DE10308286A1

DE10308286A1 - Toner

Info

Publication number: DE10308286A1
Application number: DE10308286A
Authority: DE
Inventors: Masahito Yamazaki; Koji Kameyama; Koji Akiyama
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2003-09-18
Also published as: US20030165762A1; US6861190B2

Abstract

Ein Toner, umfassend ein Bindemittelharz, einen Farbstoff und extern zugegebene, feine, anorganische Teilchen, umfassend anorganische Teilchen großer Teilchengröße, welche 50 Vol.-% oder mehr an Teilchen mit einer Teilchengröße von 100 bis 583,9 nm umfassen und welche eine spezifische BET-Oberfläche von 1 bis 40 m·2·/g aufweisen. Der Toner kann zur Entwicklung eines latenten Bildes, das in der Elektrophotographie, in einem elektrostatischen Aufzeichnungsverfahren, elektrostatischen Druckverfahren oder dergleichen gebildet wird, verwendet werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Toner, der zur Entwicklung eines latenten Bildes, das in der Elektrophotographie, in einem elektrostatischen Aufzeichnungsverfahren, einem elektrostatischen Druckverfahren oder dergleichen gebildet wird, verwendet wird.

Bei Verfahren zum Entwickeln eines Toners wurde im Hinblick darauf, hohe Bildqualität zu erreichen, ein berührungsfreies Entwicklungsverfahren vorgeschlagen, bei welchem der Toner auf einer Entwicklerwalze durch Anlegen eines elektrischen Feldes an dem Toner auf ein das elektrostatische, latente Bild-tragende Element projiziert wird, im Gegensatz zu einem Kontaktentwicklungsverfahren, bei welchem eine Entwicklerwalze mit einem das elektrostatische, latente Bild-tragende Element, wie einen Photoleiter, über eine Magnetbürste oder dergleichen in Kontakt gebracht wird. Allerdings ist bei dem berührungsfreien Entwicklungsverfahren der Entwicklungswirkungsgrad gering, so dass Reduzierung der Adhäsionskraft des Toners am Träger oder am Toner-tragenden Element und dergleichen gefordert wird.

Das vorstehend erwähnte Problem kann durch Verringerung der reibungselektrischen Ladungen des Toners gelöst werden, aber wenn die reibungselektrischen Ladungen des Toners reduziert werden, ist es wahrscheinlich, dass Tonerverstreuung verursacht wird. Um diesen Nachteil zu beheben, wurden verschiedene Methoden zur Verringerung der von-der-Waals-Kräfte untersucht, wie die Zugabe von feinen, anorganischen Teilchen mit einer großen Teilchengröße, mit einer Teilchengröße von etwa 20 bis etwa 100 nm (Japanisches Patent Veröffentlichungs- Nr. Hei 8-15890, Hei 8-227171 und Hei 9-288369), die Adhäsionskraft zwischen Tonern zu definieren (Japanisches Patent Veröffentlichungs-Nr. Hei 7-13386) und Untersuchungen über die Teilchengrößenverteilung oder den Formfaktor eines Toners (Japanisches Patent Veröffentlichungs-Nr. 2000-214629 und Hei 5-142859). Allerdings wird noch in einem langzeitstabilen Druck eine Erniedrigung in der Bilddichte oder Erzeugung von Fehlstellen beobachtet, so dass es einen Bedarf gibt, diese Probleme zu lösen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Toner bereitzustellen, der fähig ist, unter Verwendung einer berührungsfreien Entwicklervorrichtung ein fixiertes Bild hoher Qualität mit geringfügiger Erniedrigung in der Bilddichte und geringfügiger Erzeugung von Fehlstellen, selbst in einem langzeitstabilen Druck, bereitzustellen.

Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.

Es wurde festgestellt, dass unter Verwendung einer berührungsfreien Entwicklervorrichtung die Verhinderung der Erniedrigung in der Bilddichte und der Erzeugung von Fehlstellen während eines langzeitstabilen Drucks durch die Teilchengrößenverteilung von feinen, anorganischen Teilchen mit einer geringen, spezifischen Oberfläche (oder einer großen Teilchengröße) reguliert werden kann.

