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Dokumentenidentifikation DE68924246T2 01.02.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0371812
Titel Tonerzusammensetzung.
Anmelder Mita Industrial Co., Ltd., Osaka, JP
Erfinder Tsujihiro, Masami, Katano-shi Osaka, JP
Vertreter LOUIS, PÖHLAU, LOHRENTZ & SEGETH, 90489 Nürnberg
DE-Aktenzeichen 68924246
Vertragsstaaten DE, FR, GB, NL
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 30.11.1989
EP-Aktenzeichen 893124974
EP-Offenlegungsdatum 06.06.1990
EP date of grant 13.09.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.02.1996
IPC-Hauptklasse G03G 9/08
IPC-Nebenklasse G03G 9/087   G03G 9/097   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tonerzusammensetzung zur Entwicklung eines elektrostatisch geladenen Bildes. Genauer betrifft die Erfindung eine Tonerzusammensetzung, in der die Entwicklungseigenschaften. Rieselfähigkeit und Reinigungseigenschaften nicht durch Veränderungen der Umgebung beeinflußt werden, sondern für lange Zeit auf einem hohen Niveau gehalten werden können.

In einem Kopiergerät oder dergleichen, welches den elektrophotographischen Prozeß verwendet, sind verschiedene pulverförmige Toner, welche durch Dispersion von Additiven, wie einem Farbstoff, in einem Bindeharz gebildet sind, für das Sichtbarmachen eines auf einem lichtempfindlichen Material, welches eine eine anorganische oder organische lichtleitende Substanz gemäß dem Verfahren der Trockenentwicklung enthaltende lichtempfindliche Schicht umfaßt, gebildeten elektrostatisch geladenen latenten Bildes verwendet worden.

Bei diesem elektrophotographischen Verfahren wird ein auf dem o.g. lichtempfindlichen Material durch Aufladen und Lichteinwirkung gebildetes elektrostatisches latentes Bild durch den o.g. Toner entwickelt und das dem elektrostatischen latenten Bild entsprechende gebildete Tonerbild auf einen Träger, wie einem Übertragungspapier, übertragen wird, wobei das Tonerbild gleichzeitig auf dem Träger durch Fixiereinrichtungen, wie einer Heizwalze oder Druckwalze fixiert wird, um einen Druck zu erhalten. Nachdem das Tonerbild auf den Träger übertragen wurde, wird der auf dem lichtempfindlichen Material verbliebene Toner zur Durchführung der Reinigung und zur Entfernung des auf dem lichtempfindlichen Material verbliebenen Toners durch ein Reinigungsmesser abgekratzt.

Um in dem o.g. System gute Bilder zu erzeugen, benötigt der Toner gute Aufladeeigenschaften und gute Entwicklungseigenschaften, so daß keine Eintrübungen hervorgerufen werden oder der Toner zerstreut wird. Ferner benötigt der Toner bei dem nach der Bildübertragung durchgeführten Reinigungsschritt die Eigenschaft, daß er nicht auf dem lichtempfindlichen Material zurückgelassen wird. Somit benötigt der Toner verschiedene Eigenschaften in den jeweiligen Schritten.

Die JP-A-63 254 465 offenbart einen Toner mit einer verbesserten Ladungsaustauschbarkeit, der Tonerpartikel enthält, die auf ihren Oberflächen eine Schicht eines Metalloxides und eine Schicht feiner Silicapartikel und, optional, feine Partikel aus Polymethylmethacrylat oder Polyvinylidenfluorid besitzen.

Die EP-A-0 207 628 offenbart einen elektrostatischen Aufnahme-Trockentoner, der aus einer einheitlichen Mischung von (A) vorgefärbten Harzpartikeln, bestehend im wesentlichen aus thermoplastischem Harz und Farbstoff mit einer durchschnittlichen Größe von 5 bis 15 um, (B) sphärischen Harzpartikeln mit einer durchschnittlichen Größe von 0,01 bis 2,00 um mit einem ladungssteuernden Agens oder einem kationischen oder anionischen Harz auf ihren Oberflächen und (C) Silicapartikeln mit einer durchschnittlichen Größen von 1 um oder weniger, hergestellt ist. Der Toner kann Kopien mit hoher Bildqualität bei einer hohen Übertragungsrate, sogar bei kontinuierlichen Langzeitreproduktionen erzeugen.

Die US-A-4 617 249 offenbart ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Polymerpartikeln, welches folgende Schritte umfaßt: (1) Bereitstellen eines Lösungsmittelmediums mit darin dispergierten sterischen Stabilisatoren, Monomeren und Initiatorverbindungen; (2) dazu nachfolgend die Zugabe einer vernetzenden Verbindung; (3) Bewirken der Polymerisation der resultierenden Mischung durch Erwärmen und (4) danach Trennen der gebildeten Partikel.

Ein Verfahren zur Verbesserung der Ladungsstabilität und Reinigungseigenschaften durch Verwendung einer durch Zugabe eines feinen Acrylpolymerpulvers zu einem Toner gebildeten Tonerzusammensetzung wurde kürzlich in der JP- A-60-186 851 vorgeschlagen.

Die JP-A-60-186 854 schlägt eine Tonerzusammensetzung, welche ein feines Acrylpolymerpulver enthält, das durch seifenfreie Polymerisation erhalten wurde, als einen Toner vor, der hervorragenden Widerstand gegen Veränderungen in der Umgebung zeigt.

