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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Herstellen eines Toners zur elektrostatischen
Bildentwicklung und genauer betrifft es ein wirtschaftlich vorteilhaftes
Verfahren zum Herstellen eines Toners zur elektrostatischen Bildentwicklung, welcher
bei Verwendung eine geringere Schleierbildung verursacht und geeignet
ist, bei Verwendung für eine
befriedigende Bildqualität
zu sorgen.
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Ein Toner zur elektrostatischen Bildentwicklung
(im Folgenden einfach als "Toner" bezeichnet) umfasst
Harzteilchen mit einer Teilchengröße von 1 bis 50 μm, vorzugsweise
mit einem mittleren klassifizierten Durchmesser von 3 bis 15 μm, in welchen
ein Färbungsmittel
und, wenn erforderlich, dem Toner Eigenschaft verleihende Mittel
(zum Beispiel ein Ladungssteuermittel und magnetische Teilchen)
in einem thermoplastischen Harz als ein Harzbinder verteilt sind.
Der Toner wird als ein Einkomponentenentwickler, welcher den Toner
allein enthält,
oder als ein Zweikomponentenentwickler, welcher ein Gemisch des
Toners mit einem Träger
enthält,
verwendet.
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Im Allgemeinen wird der Toner erzeugt,
indem Ausgangstonermaterialien gemischt werden, wobei sie in einem
Schmelzteller-Extruder
oder ähnlichem
geknetet werden und dann gekühlt
und geschliffen werden. Bei der Erzeugung des Toners ist das Schleifverfahren
ein besonders wichtiger Schritt, um die Eigenschaften des Toners
zu beeinflussen. Ein übermäßig geschliffener
Toner verursacht nämlich
eine Schleierbildung, wohingegen ein unzureichend geschliffener
Toner die Bildqualität
verschlechtert.
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Das Schleifverfahren zur Herstellung
des Toners umfasst gewöhnlich
drei Schritte, nämlich
einen groben Zerkleinerungsschritt, einen mittleren Zerkleinerungsschritt
und einen Feinpulverisierungsschritt. Ein solches Schleifverfahren
wird zum Beispiel in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungs-(Kokai)Nr.
58-42057 (1983) vorgeschlagen. Bei dem Schleifverfahren, wie es
in der Veröffentlichung
beschrieben wird, wird ein Tonermaterial, welches von einem Schmelzteller-Extruder
in eine Plattenform extrudiert und dann abgekühlt wird, um zu verfestigen,
zuerst durch einen Hammerbrecher zerkleinert, dann durch einen Stoßzerkleinerer
auf eine mittlere Größe zerkleinert
und dann weiter durch einen Strahlpulverisierer fein pulverisiert.
Danach wird ein Klassifizierungsverfahren angewandt, um einen Toner
wiederzuerlangen.
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Da jedoch das vorab beschriebene
Schleifverfahren viel Energie in dem mittleren Zerkleinerungsschritt
und dem Feinpulverisierungsschritt verbraucht, kann es nicht als
ein wirtschaftlich vorteilhaftes Verfahren angesehen werden. Des
Weiteren wird bei der Pulverisierung, bei der der Strahlpulverisierer eingesetzt
wird, bis zu 15 bis 40% des Gewichtes überpulverisierter Toner gebildet
und dementsprechend neigt der überpulverisierte
Toner dazu, in die Endtonerprodukte einzudringen und die Produktivität wird schlecht,
da der überpulverisierte
Toner entfernt werden muss und zusätzlich zusätzliche Energie erforderlich
ist, um den einmal entfernten überpulverisierten
Toner wieder zu verwenden.
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In Anbetracht des vorab Erwähnten, haben die
vorliegenden Erfinder erkannt, dass durch Einsatz eines speziellen
Pulverisierers, ein Toner zum elektrostatischen Ladungsaufbau, wel cher
eine geringere Schleierbildung verursacht und geeignet ist, für eine befriedigende
Bildqualität
zu sorgen, mit einem geringeren Auftreten von überpulverisiertem Toner, mit
einer befriedigenden Produktivität
und mit einem wirtschaftlichen Vorteil erzeugt werden kann. Die
vorliegende Erfindung wurde basierend auf dem Ergebnis ausgeführt.
