DE102011004189A1

DE102011004189A1 - Tonerzusammensetzung und Verfahren

Info

Publication number: DE102011004189A1
Application number: DE102011004189A
Authority: DE
Inventors: Edward G. Zwartz; Ke Zhou; Karen A. Moffat; Cuong Vong
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2011-09-08
Anticipated expiration: 2031-02-17
Also published as: GB201102952D0; GB2478399B; GB2478399A9; US8221951B2; JP5775329B2; DE102011004189B4; CN102193351A; US20110217645A1; KR101639824B1; KR20110101082A; CN102193351B; GB2478399A; JP2011186460A

Abstract

Ein Toner und ein Verfahren zur Herstellung eines Toners, der ein amorphes Harz, ein kristallines Harz und einen Cyaninfarbstoff umfasst. Der Cyaninfarbstoff verbessert die Hitzekohäsion ohne sich negativ auf die anderen wünschenswerten Eigenschaften auszuwirken.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft ultra niedrig schmelzende (ULM) Tonerzusammensetzungen mit verbesserter Hitzekohäsion, Verfahren zur Herstellung solcher Tonerzusammensetzungen und Verfahren zur Erzeugung von Bildern mit solchen Tonerzusammensetzungen.
STAND DER TECHNIK
ULM-Toner haben gegenüber gebräuchlichen Toner zahlreiche Vorteile. Besonders maßgeblich ist, dass ULM-Toner bei sehr tiefen Temperaturen schmelzen und so ein Tonersystem bieten, das relativ geringe Ansprüche an Energie stellt.
Gebräuchliche ULM-Toner umfassen in der Regel sowohl ein amorphes als auch ein kristallines Harz. Diese Kombination führt jedoch typischerweise zu einer schlechten Hitzekohäsion aufgrund des Erweichens des amorphen Harzes durch das kristalline Harz. Die anhängige US-Patentanmeldung der Anmeldenummer 2009/0220882 beschreibt einen Tonerpartikel, der konzipiert wurde, um dieses Problem durch die Verwendung eines Kern-Schale-Ansatzes zu überwinden, wobei die Schale nur das amorphe Harz umfasst. Jedoch muss die Tonerblockierung weiter verbessert werden, aufgrund des Herausragens von kristallinem Material aus der Toneroberfläche.
ZUSAMMENFASSUNG
Beispielhafte Toner bieten bei Erfüllung der Anforderungen von typischen Druckverfahren eine überlegene Druckqualität. Die vorliegende Offenbarung hat in Ausführungsformen diese verschiedenen Anforderungen und Probleme zum Gegenstand und schafft einen Toner, der ein amorphes Harz, ein kristallines Harz und einen Cyaninfarbstoff umfasst, Verfahren zur Herstellung solcher Toner und Verfahren zum Erzeugen von Bildern mit solchen Toner. Der Cyaninfarbstoff verbessert die Hitzekohäsion ohne sich negativ auf die anderen wünschenswerten Eigenschaften auszuwirken. Zum Beispiel weist der resultierende Toner ein akzeptables Aufladungsverhalten und Blockieren auf.
Diese und weitere Verbesserungen werden durch die hierin in Ausführungsformen beschriebenen Zusammensetzungen und Verfahren erreicht.
AUSFÜHRUNGSFORMEN
In dieser Patentschrift und den folgenden Ansprüchen umfassen Singularformen wie z. B. „ein”, „eine” und „der, die das” die Pluralformen, sofern der Inhalt nicht eindeutig etwas anderes besagt. Alle hierin offenbarten Bereiche umfassen, sofern nicht spezifisch angegeben, alle Endpunkte und Zwischenwerte. Zudem kann auf eine Anzahl an Begriffen Bezug genommen werden, die wie folgt definiert sein sollen:
Der Begriff „funktionelle Gruppe” bezieht sich zum Beispiel auf eine Gruppe von Atomen, die auf eine Weise angeordnet sind, welche die chemischen Eigenschaften der Gruppe und des Moleküls, an das sie gebunden sind, bestimmt. Beispiele für funktionelle Gruppen umfassen Halogenatome, Hydroxylgruppen, Carbonsäuregruppen und dergleichen.
„Optional” oder „gegebenenfalls” bezieht sich zum Beispiel auf Fälle, in denen ein nachfolgend beschriebener Umstand auftreten kann oder nicht, und umfasst somit Fälle, in denen der Umstand auftritt, und Fälle, in denen der Umstand nicht auftritt.
Die Begriffe „ein oder mehr(ere)” und „mindestens ein” beziehen sich zum Beispiel auf Fälle, in denen einer der nachfolgend beschriebenen Umstände auftritt, und auf Fälle, in denen mehr als einer der nachfolgend beschriebenen Umstände auftritt.
HARZE UND POLYMERE
In Ausführungsformen können verschiedene Toner, wie z. B. Styrol-Acrylat-Toner, UV-härtbare Toner und Polyestertoner, hergestellt werden, die einen Cyaninfarbstoff umfassen. So umfassen die Tonerpartikel mindestens ein Harz oder eine Mischung aus zwei oder mehr Harzen, zum Beispiel können die Tonerpartikel ein Styrolharz, ein UV-härtbares Harz und/oder ein Polyesterharz umfassen.
Styrolharze und -polymere sind im Fachgebiet wohlbekannt. In Ausführungsformen können spezifische Styrolharze zum Beispiel styrolbasierte Monomere sein, die Monomere auf Styrol-Acrylat-Basis umfassen. Erläuternde Beispiele für solche Harze können zum Beispiel in den US-Patenten Nr. 5,853,943 , 5,922,501 und 5,928,829 gefunden werden.
UV-härtbare Harze sind im Fachgebiet wohlbekannt. In Ausführungsformen können UV-härtbare Harze ungesättigte Polymere sein, die in der Gegenwart einer aktivierenden Strahlung wie z. B. Ultraviolettlicht und einem geeigneten Photoinitiator vernetzt werden können. Erläuternde Beispiele solcher Harze können zum Beispiel in der anhängigen US-Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 2008/0199797 gefunden werden, deren gesamte Offenbarung durch Bezugnahme hier aufgenommen wird.
Polyesterharze sind ebenfalls im Fachgebiet wohlbekannt. Das spezifische Polyesterharz oder die Harze, die für die vorliegende Offenbarung ausgewählt werden, umfassen zum Beispiel ungesättigte Polyester und/oder deren Derivate, Polyimidharze, verzweigte Polyimidharze und beliebige der verschiedenen Polyester wie z. B. kristalline Polyester, amorphe Polyester oder Mischungen davon. So können die Tonerpartikel zum Beispiel aus kristallinen Polyesterharzen, amorphen Polyesterharzen oder Mischungen aus zwei oder mehr Polyesterharzen bestehen, wobei ein oder mehrere Polyester kristallin sind und ein oder mehrere Polyester amorph sind. Erläuternde Beispiele für solche Harze können zum Beispiel in den US-Patenten Nr. 6,593,049 , 6,756,176 und 6,830,860 gefunden werden.
Das Harz kann ein Polyesterharz sein, das durch Reaktion eines Diols mit einer Dicarbonsäure in Gegenwart eines Katalysators gebildet wird. Geeignete organische Diole zur Bildung eines kristallinen Polyesters umfassen aliphatische Diole mit von etwa 2 bis etwa 36 Kohlenstoffatomen, wie z. B. 1,2-Ethandiol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,7-Heptandiol, 1,8-Octandiol, 1,9-Nonandiol, 1,10-Decandiol, 1,12-Dodecandiol, Ethylenglykol, Kombinationen davon und dergleichen. Das aliphatische Diol kann in einer Menge von zum Beispiel etwa 40 bis etwa 60 Mol-%, wie zum Beispiel von 42 bis etwa 55 Mol-% oder von etwa 45 bis etwa 53 Mol-% des Harzes gewählt werden.
Beispiele für organische Dicarbonsäuren oder Diester, die für die Herstellung der kristallinen Harze ausgewählt werden, umfassen Oxalsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Dodecandisäure, Sebacensäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Naphthalin-2,6-dicarbonsäure, Naphthalin-2,7-dicarbonsäure, Cyclohexandicarbonsäure, Malonsäure und Mesaconsäure, einen Diester oder ein Anhydrid davon sowie Kombinationen davon. Die organische Dicarbonsäure kann in einer Menge von zum Beispiel etwa 40 bis etwa 60 Mol-%, wie zum Beispiel von 42 bis etwa 55 Mol-% oder von etwa 45 bis etwa 53 Mol-% gewählt werden.
Beispiele für kristalline Harze umfassen Polyester, Polyamide, Polyimide, Polyolefine, Polyethylen, Polybutylen, Polyisobutyrat, Ethylen-Propylen-Copolymere, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Polypropylen, Mischungen davon und dergleichen. Spezifische kristalline Harze können auf Polyester basieren, wie z. B. Poly(ethylenadipat), Poly(propylenadipat), Poly(butylenadipat), Poly(pentylenadipat), Poly(hexylenadipat), Poly(octylenadipat), Poly(ethylensuccinat), Poly(propylensuccinat), Po1y(butylensuccinat), Poly(pentylensuccinat), Poly(hexylensuccinat), Poly(octylensuccinat), Poly(ethylensebacat), Poly(propylensebacat), Poly(butylensebacat), Poly(pentylensebacat), Poly(hexylensebacat), Poly(octylensebacat), Alkalicopoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(ethylenadipat), Poly(decylensebacat), Poly(decylendecanoat), Poly(ethylendecanoat), Poly(ethylendodecanoat), Poly(nonylensebacat), Poly(nonylendecanoat), Copoly(ethylenfumarat)-copoly(ethylensebacat), Copoly(ethylenfumarat)-copoly(ethylendecanoat) und Copoly(ethylenfumarat)-copoly(ethylendodecanoat) sowie Kombinationen davon.
Das kristalline Harz kann zum Beispiel in einer Menge von etwa 5 bis etwa 50 Gew.-% der Tonerkomponenten, wie zum Beispiel von etwa 10 bis etwa 35 Gew.-% der Tonerkomponenten vorhanden sein. Das kristalline Harz kann verschiedene Schmelzpunkte aufweisen, zum Beispiel von etwa 30°C bis etwa 120°C, wie z. B. von etwa 50°C bis etwa 90°C. Das kristalline Harz kann ein mittels Gel-Permeationschromatographie (GPC) gemessenes, zahlengemitteltes Molekulargewicht (M_n) von zum Beispiel etwa 1.000 bis etwa 50.000, wie z. B. von etwa 2.000 bis etwa 25.000 und ein mittels GPC unter Verwendung von Polystyrolstandards bestimmtes, gewichtsgemitteltes Molekulargewicht (M_w) von zum Beispiel etwa 2.000 bis etwa 100.000, in Ausführungsformen von etwa 3.000 bis etwa 80.000 aufweisen. Die Molekulargewichtsverteilung (M_w/M_n) des kristallinen Harzes kann zum Beispiel von etwa 2 bis etwa 6, wie z. B. von etwa 3 bis etwa 4 betragen.