Die vorliegende Erfindung betrifft

1. einen Toner umfassend:
ein Bindemittelharz,
einen Farbstoff und
extern zugegebene, feine, anorganische Teilchen, umfassend anorganische Teilchen großer Teilchengröße, welche 50 Vol.-% oder mehr an Teilchen mit einer Teilchengröße von 100 bis 583,9 nm umfassen, und welche eine spezifische BET-Oberfläche von 1 bis 40 m²/g aufweisen; und
2. ein Verfahren zum Entwickeln eines Toners, umfassend Aufbringen des Toners des vorstehenden Punkts (1) auf einer Entwicklervorrichtung für berührungsfreie Entwicklung.

Eines der Merkmale des erfindungsgemäßen Toners liegt darin, dass feine, anorganische Teilchen großer Teilchengröße, welche 50 Vol.-% oder mehr an Teilchen mit einer Teilchengröße von 100 bis 583,9 nm (nachstehend einfach als "feine, anorganische Teilchen großer Teilchengröße" bezeichnet) umfassen, extern zugegeben werden.

Wenn die Teilchengröße der feinen, anorganischen Teilchen weniger als 100 nm ist, ist es wahrscheinlich, dass eine Erniedrigung in der Bilddichte verursacht wird. Auf der anderen Seite ist es wahrscheinlich, dass, wenn die Teilchengröße 583,9 nm übersteigt, Fehlstellen erzeugt werden. Deshalb weisen von den feinen, anorganischen Teilchen die Teilchen, die als externe Additive fungieren, eine Teilchengröße von 100 bis 583,9 nm auf, und mindestens eine Art von feinen, anorganischen Teilchen, welche 50 Vol.-% oder mehr, vorzugsweise von 50 bis 95 Vol.-%, stärker bevorzugt von 60 bis 80 Vol.-%, an feinen, anorganischen Teilchen mit der vorstehend erwähnten Teilchengröße umfassen, wird extern zugegeben. Die Fehlstelle bezieht sich auf eine weiße Stelle, die erzeugt wird, wenn ein schwarzes, kompaktes Bild gedruckt wird. Es wird vermutet, dass Fehlstellen erzeugt werden, da sich freie, feine, anorganische Teilchen an einen Photoleiter haften, wodurch die Haftung des Toners daran verhindert wird.

Weiterhin ist im Hinblick darauf, die Effekte der vorliegenden Erfindung deutlich darzulegen, die spezifische BET-Oberfläche der feinen, anorganischen Teilchen großer Teilchengröße 1 bis 40 m²/g, vorzugsweise von 5 bis 35 m²/g, stärker bevorzugt von 5 bis 20 m²/g. In der vorliegenden Erfindung wird die spezifische BET-Oberfläche durch das Stickstoff- Adsorptionsverfahren bestimmt.

Der Variationskoeffizient der feinen, anorganischen Teilchen großer Teilchengröße ist im Hinblick auf die Effekte der vorliegenden Erfindung und der Produktivität vorzugsweise 65% oder weniger, stärker bevorzugt von 10 bis 65%, insbesondere von 20 bis 45%.

Die feinen, anorganischen Teilchen großer Teilchengröße schließen feine Teilchen von Siliciumdioxid, Titandioxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid, Zinnoxid, Zinkoxid und dergleichen ein. Unter diesen sind die feinen Teilchen von Siliciumdioxid und Titandioxid bevorzugt, und die feinen Teilchen von Siliciumdioxid sind im Hinblick darauf, die Effekte der vorliegenden Erfindung wirksamer zu erhalten, stärker bevorzugt. Unter den feinen Siliciumdioxid-Teilchen sind im Hinblick darauf, die Effekte der vorliegenden Erfindung deutlicher darzulegen, Titandioxid-dotiertes Siliciumdioxid, Aluminiumoxid-dotiertes Siliciumdioxid und Titandioxid-Aluminiumoxid-dotiertes Siliciumdioxid bevorzugt, stärker bevorzugt Titandioxid-dotiertes Siliciumdioxid.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass im Hinblick auf die Stabilität in der Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen die feinen, anorganischen Teilchen großer Teilchengröße hydrophober Behandlung unterworfen werden. Das Verfahren der hydrophoben Behandlung ist nicht besonders begrenzt. Das Mittel zur hydrophoben Behandlung schließt Hexamethyldisilazan, n- Butyltrimethoxysilan, Dimethyldichlorsilan, Dimethylsiloxan, Silikonöl, Methyltriethoxysilan und dergleichen ein. Unter diesen sind Hexamethyldisilazan, n-Butyltrimethoxysilan und Dimethyldichlorsilan bevorzugt. Es ist bevorzugt, dass die Menge an dem Mittel zur hydrophoben Behandlung von 1 bis 7 mg/m² pro Oberfläche des Siliciumdioxids beträgt.

