DE3801040C2

DE3801040C2 - Toner für die Verwendung in der Elektrofotografie

Info

Publication number: DE3801040C2
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: 2002-04-18
Anticipated expiration: 2008-01-16
Also published as: GB2200470A; GB8800102D0; JPS63301964A; US4902596A; GB2200470B; DE3801040A1; JPH0820764B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Toner, die für die trockene Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern in der Elektrofotografie verwendet werden, und auf ein Verfahren zu deren Herstellung.

Bis jetzt sind einige Trockenentwicklungsverfahren bekannt, einschließlich eines Verfahrens, das einen Zweikomponentenentwickler verwendet, zusammengesetzt aus Tonerteilchen, die mit Trägerteilchen, so wie 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, das einen nicht magnetischen Einkomponententoner verwendet, der ausgezeichnet in Hinsicht auf Widerstand gegen die Umgebung, beispielsweise Temperatur, Feuchtigkeit ist.

Diese gebräuchlichen Toner sind in den meisten Fällen durch Verfahren hergestellt worden, die umfassen:
Mischen, Erwärmen und Schmelzen von thermoplastischen Harzen, Färbemitteln wie Pigmenten oder Farbstoffen und Zusätzen wie Wachsen, Weichmachern, ladungskontrollierenden Mitteln, 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 Klassierungsschritt 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 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. 37553/1984) und ein Verfahren, in dem ein Bindemittel-Harz und ein färbendes Material auf der Oberfläche von sphärischem Harz abgelagert werden (Japanische Patentanmeldung Nr. 210368/1986). 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.

EP 207 628 A2 beschreibt einen Trockentoner für elektro statische Aufzeichnungsmaterialien aus einer einheitlichen Mi schung, die (A) vorgefärbte Harzteilchen aus einem thermopla stischen Harz und einem Färbemittel mit einer mittleren Teil chengröße von 5 bis 15 µm; (B) sphärische Harzteilchen mit ei nem ladungskontrollierenden Mittel auf der Oberfläche mit ei ner mittleren Teilchengröße von 0,1 bis 2 µm; und (C) Silici umdioxidteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 1 µm oder weniger umfaßt. Gemäß EP 207 628 A2 werden die Kompo nenten (A), (B) und (C) gleichzeitig miteinander vermischt.

Da es schwierig ist, ein ladungskontrollierendes Mittel homo gen in die vorgefärbten Harzteilchen (A) einzumischen und es ebenfalls schwierig ist, bedingt durch eine resultierende un gleichmäßige Verteilung der elektrischen Aufladung, eine gute Bildqualität zu erhalten, wird in EP 207 628 A2 folgendes Verfahren angewandt: Das ladungskontrollierende Mittel wird in einer kationischen oder anionischen Harzlösung gelöst und die se Lösung wird dann zusammen mit dem vorgefärbten Harz auf die Oberfläche der sphärischen Harzteilchen (B) aufgetragen. Diese wurden durch Emulsionspolymerisation oder Suspensionspolymeri sation erhalten.

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. 51481/1986). 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 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.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Toners zur Verfügung zu stellen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Toner für die Verwendung in der Elektrofotografie, enthaltend Tonerteilchen 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, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerteilchen eine durchschnittliche Teilchengröße von 1 bis 20 µm haben und die Trägerteilchen (C), welche mit dem ladungskontrollierenden Mittel (B) überzogen sind, in die Oberflächen der Kernteilchen (A) aus Harz eingebettet sind, und der Toner erhältlich ist durch

- nasses Mischen des ladungskontrollierenden Mittels (B) mit den Trägerteilchen (C), um das ladungskontrollierende Mittel (B) fest an die Trägerteilchen (C) zu binden; und
- Mischen der Kernteilchen (A) und der Trägerteilchen (C) mit dem darauf aufgebrachten Mittel (B), während eine mechanische Kraft unter solchen Bedingungen auf die gemischten Materialien einwirkt, daß die entstehenden Tonerteilchen eine durchschnitt liche Teilchengröße von 1 bis 20 µm haben.

Die vorliegende Erfindung stellt außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Toners für die Verwendung in der Elektrofotografie zur Verfügung, das die folgenden Schritte umfaßt:

- Nasses Mischen eines ladungskontrollierenden Mittels (B) mit Trägerteilchen (C) mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,05 bis 2 µm, um das ladungs kontrollierende Mittel (B) fest an die Trägerteilchen (C) zu binden; und
- Mischen von Kernteilchen (A) aus thermoplastischem Harz mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 bis 15 µm mit den Trägerteilchen (C) mit dem darauf aufgebrachten ladungskontrollierenden Mittel (B), während eine mechanische Kraft unter solchen Bedingungen auf die gemischten Materialien einwirkt, daß die entstehenden 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 gemessen und auf das Volumen bezogen ausgedrückt.

