DE69801020T2

DE69801020T2 - Farbtoner

Info

Publication number: DE69801020T2
Application number: DE1998601020
Authority: DE
Inventors: Mitsuru Ohta
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1998-04-16
Publication date: 2002-03-21
Anticipated expiration: 2018-04-17
Also published as: EP0872775A1; EP0872775B1; JPH10288864A; DE69801020D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Toner, der in Bilderzeugungsgeräten wie Kopiermaschinen und Druckern benutzt wird, und insbesondere auf einen Farbtoner, der Pulverteilchen aufweist, die mit einem Farbstoff gefärbt sind.

2. Beschreibung der zugehörigen Technik

Bilderzeugungsvorgänge, die herkömmlicherweise in Kopiermaschinen, Druckern und Faxgeräten benutzt werden, werden grob in Aufschlagaufzeichnung und Nichtaufschlagaufzeichnung unterteilt. Das Nichtaufschlagaufzeichnen weist Aufzeichnungsvorgänge wie Wärmeübertragungsaufzeichnen, Thermoaufzeichnen, elektrophotographisches Aufzeichnen, elektrostatisches Aufzeichnen und Tintenstrahlaufzeichnen auf. Von diesen werden bei dem elektrophotographischen Aufzeichnen und im elektrostatischen Aufzeichnen Toner benutzt zum Erzeugen von Bildern durch Entwickeln auf Aufzeichnungsmedia wie Papier.
Das allgemeine Prinzip der Elektrophotographie, die einen Toner benutzt, wird kurz hier beschrieben. Bei diesem Vorgang wird zuerst die Oberfläche eines lichtempfindlichen Teiles, das ein photoleitfähiges Material aufweist, so elektrostatisch aufgeladen, daß es sie ein gleichförmiges Potential hat. Danach wird die Oberfläche des lichtempfindlichen Teiles Licht ausgesetzt in Übereinstimmung mit einem auszugebenden Bild zum Erzeugen eines elektrostatischen latenten Bildes. Das so erzeugte latente Bild wird an einer Entwicklungszone durch die Benutzung eines Toners entwickelt, der in einem Entwicklungsaufbau gehalten wird, so daß ein sichtbares Bild erzeugt wird. Das auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Teiles erzeugte sichtbare Bild wird auf ein Aufzeichnungsmedium wie Papier übertragen und dann auf dem Aufzeichnungsmedium durch die Wirkung von Wärme und Druck einer Fixieranordnung fixiert.
Wie bei der oben beschriebenen Elektrophotographie benutzten Toner liegen in der Form von feinen Teilchen vor, die hauptsächlich eine Binderharzkomponente und eine Farbstoffkomponente enthalten und grob in Einkomponentenentwickler, die nur Toner enthalten, und Zweikomponentenentwickler, die eine Mischung aus Toner und Glaskügelchen oder Ferrit oder Eisenpulverteilchen enthalten, unterteilt.
Solche Toner werden herkömmlicherweise durch einen Pulverisierungsvorgang erzeugt, indem ein Binderharz und ein Farbstoff schmelzgeknetet werden und danach das resultierende geknetete Produkt pulverisiert wird, so daß es die gewünschte Größe aufweist, mittels eines Pulverisierers. Die durch diese Pulverisierung gebildeten Teilchen enthalten feines Pulver in einer großen Menge und weisen ein Problem auf, das übermäßiges feines Pulver durch einen Klassierungsschritt zum Steuern der Teilchengrößenverteilung entfernt werden muß.
Da das so entfernte feine Pulver als nutzlose Teilchen gesammelt wird, gibt es ein anderes Problem, das die als ein Produkt erzielten Teilchen in der Ausbeute in bezug auf das Beschickungsgewicht schlecht ist.
Zum Lösen der obigen Probleme werden Vorgänge des Erzeugens von Toner durch Polymerisation vorgeschlagen, wie es durch Suspensionspolymerisation, Emulsionspolymerisationsagglomeration und Dispersionspolymerisationsfärben beispielhaft ausgeführt wird.
Bei dem Vorgang der Suspensionspolymerisation werden Monomere und ein Farbstoff in einem schlechten Lösungsmittel gemischt, indem die Monomere unlösbar sind, und die Monomere werden darin mittels einer Rührklinge zum Erzeugen gefärbter Teilchen dispergiert.
Bei diesem Vorgang werden, obwohl die gefärbten Teilchen bei einer Einmaltätigkeit zur Polymerisation erzeugt werden können, Teilchendurchmesser der gefärbten Teilchen in Abhängigkeit von Teilchendurchmesser der Monomere gesteuert, die in dem Lösungsmittel verteilt sind. Damit kleine Teilchen mit Durchmessern von nicht mehr als 7 um erzielt werden, ist es notwendig gewesen, die Polymerisation auszuführen, während das Erwärmen durch Rühren gesteuert wird. Da es jedoch eine Grenze der Stärke des Rührens gibt, ist es schwierig geworden, Teilchendurchmesser auf 7 um oder kleiner zu steuern.
Die durch Suspensionspolymerisation erzeugten Teilchen enthalten auch feines Pulver in einer großen Menge, obwohl nicht in einer so großen Menge wie jene, die durch Pulverisation erzeugt wird, und folglich müssen sie einem Klassierungsschritt unterworfen werden, nachdem die gefärbten Teilchen getrocknet worden sind.
Bei dem Vorgang der Emulsionspolymerisationsagglomeration werden zuerst in einem schlechten Lösungsmittel, in dem Monomere unlösbar sind, die Monomere und ein Polymerisationsstarter, der in der schlechten Lösung unlöslich ist, gemischt, und die Polymerisation wird an einem anderen Ort als die dispergierten Teilchen der Monomere zum Bilden von Teilchen von ungefähr 1 um Durchmesser in großer Menge gestartet. Danach wird ein Lösungsmittel, in dem die so gebildeten Teilchen und ein Farbstoff dispergiert sind, so behandelt, daß die kleinen Teilchen von ungefähr 1 um Durchmesser agglomerieren zum Erzeugen von kleinen Teilchenagglomeraten von 5 um oder größer im Durchmesser behandelt.
Die Teilchengrößenverteilung der Teilchen, die durch diesen Vorgang erzeugt werden, wird jedoch durch Rühren beeinflußt, wenn die Teilchen agglomerieren, und folglich ist es im wesentlichen die gleiche Teilchengrößenverteilung der durch Pulverisieren erzeugten Teilchen gewesen.
