DE69408041T2

DE69408041T2 - Tonerverfahren

Info

Publication number: DE69408041T2
Application number: DE69408041T
Authority: DE
Inventors: Michael A Hopper; Grazyna E Kmiecik-Lawrynowicz; Raj D Patel
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1993-06-25
Filing date: 1994-06-24
Publication date: 1998-07-23
Anticipated expiration: 2014-06-25
Also published as: DE69408041D1; EP0631197B1; JPH07146585A; EP0631197A1; US5344738A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Verfahren für die Herstellung von Tonerzusammensetzungen und insbesondere Aggregations- und Vereinigungsverfahren für die Herstellung von Tonerzusammensetzungen.
Bei reprographischen Technologien, wie z.B. xerographischen und ionographischen Vorrichtungen, werden Toner mit einer durchschnittlichen Volumendurchmesserteilchengröße von ungefähr 9 um (Mikrons) bis ungefähr 20 um (Mikrons) effektiv verwendet. Außerdem sind bei einigen xerographischen Technologien, wie z.B. dem Hochvolumen-Xerox Corporation 5090-Kopierer-Duplikator, hochauflösende Eigenschaften und ein niedriges Bildrauschen sehr erwünscht und sie können unter Verwendung von kleinen Tonern gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem durchschnittlichen Volumenteilchendurchmesser von weniger als 11 um (Mikron) und vorzugsweise weniger als 7 um (Mikrons) und einer engen geometrischen Größenverteilung (GSD) von ungefähr 1,16 bis ungefähr 1,3 erhalten werden. Zusätzlich sind bei einigen xerographischen Systemen, bei denen Verfahrensfarben (process color) verwendet werden, wie z.B. Bildfarbanwendungen (pictorial color) gefärbte Toner mit einer kleinen Teilchengröße von ungefähr 3 bis ungefähr 9 um (Mikrons) sehr wünschenswert, um ein Aufrollen des Papiers zu vermeiden. Ein Papieraufrollen wird insbesondere bei Bild- oder Verfahrensfarbanwendungen beobachtet, bei denen drei oder vier Schichten der Toner auf Papier übertragen und fusioniert werden. Während des Fusionsschritts wird Feuchtigkeit aus dem Papier getrieben, aufgrund der hohen Fusionstemperaturen von ungefähr 130 bis 160ºC, die auf das Papier aus dem Fusionierer aufgebracht werden. Wo nur eine Tonerschicht vorliegt, wie z.B. bei Schwarz- oder Highlight-xerographischen Anwendungen, wird die Feuchtigkeitsmenge, die während der Fusion ausgetrieben wird, proportional durch das Papier wieder absorbiert und der resultierende Druck bleibt relativ flach mit einem nur minimalen Aufrollen. Bei Bildfarbverfahrensanwendungen, bei denen drei oder vier gefärbte Tonerschichten vorliegen, findet sich ein dickeres Tonerkunststoffniveau nach dem Fusionsschritt, das das Papier daran hindert, die Feuchtigkeit, die während dem Fusionsschritt verlorengeht, ausreichend zu absorbieren und ein Aufrollen des Bildpapiers tritt auf. Diese und andere Nachteile und Probleme werden durch die Toner und Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verhindert oder minimiert. Die Verwendung von Tonern mit kleiner Teilchengröße ist vorzuziehen, wie z.B. von ungefähr 1 bis 7 um (Mikrons) und mit einer hohen Pigmentbeladung, wie z.B. ungefähr 5 bis ungefähr 12 Gew.-% des Toners, so daß die Masse der Tonerschichten, die auf das Papier abgelagert wird, reduziert ist, wobei dieselbe Qualität des Bilds erzielt wird und was zu einer dünneren Kunststofftonerschicht auf dem Papier nach der Fusion führt wodurch ein Aufrollen des Papiers minimiert oder verhindert wird. Toner, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, ermöglichen die Verwendung von niedrigeren Fusionstemperaturen, wie z.B. ungefähr 120 bis ungefähr 150ºC, wodurch ein Aufrollen des Papiers verhindert oder minimiert wird. Niedrigere Fusionstemperaturen minimieren den Verlust der Feuchtigkeit aus dem Papier, wodurch ein Aufrollen des Papiers reduziert oder eliminiert wird. Außerdem ist bei Verfahrensfarbenanwendungen und insbesondere bei Bildfarbanwendungen, eine Anpassung des Toners an den Papierglanz sehr wünschenswert. Die Glanzanpassung wird als die Anpassung des Glanzes des Tonerbilds an den Glanz des Papiers bezeichnet. Zum Beispiel wird, wenn ein Niedrigglanzbild von vorzugsweise ungefähr 1 bis ungefähr 30 Glanzeinheiten gewünscht ist, Niedrigglanzpapier verwendet, wie z.B. mit ungefähr 1 bis ungefähr 30 Glanzeinheiten, gemessen durch die Gardner-Glanzmeßeinheit, das nach Bildbildung mit Tonern mit einer geringen Teilchengröße von ungefähr 3 bis ungefähr 5 um (Mikrons) und darauffolgender Fixierung zu einem Tonerbild mit niedrigem Glanz führt von ungefähr 1 bis ungefähr 30 Glanzeinheiten, gemessen durch die Gardner- Glanzmeßeinheit. Alternativ, wenn ein höherer Bildglanz wünschenswert ist, wie z.B. von ungefähr 30 bis ungefähr 60 Glanzeinheiten, gemessen durch die Gardner-Glanzmeßeinheit, wird ein Papier mit höherem Glanz verwendet, wie z.B. von ungefähr über 30 bis ungefähr 60 Glanzeinheiten und dies führt nach Bild bildung mit Tonern mit geringer Teilchengröße gemäß der vorliegenden Erfindung von ungefähr 3 bis ungefähr 5 um (Mikrons) und darauffolgender Fixierung zu einem Tonerbild mit höherem Glanz von ungefähr 30 bis ungefähr 60 Glanzeinheiten, gemessen durch die Gardner-Glanzmeßeinheit. Die vorstehende Toner-Papieranpassung kann durch Toner mit kleiner Teilchengröße erreicht werden, wie z.B. weniger als 7 um (Mikrons) und vorzugsweise weniger als 5 um (Mikrons), wie z.B. ungefähr 1 bis ungefähr 4 um (Mikrons), so daß die Stapelhöhe der Tonerschicht(en) gering ist.
Für die Herstellung von Tonern sind vielzählige Verfahren bekannt, wie z.B. konventionelle Verfahren, bei denen das Harz mit einem Pigment schmelzgeknetet oder extrudiert, mikronisiert und pulverisiert wird, um Tonerteilchen mit einem durchschnittlichen Volumenteilchendurchmesser von ungefähr 9 um (Mikrons) bis ungefähr 20 um (Mikrons) zur Verfügung zu stellen und mit einer breiten geometrischen Größenverteilung von ungefähr 1,4 bis ungefähr 1,7. Bei solchen Verfahren ist es in der Regel notwendig, die vorstehenden Toner Klassifizierungsverfahren zu unterziehen, so daß eine geometrische Größenverteilung von ungefähr 1,2 bis ungefähr 1,4 erreicht wird. Außerdem können bei den vorstehenden konventionellen Verfahren niedrige Tonererträge nach Klassifizierungen erhalten werden. Im allgemeinen liegen die Tonererträge während der Herstellung der Toner mit durchschnittlichen Teilchengrößendurch messern von ungefähr 11 um (Mikrons) bis ungefähr 15 um (Mikrons) bei ungefähr 70% bis ungefähr 85% nach Klassifizierung. Außerdem werden während der Herstellung von kleineren Tonern mit Teilchengrößen von ungefähr 7 um (Mikrons) bis ungefähr 11 um (Mikrons) niedrigere Tonererträge nach Klassifizierung erhalten, wie z.B. ungefähr 50% bis ungefähr 70%. Bei den Verfahren der vorliegenden Erfindung werden in den Ausführungsformen kleine durchschnittliche Teilchengrößen von ungefähr 3 um (Mikrons) bis ungefähr 9 um (Mikrons) und vorzugsweise 5 um (Mikrons) erhalten, ohne daß man auf Klassifizierungsverfahren zurückgreifen muß und es werden enge geometrische Größenverteilungen erzielt, wie z.B. ungefähr 1,16 bis ungefähr 1,3 und vorzugsweise ungefähr 1,16 bis ungefähr 1,25. Hohe Tonererträge werden ebenfalls erreicht, wie z.B. ungefähr 90% bis ungefähr 98% in den Ausführungsformen Zusätzlich können durch die Tonerteilchenherstellungsverfahren gemäß dieser Erfindung Toner mit kleinen Teilchengrößen von ungefähr 3 um (Mikrons) bis ungefähr 7 um (Mikrons) ökonomisch mit hohen Erträgen hergestellt werden, wie z.B. 90 bis ungefähr 98 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht aller Tonermaterialbestandteile.
In der US-A-4,996,127 ist ein Toner aus assoziierten Teilchen von sekundären Teilchen dargestellt, umfassend primäre Teilchen eines Polymers mit sauren oder basischen polaren Gruppen und einem Färbemittel. Die Polymere, die für die Toner dieses '127 Patents ausgewählt sind, können durch Emulsionspolymerisationsverfahren hergestellt werden, siehe z.B. Spalten 4 und 5 dieses Patents. in Spalte 7 dieses '127 Patents ist angegeben, daß der Toner hergestellt werden kann, indem die benötigte Menge eines Färbemittels und gegebenenfalls eines Ladungsadditivs mit einer Emulsion des Polymers gemischt wird&sub1; die eine saure oder basische polare Gruppe aufweist, erhalten durch Emulsionspolymerisation. Ebenfalls sollte Spalte 9, Zeilen 50 bis 55 beachtet werden, worin ein polares Monomer, wie z.B. Acrylsäure, in dem Emulsionsharz notwendig ist und eine Tonerpräparation wird nicht ohne die Verwendung von z.B. einer polaren Acrylsäuregruppe erhalten, siehe z.B. Vergleichsbeispiel 1. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung muß keine polymerpolaren sauren Gruppen verwenden und Toner können mit Harzen hergestellt werden, wie z.B. Poly(Styrol-butadien) oder PLLOTONE , die keine polaren sauren Gruppen enthalten. Außerdem verwendet der Toner gemäß dem '127 Patent keinen gegenionischen oberflächenaktiven Stoff und kein Ausflockungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung. In der US-A-4,983,488 wird ein Verfahren für die Herstellung von Tonern durch Polymerisation eines polymerisierbaren Monomers dargestellt, das durch Emulgierung in Gegenwart eines Färbemittels und/oder eines magnetischen Pulvers dispergiert ist, um ein Hauptharzbestandteil herzustellen, woraufhin die Koagulation der resultierenden Polymerisationsflüssigkeit derartig durchgeführt wird, daß die Teilchen in der Flüssigkeit nach der Koagulation geeignete Durchmesser für einen Toner aufweisen. Es ist in der Spalte 9 dieses Patents angedeutet, daß koagulierte Teilchen von 1 bis 100 und besonders 3 bis 70 erhalten werden. Dieses Verfahren ist daher auf die Verwendung von Koagulanzien gerichtet, wie z.B. anorganischem Magnesiumsulfat, was zu der Bildung von Teilchen mit breiter GSD führt. Außerdem offenbart das '488 Patent kein Verfahren einer gegenionischen Ausflockung gemäß der vorliegenden Erfindung. Ähnlich werden die vorstehenden Nachteile im anderen Stand der Technik bemerkt, wie z.B. der US-A-4,797,339, wo ein Verfahren für die Herstellung von Tonern durch Harzemulsionspolymerisation offenbart ist, wobei ähnlich wie bei dem '127 Patent polare Harze mit entgegengesetzten Ladungen ausgewählt werden und wobei die Ausflockung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht offenbart ist; und der US-A-4,558,108, worin ein Verfahren für die Herstellung eines Copolymers aus Styrol und Butadien durch spezifische Suspensionspolymerisation offenbart ist. Andere erwähnte Patente sind die US-A-3,674,736; 4,137,188 und 5,066,560.
