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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Toner für die Elektrophotographie,
der zum Entwickeln elektrostatischer Latentbilder verwendet wird,
die bei der Elektrophotographie, der elektrostatischen Aufzeichnung, dem
elektrostatischen Druck u. ä.
erzeugt werden.
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Die
Heißwalzenfixierung,
die als Verfahren zum Fixieren eines Tonerbildes breite Anwendung
findet, ist insofern hervorragend, als dass fixierte Bilder mit
ausgezeichneter Echtheit schneller als mit anderen Fixierverfahren
erhalten werden können
und dass die Energieeffizienz hoch ist und die Umwelt wenig durch
die Verdampfung eines Lösungsmittels
o. ä. geschädigt wird.
Aus dem Umstand, dass das Tonerbild in direktem Kontakt mit der
Fixierwalze oder dem Fixierband steht, erwächst jedoch eine Schwäche, die
in der Neigung zur Erzeugung der Erscheinung des Abliegens besteht.
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Andererseits
ist aus Sicht der Energieeinsparung verlangt worden, dass die Wartezeit,
bis die Fixiervorrichtung eine Temperatur erreicht hat, bei der
sie betriebsfähig
ist, verkürzt
wird und dass der Toner bei einer niedrigeren Temperatur fixiert
wird. Daher wurden verschiedene Verfahren erprobt, einschließlich eines
Verfahrens, bei dem der Glasübergangspunkt
des Harzbindemittels o. ä.
herabgesetzt wird, eines Verfahrens, bei dem die Menge an niedermolekularen
Bestandteilen erhöht
wird, oder eines Verfahrens, bei dem ein Weichmacher o. ä. verwendet
wird. Dort tritt jedoch ein sogenanntes „Blocking" auf, wobei der Toner während der Lagerung
oder in der Entwicklungseinheit aggregiert und verfestigt wird.
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Als
ein Weg zur Senkung der Fixiertemperatur ist daher ein Toner bekannt,
der einen kristallinen Polyester als Harzbindemittel umfasst. Die
geprüfte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. 62-39428 [Sho]
offenbart z. B. einen Toner, umfassend ein Harzbindemittel, das
einen kristallinen Polyester, hergestellt aus einer aromatischen
Polycarbonsäurekomponente
als Säurekomponente,
wobei die aromatische Polycarbonsäurekomponente in einer Menge
von 50 Mol-% oder mehr enthalten ist, und einen amorphen Polyester,
hergestellt aus einer aromatischen Polycarbonsäurekomponente als Säurekomponente,
wobei die aromatische Polycarbonsäurekomponente in einer Menge
von 60 Mol-% oder mehr enthalten ist, umfasst. Wenn die Grundstruktur der
beiden Polyester die gleiche ist, werden diese Harze jedoch unerwünschterweise
miteinander verträglich, wenn
sie während
der Tonerherstellung geknetet werden, so dass der Glasübergangspunkt
des kristallinen Polyesters nicht gehalten werden kann. Außerdem offenbart
die geprüfte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. 5-442032 [Hei] einen Toner, der einen kristallinen Polyester
mit einem Erweichungspunkt von 50°C
bis 100°C und
einen kristallinen Polyester mit einem hohen Erweichungspunkt umfasst.
Wenn die Grundstruktur der beiden Polyester die gleiche ist, hat
der Erweichungspunkt des Polyesters seitens eines niedrigeren Schmelzpunktes
aus den gleichen Gründen,
wie vorstehend, jedoch schlechte Auswirkungen auf die Pulverisierbarkeit und
die Lagerstabilität.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Toner für die Elektrophotographie
bereitzustellen, der in der Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur,
der Beständigkeit
gegen Abliegen, der Beständigkeit
gegen Blocking (engl. blocking resistance) und der Pulverisierbarkeit
jeweils ausgezeichnet ist und für
einen langen Zeitraum ein hohes Maß an triboelektrischer Aufladung
aufrechterhalten kann, ohne eine Verschmutzung des Photoleiters
zu verursachen.
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Diese
Aufgabe wurde durch das überraschende
Auffinden eines Toners für
die Elektrophotographie gelöst,
umfassend ein Harzbindemittel, umfassend als seine Hauptkomponenten:
- (a) einen kristallinen Polyester mit einem
Erweichungspunkt von 85°C
bis 150°C,
erhältlich
durch Polykondensieren einer Alkoholkomponente, umfassend 80 Mol-%
oder mehr eines aliphatischen Diols mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen,
und einer Carbonsäurekomponente,
umfassend 80 Mol-% oder mehr an Fumarsäure; und
- (b) einen amorphen Polyester und/oder ein amorphes Polyester-Polyamid,
erhältlich
durch Polykondensieren von Monomeren, umfassend 50 Gew.-% oder mehr
einer aromatischen Verbindung,
wobei das Gewichtsverhältnis des
kristallinen Polyesters zu dem amorphen Polyester und/oder dem amorphen Polyester-Polyamid,
d. h. kristalliner Polyester/(amorpher Polyester und/oder amorphes
Polyester-Polyamid), 1/99 bis 50/50 beträgt.
