ES2223399T3 - Toner electrografico y metodo de formacion de imagen usando el toner. - Google Patents
Toner electrografico y metodo de formacion de imagen usando el toner.Info
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Abstract
Un tóner electrofotográfico que comprende: un colorante; y una resina aglutinante; en el que dicha resina aglutinante comprende al menos una resina de estireno; y donde dicho tóner comprende desde 0, 1 ppm hasta no más de 100 ppm de oligómeros de estireno, siendo los oligómeros de estireno estireno polimerizado en el que están polimerizados de 2 a 20 monómeros de estireno.
Description
Tóner electrofotográfico y método de formación de
imagen usando el tóner.
La presente invención concierne a un tóner útil
para revelar una imagen latente electrostática formada sobre un
elemento de soporte de imagen, y a un método de formación de imagen
electrofotográfica en el cual, para formar una imagen visual, se
revela una imagen electrostática latente, formada sobre un elemento
de soporte de imagen, usando un tóner.
Se han desarrollado materiales fotoconductores
inorgánicos tales como el selenio, óxido de zinc, sulfuro de cadmio
y aleaciones de selenio para actuar como fotoconductor
electrofotográfico. En los años recientes se han usado
principalmente materiales fotoconductores orgánicos (OPC) para
actuar como un fotoconductor debido a que estos materiales tienen
las siguientes ventajas:
(1) tienen un coste relativamente bajo;
(2) se procesan fácilmente;
(2) son capaces de producir imágenes con unas
buenas cualidades de imagen; y
(4) son respetuosos con el medio ambiente cuando
son desechados.
Sin embargo, la desventaja de los fotoconductores
orgánicos frente a los conductores inorgánicos es que las
propiedades de los fotoconductores se ven influenciadas fácilmente
por cambios medioambientales en el aparato de formación de imagen
debido a que la capa de transporte de carga (CTL) de los
fotoconductores orgánicos está constituida principalmente por un
polímero inorgánico. Uno de los cambios medioambientales es la
generación de gases ácidos tales como ozono y NOx, que es ocasionada
por un cargador principal para cargar el fotoconductor, y un
cargador de transferencia. Cuando los fotoconductores orgánicos son
expuestos a tales gases ácidos, en la superficie de la capa de
transporte de carga se produce una descomposición de un material de
transporte de carga (CTM) incluido en la capa de transporte de
carga. Por consiguiente, las imágenes resultantes tienden a ser
borrosas. Además, las cantidades de carga de los fotoconductores
orgánicos a menudo disminuyen a causa de los gases ácidos
dependiendo del material de generación de carga (CGM) usado en la
capa de generación de carga (CGL), ocasionando con ello un
ensuciamiento del fondo y un deterioro de la densidad de imagen de
las imágenes resultantes. Además se produce un problema de
contaminación debido a que el tóner, el cual permanece sobre una
superficie de un fotoconductor orgánico incluso después de que se
haya limpiado el fotoconductor, contamina el material fotoconductor
orgánico. A saber, cuando un fotoconductor orgánico hace contacto
durante un largo tiempo y bajo un estado de alta temperatura con el
tóner que está adherido electrostáticamente sobre el manguito de
revelado, o con el tóner remanente sobre la superficie del
fotoconductor, el tóner contamina el fotoconductor orgánico dando
como resultado un aumento en el potencial residual del fotoconductor
orgánico, y por ello se produce borrosidad y aparición de residuos
en las imágenes formadas. Puesto que en la actualidad la velocidad
de copia de un aparato de formación de imagen electrofotográfica
aumenta más y más, es muy importante solucionar estos problemas.
Además, la publicación de patente japonesa Nº
8-27552 da a conocer un tóner que incluye una
composición de un copolímero de estireno (B) que incluye un
oligómero que incluye estireno (A) que tiene un número de peso
molecular medio no mayor que 1000 en una cantidad que va de un 0,01%
a un 1% en peso. Concretamente, el tóner incluye el oligómero que
incluye estireno en una cantidad que va de 100 ppm a 10000 ppm. Sin
embargo, cuando durante un largo tiempo se repiten unos procesos en
los que se revela un fotoconductor orgánico con tal tóner y las
imágenes de tóner resultantes se transfieren, el fotoconductor
orgánico se contamina con el tóner. En particular, el potencial
residual del fotoconductor orgánico aumenta seriamente, dando como
resultado que se produzca un ensuciamiento del fondo y una
borrosidad de las imágenes resultantes. Se considera que la razón es
que el oligómero migra al interior del fotoconductor orgánico y
atrapa cargas, dando como resultado un impedimento en el transporte
de cargas, y por ello la imagen resultante tiene defectos de
imagen.
Debido a estas razones, existe la necesidad de
disponer de un tóner electrofotográfico para revelar imágenes
latentes formadas sobre un fotoconductor orgánico, que produzca
imágenes sin defectos de imagen ocasionadas por la contaminación del
fotoconductor orgánico incluso cuando el tóner se utilice durante un
largo tiempo bajo un estado de temperatura relativamente alta.
La solicitud de patente japonesa publicada Nº
621921858 expone una composición de tóner electrofotográfico que usa
un copolímero del tipo de estireno que contiene un cooligómero del
tipo de estireno que tiene un número de peso molecular medio igual o
menor que 1000 en una cantidad que va de un 0,01% a un 1% en peso.
