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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Toner zur Entwicklung
eines statisch geladenen Bildes und ein Verfahren zu seiner
Herstellung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung
einen Toner zur Entwicklung eines statisch geladenen Bildes,
der gute Fixiereigenschaften, einen hohen Offset (Abfärbe)-
Widerstand und Bildausbildungseigenschaften von hoher Qualität
und guter Beständigkeit besitzt, und ein Verfahren zur
Herstellung dieses Toners.
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In der kommerziellen Elektrophotographie wird ein
Abbildungssystem verwendet, in dem ein statisch geladenes Bild
auf einem lichtempfindlichen Material ausgebildet wird, das
statisch geladene Bild mit einem geladenen Toner entwickelt
wird, das ausgebildete Tonerbild auf ein Kopierblatt oder
dergleichen übertragen wird und das übertragene Tonerbild
thermisch fixiert wird. Im Hinblick auf die Leichtigkeit und
Sicherheit der Durchführung wird im allgemeinen ein Verfahren
verwendet, bei dem ein Kopierblatt, das ein Tonerbild trägt,
zur Wärmefixierung über Heizwalzen geleitet wird. In diesem
Fall tritt jedoch bei der Wärmefixierung an der
Walzenoberfläche das Offset (Abfärbe)-Problem auf.
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Zur Vermeidung dieser Offset-Erscheinung wurden viele
Möglichkeiten vorgeschlagen. Es wird z.B. allgemein ein
Verfahren verwendet, bei dem eine der Offset-Erscheinung
vorbeugende Flüssigkeit auf die Walze appliziert wird oder ein
Trennmittel im Toner enthalten ist.
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Zur Vermeidung der Offset-Erscheinung wurden außerdem viele
Verfahren vorgeschlagen, bei denen das Molekulargewicht oder
die viskoelastischen (rheologischen) Eigenschaften des
Fixierharzes im Toner eingestellt werden. Die Japanische
ungeprüfte Patentveröffentlichung 56-16144 beschreibt z.B. die
Verwendung eines Fixierharzes, das in der
Gelpermetationschromatographie (GPC) einen Maximalwert in einem
Molekulargewichtsbereich von 10³ bis 8 x 10&sup4; und einen
Maximalwert in einem Molekulargewichtsbereich von 10&sup5; bis 2 x
10&sup6; aufweist, und die Japanische ungeprüfte
Patentveröffentlichung Nr. 59-214860 beschreibt, daß ein
thermoplastisches Harz, in dem der Realteil
(Speicherelastizitätsmodul) des Komplexmoduls der Elastizität
5 x 10&sup4; bis 5 x 10&sup6; Pa und der imaginäre Teil (Verlustmodul der
Elastizität) 5 x 10&sup4; bis 2 x 10&sup6; Pa beträgt, als Fixierharz
verwendet wird.
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Dieser Vorschlag beschreibt, daß die
Niedermolekulargewichtskomponente die untere Grenze der
Fixiertemperatur erniedrigt und die
Hochmolekulargewichtskomponente die Funktion besitzt, eine
Offset-Beständigkeit zu verleihen. Wenn die Menge der
Niedermolekulargewichtskomponente jedoch zu gering ist, ist es
schwierig, die untere Grenze der Fixiertemperatur ausreichend
zu erniedrigen, und wenn die Menge der
Hochmolekulargewichtskomponente zu groß ist, wird die Offset-
Beständigkeit verschlechtert. Es ist deshalb schwierig, ein
gutes Gleichgewicht zwischen den Mengen dieser beiden
Komponenten zu halten, und befriedigende Ergebnisse lassen sich
nicht erhalten. Der Vorschlag ist jedoch insofern von Bedeutung
und interessant, weil der Speichermodul und Verlustmodul der
Elastizität des Harzes erwähnt werden, aber zwischen diesen
beiden Faktoren und den tatsächlichen Fixiereigenschaften oder
der Offset-Beständigkeit ist keine strikte Beziehung vorhanden.
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Diese Vorschläge betreffen die Auswahl des zu verwendenden
Fixierharzes. Bei einem in der Praxis verwendeten Toner
variiert jedoch, auch wenn das Harz das Auswahlkriterium
erfüllt, der Fixiertemperaturbereich oder die Häufigkeit des
Auftretens der Offset-Erscheinung stark mit dem
Dispersionszustand des Pigments und des
Ladungskontrollfarbstoffes, und es können keine befriedigenden
Ergebnisse erhalten werden.
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Eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb,
einen Toner zur Entwicklung eines statisch geladenen Bildes
bereitzustellen, der die Kombination einer hervorragenden
Adhäsion des geschmolzenen Toners am Transfermaterial und eine
hervorragende Offset-Beständigkeit gegenüber einer Fixierwalze
aufweist, der einen breiten Fixiertemperaturbereich und
hervorragende Fixiereigenschaften aufweist, und der ebenfalls
die Fähigkeit besitzt, ein Bild hoher Qualität zu ergeben.
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Eine weitere Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung ist
es, ein Verfahren zur Herstellung dieses Toners
bereitzustellen.
