DE102014208961A1

DE102014208961A1 - Tonerzusammensetzung

Info

Publication number: DE102014208961A1
Application number: DE102014208961.1A
Authority: DE
Inventors: Juan A. Morales-Tirado; Samir Kumar; Mike Zona
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2014-11-27
Also published as: IN2014CH02509A; US20140349229A1; RU2014120688A; CN104181783A; CA2852332A1; BR102014011556A2; JP2014228866A; KR20140138028A; CA2852332C; US8980519B2; MX337110B; CN104181783B; JP6257440B2; MX2014006024A; RU2637940C2

Abstract

Eine Tonerzusammensetzung umfasst ein Harz, gegebenenfalls ein Wachs, ein Farbmittel und ein nadelförmiges Oberflächenadditiv. Die Tonerzusammensetzung ist zur Verwendung in einem Einkomponenten-Entwicklungssystem geeignet, wobei die Zusammensetzung ausgezeichnete Lade-, Stabilitäts- und Fließeigenschaften besitzt.

Description

Es wird eine Tonerzusammensetzung mit einem Harz, gegebenenfalls einem Wachs, einem Farbmittel, einen nadelförmigen Oberflächenadditiv, gegebenenfalls einem kugelförmigen anorganischen Oberflächenadditiv und gegebenenfalls einem Oberflächen-Gleitadditiv bereitgestellt.
1 veranschaulicht die Entwicklungshardware, die in einer unmagnetischen Einkomponenten-Entwicklungsarchitektur verwendet wird;
2 veranschaulicht ein Tonerteilchen mit nadelförmigem TiO₂ gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, die hierin offenbart wird;
3 ist ein Graph, der die Dichteänderungen gegenüber der Druckzahl für eine herkömmliche Tonerzusammensetzung und eine Tonerzusammensetzung gemäß Ausführungsformen hierin darstellt; und
4 ist ein Graph, der die Fließenergie gegenüber der Menge von nadelförmigem TiO₂ in einer Tonerzusammensetzung gemäß Ausführungsformen hierin darstellt.
Die vorliegende Offenbarung stellt einen Toner bereit, der zum Beispiel zur Verwendung in einem Einkomponenten-Entwicklungssystem geeignet ist, und wobei der Toner ausgezeichnete Lade-, Stabilitäts- und Fließeigenschaften besitzt.
In Ausführungsformen hierin können nadelförmige Oberflächenadditive einbezogen werden, um Oberflächenkräfte zu verringern und die Fließeigenschaften des Tonerteilchens ohne Einführen von Änderungen an der Teilchenform maßzuschneidern. Die Oberflächenadditive können an den Tonerteilchen haften und die Tonerteilchen von anderen Oberflächen trennen. Diese Trennung kann die Adhäsions- und Kohäsionskräfte auf dem Toner verringern und die Übertragung von Toner vom Fotoleiter auf Zwischen- und Endaufnahmeeinrichtungen verbessern.
Ein nadelförmiges Oberflächen additiv, zum Beispiel nadelförmiges TiO_2,kann den resultierenden Tonern ausgezeichnete Stabilitäts- und Fließeigenschaften verleihen. Außerdem können die Tonerzusammensetzungen gemäß Ausführungsformen hierin das Auftreten von Rakelverschmutzung, Druckfehlern und niedriger Tonerdichte gegenüber auf herkömmliche Weise hergestellten Tonern verringern.
In Ausführungsformen hierin kann sich der Begriff „nadelförmig“ auf Teilchen beziehen, die unregelmäßig, schmal oder nadelartig, reisförmig, stabförmig, schmetterlingsförmig oder fliegenförmig sind.
Die nadelartige Form des Oberflächenadditivs hierin kann helfen, eine bessere Fähigkeit zur Reinigung von Toner von einer Fotoleiteroberfläche in einem Reinigungsrakelsystem zu erreichen. Das nadelförmige Oberflächenadditiv kann für verbesserte Stabilität gegen relative Luftfeuchtigkeit (RH), verbesserte Tribo-Ladung und verbesserte Entwicklung des Bildes angewendet werden. Außerdem wird die Auffassung vertreten, dass das nadelförmige Oberflächenadditiv zur Verbesserung der Ladeeigenschaft über einen großen Bereich von Umgebungstemperaturen und -feuchtigkeiten eines Tonerteilchens beitragen kann, das sonst nur kugelförmige Additive enthält.
1 stellt ein Drucksystem 2 gemäß einer Ausführungsform, wie beispielsweise ein unmagnetisches Einkomponenten-Entwicklungssystem, dar. Toner (nicht dargestellt) wird in einen Kartuschenschacht 4 gefüllt. Zum Laden des Toners auf eine Zufuhrwalze 6 wird eine Schaufel (nicht dargestellt) oder Schwerkraft angewendet. Der Toner wird dann auf eine Entwicklungsrolle 8 übertragen. Während sich die Entwicklungsrolle 8 dreht, kann der Toner in den Spalt 12 der Ladungsrakel 14 und der Entwicklungsrolle 8 dosiert werden. Eine Fotoleitertrommel 13 kann in Kontakt mit der Entwicklungsrolle 8 angeordnet sein. Die Entwicklungsrolle 8 kann mit einer Spannungsquelle 16 verbunden sein. Eine Reinigungsrakel 18, welche eine auf einem starren Halter 22 montierte Urethan- oder Silikongummirakel umfassen kann, ist am Kartuschengehäuse 24 angebracht. Die physikalischen Eigenschaften und Abmessungen der Reinigungsrakel 18, zum Beispiel Modulus, Dicke und Länge, können von der Größe der Fotoleitertrommel 13 abhängen. Die Kräfte, die an dem kleinen Spalt 26 erzeugt werden, der zwischen der Reinigungsraklel 18 und der Fotoleitertrommel 13 ausgebildet ist, verhindern wünschenswerterweise, dass Resttoner unter die Reinigungsrakel 18 gelangt und die Spannungsquelle 16 verschmutzt. Der Toner sollte imstande sein, gut in den Spalt 12, der zwischen der Ladungsrakel 14 und der Entwicklungsrolle 8 ausgebildet ist, geladen und fließen gelassen zu werden, um bei Kontaktaufnahme mit dem Latentbild eine ausreichend aufgeladene entwickelte Masse auf der Fotoleitertrommel 13 zu ermöglichen.