El documento JP-A-2173759 da a
conocer una composición de tóner que comprende un colorante y una
resina termoplástica que es una resina
estireno-acrílica o una resina de poliéster. La
temperatura de iniciación de pérdida de peso térmica de la resina es
más alta que 100ºC y la pérdida de peso térmica contada hasta los
170ºC es menor que un 0,3% en peso sobre el peso total.
De acuerdo con ello, un objetivo de la presente
invención es el de aportar un tóner que produzca imágenes sin
defectos de imagen ocasionados por la contaminación del
fotoconductor orgánico incluso cuando el tóner se usa durante un
largo tiempo incluso bajo un estado de temperatura relativamente
alta.
Otro objetivo de la presente invención es el de
aportar un método de formación de imagen electrofotográfica mediante
el cual se puedan producir imágenes sin defectos de imagen
ocasionados por la contaminación del fotoconductor orgánico incluso
cuando se repitan procesos de revelado y transferencia durante largo
tiempo bajo una temperatura relativamente alta incluso bajo un
estado de temperatura relativamente alta.
Brevemente, estos objetivos, y otros objetivos de
la presente invención según se harán más evidentes de aquí en
adelante, se pueden alcanzar mediante un tóner que incluye un
colorante y una resina aglutinante que incluye al menos una resina
de estireno, donde el tóner incluye uno o más oligómeros en una
cantidad que va de 0,1 ppm a no más de 100 ppm, siendo los
oligómeros de estireno un estireno polimerizado en el que están
polimerizados de 2 a 20 monómeros de estireno.
El contenido de oligómeros de estireno es
preferiblemente de 0,1 a 90 ppm, más preferiblemente de 1 a 60 ppm,
incluso más preferiblemente de 5 a 50 ppm, y como opción más
preferida de 10 a 30 ppm.
La resina aglutinante incluye preferiblemente un
copolímero estireno-acrílico.
Otro aspecto de la presente invención es el de
aportar un método de formación de imagen electrofotográfica que
incluye los pasos de:
poner en contacto y cargar un elemento de soporte
de imagen con un dispositivo de carga;
exponer dicho elemento de soporte de imagen a una
luz a guisa de imagen para formar una imagen latente sobre dicho
elemento de soporte de imagen;
revelar dicha imagen latente con un tóner, para
formar una imagen de tóner sobre dicho elemento de soporte de
imagen; donde dicho tóner es un tóner de acuerdo con la
invención.
Estos y otros objetivos, características y
ventajas de la presente invención se harán más evidentes tras la
consideración de la siguiente descripción de los ejemplos de
realización preferidos de la presente invención tomada en conjunción
con el dibujo que la acompaña.
Varios otros objetivos, características y
ventajas concomitantes de la presente invención se apreciarán más
plenamente a medida que la misma resulte mejor comprendida a partir
de la descripción detallada cuando se considera en conexión con el
dibujo que la acompaña, en el que unos mismos caracteres de
referencia designan unas mismas partes correspondientes de principio
a fin, y en la que:
la Fig. 1 es una vista esquemática que ilustra
una sección transversal de un aparato de formación de imagen útil
para el método de formación de imagen de la presente invención.
La presente invención aporta un tóner que se usa
para revelar una imagen electrostática latente formada sobre un
fotoconductor orgánico para formar imágenes de tóner, y que incluye
un colorante y una resina aglutinante que incluye al menos una
resina de estireno según está reivindicado en la reivindicación
1.
Los presentes inventores analizan el mecanismo
que hace que ocurran defectos de imagen causados por contaminación
del fotoconductor orgánico usado para soportar imágenes latentes
cuando se repiten los procesos de formación de imagen durante un
largo tiempo bajo un estado de temperatura relativamente alta (desde
aproximadamente 30ºC a aproximadamente 50ºC), y descubren los hechos
siguientes.
Los fotoconductores orgánicos tienen generalmente
una estructura en la que sobre un substrato electroconductor está
formada una capa fotoconductora que incluye una capa de generación
de carga (CGL) y una capa de transporte de carga (CTL). En la capa
de generación de carga está incluido un material de generación de
carga (CGM). El material de generación de carga absorbe una luz
irradiada y se forman unos vehículos de soporte de carga positiva y
negativa.
Uno de los tipos (positivo o negativo) de los
vehículos de soporte se inyecta al interior de la capa de transporte
de carga y el otro tipo (negativo o positivo) se inyecta al interior
del substrato electroconductor, lo cual es ocasionado por un campo
eléctrico aplicado a la capa electroconductora. El vehículo de
soporte inyectado en la capa de transporte de carga es transportado
a través de la capa de transporte de carga por el campo eléctrico y
finalmente alcanza la superficie de la capa de transporte de carga.
En la superficie de la capa de transporte de carga, las cargas
formadas sobre la misma son detectadas por el vehículo de soporte
transportado. Con el fin de que el fotoconductor orgánico ejerza
unas buenas propiedades fotoconductoras, el fotoconductor tiene que
generar vehículos de soporte de manera eficaz mediante la absorción
de luz. Además, los vehículos de soporte tienen que ser
transportados rápidamente a través de la capa fotoconductora sin ser
atrapados. Cuando el fotoconductor orgánico hace contacto con un
tóner que incluye un material con un doble enlace y propiedades de
donación de electrones \pi, el fotoconductor orgánico se contamina
con el tóner, dando como resultado el atrapamiento del vehículo de
soporte (agujeros) en la capa de transporte de carga. Por
consiguiente, las cargas superficiales no pueden decaer y sobre el
fotoconductor orgánico permanece un potencial residual relativamente
grande. Los presentes inventores descubren que entre los materiales
que tienen propiedades de donación de electrones \pi, el
fotoconductor orgánico es el más seriamente afectado por los
oligómeros de estireno. Se considera que la razón es que los
oligómeros de estireno tienen las propiedades de donación de
electrones más fuertes debido a que en la molécula de los oligómeros
de estireno están formados enlaces dobles en cada uno de los otros
enlaces de carbono. Por consiguiente, los agujeros son atrapados
fácilmente por los oligómeros de estireno.
