DE69825336T2

DE69825336T2 - Herstellungsverfahren von elektrophotographischen Tonern

Info

Publication number: DE69825336T2
Application number: DE69825336T
Authority: DE
Inventors: Tatuo Nara-shi Imafuku; Tadashi Aoyama Nara-shi Nakamura; Hitoshi Uji-shi Nagahama; Yoshinori Kashihari-shi Urata; Yasuharu Tenri-shi Morinishi; Satoshi Yamatokoriyama-shi Ogawa
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-02-19
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2018-01-23
Also published as: EP0860745B1; DE69825336D1; US6177224B1; EP0860745A1; JP3429968B2; JPH10232508A

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft einen elektrophotographischen Toner zur Verwendung bei elektrophotographischen Aufzeichnungsverfahren, die z. B. bei elektrostatischen Kopiermaschinen und Laserdruckern angewandt werden.
Hintergrund der Erfindung
In der Vergangenheit wurden elektrophotographische Verfahren, die auf der Anwendung des Carlson-Verfahrens basieren, im großen Umfang bei der Bildbildung unter Verwendung von Tonern angewandt. Vorrichtungen, die das Carlson-Verfahren anwenden, sind üblicherweise mit einer photoaufnehmenden Trommel versehen, deren Oberfläche eine photoempfangende Schicht ist, um die in der folgenden Reihenfolge ein Beladungsmaterial, eine Belichtungsvorrichtung, ein Entwickler, eine Transfervorrichtung, eine Fixiervorrichtung, ein Reiniger und ein Ladungseliminator vorgesehen sind.
Das Carlson-Verfahren wird nachfolgend beschrieben.
Bei diesem Verfahren wird zunächst in einer dunklen Umgebung der Oberfläche der photoempfangenden Trommel eine gleichmäßige Ladung durch den Lader verliehen.
Als nächstes projiziert die Belichtungsvorrichtung das Bild eines Originals auf die Oberfläche der photoempfangenden Trommel, wodurch die Ladung in den Flächen eliminiert wird, auf denen das Licht projiziert ist, und bildet ein elektrostatisches latentes Licht auf der Oberfläche der photoempfangenden Trommel.
Dann wird der Toner von dem Entwickler, der eine Ladung mit umgekehrter Polarität im Hinblick auf die photoempfangende Trommel hat, mit dem elektrostatischen latenten Bild verbunden, unter Bildung eines sichtbaren Bildes im Toner.
Dann wird ein Aufzeichnungsmaterial wie Papier über dieses sichtbare Tonerbild gelegt, das auf das Aufzeichnungsmaterial übertragen wird, indem dem Aufzeichnungspapier eine Ladung mit umgekehrter Polarität im Hinblick auf den Toner durch Koronaentladung von der umgekehrten Seite des Aufzeichnungsmaterials übertragen wird.
Das Tonerbild wird dann auf das Aufzeichnungsmaterial mit Hilfe von Wärme und Druck, die durch die Fixiervorrichtung auferlegt werden, fixiert, unter Erhalt eines permanenten Bildes.
Auf der photoempfangenden Trommel verbleibender Toner wird ohne Übertragung auf das Aufzeichnungsmaterial durch den Reiniger entfernt. Das elektrostatische latente Bilder auf der photoempfangenden Trommel wird dann durch den statischen Eliminator eliminiert.
Somit kann eine aufeinanderfolgende Bildbildung durch Wiederholung des vorgenannten Verfahrens, beginnend mit der Beladung der photoempfangenden Trommel durchgeführt werden.
Toner, die bei dem elektrophotographischen Verfahren, das auf dem Carlson-Verfahren basiert, verwendet werden, haben die Funktion eines gefärbten Pulvers zur Bildung eines sichtbaren Bildes und die Funktionen zum Tragen einer Ladung und der Befestigung an das Aufzeichnungsmaterial. Weil der Toner diese multiplen Funktionen ausübt, ist es für einen Toner häufig schwierig, diese Funktionen gleichermaßen zu erfüllen. Manchmal gibt es Probleme in bezug auf die Bilddichte, zu anderen Zeiten Probleme mit der Konservierung usw.
Zur Lösung dieser Probleme werden häufig Additive zum Toner gegeben, zur Stabilisierung von Eigenschaften wie Konservierung, Fließfähigkeit und Ladungsfähigkeit.
Die japanische geprüfte Patentveröffentlichung 33698/1988 (Tokukosho 63-33698) offenbart ein Verfahren zur Erzeugung eines Entwicklungsmittels, das die effektive Anwendung der verschiedenen Eigenschaften des Toners bezwecken soll, indem die optimale Mischung von Toner und Additiven erzielt wird.
Hier sind die Additive in der Form von feinen Teilchen, aber feine Teilchen dieser Art werden im allgemeinen in der Form von großen sekundären Teilchen gefunden, die durch Aggregation der feinen Primärteilchen gebildet sind. Aus diesem Grund ist der Versuch, einen Toner mit den gewünschten Eigenschaften zu erzeugen, üblicherweise die Frage, wie fein die Aggregate (Sekundärteilchen) des Additives gebrochen und gleichmäßig innerhalb des Toners im optimalen Zustand versetzt werden können.
