DE102014211915A1

DE102014211915A1 - Tonerzusammensetzungen für Einzelkomponenten- Entwicklersysteme

Info

Publication number: DE102014211915A1
Application number: DE102014211915.4A
Authority: DE
Inventors: Grazyna E. Kmiecik-Lawrynowicz; Maura A. Sweeney; Daniel W. Asarese; Samir Kumar
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2014-12-31
Anticipated expiration: 2034-06-21
Also published as: US20150004536A1; US9164410B2; DE102014211915B4; JP2015011349A

Abstract

Es wird eine Tonerzusammensetzung mit einer neuartigen Oberflächenzusatzstoffpackung zur Entwicklung von Bildern bereitgestellt. Die Zusatzstoffpackung umfasst ein Sol-Gel-Siliziumdioxid, ein PDMS-Siliziumdioxid, ein HMDS-Siliziumdioxid und einen organischen Abstandhalter, wie z. B. PMMA und Melamin. Die Tonerzusammensetzung verbessert die Merkmale und ist für ein Hochgeschwindigkeitsdrucken oder für Einzelkomponenten-Entwicklungssysteme nützlich.

Description

Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen Tonerzusammensetzungen sowie Verfahren zur Herstellung solcher Toner zur Verwendung beim Bilden und Entwickeln von Bildern guter Qualität.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist ein Vergleich zwischen den beispielhaften Tonerformulierungen dieser Offenbarung mit einer herkömmlichen Tonerformulierung.
2 ist ein Vergleich der Ladungsspektrogramme der beispielhaften Tonerformulierungen dieser Offenbarung mit einer herkömmlichen Tonerformulierung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es wird hierin ein Toner bereitgestellt, der ein Harz, ein Wachs sowie einen Farbstoff umfassen kann. Eine Oberflächenzusatzstoffpackung kann zu den externen Oberflächen der Tonerpartikel hinzugefügt werden. D. h., die Tonerpartikel können zuerst gebildet werden, gefolgt von einem Mischen der Tonerpartikel mit den Materialien der Zusatzstoffpackung. Das Ergebnis kann dabei sein, dass die Zusatzstoffpackung im Allgemeinen die externen Oberflächen der Tonerpartikel beschichtet oder an diesen anhaftet, anstatt in die Masse der Tonerpartikel eingearbeitet zu werden.
Es kann dabei ein beliebiges Monomer verwendet werden, das zur Herstellung eines Latex zur Verwendung in einem Toner geeignet ist. Ein solcher Latex kann durch herkömmliche Verfahren produziert werden. Geeignete Monomere, die beim Bilden einer Latexemulsion nützlich sind und somit die resultierenden Latexpartikel in der Latexemulsion, sind z. B., jedoch ohne Einschränkung, Styrole, Acrylate, Methacrylate, Butadiene, Isoprene, Acrylsäuren, Methacrylsäuren, Acrylnitrile, Kombinationen davon und dergleichen.
Als das Toner-(oder Bindemittel-)harz kann ein beliebiger der herkömmlichen Tonerharze verwendet werden. Illustrative Beispiele geeigneter Tonerharze sind z. B. Thermoplastharze, wie z. B. Vinylharze im Allgemeinen, oder Styrolharze insbesondere sowie Polyester.
Das Latexpolymer kann wenigstens ein Polymer enthalten. Beispielhafte Polymere sind Styrolacrylate, Styrolbutadiene und Styrolmethacrylate.
Bei manchen Ausführungsformen kann ein Poly(styrol-butylacrylat) als der Latex verwendet werden. Die Glasübergangstemperatur dieses Latex kann von etwa 50 bis etwa 65 °C und bei anderen Ausführungsformen von etwa 55 bis etwa 60 °C betragen. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Glasübergangstemperatur des Kernlatex von etwa 53 bis etwa 57 °C und die Glasübergangstemperatur des Hüllenlatex von etwa 50 bis etwa 62 °C betragen.
Wachsdispersionen können ebenfalls während der Bildung eines Tonerpartikels in einem Emulsionsaggregationsprozess gemäß beispielhafter Ausführungsformen hinzugefügt werden. Zu den geeigneten Wachsen zählen z. B. Submikron-Wachspartikel in der Größenordnung von etwa 50 bis etwa 1000 Nanometern, bei anderen Ausführungsformen von etwa 100 bis etwa 500 Nanometern im volumendurchschnittlichen Durchmesser, suspendiert in einer wässrigen Phase von Wasser und einen ionischen Tensid, nichtionischen Tensid oder Kombinationen davon. Zu den geeigneten Tensiden zählen die oben beschriebenen. Das ionische Tensid oder nichtionische Tensid kann dabei z. B. in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 20 Gew.-% und bei anderen Ausführungsformen von etwa 1 bis etwa 5 Gew.-% des Wachses vorhanden sein. Bei weiteren Ausführungsformen, bei denen ein nichtionisches Tensid verwendet wird, kann das nichtionische Tensid z. B. in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 20 Gew.-% und bei weiteren Ausführungsformen in einer Menge von etwa 2 bis etwa 3 Gew.-% des Wachses vorhanden sein.
Die Wachsdispersion gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können z. B. ein natürliches Pflanzenwachs, natürliches Tierwachs, Mineralwachs und/oder synthetisches Wachs sowie Kombinationen davon enthalten.
Das Wachs kann z. B. in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 30 Gew.-% und bei manchen Ausführungsformen von etwa 2 bis etwa 20 Gew.-%, von etwa 4 bis etwa 14 Gew.-% des Toners vorhanden sein.
Eine Farbstoffdispersion kann ebenfalls zu den Latexpartikeln und dem Wachs hinzugefügt werden. Bei manchen beispielhaften Ausführungsformen kann die Farbstoffdispersion z. B. Submikron-Farbstoffpartikel mit einer Größe von z. B. von etwa 50 bis etwa 500 Nanometern an volumendurchschnittlichem Durchmesser und bei manchen Ausführungsformen von etwa 100 bis etwa 400 Nanometern an volumendurchschnittlichem Durchmesser enthalten. Die Farbstoffpartikel können in einer wässrigen Wasserphase, enthaltend ein anionisches Tensid, ein nichtionisches Tensid oder Kombinationen davon suspendiert sein. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das Tensid ionisch sein und kann z. B. von etwa 1 bis etwa 25 Gew.-% des Farbstoffs und bei manchen Ausführungsformen von etwa 4 bis etwa 15 Gew.-% des Farbstoffs betragen.
