DE69737009T2

DE69737009T2 - Polymerisierter Toner und Verfahren zu dessen Herstellung

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Publication number: DE69737009T2
Application number: DE69737009T
Authority: DE
Inventors: Jun Chiyoda-ku Hasegawa; c/o Nippon Zeon Co. Tokudai Kawasaki-shi Ogawa; c/o Nippon Zeon Co. Jun Kawasaki-shi Sakai; c/o Nippon Zeon Co. Takahiro Kawasaki-shi Takasaki; c/o Nippon Zeon Co. Noboru Kawasaki-shi Yanagida
Original assignee: Nippon Zeon Co Ltd
Current assignee: Zeon Corp
Priority date: 1996-10-14
Filing date: 1997-10-14
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2017-10-15
Also published as: DE69737009D1; KR100510274B1; KR19980032808A; EP0836122A1; US6033822A; US5958640A; EP0836122B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen polymerisierten Toner und ein Herstellungsverfahren dafür und insbesondere einen polymerisierten Toner, der zur Verwendung in der Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes, das durch ein elektrophotographisches Verfahren, ein elektrostatisches Aufzeichnungsverfahren oder dgl. erzeugt wird, geeignet ist, und ein Herstellungsverfahren dafür. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Bildaufzeichnungsverfahren, bei dem ein solcher polymerisierter Toner verwendet wird, und eine Bildaufzeichnungsvorrichtung, die den polymerisierten Toner enthält.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Bei dem elektrophotographischen Verfahren oder dem elektrostatischen Aufzeichnungsverfahren sind Zweikomponentenentwickler aus einem Toner und Trägerteilchen und Einkomponentenentwickler im wesentlichen aus einem Toner allein und ohne Einsatz von irgendwelchen Trägerteilchen als Entwickler zur Sichtbarmachung eines elektrostatischen latenten Bildes bekannt. Der Einkomponentenentwickler beinhaltet magnetische Einkomponentenentwickler enthaltend Magnetpulver und nicht magnetische Einkomponentenentwickler enthaltend kein Magnetpulver. Bei den nicht magnetischen Einkomponentenentwicklern wird häufig ein die Fließfähigkeit verbesserndes Mittel wie kolloidale Kieselsäure unabhängig zugegeben, um die Fließfähigkeit des Toners zu verbessern. Als Toner werden allgemein gefärbte Teilchen verwendet, die durch Dispergieren eines farbgebenden Mittels, wie Ruß, und anderer Additive in einem Bindemittelharz und Granulieren der Dispersion erhalten werden.
Verfahren zur Herstellung eines Toners werden grob in ein Mahlverfahren und ein Polymerisationsverfahren eingeteilt. Beim Mahlverfahren werden ein thermoplastisches Harz, ein farbgebendes Mittel und gegebenenfalls andere Additive geschmolzen und gemischt, die Mischung wird gemahlen und das gemahlene Produkt wird dann klassiert, um Teilchen mit einem gewünschten Teilchendurchmesser zu erhalten, wodurch ein Toner erhalten wird. Beim Polymerisationsverfahren wird eine polymerisierbare Monomerzusammensetzung hergestellt, indem ein farbgebendes Mittel, ein Polymerisationsinitiator und gegebenenfalls verschiedene Additive, wie ein Vernetzungsmittel und ein ladungssteuerndes Mittel, in einem polymerisierbaren Monomer gleichmäßig gelöst oder dispergiert werden, die polymerisierbare Zusammensetzung dann in einem wässrigen Dispersionsmedium enthaltend einen Dispersionsstabilisator mit Hilfe eines Rührers dispergiert wird, um feine Tröpfchen der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung zu bilden, und die Dispersion enthaltend die feinen Tröpfchen dann erwärmt wird, um die Tröpfchen einer Suspensionspolymerisation zu unterwerfen, wodurch ein Toner (polymerisierter Toner) mit einem gewünschten Teilchendurchmesser erhalten wird.
Selbst wenn jeder dieser Entwickler verwendet wird, wird ein elektrostatisches latentes Bild mit dem Toner entwickelt. Im allgemeinen wird in einer Bildaufzeichnungsvorrichtung, wie einer elektrophotographischen Vorrichtung oder einer elektrostatischen Aufzeichnungsvorrichtung, ein elektrostatisches latentes Bild auf einem lichtempfindlichen Element gebildet, das gleichmäßig durch Einwirkung eines Lichtmusters aufgeladen ist, und eine Toner wird auf das elektrostatische latente Bild aufgebracht, um ein Tonerbild zu erzeugen (sichtbar Machen des latenten Bildes). Das Tonerbild wird auf ein Übertragungsmedium, wie Übertragungspapier, übertragen, und das nicht fixierte Tonerbild wird dann durch ein Verfahren, wie Erwärmen, Pressen oder Verwendung von Lösungsmitteldampf, auf dem Übertragungsmedium fixiert. Bei Fixierschritt wird der Toner häufig mit dem Übertragungsmedium schmelzverbunden, indem das Übertragungsmedium, auf das das Tonerbild übertragen worden ist, zwischen einer Heizwalze (Fixierwalze) und einer Presswalze unter Pressbindung des Toners unter Wärme durchgeleitet wird.
Es wird jedes Jahr gefordert, dass Bilder, die durch eine Bildaufzeichnungsvorrichtung, wie ein elektrophotographisches Kopiergerät, aufgezeichnet werden, in ihrem Auflösungsvermögen verbessert werden. Bislang ist als Toner, der in der Bildaufzeichnungsvorrichtung verwendet wird, hauptsächlich ein Toner verwendet worden, der durch ein Mahlverfahren erhalten wurde. Nach dem Mahlverfahren werden in der Regel gefärbte Teilchen mit einer breiten Teilchendurchmesserverteilung gebildet. Damit der Toner zufriedenstellende Entwicklungseigenschaften zeigt, muss daher das gemahlene Produkt klassiert werden, um den Toner in gewissem Umfang auf eine begrenzte Teilchendurchmesserverteilung einzustellen. Die Klassierung selbst ist aber kompliziert und deren Ausbeute gering, und so wird die prozentuale Ausbeute an Toner in großem Umfang verringert. Dagegen ist es beim polymerisierten Toner leicht, den Teilchendurchmesser ohne komplizierte Produktionsschritte wie die Klassierung zu kontrollieren, und er hat in den letzten Jahren Interesse geweckt. Gemäß dem Suspensionspolymerisationsverfahren kann ein polymerisierter Toner mit einem gewünschten Teilchendurchmesser und einer gewünschten Teilchendurchmesserverteilung erhalten werden, ohne dass Mahlen und Klassieren erforderlich sind. Die üblichen polymerisierten Toner waren aber mit dem Problem verbunden, dass sie den Anforderungen der letzten Jahre, wie Hochgeschwindigkeitskopieren, Erzeugung von Vollfarbenbildern und Energieersparnis, nicht vollständig gerecht wurden.
In jüngerer Zeit wurde nicht nur gefordert, dass Kopiergeräte oder Drucker mit einem elektrophotographischen System die Verringerung des Energiebedarfs ermöglichen, sondern auch ein Hochgeschwindigkeitskopieren oder Hochgeschwindigkeitsdrucken. Ein Schritt, bei dem im elektrophotographischen System Energie besonders erforderlich ist, ist der Fixierschritt, der nach dem Übertragen von Toner von einem lichtempfindlichen Element auf ein Übertragungsmedium, wie ein Übertragungspapier, durchgeführt wird. Beim Fixierschritt wird der Toner durch Erwärmen und Schmelzen auf dem Übertragungsmedium fixiert. Daher wird eine Heizwalze, die auf eine Temperatur von mindestens 150°C erwärmt wird, verwendet, und elektrischer Strom wird hierfür als Energiequelle eingesetzt. Im Hinblick auf Energieeinsparung gibt es die Forderung nach der Verringerung der Temperatur der Heizwalze. Zur Verringerung der Temperatur der Heizwalze ist es notwendig, dass der Toner bei einer niedrigeren Temperatur als der bislang verwendeten fixierbar wird. Das heißt, es ist notwendig, die Fixiertemperatur des Toners selbst zu verringern. Die Verwendung eines Toners, der in der Lage ist, bei einer niedrigeren Temperatur als der bisher verwendeten zu fixieren, ermöglicht die Temperatur der Heizwalze zu verringern und andererseits die Fixierdauer zu verkürzen, wenn die Temperatur der Heizwalze nicht sehr verringert wird. Daher kann ein solcher Toner mit dem Hochgeschwindigkeitskopieren und Hochgeschwindigkeitsdrucken zurecht kommen.
Um die Anforderungen bezüglich der Energieeinsparung, des Hochgeschwindigkeitskopierens und dgl. von einer Bildaufzeichnungsvorrichtung im Design eines Toners zu erfüllen, braucht man nur die Glasübergangstemperatur eines Bindemittel harzes, das den Toner bildet, zu verringern. Wenn ein Toner aus einem Bindemittelharz mit einer niedrigen Glasübergangstemperatur gebildet ist, erhält der Toner aber eine schlechte sogenannte Lagerstabilität, da in der Regel die Teilchen des Toners selbst während der Lagerung oder des Transports blockieren oder in einem Tonerkasten einer Bildaufzeichnungsvorrichtung aggregieren.
In den letzten Jahren wurde gewünscht, die Bildung von leuchtenden Bildern beim Farbkopieren oder Farbdrucken durch das elektrophotographische System zu ermöglichen. Beim Vollfarbkopieren sind z.B. das bloße Schmelzen und Erweichen von Tonern in einem Fixierschritt zum Schmelzverbinden der Toner auf einem Übertragungsmedium nicht genug, sondern es ist auch notwendig, Toner von unterschiedlichen Farben gleichmäßig zu schmelzen und zu mischen, um ihre Farben zu mischen. Da Farbbilder häufig bei OHP (Überkopfprojektor)-Folien für Präsentationen in verschiedenen Treffen oder Konferenzen verwendet werden, ist insbesondere für Tonerbilder, die auf solchen OHP-Folien fixiert sind, gefordert worden, dass sie eine ausgezeichnete Durchlässigkeit für OHP aufweisen. Um eine ausgezeichnete Durchlässigkeit für OHP zu erfüllen, ist es notwendig, dass die Toner gleichmäßig auf einer transparenten OHP-Folie aus einem synthetischen Harz schmelzen. Daher muss die Schmelzviskosität jedes Toners bei etwa der Fixiertemperatur im Vergleich mit herkömmlichen Tonern niedrig gestaltet sein. Maßnahmen zur Verringerung der Schmelzviskosität des Toners beinhalten ein Verfahren, bei dem das Molekulargewicht oder die Glasübergangstemperatur eines eingesetzten Bindemittelharzes im Vergleich mit den Bindemittelharzen für übliche Toner verringert wird. In allen diesen Verfahren erhält der Toner aber eine schlechte Lagerstabilität, da der Toner zum Blockieren (Verstopfen) neigt.
Als Verfahren zur Herstellung eines polymerisierten Toners mit ausgezeichnetem Fixiervermögen ist bislang z.B. in der offengelegten JP-Patentanmeldung Nr. 136065/1991 vorgeschlagen worden, ein polymerisierbares Monomer, das ein farbgebendes Mittel und ein ladungssteuerndes Mittel enthält, einer Suspensionspolymerisation in Anwesenheit eines Makromonomers zu unterwerfen. Das Makromonomer ist ein relativ langkettiges lineares Molekül mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, z.B. einer Gruppe, die eine ungesättigte Bindung, wie eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, an dessen Molekül-Kettenende enthält. Nach diesem Verfahren wird das Makromonomer als Monomereinheit in die Molekülkette des gebildeten Polymers eingebaut. Daher werden viele Verzweigungen, die dem langkettigen linearen Molekül des Makromonomers zuzuschreiben sind, in der Molekülkette des Polymers gebildet. Das Polymer wird aufgrund der Verhakung der Verzweigungen, d.h. der sogenannten physikalischen Vernetzung, scheinbar zu einem hochmolekularen Polymer, so dass die Offsetbeständigkeit des Toners verbessert wird. Andererseits ist die physikalische Vernetzung durch die Makromonomerkomponente von einer chemischen Vernetzung unter Verwendung eines Vernetzungsmonomers, wie Divinylbenzol, verschieden und eine locker vernetzte Struktur, und so wird die vernetzte Struktur ohne weiteres durch Erwärmen aufgespalten. Dementsprechend wird dieser polymerisierte Toner beim Fixieren mit einer Heizwalze ohne weiteres geschmolzen und weist daher ein ausgezeichnetes Fixiervermögen auf. Der polymerisierte Toner neigt aber zur Aggregation unter den Tonerteilchen während der Lagerung und ist daher im Hinblick auf die Lagerstabilität nicht zufriedenstellend.
