DE102012205785B4

DE102012205785B4 - Verfahren zum Herstellen eines Toners

Info

Publication number: DE102012205785B4
Application number: DE102012205785.4A
Authority: DE
Inventors: Ke Zhou; Daryl W. Vanbesien; Jordan Wosnick; Karen A. Moffat
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2011-04-11
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2022-11-24
Anticipated expiration: 2032-04-11
Also published as: US20120258398A1; CA2773741C; CA2773741A1; KR101793291B1; US8980520B2; CN102736454A; JP2012220954A; KR20120116866A; DE102012205785A1; BR102012008414A2; JP5781970B2; CN102736454B

Abstract

Verfahren umfassend:das Inkontaktbringen von wenigstens einem amorphen Harz mit wenigstens einem kristallinen Harz in einer Mischung;das Aggregieren der Mischung, um Teilchen zu bilden;das Zugeben eines Puffers mit einem pH von ungefähr 3 bis ungefähr 7 zu den Teilchen durch dosierte Zugabe, um einen gewünschten pH zu erreichen, über einen Zeitraum von ungefähr 0,25 Stunden bis ungefähr 10 Stunden; wobei der pH der Mischung mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 0,005 pH-Einheiten pro Minute bis ungefähr 0,1 pH-Einheiten pro Minute verringert wird; unddas Koaleszieren der Teilchen, um Tonerteilchen zu bilden,wobei in dem Verfahren kein Chelatbildner verwendet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Tonerverfahren und genauer gesagt auf Emulsionsaggregations- und Koaleszenzverfahren.
Emulsionsaggregationsmethoden umfassen die Bildung einer Polymeremulsion durch Erwärmen eines Monomers und das Durchführen einer chargenweisen oder halbkontinuierlichen Emulsionspolymerisation.
Ultratief schmelzende (ULM) Polyester-Emulsionsaggregations(EA)-Toner wurden unter Verwendung von amorphen und kristallinen Polyesterharzen hergestellt.
EA-Verfahren verwenden häufig ein aggregierendes Mittel, wie Aluminiumsulfat, zur Tonerteilchenaggregation und zum Fördern der Vernetzung innerhalb des Teilchens, um einen gewünschten Glanzwert zu erreichen. Das Vernetzungsmittel kann jedoch das Kleben von Teilchen an Teilchen während der Koaleszenz fördern, was zu einer breiten Teilchengrößenverteilung führen könnte. Sobald die gewünschte Teilchengröße erreicht ist, wird ein Chelatbildner, wie Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) eingeführt, um das zusätzliche Aluminium nach der Aggregation zu entfernen, was dazu beiträgt, ein Tonerwachstum zu verhindern, wenn die Temperatur zur Koaleszenz erhöht wird. Die Zugabe von EDTA kann jedoch verhindern, dass eine erwünschte Glanzmodifizierung stattfindet. Außerdem wird, wenn die Menge an EDTA, die in dem EA-Verfahren verwendet wird, verringert ist, eine schlechte geometrische Größenverteilung (GSD) erhalten.
Für viele EA-Toner gibt es einen Kompromiss zwischen dem Erhalten eines wünschenswerten Glanzes und den Mindest-Fixier- (oder Aufschmelz-)Temperatur (MFT) -Eigenschaften. Zum Beispiel weisen viele EA-Toner einen hohen Glanz und tiefe Schmelzeigenschaften auf. Für Anwendungen, bei denen ein geringerer Glanz erwünscht ist, können Schwierigkeiten beim Bilden eines Toners mit einem geringeren Glanz auftreten, welcher immer noch ultratiefe Schmelzeigenschaften aufweist.
US 2010/0310984 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Toners, umfassend den Schritt des Inkontaktbringen von mindestens einem Harz mit mindestens einem oberflächenaktiven Mittel, einem optionalen Wachs, einem optionalen Färbemittel und mindestens einem Antischaumbildner, um eine erste Mischung zu bilden, gefolgt vom Schritt des Aggregierens dieses mindestens einen Harzes mit einem Aggregationsmittel, um aggregierte Partikel zu bilden, Koaleszieren der aggregierten Partikel, um Tonerpartikel zu bilden, und Abtrennen der Tonerpartikel.
US 7452646 B2 betrifft einen Toner, umfassend mindestens ein Bindemittel, mindestens ein Färbemittel sowie externe Additive, wobei die externen Additive mindestens ein Fluoropolymer umfassen.
US 7524599 B2 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Toners, umfassend den Schritt des Mischens eines Harzes, welches im Wesentlichen frei von einem Vernetzungsmittel ist, einem optionalen Vernetzungsmittel, einem Polyesterharz, einem Wachs, einem Färbemittel und einem Koagulationsmittel, um Aggregate zu bilden, gefolgt von der Zugabe von weiterem Harz, welches im Wesentlichen frei von Vernetzungsmitteln ist, zu den gebildeten Aggregaten, um eine Hülle über den gebildeten Aggregaten zu bilden, wobei das Harz, welches im Wesentlichen frei von Vernetzungsmitteln ist, wiederkehrende Einheiten eines Ladungskontrollmittels umfasst, gefolgt vom Erwärmen der Aggregate, um einen Toner zu bilden, Kühlen der Mischung und ggf. dem Isolieren des erhaltenen Toners.
US 7588875 B2 betrifft einen Toner, umfassend Tonerpartikel, welche mindestens ein Bindemittel, mindestens ein Färbemittel sowie externe Additive umfassen, wobei die externen Additive mindestens ein Fluorpolymer umfassen.
Die vorliegende Erfindung betrifft:

(1) Ein Verfahren umfassend:
- das Inkontaktbringen von wenigstens einem amorphen Harz mit wenigstens einem kristallinen Harz in einer Mischung;
- das Aggregieren der Mischung, um Teilchen zu bilden;
- das Zugeben eines Puffers mit einem pH von ungefähr 3 bis ungefähr 7 zu den Teilchen durch dosierte Zugabe, um einen gewünschten pH zu erreichen, über einen Zeitraum von ungefähr 0,25 Stunden bis ungefähr 10 Stunden; wobei der pH der Mischung mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 0,005 pH-Einheiten pro Minute bis ungefähr 0,1 pH-Einheiten pro Minute verringert wird; und
- das Koaleszieren der Teilchen, um Tonerteilchen zu bilden,
- wobei in dem Verfahren kein Chelatbildner verwendet wird.
(2) Ein Verfahren gemäß Punkt (1), weiter umfassend das Inkontaktbringen von dem wenigstens einen amorphen Harz mit dem wenigstens einen kristallinen Harz in der Mischung mit einem Styrol/Acylat-Gel.
(3) Ein Verfahren gemäß Punkt (1) oder (2), wobei das wenigstens eine amorphe Harz wenigstens ein amorphes Polyesterharz umfasst, das ein auf alkoxyliertem Bisphenol A-Fumarat/Terephthalat basierendes Polyester- oder Copolyesterharz einschließt, und das wenigstens eine kristalline Polyesterharz die folgende Formel aufweist
worin b ungefähr 5 bis ungefähr 2000 beträgt und d ungefähr 5 bis ungefähr 2000 beträgt.
(4) Ein Verfahren gemäß einem der Punkte (1) - (3), wobei das Zugeben der Pufferlösung zu den Teilchen das Zugeben des Puffers mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 0,1 Gramm/Minute pro 100 Gramm trockenem Toner bis ungefähr 5 Gramm/Minute pro 100 Gramm trockenem Toner umfasst.
(5) Ein Verfahren gemäß einem der Punkte (1) - (4), wobei der Puffer in einer Lösung in einer Konzentration von ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 60 Gew.-% vorhanden ist.
(6) Ein Verfahren gemäß einem der Punkte (1) - (5), wobei der Toner einen Glanz von ungefähr 0,1 ggu bis ungefähr 30 ggu aufweist.
(7) Verfahren gemäß einem der Punkte (1) - (6), weiter umfassend:
- das Inkontaktbringen von wenigstens einem amorphen Harz mit wenigstens einem kristallinen Harz in einer Mischung;
- das Aggregieren der Mischung, um Kernteilchen zu bilden; und
- das Inkontaktbringen der Kernteilchen mit einer Emulsion umfassend wenigstens ein amorphes Harz, um eine Hülle über den Teilchen zu bilden.
(8) Ein Verfahren gemäß Punkt (7), wobei das wenigstens eine amorphe Harz ein amorphes Harz mit niedrigem Molekulargewicht und ein amorphes Harz mit hohem Molekulargewicht umfasst.
(9) Verfahren gemäß Punkt (7) oder (8), weiter umfassend:
- das langsame tropfenweise Zugeben eines Puffersystems zu den Teilchen, um einen gewünschten pH von ungefähr 4 bis ungefähr 7 zu erreichen, mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 0,1 Gramm/Minute pro 100 Gramm trockenem Toner bis ungefähr 5 Gramm/Minute pro 100 Gramm trockenem Toner.

Verfahren zum Herstellen von ultratief schmelzenden (ULM) EA-Tonern werden bereitgestellt, welche das langsame Verringern des pH-Wertes während der Koaleszenz durch langsame oder dosierte Zufuhr eines Puffersystems oder einer Säure zu der Reaktionsmischung einschließen, wobei kein Chelatbildner in dem Verfahren verwendet wird. Das Puffersystem wird durch die Verwendung eines stufenweisen Zugabeverfahrens zugegeben, welches das langsame Zuführen einer kleinen Menge von Säure oder Puffer einschließt, bis der gewünschte pH und die angestrebte Teilchengröße erreicht ist. Die Verfahren verhindern das Kleben von Teilchen an Teilchen, was zu einer engen Teilchengrößenverteilung führt, während ein gewünschter Glanz und ultratief schmelzende Eigenschaften eines Toners erzielt werden. Somit können die Toner ultratief schmelzende Toner mit geringem Glanz sein. Die Toner können eine Kern-Hülle-Konfiguration besitzen, wobei die Hülle wenigstens ein amorphes Harz einschließt.
