DE112009000593T5

DE112009000593T5 - Elektrostatischer Bildentwicklungstoner

Info

Publication number: DE112009000593T5
Application number: DE112009000593T
Authority: DE
Inventors: Jae-Goang Cheongju Yu; Ho-Geun Cheongju Jo
Original assignee: Park and OPC Co Ltd
Current assignee: Park and OPC Co Ltd
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2011-02-10
Also published as: GB201015693D0; CN101971104B; WO2009116746A3; GB2472521B; CN101971104A; WO2009116746A2; US8865387B2; KR20090099343A; US20110020745A1; GB2472521A

Abstract

Eine Tonerzusammensetzung aufweisend kombinationsharzformende Monomere, Färbemittel, Dispersionsstabilisierer, Ladungskontrollmittel, Wachs, Polarharze oder Polarmonomere, durch das Verfahren hergestellt, aufweisend:
(1) Herstellen eines anorganischen Dispersionsmittels;
(2) Dispergieren/Lösen einer polymerisierbaren Monomermischung;
(3) Mikronisieren der Flüssigkeit, erhalten aus Schritt (2), in der Flüssigkeit, erhalten aus Schritt (1), mittels hoher Scherkraft, um Tropfen zu bilden;
(4) Durchführung einer Radikalpolymerisation der mikronisierten Tropfen, erhalten aus Schritt (3);
(5) Aggregation der Partikel, erhalten aus Schritt (4);
(6) Schmelzen der Aggregation, erhalten aus Schritt (5);
(7) Reinigen und Trocknen des Toners, erhalten aus Schritt (6); und
(8) Zugabe von Additiven zur Vermittlung von Elektrifikation und Fließvermögen des Toners, erhalten aus Schritt (7).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft in den Toner eingebrachte Tonerpartikel, aufweisend ein Harzbindemittel, Färbe- und ein Trennmittel, einen elektrostatischen Bildentwicklungstoner, seine Zusammensetzung sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Der elektrostatische Bildentwicklungstoner wird hergestellt nach dem Verfahren, aufweisend:

(1) Herstellen eines anorganischen Dispersionsmittels;
(2) Dispergieren/Lösen einer polymerisierbaren Monomermischung;
(3) Mikronisieren der Flüssigkeit, erhalten aus Schritt (2), in der Flüssigkeit, erhalten aus Schritt (1), mittels hoher Scherkraft, um Tropfen zu bilden;
(4) Durchführung einer Radikalpolymerisation der mikronisierten Tropfen, erhalten aus Schritt (3);
(5) Aggregation der Partikel, erhalten aus Schritt (4);
(6) Schmelzen der Aggregation, erhalten aus Schritt (5);
(7) Reinigen und Trocknen des Toners, erhalten aus Schritt (6); und
(8) Zugabe von Additiven zur Vermittlung von Elektrifikation und Fließvermögen des Toners, erhalten aus Schritt (7).

Der erfindungsgemäße Toner weist eine begrenzte Korngrößenverteilung auf, hat einen kleinen Verbrauch und Bildstabilität.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung eines elektrostatischen Bildentwicklungstoners wobei ein Korndurchmesser (D50(A)) der ersten Suspensionstonerpartikel in Mikrometern, die, gemäß der gewünschten Tonertropfenpartikel, durch Suspensierung der polymerisierbaren monomergemischten Flüssigkeit durch Wasser übertragende (water-borne) Medien hergestellt sind und ein Korndurchmesser (B50(B)) der finalen Tonerpartikel, die durch Polymerisieren, Aggregation zu einer gewünschten Partikelgröße, Schmelzen, Reinigen und Trocknen hergestellt sind, die folgende Gleichung 1 erfüllen:
Gleichung 1:

(1) 0,2 ≤ A/B ≤ 0,5
(2) 4 μm ≤ B ≤ 10 μm

mit

A:

Korndurchmesser (D50(A)) der ersten Suspensionstonerpartikel in Mikrometer

B:

Korndurchmesser (D50(B)) der finalen Tonerpartikel nach der Aggregation

Stand der Technik
Die Verwendung einer bildentwickelnden Maschine, wie einer elektrofotographischen Kopiermaschine und einem Drucker ist weit verbreitet, besonders sind digitale Bildscaneinrichtungen grundsätzlich verbreitet und Dokumente aufweisend hochqualitative Bilder und exzellente Ausdruckskraft sind gefordert, sowie Fehlerlosigkeit und zudem ist eine hohe Qualität der gedruckten Bilder durch die Bereitstellung und das Wachstum von Präsentationssoftware erforderlich.
Verschiedene ältere elektrofotographische Verfahren sind beispielsweise aus dem US-Patent US 2297691 und dem japanischen Patent JP 1968-23910 ( US 3666363 ) bekannt.
Grundsätzlich kann ein Kopierbild oder ein gedrucktes Bild gewonnen werden durch Bildung eines elektrostatisch gebundenen Bilds auf einem fotosensitiven Bauteil mittels verschiedener Mittel, verwendend fotokonduktive Materialien, Entwicklung eines gebundenen Bildes, verwendend einen Toner und Überführen des Tonerbildes zu einem Transfermedium, beispielsweise einem Papier so wie es der Anlass verlangt, und Fixierung darauf durch Wärmebeaufschlagung, Druck, Wärme und Druck oder Lösungsmitteldampf. Außerdem werden die zuvor genannten Prozesse nach dem Reinigen des Toners, welcher auf dem fotosensitiven Material verbleibt ohne Übertragung unter Verwendung verschiedener Mittel wiederholt.
Verschiedene Verfahren wie das Verfahren zum Entwickeln eines elektrostatischen Bildes, verwendend einen Toner oder das Verfahren zum Fixieren eines Tonerbildes, sind konventionell bekannt. Der Toner, verwendet für diese Zwecke ist grundsätzlich ein Schleiftoner, hergestellt wie ein Toner, aufweisend einen gewünschten Korndurchmesser, erhalten durch Schmelzen und Vermischen von Färbemitteln, bestehend aus einem Farbstoff oder einem Pigment von Thermoplasten und darin gleichmäßig verteilt und darin fein schleifend und einsortiert.
Doch während der Toner, hergestellt durch das oben genannte Verfahren eine gute Qualität aufweist, hat dieser einige Probleme in Bezug auf die Bildqualität. Zum Beispiel ist die Harzzusammensetzung, in der die Färbemittel dispergiert sind, zu leicht zerbrechlich, um von einer wirtschaftlichen Herstellungseinrichtung fein geschliffen zu werden. Jedoch können durch die Harzzusammensetzung leicht Partikel geformt werden, aufweisend einen großen Korndurchmesser, im Wesentlichen durch feines schnelles Schleifen, besonders kann es zu einem ernsthaften Problem führen, wie zum Beispiel Dokumentenverschmutzung da darin relativ kleine Partikel enthalten sind. In diesem Zusammenhang, während ein Sortierungsprozess zum Entfernen ungewünschter Partikel durchgeführt wird, existiert in diesem Fall ein kritisches Problem, da dieser hohe Produktionskosten verursacht, so dass der Produktionsertrag in der Herstellung gering ist aufgrund der weiten Korngrößenverteilung.
Unterdessen wird das Problem des Toners, hergestellt durch Schleifverfahren, gelöst in den japanischen Patenten JP 1962-10231 , JP 1968-10231 , JP 1978-14895 , indem Verfahren zur Produktion eines Toners durch Suspensionspolymerisation bereitgestellt werden. In dem Suspensionspolymerisationverfahren werden Tonerpartikel aufweisend einen gewünschten Korndurchmesser gewonnen, durch Bildung von Monomerzusammensetzungen durch gleichförmiges Auflösen und Dispergieren von polymerisierbaren Monomeren, Färbemitteln, Polymerisationsstartern, falls erforderlich Vernetztern, Ladungskontrollmitteln und anderen zusätzlichen Mitteln, Dispersierung der Monomerzusammensetzung zu wasserphasigem Medium, beinhaltend Dispersionsstabilisierer. Das Verfahren weist einige Vorteile auf, da es keine Brecheigenschaften der Harzzusammensetzung erfordert, da es nicht den Schleifschritt hat und weiche Materialen verwenden kann und zudem da die Tonerpartikel eine gleichmäßige Reibungselektrifizierung haben, da die Färbemittel nicht an der Oberfläche der Tonerpartikel freiliegen. Zudem ist das Verfahren sehr effektiv in Bezug auf Kostenreduktion wie beispielsweise Energieeinsparung, Produktionszeitverkürzung, Prozessertragssteigerung, etc. da der Sortierschritt entfallen kann.
Wenn der Korndurchmesser des Toners noch feiner ist, auch in dem Fall der Verwendung dieses Verfahrens, kommen die Färbemittel dennoch einfach aus der Oberfläche der Tonerpartikel, so dass die Performance des Toners negativ beeinflusst wird. Folglich hat das Verfahren einen Nachteil, da die gleichmäßige Elektrifizierung abnehmen und die Entwicklungsfähigkeit des Toners sich ändern kann.
Das Phänomen ist erkennbar im Fall von Kopien oder Drucken teilweise in der Umgebung von hohen Temperaturen und Feuchtigkeit. In Beziehung dazu wird das Verfahren zum Aufstreichen eines Harzes auf die Oberflächenlage der Tonerpartikel, wie im japanischen Patent JP 1988-73277 , JP 1992-35662 beschrieben, vorgeschlagen. Obgleich das Verfahren das oben genannte Problem, ausgelöst durch die Färbemittel durch Dickermachung der aufgebrachten Schicht verhindern kann, hat es als ein ernstes Problem, dass der absolute Wert der Menge der Elektronenladung kleiner wird, da der Toner eine kleinere Zusammensetzung, aufweisend Ladungskontollierbarkeit, beinhaltet. Solche ein Problem wird in vielen Fällen erkannt und ausführlich berichtet.
Zur Lösung dieses Problems wird ein Verfahren zum Anhaften von Ladungskontrollmitteln auf der Oberfläche des Toners, wie im japanischen Patent JP 1990-62666 , JP 1990-273558 und JP 1994-134437 beschrieben, vorgeschlagen. Jedoch kann das Verfahren bei Verwendung im Falle von Kopier- oder Druckwiederholungen ein ernsthaftes Problem in Bezug auf die Beständigkeit des Toners verursachen, da die Ladungskontrollmittel separiert werden von der Oberfläche der Tonerpartikel.
Unterdessen offenbaren die japanischen Patente JP 1986-238846 und JP 1994-197203 die Verwendung eines elektrostatischen Bildentwicklungstoners, beinhaltend die Tonerpartikel, hergestellt durch ein Suspensionspolymerisationsverfahren, welche eine Dispersierung einer polymerisierbaren Monomerzusammensetzung, beinhaltend Polyesterharz auf wässriger Basis und die Zusammensetzung davon beinhaltet. Jedoch wird ein Bereitstellen eines elektrostatischen Bildentwicklungstoners, aufweisend eine bessere Reibungselektrifizierung, mehrere Operationen, wärmebeständige Versatzeigenschaften und Lichtdurchlässigkeit erwartet.
Offenbarung der Erfindung
Technischer Gegenstand der Erfindung
Verbesserung der Niedrigtemperaturfixiereigenschaft ist ein wesentlicher Faktor zur Durchführung von Hochgeschwindigkeitsbearbeitung und Farbdruck eines Druckers und einer Kopiermaschine. Diesbezüglich ist es bevorzugt einen Toner mittels eines Polymerisationsverfahrens zu erhalten, worin der Erhalt von Tonerpartikeln, wobei der Korndurchmesser eine scharfe Verteilung hat und sehr gering ist, relativ einfach ist. Es ist essentiell, dass der Toner, welcher in einer Vollfarbkopiermaschine oder in einem Vollfarbdrucker verwendet wird, einen Verbundfarbfixierungsschritt übersteht, daher ist die Verbesserung der Farbreproduktion oder der Wartung der Transparenz von Overheadprojektorenbildern sehr wichtig. Ferner ist es bevorzugt, dass der Farbtoner aus einem Harz hergestellt wird, welches eine bessere Schmelzungseigenschaft und ein geringeres Molekulargewicht als ein Schwarz-Weiß-Toner aufweist.
Wachs, aufweisend zum Beispiel einen relativ hohen Kristallisationsgrad, Polyethylenwachs und Polypropylenwachs werden als Trennmittel in Schwarz-Weiß-Tonern zum Verbessern der Wärmebeständigkeit-Offset-Eigenschaften in Bezug auf die Fixierung verwendet. Im Fall der Vollfarbtoner verringert sich, jedoch aufgrund des hohen Kristallisationsgrads des Wachses, die Transparenz der Bilder beim Drucken durch Overheadprojektoren und ernste Probleme treten bei Hochgeschwindigkeitsbearbeitung und niedriger Niedrigtemperaturfixiereigenschaft auf.
Deswegen sollte gewöhnliches Wachs, aufweisend einen geringen Kristallisationsgrad und einen niedrigen Schmelzpunkt hinzugefügt werden, um die Niedrigtemperaturfixiereigenschaft zu verbessern.
Für einen Toner, insbesondere einen Farbtoner, hergestellt durch ein Polymerisationsverfahren, ist es somit erforderlich, einen Toner bereitzustellen, welcher reibungslos die Probleme, auftretend in den Entwicklungs- und Fixiereigenschaften, lösen kann.
Technische Lösung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines elektrostatischen Bildentwicklungstoners, welcher die oben genannten Probleme löst, eine Zusammensetzung des Toners und ein Herstellungsverfahren für die Zusammensetzung. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrostatischen Bildentwicklungstoner, der nach dem folgenden Verfahren herstellt wird und das Herstellungsverfahren aufweisend:

Ferner ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung einer Zusammensetzung eines elektrostatischen Bildentwicklungstoners wobei ein Korndurchmesser (D50(A)) der ersten Suspensionstonerpartikel in Mikrometern, die, gemäß der gewünschten Tonertropfenpartikel durch Suspensierung der polymerisierbaren monomergemischten Flüssigkeit durch Wasser übertragene (water-borne) Medien gemacht ist und ein Korndurchmesser (B50(B)) der finalen Tonerpartikel, der durch Polymerisieren, Aggregation zu einer gewünschten Partikelgröße, Schmelzen, Reinigen und Trocknen, die folgende Gleichung 1 erfüllen:
Gleichung 1:

(1) 0,2 ≤ A/B ≤ 0,5
(2) 4 μm ≤ B ≤ 10 μm

Die andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer elektrostatischen Bildentwicklungstonerzusammensetzung, aufweisend eine begrenzte Korngrößenverteilung und eine gute Niedrigtemperaturfixiereigenschaft, sowie ein Herstellungsverfahren dafür.
Die Färbemittel, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, werden bevorzugt aus bekannten Pigmenten ausgesucht, welche in dem Toner verwendet werden können und verwendet werden.
Diese sind beispielsweise schwarzes Pigment, gelbes Pigment, magentarotes Pigment, cyanfarbenes Pigment als die Pigmente und diese sind Carbon Black, Anilinschwarz, nichtmagnetisches Ferrit und Magnetit als das schwarze Pigment.
Das Carbon Black als schwarzes Pigment existiert als ein Aggregat von sehr feinen ersten Partikeln und ist wegen der Re-Aggregation einfach zu vergröbern durch Dispersierung als Pigmentdispersionsmittel. Ein Maß der Re-Aggregation der Carbon Black Partikel hat Relevanz bezüglich einer großen/kleinen Menge an Verunreinigungen, enthaltend in dem Carbon Black, deswegen es sehr bevorzugt ist, dass die Menge der Verunreinigungen in einem solchen Maße enthalten ist, dass die Polymerisation nicht unterdrückt wird. In der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt, dass das Carbon Black gemäß dem Ofenverfahren hergestellt wird.
Ein Verbund, welcher einen stickstoffhaltigen geschmolzenen Verbund, einen Isoindolinonverbund, einen Azo-Metallkomplexverbund, einen Arylaminverbund etc. repräsentiert, wird verwendet als gelbe Pigmente. Konkret werden C. I. Pigment Yellow 12, 13, 14, 15, 17, 62, 74, 83, 94, 95, 109, 110, 111, 128, 147, 150, 155, 168, 180, 194 etc. verwendet und es ist möglich nur ein oder eine Kombination dieser gelben Pigmente zur Farbmischung zu verwenden.
Stickstoffhaltiger geschmolzener Verbund, Pyrrolverbund, Anthrachinon, Quinacridonverbund, Naphtholverbund, Benzoimidazolonverbund, Thioindigoverbund, Perylenverbund werden verwendet als magentarote Pigmente. Konkret sind C. I. Pigment Rot 2, 3, 5, 6, 7, 12, 48:2, 48:3, 48:5, 68:1, 81:1, 122, 144, 166, 169, 173, 184, 185, 202, 206, 207, 209, 220, 221, 238, 254, C. I. Violet etc. bevorzugt. Unter diesen sind Quinacridonserie-Pigmente, welche durch die C. I. Pigmente Rot 122, 202, 207, 209 und C. I. Pigment Violet 19 repräsentiert werden, besonders bevorzugt. Am bevorzugtesten ist das C. I. Pigment Rot 122 der Quinacridonserie.
Kupfer-Phthalocyanin-Verbund und seine Derivate, Anthraquinon-Verbund etc. können als cyanfarbene Pigmente verwendet werden. Konkret können C. I. Pigmente Blue 1, 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 60, 62, 66 etc. und C. I. Pigmente Green 7, 36 etc. vorzugsweise genutzt werden.
Solche Färbemittel können allein oder in einer Mischung oder in einer festen Lösung verwendet werden. Die Färbemittel sind unter Berücksichtigung der Farbe, dem Grad der Farbsättigung, der Helligkeit, der Alterung, der Overheadprojektor-Transparenz und der Dispersionseigenschaft in den Tonerpartikeln geeignet auszugewählen.
Die Farbstoffe können von 1 bis 20 Gewichtsanteile, bezogen auf 100 Gewichtsanteile eines Bindemittels zugesetzt werden.
In der vorliegenden Erfindung sollten die Tonerpartikel unter Beachtung einer eindeutigen Polymerisationszurückhaltungsaktion oder einer wässrigen Phasentransfereigenschaft, beinhaltend in den Färbemitteln, verwendet werden, da sie durch das Polymerisationsverfahren hergestellt wurden. Die Oberfläche der Färbemittel kann durch eine hydrophobe Behandlung, verwendend Materialien ohne Polymerisationsumschulungseigenschaft, modifiziert werden. Vorzugsweise weist Carbon Black Polymerisationsumschulungseigenschaft auf, folglich sollte es sorgsam verwendet werden.
In dem Verfahren zur Herstellung der Tonerpartikeln ist die Zugabe eines Polymers oder eines Copolymers, aufweisend eine Polargruppe (nachstehend als Polarharz referenziert) und das Polymerisieren dieser, die Zugabe eines Polarmonomers und das Polymerisieren dieser oder die Mischungszugabe der Polarharze und der Polarmonomere und das Polymerisieren dieser, vor der Herstellung von ersten Suspensionstonerpartikel im Zustand von feinen Partikeln vorzuziehen.
Die Polymere und Copolymere aufweisend eine Polargruppe, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind die Folgenden.
Beispielsweise ist es ein stickstoffhaltiges Polymer wie Ethyl aus einem Methacryl-Dimethylsäure-Netzwerk, Ethyl aus Methacryl-Diethylsäure-Netzwerk etc. oder ein Copolymer mit einem styrolungestättigten kohlenstoffhaltigen Säureester, etc. oder ein nitrilbasierte Monomer wie Acrylonnitril, halogenenthaltenes basierendes Monomer wie Vinylchlorid, ungesättigte kohlenstoffhaltige Säure, wie Acrylsäure oder Methacrylsäure etc. oder ein Polymer wie ungesättigt zweisäurig, ungesättigtes zweisäuriges Anhydrid, stickstoffhaltiges Monomer etc. oder ein Coploymer mit styrolbasiertem Monomer etc. oder ein Polyesterharz oder ein Epoxidharz. Von diesen sind Polyesterharze besonders bevorzugt.
In der vorliegenden Erfindung ist die Säurezahl der Polymere oder Copolymere, aufweisend eine Polargruppe ein Wert, gemessen gemäß dem JISK-0070-Verfahren. Bevorzugt liegt die Säurezahl zwischen 3 bis 50 mg/KOH/g, besonders bevorzugt liegt diese zwischen 5 und 30 mg/KOH/g.
Die Monomere aufweisend eine Polargruppe, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind zudem die Folgenden.
Die Monomere, aufweisend eine Polargruppe können in Säuremonomere und Basismonomere unterteilt werden. Das Säuremonomer ist ein polymerisierbares Monomer, aufweisend eine Carboxylgruppe wie beispielsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Itconicsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Zimtsäure, etc. oder ein polymerisierbares Monomer, aufweisend eine Sulfonsäuregruppe wie beispielsweise sulfoniertes Styrol etc. oder ein polymerisierbares Monomer, aufweisend eine Sulfonamidgruppe wie beispielsweise Vinylbenzolsulfonamid etc. ebenso ist das Basismonomer ein stickstoffhaltiges heterozyklisches polymerisierbares Monomer wie beispielsweise Vinylaromatenverbunde, Vinylpyridin, Vinylpyrrolidon etc. die eine Aminogruppe aufweisen wie beispielsweise ein Sytrolnetzwerk.
Solch ein Polarmonomer kann alleine oder in einer Mischung verwendet werden. Zudem ist es möglich, dass das Polarmonomer als Salz mit Gegenionen existiert. Unter diesen ist die Verwendung des Säuremonomers bevorzugt, besonders bevorzugt ist die Verwendung von Acrylsäure oder Methacrylsäure.
Es ist bevorzugt, dass ein Verhältnis eines Betrags der Polarharze oder der Polarmonomere oder der Mischung von den Polarharzen und den Polarmonomeren in Höhe von insgesamt 100 Gewichtsprozenten eines polymerisierbaren Monomers, bestehend aus Binderharzen als erste Suspensionstonerpartikel im Stadium von feinen Partikeln einem Wert zwischen 0,05 Gewichtsprozent bis 20 Gewichtsprozent entspricht, besonders bevorzugt einem Wert zwischen 0,5 Gewichtsprozent und 15 Gewichtsprozent entspricht. Bei der Auswahl des Verhältnisses weisen die ersten Suspensionstonerpartikel, in dem Stadium der feinen Partikel enthalten, eine verbesserte Stabilität auf, ist es einfach die Form oder den Korndurchmesser der Partikel zu kontrollieren. Im Fall eines Verhältnisses kleiner als 0,05 Gewichtsprozent jedoch existiert das polymerisierbare Monomer als eine Mischungsschicht, so dass der Aufbau und die Polymerisationsstabilität leicht verschlechtern werden können, zudem verursacht es, dass sich die Härte der generierten Harzpartikeloberflächenschicht verringert sowie dass sich die Eigenschaften der Ladungsstabilität, der Haltbarkeit, des Konservativitätsfaktors etc. gemäß eines Toners verringern. Im dem Fall, dass das Verhältnis 20 Gewichtsprozent übersteigt, steigt ferner die Viskosität des generierten polymerisierbaren Monomers an, womit es schwierig wird den Korndurchmesser der gewünschten Aufbaupartikel zu kontrollieren und ferner verursacht es, dass der erzeugte Toner nicht schmilzt und dass die Fixierungseigenschaften erheblich beschädigt werden.