Wenn ein feines Acrylpolymerpulver durch seifenfreie Polymerisation hergestellt wird, können Partikel mit einem relativ niedrigen Gehalt an hydrophilen Substanzen und hydrophilen Gruppen synthetisiert werden. Da ein wasserlöslicher Initiator für die Polymerisation verwendet wird, verbleiben Fragmente des Initiators auf den Oberflächen der Partikel und eine unzureichende Hydrophobizität wird erzielt. Dementsprechend kann, wenn ein Bild unter Verwendung einer derartigen Tonerzusammensetzung gebildet wird, ein hervorragendes Bild in der anfänglichen Phase in einer guten Umgebung gebildet werden, aber über die Zeit oder unter Bedingungen hoher Feuchtigkeit, wird eine unzureichende Reinigung, ein Trüben des Bildes und eine Verminderung der Bilddichte bewirkt und es passiert häufig, daß die Bildqualität drastisch herabgesetzt wird. Ein Verfahren zum Schütten und Zuführen eines Toners zu einer Toner-Rührzone von einem Schütttrichter durch Rotation einer Schwammwalze oder dergleichen wird häufig eingesetzt. Wenn eine Tonerzusammensetzung bei diesem Verfahren verwendet wird, die feine Partikel eines Acrylpolymers enthält, passiert es häufig, daß die Tonerzusammensetzung nicht von der Zuführwalze fällt, vermutlich wegen einer geringen Rieselfähigkeit, und es in extremen Fällen unmöglich wird, die Tonerzusammensetzung zuzuführen. In einer allgemein in den letzten Jahren zum Erzielen eines wartungsfreien Effekts allgemein eingesetzten Verfahrenseinheit (eine Entwicklungszone, ein lichtempfindlichen Material, eine Reinigungszone und dergleichen sind integriert und die Einheit wird entsorgt, wenn der Entwickler oder das lichtempfindliche Material unwirksam wird) wird ein Entwickler in einem schmalen Raum der Entwicklungszone geladen und, wenn der Entwickler für lange Zeit gelagert wird oder in unbenutztem Zustand stillsteht, verklumpt der Toner häufig durch dessen Gewicht oder Veränderungen der Temperatur und Feuchtigkeit. In dem Fall, wo der Toner der Entwicklungsvorrichtung von einer herkömmlichen Tonerpatrone oder einem Tonerbehälter zugeführt wird, kann der Toner, auch wenn er verklumpt ist, durch Ausübung einer Vibration oder eines Stoßes auf den Toner aufgebrochen werden. Es ist aber nicht zulässig die Verfahrenseinheit zu schütteln oder der Verfahrenseinheit einen Stoß zu versetzen, weil andere Mechanismen oder Glieder nachteilig beeinflußt werden. Daher benötigt die Tonerzusammensetzung ferner eine verbesserte Feuchtigkeitsbeständigkeit und Verklumpungsbeständigkeit.

Die vorliegende Erfindung wurde vor dem o.g. Hintergrund vollendet und es ist daher eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tonerzusammensetzung bereitzustellen, die in der Lage ist, gute Entwicklungseigenschaften und Reinigungseigenschaften für eine lange Zeit, sogar unter Bedingungen hoher Feuchtigkeit, beizubehalten.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Tonerzusammensetzung mit guter Rieselfähigkeit, guter Verklumpungsbeständigkeit, guter Transportierbarkeit von einem Schütttrichter und guter zeitlicher Stabilität in einer Verfahrenseinheit bereitzustellen.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Tonerzusammensetzung bereitgestellt, welche Tonerpartikel mit elektroskopen und fixierenden Eigenschaften und, anhaftend am Rand der Tonerpartikel, hydrophobe sphärische Acrylpolymerpartikel mit einer Partikelgröße von 0,05 bis 1 um enthält, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Acrylpolymerpartikel durch Dispersionspolymerisation eines Arcylmonomers in einem nicht-wässrigen Medium erhältlich sind.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Tonerzusammensetzung bereitgestellt, wie sie oben definiert ist und ferner feine, am Rand der Tonerpartikel anhaftende Silicapartikel enthält.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die feinen Acrylpolymerpartikel durch Dispersionspolymerisation eines Acrylsäureesters oder eines Methacrylsäureesters in einem gesättigten Kohlenwasserstofflösungsmittel in der Gegenwart eines synthetischen Kautschuks oder Naturkautschuks als Dispersionsstabilisator und eines öllöslichen Radikalpolymerisationsinitiators erhältlich.

Die in der Erfindung verwendeten feinen Acrylpolymerpartikel können durch Durchführung der Polymerisation unter Rühren und Verwendung eines polymerisierbaren Monomers, eines öllöslichen Initiators und eines Dispersionsstabilisators in einem gesättigten Kohlenwasserstoff, der ein vollständig nichtwässriges Medium darstellt, durchgeführt werden. Da das Polymerisationsmedium ein vollständig nicht-wässriges Medium ist und ein öllöslicher Initiator verwendet wird, ist die Hydrophobizität der Partikel per se, insbesondere der Oberflächen davon, stark verbessert. Die Partikel sind im wesentlichen sphärische Partikel mit einer Partikelgröße von 0,05 bis 1 um. Diese Partikel werden zu den Tonerpartikeln hinzugegeben und die Mischung wird durch einen Dispersionsapparat vermischt und gerührt, wodurch die Polymerpartikel einheitlich auf den Oberflächen der Tonerpartikel verteilt werden. Dementsprechend hat die Tonerzusammensetzung eine verbesserte Ladungsstabilität (Einheitlichkeit) und zeigt gute Entwicklungseigenschaften und der Toner kann sofort von dem lichtempfindlichen Material im Reinigungsschritt entfernt werden. Ferner, da die Zusammensetzung per se durch die feinen Polymerpartikel hydrophob gemacht wurde, sind die Rieselfähigkeit und Verklumpungsbeständigkeit stark verbessert und die Transportierbarkeit von der Zuführwalze stabilisiert. Überdies kann die Agglomeration des Toners (Zusammensetzung) während Langzeitlagerungen verhindert werden. Somit kann eine Tonerzusammensetzung, die hervorragende Transportierbarkeit und Verklumpungsbeständigkeit zeigt, bereitgestellt werden.