Der Farbstoff, wie z. B. der Kohlenschwarz-, Cyan-, Magenta- und/oder gelbe Farbstoff, kann in einer Menge eingearbeitet werden, die ausreichend ist, um dem Toner die gewünschte Farbe zu verleihen. Im Allgemeinen kann ein Pigment in einer Menge im Bereich von z. B. etwa 1 bis etwa 35 Gew.-% der Tonerpartikel auf einer Feststoffbasis, oder von etwa 5 bis etwa 25 Gew.-% oder von etwa 5 bis etwa 15 Gew.-% der Tonerpartikel auf einer Feststoffbasis eingesetzt werden. Es können jedoch auch Mengen außerhalb dieser Bereiche verwendet werden.
Bei bestimmten Ausführungsformen kann ein Koagulationsmittel während oder vor der Aggregation des Latex und der Farbstoffdispersion hinzugefügt werden.
Beispiele von geeigneten Koagulationsmitteln sind Polyaluminiumhalide, wie z. B. Polyaluminiumchlorid (PAC) oder das entsprechende Bromid, Fluorid oder Iodid; Polyaluminiumsilikate, Kombinationen davon und dergleichen.
Das Koagulationsmittel kann in Mengen von z. B. etwa 0,01 bis etwa 5 Gew.-% des Toners und bei manchen Ausführungsformen von etwa 0,1 bis etwa 3 und von etwa 0,12 bis etwa 0,2 Gew.-% des Toners hinzugefügt werden. Bei den beispielhaften Ausführungsformen kann PAC in Mengen von z. B. etwa 0,12 bis etwa 20 Gew.-% des Toners hinzugefügt werden.
Farbstoffe, Wachse und andere Zusatzstoffe, die zum Bilden der beispielhaften Ausführungsformen der Tonerzusammensetzungen verwendet werden, können in Dispersionen vorliegen, die Tenside enthalten.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der Latex in einer wässrigen Phase hergestellt werden, die ein Tensid oder Co-Tensid enthält. Tenside, die mit dem Polymer zum Bilden einer Latexdispersion verwendet werden können, können ionische oder nichtionische Tenside in einer Menge sein, um eine Dispersion von z. B. etwa 0,01 bis etwa 15 Gew.-% an Feststoffen und bei manchen Ausführungsformen von etwa 0,1 bis etwa 5 Gew.-% an Feststoffen bereitzustellen.
Bei beispielhaften Ausführungsformen können Initiatoren für das Bilden des Latexpolymers hinzugefügt werden. Beispiele geeigneter Initiatoren können wasserlösliche Initiatoren, wie z. B. Ammoniumpersulfat, Natriumpersulfat und Kaliumpersulfat; und organische lösliche Initiatoren, einschließlich organische Peroxide und Azo-Verbindungen sowie Kombinationen davon sein.
Initiatoren können in geeigneten Mengen zum Latex hinzugefügt werden, wie z. B. von etwa 0,1 bis etwa 8 Gew.-% der Monomere und bei bestimmten Ausführungsformen von etwa 0,2 bis etwa 5 Gew.-% der Monomere.
Bei manchen Ausführungsformen können beim Bilden des Latexpolymers ebenfalls Kettenübertragungsmittel eingesetzt werden. Zu den geeigneten Kettenübertragungsmitteln zählen Dodecanthiol, Octanthiol, Kohlenstofftetrabromid, Kombinationen davon und dergleichen, in Mengen von z. B. etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-% der Monomere und bei bestimmten Ausführungsformen von etwa 0,2 bis etwa 5 Gew.-% der Monomere, um die Molekulargewichtsmerkmale des Latexpolymers zu kontrollieren.
Bei beispielhaften Ausführungsformen kann ein sekundärer Latex zum nicht-quervernetzten Latexharz hinzugefügt werden, das im Tensid suspendiert ist. Wie hierin verwendet kann sich ein sekundäres Latex, bei manchen Ausführungsformen, auf ein quervernetztes Harz oder Polymer oder Mischungen davon, oder auf ein nicht-quervernetztes Harz wie oben beschrieben, das keiner Quervernetzung ausgesetzt worden ist, beziehen.
Der sekundäre Latex kann quervernetzte Submikron-Harzpartikel mit einer Größe von etwa 10 bis etwa 300 Nanometern an volumendurchschnittlichem Durchmesser, bei manchen Ausführungsformen von etwa 20 bis 250 Nanometern an volumendurchschnittlichem Durchmesser enthalten. Das sekundäre Latex kann in einer wässrigen Phase von Wasser suspendiert sein, das ein Tensid enthält, wobei das Tensid in einer Menge von etwa 0,3 bis etwa 10 Gew.-% der Gesamtfeststoffe oder von etwa 0,7 bis etwa 5 Gew.-% der Gesamtfeststoffe vorhanden sein kann.
Das quervernetzte Harz kann ein quervernetztes Polymer sein, wie z. B. quervernetzte Styrolacrylate, Styrolbutadiene und/oder Styrolmethacrylate.
Der Quervernetzer kann in einer Menge von etwa 0,01 bis etwa 25 Gew.-% des quervernetzten Harzes oder von etwa 0,5 bis etwa 20 Gew.-% des quervernetzten Harzes vorhanden sein.
Die quervernetzten Harzpartikel können in einer Menge von etwa 1 bis etwa 20 Gew.-% des Toners, bei manchen Ausführungsformen von etwa 4 bis etwa 15 Gew.-% des Toners und bei anderen Ausführungsformen von etwa 5 bis etwa 14 Gew.-% des Toners vorhanden sein.
Bei manchen Ausführungsformen kann das zum Bilden des Toners verwendete Harz eine Mischung aus einem Gelharz und einem nicht-quervernetzten Harz sein.
Bei manchen Ausführungsformen kann es von Vorteil sein, beim Bilden der Latexpartikel einen Stabilisator mit einzubeziehen. Zu den geeigneten Stabilisatoren zählen Monomere, die eine Carboxylsäurefunktionalität aufweisen.
Falls vorhanden, kann der Stabilisator in Mengen von etwa 0,01 bis etwa 5 Gew.-% des Toners und bei manchen Ausführungsformen von etwa 0,05 bis etwa 2 Gew.-% des Toners hinzugefügt werden.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann eine Hülle an den aggregierten Partikeln gebildet werden. Zum Bilden des Hüllenlatex kann jedes beliebige, wie oben zum Bilden des Kernlatex verwendete Latex eingesetzt werden. Bei manchen Ausführungsformen wird ein Styrol-n-butylacrylat-Copolymer zum Bilden des Hüllenlatex verwendet werden. Der Hüllenlatex kann eine Glasübergangstemperatur von etwa 50 bis etwa 65 °C und bei manchen Ausführungsformen von etwa 55 bis etwa 60 °C oder von etwa 56 bis etwa 59 °C aufweisen.
Falls anwesend, kann die Hülle in einer Menge von etwa 20 bis etwa 50 Gew.-% des trockenen Tonerpartikels und bei anderen Ausführungsformen von etwa 26 bis etwa 40 Gew.-%, oder von etwa 28 bis etwa 34 Gew.-% des trockenen Tonerpartikels vorhanden sein. Die Dicke der Hülle kann von etwa 100 bis etwa 1500 nm oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 200 bis etwa 800 nm oder von etwa 300 bis etwa 600 nm betragen.
