DE69918378T2

DE69918378T2 - Tonerzusammensetzung, Herstellungsverfahren und Entwickler

Info

Publication number: DE69918378T2
Application number: DE69918378T
Authority: DE
Inventors: Roger N. Rochester Ciccarelli; Denis R. Fairport Bayley; James R. Burlington Combes; Thomas R. Webster Pickering; Jacques C. Amherst Bertrand
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1998-08-11
Filing date: 1999-08-09
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2019-08-10
Also published as: CA2279162C; US6190815B1; US6312861B1; DE69918378D1; CA2279162A1; EP0980030A1; BR9903578B1; JP2000066443A; EP0980030B1; BR9903578A

Description

Anhängige Patentanmeldungen
Die anhängige US Patentanmeldung mit der Serien-Nr. (noch keine Anmeldenummer zugeteilt; Zeichen des Anmelders D/97363), die am gleichen Tag wie diese Patentanmeldung eingereicht wurde und deren Offenbarung Bestandteil dieser Anmeldung ist, beschreibt einen Toner, umfassend ein Harz, einen färbenden Bestandteil und ein beschichtetes Siliciumoxid, wobei die Beschichtung unter Verwendung eines Alkylsilans hergestellt wurde; und die anhängige US Patentanmeldung mit der Serien-Nr. (noch keine Anmeldenummer zugeteilt; Zeichen des Anmelders D/97370), die am gleichen Tag wie diese Patentanmeldung eingereicht wurde und deren Offenbarung Bestandteil dieser Anmeldung ist, beschreibt einen Toner mit einem beschichteten Siliciumoxid mit z. B. bestimmten BET-Eigenschaften.
Die Bestandteile und Verfahren der anhängigen Patentanmeldungen, wie z. B. die Beschichtung mit einem Alkylsilan, können in bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet bzw. angewandt werden.
Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Toner- und Entwicklerzusammensetzungen, und genauer gesagt positiv oder negativ geladene Tonerzusammensetzungen oder Tonerteilchen mit Oberflächenadditiven auf der Basis von beschichtetem Siliciumoxid. Die beschichteten Siliciumoxide sind von Carbosil erhältlich und haben bevorzugt eine primäre Teilchengröße im Bereich von 25 nm bis 55 nm und eine Aggregatgröße im Bereich von 225 nm bis 400 nm. Die Toner entsprechend der vorliegenden Erfindung zeichnen sich durch verschiedene Vorteile aus; sie weisen z. B. hervorragend stabile triboelektrische Ladeeigenschaften auf, sind im Wesentlichen feuchtigkeitsunempfindlich, insbesondere bei Feuchtigkeiten von 20 bis 80 Gew.-%, zeichnen sich durch hervorragende Fließeigenschaften aus, weisen akzeptable triboelektrische Ladungswerte auf, z. B. im Bereich von 15 bis 55 Mikrocoulomb pro Gramm, bestimmt z. B. unter Verwendung eines Fara daykäfigs, und ermöglichen die Erzeugung von Bildern mit einer hervorragenden Auflösung und einer hervorragenden Farbintensität. Die zuvor beschriebenen Tonerzusammensetzungen können färbende Bestandteile, wie z. B. Farbstoffe oder Pigmente, umfassend z. B. Ruß, Magnetite oder Gemische davon, oder cyanfarbene, magentafarbene, gelbe, blaue, grüne, rote oder braune Bestandteile oder Gemische davon, enthalten, so dass schwarze und/oder gefärbte Bilder erhalten werden, und in bestimmten Ausführungsformen kann der Toner für die Zweikomponentenentwicklung oder für die Einkomponentenentwicklung, wobei kein Träger oder keine Trägerteilchen verwendet werden, verwendet werden.
Die Toner- und Entwicklerzusammensetzungen entsprechend der vorliegenden Erfindung können bei der elektrophotographischen und insbesondere bei der xerographischen Bild- und Druckerzeugung, umfassend Farb- und Digitalprozesse unter Verwendung von Multisystemapparaturen und -maschinen, verwendet werden.
Stand der Technik
Tonerzusammensetzungen mit bestimmten Oberflächenadditiven, umfassend bestimmte Siliciumoxide, sind bekannt. Beispiele für diese Additive umfassen kolloidale Siliciumoxide, wie z. B. bestimmte AEROSIL Produkte, wie z. B. R972^®, erhältlich von Degussa, Metallsalze und Metallsalze von Fettsäuren, umfassend Zinkstearat, Aluminiumoxide, Ceroxide und Gemische davon, wobei diese Additive gewöhnlich in einer Menge im Bereich von etwa 1 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% und bevorzugt in einer Menge im Bereich von etwa 1 Gew.-% bis etwa 3 Gew.-% verwendet werden. Einige der zuvor genannten Additive werden in den US Patenten Nr. 3590000 und Nr. 3900588 beschrieben, deren Offenbarung Bestandteil dieser Anmeldung ist. Es sind ebenfalls Toner bekannt, die ein Gemisch aus Hexamethyldisilazan (HMDZ) und APTES, ein Aminopropyltriethoxysilan, enthalten.
Tonerzusammensetzungen, die ladungsverstärkende Additive enthalten, welche dem Tonerharz eine positive Ladung verleihen, sind ebenfalls bekannt. Im US Patent Nr. 3893935 wird z. B. die Verwendung von quaternären Ammoniumsalzen als Ladungskontrollmittel für elektrostatische Tonerzusammensetzungen beschrieben. In dem US Patent Nr. 4221856 werden elektrophotographische Toner beschrieben, die ein Harz der angegebenen Formel enthalten, das mit quaternären Ammoniumverbindungen kompatibel ist, wobei in der Formel mindestens zwei der Gruppen R Kohlenwasserstoffgruppen mit 8 bis etwa 22 Kohlenstoffatomen sind und jede andere Gruppe R ist Wasserstoff oder eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis etwa 8 Kohlenstoffatomen, und A ist ein Anion, wie z. B. ein Sulfation, ein Sulfonation, ein Nitration, ein Boration, ein Chloration oder ein Halogenidion, wie z. B. ein Iodidion, ein Chloridion oder ein Bromidion, siehe die Zusammenfassung und die Offenbarung, insbesondere die Offenbarung in Spalte 3; und eine ähnliche Lehre wird im US Patent Nr. 4312933 angegeben, das aus einer Teilanmeldung des US Patents Nr. 4291111 hervorgegangen ist; und eine ähnliche Lehre wird im US Patent Nr. 4291112 angegeben, wobei A ein Anion ist, umfassend z. B. ein Sulfation, ein Sulfonation, ein Nitration, ein Boration, ein Chloration oder ein Halogenidion. Im US Patent Nr. 2986521 werden Umkehrentwicklerzusammensetzungen beschrieben, umfassend Tonerharzteilchen, die mit feinem kolloidalen Siliciumoxid beschichtet sind. Entsprechend der Offenbarung in diesem Patent wird die Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern auf negativ geladenen Oberflächen durchgeführt, indem eine Entwicklerzusammensetzung mit einer positiven triboelektrischen Ladung bezüglich des kolloidalen Siliciumoxids verwendet wird.
Im US Patent Nr. 4338390, dessen Offenbarung Bestandteil dieser Anmeldung ist, werden Entwicklerzusammensetzungen beschrieben, die organische Sulfate und Sulfonate als ladungsverstärkende Additive enthalten, wobei die Additive der Tonerzusammensetzung eine positive Ladung verleihen. Im US Patent Nr. 4298672, dessen Offenbarung Bestandteil dieser Anmeldung ist, werden positiv geladene Tonerzusammensetzungen mit Harzteilchen und Pigmentteilchen beschrieben, die Alkylpyridiniumverbindungen als ladungsverstärkende Additive enthalten. Beispiele für andere Veröffentlichungen, die positiv geladene Tonerzusammensetzungen mit Ladungskontrolladditiven beschreiben, umfassen die US Patente Nr. 3944493, Nr. 4007293, Nr. 4079014, Nr. 4394430 und Nr. 4560635, welche einen Toner mit Distearyldimethylammoniummethylsulfat, das als Ladungsadditiv verwendet wird, beschreiben.