Demgemäß wendet das oben beschriebene Herstellungsverfahren als Standard für den optimalen Zustand der gleichmäßigen Dispersion der Additive in dem Toner eine Mischungszeit an, die 70% der Mischungszeit ist, bei der die Ladungsfähigkeit des Toners einen singulären Punkt erster Ordnung zeigt. In Abhängigkeit von der Art des Additives gibt es jedoch Fälle, bei denen das Ladungsniveau des Additives niedriger ist als das der anderen Teilchen selbst. Aus diesem Grund können die Aggregate des Additives nicht ausreichend gebrochen werden, indem man sich nur auf den vorgenannten Indikator verläßt, und dies macht es unmöglich, die gewünschten Eigenschaften zu erhalten.
JP-A-57002044 offenbart ein Verfahren zur Erzeugung eines Tonerteilchens, indem eine Mischzeit auf einen spezifischen Bereich zwischen den singulären Punkten der Ladungseigenschaft und der Fließfähigkeit der Teilchen eingestellt wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Erfindung wurde angesichts der vorgenannten Probleme durchgeführt. Somit ist es gewünscht, einen Index zum Einstellen einer Mischungszeit anzugeben, die die Wirkungen der Additive maximiert, und einen Toner mit gewünschten Eigenschaften anzugeben.
Gemäß dieser Erfindung gibt es ein Verfahren zur Herstellung des elektrophotographischen Toners wie in Anspruch 1 beansprucht.
Im allgemeinen ändern sich die Ladungsfähigkeit und die Konservierung eines Toners entsprechend einer vorbestimmten Mischungszeit, was die aktuelle Dauer des Mischens von Tonerteilchen und Additiven zum Zeitpunkt der Herstellung darstellt. Demgemäß erzielt das oben genannte Verfahren die optimale Balance zwischen der Ladungsfähigkeit und der Konservierung durch ein einfaches Verfahren zum Einstellen der Mischungszeit, so daß diese innerhalb eines Bereiches von einer ersten Mischungszeit, bei der die Tonerladungsfähigkeit einen zweiten singulären Punkt zeigt, wobei die Ladungsfähigkeit bei einem Maximalwert ist, bis zu einer zweiten Mischungszeit liegt, bei der der Tonerkonservierung einen singulären Punkt zeigt, bei der die Konservierung einen maximalen Wert einnimmt.
Mit anderen Worten werden die erste und die zweite Mischungszeit als Indizes zum Einstellen der vorbestimmten Mischungszeit verwendet. Auf diese Weise kann durch das Erzielen einer guten Ladungsfähigkeit ein Toner mit ausgezeichneten Eigenschaften im Hinblick auf die Bilddichte, Schleierdichte und Streuung leicht erhalten werden.
Durch das Erzielen einer guten Konservierung zeigt weiterhin der erhaltene Toner ein geringes Blockieren selbst nach einer langen Lagerungsperiode und hat eine ausgezeichnete Fließfähigkeit. Demgemäß kann durch Einstellen der vorbestimmten Mischungszeit auf einen Bereich von der ersten Mischungszeit, bei der die Ladungsfähigkeit einen singulären Punkt zeigt, bis zur zweiten Mischungszeit, bei der die Konservierung einen singulären Punkt zeigt, ein Toner mit ausgewogener Verbesserung der Eigenschaften im Hinblick auf die Ladungsdichte, Streuung, Schleierdichte und Fließfähigkeit erzielt werden.
Bevorzugt wird eine Mischung aus Materialien hergestellt durch Mischen eines Verbundes von Materialien, umfassend zumindest ein Bindemittel, ein Pigment und ein Ladungskontrollmittel;
Herstellung einer geschmolzenen, gekneteten Mischung durch Schmelzen und Kneten der Mischung aus den Materialien;
Durchführung der Mahlklassifizierung der geschmolzenen, gekneteten Mischung unter Erhalt von Tonerteilchen mit einem vorbestimmten Teilchendurchmesser; und
Zugabe von zumindest einem Additiv zu den Tonerteilchen und Mischen für eine vorbestimmt Mischungszeit zur Erzeugung eines elektrophotographischen Toners;
wobei die vorbestimmte Mischungszeit innerhalb eines Bereiches von einer ersten Mischungszeit bis zu einer zweiten Mischungszeit eingestellt wird;
wobei die erste Mischungszeit eine Mischungszeit ist, bei der die Ladungsfähigkeit des elektrophotographischen Toners, die sich entsprechend der Dauer des Mischens der Tonerteilchen und Additive ändert, einen singulären Punkt zeigt und die zweite Mischungszeit eine Mischungszeit ist, bei der die Konservierung des elektrophotographischen Toners, die sich ebenfalls entsprechend der Dauer des Mischens ändert, einen singulären Punkt zeigt.
Das Einstellen der Tonerteilchenmaterialien und das Herstellungsverfahren wie in dem vorgenannten Verfahren angegeben, führt zu einer weiteren Verbesserung der erhaltenen Wirkung, wenn die vorbestimmte Mischungszeit wie oben angegeben eingestellt wird, nämlich zu einer ausgewogenen Verbesserung der Eigenschaften im Hinblick auf die Bilddichte, Streuung, Schleierdichte und Fließfähigkeit.
Zusätzliche Ziele, Merkmale und Stärken dieser Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung ersichtlich. Weiterhin werden die Vorteile dieser Erfindung aufgrund der nachfolgenden Erläuterung in Bezugnahme auf die Zeichnungen ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1(a) ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Mischzeit von Tonerteilchen und Additiven während des Tonerherstellungsverfahrens und der Tonerbeladungsfähigkeit zeigt; 1(b) ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Mischzeit und der Tonerkonservierung zeigt; und 1(c) ist ein Diagramm, das sowohl die Beziehung zwischen der Mischzeit und der Ladungsfähigkeit als auch zwischen der Mischzeit und der Konservierung zeigt.