En la presente invención, oligómero de estireno
significa estireno polimerizado con un grado de polimerización
relativamente bajo, en el que están polimerizados de 2 a 20
monómeros de estireno. El monómero de estireno no está incluido en
los oligómeros de estireno. El monómero de estireno tiene un punto
de ebullición bajo, y, por consiguiente, se vaporiza cuando se deja
a una temperatura relativamente alta que va de 30ºC a 50ºC. Por
consiguiente, se considera que el monómero de estireno no contamina
los fotoconductores orgánicos. Por el contrario, los oligómeros de
estireno no se vaporizan a una temperatura de 30ºC a 50ºC, y además
tienen una mayor afinidad con los fotoconductores orgánicos. Por
consiguiente, se considera que los oligómeros de estireno contaminan
los fotoconductores orgánicos.
Cuanto más bajo es el contenido de oligómeros de
estireno en un tóner, más baja será la contaminación. Cuando el
contenido de oligómeros de estireno en un tóner no es mayor que 100
ppm, el tóner contamina fuertemente los fotoconductores orgánicos.
Cuando los oligómeros de estireno están presentes en un tóner en una
cantidad apropiada que va de 0,1 ppm a 90 ppm, el fotoconductor
orgánico, el cual está en contacto con el tóner, es plastificado por
los oligómeros de estireno que migran al interior del fotoconductor
orgánico y por consiguiente el fotoconductor orgánico se convierte
en un material flexible. Por consiguiente, el fotoconductor orgánico
tiene una buena resistencia a la abrasión. En particular, el
contenido de oligómeros de estireno en el tóner es preferiblemente
de 1 a 60 ppm, más preferiblemente de 5 a 50 ppm, e incluso más
preferiblemente de 10 ppm a 30 ppm.
Mediante el uso de una resina aglutinante, la
cual incluye oligómeros de estireno en una cantidad no mayor que 100
ppm, para un tóner, el tóner resultante incluye oligómeros de
estireno en una cantidad no mayor que 100 ppm.
Con el fin de preparar una resina que incluya
oligómeros de estireno en una cantidad no mayor que 100 ppm es
preferible que la polimerización de la resina se realice a una
temperatura relativamente alta durante un largo tiempo. Cuando se
usa método de polimerización por suspensión, la polimerización se
realiza preferiblemente a una temperatura que va de 70ºC a 100ºC
durante de 5 a 20 horas, desde un punto de vista de la economía y
del contenido de oligómeros de estireno en la resina resultante.
Además, el contenido de oligómeros de estireno en
el tóner de la presente invención también se puede controlar para
que esté en el intervalo preferible controlando la temperatura de
amasado en el proceso de amasado del tóner con el fin de que sea
relativamente alta. Específicamente, cuando se realiza el amasado a
una temperatura que va de 100ºC a 200ºC, la composición del tóner
puede dispersarse suficientemente en el proceso de amasado.
El contenido de oligómeros de estireno en un
tóner se puede determinar mediante espectrometría de masa de
cromatografía de gas (GClMS) usando un aparato
QP-5000 fabricado por Shimazu Corp. Las condiciones
de medición son las siguientes:
- Fuente de iones:
- EI 70 eV
- Detector:
- Polo cuádruplo cilíndrico con un vástago y un multiplicador de electrones secundario descentrado
- Columna:
- DB-5 (longitud de 30m, diámetro interior de 0,25 mm, y una película de 0,25 \mum)
- Temperatura de la columna:
- De 50ºC a 300ºC (mantenimiento de 1 min.)
- \quad
- La temperatura de la columna se hace aumentar a una velocidad de 10ºC/min.
- Temperatura ambiente de vaporización:
- 350ºC
- Presión de la columna (He):
- De 100 a 150 kPa (mantenimiento de 1 min.)
- \quad
- A una velocidad incremental de 2 kPa/min.
El método de formación de imagen de la presente
invención se explicará haciendo referencia a la Fig. 1.
La Fig. 1 es una vista esquemática que ilustra
una sección transversal de un aparato de formación de imagen útil
para el método de formación de imagen de la presente invención.
Alrededor de un elemento de soporte de imagen 1 (es decir, un
fotoconductor orgánico), están incorporados un dispositivo de carga
2, un dispositivo de radiación de láser 3, un rodillo de revelado 4,
un rodillo de transferencia 5, un cargador de separación 6, una
unidad de limpieza 7, un dispositivo de limpieza 8, y una lámpara de
descarga 9. Los ejemplos específicos del dispositivo de carga 2
incluyen cargadores de corona, cepillos de carga, rodillos de carga,
y similares. Los ejemplos específicos del dispositivo de limpieza 8
incluyen cepillos de limpieza, rodillos de limpieza, y
similares.
El proceso de formación de imagen se explicará
haciendo referencia a un proceso
negativo-positivo.