In der ebenfalls anhängigen GB-A-2,269,179 ist ein Verfahren für die Herstellung von Tonern offenbart, bestehend aus Dispersion einer Polymerlösung, bestehend aus einem organischen Lösungsmittel und einem Polyester und Homogenisierung und Erhitzung der Mischung, um das Lösungsmittel zu entfernen und dadurch Tonerverbundstoffe zu bilden.
In der ebenfalls anhängigen europäischen Patentanmeldung Nr.93 309 794.1 ist ein Verfahren für die Herstellung von Tonerzusammensetzungen dargestellt, das die Erzeugung einer wäßrigen Dispersion von Tonerfeinstoffen, ionischem oberflächenaktiven Stoff und nichtionischem oberflächenaktiven Stoff umfaßt, die Zugabe eines gegenionischen aktiven Stoffs mit einer entgegengesetzten Polarität zu der des ionischen oberflächenaktiven Stoffs, Homogenisierung und Rühren der Mischung und Erhitzen, um eine Vereinigung der Tonerfeinteilchen bereitzustellen.
In der ebenfalls anhängigen europäischen Patentanmeldung Nr.94 301 297.1 ist ein Verfahren für die Herstellung von Tonerzusammensetzungen offenbart, umfassend
(i) Herstellung einer Pigmentdispersion in Wasser, wobei die Dispersion aus einem Pigment besteht, einem ionischen oberflächenaktiven Stoff und gegebenenfalls einem Ladungskontrollmittel;
(ii) Scheren der Pigmentdispersion mit einer Latexmischung, bestehend aus einem gegenionischen oberflächenaktiven Stoff mit einer entgegengesetzten Ladung zu der des ionischen oberflächenaktiven Stoffs, einem nichtionischen oberflächenaktiven Stoff und Harzteilchen, wodurch eine Ausflockung oder Heterokoagulation der gebildeten Teilchen aus Pigment, Harz und Ladungskontrollmittel erzeugt wird, um elektrostatisch gebundene Toneraggregate festgelegter Größe zu bilden; und
(iii) Erhitzen der statisch gebundenen, aggregierten Teilchen auf eine Temperatur oberhalb der Tg, um die Tonerzusammensetzung zu bilden, bestehend aus polymerem Harz, Pigment und gegebenenfalls einem Ladungskontrollmittel.
Es ist eine Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung, einfache und ökonomische Verfahren für die direkte Herstellung von schwarzen und gefärbten Tonerzusammensetzungen bereitzustellen, z.B. mit ausgezeichneter Pigmentdispersion und enger GSD.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für die Herstellung von Tonerzusammensetzungen mit einer mittleren Volumenteilchengröße von ungefähr 1 bis ungefähr 25 um (Mikrons) vorgesehen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
(i) Herstellung eines anionisch geladenen, polymeren Latex mit einer Teilchengröße im Submikronbereich durch Emulsionspolymerisation und umfassend Harzteilchen und einen anionischen oberflächenaktiven Stoff;
(ii) Herstellung einer Dispersion in Wasser, wobei die Dispersion gegebenenfalls ein Pigment umfaßt, eine effektive Menge eines kationischen oberflächenaktiven Flokkungsmittels und gegebenenfalls ein Ladungskontrollmittel;
(iii) Scheren der Disperion (ii) mit dem Polymerlatex, wodurch eine Ausflockung oder Heterokoagulation der gebildeten Teilchen aus optionalem Pigment und Ladungskontrollmittel ausglöst wird, um ein hochvisköses Gel zu bilden, in dem feste Teilchen gleichmäßig verteilt sind;
(iv) Rühren des obigen Geis, bestehend aus Latexteilchen und gegensätzlich geladenen Dispersionsteilchen für eine wirksame Zeitspanne, um elektrostatisch gebundene, relativ stabile Toneraggregate festgelegter Größe mit einer engen Teilchengrößenverteilung zu bilden; und
(v) Erhitzung der elektrostatisch gebundenen, aggregierten Teilchen auf eine Temperatur oberhalb der Harzglasübergangstemperatur (Tg), wodurch die Tonerzusammensetzung bereitgestellt wird, umfassend das Harz, gegebenenfalls das Pigment und gegebenenfalls das Ladungskontrollmittel.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren für die Herstellung von Tonern mit einem mittleren Teilchendurchmesser von ungefähr 1 bis ungefähr 25 um (Mikrons) bereit und vorzugsweise ungefähr 1 bis ungefähr 7 um (Mikrons) und mit einer engen GSD von ungefähr 1,2 bis ungefähr 1,3 und vorzugsweise ungefähr 1,16 bis ungefähr 1,25, gemessen durch den Coulter-Counter.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren für die Herstellung von Tonern mit einer Teilchengröße bereit, die durch Steuerung der Menge des Flockungsmittels kontrolliert wird, die dem Latex hinzugefügt wird, um die Ausfockung zu bewirken.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung von Tonern mit einer Teilchengrößenverteilung, die von 1,3 auf ungefähr 1,16, gemessen durch den Coulter- Counter, durch Erhöhung der Menge des zugefügten Flockungsmittels, von 0,5 Molar auf 1,0 Molar Verhältnis zum kationischen oberflächenaktiven Stoff verbessert werden kann, um die Ausflockung zu dem anionischen oberflächenaktiven Stoff zu bewirken, der in dem Latex vorliegt.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren für die Herstellung von Tonern bereit, die nach Fixierung an Papiersubstrate zu Bildern mit einem Glanz von 20 GGU bis 70 GGU führen, gemessen durch Coulter-Counter Glanzmeßanpassung von Toner und Papier.
Die vorliegende Erfindung stellt polare oder nichtpolare Verbundtonerzusammensetzungen mit hohen Erträgen von ungefähr 90 % bis ungefähr 100 Gew.-% des Toners zur Verfügung, ohne Rückgriff auf eine Klassifizierung.
Die vorliegende Erfindung stellt Tonerzusammensetzungen mit niedrigen Fusionstemperaturen von ungefähr 110ºC bis ungefähr 150ºC zur Verfügung und mit exzellenten Verblockeigenschaften bei ungefähr 50 bis ungefähr 60ºC.
Die vorliegende Erfindung stellt Tonerzusammensetzungen mit einer hohen Projektionseffizienz, wie z.B. ungefähr 75 bis ungefähr 95 % Effizienz bereit, wie gemessen durch das Match Scan II-Spektrophotometer, erhältlich von Milton-Roy.
Die vorliegende Erfindung stellt Tonerzusammensetzungen zur Verfügung, die zu wenig oder keinem Papieraufrollen führen.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Herstellung von Tonerteilchen mit geringer Größe und engen GSDs und einer ausgezeichneten Pigmentverteilung durch die Aggregation der Latexteilchen oder die Aggregation der Suspensionsteilchen mit Pigmentteilchen, die in Wasser dispergiert sind und dem oberflächenaktiven Stoff und wobei die aggregierten Teilchen von Tonergröße dann zur Vereinigung gebracht werden können, z.B. durch Erhitzen. In den Ausführungsformen sind wichtige Faktoren im Hinblick auf die Kontrolle der Teilchengröße und die GSD, die Konzentration des oberflächenaktiven Stoffs im Bereich von z.B. 0,01% bis 10 Gew.-% des Wasser oder 0,1:1 bis 5:1 im molaren Verhältnis, ausgewählt um eine Ausflockung oder Aggregation der Latexteilchen mit den Pigmentteilchen auszulösen, sowie die Temperatur und die Zeit. In den Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf die ökonomische Herstellung von Tonern ohne Verwendung der bekannten Pulverisierungs- und/oder Klassifikationsverfahren gerichtet, wobei Toner mit einem durchschnittlichen Volumendurchmesser von ungefähr 1 bis ungefähr 25 und vorzugsweise ungefähr 1 bis ungefähr 10 um (Mikrons) und enger GSD von ungefähr 1,16 bis ungefähr 1,26 erhalten werden können. Die resultierenden Toner können für bekannte elektrophotographische Abbildungs- und Druckverfahren verwendet werden, einschließlich Farbverfahren und Lithographie. in den Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren gerichtet, bestehend aus der Dispersion eines Pigments und gegebenenfalls eines Ladungskontrollmittels oder Additivs in einer wäßrigen Mischung, die ein ion isches oberflächenaktives Mittel in einer kontrollierten, effektiven Menge von ungefähr 0,1 % bis ungefähr 10 Gew.-% der wäßrigen Lösung enthält und das Scheren dieser Mischung mit einer Latexmischung, bestehend aus suspendierten Harzteilchen von z.B. ungefähr 0,01 um (Mikron) bis ungefähr 2 um (Mikrons) im durchschnittlichen Volumendurchmesser in einer wäßrigen Lösung, die ein gegenionisches oberflächenaktives Mittel in einer Menge von ungefähr 1 bis ungefähr 10 % enthält, mit einer entgegengesetzten Ladung zu dem ionischen oberflächenaktiven Mittel der Pigmentdispersion, wodurch eine Ausflockung der Harzteichen, der Pigmentteilchen und gegebenenfalls der Ladungskontrollteilchen erzielt wird, gefolgt von einem Rühren der ausgeflockten Mischung, von der man annimmt, daß sie statisch gebundene Aggregate von ungefähr 1 um (Mikron) bis ungefähr 10 um (Mikrons) bildet, bestehend aus Harz, Pigment und gegebenenfalls Ladungskontrollmittel. Daraufhin wird die gebildete Mischung erhitzt, um Tonerteilchen mit einem durchschnittlichen Volumenteilchendurchmesser von ungefähr 1 bis ungefähr 20 um (Mikrons) zu erzeugen. Es wird angenommen, daß während des Erhitzungsschritts die Bestandteile der aggregierten Teilchen miteinander fusion eren um Verbundtonerteilchen zu bilden. Die Größe der endgültigen Tonerteilchen kann durch die Menge des hinzugefügten kationischen oberflächenaktiven Stoffs kontrolliert werden, um eine Aggregation von Latexteilchen mit Pigmentteilchen (Ausflockung) auszulösen. Ein Anstieg von 0,5:1 bis 4:1 des molaren Verhältnisses in der Konzentration des Flockungsmittels (kationischer oberflächenaktiver Stoff) löst in den Ausführungsformen einen Anstieg von einer Größe von 3 auf eine Größe von 9 um (Mikrons) im durchschnittlichen Volumendurchmesser der Tonerteilchen aus. Jedoch ist in den Ausführungsformen ein bestimmtes Minimum von ungefähr 0,01% bis ungefähr 0,2% Konzentration (oder 0,5:1 molares Verhältnis des kationischen oberflächenaktiven Stoffs in dem Pigment zu dem anionischen oberflächenaktiven Stoff in dem Latex) des Flockungsmittels (kationischer oberflächenaktiver Stoff) notwendig, damit die Aggregation der Latexteilchen im Submikronbereich mit den Pigmentteilchen auftritt. Unterhalb dieser minimalen Konzentration wird keine Aggregation beobachtet. Die Konzentration des Flockungsmittels kontrolliert außerdem die Teilchengrößenverteilung der Aggregate. Außerdem verbessert ein Anstieg der Konzentration des Flockungsmittels die Teilchengrößenverteilung von 1,4 auf 1,2, insbesondere bei den niedrigen 0,5:1 molaren Verhältniskonzentrationen und reduziert außerdem die Aggregationszeit von z.B. ungefähr 12 auf ungefähr 2 Stunden.
