-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Toner für die Verwendung bei der Elektrophotographie,
der elektrostatischen Aufzeichnung und der Toner-Jet-Aufzeichnung.
-
Bisher
ist eine große
Zahl von elektrophotographischen Verfahren einschließlich der
Verfahren, die in den
US-Patentschriften
Nr. 2 297 691 ;
3 666
363 und
4 071 361 offenbart
sind, bekannt gewesen. Bei diesen Verfahren wird im Allgemeinen
auf einem lichtempfindlichen Element, das eine photoleitfähige Substanz
(einen Photoleiter) umfasst, durch verschiedene Methoden ein elektrostatisches
Latentbild erzeugt; das Latentbild wird dann mit einem Toner entwickelt,
und das erhaltene Tonerbild wird gewünschtenfalls über ein
Zwischenübertragungselement
oder ohne Zwischenübertragungselement
auf ein Übertragungs(bildempfangs)material oder
Fixierblatt wie z.B. Papier usw. übertragen und durch Erhitzen,
Pressen oder Erhitzen und Pressen oder mit Lösungsmitteldampf fixiert, wodurch
eine Kopie oder ein Druck, der ein fixiertes Tonerbild trägt, erhalten wird.
Ein Anteil des Toners, der auf dem lichtempfindlichen Element zurückgeblieben
ist, ohne dass er übertragen
wurde, wird zur Reinigung durch verschiedene Methoden entfernt,
und die vorstehend erwähnten
Schritte werden für
einen anschließenden
Bilderzeugungszyklus wiederholt.
-
Für den Schritt
des Fixierens eines Tonerbildes auf einem Papierblatt usw. sind
verschiedene Verfahren und Vorrichtungen entwickelt worden. Es gibt
z.B. ein Press- und Heizfixierverfahren, bei dem Heißwalzen angewendet
werden, und ein Heizfixierverfahren, bei dem ein Blatt, das ein
Tonerbild trägt,
durch ein Presselement über
eine Folie an ein Heizelement angepresst wird.
-
Bei
so einem Heißwalzenfixiersystem
und so einem Heizfixiersystem unter Anwendung einer Folie wird bewirkt,
dass die Ober flache eines Tonerbildes, das auf einem Fixierblatt
getragen wird, an der Oberfläche einer
Heißwalze
oder einer Folie, deren Oberfläche
aus einem Material besteht, das Trennbarkeit von dem Toner zeigt,
unter Kontakt vorbeigeht, wodurch das Tonerbild auf dem Fixierblatt
fixiert wird. Bei diesen Verfahren, bei denen die Oberfläche der
Heißwalze
oder der Folie mit dem Tonerbild, das sich auf dem Fixierblatt befindet, in
Kontakt kommt, kann ein sehr guter Wärmewirkungsgrad zum Ankleben
des geschmolzenen Tonerbildes an dem Fixierblatt erzielt werden,
so dass ein schnelles Fixieren erlaubt wird, was bei elektrophotographischen Kopiergeräten und
Druckern sehr vorteilhaft ist. Bei den vorstehend beschriebenen
Verfahren, bei denen die Oberfläche
der Heißwalze
oder der Folie mit dem Tonerbild in geschmolzenem Zustand in Kontakt
kommt, kann jedoch eine unerwünschte
Abschmutzerscheinung auftreten, bei der ein Anteil des Tonerbildes
an der Oberfläche
der Fixierwalze oder der Folie anhaftet und dann zurück auf ein
nachfolgendes Fixierblatt übertragen
wird, so dass dieses beschmutzt wird. Es ist infolgedessen wichtig,
zu verhindern, dass der Toner an der Oberfläche der Heißfixierwalze oder bei dem Heizfixiersystem
an der Oberfläche
der Folie anhaftet.
-
Zur
Verhinderung des Anhaftens von Toner an der Oberfläche der
Fixierwalze ist es bisher üblich
gewesen, die Walzenoberfläche
aus einem Material wie z.B. Silicongummi oder fluorhaltigem Harz,
das gute Trennbarkeit von einem Toner zeigt, zu bilden und die Walzenoberfläche mit
einer Schicht einer Flüssigkeit, die
gute Trennbarkeit zeigt, wie z.B. Siliconöl zu beschichten, um Abschmutzen
zu vermeiden und eine Ermüdung
der Walzenoberfläche
zu verhindern. Dieses Verfahren ist zur Verhinderung des Abschmutzens
von Toner sehr wirksam, ist jedoch von der Schwierigkeit begleitet,
dass eine Vorrichtung für
die Zuführung
der zur Verhinderung von Abschmutzen dienenden Flüssigkeit
erforderlich ist, wodurch die Fixiervorrichtung kompliziert gemacht
wird.
-
Dies
ist eine Maßnahme,
die der gegenwärtigen
Nachfrage nach einem kleineren und leichten Bilderzeugungsgerät widerspricht.
-
Außerdem kann
das Siliconöl
beim Erhitzen verdampft werden, so dass das Innere des Geräts verschmutzt
wird. Infolgedessen ist auf der Vorstellung basierend, dass eine
zur Verhinderung von Abschmutzen dienende Flüssigkeit aus Tonerteilchen
zugeführt
wird, vorgeschlagen worden, dass in Tonerteilchen ein Trennmittel
wie z.B. niedermolekulares Polyethylen oder niedermolekulares Polypropylen
eingemischt wird.
-
Ferner
sind in der Japanischen Patentpublikation
(JP-B) 52-3305 , der Japanischen
Offengelegten Patentanmeldung
(JP-A) 58-215659 , der
JP-A 62-100775 , der
JP-A 4-124676 ,
der
JP-A 4-299357 ,
der
JP-A 4-358159 ,
der
JP-A 4-362953 ,
der
JP-A 6-130714 und
der
JP-A 6-332244 Toner
vorgeschlagen worden, die zwei oder mehr Wachsarten enthalten, damit
von einem niedrigen Temperaturbereich bis zu einem hohen Temperaturbereich
bessere Zusatzwirkungen gezeigt werden.
-
Solche
Toner haben jedoch ihre eigenen Probleme. Beispielsweise kann bei
einem Toner, der ausgezeichnete Beständigkeit gegen Abschmutzen
bei hoher Temperatur zeigt, die Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur
zu verbessern sein. Ein Toner, der ausgezeichnete Beständigkeit
gegen Abschmutzen bei niedriger Temperatur und ausgezeichnete Fixierbarkeit
bei niedriger Temperatur zeigt, kann eine etwas schlechtere Beständigkeit
gegen Zusammenbacken und ein etwas schlechteres Entwicklungsverhalten
zeigen oder der Beständigkeit
gegen Abschmutzen sowohl bei niedrigen Temperaturen als auch bei
hohen Temperaturen nicht genügen.
-
Ausgezeichnete
Toner, bei denen solche Probleme gelöst sind, sind in
JP-A 8-278662 ,
JP-A 8-334919 ,
JP-A 8-334920 ,
JP-A 10-104875 und
JP-A 10-161347 offenbart
worden. In diesen Druckschriften ist die Verwendung von niedrigschmelzenden
Wachsen vorgeschlagen worden, damit der Toner ausgezeichnete Fixierbarkeit
zeigt. Ein niedrigschmelzendes Wachs kann wegen seiner Weichmacherwirkung
für eine
verbesserte Fixierbarkeit sorgen, neigt jedoch zu einer Beeinträchtigung
der Fließfähigkeit
und der Beständigkeit
gegen Zusammenbacken des Toners, und seine Verwendung ist bis zu
einem gewissen Grade eingeschränkt
gewesen.
-
Andererseits
werden in den letzten Jahren elektrophotographische Kopiergeräte und Drucker
systematisch angewendet, und eine höhere Funktionalität und eine
höhere
Geschwindigkeit der Geräte
sind erforderlich. Um diesen Anforderungen zu entsprechen, muss
ein Toner nicht nur im geschmolzenen Zustand bestimmte Eigenschaften
haben, sondern bei normaler Temperatur auch das Verhalten eines
Pulvers zeigen. Um einer höheren
Geschwindigkeit zu entsprechen, muss ein Toner eine bessere Beweglichkeit
in der Entwicklungsvorrichtung und in der Reinigungsvorrichtung
und eine verbesserte Beständigkeit
gegen Ankleben an dem Entwicklungszylinder und dem lichtempfindlichen
Element im geschmolzenen Zustand zeigen, so dass weitere Verbesserungen
erwünscht
sind.
-
In
EP-A 0 736 812 und
EP-A 0 531 990 sind
Toner beschrieben, die eine Harzmischung umfassen, in der ein Bindemittelharz
und eine Wachskomponente enthalten sind, wobei das Wachs eine DSC-Wärmeaufnahmekurve liefert, die
eine Peakspitzentemperatur und eine Halbwertsbreite des Peaks zeigt,
die in demselben Bereich liegen wie bei der Wachskomponente gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
Es
ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Toner
bereitzustellen, bei dem die vorstehend erwähnten Probleme gelöst sind.
-
Es
ist eine speziellere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Toner
bereitzustellen, der eine ausgezeichnete Fixierbarkeit zeigt.
-
Es
ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Toner
bereitzustellen, der eine ausgezeichnete Lagerbeständigkeit
und Fließfähigkeit
zeigt und trotzdem frei von Verstopfen durch Toner oder mangelhafter
Reinigung ist.
-
Es
ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Toner
bereitzustellen, der eine ausgezeichnete Lagerbeständigkeit
und Fließfähigkeit
zeigt und eine stabile Tonerbewegung in der Entwicklungsvorrichtung
und ein stabiles Entwicklungsverhalten erlaubt.
-
Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Toner
bereitzustellen, der in Bezug auf Beständigkeit gegen Ankleben in
geschmolzenem Zustand ausgezeichnet ist, so dass ein Ankleben von
geschmolzenem Toner an dem Entwicklungszylinder und an der lichtempfindlichen
Trommel gut unterdrückt
wird.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Toner bereitgestellt, der eine Harzmischung umfasst,
die ein Bindemittelharz und ein Wachs (A) enthält, wobei das Wachs (A) mindestens
92 Masse% davon n-Paraffin (unverzweigtes Paraffin), das aus einer
Vielzahl von n-Paraffinarten mit unterschiedlicher Kohlenstoffatomzahl besteht,
enthält
und das Wachs (A) eine DSC-Wärmeaufnahmekurve
[DSC (Differential Scanning Calorimetry) = Kalorimetrie mit Differenzialabtastung
oder Wärmeflusskalorimetrie]
liefert, die einen höchsten
Wärmeaufnahmepeak
zeigt, der eine Peakspitzentemperatur von 75°C bis 90°C und eine Halbwertsbreite von
höchstens 12°C hat.
-
Diese
und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden bei einer Berücksichtigung
der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen klarer werden.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 zeigt
eine durch DSC (Wärmeflusskalorimetrie
oder Kalorimetrie mit Differenzialabtastung) gemessene Wärmeaufnahmekurve
von Wachs 1.
-
2 und 3 sind
auf Gaschromatographie basierende Säulendiagramme, die relative
Mengen von unverzweigten Paraffinkomponenten und nicht unverzweigten
Paraffinkomponenten mit unterschiedlicher Kohlenstoffatomzahl von
Wachs 4 bzw. Wachs 13 (einem durch weitere Reinigung von Wachs 4
erhaltenen Produkt) zeigen.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Ein
Toner kann durch Aufnahme einer Wachskomponente, die mit seinem
Bindemittelharz verträglich ist
(d.h., darin gelöst
oder damit vermischt ist), verschiedene Funktionen und Verhaltensweisen
zeigen. Wenn die Wachskomponente während des Fixierens des Toners
schmilzt, so dass sie bei einer geeigneten Temperatur eine niedrige
Viskosität
zeigt, kann die Wachskomponente in dem Bindemittelharz wandern,
so dass sie eine Weichmacherwirkung zeigt, oder an den Oberflächen der
Tonerteilchen erscheinen, so dass sie eine Rand- bzw. Grenzflächenwirkung
zeigt. Während
der Toner schmilzt, kann die Wachskomponente eine Weichmacherwirkung,
eine Trennwirkung und eine Abschälwirkung
zeigen, so dass eine verbesserte Fixierbarkeit des Toners erzielt
wird, verhindert wird, dass der Toner an dem Fixierelement abschmutzt
und das Fixierelement verunreinigt, und Schwierigkeiten wie z.B.
Herumwickeln von Papier oder Papierstau bei der Fixiervorrichtung
vermieden werden.
-
Der
Toner gemäß der vorliegenden
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er ein Wachs (A) enthält, das
eine DSC-Wärmeaufnahmekurve
liefert, die einen höchsten
Wärmeaufnahmepeak
zeigt, der eine Peakspitzentemperatur von 75 bis 90°C und vorzugsweise
75 bis 85°C
hat. Das Wachs (A) zeigt eine niedrige Schmelzviskosität und neigt
dazu, an den Oberflächen
von Tonerteilchen vorhanden zu sein, wodurch es in Bezug auf die
Bindemittelharzkomponente eine Phasentrennungsfunktion zeigt, so
dass es auf die Oberflächen
von Tonerteilchen eine starke Weichmacherwirkung zeigt und die Lagerfähigkeit,
die Fließfähigkeit
des Toners, die Beständigkeit
des Toners gegen Ankleben in geschmolzenem Zustand, das Verhalten
bei der kontinuierlichen Entwicklung und die Reinigungsstabilität beeinflusst.
Bei einer Peakspitzentemperatur von weniger als 70°C verschlechtern
sich die Beständigkeit
gegen Zusammenbacken und die Lagerfähigkeit des Toners, und bei
einer Peakspitzentemperatur von mehr als 90°C kann keine wesentliche Verbesserung
der Fixierbarkeit erwartet werden.