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Die vorliegende Erfindung stellt
ein Verfahren zum Herstellen eines elektrostatischen Toners, welcher
ein Harz und ein Färbungsmittel
umfasst bzw. enthält
und eine Teilchengröße von 2
bis 15 μm hat,
bereit, umfassend die Schritte des Schmelzens, Knetens, Kühlens und
Zerkleinerns des Tonermaterials und dann des Pulverisierens des
zerkleinerten Tonermaterials unter Verwendung eines Stoßpulverisierers,
der einen Pulverisierabschnitt, welcher zwischen einer äußeren Oberfläche eines
Rotors und einer inneren Oberfläche
eines Stators ausgebildet ist, sowie eine Entladungsöffnung aufweist,
wobei jede der äußeren und
inneren Oberflächen
Rippen von einer dreieckigen Wellenform und einen Spalt zwischen
den Rippen des Rotors und des Stators in dem Pulverisierabschnitt
hat, wobei zwei Flanken jede Rippe von dreieckiger Wellenform bilden,
wobei eine erste Flanke, welche an einer Vorderseite im Fall des Rotors
und an einer Rückseite
im Fall des Stators, in der Rotationsrichtung des Rotors betrachtet,
angeordnet ist, einen Winkel von 20 bis 70° relativ zu einer Tangente des
Rotors oder des Stators besitzt, und wobei eine zweite Flanke, welche
an der Rückseite im
Fall des Rotors und an der Vorderseite im Fall des Stators, in der
Rotationsrichtung betrachtet, angeordnet ist, einen Winkel von 45
bis 140° relativ
zu der Tangente besitzt, wobei der letztgenannte Winkel größer als
der vorher genannte Winkel ist.
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1 ist
eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Stoßpulverisierer
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A in 1;
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3 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Stoßpulverisierers mit
einem abgeschrägten
Rotor und einem abgeschrägten
Stator;
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4 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Stoßpulverisierers mit
einem abgestuften Rotor und einem abgestuften Stator.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Bei der vorliegenden Erfindung werden
Ausgangstonermaterialien im Allgemeinen zuerst gemischt, geknetet
und zum Beispiel in einem Schmelzteller-Extruder in eine Plattenform
oder ähnliches
extrudiert und dann abgekühlt,
um zu verfestigen. Als Ausgangstonermaterialien werden zumindest
ein Harzbinder und ein Färbungsmittel
als wesentliche Bestandteile verwendet und, wenn notwendig, kann auch
ein Ladungssteuermittel oder ähnliches
verwendet werden.
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Als das Harz können verschiedene Arten von bekannten
Harzen, welche für
den Toner geeignet sind, verwendet werden. Es können zum Beispiel Styrolharze,
Vinylchloridharze, mit Terpentinharz modifizierte Maleinsäureharze,
Phenolharze, Expoxydharze, Polyester, Polyethylene, Polypropylene,
Ionomerharze, Polyurethane, Silikonharze, Ketonharze, Ethylen-Ethylacyrlat- Harze, Xylenharze,
Polyvinylbutyralharze und Polycarbonatharze erwähnt werden.
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Das Styrolharz ist ein Homopolymerisat
oder ein Mischpolymerisat, welches Styrol oder substituierte Styrole
enthält.
Speziell können
Polystyrol, Chlorpolystyrol, Poly-α-Methylstyrol, Styrol-Chlorstyrol-Mischpolymerisat,
Styrol-Propylen-Mischpolymerisat,
Styrol-Butadien-Mischpolymerisat, Styrol-Vinylchlorid-Mischpolymerisat,
Styrol-Vinylchlorid-Mischpolimerisat,
Styrol-Vinylacetat-Mischpolimerisat, Styrol-Acrylsäureester-Mischpolymerisat
(zum Beispiel Styrol-Methylacrylat-Mischpolymerisat,
Styrol-Ethylacrylat-Mischpolymerisat,
Styrol-Butylacrylat-Mischpolymerisat, Styrol-Octylacrylat-Mischpolymerisat und
Styrol-Phenylmethacrylat-Mischpolymerisat), Styrol-Methacrylsäureester-Mischpolymerisat
(zum Beispiel Styrol-Methylmethacrylat-Mischpolymerisat, Styrol-Ethylmethacrylat-Mischpolymerisat,
Styrol-Butylmethacrylat-Mischpolymerisat, Styrol-Octylmethacrylat-Mischpolymerisat
und Styrol-Phenylmethacrylat-Mischpolymerisat),
Styrol-α-Methylchloracrylat
und Styrol-Acrylnitrilacrylat-Mischpolymerisat
erwähnt
werden.
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Neben den vorab beschriebenen Harzen werden
insbesondere Styrolharze, gesättigte
und ungesättigte
Polyester und Epoxydharze gewöhnlich verwendet.
Des Weiteren können
auch vernetzte Harzbinder, wie in der japanischen Patentveröffentlichung
(Kokoku) Nr. 51-23354 (1976) und in der japanischen Patentanmeldung
mit der Offenlegungs(Kokai)-Nr. 50-44836 (1975) beschrieben ist,
und nicht vernetzte Harzbinder, wie in der japanischen Patentveröffentlichung
(Kokoku) Nr. 55-6895 (1980) und der japanischen Patentveröffentlichung
(Kokoku) Nr. 63- 32180
(1988) beschrieben ist, verwendet werden. Zwei und mehrere solcher
Harze können
in Kombination verwendet werden.
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Als das Färbungsmittel kann zum Beispiel Russ,
Nigrosinfarbstoffe, Benzidingelb, Chinacridon, Rhodamin B, und Phthalocyaninblau
geeignet verwendet werden. Das Färbungsmittel
wird gewöhnlich mit
0,1 bis 30 Gewichtsteilen und vorzugsweise mit 3 bis 15 Gewichtsteilen
auf der Grundlage von 100 Gewichtsteilen des Harzes verwendet.