Beispiele für Dicarbonsäuren oder Diester, die für die Herstellung von amorphen Polyester ausgewählt werden, umfassen Dicarbonsäuren oder Diester wie z. B. Terephthalsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Bernsteinsäure, Itaconsäure, Bernsteinsäure, Bernsteinsäureanhydrid, Dodecylbernsteinsäure, Dodecylbernsteinsäureanhydrid, Glutarsäure, Glutarsäureanhydrid, Adipinsäure, Pimelinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure, Dodecandisäure, Dimethylterephthalat, Diethylterephthalat, Dimethylisophthalat, Diethylisophthalat, Dimethylphthalat, Phthalsäureanhydrid, Diethylphthalat, Dimethylsuccinat, Dimethylfumarat, Dimethylmaleat, Dimethylglutarat, Dimethyladipat, Dimethyldodecylsuccinat sowie Kombinationen davon. Die organische Dicarbonsäure oder der Diester können zum Beispiel in einer Menge von etwa 40 bis etwa 60 Mol-% des Harzes, wie z. B. von etwa 42 bis etwa 55 Mol-% des Harzes, in Ausführungsformen von etwa 45 bis etwa 53 Mol-% des Harzes vorhanden sein.
Beispiele für Diole, die bei der Erzeugung der amorphen Polyester verwendet werden, umfassen 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 1,2-Butandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, Pentandiol, Hexandiol, 2,2-Dimethylpropandiol, 2,2,3-Trimethylhexandiol, Heptandiol, Dodecandiol, Bis(hydroxyethyl)-bisphenol A, Bis(2-hydroxypropyl)-bisphenol A, 1,4-Cyclohexandimethanol, 1,3-Cyclohexandimethanol, Xyloldimethanol, Cyclohexandiol, Diethylenglykol, Bis(2-hydroxyethyl)oxid, Dipropylenglykol, Dibutylen sowie Kombinationen davon. Die Menge an gewähltem, anorganischem Diol kann variiert werden und es kann zum Beispiel in einer Menge von etwa 40 bis etwa 60 Mol-% des Harzes, wie z. B. von etwa 42 bis etwa 55 Mol-% des Harzes, in Ausführungsformen von etwa 45 bis etwa 53 Mol-% des Harzes vorhanden sein.
Polykondensationskatalysatoren, die bei der Bildung von entweder kristallinen oder amorphen Polyester eingesetzt werden können, umfassen Tetraalkyltitanate wie z. B. Titan(IV)butoxid oder Titan(IV)isopropoxid, Dialkylzinnoxide wie z. B. Dibutylzinnoxid, Tetraalkylzinnverbindungen wie z. B. Dibutylzinndilaurat und Dialkylzinnoxid-hydroxide wie z. B. Butylzinnoxid-hydroxid, Aluminiumalkoxide, Alkylzink, Dialkylzink, Zinkoxid, Zinn(II)-oxid oder Kombinationen davon. Solche Katalysatoren können in Mengen von zum Beispiel etwa 0,001 Mol-% bis etwa 0,55 Mol-% eingesetzt werden, basierend auf der für die Erzeugung des Polyesterharzes verwendeten Ausgangsdicarbonsäure bzw. dem Ausgangsdiester.
Geeignete amorphe Harze umfassen Polyester, Polyamide, Polyimide, Polyolefine, Polyethylen, Polybutylen, Polyisobutyrat, Ethylen-Propylen-Copolymere, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Polypropylen, Kombinationen davon und dergleichen. Beispiele für amorphe Harze umfassen Poly(styrol-acrylat)harze, die zu zum Beispiel etwa 10% bis etwa 70% vernetzt sind, Poly(styrol-acrylat)harze, Poly(styrol-methacrylat)harze, vernetzte Poly(styrol-methacrylat)harze, Poly(styrol-butadien)harze, vernetzte Poly(styrol-butadien)harze, alkalisulfonierte Polyesterharze, verzweigte alkalisulfonierte Polyesterharze, alkalisulfonierte Polyimidharze, verzweigte alkalisulfonierte Polyimidharze, alkalisulfonierte Poly(styrol-acrylat)harze, vernetzte alkalisulfonierte Poly(styrol-acrylat)harze, Poly(styrol-methacrylat)harze, vernetzte alkalisulfonierte Poly(styrol-methacrylat)harze, alkalisulfonierte Poly(styrol-butadien)harze und vernetzte alkalisulfonierte Polystyrol-butadien)harze. Es können alkalisulfonierte Polyesterharze verwendet werden, wie z. B. die Metall- oder Alkalisalze von Copoly(ethylenterephthalat)-copoly(ethylen-5-sulfoisophthalat), Copoly(propylenterephthalat)-copoly(propylen-5-sulfoisophthalat), Copoly(diethylenterephthalat)-copoly(diethylen-5-sulfoisophthalat), Copoly(propylendiethylenterephthalat)-copoly(propylendiethylen-5-sulfoisophthalat), Copoly(propylenbutylenterephthalat)-copoly(propylenbutylen-5-sulfoisophthalat) und Copoly(propoxyliertes Bisphenol-A-fumarat)-copoly(propoxyliertes Bisphenol A-5-sulfoisophthalat).
Beispiele für weitere geeignete Latexharze oder Polymere umfassen Poly(styrol-butadien), Poly(methylstyrol-butadien), Poly(methylmethacrylat-butadien), Poly(ethylmethacrylat-butadien), Poly(propylmethacrylat-butadien), Poly(butylmethacrylat-butadien), Poly(methylacrylat-butadien), Poly(ethylacrylat-butadien), Poly(propylacrylat-butadien), Poly(butylacrylat-butadien), Poly(styrol-isopren), Poly(methylstyrol-isopren), Poly(methylmethacrylat-isopren), Poly(ethylmethacrylat-isopren), Poly(propylmethacrylat-isopren), Poly(butylmethacrylat-isopren), Poly(methylacrylat-isopren), Poly(ethylacrylat-isopren), Poly(propylacrylat-isopren), Poly(butylacrylat-isopren), Poly(styrol-propylacrylat), Poly(styrol-butylacrylat), Poly(styrol-butadien-acrylsäure), Poly(styrol-butadien-methacrylsäure), Poly(styrol-butadien-acrylnitril-acrylsäure), Poly(styrol-butylacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-butylacrylat-methacrylsäure), Poly(styrol-butylacrylat-acrylnitril) und Poly(styrol-butylacrylat-acrylnitril-acrylsäure) sowie Kombinationen davon. Die Polymere können Block-, zufällige oder alternierende Copolymere sein.
Als Latexharz kann ein ungesättigtes Polyesterharz verwendet werden. Beispiele für solche Harze umfassen solche, die im US-Patent Nr. 6,063,827 beschrieben sind. Beispielhafte ungesättigte Polyesterharze umfassen Poly(propoxyliertes Bisphenol-co-fumarat), Poly(ethoxyliertes Bisphenol-co-fumarat), Poly(butyloxyliertes Bisphenol-co-fumarat), Poly(co-propoxyliertes Bisphenol-co-ethoxyliertes Bisphenol-co-fumarat), Poly(1,2-propylen-fumarat), Poly(propoxyliertes Bisphenol-co-maleat), Poly(ethoxyliertes Bisphenol-co-maleat), Poly(butyloxyliertes Bisphenol-co-maleat), Poly(co-propoxyliertes Bisphenol-co-ethoxyliertes Bisphenol-co-maleat), Poly(1,2-propylen-maleat), Poly(propoxyliertes Bisphenol-co-itaconat), Poly(ethoxyliertes Bisphenol-co-itaconat), Poly(butyloxyliertes Bisphenol-co-itaconat), Poly(co-propoxyliertes Bisphenol-co-ethoxyliertes Bisphenol-co-itaconat), Poly(1,2-propylen-itaconat) sowie Kombinationen davon, sind aber nicht darauf beschränkt.
Ein geeignetes, amorphes Polyesterharz kann ein Poly(propoxyliertes Bisphenol-A-co-fumarat)-Harz mit der folgenden Formel (I) sein:
in der m von etwa 5 bis etwa 1000 sein kann.
Ein Beispiel für ein lineares propoxyliertes Bisphenol-A-fumarat-Harz, das als ein Latexharz verwendet werden kann, ist unter dem Handelsnamen SPARII von Resana S/A Industrias Quimicas, Sao Paulo, Brasilien erhältlich. Weitere propoxylierte Bisphenol-A-fumarat-Harze, die kommerziell erhältlich sind, umfassen GTUF und FPESL-2 von der Kao Corporation, Japan, und EM181635 von Reichhold, Research Triangle Park, North Carolina, USA, und dergleichen. Weitere geeignete amorphe Harze umfassen solche, die im US-Patent Nr. 7,235,337 beschrieben sind.
Geeignete kristalline Harze umfassen solche, die in den US-Patenten Nr. 7,329,476 und 7,510,811 beschrieben sind, wobei deren jeweilige Offenbarungen durch Nennung in ihrer Gesamtheit hier aufgenommen sind. Ein geeignetes kristallines Harz kann aus Ethylenglykol und einer Mischung aus Dodecandisäure- und Fumarsäure-Comonomeren mit der folgenden Formel bestehen:
in der b von etwa 5 bis etwa 2000 ist und d von etwa 5 bis etwa 2000 ist.
Es können ein, zwei oder mehr Tonerharze/Polymere verwendet werden. In Ausführungsformen, in denen zwei oder mehr Tonerharze verwendet werden, können die Tonerharze in einem beliebigen, geeigneten Verhältnis (z. B. Gewichtsverhältnis) vorliegen, wie zum Beispiel von etwa 10% erstes Harz/90% zweites Harz bis etwa 90% erstes Harz/10% zweites Harz. Ein im Kern verwendetes amorphes Harz kann linear sein.
Das Harz kann mittels Emulsionspolymerisationsverfahren gebildet werden oder es kann ein vorgefertigtes Harz sein.
CYANINFARBSTOFFE
Die Toner können mindestens einen Cyaninfarbstoff oder eine Mischung aus zwei oder mehr Cyaninfarbstoffen umfassen. Der Cyaninfarbstoff kann in den Tonerpartikeln gleichmäßig verteilt vorliegen. Der Cyaninfarbstoff dient zur Verbesserung der Hitzekohäsion und kann gegebenenfalls auch als ein IR-Absorptionsmittel dienen.
Es kann ein beliebiger Cyaninfarbstoff verwendet werden. Cyaninfarbstoffe umfassen Streptocyanine mit der Formel R₂N⁺=CH[CH=CH]_n-NR₂, Hemicyanine mit der Formel Aryl=N⁺=CH[CH=CH]_n-NR₂, und geschlossene Cyanine mit der Formel Aryl=N^±=CH[CH=CH]_n-N=Aryl; wobei n eine ganze Zahl von etwa 1 bis etwa 6 ist, R₂ eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe mit von etwa 1 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen ist und Aryl eine substituierte oder unsubstituierte Arylgruppe ist.
Es können Cy3- und Cy5-Farbstoffe verwendet werden. Cy3-Farbstoffe werden maximal bei etwa 550 nm angeregt und emittieren maximal bei etwa 570 nm. Cy5-Farbstoffe werden maximal bei etwa 649 nm angeregt und emittieren maximal bei etwa 670 nm. Diese Farbstoffe werden durch die folgenden allgemeinen Formeln (III) und (IV) dargestellt:
wobei jede R-Gruppe unabhängig voneinander für eine kurze aliphatische Kette steht, von denen eine oder beide reaktive Einheiten wie z. B. N-Hydroxysuccinimid oder Maleinsäureimid sein können.
Weitere erläuternde Cyaninfarbstoffe umfassen solche mit der folgenden Formel (V):
in der:
R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇ und R₈ jeweils unabhängig von einander aus der folgenden Gruppe ausgewählt werden, die besteht aus: Wasserstoff, C₁-C₆-Alkylgruppen, einer C₀-C₄-Alkylgruppe mit einem hydrophilen Substituenten, der aus der Gruppe bestehend aus einem Sulfonat, Carboxylat, Hydroxyl, substituierten Aminen und quartären Aminen ausgewählt wird, sodass mindestens eines von R₁-R₁₈, R₉' und R₁₀' die C₀-C₄-Alkylgruppe mit dem hydrophilen Substituenten ist;
