DE69328568T2

DE69328568T2 - Tonerteilchen mit modifizierter aufladbarkeit

Info

Publication number: DE69328568T2
Application number: DE69328568T
Authority: DE
Inventors: Yaacov Almog
Original assignee: Indigo BV
Current assignee: HP Indigo BV
Priority date: 1993-08-02
Filing date: 1993-09-06
Publication date: 2001-01-04
Anticipated expiration: 2013-09-07
Also published as: KR100301325B1; US6337168B1; DE69328568D1; EP0712507B1; CA2168645A1; JP3920322B2; US20020102487A1; JPH09500976A; EP0712507A1; IL106571A0; WO1995004307A1; KR960704256A; HK1009608A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft das Gebiet der elektrostatischen Abbildung und insbesondere die Herstellung von Flüssigtonern, welche Komponenten enthalten, die den normalerweise nicht aufladbaren Flüssigtonerteilchen Aufladbarkeit verleihen, die die Aufladbarkeit von ungenügend aufladbaren Flüssigtonerteilchen erhöhen und die die Polarität der Flüssigtonerteilchenladung steuern.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Bei der Technik des elektrostatischen Photokopierens oder Photodruckens wird im allgemeinen ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt, indem zuerst eine photoleitende Abbildungsoberfläche mit einer gleichmäßigen elektrostatischen Ladung versehen wird, z. B. durch Corona-Aufladung der Abbildungsoberfläche, und die Oberfläche dann selektiv entladen wird, indem sie einem modulierten Lichtstrahl ausgesetzt wird, der z. B. einer optischen Abbildung eines zu erzeugenden Bildes entspricht. Dies erzeugt ein latentes elektrostatisches Bild, das einen "Hintergrund"-Teil mit einem Potential und einen "Druck"-Teil mit einem anderen Potential besitzt. Das latente elektrostatische Bild kann anschließend entwickelt werden, indem geladene pigmentierte Tonerteilchen darauf aufgetragen werden, die an den "Druck"-Teilen der photoleitenden Oberfläche haften, um ein Tonerbild zu bilden, das anschließend durch verschiedene Verfahren auf ein Endsubstrat (z. B. Papier) übertragen wird.
Selbstverständlich können andere Verfahren verwendet werden, um ein elektrostatisches Bild zu erzeugen, z. B. das Bereitstellen eines Trägers mit einer dielektrischen Oberfläche und das Übertragen einer vorher erzeugten elektrostatischen Ladung auf die Oberfläche. Die Ladung kann durch eine Reihe von Nadeln erzeugt werden. Man sollte erkennen, daß die Erfindung sowohl auf Druck- als auch auf Kopiersysteme anwendbar ist.
Bei der elektrostatischen Abbildung durch Flüssigentwicklung mit Flüssigtoner werden die Tonerteilchen üblicherweise in einem isolierenden nichtpolaren flüssigen Träger, wie z. B. einer aliphatischen Kohlenwasserstoff-Fraktion, dispergiert, der im allgemeinen einen hohen spezifischen Widerstand von über 109 Ohm. cm, eine Dielektrizitätskonstante von unter 3,0 und einen niedrigen Dampfdruck (weniger als 10 Torr bei 25ºC) hat. Das Flüssigentwicklersystem umfaßt darüber hinaus sogenannte Ladungssteuermittel, d. h. Verbindungen, die in der Lage sind, den Tonerteilchen eine elektrische Ladung mit der gewünschten Polarität und mit einheitlicher Größe zu verleihen.
Im Verlauf des Prozesses wird Flüssigentwickler auf die photoleitende Abbildungsoberfläche aufgetragen. Durch die Wirkung des in dem latenten Bild vorherrschenden elektrischen Potentials und einer Entwicklungselektrode, die üblicherweise vorhanden ist, wandern die geladenen Tonerteilchen in dem Flüssigentwickler zu den Druckteilen des latenten elektrostatischen Bildes, wodurch sie das entwickelte Tonerbild erzeugen.
Ladungssteuermittelmoleküle spielen bei dem oben beschriebenen Entwicklungsprozeß eine wichtige Rolle, da sie die Polarität und Größe der Ladung auf den Tonerteilchen steuern. Die Wahl eines speziellen Ladungssteuermittels, das in einem speziellen Flüssigentwicklersystem verwendet wird, wird von einer relativ großen Zahl von physikalischen Eigenschaften der Ladungssteuerverbindung abhängen, unter anderem von ihrer Löslichkeit in der Trägerflüssigkeit, ihrer Aufladbarkeit, ihrer hohen elektrischen Feldtoleranz, ihren Freisetzungseigenschaften, ihrer Zeitstabilität, der Teilchenmobilität usw., sowie von den Eigenschaften des Toners und der Entwicklungsapparatur. Alle diese Eigenschaften sind zur Erzeugung einer qualitativ hochwertigen Abbildung wichtig, insbesondere wenn eine große Zahl von Abzügen angefertigt werden soll.