Es kann jedes beliebige Harz zum Bilden eines Toners verwendet werden. Die Harze können ein amorphes Harz, ein kristallines Harz und/oder eine Kombination davon sein. Geeignete Harze können Polyesterharze sein. Die Polyesterharze können linear, verzweigt, Kombinationen davon und dergleichen sein.
In Ausführungsformen kann ein zum Bilden eines Toners verwendetes Harz ein amorphes Polyesterharz einschließen. In Ausführungsformen kann das Harz ein Polyesterharz sein, das durch Umsetzen eines Diols mit einer Disäure oder einem Diester in Gegenwart eines optionalen Katalysators gebildet wird.
Zu Beispielen für organische Diole, die für die Herstellung von amorphen Harzen ausgewählt werden, können aliphatische Diole mit ungefähr 2 bis ungefähr 36 Kohlenstoffatomen, wie etwa 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 und dergleichen; sulfo-aliphatische Diole mit einem Alkaligegenion wie Natrium-2-sulfo-1,2-ethandiol, Lithium-2-sulfo-1,2-ethandiol, Kalium-2-sulfo-1,2-ethandiol, Natrium-2-sulfo-1,3-propandiol, Lithium-2-sulfo-1,3-propandiol, Kalium-2-sulfo-1,3-propandiol, Mischungen davon und dergleichen gehören. Das aliphatische Diol ist z. B. ausgewählt in einer Menge von ungefähr 45 bis ungefähr 50 Molprozent des Harzes, und das sulfo-aliphatische Diol mit einem Alkaligegenion kann in einer Menge von ungefähr 1 bis ungefähr 10 Molprozent des Harzes vorhanden sein.
Zu Beispielen für Disäure oder Diester, die für die Herstellung des amorphen Polyesters ausgewählt werden, können Dicarbonsäuren oder Diester ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Terephthalsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Itaconsäure, Bernsteinsäure, Bernsteinsäureanhydrid, Dodecylbernsteinsäure, Dodecylbernsteinsäureanhydrid, Dodecenylbernsteinsäure, Dodecenylbernsteinsäureanhydrid, Glutarsäure, Glutarsäureanhydrid, Adipinsäure, Pimelinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure, Dodecandisäure, Dimethylterephthalat, Diethylterephthalat, Dimethylisophthalat, Diethylisophthalat, Dimethylphthalat, Phthalsäureanhydrid, Diethylphthalat, Dimethylsuccinat, Dimethylfumarat, Dimethylmaleat, Dimethylglutarat, Dimethyladipat, Dimethyldodecylsuccinat, Dimethyldodecenylsuccinat und Mischungen davon gehören. Die organische Disäure oder der organische Diester kann z. B. in einer Menge von ungefähr 45 bis ungefähr 52 Molprozent des Harzes vorhanden sein.
Zu Beispielen für einen geeigneten Polykondensationskatalysator für das amorphe oder kristalline Polyesterharz gehören Tetraalkyltitanate, Dialkylzinnoxid wie Dibutylzinnoxid, Tetraalkylzinn wie Dibutylzinndilaurat, Dialkylzinnoxidhydroxid wie Butylzinnoxidhydroxid, Aluminiumalkoxide, Alkylzink, Dialkylzink, Zinkoxid, Zinn(II)-oxid oder Mischungen davon; und diese Katalysatoren sind in Mengen von z. B. ungefähr 0,01 Molprozent bis ungefähr 5 Molprozent, bezogen auf die Ausgangsdisäure oder den Ausgangsdiester, die zum Erzeugen des Polyesterharzes verwendet werden, ausgewählt.
Zu beispielhaften amorphen Polyesterharzen gehören 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-propylenfumarat), 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-propylenmaleat), Poly(propoxyliertes Bisphenol-co-itaconat), Poly(ethoxyliertes Bisphenol-co-itaconat), Poly(butyloxyliertes Bisphenol-co-itaconat), Poly(copropoxyliertes Bisphenol-co-ethoxyliertes Bisphenol-co-itaconat), Poly(1,2-propylenitaconat), ein Copoly(propoxyliertes Bisphenol A-co-fumarat)-copoly(propoxyliertes Bisphenol A-co-terephthalat), ein Terpoly(propoxyliertes Bisphenol A-co-fumarat)-terpoly(propoxyliertes Bisphenol A-co-terephthalat)-terpoly-(propoxyliertes Bisphenol-A-co-dodecylsuccinat) und Kombinationen davon, sie sind aber nicht darauf beschränkt. In Ausführungsformen kann das in dem Kern verwendete amorphe Harz linear sein.
In Ausführungsformen kann ein geeignetes amorphes Harz auf alkoxyliertem Bisphenol A-Fumarat/Terephthalat basierende Polyester und Copolyesterharze einschließen. In Ausführungsformen kann ein geeignetes amorphes Polyesterharz ein Copoly(propoxyliertes Bisphenol A-co-fumarat)-copoly(propoxyliertes Bisphenol A-co-terephthalat)-Harz mit der folgenden Formel (I) sein:
worin R Wasserstoff oder eine Methylgruppe sein kann und m und n statistische Einheiten des Copolymers bedeuten und m von ungefähr 2 bis 10 betragen kann und n von ungefähr 2 bis 10 betragen kann.
Ein Beispiel für ein lineares Copoly(propoxyliertes Bisphenol A-co-fumarat)-copoly(propoxyliertes Bisphenol A-co-terephthalat), welches als ein Latexharz verwendet werden kann, ist unter dem Handelsnamen SPARII von Resana S/A Industrias Quimicas, Sao Paulo, Brasilien, erhältlich. Zu anderen propoxylierten Bisphenol A-Fumaratharzen, welche verwendet werden können und kommerziell erhältlich sind, gehören GTUF und FPESL-2 von Kao Corporation, Japan und EM181635 von Reichhold, Raleigh, North Carolina und dergleichen.
In Ausführungsformen kann das amorphe Polyesterharz ein gesättigtes oder ungesättigtes amorphes Polyesterharz sein. Zu anschaulichen Beispielen für gesättigte und ungesättigte amorphe Polyesterharze, die für das Verfahren und Teilchen der vorliegenden Erfindung auswählt werden, gehören beliebige der verschiedenen amorphen Polyester, wie Polyethylenterephthalat, Polypropylen-terephthalat, Polybutylen-terephthalat, Polypentylen-terephthalat, Polyhexalen-terephthalat, Polyheptalen-terephthalat, Polyoctalen-terephthalat, Polyethylenisophthalat, Polypropylen-isophthalat, Polybutylen-isophthalat, Polypentylen-isophthalat, Polyhexalen-isophthalat, Polyheptalen-isophthalat, Polyoctalen-isophthalat, Polyethylen-sebacat, Polypropylen-sebacat, Polybutylen-sebacat, Polyethylen-adipat, Polypropylen-adipat, Polybutylen-adipat, Polypentylen-adipat, Polyhexalen-adipat, Polyheptalen-adipat, Polyoctalen-adipat, Polyethylen-glutarat, Polypropylen-glutarat, Polybutylen-glutarat, Polypentylen-glutarat, Polyhexalen-glutarat, Polyheptalen-glutarat, Polyoctalen-glutarat, Polyethylen-pimelat, Polypropylenpimelat, Polybutylen-pimelat, Polypentylen-pimelat, Polyhexalen-pimelat, Polyheptalen-pimelat, Poly(ethoxyliertes Bisphenol A-fumarat), Poly(ethoxyliertes Bisphenol A-succinat), Poly(ethoxyliertes Bisphenol A-adipat), Poly(ethoxyliertes Bisphenol A-glutarat), Poly(ethoxyliertes Bisphenol A-terephthalat), Poly(ethoxyliertes Bisphenol A-isophthalat), Poly(ethoxyliertes Bisphenol A-dodecenylsuccinat), Poly(propoxyliertes Bisphenol A-fumarat), Poly(propoxyliertes Bisphenol A-succinat), Poly(propoxyliertes Bisphenol A-adipat), Poly(propoxyliertes Bisphenol A-glutarat), Poly(propoxyliertes Bisphenol A-terephthalat), Poly(propoxyliertes Bisphenol A-isophthalat), Poly(propoxyliertes Bisphenol A-dodecenylsuccinat), SPAR (Dixie Chemicals), BECKOSOL (Reichhold Inc.), ARAKOTE (Ciba-Geigy Corporation), HETRON (Ashland Chemical), PARAPLEX (Rohm & Haas), POLYLITE (Reichhold Inc.), PLASTHALL (Rohm & Haas), CYGAL (American Cyanamide), ARMCO (Armco Composites), ARPOL (Ashland Chemical), CELANEX (Celanese Eng), RYNITE (DuPont), STYPOL (Freeman Chemical Corporation) und Kombinationen davon. Die Harze können auch funktionalisiert sein, wie etwa carboxyliert, sulfoniert oder dergleichen und insbesondere wie etwa Natrium-sulfoniert, falls dies gewünscht wird.