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Gemäß einem erfindungsgemäßen Aspekt wird ein Toner zur
Entwicklung eines statisch geladenen Bildes bereitgestellt, der
ein Fixierharz und darin dispergiert ein Farbmittel und einen
Ladungskontrollfarbstoff umfaßt, wobei die Tonerzusammensetzung
solche rheologische Eigenschaften besitzt, daß der Tangens (tan
δ) des Verlustwinkels 0.95 bis 1.25 beträgt, wenn der
Speicherelastizitätsmodul (G') 10&supmin;¹ N/cm² (10&sup4; dyne/cm²) (1
dyne = 10&supmin;&sup5; N) beträgt, und worin das Verhältnis von
Oberflächenfarbstoffkonzentration zur gesamten
Farbstoffkonzentration im Toner im Bereich von 0.30 bis 0.50
liegt, und das Fixierharz in der durch
Gelpermetationschromatographie bestimmten
Molekulargewichtsverteilung mindestens 2 Peaks aufweist, wobei
der Peak im Niedermolekulargewichtsbereich kleiner als 13 x 10³
und der Peak im Hochmolekulargewichtsbereich mindestens 1.5 x
10&sup5; ist, und das Verhältnis der Peakfläche auf der
Niedermolekulargewichtsseite zur Peakfläche auf der
Hochmolekulargewichtsseite im Bereich vom 2/1 bis 4/1 ist.
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Gemäß einem anderen erfindungsgemäßen Aspekt wird ein Verfahren
zur Herstellung eines Toners zur Entwicklung eines statisch
geladenen Bildes bereitgestellt, nach dem ein Farbmittel, ein
Ladungskontrollfarbstoff und ein Fixiersalz, das in der durch
Gelpermetationschromatographie bestimmten
Molekulargewichtsverteilung mindestens 2 Peaks aufweist, wobei
der Peak im Niedermolekulargewichtsbereich kleiner als 13 x 10³
und der Peak im Hochmolekulargewichtsbereich mindestens 1.5 x
10&sup5; beträgt, und das Verhältnis der Peakfläche auf der
Niedermolekulargewichtsseite zur Peakfläche auf der
Hochmolekulargewichtsseite im Bereich von 2/1 bis 4/1 ist, so
miteinander kominbiniert werden, daß die resultierende
Tonerzusammensetzung solche rheologische Eigenschaften besitzt,
daß der Tangens (tan δ) des Verlustwinkels 0.95 bis 1.25
beträgt, wenn der Speicherelastizitätsmodul (G') 10&supmin;¹ N/cm²
(10&sup4; dyne/cm³) ist, und das Verhältnis von
Oberflächenfarbstoffkonzentration zur gesamten
Farbstoffkonzentration im Toner 0.30 bis 0.50 ist.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Es wurde gefunden, daß die durch Heißwalzenfixierung eines
Toners zur Entwicklung eines statisch geladenen Bildes
verursachte Erscheinung nicht streng der
Molekulargewichtsverteilung des Fixierharzes oder den
rheologischen Eigenschaften, wie z.B. dem
Speicherelastizitätsmodul und dem Verlustmodul der Elastizität
entspricht, und nicht nur vom Fixierharz abhängt, sondern auch
vom darin enthaltenen Farbstoff und Ladungskontrollmittel, und
ihrem Dispersionszustand, und deshalb die vorstehende
Erscheinung eher von den rheologischen Eigenschaften der
Tonerzusammensetzung abhängt.
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Spezifischer ausgedrückt besteht die erste Eigenschaft des
erfindungsgemäßen Toners zur Entwicklung eines statisch
geladenen Bildes darin, daß die den Toner aufbauende
Zusammensetzung solche rheologische Eigenschaften besitzt, daß
der Tangens (tan δ) des Verlustwinkels 0.95 bis 1.25, und
insbesondere 1.05 bis 1.15 beträgt, wenn der
Speicherelastizitätsmodul (G') 10&sup4; dyne/cm² beträgt.
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Der Tangens (tan δ) des Verlustwinkels wird durch das
Verhältnis des Verlustmoduls der Elastizität (G'') zum
Speicherelastizitätsmodul (G') dargestellt, und diese Werte
werden gemäß der nachfolgend beschriebenen Methode bestimmt.
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Auf einem quadratischen Blatt mit einer Größe von 20 mm x 20 mm
und einer Dicke von 2 mm wird mittels einer Heißpresse ein
Toner aufgebracht, und die erhaltene Probe bei einer bestimmten
Temperatur gehalten, und unter Verwendung eines Rheospektors
DVE, bezogen von Rheology Co., als Meßvorrichtung wird eine
tangentielle Fibration (Meßfrequenz = 1 Hz) in Scherrichtung
mittels erzwungener Nichtresonanz-Fibrationsmethode (forced
vibration non-resonance method) appliziert, und das
Spannungsverhalten unter ultrakleinster Verschiebung gemessen,
und der Speicherelastizitätsmodul (G'), der Verlustmodul der
Elastizität und der Tangens (tan δ) des Verlustwinkels gemäß
der bekannten Berechnungsmethode aus der Spannkraft und der
dynamischen Spannung berechnet.