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Als das Ladungssteuermittel kann
ein positives Ladungssteuermittel, zum Beispiel quartäres Ammoniumsalz,
Nigrosinfarbstoff, Triphenylmethanfarbstoff, Styrol-Aminoacrylat-Mischpolymerisat
und Polyaminharz, und ein negatives Ladungssteuermittel, wie z.
B. Monoazo-Metallkomplex-Salz, erwähnt werden. Das Ladungssteuermittel
wird vorzugsweise mit 0,1 bis 10 Gewichtsteilen auf der Grundlage
von 100 Gewichtsteilen des Harzes verwendet.
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Des Weiteren können bei der vorliegenden Erfindung
verschiedene Arten dem Harz Eigenschaft verleihende Mittel verwendet
werden. Zum Beispiel kann Polyethylenwachs oder Polypropylenwachs verwendet
werden, um einen Offset zu verhindern. Des Weiteren können anorganische
feine Teilchen, zum Beispiel aus Titandioxid, Aluminiumoxid und
Siliciumdioxid zur Verbesserung der Fließbarkeit und der Anti-Koagulationseigenschaft
verwendet werden. Das dem Toner Eigenschaft verleihende Mittel kann vorzugsweise
mit 0,1 bis 10 Gewichtsteilen auf der Grundlage von 100 Gewichtsteilen
des Harzes verwendet werden.
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Außerdem können Zusätze, wie z. B. magnetische
Teilchen, wie benötigt
hinzugefügt
werden. Als magnetische Teilchen können Legierungen und Gemische,
welche ferromagnetische Elemente, wie z. B. Eisen, Kobalt und Nickel,
zum Beispiel Ferrite und Magnetite, enthalten, erwähnt werden.
Die magnetischen Teilchen werden gewöhnlich in einem Verhältnis von
20 bis 70 Gewichtsteilen auf der Grundlage von einer 100 Gewichtsteilen
des Harzes verwendet.
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Dann wird bei der vorliegenden Erfindung das
abgekühlte
und verfestigte Tonermaterial geschliffen. Das Schleifverfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst zumindest zwei Schritte. Bei dem ersten Schleifschritt
wird das Tonermaterial durch einen groben Zerkleinerer, wie z. B.
einem Hammerbrecher, zerkleinert. Der Grad der Zerkleinerung liegt
entsprechend in einem Bereich von 100 bis 1000 μm, ausgedrückt durch einen mittleren Teilchendurchmesser.
Der mittlere Teilchendurchmesser ist ein medialer Teilchendurchmesser
der Teilchendurchmesserverteilung, welcher zum Beispiel durch einen
von Coulter Electronics Co. hergestellten Coulter-Zähler, gemessen
werden kann. Das Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung liegt in
dem zweiten Schleifschritt, in welchem das zerkleinerte Tonermaterial
durch einen Stoßpulverisierer
mit einem speziellen Pulverisierabschnitt pulverisiert wird.
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Bisher sind einige Pulverisierer
als ein Pulverisierer vorgeschlagen worden, welcher geeignet ist, ein
gewöhnlich
festes Material in feine Teilchen in der Größenordnung von einigen Mikrometern
bis einigen zehn Mikrometern zu pulverisieren. Zum Beispiel schlägt die japanische
Patentanmeldung mit der Offenlegungs(Kokai)-Nr. 59-105853 (1984)
einen vertikalen Pulverisierer vor, welcher geeignet ist, ein gewöhnlich festes
Material in feine Teilchen in der Größenordnung von einigen Mikrometern
bis zehn und einigen Mikrometern zu pulveri sieren, und einen Pulverisierabschnitt
besitzt, in welchem ein Stator mit einer Mehrzahl von Rippen einer
dreieckigen Wellenform auf einer Innenoberfläche und ein Rotor mit einer
Mehrzahl von Rippen von rechteckiger konvexen Form auf einer Außenoberfläche mit
einem Spalt angeordnet sind. Die vorab erwähnte Publikation beschreibt
auch als Stand der Technik einen Pulverisierer, in welchem sowohl
die Rippen des Stators als auch des Rotors eine rechteckige konvexe
Form besitzen, und einen vertikalen Pulverisierer, in welchem die
Rippen des Stators eine rechteckige konvexe Form besitzen und die
Rippen eines Rotors durch Einbetten von flachen Platten ausgebildet
sind. Der vertikale Pulverisierer mit dem gleichen Pulverisierabschnitt
wie bei der vorab erwähnten
offen gelegten Veröffentlichung
wird auch in der japanische Patentanmeldung mit den Offenlegungs(Kokai)-Nrn. 59-189944
(1984) und 59-196751 (1984) vorgeschlagen.
