулируются соответствующие процессы, которая может быть предпочтительно выполнена посредством регулирующего узла.
Регулирующие узлы не ограничиваются особым образом при условии, что они могут регулировать рабочие характеристики каждого узла и могут быть подходящим образом выбраны в зависимости от целевого назначения. Их примеры включают такие приборы, как контроллеры последовательности или компьютеры.
Аспект способа формирования изображения с применением устройства для формирования изображения по данному изобретению будет теперь описан при ссылках на фиг. 5. Устройство 100 для формирования изображения, показанное на фиг. 5, снабжено барабаном 10 со слоем фотопроводника (на который далее делается ссылка как на «фотопроводник 10») в качестве электростатического элемента, несущего скрытое электростатическое изображение, зарядным роликом 20 в качестве зарядного узла, экспонирующим устройством 30 в качестве экспонирующего узла, узлом 40 для проявления в качестве проявляющего узла, промежуточным передающим элементом 50, узлом 60 для очистки в качестве очистного средства, имеющим очистной ракельный нож, и лампу 70 для устранения заряда в качестве узла для устранения заряда.
Промежуточный передающий элемент 50 является бесконечной лентой, протянутой поверх трех роликов 51, размещенных с внутренней стороны ленты, и спроектированных таким образом, чтобы иметь возможность перемещения в направлении, указанном стрелкой на фиг. 5. Некоторые из трех роликов 51 функционируют в качестве ролика для переноса со смещением, обладающего возможностью выполнения определенного смещения для переноса (первичного смещения для переноса), по отношению к промежуточному передающему элементу 50. Очистной ракельный нож 90 для промежуточного передающего элемента размещен вблизи промежуточного передающего элемента 50, и валик 80 для переноса в качестве узла для переноса, способный к приложению смещения для переноса для переноса (вторичного переноса) видимого изображения (изображения из тонера) на среду 95 для записи, размещен напротив промежуточного передающего элемента 50. В области, окружающей промежуточный передающий элемент 50, расположено коронное зарядное устройство 58 для подачи электрического заряда к видимому изображению на промежуточной ленте 50 для переноса между поверхностью контакта фотопроводника 10 и промежуточного передающего элемента 50 и поверхностью контакта промежуточного передающего элемента 50 и среды 95 для записи в направлении вращения промежуточного передающего элемента 50.
Узел 40 для проявления сконструирован с применением ленты 41 для проявления в качестве носителя проявителя, узел 45К для проявления черного цвета, узел 45Y для проявления желтого цвета, узел 45М для проявления пурпурного цвета и узел 45С для проявления голубого цвета, расположенные совместно в области, окружающей ленту 41 для проявления. Узел 45К для проявления черного цвета снабжен контейнером 42К для проявителя, роликом 43К для подачи проявителя и роликом проявления 44К. Узел 45Y для проявления желтого цвета снабжен контейнером 42Y для проявителя, роликом 43Y для подачи проявителя и роликом проявления 44Y. Узел 45М для проявления пурпурного цвета снабжен контейнером 42М для проявителя, роликом 43М для подачи проявителя и роликом проявления 44М. Узел 45С для проявления голубого цвета снабжен контейнером 42С для проявителя, роликом 43С для подачи проявителя и роликом проявления 44С. Лента 41 для проявления является бесконечной лентой и протянута между несколькими роликами ленты в качестве вращающихся элементов, и часть ленты 41 для проявления контактирует с фотопроводником 10.
Например, зарядный ролик 20 заряжает фотопроводник 10 равномерным образом в устройстве 100 для формирования изображения, показанном на фиг. 5. Экспонирующее устройство 30 экспонирует изображение на фотопроводнике 10 и образует скрытое электростатическое изображение. Скрытое электростатическое изображение, сформированное на барабане 10 со слоем фотопроводника, затем проявляется тонером, подаваемым из узла 40 для проявления, чтобы образовать видимое изображение (изображение из тонера). Видимое изображение (изображение из тонера) затем переносится (в качестве первичного переноса) на промежуточный передающий элемент 50 посредством напряжения, прикладываемого от ролика 51, и переносится (в качестве вторичного переноса) на бумагу 95 для переноса. В результате перенесенное изображение формируется на бумаге 95 для переноса. Остаточный тонер на фотопроводнике 10 удаляется посредством узла 60 для очистки, и заряд, созданный на фотопроводнике 10, временно удаляется посредством лампы 70 для устранения заряда.
Другой аспект для выполнения способа формирования изображения в соответствии с данным изобретением, выполняемого устройством для формирования изображений, будет описан со ссылками на фиг. 6. Устройство 100 для формирования изображения, как показано на фиг. 6, имеет такую же конструкцию, что и устройство 100 для формирования изображения, показанное на фиг. 5, за исключением того, что оно не снабжено лентой 41 для проявления, и узел 45К для проявления черного цвета, узел 45Y для проявления желтого цвета, узел 45М для проявления пурпурного цвета и узел 45С для проявления голубого цвета размещены в области, окружающей фотопроводник 10, при непосредственном обращении к его поверхности, и достигает такого же эффекта, что и устройство 100 для формирования изображения, показанное на фиг. 5. Цифровые обозначения, использованные на фиг. 6, соответствуют тем, что использованы на фиг. 5.
Еще один аспект для выполнения способа формирования изображения в соответствии с данным изобретением, выполняемого устройством для формирования изображений, будет описан со ссылками на фиг. 7. Тандемное устройство для формирования изображения, показанное на фиг. 7, является тандемным устройством для формирования цветного изображения. Тандемное устройство для формирования изображения включает основную часть 150 копировального аппарата, поддон 200 для подачи листов бумаги, сканер 300 и устройство 400 автоматической подачи оригиналов (ADF).
Основная часть 150 копировального аппарата содержит промежуточный передающий элемент 50 в виде бесконечной ленты в его центральной части. Промежуточный передающий элемент 50 натянут на поддерживающих роликах 14, 15 и 16 и сконфигурирован таким образом, что вращается в направлении часовой стрелки на фиг. 7. Рядом с поддерживающим роликом 15 размещен узел 17 для очистки промежуточного передающего элемента 50. Узел 17 для очистки может удалять остаточный тонер на промежуточном передающем элементе 50. Над промежуточным передающим элементом 50, натянутым на поддерживающих роликах 14 и 15, четыре узла 18 для формирования изображения желтого, голубого, пурпурного и черного цвета расположены параллельно в направлении перемещения промежуточного передающего элемента 50, чтобы тем самым образовать тандемный узел 120 для проявления. Смежным образом с тандемным узлом 120 для проявления размещено экспонирующее устройство 21. Узел 22 для вторичного переноса расположен на стороне промежуточного передающего элемента 50, противоположной той, причем расположен тандемный узел 120 для проявления. Узел 22 для вторичного переноса включает ленту 24 для вторичного переноса в виде бесконечной ленты, которая натянута на пару роликов 23. Узел 22 для вторичного переноса сконфигурирован таким образом, что среда для записи (лист для переноса), перемещаемая на ленте 24 для вторичного переноса, контактирует с промежуточным передающим элементом 50. Смежным образом с узлом 22 для вторичного переноса размещен фиксирующий узел 25. Фиксирующий узел 25 включает фиксирующую ленту 26, которая является бесконечной лентой, и прижимной валик 27, который расположен таким образом, что соприкасается с фиксирующей лентой 26.
В тандемном устройстве для формирования изображения инвертор 28 листов размещен вблизи узла 22 для вторичного переноса и фиксирующего узла 25. Инвертор 28 листов сконфигурирован, чтобы переворачивать лист для переноса для того, чтобы сформировать изображения на обеих сторонах листа для переноса.
Полноцветное изображение (цветную копию) формируют посредством тандемного узла 120 для проявления следующим образом. Первоначально документ размещают на оригиналодержателе 130 для документа устройства 400 автоматической подачи оригиналов (ADF). В качестве альтернативы устройство 400 автоматической подачи оригиналов открывают, документ помещают на контактное стекло 32 сканера 300, и устройство 400 автоматической подачи оригиналов закрывают, чтобы прижать документ.
При нажатии на пусковой выключатель (не показан) документ, помещенный на устройство 400 автоматической подачи оригиналов, переносится на контактное стекло 32. В случае, когда документ первоначально размещают на контактном стекле 32, сканер 300 сразу же приводится в действие, и начинают функционировать первая каретка 33 и вторая каретка 34. Свет поступает от источника света первой каретки 33 к документу, и свет, отраженный от документа, затем отражается ко второй каретке 34. Отраженный свет затем отражается зеркалом второй каретки 34 и проходит через линзу 35 для формирования изображения в считывающий датчик 36, чтобы тем самым считать цветной документ (цветное изображение). Считанное цветное изображение разделяется на информацию об изображении черного, желтого, пурпурного и голубого цвета.