In einer anderen Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung auf ein in situ Verfahren gerichtet, bestehend zunächst aus der Dispersion eines Pigments in einer wäßrigen Mischung, enthaltend eine kontrollierte Menge eines kationischen oberflächenaktiven Stoffs, wie z.B. Benzalkoniumchlorid, andere lineare Fettalkylammoniumverbindungen oder cyclische Alkylammoniumverbindungen oder einem polymeren kationischen oberflächenaktiven Stoff. Der verwendete kationische oberflächenaktive Stoff wirkt nicht nur als Flockungsmittel, sondern auch als Dispersionsmittel für das Pigment und in dem Verfahren kann eine Hochschervorrichtung verwendet werden, wie z.B. ein Brinkman Polytron, eine Mikroverwirbelungsvorrichtung oder ein Beschaller, wonach diese Mischung mit einem Latex aus suspendierten Harzteilchen geschert wird, wie z.B. Poly(Styrol/Butadien/Acrylsäure) oder Poly(Styrol/Butylacrylat/Acrylsäure) mit einer Teilchengröße im Bereich von 0,01 bis ungefähr 0,5 um (Mikrons), gemessen auf dem Brookhaven Nanosizer in einer wäßrigen Mischung des oberflächenaktiven Stoffs, die einen anionischen oberflächenaktiven Stoff enthält, wie z.B. Natriumdodecylbenzolsulfonat (z.B. NEOGEN R oder NEOGEN SC ) und einen nichtionischen oberflächenaktiven Stoff, wie z.B. Alkylphenoxypoly(ethylenoxy)ethanol (z.B. IGEPAL 897 oder ANTAROX 897 ), wodurch eine Ausflockung oder Heterokoagulation der Harzteilchen mit den Pigmentteilchen ausgelöst wird und was nach weiterem Rühren für 1 bis 4 Stunden bei 200 bis 500 Upm und einer Erhitzung auf ungefähr 5 bis ungefähr 50ºC oberhalb der Harz-Tg, wobei diese Tg in der Regel im Bereich von ungefähr 50 bis ungefähr 80ºC liegt und vorzugsweise im Bereich von 52 bis 65a0, bei Temperaturen zwischen ungefähr 60 und ungefähr 95ºC zu einer Fusion der Tonerbestandteile führt, von ungefähr 3 bis ungefähr 20 um (Mikrons), wobei diese Größe durch die Menge oder das molare Verhältnis im Bereich von 0,5:1 bis 4:1 des kationischen oberflächenaktiven Stoffs kontrolliert werden kann, der mit der Pigmentdispersion eingeführt wird, zu dem anionischen oberflächenaktiven Stoff, der mit der polymeren anionischen Latex eingeführt wird. Darauffolgt ein Waschschritt, z.B. mit heißem Wasser, um oberflächenaktive Stoffe zu entfernen und ein Trockenschritt, wodurch Tonerteilchen, bestehend aus Harz und Pigment mit verschiedenen Teilchengrößendurchmessern erhalten werden können, wie z.B. ungefähr 1 bis ungefähr 25 um (Mikrons).
Die vorstehenden Toner sind insbesondere nützlich für die Entwicklung von gefärbten Bildern mit ausgezeichneter Linien- und Festauflösung, bei denen im wesentlichen keine Hintergrundablagerungen vorhanden sind. Obwohl man nicht auf diese Theorie beschränkt sein will&sub1; wird angenommen, daß die Ausfockung oder Heterokoagulation durch Neutralisierung der Pigmentmischung erreicht wird, die das Pigment und den kationischen oberflächenaktiven Stoff enthält, der auf der Pigmentoberfläche absorbiert ist, wobei die Harzmischung die Harzpartikel enthält und den anionischen oberflächenaktiven Stoff, der auf dem Harz absorbiert ist. Dieses Verfahren wird durch einen Aufbau der Viskosität begleitet, von ungefähr 0,002 Pa s auf ungefähr 5 und vorzugsweise 2 Pa s (2 Centipoise auf ungefähr 5000 und vorzugsweise 2000 Centipoise) aufgrund der Bildung eines offenen Gelnetzwerkes der Aggregate. Die Viskosität dieser Gelmischung hängt von der Menge des zugefügten kationischen Fiockungsmittels ab und wird anfänglich mit einem Anstieg der Konzentration des kationischen oberflächenaktiven Stoffs ansteigen. Der kationische oberflächenaktive Stoff kann außerdem die negative Ladung der Latexteilchen verringern, wodurch er sie destabilisiert und ihre Tendenz zur Aggregation unterstützt. Außerdem vergrößert ein Anstieg der Konzentration des kationischen oberflächenaktiven Stoffs die Rate der Aggregation und verkleinert die Teilchengrößenverteilung, da bei höheren Konzentrationen alle Kleinstteilchen im Submikronbereich effizienter gesammelt werden. Danach fusioniert eine Erhitzung ungefähr auf eine Temperatur oberhalb der Harz-Tg, z.B. 60 bis 95ºC, die aggregierten Teilchen oder vereinigt die Teilchen zu Tonerverbundstoffen aus Harz und Pigment und gegebenenfalls Ladungskontrollmittel. Außerdem können in anderen Ausführungsformen die ionischen oberflächenaktiven Mittel ausgetauscht werden, so daß die Pigmentmischung die Pigmentteilchen und den anionischen oberflächenaktiven Stoff enthält und die suspendierte Harzteilchenmischung enthält die Harzteilchen und den kationischen oberflächenaktiven Stoff; gefolgt von den darauffolgenden Schritten, wie hier dargestellt, um eine Ausflokkung durch Ladungsneutralisierung während des Scherens und die Bildung statisch gebundener Aggregatteilchen durch Rühren und Erhitzen auf eine Temperatur von 20 bis 5ºC unterhalb der Harz-Tg zu ermöglichen. Wenn die Aggragate gebildet sind, wird eine Erhitzung auf 5 bis 50ºC oberhalb der Harztemperatur durchgeführt, um stabile Verbundtonerteilchen zu bilden. Wichtig im Hinblick auf die Verfahren der vorliegenden Erfindung ist die Kontrolle der Menge des zugefügten kationischen oberflächenaktiven Stoffs, um die Aggregation des anionischen Latex mit den Pigmentteilchen auszulösen und gegebenenfalls dem Ladungskontrollmittel, um Tonerteilchen zu bilden, da es eine bestimmte minimale Konzentration des kationischen oberflächenaktiven Stoffs, die kritische kationische Konzentration (CCC) gibt, die gewählt werden kann, um die Aggregation auszulösen, die im Hinblick auf das molare Verhältnis des kationischen oberflächenaktiven Stoffs quantifiziert werden kann, der hinzugefügt wird, um die Aggregation auszulösen, zu dem anionischen oberflächenaktiven Stoff, der in dem Latex vorliegt, z.B. im Bereich von 0,2:1 bis 2,0:1 molares Verhältnis und ungefähr 0,1:1 bis ungefähr 5:1. Die Menge des kationischen oberflächenaktiven Stoffs kann außerdem die Aggregationsrate beeinflussen, z.B. kann diese Menge das Aggregationsverfahren um ungefähr 2 bis 10 Mal beschleunigen, insbesondere zu Beginn. Deutlicher gesagt ist die Bildung der Aggregate sehr viel schneller, nämlich 2 bis 10 Mal schneller, wenn die Konzentration des Flockungsmittels höher liegt, z.B. um 0,2 bis 1% pro Gewicht des Wassers vermehrt ist und die Größe der Tonerteilchen steigt von ungefähr 3 auf 9 um (Mikrons) mit dem Anstieg des molaren Verhältnisses der Konzentration des kationischen oberflächenaktiven Stoffs von ungefähr 0,5:1 auf 4:1 an und die Teilchengrößen verteilung verbessert sich von 1,4 auf 1,18 zu Beginn mit einem Anstieg von ungefähr 0,5:1 auf 2:1 der Konzentration des kationischen oberflächenaktiven Stoffs.
Es werden also Verfahren für eine ökonomische, direkte Herstellung von Tonerzusammensetzungen bereitgestellt, durch eine verbesserte Ausflockung oder Heterokoagulation und Vereinigungsverfahren, wobei die Menge des ausgewählten kationischen oberflächenaktiven Stoffs verwendet werden kann, um die schließliche Tonerteilchengröße, d.h. den durchschnittlichen Volumendurchmesser, zu kontrollieren.
In den Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf Verfahren für die Herstellung von Tonerzusammensetzungen gerichtet, wobei diese Verfahren folgendes umfassen: Zunächst Erhalten oder Erzeugen einer ionischen Pigmentdispersion, z.B. durch Dispergieren einer wäßrigen Mischung eines Pigments oder von Pigmenten, wie z.B. Phthalocyanin, Chinacridon oder RHODAMIN B , mit einem kationischen oberflächenaktiven Stoff, wie z.B. Benzalkoniumchlorid, durch Verwendung einer Hochschervorrichtung, wie z.B. einem Brinkmann Polytron, einem Beschaller oder einem Verwirbeler; danach Scheren dieser Mischung durch Verwendung einer Hochschervorrichtung, wie z.B. einem Brinkmann Polytron, mit einer suspendierten Harzmischung, bestehend aus Polymerteilchen, wie z.B. Poly(Styrolbutadien) oder Poly(Styrolbutylacrylat) mit einer Teilchengröße im Bereich von 0,01 bis ungefähr 0,5 um (Mikron) in einer wäßrigen oberflächenaktiven Mischung, die einen anionischen oberflächenaktiven Stoff enthält, wie z.B. Natriumdodecylbenzolsulfonat und einen nichtionischen oberflächenaktiven Stoff, was zu einer Ausflockung oder Heterokoagulation der Harzteilchen mit den Pigmentteilchen führt, ausgelöst durch die Neutralisierung des anionischen oberflächenaktiven Stoffs, der auf den Harzteilchen absorbiert ist durch den entgegengesetzt geladenen kationischen oberflächenaktiven Stoff, der auf dem Pigmentteilchen absorbiert ist; weiterhin Rühren der Mischung unter Verwendung einer mechanischen Rührvorrichtung bei 250 bis 500 Upm, und Ermöglichen der Bildung von elektrostatisch stabilisierten Aggregaten im Bereich von ungefähr 0,5 um (Mikron) bis ungefähr 10 um (Mikrons); gefolgt von einer Erhitzung auf oberhalb der Harz-Tg; und von einem Waschschritt mit z.B. heißem Wasser, um oberflächenaktiven Stoff zu entfernen und einem Trockenschritt, z. B. durch Verwendung einer Aeromatic-Flüssigbetttrockenvorrichtung, einem Gefriertrockner oder Spraytrockner; wodurch Tonerteilchen, bestehend aus Harz und Pigment mit verschiedenen Teilchengrößendurchmessern erhalten werden können, wie z.B. ungefähr 1 bis ungefähr 20 um (Mikrons) im durchschnittlichen Volumenteilchendurchmesser, gemessen durch den Coulter-Counter.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthalten ein Verfahren für die Herstellung von Tonerzusammensetzungen, umfassend:
