DE60122122T2

DE60122122T2 - Elektrofotografischer entwickler, prozess zu seiner herstellung und verfahren zur bilderzeugung

Info

Publication number: DE60122122T2
Application number: DE60122122T
Authority: DE
Inventors: c/o Research & Development Center Takashi Kawasaki-shi IGA; c/o Research & Development Center Kojiro Kawasaki-shi MASUO; c/o Research & Development Center Kazuhiro Kawasaki-shi SATO
Original assignee: Zeon Corp
Current assignee: Zeon Corp
Priority date: 2000-02-02
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2021-02-03
Also published as: WO2001057599A1; US20050048394A1; EP1271254A4; US7008747B2; EP1271254A1; DE60122122D1; JP2001215749A; EP1271254B1; US20030022086A1; JP3721915B2; US6818371B2

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrophotographischen Entwickler und ein Herstellungsverfahren dafür und insbesondere einen elektrophotographischen Entwickler mit einem ausgezeichneten Fließvermögen und ausgezeichneter Lagerstabilität, der keine Bildfehler, wie das Auftreten von weißen Streifen, ergibt und eine nahezu konstante Bildqualität erreicht, selbst wenn die Umgebungsbedingungen einschließlich Temperatur und Feuchtigkeit, fluktuieren und ein Herstellungsverfahren dafür.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Herstellungsverfahren von einem polymerisierten Toner, der in dem elektrophotographischen Entwickler enthalten ist, der diese ausgezeichneten Eigenschaften oder Charakteristiken zeigt. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Bildaufzeichnungsverfahren des elektrophotographischen Systems unter Ausnutzung des elektrophotographischen Entwicklers.
TECHNISCHER HINTERGRUND
In einer Bildaufzeichnungsvorrichtung, wie einem Kopiergerät oder einem Drucker, des elektrophotographischen Systems wird ein elektrostatisches latentes Bild, das auf einem lichtempfindlichen Element gebildet ist, mit einem Entwickler entwickelt. Das auf dem lichtempfindlichen Element gebildete Entwicklerbild wird auf ein Übertragungsmedium, wie nach Bedarf Papier oder eine OHP-Folie, übertragen und dann durch ein Verfahren, wie Erwärmen, Pressen oder die Verwendung von Lösungsmitteldampf, auf dem Übertragungsmedium fixiert.
Als Entwickler werden gefärbte Teilchen (Toner) umfassend ein Bindemittelharz und ein farbgebendes Mittel verwendet. Entwickler werden grob in Einkomponentenentwickler, wobei die Oberfläche eines Toners mit einem äußeren Additiv (Fließvermögen verleihendes Mittel), wie Kieselsäure, beschichtet ist, und Zweikomponentenentwickler aus einem Toner und einem Träger eingeteilt. Die Entwickler beinhalten magnetische Entwickler, die einen magnetischen Toner umfassend Magnetpulver verwenden, und nicht magnetische Entwickler, die einen Toner umfassend ein nicht magnetisches Pulver verwenden. Nicht magnetische Einkomponentenentwickler sind im Hinblick auf die Miniaturisierung und die Gewichtsersparnis der Bildaufzeichnungsvorrichtung und der Auflösung von Bildern usw. empfehlenswert.
Es gibt jedes Jahr ein starkes Bedürfnis nach der Verbesserung bei der Auflösung von Bildern, die durch die Bildaufzeichnungsvorrichtung des elektrophotographischen Systems gebildet werden. Als Toner sind bislang Toner (pulverisierte Toner), die durch ein Verfahren (Mahlverfahren) erhalten wurden, welches das Schmelzen und Mischen von Komponenten, wie synthetischem Harz und einem farbgebenden Mittel, und dann das Mahlen und Klassieren der sich ergebenden Mischung zur Herstellung gefärbter Teilchen umfasst, hauptsächlich verwendet worden. In den letzten Jahren haben Toner (polymerisierte Toner) aus gefärbten Polymerteilchen, die durch ein Verfahren erhalten werden, bei dem eine Monomerzusammensetzung umfassend ein polymerisierbares Monomer und ein farbgebendes Mittel einer Suspensionspolymerisation unterworfen wird, Aufmerksamkeit auf sich gezogen, da der Teilchendurchmesser und die Kugelgestalt leicht zu regulieren sind und sich ein ausgezeichnetes Fließvermögen ergibt und es möglich ist, den Klassierschritt auszulassen.
Es ist erforderlich, dass elektrophotographische Entwickler solche Charakteristika oder Eigenschaften aufweisen, dass sie ein ausgezeichnetes Fließvermögen und eine ausgezeichnete Lagerstabilität aufweisen, keine Bildfehler ergeben, wie das Auftreten von weißen Streifen, und eine nahezu konstante Bildqualität ergeben, selbst wenn die Umgebungsbedingungen einschließlich Temperatur und Feuchtigkeit fluktuieren. Es war aber schwierig gewesen, einen Toner und einen Entwickler herzustellen, die diese Charakteristika oder Eigenschaften erfüllen, und es sind verschiedene Verbesserungsvorschläge unter diesen Umständen gemacht worden.
In der offengelegten JP-Patentanmeldung Nr. 8-248676 ist ein elektrophotographischer polymerisierter Toner vorgeschlagen worden, der durch Polymerisieren eines polymerisierbaren Monomers erhalten wird und die Beziehung 5 μS/cm ≤ D₂ – D₁ ≤ 5 μS/cm aufweist, worin D₁ die elektrische Leitfähigkeit von Wasser ist und D₂ die elektrische Leitfähigkeit eines Filtrats ist, das durch Dispergieren des polymerisierten Toners in Wasser in einem Anteil von 1 g pro 20 ml Wasser, vollständiges Rühren der Dispersion bis zum Gleichgewicht und dann Abfiltrieren des polymerisierten Toners erhalten wird.
Die Veröffentlichung zeigt, dass, wenn dieser polymerisierte Toner mit einem Träger aus mit einem Harz beschichteten Ferritteilchen gemischt wird, um ihn als Zweikomponentenentwickler zu verwenden, die Änderung im Ladungsniveau selbst bei unterschiedlichen Umgebungen von niedrigen Temperaturen und niedriger Feuchtigkeit und hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit gering ist. Mit anderen Worten, dieser polymerisierte Toner wird durch Reibung mit magnetischem Eisenpulver geladen.
Wenn dieser polymerisierte Toner als nicht magnetischer Einkomponentenentwickler in einer Bildaufzeichnungsvorrichtung von einem System verwendet wird, bei dem der Toner durch Reibung mit einer Entwicklungswalze oder eines Entwicklungsblatts aufgeladen wird, wird die Abhängigkeit des Ladungsniveaus von der Umgebung aber hoch und wird eine Beeinträchtigung der Bildqualität durch Änderungen der Umgebung beobachtet. Dieser Toner ist auch bezüglich des Fließvermögens und der Lagerstabilität unzureichend.
Die offengelegte JP-Patentanmeldung Nr. 11-72949 hat einen elektrophotographischen Entwickler vorgeschlagen, der Polymerteilchen (polymerisierter Toner) für den Entwickler umfasst, die durch Polymerisieren eines polymerisierbaren Monomers und eines an der Oberfläche der Teilchen haftenden äußeren Additivs erhalten wird, wobei der pH eines Wasserextrakts, das durch ein Verfahren (Siedeextraktionsverfahren) des Dispergierens des Entwicklers in ionenausgetauschtem Wasser mit einem pH von etwa 7 und Sieden der Dispersion erhalten wird, etwa 4 bis 7 ist.
Dieser Entwickler ist bezüglich der Beeinträchtigung der Bildqualität durch Umgebungsänderungen stark verbessert und auch bezüglich Lagerstabilität und Fließvermögen verbessert. Es ist aber eine weitere Verbesserung erforderlich, um die Anforderungen an die Verbesserung der Bildqualität vollständig zu erfüllen.
JP-A-60-254051 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Toners für die Elektrophotographie. Bei diesem Verfahren werden ein polymerisierbares Monomer mit der Fähigkeit, die Ladung des Monomers zu regulieren, und ein anderes polymerisierbares Monomer einer wässrigen Suspensionspolymerisation in Anwesenheit eines Dispergiermittels und eines wasserlöslichen anorganischen Salzes unter worfen, um ein Bindemittel herzustellen. Phosphate, die durch Mm(PO₄) dargestellt sind, werden als wasserlösliches anorganisches Salz genannt.
JP-A-2-64652 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Toners, bei dem eine Polymerisationsmonomerzusammensetzung einer Suspensionspolymerisation in einem wässrigem Medium enthaltend ein feines Pulver von einem anorganischen Salz, wie Calcium-tertiär-phosphat, unterworfen wird. Das Verfahren beinhaltet einen Waschschritt.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines elektrophotographischen Entwicklers, der ein ausgezeichnetes Fließvermögen und eine ausgezeichnete Lagerstabilität aufweist, keine Bildmängel ergibt, wie das Auftreten von weißen Streifen, hochwertige Bilder erzeugen kann und eine nahezu konstante Bildqualität selbst bei Umgebungsänderungen von Temperatur, Feuchtigkeit usw. erreicht, und eines Herstellungsverfahrens dafür.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Herstellungsverfahrens von einem polymerisierten Toner, der zur Verwendung in einem solchen Entwickler geeignet ist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Bildaufzeichnungsverfahrens unter Verwendung des Entwicklers, der diese ausgezeichneten Eigenschaften oder Charakteristika zeigt.
Die Erfinder haben eine umfangreiche Untersuchung im Hinblick auf die Erreichung der oben genannten Ziele durchgeführt. Im Ergebnis haben die Erfinder einen Entwickler entwickelt, der Bor und/oder Phosphor in einem angegebenen Anteil umfasst. Ein polymerisierter Toner umfassend Bor und/oder Phosphor in einem angegebenen Anteil eignet sich zur Verwendung als ein solcher Entwickler.
Ein solcher polymerisierter Toner kann durch ein Verfahren zur Herstellung eines polymerisierten Toners hergestellt werden, das umfasst den Schritt des Unterwerfens einer Monomerzusammensetzung umfassend ein polymerisierbares Monomer und ein farbgebendes Mittel einer Suspensionspolymerisation in einem wässrigen Dispersionsmedium enthaltend einen Dispersionsstabilisator, um gefärbte Polymerteilchen zu bilden, wobei mindestens eine von wasserlöslichen Borverbindungen und wasserlöslichen Phosphorverbindungen dazu gebracht wird, in dem wässrigen Dispersionsmedium vorhanden zu sein, um die Suspensionspolymerisation durchzuführen. Der Gehalt an Bor und/oder Phosphor kann in einen bevorzugten Bereich durch geeignetes Ausführen von Nachbehandlungsschritten nach der Polymerisation gesteuert werden. Der polymerisierte Toner, der durch ein solches Herstellungsverfahren erhalten wird, kann ein sehr ausgezeichnetes Ergebnis erzielen, wenn er als Einkomponentenentwickler mit einem dazugegebenen äußeren Additiv, insbesondere als nicht magnetischer Einkomponentenentwickler, verwendet wird.
Die vorliegende Erfindung ist auf Basis dieser Befunde vervollständigt worden.
Nach der vorliegenden Erfindung wird somit ein elektrophotographischer Entwickler bereitgestellt, der mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bor und Phosphor in einem Gehalt von 0,1 bis 100 ppm umfasst, wobei die elektrische Leitfähigkeit σ2 einer Entwicklerdispersion, die durch ein Siedeextraktionsverfahren unter Verwendung von ionenausgetauschtem Wasser mit einer elektrischen Leitfähigkeit von σ1 erhalten wird, höchstens 20 μS/cm ist. Außerdem ist die Differenz (σ2 – σ1) zwischen der elektrischen Leitfähigkeit σ2 der Entwicklerdispersion und der elektrischen Leitfähigkeit σ1 des ionenausgetauschten Wassers höchstens 10 μS/cm.
Nach der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines polymerisierten Toners bereitgestellt, das umfasst den Schritt des Unterwerfens einer Monomerzusammensetzung umfassend ein polymerisierbares Monomer und ein farbgebendes Mittel einer Suspensionspolymerisation in einem wässrigen Dispersionsmedium enthaltend einen Dispersionsstabilisator, um gefärbte Polymerteilchen zu bilden, wobei mindestens eine wasserlösliche Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus wasserlöslichen Borverbindungen und wasserlöslichen Phosphorverbindungen dazu gebracht wird, in dem wässrigen Dispersionsmedium vorhanden zu sein, um die Suspensionspolymerisation auszuführen, welches ferner als Nachbehandlungsschritte nach der Polymerisation ein Verfahren zur Herstellung eines polymerisierten Toners umfasst, das umfasst den Schritt des Unterwerfens einer Monomerzusammensetzung umfassend ein polymerisierbares Monomer und ein farbgebendes Mittel einer Suspensionspolymerisation in einem wässrigen Dispersionsmedium enthaltend einen Dispersionsstabilisator unter Bildung von gefärbten Polymerteilchen, wobei mindestens eine wasserlösliche Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus wasserlöslichen Borverbindungen und wasserlöslichen Phosphorverbindungen dazu gebracht wird, in dem wässrigen Dispersionsmedium vorhanden zu sein, um die Suspensionspolymerisation durchzuführen, welches ferner als Nachbehandlungsschritte nach der Polymerisation umfasst

(1) einen Schritt der Einstellung des pH der Polymerisationsreaktionsmischung enthaltend die gebildeten gefärbten Polymerteilchen, um den Dispersionsstabilisator in dem wässrigen Dispersionsmedium nach Bedarf zu lösen;
(2) einen Schritt des Unterwerfens der Polymerisationsreaktionsmischung einer Fest-Flüssig-Trennung, um einen nassen Kuchen der gefärbten Polymerteilchen zu sammeln;
(3) einen Schritt des Waschens des sich ergebenden Kuchens mit Wasser; und
(4) einen Schritt des Gewinnens der gefärbten Polymerteilchen umfassend mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bor und Phosphor in einem Gehalt von 0,1 bis 100 ppm, wobei der Entwickler umfassend die gefärbten Polymerteilchen die folgenden Eigenschaften (5) zeigt:
(5) die elektrische Leitfähigkeit σ2 einer Entwicklerdispersion, die durch ein Siedeextraktionsverfahren unter Verwendung von ionenausgetauschtem Wasser mit einer elektrischen Leitfähigkeit von σ1 erhalten wird, ist höchstens 20 μS/cm und die Differenz (σ2 – σ1) zwischen der elektrischen Leitfähigkeit σ2 der Entwicklerdispersion und der elektrischen Leitfähigkeit σ1 des ionenausgetauschten Wassers ist höchstens 10 μS/cm.

