DE69729193T2

DE69729193T2 - Magnetischer farbtoner und sein herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69729193T2
Application number: DE69729193T
Authority: DE
Inventors: Katsuto Sendai-shi NAKATSUKA; Takafumi Nishitama-gun ATARASHI
Original assignee: Nakatsuka Katsuto Sendai; Nittetsu Mining Co Ltd
Current assignee: Nakatsuka Katsuto Sendai; Nittetsu Mining Co Ltd
Priority date: 1996-06-10
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2017-06-07
Also published as: EP0907112A4; EA002065B1; AU727458B2; CN1225728A; PT907112E; AU2979597A; JPH09329915A; DK0907112T3; EP0907112A1; DE69729193D1; NO985795D0; WO1997048024A1; ES2219766T3; CN1217238C; ATE267413T1; CA2258098C; EA199900011A1; NO985795L; US6110633A; EP0907112B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verbundpulver zur Verwendung als Rohmaterial für magnetische Farbtoner, magnetische Farbtinten oder Ähnliches, und sie bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung des Verbundpulvers.
STAND DER TECHNIK
Die derzeit beim Kopieren, Drucken usw. verwendeten elektrofotografischen bildgebenden Verfahren umfassen ein Zweikomponenten-Entwicklungsverfahren, in welchem ein magnetischer Träger und ein Toner als Färbemittel in Kombination verwendet werden, und ein Einkomponenten-Entwicklungsverfahren, welches einen Toner verwendet, der selbst magnetisch ist.
Aufgrund der Nichtverwendung eines Trägers hat das Einkomponenten-Entwicklungsverfahren viele Vorteile, z. B. dass die Entwicklungsvorrichtung einfach ist (die Größen der Entwicklungsvorrichtungen betragen etwa die Hälfte bis ein Drittel der Größen derjenigen Vorrichtungen, die in dem Zweikomponenten-Entwicklungsverfahren verwendet werden), und dass die Handhabung der Entwickler einfach ist. Wenn dieses Verfahren zur Erzeugung von Farbbildern verwendet wird, sollten jedoch dunkel gefärbte magnetische Toner verwendet werden, und Bilder mit leuchtenden Farben können nicht erhalten werden.
Der Grund hierfür ist wie folgt. Um klare Farbbilder durch das Einkomponenten-Entwicklungsverfahren zu erhalten, sollten magnetische Toner selbst leuchtend gefärbt sein. Da die magnetischen Materialteilchen, die als Basis hierfür dienen, gewöhnlich schwarz sind, führt jedoch die bloße Erzeugung eines gefärbten Films direkt auf der Oberfläche von solchen Basisteilchen zu einer insgesamt dunklen Farbe.
Demgemäß wird das Zweikomponenten-Entwicklungsverfahren derzeit zur Erzeugung von Farbbildern angewandt. Da das Farbkopieren vier Farben erfordert, d. h. drei Primärfarben und schwarz, ist jedoch natürlich eine größere Entwicklungsvorrichtung notwendig.
Zusätzlich treten Probleme betreffend die Handhabung von Entwicklern, die Behandlung von aus der Entwicklung stammender Träger usw. auf.
Falls leuchtende Farben durch das Einkomponenten-Entwicklungsverfahren erhältlich sind, ist folglich die Verwendung dieses Verfahrens bevorzugt, da der Kopierer einfach und kompakt ist, und die Probleme betreffend die Handhabung von Entwicklern und die Behandlung von Trägern ausgeschaltet sind. Magnetische Toner für das Einkomponenten-Entwicklungsverfahren, die zur Erzeugung von Farbbildern geeignet sind, sind bisher jedoch nicht erhalten worden.
Unter diesen Umständen haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung früher vorgeschlagen: ein Verfahren, welches das Dispergieren eines Basisteilchens in einer Metallalkoxidlösung und das Hydrolysieren des Metallalkoxids umfasst, um dadurch einen Metalloxidfilm mit einer gleichmäßigen Dicke von 0,01 bis 20 μm auf der Oberfläche des Basisteilchen zu bilden (ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 6-228604); ein funktionelles Pulver, auf dem sich mehrere Schichten eines dünnen Metalloxidfilms und eines dünnen Metallfilms alternativ befinden (ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 7-90310); und ein Verfahren, umfassend das Erwärmen eines mit einem mehrschichtigen Metalloxidfilm beschichteten Pulvers, um dadurch ein Pulver mit einem mehrschichtigen Metalloxidfilm herzustellen, der dichter und stabiler ist (WO 96/28169).
Das vorstehend beschriebene Pulver mit mehreren Schichten eines Metalloxidfilms oder eines Metallfilms kann durch Regelung der Dicke jedes Films so hergestellt werden, dass es eine spezielle Funktion hat. Wenn z. B. Beschichtungsfilme mit verschiedenen Brechungsindizes auf der Oberfläche des Basisteilchens in einer Dicke entsprechend einem Viertel der Wellenlänge eines einfallenden Lichts gebildet werden, wird ein Pulver erhalten, welches das gesamte einfallende Licht reflektiert. Dies legt die Möglichkeiten nahe, dass durch Anwenden der vorstehenden Technik auf das Basisteilchen eines magnetischen Materials ein magnetisches Pulver für magnetische Toner hergestellt werden kann, welches Licht vollständig reflektiert und eine leuchtende weiße Farbe hat, und das ferner die Bildung einer gefärbten Schicht auf der Oberfläche dieses magnetischen Pulvers und die anschließende Bildung einer Harzschicht darauf einen magnetischen Farbtoner ergeben kann, der leuchtend gefärbt ist.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend beschriebenen Techniken, die durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wurden, weiter zu entwickeln, um dadurch einen magnetischen Farbtoner bereitzustellen, mit welchem eine leuchtende Farbe selbst bei dem Einkomponenten-Entwicklungsverfahren erhalten wird.
