DE60315365T2

DE60315365T2 - Tonerzusammensetzungen mit Oberflächenadditiven

Info

Publication number: DE60315365T2
Application number: DE60315365T
Authority: DE
Inventors: James R. Burlington Combes; Richard P.N. Mississauga Veregin; Mary L. Fairport McStravick; Ronald J. Webster Koch; Anita C. Macedon VanLaeken; Bing R. Webster Hsieh
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2002-01-16
Filing date: 2003-01-16
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2023-01-17
Also published as: JP2003215837A; EP1329775A1; US6610452B2; EP1329775B1; DE60315365D1; US20030134217A1

Description

Diese Erfindung betrifft Toner zur Entwicklung elektrostatischer Bilder zur Verwendung in der Elektrophotographie oder der elektrostatischen Aufzeichnung.
Es gibt viele bekannte elektrophotographische Verfahren zur Aufzeichnung eines Tintenbildes auf einem Aufzeichnungsmedium. Bei diesen Verfahren wird ein latentes elektrostatisches Bild durch beliebige geeignete Mittel auf einem lichtempfindlichen Element ausgebildet. Das latente elektrostatische Bild wird dann mit einem Toner entwickelt. Das resultierende Tonerbild wird typischerweise auf ein Aufzeichnungsmedium, wie etwa Papier, übertragen. Das Tonerbild wird durch ein beliebiges geeignetes Verfahren, wie etwa mittels Erhitzen, Druckanwendung, die Behandlung mit einem Lösungsmitteldampf oder eine Kombination hiervon, auf dem Aufzeichnungsmedium fixiert. Der zurückbleibende Toner, der auf dem lichtempfindlichen Element verbleibt, wird durch ein beliebiges geeignetes Mittel, wie etwa unter Verwendung eines Wischblatts, von dem lichtempfindlichen Element abgeputzt. Das Wischblatt besteht typischerweise aus einem elastischen gummiartigen Material. Das Wischblatt wird gegen das lichtempfindliche Element gepresst, um den zurückbleibenden Toner von dem lichtempfindlichen Element abzuputzen.
Es ist ein Toner mit kleiner Teilchengröße notwendig, um eine hohe Bildqualität zu erreichen. Jedoch ist für einen Toner kleiner Teilchengröße bekannt, dass er ein Gleiten oder Zerfließen des Toners zwischen dem lichtempfindlichen Element und dem Wischblatt verursacht. Folglich wird der zurückbleibende Toner nicht effektiv durch das Wischblatt von dem lichtempfindlichen Element abgeputzt.
Es sind mehrere Techniken erprobt worden, um ein Gleiten der Tonerteilchen zwischen dem Wischblatt und dem lichtempfindlichen Element zu verhindern. Diese Techniken beinhalten die Erhöhung des Kontaktdrucks zwischen dem lichtempfindlichen Element und dem Wischblatt und die Steigerung des Reibungskoeffizienten des Wischblatts durch Verändern des Wischblatt-Materials. Jedoch haben diese Techniken aus verschiedenen Gründen, wie etwa einem Brechen der Wischblattkante oder einer Filmbildung auf dem lichtempfindlichen Element, versagt.
Ein Toner kleiner Teilchengröße neigt außerdem dazu, eine große triboelektrische Ladung zu besitzen. Die große triboelektrische Ladung von Tonern kleiner Teilchengröße hemmt die Übertragung des Toners von der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements auf ein Bildaufzeichnungsmedium oder von der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements auf ein zwischengeschaltetes Übertragungsmedium und von dem zwischengeschalteten Übertragungsmedium auf das Bildaufzeichnungsmedium. Entsprechend sollte ein Toner sowohl eine kleine Teilchengröße aufweisen als auch eine gute Abputzbarkeit und Übertragbarkeit besitzen. Verschiedene Tonerzusammensetzungen sind in der Technik wohlbekannt und sind mit einer großen Bandbreite an Additiven und Bestandteilsmaterialien hergestellt worden. Allgemein jedoch beinhalten die Tonerteilchen ein Bindematerial, wie etwa ein Harz, einen färbenden Bestandteil, wie etwa einen Farbstoff und/oder ein Pigment, sowie beliebige zahlreiche Additive, um den Tonerteilchen bestimmte Eigenschaften zu verleihen.