Als Monomer, welches die in der vorliegenden Erfindung verwendeten feinen Acrylpolymerpartikel bilden können Acryl- und Methacrylmonomere wie Acrylsäure, Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, n-Octylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Dodecylacrylat, Stearylacrylat, Cyclohexylacrylat, Phenylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, Diethylaminoethylacrylat, Acrylamid, Acrylonitril, Methacrylsäure, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, n-Octylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Dodecylmethacrylat, Stearylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Phenylmethacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat und Diethylaminoethylmethacrylat genannt werden. Diese Monomere können einzeln oder in der Form einer Mischung von zwei oder mehreren von ihnen verwendet werden.

Andere vinylpolymerisierbare Monomere können zusammen mit dem o.g. Acryl- oder Methacrylmonomeren verwendet werden. Zum Beispiel können styrolartige Monomere wie Styrol, α-Methylstyrol, o-Methylstyrol, p-Methylstyrol, p-Methoxystyrol und p-Chlorostyrol, Carbonsäuren mit einer ungesättigten Doppelbindung und Alkylester davon wie Maleinsäure, Fumarsäure, Cortonsäure, Itaconsäure und Alkylester davon, Olefinmonomere wie Ethylen, Propylen und Butadien und Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylpyrrolidon und Vinylnaphtalin genannt werden.

Als das Dispersionsmedium, das ein vollständig nicht-wässriges Medium darstellt, können aliphatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 5 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie n-Hexan, n-Heptan und n-Octan, genannt werden. Diese Losungsmittel sind ideale Losungsmittel, weil sie die Monomere losen oder dispergieren konnen, aber nicht das gebildete Polymer losen. Als Dispersionsstabilisator zur Stabilisierung der Partikel konnen synthetischer Kautschuk und Naturkautschukderivate wie Butadienkautschuk, Isobutyl-Isopren-Kautschuk, Polyisobutyl - und Naturkautschuk, trokkenölmodifizierte Alkylharze, Polymere von Acrylsäure oder Methacrylsäureester von aliphatischen langkettigen Alkoholen wie Laurylalkohol und 2-Ethylhexylalkohol und Polymethylmethacrylat mit einer geringen Loslichkeit genannt werden. Diese Kautschuke konnen einzeln oder in der Form von zwei oder mehreren von ihnen verwendet werden. Ferner können zwei oder mehrere von diesen Kautschuken im chemisch gebundenen Zustand verwendet werden.

Als zusammen mit dem o.g. polymersierbaren Monomer zuzufügenden Polymerisationsinitiator wird ein öllöslicher Initiator verwendet. Zum Beispiel können Azoverbindungen wie Azobisisobutyronitril und Peroxide wie Cumolhydroperoxid, t-Butylhydroperoxid, Dicumolhydroperoxid, Benzoylperoxid und Lauroylperoxid genannt werden.

In Verbindung mit den Mischungsverhältnissen der jeweiligen Komponenten kann das vollständig wasserfreie Lösungsmittel, der Polymerisationsinitiator und Dispersionsstabilisator jeweils in geeignet ausgewählten Mengen in Bereichen von 100 bis 200 Gewichtsteilen, 0,1 bis 10 Gewichtsteilen und 0,1 bis 10 Gewichtsteilen, jeweils pro 100 Gewichtsteilen des polymerisierbaren Monomers, verwendet werden.

Die polymerisierbare Zusammensetzung, welche das o.g. Monomer und den Initiator enthält, wird zusammen mit dem Dispersionsstabilisator im Lösungsmittel dispergiert und die Polymerisation wird unter Rühren durchgeführt.

Die Polymerisationsbedingungen werden jetzt beschrieben. Es ist bevorzugt, daß die Polymerisation bei einer Polymerisationstemperatur von 50 - 100º C, insbesondere 60 - 80º C durchgeführt wird. Das Rühren der Reaktionsmischung kann mittels bekannter Mittel durchgeführt werden, wobei vorsichtiges Rühren zum homogenen Fortführen der Reaktion bevorzugt ist. Um eine Polymerisation durch Sauerstoff zu verhindern, kann ein Verfahren eingesetzt werden, bei dem die Polymerisation durchgeführt wird, während die Atmosphäre des Reaktionssystems durch ein Inertgas wie Stickstoff ersetzt wird.

Es ist bevorzugt, daß die durch die obige Reaktion erhaltenen feinen Acrylpolymerpartikel eine Partikelgröße von 0,05 bis 2 um insbesondere 0,1 bis 1 um haben. Es ist auch bevorzugt, daß die feinen Acrylpolymerpartikel in einem Anteil von 0,01 bis 1 Gewichtsteilen, insbesondere 0,05 bis 0,15 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Toner verwendet werden. Wenn der Anteil der zugefügten feinen Acrylpolymerpartikel 1 Gewichtsteil überschreitet, werden die Entwicklungseigenschaften durch Reduktion der Rieselfähigkeit oder Bildung von Agglomeraten der feinen Acrylpolymerpartikel ziemlich herabgesetzt. Wenn der Anteil der zugefügten feinen Acrylpolymerpartikel zu gering ist, können die gewünschten Effekte der vorliegenden Erfindung kaum erzielt werden.

