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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Herstellung eines Toners zur Entwicklung eines elektrostatischen
latenten Bildes (elektrostatisches Ladungsbild), das durch ein bildformendes
Verfahren, wie Elektrofotografie und elektrostatische Aufzeichnung,
gebildet werden kann.
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Relevanter
Stand der Technik
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Herkömmlicherweise wird ein elektrisches
oder elektrostatisches latentes Bild, das durch eine Bildformungsvorrichtung,
wie eine elektrofotografische Vorrichtung und eine elektrostatische
Aufzeichnungsvorrichtung, gebildet worden ist, dann mittels eines
Toners entwickelt, um ein Tonerbild zu bilden. Das Tonerbild wird auf
ein Transfermaterial, wie Papier, wie gewünscht, übertragen und dann auf dem
Transfermaterial durch mindestens eine von verschiedenen Methoden,
die beispielsweise Hitze, Druck und Lösungsmitteldampf verwenden,
fixiert, um eine Kopie zu ergeben.
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Bislang ist ein für einen solchen Zweck eingesetzter
Toner im allgemeinen durch ein Hitzeschmelzen und Vermischen von
vorgewählten
Komponenten, wie einem Färbemittel,
einem Ladungskontrollmittel und einem Anti-Offsetmittel, in einem
thermoplastischen Harz zur gleichförmigen Dispergierung in dem
Harz, um eine Masse herzustellen, Pulverisieren der Masse und anschließendes Klassieren
des resultierenden pulverisierten Produkts hergestellt worden.
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Ein derartiges Tonerherstellungsverfahren
(das heißt
ein Pulverisierungsverfahren) kann bis zu einem gewissen Ausmaß einen
Toner mit guten Eigenschaften erzeugen, doch sind die geeigneten
Materialien für den
Toner beim Pulverisierungsverfahren bestimmten Beschränkungen
unterworfen. Das heißt,
die Auswahl dieser Materialien ist ziemlich eingeschränkt. So
muß beispielsweise
die durch die oben beschriebene Hitzeschmelz- und Mischstufe hergestellte
Masse dazu geeignet sein, mittels eines wirtschaftlich geeigneten
Herstellungssystems pulverisiert und klassiert zu werden. Um diesem
Erfordernis zu genügen,
muß die
durch die Hitzeschmelz- und Mischstufe gebildete Masse als genügend brüchiges Produkt
gebildet werden. Aus diesem Grunde ist es wahrscheinlich, daß, wenn
die vorgesehene Masse tatsächlich
pulverisiert wird, die resultierenden Teilchen hinsichtlich der
Teilchengröße eine
breite Verteilung haben. Insbesondere müssen, wenn ein Toner erhalten
werden soll, der ein gutes Kopierprodukt mit guter Auflösung und
guten Abstufungseigenschaften ergeben kann, feine Teilchen (z. B.
solche mit einer Teilchengröße von nicht
mehr als 5 μm)
und grobe Teilchen (z. B. solche mit einer Teilchengröße von nicht
weniger als 20 μm)
durch Klassieren entfernt werden. In einem solchen Falle wird die
resultierende Ausbeute stark vermindert.
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Weiterhin ist es bei diesem Pulverisierungsverfahren
schwierig, feste feine Teilchen, wie das Färbemittel, das Ladungskontrollmittel
und das Anti-Offsetmittel, in dem oben genannten thermoplastischen
Harz gleichförmig
zu dispergieren. Der Dispersionsgrad der festen feinen Teilchen
muß daher
in genügendem
Maße beachtet
werden, weil bei der Entwicklung des elektrostatischen latenten
Bildes je nach dem Grad der Dispersion der festen feinen Teilchen
in dem thermoplastischen Harz eine Erhöhung des Schleiers oder eine
Verminderung der Bilddichte bewirkt werden kann.
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Eine Ungleichförmigkeit der Dispersion der
festen feinen Teilchen in dem thermoplastischen Harz, die von dem
Pulverisierungsverfahren herrührt,
beeinträchtigt
in erheblicher Weise die Eigenschaften des resultierenden Toners,
wie beispielsweise die Fließfähigkeit
und die triboelektrische Aufladungsfähigkeit (oder die Aufladungseigenschaften).
Sie übt
einen ausgeprägten
Effekt auf die Eigenschaften des Toners, wie die Entwicklungseigenschaften
und die Dauerhaftigkeit, aus.
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Andererseits ist zur Überwindung
der oben beschriebenen Probleme des herkömmlichen Pulverisierungsverfahrens
schon vorgeschlagen worden, einen Toner durch Suspensionspolymerisation
herzustellen. Bei diesem Suspensionspolymerisationsverfahren wird
eine polymerisierbare Monomerzusammensetzung, umfassend ein polymerisierbares
Monomeres und vorbestimmte Komponenten, wie ein Färbemittel,
ein Ladungskontrollmittel, ein Anti-Offsetmittel und einen Polymerisationsinitiator,
gleichförmig
in dem Monomeren gelöst
oder dispergiert, in Wasser (oder einer wäßrigen Dispersion, die hauptsächlich aus
Wasser besteht), das einen Dispersionsstabilisator (oder Suspensionsstabilisator)
enthält,
eingebracht und darin dispergiert und in dem wäßrigen Dispersionsmedium mittels
einer Vorrichtung granuliert, die dazu imstande ist, eine hohe Scherkraft
zu ergeben. Dann wird die resultierende Dispersion einer Polymerisation
unterworfen, um Tonerteilchen zu bilden.
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Bei dem Suspensionspolymerisationsverfahren
ist gewöhnlich
ein Dispersionsstabilisator in dem Dispersionsmedium zum Zwecke
einer stabilen Dispergierung der Tröpfchen (d. h., der Teilchen
der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung), die hauptsächlich ein
polymerisierbares Monomeres enthalten, vor der Polymerisation enthalten.
Dies dient zum Zwecke des Erhalts einer stabilen Dispersion der
Tröpfchen
oder Teilchen des polymerisierten Produkts während der Polymerisation.
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Die Dispersionsstabilisatoren werden
grob in zwei Gruppen, nämlich
wasserlösliche
Polymere, die einen Schutzkolloidfilm bilden können, um eine Abstoßungskraft
auf der Grundlage einer sterischen Hinderung zu ergeben, und kaum
wasserlösliche
anorganische Substanzen, die dazu imstande sind, elektrostatische
Abstoßungskräfte zu ergeben, μm die Dispersion
zu stabilisieren, aufgeteilt.
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Als Erstgenannte sind Dispersionsstabilisatoren
bekannt, die ein wasserlösliches
Polymeres, wie Polyvinylalkohol, Methylcellulose und Gelatine, umfassen.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, einen Toner durch Suspensionspolymerisation
unter Verwendung eines dieser Dispersionsstabilisatoren herzustellen.
Bei einer derartigen Suspensionspolymerisationsmethode kann es aber
vorkommen, daß Teilchen
gebildet werden, die eine große
Menge von feinen Teilchen mit einer kleinen Teilchengröße einschließen, so
daß daher
die resultierende Teilchengrößenverteilung
breit wird. Dazu kommt noch, daß es
schwierig ist, den Dispersionsstabilisator zu entfernen, der an
die Oberflächen
der resultierenden Tonerteilchen fixiert ist. Daher ist es wahrscheinlich,
daß der
so hergestellte Toner erheblich schlechtere elektrische Eigenschaften
(z. B. elektrischen Widerstand, Aufladbarkeit etc.) hat. Daher ist
derzeit noch kein Toner erhalten worden, der für praktische Zwecke annehmbar
ist.
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Andererseits sind, da als Letztgenannte
kaum wasserlösliche
anorganische Substanzen, kaum wasserlösliche Salze, wie Calciumphosphat,
Bariumsulfat, Calciumsulfat, Bariumcarbonat, Calciumcarbonat und Magnesiumcarbonat,
anorganische Polymere, wie Talk und Kieselsäure, Metalloxide, wie Aluminiumoxid
und Titanoxid, Metallhydroxide, wie Aluminiumhydroxid und Eisen(III)-hydroxid,
etc. bekannt. Es sind auch schon Verfahren zur Herstellung eines
Toners durch Suspensionspolymerisation unter Verwendung eines solchen Dispersionsstabilisators
vorgeschlagen worden (JP-PS (KOKOKU) Nr. Sho 58-49863 (d. h., Nr.
49863/1983), US-PS 4 448 871, JP-PS Nr. Sho 59-33910 (d. h., Nr.
33190/1984),
US-PS 4 507 378 ,
JP-OS (KOKAI) Nr. Sho 61-22354 (d. h., 22354/1986) etc.