Nach den üblichen Verfahren zur Verringerung der Fixiertemperatur eines Toners und zur Verbesserung des gleichmäßigen Schmelzens davon wie vorstehend beschrieben ergibt sich eine ungünstige Korrelation zwischen der Verbesserung des Fixiervermögens des sich ergebenden Toners, aber einer sich verschlechternden Lagerstabilität. Als Mittel zur Lösung dieser ungünstigen Korrelation sind die sogenannten Kapseltoner vorgeschlagen worden, in denen ein Toner aus einem Bindemittelharz mit einer niedrigen Glasübergangstemperatur mit einem Polymer mit einer hohen Glasübergangstemperatur beschichtet wird, wodurch die Gleitfähigkeit des Toners verbessert wird, um das Problem der Lagerstabilität zu lösen.
Als Verfahren zur Herstellung eines Kapseltoners hat z.B. die offengelegte JP-Patentanmeldung Nr. 173552/1985 ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine Beschichtung umfassend ein farbgebendes Mittel, magnetische Teilchen oder ein leitfähiges Mittel und ein Bindemittelharz auf einer Oberfläche von Kernteilchen mit einer kleinen Teilchengröße mit Hilfe einer Strahlmühle gebildet wird. Als Kernteilchen werden Teilchen aus einem thermoplastischen transparenten Harz, wie einem Acrylatharz oder einem Styrolharz, verwendet. In dieser Veröffentlichung ist angegeben worden, dass nach diesem Verfahren ein Toner von Mehrschichtstruktur erhalten werden kann, der ein ausgezeichnetes Fließvermögen und verbesserte funktionelle Eigenschaften aufweist. Wenn Kernteilchen mit einer niedrigen Glasübergangstemperatur in diesem Verfahren verwendet werden, neigen aber die Kernteilchen selbst zur Aggregation. Außerdem ist die Beschichtungsdicke des Bindemittelharzes nach diesem Verfahren dafür anfällig, dick zu werden. Dementsprechend ist es mit diesem Verfahren schwierig, einen Toner bereitzustellen, der sowohl im Fixiervermögen als auch im gleichmäßigen Schmelzvermögen verbessert wird, während die Lagerstabilität beibehalten wird.
Die offengelegte JP-Patentanmeldung Nr. 259657/1990 hat ein Verfahren zur Herstellung eines Toners für die Elektrophotographie vorgeschlagen, bei dem durch Suspensionspolymerisation hergestellte vernetzte Tonerteilchen zu einer Lösung mit einem verkapselten Polymer, einem ladungssteuernden Mittel und einem Trennmittel gelöst in einem organischen Lösungsmittel gegeben werden und ein schlechtes Lösungsmittel dann zu der sich ergebenden Mischung gegeben wird, um einen Beschichtungsfilm des verkapselten Polymers enthaltend das ladungssteuernde Mittel und das Trennmittel auf den Oberflächen der vernetzten Tonerteilchen zu bilden. Nach diesem Verfahren ist es aber schwierig, kugelförmige Teilchen zu erhalten, da die Löslichkeit des verkapselten Polymers durch die Zugabe des schlechten Lösungsmittels verringert ist, um es auf den Oberflächen der vernetzten Tonerteilchen abzuscheiden. Die auf der Oberfläche der vernetzten Tonerteilchen gebildete Kapselwand nach diesem Verfahren ist in der Dicke ungleichmäßig und außerdem relativ dick. Im Ergebnis werden die Verbesserungen der Entwickiungseigenschaften und des Fixiervermögens unzureichend.
Die offengelegte JP-Patentanmeldung Nr. 45558/1982 hat ein Verfahren zur Herstellung eines Toners zur Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern vorgeschlagen, bei dem durch Polymerisation gebildete Teilchen in einer 1 bis 40 Gew.-% wässrigen Latexlösung gemischt und dispergiert werden und dann ein wasserlösliches anorganisches Salz zu der Dispersion gegeben wird, um eine Schicht zu bilden, die aus feinen Teilchen gebildet ist, die durch Emulsionspolymerisation an Oberflächen der Kernteilchen erhalten werden. Dieses Verfahren war aber mit dem Nachteil verbunden, dass die Temperaturabhängigkeit des Ladungsverhaltens des sich ergebenden Toners aufgrund des Einflusses des Tensids und des anorganischen Salzes, die auf den feinen Teilchen verbleiben, groß wird und insbesondere das Ladungsverhalten unter Hochtemperatur- und Hochfeuchtigkeitsbedingungen beeinträchtigt wird.
Die offengelegte JP-Patentanmeldung Nr. 118758/1986 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Toners, bei dem eine Zusammensetzung enthaltend ein Vinylmonomer, einen Polymerisationsinitiator und ein farbgebendes Mittel einer Suspensionspolymerisation unterworfen wird, um Kernteilchen zu erhalten, und ein anderes Vinylmonomer, das in der Lage ist, ein Polymer mit einer Hydrophilie, die mindestens gleich ist mit der des in den Kernteilchen enthaltenen Harzes, und einer Glasübergangstemperatur, die höher ist als die dieses Harzes, zu bilden, in Anwesenheit der Kernteilchen polymerisiert wird, um eine Schale auf jedem der Kernteilchen zu bilden. Nach diesem Verfahren wird das Vinylmonomer zur Bildung der Schale auf den Kernteilchen adsorbiert, um zu wachsen, so dass es in vielen Fällen schwierig sein kann, eine klare Kern-Schale-Struktur zu erzeugen, da das im Inneren der Kernteilchen adsorbierte Vinylmonomer polymerisiert. Dementsprechend ist es bei diesem Verfahren schwierig, einen Toner mit ausreichend verbesserter Lagerstabilität bereitzustellen. Zur Erzeugung einer klaren Kern-Schale-Struktur zur Verbesserung der Lagerstabilität ist es außerdem notwendig, die Dicke der Schale zu verdicken.
EP-A-0261686 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines verkapselten Toners, umfassend das Dispergieren von festen Kernteilchen in einer sauren oder basischen Lösung von einem Harzmaterial für die Schale und Ändern des pH der sich ergebenden Dispersion, um das Harzmaterial für die Schale auszufällen und die festen Kernteilchen damit zu beschichten. Die festen Kernteilchen umfassen Harze oder Wachse von niedriger Glasübergangstemperatur.
EP-A-0725317 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Tonerteilchen, umfassend das Lösen eines organischen Polymers (Tonerharz) in einem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel, um eine Lösung zu bilden; das Dispergieren der Lösung in einer wässrigen Phase enthaltend ein wasserlösliches (Co)polymer, um eine Dispersion von kleinen Tröpfchen zu bilden; das Entfernen des mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittels durch Verdampfung; und das Trennen der durch Lösung polymeren Teilchen aus der wässrigen Phase.
ZIELE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines polymerisierten Toners mit einer niedrigen Fixiertemperatur und einem gleichmäßigen Schmelzvermögen und überdies einer ausgezeichneten Lagerstabilität (Gleitfähigkeit) und eines Herstellungsverfahren dafür.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines polymerisierten Toners, der die Anforderungen an Hochgeschwindigkeits- und Vollfarbenkopieren und -drucken und Energieeinsparung erfüllen kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines polymerisierten Toners, der in der Lage ist, ein Tonerbild zu erzeugen, das eine ausgezeichnete Durchlässigkeit (Durchlässigkeit durch OHP) zeigt, wenn ein Druck auf einer OHP-Folie mit dem Toner und dessen Fixieren darauf erfolgt.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Bildaufzeichnungsverfahrens unter Verwendung des polymerisierten Toners mit solchen verschiedenen ausgezeichneten Eigenschaften, und einer Bildaufzeichnungsvorrichtung, in der ein solcher Toner enthalten ist. Gemäß dem polymerisierten Toner der vorliegenden Erfindung ermöglichen die Kernteilchen, die die Polymerkomponente mit einer niedrigeren Glasübergangstemperatur enthalten, eine Erniedrigung der Fixiertemperatur, was auch das gleichmäßige Schmelzvermögen verbessert und ferner die Anforderungen, wie Hochgeschwindigkeits- und Vollfarbenkopieren und -drucken und Durchlässigkeit durch OHP, erfüllt. Gemäß dem polymerisierten Toner der vorliegenden Erfindung können die Kernteilchen auch mit einer außerordentlich dünnen Schale bedeckt sein, so dass der Toner nicht nur eine gute Lagerstabilität (Gleitfähigkeit) zeigen kann, sondern auch verschiedene Anforderungen, wie Fixiervermögen und gleichmäßiges Schmelzvermögen, vollständig erfüllt.
Die Erfinder haben eine umfangreiche Untersuchung im Hinblick auf die Überwindung der vorstehend beschriebenen Probleme, die mit dem Stand der Technik verbunden sind, durchgeführt. Im Ergebnis ist ein polymerisierter Toner von Kern-Schale-Struktur erhalten worden, der bezüglich der vorstehend beschriebenen verschiedenen Eigenschaften ausgezeichnet ist.
Nach der vorliegenden Erfindung wird daher ein polymerisierter Toner von Kern-Schale-Struktur bereitgestellt, der umfasst Kernteilchen aus gefärbten Polymerteilchen mit einem Volumenmittel des Teilchendurchmessers (dv) von 0,5 bis 20 μm und einem Verhältnis (dv/dp) des Volumenmittels des Teilchendurchmessers (dv) zum Zahlenmittel des Teilchendurchmessers (dp) von höchstens 1,5 und eine Schale, die aus einer Polymerschicht mit einer mittleren Filmdicke von 0,001 bis 0,1 μm gebildet ist und jedes der Kernteilchen bedeckt, wobei das die Kernteilchen bildende Polymer eine Glasübergangstemperatur im Bereich von 10 bis 60°C aufweist und das die Schale bildende Polymer eine Glasübergangstemperatur von mehr als der des die Kernteilchen bildenden Polymers aufweist und der polymerisierte Toner in Toluol unlösliches Material in einer Menge von nicht mehr als 50 Gew.-% enthält.
Nach der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines polymerisierten Toners von Kern-Schale-Struktur bereitgestellt, welches umfasst die Schritte:

(1) Unterwerfen einer polymerisierbaren Monomerzusammensetzung enthaltend mindestens ein farbgebendes Mittel und ein polymerisierbares Monomer für den Kern, das ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur von 10 bis 60°C bildet, einer Suspensionspolymerisation in Anwesenheit eines Makromonomers in einem wässrigen Dispersionsmedium enthaltend ein Dispergiermittel, um Kernteilchen herzustellen, die aus gefärbten Polymerteilchen mit einem Volumenmittel des Teilchendurchmessers (dv) von 0,5 bis 20 μm und einem Verhältnis (dv/dp) des Volumenmittels des Teilchendurchmessers (dv) zum Zahlenmittel des Teilchendurchmessers (dp) von höchstens 1,5 gebildet sind; und dann
(2) Unterwerfen eines polymerisierbaren Monomers für die Schale, das ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur, die höher ist als die der die Kernteilchen bildenden Polymerkomponente, bilden kann, einer Suspensionspolymerisation in Anwesenheit der Kernteilchen, wodurch die Schale gebildet wird, die aus einer Polymerschicht gebildet ist und jedes der Kernteilchen bedeckt.

Nach der vorliegenden Erfindung wird auch ein Bildaufzeichnungsverfahren bereitgestellt, umfassend die Schritte des Aufbringens eines Toners auf die Oberfläche eines lichtempfindlichen Elements, auf dem ein elektrostatisches latentes Bild gebildet worden ist, um das latente Bild sichtbar zu machen, und dann des Übertragens des sichtbaren Bildes auf ein Übertragungsmedium, wobei der vorstehend beschriebene polymerisierte Toner von Kern-Schale-Struktur als Toner verwendet wird.
Nach der vorliegenden Erfindung wird auch ferner eine Bildaufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, die umfasst ein lichtempfindliches Element, eine Einrichtung zum Aufladen der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements, eine Einrichtung zum Bilden eines elektrostatischen latenten Bildes auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements, eine Einrichtung zur Aufnahme eines Toners, eine Einrichtung zum Zuführen des Toners zur Entwicklung des elektrostatischen Elements auf die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements, wodurch ein Tonerbild gebildet wird, und eine Einrichtung zum Übertragen des Tonerbildes von der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements auf ein Übertragungsmedium, wobei die Einrichtung zur Aufnahme des Toners den vorstehend beschriebenen polymerisierten Toner von Kern-Schale-Struktur enthält.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Bildaufzeichnungsvorrichtung veranschaulicht, in der ein polymerisierter Toner nach der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Der polymerisierte Toner nach der vorliegenden Erfindung weist eine Kern-Schale-Struktur auf, die Kernteilchen und eine Schale, die jedes der Kernteilchen bedeckt, umfasst.
