BRPI0501599B1 - Toner preto, revelador compreendendo o mesmo, e aparelho de formação de imagem eletrofotográfica - Google Patents

Toner preto, revelador compreendendo o mesmo, e aparelho de formação de imagem eletrofotográfica Download PDF

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Abstract

"toner preto de agregação de emulsão e revelador com qualidade superior de imagem". a presente invenção refere-se a um toner preto com partículas de toner incluindo pelo menos um aglutinante, pelo menos um corante preto e um pacote de aditivos externos, em que pelo menos um aglutinante inclui um aglutinante de acrilato de estireno e em que os aditivos externos incluem cada uma de uma primeira sílica tendo um tamanho médio de partícula de cerca de 35 a cerca de 45 nm, uma segunda sílica contendo um tamanho médio de partícula de cerca de 135 a cerca de 160 nm e um titânio tendo um tamanho médio de partícula de cerca de 35 a cerca de 45 nm. também descrito encontra-se um revelador que inclui um toner negro e partículas condutoras compreendendo um núcleo de ferrita revestido com um revestimento compreendendo um polímero de metacrilato e copolímero flúor, negro-de-carbono e microesferas de melamina. o toner negro e o revelador são, preferivelmente, usados em um sistema de relevação de escova magnética semicondutora.

Description

(54) Título: TONER PRETO, REVELADOR COMPREENDENDO O MESMO, E APARELHO DE FORMAÇÃO DE IMAGEM ELETROFOTOGRÁFICA (51) Int.CI.: G03G 9/00 (30) Prioridade Unionista: 06/05/2004 US 10/839,293 (73) Titular(es): XEROX CORPORATION (72) Inventor(es): MARY L. MCSTRAVICK; PAUL C. JULIEN; SUE E. BLASZAK; WILLIAM H. HOLLENBAUGH JR.
1/20
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para TONER PRETO, REVELADOR COMPREENDENDO O MESMO, E APARELHO DE FORMAÇÃO DE IMAGEM ELETROFOTOGRÁFICA.
[001] A presente invenção refere-se a um toner preto, um revelador contendo o toner preto e um método para formar imagens com o revelador utilizando-se um sistema de revelação por escova magnética semicondutora. Mais particularmente, a invenção refere-se a um toner preto tendo partículas de toner específicas e composições aditivas externas e propriedades de modo tal que o toner, seguindo o contato triboelétrico com uma portadora, apresente uma carga triboelétrica de cerca de 35 a cerca de 75 pC/g, de modo a prover uma imagem de toner preto de qualidade de imagem superior quando usada para revelar imagens eletrostáticas em sistema de revelação por escova magnética semicondutora.
[002] A patente US. n°s 5.545.501 descreve uma composição de revelador eletrostatográfica compreendendo partículas portadoras e partículas de toner com uma distribuição de tamanho de partícula de toner tendo um tamanho de partícula de volume médio (t) (de modo tal que 4 pm < t < 12 pm e uma carga média (valor absoluto) por diâmetro em femtocoulomb/10 pm (CT) após o contato triboelétrico com tais partículas portadoras, de modo tal que 1 fC/10pm < Ct < 10 fC/10 pm, caracterizado pelo fato de que (i)as partículas portadoras têm um valor de magnetização de saturação Msat, expresso em Tesla (T), de modo tal que Msat > 0,30 T,(ii), tais partículas portadoras tendo um tamanho de partícula médio (Cavg)tais que 30 pm < Cavg < 60 pm (iii), tal distribuição de tamanho de partículas baseada em volume de tais partículas portadoras tendo pelo menos 90% das partículas com um diâmetro de partícula C, de modo tal que 0,5 Cavg < C < 2 Cvag (iv), tal distribuição de tamanho de partículas baseada em tais partículas portadoras compreende menos do que partículas b % menores do que 25 pm, em
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2/20 que b= 0,35 x (Msat)2 x P com Msat = valor de magnetização de saturação, Msat, expresso em T e P = a resistência máxima de campo do pólo de desenvolvimento magnético expresso em kA/m e (v)tais partículas portadoras compreendem uma partícula de núcleo revestida de um revestimento de resina em uma quantidade (RC)tal que 0,2% w/w < RC < 2% w/w. Veja o resumo. A presente patente descreve que tal revelador obtém imagens de qualidade off-set em sistemas em que a imagem latente é revelada com uma escova de cabelo magnética, fina. Vide coluna 4, linhas 7-17 da patente.
[003] A patente US n° 6.319.647 descreve um toner com partículas de toner contendo pelo menos um aglutinante, pelo menos um corante e, preferivelmente, um ou mais aditivos externos que é vantajosamente formado em um revelador e usado em um sistema de revelação por escova magnética para obter imagens de cópias consistentes, de elevada qualidade. As partículas de toner, em seguida ao contato triboelétrico com partículas portadoras, apresentam uma carga por diâmetro de partícula (Q/D)de cerca de 0,6 a 0,9 fC/pm e uma carga triboelétrica de cerca de 20 a 25 pC/g. As partículas de toner têm, preferivelmente, um diâmetro de partícula médio de cerca de 7,8 a 8,3 mícrons. O toner é combinado com partículas portadoras para obter um revelador, as partículas portadoras têm, preferivelmente, um diâmetro médio de cerca de 45 a 55 mícrons e inclui um núcleo de ferrita substancialmente livre de cobre e zinco revestido com um revestimento que compreende um polímero ou copolímero de polivinilidenofluoreto, e um polímero ou copolímero de metacrilato de polimetila.