El elemento de soporte de imagen, el cual es un
fotoconductor orgánico que tiene una capa fotoconductora, es
descargado por la lámpara de descarga 9 y luego es cargado
uniformemente con el fin de tener un potencial, por ejemplo, -700 V
(de aproximadamente -100 V a aproximadamente -1000 V) por medio de
dispositivo de carga 2. El dispositivo de radiación de láser 3
irradia el elemento de soporte de imagen con una luz láser para
formar una imagen latente sobre el mismo. El área del elemento de
soporte de imagen que es expuesta a la luz láser tiene un potencial
de aproximadamente -100V.
La luz láser es irradiada por un diodo láser, y
es reflejada por un espejo poligonal (hexagonal), el cual gira a una
alta velocidad, para explorar la superficie del elemento de soporte
de imagen en la dirección de giro del elemento de soporte de imagen.
Así, sobre el elemento de soporte de imagen se forma una imagen
latente electrostática.
La imagen latente es revelada entonces por un
cepillo magnético del rodillo de revelado 4, el cual tiene tóner
agarrado sobre el mismo, mientras se aplica al mismo una tensión de,
por ejemplo, -550 V (de aproximadamente -100 V a aproximadamente
-800 V). El tóner adherido al área del elemento de soporte de imagen
que ha sido expuesta a luz láser da como resultado la formación de
una imagen de tóner sobre el elemento de soporte de imagen.
Por otro lado se suministra un papel receptor 10,
que sirve como material receptor, procedente de un mecanismo de
suministro de papel (no mostrado). El papel receptor 10 es
introducido entre el elemento de soporte de imagen 1 y el rodillo de
transferencia 5 después de haber sido sincronizado con el elemento
de soporte de imagen por un par de rodillos de registro (no
mostrados), a propósito para que las imágenes de tóner sean
transferidas apropiadamente al papel receptor 10. Así, las imágenes
de tóner son transferidas al papel receptor 10. En este punto, al
rodillo de transferencia 5 se le aplica una polarización de
transferencia de, por ejemplo, +950 V (de aproximadamente +100 V a
+1000 V). Cuando la transferencia de la imagen de tóner se realiza
usando un cargador de corona, al cargador se le aplica una tensión
que va de aproximadamente 1 kV a aproximadamente 10 kV. Las imágenes
de tóner son fijadas sobre el papel receptor 10 por un dispositivo
de fijación 11 después de que el papel receptor 10 se ha separado
del elemento de soporte de imagen 1. El papel receptor 10 con una
imagen de tóner fijada sobre el mismo (es decir, una copia) es
descargado fuera del aparato. La velocidad de suministro del papel
receptor 10 es de 50 a 1000 mm/s.
En la presente invención, se usa un rodillo de
carga para cargar el elemento de soporte de imagen. Mediante el uso
de un rodillo de carga se puede cargar el elemento de soporte de
imagen por medio de una tensión relativamente baja, y por
consiguiente se pueden disminuir los daños del elemento de soporte
de imagen.
A continuación se explica en detalle el
fotoconductor orgánico de la presente invención.
Los substratos electroconductores adecuados
incluyen cilindros y películas hechas de un metal, tal como
aluminio, y acero inoxidable: una aleación metálica, tal como
aleaciones de aluminio, y aleaciones de óxido de indio-óxido de
estaño; un papel y un plástico incluyendo en el mismo un material
electroconductor; y un plástico incluyendo un polímero
electroconductor.
En la presente invención, sobre el substrato
electroconductor se puede formar una primera capa de fondo con el
fin de:
- (1)
- mejorar la adhesión de la capa fotoconductora formada sobre la misma en el substrato;
- (2)
- mejorar las propiedades de recubrimiento (es decir, las propiedades de formación de película) de la capa fotoconductora;
- (3)
- proteger el substrato;
- (4)
- cubrir defectos sobre la superficie del substrato;
- (5)
- mejorar la inyección de carga desde el substrato; y
- (6)
- impedir que la capa fotoconductora sea dañada eléctricamente cuando se carga el fotoconductor.
Los materiales adecuados para ser usados en la
primera capa de fondo incluyen alcohol de polivinilo, imidazol de
poli-N-vinilo, óxido de polietileno,
celulosa etílica, celulosa metílica, nitrocelulosa, copolímero de
ácido etileno-acrílico, butiral de polivinilo,
resinas fenólicas, caseína, poliamidas, copolímeros de nylon, cola,
gelatina, poliuretano, óxido de aluminio, etc.
El grosor de la primera capa de fondo es
preferiblemente de 0,1 \mum a 10 \mum, y más preferiblemente de
0,1 \mum a
3 \mum.
3 \mum.
La capa fotoconductora incluye una capa de
generación de carga y una capa de transporte de carga.
La capa de generación de carga incluye uno o más
materiales generadores de carga. Los ejemplos específicos de los
materiales generadores de carga incluyen materiales orgánicos, tales
como pigmentos azo, pigmentos de ftalocianina, pigmentos de índigo,
pigmentos de perileno, pigmentos de quinona poliacrílica, tintes de
escuarilio, sales de pirilio, sales de tiopirilio, y tintes de
metano trifenílico; y materiales inorgánicos, tales como selenio y
silicio amorfo. La capa de generación de carga puede estar formada
aplicando un recubrimiento líquido, en el que uno o más de estos
materiales de generación de carga están dispersos en una resina
aglutinante, o depositando uno o más de estos materiales mediante un
método de deposición de vapor. Las resinas aglutinantes adecuadas
para ser usadas en la capa de generación de carga incluyen resinas
de policarbonato, resinas de poliéster, resinas de butiral
polivinilo, resinas de poliestireno, resinas acrílicas, resinas
metacrílicas, resinas fenólicas, resinas de silicona, resinas epoxi,
resinas de acetato de vinilo, y similares. El contenido de resina
aglutinante en la capa de generación de carga es preferiblemente no
mayor que un 80% en peso, y más preferiblemente del 0% a un 40% en
peso. El grosor de la capa de generación de carga es preferiblemente
no mayor que 5 \mum, y más preferiblemente de 0,05 \mum a 2
\mum.