Polymerisierbare Monomere, aufweisend eine Polargruppe, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind die Folgenden. Beispielsweise gibt es Styrolmonomere wie Styrol, Chlorstyrol, Dichlorstyrol, p-tert-Butyl-Styrol, p-n-Butyl-Styrol etc., Acrylsäureestermonomere wie Acrylsäuremethyl, Acrylsäureethylenester, Acrylsäurepropyl, Acrylsäure-n-Butylester, Acrylsäure-Iso-Butyl, Acrylsäurehydrixyethyl, Acrylsäureethylhexyl, etc., Methacrylsäureestermonomere wie Methacrylsäuremethyl, Methacrylsäureethyl, Methacrylsäurepropyl, Methacrylsäure n-Butyl, Methacrylsäure Iso-Butyl, Methacrylsäurehydroxylethyl, Methacrylsäureethylhexyl etc., Acrylamidmonomere wie Acrylamid N-Propyl, Acrylamid N,N-Dimethyl, Acrylamid N,N-Dipropyl, Acrylamid N,N-Dibutyl, etc., Monomere wie Acrylnitrilnitryl, Methacrylonitryl etc. Während solche polymerisierbare Monomere einzeln oder in einer Mischung verwendet werden können, ist es bevorzugt, dass ein Styrolmonomer oder das Styrolmonomer mit einem oder mehreren Monomeren, ausgewählt aus Acrylsäureestermonomeren und Methacrylsäureestermonomeren, verwendet wird, um gute Tonerpartikel in Bezug auf die Entwicklungseigenschaft und die Haltbarkeit etc. in der Entwicklung zu erzielen.
Zudem werden die polymerisierbaren Monomere grundsätzlich einzeln oder in geeigneter Mischung bei einer theoretischen Glasumwandlungstemperatur (T_g) zwischen 40 und 75°C verwendet, welche im Polymer Handbook Second Edition III, Seite 139–192 (Jone Wiley & sons private) offenbart ist. Im Fall einer Temperatur unterhalb von 40°C der theoretischen Glasumwandlungstemperatur (T_g) stößt man auf einige Probleme bezogen auf die Erhaltung der Stabilität und die dauerhafte Stabilität des Toners und im Fall einer Temperatur oberhalb von 75°C steigt der Fixierpunkt des Toners an. Besonders im Fall eines Farbtoners um ein Vollfarbbild zu erzeugen, ist dies nicht bevorzugt, da bei der Fixierung, die Farbmischungseigenschaft abfällt, die Farbreproduzierbarkeit schwach ist und die Transparenz eines Overheadprojektor-Bildes schwach ist.
In dem Verfahren zur Herstellung von Tonerpartikeln gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine bevorzugte Ausführungsform, dass Trennmittel in die Tonerpartikel eingebracht werden. Ein Tonerbild transferiert auf Transfermaterial wird auf dem Transfermaterial fixiert durch Energie wie beispielsweise Wärme oder Druck, etc. und somit ein semi-permanentes Bild erzeugt. Derzeitig wird dazu ein Heizrollenfixierverfahren verwendet. Während sehr hoch auflösende Bilder unter Verwendung von Tonerpartikeln erzielt werden können, aufweisend einen kleinen Korndurchmesser, ist es bei Verwendung von Papier als Transfermaterial einfach auf einen niedrigeren Temperaturoffset zu stoßen, da die Tonerpartikel, aufweisend einen kleinen Korndurchmesser, nicht genügend Wärme von der Heizfixierrollen, aufgrund des Eindringens der Partikel in die Fasern des Papiers, aufnehmen.
Bezüglich des Problems der vorliegenden Erfindung können Tonerpartikel hergestellt werden, aufweisend eine hohe Auflösung und eine Anti-Offseteigenschaft und auch geeignet für eine Bilderstellungseinheit unter Verwendung einer geeigneten Menge an Wachs als ein Trennmittel.
Verwendbares Wachs als Trennmittel, verwendet in der vorliegenden Erfindung, ist erdölbasiertes Wachs und dessen Derivate wie beispielsweise Paraffin oder styrolmodifiziertes Paraffin, Mikrokristallwachs, Petrolatum, montanbasiertes Wachs und dessen Derivate, Kohlenwasserstoffwachs und dessen Derivate nach der Fischer-Tropsch-Verfahren, Polyolefinwachs und dessen Derivate repräsentiert durch Polyethylen, und natürliches Wachs und dessen Derivate wie Karnaubawachs, Candelilawachs, etc., und die Derivate enthaltend Blockcopolymere mit Oxid- oder Vinylbasiertenmonomer und modifiziertem Pfropfmonomer. Fettsäuren oder deren Verbindungen und davon beispielsweise hochaliphatischer Alkohol, Stearat, Palmitinsäure, etc., Säureamidwachs, Wachsester, pflanzliche Wachse, tierische Wachse, etc. können verwendet werden.
Gemäß einer Kurve, gemessen mittels Differential Scanning Calorimetry (DSC) ist es bevorzugt, dass die Wachskomponente während des Aufheizens einen maximalen Wärmeabsorptionspeak zwischen 40°C und 110°C aufweist. Es hat einen großen Nutzeffekt der niedrigen Temperaturabscheidung und zeigt zudem eine effektive Trenneigenschaft, wenn der maximale Wärmeabsorptionspeak in dem Temperaturbereich liegt. Es ist nicht bevorzugt 110°C des maximalen Wärmeabsorptionspeaks zu überschreiten, da die Fixiertemperatur steigt und eine niedrige Temperatur erzeugt wird. DSC 200F3 nach Netzsch wird beispielsweise verwendet, um den maximalen Wärmeabsorptionspeak der Wachskomponente zu messen. Der Schmelzpunkt von Indium und Zink wird zur Temperaturkorrektur eines Detektionsteils des Gerätes verwendet und die Schmelzwärme von Indium wird zur Kaloriekorrektur verwendet. Ein Beispiel für die Messung ist eine Aluminiumzelle, wobei die Messung mit einer Heizrate von 10°C/Minute durchgeführt wird.
Bevorzugt entspricht der Inhalt der Wachskomponente einem Wert von 0,1 bis 30 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 20 Gewichtsprozent. Bei weniger als 0,1 Gewichtsprozenten des Inhalts wird die Trenneigenschaft verringert, so dass ein ausreichend geringer Temperaturoffsetausbildungseffekt nicht zu beobachten ist. Im Fall einer Überschreitung der 30 Gewichtsprozente verschlechtert sich die Dispersionseigenschaft von anderem Material oder eine Verschlimmerung der Tonerfließeigenschaft oder ein Absinken der Bildeigenschaft wird verursacht.
In der vorliegenden Erfindung können Ladungskontrollmittel verwendet werden, um die Ladungseigenschaften der Tonerpartikeln zu stabilisieren. Wie bekannt ist, sollen als Ladungskontrollmittel, insbesondere ist bevorzugt, ein Ladungskontrollmittel zu verwenden, welches eine schnelle Laderate aufweist und die Ladungsqualität gleichmäßig stabil hält. Auch ist es bevorzugt, dass das Ladungskontrollmittel ein gering polymerisierbares inhibitorisches und keinerlei auflösendes Material durch Wasser übertragene Dispersionsmittel besitzt. In dem Ladungskontrollmittel werden konkret Metallverbindungen in Form von Aromatenserien-Carbonsäuren wie beispielsweise Salizylsäure, Alkylsalitzylsäure, Dialkylsalizylsäure, Naphthoeicsäure, Dicarbonsäure, Metall-Salz-oder Metall-Komplex von Azofarbstoff oder Azopigment, Polymerverbindung aufweisend Sulfonsäure oder sauren Carboxylgruppen, Borverbindungen, Harnstoff-Verbindungen, Siliziumverbindungen, Carixareum, etc. als negative Ladungskontrollmittel eingesetzt und nigrosinbasierte Verbindungen, quaternäre Ammoniumsalze, Polymerverbindungen, aufweisend die quaternären Ammoniumsalze in einem Zweig, Guanidinverbindungen, Imidazolverbindungen, etc. werden als positive Ladungskontrollmittel eingesetzt.
Vorzugsweise wird das Ladungskontrollmittel mit 0,5 bis 10 Gewichtsanteilen bei 100 Gewichtsanteilen des polymerisierbaren Monomers verwendet. In der vorliegenden Erfindung ist es jedoch nicht erforderlich Ladungskontrollmittel zu verwenden. In der Entwicklungseinheit der Bilderstellungsmaschine kann die Ladungsmenge oder die Ladungsrate kontrolliert werden, unter Verwendung einer aktiven Abwesenheit einer Schichtdruckbegrenzung des Toners oder einer Reibungsladung mit dem Entwicklungstragekörper (die oben genannten Rotationshülse). Im Fall der Zugabe des Ladungskontrollmittels ist vorzugsweise vorgesehen, dass die hinzuzugebende Menge, in Bezug auf die Verwendungstypen der zu erzielenden Tonerpartikel, bestimmt wird.
In der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein bekanntes anorganisches Dispersionsmittel als Dispersionsstabilisator zu verwenden. Es ist für das anorganische Dispersionsmittel schwer ein schädliches sehr feines Pulver zu generieren. Außerdem erhält es Dispersionsstabilität aufgrund seiner sterischen Hinderungseigenschaft. Somit ist es durch Verändern einer Reaktionstemperatur nicht einfach die Stabilität zu verlieren. Vorzugsweise kann es auch verwendet werden, da es einfach zu reinigen ist und es ist schwierig, einen schlechten Einfluss auf Tonerpartikel zu haben.