[004] A patente US n° 6.416.916 descreve um toner de partículas de toner contendo pelo menos um aglutinante, pelo menos um corante e um pacote aditivo externo compreendido de estearato de zinco e, pelo menos, um dióxido de sílica ou dióxido de titânio, em que a quantidade de estearato de zinco é limitada a cerca de 0,10% em peso, ou
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3/20 menos, do toner. Relatou-se que quando a quantidade de estearato de zinco é assim limitada, um revelador formado de toner apresenta uma excelente carga triboelétrica e estabilidade e excelente fluxo revelador. Quando o revelador é usado em um sistema de revelação por escova magnética, imagens de cópia consistentes, de elevada qualidade são formadas substancialmente sem qualquer defeito no decorrer do tempo.
[005] O que ainda é desejado é um toner preto para ser usado em sistemas de revelação por escova magnética semicondutora, cujo toner pode revelar um grande número de páginas por minuto, com emissões substancialmente reduzidas e uma elevada qualidade de impressão.
[006] Esses e outros objetos são obtidos na presente invenção com um toner que compreende partículas de toner de pelo menos um aglutinante, pelo menos um corante preto e um pacote de aditivos externos, em que pelo menos um aglutinante inclui um aglutinante de estireno acrilato incluindo um teor de gel de estireno acrilato reticulado de cerca de 0% a cerca de 15% em peso do aglutinante e em que os aditivos externos incluem de cerca de 0,2% a cerca de 5,0% em peso de partículas de toner de uma primeira sílica tendo um tamanho de partícula médio de cerca de 35 a cerca de 45 nm, de cerca de 0,2 a cerca de 3,0% em peso de partículas de toner de uma segunda sílica tendo um tamanho de partícula médio de cerca de 135 a cerca de 160 nm, e cerca de 0,2 a cerca de 5,0% em peso de partículas de toner de uma titânia tendo um tamanho de partícula médio de cerca de 35 a cerca de 45 nm.
[007] Nas modalidades, as partículas de toner podem ainda incluir uma terceira sílica tendo um tamanho de partícula médio de cerca de 8 a cerca de 20 nm, e na quantidade de cerca de 0,2 a cerca de 5% em peso de partículas de toner.
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4/20 [008] Nas modalidades, a invenção ainda refere-se a um revelador compreendendo o toner preto, acima mencionado, e as partículas portadoras compreendidas de um núcleo de ferrita revestida com um revestimento que compreende polímero de metacrilato de polimetila ou uma mistura de metacrilato de polimetila e copolímero de flúor, negrode-carbono e gotas de melamina, em que o revelador compreende de cerca de 1 parte a cerca de 25 partes em peso do toner preto e cerca de 75 partes a cerca de 99 partes, em peso, de partículas de portadoras.
[009] Em ainda outras modalidades, a invenção refere-se a um aparelho formador de imagem eletrofotográfica compreendendo um fotorreceptor, um sistema de revelação por escova magnética semicondutora e um alojamento em associação com um sistema de revelação por escova magnética semicondutora para conter um revelador compreendendo o toner preto da invenção.
[0010] Geralmente, o processo de impressão eletrofotográfica inclui carregar um membro fotocondutor em um potencial substancialmente uniforme para tornar sua superfície sensível. A parte carregada da superfície fotocondutora é exposta a uma imagem de luz, por exemplo, de um feixe de varredura a laser, uma fonte LED, etc., e de um documento original que está sendo reproduzido. Isso registra uma imagem latente eletrostática na superfície fotocondutora de um fotorreceptor. Após a imagem latente eletrostática ser gravada na superfície fotocondutora, a imagem latente é revelada com um toner ou um revelador contendo toner.
[0011] Na presente invenção, um revelador com dois componentes é usado para a revelação. Um revelador típico, de dois componentes, compreende partículas portadoras magnéticas com partículas de toner atraídas triboeletricamente para aí. Durante a revelação da imagem latente, as partículas de toner são atraídas para a imagem latente,
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5/20 formando uma imagem de pó de toner na superfície fotocondutora. A imagem de pó de toner é, subseqüentemente, transferida para um meio de transferência de imagem, por exemplo, uma folha de papel, ou uma transparência. Finalmente, a imagem de pó de toner é aquecida para fundi-la, permanentemente, para o meio de transferência de imagem.
[0012] Um modo comumente conhecido de revelar a imagem latente no fotorreceptor é pela utilização de uma ou mais escovas magnéticas. Vide, por exemplo, as patentes US n°s 5.416.566; 5.345.298, 4.465.730, 4.155.329 e 3.981.272, aqui incorporadas por referência. O toner do revelador pode ser formulado para carregar, ou uma carga negativa, ou positiva, e, de qualquer modo, é selecionada em relação à portadora, para que as partículas adquiram a carga adequada de operação com relação à imagem latente eletrostática que está sendo revelada. Assim, quando o revelador é levado para um contato operativo com a superfície fotocondutora do fotorreceptor, a força de atração maior da imagem descarregada faz com que as partículas do toner deixem as partículas do carregador e adiram à parte de imagem da superfície fotocondutora.
