DE102009042420A1

DE102009042420A1 - Toner für die Entwicklung elektrostatischer Bilder

Info

Publication number: DE102009042420A1
Application number: DE102009042420A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Kunii; Masahito Yamazaki
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2009-09-21
Publication date: 2010-03-25
Also published as: JP2010072569A; US20100075242A1; US8404418B2; JP5415047B2

Abstract

Ein Toner für die Entwicklung elektrostatischer Bilder, enthaltend (a) Tonermatrixteilchen, die ein Harzbindemittel enthalten, und (b) einen externen Zusatzstoff, der zu den Tonermatrixteilchen hinzugefügt wird, wobei das Harzbindemittel einen Polyester A enthält, der durch Polykondensieren einer Alkoholkomponente und einer Carbonsäurekomponente, enthaltend Isophthalsäure und/oder einen Ester davon, erhalten wird, und wobei der externe Zusatzstoff Siliciumdioxidfeinteilchen enthält, die ein Metall oder ein Metalloxid enthalten; und ein Verfahren zum Herstellen fixierter Bilder, das als Schritt das Anwenden des Toners für die Entwicklung elektrostatischer Bilder auf einem Gerät zur Bilderzeugung nach einem kontaktfreien Schmelzverfahren beinhaltet. Der erfindungsgemäße Toner für die Entwicklung elektrostatischer Bilder ist dafür geeignet, beim Entwickeln von Latentbildern, die zum Beispiel in der Elektrophotographie, einem elektrostatischen Aufzeichnungsverfahren, einem elektrostatischen Druckverfahren oder dergleichen erzeugt werden, verwendet zu werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Toner für die Entwicklung elektrostatischer Bilder, der zum Entwickeln von Latentbildern verwendbar ist, die zum Beispiel in der Elektrophotographie, einem elektrostatischen Aufzeichnungsverfahren, einem elektrostatischen Druckverfahren oder dergleichen erzeugt werden, und ein Verfahren zur Herstellung fixierter Bilder unter Verwendung des Toners.
Mit dem Wachstum des Print-on-Demand-Marktes in den letzten Jahren nehmen die Forderungen nach Beschleunigung des elektrophotographischen Verfahrens immer mehr zu. Deshalb wird häufig ein Polyester mit einem niedrigen Erweichungspunkt verwendet, um den Toner bei niedrigen Temperaturen zu fixieren. Die alleinige Verwendung eines Polyesters mit einem niedrigen Erweichungspunkt führt jedoch zu einigen Nachteilen, wie z. B. einer verringerten Lebensdauer und zum Schmelzen des Toners auf einem Element der Maschine.
In Anbetracht dessen offenbart z. B. JP A-2001-51448 einen Toner zur Entwicklung elektrostatischer Bilder, bei welchem ein Polyesterharz, enthaltend Isophthalsäure und ein Isophthalsäurederivat in einer Menge von 25 bis 50 Mol-%, verwendet wird, wodurch der erhaltene Toner ausgezeichnete Fixiereigenschaften bei niedriger Temperatur aufweist, nicht auf der Entwicklungswalze oder -klinge schmilzt, beim langzeitigen kontinuierlichen Kopieren keinen Tonerstaub, Hintergrundschleier und dergleichen erzeugt, und das stabile Bildeigenschaften realisieren kann.
Außerdem ist beim kontinuierlichen Schnelldrucken die Beanspruchung des Toners sehr stark, so dass häufig ein externer Zusatzstoff eingebettet wird. Wenn durch die Einbettung des externen Zusatzstoffes die Fließfähigkeit verringert wird, ist dies für die Entwickelbarkeit und Übertragbarkeit des Toners von Nachteil, mit anderen Worten von größerem Nachteil für die Lebensdauer, was wiederum die Verringerung der Bildqualität verursachen würde. In Anbetracht dessen offenbart JP-A-2005-352081 ein Verfahren für einen Toner zur Entwicklung elektrostatischer Bilder, der ein negativ aufladbares Ladungssteuermittel und ein positiv aufladbares Ladungssteuermittel und als externen Zusatzstoff anorganische Feinteilchen mit großer Teilchengröße, die eine spezifische Oberfläche nach BET von 20 bis 30 m²/g aufweisen, enthält, wodurch die Einbettung des externen Zusatzstoffes unterdrückt wird, so dass eine ausgezeichnete Fließfähigkeit aufrechterhalten wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft:

[1] einen Toner für die Entwicklung elektrostatischer Bilder, enthaltend (a) Tonermatrixteilchen, enthaltend ein Harzbindemittel, und (b) einen externen Zusatzstoff, der zu den Tonermatrixteilchen hinzugefügt wird, wobei das Harzbindemittel einen Polyester A enthält, der durch Polykondensieren einer Alkoholkomponente und einer Carbonsäurekomponente, enthaltend Isophthalsäure und/oder einen Ester davon, erhalten wird, und wobei der externe Zusatzstoff Siliciumdioxidfeinteilchen enthält, die ein Metall oder ein Metalloxid enthalten; und
[2] ein Verfahren zum Herstellen fixierter Bilder, das als Schritt das Anwenden des vorstehend definierten Toners auf einem Gerät zur Bilderzeugung nach einem kontaktfreien Schmelzverfahren beinhaltet.