Im Stand der Technik ist eine große Zahl von Ladungssteuerverbindungen bekannt, die bei der elektrostatischen Abbildung mit Flüssigtoner verwendet werden können. Beispiele für Ladungssteuer verbindungen sind ionische Verbindungen, insbesondere Metallsalze von Fettsäuren, Metallsalze von Sulfosuccinaten, Metallsalze von Oxyphosphaten, Metallsalze von Alkylbenzolsulfonsäure, Metallsalze von aromatischen Carbonsäuren oder Sulfonsäuren sowie zwitterionische und nichtionische Verbindungen, wie z. B. polyoxyethylierte Alkylamine, Lecithin, Polyvinylpyrrolidon, organische Säureester polyvalenter Alkohole usw.
Wünschenswerte physikalische Eigenschaften von Tonerteilchen sind, daß sie mit den Temperaturleistungen des Endsubstrats im Einklang stehende Erweichungspunkte, eine gute Haftung an dem Substrat und eine gute Abriebfestigkeit besitzen. Deswegen werden Tonerteilchen oft aus polymeren Materialien gebildet, welche diese Eigenschaften besitzen und in denen Pigmente dispergiert sind oder die anderweitig gefärbt sind.
Leider können viele Polymere, die ideale Tonermaterialien abgeben würden, schwer oder unmöglich auf einen sich für ein elektrostatisches Abbildungsverfahren eignenden Wert aufgeladen werden.
Das US-Patent Nr. 4 526 852 (Herrmann et al.) verwendete teilchenförmiges Säure- oder Esterwachs, abgeleitet von Montanwachs, hydriertes Castoröl oder Polyoctadecen, um die spezifische elektrische Leitfähigkeit eines Flüssigentwicklers, welcher negativ geladene Tonerteilchen enthält, zu verringern.
Ungeachtet des unbestrittenen Nutzens von Ladungssteuermitteln und den verschiedenen Versuchen, die angestellt wurden, um ihre Leistung zu verbessern, hängt ihr Nutzen in gewisser Weise davon ab, ob die Tonerteilchen eine Oberfläche besitzen, auf die Ladungssteuermittel aufgebracht werden können. Mit anderen Worten, der Stand der Technik hätte bestimmte Arten von Teilchen entweder als praktisch nicht aufladbar oder als unzureichend aufladbar angesehen, Darüber hinaus kann es wünschenswert sein, die Polarität der geladenen Teilchen, die herkömmlicherweise mit einem speziellen Ladungssteuermittel verbunden ist, zu ändern, wenn sie zusammen mit einer speziellen Art von Tonerteilchen verwendet werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, verbesserte Flüssigtonerzusammensetzungen zur Verfügung zu stellen, die Ladungssteuermittel enthalten, welche sich den in dem obigen Abschnitt erwähnten Problemen annehmen.
Gemäß dem vorliegenden Anspruch 1 stellt die vorliegende Erfindung einen Flüssigtoner zur elektrostatischen Bilderzeugung zur Verfügung, umfassend:
eine isolierende unpolare Trägerflüssigkeit,
wenigstens ein Ladungssteuermittel und
Tonerteilchen, die in der Trägerflüssigkeit dispergiert sind, wobei die Teilchen umfassen:
ein Kernmaterial, das ein pigmentiertes Polymer umfaßt, welches durch das wenigstens eine Ladungssteuermittel nicht aufladbar oder schwach aufladbar ist, das sich ansonsten jedoch zur Verwendung als Tonermaterial eignet, und
einen Überzug aus wenigstens einer Ionomerkomponente in einer Menge, die bewirkt, daß den normalerweise nicht aufladbaren oder schwach aufladbaren Teilchen eine erhöhte Aufladbarkeit verliehen wird.
Gemäß dem vorliegenden Anspruch 2 stellt die vorliegende Erfindung einen Flüssigtoner zur elektrostatischen Bilderzeugung zur Verfügung, umfassend:
eine isolierende unpolare Trägerflüssigkeit,
wenigstens ein Ladungssteuermittel und
Tonerteilchen, die in der Trägerflüssigkeit dispergiert sind, wobei die Tonerteilchen umfassen:
ein Kernmaterial, das ein pigmentiertes Polymer umfaßt, welches durch das wenigstens eine Ladungssteuermittel auf eine erste Polarität aufgeladen werden kann, und
einen Überzug aus wenigstens einer Ionomerkomponente in einer Menge, die bewirkt, daß, zusammen mit dem wenigstens einen Ladungssteuermittel, den überzogenen Teilchen eine Ladung mit einer von der ersten Polarität verschiedenen Polarität verliehen wird.