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Des Weiteren schlägt die japanische Patentanmeldung
mit der Offenlegungs(Kokai)-Nr. 59-127651 (1984) als einen Pulverisierer,
welcher geeignet ist, eine faserige Pflanze oder eine pflanzliche
Substanz, wie z. B. Holzstaub oder Sägemehl oder weiches Material,
wie z. B. Gummi, in eine Größe einer
Größenordnung
von einigen zehn Mikrometern einfach zu pulverisieren, einen vertikalen
Pulverisierer mit einem Pulverisierabschnitt vor, in welchem ein
Stator mit einer Mehrzahl von Rippen, wobei jede ein Pulverisierblatt
mit einem extrem spitzen Winkel an einer Innenoberfläche besitzt,
und ein Rotor mit einer Mehrzahl von Rippen, wobei jede ein Pulverisierblatt
mit einem extrem spitzen Winkel an einer Außenoberfläche besitzt, mit einem Spalt
angeordnet sind. Eine dreieckige Wellenform und eine umgekehrte
Trapezform sind als die Form der Rippen offenbart worden.
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Des Weiteren schlägt die japanische Patentanmeldung
mit der Offenlegungs(Kokai)-Nr. 63-104658 (1988) als einen vertikalen
Pulverisierer, welcher geeignet ist, ein gewöhnlich festes Material in feine
Teilchen fein zu pulverisieren, einen vertikalen Pulverisierer vor,
welcher einen Pulverisierabschnitt, in welchem Rippen sowohl eines
Stators als auch eines Rotors jeweils in einer rechteckigen konvexen
Form ausgebildet sind, einen Pulverisierabschnitt, in welchem Rippen
eines Stators eine rechteckige konvexe Form besitzen und Rippen
eines Rotors durch Einbetten von flachen Platten ausgebildet sind,
oder einen Pulverisierabschnitt, in welchem sowohl Rippen eines
Stators als auch eines Rotors eine dreieckige Wellenform besitzen,
in derselben Weise, wie es in der vorab beschriebenen japanische
Patentanmeldung mit der Offenlegungs(Kokai)-Nr. 59-105853 (1984)
vorgeschlagen ist, aufweist.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist
es erforderlich, einen Pulverisierer (Stoßpulverisierer) mit einem Pulverisierabschnitt
zu verwenden, in welchem ein Stator mit einer Mehrzahl von Rippen
einer dreieckigen Wellenformen auf einer Innenoberfläche und ein
Rotor mit einer Mehrzahl von Rippen einer dreieckigen Wellenformen
auf einer Außenoberfläche mit einem
Spalt zwischen den Rippen des Stators und des Rotors angeordnet
sind.
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Während
Pulverisierabschnitte mit Rippen von verschiedenen Formen durch
vorab beschriebene offen gelegte Veröffentlichungen vorgeschlagen worden
sind, ist gemäß der vorliegenden
Erfinder unerwartet entdeckt worden, dass, indem nicht der Pulverisierabschnitt
in dem Pulverisierer, welcher als ein Pulverisierer vorgeschlagen
wurde, welcher geeignet ist, geeignet in feine Teilchen einer Größenordnung von
einigen Mikrometern bis zehn und einigen Mikrometern zu pulverisieren,
verwendet wird, sondern indem ein Pulverisierer mit dem vorab definierten
Pulverisierabschnitt verwendet wird, ein Toner, welcher eine geringere
Schleierbildung bewirkt und geeignet ist, für eine befriedigende Bildqualität zu sorgen,
erzeugt werden kann, indem nur ein Pulverisierschritt an Stelle
des mittleren Zerkleinerungsschrittes und des feinen Pulverisierungsschrittes
bei dem herkömmlichen
Verfahren verwendet wird.
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1 ist
eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Stoßpulverisierers,
welcher in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und 2 ist eine Querschnittsansicht
entlang einer Linie A-A in 1.
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Der in der vorliegenden Erfindung
verwendete Stoßpulverisierer
ist nicht auf den senkrechten Pulverisierer beschränkt, wie
es bei der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungs(Kokai)-Nr. 59-127651
(1984) beschrieben ist, sondern kann auch ein horizontaler sein.
Der horizontale Pulverisierer umfasst hauptsächlich einen Pulverisierabschnitt 4,
welcher zwischen einem Rotor 1, welcher durch eine horizontale
Rotationswelle 2 gehalten wird und eine Mehrzahl von Rippen 3 entlang
von Erzeugenden einer Außenoberfläche davon
besitzt, und einem Stator 6 ausgebildet ist, welcher mit
einem Spalt zu dem Rotor montiert ist und eine Mehrzahl von Rippen 5 entlang
von Erzeugenden einer Innenoberfläche davon besitzt. Sowohl der
Rotor 1 als auch der Stator 6 besitzen gewöhnlich eine
zylindrische Form. Eine Einfüllöffnung 7 und
eine Entladungsöffnung 8 sind
gewöhnlich
jeweils an einem oberen linken und einem oberen rechten Abschnitt
eines den Stator 6 bildenden Gehäuses angeordnet. Des Weiteren
sind sich bewegende Blätter 9 und 10,
welche ganzheitlich mit dem Rotor 1 mit hoher Geschwindigkeit
rotieren, an der rechten bzw. linken Seite des Rotors 1 befestigt,
aber die sich bewegenden Blätter können abhängig vom
Fall weggelassen werden.