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Bei dem Suspensionspolymerisationsverfahren,
bei dem die oben beschriebenen kaum wasserlöslichen anorganischen Substanzen
verwendet werden, kann die Teilchengrößenverteilung des resultierenden Toners
relativ eng sein. Wenn aber die Teilchengröße innerhalb eines Bereichs
kontrolliert werden soll, der demjenigen eines tatsächlich verwendbaren
Toners entspricht, tritt das Problem bei der Kontrolle der Teilchengrößenverteilung
auf, daß die
für diesen
Zweck verwendete Menge des Dispersionsstabilisators relativ groß wird und
daß eine
erhebliche Menge von feinen Teilchen auf der Grundlage der Verwendung
eines Netzmittels (Emulgators) als Dispergierungshilfsstoff erzeugt
wird. Weiterhin tritt im Falle, daß die Entfernung des Dispersionsstabilisators
und des Netzmittels durch Waschen der Teilchen mit einer Säure oder
mit Wasser, durchgeführt
nach der Polymerisation, nicht genügend ist, das Problem auf,
daß keine
zufriedenstellenden elektrischen Eigenschaften des Toners erhalten
werden können.
Daher ist bislang noch kein Toner mit ausgezeichneten Eigenschaften
erhalten worden, der für
die praktische Verwendung annehmbar ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung
eines Verfahrens zur Herstellung eines Toners durch Suspensionspolymerisation
(nachstehend wird ein derartiger Toner manchmal als "Polymerisationstoner" bezeichnet), bei
dem die oben beschriebenen Probleme gelöst sind.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Toners
zur Entwicklung eines elektrostatischen Bildes, das dazu imstande ist,
einen Toner mit derart ausgezeichneten Bildqualitätseigenschaften
zu ergeben, daß dieser
ein entwickeltes Bild mit einer ausgezeichneten Auflösung und/oder
ohne Schleier ergeben kann, auf der Basis einer extrem scharfen
(oder engen) Teilchengrößenverteilung
und mit guten elektrischen Eigenschaften des Toners.
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Ergebnisse von ausgedehnten Untersuchungen
der benannten Erfinder haben ergeben, daß, wenn ein kaum wasserlösliches
Metallhydroxidkolloid, gebildet durch Umsetzung eines wasserlöslichen
Salzes eines mehrwertigen Metalls mit einem Alkalimetallhydroxid
(oder einem Alkalihydroxidsalz) in einer wäßrigen Phase als einziger Dispersionsstabilisator
verwendet wird, nicht nur ein Polymerisationstoner mit schärferer Teilchengrößenverteilung
erhalten wird, sondern daß auch
die Menge des Dispersionsstabilisators, die noch auf den Oberflächen der
Tonerteilchen nach der Polymerisation zurückbleibt, im Vergleich zu dem
Fall verringert werden kann, bei dem eine herkömmliche kaum wasserlösliche anorganische
Substanz als Dispersionsstabilisator verwendet wird, wobei die Verwendung
eines derartigen kaum wasserlöslichen
Metallhydroxidkolloids äußerst wirksam
ist, um die oben beschriebenen Aufgaben zu lösen.
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Als Ergebnis weiterer Untersuchungen
der benannten Erfinder ist auch gefunden worden, daß im Falle,
wenn ein Polymerisationstoner unter Verwendung des oben beschriebenen
kaum wasserlöslichen
Metallhydroxidkolloids als einzigen Dispersionsstabilisator, erhalten
durch Umsetzung in einer wäßrigen Phase,
hergestellt wird, bei Verwendung einer Dispergierungsmaschine vom,
kontinuierlichen Typ, bei der eine hohe Scherkraft angewendet wird,
als Vorrichtung zur Aufteilung oder Granulierung einer polymerisierbaren
Monomerzusammensetzung, hauptsächlich
umfassend ein polymerisierbares Monomeres, zu Tröpfchen mit einer für Toner
geeigneten Teilchengröße, die
Teilchengrößenverteilung
des resultierenden Toners weiter verengt werden kann, wobei die Verwendung
einer derartigen Dispergierungsmaschine vom kontinuierlichen Typ
besonders bevorzugt wird.
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Gegenstand der Erfindung ist ein
Verfahren zur Herstellung eines Toners zur Entwicklung eines elektrostatischen
Bildes, umfassend:
Zugabe zu einem wäßrigen Dispersionsmedium einer
polymerisierbaren Monomerzusammensetzung, die mindestens ein polymerisierbares
Monomeres und ein Färbemittel
gleichförmig
aufgelöst
oder dispergiert in dem polymerisierbaren Monomeren umfaßt, wobei
das genannte wäßrige Dispersionsmedium
nur einen Dispersionsstabilisator enthält, der im wesentlichen aus
einem kaum wasserlöslichen
Metallhydroxidkolloid, gebildet durch Umsetzung eines wasserlöslichen
Salzes eines mehrwertigen Metalls mit einem Alkalimetallhydroxid
in einer wäßrigen Phase,
besteht; und
Unterwerfen der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung
einer Suspensionspolymerisation, wodurch Teilchen mit einer volumenmittleren
Teilchengröße im Bereich
von 2 bis 20 μm
und einer Teilchengrößenverteilung
(Verhältnis
volumenmittlere Teilchengröße/zahlenmittlere
Teilchengröße) von
nicht mehr als 1,6 hergestellt werden.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung
ist ein Verfahren zur Herstellung eines Toners zur Entwicklung eines
elektrostatischen Bildes, wie oben beschrieben, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß das
kaum wasserlösliche
Metallhydroxidkolloid, gebildet durch Umsetzung des wasserlöslichen
mehrwertigen Metallsalzes mit dem Alkalimetallhydroxid in der wäßrigen Phase,
eine Teilchengrößenverteilung
durch Anzahl der Teilchen von nicht mehr als 0, 5 μm, ausgedrückt als
D50, und eine Teilchengrößenverteilung durch Anzahl
der Teilchen von nicht mehr als 1 μm, ausgedrückt als D90,
hat.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung
ist ein Verfahren zur Herstellung eines Toners zur Entwicklung eines
elektrostatischen Bildes, wie oben beschrieben, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß das
Verhältnis
(A = b/a) chemisches Äquivalent
(b) Alkalimetallhydroxid zu chemischem Äquivalent (a) wasserlösliches
Salz des mehrwertigen Metalls der Beziehung 0,4 ≤ A ≤ 1,0 zum Zeitpunkt der Bildung
des kaum wasserlöslichen
Metallhydroxidkolloids durch Umsetzung des wasserlöslichen
Salzes des mehrwertigen Metalls mit Alkalimetallhydroxid in der
wäßrigen Phase
genügt.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung
ist ein Verfahren zur Herstellung eines Toners zur Entwicklung eines
elektrostatischen Bildes, wie oben beschrieben, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß das
wasserlösliche Salz
des mehrwertigen Metalls aus der Gruppe, bestehend aus einem Magnesiumsalz,
einem Calciumsalz und einem Aluminiumsalz, ausgewählt wird.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung
ist ein Verfahren zur Herstellung eines Toners zur Entwicklung eines
elektrostatischen Bildes, wie oben beschrieben, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß eine
Dispergierungsmaschine vom kontinuierlichen Typ, bei der eine hohe
Scherkraft verwendet wird, als Einrichtung zur Dispergierung oder
Auflösung
der Monomerezusammensetzung in dem wäßrigen Dispersionsmedium, das
das kaum wasserlösliche
Metallhydroxidkolloid als Dispersionsstabilisator enthält, und
zur Aufteilung oder Granulierung der Monomerzusammensetzung in dem
wäßrigen Dispersionsmedium
zu Tröpfchen
mit einer für
einen Toner geeigneten Teilchengröße verwendet wird.
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Bei dem oben beschriebenen Verfahren
zur Herstellung eines Toners gemäß der Erfindung
wird ein wasserlösliches
Salz eines mehrwertigen Metalls mit einem Alkalimetallhydroxid in
einer wäßrigen Phase (Wasserphase)
umgesetzt, um ein kaum wasserlösliches
Metallhydroxid- (oder Metallsalz) kolloid herzustellen. Dann wird
ohne Trocknen oder Verfestigen der so hergestellten kolloidalen
Teilchen ein gleichförmiges
oder homogenes Gemisch für
Tonerkomponenten (Monomerzusammensetzung) zu der wäßrigen Phase,
die derartige kolloidale Teilchen enthält, zugegeben, und das resultierende
Gemisch wird einer Suspensionspolymerisation unterworfen.
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Erfindungsgemäß ist die Teilchengrößenverteilung
des kaum wasserlöslichen
Metallhydroxidkolloids, das in der wäßrigen Phase gebildet wird,
extrem eng im Vergleich zu einem, erhalten in dem Fall, daß ein im Handel
erhältliches
kaum wasserlösliches
Metallsalz in einer wäßrigen Phase
dispergiert wird. (So kann beispielsweise erfindungsgemäß die D50 der Teilchengrößenverteilung auf Zahlenbasis
der Kolloidteilchen nicht mehr als 0,5 μm sein, und die D90 der
Teilchengrößenverteilung
auf Zahlenbasis kann nicht mehr als 1 μm sein.) Wenn daher das gleichförmige Gemisch,
bei dem vorgewählte
Komponenten für
den Toner mit Einschluß eines polymerisierbaren
Monomeren und eines Färbemittels
(und gegebenenfalls mindestens eine weitere Komponente, wie ein
Ladungskontrollmittel, wie gewünscht)
aufgelöst
und/oder dispergiert sind, zu der wäßrigen Phase gegeben wird und
zu kleinen Tröpfchen,
beispielsweise durch Anwendung von Rühren mit hoher Scherkraft, in
der nächsten
Stufe granuliert wird, dann können
die resultierenden Tröpfchen
genügend
dispergiert und stabilisiert selbst in dem Fall sein, daß eine relativ
kleine Menge des kaum wasserlöslichen
Metallhydroxidkolloids zugegeben wird. Weiterhin kann das oben beschriebene
kaum wasserlösliche
Metallhydroxidkolloid mit enger Teilchengrößenverteilung in relativ kleiner
Menge leicht aus dem Reaktionsprodukt durch Waschen des Reaktionsprodukts
mit einer Säure
oder durch Waschen mit Wasser, was nach der Polymerisation durchgeführt wird,
entfernt werden.