Die 2(a), 2(b) und 2(c) sind schematische Diagramme, die zeigen, wie ein Additiv extern an ein Tonerteilchen im Zusammenhang mit dem Rühren verbunden wird, wobei 2(a) die Anfangsstufe des Rührens, 2(b) die mittlere Stufe des Rührens und 2(c) die Endstufe des Rührens zeigt.
3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Mischzeit von Tonerteilchen und Additiven (Mischungsumdrehungszeit) und der Tonerbeladungsfähigkeit für einen Toner gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Mischungsumdrehungszeit und der Tonereindringung für einen Toner gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt.
5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Mischerumdrehungszeit und der Tonerbeladungsfähigkeit für einen Toner gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt.
6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Mischerumdrehungszeit und der Tonereindringung für einen Toner gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
Der elektrophotographische Toner (nachfolgend mit "Toner" bezeichnet) gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist aus Tonerteilchen zusammengesetzt, die sich aus einem Farbstoff wie Ruß, einem Ladungssteuermittel und einem Formfreisetzungsmittel wie Wachs zusammensetzen, das integral an der Oberfläche eines Bindemittels (Binder) gebunden ist, wobei Additive extern an diese Tonerteilchen gebunden sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird, wie später detailliert diskutiert wird, das Additiv als Substanz mit einem geringeren Ladungsniveau als bei den Tonerteilchen verwendet.
Wenn die Tonerteilchen und das Additiv in einer Vorrichtung wie einem Mischer gemischt und durch Rühren dispergiert werden, wird das Additiv, das in der Form von Sekundäraggregaten in der Anfangsstufe des Rührens vorliegt, graduell gebrochen und extern mit der Oberfläche der Tonerteilchen verbunden. Zu diesem Zeitpunkt stehen die Größe der Additivteilchen und der Zustand ihrer Bindung an die Oberfläche der Tonerteilchen eng mit der Ladungsfähigkeit und der Konservierung des Toners im Zusammenhang.
Hier wird der Übergang der Tonerladungsfähigkeit und der Konservierung entsprechend der Rührzeit unter Bezugnahme auf die 1 und 2 erläutert.
Ladungsfähigkeit
1. Anfangsstufe des Rührens
Bei der Anfangsstufe des Rührens existieren, wie in 2(a) gezeigt ist, Additivteilchen 10 als Aggregate mit niedriger Leistungsfähigkeit, die von einem Tonerteilchen 20 getrennt sind. Das Ladungsniveau der Tonerteilchen alleine korrespondiert zu dem vor dem Rühren, wie in 1(a) bei einer Mischzeit t = 0 gezeigt ist. Weil wie oben erwähnt das Ladungsniveau der Additivteilchen 10 niedriger ist als das der Tonerteilchen 20, vermindert sich die Ladungsfähigkeit insgesamt graduell im Zusammenhang mit dem Rühren, bis sie einen singulären Punkt erster Ordnung (Minimalwert) p₁ bei der Mischungszeit t = t₁ erreicht.
2. Zwischenstufe des Rührens
Wie in 2(b) gezeigt, werden die Additivteilchen 10 graduell gebrochen und beginnen an der Oberfläche des Tonerteilchens 20 zu haften. Aus diesem Grund erhöht sich graduell die Ladungsfähigkeit, wobei ein singulärer Punkt zweiter Ordnung (maximaler Wert) p₂ bei der Mischzeit t = t₂ erreicht wird. Nachfolgend wird diese Mischzeit t₂ mit erster Mischzeit bezeichnet.
3. Endstufe des Rührens
Wie in 2(c) gezeigt, werden aufgrund der zunehmend starken Rührenergie die Additivteilchen 10 in die Oberfläche des Tonerteilchens 20 eingebettet. Aus diesem Grund vermindert sich die Fließfähigkeit des Toners ebenso wie die Ladungsfähigkeit davon.
Konservierung
1. Anfangsstufe des Rührens
Wie in 1(b) gezeigt ist, verbessert das Rühren graduell die Konservierung der Mischung im Vergleich zu der des Toners alleine, aber weil die Anzahl der Additivteilchen 10, die an der Oberfläche des Tonerteilchens 20 haften, noch klein ist, ist diese Wirkung nicht sehr stark.
2. Zwischenstufe des Rührens
Wie in 2(b) gezeigt ist, werden die Aggregate der Additivteilchen 10 graduell gebrochen und beginnen mit dem Anhaften an der Oberfläche des Tonerteilchens 20. Wie in 1(b) gezeigt ist, wird die Konservierung weiterhin im Zusammenhang mit dem Rühren verbessert, bis der singuläre Punkt p₃, wenn die Konservierung optimal ist, bei der Mischungszeit t = t₃ erreicht ist. Nachfolgend wird diese Mischungszeit t₃ mit zweiter Mischzeit bezeichnet.
3. Endstufe des Rührens
Wie in 2(c) gezeigt ist, werden aufgrund der zunehmend starken Rührenergie die Additivteilchen 10 in der Oberfläche des Tonerteilchen 20 eingebettet. Aus diesem Grund werden die Wirkungen der Additivteilchen 10 beeinträchtigt und wie in 1(b) gezeigt ist, vermindert sich die Konservierung ebenfalls.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann eine optimale Tonerladungsfähigkeit oder -konservierung oder ein Gleichgewicht zwischen diesen beiden durch Steuern der Mischungszeit erzielt werden, wenn die unterschiedlichen Tendenzen dieser physikalischen Quantitäten (Ladungsfähigkeit und Konservierung) entsprechend der Mischungszeit berücksichtigt werden.