Ein Typ von Additiv, das gebräuchlicher Weise in Tonerzusammensetzungen verwendet wird, ist ein Oberflächenadditiv. Toneroberflächenadditive liegen üblicherweise in Form feiner Pulver mit primären Teilchengrößen im Bereich von etwa 5 bis etwa 500 Nanometern vor. Das Oberflächenadditiv kann aus beliebigen von verschiedenen Gründen eingebaut werden, einschließlich der Bereitstellung verbesserter Aufladungseigenschaften, verbesserter Fließeigenschaften und dergleichen.
Beispielsweise sind Tonerzusammensetzungen mit bestimmten Oberflächenadditiven, einschließlich bestimmter Siliciumoxide, bekannt. Beispiele dieser Additive beinhalten kolloidale Siliciumoxide, wie etwa bestimmte AEROSILE, wie etwa 972^TM, das bei der Degussa erhältlich ist, Metallsalze und Metallsalze von Fettsäuren, einschließlich Zinkstearat, Aluminiumoxiden, Ceroxiden und Gemischen hiervon.
Für Sol-Gel-Siliciumoxide ist entdeckt worden, dass sie xerographischen Entwicklern zusätzliche Vorteile verleihen, die unter Verwendung konventioneller „dampferzeug ter" Metalloxide nicht möglich waren. Sol-Gel-Siliciumoxide sind Siliciumoxide, die durch die kontrollierte Hydrolyse und Kondensation von Tetraethoxysilan synthetisiert werden. Das Sol-Gel-Verfahren wird typischerweise in Alkohol-Lösungsmitteln mit zugegebenen gelösten Homopolymer-Substanzen durchgeführt, um die Struktur des präzipitierten Siliciumdioxid-Produkts zu kontrollieren. Beispiele verwendeter Alkohollö-sungsmittel in dem Sol-Gel-Verfahren beinhalten Methanol, Ethanol und Butanol.
Die Übertragungseffizienz von Tonern, die mit Sol-Gel-Siliciumoxiden als äußeren Zusatzstoffen behandelt wurden, ist als überlegen gegenüber Tonern gezeigt worden, die mit „dampferzeugtem" Siliciumoxid behandelt wurden. Man nimmt an, dass die Überlegenheit der Sol-Gel-Metalloxide an den kugeligen Siliciumoxidteilchen liegt, die durch das Sol-Gel-Verfahren erzeugt werden. Eine Theorie darüber, warum dieser Leistungsunterschied existiert, besteht darin, dass eine zwischen den Teilchen stattfindende Kettenverwicklung für die „dampferzeugten" Siliciumoxidteilchen aufgrund ihrer verzweigten Strukturen offensichtlich ist. Die kugeligen Sol-Gel-Siliciumoxidteilchen jedoch zeigen keine Verwicklungen.
Obwohl Sol-Gel-Siliciumoxide als Toneroberflächenadditive eine stark verbesserte Übertragungseffizienz insbesondere bei Tonern kleiner Teilchengröße besitzen, sind sie nicht in der Lage gewesen, die Filmbildungs- und Reinigungsprobleme von Tonern kleiner Teilchengröße zu lösen. Sol-Gel-Siliciumoxide, wie etwa die Siliciumoxide KE-P-10 und KE-P-30, die von Esprit Inc. erhältlich sind, sind, so wie sie geliefert werden, nicht oberflächenmodifiziert. Die Oberflächen von Sol-Gel-Siliciumoxiden enthalten typischerweise eine hohe Menge an zurückbleibendem Lösungsmittel, wie etwa Methanol und Butanol, aus dem Syntheseverfahren. Beispielsweise kann die Oberfläche der Sol-Gel-Siliciumoxide bis zu 10 Gewichts-% an Methanol und Butanol enthalten. Die Entfernung des Rückstands auf Sol-Gel-Siliciumoxiden ist notwendig für eine effektive Oberflächenbehandlung, und, danach, für das korrekte Reinigungs- und Filmbildungsverhalten des hergestellten Toners.