Die erfindungsgemäß verwendeten Kernteilchen (A) 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 wie Schmelzen, Kneten, Abkühlen, grobes Reiben, Reiben und dann Klassieren. Alternativ können Kernteilchen (A') 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, 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. 87200424.7).

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 wie Pigmente und Farbstoffe, magnetische Pulver, Schmiermittel 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 µm 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, 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.

Die Trägerteilchen (C) weisen eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,05 bis 2 µm, bevorzugt 0,08 bis 2 µm und insbesondere 0,1 bis 2 µm, auf.

Beispiele für die Trägerteilchen (C) umfassen anorganische feine Pulver, wie Aluminiumoxid, Titandioxid, Bariumtitanat, Magnesiumtitanat, Strontiumtitanat, Zinkoxid, Eisenoxid, Bariumsulfat, Siliziumkarbid, Ceroxid, Siliziumdioxid und Kohlenstoffpulver; feine Harzteilchen, wie Polyvinylidenfluoride, Copolymere von Vinylidenfluorid mit Vinylfluorid, Trifluorethylen, Ethylen, Propylen, Buten, 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, wie Polyethylenwachs und Amidwachs, und Metallsalze von Fettsäuren, 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.

Zum Auftragen des ladungskontrollierenden Mittels (B) auf die Oberfläche der Trägerteilchen (C) werden beide Komponenten einem Naßmischen, Trocknen der erhaltenen Mischung und, wenn notwendig, Reiben der getrockneten Mischung unterworfen.

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, wie Wasser oder eines organischen Lösungsmittels, gemahlen, gefolgt von Trocknen und Reiben.

Das erfindungsgemäß verwendete ladungskontrollierende Mittel (B) kann ein im Stand der Technik bekanntes sein, und Beispiele dafür umfassen Farbstoffe und metallhaltige Farbstoffe, wie Fettschwarz HBN, Nigrosin Base, Brilliant Spirit, Zaponschwarz X, Ceres Schwarz RG, Kupfer-Phthalocyanin Farbstoff; andere Farbstoffe, 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, 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, wie einer Kugelmühle oder einer Sandmühle, und den Bedingungen, 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 (einige Beschreibungen einer solchen SI-Mühle sind in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 43051/1982 gegeben), einen Zerstäubungsapparat, eine Jiyu-Mühle und einen Hybridisator.

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, wie 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 verschmelzen.

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 Verfärbungen 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 Klassierung, 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, daß 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, 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 Klassierung oder bekannten Oberflächenbehandlung unterworfen werden, beispielsweise hydrophobe Behandlung oder Silankopplungsmittel-Behandlung.

Der erfindungsgemäße Toner für die Verwendung in der Elektrofotografie ist den gebräuchlichen Tonern in Produktivität und Schärfe bei der Ladungsverteilung überlegen.

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

Vergleichsversuch 1

100 Teile Kohlenstoffpulver (Sevacarb MT-CI®; durchschnittliche Teilchengröße 0,35 µm),
20 Teile eines ladungskontrollierenden Mittels (PNR-BE®)
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® 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®) (durchschnittliche Teilchengröße 0,3 µm), 20 Teile eines ladungskontrollierenden Mittels (PNR-BE®;) 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® (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® (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 verwendeten, 20 Teile eines ladungskontrollierenden Mittels (E-84®;) 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 Klassieren von Benzoguanaminharzteilchen (EP-S®;) anstelle des Kohlenstoffpulvers verwendet wurden.