Der Gehalt an den vorstehend beschriebenen feinen, anorganischen Teilchen großer Teilchengröße, welche 50 Vol.-% oder mehr an Teilchen mit einer Teilchengröße von 100 bis 583,9 nm umfassen, ist vorzugsweise von 0,01 bis 5 Gewichtsteile, stärker bevorzugt von 0,05 bis 3 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Toners vor der Behandlung mit dem externen Additiv (unbehandelter Toner).

Obwohl der Grund, warum die Effekte der vorliegenden Erfindung durch diese Bestandteile erhalten werden können, nicht klar ist, wird vermutet, dass die Effekte als Ergebnis einer Kombination von verschiedenen Faktoren wie folgt erhalten werden. Die von-der-Waals-Kräfte zwischen dem Toner und dem Toner-tragenden Element oder dergleichen können durch Zugeben feiner, anorganischer Teilchen großer Teilchengröße mit einer spezifischen Teilchengrößenverteilung einheitlich reguliert werden; Einbindung und Ablösung der feinen, anorganischen Teilchen großer Teilchengröße werden infolge der Beanspruchung in einem berührungsfreien Entwicklungsverfahren durch Einstellen der spezifischen BET-Oberfläche der feinen, anorganischen Teilchen großer Teilchengröße innerhalb eines spezifischen Bereiches scharf ausbalanciert; und dergleichen.

Andere bekannte, feine, anorganische Teilchen oder feine, organische Teilchen können ebenso als externe Additive für den Toner verwendet werden, solange der Effekt der feinen, anorganischen Teilchen großer Teilchengröße in der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt wird. Insbesondere wird durch Verwenden anorganischer Teilchen kleiner Teilchengröße mit einer spezifischen BET-Oberfläche, die 40 m²/g übersteigt, vorzugsweise jenen mit einer spezifischen BET-Oberfläche von 50 bis 200 m²/g, zusammen mit den feinen, anorganischen Teilchen großer Teilchengröße der vorliegenden Erfindung die Fließfähigkeit des Toners ausgezeichnet, so dass die Effekte der vorliegenden Erfindung deutlicher dargelegt werden.

Die feinen, anorganischen Teilchen kleiner Teilchengröße schließen feine Teilchen von Siliciumdioxid, Titandioxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid, Zinnoxid, Zinkoxid und dergleichen ein. Unter diesen sind im Hinblick darauf, die Effekte der vorliegenden Erfindung wirksamer zu erhalten, die feinen Teilchen von Siliciumdioxid und Titandioxid bevorzugt.

Der Gehalt an den anorganischen Teilchen kleiner Teilchengröße ist vorzugsweise von 10 bis 400 Gewichtsteile, stärker bevorzugt von S0 bis 300 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der feinen, anorganischen Teilchen großer Teilchengröße.

Das Bindemittelharz in der vorliegenden Erfindung schließt Polyester, Styrol-Acrylharze, Hybridharze, Epoxyharze, Polycarbonate, Polyurethane und dergleichen ein, ohne darauf besonders begrenzt zu sein. Unter diesen sind im Hinblick auf die Dispergierfähigkeit des Farbstoffs und der Übertragbarkeit der Polyester und das Hybridharz bevorzugt, und der Polyester ist stärker bevorzugt. Der Gehalt an dem Polyester ist vorzugsweise von 50 bis 100 Gew.-% des Bindemittelharzes, stärker bevorzugt von 80 bis 100 Gew.-%, besonders bevorzugt 100 Gew.-%.

Der Begriff "Hybridharz", wie hier bezeichnet, ist ein Harz, in welchem eine Polykondensations- Harzkomponente, wie ein Polyester, zum Teil mit einer Polyadditions-Harzkomponente, wie ein Vinylharz, chemisch gebunden ist. Das Hybridharz kann durch Verwenden zweier oder mehr Harze als Rohstoffe erhalten werden, oder es kann durch Verwenden eines Harzes und Rohstoffmonomeren des anderen Harzes erhalten werden. Weiterhin kann das Hybridharz aus einem Gemisch von Rohstoffmonomeren von zwei oder mehr Harzen erhalten werden. Um ein Hybridharz wirksam zu erhalten, sind jene bevorzugt, die aus einem Gemisch von Rohstoffmonomeren von zwei oder mehr Harzen erhalten werden.