Bei der vorliegenden Erfindung können feine Silicapartikel zusammen mit den feinen Acrylpolymerpartikeln hinzugegeben werden. Durch Zugabe der feinen Silicapartikel wird die Rieselfähigkeit des Toners (Zusammensetzung) weiter verbessert und ein guter Dispersionszustand der feinen Acrylpolymerpartikel kann mit dem Ergebnis beibehalten werden, daß die Entwicklungseigenschaften, Rieselfähigkeit und Verklumpungsbeständigkeit weiter verbessert werden können. Die feinen Silicapartikel sind bevorzugt feine, hydrophobe Silicapartikel. Es ist bevorzugt, daß feine Silicapartikel mit einem Primärkorndurchmesser von 0,01 bis 0,04 um, insbesondere 0,02 bis 0,03 um, verwendet werden. Es ist auch bevorzugt, daß die feinen Silicapartikel in einem solchen Anteil verwendet werden, daß das Gewichtsverhältnis der feinen Silicapartikel zu den feinen Acrylpolymerpartikeln von 1/1 bis 5/1, insbesondere von 2.5/1 bis 3.5/1 ist. Wenn der Anteil der feinen Silicapartikel zu gering und unter dem o.g. Bereich ist, werden die Rieselfähigkeit der gesamten Zusammensetzung und die Beibehaltung des Dispersionszustandes der feinen Acrylpolymerpartikel herabgesetzt. Wenn der Anteil der feinen Silica-partikel den o.g. Bereich überschreitet, reduziert die Silicamasse wahrscheinlich die Ladungsmenge des Toners und es passiert häufig, daß Streifen in dem gebildeten Bild hervorgerufen werden oder die Steuerung der Tonerkonzentration durch einen Sensor für die Tonerkonzentration schwierig wird.

In der vorliegenden Erfindung verwendete Tonerpartikel werden durch Dispersion von Additiven, wie einem Farbstoff, in ein Bindeharz wie unten beschrieben gebildet. Verschiedene Polymere, z.B. styrolartige Polymere, Acrylpolymere, Styrol-Acrylpolymere, Olefinpolymere wie chloriertes Polyethylen, Polypropylen und Ionomere, Polyvinylchlorid, Polyester, Polyamide, Polyurethane, Epoxidharze, Diallylphthalatharze, Siliconharze, Ketonharze, Polyvinyl-Butyralharze, Phenolharze, colophoniummodifizierte Phenolharze, Xylolharze, colophoniummodifizierte Maleinsäureharze und Colophoniumester können verwendet werden. Geeignete Polymere werden gemäß dem Fixierungsverfahren und anderen benötigten Eigenschaften ausgewählt. Im Hinblick auf die Pulverisierbarkeit und leichte Steuerung der Molekulargewichtsverteilung ist es bevorzugt, daß ein Styrolpolymer, ein Acrylpolymer und ein Styrol-Acrylpolymer, insbesondere ein Styrol-Acrylpolymer, als Bindeharz verwendet wird. Es ist bevorzugt, daß die massegemittelte Molekülmasse des als Bindeharzes verwendeten Polymers 30.000 bis 200.000, insbesondere 50.000 bis 150.000 ist. Die vorstehenden Polymere konnen einzeln oder in der Form einer Mischung von zwei oder mehreren von ihnen verwendet werden.

Von den vorstehenden Polymeren sind ein Colophoniumester, ein colophoniummodifiziertes Phenolharz, ein Colophoniummaleinsäureharz, ein Epoxyharz, ein Polyester, ein celluloseartiges Polymer und ein Polyesterharz wirksam in bezug auf die Ladungseigenschaften des Toners.

Es ist allgemein bevorzugt, daß der Erweichungspunkt des Polymers bei 50 - 200º C, insbesondere bei 70 bis 170º C liegt.

Wenn der Toner ein Druckfixierungstoner ist, wird ein Polymer, das leicht plastisch deformierbar ist, z.B. ein Olefinpolymer wie Polyethylen oder Polypropylen oder ein Polyamid, verwendet. Dieses Polymer kann andere Polymere wie Polyvinylacetat, ein Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, hydriertes Polyethylen oder einen hydrierten Colophoniumester oder ein aliphatisches, alizyklisches oder aromatisches Petrolharz enthalten. Als in den o.g. Bindeharzen zu dispergierender Farbstoff können Ruß, Lampenschwarz, Chromgelb, Hansagelb, Benzidingelb, Beslongelb, Chinolingelb, Permanentorange GTR, Pyrazolonorange, Vulkanorange, Watchongrot, Permanentrot, Brillantkarmin 3B, Brillantkarmin 6B, Dupontölrot, Pyrazolonrot, Litholrot, Rhodamin B Lack, Lackrot C, Diodeosin, Anilinblau, Ultramarinblau, Calco-Öl-Blau, Methylenblauchlorid, Phtalocyaninblau, Phtalocyaningrün und Malachitgrünoxalat und öllösliche Farben wie CI Solventgelb 60, CI Solventrot 27 und CI Solventblau 35 genannt werden. Diese Farbstoffe können einzeln oder in der Form einer Mischung von 2 oder mehreren von ihnen verwendet werden. Der Farbstoff wird in einer ausreichenden Menge verwendet, um eine ausreichende Tonerbilddichte zu erhalten, z.B. 1 - 30 Gewichtsteile, bevorzugt 2 bis 20 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Harzes.