Bei bestimmten Ausführungsformen kann eine Oberflächenzusatzstoffpackung auf die Tonerpartikel aufgetragen werden. Die Zusatzstoffpackung kann dabei im Allgemeinen die externen Oberflächen der Tonerpartikel beschichten oder an diesen anhaften, anstatt in die Masse der Tonerpartikel eingearbeitet zu werden. Die Komponenten der Zusatzstoffpackung können derart ausgewählt sein, um ausgezeichnete Fließmerkmale, eine hohe Tonerladung, Ladungsstabilität, dichte Bildqualitäten und eine niedrige Trommelkontamination zu ermöglichen.
Bei manchen Ausführungsformen kann die Oberflächenzusatzstoffpackung ein erstes Siliziumdioxid umfassen. Das erste Siliziumdioxid kann mit Hexamethyldisilazan (HMDS) behandelt sein. Das HMDS-Siliziumdioxid kann einen volumendurchschnittlichen Durchmesser von etwa 5 bis etwa 75 nm oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 10 bis etwa 70 nm oder von etwa 3 bis etwa 60 nm aufweisen.
Das mit HMDS oberflächenbehandelte Siliziumdioxid kann in einer Menge von etwa 0,05 bis etwa 2 Gew.-% des Partikels oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 0,4 bis etwa 2 Gew.-% des Partikels oder von etwa 0,25 bis etwa 1,8 Gew.-% des Partikels oder von etwa 0,3 bis etwa 1,4 Gew.-% des Partikels oder von etwa 0,50 bis etwa 1,3 Gew.-% des Partikels oder von etwa 0,5 bis etwa 0,6 Gew.-% des Partikels vorhanden sein.
Bei manchen Ausführungsformen kann die Oberflächenzusatzstoffpackung ein zweites Siliziumdioxid umfassen. Das zweite Siliziumdioxid kann ein Sol-Gel-Siliziumdioxid sein. Das zweite Siliziumdioxid kann einen volumendurchschnittlichen Durchmesser von etwa 90 bis etwa 200 nm oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 100 bis etwa 150 nm oder von etwa 140 bis etwa 180 nm oder von etwa 120 bis etwa 150 nm aufweisen.
Das Sol-Gel-Siliziumdioxid kann in einer Menge von etwa 0,10 bis etwa 1,00 Gew.-% des Partikels oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 0,30 bis etwa 0,90 Gew.-% des Partikels oder von etwa 0,40 bis etwa 0,80 Gew.-% des Partikels oder von etwa 0,45 bis etwa 0,65 Gew.-% des Partikels vorhanden sein.
Bei manchen Ausführungsformen kann die Oberflächenzusatzstoffpackung ferner ein drittes Siliziumdioxid umfassen. Das dritte Siliziumdioxid kann mit Polydimethylsiloxan (PDMS) oberflächenbehandelt sein. Das PDMS-Siliziumdioxid kann einen volumendurchschnittlichen Durchmesser von etwa 5 bis etwa 75 nm oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 10 bis etwa 70 nm oder von etwa 30 bis etwa 60 nm aufweisen.
Das PDMS-Siliziumdioxid kann in einer Menge von etwa 0,10 bis etwa 3 Gew.-% des Partikels oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 1 bis etwa 3 Gew.-%, von etwa 0,30 bis etwa 2,75 Gew.-% oder von etwa 0,40 bis etwa 2,7 Gew.-% oder von etwa 2,45 bis etwa 2,65 Gew.-% oder von etwa 0,5 bis etwa 2,55 Gew.-% des Partikels vorhanden sein.
Gemäß beispielhafter Ausführungsformen kann das Gewichtsverhältnis des mit HMDS oberflächenbehandelten Siliziumdioxids zum Sol-Gel-Siliziumdioxid in einem Bereich von etwa 0,45:0,06 bis etwa 0,75:0,25 und bei anderen Ausführungsformen von etwa 0,5:0,1 bis etwa 0,6:0,2 liegen.
Das Gewichtsverhältnis des mit HMDS oberflächenbehandelten Siliziumdioxids zum mit PDMS oberflächenbehandelten Siliziumdioxid kann in einem Bereich von etwa 0,45:2,4 bis etwa 0,75:2,7 und bei anderen Ausführungsformen von etwa 0,5:2,45 bis etwa 0,6:2,65 liegen.
Das Gewichtsverhältnis des mit HMDS oberflächenbehandelten Siliziumdioxids zum Sol-Gel- und dem mit PDMS oberflächenbehandelten Siliziumdioxid kann in einem Bereich von etwa 0,45:0,05:2,3 bis etwa 0,75:0,25:2,7 und bei manchen Ausführungsformen von etwa 0,5:0,1:2,45 bis etwa 0,6:0,2:2,65 oder von etwa 0,45:0,15:2,35 bis etwa 0,55:0,25:2,45 liegen.
Bei den beispielhaften Ausführungsformen kann die externe Oberflächenzusatzstoffpackung in einer Menge von etwa 2 bis etwa 5 Gew.-% des Tonerpartikels oder von etwa 3,05 bis etwa 4,45 Gew.-% oder von etwa 3,55 bis etwa 4,25 Gew.-% des Partikels vorhanden sein. Die gesamte Zusatzstoffpackung kann im Bereich von etwa 2 bis etwa 4 Gew.-% des Toners oder von etwa 2,55 Gew.-% bis etwa 4,05 Gew.-% oder von etwa 3,25 bis etwa 3,95 Gew.-% des Toners liegen. Die Gesamtanzahl der verschiedenen Siliziumdioxide in der Oberflächenzusatzstoffpackung kann etwa 1,5 bis etwa 3,5 Gew.-% des Toners oder von etwa 2 bis etwa 3,4 Gew.-% oder von etwa 2,3 bis etwa 3,3 Gew.-% des Toners betragen.
Bei bestimmten Ausführungsformen kann der externe Oberflächenzusatzstoff Abstandsmoleküle enthalten, die diesem als ein Oberflächenzusatzstoff hinzugefügt sind. Bei einer Tonerzusammensetzung der vorliegenden Offenbarung können z. B. große Polymeroberflächenzusatzstoffe als ein Abstandhalter enthalten sein, um die Tonerpartikel davon abzuhalten, an der Entwicklerwalze haften zu bleiben, wodurch das Auftreten von Druckdefekten, wie z. B. Schattenbildung, weiße Bänder und eine niedrige Tonerdichte an den Bildern reduziert wird. Wie hierin verwendet, können große Polymeroberflächenzusatzstoffe, die ebenfalls hierin bei manchen Ausführungsformen als große Polymerabstandhalter bezeichnet werden, einen volumendurchschnittlichen Durchmesser von etwa 300 nm bis etwa 800 nm oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 600 nm bis etwa 700 nm aufweisen.