Das amorphe Polyesterharz kann ein verzweigtes Harz sein. So wie sie hier verwendet werden, schließen die Begriffe „verzweigt“ oder „verzweigend“ verzweigtes Harz und/oder vernetzte Harze ein. Zu Verzweigungsmitteln zur Verwendung bei der Bildung dieser verzweigten Harze gehören z. B. eine mehrwertige Polysäure, wie 1,2,4-Benzol-tricarbonsäure, 1,2,4-Cyclohexantricarbonsäure, 2,5,7-Naphthalintricarbonsäure, 1,2,4-Naphthalintricarbonsäure, 1,2,5-Hexantricarbonsäure, 1,3-Dicarboxyl-2-methyl-2-methylen-carboxylpropan, Tetra(methylen-carboxyl)methan und 1,2,7,8-Octantetracarbonsäure, Säureanhydride davon, und niedere Alkylester davon, mit 1 bis ungefähr 6 Kohlenstoffatomen; ein mehrwertiges Polyol wie Sorbitol, 1,2,3,6-Hexantetrol, 1,4-Sorbitan, Pentaerythritol, Dipentaerythritol, Tripentaerythritol, Sucrose, 1,2,4-Butantriol, 1,2,5-Pentatriol, Glycerol, 2-Methylpropantriol, 2-Methyl-1,2,4-butantriol, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, 1,3,5-Trihydroxymethylbenzol, Mischungen davon und dergleichen. Die ausgewählte Menge des Verzweigungsmittels beträgt z. B. ungefähr 0,1 bis ungefähr 5 Molprozent des Harzes.
Zu linearen oder verzweigten ungesättigten Polyestern, die für Reaktionen ausgewählt sind, gehören sowohl gesättigte als auch ungesättigte Disäuren (oder Anhydride) und zweiwertige Alkohole (Glycole oder Diole). Die resultierenden ungesättigten Polyester sind an zwei Fronten reaktionsfähig (z. B. vernetzbar): (i) ungesättigte Stellen (Doppelbindungen) entlang der Polyesterkette, und (ii) funktionelle Gruppen wie Carboxyl, Hydroxy und dergleichen Gruppen, die Säure-Base-Reaktionen zugänglich sind. Typische ungesättigte Polyesterharze können durch Schmelzpolykondensation oder andere Polymerisationsverfahren unter Verwendung von Disäuren und/oder Anhydriden und Diolen hergestellt werden.
In Ausführungsformen kann ein geeignetes amorphes Harz, das in einem Toner der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ein amorphes Harz mit niedrigem Molekulargewicht sein, das manchmal in Ausführungsformen als ein Oligomer bezeichnet wird, mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht (M_w) von ungefähr 500 Dalton bis ungefähr 10000 Dalton, in Ausführungsformen von ungefähr 1000 Dalton bis ungefähr 5000 Dalton, in anderen Ausführungsformen von ungefähr 1500 Dalton bis ungefähr 4000 Dalton.
Das amorphe Harz mit niedrigem Molekulargewicht kann eine Glasübergangstemperatur von ungefähr 58,5 °C bis ungefähr 66 °C, in Ausführungsformen von ungefähr 60 °C bis ungefähr 62 °C besitzen.
Das amorphe Harz mit niedrigem Molekulargewicht kann einen Erweichungspunkt von ungefähr 105 °C bis ungefähr 118 °C, in Ausführungsformen von ungefähr 107 °C bis ungefähr 109 °C besitzen.
Die amorphen Polyesterharze mit niedrigem Molekulargewicht können eine Säurezahl von ungefähr 8 bis ungefähr 20 mg KOH/g, in Ausführungsformen von ungefähr 9 bis ungefähr 16 mg KOH/g und in Ausführungsformen von ungefähr 11 bis ungefähr 15 mg KOH/g aufweisen.
In anderen Ausführungsformen kann ein amorphes Harz, das zum Bilden eines Toners der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ein amorphes Harz mit hohem Molekulargewicht sein. So wie es hier verwendet wird, kann das amorphe Polyesterharz mit hohem Molekulargewicht zum Beispiel ein zahlenmittleres Molekulargewicht (M_n), gemessen durch Gelpermeationschromatografie (GPC), von z. B. ungefähr 1000 bis ungefähr 10000, in Ausführungsformen von ungefähr 2000 bis ungefähr 9000, in Ausführungsformen von ungefähr 3000 bis ungefähr 8000, und in Ausführungsformen von ungefähr 6000 bis ungefähr 7000 aufweisen. Das gewichtsmittlere Molekulargewicht (M_w) des Harzes ist größer als 45000, z. B. von ungefähr 45000 bis ungefähr 150000, in Ausführungsformen von ungefähr 50000 bis ungefähr 100000, in Ausführungsformen von ungefähr 63000 bis ungefähr 94000, und in Ausführungsformen von ungefähr 68000 bis ungefähr 85000, bestimmt durch GPC unter Verwendung eines Polystyrolstandards. Der Polydispersitätsindex (PD) beträgt mehr als ungefähr 4, wie z. B. von ungefähr 4 bis ungefähr 20, in Ausführungsformen von ungefähr 5 bis ungefähr 10, und in Ausführungsformen von ungefähr 6 bis ungefähr 8, gemessen durch GPC gegen Standardpolystyrolreferenzharze. Der PD-Index ist das Verhältnis des gewichtsmittleren Molekulargewichts (M_w) und des zahlenmittleren Molekulargewichts (M_n).
Die amorphen Polyesterharze mit hohem Molekulargewicht, welche von einer Reihe von Herstellern erhältlich sind, können verschiedene Schmelzpunkte von z. B. ungefähr 30 °C bis ungefähr 140 °C, in Ausführungsformen von ungefähr 75 °C bis ungefähr 130 °C, in Ausführungsformen von ungefähr 100 °C bis ungefähr 125 °C, und in Ausführungsformen von ungefähr 115 °C bis ungefähr 124 °C besitzen.
Amorphe Harze mit hohem Molekulargewicht können eine Glasübergangstemperatur von ungefähr 53 °C bis ungefähr 58 °C, in Ausführungsformen von ungefähr 54,5 °C bis ungefähr 57 °C besitzen.
Das bzw. die amorphe(n) Harz(e) ist/sind im Allgemeinen in verschiedenen geeigneten Mengen, wie etwa von ungefähr 50 bis ungefähr 100 Gew.-%, in Ausführungsformen von ungefähr 60 bis ungefähr 95 Gew.-%, des Toners oder der Feststoffe in der Tonerzusammensetzung vorhanden.
In weiteren Ausführungsformen können die kombinierten amorphen Harze eine Schmelzviskosität von ungefähr 10 bis ungefähr 1000000 Pa*S bei ungefähr 130°C, in Ausführungsformen von ungefähr 50 bis ungefähr 100000 Pa*S aufweisen.
In Ausführungsformen kann die Tonerzusammensetzung, einschließlich des Kerns, wenigstens ein kristallines Harz einschließen. So wie es hier verwendet wird, bezieht sich „kristallin“ auf einen Polyester mit einer dreidimensionalen Ordnung. „Semikristalline Harze“ bezieht sich so, wie es hier verwendet wird, auf Harze mit einem kristallinen Prozentsatz von z. B. ungefähr 10 bis ungefähr 90 %, in Ausführungsformen von ungefähr 12 bis ungefähr 70 %. Ferner umfassen „kristalline Polyesterharze“ und „kristalline Harze“, wie sie im Folgenden verwendet werden, sowohl kristalline Harze als auch semikristalline Harze, sofern nichts anderes angegeben ist.
In Ausführungsformen ist das kristalline Polyesterharz ein gesättigtes kristallines Polyesterharz oder ein ungesättigtes kristallines Polyesterharz.
Zu geeigneten organischen Diolen zum Bilden eines kristallinen Polyesters gehören aliphatische Diole mit ungefähr 2 bis ungefähr 36 Kohlenstoffatomen, wie 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, Ethylenglycol, Kombinationen davon, und dergleichen. Das aliphatische Diol kann z. B. in einer Menge von ungefähr 40 bis ungefähr 60 Molprozent, in Ausführungsformen von ungefähr 42 bis ungefähr 55 Molprozent, in Ausführungsformen von ungefähr 45 bis ungefähr 53 Molprozent des Harzes ausgewählt werden.
Zu Beispielen für organische Disäuren oder Diester, die für die Herstellung der kristallinen Harze ausgewählt werden, gehören Oxalsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Dodecandisäure, Sebacinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Naphthalin-2,6-dicarbonsäure, Naphthalin-2,7-dicarbonsäure, Cyclohexandicarbonsäure, Malonsäure und Mesaconsäure, ein Diester oder Anhydrid davon, und Kombinationen davon. Die organische Disäure kann in einer Menge von z. B. in Ausführungsformen von ungefähr 40 bis ungefähr 60 Molprozent, in Ausführungsformen von ungefähr 42 bis ungefähr 55 Molprozent, in Ausführungsformen von ungefähr 45 bis ungefähr 53 Molprozent ausgewählt werden.
Spezifische kristalline Harze können polyester-basiert sein, wie etwa Poly(ethylen-adipat), Poly(propylen-adipat), Poly(butylen-adipat), Poly(pentylen-adipat), Poly(hexylen-adipat), Poly(octylen-adipat), Poly(ethylen-succinat), Poly(propylen-succinat), Poly(butylen-succinat), Poly(pentylen-succinat), Poly(hexylen-succinat), Poly(octylen-succinat), Poly(ethylen-sebacat), Poly(propylen-sebacat), Poly(butylen-sebacat), Poly(pentylen-sebacat), Poly(hexylen-sebacat), Poly(octylen-sebacat), Alkali-copoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(ethylen-adipat), Poly(decylensebacat), Poly(decylen-decanoat), Poly-(ethylen-decanoat), Poly-(ethylen-dodecanoat), Poly(nonylen-sebacat), Poly(nonylen-decanoat), Copoly(ethylen-fumarat)-copoly(ethylen-sebacat), Copoly(ethylen-fumarat)-copoly(ethylen-decanoat), Copoly(ethylen-fumarat)-copoly(ethylendodecanoat) und Kombinationen davon. Das kristalline Harz kann z. B. in einer Menge von ungefähr 5 bis ungefähr 25 Gew.-% der Tonerkomponenten, in Ausführungsformen von ungefähr 6 bis ungefähr 15 Gew.-% der Tonerkomponenten vorhanden sein.
