DE3801040A1

DE3801040A1 - Toner fuer die verwendung in der elektrofotografie

Info

Publication number: DE3801040A1
Application number: DE3801040A
Authority: DE
Inventors: Masumi Koishi; Masuyuki Takada; Akio Kazama; Yukio Kawashima
Original assignee: Toyo Ink Mfg Co Ltd
Current assignee: Toyo Ink Mfg Co Ltd
Priority date: 1987-01-16
Filing date: 1988-01-15
Publication date: 1988-07-28
Anticipated expiration: 2008-01-16
Also published as: GB2200470B; GB8800102D0; US4902596A; GB2200470A; JPH0820764B2; DE3801040C2; JPS63301964A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Toner, die für die trockene Entwicklung von elektrostatisch latenten Bildern in der Elektrofotografie verwendet werden.

Bis jetzt sind einige Trockenentwicklungsverfahren bekannt, einschließlich eines Verfahrens, das einen Zweikomponentenentwickler verwendet, zusammengesetzt aus Tonerteilchen, die mit Trägerteilchen sowie Glasperlen oder magnetischem Pulver gemischt sind, und ein Verfahren, das einen Einkomponententoner verwendet, der aus Tonerteilchen, denen Magnetismus verliehen worden ist, zusammengesetzt ist. Zusätzlich ist kürzlich ein Verfahren vorgeschlagen worden, daß einen nicht magnetischen Einkomponententoner verwendet, der ausgezeichnet in Hinsicht auf Widerstand gegen die Umgebung, beispielsweise Temperatur, Feuchtigkeit u.ä., ist.

Diese gebräuchlichen Toner sind in den meisten Fällen durch Verfahren hergestellt worden, die umfassen: Mischen, Erwärmen und Schmelzen von thermoplastischen Harzen, Färbemitteln so wie Pigmenten oder Farbstoffen und Zusätzen so wie Wachsen, Weichmachern, ladungskontrollierenden Mitteln u.ä., Kneten der Pigmente oder ladungskontrollierenden Mittel, Verändern der Form der sekundären Agglomeration unter der Anwendung von starken Scherkräften zu primären Teilchen, wenn nötig, gleichförmiges Dispergieren magnetischer Pulver in der Mischung, um eine gleichmäßige Zusammensetzung zu erhalten, Kühlen und Zerreiben der Zusammensetzung und dann das Klassifizieren der erhaltenen Teilchen, um Tonerteilchen zu erhalten.

Die gebräuchlichen Verfahren sind jedoch dahingehend problematisch, daß sie eine große Energiemenge im Schritt des Mahlens der Pigmente und des ladungskontrollierenden Mittels erfordern, die Tonerteilchen in einer geringen Ausbeute von ungefähr 85% bereitstellen, weil feinere Tonerteilchen abgeschnitten oder im Klassifizierungsschritt entfernt werden, und eine unvermeidbar niedrige Produktivität von Tonerteilchen aufweisen, obwohl Teile der entfernten Tonerteilchen in der nächsten Herstellung wiederverwendet werden. Weiterhin müssen in solchen Fällen, wo bestimmte Toner, die voneinander verschieden in der Art, insbesondere in der Farbe sind, jeder durch ein gebräuchliches Verfahren unter Verwendung von Vorrichtungen, einschließlich solcher Vorrichtungen so wie Knetmaschinen, Schleifmaschinen und Dispergiergeräte, hergestellt wird, solche Geräte jedesmal zuvor gründlich gesäubert werden, wenn jeweils einer der Toner hergestellt wird. Da die in den gebräuchlichen Verfahren verwendeten Geräte beträchtliche Ausmaße aufweisen, ist das Säubern eine schwere Belastung für die Arbeiter.

Darüberhinaus sind die so erhaltenen Tonerteilchen qualitativ nachteilig dahingehend, daß das ladungskontrollierende Mittel darin ungenügend dispergiert ist, und daß sie in Größe und Gestalt nicht gleichmäßig sind und im allgemeinen amorph sind, wodurch sie individuell verschieden in den Reibungsladungsmerkmalen sind, und so verursachen, daß sie innerhalb der Kopiervorrichtung verschmiert und verteilt werden. Zusätzlich haben die Tonerteilchen eine so geringe Fließfähigkeit, daß es schwierig wird, sie gleichmäßig zur Verfügung zu stellen, so daß viel Unannehmlichkeiten unerwünschterweise auftreten.

Um dieses zu vermeiden, sind Versuche vorgeschlagen worden, um sphärische Toner durch ein Sprühtrocknungs oder Suspensions-Polymerisationsverfahren zu erhalten. Das erstgenannte Verfahren erfordert eine sorgfältige Auswahl von Harzen, die in der verwendeten Lösung löslich sind, und es stellt sich das Problem eines Offsetphänomens auf einer Fixiertrommel. Das letztgenannte Verfahren führt zu Problemen wie Blockierung und Offsetphänomen und wird daher nicht industriell verwendet.

Weitere vorgeschlagene Verfahren umfassen ein Verfahren, in dem Bindemittel-Harzteilchen und Färbematerialteilchen in einem heißen Luftstrom behandelt werden (Japanische Patentanmeldung Nr. 37 553/1984) und ein Verfahren, in dem ein Bindemittel-Harz und ein färbendes Material auf der Oberfläche von sphärischem Harz abgelagert werden (Japanische Patentanmeldung Nr. 2 10 368/1986). Diese Verfahren schließen jedoch eine Wärmebehandlung ein und neigen dazu, die Bildung gröberer Teilchen durch die Fusion von feinen Teilchen zu verursachen und sind bis jetzt ebenfalls nicht zur praktischen Anwendung gekommen.

Gebräuchliche Toner haben den gemeinsamen Nachteil, daß das Färbemittel und das ladungskontrollierende Mittel, die ihre jeweiligen charakteristischen Eigenschaften auf der Toneroberfläche aufweisen und als Ausgangsmaterialien für die Toner relativ teuer sind, unökonomischerweise nicht nur in dem Oberflächenanteil des Toners, sondern auch in dessen Inneren enthalten sind.