(i) Herstellung einer Pigmentdispersion in Wasser, wobei die Dispersion aus einem Pigment, einem ionischen oberflächenaktiven Stoff und gegebenenfalls einem Ladungskontrollmittel besteht;
(ii) Scheren der Pigmentdispersion mit einer Latexmischung, bestehend aus einem gegenionischen oberflächenaktiven Stoff mit einer Ladungspolarität von entgegengesetztem Vorzeichen zu der des ionischen oberflächenaktiven Stoffs, einem nichtionischen oberflächenaktiven Stoff und Harz;
(iii) Rühren der homogenisierten Mischung, wodurch eine Ausflockung oder Heterokoagulation der gebildeten Teilchen des Pigments, Harzes und des Ladungskontrollmittels ausgelöst wird, um elektrostatisch gebundene oder verbundene Toneraggregate festgelegter Größe zu bilden; und
(iv) Erhitzung der statisch gebundenen, aggregierten Teilchen, um die Tonerzusammensetzung zu bilden, bestehend aus polymerem Harz, Pigment und gegebenenfalls einem Ladungskontrollmittel.
Außerdem ist die vorliegende Erfindung in den Ausführungsformen auf Verfahren für die Herstellung von Tonerzusammensetzungen gerichtet, die folgendes umfassen: (i) Herstellung einer ionischen Pigmentmischung durch Dispersion eines Pigments, wie z.B. Ruß, wie REGAL 330 , HOSTAPERM PINK oder PV FAST BLUE von ungefähr 2 bis ungefähr 10 Gew.-% des Tonerprodukts in einer wäßrigen Mischung, die ein kationisches oberflächenaktives Mittel enthält, wie z.B. Dialkylbenzoldialkylammoniumchlorid, wie
SANIZOL B-50 , erhältlich von Kao oder MIRAPOL , erhältlich von Alkaril Chemicals von ungefähr 0,01 bis ungefähr 5 Gew.-% des Wassers, unter Verwendung einer Hochschervorrichtung, wie z.B. ein Brinkmann Polytron oder einem IKA-Homogenisator bei einer Geschwindigkeit von ungefähr 1000 Umdrehungen pro Minute bis ungefähr 10000 Umdrehungen pro Minute für eine Dauer von ungefähr 1 Minute bis ungefähr 120 Minuten; (ii) Zugabe der vorstehenden ionischen Pigmentmischung zu einer wäßrigen Suspension aus Harzteilchen, bestehend aus z.B. Poly(Styrol-Butylacrylat), PLIOTONE oder Poly(Styrol-Butadien) von ungefähr 88 % bis ungefähr 98 Gew.-% des Toners, und ungefähr 0,1 um (Mikron) bis ungefähr 3 um (Mikrons) Polymerteilchengröße im Volumendurchschnittsdurchmesser und einem gegenionischen oberflächenaktiven Mittel, wie z.B. einem anionischen oberflächenaktiven Mittel, wie z.B. Natriumdodecylsulfat, Dodecylbenzolsulfonat oder NEOGEN R , von ungefähr 0,5 bis ungefähr 2 Gew.-% des Wassers, einem nichtionischen oberflächenaktiven Stoff, wie z.B. Polyethylenglycol oder Polyoxyethylenglycolnonylphenylether oder IGEPAL 897 , erhältlich von GAF Chemical Company von ungefähr 0,1 bis ungefähr 3 Gew.-% des Wassers, wodurch eine Ausflockung oder Heterokoagulation des Pigments, des Ladungskontrolladditivs und der Harzteilchen erzeugt wird; (iii) Verdünnung der Mischung aggregierter Teilchen mit Wasser von 50% Feststoffen, bestehend aus Polymerteilchen und Pigmentteilchen auf ungefähr 15% Feststoffe; (iv) Homogenisieren der resultierenden, ausgeflockten Mischung mit einer Hochschervorrichtung, wie z.B. einem Brinkmann Polytron oder einem IKA-Homogenisator bei einer Geschwindigkeit von ungefähr 3000 Umdrehungen pro Minute bis ungefähr 10000 Umdrehungen pro Minute für eine Dauer von ungefähr 1 Minute bis ungefähr 120 Minuten, wodurch eine homogene Mischung des Latex und des Pigments entsteht; und daraufhin Rühren mit einer mechanischen Rührvorrichtung von ungefähr 250 bis ungefähr 500 Upm, um elektrostatisch stabile Aggregate von ungefähr 0,5 um (Mikron) bis ungefähr 5 um (Mikrons) im durchschnittlichen Volumendurchmesser zu bilden; (v) Erhitzen der statisch gebundenen Aggregatverbundteilchen bei ungefähr 60ºC bis ungefähr 95ºC, für eine Dauer von ungefähr 60 Minuten bis ungefähr 600 Minuten, um Tonerteilchen festgelegter Größe von ungefähr 3 um (Mikrons) bis ungefähr 20 um (Mikrons) im durchschnittlichen Volumendurchmesser zu bilden und mit einer geometrischen Größenverteilung von ungefähr 1,2 bis ungefähr 1,3, gemessen durch den Coulter-Counter; und (vi) Isolierung der Tonerteilchen festgelegter Größe durch Waschen, Filtern und Trocknen, wodurch eine Verbundtonerzusammensetzung bereitgestellt wird. Additive zur Verbesserung der Flußeigenschaften und Ladungsadditive zur Verbesserung der Ladungseigenschaften können gegebenenfalls hinzugefügt werden, indem sie mit dem Toner vermischt werden, wobei solche Additive AEROSILS oder Silicas, Metalloxide wie Zinn, Titan und ähnliches mit ungefähr 0,1 bis ungefähr 10 Gew.-% des Toners umfassen.
Ein bevorzugtes Verfahren, um eine Pigmentdispersion zu erhalten, kann von der Art des verwendeten Pigments abhängen. In einigen Fällen sind Pigmente in Naßkuchen(wet-cake) oder konzentrierter Form mit Wasser erhältlich und so können sie einfach unter Verwendung eines Homogenisators oder durch Rühren dispergiert werden. In anderen Fällen sind Pigmente in einer trockenen Form erhältlich, wobei eine Dispersion in Wasser durch eine Mikroverwirbelung erreicht wird unter Verwendung von z.B. einem M-100-Verwirbeler und wobei die Pigmentdispersion 1 bis 10 Mal durch die Verflüssigungskammer geführt wird oder durch Beschallung, wie z.B. unter Verwendung einer Branson 700-Beschallvorrichtung, gegebenenfalls mit Zugabe von Dispersionsmitteln, wie z.B. den vorgenannten ionischen oder nichtionischen oberflächenaktiven Stoffen.
In einem bevorzugten Aspekt wird die Pigmentdispersion in dem kationischen oberflächenaktiven Stoff hier durch eine Ultraschallsonde von ungefähr 300 W bis ungefähr 900 W Energie bei ungefähr 5 bis ungefähr 50 MHz Amplitude bei einer Temperatur von ungefähr 25 bis ungefähr 55ºC und einer Dauer von ungefähr 1 Minute bis ungefähr 120 Minuten erhalten.
Die für das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ausgewählten Harze werden vorzugsweise aus Emulsionspolymerisationsverfahren hergestellt und die in diesen Verfahren verwendeten Monomere können ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Styrol, Acrylaten, Methacrylaten, Butadien, isopren und gegebenenfalls sauren oder basischen Olefinmonomeren, wie z.B. Acrylsäure, Methacrylsäure Acrylamid, Methacrylamid, quaternäres Ammoniumhalogenid oder Dialkyl- oder Trialkylacrylamide oder Methacrylamid, Vinylpyridin, Vinylpyrrolidon, Vinyl-N-methylpyridiniumchlorid und ähnliche. Die Gegenwart von sauren oder basischen Gruppen ist optional und solche Gruppen können in verschiedenen Mengen vorliegen von ungefähr 0,1 bis ungefähr 10 Gew.-% des Polymerharzes. Bekannte Kettenübertragungsmittel, wie z.B. Dodecanthiol oder Kohlenstofftetrachlond können ebenfalls gewählt werden, wenn die Harzteilchen durch Emulsionspolymerisation hergestellt werden. Andere Verfahren, um Harzpartikel von ungefähr 0,01 um (Mikron) bis ungefähr 3 um (Mikrons) zu erhalten, können aus dem Polymermikrosuspensionsverfahren ausgewählt sein, wie z.B. offenbart in der US- A-3,674,736 und dem Polymerlösungsmikrosuspensionsverfahren, wie z.B. offenbart in der ebenfalls anhängigen GB-A-2,269,179. Mechanische Mahlverfahren und andere bekannte Verfahren können ebenfalls ausgewählt werden, oder das gewählte Harz kann gekauft werden und ist von einer Vielzahl von Quellen erhältlich.
Verschiedene bekannte Färbemittel oder Pigmente, einschließlich denjenigen, die hier dargestellt sind, wie z.B. Ruß, wie REGAL 330 , Cyan, Magenta, Gelb, Blau, Grün, Braun und Mischungen davon und ähnliche in einer effektiven Menge von z.B. ungefähr 1 bis ungefähr 25 Gew.-% des Toners und vorzugsweise in einer Menge von ungefähr 1 bis ungefähr 15 Gew.-% können gewählt werden. Ohne Pigment können transparente Toner erhalten werden.
Der Toner kann auch bekannte Ladungsadditive in wirksamen Mengen, z.B. von 0,1 bis 5 Gew.-% enthalten, wie z.B. Alkylpyridiniumhalogenide, Bisulfate, die Ladungskontrolladditive der US-A-3,944,493; 4,007,293; 4,079,014; 4,394,430 und 4,560,635, die einen Toner mit einem Distearyldimethylammoniummethylsulfat-Ladungsadditiv darstellen, wobei die Offenbarungen dieser Patente hier durch Bezugnahme vollständig inkorporiert sein sollen, sowie negative Ladungsadditive, wie Aluminiumkomplexe und ähnliche.
Oberflächenaktive Stoffe in Mengen von z.B. 0,1 bis ungefähr 25 Gew.-% in den Ausführungsformen können z.B. nichtionische oberflächenaktive Stoffe umfassen, wie z.B. Polyoxyethylenstearylether, Polyoxyethylennonylphenylether und Dialkylphenoxypoly(ethylenoxy)ethanol, Polyoxyethylencetylether, Polyoxyethylenlaurylether, Polyoxyethylenoctylether, Polyoxyethylenoctylphenylether, Polyoxyethylenoleylether und Polyoxyethylensorbitanmonolaurat. Eine wirksame Konzentration des nichtionischen oberflächenaktiven Stoffs liegt z.B. bei ungefähr 0,01 bis ungefähr 10 Gew.-% und vorzugsweise bei ungefähr 0,02 bis ungefähr 2 Gew.-% des Gesamtgewichts der wäßrigen Mischung.
Beispiele für anionische oberflächenaktive Stoffe, wie die für die Herstellung von Tonern und die Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgewählt werden, umfassen z.B. Natriumdodecylsulfat (SDS), Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumdodecylnaphthalinsulfat, Dialkylbenzolalkyl, Sulfate und Sulfonate, Abitinsäure, erhältlich von Aldrich, NEOGEN R , NEOGEN SC , erhältlich von Kao und ähnliche. Eine wirksame Konzentration des anionischen oberflächenaktiven Mittels, die in der Regel verwendet wird, liegt z.B. bei ungefähr 0,01 bis ungefähr 10 Gew.-% und vorzugsweise bei ungefähr 0,1 bis ungefähr 5 Gew.-% des Gesamtgewichts der wäßrigen Mischung.