Die vorstehende Aufgabe ist gelöst worden mit den Tonern gemäß der vorliegenden Erfindung, die in den Patentansprüchen definiert sind.
Durch Einbau eines Färbemittels in den organischen Polymerfilm kann sogar eine leuchtendere Farbe erhalten werden.
Der magnetische Farbtoner gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend im Einzelnen auf der Grundlage von bevorzugten Ausführungsformen davon erläutert.
Das magnetische Materialteilchen, welches als Basis des magnetischen Farbtoners der vorliegenden Erfindung dient, kann als ein herkömmlicherweise als Basis von magnetischen Tonern verwendetes Materialteilchen verwendet werden. Typische Beispiele davon umfassen Pulver von Metallen, wie Eisen, Kobalt und Nickel, Pulver von Legierungen davon und Pulver von magnetischen Sintermaterialien, wie Eisennitrid.
Es ist jedoch bevorzugt, ein magnetisches Material mit einer hohen Magnetisierung zu verwenden, da ein magnetisches Materialteilchen einer kleineren Größe die Neigung besitzt, so verwendet zu werden, dass die Auflösung erhöht wird. Bevorzugt ist ein magnetisches Material, welches eine Magnetisierung von 90 emE/g oder mehr, bevorzugt 150 emE/g oder mehr, hat, wenn ein magnetisches Feld von 10 kOe an das pulverisierte magnetische Material angelegt wird. Ein magnetisches Material mit einer solchen hohen Magnetisierung kann ein Rohmaterialpulver ergeben, das einen magnetischen Farbtoner ergibt, der als Ganzes eine Magnetisierung so hoch wie 10 bis 90 emE/g (beim Anlegen eines magnetischen Feldes von 10 kOe) hat, sogar wenn es ein Bindemittelharz, einen Ladungsregler, ein Färbemittel usw. enthält.
Die Form des magnetischen Materialteilchens kann jede isotrope Form haben, wie eine Kugel, nahezu kugelige Formen und regelmäßige Polyeder; Polyeder, wie rechtwinklige Parallelopipede, Spheroide, Rhomboeder, Platten und Prismen; und amorphe Formen.
Um einen magnetischen Farbtoner mit einer leuchtenden Farbe in der vorliegenden Erfindung zu erhalten, ist es notwendig, das magnetische Materialteilchen weiß oder mit einer anderen leuchtenden Farbe zu färben. Um dies zu erreichen, wird ein mehrschichtiger Film mit der Eigenschaft, Lichtinterferenz hervorzurufen, auf dem magnetischen Materialteilchen gebildet.
Der mehrschichtige Lichtinterferenzfilm wird aufgebaut durch Übereinanderanordnen vieler dünner Filme eines Metalls oder einer Metallverbindung. Bei der Bildung des mehrschichtigen Films kann eine Funktion des Reflektierens oder Absorbierens von einfallendem Licht in einem speziellen Wellenlängenbereich verliehen werden, indem die Dicke jedes Films geregelt oder die Folge der Übereinanderanordnung des Films oder der Kombination von Filmen geändert wird. Somit können die magnetischen Materialteilchen in einer leuchtenden Farbe gefärbt werden.
Beispiele der zur Bildung des mehrschichtigen Films verwendeten Metallverbindung umfassen Metalloxide, Metallsulfide, Metallselenide, Metalltelluride und Metallfluoride. Spezielle Beispiele davon umfassen Zinkoxid, Aluminiumoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Zirkonoxid, Tantaloxid, Siliciumoxid, Antimonoxid, Neodymoxid, Lanthanoxid, Wismutoxid, Ceroxid, Zinnoxid, Magnesiumoxid, Lithiumoxid, Bleioxid, Cadmiumsulfid, Zinksulfid, Antimonsulfid, Cadmiumselenid, Cadmiumtellurid, Calciumfluorid, Natriumfluorid, Trinatriumaluminiumfluorid, Lithiumfluorid und Magnesiumfluorid.
Bevorzugte Beispiele des Metalls umfassen Silber, Kobalt, Nickel, Eisen und Legierungen davon.
Verfahren zur Bildung des mehrschichtigen Lichtinterferenzfilms werden nachstehend erläutert.
Verwendbare filmbildende Verfahren für sowohl den Metallverbindungsfilm als auch den Metallfilm sind Dampfphasen-Dampfauftragverfahren, wie PVD, CVD und Sprühtrocknungsverfahren, in welchen der Metallfilm oder der Metallverbindungsfilm direkt auf die Oberfläche eines magnetischen Materialteilchens aufgedampft wird.