Magnesiumphosphat, Magnesium-Wasserstoff-Phosphat, Magnesium-Dihydrogenphosphat, Aluminiumphosphat, Zinkphosphat, Tricalciumphosphat, Calciumhydrogenphosphat, Calciumdihydrogenphosphat, Hydroxyapatit, etc. und eine Mischung davon werden zweckmäßigerweise im Mikrometerbereich als spezifische Mischung dieser anorganischen Dispersionsmittel verwendet. Bevorzugt werden Calcium-Phosphat-Salze, enthaltend Phosphat und Calcium.
Berücksichtigend die Kristallgröße solcher Salze, den Korndurchmesser der Kristallagglomerate, einer Säurelöslichkeit etc., ist ferner die Mischung der oben genannten Verbunde, beinhaltend Hydroxyapatit und Calciumphosphat zu bevorzugen. Ferner ist Hydroxyapatit oder die Mischung von Hydroxyapatite mit Calciumphosphat besonders zu bevorzugen.
Vorzugsweise wird das anorganische Dispersionsmittel alleine oder in Mischung mit mehr als einem, mit einem Anteil von 0,2 bis 20 Gewichtsprozent von 100 Gewichtsprozent der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung verwendet. Bei einer Menge des anorganischen Dispersionsmittels von weniger als 0,2 Gewichtsprozenten ist durch die Zugabe kein ausreichender Effekt ersichtlich. Bei einer Zugabe von mehr als 20 Gewichtsprozenten kann der oben genannte Dispersionsstabilisierer gestört werden und es kann eine schlechte Auswirkung auf die Dispersion der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung haben.
Für die Tonerproduktion sollten die Tonerpartikel unter Verwendung einer Polymerisationsreaktion hergestellt werden.
Beispielsweise gibt es das Suspensionspolymerisationsverfahren, das Emulsionspolymerisationsverfahren, das Emulsions-Polymerisation Assoziativverfahren, das Dispersionspolymerisationsverfahren, das Suspensionsaggregationspolymerisationsverfahren, etc. In der vorliegenden Erfindung aggregiert das Suspensionsaggregationspolymerisationsverfahren, welche eine Suspensionspolymerisation in einem winzigen Partikelzustand ausführt, die Partikel in eine gewünschte Größe und schmilzt diese durch Wärme in Bezug auf eine gute Sphäronisation und eine Leichtigkeit der Korngrößenkontrolle auf.
Bei dem Verfahren zur Herstellung der Tonerpartikel der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass die ersten Suspensionstonerpartikel in einem winzigen Partikelzustand generiert werden, Aggregieren dieser in die gewünschte Größe und Schmelzen dieser durch Wärme. Bei dem Verfahren zur Herstellung der ersten Suspensionstonerpartikel in den winzigen Partikelzustand können Tonerpartikel, deren Korngrößenverteilung der gewünschten Form sehr gleichmäßig ist, erzielt werden durch Beinhaltung eines schwerwasserlöslichen Metallsalzkolloids als Dispersionsstabilisator, Dispergierend wenigstens ein polymerisierbares Monomer, Polarharze, Färbemittel, Wachs, etc. eines durch Wasser übertragenden (water-borne) Dispersionsmediums, Generieren von Tropfenpartikeln der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung, Hinzufügen von Polymerisationsstartern in die Mischungen und Hinzufügen der Tropfenpartikel vor der Polymerisation, Polymerisieren der polymerisierbaren Monomerkomponenten, Aggregation der ersten Suspensionstonerpartikel im polymerisierten winzigen Partikelzustand in die gewünschte Größe unter Verwendung eines Aggregationsmittels und Schmelzen dieser durch Wärme. Das Verfahren ist in 2 und 3 dargestellt. Da die Oberfläche und die Form der erhaltenen Tonerpartikel gleichmäßig sind, ist die Ladungseigenschaft dieser indes gleichmäßig. In dem elektrischen Fotoprozess wird ferner eine gute Entwicklungseigenschaft in der elektrostatisch latenten Bildentwicklung abgebildet.
In dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Produktion der ersten Suspensionstonerpartikel im Mikrometerbereich wird eine polymerisierbare Monomermischung, welche gleichmäßig aufgelöst oder dispergiert wird unter Verwendung eines Homogenisierers, wie beispielsweise eines Homogenisierers, einer Kugelmühle, einer Kolloidmühle, eines Ultraschallhomogenisierers etc., wird in einem wässrigen Medium aufgelöst. Zu diesem Zeitpunkt wird die polymerisierbare Monomermischung unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeitshomogenisierers wie beispielsweise einem Hochgeschwindigkeitsmischers oder einem Ultraschallhomogenisierers stabilisiert durch Aufrechterhaltung der durch Wasser übertragenden (water-borne) winzigen Partikel in dem Tropfenzustand zum gleichmäßigen Dispersierung der polymersierbaren Monomermischung in dem wässrigen Dispersionsmedium.
In der vorliegenden Erfindung ist es allerdings nicht erforderlich Ladungskontrollmittel zu verwenden. In der Entwicklungseinheit der Bildformgebugnsmaschine kann somit die Ladungsmenge oder die Ladungsrate kontrolliert werden, unter Verwendung der aktiven Abwesenheit der Schichtdruckbegrenzung des Toners oder der Reibungsladung mit dem Entwicklungstragekörpers (die oben genannte Rotationshülse). Im Fall der Zugabe des Ladungskontrollmittels ist vorzugsweise vorgesehen, dass die hinzuzugebende Menge, in Bezug auf die Verwendungstypen der zu erzielenden Tonerpartikel, bestimmt wird.
Erste polymerisierbare Monomertropfen im stabilisierten winzigen Partikelzustand werden polymerisiert mittels eines Polymerisationsstarters. Zu dieser Zeit, während die Polymerisationstemperatur gemäß der Eigenschaften des Grundstoff des Polymerisationsstarters ermittelt wird, vorzugsweise eine Halbwertszeitemperatur, wird die Temperatur auf mehr als 40°C eingestellt, in der Regel zwischen 50 und 90°C, und die Polymerisation wird gestartet.
Vorzugsweise ist die Verwendung eines wasserlöslichen Starters und eines öllöslichen Starters als Polymerisationsstarter vorzusehen, wobei die Halbwertszeit des öllöslichen Starters von 0,5 bis 30 Stunden in der Polymerisationsreaktion beträgt. Zum Beispiel werden Persulfate wie Wasserstoffperoxid, Kaliumpersulfat, etc., organische Peroxide wie Benzoylperoxyd, Auryl-Wasserstoffperoxid, etc., Azo-Gruppe-Verbindungen wie 2,2'-Azobis-Isobuthyronitril, 2,2'-Azo(2,4-Dimethylvaleronitil), etc., Redox-Gruppen-Starter, etc. verwendet. Insbesondere vorzuziehen sind Azo-Gruppen-Verbindungen oder organische Peroxide. In solch einem Polymerisationsstarter ist es möglich ein Polymer zu erhalten, aufweisend ein Maximum in dem Bereich des durchschnittlichen Molekulargewichts von 10.000 bis 300.000, verwendend eine Menge von 0,1 bis 20 Gewichtanteilen eines oder mehrerer Polymerisationsstarter bei 100 Gewichtsanteilen des polymerisierbaren Monomers, und vorzugsweise eine Festigkeit und eine geeignete Verschmelzungseigenschaften für Tonerpartikel zu erzielen. Durch Abweichen von der Halbwertszeit und Mengenzugabe des Polymerisationsstarters aus diesem Bereich, sind die polymerisierbaren Monomere nicht ausreichend polymerisiert oder eine gute Eigenschaft des polymerisierten Bindeharzes kann beschädigt sein.
Der oben genannte Polymerisationsstarter kann dem Polymer jederzeit vor der Zugabe des polymerisierbaren Monomers, gleichzeitig mit der Zugabe des polymerisierbaren Monomers oder nach der Zugabe des polymerisierbaren Monomers zugegeben werden und diese Zugabeverfahren können kombiniert durchgeführt werden, wie beansprucht.
In der vorliegenden Erfindung kann außerdem ein Vernetzer zugegeben werden, wobei die zuzugebende Menge vorzugsweise zwischen 0,001 und 15 Gewichtsprozent pro 100 Gewichtsanteilen des polymerisierbaren Monomers beträgt. Grundsätzlich werden zwei weitere polymerisierbare Verbindungen, aufweisend ein Doppelband als Vernetzter verwendet. Beispielsweise können Aromatenserie-Divinylverbindungen wie beispielsweise Divinylbenzen, Divinylnaphthalen, etc., Carbonsäureester mit zwei Doppelbändern wie beispielsweise Ethylenglycole, Diacrylate, Ethylenglycoldimethacrylate, 1,3-Butandioldimethacrylate, etc. Verbindungen mit drei weiteren Vinylgruppen wie beispielsweise wie Divinyl-Anilin, Divinyl-Ester, Divinyl-Sulfid, Divinyl-Sulfon und Divinylverbindungen alleine oder in Kombination verwendet werden. Wenn die Menge der Zugabe des Vernetzers unterhalb des Bereichs liegt, ist keine ausreichende Wirkung zu beobachten. Allerdings kann eine Überschreitung des Bereichs einen schlechten Einfluss auf die Eigenschaften des Harzbindermaterials haben.
Die Polymerisationszeit in Bezug auf das Polymerisationsumwandlungsverhältnis beträgt ferner vorzugsweise mehr als 30 Minuten, üblicherweise zwischen 1 Stunde und 20 Stunden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt, dass der Korndurchmesser (D50) der ersten Suspensionstonerpartikel in Mikrometern und der Korndurchmesser (D50) der finalen Tonerpartikel nach der Aggregation dem Folgenden entspricht:
[Gleichung 1]

