ES2574203T3

ES2574203T3 - Tóner electrofotográfico que comprende una cera de alto punto de fusión, un sistema de impresión para aplicar dicho tóner sobre un medio receptor de imágenes, y un método para preparar dicho tóner

Info

Publication number: ES2574203T3
Application number: ES12701075.9T
Authority: ES
Inventors: Roelof H. EVERHARDUS; Michael T. J. VERHEGGEN; Henricus P. M. TIMMERMANS
Original assignee: Oce Technologies BV
Current assignee: Canon Production Printing Netherlands BV
Priority date: 2011-01-12
Filing date: 2012-01-06
Publication date: 2016-06-15
Anticipated expiration: 2032-01-06
Also published as: US20130288172A1; CN103282837B; SG191743A1; EP2663900A1; AU2012206721B2; KR20140033326A; EP2663900B1; KR101902598B1; WO2012095361A1; CN103282837A; CA2817877A1; JP2014507678A; JP5815740B2; AU2012206721A1; CA2817877C

Abstract

Un tóner para revelar una imagen de tóner, tóner que comprende: (i) una resina aglutinante; (ii) un componente inorgánico, siendo el componente inorgánico un pigmento magnético; y~ (iii) una cera, finamente dispersa en la resina aglutinante, siendo dicha cera una cera de polialquileno oxidada que tiene un índice de acidez de 5 mg de KOH/g a 50 mg de KOH/g, y teniendo dicha cera una transición de fusión, en donde el límite inferior de temperatura de dicha transición de fusión de la cera, que es la temperatura a la cual se ha fundido a lo sumo una fracción del 10% de la cera sólida, está entre 110ºC y 140ºC en el momento de la elevación de temperatura en un termograma por DSC medido a una velocidad de calentamiento de 10ºC·min-1 de acuerdo con la norma ASTM D3418 utilizando un calorímetro diferencial de barrido.

Description

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DESCRIPCION

Toner electrofotografico que comprende una cera de alto punto de fusion, un sistema de impresion para aplicar dicho toner sobre un medio receptor de imagenes, y un metodo para preparar dicho toner

Campo de la invencion

La invencion se refiere a un toner que comprende una cera de alto punto de fusion para mejorar la solidez de una imagen de toner proporcionada mediante un proceso de impresion del toner. La invencion tambien se refiere a un metodo para producir el toner que comprende la cera de alto punto de fusion. La invencion tambien se refiere a un sistema de impresion en que se emplea el toner que comprende la cera de alto punto de fusion.

Antecedentes

En sistemas de impresion basados en toner en donde el toner es transferido a un medio receptor de imagenes y es fijado mediante presion y temperatura, la solidez de las imagenes de toner sobre el medio receptor de imagenes viene limitada por la resistencia de los agentes aglutinantes del toner a los aranazos y las manchas. La solidez de la imagen es importante especialmente para procesos de acabado de imagenes de toner impresas, por ejemplo, la recogida y union de varios medios receptores de imagenes.

En general, se sabe que las ceras pueden mejorar la solidez de las imagenes impresas. En particular para imagenes de toner, el coeficiente de friccion de la imagen de toner puede ser disminuido mediante una apropiada distribucion de la cera en el toner. Como resultado, se mejora la solidez de la imagen de toner. En particular, la mejora de la solidez de la imagen de toner se proporciona durante el proceso de fijacion del toner sobre el medio receptor de imagenes, en donde la cera del toner es al menos parcialmente fundida y transportada a la superficie de la imagen de toner.

Comunmente, para aplicacion en sistemas para formacion de imagenes de toner, se seleccionan ceras que tienen un bajo intervalo de temperaturas de fusion, tfpicamente un intervalo de temperaturas que comienza por debajo de 110°C, para que la cera resulte al menos parcialmente fundida durante el proceso de fijacion del toner sobre el medio receptor de imagenes a temperatura elevada y se minimice el consumo de energfa del proceso de fijacion. Por otra parte, las ceras se seleccionan de modo que la temperatura de fusion sea superior a 50°C para que la cera no imparta la capacidad de revelado del toner en el proceso de revelado de imagenes a una temperatura de entre la temperatura ambiental y 50°C.

En sistemas de impresion basados en toner, en donde la transferencia del toner entre el medio de revelado y el medio receptor de imagenes se proporciona mediante un medio soportador de imagenes intermedio, se ha mostrado que la durabilidad de la capacidad de revelado del sistema de impresion es mas cntica cuando se usan toneres que comprenden un componente cereo. Se ha mostrado que las ceras comunmente aplicadas para reducir el coeficiente de friccion y potenciar la solidez de la imagen de toner contaminan a largo plazo el medio de revelado de un sistema de impresion que comprende un medio soportador de imagenes intermedio, por lo que partes del sistema de impresion han de ser limpiadas y/o cambiadas con elevada frecuencia. Ademas, la dispersabilidad de las ceras poliolefrnicas en un toner a menudo resulta mejorada al anadir una pequena cantidad de agente compatibilizador de ceras a las ceras poliolefrnicas. Sin embargo, tambien se ha mostrado que el uso de un agente compatibilizador de ceras en un toner contamina a largo plazo el medio de revelado de un sistema de impresion que comprende un medio soportador de imagenes intermedio, por lo que partes del sistema de impresion han de ser limpiadas y/o cambiadas con elevada frecuencia.

Problema tecnico

Como se describio anteriormente, una desventaja de los toneres que comprenden una cera para mejorar la solidez de las imagenes de toner son las contrapuestas propiedades de coeficiente de friccion, capacidad de revelado a largo plazo del sistema de impresion, capacidad de fijacion y dispersabilidad de la cera en el toner. Esto puede dar lugar a la contaminacion a largo plazo del medio de revelado de un sistema de impresion, por lo que partes del sistema de impresion han de ser limpiadas y/o cambiadas con elevada frecuencia.

Objeto

Un objeto es proporcionar un toner para mejorar la solidez de la imagen de toner mientras se asegura la capacidad de revelado a largo plazo del toner en el sistema de impresion. Otro objeto de la invencion es asegurar una apropiada capacidad de fijacion del toner sobre el medio receptor de imagenes.

Otro objeto de la presente invencion es proporcionar un toner en donde se dispersa uniformemente una cera en el toner por medio de metodos mecanicos convencionales para produccion de toneres mientras se asegura una capacidad de revelado a largo plazo del toner en el sistema de impresion y una apropiada capacidad de fijacion del

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toner sobre el medio receptor de imagenes. Otro objeto de la presente invencion es proporcionar un toner que comprende una cera que proporciona un satisfactorio intervalo de temperaturas del proceso de transferencia del toner desde un medio soportador de imagenes intermedio hasta un medio receptor de imagenes. Preferiblemente, el intervalo de temperaturas del proceso de transferencia del toner desde un medio soportador de imagenes intermedio hasta un medio receptor de imagenes, proporcionado por el toner, debena ser lo suficientemente amplio para, por un lado, permitir que el toner sea exitosamente transferido y permitir que la temperatura presente una pequena variacion, como es sabido en la tecnica, y, por otro lado, evitar que el sistema de impresion resulte contaminado por el toner que comprende una cera.

Solucion

De acuerdo con la invencion, este objeto se alcanza mediante un toner para revelar una imagen de toner de acuerdo con la Reivindicacion 1.

A lo largo de la solicitud, el "lfmite inferior de temperatura de una transicion de fusion de cera en el momento de la elevacion de temperatura" debena ser interpretado como "la temperatura a la cual se ha fundido a lo sumo el 10% en peso de la cera solida, cuando se realiza la medicion en el momento de la elevacion de temperatura en el termograma por DSC, a una velocidad de calentamiento de 10°C/min de acuerdo con la Norma ASTM D3418 utilizando un calonmetro diferencial de barrido TA Instruments Q2000", a menos que se afirme otra cosa.

Ventaja

El toner de la presente invencion comprende al menos una resina aglutinante, un componente inorganico y al menos una cera. El toner de la presente invencion proporciona la ventaja de que el coeficiente de friccion de la imagen de toner, la contaminacion a largo plazo del sistema de impresion, la capacidad de fijacion de la imagen de toner y la dispersabilidad de la cera en el toner, propiedades que entran en conflicto en algunos casos, podnan ser mejorados al usar una cera que tuviera un elevado intervalo de temperaturas de transicion de fusion, mas preferiblemente una aguda transicion de fusion dentro de este intervalo de fusion. En el contexto de la presente invencion, un elevado intervalo de temperaturas de la transicion de fusion significa que el intervalo de temperaturas de la transicion de fusion es mayor que la temperatura a la cual se fija la imagen de toner sobre el elemento receptor de imagenes. En el caso de que se emplee un medio soportador de imagenes intermedio y se transfiera la imagen de toner del medio soportador de imagenes intermedio al elemento receptor de imagenes en una operacion de transfusion, un elevado intervalo de temperaturas de la transicion de fusion significa que el intervalo de temperaturas de la transicion de fusion es mayor que la temperatura a la cual se transfunde la imagen de toner al elemento receptor de imagenes. En el contexto de la presente invencion, una aguda transicion de fusion dentro del intervalo de temperaturas de la transicion de fusion significa que el intervalo de temperaturas de la transicion de fusion es relativamente estrecho. Por ejemplo, el intervalo de temperaturas de la transicion de fusion puede ser 30°C o menos. En una realizacion alternativa, el intervalo de temperaturas de la transicion de fusion puede ser 20°C o menos.

La cera de alto punto de fusion presenta una transicion de fusion, en donde el lfmite inferior de temperatura de dicha transicion de fusion de la cera esta en el intervalo de temperaturas de 110°C a 140°C. Preferiblemente, el lfmite inferior de temperatura de la transicion de fusion de la cera de alto punto de fusion esta en el intervalo de temperaturas de 115°C a 130°C. Mas preferiblemente, el lfmite inferior de temperatura de la transicion de fusion de la cera de alto punto de fusion esta en el intervalo de temperaturas de 120°C a 125°C. En un sistema de impresion conocido, el toner se puede fijar sobre un medio receptor de imagenes a una temperatura de fijacion de 90°C - 110°C. El termino "fijacion", como se emplea en esta memoria, puede tambien comprender transfusion. Al utilizarse un toner que comprende dicha cera de alto punto de fusion no se ha observado contaminacion a largo plazo del sistema de impresion ni deterioro de la capacidad de revelado del toner. Si la transicion de fusion de la cera comienza por debajo de 110°C, disminuye la durabilidad de la capacidad de revelado. De este modo, la temperatura lfmite inferior de dicha transicion de fusion de la cera de acuerdo con la presente invencion es al menos 110°C o superior.

En esta memoria, la temperatura lfmite inferior de una transicion de fusion se define como la temperatura a la cual se ha fundido a lo sumo una fraccion del 10% de la cera solida, cuando se realiza la medicion a una velocidad de calentamiento de 10°C/min en el momento de la elevacion de temperatura de acuerdo con la norma ASTM D3418 utilizando un calonmetro diferencial de barrido TA Instruments Q2000. En una realizacion preferida, la fraccion fundida de la cera a 110°C es a lo sumo el 5% de la cera cuando se realiza la medicion bajo las mismas condiciones.

La cera esta finamente dispersa en la resina aglutinante. La ventaja de la cera finamente dispersa en el toner es que el coeficiente de friccion de la imagen de toner es bajo sin necesidad de que se funda la cera durante un proceso de fijacion. Como resultado, la imagen de toner se puede fijar sobre un medio receptor de imagenes a una temperatura de fijacion de 90°C - 110°C. Si la temperatura lfmite inferior de la transicion de fusion de la cera es superior a 140°C, el intervalo de la transicion de fusion se vuelve tan elevado que hace diffcil alcanzar una buena dispersabilidad de la cera en el toner y conseguir una satisfactoria capacidad de fijacion del toner. En el caso de que la cera no este

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finamente dispersa en la resina aglutinante, se reduce el rendimiento de la produccion de toner. Los dominios de cera gruesa en las partfculas de toner son fragiles. Como resultado, las partfculas de toner se deshacen facilmente en la posicion de los dominios de cera gruesa en las partfculas de toner durante los procesos de produccion convencionales (por ejemplo, las operaciones de clasificacion) de partfculas de toner.