Geeignete große Polymerabstandhalter sind bei manchen Ausführungsformen Polymere, wie z. B. Polystyrole, Fluorkohlenstoffe, Polyurethane, Polyolefine, einschließlich Polymethylene mit hohem Molekulargewicht, Polyethylene mit hohem Molekulargewicht sowie Polypropylene mit hohem Molekulargewicht und Polyester, einschließlich Acrylaten, Methacrylaten, Methylmethacrylaten und Kombinationen davon. Spezifische große Polymerabstandhalter, die eingesetzt werden können, sind Polymethylmethacrylate, Styrolacrylate, Polystyrol, fluorierte Methacrylate, fluorierte Polymethylmethacrylate und Kombinationen davon.
Große Polymerabstandhalter können hinzugefügt werden, sodass diese in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 1 Gew.-% der Tonerpartikel, bei manchen Ausführungsformen von etwa 0,25 bis etwa 0,85 Gew.-% der Tonerpartikel oder von etwa 0,35 bis etwa 0,65 Gew.-% der Tonerpartikel vorhanden sind.
Bei manchen Ausführungsformen können die großen Polymerabstandhalter Oberflächenbehandlungen ausgesetzt werden. Zu solchen Behandlungen zählen z B. das Auftragen von Siliziumdioxid, Zink, Kombinationen davon und dergleichen, auf den großen Polymerabstandhalterpartikeln.
Die resultierenden Partikel mit den Abstandhaltern können einen Oberflächenbereich von etwa 0,70 bis etwa 1,5 m2/g, bei manchen Ausführungsformen von etwa 0,90 bis etwa 1,3 m2/g oder von etwa 0,8 bis etwa 1,2 m2/g, wie nach dem Brunauer, Emmett und Teller (BET) Verfahren bestimmt, aufweisen.
Zusätzlich zur oben beschriebenen Oberflächenzusatzstoffpackung können weitere optionale Zusatzstoffe mit dem Toner gemäß bestimmter Ausführungsformen kombiniert werden. Zu diesen zählen beliebige Zusatzstoffe zur Verbesserung der Merkmale von Tonerzusammensetzungen. Der Toner kann z. B. positive oder negative Ladungskontrollmittel in einer Menge von z. B. etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-% des Toners oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 1 bis etwa 3 Gew.-% des Toners enthalten.
Die oben genannten Oberflächenzusatzstoffe können eingesetzt werden, um die Lade- und Ladungsverteilung eines Toners zu optimieren. Die hierin genannten großen Polymerabstandhalter können z. B. als ein Abstandhalter fungieren, um den Toner daran zu hindern, an der Entwicklerwalze haften zu bleiben, wodurch das Auftreten von Druckdefekten, wie z. B. eine Schattenbildung, weiße Bänder sowie eine niedrige Tonerdichte auf den Bildern, reduziert wird.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das Vermischen großer Polymerabstandhalter, optional in Kombination mit anderen Zusatzstoffen, dem Toner triboelektrische Ladungen verleihen. Beispielhafte Toner der vorliegenden Offenbarung können somit eine triboelektrische Ladung in der A-Zone von etwa 20 bis etwa 60 µC/g oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 30 bis etwa 50 µC/g; in der B-Zone von etwa 40 bis etwa 100 µC/g oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 50 bis etwa 90 µC/g; und in der J-Zone von etwa 60 bis etwa 120 µC/g oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 70 bis etwa 100 µC/g aufweisen.
Während das Laden der Tonerpartikel verbessert wird, kann es möglich sein, dass bei verschiedenen Ausführungsformen weniger Oberflächenzusatzstoffe erforderlich sind und die endgültige Tonerladung somit höher ist, um Maschinenladungserfordernisse zu erfüllen.
Beim Bilden der beispielhaften Toner der vorliegenden Offenbarung kann jedes beliebige Aggregationsmittel verwendet werden, das in der Lage ist, eine Komplexierung zu verursachen. Es können sowohl Alkalierdmetall- als auch Übergangsmetallsalze als Aggregationsmittel eingesetzt werden. Bei manchen Ausführungsformen können Alkali-II-Salze ausgewählt werden, um Latexharzkolloide mit einem Farbstoff zu aggregieren, um die Bildung einer Tonerzusammensetzung zu ermöglichen.
Es kann ein pH-Wert-Einstellungsmittel hinzugefügt werden, um die Rate des Emulsionsaggregationsprozesses und des Koaleszenzprozesses zu kontrollieren. Das pH-Wert-Einstellungsmittel kann dabei eine beliebige Säure oder Base sein, die keinen negativen Effekt auf die herzustellenden Produkte hat.
Wenn die gewünschte endgültige Größe der Tonerpartikel erreicht worden ist, kann der pH-Wert der Mischung mit einer Base auf einen Wert von etwa 3,5 bis etwa 7 oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 4 bis etwa 6,5 eingestellt werden. Die Base kann eine beliebige geeignete Base enthalten, wie z. B. Alkalimetallhydroxide, wie z. B. Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Ammoniumhydroxid. Das Alkalimetallhydroxid kann in Mengen von etwa 0,1 bis etwa 30 Gew.-% der Mischung, bei manchen Ausführungsformen von etwa 0,5 bis etwa 15 Gew.-% der Mischung hinzugefügt werden.
Gemäß verschiedener Ausführungsformen weisen die Emulsionsaggregationsverfahren typischerweise die grundlegenden Prozessschritte des Vermischens einer Emulsion, die ein Polymer oder ein Harz enthält, optional eines oder mehrerer Wachse, optional eines oder mehrerer Farbstoffe, optional eines oder mehrerer Tenside, eines optionalen Koagulationsmittels sowie eines oder mehrerer zusätzlicher Zusatzstoffe auf, um einen Schlamm zu bilden; das Erhitzen des Schlamms zum Bilden von aggregierten Partikeln im Schlamm; optional das Hinzufügen der Hülle und Gefrieraggregation der Partikel durch Einstellen des pH-Werts; sowie das Erhitzen der aggregierten Partikel im Schlamm, um die Partikel in Tonerpartikel zu koaleszieren; und dann die Wiedergewinnung, optional das Waschen und optional das Trocknen der erhaltenen Emulsionsaggregations-Tonerpartikel. Die Reaktanten können zu einem geeigneten Reaktor hinzugefügt werden, wie z. B. zu einem Mischbehälter. Die entsprechende Menge der Komponenten kann im Reaktor kombiniert werden und der Emulsionsaggregationsprozess kann beginnen. Zu den zum Bewirken der Emulsionspolymerisation ausgewählten Reaktionsbedingungen zählen Temperaturen von z. B. etwa 45 bis etwa 120 °C oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 60 bis etwa 90 °C. Bei beispielhaften Ausführungsformen kann die Polymerisation bei erhöhten Temperaturen innerhalb von etwa 10 des Schmelzpunkts eines beliebigen vorhandenen Wachses stattfinden, wie z. B. von etwa 60 bis etwa 85 °C oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 65 bis etwa 80 °C, um es dem Wachs zu ermöglichen, zu erweichen, wodurch eine Dispersion und Einarbeitung in die Emulsion gefördert wird.