-
Durch
das Vorhandensein von isoparaffinischen (verzweigten) Kohlenwasserstoffen,
die eine Verzweigungsstruktur haben, naphthenischen (alicyclischen)
Kohlenwasserstoffen, die eine Cycloparaffinstruktur haben, oder
aromatischen Kohlenwasserstoffen wird eine starke Weichmacherwirkung
ausgeübt,
so dass dafür gesorgt
wird, dass das Wachs (A), das im Rahmen der vorliegenden Erfindung
verwendet wird, mindestens 92 Masse% Kohlenwasserstoffe mit n-Paraffinstruktur
(lineares, unverzweigtes Paraffin) enthält, wodurch eine verbesserte
Fixierbarkeit erzielt wird, ohne dass die Lagerfähigkeit, die Fließfähigkeit,
die Beständigkeit
gegen Ankleben in geschmolzenem Zustand, das Verhalten bei der kontinuierlichen
Entwicklung und die Reinigungsstabilität beeinträchtigt werden. Der n-Paraffingehalt
beträgt
vorzugsweise mindestens 93 Masse%, insbesondere mindestens 94 Masse%
und vor Allem mindestens 95 Masse%, damit ohne nachteilige Wirkungen
eine weiter verbesserte Fixierbarkeit erzielt wird. Bei einem n-Paraffingehalt
von weniger als 92 Masse% können die
Fließfähigkeit,
die Lagerfähigkeit,
die Beständigkeit
gegen Ankleben in geschmolzenem Zustand und das Verhalten bei der
kontinuierlichen Entwicklung alle beeinträchtigt werden, wodurch die
Verwendung des Wachses (A) eingeschränkt wird, so dass aus der die
Fixierbarkeit verbessernden Wirkung nicht der volle Nutzen gezogen
werden kann.
-
Das
Wachs (A), das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass der höchste Wärmeaufnahmepeak auf seiner
DSC-Wärmeaufnahmekurve
eine Halbwertsbreite von höchstens
12°C hat,
damit Lagerfähigkeit
und Fixierbarkeit des Toners erzielt werden. Die Halbwertsbreite
beträgt
vorzugsweise höchstens
10°C und
insbesondere höchstens
8°C. Das
Wachs (A), das so eine schmale Halbwertsbreite hat, kann die Weichmacherwirkung
wirksam zeigen, so dass es eine ausgezeichnete Wirkung der Verbesserung
der Fixierbarkeit liefert, wenn es in einer geringen Menge zugesetzt
wird. Ferner kann durch Erhöhung
der Menge, in der es zugesetzt wird, eine weitere Verbesserung der
Fixierbarkeit erwartet werden, da nachteilige Wirkungen, die den
Zusatz einer erhöhten
Wachsmenge begleiten, wie z.B. eine Verschlechterung des Entwicklungsver haltens,
eine Verschlechterung der Beständigkeit
gegen Zusammenbacken und eine niedrigere Fließfähigkeit, die zu Schwierigkeiten
bei der Reinigung und zum Ankleben an der Trommel in geschmolzenem
Zustand führen,
unterdrückt
werden. Wenn die Halbwertsbreite 12°C überschreitet, wird entweder
die Lagerfähigkeit
oder die Fixierbarkeit beeinträchtigt,
so dass es schwierig wird, einen Toner zu erhalten, der in Kombination
zufriedenstellende Lagerfähigkeit
und zufriedenstellende Fixierbarkeit zeigt.
-
Zur
Verstärkung
der vorstehend erwähnten
Wirkungen wird es ferner bevorzugt, dass die DSC-Wärmeaufnahmekurve
eine Einsatztemperatur des Beginns von mindestens 50°C und eine
Einsatztemperatur der Beendigung von höchstens 100°C zeigt. Wenn die Einsatztemperatur
des Beginns unter 50°C
liegt, tritt leicht eine Verschlechterung der Lagerfähigkeit
ein, und wenn die Einsatztemperatur der Beendigung 100°C überschreitet,
wird die Wirkung der Verbesserung der Fixierbarkeit vermindert.
-
Zur
wirksameren Erzielung der vorstehend erwähnten Wirkungen beträgt die Einsatztemperatur
des Beginns insbesondere mindestens 55°C und vor Allem mindestens 60°C und beträgt die Einsatztemperatur der
Beendigung insbesondere höchstens
95°C und
vor Allem höchstens
90°C.
-
Die
Weichmacherwirkung, die durch das Wachs (A) erzielt wird, ist nicht
nur wirksam, um die Schmelzviskosität des Toners zu vermindern
und die Fixierbarkeit des Toners zu erhöhen, sondern zeigt sich auch
besonders deutlich in der Nähe
der Oberflächen
von Tonerteilchen, so dass die Schmelzviskosität des Toners in der Nähe der Oberfläche wirksam
vermindert wird, wodurch eine wirksame Verankerungswirkung auf den
Aufzeichnungsträger
ausgeübt
und somit ein beträchtlicher
Beitrag zu einer Verbesserung der Fixierbarkeit geleistet wird.
Andererseits tritt keine übermäßige Weichmacherwirkung
ein, so dass es möglich
ist, einen Toner zu erhalten, der in Bezug auf Beständigkeit
gegen Zusammenbacken und Lagerfähigkeit
ausgezeichnet ist und eine leichte Verarbeitbarkeit zeigt.
-
Ein
herkömmlicher
Toner, der bei niedriger Temperatur eine ausgezeichnete Fixierbarkeit
zeigt, hat in einigen Fällen
wegen teilweisen Schmelzens des Toners ein Ankleben von Toner in
geschmolzenem Zustand verursacht, wenn der Toner mit einer Reinigungsrakel
in der Reinigungsvorrichtung oder mit einem Abstreifmesser (Rakel)
an dem Entwicklungszylinder gerieben wird. Der Toner gemäß der vorliegenden
Erfindung kann sogar in solchen Fällen das Auftreten von Ankleben
in geschmolzenem Zustand unterdrücken,
weil die Weichmacherwirkung des Wachses (A) bis zu einem gewissen
Grade gemäßigt ist.
-
Ferner
besitzt der Toner der vorliegenden Erfindung eine gute Fließfähigkeit,
so dass er in der Reinigungsvorrichtung eine störungsfreie Bewegung zeigt,
und er ist frei von einer Klumpenbildung des Toners in der Reinigungsvorrichtung,
die zum Zerbrechen der Reinigungsvorrichtung führt, oder von einer mangelhaften Reinigung,
die auf einen örtlichen
Stau des Toners zurückzuführen ist,
während
der Toner eine ausgezeichnete Fixierbarkeit zeigt. Ferner wird die
Tonerbewegung in der Entwicklungsvorrichtung und in dem Tonertrichter stabilisiert,
so dass die Nachfüllung
des Toners und das Vermischen des Toners vor und nach der Nachfüllung gut
durchgeführt
werden, wodurch das Entwicklungsverhalten stabilisiert wird. Da
die Stabilität
der Tonerbewegung in der Reinigungsvorrichtung und der Entwicklungsvorrichtung
erhöht
ist, kann der Toner in einem mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden
Bilderzeugungsgerät
in Kombination mit der verbesserten Fixierbarkeit ein verbessertes
Verhalten bei der kontinuierlichen Bilderzeugung zeigen.
-
Das
Wachs (A), das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
kann vorzugsweise z.B. Polyolefine, die durch Reinigung niedermolekularer
Nebenprodukte, die während
der Polymerisation zur Herstellung hochmolekularer Polyolefine erzeugt
werden, erhalten werden; Polyolefine, die durch Polymerisation in
Gegenwart von Katalysatoren wie z.B. eines Ziegler-Katalysators
oder eines Metallocen-Katalysators erhalten werden; Paraffinwachs,
Fischer-Tropsch-Wachs; synthetische Kohlenwasserstoffwachse, die
aus Ausgangsmaterialien wie z.B. Steinkohle und Erdgas durch Verfahren
wie z.B. das Synthol-Verfahren, das Hydrocol-Verfahren und das Arge-Verfahren
erhalten werden; synthetische Wachse, die aus Verbindungen mit einem
Kohlenstoffatom (je Molekül)
als Monomer erhalten werden; Kohlenwasserstoffwachse, die funktionelle Gruppen
wie z.B. Hydroxylgruppe und Carboxylgruppe haben; und Mischungen
eines Kohlenwasserstoffwachses und eines Kohlenwasserstoffwachses,
das eine funktionelle Gruppe hat, umfassen.
-
Diese
Wachse können
vorzugsweise durch das Pressschwitzverfahren, das Lösungsmittelverfahren, die
Umkristallisierung, die Vakuumdestillation, die Extraktion mit superkritischem
Gas oder die Schmelzkristallisation behandelt werden, um eine engere
Molmassenverteilung zu erzielen oder um Verunreinigungen wie z.B.
niedermolekulare feste Fettsäuren,
niedermolekulare feste Alkohole oder andere niedermolekulare feste Verbindungen
zu entfernen.
-
Weitere
bevorzugte Beispiele können
Paraffinwachse, Fischer-Tropsch-Wachs,
Polyethylen, das unter Anwendung eines Metallocen-Katalysators hergestellt
wird, und Destillationsreinigungsprodukte aus niedermolekularen
Nebenprodukten, die während
der Ethylenpolymerisation erhalten werden, umfassen; und im Hinblick
auf die Dispergierbarkeit, die zu einer deutlichen Wirkung der Verbesserung
der Fixierbarkeit und einem ausgezeichneten Entwicklungsverhalten
des resultierenden Toners führt,
werden Paraffinwachse und Fischer-Tropsch-Wachs besonders bevorzugt.
-
Zur
Erzielung eines guten Gleichgewichts zwischen der Fixierbarkeit
und der Lagerfähigkeit
und Fließfähigkeit
des erhaltenen Toners wird es bevorzugt, dass die n-Paraffine eine
mittlere Kohlenstoffatomzahl von 30 bis 55, insbesondere von 32
bis 50 und vor Allem von 34 bis 45 haben. Unterhalb von 30 ist es
wahrscheinlich, dass die Lagerfähigkeit
und die Fließfähigkeit
schlechter sind, und oberhalb von 55 besteht eine Neigung zu einer
verschlechterten Wirkung der Verbesserung der Fixierbarkeit.
-
Das
Wachs (A), das einen hohen n-Paraffingehalt hat, kann durch Reinigung
und sehr genaue Fraktionierung erhalten werden, indem von dem Pressschwitzverfahren,
dem Lösungsmittelverfahren,
der Umkristallisierung, der Vakuumdestillation, der Extraktion mit
superkritischem Gas, der Schmelzkristallisation usw. Gebrauch gemacht
wird. Es wird besonders bevorzugt, dass die Reinigung auf dem Lösungsmittelverfahren basierend
unter Verwendung eines Lösungsmittels
oder einer Lösungsmittelmischung,
die ein verhältnismäßig niedriges
Lösungsvermögen für Wachs
zeigt, durchgeführt
wird. Beispiele für
so ein verhältnismäßig schlechtes
Lösungsmittel
(oder so eine Lösungsmittelmischung)
können
Mischungen von Benzol oder Toluol und Keton (wie z.B. Aceton oder
Methylethylketone); Methylisobutylketon; verflüssigtes Propan; eine Trichlorethylen/Benzol-Mischung
und eine Dichlorethan/Dichlormethan-Mischung umfassen.
-
Die
Reinigung kann im Einzelnen z.B. in der folgenden Weise durchgeführt werden.
Ein Lösungsmittel (oder
eine Lösungsmittelmischung)
wird einem Ausgangswachs unter Erhitzen zugesetzt, um das Wachs
vollständig
aufzulösen,
und die Lösung
wird dann zum Auskristallisieren des Wachses abgekühlt. Die
Abkühlung wird
bis zu einer vorgeschriebenen Temperatur, die der gewünschten
Peakspitzentemperatur des höchsten DSC-Wärmeaufnahmepeaks
des Wachsprodukts entspricht, durchgeführt, und das Wachs wird abfiltriert.
Die Temperaturregelung wird unter Anwendung einer langsamen Abkühlungsgeschwindigkeit
genau durchgeführt, um
die nicht unverzweigten Paraffinkomponenten einschließlich Isoparaffinen
(verzweigter Paraffine), Naphthenen (cyclischer Paraffine) und Aromaten
abzutrennen und den n-Paraffingehalt zu erhöhen. Der erhaltene Wachskuchen
wird ferner zur Verminderung der Nicht-n-Paraffinkomponenten mit
einem Lösungsmittel
(oder einer Lösungsmittelmischung)
gewaschen. Die vorstehend beschriebenen Schritte werden zur Erhöhung des n-Paraffingehalts
wiederholt. Schließlich
wird das Lösungsmittel
durch eine Lösungsmittelrückgewinnungsvorrichtung
von dem Wachs abgetrennt. Das Wachsprodukt kann ferner gewünschtenfalls
einer Druckwasserstoffraffination, einer Behandlung mit aktivierter
Bleicherde und einer Desodorierungsbehandlung unterzogen werden.
Es wird auch bevorzugt, dass ein Ausgangswachs verwendet wird, dessen
Molmassenverteilung im Voraus durch Vakuumdestillation, Gasextraktion
oder Flüssigkeitsschmelzenkristallisation
verengt worden ist, um den n-Paraffingehalt des Wachsprodukts zu
erhöhen.
-
Einem
niedrigschmelzenden Wachs, das durch eine unter 65°C liegende
Peakspitzentemperatur des höchsten
DSC-Wärmeaufnahmepeaks
gekennzeichnet ist, konnte bisher durch ein herkömmliches Lösungsmittelverfahren ein erhöhter n-Paraffingehalt
erteilt werden, jedoch ist es schwierig gewesen, ein Wachs zu erhalten,
das einen hohen Schmelzpunkt von 70°C oder darüber und insbesondere von 75°C oder darüber zeigt und
trotzdem einen erhöhten
n-Paraffingehalt hat. Auch durch das herkömmliche (Vakuum)destillationsverfahren
kann ein Wachs mit einer engeren Molmassenverteilung bereitgestellt
werden, jedoch ist eine ausreichende Verminderung des Isoparaffin-
und des Naphthengehalts schwierig gewesen
-
Beispiele
für Ausgangswachse,
die auf das vorstehend beschriebene Lösungsmittelverfahren zweckmäßig anwendbar
sind, können
Paraffingatsch und Paraffinwachs, die aus Erdölparaffin erhalten werden,
Polymerisationsnebenprodukte, die bei der Ethylenpolymerisation
erhalten werden, niedermolekulares Polyethylen, das durch Polymerisation
unter Anwendung eines Metallocen-Katalysators erhalten wird, und
Fischer-Tropsch-Wachs, das aus Steinkohle oder Erdgas als Ausgangsmaterial
erhalten wird, umfassen.