Die kristallinen Polyesterharze, welche von einer Reihe von Herstellern erhältlich sind, können verschiedene Schmelzpunkte von z. B. ungefähr 30 °C bis ungefähr 120 °C, in Ausführungsformen von ungefähr 50 °C bis ungefähr 90 °C besitzen. Die kristallinen Harze können z. B. ein zahlenmittleres Molekulargewicht (M_n), gemessen durch GPC, von z. B. ungefähr 1000 bis ungefähr 50000, in Ausführungsformen von ungefähr 2000 bis ungefähr 25000, in Ausführungsformen von ungefähr 3000 bis ungefähr 15000, und in Ausführungsformen von ungefähr 6000 bis ungefähr 12000 aufweisen. Das gewichtsmittlere Molekulargewicht (M_w) des Harzes ist 50000 oder weniger, z. B. von ungefähr 2000 bis ungefähr 50000, in Ausführungsformen von ungefähr 3000 bis ungefähr 40000, in Ausführungsformen von ungefähr 10000 bis ungefähr 30000 und in Ausführungsformen von ungefähr 21000 bis ungefähr 24000, bestimmt durch GPC unter Verwendung von Polystyrolstandards. Die Molekulargewichtsverteilung (M_w/M_n) des kristallinen Harzes ist z. B. von ungefähr 2 bis ungefähr 6, in Ausführungsformen von ungefähr 3 bis ungefähr 4. Die kristallinen Polyesterharze können eine Säurezahl von ungefähr 2 bis ungefähr 20 mg KOH/g, in Ausführungsformen von ungefähr 5 bis ungefähr 15 mg KOH/g und in Ausführungsformen von ungefähr 8 bis ungefähr 13 mg KOH/g aufweisen. Die Säurezahl (oder Neutralisationszahl) ist die Masse von Kaliumhydroxid (KOH) in Milligramm, welche erforderlich ist, um ein Gramm des kristallinen Polyesterharzes zu neutralisieren.
Zu geeigneten kristallinen Polyesterharzen gehören die in US-Patent US 7,329,476 B2 und US-Patentanmeldungsveröffentlichungen US 2006/0216626 A1 , US 2008/0107990 A1 , US 2008/0236446 A1 und US 2009/0047593 A1 offenbarten Harze. In Ausführungsformen kann ein geeignetes kristallines Harz ein aus Ethylenglycol oder Nonandiol und einer Mischung von Dodecandisäure- und Fumarsäure-Comonomeren zusammengesetztes Harz mit der folgenden Formel (II) einschließen:
worin b ungefähr 5 bis ungefähr 2000 beträgt und d ungefähr 5 bis ungefähr 2000 beträgt.
Falls semikristalline Polyesterharze hier eingesetzt werden, kann das semikristalline Harz Poly(3-methyl-1-buten), Poly(hexamethylencarbonat), Poly(ethylen-p-carboxyphenoxy-butyrat), Poly(ethylen-vinylacetat), Poly(docosylacrylat), Poly(dodecylacrylat), Poly(octadecylacrylat), Poly(octadecylmethacrylat), Poly(behenylpolyethoxyethylmethacrylat), Poly(ethylenadipat), Poly(decamethylenadipat), Poly(decamethylenazelat), Poly(hexamethylenoxalat), Poly(decamethylenoxalat), Poly(ethylenoxid), Poly(propylenoxid), Poly(butadienoxid), Poly(decamethylenoxid), Poly(decamethylensulfid), Poly(decamethylendisulfid), Poly(ethylensebacat), Poly(decamethylensebacat), Poly(ethylensuberat), Poly(decamethylensuccinat), Poly(eicosa-methylenmalonat), Poly(ethylen-p-carboxyphenoxyundecanoat), Poly(ethylen-dithionisophthalat), Poly(methylethylenterephthalat), Poly(ethylen-p-carboxyphenoxy-valerat), Poly(hexamethylen-4,4'-oxydibenzoat), Poly(10-hydroxycaprinsäure), Poly(isophthalaldehyd), Poly(octamethylendodecandioat), Poly(dimethylsiloxan), Poly(dipropylsiloxan), Poly(tetra-methylenphenylendiacetat), Poly(tetramethylentrithiodicarboxylat), Poly(trimethylen-dodecandioat), Poly(m-xylol), Poly(p-xylylenpimelamid) und Kombinationen davon einschließen.
Wie vorstehend angemerkt, kann in Ausführungsformen ein Toner der vorliegenden Erfindung auch wenigstens ein verzweigtes oder vernetztes amorphes Polyesterharz mit hohem Molekulargewicht einschließen. Dieses Harz mit hohem Molekulargewicht kann in Ausführungsformen z. B. ein verzweigtes amorphes Harz oder einen verzweigten amorphen Polyester, ein vernetztes amorphes Harz oder einen vernetzten amorphen Polyester oder Mischungen davon oder ein nicht vernetztes amorphes Polyesterharz, welches einer Vernetzung unterworfen worden ist, einschließen. Gemäß der vorliegenden Erfindung können ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 100 Gew.-% des amorphen Polyesterharzes mit hohem Molekulargewicht verzweigt oder vernetzt sein, in Ausführungsformen können ungefähr 2 Gew.-% bis ungefähr 50 Gew.-% des amorphen Polyesterharzes mit höherem Molekulargewicht verzweigt oder vernetzt sein.
In Ausführungsformen kann das Harz durch Emulsionspolymerisationsverfahren gebildet werden. Bei Verwendung solcher Verfahren kann das Harz in einer Harzemulsion vorliegen, welche dann mit anderen Komponenten und Additiven vereinigt werden kann, um einen Toner der vorliegenden Erfindung zu bilden.
Toner
Die vorstehend beschriebenen Harze, in Ausführungsformen eine Kombination von Polyesterharzen, z. B. ein amorphes Harz mit niedrigem Molekulargewicht, ein amorphes Harz mit hohem Molekulargewicht, ein kristallines Harz und gegebenenfalls ein Styrol/Acrylat-Gel können verwendet werden, um Tonerzusammensetzungen zu bilden. Solche Tonerzusammensetzungen können optionale Farbmittel, Wachse, Puffer und andere Additive einschließen.
Oberflächenaktive Stoffe
In Ausführungsformen können Farbmittel, Wachse und andere Additive, die zum Bilden von Tonerzusammensetzungen verwendet werden, in Dispersionen vorliegen, die oberflächenaktive Stoffe einschließen. Außerdem können Tonerteilchen durch Emulsionsaggregationsverfahren gebildet werden, bei denen das Harz und andere Komponenten des Toners in einen oder mehrere oberflächenaktive Stoffe gegeben werden, eine Emulsion gebildet wird, Tonerteilchen aggregiert, koalesziert, gegebenenfalls gewaschen und getrocknet und gewonnen werden.
Es können ein, zwei oder mehrere oberflächenaktive Stoffe verwendet werden. Die oberflächenaktiven Stoffe können aus ionischen oberflächenaktiven Stoffen und nichtionischen oberflächenaktiven Stoffen gewählt werden. Anionische oberflächenaktive Stoffe und kationische oberflächenaktive Stoffe sind von dem Ausdruck „ionische oberflächenaktive Stoffe“ umfasst. In Ausführungsformen kann der oberflächenaktive Stoff so verwendet werden, dass er in einer Menge von ungefähr 0,01 bis ungefähr 5 Gew.-% der Tonerzusammensetzung, z.B. von ungefähr 0,75 bis ungefähr 4 Gew.-% der Tonerzusammensetzung, in Ausführungsformen von ungefähr 1 bis ungefähr 3 Gew.-% der Tonerzusammensetzung vorhanden ist.
Zu Beispielen für nichtionische oberflächenaktive Stoffe, welche verwendet werden können, gehören z. B. Polyacrylsäure, Methalose, Methylcellulose, Ethylcellulose, Propylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyoxyethylencetylether, Polyoxyethylenlaurylether, Polyoxyethylenoctylether, Polyoxyethylenoctylphenylether, Polyoxyethylenoleylether, Polyoxyethylensorbitanmonolaurat, Polyoxyethylenstearylether, Polyoxyethylennonylphenylether, Dialkylphenoxypoly(ethylenoxy)ethanol, erhältlich von Rhone-Poulenc als IGEPAL CA-210™, IGEPAL CA-520™, IGEPAL CA-720™, IGEPAL C0-890™, IGEPAL CO-720™, IGEPAL CO-290™, IGEPAL CA-210™, ANTAROX 890™ und ANTAROX 897™. Zu weiteren Beispielen für geeignete nichtionische oberflächenaktive Stoffe gehören ein Blockcopolymer von Polyethylenoxid und Polypropylenoxid, einschließlich derjenigen, die als SYNPERONIC PE/F, in Ausführungsformen SYNPERONIC PE/F 108 kommerziell erhältlich sind.
Zu anionischen oberflächenaktiven Stoffen, welche verwendet werden können, gehören Sulfate und Sulfonate, Natriumdodecylsulfat (SDS), Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumdodecylnaphthalinsulfat, Dialkylbenzolalkylsulfate und -sulfonate, Säuren wie Abietinsäure, die von Aldrich erhältlich ist, NEOGEN R™, NEOGEN SC™, erhalten von Daiichi Kogyo Seiyaku, Kombinationen davon und dergleichen. Zu anderen geeigneten anionischen oberflächenaktiven Stoffen gehören in Ausführungsformen DOWFAX™ 2A1, ein Alkyldiphenyloxiddisulfonat von The Dow Chemical Company, und/oder TAYCA POWER BN2060 von Tayca Corporation (Japan), welche verzweigte Natriumdodecylbenzolsulfonate sind. Kombinationen von diesen oberflächenaktiven Stoffen und beliebigen der vorstehenden anionischen oberflächenaktiven Stoffe können in Ausführungsformen verwendet werden.