Beispiele für kationische oberflächenaktive Mittel, die für die Toner und Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gewählt werden, sind z.B. Dialkylbenzolalkylammoniumchlorid, Caprylamin(1-octylamin), Caprylamin(1-decylamin), Laurylamin(1-dodecylamin), Myristylamin(1-tetradecylamin), Palmitylamin(cetylamin oder 1-hexadecylamin), Stearylamin(1-octadecylamin), Oleylamin(1-octadecenylamin), Arachidylamin(1-eicosylamin), Behenylamin(1-docosylamin), Dilaurylamin(di-n-dodecylamin), Lauryldimethylamin(n-dodecyldimethylamin), Dioctadecylamin, Ditetradecylamin, Trioctadecylamin, Lauryltrimethylammoniumchlorid, Alkylbenzylmethylammoniumchlorid, Alkylbenzyldimethylammoniumbromid, Benzalkoniumchlorid, C&sub1;&sub2;, C&sub1;&sub5;, C&sub1;&sub7; Trimethylammoniumbromide, Laurylpyridiniumchlorid, Laurylpyridiniumbromid, Laurylpyridiniumbisulfat, Laurylpyridinium-5-chlor-2-mercaptobenzothiazol, Laurylpicolinium-p-toluolosulfonat, Tetradecylpyridiniumbromid, Cetylpyridiniumchlorid, Cetylpyridiniumbromid, 4-Alkylmercaptopyridin; Poly(Vinylpyridin), Poly(Vinylmethylpyridiniumbromid), Poly(Vinylpyridin)-dodecylbromid, Dodecylbenzyltriethylammoniumchlorid, MIRAPOL und ALKAQUAT , erhältlich von Alkaril Chemical Company, SANIZOL (Benzalkoniumchlorid), erhältlich von Kao- Chemical und ähnliche und Mischungen davon. Dieser oberflächenaktive Stoff wird in verschiedenen effektiven Mengen verwendet, wie z.B. von ungefähr 0,01% bis ungefähr 5 Gew.-% des Wassers. Vorzugsweise liegt das molare Verhältnis des kationischen oberflächenaktiven Stoffs, der für die Ausflockung des anionischen oberflächenaktiven Stoffs verwendet wird in der Latexpräparation im Bereich von ungefähr 0,5 bis ungefähr 4, vorzugsweise ungefähr 0,5 bis ungefähr 2.
Oberflächenadditive, die den Tonerzusammensetzungen nach dem Waschschritt oder dem Trockenschritt hinzugefügt werden können, umfassen z.B. Metallsalze, Metallsalze von Fettsäuren, kolloidale Silicas, Mischungen davon und ähnliche, wobei diese Additive in der Regel in einer Menge von ungefähr 0,1 bis ungefähr 2 Gew.-% vorliegen, siehe US-A-3,590,000; 3,720,617; 3,655,374 und 3,983,045. Bevorzugte Additive umfassen Zinkstearat und AEROSIL R972 , erhältlich von Degussa in Mengen von ungefähr 0,1 bis 2 %, die während des Aggregationsverfahrens hinzugegeben werden oder in das gebildete Tonerprodukt gemischt werden können.
Entwicklerzusammensetzungen können durch Vermischen der Toner, die gemäß den Verfahren der vorliegenden Erfindung erhalten wurden, mit bekannten Trägerteilchen hergestellt werden, einschließlich beschichteten Trägern, wie z.B. Stahl, Ferriten und ähnlichen, siehe US-A-4,937,166 und 4,935,326, z.B. mit ungefähr 2 % Toner bis ungefähr 8 % Tonerkonzentration. Abbildungsverfahren, siehe z.B. US-A-4,265,990, sind in den Ausführungsformen dargestellt.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen ein Verfahren für die Herstellung eines Toners mit kontrollierter Teilchengröße von ungefähr 3 bis ungefähr 20 um (Mikrons) im durchschnittlichen Volumendurchmesser, wobei das Verfahren folgendes umfaßt:
(i) Herstellung von Styrol, Butylacrylat und Acrylsäure in einer Konzentration von ungefähr 20% bis ungefähr 50% durch Emulsionspolymerisation unter Verwendung von Ammoniumpersulfat als Initiator in einer Konzentration von 0,5% bis 5% und Dodecanthiol als Kettenübertragungsmittel in einer Konzentration von ungefähr 0,5% bis 5% in einer Mischung von 1 bis 3% Lösung des nichtionischen oberflächenaktiven Stoffs, z.B. ANTAROX 897 und 1 bis 3% Lösung des anionischen oberflächenaktiven Stoffs, z.B. NEOGEN R , dem anionischen polymeren Latex mit einer Teilchengröße im Submikronbereich von ungefähr 0,1 bis ungefähr 3 um (Mikrons), bestehend aus 20 bis 50% Feststoffen oder Polymerteilchen von Poly(Styrol-Butylacrylat-Acrylsäure) in Wasser-anionischem/nichtionischem oberflächenaktiven Stoff und mit einer effektiven Ladungsmobilität oder einem Zetapotential von ungefähr -70 bis ungefähr -120 Millivolt;
(ii) Herstellung einer Pigmentdispersion durch Beschallung, Homogenisierung oder Mikroverwirbelung, wobei die Dispersion aus einem Pigment, einer kontrollierten Menge von ungefähr 0,01 bis ungefähr 10 Gew.-% des kationischen oberflächenaktiven Stoffs, z.B. SANIZOL B-50 und einem Ladungskontrollmittel besteht;
(iii) Scheren durch einen Hochschermischer, z.B. einem Polytron oder einem Homogenisator bei 5000 bis 15000 Upm der Pigmentdispersion (ii) mit einem Polymerlatex (i), bestehend aus einem Harz, einem gegenionischen oberflächenaktiven Stoff mit einer negativen Ladung von -70 bis -120 Millivolt, der eine entgegengesetzte Polarität zu derjenigen der Pigmentdispersion aufweist, die mit dem kationischen oberflächenaktiven Stoff hergestellt wurde, wodurch eine Ausflockung oder Heterokoagulation der gebildeten Teilchen aus Pigment, Harz und Ladungskontrollmittel ausgelöst wird, um eine einheitliche Dispersion von Feststoffen zu bilden, bestehend aus Polymerlatex, Pigment und gegebenenfalls Ladungskontrollmittel;
(iv) Rühren der oben gescherten Mischung der Latexteilchen und der gegensätzlich geladenen Pigmentteilchen bei ungefähr 200 bis 500 Upm für ungefähr 1 bis ungefähr 24 Stunden, um elektrostatisch gebundene, ausreichend stabile Toneraggregate festgelegter Größe zu bilden, die den Coulter-Counter Messungen widerstehen können, mit einer engen Teilchengrößenverteilung oder GSD von ungefähr 1,16 bis ungefähr 1,26, bestimmt auf dem Coulter-Counter;
(v) Erhitzen der statisch gebundenen, aggregierten Teilchen auf eine Temperatur von ungefähr 5ºC bis ungefähr 50ºC oberhalb oder gleich der Tg des Harzes (die in der Regel im Bereich von 50 bis 80ºC und vorzugsweise im Bereich von 52 bis 65ºC liegt), um mechanisch stabile Tonerteilchen bereitzustellen (die einer Entwicklung in der Maschine widerstehen können), bestehend aus Polymerharz, Pigment und gegebenenfalls einem Ladungskontrollmittel; und gegebenenfalls
(vi) Abtrennung der Tonerteilchen durch Filtration; und
(vii) Trocknen der Tonerteilchen;
ein Verfahren für die Herstellung von Tonerzusammensetzung mit einem mittleren Teilchenvolumen von ungefähr 1 bis ungefähr 25 um (Mikrons), wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
(i) Herstellung eines anionisch geladenen Polymerlatex mit einer Teilchengröße im Submikronbereich durch Emulsionspolymerisation; wobei das Latex aus Harz und einem anionischen oberflächenaktiven Stoff sowie gegebenenfalls einem nichtionischen oberflächenaktiven Stoff besteht;
(ii) Herstellung einer Pigmentdispersion in Wasser, wobei die Dispersion aus einem Pigment, einer effektiven Menge eines kationischen oberflächenaktiven Flokkungsmittels und gegebenenfalls einem Ladungskontrollmittel besteht;
(iii) Scheren der Pigmentdispersion (ii) mit dem Polymerlatex (i), wodurch eine Ausflockung oder Heterokoagulation der gebildeten Teilchen aus Pigment, Harz und Ladungskontrollmittel ausgelöst wird, um ein hochvisköses Gel zu bilden, in dem Festteilchen gleichmäßig verteilt sind
(iv) Rühren des obigen Gels, bestehend aus Latexteilchen und gegensätzlich geladenen Pigmentteilchen über eine effektive Zeitspanne, um elektrostatisch gebundene, relativ stabile Toneraggregate mit festgelegter Größe und enger Teilchengrößenverteilung zu bilden; und
(v) Erhitzung der elektrostatisch gebundenen, aggregierten Teilchen auf eine Temperatur oberhalb der Harzglasübergangstemperatur (Tg), wodurch die Tonerzusammensetzung bereitgestellt wird, bestehend aus Harz, Pigment und gegebenenfalls einem Ladungskontrollmittel;
und ein Verfahren für die Herstellung von Tonern mit Teilchengrößen von ungefähr 1 bis ungefähr 25 um (Mikrons) im durchschnittlichen Volumendurchmesser, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
(i) Herstellung eines negativ geladenen Polymerlatex mit einer Teilchengröße im Submikronbereich durch Emulsionspolymerisation, wobei die Größe bei ungefähr 30 nm bis ungefähr 700 nm liegt und einer effektiven Ladungsmobilität oder einem Zetapotential von ungefähr -70 bis ungefähr -120 Millivolt;
(ii) Herstellung einer Pigmentdispersion, wobei die Dispersion aus einem Pigment, einer kontrollierten effektiven Menge von ungefähr 1 bis ungefähr 10 Gew.-% des kationischen oberflächenaktiven Stoffs und gegebenenfalls einem Ladungskontrollmittel besteht;
(iii) Scheren der Pigmentdispersion (ii) mit dem Polymerlatex (i), wobei das Latex aus Harz, einem gegenionischen oberflächenaktiven Stoff und im einzelnen einem anionischen oberflächenaktiven Stoff mit einer Ladungspolarität mit entgegengesetzern Vorzeichen zu derjenigen des kationischen oberflächenaktiven Stoffs besteht, wodurch eine Ausflockung oder Heterokoagulation der gebildeten Teilchen aus Pigment, Harz und einem Ladungskontrollmittel ausgelöst wird, um eine einheitliche Dispersion aus Feststoffen zu bilden, bestehend aus Harz, Pigment und gegebenenfalls einem Ladungskontrollmittel;
(iv) Rühren der oben gescherten Mischung der Latexteilchen und entgegengesetzt geladenen Pigmentteilchen bei ungefähr 200 bis 500 Upm für ungefähr 1 bis ungefähr 24 Stunden, um elektrostatisch gebundene, relativ stabile Toneraggregate mit festgelegter Größe und enger Teilchengrößenverteilung oder GSD von ungefähr 1,16 bis ungefähr 1,26, bestimmt durch Coulter-Counter Messungen, zu bilden;
(v) Erhitzung der statisch gebundenen, aggregierten Teilchen auf eine Temperatur von ungefähr 5 bis ungefähr 50ºC oberhalb der Tg des Harzes bei Temperaturen von 60ºC bis 95ºC, um eine Tonerzusammensetzung bereitzustellen, bestehend aus Harz, Pigment und gegebenenfalls einem Ladungskontrollmittel; und gegebenenfalls
(vi) Abtrennung der Tonerteilchen; und
(vii) Trocknen der Tonerteilchen.
Eine Pigmentdispersion (ii) ohne Pigment kann ausgewählt werden und kann aus Wasser, kationischem oberflächenaktivem Stoff und gegebenenfalls Ladungskontrollmittel bestehen.
Die folgenden Beispiele werden unterbreitet, um weiterhin verschiedene Arten der vorliegenden Erfindung darzustellen. Diese Beispiele sollen nur illustrativ sein und sollen den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht begrenzen. Außerdem sind Teile und Prozentzahlen Gewichtsteile bzw. Gewichtsprozentzahlen, wenn dies nicht anders angegeben ist.