In dem polymerisierten Toner nach der vorliegenden Erfindung ist das Volumenmittel des Teilchendurchmessers (dv) der Kernteilchen im Bereich von 0,5 bis 20 μm, bevorzugt 1 bis 10 μm. Wenn die Kernteilchen zu groß sind, wird das Auflösungsvermögen eines mit einem solchen Toner gebildeten Bildes in der Regel kleiner. Das Verhältnis (dv)/(dp) des Volumenmittels des Teilchendurchmessers (dv) zum Zahlenmittel des Teilchendurchmessers (dp) in den Kernteilchen beträgt höchstens 1,5. In dem polymerisierten Toner nach der vorliegenden Erfindung liegt die mittlere Filmdicke der Schale im Bereich von 0,001 bis 1 μm, bevorzugt 0,05 bis 0,07 μm und bevorzugter 0,005 bis 0,05 μm. Wenn die Dicke der Schale zu groß ist, wird das Fixiervermögen des sich ergebenden Toners beeinträchtigt. Wenn die Dicke andererseits zu gering ist, wird die Lagerstabilität des sich ergebenden Toners beeinträchtigt.
Die Teilchendurchmesser der Kernteilchen und die Dicke der Schale im polymerisierten Toner von Kern-Schale-Struktur können durch direktes Messen der Größen und der Schalendicke von zufällig ausgewählten Teilchen aus einer elektronenmikrographischen Aufnahme bestimmt werden, wenn sie in einem Elektronenmikroskop betrachtet werden können. Wenn es schwierig ist, durch das Elektronenmikroskop die Teilchendurchmesser der Kernteilchen und die Dicke der Schale zu betrachten, werden die Teilchendurchmesser der Kernteilchen durch das Elektronenmikroskop in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben oder mit Hilfe eines Coulter-Zählgeräts bei der Stufe der Bildung der Kernteilchen gemessen. Nachdem jedes der Kernteilchen dann mit der Schale bedeckt ist, werden die Teilchendurchmesser der sich ergebenden polymerisierten Tonerteilchen durch das Elektronenmikroskop oder mit Hilfe eines Coulter-Zählgeräts gemessen, wodurch die mittlere Dicke der Schale aus der Änderung im Teilchendurchmesser vor und nach der Bedeckung mit der Schale bestimmt werden kann. Wenn diese Verfahren schwer zu verwenden sind, können der mittlere Teilchendurchmesser der Kernteilchen und die mittlere Schichtdicke der Schale aus den eingesetzten Mengen des polymerisierbaren Monomers zur Bildung der Kernteilchen und der eingesetzten Menge des polymerisierbaren Monomers zur Bildung der Kernteilchen und der eingesetzten Menge des polymerisierbaren Monomers zur Bildung der Schale ausgerechnet werden.
Der polymerisierte Toner nach der vorliegenden Erfindung enthält in THF unlösliches Material in einer Menge von höchstens 50 Gew.-%, bevorzugt höchstens 40 Gew.-% und bevorzugter höchstens 30 Gew.-%. Wenn zu viel in THF unlösliches Material enthalten ist, wird das Fixiervermögen des sich ergebenden Toners in der Regel schlechter. Das in THF unlösliche Material wird bestimmt, indem die Polymerkomponente, die den polymerisierten Toner bildet, in einen Korb aus einem Metallgewebe von 80 mesh gegeben wird, der Korb 24 h bei Raumtemperatur in Toluol getaucht wird und dann das Gewicht des im Korb verbliebenen Feststoffs gemessen wird, um es bezüglich des prozentualen Gewichts (Gew.-%) auf Basis des Gewichts der Polymerkomponente auszudrücken.
Der polymerisierte Toner nach der vorliegenden Erfindung weist ein Verhältnis (rl/rs) von Länge (rl) zu Breite (rs) im Bereich von 1 bis 1,2 und bevorzugt 1 bis 1,5 auf. Wenn das Verhältnis zu groß ist, wird das Auflösungsvermögen eines mit einem solchen polymerisierten Toner gebildeten Bildes beeinträchtigt. Mit einem solchen polymerisierten Toner, der in einem Tonerbehälter in einer Bildaufzeichnungsvorrichtung enthalten ist, verschlechtert sich überdies in der Regel seine Haltbarkeit, da die Reibung zwischen den Teilchen des polymerisierten Toners größer wird und so Additive, wie die Fließfähigkeit verbessernde Mittel, von dem Toner getrennt werden.
Bei dem polymerisierten Toner nach der vorliegenden Erfindung treten im allgemeinen beim ersten Durchlauf in einer Analyse mit einem Differentialscanningkalorimeter (DSK) ein Peak I zwischen 0 und 80°C und ein Peak II in einem höheren Temperaturbereich als dem, der dem Peak I entspricht, auf. Ein Peak erscheint zwischen 0 und 90°C beim zweiten Durchlauf, es erscheint aber kein Peak in einem höheren Temperaturbereich als dem, der diesem einen Peak entspricht. Der Unterschied zwischen den Temperaturen, die den Peaks I und II entsprechen, ist im allgemeinen mindestens 20°C. Jeder polymerisierte Toner, bei dem zwei Peaks wie vorstehend beschrieben erscheinen, ist zwischen Lagerstabilität und Fixiervermögen gut ausgewogen.
Der polymerisierte Toner nach der vorliegenden Erfindung kann durch ein Verfahren hergestellt werden, wie es vorstehend allgemein beschrieben und in Anspruch 7 definiert ist.
Das polymerisierbare Monomer für den Kern, das für die Durchführung der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist so, dass es ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur im Bereich von 10 bis 60°C, bevorzugt 15 bis 50°C, bilden kann. Als polymerisierbares Monomer für den Kern können ein Typ von einem solchen Monomer oder irgendeine Kombination von solchen Monomeren verwendet werden.
Die Glasübergangstemperatur (Tg) eines Polymers ist ein berechneter Wert (als berechnete Tg bezeichnet), die gemäß der oder den Arten und dem oder den Anteilen des oder der eingesetzten Monomere ausgerechnet wird. Wenn ein Monomer verwendet wird, wird die Tg eines aus diesem Monomer gebildeten Homopolymers als Tg des Polymers in der vorliegenden Erfindung definiert. Die Tg von Polystyrol ist z.B. 100°C. Wenn Styrol als Monomer selbst verwendet wird, kann daher gesagt werden, dass das Monomer ein Polymer mit einer Tg von 100°C bildet. Wenn zwei oder mehr Monomere verwendet werden und das gebildete Polymer ein Copolymer ist, wird die Tg des Copolymers gemäß den Arten und Anteilen der eingesetzten Monomere ausgerechnet. Wenn z.B. 70 Gew.-% Styrol und 30 Gew.-% n-Butylacrylat als Monomere verwendet werden, wird gesagt, dass die Monomere ein Polymer mit einer Tg von 35°C bilden, weil die Tg eines bei diesem Monomerverhältnis gebildeten Styrol-n-Butylacrylat-Copolymers 35°C ist.
Die Definition von "einem polymerisierbaren Monomer für den Kern, das in der Lage ist, ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur im Bereich von 10 bis 60°C zu bilden" bedeutet nicht, dass, wenn mehrere Monomere verwendet werden, die einzelnen Monomere ein Polymer mit einer Tg im Bereich von 10 bis 60°C bilden müssen. Wenn ein Monomer verwendet wird, muss die Tg des von diesem Monomer gebildeten Homopolymers im Bereich von 10 bis 60°C liegen. Wenn aber zwei oder mehr Monomere verwendet werden, ist es nur notwendig, dass die Tg des aus der Monomermischung gebildeten Copolymers im Bereich von 10 bis 60°C liegt. Daher können solche, die gesondert ein Homopolymer mit einer Tg von mehr als 70°C bilden, in der Monomermischung enthalten sein. Obwohl die Tg eines Styrol-Homopolymers z.B. 100°C beträgt, kann Styrol als Komponente des polymerisierbaren Monomers für den Kern verwendet werden, sofern ein Copolymer mit einer Tg im Bereich von 10 bis 60°C durch Verwendung einer Mischung von Styrol mit einem Monomer (z.B. n-Butylacrylat), das ein Homopolymer mit einer niedrigen Tg bildet, gebildet werden kann.
In der vorliegenden Erfindung werden im allgemeinen Vinylmonomere als polymerisierbares Monomer für den Kern verwendet. Verschiedene Arten von Vinylmonomeren werden entweder einzeln oder in irgendeiner Kombination davon verwendet, um in dieser Weise einzustellen, dass das sich ergebende Polymer eine Tg im gewünschten Bereich hat.
Beispiele für in der vorliegenden Erfindung verwendete Vinylmonomere beinhalten Styrolmonomere, wie Styrol, Vinyltoluol und α-Methylstyrol; Acrylsäure und Methacrylsäure; Derivate von (Meth)acrylsäure, wie Methylacrylat, Ethylacrylat, Propylacrylat, Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Dimethylaminoethylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Propylmethacrylat, Butylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat, Acrylnitril, Methacrylnitril, Acrylamid und Methacrylamid; ethylenisch ungesättigte Monoolefine, wie Ethylen, Propylen und Butylen; Vinylhalogenide, wie Vinylchlorid, Vinylidenchlorid und Vinylfluorid; Vinylester, wie Vinylacetat und Vinylpropionat; Vinylether, wie Vinylmethylether und Vinylethylether; Vinylketone, wie Vinylmethylketon und Methylisopropenylketon; und Stickstoff enthaltende Vinylverbindungen, wie 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin und N-Vinylpyrrolidon. Diese Monomere können entweder allein oder in irgendeiner Kombination davon verwendet werden.
Von diesen können Kombinationen eines Styrolmonomers mit einem (Meth)acrylsäure-Derivat bevorzugt verwendet werden. Spezielle bevorzugte Beispiele hierfür beinhalten Kombinationen von Styrol mit Butylacrylat (d.h. n-Butylacrylat) und Styrol mit 2-Ethylhexylacrylat.
Im Hinblick auf die Verbesserung der Lagerstabilität des sich ergebenden polymerisierten Toners ist es bevorzugt, zusammen mit diesen Vinylmonomeren ein vernetzbares Monomer als polymerisierbares Monomer für den Kern zu verwenden. Beispiele für das vernetzende Monomer beinhalten aromatische Divinylverbindungen, wie Divinylbenzol, Divinylnaphthalin und Derivate davon; diethylenische Ester von ungesättigten Carbonsäuren, wie Ethylenglycoldimethacrylat und Diethylenglycoldimethacrylat; Divinylverbindungen, wie N,N-Divinylanilin und Divinylether; und Verbindungen mit mindestens drei Vinylgruppen. Diese vernetzenden Monomere können entweder einzeln oder in irgendeiner Kombination davon verwendet werden. In der vorliegenden Erfindung wird das vernetzende Monomer bevorzugt in einem Anteil von im allgemeinen 0,01 bis 5 Gew.-Teilen und bevorzugt 0,05 bis 2 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen des polymerisierbaren Monomers für den Kern verwendet.
Das Makromonomer (auch als Makromer bezeichnet), das für die Durchführung der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist ein relativ langkettiges lineares Molekül mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe (z.B. einer Gruppe, die eine ungesättigte Bindung, wie eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung enthält) an dessen Molekül-Kettenende. Das Makromonomer ist bevorzugt ein Oligomer oder Polymer mit einer polymerisierbaren funktionellen Vinylgruppe am Molekül-Kettenende und einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von im allgemeinen 1.000 bis 30.000. Wenn ein Makromonomer mit einem zu geringen Zahlenmittel des Molekulargewichts verwendet wird, wird der Oberflächenteil des sich ergebenden polymerisierten Toners weich und wird die Lagerstabilität in der Regel beeinträchtigt. Wenn andererseits ein Makromonomer mit einem zu hohen Zahlenmittel des Molekulargewichts verwendet wird, wird das Fließvermögen des Makromonomers schlecht, was zu einem polymerisierten Toner mit beeinträchtigtem Fixiervermögen und beeinträchtigter Lagerstabilität führt.
Beispiele für die funktionelle polymerisierbare Vinylgruppe, die das Makromonomer am Molekül-Kettenende aufweist, beinhalten eine Acryloylgruppe und eine Methacryloylgruppe, wobei im Hinblick auf die leichte Copolymerisation die Methacryloylgruppe bevorzugt ist.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Makromonomer weist vorzugsweise eine Glasübergangstemperatur auf, die größer ist als die des Polymers, das durch Polymerisieren des polymerisierbaren Monomers für den Kern erhalten wird. Der Unterschied in der Tg zwischen dem Polymer, das durch Polymerisieren des polymerisierbaren Monomers für den Kern erhalten wird, und dem Makromonomer kann relativ sein. Wenn das polymerisierbare Monomer für den Kern z.B. so ist, dass es ein Polymer mit einer Tg von 60°C bildet, ist es nur erforderlich, dass das Makromonomer eine Tg von mehr als 60°C aufweist. Wenn das polymerisierbare Monomer für den Kern so ist, dass es ein Polymer mit einer Tg von 20°C bildet, kann das Makromonomer auch eines mit einer Tg von z.B. 60°C sein. Die Tg des Makromonomers ist ein Wert, der mit Hilfe einer herkömmlichen Messvorrichtung, wie eines DSK, gemessen wird.