La capa de transporte de carga recibe vehículos
de soporte de carga procedentes de la capa de generación de carga en
presencia de un campo eléctrico, y luego transporta los vehículos de
soporte. La capa de transporte de carga puede estar formada
aplicando un líquido de recubrimiento en el que uno o más materiales
de transporte de carga están disueltos en un solvente, opcionalmente
junto con una resina aglutinante. El grosor de la capa de transporte
de carga es generalmente de 5 \mum a 40 \mum. Los materiales de
transporte de carga adecuados para ser usados en la capa de
transporte de carga incluyen compuestos aromáticos policíclicos que
incluyen en su cadena principal o cadena secundaria una estructura
tal como bifenileno, antraceno, pireno, y fenatreno; compuestos
heterocíclicos que incluyen un átomo de nitrógeno como indol,
carbazol, oxadiazol, y pirazolina; compuestos de hidrazone, y
compuestos de estirilo; y compuestos inorgánicos, tales como
selenio, selenio-telurio, silicio amorfo, y sulfuro
de cadmio.
Las resinas aglutinantes adecuadas para ser
usadas en la capa de transporte de carga incluyen resinas, tales
como resinas de policarbonato, resinas de poliéster, resinas de
polimetacrilato, resinas de poliestireno, resinas acrílicas, y
resinas de poliamida; y polímeros electronductores orgánicos tales
como carbazol de poli-N-vinilo, y
polivinilantrateno.
Sobre la capa fotoconductora se puede formar una
capa protectora. La capa protectora incluye principalmente resinas
tales como resinas de poliésteres, resinas de policarbonato, resinas
acrílicas, resinas epoxi, resinas fenólicas, y mezclas de estas
resinas con un agente de entrelazado. Estas resinas pueden ser
usadas solas o en combinación.
El tóner de la presente invención incluye
cualquier resina de tipo estireno conocida como resina aglutinante.
Los ejemplos específicos de tal resina de estireno incluyen
homopolímeros de estireno o productos de sustitución de estireno
tales como poliestireno,
poli-p-estireno, y tolueno de
polivinilo; y copolímeros de estireno tales como copolímeros de
estireno-p-cloroestireno,
copolímeros de estireno-propileno, copolímeros de
estireno-tolueno de vinilo, copolímeros de
estireno-acrilato de metilo, copolímeros de
estireno-acrilato de etilo, copolímeros de
estireno-acrilato de butilo, copolímeros de
estireno-metacrilato de metilo, copolímeros de
estireno-metacrilato de etilo, copolímeros de
estireno-metacrilato de butilo, copolímeros de
estireno-\alpha-clorometacrilato
de metilo, copolímeros de estireno-acrilonitrilo,
copolímeros de estireno-éter de vinilo metilo, copolímeros de
estireno-cetona de vinilo metilo, copolímeros de
estireno-butadieno, copolímeros de
estireno-isopropeno, copolímeros de estireno-ácido
maleico, y copolímeros de estireno-éster de ácido maleico.
En el tóner de la presente invención se usa
preferiblemente una resina de poliéster junto con una resina de
estireno para ampliar el intervalo de temperaturas de fijación del
tóner.
Las resinas de poliéster para ser usadas en el
tóner de la presente invención incluyen resinas de poliéster
preparadas condensando-polimerizando un componente
alcohólico con un componente de ácido carboxílico.
Los ejemplos específicos del componente
alcohólico incluyen dioles tales como etilen glicol, dietiletilen
glicol, trietiletilen glicol, 1,2-pripiletilen
glicol, 1,3-propiletilen glicol,
1,4-butanodiol, neopentil glicol, y
1,4-butanodiol; y monómeros de alcohol dihídrico
tales como 1,4-bis (hidroximetil) ciclohexano,
bisfenol A, bisfenol A hidrogenado, y otros monómeros de alcohol
dihídrico.
Los ejemplos específicos del componente de ácido
carboxílico incluyen ácido maleico, ácido fumárico, ácido
mesacónico, ácido citracónico, ácido itacónico, ácido gultacónico,
ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico, ácido
ciclohexanodicarboxílico, ácido succínico, ácido atípico, ácido
sebácico, ácido malónico, y sus anhídridos ácidos y ésteres de
alquilo inferiores, dímero de ácido linoleico y otros monómeros de
ácidos orgánicos dibásicos.
En la resina de poliéster para ser usadas en la
presente invención están incluidos uno o más componentes alcohólicos
y componentes de ácido carboxílico, los cuales tienen tres o más
grupos funcionales, así como los monómeros con dos grupos
funcionales mencionados más arriba.