Ademas, para preparar un toner de acuerdo con una realizacion de la presente invencion, la cera puede tener una estrecha transicion de fusion, que tiene un lfmite superior de temperatura de a lo sumo 145°C, medido utilizando un calonmetro diferencial de barrido, en donde la transicion de la fusion de la cera en el momento de la elevacion de temperatura en el termograma por DSC se midio a una velocidad de calentamiento de 10°C/min de acuerdo con la norma ASTM D3418 empleando un calonmetro diferencial de barrido TA Instruments Q2000. En esta memoria, la temperatura lfmite superior de una transicion de fusion se define como la temperatura a la cual se ha fundido una fraccion de al menos el 90% de la cera solida, cuando la medicion se realiza a una velocidad de calentamiento de 10°C/min en el momento de la elevacion de temperatura de acuerdo con la norma ASTM D3418 utilizando un calonmetro diferencial de barrido TA Instruments Q2000. Dicho estrecho intervalo de la transicion de fusion de la cera esta entre 110°C, la temperatura lfmite inferior, y 145°C, la temperatura lfmite superior. La estrecha transicion de fusion de la cera en un intervalo de temperaturas de 110°C a l45°C proporciona la ventaja de que la cera se puede dispersar en la resina aglutinante del toner en un proceso de mezclamiento mecanico a una temperatura proxima a una temperatura maxima en el intervalo de la transicion de fusion de la cera. Como resultado, la cera se puede dispersar finamente en la resina aglutinante del toner en un proceso de mezclamiento mecanico convencional. La cera finamente dispersa potencia la rapida migracion de la cera a la superficie de la imagen de toner durante el proceso de fijacion. En una realizacion preferida, la cera puede tener una estrecha transicion de fusion que tiene un lfmite superior de temperatura de a lo sumo 140°C. En una realizacion mas preferida, la cera puede tener una estrecha transicion de fusion que tiene un lfmite superior de temperatura de a lo sumo 135°C.

El toner que comprende la cera de estrecha transicion de fusion se puede fijar sobre un medio receptor de imagenes a una temperatura similar o proxima a una temperatura de fijacion de un toner regular sin una cera, mientras proporciona un bajo coeficiente de friccion a la imagen de toner. El coeficiente de friccion de la imagen de toner puede ser reducido mas en el proceso de fijacion. El toner de la presente invencion proporciona una solidez de impresion mejorada que es adecuada para los procesos de acabado de las imagenes de toner impresas.

El toner de la presente invencion se puede preparar mediante procesos mecanicos convencionales. El metodo convencional para preparar un polvo de toner es mezclar los componentes en la masa fundida, enfriar la masa fundida y luego triturar y clasificar la masa hasta el tamano de partfcula correcto. El toner que comprende la cera esta adaptado a la trituracion y satisface los requisitos en cuanto a dureza y fragilidad.

Ademas, la cera es una cera de polialquileno oxidada. Es comunmente conocido el uso de ceras de polialquileno, tal como polietileno, polipropileno o combinaciones de los mismos. Las ceras de polialquileno son apolares, y la compatibilidad de estas ceras con resinas aglutinantes polares medias, tales como poliesteres, poliamidas y poliuretanos, es mediocre. Ademas, la compatibilidad de ceras apolares con componentes inorganicos, tales como oxidos metalicos, puede ser debil. La adicion de un agente compatibilizador de ceras puede ser empleada para proporcionar una dispersion fina de una cera de polialquileno en la matriz del toner, matriz del toner que comprende la resina aglutinante y el componente inorganico. Sin embargo, se ha hallado que un agente compatibilizador de ceras puede tambien conducir a una contaminacion a largo plazo del medio de revelado.

Las ceras de polietileno oxidadas son mas polares y, por lo tanto, la compatibilidad de la cera en la resina aglutinante esta potenciada sin la adicion de un agente compatibilizador de ceras a la composicion del toner. Como resultado, la cera oxidada y finamente dispersa en el toner proporciona una buena durabilidad al medio de revelado del sistema de impresion. Una cera de polialquileno oxidada puede comprender un grupo terminal polar, tal como un grupo acido carboxflico. Los grupos terminales polares pueden interaccionar con la matriz del toner, matriz del toner que comprende una resina aglutinante y un componente inorganico, preferiblemente un componente magnetico. A causa de la interaccion entre los grupos terminales de la cera y la matriz, la cera resulta mas fuertemente retenida dentro de la matriz.

De este modo, hay al menos dos mecanismos que evitan que la cera se escape de la matriz del toner. En primer lugar, el toner no se funde, o solo lo hace en un pequeno grado, a una temperatura por debajo del lfmite inferior de temperatura de la transicion de fusion de la cera. La cera puede quedar mejor retenida en la matriz del toner cuando no esta fundida. En segundo lugar, la cera presenta una interaccion con la matriz del toner, de modo que la cera queda retenida en la matriz del toner. Como consecuencia, la contaminacion del medio de revelado de un sistema de impresion puede ser eficazmente evitada mediante el toner de acuerdo con la presente invencion.

En una realizacion, para preparar el toner de la presente invencion, la transicion de fusion de la cera en el toner presenta una entalpfa endotermica en el momento de la elevacion de temperatura en la curva de DSC medida utilizando un calonmetro diferencial de barrido, que es sustancialmente el 100% de la entalpfa endotermica total de la transicion de fusion de la cera en el toner en el intervalo de temperaturas de 50°C a 180°C en el momento de la

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elevacion de temperatura en la curva de DSC medida a una velocidad de calentamiento de 10°C/min de acuerdo con la norma ASTM D3418 usando un calonmetro diferencial de barrido TA Instruments Q2000.

La entalpfa endotermica total de la cera en el toner en el momento de la elevacion de temperatura en la curva de DSC se mide entre 50°C y 180°C. De acuerdo con esta realizacion, es importante el intervalo de fusion completo de la cera cuando se dispersa en el toner. En el caso de que la entalpfa endotermica de fusion en la transicion de fusion de la cera, que tiene un ftmite inferior de temperatura de al menos 110°C o superior, sea sustancialmente el 100% de la entalpfa endotermica total de la cera en el toner en el intervalo de temperaturas de entre 50°C y 180°C, el toner proporciona una capacidad de revelado duradera a largo plazo en el sistema de impresion.

El toner comprende al menos una resina aglutinante, por ejemplo, un poftmero termoplastico o un poftmero sensible a la presion. Son resinas aglutinantes comunes: poftmeros de estireno, copoftmeros de estireno tales como acrilatos de estireno, copoftmeros de estireno-butadieno y copoftmeros de estireno-acido maleico, resinas de celulosa, poliamidas, polietilenos, polipropilenos, poliesteres, poliuretanos, poli(cloruros de vinilo), resinas epoxfdicas, etc. Los aglutinantes de resina del toner pueden ser un solo componente o una mezcla de varias resinas aglutinantes. Preferiblemente, la resina aglutinante tiene un peso molecular medio ponderado de entre 200 y 100.000, por ejemplo, un peso molecular medio ponderado de entre 500 y 50.000, mas preferiblemente un peso molecular medio ponderado de entre 1000 y 30.000. Este peso molecular se puede adaptar, por ejemplo, a las propiedades mecanicas requeridas de la imagen o a las propiedades intrmsecas del proceso formador de imagenes. La temperatura de transicion vftrea de la resina aglutinante esta en el intervalo de 45°C a 85°C, mas preferiblemente en el intervalo de 50°C a 75°C o, alternativamente, en el intervalo de 55°C a 80°C. En una realizacion aun mas preferida, la temperatura de transicion vftrea de la resina aglutinante esta en el intervalo de 60°C a 70°C.

Son resinas epoxfdicas adecuadas, por ejemplo, las resinas Epikote (Shell), tales como Epikote 828, Epikote 838 y Epikote 1001. Ademas, se pueden emplear muchas otras resinas epoxfdicas que contienen uno o mas grupos epoxido por molecula. Estas resinas epoxfdicas pueden ser saturadas o insaturadas, alifaticas, cicloalifaticas, aromaticas o heterodclicas, y pueden estar sustituidas con sustituyentes tales como atomos de halogeno, grupos hidroxilo, grupos alquilo, arilo o alcarilo, grupos alcoxilo y similares. Los compuestos fenolicos adecuados en el polvo de toner de acuerdo con la invencion son aquellos compuestos que tienen al menos un grupo hidroxilo enlazado a un nucleo aromatico. Fundamentalmente tiene lugar una eterificacion al reaccionar la resina epoxfdica y el compuesto fenolico, formandose de este modo la resina epoxfdica. Sin embargo, no todos los grupos epoxido presentes pueden reaccionar con un compuesto fenolico, lo que da lugar a la presencia de grupos epoxido sin reaccionar dentro de la resina. Puede ser deseable controlar la cantidad de grupos epoxido libres que estan presentes dentro de la resina, por ejemplo, a causa de los efectos de los grupos funcionales epoxido sobre la salud, la seguridad y el medio ambiente o a causa de la reactividad de la resina hacia otros componentes presentes en el toner. La cantidad de grupos epoxido libres puede ser adecuadamente controlada anadiendo un agente bloqueador. Un agente bloqueador es un compuesto que reacciona con el grupo epoxido de modo que el grupo epoxido se convierte en otro grupo funcional, por ejemplo, un grupo funcional eter. De este modo se evita que el grupo epoxido reaccione mas adelante. Por ejemplo, un compuesto fenolico que tiene un grupo hidroxilo enlazado a un nucleo aromatico puede ser utilizado como agente bloqueador en una reaccion de bloqueo de la resina epoxfdica. Son ejemplos de fenoles adecuados como agentes bloqueadores: fenol, p-cumilfenol, o-terc-butilfenol, p-sec-butilfenol, octilfenol, p-ciclohexilfenol y naftol. Son tambien adecuados otros agentes bloqueadores tales como, por ejemplo, acidos carboxflicos monofuncionales. Son ejemplos de acidos carboxflicos adecuados: acido fenilacetico, acido difenilacetico y acido p-terc-butilbenzoico.

La seleccion de una resina de poliester espedfica depende del uso requerido del polvo de toner. Son dioles adecuados, inter alia, bisfenoles eterificados tales como polioxietilen(2)-2,2-bis(4-hidroxifenil)propano,

polioxipropilen(3)-2,2-bis(4-hidroxifenil)propano, polioxipropilen(3)-bis(4-hidroxifenil)sulfona, polioxietilen(2)-bis(4- hidroxifenil)sulfona, polioxipropilen(2)-bis(4-hidroxifenil)tioeter y polioxipropilen(2)-2,2-bis(4-hidroxifenil)propano o mezclas de estos dioles, en los que puede estar presente una pluralidad de grupos oxialquileno por molecula de bisfenol. Este numero es preferiblemente entre 2 y 3 por termino medio. Tambien es posible utilizar mezclas de bisfenoles eterificados y dioles, trioles, etc. alifaticos (eterificados). Son ejemplos de acidos carboxfticos adecuados: acido ftalico, acido tereftalico, acido isoftalico, acido ciclohexanodicarboxftico, acido fumarico, acido maleico, acido malonico, acido sucdnico, acido glutarico, acido adfpico y antftdridos de estos acidos. Ademas, son adecuados esteres tales como, por ejemplo, los esteres metfticos de estos acidos carboxfticos.