Beispiel 1

Ein Polymerlatex wurde durch Emulsionspolymerisation von Styrol/Butylacrylat/Acrylsaure (80/20/2 Teile) in einer Lösung eines nichtionischen/anionischen oberflachenaktiven Stoffs (3%) wie folgt hergestellt. 352 g Styrol, 48 g Butylacrylat, 8 g Acrylsäure und 12 g Dodecanthiol wurden mit 600 ml deionisiertem Wasser gemischt, in dem 9 g Natriumdodecylbenzolsulfonat als anionischer oberflächenaktiver Stoff (NEOGEN R , das 60% aktiven Bestandteil erhält), 8,6 g Polyoxyethylennonylphenylether als nichtionischer oberflächenaktiver Stoff (ANTAROX 897 - 70% aktiv) und 4 g Ammoniumpersulfatinitiator gelöst waren. Die Emulsion wurde dann bei 70ºC 8 Stunden polymerisiert. Das resultierende Latex enthielt 60% Wasser und 400/0 Feststoffe, wobei die Feststoffe aus Teilchen von Poly(Styrol-Butylacrylat-Acrylsäure) bestanden; die Tg der trocknen Latexprobe betrug 53,2ºC, gemessen auf einem Dupont DSC; Mw = 20000 und Mn = 6000, bestimmt auf dem Hewlett Packard GPC. Das Zetapotential, gemessen auf dem Pen Kem Inc. Laser Zee Meter betrug -80 Millivolt. Die Teilchengröße des Latex gemessen auf dem Brookhaven BI-90 Teilchen-Nano-Klassiersieb, betrug 147 nm. Das vorstehende Latex wurde dann für die Tonerherstellung gemäß Beispiel 1 ausgewählt.