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Der Grund, warum die rheologischen Eigenschaften der
Tonerzusammensetzung nicht durch die Werte des
Speicherelastizitätsmoduls (G') und des Verlustmoduls der
Elastitzität (G''), sondern durch den Tangens (tan δ) des
Verlustwinkels, der das Verhältnis zwischen den zwei Werten
ist, definiert werden, ist es, daß der
Speicherelastizitätsmodul (G') eine Beziehung zur Kohäsionskraft der
Zusammensetzung besitzt, während der Verlustmodul der
Elastizität (G'') eine Beziehung zur Viskosität der
Zusammensetzung besitzt, und die Fixiereigenschaft und Offset-
Eigenschaft des Toners auf dem Transfermaterial zur Zeit des
Kontaktes mit der Fixierwalze durch das Gleichgewicht zwischen
diesen beiden Werten beeinflußt werden. Spezifischer
ausgedrückt nimmt, wenn der Verlustmodul der Elastizität
ansteigt, die Viskosität ab, und die Fixiereigenschaften des
Toners nehmen zu. Wenn im Gegensatz dazu der
Speicherelastizitätsmodul ansteigt, steigt die Kohäsionskraft
an und die Offset-Beständigkeit und ebenso die
Fixiereigenschaften nehmen ab. Es ist deshalb verständlich, daß
ein bestimmter bevorzugter Bereich für das Verhältnis zwischen
diesen beiden Werten vorhanden ist. Der Grund, warum der Wert
des Tangens (tan δ) des Verlustwinkels auf der Basis des
Speicherelastizitätsmoduls (G') von 10&sup4; dyne/cm² (10³ Pa)
definiert wird, ist es, daß, obgleich in Betracht gezogen
wurde, daß, wenn der Speicherelastizitätsmodul so niedrig wie
vorstehend erwähnt ist, die Kohäsionskraft zu gering ist, und
eine Offset-Erscheinung verursacht wird, und erfindungsgemäß
beabsichtigt wird, daß die Ausbildung der Offset-Erscheinung
auch unter solchen strikten Bedingungen vermieden wird.
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Wenn der Wert von tan δ der Tonerzusammensetzung unterhalb
dieses Bereiches liegt, ist die Adhäsion oder Intrusion des
geschmolzenen Toners in das Transfermaterial unzureichend und
es wird oft das Problem einer unzureichenden Fixierung
verursacht. Wenn der Wert von tan δ den oben angegebenen
Bereich übersteigt, wird aufgrund einer unzureichenden Kohäsion
des geschmolzenen Toners ein Teil des Toners auf die Heißwalze
übertragen, und Offset verursacht. Erfindungsgemäß können durch
Einstellen von tan δ der Tonerzusammensetzung innerhalb des
oben angegebenen Bereichs hervorragende Fixiereigenschaften und
eine hohe Offset-Beständigkeit in Kombination erhalten werden.
Außerdem kann sogar wenn der Speichermodul der Elastizität (G')
extrem niedrig ist, eine hohe Offset-Beständigkeit erhalten
werden, und deshalb kann der Fixiertemperaturbereich, d.h. der
Bereich von der unteren Grenze der Fixierung hervorrufenden
Temperatur bis zur unteren Grenze der Offset-verursachenden
Temperatur, stark über den entsprechenden Bereich
konventioneller Toner ausgeweitet werden. Darüberhinaus kann
mit dem erfindungsgemäßen Toner, weil der Bereich von tan δ
relativ eng ist, eine hervorragende Lagerstabilität und
Fließfähigkeit erzielt werden, und der erfindungsgemäße Toner
besitzt auch den Vorteil, daß das fixierte Tonerbild einen
verringerten Oberflächenglanz aufweist und leicht zu lesen ist.
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Der erfindungsgemäße Toner ist zusätzlich dadurch
gekennzeichnet, daß das Verhältnis
Oberflächenfarbstoffkonzentration/gesamte
Farbstoffkonzentration innerhalb des Bereiches von 0.30 bis
0.50, und insbesondere von 0.35 bis 0.45, eingestellt wird.
Unter der gesamten Farbstoffkonzentration wird die
Konzentration des Farbstoffes verstanden, der in den gesamten
Tonerteilchen vorhanden ist, und unter der
Oberflächenfarbstoffkonzentration wird die Konzentration des
Farbstoffes verstanden, der nur auf den Oberflächen der
Tonerteilchen vorhanden ist. Wenn dieses
Konzentrationsverhältnis deshalb 1 ist, so bedeutet dies, daß
der gesamte Farbstoff nur an den Oberflächen der Tonerteilchen
vorhanden ist, und wenn dieses Konzentrationsverhältnis 0 ist,
bedeutet dies, daß der Farbstoff an den Oberflächen der
Tonerteilchen überhaupt nicht vorhanden ist. Wie dies
nachfolgend im einzelnen beschrieben wird, hängt das
Farbstoffkonzentrationsverhältnis vom Grad des Knetens der
Tonerzusammensetzung ab.