Beispiele für das in der vorliegenden Erfindung eingesetzte Makromonomer beinhalten Polymere, die durch Polymerisieren von Styrol, Styrolderivaten, Methacrylestern, Acrylestern, Acrylnitril und Methacrylnitril, entweder einzeln oder in Kombination von 2 oder mehr Monomeren davon, erhalten werden; Makromonomere mit einem Polysiloxangerüst; und solche, die in der offengelegten JP-Patentanmeldung Nr. 203746/1991, Seiten 4 bis 7, offenbart sind. Von diesen Makro monomeren sind solche mit Hydrophilie, insbesondere Polymere, die durch Polymerisieren von Methacrylestern oder Acrylestern, entweder einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr Monomeren davon, erhalten werden, in der vorliegenden Erfindung bevorzugt.
Die Menge des eingesetzten Makromonomers ist im allgemeinen 0,01 bis 10 Gew.-Teile, bevorzugt 0,03 bis 5 Gew.-Teile und bevorzugter 0,05 bis 1 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teilen des polymerisierbaren Monomers für den Kern. Wenn die Menge des eingesetzten Makromonomers zu gering ist, ist es schwierig, einen polymerisierten Toner bereitzustellen, der bezüglich Lagerstabilität und Fixiervermögen gut ausgewogen ist.
In der vorliegenden Erfindung werden die Kernteilchen hergestellt, indem das polymerisierbare Monomer für den Kern, das Makromonomer und gegebenenfalls das vernetzende Monomer einer Suspensionspolymerisation unterworfen werden.
Die Suspensionspolymerisation wird in einem wässrigen Dispersionsmedium enthaltend ein Dispergiermittel durchgeführt. Genauer wird die Suspensionspolymerisation im allgemeinen durch Mischen eines farbgebenden Mittels, eines polymerisierbaren Monomers für den Kern, eines Makromonomers, eines Radikalpolymerisationsinitiators und gegebenenfalls eines vernetzenden Monomers und anderer Additive, gleichmäßiges Dispergieren mit Hilfe einer Kugelmühle oder dgl., um eine flüssige Mischung herzustellen, und Gießen der flüssigen Mischung in ein wässriges Dispersionsmedium enthaltend ein Dispergiermittel, Dispergieren der flüssigen Mischung in dem Dispersionsmedium mit Hilfe eines Mischers mit hoher Scherkraft, um feine Tröpfchen zu bilden, und dann Unterwerfen davon einer Suspensionspolymerisation bei einer Temperatur von 30 bis 200°C durchgeführt.
Das zweckmäßigerweise in der vorliegenden Erfindung eingesetzte Dispergiermittel ist ein Kolloid von einer kaum wasserlöslichen Metallverbindung. Beispiele für die kaum wasserlösliche Metallverbindung beinhalten Sulfate, wie Bariumsulfat und Calciumsulfat; Carbonate, wie Bariumcarbonat, Calciumcarbonat und Magnesiumcarbonat; Phosphate, wie Calciumphosphat; Metalloxide, wie Aluminiumoxid und Titanoxid; und Metallhydroxide, wie Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid und Eisenhydroxid. Von diesen sind Kolloide von kaum wasserlöslichen Metallhydroxiden bevorzugt, da die Teilchendurchmesserteilung der sich ergebenden Polymerteilchen enger gemacht werden kann und der Glanz eines aus einem solchen polymerisierten Toner gebildeten Bildes verbessert ist. Insbesondere wenn ein vernetzendes Monomer nicht copolymerisiert wird, ermöglicht der Einsatz von Kolloid von kaum wasserlöslichem Metallhydroxid als Dispergiermittel die Bereitstellung eines polymerisierten Toners mit verbessertem Fixiervermögen und verbesserter Lagerstabilität.
Das Kolloid des kaum wasserlöslichen Metallhydroxids ist durch das Herstellungsverfahren dafür nicht beschränkt. Ein Kolloid von einem kaum wasserlöslichen Metallhydroxid, das durch Einstellung des pH einer wässrigen Lösung von einer wasserlöslichen mehrwertigen Metallverbindung auf 7 oder mehr erhalten wird, insbesondere ein Kolloid von einem kaum wasserlöslichen Metallhydroxid, das durch Umsetzen einer wasserlöslichen mehrwertigen Metallverbindung mit einem Alkalimetallhydroxid in einer wässrigen Phase gebildet wird, ist aber bevorzugt.
Das in der vorliegenden Erfindung eingesetzte Kolloid des kaum wasserlöslichen Metallhydroxids weist vorzugsweise ein Zahlenmittel der Teilchendurchmesserverteilung D₅₀ (50% kumulierter Wert des Zahlenmittels der Teilchendurchmesserverteilung) von höchsten 0,5 μm und D₉₀ (90% kumulierter Wert des Zahlenmittels der Teilchendurchmesserverteilung) von höchstens 1 μm auf. Wenn der Teilchendurchmesser des Kolloids zu groß ist, wird die Stabilität der Suspensionspolymerisation gebrochen.
Das Dispergiermittel wird im allgemeinen in einem Anteil von 0,1 bis 20 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen des polymerisierbaren Monomers für den Kern verwendet. Wenn der Anteil des eingesetzten Dispergiermittels zu gering ist, ist es schwierig, eine ausreichende Polymerisationsstabilität zu erreichen, so dass in der Regel Aggregate des sich ergebenden Polymers gebildet werden. Wenn der Anteil des eingesetzten Dispergiermittels andererseits zu hoch ist, wird die Viskosität des wässrigen Dispersionsmediums zu hoch, wodurch die Bildung von feinen Tröpfchen nicht gelingt. Es ist daher nicht bevorzugt, das Dispergiermittel in einer solchen zu geringen oder zu großen Menge zu verwenden.
In der vorliegenden Erfindung kann nach Bedarf ein wasserlösliches Polymer als Dispergiermittel verwendet werden. Beispiele für das wasserlösliche Polymer beinhalten Polyvinylalkohol, Methylcellulose und Gelatine. In der vorliegenden Erfindung ist es nicht notwendig, irgendein Tensid zu verwenden. Eine geringe Menge an Tensid kann aber zur stabilen Durchführung der Suspensionspolymerisation zugegeben werden, sofern die Abhängigkeit des Ladungsverhaltens von der Umgebung des sich ergebenden polymerisierten Toners nicht groß wird.
Beispiele für den Radikalpolymerisationsinitiator beinhalten Persulfate, wie Kaliumpersulfat und Ammoniumpersulfat; Azoverbindungen, wie 4,4'-Azobis(4-cyanovaleriansäure), Dimethyl-2,2'-azobis-(2-methylpropionat), 2,2'-Azobis(2-amidinopropan)bihydrochlorid, 2,2'-Azobis-2-methyl-N-1,1-bis(hydroxymethyl)-2-hydroxyethylpropionamid, 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril), 2,2'-Azobisisobutyronitril and 1,1'-Azobis(1-cyclohexancarbonitril); und Peroxide, wie Methylethylperoxid, Di-tert.-butylperoxid, Acetylperoxid, Dicumylperoxid, Lauroylperoxid, Benzoylperoxid, tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat, Diisopropylperoxydicarbonat und Di-tert.-butylperoxyisophthalat.
Von diesen Radikalpolymerisationsinitiatoren sind öllösliche Radikalinitiatoren bevorzugt, wobei öllösliche Radikalinitiatoren ausgewählt aus organischen Peroxiden, deren 10-Stunden-Halbwertszeittemperatur 60 bis 80°C und bevorzugt 65 bis 80°C ist und die ein Molekulargewicht von 250 oder weniger aufweisen, besonders bevorzugt sind. Von den öllöslichen Radikalinitiatoren ist tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat besonders bevorzugt, weil der sich ergebende polymerisierte Toner kaum Gerüche beim Drucken abgibt und kaum Umweltzerstörung durch flüchtige Komponenten, wie Geruch, verursacht.
Die Menge des eingesetzten Polymerisationsinitiators beträgt im allgemeinen 0,001 bis 3 Gew.-Teile auf Basis des wässrigen Mediums. Wenn die Menge des eingesetzten Polymerisationsinitiators kleiner als 0,001 Gew.-% ist, wird die Polymerisationsgeschwindigkeit langsam. Jede Menge über 3 Gew.-% ist andererseits nicht wirtschaftlich.
Ein farbgebendes Mittel ist in dem polymerisierten Toner der vorliegenden Erfindung enthalten. Das farbgebende Mittel wird den Kernteilchen zugefügt und kann nach Bedarf auch in der Schale enthalten sein. Beispiele für das farbgebende Mittel beinhalten Farbstoffe und Pigmente, wie Ruß, Nigrosin-Base, Anilinblau, Chalcoil Blue, Chromgelb, Ultramarinblau, Orient Oil Red, Phthalocyaninblau, Malachitgrün-Oxalat; und magnetische Pulver, wie Cobalt, Nickel, Dieisentrioxid, Trieisentetroxid, Manganeisenoxid, Zinkeisenoxid und Nickeleisenoxid. Der Farbstoff oder das Pigment werden im allgemeinen in einem Anteil von 0,1 bis 20 Gew.-Teilen, bevorzugt 1 bis 10 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen des polymerisierbaren Monomers für den Kern verwendet, während das Magnetpulver im allgemeinen in einem Anteil von 1 bis 100 Gew.-Teilen, bevorzugt 5 bis 50 Gew.-Teilen, pro 100 Gew.-Teilen des polymerisierbaren Monomers für den Kern verwendet wird.
In der vorliegenden Erfindung können nach Bedarf verschiedene Arten von Additiven, wie Molkulargewichtsreglern und Trennmitteln, verwendet werden, indem sie mit dem polymerisierbaren Monomer für den Kern gemischt werden.
Beispiele für die Molekulargewichtsregler beinhalten Mercaptane, wie tert.-Dodecylmercaptan, n-Dodecylmercaptan und n-Octylmercaptan; und halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Tetrachlorkohlenstoff und Tetrabromkohlenstoff. Diese Molekulargewichtsregler können vor der Initiierung der Polymerisation oder im Verlauf der Polymerisation zugegeben werden. Der Molekulargewichtsregler wird im allgemeinen in einem Anteil von 0,01 bis 10 Gew.-Teilen, bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-Teilen, pro 100 Gew.-Teilen des polymerisierbaren Monomers für den Kern, verwendet.
Beispiele für die Trennmittel beinhalten niedermolekulare Polyolefine, wie niedermolekulares Polyethylen, niedermolekulares Polypropylen und niedermolekulares Polybutylen; Paraffinwachse; und höhere Fettsäureverbindungen, wie höhere Fettsäuren und Ester und Salze davon. Das Trennmittel wird im allgemeinen in einem Anteil von 0,1 bis 20 Gew.-Teilen, bevorzugt 1 bis 10 Gew.-Teilen, pro 100 Gew.-Teilen des polymerisierbaren Monomers für den Kern verwendet.
Gleitmittel, wie Ölsäure und Stearinsäure; Dispersionshilfen, wie Silan- oder Titan-Haftvermittler; und dgl. können im Hinblick auf die gleichmäßige Dispergierung des farbgebenden Mittels in den Kernteilchen auch verwendet werden. Ein solches Gleitmittel oder eine solche Dispergierhilfe werden im allgemeinen in einem Anteil von etwa 1/1.000 bis 1/1 auf Basis des Gewichts des farbgebenden Mittels verwendet.
Die Suspensionspolymerisation zur Erhaltung der Kernteilchen wird fortgesetzt, bis der Umsatz des polymerisierbaren Monomers in ein Polymer im allgemeinen mindestens 80%, bevorzugt mindestens 85% und bevorzugter mindestens 90% erreicht. Wenn der Umsatz zum Polymer kleiner als 80% ist, verbleibt eine große Menge des polymerisierbaren Monomers für den Kern nicht umgesetzt, so dass die Oberflächen der sich ergebenden Kernteilchen mit einem Copolymer des polymerisierbaren Monomers für den Kern und einem polymerisierbaren Monomer für die Schale bedeckt werden, selbst wenn das polymerisierbare Monomer für die Schale zur Durchführung der Polymerisation zugegeben wird. Daher wird der Unterschied in der Tg zwischen den Kernteilchen und der Schale klein, und so wird die Lagerstabilität des sich ergebenden polymerisierten Toners in der Regel verringert.
Der polymerisierte Toner der vorliegenden Erfindung kann erhalten werden, indem das polymerisierbare Monomer für die Schale einer Suspensionspolymerisation in Anwesenheit der Kernteilchen unterworfen wird.