Herstellung von transparenten Tonerteilchen (1:1 molares Verhältnis des kationischen oberflächenaktiven Stoffs)

60 g des obigen Styrol/Butylacrylat-anionischen Latex wurden mit 0,5 g des kationischen oberflächenaktiven Stoffs SANIZOL B-50 gemischt, gelöst in 60 ml Wasser (1:1 Verhältnis) unter Verwendung eines Hochscherhomogenisators bei 10000 Upm für 2 Minuten, wodurch eine Ausfockung oder Heterokoagulation der geformten Gelteilchen aus Harz, oder Polymer aus Styrol/Butylacrylat/Acrylsäure 80/20/2 gebildet worden war, was eine einheitliche Dispersion von Feststoffen darstellte, 20% in 80% Wasser, wobei das Gel eine Viskosität von ungefähr 1,2 Pa s (1200 Centipoise) aufwies. Dieses Gel wurde bei Raumtemperatur 24 Stunden gerührt, was zu Aggregaten führte, die dann bei 70ºC 2 Stunden vereinigt wurden. Tonerteilchen von Poly(Styrol/Butylacrylat/Acrylsäure), mit einem durchschnittlichen Volumendurchmesser von 4,3 um (Mikrons) und einer GSD von 1,31, gemessen auf dem Coulter-Counter, wurden erhalten.

Beispiel 2

Ein Polymerlatex wurde durch Emulsionspolymerisation von Styrol/Butylacrylat/Acrylsäure (80/20/2 Teile) in einer Lösung eines nichtionischen/anionischen oberflächenaktiven Stoffs (3%) wie folgt hergestellt. 352 g Styrol, 48 g Butylacrylat, 8 g Acrylsäure und 12 g Dodecanthiol wurden mit 600 ml deionisiertem Wasser gemischt, in dem 9 g Natriumdodecylbenzolsulfonat als anionischer oberflächenaktiver Stoff (NEOGEN R , das 60% aktiven Bestandteil erhält), 8,6 g Polyoxyethylennonylphenylether als nichtionischer oberflächenaktiver Stoff (ANTAROX 897 - 70% aktiv) und 4 g Ammoniumpersulfatinitiator gelöst waren. Die Emulsion wurde dann bei 70ºC 8 Stunden polymerisiert. Das resultierende Latex enthielt 40% Feststoffe, wobei die Feststoffe aus Teilchen von Poly(Styrol-Butylacrylat-Acrylsäure) bestanden; die Tg der trocknen Latexprobe betrug 53,2ºC, gemessen auf einem Dupont DSC; Mw = 20000 und Mn = 6000, bestimmt auf dem Hewlett Packard GPC. Das Zeta potential, gemessen auf dem Pen Kem Inc. Laser Zee Meter betrug -80 Millivolt. Die Teilchengröße des Latex, gemessen auf dem Brookhaven BI-90 Teilchen-Nano-Klassiersieb, betrug 147 nm. Das vorstehende Latex wurde dann für die Tonerherstellung gemäß Beispiel 2 ausgewählt.

Herstellung von Tonerteilchen (2:1 molares Verhältnis des kationischen oberflächenaktiven Stoffs)

60 g des obigen Styrol/Butylacrylat-anionischen Latex wurden mit 1 g des kationischen oberflächenaktiven Stoffs SANIZOL B-50 gemischt, gelöst in 60 ml Wasser (2:1 Verhältnis) unter Verwendung eines Hochscherhomogenisators bei 10000 Upm für 2 Minuten, wodurch eine Ausflockung oder Heterokoagulation der geformten Gelteilchen aus Harz, oder Polymer aus Styrol/Butylacrylat/Acrylsäure 80/20/2 gebildet worden war, was eine einheitliche Dispersion von Feststoffen darstellte, 20% in 80% Wasser, wobei das Gel eine Viskosität von ungefähr 1600 Centipoise aufwies. Diese Mischsung wurde bei Raumtemperatur 24 Stunden gerührt, was zu Aggregaten führte, die dann bei 70ºC 2 Stunden vereinigt wurden. Tonerteilchen von Poly(Styrol/Butylacrylat/Acrylsäure), mit einem durchschnittlichen Volumendurchmesser von 5,8 um (Mikrons) und einer GSD von 1,26 wurden erhalten.

Beispiel III

Ein Polymerlatex wurde durch Emulsionspolymerisation von Styrol/Butylacrylat/Acrylsäure (80/2012 Teile) in einer Lösung eines nichtionischen/anionischen oberflächenaktiven Stoffs (3%) wie folgt hergestellt. 352 g Styrol, 48 g Butylacrylat, 8 g Acrylsäure und 12 g Dodecanthiol wurden mit 600 ml deionisiertem Wasser gemischt, in dem 9 g Natriumdodecylbenzolsulfonat als anionischer oberflächenaktiver Stoff (NEOGEN R , das 60% aktiven Bestandteil erhält), 8,6 g Polyoxyethylennonylphenylether als nichtionischer oberflächenaktiver Stoff (ANTAROX 897 - 70% aktiv) und 4 g Ammoniumpersulfatinitiator gelöst waren. Die Emulsion wurde dann bei 70ºC 8 Stunden polymerisiert. Das resultierende Latex enthielt 40% Feststoffe, wobei die Feststoffe aus Teilchen von Poly(Styrol-Butylacrylat-Acrylsäure) bestanden; die Tg der trocknen Latexprobe betrug 53,2ºC, gemessen auf einem DuPont DSC; Mw = 20000 und Mn = 6000, bestimmt auf dem Hewlett Packard GPC. Das Zetapotential, gemessen auf dem Pen Kem Inc. Laser Zee Meter, betrug -80 Millivolt. Die Teilchengröße des Latex, gemessen auf dem Brookhaven BI-90 Teilchen-Nano-Klassiersieb, betrug 147 nm. Das vorstehende Latex wurde dann für die Tonerherstellung gemäß Beispiel 3 ausgewählt.

Herstellung von Tonerteilchen (4:1 molares Verhältnis des kationischen oberflächenaktiven Stoffs)

60 g des obigen Styrol/Butylacrylat-anionischen Latex wurden mit 2 g des kationischen oberflächenaktiven Stoffs SANIZOL B-50 gemischt, gelöst in 60 ml Wasser (4:1 Verhältnis) unter Verwendung eines Hoch scherhomogenisators bei 10000 Upm für 2 Minuten, wodurch eine Ausflockung oder Heterokoagulation der geformten Gelteilchen aus Harz, oder Polymer aus Styrol/Butylacrylat/Acrylsäure 80/20/2 gebildet worden war, was eine einheitliche Dispersion von Feststoffen darstellte, 20% in 80% Wasser, wobei das Gel eine Viskosität von ungefähr 2 Pa s (2000 Centipoise) aufwies. Dieses Gel wurde bei Raumtemperatur 24 Stunden gerührt, was zu Aggregaten führte, die dann bei 70ºC 2 Stunden vereinigt wurden. Tonerteilchen von Poly(Styrol/Butylacrylat/Acrylsäure), mit einem durchschnittlichen Volumendurchmesser von 8,8 um (Mikrons) und einer GSD von 1,28 wurden erhalten. Tabelle 1 Wirkung der Konzentration des Flockungsmittels auf die Tonerteilchengröße und die GSD
Wie die Daten in Tabelle 1 andeuten, kann man mit Zunahme des molaren Verhältnisses des kationischen oberflächenaktiven Stoffs, SANIZOL B-50 , der hinzugefügt wird, um die Ausflockung der Latexteilchen zu bewirken, zu dem anionischen oberflächenaktiven Stoff, NEOGEN R , der im Latex vorliegt, von 1:1 auf 4:1, die Größe dertonerteilchen von 4 um (Mikrons) auf ungefähr 9 um (Mikrons) vergrößern.
Die Daten aus der Tabelle 1 wurden in Graph 1 aufgetragen. Die X-Achse zeigt das molare Verhältnis des kationischen oberflächenaktiven Stoffs SANIZOL B-50 , der hinzugefügt wird, um die Ausflockung der Latexteilchen zu bewirken, zu dem anionischen oberflächenaktiven Stoff NEOGEN R , der im Latex vorliegt; die Y-Achse zeigt die Teilchengröße, die auf dem Coulter-Counter Multisizer II gemessen wird.