Tonerzusammensetzungen mit Additiven, welche eine negative Ladung verstärken, sind ebenfalls bekannt, siehe z. B. die US Patente Nr. 4411974 und Nr. 4206064, deren Offenbarung Bestandteil dieser Anmeldung ist. Das '974er Patent beschreibt negativ geladene Tonerzusammensetzungen, umfassend Harzteilchen, Pigmentteilchen und ortho- Halogenphenylcarbonsäuren, die als ladungsverstärkende Additive verwendet werden. Das '064er Patent beschreibt Tonerzusammensetzungen mit Chrom-, Cobalt- und Nickelkomplexen von Salicylsäure, die als Additive zum Verstärken der negativen Ladung verwendet werden.
Im US Patent Nr. 4404271 wird ein Toner beschrieben, der z. B. einen Metallkomplex enthält, dargestellt durch die in Spalte 2 angegebene Formel, worin ME Chrom, Cobalt oder Eisen sein kann. Beispiele für andere Veröffentlichungen, die verschiedene Metall enthaltende Azofarbstoffstrukturen beschreiben, wobei das Metall Chrom oder Cobalt sein kann, umfassen die US Patente Nr. 2891939, Nr. 2871233, Nr. 2891938, Nr. 2933489, Nr. 4053462 und Nr. 4314937. Im US Patent Nr. 4433040, dessen Offenbarung Bestandteil dieser Anmeldung ist, werden Tonerzusammensetzungen mit Chrom- und Cobaltkomplexen von Azofarbstoffen beschrieben, die als Additive zum Verstärken der negativen Ladung verwendet werden. Diese und andere ladungsverstärkenden Additive, wie z. B. die Additive, die in den US Patenten Nr. 5304449, Nr. 4904762 und Nr. 5223368 beschrieben werden, deren Offenbarung Bestandteil dieser Anmeldung ist, können in bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Die Veröffentlichungen EP-A-592018, EP-A-716350 und EP-A-609770 beschreiben ebenfalls Siliciumoxidteilchen für einen Toner, die mit einer Silanverbindung und/oder mit einem Siliconpolymer beschichtet wurden.
Zusammenfassung der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen:
Die Erfindung betrifft Toner- und Entwicklerzusammensetzungen mit einem Gemisch aus bestimmten Oberflächenadditiven, wobei sich die Toner durch eine Vielzahl von Vorteilen auszeichnen.
Die Erfindung betrifft ebenfalls negativ geladene Tonerzusammensetzungen, die bei der Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern, umfassend Farbbilder, verwendet werden können.
Die Erfindung betrifft ebenfalls negativ geladene Tonerzusammensetzungen, die bei der Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern, umfassend Vollprozess-Farbbilder, verwendet werden können.
Die Erfindung betrifft ebenfalls Oberflächenadditive für Toner, die ein schnelles Vermischen des Toners ermöglichen, bestimmt mit einem Ladungsspektrographen.
Die Erfindung betrifft ebenfalls Oberflächenadditive auf der Basis von beschichtetem Siliciumoxid, die eine unimodale Tonerladungsverteilung ermöglichen, bestimmt mit einem Ladungsspektrographen.
Die Erfindung betrifft ebenfalls bestimmte Oberflächenadditive, die eine unimodale Ladungsverteilung beim Vermischen von zusätzlich zugemischtem Toner mit bereits vorhandenem Toner ermöglichen, bestimmt mit einem Ladungsspektrographen.
Die Erfindung betrifft ebenfalls Toner- und Entwicklerzusammensetzungen mit einem Gemisch aus bestimmten Oberflächenadditiven, die sich durch hervorragend stabile triboelektrische Ladeeigenschaften, z. B. durch triboelektrische Ladungswerte im Bereich von 15 bis 60 Mikrocoulomb pro Gramm und bevorzugt im Bereich von 25 bis 40 Mikrocoulomb pro Gramm, auszeichnen; Toner- und Entwicklerzusammensetzungen mit Additiven auf der Basis beschichteter Siliciumoxide, die feuchtigkeitsunempfindlich sind, insbesondere bei relativen Feuchtigkeiten von 20 bis 80 Gew.-% bei Temperaturen im Bereich von 15,5 bis 26,6°C (60 bis 80°F), bestimmt in einer Testvorrichtung zur Bestimmung der Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit; Toner- und Entwicklerzusammensetzungen mit einem Gemisch aus bestimmten Oberflächenadditiven, welche negativ geladene Tonerzusammensetzungen mit gewünschten Mischeigenschaften im Bereich von 1 Sekunde bis 60 Sekunden, bevorzugt von weniger als 30 Sekunden ermöglichen, bestimmt mit einem Ladungsspektrographen; Tonerzusammensetzungen mit einem Gemisch aus bestimmten Oberflächenadditiven, die z. B. ein Fixieren bei niedriger Temperatur ermöglichen, was die Erzeugung von hochwertigen schwarzen Bildern oder Farbbildern ermöglicht; sowie die Herstellung von Tonern mit einem Gemisch aus Oberflächenadditiven auf der Basis beschichteter Siliciumoxide, welche die Entwicklung von Bildern in elektrophotographischen Bilderzeugungsapparaturen ermöglichen, wobei die Bilder im Wesentlichen keine Hintergrundverschmutzung aufweisen, im Wesentlichen beständig gegenüber Schmutz sind und folglich eine hervorragende Auflösung aufweisen, und wobei die Tonerzusammensetzungen in Hochgeschwindigkeitsvorrichtungen für die elektrophotographische Reproduktion verwendet werden können, in denen mehr als 60 Kopien pro Minute und bevorzugt 60 bis 100 Kopien pro Minute hergestellt werden können.
Die Erfindung betrifft ebenfalls positiv geladene Tonerzusammensetzungen, die bei der Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern, umfassend Farbbilder, verwendet werden können.
Die Erfindung betrifft ebenfalls positiv geladene Tonerzusammensetzungen, die gegenüber Feuchtigkeit, z. B. gegenüber relativen Feuchtigkeiten von 20 bis 80 Gew.-% bei Temperaturen im Bereich von 15,5 bis 26,6°C (60 bis 80°F), bestimmt in einer Testvorrichtung zur Bestimmung der Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit, unempfindlich sind, die sich durch gewünschte Mischeigenschaften im Bereich von 5 Sekunden bis 60 Sekunden, bevorzugt von weniger als 15 Sekunden und besonders bevorzugt im Bereich von 1 Sekunde bis 14 Sekunden auszeichnen, bestimmt mit einem Ladungsspektrographen, und die sich durch hervorragend stabile triboelektrische Ladeeigenschaften, z. B. durch triboelektrische Ladungswerte im Bereich von 20 bis 50 Mikrocoulomb pro Gramm, auszeichnen.