[0013] A escova magnética anteriormente mencionada compreende, tipicamente, um rolo tendo um membro semelhante a um tubo, ou luva, que é suportado de forma giratória. A luva é feita, preferivelmente, de um material não-magnético, mais preferivelmente, aço inoxidável, que é condutor e permite uma menor ocorrência de correntes parasitas do que o alumínio, de modo que o aquecimento localizado é reduzido. Um ou mais ímãs são montados dentro da luva. O rolo é disposto de modo que uma parte da luva fique imersa, ou em contato com um suprimento do revelador compreendendo as partículas portadoras e as partículas do toner.
[0014] Como resultado, o revelador é feito para ser atraído para a
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6/20 superfície da luva e aí se dispõe na forma de uma escova, por exemplo, como cerdas de uma escova. Assim, quando o fotorreceptor que aí sustenta a imagem eletrostática latente é levado a contatar, fisicamente, a escova, a força de atração da carga eletrostática na superfície do fotorreceptor nas áreas de imagem, que é maior do que a força que sustenta as partículas de toner em associação com a escova, empurra as partículas de toner do cilindro da escova magnética e para as áreas de imagem, para tornar a imagem visível.
[0015] O processo de marcação eletrofotográfica dado acima é ideal para as imagens de cor individuais, isto é, imagens de toner preto convencional. Em tal processo, as partículas de toner são coloridas de preto por meio de um corante preto incluído nas partículas de toner. [0016] A presente invenção descreve os aspectos dos novos toners pretos e reveladores que operam no ambiente de revelação de escova magnética semicondutora restrito para obter qualidades de imagem superior aos toners e reveladores da técnica anterior com a capacidade de formar um grande número de impressões por minuto e emissões reduzidas. Como resultado das emissões reduzidas com o toner da presente invenção, as áreas sólidas e de meio-tom são uniformes e estáveis em densidade e cor, e o texto é nítido com extremidades bem-definidas, independente do tamanho ou tipo dianteiros. Além disso, o toner de fundo em áreas de não-imagem é reduzido e a sujeira da máquina e a contaminação são minimizadas.
[0017] O toner preto da presente invenção é composto de pelo menos um aglutinante de resina, pelo menos um corante preto e um pacote aditivo externo compreendido de um ou mais aditivos particulados. Os materiais adequados e preferidos para uso quando se prepara o toner preto da invenção serão agora descritos.
[0018] No toner preto da presente invenção, o aglutinante de resina das partículas de toner é preferivelmente composto de aglutinante
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7/20 de acrilato, mais preferivelmente um aglutinante de estireno acrilato, mais preferivelmente um aglutinante de estireno acrilato de agregação de emulsão.
[0019] O aglutinante de estireno acrilato de agregação de emulsão pode ser preparado por qualquer processo de agregação de emulsão adequado. Como um exemplo, é feita referência à patente US no 6.120.967, aqui incorporada por referência em sua totalidade.
[0020] O aglutinante de estireno acrilato pode ser feito para aí incluir alguma quantidade de partes de gel reticuladas. Essas partes de gel reticuladas são compreendidas de aglutinante reticulado, distribuído como partículas de microgel através de partes lineares do aglutinante. Tais partes de gel reticuladas têm um tamanho de partícula médio de volume de, por exemplo, 0,1 pm ou menos, preferivelmente cerca de 0,005 a cerca de 0,1 pm, conforme determinado por meio de microscopia de varredura de elétron e/ou microscopia de transmissão de elétron.
[0021] A resina do aglutinante tem, preferivelmente, uma fração de peso do microgel (teor da parte de gel reticulada)na faixa de 0 a cerca de 15% em peso do aglutinante, preferivelmente de cerca de 1 a cerca de 12% em peso do aglutinante, mais preferivelmente cerca de 5 a cerca de 11% em peso do aglutinante, mais preferivelmente a cerca de 10% em peso do aglutinante. A parte linear é compreendida de uma resina de base, preferivelmente estireno acrilato na faixa de cerca de 50 a cerca de 100% em peso do aglutinante e, preferivelmente, na faixa de cerca de 65a cerca de 100% em peso do aglutinante. A parte linear da resina do aglutinante compreende, preferivelmente, baixa resina de base de reação em peso molecular que não se tornou reticulada durante uma reação de reticulação. A distribuição do peso molecular da resina do aglutinante de estireno acrilato é, assim, bimodal, tendo faixas diferentes para as partes reticuladas da resina do aglutinanPetição 870170072989, de 28/09/2017, pág. 15/35
8/20 te.
[0022] O aglutinante também pode incluir uma certa quantidade de materiais de aglutinante adicional, tais como os compreendidos, por exemplo, de polímeros de vinila, tais como polímeros de estireno, polímeros de acrilonitrila, polímeros de éter vinila, polímeros de acrilato e metacrilato; polímeros de epóxi, diolefinas; poliuretanos; poliamidas e poliimidas; poliésteres tais como os produtos de esterificação polimérica de um ácido de dicarboxila e um diol compreendendo um fenol, poliésteres reticulados e similares.
[0023] O aglutinante das partículas de toner é misturado em fusão, ou, de outra forma, misturado com pelo menos um corante preto. Vários corantes pretos podem ser usados sem limitação, e o corante pode ser um pigmento, tinta ou suas misturas. Exemplos de corante preto incluem, por exemplo, negro-de-carbono tal como REGAL 330, negro-de-carbono (Cabot) preto acetileno, negro-de-fumo, preto anilina e suas misturas. Mais preferivelmente, o corante é um pigmento de negro-de-carbono tendo um tamanho de partícula adequado, tal como, por exemplo, cerca de 50 a cerca de 250 nm, e pode ser em forma de uma dispersão, por exemplo, dispersão aquosa.