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Bei dem in der vorliegenden Erfindung
verwendeten Stoßpulverisierer
ist es wichtig, dass sowohl die Rippen 5 des Stators 6 als
auch die Rippen 3 des Rotors 1 jeweils in einer
dreieckigen Wellenformen (im Querschnitt) ausgebildet sind. Die
Rippe 5 mit dreieckiger Wellenform kann erzeugt werden,
indem konkave Formen 5a und konvexe Formen 5b jeweils
im Wesentlichen nacheinander in einer dreieckigen Form ausgebildet
werden, während
die Rippe 3 mit der rechteckiger Form erzeugt werden kann,
indem konkave Formen 3a und konvexe Formen 3b nacheinander
ausgebildet werden.
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Zwei eine Rippe mit dreieckiger Wellenform bildende
Flanken besitzen, wie vorab angegeben, Winkel relativ zu einer Tangente
des Rotors oder des Stators von 20 bis 70° beziehungsweise 45 bis 140° (der letztere
ist größer als
der vorherige). Ein Winkel an dem oberen Ende einer mit den zwei
Flanken gebildeten Rippe ist gewöhnlich
30 bis 90° groß. Des Weiteren
beträgt
der Abstand von dem oberen Ende der konvexen Form zu dem Boden der
konkaven Form gewöhnlich
1 bis 10 mm und der Rippenabstand beträgt gewöhnlich 1 bis 10 Rippen/cm.
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Das zerkleinerte Tonermaterial wird
durch den vorab erwähnten
Pulverisierer wie im Folgenden beschrieben behandelt. Das zerkleinerte
Tonermaterial wird von der Einfüllöffnung 2 zugeführt, durch
einen durch den Rotor 1 verursachten Luftstrom in einen
Pulverisierabschnitt 4 geschickt, darin pulverisiert und
dann durch einen durch den Rotor 1 verursachten Luftstrom
entladen.
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Die Betriebsbedingungen für den Stoßpulverisierer
werden angemessen ausgewählt
und eine atmosphärische
Temperatur liegt vorzugsweise in einem Bereich von 30 bis 50°C und eine
Umfangsgeschwindigkeit des Rotors 1 liegt vorzugsweise
in einem Bereich von 100 bis 200 m/s. Die Rotationsrichtung des
Rotors 1 wird vorzugsweise in der durch einen Pfeil in 2 angegebenen Richtung festgelegt, dass
heißt,
in solch einer Richtung, dass eine spitz abgeschrägte Flanke
von jeder Rippe 5 des Stators 6 nicht gegen diejenige
jeder Rippe 3 des Rotors 1 trifft, in anderen
Worten in solch einer Richtung, dass eine stumpf abgeschrägte Flanke
der dreieckigen Rippe 3 des Rotors 1 voreilt,
wenn der Rotor 1 rotiert, und derjenigen der dreieckigen
Rippe 5 des Stators 6 gegenüber liegt. Der Rotor rotiert
relativ zu dem Stator und es ist nicht immer notwendig, dass der
Stator unbeweglich ist, wie es in 1 dargestellt
ist. Des Weiteren ist ein Spalt (t), welcher zwischen den Rippen des
Rotors 1 und des Stators 6 angeordnet ist (ein Spalt
zwischen den oberen Rippenenden des Rotors 1 und den oberen
Rippenenden des Stators 6), angemessen gewählt, zum
Beispiel abhängig
von einem gewünschten
mittleren Teilchendurchmesser und liegt gewöhnlich zwischen 1,1 und 3 mm.
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Die Tonermaterialien, welche in dem
vorab beschriebenen Stoßpulverisierer
bearbeitet werden und von der Entladungsöffnung 8 entladen
werden, besitzen vorzugsweise einen mittleren Teilchendurchmesser
von 2 bis 15 μm.
Des Weiteren wird der Toner vorzugsweise einer Klassifizierungsbehandlung
unterzogen. Dann wird nur der Toner in einem Bereich von einem gewünsch ten
Teilchendurchmesser wieder eingebracht. Der mittlere Teilchendurchmesser
des klassifizierten Toners liegt vorzugsweise in einem Bereich von
3 bis 15 μm.
Es gibt keine spezielle Beschränkung
der Klassifizierungsvorrichtung und verschiedene Arten von Klassifikatoren,
zum Beispiel ein Luftklassifikator oder ein den Coanda-Effekt ausnutzender
Mehrfachteilungs-Klassifikator, können eingesetzt werden. Dann
kann eine geringe Menge an groben Toner zu dem Stoßpulverisierer umlaufen
und in ihm wieder zerkleinert werden, wie vorab beschrieben, während ein überpulverisierter Toner
zu einem Schmelzteller-Extruder umlaufen kann.