Информация о каждом изображении черного, желтого, пурпурного и голубого цвета передается в соответствующие узлы 18 для формирования изображения (узел для формирования черного изображения, узел для формирования желтого изображения, узел для формирования пурпурного изображения и узел для формирования голубого изображения) тандемного узла 120 для проявления и затем изображения из тонеров черного, желтого, пурпурного и голубого цвета отдельно формируются в каждом узле 18 для формирования изображения. В отношении каждого из узлов 18 для формирования изображения (узла для формирования черного изображения, узла для формирования желтого изображения, узла для формирования пурпурного изображения и узла для формирования голубого изображения) тандемного узла 120 для проявления, как показано на фиг. 8, в них размещены элемент 10, несущий скрытое электростатическое изображение (элемент, несущий скрытое электростатическое изображение для черного цвета 10К, элемент, несущий скрытое электростатическое изображение для желтого цвета 10Y, элемент, несущий скрытое электростатическое изображение для пурпурного цвета 10М, и элемент, несущий скрытое электростатическое изображение для голубого цвета 10С), зарядное устройство 160, которое равномерным образом заряжает элемент 10, несущий скрытое электростатическое изображение, экспонирующее устройство, которое экспонирует (L на фиг. 8) элемент 10, несущий скрытое электростатическое изображение, на основе информации о каждом цветном изображении, чтобы тем самым сформировать скрытое электростатическое изображение, соответствующее каждому цветному изображению на элементе 10, несущем скрытое электростатическое изображение, проявляющий узел 61, который проявляет скрытое электростатическое изображение соответствующим цветным тонером (черным тонером, желтым тонером, пурпурным тонером и голубым тонером), чтобы сформировать изображение из тонера каждого цвета, электризатор 62 для переноса для перемещения изображения из тонера к промежуточному передающему элементу 50, узел 63 для очистки и узел 64 для устранения заряда. Соответственно каждое из одноцветных изображений (черное изображение, желтое изображение, пурпурное изображение и голубое изображение) может быть сформировано на основе соответствующей информации о цветном изображении. Соответственно полученное черное изображение из тонера, сформированное на элементе, несущем скрытое электростатическое изображение для черного цвета 10К, желтое изображение из тонера, сформированное на элементе, несущем скрытое электростатическое изображение для желтого цвета 10Y, пурпурное изображение из тонера, сформированное на элементе, несущем скрытое электростатическое изображение для пурпурного цвета 10М, и голубое изображение из тонера, сформированное на элементе, несущем скрытое электростатическое изображение для голубого цвета 10С, последовательно переносятся (в качестве первичного переноса) на промежуточный передающий элемент 50, который вращается посредством поддерживающих роликов 14, 15 и 16. Эти изображения из тонера накладываются одно на другое на промежуточном передающем элементе 50 с образованием составного цветного изображения (цветного перенесенного изображения).
Один из подающих роликов 142 поддона 200 для подачи вращается селективным образом, листы (листы для записи) выпускаются из одной из нескольких кассет 144 в накопителе бумаги 143 и отделяются листоотделяющим роликом 145 один за другим в проход 146 механизма подачи, перемещаются транспортирующим роликом 147 в проход 148 механизма подачи в основной части 150 копировального аппарата и сталкиваются с роликом регистрации 49. В качестве альтернативы один из подающих роликов 142 вращается, чтобы выпускать листы (листы для записи) из лотка 54 для ручной подачи, и листы отделяются листоотделяющим роликом 145 один за другим в проход 53 механизма подачи, перемещаются один за другим и затем сталкиваются с роликом регистрации 49. Следует заметить, что ролик регистрации 49 обычно заземлен, однако к нему может быть приложено напряжение смещения для удаления бумажной пыли листов. Ролик регистрации 49 вращается синхронно с перемещением составного цветного изображения (цветного перенесенного изображения) на промежуточный передающий элемент 50, чтобы переместить лист (лист для записи) между промежуточным передающим элементом 50 и вторичным узлом 22 для переноса, и составное цветное изображение переносится (в качестве вторичного переноса) на лист (лист для записи) посредством действия вторичного узла 22 для переноса. После переноса изображения из тонера остаточный тонер на промежуточном передающем элементе 50 удаляется посредством узла 17 для очистки промежуточного передающего элемента.
Лист (лист для записи), на который было перенесено цветное изображение, перемещается вторичным узлом 22 для переноса в фиксирующий узел 25, подвергается воздействию нагревания и давления в фиксирующем узле 25, чтобы зафиксировать составное цветное изображение (цветное перенесенное изображение) на листе (листе для записи). После этого лист (лист для записи), направление которого изменяется посредством действия переключаемого ракельного ножа 55, выпускается выпускным роликом 56 и укладывается на выходной лоток 57. В качестве альтернативы лист изменяет направление своего перемещения посредством действия переключаемого ракельного ножа 55 в инвертор 28 листов, переворачивается, перемещается снова в позицию переноса и подвергается формированию изображения на его тыльной поверхности. Лист, несущий изображения на обеих его сторонах, затем выпускается с помощью выпускного ролика 56 и укладывается на выходной лоток 57.
Примеры
Данное изобретение будет далее описано подробно посредством примеров и сравнительных примеров. Следует заметить, что единица измерения «часть(и)» означает часть(и) по массе.
Метод измерения свойств компонентов, используемых в примерах и сравнительных примерах
(Измерение молекулярной массы)
Прибор: GPC (продукт компании TOSOH CORPORATION)
Детектор: RI
Температура измерения: 40°C
Подвижная фаза: тетрагидрофуран
Расход: 0,45 мл/мин
Молекулярные массы Mn и Mw являются соответственно среднечисленной молекулярной массой и среднемассовой молекулярной массой, которые измеряют посредством гель проникающей хроматографии (GPC) при применении в качестве стандарта калибровочной кривой, полученной с помощью образцов полистирола, каждый из которых имеет известную молекулярную массу.
(Измерение температуры стеклования (Tg))
Прибор: ДСК (Q2000, продукт компании ТА Instruments)
от 5 мг до 10 мг образца загружали в легкогерметизируемый алюминиевый поддон, который затем подвергали следующей процедуре измерений:
первое нагревание: от 30°C до 220°C, 5°C/мин, причем после достижения 220°C образец поддерживали при 220°C в течение 1 мин;
Охлаждение: образец быстро охлаждали до -60°C без регулирования температуры, причем после достижения -60°C образец поддерживали при -60°C в течение 1 мин; и
второе нагревание: от 60°C до 180°C, 5°C/мин.
Методом средней точки в соответствии со способом, описанным в ASTM D3418/82, температуру стеклования измеряли из термограммы, полученной при втором нагревании, и оценивали.
(Измерение средней величины максимальных диаметров Ферета)
Прибор: АСМ (MFP-3D, продукт компании Asylum Technology Co., Ltd.)
- Кантилевер: OMCL-AC240TS-C3
- Целевая амплитуда: 0,5 В
- Процент целевого смещения: -5%
- Заданная амплитуда: 315 мВ
- Частота сканирования: 1 Гц
- Точки отсчета при сканировании: 256×256
- Угол сканирования: 0°
Блок связующей смолы разрезали при указанных ниже условиях с помощью ультрамикротома ULTRACUT UCT (продукта компании Leica) и исследовали вырезанную часть:
- Толщина разреза: 60 нм
- Скорость резания: 0,4 мм/с
- Алмазный нож (Ultra Sonic 35°) используют.
Полученное АСМ фазовое изображение бинаризировали на основе промежуточного значения между максимальной величиной и минимальной величиной разности фаз фазового изображения, чтобы тем самым получить бинаризованное изображение. Десять изображений выбирали из площади 300 нм × 300 нм бинаризованного изображения, и 30 областей первой разности фаз, образованных первыми пикселями, выбирали в порядке убывания максимального диаметра Ферета; т.е. максимальные диаметры Ферета выбранных 30 областей первой разности фаз были выбраны из наибольших по отношению к 30-му наибольшему диаметру. Затем эти наибольшие по отношению к 30-му наибольшему диаметру максимальные диаметры Ферета усредняли, чтобы получить среднее значение максимальных диаметров Ферета.
Пример изготовления 1
(Синтез связующей смолы 1)
В реакционный сосуд на 300 мл, снабженный конденсатором, мешалкой и трубкой для введения азота, загружали спиртовый компонент и кислотные компоненты в пропорции, указанной в таблице 1, таким образом, что общее количество реагентов становилось равным 250 г. Кроме того, тетраизопропоксид титана (1000 млн-1 по отношению к компонентам смолы) также загружали в реакционный сосуд в качестве катализатора полимеризации. При протекании азота результирующую смесь нагревали до 200°C в течение примерно 4 часов и затем нагревали до 230°C в течение 2 часов, чтобы тем самым выполнить реакцию до тех пор, пока не переставал создаваться погон компонентов. После этого реакционной смеси дополнительно предоставляли возможность реагировать при пониженном давлении от 10 мм рт.ст. до 15 мм рт.ст.(1,33-2,0 кПа) в течение 5 часов, чтобы тем самым получить [полиэфирный инициатор 1].
Среднечисленная молекулярная масса Mn и температура стеклования Tg полученного [полиэфирного инициатора 1] представлены в таблице 2.
Затем [полиэфирный инициатор 1], L-лактид и D-лактид загружали при пропорции, указанной в таблице 2, в реакционный резервуар в виде автоклава, снабженный термометром и мешалкой. Кроме того, терефталат титана добавляли к результирующей смеси в таком количестве, что его конечная концентрация становилась равной 1% по массе. После того как реакционный резервуар в виде автоклава был продут азотом, смеси предоставляли возможность полимеризоваться при 160°C в течение 6 часов, чтобы синтезировать [связующую смолу 1]. Среднемассовая молекулярная масса Mw, среднечисленная молекулярная масса Mn и температура стеклования Tg полученной [связующей смолы 1] представлены в таблице 6-1.
Пример изготовления 2
(Синтез связующей смолы 2)
[Связующую смолу 2] синтезировали таким же образом, что и в примере изготовления 1, за исключением того, что количество загружаемого [полиэфирного инициатора 1] изменяли до количества, указанного в таблице 2. Среднемассовая молекулярная масса Mw, среднечисленная молекулярная масса Mn и температура стеклования Tg полученной [связующей смолы 2] представлены в таблице 6-1.
Пример изготовления 3
(Синтез связующей смолы 3)
[Связующую смолу 3] синтезировали таким же образом, что и в примере изготовления 1, за исключением того, что количество загружаемого [полиэфирного инициатора 1] изменяли до количества, указанного в таблице 2. Среднемассовая молекулярная масса Mw, среднечисленная молекулярная масса Mn и температура стеклования Tg полученной [связующей смолы 3] представлены в таблице 6-1.
Пример изготовления 4
(Синтез связующей смолы 4)
В реакционный сосуд на 300 мл, снабженный конденсатором, мешалкой и трубкой для введения азота, загружали спиртовый компонент и кислотные компоненты в пропорции, указанной в таблице 1, таким образом, что общее количество реагентов становилось равным 250 г. Кроме того, тетраизопропоксид титана (1000 млн-1 по отношению к компонентам смолы) также загружали в реакционный сосуд в качестве катализатора полимеризации. При протекании азота результирующую смесь нагревали до 200°C в течение примерно 4 часов и затем нагревали до 230°C в течение 2 часов, чтобы тем самым выполнить реакцию до тех пор, пока не переставал создаваться погон компонентов. После этого реакционной смеси дополнительно предоставляли возможность реагировать при пониженном давлении от 10 мм рт.ст. до 15 мм рт.ст.(1,33-2,0 кПа) в течение 5 часов, чтобы тем самым получить [полиэфирный инициатор 2].