Die vorliegende Erfindung geht diese Probleme an, indem sie als ein Tonerteilchen-Oberflächenadditiv ein behandeltes Sol-Gel-Siliciumoxid oder andere Sol-Gel-Metalloxide verwendet. Die Verwendung des behandelten Sol-Gel-Metalloxids verleiht den Tonerzusammensetzungen signifikante Vorteile. Das behandelte Sol-Gel- Metalloxid erlaubt die verbesserte Entfernung von zurückbleibendem Toner von dem lichtempfindlichen Element. Das behandelte Sol-Gel-Metalloxid verhindert auch eine Filmbildung auf dem lichtempfindlichen Element.
Die EP-A-0716350 offenbart eine Tonerzusammensetzung zum Entwickeln elektrostatischer Bilder, wobei die Tonerzusammensetzung folgendes umfasst: (a) Tonerteilchen mit einer gewichtsmittleren Teilchengröße von 1 bis 9 μm, (b) ein hydrophobisiertes anorganisches feines Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 bis 90 nm, und (c) ein hydrophobisiertes feines Pulver einer Siliciumverbindung mit einer spezifischen Teilchengrößenverteilung. Die Tonerteilchen umfassen ein Binderharz und einen färbenden Bestandteil. Das hydrophobisierte anorganische feine Pulver, das zum Verbessern der Fließfähigkeit dient, umfasst ein Metalloxid, wie etwa Titanoxid, Aluminiumoxid, Ceroxid oder Magnesiumoxid, ein Nitrid, ein Carbid, ein Metallsalz oder fluorierten Kohlenstoff. Beispiele der Hydrophobisierungsmittel, die zur Hydrophobisierung des anorganischen feinen Pulvers verwendet werden, beinhalten Silan-Kopplungsmittel, Titanat-Kopplungsmittel, Aluminat-Kopplungsmittel, Zircoaluminat-Kopplungsmittel und Silikonöl. Das hydrophobisierte feine Pulver der Siliciumverbindung, das dafür verwendet wird, um zu verhindern oder zu unterdrücken, dass sich das hydrophobisierte anorganische feine Pulver an der Oberfläche der Tonerteilchen ablagert, kann ein fein pulverisiertes Siliciumoxid sein, das über ein Sol-Gel-Verfahren hergestellt wurde. Das Hydrophobisierungsmittel, das zur Hydrophobisierung des feines Pulvers der Siliciumverbindung verwendet wird, kann ein Silan-Kopplungsmittel oder ein Siliconöl sein.
Die US-A-5102763 offenbart eine Tonerzusammensetzung, die geeignet ist für die Entwicklung elektrostatischer Bilder, wobei diese Tonerzusammensetzung ein Binderharz, hydrophile Siliciumoxidteilchen mit durch Silan-Kopplungsmittel kovalent an die Teilchenoberflächen gebundenen Farbstoffen und ein Polymer mit wenigstens einem Segment, das zur Steigerung der Dispergierbarkeit der Siliciumoxidteilchen in dem Harz befähigt ist, und wenigstens einem Segment, das zum Adsorbieren auf die Oberfläche der Siliciumoxidteilchen befähigt ist, umfasst. Beispiele der Kopplungsmittel, die für das kovalente Binden der Siliciumoxidteilchen an die Farbstoffe verwendet werden, beinhalten Hydroxyalkyl-Silane und Aminoalkyl-Silane. Die Siliciumoxidteilchen können durch ein Sol-Gel-Verfahren hergestellt werden.
