DE10322990A1

DE10322990A1 - Harzbindemittel für Toner

Info

Publication number: DE10322990A1
Application number: DE10322990A
Authority: DE
Inventors: Eiji Shirai; Hiroyuki Kawaji
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2002-05-21
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2003-12-04
Anticipated expiration: 2023-05-22
Also published as: JP3693327B2; DE10322990B4; US7041422B2; JP2003337443A; US20030224278A1

Abstract

Ein Harzbindemittel für einen Toner, umfassend einen kristallinen Polyester mit einem Verhältnis des Erweichungspunkts zur maximalen Peaktemperatur der Schmelzwärme (Erweichungspunkt/Peaktemperatur) von 0,6 bis 1,3, in dem der kristalline Polyester durch Polykondensation eines Monomergemischs hergestellt wird, das 0,1 bis 10 mol-% mindestens einer einwertigen aliphatischen Verbindung umfasst, ausgewählt aus einer einwertigen aliphatischen Carbonsäureverbindung mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen und einem einwertigen aliphatischen Alkohol mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen; einem Toner, umfassend eine Harzmasse, die das vorstehend definierte Harzbindemittel umfasst; und ein Verfahren zum Fixieren eines Toners, wobei der wie vorstehend definierte Toner für ein Wärme-und-Druck-Fixierverfahren verwendet wird. Der das vorstehende Harzbindemittel umfassende Toner wird zum Entwickeln von mit Elektrophotographie, elektrostatischem Aufzeichnungsverfahren und elektrostatischem Drucken gebildeten elektrostatischen Latentbildern verwendet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Harzbindemittel für einen Toner, das zur Entwicklung für unter anderem mit Elektrophotographie, elektrostatischem Aufzeichnungsverfahren und elektrostatischem Drucken gebildete elektrostatische Latentbilder verwendet wird, und einen das Harzbindemittel umfassenden Toner.

Als eine Einrichtung zum Verbessern der Niedertemperatur-Fixierfähigkeit, das eines der Hauptprobleme ist, das in der Elektrophotographie zu lösen ist, wurde ein einen kristallinen Polyester umfassendes Harzbindemittel für einen Toner vorgeschlagen (japanische Offenlegungsschrift Nr. 2001-222138).

Jedoch neigen die Niedertemperatur-Fixierfähigkeit und die Pulverisierbarkeit eines Harzes im Allgemeinen dazu, Eigenschaften zu sein, die leicht in Konflikt miteinander geraten. Daher entsteht in einem kristallinen Polyester auch das Problem, dass das Harz an die Blätter oder die Wand eines Grobpulverisators während der Grobpulverisation geschmolzen wird. Zusätzlich wird, da ein einen kristallinen Polyester umfassender Toner bei einer geringeren Temperatur als der eines herkömmlichen Toners fixiert wird, die Tonerviskosität während des Fixierens hoch, so dass eine Bogenhaftung um eine Fixiervorrichtung, wie eine Fixierwalze, wahrscheinlich bewirkt wird. Um das Problem zu lösen, wurde vorgeschlagen, ein Wachs zum Toner zu geben. Jedoch kann die bloße Zugabe eines Wachses die verschiedenen Eigenschaften mit guter Ausgewogenheit nicht ausgezeichnet verbessern.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Harzbindemittel für einen Toner bereitzustellen, das in hohem Maße ausgezeichnet in der Niedertemperatur-Fixierfähigkeit ist und ausgezeichnet im Verhindern von Bogenhaftung und in der Lagereigenschaft ist, ohne dass eine Verschlechterung der Pulverisierbarkeit durch Schmelzen in einem Grobpulverisator während der Grobpulverisation bewirkt wird; und einen das Harzbindemittel umfassenden Toner.

Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung leicht zu erkennen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Harzbindemittel für einen Toner, umfassend einen kristallinen Polyester, der durch Polykondensation eines Monomergemisches hergestellt wird, das 0,1 bis 10 mol-% mindestens einer einwertigen aliphatischen Verbindung, ausgewählt aus einer einwertigen aliphatischen Carbonsäureverbindung mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen und einem einwertigen aliphatischen Alkohol mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen, umfaßt; und einen eine Harzmasse umfassenden Toner, die das Harzbindemittel umfasst.
Der im Harzbindemittel für einen erfindungsgemäßen Toner enthaltene kristalline Polyester wird durch Polymerisation eines Monomergemisches hergestellt, das eine einwertige aliphatische Verbindung mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen umfasst. In der vorliegenden Erfindung ist, da die vorstehend aufgeführten aliphatischen Verbindungen verwendet werden, die Pulverisierbarkeit des kristallinen Polyesters verbessert und die Bogenhaftung z. B. um eine Fixierwalze wird während der Niedertemperatur-Fixierung verhindert. Wenn kristalline Polyester unter Verwendung der einwertigen aliphatischen Verbindungen hergestellt werden, werden die in diesen Verbindungen enthaltenen aliphatischen Reste in die Harze als endständige Reste eingebaut, so dass der Einfluss auf die Kristallstruktur sehr klein ist, so dass die Wirkung der Verbesserung in der Pulverisierbarkeit und Verhinderung von Bogenhaftung erreicht wird, mit minimalem Einfluß auf die Fixierfähigkeit. Aus diesen Gründen wird die Niedertemperatur-Fixierfähigkeit, die dem kristallinen Polyester inhärent ist, noch ausgezeichneter.
In der vorliegenden Erfindung ist die einwertige aliphatische Verbindung mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus einer einwertigen aliphatischen Carbonsäureverbindung mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen und einem einwertigen aliphatischen Alkohol mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen.
Die einwertige aliphatische Carbonsäureverbindung mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen schließt z. B. Decansäure, Undecansäure, Laurinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Behensäure, Anhydride davon und Alkyl(1 bis 3 Kohlenstoffatome)-ester davon ein.
Der einwertige aliphatische Alkohol mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen schließt z. B. 1- Dodecanol, Pentadecanol, Hexadecanol und Octadecanol (Stearylalkohol) ein.
Die einwertige aliphatische Verbindung kann sowohl lineare Struktur als auch verzweigte Struktur aufweisen. Um die gewünschten Wirkungen der vorliegenden Erfindung zu verstärken, ist bevorzugt, dass die einwertige aliphatische Verbindung lineare Struktur mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen, aufweist.
Die einwertige aliphatische Verbindung ist im Monomergemisch in einer Menge von 0,1 bis 10 mol-%, vorzugsweise 1 bis 8 mol-%, stärker bevorzugt 2 bis 6 mol-%, enthalten.
Außerdem offenbaren die japanischen Offenlegungsschriften Nr. Hei 7-333891 und Hei 7- 333892, dass langkettige aliphatische Monomere umgesetzt werden, um den nicht-offset Temperaturbereich eines amorphen Polyesters zu halten. Jedoch wird darin nicht vorgeschlagen, dass die langkettigen aliphatischen Monomere für die Pulverisierbarkeit und für das Verhindern von Bogenhaftung wirksam sind, wobei diese Probleme einem Toner eigen sind, der einen kristallinen Polyester umfasst.
In der vorliegenden Erfindung wird der kristalline Polyester durch Polykondensation eines Alkoholbestandteils und eines Carbonsäurebestandteils erhalten, wobei die Kristallinität des erhaltenen Polyesters durch geeignete Wahl der Arten der Monomere und Reaktionsbedingungen erhöht wird. Die Indizes zum Erhalt eines Polyesters mit höherer Kristallinität sind nachstehend gezeigt.
Vorzugsweise sind ein Alkoholbestandteil, umfassend ein aliphatisches Diol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 4 bis 6 Kohlenstoffatomen, und ein Carbonsäurebestandteil, umfassend eine aliphatische Dicarbonsäureverbindung mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 4 bis 6 Kohlenstoffatomen, stärker bevorzugt 4 Kohlenstoffatomen, im Monomergemisch als Monomere zum Beschleunigen der Kristallisation eines Polyesters enthalten. Insbesondere ist bevorzugt, dass das Monomergemisch für den erfindungsgemäßen kristallinen Polyester einen Alkoholbestandteil, der ein aliphatisches Diol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen umfasst, und einen Carbonsäurebestandteil umfasst, der eine aliphatische Dicarbonsäureverbindung mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen umfasst, und dass eine aliphatische Verbindung mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen in mindestens einem der zwei Bestandteile in einer Menge von 0,1 bis 10 mol-% des gesamten Monomergemisches enthalten ist.
Das aliphatische Diol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen schließt z. B. Ethylenglycol, 1,2- Propylenglycol, 1,3-Propylenglycol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, Neopentylglycol und 1,4-Butendiol ein. Unter ihnen ist ein α,ω-lineares Alkandiol bevorzugt und sind 1,4-Butandiol und 1,6-Hexandiol stärker bevorzugt.
Vorzugsweise ist das aliphatische Diol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen im Alkoholbestandteil in einer Menge von 60 mol-% oder mehr, vorzugsweise 80 bis 100 mol-%, stärker bevorzugt 90 bis 100 mol-%, enthalten. Hier beziehen sich die vorstehend aufgeführten "100 mol-%" auf den Fall, dass nur die aliphatische Carbonsäureverbindung als vorstehend aufgeführte aliphatische Verbindung enthalten ist. Insbesondere ist bevorzugt, dass ein aliphatisches Diol 70 mol-% oder mehr, vorzugsweise 80 mol-% oder mehr, stärker bevorzugt 85 bis 95 mol-%, des Alkoholbestandteils bildet. Insgesamt ist erwünscht, dass 1,4-Butandiol im Alkoholbestandteil in einer Menge von vorzugsweise 60 mol-% oder mehr, stärker bevorzugt 70 bis 100 mol-%, insbesondere bevorzugt 80 bis 100 mol-%, enthalten ist.