2 stellt eine Zeichnung eines Tonerteilchens 10 gemäß beispielhaften Ausführungsformen hierin dar. Diese Zeichnung soll jedoch den Schutzumfang der hierin offenbarten Ausführungsformen nicht einschränken und dient lediglich der besseren Verständlichkeit. Das Tonerteilchen 10 gemäß Ausführungsformen hierin darf keine Änderungen an der mechanischen Konstruktion der xerografischen Druckvorrichtungen erfordern.
Das Tonerteilchen 10 kann ein Harz/Bindemittel, Farbmittel, Gel und Wachs umfassen.
Wie in 2 zu sehen ist, kann ein nadelförmiges Oberflächenadditiv 20 im Tonerteilchen, zum Beispiel TiO_2,an den Außenflächen der Tonerteilchen 10 haften, statt in die Masse der Tonerteilchen 10 eingemischt zu sein.
Das Verwenden des nadelförmigen Oberflächenadditivs 20 kann das Trägheitsmoment von sonst herkömmlichen Tonerteilchen und infolgedessen die Rollwirkung der Tonerteilchen unter dem Kontaktspalt, der zwischen einer Fotoleiteroberfläche und einer Reinigungsrakel (nicht dargestellt) eines SCD-Systems ausgebildet ist, reduzieren. Das Vorhandensein des nadelförmigen Oberflächenadditivs 20 im Tonerteilchen 10 kann außerdem die Wahrscheinlichkeit verringern, dass sonst kugelförmige Tonerteilchen auf der Fotoleiteroberfläche (nicht dargestellt) und/oder unterhalb der Reinigungsrakel (nicht dargestellt) eines SCD-Systems rollen. Außerdem kann das nadelförmige Oberflächenadditiv 20 die Reinigungsleistung der Reinigungsrakel (nicht dargestellt) gegen eine Fotoleiteroberfläche erhöhen.
Nadelförmiges Oberflächenadditiv
Nadelförmiges Oberflächenadditiv bzw. nadelförmige Oberflächenadditive kann/können als Verstärkungsmittel zum Verbessern der mechanischen Festigkeitseigenschaften des Tonerteilchens verwendet werden. Die nadelförmigen Teilchen werden in erster Linie durch elektrostatische Kräfte und in geringerem Ausmaß durch mechanische Impaktion an der Oberfläche der Tonerteilchen angebracht. Dies ermöglicht ein derartiges Vorhandensein der nadelförmigen Teilchen in der Außenfläche der Tonerteilchen, dass die Längsrichtung der nadelförmigen Teilchen parallel oder schräg zur Oberfläche der Druckvorrichtung ist, was ein Gleiten der Tonerteilchen auf der Druckrakel ermöglicht.
In einigen Ausführungsformen kann es sich bei dem nadelförmigen Oberflächenadditiv 20 zum Beispiel um nadelförmige Kohlenstofffaser, nadelförmige Glasfaser, nadelförmige Kohlenstoff-Nanoröhrchen und nadelförmige Magnesiumfaser handeln. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Oberflächenadditiv nadelförmiges Titandioxid (nadelförmiges TiO₂) sein, obwohl mehr als ein nadelförmiges Oberflächenadditiv verwendet werden kann.
Das nadelförmige Oberflächenadditiv 20 kann die Rollneigung von sonst herkömmlichen Tonerteilchen in einem SCD-System reduzieren. Die Form des nadelförmigen Oberflächenadditivs kann zum Beispiel nadelartig oder unregelmäßig sein. In einigen Ausführungsformen kann die Form des nadelförmigen Oberflächenadditivs zum Beispiel reisförmig, stabförmig, schmetterlingsförmig oder fliegenförmig sein. Aufgrund der nadelartigen Form kann das Additiv dem Tonerteilchen 10 mechanische Festigkeit verleihen.
In einigen Ausführungsformen kann das nadelförmige Oberflächenadditiv von etwa 0,25 Gew.-% bis etwa 1,0 Gew.-% oder von etwa 0,40 Gew.-% bis etwa 0,60 Gew.-% oder etwa 0,5 Gew.-% der Tonerzusammensetzung sein.
Die Teilchen des nadelförmigen Oberflächenadditivs dürfen keine sehr lange Länge, zum Beispiel von etwa 0,5 bis etwa 6,0 Mikrometer oder von etwa 2,0 bis etwa 4,0 Mikrometer oder von etwa 0,5 bis 1,5 Mikrometer, aufweisen. Aber die Teilchen des nadelförmigen Oberflächenadditivs können hohe Aspektverhältnisse (Länge/Durchmesser), wie beispielsweise von etwa 5,0 bis etwa 25,0 (l/d) oder von etwa 8,0 bis etwa 15,0 (l/d), aufweisen. Demnach kann das nadelförmige Oberflächenadditiv das Trägheitsmoment der Tonerteilchen reduzieren, was Gleiten/Rollen unter der Reinigungsrakel (nicht dargestellt) verhindert, die gegen die Fotoleiteroberfläche gehalten wird.
Das nadelförmige TiO₂ kann zum Beispiel nadelförmiges TiO₂ sein, das von Titan Kogyo oder Sangyo Kaisha vertrieben wird und das es in verschiedenen Formen gibt, wie in den folgenden Mikrobildern dargestellt.