(1) 0,2 ≤ A/B ≤ 0,5
(2) 4 μm ≤ B ≤ 10 μm

mit

A:

ein Korndurchmesser (D50) der ersten Suspensionstonerpartikel in Mikrometern

B:

ein Korndurchmesser (D50) der finalen Suspensionstonerpartikel nach der Aggregation

Für den Fall, dass A/B, was das Verhältnis des Korndurchmesser (D50) der ersten Suspensionstonerpartikel in Mikrometern zu dem Korndurchmesser (D50) der finalen Suspensionstonerpartikel nach der Aggregation ist, kleiner als 0,2 ist, so treten Schwierigkeiten derart auf, dass viele Aggregationsmittel erforderlich sind, die Produktion der Tonerpartikel in der ersten Suspensionspolymerisation schwierig ist und auch viele feine Partikel darin enthalten sein können. Für den Fall, dass das Verhältnis 0,5 übersteigt, tritt indes das Problem auf, dass der Umfang der finalen Tonerpartikel nach der Aggregation zu rau ist, so dass die Partikel verstreut sind und die Auflösung in dem Elektrofotographieprozess vermindert ist, so dass das Bild eine schlechte Geltung hat.
Die ersten Suspensionstonerpartikel in Mikrometern, hergestellt durch die Polymerisation, durchlaufen den Aggregationsprozesses, verwendend ein geeignetes Aggregationsmittel, um den gewünschten Korndurchmesser zu haben.
Der Aggregationsprozess zur allgemeinen Herstellung von öllöslichen Polymerisationstonerpartikeln ist schwierig gleichmäßig zu aggregieren, da die Aggregationsraten unterschiedlich sind, wenn die unterschiedlichen Sorten von Dispersionsmitteln gemischt und in einer Aggregation aggregiert werden. Die Aggregationsgeschwindigkeiten sind zudem unterschiedlich gemäß der Zugabekonditionen, der Zeit und der Häufigkeit der Zeiten. Somit sollten viele Prozesse ergänzt werden.
Die vorliegenden Erfinder können jedoch den Aggregationsprozess einfacher machen und gleichzeitig können einfach die gewünschten Tonerpartikel gleichmäßig, durch Herstellung gleichmäßiger Tonerpartikel aus den ersten winzigen Partikeln und deren Aggregation, hergestellt werden.
Eine Aggregationsnachbehandlung, verwendet in dem Aggregationsprozess ist grundsätzlich ein Verfahren zum Aufheizen in einem Mischer, ein Verfahren zum Hinzufügen eines Elektrolyts und eine Verfahrenskombination davon.
Im Fall des Verfahrens zum Hinzufügen eines Elektrolyts der Aggregationsnachbehandlung ist bevorzugt, dass der Elektrolyt einer aus organischem Material oder anorganischem Material ist. Konkret ist es ein anorganisches Salz aufweisend monovalente metallische Kationen wie beispielsweise NaCl, KCl, LiCl, Na₂SO₄, K₂SO₄, Li₂SO₄, CH₃COONa, C₆H₅SO₃Na, etc., ein anorganisches Salz aufweisend divalente metallische Kationen wie beispielsweise MgCl₂, CaCl₂, MgSO₄, CaSO₄, ZnSO₄, etc., ein anorganisches Salz aufweisend trivalente metallische Kationen wie beispielsweise Al₂(SO₄)₃, Fe₂(SO₄)₃, etc. Vorzugsweise werden anorganische Salze aufweisend multivalent metallische Kationen in Bezug auf Hochgeschwindigkeit und hohem Ertrag, verwendet. Weiterhin bevorzugt ist die Verwendung von anorganischen Salzen aufweisend monovalente metallische Kationen in Bezug auf die Kontrolle der Aggregationswachstumsgeschwindigkeit. Was als Elektrolyt verwendet wird, kann eine Aggregationseigenschaft kontrollieren, indem ein von anorganischen Salzen ausgewähltes Salz monovalente, divalente, trivalente metallische Kationen oder eine Mischung davon aufweist.
Insbesondere ist es besonders bevorzugt eines der anorganischen Salze, aufweisend divalente oder trivalente metallische Kationen, richtig auszuwählen, dass die Aggregationseigenschaft der Partikel eine hohe Geschwindigkeit aufweist und dann ein anorganisches Salz, aufweisend monovalente metallische Kationen auszuwählen, um die Aggregationsgeschwindigkeit zu kontrollieren.
Bevorzugt ist weiterhin die Zugabe der Elektrolyte nicht zur gleichen Zeit, sondern langsam in intermittierender oder kontinuierlicher Weise. Während die Zugabezeit gemäß einer Sorte der Elektrolyte und der davon verwendeten Menge unterschiedlich ist, ist zu bevorzugen, die Zugabe während einer weiteren Minute durchzuführen. Grundsätzlich ist es bei Hinzufügen der Elektrolyte zur gleichen Zeit schwierig, die Aggregation der Partikel zu kontrollieren, da die Aggregation plötzlich startet. Eine gewünschte Tonerpartikel- und Korndurchmesserverteilung kann außerdem nicht erzielt werden, da dort viele erste Tonerpartikel im Mikrometerbereich oder zu viele Aggregate verbleiben.
Ferner ist im Falle der Durchführung der Aggregation mit Zugabe der Elektrolyte bevorzugt, dass die Temperatur des Aggregationsprozesses zwischen 0°C und 90°C, besonders bevorzugt zwischen 5°C und 80°C, beträgt. Die Kontrolle der Temperatur des Aggregationsprozesses ist ein Verfahren zur Kontrolle des Korndurchmessers und der Form eines bestimmten Bereichs der vorliegenden Erfindung. Es ist für den Aggregationsprozess möglich, durch Kontrolle des pH-Wertes oder durch Zugabe einer polar organischen Lösung wie beispielsweise Alkohol, durchgeführt zu werden.
In der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt, dass die Schmelzungsprozesstemperatur mittels Wärme vorzugsweise höher als die Glastransfertemperatur (Tg) der ersten Suspensionstonerpartikel im Mikrometerbereich ist, besonders bevorzugt ist eine Temperatur höher als Tg + 5°C und weniger als Tg + 50°C. Während der Zeit, welche in dem Schmelzungsprozess erforderlich ist, unterschiedlich, gemäß der Tonerform, ist bevorzugt, dass sie grundsätzlich 0,1 bis 20 Stunden nach Erreichen der höheren Glastransfertemperatur der ersten Suspensionstonerpartikel im Mikrometerbereich beträgt. Besonders bevorzugt ist eine Durchführung während 0,5 bis 15 Stunden.
Als erste Suspensionstoneraggregate im Mikrometerbereich sind solche durch Wärme geschmolzen und integriert. Während der Partikel aggregiert, bevor der Schmelzungsprozess aggregiert wird, durch elektrostatische oder physikalische Aggregation, können verschiedene Typen von Toner, wie beispielsweise die Form für zu aggregierende erste Suspensionstonerpartikel im Mikrometerbereich, zum Beispiel eine Kartoffelform oder Sphärenform beobachtet werden durch Kontrolle der Temperatur und der Zeit etc. des Schmelzungsprozesses durch den Schmelzungsprozess.
Das Toneraggregat, welches alle oben genannten Prozesse durchlaufen hat, ist klassifiziert in Fest/Flüssig gemäß einem bekannten Verfahren und gewünschte Tonerpartikel können erzielt werden, durch Sammeln der Partikelaggregate, Reinigung und Trocknung dieser, wie beansprucht.
Die Oberfläche der gewünschten Tonerpartikel erzielt durch die oben genannten Prozesse, ist mit einem bekannten Additiv gemischt, um die Fließfähigkeit oder die Entwicklungseigenschaften zu kontrollieren. Das Additiv ist Metalloxid, wie beispielsweise Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titandioxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Cäsiumoxid, Talkum, Hydrotalcit, etc., Metalltitanat wie beispielsweise Hydroxid, Kalziumtitanat, Strontiumtitanat, Bariumtitanat, etc., Nitrid wie beispielsweise Titannitrid, Siliziumnitrid, etc., acrylkarbidbasierende Harze wie beispielsweise Titancarbid, Siliciumcarbid, etc., organische Partikel wie beispielsweise Melaminharze, und deren Mischung. Siliciumdioxid, Titandioxid, Aluminiumoxid unter diesen sind bevorzugt. Beispielsweise ist auch besonders bevorzugt, dass die Oberfläche mit Silanverbindungsmitteln oder Silikonöl und so weiter behandelt wird. Bevorzugt ist, dass der durchschnittliche erste Korndurchmesser im Bereich um 500 nm liegt, besonders bevorzugt zwischen 5 und 100 nm. In diesem Bereich sind ein Additiv aufweisend den kleinen Korndurchmesser und ein Additiv aufweisend den großen Korndurchmesser für die gemeinsame Verwendung bevorzugt.
Bevorzugt liegt die gesamte gemischte Menge der Additive zwischen 0,05 und 10 Gewichtsanteile für 100 Gewichtsanteile der Tonerpartikel, besonders bevorzugt zwischen 0,1 bis 5 Gewichtsanteile.
Durch den Toner der vorliegenden Erfindung, erzielt durch die oben genannten Verfahren, ist eine genaue Verteilung der Ladungsmenge im Vergleich mit dem vorherigen Toner möglich. Die Verteilung der Ladungsmenge ist bezogen auf den Korndurchmesser des Toners und die Position der Ladungskontrollmittel. Im Falle einer weiten Korndurchmesserverteilung wie vorheriger Toner wird somit die Ladungsmenge breiter. Die breite Verteilung der Ladungsmenge macht dabei die Kontrolle mit einer gewünschten Entwicklungskondition schwierig, steigert das Verhältnis der Niedrigladungspartikel zu den Hochladungspartikeln und resultiert in verschiedenen Bildfehlern.
Wirkung der Erfindung
Mit der vorliegenden Erfindung ist es leicht den Korndurchmesser und gerundete Bilder zu kontrollieren, durch Herstellung eines ersten Suspensionstoners im Mikrometerbereich, Durchführen einer ersten Aggregation mittels Aggregationsmitteln und anschließend Schmelzen dieser. Die vorliegende Erfindung hat zudem mehr einfache Herstellprozesse im Vergleich zu bekannten Tonerherstellungsprozessen und stellt einen elektrostatischen Bildentwicklungstoner bereit, aufweisend eine gleichförmige Korngrößenverteilung, so dass dieser für einen elektrofotographischen Prozess, erfordernd eine hohe Auflösung und geringe Temperaturfixiereigenschaften, verwendbar ist.
Kurzbeschreibung der Figuren
1 zeigt den Vorbereitungsprozess gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine SEM(Scanning Electron Micoscope)-Fotographie von Tonerpartikeln, hergestellt durch die Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine SEM-Fotographie von Tonerpartikeln, hergestellt durch das Vergleichsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung von spezifischen Ausführungsbeispielen
Nun werden einige verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Dabei ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt.
In den folgenden Beispielen wird der Begriff „Anteil” als „Gewichtsanteil” verwendet.
[Ausführungsform 1]
• Anorganischer Dispersionsmittelherstellungsprozess

Ionenaustauschwasser 900 Anteile

Na₃PO₄ 6,7 Anteile

CaCl₂ 7,6 Anteile

Im Zustand des Aufheizens der oben genannten Komponenten auf 60°C wird ein wässriges Dispersionsmittel, beinhaltend Hydroxylapatit (generierungstheoretische Menge: 7,1 Gewichtsanteile), welches ein unlöslicher kleinteiliger Dispersionsstabilisierer ist, erzielt durch Rühren der oben genannten Komponenten mit 10.000 Umdrehungen pro Minute unter Verwendung des TK-Typ Homomischers Mark III (hergestellt durch Primix). • Polymerisierbarer Monomermischungsdispersions- und Lösungsprozess

Styrol	80 Anteile
n-Buthylacrylat	20 Anteile
Paraffinwachs	10 Anteile
(Schmelzpunkt 72°C)
Carbon Black	5 Anteile
(erster Korndurchmesser 31 nm)
Polarharze	5 Anteile
(Polyesterharze, ET-2900, hergestellt durch SK Chemical)
Methacrylsäure	1 Anteil
Vernetzter	0,5 Anteile
(Divinylbenzen, hergestellt durch Aldrich)
Di-tert-Butyl-Salizylsäure-Zinkverbindung	1 Anteil
(E-84, hergestellt durch Orientchemical)

Nach dem Dispergieren der oben genannten Komponenten über 5 Stunden, verwendend Attritor (PE-075, hergestellt durch Netzsch), wird eine polymerisierbare Monomermischung durch Aufheizen dieser auf 60°C hergestellt. Eine polymerisierbare Monomermischung wird hergestellt durch Lösen von 4 Anteilen von 2,2'-Azobis(2,4-imethylvalerontril) als Polymerisationsstarter in Styrol bei 60°C und dann Zugeben dieser zu der polymerisierbaren Monomermischung.
• Tropfenherstellungsprozess
Eine polymerisierbare Monomermischung im tropffähigen Zustand wird durch Zugabe der oben genannten polymerisierbaren Monomermischung in eine anorganische Dispersionsmittellösung unter Stickstoffgasfluss und Rühren dieser mit 10.000 Umdrehungen pro Minute für 10 Minuten bei 60°C unter Verwendung des TK Typs Homomixer Mark II (hergestellt durch Primix) hergestellt.
• Polymerisationsprozess
Erste Suspensionstonerpartikel in Mikrometern können hergestellt werden durch Rühren der tropffähigen polymerisierbaren Monomermischung ohne Absinken oder Aufschwimmen nach dem Wechseln auf ein Teflonrührblatt und gleichzeitiger Durchführung der Polysmerisation für 5 Stunden bei 70°C.
Aus den Ergebnissen der Messung der hergestellten ersten Tonerpartikel in Mikrometern beträgt der durchschnittliche Korndurchmesser (D50) 2,2 μm und der Grad der Rundheit ist 0,975.
• Aggregationsprozess
Nach Erhalt der zubereiteten ersten Suspensionstonerpartikel in Mikrometern bei 60°C, wird der Aggregationsprozess durchgeführt, durch langsame Zugabe von 5 Anteilen Aluminiumsulfatlösung bei 0,5 Gewichtsanteilen über 5 Minuten, bis der durchschnittliche Korndurchmesser (D50) der finalen Tonerpartikel 7,0 μm erreicht.
• Schmelzungsprozess
Nach dem Aggregationsprozess werden die erstellten ersten Tonerpartikel in Mikrometern 1 Stunde auf 80°C erhitzt. Dann wird bei Halten der Temperatur auf 80°C ein Rühren mit 150 Umdrehungen pro Minute für 3 Stunden durchgeführt.
• Reinigungs- und Trocknungsprozess
Dekompressionsfilterung durchgeführt mittels Kühlsuspension, erzielt nach dem oben genannten Verfahren, Zugabe von 5 N Hydrochloridsäure, um den pH-Wertes unter 2 zu halten, damit das anorganische Dispersionsmittels gelöst wird. Dann, nach ausreichend häufiger Reinigung, verwendend Ionenaustauschwasser mit 500 Anteilen, Tonerpartikel 1, worin der durchschnittliche Korndurchmesser (D50) 7,8 μm ist und der Grad der Rundheit 0,978 ist, werden durch Trocknung dieser bei 45°C mittels Dekompressionstrockner für 24 Stunden erzielt.
Eine Fotographie mittels Scanning Electron Microscope (SEM, hergestellt durch Jeol) der erhaltenen Tonerpartikel ist in 2 dargestellt.
• Zugabeprozess
Schwarzer Toner 1, aufweisend gute Fließfähigkeit, wird erreicht durch Mischen von 1 Anteil hydrophobem Silica (R972, hergestellt durch Degu) mit 100 Anteilen der Tonerpartikel 1, verwendend eine kleine Vielzweckmischmühle (hergestellt durch Mitsui Mine).
Das Ergebnis der Messung des Schwarzen Toners 1 ist in Tabelle 3 gezeigt.
[Ausführungsform 2]
In dem anorganischen Dispersionsmittelherstellungsprozess, dem polymerisierbaren Monomermitteldispersions- und Lösungsprozess, dem Tropfenherstellungsprozess, dem Polymerisationsprozess, dem Aggregationsprozess, dem Schmelzungsprozess, dem Reinigungs- und Trocknungsprozess sowie dem Zugabeprozess der ersten Ausführungsform 1 wird schwarzer Toner 2 gemäß der ersten Ausführungsform 1 hergestellt ausgenommen dem anorganischen Dispersionsmittelherstellungsprozess, dem Tropfenherstellungsprozess, dem Zugabeprozess, welche wie nachfolgend modifiziert werden. • Anorganischer Dispersionsmittelherstellungsprozess