Um dieses Problem zu lösen, ist ein Toner vorgeschlagen worden, der durch Mischen eines Toners für die Verwendung in der Elektrofotografie mit einem ladungskontrollierenden Mittel hergestellt wird, während mechanische Kraft angewendet wird, um das ladungskontrollierende Mittel in die Oberfläche des Toners einzulagern (Japanische Patentanmeldung Nr. 51 481/1986). Es wurde jedoch festgestellt, daß selbst in diesem verbesserten Verfahren die gewünschte Ladungskontrolle nicht oft erreicht werden kann, in Abhängigkeit von der Formulierung des Toners und den Bedingungen seiner Herstellung. Speziell dann, wenn die Oberfläche der Kernteilchen (A) vorhergehend mit einem elektrisch leitfähigen Material so wie Ruß oder einem oberflächenaktiven Mittel überzogen worden ist, treten Schwierig keiten bei der Kontrolle der Ladungen auf, selbst wenn das ladungskontrollierende Mittel (B) durch das oben erwähnte Verfahren in die Oberfläche der Kernteilchen (A) eingelagert ist. Der Grund dafür ist bis jetzt nicht vollkommen aufgeklärt. Es ist jedenfalls aus der vorgehenden Beschreibung offensichtlich, daß die gebräuchlichen Toner noch Probleme aufweisen, die gelöst werden müssen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben erwähnten Probleme zu lösen und einen Toner zur Verfügung zu stellen, der mit ausgezeichneter Produktivität hergestellt werden kann und ein klares Bild ohne Schleierbildung herstellt.

Als Ergebnis ausführlicher und intensiver Studien wurde festgestellt, daß ein Toner für die Verwendung in der Elektrofotografie, der in Produktivität und Schärfe bei der Ladungsverteilung den gebräuchlichen Tonern überlegen ist, stabil erhalten werden kann durch Mischen von Kernteilchen (A) aus thermoplastischem Harz mit Trägerteilchen (C) mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,05 bis 2 µm, bevorzugt 0,08 bis 2 µm, wobei sie ein ladungskontrollierendes Mittel (B) auf ihrer Oberfläche tragen, während mechanische Kraft unter solchen Bedingungen angewendet wird, daß die erhaltenen Tonerteilchen eine durchschnittliche Teilchengröße von 1 bis 20 µm haben, und dadurch die Trägerteilchen (C) in die Oberfläche der Kernteilchen eingelagert werden. Die vorliegende Erfindung beruht auf diesem Ergebnis. Insbesondere wird erfindungsgemäß ein Toner für die Verwendung in der Elektrofotografie zur Verfügung gestellt, der Kernteilchen (A) oder (A′) aus thermoplastischem Harz und Trägerpulver (C) umfaßt, die ein ladungskontrollierendes Mittel (B) auf ihrer Oberfläche tragen und in die Oberfläche der Kernteilchen (A) oder (A′) eingebettet sind, wobei der Toner hergestellt wird durch Mischen der Kernteilchen (A) mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 bis 15 um oder der Kernteilchen (A′) mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 bis 15 µm, die in ihrer Oberfläche eingelagert Färbemittelteilchen enthalten, mit Trägerteilchen (C) mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,1 bis 2 µm, die ein ladungskontrollierendes Mittel (B) auf ihrer Oberfläche tragen, während mechanische Kraft unter solchen Bedingungen auf die erhaltene Mischung wirkt, daß die erhaltenen Tonerteilchen eine durchschnittliche Teilchengröße von 1 bis 20 µm haben. Der Zustand, in dem "Trägerteilchen (C), die ein ladungskontrollierendes Mittel (B) auf ihrer Oberfläche tragen, in die Oberfläche der Kernteilchen (A) eingelagert werden", wie hier beschrieben, bezieht sich auf einen solchen Zustand, daß Teile der Trägerteilchen (C) auf der Oberfläche von Kernteilchen (A) exponiert sind, ohne vollkommen in den Kernteilchen (A) verborgen zu sein. In diesem Zustand sind Teile des ladungskontrollierenden Mittels (B), die auf die Trägerteilchen (C) aufgetragen sind, auf der Oberfläche der Kernteilchen (A) exponiert. Es ist jedoch nicht notwendig, daß alle Trägerteilchen (C) auf den Oberflächen der Kernteilchen (A) exponiert sind.

In der vorliegenden Beschreibung wurde die Teilchengröße mit einem Coulter Counter Model TAII (ein Erzeugnis der Coulter Electronics Co., Ltd.) gemessen und auf Volumenbasis ausgedrückt.

Die erfindungsgemäß verwendeten Kernteilchen können durch gebräuchliche Verfahren erhaltene sein, d.h., durch Mischen eines thermoplastischen Harzes mit einem färbenden Material und, wenn nötig, Zusätzen, so wie einem Schmiermittel, gefolgt von einer Serie von Verfahren so wie Schmelzen, Kneten, Abkühlen, grobes Reiben, Reiben und dann Klassifizieren. Alternativ können die Kernteilchen durch Einlagern eines färbenden Materials, im wesentlichen als ein primäres Teilchen, in die Oberfläche von Harzteilchen durch Mischen bei der gleichen mechanischen Kraft wie der der vorliegenden Erfindung erhalten werden. Obwohl die Färbemittel so wie Pigmente als eine sekundäre Agglomeration bestehen, da das so durch Mischen erhaltene Färbemittel in die Oberfläche der Kernteilchen im wesentlichen als primäres Teilchen eingelagert ist, werden Färbemittelkernteilchen mit Färbekraft und Klarheit erhalten (siehe EP-Anmeldung Nr. 8 72 00 424.7).