Gemäß dem vorliegenden Anspruch 9 wird ein Verfahren zur Herstellung pigmentierter Tonerteilchen für Flüssigtoner zur elektrostatischen Bilderzeugung zur Verfügung gestellt, wobei das Verfahren die Dispergierung pigmentierter Polymerteilchen in isolierender unpolarer Trägerflüssigkeit und das Vermischen von wenigstens einem Ionomer mit der Dispersion umfaßt, so daß die Teilchen mit dem Ionomer überzogen werden. Vorzugsweise wird das Ionomer zuerst auf eine Temperatur erwärmt, bei der sich das Ionomer in der Trägerflüssigkeit löst, und anschließend auf eine Temperatur abgekühlt, bei der das Ionomer in der Trägerflüssigkeit nicht löslich ist, wodurch die Teilchen mit dem Ionomermaterial überzogen werden.
Vorzugsweise wird die Mischung wenigstens während des Abkühlschrittes gerührt.
Gemäß dem Verfahren von Anspruch 12 wird wenigstens ein Ladungssteuermittel zu der Mischung hinzugegeben, besonders bevorzugt nach dem Abkühlschritt.
Gemäß dem Anspruch 1 der Erfindung werden die Teilchen aus einem Material gebildet, das in Gegenwart eines Ladungssteuermittels alleine normalerweise nicht aufladbar oder schwach aufladbar ist, das sich ansonsten jedoch zur Verwendung als Tonerteilchen eignet, und die wenigstens eine Ionomerkomponente wird in einer Menge verwendet wird, die bewirkt, daß den Tonerteilchen eine erhöhte Aufladbarkeit verliehen wird.
Gemäß dem Anspruch 2 der Erfindung wird die wenigstens eine Ionomerkomponente in einer Menge verwendet, die bewirkt, daß die Polarität, die üblicherweise dem Teilchenmaterial durch das wenigstens eine Ladungssteuermittel verliehen wird, umgekehrt wird.
Gemäß Anspruch 28 stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur elektrostatischen Bilderzeugung zur Verfügung, umfassend die Schritte:
Bilden eines geladenen latenten elektrostatischen Bildes auf einer photoleitenden Oberfläche,
Auftragen pigmentierter Tonerteilchen von einem Flüssigtoner gemäß irgendeinem der Ansprüche 1-e oder 22-27 auf die Oberfläche, und
Übertragen des resultierenden Tonerbildes auf ein Substrat.
Im allgemeinen sind die in den hier angegebenen Beispielen als Überzüge verwendeten Ionomere Ionomere mit niedrigem Molekulargewicht, die im allgemeinen als zu weich angesehen werden, um alleine als Tonermaterialien verwendet werden zu können.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung wird durch die folgende detaillierte Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den Zeichnungen besser verstanden und gewürdigt werden, wobei:
Fig. 1 die Auswirkung eines A-291-Ionomers, das gemäß der Erfindung verwendet wird, auf die Aufladbarkeit von tentakelförmigen Tonerteilchen zeigt,
Fig. 2 die Auswirkung eines A-290-Ionomers, das gemäß der Erfindung verwendet wird, auf die Aufladbarkeit von tentakelförmigen Tonerteilchen zeigt,
Fig. 3 die Auswirkung sowohl von A 290 als auch von A 291 auf die Mobilität von Tonerteilchen bei 40ºC zeigt,
die Fig. 4 und 5 Elekronenmikroskopbilder von erfindungsgemäßen kugelförmigen Tonerteilchen zeigen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einer speziellen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Tonerteilchen als normalerweise nichtaufladbar definiert, das heißt, daß sie vom Fachmann, der die vorliegende Erfindung nicht kennt, als nichtaufladbar angesehen werden, und das Ionomer wird in einer Menge verwendet, welche bewirkt, daß den Tonerteilchen eine Aufladbarkeit verliehen wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Tonerteilchen als schwach aufladbar definiert, daß heißt, daß, obwohl der Fachmann wissen würde, daß den Teilchen eine schwache Ladung verliehen werden könnte, es offensichtlich wäre, daß diese Eigenschaft von geringem oder ohne Nutzen ist, was praktische Anwendungen bei der elektrostatischen Abbildung betrifft. In diesem Fall wird das Ionomer in einer Menge verwendet, die bewirkt, daß den Tonerteilchen eine erhöhte Aufladbarkeit verliehen wird.