Ähnliche Materialien werden von Sangyo Kaisha geliefert. Diese Materialien weisen eine stabartige Form auf, sind aber größer als die von Titan Kogyo angebotenen.

Grundeigenschaften Sangyo Kaisha

	FTL-100	FTL-200	FTL-300
Zusammensetzung / Kristall	TiO₂ / Rutil	TiO₂ / Rutil	TiO₂ / Rutil
Oberflächenbehandlung	-	-	-
Form / Farbe	Nadelförmig / Weiß	Nadelförmig / Weiß	Nadelförmig / Weiß
Teilchenlänge (µm)	1,68	2,86	5,15
Teilchendurchmesser (µm)	0,13	0,21	0,27
Relative Dichte	4,2	4,2	4,2
Spezifische Oberfläche (m²/g)²⁾	10~15	7~10	5~7
Ölabsorption (g/100 g)	35~60	35~60	30~60

pH	6~8	6~8	6~8

Latexharz
Die Tonerzusammensetzungen können zum Beispiel ein Latexharz in Kombination mit einem Pigment umfassen.
Es kann jedes Monomer verwendet werden, das zur Herstellung eines Latex zur Verwendung in einem Tonerteilchen geeignet ist. Solche Latizes können durch herkömmliche Verfahren hergestellt werden. In einigen Ausführungsformen kann das Tonerteilchen durch Emulsion/Aggregation hergestellt werden. Geeignete Monomere, die beim Bilden einer Latexemulsion und folglich der resultierenden Latexteilchen in der Latexemulsion verwendet werden können, umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Styrole, Acrylate, Polyester, Methacrylate, Butadiene, Isoprene, Acrylsäuren, Methacrylsäuren, Acrylnitrile, Kombinationen davon und dergleichen.
Das Harz durch jedes Verfahren innerhalb des technischen Gebiets der Fachleute hergestellt werden. Veranschaulichende Beispiele für geeignete Tonerharze umfassen zum Beispiel thermoplastische Harze, wie beispielsweise im Allgemeinen Vinylharze oder insbesondere Styrolharze, und Polyester. Beispiele von geeigneten thermoplastischen Harzen umfassen Styrolmethacrylat; Polyolefine; Styrolacrylate, wie beispielsweise PSB-2700, erhalten von der Hercules-Sanyo Inc.; Styrolbutadiene; vernetzte Styrolpolymere; Epoxide; Polyurethane; Vinylharze, welche Homopolymere oder Copolymere von zwei oder mehr Vinylmonomeren umfassen, und polymere Veresterungsprodukte einer Dicarbonsäure und eines Diols, das ein Diphenol umfasst. Andere geeignete Vinylmonomere umfassen Styrol; p-Chlorostyrol, ungesättigte Monoolefine, wie beispielsweise Ethylen, Propylen, Butylen, Isobutylen und dergleichen; gesättigte Monoolefine, wie beispielsweise Vinylacetat, Vinylpropionat und Vinylbutyrat; Vinylester, wie beispielsweise Ester von Monocarbonsäuren,
einschließlich Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, Dodecylacrylat, n-Octylacrylat, Phenylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat und Butylmethacrylat; Acrylonitril; Methacrylonitril; Acrylamid; Mischungen davon und dergleichen. Außerdem können vernetzte Harze, einschließlich Polymere, Copolymere und Homopolymere von Styrolpolymeren, ausgewählt werden.
In einigen Ausführungsformen kann das Harz des Latex mindestens ein Polymer umfassen. Beispielhafte Polymere umfassen Styrolacrylate, Styrolbutadiene, Styrolmethacrylate und insbesondere Poly(styrol-alkylacrylat), Poly(styrol-1,3-dien), Poly(styrol-alkylmethacrylat), Poly(styrol-alkylacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-1,3-dien-acrylsäure), Poly(styrol-alkylmethacrylat-acrylsäure), Poly(alkylmethacrylat-alkylacrylat), Poly(alkylmethacrylat-arylacrylat), Poly(arylmethacrylat-alkylacrylat), Poly(alkylmethacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-alkylacrylat-acrylonitril-acrylsäure), Poly(styrol-1,3-dien-acrylonitril-acrylsäure), Poly(alkylacrylat-acrylonitril-acrylsäure), 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-acrylonitril-acrylsäure), Poly(styrol-butylacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-butylacrylat-methacrylsäure), Poly(styrol-butylacrylat-acrylononitril), Poly(styrol-butylacrylat-acrylonitril-acrylsäure), Poly(styrol-butadien), Poly(styrol-isopren), Poly(styrol-butylmethacrylat), Poly(styrol-butylacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-butylmethacrylat-acrylsäure), Poly(butylmethacrylat-butylacrylat), Poly(butylmethacrylat-acrylsäure), Poly(acrylonitril-butylacrylat-acrylsäure) und Kombinationen davon.
Bei dem Polymer kann es sich um Block-, statistische oder alternierende Copolymere handeln. In Ausführungsformen kann ein Poly(styrol-butylacrylat) als der Latex verwendet werden. Die Glasübergangstemperatur dieses Latex kann etwa 35 °C bis etwa 75 °C und in anderen Ausführungsformen etwa 40 °C bis etwa 70 °C betragen.
In anderen Ausführungsformen kann das zum Bilden des Latex verwendete Polymer ein Polyesterharz sein. Die Polyester können amorph, kristallin oder beides sein. In Ausführungsformen kann es sich bei einem ungesättigten Polyesterharz zum Beispiel um ungesättigte Polyesterharze handeln, die, ohne darauf beschränkt zu sein, 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(co-propoxyliertes Bisphenol co-ethoxyliertes Bisphenol-co-itaconat), Poly(1,2-propylenitaconat) und Kombinationen davon umfassen.
Ein Beispiel eines linearen propoxylierten Bisphenol-A-Fumaratharzes, das als ein Latexharz verwendet werden kann, ist unter dem Handelsnamen SPARII von Resana S/A Industrias Quimicas, Sao Paulo, Brasilien, erhältlich. Andere propoxylierte Bisphenol-A-Fumaratharze, die verwendet werden können und im Handel erhältlich sind, umfassen GTUF und FPESL-2 von der Kao Corporation, Japan, EM181635 von Reichhold, Research Triangle Park, N. C., und dergleichen.
Tenside
In einigen Ausführungsformen kann das Latexharz in einer wässrigen Phase hergestellt werden, die ein Tensid oder Co-Tensid umfasst. Tenside, die mit dem Harz verwendet werden können, um eine Latexdispersion zu bilden, können ionische oder nichtionische Tenside in einer Menge von etwa 0,01 bis etwa 15 Gewichtsprozent der Feststoffe und in Ausführungsformen von etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsprozent der Feststoffe sein.
Anionische Tenside, die verwendet werden können, umfassen Sulfate und Sulfonate, Natriumdodecylsulfat (SDS), Natriumdodecylbenzensulfonat, Natriumdodecylnaphthalensulfat, Dialkylbenzenalkylsulfate und -sulfonate, Säuren, wie beispielsweise Abietinsäure, erhältlich von Aldrich, NEOGEN R^TM, NEOGEN SC^TM, erhältlich von Daiichi Kogyo Seiyaku, Kombinationen davon und dergleichen. Weitere geeignete anionische Tenside umfassen in Ausführungsformen DOWFAX^TM 2A1, ein Alkyldiphenyloxid-disulfonat von der Dow Chemical Company, und/oder TAYCA POWER BN2060 von der Tayca Corporation (Japan), wobei es sich um verzweigte Natriumdodecylbenzensulfonate handelt. In Ausführungsformen können Kombinationen dieser Tenside und beliebiger der zuvor erwähnten anionischen Tenside verwendet werden.