-
Das
Wachs (A), das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
kann vorzugsweise eine bei 100°C
gemäß JIS K2283-3.8
gemessene kinematische Viskosität
von höchstens
20 mm2/s und insbesondere von 1 bis 10 mm2/s zeigen, damit es eine vorzuziehende Weichmacherwirkung
hat, und auch eine bei 25°C
gemäß JIS K2235-5.4
gemessene Penetrationszahl von höchstens
10 und insbesondere höchstens
8 zeigen, damit eine übermäßige Weichmacherwirkung
verhindert wird.
-
In
dem Toner der vorliegenden Erfindung kann das Wachs (A) vorzugsweise
in einer Menge von 0,2 bis 20 Masseteilen und insbesondere 0,5 bis
10 Masseteilen je 100 Masseteile des Bindemittelharzes enthalten
sein, damit das Harz seine Wirkung zeigt.
-
Die
DSC-Wärmeaufnahmekurven,
auf die hierin Bezug genommen wird, sind Wärmeaufnahmekurven, die unter
Anwendung eines Kalorimeters mit Differenzialabtastung bzw. eines
Wärmeflusskalorimeters mit
Innenbeheizung und Eingangsgrößenkompensation
("DSC-7", erhältlich von Perkin-Elmer Corp.)
gemäß ASTM D3418-82
erhalten werden. Vor der Aufnahme einer DSC-Kurve wird eine Probe
zur Beseitigung ihrer thermischen Vorgeschichte einmal erhitzt und
abgekühlt
und dann zur Aufnahme der DSC-Kurve (ein Beispiel dafür ist für Wachs
1 als 1 angegeben) mit einer Geschwindigkeit von 10°C/min erhitzt.
Die jeweiligen Temperaturen sind folgendermaßen definiert:
-
[Peakspitzentemperatur des höchsten Wärmeaufnahmepeaks
(Tmax.abs)]
-
Peakspitzentemperatur
eines Peaks, der die größte Höhe hat,
von einer Basislinie auf einer DSC-Kurve aus gemessen (z.B. 76,5°C für Wachs
1).
-
[Halbwertsbreite des höchsten Wärmeaufnahmepeaks]
-
Temperaturbreite
des höchsten
Wärmeaufnahmepeaks
in einer Höhe,
die die Hälfte
der Peakspitzenhöhe
beträgt,
jeweils von der Basislinie aus gemessen (z.B. 4,5°C für Wachs
1).
-
[Einsatztemperatur des Beginns]
-
Temperatur
am Schnittpunkt einer Tangente, die durch einen Punkt auf der DSC-Wärmeaufnahmekurve,
in dem die Ableitung ein Maximum hat, gezeichnet wird, mit der Basislinie
(z.B. 70,5°C
für Wachs
1).
-
[Einsatztemperatur der Beendigung]
-
Temperatur
am Schnittpunkt einer Tangente, die durch einen Punkt auf der DSC-Wärmeaufnahmekurve,
in dem die Ableitung ein Minimum hat, gezeichnet wird, mit der Basislinie
(z.B. 78,5°C
für Wachs
1).
-
Die
n-Paraffingehalte, auf die hierin Bezug genommen wird, basieren
auf Werten, die durch quantitative Analyse unter Anwendung eines
Gaschromatographen ("GC-17A", erhältlich von
Shimazu Seisakusho K.K.) mit einer Säule (0,25 mm Innendurchmesser × 15 m Länge), die
eine Flüssigphase
aus Dimethylsiloxan mit einer Schichtdicke von 0,25 μm trägt, und
einem Flammenionisationsdetektor (FID) gemessen werden.
-
Für die Messung
wird als Trägergas
Helium verwendet. Die Säule
wird in einem Thermostatbehälter gehalten,
dessen Temperatur anfänglich
bei 60°C
gehalten, mit einer Geschwindigkeit von 40°C/min auf 160°C erhöht, dann
mit einer Geschwindigkeit von 15°C/min
auf 350°C
und dann mit einer Geschwindigkeit von 7°C/min auf 445°C erhöht wird,
und diese Temperature wird 4 min lang gehalten. Die Vergasungskammer
wird anfänglich
bei 70°C
gehalten und mit einer Geschwindigkeit von 250°C/min auf 445°C erhitzt,
worauf sie 0,1 min lang bei dieser Temperatur gehalten wird. Der
Detektor wird bei 445°C
gehalten. Eine Probe wird mit einer Konzentration von 0,1 Masse%
in Heptan gelöst.
-
Als
Standardsubstanzen werden n-Paraffine mit 20, 24, 28, 30, 32, 36,
40 und 44 Kohlenstoffatomen verwendet, und Retentionszeiten für n-Paraffine
mit einer anderen Kohlenstoffatomzahl werden durch Interpolation
und Extrapolation ermittelt. Bei gemessenen Peaks einer Wachsprobe
wird ein anderer Peak zwischen Peaks für n-Paraffine mit nebeneinanderliegenden
Kohlenstoffatomzahlen als Peak für
eine nicht unverzweigte Komponente (z.B. ein i-Paraffin) angesehen.
Der n-Paraffingehalt einer Wachsprobe wird durch den prozentualen
Anteil der Gesamtfläche
der Peaks für
n-Paraffinkomponenten in Bezug auf die Gesamtfläche aller Peaks für alle Komponenten
in der Wachsprobe angegeben.
-
Die
mittlere Kohlenstoffatomzahl Cav. wird gemäß der folgenden Gleichung auf
der auf die Masse (d.h., die Fläche)
bezogenen Verteilung von n-Paraffinen mit unterschiedlichen Kohlenstoffatomzahlen
basierend berechnet:
worin Ci die im Bereich von
1 bis n liegende Kohlenstoffatomzahl einer n-Paraffinkomponente
bezeichnet, als n 100 angenommen wird und Fi den auf die Masse (d.h.,
die Fläche)
bezogenen prozentualen Gehalt eines n-Paraffins mit Ci Kohlenstoffatomen
bezeichnet.
-
Ferner
wird es bevorzugt, dass das Wachs (A) eine Standardabweichung S
der Kohlenstoffatomzahlverteilung von n-Paraffinen gemäß der folgenden
Formel zeigt, die 0,5 bis 10, insbesondere 1,0 bis 8,0 und vor Allem
1,5 bis 6,0 beträgt,
damit das Wachs eine gut ausgewogene Weichmacherwirkung zeigt:
n-Paraffinwachs mit S < 0,5 und insbesondere
ein reines Einkomponenten-n-Paraffin zeigt eine übermäßig hohe Kristallinität, und seine
feine Verteilung in dem Toner wird schwierig. Andererseits zeigt
n-Paraffinwachs mit S > 10,0
leicht eine übermäßig starke
Weichmacherwirkung, so dass die Beständigkeit gegen Zusammenbacken
beeinträchtigt
wird.
-
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung kann das Wachs (A) vorzugsweise
eine Verteilung der Kohlenstoffatomzahlen zeigen, bei der sich der
Gehalt oder die Häufigkeit
mit einer Zunahme der Kohlenstoffatomzahl kontinuierlich oder gleichmäßig verändert, d.h.,
ohne dass das Wachs bei jeder zweiten oder abwechselnden Kohlenstoffatomzahl
von kontinuierlich zunehmenden Kohlenstoffatomzahlen eine intermittierende
oder abwechselnde Zunahme (oder Abnahme) des Gehalts zeigt, wodurch
sowohl Härte
bei normaler Temperatur als auch eine niedrige Schmelzviskosität beim Schmelzen
verwirklicht werden, so dass in Kombination ausgezeichnete Lagerfähigkeit
und ausgezeichnete Pulvereigenschaften und ausgezeichnete Fixierbarkeit
erfüllt werden.
-
Der
Toner gemäß der vorliegenden
Erfindung, d.h., die Harzmischung dafür, kann ferner für eine zusätzliche
Trennwirkung ein anderes Wachs (B) enthalten. So ein anderes Wachs
(B) kann vorzugsweise ein Wachs sein, das einen höchsten Wärmeaufnahmepeak
zeigt, der eine Peakspitzentemperatur im Bereich von 90°C bis 150°C hat. Beispiele
für das
Wachs (B) können
Montanwachs und Derivate davon, Mikrowachs und Derivate davon, Fischer-Tropsch-Wachs und Derivate
davon, Polyolefinwachs und Derivate davon und Carnaubawachs und
Derivate davon umfassen. Die Derivate können ein Oxid, ein Blockcopolymer
mit einem Vinylmonomer und ein Pfropfmodifizierungsprodukt umfassen.
Andere Beispiele können
Alkoholwachse, Fettsäurewachse,
Säureamidwachse,
Esterwachse, Ketonwachse, gehärtetes
Ricinusöl
und Derivate davon, pflanzliche Wachse, tierische Wachse, Mineralwachse
und Petrolatum umfassen.
-
Eine
bevorzugte Gruppe des Wachses (B) kann niedermolekulare Polyolefine
und Nebenprodukte, die während
der Radikalkettenpolymerisation von Olefinen unter einem hohen Druck
oder der Polymerisation von Olefinen in Gegenwart eines Ziegler-Katalysators
oder eines Metallocen-Katalysators erhalten werden, niedermolekulare
Polyolefine, die durch thermische Zersetzung von hochmolekularen
Polyolefinen erhalten werden, Destillationsrückstände von Kohlenwasserstoffen,
die unter Anwendung eines Katalysators aus einem Synthesegas, das
aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht, erhalten werden, und
Wachse, die aus synthetischen Kohlenwasserstoffen erhalten werden,
die durch Hydrieren solcher Destillationsrückstände erhalten worden sind, umfassen.
Diese Wachse können
ein Antioxidationsmittel enthalten, das ihnen zugesetzt worden ist.
Weitere Beispiele können
lineare Alkoholwachse, Fettsäurewachse,
Säureamidwachse,
Esterwachse und Montanwachsderivate umfassen. Es wird auch bevorzugt,
dass so ein Wachs nach Entfernung von Verunreinigungen wie z.B.
Fettsäuren
verwendet wird.
-
Es
wird auch bevorzugt, dass ein Wachs (B) verwendet wird, das durch
Fraktionierung der vorstehend erwähnten Wachse durch Pressschwitzen,
Lösungsmittelverfahren,
Vakuumdestillation, Extraktion mit superkritischem Gas, fraktionierte
Kristallisation (z.B. Schmelzkristallisation und Kristallfiltration)
usw. in Abhängigkeit
von den Molmassen erhalten worden ist.
-
Das
Wachs (B) kann vorzugsweise in einer derartigen Menge verwendet
werden, dass seine Gesamtmenge mit dem Wachs (A) 0,5 bis 20 Masseteile
und insbesondere 1,0 bis 15 Masseteile je 100 Masseteile des Bindemittelharzes
beträgt.
-
Das
Bindemittelharz für
den Toner der vorliegenden Erfindung kann z.B. Polystyrol; Homopolymere von
Styrolderivaten wie z.B. Poly-p-chlorstyrol und Polyvinyltoluol;
Styrolcopolymere wie z.B. Styrol-p-Chlorstyrol-Copolymer, Styrol-Vinyltoluol-Copolymer,
Styrol-Vinylnaphthalin-Copolymer, Styrol-Acrylat-Copolymer, Styrol-Methacrylat-Copolymer,
Styrol-Methyl-α-chlormethacrylat-Copolymer,
Styrol-Acrylnitril-Copolymer, Styrol-Vinylmethylether-Copolymer,
Styrol-Vinylethylether-Copolymer, Styrol-Vinylmethylketon-Copolymer,
Styrol-Butadien-Copolymer, Styrol-Isopren-Copolymer und Styrol-Acrylnitril-Inden-Copolymer;
Polyvinylchlorid, Phenolharz, naturharzmodifiziertes Phenolharz,
naturharzmodifiziertes Maleinsäureharz,
Acrylharz, Methacrylharz, Polyvinylacetat, Siliconharz, Polyesterharz,
Polyurethan, Polyamidharz, Furanharz, Epoxyharz, Xylolharz, Polyvinylbutyral,
Terpenharz, Cumaron-Inden-Harz und Erdölharz umfassen. Bevorzugte
Arten des Bindemittelharzes können
Styrolcopolymere und Polyesterharze umfassen.
-
Beispiele
für das
Comonomer, das zusammen mit Styrolmonomer so ein Styrolcopolymer
bildet, können
andere Vinylmonomere einschließlich
Monocarbonsäuren
mit einer Doppelbindung und Derivaten wie z.B. Acrylsäure, Methylacrylat,
Ethylacrylat, Butylacrylat, Dodecylacrylat, Octylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat,
Phenylacrylat, Methacrylsäure,
Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat, Octylmethacrylat,
Acrylnitril, Methacrylnitril und Acrylamid; Dicarbonsäuren mit
einer Doppelbindung und Derivaten davon wie z.B. Maleinsäure, Butylmaleat,
Methylmaleat und Dimethylmaleat; Vinylestern wie z.B. Vinylchlorid,
Vinylacetat und Vinylbenzoat; ethylenischer Olefine wie z.B. Ethylen,
Propylen und Butylen; Vinylketonen wie z.B. Vinylmethylketon und
Vinylhexylketon und Vinylethern wie z.B. Vinylmethylether, Vinylethylether
und Vinylisobutylether umfassen. Diese Vinylmonomere können allein
oder in Form einer Mischung von zwei oder mehr Arten in Kombination
mit dem Styrolmonomer verwendet werden.
-
Es
ist möglich,
dass das Bindemittelharz einschließlich Styrolpolymeren oder
-copolymeren vernetzt worden ist oder die Form einer Mischung von
vernetzten und unvernetzen Polymeren annehmen kann.
-
Das
Vernetzungsmittel kann hauptsächlich
eine Verbindung mit zwei oder mehr Doppelbindungen sein, die eine
Polymerisation zulässt.
Beispiele dafür
können
aromatische Divinylverbindungen wie z.B. Divinylbenzol und Divinylnaphthalin;
Carbonsäureester
mit zwei Doppelbindungen wie z.B. Ethylenglykoldiacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat
und 1,3-Butandioldimethacrylat; Divinylverbindungen wie z.B. Divinylanilin,
Divinylether, Divinylsulfid und Divinylsulfon und Verbindungen mit
drei oder mehr Vinylgruppen umfassen. Diese können einzeln oder in Form einer
Mischung verwendet werden.