In der vorliegenden Erfindung wird ein Monomer, das in der Lage ist, ein Polymer mit einer höheren Glasübergangstemperatur als die der Polymerkomponente der Kernteilchen zu bilden, als das polymerisierbare Monomer für die Schale verwendet. Der Unterschied in der Tg zwischen den einzelnen Polymeren ist relativ.
Es ist bevorzugt, als polymerisierbares Monomer für die Schale Monomere zu verwenden, die in der Lage sind, ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur von mehr als 70°C zu bilden, wie Styrol und Methylmethacrylat, entweder einzeln oder als Kombination von zwei oder mehr Monomeren davon. Wenn die Glasübergangstemperatur des Polymers, das aus dem polymerisierbaren Monomer für den Kern erhalten wird, oder der Polymerkomponente der Kernteilchen sehr viel niedriger als 60°C, aber mindestens 10°C ist, kann das polymerisierbare Monomer für die Schale so sein, dass es ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur von nicht höher als 70°C bildet. Die Glasübergangstemperatur des aus dem polymerisierbaren Monomer für die Schale gebildeten Polymers muss aber so voreingestellt sein, dass sie größer ist als die Glasübergangstemperatur der Polymerkomponente der Kernteilchen.
Zur Verbesserung der Lagerstabilität des sich ergebenden polymerisierten Toners wird die Glasübergangstemperatur des aus dem polymerisierbaren Monomer für die Schale gebildeten Polymers in einen Bereich von im allgemeinen 50 bis 120°C, bevorzugt 60 bis 110°C und bevorzugter 70 bis 105°C voreingestellt. Wenn die Glasübergangstemperatur des Polymers, das aus dem polymerisierbaren Monomer für die Schale gebildet wird, zu gering ist, kann sich die Lagerstabilität des sich ergebenden polymerisierten Toners in einigen Fällen verringern, obwohl eine solche Glasübergangstemperatur größer ist als die der Polymerkomponente der Kernteilchen.
Der Unterschied in der Glasübergangstemperatur zwischen der Polymerkomponente der Kernteilchen und dem Polymer, welches aus dem polymerisierbaren Monomer für die Schale gebildet ist, wird im allgemeinen zweckmäßigerweise auf mindestens 10°C, bevorzugt mindestens 20°C und bevorzugter mindestens 30°C reguliert.
Das polymerisierbare Monomer für die Schale wird vorzugsweise einer Suspensionspolymerisation in Anwesenheit der Kernteilchen unterworfen, nachdem es in Tröpfchen überführt wurde, die kleiner sind als das Zahlenmittel des Teilchendurchmessers der Kernteilchen. Wenn der Tröpfchendurchmesser der Tröpfchen des polymerisierbaren Monomers für die Schale zu groß ist, verringert sich in der Regel die Lagerstabilität des sich ergebenden polymerisierten Toners. Zur Überführung des polymerisierbaren Monomers für die Schale in feine Tröpfchen wird eine Mischung des polymerisierbaren Monomers für die Schale und eines wässrigen Dispersionsmediums einer Feindispergierbehandlung z.B. mit Hilfe einer Ultraschall-Emulgiervorrichtung unterworfen. Die so erhaltene wässrige Dispersion wird bevorzugt zu einem wässrigen Dispersionsmedium enthaltend die Kernteilchen zugegeben.
Das polymerisierbare Monomer für die Schale ist durch die Löslichkeit in Wasser bei 20°C nicht besonders beschränkt. Wenn aber ein polymerisierbares Monomer für die Schale mit einer Löslichkeit in Wasser von mindestens 0,1 Gew.-% bei 20°C verwendet wird, wandert das Monomer mit einer hohen Löslichkeit in Wasser in der Regel rasch zu den Oberflächen der Kernteilchen, so dass ohne weiteres ein polymerisierter Toner mit guter Lagerstabilität erhalten wird.
Wenn andererseits ein polymerisierbares Monomer für die Schale mit einer Löslichkeit in Wasser von weniger als 0,1 Gew.-% bei 20°C verwendet wird, wird die Wanderung zu den Kernteilchen langsam. Es ist daher bevorzugt, ein solches Monomer zu polymerisieren, nachdem es in Form von feinen Tröpfchen zum Reaktionssystem gegeben wurde. Wenn ein organisches Lösungsmittel mit einer Löslichkeit in Wasser von mindestens 5 Gew.-% bei 20°C in dem Fall zum Reaktionssystem gegeben wird, bei dem ein polymerisierbares Monomer für die Schale mit einer Löslichkeit in Wasser von weniger als 0,1 Gew.-% bei 20°C verwendet wird, wird es für das polymerisierbare Monomer für die Schale leicht, rasch zu den Kernteilchen zu wandern, so dass ohne weiteres ein polymerisierter Toner mit guter Lagerstabilität erhalten wird.
Beispiele für das polymerisierbare Monomer für die Schale mit einer Löslichkeit in Wasser von weniger als 0,1 Gew.-% bei 20°C beinhalten Styrol, Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Ethylen und Propylen. Beispiele für das polymerisierbare Monomer für die Schale mit einer Löslichkeit in Wasser von mindestens 0,1 Gew.-% bei 20°C beinhalten (Meth)acrylsäureester, wie Methylmethacrylat und Methylacrylat; Amide, wie Acrylamid und Methacrylamid; Vinylcyanid-Verbindungen, wie Acrylnitril und Methacrylnitril; Stickstoff enthaltende Vinylverbindungen, wie 4-Vinylpyridin; und Vinylacetat und Acrolein.
Beispiele für das organische Lösungsmittel, das zweckmäßig für den Fall verwendet wird, bei dem das polymerisierbare Monomer für die Schale mit einer Löslichkeit in Wasser von weniger als 0,1 Gew.-% bei 20°C verwendet wird, beinhalten niedere Alkohole, wie Methanol, Ethanol, Isopropylalkohol, n-Propylalkohol und Butylalkohol; Ketone, wie Aceton und Methylethylketon; cyclische Ether, wie Tetrahydrofuran und Dioxan; Ether, wie Dimethylether und Diethylether; und Amide, wie Dimethylformamid.
Das organische Lösungsmittel wird in einer solchen Menge zugegeben, dass die Löslichkeit des polymerisierbaren Monomers für die Schale in dem Dispersionsmedium (Gesamtmenge von Wasser und organischem Lösungsmittel) mindestens 0,1 Gew.-% beträgt. Die Menge des zugegebenen organischen Lösungsmittels variiert nach der Art des organischen Lösungsmittels und nach der Art und der Menge des polymerisierbaren Monomers für die Schale. Sie beträgt aber im allgemeinen 0,1 bis 150 Gew.-Teile, bevorzugt 0,1 bis 40 Gew.-Teile und bevorzugter 0,1 bis 30 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teilen des wässrigen Dispersionsmediums. Es gibt keine besondere Beschränkung für die Reihenfolge der Zugabe des organischen Lösungsmittels und des polymerisierbaren Monomers für die Schale zum Reaktionssystem. Zur Erleichterung der Wanderung des polymerisierbaren Monomers für die Schale zu den Kernteilchen, um ohne weiteres einen polymerisierten Toner mit guter Lagerbeständigkeit zu erhalten, ist es aber bevorzugt, zuerst das organische Lösungsmittel zum Reaktionssystem zuzugeben und dann das polymerisierbare Monomer für die Schale.
Wenn ein Monomer mit einer Löslichkeit in Wasser von weniger als 0,1 Gew.-% bei 20°C und ein Monomer mit einer Löslichkeit in Wasser von mindestens 0,1 Gew.-% bei 20°C in Kombination verwendet werden, ist es bevorzugt, zuerst das Monomer mit einer Löslichkeit in Wasser von mindestens 0,1 Gew.-% bei 20°C zuzugeben, um es zu polymerisieren, dann das organische Lösungsmittel zuzugeben und dann weiter das Monomer mit einer Löslichkeit in Wasser von weniger als 0,1 Gew.-% bei 20°C zuzugeben, um es zu polymerisieren. Nach diesem Zugabeverfahren können die Tg des Polymers, das aus dem polymerisierbaren Monomer für die Schale erhalten wird, das zur Steuerung der Fixiertemperatur des sich ergebenden polymerisierten Toners in Anwesenheit der Kernteilchen polymerisiert wird, und die Menge des zugegebenen Monomers in geeigneter Weise gesteuert werden.
Das polymerisierbare Monomer für die Schale kann bevorzugt in Kombination mit einem ladungssteuernden Mittel verwendet werden. Das ladungssteuernde Mittel wird zur Verbesserung des Ladungsverhaltens des sich ergebenden polymerisierten Toners verwendet. Als ladungssteuerndes Mittel können verschiedene Arten von ladungssteuernden Mitteln für positive und negative Aufladung verwendet werden. Spezielle Beispiele für die ladungssteuernden Mittel beinhalten Nigrosin NO1 (Produkt von Orient Chemical Industries Ltd.), Nigrosin EX (Produkt von Orient Chemical Industries Ltd.), Spiron Black TRH (Produkt von Hodogaya Chemical Co., Ltd.), T-77 (Produkt von Hodogaya Chemical Co., Ltd.), Bontron S-34 (Produkt von Orient Chemical Industries, Ltd.) und Bontron E-84 (Produkt von Orient Chemical Industries Ltd. Das ladungssteuernde Mittel wird im allgemeinen in einem Anteil von 0,01 bis 10 Gew.-Teilen, bevorzugt 0,03 bis 5 Gew.-Teilen, pro 100 Gew.-Teilen der Monomerzusammensetzung verwendet.
Beispiele für ein spezielles Verfahren zur Suspensionspolymerisation des polymerisierbaren Monomers für die Schale in Anwesenheit der Kernteilchen beinhalten ein Verfahren, bei dem das polymerisierbare Monomer für die Schale zu dem Reaktionssystem der Polymerisationsreaktion zugegeben wird, die zur Erhaltung der Kernteilchen ausgeführt wurde, wodurch die Polymerisation aufeinanderfolgend durchgeführt wird, und ein Verfahren, bei dem die in einem gesonderten Reaktionssystem erhaltenen Kernteilchen zugegeben werden, zu denen das polymerisierbare Monomer für die Schale zugegeben wird, wodurch die Polymerisation aufeinanderfolgend durchgeführt wird.
Das polymerisierbare Monomer für die Schale kann zum Reaktionssystem in einer Portion oder kontinuierlich oder diskontinuierlich mit Hilfe einer Pumpe, wie einer Tauchkolbenpumpe, zugegeben werden.
Um leicht einen polymerisierten Toner von Kern-Schale-Struktur zu erhalten, ist es bevorzugt, einen wasserlöslichen Radikalinitiator zuzugeben, wenn das polymerisierbare Monomer für die Schale zugegeben wird. Es wird angenommen, dass, wenn der wasserlösliche Radikalinitiator zugegeben wird, wenn das polymerisierbare Monomer für die Schale zugegeben wird, der wasserlösliche Initiator in die Nähe der äußeren Oberfläche der Kernteilchen gelangt, zu der das polymerisierbare Monomer für die Schale gewandert ist, so dass eine Polymerschicht (Schale) sich leicht auf der Oberfläche der Kernteilchen bildet.
Beispiele des wasserlöslichen Radikalinitiators beinhalten Persulfate, wie Kaliumpersulfat und Ammoniumpersulfat; Azoinitiatoren, wie 4,4'-Azobis(4-cyanovaleriansäure), 2,2'-Azobis(2-amidinopropan)bihydrochlorid und 2,2'-Azobis-2-methyl-N-1,1-bis(hydroxymethyl)-2-hydroxyethylpropionamid; und Kombinationen von einem öllöslichen Initiator, wie Cumolperoxid, mit einem Redoxkatalysator. Die Menge des eingesetzten wasserlöslichen Initiators beträgt im allgemeinen 0,001 bis 1 Gew.-% auf Basis des wässrigen Mediums.
Bei dem polymerisierten Toner nach der vorliegenden Erfindung ist das Gewichtsverhältnis des polymerisierbaren Monomers für den Kern zu dem polymerisierbaren Monomer für die Schale im allgemeinen 40/60 bis 99,5/0,1, bevorzugt 60/40 bis 99,7/0,3 und bevorzugter 90/10 bis 99,5/0,5. Wenn der Anteil des polymerisierbaren Monomers für die Schale zu gering ist, wird die Verbesserung der Lagerstabilität gering. Wenn der Anteil andererseits zu hoch ist, werden die Wirkung der Verringerung der Fixiertemperatur und die Verbesserung der Durchlässigkeit durch OHP gering.
Der polymerisierten Toner nach der vorliegenden Erfindung ist aus feinen kugelförmigen Teilchen mit einer scharfen Teilchendurchmesserverteilung zusammengesetzt, wobei das Volumenmittel des Teilchendurchmessers im allgemeinen 0,5 bis 20 μm, bevorzugt 3 bis 15 μm beträgt und die Teilchendurchmesserverteilung (Volumenmittels des Teilchendurchmessers/Zahlenmittel des Teilchendurchmessers) im allgemeinen höchstens 1,6, bevorzugt höchstens 1,5, beträgt.