Bei dem Vorgang des Disperionspolymerisationsfärben wird ein Pulverisierungsstarter gleichzeitig in einem guten Lösungsmittel gelöst, in dem Monomere lösbar sind, und Polymerkomponenten, die mit dem Voranschreiten der Polymerisation unlösbar werden, fallen zum Bilden von Teilchen aus.
Die durch diesen Vorgang erzeugten Teilchen haben eine schmalere Teilchengrößenverteilung und einen gleichförmigen Teilchendurchmesser, aber es ist für sie schwierig, gleichzeitig mit der Polymerisation gefärbt zu werden durch Mischen eines Farbstoffes zu der Zeit der Polymerisation. Folglich ist es notwendig gewesen, die Polymerteilchen mit einem Farbstoff zu Färben, indem die durch Dispersionspolymerisation erzielten Teilchen und der Farbstoff wieder in einem Lösungsmittel dispergiert werden.
Wenn jedoch durch solch eine Dispersionspolymerisationsfärbung erzeugten Toner (hier im folgenden "Farbtoner") als Aufzeichnungsmaterialien zum Herstellen von Farbdrucken benutzt werden, werden Farbtoner von vier Farben zum Darstellen der vollen Farben benutzt, und folglich sind Farbtoner für Gelb, Magenta, Zyan und Schwarz benötigt. Wenn jedoch volle Farben unter Benutzung der vier Farbtoner dargestellt werden, müssen die entsprechenden Farben jeweils einen weiten Bereich einer Farbreproduktion aufweisen, bevor volle Farben getreu wiedergegeben werden.
Polymerteilchen können gefärbt werden, indem bewirkt wird, daß sich der Farbstoff in die Polymerteilchen bewegt. In allen Beispielen jedoch bewegen sich die Farbstoffe nur wenig in die gefärbten Teilchen, nachdem sie gefärbt sind, selbst wenn eine Farblösung, die benutzt wird, wenn sie gefärbt werden, eine ausreichende Konzentration aufweist. Somit hat es ein Problem gegeben, daß Teilchen, die gefärbt worden sind, in einer niedrigen Dichte gefärbt verbleiben. Es hat auch ein Problem gegeben, daß einige Arten von Farbstoffen eine schlechte Lichtfestigkeit aufweisen und in Hinblick auf Sublimationseigenschaften unterlegen sind, für die Harzfilme überlagert werden zum Untersuchen der Farbmigration.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde gemacht zum Lösen der obigen Probleme. Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Farbtoner mit roter Farbe oder ein Farbtoner mit blauer Farbe mit einer schmalen Teilchengrößenverteilung vorzusehen mit einer überlegenen Lichtfestigkeit und Sublimationseigenschaften, die in einer hohen Dichte gefärbt werden.
Zum Erzielen dieser Aufgabe weist der Farbtoner der roten Farbe der vorliegenden Erfindung Pulverteilchen nach Anspruch 1 auf mit einem thermoplastischen Harz als Hauptkomponente, die mit einem Farbstoff gefärbt sind, wobei der Farbstoff eine Verbindung aufweist, die durch die folgende Formel (1) dargestellt ist:
worin R¹ ein Wasserstoffarom oder eine Phenyl-Gruppe darstellt; R² ein Wasserstoffatom, eine substituierte oder unsubstituierte Alkoxy-Gruppe, substituierte oder unsubstituierte Phenoxy-Gruppe oder ein Halogenatom darstellt.
Der Farbtoner roter Farbe der vorliegenden Erfindung, der wie oben beschrieben wurde, zusammengesetzt ist, weist Pulverteilchen mit einem thermoplastischen Harz als eine Hauptkomponente auf, die mit einem Farbstoff gefärbt sind, und der Farbstoff ist die Verbindung, die durch die obige Formel (1) dargestellt ist. Somit weist er eine schmale Teilchengrößenverteilung auf, weist eine überlegene Lichtfestigkeit und Sublimationseigenschaften auf und kann in rot mit einer hohen Dichte gefärbt werden.
Der Farbtoner der blauen Farbe der vorliegenden Erfindung weist Pulverteilchen nach Anspruch 12 auf mit einem thermoplastischen Harz als Hauptkomponente, die mit einem Farbstoff gefärbt sind, worin der Farbstoff eine Verbindung aufweist, die durch die folgende Formel (2) dargestellt wird:
worin R²¹ ein Wasserstoffatom, eine Alkyl-Gruppe oder substituierte Phenyl-Gruppe darstellt; R²² ein Wasserstoffatom oder ein Halogenatom darstellt; R²³ ein Wasserstoffatom, eine Hydroxyl-Gruppe, eine Nitro-Gruppe oder eine Amino-Gruppe darstellt; und R²&sup4; ein Wasserstoffatom, eine Hydroxyl-Gruppe, eine Amino-Gruppe, Nitro-Gruppe oder Alkylamino-Gruppe darstellt.
Der Farbtoner der blauen Farbe der vorliegenden Erfindung, der wie oben beschrieben aufgebaut ist, weist Pulverteilchen mit einem thermoplastischen Harz als eine Hauptkomponente auf, die mit einem Farbstoff gefärbt sind, und der Farbstoff ist die Verbindung, die durch die obige Formel (2) dargestellt ist. Somit weist er eine schmale Teilchengrößenverteilung auf, weist eine überlegene Lichtfestigkeit und Sublimationseigenschaften auf und kann in blau mit einer hohen Dichte gefärbt werden.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung oder werden daraus ersichtlich.
Der Farbtoner der roten Farbe oder der blauen Farbe der vorliegenden Erfindung ist hauptsächlich aus thermoplastischen Harzteilen aufgebaut, die mit einem speziellen Farbstoff gefärbt sind.
Die in der vorliegenden Erfindung benutzten thermoplastischen Harzteilchen werden durch Dispersionspolymerisation erhalten, damit Teilchen mit einer schmalen Teilchengrößenverteilung erzielt werden. Die Dispersionspolymerisation wird auch Ausfällungspolymerisation genannt, bei der ein Polymerisationsstarter und ein Polymerdispergiermittel gleichzeitig in einem organischen Lösungsmittel gelöst werden, in dem polymerisierbare Monomere gelöst worden sind, und die Polymerisation wird gestartet, während eine konstante Temperatur gehalten wird. Ein oberflächenaktives Mittel und ein Vernetzungsmittel können optional hinzugegeben werden.
Materialien, die bei solch einer Dispersionspolymerisationsfärbung benutzt werden, werden unten beschrieben, während ihre Beispiele angegeben werden.