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Erfindungsgemäß kann, wenn das wasserlösliche Salz
eines mehrwertigen Metalls mit dem Alkalimetallhydroxid in der wäßrigen Phase
unter Bildung des kaum wasserlöslichen
Metallhydroxidkolloids umgesetzt wird, das chemische Äquivalenzverhältnis (A
= b/a) von Alkalimetallhydroxid (chemisches Äquivalent: b) zu dem wasserlöslichen
Salz des mehrwertigen Metalls (chemisches Äquivalent: a) vorzugsweise
0,4 ≤ A ≤ 1,0 betragen.
Bei einer derartigen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann
das Waschen mit einer Säure leicht
bewirkt werden, da kein überschüssiges Alkalimetallhydroxid
in dem Waschwasser des Metallhydroxidkolloids auf den Tonerteilchen
nach der Polymerisation mit einer Säure vorhanden ist. Weiterhin
kann bei einer derartigen Ausführungsform
der Effekt auf die Dispersionsstabilität der durch das in dem wäßrigen Medium
gebildete Kolloid erzeugt wird, auf der Basis eines Puffereffekts
eines restlichen oder überschüssigen Teils
des wasserlöslichen
Salzes des mehrwertigen Metalls gesteigert werden. Dazu kommt noch,
daß bei
dieser Ausführungsform
eine Koaleszenz und Agglomerierung (oder Aggregation) der durch
die Polymerisation gebildeten Teilchen bei der nachfolgenden Polymerisationsstufe
wirksam verhindert werden können.
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Erfindungsgemäß kann eine weitere enge Teilchengrößenverteilung
des Toners im Falle erhalten werden, daß eine Dispergierungsmaschine
vom kontinuierlichen Typ unter Verwendung einer Kavitation oder
eines spiralförmigen
Strudels bzw. Vortex (oder eines turbulenten Flusses) als Vorrichtung
zur Auflösung
oder Dispergierung der oben genannten Komponenten des Toners in
dem wäßrigen Medium
verwendet wird, das das kaum wasserlösliche Metallhydroxidkolloid
als Dispersionsstabilisator enthält,
und um die Tröpfchen,
umfassend vorbestimmte Komponenten für den Toner, in solche mit
einer Teilchengröße aufzuteilen
oder zu granulieren, die für
einen Toner geeignet sind (beispielsweise auf der Basis einer hohen
Scherkraft).
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Wie oben beschrieben, kann erfindungsgemäß das oben
beschriebene Metallhydroxidkolloid leicht durch Waschen mit einer
Säure und/oder
Waschen mit Wasser, üblicherweise
nach der Polymerisation durchgeführt,
entfernt werden, so daß die
resultierenden Tonerteilchen ausgezeichnete elektrische oder triboelektrische
Eigenschaften haben können.
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Weiterhin hat der durch das erfindungsgemäße Verfahren
hergestellte Toner eine kleine mittlere Teilchengröße von 2
bis 20 μm
und eine extrem enge Teilchengrößenverteilung,
d. h., ein Verhältnis
(volumenmittlere Teilchengröße/zahlenmittlere
Teilchengröße) von
nicht mehr als 1,6. Daher kann der erfindungsgemäß hergestellte Toner ausgezeichnete
Bildqualitätseigenschaften
bezüglich
Auflösung,
Schleierbildung etc. haben.
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Weitere Aufgaben und Vorteile der
Erfindung werden anhand der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
und der beigefügten
Zeichnung ersichtlich.
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Die Erfindung wird durch die nachstehend
gegebene detaillierte Beschreibung und die beigefügte Zeichnung,
die lediglich zur Veranschaulichung dient, näher erläutert. Hierdurch wird keine
Einschränkung
der vorliegenden Erfindung beabsichtigt.
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Weiterhin wird durch die nachfolgende
detaillierte Beschreibung die Anwendbarkeit der Erfindung ersichtlich.
Es sollte aber beachtet werden, daß die detaillierte Beschreibung
und die speziellen Beispiele, die bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung angeben, lediglich zum Zwecke der Veranschaulichung
dienen, da für
den Fachmann verschiedene Veränderungen
und Modifizierungen innerhalb des Rahmens der Erfindung ersichtlich
werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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Die 1 ist
ein schematischer Querschnitt, der eine Ausführungsform eines elektrofotografischen Apparates
zeigt, in dem ein nichtmagnetischer Einkomponentenentwickler verwendet
werden kann.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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(Wasserlösliches
Salz des mehrwertigen Metalls)
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Spezielle Beispiele des für die Zwecke
der Erfindung geeigneten wasserlöslichen
Salzas des mehrwertigen Metalls können einschließen: Chloride,
Sulfate, Nitrate, Acetate etc. eines mehrwertigen Metalls wie Magnesium,
Calcium, Aluminium, Eisen, Kupfer, Mangan, Nickel und Zinn. Unter
diesen wasserlöslichen
Salzen des mehrwertigen Metalls werden Salze, umfassend Magnesium,
Calcium und/oder Aluminium, im Hinblick auf die Dispersionsstabilität besonders
bevorzugt.
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(Alkalimetallhydroxid)
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Spezielle Beispiele der für die Zwecke
der Erfindung geeigneten Alkalimetallhydroxide können einschließen: Hydroxide
eines Alkalimetalls wie Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid.
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Die Konzentrationen des wasserlöslichen
Salzes des mehrwertigen Metalls und des Allkalimetallhydroxids in
dem wäßrigen Dispersionsmedium
(wäßrige Phase)
können
je nach der gewünschten
Teilchengröße (Tonerteilchengröße) festgelegt
werden, doch können
die obigen Konzentrationen vorzugsweise solche sein, die eine Konzentration
des kaum wasserlöslichen
Metallhydroxids, gebildet auf der Basis des wasserlöslichen Salzes
des mehrwertigen Metalls und des Alkali metallhydroxids, in einem
Bereich von 0,1 bis 20 Gew.-Teilen (mehr
bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 10 Gew.-Teilen), bezogen auf 100 Gew.-Teile
polymerisierbares Monomeres, ergeben. Weiterhin kann das Verhältnis (A
= b/a) der Menge von Alkalimetallhydroxid (chemisches Äquivalent
= b) zur Menge des wasserlöslichen
Salzes des mehrwertigen Metalls (chemisches Äquivalent = a) vorzugsweise
ein chemisches Äquivalentverhältnis (A)
sein, das der Beziehung 0,1 ≤ A
5 1,0 (mehr bevorzugt 0,6 ≤ A
5 0,8) genügt.
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(Kaum wasserlösliches Metallhydroxidkolloid)
Erfindungsgemäß kann das
durch Umsetzung des wasserlöslichen
Salzes des mehrwertigen Metalls mit dem Alkalimetallhydroxid in
der wäßrigen Phase
gebildete kaum wasserlösliche
Metallhydroxidkolloid vorzugsweise eine enge Teilchengrößenverteilung
haben. Genauer kann das Metallhydroxidkolloid vorzugsweise einen
D50-Wert der Teilchengrößenverteilung auf Zahlenbasis von
nicht mehr als 0,5 μm
(mehr bevorzugt nicht mehr als 0,4 μm) haben. Weiterhin kann das
Metallhydroxidkolloid vorzugsweise einen D90-Wert
der Teilchengrößenverteilung
auf Zahlenbasis von nicht mehr als 1 μm (mehr bevorzugt nicht mehr
als 0,8 μm)
haben. Wenn der obige D50-Wert über 0,5 μm hinausgeht
oder der obige D90-Wert über 1 μm hinausgeht, dann wird die
Teilchengrößenverteilung
des kaum wasserlöslichen
Metallhydroxidkolloids relativ breit, so daß es daher wahrscheinlich ist,
daß die
Teilchengrößenverteilung
des Toners, der durch Polymerisation unter Verwendung eines derartigen
kaum wasserlöslichen
Metallhydroxidkolloids hergestellt wird, relativ breit sein kann.
Dazu kommt noch, daß in
einem derartigen Fall die Entfernung des wasserlöslichen Metallhydroxidkolloids
durch Waschen mit Säure
oder Wasser, das nach der Polymerisation durchgeführt wird,
erschwert werden kann.