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Wenn das Farbstoffkonzentrationsverhältnis unterhalb des
vorstehend angegebenen Bereiches liegt, besteht die Tendenz,
daß die Bilddichte abnimmt. Es wird angenommen, daß der Grund
dafür der ist, daß der elektrische Widerstand zu hoch wird.
Wenn das Farbstoffkonzentrationsverhältnis den vorstehend
angebenen Bereich übersteigt, ist die Offset-Erscheinung
stärker ausgeprägt als wenn das
Farbstoffkonzentrationsverhältnis innerhalb des vorstehend
angegebenen Bereichs liegt. Als Grund wird angenommen, daß der
an den Oberflächen der Teilchen vorhandene Farbstoff eine
erhöhte Affinität zur Fixierwalze besitzt oder von der
Fixierwalze leichter elektrostatisch angezogen wird.
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Um den Tangens δ der Tonerzusammensetzung innerhalb des
vorstehend angegebenen Bereiches einzustellen, ist es
notwendig, geeignete Tonerkomponenten auszuwählen und ihren
Dispersionsgrad einzustellen.
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An erster Stelle ist es notwendig, ein Fixierharz zu verwenden,
das in der durch GPC bestimmten Molekulargewichtsverteilung
mindestens 2 Peaks, wie vorstehend definiert, aufweist.
Vorzugsweise wird ein Styrol/Acryl-Copolymer verwendet, und es
ist bevorzugt, daß der Peak im Niedermolekulargewichtsbereich
im Bereich von 5 x 10³ bis 7 x 10³ liegt.
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Das Verhältnis zwischen Styrol und dem Acrylmonomer im
Copolymer kann in einem breiten Bereich verändert werden, aber
vorzugsweise beträgt das Molverhältnis zwischen ihnen 60/40 bis
98/2, und insbesondere 75/25 bis 85/15. Als Acrylmonomer können
genannt werden Acryl(meth)acrylate, wie z.B.
Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Propyl(meth)acrylat,
Butyl(meth)acrylat und 2-Ethylhexyl(meth)acrylat, Acrylsäure
und Methacrylsäure, (Meth)acrylnitril, (Meth)acrylamid,
(Meth)acrylhydroxyalkylester, wie z .B. (Meth)acryl-2-
hydroxyethyl- und (Meth)acryl-3-hydroxypropylester,
(Meth)acrylaminoalkylester, wie z .B. (Meth)acryl-2-aminoethyl-,
(Meth)acryl-3-aminopropyl- und
N-Ethyl(meth)acryl-2-aminoethylester, und Glycidyl(meth)acrylat. Vorzugsweise setzt sich das
Acrylmonomer hauptsächlich aus Acryl(meth)acrylat zusammen.
Besonders bevorzugt wird ein Styrol/Acryl-Copolymer verwendet,
das 75 bis 85 Gew.-% Styrol, 0.5 bis 5 Gew.-% Methylmetacrylat
und 10 bis 20 Gew.-% N-Butylacrylat umfaßt.
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Der erfindungsgemäß verwendete Ladungskontrollfarbstoff ist
vorzugsweise ein Metall-enthaltender Komplexsalzfarbstoff, und
insbesondere ein Metall-enthaltender Komplexsalzfarbstoff vom
2:1-Typ (Molverhältnis Farbstoffmolekül/Metall = 2/1). Dieser
Metall-enthaltende Komplexsalzfarbstoff kann durch die folgende
Formel dargestellt werden:
worin die Ringe A und B einen kondensierten Ring aufweisen
können, und einen Substituenten, wie z.B. ein Halogenatom, eine
Nitrogruppe, eine Alkylgruppe oder eine Amidgruppe, und M ein
Übergangsmetall darstellt.
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Als Übergangsmetall können genannt werden Cr, Co, Cu, Fe und
Ni. Vorzugsweise wird ein Cr enthaltender Farbstoff verwendet.
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Als Farbmittel kann mindestens eine Substanz ausgewählt aus der
Gruppe bestehend aus Farbpigmenten, Extenderpigmenten,
magnetischen Pigmenten und elektrisch leitfähigen Pigmenten
verwendet werden. Natürlich kann ein Pigment, das 2 oder mehr
der vorstehenden Funktionen besitzt, verwendet werden. So wirkt
z.B. Ruß nicht nur als schwarzes Pigment, sondern auch als
elektrisch leitfähiges Pigment, und Trieisentetroxid wirkt
nicht nur als magnetisches Pigment, sondern auch als schwarzes
Pigment, wie dies aus der Bezeichnung Eisenschwarz (Black Iron)
hervorgeht.
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Geeignete Beispiele für Farbpigmente sind die folgenden:
Schwarze Pigmente:
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Ruß, Acetylenruß, Lampenruß und Anilinschwarz.
Gelbe Pigemente:
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Chromgelb, Zinkgelb, Cadmiumgelb, gelbes Eisenoxid, Mineral
Fast Yellow, Nickeltitangelb, Neapelgelb, Naphtholgelb S,
Hansagelb G, Hansagelb 10G, Benzidingelb G, Benzidingelb GR,
Chinolingelblack und Permanentgelb NCG.