Isophthalsäureverbindungen als Ausgangsmonomermaterialien sind hochreaktiv, so dass die erhaltenen Harze wahrscheinlich kleinere Mengen an Bestandteilen mit niedrigem Molekulargewicht enthalten, wodurch ihre Säurezahlen verringert werden, was wiederum manchmal ein ”Charge-up-Phänomen” bei den triboelektrischen Eigenschaften auslöst. Wegen der starken Bewegungsbeanspruchung tritt das Charge-up-Phänomen insbesondere in einer Hochgeschwindigkeitsmaschine verstärkt auf, so dass die elektrostatische Adhäsion des Toners an einem Element in der Maschine sehr stark wird, was nachteilig für seine Entwickelbarkeit ist. Dies führt wiederum zur Verringerung der Bildqualität.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Toner für die Entwicklung elektrostatischer Bilder, der eine ausgezeichnete Lebensdauer und triboelektrische Aufladbarkeit aufweist, auch in einer Hochgeschwindigkeitsmaschine, und es dadurch ermöglicht, stabil fixierte Bilder über einen langen Zeitraum herzustellen, und ein Verfahren zur Erzeugung fixierter Bilder unter Verwendung des Toners.
Der erfindungsgemäße Toner für die Entwicklung elektrostatischer Bilder zeigt insofern ausgezeichnete Wirkungen, als dass der Toner eine ausgezeichnete Lebensdauer und triboelektrische Aufladbarkeit aufweist, auch in einer Hochgeschwindigkeitsmaschine, und es dadurch ermöglicht, stabil fixierte Bilder über einen langen Zeitraum herzustellen.
Diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlich.
Der erfindungsgemäße Toner für die Entwicklung elektrostatischer Bilder enthält Tonermatrixteilchen, die ein bestimmtes Harzbindemittel enthalten, und einen bestimmten externen Zusatzstoff, der zu den Tonermatrixteilchen hinzugefügt wird. Ein bedeutendes Merkmal des erfindungsgemäßen Toners für die Entwicklung elektrostatischer Bilder besteht insbesondere darin, dass das Harzbindemittel einen Polyester, erhalten durch Polykondensieren einer Carbonsäurekomponente, enthaltend Isophthalsäure und/oder einen Ester davon (welche nachstehend auch als ”Isophthalsäureverbindung” bezeichnet sein kann), und einer Alkoholkomponente, enthält und dass der externe Zusatzstoff Siliciumdioxidfeinteilchen, enthaltend ein Metall oder ein Metalloxid, enthält. Es wurde festgestellt, dass die Gleichmäßigkeit der triboelektrischen Ladungen unter den Tonerteilchen verbessert wird, wenn eine polyesterbildende Einheit, die eine Isophthalsäureverbindung enthält, zusammen mit einem externen Zusatzstoff, der Siliciumdioxidfeinteilchen, enthaltend ein Metall oder ein Metalloxid, enthält, verwendet wird. Ohne durch eine Theorie beschränkt sein zu wollen, sind die Gründe, warum die Gleichmäßigkeit der triboelektrischen Ladungen verbessert wird, vermutlich folgende. Im Vergleich zu einem Siliciumdioxid, das kein Metall oder Metalloxid enthält, zeigt das vorstehend erwähnte Siliciumdioxid durch das Metall eine Verbesserung in der elektrischen Leitfähigkeit, so dass die triboelektrischen Ladungen unter den Tonerteilchen eher gleichmäßig sind.
Die Isophthalsäureverbindung ist als polyesterbildende Einheit in dem Polyester A unter dem Gesichtspunkt, die Lebensdauer des Toners zu verbessern, und unter dem Gesichtspunkt, den Anteil an falsch geladenem Toner zu verringern, in einer Menge von vorzugsweise 50 bis 100 Mol-%, stärker bevorzugt 70 bis 100 Mol-% und noch stärker bevorzugt 90 bis 100 Mol-% der Carbonsäurekomponente enthalten.
Der Polyester A ist unter dem Gesichtspunkt, die Lebensdauer des Toners zu verbessern, und unter dem Gesichtspunkt, den Anteil an falsch geladenem Toner zu verringern, in einer Menge von vorzugsweise 50 bis 100 Gew.-%, stärker bevorzugt 60 bis 90 Gew.-% und noch stärker bevorzugt 60 bis 80 Mol-% des Harzbindemittels enthalten.
In der vorliegenden Erfindung ist es unter dem Gesichtspunkt, die Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur im Vergleich zu dem Fall, dass nur eine aromatische Carbonsäureverbindung, wie z. B. Isophthalsäure, als Carbonsäurekomponente des Polyesters verwendet wird, zu verbessern, bevorzugt, dass ferner ein oder mehrere Elemente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Fumarsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid und einem Ester davon (welche nachstehend als ”Fumarsäure-/Maleinsäureverbindung” bezeichnet sein können) als Carbonsäurekomponente des Polyesters verwendet werden. Die Ester der Isophthalsäure, Fumarsäure und Maleinsäure schließen Niederalkyl(1 bis 6 Kohlenstoffatome)ester davon und dergleichen ein.
Die Fumarsäure-/Maleinsäureverbindung kann als Carbonsäurekomponente eines Polyesters, verwendet werden, der von dem Polyester, erhalten unter Verwendung einer Carbonsäurekomponente, die die Isophthalsäureverbindung enthält, verschieden ist (eine erste Ausführungsform), oder kann zusammen mit der Isophthalsäure als Carbonsäurekomponente des gleichen Polyesters (eine zweite Ausführungsform) verwendet werden, wobei die erste Ausführungsform unter dem Gesichtspunkt, die Lebensdauer des Toners zu verbessern, bevorzugt ist.
Die erste Ausführungsform des Polyesters in der vorliegenden Erfindung enthält einen Polyester A, erhalten durch Polykondensieren einer Carbonsäurekomponente, enthaltend eine Isophthalsäureverbindung, und einer Alkoholkomponente, und einen Polyester B, erhalten durch Polykondensieren einer Carbonsäurekomponente, enthaltend eine Fumarsäure-/Maleinsäureverbindung, und einer Alkoholkomponente.
Außerdem ist die Fumarsäure-/Maleinsäureverbindung unter dem Gesichtspunkt, die Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur und die Übertragungseffizienz des Toners zu verbessern, in dem Polyester B in einer Menge von vorzugsweise 50 Mol-% oder mehr, stärker bevorzugt 70 Mol-% oder mehr und noch stärker bevorzugt 90 Mol-% oder mehr der Carbonsäurekomponente enthalten. Hierbei ist die Isophthalsäureverbindung vorzugsweise nicht in der Carbonsäurekomponente des Polyesters B enthalten. Wenn, dann ist die Isophthalsäureverbindung vorzugsweise in einer Menge von 5 Mol-% oder weniger der Carbonsäurekomponente enthalten. Außerdem ist es bevorzugt, dass die Fumarsäure-/Maleinsäureverbindung nicht in der Carbonsäurekomponente des Polyesters A enthalten ist, wenn der Polyester A zusammen mit dem Polyester B verwendet wird. Wenn, dann ist die Fumarsäure-/Maleinsäureverbindung vorzugsweise in einer Menge von 5 Mol-% oder weniger der Carbonsäurekomponente enthalten.
Hierbei weist in der ersten Ausführungsform der Polyester A unter dem Gesichtspunkt, eine stabile triboelektrische Aufladbarkeit auch unter verschiedenen Umweltbedingungen, wie z. B. hohen Temperaturen und hoher Feuchtigkeit, aufrechtzuerhalten, eine Säurezahl von vorzugsweise weniger als 6 mg KOH/g und stärker bevorzugt weniger als 4 mg KOH/g auf.
Der Polyester A und der Polyester B sind in dem Harzbindemittel unter den Gesichtspunkten der Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur, der triboelektrischen Aufladbarkeit und der Bilddichte vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis, d. h. Polyester A/Polyester B, von vorzugsweise 50/50 bis 90/10 und stärker bevorzugt 60/40 bis 80/20 enthalten.
Eine zweite Ausführungsform des Polyesters in der vorliegenden Erfindung ist eine Ausführungsform, in welcher die Carbonsäurekomponente des Polyesters A ferner eine Fumarsäure-/Maleinsäureverbindung enthält, mit anderen Worten der Polyester A einen Polyester C, erhalten durch Polykondensieren einer Carbonsäurekomponente, enthaltend eine Isophthalsäureverbindung und eine Fumarsäure-/Maleinsäureverbindung, und einer Alkoholkomponente, enthält.
Die Isophthalsäureverbindung ist als polyesterbildende Einheit in dem Polyester C unter dem Gesichtspunkt, die Lebensdauer und die Fixierbarkeit des Toners bei niedriger Temperatur zu verbessern, in einer Menge von vorzugsweise 30 bis 80 Mol-%, stärker bevorzugt 40 bis 70 Mol-% und noch stärker bevorzugt 50 bis 60 Mol-% der Carbonsäurekomponente enthalten.
Außerdem ist die Fumarsäure-/Maleinsäureverbindung als polyesterbildende Einheit in dem Polyester C unter dem Gesichtspunkt, die Lebensdauer und die Fixierbarkeit des Toners bei niedriger Temperatur zu verbessern, in einer Menge von vorzugsweise 20 bis 70 mol, stärker bevorzugt 30 bis 60 mol und noch stärker bevorzugt 40 bis 50 mol, bezogen auf 100 mol der Isophthalsäureverbindung, enthalten.
In der ersten und der zweiten Ausführungsform schließt die Alkoholkomponente des Polyesters ein Alkylenoxidaddukt von Bisphenol A, der Formel (I):
wobei RO und OR jeweils ein Oxyalkylenrest sind, wobei R eine Ethylengruppe und/oder eine Propylengruppe ist; x und y, die jeweils positive Zahlen sind, die Molzahlen an addiertem Alkylenoxid sind, wobei der Durchschnittswert der Summe von x und y vorzugsweise 1 bis 16, stärker bevorzugt 1 bis 8 und noch stärker bevorzugt 1,5 bis 4 beträgt;
Ethylenglycol, Propylenglycol, Glycerol, Pentaerythrit, Trimethylolpropan, hydriertes Bisphenol A, Sorbitol oder Alkylen(2 bis 4 Kohlenstoffatome)oxid(durchschnittliche Molzahl: 1 bis 16)addukte davon; und dergleichen ein.
Von diesen ist das durch die Formel (I) dargestellte Alkylenoxidaddukt von Bisphenol A unter den Gesichtspunkten der Haltbarkeit und der triboelektrischen Aufladbarkeit des Toners bevorzugt.
Das Alkylenoxidaddukt von Bisphenol A der Formel (I) ist in einer Menge von vorzugsweise 5 Mol-% oder mehr, stärker bevorzugt 50 Mol-% oder mehr und noch stärker bevorzugt im Wesentlichen 100 Mol-% der Alkoholkomponente enthalten.
Andererseits schließt die Carbonsäurekomponente außer der Isophthalsäureverbindung und der Fumarsäure-/Maleinsäureverbindung Dicarbonsäuren, wie z. B. Phthalsäure, Terephthal säure, Adipinsäure und Bernsteinsäure; Bernsteinsäuren, die mit einem Alkylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder einem Alkenylrest mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen substituiert sind, wie z. B. Dodecenylbernsteinsäure und Octenylbernsteinsäure; Tricarbon- oder höher mehrwertige Carbonsäuren, wie z. B. Trimellithsäure und Pyromellithsäure; Säureanhydride davon und Alkyl(1 bis 8 Kohlenstoffatome)ester dieser Säuren; und dergleichen ein.
Außerdem kann unter dem Gesichtspunkt der Einstellung des Molekulargewichts und dergleichen die Alkoholkomponente einen einwertigen Alkohol und die Carbonsäurekomponente eine Monocarbonsäureverbindung enthalten.
In der vorliegenden Erfindung ist es unter dem Gesichtspunkt der Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur bevorzugt, dass die Polyester A bis C alle lineare Polyester sind. Der lineare Polyester bezieht sich auf einen Polyester, der ein dreiwertiges oder höher mehrwertiges Monomer, d. h. einen dreiwertigen oder mehrwertigen Alkohol und/oder eine drei- oder höher mehrwertige Carbonsäureverbindung, in einer Menge von weniger als 1 Mol-% der Gesamtmenge der Carbonsäurekomponente und der Alkoholkomponente enthält, und es ist bevorzugt, dass das dreiwertige oder höher mehrwertige Monomer im Wesentlichen nicht enthalten ist. Auf der anderen Seite bezieht sich ein nichtlinearer Polyester auf einen Polyester, der ein dreiwertiges oder höher mehrwertiges Monomer in einer Menge von 1 Mol-% oder mehr der Gesamtmenge der Carbonsäurekomponente und der Alkoholkomponente enthält. Unter dem Gesichtspunkt, die Fixierbarkeit des Toners bei niedriger Temperatur zu verbessern, ist bevorzugt, dass das Harzbindemittel des Toners der vorliegenden Erfindung keinen nichtlinearen Polyester enthält.
Der Polyester wird z. B. durch Polykondensieren einer Alkoholkomponente und einer Carbonsäurekomponente in einer Inertgasatmosphäre bei einer Temperatur von 180°C bis 250°C, je nach Bedarf in Gegenwart eines Veresterungskatalysators, eines Polymerisationsinhibitors, hergestellt.