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Der hierin verwendete D50-Wert
bedeutet eine Teilchengröße entsprechend
50% kumulativer Wert der Teilchengrößenver teilung auf Zahlenbasis,
gemessen mittels einer Meßvorrichtung
für kleine
Teilchengrößen (beispielsweise
Microtrack Particle Size Distribution Measuring Apparatus). Der
obige D90-Wert betrifft eine Teilchengröße entsprechend
90% kumulativer Wert der Teilchengrößenverteilung auf Zahlenbasis,
wie oben beschrieben.
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(Auflösung und/oder Dispergierung
der Tonerbestandteile)
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Erfindungsgemäß kann zur Dispergierung eines
flüssigen
Gemisches der Bestandteile, umfassend ein polymerisierbares Monomeres
und ein Färbemittel
(und ein weiteres Additiv, wie ein Ladungskontrollmittel, wie gewünscht) darin
gelöst
oder dispergiert, in einem wäßrigen Dispersionsmedium,
enthaltend einen Dispersionsstabilisator, zu Tröpfchen, im allgemeinen ein
Mischen mit hoher Scherkraft angewendet werden. Ein derartiges Mischen
mit hoher Scherkraft kann unter Verwendung einer geeigneten Hochscherkraft-Mischvorrichtung,
wie eines Homomixers und eines Homogenisators, durchgeführt werden.
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Erfindungsgemäß kann eine Einrichtung zum
Erhalt einer Scherkraft unter Verwendung einer Kavitation, eines
spiralförmigen
Strudels und/oder eines turbulenten Flusses, vorzugsweise als Einrichtung
für die Zugabe
der Tonerbestandteile, die hauptsächlich ein polymerisierbares
Monomeres umfassen, zu einem wäßrigen Dispersionsmedium
verwendet werden, das das kaum wasserlösliche Metallhydroxidkolloid
als Dispersionsstabilisator enthält,
und dazu, um die Tonerbestandteile zu Tröpfchen mit einer für einen
Toner geeigneten Teilchengröße aufzuteilen
oder zu granulieren, um einen Toner herzustellen, der eine weitere
enge Teilchengrößenverteilung
hat.
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Der hierin gebrauchte Begriff "Kavitation" bedeutet eine Erscheinung,
daß, wenn
ein Objekt (beispielsweise ein Rotor und eine Turbinenschaufel)
mit hoher Geschwindigkeit bewegt wird (z. B. mit hoher Geschwindigkeit
rotieren gelassen wird), aufgrund einer Druckverminderung aufgrund
des Bernoulli-Theorems in der Nachbarschaft der Oberfläche des
sich mit hoher Geschwindigkeit bewegenden Objekts (z. B. der Rückseite des
Objekts) Blasen gebildet werden. Beim Auftreten einer Kavitation
kann eine starke Scherkraft auf der Basis von in einem solchen Fall
erzeugten Ultraschallwellen erhalten werden.
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Als Dispergierungsmaschine vom kontinuierlichen
Typ, bei der die Kavitation verwendet wird, kann beispielsweise
eine Maschine vom kontinuierlichen Typ, die einen Stator und einen
Rotor einschließt,
vorzugsweise verwendet werden. Spezielle Beispiele für eine derartige
Dispergierungsmaschine vom kontinuierlichen Typ sind solche, die
unter den folgenden Warenbezeichnungen vertrieben werden: Slasher
(hergestellt von Mitsui-Miike Seisakusho K. K.), TK-Typ Hiline Mill
(hergestellt von Tokushu Kika Kogyo K. K.), Milder (hergestellt
von Ebara Seisakusho K. K.), TK-Typ Homomic-line Flow (hergestellt
von Tokushu Kika Kogyo K. K.), TK-Typ Pipeline Homomixer (hergestellt
von Tokushu Kika Kogyo K. K.) etc. Weiterhin ist eine weitere Dispergierungsmaschine
erfindungsgemäß geeignet,
solange sie in ähnlicher
Weise eine Kavitation ergeben kann.
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Andererseits wird als Dispergierungsmaschine
mit Anwendung eines spiralförmigen
Strudels oder turbulenten Flusses bevorzugt eine Dispergierungsmaschine
verwendet, bei der ein System verwendet wird, bei dem die zu dispergierende
Flüssigkeit
von einer engen oder schmalen Flüssigkeitspassage
(z. B. einer Düse und
einem Schlitz) mit hoher Geschwindigkeit ausgespritzt oder ausgegossen
wird, um einen spiralförmigen Strudel
auf der Basis der Energie der verdüsten Flüssigkeit zu erzielen, oder
eine Dispergierungsmaschine, bei der ein System verwendet wird,
bei dem ein turbulenter Fluß auf
der Basis der Wechselwirkung zwischen einer mit hoher Geschwindigkeit
sich bewegenden Flüssig keit
und eines stationären
Flügels,
angeordnet in dem Gefäß hierfür, oder
zwischen der Flüssigkeit
und einer speziellen Gestalt, die in dem Gefäß hierfür vorgesehen ist, erzeugt wird.
Spezielle Beispiele für
eine derartige Dispergierungsmaschine unter Verwendung eines spiralförmigen Strudels
oder turbulenten Flusses (vom kontinuierlichen Typ) können folgende
einschließen:
solche, mit einem rotierenden Spiralstrudelsystem, die unter den
Warenbezeichnungen Hydrosher (hergestellt von Goulin Corporation),
Static Mixer PSM (hergestellt von Bettshold), TK-Typ Soiskarin (hergestellt von
Tokushu Kika Kogyo K. K.), etc. im Handel erhältlich sind, solche unter Verwendung
eines turbulenten Flußsystems
(vom Linien-Mischer-Typ), die unter den Warenbezeichnungen Sulzer
Mixer (hergestellt von Sulzer Brothers Corp.), Hi-Mixer (hergestellt
von Toray K. K.), Noritake Static Mixer (hergestellt von Noritake
K. K.) etc. vertrieben werden.
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Nachstehend werden die jeweiligen
Tonerbestandteile, die die polymerisierbare Monomerzusammensetzung
bilden, beschrieben.
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(Polymerisierbares Monomeres)
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Spezielle Beispiele für das erfindungsgemäß verwendbare
polymerisierbare Monomere sind: Aromatische Vinylmonomere, wie Styrol, α-Methylstyrol,
p-Methylstyrol und p-Chlorstyrol,
ungesättigte
Nitrile, wie Acrylnitril, ungesättigte
Acrylate und ungesättigte
Methacrylate, wie Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat,
Ethylhexyl(meth)acrylat, Lauryl(meth)acrylat und Stearyl(meth)acrylat,
konjugierte Diolefine, wie Butadien und Isopren, etc. Diese Monomeren
können
allein oder als Gemisch von zwei oder mehr Arten, wie gewünscht, eingesetzt
werden.
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(Additiv)
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Erfindungsgemäß kann mindestens eine Art,
ausgewählt
aus verschiedenen Additiven, wie öllöslichen Initiatoren, Modifizierungsmittel
für das
Molekulargewicht, Vernetzungsmonomere und Trennmittel, in Kombination
mit dem oben genannten polymerisierbaren Monomeren verwendet werden.
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(Öllöslicher Initiator)
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Als öllösliche Initiatoren können solche
ohne besondere Begrenzungen eingesetzt werden, die in dem für die Polymerisation
verwendeten Monomeren löslich
sind. Spezielle Beispiele hierfür
sind: Peroxide, wie Methylethylperoxid, Di-t-butylperoxid, Acetylperoxid,
Dicumylperoxid, Lauroylperoxid, Benzoylperoxid, t-Butylperoxy-2-ethylhexanoat,
Diisopropylperoxydicarbonat und Di-t-butyldiperoxyisophthalat, und
Azoverbindungen, wie 2,2'-Azobis-(2,4-dimethylvaleronitril),
2,2'-Azobisisobutyronitril
und 1,1'-Azobis(1-cyclohexancarbonitril).
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Der vorgenannte öllösliche Initiator kann vorzugsweise
in einer Menge von 0,1 bis 20 Gew.-Teilen (mehr bevorzugt von 1
bis 10 Gew.-Teilen) bezogen auf 100 Gew.-Teile polymerisierbares
Mononieres verwendet werden.
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(Modifizierungsmittel
für das
Molekulargewicht)
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Spezielle Beispiele für das erfindungsgemäß verwendete
Modifizierungsmittel für
das Molekulargewicht sind: Mercaptane, wie t-Dodecylmercaptan, n-Dodecylmercaptan
und n-Octylmercaptan,
Halogenkohlenwasserstoffe, wie Tetrachlorkohlenstoff und Tetrabromkohlenstoff,
etc. Das Modifizierungsmittel für
das Molekulargewicht kann in das Reaktionssystem vor der Polymerisation
und/oder während
der Polymerisation eingegeben werden.
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Das vorgenannte Modifizierungsmittel
für das
Molekulargewicht kann vorzugsweise in einer Menge von 0,01 bis 10
Gew.-Teilen (mehr bevorzugt von 0,1 bis 5 Gew.-Teilen), bezogen
auf 100 Gew.-Teile polymerisierbares Monomeres, eingesetzt werden.