Ionenaustauschwasser 900 Anteile

Na₃PO₄ 13,4 Anteile

CaCl₂ 15,2 Anteile
Im Zustand des Aufheizens der oben genannten Komponenten auf 60°C in einem 2-Liter-Behälter, wird ein wässriges Dispersionsmittel beinhaltend Hydroxylapatit (generierungstheoretische Menge: 14,2 Gewichtsanteile), welches ein unlöslicher kleinteiliger Dispersionsstabilisierer ist, erreicht durch Rühren der oben genannten Komponenten mit 10.000 Umdrehungen pro Minute unter Verwendung des TK-Typ Homomischers Mark II (hergestellt durch Primix).
• Tropfenherstellungsprozess
Eine polymerisierbare Monomermischung im tropffähigen Zustand wird durch Zugabe der oben genannten polymerisierbaren Monomermischung in eine anorganische Dispersionsmittellösung unter Stickstoffgasfluss und Rühren dieser mit 12.000 Umdrehungen pro Minute für 15 Minuten bei 60°C unter Verwendung des TK Typs Homomixer Mark II (hergestellt durch Primix) hergestellt.
Aus den Ergebnissen der Messung der hergestellten ersten Tonerpartikel in Mikrometern, nach Durchführung des Polymerisationsprozess gemäß der Ausführungsform 1, beträgt der durchschnittliche Korndurchmesser (D50) 1,6 μm und der Grad der Rundheit ist 0,978.
Bei gleicher Durchführung gemäß der Ausführungsform 1 ausgenommen des Prozesses, werden Tonerpartikel 2 deren durchschnittlicher Korndurchmesser (D50) 7,6 μm und der Grad der Rundheit ist 0,971 ist, erzielt.
• Zugabeprozess
Schwarzer Toner 2, aufweisend gute Fließfähigkeit, wird erreicht durch Mischen von 1 Anteil hydrophobem Silica (R972, hergestellt durch Degu) mit 100 Anteilen der Tonerpartikel 2 verwendend eine kleine Vielzweckmischmühle (hergestellt durch Mitsui Mine).
Das Ergebnis der Messung des Schwarzen Toners 2 ist in Tabelle 3 gezeigt.
[Ausführungsform 3]
In dem anorganischen Dispersionsmittelherstellungsprozess, dem polymerisierbaren Monomermischungsdispersions- und Lösungsprozess, dem Tropfenherstellungsprozess, dem Polymerisationsprozess, dem Aggregationsprozess, dem Schmelzungsprozess, dem Reinigungs- und Trocknungsprozess sowie dem Zugabeprozess der ersten Ausführungsform 1 wird schwarzer Toner 3 gemäß der ersten Ausführungsform 1 hergestellt ausgenommen dem Aggregationsprozess, dem Schmelzungsprozess, dem Zugabeprozess, welche wie nachfolgend modifiziert werden.
• Aggregationsprozess
Nach Erhalt der ersten Suspensionstonerpartikel in Mikrometern hergestellt gemäß der Ausführungsform 1 bei 30°C, wird der Aggregationsprozess durchgeführt, durch langsame Zugabe von 5 Anteilen Aluminiumsulfatlösung bei 0,5 Gewichtsanteilen über 5 Minuten, bis der durchschnittliche Korndurchmesser (D50) der finalen Tonerpartikel 7,0 μm erreicht.
• Schmelzungsprozess
Nach dem Aggregationsprozess werden die erstellten ersten Tonerpartikel in Mikrometern 1 Stunde auf 70°C erhitzt. Dann wird bei Halten der Temperatur auf 70°C ein Rühren mit 150 Umdrehungen pro Minute für 3 Stunden durchgeführt. Bei gleicher Durchführung gemäß der Ausführungsform 1 ausgenommen des Prozesses, werden Tonerpartikel 3 deren durchschnittlicher Korndurchmesser (D50) 8,0 μm und der Grad der Rundheit ist 0,942 ist, erzielt.
• Zugabeprozess
Schwarzer Toner 3, aufweisend gute Fließfähigkeit, wird erreicht durch Mischen von 1 Anteil hydrophobem Silica (R972, hergestellt durch Degu) mit 100 Anteilen der Tonerpartikel 3, verwendend eine kleine Vielzweckmischmühle (hergestellt durch Mitsui Mine).
Das Ergebnis der Messung des Schwarzen Toners 3 ist in Tabelle 3 gezeigt.
[Ausführungsform 4]
In dem anorganischen Dispersionsmittelherstellungsprozess, dem polymerisierbaren Monomermitteldispersions- und Lösungsprozess, dem Tropfenherstellungsprozess, dem Polymerisationsprozess, dem Aggregationsprozess, dem Schmelzungsprozess, dem Reinigungs- und Trocknungsprozess sowie dem Zugabeprozess der ersten Ausführungsform 1 wird schwarzer Toner 4 gemäß der ersten Ausführungsform 1 hergestellt ausgenommen dem Aggregationsprozess, dem Schmelzungsprozess und dem Zugabeprozess, welche wie nachfolgend modifiziert werden.
• Aggregationsprozess
Nach Erhalt der ersten Suspensionstonerpartikel in Mikrometern hergestellt gemäß der Ausführungsform 1 bei 60°C, wird der Aggregationsprozess durchgeführt, durch langsame Zugabe von 8 Anteilen Eisensulfat bei 0,5 Gewichtsanteilen über 5 Minuten bis der durchschnittliche Korndurchmesser (D50) der finalen Tonerpartikel 7,0 μm erreicht.
• Schmelzungsprozess
Nach dem Aggregationsprozess werden die erstellten ersten Tonerpartikel in Mikrometern 1 Stunde auf 80°C erhitzt. Dann wird bei Halten der Temperatur auf 80°C ein Rühren mit 250 Umdrehungen pro Minute für 3 Stunden durchgeführt. Bei gleicher Durchführung gemäß der Ausführungsform 1 ausgenommen des Prozesses, werden Tonerpartikel 4 deren durchschnittlicher Korndurchmesser (D50) 7,6 μm und der Grad der Rundheit ist 0,975 ist, erzielt.
• Zugabeprozess
Schwarzer Toner 4, aufweisend gute Fließfähigkeit, wird erreicht durch Mischen von 1 Anteil hydrophobem Silica (R972, hergestellt durch Degu) mit 100 Anteilen der Tonerpartikel 4, verwendend eine kleine Vielzweckmischmühle (hergestellt durch Mitsui Mine).
Das Ergebnis der Messung des Schwarzen Toners 4 ist in Tabelle 3 gezeigt.
[Ausführungsform 5]

In dem anorganischen Dispersionsmittelherstellungsprozess, dem polymerisierbaren Monomermischungsdispersions- und Lösungsprozess, dem Tropfenherstellungsprozess, dem Polymerisationsprozess, dem Aggregationsprozess, dem Schmelzungsprozess, dem Reinigungs- und Trocknungsprozess sowie dem Zugabeprozess der ersten Ausführungsform 1 wird schwarzer Toner 5 gemäß der ersten Ausführungsform 1 hergestellt ausgenommen dem polymerisierbaren Monomermischungsdispersions- und Lösungsprozess, dem Aggregationsprozess, dem Schmelzungsprozess, welche wie nachfolgend modifiziert werden. • Polymerisierbarer Monomermischungsdispersions- und Lösungsprozess

Styrol	80 Anteile
n-Buthylacrylat	20 Anteile
Esterwachs (WE-4)	10 Anteile
(hergestellt durch Yuji, Japan)
Carbon Black	5 Anteile
(erster Korndurchmesser 31 nm)
Polarharze	5 Anteile
(Polyesterharze, FC-1283, hergestellt durch Mizsubishiraion)
Acrylsäure	1 Anteil
Vernetzter	0,5 Anteile
(Divinylbenzen, hergestellt durch Aldrich)
Di-tert-Butyl-Salicylsäure-Zinkverbindung	1 Anteil
(E-84, hergestellt durch Orientchemical)

Nach dem Dispergieren der oben genannten Komponenten über 5 Stunden verwendend Attritor (PE-075, hergestellt durch Netzsch), wird eine polymerisierbare Monomermischung durch Aufheizen dieser auf 60°C hergestellt. Eine polymerisierbare Monomermischung wird hergestellt durch Lösen von 4 Anteilen von 2,2'-Azobis(2,4-imethylvalerontril) als Polymerisationsstarter in Styrol bei 60°C und dann Zugeben dieser zu der polymerisierbaren Monomermischung.
Aus den Ergebnissen der Messung der hergestellten ersten Tonerpartikel in Mikrometern, beträgt nach Durchführung des Polymerisationsprozess gemäß der Ausführungsform 1 der durchschnittliche Korndurchmesser (D50) 2,1 μm und der Grad der Rundheit ist 0,973.
• Aggregationsprozess
Nach Erhalt der ersten Suspensionstonerpartikel in Mikrometern hergestellt gemäß der Ausführungsform 1 bei 60°C, wird der Aggregationsprozess durchgeführt, durch langsame Zugabe von 5 Anteilen Aluminiumsulfatlösung bei 0,5 Gewichtsanteilen über 5 Minuten bis der durchschnittliche Korndurchmesser (D50) der finalen Tonerpartikel 7,0 μm erreicht.
• Schmelzungsprozess
Nach dem Aggregationsprozess werden die erstellten ersten Tonerpartikel in Mikrometern 1 Stunde auf 90°C erhitzt. Dann wird bei Halten der Temperatur auf 90°C ein Rühren mit 150 Umdrehungen pro Minute für 2 Stunden durchgeführt. Bei gleicher Durchführung gemäß der Ausführungsform 1 ausgenommen des Prozesses, werden Tonerpartikel 5 deren durchschnittlicher Korndurchmesser (D50) 8,2 μm und der Grad der Rundheit ist 0,970 ist, erzielt.
• Zugabeprozess
Schwarzer Toner 5, aufweisend gute Fließfähigkeit, wird erreicht durch Mischen von 1 Anteil hydrophobem Silica (R972, hergestellt durch Degu) mit 100 Anteilen der Tonerpartikel 5, verwendend eine kleine Vielzweckmischmühle (hergestellt durch Mitsui Mine).
Das Ergebnis der Messung des Schwarzen Toners 5 ist in Tabelle 3 gezeigt.
[Vergleichsbeispiel 1]
• Anorganischer Dispersionsmittelherstellungsprozess