Beispiele für kationische Tenside umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, zum Beispiel Alkylbenzyldimethylammoniumchlorid, Dialkylbenzenalkylammoniumchlorid, Lauryltrimethylammoniumchlorid, Alkylbenzylmethylammoniumchlorid, Alkylbenzyldimethylammoniumbromid, Benzalkoniumchlorid, C12-, C15-, C17-Trimethylammoniumbromide, Kombinationen davon und dergleichen. Andere kationische Tenside umfassen Cetylpyridiniumbromid, Halogenidsalze von quaternisierten Polyoxyethylalkylaminen, Dodecylbenzyltriethylammoniumchlorid, MIRAPOL und ALKAQUAT, erhältlich von der Alkaril Chemical Company, SANISOL (Benzalkoniumchlorid), erhältlich von Kao Chemicals, Kombinationen davon und dergleichen. In Ausführungsformen umfasst ein geeignetes kationisches Tensid SANISOL B-50, das von der Kao Corp. erhältlich ist und im Wesentlichen ein Benzyldimethylalkoniumchlorid ist.
Beispiele für nichtionische Tenside umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Alkohole, Säuren und Ether, zum Beispiel Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure, Methalose, Methylcellulose, Ethylcellulose, Propylcellulose, Hydroxylethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyoxyethylencetylether, Polyoxyethylenlaurylether, Polyoxyethylenoctylether, Polyoxyethylenoctylphenylether, Polyoxyethylenoleylether, Polyoxyethylensorbitanmonolaurat, Polyoxyethylenstearylether, Polyoxyethylennonylphenylether, Dialkylphenoxypoly(ethylenoxy)ethanol, Kombinationen davon und dergleichen. In Ausführungsformen können im Handel erhältliche Tenside von Rhone-Poulenc, wie beispielsweise 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 und ANTAROX 897^TM, verwendet werden. Die Wahl von bestimmten Tensiden oder Kombinationen davon sowie ihrer jeweiligen zu verwendenden Mengen fällt in das technische Gebiet der Fachleute.
Initiatoren
In verschiedenen Ausführungsformen können Initiatoren zur Bildung des Latex zugegeben werden. Beispiele für geeignete Initiatoren umfassen wasserlösliche Initiatoren, wie beispielsweise Ammoniumpersulfat, Natriumpersulfat und Kaliumpersulfat, und organische lösliche Initiatoren, einschließlich organischer Peroxide und Azoverbindungen, einschließlich Vazo-Peroxide, wie beispielsweise VAZO 64^TM, 2-Methyl 2-2′-azobispropannitril, VAZO 88^TM, 2-2′-Azobisisobutyramiddehydrat, und Kombinationen davon. Andere wasserlösliche Initiatoren, welche verwendet werden können, umfassen Azoamidinverbindungen, zum Beispiel 2,2′-Azobis(2-methyl-N-phenylpropionamidin)dihydrochlorid, 2,2′-Azobis[N-(4-chlorophenyl)-2-methylpropionamidin]dihydrochlorid, 2,2′-Azobis[N-(4-hydroxyphenyl)-2-methylpropionamidin]dihydrochlorid, 2,2′-Azobis[N-(4-aminophenyl)-2-methylpropionamidin]tetrahydrochlorid, 2,2′-Azobis[2-methyl-N(phenylmethyl)propionamidin]dihydrochlorid, 2,2′-Azobis[2-methyl-N-2-propenylpropionamidin]dihydrochlorid, 2,2′-Azobis[N-(2-hydroxyethyl)2-methylpropionamidin]dihydrochlorid, 2,2′-Azobis[2(5-methyl-2-imidazolin-2-yl)propan]dihydrochlorid, 2,2′-Azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propan]dihydrochlorid, 2,2′-Azobis[2-(4,5,6,7-tetrahydro-1H-1,3-diazepin-2-yl)propan]dihydrochlorid, 2,2′-Azobis[2-(3,4,5,6-tetrahydropyrimidin-2-yl)propan]dihydrochlorid, 2,2′-Azobis[2-(5-hydroxy-3,4,5,6-tetrahydropyrimidin-2-yl)propan]dihydrochlorid, 2,2′-Azobis {2-[1-(2-hydroxyethyl)-2-imidazolin-2-yl]propan}dihydrochlorid, Kombinationen davon und dergleichen. Initiatoren können in geeigneten Mengen, wie beispielsweise von etwa 0,1 bis etwa 8 Gewichtsprozent und in einigen Ausführungsformen von etwa 0,2 bis etwa 5 Gewichtprozent des Monomers, zugegeben werden.
Kettenübertragungsmittel
In verschiedenen Ausführungsformen können außerdem Kettenübertragungsmittel beim Bilden des Latex verwendet. Geeignete Kettenübertragungsmittel umfassen Dodecanthiol, Octanthiol, Kohlenstofftetratbromid, Kombinationen davon und dergleichen in Mengen von etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsprozent und in anderen Ausführungsformen von etwa 0,2 bis etwa 5 Gewichtsprozent von Monomeren, um die Eigenschaften bezüglich der relativen Molekülmasse des Polymers zu kontrollieren, wenn Emulsionspolymerisation gemäß der vorliegenden Offenbarung durchgeführt wird.
Stabilisatoren
In beispielhaften Ausführungsformen kann es vorteilhaft sein, einen Stabilisator beim Bilden der Latexteilchen einzubeziehen. Geeignete Stabilisatoren können Monomere mit Carbonsäurefunktionalität umfassen.
In Ausführungsformen kann der Stabilisator mit Carbonsäurefunktionalität außerdem eine kleine Menge von Metallionen, wie beispielsweise Natrium, Kalium und/oder Calcium, umfassen, um bessere Ergebnisse bei der Emulsionspolymerisation zu erzielen. Die Metallionen können in einer Menge von etwa 0,001 bis etwa 10 Gewichtsprozent des Stabilisators mit Carbonsäurefunktionalität und in bestimmten Ausführungsformen von etwa 0,5 bis etwa 5 Gewichtsprozent des Stabilisators mit Carbonsäurefunktionalität vorhanden sein. Falls vorhanden, kann der Stabilisator in Mengen von etwa 0,01 bis etwa 5 Gewichtsprozent des Toners und in anderen Ausführungsformen von etwa 0,05 bis etwa 2 Gewichtsprozent des Toners zugegeben werden.
Zusätzliche Stabilisatoren, die in den Tonerzusammensetzungsprozessen verwendet werden können, umfassen Basen, wie beispielsweise Metallhydroxide, einschließlich Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Ammoniumhydroxid und gegebenenfalls Kombinationen davon Auch Natriumcarbonat, Natriumbicarbonat, Calciumcarbonat, Kaliumcarbonat, Ammoniumcarbonat, Kombinationen davon und dergleichen können als Stabilisator verwendet werden. In Ausführungsformen kann ein Stabilisator eine Zusammensetzung umfassen, die Natriumsilikat aufgelöst in Natriumhydroxid enthält.
pH-Einstellmittel