Orangefarbene Pigmente:
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Chromorange, Molybdänorange, Permanentorange GTR,
Pyrazolonorange, Vulkanorange, Indanthren Brillant Orange RK,
Benzidinorange G und Indanthren Brillant Orange GK.
Rote Pigmente:
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rotes Eisenoxid, Cadmiumrot, rotes Blei,
Quecksilbercadmiumsulfid, Permanentrot 4R, Litholrot,
Pyrazolonrot, Watchungrot-Calciumsalz, Lackrot D, Brillant
Carmine 6B, Eosinlack, Rhodaminlack B, Alizarinlack und
Brillant Carmine 3B.
Violette Pigmente:
Manganviolett, Fast Violet B und Methylviolettlack.
Blaue Pigmente:
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Preußisch Blau, Kobaltblau, Alkaliblaulack, Victoriablaulack,
Phthalocyaninblau, Metall-freies Phthalocyaninblau, teilweise
chloriertes Phthalocyaninblau, Fast Sky Blue und Indanthrenblau
BC.
Grüne Pigmente:
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Chromgrün, Chromoxid, Pigmentgrün B, Malachitgrünlack und Fanal
Yellow Green G.
Weiße Pigmente:
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Zinkweiß, Titanoxid, Antimonweiß und Zinksulfid.
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Barytpulver, Bariumcarbonat, Ton, Quarzpulver, Talk und
Aluminiumoxidweiß.
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Als magnetisches Pigment sind bekannt Trieisentetroxid (Fe&sub3;O&sub4;),
Dieisentrioxid (γ-Fe&sub2;O&sub3;), Zinkeisenoxid (ZnFe&sub2;O&sub4;),
Yttriumeisenoxid (Y&sub3;Fe&sub5;O&sub1;&sub2;), Cadmiumeisenoxid (CdFe&sub2;O&sub4;),
Gadoliniumeisenoxid (Gd&sub3;Fe&sub5;O&sub4;), Kupfereisenoxid (CuFe&sub2;O&sub4;),
Bleieisenoxid (PbFe&sub1;&sub2;O&sub1;&sub9;), Nickeleisenoxid (NiFE&sub2;O&sub4;),
Neodymeisenoxid (NdFeO&sub3;), Bariumeisenoxid (BaFe&sub1;&sub2;O&sub1;&sub9;),
Magnesiumeisenoxid (MgFe&sub2;O&sub4;), Manganeisenoxid (MnFe&sub2;O&sub4;),
Lanthaneisenoxid (LaFeO&sub3;), Eisenpulver (Fe), Kobaltpulver (Co)
und Nickelpulver (Ni). Erfindungsgemäß kann irgendein feines
Pulver dieser bekannten magnetischen Materialien verwendet
werden. Als magnetisches Pigment zur Erzielung der
Aufgabenstellungen der vorliegenden Erfindung wird besonders
bevorzugt Trieisentetroxid verwendet.
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Als elektrisch leitfähiges Pigment kann nicht nur der
vorstehend genannte Ruß verwendet werden, sondern auch
anorganische Pulver, die an sich elektrisch nicht leitfähig
sind, aber einer Behandlung, die sie elektrisch leitfähig
machen, unterzogen wurden, und außerdem verschiedene
Metallpulver.
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Die Mengen dieser Tonerkomponenten werden vorzugsweise so
ausgewählt, daß die Menge des Fixierharzes 80 bis 96 Gew.-%,
insbesondere 85 bis 93 Gew.-%, bezogen auf die 3 Komponenten,
beträgt, die Menge des Ladungskontrollfarbstoffes 0.2 bis 5
Gew.-%, und insbesondere 0.5 bis 2 Gew.-%, bezogen auf die 3
Komponenten beträgt, und die Menge an Farbmittel oder Pigment 2
bis 12 Gew.-%, insbesondere 3 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die 3
Komponenten, beträgt.
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Andere bekannte Toneradditive, z.B. Trennmittel, wie z.B.
Polyethylenwachs und Polypropylenwachs, können gemäß bekannter
Rezepturen eingearbeitet sein.
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Die vorstehend genannten Tonerkomponenten werden mittels eines
Mischers, wie z.B. eines Henschelmischers, vorgemischt, und
dann durch eine Knetvorrichtung, wie z.B. einen
Doppelschneckenextruder, geknetet. Um einen Toner zu erhalten,
wird die geknetete Zusammensetzung abgekühlt, pulversiert und
klassifiziert.
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Wie vorstehend angegeben, variiert der tan δ der
Tonerzusammensetzung gemäß dem Grad des Knetens. Da die
Tonerzusammensetzung im allgemeinen ausreichend geknetet und
die Größe der dispergierten Farbstoffteilchen des Pigmentes
verringert werden, besteht die Tendenz dazu, daß sich der Wert
von tan δ verringert. Der Speicherelastizitätsmodul weist
nämlich die Tendenz auf, sich zu erhöhen, und der Verlustmodul
der Elastizität die Tendenz, sich zu erniedrigen. Es ist
deshalb verständlich, daß es wichtig ist, ein ausreichendes
Vormischen der Tonerkomponenten durchzuführen, und einen
Doppelschneckerextruder zu verwenden, der eine hohe Knetwirkung
ausübt.