Die US-A-6004714 offenbart eine Tonerzusammensetzung, umfassend ein Binderharz, einen färbenden Bestandteil und Siliciumoxidteilchen, wobei die Siliciumoxidteilchen eine Beschichtung aus einem Alkylsilan enthalten.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Toner-Zusammensetzung bereit, die ein Bindemittel, einen färbenden Bestandteil und Metalloxidteilchen, die mit einem Behandlungsmittel oberflächenbehandelt wurden, umfasst, wobei die Metalloxidteilchen durch ein Sol-Gel-Verfahren hergestellt wurden, und wobei das Behandlungsmittel Polytetrafluorethylen ist.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren bereit, um eine Toner-Zusammensetzung herzustellen, wobei das Verfahren das Mischen eines Harzes und eines färbenden Bestandteils umfasst, um Tonerteilchen auszubilden, und das Applizieren von Metalloxidteilchen, die mit einem Behandlungsmittel behandelt wurden, auf eine äußere Oberfläche der Tonerteilchen, wobei die Metalloxidteilchen durch ein Sol-Gel-Verfahren hergestellt wurden, und wobei das Behandlungsmittel Polytetrafluorethylen ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Toner bereitgestellt, der wenigstens ein Bindemittel, einen färbenden Bestandteil und ein spezifisches Oberflächenadditiv beinhaltet. Das Oberflächenadditiv ist ein Sol-Gel-Metalloxid, das mit einem spezifischen Behandlungsmittel oberflächenbehandelt wurde.
Wie hier verwendet, ist ein „Sol-Gel"-Metalloxid ein Metalloxid, das durch ein Sol-Gel-Verfahren hergestellt wurde, im Vergleich zu einem, das durch andere wohlbekannte Verfahren hergestellt wurde, wie etwa durch Dampferzeugung. Es ist herausgefunden worden, dass das Sol-Gel-Verfahren dem resultierenden Metalloxidprodukt andersartige Eigenschaften verleiht. Beispielsweise ist für Metalloxide, die durch ein Sol-Gel-Verfahren hergestellt worden, herausgefunden worden, dass sie kugeliger sind als Metalloxide, die durch andere Verfahren gebildet wurden. Somit ist ein Sol-Gel-Siliciumoxid beispielsweise ein Siliciumoxid, das durch die kontrollierte Hydrolyse und Kondensation von Tetraethoxysilan oder anderen geeigneten Ausgangsmaterialien synthetisiert wurde. Das Sol-Gel-Verfahren wird typischerweise in Alkohol-Lösungsmitteln mit zugegebenen gelösten Homopolymer-Substanzen durchgeführt, um die Struktur des präzipitierten Siliciumdioxid-Produkts zu kontrollieren.
Als Basismaterial für das Oberflächenadditiv kann jedwedes geeignete Sol-Gel-Metalloxid-Material verwendet werden. Geeignete Metalloxide beinhalten Siliciumoxid, Titanoxid, Ceroxid, Zirconiumoxid, Aluminiumoxid und Gemische hiervon. Beispielsweise beinhalten geeignete Sol-Gel-Metalloxid-Produkte KEP-10 und KEP-30, die beide Sol-Gel-Siliciumoxide sind, die von ESPRIT Inc. erhältlich sind, und X24, das von Shin-Etsu Chemical Co. erhältlich ist.
Bevorzugt besitzt das Sol-Gel-Metalloxid eine primäre Teilchengröße von 100 Nanometern bis 600 Nanometern. Da die Sol-Gel-Metalloxide typischerweise als primäre Teilchen dispergieren, wird die Vorliebe für eine zwischen den Teilchen auftretende Kohäsion durch Kettenverwicklungen minimiert. Jedoch können bei den Ausführungsformen Sol-Gel-Metalloxid-Materialien mit Größen außerhalb dieser Bereiche verwendet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird Polytetrafluorethylen (oder TEFLON^®) als das Oberflächenbehandlungsmittel verwendet. Für mit PTFE behandelte Sol-Gel-Metalloxide, wie etwa mit PTFE behandeltes Sol-Gel-Siliciumoxid, ist herausgefunden worden, dass sie eine reduzierte Oberflächenenergie bereitstellen, was das Abputzen kugeliger Tonerteilchen verbessert. Es können alle geeigneten PTFE-Teilchen verwendet werden, um Sol-Gel-Metalloxide zu behandeln, wie etwa Algoflon^TM, das von Du-Pont erhältlich ist, und Polymist^TM, das von Ausimont erhältlich ist.