Das Rohstoffmonomer für den Polyester schließt eine Alkoholkomponente ein, die zweiwertige oder höhere, mehrwertige Alkohole umfasst, und eine Carbonsäurekomponente, die Dicarbonsäure- oder höhere Polycarbonsäure-Verbindungen umfasst.

Es ist bevorzugt, dass die Alkoholkomponente eine Verbindung der Formel (I) enthält:

wobei R ein Alkylenrest mit 2 oder 3 Kohlenstoffatomen ist; x und y sind jeweils eine positive Zahl, wobei im Hinblick auf die reibungselektrische Aufladbarkeit und die Haltbarkeit die Summe von x und y von 1 bis 16, vorzugsweise von 1,5 bis 5,0, ist.

Die Verbindung der Formel (I) schließt ein Alkylen-(2 bis 3 Kohlenstoffatome)-Oxid-(mittlere Molzahl: 1 bis 16)-Addukt von Bisphenol-A, wie Polyoxypropylen(2.2)-2,2-bis(4- hydroxyphenyl)propan und Polyoxyethylen(2.2)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propan und dergleichen ein. Zudem schließt die andere Alkoholkomponente Ethylenglycol, Propylenglycol, Glycerol, Pentaerythrol, Trimethylolpropan, hydriertes Bisphenol-A, Sorbitol, Alkylen-(2 bis 4 Kohlenstoffatome)-Oxid-(mittlere Molzahl: 1 bis 16)-Addukte davon und dergleichen ein.

Es ist erwünscht, dass der Gehalt an der Verbindung der Formel (I) in der Alkoholkomponente 5 mol-% oder mehr, vorzugsweise 50 mol-% oder mehr, stärker bevorzugt 100 mol-%, ist.

Zudem schließt die Carbonsäurekomponente Dicarbonsäuren, wie Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Fumarsäure und Maleinsäure, eine substituierte Bernsteinsäure, deren Substituent ein Alkylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder ein Alkenylrest mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen ist, wie Dodecenylbernsteinsäure und Octylbernsteinsäure; Trimellithsäure und Pyromellithsäure; Anhydride dieser Säuren; Alkyl-(1 bis 3 Kohlenstoffatome)-Ester dieser Säuren; und dergleichen ein.

Der Polyester kann zum Beispiel durch Polykondensation einer Alkoholkomponente mit einer Carbonsäurekomponente bei einer Temperatur von 180 bis 250°C in einer Inertgas-Atmosphäre unter reduziertem Druck in Gegenwart eines Veresterungskatalysators, wie gewünscht, hergestellt werden.

Es ist bevorzugt, dass im Hinblick auf Fixierungsvermögen und Haltbarkeit der Polyester einen Erweichungspunkt von 95 bis 160°C und einen Glasübergangspunkt von 50 bis 85°C hat.

Als Farbstoffe können alle Farbstoffe, Pigmente und dergleichen, welche als Farbstoffe für Toner verwendet werden, verwendet werden, und der Farbstoff schließt Ruße, Phthalocyanin Blau, Permanentbraun FG, Brilliant Fast Scarlet, Pigment Grün B, Rhodamin B Base, Solvent- Rot 49, Solvent-Rot 146, Solvent-Blau 35, Chinacridon, Carmin 6B, Disazogelb und dergleichen ein. Diese Farbstoffe können allein oder im Gemisch von 2 oder mehr Arten verwendet werden. Zudem kann der Toner jeder schwarze Toner, Farbtoner und Vollfarbtoner sein. Der Gehalt an dem Farbstoff ist vorzugsweise von 1 bis 40 Gewichtsteile, stärker bevorzugt von 3 bis 10 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Bindemittelharzes.

Der erfindungsgemäße Toner kann geeigneterweise ein Additiv enthalten, wie ein Ladungsregulierungsmittel, ein Trennmittel, ein Verbesserungsmittel der Fließeigenschaft, ein Modifikationsmittel der elektrischen Leitfähigkeit, einen Extender, einen verstärkenden Füllstoff, wie ein Faserstoff, ein Antioxidationsmittel, ein Alterungsschutzmittel und ein Verbesserungsmittel der Reinigungsfähigkeit.