Die Erfindung betrifft ebenfalls die Herstellung von Tonern, welche die Entwicklung von Bildern in elektrophotographischen Bilderzeugungsapparaturen ermöglichen, wobei die Bilder im Wesentlichen keine Hintergrundverschmutzung aufweisen, im Wesentlichen beständig gegenüber Schmutz sind und folglich eine hervorragende Auflösung aufweisen, und wobei die Tonerzusammensetzungen in Hochgeschwindigkeitsvorrichtungen für die elektrophotographische Reproduktion verwendet werden können, in denen mehr als 70 Kopien pro Minute hergestellt werden können.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Toner, umfassend ein Harz, einen färbenden Bestandteil und beschichtete Siliciumoxidteilchen, wobei die Siliciumoxidteilchen eine primäre Teilchengröße im Bereich von 25 nm bis 55 nm und eine Aggregatgröße im Bereich von 225 nm bis 400 nm haben und wobei die Beschichtung unter Verwendung eines Gemisches aus einem Alkylsilan und einem Aminoalkylsilan hergestellt wurde; einen Entwickler, der diesen Toner umfasst; sowie ein Verfahren zur Herstellung des Toners gemäß Patentanspruch 9. Ausführungsformen der Erfindung umfassen einen Toner, wobei die Beschichtung unter Verwendung eines Gemisches, umfassend 10 Gew.-% bis 25 Gew.-% eines Alkylalkoxysilans und 0,10 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% eines Aminoalkylalkoxysilans, hergestellt wurde; einen Toner, wobei der Toner weiterhin Oberflächenadditive umfasst, ausgewählt aus Metalloxiden, Metallsalzen, Metallsalzen von Fettsäuren und Gemischen davon; einen Toner, wobei der Toner weiterhin Oberflächenadditive umfasst, ausgewählt aus Titanoxid, Metallsalzen von Fettsäuren und Gemischen davon; einen Toner, wobei das Harz ein Polyester ist; einen Toner, wobei das Harz ein Polyester ist, erhalten bei der Kondensation von propoxyliertem Bisphenol A und einer Dicarbonsäure; einen Toner, wobei das Harz ein Gemisch aus einem Polyester, erhalten bei der Kondensation von propoxyliertem Bisphenol A und Fumarsäure, und einem gelhaltigen Polyester, erhalten bei der Kondensation von propoxyliertem Bisphenol A und Fumarsäure, umfasst; einen Toner, wobei der färbende Bestandteil Ruß, ein cyanfarbenes Material, ein magentafarbenes Material, ein gelbes Material, ein rotes Material, ein orangefarbenes Material, ein grünes Material, ein violettes Material oder ein Gemisch davon ist; einen Toner, wobei das Siliciumoxid mit einem Gemisch aus einem Decylsilan und einem Aminopropylsilan beschichtet wurde; einen Toner, wobei die Alkylgruppe 1 bis 25 Kohlenstoffatome umfasst; einen Toner, wobei die Alkylgruppe eine Butylgruppe, eine Hexylgruppe, eine Octylgruppe, eine Decylgruppe, eine Dodecylgruppe oder Stearylgruppe ist; einen Toner, wobei das Siliciumoxid mit einem Polymergemisch aus (1) einem Alkylsilan und (2) einem Aminoalkylsilan beschichtet wurde; einen Toner, wobei das Titanoxid oder Titandioxid mit einem Alkylsilan beschichtet wurde; einen Toner, wobei das Titanoxid mit einem Decylsilan beschichtet wurde; einen Toner, wobei das Siliciumoxid mit einem Gemisch, umfassend 10 Gew.-% bis 25 Gew.-% eines Alkyltrialkoxysilans und 0,10 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% eines Aminoalkyltrialkoxysilans, beschichtet wurde; einen Toner, wobei die Alkylgruppe 1 bis 25 Kohlenstoffatome umfasst; einen Toner, wobei das Alkyltrialkoxysilan und das Aminoalkyltrialkoxysilan gleichzeitig oder nacheinander aufgebracht wurden; einen Toner, wobei das Siliciumoxid mit einem Gemisch, umfassend 5 bis 15 Gew.-% eines Decyltrialkoxysilans und 0,15 Gew.-% bis 0,50 Gew.-% eines Aminoalkyltrialkoxysilans, beschichtet wurde; einen Toner, wobei die Siliciumoxidteilchen eine primäre Teilchengröße im Bereich von 25 nm bis 55 nm haben und wobei die Beschichtung auf einem Kern aus Siliciumdioxid aufgebracht ist; einen Toner, wobei der färbende Bestandteil ein Pigment oder ein Farbstoff ist und wobei das Alkylsilan ein Alkylalkoxysilan ist; einen Toner, wobei das Siliciumoxid eine primäre Teilchengröße im Bereich von 30 nm bis 40 nm hat oder wobei das Siliciumoxid eine Aggregatgröße im Bereich von 300 nm bis 375 nm hat, oder wobei das Siliciumoxid eine primäre Teilchengröße im Bereich von 25 nm bis 55 nm hat oder wobei das Siliciumoxid eine Aggregatgröße im Bereich von 200 nm bis 275 nm hat; einen Toner, wobei das beschichtete Siliciumoxid in einer Menge im Bereich von 1 Gew.-% bis 10 Gew.-% vorliegt; einen Toner, wobei das beschichtete Siliciumoxid in einer Menge im Bereich von 4 Gew.-% bis 10 Gew.-% vorliegt; einen Toner, wobei das Titanoxid in einer Menge im Bereich von 1 Gew.-% bis 5 Gew.-% vorliegt, oder wobei das Titanoxid in einer Menge im Bereich von 1,5 Gew.-% bis 3,5 Gew.-% vorliegt; einen Toner, wobei das Metallsalz Zinkstearat ist und in einer Menge im Bereich von 0,10 Gew.-% bis 0,60 Gew.-% vorliegt; einen Toner mit einer triboelektrischen Ladung im Bereich von 15 bis 55, oder mit einer triboelektrischen Ladung im Bereich von 25 bis 40; einen Toner, wobei das Harz in einer Menge im Bereich von 85 Gew.-% bis 99 Gew.-% vorliegt und wobei der färbende Bestandteil in einer Menge im Bereich von 15 Gew.-% bis 1 Gew.-% vorliegt; einen Toner mit einer unimodalen Ladungsverteilung, bestimmt mit einem Ladungsspektrographen; einen Toner, weiterhin umfassend ein Ladungsadditiv, ein Wachs oder Gemische davon; ein Verfahren, wobei die Beschichtung aus einem Gemisch aus einem Alkyloxysilan und einem Aminoalkylalkoxysilan hergestellt wird; einen Toner, wobei die Beschichtung des Siliciumoxids ein Polymer ist und wobei die Beschichtung auf einem Kern aus Siliciumdioxid aufgebracht ist; einen Toner, wobei die Beschichtung des Siliciumoxids durch die folgende Formel dargestellt wird
worin a ein sich wiederholendes Segment der folgenden Formel bedeutet