[0024] O corante preto é, preferivelmente, incluído na composição do toner em uma quantidade de cerca de 1% a cerca de 25% em peso das partículas de toner, preferivelmente cerca de 5% a cerca de 15% em peso das partículas de toner e, mais preferivelmente, de cerca de 8 a cerca de 12% em peso das partículas de toner.
[0025] As partículas de toner da presente invenção também podem incluir vários aditivos opcionais dentro das partículas de toner (por exemplo, aditivos internos). Por exemplo, conforme requerido, as partículas de toner também podem incluir aditivos de controle de carga, tensoativos, emulsificantes, dispersantes de pigmento, aditivos de fluxo e similares. Uma cera, tal como polietileno, polipropileno e/ou cera
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9/20 de parafina também pode ser incluída na composição de toner como agentes de liberação de fusão.
[0026] As partículas de toner da presente invenção têm, preferivelmente, um pequeno tamanho de partícula. Em particular, as partículas de toner têm um tamanho médio de partícula de cerca de 3 pm a cerca de 10 pm, preferivelmente de cerca de 4 pm a cerca de 7 pm, mais preferivelmente de cerca de 5 pm a cerca de 6 pm.
[0027] As partículas de toner também podem ter um pacote de aditivo externo na superfície das partículas de toner.
[0028] Preferivelmente, o pacote aditivo externo compreende pelo menos uma primeira sílica tendo um tamanho de partícula médio de cerca de 35 a cerca de 45 nm, uma segunda sílica tendo um tamanho de partícula médio de cerca de 135 a cerca de 160 nm e uma titânia tendo um tamanho de partícula médio de cerca de 35 a cerca de 45 nm.
[0029] A primeira sílica (também conhecida como SiO2 ou dióxido de silício)está preferivelmente presente nas partículas de toner em uma quantidade de cerca de 0,2 a cerca de 5,0% em peso de partículas de toner, preferivelmente de cerca de 0,5 a cerca de 2,0% em peso de partículas do toner. A primeira partícula do toner tem, preferivelmente, um tamanho de partícula média de cerca de 40 mm. Em geral, a sílica é aplicada à superfície do toner para o fluxo do toner, para a melhora triboelétrica, para o controle da mistura, para maior desenvolvimento e estabilidade de transferência e maior temperatura de bloqueio de toner. Descobriu-se que as quantidades acima mencionadas da sílica primeiramente dimensionada em partículas de toner podem aumentar a carga triboelétrica das partículas de toner em uso e também podem aumentar a carga por diâmetro de partícula (q/d)do toner em uso. As partículas de sílica da faixa de tamanho acima mencionada são comercialmente disponíveis, por exemplo, na DeGussa.
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10/20 [0030] A segunda sílica está, preferivelmente, presente nas partículas de toner em uma quantidade de cerca de 0,2 a 3,0%, em peso, das partículas de toner, preferivelmente de cerca de 0,6 a cerca de 2,4%, em peso, das partículas de toner. Essa segunda partícula de toner tem, preferivelmente, um tamanho de partícula de cerca de 140 nm a cerca de 150 nm. Descobriu-se que essa segunda sílica pode aumentar a coesão das partículas de toner, mas não a um ponto de ser inaceitável dentro das faixas de quantidade acima mencionadas. A segunda sílica não afeta, negativamente, a carga triboelétrica ou as propriedades q/d das partículas do toner.
[0031] A presença dessas segundas partículas de sílica de tamanho ultragrande é desejável para impedir o impacto dos aditivos externos de tamanho menor nas partículas de toner durante o uso do toner. Durante o uso, as partículas portadoras caem nas partículas do toner e tais impactos podem forçar os aditivos externos menores para que fiquem indesejavelmente impactados na superfície das partículas de toner. As segundas partículas de sílica de tamanho maior absorvem os impactos e elas mesmas são de um tamanho suficientemente grande para serem menos suscetíveis para completar o impacto nas partículas do toner. A presença das segundas partículas de sílica garante, assim, a manutenção da revelação e o desempenho de transferência do toner no transcorrer do tempo.
[0032] As segundas partículas de sílica são, preferivelmente, partículas de sílica sol-gel. As segundas partículas de sílica são comercialmente disponíveis, por exemplo, na Shin-Etsu.
[0033] As partículas de titânia (também conhecidas como TiO2 ou dióxido de titânio) estão, preferivelmente, presentes nas partículas de toner em uma quantidade de cerca de 0,2 a cerca de 5,0%, em peso, das particulas de toner, preferivelmente de cerca de 0,2 a cerca de 1,2%, em peso, das partículas de toner. Essas partículas de titânia
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11/20 têm, preferivelmente, um tamanho de partícula médio de cerca de 40 mm. Em geral, é acrescida titânia à superfície das partículas de toner para melhorar a estabilidade da umidade relativa (RH), o controle triboelétrico e um maior desenvolvimento e estabilidade de transferência. As partículas de titânia da faixa de tamanho acima mencionada são comercialmente disponíveis, por exemplo, Tayca.