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird das Ionomer in einer Menge verwendet, die bewirkt, daß die Polarität, die, wie es dem Fachmann bekannt ist, den Tonerteilchen durch das wenigstens eine Ladungssteuermittel herkömmlicherweise verliehen wird, umgekehrt wird. In diesem Zusammenhang würden zum Beispiel harzartige Tonerteilchen, die Carbonsäuregruppen enthalten, aufgrund ihrer Fähigkeit, Carbonsäure-Wasserstoffatome als Protonen abzugeben, wodurch anionische Carboxylatgruppen verbleiben, oder ein Salz mit möglicher Abgabe des Kations zu bilden, wobei ein Carboxylat-Anion zurückbleibt, herkömmlicherweise erwartungsgemäß negativ aufladbar sein. Umgekehrt würden zum Beispiel harzartige Tonerteilchen, die Diaminogruppen enthalten, aufgrund ihrer Fähigkeit, Protonen aufzunehmen und an Harzteilchen gebundene quartäre Ammoniumgruppen zu bilden, erwartungsgemäß positiv aufladbar sein.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfaßt der "Kern" der Teilchen ein pigmentiertes Polymer. Wie es im Stand der Technik gut bekannt ist, hängt die Aufladbarkeit von Polymermaterialien vom zur Färbung der Teilchen verwendeten Pigment ab. Wenn die Teilchen mit einem Ionomer oder mit einer ungefärbten Schicht eines anderen aufladbaren Polymers überzogen werden, ist die Aufladbarkeit für alle Farben gleich.
Die Tonerteilchen, die isolierenden nichtpolaren Trägerflüssigkeiten, die Farbmittelteilchen und die Ladungssteuermittel, welche geeigneterweise in den Flüssigtonern und den Zusammensetzungen der Erfindung verwendet werden können, können die im Stand der Technik bekannten sein. Zum Beispiel ist der isolierende nichtpolare flüssige Träger, der vorzugsweise auch als Träger für die Ladungssteuermittel dienen sollte, am geeignetsten eine Kohlenwasserstoff-Fraktion, insbesondere eine aliphatische Kohlenwasserstoff-Fraktion mit geeigneten elektrischen und anderen physikalischen Eigenschaften. Insbesondere ist der Träger vorzugsweise ein isolierender nichtpolarer flüssiger Kohlenwasserstoff- Träger mit einem spezifischen Volumenwiderstand von mehr als 10&sup9; Ohm-cm und einer Dielektrizitätskonstante von unter 3,0. Bevorzugte Lösungsmittel sind die Reihe von verzweigtkettigen aliphatischen Kohlenwasserstoffen und die Mischungen davon, z. B. die isoparaffinischen Kohlenwasserstoff-Fraktionen mit einem Siedebereich von oberhalb etwa 155ºC, die unter dem Namen Isopar (eine Marke der Exxon Corporation) im Handel erhältlich sind.
Die Tonerteilchen können z. B. thermoplastische Harzteilchen sein, wie sie im Stand der Technik bekannt sind. Alternativ wäre der Fachmann in der Lage, Tonerteilchen auszuwählen, die aus einer teilchenförmigen Substanz hergestellt sind, von der bislang angenommen wurde, daß sie, im Hinblick auf Anwendungen zur elektrostatischen Abbildung, durch Ladungssteuermittel nicht aufladbar ist, deren physikalische und chemische Eigenschaften sie sonst jedoch für den Zweck, sie durch Verwendung von Ionomeren und Ladungssteuermitteln gemäß der vorliegenden Erfindung aufzuladen, geeignet machen.
Die in einer bevorzugten Ausführungsform verwendeten Ionomere der vorliegenden Erfindung sind diejenigen, die in der Trägerflüssigkeit bei erhöhten Temperaturen löslich und bei Umgebungstemperaturen weniger löslich sind, so daß beim Vermischen der nachstehend genannten Komponenten, einschließlich des Ionomers, bei Temperaturen oberhalb der Umgebungstemperaturen das Ionomer sich in der Trägerflüssigkeit löst und das Ionomer sich beim Abkühlen der Mischung als ein Überzug auf den Tonerteilchen abscheiden wird. Die Ionomere sollten vorzugsweise ein relativ niedriges Molekulargewicht haben, um die oben genannten Löslichkeitseigenschaften und auch eine niedrige Viskosität zu ergeben.
Geeignete Ionomere zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind z. B. diejenigen, die von Allied Signal unter der eingetragenen Marke "AClyn" vertrieben werden und die als Copolymere auf Ethylenbasis mit niedrigem Molekulargewicht, neutralisiert mit metallsalzbildenden ionischen Clustern, beschrieben werden. Beispiele dafür sind in Tabelle 1 gezeigt.
Die in Tabelle 1 aufgeführten Ionomere basieren auf Methacrylsäure. Ionomere, die auf anderen Carbonsäuren oder auf anderen organischen Säuren, wie z. B. Sulfon- und Phosphorsäure, basieren, werden jedoch ebenfalls als für die vorliegende Erfindung geeignet angesehen. Ferner werden Ionomere, die nicht auf Ethylen basieren, als für die Erfindung geeignet angesehen, sofern sie die anderen, in dem obigen Abschnitt definierten Eigenschaften besitzen. Tabelle 1: AClyn-Ionomere mit niedrigem Molekulargewicht