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Die Teilchengröße des Toners ist vorzugsweise eine solche, daß
der mittlere Durchmesser, gemessen mittels eines Coulter-
Zählers, 5 bis 20 um, und insbesondere 7 bis 15 um, beträgt.
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Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Toners kann in der
Elektrophotographie die Ausbildung eines elektrostatischen
latenten Bildes gemäß einem bekannten Verfahren bewirkt werden.
Ein elektrostatisches latentes Bild kann z.B. durch
gleichförmige Aufladung einer photoleitfähigen Schicht auf
einem elektrischen leitfähigen Substrat und bildweiser
Belichtung der geladenen photoleitfähigen Schicht ausgebildet
werden.
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Für die Entwicklung des statisch geladenen Bildes wird im Falle
eines magnetischen Toners vom Einkomponenten-Typ der Toner
direkt verwendet, oder, für den Fall eines Entwicklers vom
Zweikomponenten-Typ, der Toner mit einem Magnetträger gemischt
und ein magnetisches Büschel des Toners in Kontakt mit der
photoleitfahigen Schicht auf dem Substrat gebracht, wodurch
die Entwicklung leicht durchgeführt werden kann. Das durch die
Entwicklung ausgebildete Tonerbild wird auf ein Kopierblatt
übertragen und durch ln-Kontakt-Bringen mit einer Heißwalze
fixiert.
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Erfindungsgemäß kann unter Verwendung einer
Tonerzusammensetzung, die solche rheologische Eigenschaften
besitzt, daß der Tangens (tan δ) des Verlustwinkels 0.90 bis
1.40 beträgt, wenn der Speicherelastizitätsmodul (G') 10&sup4;
dyne/cm² beträgt, ein Toner zur Entwicklung eines statisch
geladenen Bildes bereitgestellt werden, der eine hervorragende
Kombination von Adhäsivkraft des geschmolzenen Toners an das
Transfermaterial und Offset-Beständigkeit gegenüber einer
Fixierwalze aufweist, und der einen breiten
Fixiertemperaturbereich, hervorragende Fixiereigenschaften und
die Fähigkeit zur Ausbildung eines Bildes mit hoher Qualität
besitzt.
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Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die
folgenden Beispiele detailliert beschrieben ohne den Rahmen der
Erfindung darauf zu beschränken.
Beispiel 1
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Um eine Tonerzusammensetzung zu erhalten, die das
erfindunsgemäße Erfordernis des Tangens (tan δ) des
Verlustwinkels erfüllt, werden 100 Gewichtsteile Styrol/Acryl-
Copolymer, das in der durch GPC bestimmten
Molekulargewichtverteilung Peaks in den Bereichen von 5 x 10³
bis 7 x 10³ und von 1.5 x 10&sup5; bis 2.0 x 10&sup5; aufweist, und 75
bis 85 Gew.-% Styrol, 0.5 bis 5 Gew.-% Methylmetacrylat und 10
bis 20 Gew.-% n-Butylacrylat umfaßt, und in dem das Verhältnis
der Peakfläche des Niedermolekulargewichtsbereiches zur
Peakfläche des Hochmolekulargewichtsbereiches in der durch GPC
bestimmten Molekulargewichtsverteilung 3/1 betrug, 30 Minuten
lang mit 10 Gewichtsteilen Ruß als Farbmittel, 1.5
Gewichtsteilen eines Chromkomplexsalzfarbstoffes vom Azotyp als
Ladungskontrollmittel und 1.5 Gewichtsteilen Polypropylen mit
niedrigem Molekulargewicht als Trennmittel unter Verwendung
eines Henschelmischers gemischt. Dann wurde die Zusammensetzung
mittels einer Dreiwalzen-Mühle geknetet, und die geknetete
Zusammensetzung abgekühlt, pulverisiert und klassifiziert, und
ein erfindungsgemäßer Toner erhalten, der eine
durchschnittliche Teilchengröße (Volumen) von 11 um aufwies.
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Der Tangens (tan δ) des Verlustwinkels wurde bei einem
Speicherelastizitätsmodul (G') von 10&sup4; dyne/cm² gemessen. Es
wurde gefunden, daß der Tangens (tan δ) des erhaltenen Toners
1.05 betrug.
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Dann wurden 500 ml Methanol zu genau abgewogenen 100 mg des
Toners zugegeben, und die Mischung wurde mittels einer
Kugelmühle 10 Minuten lang behandelt, und dann 1 Tag lang ruhen
gelassen. Die Farbstoffkonzentration des Überstandes wurde
mittels eines Absorptiometers gemessen, und die
Oberflächenfarbstoffkonzentration (g/g) wurde gemäß dem
Lambert-Beer'schen-Gesetz berechnet. Es wurde gefunden, daß das
Verhältnis von Oberflächenfarbstoffkonzentration/gesamte
Farbstoffkonzentration 0.39 betrug.