Nach der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines elektrophotographischen Entwicklers bereitgestellt, welches das Gewinnen eines polymerisierten Toners aus gefärbten Polymerteilchen gemäß dem vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren und dann die Zugabe eines äußeren Additivs, damit es an der Oberfläche der gefärbten Polymerteilchen haftet, umfasst.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Bildaufzeichnungsverfahren bereitgestellt, das die Schritte der Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes auf einem lichtempfindlichen Element mit einem elektrophotographischen Entwickler unter Bildung eines Entwicklerbildes, des Übertragens des Entwicklerbildes auf ein Übertragungsmedium umfasst, wobei ein Entwickler umfassend mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bor und Phosphor in einem Gehalt von 0,1 bis 100 ppm als elektrophotographischer Entwickler verwendet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht, die eine beispielhafte Bildaufzeichnungsvorrichtung veranschaulicht, die bei dem Bildaufzeichnungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
BESTE ART ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Elektrophotographische Entwickler beinhalten hauptsächlich Einkomponentenentwickler aus gefärbten Polymerteilchen (Toner) und einem äußeren Additiv und Zweikomponentenentwickler aus gefärbten Polymerteilchen und einem Träger.
Bei dem elektrophotographischen Entwickler nach der vorliegenden Erfindung ist der Gehalt eines Elements ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bor und Phosphor 0,1 bis 100 ppm, bevorzugt 0,2 bis 50 ppm und bevorzugter 0,5 bis 10 ppm. Wenn der Gehalt an Bor und/oder Phosphor zu gering ist, können leicht Bildfehler, wie weiße Streifen, auftreten. Wenn der Gehalt an Bor und/oder Phosphor zu hoch ist, wird die Bildqualität eines mit einem solchen Entwickler gebildeten Bildes beeinträchtigt, wenn die Temperatur und/oder die Feuchtigkeit fluktuieren. Ein bevorzugter elektrophotographischer Entwickler nach der vorliegenden Erfindung enthält Bor in einem Anteil von 0,1 bis 100 ppm, bevorzugt 0,2 bis 50 ppm und bevorzugter 0,5 bis 10 ppm.
Der Gehalt an Bor und Phosphor sind Werte, die gemäß dem folgenden Verfahren gemessen werden. Es wird nämlich eine genau eingewogene Entwicklerprobe (5 g) in einen 100 ml Kunststoffbehälter gegeben, ferner wird ionenausgetauschtes Wasser (50 ml) hinzugefügt und der Behälter wird zur Dispergierung des Entwicklers geschüttelt. Der Behälter wird dann in heißem Wasser von 90°C zur Erwärmung eingetaucht und 30 min geschüttelt. Die Dispersion wird dann durch ein Filter mit einer Porengröße von 0,4 μm filtriert und das sich ergebende Filtrat wird durch Verwendung von Ionenchromatographie analysiert, um Bor und Phosphor zu bestimmen, wodurch der Gehalt an Bor und Phosphor im Entwickler festgestellt wird.
Nach diesem Verfahren ergeben sich im wesentlichen die gleichen Werte wie die Gehalte an Bor und Phosphor, wenn gefärbte Polymerteilchen als Probe zur Messung verwendet werden. Ein Entwickler, der durch Zugabe einer geringen Menge eines äußeren Additivs, wie Kieselsäure, zu gefärbten Polymerteilchen erhalten wird, zeigt z.B. im wesentlichen den gleichen Bor- und Phosphorgehalt, der erhalten wird, wenn die gefärbten Polymerteilchen selbst verwendet werden, da das äußere Additiv weder Bor noch Phosphor enthält.
In dem Entwickler nach der vorliegenden Erfindung ist der pH, gemessen gemäß dem Siedeextraktionsverfahren unter Verwendung von ionenausgetauschtem Wasser, vorzugsweise 4 bis 8, bevorzugter 4,5 bis 7,5. Wenn der pH-Wert zu niedrig oder zu hoch ist, wird die Abhängigkeit des Ladungsniveaus bei einem solchen Entwickler von der Umgebung hoch und es wird eine Beeinträchtigung der Bildqualität durch Umgebungsänderungen verursacht.
Das Siedeextraktionsverfahren unter Verwendung von ionenausgetauschtem Wasser bei der pH-Messung ist ein Verfahren, bei dem eine Entwicklerprobe (6 g) in 100 g ionenausgetauschtem Wasser (dessen pH durch eine Kationenaustauschbehandlung und eine Anionenaustauschbehandlung auf etwa 7 eingestellt worden ist) dispergiert wird, die sich ergebende Dispersion 10 min zum Sieden gebracht wird, ionenausgetauschtes Wasser, das gesondert 10 min zum Sieden gebracht wurde, auf das ursprüngliche Volumen vor dem Sieden zugegeben wird, die Dispersion auf Raumtemperatur abgekühlt wird und dann der pH eines Wasserextrakts mit Hilfe eines pH-Messgeräts gemessen wird.
Bei dem elektrophotographischen Entwickler nach der vorliegenden Erfindung ist die elektrische Leitfähigkeit σ2 einer Entwicklerdispersion, die durch das Siedeextraktionsverfahren unter Verwendung von ionenausgetauschtem Wasser mit einer elektrischen Leitfähigkeit von σ1 erhalten wird, 20 μS/cm oder weniger, bevorzugter 15 μS/cm oder weniger und (σ2 – σ1) ist 10 μS/cm oder weniger, bevorzugter 5 μS/cm oder weniger. Die elektrische Leitfähigkeit σ1 des ionenausgetauschten Wassers, das hier verwendet wird, ist im allgemeinen 0 bis 15 μS/cm.
Wenn σ2 zu hoch oder (σ2 – σ1) zu groß ist, wird die Abhängigkeit des Ladungsniveaus von einem solchen Entwickler auf die Umgebung hoch und die Bildqualität wird durch Umgebungsänderungen, wie Änderungen der Temperatur und der Feuchtigkeit, beeinträchtigt.
Das Siedeextraktionsverfahren unter Verwendung von ionenausgetauschtem Wasser bei der Messung der elektrischen Leitfähigkeit der Entwicklerdispersion ist ein Verfahren, bei dem eine Entwicklerprobe (6 g) in 100 g ionenausgetauschtem Wasser mit einer elektrischen Leitfähigkeit von σ1 dispergiert wird, um eine Dispersion herzustellen, die sich ergebende Dispersion 10 min zum Sieden gebracht wird, ionenausgetauschtes Wasser, das gesondert 10 min zum Sieden gebracht wird, bis zum ursprünglichen Volumen vor dem Sieden zugegeben wird, die Dispersion auf Raumtemperatur abgekühlt wird und die elektrische Leitfähigkeit der Dispersion dann mit Hilfe eines Leitfähigkeitsmessgeräts gemessen wird.
In dem elektrophotographischen Entwickler nach der vorliegenden Erfindung ist es zweckmäßig, dass (D2 – D1) bevorzugt kleiner als 5 μS/cm, bevorzugter nicht größer als 4 μS/cm ist, wobei D2 die elektrische Leitfähigkeit eines Filtrats ist, das erhalten wird durch Dispergieren von 1 g des Entwicklers in 20 ml Wasser mit einer elektrischen Leitfähigkeit D1 zur Herstellung einer Dispersion, vollständiges Rühren der Dispersion bis zum Gleichgewicht und dann Filtrieren der Dispersion. Wenn der Wert (D2 – D1) zu groß ist, wird die Abhängigkeit des Ladungsniveaus eines solchen Entwicklers von der Umgebung hoch und die Bildqualität kann in der Regel durch Umgebungsänderungen, wie Änderungen der Temperatur und der Feuchtigkeit, in manchen Fällen beeinträchtigt werden.
Der elektrophotographische Entwickler nach der vorliegenden Erfindung kann ein Zweikomponentenentwickler aus gefärbten Polymerteilchen und einem Träger sein, ist aber bevorzugt ein Einkomponentenentwickler aus gefärbten Polymerteilchen und einem äußeren Additiv, das an den Oberflächen der Teilchen haftet.
Das Volumenmittel des Teilchendurchmessers (dv) der gefärbten Polymerteilchen, die den Entwickler nach der vorliegenden Erfindung bilden, ist im allgemeinen 1 bis 20 μm, bevorzugt 1,5 bis 15 μm, bevorzugter 1,5 bis 8 μm. Das Verhältnis (dv/dp) des Volumenmittels des Teilchendurchmessers (dv) zum Zahlenmittel des Teilchendurchmesser (dp) ist im allgemeinen höchsten 1,7, bevorzugt höchstens 1,5, bevorzugter höchstens 1,3.
Die gefärbten Polymerteilchen, die den Entwickler nach der vorliegenden Erfindung bilden, haben ein Verhältnis (rl/rs) von der Länge (rl) zur Breite (rs) im Bereich von im allgemeinen 1 bis 1,2, bevorzugt 1 bis 1,1. Wenn das Verhältnis zu hoch ist, kann die Auflösung eines Bildes, das aus einem solchen Entwickler gebildet wird, in einigen Fällen die Tendenz zur Beeinträchtigung zeigen. Wenn der Entwickler außerdem in einem Entwicklerbehälter in einer Bildaufzeichnungsvorrichtung enthalten ist, zeigt sich eine Tendenz zur Verringerung der Haltbarkeit, da die Reibung zwischen den Teilchen des Entwicklers größer wird und so das äußere Additiv von den gefärbten Polymerteilchen getrennt wird.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten gefärbten Polymerteilchen können entweder Teilchen aus einem einzelnen Polymer oder geschichtete Teilchen aus einer Mehrzahl von Polymeren sein. Ein typisches Beispiel für geschichtete Teilchen beinhalten Teilchen mit einer Kern-Schale-Struktur (gefärbte Kern-Schale-Polymerteilchen).
Die Teilchen mit der Kern-Schale-Struktur können z.B. hergestellt werden durch Suspendieren einer Monomerzusammensetzung (Monomerzusammensetzung für den Kern) enthaltend ein polymerisierbares Monomer und ein farbgebendes Mittel und gegebenenfalls andere Komponenten in einem wässrigen Dispersionsmedium enthaltend einen Dispersionsstabilisator, Polymerisieren der Monomerzusammensetzung mit einem Polymerisationsinitiator zur Herstellung von gefärbten Polymerteilchen (A1), die zu den Kernteilchen werden, Zugabe eines Monomers für die Schale und eines Polymerisationsinitiators zur Fortsetzung der Polymerisation, wodurch eine Polymerschicht gebildet wird, die zur Schalenschicht wird, auf den Oberflächen der Kernteilchen, um gefärbte Kern-Schale-Polymerteilchen (A2) zu liefern. Zur Verbesserung der Ausgewogenheit zwischen Hochtemperatur-Lagerstabilität und Niedertemperatur-Fixiervermögen des sich ergebenden Entwicklers ist es bevorzugt, dass die Glasübergangstemperatur Tg der Polymerkomponente, die den Kern bildet, relativ niedrig ist, und die Tg der Polymerkomponente, welche die Schale bildet, relativ hoch ist.
Die gefärbten Polymerteilchen werden durch Polymerisieren eines polymerisierbaren Monomers erhalten. Als Beispiele für das polymerisierbare Monomer, das zur Bildung der gefärbten Polymerteilchen verwendet wird, können Monovinylmonomere genannt werden. Spezielle Beispiele für Monovinylmonomere beinhalten Styrolmonomere, wie Styrol, Vinyltoluol und α-Methylstyrol; Acrylsäure und Methacrylsäure; Derivate von Acrylsäure oder Methacrylsäure, wie Methylacrylat, Ethylacrylat, Propylacrylat, Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Dimethylaminoethylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Propylmethacrylat, Butylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat, Acrylnitril, Methacrylnitril, Acrylamid und Methacrylamid; ethylenisch ungesättigte Monoolefine, wie Ethylen, Propylen und Butylen; Vinylhalogenide, wie Vinylchlorid, Vinylidenchlorid und Vinylfluorid; Vinylester, wie Vinylacetat und Vinylpropionat; Vinylether, wie Vinylmethylether und Vinylethylether; Vinylketone, wie Vinylmethylketon und Methylisopropenylketon; und Stickstoff enthaltende Vinylverbindungen, wie 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin und N-Vinylpyrrolidon.
Diese Monovinylmonomere können entweder einzeln oder in irgendeiner Kombination verwendet werden. Von diesen Monovinylmonomeren sind Styrolmonomere und/oder Derivate von Acrylsäure oder Methacrylsäure bevorzugt, wobei Styrol und/oder Alkyl(meth)acrylate besonders bevorzugt sind.
In der vorliegenden Erfindung wird ein vernetzbares Monomer bevorzugt in Kombination mit dem Monovinylmonomer zwecks Verbesserung der Lagerstabilität des sich ergebenden Entwicklers verwendet. Das vernetzbare Monomer ist ein Monomer mit zwei oder mehr polymerisierbaren ungesättigten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen. Spezielle Beispiele für das vernetzbare Monomer beinhalten aromatische Divinylverbindungen, wie Divinylbenzol, Divinylnaphthalin und Derivate davon; diethylenisch ungesättigte Carbonsäureester, wie Ethylenglycoldimethacrylat und Diethylenglycoldimethacrylat; Divinylverbindungen, wie N,N-Divinylanilin und Divinylether; und Verbindungen mit drei oder mehr Vinylgruppen. Diese vernetzbaren Monomere können entweder einzeln oder in irgendeiner Kombination davon verwendet werden. Das vernetzbare Monomer wird in einem Anteil von im allgemeinen 0,05 bis 5 Gew.-Teilen, bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-Teilen, pro 100 Gew.-Teilen des Monovinylmonomers verwendet.
In der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt ein Makromonomer in Kombination mit dem Monovinylmonomer zwecks Verbesserung der Ausgewogenheit zwischen der Lagerstabilität und dem Fixiervermögen des sich ergebenden Entwicklers verwendet. Das Makromonomer ist eine Verbindung mit einer funktionellen polymerisierbaren Vinylgruppe am Molekülkettenende und ist ein Oligomer oder Polymer mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts im allgemeinen von 1.000 bis 30.000. Wenn ein Makromonomer mit einem zu geringen Zahlenmittel des Molekulargewichts verwendet wird, werden die Oberflächenbereiche der sich ergebenden gefärbten Polymerteilchen zu weich und sie neigen in der Regel zum Blocken, wodurch die Lagerstabilität des Entwicklers beeinträchtigt wird. Wenn ein Makromonomer mit einem zu hohen Zahlenmittel des Molekulargewichts verwendet wird, ist andererseits das Schmelzverhalten der sich ergebenden gefärbten Polymerteilchen schlecht, was zu einem Entwickler führt, der in Fixiervermögen und Lagerstabilität beeinträchtigt ist.
Beispiele für die funktionelle polymerisierbare Vinylgruppe, die das Makromonomer am Molekülkettenende aufweist, beinhalten eine Acryloylgruppe und eine Methacryloylgruppe, wobei die Methacryloylgruppe im Hinblick auf die leichte Copolymerisation bevorzugt ist.
Als spezielle Beispiele für das in der vorliegenden Erfindung verwendete Makromonomer können Polymere, die durch Polymerisieren von Styrol, Styrolderivaten, Methacrylestern, Acrylestern, Acrylnitril und Methacryl, entweder einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren Monomeren davon erhalten werden; Makromonomere mit einem Polysiloxangerüst; Makromonomere, die in der offengelegten JP-Patentanmeldung Nr. 3-203746, Seiten 4 bis 7 offenbart sind; und Makromonomere, die im US-Patent Nr. 5968705, Spalten 5 bis 20, offenbart sind, genannt werden.
Von diesen Makromonomeren sind hydrophile Makromonomere, insbesondere Makromonomere, die durch Polymerisieren von Methacrylestern oder Acrylestern entweder einzeln oder in Kombination erhalten werden, bevorzugt.
Die Menge des verwendeten Makromonomers beträgt im allgemeinen 0,01 bis 10 Gew.-Teile, bevorzugt 0,03 bis 5 Gew.-Teile, bevorzugter 0,05 bis 1 Gew.-Teile, pro 100 Gew.-Teilen des Monovinylmonomers. Wenn die Menge des verwendeten Makromonomers zu gering ist, ist es schwierig, die Ausgewogenheit zwischen Lagerstabilität und Fixiervermögen des sich ergebenden Entwicklers in ausreichender Weise zu verbessern. Wenn die Menge des verwendeten Makromonomers ausgesprochen groß ist, wird das Fixiervermögen des sich ergebenden Entwicklers beeinträchtigt.
Die gefärbten Polymerteilchen enthalten ein farbgebendes Mittel und gegebenenfalls andere Komponenten, wie ein ladungsregulierendes Mittel, ein Trennmittel, ein Erweichungsmittel und ein Dispergiermittel für das farbgebende Mittel.
Als Beispiele für das farbgebende Mittel können Farbstoffe und Pigmente genannt werden, wie Ruß, Titanweiß, Nigrosinbase, Anilinblau, Chalcoil-Blau, Chromgelb, Ultramarinblau, Orient Oil Red, Phthalocyaninblau und Malachitgrünoxalat; und magnetische Teilchen, wie Cobalt, Nickel, Dieisentrioxid, Trieisentetroxid, Manganeisenoxid, Zinkeisenoxid, Nickeleisenoxid.