-
Das
Bindemittelharz, das durch Styrolcopolymere vertreten wird, kann
durch Massepolymerisation, Lösungspolymerisation,
Suspensionspolymerisation oder Emulsionspolymerisation hergestellt
werden.
-
Bei
der Massepolymerisation kann ein niedermolekulares Polymer erhalten
werden, indem die Polymerisation bei einer hohen Temperatur durchgeführt wird,
um die Abbruchreaktion zu beschleunigen, jedoch ist die Schwierigkeit
vorhanden, dass die Reaktionssteuerung nicht einfach ist. Bei der
Lösungspolymerisation kann
ein niedermolekulares Polymer oder Copolymer unter mäßigen Bedingungen
erhalten werden, indem in Abhängigkeit
von einem verwendeten Lösungsmittel
von einer Radikalkettenübertragungsfunktion
Gebrauch gemacht wird oder indem der Polymerisationsinitiator oder
die Reaktionstemperatur ausgewählt
wird. Für
die Herstellung eines niedermolekularen Styrol(co)polymers, das
auf einem GPC-Chromatogramm (GPC = Gel-Permeationschromatographie)
einen Peak im Molmassenbereich of 5 × 103 bis
105 zeigt, wird somit die Lösungspolymerisation
bevorzugt.
-
Das
Lösungsmittel,
das bei der Lösungspolymerisation
verwendet wird, kann z.B. Xylol, Toluol, Cumol, Cellosolveacetat,
Isopropylalkohol und Benzol umfassen. Für eine Styrolmonomermischung
wird die Verwendung von Xylol, Toluol oder Cumol bevorzugt. Das
Lösungsmittel
kann in Abhängigkeit
von dem Polymer, das durch die Polymerisation hergestellt wird,
zweckmäßig gewählt werden.
Die Reaktionstemperatur kann von dem Lösungsmittel und dem Initiator,
die verwendet werden, und von dem herzustellenden Polymer oder Copolymer
abhängen,
kann jedoch zweckmäßig im Bereich
von 70 bis 230°C
liegen. Bei der Lösungspolymerisation
wird es bevorzugt, dass je 100 Masseteile des Lösungsmittels 30 bis 400 Masseteile
eines Monomers (oder einer Monomermischung) verwendet werden. Es
wird auch bevorzugt, dass nach Beendigung der Polymerisation ein
oder mehr als ein anderes Polymer in die Lösung eingemischt wird.
-
Zur
Herstellung eines hochmolekularen Styrol(co)polymers, das einen
Peak in einem Molmassenbereich von 105 oder
darüber
liefert, oder eines vernetzten Styrol(co)polymers kann vorzugsweise
die Emulsionspolymerisation oder die Suspensionspolymerisation gewählt werden.
-
Von
diesen Verfahren wird bei dem Emulsionspolymerisationsverfahren
ein Monomer, das in Wasser fast unlöslich ist, mit Hilfe eines
Emulgators in Form von sehr kleinen Teilchen in einer wässrigen
Phase dispergiert und unter Verwendung eines wasserlöslichen
Polymerisationsinitiators polymerisiert. Gemäß diesem Verfahren ist die
Steuerung der Reaktionstemperatur einfach, und die Abbruchreaktionsgeschwindigkeit
ist niedrig, weil die Polymerisationsphase (eine Ölphase des
Vinylmonomers, in dem möglicherweise
ein Polymer enthalten ist) eine Phase bildet, die von der wässrigen
Phase getrennt ist. Dies hat zur Folge, dass die Polymerisationsgeschwindigkeit
hoch wird und leicht ein Polymer mit einem hohen Polymerisationsgrad
hergestellt werden kann. Ferner ist das Polymerisationsverfahren
verhältnismäßig einfach,
wird das Polymerisationsprodukt in Form von feinen Teilchen erhalten
und können
Zusatzstoffe wie z.B. ein Farbmittel, ein Ladungssteuerungsmittel
und andere zur Tonerherstellung leicht eingemischt werden. Dieses
Verfahren kann somit vorteilhaft zur Herstellung eines Toner-Bindemittelharzes
angewendet werden.
-
Bei
der Emulsionspolymerisation wird der zugesetzte Emulgator jedoch
leicht als Verunreinigung in das hergestellte Polymer eingemischt,
und zur Gewinnung des Produktpolymers ist es notwendig, dass eine Nachbehandlung
wie z.B. eine Ausfällung
mit Salz bewirkt wird. Die Suspensionspolymerisation ist in dieser Hinsicht
besser geeignet.
-
Die
Suspensionspolymerisation kann vorzugsweise unter Verwendung von
höchstens
100 Masseteilen und insbesondere 10 bis 90 Masseteilen eines Monomers
(oder einer Monomermischung) je 100 Masseteile Wasser oder eines
wässrigen
Mediums durchgeführt
werden. Das Dispergiermittel kann Polyvinylalkohol, eine partiell
verseifte Form von Polyvinylalkohol und Calciumphosphat umfassen
und kann vorzugsweise in einer Menge von 0,05 bis 1 Masseteil je
100 Masseteile des wässrigen
Mediums verwendet werden, wobei die Menge durch die Menge des Monomers
relativ zu dem wässrigen
Medium beeinflusst wird. Die Polymerisationstemperatur kann zweckmäßig im Bereich
von 50 bis 95°C
liegen und wird in Abhängigkeit
von dem verwendeten Polymerisationsinitiator und von dem gewünschten
Polymer gewählt.
Der Polymerisationsinitiator sollte in Wasser unlöslich oder
kaum löslich
sein.
-
Beispiele
für den
Initiator können
t-Butylperoxy-2-ethylhexanoat, Cumylperpivalat, t-Butylperoxylaurat, Benzoylperoxid,
Lauroylperoxid, Octanoylperoxid, Di-t-butylperoxid, t-Butylcumylperoxid,
Dicumylperoxid, 2,2'-Azobisisobutyronitril,
2,2'-Azo bis(2-methylbutyronitril),
2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril),
2,2'-Azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitril),
1,1-Bis(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexan, 1,1-Bis(t-butylperoxy)cyclohexan,
1,4-Bis(t-butylperoxycarbonyl)cyclohexan, 2,2-Bis(tbutylperoxy)octan,
n-Butyl-4,4-bis(t-butylperoxy)valerat, 2,2-Bis(t-butylperoxy)butan, 1,3-Bis(t-butylperoxyisopropyl)benzol,
2,5-Dimethyl-2,5-di-(t-butylperoxy)-hexan, 2,5-Dimethyl-2,5-di(benzoylperoxy)-hexan,
Di-t-butyldiperoxyisophthalat, 2,2-Bis(4,4-di-t-butylperoxycyclohexyl)propan,
Di-t-butylperoxy-α-methylsuccinat,
Di-t-butylperoxydimethylglutarat, Di-t-butylperoxyhexahydroterephthalat,
Di-t-butylperoxyazelat, 2,5-Dimethyl-2,5-di-(t-butylperoxy)-hexan, Diethylenglykolbis(t-butylperoxycarbonat),
Di-t-butylperoxytrimethyladipat, Tris(t-butylperoxy)triazin und
Vinyltris(t-butylperoxy)silan umfassen. Diese Initiatoren können einzeln
oder in Kombination in einer Menge von mindestens 0,05 Masseteilen
und vorzugsweise 0,1 bis 15 Masseteilen je 100 Masseteile des Monomers
verwendet werden.
-
Das
Polyesterharz, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet
wird, kann folgendermaßen gebildet
werden.
-
Beispiele
für den
zweiwertigen Alkohol können
Ethylenglykol, Propylenglykol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 2,3-Butandiol,
Diethylenglykol, Triethylenglykol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol,
Neopentylglykol, 2-Ethyl-1,3-hexandiol, hydriertes Bisphenol A,
Bisphenole und Derivate, die durch die folgende Formel (A) wiedergegeben
werden:
worin
R eine Ethylen- oder Propylengruppe bezeichnet und x und y unabhängig 0 oder
eine positive ganze Zahl bezeichnen, wobei vorausgesetzt ist, dass
der Mittelwert von (x + y) im Bereich von 0 bis 10 liegt; und Diole,
die durch die folgende Formel (B) wiedergegeben werden:
x' und y' unabhängig 0 oder
eine positive ganze Zahl bezeichnen, wobei vorausgesetzt ist, dass
der Mittelwert von (x' +
y') im Bereich von
0 bis 10 liegt, umfassen.
-
Beispiele
für die
zweibasige Säure
können
Dicarbonsäuren
und Derivate davon einschließlich
Benzoldicarbonsäuren
wie z.B. Phthalsäure,
Terephthalsäure
und Isophthalsäure
und ihrer Anhydride oder niederen Alkylester; Alkyldicarbonsäuren wie
z.B. Bernsteinsäure,
Adipinsäure,
Sebacinsäure
und Azelainsäure
und ihrer Anhydride und niederen Alkylester; Alkenyl- oder Alkylbernsteinsauren
wie z.B. n-Dodecenylbernsteinsäure
und n-Dodecylbernsteinsäure
und ihrer Anhydride und niederen Alkylester und ungesättigter
Dicarbonsäuren
wie z.B. Fumarsäure,
Maleinsäure,
Citraconsäure
und Itaconsäure
und ihrer Anhydride und niederen Alkylester umfassen.
-
Es
wird bevorzugt, dass auch mehrwertige Alkohole mit drei oder mehr
funktionellen Gruppen und mehrbasige Säuren mit drei oder mehr Säuregruppen
verwendet werden.
-
Beispiele
für so
einen mehrwertigen Alkohol mit drei oder mehr Hydroxylgruppen können Sorbit, 1,2,3,6-Hexantetrol,
1,4-Sorbitan, Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Tripentaerythrit,
1,2,4-Butantriol,
1,2,5-Pentantriol, Glycerin, 2-Methylpropantriol, 2-Methyl-1,2,4-butantriol,
Trimethylolethan, Trimethylolpropan und 1,3,5-Trihydroxybenzol umfassen.
-
Beispiele
für mehrbasige
Carbonsäuren
mit drei oder mehr funktionellen Gruppen können Polycarbonsäuren und
Derivate davon einschließlich
Trimellithsäure,
Pyromellithsäure,
1,2,4-Benzoltricarbonsäure, 1,2,5-Benzoltricarbonsäure, 2,5,7-Naphthalintricarbonsäure, 1,2,4-Naphthalintricarbonsäure, 1,2,4-Butantricarbonsäure, 1,2,5-Hexantricarbonsäure, 1,3-Dicarboxyl-2-methyl-2-methylencarboxypropan,
Tetra(methylencarboxy)methan, 1,2,7,8-Octantetracarbonsäure, Empol-Trimersäure und
ihrer An hydride und niederen Alkylester und Tetracarbonsäuren, die
durch die folgende Formel wiedergegeben werden:
(worin X eine C
5-
bis C
30-Alkylengruppe oder -Alkenylengruppe
mit mindestens einer Seitenkette, die mindestens drei Kohlenstoffatome
hat, bezeichnet), und ihrer Anhydride und niederen Alkylester umfassen.
-
Das
Polyesterharz, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet
wird, kann vorzugsweise aus 40 bis 60 Mol% und insbesondere 45 bis
55 Mol% der Alkoholkomponente und 60 bis 40 Mol% und insbesondere
55 bis 45 Mol% der Säurekomponente,
jeweils auf die Gesamtmenge der Alkohol- und der Säurekomponente
bezogen, gebildet sein. Ferner kann die Gesamtmenge des mehrwertigen
Alkohols und der mehrbasigen Säure,
die jeweils drei oder mehr funktionelle Gruppen haben, vorzugsweise
5 bis 60 Mol% der Gesamtmenge der Alkohol- und der Säurekomponente,
die das Polyesterharz bilden, ausmachen.
-
Das
Polyesterharz kann gemäß einem
Polykondensationsverfahren, das an sich bekannt ist, aus der Alkoholkomponente
und der Säurekomponente,
die vorstehend erwähnt
wurden, hergestellt werden.
-
Zusätzlich zu
den vorstehend erwähnten
Bindemittelharzkomponenten kann der Toner gemäß der vorliegenden Erfindung
ferner eine andere Harzkomponente in einer geringeren Menge (d.h.,
in einer Menge, die kleiner ist als die Menge der vorstehend erwähnten Bindemittelharzkomponenten)
enthalten. Beispiele für
so eine andere Harzkomponente können
Siliconharz, Polyurethan, Polyamid, Epoxyharz, Polyvinylbutyral,
Terpentinharz, modifiziertes Terpentinharz, Terpenharz, Phenolharz
und Copolymere von zwei oder mehr Arten von α-Olefinen umfassen.
-
Das
Bindemittelharz, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet
wird, kann vorzugsweise eine Glasumwandlungstempera tur (Tg) von
45 bis 80°C
und insbesondere von 50 bis 70°C
zeigen.
-
Das
Bindemittelharz, das den Toner der vorliegenden Erfindung bildet,
kann vorzugsweise in Kombination ein niedermolekulares Harz, das
eine auf GPC (Gel-Permeationschromatographie) basierende massegemittelte
Molmasse (Mw) von 4 × 103 bis 5 × 104 und vorzugsweise von 5 × 103 bis
3 × 104 zeigt, und ein hochmolekulares Harz, das
einen Mw-Wert von mindestens 105 und vorzugsweise
von mindestens 1,5 × 105 zeigt, oder ein vernetztes oder nicht vernetztes
Harz, das eine Gelsubstanz [d.h., eine in THF (Tetrahydrofuran) unlösliche Substanz]
bildet, enthalten. Das niedermolekulare Harz und das hochmolekulare
Harz oder das Harz, das eine Gelsubstanz bildet, können während eines
Tonerherstellungsverfahrens in Lösungsmittel
nass vermischt werden oder trocken vermischt werden. Es ist auch
möglich,
dass ein zusammengesetztes Harz verwendet wird, das ein niedermolekulares
Harz umfasst, in dem ein Harz, das eine Gelsubstanz bildet, dispergiert
ist. Es ist ferner möglich,
dass ein zusammengesetztes Harz verwendet wird, das gebildet wird,
indem ein hochmolekulares Harz oder ein Harz, das eine Gelsubstanz
bildet, in Gegenwart eines niedermolekularen Harzes synthetisiert
wird oder indem ein niedermolekulares Harz in Gegenwart eines hochmolekularen
Harzes oder eines Harzes, das eine Gelsubstanz bildet, synthetisiert
wird.