[0034] Opcionalmente, uma terceira sílica pode estar presente nas partículas de toner, em uma quantidade de cerca de 0,2 a cerca de 5,0%, em peso, das partículas de toner. Essa terceira partícula de sílica tem, preferivelmente, um tamanho de partícula médio de cerca de 8 nm a cerca de 20 nm. A terceira sílica pode contribuir para um carregamento melhorado e capacidade de fluxo. Exemplos de sílica adequadas são as que estão na faixa de tamanho de 8 nm a 20 nm e são comercialmente disponíveis pela Degussa e Cabot Corporation.
[0035] Os aditivos de superfície externa adicionais também podem ser incluídos no pacote aditivo de superfície externa. Por exemplo, o pacote aditivo externo também pode incluir ZnSt (estearato de zinco). O estearato de zinco provê propriedades de lubrificação, provê condutividade de revelador e melhora triboelétrica, ambos devido à sua natureza de lubrificação e pode aumentar a carga maior de toner e uma maior estabilidade de carga aumentando-se o número de contatos entre o toner e as partículas portadoras. O estearato de cálcio e o estearato de magnésio também podem ser adicionados para prover funções semelhantes. Um estearato de zinco comercialmente disponível é conhecido como Estearato de zinco L feito pela Ferro Corporation, Polimer Additives Division.
[0036] Os aditivos externos acima mencionados podem se tornar hidrofóbicos, se necessário, por meio de tratamentos de superfície para reduzir a sensibilidade à umidade do carregador de toner. A primeira sílica e titânia, por exemplo, podem ser tratadas com PDMS (polidiPetição 870170072989, de 28/09/2017, pág. 19/35
12/20 metil siloxano). A segunda sílica pode ser tratada, por exemplo, com um silano orgânico.
[0037] Para aumentar ainda mais as características de carregamento das composições do revelador aqui descritas, e como componentes opcionais, podem ser incorporados no toner, ou em sua superfície, aditivos que aumentam a carga, inclusive haletos de piridínio alquila, referência patente US n° 4.298.672, cuja apresentação é aqui totalmente incorporada por referência; sulfato orgânico ou composições de sulfonato, referência patente US n° 4.338.390, cuja apresentação é aqui totalmente incorporada por referência; sulfato de diestearil dimetil amônio; bissulfatos e similares e outros aditivos de aumento de carga conhecidos. Também, os aditivos de aumento de carga negativos podem ser selecionados, tais como complexos de alumínio, como BONTRON E-88 e similares. Esses aditivos podem ser incorporados no toner, em uma quantidade de cerca de 0,1% em peso a cerca de 20% em peso e, preferivelmente, de 1 a cerca de 3% em peso das partículas de toner.
[0038] A tabela 1 a seguir estabelece várias composições de toner preferidas da presente invenção. Todas as quantidades são percentagens em peso, com base no peso total das partículas de toner.
Tabela 1
Exemplo Primeira sílica de tamanho pequeno Segunda sílica de tamanho grande Titânia
1 0,57 0,74 0,37
2 1,71 0,74 0,37
3 0,57 0,74 1,10
4 1,71 0,74 1,10
5 0,57 2,22 0,37
6 1,71 2,22 0,37
7 0,57 2,22 1,10
8 1,71 2,22 1,10
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13/20 [0039] A composição de toner da presente invenção pode ser preparada por um número de métodos conhecidos, por exemplo, incluindo uma mistura em fusão das partículas de resina do toner, corantes e aditivos internos opcionais, seguidos de atrito mecânico. Outros métodos incluem os conhecidos na técnica, tais como secagem por vaporização, dispersão por fusão, polimerização por dispersão, polimerização por suspensão, agregação de emulsão e extrusão. O toner é preferivelmente feito misturando-se o aglutinante, preferivelmente compreendido de resina linear e a resina reticulada, conforme discutido acima, e o corante juntos em um dispositivo de mistura. O toner é, então, classificado para formar um toner com o tamanho de partícula mediana de volume desejado. Deve-se tomar cuidado, ao se usar o método, para se limitar as partículas grossas, as granuladas e as partículas gigantes. A mistura subseqüente de toner dos aditivos externos é, preferivelmente, feita usando-se um misturador, por exemplo, um misturador Henschel, seguido de filtragem para a obtenção do produto final do toner.
[0040] Seguindo à formação, as partículas de toner podem, opcionalmente, ser lavados com um ácido, por exemplo, um cloreto de cálcio. Tal lavagem de ácido pode melhorar a sensibilidade à umidade relativa das partículas de toner, mas também pode diminuir os valores de carga triboelétrica das partículas de toner. A lavagem com água, que não afeta, de modo substancial, as propriedades de partícula de toner, pode ser usada alternativamente.
[0041] A carga do toner é descrita em termos de diâmetro de carga/partícula q/d, em fC/pm seguindo o contato triboelétrico do toner com as partículas portadoras. A carga por diâmetro de partícula (q/d) das partículas do toner tem, particularmente, um valor médio de, por exemplo, 0,1 a 1,0 fC/pm, correspondendo a 5,5 pm de tribo toner de 10 pcoul/grama a 80 pcoul/grama. Essa carga deve permanecer estáPetição 870170072989, de 28/09/2017, pág. 21/35
14/20 vel através de todo o processo de revelação para garantir a consistência na riqueza das imagens obtidas durante o toner. A medida da média q/d das partículas de toner pode ser feita por meio de um aparelho de espectógrafo de carga, assim como na técnica. Vide, por exemplo, a patente US n° 4.375.673, aqui incorporada por referência. O espectógrafo é usado para medir a distribuição da carga de partícula de toner (q em fC) com relação a um diâmetro medido de toner (d em pm). [0042] Em uma modalidade mais preferida da presente invenção, as partículas de toner apresentam um valor triboelétrico (conforme medido pelo processo conhecido como gaiola de Faraday), após o contato triboelétrico com as partículas portadoras, ou de, por exemplo, cerca de -25 a cerca de -80pC/g, mais preferivelmente cerca de -38 a cerca de -50pC/g, conforme medido em 21,1°C (7013) e 50% de umidade relativa, assim como apresenta estabilidade triboelétrica sobre a vida do revelador.