Ionenaustauschwasser 900 Anteile

Na₃PO₄ 3,4 Anteile

CaCl₂ 3,8 Anteile

Im Zustand des Aufheizens der oben genannten Komponenten auf 60°C wird ein wässriges Dispersionsmittel, beinhaltend Hydroxylapatit (generierungstheoretische Menge: 1,5 Gewichtsanteile), welches ein unlöslicher kleinteiliger Dispersionsstabilisierer ist, erreicht durch Rühren der oben genannten Komponenten mit 10.000 Umdrehungen pro Minute unter Verwendung des TK-Typ Homomischers Mark III (hergestellt durch Primix). • Polymerisierbarer Monomermischungsdispersions- und Lösungsprozess

Styrol	80 Anteile
n-Buthylacrylat	20 Anteile
Paraffinwachs	10 Anteile
(Schmelzpunkt 72°C)
Carbon Black	5 Anteile
(erster Korndurchmesser 31 nm)
Polarharze	5 Anteile
(Polyesterharze, ET-2900, hergestellt durch SK Chemical)
Methacrylsäure	1 Anteil
Vernetzter	0,5 Anteile
(Divinylbenzen)
Di-tert-Butyl-Salicylsäure-Aluminiumverbindung	1 Anteil
(E-108, hergestellt durch Orientchemical)

Nach dem Dispergieren der oben genannten Komponenten über 5 Stunden verwendend Attritor (PE-075, hergestellt durch Netzsch), wird eine polymerisierbare Monomermischung durch Aufheizen dieser auf 60°C hergestellt. Eine polymerisierbare Monomermischung wird hergestellt durch Lösen von 4 Anteilen von 2,2'-Azobis(2,4-imethylvalerontril) als Polymerisationsstarter in Styrol bei 60°C und dann Zugeben dieser zu der polymerisierbaren Monomermischung.
• Tropfenherstellungsprozess
Eine polymerisierbare Monomermischung im tropffähigen Zustand wird durch Zugabe der oben genannten polymerisierbaren Monomermischung in eine anorganische Dispersionsmittellösung unter Stickstoffgasfluss und Rühren dieser mit 6.000 Umdrehungen pro Minute für 10 Minuten bei 60°C unter Verwendung des TK Typs Homomixer Mark II hergestellt.
• Polymerisationsprozess
Tonerpartikel können hergestellt werden durch Rühren der tropffähigen polymerisierbaren Monomermischung ohne Absinken oder Aufschwimmen nach dem Wechseln auf ein Teflonrührblatt und gleichzeitiger Durchführung der Polysmerisation für 8 Stunden bei 70°C.
• Reinigungs- und Trocknungsprozess
Dekompressionsfilterung durchgeführt mittels Kühlsuspension, erzielt nach dem oben genannten Verfahren, Zugabe von 5 N Hydrochloridsäure, um den pH-Wert unter 2 zu halten, damit das anorganische Dispersionsmittel gelöst wird.
Dann, nach ausreichend häufiger Reinigung, verwendend Ionenaustauschwasser mit 500 Anteilen, Tonerpartikel 1 werden erzielt durch Trocknung dieser bei 45°C mittels Dekompressionstrockner für 24 Stunden.
Aus den Ergebnissen der Messung der hergestellten Tonerpartikel, verwendend das flußtypische teilchenförmige Analysemittel FPIA-3000 (hergestellt durch Sysmax), beträgt nach Durchführung des Polymerisationsprozess gemäß der Ausführungsform 1 der durchschnittliche Korndurchmesser (D50) 6,5 μm und der Grad der Rundheit ist 0,961.
Eine Fotographie mittels Scanning Electron Microscope (SEM, hergestellt durch Jeol) der erhaltenen Tonerpartikel 1 ist in 3 dargestellt.
• Zugabeprozess
Schwarzer Vergleichstoner 1, aufweisend gute Fließfähigkeit, wird erreicht durch Mischen von 1 Anteil hydrophobem Silica mit 100 Anteilen der Tonerpartikel 1, verwendend eine kleine Vielzweckmischmühle (hergestellt durch Mitsui Mine).
Das Ergebnis der Messung des Schwarzen Vergleichstoners 1 ist in Tabelle 3 gezeigt.
[Vergleichsbeispiel 2]
In dem anorganischen Dispersionsmittelherstellungsprozess, dem polymerisierbaren Monomermischungsdispersions- und Lösungsprozess, dem Tropfenherstellungsprozess, dem Polymerisationsprozess, dem Aggregationsprozess, dem Schmelzungsprozess, dem Reinigungs- und Trocknungsprozess sowie dem Zugabeprozess der ersten Ausführungsform 1 wird schwarzer Vergleichstoner 2 gemäß der ersten Ausführungsform 1 hergestellt ausgenommen dem Aggregationsprozess, dem Schmelzungsprozess, dem Zugabeprozess, welche wie nachfolgend modifiziert werden.
• Aggregationsprozess
Nach Erhalt der ersten Suspensionstonerpartikel in Mikrometern hergestellt gemäß der Ausführungsform 1 bei 60°C, erreicht, aus dem Ergebnis nach Durchführung des Aggregationsprozesses durch Zugabe von 5 Anteilen Aluminiumsulfatlösung bei 0,5 Gewichtanteilen über 1 Minute, der durchschnittliche Korndurchmesser (D50) der finalen Tonerpartikel 18,9 μm und die Korngrößenverteilung ist breit.
• Schmelzungsprozess
Nach dem Aggregationsprozess werden die erstellten ersten Tonerpartikel in Mikrometern 1 Stunde auf 80°C erhitzt. Dann wird bei Halten der Temperatur auf 80°C ein Rühren mit 150 Umdrehungen pro Minute für 2 Stunden durchgeführt. Bei gleicher Durchführung gemäß der Ausführungsform 1 ausgenommen des Prozesses, werden Vergleichstonerpartikel 2 deren durchschnittlicher Korndurchmesser (D50) 20,2 μm und der Grad der Rundheit ist 0,958 ist, erzielt.
• Zugabeprozess
Schwarzer Vergleichstoner 2, aufweisend gute Fließfähigkeit, wird erreicht durch Mischen von 1 Anteil hydrophobem Silica (R972, hergestellt durch Degu) mit 100 Anteilen der Vergleichstonerpartikel 2, verwendend eine kleine Vielzweckmischmühle (hergestellt durch Mitsui Mine).
Das Ergebnis der Messung des Schwarzen Vergleichstoners 2 ist in Tabelle 3 gezeigt.
[Vergleichsbeispiel 3]
In dem anorganischen Dispersionsmittelherstellungsprozess, dem polymerisierbaren Monomermischungsdispersions- und Lösungsprozess, dem Tropfenherstellungsprozess, dem Polymerisationsprozess, dem Aggregationsprozess, dem Schmelzungsprozess, dem Reinigungs- und Trocknungsprozess sowie dem Zugabeprozess der ersten Ausführungsform 1 wird schwarzer Vergleichstoner 3 gemäß der ersten Ausführungsform 1 hergestellt ausgenommen dem Aggregationsprozess, dem Schmelzungsprozess, dem Zugabeprozess, welche wie nachfolgend modifiziert werden.
• Aggregationsprozess
Nach Erhalt der ersten Suspensionstonerpartikel in Mikrometern hergestellt gemäß der Ausführungsform 1 bei 60°C, erreicht, aus dem Ergebnis nach Durchführung über 10 Stunden des Aggregationsprozesses durch langsame Zugabe von 0,5 Anteilen Aluminiumsulfatlösung bei 0,5 Gewichtsanteilen über 5 Minute, der durchschnittliche Korndurchmesser (D50) der finalen Tonerpartikel 3,3 μm.
• Schmelzungsprozess
Nach dem Aggregationsprozess werden die erstellten ersten Tonerpartikel in Mikrometern 1 Stunde auf 80°C erhitzt. Dann wird bei Halten der Temperatur auf 80°C ein Rühren mit 250 Umdrehungen pro Minute für 3 Stunden durchgeführt. Bei gleicher Durchführung gemäß der Ausführungsform 1 ausgenommen des Prozesses, werden Vergleichstonerpartikel 3 deren durchschnittlicher Korndurchmesser (D50) 3,5 μm und der Grad der Rundheit ist 0,969 ist, erzielt.
• Zugabeprozess
Schwarzer Vergleichstoner 3, aufweisend gute Fließfähigkeit, wird erreicht durch Mischen von 1 Anteil hydrophobem Silica (R972, hergestellt durch Degu) mit 100 Anteilen der Vergleichstonerpartikel 3, verwendend eine kleine Vielzweckmischmühle (hergestellt durch Mitsui Mine).
Das Ergebnis der Messung des Schwarzen Vergleichstoners 3 ist in Tabelle 3 gezeigt.

Unterdessen repräsentiert Tabelle 1 die Konditionen des anorganischen Dispersionsmittelprozesses, des polymerisierbaren Monomermischungsprozesses, des Polymerisationsprozesses zur Vorbereitung der ersten Suspensionstonerpartikel im Mikrometerbereich der Ausführungsformen und der Vergleichsbeispiele, und Tabelle 2 repräsentiert die Konditionen des Aggregationsprozesses und des Schmelzungsprozesses zu Vorbereitung der finalen Tonerpartikel der Ausführungsformen und der Vergleichsbeispiele. [Tabelle 1]

[Tabelle 2]

Nr.	Aggregationsprozess		Schmelzungsprozess
Nr.	Aggregationsmittel	Aggregationstemperatur (°C)	Verschmelzungstemperatur (°C)	Rühren (Umdrehung pro Minute)
Ausführungsform 1	Aluminiumsulfat	60	80	150
Ausführungsform 2	Aluminiumsulfat	60	80	150
Ausführungsform 3	Aluminiumsulfat	30	70	150
Ausführungsform 4	Eisensulfat	60	80	250
Ausführungsform 5	Aluminiumsulfat	60	90	150
Vergleichsbeispiel 1	-	-	-	-
Vergleichsbeispiel 2	Aluminiumsulfat	60	80	150
Vergleichsbeispiel 3	Aluminiumsulfat	60	80	250

[Tabelle 3]
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung betrifft in Toner enthaltende Tonerpartikel aufweisend ein Harzbindemittel, Färbe- und ein Trennmittel, ein elektrostatischer Bildentwicklungstoner, seine Zusammensetzung sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Der elektrostatische Bildentwicklungstoner wird hergestellt nach dem Verfahren, aufweisend:

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 2297691 [0005]
- JP 1968-23910 [0005]
- US 3666363 [0005]
- JP 1962-10231 [0009]
- JP 1968-10231 [0009]
- JP 1978-14895 [0009]
- JP 1988-73277 [0011]
- JP 1992-35662 [0011]
- JP 1990-62666 [0012]
- JP 1990-273558 [0012]
- JP 1994-134437 [0012]
- JP 1986-238846 [0013]
- JP 1994-197203 [0013]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Polymer Handbook Second Edition III, Seite 139–192 (Jone Wiley & sons private) [0039]

Claims

Eine Tonerzusammensetzung aufweisend kombinationsharzformende Monomere, Färbemittel, Dispersionsstabilisierer, Ladungskontrollmittel, Wachs, Polarharze oder Polarmonomere, durch das Verfahren hergestellt, aufweisend: (1) Herstellen eines anorganischen Dispersionsmittels; (2) Dispergieren/Lösen einer polymerisierbaren Monomermischung; (3) Mikronisieren der Flüssigkeit, erhalten aus Schritt (2), in der Flüssigkeit, erhalten aus Schritt (1), mittels hoher Scherkraft, um Tropfen zu bilden; (4) Durchführung einer Radikalpolymerisation der mikronisierten Tropfen, erhalten aus Schritt (3); (5) Aggregation der Partikel, erhalten aus Schritt (4); (6) Schmelzen der Aggregation, erhalten aus Schritt (5); (7) Reinigen und Trocknen des Toners, erhalten aus Schritt (6); und (8) Zugabe von Additiven zur Vermittlung von Elektrifikation und Fließvermögen des Toners, erhalten aus Schritt (7).
Eine elektrostatische Bildentwicklungstonerzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Korndurchmesser (D50(A)) der ersten Suspensionstonerpartikel in Mikrometern, die, gemäß der gewünschten Tonertropfenpartikel durch Suspensierung der polymerisierbaren monomergemischten Flüssigkeit durch Wasser übertragene (water-borne) Medien hergestellt sind und ein Korndurchmesser (B50(B)) der finalen Tonerpartikel, die durch Polymerisieren, Aggregation zu einer gewünschten Partikelgröße, Schmelzen, Reinigen und Trocknen, die folgende Gleichung 1 erfüllen: Gleichung 1: (1) 0,2 ≤ A/B ≤ 0,5 (2) 4 μm ≤ B ≤ 10 μm mit A: Korndurchmesser (D50(A)) der ersten Suspensionstonerpartikel in Mikrometer B: Korndurchmesser (D50(B)) der finalen Tonerpartikel nach dem Anhäufen
Eine Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Dispersionsmittel zur Herstellung eines anorganischen Dispersionsmittels wenigstens ein anorganisches Dispersionsmittel ist, ausgewählt aus der Gruppe beinhaltend Salze, aufweisend Calciumphosphat und Hydroxylapatit.
Eine Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wert des anorganischen Dispersionsmittels zwischen 1,5 Gewichtsprozent und 30 Gewichtsprozent für die polymerisierbare Monomermischung liegt.
Eine Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Wachs wenigstens ein Wachs ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus paraffinbasiertem Wachs, esterbasiertem Wachs, Mikrokristallwachs, montanbasiertem Wachs, Fischer-Tropsch-Wachs, Polyethylenwachs, Polypropylenewachs und Carnaubawachs.
Eine Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wachsanteil zwischen 0,5 Gewichtsanteile bis 30 Gewichtsanteile von 100 Gewichtsanteilen des polymerisierbaren Monomers liegt.
Eine Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der DSC Maximalwärmeabsorptionspeak des Wachses zwischen 40°C und 110°C liegt.
Eine Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polarharz wenigstens ein Polarharz ist, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Polyersterharz und Polystyrol-Copolymer-Harz.
Eine Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polarmonomer wenigstens ein Polarmonomer ist, ausgewählt aus einer Gruppe beinhaltend Acrylsäue, Methacrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäure und Fumarsäure.
Eine Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladungskontrollmittel wenigstens ein Ladungskontrollmittel ist, ausgewählt aus einer Gruppe beinhaltend Dibutyl-Salicylsäure, Naphthensäure, Dicarbonsäure, Dibutyl-Salicylsäure-Aluminiumverbindung, Dibutyl-Salicylsäure-Zinkverbindung, Dibutyl-Salicylsäure-Zirkoniumverbindung, Dibutyl-Salicylsäure-Chromverbindung, Nigrosin-Basis, quartäres Ammonium-Salz, Imidazol.
Eine Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ladungskontrollmittelanteil zwischen 0,5 Gewichtsanteile bis 10 Gewichtsanteile von 100 Gewichtsanteilen des polymerisierbaren Monomers liegt.
Eine Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aggregationsmittel wenigstens ein Aggregationsmittel ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem anorganischen Salz aufweisend monovalente metallische Kationen, einem anorganischen Salz aufweisend divalente metallische Kationen und eine anorganischen Salz aufweisend trivalente metallische Kationen.
Eine Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Salz, aufweisend monovalente metallische Kationen, wenigstens ein anorganisches Salz ist, ausgewählt aus der Gruppe beinhaltend NaCl, KCl, LiCl, Na₂SO₄, K₂SO₄, Li₂SO₄, CH₃COONa und C₆H₅SO₃Na, das anorganische Salz, aufweisend divalente metallische Kationen, wenigstens ein anorganisches Salz ist, ausgewählt aus der Gruppe beinhaltend MgCl₂, CaCl₂, MgSO₄, CaSO₄ und ZnSO₄, das anorganische Salz, aufweisend trivalente metallische Kationen, wenigstens ein anorganisches Salz ist ausgewählt aus der Gruppe beinhaltend Al₂(SO₄)₃ und Fe₂(SO₄)₃.
Eine Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aggregationstemperatur während der Aggregation zwischen 5°C und 80°C liegt.
Eine Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grad der Rundheit der ersten Suspensionstonerpartikel im Mikrometerbereich zwischen 0,92 und 0,99 liegt.
Eine Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grad der Rundheit der finalen Tonerpartikel zwischen 0,9 und 0,99 liegt.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Tonerzusammensetzung aufweisend Kombinations-Harzformgebungsmonomere, Färbemittel, Dispersionsstabilisierer, Ladungskontrollmittel, Wachs, Polarharze oder Polarmonomere, herstellt durch ein Verfahren aufweisend: (1) Herstellen eines anorganischen Dispersionsmittels; (2) Dispergieren/Lösen einer polymerisierbaren Monomermischung; (3) Mikronisieren der Flüssigkeit, erhalten aus Schritt (2), in der Flüssigkeit, erhalten aus Schritt (1), mittels hoher Scherkraft, um Tropfen zu bilden; (4) Durchführung einer Radikalpolymerisation der mikronisierten Tropfen, erhalten aus Schritt (3); (5) Aggregation der Partikel, erhalten aus Schritt (4); (6) Schmelzen der Aggregation, erhalten aus Schritt (5); (7) Reinigen und Trocknen des Toners, erhalten aus Schritt (6); und (8) Zugabe von Additiven zur Vermittlung von Elektrifikation und Fließvermögen des Toners, erhalten aus Schritt (7).
Ein Verfahren zur Herstellung einer elektrostatischen Bildentwicklungstonerzusammensetzung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Korndurchmesser (D50(A)) der ersten Suspensionstonerpartikel in Mikrometern, die, gemäß der gewünschten Tonertropfenpartikel, durch Suspensierung der polymerisierbaren monomergemischten Flüssigkeit durch Wasser übertragende (water-borne) Medien hergestellt sind und ein Korndurchmesser (D50(B)) der finalen Tonerpartikel, die durch Polymerisieren, Aggregation zu einer gewünschte Partikelgröße, Schmelzen, Reinigung und Trocknung, die folgende Gleichung 1 erfüllen Gleichung 1: (1) 0,2 ≤ A/B ≤ 0,5 (2) 4 μm ≤ B ≤ 10 μm mit A: Korndurchmesser (D50(A)) der ersten Suspensionstonerpartikel in Mikrometer B: Korndurchmesser (D50(B)) der finalen Tonerpartikel nach dem Anhäufen
Ein Verfahren zur Herstellung einer Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Dispersionsmedium zur Herstellung eines anorganischen Dispersionsmediums wenigstens ein anorganisches Dispersionsmedium ist, ausgewählt aus einer Gruppe beinhaltend Salze aufweisend Calciumphosphat und Hydroxylapatit.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil des anorganischen Dispersionsmediums zwischen 1,5 Gewichtsprozent bis 30 Gewichtsprozent für die polymerisierbare Monomermischung liegt.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Wachs wenigstens ein Wachs ist, ausgewählt aus der Gruppe umfassend paraffinbasiertes Wachs, esterbasiertes Wachs, Mikrokristallwachs, montan-basiertes Wachs, Fischer-Tropsch-Wachs, Polyethylenwachs, Polypropylenwachs und Carnaubawachs.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil des Wachs zwischen 0,5 Gewichtsanteilen bis 30 Gewichtsanteile für 100 Gewichtsanteile des polymerisierbaren Monomers liegt.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der DSC Maximalwäremabsorptionspeak des Wachses zwischen 40°C und 110°C liegt.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Polarharz wenigstens ein Polarharz ist, ausgewählt aus einer Gruppe beinhaltend Polyesterharz und Polystryol-Copolymer-Harz.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Polarmonomer wenigstens ein Polarmonomer ist, ausgewählt aus einer Gruppe beinhaltend Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäure und Fumarsäure
Ein Verfahren zur Herstellung einer Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladungskontrollmittel wenigstens ein Ladungskontrollmittel ist, ausgewählt aus der Gruppe aufweisend Dibutyl-Salicylsäure, Naphthensäure, Dicarbonsäure, Dibutyl-Salicylsäure-Aluminiumverbindung, Dibutyl-Salicylsäure-Zinkverbindung, Dibutyl-Salicylsäure-Zirkoniumverbindung, Dibutyl-Salicylsäure-Chromverbindung, Nigrosin-Basis, quartäres Ammonium-Salz, Imidazol.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Ladungskontrollmittel zwischen 0,5 Gewichtsanteilen und 10 Gewichtsanteilen für 100 Gewichtsanteile des polymerisierbaren Monomers liegt.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Aggregationsmittel wenigstens ein Aggregationsmittel ist, ausgewählt aus einer Gruppe aufweisend ein anorganisches Salz aufweisend monovalente metallische Kationen, ein anorganisches Salz aufweisend divalente metallische Kationen, ein anorganisches Salz aufweisend trivalente metallische Kationen.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Salz, aufweisend monovalente metallische Kationen, wenigstens ein anorganisches Salz ist, ausgewählt aus der Gruppe beinhaltend NaCl, KCl, LiCl, Na₂SO₄, K₂SO₄, Li₂SO₄, CH₃COONa und C₆H₅SO₃Na, das anorganische Salz, aufweisend divalente metallische Kationen, wenigstens ein anorganisches Salz ist, ausgewählt aus der Gruppe beinhaltend MgCl₂, CaCl₂, MgSO₄, CaSO₄ und ZnSO₄, das anorganische Salz, aufweisend trivalente metallische Kationen, wenigstens ein anorganisches Salz ist, ausgewählt aus der Gruppe beinhaltend Al₂(SO₄)₃ und Fe₂(SO₄)₃.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Aggregationstemperatur während der Aggregation zwischen 5°C und 80°C liegt.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Grad der Rundheit der ersten Suspensionstonerpartikel im Mikrometerbereich zwischen 0,92 und 0,99 liegt.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Tonerzusammensetzung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Grad der Rundheit der finalen Tonerpartikel zwischen 0,9 und 0,99 liegt.