Anmerkungen zu Tabelle 1:

(1) in den Einheiten mg KOH/g;
(2) pro ASTM-D 633;
(3) cps bei 190C;
(4) und (5) Leitfähigkeit einer Mikrodispersion aus 1% nichflüchtigen Feststoffen in ISOPAR L; Die Materialien wurden durch 24stündiges Mahlen einer Mischung aus 20% nichtflüchtigen Feststoffen (in Isopar -L) in einer Reibmühle (die resultierende Teilchengröße beträgt zwischen 0,8 und 1,5 Mikrometer) hergestellt und mit 100 mg/g Lubrizol 890 (Lubrizol Corp.) versetzt. Die Hochfeld-Leitfäh gigkeit wird bei 1,5 V/Mikrometer (Gleichstrom) und die Niederfeld- Leitfähigkeit (5) bei 5 V/mm bei 5 Hz gemessen. Die Teilchenleitfähigkeit (4) ist definiert als die Differenz zwischen den Hochfeld- und Niederfeld-Leitfähigkeiten und ist ein Maß für die Leitfähgigkeit der Teilchen alleine (ohne die Leitfähigkeit der Trägerflüssigkeit).
Die Erfindung wird durch die folgenden nichtlimitierenden Beispiele veranschaulicht.

BEISPIEL 1: TONERHALTIGE CARBONSÄURECOPOLYMERTEILCHEN

(a) 7,5 kg eines thermoplastischen Ethylen/Methacrylsäure/Isobutylmethacrylat-Copolymers, das als Elvax 5650T (E. I. du Pont) vertrieben wird, und 7,5 kg Isopar L (Exxon) werden eine Stunde lang mit Geschwindigkeit 2 in einem Ross-Doppelplanetenmischer (10 Gallonen LDM) eine (1) Stunde lang bei einer eingestellten Temperatur von 150ºC vermischt, anschließend mit 15 kg Isopar L, das zuvor auf 90ºC erwärmt wurde, versetzt und bei Geschwindigkeit 5 eine (1) Stunde lang weiter vermischt.
(b) 10,44 kg des Produkts aus Teil (a) werden zusammen mit 390 g FG7351-Cyanpigment, 45 g Aluminiumstearat und 9,125 kg Isopar L in eine S-15-Reibemühle (Union Process Inc., Akron, OH) gegeben. Die Mischung wird 2 Stunden lang mit Geschwindigkeit 6 bei 54C gemahlen, wonach 10 kg Isopar L zugegeben werden, und das Mahlen wird weitere 38 Stunden lang fortgesetzt, um eine Dispersion von tentakelförmigen Teilchen mit einem Durchmesser von 1,6 Mikrometer zu ergeben.
(c) Das Produkt aus Teil (b) (300 g, verdünnt auf 2% nichtflüchtige Feststoffe) wird in ein Gefäß gegeben, der Wirkung eines Ross-Modell-Lab-ME-Mischers mit hoher Scherkraft bei Raumtemperatur ausgesetzt und langsam mit einer Isopar-L-Lösung von 10 Gew.-% Ionomer (AClyn 290 oder 291A, auf 115C vorerwärmt, das Ionomer macht entweder 10 oder 20 Gew.-% der Tonerfeststoffe aus) versetzt, wonach 3 Minuten lang die maximale Scherkraft angewandt wird. Man läßt die Dispersion 1 Stunde lang äquilibrieren und gibt dann Lubrizol 890 (ein Polyisobutenylsuccinimid-Dispersionsmitteladditiv) in einer Menge von 100 mg Ladungssteuermittel pro Gramm Tonerfeststoffe zu; das Produkt läßt man dann weitere 2 Stunden äquilibrieren, wonach die Aufladungsparameter gemessen werden. In einem alternativen Verfahren kann in Schritt (c) die anfängliche Scherkrafteinwirkung z. B. bei 40ºC anstatt Raumtemperatur erfolgen. Die Ergebnisse sind in den Fig. 1-3 gezeigt, woraus hervorgeht, daß die Verwendung von Ionomer sowohl die Leitfähigkeit der Teilchen als auch die Mobilität der Tonerteilchen erhöht. Die Fig. 1 und 2 zeigen den Einfluß von A 290 bzw. A 291 auf die Leitfähigkeit, und Fig. 3 zeigt den Einfluß beider Materialien auf die Leitfähigkeit und Mobilität bei 40ºC.

BEISPIEL 2: KUGELFÖRMIGE TONERTEILCHEN

(a) Herstellung der intermediären dispergierten Phase.

Dynapol S-1228 (120 g) wird auf die Walzen einer Brabender-2- Walzen-Mühle gegeben, welche zuvor durch eine Ölheizeinheit auf 100ºC erwärmt wurden, und Aluminiumtristearat (2,4 g) und blaues Pigment BT 583D (30 g) werden bei einer Geschwindigkeit von 60 U/min und einer Drehkraft von 40 nM hinzugegeben. Nach etwa 20 Minuten wird das Material entnommen und zu Stücken zerkleinert.

(b) Karamelherstellung

Weißer Zucker (3 kg) wird wie in Tabelle 2 gezeigt drei (3) Stunden lang in einem Ross-Doppelplanetenmischer gerührt: Tabelle 2: Karamelherstellung
Das Produkt wird, während es warm ist, in teflonbeschichtete Aluminiumpfannen gegossen und nach dem Abkühlen in kleine Stücke zerbrochen.