Der Polyester weist unter den Gesichtspunkten der Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur und der Lebensdauer des Toners einen Erweichungspunkt von vorzugsweise 90 bis 120°C, stärker bevorzugt 95 bis 115°C und noch stärker bevorzugt 100 bis 110°C auf.
Der Polyester weist unter den Gesichtspunkten der Lagerfähigkeit und der Fixierbarkeit des Toners bei niedriger Temperatur eine Glasübergangstemperatur von vorzugsweise 50 bis 85°C und stärker bevorzugt 55 bis 80°C auf.
Sowohl für den Erweichungspunkt als auch die Glasübergangstemperatur ist es im Falle, dass der Polyester wie in der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform mehrere Polyester enthält, bevorzugt, dass das gewichtete Mittel davon in dem vorstehend genannten Bereich liegt.
Hierbei kann der Polyester in der vorliegenden Erfindung ein Polyester sein, der in einem Maße, dass seine Eigenschaften nicht wesentlich beeinträchtigt sind, modifiziert ist. Der modifizierte Polyester bezieht sich auf einen Polyester, der mit Phenol, Urethan, Epoxid oder dergleichen gemäß den Verfahren, die z. B. in JP-A-Hei-11-133668 , JP-A-Hei-10-239903 , JP-A-Hei-8-20636 und dergleichen beschrieben sind, gepfropft oder blockcopolymerisiert ist.
In der vorliegenden Erfindung kann das Harzbindemittel einen anderen Polyester als die vorstehend genannten Polyester und andere Harzbindemittel enthalten, und zwar in einem Maße, dass die Wirkungen der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden. Der vorstehend genannte Polyester ist in einer Menge von vorzugsweise 70 bis 100 Gew.-% und stärker bevorzugt im Wesentlichen 100 Gew.-% des Harzbindemittels enthalten. Andere Harzbindemittel schließen Vinylharze, Epoxidharze, Polycarbonate, Polyurethane und dergleichen ein.
Die Tonermatrixteilchen können neben dem Harzbindemittel einen Zusatzstoff, wie z. B. einen farbgebenden Stoff, ein Ladungssteuermittel, ein Trennmittel, ein Mittel zur Modifizierung der elektrischen Leitfähigkeit, einen Extender, einen verstärkenden Füllstoff, wie z. B. ein faseriges Material, ein Antioxidationsmittel oder ein Alterungsschutzmittel, enthalten.
Als farbgebender Stoff können alle Farbstoffe, Pigmente und dergleichen, welche als farbgebende Stoffe für einen Toner verwendet werden, verwendet werden. Der farbgebende Stoff schließt Ruße, Schwarzpigmente, Phthalocyaninblau, Permanentbraun FG, Brillantechtscharlach, Pigmentgrün B, Rhodamin-B Base, Lösungsmittelrot 49, Lösungsmittelrot 146, Lösungsmittelblau 35, Chinacridon, Carmin 6B, Isoindolin, Disazogelb und dergleichen ein. Diese farbgebenden Stoffe können allein oder in einem Gemisch aus zwei oder mehr Arten enthalten sein. Die Toner der vorliegenden Erfindung können beliebig Schwarztoner oder Farbtoner sein. Der farbgebende Stoff ist in einer Menge von vorzugsweise 1 bis 40 Gewichtsteilen und stärker bevorzugt 3 bis 10 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Harzbindemittels, enthalten.
Als Ladungssteuermittel kann jedes negativ und positiv aufladbare Ladungssteuermittel verwendet werden. Das negativ aufladbare Ladungssteuermittel schließt z. B. metallhaltige Azofarbstoffe, Kupferphthalocyaninfarbstoffe; Metallkomplexe von Alkylderivaten der Salicylsäure, Nitroimidazolderivate, Polymere von Phenolen und Aldehyden, wie z. B. Calixaren, und dergleichen ein. Das positiv aufladbare Ladungssteuermittel schließt z. B. Nigrosinfarbstoffe, Triphenylmethan-basierte Farbstoffe, quartäre Ammoniumsalzverbindungen, Polyaminharze, Imidazolderivate und dergleichen ein. Diese Ladungssteuermittel können allein oder in einem Gemisch aus zwei oder mehr Arten enthalten sein. Zusätzlich kann ein polymeres Ladungssteuermittel, wie z. B. ein Harz, verwendet werden. Das Ladungssteuermittel ist in einer Menge von vorzugsweise 0,1 bis 8 Gewichtsteilen und stärker bevorzugt 0,2 bis 5 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Harzbindemittels, enthalten.
Das Trennmittel schließt aliphatische Kohlenwasserstoffwachse, wie z. B. Polypropylene mit niedrigem Molekulargewicht, Polyethylene mit niedrigem Molekulargewicht, Polypropylen-Polyethylen-Copolymere mit niedrigem Molekulargewicht, mikrokristalline Wachse, Paraffinwachse und Fischer-Tropsch-Wachs und Oxide davon; Esterwachse, wie z. B. Carnaubawachs, Montanwachs und Sazolwachs und entsäuerte Wachse davon; Fettsäureamide, Fettsäuren, höhere Alkohole, Metallsalze von Fettsäuren und dergleichen ein. Diese Wachse können allein oder in einem Gemisch aus zwei oder mehr Arten enthalten sein. Das Trennmittel ist in einer Menge von vorzugsweise 1 bis 20 Gewichtsteilen und stärker bevorzugt 2 bis 10 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Harzbindemittels, enthalten. Das Trennmittel weist unter dem Gesichtspunkt der Fixierbarkeit des Toners einen Schmelzpunkt von vorzugsweise 60 bis 120°C, stärker bevorzugt 70 bis 100°C und noch stärker bevorzugt 70 bis 90°C auf.
Das Verfahren zur Herstellung der Tonermatrixteilchen kann ein beliebiges der bekannten Verfahren sein, wie z. B. ein Knet-Pulverisierungs-Verfahren, ein Emulsions-Phasenumkehr-Verfahren und ein Polymerisationsverfahren, wobei das Knet-Pulverisierungs-Verfahren bevorzugt ist, da die Herstellung erleichtert wird. Beispielsweise kann im Falle eines pulverisierten Toners, der durch das Knet-Pulverisierungs-Verfahren hergestellt wird, der Toner durch homogenes Mischen eines Harzbindemittels, eines farbgebenden Stoffes, eines Ladungssteuermittels, eines Trennmittels und dergleichen mit einem Mischer, wie z. B. einem Henschel-Mischer, danach Schmelzkneten des Gemisches mit einem geschlossenen Kneter, einem Einschnecken- oder Doppelschneckenextruder, einem offenen Walzenkneter oder dergleichen, Abkühlen, Pulverisieren und Klassieren des Produktes hergestellt werden. Das Siliciumdioxid, das mindestens ein Metall oder ein Metalloxid enthält, wird als externer Zusatzstoff zu den erhaltenen Tonermatrixteilchen, wie sie vorstehend erwähnt sind, hinzugefügt, wodurch der Toner der vorliegenden Erfindung erhalten wird.
Die Siliciumdioxidfeinteilchen, die ein Metall oder ein Metalloxid enthalten (nachstehend auch als ”metallhaltiges Siliciumdioxid” bezeichnet), sind unter dem Gesichtspunkt, den Anteil an falsch geladenem Toner zu reduzieren, unter dem Gesichtspunkt, die Übertragungseffizienz des Toners zu verbessern, und unter dem Gesichtspunkt, die Bilddichte zu verbessern, vorzugsweise Siliciumdioxidfeinteilchen, die mindestens ein Metall oder Metalloxid, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Titan, Aluminium, Zinn und Oxiden davon, enthalten, stärker bevorzugt Siliciumdioxidfeinteilchen, die Titan, Aluminium oder ein Oxid davon enthalten und noch stärker bevorzugt Siliciumdioxidfeinteilchen, die Titanoxid enthalten.
Das metallhaltige Siliciumdioxid ist unter dem Gesichtspunkt, starke triboelektrische Ladungen des Toners zu neutralisieren und dadurch die Entwickelbarkeit des Toners zu stabilisieren, vorzugsweise ein Siliciumdioxid enthaltendes Komplexoxid, erhalten durch Sprühverbrennung von Rohmaterialien, die ein Siloxan und eine metallorganische Verbindung, enthaltend ein oder mehrere Metalle außer Silicium, enthalten.
Das hier verwendete Siloxan (d. h. eine Organopolysiloxanverbindung, nachstehend ebenso bezeichnet) schließt
ein lineares Organopolysiloxan, das keinerlei Halogene enthält und durch die Formel (II) wiedergegeben wird: (R¹)₃SiO[SiR²R³O]_mSi(R⁴)₃ (II)wobei R¹, R², R³ und R⁴, die gleich oder verschieden voneinander sein können, jeweils ein einwertiger Kohlenwasserstoffrest, ein Alkoxyrest oder ein Wasserstoffatom sind; und m eine ganze Zahl von 0 oder größer ist,
ein cyclisches Organopolysiloxan, das durch die Formel (III) wiedergegeben wird: [SiR²R³O]_n (III)wobei R² und R³ wie vorstehend definiert sind; und n eine ganze Zahl von 3 oder größer ist, ein Organopolysiloxan in einer verzweigten Form, in einer teilweise verzweigten linearen Form, in Form eines dreidimensionalen Netzwerks oder dergleichen, das durch die Formel (IV) wiedergegeben wird: [SiR⁶O_3/2]_p[SiO₂]_q[SiR⁷R⁸O]_r[Si(R⁵)₃O_1/2]_s (IV)wobei R⁵, R⁶, R⁷ und R⁸, die gleich oder verschieden voneinander sein können, jeweils ein einwertiger Kohlenwasserstoffrest, ein Alkoxyrest oder ein Wasserstoffatom sind; und p, q, r und s ganze Zahlen von 0 oder größer sind,
oder Gemische davon und dergleichen ein.
In den Formeln (II) bis (IV) weisen die einwertigen Kohlenwasserstoffreste R¹ bis R⁸ vorzugsweise 1 bis 10 Kohlenstoffatome, und stärker bevorzugt 1 bis 8 Kohlenstoffatome auf. Spezielle Beispiele für den Kohlenwasserstoffrest schließen Alkylreste, wie z. B. eine Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, Isobutyl-, tert-Butyl-, Pentyl-, Hexyl- und Cyclohexylgruppe; Alkenylreste, wie z. B. eine Vinyl-, Allyl-, Propenyl-, Butenyl- und Hexenylgruppe; Arylreste, wie z. B. eine Phenylgruppe; Aralkylreste, wie z. B. eine Benzylgruppe; und dergleichen ein. Von diesen sind Niederalkylreste mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, wie z. B. eine Methyl-, Ethyl- und Propylgruppe bevorzugt und ist eine Methylgruppe stärker bevorzugt. Außerdem ist der Alkoxyrest vorzugsweise ein Alkoxyrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie z. B. eine Methoxygruppe oder eine Ethoxygruppe, und stärker bevorzugt eine Methoxygruppe.
Hierbei sind m, p, q, r und s ganze Zahlen von 0 oder größer und vorzugsweise ganze Zahlen von 0 bis 100. Außerdem ist n eine ganze Zahl von 3 oder größer und vorzugsweise eine ganze Zahl von 3 bis 7. Ferner ist m vorzugsweise eine ganze Zahl von 0 bis 80. Die Summe von p, q, r und s beträgt vorzugsweise 3 bis 80 und stärker bevorzugt 4 bis 50.
Das vorstehende Siloxan schließt z. B. Hexamethyldisiloxan, Octamethyltrisiloxan, Octamethylcyclotetrasiloxan, Decamethylcyclopentasiloxan und dergleichen ein. Diese Siloxane sind vorzugsweise Siloxane, welche nach einer Reinigung erhalten werden und kein Halogen, wie z. B. Chlor, enthalten, wobei die erhaltenen Siloxane eine hohe Reinheit aufweisen und im Wesentlichen keine Verunreinigungen, wie etwa ein Metall, enthalten. Daher sind die Siloxane als Ausgangsmaterialien für das Siliciumdioxid enthaltende Komplexoxid geeignet.
Die Organometallverbindung, die ein oder mehrere Metalle außer Silicium enthält, ist vorzugsweise eine Metallalkoxidverbindung, eine Metallacylatverbindung, eine Organometall-Säure, eine Metallalkylverbindung, eine Metallchelatverbindung oder dergleichen. Das Metall ist vorzugsweise Titan, Aluminium oder dergleichen, wie vorstehend erwähnt.
Die Sprühverbrennung der Rohmaterialien kann z. B. ausgeführt werden, indem das Siloxan und die Organometallverbindung, die ein oder mehrere Metalle außer Silicium enthält, gleichzeitig versprüht werden und das Gemisch in der Flamme einer oxidativen Verbrennung unterworfen wird.