Y₁ und Y₂ jeweils unabhängig voneinander aus der folgenden Gruppe ausgewählt sind, die besteht aus: einem Kohlenstoffatom, Sauerstoffatom, Stickstoffatom, Schwefel, und den Gruppen -S-C-, -N=C-, -O-C-, -C-C-, und dergleichen, wobei die Atome oder Gruppen des Weiteren mit einem C₁-C₆-Alkyl- oder einem mit einem Heteroatom substituierten C₁-C₆-Alkyl substituiert sein können, wobei das Heteroatom O, N oder S ist;
R₁₁ und R₁₂ jeweils unabhängig voneinander aus einer Gruppe bestehend aus R₁₄ H, R₁₄ SH und R₁₄ OH ausgewählt werden; wobei R₁₄ aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: C₃-C₃₀-Alkyl und Phenyl, Hydroxyl, Sulfonyl oder Halogenatom oder ein mit Heteroatom substituiertes Phenyl aufweisenden C₃-C₃₀-Alkyl; und
L aus einer Gruppe ausgewählt wird, die besteht aus: Methin, einer Methingruppe mit einer substituierenden C₁-C₃₀-Alkylgruppe und einer Methingruppe mit einer substituierten C₁-C₃₀-Alkylgruppe mit einem Phenyl, Hydroxyl, Sulfonyl, einem Halogenatom, einem Heteroatom substituiertem Phenyl oder einem C₁-C₄-Alkoxyl; wobei n 1, 2 oder 3 oder mehr ist, als aktiver Wirkstoff zusammen mit der Anleitung zur Verwendung desselben als ein Farbstoff oder Hapten.
Insbesondere umfassen erläuternde Cyaninfarbstoffe solche mit der folgenden Formel (VI):
in der:
n 0, 1 oder 2 ist;
R₁ und R₃ unabhängig voneinander substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppen mit von etwa 1 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen sind, wie z. B. Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl und dergleichen;
R₂ aus der Gruppe bestehend aus einem Halogen, einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis etwa 18 Kohlenstoffatomen, einer ein Heteroatom enthaltenden Gruppe wie z. B. Thienyl- oder Aminogruppen ausgewählt ist;
X ein geeignetes Gegenion sein kann, wie z. B. BF₄ ^–, Cl^–, ClO₄ ^–, Br^–, I^–, und dergleichen; und
die cyclischen Gruppen (substituiert oder unsubstituiert) an den beiden Enden etwa 4 bis etwa 28 Kohlenstoffatome umfassen.
Beispiele für Cyaninfarbstoffe umfassen:
1-Butyl-2-(2-[3-[2-(1-butyl-1H-benzo[cd]indol-2-yliden)ethyliden]-2-phenylcyclopent-1-enyl]vinyl)benzo[cd]indolium-tetrafluorborat, das käuflich als S-0813 von der FEW Chemicals GmbH, Deutschland erhältlich ist;
das käuflich als N 2911 von Hayashibara Biochemical Laborstories, Inc., Japan erhältlich ist; und
das käuflich als NK4680 von Hayashibara Biochemical Laboratories, Inc., Japan erhältlich ist.
Der Cyaninfarbstoff kann im Toner in einer beliebigen wirksamen Menge, wie z. B. von etwa 0,01 bis etwa 5 Gew.-% des Toners, wie zum Beispiel von etwa 0,02 bis etwa 3 Gew.-% oder von etwa 0,05 bis etwa 2 Gew.-% oder von etwa 0,1 bis etwa 1 Gew.-% vorhanden sein.
TENSIDE
In Ausführungsformen können ein, zwei oder mehr Tenside verwendet werden, um Emulsionen durch In-Kontakt-Bringen von Harz, Cyaninfarbstoff und/oder weiteren Bestandteilen mit einem oder mehreren Tensiden zu bilden. Die Tenside können aus ionischen Tensiden und nichtionischen Tensiden ausgewählt werden. Der Begriff „ionische Tenside” umfasst anionische Tenside und kationische Tenside. Das Tensid kann in einer Menge von etwa 0,01 bis etwa 5 Gew.-% der Tonerzusammensetzung, wie z. B. von etwa 0,75 bis etwa 4 Gew.-% oder von etwa 1 bis etwa 3 Gew.-% vorhanden sein.
Beispiele für nichtionische Tenside umfassen zum Beispiel Polyacrylsäure, Methalose, Methylcellulose, Ethylcellulose, Propylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyoxyethylencetylether, Polyoxyethylenlaurylether, Polyoxyethylenoctylether, Polyoxyethylenoctylphenylether, Polyoxyethylenoleylether, Polyoxyethylensorbitan-monolaurat, Polyoxyethylenstearylether, Polyoxyethylennonylphenylether, Dialkylphenoxypoly(ethylenoxy)ethanol, erhältlich von Rhone-Poulenc als IGEPAL CA-210^TM, IGEPAL CA-520^TM, IGEPAL CA-720^TM, IGEPAL CO-890^TM, IGEPAL CO-720^TM, IGEPAL CO-290^TM, IGEPAL CA-210^TM, ANTAROX 890^TM sowie ANTAROX 897^TM. Weitere Beispiele umfassen ein Blockcopolymer aus Polyethylenoxid und Polypropylenoxid, einschließlich der als SYN-PERONIC PE/F, wie z. B. SYNPERONIC PE/F 108, käuflich erhältlichen.
Geeignete anionische Tenside umfassen Sulfate und Sulfonate, Natriumdodecylsulfat (SDS), Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumdodecylnaphthalinsulfat, Dialkylbenzolalkylsulfate und Sulfonate, Säuren wie z. B. Abietinsäure, die von Aldrich erhältlich ist, NEOGEN R^TM, NEOGEN SC^TM, erhalten von Daiichi Kogyo Seiyaku, Kombinationen davon, und dergleichen. Weitere geeignete anionische Tenside umfassen in Ausführungsformen DOWFAX^TM 2A1, ein Alkyldiphenyloxid-disulfonat von The Dow Chemical Company, und/oder TAYCA POWER BN2060 von Tayca Corporation (Japan), bei dem es sich um verzweigte Natriumdodecylbenzolsulfonate handelt. Es können Kombinationen dieser Tenside und jedem der vorhergehenden anionischen Tenside verwendet werden.
Beispiele für geeignete kationische Tenside, die üblicherweise positiv geladen sind, umfassen zum Beispiel Alkylbenzyldimethylammoniumchlorid, Dialkylbenzolalkylammoniumchlorid, Lauryltrimethylammoniumchlorid, Alkylbenzylmethylammoniumchlorid, Alkylbenzyldimethylammoniumbromid, Benzalkoniumchlorid, Cetylpyridiniumbromid, C₁₂-, C₁₅-, C₁₇-Trimethylammoniumbromide, Halogenidsalze von quarternisierten Polyoxyethylalkylaminen, Dodecylbenzyltriethylammoniumchlorid, MIRAPOL^TM und ALKAQUAT^TM, erhältlich von Alkaril Chemical Company, SANIZOL^TM (Benzalkoniumchlorid), erhältlich von Kao Chemicals und dergleichen sowie Mischungen davon.
WACHSE
Die Tonerpartikel können ein oder mehrere Wachse umfassen. In diesen Ausführungsformen umfasst die Emulsion Harz- und Wachspartikel in den gewünschten Beladungshöhen, was die Herstellung einer einzigen Harz- und Wachsemulsion anstelle von getrennten Harz- und Wachsemulsionen ermöglicht. Die kombinierte Emulsion ermöglicht die Verringerung der Tensidmenge, die zur Herstellung von getrennten Emulsionen für eine Eingliederung in die Tonerzusammensetzungen erforderlich sind. Dies ist insbesondere dann hilfreich, wenn eine Eingliederung des Wachses in eine Emulsion auf eine andere Weise schwierig wäre. Dennoch kann das Wachs auch separat emulgiert werden, wie z. B. mit einem Harz und separat in die Endprodukte eingebaut werden.
Zusätzlich zu dem Polymerbindemittelharz können die Toner auch ein Wachs enthalten, das entweder eine einzelne Art von Wachs oder eine Mischung aus zwei oder mehreren vorzugsweise verschiedenen Wachsen sein kann. Ein einzelnes Wachs kann zu Tonerformulierungen gegeben werden, um zum Beispiel bestimmte Tonereigenschaften zu verbessern, wie z. B. die Tonerpartikelform, Vorhandensein und Menge von Wachs auf der Tonerpartikeloberfläche, Aufladungs- und/oder Schmelzfixiereigenschaften, Glanz, Ablösen, Offset-Eigenschaften und dergleichen. Alternativ kann eine Kombination von Wachsen zugegeben werden, um die Tonerzusammensetzung mit mehreren Eigenschaften auszustatten.
Geeignete Beispiele für Wachse umfassen Wachse, die aus natürlichen, pflanzlichen Wachsen, natürlichen tierischen Wachsen, Mineralwachsen, synthetischen Wachsen und funktionalisierten Wachsen ausgewählt werden. Beispiele für natürliche pflanzliche Wachse umfassen zum Beispiel Carnaubawachs, Candelillawachs, Reiswachs, Sumachwachs, Jojobaöl, Japanwachs und Myrthenwachs. Beispiele für natürliche tierische Wachse umfassen zum Beispiel Bienenwachs, punisches Wachs, Lanolin, Lackwachs, Schellackwachs und Walrat. Mineralbasierte Wachse umfassen zum Beispiel Paraffinwachs, mikrokristallines Wachs, Montanwachs, Ozokeritwachs, Ceresinwachs, Petrolatumwachs und Erdölwachs. Synthetische Wachse umfassen zum Beispiel Fischer-Tropsch-Wachs, Acrylatwachs, Fettsäureamidwachs, Silikonwachs, Polytetrafluorethylenwachs, Polyethylenwachs, Esterwachse, die aus höheren Fettsäuren und höheren Alkoholen erhalten werden, wie z. B. Stearylstearat und Behenylbehenat, Esterwachse die aus höheren Fettsäuren und einwertigen oder mehrwertigen niederen Alkoholen erhalten werden wie z. B. Butylstearat, Propyloleat, Glyceridmonostearat, Glyceriddistearat, und Pentaerythrittetrabehenat, Esterwachse, die aus höheren Fettsäuren und mehrwertigen Alkoholmultimeren erhalten wurden, wie z. B. Diethylenglykolmonostearat, Diglyceryldistearat, Dipropylenglykoldistearat und Triglyceryltetrastearat, höhere Fettsäureesterwachse mit Sorbitan wie z. B. Sorbitanmonostearat und höhere Fettsäureesterwachse mit Cholesterin wie z. B. Cholesterylstearat, Polypropylenwachs und Mischungen davon.
In einigen Ausführungsformen kann das Wachs aus kommerziell von Allied Chemical und Baker Petrolite erhältlichen Polypropylenen und Polyethylenen (z. B. POLYWAX^TM Polyethylenwachse von Baker Petrolite), von Michelman Inc. und the Daniels Products Company erhältlichen Wachsemulsionen, kommerziell von Eastman Chemical Products, Inc. erhältlichem EPOLENE N-15, VISCOL 550-P, einem Polypropylen mit geringem gewichtsgemitteltem Molekulargewicht, das von Sanyo Kasel K. K. erhältlich ist, sowie ähnlichen Materialien ausgewählt werden. Die kommerziell erhältlichen Polyethylene weisen gewöhnlich ein Molekulargewicht M_w von etwa 500 bis etwa 2.000 auf, wie z. B. von etwa 1.000 bis etwa 1.500, während die verwendeten, kommerziell erhältlichen Polypropylene ein Molekulargewicht von etwa 1.000 bis etwa 10.000 aufweisen. Beispiele für funktionalisierte Wachse umfassen Amine, Amide, Imide, Ester, quartäre Amine, Carbonsäuren oder Acrylpolymeremulsionen, zum Beispiel JONCRYL 74, 89, 130, 537 und 538, die alle von Johnson Diversey, Inc. erhältlich sind, oder chlorierte Polypropylene und Polyethylene, die kommerziell von Allied Chemical, Baker Petrolite Corporation und Johnson Diversey, Inc. erhältlich sind. Die Polyethylen- und Polypropylenzusammensetzungen können aus denen ausgewählt werden, die im Britischen Patent Nr. 1,442,835 dargestellt sind, dessen gesamte Offenbarung durch Bezugnahme hier aufgenommen wird.