[0043] O toner é preferivelmente incorporado em uma composição de revelador de dois componentes, conforme discutido acima misturando-se com partículas portadoras apropriadas.
[0044] Materiais adequados e preferidos para uso como portadores usados para preparar os reveladores contendo os toners acima mencionados da invenção que possuem as propriedades discutidas acima serão agora discutido. As partículas de toner triboeletricamente se associam e/ou aderem à superfície das partículas portadoras.
[0045] Exemplos ilustrativos das partículas portadoras que podem ser selecionadas para misturar com a composição do toner preparada de acordo com a presente invenção incluem as partículas que são capazes de obter, de forma triboelétrica, uma carga de polaridade oposta à das partículas de toner. Exemplos ilustrativos de partículas adequadas do portador incluem zircônio granular, silício granular, vidro, aço, níquel, ferritas, ferritas de ferro, dióxido de silício e similares. Outras
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15/20 portadoras adequadas são apresentadas nas patentes US n°s 4.937.166 e 4.935.326, as exposições das quais são aqui totalmente incorporadas por referência.
[0046] Em uma modalidade preferida, o núcleo da portadora é composto de partículas de ferrita. Qualquer portador de ferrita comercialmente disponível pode ser usado sem restrição. De preferência, o núcleo da portadora pode ser composto de um núcleo de ferrita de magnésio manganês, tal como comercialmente disponível na Powder Tech. As partículas de ferrita a serem usadas como núcleos portadores na composição do revelador têm, preferivelmente, um tamanho de partícula médio (diâmetro)de, por exemplo, 10 a 100 pm, preferivelmente de 20 a 70 pm, mais preferivelmente 25 a 40 pm, conforme determinado pelas técnicas padrão de difração a laser.
[0047] As partículas portadoras selecionadas podem ser usadas com ou sem um revestimento. Em uma modalidade preferida da composição do revelador, as partículas portadoras são revestidas com um polímero ou copolímero de polimetacrilato de metila.
[0048] Em uma outra modalidade preferida, as partículas portadoras de ferrita são revestidas com uma mistura de pelo menos dois componentes de polímero seco, cujos componentes de polímero seco não estão, preferivelmente, em contato próximo nas séries triboelétricas e, mais particularmente, de polaridades de carregamento oposto com relação ao toner selecionado. O polímero eletronegativo, isto é, o polímero que irá conferir, geralmente, uma carga positiva no toner com a qual entra em contato, é preferivelmente compreendido de um polímero ou copolímero de polifluoreto de vinilideno. Tais polímeros de polifluoreto de vinilideno são comercialmente disponíveis, por exemplo, sob a marca KYNAR. O polímero eletropositivo, isto é, o polímero que irá, geralmente, conferir uma carga negativa no toner com a qual entra em contato, é, preferivelmente, compreendido de um polímero ou coPetição 870170072989, de 28/09/2017, pág. 23/35
16/20 polímero de polimetacrilato de metila (PMMA), tendo, opcionalmente, negro-de-carbono ou outro material portador aí disperso. PMMA por si só é um polímero isolante. Para obter um revestimento portador condutivo, um componente portador, por exemplo, negro-de-carbono, é misturado a seco com PMMA e outros constituintes de revestimento da portadora. A mistura é, então, lançada no núcleo e fundida.
[0049] O PMMA pode ser copolimerizado com qualquer comonômero desejado, contanto que o copolímero resultante retenha um tamanho de partícula adequado. Os comonômeros adequados podem incluir monoalquila, ou dialquil aminas, tais como dimetilaminoetil metacrilato, dietilaminoetil metacrilato, diisopropilaminoetil metacrilato, tbutilaminoetila metacrilato e similares. Se o polímero PMMA tem negro-de-carbono aí disperso, é preferivelmente formado em um processo de polimerização de semi-suspensão, por exemplo, conforme descrito na patente US n° 5.236.629, aqui incorporada totalmente por referência.
[0050] Em uma modalidade preferida da invenção, a portadora é revestida de um revestimento PMMA, tal como descrito na patente US n° 5.847.030, aqui incorporada totalmente por referência. De preferência, tal PMMA é feito por um processo de polimerização de emulsão e tem uma distribuição de tamanho de partícula estreito, com partículas de polímero na faixa de 100 a 200 nm, preferivelmente cerca de 150 nm. Esse tamanho pequeno é desejável para prover cobertura uniforme no pequeno núcleo de ferrita.
[0051] A percentagem de cada polímero presente no revestimento do portador pode variar, dependendo dos componentes específicos selecionados, do peso do revestimento e das propriedades desejadas. Por exemplo, as proporções dos dois polímeros podem variar para ajustar as características triboelétricas do portador para satisfazer os requisitos particulares de um determinado dispositivo de impressão.