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(Vernetzendes Monomeres)
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Spezielle Beispiele für das gewünschtenfalls
gemäß der Erfindung
einzusetzende vernetzende Monomere sind: Polyfunktionelle Monomere,
wie Divinylbenzol, Ethylenglykoldi(meth)acrylat, Glycidyl(meth)acrylat und
Trimethylolpropantri(meth)acrylat. Das vernetzende Monomere kann
zu dem Reaktionssystem vor der Polymerisation und/oder während der
Polymerisation gegeben werden.
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Das vernetzende Monomere, wie oben
beschrieben, kann vorzugsweise in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-Teilen
(mehr bevorzugt von 0,1 bis 5 Gew.-Teilen), bezogen auf 100 Gew.-Teile
polymerisierbares Monomeres, eingesetzt werden.
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(Trennmittel)
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Spezielle Beispiele für das erfindungsgemäß zu verwendende
Trennmittel sind: Polyolefine mit niedrigem Molekulargewicht, wie
Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht, Polypropylen mit niedrigem
Molekulargewicht und Polybutylen mit niedrigem Molekulargewicht.
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Das vorgenannte Trennmittel kann
vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 20 Gew.-Teilen (mehr bevorzugt
von 1 bis 10 Gew.-Teilen), bezogen auf 100 Gew.-Teile polymerisierbares
Monomeres, eingesetzt werden.
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(Färbemittel)
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Spezielle Beispiele für das erfindungsgemäß verwendbare
Färbemittel
sind: Farbstoffe und Pigmente, wie Ruß, Nigrosinbasis, Anilinblau,
Chalcoilblau, Chromgelb, Ultramarinblau, Orientölrot, Phthalocyaninblau und
Malachitgrünoxalat,
sowie magnetische Teilchen, wie von Eisen, Kobalt, Nickel, Dieisentrioxid,
Trieisentetroxid, Manganeisenoxid, Zinkeisenoxid und Nickeleisenoxid.
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Im Falle der Verwendung des oben
beschriebenen Färbemittels
kann der Farbstoff und/oder das Pigment vorzugsweise in einer Menge
von 0,1 bis 20 Gew.-Teilen (mehr bevorzugt 1 bis 10 Gew.-Teile),
bezogen auf 100 Gew.-Teile polymerisierbares Monomeres, verwendet
werden. Andererseits können
die vorgenannten magnetischen Teilchen vorzugsweise in einer Menge
von 1 bis 100 Gew.-Teilen (mehr bevorzugt von 5 bis 50 Gew.-Teilen),
bezogen auf 100 Gew.-Teile polymerisierbares Monomeres, eingesetzt
werden.
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(Ladungskontrollmittel)
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Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, als Komponente,
die eine dispersoide oder disperse Phase darstellt (polymerisierbare
Monomerzusammensetzung), ein Ladungskontrollmittel in Kombination
mit dem vorgenannten Färbemittel
und dem polymerisierbaren Monomeren zu verwenden, um die Ladungseigenschaften oder
die Aufladbarkeit des Toners, der durch die Polymerisation hergestellt
wird, zu verbessern. Als Ladungskontrollmittel kann mindestens eine
Art, ausgewählt
aus verschiedenen Ladungskontrollmitteln mit positiver Aufladbarkeit
oder negativer Aufladbarkeit, verwendet werden. Spezielle Beispiele
für das
Ladungskontrollmittel sind: Spiron Black TRH (hergestellt von Hodogaya
Kagaku K. K.), T-77 (hergestellt von Hodogaya Kagaku K. K.) und
Bontron 5-34 (hergestellt von Orient Kagaku Kogyo K. K.).
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Das vorgenannte Ladungskontrollmittel
kann vorzugsweise in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-Teilen (mehr
bevorzugt von 0,1 bis 5 Gew.-Teilen), bezogen auf 100 Gew.-Teile
polymerisierbares Monomeres, eingesetzt werden.
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(Schmiermittel)
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Erfindungsgemäß ist es möglich, zur Verbesserung der
Gleichförmigkeit
des in den resultierenden Tonerteilchen gelösten oder dispergierten Färbemittels
in die oben beschriebene dispergierte Phase ein Schmiermittel, wie Ölsäure und
Stearinsäure,
einzuarbeiten.
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Das Schmiermittel kann vorzugsweise
in einer Verhältnismenge
von etwa 1/1000 bis 1/50, bezogen auf das Gewicht des Färbemittels,
eingesetzt werden.
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(Wäßriges Dispergierungsmedium)
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Als wäßriges Dispergierungsmedium,
das die erfindungsgemäß verwendete
wäßrige Phase
bildet, kann Wasser oder eine wäßrige Flüssigkeit,
die Wasser als Hauptkomponente enthält, eingesetzt werden. Erfindungsgemäß bestehen
keine besonderen Begrenzungen hinsichtlich des Verhältnisses
oder der Verhältnismenge
der dispergierten Phase, umfassend mindestens das oben genannte
Färbemittel
und das polymerisierbare Monomere, zu dem wäßrigen Dispergierungsmedium.
Im Hinblick auf die Leichtigkeit der Bildung von Tröpfchen in
dem wäßrigen Dispergierungsmedium
und im Hinblick auf die Dispergierungsstabilität der Tröpfchen oder Teilchen während der
Polymerisationreaktion kann die Konzentration der dispergierten
Phase in dem System, d. h., (Gewicht der dispergierten Phase)/(Summe
des Gewichts der dispergierten Phase und des Gewichts des Dispersionsmedi ums),
vorzugsweise im Bereich von etwa 5 bis 50 Gew.-% (mehr bevorzugt etwa
20 bis 30 Gew.-%) liegen.
-
(Tonerteilchen)
-
Nach Beendigung der Polymerisation
der dispergierten Phase (Monomerzusammensetzung), wie oben beschrieben,
kann das auf den Oberflächen
der Tonerteilchen zurückgebliebene
kaum wasserlösliche Metallhydroxid
entfernt werden, beispielsweise durch übliches Waschen mit einer Säure und/oder
Wasser, worauf das resultierende Produkt einer Entwässerung
und einem Trocknen unterworfen wird, um Tonerteilchen zu ergeben.
Erfindungsgemäß können Tonerteilchen
mit scharfer bzw. enger Teilchengrößenverteilung wie solche mit
einer volumenmittleren Teilchengröße im Bereich von 2 bis 20 μm und einer
Teilchengrößenverteilung (d.
h., Verhältnis
von volumenmittlerer Teilchengröße/zahlenmittlerer
Teilchengröße) von
nicht mehr als 1,6 erhalten werden.
-
(Beispiele)
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Nachstehend wird die Erfindung anhand
der speziellen Beispiele beschrieben. Es wird darauf hingewiesen,
daß die
Erfindung in keiner Weise auf die speziellen Beispiele beschränkt ist.
Wenn nichts anderes angegeben ist, dann sind in den folgenden Beispielen
und Vergleichsbeispielen Teile und % auf das Gewicht bezogen. Beispiel
1
Styrol | 70
Teile |
n-Butylmethacrylat | 30
Teile |
Ruß (Printex
150T, hergestellt von Degussa Co.) | 5
Teile |
Ladungskontrollmittel
(Spiron Black TRH, hergestellt von Hodogaya Kagaku K. K.) | 1
Teil |
Divinylbenzol | 0,3
Teile |
2,2'-Azobisisobutyronitril | 2
Teile |
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Die obigen Bestandteile wurden gerührt und
bei 6000 UpM mittels eines Hochscherkraftmischers (Warenbezeichnung
TK Homomixer, hergestellt von Tokushu Kika Kogyo K. K.) vermischt,
um eine gleichförmig dispergierte
polymerisierbare Monomerzusammensetzung herzustellen.
-
Sodann wurde eine wäßrige Lösung, enthaltend
6,9 Teile Natriumhydroxid (Alkalimetallhydroxid), gelöst in 50
Teilen Ionenaustauschwasser (d. h., Wasser, das einem Ionenaustausch
unterworfen worden war), allmählich
zu einer wäßrigen Lösung, enthaltend
9,8 Teile Magnesiumchlorid (wasserlösliches Salz des mehrwertigen
Metalls), gelöst
in 250 Teilen Ionenaustauschwasser, unter Rühren gegeben, um eine Magnesiumhydroxidkolloid
(kaum wasserlösliches
Metallhydroxidkolloid)dispersion herzustellen. Zu diesem Zeitpunkt
betrug die zugegebene Menge von Natriumhydroxid (chemisches Äquivalenzverhältnis von
Alkalimetallhydroxid zu wasserlöslichem
Salz des mehrwertigen Metalls) (A) 0,84.
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Die Teilchengrößenverteilung des so erhaltenen
Kolloids wurde mittels eines Microtrack Patricle Size Distribution
Measuring Apparatus (hergestellt von Nikkiso K. K.) gemessen. Die
Teilchengröße D50 (50% kumulativer Wert der Teilchengrößenverteilung
durch Anzahl der Teilchen) betrug 0,38 μm, und die D90 (90%
kumulativer wert der Teilchengrößenverteilung
durch Anzahl der Teilchen) betrug 0,82 μm.