Die Toner können das Wachs in einer beliebigen Menge, auf einer Trockenbasis, von zum Beispiel etwa 1 bis etwa 25 Gew.-% des Toners, wie z. B. von etwa 3 bis etwa 15 Gew.-% des Toners enthalten oder von etwa 5 bis etwa 20 Gew.-% des Toners, oder von etwa 5 bis etwa 11 Gew.-% des Toners.
FARBMITTEL
Die Tonerpartikel können auch mindestens ein Farbmittel umfassen. Zum Beispiel umfasst der hierin verwendete Begriff „Farbmittel” oder „Pigmente” Pigmente, Farbstoffe, Pigmentmischungen, Farbstoffmischungen, Pigment- und Farbstoffmischungen und dergleichen. Der Einfachheit halber soll der Begriff „Farbmittel” wie er hierin verwendet wird, solche Farbmittel, Farbstoffe, Pigmente und Mischungen umfassen, sofern er nicht als ein bestimmtes Pigment oder eine andere Farbmittelkomponente spezifiziert ist. Das Farbmittel kann ein Pigment, einen Farbstoff, Mischungen davon, Kohlenstoffschwarz, Magnetit, Schwarz, Cyan, Magenta, Gelb, Rot, Grün, Blau, Braun und Mischungen davon umfassen, und zwar in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 35 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, wie z. B. von etwa 1 bis etwa 25 Gew.-%. Es versteht sich, dass sich basierend auf der vorliegenden Offenbarung weitere nützliche Farbmittel ohne Weiteres ergeben.
Im Allgemeinen umfassen nützliche Farbmittel Paliogen-Violett 5100 und 5890 (BASF), Normandy Magenta RD-2400 (Paul Uhlrich), Permanent Violett VT2645 (Paul Uhlrich), Heliogen-Grün L8730 (BASF), Argyle Green XP-111-S (Paul Uhlrich), Brilliant-Green-Toner GR 0991 (Paul Uhlrich), Lithol Scharlach D3700 (BASF), Toluidin-Rot (Aldrich), Scharlach für Thermoplaste NSD Red (Aldrich), Lithol-Rubin-Toner (Paul Uhlrich), Lithol Scharlach 4440, NBD 3700 (BASF), Bon-Rot C (Dominion Color), Royal Brillant Red RD-8192 (Paul Uhlrich), Oracet-Pink RF (Ciba Geigy), Paliogen-Rot 3340 und 3871K (BASF), Lithol Echtscharlach L4300 (BASF), Heliogen-Blau D6840, D7080, K7090, K6910 und L7020 (BASF), Sudanblau OS (BASF), Neogen-Blau FF4012 (BASF), PV-Echtblau B2G01 (American Hoechst), Irgalit-Blau BCA (Ciba Geigy), Paliogen-Blau 6470 (BASF), Sudan II, III und IV (Matheson, Coleman, Bell), Sudanorange (Aldrich), Sudanorange 220 (BASF), Paliogen-Orange 3040 (BASF), Ortho Orange OR 2673 (Paul Uhlrich), Paliogen-Gelb 152 und 1560 (BASF), Lithol Echtgelb 0991K (BASF), Paliotol-Gelb 1840 (BASF), Novaperm-Gelb FGL (Hoechst), Permanent Yellow YE 0305 (Paul Uhlrich), Lumogen-Gelb D0790 (BASF), Suco-Gelb 1250 (BASF), Suco-Gelb D1355 (BASF), Suco Echtgelb D1165, D1355 und D1351 (BASF), Hostaperm Pink E^TM (Hoechst), Fanal Pink D4830 (BASF), Cinquasia Magenta (DuPont), Paliogen-Schwarz L9984 (BASF), Pigment Black K801 (BASF) und Kohlenstoffschwarz wie z. B. REGAL 330 (Cabot), Kohlenstoffschwarz 5250 und 5750 (Columbian Chemicals) und dergleichen sowie Mischungen davon.
Zusätzliche nützliche Farbmittel umfassen Pigmente in wasserbasierten Dispersionen, wie z. B. solche, die käuflich von Sun Chemical erhältlich sind, zum Beispiel SUNSPERSE BHD 6011X (Blue 15 Type), SUNSPERSE BHD 9312X (Pigment Blue 15 74160), SUNSPERSE BHD 6000X (Pigment Blue 15:3 74160), SUNSPERSE GHD 9600X und GHD 6004X (Pigment Green 7 74260), SUNSPERSE QHD 6040X (Pigment Red 122 73915), SUNSPERSE RHD 9668X (Pigment Red 185 12516), SUNSPERSE RHD 9365X und 9504X (Pigment Red 57 15850:1), SUNSPERSE YHD 6005X (Pigment Yellow 83 21108), FLEXIVERSE YFD 4249 (Pigment Yellow 17 21105), SUNSPERSE YHD 6020X und 6045X (Pigment Yellow 74 11741), SUNSPERSE YHD 600X und 9604X (Pigment Yellow 14 21095), FLEXIVERSE LFD 4343 und LFD 9736 (Pigment Black 7 77226) und dergleichen sowie Mischungen davon. Weitere nützliche wasserbasierte Farbmitteldispersionen umfassen solche, die von Clariant kommerziell erhältlich sind, zum Beispiel Hostafine Gelb GR, Hostafine Schwarz T und Schwarz TS, Hostafine Blau B2G, Hostafine Rubin F6B und Magenta-Trockenpigment wie z. B. Toner Magenta 6BVP2213 und Toner Magenta EO2, die vor der Verwendung in Wasser und/oder Tensid dispergiert werden können.
Weitere nützliche Farbmittel umfassen zum Beispiel Magnetite, wie z. B. Mobay-Magnetite MO8029, MO8060; Kolumbianische Magnetite; MAPICO SCHWARZ und oberflächenbehandelte Magnetite; Pfizer-Magnetite CB4799, CB5300, CB5600, MCX6369; Bayer-Magnetite, BAYFERROX 8600, 8610; Northern-Pigments-Magnetite, NP-604, NP-608; Magnox-Magnetite TMB-100 oder TMB-104 und dergleichen oder Mischungen davon. Spezifische zusätzliche Beispiele für Pigmente umfassen Phthalocyanin HELIOGEN BLAU L6900, D6840, D7080, D7020, PYLAM OIL BLUE, PYLAM OIL YELLOW, PIGMENT BLUE 1, erhältlich von der Paul Uhlich & Company, Inc., PIGMENT VIOLET 1, PIGMENT RED 48, LEMON CHROMS YELLOW DCC 1026, E. D. TOLUIDINE RED und BON RED C, erhältlich von der Dominion Color Corporation, Ltd., Toronto, Ontario, Kanada, NOVAPERM GELB FGL, HOSTAPERM PINK E von Hoechst, und CINQUASIA MAGENTA, erhältlich von E. I. DuPont de Nemours & Company, und dergleichen. Beispiele für Magentafarben umfassen zum Beispiel 2,9-dimethylsubstituierte Chinacridone und im Color Index als CI 60710, CI Dispersed Red 15 identifizierten Anthrachinon-Farbstoff, im Color Index als CI 26050, CI Solvent Red 19 identifizierten Diazofarbstoff und dergleichen oder Mischungen davon. Erläuternde Beispiele für Cyanfarben umfassen Kupfertetra(octadecylsulfonamido)phthalocyanin, im Color Index als CI 74160, CI Pigment Blue aufgeführtes x-Kupferphthalocyanin-Pigment, im Color Index als CI 69810, Special Blue X-2137 identifiziertes Anthrathren-Blau, und dergleichen oder Mischungen davon. Erläuternde Beispiele für Gelb, die ausgewählt werden können, umfassen Diarylid Gelb, 3,3-Dichlorbenzidenacetoacetanilide, ein im Color Index als CI 12700, CI Solvent Yellow 16 identifiziertes Monoazopigment, ein im Color Index als Foron Yellow SE/GLN, Cl Dispersed Yellow 33 identifiziertes Nitrophenylaminsulfonamid, 2,5-Dimethoxy-4-sulfonanilid-phenylazo-4'-chlor-2,5-dimethoxyacetoacetanilid, Yellow 180 sowie Permanent Yellow FGL. Gefärbte Magnetite, wie z. B. Mischungen von MAPICO BLACK^TM, und cyanfarbenen Komponenten können ebenfalls als Pigmente ausgewählt werden.
Das Farbmittel, wie z. B. Kohlenstoffschwarz, das cyanfarbene, magentafarbene und/oder gelbe Farbmittel, wird in einer Menge eingefügt, die ausreicht, um dem Toner die gewünschte Farbe zu verleihen. Im Allgemeinen wird das Pigment oder der Farbstoff in einer Menge im Bereich von etwa 1 bis etwa 35 Gew.-% der Tonerpartikel auf einer Feststoffbasis, wie z. B. von etwa 5 bis etwa 25 Gew.-% oder von etwa 5 bis etwa 15 Gew.-% eingesetzt. Es können jedoch auch Mengen außerhalb dieser Bereiche eingesetzt werden.
KOAGULATIONSMITTEL
Im Emulsion-Aggregation-Verfahren zur Herstellung von Toner der vorliegenden Offenbarung wird mindestens ein Koagulationsmittel eingesetzt, wie z. B. ein Koagulationsmittel mit einem einwertigen Metall, ein Koagulationsmittel mit einem zweiwertigen Metall, einem polyionischen Koagulationsmittel oder dergleichen. Wie hierin verwendet, bezieht sich „polyionisches Koagulationsmittel” auf ein Koagulationsmittel, das ein Salz oder ein Oxid ist, wie z. B. ein Metallsalz oder ein Metalloxid, das aus einer Metallspezies mit einer Valenz von mindestens 3, mindestens 4 oder mindestens 5 gebildet wird. Geeignete Koagulationsmittel umfassen zum Beispiel auf Aluminium basierende Koagulationsmittel wie z. B. Polyaluminiumhalogenide, wie z. B. Polyaluminiumfluorid und Polyaluminiumchlorid (PAC), Polyaluminiumsilikate wie z. B. Polyaluminiumsulfosilikat (PASS), Polyaluminiumhydroxid, Polyaluminiumphosphat, Aluminiumsulfat und dergleichen. Weitere geeignete Koagulationsmittel umfassen Tetraalkyltitanate, Dialkylzinnoxid, Tetraalkylzinnoxidhydroxid, Dialkylzinnoxidhydroxid, Aluminiumalkoxide, Alkylzink, Dialkylzink, Zinkoxide, Zinn(II)-oxid, Dibutylzinnoxid, Dibutylzinnoxidhydroxid, Tetraalkylzinn und dergleichen, sind aber nicht darauf beschränkt. Ist das Koagulationsmittel ein polyionisches Koagulationsmittel, können in dem Koagulationsmittel eine beliebige gewünschte Anzahl an polyionischen Atomen vorhanden sein. Zum Beispiel können geeignete Polyaluminiumverbindungen in Ausführungsformen etwa 2 bis etwa 13, wie z. B. von etwa 3 bis etwa 8 Aluminiumionen in der Verbindung aufweisen.
Solche Koagulationsmittel können während der Partikelaggregation in die Tonerpartikel eingebaut werden. Als solches kann das Koagulatiorismittel in den Tonerpartikeln, außer den externen Zusatzstoffen und auf einer Trockengewichtbasis, in einer Menge von 0 bis etwa 5 Gew.-% der Tonerpartikel, wie z. B. von mehr als 0 bis etwa 3 Gew.-% der Tonerpartikel vorhanden sein.
EMULSION-AGGREGATION-VERFAHREN