Los ejemplos específicos de los componentes de
ácido carboxílico y sus anhídridos ácidos, los cuales tienen tres o
más grupos funcionales, incluyen ácido
1,2,4-bencentricarboxílico, ácido
1,2,5-bencentricarboxílico, ácido
1,2,4-ciclohexantricarboxílico, ácido
2,5,7-naftalentricarboxílico, ácido
1,2,4-naftalentricarboxílico, ácido
1,2,4-butantricarboxílico, ácido
1,2,5-hexantricarboxílico, propano
1,3-dicarboxil-2-metil-2-metilencarboxílico,
tetra (metilencarboxil) metano, ácido
1,2,7,8-octantetracarboxílico, ácidos trímeros de
embolo, y sus anhídridos ácidos, y similares.
Los ejemplos específicos de los componentes
alcohólicos que tienen tres o más grupos funcionales para su uso en
resinas de poliéster incluyen glicerina,
1,1,1-trimetilol etano,
1,1,1-trimetilol propano,
1,1,1-trimetilol butano, pentaeritritol,
1,1,2,2-tetrametilol etano,
1,1,3,3-tetrametilol propano, sorbitol, y alcohol
polivinílico.
Las resinas de poliéster para ser usadas en la
presente invención pueden ser fabricadas mediante cualquier método
de reacción de estrificación conocido. Además, también se puede usar
cualquier método de reacción de intercambio de ésteres conocido para
preparar las resinas de poliéster para ser usadas en la presente
invención. En la reacción de intercambio de ésteres se puede usar un
catalizador conocido. Los ejemplos específicos de tales
catalizadores incluyen acetato de magnesio, acetato de zinc, acetato
de manganeso, acetato de calcio, acetato de estaño, acetato de
plomo, tetrabutóxido de titanio, y similares.
Las resinas de poliéster para ser usadas en la
presente invención pueden estar fabricadas mediante cualquier método
de polimerización por condensación conocido. Cuando se realiza una
polimerización por condensación se puede usar un catalizador de
polimerización conocido, tal como trióxido de antimonio y dióxido de
germanio.
El tóner de la presente invención puede incluir
polvo magnético, un agente de control de carga y otros aditivos
además de las una o más resinas mencionadas más arriba, y uno o más
colorantes y/o polvos magnéticos.
Los ejemplos específicos de colorantes incluyen
pigmentos conocidos tales como negro de carbón, óxidos de hierro,
azul de ftalocianina, verde de ftalocianina, laca de rodamina 6G, y
rojo Watchung de estronio. El contenido de colorante en el tóner es
preferiblemente del 1% al 6% en peso.
Los agentes de control de carga adecuados para
ser usados en el tóner de la presente invención incluyen tintes
Nigrosine, tintes Nigrosine modificados con ácidos grasos, tintes
Nigrosine que incluyen metales, tintes Nigrosine que incluyen
metales modificados con ácidos grasos, complejos de cromo de ácido
3,5-di-t-butilsalicílico,
y similares. El contenido preferible del agente de control de carga
en el tóner de la presente invención es en general del 0% al
20%.
Los agentes de liberación adecuados para ser
usados en el tóner de la presente invención incluyen ceras que
tienen un punto de fusión que va de 70ºC a 170ºC. Los ejemplos
específicos de las ceras incluyen cera de carnauba, ceras de montan,
ceras de sazol, ceras de parafina, polietileno de bajo peso
molecular, polipropileno de bajo peso molecular, copolímeros de
acetato de etileno-vinilo, y similares. El contenido
preferible del agente de liberación en el tóner de la presente
invención va del 1% al 10% en peso.
Los ejemplos específicos de los otros aditivos
incluyen polvos de sílice, polvos de sílice hidrófobos,
poliolefinas, ceras de parafina, compuestos de fluorocarburo,
ésteres de ácidos grasos, ésteres de ácidos grasos parcialmente
saponificados, sales metálicas de ésteres de ácidos grasos, y
similares. Estos materiales se usan en una cantidad que va del 0,1%
al 5% en peso.
El tóner de la presente invención se puede usar
como un revelador seco de un componente o como un revelador seco de
dos componentes. Cuando se usa como un revelador de un componente,
el tóner incluye un material magnético en partículas, tal como
aleaciones metálicas o compuestos metálicos que incluyen hierro,
cobalto o níquel, tales como ferritas, y magnetitas; y aleaciones
que no incluyen un elemento ferromagnético pero que exhiben
propiedades ferromagnéticas cuando son sometidos a un tratamiento
térmico apropiado, tales como aleaciones de Husler que incluyen Mn y
Co, por ejemplo, Mn-Co-Al y
Mn-Co-Sn, y dióxido de cromo. En el
revelador de un componente de la presente invención es preferible
que un polvo fino del material magnético, con un diámetro medio de
partícula de 0,3 \mum a 30\mum, esté disperso uniformemente en
una resina aglutinante. El contenido del material magnético en el
tóner (es decir, revelador) es de un 20% a un 70% en peso, y más
preferiblemente de un 40% a un 70% en peso.
El tóner de la presente invención para ser usado
como un revelador de dos componentes incluye principalmente una
resina aglutinante, un colorante y un agente de control de carga,
tal como se ha mencionado más arriba. El tóner está mezclado con un
vehículo de soporte mencionado más abajo para preparar un revelador
de dos componentes.
El tóner de la presente invención puede ser
fabricado por cualquier método de mezcla y método de pulverización
conocido. Por ejemplo, todos los componentes se mezclan en una
proporción predeterminada, se amasan bien mientras se calientan los
componentes, y luego se enfría. La mezcla se pulveriza y luego se
clasifica para preparar el tóner. Alternativamente se puede preparar
un tóner mezclando un colorante, una resina y un solvente en un
molino de bolas, y luego secando por aspersión la mezcla.