Mit anderen Wort ist, wie deutlich durch 1(c) gezeigt ist, wenn die tatsächliche Dauer t des Mischens der Tonerteilchen und der Additive bei der Herstellungszeit (nachfolgend mit "vorbestimmter Mischungszeit" bezeichnet) bei der zweiten Mischzeit (t = t₃) eingestellt ist, wenn die Tonerkonservierung optimal ist, der Zustand des Rührens der Tonerteilchen 20 und der Additivteilchen 10 ein Zustand, der in der Mitte zwischen der Anfangsstufe, gezeigt in 2(a), und der Zwischenstufe, gezeigt in 2(b) ist. Demgemäß kann die optimale Konservierung erzielt werden, wodurch ein Toner mit ausgezeichneter Fließfähigkeit selbst nach einer langen Lagerungsperiode erhalten wird.
Wenn die vorbestimmte Mischzeit t bei der ersten Mischzeit (t = t₂) eingestellt wird, ist erneut die Tonerladungsfähigkeit optimal, der Zustand des Rührens der Tonerteilchen 20 und der Additivteilchen 10 wird der der Zwischenstufe gemäß 2(b) sein. Demgemäß kann die optimale Ladungsfähigkeit erzielt werden, und ein Toner kann erhalten werden, der keine Schleierbildung oder Streuung eingeht.
Wenn die vorbestimmte Mischzeit t innerhalb eines Bereiches zwischen der ersten und der zweiten Mischzeit (t₃ < t < t₂) eingestellt wird, kann alternativ ein Toner erhalten werden, der ein Gleichgewicht zwischen einer guten Ladungsfähigkeit und einer guten Konservierung erreicht.
Die Tonerteilchen sollten bevorzugt durch Schmelzen und Kneten und anschließendes Durchführung einer Mahlklassifizierung von einer Mischung aus Materialien, umfassend zumindest ein Bindemittel, ein Pigment wie Ruß und ein Ladungssteuermittel, erhalten werden. Weiterhin ist die Verwendung von Silica für das Additiv bevorzugt. Wenn die Tonerteilchen und das Additiv eine Kombination wie bei dem Vorgenannten sind, kann die Wirkung dieser Erfindung, nämlich der Erhalt eines Toners mit ausgewogener Verbesserung der Eigenschaften im Hinblick auf die Bilddichte, Streuung, Schleuderdichte und Fließfähigkeit weiter verbessert werden.
Nachfolgend wird diese Erfindung detailliert auf der Basis von speziellen Beispielen und einem Vergleichsbeispiel erläutert. Die Namen der Materialien, Herstellungsbedingungen, etc., die in den bestimmten Beispielen unten angegeben sind, sind nur Beispiele und diese Erfindung ist natürlich nicht hierauf beschränkt.
Bestimmtes Beispiel 1
Zunächst wurde eine Mischung aus Materialien durch Rühren von 100 Gew.-Teilen Styrol-Acryl-Copolymer als Bindeharz, 7 Teilen Ruß (Degussa Co., Produkt Printex 90), 2 Teilen Ladungssteuermittel (ORIENT CHEMICAL INDUSTRIES, LTD. Produkt BONTRON P51) und 2 Teilen Polypropylenwachs (SANYO CHEMICAL INDUSTRIES, LTD., Produkt TP32) in einem Trockenmischer (Mischer vom Henschel-Typ) bei 400 Upm hergestellt. Dann wurde eine geschmolzene, geknetete Mischung durch Schmelzen und Kneten der Mischung aus Materialien in einer Zweischaft-Knetvorrichtung bei 150 Upm hergestellt. Durch Durchführen einer Mahlklassifizierung dieser geschmolzenen, gekneteten Mischung in einer Strahlmühle wurden dann Tonerteilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 10 μm erhalten.
Zu diesen Tonerteilchen wurden 0,2 Gew.-Teile Silica (Nippon Aerosil Co., Ltd., Produkt Nr. R972) als Additiv gegeben. Dann wurde das zugegebene Silica in die Tonerteilchen in dem oben erwähnten trockenen Mischer gemischt, unter Erzeugung des Toners gemäß diesem Beispiel. Bei diesem Beispiel wurden 6 Toner hergestellt, indem die Mischzeit in dem Additiv (Mischungsumdrehungszeit) auf 10 Sekunden, 20 Sekunden, 30 Sekunden, 40 Sekunden, 50 Sekunden und 60 Sekunden eingestellt wurde.
Übrigens ist das Ladungsniveaus des Silicas niedriger als das der Tonerteilchen.
Die Meßergebnisse der Ladungsfähigkeit eines jeden dieser Toner ist in 3 gezeigt. Wie aufgrund von 3 klar ist, zeigt die Ladungsfähigkeit einen singulären Punkt erster Ordnung (Minimalwert), wenn die Mischungszeit in dem Additiv (Mischungsumdrehungszeit) auf 20 Sekunden eingestellt wird, und zeigt einen singulären Punkt zweiter Ordnung (Maximalwert), wenn die Mischungszeit bei 40 Sekunden eingestellt wird.
Von den sechs Tonern wurden die drei, die durch Einstellen der Mischzeit bei 20 Sekunden, 40 Sekunden und 60 Sekunden hergestellt waren, bei der tatsächlichen Verwendung in einer elektrostatischen Kopiermaschine von Sharp SF2027 ausgewertet. Die ausgewerteten Punkte waren die Dichte, Schleierdichte und Quantität der Tonerstreuung. Die Bedingungen der Messung etc. für jeden dieser drei Punkte waren wie folgt.