Der polymerisierte Toner nach der vorliegenden Erfindung kann so wie er ist als Entwickler verwendet werden. Er kann aber auch als Entwickler mit verschiedenen Arten von Additiven (äußeren Additiven), wie einem das Fließvermögen verbessernden Mittel, die dazu gegeben werden, verwendet werden. Beispiele für Additive beinhalten verschiedene Arten von anorganischen Teilchen und organischen Teilchen. Von diesen sind Siliciumdioxid-Teilchen und Titandioxid-Teilchen bevorzugt, wobei Siliciumdioxid-Teilchen, die einer Hydrophobie verleihenden Behandlung unterworfen sind, besonders bevorzugt sind.
Zur Aufbringung der Additive auf die Oberfläche des polymerisierten Toners werden im allgemeinen die Additive und der polymerisierte Toner in einen Mischer, wie einen Henschel-Mischer, gegeben, um sie unter Rühren zu mischen. Diese Additive spielen eine Rolle bei der Verbesserung des Fließvermögens des polymerisierten Toners. Diese Additive wirken auch als Scheuermittel für den polymerisierten Toner, um das Filmbildungsphänomen auf einem lichtempfindlichen Element zu verhindern.
Wenn der polymerisierte Toner nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann die Fixiertemperatur auf 60 bis 180°C, bevorzugt 80 bis 150°C, verringert werden. Überdies aggregiert der polymerisierte Toner während der Lagerung nicht und besitzt daher eine ausgezeichnete Lagerfähigkeit.
Ein Bildaufzeichnungsvorrichtung, bei welcher der polymerisierte Toner gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird, beinhaltet ein lichtempfindliches Element, eine Einrichtung zur Aufladung der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements, eine Einrichtung zur Bildung eines elektrostatischen latenten Bildes auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements, eine Einrichtung zur Aufnahme eines Toners (Entwicklers), eine Einrichtung zur Zuführung des Toners zur Entwicklung des elektrostatischen latenten Bildes auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements, wodurch ein Tonerbild gebildet wird, und eine Einrichtung zum Übertragen des Tonerbildes von der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements auf ein Übertragungsmedium. Ein spezielles Beispiel für eine solche Bildaufzeichnungsvorrichtung ist in 1 veranschaulicht.
Wie in 1 veranschaulicht, wird in der Bildaufzeichnungsvorrichtung eine lichtempfindliche Trommel 1 als lichtempfindliches Element drehbar in Richtung des Pfeils installiert. Die lichtempfindliche Trommel 1 hat allgemein eine Struktur, bei der eine photoleitfähige Schicht um eine periphere Oberfläche einer elektrisch leitfähigen Trägertrommel bereitgestellt wird. Die photoleitfähige Schicht besteht z.B. aus einem organischen lichtempfindlichen Element, einem lichtempfindlichen Selen-Element, einem lichtempfindlichen Zinkoxid-Element oder einem lichtempfindlichen amorphen Silicium-Element.
Um die lichtempfindliche Trommel 1 sind eine Aufladungswalze 2 als Aufladungseinrichtung, eine Laserstrahl-Bestrahlungseinrichtung 3 als Mittel zur Bildung eines latenten Bildes, eine Entwicklungswalze 4 als Entwicklungsmittel, eine Übertragungswalze 10 als Übertragungsmittel und gegebenenfalls eine Reinigungsvorrichtung (nicht gezeigt) entlang der Umfangsrichtung der Trommel angeordnet.
Die Aufladungswalze 2 bewirkt, dass die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 gleichmäßig entweder positiv oder negativ aufgeladen wird. An die Aufladungswalze 2 wird Spannung angelegt und die Aufladungswalze 2 wird mit der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 in Kontakt gebracht, wodurch die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 aufgeladen wird. Die Aufladungswalze 2 kann durch eine Aufladungseinrichtung durch Koronaentladung ersetzt werden.
Die Laserstrahl-Bestrahlungseinrichtung 3 bewirkt, dass Licht, das Bildsignalen entspricht, auf die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 einwirkt, um die gleichmäßig aufgeladene Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 dem Licht mit einem vorbestimmten Muster auszusetzen, wodurch ein elektrostatisches latentes Bild auf dem belichteten Bereich der Trommel gebildet wird (im Fall der Umkehrentwicklung) oder ein elektrostatisches latentes Bild auf dem unbelichteten Bereich der Trommel gebildet wird (im Fall der Normalentwicklung). Ein Beispiel für eine andere Einrichtung zur Bildung eines latenten Bildes beinhaltet eines aus einer LED-Anordnung und einem optischen System.
Die Entwicklungswalze 4 bewirkt, dass ein Toner auf dem elektrostatischen latenten Bild, das auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 gebildet wurde, aufgebracht wird. Eine Gittervorspannung wird zwischen der Entwicklungswalze 4 und der lichtempfindlichen Trommel 1 in einer solchen Weise angelegt, dass der Toner nur auf einem belichteten Bereich der lichtempfindlichen Trommel 1 bei der Umkehrentwicklung oder nur auf einem unbelichteten Bereich der lichtempfindlichen Trommel 1 bei der Normalentwicklung haftet.
Die Entwicklungswalze 4 und eine Zufuhrwalze 6 sind in einem Gehäuse 9 zur Aufnahme des Toners 7 angeordnet. Die Entwicklungswalze 4 ist in großer Nähe zur lichtempfindlichen Trommel 1 in einer solchen Weise angeordnet, dass ein Teil davon mit der lichtempfindlichen Trommel 1 in Kontakt kommt, und wird in Richtung B entgegengesetzt zur Drehrichtung der lichtempfindlichen Trommel 1 gedreht. Die Zufuhrwalze 6 wird im Kontakt mit der Entwicklungswalze 4 und in gleicher Richtung wie diese gedreht, um den Toner 7 an die äußere Peripherie der Entwicklungswalze 4 zu befördern. Eine Rühreinrichtung (Rührblatt) 8 zum Bewegen des Toners ist in dem Gehäuse 9 angeordnet.
Eine Rakel 5 für die Entwicklungswalze als Schichtdicken-Regulierungsmittel ist an einer Position zwischen der Kontaktstelle mit der Zufuhrwalze 6 und der Kontaktstelle mit der lichtempfindlichen Trommel 1 an der Peripherie der Entwicklungswalze 4 angeordnet. Die Rakel 5 ist aus leitfähigem Gummi oder Edelstahl und eine Spannung von | 200 V | bis | 600 V | wird an die Rakel angelegt, um den Toner aufzuladen. Daher ist der spezifische Widerstand der Rakel 5 bevorzugt 10⁶ Ωcm oder weniger.
Der polymerisierte Toner 7 nach der vorliegenden Erfindung ist in dem Gehäuse 9 der Bildaufzeichnungsvorrichtung enthalten. Der polymerisierte Toner 7 kann Additive, wie ein das Fließvermögen verbesserndes Mittel, enthalten. Da der polymerisierte Toner nach der vorliegenden Erfindung eine Kern-Schale-Struktur aufweist und die Schale der Oberflächenschicht aus einem Polymer mit einer relativ hohen Glasübergangstemperatur gebildet ist, ist die Klebrigkeit der Oberfläche verringert, und so wird verhindert, dass der polymerisierte Toner während der Lagerung in dem Gehäuse 9 aggregiert. Da die Teilchendurchmesserverteilung des polymerisierten Toners nach der vorliegenden Erfindung relativ eng ist, kann die Tonerschicht, die auf der Entwicklungswalze 4 gebildet ist, überdies zu einer im wesentlichen einzelnen Schicht durch das Schichtdicken-Regulierungsmittel 5 gebildet werden, wodurch reproduzierbare Bilder von guter Qualität gebildet werden.
Die Übertragungswalze 10 dient zur Übertragung des durch die Entwicklungswalze 4 auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 gebildeten Tonerbildes auf ein Übertragungsmedium 11. Beispiele für das Übertragungsmedium 1 beinhalten Papier und Harzfolien, wie OHP-Folien. Als Übertragungsmittel können neben der Übertragungswalze 10 eine Koronoentladungsvorrichtung und ein Übertragungsband genannt werden.
Das auf dem Übertragungsmedium 11 übertragene Tonerbild wird auf dem Übertragungsmedium durch eine Fixiereinrichtung fixiert. Die Fixiereinrichtung besteht im allgemeinen aus einer Heizeinrichtung und einer Pressbindungseinrichtung. Genauer besteht die Fixiereinrichtung im allgemeinen aus einer Kombination von einer Heizwalze (Fixierwalze) 12 und einer Presswalze 13. Das Übertragungsmedium 11, auf das das Tonerbild übertragen worden ist, wird zwischen die Heizwalze 12 und die Presswalze 13 geleitet, um den Toner zu schmelzen und ihn gleichzeitig mit dem Übertragungsmedium 11 pressend zu verbinden, wodurch das Tonerbild fixiert wird.
In der Bildaufzeichnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird der polymerisierte Toner nach der vorliegenden Erfindung als Toner verwendet. Daher wird der Toner ohne weiteres geschmolzen, selbst wenn die Heiztemperatur durch die Heizeinrichtung niedrig ist, und auf dem Übertragungsmedium in einem flachen Zustand durch leichtes Pressen durch die Pressbindungseinrichtung fixiert, so dass ein Hochgeschwindigkeitsdruck oder -kopieren durchführbar ist. Das auf einer OHP-Folie fixierte Tonerbild zeigt überdies eine ausgezeichnete Durchlässigkeit für OHP.
Die Reinigungsvorrichtung dient zum Säubern des Toners, der auf Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 ohne Übertragung verbleibt, und ist z.B. ein Reinigungsblatt oder dergleichen. Diese Reinigungsvorrichtung ist nicht immer erforderlich, wenn ein System eingesetzt wird, bei dem die Reinigung gleichzeitig mit der Entwicklung erfolgt.
Bei dem Bildaufzeichnungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung, das die Schritte des Aufbringens eines Toners auf die Oberfläche eines lichtempfindlichen Elements, auf dem ein elektrostatisches latentes Bild gebildet worden ist, um das latente Bild sichtbar zu machen, und dann des Übertragens des sichtbaren Bildes auf ein Übertragungsmedium umfasst, wird der polymerisierte Toner nach der vorliegenden Erfindung als Toner verwendet.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden polymerisierte Toner mit einer niedrigen Fixiertemperatur und einem gleichmäßigen Schmelzvermögen und überdies einer ausgezeichneten Lagerstabilität und ein Herstellungsverfahren dafür bereitgestellt. Die Verwendung des polymerisierten Toners nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht Hochgeschwindigkeits- und Vollfarbenkopieren und -drucken und Energieeinsparung. Der polymerisierte Toner nach der vorliegenden Erfindung kann ein Tonerbild erzeugen, das eine ausgezeichnete Durchlässigkeit bei OHP zeigt, wenn auf einer OHP-Folie mit dem Toner gedruckt und fixiert wird. Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Bildaufzeichnungsverfahren unter Verwendung des polymerisierten Toners mit ausgezeichneten verschiedenen Eigenschaften und eine Bildaufzeichnungsvorrichtung, in der ein solcher polymerisierter Toner aufgenommen wird, bereitgestellt.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird hier im folgenden genauer durch die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht nur auf diese Beispiele beschränkt. Übrigens bedeuten alle Bezeichnungen von "Teil" oder "Teile" und "%", wie in den folgenden Beispielen verwendet, Gew.-Teil oder Gew.-Teile und Gew.-%, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
Physikalische Eigenschaften in den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen werden nach den betreffenden folgenden Verfahren bestimmt.
(1) Teilchendurchmesser:
Das Volumenmittel des Teilchendurchmessers (dv) und die Teilchendurchmesserverteilung, d.h. das Verhältnis (dv/dp) des Volumenmittels des Teilchendurchmessers (dv) zum Zahlenmittel des Teilchendurchmessers (dp), von Teilchen wurden mit Hilfe eines Coulter-Zählgeräts (hergestellt von Coulter Co.) gemessen. Die Messung mit dem Coulter-Zählgerät erfolgte unter den folgenden Bedingungen:

Öffnungsdurchmesser: 100 μm;
Medium: Isothone II, Konzentration: 15%; und
Zahl der gemessenen Teilchen: 50.000 Teilchen.

Die Dicke der Schale in jeder Tonerprobe wurde aus dem Volumenmittel des Teilchendurchmessers der Kernteilchen und der eingesetzten Menge des polymerisierbaren Monomers für die Schale ausgerechnet.