(c) Tonerkonzentratherstellung

Die Produkte aus den Schritten (a) (400 g) und (b) (600 g) werden in einem Kenwood-Mischergefäß gerührt, welches mittels eines Bandes, das durch ein auf 160ºC eingestelltes Thermoelement gesteuert wird, elektrisch erhitzt wird. Man läßt die Schmelze allmählich auf 106ºC abkühlen, dann wird das Material entnommen und nach dem Abkühlen auf einen mittleren Durchmesser von 4,0 um pulverisiert. Das Produkt wird mit Wasser gewaschen, um nichtgelöstes Karamel zu entfernen, dann mit Isopropylalkohol gewaschen, um Wasser zu entfernen, und schließlich wird das Lösungsmittel gegen Peneteck (Penerco) ausgetauscht, um ein Konzentrat mit 50% nichtflüchtigen Feststoffen zu erhalten.

(d) Flüssigtonerherstellung

Das Produkt aus Schritt (c) wird mit Isopar L auf 2% nichtflüchtige Feststoffe verdünnt, 300 g der verdünnten Dispersion werden auf 40ºC erwärmt und in Gefäß gegeben, das der Wirkung eines Ross-Modell-Lab-ME-Mischers mit hoher Scherkraft bei Raumtemperatur ausgesetzt ist, und eine Isopar-L-Lösung von 10 Gew.-% Ionomer (AClyn 291A, auf 115ºC vorerwärmt, das Ionomer macht 5, 10 oder 20 Gew.-% der Tonerfeststoffe aus) wird langsam hinzugegeben, wonach 3 Minuten lang die maximale Scherkraft angewandt wird. Man läßt die Dispersion 1 Stunde lang äquilibrieren und auf Raumtemperatur abkühlen. Lubrizol 890 wird in einer Menge von 100 mg Ladungssteuermittel pro Gramm Tonerfeststoffe zugegeben. Das Produkt läßt man dann weitere 2 Stunden äquilibrieren, wonach die Aufladungsparameter gemessen werden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3: Leitfähigkeit von kuaelförmiaen Tonerteilchen mit Lubrizol-890-Ladungssteuermittel
Die Fig. 4 und 5 zeigen elektronenmikroskopische Aufnahmen der Tonerteilchen von Durchgang 1 bzw. 4.
Eine Berechnung der Dicke des Überzugs, basierend auf dem Prozentsatz A291A und dem gemessenen Durchmesser der Teilchen, zeigt, daß die Teilchen von Durchgang 1 einen Überzug in der Größenordnung von 0,023 Mikrometer haben. Wie aus dem obigen ersichtlich ist, führt selbst eine solche dünne Beschichtung (im Durchschnitt das 2-5fache einer Monoschicht) zu einer deutlichen Verbesserung der Leitfähigkeit, obwohl die Ergebnisse nicht optimal sind. Man vermutet, daß der Grund dafür die Unebenheit des Überzugs ist, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Es wird angenommen, daß ein dünnerer, gleichmäßigerer Überzug, der vielleicht sogar so dünn wie eine einzelne Monoschicht ist, zu einer deutlichen Verbesserung der Leitfähigkeit führen wurde.

BEISPIEL 3: KUGELFÖRMIGE TONERTEILCHEN

Das Produkt aus Schritt (c) von Beispiel 2 wird mit Marcol 82 (Exxon), einem hochraffiniertem Petroleumöl, auf 4% nichtflüchtige Feststoffe verdünnt, 300 mg der verdünnten Dispersion werden auf 40ºC vorerwärmt, in ein Gefäß gegeben, der Wirkung eines Ross- Modell-Lab-ME-Mischers mit hoher Scherkraft ausgesetzt und langsam mit einer Marcol-82-Lösung von 10 Gew.-% Ionomer (AClyn 293A, auf 115ºC vorerwärmt, das Ionomer macht 5 Gew.-% der Tonerfeststoffe aus) versetzt, wonach 3 Minuten lang die maximale Scherkraft angewandt wird. Man läßt die Mischung auf Raumtemperatur abkühlen, und man läßt die Dispersion wenigstens 3 Stunden lang äquilibrieren. Anschließend wird Aluminiumtributoxid (Aldrich) in einer Menge von 5 mg pro Gramm Tonerfeststoffe zugegeben. Nach 2 Stunden werden 40 mg entweder basisches Bariumpetronat (BBP, Witco) oder Calciumpetronat (CAP 25H, Witco) pro Gramm Tonerfeststoffe zu dem Toner zugegeben. Die Ergebnisse in Form von Aufladungsparametern sind in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4: Leitfähigkeit von kugelförmigen Tonerteilchen mit BBP- und CAP-Ladungssteuermitteln
Anmerkung: Leitfähigkeit in pmho/cm
Die Toner, die A293A enthalten, ergaben bei der Verwendung in einem Umdrucker eine sehr gute Kopierqualität, während die Kopien in Abwesenheit von A293A unlesbar waren.