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Der
erfindungsgemäße Toner
für die
Elektrophotographie umfasst ein Harzbindemittel, umfassend einen
kristallinen Polyester (Harz A) und einen amorphen Polyester und/oder
ein amorphes Polyester-Polyamid (Harz B) als seine Hauptkomponenten.
Die Gesamtmenge des kristallinen Polyesters und des amorphen Polyesters
und/oder des amorphen Polyester-Polyamids in dem Harzbindemittel
beträgt
vorzugsweise 50 bis 100 Gew.-%, stärker bevorzugt 80 bis 100 Gew.-%,
besonders bevorzugt 100 Gew.-%.
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Der
als Harz A verwendete kristalline Polyester wird unter Verwendung
von Monomeren erhalten, die eine Alkoholkomponente, umfassend einen
zweiwertigen oder höheren
mehrwertigen Alkohol, und eine Carbonsäurekomponente, umfassend eine
Dicarbon- oder höhere
Polycarbonsäure,
ein Säureanhydrid
davon oder einen Ester davon, enthalten. Aus Sicht des Erweichungspunktes
und der Kristallinität
des Harzes kann in der Alkoholkomponente ein aliphatisches Diol
mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen in einer Menge von 80 Mol-% oder mehr,
vorzugsweise 90 bis 100 Mol-% und in der Carbonsäurekomponente Fumarsäure in einer
Menge von 80 Mol-% oder mehr, vorzugsweise 85 bis 100 Mol-% verwendet
werden. Das aliphatische Diol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen schließt 1,4-Butandiol,
Ethylenglycol, 1,2-Propylenglycol, 1,3-Propylenglycol, 1,6-Hexandiol,
Neopentylglycol, 1,4-Butendiol, 1,5-Pentandiol u. ä. ein. Von
diesen sind lineare α,ω-Alkylenglycole
bevorzugt und ist 1,4-Butandiol stärker bevorzugt.
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Der
zweiwertige Alkohol, welcher außer
dem aliphatischen Diol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen verwendet werden
kann, schließt
Diethylenglycol, Triethylenglycol, 1,8-Octandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol,
Dipropylenglycol, Polyethylenglycol, Polypropylenglycol, Polytetramethylenglycol,
hydriertes Bisphenol A und dergleichen ein. Von diesen sind aliphatische
Diole mit 7 bis 20 Kohlenstoffatomen, Kondensate davon und Kondensate
des aliphatischen Diols mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen bevorzugt.
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Der
dreiwertige oder höhere
mehrwertige Alkohol schließt
Sorbitol, 1,2,3,6-Hexantetrol, 1,4-Sorbitan, Pentaerythrol, Dipentaerythrol,
Tripentaerythrol, 1,2,4-Butantriol, 1,2,5-Pentantriol, Glycerol,
2-Methylpropantriol, 2-Methyl-1,2,4-butantriol, Trimethylolethan, Trimethylolpropan,
1,3,5-Trihydroxymethylbenzol und dergleichen ein. Von diesen ist
Glycerol aus Sicht des Erweichungspunktes und der Kristallinität des Harzes
bevorzugt.
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Bevorzugte
Dicarbonsäuren,
Säureanhydride
davon oder Ester davon sind außer
Fumarsäure
außerdem
Maleinsäure,
Citraconsäure,
Itaconsäure,
Glutaconsäure,
Phthalsäure,
Isophthalsäure,
Terephthalsäure, Cyclohexandicarbonsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Azelainsäure, Malonsäure oder
eine substituierte Bernsteinsäure,
deren Substituent ein Alkylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder
ein Alkenylrest mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen ist, wie z. B. Dodecenylbernsteinsäure und
Octylbernsteinsäure;
und Derivate davon, wie z. B. Anhydride davon und C1-3-Alkylester
davon.
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Die
Tricarbon- oder höhere
Polycarbonsäure,
ein Säureanhydrid
davon oder ein Ester davon schließen 1,2,4-Benzoltricarbonsäure (Trimellithsäure), 2,5,7-Naphthalentricarbonsäure, 1,2,4-Naphthalentricarbonsäure, 1,2,4-Butantricarbonsäure, 1,2,5-Hexantricarbonsäure, 1,3-Dicarboxyl-2-methyl-2-methylencarboxypropan,
1,2,4-Cyclohexantricarbonsäure,
Tetra(methylencarboxyl)methan, 1,2,7,8-Octantetracarbonsäure, Pyromellithsäure, Empol
trimere Säure
und Derivate davon, wie Säureanhydride
davon und C1-3-Alkylester davon, ein. Von
diesen sind aus Sicht des Erweichungspunktes und der Kristallinität des Harzes
Trimellithsäure und
Derivate davon bevorzugt.
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Um
einen nichtlinearen Polyester als kristallinen Polyester herzustellen,
ist es in der vorliegenden Erfindung erwünscht, dass dreiwertige oder
höhere
mehrwertige Monomere, ausgewählt
aus dreiwertigen oder höheren
mehrwertigen Alkoholen und Tricarbon- oder höheren Polycarbonsäuren, Säureanhydriden
davon oder Estern davon, in einer Menge von 0,1 bis 30 Mol-%, vorzugsweise
0,1 bis 20 Mol-%, stärker
bevorzugt 1 bis 10 Mol-%, bezogen auf alle zur Polykondensation
verwendeten Monomere, enthalten sind.