Das Kopieren wurde unmittelbar nach Füllen der oben erwähnten Kopiermaschine mit einem Toner gemäß diesem Beispiel durchgeführt, und die Bilddichte, Schleierdichte wurden durch Messen der Dichte des auferlegten Toners innerhalb und unmittelbar um eine Testfläche mit einem Durchmesser von 55 mm herum unter Verwendung eines Reflexionsdichtemeßgerätes, hergestellt von Macbeth Co. gemessen. Übrigens sind eine Bilddichte von nicht weniger als 1,33 und eine Schleierdichte von nicht mehr als 1,10 bevorzugt.
Nachfolgend wurde das Vorhandensein des Tonerstreuens innerhalb der Kopiermaschine nach übermäßigem Kopieren von 5000 Blättern durch visuelles Überprüfen eines jeden Endes der Entwicklerschicht und der Papierführung unmittelbar unter dem Entwickler geprüft. Die Tonerstreuung wurde entsprechend einer der folgenden Bewertungen ausgewertet.
O: Kein deutliches Tonerstreuen beobachtet.
Δ: Etwas Tonerstreuung beobachtet, aber innerhalb eines akzeptablen Bereiches.
X: Eine große Menge an Tonerstreuung beobachtet.
Die Ergebnisse der drei erwähnten Tonerauswertungen sind in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Wie aufgrund von Tabelle 1 ersichtlich ist, kann ein Toner mit guten Eigenschaften im Hinblick auf die ausgewerteten Punkte der Bilddichte, Schleierdichte und Menge der Tonerstreuung erhalten werden, indem die vorbestimmte Mischzeit auf die Zeit (40 Sekunden) eingestellt wird, wenn die Ladungsfähigkeit einen singulären Punkt zweiter Ordnung (Maximalwert) zeigt, d. h. auf die erste Mischzeit. Wie oben gezeigt ist, kann ein Toner, der keine Schleierbildung oder Streuung eingeht, erhalten werden, indem die vorbestimmte Mischzeit bei der ersten Mischzeit eingestellt wird.
Spezifisches Beispiel 2
Die Meßergebnisse der Konservierung der sechs Toner, die im spezifischen Beispiel erläutert sind, sind in 4 gezeigt. Die Tonerkonservierung wurde durch Messen der Eindringung der Nadel durch eine Nikka Engineering-Penetrationstestvorrichtung quantifiziert, wenn die Nadel senkrecht in den Toner eingeführt wurde.
Übrigens ist eine Eindringung von mehr als 0 bevorzugt, und je größer der Wert ist, um so besser ist die Konservierung des Toners. Wie aus 4 ersichtlich ist, zeigt die Penetration einen singulären Punkt erster Ordnung (maximaler Wert), wobei eine optimale Konservierung erzielt wird, wenn die Mischzeit in dem Additiv (Mischungsumdrehungszeit) auf 30 Sekunden eingestellt wird.
Von den sechs Tonern wurden die drei, erzeugt durch Einstellen der Mischzeit auf 10 Sekunden, 30 Sekunden und 50 Sekunden, bei der tatsächlichen Verwendung ausgewertet. Das verwendete Entwicklungsmittel war exklusiv für diese Kopiermaschine. Die ausgewerteten Punkte waren zusätzlich zu der Penetration die Bilddichte, Schleierdichte und Schleierdichte nach Stehenlassen. Die Schleierdichte nach Stehenlassen war die Schleierdichte, wenn das Kopieren durchgeführt wurde, nachdem der Toner 12 Stunden stehengelassen wurde, und wurde aufgrund der drei Bewertungen ausgewertet, basieren auf dem Vergleich mit einer Kriterienprobe (Bildprobe).
Die Ergebnisse der drei erwähnten Tonerauswertungen sind in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Wie aufgrund von Tabelle 2 ersichtlich ist, kann ein Toner mit guten Eigenschaften im Hinblick auf die jeweils ausgewerteten Punkte der Bilddichte, Schleierdichte und Schleierdichte nach Stehenlassen erhalten werden, indem die vorbestimmte Mischzeit auf die Zeit (30 Sekunden) eingestellt wird, wenn die Penetration einen singulären Punkt (Maximalwert) zeigt, d. h. auf die zweite Mischzeit.
Bei diesem Beispiel kann eine optimale Tonerkonservierung erhalten werden, indem die vorbestimmte Mischzeit auf die Mischzeit eingestellt wird, wenn die Penetration einen singulären Punkt zeigt. Somit ist ersichtlich, daß ein Toner mit ausgezeichneten Eigenschaften im Hinblick auf die Bilddichte, Schleierdichte und Schleierdichte nach Stehenlassen erhalten werden kann.
Spezielles Beispiel 3
Zunächst wurde eine Mischung aus Materialien durch Rühren von 100 Gew.-Teilen Styrol-Acryl-Copolymer als Bindemittelharz, 7 Gew.-Teilen Ruß (Degussa Co., Produkt Printex 90; Ölabsorption 95), 2 Gew.-Teilen Ladungssteuermittel (ORIENT CHEMICAL INDUSTRIES, LTD. Produkt BONTRON P51) und 2 Gew.-Teilen Polypropylenwachs (SANYO CHEMICAL INDUSTRIES, LTD., Produkt TP32) in einem Trockenmischer (Mischer vom Henschel-Typ) bei 400 Upm hergestellt. Dann wurde eine geschmolzene, geknetete Mischung hergestellt, indem die Mischung aus den Materialien in einer Zweischaft-Knetvorrichtung bei 150 Upm geschmolzen und geknetet wurde. Durch Durchführen einer Mahlklassifizierung dieser geschmolzenen, gekneteten Mischung in einer Strahlmühle wurden Tonerteilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 10 μm erhalten.