Die Metalloxidteilchen können mit dem Oberflächenbehandlungsmittel in jeder geeigneten Weise behandelt werden. Beispielsweise können mit PTFE beschichtete Sol-Gel-Siliciumoxidteilchen hergestellt werden, indem man die Sol-Gel-Siliciumoxidteilchen mit PTFE-Teilchen mechanisch mischt. PTFE-Teilchen sind relativ weich; somit können die PTFE-Teilchen durch mechanische Kräfte direkt auf den Siliciumoxidteilchen abgelagert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Behandlungsmittel auf den Sol-Gel-Metalloxidteilchen in jeder geeigneten Menge vorliegen, um die gewünschten Ergebnisse bereitzustellen. Bei Ausführungsformen ist das Behandlungsmittel in einer Menge von 2 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Sol-Gel-Metalloxidteilchen, vorhanden. Bevorzugt ist das Behandlungsmittel in einer Menge von 5 bis 20 Gewichtsprozent, und noch bevorzugter von 10 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Sol-Gel-Metalloxidteilchen, vorhanden. Jedoch können bei Ausführungsformen Werte außerhalb dieser Bereiche verwendet werden.
Die Tonerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung beinhalten im Allgemeinen wenigstens auch ein Tonerharz und einen färbenden Bestandteil. Zusätzlich können die Tonerzusammensetzungen ein oder mehrere konventionelle Additive enthalten, einschließlich optionalen ladungsverstärkenden Additiven und optionalen Wachsen, insbesondere Wachsen mit niedrigem Molekulargewicht mit einem Mw von z.B. 1.000 bis 20.000.
Als Toner (oder Binder-)Harz können alle gebräuchlichen Tonerharze verwendet werden. Veranschaulichende Beispiele solcher geeigneter Tonerharze beinhalten beispielsweise thermoplastische Harze, wie etwa Vinylharze im Allgemeinen oder Styrolharze im Besonderen, sowie Polyester. Beispiele geeigneter thermoplastischer Harze beinhalten Styrol-Methacrylat; Polyolefine; Styrolacrylate, wie etwa PSB-2700, das von der Hercules-Sanyo Inc. erhalten wurde; Polyester, Styrol-Butadiene; vernetzte styrolische Polymere; Epoxy-Verbindungen; Polyurethane; Vinylharze, einschließlich Homopolymeren oder Copolymeren aus zwei oder mehr Vinylmonomeren; und polymere Veresterungsprodukte einer Dicarbonsäure und eines Diols, umfassend ein Diphenol. Andere geeignete Vinylmonomere beinhalten Styrol; p-Chlorstyrol; ungesättigte Monoolefine, wie etwa Ethylen, Propylen, Butylen und Isobutylen; gesättigte Monoolefine, wie etwa Vinylacetat, Vinylpropionat und Vinylbutyrat; Vinylester, wie etwa Ester von Monocarbonsäuren, einschließlich Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, Isobuty-Iacrylat, Dodecylacrylat, n-Octylacrylat, Phenylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat und Butylmethacrylat; Acrylnitril, Methacrylnitril und Acrylamid und Gemische davon. Zusätzlich können vernetzte Harze, einschließlich Polymeren, Copolymeren und Homopolymeren von Styrolpolymeren ausgewählt werden.
Beispielsweise können als Tonerharz die Veresterungsprodukte einer Dicarbonsäure und eines Diols, umfassend ein Diphenol, ausgewählt werden. Andere spezifische Tonerharze beinhalten Styrol/Methacrylat-Copolymere und Styrol/Butadien-Copolymere; Pliolite; Suspensions-polymerisierte Styrolbutadiene; Polyesterharze, die erhalten wurden aus der Umsetzung von Bisphenol A und Propylenoxid, gefolgt von der Umsetzung des resultierenden Produkts mit Fumarsäure, und verzweigte Polyesterharze, die aus der Umsetzung von Dimethylterephthalat, 1,3-Butandiol, 1,2-Propandiol und Pentaerythritol resultieren; reaktive extrudierte Harze, insbesondere reaktive extrudierte Polyester mit Vernetzung, Styrolacrylate und Gemische hiervon. Auch Wachse mit einem Molekulargewicht Mw von 1.000 bis 20.000, wie etwa Polyethylen, Polypropylen und Paraffinwachse, können in oder auf den Tonerzusammensetzungen als Fixierwalzen-Trennmittel einbezogen werden.