Die beispielhaften Toner der vorliegenden Offenbarung können durch Kombinieren eines Latexpolymers, eines Wachses und eines Farbstoffs im Aggregationsprozess, gefolgt vom Koaleszenzprozess, dem Waschen und Trocknen und dann Vermischen mit externen Oberflächenzusatzstoffen hergestellt werden.
Das Latexpolymer kann durch ein beliebiges Verfahren nach dem Ermessen des Fachmanns auf dem Gebiet hergestellt werden. Eine Weise, in welcher das Latexpolymer hergestellt werden kann, ist durch Emulsionspolymerisationsverfahren, einschließlich halbkontinuierlicher Emulsionspolymerisation. Die resultierende Mischung aus Latex, optional in einer Dispersion, Stabilisierungsmittel, Wachs, Farbstoffdispersion, Koagulationsmittel und Aggregationsmittel kann dann gerührt und auf eine Temperatur unterhalb der Tg des Latex, bei manchen Ausführungsformen von etwa 30 bis etwa 70 °C oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 35 bis etwa 65 °C, über einen Zeitraum von etwa 0,2 bis etwa 6 Stunden oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 0,3 bis etwa 5 Stunden erhitzt werden, um Toneraggregate von etwa 2 bis etwa 10 Mikron an volumendurchschnittlichem Durchmesser oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 4 bis etwa 9 Mikron an volumendurchschnittlichem Durchmesser oder von etwa 6 bis etwa 8 Mikron zu bilden.
Die aggregierten Partikel werden anschließend gemäß bestimmten Ausführungsformen koalesziert. Das Koaleszieren kann Rühren und Erhitzen auf eine Temperatur von etwa 80 bis etwa 99 °C über einen Zeitraum von etwa 0,5 bis etwa 12 Stunden oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 1 bis etwa 6 Stunden beinhalten. Das Koaleszieren kann durch zusätzliches Einstellen des pH-Werts auf einen mehr säurehaltigen Wert beschleunigt werden.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der pH-Wert der Mischung dann von etwa 3,5 bis etwa 6 und bei manchen Ausführungsformen von etwa 3,7 bis etwa 5,5 mit z. B. einer Säure gesenkt werden, um die Toneraggregate weiter zu koaleszieren. Geeignete Säuren dafür sind z. B. Salpetersäure, Schwefelsäure, Chlorwasserstoffsäure, Zitronensäure und/oder Essigsäure. Die Menge an hinzugefügter Säure kann von etwa 0,1 bis etwa 30 Gew.-% der Mischung und bei manchen Ausführungsformen von etwa 1 bis etwa 20 Gew.-% der Mischung betragen.
Die Mischung kann abgekühlt, gewaschen und getrocknet werden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann das Abkühlen bei einer Temperatur von etwa 20 bis etwa 65 °C oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 22 bis etwa 50 °C über einen Zeitraum von etwa 0,5 bis etwa 8 Stunden oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 1,5 bis etwa 5 Stunden stattfinden.
Der Tonerschlamm kann dann gewaschen werden. Bei manchen Ausführungsformen kann das Waschen bei einem pH-Wert von etwa 7 bis etwa 12 oder bei manchen Ausführungsformen bei einem pH-Wert von etwa 8 bis etwa 11 durchgeführt werden. Das Waschen kann bei einer Temperatur von etwa 25 bis etwa 70 °C oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 30 bis etwa 55 °C stattfinden. Das Waschen kann das Filtern und erneute Schlämmen eines Filterkuchens, einschließlich Tonerpartikeln in entionisiertem Wasser beinhalten. Der Filterkuchen kann einmal oder mehrmals mit entionisiertem Wasser gewaschen oder mit einer einzelnen entionisierten Wasserwäsche gewaschen werden, wobei der pH-Wert des Schlamms mit einer Säure eingestellt wird und optional eine oder mehrere entionisierte Wasserwäschen anschließend durchgeführt werden.
Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Trocknen bei einer Temperatur von etwa 35 bis etwa 75 °C oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 45 bis etwa 60 °C durchgeführt werden. Das Trocknen kann fortgeführt werden, bis der Feuchtigkeitswert der Partikel unterhalb einer Zielvorgabe von etwa 1 Gew.-% oder bei manchen Ausführungsformen von weniger als etwa 0,7 Gew.-% liegt.
Tonermerkmale
Die Emulsionsaggregationsprozesse stellen eine bessere Kontrolle gegenüber der Verteilung der Tonerpartikelgrößen durch Limitieren der Menge an feinen und groben Tonerpartikeln im Toner im Vergleich zu herkömmlichen Pulverisierungsverfahren bereit. Bei manchen Ausführungsformen weisen die Tonerpartikel eine relativ enge Partikelgrößenverteilung mit einer niedrigeren geometrischen standardmäßigen Zahlenverhältnis-Abweichung (GSDn) von etwa 1,15 bis etwa 1,40, wie z. B. 1,16 bis etwa 1,25 oder von etwa 1,17 bis etwa 1,23 im Vergleich zu einem herkömmlichen pulverisierten Toner im Bereich von 1,25 bis etwa 1,55 auf. Die Tonerpartikel können ebenfalls eine obere geometrische Standardabweichung nach Volumen (GSDv) im Bereich von etwa 1,15 bis etwa 1,35, wie z. B. von etwa 1,15 bis etwa 1,21 oder von etwa 1,18 bis etwa 1,30 im Vergleich zu herkömmlichem pulverisierten Toner im Bereich von 1,25 bis etwa 1,45 aufweisen.
Die Tonerpartikel in den beispielhaften Ausführungsformen können einen volumendurchschnittlichen Durchmesser (ebenfalls als „volumendurchschnittlicher Partikeldurchmesser“ oder „D50v“) von etwa 3 bis etwa 25 µm, wie z. B. von etwa 4 bis etwa 15 µm oder von etwa 5 bis etwa 12 µm oder von etwa 6,5 bis etwa 8 µm., D50v aufweisen, wobei GSDv und GSDn unter Verwendung eines Messinstruments, wie z. B. einem Beckman-Coulter-Multisizer 3, der gemäß den Herstelleranweisungen betrieben wird, bestimmt werden können. Eine repräsentative Stichprobenprüfung kann wie folgt stattfinden: eine geringe Menge an Tonerprobe, etwa 1 Gramm, kann erhalten und durch ein 25 Mikrometer Sieb gefiltert und dann in eine isotonische Lösung gegeben werden, um eine Konzentration von etwa 10 % zu erhalten, wobei die Probe dann einen Beckman-Coulter-Multisizer 3 durchläuft.