In einigen Ausführungsformen kann ein pH-Einstellmittel zum Steuern der Geschwindigkeit des Emulsions-/Aggregationsprozesses zugegeben werden. Das pH-Einstellmittel, das in den Prozessen der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, kann eine beliebige Säure oder Base sein, welche die Produkte, die hergestellt werden, nicht nachteilig beeinflusst. Geeignete Basen können Metallhydroxide, wie beispielsweise Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Ammoniumhydroxid und gegebenenfalls Kombinationen davon, umfassen. Geeignete Säuren umfassen Salpetersäure, Schwefelsäure, Chlorwasserstoffsäure, Essigsäure und gegebenenfalls Kombinationen davon.
Farbmittel
Farbmittel, die beim Bilden von Tonerteilchen gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können, umfassen, Pigmente, Farbstoffe, Mischungen von Pigmenten und Farbstoffen, Mischungen von Pigmenten, Mischungen von Farbstoffen und dergleichen. Das Farbmittel kann zum Beispiel Ruß, Cyan, Gelb, Magenta, Rot, Orange, Braun, Grün, Blau, Violett und/oder Kombinationen davon sein.
In einer Ausführungsform kann das Farbmittel ein Pigment sein. Bei dem Pigment kann es sich zum Beispiel um Ruß, Phthalocyanine, Chinacridone oder RHODAMINE B^TM Rot, Grün, Orange, Braun, Violett, Gelb, fluoreszierende Farbmittel und dergleichen
handeln. Beispielhafte Farbmittel können Ruß, wie beispielsweise REGAL 330^® Magnetite; Mobay Magnetite, einschließlich MO8029^TM, MO8060^TM; Columbian Magnetite; MAPICO BLACKS^TM und oberflächenbehandelte Magnetite; Pfizer Magnetite, einschließlich CB4799^TM, CB5300^TM, CB5600^TM, MCX6369^TM; Bayer Magnetite, einschließlich BAYFERROX 8600^TM, 8610^TM; Northern Pigment Magnetite, einschließlich NP-604^TM, NP-608^TM; Magnox Magnetite, einschließlich TMB-100^TM oder TMB-104^TM, HELIOGEN BLUE L6900^TM, D6840^TM, D7080^TM, D7020^TM, PYLAM OIL BLUE^TM, PYLAM OIL YELLOW^TM, PIGMENT BLUE 1^TM, erhältlich von der Paul Uhlich and Company, Inc.; PIGMENT VIOLET 1^TM, PIGMENT RED 48^TM, LEMON CHROME YELLOW DCC 1026^TM, E.D. TOLUIDINE RED^TM und BON RED C^TM, erhältlich von der Dominion Color Corporation, Ltd., Toronto, Ontario, NOVAPERM YELLOW FGL^TM, HOSTAPERM PINK E^TM von Hoechst und CINQUASIA MAGENTA^TM, erhältlich von der E.I. DuPont de Nemours and Company, umfassen. Andere Farbmittel umfassen 2,9-Dimethyl-substituierten Chinacridon- und Anthrachinon-Farbstoff, identifiziert im Color Index (Farbindex) als CI 60710, CI Dispersed Red 15, Diazo-Farbstoff, identifiziert im Color Index als CI 26050, CI Solvent Red 19, Kupfer-Tetra(octadecylsulfonamido)phthalocyanin, x-Kupfer-Phthalocyanin-Pigment, aufgeführt im Color Index als CI 74160, CI Pigment Blue, Anthrathrene Blue, identifiziert im Color Index als CI 69810, Special Blue X-2137, Diarylid-Gelb 3,3-Dichlorbenzidenacetoacetanilide, ein Monoazo-Pigment, identifiziert im Color Index als CI 12700, CI Solvent Yellow 16, ein Nitrophenylaminsulfonamid, identifiziert im Color Index als Foron Yellow SE/GLN, CI Dispersed Yellow 33, 2,5-Dimethoxy-4-sulfonamidphenylazo-4′-chloro-2,5-dimethoxyacetoacetanilid, Yellow 180 und Permanent Yellow FGL. Organische lösliche Farbstoffe mit hoher Reinheit für Farbbereichszwecke, die verwendet werden können, umfassen Neopen Yellow 075, Neopen Yellow 159, Neopen Orange 252, Neopen Red 336, Neopen Red 335, Neopen Red 366, Neopen Blue 808, Neopen Black X53, Neopen Black X55, Kombination von beliebigen der vorstehenden und dergleichen. Die Farbstoffe können in verschiedenen geeigneten Mengen, wie beispielsweise von etwa 0,5 bis etwa 20 Gewichtsprozent des Toners und in einigen Ausführungsformen von etwa 5 bis etwa 18 Gewichtprozent des Toners, verwendet werden.
In verschiedenen Ausführungsformen können beispielhafte Farbmittel Pigment Blue 15:3 mit einer Color Index Constitution Number (Farbindex-Charakterisierungsnummer) von 74160, Magenta Pigment Red 81:3 mit einer Color Index Constitution Number von 45160:3, Yellow 17 mit einer Color Index Constitution Number von 21105, und bekannte Farbstoffe, wie beispielsweise Lebensmittelfarbstoffe, Gelb-, Grün-, Rot-, Magenta-Farbstoffe, und dergleichen umfassen. In anderen Ausführungsformen kann ein Magenta-Pigment, Pigment Red 122 (2,9-Dimethylchinacridon), Pigment Red 185, Pigment Red 192, Pigment Red 202, Pigment Red 206, Pigment Red 235, Pigment Red 269, Kombinationen davon und dergleichen, als das Farbmittel verwendet werden.
Das Farbmittel kann im Tonerteilchen der Offenbarung in einer Menge von etwa 1 bis etwa 25 Gewichtsprozent des Toners und in anderen Ausführungsformen in einer Menge von etwa 2 bis etwa 15 Gewichtsprozent des Toners vorhanden sein. Der resultierende Latex, gegebenenfalls in einer Dispersion, und die Farbmitteldispersion können gerührt und auf eine Temperatur von etwa 35 °C bis etwa 70 °C und in verschiedenen Ausführungsformen von etwa 40 °C bis etwa 65 °C erwärmt werden und zu Toneraggregaten mit einem volumenmittleren Durchmesser von etwa 2 Mikrometern bis etwa 10 Mikrometer und in anderen Ausführungsformen mit einem volumenmittleren Durchmesser von etwa 5 Mikrometern bis etwa 8 Mikrometer führen.
Koagulationsmittel
In Ausführungsformen kann während oder vor dem Aggregieren des Latex und der wässrigen Farbmitteldispersion ein Koagulationsmittel zugegeben werden. Das Koagulationsmittel kann in Abhängigkeit von den Verarbeitungsbedingungen über einen Zeitraum von etwa 1 Minute bis etwa 60 Minuten und in einigen Ausführungsformen von etwa 1,25 Minuten bis etwa 20 Minuten zugegeben werden. Beispiele für geeignete Koagulationsmittel umfassen Polyaluminiumhalogenide, wie beispielsweise Polyaluminiumchlorid (PAC), oder das entsprechende Bromid, Fluorid oder Iodid, Polyaluminiumsilicate, wie beispielsweise Polyaluminiumsulfosilicat (PASS), und wasserlösliche Metallsalze, einschließlich Aluminiumchlorid, Aluminiumnitrit, Aluminiumsulfat, Kaliumaluminiumsulfat, Calciumacetat, Calciumchlorid, Calciumnitrit, Calciumoxylat, Calciumsulfat, Magnesiumacetat, Magnesiumnitrat, Magnesiumsulfat, Zinkacetat, Zinknitrat, Zinksulfat, Kombinationen davon und dergleichen. Ein geeignetes Koagulationsmittel ist PAC, das im Handel erhältlich ist und durch kontrollierte Hydrolyse von Aluminiumchlorid mit Natriumhydroxid hergestellt werden kann. Im Allgemeinen kann PAC durch die Zugabe von zwei Mol einer Base zu einem Mol Aluminiumchlorid hergestellt werden. Die Spezies ist bei Auflösung und Lagerung unter Säurebedingungen löslich und stabil, wenn der pH unter etwa 5 ist. Es wird angenommen, dass die Spezies in Lösung die Formel Al₁₃O₄(OH)₂₄(H₂O)₁₂mit etwa 7 positiven elektrischen Ladungen pro Einheit enthält. In beispielhaften en umfassen geeignete Koagulationsmittel ein Polymetallsalz, wie beispielsweise Polyaluminiumchlorid (PAC), Polyaluminiumbromid oder Polyaluminiumsulfosilicat. Das Polymetallsalz kann in einer Lösung von Salpetersäure oder anderen verdünnten Säurelösungen sein, wie beispielsweise Schwefelsäure, Chlorwasserstoffsäure, Citronensäure oder Essigsäure. Das Koagulationsmittel kann in Mengen von etwa 0,01 bis etwa 5 Gewichtsprozent des Toners und in anderen Ausführungsformen von etwa 0,1 bis etwa 3 Gewichtsprozent des Toners zugegeben werden.