Beispiele thermoplastischer Harze für die Kernteilchen, die erfindungsgemäß verwendet werden können, umfassen bekannte Bindemittel-Harze, beispielweise Polystyrolharze, Copolymerharze, die Styrol enthalten, so wie Copolymere von Styrol mit Acrylat, mit Methacrylat, Acrylnitril oder Maleat, Polyacrylatharze, Polymethacrylatharze, Polyesterharze, Polyamidharze, Polyvinylacetatharze, Epoxyharze, phenolische Harze, Kohlenwasserstoffharze, Petroleumharze und chlorierte Paraffine. Weiterhin ist es bevorzugt, daß die thermoplastischen Harze bei Raumtemperatur fest sind und eine Wärmeerweichungstemperatur von 50°C oder darüber haben. Diese können alleine oder in Form von jeder Mischung davon verwendet werden. Hinsichtlich anderer Zusätze können färbende Materialien so wie Pigmente und Farbstoffe, magnetische Pulver, Schmiermittel so wie Wachs, Verflüssiger sowie kolloidales Siliziumoxid und Polyolefine mit niedrigem Molekulargewicht in dem Zweck entsprechenden Kombinationen verwendet werden. Wenn sie in Form von feinen Teilchen verwendet werden, können sie ebenso in der gleichen Weise, wie oben in Zusammenhang mit den Trägerteilchen (C) beschrieben, eingelagert werden. Es ist bevorzugt, daß die Kernteilchen (A) im wesentlichen frei von Teilchen von einer Teilchengröße von 25 um oder mehr sind. Obwohl es allgemein angenommen wird, daß feine Teilchen mit einer Größe von 1 µm oder weniger ungünstig sind, ist es in der vorliegenden Erfindung nicht notwendig, wie später erwähnt wird, daß solche feinen Teilchen entfernt werden, weil die Teilchengrößen durch die Mischungsbehandlung reguliert werden.

Beispiele für die färbenden Materialien umfassen weiße und schwarze Pigmente oder Farbstoffe, so wie Zinkgelb, gelbes Eisenoxid, Hansagelb, Diazogelb, Chinolingelb, Permanentgelb, Rotoxid, Permanentrot, Litholrot, Pyrazolonrot, Watchung-Rot Calciumsalz, Watchung-Rot Mangansalz, Lake-Rot C, Lake-Rot D, Brilliant Karmin 6B, Brilliant Karmin 3B, Preußischblau, Phthalocyaninblau, metallfreies Phthalocyanin, Titanweiß und Rußschwarz.

Beispiele für die Trägerteilchen (C) umfassen anorganische feine Pulver so wie Aluminiumoxid, Titandioxid, Bariumtitanat, Magnesiumtitanat, Strontiumtitanat, Zinkoxid, Eisenoxid, Bariumsulfat, Siliziumkarbid, Ceroxid, Siliziumdioxid und Kohlenstoffpulver; feine Harzteilchen so wie Polyvinylidenfluoride, Copolymere von Vinylidenfluorid mit Vinylfluorid, Trifluorethylen, Ethylen, Propylen, Buten oder ähnliches, Polystyrol, Styrol-Methylmethacrylat-Copolymere, Xylolharze, Polyamid, Petroleumharze so wie Cumaron-Inden-Harz, Benzoguanaminharz, phenolisches Harz, Melaminharz, Epoxyharz und ungesättigte Polyesterharze; und feine Teilchen organischer Substanzen, z.B. Wachse, so wie Polyethylenwachs und Amidwachs und Metallsalze von Fettsäuren, so wie Calciumstearat, Aluminiumstearat und Zinkstearat. Es ist bevorzugt, daß diese feinen Teilchen eine Teilchengröße von 0,1 bis 2 µm haben. Wenn die Teilchengröße zu groß ist, können die Trägerteilchen nicht gleichmäßig in die Kernteilchen (A) eingelagert werden. Auf der anderen Seite werden die Trägerteilchen (C), wenn die Teilchengröße zu klein ist, vollständig in das Innere der Kernteilchen (A) eingelagert, was es unmöglich macht, das Hauptziel zu erreichen. Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Trägerteilchen (C) bei Raumtemperatur fest sind und eine Wärmeerweichungstemperatur von 50°C oder darüber haben.

Obwohl die Verfahren zum Auftragen des ladungskontrollierenden Mittels (B) auf die Oberfläche der Trägerteilchen (C) nicht besonders eingeschränkt sind, ist es erfindungsgemäß bevorzugt, daß das ladungskontrollierende Mittel abgelagert wird, um eine ausreichende Stärke zu erhalten. Ein bevorzugtes Verfahren zum Erreichen dieses Zieles umfaßt das Unterwerfen beider Komponenten einem Naßmischen, Trocknen der erhaltenen Mischung und, wenn notwendig, Reiben der getrockneten Mischung.

Im einzelnen werden ein Gewichtsteil des ladungskontrollierenden Mittels (B) und ein bis 10 Gewichtsteile der Trägerteilchen (C) in einer Kugelmühle, einer Sandmühle oder einer Scheibenmühle in Gegenwart eines geeigneten Mittels, so wie Wasser oder eines organischen Lösungsmittels, gemahlen, gefolgt von Trocknen und Reiben. Das erhaltene Produkt kann vorteilhaft in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Das erfindungsgemäß verwendete ladungskontrollierende Mittel (B) kann ein im Stand der Technik bekanntes sein, und Beispiele dafür umfassen Farbstoffe und metallhaltige Farbstoffe so wie Fettschwarz HBN, Nigrosin Base, Brilliant Spirit, Zaponschwarz X, Ceres Schwarz RG, Kupfer-Phthalocyanin Farbstoff; andere Farbstoffe so wie C.I. Solvent Schwarz 1, 2, 3, 5 und 7, C.I. Acid Schwarz 123, 22, 23, 28, 42 und 43, Ölschwarz (C.I. 26150) und Spiron Schwarz; quarternäre Ammoniumsalze, Metallsalze der Naphthensäure; und Metallseifen von Fettsäure und Harzsäure. Erfindungsgemäß ist es beim Mischen der Kernteilchen (A) mit den Trägerteilchen (C), die ein ladungskontrollierendes Mittel (B) auf ihrer Oberfläche tragen durch die Anwendung von mechanischer Kraft unter solchen Bedingungen, daß die erhaltenen Tonerteilchen eine durchschnittliche Teilchengröße von 1 bis 20 µm haben, notwendig, daß das Mischen so durchgeführt wird, daß nicht ungünstige Phänomene verursacht werden, so wie die Fusion von Kernteilchen (A) zur Bildung einer großen Masse und das Reiben in fein verteilte Teilchen infolge der Anwendung von exzessiver Kraft, und zur gleichen Zeit so, daß ein Teil der Trägerteilchen (C), die das ladungskontrollierende Mittel (B) auf ihrer Oberfläche tragen, in die Oberflächen der Kernteilchen (A) eingelagert werden. Im Fall der Herstellung im kommerziellen Maßstab können die beiden oben erwähnten Erfordernisse durch Variieren der Arbeitsbedingungen eines Dispergiergerätes, so wie einer Kugelmühle oder einer Sandmühle usw., und den Bedingungen, so wie Beschicken und Dispergieren von Mitteln, erfüllt werden, um so den oben erwähnten Zweck zu erreichen.