BEISPIEL 4: TONER, DER POLYMER MIT DIAMINOGRUPPEN ENTHÄLT

(a) Acryloid DM55 (600 g), ein Acrylharz, das tertiäre Aminogruppen enthält und von Rohm und Haas vertrieben wird, wird kryogen gemahlen, um ein feines Pulver zu ergeben, das dann zusammen mit 1200 g Isopar L in eine 15-Reibmühle (Union Process) gegeben wird. Die Mischung wird 24 Stunden lang bei Raumtemperatur gemahlen, während sie mit Wasser gekühlt wird. Die resultierenden Teilchen hatten eine mittlere Größe von 1,4 um.
(b) Das Produkt aus Teil (a) wurde nach geeigneter Verdünnung (300 g auf 2% nichtflüchtige Feststoffe) in ein Gefäß gegeben, der Wirkung eines Ross-Modell-Lab-ME-Mischers mit hoher Scherkraft bei 40ºC ausgesetzt und langsam mit einer Isopar-L-Lösung von 10 Gew.-% Ionomer (AClyn 291A, auf 115C vorerwärmt, das Ionomer macht entweder 10 oder 20 Gew.-% der Tonerfeststoffe aus) versetzt, wonach 3 Minuten lang die maximale Scherkraft angewandt wird. Man läßt die Dispersion 1 Stunde lang abkühlen und äquilibrieren und gibt dann Lubrizol 890 in einer Menge von 100 mg Ladungssteuermittel pro Gramm Tonerfeststoffe zu. Anschließend läßt man das Produkt weitere 2 Stunden äquilibrieren, wonach die Aufladungsparameter gemessen werden.
Aus den Ergebnissen, die in Tabelle 5 gezeigt sind, wird ersichtlich, daß die Verwendung des Ionomers (i) die Aufladbarkeit der Tonerteilchen deutlich erhöht (um eine Größenordnung, wie es aus den Hochfeld-Leitfähigkeitsdaten ersichtlich ist), was zur Folge hat, daß die Tonerteilchen in zufriedenstellender Weise in einer Abbildungsapparatur verwendet werden können, und (ii) die Polarität der Tonerteilchen umkehrt. Tabelle 5: Leitfähigkeit von DM55-Tonerteilchen

Claims

1. Flüssigtoner zur elektrostatischen Bilderzeugung, umfassend:

eine isolierende unpolare Trägerflüssigkeit,

wenigstens ein Ladungssteuermittel und

Tonerteilchen, die in der Trägerflüssigkeit dispergiert sind,

wobei die Teilchen umfassen:

ein Kernmaterial, das ein pigmentiertes Polymer umfaßt, welches durch das wenigstens eine Ladungssteuermittel nicht aufladbar oder schwach aufladbar ist, das sich ansonsten jedoch zur Verwendung als Tonermaterial eignet, und

einen Überzug aus wenigstens einer Ionomerkomponente in einer Menge, die bewirkt, daß den normalerweise nicht aufladbaren oder schwach aufladbaren Teilchen eine erhöhte Aufladbarkeit verliehen wird.

2. Flüssigtoner zur elektrostatischen Bilderzeugung, umfassend:

eine isolierende unpolare Trägerflüssigkeit,

wenigstens ein Ladungssteuermittel und

Tonerteilchen, die in der Trägerflüssigkeit dispergiert sind, wobei die Tonerteilchen umfassen:

ein Kernmaterial, das ein pigmentiertes Polymer umfaßt, welches durch das wenigstens eine Ladungssteuermittel auf eine erste Polarität aufgeladen werden kann, und

einen Überzug aus wenigstens einer Ionomerkomponente in einer Menge, die bewirkt, daß, zusammen mit dem wenigstens einen Ladungssteuermittel, den überzogenen Teilchen eine Ladung mit einer von der ersten Polarität verschiedenen Polarität verliehen wird.

3. Flüssigtoner gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin die Teilchen Kunstharzteilchen sind.

4. Flüssigtoner gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Ionomere auf Carbonsäure basieren und mit Metallsalzen unter Bildung ionischer Cluster neutralisiert wurden.

5. Flüssigtoner gemäß irgendeinem der Ansprüche 1-3, worin die Ionomere auf Methacrylsäure basieren und mit Metallsalzen unter Bildung ionischer Cluster neutralisiert wurden.

6. Flüssigtoner gemäß irgendeinem der Ansprüche 1-3, worin die Ionomere auf Sulfonsäure basieren und mit Metallsalzen unter Bildung ionischer Cluster neutralisiert wurden.

7. Flüssigtoner gemäß irgendeinem der Ansprüche 1-3, worin die Ionomere auf Phosphorsäure basieren und mit Metallsalzen unter Bildung ionischer Cluster neutralisiert wurden.

8. Flüssigtoner gemäß irgendeinem der Ansprüche 1-3, worin die Ionomere auf Ethylen basieren und mit Metallsalzen unter Bildung ionischer Cluster neutralisiert wurden.