Среднечисленная молекулярная масса Mn и температура стеклования Tg полученного [полиэфирного инициатора 2] представлены в таблице 2.
Затем [полиэфирный инициатор 2], L-лактид и D-лактид загружали при пропорции, указанной в таблице 2, в реакционный резервуар в виде автоклава, снабженный термометром и мешалкой. Кроме того, терефталат титана добавляли к результирующей смеси в таком количестве, что его конечная концентрация становилась равной 1% по массе. После того как реакционный резервуар в виде автоклава был продут азотом, смеси предоставляли возможность полимеризоваться при 160°C в течение 6 часов, чтобы синтезировать [связующую смолу 4]. Среднемассовая молекулярная масса Mw, среднечисленная молекулярная масса Mn и температура стеклования Tg полученной [связующей смолы 4] представлены в таблице 6-1.
Пример изготовления 5
(Синтез связующей смолы 5)
В реакционный сосуд на 300 мл, снабженный конденсатором, мешалкой и трубкой для введения азота, загружали спиртовый компонент и кислотные компоненты в пропорции, указанной в таблице 1, таким образом, что общее количество реагентов становилось равным 250 г. Кроме того, тетраизопропоксид титана (1000 млн-1 по отношению к компонентам смолы) также загружали в реакционный сосуд в качестве катализатора полимеризации. При протекании азота результирующую смесь нагревали до 200°C в течение примерно 4 часов и затем нагревали до 230°C в течение 2 часов, чтобы тем самым выполнить реакцию до тех пор, пока не переставал создаваться погон компонентов. После этого реакционной смеси дополнительно предоставляли возможность реагировать при пониженном давлении от 10 мм рт.ст. до 15 мм рт.ст.(1,33-2,0 кПа) в течение 5 часов, чтобы тем самым получить [полиэфирный инициатор 3].
Среднечисленная молекулярная масса Mn и температура стеклования Tg полученного [полиэфирного инициатора 3] представлены в таблице 2.
Затем [полиэфирный инициатор 3], L-лактид и D-лактид загружали при пропорции, указанной в таблице 2, в реакционный резервуар в виде автоклава, снабженный термометром и мешалкой. Кроме того, терефталат титана добавляли к результирующей смеси в таком количестве, что его конечная концентрация становилась равной 1% по массе. После того, как реакционный резервуар в виде автоклава был продут азотом, смеси предоставляли возможность полимеризоваться при 160°C в течение 6 часов, чтобы синтезировать [связующую смолу 5]. Среднемассовая молекулярная масса Mw, среднечисленная молекулярная масса Mn и температура стеклования Tg полученной [связующей смолы 5] представлены в таблице 6-1.
Пример изготовления 6
(Синтез связующей смолы 6)
В реакционный сосуд на 300 мл, снабженный конденсатором, мешалкой и трубкой для введения азота, загружали спиртовый компонент и кислотные компоненты в пропорции, указанной в таблице 1, таким образом, что общее количество реагентов становилось равным 250 г. Кроме того, тетраизопропоксид титана (1000 млн-1 по отношению к компонентам смолы) также загружали в реакционный сосуд в качестве катализатора полимеризации. При протекании азота результирующую смесь нагревали до 200°C в течение примерно 4 часов и затем нагревали до 230°C в течение 2 часов, чтобы тем самым выполнить реакцию до тех пор, пока не переставал создаваться погон компонентов. После этого реакционной смеси дополнительно предоставляли возможность реагировать при пониженном давлении от 10 мм рт.ст. до 15 мм рт.ст.(1,33-2,0 кПа) в течение 5 часов, чтобы тем самым получить [полиэфирный инициатор 4].
Среднечисленная молекулярная масса Mn и температура стеклования Tg полученного [полиэфирного инициатора 4] представлены в таблице 2.
Затем [полиэфирный инициатор 4], L-лактид и D-лактид загружали при пропорции, указанной в таблице 2, в реакционный резервуар в виде автоклава, снабженный термометром и мешалкой.
Кроме того, терефталат титана добавляли к результирующей смеси в таком количестве, что его конечная концентрация становилась равной 1% по массе. После того, как реакционный резервуар в виде автоклава был продут азотом, смеси предоставляли возможность полимеризоваться при 160°C в течение 6 часов, чтобы синтезировать [связующую смолу 6]. Среднемассовая молекулярная масса Mw, среднечисленная молекулярная масса Mn и температура стеклования Tg полученной [связующей смолы 6] представлены в таблице 6-1.
Пример изготовления 7
(Синтез связующей смолы 7)
Сложный полиэфирполиол (продукт компании Sumitomo Bayer Urethane Co., Ltd., DESMOPHEN 1652, среднечисленная молекулярная масса: примерно 1100, гидроксильное число: 53 мгКОН/г), служащий в качестве инициатора, L-лактид и D-лактид загружали при пропорции, указанной в таблице 2, в реакционный резервуар в виде автоклава, снабженный термометром и мешалкой. Кроме того, терефталат титана добавляли к результирующей смеси в таком количестве, что его конечная концентрация становилась равной 1% по массе. После того, как реакционный резервуар в виде автоклава был продут азотом, смеси предоставляли возможность полимеризоваться при 160°C в течение 6 часов, чтобы синтезировать [связующую смолу 7]. Среднемассовая молекулярная масса Mw, среднечисленная молекулярная масса Mn и температура стеклования Tg полученной [связующей смолы 7] представлены в таблице 6-1.
Пример изготовления 8
(Синтез связующей смолы 8)
Политетраметиленгликоль (продукт компании DuPont Co., Ltd., TERATHANE 2000, среднечисленная молекулярная масса: примерно 2,000), служащий в качестве инициатора, L-лактид и D-лактид загружали при пропорции, указанной в таблице 2, в реакционный резервуар в виде автоклава, снабженный термометром и мешалкой. Кроме того, терефталат титана добавляли к результирующей смеси в таком количестве, что его конечная концентрация становилась равной 1% по массе. После того, как реакционный резервуар в виде автоклава был продут азотом, смеси предоставляли возможность полимеризоваться при 160°C в течение 6 часов, чтобы синтезировать [связующую смолу 8]. Среднемассовая молекулярная масса Mw, среднечисленная молекулярная масса Mn и температура стеклования Tg полученной [связующей смолы 8] представлены в таблице 6-1.
Пример изготовления 9
(Синтез связующей смолы 9)
Сложный полиэфирполиол (продукт компании Sumitomo Bayer Urethane Co., Ltd., DESMOPHEN 1200, среднечисленная молекулярная масса: примерно 1000, гидроксильное число: 165 мгКОН/г), служащий в качестве инициатора, L-лактид и D-лактид загружали при пропорции, указанной в таблице 2, в реакционный резервуар в виде автоклава, снабженный термометром и мешалкой. Кроме того, терефталат титана добавляли к результирующей смеси в таком количестве, что его конечная концентрация становилась равной 1% по массе. После того, как реакционный резервуар в виде автоклава был продут азотом, смеси предоставляли возможность полимеризоваться при 160°C в течение 6 часов, чтобы синтезировать [связующую смолу 9]. Среднемассовая молекулярная масса Mw, среднечисленная молекулярная масса Mn и температура стеклования Tg полученной [связующей смолы 9] представлены в таблице 6-1.
Пример изготовления 10
(Синтез связующей смолы 10)
В реакционный сосуд на 300 мл, снабженный конденсатором, мешалкой и трубкой для введения азота, загружали спиртовые компоненты и кислотные компоненты в пропорции, указанной в таблице 1, таким образом, что общее количество реагентов становилось равным 250 г. Кроме того, тетраизопропоксид титана (1000 млн-1 по отношению к компонентам смолы) также загружали в реакционный сосуд в качестве катализатора полимеризации. При протекании азота результирующую смесь нагревали до 200°C в течение примерно 4 часов и затем нагревали до 230°C в течение 2 часов, чтобы тем самым выполнить реакцию до тех пор, пока не переставал создаваться погон компонентов. После этого реакционной смеси дополнительно предоставляли возможность реагировать при пониженном давлении от 10 мм рт.ст. до 15 мм рт.ст. (1,33-2,0 кПа) в течение 5 часов, чтобы тем самым получить [полиэфирный инициатор 5].
Среднечисленная молекулярная масса Mn и температура стеклования Tg полученного [полиэфирного инициатора 5] представлены в таблице 2.
Затем [полиэфирный инициатор 5], L-лактид и D-лактид загружали при пропорции, указанной в таблице 2, в реакционный резервуар в виде автоклава, снабженный термометром и мешалкой. Кроме того, терефталат титана добавляли к результирующей смеси в таком количестве, что его конечная концентрация становилась равной 1% по массе. После того, как реакционный резервуар в виде автоклава был продут азотом, смеси предоставляли возможность полимеризоваться при 160°C в течение 6 часов, чтобы синтезировать [связующую смолу 10]. Среднемассовая молекулярная масса Mw, среднечисленная молекулярная масса Mn и температура стеклования Tg полученной [связующей смолы 10] представлены в таблице 6-1.
Пример изготовления 11
(Синтез связующей смолы 11)
43,8 части 1,2-пропиленгликоля, 44,8 части сложного диметилового эфира терефталевой кислоты, 11,2 части адипиновой кислоты и 0,2 части тетрабутоксититаната (в качестве катализатора конденсации) помещали в реакционный резервуар, снабженный охлаждающей трубкой, мешалкой и трубкой для введения газообразного азота, предоставляя возможность протекания реакции в течение 8 часов при 180°C при потоке газообразного азота, с последующим протеканием реакции в течение 4 часов при 230°C. Затем реакцию выполняли при пониженном давлении от 5 мм рт.ст. до 20 мм рт.ст. (0,67-2,66 кПа), и, когда температура размягчения достигала 150°C, реакционный продукт извлекали. Извлеченный реакционный продукт охлаждали и измельчали, чтобы получить [полиэфирный инициатор 6]. Среднечисленная молекулярная масса Mn и температура стеклования Tg полученного [полиэфирного инициатора 6] представлены в таблице 2.