En otra realizacion, la resina aglutinante comprende una mezcla de una resina de poliester y un poftmero epoxfdico. En particular, en el toner de acuerdo con la invencion, la razon entre la resina de poliester y el producto de reaccion de la resina epoxfdica y el compuesto fenolico puede ser variada entre 80 : 20 y 20 : 80, de modo que puede ser variada entre 70 : 30 y 30 : 70, mas preferiblemente puede ser variada entre 60 : 40 y 40 : 60. La diferencia de temperaturas entre la temperatura de transicion vftrea y el ftmite inferior de fusion de los polvos de toner de acuerdo con la realizacion esta tambien significativamente reducida en comparacion con la diferencia de temperaturas entre la temperatura de transicion vftrea y el ftmite inferior de fusion del polvo de toner preparado con resina de poliester sin la adicion del producto de reaccion epoxfdico. En consecuencia, aunque se conserva la estabilidad del polvo, la

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temperatura de fijacion de dichos polvos de toner es menor, por lo que se reduce el consumo de energfa para la fijacion.

En otra realizacion, la resina de poliester tiene un peso molecular medio numerico de al menos 2500, por ejemplo, de 2500 - 250.000, preferiblemente de 3000 - 100.000, mas preferiblemente de 5000 - 50.000. La resina epoxfdica tiene un peso molecular medio numerico inferior a 1200, por ejemplo, de 100 - 1200, preferiblemente de 200 - 500, y los grupos epoxido de la resina epoxfdica son bloqueados en al menos un 60%, por ejemplo, en 60% - 100%, preferiblemente en 65% - 95%, mas preferiblemente en 70% - 90%, mediante un compuesto fenolico monofuncional.

Se prefiere particularmente un polvo de toner cuya resina de poliester es fundamentalmente un producto de reaccion de 2,2-bis(4-hidroxifenil)propano etoxilado, un acido ftalico y acido adfpico. Mas preferiblemente, el acido ftalico es acido tereftalico o acido isoftalico. Un polvo de toner de esta clase tiene una temperatura de transicion vftrea suficientemente elevada y tambien un lfmite inferior de fusion sorprendentemente bajo, por lo que la energfa requerida para fijar una imagen de toner preparada con este polvo de toner es relativamente pequena.

En otra realizacion, la resina aglutinante proporciona una fuerte afinidad hacia la cera. En el caso en que la resina aglutinante proporciona una fuerte afinidad, la cera queda mas fuertemente retenida en el toner. Ademas, en el caso en que la resina aglutinante proporciona una fuerte afinidad, la cera puede ser mas miscible con la cera. La migracion de la cera finamente dispersa en la partfcula de toner hacia la superficie del toner esta restringida por la afinidad de la cera hacia la resina aglutinante en el toner. Como resultado, se aumenta la durabilidad de la capacidad de revelado del toner que contiene la cera. La afinidad de la resina aglutinante por la cera se puede observar de diversos modos. Por ejemplo, en el caso en que la cera esta muy finamente dispersa en la resina aglutinante, la cera que tiene dominios a nivel submicrometrico, esto es una indicacion de una fuerte afinidad entre la resina aglutinante y la cera.

En otra realizacion, la fuerte interaccion de la cera en la resina aglutinante se puede observar en una desviacion de la resiliencia de perdidas (J'') del toner en el intervalo de temperaturas de la transicion de fusion de la cera finamente dispersa. La perdida de resiliencia deriva de G' y G''. Los modulos G' y G'' se miden dentro de un intervalo de temperaturas de 60°C a 160°C y dentro de cierto intervalo de frecuencias. Las curvas halladas son luego reducidas a una curva a una temperatura, la temperatura de referencia. A partir de esta curva reducida se calcula la resiliencia de perdidas (J'') en funcion de la frecuencia. En el caso de que la resiliencia de perdidas (J'') del toner presente un pico mmimo local en el intervalo de la transicion de fusion de 110°C a 140°C, la resina aglutinante presenta una fuerte afinidad por la cera y la cera queda mas retenida en el toner.

El toner comprende ademas un componente inorganico que es un pigmento magnetico. El componente inorganico puede ser una partfcula de metal, una partfcula de una sal metalica. Mediante el apropiado mezclamiento del componente inorganico en el toner, se pueden ajustar facilmente un color del toner, una propiedad magnetica del toner y/o la propiedad electrica del toner utilizando procesos mecanicos convencionales. Preferiblemente, el componente inorganico puede ser una sal metalica, tal como, pero sin limitarse a, un oxido metalico o un sulfuro metalico. Preferiblemente, la sal metalica es una sal de un metal de transicion, tal como oxido de hierro, oxido de mquel, oxido de zinc, oxido de cromo, oxido de manganeso, oxido de cobalto, oxido de plata, sulfuro de hierro o sulfuro de mquel.

El componente inorganico esta preferiblemente dispersado uniformemente en la resina aglutinante del toner, teniendo las partfculas de la dispersion del componente inorganico en la resina aglutinante del toner un diametro medio numerico inferior a 10 pm, preferiblemente de 10 pm - 0,05 pm, mas preferiblemente de 5 pm - 0,1 pm, aun mas preferiblemente de 2 pm - 0,2 pm.

La adicion del componente inorganico al toner puede proporcionar una potenciacion adicional de la contencion de la cera dentro de la partfcula de toner. El componente inorganico del toner puede proporcionar afinidad hacia la cera aplicada. La migracion de la cera finamente dispersa en la partfcula de toner hacia la superficie del toner puede verse restringida por la afinidad de la cera hacia el componente inorganico en el toner. Como resultado, se aumenta la durabilidad de la capacidad de revelado del toner que contiene la cera. Sin pretender ninguna vinculacion teorica, se cree que la afinidad del componente inorganico por la cera es el resultado de interacciones entre grupos polares dentro de la cera y el componente inorganico. La cera de polialquileno oxidada puede comprender grupos polares, por ejemplo, grupos acido carboxflico. El componente inorganico, tal como un oxido metalico, tambien es polar. Los grupos polares de la cera oxidada y los grupos polares del componente inorganico pueden interaccionar, lo que puede dar lugar a una afinidad entre la cera oxidada y el componente inorganico.

Opcionalmente, los grupos acido carboxflico del grupo polialquileno oxidado pueden ser convertidos en un grupo funcional diferente, tal como un grupo funcional ester o un grupo funcional amida. Los grupos funcionales ester o los grupos funcionales amida pueden ser tambien polares y, por lo tanto, tambien pueden interaccionar con el componente inorganico. Se pueden convertir todos los grupos acido carboxflico de la cera o se puede convertir una

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parte de los grupos funcionales acido carbox^lico, cambiandose por ello los grupos terminales del componente cereo. Al seleccionar adecuadamente la naturaleza del grupo terminal y el porcentaje de los grupos acido carboxflico que se convierten, se pueden ajustar adecuadamente las propiedades de la cera.

La afinidad del componente inorganico hacia la cera se puede observar de diversos modos. Por ejemplo, en el caso en que la cera forma dominios junto con los componentes inorganicos en la resina aglutinante del toner, esto es una clara indicacion de una fuerte afinidad entre el componente inorganico y la cera.

Alternativamente, como indicacion de la afinidad se emplea el comportamiento reologico de la composicion de toner por encima de la temperatura de la transicion de fusion de la cera. Por encima de la temperatura de la transicion de fusion de la cera, la cera finamente dispersa se funde y tendra tendencia a migrar y formar dominios mas grandes de cera en la resina aglutinante. Como resultado de los dominios mas grandes de cera fundida, aumentara la resiliencia de perdidas (J'') de la composicion de toner. En el caso en que la adicion del componente inorganico a la composicion de toner conduce a una resiliencia de perdidas (J'') mas estable de la composicion de toner por encima de la temperatura de la transicion de fusion de la cera, esto indica que el componente inorganico evita, o al menos retrasa, la migracion de la cera en el toner.

La fuerte interaccion entre la cera de polialquileno oxidada y el componente inorganico da lugar a que la cera quede fuertemente retenida en la matriz del toner que comprende el componente inorganico. Cuando la cera esta fuertemente retenida en la matriz del toner, se puede reducir la contaminacion del medio de revelado de un sistema de impresion.

La cera esta finamente dispersa en la resina aglutinante. En particular, los dominios de cera en la dispersion de la cera en la resina aglutinante del toner pueden tener un diametro inferior a aproximadamente 2 pm, preferiblemente de 2 pm - 0,01 pm, mas preferiblemente de 1 pm - 0,05 pm, aun mas preferiblemente de 0,5 pm - 0,1 pm. Ademas, la dispersabilidad de la cera en la resina aglutinante del toner esta mtimamente relacionada con la clase, la polaridad, la viscosidad, etc. de la cera que se emplea, por lo que se pueden usar ceras de alto punto de fusion que son excelentes en cuanto a dispersabilidad en la resina aglutinante. Por lo tanto, tambien se pueden mejorar facilmente los procesos de produccion del toner de alto punto de fusion y la durabilidad del toner.

El toner de acuerdo con la presente invencion es adecuado para revelar una imagen de toner. El toner puede ser un toner de un solo componente o un revelador de dos componentes, que comprende una materia corpuscular de toner y un vetnculo magnetico. El toner de un solo componente puede ser un toner susceptible de atraccion magnetica. Se puede proporcionar la propiedad magnetica al toner al incorporar un componente magnetico al toner. El componente magnetico puede ser una magnetita, una ferrita o similar.

Ademas, el toner puede tambien contener material colorante, que puede consistir en negro de carbono, un pigmento o un colorante. El pigmento o el colorante pueden ser inorganicos u organicos. El polvo de toner puede contener tambien otros aditivos cuya naturaleza depende del modo en que se aplica el polvo de toner. De esta manera, el polvo de toner para el revelado de imagenes magneticas latentes, polvo de toner que es alimentado mediante medios transportadores magneticos a una imagen electrostatica que se va a revelar, o polvo de toner para aplicaciones de "reconocimiento de caracteres de tinta magnetica "(MICR; del ingles, magnetic ink character recognition), habra de contener tambien un material magnetizable o magnetico, normalmente en una cantidad de 30 a 70% en peso. Los polvos de toner que se emplean para el revelado de imagenes electrostaticas pueden ser tambien hechos electricamente conductores de un modo per se conocido, distribuyendo finamente un material electricamente conductor, por ejemplo, carbono, oxido de estano, yoduro de cobre o cualquier otro material conductor adecuado, en una cantidad apropiada, en las partfculas de polvo o depositandolo sobre la superficie de las partfculas de polvo. La capa superficial electricamente conductora del toner puede comprender un componente seleccionado de entre a) una materia corpuscular de carbono, b) un componente inorganico electricamente conductor, tal como una partfcula de oxido metalico, c) un polfmero electricamente conductor, tal como un polfmero conductor conjugado y dopado, o d) una combinacion de estos componentes.

Si, para el revelado de imagenes electrostaticas, el polvo de toner se utiliza en un asf llamado revelador de dos componentes, en el que el polvo de toner esta mezclado con partfculas vehiculares, las partfculas de polvo de toner pueden entonces contener tambien un agente de control de carga que causa que las partfculas de polvo de toner, tras una carga triboelectrica, adquieran una carga cuya polaridad es opuesta a la de la imagen electrostatica que se va a revelar. Los conocidos materiales adecuados para esta finalidad pueden ser utilizados como partfculas vehiculares, por ejemplo, hierro, ferrita o vidrio, mientras que las partfculas se pueden proporcionar con una o mas capas que cubran completa o parcialmente las partfculas vehiculares.

Los materiales conocidos pueden ser utilizados para el material magnetizable o magnetico, el material electricamente conductor o el agente de control de carga. Tambien son posibles adiciones, por ejemplo, para aumentar la estabilidad del polvo o mejorar la cualidad de fluencia. Por ejemplo, la sflice es un aditivo convencional para esta finalidad.

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Ademas, para preparar un toner de acuerdo con otra realizacion de la presente invencion, se prefiere que el componente inorganico sea un componente magnetico. Mediante el uso de un componente magnetico se obtiene un toner magneticamente atrafole, adecuado para un sistema de revelado de un solo componente magnetico. El toner de un solo componente magnetico que tiene una cera de alto punto de fusion proporciona un sistema de revelado sencillo y compacto mientras la capacidad de revelado permanece constante en el tiempo. El componente magnetico esta preferiblemente dispersado uniformemente en la resina aglutinante del toner, teniendo las partfculas de la dispersion del componente magnetico en la resina aglutinante del toner un diametro medio numerico inferior a 10 pm, mas preferiblemente inferior a 5 pm, aun mas preferiblemente inferior a 2 pm.