Bei der Bildung der Tonerpartikel kann ohne Einschränkung ein beliebiges geeignetes Emulsion-Aggregation-Verfahren eingesetzt und modifiziert werden. Emulsion-Aggregation-Verfahren umfassen im Allgemeinen die Schritte des Emulgierens, Aggregierens, Koaleszierens, Waschens und Trocknens. Patentdokumente der Vereinigten Staaten, die Emulsion-Aggregation-Toner beschreiben, umfassen zum Beispiel die US-Patente Nr. 5,278,020 , 5,290,654 , 5,308,734 , 5,344,738 , 5,346,797 , 5,348,832 , 5,364,729 , 5,366,841 , 5,370,963 , 5,403,693 , 5,405,728 , 5,418,108 , 5,496,676 , 5,501,935 , 5,527,658 , 5,585,215 , 5,650,255 , 5,650,256 , 5,723,253 , 5,744,520 , 5,747,215 , 5,763,133 , 5,766,818 , 5,804,349 , 5,827,633 , 5,840,462 , 5,853,944 , 5,863,698 , 5,869,215 , 5,902,710 , 5,910,387 , 5,916,725 , 5,919,595 , 5,925,488 , 5,977,210 , 6,576,389 , 6,617,092 , 6,627,373 , 6,638,677 , 6,656,657 , 6,656,658 , 6,664,017 , 6,673,505 , 6,730,450 , 6,743,559 , 6,756,176 , 6,780,500 , 6,830,860 und 7,029,817 , sowie die anhängige US-Patentanmeldung der Anmeldenummer 2008/. Diese Arbeitsschritte können modifiziert werden, um den Einbau eines Cyaninfarbstoffs zur Verbesserung der Hitzekohäsion zu erleichtern.
So kann das Emulsion-Aggregation-Verfahren in Ausführungsformen die grundlegenden Verfahrensschritte des Aggregierens einer Emulsion, die ein Polymerbindemittel, einen Cyaninfarbstoff, ein optionales Wachs, ein optionales Farbmittel, ein Tensid und ein optionales Koagulationsmittel umfasst, zur Bildung von aggregierten Partikeln, des Einfrierens des Wachstums der aggregierten Partikel; des Koaleszierens der aggregierten Partikel zur Bildung von koaleszierten Partikeln und dann des Isolierens, gegebenenfalls Waschens und gegebenenfalls Trocknens der Tonerpartikel umfassen.
Emulsionsbildung. Wenn das Harz und der Cyaninfarbstoff ähnliche Löslichkeitsparameter aufweisen, kann zum Lösen von Harz und Cyaninfarbstoff das gleiche Lösungsmittel verwendet werden, um eine homogene Lösung zu erzeugen. Das Harz und der Cyaninfarbstoff können zusammen emulgiert werden. Werden die Harz- und die Cyaninfarbstoffemulsionen jedoch nicht zusammen hergestellt, kann das Harz zu einer hergestellten Cyaninfarbstoffemulsion gegeben werden, der Cyaninfarbstoff kann zu einer hergestellten Harzemulsion gegeben werden oder eine hergestellte Cyaninfarbstoffemulsion kann zu einer hergestellten Harzemulsion gegeben werden. Die Emulsionen können mechanisch oder chemisch emulgiert werden.
Zum Beispiel kann eine Phaseninversionsemulgierung (PIE) eingesetzt werden, wenn sowohl Cyaninfarbstoff als auch das Harz in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst werden. Wasser kann zu dem Lösungsmittel gegeben werden, bis unter Mischen die Trennung von Lösungsmittel und Wasser auftritt. Das Lösungsmittel kann mittels Vakuumdestillation entfernt werden und es resultiert eine Emulsion von Polymer- und Cyaninfarbstoff-Mikrosphären in Wasser. Erläuternde Beispiele für PIE-Verfahren können im US-Patent Nr. 7,029,817 , der anhängigen US-Patentanmeldung der Anmeldenummer 2006/0223934 und der anhängigen US-Patentanmeldung der Anmeldenummer 2008/0236446 gefunden werden.
Die Emulsion kann durch Lösen eines Harzes und/oder eines Cyaninfarbstoffs in einem Lösungsmittel hergestellt werden. Geeignete Lösungsmittel umfassen Alkohole, Ketone, Ester, Ether, chlorierte Lösungsmittel, stickstoffhaltige Lösungsmittel und Mischungen davon. Spezifische Beispiele für geeignete Lösungsmittel umfassen Isopropylalkohol, Aceton, Methylacetat, Methylethylketon, Tetrahydrofuran, Cyclohexanon, Ethylacetat, N,N-Dimethylformamid, Dioctylphthalat, Toluol, Xylol, Benzol, Dimethylsulfoxid sowie Mischungen davon. Das Harz/der Cyaninfarbstoffkann in einem Lösungsmittel bei einer erhöhten Temperatur von etwa 40°C bis etwa 80°C, wie z. B. von etwa 50°C bis etwa 70°C oder von etwa 60°C bis etwa 65°C gelöst werden. Das Harz/der Cyaninfarbstoff kann bei einer Temperatur gelöst werden, die unterhalb des Siedepunkts des Lösungsmittels liegt, wie z. B. etwa 2°C bis etwa 15°C, oder von etwa 5°C bis etwa 10°C unterhalb des Siedepunkts des Lösungsmittels, und bei einer Temperatur, die geringer ist als die Glasübergangstemperatur von Harz/Cyaninfarbstoff.
Nach dem Lösen in einem Lösungsmittel können das gelöste Harz/der gelöste Cyaninfarbstoff in ein Emulsionsmedium gemischt werden, zum Beispiel Wasser, wie z. B. deionisiertes Wasser, das gegebenenfalls ein Stabilisierungsmittel und gegebenenfalls ein Tensid enthält.
Als nächstes wird die Mischung erhitzt, um das Lösungsmittel abzuziehen, und anschließend wird auf Raumtemperatur gekühlt. Das Abziehen des Lösungsmittels kann bei einer beliebigen geeigneten Temperatur oberhalb des Siedepunkts des Lösungsmittels in Wasser, bei der das Lösungsmittel abgezogen wird, durchgeführt werden, wie z. B. von etwa 60°C bis etwa 100°C, von etwa 70°C bis etwa 90°C oder etwa 80°C, obwohl die Temperatur angepasst werden kann. Das Abziehen des Lösungsmittels wird typischerweise unter Vakuum durchgeführt, um die Lösungsmittelaustriebsgeschwindigkeit zu erhöhen. Ein optionales Entschäumungsmittel kann zugegeben werden, um die Schaumerzeugung während des Abziehens des Lösungsmittels zu vermindern.
Nach dem Lösungsmittelabziehschritt kann die Harz-/Cyaninfarbstoffemulsion einen mittleren Partikeldurchmesser im Bereich von etwa 50 nm bis etwa 600 nm aufweisen, wie z. B. von etwa 100 nm bis etwa 300 nm, gemessen mit einem Partikelgrößenanalysator MICROTRAC UPA150 von Honeywell.
Eine Emulsion kann hergestellt werden, indem eine Mischung aus einem oder mehreren eines gegebenenfalls nichtionischen Tensids, wie z. B. Polyethylenglykol oder Polyoxyethylenglykolnonylphenylether, einem gegebenenfalls anionischen Tensid, wie z. B. Natriumdodecylsulfonat oder Natriumdodecylbenzolsulfonat, einem Harz und/oder einem Cyaninfarbstoff in Wasser eingerührt wird.
Die resultierenden emulsionsgroßen Harz-/Cyanfarbstoffpartikel können einen volumengemittelten Durchmesser von etwa 20 nm bis etwa 1200 nm aufweisen, wobei insbesondere alle Unterbereiche und individuellen Werte innerhalb des Bereichs von etwa 20 nm bis etwa 1200 nm eingeschlossen sind. Die resultierende Emulsion, die typischerweise etwa 20% bis etwa 60% Feststoffe enthält, kann mit Wasser auf einen Gehalt von 15% Feststoffen verdünnt werden. Zu diesem Zeitpunkt kann ein Cyaninfarbstoff oder ein Harz zu der Emulsion gegeben werden, sofern solch eine Komponente noch nicht vorher zugegeben wurde oder wenn zusätzliche Harze oder Cyaninfarbstoffe wünschenswert sind, die nicht in den oben gebildeten Emulsionsverfahren eingeschlossen waren.
Zu der Emulsion können zusätzliche optionale Zusatzstoffe, wie z. B. zusätzliche Tenside, Farbmittel, Wachse und Koagulationsmittel gegeben werden.
Aggregation.
Die Mischung aus Harz, Cyaninfarbstoff, optionalem Zusatzstoff wird anschließend homogenisiert, zum Beispiel bei etwa 2000 bis etwa 6000 UpM, um statisch gebundene, voraggregierte Partikel zu bilden. Die statisch gebundenen, voraggregierten Partikel werden dann auf eine Aggregationstemperatur erhitzt, die unterhalb der Glasübergangstemperatur des Harzes liegt, um aggregierte Partikel zu bilden. Zum Beispiel können die voraggregierten Partikel auf eine Aggregationstemperatur von etwa 40°C bis etwa 60°C, wie z. B. von etwa 30°C bis etwa 50°C oder von etwa 35°C bis etwa 45°C erhitzt werden. Die Partikel können über einen Zeitraum von zum Beispiel etwa 30 Minuten bis etwa 600 Minuten, wie z. B. von etwa 60 Minuten bis etwa 400 Minuten, oder von etwa 200 Minuten bis etwa 300 Minuten bei der Aggregationstemperatur gehalten werden.
Zu diesem Zeitpunkt kann die Partikelgröße und Verteilung durch eine pH-Werteinstellung „eingefroren” werden und kann gegebenenfalls koalesziert werden, um polymere Tonerpartikel einer kontrollierten Größe mit enger Größenverteilung zu bilden.
Gegebenenfalls kann vor dem Koaleszieren mittels gebräuchlicher Verfahren eine Schale zum Kern hinzugefügt werden. Die Schale kann so aufgebaut sein, dass sie den Cyaninfarbstoff umfasst oder nicht umfasst.
Koaleszenz.
Nach dem Einfrieren des Wachstums der aggregierten Partikel auf die gewünschte Größe können die aggregierten Partikel gegebenenfalls wieder auf eine Koaleszenztemperatur bei oder über der Glasübergangstemperatur des Harzes erhitzt werden, um die aggregierten Partikel zu koaleszierten Partikel zu koaleszieren. Zum Beispiel können die aggregierten Partikel auf eine Koaleszenztemperatur von etwa 60°C bis etwa 100°C, wie z. B. von etwa 70°C bis etwa 90°C oder von etwa 75°C bis etwa 85°C erhitzt werden. Die Partikel können über einen Zeitraum von zum Beispiel etwa 30 Minuten bis etwa 600 Minuten, wie z. B. von etwa 60 Minuten bis etwa 400 Minuten, oder von etwa 200 Minuten bis etwa 300 Minuten bei der Koaleszenztemperatur gehalten werden.
Sobald die Tonerpartikel gebildet sind, können sie mittels beliebiger geeigneter Mittel aus der Reaktionsmischung isoliert werden. Geeignete Isolierungsverfahren umfassen Filtration, Partikelklassierung und dergleichen.
Die gebildeten Tonerpartikel können gegebenenfalls mittels beliebiger, bekannter, gebräuchlicher Mittel gewaschen, getrocknet und/oder klassiert werden. Zum Beispiel können die gebildeten Tonerpartikel unter Verwendung von zum Beispiel Wasser, deionisiertem Wasser oder weiteren geeigneten Materialien gewaschen werden. Die gebildeten Tonerpartikel können auch getrocknet werden, zum Beispiel unter Verwendung eines erhitzten Trockenofens, eines Sprühtrockners, eines Schnelltrockners, einer Trockenpfanne, eines Gefriertrockners oder dergleichen.
Nach einer optionalen Partikelklassierung, Waschen und/oder Trocknen können die polymeren Partikel einer optionalen chemischen Oberflächenbehandlung unterzogen werden. Zum Beispiel können die polymeren Partikel einer beliebigen wünschenswerten Oberflächenbehandlung unterzogen werden, um die chemischen und/oder physikalischen Eigenschafen der Partikel, wie z. B. Hydrophobie, Hydrophilie, Oberflächenladung und dergleichen zu verändern oder auf der Partikeloberfläche vorhandene funktionelle Gruppen zu binden oder zu verändern.