Mit Bezug auf den Metallfilm kann auch das sogenannte chemische Plattierungsverfahren verwendet werden, in welchem ein magnetisches Materialteilchen in eine wässrige Metallsalzlösung verbracht wird, und das Metallsalz in der Lösung zur Abscheidung des Metalls auf der Oberfläche des magnetischen Materialteilchens reduziert wird.
Bei der derzeitigen Neigung zur Größenverringerung von magnetischen Tonern und magnetischen Materialteilchen, um den Wunsch nach höherer Auflösung zu erfüllen, ist es notwendig geworden, einen gleichmäßigen Film auf der Oberfläche eines magnetischen Materialteilchens zu bilden. Mit Bezug auf das Metalloxid ist insbesondere das Filmbildungsverfahren bevorzugt, das früher von den Erfindern der vorliegenden Erfindung in der ungeprüften veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 6-228604 oder 7-90310 oder WO 96/28169 vorgeschlagen wurde.
Speziell umfasst das vorgeschlagene Verfahren das Dispergieren eines magnetischen Materialteilchens in einer Metallalkoxidlösung, das Hydrolysieren des Metallalkoxids zur Bildung eines gleichmäßigen dünnen Films eines Metalloxids auf der Oberfläche des magnetischen Materialteilchens, das Trocknen des beschichteten Teilchens und das Wiederholen dieser Schritte. Falls notwendig, können Schritte zur Bildung eines dünnen Metallfilms vor oder nach Wiederholungen dieser Schritte zur Bildung eines Metalloxidfilms oder zwischen Wiederholungen davon durchgeführt werden. Somit kann ein mehrschichtiger Film, umfassend Metalloxidfilme allein oder einen Metalloxidfilm und einen Metallfilm, erhalten werden. Das Metallalkoxid wird ausgewählt aus Alkoxiden von Zink, Aluminium, Cadmium, Titan, Zirkon, Tantal, Silicium, Antimon, Neodym, Lanthan, Wismut, Cer, Zinn, Magnesium, Lithium und Blei.
Durch Erwärmen des mehrschichtigen Films kann sein Reflexionsvermögen erhöht werden, oder der mehrschichtige Film kann dichter und stabiler gemacht werden.
Neben der Verwendung zur Bildung von Metalloxidfilmen ist dieses Metallalkoxidverfahren auf die Bildung von Metallsulfidfilmen anwendbar.
Durch diese Bildung von Metallverbindungsfilmen oder Metallfilmen können die magnetischen Materialteilchen in einem erwünschten Farbton durch Regeln der Dicke jedes Films gefärbt werden. Wenn z. B. dünne Filme von Metallverbindungen mit verschiedenen Brechungsindizes jeweils in einer Dicke entsprechend einem Viertel der Wellenlänge eines einfallenden Lichts gebildet werden, können die magnetischen Materialteilchen so hergestellt werden, dass sie das gesamte einfallende Licht reflektieren und somit eine weiße Farbe haben.
Folglich werden die Dicke jedes Films des mehrschichtigen Lichtinterterenzfilms und die Gesamtdicke des mehrschichtigen Films so bestimmt, dass die magnetischen Materialteilchen eine erwünschte Farbe annehmen.
Ein als Bindemittel dienender organischer Polymerfilm wird auf der Oberfläche der mit dem mehreren Schichten beschichteten magnetischen Materialteilchen gebildet. Auf diese Weise wird ein leuchtend gefärbter magnetischer Farbtoner erhalten.
Zur Bildung eines organischen Polymerfilms kann das PVD-, CVD- oder Sprühtrocknungsverfahren oder Ähnliches verwendet werden, um direkt die Oberfläche der mit mehreren Schichten beschichteten magnetischen Materialteilchen mit einem organischen Polymerfilm zu beschichten. Es ist jedoch in der vorliegenden Erfindung bevorzugt, ein Polymerisationsverfahren für die Filmbildung zu verwenden, um so die Haftung zu erhöhen.
Ein bevorzugtes Polymerisationsverfahren kann in geeigneter Weise entsprechend der Art des organischen Polymers ausgewählt werden. Speziell können ein Emulsionspolymerisationsverfahren, ein Suspensionspolymerisationsverfahren, ein Saatpolymerisationsverfahren und ein in situ-Polymerisationsverfahren und Ähnliches entsprechend der Art der organischen Polymere verwendet werden. Für einige Arten von organischen Polymeren kann auch ein Phasentrennungsverfahren verwendet werden.
Organische Polymere zur Verwendung als Bindemittelharze für magnetische Toner können ohne besondere Beschränkungen verwendet werden, solange transparente Filme dieser Polymere durch eines der vorstehend aufgeführten Polymerisationsverfahren gebildet werden können. So sind z. B. die folgenden Polymere verwendbar.