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Die
Polykondensation der Alkoholkomponente und der Carbonsäurekomponente
kann z. B. durch Umsetzen bei einer Temperatur von 120°C bis 250°C, vorzugsweise
150°C oder
mehr und vorzugsweise 210°C oder
weniger in einer Inertgasatmosphäre
unter Verwendung eines Veresterungskatalysators und eines Polymerisationsinhibitors,
wie erforderlich, ausgeführt
werden. Konkret gesagt, können
die gesamten Monomere auf einmal zugegeben werden, um die Festigkeit
des Harzes zu erhöhen.
Um die Komponenten niederen Molekulargewichts zu vermindern, können in
einer anderen Ausführungsform
die zweiwertigen Monomere zuerst umgesetzt werden und danach die
dreiwertigen oder höheren
mehrwertigen Monomere zugegeben und umgesetzt werden.
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In
der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff „kristallin", dass das Verhältnis von
Erweichungspunkt zur maximalen Temperatur des Schmelzwärmepeaks,
wie sie durch DSC bestimmt werden, d. h. Erweichungspunkt/Peaktemperatur,
0,9 oder mehr und weniger als 1,1, vorzugsweise 0,98 bis 1,05 beträgt, und
bedeutet der Begriff „amorph", dass das Verhältnis von
Erweichungspunkt zur maximalen Temperatur des Schmelzwärmepeaks,
wie sie durch DSC bestimmt werden, d. h. Erweichungspunkt/Peaktemperatur,
1,1 bis 4,0, vorzugsweise 1,5 bis 3,0 beträgt.
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Der
kristalline Polyester weist einen Erweichungspunkt von vorzugsweise
85°C bis
150°C, stärker bevorzugt
von 100°C
bis 140°C
und eine maximale Temperatur des Schmelzwärmepeaks von vorzugsweise 77°C bis 150°C, stärker bevorzugt
von 90°C
bis 140°C
auf.
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Aus
Sicht der Beständigkeit
gegen Blocking und der Schmelzviskosität weist die in Tetrahydrofuran lösliche Komponente
des kristallinen Polyesters ein Zahlenmittel des Molekulargewichts
von vorzugsweise 500 bis 6000, stärker bevorzugt von 500 bis
5000 auf.
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Wenn
das kristalline Polyesterharz zwei oder mehr Harze umfasst, ist
es erwünscht,
dass mindestens eines, vorzugsweise alle dieser Harze kristalline
Polyester, wie vorstehend beschrieben, sind.
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Als
Harz B wird der amorphe Polyester und/oder das amorphe Polyester-Polyamid
verwendet. In der vorliegenden Erfindung ist der amorphe Polyester
aus Sicht der Fixierbarkeit bevorzugt.
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Der
als Harz B verwendete amorphe Polyester wird unter Verwendung von
Monomeren aus bekannten mehrwertigen Alkoholkomponenten und Carbonsäurekomponenten,
wie Carbonsäuren,
Carbonsäureanhydriden
und Estern davon, erhalten.
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Die
mehrwertige Alkoholkomponente schließt ein C2-3-Alkylenoxid-
(mittlere Molzahl: 1 bis 10) Addukt von Bisphenol A, wie z. B. Polyoxypropylen(2.2)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propan
und Polyoxyethylen(2.2)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propan; Ethylenglycol,
Propylenglycol, Neopentylglycol, Glycerol, Pentaerythrol, Trimethylolpropan,
hydriertes Bisphenol A, Sorbitol, und C2-3-Alkylenoxid
(mittlere Molzahl: 1 bis 10)-Addukte davon ein. Diese mehrwertigen
Alkoholkomponenten können
im Gemisch aus zwei oder mehr Arten verwendet werden.
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Außerdem schließt die Polycarbonsäurekomponente
Dicarbonsäuren,
wie Phthalsäure,
Isophthalsäure,
Terephthalsäure,
Fumarsäure
und Maleinsäure;
eine substituierte Bernsteinsäure,
deren Substituent ein Alkylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder
ein Alkenylrest mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen ist, wie z. B. Dodecenylbernsteinsäure und
Octylbernsteinsäure;
Trimellithsäure,
Pyromellithsäure,
und Derivate davon, wie Säureanhydride
davon und C1-8-Alkylester davon, ein. Diese
Polycarbonsäurekomponenten
können
im Gemisch aus zwei oder mehr Arten verwendet werden.