Cuando el tóner de la presente invención se usa
para métodos de revelado en cascada, métodos de revelado por
cepillos magnéticos y métodos de revelado por carcasa envolvente, el
tóner tiene preferiblemente un valor de diámetro medio de partícula
no mayor que 30 \mum, y más preferiblemente desde aproximadamente
4 \mum hasta aproximadamente 20 \mum. Cuando el tóner se usa
para métodos de revelado de nube de polvo, el tóner tiene
preferiblemente un valor de diámetro medio de partícula ligeramente
menor que 1 \mum.
En la presente invención pueden usarse vehículos
de soporte recubiertos y vehículos de soporte no recubiertos
conocidos para ser usados en métodos de revelado en cascada, métodos
de revelado por cepillos magnéticos y métodos de revelado por
carcasa envolvente. Sin embargo, en la presente invención, el
vehículo de soporte no está limitado a éstos, y también se pueden
usar como vehículo de soporte cualesquiera materiales que tengan una
carga opuesta al tóner de la presente invención cuando las
partículas del tóner están en contacto íntimo con la superficie de
las partículas del vehículo de soporte mientras rodean las
partículas del vehículo de soporte. El tóner de la presente
invención se usa como un revelador de dos componentes al estar
mezclado con tal vehículo de soporte, para revelar imágenes
electrostáticas latentes formadas sobre un fotoconductor.
Habiéndose descrito en general esta invención, se
puede obtener una comprensión adicional por referencia a ciertos
ejemplos específicos, los cuales se incorporan aquí sólo con el
propósito de ilustrar, y no se pretende que sean limitativos. En la
descripción de los siguientes ejemplos, los números representan
proporciones de peso en partes, a no ser que se especifique de otra
forma.
Los siguientes componentes estaban contenidos en
un frasco de 3 litros de volumen, el cual tenía un condensador, un
agitador, un tupo de soplado de gas y un termómetro.
| Agua desionizada | 1500 g |
| Monómero de estireno | 500 g |
| Monómero de n-butil metacrilato | 200 g |
| Monómero de divinil benceno | 7,0 g |
| Peróxido de benzoilo | 20 g |
| Sal sódica de ácido dodecilbenceno sulfónico | 10 g |
La mezcla se calentó hasta una temperatura de
reacción predeterminada mientras se agitaba, para realizar la
reacción. El producto de reacción preparado se lavó con agua, y
luego se secó a una presión de 1333,2 Pa (10 Torr).
Las condiciones de reacción fueros como
sigue:
| Tiempo de reacción: | 12 horas |
| Temperatura de reacción: | 90ºC |
| Atmósfera de reacción: | N_{2} |
La formulación de la resina aglutinante y las
condiciones de reacción también se describen en la tabla 1.
Así, un polvo de resina aglutinante
A-1 incluía materiales volátiles en una proporción
no mayor que el 1%. El contenido de oligómeros de estireno en la
resina aglutinante era de 70 ppm.
Se mezclaron los siguientes componentes.
| Resina aglutinante A-1 | 100 |
| Cera de carnauba | 5 |
| Negro de carbón | 10 |
| Tinte del tipo de complejo metálico | 2 |
La mezcla se fundió y se amasó usando un molino
de dos rodillos. Luego la mezcla se enfrió y pulverizó para preparar
un tóner del ejemplo 1 (T-1). Las condiciones de
amasado están descritas en la tabla 2.
\newpage
Se mezclaron cien (100) partes de magnetita con
dos partes de tóner T-1 usando un mezclador TURBULA.
Así se preparó un revelador.
Se instaló el revelador en una copiadora SUPIRIO
7000 modificada, fabricada por Ricoh Co., Ltd., y se realizó un
ensayo de funcionamiento en el que se reprodujo 100.000 veces una
imagen original con una proporción del 7%.
Cuando se cargó en fotoconductor de la copiadora
(a lo que a veces se hace referencia como carga del fotoconductor),
se usó un método de carga (C) en el que se aplicó una tensión de -5
kV mediante un cargador de corona u otro método de carga (R) en el
que la carga se realizó mediante un rodillo de carga al cual se
aplicó una tensión de CA de 400 V. Además, cuando se transfirieron
las imágenes de tóner, para transferir las imágenes de tóner se
realizó un método de carga (C') en el que se aplicó una tensión de
+3 kV mediante un cargador de corona u otro método de carga (R') en
el que la carga se realizó mediante un rodillo de carga al cual se
aplicó una tensión de CC de +300 V.
Son preferibles los métodos de carga usando
rodillos porque los daños en el fotoconductor son menores que en el
caso en el que se usa un cargador de corona (alambre) como
dispositivo de carga.
Las imágenes reproducidas después del ensayo de
funcionamiento se evaluaron respecto a las siguientes cualidades de
imagen:
Se observó mediante un microscopio una imagen
lineal, la cual fue reproducida con el fin de tener una densidad de
600 dpi (puntos por pulgada), para determinar si se produjo
borrosidad. Se clasificó la borrosidad en 5 grados comparando la
imagen lineal con cinco muestras normalizadas de rango 1 (malo) a
rango 5 (excelente).
Se observó visualmente una imagen reproducida de
un carácter para determinar si la imagen del carácter presentaba
residuos. La aparición de residuos se clasificó en 5 grados
comparando la imagen del carácter con cinco muestras normalizadas de
rango 1 a rango 5.