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Bei der obigen Messung der Teilchengrößenverteilung
in dem Microtrack Patricle Size Distribution Measuring Apparatus
wurden die folgenden Parameter angewendet:
Meßbereich: | 0,12–704 μm |
Meßzeit: | 30
s |
Medium: | Ionenaustauschwasser |
-
Sodann wurde zu der oben beschriebenen
Magnesiumhydroxidkolloiddispersion die auf die obige Weise hergestellte
polymerisierbare Monomerzusammensetzung gegeben, und es wurde mit
einer hohen Scherkraft bei 8000 UpM mittels des TK-Homomixers gerührt, um
Tröpfchen
der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung (Teilchen der Monomerzusammensetzung)
zu bilden. Die resultierende wäßrige Dispersion
der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung wurde in einen Reaktor
eingegeben, der mit einem Rührflügel versehen
war, und einer Polymerisation bei 65°C 8 Stunden lang unter Rühren unterworfen,
wodurch eine wäßrige Dispersion
des Polymerisationsprodukts (Tonerteilchen) erhalten wurde.
-
Die Teilchengröße der resultierenden Tonerteilchen
nach Beendigung der Polymerisation wurde mittels eines Coulter
-
Counters (hergestellt von Nikkaki
K. K.) gemessen. Die volumenmittlere Teilchengröße (dv) betrug 5,8 μm, und die
Teilchengrößenverteilung
(dv/dp), d. h., das Verhältnis
von volumenmittlerer Teilchengröße (dv)
zu zahlenmittlerer Teilchengröße (dp)
betrug 1,32.
-
Bei der obigen Messung mittels des
Coulter Counters wurden die folgenden Parameter angewendet:
Öffnungsgröße: | 100 μm |
Medium: | Isoton
II |
Konzentration: | 15% |
Anzahl
der gemessenen Teilchen: | 50.000 |
-
Sodann wurde die wäßrige Dispersion
des oben genannten Polymerisationsprodukts mit Säure (25°C, 10 min) derart gewaschen,
daß der
pH-Wert des Systems auf nicht mehr als 4 kontrolliert wurde. Hierzu
wurde Schwefelsäure
eingesetzt.
-
Es wurde filtriert, um den Feststoff
von dem Wasser abzu trennen. Zu dem so abgetrennten Feststoff wurden
neu 500 Teile Ionenaustauschwasser gegeben, um eine Aufschlämmung zu
erhalten, so daß der
Feststoff mit Wasser gewaschen wurde. Dann wurde die Entwässerung
und das Waschen mit Wasser mehrfach wiederholt, und der Feststoff
wurde durch Filtration von dem Wasser abgetrennt. Danach wurde der
Feststoff über
Nacht in einem Trockner (50°C)
getrocknet, um Tonerteilchen zu erhalten.
-
Zu 100 Teilen der so erhaltenen Tonerteilchen
wurden 0,3 Teile kolloidale Kieselsäure, die einer Hydrophobizitätsbehandlung
unterworfen worden waren (Warenbezeichnung: R-972, hergestellt von Nihon Aerosil K.
K.), gegeben und damit mittels eines Henschel-Mischers vermischt,
um einen Entwickler (Toner) herzustellen.
-
Der Volumenwiderstand des Entwicklers
wurde bei 30°C
in einer Frequenz von 1 kHz mittels eines Meßgerätes zur Bestimmung des dielektrischen
Verlusts (Warenbezeichnung: TRS-10, hergestellt von Ando Denki K.
K.) gemessen. Der gemessene Volumenwiderstand betrug 1,0 × 1011Ω.cm.
-
Der so erhaltene Entwickler wurde
mittels eines handelsüblichen
Druckers vom nichtmagnetischen Einkomponentenentwicklungstyp gemäß 1 bei normalen Temperatur-Feuchtigkeitsbedingungen
(Temperatur 23°C,
Feuchtigkeit 50%) einer Bildbildung unterworfen, um die resultierende
Bildqualität
zu bewerten. Es wurde festgestellt, daß das so gebildete Bild eine
hohe Bilddichte und eine ausgezeichnete Auflösung ohne Schleierbildung oder
Ungleichförmigkeit
hatte.
-
Dann wurde die Bildqualitätsbewertung
in der gleichen Weise wie oben beschrieben bei hohen Temperatur-Feuchtigkeitsbedingungen
(Temperatur 35°C,
Feuchtigkeit 85$) vorgenommen. Das so erhaltene Bild hatte gute
Bildeigenschaften ähnlich
wie diejenigen, die bei den oben be schriebenen Normal-Temperatur-Feuchtigkeitsbedingungen
erhalten worden waren.
-
In der 1 haben
die Bezugszeichen die folgenden Bedeutungen:
-
- 1
- lichtempfindliche
Trommel
- 2
- Entwicklungwalze
- 3
- Entwicklungsblatt
(aus Kautschuk hergestellt)
- 4
- Entwickler
- 5
- Behälter für den Entwickler
- 6
- Rührstab
- 7
- Reinigungsblatt
- 8
- Recyclingschnecke
- 9
- Beladungsdraht
- 10
- optisches
Signal oder optisches Bild
- 11
- Transferladungsdraht
- 12
- Bildfixierungswalze
- 13
- Entwicklerstützmaterial
oder Transfermate rial (z. B. Papier)
-
Beispiel 2
-
Tonerteilchen wurden durch Durchführung der
Polymerisation einer polymerisierbaren Monomerzusammensetzung, Waschen
mit Säure
und Waschen mit Wasser in der gleichen Weise, wie im Beispiel 1,
mit der Ausnahme hergestellt, daß die Menge von Magnesiumchlorid
auf 4,9 Teile abgeändert
wurde und daß die Menge
von Natriumhydroxid auf 3,4 Teile abgeändert wurde.
-
In diesem Fall betrug die Zugabemenge
von Natriumhydroxid (chemisches Äquivalentverhältnis) (A) 0,84,
und die Teilchengröße des so
gebildeten Kolloids betrug 0,31 μm,
ausgedrückt
als D50, und 0,72 μm, ausgedrückt als D90.
Weiterhin betrugen die volumenmittlere Teilchengröße der Toner teilchen
8,3 μm und
die Teilchengrößenverteilung
(dv/dp) 1,22.
-
Zu den oben beschriebenen Tonerteilchen
wurde kolloidale Kieselsäure,
die einer Hydrophobizitätsbehandlung
unterworfen worden war, in der gleichen Weise, wie im Beispiel 1,
zugemischt, um einen Entwickler (Toner) herzustellen. Bei der Bestimmung
des Volumenwiderstands in der gleichen Weise, wie im Beispiel 1,
wurde dieser als 1,07 × 1011Ω.cm
bestimmt.
-
Der so erhaltene Entwickler wurde
einer Bildbildung, wie im Beispiel 1, unterworfen, um die Bildqualität zu ermitteln.
Als Ergebnis wurde sowohl bei Normal-Temperatur-Feuchtigkeitsbedingungen als auch bei Hoch-Temperatur-Feuchtigkeitsbedingungen
ein scharfes Bild mit hoher Bilddichte erhalten, das von Schleiern und
einer Ungleichförmigkeit
frei war.
-
Beispiel 3
-
Tonerteilchen wurden durch Durchführung der
Polymerisation der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung, Waschen
mit Säure
und Waschen mit Wasser in der gleichen Weise, wie im Beispiel 1,
mit der Ausnahme hergestellt, daß die Menge von Magnesiumchlorid
auf 8,2 Teile abgeändert
wurde und daß die Menge
von Natriumhydroxid auf 3,4 Teile abgeändert wurde.
-
In diesem Falle betrug die Zugabemenge
von Natriumhydroxid (chemisches Äquivalentverhältnis) (A) 0,50,
und die Teilchengröße des so
gebildeten Kolloids betrug 0,30 μm,
ausgedrückt
als D50, und 0,75 μm, ausgedrückt als D90.
Weiterhin betrug die volumenmittlere Teilchengröße der Tonerteilchen 8,5 μm, und die
Teilchengrößenverteilung
(dv/dp) betrug 1,30.
-
Zu den oben beschriebenen Tonerteilchen
wurde kolloidale Kieselsäure,
die einer Hydrophobizitätsbehandlung
unterworfen worden war, in der gleichen Weise, wie im Beispiel 1,
zugemischt, um einen Entwickler (Toner) herzustellen.
-
Bei der Bestimmung des Volumenwiderstands
in der gleichen Weise, wie im Beispiel 1, wurde ein Wert von 1,12 × 1011Ω.cm
gefunden .
-
Der so erhaltene Entwickler wurde
einer Bildbildung unterworfen, um die Bildqualität in der gleichen Weise, wie
im Beispiel 1, zu ermitteln. Als Ergebnis wurde ein scharfes Bild
mit hoher Bilddichte, das von einem Schleier und Nichtgleichförmigkeit
frei war, sowohl bei Normal-Temperatur-Feuchtigkeitsbedingungen
als auch bei Hoch-Temperatur-Feuchtigkeitsbedingungen erhalten. Beispiel
4
Styrol | 85
Teile |
Butylmethacrylat | 15
Teile |
Ruß (BP-130,
hergestellt von Cabot Co.) | 5
Teile |
Ladungskontrollmittel
(Spiron Black TRH, hergestellt von Hodogaya Kagaku K. K.) | 1
Teil |
Polypropylen
mit niedrigem Molekulargewicht (Biscol 550P, hergestellt von Sanyo
Kasei K. K.) | 2
Teile |
Divinylbenzol | 0,3
Teile |
Lauroylperoxid | 3
Teile |
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Die obigen Bestandteile wurden mittels
einer Hochgeschwindigkeits-Kugelmühle vermischt und dispergiert,
um eine gleichförmige
polymerisierbare Monomerzusammensetzung zu erhalten.