Beispiele für farbgebende Mittel für Farbentwickler beinhalten C. I. Direct Red 1 und 4, C. I. Acid Red 1, C. I. Basic Red 1, C. I. Mordant Red 30, C. I. Direct Blue 1 und 2, C. I. Acid Blue 9 und 15, C. I. Basic Blue 3 und 5, C. I. Mordant Blue 7, C. I. Direct Green 6, und C. I. Basic Green 4 und 6. Beispiele für Pigmente beinhalten Chromgelb, Cadmiumgelb, Mineral Fast Yellow, Navel Yellow, Naphthol Yellow S, Hansa Yellow G, Permanent Yellow NCG, Tartrazin-Lack, Chromorange, Molybdänorange, Permanent Orange GTR, Pyrazolonorange, Benzidinorange G, Cadmiumrot, Permanent Red 4R, Watchung Red Ca-Salz, Eosin-Lack, Brilliant Karmesin 3B, Manganviolett, Fast Violet B, Methyl Violet Lake, Ultramarinblau, Cobaltblau, Alkali Blue Lake, Victoria Blue Lake, Phthalocyaninblau, Fast Sky Blue, Indanthrene Blue BC, Chromgrün, Chromoxid, Pigment Green B, Malachitgrün-Lack und Final Yellow Green G.
Beispiele für Magenta-Farbpigmente für Vollfarbenentwickler beinhalten C. I. Pigment Red 1 bis 209, C. I. Pigment Violet 19 und C. I. Vat Red 1 bis 35. Beispiele für Magenta-Farbstoffe beinhalten öllösliche Farbstoffe, wie C. I. Solvent Red 1 bis 121, C. I. Disperse Red 9, C. I. Solvent Violet 8 bis 27 und C. I. Disperse Violet 1; und basische Farbstoffe wie C. I. Basic Red 1 bis 40 und C. I. Basic Violet 1 bis 28.
Beispiele für Cyan-Farbpigmente für Vollfarbenentwickler beinhalten C. I. Pigment Blue 2 bis 17, C. I. Vat Blue 6, C. I. Acid Blue 45 und Kupferphthalocyanin-Farbstoffe mit 1 bis 5 Phthalimidomethylgruppen, die am Phthalocyaningerüst addiert sind.
Beispiele für Gelb-Farbpigmente für Vollfarbenentwickler beinhalten C. I. Pigment Yellow 1 bis 180 und C. I. Vat Yellow 1 bis 20.
Diese farbgebenden Mittel werden in einem Anteil von im allgemeinen 0,1 bis 20 Gew.-Teilen, bevorzugt 1 bis 10 Gew.-Teilen, pro 100 Gew.-Teilen des polymerisierbaren Monomers (Monovinylmonomers) verwendet.
Wenn die Magnetpartikel als farbgebende Mittel verwendet werden, werden sie in einem Anteil von im allgemeinen 1 bis 100 Gew.-Teilen, bevorzugt 5 bis 50 Gew.-Teilen, pro 100 Gew.-Teilen des polymerisierbaren Monomers (Monovinylmonomers), das die Polymerteilchen bildet, verwendet.
Als Beispiele für die Trennmittel können niedermolekulare Polyolefine, wie niedermolekulares Polyethylen, niedermolekulares Polypropylen und niedermolekulares Polybutylen, und Wachse genannt werden. Als Trennmittel kann auch eine polyfunktionelle Esterverbindung verwendet werden, wie Pentaerythrittetramyristat, Pentaerythrittetralaurat, Pentaerythrittetrastearat, Dipentaerythrithexamyristat oder Glycerintriarachidat. Wenn die polyfunktionelle Esterverbindung verwendet wird, kann der Erweichungspunkt der sich ergebenden gefärbten Polymerteilchen gesteuert werden. Das Trennmittel wird in einem Anteil von im allgemeinen 0,1 bis 20 Gew.-Teilen, bevorzugt 1 bis 10 Gew.-Teilen, pro 100 Gew.-Teilen des polymerisierbaren Monomers (Monovinylmonomers) verwendet.
Als ladungsregulierendes Mittel können verschiedene Arten von ladungsregulierenden Mitteln mit positiv aufladendem Vermögen oder negativ aufladendem Vermögen verwendet werden. Beispiele für ladungsregulierende Mittel beinhalten Metallkomplexe von organischen Verbindungen mit einer Carboxylgruppe oder einer Stickstoff enthaltenden Gruppe, metallisierte Farbstoffe und Nigrosin. Beispiele für handelsübliche Produkte beinhalten Spiron Black TRH (Produkt von Hodogaya Chemical Co., Ltd.), T-77 (Produkt von Hodogaya Chemical Co., Ltd.), Bontron S-34 (Produkt von Orient Chemical Industries Ltd.), Bontron E-84 (Produkt von Orient Chemical Industries Ltd.), Bontron N-01 (Produkt von Orient Chemical Industries Ltd.) und COPY BLUE-PR (Produkt von Clariant). Das ladungsregulierende Mittel wird im allgemeinen in einem Anteil von 0,01 bis 10 Gew.-Teilen, bevorzugt 0,03 bis 5 Gew.-Teilen, pro 100 Gew.-Teilen des Bindemittelharzes oder des polymerisierbaren Monomers (Monovinylmonomers) verwendet.
Das polymerisierbare Monomer wird gemäß einem Suspensionspolymerisationsverfahren, einem Emulsionspolymerisationsverfahren, einem Dispersionspoly merisationsverfahren oder dgl. polymerisiert. In der vorliegenden Erfindung ist es besonders bevorzugt, die Polymerisation durch das Suspensionspolymerisationsverfahren durchzuführen.
Die gefärbten Polymerteilchen können durch ein Verfahren (nämlich ein Mahlverfahren) hergestellt werden, welches das Schmelzen und Mischen eines Polymers, das durch Polymerisation eines polymerisierbaren Monomers erhalten wird, mit einem farbgebenden Mittel und dgl., das Abkühlen und Verfestigen der geschmolzenen Mischung und dann das Mahlen der Mischung umfasst. Die gefärbten Polymerteilchen können auch durch ein Verfahren (nämlich ein Polymerisationsverfahren) erhalten werden, welches das Suspendieren eines polymerisierbaren Monomers zusammen mit einem farbgebenden Mittel und dgl. und das Polymerisieren der Suspension umfasst. In der vorliegenden Erfindung werden die gefärbten Polymerteilchen (der polymerisierte Toner), die durch das Polymerisationsverfahren erhalten werden, bevorzugt verwendet. Besonders bevorzugt sind gefärbte Polymerteilchen, die durch Unterwerfen einer Monomerzusammensetzung umfassend ein polymerisierbares Monomer und ein farbgebendes Mittel einer Suspensionspolymerisation in einem wässrigen Dispersionsmedium, in dem mindestens eine wasserlösliche Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Borverbindungen und Phosphorverbindungen gelöst worden sind, erhalten werden.
Zur Herstellung der gefärbten Polymerteilchen durch das Polymerisationsverfahren wird eine Monomerzusammensetzung enthaltend ein polymerisierbares Monomer und ein farbgebendes Mittel und gegebenenfalls andere Komponenten einer Suspensionspolymerisation unterworfen. Zu diesem Zeitpunkt wird ein wässriges Dispersionsmedium, in dem eine wasserlösliche Borverbindung und/oder eine wasserlösliche Phosphorverbindung gelöst worden sind, verwendet.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendete wasserlösliche Verbindung ist eine Verbindung, die zumindest eines von Bor und Phosphor enthält und in Wasser löslich ist. Übrigens kann die Verbindung eine Verbindung sein, die sich nach Auflösung in Wasser zersetzt.
Beispiele für die wasserlösliche Borverbindung beinhalten Bortrifluorid, Bortrichlorid, Tetrafluorborsäure, Natriumtetrahydroborat, Kaliumtetrahydroborat, Natriumtetraborat, Natriumtetraboratdecahydrat, Natriummetaborat, Natriummeta borattetrahydrat, Natriumperoxoborattetrahydrat, Borsäure, Kaliummetaborat und Kaliumtetraboratoctahydrat.
Beispiele für die wasserlösliche Phosphorverbindung beinhalten Phosphorsäure, Phosphonsäure, Phosphinsäure, Metaphosphorsäure, Diphosphorsäure, Natriumphosphinatmonohydrat, Natriumphosphonatpentahydrat, Natriumhydrogenphosphonat-2,5-hydrat, Natriumphosphatdodecahydrat, Dinatriumhydrogenphosphat, Dinatriumhydrogenphosphatdodecahydrat, Natriumdihydrogenphosphatmonohydrat, Natriumdihydrogenphosphatdihydrat, Natriumhypophosphatdecahydrat, Natriumdiphosphatdecahydrat, Dinatriumdihydrogendiphosphat, Dinatriumdihydrogendiphosphathexahydrat, Natriumtriphosphat, Natriumcyclotetraphosphat, Kaliumphosphinat, Kaliumphosphonat, Kaliumhydrogenphosphonat, Kaliumphosphat, Dikaliumhydrogenphosphat, Kaliumdihydrogenphosphat, Kaliumdiphosphattrihydrat und Kaliummetaphosphat.
Von diesen wasserlöslichen Verbindungen sind wasserlösliche Borverbindungen im Hinblick auf die Erzielung guter Ergebnisse bevorzugt, wobei Tetraborate besonders bevorzugt sind. Die wasserlösliche Verbindung ist bevorzugt ein wasserlösliches Oxosäuresalz, da gefärbte Polymerteilchen mit einer engen Teilchendurchmesserverteilung leicht bereitzustellen sind. Diese wasserlöslichen Verbindungen werden in einem Anteil von im allgemeinen 0,1 bis 10 Gew.-Teilen, bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-Teilen, pro 100 Gew.-Teilen des polymerisierbaren Monomers verwendet. Wenn die wasserlösliche Verbindung in diesem Anteil verwendet wird, wird sie in einer üblichen Menge des wässrigen Dispersionsmediums gelöst.
Im allgemeinen wird ein Dispersionsstabilisator zum wässrigen Dispersionsmedium zur Verbesserung der Stabilität der Suspensionspolymerisation hinzugegeben. Als Beispiele für den Dispersionsstabilisator können Metallverbindungen, wie Sulfate, wie Bariumsulfat und Calciumsulfat; Carbonate, wie Bariumcarbonat, Calicumcarbonat und Magnesiumcarbonat; Phosphate, wie Calciumphosphat; und Metalloxide, wie Aluminiumoxid und Titanoxid; Metallhydroxide, wie Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid und Eisenhydroxid; wasserlösliche Polymere, wie Polyvinylalkohol, Methylcellulose und Gelatine; und Tenside, wie anionische Tenside, nicht-ionische Tenside und amphotere Tenside, genannt werden. Von diesen sind kaum wasserlösliche Metallverbindungen bevorzugt, wobei ein Kolloid von kaum wasserlöslichen Metallverbindungen (bevorzugt kaum wasserlöslichen Metallhydroxiden) bevorzugt sind, da die Teilchendurchmesserverteilung der sich ergebenden gefärbten Polymerteilchen enger gemacht werden kann und der Glanz und die Schärfe eines Bildes, das von einem solchen Entwickler gebildet wird, verbessert sind.
Das Kolloid des kaum wasserlöslichen Metallhydroxids, das bevorzugt in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, hat bevorzugt einen D₅₀ (50% kumulativer Wert des Zahlenmittels der Teilchendurchmesserverteilung) von höchstens 0,5 μm und einen D₉₀ (90% kumulativer Wert des Zahlenmittels der Teilchendurchmesserverteilung) von höchstens 1 μm. Wenn der Teilchendurchmesser des Kolloids zu groß ist, kann die Stabilität des Polymerisationsreaktionssystems leicht gebrochen werden und die Lagerstabilität des sich ergebenden Entwicklers kann in manchen Fällen beeinträchtigt sein.
Der Dispersionsstabilisator wird im allgemeinen in einem Anteil von 0,1 bis 20 Gew.-Teilen, bevorzugt 0,3 bis 10 Gew.-Teilen, pro 100 Gew.-Teilen des polymerisierbaren Monomers verwendet. Wenn der Anteil zu gering ist, kann es in manchen Fällen schwierig sein, eine ausreichende Polymerisationsstabilität und Dispersionsstabilität zu erreichen, so dass sich in der Regel Polymeraggregate bilden. Wenn der Anteil zu hoch ist, verbreitert sich die Teilchendurchmesserteilung der sich ergebenden gefärbten Polymerteilchen leicht aufgrund des Anstiegs in feinen Teilchen.
Bei dem Herstellungsverfahren eines polymerisierten Toners (gefärbte Polymerteilchen) nach der vorliegenden Erfindung wird eine Monomerzusammensetzung umfassend ein polymerisierbares Monomer und ein farbgebendes Mittel einer Suspensionspolymerisation in einem wässrigen Dispersionsmedium enthaltend einen Dispersionsstabilisator zur Bildung der gefärbten Polymerteilchen unterworfen. In diesem Fall wird mindestens eine wasserlösliche Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus wasserlöslichen Borverbindungen und wasserlöslichen Phosphorverbindungen dazu gebracht, in dem wässrigen Dispersionsmedium zur Ausführung der Suspensionspolymerisation vorhanden zu sein.
Die gefärbten Polymerteilchen können gefärbte Polymerteilchen sein, die durch den Schritt des Unterwerfens der Monomerzusammensetzung umfassend ein polymerisierbares Monomer und ein farbgebendes Mittel einer Suspensionspoly merisation gebildet werden, sind aber bevorzugt gefärbte Polymerteilchen mit einer Kern-Schale-Struktur im Hinblick auf die Bereitstellung von Teilchen mit gut ausgewogenen Eigenschaften zwischen Fixiervermögen und Lagerstabilität.
Wenn die gefärbten Kern-Schale-Polymerteilchen gebildet werden, ist ein Verfahren bevorzugt, das die Bildung von gefärbten Polymerteilchen (A1) durch den Schritt des Unterwerfens einer Monomermischung enthaltend ein polymerisierbares Monomer und ein farbgebendes Mittel einer Suspensionspolymerisation und dann Hinzufügung des Polymerisationsschrittes eines polymerisierbaren Monomers, das in der Lage ist, ein Polymer mit einer höheren Glasübergangstemperatur als der der Polymerkomponente, welche die gefärbten Polymerteilchen (A1) bildet, in Anwesenheit der gefärbten Polymerteilchen (A1) unter Bildung einer Schicht des Polymers mit einer höheren Glasübergangstemperatur auf der Oberfläche der gefärbten Polymerteilchen (A1), umfasst, wodurch ein polymerisierter Toner der gefärbten Kern-Schale-Polymerteilchen (A2) gebildet wird.
Es gibt keine besondere Beschränkung für das Verfahren zur Suspendierung des polymerisierbaren Monomers. Das polymerisierbare Monomer, das farbgebende Mittel, das Trennmittel, das ladungsregulierende Mittel und andere Additive werden z.B. in einen Behälter zur Herstellung einer Dispersion gegeben und die Mischung wird mit Hilfe einer Dispergiermaschine vom mittleren Typ, wie einer Kugelmühle, gleichmäßig dispergiert, um eine polymerisierbare Monomerzusammensetzung herzustellen. Die polymerisierbare Monomerzusammensetzung wird dann in das wässrige Dispersionsmedium gegeben und die sich ergebende Suspension vollständig gerührt, um Tröpfchen der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung gleichmäßig zu dispergieren. Ein Polymerisationsinitiator, ein Molekulargewichtsregler und ein Vernetzungsmittel werden dann zugegeben und gemischt und die Mischung wird mit Hilfe eines Scherrührers mit hoher Drehzahl weitergerührt, bis der Tröpfchendurchmesser der Tröpfchen der zu bildenden Monomerzusammensetzung in die Nähe des beabsichtigten Teilchendurchmessers der gefärbten Polymerteilchen kommt.
Insbesondere wird die Bildung der Tröpfchen fortgesetzt, bis das Volumenmittel des Tröpfchendurchmessers der Tröpfchen der Monomerzusammensetzung im allgemeinen 2 bis 10 μm, bevorzugt 2 bis 9 μm und bevorzugter 3 bis 8 μm beträgt.
Wenn der Tröpfchendurchmesser der Tröpfchen zu groß ist, werden die Tröpfchen während der Polymerisation instabil oder die gebildeten gefärbten Polymerteilchen werden zu groß, so dass die Auflösung eines Bildes, das mit einem solchen Entwickler gebildet wird, beeinträchtigt wird. Das Verhältnis des Volumenmittels des Tröpfchendurchmessers zum Zahlenmittel des Tröpfchendurchmessers der Tröpfchen ist im allgemeinen 1 bis 3 und bevorzugt 1 bis 2. Wenn die Tröpfchendurchmesserverteilung der Tröpfchen zu breit ist, variiert die Fixiertemperatur des sich ergebenden Entwicklers, so dass Unannehmlichkeiten, wie Schleierbildung und Filmbildung, in der Regel auftreten. Die Tröpfchen haben vorzugsweise eine Tröpfchendurchmesserverteilung, bei der mindestens 30 Vol.-%, bevorzugt mindestens 60 Vol.-% der Tröpfchen in einem Bereich von (Volumenmittel des Tröpfchendurchmessers ±1 μm) vorliegen. Das wässrige Dispersionsmedium enthaltend die Tröpfchen der so gebildeten Monomerzusammensetzung wird in einen gesonderten Behälter (Behälter zur Polymerisationsreaktion) überführt, um die Tröpfchen einer Suspensionspolymerisation bei einer Temperatur von im allgemeinen 5 bis 120°C, bevorzugt 35 bis 95°C, zu unterwerfen.
Der pH der Polymerisationsreaktionsmischung (des Dispersionsmediums) enthaltend die gefärbten Polymerteilchen, die durch die Suspensionspolymerisation gebildet werden, ist im allgemeinen 8 bis 12, bevorzugt 8,5 bis 11. Wenn dieser pH zu niedrig ist, wird die Teilchendurchmesserverteilung der gefärbten Polymerteilchen in der Regel verbreitert.
Nach Vervollständigung der Suspensionspolymerisation werden die gebildeten gefärbten Polymerteilchen durch Nachbehandlungsschritte gewaschen und getrocknet, um einen polymerisierten Toner (gefärbte Polymerteilchen) umfassend mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bor und Phosphor in einem Gehalt von 0,1 bis 100 ppm zu gewinnen. Solche gefärbten Polymerteilchen (einschließlich gefärbter Kern-Schale-Polymerteilchen) werden zur Herstellung eines Entwicklers verwendet, wodurch ein Entwickler umfassend mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bor und Phosphor in einem Gehalt von 0,1 bis 100 ppm bereitgestellt werden kann.
In der vorliegenden Erfindung werden nach der Polymerisation die folgenden Nachbehandlungsschritte durchgeführt:

(1) ein Schritt der Einstellung des pH der Polymerisationsreaktionsmischung enthaltend die gebildeten gefärbten Polymerteilchen, um den Dispersionsstabilisator in dem wässrigen Dispersionsmedium nach Bedarf zu lösen;
(2) ein Schritt des Unterwerfens der Polymerisationsreaktionsmischung einer Fest-Flüssig-Trennung, um einen nassen Kuchen der gefärbten Polymerteilchen zu sammeln; und
(3) ein Schritt der Dispergierung des nassen Kuchens der gefärbten Polymerteilchen in Wasser, um wiederum eine Aufschlämmung zu bilden, des Filtrierens und Entwässerns der sich ergebenden Aufschlämmung durch eine Filterkuchenschicht, die aus Polymerteilchen zur Filtration gebildet ist, und dann des Waschens des sich ergebenden Kuchens mit Wasser.

Wenn eine kaum wasserlösliche Metallverbindung als Dispersionsstabilisator verwendet wird, wird sie durch Einstellung des pH der Polymerisationsreaktionsmischung solubilisiert. Die kaum wasserlöslichen Metallverbindungen werden in Verbindungen, die durch Ansäuern des pH der Polymerisationsreaktionsmischung mit einer Säure, wie Salzsäure oder Schwefelsäure, solubilisiert werden, und Verbindungen, die durch alkalisch Machen des pH der Polymerisationreaktionsmischung mit einer Base, wie Natriumhydroxid, solubilisiert werden, gemäß deren Arten eingeteilt. Ein Kolloid eines kaum wasserlöslichen Metallhydroxids ist bevorzugt, da die Teilchendurchmesserverteilung der gebildeten gefärbten Polymerteilchen eng wird. Wenn dieses Kolloid des kaum wasserlöslichen Metallhydroxids als Dispersionsstabilisator verwendet wird, kann es durch Zugabe einer Säure zur Polymerisationsreaktionsmischung zur Ansäuerung des pH solubilisiert werden.
Die Polymerisationsreaktionsmischung wird dann einer Fest-Flüssig-Trennung unterworfen, um den nassen Kuchen der gefärbten Polymerteilchen zu sammeln. In diesem Schritt gibt es ein Verfahren, bei dem die Polymerisationsreaktionsmischung mit Hilfe eines kontinuierlichen Bandfilters entwässert wird, und der sich ergebende nasse Kuchen nach Entwässerung durch Aufsprühen von Waschwasser gewaschen wird.
Nachdem der durch Fest-Flüssig-Trennung erhaltene nasse Kuchen in Wasser dispergiert ist, um erneut eine Aufschlämmung zu bilden, ist es zweckmäßig, dass die sich ergebende Aufschlämmung über eine Filterkuchenschicht, die aus Polymerteilchen zur Filtration gebildet ist, filtriert und entwässert wird, und der sich ergebende Kuchen mit Wasser gewaschen wird. In diesem Schritt ist es bevorzugt, dass eine Schleuderfiltration und Entwässerung und eine Wäsche mit Wasser mit Hilfe eines Zentrifugenfilters und eines mit einer Filterkuchenschicht ausgerüsteten Entwässerungsvorrichtung durchgeführt werden.
Als Filterkuchenschicht wird bevorzugt eine Schicht verwendet, die aus Polymerteilchen zur Filtration mit einem Volumenmittel des Teilchendurchmessers, der größer ist als der der gebildeten gefärbten Polymerteilchen, gebildet wird. Das Volumenmittel des Teilchendurchmessers der Polymerteilchen zur Filtration ist im allgemeinen zweckmäßigerweise um 0,1 bis 10 μm, bevorzugt 1 bis 5 μm größer. Wenn die Polymerteilchen zur Filtration kleiner sind als die gefärbten Polymerteilchen, wird die Filterkuchenschicht zu einer dichtesten Packung und Hohlräume zwischen den Teilchen werden weniger, wodurch das Entwässerungsvermögen verringert wird, so dass der Wassergehalt in den gefärbten Polymerteilchen, die nach Entwässerung und Wasserwäsche gewonnen werden, hoch wird, was zu einem Entwickler mit einer hohen Abhängigkeit des Ladungsniveaus und der dgl. von der Umgebung führt.
Es gibt keine besondere Beschränkung für die Art des Polymers, das die Polymerteilchen zur Filtration bildet. Polymerteilchen werden aber bevorzugt durch das gleiche Polymer wie das für die gefärbten Polymerteilchen gebildet, um so weit wie möglich zu vermeiden, dass Fremdmaterial in die gefärbten Polymerteilchen gemischt wird, und enthalten das farbgebende Mittel, das ladungssteuernde Mittel, das Trennmittel usw.. Spezielle Beispiele für die Polymerkomponente der Polymerteilchen zur Filtration beinhalten Copolymere von einem Styrolmonomer und einem Derivat von Acrylsäure oder Methacrylsäure. Copolymere von Styrol und einem Alkyl(meth)acrylat sind besonders bevorzugt.
Bei dem Herstellungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung wird die Aufschlämmung, welche die gefärbten Polymerteilchen enthält, durch die Filterkuchenschicht filtriert und entwässert, die aus den Polymerteilchen zur Filtration gebildet wird, und der sich ergebende Kuchen wird mit Wasser gewaschen. Die Dicke der Filterkuchenschicht beträgt im allgemeinen 2 bis 20 mm, bevorzugt 5 bis 15 mm.
Es gibt keine besondere Beschränkung für das Verfahren zur Filtration und Entwässerung. Es können z.B. Zentrifugalfiltration, Vakuumfiltration und Druckfiltration genannt werden. Von diesen ist die Zentrifugalfiltration bevorzugt. Als Beispiel für das Filter und die Entwässerungsvorrichtung können z.B. eine Schälzentrifuge und eine Siphon-Schälzentrifuge genannt werden.
Bei einer Zentrifugalfiltration werden im allgemeinen Zentrifugalkräfte auf 400 bis 3.000 G, bevorzugt 800 bis 2.000 G, voreingestellt. Es ist bevorzugt, dass die Zentrifugalfiltration und Entwässerung und das Waschen durchgeführt werden, während ionenausgetauschtes Wasser zum Waschen nach Filtrieren und Entwässern zugeführt wird.
Der Wassergehalt in den gefärbten Polymerteilchen nach der Entwässerung beträgt im allgemeinen 5 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 8 bis 25 Gew.-%. Wenn der Wassergehalt in den gefärbten Polymerteilchen zu hoch ist, braucht es lange für den Trocknungsschritt. Selbst wenn die Konzentration an Verunreinigungen im Wasser gering ist, werden außerdem die Verunreinigungen durch Trocknen konzentriert, wenn der Wassergehalt hoch ist, so dass die Abhängigkeit des sich ergebenden Entwicklers von der Umgebung groß wird.
Der Wassergehalt wurde bestimmt, indem eine Wasser enthaltende Teilchenprobe (2 g) in eine Aluminiumschale gegeben wurde, die Probe genau gewogen wurde [W₀(g)], sie 1 h in einem Ofen bei 105°C stehen gelassen wurde, abgekühlt wurde und die Probe dann genau gewogen wurde [W₁(g)], um den Wassergehalt gemäß der folgenden Gleichung zu berechnen: Wassergehalt = [(W0 – W1)/W0] × 100
Wenn das Kolloid des kaum wasserlöslichen Metallhydroxids als Dispersionsstabilisator verwendet wird, ist es bevorzugt, dass der pH der Polymerisationsreaktionsmischung enthaltend die gefärbten Polymerteilchen auf 6,5 oder weniger eingestellt wird. Eine Mineralsäure, wie Schwefelsäure oder Salzsäure; oder eine organische Säure, wie Carbonsäure, können zur pH-Einstellung verwendet werden. Von diesen Säuren ist Schwefelsäure besonders bevorzugt.
Nach solchen Nachbehandlungsschritten werden die gefärbten Polymerteilchen im Nasszustand getrocknet. In den auf diese Weise gewonnenen gefärbten Polymerteilchen wird der Gehalt an Bor und/oder Phosphor auf 0,1 bis 100 ppm (bezogen auf das Gewicht) reguliert.
Zur Bereitstellung der gefärbten Polymerteilchen als Einkomponentenentwickler wird ein äußeres Additiv hinzugegeben. Im Fall eines Zweikomponentenentwicklers können gefärbte Polymerteilchen mit daran haftendem äußerem Additiv ebenfalls verwendet werden.
Das äußere Additiv ist ein Mittel (Fließverbesserungsmittel) mit der Funktion einer Verbesserung des Fließvermögens der gefärbten Polymerteilchen. Daneben weist das äußere Additiv sehr viele Funktionen auf, wie die Steuerung des Aufladungsverhaltens der gefärbten Polymerteilchen und der Verleihung eines Abriebverhaltens für die gefärbten Polymerteilchen, um das Auftreten des Tonerfilmbildungsphänomens auf einem lichtempfindlichen Element zu vermeiden, oder dgl.. Derartige Funktionen des äußeren Additivs sind im Hinblick auf die Eigenschaften eines Entwicklers in einem Einkomponentenentwickler, insbesondere einem nicht magnetischen Einkomponentenentwickler, wichtig.
Beispiele für das äußere Additiv, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, beinhalten anorganische Teilchen und organische Harzteilchen. Beispiele für die anorganischen Teilchen beinhalten Teilchen von Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Titanoxid, Zinkoxid, Zinnoxid, Bariumtitanat und Strontiumtitanat. Beispiele für die organischen Harzteilchen beinhalten Teilchen von Methacrylester-Polymeren, Acrylester-Polymeren, Styrol-Methacrylester-Copolymeren und Styrol-Acrylester-Copolymeren und Kern-Schale-Polymerteilchen, in denen der Kern aus einem Methacrylester-Copolymer zusammengesetzt ist und die Schale aus einem Styrolpolymer zusammengesetzt ist. Von diesen sind Teilchen der anorganische Oxide bevorzugt, wobei Siliciumdioxid-Teilchen besonders bevorzugt sind. Die Oberflächen dieser Teilchen können einer Hydrophobie verleihenden Behandlung unterworfen werden. Siliciumdioxid-Teilchen, die der Hydrophobie verleihenden Behandlung unterworfen wurden, sind besonders bevorzugt. Es gibt keine besondere Beschränkung für die Menge des verwendeten äußeren Additivs. Im allgemeinen beträgt sie aber 0,1 bis 6 Gew.-Teile, bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-Teile, bevorzugter 1 bis 4 Gew.-Teile, pro 100 Gew.-Teilen der gefärbten Polymerteilchen.
Zwei oder mehr der äußeren Additive können in Kombination verwendet werden. Wenn die äußeren Additive in Kombination verwendet werden, ist es bevorzugt, zwei oder mehr Arten von anorganischen Oxidteilchen oder organischen Harzteilchen mit einem voneinander unterschiedlichen mittleren Teilchendurchmesser zu verwenden.
Insbesondere ist es bevorzugt, Teilchen (bevorzugt anorganische Oxidteilchen) mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 5 bis 20 nm, bevorzugt 7 bis 18 nm, und Teilchen (bevorzugt anorganische Oxidteilchen) mit einem mittleren Teilchendurchmesser von mehr als 20 nm, aber nicht größer als 2 μm, bevorzugt 30 nm bis 1 μm, in Kombination zu verwenden. Der mittlere Teilchendurchmesser des äußeren Additivs bedeutet einen mittleren Wert der Teilchendurchmesser von 100 Teilchen, die zufällig aus den mit einem Rasterelektronenmikroskop betrachteten Teilchen ausgewählt und gemessen werden.
Die Menge der obigen beiden Arten von eingesetzten äußeren Additiven beträgt im allgemeinen 0,05 bis 3 Gew.-Teile, bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-Teile, pro 100 Gew.-Teilen der gefärbten Polymerteilchen für die Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 5 bis 20 nm und im allgemeinen 0,05 bis 3 Gew.-Teile, bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-Teile, für die Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von größer als 20 nm, aber nicht größer als 2 μm. Das Gewichtsverhältnis der Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 5 bis 20 nm zu den Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von größer als 20 nm, aber nicht größer als 2 μm, liegt im Bereich von im allgemeinen 1:5 bis 5:1, bevorzugt 3:10 bis 10:3. Zwei oder mehr äußere Additive mit einem unterschiedlichen Teilchendurchmesser können in Kombination verwendet werden, wodurch Funktionen wie Fließvermögen und Abriebverhalten untereinander gut ausgewogen sind.
Zur Befestigung der äußeren Additive an die gefärbten Polymerteilchen werden die äußeren Additive und die gefärbten Polymerteilchen im allgemeinen in einen Mischer, wie einen Henschel-Mischer, gegeben, um sie unter Rühren zu mischen.
Das Bildaufzeichnungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung ist ein Bildaufzeichnungsverfahren, das die Schritte des Entwickelns eines elektrostatischen latenten Bildes auf einem lichtempfindlichen Element mit einem elektrophoto graphischen Entwickler unter Bildung eines Entwicklerbildes, des Übertragens des Entwicklerbildes auf ein Übertragungsmedium und des Fixierens des Entwicklerbildes auf dem Übertragungsmedium umfasst, wobei der Entwickler mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bor und Phosphor in einem Gehalt von 0,1 bis 100 ppm umfasst, als elektrophotographischer Entwickler verwendet wird.