Beispiele der verwendbaren organischen Polymere umfassen Oligomere und Polymere von aromatischen Kohlenwasserstoffen (z. B. Polystyrol, Styrol-α-Methylstyrol-Copolymere, Styrol-Vinyltoluol-Copolymere); Olefinoligomere und -polymere (z. B. Polypropylen, Polyethylen, Polybuten); Vinyloligomere und -polymere, umfassend Copolymere von Monomeren (z. B. Ethylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Acrylnitril, Polyacrylsäure, Polymethacrylsäure, Vinylacetat); Oligomere allein (z. B. Dienoligomere, wie Polybutadien, Polypentadien und Polychloropren; und Esteroligomere, wie Polyester und Copolymere dieser Oligomere); aus zwei oder mehreren der vorstehenden Monomere und Oligomere hergestellte Copolymere (z. B. Kohlenwasserstoffmonomere und -oligomere, Olefinoligomere, Vinylmonomere und -oligomere, Polychloroprenmonomere und -oligomere und Estermonomere und -oligomere); Wachse (z. B. natürliche Wachse, Polyethylenwachs); und Alkydharze (z. B. kolophoniummodifizierte Alkydharze).
Der organische Polymerfilm wird in einer solchen Menge gebildet, dass wenn der magnetische Farbtoner auf einer Papieroberfläche abgeschieden wird, der Polymerfilm sich ausbreitet, um zu verhindern, dass die Tonerteilchen von der Papieroberfläche abfallen oder sich davon trennen. Unter dem Gesichtspunkt der Beziehung mit dem nachstehend beschriebenen Färbemittel wird jedoch die organische Polymerfilmbeschichtung bevorzugt in einer solchen Menge gebildet, dass wenn der Toner auf einer Papieroberfläche abgeschieden wird, das organische Polymer sich über einen Bereich von etwa dem Vierfachen der von den magnetischen Materialteilchen besetzten Fläche ausbreitet.
Der magnetische Farbtoner der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Toner selbst eine leuchtende Farbe hat, da der auf dem magnetischen Materialteilchen gebildete mehrschichtige Lichtinterferenzfilm bewirkt, dass ein einfallendes Licht eine Interferenz erfährt und somit eine Farbe annimmt. Folglich ist ein organischer Polymerfilm ausreichend, der lediglich als ein transparentes Bindemittel wirkt. Da die Abscheidung des magnetischen Farbtoners auf einer Papieroberfläche zu ungefärbten Bereichen aufgrund von Zwischenräumen unter magnetischen Materialteilchen führen kann, ist es jedoch bevorzugt, ein Färbemittel in den organischen Polymerfilm einzuarbeiten, so dass der ausgebreitete organische Polymerfilm, der aus der Tonerabscheidung herrührt, verwendet wird, um die den abgeschiedenen Toner umgebenden Flächen zu färben.
Beispiele des zur Färbung des organischen Polymerfilms verwendeten Färbemittels umfassen gelbe, magentafarbene und cyanfarbene Färbemittel. Die folgenden organischen Farbstoffe und organischen Pigmente können für jede Farbe verwendet werden.
Organische Farbstoffe:

a. Gelb: Monoazofarbstoffe, Azomethinfarbstoffe, Ölfarbstoffe usw.
b. Magentafarben: Thioindigofarbstoffe, Xanthenfarbstoffe, 2,9-Chinacridonfarbstoffe, Ölfarbstoffe usw.
c. Cyanfarben: Kupferphthalocyaninfarbstoffe, Ölfarbstoffe usw.

Organische Pigmente:

a. Gelb: Bisazopigmente, Benzidinpigmente, gelbe Phoronpigmente usw.
b. Magentafarben: Chinacridonpigmente, Anthrachinonpigmente, Rhodaminpigmente, unlösliche Azopigmente vom Naphtholtyp usw.
c. Cyanfarben: Phthalocyaninpigmente usw.

Diese Färbemittel können in dem organischen Polymerfilm bevorzugt in einer solchen Menge enthalten sein, dass wenn der magnetische Farbtoner auf einer Papieroberfläche abgeschieden wird, das Färben mit den Färbemitteln gleichmäßig über eine Fläche von etwa dem Zwei- bis Zehnfachen der projizierten Fläche der magnetischen Materialteilchen möglich ist.
Der magnetische Farbtoner der vorliegenden Erfindung umfasst das magnetische Materialteilchen, den mehrschichtigen Lichtinterferenzfilm und den organischen Polymerfilm, vorstehend als wesentliche Komponenten beschrieben. Neben diesen kann der Toner weiter einen Ladungsregler, ein Fluidisierungsmittel und ein Oberflächengleitmittel, eingearbeitet in den organischen Polymerfilm, enthalten.
Der Ladungsregler ist ein Zusatz, der zur Regelung der Elektrifizierungscharakteristiken des magnetischen Farbtoners zugesetzt ist. Als Ladungsregler verwendbar sind organische Säuren, oberflächenaktive Mittel und dielektrische Substanzen. Beispiele von Ladungsreglern, die für Toner des positiven Elektrifizierungstyps verwendbar sind, umfassen Metallkomplexe von Alkylsalicylsäuren, Metallkomplexe von Dicarbonsäuren, Metallsalze von polyzyklischen Salicylsäuren und Metallsalze von Fettsäuren. Beispiele von Ladungsreglern, die für Toner des negativen Elektrifizierungstyps verwendbar sind, umfassen quaternäre Ammoniumsalze, Benzothiazolderivate, Guanaminderivate, Dibutylzinnoxid, Stickstoff enthaltende Verbindungen, chlorierte Paraffine und chlorierte Polyester.