Graph 1

Wirkung der Konzentration von kationischem zu anionischern oberflächenaktiven Stoff auf die Teilchengröße - endgültige (vereinigte) Teilchengröße
Gefärbte Toner können mit den hier, insbesondere in den Beispielen, angedeuteten Eigenschaften hergestellt werden, indem eine Pigmentdispersion in Wasser (ii) hergestellt wird, wobei das Pigment, wie hier dargestellt, z.B. Ruß sein kann.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Tonerzusammensetzungen mit einer mittleren Volumenteilchengröße von ungefähr 1 bis ungefähr 25 um (Mikrons), wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

(i) Herstellung eines anionisch geladenen, polymeren Latex mit einer Teilchengröße im Submikronbereich durch Emulsionspolymerisation und umfassend Harzteilchen und einen anionischen oberflächenaktiven Stoff;

(ii) Herstellung einer Dispersion in Wasser, wobei die Dispersion gegebenenfalls ein Pigment umfaßt, eine effektive Menge eines kationischen oberflächenaktiven Flockungsmittels und gegebenenfalls ein Ladungskontrollmittel;

(iii) Scheren der Disperion (ii) mit dem Polymerlatex, wodurch eine Ausflockung oder Heterokoagulation der gebildeten Teilchen aus optionalem Pigment, Harz und Ladungskontrollmittel ausgiöst wird, um ein hochvisköses Gel zu bilden, in dem feste Teilchen gleichmäßig verteilt sind;

(iv) Rühren des obigen Gels, bestehend aus Latexteilchen und gegensätzlich geladenen Dispersionsteilchen für eine wirksame Zeitspanne, um elektrostatisch gebundene, relativ stabile Toneraggregate festgelegter Größe mit einer engen Teilchengrößenverteilung zu bilden; und

(v) Erhitzung der elektrostatisch gebundenen, aggregierten Teilchen auf eine Temperatur oberhalb der Harzglasübergangstemperatur (Tg), wodurch die Tonerzusammensetzung bereitgestellt wird, umfassend das Harz, gegebenenfalls das Pigment und gegebenenfalls das Ladungskontrollmittel.

2. Verfahren nach Anspruch 1 wobei die Menge des kationischen oberflächenaktiven Flockungsmittels, das hinzugefügt wird, zwischen ungefähr 0,01 und ungefähr 10 Gew.-% liegt, wodurch eine Tonergröße von ungefähr 3 bis ungefähr 20 um (Mikrons) ermöglicht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin die Größe des Toners nach Aggregation und Vereinigung durch das molare Verhältnis von 0,1:1 bis 5:1 und vorzugsweise 0,5:1 bis 2:1 des kationischen oberflächenaktiven Flockungsmitteis zu dem gegenionischen, anionischen oberflächenaktiven Stoff, der in dem Latex vorliegt, gesteuert wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, worin die Pigmentdispersion in dem kationischen oberflächenaktiven Stoff durch Homogenisierung bei ungefähr 1000 Upm bis ungefähr 10000 Upm bei einer Temperatur von ungefähr 25ºC bis ungefähr 35ºC für eine Dauer von ungefähr 1 Minute bis ungefähr 120 Minuten erreicht wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Pigmentdispersion in dem kationischen oberflächenaktiven Stoff durch eine Ultraschallsonde bei ungefähr 300 Watt bis ungefähr 900 Watt Energie bei ungefähr 5 bis ungefähr 50 MHz Amplitude&sub1; bei einer Temperatur von ungefähr 25 bis ungefähr 55ºC und für eine Dauer von ungefähr 1 Minute bis ungefähr 120 Minuten erreicht wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, worin die Dispersion von (i) durch Mikroverwirbelung in einem Mikroverwirbeler oder in einem Nanojet für eine Dauer von ungefähr 1 Minute bis ungefähr 120 Minuten erreicht wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, wobei der kationische oberflächenaktive Stoff, der als Flockungsmittel hinzugefügt wird, einen Gelviskositätsanstieg von ungefähr 0,002 bis ungefähr 5 Pa s (ungefähr 2 bis ungefähr 5000 Centipoise) erzeugt.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 73 worin die in (1) verwendeten Harzteilchen einen durchschnittlichen Volumendurchmesser von ungefähr 0,01 bis ungefähr 035 um (Mikrons) aufweisen.

9. Verfahren zur Herstellung eines Toners, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

(i) Herstellung von Styrol, Butylacrylat und Acrylsäure in einer Konzentration von ungefähr 20% bis ungefähr 50% durch Emulsionspolymerisation mit einem Ammoniumpersulfat als Initiator in einer Konzentration von 0,5 bis 5% und Dodecanthiol als Kettenübertragungsmittel in einer Konzentration von ungefähr 0,5 bis 5% und in einer Mischung von 1 bis 3% Lösung des nichtionischen oberflächenaktiven Stoffs und 1 bis 3% Lösung des anionischen oberflächenaktiven Stoffs, einem anionischen polymeren Latex mit einer Teilchengröße von ungefähr 0,1 bis ungefähr 3 pm (Mikrons) mit 20 bis 50% Feststoffen des Poly(Styrol-butylacrylat-acrylsäure) in einem Wasser-anionischen/nichtionischen oberflächenaktiven Stoff und mit einer effektiven Ladungsmobilität oder einem Zetapotential von ungefähr -70 bis ungefähr -120 Millivolt;

(ii) Herstellung einer Pigmentdispersion durch Beschallung, Homogenisierung oder Mikroverwirbelung, wobei die Dispersion aus einem Pigment besteht, einer kontrollierten Menge von ungefähr 0,01 bis ungefähr 10 Gew.-% des kationischen oberflächenaktiven Stoffs und gegebenenfalls einem Ladungskontrollmittel;

(iii) Scheren durch einen Hochschermischer oder einen Homogenisator bei 5000 bis 15000 Upm der Pigmentdispersion (ii) mit einem polymeren Latex (i), bestehend aus Harz, einem gegenionischen oberflächenaktiven Stoff mit einer negativen Ladung von -70 bis -120 Millivolt und einer entgegengesetzten Polarität zu der Polarität der Pigmentdispersion, die mit dem kationischen oberflächenaktiven Stoff hergestellt wurde, wodurch eine Ausflockung oder Heterokoagulation der gebildeten Pigmentteilchen, des Harzes und des Ladungskontrollmittels ausgelöst wird, um eine einheitliche Dispersion der Feststoffe zu bilden, bestehend aus einem polymeren Latex von Poly(Styrolco-butylacrylat-co-acrylsäure), Pigment und gegebenenfalls einem Ladungskontrollmittel;

(iv) Rühren bei ungefähr 200 bis 500 Upm für ungefähr 1 bis ungefähr 24 Stunden der obigen, gescherten Mischung der Latexteilchen und der entgegengesetzt geladenen Pigmentteilchen, um elektrostatisch gebundene, relativ stabile Toneraggregate festgelegter Größe zu bilden, um den Coulter-Counter-Messungen zu widerstehen, mit einer engen Teilchengrößeverteilung oder GSD von ungefähr 1,16 bis ungefähr 1,26, bestimmt durch den Coulter- Counter;

(v) Erhitzung der statisch gebundenen, aggregierten Teilchen auf eine Temperatur von ungefähr 5 bis ungefähr 50ºC oberhalb der Tg des Harzes im Bereich von ungefähr 50ºC bis ungefähr 80ºC und vorzugsweise im Bereich von ungefähr 52ºC bis ungefähr 65ºC, um einen Toner bereitzustellen, bestehend aus dem Harz, dem Pigment und gegebenenfalls einem Ladungskontrollmittel; und gegebenenfalls

(vi) Abtrennung des Toners durch Filtration; und

(vii) Trocknen des Toners.

10. Verfahren für die Herstellung von Tonern mit Teilchengrößen von ungefähr 1 bis ungefähr 25 um (Mikrons) im durchschnittlichen Volumendurchmesser, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

(i) Herstellung eines anionisch geladenen polymeren Latex mit einer Teilchengröße im Submikronbereich durch Emulsionspolymerisation, wobei die Größe zwischen 30 nm und ungefähr 700 nm liegt und mit einer effektiven Ladungsmobilität oder einem Zetapotential von ungefähr -70 bis ungefähr -120 Millivolt und wobei das Latex aus Harz und einem anionischen oberflächenaktiven Stoff besteht;

(ii) Herstellung einer Pigmentdispersion, wobei die Dispersion aus einem Pigment, einer kontrollierten effektiven Menge von ungefähr 1 bis ungefähr 10 Gew.-% des kationischen oberflächenaktiven Stoffs und gegebenenfalls einem Ladungskontrollmittel besteht;

(iii) Scheren der Pigmentdispersion (ii) mit dem Polymerlatex (i), wodurch eine Ausflockung oder Heterokoagulation der gebildeten Pigmentteilchen, des Harzes und gegebenenfalls des Ladungskontrollmittels ausgelöst wird, um eine gleichmäßige Dispersion der Feststoffe zu bilden, bestehend aus Harz, Pigment und gegebenenfalls dem Ladungskontrollmittel;

(iv) Rühren bei ungefähr 200 bis ungefähr 500 Upm für ungefähr 1 bis ungefähr 24 Stunden der obigen gescherten Mischung der Latexteilchen und der entgegengesetzt geladenen Pigmenteilchen, um elektrostatisch gebundene, relativ stabile Toneraggregate festgelegter Größe zu bilden, wie bestimmt durch Coulter-Counter-Messungen, mit einer engen Teilchengrößenverteilung oder GSD von ungefähr 1,16 bis ungefähr 1,26;

(v) Erhitzung der statisch gebundenen, aggregierten Teilchen bei einer Temperatur von ungefähr 5 bis ungefähr 50ºC oberhalb der Tg des Harzes bei Temperaturen von 60ºC bis 95ºC, um eine Tonerzusammensetzung bereitzustellen, bestehend aus Harz, Pigment und gegebenenfalls einem Ladungskontrollmittel; und gegebenenfalls

(vi) Abtrennung der Tonerteilchen; und

(vii) Trocknen der Tonerteilchen