(2) Spezifischer Durchgangswiderstand des Toners:
Der spezifische Durchgangswiderstand jeder Tonerprobe wurde mit Hilfe eines Messgeräts für den Dielektrizitätsverlust (Modell TRS-10, Handelsbezeichnung; hergestellt von Ando Electric Co., Ltd.) bei einer Temperatur von 30°C und einer Frequenz von 1 kHz gemessen.
(3) Fixiertemperatur des Toners:
Ein handelsüblicher Drucker eines nicht magnetischen Einkomponenten-Entwicklungssystems wurde in einer solchen Weise modifiziert, dass die Temperatur der Fixierwalze variiert werden kann. Dieser modifizierte Drucker wurde verwendet, um ein Tonerbild mit jeder Tonerprobe zu erzeugen, wodurch das Bild bewertet wurde. Die Temperatur, bei der die Fixierrate des Toners 80% ausmachte, wurde als Fixiertemperatur definiert. Der Fixiertest wurde durch Variieren der Temperatur der Fixierwalze in dem Drucker durchgeführt, um die Fixierrate bei jeder Temperatur zu bestimmen, wodurch eine Beziehung zwischen der Temperatur und der Fixierrate festgestellt wurde.
Die Fixierrate wurde aus dem Verhältnis der Bilddichten vor und nach einem Ablösvorgang von einem Haftklebeband berechnet, wobei ein Haftklebeband auf eine schwarze Volltonfläche eines Testpapierbogens aufgebracht wurde, auf dem mit dem modifizierten Drucker gedruckt worden war, um das Band an dem Bogen durch Pressen des Bands mit einem festgelegten Druck zu befestigen, und das Band dann von dem Bogen abgelöst wurde. Unter der Annahme, dass die Bilddichte vor dem Ablösen des Klebebands ID_vorher ist und die Bilddichte nach dem Ablösen des Klebebandes ID_nachher ist, wird die Fixierrate aus der folgenden Gleichung berechnet: Fixierrate (%) = (IDnachher/IDvorher) × 100
Bei diesem Test bedeutet die schwarze Volltonfläche eine Fläche, die in solcher Weise kontrolliert ist, dass der Toner auf allen Punkten in diesem Bereich haftet. Der Ablösvorgang des Haftklebebandes ist eine Reihe von Vorgängen, bei der ein Haftklebeband (Scotch Mending Tape 810-3-18, Nandelsbezeichnung, Produkt von Sumitomo 3M Limited) auf eine Messfläche des Testpapierbogens aufgebracht wird, damit das Band auf dem Bogen haftet, indem das Band mit einem festgelegten Druck aufgepresst wird, und das Klebeband wird dann mit einer festgelegten Geschwindigkeit in einer Richtung entlang des Papierbogens abgelöst. Die Bilddichte wurde mit Hilfe eines Reflexionsbilddensitometers hergestellt von McBeth Co. gemessen.
(4) Lagerstabilität des Toners:
Die Bewertung der Lagerstabilität erfolgte, indem jede Tonerprobe in einen geschlossenen Behälter gegeben wurde, um sie zu verschließen, der Behälter in ein bei 50°C gehaltenes Wasserbad mit konstanter Temperatur eingetaucht wurde und dann der Behälter aus dem Wasserbad nach einer vorbestimmten Zeit herausgenommen wurde, wodurch das Gewicht des aggregierten Toners gemessen wurde. Die Tonerprobe, die aus dem Behälter genommen wurde, wurde so auf ein Sieb von 42 mesh gegeben, dass die Struktur davon so wenig wie möglich zerstört wurde, und das Sieb wurde 30 s mit Hilfe einer Pulvermessvorrichtung, REOSTAT (hergestellt von Hosokawa Micron Corporation) mit einer Intensität von 4,5 in Schwingung versetzt. Danach wurde das Gewicht des Toners, der auf dem Sieb verblieb, gemessen, um es als Gewicht des aggregierten Toners zu betrachten. Der Aggregatanteil (%) des Toners wurde aus diesem Gewicht des aggregierten Toners und dem Gewicht der Probe berechnet.
Die Lagerstabilität der Tonerprobe wurde durch 4 Stufen gemäß dem folgenden Standard bewertet:

☉: Aggregatanteil war weniger als 5 Gew.-%;
O: Aggregatanteil war nicht weniger als 5 Gew.-%, aber weniger als 10 Gew.-%;
Δ: Aggregatanteil war nicht weniger als 10 Gew.-%, aber weniger als 50 Gew.-%; und
X: Aggregatanteil war nicht weniger als 50 Gew.-%.

(5) Durchlässigkeit durch OHP:
Die Temperatur der Fixierwalze in dem vorstehend beschriebenen modifizierten Drucker wurde auf 170°C voreingestellt, um einen Druck auf einer handels üblichen OHP-Folie (Transparency, Produkt von Uchida Yoko Co., Ltd.) durchzuführen, wodurch die Durchlässigkeit durch OHP jeder Tonerprobe bewertet wurde. Ob das gedruckte Bild durch die OHP-Folie durchlässig war oder nicht, wurde visuell ermittelt, wodurch die Durchlässigkeit bewertet wurde.
[BEISPIEL 1]
Gerührt und gemischt bei 6.000 U/min in einem Homomischer (TK-Typ, hergestellt von Tokusho Kika Kogyo Co., Ltd.), der mit hoher Scherkraft mischen kann, wurden ein polymerisierbares Monomer (berechnete Tg des sich ergebenden Copolymers: 35°C) für den Kern aus 70 Teilen Styrol und 30 Teilen n-Butylacrylat, 5 Teile Ruß (Printex 150T, Handelsbezeichnung: Produkt von Degussa AG), 1 Teil eines ladungssteuernden Mittels (Spiron Black TRH, Handelsbezeichnung; Produkt von Hodogaya Chemical Co., Ltd.), 0,3 Teile Divinylbenzol, 0,5 Teile Polymethacrylester-Makromonomer (AA6, Handelsbezeichnung; Tg: 94°C; Produkt von Toagosei Chemical Industry Co., Ltd.) und 2 Teile tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat, wodurch eine flüssige Mischung für den Kern gleichmäßig dispergiert wurde.
Einerseits wurden 5 Teile Methylmethacrylat (berechnete Tg des sich ergebenden Polymers: 105°C), 100 Teile Wasser und 0,01 Teile ladungssteuerndes Mittel (Bontrol E-84, Handelsbezeichnung; Produkt von Orient Chemical Industries, Ltd.) einer Feindispergierbehandlung mit einer Ultraschall-Emulgiervorrichtung unterworfen, wodurch eine wässrige Dispersion von einem polymerisierbaren Monomer für die Schale erhalten wurde. Der Tröpfchendurchmesser der Tröpfchen des polymerisierbaren Monomers für die Schale wurde im Hinblick auf D₉₀ bestimmt mit Hilfe einer Mikrotrack-Teilchendurchmesserverteilungs-Messvorrichtung durch Zugabe der Tröpfchen mit einer Konzentration von 3% bis 1% wässriger Lösung von Natriumhexametaphosphat mit 1,6 μm ermittelt.
Andererseits wurde eine wässrige Lösung mit 6,9 Teilen Natriumhydroxid (Alkalimetallhydroxid) gelöst in 50 Teilen ionenausgetauschtem Wasser allmählich zu einer wässrigen Lösung mit 9,8 Teilen von Magnesiumchlorid (wasserlösliches mehrwertiges Metallsalz) gelöst in 250 Teilen ionenausgetauschtem Wasser gegeben, um eine Dispersion von Kolloid (Kolloid von kaum wasserlöslichem Metallhydroxid) von Magnesiumhydroxid zu bilden. Die Teilchendurchmesserverteilung des gebildeten Kolloids wurde mit Hilfe einer Mikrotrack-Teilchen durchmesserverteilungs-Messvorrichtung (hergestellt von Nikkiso Co., Ltd.) gemessen und mit 0,38 μm im Hinblick auf D₅₀ (50% kumulierter Wert des Zahlenmittels der Teilchendurchmesserverteilung) und mit 0,82 μm im Hinblick auf D₉₀ (90% kumulierter Wert des Zahlenmittels der Teilchendurchmesserverteilung) ermittelt. Die Messung mit Hilfe der Mikrotrack-Teilchendurchmesserverteilungs-Messvorrichtung erfolgte unter den folgenden Bedingungen:

Messbereich: 0,12–704 μm;
Messdauer: 30 s; und
Medium: ionenausgetauschtes Wasser.

Die flüssige Mischung enthaltend das polymerisierbare Monomer für den Kern wurde dann in die vorstehend erhaltene kolloidale Dispersion von Magnesiumhydroxid gegeben und die sich ergebende Mischung wurde mit 8.000 U/min unter hoher Scherkraft mit Hilfe eines Homomischers vom TK-Typ gerührt, wodurch Tröpfchen gebildet wurden. Die so hergestellte wässrige Dispersion enthaltend Tröpfchen der flüssigen Mischung für den Kern wurde in einen Reaktor gegeben, der mit einem Rührblatt ausgerüstet war, um die Polymerisationsreaktion bei 65°C zu starten. Als der Umsatz in das Polymer fast 100% erreicht hatte, wurden die wässrige Dispersion des polymerisierbaren Monomers für die Schale, die vorstehend hergestellt wurde, und 1 Teil einer 1% wässrigen Lösung von Kaliumpersulfat zugegeben, um die Reaktion 5 h fortzusetzen. Danach wurde die Reaktion gestoppt, um eine wässrige Dispersion enthaltend Polymerteilchen von Kern-Schale zu erhalten.
Das Volumenmittel des Teilchendurchmessers (dv) der Kernteilchen, der gemessen wurde, indem sie entnommen wurden, gerade bevor das polymerisierbare Monomer für die Schale zugegeben wurde, betrug 5,70 μm und das Verhältnis des Volumenmittels des Teilchendurchmesser (dv) zum Zahlenmittel des Teilchendurchmessers (dp) betrug 1,32. Die sich ergebenden Polymerteilchen hatten ein rl/rs-Verhältnis von 1,12 und enthielten 3% an in Toluol unlöslichem Material.
Unter Rühren der vorstehend erhaltenen wässrigen Dispersion der Polymerteilchen wurde der pH des Systems mit Schwefelsäure auf 4 oder weniger eingestellt, um eine Säurewäsche durchzuführen (25°C, 10 min). Nachdem Wasser durch Filtration von der Dispersion abgetrennt worden war, wurden 500 Teile ionenausgetauschtes Wasser neu zugegeben, um wiederum eine Aufschlämmung zu bilden, wodurch eine Wasserwäsche durchgeführt wurde. Danach wurden Entwässerung und Wasserwäsche sieben Mal wiederholt und anschließend festes Material durch Filtration gesammelt. Das feste Material wurde dann bei 50°C 24 h mit einer Trockenvorrichtung getrocknet, um Polymerteilchen zu erhalten (polymerisierter Toner).
Zu 100 Teilen des vorstehend erhaltenen polymerisierten Toners von Kern-Schale-Struktur wurden 0,3 Teile kolloidale Kieselsäure (R-972, Handelsbezeichnung; Produkt von Nippon Aerosil Co., Ltd.), das einer Hydrophobie verleihenden Behandlung unterworfen worden war, zugegeben und sie wurden mit Hilfe eines Henschel-Mischers gemischt, um einen nicht magnetischen Einkomponentenentwickler herzustellen (kann einfach als Entwickler oder Toner bezeichnet werden). Der spezifische Durchgangswiderstand des so erhaltenen Entwicklers wurde gemessen und mit 11,25 logΩ·cm ermittelt.
Der so erhaltene Entwickler wurde verwendet, um die Fixiertemperatur zu messen, und sie wurde mit 130°C ermittelt. Die Lagerstabilität des Entwicklers war sehr gut (Stufe: ☉). Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Daneben zeigte die Bewertung des Bildes, dass ein Bild mit hoher Bilddichte ohne Schleier und Unregelmäßigkeiten und mit ausgesprochen gutem Auflösungsvermögen erhalten wurde.
[BEISPIEL 2]
Ein polymerisierter Toner und ein Entwickler wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass die Menge des Makromonomers in Beispiel 1 auf 3 Teile geändert wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Die Bewertung des Bildes zeigte, dass ein Bild mit hoher Bilddichte ohne Schleier und Unregelmäßigkeiten und außerordentlich gutem Auflösungsvermögen erhalten wurde.