Organisches Lösungsmittel

Das organische Lösungsmittel, in dem die bei der vorliegenden Erfindung benutzten polymerisierbaren Monomere gelöst sind, kann enthalten z. B. Alkohole wie Methanol, Ethanol, Isopropylalkohol, n-Butanol, s-Butanol, t-Butanol, n-Amylalkohol, s- Amylalkohol, t-Amylalkohol, Isoamylakohol, Isobutylalkohol, Isopropylakohol, 2-Ethylbutanol, 2-Ethylhexanol, 2-Oktanol, n- Oktanol, n-Dekanol, Cyklohexanol, n-Hexanol, 2-Heptanol, 3- Heptanol, 3-Pentanol, Methylcyclohexanol, 2-Methyl-2-butanol, 3-Methyl-2-butanol, 3-Methyl-1-butin-3-ol, 4-Methyl-2-pentanol und 3-Methyl-1-pentin-3-o1, von denen jedes alleine oder in der Form einer Mischung von zwei oder mehr benutzt werden kann.
Ein zusätzliches organisches Lösungsmittel kann auch in Kombination mit irgendeinem dieser Alkohole benutzt werden. Solch ein zusätzlich benutzbares organisches Lösungsmittel kann enthalten z. B. Lösungsmittel vom Kohlenwasserstofftyp wie Hexan, Toluen, Cyclohexan, Benzen und Xylen; Ether wie Ethylbenzylether, Dibutylether, Dipropylether, Dibenzylether, Dimethylether, Tetrahydrofuran, Methylvinylether und Ethylvinylether; Ketone wie Acetaldehyd, Aceton, Acetophenon, Diisobuthylketon, Diisopropylketon und Cyclohexanon; und Ester wie Ethylformat, Ethylacetat, Methylacetat, Ethylstearat, Methylsalicylat. Wasser kann auch benutzt werden. Diese Lösungsmittel werden benutzt zum Einstellen des SP-Wertes des Alkoholes.
Es ist geeignet für das organische Lösungsmittel, daß es in einem Gewichtsverhältnis zu den Monomeren von 100 : 5 bis 100 : 80 benutzt wird. Monomere:
Als ein Monomer mit einer polymerisierbaren funktionalen Gruppe kann eine Verbindung, die eine Vinylgruppe enthält, benutzt werden, einschließlich z. B. Styrenmonomere wie Styren, Methylstyren, Ethylstyren, 2,4-Dimethylstyren, p-n-Butylstyren und p-t-Butylstyren; Methyl-Fettsäure-Monocarboxyester wie Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Cyclohexylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Stearylmethacrylat und Layrylmethacrylat; Vinylether wie Methylvinylether, Ethylvinylether, n-Propylvinylether und n-Butylvinylether; und Vinylverbindungen wie Acrylnitril, Methacrylnitril, Vinylacetat, Vinylchlorid, Ethylen, Propylen und Chloropren; von denen jedes alleine oder in der Form einer Mischung von zwei oder mehr benutzt werden kann.

Polymerisationsstarter:

Der Polymerisationsstarter zum Polymerisieren der obigen Monomere (e) kann bevorzugt in einem Betrag von 0,001 bis 10 Gew.-% hinzugefügt werden und kann zum Beispiel Layrylperoxid, Benzoylperoxid und Azobisisobutyronitril enthalten.