Der Alkoholbestandteil kann einen mehrwertigen Alkoholbestandteil enthalten, der zum aliphatischen Diol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen verschieden ist. Der mehrwertige Alkoholbestandteil schließt einen zweiwertigen aromatischen Alkohol, wie Alkylen(2 bis 3 Kohlenstoffatome)-oxid-Addukt (mittlere Zahl der zugegebenen Mole ist 1 bis 10) von Bisphenol A, wie Polyoxypropylen(2.2)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propan und Polyoxyethylen(2.2)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propan; einen dreiwertigen oder höher mehrwertigen Alkohol, wie Glycerin, Pentaerythrit und Trimethylolpropan ein.
Die aliphatische Dicarbonsäureverbindung mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen schließt z. B. Adipinsäure, Oxalsäure, Malonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Citraconsäure, Itaconsäure, Glutaconsäure, Bernsteinsäure, Anhydride davon und Alkyl(1 bis 3 Kohlenstoffatome)-ester davon ein, unter denen Fumarsäure bevorzugt ist. Außerdem bezieht sich, wie vorstehend beschrieben, die aliphatische Dicarbonsäureverbindung auf eine aliphatische Dicarbonsäure, ein Anhydrid davon und einen Alkyl(1 bis 3 Kohlenstoffatome)-ester davon, unter denen die aliphatische Dicarbonsäure bevorzugt ist.
Vorzugsweise ist die aliphatische Dicarbonsäureverbindung mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen im Carbonsäurebestandteil in einer Menge von 60 mol-% oder mehr, vorzugsweise 80 bis 100 mol-%, stärker bevorzugt 90 bis 100 mol-%, enthalten. Hier beziehen sich die vorstehend aufgeführten "100 mol-%" auf den Fall, dass nur der aliphatische Alkohol als vorstehend aufgeführte aliphatische Verbindung enthalten ist. Insbesondere ist bevorzugt, dass eine aliphatische Dicarbonsäureverbindung 60 mol-% oder mehr, vorzugsweise 80 mol-% oder mehr, vorzugsweise 85 bis 100 mol-%, des Carbonsäurebestandteils bildet. Insbesondere ist bevorzugt, dass Fumarsäure im Carbonsäurebestandteil in einer Menge von vorzugsweise 60 mol-% oder mehr, stärker bevorzugt 70 bis 100 mol-%, insbesondere bevorzugt 80 bis 100 mol-%, enthalten ist.
Der Carbonsäurebestandteil kann einen Polycarbonsäurebestandteil enthalten, der zur aliphatischen Dicarbonsäureverbindung mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen verschieden ist. Der Polycarbonsäurebestandteil schließt z. B. aromatische Dicarbonsäuren, wie Phthalsäure, Isophthalsäure und Terephthalsäure; aliphatische Dicarbonsäuren, wie Sebacinsäure, Azelainsäure, n-Dodecylbernsteinsäure und n-Dodecenylbernsteinsäure; alicyclische Dicarbonsäuren, wie Cyclohexandicarbonsäure; Tricarbonsäuren oder höhere Polycarbonsäuren, wie Trimellithsäure und Pyromellithsäure; Anhydride davon und Alkyl(1 bis 3 Kohlenstoffatome)-ester davon ein.
Die Polykondensation eines den Alkoholbestandteil und den Carbonsäurebestandteil umfassenden Monomergemisches kann zum Beispiel durch Umsetzung bei einer Temperatur von 120°C bis 230°C in einer Inertgasatmosphäre unter Verwendung z. B. eines Veresterungskatalysators oder eines Polymerisationskatalysators nach Bedarf durchgeführt werden. Genauer kann zum Erhöhen der Festigkeit des Harzes das gesamte Monomer auf einmal eingebracht werden. In einer anderen Ausführungsform können zum Verringern der Bestandteile mit niedrigem Molekulargewicht zweiwertige Monomere zuerst umgesetzt werden und danach dreiwertige oder höher mehrwertige Monomere zugegeben und umgesetzt werden. Zusätzlich ist als Einrichtung zum Erhöhen der Kristallinität ebenfalls wirksam, den Druck des Reaktionssystems in der zweiten Hälfte der Polymerisation zum Beispiel auf 10 kPa oder weniger zu verringern, wobei die Reaktion beschleunigt wird.
In der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff "kristallin", dass ein Verhältnis vom Erweichungspunkt zu maximaler Peaktemperatur der Schmelzwärme (Erweichungspunkt/Peaktemperatur) 0,6 bis 1,3 beträgt. Weiter ist ein Harz mit höherer Kristallinität, insbesondere ein Harz mit einem Verhältnis des Erweichungspunkts zur maximalen Peaktemperatur der Schmelzwärme von vorzugsweise 0,8 bis 1, 1, stärker bevorzugt 0,9 bis 1,0, bevorzugt, da die Wirkung der vorliegenden Erfindung noch effektiver gezeigt wird. Ebenfalls bedeutet der Begriff "amorph", dass das Verhältnis des Erweichungspunkts zur maximalen Peaktemperatur der Schmelzwärme (Erweichungspunkt/Peaktemperatur) 1,3 übersteigt. In der vorliegenden Erfindung ist insbesondere bevorzugt, dass ein amorphes Harz ein Verhältnis des Erweichungspunkts zur maximalen Peaktemperatur der Schmelzwärme von 1,5 bis 5,0, stärker bevorzugt 1,5 bis 3,0, aufweist.
Der erfindungsgemäße kristalline Polyester weist einen Erweichungspunkt von vorzugsweise 85°C bis 150°C, stärker bevorzugt 90°C bis 140°C, insbesondere bevorzugt 100°C bis 120°C, auf.
Wenn der kristalline Polyester zwei oder mehrere Harze umfasst, ist bevorzugt, dass mindestens eines davon, vorzugsweise alle, der vorstehend beschriebene kristalline Polyester ist.
Vorzugsweise ist das Harzbindemittel für einen Toner, der den erfindungsgemäßen kristallinen Polyester umfasst, in einem Toner zusammen mit einem anderen bekannten Harzbindemittel, vorzugsweise einem amorphen Harz, enthalten.
Daher wird in der vorliegenden Erfindung weiter ein Toner bereitgestellt, der als Harzbindemittel eine Harzmasse umfasst, die ein Harzbindemittel umfasst, das den vorstehend aufgeführten kristallinen Polyester mit ausgezeichneter Niedertemperatur- Fixierfähigkeit umfasst. Der erfindungsgemäße Toner zeigt in starkem Maße ausgezeichnete Niedertemperatur-Fixierfähigkeit, da der Toner als Harzbindemittel einen kristallinen Polyester umfasst, der auch in ausgezeichnetem Maße die Bogenhaftung verhindert.
Der Gehalt des kristallinen Polyesters in der Harzmasse beträgt vorzugsweise 1 bis 50 Gew.-%, stärker bevorzugt 5 bis 40 Gew.-%, insbesondere bevorzugt 20 bis 40 Gew.-%, im Hinblick auf die Niedertemperatur-Fixierfähigkeit und Haltbarkeit.
Das amorphe Harz schließt u. a. amorphe Polyester, amorphe Polyester-Polyamide, Vinylharze, wie amorphe Styrol-Acrylharze, Hybridharze, die zwei oder mehrere Harzbestandteile umfassen, die teilweise chemisch aneinander gebunden sind, und Gemische davon ein. Unter ihnen sind im Hinblick auf die Fixierfähigkeit und Verträglichkeit mit dem kristallinen Polyester die amorphen Polyester und Hybridharze, die einen amorphen Polyesterbestandteil und einen Vinylharzbestandteil umfassen, bevorzugt und die amorphen Polyester stärker bevorzugt.
Der amorphe Polyester kann wie der kristalline Polyester hergestellt werden. Zur Herstellung eines amorphen Polyesters ist bevorzugt, dass folgende Bedingungen erfüllt werden:

1. wenn Monomere zum Beschleunigen der Kristallisation eines Harzes, wie ein aliphatisches Diol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen und eine aliphatische Dicarbonsäureverbindung mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, verwendet werden, wird die Kristallisation unter Verwendung von zwei oder mehreren dieser Monomere in Kombination unterdrückt, in sowohl dem Alkoholbestandteil als auch dem Carbonsäurebestandteil, wobei eines dieser Monomere in einer Menge von 10 bis 70 mol-%, vorzugsweise 20 bis 60 mol-% jedes Bestandteils verwendet wird, und diese Monomere in zwei oder mehreren Arten, vorzugsweise zwei bis vier Arten, verwendet werden; oder
2. ein Harz, erhalten aus Monomeren zum Beschleunigen der Amorphie eines Harzes, vorzugsweise ein Alkylenoxidaddukt von Bisphenol A als Alkoholbestandteil, oder eine aromatische Carbonsäure oder eine substituierte Bernsteinsäure, von der der Substituent ein Alkyl- oder Alkenylrest ist, als Carbonsäurebestandteil, werden in einer Menge von 30 bis 100 mol-%, vorzugsweise 50 bis 100 mol-%, des Alkoholbestandteils oder des Carbonsäurebestandteils, vorzugsweise des Alkoholbestandteils und des Carbonsäurebestandteils verwendet.