После этого [полиэфирный инициатор 6], L-лактид и D-лактид загружали в реакционный резервуар в виде автоклава, снабженный термометром и мешалкой, при пропорции, указанной в таблице 2. Кроме того, терефталат титана добавляли к результирующей смеси в таком количестве, что его конечная концентрация становилась равной 1% по массе. После того как реакционный резервуар в виде автоклава был продут азотом, смеси предоставляли возможность полимеризоваться при 160°C в течение 6 часов, чтобы синтезировать [связующую смолу 11]. Среднемассовая молекулярная масса Mw, среднечисленная молекулярная масса Mn и температура стеклования Tg полученной [связующей смолы 11] представлены в таблице 6-1.
Пример изготовления 12
(Синтез связующей смолы 12)
Лауриловый спирт, служащий в качестве инициатора, L-лактид и D-лактид загружали в реакционный резервуар в виде автоклава, снабженный термометром и мешалкой, при пропорции, указанной в таблице 2. Кроме того, терефталат титана добавляли к результирующей смеси в таком количестве, что его конечная концентрация становилась равной 1% по массе. После того, как реакционный резервуар в виде автоклава был продут азотом, смеси предоставляли возможность полимеризоваться при 160°C в течение 6 часов, чтобы синтезировать [связующую смолу 12]. Среднемассовая молекулярная масса Mw, среднечисленная молекулярная масса Mn и температура стеклования Tg полученной [связующей смолы 12] представлены в таблице 6-1.
Примеры изготовления 13-23
(Синтез связующих смол с b-1 по b-11)
Связующие смолы от [связующей смолы b-1] до [связующей смолы b-10] и [связующую смолу b-11] примеров изготовления 13-22 и 23 соответственно синтезировали таким же образом, что и в примерах изготовления 1-10 и 12. Среднечисленная молекулярная масса Mn и температура стеклования Tg полученных полиэфирных инициаторов от [полиэфирного инициатора 1] до [полиэфирного инициатора 5] представлены в таблице 3. Среднемассовая молекулярная масса Mw, среднечисленная молекулярная масса Mn и температура стеклования Tg полученной [связующей смолы 12] представлены в таблице 7-1.
Каждую из полученных связующих смол 1-12 и с b-1 по b-11 обследовали с помощью АСМ в полуконтактном режиме, чтобы получить фазовое изображение, которое затем бинаризировали на основе промежуточного значения между максимальной величиной и минимальной величиной разности фаз фазового изображения, чтобы тем самым получить бинаризованное изображение. В связующих смолах 1-8, 10, b-1 по b-8 и b-10 области первой разности фаз, соответствующие областям, имеющим большие разности фаз, были найдены диспергированными в области второй разности фаз, соответствующей областям, имеющим меньшие разности фаз. Однако в связующих смолах 9, 11-12, b-9 и b-11 области первой разности фаз с большими разностями фаз были не найдены диспергированными во второй области разности фаз с меньшими разностями фаз. В их изображениях, области первой разности фаз не отличались от шума в изображении, и определение доменов и диаметров Ферета не могло быть выполнено. В отношении связующих смол 1-8, 10, b-1 по b-8 и b-10, причем области первой разности фаз с большими разностями фаз были найдены диспергированными в области второй разности фаз с меньшими разностями фаз, средняя величина максимальных диаметров Ферета областей первой разности фаз больших разностей фаз в дисперсионной фазе была получена. Результаты представлены в таблицах 6-1 и 7-1.
Фиг. 1 представляет собой фазовое изображение связующей смолы 1, которое было получено измерением с помощью АСМ в полуконтактном режиме. Фиг. 2 представляет собой бинаризованное изображение фазового изображения, которое было бинаризировано на основе промежуточного значения между максимальной величиной и минимальной величиной разностей фаз фазового изображения. Фиг. 3 представляет собой фазовое изображение связующей смолы 9, которое было получено измерением с помощью АСМ в полуконтактном режиме.
Была рассчитана величина (Tg-(TgA×МА/(МА+МВ)+TgB×МВ/(МА+МВ))), причем МА обозначает общее количество L-лактида и D-лактида, TgB обозначает температуру стеклования инициатора, и MB обозначает количество загруженного инициатора, как показано в таблице 2. Следует заметить, что TgA обозначает температуру стеклования [связующей смолы 12]. Причина выбора [связующей смолы 12] заключается в следующем. А именно, количество инициатора было довольно низким в [связующей смоле 12], и, кроме того, молекулярная масса [связующей смолы 12] была довольно низкой и, соответственно, [связующая смола 12] может рассматриваться как смола почти чистой полимолочной кислоты. Когда соотношение L/D является одинаковым, температура стеклования [связующей смолы 12] может быть приближена к температуре стеклования звеньев полимолочной кислоты других связующих смол. Результаты представлены в таблицах 6-1 и 7-1.
Пример изготовления 24
(Изготовление смолы а-1)
В автоклаве смесь, содержащую 1,578 части терефталевой кислоты, 83 части изофталевой кислоты, 374 части этиленгликоля и 730 частей неопентилгликоля нагревали при 260°C в течение 2,5 часов и подвергали реакции эстерификации. Затем добавляли 0,262 части диоксида германия в качестве катализатора, температуру системы увеличивали до 280°C в пределах 30 минут, и давление системы постепенно снижали таким образом, что оно становилось 0,1 мм рт.ст. (13,3 Па) через 1 час. При этих условиях дополнительно продолжали реакцию поликонденсации. Через 1,5 часа давление системы изменяли до нормального давления при применении газообразного азота, температуру системы уменьшали, и, когда она становилась равной 260°C, добавляли 50 частей изофталевой кислоты и 38 частей тримеллитового ангидрида. Ингредиенты перемешивали при 255°C в течение 30 минут и затем извлекали в форме листа и затем лист охлаждали до комнатной температуры, после чего измельчали машиной для измельчения и просеивали таким образом, чтобы получить полиэфирную смолу [смолу а-1], соответствующую размеру отверстий сита от 1 мм до 6 мм. Результаты анализа [смолы а-1] представлены в таблице 4.
Примеры изготовления 25 и 26
(Изготовление смолы а-2 и смолы а-3)
[Смолу а-2] и [смолу а-3] получали в качестве полиэфирных смол примеров 25 и 26 таким же образом, что и в примере изготовления 24, за исключением того, что пропорцию спиртовых компонентов и кислотных компонентов изменяли, как показано в таблице 4. Результаты анализа каждой смолы представлены в таблице 4.
Пример изготовления 27
(Приготовление жидкой дисперсии тонких частиц W-1)
В стеклянный сосуд на 2 л с рубашкой загружали следующие компоненты: 200 частей [смолы а-1]; 35 частей моно-н-бутилового эфира этиленгликоля; 459 частей поливинилового спирта («UNITIKA POVAL» 050G производства компании UNITIKA LTD.); 0,5%-ного по массе водного раствора (далее в данном документе называемого как «PVA-1»); и N,N-диметилэтаноламин (далее в данном документе также называемый как «DMEA») в эквивалентном количестве, превышающем в 1,2 раза количество всех карбоксильных групп, содержащихся в полиэфирной смоле. Когда эти ингредиенты были перемешаны в открытой системе при 6000 об/мин при применении настольного прибора HOMO DISPER (Т. К. ROBOMIX, производства компании Primix Corp.), было подтверждено, что вещество в форме частиц смолы не осаждалось в нижней части сосуда, а находилось в полностью суспендированном состоянии. Это состояние поддерживали, и через 10 минут после этого горячую воду пропускали через рубашку, чтобы выполнить нагревание. Когда температура в сосуде достигала 68°C, скорость вращения, при которой выполняли перемешивание, изменяли до 7000 об/мин. Температуру в сосуде поддерживали в интервале от 68°C до 70°C, и перемешивание выполняли в течение дополнительных 20 минут, чтобы тем самым получить однородную водную дисперсию, которая была молочно-белого цвета. Затем холодную воду пропускали через рубашку при перемешивании, выполняемом при 3500 об/мин, чтобы охладить водную дисперсию до комнатной температуры, водную дисперсию фильтровали при применении фильтра из нержавеющей стали (635 меш, простое переплетение). В результате, почти отсутствовали частицы смолы, остающиеся на фильтре. Результаты анализа полученного фильтрата [жидкой дисперсии тонких частиц W-1] представлены в таблице 5.
Примеры изготовления 28 и 29
(Приготовление жидкой дисперсии тонких частиц W-2 и жидкой дисперсии тонких частиц W-3)
[Жидкую дисперсию тонких частиц W-2] и [жидкую дисперсию тонких частиц W-3] получали в качестве жидких дисперсий тонких частиц примеров изготовления 28 и 29 таким же образом, что и в примере изготовления 27, за исключением того, что вид смолы а и состав жидкой дисперсии изменяли, как показано в таблице 5.
Пример изготовления 30
(Изготовление жидкой дисперсии тонких частиц W-4)
В реакционный сосуд, снабженный мешалкой и термометром, помещали 600 частей воды, 120 частей стирола, 100 частей метакриловой кислоты, 45 частей бутилакрилата, 10 частей натриевой соли алкилаллилсульфоянтарной кислоты (ELEMINOL JS-2, производства компании Sanyo Chemical Industries, Ltd.) и 1 часть персульфата аммония и затем перемешивали при скорости вращения 400 об/мин в течение 20 минут. Таким образом получали белую эмульсию. Эту эмульсию нагревали, пока температура системы не достигала 75°C, и подвергали реакционному взаимодействию в течение 6 часов. Затем добавляли 30 частей 1%-ного водного раствора персульфата аммония, после чего смесь перемешивали при 75°C в течение 6 часов, чтобы тем самым приготовить [жидкую дисперсию тонких частиц W-4], которая является водной жидкой дисперсией виниловой смолы (т.е. сополимера стирола-метакриловой кислоты-бутилметакрилата-натриевой соли алкилаллилсульфоянтарной кислоты). Было найдено, что [жидкая дисперсия тонких частиц W-4] имеет объемный средний диаметр частиц 0,08 мкм при измерении с помощью ELS-800 (продукта компании OTSUKA ELECTRIC CO., LTD.). Часть [жидкой дисперсии тонких частиц W-4] сушили, чтобы отделить смолу, и отделенную смолу измеряли с помощью прибора для определения текучести, чтобы определить температуру стеклования, которая была найдена равной 74°C.