Zu diesen Tonerteilchen wurden 0,2 Gew.-% Silica (Nippon Aerosil Co., Ltd., Produktzahl OX50) als Additiv gegeben. Dann wurde das zugegebene Silica in die Tonerteilchen in dem oben erwähnten Trockenmischer gemischt, unter Erzeugung des Toners gemäß diesem Beispiel. Bei diesem Beispiel wurden sechs Toner erzeugt, indem die Mischzeit in dem Additiv (Mischungsumdrehungszeit) auf 10 Sekunden, 20 Sekunden, 30 Sekunden, 50 Sekunden und 60 Sekunden eingestellt wurde.
Die Ergebnisse der Messung auf Ladungsfähigkeit eines jeden dieser Toner ist in 5 gezeigt. Wie aufgrund von 5 klar ist, zeigt die Ladungsfähigkeit einen singulären Punkt zweiter Ordnung (Maximalwert), wenn die Mischzeit auf 50 Sekunden eingestellt wird. Mit anderen Worten ist die erste Mischzeit 50 Sekunden.
Als nächstes zeigt 6 die Ergebnisse der Quantifizierung von der Tonerkonservierung durch Messen der Penetration auf gleiche Weise wie bei dem spezifischen Beispiel 2. Wie aufgrund von 6 ersichtlich ist, zeigt die Konservierung einen singulären Punkt (Maximalwert), wenn die Mischzeit bei 40 Sekunden eingestellt wird. Mit anderen Worten ist die zweite Mischzeit 40 Sekunden.
Wie bei den konkreten Beispielen 1 und 2 wurde jeder Toner im Hinblick auf die Bilddichte Schleierdichte, Schleierdichte nach Stehenlassen und Menge der Tonerstreuung ausgewertet. Die Ergebnisse dieser Auswertung sind in Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 3
Wie aufgrund von Tabelle 3 ersichtlich ist, kann ein Toner mit guten Eigenschaften im Hinblick auf jeden der ausgewerteten Punkte erhalten werden, indem die vorbestimmte Mischzeit innerhalb eines Bereiches von der zweiten Mischzeit (40 Sekunden) zu der ersten Mischzeit (50 Sekunden) eingestellt wird.
Erläuterndes Beispiel 4
Zunächst wurde eine Mischung aus Materialien durch Rühren von 100 Gew.-Teilen Styrol-Acryl-Copolymer als Bindemittelharz, 7 Teilen Ruß (Degussa Co., Produkt Printex 90; Ölabsorption 95), 2 Gew.-Teilen Ladungssteuermittel (ORIENT CHEMICRL INDUSTRIES, LTD., Produkt BONTON P51), 2 Gew.-Teilen Polypropylenwachs (SANYO CHEMICAL INDUSTRIES, LTD., Produkt TP32) und x Gew.-Teilen Magnetit (TITAN KOGYO KABUSHIKI KAISHA Produktzahl BL-220) in einem Trockenmischer (Mischer vom Henschel-Typ) bei 400 Upm hergestellt. Dann wurde eine geschmolzene, geknetete Mischung hergestellt, indem die Mischung aus Materialien in einer Zweischaft-Knetvorrichtung bei 150 Upm geschmolzen und geknetet wurde. Durch Durchführen der Mahlklassifizierung dieser geschmolzenen, gekneteten Mischung in einer Strahlmühle wurden dann Tonerteilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 10 μm erhalten.
Zu diesen Tonerteilchen wurden 0,2 Gew.-% Silica (Nippon Aerosil Col, Ltd., Produktzahl R972) als Additiv gegeben. Dann wurde das zugegebene Silica in die Tonerteilchen in der erwähnten trockenen Mischung gemischt, unter Erzeugung des Toners gemäß diesem Beispiel. Bei diesem Beispiel wurden fünf Toner A bis E erzeugt, indem das oben erwähnte Magnetit zugegeben wurde, so daß x = 1 Gew.-Teil, 5 Gew.-Teile, 10 Gew.-Teile, 20 Gew.-Teile bzw. 50 Gew.-Teile ist.
Jeder dieser Toner A bis E wurde im Hinblick auf die Scheindichte, Ladungsquantität, Penetration, Bilddichte, Schleierdichte und Schleierdichte nach Stehenlassen ausgewertet. Die Ergebnisse dieser Auswertung sind in Tabelle 4 gezeigt.
Tabelle 4
Wie aufgrund dieser Tabelle 4 ersichtlich ist, können gute Eigenschaften erhalten werden, wenn die Scheindichte des Toners selbst von 0,200 bis 0,800 ist.
Erläuterndes Beispiel 5
Ein weiteres konkretes Beispiel dieser Erfindung zusammen mit einem Vergleichsbeispiel wird nachfolgend erläutert.