Ebenfalls werden als Ausgangsmonomere für die amorphen Polyester-Polyamide zusätzlich zum vorstehend beschriebenen mehrwertigen Alkoholbestandteil und Polycarbonsäurebestandteil zum Bilden der Amidbestandteile u. a. Polyamine, wie Ethylendiamin, Pentamethylendiamin, Hexamethylendiamin, Diethylentriamin, Iminobispropylamin, Phenylendiamin, Xylylendiamin und Triethylentetramin; Aminocarbonsäuren, wie 6-Aminocapronsäure und ε-Caprolactam; und Aminoalkohole, wie Propanolamin; als Ausgangsmonomere verwendet. Unter ihnen sind Hexamethylendiamin und ε-Caprolactam bevorzugt.
Die amorphen Polyester und die amorphen Polyester-Polyamide können genauso wie der kristalline Polyester hergestellt werden.
In der vorliegenden Erfindung kann das Hybridharz unter Verwendung von zwei oder mehreren Harzen als Ausgangssubstanzen erhalten werden oder es kann unter Verwendung eines Harzes und der Ausgangsmonomere des anderen Harzes erhalten werden. Weiter kann das Hybridharz aus einem Gemisch der Ausgangsmonomere von zwei oder mehreren Harzen erhalten werden. Um ein Hybridharz effizient zu erhalten, sind jene, die aus einem Gemisch der Ausgangsmonomere von zwei oder mehreren Harzen erhalten werden, bevorzugt.
Daher ist bevorzugt, dass das Hybridharz durch Mischen der Ausgangsmonomere für zwei Polymerisationsharze mit jeweils unabhängigen Reaktionswegen, vorzugsweise Ausgangsmonomere für das Kondensationspolymerisationsharz und Ausgangsmonomere für das Additionspolymerisationsharz, und Durchführen der zwei Polymerisationsreaktionen erhalten wird. Insbesondere ist das in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. Hei 10-087839 offenbarte Hybridharz bevorzugt.
Veranschaulichende Beispiele des Kondensationspolymerisationsharzes schließen u. a. Polyester, Polyester-Polyamide und Polyamide ein, unter denen Polyester bevorzugt sind. Veranschaulichende Beispiele des vorstehend aufgeführten Additionspolymerisationsharzes schließen Vinylharze, erhalten durch Radikalpolymerisation, und andere Harze ein.
Das amorphe Harz weist einen Erweichungspunkt von vorzugsweise 70°C bis 180°C, stärker bevorzugt 100°C bis 160°C, und einen Glasübergangspunkt von vorzugsweise 45°C bis 80°C, stärker bevorzugt 55°C bis 75°C, auf. Nebenbei bemerkt ist der Glasübergangspunkt eine Eigenschaft, die ein amorphes Harz intrinsisch aufweist und ist von der maximalen Peaktemperatur der Schmelzwärme zu unterscheiden.
Wenn das amorphe Harz zwei oder mehrere Harze umfasst, ist bevorzugt, dass mindestens eines davon, vorzugsweise alle, das amorphe Harz mit den vorstehend beschriebenen Eigenschaften ist. Insbesondere im Hinblick auf die Niedertemperatur-Fixierfähigkeit und der Hochtemperaturoffset-Beständigkeit ist bevorzugt, dass ein Harz mit niedrigem Erweichungspunkt mit einem Erweichungspunkt von 70°C oder mehr und weniger als 120°C und ein Harz mit hohem Erweichungspunkt mit einem Erweichungspunkt von 120°C oder mehr und 160°C oder weniger zusammen in einem Gewichtsverhältnis (Harz mit niedrigem Erweichungspunkt/Harz mit hohem Erweichungspunkt) von vorzugsweise 20/80 bis 80/20 verwendet werden.
Vorzugsweise beträgt das Gewichtsverhältnis des kristallinen Polyesters zum amorphen Harz (kristalliner Polyesteramorphes Harz) vorzugsweise 1/99 bis 50/50, stärker bevorzugt 5/95 bis 40/60, insbesondere bevorzugt 20/80 bis 40/60, im Hinblick auf die triboelektrische Ladungsfähigkeit, Lagereigenschaft, Niedertemperatur-Fixierfähigkeit und Haltbarkeit.
Der erfindungsgemäße Toner kann geeignet einen Zusatz, wie ein Farbmittel, Ladungseinstellmittel, Ablösemittel (releasing agent), einen Modifikator der elektrischen Leitfähigkeit, ein Streckmittel, einen verstärkenden Füllstoff, wie eine faserförmige Substanz, ein Antioxidationsmittel, ein Antialterungsmittel, ein Mittel zum Verbessern der Fluidität und ein Mittel zum Verbessern der Reinigungsfähigkeit, enthalten.
Als Farbmittel können alle Farbstoffe und Pigmente, die als Farbmittel für einen Toner verwendet werden, verwendet werden, und das Farbmittel schließt u. a. Ruße, Phthalocyaninblau, Permanent Brown FG, Brilliant Fast Scarlet, Pigment Green B, Rhodamine-B Base, Solvent Red 49, Solvent Red 146, Solvent Blue 35, Chinacridon, Carmin 6B und Diazogelb ein. Diese Farbmittel können allein oder im Gemisch von zwei oder mehreren Arten verwendet werden. Der erfindungsgemäße Toner kann als schwarzer Toner, Farbtoner und Vollfarbtoner verwendet werden. Der Gehalt des Farbmittels beträgt vorzugsweise 1 bis 40 Gew.-Teile, stärker bevorzugt 3 bis 10 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Harzbindemittels.
Das Ladungseinstellmittel schließt positiv zu ladende Ladungseinstellmittel, wie Nigrosin- Farbstoffe, Farbstoffe auf Triphenylmethanbasis, die ein tertiäres Amin als Seitenkette enthalten, quaternäre Ammoniumsalzverbindungen, Polyaminharze und Imidazolderivate, und negativ zu ladende Ladungseinstellmittel, wie metallhaltige Azofarbstoffe, Kupferphthalocyaninfarbstoffe, Metallkomplexe von Alkylderivaten von Salicylsäure und Borkomplexe von Benzilsäure, ein.
Das Ablösemittel schließt Wachse, wie natürliche Esterwachse, wie Carnauba-Wachs und Reiswachs; synthetische Wachse, wie Polypropylenwachs, Polyethylenwachs und Fischer- Tropsch-Wachs; Kohlewachse, wie Montanwachs; und Alkoholwachse, ein. Diese Wachse können allein oder in einem Gemisch von zwei oder mehreren Arten enthalten sein. Im Allgemeinen ist zum Erhalt ausgezeichneter Niedertemperatur-Fixierfähigkeit bevorzugt, dass ein Wachs mit relativ niedrigem Schmelzpunkt, wie Carnauba-Wachs, zusammen verwendet wird. Im erfindungsgemäßen Toner kann ausgezeichnete Niedertemperatur-Fixierfähigkeit auch gezeigt werden, wenn ein solches Wachs mit niedrigem Schmelzpunkt in kleiner Menge verwendet wird.
Der erfindungsgemäße Toner kann mit jedem herkömmlich bekannten Verfahren, wie einem Knet-Pulverisations-Verfahren, einem Emulsions-Phasenumkehr-Verfahren und einem Polymerisationsverfahren, hergestellt werden, und ein durch das Knet-Pulverisations- Verfahren erhaltener Toner ist im Hinblick auf die leichte Herstellung des Toners und dadurch dass die Wirkungen der vorliegenden Erfindung deutlich gezeigt werden, bevorzugt. Wenn ein Toner durch das Knet-Pulverisations-Verfahren erhalten wird, kann der Toner durch homogenes Mischen z. B. eines Harzbindemittels und eines Farbmittels in einem Mischer, wie einem Henschel-Mischer, danach Schmelzkneten mit u. a. einem geschlossenen Knetwerk, einem Einschnecken- oder Doppelschneckenextruder, Abkühlen, Pulverisieren und Klassieren hergestellt werden. Im Emulsions-Phasenumkehr-Verfahren kann der Toner durch Lösen oder Dispergieren z. B. eines Harzbindemittels und eines Farbmittels in einem organischen Lösungsmittel, danach Emulgieren des Gemisches durch Zugabe von Wasser, Trennen der Teilchen und Klassieren, hergestellt werden. Weiter kann ein Mittel zum Verbessern der Fluidität, wie z. B. hydrophobes Siliciumdioxid, extern zur Oberfläche des Toners nach Bedarf gegeben werden. Der Toner weist ein Volumenmittel der Teilchengröße von vorzugsweise 3 bis 15 µm auf.
Der erfindungsgemäße Toner, der ausgezeichnet eine Bogenhaftung verhindert, wird ausgezeichnet bei niedriger Temperatur fixiert, ohne dass eine Bogenhaftung um eine Fixiervorrichtung, wie eine Fixierwalze bei Fixieren eines Toners auf einem Bogen mit einem Wärme-und-Druck-Fixierverfahren bewirkt wird. Daher kann der erfindungsgemäße Toner geeignet als Toner für Wärme-und-Druck-Fixieren verwendet werden.
In der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Fixieren eines Toners bereitgestellt, wobei der erfindungsgemäße Toner für ein Wärme-und-Druck-Fixierverfahren verwendet wird.