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Durch Vermischen von 5 Gewichtsteilen des Toners mit 95
Gewichtsteilen eines Ferritträgers mit einer durchschnittlichen
Teilchengröße von 90 um wurde ein Entwickler hergestellt,
und unter Verwendung dieses Entwicklers in einer handelsüblich
erhältlichen elektrophotographischen Kopiermaschine (Model DC-
205, bezogen von Mita Kogyo) ein Kopiertest zum Erhalt von
10000 Kopien durchgeführt. In keiner dieser 10000 Kopien wurde
eine Offset-Erscheinung verursacht, und die Fixierwalze war
überhaupt nicht verunreinigt, und es wurden Bilder hoher
Qualität mit einem Fixierverhältnis von größer als 90 %
erhalten. In der 10000-sten Kopie betrug die Auflösung 6.3
Linien/mm, die Bilddichte 1.39 und die Schleierdichte 0.001.
Beispiel 2
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Unter Verwendung eines Henschelmischers wurden 100
Gewichtsteile des gleichen im Beispiel 1 verwendeten
Styrol/Acryl-Copolymers mit 8.5 Gewichtsteilen Ruß als
Farbmittel, 1.0 Gewichtsteilen eines
Chromkomplexsalzfarbstoffes vom Azotyp als
Ladungskontrollmittel und 2.0 Gewichtsteilen Polypropylen
niedriger Dichte als Trennmittel 5 Minuten lang gemischt, und
die Mischung mittels einer Dreiwalzenmühle geknetet, und die
geknetete Zusammensetzung abgekühlt, pulverisiert und
klassifiziert, und ein erfindungsgemäßer Toner mit einer
durchschnittlichen Teilchengröße (Volumen) von 10.5 um
erhalten.
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Der Tangens (tan δ) des Verlustwinkels dieses Toners, bei einem
Speicherelastizitätsmodul (G') von 10&sup4; dyne/cm² gemessen,
betrug 1.20. Das Verhältnis
Oberflächenfarbstoffkonzentration/gesamte
Farbstoffkonzentration betrug 0.62.
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In einer DC-2055 wurde zum Erhalt von 10000 Kopien auf die
gleiche Weise wie im Beispiel 1 beschrieben ein Kopiertest
durchgeführt. Bei allen 10000 Kopien wurden fixierte Bilder mit
einem Fixierverhältnis von höher als 90 % erhalten, und eine
Offset-Erscheinung fehlte gänzlich. Es wurde gefunden, daß die
Fixierwalze leicht verschmutzt war. In der 10000-sten Kopie
betrug die Auflösung 6.3 Linien/mm, die Bilddichte 1.40 und die
Schleierdichte 0.002.
Beispiel 3
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Während 20 Minuten wurde in einem Henschelmischer eine
Mischbehandlung mit der gleichen Rezeptur, wie sie im Beispiel
1 verwendet wurde, durchgeführt, mit der Ausnahme, daß 100
Gewichtsteile eines Styrol/Acryl-Copolymers, das in der durch
GPC bestimmten Molekulargewichtsverteilung Peaks zwischen 7 x
10³ und 9 x 10³ und zwischen 3 x 10&sup5; und 5 x 10&sup5; aufwies, und
75 bis 85 Gew.-% Styrol und 15 bis 25 Gew.-% Butylacrylat
umfaßte, und worin das Verhältnis der Peakfläche des
Niedermolekulargewichtsbereiches zur Peakfläche des
Hochmolekulargewichtsbereiches in der durch GPC bestimmten
Molekulargewichtsverteilung 2/1 betrug, anstelle des im
Beispiel 1 verwendeten Copolymers verwendet wurde. Die Mischung
wurde unter Verwendung einer Dreiwalzenmühle gemischt und die
geknetete Zusammensetzung abgekühlt, pulverisiert und
klassifiziert, und ein erfindungsgemäßer Toner mit einer
durchschnittlichen Teilchengröße (Volumen) von 11 um erhalten,
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Der Tangens (tan δ) des Verlustwinkels des Toners, bei einem
Speicherelastizitätsmodul (G') von 10&sup4; dyne/cm² gemessen,
betrug 1.22, und das Verhältnis
Oberflächenfarbstoffkonzentration/gesamte
Farbstoffkonzentration betrug 0.40.
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In einer DC-2055 wurde auf gleiche Weise wie im Beispiel 1
beschrieben ein Kopiertest zum Erhalt von 10000 Kopien
durchgeführt. Es wurden fixierte Bilder erhalten, die ein
Fixierverhältnis von höher als 90 % aufwiesen, und bei denen
kein Offset auftrat. Die Fixierwalze war leicht verunreinigt.
In der 10000-sten Kopier betrug die Auflösung 5.6 Linien/mm,
die Bilddichte 1.39 und die Schleierdichte 0.003.