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Bei dem Verfahren zum erfindungsgemäßen Herstellen
des Toners ist es vorzuziehen, wenn es für einen Toner eines besonders
kleinen Teilchendurchmessers (zum Beispiel ein mittlerer Teilchendurchmesser
von 2 bis 12 mm) erforderlich ist, dass das zerkleinerte Tonermaterial
einmal in dem stromaufwärtigen
Teil des Pulverisierabschnitts mit einem größeren Spalt zwischen den Rippen
des Rotors und des Stators pulverisiert wird und nachfolgend in
dem stromabwärtigen
Teil des Pulverisierabschnitts mit einem kleineren Spalt pulverisiert
wird. Als eine Ausführungsform
der Pulverisierung kann ein Verfahren erwähnt werden, wobei zwei oder
mehrere Stoßpulverisierer
seriell verbunden sind, und wobei der Spalt in dem Pulverisierabschnitt
des Stoßpulverisierers bei
oder nach der zweiten Stufe kleiner eingestellt wird als der Spalt
in dem Pulverisierabschnitt des Stoßpulverisierers bei der ersten
Stufe. Als eine andere Ausführungsform
kann ein Verfahren des Pulverisierens erwähnt werden, in dem ein Stoßpulverisierer
verwendet wird, in welchem der Spalt in dem Pulverisierabschnitt
auf der Seite der Entladungsöffnung kleiner
hergestellt ist als der Spalt in dem Pulverisierabschnitt auf der
Seite der Einfüllöffnung.
Als eine weitere bevorzugte Ausführungsform
kann ein Verfahren des Pulverisierens durch einen Stoßpulverisierer
erwähnt
werden, in welchem der Spalt in dem Pulverisierabschnitt kontinuierlich
oder schrittweise von der Einfüllöffnung zu
der Entladungsöffnung
abnimmt, wie in 3 und 4 dargestellt ist.
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3 ist
eine schematische, vertikale Querschnittsansicht des Stoßpulverisierers,
in welchem sich der Rotor 1 und der Stator 6 kontinuierlich
verjüngen,
so dass ihre Dicke von der Einfüllöffnung 7 zu der
Entladungsöffnung 8 zunimmt
(sich verjüngender Rotor
und Stator). Auf der anderen Seite stellt 4 einen Rotor und einen Stator dar, wobei
jeder zwei oder mehr Stufen besitzt, wobei sowohl bei dem Rotor 1 als
auch bei dem Stator 6 die Dicke schrittweise von der Einfüllöffnung 7 zu
der Entladungsöffnung 8 zunimmt.
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Erfindungsgemäß wird auch ein Stoßpulverisierer
bereitgestellt, welcher eine Einfüllöffnung für ein zu pulverisierendes Material,
einen zwischen einer Außenoberfläche eines
Rotors und einer Innenoberfläche
eines Stators ausgebildeten Pulverisierabschnitt und eine Entladungsöffnung umfasst,
wobei sowohl die Außenoberfläche als
auch die Innenoberfläche
Rippen einer dreieckigen Wellenformen besitzen, und ein Spalt zwischen
den Rippen des Rotors und des Stators in dem Pulverisierabschnitt
auf der Seite der Entladungsöffnung
kleiner ist als derjenige zwischen den Rippen des Rotors und des
Stators in dem Pulverisierabschnitt auf der Seite der Einfüllöffnung.
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Eine Verwendung des Stoßpulverisierers kann
für einen
Effekt beim Transportieren eines zerkleinerten von der Einfüllöff nung zu
den Pulverisierabschnitten mit allmählich abnehmendem Spalt zugeführten Tonermaterials
sorgen und geeignet sein, eine effiziente Pulverisierung durchzuführen. Insbesondere
eine Verwendung des Stoßpulverisierers
mit dem abgestuftem Rotor und dem abgestuften Stator, wie in 4 dargestellt, sorgt zusätzlich zu
dem vorab beschriebenen Effekt für
einen vorteilhaften Effekt, dass grobe Teilchen zurückprallen
und diese wiederholt pulverisiert werden, wobei ein pulverisiertes
Tonermaterial mit einer spitzen Teilchengrößenverteilung erzeugt wird.
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Als der bei dieser Ausführungsform
verwendete Stoßpulverisierer
kann auch ein Stoßpulverisierer,
in welchem sich nur entweder der Stator oder der Rotor verjüngt oder
abgestuft ist, geeignet zusätzlich zu
dem Stoßpulverisierer
mit dem Pulverisierabschnitt, wie in 3 und 4 dargestellt, verwendet
werden. Des Weiteren kann auch eine Kombination von einem sich verjüngenden
Stator und einem abgestuften Rotor oder einem sich verjüngenden
Rotor und einem abgestuften Stator verwendet werden.