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Außerdem werden,
um eine Amidkomponente zu bilden, bei der Herstellung des amorphen
Polyester-Polyamids zusätzlich
zu der vorstehenden mehrwertigen Alkoholkomponente und der Polycarbonsäurekomponente
weiterhin Polyamine, wie Ethylendiamin, Pentamethylendiamin, Hexamethylendiamin,
Diethylentriamin, Iminobispropylamin, Phenylendiamin, Xylylendiamin
und Triethylentetramin; Aminocarbonsäuren, wie 6-Aminocapronsäure und ε-Caprolactam;
Aminoalkohole, wie Propanolamin; und dergleichen zugegeben. Von denen
sind Hexamethylendiamin und ε-Caprolactam
bevorzugt.
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Der
amorphe Polyester und das amorphe Polyester-Polyamid können auf
die gleiche Art und Weise wie der kristalline Polyester hergestellt
werden.
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Als
Monomere für
den amorphen Polyester und das amorphe Polyester-Polyamid werden
in der vorliegenden Erfindung Monomere verwendet, die eine aromatische
Verbindung in einer Menge von 50 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise
60 bis 95 Gew.-% enthalten. Da die Grundstruktur des kristallinen
Polyesters von Harz A sich von der des amorphen Polyesters und/oder
des amorphen Polyester-Polyamids von Harz B unterscheidet, können durch
Verwendung dieser Monomere die Eigenschaften des kristallinen Polyesters
von Harz A aufrecht erhalten werden, ohne Harz A mit Harz B verträglich zu
machen, wenn sie während
der Tonerherstellung geknetet werden.
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Bevorzugte
aromatische Verbindungen als Ausgangsmonomere für den amorphen Polyester und
das amorphe Polyester-Polyamid schließen Trimellithsäure und
Derivate davon; Isophthalsäure,
Terephthalsäure und
Derivate davon; Alkylenoxidaddukte von Bisphenol A; Phenylendiamin
und Xylylendiamin; und dergleichen ein.
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Vorzugsweise
weisen der amorphe Polyester und das amorphe Polyester-Polyamid
jeweils einen Erweichungspunkt von 70 bis 180°C, eine maximale Temperatur
des Schmelzwärmepeaks
von 50 bis 85°C,
einen Glasübergangspunkt
von 45 bis 80°C
bzw. einen gewichtsprozentualen Anteil an in Chloroform unlöslichen
Komponenten von 0 bis 50 Gew.-% auf. Wenn der amorphe Polyester
und/oder das amorphe Polyester-Polyamid jeweils zwei oder mehr Harze
umfassen, ist es erwünscht,
dass es sich bei mindestens einem, vorzugsweise bei allen diesen
Harzen um den amorphen Polyester und/oder das amorphe Polyester-Polyamid mit
den vorstehend beschriebenen Eigenschaften handelt. Aus Sicht der
Herausbildung sowohl der Fixierbarkeit als auch der Beständigkeit
gegen Blocking ist es stärker
bevorzugt, ein Gemisch aus einem Harz mit einem Erweichungspunkt
von 95 bis 180°C
und einem Glasübergangspunkt
von 50 bis 80°C
(Harz a) und einem Harz mit einem Erweichungspunkt von 70 bis 125°C und einem
Glasübergangspunkt
von 45 bis 60°C
(Harz b) zu verwenden und dass das Gewichtsverhältnis des Gemisches, d. h.
Harz a/Harz b, 50/50 bis 95/5 beträgt. Der Glasübergangspunkt
ist hier eine dem amorphen Harz eigene Eigenschaft und bezeichnet
die Temperatur am Schnittpunkt der Verlängerung der Grundlinie nicht über den
Glasübergangspunkt
und der Tangente, die die maximale Steigung zwischen dem Beginn
des Peaks und der Spitze des Kurvenverlaufs zeigt.
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Aus
Sicht der niedrigsten Fixiertemperatur beträgt das Gewichtsverhältnis des
vorstehenden kristallinen Polyesters zu dem amorphen Polyester und/oder
dem amorphen Polyester-Polyamid, d. h. kristalliner Polyester/(amorpher
Polyester und/oder amorphes Polyester-Polyamid), 1/99 oder mehr
und aus Sicht der Verhinderung des Heißabliegens beträgt das Gewichtsverhältnis 50/50
oder weniger. Das Gewichtsverhältnis
beträgt
vorzugsweise 5/95 bis 40/60, besonders bevorzugt 10/90 bis 30/70.
Im Übrigen
können
der kristalline Polyester, der amorphe Polyester und das amorphe
Polyester-Polyamid jeweils ein eigenständiges Harz oder ein Gemisch
aus zwei oder mehreren Harzen sein.
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Vorzugsweise
kann der erfindungsgemäße Toner
zur Elektrophotographie ferner mindestens ein Wachs umfassen. Das
Wachs schließt
natürliche
Wachse, wie Carnaubawachs und Reiswachs; synthetische Wachse, wie
Polypropylenwachs, Polyethylenwachs und Fischer-Tropsch-Wachs; Erdölwachse,
wie Montanwachs; Alkoholwachse; Esterwachse und dergleichen ein.
Diese Wachse können
allein oder im Gemisch aus zwei oder mehreren Arten verwendet werden.
Aus Sicht der Verträglichkeit
mit dem Harzbindemittel sind von diesen Carnaubawachs, Polypropylenwachs
und Fischer-Tropsch-Wachs bevorzugt.