und wobei die Beschichtung gegebenenfalls vernetzt sein kann; oder worin a ausgewählt ist aus dem zuvor beschriebenen sich wiederholenden Segment und einer Hydroxygruppe; oder worin a ausgewählt ist aus dem zuvor beschriebenen sich wiederholenden Segment und einer Alkoxygruppe; oder worin a ausgewählt ist aus dem zuvor beschriebenen sich wiederholenden Segment und einer Hydroxygruppe und einer Alkoxygruppe; b ist eine Alkylgruppe mit z. B. 1 bis 25 Kohlenstoffatomen und bevorzugt mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen, und x ist die Anzahl an Segmenten und ist z. B. eine Zahl im Bereich von 1 bis 1000 und bevorzugt eine Zahl im Bereich von 25 bis 500, und c ist eine Aminoalkylgruppe, wobei die Alkylgruppe z. B. etwa 1 bis 25 Kohlenstoffatome enthält, und c ist bevorzugt eine Aminopropylgruppe; einen Toner, wobei die Beschichtung aus einem Polymergemisch aus einem Decylsilan und einem Aminopropylsilan hergestellt wurde; und Toner, umfassend ein Bindemittel, wie z. B. Harzteilchen, einen färbenden Bestandteil und Oberflächenadditive, umfassend ein Gemisch aus bestimmten Siliciumoxiden, Metalloxiden, wie z. B. Titanoxiden, insbesondere Titandioxiden, und bestimmten Mitteln zum Einstellen der Leitfähigkeit, wie z. B. Metallsalze von Fettsäuren, wie z. B. Zinkstearat; und Tonerzusammensetzungen, umfassend ein Bindemittel, einen färbenden Bestandteil, gegebenenfalls Additive, wie z. B. Additive zum Steuern der Ladung, gegebenenfalls Oberflächenadditive, wie z. B. bestimmte Titanoxide, und Mittel zum Einstellen der Leitfähigkeit, wie z. B. Zinkstearat, und ein Oberflächenadditiv, umfassend ein Siliciumoxid, beschichtet unter Verwendung eines Gemisches aus Alkylsilanen, wie z. B. einem Decylsilan und einem Aminopropylsilan, die jeweils in geeigneten Mengen als Gemisch zur Herstellung der Beschichtung des Siliciumoxids verwendet werden können. Die Menge an Alkylsilan, wie z. B. einem Decylsilan, bezogen auf das Gewicht des Siliciumoxids, liegt z. B. im Bereich von 5 Gew.-% bis 25 Gew.-% und bevorzugt z. B. im Bereich von 10 bis 20 Gew.-%, und die Menge an Aminoalkylsilan, wie z. B. einem Aminopropylsilan, liegt z. B. im Bereich von 0,05 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% oder im Bereich von 0,05 bis etwa 3 Gew.-%. Es können z. B. 100 g Siliciumoxid mit 15 g Decyltrimethoxysilan und 0,50 g Aminopropyltriethoxysilan vermischt werden, entweder gleichzeitig oder nacheinander. Das erhaltene Siliciumoxid kann dann mit dem Decyltrimethoxysilan und dem Aminopropyltriethoxysilan umgesetzt werden, um die Beschichtung auf der Oberfläche des Siliciumoxids zu bilden. Diese beschichteten Siliciumoxidteilchen können dann z. B. in einer Menge im Bereich von 0,50 Gew.-% bis 10 Gew.-% und bevorzugt in einer Menge im Bereich von 2,0 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% auf der Oberfläche des Toners aufgebracht werden. Der Toner kann ebenfalls bekannte Oberflächenadditive umfassen, wie z. B. bestimmte unbeschichtete oder beschichtete Metalloxide, wie z. B. Titanoxidteilchen, die in geeigneten Mengen, z. B. in einer Menge im Bereich von 0,50 Gew.-% bis 10 Gew.-% und bevorzugt in einer Menge im Bereich von 1,5 Gew.-% bis 4 Gew.-%, vorliegen, wobei das Titanoxid unter Verwendung von 5 Gew.-% bis 15 Gew.-% Decyltriethoxysilan oder eines anderen Decyltrialkoxysilans beschichtet wurde. Der Toner kann ebenfalls andere Oberflächenadditive umfassen, wie z. B. Mittel zum Einstellen der Leitfähigkeit, wie z. B. Metallsalze von Fettsäuren, wie z. B. Zinkstearat, in einer Menge von z. B. 0,05 Gew.-% bis 0,60 Gew.-%. Das beschichtete Siliciumoxid und die wahlweise verwendeten Additive auf der Basis von Titanoxid haben bevorzugt eine primäre Teilchengröße im Bereich von 20 nm bis 400 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 25 nm bis 55 nm.
Die Beschichtung wird unter Verwendung eines Alkylalkoxysilans und eines Aminoalkylalkoxysilans hergestellt, genauer gesagt unter Verwendung eines Reaktionsgemisches aus Siliciumoxid, wie z. B. Siliciumdioxidkernen, einem Alkylalkoxysilan, wie z. B. Decyltrimethoxysilan, und einem Aminoalkoxysilan, wie z. B. einem Aminopropylalkoxysilan. Bei der Umsetzung wird ein Überzug bzw. eine Beschichtung auf den Siliciumoxidkernen erhalten, die gegebenenfalls restliche Alkoxygruppen und/oder Hydroxygruppen umfassen kann. Die Beschichtung ist bevorzugt ein vernetzter polymerer Überzug, erhalten unter Verwendung eines Gemisches aus dem Alkylsilan und dem Aminoalkylsilan, dargestellt durch die folgende Formel
worin a ein sich wiederholendes Segment ist, bevorzugt ein Segment der Formel
und wobei die Beschichtung gegebenenfalls vernetzt sein kann; oder worin a ausgewählt ist aus dem zuvor beschriebenen sich wiederholenden Segment und einer Hydroxygruppe; oder worin a ausgewählt ist aus dem zuvor beschriebenen sich wiederholenden Segment und einer Alkoxygruppe; oder worin a ausgewählt ist aus dem zuvor beschriebenen sich wiederholenden Segment und einer Hydroxygruppe und einer Alkoxygruppe; b ist eine Alkylgruppe mit z. B. 1 bis 25 Kohlenstoffatomen und bevorzugt mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen, und x ist die Anzahl an Segmenten und ist z. B. eine Zahl im Bereich von 1 bis 1000 und bevorzugt eine Zahl im Bereich von 25 bis 500, und c ist bevorzugt eine Aminoalkylgruppe, wobei die Alkylgruppe z. B. 1 bis 25 Kohlenstoffatome enthält, und c ist bevorzugt eine Aminopropylgruppe, und b ist bevorzugt eine Decylgruppe. Das Oberflächenadditiv auf der Basis von Titandioxid kann durch eine ähnliche Formel dargestellt werden, mit der Ausnahme, dass Si durch Ti ersetzt ist.
Die Tonerzusammensetzungen entsprechend der vorliegenden Erfindung können durch Vermischen und Erwärmen der Harzteilchen, wie z. B. Styrolpolymere, Polyester und ähnliche thermoplastische Harze, gefärbter Wachse, insbesondere Wachse mit einem geringen Molekulargewicht, und der ladungsverstärkenden Additive oder Gemischen von Ladungsadditiven in einer Tonerextrusionsvorrichtung, wie z. B. in der Vorrichtung ZSK53, erhältlich von Werner Pfleiderer, und Entfernen der erhaltenen Tonerzusammensetzung aus der Vorrichtung erhalten werden. Nach dem Abkühlen wird die Tonerzusammensetzung gemahlen, wobei z. B. die Vorrichtung Sturtevant Micronizer verwendet werden kann, wobei Tonerteilchen mit einem mittleren Volumendurchmesser von weniger als etwa 25 μm (Mikron) und bevorzugt mit einem mittleren Volumendurchmesser im Bereich von 8 bis 12 μm (Mikron), bestimmt mit der Vorrichtung Coulter Counter, erhalten werden. Danach können die Tonerzusammensetzungen klassiert werden, wobei z. B. die Vorrichtung Donaldson Model B Classifier verwendet werden kann, um feine Tonerteilchen, d. h. Tonerteilchen mit einem mittleren Volumendurchmesser von weniger als etwa 4 μm (Mikron), zu entfernen. Danach werden das beschichtete Siliciumoxid und andere Additive durch Mischen zugegeben, wobei der Toner erhalten wird.