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Em geral, as misturas de polímero revestidas usadas contêm de cerca de 3 a cerca de 97% em peso de polímero eletronegativo e de cerca de 97 a cerca de 3% em peso do polímero eletropositivo. De preferência, há misturas selecionadas de polímero de cerca de 3 a 25%, em peso, do polímero eletronegativo e de cerca de 97 a 75%, em peso, do polímero eletropositivo. Mais preferivelmente, há misturas selecionadas de polímeros com cerca de 5 a 15%, em peso, do polímero eletronegativo e cerca de 95 a 85%, em peso, do polímero eletropositivo.
[0052] Em uma modalidade mais preferida, o revestimento nas partículas portadoras inclui de cerca de 70 a cerca de 80% em peso do polímero de polimetacrilato de metila, de cerca de 6 a cerca de 12% em peso do negro-de-carbono e de cerca de 8 a cerca de 12%, em peso, de microesferas de melamina e, mais preferivelmente, o revestimento ainda inclui de cerca de 3 a cerca de 9% de um fluorocopolímero.
[0053] Conforme observado acima, o revestimento nas partículas portadoras de ferrita, preferivelmente, microesferas de melamina, por exemplo, microesferas de melamina tendo partículas de tamanho médio de cerca de 100 nm a cerca de 300 nm. Tais microesferas são comercialmente disponíveis, por exemplo, pela Nippon Shokubai. As microesferas de melamina podem compreender de cerca de 5 a cerca de 15%, em peso, do revestimento total, mais preferivelmente de cerca de 8 a cerca de 12%, em peso, do revestimento total. As microesferas de melamina provêem carregamento e estabilidade de condutividade. [0054] As partículas portadoras podem ser preparadas misturando-se o núcleo da portadora com, por exemplo, entre cerca de 0,5 a cerca de 10%, em peso, mais preferivelmente, entre cerca de 0,3 % e cerca de 5,0% em peso, com base no peso das partículas portadoras revestidas, da composição de revestimento até sua aderência ao núPetição 870170072989, de 28/09/2017, pág. 25/35
18/20 cleo da portadora por meio do impacto mecânico e/ou atração eletrostática. A mistura das partículas de núcleo e polímeros é, então, aquecida a uma temperatura elevada por um período de tempo suficiente para fundir aos polímeros de revestimento às partículas de núcleo da portadora. As partículas portadoras revestidas são, então, esfriadas e, em seguida, classificadas a um tamanho de partícula desejado. O revestimento tem, preferivelmente, um peso de revestimento de, por exemplo, 0,1 a 5%, em peso, da portadora, preferivelmente, 0,1 a 3,0% em peso.
[0055] Vários métodos adequados podem ser usados para aplicar os revestimentos da mistura de polímero à superfície das partículas do núcleo da portadora. Exemplos de métodos típicos para este fim incluem combinar o material de núcleo da portadora e a composição do revestimento por meio de mistura de rolo em cascata, ou agitação, laminação, vaporização de nuvem de pó, leito fluidizado, processamento de disco eletrostático e uma cortina eletrostática.
[0056] As partículas portadoras revestidas têm, preferivelmente, um tamanho desde cerca de 25 pm a cerca de 40 pm, mais preferivelmente cerca de 35 pm. Em uma modalidade preferida, é desejável manter uma proporção de diâmetro médio de volume da portadora para diâmetro médio de volume de toner de aproximadamente 5:1 a 9:1. [0057] Duas composições de revelador da presente invenção podem ser geradas misturando-se as partículas do núcleo da portadora com a composição de toner discutida acima. As partículas portadoras podem ser misturadas com as partículas de toner em várias combinações adequadas. Porém, os melhores resultados são obtidos quando, de cerca de 1 parte a cerca de 25 partes em peso do toner negro e cerca de 75 partes a cerca de 99 partes, em peso, das partículas portadoras são misturadas. A concentração de toner no revelador inicialmente instalada em um alojamento de revelação xerográfica é, então,
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19/20 preferivelmente entre, por exemplo, cerca de 1 a cerca de 20%, em peso, com base no peso total do revelador.
[0058] Os reveladores da invenção apresentam uma qualidade de imagem negra superior, emissões reduzidas e permitem que o dispositivo imprima um número grande de páginas por minuto (ppm), por exemplo, na ordem de 40 a 200 ppm ou mais, sem que surjam problemas de qualidade.
[0059] A tabela 2 abaixo resume as propriedades triboelétricas e de coesão obtidas nos toners do exemplo identificados na tabela 1 acima.
Tabela 2
Exemplo Tribo (15 min PS)(pc/g) Tribo (60 min PS (pC/g) Coesão
1 -36,1 -27,2 73
2 -41,9 -36,4 82
3 -35,5 -26,6 38
4 -39,2 -35,2 65
5 -33,6 -22,4 33
6 -43,5 -27,2 57
7 -29,5 -21,9 18
8 -32,4 -23,6 40
[0060] Para determinar a tribo, uma amostra de 0,5 grama de revelador é colocada em uma gaiola de Faraday. O ar pressurizado é soprado através da gaiola que tem telas em cada extremidade. O tamanho da tela permite que o toner escape e retenha a portadora. 25 mícrons de tela funciona melhor para uma portadora de 35 mícrons e um toner de 5,5 mícrons. Um eletrômetro é conectado à gaiola e monitora a mudança de carga quando o toner sai da gaiola. A mudança de peso é medida antes e depois de serem obtidos o sopro e a massa de toner. A tribo é definida como a carga de toner/massa de toner. O PS significa a agitação da tinta. O revelador é colocado em um vaso de
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20/20 vidro. O vaso de vidro com o revelador é colocado em um agitador de tinta e agitado por 15 minutos e 60 minutos. A ação da agitação da tinta imita o abuso que ocorre com o toner em um recipiente de revelador em uma máquina. A tribo geralmente cai com o tempo, à medida que os constituintes do toner se movem para o portador e a superfície se torna mais igual e à medida que os aditivos são impactados na superfície do toner. O objeto do design do toner é minimizar a mudança na tribo, com o tempo. Assim, dos 8 projetos acima, o projeto 4 é o mais vantajoso para a estabilidade da tribo.