En particular, el toner que comprende el componente magnetico puede presentar una magnetizacion en el intervalo de 1o mVs/ml a 50 mVs/ml, tal como en el intervalo de 10 mVs/ml a 40 mVs/ml, preferiblemente en el intervalo de 10 mVs/ml a 20 mVs/ml o, alternativamente, en el intervalo de 25 mVs/ml a 35 mVs/ml. Se sabe que este intervalo de magnetizacion del toner se puede obtener dispersando una cantidad apropiada de un componente magnetico en la resina aglutinante.

Ademas, para preparar un toner de acuerdo con otra realizacion de la presente invencion, se prefiere que la viscosidad de la cera sea al menos 0,5 Pas a 140°C. El lfmite inferior de 1 Pas potencia la dispersion de la cera en la mezcla de toner durante un proceso de amasadura de masa fundida a temperatura elevada. En el caso de que la viscosidad sea inferior a 1 Pas a 140°C, esto puede conducir a una cera menos uniformemente dispersa en la resina aglutinante del toner durante el mezclamiento.

En otra realizacion, la viscosidad de la cera es a lo sumo 10 Pas a 140°C. En el caso de que la viscosidad de la cera sea inferior a 10 Pa s a 140°C, se halla que esta cera mejora la solidez de las partfculas de toner frente a la cizalladura mecanica en un sistema de impresion particular. Especialmente en un sistema de impresion a alta velocidad en que partfculas de toner secas pueden ser mecanicamente cizalladas con altos indices de cizalladura, tal como en la carga de cizalladura de un cepillo de toner giratorio mediante un elemento supresor en un proceso de revelado de imagenes de toner, la capacidad de revelado del toner que comprende una cera de alto punto de fusion en el sistema de impresion puede resultar mejorada.

De este modo se ha determinado la relacion: la dureza o fragilidad de la cera solida por debajo de la temperatura de fusion esta relacionada con la viscosidad de la cera por encima de la temperatura de fusion. En el caso de que una cera tenga una viscosidad superior a 10 Pas a 140°C, el uso de dicha cera en un toner puede dar lugar a una contaminacion pelicular a altos indices de cizalladura. Por lo tanto, una cera solida dura en un toner puede causar una contaminacion pelicular en un proceso de impresion a alta velocidad. El uso de una cera de alto punto de fusion en un toner, cera que tiene una viscosidad que es inferior a 10 Pas a 140°C, proporciona la ventaja de una solidez mejorada del solido a altas cargas de cizalladura, tales como, por ejemplo, las cargas de cizalladura que experimenta durante la transferencia o fusion el toner que comprende la cera.

En una realizacion particular, la viscosidad de la cera esta en el intervalo de 0,5 Pa s a 10 Pa s a 140°C, preferiblemente la viscosidad de la cera esta en el intervalo de 1,0 Pas a 8 Pas a 140°C, aun mas preferiblemente la viscosidad de la cera esta en el intervalo de 2 Pas a 5 Pas a 140°C. La viscosidad de las ceras se determina utilizando una maquina Anton Paar MCR 301, con una geometna CP50-2 y un espesor de 600 pm, un mdice de cizalladura de 0,01 s"1 - 1000 s"1, y a una temperatura de 140°C.

Ademas, para preparar un toner de acuerdo con otra realizacion de la presente invencion, se prefiere que la cera de polialquileno oxidada, tal como la cera de polietileno, tenga un pico de fusion en el intervalo de temperaturas de 120°C a 135°C en el momento de la elevacion de temperatura en el termograma por DSC medido utilizando un calonmetro diferencial de barrido, en donde la transicion de fusion de la cera en el momento de la elevacion de temperatura en el termograma por DSC se midio a una velocidad de calentamiento de 10°C/min de acuerdo con la norma ASTM D3418 utilizando un calonmetro diferencial de barrido TA Instruments Q2000. En la Figura 2.1 se muestra un ejemplo de un termograma por DSC de una cera de acuerdo con la presente invencion. La cera aqrn empleada es AC 330, comercialmente asequible de Honeywell. El termograma muestra la cantidad de calor que es absorbido por una muestra en funcion de la temperatura. El termograma por DSC mostrado en la Figura 2.1 muestra un unico pico que tiene un maximo a 132,87°C. Este maximo es el pico de fusion. A esta temperatura, la muestra absorbe la mayor energfa y, por lo tanto, la energfa endotermica muestra un maximo.

En una realizacion, la cera de polialquileno oxidada tiene una polidispersidad D en el intervalo de 1,0 - 3,5. La polidispersidad D es la razon entre el peso molecular medio ponderado Mw de la cera y el peso molecular medio numerico Mn de la cera. El pico de fusion es una temperatura, en el momento de la elevacion de temperatura en la curva de DSC, a la cual la entalpfa endotermica alcanza un maximo. La combinacion de dicho alto pico de fusion con una polidispersidad D inferior a aproximadamente 3,5 proporciona una cera de polietileno oxidada de alto punto de fusion que satisface el requisito de que no haya fusion sustancial de la cera por debajo de 110°C. La temperatura del pico de fusion de la cera esta proxima a la temperatura lfmite inferior del intervalo de transicion de fusion de la cera y, por lo tanto, la cera proporciona al toner una estrecha transicion de fusion. La estrecha transicion de fusion de

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dicha cera que tiene una polidispersidad inferior a aproximadamente 3,2 proporciona una rapida fusion cuando se realiza el calentamiento y tambien causa una rapida disminucion de la viscosidad de la masa fundida. De este modo, se hace posible equilibrar la dispersabilidad de la cera en la resina aglutinante del toner y la capacidad de fijacion del toner y evitar la contaminacion del medio de revelado.

En otra realizacion, la cera de polietileno oxidada puede tener mas preferiblemente una polidispersidad de entre 1,5 y 3,5. Una polidispersidad inferior a 1,5 requiere un proceso de refraccionamiento adicional de las ceras de polietileno oxidadas comunmente disponibles. Dicha cera refraccionada puede ser mas cara o incluso puede ser economicamente no viable ya que se obtiene mediante un procesamiento adicional de la cera que tambien conduce a un menor rendimiento de produccion. En otra realizacion, la cera de polietileno oxidada puede tener mas preferiblemente una polidispersidad de entre 1,5 y 3,3. En aun otra realizacion, la cera de polietileno oxidada puede tener mas preferiblemente una polidispersidad de entre 1,5 y 3,0.

Ademas, para preparar un toner de acuerdo con la presente invencion, la cera presenta un mdice de acidez de 5 a 50 mg de KOH/g. Con objeto de mejorar adicionalmente el equilibrio de propiedades, tales como la dispersabilidad en la resina aglutinante, la afinidad de la cera por el componente inorganico y la obtencion de la composicion de toner con elevado rendimiento utilizando procesos mecanicos convencionales, el mdice de acidez de la cera esta en el intervalo de 5 a 50 mg de KOH/g. En el caso de que el mdice de acidez de la cera sea inferior a 5 mg de KOH/g, el tamano de la dispersion de la cera en la resina aglutinante del toner se vuelve superior a 2,0 pm y se reduce el rendimiento de produccion del toner. En el caso de que el mdice de acidez de la cera sea superior a 50 mg de KOH/g, se hace mas diffcil dispersar el componente inorganico en el toner.

En otra realizacion, es aun mas preferible que el mdice de acidez de la cera este dentro del intervalo de 10 a 40 mg de KOH/g. Una cera que tiene un mdice de acidez dentro de dicho intervalo proporciona un proceso de produccion de la composicion de toner mas equilibrado, obteniendose una apropiada dispersion de la cera en la resina aglutinante, sin que se altere el mezclamiento de los demas componentes en la composicion de toner. En otra realizacion, el mdice de acidez de la cera esta dentro del intervalo de 20 a 35 mg de KOH/g.

Ademas, para preparar un toner de acuerdo con otra realizacion de la presente invencion, se prefiere que la resina aglutinante tenga un mdice de acidez de 5 mg de KOH/g a 50 mg de KOH/g. Por ejemplo, la resina aglutinante tiene un mdice de acidez de 6 mg de KOH/g a 40 mg de KOH/g, tal como de 8 mg de KOH/g a 25 mg de KOH/g o de 15 mg de KOH/g a 35 mg de KOH/g. Mas preferiblemente, la resina aglutinante tiene un mdice de acidez de 7 mg de KOH/g a 20 mg de KOH/g, tal como de 7 mg de KOH/g a 10 mg de KOH/g o de 9 mg de KOH/g a 16 mg de KOH/g.

Ademas, para preparar un toner de acuerdo con otra realizacion de la presente invencion, se prefiere que las partmulas de dicha dispersion de cera tengan un diametro medio numerico en el intervalo de 0,2 pm a 3 pm, tal como un diametro medio numerico en el intervalo de 0,5 pm a 2 pm. En el lfmite inferior del diametro medio la capacidad de fijacion se vuelve mediocre. Esto indica que, si el tamano de la cera dispersa se vuelve muy pequeno, la cera dispersa necesita mas tiempo para migrar a la superficie de la imagen de toner. Ademas, con un diametro inferior a 0,2 pm la cera puede liberar su preferencia a acumularse sobre la superficie del toner.

Ademas, para preparar un toner de acuerdo con otra realizacion de la presente invencion, se prefiere que la cera tenga una densidad en el intervalo de 0,97 a 1,00 g/cm3. Dicha cera de alta densidad proporciona la ventaja de que la cera solida proporciona a baja temperatura una mejora adicional de la solidez de impresion de la imagen de toner.

Ademas, para preparar un toner de acuerdo con otra realizacion de la presente invencion, se prefiere que la cera presente, en dicho intervalo de transicion de fusion, una entalpfa endotermica de al menos 200 J/g en el momento de la elevacion de temperatura en la curva de DSC medida utilizando un calonmetro diferencial de barrido. La entalpfa endotermica de la cera de alto punto de fusion esta relacionada con la cristalinidad de la cera solida. Tanto la solidez de impresion de la imagen de toner como la capacidad de revelado a largo plazo estan equilibradas con una cera que tiene una elevada entalpfa endotermica de al menos 200 J/g. La cristalinidad de la cera de alto punto de fusion se puede estimar aplicando la teona de la entalpfa endotermica de una cera de polialquileno 100% cristalina, que es aproximadamente 294 J/g. Utilizando el metodo de calculo {[calor de entalpfa (Hm) en J/g / 294 J/g] x 100 = grado de cristalinidad}, la cera de alto punto de fusion de la presente invencion tiene una cristalinidad estimada de al menos 70% o mas. Por ejemplo, en el termograma por DSC de la cera AC 330, comercialmente asequible de Honeywell, mostrado en la Figura 2.1, se muestra que la entalpfa de esta cera es 210,7 J/g.

En una realizacion de la presente invencion, para preparar el toner de la presente invencion la cantidad de cera es de 1% en peso a 10% en peso con respecto al peso total del toner. En el caso de que la cantidad de cera sea inferior a 1% en peso no se puede obtener el suficiente efecto de la cera. Por otro lado, si la cantidad de cera es superior a 10% en peso no se puede obtener la fina dispersion de la cera en la composicion de toner. Preferiblemente, la cantidad de cera es de 3% en peso a 8% en peso con respecto al peso total del toner. Mas preferiblemente, la cantidad de cera es de 4% en peso a 7% en peso con respecto al peso total del toner.