Beispiele für geeignete Tonerbindemittel umfassen Tonerharze, insbesondere Polyester, thermoplastische Harze, Polyolefine, Styrolacrylate, wie z. B. PSB-2700, erhältlich von Hercules-Sanyo Inc., bevorzugt in einer Menge von 57 Gew.-%, Styrolmethacrylat, Styrolbutadiene, vernetzte Styrolpolymere, Epoxyharze, Polyurethane, Vinylharze, umfassend Homopolymere und Copolymere aus zwei oder mehr Vinylmonomeren; und polymere Veresterungsprodukte von Dicarbonsäuren und Diolen, umfassend Diphenole. Beispiele für die Vinylmonomere umfassen Styrol, p-Chlorstyrol, ungesättigte Monoolefine, wie z. B. Ethylen, Propylen, Butylen, Isobutylen und dgl.; gesättigte Monoolefine, wie z. B. Vinylacetat, Vinylpropionat oder Vinylbutyrat; Vinylester, wie z. B. Ester von Monocarbonsäuren, umfassend Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, Dodecylacrylat, n-Octylacrylat, Phenylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat und Butylmethacrylat; Acrylnitril, Methacrylnitril, Acrylamid; Gemische davon; und dgl., Styrolbutadiencopolymere mit einem Styrolgehalt im Bereich von 70 bis 95 Gew.-%, siehe die zuvor genannten US Patente, deren Offenbarung Bestandteil dieser Anmeldung ist. Weiterhin können vernetzte Harze, umfassend Polymere, Copolymere, Homopolymere der zuvor genannten Styrolpolymere, verwendet werden.
Beispiele für die Tonerharze umfassen Veresterungsprodukte von Dicarbonsäuren und Diolen, umfassend Diphenole. Diese Harze werden im US Patent Nr. 3590000 beschrie ben, dessen Offenbarung Bestandteil dieser Anmeldung ist. Spezifische Beispiele für andere Tonerharze umfassen Styrol/Methacrylat-Copolymere und Styrol/Butadien-Copolymere; Pliolit-Materialien; Styrolbutadiene, hergestellt mittels Suspensionspolymerisation, siehe US Patent Nr. 4558108, dessen Offenbarung Bestandteil dieser Anmeldung ist; Polyesterharze, erhalten bei der Umsetzung von Eisphenol A und Propylenoxid, gefolgt von der Umsetzung des erhaltenen Produktes mit Fumarsäure, und verzweigte Polyesterharze, erhalten bei der Umsetzung von Dimethylterephthalat, 1,3-Butandiol, 1,2-Propandiol und Pentaerythrit, reaktive extrudierte Harze, insbesondere reaktive extrudierte vernetzte Polyester, beschrieben im US Patent Nr. 5352556, dessen Offenbarung Bestandteil dieser Anmeldung ist, Styrolacrylate und Gemische davon. Es können ebenfalls Wachse mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht M_W im Bereich von 1000 bis 20000, wie z. B. Polyethylen-, Polypropylen- und Paraffinwachse, in die Tonerzusammensetzungen eingebracht werden, die als Trennmittel für die Fixierwalze dienen. Das Harz wird in einer effektiven Menge, z. B. in einer Menge im Bereich von 50 bis 90 Gew.-%, verwendet.
Beispiele für die färbenden Bestandteile umfassen Pigmente, Farbstoffe und Gemische davon, Farbstoffgemische, Pigmentgemische und dgl., die in geeigneten Mengen, z. B. in einer Menge im Bereich von 1 bis 20 Gew.-% und bevorzugt in einer Menge im Bereich von 2 bis 10 Gew.-%, verwendet werden. Spezifische Beispiele für färbende Bestandteile umfassen Ruß, wie z. B. REGAL 330^®; Magnetite, wie z. B. die Mobay-Magnetite MO8029^TM, MO8060^TM; Columbian-Magnetite; MAPICO BLACKS^TM und oberflächlich behandelte Magnetite; die Pfizer-Magnetite CB4799^TM, CB5300^TM, CB5600^TM, MCX6369^TM; Bayer-Magnetite, BAYFERROX 8600^TM, 8610^TM; Northem Pigments-Magnetite, NP-604^TM, NP-608^TM; Magnox-Magnetite TMB-100^TM oder TMB-104^TM; und dgl.; cyanfarbene, magentafarbene, gelbe, rote, grüne, braune oder blaue färbende Bestandteile oder Gemische davon, wie z. B. die spezifischen Phthalocyanine HELIOGEN BLUE L6900^TM, D6840^TM, D7080^TM, D7020^TM, PYLAM OIL BLUE^TM, PYLAM OIL YELLOW^TM, PIGMENT BLUE 1^TM, erhältlich von 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 von Dominion Color Corporation, Ltd., Toronto, Ontario, NOVAPERM YELLOW FGL^TM, HOSTAPERM PINK E^TM von Hoechst, und CINQUASIA MAGENTA^TM, erhältlich von E. I. DuPont de Nemours & Company, und dgl.
Gewöhnliche gefärbte Pigmente und Farbstoffe, die verwendet werden können, umfassen cyanfarbene, magentafarbene und gelbe Pigmente und Farbstoffe und Gemische davon. Beispiele für die magentafarbenen Materialien umfassen z. B. 2,9-dimethyl-substituierte Chinacridon- und Anthrachinonfarbstoffe, aufgeführt im Color Index als CI 60710, CI Dispersed Red 15, Diazofarbstoffe, aufgeführt im Color Index als CI 26050, CI Solvent Red 19, und dgl. Beispiele für die cyanfarbenen Materialien umfassen Kupfertetra(octadecylsulfonamido)phthalocyanin, die x-Kupferphthalocyaninpigmente, aufgeführt im Color Index als CI 74160, CI Pigment Blue, und Anthrathrene Blue, aufgeführt im Color Index als CI 69810, Special Blue X-2137, und dgl.; und Beispiele für die gelben Materialien umfassen Diarylidgelb 3,3-dichlorbenzidenacetoacetanilid, ein Monoazopigment, aufgeführt im Color Index als CI 12700, CI Solvent Yellow 16, ein Nitrophenylaminsulfonamid, aufgeführt im Color Index als Foron Yellow SE/GLN, CI Dispersed Yellow 33 2,5-Dimethoxy-4-sulfonanilidphenylazo-4'-chlor-2,5-dimethoxyacetoacetanilid, und Permanent Yellow FGL, und andere bekannte Farbstoffe, wie z. B. rote, blaue, grüne und dgl. Farbstoffe.
Beispiele für Magnetite umfassen ein Gemisch aus Eisenoxiden (FeO·Fe₂O₃), umfassend das handelsüblich erhältliche Produkt MAPICO BLACK^TM, und die Magnetite können in der Tonerzusammensetzung in einer geeigneten Menge enthalten sein, z. B. in einer Menge im Bereich von 10 Gew.-% bis 75 Gew.-% und bevorzugt in einer Menge im Bereich von 30 Gew.-% bis 55 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung.
Die Tonerzusammensetzungen entsprechend der vorliegenden Erfindung können die beschriebenen Ladungsadditive in einer effektiven Menge enthalten, z. B. in einer Menge im Bereich von 1 bis 19 Gew.-% und bevorzugt in einer Menge im Bereich von 1 bis 3 Gew.-%, sowie Wachse, wie z. B. Polypropylene und Polyethylene, handelsüblich erhältlich von Allied Chemical and Petrolite Corporation, Epolene N-15, handelsüblich erhältlich von Eastman Chemical Products, Inc., Viscol 550-P, ein Polypropylen mit einem geringen gewichtsgemittelten Molekulargewicht, erhältlich von Sanyo Kasei K. K., und dgl. Die handelsüblich erhältlichen Polyethylene haben ein Molekulargewicht im Bereich von 1000 bis 1500, während die handelsüblich erhältlichen Polypropylene höchstwahrscheinlich ein Molekulargewicht im Bereich von 4000 bis 7000 haben. Viele der Polyethylen- und Polypropylenzusammensetzungen, die erfindungsgemäß verwendet wer den können, werden im britischen Patent Nr. 1442835 beschrieben, dessen Offenbarung Bestandteil dieser Anmeldung ist. Das Wachs liegt in den Tonerzusammensetzungen entsprechend der vorliegenden Erfindung in einer geeigneten Menge vor, und gewöhnlich enthalten die Tonerzusammensetzungen diese Wachse in einer Menge im Bereich von 1 Gew.-% bis 15 Gew.-% und bevorzugt in einer Menge im Bereich von 2 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung. Die Toner entsprechend der vorliegenden Erfindung können ebenfalls polymere Alkohole enthalten, wie z. B. die Produkte unter der Bezeichnung UNILIN^®, siehe US Patent Nr. 4883736, dessen Offenbarung Bestandteil dieser Anmeldung ist, wobei die Produkte unter der Bezeichnung UNILIN^® von Petrolite Corporation erhältlich sind.