[0061] A coesão é medida com um testador de coesão Hosokawa. Esta consiste em 3 telas com diferentes aberturas de malha - 53 mícrons/45 mícrons/38 mícrons. As telas são colocadas uma em cima da outra e vibram por 1 minuto. A quantidade de toner que permanece em cada tela é uma indicação da adesão do toner. A coesão é um valor relativo. Uma coesão de 0 significa o fluxo do líquido (nenhum toner ficou em qualquer tela), enquanto uma coesão de 100 significa que nenhum toner se move através de qualquer tela. O toner é 5,5 pm e as telas são 53/45/38 mícrons, de modo que, quanto mais o toner adere, maior são os aglomerados de toner, o que significa que eles não podem passar através das aberturas das malhas. O objetivo no projeto do toner é ter um nível mais baixo de coesão possível quando o toner for liberado da operação da mistura do aditivo - e fazer com que essa coesão permaneça o mais baixo possível quando o toner já estiver um bom período de tempo em um alojamento do revelador em uma máquina.
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Claims (15)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Toner preto compreendendo partículas de toner contendo pelo menos um aglutinante, pelo menos um corante preto e um pacote de aditivos externos, caracterizado pelo fato de que pelo menos um aglutinante inclui um aglutinante de estireno acrilato incluindo um teor de gel de estireno acrilato reticulado de 0% a 15% em peso do aglutinante; e em que os aditivos externos incluem de 0,2 a 5,0%, em peso, das partículas de toner de uma primeira sílica tendo um tamanho médio de partícula de 35 a 45 nm de 0,2 a 3,0%, em peso, das partículas de toner de uma segunda sílica contendo um tamanho de partícula médio de 135 a 160 nm, e 0,2 a 5,0%, em peso, das partículas de toner de uma titânia tendo um tamanho de partícula médio de 35 a 45 nm.
  2. 2. Toner preto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os aditivos externos incluem, ainda, de 0,2 a 0,5%, em peso, das partículas de toner de uma terceira sílica tendo um tamanho de partícula médio de 8 a 20 nm.
  3. 3. Toner preto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um corante preto inclui negro-decarbono.
  4. 4. Toner preto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda sílica dos aditivos externos é uma sílica sol-gel.
  5. 5. Toner preto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aglutinante de estireno acrilato é um aglutinante de estireno acrilato de agregado de emulsão.
  6. 6. Toner preto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as partículas do toner têm um tamanho de partícula médio de 4 a 7 pm.
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    2/3
  7. 7. Toner preto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as partículas de toner compreendem, ainda, de 2 a 25%, em peso, das partículas de toner de uma cera.
  8. 8. Toner preto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o teor de gel do estireno acrilato reticulado do aglutinante do estireno acrilato é de 5% a 11%, em peso, do aglutinante.
  9. 9. Toner preto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o toner preto tem, seguindo o contato triboelétrico com partículas portadoras compreendendo um núcleo de ferrita revestida com um polímero, ou copolímero, de polimetacrilato de metila, negro-de-carbono e microesferas de melamina, uma carga triboelétrica de -25 a -80 pC/g.
  10. 10. Revelador, caracterizado pelo fato de que compreendendo o toner negro como definido na reivindicação 1 e partículas portadoras compreendendo um núcleo de ferrita revestido, compreendendo um polímero, ou copolímero, de polimetacrilato de metila, negro-decarbono e microesferas de melamina, o revelador compreende de 1 parte a 25 partes, em peso, do toner negro e de 75 partes a 99 partes em peso das partículas portadoras.
  11. 11. Revelador de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que as partículas portadoras têm um diâmetro médio de 30 a 55 pm.
  12. 12. Revelador de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o revestimento nas partículas portadoras inclui de 70 a 80% em peso do polímero de polimetacrilato de metila, de 6 a 12%, em peso, de negro-de-carbono e de 8 a 12%, em peso, de microesferas de melamina.
  13. 13. Revelador de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o revestimento nas partículas portadoras inclui
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    3/3 de 3 a 9%, em peso, de um fluorocopolímero.
  14. 14. Revelador de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que as microesferas de melamina têm um tamanho de 100 a 300 nm.
  15. 15. Aparelho de formação de imagem eletrofotográfica, caracterizado pelo fato de que compreende um fotorreceptor, um sistema de revelação de escova magnética semicondutora e um alojamento em associação com o sistema revelador de escova magnética semicondutora, em que o alojamento contém um revelador compreendendo o toner preto como definido na reivindicação 1.
    Petição 870170072989, de 28/09/2017, pág. 31/35
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