Um die vollständige oxidative Verbrennung der Organometallverbindung und eine gleichmäßige Verbrennung der Rohmaterialien, die ein Siloxan in Komplexform enthalten, zu ermöglichen, ist es bevorzugt, dass die Organometallverbindung in flüssiger Form verwendet wird, so dass die Verbindung fein versprüht werden kann. Wenn die Organometallverbindung der Verbrennung in fester pulveriger Form unterworfen wird, wird eine Streuung in den Zusammensetzungen der gebildeten feinen Teilchen hervorgerufen, die auf die Ungleichheit ihrer Verbrennungspunkte zurückzuführen ist, und gleichzeitig wäre die Verbrennung unvollständig, was unerwünschterweise dazu führt, dass in großer Menge Kohlenstoff zurückbleibt. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, dass die Organometallverbindung, die bei Raumtemperatur (z. B. 5 bis 35°C) im flüssigen Zustand vorliegt, direkt, so wie sie ist, verwendet wird, oder dass die Organometallverbindung, die bei Raumtemperatur in einer festen Form vorliegt, in einem Alkohol oder einem Lösungsmittel auf Kohlenwasserstoffbasis gelöst wird, um in einer flüssigen Form (d. h. im Zustand einer Lösung) verwendet zu werden, um sie gleichzeitig mit dem Siloxan zu versprühen. Hierbei schließt das Siloxan jene ein, die als Beispiele für die verwendeten Ausgangsmaterialien aufgeführt sind, wie z. B. lineare Siloxane und cyclische Siloxane, wie z. B. Hexamethyldisiloxan und Octamethylcyclotetrasiloxan, und dergleichen; schließt der Alkohol Methanol, Ethanol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, Isobutylalkohol, sec-Butylalkohol, tert-Butylalkohol und dergleichen ein; und schließt das Lösungsmittel auf Kohlenwasserstoffbasis Hexan, Cyclohexan, Benzol, Toluol, Xylol, Ethylbenzol, Diethylbenzol, Kerosin und dergleichen ein.
Die versprühten Tröpfchen des Siloxans und der Organometallverbindung werden der Hitze einer Hilfsflamme eines oxidierenden Gases und der Verbrennungsflamme ausgesetzt und einer oxidativen Verbrennung unterworfen, während die Tröpfchen verdampfen oder thermisch zerfallen, so dass in der Dampfphase konkurrierend aus dem Siloxan Siliciumdioxid und aus der Organometallverbindung ein Metalloxid erzeugt wird, und die gebildeten Verbindungen verschmelzen, wodurch folglich ein Siliciumdioxid enthaltendes Komplexoxid erhalten wird, das gewöhnlich in einem amorphen Zustand vorliegt, in welchem das Siliciumdioxid und das Metalloxid außer dem Siliciumdioxid homogen dispergiert sind, wodurch ein Komplexoxid gebildet wird.
Das Siliciumdioxid und die Metallverbindung liegen in dem Siliciumdioxid enthaltenden Komplexoxid unter den Gesichtspunkten der triboelektrischen Stabilität des Toners und der Reduzierung der Ablösung von Siliciumdioxid vom Toner bevorzugt. in einem Gewichtsverhältnis, d. h. Siliciumdioxid/Metallverbindung, von vorzugsweise 10/90 bis 99/1 vor und das Siliciumdioxid und die Metallverbindung liegen stärker bevorzugt in einem Gewichtsverhältnis von 50/50 bis 99/1 und noch stärker bevorzugt 80/20 bis 99/1 vor.
Das metallhaltige Siliciumdioxid weist unter den Gesichtspunkten, die Einbettung von Siliciumdioxid in den Toner zu beherrschen und die Ablösung von Siliciumdioxid vom Toner zu verhindern, ein Zahlenmittel der Teilchengröße von vorzugsweise 100 bis 1000 nm, stärker bevorzugt 150 bis 700 nm und noch stärker bevorzugt 200 bis 400 nm auf.
Das metallhaltige Siliciumdioxid ist, unter dem Gesichtspunkt, den Anteil an falsch geladenem Toner zu reduzieren, unter dem Gesichtspunkt, die Übertragungseffizienz des Toners zu verbessern und unter dem Gesichtspunkt, die Bilddichte zu verbessern, in einer Menge von vorzugsweise 0,1 bis 5 Gewichtsteilen, stärker bevorzugt 0,1 bis 1 Gewichtsteil, noch stärker bevorzugt 0,2 bis 0,8 Gewichtsteilen und sogar noch stärker bevorzugt 0,2 bis 0,6 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Tonermatrixteilchen, enthalten.
Ferner ist es in der vorliegenden Erfindung unter dem Gesichtspunkt der Fließfähigkeit des Toners bevorzugt, dass zusätzlich zu dem vorstehend genannten metallhaltigen Siliciumdioxid ein sogenanntes ”Siliciumdioxid mit geringer Teilchengröße”, welches ein Siliciumdioxid ist, dessen Zahlenmittel der Teilchengröße kleiner ist als das des metallhaltigen Siliciumdioxids, wobei das Siliciumdioxid kein Metall oder Metalloxid enthält, als externer Zusatzstoff enthalten ist.
Das Siliciumdioxid mit geringer Teilchengröße weist ein Zahlenmittel der Teilchengröße von vorzugsweise 5 bis 100 nm und stärker bevorzugt 10 bis 50 nm auf.
Das Siliciumdioxid mit geringer Teilchengröße ist, unter dem Gesichtpunkt der Umweltstabilität vorzugsweise ein hydrophobes Siliciumdioxid, das einer hydrophoben Behandlung unterworfen wird. Das Verfahren zur hydrophoben Behandlung ist nicht besonders eingeschränkt und das Mittel für die hydrophobe Behandlung schließt Hexamethyldisilazan (HMDS), Dimethyldichlorsilan (DMDS), ein Siliconöl, Methyltriethoxysilan und dergleichen ein.
Das Siliciumdioxid mit geringer Teilchengröße ist in einer Menge von vorzugsweise 0,1 bis 10 Gewichtsteilen und stärker bevorzugt 0,2 bis 5 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Tonermatrixteilchen, enthalten.
Das Siliciumdioxid mit geringer Teilchengröße und das metallhaltige Siliciumdioxid liegen unter dem Gesichtpunkt, die Fließfähigkeit und die Übertragbarkeit des Toners zu verbessern, vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis, d. h. Siliciumdioxid mit geringer Teilchengröße/metallhaltiges Siliciumdioxid, von vorzugsweise 10/1 bis 10/9 und stärker bevorzugt 10/2 bis 10/7 vor.
Der Toner der vorliegenden Erfindung kann als externen Zusatzstoff andere anorganische Feinteilchen als das metallhaltige Siliciumdioxid und das Siliciumdioxid mit geringer Teilchengröße, die vorstehend erwähnt sind, enthalten, wie z. B. solche aus Aluminiumoxid, Titandioxid, Zirconiumoxid, Zinnoxid, Zinkoxid und dergleichen, und organische Feinteilchen, wie z. B. Harzfeinteilchen. Es ist bevorzugt, dass diese Teilchen eine geringere Teilchengröße aufweisen als das metallhaltige Siliciumdioxid. Das metallhaltige Siliciumdioxid und das Siliciumdioxid mit geringer Teilchengröße sind in einer Gesamtmenge von vorzugsweise 50 Gew.-% oder mehr, stärker bevorzugt 70 Gew.-% oder mehr und noch stärker bevorzugt 90 Gew.-% oder mehr des externen Zusatzstoffes enthalten.
Der beim Mischen der Tonermatrixteilchen und des externen Zusatzstoffes zu verwendende Mischer ist vorzugsweise ein schnelldrehendes Mischwerk, wie z. B. ein Henschel-Mischer oder ein Super-Mischer, oder ein Mischwerk, das zum Trockenmischen verwendet wird, wie z. B. ein V-Mischer. Der externe Zusatzstoff kann vorgemischt und in ein schnelldrehendes Mischwerk oder einen V-Mischer zugegeben werden oder separat zugegeben werden.
Der Toner weist einen Volumenmedian der Teilchengröße (D₅₀) von vorzugsweise 3 bis 15 μm und stärker bevorzugt 4 bis 10 μm auf. Unter dem hier verwendeten ”Volumenmedian der Teilchengröße (D₅₀)” ist eine Teilchengröße zu verstehen, bei welcher die kumulative Häufigkeit der Volumina, berechnet auf der Basis einer Volumenfraktion von Teilchen, ausgehend von ihrer Seite der geringeren Teilchengröße, 50% beträgt.
Der Toner der vorliegenden Erfindung kann als Toner für die Einkomponentenentwicklung verwendet werden oder mit einem Träger gemischt werden, um einen Zweikomponentenentwickler herzustellen.
Der Toner der vorliegenden Erfindung ist auch für die Verwendung in einem Verfahren zur Erzeugung fixierter Bilder, das für ein Gerät zur Erzeugung fixierter Bilder nach einem kontaktfreien Schmelzverfahren verwendet wird, geeignet, da der Toner eine geringe Viskosität aufweist, wenn er geschmolzen ist. Das kontaktfreie Schmelzsystem schließt Fixiereinrichtungen mit Flash-Fixierung (Flash Fusing), Ofen-Fixierung (Oven Fusing), Bandfixierung (Belt Nip Fusing) und dergleichen ein. Da der Toner der vorliegenden Erfindung nach dem Schmelzen eine geringe Viskosität aufweist und ausgezeichnet fixierbar ist, auch ohne Druck anzuwenden, ist der Toner besonders dafür geeignet, in einem Ofenschmelzsystem verwendet zu werden.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung fixierter Bilder können fixierte Bilder durch bekannte Schritte hergestellt werden, außer dass das Verfahren der vorliegenden Erfindung eine Besonderheit in dem Schritt des Fixierens eines übertragenen Tonerbildes (Fixierschritt) aufweist. Die Schritte schließen außer dem Fixierschritt z. B. die Schritte des Erzeugen eines elektrostatischen Latentbildes auf der Oberfläche des Photoleiters (Aufladungs- und Belichtungsschritt); des Entwickeln des elektrostatischen Latentbildes (Entwicklungsschritt); des Übertragens des entwickelten Tonerbildes auf ein bildtragendes Material, wie z. B. Papier (Übertragungsschritt); des Entfernens von Toner, der auf einem Entwicklungselement, wie z. B. einer Photoleittrommel, verblieben ist (Reinigungsschritt); und dergleichen ein. Da der Toner der vorliegenden Erfindung eine geringere Menge an falsch geladenem Toner enthält, ist der Toner auch dafür geeignet, in einem Gerät zur Erzeugung fixierter Bilder nach einer kontaktfreien Entwicklung, bei welcher der Entwicklungsschritt mit größerer Wahrscheinlichkeit durch den Zustand der triboelektrischen Ladungen des Toners beeinflusst wird, verwendet zu werden. Deshalb ist der Toner der vorliegenden Erfindung noch besser dafür geeignet, in einer Einrichtung zur Erzeugung fixierter Bilder nach einer kontaktfreien Entwicklung und dem vorstehend erwähnten kontaktfreien Schmelzsystem verwendet zu werden. Außerdem kann der Toner der vorliegenden Erfindung eine ausgezeichnete Lebensdauer und triboelektrische Stabilität aufrechterhalten, auch wenn der Toner in einer Einrichtung zur Erzeugung fixierter Bilder verwendet wird, die eine lineare Geschwindigkeit von 800 mm/s oder mehr und vorzugsweise 800 bis 2.000 mm/s aufweist.
BEISPIELE
Die folgenden Beispiele dienen der näheren Beschreibung und Demonstration von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die Beispiele sind lediglich zu Zwecken der Veranschaulichung angegeben und sind nicht als Beschränkung der vorliegenden Erfindung auszulegen.
[Erweichungspunkte der Harze]
Der Erweichungspunkt bezeichnet die Temperatur, bei welcher die Hälfte der Probe ausfließt, wenn die Abwärtsbewegung des Stempels eines Fließprüfgerätes (im Handel erhältlich von der Shimadzu Corporation, CAPILLARY RHEOMETER ”CFT-500D”) gegen die Temperatur aufgetragen wird, wobei die Probe bereitgestellt wird, indem mit dem Stempel eine Last von 1,96 MPa darauf ausgeübt wird und 1 g Probe durch eine Düse mit einer Porengröße von 1 mm und einer Länge von 1 mm extrudiert wird, während die Probe so erwärmt wird, dass die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 6°C/min ansteigt.
[Glasübergangstemperaturen der Harze]
Die Glasübergangstemperatur bezeichnet eine Temperatur am Schnittpunkt der Verlängerung der Basislinie auf gleiches Niveau oder unter die Temperatur des maximalen endothermen Peaks und der Tangentiallinie, die den maximalen Anstieg zwischen dem Beginn des Peaks und der Spitze des Peaks zeigt, was unter Verwendung eines Differential-Scanning-Calorimeters (”DSC210”, im Handel erhältlich von der Seiko Instruments, Inc.) bestimmt wird, indem die Temperatur auf 160°C gesteigert wird, die Probe mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 10°C/min von dieser Temperatur auf 0°C abgekühlt wird und danach die Temperatur der Probe mit einer Erwärmungsgeschwindigkeit von 10°C/min gesteigert wird.
[Säurezahlen der Harze]
Die Säurezahlen werden gemessen, wie es durch das Verfahren von JIS K0070 vorgeschrieben wird, nur mit der Maßgabe, dass als Messlösungsmittel nicht ein Lösungsmittelgemisch aus Ethanol und Ether, wie es in JIS K0070 vorgeschrieben ist, sondern ein Lösungsmittelgemisch aus Aceton und Toluol (Volumenverhältnis Aceton:Toluol = 1:1)) verwendet wird.
[Schmelzpunkt der Trennmittel]
Als Schmelzpunkt wird die Temperatur des maximalen endothermen Peaks der Schmelzwärme, erhalten durch Steigern der Temperatur einer Probe auf 200°C unter Verwendung eines Differential-Scanning-Calorimeters (”DSC210”, im Handel erhältlich von der Seiko Instruments, Inc.), Abkühlen der Probe mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 10°C/min von dieser Temperatur auf 0°C und danach Steigern der Temperatur der Probe mit einer Erwärmungsgeschwindigkeit von 10°C/min, bezeichnet.
[Volumenmedian der Teilchengröße (D₅₀) der Toner]