Das Tonerharz liegt allgemein in einer beliebigen hinreichenden, jedoch wirksamen Menge vor. Beispielsweise ist das Tonerharz allgemein in einer Menge von 50 bis 95 Gewichtsprozent der Tonerzusammensetzung vorhanden. Bevorzugter ist das Tonerharz allgemein in einer Menge von 70 bis 90 Gewichtsprozent der Tonerzusammensetzung vorhanden.
Die Tonerzusammensetzung umfasst allgemein auch einen färbenden Bestandteil. Je nachdem, wie es gewünscht ist, kann der färbende Bestandteil ein Farbstoff, ein Pigment, ein Gemisch eines Farbstoffs und eines Pigments oder von zwei oder mehr von diesen sein. Als farbige Pigmente können z.B. verschiedene bekannte cyanfarbene, magentafarbene, gelbe, rote, grüne, braune oder blaue Färbemittel oder Gemische hiervon ausgewählt werden. Spezifische Beispiele von Pigmenten beinhalten Phthalocyanin HELIOGEN BLUE L6900^TM, D6840^TM, D7080^TM, D7020^TM, PYLAM OIL BLUE^TM, PYLAM OIL YELLOW^TM, PIGMENT BLUE 1 ^TM, erhältlich bei der Paul Uhlich & 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 bei der Dominion Color Corporation, Ltd., Toronto, Ontario, NOVAPERM YELLOW FGL^TM, HOSTA-PERM PINK E^TM von Hoechst, CINQUASIA MAGENTATA^TM, erhältlich bei E.I. DuPont de Nemours & Company, Pigment Yellow 180, Pigment Yellow 12, Pigment Yellow 13, Pigment Yellow 14, Pigment Yellow 17, Pigment Blue 15, Pigment Blue 15:3, Pigment Red 122, Pigment Red 57:1, Pigment Red 81:1, Pigment Red 81:2 und Pigment Red 81:3.
Allgemein sind gefärbte Farbstoffe und Pigmente, die ausgewählt werden können, cyanfarbene, magentafarbene oder gelbe Pigmente und Gemische hiervon. Beispiele von magentafarbenen Färbemitteln, die ausgewählt werden können, beinhalten z.B. 2,9-Dimethyl-substituierten Chinacridon- und Anthrachinon-Farbstoff, im Farbindex als Cl 60710 identifiziert, Cl Dispersed Red 15, Diazofarbstoff, der im Farbindex als Cl 26050 identifiziert ist, und Cl Solvent Red 19. Veranschaulichende Beispiele von cyanfarbenen Färbemitteln, die ausgewählt werden können, beinhalten Kupfer-tetra(octadecyl-sulfonamido)phthalocyanin, x-Kupfer-Phthalocyanin-Pigment, das im Farbindex als Cl 74160 aufgelistet ist, Cl Pigment Blue, und Anthrathren Blau, identifiziert im Farbindex als Cl 69810, und Special Blue X-2137. Veranschaulichende Beispiele von gelben Färbemitteln, die ausgewählt werden können, sind die Diarylidgelb-3,3-dichlorbenziden-acetoacetanilide, ein Monoazo-Pigment, das im Farbindex als Cl 12700 identifiziert ist, Cl Solvent Yellow 16, ein Nitrophenylaminsulfonamid, das im Farbindex als Foron Yellow SE/GLN identifiziert ist, Cl Dispersed Yellow 33 2,5-Dimethoxy-4-sulfonanilid-phenylazo-4'-chlor-2,5-dimethoxy-acetoacetanilid und Permanent Yellow FGL. Andere lösliche Farbstoffe, wie etwa rote, blaue und grüne, können ebenfalls verwendet werden, wenn gewünscht.