Zu Beispielen für die kationischen oberflächenaktiven Stoffe, welche gewöhnlich positiv geladen sind, gehören z. B. Alkylbenzyldimethylammoniumchlorid, Dialkylbenzolalkylammoniumchlorid, Lauryltrimethylammoniumchlorid, Alkylbenzylmethylammoniumchlorid, Alkylbenzyldimethylammoniumbromid, Benzalkoniumchlorid, Cetylpyridiniumbromid, C₁₂, C₁₅, C₁₇ Trimethylammoniumbromide, Halogenidsalze von quaternisierten Polyoxyethylalkylaminen, Dodecylbenzyltriethylammoniumchlorid, MIRAPOL™ und ALKAQUAT™, erhältlich von Alkaril Chemical Company, SANIZOL™ (Benzalkoniumchlorid), erhältlich von Kao Chemicals, und dergleichen, und Mischungen davon.
Als das Farbmittel, das zugegeben werden soll, können verschiedene bekannte geeignete Farbmittel, wie Farbstoffe, Pigmente, Mischungen von Farbstoffen, Mischungen von Pigmenten, Mischungen von Farbstoffen und Pigmenten, und dergleichen, in dem Toner eingeschlossen sein. Das Farbmittel kann in einer Menge von ungefähr 0,1 bis ungefähr 35 Gew.-%, von ungefähr 1 bis ungefähr 15 Gew.-%, von ungefähr 3 bis ungefähr 10 Gew.-% des Toners eingeschlossen sein.
Die Toner können auch gegebenenfalls ein Wachs enthalten, welches entweder ein einzelner Wachstyp oder eine Mischung aus zwei oder mehr verschiedenen Wachsen sein kann. Ein Wachs kann zugegeben werden, um z. B. bestimmte Tonereigenschaften, wie die Teilchenform des Toners, das Vorhandensein und die Menge von Wachs auf der Oberfläche des Tonerteilchens, Ladungs- und/oder Aufschmelzeigenschaften, den Glanz, das Ablösen (stripping), Offseteigenschaften und dergleichen zu verbessern. Alternativ kann eine Kombination von Wachsen zugegeben werden, um der Tonerzusammensetzung mehrere Eigenschaften zu verleihen. Es wurde festgestellt, dass ein tiefschmelzender Toner, der eine wenig glänzende bis matte Oberflächenbeschaffenheit ergibt, durch Einschließen eines amorphen Polyesterharzes in der Hülle und einen niedrigen Prozentsatz an Wachs erhalten werden kann. (Das Erhöhen des Wachsprozentsatzes kann zu einer schlechten Ladung der Tonerteilchen führen). Das Wachs kann in einer Menge von ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 24 Gew.-%, in Ausführungsformen von ungefähr 3 Gew.-% bis ungefähr 10 Gew.-% der Tonerteilchen vorhanden sein.
Wachse können ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von ungefähr 500 bis ungefähr 20000, von ungefähr 1000 bis ungefähr 10000 aufweisen.
Tonerzusammensetzungen können durch Emulsionsaggregationsverfahren hergestellt werden, welche das Aggregieren einer Mischung aus einem optionalen Wachs und irgendwelchen anderen gewünschten oder erforderlichen Additiven, und Emulsionen, welche die vorstehend beschriebenen Harze enthalten, gegebenenfalls in oberflächenaktiven Stoffen, wie vorstehend beschrieben, und anschließend das Koaleszieren der Aggregatmischung umfassen. Der pH der resultierenden Mischung kann durch eine Säure, wie z. B. Essigsäure, Salpetersäure oder dergleichen eingestellt werden. Der pH der Mischung kann auf ungefähr 2 bis ungefähr 4,5 eingestellt werden. Zusätzlich kann die Mischung durch Mischen mit ungefähr 600 bis 4000 Umdrehungen pro Minute homogenisiert werden.
Im Anschluss an die Herstellung der vorstehenden Mischung kann ein aggregierendes Mittel zu der Mischung zugegeben werden. Zu geeigneten aggregierenden Mitteln gehören wässrige Lösungen von einem zweiwertigen Kation oder einem mehrwertigen Kation. Bei dem aggregierenden Mittel kann es sich um Polyaluminiumhalogenide, wie Polyaluminiumchlorid (PAC) oder das entsprechende Bromid, Fluorid oder lodid, Polyaluminiumsilicate wie Polyaluminiumsulfosilicat (PASS) und wasserlösliche Metallsalze handeln. Das aggregierende Mittel kann bei einer Temperatur, welche unter der Glasübergangstemperatur (Tg) des Harzes liegt, zugegeben werden.
Das aggregierende Mittel kann zu der Mischung in einer Menge von ungefähr 0,1 Teile pro Hundert (pph) bis ungefähr 1 pph, von ungefähr 0,25 pph bis ungefähr 0,75 pph, zugegeben werden.
Um die Aggregation und Koaleszenz zu steuern, kann das aggregierende Mittel im Lauf der Zeit, z. B. über einen Zeitraum von ungefähr 5 bis ungefähr 240 min, von ungefähr 30 bis ungefähr 200 min, in die Mischung zudosiert werden. Die Zugabe des Mittels kann auch erfolgen, während die Mischung unter gerührten Bedingungen gehalten wird, von ungefähr 50 U/min bis ungefähr 1000 U/min, von ungefähr 100 U/min bis ungefähr 500 U/min, und bei einer Temperatur, welche unter der Tg des Harzes liegt, wie vorstehend erörtert, von ungefähr 30 °C bis ungefähr 90 °C, von ungefähr 35 °C bis ungefähr 70 °C.
Die Teilchen können aggregieren gelassen werden, bis eine vorbestimmte gewünschte Teilchengröße erhalten ist. Eine vorbestimmte gewünschte Größe bezieht sich auf die gewünschte Teilchengröße, die erhalten werden soll, wie sie vor der Bildung bestimmt wird, wobei die Teilchengröße während des Wachstumsprozesses überwacht wird, bis eine solche Teilchengröße erreicht ist. Während des Wachstumsprozesses können Proben entnommen und, z. B. mit einem Coulter Counter, auf die mittlere Teilchengröße hin analysiert werden. Die Aggregation kann somit vonstatten gehen durch Aufrechterhalten der erhöhten Temperatur oder langsames Anheben der Temperatur auf z. B. von ungefähr 40 °C bis ungefähr 100 °C und Halten der Mischung bei dieser Temperatur während eines Zeitraums von ungefähr 0,5 h bis ungefähr 6 h, in Ausführungsformen von ungefähr 1 h bis ungefähr 5 h, wobei das Rühren beibehalten wird, um die aggregierten Teilchen bereitzustellen. Sobald die vorbestimmte gewünschte Teilchengröße erreicht ist, wird der Wachstumsprozess angehalten. In Ausführungsformen liegt die vorbestimmte gewünschte Teilchengröße innerhalb der vorstehend erwähnten Tonerteilchengrößenbereiche.
Das Wachstum und die Formgebung der Teilchen im Anschluss an die Zugabe des Aggregationsmittels kann unter beliebigen geeigneten Bedingungen erfolgen. Das Wachstum und die Formgebung kann unter Bedingungen durchgeführt werden, in welchen eine Aggregation getrennt von einer Koaleszenz stattfindet, wobei das Aggregationsverfahren unter thermischen Bedingungen bei einer erhöhten Temperatur, z. B. von ungefähr 40 °C bis ungefähr 90 °C, von ungefähr 45 °C bis ungefähr 63 °C, durchgeführt werden kann, welche unter der Tg des Harzes, wie vorstehend erörtert, liegen kann.
Die Aggregatteilchen können einen volumengemittelten Durchmesser (auch als „volumengemittelten Teilchendurchmesser“ bezeichnet) von weniger als ungefähr 5 µm, von ungefähr 4 µm bis ungefähr 5 µm, von ungefähr 4,5 µm bis ungefähr 4,9 µm aufweisen.
Die Zugabe eines Chelatbildners, wie z. B. EDTA, zum Entfernen des aggregierenden Mittels kann eine Modifizierung des Glanzes verhindern. Um Tonerformulierungen feinabzustimmen, um niedrige Glanzwerte zu erreichen, kann mehr aggregierendes Mittel in dem Toner zurückgelassen werden und somit weniger EDTA verwendet werden. Es kann jedoch eine schlechte GSD und ein Kleben von Teilchen an Teilchen resultieren, wenn wenig oder keine EDTA in dem aggregierenden Schritt verwendet wird. Somit kann, wie nachstehend ausführlicher beschrieben ist, ohne die Verwendung von einem Chelatbildner zum Entfernen des Vernetzungsmittels während der Aggregation zusammen mit der Zugabe eines Puffersystems zu der Toneraufschlämmung über ein dosiertes Verfahren während der Koaleszenz eine enge Teilchengrößenverteilung und ULM-Toner mit geringem Glanz bereitstellen. Der Puffer kann in Mengen von ungefähr 2 bis ungefähr 100 ml pro 100 g trockenem Toner, von ungefähr 5 bis ungefähr 50 ml pro 100 g trockenem Toner, über einen Zeitraum von ungefähr 0,25 h bis ungefähr 10 h, von ungefähr 0,5 h bis ungefähr 5 h, zugegeben werden.