Das Verfahren umfasst mit anderen Worten die Schritte des Entwickelns eines elektrostatischen latenten Bildes auf einem lichtempfindlichen Element mit dem vorstehend beschriebenen elektrophotographischen Entwickler unter Bildung eines Entwicklerbildes, des Übertragens des Entwicklerbildes auf ein Übertragungsmedium und des Fixierens des übertragenen Entwicklerbildes. Das Bildaufzeichnungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 ausführlich beschrieben.
1 ist eine Querschnittsansicht, die eine beispielhafte Bildaufzeichnungsvorrichtung erläutert. Bei der Bildaufzeichnungsvorrichtung ist eine lichtempfindliche Trommel 1 als lichtempfindliches Element in drehbarer Weise in Richtung des Pfeils A installiert. Die lichtempfindliche Trommel 1 weist einen Aufbau auf, bei dem eine photoleitfähige Schicht um eine periphere Oberfläche einer elektrisch leitenden Trägertrommel bereitgestellt wird. Die photoleitfähige Schicht wird z.B. aus einem organischen lichtempfindlichen Element, einem lichtempfindlichen Selenelement, einem lichtempfindlichen Zinkoxid-Element oder einem lichtempfindlichen amorphen Silicium-Element gebildet.
Um die lichtempfindliche Trommel 1 sind eine Ladungswalze 2 als Ladungseinrichtung, eine Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung 3 als Einrichtung zur Bildung des latenten Bildes, eine Entwicklungswalze 4 als Entwicklungseinrichtung, eine Übertragungswalze 10 als Übertragungseinrichtung und eine Reinigungsvorrichtung (nicht veranschaulicht) entlang der Umfangsrichtung der Trommel angeordnet.
Die Ladungswalze 2 bewirkt, dass die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 gleichmäßig entweder positiv oder negativ geladen wird. Die Spannung wird auf die Ladungswalze 2 angelegt und die Ladungswalze 2 wird mit der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 in Kontakt gebracht, wodurch die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 2 aufgeladen wird. Die Ladungswalze 2 kann durch eine Ladungseinrichtung durch Koronaentladung, ein Ladungsband oder dgl. ersetzt werden.
Die Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung 3 bewirkt, dass das Licht, das den Bildsignalen entspricht, auf die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel strahlt, um die Oberfläche der gleichmäßig aufgeladenen lichtempfindlichen Trommel 1 dem Licht mit dem vorbestimmten Muster auszusetzen, wodurch ein elektrostatisches latentes Bild auf dem belichteten Bereich der Trommel (im Fall einer Umkehrentwicklung) oder ein elektrostatisches latentes Bild auf dem unbelichteten Bereich der Trommel (im Fall einer normalen Entwicklung) gebildet wird. Ein Beispiel für eine andere Einrichtung zur Aufzeichnung eines latenten Bildes beinhaltet jenes, das aus einem LED-Array und einem optischen System zusammengesetzt ist.
Die Entwicklungswalze 4 bewirkt, dass ein Entwickler auf das elektrostatische latente Bild aufgebracht wird, das auf der lichtempfindlichen Trommel 1 gebildet ist, um das latente Bild zu entwickeln. Eine Gittervorspannung wird zwischen die Entwicklungswalze 4 und die lichtempfindliche Trommel 1 in solcher Weise angelegt, dass der Entwickler nur auf den belichteten Bereich der lichtempfindlichen Trommel 1 bei der Umkehrentwicklung oder nur auf den unbelichteten Bereich der lichtempfindlichen Trommel 1 bei der normalen Entwicklung aufgebracht wird.
In einem Gehäuse 9 zur Aufnahme des Entwicklers 7 ist eine Zufuhrrolle 6 in Nachbarschaft zur Entwicklungswalze 4 bereitgestellt.
Die Entwicklungswalze 4 wird in großer Nähe zur lichtempfindlichen Trommel 1 in solcher Weise angeordnet, dass ein Teil davon mit der lichtempfindlichen Trommel 1 in Kontakt kommt, und wird in Richtung B entgegengesetzt zur Drehrichtung der lichtempfindlichen Trommel 1 gedreht. Die Zufuhrwalze 6 wird in Kontakt mit der Entwicklungswalze 4 und in gleicher Richtung C damit gedreht, um den Entwickler 7 zum Außenrand der Entwicklungswalze 4 zu befördern.
Ein Blatt 5 für die Entwicklungswalze als eine Einrichtung zur Regulierung der Schichtdicke wird an einer Stelle zwischen der Kontaktstelle mit der Zufuhrwalze 6 und der Kontaktstelle der lichtempfindlichen Trommel 1 auf den Rand der Entwicklungswalze 4 angeordnet.
Das Blatt 5 ist aus einem leitfähigen Gummi oder Edelstahl zusammengesetzt und im allgemeinen wird eine Spannung von |200 V| bis |600 V| an das Blatt angelegt, um den Toner aufzuladen. Daher ist der spezifische Widerstand des Blatts 5 bevorzugt 10⁶ Ω·cm oder kleiner.
Der Entwickler 7 ist in dem Gehäuse 9 der Bildaufzeichnungsvorrichtung enthalten. Da der Entwickler nach der vorliegenden Erfindung ein ausgezeichnetes Fließvermögen und eine ausgezeichnete Lagerstabilität aufweist, wird der Entwickler daran gehindert, während der Lagerung im Gehäuse 9 oder beim Betrieb der Vorrichtung zu aggregieren. Außerdem ergeben sich keine Bildfehler, wie Unschärfe oder Verschleierung.
Die Übertragungswalze 10 dient zur Übertragung des auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 gebildeten Entwicklerbildes durch die Entwicklungswalze 4 auf das Übertragungsmedium 11. Beispiele für das Übertragungsmedium 11 beinhalten Papier und Harzfolien, wie OHP-Folien. Als Übertragungseinrichtung können neben der Übertragungswalze 10 eine Korona-Entladungsvorrichtung und ein Übertragungsband genannt werden.
Das Entwicklerbild, das auf dem Übertragungsmedium 11 übertragen wird, wird auf dem Übertragungsmedium 11 durch ein Fixiermittel fixiert. Das Fixiermittel ist im allgemeinen aus einer Heizeinrichtung und einer Press-Bindungseinrichtung zusammengesetzt. Der auf das Übertragungsmedium übertragene Entwickler wird durch die Heizeinrichtung erwärmt, damit der Entwickler schmilzt, und der geschmolzene Entwickler wird gegen die Oberfläche des Übertragungsmediums mit Hilfe der Press-Bindungseinrichtung gepresst, um ihn zu fixieren.
Wenn ein Entwickler umfassend die gefärbten Kern-Schale-Polymerteilchen oder die gefärbten Polymerteilchen, deren Erweichungspunkt reguliert worden ist, verwendet wird, schmilzt der Entwickler leicht, selbst wenn die Erwärmungstemperatur durch die Heizeinrichtung niedrig ist, und wird auf dem Übertragungsmedium durch leichtes Pressen durch die Press-Bindungseinrichtung flach auf dem Übertragungsmedium fixiert, so dass ein Hochgeschwindigkeitsdrucken oder -kopieren durchführbar ist. Außerdem ist das auf einer OHP-Folie fixierte Entwicklerbild ausgezeichnet bezüglich der Durchlässigkeit durch die OHP.
Die Reinigungsvorrichtung dient zur Reinigung des Toners, der auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel verbleibt, ohne übertragen zu werden, und setzt sich z.B. aus einem Reinigungsblatt oder dgl. zusammen. Übrigens ist es nicht immer erforderlich, die Reinigungseinrichtung in einem Fall zu installieren, bei dem ein System angewendet wird, bei dem die Reinigung gleichzeitig wie die Entwicklung durch die Entwicklungswalze 4 durchgeführt wird.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele hier im folgenden genauer beschrieben. Alle Bezeichnungen von "Teil" oder "Teile" und "%", wie in den folgenden Beispielen verwendet, bedeuten Gewichtsteil oder Gewichtsteile und Gewichtsprozent, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. Die physikalischen Eigenschaften oder Charakteristika der gefärbten Polymerteilchen und Entwickler wurden gemäß den folgenden betreffenden Verfahren bestimmt.
(1) Gehalt an Bor oder Phosphor:
Eine genau eingewogene Entwicklerprobe (5 g) wurde in einen 100 ml Kunststoffbehälter gegeben, ferner wurde ionenausgetauschtes Wasser (50 ml) dazugegeben und der Behälter wurde geschüttelt, um den Entwickler in dem ionenausgetauschten Wasser zu dispergieren. Der Behälter wurde dann in heißes Wasser von 90°C getaucht, um ihn zu erwärmen, und 30 min geschüttelt. Die Dispersion wurde dann durch ein Filter mit einer Porengröße von 0,4 μm filtriert und Bor oder Phosphor in dem sich ergebenden Filtrat wurde durch Ionenchromatographie bestimmt, um den Gehalt an Bor oder Phosphor im Entwickler festzustellen.
(2) pH:
Eine Entwicklerprobe (6 g) wurde in 100 g ionenausgetauschtes Wasser dispergiert und die sich ergebende Dispersion wurde erwärmt und 10 min zum Sieden gebracht. Zur Zuführung des durch das Sieden verdampften Wassers wurde ionenausgetauschtes Wasser, das gesondert für 10 min zum Sieden gebracht wurde, hinzugegeben, um das ursprüngliche Volumen vor dem Sieden zu erhalten. Die Dispersion wurde dann auf Raumtemperatur gekühlt, um einen Wasserextrakt des Entwicklers zu erhalten. Der pH des Wasserextrakts des Entwicklers wurde mit Hilfe eines pH-Messgeräts gemessen. Als ionenausgetauschtes Wasser wurde Wasser verwendet, dessen pH auf etwa 7 durch eine Kationenaustauschbehandlung und eine Anionenaustauschbehandlung eingestellt worden war.
(3) Elektrische Leitfähigkeit σ2:
Eine Entwicklerprobe (6 g) wurde in 100 g von ionenausgetauschtem Wasser mit einer elektrischen Leitfähigkeit von σ1 dispergiert und die sich ergebende Dispersion wurde 10 min gekocht. Um Wasser, das durch Sieden verdampft war, zu ergänzen, wurde ionenausgetauschtes Wasser mit einer elektrischen Leitfähigkeit von σ1, das gesondert für 10 min gekocht worden war, zugegeben, um das ursprüngliche Volumen vor dem Sieden zu erhalten. Die Dispersion wurde dann auf Raumtemperatur gekühlt, um einen Wasserextrakt des Entwicklers zu erhalten. Die elektrische Leitfähigkeit σ2 des Wasserextrakts des Entwicklers wurde mit Hilfe eines Leitfähigkeitsmessgeräts gemessen. Ferner wurde ein Wert (σ2 – σ1) aus der elektrischen Leitfähigkeit σ1 des verwendeten ionenausgetauschten Wassers und der elektrischen Leitfähigkeit σ2 des Wasserextrakts des Entwicklers berechnet.
(4) Volumenmittel des Teilchendurchmessers (dv) und Teilchendurchmesserverteilung (dv/dp):
Das Volumenmittel des Teilchendurchmessers (dv) und die Teilchendurchmesserverteilung, d.h. das Verhältnis (dv/dp) des Volumenmittels des Teilchendurchmessers zum Zahlenmittel des Teilchendurchmessers (dp) der gefärbten Polymerteilchen wurde mit Hilfe eines Multisizer (hergestellt von Coulter Co.) gemessen. Die Messung durch den Multisizer wurde unter den folgenden Bedingungen durchgeführt:
Öffnungsdurchmesser: 100 μm;
Medium: Isothone II;
Probenkonzentration: 10%; und
Zahl der gemessenen Teilchen: 100.000 Teilchen.
(5) Wassergehalt:
Eine Wasser enthaltende Teilchenprobe (2 g) wurde in eine Aluminiumschale gegeben und genau gewogen, um das Gewicht [W₀(g)] der Probe festzustellen. Die Aluminiumschale, in welche die Wasser enthaltende Teilchenprobe gegeben worden war, wurde 1 h in einem auf 105°C eingestellten Ofen stehen gelassen. Nach Abkühlen wurde die Probe genau gewogen, um das Gewicht [W₁(g)] der Probe festzustellen, um den Wassergehalt durch Einsetzen dieser gemessenen Werte in die folgende Gleichung (I) auszurechnen: Wassergehalt = [(W0 – W1)/W0] × 100 (I)
(6) Fließvermögen:
Drei Arten von Sieben (Sieböffnungen: 150, 75 bzw. 45 μm) wurden aufeinander in dieser Reihenfolge von oben aufgelegt und eine Entwicklerprobe (4 g), die zu messen war, wurde genau eingewogen und auf das oberste Sieb gegeben. Die drei Siebarten wurden 15 s mit Hilfe einer Pulver-Messvorrichtung ("POWDER TESTER", hergestellt von Hosokawa Micron Corporation) bei einer Vibrationsintensität von 4 in Schwingung versetzt. Danach wurde das Gewicht des auf jedem Sieb aufgefangenen Entwicklers gemessen und in die nachstehend gezeigte entsprechende Gleichung eingesetzt, wodurch die betreffenden numerischen Werte für a, b und c ausgerechnet wurden. Diese Werte wurden dann in die Gleichung (II) eingesetzt, um daraus den Wert für das Fließvermögen zu berechnen. Die Messung wurde dreimal an einer Probe durchgeführt, um einen mittleren Wert zu bestimmen.
Gleichungen für die Berechnung:

a = [(Gewicht (g) des Entwicklers, der auf dem Sieb von 150 μm verblieb)/4 g] × 100; b = [(Gewicht (g) des Entwicklers, der auf dem Sieb von 75 μm verblieb)/4 g] × 100 × 0,6; c = [(Gewicht (g) des Entwicklers, der auf dem Sieb von 45 μm verblieb)/4 g] × 100 × 0,2; und Fließvermögen (%) = 100 – (a + b + c) (II)

(7) Fixiervermögen:
Ein im Handel erhältlicher Drucker (Druckgeschwindigkeit: 24 Papierbögen pro Minute) mit einem nicht magnetischen Einkomponenten-Entwicklungssystem wurde in solcher Weise modifiziert, dass die Temperatur der Fixierwalze variiert werden kann. Dieser modifizierte Drucker wurde eingesetzt, um die Temperatur die Fixierwalze zu variieren, wodurch die Fixierrate bei jeder Temperatur bestimmt wurde, um eine Beziehung zwischen der Temperatur und der Fixierrate zu finden. Die Temperatur der Fixierwalze, bei der die Fixierrate 80% betrug, wurde als Fixiertemperatur angenommen.
Die Fixierrate wurde aus dem Verhältnis der Bilddichten vor und nach einem Ablösvorgang unter Verwendung eines Klebebandes berechnet, das gegen eine schwarz gedruckte Tonfläche auf einem Testpapierbogen gedrückt wurde, auf dem der Druck durch den modifizierten Drucker durchgeführt worden war. Insbesondere kann unter der Annahme, dass die Bilddichte vor dem Ablösen des Klebebandes ID_vorher _r und die Bilddichte nach dem Ablösen des Klebebandes ID_nachher ist, die Fixierrate aus der folgenden Gleichung (III) ausgerechnet werden: Fixierrate (%) = (IDnachher/IDvorher) × 100 (III)
Bei diesem Test bedeutet eine schwarz gedruckte Tonfläche eine Fläche, die in einer solchen Weise reguliert ist, dass der Entwickler an allen Punkten (die virtuelle Punkte unter Steuerung eines Kontrollteils des Druckers sind) in diesem Bereich haften.
Der Ablösvorgang des Klebebandes ist eine Reihe von Vorgängen, bei der ein Haftklebeband (Scotch Mending Tape 810-3-18, Produkt von Sumitomo 3M Limited) auf einen Messbereich des Testpapierbogens aufgebracht wird, damit das Band auf dem Bogen durch Pressen des Bandes mit einem festgelegten Druck haftet, und das Klebeband wird dann mit einer festgelegten Rate in Richtung entlang des Papierbogens abgelöst. Die Bilddichte wurde mit Hilfe eines Reflexionsbilddensitometers, hergestellt von McBeth Co. gemessen.
(8) Lagerstabilität:
Jede Entwicklerprobe wurde in einen verschlossenen Behälter zur Abdichtung gegeben und der Behälter wurde dann in ein auf 55°C reguliertes Temperierwasserbad getaucht. Der Behälter wurde nach 24 h aus dem Temperierwasserbad herausgenommen und der in dem Behälter enthaltene Entwickler wurde auf ein 42 mesh Sieb gegeben. Dann wurde der Entwickler vorsichtig aus dem Behälter entnommen, um die Aggregatstruktur des Entwicklers im Behälter nicht zu zerstören, und sorgfältig auf das Sieb überführt. Das Sieb wurde 30 s mit Hilfe einer Pulver-Messvorrichtung ("POWDER TESTER", hergestellt von Hosokawa Micron Corporation) bei einer Vibrationsintensität von 4,5 in Schwingung versetzt. Das Gewicht des Entwicklers, der auf dem Sieb verblieb, wurde dann gemessen, um es als Gewicht des aggregierten Entwicklers zu betrachten. Der Anteil (Gew.-%) des Gewichts des aggregierten Entwicklers zum Gewicht des ganzen Entwicklers wurde ausgerechnet, um diesen Wert als Index für die Lagerstabilität zu verwenden. Die Messung erfolgte dreimal an einer Probe, um den mittleren Wert zu berechnen.
(9) Abhängigkeit des Ladungsniveaus von der Umgebung:
Ein Drucker (Druckgeschwindigkeit: 24 Papierbögen pro Minute) von einem nicht magnetischen Einkomponenten-Entwicklungssystem wurde mit jeder Entwicklerprobe unter den betreffenen Umgebungsbedingungen von 10°C Temperatur und 20% relativer Feuchtigkeit (L/L) und 30°C Temperatur und 80% relativer Feuchtigkeit (H/H) gegeben und 24 h stehengelassen. Danach wurde ein Druckmuster als Raster fünfmal gedruckt und der Entwickler auf der Entwicklungswalze wurde dann in einem Ladungsniveau-Messgerät vom Saugtyp angesaugt, um das Ladungsniveau pro Gewichtseinheit (μC/g) aus dem Ladungsniveau und dem Gewicht des zu diesem Zeitpunkt angesaugten Entwicklers zu messen. Die variierten Situationen des Entwicklers gemäß den Umgebungsbedingungen wurden aus den gemessenen Werten des Ladungsniveaus bei den betreffenden Umgebungsbedingungen bewertet.
(10) Umgebungsabhängigkeit der Bildqualität:
Der vorstehend beschriebene Drucker wurde verwendet, um einen kontinuierlichen Druck beginnend mit den betreffenden Umgebungsbedingungen von L/L (10°C/20% r.F.) und H/H (30°C/80% r.F.) durchzuführen, um die Zahl an gedruckten Blättern zu zählen, die kontinuierlich eine Bilddichte von 1,3 oder mehr nach Messung mit einem Reflexionsdensitometer (hergestellt von McBeth Co.) und in einem ungedruckten Bereich einen Schleier von 10% oder weniger nach Messung durch ein Weißgrad-Gerät (hergestellt von Nippon Denshoku K. K.) beizubehalten, wodurch eine Entwicklerprobe bezüglich der Umgebungsabhängigkeit der Bildqualität gemäß dem folgenden 3 Bewertungsstufen bewertet wurde:

A:: die Zahl der gedruckten Bögen war 10.000 oder mehr;
B:: die Zahl der gedruckten Bögen war nicht weniger als 5.000, aber weniger als 10.000; und
C:: die Zahl der gedruckten Bögen war weniger als 5.000.

(11) Weiße Streifen:
Der vorstehend beschriebene Drucker wurde verwendet, um einen kontinuierlichen Druck bei einer Temperatur von 23°C und einer relativen Feuchtigkeit von 50% (N/N) durchzuführen. Wenn die enthaltene Menge an Toner als "niedrig" angegeben wurde, wurde ein schwarzes Volltonbild gedruckt. Zu diesem Zeitpunkt wurde festgestellt, ob weiße Streifen auftraten oder nicht, um das Auftreten von weißen Streifen gemäß dem folgenden Standard zu bewerten:

A:: keine weißen Streifen;
B:: leichtes Auftreten von weißen Streifen; und
C:: eindeutiges Auftreten von weißen Streifen.