Wenn der Toner ein magnetischer Toner ist, kann magnetisches Material zusammen mit oder anstelle des Farbstoffes zugegeben werden. Ein Material mit magnetischen Eigenschaften oder ein magnetisierbares Material kann als magnetisches Material verwendet werden. Z.B. können ferromagnetische Metalle und Legierungen wie Eisen, Kobalt, Nickel und Mangan, wie sie durch Ferrit und Magnetit verkörpert werden, und diese Metalle enthaltende Verbindungen genannt werden. Das magnetische Material hat eine durchschnittliche Partikelgröße von 0,1 bis 1 um und es wird wenigstens ein aus der aus den vorstehenden Materialien gebildeten Gruppe ausgewähltes Mitglied in einer Menge von 5 bis 70 Gewichtsteilen, bevorzugt 20 bis 50 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des Harzes verwendet.

Um die Ladung des Toners zu steuern, kann ein ladungssteuerndes Agens zugefügt werden. Z.B. können öllösliche Farben wie Ölschwarz und Spilonschwarz. Metallseifen wie Salze der Naphthensäure, Salicylsäure, Octylsäure, Fettsäure und Harzsäuren mit Metallen wie Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Blei, Zink, Cer und Calcium, metallenthaltende Azofarbstoffe, Pyrimidinverbindungen und Alkylsalicylat-Metall-Chelate genannt werden. Das ladungssteuernde Agenz wird bevorzugt in einem Anteil von 0,1 bis 5 Gewichtsteilen verwendet.

Um das Anhaften des Toners an die Fixierwalze zu verhindern ist bevorzugt, daß ein abfärbeverhinderndes Agens, z.B. ein Wachs, wie ein Polypropylen niederen Molekulargewichts, Polyethylen niederen Molekulargewichts oder Paraffinwachs, ein Polymer niederen Molekulargewichts eines Olefins mit wenigsten vier Kohlenstoffatomen, einem Fettsäureamid oder einem Siliconöl in einer Menge von 0,5 bis 15 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des Bindeharzes in diesem eingearbeitet wird.

Es ist allgemein bevorzugt, daß der Toner eine Partikelgröße von 1 bis 30 um, insbesondere 5 bis 25 um hat.

Die Tonerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann in wertvoller Weise entweder als Einkomponenten-Entwickler oder als Entwickler von Zwei-Komponenten-Typ verwendet werden.

Wenn die Tonerzusammensetzung als Ein-Komponenten-Entwickler verwendet wird, wird ein Entwickler durch Mischen des das o.g. magnetische Material mit den feinen Acrylpolymerpartikeln und optional mit den feinen Silicapartikeln enthaltenden Toners gebildet. Wenn die Tonerzusammensetzung als Zwei-Komponenten-Entwickler verwendet wird, wird eine Mischung des Toners und der feinen Acrylpolymerpartikel, optional mit den feinen Silicapartikeln in dem Zustand mit einem unbeschichteten Träger, bestehend aus Glasperlen, oxidiertem oder nichtoxidiertem Eisenpulver oder Ferrit oder einem beschichteten Träger, der durch Beschichten eines magnetischen Materials wie Eisen, Kobalt oder Ferrit mit einem Polymer wie einem Acrylpolymer, einem Polymer von der Art eines Fluorharzes oder einem Polyester beschichtet ist, verwendet, der Träger hat allgemein eine Partikelgröße von 50 bis 200 um. Wenn ein die o.g. Toner und Träger enthaltender Entwickler verwendet wird, wird die Tonerkonzentration auf 12 bis 14 Gewichtsprozent eingestellt. Die auf obige Weise hergestellte Tonerzusammensetzung hat eine ausreichende Haltbarkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit während sie tatsächlich verwendet wird und sogar in dem Fall in dem der Toner (Zusammensetzung) häufig von einem Schütttrichter zugeführt wird und das Auffüllen des verbrauchten Toners im Fall von kontinuierlichem Kopieren oder Hochgeschwindigkeitskopieren drastisch ist, sind die Veränderungen der Eigenschaften sehr gering und die Ladungsstabilität. Reinigungseigenschaft und Rieselfähigkeit können auf hohem Niveau stabil beibehalten und Bilder mit einer hohen qualität erzeugt werden. Darüber hinaus verleiht eine geringe Menge des Dispersionsstabilisators, wie ein Butadienkautschuk, welcher an den feinen Polymerpartikeln haften geblieben ist, der Schmelze in dem Fixierungsschritt eine Trennmitteleigenschaft und ist effizient als abfärbungsverhinderendes Agens wirksam.

Bei der Tonerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung werden die hydrophoben feinen Acrylpolymerpartikel, welche im wesentlichen durch Dispersionspolymerisation erhalten wurden, in dem Zustand dispergiert, in dem die feinen Polymerpartikel die Oberfläche der Tonerpartikel einheitlich und homogen bedecken, weshalb immer hervorragende Entwicklungs- und Reinigungseigenschaften auf stabile Weise gezeigt werden, sogar, wenn die Kopierumgebung geladen ist oder das kontinuierliche Kopieren für eine lange Zeit fortgeführt wird. Ferner sind die Transportierbarkeit und Verklumpungsbeständigkeit verbessert.