Das Ladungsregulierungsmittel schließt positiv aufladbare Ladungsregulierungsmittel, wie Nigrosinfarbstoffe, Farbstoffe auf Triphenylmethanbasis, die ein tertiäres Amin als Seitenkette enthalten, quartäre Ammoniumsalzverbindungen, Polyaminharze und Imidazolderivate, und negativ aufladbare Ladungsregulierungsmittel, wie metallhaltige Azofarbstoffe, Kupfer- Phthalocyaninfarbstoffe, Metallkomplexe von Alkylderivaten der Salicylsäure und Borkomplexe der Benzilsäure ein. Der erfindungsgemäße Toner kann entweder positiv oder negativ aufladbar sein. Ebenso können ein positiv und ein negativ aufladbares Ladungsregulierungsmittel zusammen verwendet werden.

Das Trennmittel schließt Wachse ein, wie natürliche Esterwachse, wie Carnaubawachs und Reiswachs; synthetische Wachse, wie Polypropylenwachs, Polyethylenwachs und Fischer- Tropsch-Wachs; Erdölwachs, wie Montanwachs, Alkoholwachse. Diese Wachse können allein oder im Gemisch von zwei oder mehr Arten enthalten sein.

Der erfindungsgemäße Toner wird durch einen Oberflächenbehandlungsschritt, der unter Verwendung eines Henschel-Mischers oder dergleichen Mischen eines unbehandelten Toners mit einem externen Additiv umfasst, hergestellt. Das Verfahren zur Herstellung des unbehandelten Toners kann jedes üblicherweise bekannte Verfahren sein, wie ein Knetpulverisierungsverfahren, ein Emulsions-Phaseninversionsverfahren und ein Polymerisationsverfahren, und das Knetpulverisierungsverfahren ist im Hinblick auf die leichte Herstellung des Toners bevorzugt. Im Falle eines pulverisierten Toners, der nach dem Knetpulverisierungsverfahren hergestellt wird, kann der Toner durch homogenes Mischen eines Bindemittelharzes, eines Farbstoffs und dergleichen in einem Mischer, wie einem Henschel- Mischer, anschließendes Schmelzkneten mit einem geschlossenen Kneter, einem Einschnecken- oder Doppelschneckenextruder oder dergleichen, Kühlen, Pulverisieren und Klassifizieren hergestellt werden. Bei dem Emulsions-Phaseninversionsverfahren kann der Toner durch Lösen oder Dispergieren eines Bindemittelharzes, eines Farbstoffs und dergleichen in einem organischen Lösungsmittel, anschließendes Emulgieren des Gemisches, zum Beispiel durch Zugeben von Wasser, Trennen und Klassifizieren der Teilchen hergestellt werden. Der Toner hat vorzugsweise ein Volumenmittel der Teilchengröße von 3 bis 15 µm.

Um die Effekte der vorliegenden Erfindung durch Regulieren der Adhäsionskraft der feinen, anorganischen Teilchen großer Teilchengröße zu verstärken, ist in dem erfindungsgemäßen Toner der Gehalt an Substanzen mit einem Zahlmittel des Molekulargewichts von 500 oder weniger von 1 bis 4% des Toners bevorzugt, stärker bevorzugt von 1,5 bis 3%. In einer bevorzugten Ausführungsform schließen die Substanzen mit einem Zahlmittel des Molekulargewichts von 500 oder weniger Substanzen, die aus der Bindemittelharzkomponente stammen, und verschiedene Additive ein, wie Stearinsäure, vorzugsweise die Substanzen aus der Bindemittelharzkomponente. Die Substanzen mit einem Zahlmittel des Molekulargewichts von 500 oder weniger, die aus der Bindemittelharzkomponente stammen, schließen zum Beispiel Rohstoffmonomere, Oligomerkomponenten davon und dergleichen ein.

Der erfindungsgemäße Toner weist schwache von-der-Waals-Kräfte zu dem Toner-tragenden Element und dergleichen auf, und hat eine ausgezeichnete Haltbarkeit, so dass die Effekte der vorliegenden Erfindung durch Verwenden des Toners als einen Toner zur berührungsfreien Entwicklung, in welchem der Toner aus dem Toner-tragenden Element auf das das elektrostatische, latente Bild-tragende Element, wie ein Photoleiter, projiziert wird, deutlicher dargelegt werden.