Auf die gebildeten aggregierten Tonerteilchen kann eine Hülle aufgebracht werden. Jedes vorstehend für das Kernharz beschriebene Harz kann als das Hüllenharz verwendet werden. Das Hüllenharz kann durch ein beliebiges Verfahren, welches der Fachmann kennt, auf die aggregierten Teilchen aufgebracht werden. Wenigstens ein amorphes Polyesterharz kann zum Bilden einer Hülle über den Aggregaten verwendet werden, um Tonerteilchen mit einer Kern-Hülle-Konfiguration zu bilden. Ein amorpher Polyester und ein kristallines Harz können zum Bilden einer Hülle über den Aggregaten verwendet werden.
Eine geeignete Hülle kann wenigstens ein amorphes Polyesterharz enthalten, das in einer Menge von ungefähr 10 bis ungefähr 90 Gew.-%, von ungefähr 20 bis ungefähr 80 Gew.-%, von ungefähr 30 bis ungefähr 70 Gew.-% der Hülle vorhanden ist.
Das Hüllenharz kann in einer Menge von ungefähr 5 bis ungefähr 40 Gew.-%, von ungefähr 24 bis ungefähr 30 Gew.-% der Tonerteilchen vorhanden sein.
Sobald die gewünschte endgültige Größe der Tonerteilchen erreicht ist, kann der pH der Mischung mit einer Base auf einen Wert von ungefähr 5 bis ungefähr 10, von ungefähr 6 bis ungefähr 8 eingestellt werden. Die Einstellung des pH-Werts kann verwendet werden, um das Tonerwachstum einzufrieren, d. h. anzuhalten. Die zum Anhalten des Tonerwachstums verwendete Base kann jede geeignete Base einschließen, wie z. B. Alkalimetallhydroxide, wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Ammoniumhydroxid, Kombinationen davon, und dergleichen. Die Base kann in Mengen von ungefähr 2 bis ungefähr 25 Gew.-%, von ungefähr 4 bis ungefähr 10 Gew.-% der Mischung zugegeben werden.
Im Anschluss an die Aggregation bis zu der gewünschten Teilchengröße, mit der Bildung einer optionalen Hülle, wie vorstehend beschrieben, können die Teilchen dann zu der gewünschten endgültigen Form koalesziert werden, wobei die Koaleszenz erreicht wird z. B. durch Erwärmen der Mischung auf eine Temperatur von ungefähr 55 °C bis ungefähr 105 °C, von ungefähr 65 °C bis ungefähr 100 °C, welche unterhalb des Schmelzpunktes des kristallinen Harzes liegen kann, um eine Plastifizierung zu verhindern. Es können höhere oder niedrigere Temperaturen verwendet werden, wobei die Temperatur eine Funktion der für das Bindemittel verwendeten Harze ist.
Der pH der Mischung kann dann mit einem Puffersystem der vorliegenden Erfindung, wie es nachstehend in größerer Ausführlichkeit beschrieben ist, langsam verringert werden. Die Einstellung des pH-Werts wird unter Verwendung einer Zufuhrpumpe zum Zugeben des Puffersystems über einen gewissen Zeitraum, von ungefähr 0,25 h bis ungefähr 10 h, bevorzugt von ungefähr 0,5 h bis ungefähr 5 h, durchgeführt. Der pH der Mischung wird mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 0,005 pH-Einheiten pro Minute bis ungefähr 0,1 pH-Einheiten pro Minute, bevorzugt von ungefähr 0,01 pH-Einheiten pro Minute bis ungefähr 0,09 pH-Einheiten pro Minute, verringert.
Die langsame dosierte Zugabe eines Puffersystems zu der Reaktionsaufschlämmung zum Verringern des pH-Werts der Mischung während der Koaleszenz, ohne Verwendung von Chelatbildner während der Koaleszenz, kann eine enge volumengemittelte geometrische Größenverteilung (GSD volume) des am Ende erhaltenen Toners bereitstellen und das Kleben von Teilchen an Teilchen verhindern.
Das Puffersystem kann mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 0,1 g/min pro 100 g trockenem Toner bis ungefähr 5 g/min pro 100 g trockenem Toner, von ungefähr 0,5 g/min pro 100 g trockenem Toner bis ungefähr 4 g/min pro 100 g trockenem Toner zu den Tonerteilchen zugegeben werden.
Die Koaleszenz kann von ungefähr 0,05 h bis ungefähr 10 h, von ungefähr 0,5 h bis ungefähr 5 h vonstatten gehen.
Nach der Koaleszenz kann die Mischung auf eine niedrigere Temperatur, wie etwa von ungefähr 20 °C bis ungefähr 40 °C, gekühlt werden. Das Kühlen kann je nach Wunsch schnell oder langsam sein. Ein geeignetes Kühlverfahren kann das Einführen von kaltem Wasser in einen Mantel um den Reaktor herum einschließen. Nach dem Kühlen können die Tonerteilchen gegebenenfalls mit Wasser gewaschen und dann getrocknet werden. Das Trocknen kann durch ein beliebiges geeignetes Verfahren erfolgen, z. B. durch Gefriertrocknen.
Das Puffersystem kann wenigstens zwei Säuren, Salze, Basen, organische Verbindungen und Kombinationen davon in einer Lösung mit entionisiertem Wasser als das Lösungsmittel enthalten. Der Puffer kann in einer Lösung in einer Konzentration von ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 60 Gew.-%, von ungefähr 5 Gew.-% bis ungefähr 50 Gew.-% vorhanden sein.
Zu geeigneten Säuren, welche verwendet werden können, gehören aliphatische Säuren und/oder aromatische Säuren wie Essigsäure, Zitronensäure, Ameisensäure, Oxalsäure, Phthalsäure, Salicylsäure, Kombinationen davon, und dergleichen, sie sind aber nicht darauf beschränkt. Zu geeigneten Salzen, welche zum Bilden des Puffersystems verwendet werden können, gehören Metallsalze von aliphatischen Säuren oder aromatischen Säuren, wie Natriumacetat, Natriumacetattrihydrat, Kaliumacetat, Zinkacetat, Natriumhydrogenphosphat, Kaliumformiat, Natriumoxalat, Natriumphthalat, Kaliumsalicylat, Kombinationen davon, und dergleichen, sie sind aber nicht darauf beschränkt.
Ein geeignetes Puffersystem kann eine Kombination von Säuren und Salzen enthalten. Zum Beispiel kann ein Puffersystem Natriumacetat und Essigsäure enthalten.
Die Menge der Säure und Salze, die beim Bilden des Puffersystems verwendet werden, sowie entionisiertes Wasser, das beim Bilden einer Pufferlösung verwendet wird, kann in Abhängigkeit von der verwendeten Säure, dem verwendeten Salz und der Zusammensetzung der Tonerteilchen variieren. Die Menge an Säure in dem Puffersystem kann von ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 40 Gew.-%, von ungefähr 2 Gew.-% bis ungefähr 30 Gew.-% des Puffersystems betragen. Die Menge an Salz in dem Puffersystem kann von ungefähr 10 Gew.-% bis ungefähr 60 Gew.-%, von ungefähr 20 Gew.-% des Puffersystems bis ungefähr 50 Gew.-% des Puffersystems betragen.
Die Menge an Säure und/oder Salz in dem Puffersystem kann eine solche Menge sein, dass der pH des Puffersystems ungefähr 3 bis ungefähr 7, ungefähr 4 bis ungefähr 6 beträgt. Das Puffersystem kann zu der Toneraufschlämmung, wie vorstehend beschrieben, zugegeben werden, so dass der pH der Toneraufschlämmung ungefähr 4 bis ungefähr 7, ungefähr 5,8 bis ungefähr 6,5 beträgt.
Die Tonerteilchen können auch andere optionale Additive enthalten, je nach Wunsch oder Erfordernis. Der Toner kann beliebige bekannte Ladungsadditive in Mengen von ungefähr 0,1 bis ungefähr 10 Gew.-%, von ungefähr 0,5 bis ungefähr 7 Gew.-% des Toners enthalten. Zu Beispielen für Ladungsadditive gehören Alkylpyridiniumhalogenide, Bisulfate, eine negative Ladung verstärkende Additive wie Aluminiumkomplexe, und dergleichen.
Oberflächenadditive können nach dem Waschen oder Trocknen zu den Tonerzusammensetzungen zugegeben werden. Zu Beispielen für solche Oberflächenadditive gehören z. B. Metallsalze, Metallsalze von Fettsäuren, kolloidale Siliciumdioxide, Metalloxide, Mischungen davon, und dergleichen. Oberflächenadditive können in einer Menge von ungefähr 0,1 bis ungefähr 10 Gew.-%, von ungefähr 0,5 bis ungefähr 7 Gew.-% des Toners vorhanden sein. Beschichtete Siliciumdioxide können ebenfalls in einer Menge von ungefähr 0,05 bis ungefähr 5 %, von ungefähr 0,1 bis ungefähr 2 % des Toners vorhanden sein, wobei diese Additive während der Aggregation zugegeben werden können oder in das gebildete Tonerprodukt hineingemischt werden können.
Die charakteristischen Eigenschaften der Tonerteilchen können durch jede geeignete Methode und Apparatur bestimmt werden. Der volumengemittelte Teilchendurchmesser (D_50v), die volumengemittelte geometrische Größenverteilung (GSDv) und die zahlengemittelte geometrische Größenverteilung (GSDn) können mit einem Messinstrument wie einem Beckmann Coulter Multisizer 3, betrieben in Übereinstimmung mit den Anweisungen des Herstellers, gemessen werden. Eine repräsentative Probenahme kann wie folgt erfolgen: eine kleine Menge einer Tonerprobe, ungefähr 1 Gramm, kann erhalten und durch ein 25 µm-Sieb filtriert werden, anschließend in isotonische Lösung gegeben werden, um eine Konzentration von ungefähr 10 % zu erhalten, wobei die Probe dann an einem Beckmann Coulter Multisizer 3 gemessen wird.