Пример 1
Изготовление тонера 1
Приготовление водной жидкой дисперсии частиц смолы W (жидкой дисперсии тонких частиц W)
В реакционный сосуд, снабженный мешалкой и термометром, помещали 600 частей воды, 120 частей стирола, 100 частей метакриловой кислоты, 45 частей бутилакрилата, 10 частей натриевой соли алкилаллилсульфоянтарной кислоты (ELEMINOL JS-2, производства компании Sanyo Chemical Industries, Ltd.) и 1 часть персульфата аммония и затем перемешивали при скорости вращения 400 об/мин в течение 20 минут. Таким образом получали белую эмульсию. Эту эмульсию нагревали, пока температура системы не достигала 75°C, и подвергали реакционному взаимодействию в течение 6 часов.
Затем добавляли 30 частей 1%-ного по массе водного раствора персульфата аммония, после чего смесь перемешивали при 75°C в течение 6 часов, чтобы тем самым приготовить [жидкую дисперсию тонких частиц W], которая является водной жидкой дисперсией виниловой смолы (т.е. сополимера стирола-метакриловой кислоты-бутилметакрилата-натриевой соли алкилаллилсульфоянтарной кислоты).
Было найдено, что [жидкая дисперсия тонких частиц W] имеет объемный средний диаметр частиц 0,08 мкм при измерении с помощью ELS-800 (продукта компании OTSUKA ELECTRIC CO., LTD.).
Часть [жидкой дисперсии тонких частиц W] сушили, чтобы отделить смолу, и отделенную смолу измеряли с помощью прибора для определения текучести, чтобы определить температуру стеклования, которая была найдена равной 74°C.
Приготовление водной среды
Триста частей воды, обработанной ионообменом, 300 частей [жидкой дисперсии тонких частиц W] и 0,2 части додецилбензолсульфоната натрия смешивали и перемешивали для гомогенного растворения, чтобы тем самым приготовить водную среду.
Приготовление маточной смеси
При применении смесителя Henschel (производства компании Mitsui Mining Co., Ltd.) смешивали 1000 частей воды, 530 частей углеродной сажи (PRINTEX 35, производства компании Evonik Degussa Japan Co., Ltd.) (число DBP маслоемкости: 42 мл/100 г, pH: 9,5) и 1200 частей [связующей смолы 1].
Полученную смесь замешивали при 150°C в течение 30 минут при применении двухвалковой мельницы, затем подвергали вальцеванию и охлаждению и измельчали при применении мельницы тонкого помола (производства компании Hosokawa Micron Corporation) с тем, чтобы изготовить маточную смесь.
Изготовление тонера 1
Сто частей [связующей смолы 1] и 100 частей этилацетата загружали в реакционный сосуд и перемешивали, чтобы тем самым приготовить раствор смолы 1.
Затем 5 частей карнаубского воска (среднемассовая молекулярная масса: 1800, кислотное число: 2,7 мгКОН/г, проникновение: 1,7 мм (при 40°C)) и 5 частей маточной смеси помещали в раствор смолы 1. Смесь пропускали три раза через ULTRA VISCO MILL (производства компании AIMEX Corporation) в качестве бисерной мельницы при следующих условиях: скорость подачи раствора составляла 1 кг/ч, окружная скорость диска составляла 6 м/с, и шарики из диоксида циркония (0,5 мм в диаметре) подавали таким образом, чтобы они занимали 80% по объему. Таким образом получали жидкий материал тонера.
Затем 150 частей водной среды заливали в сосуд. При перемешивании водной среды при 12000 об/мин с применением Т. К. HOMO MIXER (производства компании Primix Corp.) добавляли 100 частей жидкого материала тонера и перемешивали в течение 10 минут, чтобы получить эмульгированную суспензию.
Затем 100 частей эмульгированной суспензии помещали в яйцевидную колбу, снабженную мешалкой и термометром. Во время перемешивания эмульгированной суспензии при окружной скорости перемешивания 20 м/мин выполняли удаление растворителя при 30°C в течение 10 часов с тем, чтобы получить диспергированную суспензию.
Затем 100 частей диспергированной суспензии фильтровали при пониженном давлении, после чего 100 частей воды, обработанной ионообменом, добавляли к полученному осадку на фильтре и смешивали их при 12000 об/мин в течение 10 минут при применении Т. К. HOMO MIXER и после этого фильтровали.
Триста частей воды, обработанной ионообменом, добавляли к полученному осадку на фильтре, смешивали их при 12000 об/мин в течение 10 минут при применении Т. К. HOMO MIXER и после этого фильтровали во второй раз. Двадцать частей 10%-ного по массе водного раствора гидроксида натрия добавляли к полученному осадку на фильтре, смешивали их при 12000 об/мин в течение 30 минут при применении Т. К. HOMO MIXER и после этого фильтровали при пониженном давлении. Триста частей воды, обработанной ионообменом, добавляли к полученному осадку на фильтре, смешивали их при 12000 об/мин в течение 10 минут при применении Т. К. HOMO MIXER и после этого фильтровали. Триста частей воды, обработанной ионообменом, добавляли к полученному осадку на фильтре, смешивали их при 12000 об/мин в течение 10 минут при применении Т. К. HOMO MIXER и после этого фильтровали во второй раз. Двадцать частей 10%-ной по массе хлористоводородной кислоты добавляли к полученному осадку на фильтре, смешивали их при 12000 об/мин в течение 10 минут при применении Т. К. HOMO MIXER, затем к смеси добавляли 5%-ный по массе раствор FTERGENT F-310 (производства компании NEOS COMPANY LIMITED) в метаноле в качестве соединения фтористой соли четвертичного аммония таким образом, что количество фтористой соли четвертичного аммония составляло 0,1 части на 100 частей содержания твердого вещества тонера. Перемешивание выполняли в течение 10 минут, и затем смесь фильтровали. Триста частей воды, обработанной ионообменом, добавляли к полученному осадку на фильтре, смешивали их при 12000 об/мин в течение 10 минут при применении Т. К. HOMO MIXER и после этого фильтровали во второй раз, получая таким образом осадок на фильтре.
Полученный осадок на фильтре сушили при 40°C в течение 36 часов при применении сушилки с циркуляцией воздуха и затем просеивали с помощью сита, размер отверстий которого составлял 75 мкм, и, соответственно, получали базовых частиц тонера 1. Затем 1,5 части гидрофобного кремнезема (TS720, продукт компании Cabot Corporation) добавляли к 100 частям базовые частицы тонера 1, и результирующую смесь перемешивали с помощью смесителя Henschel при 3000 об/мин в течение 5 мин, чтобы тем самым получить тонер 1.
Примеры с 2 по 8
Изготовление тонеров с 2 по 8
Тонеры с 2 по 8 примеров с 2 по 8 изготавливали таким же образом, что и в примере 1, за исключением того, что используемую смолу изменяли на [связующие смолы с 2 по 8] соответственно.
Сравнительные примеры с 1 по 4
Тонеры с а по d сравнительных примеров с 1 по 4 изготавливали таким же образом, что и в примере 1, за исключением того, что используемую смолу изменяли на [связующие смолы с 9 по 12] соответственно.
Пример 9
Изготовление тонера 9
Приготовление водной среды
Триста частей воды, обработанной ионообменом, 300 частей [жидкой дисперсии тонких частиц W-1] и 0,2 части додецилбензолсульфоната натрия смешивали и перемешивали для гомогенного растворения, чтобы тем самым приготовить [фазу водной среды 1].
Приготовление маточной смеси
При применении смесителя Henschel (производства компании Mitsui Mining Co., Ltd.) смешивали 1000 частей воды, 530 частей углеродной сажи (PRINTEX 35, производства компании Evonik Degussa Japan Co., Ltd.) (число DBP маслоемкости: 42 мл/100 г, pH: 9,5) и 1200 частей [связующей смолы b-1], служащей в качестве связующей смолы (b).
Полученную смесь замешивали при 150°C в течение 30 минут при применении двухвалковой мельницы, затем подвергали вальцеванию и охлаждению и измельчали при применении мельницы тонкого помола (производства компании Hosokawa Micron Corporation) с тем, чтобы изготовить маточную смесь.
Изготовление тонера 9
Сто частей [связующей смолы b-1] и 100 частей этилацетата загружали в реакционный сосуд и приготавливали раствор смолы 1.
Затем 5 частей карнаубского воска (молекулярная масса: 1800, кислотное число: 2,7 мгКОН/г, проникновение: 1,7 мм (при 40°C)) и 5 частей маточной смеси помещали в раствор смолы 1. Смесь пропускали три раза через ULTRA VISCO MILL (производства компании AIMEX Corporation) в качестве бисерной мельницы при следующих условиях: скорость подачи раствора составляла 1 кг/ч, окружная скорость диска составляла 6 м/с, и шарики из диоксида циркония (0,5 мм в диаметре) подавали таким образом, чтобы они занимали 80% по объему. Таким образом получали жидкий материал тонера.
Затем 150 частей [фазы водной среды 1] заливали в сосуд. При перемешивании водной среды при 12000 об/мин с применением Т. К. HOMO MIXER (производства компании Primix Corp.) добавляли 100 частей жидкого материала тонера и перемешивали в течение 10 минут, чтобы получить эмульгированную суспензию.