Die Toner-Emulsion-Aggregation-Partikel können so hergestellt werden, dass sie eine geringe Größe (VolD₅₀) aufweisen, zum Beispiel von etwa 3 μm bis etwa 10 μm, von etwa 5,2 μm bis etwa 6 μm oder etwa 5,6 μm.
Aufgrund des Emulsion-Aggregation-Verfahrens weisen die Tonerpartikel eine ausgezeichnete Partikelgrößenverteilung auf, insbesondere im Vergleich zu der gestreuten Verteilung, die durch Mahltechniken hergestellte polymere Partikel im Allgemeinen aufweisen. Die Tonerpartikel können eine obere volumengemittelte geometrische Standardabweichung (GSD_V) im Bereich von etwa 1,15 bis etwa 1,30, wie z. B. von etwa 1,18 bis etwa 1,23 und eine untere zahlengemittelte geometrische Standardabweichung (GSD_N) im Bereich von etwa 1,20 bis etwa 1,40, wie z. B. von etwa 1,20 bis etwa 1,30 aufweisen. Diese GSD-Werte deuten daraufhin, dass die Partikel eine sehr enge Partikelgrößenverteilung aufweisen. Die obere GSD wird aus der Messung des kumulierten Volumenprozent feiner als berechnet und ist das Verhältnis der 84%, die nach Volumen feiner als sind (D84v), zu den 50%, die nach Volumen feiner als sind (D50v); sie wird oftmals als D84/50v wiedergegeben. Die untere GSD wird aus den kumulierten Zahlenprozent feiner als die Messung berechnet und ist das Verhältnis der 50%, die nach Zahl feiner als sind (D50n), zu den 16%, die nach Zahl feiner als sind (D16n); sie wird oftmals als D50/16n wiedergegeben.
Zudem können die Partikel je nach den Verfahrensbedingungen spezifische Formen aufweisen, was in verschiedenen Endproduktanwendungen ein wichtiger Parameter sein kann. So kann auch die Partikelform gesteuert werden. Die Partikel können einen Formfaktor von etwa 105 bis etwa 170, wie z. B. von etwa 110 bis etwa 160, SF1·a aufweisen. Zur Bestimmung der Formfaktoranalyse der Partikel mittels REM und Bildanalyse (image analysis, IA) kann ein Rasterelektronenmikroskop (REM) verwendet werden. Die mittleren Partikelformen werden durch Verwenden der folgenden Gleichung für den Formfaktor (SF1·a) quantifiziert: SF1·a = 100 πd²/(4A), wobei A die Fläche der Partikel ist und d die Hauptachse ist. Ein perfekt rundes oder sphärisches Partikel hat einen Formfaktor von genau 100. Mit zunehmender Unregelmäßigkeit der Form oder mit zunehmender Streckung der Form mit einer höheren Oberfläche nimmt auch der Formfaktor SF1·a zu.
Zusätzlich zur Messung des Formfaktors verwendet eine andere Metrik zur Messung der Partikelrundheit ein FPIA-2100 oder FPIA 3000, das von Sysmex hergestellt wird. Dieses Verfahren quantifiziert die Partikelform schneller. Eine vollständig kreisrunde Kugel weist eine Rundheit von 1,000 auf. In einigen Ausführungsformen weisen die Partikel eine Rundheit von etwa 0,920 bis etwa 0,990, wie z. B. von etwa 0,950 bis etwa 0,985 auf.
Optionale Zusatzstoffe
Die Tonerpartikel können mit weiteren optionalen Zusatzstoffen vermischt werden, je nach Wunsch oder Anforderung. Zum Beispiel können die Tonerpartikel mit Zusatzstoffen zur Fließhilfe vermischt werden, wodurch die Zusatzstoffe auf der Oberfläche der Tonerpartikel vorhanden sein können. Beispiele für diese Zusatzstoffe umfassen Metalloxide wie z. B. Titanoxid, Siliciumoxid, Zinnoxid, Mischungen davon und dergleichen; kolloidale und amorphe Kieselgele wie z. B. AEROSIL^®, Metallsalze und Metallsalze von Fettsäuren, einschließlich Zinkstearat, Aluminiumoxide, Ceroxide sowie Mischungen davon. Jeder dieser externen Zusatzstoffe kann in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 5 Gew.-% des Toners, wie z. B. von etwa 0,25 bis etwa 3 Gew.-% vorhanden sein. Geeignete Zusatzstoffe umfassen solche, die in den US-Patenten Nr. 3,590,000 , 3,800,588 und 6,214,507 beschrieben sind.
Die Toner können eine Empfindlichkeit gegenüber relativer Luftfeuchtigkeit von zum Beispiel etwa 0,5 bis etwa 10, wie z. B. von etwa 0,5 bis etwa 5 aufweisen. Die Empfindlichkeit gegenüber relativer Luftfeuchtigkeit (RH-Empfindlichkeit) ist das Verhältnis der Aufladung des Toners bei Bedingungen mit hoher Luftfeuchtigkeit zur Aufladung bei Bedingungen mit geringer Luftfeuchtigkeit. Das heißt, die RH-Empfindlichkeit ist definiert als Verhältnis von Toneraufladung bei 15% relativer Luftfeuchtigkeit und einer Temperatur von etwa 12°C (hierin als C-Zone bezeichnet) zur Toneraufladung bei 85% relativer Luftfeuchtigkeit und einer Temperatur von etwa 28°C (hierin als A-Zone bezeichnet); so ist die RH-Empfindlichkeit als (C-Zonen-Aufladung)/(A-Zonen-Aufladung) bestimmt. Idealerweise liegt die RH-Empfindlichkeit eines Toners so nahe an 1 wie möglich, was zeigt, dass das Verhalten der Toneraufladung unter den Bedingungen von geringer und hoher Luftfeuchtigkeit das gleiche ist, das heißt, dass das Verhalten der Toneraufladung von der relativen Luftfeuchtigkeit nicht beeinflusst wird.
Toner, die gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurden, weisen ein ausgezeichnetes Verhalten bei Hitzekohäsion/Blockierung auf und ein verbessertes Aufladungsverhalten, wobei Q/m (Tonerladung-zu-Masse-Verhältnis) in A- und C-Zone von etwa –3 bis etwa –60 Mikrocoulomb pro Gramm beträgt, wie z. B. von etwa –4 bis etwa –50 Mikrocoulomb pro Gramm beträgt. Solche Toner können einen Beginn der Hitzekohäsion (HK) von mehr als etwa 50°C aufweisen, wie z. B. mehr als etwa 52°C. Solche Toner weisen eine beträchtlich erhöhte Hitzekohäsion gegenüber entsprechenden Toner auf. Ein entsprechender Toner ist ein Toner, der aus den gleichen oder ähnlichen Komponenten besteht, außer das er keine Cyaninfarbstoffkomponente umfasst. Die erhöhte Hitzekohäsion verbessert das Tonerblockierurigsverhalten. Zum Beispiel weisen Toner mit der Cyaninfarbstoffkomponente der vorliegenden Offenbarung, verglichen mit entsprechenden Tonern ohne Cyaninfarbstoff, ein verbessertes Blockierungsverhalten von etwa 3°C bis etwa 8°C, wie z. B. von etwa 4°C bis etwa 7°C oder von etwa 5°C bis etwa 6°C auf.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Aufladung der Tonerpartikel verstärkt werden, so sind möglicherweise weniger Oberflächenzusatzstoffe erforderlich und die endgültige Toneraufladung kann so höher sein, um die Anforderungen der Maschinenaufladung zu erfüllen.
ENTWICKLER
Die Tonerpartikel können durch Mischen der Tonerpartikel mit Trägerpartikeln zu Entwicklerzusammensetzungen formuliert werden, um eine Zwei-Komponenten-Entwicklerzusammensetzung zu ergeben. Die Tonerkonzentration im Entwickler kann von etwa 1 Gew.-% bis etwa 25 Gew.-% des Gesamtgewichts des Entwicklers, wie z. B. von etwa 2 Gew.-% bis etwa 15 Gew.-% betragen.
Träger.
Beispiele für Trägerpartikel, die zum Mischen mit dem Toner eingesetzt werden können, umfassen solche Partikel, die triboelektrisch eine Ladung mit entgegengesetzter Polarität zu der der Tonerpartikel aufnehmen können. Erläuternde Beispiele für geeignete Trägerpartikel umfassen granuliertes Zirkon, granuliertes Silicium, Glas, Stahl, Nickel, Ferrite, Eisenferrite, Siliciumdioxid und dergleichen. Andere Träger umfassen solche, die in den US-Patenten Nr. 3,847,604 , 4,937,166 und 4,935,326 beschrieben sind.
Die gewählten Trägerpartikel können mit oder ohne Beschichtung verwendet werden. Die Trägerpartikel können einen Kern mit einer Beschichtung darauf umfassen, die aus einer Mischung aus Polymeren gebildet werden kann, die in der triboelektrischen Reihe nicht besonders nah beieinander stehen. Die Beschichtung kann Fluorpolymere umfassen, wie z. B. Polyvinylidenfluoridharze, Terpolymere aus Styrol, Methylmethacrylat und/oder Silane, wie z. B. Triethoxysilan, Tetrafluorethylene oder andere bekannte Beschichtungen und dergleichen. Zum Beispiel können Beschichtungen verwendet werden, die Polyvinylidenfluorid (zum Beispiel käuflich als KYNAR 301F^TM erhältlich) und/oder Polymethylmethacrylat (PMMA) mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von etwa 300.000 bis etwa 350.000 (käuflich von Soken erhältlich), enthalten. Polyvinylidenfluorid und PMMA können in Anteilen von etwa 30 bis etwa 70 Gew.-% zu etwa 70 bis etwa 30 Gew.-%, wie z. B. von etwa 40 bis etwa 60 Gew.-% zu etwa 60 bis etwa 40 Gew.-% vermischt werden. Die Beschichtung kann ein Beschichtungsgewicht von zum Beispiel etwa 0,1 bis etwa 5 Gew.-% des Trägers, wie z. B. von etwa 0,5 Gew.-% etwa 2 Gew.-% aufweisen.
PMMA kann gegebenenfalls mit einem beliebigen gewünschten Comonomer copolymerisiert werden, solange wie das resultierende Copolymer eine geeignete Partikelgröße bewahrt. Geeignete Comonomere können Monoalkyl- oder Dialkylamine, wie z. B. ein Dimethylaminoethylmethacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat, Diisopropylaminoethylmethacrylat oder tert-Butylaminoethylmethacrylat und dergleichen umfassen. Die Trägerpartikel können durch Mischen des Trägerkerns mit Polymer in einer Menge von etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der beschichteten Trägerpartikel, wie z. B. von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 3 Gew.-%, bis zum Haften des Polymers auf dem Trägerkern mittels mechanischer Impaktion und/oder elektrostatischer Anziehung vermischt werden.
Zum Aufbringen des Polymers auf der Oberfläche der Trägerkempartikel können verschiedene wirksame, geeignete Mittel angewandt werden, zum Beispiel Kaskadenwalzmischen, Trommellackieren, Mahlen, Schütteln, elektrostatisches Beschichten in einer Pulverwolke, Wirbelschicht, elektrostatische Scheibenzerstäubung, elektrostatischer Vorhang, Kombinationen davon und dergleichen. Die Mischung aus Trägerkempartikeln und Polymer kann dann erhitzt werden, damit das Polymer schmelzen und mit den Trägerkempartikeln verschmelzen kann. Die beschichteten Trägerpartikel können dann abgekühlt und anschließend auf die gewünschte Partikelgröße klassiert werden.