Zudem kann der erfindungsgemäße Toner in jeder Einkomponenten- und Zweikomponentenentwicklung verwendet werden. Die Effekte der vorliegenden Erfindung werden durch Verwenden des erfindungsgemäßen Toners als einen nichtmagnetischen Toner mit einer niedrigeren, spezifischen Dichte deutlicher dargelegt. Deshalb ist es bevorzugt, den erfindungsgemäßen Toner als einen Toner zur nichtmagnetischen Einkomponentenentwicklung und einen nichtmagnetischen Toner zur Zweikomponentenentwicklung zu verwenden. In der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Begriff "nichtmagnetischer Toner" auf ein paramagnetisches Material, ein diamagnetisches Material oder ein magnetisches Material mit einer Sättigungsmagnetisierung von 10 Am²/kg oder weniger, vorzugsweise 2,5 Am²/kg oder weniger.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Entwickeln eines Toners bereit, umfassend Aufbringen des erfindungsgemäßen Toners auf einer Entwicklervorrichtung für berührungsfreie Entwicklung.

BEISPIELE

Teilchengröße

Vier Gramm feine, anorganische Teilchen werden in einer Glasflasche "M-140" (im Handel erhältlich von Kashiwayo Glass Co., Ltd.) vorgelegt, in 80 g Ethanol dispergiert und für 10 Minuten einer Ultraschallbehandlung unterworfen. Anschließend wird die Teilchengröße der feinen, anorganischen Teilchen unter den nachstehend angegebenen Bedingungen unter Verwendung eines Teilchengrößenverteilungsanalysators vom Laserstrahltyp "LB 500" (im Handel erhältlich von HORIBA, LTD.) bestimmt. Bedingungen zur Bestimmung Wiederholungszeiten: 50
Basis für Teilchengröße: Volumen
Brechungsindex der Probe: 1,450-0,000 i
Brechungsindex des Dispersionsmittels: 1,330
Probenkonzentration: 1, 1 bis 3,1 V

Spezifische BET-Oberfläche

Die spezifische BET-Oberfläche wird durch das Stickstoff-Adsorptionsverfahren bestimmt.

Variationskoeffizient

Der Variationskoeffizient wird unter Verwendung eines Meßwerts mit einem Teilchengrößenverteilungsanalysator vom Laserstrahltyp "LB 500" (im Handel erhältlich von HORIBA, LTD.) nach folgender Gleichung berechnet.

Variationskoeffizient (%) = Arithmetische Standardabweichung/Volumenmittel der mittleren Teilchengröße × 100
Gehalt an Substanzen mit einem Zahlmittel des Molekulargewichts von 500 oder weniger Die Molekulargewichtsverteilung wird durch Gel-Permeationschromatographie bestimmt (GPC). Zehn ml Tetrahydrofuran werden zu 30 mg eines Toners gegeben, und die Bestandteile werden für 1 Stunde in einer Kugelmühle gemischt. Anschließend wird das Gemisch unter Verwendung eines Fluorharzfilters mit einer Porengröße von 2 µm, "FP-200" (im Handel erhältlich von Sumitomo Electric Industries, Ltd.) filtriert, um unlösliche Komponenten zu entfernen und eine Probenlösung zu ergeben.
Die Messung wird durch Durchlaufen von Tetrahydrofuran als Eluat zur Bestimmung einer Molekulargewichtsverteilung bei einer Fließgeschwindigkeit von 1 ml pro Minute, Stabilisieren einer Säule in einem Thermostaten bei 40°C und Injizieren von 100 µl der Probenlösung durchgeführt. Der Gehalt (%) an Substanzen mit einem Molekulargewicht von 500 oder weniger wird als Flächenprozent der korrespondierenden Fläche in dem Diagramm, das aus einem RI- (Brechungsindex)-Detektor erhalten wird, berechnet. Die Säule, die zur Analyse verwendet wird, ist "GMHLX+G3000HXL" (im Handel erhältlich von Tosoh Corporation), und die Kalibrierungskurven werden unter Verwendung mehrerer Arten von monodispersen Polystyrolen als Standardprobe erhalten.