En una realizacion, la cantidad del componente inorganico es de 30% en peso a 70% en peso con respecto al peso

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total del toner. La cantidad del componente inorganico esta relacionada con las fuerzas magneticas empleadas en el proceso de revelado. En el caso de que la cantidad de componente magnetico sea inferior a 30% en peso no se puede obtener la capacidad de revelado. Por otro lado, si la cantidad del componente magnetico es superior a 70% en peso, la dispersion del componente magnetico puede llegar a ser problematica, y puede conducir ademas a una acumulacion del toner en el medio de revelado. Mas preferiblemente, la cantidad de componente magnetico es de 40% en peso a 60% en peso. Aun mas preferiblemente, la cantidad de componente magnetico es de 45% en peso a 55% en peso.

Ademas, para preparar un toner de acuerdo con otra realizacion de la presente invencion, se prefiere que la resina aglutinante, el componente magnetico y la cera se mezclen mediante un proceso de amasadura de masa fundida. La cera de estrecho intervalo de fusion de la presente invencion permite un apropiado mezclamiento en el proceso de amasadura de masa fundida a una temperatura proxima a la temperatura maxima del intervalo de fusion de la cera. El proceso de amasadura de masa fundida a una temperatura proxima a la temperatura maxima del intervalo de fusion de la cera proporciona suficiente cizalladura mecanica para equilibrar la dispersion de la cera y el mezclamiento del componente magnetico en la resina aglutinante del toner.

En otro aspecto, se describe un sistema de impresion para aplicar un toner sobre un medio receptor de imagenes, toner que comprende:

(i) una resina aglutinante,

(ii) un componente inorganico, preferiblemente un componente magnetico, y

(iii) una cera que esta finamente dispersa en la resina aglutinante, cera que tiene una transicion de fusion en el intervalo de temperaturas de 110°C a 140°C en el momento de la elevacion de temperatura en la curva de DSC medida utilizando un calonmetro diferencial de barrido, en donde el lfmite inferior de temperatura de dicha transicion de fusion de la cera es al menos 110°C o superior, y

sistema de impresion que comprende:

(A) un medio de revelado configurado para revelar en funcionamiento una imagen de toner, y

(B) un medio soportador de imagenes intermedio configurado para transferir en funcionamiento el toner desde el medio de revelado hasta el medio soportador de imagenes intermedio en una primera zona de transferencia y para transferir el toner desde el medio soportador de imagenes intermedio hasta un medio receptor de imagenes en una segunda zona de transferencia.

Mediante la seleccion de la cera de alto punto de fusion se obtiene un sistema de impresion de toner que proporciona el equilibrio de una solidez de imagenes de toner mejorada y el mantenimiento de la capacidad de revelado.

El toner de la presente invencion es capaz de ser satisfactoriamente transferido a un material receptor en un amplio intervalo de temperaturas. En caso de que el sistema de impresion, en el que se puede utilizar el toner de acuerdo con la presente invencion, comprenda un procedimiento de dos operaciones para transferir el toner a un medio receptor de imagenes, el sistema de impresion puede comprender un medio soportador de imagenes intermedio. En dicho sistema de impresion, el toner puede ser transferido al medio soportador de imagenes intermedio en una primera zona de transferencia y puede ser transferido del medio soportador de imagenes intermedio al elemento receptor de imagenes en una segunda zona de transferencia. En particular, de acuerdo con la presente invencion, la imagen de toner puede ser revelada por el medio de revelado, y dicha imagen de toner revelada puede ser transferida al medio soportador de imagenes intermedio en la primera zona de transferencia en el intervalo de temperaturas de 20°C a 60°C. En particular, la transferencia de la imagen de toner desde el medio soportador de imagenes intermedio al medio receptor de imagenes en la segunda zona de transferencia puede ser llevada a cabo en el intervalo de temperaturas de 80°C a 110°C. Sin embargo, el toner de acuerdo con la presente invencion no se limita a un toner unicamente adecuado para uso en un sistema de impresion en que se aplica un procedimiento de dos operaciones para transferir el toner a un medio receptor de imagenes. El toner puede ser tambien aplicado en otros sistemas de impresion, tal como un sistema de impresion en el que se transfiere la imagen de toner al medio receptor de imagenes sin el uso de un medio soportador de imagenes intermedio.

En otra realizacion de la presente invencion, el sistema de impresion comprende ademas (C) un medio de fijacion configurado para fijar en funcionamiento el toner sobre un medio receptor de imagenes al aplicar una presion de fijacion y una temperatura de fijacion. La fijacion del toner puede ser llevada a cabo al mismo tiempo y en cooperacion con la transferencia del toner desde el medio soportador de imagenes intermedio al medio receptor de imagenes. Esta realizacion permite una construccion compacta y sencilla para transferir y fijar el toner sobre el medio receptor de imagenes.

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En otra realizacion, el medio de fijacion esta dispuesto alejado de la segunda zona de transferencia, y la imagen de toner se fija sobre el medio receptor de imagenes despues de la transferencia de la imagen de toner al medio receptor de imagenes. Esta realizacion proporciona una mayor libertad operativa para ajustar el medio de fijacion. Por ejemplo, se puede aumentar la temperatura de fijacion mientras se mantiene una menor temperatura de transferencia. Ademas, se puede proporcionar durante la fijacion un agente liberador de fluido, tal como un aceite, con objeto de mejorar la amplitud de la temperatura de fijacion y/o la velocidad de fijacion.

En una realizacion preferida, el sistema de impresion comprende dos unidades formadoras de imagenes y, en funcionamiento, dos imagenes pueden ser simultaneamente transferidas desde dos medios soportadores de imagenes intermedios a ambas superficies opuestas del medio receptor de imagenes en la segunda zona de transferencia. El estrangulamiento de transferencia en la segunda zona de transferencia se forma por disposicion de los dos medios soportadores de imagenes intermedios cerca de la segunda zona de transferencia. Los dos medios soportadores de imagenes intermedios estan configurados para que en funcionamiento entren en contacto con el medio receptor de imagenes en la segunda zona de transferencia. El medio de fijacion esta dispuesto alejado de la zona de transferencia y se configura en funcionamiento para que fije las imagenes de toner aplicadas sobre al menos una de las caras opuestas del medio receptor de imagenes. Como resultado, ambas imagenes de toner pueden ser simultaneamente fijadas sobre el medio receptor de imagenes.

Durante la transferencia, la imagen de toner puede ser fijada de modo que apenas resulte separada, si acaso se separa algo, bajo cargas mecanicas tales como plegadura y frotamiento. La temperatura de fijacion en estas condiciones debena ser lo mas baja posible en relacion con un consumo mmimo de energfa. Alternativamente, la imagen de toner puede ser fijada sobre el medio receptor de imagenes en el intervalo de temperaturas de 120°C a 180°C. Preferiblemente, la imagen de toner puede ser fijada sobre el medio receptor de imagenes en el intervalo de temperaturas de 125°C a 170°C. Mas preferiblemente, la imagen de toner puede ser fijada sobre el medio receptor de imagenes en el intervalo de temperaturas de 130°C a 160°C. Dicha temperatura de fijacion puede mejorar aun mas la solidez de impresion al nivelar mas las imagenes de toner y/o mediante la acumulacion de la cera sobre la superficie de la imagen de toner.

Preferiblemente, el intervalo operativo de un polvo de toner puede ser tan amplio que se tenga cuidado de cualquier desigualdad de temperatura que se produzca en la zona de fijacion. El intervalo operativo de un polvo de toner se define como el intervalo de temperaturas entre el lfmite inferior de fusion, la temperatura de fijacion mas baja posible a la cual la imagen de toner resulta aun adecuadamente fijada, y el lfmite superior de fusion, la temperatura de fijacion maxima a la cual, usando, por ejemplo, el metodo de fijacion por rodillo caliente, no se deposita toner sobre el rodillo de fijacion (el "rodillo caliente").

En otro aspecto de la presente invencion, la invencion se refiere a un metodo para producir un toner de acuerdo con la Reivindicacion 12.

En otra realizacion del metodo de acuerdo con la presente invencion, la operacion (v) de mezclamiento de la cera en la resina aglutinante se lleva a cabo una vez que el componente inorganico se ha mezclado con la resina aglutinante en la operacion (iv).

En otra realizacion del metodo de acuerdo con la presente invencion, la operacion (iv) de mezclamiento del componente inorganico y la resina aglutinante se lleva a cabo a una temperatura menor que la de la operacion (v) de mezclamiento de la cera con la masa fundida de la resina aglutinante.

Descripcion detallada

De aqrn en adelante se describiran concretamente realizaciones de un toner que comprende una cera de alto punto de fusion para mejorar la solidez de una imagen de toner proporcionada por un proceso de impresion del toner, con respecto a la resina aglutinante, el componente inorganico y la cera, que son componentes principales, los revestimientos superficiales y los agentes colorantes, que son componentes opcionales, y las propiedades del toner obtenido.

De aqrn en adelante se describira con detalle la presente invencion empleando ejemplos. Naturalmente, se ha de apreciar que la siguiente descripcion es meramente ejemplar y que no se pretende limitar el alcance de la invencion mediante la descripcion siguiente si se especifica otra cosa.

Figura 1: es un diagrama que muestra una impresora que comprende dos unidades formadoras de imagenes.

Figura 2.1: es una curva de DSC durante el primer barrido de calentamiento de la cera empleada en el toner del Ejemplo 3.

Figura 2.2: es una curva de DSC de toner de acuerdo con el Ejemplo 3, que muestra la transicion de fusion de la cera AC-330 en el toner y las Tg de las resinas aglutinantes del toner.

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Figura 3.1: es una curva de DSC durante el primer barrido de calentamiento de la cera empleada en el toner del Ejemplo 6.

Figura 3.2: es una curva de DSC de toner de acuerdo con el Ejemplo 6, que muestra la transicion de fusion de la cera AC-316 en el toner y las Tg de las resinas aglutinantes del toner.

Figura 4: es una curva de DSC durante el primer barrido de calentamiento de la cera empleada en el toner del Ejemplo Comparativo 1.

Figura 5: es una curva de DSC durante el primer barrido de calentamiento de la cera empleada en el toner del Ejemplo Comparativo 7.

Figura 6: es una curva de DSC durante el primer barrido de calentamiento de la cera empleada en el toner del Ejemplo Comparativo 6.

Figura 7: muestra la resiliencia de perdidas de los toneres de los Ejemplos 13-15, medida a 100 rad/s.

Sistema de impresion Figura 1

La Figura 1 es un diagrama que muestra una impresora 100 que comprende dos unidades 6 y 8 formadoras de imagenes. Esta impresora se conoce de la patente americana US 6.487.388. En esta realizacion, la impresora esta preparada para imprimir sobre una hoja suelta de medio 48 receptor de imagenes (mostrado). Con este fin, la impresora esta provista de elementos 44 y 46 de sujecion. En otra realizacion (no mostrada), la impresora ha sido modificada para que imprima sobre un medio receptor de imagenes sin fin. Los medios 6 y 8 de revelado pueden ser empleados para formar imagenes sobre el frente 52 y el reverso 54, respectivamente, del medio 48 receptor de imagenes, imagenes que son transferidas a este medio a nivel del unico estrangulamiento 50 de transferencia.

El medio 6 de revelado de toner comprende un cabezal 18 de escritura que consiste en una fila de elementos impresores individuales (no mostrados), en esta realizacion una fila de los llamados canones electronicos. Mediante la aplicacion de este cabezal de escritura se puede producir una imagen de cargas electrostaticas latentes sobre la superficie 11 del elemento 10 de revelado. Se revela una imagen de polvo visible sobre esta imagen de cargas utilizando un toner dentro de esta terminal 20 de revelado. Este toner consiste en partfculas de toner individuales que tienen un nucleo que se basa en una resina plasticamente deformable. Las partfculas de toner tambien comprenden un componente magnetico que esta disperso dentro de la resina. Las partfculas estan revestidas por el exterior con objeto de controlar su carga. A nivel de un estrangulamiento 12 de transferencia primario, se transfiere la imagen de polvo visible al medio 14 soportador de imagenes intermedio. Este medio 14 es una cinta que consiste en goma de silicio soportada por un tejido. Los restos de toner sobre la superficie 11 se eliminan mediante la aplicacion del terminal 22 de limpieza, despues de lo cual la imagen de carga es borrada por el elemento borrador 16. Los correspondientes elementos del medio 8 de revelado de toner se indican utilizando los mismos numeros de referencia que los numeros de los elementos de la unidad 6 pero aumentados en 20 unidades (como se describe con detalle en la patente mencionada).