Die beispielhaften Tonerpartikel weisen eine Rundheit von etwa 0,920 bis etwa 0,999 oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 0,940 bis etwa 0,980 oder von etwa 0,950 bis etwa 0,998 oder von etwa 0,970 bis etwa 0,995 oder von etwa 0,962 bis etwa 0,980, von etwa mehr als oder gleichwertig 0,982 bis etwa 0,999 oder von etwa mehr als oder gleichwertig 0,950 bis etwa 0,965. Eine Rundheit von 1,000 deutet auf eine vollständig runde Kugel hin. Die Rundheit kann z. B. mit einem Sysmex FPIA 2100 oder 3000 Analysierer gemessen werden.
Manche der beispielhaften Tonerpartikel können einen Oberflächenbereich von etwa 0,5 bis etwa 1,6 m²/g oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 0,8 bis etwa 1.4 m²/g oder bei manchen Ausführungsformen 0,6 bis etwa 1,2 m²/g oder von etwa 0,7 bis etwa 1,1 m²/g aufweisen. Der Oberflächenbereich kann durch das Brunauer-, Emmett- und Teller-(BET)Verfahren bestimmt werden.
Andere beispielhafte Tonerpartikel können ein gewichtsdurchschnittliches Molekulargewicht (Mw) im Bereich von etwa 2.500 bis etwa 65.000 Dalton, ein zahlendurchschnittliches Molekulargewicht (Mn) von etwa 1.500 bis etwa 28.000 Dalton sowie ein MWD (ein Verhältnis des Mw zum Mn der Tonerpartikel, ein Maß der Polydispersität oder der Breite des Polymers) von etwa 1,2 bis etwa 10 aufweisen. Bei Cyan- und gelben Tonern können die Partikel einen Mw von etwa 2.500 bis etwa 65.000 Dalton, einen Mn von etwa 1.500 bis etwa 28.000 Dalton sowie einen MWD von etwa 1,2 bis etwa 10 aufweisen. Bei schwarz und Magenta können die Tonerpartikel einen Mw von etwa 2.500 bis etwa 60.000 Dalton, einen Mn von etwa 1.500 bis etwa 28.000 Dalton sowie einen MWD von etwa 1,2 bis etwa 10 aufweisen.
Weiterhin können die Toner, falls gewünscht, ein vorgegebenes Verhältnis zwischen dem Molekulargewicht des Latexbindemittels und dem Molekulargewicht der Tonerpartikel aufweisen, die anschließend an das Emulsionsaggregationsverfahren erhalten werden. Es versteht sich gemäß dem Stand der Technik, dass das Bindemittel während der Verarbeitung einer Quervernetzung ausgesetzt wird und das Ausmaß der Quervernetzung während dem Prozess geregelt werden kann. Das Verhältnis kann am besten bezüglich der Molekularspitzenwerte (Mp) für das Bindemittel ersichtlich sein, welches die höchste Spitze des Mw darstellt. Bei der vorliegenden Offenbarung kann das Bindemittel Mp-Werte im Bereich von etwa 5.000 bis etwa 50.000 Dalton, wie z. B. von etwa 7.500 bis etwa 45.000 Dalton aufweisen. Die aus dem Bindemittel hergestellten Tonerpartikel können eine hohe molekulare Spitze von z. B. etwa 5.000 bis etwa 43.000 oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 7.500 bis etwa 40.500 Dalton aufweisen, was darauf hindeuten kann, dass die molekulare Spitze durch die Merkmale des Bindemittels, anstatt durch eine andere Komponente, wie z. B. dem Farbstoff, angetrieben wird.
Die Toner der vorliegenden Offenbarung weisen ausgezeichnete Merkmale, eine niedrige Mindestfixiertemperatur (MFT) und eine hohe Dichte auf. Die Toner können z. B. niedrige Mindestfixiertemperaturen, d. h. Temperaturen, bei denen Bilder, die mit dem Toner produziert werden, auf einem Substrat fixiert werden, von etwa 135 bis etwa 220 °C oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 155 bis etwa 220 °C oder von etwa 185 bis etwa 210 °C, aufweisen. Die Toner können einen Verschmelzungsprozentsatz von etwa 50 bis etwa 100 % oder bei manchen Ausführungsformen von 60 bis etwa 95 % oder von etwa 80 bis etwa 90 % aufweisen. Der Verschmelzungsprozentsatz eines Bilds kann auf folgende Weise bewertet werden. Der Toner wird je nach anfänglichem Nennwert von niedrigen zu hohen Temperaturen fixiert. Die Toneranhaftung an Papier wird durch Bandentfernung der Bereiche von Interesse mit anschließender Dichtheitsmessung gemessen. Die Dichte des Testbereichs wird durch die Dichte des Bereichs vor Entfernen aufgeteilt und dann um 100 multipliziert, um den fixierten Prozentsatz zu erhalten. Die optische Dichte wird mit einem Spektrometer (z. B. einem 938 Spektrodensitometer, hergestellt von X-Rite) gemessen. Danach werden die auf diese Weise bestimmten optischen Dichten verwendet, um das Fixierverhältnis gemäß der nachfolgenden Gleichung zu errechnen. Fixierung (%) = (Bereich nach Entfernen/Bereich vor Entfernen) × 100
Die Toner können ebenfalls ausgezeichnete Ladungscharakteristiken aufweisen, wenn diese extremen relativen Feuchtigkeitsbedingungen (RH) ausgesetzt werden. Die niedrige Feuchtigkeitszone kann etwa 12 °C/15 % RH betragen, während die hohe Feuchtigkeitszone etwa 28 °C/85 % RH betragen kann. Die Toner der vorliegenden Offenbarung können eine Eltern-Tonerladung pro Massenverhältnis (Q/M) von etwa –2 bis etwa –50 mµC/g oder bei manchen Ausführungsformen von etwa –4 bis etwa –35 mµC/g aufweisen und eine endgültige Tonerladung nach Oberflächenzusatzstoffvermischen von –8 bis etwa –40 mµC/g oder bei manchen Ausführungsformen von etwa –10 bis etwa –25 mµC/g.
Die Toner können eine heiße Offsettemperatur von z. B. etwa 190 bis etwa 210 °C oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 200 bis etwa 210 °C oder von etwa 205 bis etwa 210 °C aufweisen.
Die Tonerzusammensetzungen können einen Fluss aufweisen, der mit einem Hosakawa Pulver-Flusstester gemessen wird. Die Toner der vorliegenden Offenbarung können einen Fluss von etwa 35 bis etwa 65 % oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 30 bis etwa 40 % aufweisen.