Die erfindungsgemäßen Entwickler umfassen die beschriebenen Toner, auf deren Oberfläche die Siliciumoxide aufgebracht sind, und Trägerteilchen. Die Entwicklerzusammensetzungen können hergestellt werden, indem die Toner mit bekannten Trägerteilchen vermischt werden, umfassend beschichtete Träger, wie z. B. Träger aus Stahl, Ferrit und dgl., siehe die US Patente Nr. 4937166 und Nr. 4935326, deren Offenbarung Bestandteil dieser Anmeldung ist, z. B. im Bereich von 2 Gew.-% Tonerkonzentration bis 8 Gew.-% Tonerkonzentration. Die Träger können beschichtet sein, z. B. mit den Beschichtungen, die in den US Patenten Nr. 4937166 und Nr. 4935326 beschrieben werden, oder mit anderen bekannten Beschichtungen. Die Beschichtung kann ein Polymer oder ein Polymergemisch umfassen. Die Polymerbeschichtungen bzw. Beschichtungen können Bestandteile zum Einstellen der Leitfähigkeit enthalten, wie z. B. Ruß, z. B. in einer Menge im Bereich von 10 bis 70 Gew.-% und bevorzugt in einer Menge im Bereich von 20 bis 50 Gew.-%. Spezifische Beispiele für Beschichtungen umfassen Fluorkohlenstoffpolymere, Acrylatpolymere, Methacrylatpolymere, Siliconpolymere und dgl.
Die Erfindung betrifft ebenfalls Bilderzeugungsverfahren, bei denen die erfindungsgemäßen Toner verwendet werden; diesbezüglich wird auf die bereits genannten Patente sowie auf die US Patente Nr. 4585884, Nr. 4584253, Nr. 4563408 und Nr. 4265990 verwiesen, deren Offenbarung Bestandteil dieser Anmeldung ist.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen näher beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt. Vergleichsbeispiele sind ebenfalls angegeben.
Beispiel I
Herstellung von beschichtetem Siliciumoxid
200 ml trockener n-Propanol als Lösungsmittel wurden in einen 500 ml Dreihalsrundkolben eingebracht, und dann wurde das Lösungsmittel mit trockenem Stickstoff durchspült, um überschüssigen Sauerstoff zu entfernen. Eine Menge von 10 ml des Lösungsmittels wurde entfernt und in ein kleines Gefäß (Volumen: 2 Dram) gegeben. Eine weitere Menge von 20 ml wurde ebenfalls entfernt und in ein Szintillationsgefäß gegeben. 15 g unbehandeltes hydrophiles SiO₂, TL90, erhältlich von Cab-O-Sil Corp., mit einer primären Teilchengröße von 30 nm, bestimmt entsprechend dem BET-Verfahren, genannt nach Brunauer, Emmett und Teller, einem bekannten technischen Verfahren zur Bestimmung der Oberfläche, aus der unter bestimmten Annahmen z. B. die primäre Teilchengröße berechnet werden kann, und einer Aggregatgröße von etwa 300 nm, bestimmt durch Messung der Brownschen Bewegung, wurden in den Kolben eingebracht und mit einem mechanischen Rührer in dem n-Propanol gerührt, bis das Siliciumoxid feucht war. Während dem Rühren wurde das Gemisch in der inerten Atmosphäre gehalten. Einige Tropfen Diethylamin wurden zu den 10 ml Lösungsmittel, die entfernt worden waren, gegeben, und das erhaltene Gemisch wurde in den 500 ml Kolben gegeben. Das Gemisch wurde dann etwa 1 Stunde lang gerührt. Zu den 20 ml Lösungsmittel in dem Szintillationsgefäß wurden 2,25 g Decyltrimethoxysilan und 0,06 g Aminopropyltriethoxysilan gegeben. Dieses Gemisch wurde in den 500 ml Kolben gegeben, der das SiO₂ enthielt, nachdem die zuvor beschriebenen 1-stündige Vorbehandlung beendet worden war. Dann wurde ein Heizmantel angebracht, und das Gemisch wurde unter Rühren und unter einer inerten Atmosphäre unter Rückfluss erwärmt. Das Gemisch wurde etwa 5 Stunden lang erwärmt und dann auf Raumtemperatur (etwa 25°C) abgekühlt. Das Gemisch wurde dann in einen tropfenförmigen Kolben gegeben, der Kolben wurde an einem Rotationsverdampfer angebracht, und das Lösungsmittel wurde unter Erwärmen bei Unterdruck abgezogen. Dann wurde der Kolben in einen Vakuumofen eingebracht, und der Rückstand wurde über Nacht (etwa 18 Stunden lang) im Vakuum bei einer Temperatur von 40°C vollständig getrocknet. Die erhaltenen Siliciumoxidteilchen, die mit Decylsilan/Aminopropylsilan beschichtet worden waren, wurden in einer Reibschale mit einem Pistill zerrieben, wobei Teilchen mit einer primären Teilchengröße von 30 nm, be stimmt mit dem BET-Verfahren, und einer Aggregatgröße von 300 nm, bestimmt durch Messung der Brownschen Bewegung, erhalten wurden.
Beispiel II
Herstellung von beschichtetem Siliciumoxid
30 g unbehandelte hydrophile pulverförmige SiO₂-Kerne mit einer primären Teilchengröße von 40 nm und einer Aggregatgröße von etwa 300 nm wurden in einen 2 l Buechi-Druckreaktor eingebracht und der Reaktor wurde verschlossen. Dann wurde 30 Minuten lang ein Inertgas (Argon) durch den Reaktor geleitet, um atmosphärische Gase zu verdrängen. Dann wurden restliche atmosphärische Gase unter Verwendung einer Vakuumpumpe aus dem Reaktor entfernt, und der Reaktor wurde auf 28°C erwärmt. Das Vakuumventil wurde dann geschlossen, und eine Ampulle mit Triethylamin wurde an dem Reaktor angebracht, so dass der Dampfraum der Ampulle und der obere Bereich des Reaktors miteinander verbunden waren, und der Triethylamindampf wurde 15 Minuten lang in das Bett aus Siliciumoxid eingeleitet. Das Ventil zwischen der Ampulle und dem Reaktor wurde dann geschlossen, und das Ventil zur Vakuumpumpe wurde wieder geöffnet, und das Triethylamin zu entfernen, das nicht physikalisch an der Oberfläche des Siliciumoxids adsorbiert worden war. Der Reaktor wurde dass unter Verwendung eines Laude-Zirkulationsbades, das mit dem Reaktormantel verbunden war, auf 0°C abgekühlt. Nachdem der Reaktor aus 0°C abgekühlt worden war, wurden, unter Verwendung einer Injektionsmotorpumpe (ISCO Model 260D), 570 g Kohlendioxid (absolut trockenes Kohlendioxid, erhältlich von Praxair) in den abgekühlten Reaktor eingebracht. Dann wurde damit begonnen, den Inhalt des Reaktors mit einer Geschwindigkeit von 10 Umdrehungen/Minute zu rühren. Dann wurden 4,5 g Decyltrimethoxysilan von Shin-Etsu Silicones und 0,12 g Aminopropyltrimethoxysilan von PCR Research Chemicals in separaten Druckzellen mit variablem Volumen in Kohlendioxid als Lösungsmittel gelöst. Der Druck innerhalb den Zellen betrug 100 Bar, was ausreichte, um homogene Lösungen der beiden Silane in Kohlendioxid zu erhalten. Die Lösung von Decyltrimethoxysilan wurde zuerst in den 2 l Buechi-Reaktor eingebracht. Die gleiche Injektionsprozedur wurde dann mit den 0,12 g Aminopropyltriethoxysilan wiederholt. Nach der Zugabe des zweiten Silans wurde die Temperatur des Reaktors bei 0°C gehalten, und der Inhalt des Reaktors wurde 30 Minuten lang mit einer Geschwindigkeit von 100 Umdrehungen/Mi nute gerührt; dann wurde das Rühren unterbrochen, und das Kohlendioxid wurde über den oberen Bereich des Reaktors abgelassen. Nach dem Ablassen des Drucks wurde die Temperatur des Reaktors auf 28 bis 30°C erhöht. Nachdem sich bei dieser Temperatur ein Gleichgewichtszustand eingestellt hatte, wurde das mit Decylsilan/Aminopropylsilan beschichtete Siliciumoxidprodukt entfernt, über Nacht unter Vakuum gehalten (etwa 18 Stunden, 3 Stunden lang bei 150°C) und dann mittels IR-Spektroskopie untersucht.