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Es
ist erwünscht,
dass der Schmelzpunkt des Wachses 10°C oder mehr, vorzugsweise 10
bis 50°C unter
dem Erweichungspunkt des kristallinen Polyesters liegt, mit der
Maßgabe,
dass, wenn zwei oder mehr kristalline Polyester enthalten sind,
der in Vergleich zu ziehende Erweichungspunkt der Erweichungspunkt
des kristallinen Polyesters mit dem niedrigsten Erweichungspunkt
ist. Der Anteil des Wachses beträgt
vorzugsweise 0,5 bis 10 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile
des Harzbindemittels.
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Weiterhin
kann der erfindungsgemäße Toner
zur Elektrophotographie geeignete Mengen an Additiven enthalten,
wie z. B. farbgebende Stoffe, Ladungssteuerstoffe, Trennmittel,
Mittel zur Modifizierung der elektrischen Leitfähigkeit, Verschnittmittel,
verstärkende
Füllstoffe,
wie z. B. faserige Substanzen, Antioxidantien, Alterungsschutzmittel,
Mittel zur Verbesserung der Fließfähigkeit und Mittel zur Verbesserung
der Reinigungsfähigkeit.
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Als
farbgebende Stoffe können
alle die Farbstoffe und Pigmente eingesetzt werden, die üblicherweise als
farbgebende Stoffe für
Toner verwendbar sind, und der farbgebende Stoff schließt Ruße, Phthalocyaninblau,
Permanentbraun FG, Brillantscharlach Echt, Pigmentgrün B, Rhodamin-B
Base, Lösungsmittelrot
49, Lösungsmittelrot
146, Lösungsmittelblau
35, Chinacridon, Carmin 6B, Disazogelb und dergleichen ein. Diese farbgebenden
Stoffe können
allein oder im Gemisch aus zwei oder mehr Arten verwendet werden.
Der Gehalt an farbgebendem Stoff beträgt vorzugsweise 1 bis 10 Gewichtsteile,
bezogen auf 100 Gewichtsteile des Harzbindemittels.
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Der
erfindungsgemäße Toner
zur Elektrophotographie ist vorzugsweise ein pulverförmiger Toner,
welcher durch ein Knet-Pulverisierverfahren, umfassend z. B. homogenes
Mischen eines Harzbindemittels, eines farbgebenden Stoffes und dergleichen
in einem Mischer, wie z. B. einer Kugelmühle, danach Schmelzekneten mit
einem geschlossenen Kneter oder einem Einschnecken- oder Doppelschnecken-Extruder,
Abkühlen,
Pulverisieren und Klassieren des Produkts. Ferner kann, wie erforderlich,
der Oberfläche
des Toners ein Mittel zur Verbesserung der Fließfähigkeit und dergleichen beigegeben
werden. Das Gewichtsmittel der Teilchengröße des erhaltenen Toners beträgt vorzugsweise
3 bis 15 μm.
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Der
erfindungsgemäße Toner
zur Elektrophotographie kann allein als Entwickler verwendet werden, wenn
das feine Pulver aus magnetischem Material enthalten ist. In einer
anderen Ausführungsform,
wenn das feine Pulver aus magnetischem Material nicht enthalten
ist, kann der Toner als nichtmagnetischer Einkomponenten-Entwickler
verwendet werden oder der Toner kann mit einem Träger gemischt
und als Zweikomponenten-Entwickler verwendet werden.
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BEISPIELE
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[Erweichungspunkt]
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Der
Erweichungspunkt bezeichnet eine Temperatur, die der halben Höhe (h) der
S-förmigen
Kurve entspricht, die die Beziehung zwischen der Abwärtsbewegung
eines Druckstempels (engl. Plunger) (Fließweg) und der Temperatur zeigt,
nämlich
einer Temperatur, bei welcher die Hälfte eines Harzes ausfließt, wenn
die Messung unter Verwendung eines Fließprüfgerätes des Typs „Koka" (CFT-500D, hergestellt
von der Shimadzu Corporation) erfolgt, bei welchem 1 g Probe durch
eine Düse
extrudiert wird, die eine würfelförmigen Öffnung mit
einer Weite von 1 mm und einer Länge
von 1 mm aufweist, während
die Probe so erwärmt
wird, dass die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 6°C/min gesteigert
wird, und mit dem Druckstempel eine Belastung von 1,96 MPa darauf
ausgeübt
wird.
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[Maximale Temperatur des
Schmelzwärmepeaks
und Glasübergangspunkt]
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Die
maximale Temperatur des Schmelzwärmepeaks
wird bei einer Probe unter Verwendung eines Differential-Scanning-Calorimeters
(DSC Modell 210, hergestellt von der Seiko Instruments, Inc.) bestimmt,
wenn die Behandlung der Probe darin besteht, dass ihre Temperatur
auf 200°C
gesteigert wird, die heiße
Probe mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit
von 10°C/min
auf 0°C
abgekühlt
wird und die Probe danach so erwärmt
wird, dass die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 10°C/min gesteigert
wird. Der Glasübergangspunkt
bezieht sich auf die Temperatur des Schnittpunktes der Verlängerung
der Basislinie nicht über
den Glasübergangspunkt
hinaus und der Tangente, die die maximale Steigung zwischen dem
Beginn des Peaks und der Spitze des Kurvenverlaufs zeigt.