[BEISPIEL 3]
Ein polymerisierter Toner und ein Entwickler wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass das Makromonomer in Beispiel 1 durch ein Acrylat-Makromonomer (AA2, Handelsbezeichnung; Tg: etwa 90°C; Produkt von Toagosei Chemical Industry Co., Ltd.) ersetzt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
[BEISPIEL 4]
Ein polymerisierter Toner und ein Entwickler wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass 5 Teile Methylmethacrylat als polymerisierbares Monomer für die Schale in Beispiel 1 durch 1,8 Teile Methylmethacrylat und 0,2 Teile Butylacrylat ersetzt wurden. Die Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
[BEISPIEL 5]
Ein polymerisierter Toner und ein Entwickler wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass 2 Teile Styrol anstelle von 5 Teilen Methylmethacrylat, das als polymerisierbares Monomer für die Schale in Beispiel 1 verwendet wurde, verwendet wurden und 20 Teile Methanol zugegeben wurden, gerade bevor das polymerisierbare Monomer für die Schale zugegeben wurde. Die Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
TABELLE 1
[BEISPIEL 6]
Ein polymerisierter Toner und ein Entwickler wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass 2,2-Azobisisobutyronitril anstelle von tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat, das in der flüssigen Mischung für den Kern in Beispiel 1 verwendet wurde, verwendet wurde und die Reaktionstemperatur auf 90°C geändert wurde. Die Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Wenn dieser Entwickler zur Fixierung verwendet wurde, entstand ein leichter Geruch.
[BEISPIEL 7]
Ein polymerisierter Toner und ein Entwickler wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass das polymerisierbare Monomer für die Schale ohne Durchführung der Behandlung mit Hilfe der Ultraschall-Emulgiervorrichtung in Beispiel 1 zugegeben wurde. Die Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
[BEISPIEL 8]
Ein polymerisierter Toner und ein Entwickler wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass Butylacrylat, das als polymerisierbares Monomer für den Kern in Beispiel 1 verwendet wurde, durch 2-Ethylhexylacrylat ersetzt wurde. Die Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
[VERGLEICHSBEISPIEL 1]
Ein polymerisierter Toner und ein Entwickler wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass die Menge des in Beispiel 1 verwendeten Makromonomers auf 0 Teil geändert wurde (das Makromonomer wurde nicht verwendet) und 5 Teile Methylmethacrylat, das als polymerisierbares Monomer für die Schale verwendet wurde, durch 12 Teile Methylmethacrylat ersetzt wurden. Die Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
[Vergleichsbeispiel 2]
Ein polymerisierter Toner und ein Entwickler wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass das polymerisierbare Monomer für die Schale in Beispiel 1 nicht zugegeben wurde, Aerosil 200 (Handelsbezeichnung, Produkt von Nippon Aerosil Co., Ltd.) anstelle der kolloidalen Dispersion von Magnesiumhydroxid verwendet wurde und die Alkaliwäsche mit einer wässrigen Lösung von Natriumhydroxid anstelle der Säurewäsche durchgeführt wurde. Die Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
TABELLE 2
[BEISPIEL 9]
Ein polymerisierter Toner und ein Entwickler wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass 5 Teile Phthalocyaninblau (GNX, Handelsbezeichnung; Produkt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.) anstelle von 5 Teilen Ruß in Beispiel 1 verwendet wurden. Die Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
[VERGLEICHSBEISPIEL 3]
Ein polymerisierter Toner und ein Entwickler wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 9 erhalten, außer dass die Menge des in Beispiel 9 verwendeten Makromonomers auf 0 Teil geändert wurde (das Makromonomer wurde nicht verwendet) und 5 Teile Methylmethacrylat, das als polymerisierbares Monomer für die Schale verwendet wurde, durch 12 Teile Methylmethacrylat ersetzt wurden. Die Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
[VERGLEICHSBEISPIEL 4]
Ein polymerisierter Toner und ein Entwickler wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 9 erhalten, außer dass die Menge des in Beispiel 9 verwendeten Makromonomers in 0 Teil geändert wurde (das Makromonomer wurde nicht verwendet), 70 Teile Styrol und 30 Teile n-Butylacrylat, die als polymerisierbare Monomere für den Kern verwendet wurden, durch 85 Teile bzw. 15 Teile ersetzt wurden, kein polymerisierbares Monomer für die Schale zugegeben wurde, Aerosil 100 (Handelsbezeichnung, Produkt von Nippon Aerosil Co., Ltd.) anstelle der kolloidalen Dispersion von Magnesiumhydroxid eingesetzt wurde und eine Alkaliwäsche anstelle der Säurewäsche durchgeführt wurde. Die Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
TABELLE 3

Claims

Polymerisierter Toner von Kern-Schale-Struktur, umfassend Kernteilchen aus gefärbten Polymerteilchen mit einem Volumenmittel des Teilchendurchmessers (dv) von 0,5 bis 20 μm und einem Verhältnis (dv/dp) des Volumenmittels des Teilchendurchmessers (dv) zum Zahlenmittel des Teilchendurchmessers (dp) von höchstens 1,5 und eine Schale, die aus einer Polymerschicht mit einer mittleren Filmdicke von 0,001 bis 0,1 μm gebildet ist und jedes der Kernteilchen bedeckt, wobei das die Kernteilchen bildende Polymer eine Glasübergangstemperatur im Bereich von 10 bis 60°C aufweist und das die Schale bildende Polymer eine Glasübergangstemperatur von mehr als der des die Kernteilchen bildenden Polymers aufweist und der polymerisierte Toner in Toluol unlösliches Material in einer Menge von nicht mehr als 50 Gew.-% enthält.
Polymerisierter Toner nach Anspruch 1, bei dem die Kernteilchen gefärbte Polymerteilchen sind, die durch Unterwerfen einer polymerisierbaren Monomerzusammensetzung enthaltend mindestens ein farbgebendes Mittel und ein polymerisierbares Monomer einer Suspensionspolymerisation in Anwesenheit eines Makromonomers erhältlich sind.
Polymerisierter Toner nach Anspruch 2, bei dem die polymerisierbare Monomerzusammensetzung ferner ein vernetzendes Monomer enthält.
Polymerisierter Toner nach Anspruch 1, bei dem die Schale eine Polymerschicht ist, die durch Unterwerfen eines polymerisierbaren Monomers für die Schale einer Suspensionspolymerisation in Anwesenheit von Kernteilchen gebildet wird.
Polymerisierter Toner nach Anspruch 4, bei dem die Schale eine Polymerschicht ist, die durch Unterwerten eines polymerisierbaren Monomers für die Schale einer Suspensionspolymerisation zusammen mit einem ladungsregulierenden Mittel in Anwesenheit der Kernteilchen gebildet wird.
Polymerisierter Toner nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei dem der polymerisierte Toner ein Verhältnis (rl/rs) von Länge (rl) zu Breite (rs) im Bereich von 1 bis 1,2 aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines polymerisierten Toners von Kern-Schale-Struktur, welches umfasst die Schritte: (1) Unterwerfen einer polymerisierbaren Monomerzusammensetzung enthaltend mindestens ein farbgebendes Mittel und ein polymerisierbares Monomer für den Kern, das ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur im Bereich von 10 bis 60°C bildet, einer Suspensionspolymerisation in Anwesenheit eines Makromonomers in einem wässrigen Dispersionsmedium enthaltend ein Dispergiermittel, um Kernteilchen herzustellen, die aus gefärbten Polymerteilchen mit einem Volumenmittel des Teilchendurchmessers (dv) von 0,5 bis 20 μm und einem Verhältnis (dv/dp) des Volumenmittels des Teilchendurchmessers (dv) zum Zahlenmittel des Teilchendurchmessers (dp) von höchstens 1,5 gebildet sind; und dann (2) Unterwerfen eines polymerisierbaren Monomers für die Schale, das ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur, die höher ist als die der die Kernteilchen bildenden Polymerkomponente, bildet, einer Suspensionspolymerisation in Anwesenheit der Kernteilchen, wodurch die Schale gebildet wird, die aus einer Polymerschicht mit einer mittleren Filmdicke von 0,001 bis 0,1 μm gebildet ist und die Kernteilchen bedeckt.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die polymerisierbare Monomerzusammensetzung ein vernetzendes Monomer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das polymerisierbare Monomer für den Kern ein Styrolmonomer und ein (Meth)acrylsäurederivat umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das polymerisierbare Monomer für den Kern Styrol und n-Butylacrylat umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das polymerisierbare Monomer für den Kern Styrol und 2-Ethylhexylacrylat umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Makromonomer eine (Meth)acryloylgruppe am Molekülkettenende aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Makromonomer ein Polymer von einem (Meth)acrylester ist.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Makromonomer ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 1.000 bis 30.000 aufweist.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 14, bei dem das Makromonomer eine Glasübergangstemperatur aufweist, die höher ist als die des Polymers, das durch Polymerisieren des polymerisierbaren Monomers für den Kern erhalten wird.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 15, bei dem in Schritt (1) das Makromonomer in einem Anteil von 0,01 bis 10 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen des polymerisierbaren Monomers für den Kern vorhanden ist.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 16, bei dem in Schritt (1) die polymerisierbare Monomerzusammensetzung einer Suspensionspolymerisation unter Verwendung eines öllöslichen Radikalinitiators in Anwesenheit des Makromonomers in dem wässrigen Dispersionsmedium unterworfen wird.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der öllösliche Radikalinitiator ein organisches Peroxid ist, dessen 10 h-Halbwertszeittemperatur 60 bis 80°C ist und dessen Molekulargewicht 250 oder weniger ist.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 18, bei dem in Schritt (1) die Suspensionspolymerisation in einem wässrigen Dispersionsmedium enthaltend ein Kolloid von einem kaum wasserlöslichen Metallhydroxid als Dispergiermittel ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Kolloid des kaum wasserlöslichen Metallhydroxids so ist, dass der 50% kumulierte Wert der zahlenbezogenen Teilchendurchmesserverteilung (D₅₀) höchstens 0,5 μm ist und der 90% kumulierte Wert der zahlenbezogenen Teilchendurchmesserverteilung (D₉₀) höchsten 1 μm ist.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Kolloid des kaum wasserlöslichen Metallhydroxids ein Kolloid eines kaum wasserlöslichen Metallhydroxids ist, das durch Einstellen des pH einer wässrigen Lösung einer wasserlöslichen mehrwertigen Metallverbindung auf 7 oder größer erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Kolloid des kaum wasserlöslichen Metallhydroxids ein Kolloid von einem kaum wasserlöslichen Metallhydroxid ist, das durch Umsetzen einer wasserlöslichen mehrwertigen Metallverbindung mit einem Alkalimetallhydroxid in einer wässrigen Phase erhalten wird.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 22, bei dem in Schritt (1) eine flüssige Mischung enthaltend mindestens ein farbgebendes Mittel, ein polymerisierbares Monomer für den Kern, ein Makromonomer und einen Radikalinitiator hergestellt wird, die flüssige Mischung in das wässrige Dispersionsmedium enthaltend das Dispergiermittel gegeben wird, um unter Rühren feine Tröpfchen zu bilden, und dann eine Suspensionspolymerisation bei einer Temperatur von 30 bis 200°C durchgeführt wird.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 23, bei dem in Schritt (2) das polymerisierbare Monomer für die Schale in Tröpfchen mit einem Zahlen mittel des Tröpfchendurchmessers kleiner als die Kernteilchen überführt wird und dann der Suspensionspolymerisation unterworfen wird.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 24, bei dem das polymerisierbare Monomer für die Schale ein Monomer mit einer Löslichkeit in Wasser von mindestens 0,1 Gew.-% bei 20°C ist.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 25, bei dem das polymerisierbare Monomer für die Schale ein Monomer mit einer Löslichkeit in Wasser von weniger als 0,1 Gew.-% bei 20°C ist und ein organisches Lösungsmittel mit einer Löslichkeit in Wasser von mindestens 5 Gew.-% bei 20°C zugegeben wird, um die Suspensionspolymerisation durchzuführen.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 26, bei dem in Schritt (2) das polymerisierbare Monomer für die Schale und ein ladungsregulierendes Mittel zugegeben werden, um die Suspensionspolymerisation durchzuführen.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 27, worin in Schritt (2) das polymerisierbare Monomer für die Schale der Suspensionspolymerisation unter Verwendung eines wasserlöslichen Radikalinitiators unterworfen wird.
Bildaufzeichnungsverfahren umfassend die Schritte des Aufbringens eines Toners auf die Oberfläche eines lichtempfindlichen Elements, auf dem ein elektrostatisches latentes Bild gebildet worden ist, um das latente Bild sichtbar zu machen, und dann des Übertragens des sichtbaren Bildes auf ein Übertragungsmedium, wobei der Toner einen polymerisierten Toner von Kern-Schale-Struktur wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6 definiert umfasst.
Bildaufzeichnungsvorrichtung umfassend ein lichtempfindliches Element, eine Einrichtung zum Aufladen der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements, eine Einrichtung zum Bilden eines elektrostatischen latenten Bildes auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements, eine Einrichtung zur Aufnahme eines Toners, eine Einrichtung zum Zuführen des Toners zur Entwicklung des elektrostatischen Elements, wodurch ein Tonerbild gebildet wird, und eine Einrichtung zum Übertragen des Tonerbildes von der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements auf ein Übertragungsmedium, wobei die Einrichtung zur Aufnahme des Toners einen polymerisierten Toner mit Kern-Schale-Struktur wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6 definiert enthält.