Toner, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, können ausgezeichnete Ladungseigenschaften besitzen, wenn sie Bedingungen mit extremer relativer Feuchtigkeit (RH) ausgesetzt sind. Die Zone mit niedriger Feuchtigkeit (C-Zone) kann ungefähr 10 °C/15 % RH aufweisen, während die Zone mit hoher Feuchtigkeit (A-Zone) ungefähr 28 °C/85 % RH aufweisen kann. Toner der vorliegenden Erfindung können auch ein Ausgangstonerladung pro MasseVerhältnis (Q/M) von ungefähr -3 µC/g bis ungefähr -35 µC/g besitzen und eine Endtonerladung nach dem Hineinmischen des Oberflächenadditivs von -10 µC/g bis ungefähr -45 µC/g besitzen.
Bei Verwendung der Verfahren der vorliegenden Erfindung kann das Design der Tonerformulierung so eingestellt werden, dass die Glanzwerte fein abstimmbar und die GSD eng werden. Wie vorstehend angemerkt, kann dies durch Vermeidung eines Chelatbildners in dem Toner während des Aggregationsverfahrens, in Kombination mit der langsamen Zugabe eines Puffersystems beim Verringern des pH-Wertes während des Koaleszenzverfahrens, erreicht werden. Somit kann z. B. der Glanzwert eines Toners, gemessen in Gardner-Glanzeinheiten (ggu) mit einem Gardner 75°-Glanzmessgerät von ungefähr 25 ggu bis ungefähr 85 ggu, von ungefähr 35 ggu bis ungefähr 75 ggu, betragen.
Toner der vorliegenden Erfindung können einen niedrigen Glanz von weniger als ungefähr 30 ggu, von ungefähr 0,1 ggu bis ungefähr 30 ggu, von ungefähr 5 ggu bis ungefähr 25 ggu, von ungefähr 10 ggu bis ungefähr 20 ggu, besitzen.
Toner der vorliegenden Erfindung können als ultratief schmelzende (ULM) Toner verwendet werden. Die trockenen Tonerteilchen, mit Ausnahme von äußerlichen Oberflächenadditiven, können die folgenden charakteristischen Eigenschaften aufweisen:

(1) Volumengemittelter Durchmesser von ungefähr 2,5 bis ungefähr 20 µm, von ungefähr 2,75 bis ungefähr 18 µm, von ungefähr 3 bis ungefähr 15 µm;
(2) (GSDn) und/oder (GSDv) von ungefähr 1,17 bis ungefähr 1,3, von ungefähr 1,18 bis ungefähr 1,28;
(3) Rundheit von ungefähr 0,9 bis ungefähr 1 (gemessen beispielsweise mit einem Sysmex FPIA 2100-Analysator) von ungefähr 0,94 bis ungefähr 0,985, von ungefähr 0,95 bis ungefähr 0,98; und/oder
(4) Mindestfixiertemperatur von ungefähr 100 °C bis ungefähr 180 °C, von ungefähr 120 °C bis ungefähr 150 °C.

Die so gebildeten Tonerteilchen können zu einer Entwicklerzusammensetzung formuliert werden. Die Tonerteilchen können mit Trägerteilchen vermischt werden, um einen Zweikomponentenentwickler zu erhalten. Die Tonerkonzentration in dem Entwickler kann von ungefähr 1 Gew.% bis ungefähr 25 Gew.-%, von ungefähr 2 Gew.-% bis ungefähr 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Entwicklers, betragen.
Zu Beispielen für Trägerteilchen gehören Teilchen, die triboelektrisch eine den Tonerteilchen entgegengesetzte Polarität aufweisen. Zu anschaulichen Beispielen für geeignete Trägerteilchen gehören granuläres Zirkon, granuläres Silicium, Glas, Stahl, Nickel, Ferrite, Eisenferrite, Siliciumdioxid und dergleichen.
Die ausgewählten Trägerteilchen können mit oder ohne eine Beschichtung verwendet werden. Die Trägerteilchen können eine Beschichtung enthalten, welche aus einer Mischung von Polymeren gebildet ist, welche in der triboelektrischen Reihe nicht nahe bei dem Toner liegen. Die Beschichtung kann Fluorpolymere, wie Polyvinylidenfluorid-Harze, Terpolymere von Styrol, Methylmethacrylat und/oder Silane, wie Triethoxysilan, Tetrafluorethylene, andere bekannte Beschichtungen und dergleichen einschließen.
Geeignete Träger können einen Stahlkern, z. B. mit einer Größe von ungefähr 25 bis ungefähr 100 µm, mit einer Größe von ungefähr 50 bis ungefähr 75 µm, enthalten, beschichtet mit ungefähr 0,5 bis ungefähr 10 Gew.-%, von ungefähr 0,7 bis ungefähr 5 Gew.-% einer leitfähigen Polymermischung, die z. B. Methacrylat und Ruß enthält.
Die Trägerteilchen können in verschiedenen geeigneten Kombinationen mit den Tonerteilchen vermischt werden. Die Konzentrationen können ungefähr 1 bis ungefähr 20 Gew.-% der Tonerzusammensetzung betragen.
Die Toner können für elektrofotografische Verfahren verwendet werden. Jede bekannte Art von Bildentwicklungssystem kann in einer Bildentwicklungsvorrichtung verwendet werden, wozu z. B. eine Magnetbürstenentwicklung, Einkomponenten-Sprungentwicklung, Hybrid-Scavengeless-Entwicklung (HSD) und dergleichen gehören.
Toner der vorliegenden Erfindung können ein ausgezeichnetes Blockieren, d. h. die Fähigkeit des Toners, während des Transports und/oder der Aufbewahrung einem Aneinanderhaften zu widerstehen, aufweisen.
Teile und Prozentsätze beziehen sich auf das Gewicht, sofern nichts anderes angegeben ist. So wie es hier verwendet wird, bezieht sich „Raumtemperatur“ auf eine Temperatur von ungefähr 20 °C bis ungefähr 30 °C.
Beispiele
Vergleichsbeispiel 1
Herstellung eines Toners ohne Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA).
Ungefähr 239,48 g einer Emulsion eines amorphen Harzes mit niedrigem Molekulargewicht, enthaltend ein alkoxyliertes Bisphenol A mit Terephthalsäure, Fumarsäure und Dodecenylbernsteinsäure-Comonomeren (ungefähr 36,80 Gew.-%), ungefähr 229,50 g einer Emulsion eines amorphen Harzes mit hohem Molekulargewicht aus alkoxyliertem Bisphenol A mit Terephthalsäure, Trimellitsäure und Dodecenylbernsteinsäure-Comonomeren (ungefähr 38,40 Gew.-%), ungefähr 76,85 g einer kristallinen Polyesterharzemulsion der folgenden Formel:
worin b ungefähr 5 bis ungefähr 2000 betrug, und d ungefähr 5 bis ungefähr 2000 betrug (ungefähr 36,10 Gew.-%), ungefähr 128,27 g eines Styrolacrylat-Gel-Latex (ungefähr 24,51 Gew.-%), ungefähr 144,46 g cyanfarbenes Pigment Blue 15:3 (ungefähr 16,60 Gew.-%) und ungefähr 120,59 g IGI-Wachs in einer Dispersion (ungefähr 30,60 Gew.-%) wurden in einen 2-Liter-Glasreaktor gegeben, der mit einem Überkopfmischer ausgestattet war. Ungefähr 199,48 g Aluminiumsulfat (ungefähr 1,0 Gew.-%) wurden als Flockungsmittel unter Homogenisierung mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 3000 bis ungefähr 4000 U/min während ungefähr 10 min zugegeben.
Die Toneraufschlämmung wurde auf ungefähr 45,1 °C erwärmt, wobei mit ungefähr 370 U/min gemischt wurde. Während der Aggregation wurde die Tonerteilchengröße mit einem Coulter Counter genau überwacht, bis die Kernteilchen eine volumengemittelte Teilchengröße von ungefähr 4,68 µm mit einer GSDv von ungefähr 1,22 erreichten. Eine Hülle, enthaltend ungefähr 155,22 g der Emulsion des amorphen Harzes mit niedrigem Molekulargewicht (ungefähr 50 Gew.-%) und ungefähr 148,75 g der Emulsion des amorphen Harzes mit hohem Molekulargewicht (ungefähr 50 Gew.-%), die in dem Kern verwendet wurden, wurde zugegeben, was zu Kern-Hülle-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von ungefähr 5,65 µm und einer GSDv von ungefähr 1,21 führte.
Danach wurde der pH der Aufschlämmung unter Verwendung von NaOH (ungefähr 4 Gew.-%) auf ungefähr 8,5 eingestellt, um die Aggregation einzufrieren, d. h. anzuhalten.
Nach dem Einfrieren wurde die Reaktionsmischung auf ungefähr 95 °C erwärmt, während der pH der Toneraufschlämmung durch Zugabe eines NaAc/HAc (Natriumacetat/Essigsäure)-Puffers mit einem pH von ungefähr 5,7 über einen Zeitraum von ungefähr 5 min schnell auf ungefähr 6,08 verringert wurde, für eine Koaleszenz der Teilchen. Der Toner wurde nach der Koaleszenz abgeschreckt. Die am Ende erhaltene Tonerteilchengröße betrug ungefähr 6,48 µm, die GSDv betrug ungefähr 1,30 und die Rundheit betrug ungefähr 0,948.
Vergleichsbeispiel 2
Herstellung eines Toners mit 0,5 pph EDTA.
Die gleichen Materialien in den gleichen Mengen wurden verwendet, um eine Toneraufschlämmung wie vorstehend in Vergleichsbeispiel 1 beschrieben herzustellen.