Messapparatur: Coulter Multisizer II (im Handel erhältlich von der Beckman Coulter Inc.)
Aperturdurchmesser: 50 μm
Analysesoftware: Coulter Multisizer AccuComp Version 1.19 (im Handel erhältlich von der Beckman Coulter Inc.)
Elektrolytlösung: ”Isotone II” (im Handel erhältlich von der Beckman Coulter Inc.)
Dispersion: Elektrolytlösung mit einer Konzentration von 5 Gew.-% ”EMULGEN 109P” (im Handel erhältlich von der Kao Corporation, Polyoxyethylenlaurylether, HLB-Wert: 13,6).
Dispersionsbedingungen: 10 mg einer Messprobe werden zu 5 ml der vorstehenden Dispersion gegeben und das Gemisch wird mit einem Ultraschalldispergierer 1 min dispergiert, und zu der Dispersion werden 25 ml einer Elektrolytlösung gegeben und mit einem Ultraschalldispergierer nochmals 1 min dispergiert, um eine Probendispersion herzustellen.
Messbedingungen: Die vorstehende Probendispersion wird zu 100 ml der vorstehenden Elektrolytlösung gegeben, um eine Konzentration einzustellen, bei welcher die Teilchengrößen von 30.000 Tonerteilchen in 20 s gemessen werden können, und danach werden die 30.000 Teilchen vermessen und aus der Teilchengrößenverteilung wird der Volumenmedian der Teilchengröße (D₅₀) erhalten.