Harzherstellung

Beispiel 1

Die Menge 1225 g Polyoxypropylen(2.2)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propan, 488 g Polyoxyethylen(2.0)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propan, 324 g Terephthalsäure, 469 g Dodecenylbernsteinsäureanhydrid, 240 g Trimellithsäureanhydrid und 4 g Dibutylzinnoxid (Veresterungskatalysator) wurden bei 230°C für 8 Stunden bei Atmosphärendruck unter Stickstoffgasatmosphäre umgesetzt. Anschließend wurden die Bestandteile weiter unter reduziertem Druck umgesetzt, um ein Harz A zu ergeben. Das resultierende Harz hatte einen Erweichungspunkt von 146°C, eine Säurezahl von 18 mg KOH/g und einen Glasübergangspunkt von 62°C.

Harzherstellung

Beispiel 2

Die Menge 1225 g Polyoxypropylen(2.2)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propan, 488 g Polyoxyethylen(2.0)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propan, 470 g Terephthalsäure, 161 g Dodecenylbernsteinsäureanhydrid, 149 g Trimellithsäureanhydrid und 4 g Dibutylzinnoxid (Veresterungskatalysator) wurden bei 230°C für 8 Stunden bei Normaldruck unter Stickstoffgasatmosphäre umgesetzt. Anschließend wurden die Bestandteile weiter unter reduziertem Druck umgesetzt, um ein Harz B zu ergeben. Das resultierende Harz hatte einen Erweichungspunkt von 148°C, eine Säurezahl von 6 mg KOH/g und einen Glasübergangspunkt von 63°C.

Beispiele 1 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3

Die Menge 100 Gewichtsteile eines Bindemittelharzes, wie in Tabelle 1 gezeigt, 7 Gewichtsteile eines Rußes "Mogul L" (im Handel erhältlich von Cabot Corporation), 1 Gewichtsteil eines Ladungsregulierungsmittels "T-77" (im Handel erhältlich von Hodogaya Chemical Co., Ltd.) und 1 Gewichtsteil eines Polypropylenwachses "NP-055" (im Handel erhältlich von MITSUI CHEMICALS, INC.) wurden mit einem Henschel-Mischer gemischt und mit einem Doppelschneckenkneter schmelzgeknetet, um ein geknetetes Produkt zu ergeben. Das resultierende, geknetete Produkt wurde dann an Luft gekühlt, grob und fein pulverisiert und dann klassifiziert, um einen unbehandelten Toner mit einem Volumenmittel der Teilchengröße von 8 µm zu ergeben.
100 Gewichtsteile des resultierenden, unbehandelten Toners wurden 0,5 Gewichtsteile von feinen, anorganischen Teilchen, wie in Tabelle 1 gezeigt, und 0,9 Gewichtsteile eines hydrophoben Siliciumdioxids "R 972" (im Handel erhältlich von Nippon Aerosil) zugegeben. Die Bestandteile wurden mit einem Henschel-Mischer unter Rühren gemischt, um einen nichtmagnetischen Toner zu ergeben. Die Teilchengrößenverteilung der verwendeten, feinen, anorganischen Teilchen wird in Tabelle 2 gezeigt. Die feinen, anorganischen Teilchen, wie in Tabelle 2 gezeigt, wurden durch Vermahlen der im Handel erhältlichen, feinen, anorganischen Teilchen mit einem Henschel-Mischer, anschließend Entfernen der groben Körner mit einem Zyklon mittels Strahlstromtransport und, unter Verwendung eines Goatex-Staubsammelfilters, der im Handel von Hosokawa Micron Corp. erhältlich ist, Sammeln der feinen Teilchen erhalten.

Testbeispiel

Ein Toner wurde in eine elektrophotographische Vorrichtung "MICROLINE 703 N" (im Handel erhältlich von Oki Data Corporation), die durch Setzen des Abstands zwischen dem Photoleiter und der Entwicklungsmuffe auf 80 µm modifiziert wurde, um vom berührungsfreien Entwicklungstyp zu sein, eingefüllt. Fixierte Bilder wurden kontinuierlich mit einem Druckanteil von 10% bis zu dem ersten 10 000ten Blatt, und mit einem Druckanteil von 2% für das 10 000te bis zum 100 000ten Blatt ausgedruckt. Der Anteil der beibehaltenden Bilddichte und der Anteil der Erzeugung einer Fehlstelle wurden gemäß der nachstehend beschriebenen Verfahren erhalten. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.