Die Tonerzusammensetzung kann auf Kompressibilität gemessen werden, die eine Teilfunktion des Flusses ist. Die Toner der vorliegenden Offenbarung können eine Kompressibilität von etwa 8 bis etwa 15 % oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 10 bis etwa 12 % bei 9,5–10,5 kPa aufweisen.
Die Trommelkontamination nach Verwendung der Tonerzusammensetzungen kann durch Entfernen der Trommel und anschließendem Wiegen gemessen werden. Die Toner der vorliegenden Offenbarung können eine Trommelkontamination nach 0–999 Drucken oder von etwa 0 bis etwa 20 % oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 1 bis etwa 8 % aufweisen.
Die Dichte der Tonerzusammensetzungen kann durch ein Desitometer gemessen werden. Die Toner der vorliegenden Offenbarung können eine Dichte von etwa 1,10 bis etwa 1,65 oder bei manchen Ausführungsformen von etwa 1,4 bis etwa 1,6 aufweisen.
BEISPIELE
Die Toner gemäß der vorliegenden Offenbarung bestehen aus einem Latexsystem aus einem Kern mit niedriger Tg, einem Hüllenlatex mit höherer Tg und einem Latexgel für optimalen Glanz, Freisetzungszeit und Verweilzeit im Fixierer. Die Partikel weisen einen Größenbereich von etwa 7,0 bis etwa 8,0 µm und einen Formbereich von etwa 0,955 bis etwa 0,965 auf. Die Charakteristiken der Tonerpartikel tragen zu einer Verbesserung des Klärens des Trommelnebels, morgendlichem Trommelnebel bei hoher Hitze/Feuchtigkeit (80/80), Freisetzung, Verweilzeit im Fixierer und Druckschärfe bei, wenn diese in Hochgeschwindigkeits-SCD-Systemen verwendet werden, z. B. 55 bis 65 ppm SCD-Systemen mit und ohne Einschränkung. Die nachstehende Tabelle 1 führt die Formulierungen der spezifischen Partikelkomponenten auf.
Die Formulierungen von Tabelle 1 wurden unter Verwendung eines 10-Liter Henschel-Mixers durch Vermischen von Tonerpartikeln hergestellt, die durch den Aggregationsprozess mit externen Zusatzstoffen hergestellt waren. Die Tonerpartikel wurden gemäß der in Tabelle 1 zusammengefassten Formulierung hergestellt. Es wurde Wasser hinzugefügt, sodass der Reaktor einen Feststoffgehalt von etwa 14 % enthielt. Der Latex und das Wachs wurden derart optimiert, um Probleme im heißen Offset und eine minimale Fixierung zu verhindern. Die Zielmerkmale des Toners sind ein mittleres Volumen des trockenen Partikels von etwa 6,8 bis 7,4 µm und eine Rundheit von etwa 0,950 bis etwa 0,980. Die Emulsionsaggregations-Tonerpartikel wurden in einem Batch-Verfahren hergestellt.
Der Harzkern, das Pigment (Farbstoffe sind Cyan 15:3 Pigment und Regal 330 Kohlenschwarz), Paraffinwachs und Polyaluminumchlorid (PAC 100) (oder ein anderes Koagulationsmittel) wurden zuerst etwa 20 bis 90 Minuten lang homogenisiert und dann bei etwa 30 °C gemischt. Nach der Homogenisierung wurde die Mischung aus der Homogenisiererschlaufe gezogen und im Reaktor bei einer Kontrollgeschwindigkeit und Zieltemperatur gemischt. Die Partikel in der Mischung wurden auf eine gewünschte Größe von etwa 5,4–5,8 µm (bitte bereitstellen) angewachsen. Die Hülle wurde dann hinzugefügt, bis die entsprechende Partikelgröße von etwa 6,4 bis etwa 6,8 µm erreicht war und das Wachstum wurde dann mit dem Zusatz einer Base, wie z. B. Natriumhydroxid, und einem eingestellten pH-Wert von etwa 5,5 bis 5,7 angehalten. Die Temperatur wurde auf 96 °C erhöht. Der Anstieg bis zur Koaleszenz wurde sorgfältig überwacht und bei 80 °C wurde der pH-Wert auf etwa 5 bis 5,2 eingestellt. Die Partikel wurden dann bei einer Koaleszenztemperatur von etwa 96 °C koalesziert. Der Batch wurde auf Partikelrundheit überwacht (gemessen unter Verwendung des Malvem Sysmex FPIA e3000), unter Beibehaltung von 0,965 als maximaler Wert der Rundheit. Sobald die Partikelrundheit 0,960 betrug, wurde der pH-Wert auf etwa 6,9 eingestellt. Die Temperatur des Reaktors wurde dann auf 63 °C eingestellt und der Schlamm wurde bei der Rate von 0,6 C/min abgekühlt. Bei dieser Temperatur wurde der pH-Wert auf etwa 8,8 eingestellt. Sobald der Schlamm diesen pH-Wert erreicht hatte, wurde die Temperatur auf etwa 40 °C gesenkt. Der Schlamm wurde abgelassen und die Partikel dann nassgesiebt, durch Filtration gewaschen und gefriergetrocknet.
Die resultierenden Partikel wurden dann hergenommen und als Toner mit dem Zusatz eines großen Polymer-Abstandhalters, einschließlich einem Polymethylmethacrylat (PMMA-Abstandhalter) mit einer Größe von etwa 500 nm und Melamin (Epostar-Abstandhalter) mit einer Größe von etwa 300 nm, gewerblich erhältlich als ESPRIX 1451 von Esprix Technologies, vermischt. Es wurden drei Siliziumdioxide, einschließlich Medium-Siliziumdioxid (40 nm Polydimethylsiloxan (PDMS)), kolloidalem Siliziumdioxid (100 nm Beschichtung) und Medium-Siliziumdioxid (40 nm Hexamethyldisilazan (HMDS) hinzugefügt.
Die Tonerformulierungen wurden mit den in Tabelle 1 dargestellten Zusammensetzungen hergestellt. Die Tonerpartikel wiesen einen Mw von etwa 30 bis etwa 35 kpse, einen Mn von etwa 10 bis etwa 15 kpse und einen MWD von etwa 1,5 bis etwa 4,5 auf. Tabelle 1
Die Tonerformulierungen von Tabelle 1 wurden bei Raum- und niedrigen relativen Feuchtigkeitsbedingungen (RH), einer kontinuierlichem Druckzyklus-Ausgabe in einer 55 ppm Hochgeschwindigkeits-SCD-Maschine unter Verwendung von Nachfüll-Kassetten, welche die oben genannten Toner nach anfänglichem Gebrauch mit nur Siliziumdioxid als Oberflächenzusatzstoff enthielten, unter denselben Bedingungen wie eine Kontrolle, getestet.