Beispiel III
Ein Tonerharz wurde durch Polykondensation von Eisphenol A und Fumarsäure hergestellt, wobei ein geradkettiger Polyester, der als Resapol HT bezeichnet wird, erhalten wurde.
Ein zweiter Polyester wurde hergestellt, indem das Harz Resapol HT in einem Extruder mit einer ausreichenden Menge an Benzoylperoxid versetzt wurde, um einen vernetzten Polyester mit einer hohen Gelkonzentration von etwa 30 Gew.-% Gel zu erhalten, siehe die US Patente Nr. 5376494, Nr. 5395723, Nr. 5401602, Nr. 5352556 und Nr. 5227460, insbesondere den Polyester, der im '494er Patent beschrieben wird, deren Offenbarung Bestandteil dieser Anmeldung ist.
Beispiel IV
75 Gewichtsteile des Harzes Resapol HT von Beispiel III, 14 Gewichtsteile des Polyesters von Beispiel III mit einem Gelgehalt von 30 Gew.-% und 11,0 Gewichtsteile Sun Blue Flush, ein Gemisch aus 30 Gew.-% P.B. 15 : 3 Kupferphthalocyanin und 70 Gew.-% Resapol HT, hergestellt von Sun Chemicals unter Anwendung eines Spülprozesses, um eine qualitativ hochwertige Pigmentdispersion zu erhalten, wurden miteinander vermischt und unter Verwendung des Extruders ZSK-40 extrudiert. Das extrudierte Gemisch wurde dann versprüht und klassiert, wobei ein Cyantoner (mit 93 Gew.-% Harz und etwa 7 Gew.-% P.B. 15 : 3) mit einer Tonerteilchengröße von etwa 6,5 μm (Mikron), bestimmt mit einer Layson-Zelle, erhalten wurde.
Vergleichsbeispiel V
30 g des Toners von Beispiel IV wurden zusammen mit 150 g Edelstahlkügelchen in ein 9 Unzen Gefäß gegeben. Dann wurden 0,6 Gew.-% TS530 (abgerauchtes Siliciumoxid mit einer primären Teilchengröße von 15 nm, beschichtet mit Hexamethyldisilazan der Cab-O-Sil Division von Cabot Corp.), 0,9 Gew.-% TD3103 (Titandioxid mit einer primären Teilchengröße von 15 nm, beschichtet mit Decylsilan, hergestellt aus Decyltrimethoxysilan von Tayca Corp.) und 0,3 Gew.-% Zinkstearat L von Synthetic Products Company zugegeben. Nachdem die Bestandteile 30 Minuten lang unter Verwendung einer Walzenmühle miteinander vermischt worden waren, wurden die Stahlkügelchen aus dem Gefäß entfernt.
Ein Entwickler wurde hergestellt, indem 4 Teile des Tonergemisches mit 100 Teilen eines Trägers (Hoeganaes-Stahlkerne, beschichtet mit 80 Gew.-% Polymethylmethacrylat und 20 Gew.-% leitfähigem Ruß) vermischt wurden. Der Entwickler wurde in einer Bilderzeugungsvorrichtung getestet, die in etwa der Vorrichtung Xerox 5090 entsprach, wobei eine schlechte Bildqualität erhalten wurde, höchstwahrscheinlich bedingt durch eine Verringerung der Entwicklungseigenschaften des Toners in Folge des TS530-Siliciumoxids mit einer kleinen Teilchengröße von 15 nm, des TD3103-Titandioxids mit einer kleinen Teilchengröße von 15 nm und/oder der Beschichtung auf dem Siliciumoxid.
Vergleichsbeispiel VI
Ein Tonergemisch wurde in der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel V hergestellt, mit der Ausnahme, dass 4,2 Gew.-% RX515H (abgerauchtes Siliciumoxid mit einer primären Teilchengröße von 40 nm und einer Aggregatgröße von etwa 300 nm, beschichtet mit einem Gemisch aus Hexamethyldisilazan und Aminopropyltriethoxysilan, bezogen von Nippon Aerosil Corp.), 2,5 Gew.-% MT5103 (Titandioxid mit einer primären Teilchengröße von 30 nm, beschichtet mit Decylsilan, hergestellt von Tayca Corp.) und 0,3 Gew.-% Zinkstearat L von Synthetic Products Company miteinander vermischt und auf die Toneroberfläche aufgebracht wurden. Nachdem die Bestandteile 30 Minuten lang unter Verwendung einer Walzenmühle miteinander vermischt worden waren, wurden die Stahlkügelchen aus dem Gefäß entfernt. Ein Entwickler wurde hergestellt, indem 4 Teile des Tonergemisches mit 100 Teilen eines Trägers (Hoeganaes-Stahlkerne, beschichtet mit Polymethylmethacrylat und 20 Gew.-% leitfähigem Ruß) vermischt wurden. Dieser Entwickler wurde 90 Minuten lang entsprechend einem festgelegten Mischprogramm gemischt, und die triboelektrische Ladung des Toners am Ende der 90 Minuten betrug –16,5 Mikrocoulomb/Gramm. Während dem 90-minütigem Mischen entsprechend einem festgelegten Programm veränderte sich die triboelektrische Ladung und nahm im Lauf der Zeit ab. Nach Ablauf der 90 Minuten wurde zusätzlicher Toner zugemischt, wobei nach 15 Sekunden eine unimodale Ladungsverteilung beobachtet wurde, die nach einer zusätzlichen Mischzeit von 1 bis 2 Minuten bimodal wurde. Diese bimodale Verteilung wurde durch bereits vorhandenen Toner, dessen Ladung gegen Null abgefallen war, und zusätzlichen Toner, der stärker als der bereits vorhandene Toner aufgeladen wurde, verursacht. Bei einem Test mit dem frisch vermischten Toner unter Verwendung einer Versuchsanordnung, ähnlich der Vorrichtung Xerox Corporation 5090, wurden qualitativ minderwertige Bilder erhalten, nachdem etwa 2000 Kopien hergestellt worden waren. Die schlechte Qualität der Bilder wurde hauptsächlich durch Toner mit einer falschen Polarität und die bimodale Ladungsverteilung in der Entwicklermaschine, simuliert mit dem festgelegten Mischprogramm/der zusätzlichen Tonerzugabe, verursacht. Die Verwendung des Toners mit einer geringen Ladung q/d von nahezu Null führte zu einer Hintergrundverschmutzung des Bildes, während der Toner mit einer hohen Ladung q/d (fc/u, Femtocoulomb pro Mikron) von etwa 0,7 oder mehr an den Entwicklerdrähten anhaftete, was zu einer unzureichenden Entwicklung und somit zu einer geringen Bilddichte in Bereichen des Bildes führte.