Las imagenes que se forman sobre los medios 14 y 34 soportadores de imagenes intermedios son transferidas al medio 48 receptor de imagenes a nivel del estrangulamiento 50 de transferencia. Con este fin, ambos medios soportadores de imagenes intermedios son configurados para que entren en contacto con el medio receptor de imagenes mediante la aplicacion de los rodillos 24 y 25 de impresion, donde las imagenes son transferidas a, y fusionadas con, el medio 48 como resultado de esta presion, calor y esfuerzos cortantes. Con este fin, el medio receptor de imagenes es precalentado en el terminal 56, y los propios medios soportadores de imagenes intermedios seran calentados mediante fuentes calefactoras situadas en los rodillos 24 y 25 (no mostradas). Mas alla del estrangulamiento 50 de transferencia, los medios soportadores de imagenes intermedios son enfriados en los terminales refrigerantes 27 y 47. Esto es para evitar que los medios soportadores de imagenes intermedios se calienten demasiado a nivel de los estrangulamientos 12 y 32 de transferencia primarios, respectivamente. Cuando la impresora esta en modo de espera, la temperatura de los medios soportadores de imagenes intermedios es menor que para una apropiada operacion de transfusion en el estrangulamiento 50. Tan pronto como se sepa cuando el siguiente medio receptor de imagenes necesita ser impreso, pasara una senal a los elementos calefactores situados en los rodillos 24 y 25 para calentar el correspondiente medio soportador de imagenes intermedio.

Como se sabe del Documento US 5.970.295, ambas imagenes en la direccion de alimentacion del medio 48 receptor de imagenes son puestas en registro entre sf comprobando los momentos de escritura de ambos cabezales 18 y 38 de escritura, asf como las velocidades de rotacion de los elementos 10 y 30 de revelado, y los medios 14 y 34 soportadores de imagenes intermedios.

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En la realizacion mostrada, los medios soportadores de imagenes intermedios son conducidos por medio de los rodillos 26 y 46. De este modo, las velocidades de rotacion de los medios 14 y 34 soportadores de imagenes intermedios seran controladas y mantenidas iguales. Los elementos 10 y 30 de revelado no tienen su propio sistema de conduccion y son conducidos por el contacto mecanico entre los medios intermedios en los estrangulamientos 12 y 32 de transferencia, respectivamente. Puesto que ambos conjuntos de medios soportadores de imagenes intermedios y medios receptores de imagenes nunca tienen exactamente la misma longitud, el tiempo que transcurre entre escribir una imagen latente utilizando el cabezal 18 de escritura y transferir la correspondiente imagen de toner en el estrangulamiento 50 de transferencia secundario para la conduccion mostrada sera siempre distinto al tiempo que transcurre entre escribir una imagen latente utilizando el cabezal 38 de escritura y transferir la correspondiente imagen de toner en el estrangulamiento 50 de transferencia secundario. Esta diferencia de tiempo puede ser compensada adaptando el momento de escritura de cada cabezal de escritura.

Analisis

El termograma de DSC de las ceras y de los toneres que comprenden las ceras se obtiene empleando un calonmetro diferencial de barrido a una velocidad de calentamiento de 10°C/min en el momento de la elevacion de temperatura de acuerdo con la norma ASTM D3418 usando un calonmetro diferencial de barrido TA Instruments Q2000. La entalpfa endotermica se mide durante los barridos de calentamiento primero y segundo. La temperatura ffmite inferior y la temperatura ffmite superior de la transicion de fusion de la cera se obtienen a partir de los barridos de calentamiento primero y segundo. En el caso de que haya una desviacion en los ffmites inferior y/o superior de temperatura medidos durante el primer barrido de calentamiento, en comparacion con los ffmites del segundo barrido de calentamiento, se utiliza el promedio de los dos valores, respectivamente, del ffmite inferior de temperatura y el ffmite superior de temperatura. La entalpfa de cristalizacion de la cera y de los toneres que comprenden las ceras se mide en el momento del enfriamiento utilizando un calonmetro diferencial de barrido a una velocidad de enfriamiento de 10°C/min.

El intervalo operativo de la transferencia de toner puede ser determinado facilmente para un dispositivo espedfico midiendo el intervalo de temperaturas dentro del cual se obtienen una transferencia completa y una buena adhesion de la imagen de polvo. Se puede obtener una indicacion razonable de la posicion y el tamano del intervalo operativo de un polvo de toner espedfico midiendo las propiedades viscoelasticas del polvo de toner. En terminos generales, el intervalo operativo del polvo de toner corresponde al intervalo de temperaturas dentro del cual la resiliencia de perdidas (J'') del polvo de toner, medida a una frecuencia igual a 0,5 veces el valor redproco del tiempo de contacto en el dispositivo utilizado para llevar a cabo el proceso de acuerdo con la invencion, es entre 10-4 y 10-6 m2/N.

Las propiedades viscoelasticas del polvo de toner se miden en un reometro ARES de TA Instruments, determinandose los modulos G' y G'' en funcion de la frecuencia a diversas temperaturas diferentes. Los modulos G' y G'' se miden en el intervalo de temperaturas de 60°C - 160°C y el intervalo de frecuencias de 40 - 400 rad s-1 y una deformacion de 1%. Las curvas halladas son luego reducidas a una curva a una temperatura, la temperatura de referencia. A partir de esta curva reducida se calcula la resiliencia de perdidas (J'') en funcion de la frecuencia. Los factores de desplazamiento de las temperaturas ffmite inferior de fusion y ffmite superior de fusion (J'' = 10-6 y J'' = 10-4 m2/N, respectivamente) del intervalo operativo pueden ser luego lefdos de la curva de resiliencia de perdidas- frecuencia. Luego se pueden calcular las temperaturas ffmite inferior y superior de fusion del intervalo operativo por medio de la ecuacion WLF compilada a partir de los factores de desplazamiento hallados a diferentes temperaturas.

El peso molecular medio ponderado de las resinas aglutinantes y las ceras se determina mediante medicion por cromatograffa de permeacion en gel (GPC; del ingles, gel permeation chromatography), con detecciones UV y por mdice de refraccion. Para las mediciones en las ceras por GPC se utilizo un instrumento Varian PL-GPC 220 con viscosfmetro Viscotek 220R, provisto del software Viscotek TriSEC 2.7, y una columna PL Olexis mixta de 13 pm. Se utilizo 1,2,4-triclorobenceno como eluyente y se ajusto a 160°C el horno de la columna para GPC.

La resina de poliester se analizo en un instrumento Varian PL-GPC 220 con viscosfmetro Viscotek 220R, provisto del software Viscotek TriSEC 3.0, y un conjunto de 4 columnas PL-gel Mixed-C (5 pm) y una columna de proteccion PL- gel (5 pm). La temperatura de la columna fue 30°C y la temperatura del detector TDA fue 30°C. Como eluyente se utilizo THF (Rathburn, calidad HPLC) al que se anadio acido acetico al 5% en peso, a un caudal de 1 ml/min. El poffmero epoxfdico se analizo como la resina de poliester, pero las columnas empleadas fueron 2 columnas PL-gel Mixed-E (3 pm) y una columna de proteccion PL-gel (5 pm).

La calidad de la dispersion de la cera en la resina aglutinante del toner se analiza empleando fotograffas por SEM de la mezcla de toner extruida. Las fotograffas por SEM se generaron utilizando una maquina SEM JSM 6500 F. El tamano medio de dispersion de los dominios de cera se determina utilizando fotograffas por SEM de la mezcla de toner extruida y de las parffculas de toner clasificadas.

La calidad de la dispersion de las parffculas de oxido de hierro en la resina aglutinante del toner se analiza utilizando fotograffas por SEM de la mezcla de toner extruida. El tamano medio de dispersion del oxido de hierro se determina

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utilizando fotograffas por SEM. Ademas, se da una indicacion acerca de la uniformidad o inhomogeneidad de la dispersion en la resina aglutinante.

La magnetizacion del polvo de toner se determina utilizando un magnetometro de muestra vibrante, del tipo LakeShore 7300. El valor de magnetizacion de saturacion puede ser definido como la cantidad de memoria magnetica bajo el estado en que se aplico un campo magnetico de 795,77 kA/m (10 kOersted) a un polvo magnetico hasta saturacion. El valor de magnetizacion de saturacion del polvo de toner (magnetico) puede ser calculado analizando una curva de histeresis de ese polvo.

La resistencia puede ser medida de un modo generalmente conocido, midiendo la resistencia estatica de una columna de polvo comprimido. Para este fin se emplea una cubeta cilmdrica que tiene un area de base (base de acero) de 2,32 cm2 y una altura de 2,29 cm. El polvo de toner es forzadamente comprimido anadiendo repetidamente toner y golpeando suavemente la cubeta 10 veces contra una superficie dura entre cada adicion. Este proceso se repite hasta que ya no se comprime mas el toner (tfpicamente, despues de anadir y golpear 3 veces). A continuacion, se aplica un conductor de acero que tiene un area de 2,32 cm2 a la parte superior de la columna de polvo y se aplica un voltaje de 10 V a traves de la columna, despues de lo cual se mide la intensidad de la corriente que ha podido atravesar la columna. Esto permite determinar la resistencia de la columna en el ohmetro.

Preparacion de toner

Ejemplo 1

El mezclamiento de 88 partes en peso de una resina de poliester [un producto de reaccion de 2,2-bis(4- hidroxifenil)propano etoxilado, un acido ftalico y acido adfpico; mdice de acidez: 8 mg de KOH/g; Tg: 57°C] y 88 partes en peso de un polfmero epoxfdico se llevo posteriormente a cabo en una premezcladora y una mezcladora para amasadura de masa fundida. El polfmero epoxfdico era un derivado de Epikote 828. La resina Epikote 828 tiene un contenido de grupos epoxido de 5,32. Para reducir el contenido de grupos epoxido de la resina, se convirtio el 80% de los grupos epoxido libres presentes en grupos funcionales eter al hacer reaccionar la resina Epikote 828 con para-fenilfenol, obteniendose el derivado de Epikote 828 como una resina que tema un Mn de 1100 g/mol y un Mw de 1400 g/mol y una Tg de 49°C. A continuacion, se anadieron 200 partes en peso de un pigmento magnetico Bayoxide, un oxido de hierro (Fe3O4) que procede de LanXess (Alemania), a la mezcla y se mezclo y disperso homogeneamente en las resinas aglutinantes. A continuacion, se anadieron 24 partes en peso de un polietileno oxidado de alta densidad AC395a, que procede de Honeywell, a la mezcla y se disperso homogeneamente en las resinas aglutinantes.

La mezcla obtenida fue luego molida en un molino de chorro, lo que fue seguido de una clasificacion para obtener partmulas de toner que teman un tamano medio volumico de 15 pm, que se distribrnan de tal modo que al menos el 80% de las partmulas teman un tamano en el intervalo de 10 pm a 20 pm.

La superficie del toner fue revestida con negro de carbono (procedente de Degussa, Alemania) en un nivel de 1,6 partes de carbono por 100 partes en peso de partmulas de toner. Ademas, la superficie del toner fue revestida con una sflice hidrofoba en un nivel de 0,3 partes de sflice por 100 partes de partmulas de toner. La resistividad electrica de las partmulas de toner despues del proceso de revestimiento fue 1,0*105 Qm. La magnetizacion de las partmulas de toner fue 30 mVs/ml.

El toner fue examinado durante mucho tiempo en un sistema Oce VP6000 formador de imagenes de toner. Despues de 300.000 impresiones aun no se habfan observado efectos sobre la capacidad de revelado, lo que indicaba que el sistema no se habfa contaminado.