-
Die
auf GPC (Gel-Permeationschromatographie) basierende Molmassenverteilung
eines Toners oder eines Bindemittelharzes kann unter Verwendung
von THF (Tetrahydrofuran) folgendermaßen gemessen werden.
-
Eine
GPC-Probe wird wie folgt bereitgestellt.
-
Eine
Harzprobe wird in THF eingebracht, und man lässt sie mehrere Stunden (z.B.
5 bis 6 Stunden) lang stehen. Dann wird die Mischung ausreichend
geschüttelt,
bis ein Klumpen der Harzprobe verschwunden ist, und dann lässt man
sie bei Raumtemperatur mehr als 12 Stunden (z.B. 24 Stunden) lang
weiter stehen.
-
In
diesem Fall werden als Gesamtzeit vom Vermischen der Probe mit THF
bis zur Beendigung des Stehenlassens in THF mindestens 24 Stunden
(z.B. 24 bis 30 Stunden) festgelegt. Danach wird bewirkt, dass die
Mischung durch ein Probenbehandlungsfilter mit einer Porengröße von 0,45
bis 0,5 μm
(z.B. "Maishoridisk H-25-5", erhältlich von
Toso K.R.; und "Ekikurodisk
25CR", erhältlich von
German Science Japan K.K.) hindurchgeht, wobei das Filtrat als GPC-Probe
gewonnen wird. Die Probenkonzentration wird derart eingestellt, dass
eine Harzkonzentration im Bereich von 0,5 bis 5 mg/ml erhalten wird.
-
In
dem GPC-Gerät
wird eine Säule
in einem Heizschrank bei 40°C
stabilisiert; durch die Säule
lässt man
bei dieser Temperatur Tetrahydrofuran (THF) als Lösungsmittel
in einer Durchflussmenge von 1 ml/min fließen, und es werden etwa 100 μl einer GPC-Probenlösung eingespritzt.
Der Nachweis der Molmasse der Probe und ihrer Molmassenverteilung
erfolgt anhand einer Eichkurve, die unter Verwendung mehrerer monodisperser
Polystyrolproben erhalten wird und bei der die Molmasse auf einer
logarithmischen Skale gegen die Zählimpulszahl aufgetragen ist.
Die Standard-Polystyrolproben
für die
Erstellung einer Eichkurve können
Proben sein, die Molmassen im Bereich von etwa 102 bis
107 haben und z.B. von Toso K.K. oder Showa
Denko R.R. erhältlich
sind. Es ist zweckmäßig, dass
mindestens zehn Standard-Polystyrolproben verwendet werden. Der
Detektor kann ein Brechungsindexdetektor sein. Für eine genaue Messung ist es
zweckmäßig, dass
die Säule
als Kombination von mehreren handelsüblichen Polystyrolgelsäulen aufgebaut
wird. Ein bevorzugtes Beispiel dafür kann eine Kombination von
Shodex GPC RF-801, 802, 803, 804, 805, 806, 807 und 800P oder eine
Kombination von TSK gel G1000H (HXL), G2000H
(HXL), G3000H (HXL),
G4000H (HXL), G5000H (HXL), G6000H
(HXL), G7000H (HXL)
und TSK guardcolumn, erhältlich
von Toso K.K., sein.
-
Der
Toner gemäß der vorliegenden
Erfindung kann vorzugsweise ferner ein positives oder negatives Ladungssteuerungsmittel
enthalten.
-
Beispiele
für die
positiven Ladungssteuerungsmittel können Nigrosin und mit Metallsalzen
von Fettsäuren
usw. modifizierte Produkte davon; Oniumsalze einschließlich quaternärer Ammoniumsalze
wie z.B. Tributylbenzylammonium-1-hydroxy-4-naphtholsulfonat und
Tetrabutylammoniumtetrafluoroborat und ihre homologen Verbindungen
einschließlich
Phosphoniumsalzen und Lackpigmenten davon; Triphenylmethan-Farbstoffe
und Lackpigmente davon (wobei die Lackbildner z.B. Wolframatophosphorsäure, Molybdatophosphorsäure, Wolframatomolybdatophosphorsäure, Gallotannin,
Laurinsäure,
Gallussäure,
Ferricyanide und Ferrocyanide einschließen); Metallsalze höherer Fettsäuren; Diorganozinnoxide
wie z.B. Dibutylzinnoxid, Dioctylzinnoxid und Dicyclohexylzinnoxid;
Diorganozinnborate wie z.B. Dibutylzinnborat, Dioctylzinnborat und
Dicyclohexylzinnborat; Guanidinverbindungen und Imidazolverbindungen
umfassen. Diese können
einzeln oder in Form einer Mischung von zwei oder mehr Arten verwendet
werden. Von diesen wird vorzugsweise eine Triphenylmethanverbindung
oder ein quaternäres
Ammoniumsalz, das als Gegenion kein Halogen hat, verwendet. Es ist
auch möglich,
dass als positives Ladungssteuerungsmittel ein Homopolymer eines
Monomers, das durch die folgende Formel (1) wiedergegeben wird:
worin
R
1 H oder CH
3 bezeichnet
und R
2 und R
3 eine
substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe (vorzugsweise eine
C
1- bis C
4-Alkylgruppe) bezeichnen,
oder ein Copolymer davon mit einem anderen polymerisierbaren Monomer
wie z.B. Styrol, einem Acrylat oder einem Methacrylat, wie es vorstehend
beschrieben wurde, verwendet wird. In diesem Fall kann das Homopolymer
oder Copolymer das gesamte Bindemittelharz oder einen Teil davon
bilden.
-
Es
wird auch bevorzugt, dass als positives Ladungssteuerungsmittel
eine Verbindung der folgenden Formel (2) verwendet wird:
worin
R
1, R
2, R
3, R
4, R
5 und
R
6 unabhängig
ein Wasserstoffatom, eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe
oder eine substituierte oder unsubstituierte Arylgruppe bezeichnen;
R
7, R
6 und R
9 unabhängig
ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine Alkylgruppe oder eine
Alkoxygruppe bezeichnen und A
⊝ ein Anion bezeichnet,
das aus Sulfat-, Nitrat-, Borat-, Phosphat-, Hydroxyl-, Organosulfat-,
Organosulfonat-, Organophosphat-, Carboxylat-, Organoborat- und
Tetrafluoroboration ausgewählt
ist.
-
Beispiele
für das
negative Ladungssteuerungsmittel können organische Metallkomplexe,
Chelatverbindungen, Monoazo-Metallkomplexe, Acetylaceton-Metallkomplexe,
Organometallkomplexe aromatischer Hydroxycarbonsäuren und aromatischer Dicarbonsäuren, Metallsalze
aromatischer Hydroxycarbonsäuren, Metallsalze
aromatischer Polycarbonsäuren
und Anhydride und Ester solcher Säuren und Phenolderivate umfassen.
-
Es
wird auch bevorzugt, dass als negatives Ladungssteuerungsmittel
ein Azo-Metallkomplex verwendet wird, der durch die folgende Formel
(3) wiedergegeben wird:
worin
M ein Koordinationszentralmetall wie z.B. Sc, Ti, V, Cr, Co, Ni,
Mn oder Fe bezeichnet; Ar eine Arylgruppe wie z.B. Phenol oder Naphthyl,
die einen Substituenten haben kann, bezeich net (wobei Beispiele
für den
Substituenten Nitro, Halogen, Carboxyl, Anilid oder Alkyl oder Alkoxy
mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen umfassen können); X, X', Y und Y' unabhängig -O-, -CO-, -NH- oder -NR-
(worin R ein Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bezeichnet) bezeichnen
und A
⊕ ein
Kation wie z.B. Wasserstoff, Natrium, Kalium, Ammonium oder aliphatisches
Ammonium bezeichnet. Das Kation A kann weggelassen werden.
-
Es
wird besonders bevorzugt, dass das Zentralmetall Fe oder Cr ist;
und der mögliche
Substituent der Arylgruppe Ar ist vorzugsweise Halogen, Alkyl oder
Anilid. Es wird auch bevorzugt, dass eine Mischung von Komplexsalzen
mit verschiedenen Gegenionen verwendet wird.
-
Es
wird auch bevorzugt, dass als negatives Ladungssteuerungsmittel
ein basischer Metallkomplex einer organischen Säure, der durch die folgende
Formel (4) wiedergegeben wird, verwendet wird:
bis C
18-Alkenyl bezeichnet) bezeichnet; Y ein
Kation wie z.B. Wasserstoff, Natrium, Kalium, Ammonium oder aliphatisches
Ammonium bezeichnet und Z -O- oder -CO-O- bezeichnet. Das Kation
kann weggelassen werden.
-
Es
wird besonders bevorzugt, dass das Zentralmetall Fe, Cr, Si, Zn
oder Al ist; A in der Formel (4) ein Benzolring oder ein Naphthalinring
ist und der Substituent davon Alkyl, Anilid oder Aryl oder Halogen
ist und das Kation Wasserstoff, Ammonium oder aliphatisches Ammonium
ist.
-
So
ein Ladungssteuerungsmittel kann durch inneren Eintrag in die Tonerteilchen
oder durch äußeren Zusatz
zu den Tonerteilchen in einen Toner eingemischt werden. Das Ladungssteuerungsmittel
kann in einem Anteil von 0,1 bis 10 Masseteilen und vorzugsweise
von 0,1 bis 5 Masseteilen je 100 Masseteile des Bindemittelharzes
zugesetzt werden, wobei der Anteil von der Art des Bindemittelharzes,
anderen Zusatzstoffe und dem Tonerherstellungsverfahren einschließlich des
Dispergierverfahrens abhängen
kann.
-
Der
Toner gemäß der vorliegenden
Erfindung kann als magnetischer Toner gebildet werden, der in seinen
Teilchen ein magnetisches Material enthält. In diesem Fall kann das
magnetische Material auch als Farbmittel wirken. Beispiele für das magnetische
Material können
Eisenoxide wie z.B. Magnetit, Hämatit
und Ferrit; Metalle wie z.B. Eisen, Cobalt und Nickel und Legierungen
dieser Metalle mit anderen Metallen wie z.B. Aluminium, Cobalt,
Kupfer, Blei, Magnesium, Zinn, Zink, Antimon, Beryllium, Bismut,
Cadmium, Calcium, Mangan, Selen, Titan, Wolfram und Vanadium und
Mischungen dieser Materialien umfassen.
-
Das
magnetische Material kann eine mittlere Teilchengröße von höchstens
2 μm, vorzugsweise
0,1 bis 0,5 μm
und insbesondere 0,1 bis 0,3 μm
haben. Das magnetische Material kann in dem Toner in einem Anteil von
etwa 20 bis 200 Masseteilen und vorzugsweise 40 bis 150 Masseteilen
je 100 Masseteile der Harzkomponente enthalten sein.
-
Der
Toner gemäß der vorliegenden
Erfindung kann ein nichtmagnetisches Farbmittel enthalten, das ein
geeignetes Pigment oder ein geeigneter Farbstoff sein kann. Beispiele
für das
Pigment können
Ruß, Anilinschwarz,
Acetylenschwarz, Naphtholgelb, Hansagelb, Rhodamin-Farblack, Alizarin-Farblack,
Eisenoxidrot, Phthalocyaninblau und Indanthrenblau umfassen. Diese
Pigmente werden in einer Menge verwendet, die ausreicht, um eine
erforderliche optische Dichte (Bilddichte) der fixierten Bilder
zu erzielen, und können
in einem Anteil von 0,1 bis 20 Masseteilen und vorzugsweise 2 bis
10 Masseteilen je 100 Masseteile des Bindemittelharzes zugesetzt
werden. Beispiele für
den Farbstoff können
Azofarbstoffe, Anthrachinonfarbstoffe, Xanthenfarbstoffe und Methinfarbstoffe
umfassen, die in einem Anteil von 0,1 bis 20 Masseteilen und vorzugsweise
0,3 bis 10 Masseteilen je 100 Masseteile des Bindemittelharzes zugesetzt
werden können.
-
Zur
Verbesserung der Ladungsstabilität,
des Entwicklungsverhaltens und der Fließfähigkeit wird es bevorzugt,
dass der Toner gemäß der vorliegenden
Erfindung zusammen mit Feinpulver aus Siliciumdioxid, Aluminiumoxid
oder Titandioxid, das damit äußerlich
vermischt worden ist, verwendet wird.
-
Das
Siliciumdioxid-, Aluminiumoxid- oder Titandioxidfeinpulver kann
ein gutes Ergebnis liefern, wenn es eine durch Stickstoffadsorption
gemäß der BET-Methode
gemessene spezifische Oberfläche
von 20 m2/g oder darüber und vorzugsweise von 30
bis 400 m2/g hat. Das Siliciumdioxid-, Aluminiumoxid-
oder Titandioxidfeinpulver kann in einem Anteil von 0,01 bis 8 Masseteilen
und vorzugsweise von 0,1 bis 5 Masseteilen je 100 Masseteile des
Toners zugesetzt werden.
-
Das
Siliciumdioxidfeinpulver kann ohne weiteres mit einem Behandlungsmittel
wie z.B. Siliconlack, modifiziertem Siliconlack, Siliconöl, modifiziertem
Siliconöl,
Silan-Haftmittel, Silan-Haftmittel, das eine funktionelle Gruppe
hat, oder anderen organischen Siliciumverbindungen behandelt worden
sein, damit ihm Hydrophobie und/oder eine gesteuerte Aufladbarkeit
erteilt werden. Es ist auch möglich,
dass zwei oder mehr Behandlungsmittel in Kombination verwendet werden.