Beispiel VII
Ein Tonergemisch wurde in der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel VI hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Bestandteil RX515H durch 3,2 Gew.-% abgerauchte Siliciumoxidkerne (L90-Kerne) mit einer primären Teilchengröße von 30 nm und einer Aggregatgröße von etwa 300 nm, beschichtet mit einem Gemisch aus 15 Gew.-% Decyltrimethoxysilan und 0,4 Gew.-% Aminopropyltriethoxysilan, wobei das beschichtete Siliciumoxid von der Cab-O-Sil Division von Cabot Corp. bezogen worden war, ersetzt wurde.
Ein Entwickler wurde hergestellt, indem 4 Teile des Tonergemisches mit 100 Teilen eines Trägers (Hoeganaes-Stahlkerne, beschichtet mit 80 Gew.-% Polymethylmethacrylat und 20 Gew.-% leitfähigem Vulcan-Ruß) vermischt wurden. Dieser Entwickler wurde 90 Minuten lang entsprechend einem festgelegten Mischprogramm gemischt, und die triboelektrische Ladung des Toners am Ende der 90 Minuten betrug –19,7 Mikrocoulomb/Gramm. Während dem 90-minütigem Mischen entsprechend einem festgelegten Programm veränderte sich die triboelektrische Ladung nicht und nahm im Lauf der Zeit nicht ab. Nach Ablauf der 90 Minuten wurde zusätzlicher Toner zugemischt, wobei nach 15 Sekunden eine unimodale Ladungsverteilung beobachtet wurde. Im Gegensatz zum Entwickler in Vergleichsbeispiel VI blieb die Ladungsverteilung des bereits vorhandenen Toners und des zusätzlichen Toners in diesem Beispiel unimodal, wobei kein Toner mit einer geringen Ladung (< 0,2 fc/u) oder mit falscher Polarität mit einer Ladung q/d (Femtocoulomb/Mikron; q ist die Tonerladung und d ist der Tonerdurchmesser) von nahezu Null oder weniger als Null während der zusätzlichen 2 Minuten des Mischens beobachtet wurde. Bei der Verwendung dieses Toners wurden qualitativ hochwertige Kopien mit einer hervorragenden Bilddichte erhalten, ohne dass eine wesentliche Hintergrundverschmutzung auftrat.
Beispiel VIII
Ein Tonergemisch wurde in der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel VI hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Bestandteil RX515H durch 3,2 Gew.-% abgerauchte Siliciumoxidkerne (L90-Kerne) mit einer primären Teilchengröße von 30 nm und einer Aggregatgröße von etwa 300 nm, beschichtet mit einem Gemisch aus 15 Gew.-% Decyltrimethoxysilan und 0,5 Gew.-% Aminopropyltriethoxysilan, wobei das beschichtete Siliciumoxid mit dem Überzug aus Decylsilan/Aminopropylsilan von der Cab-O-Sil Division von Cabot Corp. bezogen worden war, ersetzt wurde. Ein Entwickler wurde hergestellt, indem 4 Teile des Tonergemisches mit 100 Teilen eines Trägers (Hoeganaes-Stahlkerne, beschichtet mit 80 Gew.-% Polymethylmethacrylat und 20 Gew.-% leitfähigem Ruß) vermischt wurden. Dieser Entwickler wurde 90 Minuten lang entsprechend einem festgelegten Mischprogramm gemischt, und die triboelektrische Ladung des Toners am Ende der 90 Minuten betrug –18,9 Mikrocoulomb/Gramm. Während dem 90-minütigem Mischen entsprechend einem festgelegten Programm veränderte sich die triboelektrische Ladung nicht und nahm im Lauf der Zeit nicht ab. Nach Ablauf der 90 Minuten wurde zusätzlicher Toner zugemischt, wobei nach 15 Sekunden eine unimodale Ladungsverteilung beobachtet wurde. Im Gegensatz zum Entwickler in Vergleichsbeispiel VI blieb die Ladungsverteilung des bereits vorhandenen Toners und des zusätzlichen Toners in diesem Beispiel unimodal, wobei kein Toner mit einer geringen Ladung (< 0,2 fc/u) oder mit falscher positiver Polarität mit einer Ladung q/d von nahezu Null oder weniger als Null während der zusätzlichen 2 Minuten des Mischens beobachtet wurde. Bei der Verwendung dieses Toners in einer Xerox Corporation 5090-Versuchsbilderzeugungsvorrichtung wurden qualitativ hochwertige Kopien mit einer hervorragenden Bilddichte erhalten, ohne dass eine wesentliche Hintergrundverschmutzung auftrat.

Claims

Toner, umfassend ein Harz, einen färbenden Bestandteil und beschichtete Siliciumoxidteilchen, wobei das Siliciumoxid eine primäre Teilchengröße im Bereich von 25 nm bis 55 nm und eine Aggregatgröße im Bereich von 225 nm bis 400 nm hat, und wobei die Beschichtung der Siliciumoxidteilchen unter Verwendung eines Gemisches aus einem Alkylsilan und einem Aminoalkylsilan erhalten wurde.
Toner nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung unter Verwendung eines Gemisches, umfassend 10 Gew.-% bis 25 Gew.-% eines Alkylalkoxysilans und 0,10 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% eines Aminoalkylalkoxysilans, hergestellt wurde.
Toner nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Beschichtung ein Polymer ist und wobei die Beschichtung auf einem Siliciumdioxidkern aufgebracht ist.
Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Beschichtung durch die folgende Formel dargestellt wird
worin a ein sich wiederholendes Segment der folgenden Formel bedeutet
oder worin a ausgewählt ist aus dem zuvor beschriebenen sich wiederholenden Segment und einer Hydroxygruppe, oder worin a ausgewählt ist aus dem zuvor beschriebenen sich wiederholenden Segment und einer Alkoxygruppe, oder worin a ausgewählt ist aus dem zuvor beschriebenen sich wiederholenden Segment und einer Hydroxygruppe und einer Alkoxygruppe, b ist eine Alkylgruppe, c ist eine Aminoalkylgruppe, und x ist die Anzahl an Segmenten.
Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Harz ein Gemisch aus einem Polyester, erhalten bei der Kondensation von propoxyliertem Bisphenol A und Fumarsäure, und einem gelhaltigen Polyester, erhalten bei der Kondensation von propoxyliertem Bisphenol A und Fumarsäure, umfasst.
Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Siliciumoxid unter Verwendung eines Gemisches aus einem Decylsilan und einem Aminopropylsilan beschichtet wurde.
Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Siliciumoxid mit einem Polymergemisch aus (1) dem Alkylsilan und (2) dem Aminoalkylsilan beschichtet wurde.
Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Toner weiterhin Oberflächenadditive enthält, ausgewählt aus Metalloxiden, Metallsalzen, Metallsalzen von Fettsäuren, und Gemischen davon.
Verfahren zur Herstellung eines Toners, umfassend das Vermischen eines Harzes, eines färbenden Bestandteils und eines beschichteten Siliciumoxids, wobei das Siliciumoxid eine primäre Teilchengröße im Bereich von 25 nm bis 55 nm und eine Aggregatgröße im Bereich von 225 nm bis 400 nm hat und wobei die Beschichtung unter Verwendung eines Gemisches aus einem Alkylsilan und einem Aminoalkylsilan erhalten wurde
Entwickler, umfassend den Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und einen Träger.