Wachs
Wachsdispersionen können während der Bildung eines Latex oder Tonerteilchens bei einer Emulsions-/Aggregations-Synthese zugegeben werden. Geeignete Wachse umfassen zum Beispiel Wachsteilchen im Submikrometerbereich mit einem volumenmittleren Durchmesser in der Größenordnung von etwa 50 bis etwa 1000 Nanometer und in einigen Ausführungsformen von etwa 100 bis etwa 500 Nanometer, suspendiert in einer wässrigen Phase von Wasser und einem ionischen Tensid, nichtionischen Tensid oder Kombinationen davon. Geeignete Tenside umfassen die zuvor beschrieben. Das ionische Tensid oder nichtionische Tensid kann in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 20 Gewichtsprozent und in anderen Ausführungsformen von etwa 0,5 bis etwa 15 Gewichtsprozent des Wachses vorhanden sein.
Die Wachsdispersion gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann zum Beispiel natürliches pflanzliches Wachs, natürliches tierisches Wachs, mineralisches Wachs und/oder synthetisches Wachs umfassen. Beispiele für natürliche pflanzliche Wachse umfassen zum Beispiel Carnaubawachs, Candelillawachs, Japanwachs und Myricawachs. Beispiele für natürliche tierische Wachse umfassen zum Beispiel Bienenwachs, punisches Wachs, Lackschildlauswachs, Schellackwachs und Walratwachs. Mineralische Wachse umfassen zum Beispiel Paraffinwachs, mikrokristallines Wachs, Montanwachs, Bergwachs, Ceresinwachs, Petrolatumwachs und Erdölwachs. Synthetische Wachse der vorliegenden Offenbarung umfassen zum Beispiel Fischer-Tropsch-Wachs, Acrylatwachs, Festtsäureamidwachs, Siliconwachs, Polytetrafluorethylenwachs, Polyethylenwachs, Polypropylenwachs und Kombinationen davon.
Beispiele für Polypropylen- und Polyethylenwachse können jene, die im Handel von der Allied Chemical and Baker Petrolite Corporation erhältlich sind; Wachsemulsionen, die von der Michaelman Inc. und der Daniels Products Company erhältlich sind; EPOLENE N-15, das im Handel von der Eastman Chemical Products, Inc. erhältlich ist; VISCOL 550-P, ein Poylpropylen mit niedriger gewichtsmittlerer relativer Molekülmasse, das von Sanyo Kasei K.K. erhältlich ist, und ähnliche Materialien umfassen. In Ausführungsformen besitzen die im Handel erhältlichen Polyethylenwachse eine relative Molekülmasse (Mw) von etwa 100 bis etwa 5000 und in anderen Ausführungsformen von etwa 250 bis etwa 2500, während die im Handel erhältlichen Polypropylenwachse eine relative Molekülmasse von etwa 200 bis etwa 10.000 und in einigen Ausführungsformen von etwa 400 bis etwa 5000 aufweisen.
In Ausführungsformen können die Wachse funktionalisiert sein. Beispiele von Gruppen, die zum Funktionalisieren von Wachsen zugegeben werden, umfassen Amine, Amide, Imide, Ester, quartäre Amine und/oder Carbonsäuren. In einigen Ausführungsformen können die funktionalisierten Wachse Acrylpolymeremulsionen sein, zum Beispiel JONCRYL 74, 89, 130, 537 und 538, allesamt von der Johnson Diversey, Inc. erhältlich; oder chlorierte Polypropylene und Polyethylene, die im Handel von der Allied Chemical, Baker Petrolite Corporation und Johnson Diversey, Inc. erhältlich sind. Das Wachs kann in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 30 Gewichtsprozent und in einigen Ausführungsformen von etwa 2 bis etwa 20 Gewichtsprozent des Toners vorhanden sein.
Aggregatbildner
Es könnte jeder Aggregatbildner, der zum Bewirken von Komplexbildung imstande ist, beim Bilden von Tonerteilchen der vorliegenden Offenbarung verwendet werden. Es können sowohl Erdalkalimetall- als auch Übergangsmetallsalze als Aggregatbildner verwendet werden. In Ausführungsformen können Alkali(II)-salze zum Aggregieren von Latexharzkolloiden mit einem Farbmittel ausgewählt sein, um die Bildung einer Tonerzusammensetzung zu ermöglichen. Solche Salze umfassen zum Beispiel Berylliumchlorid, Berylliumbromid, Berylliumiodid, Berylliumacetat, Berylliumsulfat, Magnesiumchlorid, Magnesiumbromid, Magnesiumiodid, Magnesiumacetat, Magnesiumsulfat, Calciumchlorid, Calciumbromid, Calciumiodid, Calciumacetat, Calciumsulfat, Strontiumchlorid, Strontiumbromid, Strontiumiodid, Strontiumacetat, Strontiumsulfat, Bariumchlorid, Bariumbromid, Bariumiodid und gegebenenfalls Kombinationen davon. Beispiele für Übergangsmetallsalze oder -anionen, die als Aggregatbildner verwendet werden können, umfassen Acetate von Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Ruthenium, Cobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Cadmium oder Silber; Acetoacetate von Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Ruthenium, Cobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Cadmium oder Silber; Sulfates von Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Ruthenium, Cobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Cadmium oder Silber; und Aluminiumsalze, wie beispielsweise Aluminiumacetat, Aluminiumhalogenide, wie beispielsweise Polyaluminiumchlorid, Kombinationen davon und dergleichen.