[Zahlenmittel der Teilchengröße des externen Zusatzstoffes]

Zahlenmittel der Teilchengröße (nm) = 6/(ρ × Spezifische Oberfläche (m2/g)) × 1000wobei ρ die spezifische Dichte des externen Zusatzstoffes ist (Die spezifische Dichte von Siliciumdioxid beträgt beispielsweise 2,2); und die spezifische Oberfläche die spezifische Oberfläche nach BET, erhalten durch das Stickstoff-Adsorptionsverfahren, des Rohpulvers, bevor es ein Metall oder ein Metalloxid enthält, im Falle eines Siliciumdioxids, das ein Metall oder ein Metalloxid enthält, oder eines Rohpulvers, vor der hydrophoben Behandlung, im Falle eines externen Zusatzstoffes, welcher einer hydrophoben Behandlung unterworfen wurde, ist.

Im Übrigen wird die vorstehende Formel erhalten aus: Spezifische Oberfläche nach BET = S × (l/m)wobei m (Gewicht eines Teilchens) = 4/3 × π × (R/2)³ × Dichte, und S (Oberfläche) = 4π(R/2)2 unter der Annahme, dass eine Kugel eine Teilchengröße R aufweist.
Herstellungsbeispiel 1 für Harze [Harze A und C]
Ein 5-Liter-Vierhalskolben, ausgestattet mit einem Stickstoffeinlassrohr, einem Trockenrohr, einem Rührer und einem Thermoelement, wurde mit den in Tabelle 1 aufgeführten Ausgangsmonomermaterialien und 19,5 g eines Veresterungskatalysators (Dibutylzinnoxid) befüllt und die Komponenten wurden auf 230°C erhitzt und umgesetzt, bis der prozentuale Umsatz 90% erreichte. Weiter wurde das Reaktionsgemisch 1 h bei 8,3 kPa umgesetzt, wodurch jeweils die Harze A und C bereitgestellt wurden. Hierbei ist der prozentuale Umsatz, wie er in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ein Wert, der durch die Formel: [Menge an Reaktionswasser (mol)/theoretische Menge an gebildetem Wasser (mol) × 100] erhalten wird.
Herstellungsbeispiel 2 für ein Harz [Harz B]