Allgemein wird der färbende Bestandteil in der Tonerzusammensetzung für die gewünschte Farbintensität in bekannten Mengen einbezogen. Beispielsweise können die oben beschriebenen Farbstoffe und Pigmente und andere in der Tonerzusammensetzung in jedweder geeigneten Menge einbezogen werden, wie etwa von 1 bis 20 Gewichtsprozent der Tonerzusammensetzung. Bevorzugt wird der färbende Bestandteil in einer Menge von 2 bis 10 Gewichtsprozent der Tonerzusammensetzung einbezogen.
Wenn es gewünscht ist, etwa um der Tonerzusammensetzung magnetische Eigenschaften zu verleihen, können auch Magnetite in die Tonerzusammensetzung einbezogen werden, entweder wegen ihrer magnetischen Eigenschaften oder wegen ihrer farbgebenden Eigenschaften oder wegen beidem. Geeignete Magnetite, die in den Tonerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, beinhalten ein Gemisch von Eisenoxiden (FeO·Fe₂O₃), einschließlich solcher, die kommerziell als MAPICO BLACK^TM erhältlich sind. Der Magnetit kann in der Tonerzusammensetzung in einer beliebigen von verschiedenen wirksamen Mengen vorhanden sein, wie etwa einer Menge von 10 Gewichtsprozent bis 75 Gewichtsprozent der Tonerzusammensetzung. Bevorzugt ist der Magnetit in einer Menge von 30 bis 55 Gewichtsprozent der Tonerzusammensetzung vorhanden.
Es können Ladungsadditive in die Tonerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung einbezogen werden, wie hier in verschiedenen wirksamen Mengen angezeigt, wie etwa von 1 bis 15, und bevorzugt von 1 bis 3 Gewichtsprozent der Tonerzusammensetzung. Solche geeigneten Ladungsadditive können die oben beschriebenen beschichteten Aluminiumoxidteilchen oder andere Ladungsadditive, die in der Technik wohlbekannt sind, beinhalten.
Weiterhin können die Tonerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung auch geeignete Wachse für ihre bekannte Wirkung beinhalten. Geeignete Wachse beinhalten Polypropylene und Polyethylene, die kommerziell bei der Allied Chemical and Petrolite Corporation erhältlich sind; Epolene N-15, das kommerziell bei Eastman Chemical Products, Inc. erhältlich ist; Viscol 550-P, ein Polypropylen mit niedrigem gewichtsmittlerem Molekulargewicht, das bei Sanyo Kasei K.K. erhältlich ist, sowie Gemische davon. Die kommerziell erhältlichen ausgewählten Polyethylene besitzen z.B. ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 1.000 bis 1.500, während man annimmt, dass die kommerziell erhältlichen, verwendeten Polypropylene ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 4.000 bis 7.000 besitzen. Viele der Polyethylen- und Polypropylen-Zusammensetzungen, die für die vorliegende Erfindung nützlich sind, sind im britischen Patent Nr. 1,442,835 dargestellt.
Das Wachs kann in der Tonerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Mengen vorhanden sein. Jedoch sind diese Wachse im Allgemeinen in der Tonerzusammensetzung in einer Menge von 1 Gewichtsprozent bis 15 Gewichtsprozent, und bevorzugt in einer Menge von 2 Gewichtsprozent bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Tonerzusammensetzung, vorhanden.
Das oberflächenbehandelte Sol-Gel-Siliciumoxid der verschiedenen Ausführungsformen des Toners dieser Erfindung besitzt eine Teilchengröße im Bereich von 100 nm bis 600 nm. Sol-Gel-Siliciumoxide mit einer Teilchengröße von 100 bis 150 nm zeigten in Relation zu Sol-Gel-Teilchen mit größeren Durchmessern eine optimale Anhaftung an eine EA-Toneroberfläche. Eine gute Anhaftung der Sol-Gel-Teilchen an die Oberfläche eines Toners wird benötigt, um die Filmbildung zu minimieren, da die Filmbildung mit der Ablösung von Siliciumoxidteilchen assoziiert ist. Somit liegt die bevorzugteste Teilchengröße für das Sol-Gel-Siliciumoxid im Bereich von 80 nm bis 200 nm.