Beispiele

Erweichungspunkt

Der Erweichungspunkt bezieht sich auf eine Temperatur, die der lh Höhe (h) der S-förmigen Kurve entspricht, die die Beziehung zwischen der Abwärtsbewegung eines Stempels (Fließlänge) und Temperatur zeigt, genauer eine Temperatur, bei der die Hälfte des Harzes ausfließt, gemessen unter Verwendung eines Fließtesters des "Koka"-Typs ("CFT-500D", im Handel erhältlich von Shimadzu Corporation), in dem eine 1 g-Probe durch eine Düse mit einer Würfelporengröße 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 erhöht wird und eine Last von 1,96 MPa mit dem Stempel daran angelegt wird.

Maximale Peaktemperatur der Schmelzwärme und Glasübergangspunkt

Die maximale Peaktemperatur der Schmelzwärme wird unter Verwendung eines Differentialscanningkalorimeters ("DSC 210", im Handel erhältlich von Seiko Instruments, Inc.) durch Erhöhen der Temperatur auf 200°C, Abkühlen der warmen Probe auf 0°C mit einer Kühlgeschwindigkeit von 10°C/min und danach Erwärmen der Probe, um so die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 10°C/min zu erhöhen, bestimmt. Im Falle eines Ablösemittels entspricht die maximale Peaktemperatur der Schmelzwärme dem Schmelzpunkt. Zusätzlich bezieht sich der Glasübergangspunkt, den ein amorphes Harz charakteristisch aufweist, auf die Temperatur eines Schnittpunkts zwischen der Verlängerung der Grundlinie gleich oder geringer als die maximale Peaktemperatur und der Tangente, die den maximalen Anstieg zwischen dem Anspringen des Peaks (kickoff of the peak) und der Spitze des Peaks mit der vorstehend aufgeführten Bestimmung zeigt.

Herstellungsbeispiele der kristallinen Polyester (Harze a bis k)

Ein mit einem Stickstoffeinleitungsrohr, einem Entwässerungsrohr, einem Rührer und einem Thermofühler ausgestatteter 5 l-Vierhalskolben wurde mit den in den Tabellen 1 und 2 aufgeführten Ausgangsmonomeren und 2 g Hydrochinon beschickt und die Bestandteile bei 160°C über einen Zeitraum von 5 Stunden umgesetzt. Danach wurde die Temperatur auf 200°C erhöht und die Bestandteile 1 Stunde umgesetzt und weiter 1 Stunde bei 8,3 kPa umgesetzt, wobei ein kristalliner Polyester erhalten wurde (jedes der Harze a bis k).
Ein Teil des erhaltenen kristallinen Polyesters wurde grob pulverisiert und unter Verwendung von zwei Sieben gesiebt, in dem eines mit einer Sieböffnung von 1 mm auf das andere Sieb mit einer Sieböffnung von 750 µm gelegt wurde. 20 g des groben Pulverisationsprodukts wurden auf dem Sieb mit einer Sieböffnung von 750 µm angesammelt, genauer das grobe Pulverisationsprodukt mit gleichförmiger Teilchengröße von 750 µm oder mehr und 1 mm oder weniger, wurde 2 Minuten unter Verwendung einer Kaffeemühle (Panasonic MX-X62) gerührt. Nachdem das Harz unter Verwendung eines Staubsaugers entfernt worden war, wurde das Vorhandensein oder Fehlen von Schmelzen des Harzes im Inneren der Mühle bestätigt und die Pulverisierbarkeit des Harzes gemäß folgender Beurteilungskriterien beurteilt. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 gezeigt. Beurteilungskriterien ≙: Überhaupt kein Schmelzen beobachtet;
○: leichtes Schmelzen an den Blättern beobachtet;
Δ: deutliches Schmelzen an den Blättern beobachtet; und
×: große Schmelzmenge an den Blättern und der Wand beobachtet.

Herstellungsbeispiele der amorphen Polyester (Harze A und B)

Ein mit einem Stickstoffeinleitungsrohr, Entwässerungsrohr, Rührer und Thermofühler ausgestatteter 5 l-Vierhalskolben wurde mit den in Tabelle 3 aufgeführten Ausgangsmonomeren außer Trimellithsäureanhydrid und 4 g Dibutylzinnoxid beschickt und die Bestandteile bei 220°C über einen Zeitraum von 8 Stunden umgesetzt und dann 1 Stunde bei 8,3 kPa umgesetzt. Weiter wurde Trimellithsäureanhydrid bei 210°C zum Reaktionsgemisch gegeben und umgesetzt, bis der gewünschte Erweichungspunkt erreicht war, wobei ein amorpher Polyester erhalten wurde (jedes der Harze A und B). Tabelle 3

Beispiele 1, 3 bis 10 und Vergleichsbeispiele 1 bis 5

100 Gew.-Teile eines Harzbindemittels, wie in Tabelle 4 aufgeführt, 1 Gew.-Teil Ladungseinstellmittel "T-77" (im Handel erhältlich von Hodogaya Chemical Co., Ltd.), 4 Gew.-Teile Ruß "MOGUL L" (im Handel erhältlich von Cabot Corporation) und ein Ablösemittel, wie in Tabelle 4 aufgeführt, wurden mit einem Henschel-Mischer zusammengemischt. Das Gemisch wurde unter Verwendung eines corotierenden Doppelschneckenextruders (gesamte Länge des Knetteils: 1560 mm; Schneckendurchmesser:
42 mm; Zylinderinnendurchmesser: 43 mm) schmelzgeknetet. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Walze betrug 200 U/min, die Erwärmungstemperatur in der Walze 100°C, die Einbringgeschwindigkeit des Gemisches 10 kg/h und die mittlere Verweildauer des Gemisches etwa 18 Sekunden. Das erhaltene schmelzgeknetete Produkt wurde abgekühlt und grob pulverisiert. Anschließend wurde das erhaltene Produkt mit einer Strahlmühle pulverisiert und klassiert, wobei ein Pulver mit einem Volumenmittel der Teilchengröße von 8,0 µm erhalten wurde.
1 Gew.-Teil eines hydrophoben Siliciumdioxids "R-972" (im Handel erhältlich von Nippon Aerosil) wurde zu 100 Gew.-Teilen des erhaltenen Pulvers gegeben und mit einem Henschel- Mischer gemischt, wobei ein Toner erhalten wurde.