-
Zur
Erzielung eines verbesserten Entwicklungsverhaltens und einer verbesserten
Haltbarkeit wird es auch bevorzugt, dass ferner Pulver aus einem
anderen anorganischen Material zugesetzt wird. Beispiele dafür können Oxide
von Metallen wie z.B. Magnesium, Zink, Aluminium, Cer, Cobalt, Eisen,
Zirkonium, Chrom, Mangan, Strontium, Zinn und Antimon; zusammengesetzte
Metalloxide wie z.B. Calciumtitanat, Magnesiumtitanat und Strontiumtitanat;
Metallsalze wie z.B. Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat und Aluminiumcarbonat; Tonmineralien
wie z.B. Kaolin; Phosphatverbindungen wie z.B. Apatit; Siliciumverbindungen
wie z.B. Siliciumcarbid und Siliciumnitrid und Kohlenstoffpulver
wie z.B. Ruß und
Graphitpulver umfassen. Es wird bevorzugt, dass von diesen Zinkoxid,
Aluminiumoxid, Cobaltoxid, Mangandioxid, Strontiumtitanat oder Magnesiumtitanat verwendet
wird.
-
Es
ist auch möglich,
dass äußerlich
Gleitmittelpulver zugesetzt wird; Beispiele dafür können fluorhaltige Harze wie
z.B. Polytetrafluorethylen und Polyvinylidenfluorid; fluorierte
Verbindungen wie z.B. Fluorkohlenstoff; Metallsalze von Fettsäuren wie
z.B. Zinkstearat; Fettsäuren
und Derivate davon wie z.B. Ester; Sulfide wie z.B. Molybdänsulfid;
Aminosäuren
und Aminosäurederivate
umfassen.
-
In
den letzten Jahren ist es zur Erzielung von Bildern mit hoher Schärfe und
hoher Auflösung
erwünscht
gewesen, Tonerteilchen bereitzustellen, die eine geringere Teilchengröße haben.
Der Toner gemäß der vorliegenden
Erfindung kann somit vorzugsweise eine massegemittelte Teilchengröße (D4)
von höchstens 10 μm, insbesondere
höchstens
9 μm und
vor Allem höchstens
6 μm haben,
damit Bilder mit äußerst hoher Schärfe erhalten
werden. Zur Erzielung einer ausreichenden Bilddichte wird eine massegemittelte
Teilchengröße (D4)
von mindestens 3,0 μm
bevorzugt. Ein Toner mit einer geringeren Teilchengröße neigt
zu einer schlechteren Fließfähigkeit
und Lagerfähigkeit,
jedoch wird der Toner der vorliegenden Erfindung derart eingestellt,
dass er keine übermäßige Weichmacherwirkung
zeigt. Dies hat zur Folge, dass der Toner der vorliegenden Erfindung
eine ausgezeichnete Beständigkeit
gegen Zusammenbacken und Fließfähigkeit
zeigen kann, während
Schwierigkeiten in der Reinigungsvorrichtung im Verlauf einer kontinuierlichen
Bilderzeugung unterdrückt
werden.
-
Die
hierin beschriebene massegemittelte Teilchengröße (D4) eines Toners basiert
auf Werten, die unter Anwendung eines Coulter Multisizer IIE (erhältlich von
Coulter Electronics Inc.) zusammen mit einer Elektrolytlösung (1%ige
wässrige
NaCl-Lösung: "ISOTON R-II", erhältlich von
Coulter Scientific Japan K.K.) gemessen werden. Bei der Messung
werden 0,1 bis 5 ml eines Tensids als Dispergiermittel in 100 bis
150 ml der Elektrolytlösung
hineingegeben, und 2 bis 20 mg einer Probe werden dazugegeben. Die
erhaltene Dispersion der Probe wird 1 bis 3 min lang einer Dispergierbehandlung
mit einem Ultraschall-Dispergiergerät und dann zur Berechnung der
massegemittelten Teilchengröße (D4)
einer Messung der auf das Volumen bezogenen und der auf die Anzahl
bezogenen Teilchengröße unterzogen.
-
Für eine Probe
mit D4 > 6,0 μm wird eine
100-μm-Messöffnung zur
Messung der Verteilung von Teilchen im Bereich von 2 bis 60 μm angewendet;
für eine
Probe mit D4 = 3,0 bis 6,0 μm
wird eine 50-μm-Messöffnung zur
Messung von Teilchen im Bereich von 1 bis 30 μm angewendet; und für eine Probe
mit D4 < 3,0 μm wird eine
30-μm-Messöffnung zur
Messung von Teilchen im Bereich von 0,6 bis 18 μm angewendet.
-
Der
Toner gemäß der vorliegenden
Erfindung kann für
seine Verwendung als Zweikomponentenentwickler mit Tonerträgerteilchen
vermischt werden. Der Tonerträger
für die
Anwendung bei der Zweikomponentenentwicklung kann bekannte Materialien
umfassen; Beispiele dafür
können
oberflächenoxidierte
oder nicht oberflächenoxidierte
Teilchen aus Metallen wie z.B. Eisen, Nickel, Cobalt, Mangan, Chrom
und Seltenerdmetallen; Legierungen und Oxiden dieser Metalle, die
jeweils eine mittlere Teilchengröße von 20
bis 300 μm
haben, umfassen.
-
Diese
Tonerträgerteilchen
können
vorzugsweise einer Oberflächenbehandlung
unterzogen werden, indem an die Teilchen ein Harz wie z.B. Styrolharz,
Acrylharz, Siliconharz, fluorhaltiges Harz oder Polyesterharz angelagert
wird oder indem sie mit so einem Harz beschichtet werden.
-
Der
Toner gemäß der vorliegenden
Erfindung kann durch ein Verfahren hergestellt werden, bei dem das
Bindemittelharz, das Wachs, wahlweise eine Metallverbindung, ein
Farbmittel wie z.B. ein Pigment, ein Farbstoff und/oder ein magnetisches
Material und ein wahlweises Ladungssteuerungsmittel und gewünschtenfalls
andere Zusatzstoffe mit einer Mischmaschine wie z.B. einem Supermischer,
einem Henschel-Mischer, einer Kugelmühle oder einem Nautamixer ausreichend
vermischt werden, die Mischung mit einer Heißknetvorrichtung wie z.B. Heißwalzen,
einem Kneter oder einer Strangpresse geschmolzen und geknetet wird,
um zu bewirken, dass die Harzmaterialien schmelzen, und das Wachs
und das Pigment oder den Farbstoff darin zu dispergieren oder aufzulösen, und
das geknetete Produkt abgekühlt
und verfestigt wird, worauf Pulverisieren mit einer Pulverisiermühle wie
z.B. einer Strahlmühle,
einer Turbomühle,
Krypron oder Innomiger und Klassieren mit einem Sichter wie z.B.
Elbow Jet, Turboplex oder Dispersionsseparator folgen.
-
Der
so erhaltene Toner kann ferner gewünschentenfalls durch einen
Mischer wie z.B. einen Supermischer oder einen Henschel-Mischer
ausreichend mit anderen äußeren Zusatzstoffen
vermischt werden, um einen Toner für die Entwicklung elektrostatischer
(Latent)bilder bereitzustellen.
-
Zur
Herstellung eines Toners, der eine gewünschte Wirkung der vorliegenden
Erfindung liefert, wird es bevorzugt, dass das Wachs fein und gleichmäßig in dem
Bindemittelharz dispergiert wird. Wenn der Dispersionszustand des
Wachses ungleichmäßig ist,
wird das Wachs in Form von großen
Teilchen dispergiert oder werden isolierte Wachsteilchen gebildet,
so dass es möglich
ist, dass eine identische Tonermischung kein ausreichendes Tonerverhalten
zeigt. Zur Erzielung so eines erwünschten Dispersionszustandes
wird es bevorzugt, dass ein Vorbereitungsschritt durchgeführt wird,
bei dem das Wachs und das Bindemittelharz schmelzgeknetet werden,
und dann ein Schmelzknetschritt zum Schmelzkneten anderer Tonerbestandteile
mit der schmelzgekneteten Wachs-Bindemittelharz-Mischung bewirkt
wird. Es wird auch bevorzugt, dass eine Lösung eines Bindemittelharzes
in einem Lösungsmittel
hergestellt und das Wachs in nassem Zustand mit der Bindemittelharzlösung vermischt
wird, worauf Entfernung des Lösungsmittels,
Trocknen und Pulverisieren folgen, um eine Wachs-Bindemittelharz-Vormischung
herzustellen, die dann einem Schmelzkneten mit den Tonerbestandteilen
unterzogen wird. Es wird auch bevorzugt, dass die Lösungstemperatur
erhöht
wird, während
das Wachs vermischt wird, damit das Wachs in geschmolzenem Zustand
mit der Bindemittelharzlösung
vermischt wird.
-
[Beispiele]
-
Die
vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Beispiele
und Vergleichsbeispiele ausführlicher
beschrieben.
-
Die
folgenden Wachse (Wachse 1 bis 15), die in Tabelle 1 gezeigte Eigenschaften
zeigen, wurden in Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendet.
Wachs 1 lieferte eine in 1 gezeigte DSC-Kurve. Diese Wachse
wurden in der folgenden Weise hergestellt.
-
Wachse
4 und 5 (Vergleichswachse) wurden erhalten, indem Paraffingatsche,
die aus Erdölparaffin
erhalten worden waren, durch das herkömmliche Lösungsmittelverfahren gereinigt
wurden.
-
Im
Einzelnen wurde Wachs 4 folgendermaßen hergestellt. Ein Ausgangs-Paraffingatsch
wurde bei 80°C
in einer Lösungsmittelmi schung
aus Toluol/Methylethylketon gelöst,
und dann wurde die Lösung
mit einer Geschwindigkeit von 0,2°C/min
auf 68°C
abgekühlt
und 1 Stunde lang bei dieser Temperatur gehalten, worauf Filtrieren
folgte. Das gewonnene Wachs wurde zweimal mit frischer Lösungsmittelmischung
gewaschen, und dann wurde das Lösungsmittel
mit einer Lösungsmittelrückgewinnungsvorrichtung
abgetrennt, worauf Druckwasserstoffraffination des gewonnenen Wachses
folgte, wodurch Wachs 4 erhalten wurde. 2 ist ein
auf Gaschromatographie basierendes Säulendiagramm, das relative
Mengen von n-Paraffinkomponenten und Nicht-n-Paraffinkomponenten
mit unterschiedlicher Kohlenstoffatomzahl des Wachses 4 zeigt.
-
Zur
Herstellung des Wachses 5 wurde die während der vorstehend beschriebenen
Herstellung des Wachses 4 gewonnene Filtratflüssigkeit (die möglicherweise
bei 66°C
lösliche
Wachskomponenten enthielt) zum Auflösen des Wachses wieder auf
75°C erhitzt,
dann mit einer Geschwindigkeit von 0,2°C/min auf 58°C abgekühlt und dann 1 Stunde lang
bei dieser Temperatur gehalten, worauf Filtrieren folgte. Das gewonnene Wachs
wurde zweimal mit frischer Lösungsmittelmischung
gewaschen, und dann wurde das Lösungsmittel
mit einer Lösungsmittelrückgewinnungsvorrichtung
abgetrennt, worauf Druckwasserstoffraffination des gewonnenen Wachses
folgte, wodurch Wachs 5 erhalten wurde.
-
Wachse
2 und 3 (Vergleichswachs) wurden erhalten, indem während des
vorstehend erwähnten
Vorgangs der Reinigung durch das Lösungsmittelverfahren eine strengere
Temperaturregelung bewirkt wurde.
-
Im
Einzelnen wurde Wachs 2 folgendermaßen hergestellt. Derselbe Paraffingatsch,
der als Ausgangsmaterial für
die Herstellung von Wachs 4 verwendet wurde, wurde bei 80°C in derselben
Lösungsmittelmischung
gelöst,
und die Lösung
wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,2°C/min auf 75°C und mit einer Geschwindigkeit
von 0,1°C/min
auf 68°C
abgekühlt,
worauf 1-stündiges
Halten bei dieser Temperatur und Filtrieren folgten. Das so gewonnene
Wachs wurde dreimal mit frischer Lösungsmittelmischung gewaschen;
das Lösungsmittel
wurde mit einer Lösungsmittelrückgewinnungsvorrichtung
zurückgewonnen,
und dann wurde das gewonnene Wachs einer Druckwasserstoffraffination
unterzogen, wodurch Wachs 2 erhalten wurde.
-
Zur
Herstellung des Wachses 3 wurde derselbe Paraffingatsch bei 80°C in derselben
Lösungsmittelmischung
gelöst,
und die Lösung
wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,1°C/min auf 75°C abgekühlt, worauf 1-stündiges Halten
bei dieser Temperatur und Filtrieren folgten. Die so erhaltene Filtratflüssigkeit
wurde zum Auflösen
des darin enthaltenen Wachses wieder auf 80°C erhitzt und dann mit einer
Geschwindigkeit von 0,2 °C/min
auf 75°C
abgekühlt
und dann mit einer Geschwindigkeit von 0,1 °C/min auf 66°C abgekühlt, worauf 1-stündiges Halten
bei dieser Temperatur und Filtrieren folgten. Das so gewonnene Wachs
wurde dreimal mit frischer Lösungsmittelmischung
gewaschen; das Lösungsmittel
wurde mit einer Lösungsmittelrückgewinnungsvorrichtung
abgetrennt, und das gewonnene Wachs wurde einer Druckwasserstoffraffination
unterzogen, wodurch Wachs 3 erhalten wurde.
-
Zur
Herstellung des Wachses 13 wurde Wachs 4 als Ausgangswachs verwendet
und bei 80°C
in Methylisobutylketon (als Lösungsmittel)
gelöst,
und die Lösung
wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,2°C/min auf 75°C und dann mit einer Geschwindigkeit
von 0,1°C/min
auf 69°C
abgekühlt,
worauf 1-stündiges
Halten bei dieser Temperatur und Filtrieren folgten. Das so gewonnene
Wachs wurde dreimal mit frischem Lösungsmittel gewaschen; das
Lösungsmittel
wurde mit einer Lösungsmittelrückgewinnungsvorrichtung
abgetrennt, und das gewonnene Wachs wurde einer Druckwasserstoffraffination
unterzogen, wodurch Wachs 13 erhalten wurde. 3 ist ein
Säulendiagramm,
das zum Vergleich mit 2 für Wachs 4, das als Ausgangswachs
verwendet wird, relative Mengen von n-Paraffinkomponenten und Nicht-n-Paraffinkomponenten
mit unterschiedlicher Kohlenstoffatomzahl des Wachses 13 zeigt.