Zunächst wurde eine Mischung von Materialien durch Rühren von 100 Gew.-Teilen Styrol-Acryl-Copolymer als Bindemittelharz, 7 Gew.-Teilen Ruß (Degussa Co., Produkt Printex 90; Ölabsorption 95), 2 Gew.-Teilen Ladungssteuermittel (ORIENT CHEMICAL INDUSTRIES, LTD., Produkt BONTRON P51) und 2 Gew.-Teilen Polypropylenwachs (SANYO CHEMICAL INDUSTRIES, LTD., Produkt TP32) in einem Trockenmischer (Mischer von Henschel-Typ) bei 400 Upm hergestellt. Dann wurde eine geknetete und geschmolzene Mischung durch Schmelzen und Kneten der Mischung von Materialien in einer Zweischaft-Knetvorrichtung bei 150 Upm hergestellt. Durch Durchführen der Mahlklassifizierung dieser geschmolzenen, gekneteten Mischung in einer Strahlmühle wurden Tonerteilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 10 μm erhalten.
Zu diesen Tonerteilchen wurden y Gew.-% Silica (Nippon Aerosil Co., Ltd., Produktzahl R972) als Additiv gegeben. Dann wurde das zugegebene Silica in die Tonerteilchen in dem oben erwähnten trockenen Mischer für 30 Sekunden gemischt, unter Erzeugung des Toners gemäß diesem Beispiel. Bei diesem Beispiel wurden fünf Toner F bis J durch Zugabe des oben erwähnten Silicas erzeugt, so daß y = 0 Gew.-%, (Vergleichsbeispiel), 0,2 Gew.-%, 1,0 Gew.-%, 5,0 Gew.-% bzw. 6,0 Gew.-% ist.
Jeder dieser Toner F bis J wurde im Hinblick auf die Ladungsquantität, Penetration, Bilddichte, Schleierdichte und Schleierdichte nach Stehenlassen ausgewertet. Die Ergebnisse dieser Auswertung sind in Tabelle 5 gezeigt.
Tabelle 5
Wie aufgrund von Tabelle 5 ersichtlich ist, sind die Eigenschaften verschlechtert, wenn das zugegebene Silica 5,0 Gew.-% übersteigt. Demzufolge ist es bevorzugt, wenn die Menge des zugegebenen Additives mehr als 0 Gew.-%, aber nicht mehr als 5,0 Gew.-% ist.
Wie oben diskutiert, wird bei dem Verfahren zur Herstellung des elektrophotographischen Toners gemäß dieser Erfindung beim Mischen von zumindest Tonerteilchen und einem Additiv für eine vorbestimmte Mischzeit zur Erzeugung eines elektrophotographischen Toners die vorbestimmte Mischzeit innerhalb eines Bereiches von einer Mischzeit, bei der die Tonerladungsfähigkeit (die sich entsprechend der Mischdauer der Tonerteilchen und des Additivs ändert) einen singulären Punkt (erste Mischzeit) zeigt, bis zu einer Mischzeit, bei der die Tonerkonservierung (die sich ebenfalls während der Mischdauer ändert) einen singulären Punkt (zweite Mischzeit zeigt) eingestellt.
Mit dem vorgenannten Verfahren kann die optimale Ausgewogenheit zwischen der Ladungsfähigkeit und der Konservierung durch ein einfaches Verfahren zum Einstellen der Mischzeit erzielt werden. Durch das Erzielen der guten Ladungsfähigkeit kann ein Toner mit ausgezeichneten Eigenschaften im Hinblick auf die Bilddichte, Schleierdichte und Streuung erhalten werden. Durch das Erzielen einer guten Konservierung kann ein Toner erhalten werden, der ein geringes Blockieren selbst nach einer langen Lagerungsperiode zeigt und eine ausgezeichnete Fließfähigkeit hat.
Durch Einstellen der vorbestimmten Mischzeit innerhalb eines Bereiches von der ersten Mischzeit bis zur zweiten Mischzeit kann ein Toner mit ausgewogener Verbesserung der Eigenschaften im Hinblick auf die Bilddichte, Streuung, Schleierdichte und Fließfähigkeit leicht erhalten werden.
Bei dem vorgenannten Verfahren zur Herstellung des elektrophotographischen Toners ist das Ladungsniveau des Additives niedriger als das der Tonerteilchen. Wenn diese Art von Additiven mit einem niedrigen Ladungsniveau verwendet wird, verursacht das Mischen der Tonerteilchen und des Additivs am Anfang, daß sich die Ladungsfähigkeit der Mischung graduell vermindert, bis sie einen singulären Punkt erster Ordnung (minimaler Wert) erreicht. Der Grund liegt darin, daß Aggregate aus dem Additiv mit niedriger Ladungsfähigkeit separat von den Tonerteilchen existieren.
Wenn das Mischen der Tonerteilchen und des Additivs fortgesetzt wird, werden die Aggregate des Additivs graduell gebrochen und beginnen mit dem Anhaften an der Oberfläche der Tonerteilchen. Aus diesem Grund erhöht sich die Ladungsfähigkeit graduell, bis sie einen singulären Punkt zweiter Ordnung (Maximalwert) erreicht. Durch Verwendung eines Additivs mit einem niedrigeren Ladungsniveau als bei den Tonerteilchen kann der singuläre Punkt erster Ordnung, wenn das Additiv noch nicht ausreichend gebrochen ist, deutlich erhalten werden. Dies hat den Vorteil, daß das Einstellen einer angemessen vorbestimmten Mischzeit zum Mischen der Tonerteilchen und des Additivs vereinfacht wird.
