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FACHGEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Toner für die Elektrophotographie,
der z. B. zum Entwickeln eines Latentbildes, das bei der Elektrophotographie,
einem elektrostatischen Aufzeichnungsverfahren, einem elektrostatischen
Druckverfahren oder dergleichen erzeugt wird, verwendet wird.
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HINTERGRUND
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Einer
der wichtigen Faktoren, die für
einen Toner, der für
ein elektrophotographisches System verwendet wird, erwünscht sind,
ist das triboelektrische Aufladungsverhalten, insbesondere die Anfangszunahme
der triboelektrischen Ladungen. Wenn die Anfangszunahme der triboelektrischen
Ladungen schlecht ist, kann keine homogene Bildqualität erhalten
werden und es ergeben sich Nachteile, wie z. B. Hintergrundschleier. Üblicherweise
wurde versucht, die Anfangszunahme der triboelektrischen Ladungen
durch Verwendung eines Ladungssteuermittels oder dergleichen zu
verbessern. Da die Dispergierbarkeit des Ladungssteuermittels in
einem Toner jedoch ungenügend
ist, zeigte sich keine ausreichende Anfangszunahme. Deshalb wurde
versucht, einen speziellen Ton-organischen Komplex als Ladungssteuermittel
zu verwenden, wodurch die Dispergierbarkeit des Ladungssteuermittels
erhöht
wird, um die Anfangszunahme zu verbessern (siehe Patentveröffentlichungen
1 und 2).
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Mit
der Entwicklung zu höheren
Bildqualitäten
und einer höheren
Gerätegeschwindigkeit
in den letzten Jahren wurden, um einen höherwertigen Toner bereitzustellen,
verschiedene Toner entwickelt, die eine große Menge Wachs und einen kristallinen
Polyester enthalten, und es wurde die Entwicklung eines Toners gewünscht, der
nicht nur eine Anfangszunahme der triboelektrischen Ladungen sondern
auch hohe triboelektrische Sättigungsladungen
aufweist.
- Patentveröffentlichung
1: JP-A-2004-117651
- Patentveröffentlichung
2: JP-A-Hei 8-6295
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Toner für die Elektrophotographie,
enthaltend ein Harzbindemittel, einen farbgebenden Stoff und einen
Ton-organischen Komplex, erhalten durch Einlagern eines quartären Ammoniumsalzes
der Formel (A): [(R1)3(R2)N]+·X- (A)wobei
R1 und R2 nicht
gleich sind; R1 ein Alkylrest, Alkenylrest
oder Alkinylrest mit jeweils 4 bis 24 Kohlenstoffatomen ist; R2 ein Alkylrest, Alkenylrest oder Alkinylrest
mit jeweils 1 bis 10 Kohlenstoffatomen ist; und X- ein Anion
ist, in einen Smektitton.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Toner für die Elektrophotographie,
welcher hohe triboelektrische Sättigungsladungen
aufweist und in den Bildeigenschaften ausgezeichnet ist.
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Der
erfindungsgemäße Toner
für die
Elektrophotographie weist hohe triboelektrische Sättigungsladungen
auf und zeigt ausgezeichnete Wirkungen auf die Bildeigenschaften.
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Der
erfindungsgemäße Toner
für die
Elektrophotographie enthält
ein Harzbindemittel, einen farbgebenden Stoff und einen Ton-organischen
Komplex.
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Als
Harzbindemittel ist vorzugsweise ein Polyester enthalten und stärker bevorzugt
werden ein kristalliner Polyester und ein amorpher Polyester zusammen
verwendet. Die Kristallinität
des Polyesters wird als Kristallinitätsindex angegeben, der als
Verhältnis
des Erweichungspunktes zur höchsten
Temperatur des endothermen Peaks, bestimmt mit einem Differential-Scanning-Calorimeter, d. h.
(Erweichungspunkt)/(höchste Temperatur
des endothermen Peaks), definiert ist. Allgemein ist das Harz amorph,
wenn der vorstehend erwähnte
Wert 1,5 übersteigt,
und weist das Harz eine geringe Kristallinität auf und ist größtenteils
amorph, wenn der Wert kleiner als 0,6 ist. Die Kristallinität des Harzes
kann durch die Arten der Ausgangsmonomermaterialien und deren Verhältnis, die
Herstellungsbedingungen (z. B. Reaktionstemperatur, Reaktionszeit
und Abkühlungsgeschwindigkeit)
und dergleichen eingestellt werden. Beispielsweise werden ein aliphatischer
Alkohol und eine aliphatische Carbonsäureverbindung, welche eine ähnliche
kurze Molekülkette
aufweisen und ziemlich wahrscheinlich regelmäßig angeordnet sind, als Ausgangsmonomermaterialien
kombiniert, wodurch die Kristallisation des Polyesters gefördert werden
kann. Außerdem
ist die höchste
Temperatur des endothermen Peaks tendenziell höher, wenn das Harz eine höhere Kristallinität aufweist,
und kann z. B. durch das Verhältnis von
Monomeren, die eine Kristallisation fördern, zu Monomeren, die eine
Amorphität
fördern,
eingestellt werden. Als höchste
Temperatur des endothermen Peaks wird die Peaktemperatur auf der
Seite der höchsten Temperatur
unter den beobachteten endothermen Peaks bezeichnet. Wenn die Differenz
zwischen der höchsten
Peaktemperatur und dem Erweichungspunkt innerhalb von 20 °C liegt,
wird die Peaktemperatur als Schmelzpunkt definiert. Wenn die Differenz
zwischen der höchsten
Peaktemperatur und dem Erweichungspunkt 20 °C übersteigt, wird die Peaktemperatur
einem Glasübergang
zugeschrieben.