Die Toneraufschlämmung wurde wiederum auf ungefähr 45,1 °C mit einer Rührgeschwindigkeit von ungefähr 370 U/min erwärmt. Während der Aggregation, wurde die Tonerteilchengröße mit einem Coulter Counter genau überwacht, bis die Kernteilchen eine volumengemittelte Teilchengröße von ungefähr 4,94 µm mit einer GSDv von 1,24 erreichten. Es wurde ein Hüllenharz wie vorstehend in Vergleichsbeispiel 1 beschrieben zugegeben, was zu Kern-Hülle-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von ungefähr 5,65 µm und einer GSDv von ungefähr 1,21 führte.
Danach wurde der pH der Aufschlämmung unter Verwendung von NaOH (ungefähr 4 Gew.-%) und ungefähr 5,13 g EDTA (ungefähr 39 Gew.-%) auf ungefähr 8,5 eingestellt, um die Aggregation einzufrieren.
Nach dem Einfrieren wurde die Reaktionsmischung auf ungefähr 95 °C erwärmt, während der pH der Toneraufschlämmung durch die Zugabe eines NaAc/HAc-Puffers mit einem pH von ungefähr 5,7 über einen Zeitraum von ungefähr 5 min schnell auf ungefähr 6 verringert wurde, zur Koaleszenz. Der Toner wurde nach der Koaleszenz abgeschreckt. Die am Ende erhaltene Tonerteilchengröße betrug ungefähr 6,02 µm, die GSDv betrug ungefähr 1,34 und die Rundheit betrug ungefähr 0,948.
Vergleichsbeispiel 3
Herstellung eines Toners mit 0,7 pph EDTA und 1 pph zusätzlichem DOWFAX® 2A1, ein Alkyldiphenyloxiddisulfonat, vor der pH-Verringerung.
Die gleichen Materialien wurden in den gleichen Mengen verwendet, um die Toneraufschlämmung wie vorstehend in Vergleichsbeispiel 1 beschrieben herzustellen.
Die Toneraufschlämmung wurde wiederum auf ungefähr 45,1 °C mit einer Rührgeschwindigkeit von ungefähr 370 U/min erwärmt. Während der Aggregation wurde die Tonerteilchengröße mit einem Coulter Counter genau überwacht, bis die Kernteilchen eine volumengemittelte Teilchengröße von 5,04 µm mit einer GSDv von 1,28 erreichten. Es wurde ein Hüllenharz wie vorstehend in Vergleichsbeispiel 1 beschrieben zugegeben, was zu Kern-Hülle-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von ungefähr 5,65 µm und einer GSDv von ungefähr 1,21 führte.
Danach wurde der pH der Aufschlämmung unter Verwendung von NaOH (ungefähr 4 Gew.-%) und ungefähr 7,69 g EDTA (ungefähr 39 Gew.-%) auf ungefähr 8,5 eingestellt, um die Aggregation einzufrieren.
Nach dem Einfrieren wurde die Reaktionsmischung auf ungefähr 95 °C erwärmt, während der pH der Toneraufschlämmung durch die Zugabe eines NaAc/HAc-Puffers mit einem pH von ungefähr 5,7 über einen Zeitraum von ungefähr 5 min schnell auf ungefähr 6 verringert wurde, zur Koaleszenz. Danach wurden ungefähr 8,56 g DOWFAX®2A1, ein Alkyldiphenyloxiddisulfonat (kommerziell erhältlich von der Dow Chemical Company) in die Reaktionsmischung eingeführt. Der Toner wurde nach der Koaleszenz abgeschreckt. Die am Ende erhaltene Tonerteilchengröße betrug ungefähr 6,02 µm, die GSDv betrug ungefähr 1,30 und die Rundheit betrug ungefähr 0,972.
Beispiel 1
Herstellung eines Toners ohne EDTA.
Ungefähr 245,82 g der Emulsion eines amorphen Harzes mit niedrigem Molekulargewicht, die in Vergleichsbeispiel 1 vorstehend beschrieben ist (ungefähr 36,12 Gew.-%), ungefähr 231,22 g der Emulsion eines amorphen Harzes mit hohem Molekulargewicht, die in Vergleichsbeispiel 1 vorstehend beschrieben ist, (ungefähr 38,40 Gew.-%), ungefähr 78,61 g der Emulsion eines kristallinen Polyesterharzes, die in Vergleichsbeispiel 1 vorstehend beschrieben ist (ungefähr 35,56 Gew.-%), ungefähr 129,24 g eines Styrolacrylat-Gel-Latex (ungefähr 24,51 Gew.-%), ungefähr 145,54 g cyanfarbenes Pigment Blue 15:3 (ungefähr 16,60 Gew.-%), und ungefähr 121,49 g IGI-Wachs in einer Dispersion (ungefähr 30,60 Gew.-%) wurden in einen 2-Liter-Glasreaktor gegeben, der mit einem Überkopfmischer ausgestattet war. Ungefähr 200,98 g Aluminiumsulfat (ungefähr 1,0 Gew.-%) wurden als Flockungsmittel unter Homogenisierung mit ungefähr 3000 bis ungefähr 4000 U/min während ungefähr 10 min zugegeben.
Die Toneraufschlämmung wurde dann erwärmt, um mit der Aggregation zu beginnen. Die Toneraufschlämmung wurde auf ungefähr 44,2 °C mit einer Rührgeschwindigkeit von ungefähr 370 U/min erwärmt. Während der Aggregation wurde die Tonerteilchengröße mit einem Coulter Counter genau überwacht, bis die Kernteilchen eine volumengemittelte Teilchengröße von ungefähr 4,78 µm mit einer GSDv von 1,25 erreichten. Ein Hüllenharz enthaltend ungefähr 159,33 g der Emulsion des amorphen Harzes mit niedrigem Molekulargewicht (ungefähr 50 Gew.-%) und ungefähr 149,87 g der Emulsion des amorphen Harzes mit hohem Molekulargewicht (ungefähr 50 Gew.-%), die in dem Kern verwendet wurden, wurde zugegeben, was zu Kern-Hülle-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von ungefähr 5,65 µm und einer GSDv von ungefähr 1,21 führte.
Danach wurde der pH der Aufschlämmung unter Verwendung von NaOH (ungefähr 4 Gew.-%) auf ungefähr 8,5 eingestellt, um die Aggregation einzufrieren.
Nach dem Einfrieren wurde die Reaktionsmischung auf ungefähr 95 °C erwärmt, während der pH der Toneraufschlämmung durch die Zugabe eines NaAc/HAc-Puffers mit pH 5,7 im Laufe von ungefähr 1 Stunde bei ungefähr 95 °C unter Verwendung einer Zufuhrpumpe langsam auf ungefähr 6,05 verringert wurde, zur Koaleszenz. Der Toner wurde nach der Koaleszenz abgeschreckt. Die am Ende erhaltene Tonerteilchengröße betrug ungefähr 6,48 µm, die GSDv betrug ungefähr 1,23 und die Rundheit betrug ungefähr 0,966. Die Teilchengrößenverteilung war enger als die der Teilchen der Vergleichsbeispiele.

Claims

Verfahren umfassend: das Inkontaktbringen von wenigstens einem amorphen Harz mit wenigstens einem kristallinen Harz in einer Mischung; das Aggregieren der Mischung, um Teilchen zu bilden; das Zugeben eines Puffers mit einem pH von ungefähr 3 bis ungefähr 7 zu den Teilchen durch dosierte Zugabe, um einen gewünschten pH zu erreichen, über einen Zeitraum von ungefähr 0,25 Stunden bis ungefähr 10 Stunden; wobei der pH der Mischung mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 0,005 pH-Einheiten pro Minute bis ungefähr 0,1 pH-Einheiten pro Minute verringert wird; und das Koaleszieren der Teilchen, um Tonerteilchen zu bilden, wobei in dem Verfahren kein Chelatbildner verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend das Inkontaktbringen von dem wenigstens einen amorphen Harz mit dem wenigstens einen kristallinen Harz in der Mischung mit einem Styrol/Acrylat-Gel.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das wenigstens eine amorphe Harz wenigstens ein amorphes Polyesterharz umfasst, das ein auf alkoxyliertem Bisphenol A-Fumarat/Terephthalat basierendes Polyester- oder Copolyesterharz einschließt, und das wenigstens eine kristalline Polyesterharz die folgende Formel aufweist
worin b ungefähr 5 bis ungefähr 2000 beträgt und d ungefähr 5 bis ungefähr 2000 beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das Zugeben der Pufferlösung zu den Teilchen das Zugeben des Puffers mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 0,1 Gramm/Minute pro 100 Gramm trockenem Toner bis ungefähr 5 Gramm/Minute pro 100 Gramm trockenem Toner umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, wobei der Puffer in einer Lösung in einer Konzentration von ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 60 Gew.-% vorhanden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, wobei der Toner einen Glanz von ungefähr 0,1 ggu bis ungefähr 30 ggu aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, weiter umfassend: das Inkontaktbringen von wenigstens einem amorphen Harz mit wenigstens einem kristallinen Harz in einer Mischung; das Aggregieren der Mischung, um Kernteilchen zu bilden; und das Inkontaktbringen der Kernteilchen mit einer Emulsion umfassend wenigstens ein amorphes Harz, um eine Hülle über den Teilchen zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das wenigstens eine amorphe Harz ein amorphes Harz mit niedrigem Molekulargewicht und ein amorphes Harz mit hohem Molekulargewicht umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, weiter umfassend: das langsame tropfenweise Zugeben eines Puffersystems zu den Teilchen, um einen gewünschten pH von ungefähr 4 bis ungefähr 7 zu erreichen, mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 0,1 Gramm/Minute pro 100 Gramm trockenem Toner bis ungefähr 5 Gramm/Minute pro 100 Gramm trockenem Toner.