Затем 100 частей эмульгированной суспензии b помещали в колбу, снабженную мешалкой и термометром. Во время перемешивания эмульгированной суспензии при окружной скорости перемешивания 20 м/мин выполняли удаление растворителя при 30°C в течение 10 часов с тем, чтобы получить диспергированную суспензию b.
Затем 100 частей диспергированной суспензии b фильтровали при пониженном давлении, после чего 100 частей воды, обработанной ионообменом, добавляли к полученному осадку на фильтре и смешивали их при 12000 об/мин в течение 10 минут при применении Т. К. HOMO MIXER и после этого фильтровали.
Триста частей воды, обработанной ионообменом, добавляли к полученному осадку на фильтре, смешивали их при 12000 об/мин в течение 10 минут при применении Т. К. HOMO MIXER и после этого фильтровали во второй раз. Двадцать частей 10%-ного по массе водного раствора гидроксида натрия добавляли к полученному осадку на фильтре, смешивали их при 12000 об/мин в течение 30 минут при применении Т. К. HOMO MIXER и после этого фильтровали при пониженном давлении. Триста частей воды, обработанной ионообменом, добавляли к полученному осадку на фильтре, смешивали их при 12000 об/мин в течение 10 минут при применении Т. К. HOMO MIXER и после этого фильтровали. Триста частей воды, обработанной ионообменом, добавляли к полученному осадку на фильтре, смешивали их при 12000 об/мин в течение 10 минут при применении Т. К. HOMO MIXER и после этого фильтровали во второй раз. Двадцать частей 10%-ной по массе хлористоводородной кислоты добавляли к полученному осадку на фильтре, смешивали их при 12000 об/мин в течение 10 минут при применении Т. К. HOMO MIXER, затем 5%-ный по массе раствор FTERGENT F-310 (производства компании NEOS COMPANY LIMITED) в метаноле в качестве соединения фтористой соли четвертичного аммония добавляли в 5%-ном по массе растворе метанола к смеси таким образом, что количество фтористой соли четвертичного аммония составляло 0,1 части на 100 частей содержания твердого вещества тонера. Перемешивание выполняли в течение 10 минут, и затем смесь фильтровали. Триста частей воды, обработанной ионообменом, добавляли к полученному осадку на фильтре, смешивали их при 12000 об/мин в течение 10 минут при применении Т. К. HOMO MIXER и после этого фильтровали во второй раз, получая таким образом осадок на фильтре.
Полученный осадок на фильтре сушили при 40°C в течение 36 часов при применении сушилки с циркуляцией воздуха и затем просеивали с помощью сита, размер отверстий которого составлял 75 мкм, и, соответственно, получали базовые частицы тонера 1. Затем 1,5 части гидрофобного кремнезема (TS720, продукт компании Cabot Corporation) добавляли к 100 частям базовых частиц тонера 1, и результирующую смесь перемешивали с помощью смесителя Henschel при 3000 об/мин в течение 5 мин, чтобы тем самым получить [тонер 9].
Примеры с 10 по 16
Изготовление тонеров с 10 по 16
[Тонер 10] по [тонер 16] примеров с 10 по 16 изготавливали таким же образом, что и в примере 9, за исключением того, что вид используемой связующей смолы (b) и вид используемой [жидкой дисперсии тонких частиц W], соответственно, изменяли, как представлено в таблице 7-1.
Сравнительные примеры с 5 по 7
Изготовление тонеров с е по g
[Тонер е] по [тонер g] сравнительных примеров с 5 по 7 изготавливали таким же образом, что и в примере 1, за исключением того, что вид используемой связующей смолы (b) и вид используемой [жидкой дисперсии тонких частиц W], соответственно, изменяли, как представлено в таблице 7-1.
Изготовление носителя
100 частей кремнийорганической смолы (SR2411, производства компании Dow Corning Toray Co., Ltd.), 5 частей γ-(2-аминоэтил)аминопропилтриметоксисилана и 10 частей углеродной сажи добавляли к 100 частям толуола. Смесь диспергировали гомогенизатором-смесителем в течение 20 минут, чтобы приготовить жидкость для формирования покровного слоя. Затем 1000 частей сферического магнетита, имеющего объемный средний диаметр частиц 50 мкм, покрывали жидкостью для формирования покровного слоя при применении аппарата для нанесения покрытия с псевдоожиженным слоем, чтобы изготовить магнитный носитель.
Изготовление проявителя
5 частей каждого из тонеров примеров с 1 по 16 и сравнительных примеров с 1 по 7 и 95 частей носителя смешивали шаровой мельницей, чтобы изготовить двухкомпонентные проявители примеров с 1 по 16 и сравнительных примеров с 1 по 7 соответственно.
Для полученных проявителей примеров с 1 по 8 и сравнительных примеров с 1 по 4 проводили измерения (а) плотности изображения, (b) стабильности термостойкости при хранении и (с) способности к фиксированию, (d) образования пленки тонера, (е) фоновой размытости и (f) рассеивания тонера таким образом, как описано ниже. Результаты представлены в таблице 6-2.
Кроме того, для полученных проявителей примеров с 9 по 16, примера 1 и сравнительных примеров с 5 по 7 измеряли (g) мутность и (h) устойчивость к воздействиям окружающей среды в дополнение к вышеуказанным (a)-(f). Результаты представлены в таблице 7-2.
(а) Плотность изображения
Сплошное изображение с количеством нанесенного проявителя 1,00±0,05 мг/см2 формировали на листах для копирования (тип 6000<70W>, производства компании Ricoh Company, Ltd.) при применении тандемного цветного электрофотографического аппарата (IMAGIO NEO 450, производства компании Ricoh Company, Ltd.) при температуре поверхности фиксирующего валика 160±2°C. Плотности изображения 6 случайно выбранных мест в полученном сплошном изображении измеряли при применении спектрометра (938 SPECTRODENSITOMETER, производства компании X-Rite Co., Ltd.) с последующей оценкой на основании приведенных ниже критериев оценки. Следует заметить, что величина плотности изображения была получена посредством усреднения измеренных величин в шести местах.
Критерии оценки
А: 2,0 или более
В: 1,70 или более, однако менее чем 2,0
С: менее чем 1,70
(b) Стабильность термостойкости при хранении (проникновение) Проникновение (мм) измеряли посредством заполнения каждым
тонером стеклянного сосуда на 50 мл, выдерживания стеклянного сосуда, заполненного тонером, в ванне термостата при 50°C в течение 24 часов, охлаждения тонера до 24°C и затем выполнения для него испытания на проникновение (JIS К2235-1991). «Проникновение» в данном изобретении относится к глубине проникновения в мм. Следует заметить, что чем больше проникновение, тем более высокую стабильность термостойкости при хранении имеет тонер. В случае, когда проникновение составляет менее чем 5 мм, высока вероятность возникновения проблем.
Критерии оценки
А: 25 мм или более
В: 15 мм или более, однако менее чем 25 мм
С: 5 мм или более, однако менее чем 15 мм
D: менее чем 5 мм
(c) Способность к фиксированию
При применении модифицированного устройства для формирования изображения (Copier MF-200 производства компании Ricoh Company, Ltd.), в котором фиксирующая секция была модифицирована заменой фиксирующего валика на тефлоновый (TEFLON (торговая марка)) валик, сплошные изображения из тонера с количеством нанесенного тонера 0,85±0,1 мг/см2 изготавливали на листах обыкновенной бумаги (TYPE 6200, производства компании Ricoh Company, Ltd.) и толстой бумаги для переноса (COPY PAPER<135>, производства компании Ricoh Business Expert Ltd.), наряду с тем, что изменяли температуру фиксирующей ленты. Наиболее высокая температура фиксирования, как применено в данном документе, является наиболее высокой температурой фиксирующей ленты, при которой не происходит горячее смещение в случае обыкновенной бумаги. Кроме того, наиболее низкую температуру фиксирования измеряли при применении толстой бумаги для переноса. Наиболее низкая температура фиксирования, как применено в данном документе, является температурой фиксирующей ленты, при которой остаточная величина плотности изображения составляла 70% или более после того, как полученное фиксированное изображение было протерто подушкой.
Критерии оценки
Наиболее высокая температура фиксирования
А: 190°C или более
В: 180°C или более, однако менее чем 190°C
С: 170°C или более, однако менее чем 180°C
D: менее чем 170°C
Наиболее низкая температура фиксирования
А: менее чем 135°C
В: 135°C или более, однако менее чем 145°C
С: 145°C или более, однако менее чем 155°C
D: 155°C или более
(d) Образование пленки тонера
В тандемном цветном устройстве для формирования изображения (IMAGIO NEO450, продукт компании Ricoh Company, Ltd.) каждый из изготовленных проявителей использовали, чтобы напечатать 200000 листов испытательной таблицы с долей площади изображения 20%, при этом концентрацию тонера регулировали таким образом, что плотность изображения составляла 1,4±0,2. После этого в соответствии с приведенными ниже критериями оценки, образование пленки тонера оценивали на основании изменения в удельном заряде (мкКл/г) электрофотографического проявителя (т.е. уменьшение в удельном заряде после печати 200000 листы/удельный заряд перед печатью). Следует заметить, что удельный заряд измеряли способом с продувкой.
Критерии оценки
А: менее чем 15%
В: 15% или более, однако менее чем 30%
С: 30% или более, однако менее чем 50%
D: 50% или более
Образование пленки тонера на электрофотографическом носителе вызывает изменение состава верхней поверхности электрофотографического носителя, и в качестве результата удельный заряд проявителя уменьшается. Полагают, что чем меньше изменение в удельном заряде перед печатью и после печати, тем меньше степень образования пленки тонера на электрофотографическом носителе,
(е) Фоновая размытость
В тандемном цветном устройстве для формирования изображения (IMAGIO NEO450, продукт компании Ricoh Company, Ltd.) каждый из изготовленных проявителей использовали, чтобы напечатать непрерывным образом 200000 листов испытательной таблицы с долей площади изображения 5%. После этого степень фоновой размытости изображения визуально обследовали и оценивали в соответствии с приведенными ниже критериями оценки.
Критерии оценки
А: В изображении не наблюдалась фоновая размытость.