Ejemplos 2 - 7

Se preparo un toner de acuerdo con el Ejemplo 1, siendo la cera un polietileno oxidado alternativo que tema una variacion del mdice de acidez y de la viscosidad a 140°C, como se muestra en la Tabla 1. Las ceras de polietileno oxidadas de alta densidad AC 307a, AC 316, AC 330, AC 395a, Acumist A6 y Acumist A12 proceden de Honeywell. La cera de polietileno oxidada de alta densidad Ceraflour 950 procede de Byk.

La cantidad de cera anadida a la composicion de toner fue 6% en peso con respecto a la cantidad total de toner en peso. Se examino el coeficiente dinamico de friccion de una mezcla testigo sin la adicion del pigmento magnetico para los Ejemplos 1 - 7. Se examino ademas el coeficiente dinamico de una mezcla negra de una seleccion realizada con estas ceras (Ejemplos 1, 3, 6 y 7), por medio de lo cual se anadio el pigmento magnetico del Ejemplo 1 al producto de extrusion en una cantidad de 200 partes de pigmento magnetico por 200 partes de resina aglutinante. El coeficiente dinamico de friccion de las mezclas negras era similar al de las correspondientes mezclas testigo. Se analizo la dispersion de la cera en la resina aglutinante usando fotograffas por SEM de las mezclas extruidas. Todas estas ceras proporcionaron una dispersion fina y homogenea de la cera en la resina aglutinante, en consonancia con un diametro inferior a aproximadamente 2 pm.

Ejemplo: Cera de HDPE oxidada fndice de acidez (mg de KOH/g) Viscosidad (mPas) a 140°C Coeficiente dinamico (mezcla testigo) Dispersion de cera en resina aglutinante

1: AC 395a 40 4187 0,24 +

2: Acumist 12 30 3700 0,287 +

3: AC 330 30 4200 0,267 +

4: Ceraflour 950 30 4200 0,275 +

5: Acumist A6 30 4900 0,29 +

6: AC 316 16 11.240 0,21 +

7: AC 307a 7 80.280 0,305 +

Tabla 1: Ejemplos 1 - 7 de toneres que comprenden una cera de alto punto de fusion

Se midio la transicion de fusion de estas ceras utilizando un calonmetro diferencial de barrido. Todas estas ceras presentan una transicion de fusion que comienza por encima de 110°C y un pico de fusion en el intervalo de 129 a 133°C, y todas estas ceras no presentan una transicion de fusion entre la temperatura ambiental y 110°C. En la 5 Figura 2.1 y la Figura 3.1 se proporciona el primer barrido de calentamiento para las ceras AC 330 y AC 316, que muestra el estrecho intervalo de fusion entre 110°C y 140°C. En el caso de que dicha cera de alto punto de fusion se disperse en el toner, el intervalo de temperaturas de la transicion de fusion de la cera no ha cambiado sustancialmente y la temperatura lfmite inferior de la transicion de fusion de la cera en el toner es tambien al menos 110°C o mas (Figuras 2.2 y 3.2). En las Figuras 2.2 y 3.2 tambien se muestra la temperatura de transicion vttrea de 10 la mezcla de aglutinantes de toner a aproximadamente 55°C. Los toneres de acuerdo con los Ejemplos 2 - 7 se examinaron durante mucho tiempo en un sistema Oce VP6000 formador de imagenes de toner. No se observo contaminacion debida a la fusion (parcial) de la cera en el sistema formador de imagenes de toner.

En la Tabla 1.2 se proporcionan el peso molecular medio ponderado Mw, el peso molecular medio numerico Mn y la polidispersidad D de varias ceras de polietileno oxidadas de alta densidad que tienen un pico de fusion en el 15 intervalo de 120°C - 135°C.

Cera de HDPE oxidada: Mw [g/mol] Mn [g/mol] D [Mw/Mn]

AC 307a: 19.400 9300 2,1

Acumist A12: 11.000 3600 3,0

AC 330: 8800 2600 3,3

Tabla 1.2: Pesos moleculares Mw y Mn y polidispersidad de ceras de polietileno oxidadas de estrecha transicion de fusion de acuerdo con la invencion

En la Tabla 1.3 se proporcionan la densidad y la entalpfa endotermica de varias ceras de polietileno oxidadas de alta 20 densidad que tienen un pico de fusion en el intervalo de 120°C - 135°C.

Cera de HDPE: Densidad Entalpfa endotermica

oxidada: [g/ml] [J/g]

AC 330: 0,99 211

AC 395a: 1,00 204

AC 316: 0,98 223

Cera de HDPE oxidada: Densidad [g/ml] Entalpfa endotermica [J/g]

AC 307: 0,98 230

Tabla 1.3: Densidad y entalpfa endotermica de ceras de polietileno oxidadas de estrecha transicion de fusion de acuerdo con la invencion

Ejemplos comparativos

Como ejemplos comparativos se examinaron varias ceras. Entre ellas hay ceras de polietileno oxidadas.

5 Ejemplo Comparativo 1

Se preparo un producto de extrusion de toner testigo mezclando en una mezcladora para amasadura de masa fundida 94 partes en peso de una resina de poliester [un producto de reaccion de 2,2-bis(4-hidroxifenil)propano etoxilado y acido ftalico; mdice de acidez: 8 mg de KOH/g; Tg: 57°C] y 94 partes en peso de un polfmero epoxfdico. El poUmero epoxfdico era un derivado de Epikote 828. La resina Epikote 828 tiene un contenido de grupos epoxido 10 de 5,32. Para reducir el contenido de grupos epoxido de la resina, se convirtio el 80% de los grupos epoxido libres presentes en grupos funcionales eter al hacer reaccionar la resina Epikote 828 con para-fenilfenol, obteniendose el derivado de Epikote 828 como una resina que tema un Mn de 1100 g/mol y un Mw de 1400 g/mol y una Tg de 49°C. A continuacion, se anadieron 12 partes en peso de un polietileno oxidado Licowax PED 191 (punto de fusion de 124°C), que procede de Clariant Corporation, a la mezcla y se disperso homogeneamente en las resinas 15 aglutinantes.

Ejemplo Comparativo 2

Se preparo un producto de extrusion de toner testigo mezclando en una mezcladora para amasadura de masa fundida 94 partes en peso de una resina de poliester [un producto de reaccion de 2,2-bis(4-hidroxifenil)propano etoxilado, un acido ftalico y acido adfpico; mdice de acidez: 8 mg de KOH/g; Tg: 57°C] y 94 partes en peso de un 20 polfmero epoxfdico. El polfmero epoxfdico era un derivado de Epikote 828. La resina Epikote 828 tiene un contenido de grupos epoxido de 5,32. Para reducir el contenido de grupos epoxido de la resina, se convirtio el 80% de los grupos epoxido libres presentes en grupos funcionales eter al hacer reaccionar la resina Epikote 828 con para- fenilfenol, obteniendose el derivado de Epikote 828 como una resina que tema un Mn de 1100 g/mol y un Mw de 1400 g/mol y una Tg de 49°C. A continuacion, se anadieron 12 partes en peso de un polietileno oxidado Licowax 25 PED 192 (punto de fusion de 122°C), que procede de Clariant Corporation, a la mezcla y se disperso homogeneamente en las resinas aglutinantes.

Se examino el coeficiente dinamico de friccion de una mezcla testigo sin la adicion del pigmento magnetico para los Ejemplos Comparativos 1 y 2.

Cera de HDPE oxidada: fndice de acidez (mg de KOH/g) Viscosidad (mPas) a 140°C Punto de fusion (°C) Coeficiente dinamico (mezcla testigo) Dispersion de cera en resina aglutinante

Licowax PED 191: 17 1560 124 0,270 +

Licowax PED 192: 22 1759 122 0,254 +

Tabla 2: Toneres comparativos

30 Se analizo la dispersion de la cera en la resina aglutinante usando fotograffas por SEM de las mezclas extruidas. Ambas ceras proporcionaron una dispersion fina y homogenea de la cera en la resina aglutinante, en consonancia con un diametro inferior a aproximadamente 2 pm. sin embargo, ambas ceras tienen un intervalo de fusion que ya comienza por debajo de 110°C. En la Figura 4 se proporciona el intervalo de fusion de Licowax PED 191. Las ceras, aunque tienen un pico de fusion de alta temperatura, no son utilizables ya que el lfmite inferior del intervalo de fusion 35 proporcionara una rapida contaminacion del sistema de impresion.

Ejemplos 8 - 11 y Ejemplos Comparativos 3 y 4

Se examino ademas el uso de varios toneres en un sistema de impresion particular, VP6000, en un modo de impresion a alta velocidad (250 paginas por minuto). Se preparo un conjunto adicional de toneres de acuerdo con el Ejemplo 1. El tipo de cera fue variado de acuerdo con la Tabla 3. La cantidad de cera anadida fue 6% en peso con 40 respecto al peso total del toner. Los Ejemplos 8 - 11 son ceras de polietileno oxidadas de alta densidad. Tanto el

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Ejemplo Comparativo 3 como el Ejemplo Comparativo 4 son ceras de polietileno no oxidadas de alta densidad que tienen, respectivamente, viscosidades muy elevada y muy baja. Ambas ceras tienen un pico de fusion que comienza por debajo de 110°C.

Ejemplo: Cera Viscosidad (mPas a 140°C) Comportamiento del solido (T ambiental) Dispersion de cera en producto de extrusion* (dominios de tamano) Comportamiento de formacion pelicular sobre el elemento supresor

8: AC 330 ~ 4000 Fragil Fina No

9: AC 325 ~ 5000 Fragil Fina No

10: AC 316 ~ 11.000 Fragil a duro Media/fina Ligera

11: AC 307a ~ 80.000 Duro Media Mucha

Ejemplo Comparativo 3: Cera de PE ~ 20.000 Duro Media Mucha

Ejemplo Comparativo 4: Cera de PE ~ 50 Fragil Gruesa No

Tabla 3: Comportamiento de formacion pelicular de la cera durante una impresion a alta velocidad despues de 32 K de impresion de larga duracion

*Dispersion fina: tamano submicrometrico - 2 pm; dispersion media: ~ 2 - 5 pm; dispersion gruesa: > 5 pm.

En los ensayos de capacidad de revelado a alta velocidad, llevados a cabo a una velocidad de 250 paginas por minuto, se observo que el comportamiento de formacion pelicular del toner se observaba primero como una acumulacion pelicular de toner sobre el elemento supresor del medio de revelado. La acumulacion del toner sobre el elemento supresor del medio de revelado se analizo despues de un ensayo de creacion de 32.000 imagenes en el sistema de impresion.

El comportamiento de las ceras en estado solido se analizo cortando la cera con una cuchilla afilada. Cuando se observaba formacion de pelfcula durante el corte, la cera era dura. Cuando no se observaba formacion de pelfcula durante el corte y la cera se rompfa parcialmente durante el corte, la cera era fragil. Se muestra en la Tabla 3 que un toner de acuerdo con la presente invencion muestra mas comportamiento de formacion pelicular en el sistema de impresion particular en el caso de que la viscosidad de la cera a 140°C sea superior a 10 Pa s y la cera solida presente un comportamiento duro frente al corte.

Ejemplos 12 -14

Se examino el efecto del proceso de amasadura de masa fundida sobre la calidad de la dispersion de la cera para la cera AC-330. A una mezcladora para amasadura de masa fundida, procedente de Berstorff, se anadieron 52 partes en peso de una resina de poliester [un producto de reaccion de 2,2-bis(4-hidroxifenil)propano etoxilado y acido ftalico; mdice de acidez: 8 mg de KOH/g; Tg: 57°C] y 43 partes en peso de un polfmero epoxfdico. El polfmero epoxfdico era un derivado de Epikote 828. La resina Epikote 828 tiene un contenido de grupos epoxido de 5,32. Para reducir el contenido de grupos epoxido de la resina, se convirtio el 80% de los grupos epoxido libres presentes en grupos funcionales eter al hacer reaccionar la resina Epikote 828 con para-fenilfenol, obteniendose el derivado de Epikote 828 como una resina que tema un Mn de 1100 g/mol y un Mw de 1400 g/mol y una Tg de 49°C. A continuacion, se anadieron 6 partes en peso de un polietileno oxidado AC-330 de alta densidad, que procede de Honeywell, a la mezcla. Se mezclo la composicion en la mezcladora para amasadura de masa fundida de acuerdo con los intervalos de temperaturas proporcionados en la Tabla 4.