Das Mischen mit einer Kugelmühle oder einer Sandmühle erfordert jedoch viel Zeit. Daher umfassen vom Standpunkt der Herstellung im kommerziellen Maßstab bevorzugte Mischgeräte solche, in denen die Teilchen zusammen mit einem Luftstrom bei hoher Geschwindigkeit verwirbelt werden, und solche, die mit einem Messer oder einem Hammer, der zur Anwendung von Schlägen fähig ist, ausgerüstet sind. Beispiele solcher Mischgeräte umfassen eine SI-Mühle (ein Produkt der Toyo Ink Mfg. Co., Ltd.; einige Beschreibungen einer solchen SI-Mühle sind in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 43 051/1982 gegeben), einen Zerstäubungsapparat, eine Jiyu-Mühle (ein Produkt der Nara Machinery Co., Ltd.) ein Reibgerät, das von Kawasaki Heavy Industries, Ltd. hergestellt wird (KTM-1), und einen Hybridisator (hybridizer) (ein Produkt der Nara Machinery Co., Ltd.). Diese Vorrichtungen können so verwendet werden, wie sie sind, oder nachdem sie entsprechend den Zwecken der vorliegenden Erfindung geändert worden sind. Wenn möglich, ist es bevorzugt, daß eine hermetisch verschlossene Vorrichtung des Zirkulationstyps, beispielsweise ein Hybridisator, verwendet wird.

Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Kernteilchen (A) mit den Trägerteilchen (C), die das ladungskontrollierende Mittel (B) auf ihrer Oberfläche tragen, und andere feine Teilchen unter Rührbedingungen, die milder sind als die der oben erwähnten Mischungsbehandlung, vorgemischt werden, beispielsweise in einem Henschel-Mischer. Das Vormischen verursacht, daß die feinen Teilchen so wie die Teilchen (C) elektrostatisch auf den Kernteilchen (A) abgelagert werden, was zu einer gleichmäßigen Einlagerung der feinen Teilchen in die Kernteilchen (A) beiträgt.

Es wird angenommen, daß der Grund, warum die Mischungsbehandlung den Effekt hat, daß die Trägerteilchen (C), die das ladungskontrollierende Mittel (B) auf ihrer Oberfläche tragen, in die Oberflächen der Kernteilchen (A) eingelagert werden, darin liegt, daß diese Teilchen miteinander und mit der Wand, dem Messer oder dem Dispersionsmittel sowie Kügelchen kollidieren, um so sofort und teilweise eine beträchtlich hohe Temperatur zu erzeugen, die zum Auftreten eines Phänomens ähnlich dem einer mechanochemischen Reaktion auf dem Gebiet der anorganischen Chemie führen. Es ist daher manchmal notwendig, daß dem System gestattet wird, abzukühlen. Wenn die Temperatur des Luftstromes in dem System auf ungefähr die T _g (Glastransitionstemperatur) des Harzes erhöht wird, neigen die Teilchen dazu, miteinander zu fusionieren.

Das oben erwähnte Phänomen kann durch Untersuchen von elektronenmikroskopischen Aufnahmen vor der Mischungsbehandlung, d.h. nach dem Vormischen, und nach der Mischungsbehandlung bestätigt werden. Vor der Mischungsbehandlung sind die Kernteilchen (A) mit einer relativ weiten Teilchengrößenverteilung und die Trägerteilchen (C), die das ladungskontrollierende Mittel (B) auf ihrer Oberfläche tragen, in einem teilweise agglomerierten Zustand. Auf der anderen Seite sind die Kernteilchen (A) nach der Mischungsbehandlung als Ergebnis der Entfernung ihres kantigen (angular) Anteiles in einem gleichförmigen Zustand, und es wird beobachtet, daß die Trägerteilchen (C) in die Oberfläche der Kernteilchen (A) eingelagert sind. Die erhaltenen Teilchen wurden durch einen mit einer Kopiervorrichtung durchgeführten Lauftest kaum zerbrochen. Weiterhin kann die Menge der Ladung effizient durch die Verwendung einer kleinen Menge des ladungskontrollierenden Mittels (B) reguliert werden, da das ladungskontrollierende Mittel (B) auf der Oberfläche des Toners anwesend ist.

Verschiedene Faktoren für das Erreichen der oben erwähnten Effekte können genannt werden. Der wichtigste Faktor ist die Geschwindigkeit des Luftstromes in den Mischgeräten und es ist daher bevorzugt, daß die Geschwindigkeit des Luftstromes einige 10 bis einige 100 m/s beträgt.

Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, daß die Tonerteilchen eine solche Teilchengrößenverteilung haben, daß sie eine durchschnittliche Teilchengröße von 1 bis 20 µm haben und frei von Teilchen mit einer Größe von 0,5 µm oder weniger und 25 µm oder mehr sind. Die Gegenwart einer großen Menge von Tonerteilchen mit einer Größe von 0,5 µm oder weniger führt zu einer Erniedrigung im Fluß, was zum Auftreten von Färbung von kopiertem Papier führt. Auf der anderen Seite führt die Anwesenheit einer großen Menge von Tonerteilchen mit einer Größe von 25 µm oder mehr zur Bildung eines aufgerauhten Bildes, was zu einer Erniedrigung des kommerziellen Wertes führt. Der erfindungsgemäße Toner jedoch bedarf keiner besonderen Klassifizierung, weil die Teilchen mit einer Größe von 0,5 µm oder weniger hinsichtlich der Teilchengröße reguliert werden.

Für die vorliegende Erfindung können bekannte Kernteilchen aus thermoplastischem Harz, die magnetische Pulver enthalten, verwendet werden, wenn die Herstellung eines magnetischen Toners beabsichtigt ist. Alternativ können, wenn notwendig, Kernteilchen (A) mit darin eingelagerten magnetischen Teilchen, die durch dieselben Verfahren wie die in der vorliegenden Erfindung verwendeten erhalten werden, verwendet werden. Die magnetischen Teilchen sind nicht besonders eingeschränkt. Es ist jedoch bevorzugt, das fein verteilte magnetische Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 µm oder weniger, bevorzugt 0,5 µm oder weniger, verwendet werden, wenn der magnetische Toner durch das letztgenannte Verfahren hergestellt wird. Beispiele für magnetische Teilchen umfassen aus dem Stand der Technik bekannte, so wie verschiedene Ferrite, Magnetite, Hämatite und Legierungen oder Verbindungen von Eisen, Zink, Kobalt, Nickel und Mangan. Diese magnetischen Teilchen können solche sein, die entsprechend dem Zweck einer Klassifizierung oder bekannten Oberflächenbehandlung unterworfen werden, beispielsweise hydrophobe Behandlung oder Silankopplungsmittel-Behandlung.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Angaben der Teile beziehen sich auf das Gewicht.

Vergleichsversuch 1

100 Teile Kohlenstoffpulver (Sevacarb MT-CI; Handelsbezeichnung eines Produktes der Columbia Carbon Co., Ltd.; durchschnittliche Teilchengröße 0,35 µm), 20 Teile eines ladungskontrollierenden Mittels (PNR-BE; Handelsbezeichnung eines Produktes der Orient Chemical Industries, Ltd.), und 200 Teile Wasser wurden in einer Kugelmühle für 24 Stunden miteinander gemischt. Die Mischung wurde filtriert und dann bei 100°C 24 Stunden getrocknet, um Trägerteilchen (1) zu erhalten, die ein ladungskontrollierendes Mittel auf der Oberfläche des Kohlenstoffpulvers tragen.

Vergleichsversuch 2

Trägerteilchen (2) wurden in der gleichen Weise wie in Vergleichsversuch 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß Ölschwarz 1010 (Handelsbezeichnung eines Produktes der Chuo Synthetic Chemical Co., Ltd.) als das ladungskontrollierende Mittel verwendet wurde.

Vergleichsversuch 3

Trägerteilchen (3) wurden in der gleichen Weise wie in Vergleichsversuch 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 100 Teile Bariumsulfat (B-30; Handelsbezeichnung der Ona hama Sakai Chemical Co., Ltd.; durchschnittliche Teilchengröße 0,3 µm), 20 Teile eines ladungskontrollierenden Mittels (PNR-BE; Handelsbezeichnung eines Produktes der Orient Chemical Industries, Ltd.), und 140 Teile Wasser verwendet wurden.

Vergleichsversuch 4

Trägerteilchen (4) wurden in der gleichen Weise wie in Vergleichsversuch 3 hergestellt, mit der Ausnahme, daß präzipitiertes Bariumsulfat 100 (Handelsbezeichnung eines Produktes der Onahama Sakai Chemical Co., Ltd.; durchschnittliche Teilchengröße 0,6 µm) als Bariumsulfat verwendet wurde.

Vergleichsversuch 5

Trägerteilchen (5) wurden in der gleichen Weise wie in Vergleichsversuch 3 hergestellt, mit der Ausnahme, daß präzipitiertes Bariumsulfat 300 (Handelsbezeichnung eines Produktes der Onahama Sakai Chemical Co., Ltd.; durchschnittliche Teilchengröße 0,8 µm) als Bariumsulfat verwendet wurde.

Vergleichsversuch 6

Trägerteilchen (6) wurden in der gleichen Weise wie in Vergleichsversuch 3 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 100 Teilchen des gleichen Bariumsulfats wie das in Vergleichsversuch 3 verwendete, 20 Teile eines ladungskontrollierenden Mittels (E-84; Handelsbezeichnung eines Produktes der Orient Chemical Industries, Ltd.), und 150 Teile Wasser verwendet wurden.

Vergleichsversuch 7

Trägerteilchen (7) wurden in der gleichen Weise wie in Vergleichsversuch 5 hergestellt, mit der Ausnahme, das die Mengen des Bariumsulfates und des ladungskontrollierenden Mittels 100 Teile bzw. 10 Teile betrugen.

Vergleichsversuch 8

Trägerteilchen (8) wurden in der gleichen Weise wie in Vergleichsversuch 5 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Mengen des Bariumsulfates und des ladungskontrollierenden Mittels 100 Teile bzw. 30 Teile betrugen.

Vergleichsversuch 9

Trägerteilchen (9) wurden in der gleichen Weise wie in Vergleichsversuch 2 hergestellt, mit der Ausnahme, daß Teilchen mit einer Größe von 0,5 µm, die durch Klassifizieren von Benzoguanaminharzteilchen (EP-S; Handelsbezeichnung eines Produktes der Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd.) anstelle des Kohlenstoffpulvers verwendet wurden.