-
Dann wurde eine wäßrige Lösung, enthaltend 3,4 Teile
Natriumhydroxid, gelöst
in 50 Teilen Ionenaustauschwasser, allmählich zu einer wäßrigen Lösung, enthaltend
4,9 Teile Magnesiumchlorid (wasserlösliches Salz des mehrwertigen
Metalls), gelöst
in 250 Teilen Ionenaustauschwasser, unter Rühren gegeben, um eine Magnesiumhydroxidkolloid(kaum
wasserlösliches
Metallhydroxidkolloid)dispersion herzustellen. In diesem Fall betrug
die Zugabemenge von Natriumhydroxid (chemisches Äquivalentverhältnis) (A)
0,84. Die Teilchengrößenverteilung
des so gebildeten Kolloids wurde mittels eines Microtrack Patricle
Size Distribution Measuring Apparatus gemessen. Die Teilchengröße D50 betrug 0,30 μm, und der D90-Wert
betrug 0,85 μm.
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Dann wurde zu der oben erhaltenen
Magnesiumhydroxidkolloiddispersion die auf die obige Weise hergestellte
polymerisierbare Monomerzusammensetzung zugegeben und mit hoher
Scherkraft bei 8000 UpM mittels eines TK-Homomixers verrührt, um
Tröpfchen
der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung herzustellen. Die resultierende
wäßrige Dispersion
der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung wurde in einen Reaktor,
ausgestattet mit einem Rührblatt,
eingebracht und einer Polymerisation bei 65°C 8 Stunden lang unter Rühren unterworfen.
Auf diese Weise wurde eine wäßrige Dispersion
des Polymerisationsprodukts (Tonerteilchen) erhalten.
-
Die Teilchengröße der resultierenden Tonerteilchen
nach Beendigung der Polymerisation wurde mittels eines Coulter Counters
gemessen. Die volumenmittlere Teilchengröße (dv) betrug 8,9 μm, und die
Teilchengrößenverteilung
(dv/dp) betrug 1,32.
-
Sodann wurde die Dispersion des auf
die obige Weise hergestellten Polymerisationsprodukts in der gleichen
Weise wie im Beispiel 1 mit Säure
und mit Wasser gewaschen sowie entwässert. Auf diese Weise wurden
trockene Tonerteilchen erhalten.
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Zu den obigen Tonerteilchen wurde
kolloidale Kieselsäure,
die einer Hydrophobizitätsbehandlung
unterworfen worden war, in der gleichen Weise, wie im Beispiel 1,
zugemischt, um einen Entwickler (Toner) herzustellen. Bei der Bestimmung
des Volumenwiderstands in der gleichen Weise, wie im Beispiel 1,
wurde ein Wert von 3,47 × 1011Ω.cm
ermittelt.
-
Der so erhaltene Entwickler wurde
einer Bildbildung unterworfen, um die Bildqualität in der gleichen Weise, wie
im Beispiel 1, zu bewerten. Als Ergebnis wurde ein scharfes Bild
mit hoher Bilddichte, das von Schleier und Nicht gleichförmigkeit
frei war, sowohl bei Normal-Temperatur Feuchtigkeitsbedingungen
als auch bei Hoch-Temperatur Feuchtigkeitsbedingungen erhalten.
-
Beispiel 5
-
Tonerteilchen wurden in der Weise
hergestellt, daß die
Polymerisation einer polymerisierbaren Monomerzusammensetzung, das
Waschen mit Säure
und das Waschen mit Wasser in der gleichen Weise, wie im Beispiel
4, mit der Ausnahme durchgeführt
wurde, daß 13,0
Teile Aluminiumsulfat als wasserlösliches Salz des mehrwertigen
Metalls verwendet wurden und daß die
Menge von Natriumhydroxid auf 7,7 Teile abgeändert wurde.
-
In diesem Falle betrug die Zugabemenge
von Natriumhydroxid (chemisches Äquivalentverhältnis) (A) 0,84,
und die Teilchengröße des so
gebildeten Kolloids betrug 0,45 μm,
ausgedrückt
als D50, und 0,93 μm, ausgedrückt als D90.
Weiterhin war die volumenmittlere Teilchengröße der Tonerteilchen 7,2 μm, und die
Teilchengrößenverteilung
(dv/dp) war 1,28.
-
Zu den oben beschriebenen Tonerteilchen
wurde kolloidale Kieselsäure,
die einer Hydrophobizitätsbehandlung
unterworfen worden war, in der gleichen Weise, wie im Beispiel 1,
zugemischt, um einen Entwickler (Toner) herzustellen. Bei der Bestimmung
des Volumenwiderstands des Entwicklers in der gleichen Weise, wie
im Beispiel 1, wurde ein Wert von 1,03 × 1011Ω.cm ermittelt.
-
Der so erhaltene Entwickler wurde
einer Bildbildung unterworfen, um die Bildqualität in der gleichen Weise, wie
im Beispiel 1, zu bestimmen. Als Ergebnis wurde ein scharfes Bild
mit hoher Bilddichte, das von Schleier und Ungleichförmigkeit
frei war, sowohl bei Normal-Temperatur-Feuchtigkeitsbedingungen als auch bei
Hoch-Temperatur-Feuchtigkeitsbedingungen
erhalten.
-
Beispiel 6
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Eine polymerisierbare Monomerzusammensetzung
wurde in der gleichen Weise, wie im Beispiel 1, einer Polymerisation
mit der Ausnahme unterworfen, daß die Monomerzusammensetzung
unter Verwendung einer Dispersionsmaschine vom kreiselspiralförmigen Strudeltyp
(Warenbezeichnung: Hydrosher, hergestellt von Goulin Corporation)
anstelle des im Beispiel 1 verwendeten Homomixers vom TK-Typ dispergiert
wurde. Genauer gesagt, ein Flüssigkeitsgemisch
umfassend Tröpfchen
der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung (Tonerbestandteile)
und ein wäßriges Dispersionsmedium,
enthaltend einen Dispersionsstabilisator, wurde durch die obige
Hydrosher-Vorrichtung 3x bei einem Druck (Ablesedruck) von 10 kg/cm2 hindurchgeleitet, so daß die Monomerzusammensetzung
unter Bildung einer Dispersion dispergiert wurde. Die so hergestellten
Tröpfchen
der Monomerzusammensetzung wurden in der gleichen Weise, wie im
Beispiel 1, einer Suspensionspolymerisation unterworfen, wodurch
Tonerteilchen hergestellt wurden.
-
Die volumenmittlere Teilchengröße (dv)
der resultierenden Tonerteilchen betrug 5,9 μm, und die Teilchengrößenverteilung
(dv/dp) betrug 1,20.
-
Zu den oben beschriebenen Tonerteilchen
wurde kolloidale Kieselsäure,
die einer Hydrophobizitätsbehandlung
unterworfen worden war, in der gleichen Weise, wie im Beispiel 1,
zugemischt, um einen Entwickler (Toner) herzustellen. Bei der Bestimmung
des Volumenwiderstands des Entwicklers in der gleichen Weise, wie
im Beispiel 1, wurde ein Wert von 2,1 × 1011Ω.cm ermittelt.
-
Als der so erhaltene Entwickler einer
Bildbildung zur Bewertung der Bildqualität in der gleichen Weise, wie
im Beispiel 1, unterworfen wurde, wurden in ähnlicher Weise, wie im Beispiel
1, gute Ergebnisse erhalten. Das heißt, ein scharfes Bild mit einer
hohen Bilddichte, das von Schleier und Ungleichförmigkeit frei war, wurde sowohl
bei Normal-Temperatur-Feuchtigkeitsbedingungen als auch bei Hoch-Temperatur-Feuchtigkeitsbedingungen
erhalten.
-
Beispiel 7
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Eine polymerisierbare Monomerzusammensetzung
wurde einer Polymerisation in der gleichen Weise, wie im Beispiel
6, mit der Ausnahme unterworfen, daß eine Dispergierungsmaschine
vom kontinuierlichen Typ (Warenbezeichnung: Milder, hergestellt
von Ebara Seisakusho K. K.) anstelle der im Beispiel 6 verwendeten Hydrosher-Vorrichtung
eingesetzt wurde. Genauer gesagt, ein Flüssigkeitsgemisch, umfassend
Tröpfchen
einer polymerisierbaren Monomerzusammensetzung (Tonerbestandteile)
und ein wäßriges Dispersionsmedium, enthaltend
einen Dispersionsstabilisator, wurde durch die obige Milder-Vorrichtung
3x mit einer Beschickungsgeschwindigkeit von 120 1/h bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit
von 15.000 UpM hindurchgeleitet, um die Monomerzusammensetzung unter
Bildung einer Dispersion zu dispergieren.