Beispiel 1

96 Teile eins Styrolacrylharzes (Nikalit NC-6100®;)
und 4 Teile eines Polypropylens niedrigen Molekulargewichts (Viscol 550 P®;)
wurden miteinander in einem Henschel-Mischer gemischt. Die erhaltenen 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®;) 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 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 des Trägerpulvers (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 µc/g und die Messung mit einer Meßvorrichtung für Teilchenveränderungen 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®) gemischt. Die erhaltene Mischung wurde weiterhin mit 900 Teilen eines Eisenpulverträgers gemischt, um ein Zweikomponenten-Entwicklungsmittel herzustellen. Das Entwicklungsmittel wurde in eine 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 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 60.000 Stücke ebenen Papies 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 µc/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 Klassierung 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 µc/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 Teile 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 Klassierung 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 erhaltenen 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 µc/g, und die Messung mit einer Teilchenladungsmeßvorrichtung 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®) gemischt. Die erhaltene Mischung wurde weiterhin mit 900 Teilen eines Eisenpulverträgers gemischt, um ein Zweikomponenten-Entwicklungsmittel herzustellen. Das Entwicklungsmittel wurde in eine 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 60.000 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®), 42 Teile magnetischer Teilchen (MAT-305 HD®; Teilchengröße 0,2 µm) und 3 Teile eines Polypropylens niedrigen Molekulargewichts (Viscol 550 P®;) 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® Teilchengröße 16 mµ) 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 µc/g und wies eine ausgezeichnete Ladungsverteilung auf. 100 Teilchen des Toners wurden zugefügt und gemischt mit 0,3 Teilen fein verteiltem Siliziumdioxid (R-972®). Die erhaltene Mischung wurde in eine 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 50.000 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 µc/g und wies eine ausgezeichnete Ladungsverteilung auf.

100 Teile des Toners wurden zugefügt und mit 0,3 Teilen fein verteilten Siliziumdioxids (R-972®) gemischt. Die erhaltene Mischung wurde weiterhin mit 900 Teilen eines Eisenpulverträgers gemischt und dann in eine 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, enthaltend Tonerteilchen 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, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerteilchen eine durchschnittliche Teilchengröße von 1 bis 20 µm haben und die Trägerteilchen (C), welche mit dem ladungskontrollierenden Mittel (B) überzogen sind, in die Oberflächen der Kernteilchen (A) aus Harz eingebettet sind, und der Toner erhältlich ist durch
nasses Mischen des ladungskontrollierenden Mittels (B) mit den Trägerteilchen (C), um das ladungskontrollierende Mittel (B) fest an die Trägerteilchen (C) zu binden; und
Mischen der Kernteilchen (A) und der Trägerteilchen (C) mit dem darauf aufgebrachten Mittel (B), während eine mechanische Kraft unter solchen Bedingungen auf die gemischten Materialien einwirkt, daß die entstehenden Tonerteilchen eine durchschnittliche Teilchengröße von 1 bis 20 µm haben.

2. Toner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernteilchen (A) aus Harz Kernteilchen (A') sind, die in ihre Oberfläche eingebettete magnetische Teilchen enthalten.

3. Toner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernteilchen (A) aus Harz Kernteilchen (A') sind, die in ihre Oberfläche eingebettete Farbpartikel enthalten.

4. Toner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernteilchen (A') aus Harz erhältlich sind durch Mischen eines Färbemittels und der Kernteilchen (A) aus Harz unter Anwendung einer mechanischen Kraft auf die gemischten Materialien unter solchen Bedingungen, daß die entstehenden Kernteilchen (A') mit eingelagertem Färbemittel eine durchschnittliche Teilchengröße von 1 bis 15 µm haben.

5. Toner nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Färbemittel ein Pigment ist.

6. Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerteilchen (C) eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,1 bis 2 µm haben.

7. Verfahren zur Herstellung eines Toners für die Verwendung in der Elektrofotografie, umfassend die Schritte:

- Nasses Mischen eines ladungskontrollierenden Mittels (B) mit Trägerteilchen (C) mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,05 bis 2 µm, um das ladungs kontrollierende Mittel (B) fest an die Trägerteilchen (C) zu binden; und
- Mischen von Kernteilchen (A) aus thermoplastischem Harz mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 bis 15 µm mit den Trägerteilchen (C) mit dem darauf aufgebrachten ladungskontrollierenden Mittel (B), während eine mechanische Kraft unter solchen Bedingungen auf die gemischten Materialien einwirkt, daß die entstehenden Tonerteilchen eine durchschnitt liche Teilchengröße von 1 bis 20 µm haben.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernteilchen (A) aus thermoplastischem Harz mit den Trägerteilchen (C) mit dem darauf aufgebrachten ladungskontrollierenden Mittel (B) unter Rührbedingungen vorgemischt werden, die milder als jene sind, die in der Mischungsbehandlung unter Verwendung der mechanischen Kraft eingesetzt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernteilchen (A) aus Harz mit einem Färbemittel unter Anwendung mechanischer Kraft auf die gemischten Materialien unter solchen Bedingungen vorgemischt werden, daß die entstehenden Kernteilchen (A') mit eingelagertem Färbemittel eine durchschnittliche Teilchengröße von 1 bis 15 µm haben.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Färbemittel ein Pigment ist.

11. Verwendung des Toners nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in der Elektrofotografie.