Die folgenden Beispiele stehen nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
Tabelle 1 unten zeigt die Filmbildungs-/Reinigungs-Ergebnisse einer Reihe von Toner-Entwicklern, basierend auf einem versuchsweisen Cyan-EA-Toner mit drei Oberflächenadditiven während eines langen Reinigungsexperiments unter Verwendung eines T7070-Blatts. Die Ergebnisse, die in Tabelle 1 gezeigt sind, veranschaulichen die verbesserte Filmbildungs- und Reinigungsleistung von EA-Tonern mit oberflächenbehandelten Sol-Gel-Siliciumoxid-Oberflächenadditiven. Die drei Oberflächenadditive des EA-Toners sind JMT3103, RY50 und Sol-Gel-Siliciumoxid. JMT3103 ist ein DTMS-behandeltes Titanoxid, RY50 ist ein Polydimethylsiloxan-behandeltes dampferzeugtes Siliciumoxid, und das Sol-Gel-Siliciumoxid ist X24 (140 nm, behandelt mit HMDS) oder KE-P-10 (100 nm). TABELLE 1
Tabelle 1 zeigt, dass der Entwickler mit X24 Sol-Gel-Siliciumoxid ein Reinigungsversagen bei 13k Drucken und ein Filmbildungsversagen bei 13k Drucken mit dem T7070-Blatt besitzt. Der Entwickler mit KEP-10 Sol-Gel-Siliciumoxid, das mit 15% DTMS behandelt wurde, zeigte ein Reinigungsversagen bei 9k Drucken und keine Filmbildung selbst bei 20k Drucken. Im Vergleich zeigte das nicht behandelte KEP-10 ein Reinigungsversagen bei 2k Drucken und Filmbildung bei 2k Drucken.
Folglich zeigte mit DTMS behandeltes KEP-10-Sol-Gel-Siliciumoxid verbesserte Reinigungs- und Filmbildungseigenschaften gegenüber unbehandeltem KE-P-10. Zusätzlich zeigte das mit DTMS behandelte KE-P-10-Sol-Gel-Siliciumoxid eine verbesserte Filmbildungseigenschaft gegenüber X24 Sol-Gel-Siliciumoxid.

Claims

Tonerzusammensetzung, umfassend: ein Bindemittel; einen färbenden Bestandteil; und Metalloxidteilchen, deren Oberfläche mit einem Behandlungsmittel behandelt wurde, wobei die Metalloxidteilchen unter Anwendung eines Sol-Gel-Verfahrens hergestellt wurden und wobei das Behandlungsmittel ein Polytetrafluorethylen ist.
Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Metalloxid ein Siliciumoxid ist.
Tonerzusammensetzung nach Anspruch 2, wobei die Siliciumoxidteilchen eine Teilchengröße im Bereich von 100 bis 600 nm haben.
Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Behandlungsmittel in einer Menge im Bereich von 2 bis 25 Gew.% vorliegt, bezogen auf das Gewicht der Metalloxidteilchen.
Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend ein Wachs.
Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der färbende Bestandteil ausgewählt ist aus der Gruppe, umfassend cyanfarbene, magentafarbene, gelbe, rote, orangefarbene, grüne und violette Bestandteile.
Verfahren zum Herstellen einer Tonerzusammensetzung, umfassend: das Vermischen eines Harzes mit einem färbenden Bestandteil, um Tonerteilchen zu erhalten; und das Aufbringen von Metalloxidteilchen, die mit einem Behandlungsmittel behandelt wurden, auf die äußere Oberfläche der Tonerteilchen, wobei die Metalloxidteilchen unter Anwendung eines Sol-Gel-Verfahrens hergestellt wurden und wobei das Behandlungsmittel ein Polytetrafluorethylen ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Metalloxid ein Siliciumoxid ist.