Ejemplo: T inicial T final Dispersion de cera en el producto

: (°C) (°C) de extrusion* (dominios de tamano)

12: 80 130 Muy fina

13: 130 130 Basta

Ejemplo: T inicial (°C) T final (°C) Dispersion de cera en el producto de extrusion* (dominios de tamano)

14: 95 95 Muy basta

Tabla 4: Efecto del proceso de amasadura de masa fundida sobre la calidad de la dispersion de la cera AC-330

Se midio la resiliencia de perdidas (J'') de los productos de extrusion de toner testigo. En la Figura 7 se muestra la resiliencia de perdidas de los Ejemplos 12 - 14. La calidad de la dispersion de la cera se analizo utilizando SEM y 5 microscopfa optica. Se hallo que el producto de extrusion de toner testigo del Ejemplo 12 presentaba una dispersion muy fina de la cera (dominios submicrometricos) y proporcionaba un pico mmimo en la resiliencia de perdidas en el intervalo de entre 110°C y 130°C.

Ejemplos Comparativos 5 - 9

Como ejemplos comparativos se examinaron varias ceras de polietileno de alto punto de fusion no oxidadas. Todas 10 las ceras teman un pico de fusion en el intervalo de 110°C a 140°C. Se preparo un producto de extrusion de toner testigo mezclando en una mezcladora para amasadura de masa fundida 94 partes en peso de una resina de poliester [un producto de reaccion de 2,2-bis(4-hidroxifenil)propano etoxilado, un acido ftalico y acido adfpico; mdice de acidez: 8 mg de KOH/g; Tg: 57°C] y 94 partes de un polfmero epoxfdico. El polfmero epoxfdico era un derivado de Epikote 828. La resina Epikote 828 tiene un contenido de grupos epoxido de 5,32. Para reducir el contenido de 15 grupos epoxido de la resina, se convirtio el 80% de los grupos epoxido libres presentes en grupos funcionales eter al hacer reaccionar la resina Epikote 828 con para-fenilfenol, obteniendose el derivado de Epikote 828 como una resina que tema un Mn de 1100 g/mol y un Mw de 1400 g/mol y una Tg de 49°C. A continuacion, se anadieron 12 partes en peso de una cera de la Tabla 4 a la mezcla y se disperso la cera en las resinas aglutinantes en un proceso de amasadura de masa fundida. Se analizaron el coeficiente dinamico de friccion y la dispersion de la cera en la resina 20 aglutinante para una mezcla testigo (sin la adicion del pigmento magnetico).

Ejemplos Comparativos: Cera de (HD)PE no oxidada Viscosidad (mPas) a 140°C Punto de fusion (°C) Coeficiente dinamico (mezcla testigo) Dispersion de cera en la resina aglutinante

CE 5: Viscol 660P* 75 143 no analizado -/+

CE 6: PW1000 13 113 0,236 -

CE 7: Acumist B6 90 124 0,25 -

CE 8: Licowax PE 130 314 127 0,288 -

CE 9: Cera de esteres de girasol 5 80 0,372

Tabla 5: Ejemplos comparativos de ceras de polietileno y polipropileno de alto punto de fusion no oxidadas

*) La cera Viscol 660P se examino en una concentracion de 2,5% en peso utilizando un 1,5% adicional en peso de estearato de Li.

El coeficiente dinamico de friccion es aproximadamente 0,30 o menos. Sin embargo, los dominios de la dispersion 25 de la cera para CE 6 - CE 9 teman un tamano (muy) superior a aproximadamente 2 pm. Se anadio estearato de Li a Viscol 660P con objeto de dispersar mejor la cera en la resina aglutinante. Los dominios de la dispersion de la cera Viscol 660P teman un tamano en el intervalo de 3 - 5 pm. Todas las ceras tienen una transicion de fusion que comienza por debajo de 110°C. La cera Viscol 660P tiene una amplfsima transicion de fusion que comienza muy por debajo de 110°C y se extiende hasta mas de 140°C. En la Figura 6 se muestra la transicion de fusion de la cera 30 Poliwax 1000.

Se examino la contaminacion del sistema de impresion Oce VP6000 con los toneres comparativos 5, 6 y 9. Se observo la contaminacion del sistema de impresion Oce VP6000 con el toner que comprendfa la cera de polipropileno de alto punto de fusion Viscol 660P. Se hallo que ya despues de 15.000 imagenes se encontraba contaminacion en el sistema de impresion por la cera, alterandose por ello la capacidad de revelado del toner.

35 La contaminacion del sistema de impresion Oce VP6000, que alteraba la capacidad de revelado, ya se observo con

18

el toner que comprendfa Polywax 1000 despues de la impresion de 1000 imagenes. La contaminacion del sistema de impresion Oce VP6000, que alteraba la capacidad de revelado, se observo con el toner que comprendfa cera de girasol despues de la impresion de 100 a 350 imagenes.

En esta memoria se describen realizaciones detalladas de la presente invencion; sin embargo, se ha de entender 5 que las realizaciones descritas son meramente ejemplares de la invencion, que puede ser materializada de diversas formas. Por lo tanto, los detalles estructurales y funcionales espedficos descritos en esta memoria no han de ser interpretados como restrictivos sino meramente como una base para las reivindicaciones y como una base representativa para ensenar a un experto en la tecnica a emplear de distintas maneras la presente invencion en una estructura implfcita y apropiadamente detallada.

10 Ademas, los terminos y frases empleados en esta memoria no han de ser considerados restrictivos; mas bien,

proporcionan una descripcion comprensible de la invencion. Los terminos "un" y "una", como se emplean en esta memoria, se definen como uno o mas de uno. El termino "pluralidad", como se emplea en esta memoria, se define como dos o mas de dos. El termino "otro", como se emplea en esta memoria, se define como al menos un segundo o mas. Las expresiones "que incluye" y/o "que tiene", como se emplean en esta memoria, se definen como "que 15 comprende" (es decir, un lenguaje abierto). El termino "copulado", como se emplea en esta memoria, se define como

conectado, aunque no necesariamente de forma directa.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

REIVINDICACIONES

1. Un toner para revelar una imagen de toner, toner que comprende:

(i) una resina aglutinante;

(ii) un componente inorganico, siendo el componente inorganico un pigmento magnetico; y

(iii) una cera, finamente dispersa en la resina aglutinante, siendo dicha cera una cera de polialquileno oxidada que tiene un mdice de acidez de 5 mg de KOH/g a 50 mg de KOH/g, y teniendo dicha cera una transicion de fusion, en donde el lfmite inferior de temperature de dicha transicion de fusion de la cera, que es la temperature a la cual se ha fundido a lo sumo una fraccion del 10% de la cera solida, esta entre 1l0°C y 140°C en el momento de la elevacion de temperatura en un termograma por DSC medido a una velocidad de calentamiento de 10°Cmin-1 de acuerdo con la norma ASTM D3418 utilizando un calonmetro diferencial de barrido.
2. El toner segun la Reivindicacion 1, en donde dicha transicion de fusion de la cera tiene un lfmite superior de temperatura de a lo sumo 140°C en el momento de la elevacion de temperatura en el termograma por DSC medido utilizando un calonmetro diferencial de barrido.
3. El toner segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la viscosidad de la cera esta en el intervalo de 1 Pa s a 10 Pa s a 140°C.
4. El toner segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la cera es una cera de polietileno oxidada que tiene un pico de fusion en el intervalo de temperaturas de 120°C a 135°C en el momento de la elevacion de temperatura en el termograma por DSC medido utilizando un calonmetro diferencial de barrido, teniendo dicha cera una polidispersidad D inferior a aproximadamente 3,5.
5. El toner segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la resina aglutinante tiene un mdice de acidez de 5 mg de KOH/g a 30 mg de KOH/g.
6. El toner segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde una dispersion de la cera en la resina aglutinante presenta partmulas con un diametro medio numerico en el intervalo de 0,2 pm a 3 pm.
7. El toner segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la cera tiene, en dicho intervalo de transicion de fusion, una entalpfa endotermica de al menos 200 J/g en el momento de la elevacion de temperatura en el termograma por DSC medido utilizando un calonmetro diferencial de barrido.
8. El toner segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo el componente inorganico un componente magnetico, en donde la cantidad de cera es de 1% en peso a 10% en peso con respecto al peso total del toner, y la cantidad del componente magnetico es de 30% en peso a 70% en peso con respecto al peso total del toner, siendo preferiblemente la cantidad de componente magnetico de 40% en peso a 60% en peso con respecto al peso total del toner.
9. Uso de un toner segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes en un sistema de impresion.
10. Uso de un toner segun cualquiera de las Reivindicaciones 1-8 en un sistema de impresion aplicando un procedimiento de dos operaciones para transferir el toner a un medio receptor de imagenes.
11. Uso de un toner segun cualquiera de las Reivindicaciones 1-8 en un sistema de impresion, sistema de impresion que comprende:

(A) un medio de revelado configurado para revelar en funcionamiento una imagen de toner, y

(B) un medio soportador de imagenes intermedio configurado para transferir en funcionamiento el toner desde el medio de revelado hasta el medio soportador de imagenes intermedio en una primera zona de transferencia a una temperatura en el intervalo de 20°C a 60°C y para transferir el toner desde el medio soportador de imagenes intermedio hasta un medio receptor de imagenes en una segunda zona de transferencia a una temperatura en el intervalo de 80°C a 110°C.
12. Un metodo para producir un toner, que comprende las operaciones:

(i) seleccionar una resina aglutinante;

(ii) seleccionar un componente inorganico, siendo el componente inorganico un pigmento magnetico;

(iii) seleccionar una cera, siendo dicha cera una cera de polialquileno oxidada que tiene un mdice de acidez de 5 mg de KOH/g a 50 mg de KOH/g, y teniendo la cera una transicion de fusion en el intervalo de temperaturas de

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110°C a 140°C en el momento de la elevacion de temperatura en el termograma por DSC medido a una velocidad de calentamiento de 10°Cmin-1 de acuerdo con la norma ASTM D3418 utilizando un calonmetro diferencial de barrido, en donde el lfmite inferior de temperatura de dicha transicion de fusion de la cera, que es la temperatura a la cual se ha fundido a lo sumo una fraccion del 10% de la cera solida, es al menos 110°C o mas;

(iv) mezclar el componente magnetico y la resina aglutinante en un proceso de amasadura de masa fundida a una temperatura superior a 80°C de modo que se disperse el componente magnetico en la resina aglutinante, teniendo las partfculas de dicha dispersion de componente magnetico un diametro medio numerico inferior a 5 pm, mas preferiblemente inferior a 2 pm; y

(v) mezclar la cera y la resina aglutinante en un proceso de amasadura de masa fundida en un intervalo de temperaturas de masa fundida de entre 110°C y 140°C, de modo que la cera resulte finamente dispersa en la resina aglutinante.
13. El metodo para producir el toner segun la Reivindicacion 12, en donde la operacion (v) de mezclamiento de la cera con la resina aglutinante se lleva a cabo una vez que el componente magnetico se ha mezclado con la resina aglutinante en la operacion (iv).
14. El metodo para producir el toner segun la Reivindicacion 12 o 13, en donde la operacion (iv) de mezclamiento del componente magnetico y la resina aglutinante se lleva a cabo a una temperatura menor que la de la operacion (v) de mezclamiento de la cera con la resina aglutinante.