-
Zur
Herstellung der Wachse 1, 6 (Vergleichswachs), 7, 8, 14 und 15 wurde
ein handelsübliches
Fischer-Tropsch-Wachs, das aus Steinkohle oder Erdgas als Ausgangsmaterial
hergestellt worden war, unter verschiedenen Bedingungen einer Vakuumdestillation
unterzogen, wobei sechs Wachsfraktionen gewonnen wurden, die jeweils
als Ausgangsmaterialien für
die Reinigung durch das Lösungsmittelverfahren ähnlich wie bei
der Herstellung von Wachs 13 bei verschiedenen Regeltemperaturen
und Waschzeiten verwendet wurden, wodurch die Wachse 1, 6, 7, 8,
14 und 15 erhalten wurden.
-
Wachs
9 (Vergleichswachs) war ein Fischer-Tropsch-Wachs, das durch Vakuumdestillation
von Kohlenwasserstoffen, die durch das Fischer-Tropsch-Verfahren
unter Verwendung von Steinkohle als Ausgangsmaterial gebildet worden
waren, erhalten wurde.
-
Wachs
10 wurde hergestellt, indem Polyethylen, das unter Anwendung eines
Metallocen-Katalysators erhalten worden war, als Ausgangswachs einer
Reinigung durch das Lösungsmittelverfahren ähnlich wie
bei der Herstellung von Wachs 13 bei verschiedenen Regeltemperaturen
und Waschzeiten unterzogen wurde.
-
Wachse
11 und 12 (Vergleichswachse) waren durch das Ziegler-Verfahren hergestellte
herkömmliche Polyethylenwachse.
-
-
Bindemittelharze
wurden in der folgenden Weise hergestellt.
-
<Bindemittelharz
1>
-
Copolymer
A [Copolymer von Styrol/Butylacrylat/Divinylbenzol (= 80/20/0,01,
auf die Masse bezogen), Tg = 67°C,
Mw = 1,02 × 106] wurde durch Suspensionspolymerisation
unter Verwendung von 2,2-Bis(4,4-di-t-butylperoxycyclohexyl)propan
als Polymerisationsinitiator hergestellt. Separat wurde Copolymer
B [Copolymer von Styrol/Butylacrylat/Monobutylmaleat (= 80/15/5,
auf die Masse bezogen), Tg = 61°C, Mw
= 1,5 × 104] durch Lösungspolymerisation unter Verwendung
von Di-t-butylperoxid als Polymerisationsinitiator hergestellt.
Copolymer A und Copolymer B wurden in Lösung im Masseverhältnis von
70:30 vermischt, wodurch Bindemittelharz 1 erhalten wurde.
-
<Bindemittelharz
2>
-
Copolymer
C [Copolymer von Styrol/Butylacrylat (= 80/20, auf die Masse bezogen),
Tg = 67°C,
Mw = 8,2 × 10
5] wurde durch Suspensionspolymerisation
unter Verwendung von 2,2-Bis(4,4-dit-butylperoxycyclohexyl)propan
als Polymerisationsinitiator hergestellt. Separat wurde Copolymer
D [Copolymer von Styrol/Butylacrylat (= 85/15, auf die Masse bezogen),
Tg = 61°C,
Mw = 1,58 × 10
4] durch Lösungspolymerisation unter Verwendung
von Di-t-butylperoxid als Polymerisationsinitiator hergestellt.
Copolymer C und Copolymer D wurden in Lösung im Masseverhältnis von
70:30 vermischt, wodurch Bindemittelharz 2 erhalten wurde. Beispiel
1
| Bindemittelharz
1 | 100
Masseteile |
| Magnetit
(Dav. = 0,2 μm) | 100
Masseteile |
| Monoazo-Eisenverbindung | 2
Masseteile |
| Wachs
1 | 6
Masseteile |
-
Die
vorstehend angegebenen Bestandteile wurden mit einem Henschel-Mischer
vorgemischt und durch einen auf 110°C einge stellten Doppelschneckenextruder
schmelzgeknetet. Das schmelzgeknetete Produkt wurde abgekühlt, mit
einer Schneidmühle
grob zerkleinert und dann mit einer Pulverisiermühle unter Anwendung eines Luftstrahls
fein pulverisiert, worauf Klassieren mit einem Mehrkammersichter,
bei dem der Coanda-Effekt ausgenutzt wird, folgte, wodurch negativ
aufladbare magnetische Tonerteilchen mit einer massegemittelten
Teilchengröße (D4)
von 6,8 μm
gewonnen wurden. 100 Masseteilen der Tonerteilchen wurden äußerlich
1,0 Masseteile negativ aufladbares, hydrophobes Siliciumdioxid zugesetzt
und durch einen Henschel-Mischer damit vermischt, wodurch Magnetischer
Toner 1 (D4 = 6,8 μm)
erhalten wurde.
-
Magnetischer
Toner 1 wurde dem folgenden Fixiertest und kontinuierlichen Bilderzeugungstest
unterzogen, wobei sich eine gute Fixierbarkeit und ein gutes Verhalten
bei der kontinuierlichen Bilderzeugung zeigten. Die Ergebnisse sind
in der nachstehenden Tabelle 2 gemeinsam zusammen mit denen der
nachstehenden Beispiele und Vergleichsbeispiele gezeigt.
-
[Fixiertest]
-
Ein
handelsüblicher
Laserdrucker ("LBP-930EX", erhältlich von
Canon K.K.) wurde umgebaut, indem die Fixiervorrichtung herausgenommen
und derart umgebaut wurde, dass eine äußere Fixiervorrichtung erhalten
wurde, die außerhalb
des Druckers bei beliebig eingestellten Fixiertemperaturen mit einer
Betriebsgeschwindigkeit von 100 mm/s betriebsfähig war. Zur Bewertung der
Fixierbarkeit ließ man
Papierblätter
(80 g/m2), auf denen noch nicht fixierte
Tonerbilder getragen wurden, die aus einer Tonerprobe unter Anwendung des
umgebauten Druckers erzeugt worden waren, in einer Umgebung mit
23°C/60%
rel.F. durch die umgebaute Fixiervorrichtung hindurchgehen. Die
Fixiertemperaturen wurden auf unterschiedliche Werte im Bereich
von 130 bis 180°C
in Abständen
von 5°C
eingestellt. Die erhaltenen Bilder, die bei den jeweiligen Temperaturen fixiert
worden waren, wurden jeweils mit einem Linsenreinigungspapier unter
einer Belastung von 4,9 kPa gerieben (fünf Hin- und Herbewegungen),
um die Fixierbarkeit in Form der Anfangstemperatur des Fixierens
[TF1 (°C)]
als der niedrigsten Temperatur, bei der eine auf das Reiben zurückzuführende Verminderung
der Bilddichte von höchstens
10% erhalten wird, zu bewerten. Ein niedrigerer Wert der Temperatur
(TF1) bedeutet eine bessere Fixierbarkeit.
Die Bilddichte wurde als Reflexionsdichte unter Anwendung eines
Macbeth-Densitometers
(erhältlich
von Macbeth Co.) mit einem SPI-Filter gemessen.
-
[Kontinuierlicher Bilderzeugungstest]
-
Magnetischer
Toner 1 wurde unter Anwendung eines handelsüblichen Laserdruckers ("LBP-930EX", erhältlich von
Canon K.K.) einem Drucktest auf 15.000 Blättern in einer Umgebung mit
32,5°C/80%
rel.F. unterzogen. Als Ergebnis wurden Bilder erhalten, die eine
hohe Bilddichte mit geringer Bilddichteschwankung zeigten. Ausführliche
Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Die Bilddichte wurde bei fünf jeweils
quadratischen Bildern (5 mm × 5
mm), die während
der Bilderzeugung auf 15.000 Blättern
auf einem Blatt erzeugt wurden, als Mittelwert von fünf Werten
gemessen, die als Reflexionsdichten unter Anwendung eines Macbeth-Reflexionsdensitometers
(erhältlich
von Macbeth Co.) zusammen mit einem SPI-Filter gemessen wurden.
Die Bilddichteschwankung wurde bei einem flächenhaften schwarzen Bild,
das nach der Bilderzeugung auf 15.000 Blättern erzeugt worden war, bewertet,
indem der Bilddichteunterschied zwischen dem Bereich mit der höchsten Bilddichte
und dem Bereich mit der niedrigsten Bilddichte auf dem Blatt gemessen
wurde. Die Bewertung erfolgte gemäß dem folgenden Maßstab und
basierte auf dem maximalen Bilddichteunterschied auf demselben Blatt.
A:
Bilddichteunterschied < 0,05
B:
Bilddichteunterschied = 0,05 bis weniger als 0,10
C: Bilddichteunterschied
= 0,10 bis weniger als 0,15
D: Bilddichteunterschied > 0,15
-
Während des
kontinuierlichen Drucktestes wurden die erhaltenen Bilder in Bezug
auf Bildfehler bewertet, die einer mangelhaften Reinigung und einem
Ankleben von Toner in geschmolzenem Zustand an der lichtempfindlichen
Trommel zuzuschreiben sind, die auf Schwierigkeiten bei der Reinigung
zurückzuführen sind, die
leicht durch Zusammenbacken, Anhaften an dem Behälter oder an Bauteilen, Brückenbildung
oder Ankleben in geschmolzenem Zustand des Abfalltoners verursacht
werden. Die Bewertung erfolgte gemäß dem folgenden Maßstab.
A:
Keine anormalen Bilder.
B: Mangelhafte Reinigung und Ankleben
von Toner in geschmolzenem Zustand traten bei Nicht-Bildbereichen auf,
jedoch wurden die Bilder nicht beeinflusst.
C: Mangelhafte
Reinigung und Ankleben von Toner in geschmolzenem Zustand traten
selten auf, verschwanden jedoch.
D: Mangelhafte Reinigung und
Ankleben von Toner in geschmolzenem Zustand traten auf und verschwanden in
einigen Fällen
nicht.
-
Nach
dem Bilderzeugungstest wurde der Entwicklungszylinder überprüft, und
Einflüsse
davon auf die Bilder wurden gemäß dem folgenden
Maßstab
bewertet.
A: Kein Ankleben von Toner an dem Entwicklungszylinder.
B:
Es wurde ein geringfügiges
Ankleben von Toner beobachtet, das die Bilder jedoch nicht beeinflusste.
C:
Es wurde Ankleben von Toner beobachtet, das die Bilder bis zu einem
gewissen Grade beeinflusste.
D: Es wurden anormale Bilder beobachtet,
weil Toner in geschmolzenem Zustand an dem Entwicklungszylinder
anklebte.
-
[Test auf Beständigkeit gegen Zusammenbacken]
-
20
g einer Tonerprobe wurden in einen Kunststoffbecher eingebracht
und fünf
Tage lang in einem Thermostatbehälter
bei 50°C
gehalten. Danach wurde der Zustand des Toners einer Sichtprüfung unterzogen
und gemäß dem folgenden
Maßstab
bewertet.
A: Es wurde kein Agglomerat beobachtet, und der Toner
floss gleichmäßig.
B:
Es wurden einige Agglomerate beobachtet, die jedoch sofort zerbröckelten.
C:
Agglomerate wurden beobachtet, zerfielen jedoch leicht.
D:
Es wurde Zusammenbacken beobachtet, wobei der Tonerkuchen nicht
leicht zerfiel.
-
Beispiele 2 bis 10
-
Magnetische
Toner 2 bis 10 wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt
und bewertet, außer
dass anstelle von Wachs 1 jeweils Wachs 2, 3, 6, 7, 8, 10, 13, 14
bzw. 15 verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gemeinsam
zusammen mit denen von Beispiel 1 und den nachstehenden Vergleichsbeispielen
gezeigt.
-
Vergleichsbeispiel 1
-
Magnetischer
Toner 11 (D4 = 6,5 μm)
wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt und bewertet,
außer
dass Wachs 4 anstelle von Wachs 1 verwendet wurde. Magnetischer
Toner 11 war in Bezug auf Ankleben an dem Entwicklungszylinder in
geschmolzenem Zustand etwas schlechter.
-
Vergleichsbeispiel 2
-
Magnetischer
Toner 12 (D4 = 6,6 μm)
wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt und bewertet,
außer
dass Wachs 5 anstelle von Wachs 1 verwendet wurde. Magnetischer
Toner 12 zeigte ein schlechteres Verhalten bei der kontinuierlichen
Bilderzeugung.
-
Vergleichsbeispiel 3
-
Magnetischer
Toner 13 (D4 = 6,4 μm)
wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt und bewertet,
außer
dass Wachs 9 anstelle von Wachs 1 verwendet wurde. Magnetischer
Toner 13 zeigte manchmal ein schlechteres Verhalten bei der Bilderzeugung.
-
Vergleichsbeispiel 4
-
Magnetischer
Toner 14 (D4 = 6,7 μm)
wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt und bewertet,
außer
dass Wachs 11 anstelle von Wachs 1 verwendet wurde. Magnetischer
Toner 14 zeigte ein schlechteres Verhalten bei der kontinuierlichen
Bilderzeugung und eine schlechtere Beständigkeit gegen Zusammenbacken.
-
Vergleichsbeispiel 5
-
Magnetischer
Toner 15 (D4 = 6,7 μm)
wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt und bewertet,
außer
dass Wachs 12 anstelle von Wachs 1 verwendet wurde. Magnetischer
Toner 15 zeigte eine schlechtere Fixierbarkeit. Beispiel
11
| Bindemittelharz
2 | 100
Masseteile |
| Magnetit | 90
Masseteile |
| Triphenylmethan-Farblackverbindung | 2
Masseteile |
| Wachs
1 | 5
Masseteile |
| Fischer-Tropsch-Wachs
(Tmax.abs. = 98,8°C) | 2
Masseteile |
-
Die
vorstehend angegebenen Bestandteile wurden mit einem Henschel-Mischer
vorgemischt und durch einen auf 110°C eingestellten Doppelschneckenextruder
schmelzgeknetet. Das schmelzgeknetete Produkt wurde abgekühlt, mit
einer Schneidmühle
grob zerkleinert und dann mit einer Pulverisiermühle unter Anwendung eines Luftstrahls
fein pulverisiert, worauf Klassieren mit einem Mehrkammersichter,
bei dem der Coanda-Effekt ausgenutzt wird, folgte, wodurch positiv
aufladbare magnetische Tonerteilchen mit einer massegemittelten
Teilchengröße (D4)
von 6,5 μm
gewonnen wurden. 100 Masseteilen der Tonerteilchen wurden äußerlich
1,0 Masseteile positiv aufladbares, hydrophobes Siliciumdioxid zugesetzt
und durch einen Henschel-Mischer damit vermischt, wodurch Magnetischer
Toner 16 (D4 = 6,5 μm)
erhalten wurde.