Dispergiermittel:

Das Dispergiermittel wird in das organische Lösungsmittel von dem Beginn der Polymerisation so gemischt, daß die Polymerteilchen, die gebildet werden, an der Agglomerierung zu der gleichen Zeit gehindert werden können, zu der die Polymerisation vorangeht und die Teilchen anfangen, gebildet zu werden.
Es kann in einem Betrag von 0,1 bis 30 Gewichtsteile auf der Grundlage von 100 Gewichtsteilen der Mischung des organischen Lösungsmittels und der Monomere eingemischt werden. Dieses Dispergiermittel kann zum Beispiel enthalten Polystyren, Polyvinylacetat, Polymethylmethacrylat, Polydimethylsiloxan, Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polypropylen, Polylaurylmethcrylat, Polyoxyethylen, Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure, Polymethacrlsaure, Polyacrylamid, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenimid, Polyvinylmethylether, Poly-4-vinylpyridin und Polystyrensulfon.
In dem organischen Lösungsmittel werden, wie oben beschrieben wurde, das Monomer und das Dispergiermittel geeignet bei einer normalen Temperatur gemischt, und die erhaltene Mischung wird mit Stickstoff ausgespült. Danach wird der Polymerisationsstarter dahinein eingegeben zum Erzielen einer Dispersion, und die Temperatur der Dispersion wird auf die Startpolymerisation angehoben. Nach der Polymerisation, zu der Zeit, zu der die Temperatur 30 bis 40ºC erreicht hat, beginnt die Dispersion trübe/dickflüssig zu werden, es kann gesehen werden, daß die Polymerkomponenten, die nicht in dem Lösungsmittel gelöst werden können, beginnen auszufallen. Die Polymerisation wird innerhalb des Bereiches von 50 bis 100ºC fortgesetzt, wobei vorausgesetzt wird, daß die Polymerisationstemperatur in Hinblick auf den Siedepunkt des Lösungsmittels, der Zersetzungsrate des Polymerisationsstarters und ähnliches entschieden wird.
Die Temperatur der Dispersion wird konstant gehalten mit kontinuierlichem Rühren, bis die Polymerisation beendet ist, was während 5 bis 24 Stunden getan wird, während die Teilchengrößenverteilung und die Umwandlung sichergestellt wird. Nachdem die Polymerisation beendet ist, wird die resultierende Polymerteilchendispersion, die bei einer konstanten Temperatur gehalten worden ist, auf normale Temperatur abgekühlt, wodurch eine Reihe von Polymerisationstätigkeiten beendet wird. Die Polymerteilchendispersion wird in einen Zentrifugentrenner zum Trennen der Teilchen von der Flüssigphase gesetzt. Die erhaltenen Teilchen werden wieder in einem Lösungsmittel zum Herauswaschen der Monomere oder des Dispergiermittels, die nicht reagiert haben, die an den Teilchenoberflächen anhaften, dispergiert. Das Waschen wird wiederholt, und an der Stufe, an der gesehen wird, daß keine Reste mehr an den Teilchenoberflächen vorhanden sind, werden die erhaltenen thermoplastischen Harzteilchen getrocknet.
Ungefähr eine Stunde nach dem Beginn der Polymerisation kann die Bildung der Polymerteilchen bestätigt werden, und die Teilchen haben eine mittlere Teilchengröße von 0,1 bis 1 um. In dem Fall einer Dispersionspolymerisation wird die Polymerisation allgemein fortgesetzt, bis die Umwandlungsrate von dem Monomer zu dem Polymer 90 bis 95% erreicht, obwohl die Umwandlungsrate nicht 100% erreicht. Die Umwandlungsrate nimmt schnell an der anfänglichen Stufe der Polymerisation zu, aber sie nimmt allmählich während der letzten Stufe davon zu. Die Polymerisation wird zu der Zeit gestoppt, zu der die Teilchengröße die gewünschte Größe erreicht.
In dem Fall des Synthetisierens der Teilchen gemäß der Dispersionspolymerisation werden die Teilchengröße innerhalb des Bereiches von 5 bis 15 um eingestellt.
Bei herkömmlichen Tonerherstellungsvorgängen wie Suspensionspolymerisation oder Pulverisierung kann die Tonergröße in dem Bereich von 5 bis 15 um eingestellt werden, aber der Dispersionsgrad (Rate der Teilchengröße auf Volumenbasis zu der Teilchengröße auf der Teilchenzahlbasis) beträgt 1,3 bis 1,5. Andererseits können bei der Dispersionspolymerisation Teilchen mit einem Dispersionsgrad von 1, 2 oder weniger hergestellt werden.
Das Molekulargewicht der erhaltenen Teilchen gemäß der Dispersionpolymerisation kann eingestellt werden durch Variieren der Konzentration des Starters, des Dispergiermittels oder des Monomers. Die Molekulargewichtsverteilung kann variiert werden durch Wählen eines Kettenübertragungsmittels oder eines Monomers, die zu benutzen sind. Ein Vernetzungsmittel kann nach der Dispersionspolymerisation benutzt werden. Durch Einstellen des Molekulargewichtes können die Molekulargewichtsverteilung, die thermischen Eigenschaften und eine Lagerfähigkeit der Toner geändert werden.
Zum Fixieren des Toners auf einem Aufzeichnungsmedium durch Wärme und Druck müssen die Teilchen, die die Toner bilden, beim Molekulargewicht von 100.000 oder weniger, einem Vernetzungsgrad von 50% oder weniger einen geeigneten Erweichungspunkt als ein Thermoplastikstoff und eine Flußstarttemperatur von 200ºC oder weniger, wenn durch einen Flußtester unter einem Druck von 10 kg/cm² und einer Erwärmungsrate von 1ºC/min gemessen wird, aufweisen.
Die Erweichungstemperatur der Teilchen beeinflußt die Lagerfähigkeit der Toner. Wenn der Erweichungspunkt zu niedrig ist, wird Blockieren des Toners auf die Lagerung hin verursacht, wodurch die Toner schlecht in den Tonereingenschaften werden.
Der Erweichungspunkt ist bevorzugt 50ºC oder mehr, damit eine gute Lagerfähigkeit in der Umgebung gegeben wird. Der Erweichungspunkt kann in Abhängigkeit der Zusammensetzung der benutzten Monomere geändert werden und beeinflußt die thermischen Eigenschaften der Teilchen. Folglich ist der Erweichungspunkt der Teilchen bevorzugt ungefähr 90ºC oder weniger.