Die vorliegende Erfindung wird nun genau mit Bezug auf die folgenden Beispiele beschrieben:

Zuerst wir die Synthese der Acrylpolymerpartikel beschrieben:

Synthesebeispiel 1

In 800 g n-Heptan werden 4 g Butadienkautschuk und 200 g Methylmethacrylat gelöst und 4 g Azobisisobutyronitril zu der Lösung hinzugegeben. In einem abtrennbaren Kolben mit einem inneren Volumen von einem Liter wurde die Mischung bei 70º C unter Rühren mit 150 U/min in einem Stickstoffstrom für 12 Stunden zur vollständigen Polymerisation umgesetzt. Die gebildete Dispersion wurde auf 0º C abgekühlt und für 12 Stunden stehen gelassen, wodurch alle gebildeten Polymerpartikel abgeschieden wurden. Die überstehende Flüssigkeit wurde entfernt und der Rückstand unter vermindertem Druck bei Raumtemperatur getrocknet. Agglomerate des erhaltenen Harzes wurden durch eine Strahlmühle zum Erhalt eines weißen Pulvers aufgebrochen. Bei der Untersuchung des Pulvers mittels eines Elektronendurchstrahlmikroskops wurde herausgefunden, daß die Partikel vollständig zu Primärkörnern aufgebrochen waren und die Partikelgröße 0,2 um betrug.

Synthesebeispiel 2

In 800 g n-Heptan wurden 4 g Isobutylkautschuk gelöst und 200 g Methylmethacrylat und 4 g Azobisisobutyronitril wurden zu der Lösung hinzugegeben. In einem abtrennbaren Kolben mit einem inneren Volumen von einem Liter wurde die Mischung bei 70º C unter Rühren mit 150 U/min in einem Stickstoffstrom für 12 Stunden zur vollständigen Polymerisation umgesetzt. Die gebildete Dispersion wurde auf 0º C abgekühlt und für 12 Stunden stehengelassen, wodurch alle gebildeten Polymerpartikel abgeschieden wurden. Die überstehende Flüssigkeit wurde entfernt und der Rückstand unter vermindertem Druck bei Raumtemperatur getrocknet. Agglomerate des erhaltenen Harzes wurden durch eine Strahlmühle zum Erhalt eines weißen Pulvers aufgebrochen. Bei der Untersuchung des Pulvers mittels eines Elektrondurchstrahlungsmikroskops wurde herausgefunden, daß die Partikel vollständig zu Primärkörnern aufgebrochen waren und die Partikelgröße 0,3 um betrug.

Synthesebeispiel 3

In 800 g n-Hexan wurden 4 g Styrolbutadienkautschuk gelöst und 200 g Methylmethacrylat und 10 g Benzoylperoxid zu der Lösung hinzugegeben. In einem abtrennbaren Kolben mit einem inneren Volumen von einem Liter wurde die Mischung bei 70º C unter Rühren mit 150 U/min in einem Stickstoffstrom für 12 Stunden zur vollständigen Polymerisation umgesetzt. Die gebildete Dispersion wurde auf 0º C gekühlt und für 12 Stunden stehengelassen, wodurch alle gebildeten Polymerpartikel abgeschieden wurden. Die überstehende Flüssigkeit wurde entfernt und der Rückstand unter vermindertem Druck bei Raumtemperatur getrocknet. Agglomerate des erhaltenen Harzes wurden durch eine Strahlmühle zum Erhalt eines weißen Pulvers aufgebrochen. Bei der Untersuchung des Pulvers mittels eines Elektronendurchstrahlmikroskops wurde herausgefunden, daß die Partikel vollständig zu Primärkörnern aufgebrochen waren und die Partikelgröße 0,5 um betrug.

Synthesebeispiel 4

Ein abtrennbarer Kolben mit einem inneren Volumen von einem Liter wurde mit 200 g Methylmethacrlyat, 400 g destilliertem Wasser, 0,7 g Kaliumpersulfat und 0,5 g Polyvinylalkohol beschickt und die resultierende Mischung bei 80ºC unter Rühren mit 150 U/min in einem Stickstoffstrom für 5 Stunden zur vollständigen Polymerisation umgesetzt. Die gebildete Dispersion wurde auf 0ºC abgekühlt und für 10 Stunden stehengelassen, wodurch alle gebildeten Polymerpartikel abgeschieden wurden. Die überstehende Flüssigkeit wurde entfernt und der Rückstand unter Verwendung eines Heißlufttrockners getrocknet. Agglomerate des erhaltenen Harzes wurden zum Erhalt eines weißen Pulvers aufgeschlossen. Bei der Untersuchung des Pulvers mittels eines Elektronendurchstrahlmikroskops wurde herausgefunden, daß die Partikelgröße 0,5 um betrug.

Im folgenden wird die Tonerzusammensetzung beschrieben:

Beispiel 1:

Gemäß üblicher Verfahrensweise werden 100 Gewichtsteile eines Styrol-Acryl- Copolymers (mit einer massengemittelten Molekülmasse von 120.000 und Tg von 68ºC) als Bindeharz mit 10 Gewichtsteilen Ruß als Farbstoff, 1 Gewichtsteil eines Färbemittels mit negativer Polarität als ladungssteuerndes Agens und 1.5 Gewichtsteile eines niedermolekularen Polypropylens als abfärbeverhinderndes Agens schmelzgeknetet und die geknetete Mischung gekühlt und pulverisiert, um einen Toner mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 15 um zu erhalten. Zu 100 Gewichtsteilen der erhaltenen Tonerpartikel wurden 0,1 Gewichtsteile der in Synthesebeispiel 1 erhaltenen PMMA-Partikel (Polymethylmethacrylatpartikel) und 0,3 Gewichtsteile hydrophober Silicamasse mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 16 um (Aerosil R 972 bezogen von Nippon Aerosil) zum Erhalt einer Tonerzusammensetzung hinzugefügt. Die Tonerzusammensetzung wurde mit einem Ferritträger mit einer Partikelgröße von 100 um vermischt, so daß die Tonerkonzentration 4.5 % betrug. Der Kopiertest zum Erhalt von 50.000 Kopien wurde bei normaler Temperatur und normalen Feuchtigkeitsbedingungen (Temperatur von 20º C und relative Feuchtigkeit von 60 %) unter Verwendung des erhaltenen Entwicklers in einem ungebauten Gerät eines kommerziell erhältlichen elektrophotographischen Kopiergeräts (Modell DC-3285, bezogen von Mita Kogyo) durchgeführt, Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Beispiel 2

Ein Entwickler wurde auf die selbe Weise wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, daß 0,1 Gewichtsteile der in Synthesebeispiel 2 erhaltenen PMMA-Partikel als Arcrylpolymerpartikel verwendet wurden und der Kopiertest unter Verwendung dieses Entwicklers auf die selbe Weise, wie in Beispiel 1 beschreiben durchgeführt wurde. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Beispiel 3

Ein Entwickler wurde auf die selbe Weise wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, daß 0,1 Gewichtsteile der in Synthesebeispiel 3 erhaltenen PMMA-Partikel als Arcrylpolymerpartikel verwendet wurden und der Kopiertest unter Verwendung dieses Entwicklers auf die selbe Weise, wie in Beispiel 1 beschreiben durchgeführt wurde. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Vergleichsbeispiel 1

Der Kopiertest wurde auf die selbe Weise durchgeführt wie in Beispiel 1 beschreiben, mit der Ausnahme, daß 0,1 Gewichtsteile der PMMA-Partikel welche durch seifenfreie Polymerisation im Synthesebeispiel 4 erhalten wurden, als Acrylpolymerpartikel verwendet wurden. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Beispiel 4

Gemäß üblicher Verfahrensweise werden 100 Gewichtsteile eines Styrol-Acryl- Copolymers (mit einer massengemittelten Molekülmasse von 120.000 und Tg von 68ºC) als Bindeharz mit 10 Gewichtsteilen Ruß als Farbstoff, 1 Gewichtsteil eines Färbemittels mit negativer Polarität als ladungssteuerndes Agens und 1,5 Gewichtsteile eines niedermolekularen Polypropylens als abfärbeverhinderndes Agens schmelzgeknetet und die geknetete Mischung gekühlt und pulverisiert, um einen Toner mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 15 um zu erhalten. Zu 100 Gewichtsteilen der erhaltenen Tonerpartikel wurden 0,05 Gewichtsteile der in Synthesebeispiel 1 erhaltenen PMMA-Partikel und 0,2 Gewichtsteile hydrophober Silicamasse mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 16 um (Aerosil R 972 bezogen von Nippon Aerosil) zum Erhalt einer Tonerzusammensetzung hinzugefügt. Die Tonerzusammensetzung wurde mit einem Ferritträger mit einer Partikelgröße von 100 um vermischt, so daß die Tonerkonzentration 4,5 % betrug. Der Kopiertest zum Erhalt von 50.000 Kopien wurde unter Bedingungen hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit (Temperatur von 35º C und relative Feuchtigkeit von 80%) unter Verwendung des erhaltenen Entwicklers in einem umgebauten Gerät eines kommerziell erhältlichen elektrophotographischen Kopiergerätes (Modell DC-3285 bezogen bei Mita Kogyo) durchgeführt.

Beispiel 5

Der Kopiertest wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 4 durchgeführt, außer, daß 0,15 Gewichtsteile der in Synthesebeispiel 3 erhaltenen PMMA- Partikel als Acrylpolymerpartikel und 0,4 Gewichtsteile hydrophober Silicamasse mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 16 um (Aerosil R 972 bezogen von Nippon Aerosil) verwendet wurden. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Vergleichsbeispiel 2

Das Kopieren wurde auf die selbe Weise durchgeführt wie in Beispiel 4 beschrieben, mit der Ausnahme, daß 0,1 Gewichtsteile der PMMA-Partikel, welche durch seifenfreie Polymerisation in Synthesebeispiel 4 erhalten wurden, als Acrylpolymerpartikel und 0,3 Gewichtsteile hydrophober Silicamasse mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 16 um (Aerosil R 972 bezogen von Nippon Aerosil) verwendet wurden. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Beispiel 6

Der Kopiertest wurde auf die selbe Weise wie in Beispiel 4 durchgeführt, außer, daß die Menge der zugegebenen PMMA-Partikel zu 0,15 Gewichtsteilen verändert wurde. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Beispiel 7

Der Kopiertest wurde auf die selbe Weise wie in Beispiel 4 beschrieben durchgeführt, mit der Ausnahme, daß die Menge der hinzugegebenen hydrophoben Silicamasse auf 0,3 Gewichtsteile verändert wurde. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Bezüglich der in den Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen Entwickler wurde die Verklumpungsbeständigkeit in einem bei hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit gehaltenen Entwicklungsgefäß untersucht. Man fand heraus, daß bei jedem der in den Beispielen erhaltenen Entwicklern kaum ein Verklumpen hervorgerufen wurde und teilweise gebildete Agglomerate leicht durch Drücken mit dem Finger aufgebrochen wurden. Bei den in den Vergleichsbeispielen enthaltenen Entwicklern wurde jedoch eine starke Verklumpung bewirkt und Agglomerate wurden nicht durch Drücken mit dem Finger aufgebrochen.