In verschiedenen Ausführungsformen können die Tonerteilchen je nach Wunsch oder Bedarf auch andere optionale Additive enthalten. Zum Beispiel kann das Tonerteilchen zusätzliche positive oder negative Ladungssteuerungsmittel, zum Beispiel in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsprozent des Tonerteilchens und in einigen Ausführungsformen von etwa 1 bis etwa 3 Gewichtsprozent des Tonerteilchens umfassen. Beispiele für geeignete Ladungssteuerungsmittel umfassen quartäre Ammoniumverbindungen, einschließlich Alkylpyridiniumhalogenide; Bisulfate; Alkylpyridiniumverbindungen, organische Sulfat- und Sulfonatzusammensetzungen; Cetylpyridiniumtetrafluorborate; Distearyldimethylammoniummethylsulfat; Aluminiumsalze, einschließlich beispielsweise BONTRON^® E-84 oder BONTRON® E-88 (Hodogaya Chemical), Kombinationen und dergleichen. BONTRON^® E-84 ist ein Zinkkomplex von 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure in Pulverform. BONTRON^® E-88 ist ein Gemisch von Hydroxyaluminium-bis[2-hydroxy-3,5-di-tert-butylbenzoat] und 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure.
Sie können auch mit den externen Additivteilchen von Tonerteilchen, einschließlich Fließverbesserungsadditiven, gemischt werden, wobei die Additive auf der Oberfläche der Tonerteilchen vorhanden sein können. Beispiele dieser Additive umfassen Metalloxide, wie beispielsweise Titanoxid, Titandioxid, Siliciumoxid, Siliciumdioxid, Zinnoxid, Mischungen davon und dergleichen; kolloide und amorphe Silicas, wie beispielsweise AEROSIL®, Metallsalze und Metallsalze von Fettsäuren, einschließlich Zinkstearat, Strontiumstearat, Calciumstearat, Aluminiumoxide, Ceroxide, und Mischungen davon. Jedes dieser externen Additive kann in einer Menge von etwa 0,1 Gewichtsprozent bis etwa 5 Gewichtsprozent des Toners und in einigen Ausführungsformen von etwa 0,25 Gewichtsprozent bis etwa 3 Gewichtsprozent des Tonerteilchens vorhanden sein.
Beispiel
Das folgende Beispiel veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das Beispiel dient lediglich zur Veranschaulichung, um eines von mehreren Verfahren zur Herstellung des Tonerteilchens darzustellen, und soll den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken. Außerdem sind alle Teile und Prozentsätze auf das Gewicht bezogen, sofern nicht anders angegeben.
Herstellung von Tonerteilchen
Die EA-Tonerteilchen wurden in einem Reaktor mit einem Fassungsvermögen von 75,71 Litern (20 Gallonen) hergestellt. Der Reaktor war mit zwei auf einer vertikalen Welle montierten Impellerrührern aus Edelstahl, einem Kondensator, einem Stickstoffeinlass, einem Thermometer, einem I2R-Thermomelement-Adapter, einer Heizung und einem Kühlmantel ausgestattet. Der Reaktor wurde mit 29,7 kg deionisiertem Wasser, 15,7 kg eines Styrol-Butylacrylat-Harzes in einer Latexemulsion mit einem Feststoffgehalt von etwa 41,5 %, 0,71 kg einer Cyanpigmentdispersion mit einem Feststoffgehalt von etwa 17 %, und etwa 3,47 kg einer Rußpigmentdispersion mit einem Feststoffgehalt von etwa 17 % gefüllt.
Die Inhalte im Reaktor wurde vor der Zugabe von 2,96 kg einer Paraffinwachsdispersion mit einem Feststoffgehalt von ungefähr 31 % und 1,76 kg einer Säurelösung mit einem Agglomeratbildner, wie beispielsweise Polyaluminiumchlorid, miteinander vermischt. Die Wachsdispersion wurde durch eine Homogenisierungsschleife zugegeben, um sicherzustellen, dass großes Agglomerat in Teilchen kleiner Größe zerkleinert wurde. Nach der Zugabe der Lösung aus Wachsdispersion und Agglomeratbildner in den Reaktor wurden alle Komponenten im Reaktor sechs Minuten lang oder, bis die Größe der Teilchen in der Dispersion innerhalb eines vorbestimmten Wertes lag, homogenisiert.
Nach dem Homogenisieren der Bestandteile im Reaktor wurde die Temperatur des Gemisches auf ungefähr 56 °C erhöht, bis das Teilchenaggregat die Zielgröße erreichte. An diesem Punkt war die Vor-Mantelaggregat- oder Kernbildung abgeschlossen. Sobald die Teilchen die Zielgröße erreichten, wurden weitere 7,59 kg eines Styrol-Butylacrylat-Harzes in einer Latexemulsion in den Reaktor gefüllt. Der Latex wurde in den Reaktor gemischt, bis die Teilchen ihre endgültige Zielgröße erreicht hatten, und es wurde genügend Zeit zur Einmischung der gesamten zusätzlichen Latexemulsion in die Kernteilchen gelassen. Sobald die Zielgröße erreicht war, war der Mantelbildungsschritt abgeschlossen.
Sobald die Endgröße erreicht war, wurde das Wachstum der Teilchen durch Zugabe von 1,395 g Natriumhydroxid gestoppt, bis der pH der Suspension einen Wert von 4,5 bis 4,9 erreichte. Sobald der pH bestätigt wurde, wurde die Zieltemperatur der Charge auf 96 °C erhöht. Als die Suspension eine Temperatur von 90 °C erreichte, wurde ihr pH durch die Zugabe von 190 g Salpetersäure angepasst, bis der pH der Suspension einen Wert von 3,8 bis 4,2 erreichte.
Sobald die Charge 96 °C erreichte, wurde die Temperatur der Suspension konstant gehalten, und es wurde die Rundheit der Teilchen im Zeitablauf überwacht. Sobald die Rundheit den Zielwert von etwa 0.980 bis etwa 0.990 oder von etwa 0.985 bis etwa 0.990 oder etwa 0.988 erreichte, wurde die Temperatur der Suspension mit einer Geschwindigkeit von 0,6 °C/min auf 53 °C gesenkt. Als die Temperatur der Suspension 57 °C erreichte, wurde der pH durch die Zugabe von 774 g Natriumhydroxid angepasst, bis der pH der Suspension einen Wert von 7,5 bis 7,9 erreichte.
Sobald die Suspension mit Teilchen mit der vorbestimmten Größe und Rundheit hergestellt war, wurden die Teilchen einer Reihe von Schritte unterzogen, die als Downstream-Prozesse bezeichnet werden. Diese Prozesse umfassen ein Sieben der Suspension, um Teilchen mit einer größeren Größe als der vorbestimmten Größe der erforderlichen Teilchen zu entfernen, die sich infolge der hohen Temperatur im Reaktor gebildet haben können, Waschen der Teilchen, um Tenside oder andere ionische Spezies zu entfernen, welche unerwünschte Ladeeigenschaften vermitteln, und Entfernen von übermäßiger Feuchtigkeit durch Trocknen der Teilchen.
Herstellung der Tonerzusammensetzungen
Die EA-Teilchen wurden in einem vertikalen 10-l-Schnellmischer, wie beispielsweise jenen, die von Henschel geliefert werden, mit Oberflächenadditiven gemischt. Der Mischer wurde mit 1,5 kg (3,3 lbs) EA-Teilchen gefüllt, worauf oberflächenbehandeltes pyrogenes Silica bei einem Gehalt von etwa 1,4 % folgte. Sobald die EA-Teilchen und das oberflächenbehandelte pyrogene Silica vermischt waren, wurde das nadelförmige TiO₂ zugegeben. Die Bestandteile im Mischer wurden für etwa 13,3 Minuten miteinander vermischt. Nach diesem ersten Mischzyklus wurde ein Metallstearat-Additiv bei einem Gehalt von 0,14 % zugegeben. Alle Bestandteile im Mischer wurden für 3 Minuten miteinander vermischt.