Das Fluidisierungsmittel ist ein Zusatz, der zur Verbesserung der Fließfähigkeit des magnetischen Farbtoners zugesetzt wird, um hierdurch zu verhindern, dass unnötige Tonerteilchen auf einer Papieroberfläche zurückbleiben. Beispiele umfassen kolloidales Siliciumdioxid, Aerosil, Titanoxidpulver, Aluminiumoxidpulver, Zinkoxidpulver und Pulver eines Fettsäuremetallsalzes.
Das Oberflächengleitmittel ist ein Zusatz, der zugesetzt wird, um zu verhindern, dass der magnetische Farbtoner an der Fixierwalze oder anderen Teilen einer Entwicklungsmaschine haftet. Beispiele umfassen niedermolekulares Polyethylen und niedermolekulares Polypropylen.
Die obere Grenze des Gehalts dieser Additive in dem organischen Polymerfilm beträgt vorzugsweise etwa 60 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge. Wenn der Gehalt der Zusätze die obere Grenze übersteigt, können praktische magnetische Eigenschaften als magnetischer Farbtoner nicht erhalten werden.
Durch Kombinieren der vorstehend beschriebenen Elemente kann ein magnetischer Farbtoner mit einer leuchtenden Farbe erhalten werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform des farbmagnetischen Toners gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. Wie in der Figur gezeigt, besteht dieses Teilchen aus: einem magnetischen Materialteilchen 1 als Basisteilchen, einem mehrschichtigen Lichtinterferenzfilm, gebildet auf dem Basisteilchen und umfassend einen Metallverbindungsfilm 2 und einen darüber angeordneten anderen Metallverbindungsfilm 3 und einen organischen Polymerfilm 4, mit welchem die äußere Oberfläche überzogen ist. Einer aus der Gruppe des Metallverbindungsfilms 2 und des Metallverbindungsfilms 3 kann ein Metallfilm sein.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung kann besser mit Bezug auf die folgenden Beispiele und das Vergleichsbeispiel verstanden werden. Die Erfindung, die in den unabhängigen Patentansprüchen definiert ist, darf jedoch nicht als durch die folgenden Beispiele beschränkt ausgelegt werden.
BEISPIEL 1
Verfahren zur Herstellung von oxidbeschichtetem Pulver:
Erste Schicht: Siliciumdioxidbeschichtung:
In 100 ml Ethanol wurden 10 g eines Carbonyleisenpulvers (mittlerer Teilchendurchmesser 1,8 μm), hergestellt von BASF, dispergiert. Der Behälter wurde in einem Ölbad erwärmt, um die Flüssigkeitstemperatur bei 55°C zu halten. Dazu wurden 6 g Siliciumethoxid, 6 g wässriges Ammoniak (29%) und 8 g Wasser zugesetzt. Diese Mischung wurde 2 Stunden unter Rühren reagieren gelassen. Nach der Reaktion wurde die Reaktionsmischung verdünnt und mit Ethanol gewaschen und filtriert. Der Feststoff wurde in einem Vakuumtrockner 3 Stunden bei 110°C getrocknet. Nach dem Trocknen wurde das erhaltene Pulver mit einem rotierenden Röhrenofen 30 Minuten bei 650°C erwärmt, wobei ein mit Siliciumdioxid beschichtetes Pulver A erhalten wurde.
Die Filmdicke des erhaltenen mit Siliciumdioxid beschichteten Pulvers A betrug 75 nm. Dieses Pulver hatte eine ausgezeichnete Dispergierbarkeit.
Zweite Schicht: Titandioxidbeschichtung:
Nach dem Erwärmen wurden 10 g des erhaltenen mit Siliciumdioxid beschichteten Pulvers A in 200 ml Ethanol wieder dispergiert. Der Behälter wurde in einem Ölbad erwärmt, um die Flüssigkeitstemperatur bei 55°C zu halten. Dazu wurden 5 g Titanethoxid zugesetzt. Diese Mischung wurde gerührt. Eine durch Vermischen von 30 ml Ethanol mit 8,0 g Wasser hergestellte Lösung wurde tropfenweise zu der vorstehenden Mischung während 60 Minuten zugesetzt, und die erhaltene Mischung wurde 2 Stunden reagieren gelassen. Die Teilchen wurden dann unter vermindertem Druck getrocknet und erwärmt, wodurch mit Siliciumdioxid und Titandioxid beschichtetes Pulver B erhalten wurde.
Das erhaltene mit Siliciumdioxid und Titandioxid beschichtete Pulver B hatte eine zufriedenstellende Dispergierbarkeit und war ein unabhängiges Teilchen. Der Titandioxidfilm dieses mit Siliciumdioxid und Titandioxid beschichteten Pulvers B hatte eine Dicke von 50 nm.
Dieses Pulver hatte eine spektrale Reflexionskurve mit einer Spitzenwellenlänge von 445 nm und hatte ein Reflexionsvermögen bei der Spitzenwellenlänge von 40%. Es war leuchtend blau.
Polystyrol-Verbundpulver:
Zu 600 g destilliertem Wasser wurden 500 g Styrolmonomer zugesetzt. Während diese Mischung unter Rühren auf 70°C erwärmt wurde, wurde Natriumlaurylsulfat dazu zugesetzt, um das Monomer zu emulgieren. Anschließend wurden 25 g des mit Siliciumdioxid und Titandioxid beschichteten Pulvers B, dessen Oberfläche mit Methacrylsäure lipophilisiert worden war, zu der Emulsion zugesetzt. Die erhaltene Mischung wurde bei einer hohen Geschwindigkeit gerührt, um die Bestandteile ausreichend zu vermischen.