[BEISPIEL 1]
(i) Herstellungsschritt von Monomerzusammensetzungen für Kern:
100 Teile einer Monomermischung (berechnete Tg des sich ergebenden Copolymers = 50°C) zusammengesetzt aus 78 Teilen Styrol und 22 Teilen n-Butylacrylat, 7 Teilen Ruß ("#25", Handelsbezeichnung; Produkt von Mitsubishi Kagaku Co., Ltd.), 1 Teil ladungssteuerndem Mittel ("Spiron Black TRH", Handelsbezeichnung; Produkt von Hodogaya Chemical Co., Ltd.), 0,3 Teilen Divinylbenzol, 0,8 Teilen Polymethacrylester-Makromonomer ("AA6"; Tg = 94°C; Produkt von Toagosei Chemical Industry Co., Ltd.), 10 Teilen Pentaerythrittetrastearat und 4 Teilen tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat wurden bei 12.000 U/min in einem Homomischer (Typ TK, hergestellt von Tokusho Kika Kogyo Co., Ltd.), der mit hoher Scherkraft mischen kann, gerührt und gemischt, wodurch sie gleichmäßig dispergiert wurden, um eine Monomerzusammensetzung für den Kern zu bilden.
(ii) Herstellungsschritt der wässrigen Dispersion von Monomer für Schale:
10 Teile Methylmethacrylat (berechnete Tg des sich ergebenden Polymers = 105°C) und 100 Teile Wasser wurden einer Feindispergierbehandlung durch einen Ultraschall-Emulgator unterworfen, wodurch eine wässrige Dispersion eines Monomers für die Schale erhalten wurde. Der Tröpfchendurchmesser der Tröpfchen des Monomers für die Schale wurde mit 1,6 μm im Hinblick auf D₉₀ (90% kumulierter Wert des Zahlenmittels der Teilchendurchmesserverteilung) bestimmt mit Hilfe einer Microtrack-Teilchendurchmesserverteilungs-Messvorrichtung durch Zugabe der Tröpfchen mit einer Konzentration einer 3% bis 1% wässrigen Lösung von Natriumhexametaphosphat ermittelt.
(iii) Herstellungsschritt des wässrigen Dispersionsmediums:
Eine wässrige Lösung mit 6,9 Teilen Natriumhydroxid (Alkalimetallhydroxid), gelöst in 50 Teilen ionenausgetauschtem Wasser wurde allmählich zu einer wässrigen Lösung mit 9,8 Teilen Magnesiumchlorid (wasserlösliches mehrwertiges Metallsalz), gelöst in 250 Teilen ionenausgetauschtem Wasser unter Rühren zugegeben, um ein Kolloid (Kolloid von kaum wasserlöslichem Metallhydroxid) von Magnesiumhydroxid zu bilden, wodurch ein wässriges Dispersionsmedium enthaltend das Magnesiumhydroxid-Kolloid als Dispersionsstabilisator hergestellt wurde. Die Teilchendurchmesserverteilung des Magnesiumhydroxid-Kolloids wurde mit Hilfe einer Microtrack-Teilchendurchmesserverteilungs-Messvorrichtung (hergestellt von Nikkiso Co., Ltd.) gemessen und mit 0,38 μm im Hinblick auf D₅₀ (50% kumulierter Wert des Zahlenmittels der Teilchendurchmesserverteilung) und 0,82 μm im Hinblick auf D₉₀ (90% kumulierter Wert des Zahlenmittels der Teilchendurchmesserverteilung) ermittelt. Die Messung mit Hilfe der Microtrack-Teilchendurchmesserverteilungs-Messvorrichtung erfolgte unter den folgenden Bedingungen:
Messbereich: 0,12 bis 704 μm
Messzeit: 30 s; und
Medium: ionenausgetauschtes Wasser.
(iv) Schritt der Bildung von Tröpfchen der Monomerzusammensetzung für den Kern:
Die Magnesiumhydroxid-Kolloid enthaltende wässrige Dispersion, die in Schritt (iii) erhalten wurde, wurde als wässriges Dispersionsmedium verwendet, um die im Schritt (i) hergestellte Monomerzusammensetzung für den Kern in das wässrige Dispersionsmedium zu geben, und 1 Teil Natriumtetraboratdecahydrat wurde ferner dazugegeben. Die sich ergebende Mischung wurde bei 12.000 U/min unter hoher Scherkraft mit Hilfe eines Homomischers vom TK-Typ gerührt, um Tröpfchen der Monomerzusammensetzung für den Kern zu bilden.
(v) Schritt der Suspensionspolymerisation:
Die wässrige Dispersion enthaltend die Tröpfchen der Monomerzusammensetzung für den Kern, die in Schritt (iv) hergestellt worden war, wurde in einen Reaktor gegeben, der mit einem Rührflügel ausgerüstet war, um eine Polymerisationsreaktion bei 90°C zu starten. Als die Umwandlung in ein Polymer fast 85% erreicht hatte, wurde der Reaktor mit 110 Teilen der in Schritt (ii) hergestellten wässrigen Dispersion des Monomers für die Schale und 1 Teil einer 1% wässrigen Lösung von Kaliumpersulfat beschickt, um die Reaktion 5 h fortzusetzen. Die Reaktion wurde unterbrochen, um eine wässrige Dispersion der gefärbten Kern-Schale-Polymerteilchen mit einem pH von 11 zu erhalten.
(vi) Nachbehandlungsschritt nach Polymerisation:
Unter Rühren der in Schritt (v) erhaltenen wässrigen Dispersion der gefärbten Kern-Schale-Polymerteilchen wurde Schwefelsäure zugegeben, um den pH der wässrigen Dispersion auf etwa 5,5 einzustellen, wodurch eine Säurewäsche (bei 25°C für 10 min) durchgeführt wurde.
Die wässrige Dispersion wurde dann mit Hilfe eines kontinuierlichen Bandfilters ("Eagle Filter", Handelsbezeichnung, hergestellt von Sumitomo Heavy Industries, Ltd.) entwässert. Nach der Entwässerung wurde Waschwasser auf den Rückstand gesprüht, um eine Wasserwäsche durchzuführen.
Nach der Wasserwäsche wurden die sich ergebenden gefärbten Polymerteilchen wiederum in Wasser dispergiert, um eine wässrige Dispersion herzustellen. Die wässrige Dispersion wurde dann eine Zentrifugalfiltration und Entwässerung mit Hilfe einer Siphon-Schälzentrifuge ("HZ40Si", hergestellt von Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd.) bei einer Zentrifugalkraft von 1.200 G, einer Filterkuchenschicht mit einer Schichtdicke von 10 mm und einer Schichtfläche von 0,25 m², mit ionenausgetauschtem Wasser zur Wäsche von 40 Teilen/h und einem Durchsatz der wässrigen Dispersion von 120 Teilen/h unterworfen. Im Ergebnis wurden gefärbte Polymerteilchen mit einem Wassergehalt von 15% erhalten.
In der Filterkuchenschicht wurden Polymerteilchen zur Filtration mit einem Volumenmittel des Teilchendurchmessers von 7,8 μm verwendet, die durch Unterwerfen von 85 Teilen Styrol, 15 Teilen n-Butylacrylat, 0,3 Teilen Divinylbenzol, 2 Teilen eines Trennmittels, 7 Teilen Ruß ("Monaque 120", Handelsbezeichnung, Produkt von Cabot Co.) und 1 Teil ladungssteuerndem Mittel ("Spiron Black TRH", Handelsbezeichnung, Produkt von Hodogaya Chemical Co., Ltd.) einer Suspensionspolymerisation erhalten wurden.
Die gefärbten Polymerteilchen mit einem Wassergehalt von 15% wurden 2 Tage mit einem Trockner bei 45°C getrocknet, um gefärbte Kern-Schale-Polymerteilchen zu gewinnen (polymerisierter Toner).
Selbst wenn die Zentrifugalfiltration und die Entwässerung unter Verwendung der Siphon-Schälzentrifuge kontinuierlich mindestens 5 h unter den vorbestehend beschriebenen Bedingungen ausgeführt wurden, verstopfte die Filterkuchenschicht nicht und zeigte ein gutes Betriebsverhalten.
(vii) Herstellungsschritt des Entwicklers:
Zu 100 Teilen der gefärbten Kern-Schale-Polymerteilchen (polymerisierter Toner), die in Schritt (vi) erhalten wurden, wurden 1 Teil Kieselsäure-Teilchen ("AEROSIL RX-200", Handelsbezeichnung; Produkt von Nippon Aerosil Co., Ltd.) mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 12 nm, die einer Hydrophobie verleihenden Behandlung unterworfen worden waren, und 0,5 Teile Kieselsäure ("AEROSIL RX-50"), Handelsbezeichnung; Produkt von Nippon Aerosil Co., Ltd.) mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 40 nm, die einer Hydrophobie verleihenden Behandlung unterworfen worden war, zugegeben und sie wurden mit Hilfe eines Henschel-Mischers gemischt, um einen nicht magnetischen Einkomponentenentwickler mit an den Oberflächen der gefärbten Kern-Schale-Polymerteilchen haftender Kieselsäure herzustellen. Der Durchgangswiderstand des so erhaltenen Entwicklers war 11,5 (log Ω·cm).
Das Volumenmittel des Teilchendurchmessers (dv) der gefärbten Kern-Schale-Polymerteilchen betrug 6,9 μm, das Verhältnis (dv/dp) des Volumenmittels des Teilchendurchmessers (dv) zum Zahlenmittel des Teilchendurchmesser (dp) betrug 1,21 und das Verhältnis (rl/rs) der Länge (rl) zur Breite (rs) betrug 1,1. Der Borgehalt im Entwickler war 1,7 ppm.
Die Bewertung des Bildes mit dem Entwickler zeigte, dass unter beiden Umgebungen von hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit (H/H) und niedriger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit (L/L) ausgesprochen hochwertige Bilder mit gutem Farbton, hoher Bilddichte und ohne Schleier erhalten wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
[BEISPIEL 2]
Gefärbte Kern-Schale-Polymerteilchen (polymerisierter Toner) wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt und gewonnen, außer dass die Säurewäsche mit Schwefelsäure im "(vi) Nachbehandlungsschritt nach Polymerisation" in Beispiel 1 bei einem pH von 3,0 durchgeführt wurde. Der Wassergehalten der gefärbten Polymerteilchen nach Filtration betrug 14%. Selbst wenn die Zentrifugalfiltration und Entwässerung kontinuierlich mindestens 5 h durchgeführt wurden, verstopfte die Filterkuchenschicht nicht und zeigte ein gutes Betriebsverhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
[BEISPIEL 3]
Gefärbte Kern-Schale-Polymerteilchen (polymerisierter Toner) wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt und gewonnen, außer dass die Polymerteilchen zur Filtration mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 7,8 μm, die in der Filterkuchenschicht in dem "(vi) Nachbehandlungsschritt nach Polymerisation" in Beispiel 1 verwendet wurden, durch Polymerteilchen zur Filtration mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 9,5 μm ersetzt wurden.
Als Polymerteilchen zur Filtration wurden Polymerteilchen verwendet, die durch Unterwerfen von 85 Teilen Styrol, 15 Teilen n-Butylacrylat, 0,3 Teilen Divinylbenzol, 2 Teilen eines Trennmittels, 7 Teilen Ruß ("Monaque 120", Handelsbezeichnung, Produkt von Cabot Co.) und 1 Teil eines ladungsregulierenden Mittels ("Spiron Black TRH", Handelsbezeichnung; Produkt von Hodogaya Chemical Co., Ltd.) einer Suspensionspolymerisation erhalten wurden.
Der Wassergehalt des gefärbten Kern-Schale-Polymers nach Filtration betrug 14%. Selbst wenn die Zentrifugalfiltration und Entwässerung kontinuierlich für mindestens 5 h durchgeführt wurden, verstopfte die Filterkuchenschicht nicht und zeigten gutes Betriebsverhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
[BEISPIEL 4]
Gefärbte Kern-Schale-Polymerteilchen (polymerisierter Toner) wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt und gewonnen, außer dass 1 Teil Natriummetaphosphattetrahydrat anstelle von 1 Teil Natriumtetraphosphatdecahydrat in "(iv) Schritt der Bildung von Tröpfchen der Monomerzusammensetzung für den Kern" in Beispiel 1 verwendet wurde und die Säurewäsche mit Schwefelsäure in dem "(vi) Nachbehandlungsschritt nach Polymerisation" bei pH 3,0 durchgeführt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
[VERGLEICHSBEISPIEL 1]
Gefärbte Kern-Schale-Polymerteilchen (polymerisierter Toner) wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt und gewonnen, außer dass kein Natriumtetraphosphatdecahydrat in dem "(iv) Schritt der Bildung von Tröpfchen der Monomerzusammensetzung für den Kern" in Beispiel 1 verwendet wurde und die Säurewäsche mit Schwefelsäure in dem "(vi) Nachbehandlungsschritt nach Polymerisation" bei pH 3,0 durchgeführt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
[VERGLEICHSBEISPIEL 2]
Gefärbte Kern-Schale-Polymerteilchen (polymerisierter Toner) wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt und gewonnen, außer dass Polymerteilchen (Volumenmittel des Teilchendurchmessers = 6,1 μm) mit einem kleineren Volumenmittel des Teilchendurchmessers als die gefärbten Polymerteilchen als Polymerteilchen zur Filtration bei der Zentrifugalfiltration und Entwässerung in dem "(vi) Nachbehandlungsschritt nach Polymerisation" in Beispiel 1 verwendet wurden und die Säurewäsche mit Schwefelsäure in dem "(vi) Nachbehandlungsschritt nach Polymerisation" bei einem pH von 3,0 durchgeführt wurde. Die Wirksamkeit der Entwässerung beim Waschen durch Zentrifugalfiltration und Entwässerung war verringert und der Wassergehalt in den gefärbten Polymerteilchen nach Filtration war so hoch wie 28%. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Als Polymerteilchen zur Filtration wurden Polymerteilchen verwendet, die durch Unterwerfen von 85 Teilen Styrol, 15 Teilen n-Butylacrylat, 0,3 Teilen Divinylbenzol, 2 Teilen eines Trennmittels, 7 Teilen Ruß ("Monaque 120", Handelsbezeichnung, Produkt von Cabot Co.) und 1 Teil eines ladungsregulierenden Mittels ("Spiron Black TRH", Handelsbezeichnung; Produkt von Hodogaya Chemical Co., Ltd.) einer Suspensionspolymerisation erhalten wurden.
TABELLE 1
[BEISPIEL 5]
(A) Herstellungsschritt der Monomerzusammensetzung für den Kern:
100 Teile einer Monomermischung (berechnete Tg des sich ergebenden Copolymers = 55°C) aus 80,5 Teilen Styrol und 19,5 Teilen n-Butylacrylat, 0,3 Teilen eines Polymethacrylester-Makromonomers ("AA6", Handelsbezeichnung, Tg = 94°C; Produkt von Toagosei Chemical Industry Co., Ltd.), 0,5 Teilen Divinylbenzol, 1,2 Teilen tert.-Dodecylmercaptan, 7 Teilen Ruß ("#25B", Handelsbezeichnung; Produkt von Mitsubishi Kagaku Co., Ltd.) und 1 Teil eines ladungsregulierenden Mittels ("FCA-1001-NS", Handelsbezeichnung; Produkt von Fujikura Kasei Co., Ltd.) wurden einer Nassvermahlung mit Hilfe einer Nassmahlvorrichtung vom mittleren Typ unterworfen, um eine Monomerzusammensetzung für den Kern zu erhalten.
(B) Herstellungsschritt des wässrigen Dispersionsmediums:
Eine wässrige Lösung mit 6,2 Teilen Natriumhydroxid gelöst in 50 Teilen ionenausgetauschtem Wasser wurde allmählich zu einer wässrigen Lösung mit 10,2 Teilen Magnesiumchlorid, gelöst in 250 Teilen ionenausgetauschtem Wasser unter Rühren zugegeben, um ein Kolloid von Magnesiumhydroxid zu bilden. Die Teilchendurchmesserverteilung des gebildeten Magnesiumhydroxid-Kolloids wurde mit Hilfe eines SALD-Teilchendurchmesserverteilungs-Messgeräts (hergestellt von Shimadzu Corporation) gemessen und mit 0,35 μm bezüglich D₅₀ (50% kumulierter Wert des Zahlenmittels der Teilchendurchmesserverteilung) und 0,62 μm im Hinblick auf D₉₀ (90% kumulierter Wert des Zahlenmittels der Teilchendurchmesserverteilung) ermittelt.
(C) Herstellungsschritt der wässrigen Dispersion von Monomer für die Schale:
2 Teile Methylmethacrylat (berechnete Tg des sich ergebenden Polymers = 105°C) und 65 Teile Wasser wurden einer Feindispergierbehandlung mit Hilfe eines Ultraschallemulgators unterworfen, wodurch eine wässrige Dispersion von einem Monomer für die Schale erhalten wurde. Der Tröpfchendurchmesser der Tröpfchen des Monomers für die Schale betrug 1,6 μm bezogen auf D₉₀.
(D) Schritt der Bildung von Tröpfchen der Monomerzusammensetzung für den Kern:
Nachdem die in Schritt (B) erhaltene Magnesiumhydroxid-Kolloid enthaltende wässrige Dispersion (Kolloidgehalt = 4,5 Teile) als wässriges Dispersionsmedium verwendet wurde, um die polymerisierbare Monomerzusammensetzung für den Kern in das wässrige Dispersionsmedium zu geben, und die Mischung gerührt wurde, bis die Tröpfchen stabil waren, wurden 6 Teile tert.-Butylperoxyisobutyrat ("Perbutyl IB", Handelsbezeichnung, Produkt von Nippon Oil & Fats Co., Ltd.) zugegeben und ferner wurde 1 Teil Natriumphosphatdodecahydrat zugegeben. Die sich ergebende Mischung wurde 30 min bei 15.000 U/min mit hoher Scherkraft mit Hilfe eines Ebara Milder (Handelsbezeichnung, hergestellt von Ebara Corporation) gerührt, um Tröpfchen der Monomerzusammensetzung für den Kern zu bilden.
(E) Schritt der Suspensionspolymerisation:
Die in Schritt (D) hergestellte wässrige Dispersion der Monomerzusammensetzung für den Kern wurde in einen Reaktor gegeben, der mit einem Rührflügel ausgerüstet war, um eine Polymerisationsreaktion bei 85°C zu initiieren. Nachdem die Umwandlung in ein Polymer nahezu 100% erreicht hatte, wurde der Reaktor mit einer Lösung mit 0,3 Teilen eines wasserlöslichen Initiators ["VA-086", Handelsbezeichnung; Produkt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.; 2,2'-Azobis[2-methyl-N-(2-hydroxyethyl)propionamid] gelöst in der in Schritt (C) hergestellten wässrigen Dispersion des Monomers für die Schale beschickt. Nach Fortsetzung der Polymerisation für 4 h wurde die Reaktion unterbrochen, um eine wässrige Dispersion von gefärbten Kern-Schale-Polymerteilchen zu erhalten.
Der Anteil von groben Teilchen in der vorstehend erhaltenen wässrigen Dispersion von gefärbten Kern-Schale-Polymerteilchen wurde bestimmt und mit 0,28% ermittelt.
(F) Nachbehandlungsschritt nach Polymerisation:
Unter Rühren der in Schritt (E) erhaltenen wässrigen Dispersion der gefärbten Kern-Schale-Polymerteilchen wurde Schwefelsäure zugegeben, um den pH der wässrigen Dispersion auf etwa 4,5 einzustellen, wodurch eine Säurewäsche (bei 25°C für 10 min) ausgeführt wurde.
Die wässrige Dispersion wurde dann mit Hilfe eines kontinuierlichen Bandfilters ("Eagle Filter", Handelsbezeichnung, hergestellt von Sumitomo Heavy Industries, Ltd.) entwässert. Nach der Entwässerung wurde Waschwasser auf den Rückstand gesprüht, um eine Wasserwäsche auszuführen.
Nach der Wasserwäsche wurden die sich ergebenden gefärbten Polymerteilchen erneut in Wasser dispergiert, um eine wässrige Dispersion herzustellen. Die wässrige Dispersion wurde dann einer Zentrifugalfiltration und Entwässerung mit Hilfe einer Siphon-Schälzentrifuge ("HZ40Si", hergestellt von Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd.) bei einer Zentrifugalkraft von 1.200 G, einer Filterkuchenschicht mit einer Schichtdicke von 10 mm und einer Schichtfläche von 0,25 m², mit ionenausgetauschtem Wasser zum Waschen von 40 Teilen/h und einem Durchsatz der wässrigen Dispersion von 120 Teilen/h unterworfen, um gefärbte Polymerteilchen mit einem Wassergehalt von 15% zu isolieren. In der Filterkuchenschicht wurden Polymerteilchen zur Filtration mit einem Volumenmittel des Teilchendurchmessers von 9,5 μm verwendet, die durch Unterwerfen von 85 Teilen Styrol, 15 Teilen n-Butylacrylat, 0,3 Teilen Divinylbenzol, 2 Teilen eines Trennmittels, 7 Teilen Ruß ("Monaque 120", Handelsbezeichnung, Produkt von Cabot Co.) und 1 Teil eines ladungsregulierenden Mittels ("Spiron Black TRH", Handelsbezeichnung; Produkt von Hodogaya Chemical Co., Ltd.) einer Suspensionspolymerisation erhalten.
(G) Herstellungsschritt des Entwicklers:
Zu 100 Teilen der in Schritt (F) erhaltenen gefärbten Kern-Schale-Polymerteilchen (polymerisierter Toner) wurden 1 Teil Kieselsäure-Teilchen ("AEROSIL RX-200", Handelsbezeichnung; Produkt von Nippon Aerosil Co., Ltd.) mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 12 nm, die einer Hydrophobie verleihenden Behandlung unterworfen worden waren, und 0,5 Teile Kieselsäure ("AEROSIL RX-50", Handelsbezeichnung; Produkt von Nippon Aersosil Co., Ltd.) mit einem mittleren Teilchendurchmeser von 40 nm, die einer Hydrophobie verleihenden Behandlung unterworfen worden waren, zugegeben und diese wurden mit Hilfe eines Henschel-Mischers gemischt, um einen nicht magnetischen Einkomponentenentwickler mit an den Oberflächen der gefärbten Kern-Schale-Polymerteilchen haftender Kieselsäure herzustellen. Der spezifische Durchgangswiderstand des so erhaltenen Entwicklers betrug 11,5 (log Ω·cm).
Das Volumenmittel des Teilchendurchmessers (dv) der gefärbten Kern-Schale-Polymerteilchen betrug 7,99 μm, das Verhältnis (dv/dp) des Volumenmittels des Teilchendurchmessers (dv) zum Zahlenmittel des Teilchendurchmessers (dp) betrug 1,19 und das Verhältnis (rl/rs) der Länge (rl) zur Breite (rs) betrug 1,1. Der Phosphorgehalt im Entwickler war 2,0 ppm. Ferner waren der pH und σ2 und (σ2 – σ1) 6,0, 11 μS/cm bzw. 3 μS/cm.
Die Bewertung eines Bildes mit dem Entwickler zeigte, dass unter beiden Umgebungen von hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit (H/H) und niedriger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit (L/L) ausgesprochen hochwertige Bilder mit gutem Farbton, hoher Bilddichte und ohne Schleier erhalten wurden.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Gemäß der vorliegenden Erfindung können Entwickler bereitgestellt werden, die eine ausgezeichnete Lagerstabilität und ein ausgezeichnetes Fließvermögen aufweisen, unter beiden Umgebungen von niedriger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit und hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit kaum Änderungen im Ladungsniveau eingehen und eine nahezu konstante Bildqualität ohne Verschlechterung erzielen. Die Entwickler nach der vorliegenden Erfindung können zweckmäßigerweise in Druckern und Kopiergeräten, z.B. für ein nicht magnetisches Einkomponenten-Entwicklungssystem, verwendet werden.