Testbedingungen
Die Tonerformulierungen wurden unter zwei extremen Druckbedingungen getestet. Zunächst unter kalten und trockenen Druckbedingungen und dann unter warmen und feuchten Druckbedingungen. Es ist wünschenswert, dass die Toner und Entwickler unter einer weiten Reichweite von Umweltbedingungen funktionell sind, um eine Gute Bildqualität von einem Drucker zu ermöglichen. Daher ist es wünschenswert für Toner und Entwickler, bei niedriger Feuchtigkeit und niedriger Temperatur, wie z. B. bei 50 °F und 20 % relativer Feuchtigkeit sowie bei hoher Feuchtigkeit und Temperatur, wie z. B. bei 80 °F und 80–85% relativer Feuchtigkeit zu funktionieren.
Die Fixierung wurde ebenfalls für die Tonerformulierung getestet. 1 ist ein Vergleich der Toner 1, 2 und 3 gegenüber einer herkömmlichen Kontrolle. Das Fixierverhältnis liegt bei 0,9 oder 90 % bei etwa 169 °C gegenüber etwa 191 °C für einen herkömmlichen Toner. Diese Ergebnisse demonstrieren, dass die Toner der Offenbarung niedriger schmelzen und eine bessere Anhaftung an einfachem Papier aufweisen.
Die Ergebnisse in Tabelle 2 demonstrieren, dass sogar bei niedriger Schmelzung das HEISSE Offset höher als 205 °C liegt und das KALTE Offset weniger beträgt, als das eines herkömmlichen Toners. Tabelle 2
Die Bilddichte wurde mit einem Xrite-Densitometer getestet. Nach dem Drucken wurden die Ergebnisse unter Verwendung einer tragbaren Maschine gemessen, um die Bilddichte eines kontrollierten Bereichs der gedruckten Seite zu errechnen. 2 ist ein Vergleich der Ladungs-Sepktrogramme der Toner gegenüber einem herkömmlichen Toner. Die Toner sind bezüglich der Ladung mit dem herkömmlichen Toner vergleichbar und arbeiten gleich gut in den Maschinen. Die Tonerzusammensetzungen können eine Bilddichte von etwa 1,2 bis etwa 1,8 aufweisen.
Die Toner gemäß der vorliegenden Offenbarung stellen einen optimalen Glanz, Freisetzungszeit und Verweilzeit im Fixierer im Vergleich zu herkömmlichen Tonern bereit und tragen zu einer Verbesserung des Klärens von Trommelnebel, morgendlichem Trommelnebel bei hoher Hitze/Feuchtigkeit (80/80), Freisetzung, Verweilzeit im Fixierer und Druckschärfe bei, wenn diese in Hochgeschwindigkeits-SCD-Systemen verwendet werden. Die Ergebnisse in Tabelle 3 demonstrieren einen verbesserten Glanz von etwa 10 bis etwa 30 ggw, eine verbesserte Lagerstabilität von etwa 20 gm oder weniger und einen verbesserten Trommelnebel von 5 % oder weniger. Diese verbesserten Merkmale sind in Bezug auf die Interaktion mit dem Toner und Photorezeptor wichtig. Tabelle 3

Claims

Zusammensetzung mit Partikeln, umfassend: ein Harz; ein optionales Wachs; einen Farbstoff; einen Oberflächenzusatzstoff, umfassend eine Mischung aus: einem mit Hexamethyldisilazan (HMDS) oberflächenbehandelten Siliziumdioxid, einem Sol-Gel-Silizium, das nicht oberflächenbehandelt ist und einem mit Polydimethylsiloxan (PDMS) oberflächenbehandelten Siliziumdioxid; und einen organischen Abstandhalter, umfassend Melamin und Polymethylmethacrylat (PMMA).
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das mit HMDS oberflächenbehandelte Siliziumdioxid einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von etwa 5 bis etwa 75 nm aufweist, das Sol-Gel-Siliziumdioxid einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von etwa 90 bis etwa 200 nm aufweist und das PDMS-Siliziumdioxid einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von etwa 5 bis etwa 75 nm aufweist.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1–2, wobei das Gewichtsverhältnis des mit HMDS oberflächenbehandelten Siliziumdioxids zum Sol-Gel-Siliziumdioxid des PDMS-Siliziumdioxids in einem Bereich von etwa 0,45:0,15:2,3 bis etwa 0,75:0,25:2,7 liegt und das Gewichtsverhältnis des Melamins zum PMMA in einem Bereich von etwa 0,05:0,40 bis etwa 0,15:0,60 liegt.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die Mischung des mit HMDS oberflächenbehandelten Siliziumdioxids, des Sol-Gel-Siliziumdioxids und des PDMS-Siliziumdioxids in der Tonerzusammensetzung in einer Menge von etwa 3,05 bis etwa 4 % basierend auf dem Gesamtgewicht der Tonerzusammensetzung vorhanden ist und wobei die Mischung aus Melamin und PMMA in der Tonerzusammensetzung in einer Menge von etwa 0,45 bis etwa 0,65 % basierend auf dem Gesamtgewicht der Tonerzusammensetzung vorhanden ist.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die Tonerpartikel eine Rundheit von etwa 0,920 bis etwa 0,999 aufweisen.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1–5, wobei die Tonerpartikel einen volumendurchschnittlichen Durchmesser von etwa 5 bis etwa 12 µm aufweisen.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1–6, wobei die Oberflächenzusatzstoffmischung in der Tonerzusammensetzung in einer Menge von etwa 2 bis etwa 5 % basierend auf dem Gesamtgewicht der Tonerzusammensetzung vorhanden ist.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1–7, wobei die Tonerpartikel ferner Folgendes umfassen: einen Kern und eine Hülle, wobei der Kern Folgendes umfasst: ein Harz, einschließlich eines ersten nicht-quervernetzten Polymers in Kombination mit einem quervernetzten Polymer, das in einer Menge von etwa 6 bis etwa 9 Gew.-% des Toners vorhanden ist und wobei die Hülle Folgendes umfasst: ein zweites nicht-quervernetztes Polymer, das in einer Menge von etwa 27 bis etwa 33 Gew.-% des Toners vorhanden ist; ein modifiziertes Paraffinwachs; und einen Farbstoff.
Zusammensetzung nach Anspruch 8, wobei das erste nicht-quervernetzte Polymer, das zweite nicht-quervernetzte Polymer oder beide wenigstens ein Monomer umfassen, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Styrolen, Acrylaten, Methacrylaten, Butadienen, Isoprenen, Acrylsäuren, Methacrylsäuren, Acrylnitrilen sowie Kombinationen davon.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1–9, wobei der Toner eine etwa 100 %-ige Fixierung bei 178 °C und eine etwa 80 %-ige Fixierung unterhalb von 175 °C aufweist.