Beispiel 1

96 Teile eines Styrolacrylharzes (Nikalit NC-6100; Handelsbezeichnung eines Produktes der Nippon Carbide Industries Co., Ltd.) und 4 Teile eines Polypropylens niedrigen Molekulargewichts (Viscol 550 P; Handelsbezeichnung eines Produktes der Sanyo Chemical Industry Ltd.) wurden miteinander in einem Henschel-Mischer gemischt. Die erhaltene Mischung wurde geschmolzen, geknetet und in einem Doppelschneckenextruder abgekühlt. Das Knetprodukt wurde grob gemahlen und dann in eine Typ I Strahlmühle eingetragen, um Harzteilchen mit einer maximalen Teilchengröße von 25 µm oder weniger und einer durchschnittlichen Teilchengröße von ungefähr 10 µm zu erhalten.

100 Teile der Harzteilchen und 4 Teile Rußschwarz (Monarch 880; Handelsbezeichnung eines Produktes der Cabot Corporation; Teilchendurchmesser 16 µm) wurden miteinander in einem Henschel-Mischer bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 10 m/s 10 min vorgemischt, um das Rußschwarz auf die Oberflächen der Harzteilchen abzulagern. 100 g der behandelten Harzteilchen wurden in einen Hybridisator (Model NHS-1) eingetragen. Der Hybridisator wurde bei 8000 upm 2 min betrieben, um Kernteilchen zu erhalten, in die das Rußschwarz eingelagert war. Während dieses Schrittes wurde der Hybridisator mit Wasser auf 20°C gekühlt.

100 Teile der Kernteilchen und 6 Teile der Trägerpulver (1) wurden der Vormischungsbehandlung und der Mischungsbehandlung in einem Hybridisator in der gleichen Weise wie oben beschrieben unterworfen, um so einen Toner mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von ungefähr 11 µm zu erhalten, der im wesentlichen frei von Teilchen mit einer Größe von 5 µm oder weniger und 25 µm oder mehr war.

Die Menge der Ablaßelektrifizierung (blow-off electrification) des so erhaltenen Toners betrug -20 uc/g und die Messung mit einer Meßvorrichtung für Teilchenveränderungen (ein Produkt der Hosokawa Micron Corporation) zeigt, daß der Toner im wesentlichen frei von Tonerteilchen mit reverser Polarität war.

100 Teilchen des Toners wurden zugefügt und mit 0,3 Teilen fein verteiltem Siliziumdioxids (R-972; Handelsbezeichnung eines Produktes der Nippon Aerosil Co., Ltd.) gemischt. Die erhaltene Mischung wurde weiterhin mit 900 Teilen eines Eisenpulverträgers gemischt, um ein Zweikomponenten-Entwicklungsmittel herzustellen. Das Entwicklungsmittel wurde in eine von der Toshiba Corp. hergestellte Kopiermaschine (Handelsbezeichnung: BF-8411) eingesetzt. Das Kopieren auf ebenes Papier wurde kontinuierlich unter Verwendung einer Testkarte durchgeführt.

In diesem Kopiertest war der Toner ausgezeichnet in Hinsicht auf Ladungsstabilität, Fixierbarkeit, Blockierungswiderstand und Offsetwiderstand und führte zu einem Bild, das im wesentlichen frei von Blasenbildung (scumming) und Schleierbildung war. In einem Lauftest, in dem der Kopierbetrieb durchgeführt wurde, während der Toner der Kopiermaschine in einem Vorratsfülltrichter zur Verfügung gestellt wurde, wurde der Toner gleichmäßig bereitgestellt und die Qualität des Initialbildes wurde beibehalten, bis das Bild auf 60000 Stücke ebenen Papiers dupliziert worden war.

Beispiel 2

Eine Flasche wurde mit 500 Teilen gereinigten Wassers und 8 Teilen Polyvinylalkohols beschickt und bei 80°C unter einem Stickstoffstrom gehalten. 50 Teile Butylacrylat und 1 Teil Benzoylperoxid wurden der Flasche in 30 min unter Rühren zugefügt. Die erhaltene Mischung wurde bei der Temperatur 30 min unter Rühren gehalten. Anschließend wurden 400 Teile Styrol, 50 Teile Butylacrylat und 4 Teile Benzoylperoxid in ungefähr 2 Stunden dazugefügt. Das Rühren wurde bei 80°C 4 Stunden fortgesetzt und das erhaltene Produkt bei niedriger Temperatur getrocknet, um so perlenpolymerisierte Harzteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 11,5 µm zu erhalten. Das gleiche Verfahren wie das in Beispiel 1 beschriebene wurde wiederholt, um einen Toner zu erhalten, mit der Ausnahme, daß die oben hergestellten perlenpolymerisierten Harzteilchen verwendet wurden. Der Toner hatte eine durchschnittliche Teilchengröße von ungefähr 12,5 µm und eine Menge von Ablaßelektrifizierung von -17 uc/g und wies ausgezeichnete Eigenschaften auf, vergleichbar jenen des Toners, der in Beispiel 1 hergestellt worden war.

Vergleichsbeispiel 1

Ein Toner wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß ein Teil eines ladungskontrollierenden Mittels (PNR-BE), der einer Klassifizierung unterworfen worden war, um Teilchen mit einer Größe von 1 µm zu erhalten, anstelle der Trägerteilchen (1) verwendet wurde. Der so erhaltene Toner hatte eine Menge von Ablaßelektrifizierung von -9 uc/g. Der Toner wurde im gleichen Test wie in dem von Beispiel 1 eingesetzt. Der so erhaltene Toner war bezgl. des Widerstandes gegen Blasen- und Schleierbildung den in Beispielen 1 und 2 hergestellten Tonern unterlegen.

Vergleichsbeispiel 2

Ein Toner wurde nach einem gebräuchlichen Verfahren unter Verwendung der gleichen Ausgangsmaterialien wie jenen aus Beispiel 1 hergestellt.