-
Die so hergestellten Tröpfchen der
Monomerzusammensetzung wurden in der gleichen Weise, wie im Beispiel
1, einer Suspensionspolymerisation unterworfen, wodurch Tonerteilchen
hergestellt wurden.
-
Die volumenmittlere Teilchengröße (dv)
der resultierenden Tonerteilchen betrug 6,1 μm, und die Teilchengrößenverteilung
(dv/dp) betrug 1,19.
-
Zu den oben beschriebenen Tonerteilchen
wurde kolloidale Kieselsäure,
die einer Hydrophobizitätsbehandlung
unterworfen worden war, in der gleichen Weise, wie im Beispiel 1,
zugemischt, um einen Entwickler (Toner) herzustellen. Bei der Bestimmung
des Volumenwiderstands des Entwicklers in der gleichen Weise, wie
im Beispiel 1, wurde ein Wert von 2,6 × 1011Ω.cm ermittelt.
-
Als der so erhaltene Entwickler einer
Bildbildung zur Bewertung der Bildqualität in der gleichen Weise, wie
im Beispiel 1, unterworfen wurde, wurden gute Ergebnisse, ähnlich wie
im Beispiel 1, erhalten. Das heißt, es wurde ein scharfes Bild
mit einer hohen Bilddichte, das von Schleier und Ungleichförmigkeit
frei war, sowohl bei Normal-Temperatur-Feuchtigkeitsbedingungen
als auch bei Hoch-Temperatur-Feuchtigkeitsbedingungen erhalten.
-
Beispiel 8
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Eine polymerisierbare Monomerzusammensetzung
wurde in der gleichen Weise, wie in Beispiel 7, einer Polymerisation
mit der Ausnahme unterworfen, daß die Monomerzusammensetzung
unter Verwendung eines turbulenten Flußsystems vom Linienmischertyp
unter Verwendung eines Noritake Static Mixers (Warenbezeichnung,
hergestellt von Noritake K. K.) anstelle der im Beispiel 7 verwendeten
Milder-Dispergierungsmaschine
vom kontinuierlichen Typ dispergiert wurde.
-
Genauer gesagt, ein Flüssigkeitsgemisch,
enthaltend Tröpfchen
der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung (Tonerbestandteile)
und ein wäßriges Dispersionsmedium,
enthaltend einen Dispergierungsstabilisator, wurde durch den obigen
Noritake Static Mixer 3x mit einer mittleren Innenfließgeschwindigkeit
von 3 m/s hindurchgeleitet, um die Monomerzusammensetzung unter
Bildung einer Dispersion zu dispergieren. Die so hergestellten Tröpfchen der
Monomerzusammensetzung wurden in der gleichen Weise, wie im Beispiel 1,
einer Suspensionspolymerisation unterworfen, um Tonerteilchen herzustellen.
-
Die volumenmittlere Teilchengröße (dv)
der resultierenden Tonerteilchen betrug 5,8 μm, und die Teilchengrößenverteilung
(dv/dp) betrug 1,23.
-
Zu den oben beschriebenen Tonerteilchen
wurde kolloidale Kieselsäure,
die einer Hydrophobizitätsbehandlung
unterworfen worden war, in der gleichen Weise, wie im Beispiel 1,
zugemischt, um einen Entwickler (Toner) herzustellen. Bei der Bestimmung
des Volumenwiderstands des Entwicklers in der gleichen Weise, wie
im Beispiel 1, wurde ein Wert von 2,O × 1011Ω.cm ermittelt.
-
Als der so erhaltene Entwickler einer
Bildbildung zur Bewertung der Bildqualität in der gleichen Weise, wie
im Beispiel 1, unterworfen wurde, wurden gute Ergebnisse, ähnlich wie
in Beispiel 1, erhalten. Das heißt, es wurdeein scharfes Bild
mit hoher Bilddichte, das von Schleier und Ungleichförmigkeit
frei war, sowohl bei Normal-Temperatur-Feuchtigkeitsbedingungen
als auch bei Hoch-Temperatur-Feuchtigkeitsbedingungen erhalten.
-
Vergleichsbeispiel 1
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Eine Monomerzusammensetzung wurde
in der gleichen Weise, wie in Beispiel 1, einer Polymerisation mit
der Ausnahme unterworfen, daß 5
Teile im Handel erhältliches
Magnesiumhydroxid (Reagenz 1. Klasse, hergestellt von Wako Junyaku
K. K.) zu 300 Teilen Ionenaustauschwasser gegeben und mittels eines
TK-Homomixers (6000 UpM) dispergiert wurden und daß die resultierende
Dispersion als Dispergierungsmedium verwendet wurde, anstelle daß Magnesiumhydroxid
(kaum wasserlösliches
Metallhydroxid) durch Umsetzung von Magnesiumchlorid mit Natriumhydroxid
in einer wäßrigen Phase
gebildet wurde. Als Ergebnis war die Dispersionsstabilität während der
Reaktion nicht gut. Es wurden keine Tonerteilchen erhalten, da sich
die polymerisierten Teilchen verfestigten. Die Teilchengröße des Magnesiumhydroxids,
das bei der obigen Reaktion verwendet wurde, war 1,5 μm, ausgedrückt als
D50, und 5,3 μm, ausgedrückt als D90.
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Vergleichsbeispiel 2
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Eine Monomerzusammensetzung wurde
in gleicher Weise, wie im Vergleichsbeispiel 1, einer Polymerisation
mit der Ausnahme unterworfen, daß die Menge von handelsüblichem
Magnesiumhydroxid auf 25 Teile abgeändert wurde und daß dann das
resultierende Polymerisationsprodukt einem Waschen mit Säure, einem Waschen
mit Wasser und einer Entwässerung
in der gleichen Weise, wie im Beispiel 1, unterworfen wurde, um Tonerteilchen
herzustellen.
-
Die volumenmittlere Teilchengröße der so
erhaltenen Tonerteilchen betrug 19,5 μm, und die Teilchengrößenverteilung
(dv/dp) betrug 2,9.
-
Diese Tonerteilchen wurden einer
Klassierung unterworfen, um die volumenmittlere Teilchengröße auf 11,3 μm und die
Teilchengrößenverteilung
(dv/dp) auf 1,39 einzustellen.
-
Zu den so erhaltenen Tonerteilchen
wurde kolloidale Kieselsäure
in der gleichen Weise, wie im Beispiel 1, zugemischt, um einen Entwickler
(Toner) zu erhalten. Bei der Bestimmung des Volumenwiderstands des
resultierenden Entwicklers in der gleichen Weise, wie im Beispiel
1, wurde ein Wert von 1,23 × 1010Ω.cm ermittelt.
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Weiterhin wurde der Entwickler einer
Bildbildung zur Bewertung der Bildqualität in der gleichen Weise, wie
im Beispiel 1, unterworfen. Als Ergebnis wurde nur ein unklares
Bild mit niedriger Bilddichte und mit Schleier und Ungleichförmigkeit
sowohl bei Normal-Temperatur-Feuchtigkeitsbedingungen als auch Hoch-Temperatur-Feuchtigkeitsbedingungen
erhalten.
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Wie oben beschrieben, wird erfindungsgemäß ein Verfahren
zur Herstellung eines Toners zur Entwicklung eines elektrostatischen
Ladungsbildes bereitgestellt, bei dem eine Monomerzusammensetzung
einer Suspensionspolymerisation in einem wäßrigen Dispersionsmedium unterworfen
wird, wobei als Dispersionsstabilisator ein kaum wasserlösliches
Metallhydroxidkolloid, gebildet durch Umsetzung eines wasserlöslichen Salzes
eines mehrwertigen Metalls mit einem Alkalimetallhydroxid (vorzugsweise
in einem vorbestimmten Verhältnis
zwischen diesen) in wäßriger Phase,
verwendet wird.
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Erfindungsgemäß kann die Teilchengrößenverteilung
des vorgenannten kaum wasserlöslichen
Metallhydroxidkolloids schärfer
bzw. enger gemacht werden (beispielsweise beträgt die Teilchengrößenverteilung durch
Anzahl der Teilchen nicht mehr als 0,5 μm, ausgedrückt als D50,
und 1 μm,
ausgedrückt
als D90), so daß die Suspensionspolymerisation
der Monomerzusammensetzung mit ausgezeichneter Dispersionsstabilität selbst
dann durchgeführt
werden kann, wenn die vorgenannte kaum wasserlösliche anorganische Substanz nur
in extrem kleiner Menge als Dispersionsstabilisator eingesetzt wird.
Demgemäß kann die
vorliegende Erfindung einen Toner bereitstellen, der ein Färbemittel
enthält
und der nicht nur eine kleine Teilchengröße mit extrem enger Teil chengrößenverteilung
hat, sondern auch hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften und
der Entwicklungseigenschaften ausgezeichnet ist.
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Viele Modifizierungen der vorliegenden
Erfindung können
gemacht werden, ohne daß man
vom Rahmen der Ansprüche
abweicht. So wird darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung
nicht auf die speziellen darin beschriebenen Ausführungsformen
begrenzt ist.