Mit dem vorgenannten Verfahren zur Herstellung des elektrophotographischen Toners kann die vorbestimmte Mischzeit bei der Mischzeit eingestellt werden, wenn die Ladungsfähigkeit einen singulären Punkt zweiter Ordnung erreicht. Auf diese Weise wird durch das einfache Verfahren zum Einstellen der Mischzeit das Additiv gebrochen und angemessen an der Oberfläche der Tonerteilchen gebunden und ein Toner kann erhalten werden, der im Hinblick auf die Ladungsantwort ausgezeichnete Eigenschaften aufweist. Mit anderen Worten kann ein Toner erhalten werden, bei dem die Schleierbildung minimal gehalten wird und die Menge des Streuens niedrig ist.
Mit dem vorgenannten Verfahren zur Erzeugung des elektrophotographischen Toners kann auch die vorbestimmte Mischzeit auf die Mischzeit eingestellt werden, wenn die Konservierung einen singulären Punkt erreicht. Auf diese Weise kann durch das einfache Verfahren zum Einstellen der Mischzeit ein Toner mit ausgezeichneten Konservierungseigenschaften erhalten werden. Mit anderen Worten kann ein Toner erhalten werden, der ein geringes Blockieren selbst nach langer Lagerungsperiode zeigt und eine ausgezeichnete Fließfähigkeit aufweist.
Mit dem vorgenannten Verfahren zur Herstellung des elektrophotographischen Toners kann die vorbestimmte Mischzeit auf eine Mischzeit zwischen der Zeit, wenn die Ladungsfähigkeit einen singulären Punkt zweiter Ordnung erreicht, und der Zeit eingestellt werden, wenn die Konservierung einen singulären Punkt erreicht. Auf diese Weise kann durch das einfache Mittel der Einstellung der Mischzeit ein Toner erhalten werden, der gute Eigenschaften im Hinblick auf die Ladungsfähigkeit und Konservierung hat. Mit anderen Worten kann ein Toner mit ausgewobener Verbesserung von vielen Eigenschaften erkälten werden, wobei beispielsweise die Schleierbildung minimal gehalten wird, die Menge der Streuung niedrig ist und eine ausgezeichnete Fließfähigkeit über eine lange Zeitperiode beibehalten wird.
Zusätzlich kann mit dem vorgenannten Verfahren zur Herstellung des elektrophotographischen Toners die Scheindichte des Toners innerhalb eines angemessenen Bereiches von 0,20 g/cm³ bis 0,80 g/cm³ eingestellt werden. Erneut kann die Menge des Additivs bei 5 Gew.-% oder weniger eingestellt werden. Als Ergebnis können die Wirkungen des Additives maximiert werden.

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines elektrofotografischen Toners, umfassend die folgenden Schritte: Mischen von zumindest Tonerteilchen (20) und einem Additiv (10) für eine vorbestimmte Mischzeit, zur Erzeugung eines elektrofotografischen Toners, wobei die vorbestimmte Mischzeit (t) auf der Basis der Ladungsfähigkeit und des Erhalts des elektrofotografischen Toners gegenüber Änderung entsprechend der Dauer des Mischens der Tonerteilchen (20) und des Additivs (10) eingestellt ist; wobei der Erhalt durch Messen der Penetration einer Nadel einer Penetrationstestvorrichtung, die senkrecht in den Toner eingefügt wird, bestimmt wird; die Mischzeit (t) ist so, dass t₃ ≤ t ≤ t₂, wobei t₂ eine erste Mischzeit ist, bei der die Ladungsfähigkeit einen zweiten singulären Punkt (p₂) zeigt, bei dem die Ladungsfähigkeit einen maximalen wert einnimmt, und t₃ eine zweite Mischzeit ist, bei der der Erhalt einen ersten singulären Punkt (p₃) zeigt, bei dem der Erhalt einen maximalen Wert einnimmt.
Verfahren zur Erzeugung eines elektrofotografischen Toners gemäss Anspruch 1, weiterhin umfassend die folgenden Schritte: Herstellung einer Mischung aus Materialien durch Mischen eines Verbundes von Materialien, umfassend zumindest ein Bindemittel, Pigment und Ladungskontrollmittel; Herstellung einer geschmolzenen, gekneteten Mischung durch Schmelzen und Kneten der Mischung aus Materialien; Durchführen einer Mahlklassifizierung der geschmolzenen, gekneteten Mischung unter Erhalt der Tonerteilchen (20), die einen vorbestimmten Teilchendurchmesser aufweisen.
Verfahren zur Erzeugung eines elektrofotografischen Toners gemäss Anspruch 1 oder 2, worin das Additiv (10) ein Ladungsniveau aufweist, das niedriger ist als das der Tonerteilchen (20).
Verfahren zur Erzeugung eines elektrofotografischen Toners nach einem der Ansprüche 1 und 2, worin die vorbestimmte Mischzeit bei der ersten Mischzeit eingestellt ist.
Verfahren zur Erzeugung eines elektrofotografischen Toners nach einem der Ansprüche 1 und 2, worin die vorbestimmte Mischzeit bei der zweiten Mischzeit eingestellt wird.
Verfahren zur Erzeugung eines elektrofotografischen Toners nach Anspruch 1, worin die Scheindichte des elektrofotografischen Toners innerhalb eines ungefähren Bereichs von 0,20 bis 0,80 g/cm³ ist.
Verfahren zur Herstellung eines elektrofotografischen Toners nach Anspruch 1, worin die Menge des zugegebenen Additivs nicht mehr als 5 Gew.-% ist.
Verfahren zur Erzeugung eines elektrofotografischen Toners nach Anspruch 1, worin die Tonerteilchen einen ungefähren Teilchendurchmesser von 10 μm haben.
Verfahren zur Erzeugung eines elektrofotografischen Toners nach Anspruch 1, worin das Additiv Silica ist.