Ein 5-Liter-Vierhalskolben, ausgestattet mit einem Stickstoffeinlassrohr, einem Trockenrohr, einem Rührer und einem Thermoelement, wurde mit den jeweils in Tabelle 1 aufgeführten Ausgangsmonomermaterialien, 19,5 g eines Veresterungskatalysators (Dibutylzinnoxid) und 2 g eines Polymerisationsinhibitors (Hydrochinon) befüllt und die Komponenten wurden auf 230°C erhitzt und umgesetzt, bis der prozentuale Umsatz 90% erreichte. Weiter wurde das Reaktionsgemisch 1 h bei 8,3 kPa umgesetzt, wodurch ein Harz B bereitgestellt wurde. Tabelle 1

	Harz A	Harz B	Harz C
BPA-PO¹ BPA-EO² Fumarsäure Isophthalsäure Terephthalsäure	980 g (35) 1690 g (65) - 1223 g (92) -	2688 g (96) - 929 g (100) - -	980 g (35) 1690 g (65) - - 1223 g (92)
Erweichungspunkt (°C) Glasübergangstemperatur (°C) Säurezahl (mg KOH/g)	109,5 63,5 3,9	101,2 61,1 19,5	111,2 65,5 4,8

Anmerkung) Die Zahlenwerte in den Klammern drücken das Molverhältnis aus.
1) Propylenoxidaddukt von Bisphenol A (2,2 mol)
2) Ethylenoxidaddukt von Bisphenol A (2,2 mol)

Herstellungsbeispiel für metallhaltiges Siliciumdioxid
Die metallhaltigen Siliciumdioxide A bis C wurden in der folgenden Art und Weise gemäß den Verfahrensbeispielen 1 bis 7 von JP-A-2003-104712 hergestellt.

Hexamethyldisiloxan als Siloxan und Tetraisopropoxytitan (farblose Flüssigkeit) als Organometallverbindung wurden in einem Gewichtsverhältnis, das in Tabelle 2 angegeben ist, gemischt, wodurch eine Rohmateriallösung hergestellt wurde. Diese Rohmateriallösung wurde bei Raumtemperatur einem am Kopf eines vertikalen Verbrennungsofens bereitgestellten Brenner zugeführt, zu feinen Tröpfchen versprüht, und zwar mit Stickstoff als Sprühmedium von der an der Endspitze des Brenners befestigten Sprühdüse, und mit der Hilfsflamme aus einer Propanverbrennung verbrannt. Sauerstoff und Luft wurden von dem Brenner als Oxidationsgase zugeführt. Die gemischte Zusammensetzung des Siloxans und der Organometallverbindung und die Zuführungsgeschwindigkeiten der Rohmateriallösung, des Propans, des Sauerstoffs, der Luft und des gesprühten Stickstoffs sind in Tabelle 2 angegeben. Das gebildete sphärische Pulver des Siliciumdioxid enthaltenden Komplexoxids wurde mit einem Strahlmühlen-Klassierer und einem Beutelfilter aufgenommen, wodurch die metallhaltigen Siliciumdioxide A bis C bereitgestellt wurden. Tabelle 2

	Metallhaltiges Siliciumdioxid
	A	B	C
Mischverhältnis der Rohmaterialien (Gewichtsverhältnis)
Hexamethyldisiloxan	95	88	95
Tetraisopropoxytitan	5	12	5
Zuführungsgeschwindigkeit
Rohmateriallösung (kg/h)	7,0	6,0	6,5
Propan (Nm³/h)	0,15	0,20	0,15
Sauerstoff (Nm³/h)	20,0	15,0	20,0
Luft (Nm³/h)	10,0	15,0	10,0
Versprühter Stickstoff (Nm³/h)	2,1	2,0	2,1
Zusammensetzungsverhältnis des Produktes (Gewichtsverhältnis)
Siliciumdioxid	98	95	98
Titanoxid (TiO₂)	2	5	2
Zahlenmittel der Teilchengröße des Silicium	300	300	70
dioxid enthaltenden Komplexoxides (nm)