Se reprodujo una imagen blanca (es decir, una
copia sin ninguna imagen sobre la misma), y se midió la densidad de
imagen óptica de la cara de la copia, que estuvo en contacto con el
fotoconductor, con un densímetro de reflexión Macbeth,
Los resultados se muestran en la Tabla 2.
Ejemplos 2 a
7
Ejemplos Comparativos 1 a
5
Se repitió el procedimiento empleado para la
preparación de la resina aglutinante en el Ejemplo 1 excepto en que
cambiaron la formulación y las condiciones de reacción según está
descrito en la Tabla 1.
Además, se repitieron los procedimientos para la
preparación del tóner y el método de evaluación empleados en el
Ejemplo 1 excepto en que se cambiaron las condiciones de preparación
del tóner y las condiciones de formación de imagen según está
descrito en la Tabla 1.
Los resultados también se muestran en la Tabla
3.
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
ST: \+ monómero de estireno, n-BMA: monómero de
metacrilato de n-butilo, DVB: monómero de benceno
de\cr \+ divinilo, BPO: peróxdo de benzoilo, Agua: agua
desionizada, DBS: sal sódica de ácido
dodecilbenceno.\cr}
| C: | Método de carga usando un cargador de corona |
| R: | Método de carga usando un rodillo |
| C': | Método de carga usando un cargador de corona |
| R': | Método de carga usando un rodillo |
Tal como se puede comprender a partir de las
Tablas 1 a 3, los tóners y los métodos de formación de imagen de la
presente invención pueden producir buenas imágenes cuando son
utilizados durante un largo tiempo. En particular, los tóners y los
métodos de formación de imagen de los Ejemplos 3 y 7 pueden producir
imágenes excelentes.
Este documento reivindica prioridad y contiene
temas relacionados con la solicitud de patente japonesa Nº
11-022142, presentada el 29 de enero de 1999,
incorporada aquí a modo de referencia.
Claims (12)
1. Un tóner electrofotográfico que comprende:
un colorante; y
una resina aglutinante;
en el
que
dicha resina aglutinante comprende al menos una
resina de estireno;
y
donde
dicho tóner comprende desde 0,1 ppm hasta no más
de 100 ppm de oligómeros de estireno, siendo los oligómeros de
estireno estireno polimerizado en el que están polimerizados de 2 a
20 monómeros de estireno.
2. El tóner electrofotográfico de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que dicho oligómero de estireno no se
vaporiza a una temperatura de 30ºC a 50ºC.
3. El tóner electrofotográfico de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, en el que dicho oligómero de estireno está
presente en dicho tóner en una cantidad que va de 0,1 ppm a 90
ppm.
4. El tóner electrofotográfico de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho oligómero
de estireno está presente en dicho tóner en una cantidad que va de
10 ppm a 30 ppm.
5. El tóner electrofotográfico de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicha resina
aglutinante comprende un copolímero
estireno-acrílico.
6. El tóner electrofotográfico de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicha resina de
estireno es una resina seleccionada a partir del grupo que consiste
en poliestireno, poli-p-estireno,
tolueno de polivinilo, copolímeros de
estireno-p-cloroestireno,
copolímeros de estireno-propileno, copolímeros de
estireno-tolueno de vinilo, copolímeros de
estireno-acrilato de metilo, copolímeros de
estireno-acrilato de etilo, copolímeros de
estireno-acrilato de butilo, copolímeros de
estireno-metacrilato de metilo, copolímeros de
estireno-metacrilato de etilo, copolímeros de
estireno-metacrilato de butilo, copolímeros de
estireno-\alpha-clorometacrilato
de metilo, copolímeros de estireno-acrilonitrilo,
copolímeros de estireno-éter de vinilo metilo, copolímeros de
estireno-cetona de vinilo metilo, copolímeros de
estireno-butadieno, copolímeros de
estireno-isopropeno, copolímeros de estireno-ácido
maleico, y copolímeros de estireno-éster de ácido maleico.
7. El tóner electrofotográfico de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicha resina
aglutinante comprende además una resina de poliéster.
8. El tóner electrofotográfico de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende además al
menos un compuesto seleccionado a partir del grupo que consiste en
polvo magnético, agente de control de carga, agente de liberación, y
aditivo, y combinaciones de los mismos.
9. Un revelador de un componente, que comprende
el tóner electrofotográfico de acuerdo con la reivindicación 1 y un
material magnético en partículas.
10. Un revelador de dos componentes, que
comprende el tóner electrofotográfico de acuerdo con la
reivindicación 1 y un vehículo de soporte.
11. Un método electrofotográfico de formación de
imagen que comprende:
poner en contacto y cargar un elemento de soporte
de imagen con un dispositivo de carga;
exponer dicho elemento de soporte de imagen a una
luz a guisa de imagen para formar una imagen latente sobre dicho
elemento de soporte de imagen;
revelar dicha imagen latente con un tóner, para
formar una imagen de tóner sobre dicho elemento de soporte de
imagen; donde dicho tóner es un tóner de acuerdo con las
reivindicaciones 1 a 9.
12. El método de acuerdo con la reivindicación
11, que comprende además transferir electrostáticamente la imagen de
tóner sobre un material receptor de imagen poniendo en contacto
dicho elemento de soporte de imagen con un dispositivo de carga de
transferencia, estando dicho material receptor de imagen entre
ambos, y aplicando una tensión a dicho elemento de soporte de
imagen.
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