Im einzelnen wurden 96 eines Styrolacrylharzes, 4 Teile eines Polypropylens niedrigen Molekulargewichtes, 4 Teile Rußschwarz und 3 Teile eines ladungskontrollierenden Mittels (wegen des angewendeten Inkorporationsverfahrens in erhöhter Menge verwendet) miteinander in einem Henschel-Mischer vorgemischt. Die erhaltene Mischung wurde geschmolzen, geknetet und in einem Doppelschneckenextruder abgekühlt, gefolgt von groben Mahlen. Die so erhaltenen groben Pulver wurden in einer Typ I Strahlmühle gemahlen und dann einer Klassifizierung unterworfen, um einen Toner mit einer Teilchengröße von 5 bis 25 µm zu erhalten. Der Toner wurde in den gleichen Test wie in den von Beispiel 1 eingesetzt. Der so erhaltene Toner war den Tonern, die in den Beispielen 1 und 2 hergestellt worden waren, im Widerstand gegen Blasen- und Schleierbildung unterlegen und verursachte außerdem ein Überbrückungsphänomen (bridging phenomenon) innerhalb des Toner-Fülltrichters.

Beispiel 3

Ein Toner wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Trägerteilchen (2) anstelle der Trägerteilchen (1) verwendet wurden.

Das Ausmaß der Ablaßelektrifizierung des so erhaltenen Toners betrug +19 uc/g, und die Messung mit einer Teilchenladungsmeßvorrichtung (ein Produkt der Hosokawa Micron Co., Ltd.) zeigte, daß der Toner im wesentlichen frei von Tonerteilchen mit reverser Polarität war.

100 Teile des Toners wurden zugefügt und mit 0,1 Teilen eines fein verteilten Siliziumdioxids (R-972; Handelsbezeichnung eines Produktes der Nippon Aerosil Co., Ltd.) gemischt. Die erhaltene Mischung wurde weiterhin mit 900 Teilen eines Eisenpulverträgers gemischt, um ein Zweikomponenten-Entwicklungsmittel herzustellen. Das Entwicklungsmittel wurde in eine von der Sharp Corp. hergestellte Kopiermaschine eingesetzt (Handelsbezeichnung: SF8100). Die Duplikation eines Bildes auf ebenes Papier wurde kontinuierlich unter Verwendung einer Testkarte durchgeführt.

In diesem Kopiertest erwies sich der Toner als ausgezeichnet in Hinsicht auf Ladungsstabilität, Fixierbarkeit, Blockierungswiderstand und Offsetwiderstand und stellte ein Bild zur Verfügung, das im wesentlichen frei von Blasen- und Nebelbildung war. Desweiteren wurde der Toner in einem Lauftest, in dem der Kopierbetrieb durchgeführt wurde, während der Toner der Kopiermaschine in einem Vorratsfülltrichter zur Verfügung gestellt wurde, gleichmäßig bereitgestellt, und die Qualität des Initialbildes wurde beibehalten, bis das Bild auf 60000 Stücke ebenen Papiers dupliziert worden war.

Beispiel 4

Die gleichen Verfahren wie die in Beispiel 1 beschriebenen wurden wiederholt, mit der Ausnahme, daß 53 Teile eines Styrolacrylharzes (Himer SMB73; Handelsbezeichnung eines Produktes der Sanyo Chemical Industry Ltd.), 42 Teile magnetischer Teilchen (MAT-305 HD; Handelsbezeichnung eines Produktes der Toda Kogyo Corp.; Teilchengröße 0,2 µm) und 3 Teile eines Polypropylens niedrigen Molekulargewichts (Viscol 550 P; ein Produkt der Sanyo Chemical Industry Ltd.) verwendet wurden, und so Harzteilchen mit einer maximalen Teilchengröße von 25 µm oder weniger und einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 µm erhalten wurden.

98 Teile der Harzteilchen und 2 Teile Rußschwarz (Monarch 880; Handelsbezeichnung eines Produktes der Cabot Corp.; Teilchengröße 16 µm) wurden einer Vormischungsbehandlung und einer Mischungsbehandlung in einem Hybridisator in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben unterworfen, um Kernteilchen mit in die Oberfläche eingelagertem Rußschwarz zu erhalten.

100 Teile der Kernteilchen und 6 Teile der Trägerteilchen (3) wurden der Vormischungsbehandlung und der Mischungsbehandlung in einem Hybridisator in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben unterworfen, um einen Toner mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von ungefähr 12 µm zu erhalten, der im wesentlichen frei von Teilchen mit einer Größe von 5 µm oder weniger oder 25 µm oder mehr ist.

Der Toner hat ein Ausmaß von Ablaßelektrifizierung von -26 uc/g und wies eine ausgezeichnete Ladungsverteilung auf. 100 Teilchen des Toners wurden zugefügt und gemischt mit 0,3 Teilen fein verteiltem Siliziumdioxid (R-972; Handelsbezeichnung eines Produktes der Nippon Aerosil Co., Ltd.). Die erhaltene Mischung wurde in eine von Canon Inc. hergestellte Kopiermaschine eingesetzt (Handelsbezeichnung NP300 Z). Die Duplikation eines Bildes auf ebenes Papier wurde kontinuierlich unter Verwendung einer Testkarte durchgeführt.

In diesem Kopiertest erwies sich der Toner als ausgezeichnet in der Ladungsstabilität, Fixierbarkeit, Blockierungswiderstand und Offsetwiderstand und stellte ein Bild zur Verfügung, das im wesentlichen frei von Blasen- und Nebelbildung war. Weiterhin wurde der Toner in einem Lauftest gleichmäßig zur Verfügung gestellt, und die Qualität des Initialbildes wurde beibehalten, bis das Bild auf 50000 Stücke ebenen Papiers dupliziert worden war.

Beispiel 5

Zwei Arten von Tonern wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Trägerteilchen (4) und die Trägerteilchen (5) anstelle der Trägerteilchen (3) verwendet wurden.

Diese Toner wurden in dem gleichen Test wie in Beispiel 4 beschrieben eingesetzt. Sie wiesen ausgezeichnete Ergebnisse, vergleichbar jenen von Beispiel 4, auf.