Beispiel 2

Die gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 wurden durchgeführt, außer dass 1 Gew.-Teil "LR- 147" (im Handel erhältlich von Japan Carlit) statt "T-77" verwendet wurde und 4 Gew.-Teile Cyanpigment "ECB-301" (im Handel erhältlich von DAINICHISEIKA COLOR & CHEMICALS MFG. CO., LTD.) statt des Rußes verwendet wurden, wobei ein Toner erhalten wurde.

Testbeispiel 1

Beurteilung der Bogenhaftung und Niedertemperatur-Fixierfähigkeit

Ein Toner wurde in eine modifizierte Vorrichtung eines Kopierers "AR-505" (im Handel erhältlich von Sharp Corporation) eingebracht, in dem ein Toner offline fixiert werden konnte und ein nicht fixiertes Bild erhalten wird. Die erhaltenen nicht fixierten Bilder wurden außerhalb des Kopierers durch anschließendes Erhöhen der Temperatur der Fixierwalze von 90°C auf 240°C in Schritten von 5°C fixiert. Während des Tests wurde eine Bogenhaftung um die Fixierwalze bei einigen Tonern erzeugt. Das Vorhandensein oder Fehlen der Bogenhaftung ist in Tabelle 4 gezeigt. Genauer wurde das Vorhandensein oder Fehlen von Bogenhaftung gemäß folgender Kriterien beurteilt: Beurteilungskriterien ≙: Überhaupt keine Bogenhaftung beobachtet;
○: kaum Bogenhaftung beobachtet; und
×: deutlich Bogenhaftung beobachtet.
Ein Sand-Kautschuk-Radierer, an dem eine Last von 500 g angelegt war, wobei der Radierer eine Bodenfläche von 15 mm × 7,5 mm aufwies, wurde fünfmal rück- und vorwärts über ein fixiertes Bild bewegt, das bei jeder Fixiertemperatur erhalten wurde. Die optische Reflexionsdichte des Bilds vor und nach der Radierbehandlung wurde mit einem Reflexionsdichtemeßgerät "RD-915" (hergestellt von Macbeth Process Measurements Co.) gemessen. Die Temperatur der Fixierwalze, bei der das Verhältnis der optischen Dichte nach der Radierbehandlung zur optischen Dichte vor der Radierbehandlung zum ersten Mal 70% überstieg, wird als niedrigste Fixiertemperatur definiert. Die Niedertemperatur-Fixierfähigkeit wurde gemäß folgender Beurteilungskriterien beurteilt. Die für den Fixiertest verwendeten Bögen waren "CopyBond SF-70NA" (75 g/m²), im Handel erhältlich von Sharp Corporation. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. Beurteilungskriterien ≙: Die niedrigste Fixiertemperatur ist geringer als 110°C;
○: die niedrigste Fixiertemperatur ist 110°C oder höher und geringer als 120°C;
Δ: die niedrigste Fixiertemperatur ist 120°C oder höher und geringer als 130°C;
×: die niedrigste Fixiertemperatur ist 130°C oder höher und geringer als 140°C; und
××: die niedrigste Fixiertemperatur ist 140°C oder höher.

Testbeispiel 2

Beurteilung der Lagereigenschaft

4 g Toner wurden unter Umgebungsbedingungen einer Temperatur von 40°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60% 72 Stunden stehengelassen. Die Erzeugung von Toneraggregation wurde optisch untersucht und die Lagereigenschaft gemäß folgender Kriterien beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. Beurteilungskriterien ≙: Überhaupt keine Aggregation beobachtet;
○: Kaum Aggregation beobachtet; und
×: deutliche Aggregation beobachtet.
Aus den vorstehenden Ergebnissen ist zu erkennen, dass die kristallinen Polyester (Harze b bis d und f bis j), die unter Verwendung einer festgelegten Menge einer einwertigen aliphatischen Verbindung mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen erhalten wurden, ausgezeichnet pulverisiert werden können, ohne dass sie an den Pulverisator geschmolzen werden. Ebenfalls ist aus den vorstehenden Ergebnissen zu erkennen, dass alle Toner der Beispiele, die unter Verwendung dieser kristallinen Polyester als Harzbindemittel erhalten werden, bei niedriger Temperatur fixiert werden können, ohne dass eine Bogenhaftung um die Fixierwalze bewirkt wird und dass diese Toner auch ausgezeichnet in der Lagereigenschaft sind. Im Gegensatz dazu werden die Harze a und k, die ohne Verwendung einer einwertigen aliphatischen Verbindung mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen erhalten werden, während der Pulverisation beträchtlich geschmolzen. Ebenfalls ist in den Tonern der Vergleichsbeispiele 1 und 5, die diese Harze umfassen, die Niedertemperatur-Fixierfähigkeit schlecht, und es wird Bogenhaftung erzeugt. Aus den Ergebnissen der Vergleichsbeispiele 2 und 3 kann die Bogenhaftung um die Fixierwalze unter Verwendung eines Wachses mit niedrigem Schmelzpunkt verhindert werden, aber die Niedertemperatur-Fixierfähigkeit ist noch nicht ausreichend. Zusätzlich ist im Toner von Vergleichsbeispiel 4, der das Harz e umfasst, das unter Verwendung einer einwertigen aliphatischen Verbindung mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen in einer Menge erhalten wird, die eine festgelegte Menge übersteigt, die Lagereigenschaft schlecht, obwohl kein Problem mit der Fixierfähigkeit besteht.
Das Harzbindemittel, das den erfindungsgemäßen kristallinen Polyester umfasst, kann ausgezeichnet pulverisiert werden, ohne dass eine Verschlechterung der Pulverisierbarkeit durch das Schmelzen an z. B. einen Pulverisator bewirkt wird. Weiter wird, da der Toner, der das Harzbindemittel umfasst, bei niedriger Temperatur fixiert werden kann, ohne dass Bogenhaftung um die Fixierwalze bewirkt wird, die Niedertemperatur-Fixierfähigkeit, eine inhärente Eigenschaft des kristallinen Polyesters selbst, noch außerordentlicher gezeigt.
Während die vorliegende Erfindung als solche beschrieben wurde, ist deutlich zu erkennen, dass sie auf viele Arten variiert werden kann. Solche Abänderungen werden nicht als Abweichung vom Sinn und Bereich der Erfindung angesehen, und alle solchen Modifikationen sind für den Fachmann in den Bereich der folgenden Patentansprüche eingeschlossen.