Die so synthetisierten thermoplastischen Harzteilchen werden wieder in einem Lösungsmittel zum Färben dispergiert, das einen Farbstoff enthält. Das zum Färben benutzte Lösungsmittel ist so konditioniert, daß es nicht die thermoplastischen Harzteilchen löst. Es kann zum Beispiel Alkohole enthalten wie Methanol, Ethanol, Isoproylalkohol, n-Butanol, s-Butanol. t- Butanol, n-Amylalkohol, s-Amylalkohol, t-Amylalkohol, Isoamylalkohol, Isobutylalkohol, Isopropylalkohol, 2-Ethylbutanol, 2-Ethylhexanol, 2-Octanol, n-Octanol, n-Decanol, Cyclohexanol, n-Hexanol, 2-Heptanol, 3-Heptanol, 3-Pentanol, Methylcyclohexanol, 2-Methyl-2-butanol, 3-Methyl-2-butanol, 3- Methyl-1-butin-3-ol, 4-Methyl-2-pentanol und 3-Methyl-1- pentin-3-ol, die jeweils alleine oder in der Form einer Mischung von zwei oder mehr benutzt werden können.
Die thermoplastischen Harzteilchen sind bevorzugt in einem Betrag von 1 bis 50 Teilchen im Gewicht und der Farbstoff in einem Betrag von 1 bis 30 Teilchen pro Gewicht auf der Grundlage von 100 Teilchen pro Gewicht des obigen organischen Lösungsmittels gemischt.
Der bei der vorliegenden Erfindung benutzte Farbstoff ist ein Farbstoff, der durch die folgende Formel (1) für den Farbtoner roter Farbe dargestellt wird, oder ein Farbstoff, der durch die folgende Formel (2) für einen Farbtoner der blauen Farbe dargestellt wird:
worin R¹ ein Wasserstoffatom oder eine substituierte oder unsubstituierte Alkoxygruppe wie Alkoxyalkoxy, Alkoxyalkoxyalkoxy, Hydroxyalkoxy, eine substituierte oder unsubstituierte Phenoxygruppe wie Alkylphenyl (z. B. Methylphenoxy), Alkoxyalkylaminosulfonylphenoxy (z. B. 3-Ethoxypropylaminosulfonylphenoxy), ein Halogenatom wie Br darstellt.
worin R²¹ ein Wasserstoffatom, eine Alkyl-Gruppe wie Methyl oder substituierte Phenyl-Gruppe wie p-Methylohenyl darstellt; R²² ein Wasserstoffatom oder ein Halogenatom wie Br darstellt; R²³ ein Wasserstoffatom, eine Hydroxyl-Gruppe, eine Nitro- Gruppe oder eine Amino-Gruppe darstellt; und R²&sup4; ein Wasserstoffatom, eine Hydroxyl-Gruppe, eine Amino-Gruppe, eine Nitro-Gruppe oder eine Alkylamino-Gruppe wie Methylamino darstellt.
Der oben erwähnte Farbstoff der als der Farbstoff in der vorliegenden Erfindung benutzt wird, kann als roten Farbstoff enthalten C.I. Dispersionsrot 4, 15, 53, 55, 114, 59, 60, 71, 83, 91 und 92 und C.I. Dispersionsviolett 23, 27, 30, 37 und 17; und als blauen Farbstoff C.I. Dispersionblau 72, 81, 26, 27, 71, 56 und 59, C.I. Lösungsblau 90 und C.I. Lösungsviolett 13.
Einige dieser Farbstoffe und jene, die in den Beispielen und in den Vergleichsbeispielen, die später beschrieben werden, benutzt werden, sind unten mit ihren Strukturformeln angegeben.
C.I. Dispersionsrot 4
C.I. Dispersionsrot 15
C.I. Dispersionsrot 53
C.I. Dispersionsrot 55
C.I. Dispersionsrot 59
C.I. Dispersionsrot 60
C.I. Dispersionsrot 91
C.I. Dispersionsrot 92
C.I. Dispersionsviolett 23
C.I. Dispersionsviolett 17
C.I. Dispersionsblau 72
C.I. Dispersionsblau 81
C.I. Dispersionsblau 27
C.I. Dispersionsblau 56
C.I. Dispersionsblau 26
C.I. Lösungsblau 11
C.I. Lösungsblau 63
C.I. Lösungsrot 23
Die Dispersion, in der die thermoplastischen Harzteilchen und das Lösungsmittel dispergiert worden sind, wird auf 30 bis 40ºC erwärmt, woraufhin die Temperatur konstant gehalten wird, und die Teilchen werden gefärbt, während die Dispersion während einer Dauer von 30 Minuten bis 5 Stunden gerührt wird. Nachdem das Färben beendet ist, fällt die Temperatur auf die normale Temperatur, und die gefärbten Teilchen und das Lösungsmittel werden mittels eines Zentrifugentrenners getrennt. Das Waschen mit Lösungsmittel und Trennen wird weiter wiederholt zum Auswaschen jeglicher Restfarbstoffe, die an den Oberflächen der gefärbten Teilchen anhaften. Die Massen der gefärbten Teilchen, die von dem Lösungsmittel getrennt sind, werden mit einem Rührtrockner getrocknet, der bei 30 bis 40ºC gehalten wird, damit das an den Teilchen adsorbierte Lösungsmittel entfernt wird.
Die Teilchen werden in einem organischen Lösungsmittel gefärbt, das so ausgewählt sein sollte, daß es nicht die Teilchen auflöst. Die in dem Lösungsmittel dispergierten Teilchen schwellen bevorzugt darin. Die erwärmten angeschwollenen Teilchen adsorbieren Farbstoffe. Je höher die Heiztemperatur ist, desto schneller ist die Farbgeschwindigkeit und desto höher äst die Farbkonzentration in den Teilchen, aber dieses bewirkt, daß die Teilchen zusammengeschweißt werden, und der Toner, der aus den zusammengeschweißten Teilchen aufgebaut ist, verliert geeignete Funktionen als ein Toner. Folglich werden die Teilchen bevorzugt bei einer Temperatur des Glasübergangspunktes oder weniger der Teilchen gefärbt.
Es wird angenommen, daß die Teilchen in der Tiefe von einigen um von der Oberfläche davon gefärbt werden. Wenn folglich die Teilchen einen Durchmesser von mehreren um aufweisen, wird angenommen, daß sie bis in die Mitte davon gefärbt werden, wobei angenommen wird, daß der Farbstoff in das Innere der Teilchen eindringt, und folglich daß der Farbstoff bevorzugt einen chemischen Aufbau aufweist, der eine gute Affinität für die Zusammensetzung der Teilchen hat. Von Dispersionsfarbstoffen und öllöslichen Farbstoffen kann der durch die Formel (1) oder (2) dargestellte Farbstoff die Teilchen sehr gut färben.
Als Farbstoffe, die nicht die bei der vorliegenden Erfindung benutzten Farbstoffe sind, gibt es zum Beispiel säurehaltige Farbstoffe, basische Farbstoffe und Reaktionsfarbstoffe. Diese Farbstoffe färben die Teilchen durch Bilden von Bindungen zwischen sich und den funktionalen Gruppen der Teilchen.
Zum Erzielen einer ausreichenden Dauerhaftigkeit (laufende Leistung) und Fixierleistung können feine Teilchen oder ein Freigabemittel in die thermoplastischen Harzteilchen implantiert werden, die so gefärbt sind, wobei eine Maschine wie ein Hybridisierer oder eine Mechanofusion benutzt werden.