Eine 10%ige wässrige Ammoniumpersulfatlösung wurde dazu zugesetzt, um eine Polymerisationsreaktion zu initiieren. Die Mischung wurde 4 Stunden unter Rühren reagieren gelassen. Nach Vervollständigung der Reaktion wurde die Reaktionsmischung mit 2 Liter destillierten Wassers verdünnt, und der Überstand wurde durch Dekantieren verworfen, um den Niederschlag zu sammeln. Dieser Niederschlag wurde auf einem Filterpapier getrocknet, wodurch ein blaues, mit Polystyrol beschichtetes Pulver erhalten wurde.
Das erhaltene blaue, mit Polystyrol beschichtete Pulver hatte eine kugelige Teilchenform und eine Magnetisierung von 120 emE/g in einem Magnetfeld von 10 kOe.
BEISPIEL 2
Erste Schicht: Siliciumdioxidbeschichtung:
In 100 ml Ethanol wurden 10 g eines Carbonyleisenpulvers (mittlerer Teilchendurchmesser 1,8 μm), hergestellt von BASF, dispergiert. Der Behälter wurde in einem Ölbad erwärmt, um die Flüssigkeitstemperatur bei 55°C zu halten. Dazu wurden 6 g Siliciumethoxid, 6 g wässriges Ammoniak (29%) und 8 g Wasser zugesetzt. Diese Mischung wurde 2 Stunden unter Rühren reagieren gelassen. Nach der Reaktion wurde die Reaktionsmischung verdünnt und mit Ethanol gewaschen und filtriert. Der Feststoff wurde in einem Vakuumtrockner 3 Stunden bei 110°C getrocknet. Nach dem Trocknen wurde das erhaltene Pulver mit einem rotierenden Röhrenofen 30 Minuten bei 650°C erwärmt, wobei ein mit Siliciumdioxid beschichtetes Pulver B erhalten wurde.
Die Filmdicke des erhaltenen mit Siliciumdioxid beschichteten Pulvers A betrug 70 nm. Dieses Pulver hatte eine ausgezeichnete Dispergierbarkeit.
Zweite Schicht: Titandioxidbeschichtung:
Nach dem Erwärmen wurden 10 g des erhaltenen mit Siliciumdioxid beschichteten Pulvers B in 200 ml Ethanol wieder dispergiert. Der Behälter wurde in einem Ölbad erwärmt, um die Flüssigkeitstemperatur bei 55°C zu halten. Dazu wurden 4,7 g Titanethoxid zugesetzt. Diese Mischung wurde gerührt. Eine durch Vermischen von 30 ml Ethanol mit 8,0 g Wasser hergestellte Lösung wurde tropfenweise zu der vorstehenden Mischung während 60 Minuten zugesetzt, und die erhaltene Mischung wurde 2 Stunden reagieren gelassen. Die Teilchen wurden dann unter vermindertem Druck getrocknet und erwärmt, wodurch mit Siliciumdioxid und Titandioxid beschichtetes Pulver C erhalten wurde.
Das erhaltene mit Siliciumdioxid und Titandioxid beschichtete Pulver C hatte eine zufriedenstellende Dispergierbarkeit und war ein unabhängiges Teilchen. Der Titandioxidfilm dieses mit Siliciumdioxid und Titandioxid beschichteten Pulvers C hatte eine Dicke von 45 nm.
Dieses Pulver hatte eine spektrale Reflexionskurve mit einer Spitzenwellenlänge von 410 nm und hatte ein Reflexionsvermögen bei der Spitzenwellenlänge von 41%. Es war leuchtend violett.
Dritte Schicht: Siliciumdioxidbeschichtung:
In 100 ml Ethanol wurden 10 g des mit Siliciumdioxid und Titandioxid beschichteten Pulvers C dispergiert. Der Behälter wurde in einem Ölbad erwärmt, um die Flüssigkeitstemperatur bei 55°C zu halten. Dazu wurden 6 g Siliciumethoxid, 6 g wässriges Ammoniak (29%) und 8 g Wasser zugesetzt. Diese Mischung wurde 2 Stunden unter Rühren reagieren gelassen. Nach der Reaktion wurde die Reaktionsmischung verdünnt und mit Ethanol gewaschen und filtriert. Der Feststoff wurde in einem Vakuumtrockner 3 Stunden bei 110°C getrocknet. Nach dem Trocknen wurde das erhaltene Pulver in einem rotierenden Röhrenofen 30 Minuten bei 650°C erhitzt, wodurch ein mit Siliciumdioxid, Titandioxid und Siliciumdioxid beschichtetes Pulver D erhalten wurde.
Die Filmdicke des erhaltenen mit Siliciumdioxid, Titandioxid und Siliciumdioxid beschichteten Pulvers D betrug 75 nm. Dieses Pulver hatte eine ausgezeichnete Dispergierbarkeit.