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Der Spalt (X) in dem stromaufwärtigen Teil des
Pulverisierabschnitts (ein Teil des Pulverisierabschnitts mit einem
größeren Spalt)
und ein Spalt (Y) in dem stromabwärtigen Teil des Pulverisierabschnitts
(ein Teil des Pulverisierabschnitts mit einem kleineren Spalt) kann
geeignet abhängig
von dem Teilchendurchmesser des zugeführten zu pulverisierenden Materials
und von einem erwünschten
Teilchendurchmesser des Pulverisats gewählt werden. X ist vorzugsweise
0,3 mm bis 3 mm, besser 0,5 mm bis 2,5 mm groß, während Y vorzugsweise 0,1 mm bis
2,5 mm und besser 0,2 mm bis 2 mm groß ist. Das Verhältnis von
X zu Y liegt vorzugsweise bei: 1 < (X/Y) ≤ 10.
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Bei dem vorab beschriebenen bezeichnet der
Begriff "Spalt" einen Abstand zwischen
dem oberen Ende der Rippe des Rotors und dem oberen Ende der Rippe
des Stators.
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Das Verfahren zum Herstellen des
Toners bei dieser Ausführungsform
kann einen Trennungsschritt enthalten, indem Klassifizierungsmittel
angeordnet werden, bevor das zerkleinerte Tonermaterial einem Stoßpulverisierer
zugeführt
wird oder indem Klassifizierungsmittel zwischen einem Pulverisierabschnitt
mit einem großen
Spalt und einem Pulverisierabschnitt mit einem kleinen Spalt angeordnet
werden. Des Weiteren gibt es für
einen Fall, in dem drei oder mehrere Stoßpulverisierer seriell verbunden sind,
oder für
einen Fall, in dem drei oder mehrere abgestufte Statoren angeordnet
sind, keine spezielle Einschränkung
für den
Spalt in dem Pulverisierabschnitt bei oder nach der dritten Stufe
und dieser kann geeignet abhängig
von den Pulverisierbedingungen gewählt werden und vorzugsweise
ist es effizient, den Spalt kleiner als den Spalt in dem Pulverisierabschnitt
bei der zweiten Stufe zu machen.
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Erfindungsgemäß kann ein Verfahren zum Herstellen
eines Toners für
einen elektrostatischen Ladungsaufbau bereitgestellt werden, welcher
eine geringere Schleierbildung (ein Phänomen, bei welchem schwarze
Flecken in dem weißen
Bereich von Bildern gebildet werden) verursacht und für eine befriedigende
Bildqualität
sorgt, welches weniger überpulverisierten
Toner verursacht, welches eine befriedigende Produktivität aufweist
und wirtschaftlich vorteilhaft ist. Die vorliegende Erfindung ist
von einem erheblichen industriellen Wert.
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BEISPIEL
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Nun wird eine Beschreibung mit mehr
Details zu der vorliegenden Erfindung bezugnehmend auf Beispiele
vorgenommen, aber es sollte angemerkt werden, dass die vorliegende
Erfindung nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt ist,
außer
wenn es den Umfang der vorliegenden Erfindung überschreitet.
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Beispiel 1
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Einhundert (100) Gewichtsteile Styrol-Acrylat-Mischpolymerisat
(Erweichungspunkt 145°C,
Glasübergangspunkt:
64°C), 6
Gewichtsteile Russ ("MA
100", Mitsubishi
Kasei Co.), ein Gewichtsteil Polypropylen mit niedrigem Molekulargewicht ("VISCOLE 550P", Sanyo Kasei Co.),
und 2 Gewichtsteile eines Ladungssteuermittels ("BONTRON P51": quartäres Ammoniumsalz, Orient Chemical Co.)
werden gemischt, in einem Schmelzteller-Extruder geknetet, auf einem Kühlband in
eine Plattenform extrudiert, um abzukühlen und zu verfestigen, um
ein Tonermaterial zu erhalten.
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Dann nachdem das Tonermaterial mit
einer Hammermühle
auf einen mittleren Teilchendurchmesser von ungefähr 300 μm zerkleinerte
worden ist, wurde es mit einer Rate von 150 kg/hr einem horizontalen
Stoßpulverisierer
mit einer wie in 1 dargestellten
Struktur mit einem Spalt von ungefähr 2 mm zwischen den Rippen
eines Rotors und eines Stators zugeführt und unter Betriebsbedingungen
bei einer atmosphärischen
Temperatur von nicht mehr als 50°C
und einer Umfangsgeschwindigkeit des Rotors von 150 m/s pulverisiert.
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Dann wurde der durch Pulverisieren
erhaltene Toner durch einen Klassifikator klassifiziert, um einen
Toner von einem mittleren klassifizierten Durchmesser von 8,0 μm wiederzuerlangen.
Die Rate des Toners, welcher mit einem mittleren klassifizierten Durchmesser
von nicht mehr als 4 μm überpulverisiert
war, betrug 20 Gewichtprozent. Des Weiteren lag der elektrische
Leistungsverbrauch bei den Pulverisier- und Klassifizierungs-Schritten
bei ungefähr 2.500
KWH für
eine Tonne des Toners.