BEISPIEL

Der gefärbte Toner der vorliegenden Erfindung wird unten im größeren Detail durch Abgeben von Beispielen beschrieben.

Polymerteilchenerzeugung 1

In einem Vierhalsglaskolben, der mit einer Rührklinge, einem Kondensator, einem Thermometer und einem Gaszuführungsrohr versehen ist, wurden 50 Gewichtsteile Methanol und 150 Gewichtsteile Isopropylalkohol gemischt, und 20 Gewichtsteile von Polyvinylpyrolidon (K-30) wurden weiter darin gelöst. Zu der resultierenden Lösung wurden 150 Gewichtsteile Styren, 40 Gewichtsteile n-Butylacrylat und 80 Gewichtsteile 2,2- Azobisisobutyronitril hinzugefügt und zum Bilden einer transparenten Lösung gerührt. Mit dem Rühren wurde die Innenseite des Glaskolbens mit Stickstoffgas gespült, und die Temperatur wurde auf 60ºC zum Starten der Polymerisation erhöht, während die Rührklinge mit 100 Upm gedreht wurde. Nach dem Ablauf von 10 Minuten, nachdem das Erwärmen gestartet wurde, wurde die Lösung trübe, in diesem Zustand wurde die Polymerisation während 10 Stunden ausgeführt. Nach 7 Stunden von dem Start der Polymerisation wurde die Temperatur auf die normale Temperatur zurückgebracht, während tröpfchenweise ein 1 : 1 gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und Methanol hinzugefügt wurde, wodurch die Polymerisation beendet zum Erhalten eines Schlammes.
Der so erhaltene Schlamm wurde ein erstes Mal unter Benutzung eines Filters mit einer 3 um Porengröße zentrifugiert. Nachdem das resultierende Filtrat wieder in dem gemischten Lösungsmittel aus Wasser und Methanol dispergiert wurde, wurde die Mischung ein zweites Mal unter Benutzung eines Filters von 3 um Porengröße filtriert, was von einem Trocknen während 24 Stunden zum Erhalten der thermoplastischen Harzteilchen gefolgt würde, die einen volumengemittelten Teilchendurchmesser Dv von 7,2 um und ein Verhältnis (Grad der Dispersion) des volumengemittelten Teilchendurchmesser Dv zu dem zahlgemittelten Teilchendurchmesser Dp, nämlich Dv/Dp von 1,07 aufwiesen.

Polymerteilchenerzeugung 2

Der Vorgang der Polymerteilchenerzeugung 1 wurde unter der gleichen Formulierung wiederholt mit der Ausnahme, daß die Zusammensetzung der Monomere durch 150 Gewichtsteile Styren und 40 Gewichtsteile Ethylacrelat ersetzt wurde. Die so erhaltenen thermoplastischen Harzteilchen hatten einen volumengemittelten Teilchendurchmesser Dv von 7,11 um und ein Dv/Dp 1,12.