Vierte Schicht: Titandioxidbeschichtung:
Nach dem Erwärmen wurden 10 g des erhaltenen mit Siliciumdioxid, Titandioxid und Siliciumdioxid beschichteten Pulvers D in 200 ml Ethanol wieder dispergiert. Der Behälter wurde in einem Ölbad erwärmt, um die Flüssigkeitstemperatur bei 55°C zu halten. Dazu wurden 5,5 g Titanethoxid zugesetzt. Diese Mischung wurde gerührt. Eine durch Vermischen von 30 ml Ethanol mit 8,0 g Wasser hergestellte Lösung wurde tropfenweise zu der vorstehenden Mischung während 60 Minuten zugesetzt, und die erhaltene Mischung wurde 2 Stunden reagieren gelassen. Die Teilchen wurden dann unter vermindertem Druck getrocknet und erwärmt, wodurch mit Siliciumdioxid, Titandioxid, Siliciumdioxid und Titandioxid beschichtetes Pulver E erhalten wurde.
Das erhaltene mit Siliciumdioxid, Titandioxid, Siliciumdioxid und Titandioxid beschichtete Pulver E hatte eine zufriedenstellende Dispergierbarkeit und war ein unabhängiges Teilchen. Der neu gebildete Titandioxidfilm dieses mit Siliciumdioxid, Titandioxid, Siliciumdioxid und Titandioxid beschichteten Pulvers E hatte eine Dicke von 53 nm.
Polystyrol-Verbundpulver:
Zu 600 g destilliertem Wasser wurden 90 g Styrolmonomer und 10 g Butylenacrylat zugesetzt. Während diese Mischung unter Rühren auf 70°C erwärmt wurde, wurde Natriumlaurylsulfat dazu zugesetzt, um die Monomere zu emulgieren.
Anschließend wurden 50 g des mit Siliciumdioxid, Titandioxid, Siliciumdioxid und Titandioxid beschichteten Pulvers E zu der Emulsion zugesetzt. Die erhaltene Mischung wurde bei einer hohen Geschwindigkeit gerührt, um die Bestandteile ausreichend zu vermischen.
Eine 10%ige wässrige Ammoniumpersulfatlösung wurde dazu zugesetzt, um Polymerisationsreaktionen zu initiieren. Die Mischung wurde unter Rühren 4 Stunden reagieren gelassen. Nach der Vervollständigung der Reaktionen wurde das Reaktionsgemisch mit 2 Liter destillierten Wassers verdünnt, und der Überstand wurde durch Dekantieren verworfen. Der Niederschlag wurde auf einem Filterpapier getrocknet, wodurch ein blaues, mit Polystyrol beschichtetes Pulver erhalten wurde.
Das erhaltene mit Polystyrol beschichtete Pulver hatte eine spektrale Reflexionskurve mit einer Spitzenwellenlänge von 445 nm und hatte ein Reflexionsvermögen bei der Spitzenwellenlänge von 55%. Es war leuchtend blau. Dieses Pulver hatte eine Magnetisierung von 78 emE/g in einem Magnetfeld von 10 kOe.
VERGLEICHSBEISPIEL 1
Bloße Mischung von magnetischem Material und Pigment:
Türkischblau (blaues Pigment) (mittlerer Teilchendurchmesser 0,2 μm; Reflexionsspitze 455 μm; Reflexionsvermögen 55%) wurde mit einem Carbonyleisenpulver (mittlerer Teilchendurchmesser 1,8 μm), hergestellt von BASF, in einem Gewichtsverhältnis von 25 g : 25 g vermischt. Diese Mischung war ausreichend homogenisiert.
Dieses Pulver wurde zu 600 g destillierten Wassers zusammen mit 90 g Styrolmonomer und 10 g Butylenacrylat zugesetzt. Die erhaltene Mischung wurde unter Rühren auf 70°C erwärmt. Natriumlaurylsulfat wurde weiter dazu zugesetzt, um die Monomere zu emulgieren, und diese Mischung wurde bei einer hohen Geschwindigkeit gerührt, um die Bestandteile ausreichend zu vermischen.
Eine 10%ige wässrige Ammoniumpersulfatlösung wurde dazu zugesetzt, um Polymerisationsreaktionen zu initiieren. Die Mischung wurde 4 Stunden unter Rühren reagieren gelassen.
Nach der Vervollständigung der Reaktionen wurde das Reaktionsgemisch mit 2 Liter destillierten Wassers verdünnt, und der Überstand wurde durch Dekantieren verworfen. Der Niederschlag wurde auf einem Filterpapier getrocknet. Als Ergebnis wurden kugelförmige Teilchen erhalten, die jeweils aus Pigment und Eisenteilchen aufgebaut waren, vollständig überzogen mit Polystyrol und miteinander vereinigt.
Dieses mit Polystyrol beschichtete Pulver A hatte eine Reflexionsspitze bei 455 nm und ein auf 22% verringertes Reflexionsvermögen. Dieses Pulver hatte eine Magnetisierung von 75 emE/g in einem Magnetfeld von 10 kOe.
Wie aus einem Vergleich zwischen Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1 ersichtlich ist, wurde festgestellt, dass das bloße Vermischen eines Pigments mit magnetischen Materialteilchen und einem Bindemittelharz nicht zu einer verbesserten Farbe führt und dass, um einen magnetischen Farbtoner mit der gleichen Magnetisierung mit überlegener Farbe zu erhalten, die magnetischen Materialteilchen selbst wie in Beispiel 2 gefärbt sein sollten.