Beispiele 1 bis 8 und Vergleichsbeispiele 1 bis 6
100 Gewichtsteile eines in Tabelle 3 aufgeführten Harzbindemittels, 2 Gewichtsteile eines Trennmittels, ”Carnaubawachs Nr. 1” (im Handel erhältlich von S. Kato & Co., Schmelzpunkt 81°C), 3 Gewichtsteile eines Ladungssteuermittels, ”T-77” (im Handel erhältlich von der Hodogaya Chemical Industries Co., Ltd.), und 6 Gewichtsteile eines Rußes, ”NIPEX60” (im Handel erhältlich von der Evonic Degussa Japan Co., Ltd.) wurden zusammengegeben und die Komponenten 60 s mit einem Henschel-Mischer gemischt. Das erhaltene Gemisch wurde mit einem Doppelschneckenextruder schmelzgeknetet, das schmelzgeknetete Gemisch wurde abgekühlt und mit einer Hammermühle grob auf eine Größe von etwa 1 mm pulverisiert. Das erhaltene grob pulverisierte Produkt wurde mit einer Luftstrahl-Prallmühle fein pulverisiert und das fein pulverisierte Produkt wurde klassiert, um Tonermatrixteilchen mit einem Volumenmedian der Teilchengröße (D₅₀) von 8,5 μm bereitzustellen.
100 Gewichtsteile der erhaltenen Tonermatrixteilchen und ein in Tabelle 3 aufgeführter externer Zusatzstoff wurden mit einem Henschel-Mischer 3 min gemischt, um einen Toner bereitzustellen.
Der Anteil an falsch geladenen Tonerteilchen (positiv geladene Tonerteilchen) in dem erhaltenen Toner wurde durch das nachstehend beschriebene Verfahren bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.
[Anteil an falsch geladenen Tonerteilchen]
Die Verteilung der triboelektrischen Ladungen in den Tonerteilchen wird mit einer Einrichtung zur Bestimmung der Verteilung der triboelektrischen Ladungen, ”Q-Test” (im Handel erhältlich von der Epping GmbH), bestimmt. Der Anteil (Vol.-%) der positiv geladenen Tonerteilchen wird berechnet.
Prüfbeispiel 1 (Übertragungseffizienz)
6 Gewichtsteile eines Toners und 94 Gewichtsteile eines Ferritträgers, ”KK01-C35” (im Handel erhältlich von der Océ Printing Systems GmbH, Volumenmittel der Teilchengröße: 60 μm, Sättigungsmagnetisierung: 68 Am²/kg) wurden zusammengemischt, um einen Zweikomponentenentwickler bereitzustellen. Der erhaltene Zweikomponentenentwickler wurde in ein Gerät zur Erzeugung fixierter Bilder nach einem kontaktfreien Entwicklungsverfahren und einem kontaktfreien Schmelzverfahren, ”Variostream 9000” (im Handel erhältlich von der Océ Printing Systems GmbH) geladen und es wurde ein zweistündiger Dauertestdruck mit einem Bedruckungsgrad von 9% und einer linearen Geschwindigkeit von 1.000 mm/s durchgeführt. Danach wurde ein dreistündiger Dauertestdruck mit einem Druckverhältnis von 0,15% durchgeführt, der Drucker durch Not-Aus angehalten und die Menge des Toners auf dem Photoleiter (To) und die Menge des Toners auf dem Papier (Tp) ausgewogen. Mit der Definierung eines Wertes, berechnet durch die Formel: Tp/To × 100, als Übertragungseffizienz, wurde die Übertragbarkeit bewertet. Je höher die Übertragungseffizienz, desto hervorragender ist die Übertragbarkeit. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.
Prüfbeispiel 2 [Bilddichte]
Des Weiteren wurden Bildproben genommen, die unmittelbar vor dem Not-Aus in Prüfbeispiel 1 erhalten wurden, und mit einem Farbmessgerät ”GretagMacbeth Spectroeye” (im Handel erhältlich von der GretagMacbeth Co.) wurden die Bilddichten an 5 Punkten des bedruckten Teils der fixierten Bilder gemessen und der Mittelwert wurde als Bilddichte (ID) berechnet, um die Bilddichten zu bewerten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.
Prüfbeispiel 3 [Lebensdauer]
Ein Zweikomponenten-Entwickler, erhalten in der gleichen Art und Weise wie im Prüfbeispiel 1, wurde in ein Gerät zur Erzeugung fixierter Bilder nach einem kontaktfreien Entwicklungsverfahren und einem kontaktfreien Schmelzverfahren, ”Variostream 9000” (im Handel erhältlich von der Océ Printing Systems GmbH) geladen und es wurde ein 30-stündiger Dauertestdruck mit einem Druckverhältnis von 9% und einer linearen Geschwindigkeit von 1.000 mm/s durchgeführt. Danach wurde die Menge an Tonerablagerungen auf dem Träger gemäß folgendem Verfahren bestimmt und die Lebensdauer wurde bewertet. Je kleiner die Menge an Tonerablagerungen auf dem Träger, desto hervorragender ist die Lebensdauer. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.

(1) Der Zweikomponenten-Entwickler wird mit einem Staubsauger durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 20 μm gegeben und mit einem Analysegerät für den gesamten organischen Kohlenstoff (Kohlenstoffanalysegerät, im Handel erhältlich von Horiba, Ltd.) wird die Menge des gesamten organischen Kohlenstoffs des verbleibenden Trägers bestimmt.
(2) Der Träger, von welchem die Menge des gesamten organischen Kohlenstoffs in Punkt (1) bestimmt worden war, wird mit Chloroform gewaschen, um den auf dem Träger haftenden Toner zu entfernen. Nach dem Reinigen wird die Menge des gesamten organischen Kohlenstoffs des Trägers bestimmt.
(3) Der Wert, der durch Subtrahieren der in Punkt (2) bestimmten Menge des gesamten organischen Kohlenstoffs von der in Punkt (1) bestimmten Menge des gesamten organischen Kohlenstoffs erhalten wird, wird als die Menge an Tonerablagerungen auf dem Träger definiert. Die Menge an Tonerablagerungen auf dem Träger wird in Gew.-%, bezogen auf den Träger, angegeben.

Aus den vorstehenden Ergebnissen ist ersichtlich, dass die Toner der Beispiele 1 bis 8 nach dem Dauertestdruck eine ausgezeichnete triboelektrische Aufladbarkeit und Lebensdauer aufrechterhalten können, so dass fixierte Bilder von hoher Qualität mit einer guten Übertragungseffizienz erhalten werden können. Dagegen ist ersichtlich, dass die Toner der Vergleichsbeispiele 1 bis 3, in welchen kein Siliciumdioxid, das ein Metall oder Metalloxid enthält, verwendet wird, eine deutliche Zunahme in der Menge an falsch geladenem Toner zeigen, was auf die Verringerung der Gleichmäßigkeit der triboelektrischen Ladungen unter den Tonerteilchen zurückzuführen ist, und dass die Toner der Vergleichsbeispiele 4 bis 6, die keine Isophthalsäureverbindung enthalten, eine deutliche Verringerung der triboelektrischen Ladungen zeigen. Insbesondere ist aus den Ergebnissen von Vergleichsbeispiel 6 zu ersehen, dass ein Toner, der einen Polyester, enthaltend eine Terephthalsäureverbindung, welche ebenfalls eine Phthalsäureverbindung ist wie Isophthalsäure, enthält, eine noch deutlichere Verringerung in der Übertragungseffizienz und der Bilddichte zeigt, so dass die gewünschten Wirkungen nicht erhalten werden können.
Der erfindungsgemäße Toner für die Entwicklung elektrostatischer Bilder ist dafür geeignet, beim Entwickeln von Latentbildern, die zum Beispiel in der Elektrophotographie, einem elektrostatischen Aufzeichnungsverfahren, einem elektrostatischen Druckverfahren oder dergleichen erzeugt werden, verwendet zu werden.
Nachdem die vorliegende Erfindung so beschrieben wurde, wird es naheliegend sein, dass es viele Möglichkeiten gibt, sie zu variieren. Solche Variationen sind nicht als Abweichung vom Grundgedanken und Schutzumfang der Erfindung zu betrachten, sondern es wird angestrebt, solche Modifikationen, die sich für den Fachmann in naheliegender Art und Weise ergeben, alle in den Schutzumfang der folgenden Ansprüche einzuschließen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 200151448 A [0003]
- JP 2005-352081 A [0004]
- JP 11-133668 [0032]
- JP 10-239903 [0032]
- JP 8-20636 A [0032]
- JP 2003-104712 A [0071]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- JIS K0070 [0066]
- JIS K0070 [0066]

Claims

Toner für die Entwicklung elektrostatischer Bilder, umfassend (a) Tonermatrixteilchen, umfassend ein Harzbindemittel, und (b) einen externen Zusatzstoff, der zu den Tonermatrixteilchen hinzugefügt ist, wobei das Harzbindemittel einen Polyester A, erhalten durch Polykondensieren einer Alkoholkomponente und einer Carbonsäurekomponente, umfassend Isophthalsäure und/oder einen Ester davon, umfasst und wobei der externe Zusatzstoff Siliciumdioxidfeinteilchen, umfassend ein Metall oder ein Metalloxid, umfasst.
Toner gemäß Anspruch 1, wobei die Siliciumdioxidfeinteilchen, umfassend ein Metall oder ein Metalloxid, ein Zahlenmittel der Teilchengröße von 100 bis 1000 nm aufweisen.
Toner gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Isophthalsäure und/oder ein Ester davon in dem Polyester A in einer Menge von 50 bis 100 Mol-% der Carbonsäurekomponente enthalten ist.
Toner gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Harzbindemittel ferner einen Polyester B, erhalten durch Polykondensieren einer Carbonsäurekomponente, umfassend ein oder mehrere Elemente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Fumarsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid und Ester davon, und einer Alkoholkomponente, umfasst und wobei der Polyester A und der Polyester B in einem Gewichtsverhältnis, d. h. Polyester A/Polyester B, von 50/50 bis 90/10 vorliegen.
Verfahren zur Erzeugung fixierter Bilder, umfassend das Anwenden des Toners, wie er in einem der Ansprüche 1 bis 4 definiert ist, auf einer Einrichtung zur Bilderzeugung nach einem kontaktfreien Schmelzverfahren.