Beispiel 1

In ein 300 ml Becherglas wurden 100 Gewichtsteile Methanol gegossen und 3 Gewichtsteile C.I. Dispersionsrot 4 hinzugefügt, und diese wurden in einem Wasserbad von 40ºC mit Rühren aufgelöst, wobei 30 Gewichtsteile der thermoplastischen Harzteilchen, die in der Polymerteilchenerzeugung I erhalten waren, darin dispergiert wurden. Die resultierende Dispersion wurde während einer Stunde unter Rückstrom mit der Wärme zum Ausführen des Färbens gerührt, die dann ein erstes Mal unter Benutzung eines Filters von 3 um Porengröße zentrifugiert wurde. Das resultierende Filtrat wurde wieder in einem 1 : 1 gemischten Lösungsmittel von Wasser und Methanol dispergiert, und die erzielte Mischung wurde ein zweites Mal unter Benutzung eines Filters von 3 um Porengröße zentrifugiert. Die so erhaltenen Teilchen wurden während 24 Stunden zum Erhalten von roten gefärbten Teilchen getrocknet.
In 100 Gewichtsteile der Teilchen wurden 3 Gewichtsteile von hydrophoben Kieselsäureanhydrid (RA200H) gemischt, was von einem Rühren mit einem Mixer zum Bilden eines positiv ladbaren Farbtoners gefolgt wurde. Seine Ladungsmenge betrug +32 uC/g, wie sie mit einer Mengenmeßvorrichtung abgeblasener Ladung gemessen wurde, wobei eine Mischung benutzt wurde, die durch Mischen von vier Gewichtsteilen des Farbtoners in 100 Gewichtsteilen von Eisenpulver dargestellt wurde.
Dieser Farbtoner wurde in eine Entwicklungsprozeßeinheit geladen, in der Öffnungen vorgesehen sind, und eine an die Elektroden, die für alle Öffnungen vorgesehen waren, angelegte Spannung wird zum Steuern des Fliegens des Toners gesteuert, und Bilder wurden gedruckt. Als Resultat wurden rote Bilder erzielbar, ohne daß eine Versetzung während des Wärmefixierens verursacht wurde, wodurch eine ausreichende Bilddichte von 1,51 als Reflexionsdichte gegeben wurde.
Die Reflexionsdichte wurde mit einem Macbeth-Densitometer RD- 917 gemessen. Wenn rote Bilder frei von Ungleichmäßigkeiten gewünscht werden, ist es wünschenswert für die Reflexionsdichte, zu 1,4 oder höher gesteuert zu werden.

Beispiel 2

In ein 300 ml Becherglas wurden 100 Gewichtsteile Methanol gegossen und 3 Gewichtsteile C.I. Dispersionsblau 27 wurden hinzugegeben, und diese wurden in einem Wasserbad von 40ºC mit Rühren gelöst, wobei 30 Gewichtsteile der thermoplastischen Harzteilchen, die bei der Polymerteilchenerzeugung 1 erzielt wurden, darin dispergiert wurden. Die resultierende Dispersion wurde während einer Stunde unter Rückfluß mit Erwärmen zum Ausführen des Färbens gerührt, die dann ein erstes Mal unter Benutzung eines Filters von 3 um Porengröße zentrifugiert wurde. Das resultierende Filtrat wurde wieder in einem 1 : 1 gemischten Lösungsmittel von Wasser und Methanol dispergiert, und die erhaltene Mischung wurde ein zweites Mal unter Benutzung eines Filters von 3 um Porengröße zentrifugiert. Die so erhaltenen Teilchen wurden während 24 Stunden zum Erhalten von blau gefärbten Teilchen getrocknet.
In 100 Gewichtsteile der Teilchen wurden 3 Gewichtsteile von hydrophoben Kieselsäureanhydrid (RA200H) gemischt, was von einem Rühren mit einem Mischer zum Bilden von positiv ladbaren Farbtoner gefolgt wurde. Seine Ladungsmenge betrug +32 uC/g, wie es mit einer Mengenmeßvorrichtung der abgeblasenen Ladung gemessen wurde, die eine Mischung benutzte, die durch Mischen von vier Gewichtsteilen des Farbtoners mit 100 Gewichtsteilen von Eisenpulver dargestellt war.
Dieser Farbtoner wurde in eine Entwicklungsprozeßeinheit geladen, in der Öffnungen vorgesehen sind, und eine Spannung, die an die für alle Öffnungen angeordneten Elektroden angelegt wurde, wird so gesteuert, daß das Fliegens des Toners gesteuert wird, und Bilder wurden gedruckt. Als Resultat wurden blaue Bilder erzielbar ohne Bewirken einer Versetzung selbst während des Wärmefixierens, wodurch eine ausreichende Bilddichte von 1,42 als Reflexionsdichte gegeben wurde.
Die Reflexionsdichte wurde mit dem Macbeth-Densitometer RD-917 gemessen. Wenn blaue Bilder frei von Unebenheiten gewünscht werden, ist es wünschenswert für die Reflexionsdichte, daß sie auf 1,4 oder höher gesteuert zu wird.

Beispiele 3 bis 7, Vergleichsbeispiele 1 bis 3

Farbtoner von Beispielen 3 bis 7 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3 wurden auf die gleiche Weise wie bei den Beispielen 1 und 2 erzeugt unter Benutzung der gleichen Lösungsmittel und der gleichen Materialmengen, aber in dem Farbstoffe und thermoplastische Harzteilchen benutzt wurden, wie in Tabelle 1 gezeigt ist. Die Ladungsmenge und die Bilddichte wurden ebenfalls auf die gleiche Weise gemessen.
Die erhaltenen Resultate sind zusammen in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
OD*: Optische Dichte der Bilder, die durch Benutzen des Toners dargestellt sind
Wie aus den vorangehenden Resultaten klar ist, da die Farbtoner roter Farbe der Beispiele 1, 2 und 4, die die Verbindung der Formeln (1) als den Farbstoff benutzen, zeigen sie eine schmale Teilchengrößenverteilung, zeigen sie eine überlegene Lichtfestigkeit und Sublimationseigenschaften und wurden in rot mit einer hohen Dichte gefärbt. Da ebenfalls die Farbtoner blauer Farbe der Beispiele 3 und 5 bis 7 die Verbindung der Formel (2) als den Farbstoff benutzen, zeigen sie eine schmale Teilchengrößenverteilung, zeigen sie eine überlegene Lichtfestigkeit und Sublimationseigenschaften und wurden in blau mit einer höhen Dichte gefärbt.