В: В изображении наблюдалась небольшая фоновая размытость, которая, однако, не была проблематичной с практической точки зрения.
С: В изображении наблюдалась фоновая размытость, которая была проблематичной с практической точки зрения,
(f) Рассеивание тонера
В тандемном цветном устройстве для формирования изображения (IMAGIO NEO450, продукт компании Ricoh Company, Ltd.) каждый из изготовленных проявителей использовали, чтобы напечатать непрерывным образом 200000 листов испытательной таблицы с долей площади изображения 5%. После этого степень загрязнения тонером в устройстве визуально обследовали и оценивали в соответствии с приведенными ниже критериями оценки с разделением на 4 класса.
Критерии оценки
А: Полностью отсутствовало загрязнение тонером в устройстве для формирования изображения, которое находилось в превосходном состоянии.
В: Отсутствовало загрязнение тонером в устройстве для формирования изображения, которое находилось в хорошем состоянии.
С: Имелось загрязнение тонером в устройстве для формирования изображения, которое, однако, находилось на применимом для практических целей уровне.
D: Имелось значительное загрязнение тонером в устройстве для формирования изображения, которое находилось на неприменимом для практических целей уровне.
(g) Мутность
Образец одноцветного изображения в качестве образца изображения, использованного для оценки способности к фиксированию, проявляли на пленке TYPE PPC-DX (производства компании Ricoh Company, Ltd.) в качестве листа для проектора ОНР, при температуре фиксирующей ленты, установленной при 160°C. Мутность образца на листе измеряли при применении прибора для прямого определения мутности (HGM-2DP, производства компании Suga Test Instruments Co., Ltd.). Мутность является мерой, показывающей прозрачность тонера. Чем ниже эта величина, тем выше прозрачность и тем лучше способность к образованию цвета, когда используют лист для проектора ОНР.
Критерии оценки
А: Мутность составляла менее чем 20%.
В: Мутность составляла 20% или более, однако менее чем 30%.
С: Мутность составляла 30% или более.
(h) Устойчивость к воздействиям окружающей среды
В окружающей среде, в которой температура составляла 23°C и относительная влажность (RH) составляла 50% (окружающей среде со средними температурой и относительной влажностью), каждый проявитель перемешивали в течение 5 минут при применении шаровой мельницы. После этого извлекали 1,0 г проявителя и подвергали обработке в токе азота в течение 1 минуты при применении прибора для измерения удельного заряда с продувкой (ТВ-200, производства компании KYOCERA Chemical Corporation), затем измеряли удельный заряд проявителя, и полученную величину удельного заряда использовали в качестве показателя удельного заряда. Кроме того, это измерение выполняли при двух условиях, а именно, в окружающей среде, в которой температура составляла 40°C и относительная влажность (RH) составляла 90% (окружающей среде с высокими температурой и относительной влажностью), и окружающей среде, в которой температура составляла 10°C и влажность составляла 30% (окружающей среде с низкими температурой и относительной влажностью), и удельный заряд каждого проявителя соответственно оценивали при данных двух условиях. Степень изменчивости в зависимости от окружающей среды рассчитывали с помощью приведенного ниже уравнения. Чем ниже степень изменчивости в зависимости от окружающей среды, тем более стабильную поляризуемость имеет проявитель.
Критерии оценки
А: Степень изменчивости в зависимости от окружающей среды составляла менее чем 10%.
В: Степень изменчивости в зависимости от окружающей среды составляла 10% или выше, однако менее чем 30%.
С: Степень изменчивости в зависимости от окружающей среды составляла 30% или выше, однако менее чем 50%.
D: Степень изменчивости в зависимости от окружающей среды составляла 50% или более.
Как показано в таблицах 6-1 и 6-2, было найдено, что электрофотографические тонеры примеров с 1 по 8 обладают превосходной способностью к фиксированию, способностью к сохранению свойств при длительном хранении и устойчивостью к механическим напряжениям, прикладываемым во время
долговременного перемешивания в узле для проявления. Кроме того, они были устойчивы к вызыванию фоновой размытости и рассеиванию тонера. Тонер сравнительного примера 1 разламывался в узле для проявления, что вызывает образование пленки. Возможной причиной для этого является то, что связующая смола этого тонера имеет структуру, в которой каркас В (т.е. часть с низкой Tg) и каркас полимолочной кислоты присутствуют почти гомогенным образом; т.е. изображение, имеющее разности фаз, не может наблюдаться с помощью АСМ. Было найдено, что тонер сравнительного примера 2 имеет две разные температуры стеклования, и, кроме того, средняя величина максимальных диаметров Ферета при определении с помощью АСМ была большой. Тонер, сформированный при использовании такой связующей смолы, обладал хорошей способностью к фиксированию, однако проявлял значительное образование пленки, фоновую размытость и рассеивание. В тонере сравнительного примера 3 температура стеклования каркаса В, служащего в качестве инициатора, близка к ее величине для каркаса полимолочной кислоты, и разности фаз, отражающие твердость, не наблюдались с помощью АСМ. Тонер, сформированный при применении такой связующей смолы, является неудовлетворительным в отношении релаксации напряжений, и тонер разламывается, вызывая значительные фоновую размытость и рассеивание. Тонер сравнительного примера 4, который был сформирован при применении связующей смолы, содержащей смолу полимолочной кислоты почти гомогенным образом, не был найден как показывающий удовлетворительные результаты в отношении способности к фиксированию, стабильности термостойкости при хранении и устойчивости к механическим напряжениям в узле для проявления.
Как показано в таблицах 7-1 и 7-2, было найдено, что электрофотографические тонеры примеров с 9 по 16 обладают превосходной способностью к фиксированию, способностью к сохранению свойств при длительном хранении и устойчивостью к механическим напряжениям, прикладываемым во время долговременного перемешивания в узле для проявления. Кроме того, они были устойчивы к вызыванию фоновой размытости и рассеиванию тонера. Тонер сравнительного примера 5 разламывался в узле для проявления, что вызывает образование пленки. Возможной причиной для этого является то, что связующая смола этого тонера имеет структуру, в которой каркас В (т.е. часть с низкой Tg) и каркас полимолочной кислоты (PLA) присутствуют почти гомогенным образом; т.е. изображение, имеющее разности фаз, не может наблюдаться с помощью АСМ. Было найдено, что тонер сравнительного примера 6 имеет две разные температуры стеклования, и, кроме того, средняя величина максимальных диаметров Ферета при определении с помощью АСМ в полуконтактном режиме была большой. Тонер, сформированный при использовании такой связующей смолы, обладал хорошей способностью к фиксированию, однако проявлял значительное образование пленки, фоновую размытость и рассеивание. Тонер сравнительного примера 7, который был сформирован при применении связующей смолы, содержащей смолу полимолочной кислоты (PLA) почти гомогенным образом, не был найден как показывающий удовлетворительные результаты в отношении способности к фиксированию, стабильности термостойкости при хранении и устойчивости к механическим напряжениям в узле для проявления.
По сравнению с тонером примера 1 тонер примера 9 имеет структуру, в которой частицы (А) смолы, каждая из которых содержит смолу (а), закреплены на поверхности частиц (В) смолы, каждая из которых содержит связующую смолу (b); или структуру, в которой покровная пленка (Р), содержащая смолу (а), сформирована на поверхности частиц (В) смолы; или их комбинации. С помощью этой структуры тонер, как было найдено, обладает превосходными качествами в отношении мутности и устойчивости к воздействиям окружающей среды.
Аспекты данного изобретения являются, например, следующими.
<1> Электрофотографический тонер, содержащий:
связующую смолу,
причем связующая смола имеет одну температуру стеклования Tg, и температура стеклования Tg связующей смолы находится в интервале от 25°C до 65°C при измерении при втором нагревании дифференциальным сканирующим калориметром при скорости нагревания 5°C/мин, и
причем бинаризованное изображение фазового изображения связующей смолы содержит области первой разности фаз, каждая из которых образована первыми пикселями, и область второй разности фаз, образованная вторыми пикселями, таким образом, что области первой разности фаз распределены в области второй разности фаз, причем данное бинаризованное изображение фазового изображения связующей смолы получают посредством процесса, содержащего: измерение связующей смолы с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ), работающего в полуконтактном режиме, чтобы получить разности фаз в локальных местах связующей смолы; преобразование разностей фаз в плотности изображения пикселей таким образом, что локальные места, имеющие меньшие разности фаз, являются темноокрашенными, и локальные места, имеющие большие разности фаз, являются светлоокрашенными; картирование локальных мест, чтобы получить фазовое изображение; и подвергание фазового изображения бинаризации при использовании, в качестве пороговой величины, промежуточного значения между максимальной величиной и минимальной величиной плотностей изображения таким образом, что плотности изображения первых пикселей равны минимальной величине или больше нее, однако меньше, чем промежуточное значение, и плотности изображения вторых пикселей равны промежуточному значению или больше него, однако равны или меньше максимальной величине.
<2> Электрофотографический тонер в соответствии с <1>, в котором, когда связующая смола образована связующей смолой (b), электрофотографический тонер имеет структуру, в которой частицы (A) смолы, каждая из которых содержит смолу (а), закреплены на поверхности частиц (В) смолы, каждая из которых содержит связующую смолу (b); или структуру, в которой покровная пленка (Р), содержащая смолу (а), сформирована на поверхности частиц (B) смолы, каждая из которых содержит связующую смолу (b); или их комбинации, причем смола (а) является полиэфирной смолой, образованной из поликарбоновой кислоты и полиола.
<3> Электрофотографический тонер в соответствии с <1> или <2>, в котором средняя величина максимальных диаметров Ферета областей первой разности фаз в бинаризованном изображении составляет 10 нм или более, однако менее чем 45 нм.