Geeignete Träger können in Ausführungsformen einen Stahlkern, zum Beispiel in einer Größe von etwa 25 μm bis etwa 100 μm, wie z. B. von etwa 50 μm bis etwa 75 μm umfassen, der mit etwa 0,5% bis etwa 10 Gew.-%, wie z. B. von etwa 0,7% bis etwa 5 Gew.-% einer leitfähigen Polymermischung, die zum Beispiel Methylacrylat und Kohlenstoffschwarz umfasst, unter Verwendung des in den US-Patenten Nr. 5,236,629 und 5,330,874 beschriebenen Verfahrens beschichtet wurde.
Die Trägerpartikel können in verschiedenen geeigneten Kombinationen mit den Tonerpartikeln vermischt werden. Die Konzentrationen können von etwa 1 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% der Tonerzusammensetzung betragen. Es können jedoch unterschiedliche Toner- und Trägeranteile verwendet werden, um eine Entwicklerzusammensetzung mit den gewünschten Eigenschaften zu erhalten.
BEISPIELE
VERGLEICHSBEISPIEL 1: Kontrolltoner ohne IR-Absorptionsmittel.
183,25 g Emulsion aus amorphem Harz (XP777) (45,84 Gew.-%) und 56,00 g Emulsion aus ungesättigtem CPE-Harz (UCPE, 30 Gew.-%) wurden in ein mit einem Laborrührwerk und Heizmantel ausgestatteten, 2 L fassenden Glasreaktor gegeben. Unter Homogenisierung wurden 41,82 g Al₂(SO₄)₃-Lösung (1 Gew.-%) als Flockungsmittel zugegeben. Anschließend wurde die Mischung zum Aggregieren bei 300 UpM auf 47,2°C erhitzt. Die Partikelgröße wurde mit einem Coulter Counter überwacht, bis die Kernpartikel eine volumengemittelte Partikelgröße von 5,20 μm mit einer GSD von 1,23 erreicht hatten. Dann wurden 85,52 g der oben genannten XP777-Harz-Emulsion als Schale zugegeben, was zu Partikeln mit Kern-Schale-Struktur mit einer mittleren Partikelgröße von 6,75 mm und einer GSD von 1,22 führte. Anschließend wurde das Partikelwachstum eingefroren, indem der pH-Wert der Reaktionsaufschlämmung unter Verwendung von 1,615 g EDTA (39 Gew.-%) und NaOH (4 Gew.-%) auf 6,9 erhöht wurde. Nach dem Einfrieren des Partikelwachstums wurde die Reaktionsmischung auf 69,9°C erhitzt und der pH-Wert wurde zum Koaleszieren auf 5,9 verringert. Nach dem Koaleszieren wurde der Toner abgeschreckt, auf Raumtemperatur gekühlt, mittels Klassieren getrennt (25 μm), filtriert und schließlich gewaschen und gefriergetrocknet. Die fertigen Tonerpartikel hatten eine endgültige Partikelgröße von etwa 6,28 μm, eine GSD von 1,23 und eine Rundheit von etwa 0,982.
BEISPIEL 1: Toner mit 0,2 Gew.-% NK-2911.
a. Herstellung einer Harz und NK-2911 enthaltenden Emulsion.
120 g amorphes Harz (XP777) und 0,24 g IR-Absorptionsmittel NK-2911 wurden in ein 2 L fassendes, etwa 900 g Ethylacetat enthaltendes Becherglas abgemessen. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur bei etwa 300 UpM gerührt, um das Harz und IR-Absorptionsmittel in dem Ethylacetat zu lösen. In einen etwa 700 g deionisiertes Wasser enthaltenden, 3 Liter fassenden Kolbenreaktor aus Pyrexglas wurden 2,56 g Natriumhydrogencarbonat abgemessen. Die Homogenisierung der genannten wässrigen Lösung in dem genannten 3 Liter fassenden Glaskolbenreaktor wurde mit einem Ultra Turrax T50 Homogenisator von IKA bei 4.000 UpM begonnen. Anschließend wurde die Harzlösung langsam in die Wasserlösung gegossen, während die Mischung weiter homogenisiert wurde, während die Geschwindigkeit des Homogenisators auf 8.000 UpM erhöht wurde, und die Homogenisierung wurde unter diesen Bedingungen etwa 30 Minuten lang ausgeführt. Nach Abschluss der Homogenisierung wurde der Glaskolbenreaktor und sein Inhalt in einen Heizmantel gesetzt und mit einer Destillationsvorrichtung verbunden. Die Mischung wurde bei etwa 275 UpM gerührt und die Temperatur der Mischung wurde mit etwa 1°C pro Minute auf 80°C erhöht, um das Ethylacetat aus der Mischung abzudestillieren. Das Rühren der Mischung wurde etwa 180 Minuten lang bei 80°C fortgesetzt und anschließend wurde mit 2°C pro Minute auf Raumtemperatur heruntergekühlt. Das Produkt wurde durch ein 25-μm-Sieb klassiert. Die resultierende Harzemulsion enthielt etwa 19,61 Gew.-% Feststoffe in Wasser und hatte eine mittlere Partikelgröße von 135 nm.
b. Herstellung von 0,2 Gew.-% NK-2911 enthaltenden Toner.
367,16 g der Emulsion aus amorphem Harz und IR-Absorptionsmittel aus Beispiel 1a und 48 g Emulsion aus ungesättigtem CPE-Harz (UCPE, 30 Gew.-%) wurden in ein mit einem Laborrührwerk und Heizmantel ausgestatteten, 2 L fassenden Glasreaktor gegeben. Unter Homogenisierung wurden 35,84 g Al₂(SO₄)₃-Lösung (1 Gew.-%) als Flockungsmittel zugegeben. Anschließend wurde die Mischung zum Aggregieren bei 260 UpM auf 40,8°C erhitzt. Die Partikelgröße wurde mit einem Coulter Counter überwacht, bis die Kernpartikel eine volumengemittelte Partikelgröße von 4,54 μm mit einer GSD von 1,21 erreicht hatten. Dann wurden 171,34 g der oben genannten Harz- und IR-Absorptionsmittel-Emulsion als Schale zugegeben, was zu Partikeln mit Kern-Schale-Struktur mit einer mittleren Partikelgröße von 5,77 mm und einer GSD von 1,22 führte. Anschließend wurde das Partikelwachstum eingefroren, indem der pH-Wert der Reaktionsaufschlämmung dann unter Verwendung von 1,39 g EDTA (39 Gew.-%) und NaOH (4 Gew.-%) auf 7,25 erhöht wurde. Nach dem Einfrieren des Partikelwachstums wurde die Reaktionsmischung auf 69°C erhitzt und der pH-Wert wurde zum Koaleszieren auf 5,9 verringert. Nach dem Koaleszieren wurde der Toner abgeschreckt, auf Raumtemperatur gekühlt, mittels Klassieren getrennt (25 μm) und schließlich gewaschen und gefriergetrocknet. Die fertigen Tonerpartikel hatten eine endgültige Partikelgröße von etwa 5,77 μm, eine GSD von 1,24 und eine Rundheit von etwa 0,983.
BEISPIEL 2: Toner mit 0,2 Gew.-% NK-4680.
a. Herstellung einer Harz und NK-4680 enthaltenden Emulsion.
Die Emulsion wurde unter Befolgen des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 1a beschrieben hergestellt, außer das als IR-Absorptionsmittel NK4680 anstelle von NK2911 verwendet wurde.
b. Herstellung von 0,2 Gew.-% NK-4680 enthaltendem Toner.
363,09 g der Emulsion aus amorphem Harz und IR-Absorptionsmittel aus Bespiel 2a und 48 g Emulsion aus ungesättigtem CPE-Harz (UCPE, 30 Gew.-%) wurden in ein mit einem Laborrührwerk und Heizmantel ausgestatteten, 2 l fassenden Glasreaktor gegeben. Unter Homogenisierung wurden 35,84 g Al₂(SO₄)₃-Lösung (1 Gew.-%) als Flockungsmittel zugegeben. Anschließend wurde die Mischung zum Aggregieren bei 250 UpM auf 40,3°C erhitzt. Die Partikelgröße wurde mit einem Coulter Counter überwacht, bis die Kernpartikel eine volumengemittelte Partikelgröße von 4,63 μm mit einer GSD von 1,23 erreicht hatten. Dann wurden 169,44 g der oben genannten Harz- und IR-Absorptionsmittel-Emulsion als Schale zugegeben, was zu Partikeln mit Kern-Schale-Struktur mit einer mittleren Partikelgröße von 5,60 mm und einer GSD von 1,23 führte. Anschließend wurde das Partikelwachstum eingefroren, indem der pH-Wert der Reaktionsaufschlämmung dann unter Verwendung von 1,39 g EDTA (39 Gew.-%) und NaOH (4 Gew.-%) auf 7,6 erhöht wurde. Nach dem Einfrieren des Partikelwachstums wurde die Reaktionsmischung auf 69,3°C erhitzt und der pH-Wert wurde zum Koaleszieren auf 5,9 verringert. Nach dem Koaleszieren wurde der Toner abgeschreckt, auf Raumtemperatur gekühlt, mittels Klassieren getrennt (25 μm) und schließlich gewaschen und gefriergetrocknet. Die fertigen Tonerpartikel hatten eine endgültige Partikelgröße von etwa 5,60 μm, eine GSD von 1,23 und eine Rundheit von etwa 0,970.
BEISPIEL 3: Toner mit 0,2 Gew.-% S-0813.
a. Herstellung einer Harz und S-0813 enthaltenden Emulsion.
Die Emulsion wurde unter Befolgen des gleichen Verfahrens wie in den Beispielen 1a und 2a beschrieben hergestellt, außer das als IR-Absorptionsmittel S-0813 anstelle von NK-2911 oder NK-4680 verwendet wurde.
b. Herstellung von 0,2 Gew.-% S-0813 enthaltendem Toner.
311,02 g der Emulsion aus amorphem Harz und IR-Absorptionsmittel aus Beispiel 3a und 48 g Emulsion aus ungesättigtem CPE-Harz (UCPE, 30 Gew.-%) wurden in ein mit einem Laborrührwerk und Heizmantel ausgestatteten, 2 l fassenden Glasreaktor gegeben. Unter Homogenisierung wurden 35,84 g Al₂(SO₄)₃-Lösung (1 Gew.-%) als Flockungsmittel zugegeben. Anschließend wurde die Mischung zum Aggregieren bei 300 UpM auf 43,1°C erhitzt. Die Partikelgröße wurde mit einem Coulter Counter überwacht, bis die Kernpartikel eine volumengemittelte Partikelgröße von 4,68 μm mit einer GSD von 1,23 erreicht hatten.
Dann wurden 145,14 g der oben genannten Harz- und IR-Absorptionsmittel-Emulsion als Schale zugegeben, was zu Partikeln mit Kern-Schale-Struktur mit einer mittleren Partikelgröße von 5,96 mm und einer GSD von 1,25 führte.
Anschließend wurde das Partikelwachstum eingefroren, indem der pH-Wert der Reaktionsaufschlämmung dann unter Verwendung von 1,39 g EDTA (39 Gew.-%) und NaOH (4 Gew.-%) auf 6,89 erhöht wurde. Nach dem Einfrieren des Partikelwachstums wurde die Reaktionsmischung auf 74,2°C erhitzt und der pH-Wert wurde zum Koaleszieren auf 5,9 verringert. Nach dem Koaleszieren wurde der Toner abgeschreckt, auf Raumtemperatur gekühlt, mittels Klassieren getrennt (25 μm) und schließlich gewaschen und gefriergetrocknet. Die fertigen Tonerpartikel hatten eine endgültige Partikelgröße von etwa 6,41 μm, eine GSD von 1,27 und eine Rundheit von etwa 0,981.
ERGEBNISSE.
Die Tonerpartikel aus Vergleichsbeispiel 1 und den Beispielen 1–3 sind in Tabelle 1 (unten folgend) zusammengestellt. TABELLE 1