Claims

1. Toner mit Pulverteilchen mit einem thermoplastischen Harz als Hauptkomponente, und der als Farbstoff eine Verbindung der Formel (1) aufweist:

worin R¹ Wasserstoff oder Phenyl ist und R² Wasserstoff, substituiertes oder unsubstituiertes Alkoxy, substituiertes oder unsubstituiertes Phenoxy oder Halogen ist und worin die Pulverteilchen:

(a) durch Dispersionpolymerisation erhältlich sind;

(b) eine volumengemittelte Teilchengröße von 5 bis 15 um aufweisen;

(c) einen Dispersionsgrad von 1,2 oder weniger aufweisen;

(d) ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 100.000 oder weniger aufweisen;

(f) einen Vernetzungsgrad von 50% oder weniger aufweisen; und

(g) eine Flußstarttemperatur von 200ºC oder weniger aufweisen, wenn durch einen Flußtester unter einem Druck von 10 kg/cm³ und einer Aufwärmrate von 1ºC/min gemessen wird.

2. Toner nach Anspruch 1, bei dem die Farbstoffkomponente ein Farbstoff vom Dispersionstyp ist.

3. Toner nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem R¹ Wasserstoff ist.

4. Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem R² Methoxy ist.

5. Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem R² ausgewählt ist aus 2-(2'Methoxyethoxy)ethoxy, 2-Hydroxyethoxy, 2- Methoxyethoxy und 6-Hydroxyhexyloxy.

6. Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem R² ausgewählt ist aus p-(3-Ethoxypropylaminosulfonyl)phenoxy und unsubstituiertes Phenoxy.

7. Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem R² Brom ist.

8. Toner nach Anspruch 1, bei dem R¹ Phenyl und R² Wasserstoff ist.

9. Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Teilchen mit der Verbindung der Formel (1) als Farbstoff gefärbt sind, was von wiederholtem Waschen mit Lösungsmitteln zum Wegwaschen eines jeglichen verbleibenden Farbstoffes wiederholt wird, der an der Oberfläche der Teilchen anhaftet.

10. Toner nach Anspruch 9, bei dem das Waschen durchgeführt wird, indem ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und Methanol benutzt wird.

11. Toner nach Anspruch 10, bei dem das Wasser und Methanol in einem Verhältnis 1 : 1 gemischt sind.

12. Toner mit Pulverteilchen mit einem thermoplastischen Harz als eine Hauptkomponente, und der als Farbstoff eine Verbindung der Formel (2) aufweist:

worin R²¹ Wasserstoff, Alkyl oder substituiertes Phenyl ist; R²² Wasserstoff oder Halogen ist; R²³ Wasserstoff, Hydroxyl, Nitro oder Amino ist; und R²&sup4; Wasserstoff, Hydroxyl, Amino, Nitro oder Alkylamino ist, mit der Ausnahme der Verbindungen, in denen R²¹, R²³ und R²&sup4; Wasserstoff sind und worin die Pulverteilchen:

(a) durch Dispersionpolymerisation erhältlich sind;

(b) eine volumengemittelte Teilchengröße von 5 bis 15 um aufweisen;

(c) einen Dispersionsgrad von 1,2 oder weniger aufweisen;

(f) einen Vernetzungsgrad von 50% oder weniger aufweisen; und

13. Toner nach Anspruch 12, bei dem die Verbindung ein Farbstoff des Dispersionstypes ist.

14. Toner nach Anspruch 12 oder 13, bei dem R²¹ Hydroxyalkylphenyl ist, R²³ Nitro ist und R²&sup4; Hydroxyl ist.

15. Toner nach Anspruch 12, bei dem R²¹ Hydroxyethylphenyl ist.

16. Toner nach Anspruch 12 oder 13, bei dem R²¹ Alkyl ist, R²³ Hydroxyl ist und R²&sup4; Alkylamino ist.

17. Toner nach Anspruch 16, bei dem R²¹ Methyl ist und R²&sup4; Methylamino ist.

18. Toner nach Anspruch 12 oder 13, bei dem R²¹ Wasserstoff ist, R²² Halogen ist, R²³ Hydroxyl ist und R²&sup4; Amino ist.

19. Toner nach Anspruch 12 oder 13, bei dem R²¹ Alkylphenyl ist und R²³ und R²&sup4; Wasserstoff sind.

20. Toner nach Anspruch 19, bei dem R²¹ p-Methylphenyl ist.

21. Toner nach Anspruch 12 oder 13, bei dem R²¹ Wasserstoff ist, R²² Halogen ist, R²³ Amino ist und R²&sup4; Hydroxyl ist.

22. Toner nach Anspruch 18 oder 21, bei dem R²² Brom ist.

23. Toner nach einem der Ansprüche 12 bis 22, bei dem die Teilchen mit der Verbindung der Formel (2) als Farbstoff gefärbt sind, was von wiederholtem Waschen mit Lösungsmittel zum Wegwaschen eines jeglichen verbleibenden Farbstoffes gefolgt wird, der an der Oberfläche der Teilchen anhaftet.

24. Toner nach Anspruch 23, bei dem das Waschen durchgeführt wird, indem ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und Methanol benutzt wird.

25. Toner nach Anspruch 24, bei dem das Wasser und Methanol in einem Verhältnis von 1 : 1 gemischt sind.

26. Benutzung eines Toners gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche bei der Erzeugung eines Bildes.