In der Spalte "Rieselfähigkeit" in Tabelle 1, zeigte die Markierung "0" daß die Transportierbarkeit vom Schüttrichter und die Rieselfähigkeit in der Entwicklungsvorrichtung gut waren. Das Zeichen "Δ" zeigt, daß die Transportierbarkeit vom Schüttrichter und die Rieselfähigkeit in der Entwicklungsvorrichtung relativ gering waren und die Markierung "X" zeigt an, daß der Toner nicht von dem Schüttrichter fiel und die Entwicklung unmöglich wurde.

In der Spalte "Zerstreuen des Toners" sind die Ergebnisse einer Untersuchung der Kontamination des Bereichs unterhalb der Entwicklungszone und der Kontamination der hinteren Oberfläche der Kopie mit bloßem Auge dargestellt und das Zeichen "0" zeigt, daß ein Zerstreuen nicht hervorgerufen wurde, das Zeichen "Δ" zeigt, daß kaum ein Zerstreuen hervorgerufen wurde und das Zeichen "X" zeigt, daß eine Verschmutzung der hinteren Oberfläche auf vielen Kopien gefunden wurde.

In der Spalte "Reinigungseigenschaften" in Tabelle 1 sind die Ergebnisse der Beurteilung der Reinigungseigenschaften, welche auf dem Bild der erhaltenen Kopie basieren, dargestellt, wobei das Zeichen "0" anzeigt, daß keine Verschmutzung des Bildes gefunden wurde, das Zeichen "Δ" anzeigt, daß eine Verschmutzung des Bildes manchmal gefunden wurde und das Zeichen "X" anzeigt, daß eine Verschmutzung des Bildes häufig gefunden wurde.

Aus den in den Beispielen 1 und 2 und Vergleichsbeispiel erhaltenen Ergebnissen ist ersichtlich, daß eine Tonerzusammensetzung, die Acrylpolymerpartikel enthält, welche durch Dispersionspolymerisation gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wurden, stark gegenüber einer Tonerzusammensetzung, welche durch seifenfreie Polymerisation erhaltene Acrylpolymerpartikel enthält, stark in den Kopiereigenschaften (Druckbarkeit) verbessert ist. Aus den in den Beispielen 4 und 5 und Vergleichsbeispiel 2 erhaltenen Ergebnissen ist ersichtlich, daß ein Abbau der Leistungseigenschaften in der Tonerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung unter Bedingungen hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit wesentlich geringer als in der herkömmlichen Tonerzusammensetzung ist.

Ferner können aus den in den Beispielen 6 und 7 dargestellten Ergebnissen bevorzugte Mengen der zugegebenen Acrylpolymerpartikel und Silicapartikel leicht hergeleitet werden.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung offensichtlich wird, ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Zustand einheitlicher und homogener Dispersion von feinen Acrylpolymerpartikeln leicht beizubehalten und daher können, in der Tonerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung, eine gute Rieselfähigkeit stabil beibehalten und die Reinigungseigenschaften, Ladungsstabilität und Haltbarkeit stark verbessert, und scharfe und klar kopierte Bilder über eine lange Zeitdauer erzeugt werden. Darüber hinaus ist die Lagerstabilität des Entwicklers (Tonerzusammensetzung) verbessert und ein Verklumpen wird nicht hervorgerufen.

Tabelle 1
Menge an Acrylpolymer (Gewichtsteile) Menge an Silicamasse (Gewichtsteile) Rieselfähigkeit Verstreuen von Toner Trüben des Bildes Reinigungseigenschaften Bemerkungen Beispiel Vergleichsbeispiel *: Schütten des Toners wurde unmöglich, wenn 10.000 Kopien hergestellt worden sind. **: Streifen wurden in sattgefärbten Bereichen hervorgerufen.


Anspruch[de]

1. Tonerzusammensetzung, welche Tonerpartikel mit elektroskopen und fixierenden Eigenschaften und, anhaftend am Rand der Tonerpartikel, hydrophobe sphärische Acrylpolymerpartikel mit einer Partikelgröße von 0,05 bis 1 um enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Acrylpolymerpartikel durch Dispersionspolymerisation eines Acrylmonomers in einem nicht-wässrigen Medium erhältlich sind.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Acrylpolymerpartikel durch Dispersionspolymerisation eines Acrylsäureesters oder eines Methacrylsäureesters in einem gesättigten Kohlenwasserstofflösungsmittel in Gegenwart eines synthetischen Kautschuks oder Naturkautschuks als Dispersionsstabilisator und eines öllöslichen Radikalpolymerisationsinitiators erhältlich sind.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 2, wobei das gesättigte Kohlenwasserstofflösungsmittel wenigsten eins von n-Hexan, n-Heptan und n-Octan ist.

4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, 2 oder 3, pro 100 Gewichtsteile Toner 0,01 bis 1 Gewichtsteile Acrylpolymerpartikel enthaltend.

5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner feine, an dem Rand der Tonerpartikel anhaftende Silicapartikel enthaltend.

6. Zusammensetzung nach Anspruch 5, einen Anteil von 1 bis 5 Gewichtsteilen Silicapartikel pro Gewichtsteil der Acrylpolymerpartikel enthaltend.

7. Zusammensetzung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Silicapartikel aus hydrophober Silicamasse mit einer Primärkorngröße von 0,01 bis 0,04 um bestehen.







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