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Vier Gewichtsteile des Toners und
100 Gewichtsteile eines Trägers,
wobei ein Ferritpulver als Kernmaterial verwendet wurde, wurden
gemischt, um einen Entwickler zu erstellen und ein tatsächlicher
Kopiertest wurde durchgeführt,
wobei eine Kopiermaschine mit einem organischen Photoleiter als Licht
empfindliches Material verwendet wurde. Derselbe Toner wie derjenige,
welcher für
den Entwickler verwendet wurde, wurde als ergänzender Toner bei dem tatsächlichen
Kopiertest verwendet. Als Ergebnis des tatsächlichen Kopiertests trat keine
Schleierbildung auf, die Kopierdichte war angemessen und die tatsächliche
Kopierqualität
war befriedigend. Zusätzlich
gab es keine anderen Nachteile hinsichtlich eines praktischen Einsatzes.
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Beispiel 2
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Zuerst wurden 100 Gewichtsteile Styrol-Acrylat-Mischpolymerisat
(Erweichungspunkt 145°C,
Glasübergangspunkt:
64°C), 5,5
Gewichtsteile Russ ("#30", Mitsubishi Kasei
Co.), 2 Gewichtsteile Polypropylen mit niedrigem Molekulargewicht
("VISCOLE 550P", Sanyo Kasei Co.),
und 2 Gewichtsteile eines Ladungssteuermittels ("BONTRON P51": quartäres Ammoniumsalz, Orient Chemical
Co.) gemischt, in einem Schmelzteller-Extruder geknetet, auf einem Kühlband in
eine Plattenform extrudiert, um abzukühlen und zu verfestigen, um
ein Tonermaterial zu erhalten.
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Dann nachdem das Tonermaterial mit
einer Hammermühle
auf einen mittleren Teilchendurchmesser von ungefähr 300 μm zerkleinert
worden ist, wurde es mit einer Rate von 200 kg/hr demselben horizontalen
Stoßpulverisierer
wie bei Beispiel 1 zugeführt
und unter Betriebsbedingungen bei einer atmosphärischen Temperatur von nicht
mehr als 50°C und
einer Umfangsgeschwindigkeit des Rotors von 138 m/s pulverisiert.
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Dann wurde der durch Pulverisieren
erhaltende Toner durch einen Klassifikator klassifiziert, um einen
Toner von einem mittleren klassifizierten Durchmesser von 10,0 μm wiederzuerlangen.
Die Rate des Toners, welcher mit einem mittleren klassifizierten
Durchmesser von nicht mehr als 6 μm überpulverisiert
war, betrug 15 Gewichtprozent. Des Weiteren lag der elektrische
Leistungsverbrauch bei den Pulverisier- und Klassifizierungs-Schritten
bei ungefähr
2.500 KWH für
eine Tonne des Toners.
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Vergleichsbeispiel 1
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Zuerst wurde ein grob zerkleinertes
Tonermaterial mit derselben Zusammensetzung wie bei Beispiel 1 durch
einen Stoßzerkleinerer
mittelmäßig zerkleinert
und durch einen Strahlpulverisierer weiter fein pulverisiert. Ein
Stoßzerkleinerer,
in welchem die Rippen eines Stators eine rechteckige konvexe Form besitzen
und die Rippen eines Rotors durch Einbetten von flachen Platten
ausgebildet sind ("TURBOMILL
T400", Turbo Industry
Co.), wurde als der Stoßzerkleinerer
verwendet, und eine Überschallstrahlmühle ("I-10", Nippon Pneumatic
Industry Co.) wurde als der Strahlpulverisierer verwendet. Dann wurde
das grob zerkleinerte Tonermaterial mit einer Rate von 50 kg/hr
dem Stoßzerkleinerer
zugeführt und
unter Bedingungen einer atmosphärischen
Temperatur von nicht mehr als 50°C
und einer Umlaufgeschwindigkeit des Rotors von 115 m/s mittelmäßig zerkleinert.
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Nachdem durch den Strahlpulverisierer
pulverisiert wurde, wurde der durch Pulverisieren erhaltene Toner
durch einen Klassifikator klassifiziert, um einen Toner von einem
mittleren klassifizierten Durchmesser von 10,5 μm wiederzuerlangen. Die Rate
des Toners, welcher mit einem mittleren klassifizierten Durchmesser
von nicht mehr als 6 μm überpulverisiert
war, betrug 40 Gewichtprozent. Des Weiteren lag der elektrische
Leistungsverbrauch bei den Pulverisier- und Klassifizierungs-Schritten
bei ungefähr
5.000 KWH für
eine Tonne des Toners.
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Vergleichsbeispiel 2
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Von demselben zerkleinerten Tonermaterial wie
demjenigen bei Beispiel 3 wurde ein Toner mit einem mittleren klassifizierten
Durchmesser von ungefähr
5,0 μm unter
Verwendung eines Strahlpulverisierers (Jet Mill I-10, Nippon Pneumatic
Industry Co.) erhalten. Unter den Pulverisierbedingungen war die Ausbeute
niedrig, da die Rate des überpulverisierten Toners
55 Gewichtprozent betrug. Des Weiteren war die erforderliche Menge
der elektrischen Leistung für eine
Tonne des Toners so hoch wie 30.000 kWH und die Energieeffizienz
verschlechterte sich.