Tabelle I stellt die Komponenten jeder der gemäß dem vorstehenden Beispiel hergestellten beispielhaften Tonerzusammensetzungen mit der Menge jeder Komponente dar. TABELLE I

	Toner 1	Toner 2	Toner 3	Toner 4	Toner 5
EA-Teilchen (lbs)	3,3	3,3	3,3	3,3	3,3
%	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4
oberflächenbehandeltes
Silica
% Metallstearat	0,14	0,14	0,14	0,14	0,14
% nadelförmiges TiO₂	0	0,25	0,50	0,50	1,0

Toner 3 und Toner 4 weisen genau die gleiche Zusammensetzung auf. Der Unterschied liegt darin, dass bei Toner 4 das nadelförmige TiO₂ mit dem Metallstearat während des zweiten Mischschritts zugegeben wurde. Hinsichtlich der anderen Toner mit nadelförmigem TiO₂ wurde das Additiv während des ersten Mischschritts mit dem oberflächenbehandelten Silica zugegeben.
3 ist ein Graph, der die Dichteänderungen gegenüber der Druckzahl für eine herkömmliche Tonerzusammensetzung und eine Tonerzusammensetzung mit nadelförmigem TiO₂ gemäß Ausführungsformen hierin darstellt. Der Graph zeigt bei Verwenden einer herkömmlichen Tonerzusammensetzung mit Tonerteilchen mit einer Rundheit von 0,975 eine abnehmende Dichte der Tonerzusammensetzung bei zunehmender Druckzahl. Die Tonerzusammensetzung gemäß Ausführungsformen hierin mit Tonerteilchen mit einer Rundheit von 0,988 ist im Zeitablauf stabiler. Außerdem zeigt 3, dass die Tonerteilchen der Ausführungsformen hierin eine Dichte von mindestens 1,3 Densitometer-Einheiten aufweisen.
4 stellt einen Graphen dar, der die zum Fließenlassen des Toners erforderliche Energie gegenüber der Menge von nadelförmigem TiO₂ in einer Tonerzusammensetzung gemäß Ausführungsformen hierin darstellt. Wie auf dem Graphen zu sehen ist, nimmt mit zunehmender Menge von nadelförmigem TiO₂ auch die Energie zu, die zum Fließenlassen des Toners erforderlich ist. Die erhöhte Energie, die zum Auslösen des Massenstroms der Tonerteilchen bei einer erhöhten Menge von nadelförmigem Titandioxid erforderlich ist, ist ein Zeichen für reduzierte Fließfähigkeit und verstärkte Verblockung zwischen Teilchen. Dies bedeutet, dass mehr Kraft erforderlich ist, um eine konsolidierte Gruppe von Teilchen zu zerkleinern, sowie um die Teilchen zum Rollen zu bringen, was die Reinigungsverbesserung bereitstellt.

Claims

Tonerzusammensetzung, umfassend: ein Harz; gegebenenfalls ein Wachs; ein Farbmittel; ein nadelförmiges Oberflächenadditiv; gegebenenfalls ein kugelförmiges anorganisches Oberflächenadditiv; und gegebenenfalls ein Oberflächen-Gleitadditiv.
Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das nadelförmige Oberflächenadditiv aus der Gruppe bestehend aus nadelförmigem Titandioxid, nadelförmiger Kohlenstofffaser, nadelförmiger Glasfaser, nadelförmigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen und nadelförmiger Magnesiumfaser ausgewählt ist.
Tonerzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das nadelförmige Oberflächenadditiv nadelförmiges Titandioxid ist.
Tonerzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das nadelförmige Oberflächenadditiv in einer Menge von etwa 0,25 Gewichts-% bis etwa 1,0 Gewichts-% vorhanden ist.
Tonerzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das nadelförmige Oberflächenadditiv in einer Außenschicht eines Tonerteilchens der Zusammensetzung ist.
Tonerzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das nadelförmige Oberflächenadditiv eine Form aufweist, die aus der Gruppe bestehend aus einer Reisform, einer Stabform, einer Schmetterlingsform und einer Fliegenform ausgewählt ist.
Tonerzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das nadelförmige Oberflächenadditiv eine Länge von etwa 0,25 bis etwa 8 Mikrometer aufweist.
Tonerzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das nadelförmige Oberflächenadditiv ein Aspektverhältnis von etwa 4 bis etwa 25 aufweist.
Tonerzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Tonerteilchen der Zusammensetzung eine Rundheit von etwa 0,969 bis etwa 0,998 aufweist.