Claims

Elektrophotographischer Entwickler umfassend mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bor und Phosphor in einem Gehalt von 0,1 bis 100 ppm, wobei die elektrische Leitfähigkeit σ2 einer Entwicklerdispersion, die durch ein Siedeextraktionsverfahren unter Verwendung von ionenausgetauschtem Wasser mit einer elektrischen Leitfähigkeit von σ1 erhalten wird, höchstens 20 μS/cm ist und die Differenz (σ2 – σ1) zwischen der elektrischen Leitfähigkeit σ2 der Entwicklerdispersion und der elektrischen Leitfähigkeit σ1 des ionenausgetauschten Wassers höchstens 10 μS/cm ist.
Elektrophotographischer Entwickler nach Anspruch 1, der ein Einkomponenten-Entwickler umfassend gefärbte Polymerteilchen und ein äußeres Additiv, das an den Oberflächen der gefärbten Polymerteilchen haftet, ist.
Elektrophotographischer Entwickler nach Anspruch 2, wobei die gefärbten Polymerteilchen polymerisierte Tonerteilchen sind.
Elektrophotographischer Entwickler nach Anspruch 3, wobei die polymerisierten Tonerteilchen gefärbte Polymerteilchen vom Kern-Schale-Typ sind, die eine Schicht von einem Polymer auf der Oberfläche der gefärbten Teilchen aufweisen.
Elektrophotographischer Entwickler nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 4, der ein Einkomponentenentwickler ist, der das äußere Additiv in einem Anteil von 0,1 bis 6 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen der gefärbten Polymerteilchen enthält.
Elektrophotographischer Entwickler nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das äußere Additiv mindestens ein Teilchen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anorganischen Teilchen und organischen Harzteilchen ist.
Elektrophotographischer Entwickler nach Anspruch 6, wobei die anorganischen Teilchen Siliciumdioxid-Teilchen sind, die einer Hydrophobie verleihenden Behandlung unterworfen wurden.
Elektrophotographischer Entwickler nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der pH eines Wasserextrakts des Entwicklers, der durch ein Siedeextraktionsverfahren unter Verwendung von ionenausgetauschtem Wasser erhalten wird, 4 bis 8 ist.
Verfahren zur Herstellung eines polymerisierten Toners, umfassend den Schritt des Unterwerfens einer Monomerzusammensetzung umfassend ein polymerisierbares Monomer und ein farbgebendes Mittel einer Suspensionspolymerisation in einem wässrigen Dispersionsmedium enthaltend einen Dispersionsstabilisator unter Bildung von gefärbten Polymerteilchen, wobei mindestens eine wasserlösliche Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus wasserlöslichen Borverbindungen und wasserlöslichen Phosphorverbindungen dazu gebracht wird, in dem wässrigen Dispersionsmedium unter Ausführung der Suspensionspolymerisation vorhanden zu sein, welches ferner als Nachbehandlungsschritte nach der Polymerisation umfasst (1) einen Schritt der Einstellung des pH der Polymerisationsreaktionsmischung enthaltend die gebildeten gefärbten Polymerteilchen, um den Dispersionsstabilisator in dem Dispersionsmedium nach Bedarf zu lösen; (2) einen Schritt des Unterwerfens der Polymerisationsreaktionsmischung einer Fest-Flüssig-Trennung, um einen nassen Kuchen der gefärbten Polymerteilchen zu sammeln; (3) einen Schritt des Waschens des sich ergebenden Kuchens mit Wasser; und (4) einen Schritt des Gewinnens der gefärbten Polymerteilchen umfassend mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bor und Phosphor in einem Gehalt von 0,1 bis 100 ppm, wobei der Entwickler umfassend die gefärbten Teilchen die folgenden Eigenschaften (5) zeigt: (5) die elektrische Leitfähigkeit σ2 einer Entwicklerdispersion, die durch ein Siedeextraktionsverfahren unter Verwendung von ionenausgetauschtem Wasser mit einer elektrischen Leitfähigkeit von σ1 erhalten wird, ist höchstens 20 μS/cm und die Differenz (σ2 – σ1) zwischen der elektrischen Leitfähigkeit σ2 der Entwicklerdispersion und der elektrischen Leitfähigkeit σ1 des ionenausgetauschten Wassers ist höchstens 10 μS/cm.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 9, welches umfasst die Bildung von gefärbten Polymerteilchen (A1) durch den Schritt des Unterwerfens einer Monomermischung enthaltend ein polymerisierbares Monomer und ein farbgebendes Mittel einer Suspensionspolymerisation und dann das Hinzufügen des Schrittes des Polymerisierens eines polymerisierbaren Monomers, das in der Lage ist, ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur zu bilden, die höher ist als die der Polymerkomponente, welche die gefärbten Polymerteilchen (A1) bildet, in Anwesenheit der gefärbten Polymerteilchen (A1), um eine Schicht des Polymers mit einer höheren Glasübergangstemperatur auf den Oberflächen der gefärbten Polymerteilchen (A1) zu bilden, wodurch ein polymerisierter Toner gebildet wird, der aus gefärbten Polymerteilchen (A2) vom Kern-Schale-Typ zusammengesetzt ist.
Herstellungsverfahren nach irgendeinem von Anspruch 9 oder 10, bei dem die wasserlöslichen Borverbindungen und die wasserlöslichen Phosphorverbindungen wasserlösliche Oxosäuresalze sind.
Herstellungsverfahren nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem der Dispersionsstabilisator ein Kolloid von einer kaum wasserlöslichen Metallverbindung ist.
Herstellungsverfahren nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem der Schritt (3) durch Dispergieren des nassen Kuchens der gefärbten Polymerteilchen in Wasser, um erneut eine Aufschlämmung zu bilden, Filtrieren und Entwässern der sich ergebenden Aufschlämmung durch eine Filterkuchenschicht, die aus Polymerteilchen zur Filtration gebildet ist, und dann Waschen des sich ergebenden Kuchens mit Wasser durchgeführt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 13, bei dem eine Filterzentrifuge und Entwässerungsvorrichtung ausgerüstet mit der Filterkuchenschicht verwendet wird, um die Schleuderfiltration und Entwässerung durchzuführen, und mit Wasser gewaschen wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem die Filterkuchenschicht aus Polymerteilchen zur Filtration mit einem Volumenmittel des Teilchendurchmessers, der größer ist als der der gebildeten gefärbten Polymerteilchen, gebildet wird.
Herstellungsverfahren nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 15, bei dem der Entwickler die gefärbten Polymerteilchen und ein äußeres Additiv, das an den Oberflächen der gefärbten Polymerteilchen haftet, umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines elektrophotographischen Entwicklers, welches umfasst die Gewinnung eines polymerisierten Toners aus gefärbten Polymerteilchen gemäß dem Herstellungsverfahren nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 15 und dann das Hinzugeben eines äußeren Additivs, um es an die Oberflächen der gefärbten Polymerteilchen zu binden.
Bildaufzeichnungsverfahren umfassend die Schritte der Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes auf einem lichtempfindlichen Element mit einem elektrophotographischen Entwickler gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8 unter Bildung eines Entwicklerbildes, des Übertragens des Entwickler bildes auf ein Übertragungsmedium und des Fixierens des Entwicklerbildes auf dem Übertragungsmedium.