Beispiel 6

100 Teile eines Harzes, wie verwendet in Beispiel 1, und 4 Teile eines roten Azofarbstoffes wurden einer Vormischungsbehandlung und der Mischungsbehandlung in einem Hybridisator in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben unterworfen, und so wurden Kernteilchen mit in die Oberfläche eingebettetem rotem Azofarbstoff erhalten.

100 Teile der Kernteilchen und 6 Teile der Trägerteilchen (6) wurden der Vormischungsbehandlung und der Mischungsbehandlung in einem Hybridisator in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben unterworfen, um einen Toner zu erhalten. Der Toner hatte ein Ausmaß von Ablaßelektrifizierung von -24 uc/g und wies eine ausgezeichnete Ladungsverteilung auf.

100 Teile des Toners wurden zugefügt und mit 0,3 Teilen fein verteilten Siliziumdioxids (R-972; Handelsbezeichnung eines Produktes der Nippon Aerosil Co., Ltd.) gemischt. Die erhaltene Mischung wurde weiterhin mit 900 Teilen eines Eisenpulverträgers gemischt und dann in eine von Mita Industrial Co., Ltd. hergestellte Kopiermaschine eingesetzt (Handelsbezeichnung: DC-232). Die Duplikation eines Bildes auf ebenes Papier wurde unter Verwendung einer Testkarte kontinuierlich durchgeführt. Der Toner wies ausgezeichnete Ergebnisse auf, vergleichbar denen aus Beispiel 1.

Beispiel 7

Ein Toner wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 6 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 12 Teile der Trägerteilchen (7) anstelle der Trägerteilchen (6) verwendet wurden. Dieser Toner wurde im gleichen Test eingesetzt wie der aus Beispiel 6. Der Toner wies ausgezeichnete Ergebnisse auf, vergleichbar jenen aus Beispiel 6.

Beispiel 8

Ein Toner wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 6 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 4 Teile der Trägerteilchen (8) anstelle der Trägerteilchen (6) verwendet wurden. Dieser Toner wurde im gleichen Test wie dem aus Beispiel 6 angewendet. Der Toner wies ausgezeichnete Ergebnisse auf, vergleichbar jenen aus Beispiel 6.

Beispiel 9

Ein Toner wurde in der gleichen Weise wie der aus Beispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 4 Teile der Trägerteilchen (9) anstelle der Trägerteilchen (2) verwendet wurden. Dieser Toner wurde im gleichen Test eingesetzt wie der aus Beispiel 3. Der Toner wies ausgezeichnete Ergebnisse auf, vergleichbar jenen aus Beispiel 3.

Claims

1. Toner für die Verwendung in der Elektrofotografie, umfassend Kernteilchen (A) aus thermoplastischem Harz mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 bis 15 µm, ein ladungskontrollierendes Mittel (B) und Trägerteilchen (C) mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,05 bis 2 µm, wobei das ladungskontrollierende Mittel (B) auf der Oberfläche der Trägerteilchen (C) aufgetragen wird und die Trägerteilchen (C) mit dem darauf aufgetragenen Mittel (B) in die Oberflächen der Kernteilchen (A) aus Harz eingebettet sind, indem die Kernteilchen (A) und die Trägerteilchen (C) mit dem darauf aufgetragenen Mittel (B) gemischt werden, während eine mechanische Kraft (bzw. Belastungskraft) unter solchen Bedingungen auf die gemischten Materialien angewendet wird, daß die entstehenden Tonerteilchen eine durchschnittliche Teilchengröße von 1 bis 20 µm haben.

2. Toner nach Anspruch 1, wobei die Trägerteilchen (C) mit dem darauf aufgetragenen ladungskontrollierenden Mittel (B) die sind, die durch nasses Mischen des ladungskontrollierenden Mittels (B) mit den Trägerteilchen (C) mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,05 bis 2 µm hergestellt werden, um das ladungskontrollierende Mittel (B) fest an die Trägerteilchen (C) anzuheften.

3. Toner nach Anspruch 1, wobei die Kernteilchen (A) aus thermoplastischem Harz mit den Trägerteilchen (C) mit dem darauf aufgetragenen ladungskontrollierenden Mittel (B) unter Rührbedingungen vorgemischt werden, die milder als jene sind, die in der Mischungsbehandlung unter Verwendung der mechanischen Kraft erhalten werden.

4. Toner nach Anspruch 1, wobei magnetische Teilchen vorhergehend in die Kernteilchen (A) aus thermoplastischem Harz gemischt werden.

5. Toner nach Anspruch 1, wobei ein Färbemittel vorhergehend in die Kernteilchen (A) aus thermoplastischem Harz gemischt wird.

6. Toner für die Verwendung in der Elektrofotografie, umfassend Kernteilchen (A′) aus thermoplastischem Harz mit eingelagertem Färbemittel, die eine durchschnittliche Teilchengröße von 1 bis 15 µm haben, ein ladungskontrollierendes Mittel (B) und Trägerteilchen (C) mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,1 bis 2 µm, die das ladungskontrollierende Mittel (B) auf ihrer Oberfläche tragen, wobei das Färbemittel in die ursprünglichen thermoplastischen Kernteilchen durch Mischen des Färbemittels und der ursprünglichen Kernteilchen unter Anwendung mechanischer Kraft auf die gemischten Materialien unter solchen Bedingungen eingelagert wird, daß die entstehenden Kernteilchen mit eingelagertem Färbemittel eine durchschnittliche Teilchengröße von 1 bis 15 µm haben, und die Trägerteilchen (C) mit dem darauf aufgetragenen ladungskontrollierenden Mittel (B) in die Kernteilchen (A′) aus Harz mit eingelagertem Färbemittel durch Mischen der Kernteilchen (A′) aus Harz und der Trägerteilchen (C) mit dem darauf aufgetragenen Mittel (B) gemischt werden, während mechanische Kraft auf die gemischten Materialien unter solchen Bedingungen angewendet wird, daß die entstehenden Tonerteilchen eine durchschnittliche Teilchengröße von 1 bis 20 µm haben.

7. Toner nach Anspruch 6, wobei das Färbemittel ein Pigment ist.