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[Zahlenmittel des Molekulargewichts
der in Tetrahydrofuran löslichen
Komponente]
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Das
Zahlenmittel des Molekulargewichts wird mittels Gelpermeationschromatographie
bestimmt (Probenkonzentration: 0,5 Gew.-%; Eluent: Tetrahydrofuran;
Flußrate:
1 ml/min; Temperatur: 40°C;
Säule:
GMHLX/G3000HXL (hergestellt von der Tosoh Corporation); Standardprobe:
monodisperses Polystyrol). Hier wird eine Probe verwendet, welche
hergestellt wird, indem 40 mg Harzpulver und 10 ml Tetrahydrofuran
in ein 20 ml Probenröhrchen
gegeben werden, das Gemisch mit einer Kugelmühle bei Raumtemperatur 3 h
gerührt
wird und das erhaltene Gemisch danach mit einem Membranfilter (hergestellt
von Toyo Roshi K. K., Porendurchmesser 0,2 μm) filtriert wird.
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[Gewichtsprozentualer
Anteil an in Chloroform unlöslichen
Komponenten]
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Eine
100 cm3 Glasflasche, ausgerüstet mit
einem Schraubdeckel, wird mit 5 g eines Harzpulvers, 5 g RADIOLITE
Nr. 700 (hergestellt von Showa Kagaku Kogyo K. K.) und 100 ml Chloroform
befüllt
und die Inhaltsstoffe werden in einer Kugelmühle bei 25°C 5 h gerührt, wodurch ein Harz-Flüssigkeits-Gemisch
erhalten wird. Danach wird das Harz-Flüssigkeits-Gemisch einer Druckfiltration
mit einem Filterpapier (Papier Nr. 2, hergestellt von Toyo Roshi
Kaisha, Ltd.), welches gleichmäßig mit
5 g RADIOLITE bepackt ist, unterzogen. Nachfolgend werden die Feststoffe
auf dem Filterpapier zweimal mit 100 ml Chloroform gewaschen und
dann werden die Feststoffe getrocknet. Ferner wird der gewichtsprozentuale
Anteil der in Chloroform unlöslichen
Komponenten nach folgender Gleichung berechnet:
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[Schmelzpunkt des Wachses]
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Der
Schmelzpunkt bezeichnet die Temperatur der Spitze des endothermen
Peaks, der erhalten wird, wenn eine Probe unter Verwendung eines
Differential-Scanning-Calorimeters (DSC Modell 210, hergestellt von
der Seiko Instruments, Inc.) vermessen wird und die Probe mit einer
Geschwindigkeit von 10°C/min
erwärmt
wird.
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Harzherstellungsbeispiel
1
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Ein
5-Liter-Vierhalskolben, ausgerüstet
mit einem Stickstoffeinlassrohr, einem Entwässerungsrohr, einem Rührer und
einem Thermoelement, wurde mit den in Tabelle 1 aufgeführten Ausgangsmaterialien
befüllt und
die Inhaltsstoffe wurden bei 160°C
5 h umgesetzt. Danach wurde die Temperatur auf 200°C gesteigert
und die Umsetzung 1 h und weiterhin 1 h bei 8,3 kPa durchgeführt. Der
Erweichungspunkt, die maximale Temperatur des Schmelzwärmepeaks
und das Zahlenmittel des Molekulargewichts der in Tetrahydrofuran
löslichen Komponente
der jeweils erhaltenen Harze A bis K (kristalline Polyester) sind
in Tabelle 1 dargestellt.
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Harzherstellungsbeispiel
2
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Ein
5-Liter-Vierhalskolben, ausgerüstet
mit einem Entwässerungsrohr,
einem Rührer
und einem Thermoelement, wurde mit den in Tabelle 2 aufgeführten Ausgangsmaterialien
und 4 g Dibutylzinnoxid befüllt
und die Inhaltsstoffe wurden bei 220°C 8 h und danach bei 8,3 kPa
weiterhin umgesetzt, bis ein vorgegebener Erweichungspunkt erreicht
war. Der Erweichungspunkt, die maximale Temperatur des Schmelzwärmepeaks,
die Glasübergangstemperatur,
der Gehalt an aromatischer Verbindung in den Ausgangsmaterialien
und der gewichtsprozentuale Anteil an in Chloroform unlöslichen
Komponenten von jedem der erhaltenen Harze a bis k (amorphe Polyester)
sind in Tabelle 2 dargestellt.
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Anmerkungen von Tabelle
2
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- 1) Propylenoxidaddukt von Bisphenol A (mittlere Molzahl
2,2 mol)
- 2) Ethylenoxidaddukt von Bisphenol A (mittlere Molzahl 2,2 mol)
- Anmerkung) Solange nicht anders angegeben, ist die obere Menge
in g und die untere Menge in Gew.-% ausgedrückt.