Claims

1. Harzbindemittel für einen Toner, umfassend einen kristallinen Polyester mit einem Verhältnis des Erweichungspunkts zur maximalen Peaktemperatur der Schmelzwärme (Erweichungspunkt/Peaktemperatur) von 0,6 bis 1, 3, wobei der kristalline Polyester durch Polykondensation eines Monomergemisches hergestellt wird, umfassend 0,1 bis 10 mol-% mindestens einer einwertigen aliphatischen Verbindung, ausgewählt aus einer einwertigen aliphatischen Carbonsäureverbindung mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen und einem einwertigen aliphatischen Alkohol mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen.

2. Harzbindemittel nach Anspruch 1, in dem die aliphatische Verbindung eine lineare Struktur mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen aufweist.

3. Harzbindemittel nach Anspruch 1, in dem die einwertige aliphatische Carbonsäureverbindung mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen Decansäure, Undecansäure, Laurinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Behensäure, Anhydride davon oder Alkyl(1 bis 3 Kohlenstoffatome)-ester davon ist, und wobei der einwertige aliphatische Alkohol mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen 1-Dodecanol, Pentadecanol, Hexadecanol oder Octadecanol ist.

4. Harzbindemittel nach Anspruch 1, in dem die einwertige aliphatische Verbindung im Monomergemisch in einer Menge von 1 bis 8 mol-% enthalten ist.

5. Harzbindemittel nach Anspruch 1, in dem das Monomergemisch weiter einen Alkoholbestandteil, der ein aliphatisches Diol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen umfasst, und einen Carbonsäurebestandteil umfasst, der eine aliphatische Dicarbonsäureverbindung mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen umfasst.

6. Harzbindemittel nach Anspruch 5, in dem das aliphatische Diol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ein α,ω-lineares Alkandiol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist.

7. Harzbindemittel nach Anspruch 5, in dem das aliphatische Diol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen im Alkoholbestandteil in einer Menge von 60 mol-% oder mehr enthalten ist.

8. Harzbindemittel nach Anspruch 5, in dem die aliphatische Dicarbonsäureverbindung mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen mindestens eine Verbindung ist, ausgewählt aus Adipinsäure, Oxalsäure, Malonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Citraconsäure, Itaconsäure, Glutaconsäure, Bernsteinsäure, Anhydriden davon und Alkyl(1 bis 3 Kohlenstoffatome)-ester davon.

9. Harzbindemittel nach Anspruch 5, in dem der aliphatische Dicarbonsäurebestandteil mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen im Carbonsäurebestandteil in einer Menge von 60 mol- % oder mehr enthalten ist.

10. Harzbindemittel nach Anspruch 1, in dem der kristalline Polyester einen Erweichungspunkt von 85°C bis 150°C aufweist.

11. Toner, umfassend eine Harzmasse, umfassend das Harzbindemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 10.

12. Toner nach Anspruch 11, in dem der kristalline Polyester in der Harzmasse in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-% enthalten ist.

13. Toner nach Anspruch 11, der weiter mindestens ein amorphes Harz umfasst, ausgewählt aus einem amorphen Polyester, einem amorphen Polyester-Polyamid, einem Vinylharz und einem Hybridharz, das zwei oder mehrere Harzbestandteile umfasst.

14. Toner nach Anspruch 13, in dem das amorphe Harz einen Erweichungspunkt von 70°C bis 180°C aufweist.

15. Toner nach Anspruch 13, in dem das amorphe Harz ein Harz mit einem Erweichungspunkt von 70°C oder mehr und weniger als 120°C und ein Harz mit einem Erweichungspunkt von 120°C oder mehr und 160°C oder weniger umfasst.

16. Toner nach Anspruch 13, in dem das Gewichtsverhältnis des kristallinen Polyesters zum amorphen Harz (kristalliner Polyesteramorphes Harz) 1/99 bis 50/50 beträgt.

17. Toner nach Anspruch 11, in dem der Toner für einen Drucker verwendbar ist, der eine Fixiervorrichtung zum Fixieren eines Toners auf einen Bogen durch ein Wärme- und- Druck-Fixierverfahren umfasst.

18. Verfahren zum Fixieren eines Toners, wobei der Toner nach Anspruch 11 für ein Wärme-und-Druck-Fixierverfahren verwendet wird.