9. Verfahren zur Herstellung pigmentierter Tonerteilchen für Flüssigtoner zur elektrostatischen Bilderzeugung, wobei das Verfahren die Dispergierung pigmentierter Polymerteilchen in isolierender unpolarer Trägerflüssigkeit und das Vermischen von wenigstens einem Ionomer mit der Dispersion umfaßt, so daß die Teilchen mit dem Ionomer überzogen werden.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem das Ionomer zuerst auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der sich das Ionomer in der Trägerflüssigkeit löst, und anschließend auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei der das Ionomer in der Trägerflüssigkeit nicht löslich ist, wodurch die Teilchen mit dem Ionomermaterial überzogen werden.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem die Mischung wenigstens während des Abkühlschrittes gerührt wird.

12. Verfahren zur Herstellung von Flüssigtoner, das die Herstellung pigmentierter Tonerteilchen gemäß irgendeinem der Ansprüche 9-11 sowie den Schritt des Zugebens von wenigstens einem Ladungssteuermittel zu der Mischung umfaßt.

13. Verfahren zur Herstellung von Flüssigtoner, das die Herstellung pigmentierter Tonerteilchen gemäß Anspruch 10 oder Anspruch 11 sowie den Schritt des Zugebens von wenigstens einem Ladungssteuermittel zu der Mischung nach dem Abkühlschritt umfaßt.

14. Verfahren gemäß Anspruch 12 oder Anspruch 13, bei dem die Teilchen aus einem Material gebildet werden, das in Gegenwart eines Ladungssteuermittels alleine normalerweise nicht aufladbar oder schwach aufladbar ist, das sich ansonsten jedoch zur Verwendung als Tonerteilchen eignet, und bei dem die wenigstens eine Ionomerkomponente in einer Menge verwendet wird, die bewirkt, daß den Tonerteilchen eine erhöhte Aufladbarkeit verliehen wird.

15. Verfahren gemäß Anspruch 12 oder Anspruch 13, bei dem die wenigstens eine Ionomerkomponente in einer Menge verwendet wird, die bewirkt, daß die Polarität, die üblicherweise dem Teilchenmaterial durch das wenigstens eine Ladungssteuermittel verliehen wird, umgekehrt wird.

16. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 9-15, bei dem die Teilchen aus einem Kunstharz bestehen.

17. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 9-15, bei dem die Ionomere auf Carbonsäure basieren und mit Metallsalzen unter Bildung ionischer Cluster neutralisiert wurden.

18. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 9-15, bei dem die Ionomere auf Methacrylsäure basieren und mit Metallsalzen unter Bildung ionischer Cluster neutralisiert wurden.

19. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 9-15, bei dem die Ionomere auf Sulfonsäure basieren und mit Metallsalzen unter Bildung ionischer Cluster neutralisiert wurden.

20. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 9-15, bei dem die Ionomere auf Phosphorsäure basieren und mit Metallsalzen unter Bildung ionischer Cluster neutralisiert wurden.

21. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 9-15, bei dem die Ionomere auf Ethylen basieren und mit Metallsalzen unter Bildung ionischer Cluster neutralisiert wurden.

22. Flüssigtoner gemäß irgendeinem der Ansprüche 1-8, worin der Überzug weniger als 20 Prozent des Gewichts der Teilchen ausmacht.

23. Flüssigtoner gemäß irgendeinem der Ansprüche 1-8, worin der Überzug weniger als 10 Prozent des Gewichts der Teilchen ausmacht.

24. Flüssigtoner gemäß irgendeinem der Ansprüche 1-8, worin der Überzug weniger als 5 Prozent des Gewichts der Teilchen ausmacht.

25. Flüssigtoner gemäß irgendeinem der Ansprüche 1-8 oder 22-24, worin der Überzug eine zur Verbesserung der Aufladbarkeit der Tonerteilchen wirksame Dicke besitzt.

26. Flüssigtoner gemäß irgendeinem der Ansprüche 1-8 oder 22-25, worin der Überzug eine Dicke hat, die größer oder gleich einer Monoschicht des Ionomers ist.

27. Flüssigtoner gemäß Anspruch 26, worin der Überzug eine Dicke von mehr als 0,02 Mikrometer hat.

28. Verfahren zur elektrostatischen Bilderzeugung, umfassend die Schritte:

Bilden eines geladenen latenten elektrostatischen Bildes auf einer photoleitenden Oberfläche,

Auftragen pigmentierter Tonerteilchen von einem Flüssigtoner gemäß irgendeinem der Ansprüche 1-8 oder 22-27 auf die Oberfläche, und

Übertragen des resultierenden Tonerbildes auf ein Substrat.

29. Verfahren zur elektrostatischen Bilderzeugung, umfassend die Schritte:

Auftragen pigmentierter Tonerteilchen, die gemäß dem Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 9-11 hergestellt wurden, von einem gemäß dem Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 12-21 hergestellten Flüssigtoner auf die Oberfläche, und

Übertragen des resultierenden Tonerbildes auf ein Substrat.