Beispiel IR-Absorptionsmittel Partikelgröße (μm) GSD Rundheit

1 NK-2911 5,77 1,24 0,983

2 NK-4680 5,60 1,23 0,970

3 S-0813 6,41 1,27 0,981

Vergl. 1 - 6,28 1,23 0,982
Überraschenderweise verbesserte der Einbau des Cyaninfarbstoffs die Hitzekohäsion des Toners von 48°C auf bis zu 56°C, ohne das eine negative Auswirkung auf Aufladung und Kohäsion zu bemerken ist. Diese Ergebnisse sind in Tabelle 2 (unten folgend) zusammengefasst.
Alle Tonerproben wurden mit einer kontaktlosen, Testfixierung unter Wärme mit einem IR-Emitter von Heraerus schmelzfixiert. Glanzergebnisse der schmelzfixierten Toner sind in Tabelle 3 (unten folgend) zusammengefasst. Beim Vergleich mit Vergleichsbeispiel 1 zeigen die Beispiele 1–3 einen wünschenswerten höheren Glanz. TABELLE 3

Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Vergleichsbsp. 1

Glanz @ ~ 88 mm/s 57 56 69 55

Glanz @ ~ 120 mm/s 24 28 29 19

Glanz @ ~ 158 mm/s 8 8 6 10
Die Mindestfixiertemperatur (MFT) wurde nicht gemessen, da angenommen wird, dass der Einbau einer so geringen Menge wie 0,2 Gew.-% Cyaninfarbstoff in die Toner keinen Einfluss auf die Toner-MFT haben wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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US 5650256 [0052]
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US 5827633 [0052]
US 5840462 [0052]
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US 5863698 [0052]
US 5869215 [0052]
US 5902710 [0052]
US 5910387 [0052]
US 5916725 [0052]
US 5919595 [0052]
US 5925488 [0052]
US 5977210 [0052]
US 6576389 [0052]
US 6617092 [0052]
US 6627373 [0052]
US 6638677 [0052]
US 6656657 [0052]
US 6656658 [0052]
US 6664017 [0052]
US 6673505 [0052]
US 6730450 [0052]
US 6743559 [0052]
US 6780500 [0052]
US 7029817 [0052, 0055]
US 3590000 [0074]
US 3800588 [0074]
US 6214507 [0074]
US 3847604 [0079]
US 4937166 [0079]
US 4935326 [0079]
US 5236629 [0083]
US 5330874 [0083]

Claims

Tonerpartikel, umfassend: ein amorphes Harz; ein kristallines Harz; und einen Cyaninfarbstoff.
Tonerpartikel gemäß Anspruch 1, wobei das amorphe Harz ein amorphes Polyesterharz umfasst; oder wobei das amorphe Harz ein erstes amorphes Harz und ein zweites amorphes Harz umfasst, das sich von genanntem erstem amorphem Harz unterscheidet.
Tonerpartikel gemäß Anspruch 1, wobei der Cyaninfarbstoff durch die folgende Formel dargestellt wird:
in der: n 0, 1 oder 2 ist; R₁ und R₃ unabhängig voneinander für substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppen mit etwa 1 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen stehen; R₂ aus der Gruppe bestehend aus einem Halogen, einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis etwa 18 Kohlenstoffatomen und einer ein Heteroatom enthaltenden Gruppe ausgewählt ist; X^– aus der Gruppe bestehend aus BF₄ ^–, Cl^–, ClO₄ ^–, Br^– und I^– ausgewählt ist; und die cyclischen Gruppen an den beiden Enden etwa 4 bis etwa 28 Kohlenstoffatome umfassen; oder wobei der Cyaninfarbstoff aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus folgenden besteht:
oder wobei der Cyaninfarbstoff
Tonerpartikel gemäß Anspruch 1, wobei die Tonerpartikel einen Kern und eine Schale umfassen; und gegebenenfalls wobei der Cyaninfarbstoff im Kern und in der Schale vorhanden ist.
Tonerpartikel gemäß Anspruch 1, wobei die Tonerpartikel eine GSD von weniger als oder gleich 1,30 aufweisen; oder wobei die Tonerpartikel eine mittlere Partikelgröße von 3,55 bis 9 μm aufweisen; oder wobei die Tonerpartikel ein ursprüngliches Tonerladung-pro-Masse-Verhältnis von –3 μC/g bis –60 μC/g aufweisen; oder wobei die Tonerpartikel eine mittlere Partikelrundheit von 0,950 bis 0,980 aufweisen.
Tonerpartikel gemäß Anspruch 1, wobei die Tonerpartikel eine Erhöhung der Hitzekohäsion von 3°C bis 8°C gegenüber den entsprechenden Tonerpartikeln aufweisen, die keinen Cyaninfarbstoff enthalten; oder wobei der Cyaninfarbstoff etwa 0,01 bis etwa 5 Gew.-% der Tonerpartikel ausmacht.
Verfahren zur Herstellung von Tonerpartikeln, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Emulgieren eines amorphen Harzes, eines kristallinen Harzes, eines Cyaninfarbstoffs, einen optionalen Farbmittels und eines optionalen Wachses zur Bildung von voraggregierten Partikeln; Aggregieren der voraggregierten Partikel zur Bildung von aggregierten Partikeln; Koaleszieren der aggregierten Partikel zur Bildung von koaleszierten Partikeln und Isolieren der koaleszierten Partikel.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei der Cyaninfarbstoff etwa 0,01 bis etwa 5 Gew.-% der Tonerpartikel ausmacht; oder wobei die Tonerpartikel eine Erhöhung der Hitzekohäsion von 3°C bis 8°C gegenüber den entsprechenden Tonerpartikeln aufweisen, die keinen Cyaninfarbstoff enthalten.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei der Cyaninfarbstoff aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus folgenden besteht:
Verfahren gemäß Anspruch 7, des Weiteren umfassend: Bilden einer Schale auf den aggregierten Partikeln vor dem Koaleszieren, wobei die Schale den Cyaninfarbstoff umfasst.