<4> Электрофотографический тонер в соответствии с любым одним из пунктов с <1> по <3>, в котором связующая смола является блок-сополимером, содержащим: по меньшей мере полиэфирный каркас А, содержащий в повторяющейся структуре составное звено, сформированное посредством дегидратирующей конденсации гидроксикарбоновой кислоты; и каркас В, не содержащий в повторяющейся структуре составное звено, сформированное посредством дегидратирующей конденсации гидроксикарбоновой кислоты, и в котором связующая смола удовлетворяет следующему соотношению:
причем TgA обозначает температуру стеклования полиэфирного каркаса А, TgB обозначает температуру стеклования каркаса В, МА обозначает массовую долю полиэфирного каркаса А, и MB обозначает массовую долю каркаса В.
<5> Электрофотографический тонер в соответствии с <4>, в котором каркас В является полиэфирным каркасом, имеющим разветвленную структуру.
<6> Электрофотографический тонер в соответствии с <5>, в котором полиэфирный каркас содержит компонент поликарбоновой кислоты в качестве составляющего компонента, и данный компонент поликарбоновой кислоты содержит трехосновную или более основную поликарбоновую кислоту в количестве 1,5 мол. % или более.
<7> Электрофотографический тонер в соответствии с любым одним из пунктов с <4> по <6>, в котором полиэфирный каркас А является полимером с раскрытым кольцом смеси L-лактида и D-лактида.
<8> Электрофотографический тонер в соответствии с любым одним из пунктов с <4> по <7>, в котором каркас В содержится в связующей смоле в количестве от 5% по массе до 25% по массе.
<9> Электрофотографический тонер в соответствии с любым одним из пунктов с <4> по <8>, в котором каркас B в связующей смоле имеет среднечисленную молекулярную массу Mn (В) 1000 или выше, однако ниже, чем 3000.
<10> Электрофотографический тонер в соответствии с любым одним из пунктов с <1> по <9>, в котором связующая смола имеет среднечисленную молекулярную массу Mn 20000 или ниже.
<11> Проявитель, содержащий:
электрофотографический тонер в соответствии с любым одним из пунктов с <1> по <10>.
<12> Устройство для формирования изображения, включающее:
элемент, несущий скрытое электростатическое изображение;
зарядный узел, сконфигурированный, чтобы заряжать поверхность элемента, несущего скрытое электростатическое изображение;
экспонирующий узел, сконфигурированный, чтобы экспонировать заряженную поверхность элемента, несущего скрытое электростатическое изображение, светом, чтобы тем самым сформировать скрытое электростатическое изображение;
проявляющий узел, сконфигурированный, чтобы проявлять скрытое электростатическое изображение проявителем, чтобы тем самым сформировать видимое изображение;
узел для переноса, сконфигурированный, чтобы переносить видимое изображение на среде для записи; и
фиксирующий узел, сконфигурированный, чтобы фиксировать перенесенное видимое изображение на среде для записи,
причем проявитель является проявителем в соответствии с <11>.
Список обозначений
10 Фотопроводник (барабан со слоем фотопроводника)
10К Элемент, несущий скрытое электростатическое изображение для черного цвета
10Y Элемент, несущий скрытое электростатическое изображение для желтого цвета
10М Элемент, несущий скрытое электростатическое изображение для пурпурного цвета
10С Элемент, несущий скрытое электростатическое изображение для голубого цвета
14 Поддерживающий ролик
15 Поддерживающий ролик
16 Поддерживающий ролик
17 Узел
17 для очистки промежуточного передающего элемента
18 Узел для формирования изображения
20 Зарядный ролик
21 Экспонирующее устройство
22 Узел для вторичного переноса
23 Ролик
24 Лента для вторичного переноса
25 Фиксирующий узел
26 Фиксирующая лента
27 Прижимной валик
28 Инвертор листов
30 Экспонирующее устройство
32 Контактное стекло
33 Первая каретка
34 Вторая каретка
35 Линза для формирования изображения
36 Считывающий датчик
40 Узел для проявления
41 Лента для проявления
42К Контейнер для проявителя
42Y Контейнер для проявителя
42М Контейнер для проявителя
42С Контейнер для проявителя
43К Ролик для подачи проявителя
43Y Ролик для подачи проявителя
43М Ролик для подачи проявителя
43С Ролик для подачи проявителя
44К Ролик проявления
44Y Ролик проявления
44М Ролик проявления
44С Ролик проявления
45К Узел для проявления черного цвета
45Y Узел для проявления желтого цвета
45М Узел для проявления пурпурного цвета
45С Узел для проявления голубого цвета
49 Ролик регистрации
50 Промежуточный передающий элемент
51 Ролик
53 Проход механизма подачи
55 Переключаемый ракельный нож
56 Выпускной ролик
57 Выходной лоток
58 Коронное зарядное устройство
60 Узел для очистки
61 Узел для проявления
62 Электризатор для переноса
63 Узел для очистки фотопроводника
64 Узел для устранения заряда
70 Лампа для устранения заряда
80 Валик для переноса
90 Очистной ракельный нож
95 Среда для записи (бумага)
100 Устройство для формирования изображения
101 Элемент, несущий скрытое электростатическое изображение
102 Зарядный узел
103 Экспонирование
104 Проявляющий узел
105 Среда для записи
107 Очистной узел
108 Узел для переноса
120 Тандемный узел для проявления
130 Оригиналодержатель для документа
142 Подающий ролик
143 Накопитель бумаги
144 Кассета для загрузки
145 Листоотделяющий ролик
146 Проход механизма подачи
147 Транспортирующий ролик
148 Проход механизма подачи
150 Основная часть копировального аппарата
200 Поддон для подачи
300 Сканер
400 Устройство автоматической подачи оригиналов (ADF)
1. Электрофотографический тонер, содержащий:
связующую смолу, представляющую собой блок-сополимер, содержащий по меньшей мере полиэфирный каркас А, содержащий в повторяющейся структуре составное звено, сформированное посредством дегидратирующей конденсации гидроксикарбоновой кислоты, и каркас В, не содержащий в повторяющейся структуре составное звено, сформированное посредством дегидратирующей конденсации гидроксикарбоновой кислоты, причем каркас В содержится в связующей смоле в количестве от 5% по массе до 16% по массе, причем каркас B в связующей смоле имеет среднечисленную молекулярную массу Mn (В) от 1000 или выше, но ниже, чем 3000,
причем связующая смола имеет одну температуру стеклования Tg, и температура стеклования Tg связующей смолы находится в интервале от 25°C до 65°C при измерении при втором нагревании дифференциальным сканирующим калориметром при скорости нагревания 5°C/мин, и
причем бинаризованное изображение фазового изображения связующей смолы содержит области первой разности фаз, каждая из которых образована первыми пикселями, и область второй разности фаз, образованную вторыми пикселями таким образом, что области первой разности фаз распределены в области второй разности фаз, причем данное бинаризованное изображение фазового изображения связующей смолы получают посредством процесса, содержащего: измерение связующей смолы с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ), работающего в полуконтактном режиме, чтобы получить разности фаз в локальных местах связующей смолы; преобразование разностей фаз в плотности изображения пикселей таким образом, что локальные места, имеющие меньшие разности фаз, являются темноокрашенными, и локальные места, имеющие большие разности фаз, являются светлоокрашенными; картирование локальных мест, чтобы получить фазовое изображение; и подвергание фазового изображения бинаризации при использовании, в качестве пороговой величины, промежуточного значения между максимальной величиной и минимальной величиной плотностей изображения таким образом, что плотности изображения первых пикселей равны или больше минимальной величины, но меньше, чем промежуточное значение, и плотности изображения вторых пикселей равны или больше промежуточного значения, но равны или меньше максимальной величины.
2. Электрофотографический тонер по п. 1, в котором, когда связующая смола образована связующей смолой (b), электрофотографический тонер имеет структуру, в которой частицы (A) смолы, каждая из которых содержит смолу (а), закреплены на поверхности частиц (В) смолы, каждая из которых содержит связующую смолу (b); или структуру, в которой покровная пленка (Р), содержащая смолу (а), сформирована на поверхности частиц (B) смолы, каждая из которых содержит связующую смолу (b); или их комбинации, причем смола (а) является полиэфирной смолой, образованной из поликарбоновой кислоты и полиола.
3. Электрофотографический тонер по п. 1 или 2, в котором средняя величина максимальных диаметров Ферета областей первой разности фаз в бинаризованном изображении составляет 10 нм или более, но менее чем 45 нм.
4. Электрофотографический тонер по любому одному из пп. 1 и 2, в котором связующая смола удовлетворяет следующему соотношению:
причем TgA обозначает температуру стеклования полиэфирного каркаса А, TgB обозначает температуру стеклования каркаса В, МА обозначает массовую долю полиэфирного каркаса А, и MB обозначает массовую долю каркаса В.
5. Электрофотографический тонер по п. 4, в котором каркас В является полиэфирным каркасом, имеющим разветвленную структуру.
6. Электрофотографический тонер по п. 5, в котором полиэфирный каркас содержит компонент поликарбоновой кислоты в качестве составляющего компонента, и данный компонент поликарбоновой кислоты содержит трехосновную или более основную поликарбоновую кислоту в количестве 1,5 мол. % или более.
7. Электрофотографический тонер по п. 4, в котором полиэфирный каркас А является полимером с раскрытым кольцом смеси L-лактида и D-лактида.
8. Электрофотографический тонер по любому одному из пп. 1 и 2, в котором связующая смола имеет среднечисленную молекулярную массу Mn 20000 или ниже.
9. Проявитель, содержащий:
электрофотографический тонер по любому одному из пп. 1 и 2.
10. Устройство для формирования изображения, содержащее:
элемент, несущий скрытое электростатическое изображение;
зарядный узел, выполненный с возможностью заряжать поверхность элемента, несущего скрытое электростатическое изображение;
экспонирующий узел, выполненный с возможностью экспонировать заряженную поверхность элемента, несущего скрытое электростатическое изображение, светом, чтобы тем самым формировать скрытое электростатическое изображение;
проявляющий узел, выполненный с возможностью проявлять скрытое электростатическое изображение проявителем, чтобы тем самым формировать видимое изображение;
узел для переноса, выполненный с возможностью переносить видимое изображение на среду для записи; и
фиксирующий узел, выполненный с возможностью фиксировать перенесенное видимое изображение на среде для записи,
причем проявитель является проявителем по п. 9.