BEISPIEL 3
In 20 g Benzol wurden 10 g Ölblau als organischer Farbstoff aufgelöst. Diese Lösung wurde mit 90 g Styrolmonomer und 10 g Butylenacrylat vermischt, um ein Ausgangsmaterial für ein gefärbtes Harz zu erhalten.
Das vorstehende Ausgangsmaterial für ein gefärbtes Harz wurde zu 600 g destillierten Wassers zugesetzt. Dazu wurde Natriumlaurylsulfat zugesetzt. Diese Mischung wurde unter Rühren auf 70°C erwärmt und emulgiert.
Anschließend wurden 50 g eines mit Siliciumdioxid und Titandioxid beschichteten Pulvers E, hergestellt in der gleichen Weise wie in Beispiel 2, zu der erhaltenen Lösung zugesetzt, und diese Mischung wurde bei einer hohen Geschwindigkeit gerührt, um die Bestandteile ausreichend zu vermischen.
Eine 10%ige wässrige Lösung von Ammoniumpersulfat wurde dazu zugesetzt, um eine Polymerisationsreaktion für 5 Stunden durchzuführen. Nach der Vervollständigung der Reaktion wurde das Reaktionsgemisch zweimal mit 2 Liter destillierten Wassers verdünnt und mit Dekantieren gewaschen. Der Niederschlag wurde filtriert und gewaschen, wodurch blaues, mit Polystyrol beschichtetes Pulver B erhalten wurde.
Das erhaltene mit Polystyrol beschichtete Pulver B hatte eine spektrale Reflexionskurve mit einer Spitzenwellenlänge von 455 nm und hatte ein Reflexionsvermögen bei der Spitzenwellenlänge von 52%. Dieses mit Polystyrol beschichtete Pulver B hatte eine Magnetisierung von 75 emE/g in einem Magnetfeld von 10 kOe.
Unter Verwendung eines Beschichters wurden die mit Polystyrol beschichteten Pulver A und B, erhalten in Beispiel 3 und in Vergleichsbeispiel 1, jeweils gleichmäßig in einer Menge von 1,7 g auf ein A4-Papierblatt zum Kopieren von über 80% seiner Fläche aufgebracht. Als Ergebnis färbte das in Beispiel 3 erhaltene mit Polystyrol beschichtete Pulver B das Papier leuchtend blau. Andererseits färbte das in Vergleichsbeispiel 1 erhaltene mit Polystyrol beschichtete Pulver A das Papier dunkelgrau.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie vorstehend beschrieben, kann ein magnetischer Farbtoner, der, selbst wenn er als ein Einkomponentensystem verwendet wird, Bilder mit einer leuchtenden Farbe bilden kann, gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden durch Bilden eines mehrschichtigen Lichtinterferenzfilms, der mehrere Schichten aus einer Metallverbindungsschicht und/oder einer Metallschicht auf einem magnetischen Materialteilchen umfasst, und ein Pulver von erwünschter Farbe gemäß dem Filmaufbau ergibt, und weiter darauf einen organischen Polymerfilm als Bindemittel bildet.
Durch Einarbeiten eines Färbemittels in den organischen Polymerfilm kann eine noch leuchtendere Farbe erhalten werden.
Als Ergebnis können Kopierer einfacher und kompakter gemacht werden, und das Farbdrucken ist auch in Laserdruckern oder Faksimiletelegrafen möglich, welche das gleiche Prinzip verwenden. Da der magnetische Farbtoner frei von dem mit dem Zweikomponenten-Entwicklungsverfahren verbundenen Trägerabfall ist, erzielt er ferner nicht nur eine Kostenverringerung, sondern ist auch vorteilhaft bezüglich des Umweltschutzes.

Claims

Magnetischer Farbtoner, umfassend ein Basisteilchen eines magnetischen Materials (1), worin ein mehrschichtiger Lichtinterferenzfilm (2, 3) auf dem Basisteilchen (1) vorhanden ist, und ein organischer Polymerfilm (4) auf dem mehrschichtigen Lichtinterferenzfilm (2, 3) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mehrschichtige Lichtinterferenzfilm (2, 3) eine andere Farbe als weiß hat und der organische Polymerfilm (4) transparent ist.
Magnetischer Farbtoner gemäß Anspruch 1, worin der mehrschichtige Lichtinterferenzfilm (2, 3) Licht im sichtbaren Bereich reflektiert.
Magnetischer Farbtoner gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, worin der organische Polymerfilm (4) ein Färbemittel enthält.
Magnetischer Farbtoner gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der mehrschichtige Lichtinterferenzfilm (2, 3) mehrere Schichten eines Metallverbindungsfilms und/oder eines Metallfilms umfasst.
Verfahren zur Herstellung des magnetischen Farbtoners gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend: das Bilden eines mehrschichtigen Films, umfassend eine Metallverbindung und/oder ein Metall (2, 3) auf einem Teilchen eines magnetischen Materials (1) und das anschließende Bilden eines organischen Polymerfilms (4) durch ein Polymerisationsverfahren.