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Beispiele 1 bis 15 und
Vergleichsbeispiele 1 bis 4
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Harzbindemittel
in den in Tabelle 3 aufgeführten
Kombinationen und Mengen, wobei die Gesamtmenge der Harzbindemittel
100 Gewichtsteile beträgt,
5 Gewichtsteile des Rußes
MOGUL L (hergestellt von der Cabot Corporation), 2 Gewichtsteile
Polypropylenwachs BISCOL 550P (hergestellt von Sanyo Chemical Industries,
Ltd.; Schmelzpunkt 120°C)
und 1 Gewichtsteil Ladungssteuermittel T-77 (hergestellt von Hodogaya Chemical
Co., Ltd.) wurden mit einem Henschel-Mischer gemischt und danach
wurde das erhaltene Gemisch mit einem Doppelschnecken-Extruder schmelzegeknetet.
Das erhaltene schmelzflüssige
geknetete Gemisch wurde einer Pulverisierung und Klassierung unter
Verwendung eines Strahlmühlen-Schnellpulverisierklassierers
Model IDS-2 (hergestellt von der Nippon Pneumatic MFG, Co., Ltd.)
unterzogen, wodurch ein Pulver mit einem Gewichtsmittel der Teilchengröße von 8 μm erhalten
wurde. Die Pulverisierbarkeit in dieser Stufe wurde nach den folgenden
Bewertungskriterien bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt.
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Bewertungskriterien der
Pulverisierbarkeit
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- O Es wird ohne Probleme ein Pulver mit einem Gewichtsmittel
der Teilchengröße von 8 μm erhalten.
- x Im Laufe der Pulverisierung kommt es zur Schmelzung, so dass
keine kontinuierliche Pulverisierung durchgeführt werden kann.
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Um
einen Toner zu erhalten, wurden zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen
Pulvers 0,5 Gewichtsteile hydrophobes Silika R-972 (hergestellt
von Nippon Aerosil) gegeben und mit einem Henschel-Mischer gemischt.
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Beispiele 16 bis 18
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Die
Pulverisierbarkeit wurde in der gleichen Art und Weise bewertet,
wie in Beispiel 1, außer
dass der Toner unter Verwendung von Harzbindemitteln in den in Tabelle
3 angegebenen Kombinationen und Mengen, wobei die Gesamtmenge der
Harzbindemittel 100 Gewichtsteile beträgt, und unter Verwendung von
Carnaubawachs „Carnauba
Wax" (importiert
von K. K. Kato Yoko, Schmelzpunkt: 83,6°C) in den Beispielen 16 und 17,
oder Fischer-Tropsch-Wachs „Sazole
Wax SP-105" (Hergestellt
von Sazole, Schmelzpunkt: 105°C)
in Beispiel 18 anstelle von Polypropylenwachs, wobei das Wachs in
einer Menge von 2 Gewichtsteilen verwendet wurde, hergestellt wurde.
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Testbeispiel 1
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Zu
4 Gewichtsteilen jedes Toners wurden 96 Gewichtsteile Silicon-beschichteter
Ferrit-Träger
mit einer mittleren Teilchengröße von 90 μm (hergestellt
von Kanto Denka Kogyo Co., Ltd.) gegeben und gemischt, um einen
Entwickler zu erhalten. Als nächstes
wurde der erhaltene Entwickler bei einer Druckgeschwindigkeit von 50
Blatt/min in eine modifizierte Ausführung eines AR-505 Kopiergerätes (hergestellt
von der Sharp Corporation) geladen. Um die niedrigste Fixiertemperatur
und die Temperatur, bei der ein Heißabliegen erzeugt wird, nach
den nachstehenden Verfahren zu bestimmen, wurden die hergestellten
Bilder unter sequenzieller Erhöhung
der Fixierwalzentemperatur von 90°C
auf 240°C
entwickelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt.
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(1) Niedrigste Fixiertemperatur
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Die
niedrigste Fixiertemperatur, die hier verwendet wird, bezieht sich
auf die Temperatur der Fixierwalze, bei welcher das Fixierverhältnis des
Toners 70% überschritt.
Dieses Fixierverhältnis
des Toners wurde bestimmt, indem eine Last von 500 g auf einen Sand-Kautschukradierer
(LION Nr. 502) mit einer Bodenfläche von
15 mm × 7,5
mm auf einem in der Fixiereinheit erhaltenes fixiertes Tonerbild
gegeben wurde, der belastete Radierer auf dem Bild fünfmal vor
und zurück
bewegt wurde, die optische reflektierende Dichte des Bildes vor oder
nach der Behandlung mit dem Radierer mit einem Reflexionsdensitometer
RD-915, hergestellt von der Macbeth Process Measurements Co., gemessen
wurde und dann das Fixierverhältnis
nach der folgenden Gleichung berechnet wurde.
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(2) Temperatur, bei der
ein Heißabliegen
erzeugt wird
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Fixierte
Bilder wurden bei jeder Temperatur entwickelt und anschließend wurde
unter denselben Bedingungen, wie vorstehend, ein blankes Bildtransferpapier
durch die Fixierwalze befördert.