-
Magnetischer
Toner 16 wurde dem folgenden Fixiertest und kontinuierlichen Bilderzeugungstest
unterzogen, wobei sich eine gute Fixierbarkeit und ein gutes Verhalten
bei der kontinuierlichen Bilderzeugung zeigten. Die Ergebnisse sind
in der nachstehenden Tabelle 3 gemeinsam zusammen mit denen der
nachstehenden Beispiele gezeigt.
-
[Fixiertest]
-
Ein
handelsübliches
Kopiergerät
("GP-605", erhältlich von
Canon K.K.) wurde umgebaut, indem die Fixiervorrichtung herausgenommen
und derart umgebaut wurde, dass eine äußere Fixiervorrichtung erhalten wurde,
die außerhalb
des Kopiergeräts
bei beliebig eingestellten Fixiertemperaturen mit einer Betriebsgeschwindigkeit
von 300 mm/s betriebsfähig
war. Zur Bewertung der Fixierbarkeit ließ man Papierblätter (80 g/m2), auf denen noch nicht fixierte Tonerbilder
getragen wurden, die aus einer Tonerprobe unter Anwendung des umgebauten
Kopiergeräts
erzeugt worden waren, in einer Umgebung mit 23°C/60% rel.F. durch die umgebaute
Fixiervorrichtung hindurchgehen. Die Fixiertemperaturen wurden auf
unterschiedliche Werte im Bereich von 140 bis 190°C in Abständen von
5°C eingestellt.
Die erhaltenen Bilder, die bei den jeweiligen Temperaturen fixiert
worden waren, wurden jeweils mit einem Linsenreinigungspapier unter
einer Belastung von 4,9 kPa gerieben (fünf Hin- und Herbewegungen),
um die Fixierbarkeit in Form der Anfangstemperatur des Fixierens
[TF1 (°C)]
als der niedrigsten Temperatur, bei der eine auf das Reiben zurückzuführende Verminderung der
Bilddichte von höchstens
10% erhalten wird, zu bewerten. Ein niedrigerer Wert der Temperatur
(TF1) bedeutet eine bessere Fixierbarkeit.
Die Bilddichte wurde als Reflexionsdichte unter Anwendung eines
Macbeth-Densitometers
(erhältlich
von Macbeth Co.) mit einem SPI-Filter gemessen.
-
[Kontinuierlicher Bilderzeugungstest]
-
Magnetischer
Toner 16 wurde unter Anwendung eines handelsüblichen Kopiergeräts ("GP-605", erhältlich von
Canon K.K.) einem Kopiertest auf 105 Blättern in
einer Umgebung mit 32,5°C/80%
rel.F. unterzogen. Als Ergebnis wurden Bilder erhalten, die eine
hohe Bilddichte mit geringer Bilddichteschwankung zeigten. Ausführliche
Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Die Bilddichte wurde bei fünf jeweils
kreisförmigen
Bildern (5 mm Durchmesser), die während der Bilderzeugung auf
105 Blättern
auf einem Blatt erzeugt wurden, als Mittelwert von fünf Werten
gemessen, die als Reflexionsdichten unter Anwendung eines Macbeth-Reflexionsdensitometers
(erhältlich
von Macbeth Co.) zusammen mit einem SPI-Filter gemessen wurden.
Die Bilddichteschwankung wurde bei einem flächenhaften schwarzen Bild,
das nach der Bilderzeugung auf 105 Blättern erzeugt
worden war, bewertet, indem der Bilddichteunterschied zwischen dem
Bereich mit der höchsten
Bilddichte und dem Bereich mit der niedrigsten Bilddichte auf dem
Blatt gemessen wurde. Wenn die Tonerbewegung in der Entwicklungsvorrichtung
mangelhaft ist oder die Nachfüllung
von Toner durch den Tonertrichter nicht gleichmäßig ist, ist das Auftreten
von Bilddichteschwankung und Schleier wahrscheinlich. Die Bewertung
erfolgte gemäß dem folgenden
Maßstab
und basierte auf dem maximalen Bilddichteunterschied auf demselben Blatt.
A:
Bilddichteunterschied < 0,05
B:
Bilddichteunterschied = 0,05 bis weniger als 0,10
C: Bilddichteunterschied
= 0,10 bis weniger als 0,15
D: Bilddichteunterschied ≥ 0,15
-
Schleier
wurde unter Anwendung eines Reflexionsdensitometers ("REFLECT METER MODEL TC-6DS", erhältlich von
Tokyo Denshoku K.K.) bewertet. Die höchste Reflexionsdichte bei
einem weißen
Hintergrundbereich auf einem übertragungs(bildempfangs)blatt
nach der Bilderzeugung wurde mit Ds bezeichnet, und die mittlere
Reflexionsdichte des Übertragungs(bildempfangs)blattes
vor der Bilderzeugung wurde mit Dr bezeichnet, wobei (Ds – Dr) als
Schleierwert berechnet wurde. Der Schleiergrad wurde auf dem höchsten Schleierwert
während
der kontinuierlichen Bilderzeugung basierend gemäß dem folgenden Maßstab bewertet.
A:
(Ds – Dr) < 0,5
B: (Ds – Dr) =
0,5 bis < 1,0
C:
(Ds – Dr)
= 1,0 bis < 1,5
D:
(Ds – Dr) ≥ 1,5
-
Während des
kontinuierlichen Drucktestes wurden die erhaltenen Bilder in Bezug
auf Bildfehler bewertet, die einer mangelhaften Reinigung und einem
Ankleben von Toner in geschmolzenem Zustand an der lichtempfindlichen
Trommel zuzuschreiben sind, die auf Schwierigkeiten bei der Reinigung
zurückzuführen sind, die
leicht durch Brückenbildung,
Anhaften an dem Behälter
oder an Bauteilen, Zusammenbacken oder Ankleben in geschmolzenem
Zustand des Abfalltoners verursacht werden. Die Bewertung erfolgte
gemäß dem folgenden
Maßstab.
A:
Keine anormalen Bilder.
B: Mangelhafte Reinigung und Ankleben
von Toner in geschmolzenem Zustand traten bei Nicht-Bildbereichen auf,
jedoch wurden die Bilder nicht beeinflusst.
C: Mangelhafte
Reinigung und Ankleben von Toner in geschmolzenem Zustand traten
selten auf, verschwanden jedoch.
D: Mangelhafte Reinigung und
Ankleben von Toner in geschmolzenem Zustand traten auf und verschwanden in
einigen Fällen
nicht.
-
[Test auf Beständigkeit gegen Zusammenbacken]
-
20
g einer Tonerprobe wurden in einen Kunststoffbecher eingebracht
und fünf
Tage lang in einem Thermostatbehälter
bei 50°C
gehalten. Danach wurde der Zustand des Toners einer Sichtprüfung unterzogen
und gemäß dem folgenden
Maßstab
bewertet.
A: Es wurde kein Agglomerat beobachtet, und der Toner
floss gleichmäßig.
B:
Es wurden einige Agglomerate beobachtet, die jedoch sofort zerbröckelten.
C:
Agglomerate wurden beobachtet, zerfielen jedoch leicht.
D:
Es wurde Zusammenbacken beobachtet, wobei der Tonerkuchen nicht
leicht zerfiel. Beispiel
12
| Bindemittelharz
2 | 100
Masseteile |
| Magnetit
(Dav. = 0,2 μm) | 90
Masseteile |
| Triphenylmethan-Farblackverbindung | 2
Masseteile |
| Wachs
2 | 5
Masseteile |
| Fischer-Tropsch-Wachs
(Tmax.abs. = 92,5°C) | 2
Masseteile |
-
Ein
positiv aufladbarer Magnetischer Toner 17 (D4 = 6,8 μm) wurde
in derselben Weise wie in Beispiel 11, außer dass die vorstehend angegebenen
Bestandteile verwendet wurden, hergestellt und bewertet. Beispiel
13
| Bindemittelharz
2 | 100
Masseteile |
| Magnetit
(Dav. = 0,2 μm) | 90
Masseteile |
| Triphenylmethan-Farblackverbindung | 2
Masseteile |
| Wachs
3 | 5
Masseteile |
| Polypropylenwachs
(Tmax.abs. = 135,5°C) | 2
Masseteile |
-
Ein
positiv aufladbarer Magnetischer Toner 18 (D4 = 6,7 μm) wurde
in derselben Weise wie in Beispiel 11, außer dass die vorstehend angegebenen
Bestandteile verwendet wurden, hergestellt und bewertet. Beispiel
14
| Bindemittelharz
2 | 100
Masseteile |
| Magnetit
(Dav. = 0,2 μm) | 90
Masseteile |
| Triphenylmethan-Farblackverbindung | 2
Masseteile |
| Wachs
6 | 5
Masseteile |
| Polypropylenwachs
(Tmax.abs. = 137,8°C) | 2
Masseteile |
-
Ein
positiv aufladbarer Magnetischer Toner 19 (D4 = 6,5 μm) wurde
in derselben Weise wie in Beispiel 11, außer dass die vorstehend angegebenen
Bestandteile verwendet wurden, hergestellt und bewertet. Beispiel
15
| Bindemittelharz
2 | 100
Masseteile |
| Magnetit
(Dav. = 0,2 μm) | 90
Masseteile |
| Triphenylmethan-Farblackverbindung | 2
Masseteile |
| Wachs
7 | 5
Masseteile |
| Polyethylenwachs
(Tmax.abs. = 102,4°C) | 2
Masseteile |
-
Ein
positiv aufladbarer Magnetischer Toner 20 (D4 = 6,6 μm) wurde
in derselben Weise wie in Beispiel 11, außer dass die vorstehend angegebenen
Bestandteile verwendet wurden, hergestellt und bewertet. Beispiel
16
| Bindemittelharz
2 | 100
Masseteile |
| Magnetit
(Dav. = 0,2 μm) | 90
Masseteile |
| Triphenylmethan-Farblackverbindung | 2
Masseteile |
| Wachs
8 | 5
Masseteile |
| Polyethylenwachs
(Tmax.abs. = 112,6°C) | 2
Masseteile |
-
Ein
positiv aufladbarer Magnetischer Toner 21 (D4 = 6,4 μm) wurde
in derselben Weise wie in Beispiel 11, außer dass die vorstehend angegebenen
Bestandteile verwendet wurden, hergestellt und bewertet. Beispiel
17
| Bindemittelharz
2 | 100
Masseteile |
| Magnetit
(Dav. = 0,2 μm) | 90
Masseteile |
| Triphenylmethan-Farblackverbindung | 2
Masseteile |
| Wachs
10 | 5
Masseteile |
| Polyethylenwachs
(Tmax.abs. = 125,8°C) | 2
Masseteile |
-
Ein
positiv aufladbarer Magnetischer Toner 22 (D4 = 6,4 μm) wurde
in derselben Weise wie in Beispiel 11, außer dass die vorstehend angegebenen
Bestandteile verwendet wurden, hergestellt und bewertet. Beispiel
18
| Bindemittelharz
2 | 100
Masseteile |
| Magnetit
(Dav. = 0,2 μm) | 90
Masseteile |
| Triphenylmethan-Farblackverbindung | 2
Masseteile |
| Wachs
13 | 5
Masseteile |
| Styrolmodifiziertes
Polypropylenwachs (Tmax.abs. = 132,7°C) | 2
Masseteile |
-
Ein
positiv aufladbarer Magnetischer Toner 23 (D4 = 5,7 μm) wurde
in derselben Weise wie in Beispiel 11, außer dass die vorstehend angegebenen
Bestandteile verwendet wurden, hergestellt und bewertet. Beispiel
19
| Bindemittelharz
2 | 100
Masseteile |
| Magnetit
(Dav. = 0,2 μm) | 90
Masseteile |
| Triphenylmethan-Farblackverbindung | 2
Masseteile |
| Wachs
14 | 5
Masseteile |
| Fischer-Tropsch-Wachs
(Tmax.abs. = 105,4°C) | 2
Masseteile |
-
Ein
positiv aufladbarer Magnetischer Toner 24 (D4 = 5,8 μm) wurde
in derselben Weise wie in Beispiel 11, außer dass die vorstehend angegebenen
Bestandteile verwendet wurden, hergestellt und bewertet. Beispiel
20
| Bindemittelharz
2 | 100
Masseteile |
| Magnetit
(Dav. = 0,2 μm) | 90
Masseteile |
| Triphenylmethan-Farblackverbindung | 2
Masseteile |
| Wachs
15 | 5
Masseteile |
| Alkoholwachs
(Tmax.abs. = 102,3°C) | 2
Masseteile |
-
Ein
positiv aufladbarer Magnetischer Toner 25 (D4 = 5,7 μm) wurde
in derselben Weise wie in Beispiel 11, außer dass die vorstehend angegebenen
Bestandteile verwendet wurden, hergestellt und bewertet.
-
Die
Ergebnisse der vorstehend angegebenen Beispiele 11 bis 20 sind zusammen
in der nachstehenden Tabelle 3 gezeigt.
-
-
x' und y' unabhängig 0 oder eine positive ganze Zahl bezeichnen, wobei vorausgesetzt ist, dass der Mittelwert von (x' + y') im Bereich von 0 bis 10 liegt, umfassen.
bis C18-Alkenyl bezeichnet) bezeichnet; Y ein Kation wie z.B. Wasserstoff, Natrium, Kalium, Ammonium oder aliphatisches Ammonium bezeichnet und Z -O- oder -CO-O- bezeichnet. Das Kation kann weggelassen werden.