Vergleichsbeispiel 1
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Unter Verwendung eines Henschelmischers wurden 100
Gewichtsteile eines Styrol/Acryl-Copolymers , das in der durch
GPC bestimmten Molekulargewichtsverteilung einen Peak zwischen
1 x 10³ und 2 x 10&sup7; aufwies, und mit einem durchschnittlichen
Molekulargewicht von 225000, und das 75 bis 85 Gew.-% Styrol
und 15 bis 25 Gew.-% Butylacrylat umfaßte, 10 Minuten lang mit
7.5 Gewichtsteilen Ruß als Farbmittel, 2.0 Gewichtsteilen eines
Chromkomplexsalzfarbstoffes vom Azotyp als
Ladungskontrollmittel und 1.0 Gewichtsteilen eines
Polypropylens niedrigen Molekulargewichts gemischt. Die
Mischung wurde mittels einer Dreiwalzenmühle geknetet und die
geknetete Zusammensetzung abgekühlt, pulverisiert und
klassifiziert, und ein Toner mit einer mittleren Teilchengröße
von 10.5 um erhalten. Der Tangens (tan δ) des Verlustwinkels
des Toners, bei einem Speicherelastizitätsmodul (G') von 10&sup4;
dyne/cm² gemessen, betrug 1.31. Das Verhältnis
Oberflächenfarbstoffkonzentration/gesamte
Farbstoffkonzentration betrug 0.51.
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Auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 beschrieben wurde ein
Kopiertest zum Erhalt von 10000 Kopien durchgeführt. In den
fixierten Bildern wurde ein Fixierverhältnis von höher als 90 %
aufrechterhalten, aber es trat häufig Offset auf und die
Verunreinigung an der Fixierwalze war deutlich. In der 10000-
sten Kopie betrug die Auflösung 5.0 Linien/mm, die Bilddichte
1.38 und die Schleierdichte 0.005.
Vergleichsbeispiel 2
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In einem Henschelmischer wurde 40 Minuten lang eine
Mischbehandlung der gleichen Rezeptur, wie sie im
Vergleichsbespiel 1 verwendet wurde, durchgeführt, mit der
Ausnahme, daß die Menge an Ruß auf 10 Gewichtsteile und die
Menge an Ladungskontrollmittel auf 1.0 Gewichtsteile verändert
wurde. Die Mischung wurde mittels einer Dreiwalzenmühle
geknetet und die geknetete Zusammensetzung abgekühlt,
pulverisiert und klassifiziert, und ein Toner mit einer
durchschnittlichen Teilchengröße (Volumen) von 11.5 um
erhalten. Der Tangens (tan δ) des Verlustwinkels des Toners,
gemessen bei einem Speicherelastizitätsmodul (G;) von 10&sup4;
dyne/cm², betrug 0.90, und das Verhältnis
Oberflächenfarbstoffkozentration/gesamte Farbstoffkonzentration
betrug 0.375.
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Auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 beschrieben wurde ein
Kopiertest zum Erhalt von 10000 Kopien durchgeführt. Es wurde
kein Offset verursacht, aber das Fixierverhältnis war geringer
als 90 % und betrug ca. 80 %. In der 10000-sten Kopie betrug
die Auflösung 5.0 Linien/mm, die Bilddichte 1.40 und die
Schleierdichte 0.003.
Vergleichsbeispiel 3
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Mittels eines Henschelmischers wurden 100 Gewichtsteile des
gleichen wie im Beispiel 3 verwendeten Styrol/Acryl-Copolymers
5 Minuten lang mit 12 Gewichtsteilen Ruß, 3.0 Gewichtsteilen
eines Chromkomplexsalzes vom Azotyp als Ladungskontrollmittel
und 1.5 Gewichtsteilen eines Polypropylens mit niederem
Molekulargewicht als Trennmittel gemischt. Die Mischung wurde
mittels einer Dreiwalzenmühle geknetet und die geknetete
Zusammensetzung abgekühlt, pulverisiert und klassifiziert, und
ein Toner mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 11 um
erhalten. Der Tangens (tan δ) des Verlustwinkels des Toners,
gemessen bei einem Speicherelastizitätsmodul (G') von 10&sup4;
dyne/cm², betrug 1.35. Das Verhältnis
Oberflächenfarbstoffkonzentration/gesamte
Farbstoffkonzentration betrug 0.65.
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Auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 beschrieben wurde ein
Kopiertest zum Erhalt von 10000 Kopien durchgeführt. Das
Fixierverhältnis war fast 90 %, aber es trat häufig Offset auf,
und die Verunreinigung der Fixierwalze war deutlich. In der
10000-sten Kopie betrug die Auflösung 5.0 Linien/mm, die
Bilddichte 1.39 und die Schleierdichte 0.005.
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Mit jedem der in den vorstehenden Beispielen und
Vergleichsbeispielen erhaltenen Toner wurde in einer umgebauten
DC-2055-Maschine vom Typ einer Heizpreßwalzenfixierung die
Temperatur der Heißwalze stufenweise in Intervallen von 5 ºC
von 150 ºC an erhöht und die Offset-verursachende Temperatur
bestimmt. Es wurde gefunden, daß die Offset-verursachenden
Temperaturen der in den Beispielen 1, 2 und 3 erhaltenen Toner
195 ºC, 190 ºC bzw. 190 ºC betrugen, und die Offset-
verursachenden Temperaturen der in den Vergleichsbeispielen 1,
2 und 3 erhaltenen Toner 165 ºC, 180 ºC bzw. 165 ºC betrugen.