Die „Temperatur, bei
der ein Heißabliegen
erzeugt wird" bezieht
sich auf die Temperatur der Fixierwalze, bei welcher zuerst Tonerstaubablagerungen
auf dem blanken Papier erzeugt werden.
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Testbeispiel 2
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Eine
100 ml Glasflasche wurde jeweils mit 10 g Toner befüllt und
für 24
h unter den folgenden Bedingungen stehen gelassen. Die Beständigkeit
gegen Blocking wurde gemäß der nachstehenden
Kriterien bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt.
Bedingungen
A: | Temperatur:
50°C, Relative
Feuchtigkeit: 50% |
Bedingungen
B: | Temperatur:
50°C, Relative
Feuchtigkeit: 90% |
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[Bewertungskriterien]
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- O Sowohl unter den Bedingungen A als auch B wird überhaupt
kein Blocking beobachtet.
- Δ Nur
unter den Bedingungen B wird ein Blocking beobachtet.
- x Sowohl unter den Bedingungen A als auch B wird ein Blocking
beobachtet.
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Testbeispiel 3
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Zu
4 Gewichtsteilen jedes Toners wurden 96 Gewichtsteile Silicon-beschichteter
Ferrit-Träger
mit einer mittleren Teilchengröße von 90 μm (hergestellt
von Kanto Denka Kogyo Co., Ltd.) gegeben und gemischt, um einen
Entwickler zu erhalten. Als nächstes
wurde der erhaltene Entwickler bei einer Druckgeschwindigkeit von 50
Blatt/min in eine modifizierte Ausführung eines AR-505 Kopiergerätes (hergestellt
von der Sharp Corporation) geladen und ein 210 mm × 297 mm
(Größe A4) Vorlagenblatt
mit einem geschwärzten
Anteil von 5% in einer Auflage von 300.000 Blatt durchgehend gedruckt.
Während
des Dauerdruckes wurde nach dem Drucken von 1000 Blatt (Drucken
am Anfang) und am Ende des Dauerdruckes (nach dauerhaftem Druck)
eine geringe Menge Toner entnommen. Mit einem q/m-Meter (hergestellt
von Epping) wurde die triboelektrische Aufladung des Toners bestimmt
und gleichzeitig wurde nach Ende des Dauerdruckes die Verschmutzung
des Photoleiters visuell untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle
4 dargestellt.
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Anmerkung: "240 <" bedeutet, das bei 240°C kein Abliegen
erzeugt wird.
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Aus
den vorstehenden Ergebnissen wird deutlich, dass die Toner der Beispiele
1 bis 18 alle eine niedrige niedrigste Fixiertemperatur aufweisen
und sowohl in der Beständigkeit
gegen Abliegen als auch der Beständigkeit
gegen Blocking ausgezeichnet sind, so dass selbst nach dauerhaftem Drucken
eine ausgezeichnete triboelektrische Aufladbarkeit aufrechterhalten
werden kann, ohne eine Verschmutzung des Photoleiters zu verursachen.
Hingegen ist im Falle des Toners von Vergleichsbeispiel 1, bei dem
der kristalline Polyester in einer großen Menge enthalten ist, die
Pulverisierbarkeit schlecht, ist die Viskosität während des Schmelzeknetens gering
und verschlechtert sich die Verteilung des Ladungssteuermittels,
so dass keine ausreichende triboelektrische Aufladung erhalten werden
kann. Im Falle des Toners von Vergleichsbeispiel 2, bei dem der amorphe
Polyester mit einem geringen Gehalt an der aromatischen Verbindung
in dem verwendeten Monomer enthalten ist, wird, da die Verträglichkeit
der Harze selbst hoch ist, ein Teil des kristallinen Polyesters
unerwünschterweise
amorph, so dass der erhaltene Toner eine schlechte Beständigkeit
gegen Blocking aufweist, wodurch es auf dem Photoleiter zum Filmen
kommt. Auch im Falle des Toners von Vergleichsbeispiel 3, bei dem
der kristalline Polyester einen niedrigen Erweichungspunkt aufweist,
sind die Beständigkeit
gegen Blocking und die Pulverisierbarkeit schlecht, auch wenn keine
Verschmutzung des Trägers
beobachtet wird, und die Verringerung der triboelektrischen Aufladung
nach dauerhaftem Drucken beachtlich ist. Im Falle des Toners von
Vergleichsbeispiel 4, der zwei Arten von amorphen Polyestern enthält, ohne
einen kristallinen Polyester zu enthalten, ist die Fixierbarkeit
bei niedriger Temperatur schlecht.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann ein Toner für
die Elektrophotographie erhalten werden, der in der Fixierbarkeit
bei niedriger Temperatur, der Beständigkeit gegen Abliegen, der
Beständigkeit
gegen Blocking und der Pulverisierbarkeit ausgezeichnet ist und
für einen
langen Zeitraum ein hohes Maß an
triboelektrischer Aufladung aufrechterhalten kann, ohne die Verschmutzung
des Photoleiters zu verursachen.