Anteil der beibehaltenden Bilddichte

Die optischen Reflexionsdichten der Bilder des 10 000ten Blatts und des 100 000ten Blatts wurden mit einem Reflexionsdensitometers "RD-915" (im Handel erhältlich von Macbeth Process Measurements Co.) gemessen. Der Anteil der Bilddichte des 100 000ten Bildes (ODIO) zu der Bilddichte des 10 001ten Bildes (OD₁)(OD₁₀/OD₁ × 100) wird erhalten.

Anteil der Erzeugung einer Fehlstelle

Die Anzahl von Fehlstellen pro 10 Blätter werden gezählt, wobei weiße Stellen, die in den schwarzen, kompakten Bildern vom 10 001ten zum 10 010ten Blatt erzeugt werden, als Fehlstellen angesehen werden. Tabelle 1

Tabelle 2
Es ist aus den vorstehenden Ergebnissen klar, dass die Toner der Beispiele, in welchen die feinen, anorganischen Teilchen mit einer gewünschten Teilchengrößenverteilung und spezifischen BET-Oberfläche verwendet werden, nach dem Haltbarkeitsdrucktest und kleinen Anteilen an Erzeugung einer Fehlstelle ausreichend Bilddichte beibehalten können, wie mit den Tonern der Vergleichsbeispiele verglichen.
Besonders im Falle der Beispiele 5 und 6 wird unter Verwendung von Titandioxid-dotiertem Siliciumdioxid der Anteil der beibehaltenden Bilddichte höher und der Anteil der Erzeugung von Fehlstellen wird sehr klein. Dies ist vermutlich der Tatsache zuzuschreiben, dass die spezifische Dichte der Teilchen durch Dotieren von Siliciumdioxid mit Titandioxid auf einen geeigneten Wert eingestellt wird, so dass die Adhäsion der feinen, anorganischen Teilchen an dem Toner bei dem Behandlungsverfahren des externen Zugebens von feinen, anorganischen Teilchen wirksamer durchgeführt werden kann, wodurch freie, anorganische Teilchen auffallend reduziert werden können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Toner bereitgestellt werden, der fähig ist, unter Verwendung einer berührungsfreien Entwicklervorrichtung ein fixiertes Bild hoher Qualität mit geringfügiger Erniedrigung in der Bilddichte und geringfügiger Erzeugung von Fehlstellen, selbst in einem langzeitstabilen Druck, bereitzustellen.
Aus der somit beschriebenen, vorliegenden Erfindung wird ersichtlich, dass diese auf verschiedene Arten variiert werden kann. Derartige Variationen sollen nicht als Abweichung von dem Umfang der Erfindung betrachtet werden, und alle derartigen Modifikationen, wie sie dem Fachmann ersichtlich sein sollten, sind vorgesehen, innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche eingeschlossen zu sein.

Claims

1. Toner, umfassend:
ein Bindemittelharz,
einen Farbstoff und
extern zugegebene, feine, anorganische Teilchen, umfassend anorganische Teilchen großer Teilchengröße, welche 50 Vol.-% oder mehr an Teilchen mit einer Teilchengröße von 100 bis 583,9 nm umfassen, und welche eine spezifische BET-Oberfläche von 1 bis 40 m²/g aufweisen.

2. Toner gemäß Anspruch 1, wobei der Variationskoeffizient der Teilengrößenverteilung der feinen, anorganischen Teilchen großer Teilchengröße 65% oder weniger beträgt.

3. Toner gemäß Anspruch 1, wobei der Toner Substanzen mit einem Zahlmittel des Molekulargewichts von 500 oder weniger in einer Menge von 1 bis 4% enthält.

4. Toner gemäß Anspruch 1, wobei die anorganischen Teilchen großer Teilchengröße feine Siliciumdioxidteilchen sind.

5. Toner gemäß Anspruch 1, wobei die extern zugegebenen, feinen, anorganischen Teilchen weiterhin anorganische Teilchen kleiner Teilchengröße umfassen, welche eine spezifische BET-Oberfläche von mehr als 40 m²/g aufweisen.

6. Toner gemäß Anspruch 1, wobei der Toner als Toner für berührungsfreie Entwicklung verwendet wird.

7. Verfahren zum Entwickeln eines Toners, umfassend Aufbringen des Toners nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auf einer Entwicklervorrichtung für berührungsfreie Entwicklung.