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Der
erfindungsgemäße kristalline
Polyester bezieht sich auf diejenigen mit einem Kristallinitätsindex von
0,6 bis 1,5. Der kristalline Polyester weist vorzugsweise einen
Kristallinitätsindex
von 0,8 bis 1,3, stärker bevorzugt
0,9 bis 1,1 und sogar noch stärker
bevorzugt 0,95 bis 1,05 auf, im Hinblick auf die Fixierbarkeit bei niedriger
Temperatur. Des Weiteren bezieht sich der erfindungsgemäße amorphe
Polyester auf diejenigen mit einem Kristallinitätsindex von mehr als 1,5 oder
weniger als 0,6 und vorzugsweise mehr als 1,5.
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Der
kristalline Polyester und der amorphe Polyester werden beide aus
einer Alkoholkomponente und einer Carbonsäurekomponente als Ausgangsmonomermaterialien
erhalten.
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Die
Alkoholkomponente schließt
aliphatische Diole, wie z. B. Ethylenglycol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol,
1,5-Pentandiol 1,6-Hexandiol, 1,7-Heptandiol, 1,8-Octandiol, 1,9-Nonandiol,
1,10-Decandiol, 1,4-Butendiol, 1,2-Propandiol, 1,3-Butandiol, Neopentylglycol
und 2-Butyl-2-ethyl-1,3-propandiol;
aromatische Diole, wie z. B. ein Alkylenoxidaddukt von Bisphenol
A, das durch die Formel (I) wiedergegeben wird:
wobei
R ein Alkylenrest mit 2 bis 3 Kohlenstoffatomen ist; x und y für positive
Zahlen stehen, wobei die Summe aus x und y 1 bis 16 und vorzugsweise
1,5 bis 5,0 beträgt,
wie z. B. Polyoxypropylen(2.2)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propan und
Polyoxyethylen(2.2)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propan;
drei- oder höherwertige
Polyalkohole, wie z. B. Glycerol und Pentaerythrit; und dergleichen
ein.
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Von
diesen Alkoholkomponenten schließt die Alkoholkomponente, welche
die Kristallisation des Polyesters fördert, ein aliphatisches Diol
mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Ethylenglycol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol,
1,5-Pentandiol 1,6-Hexandiol und 1,4-Butendiol; und dergleichen
ein.
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Die
Carbonsäurekomponente
schließt
aliphatische Dicarbonsäuren,
wie z. B. Oxalsäure,
Malonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Citraconsäure, Itaconsäure, Glutarsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Azelainsäure, n-Dodecylbernsteinsäure und
n-Dodecenylbernsteinsäure;
alicyclische Dicarbonsäuren, wie
z. B. Cyclohexandicarbonsäure;
aromatische Dicarbonsäuren,
wie z. B. Phthalsäure,
Isophthalsäure
und Terephthalsäure;
Tricarbon- oder höherwertige
Polycarbonsäuren,
wie z. B. Trimellithsäure
und Pyromellithsäure;
Säureanhydride
davon, Alkyl(1 bis 3 Kohlenstoffatome)ester davon; und dergleichen
ein. Die vorstehend genannten Säuren,
Säureanhydride
davon und Alkylester der Säuren
werden hier insgesamt als „Carbonsäureverbindung" bezeichnet.
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Von
diesen Carbonsäurekomponenten
schließt
die Carbonsäurekomponente,
welche die Kristallisation des Polyesters fördert, eine aliphatische Dicarbonsäureverbindung
mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Oxalsäure, Malonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Bernsteinsäure und
Adipinsäure;
und dergleichen ein.
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Unter
dem Gesichtspunkt, das Molekulargewicht oder dergleichen einzustellen,
können
die Ausgangsmonomermaterialien geeigneterweise ferner einen einwertigen
Alkohol und eine Monocarbonsäureverbindung enthalten,
in einem Umfang, der die Wirkungen der vorliegenden Erfindung nicht
beeinträchtigen
würde.
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Der
Polyester kann durch Polykondensieren der Alkoholkomponente und
der Carbonsäurekomponente
hergestellt werden, z. B. in einer Inertgasatmosphäre, auf
Wunsch in Gegenwart eines Veresterungskatalysators. Bei der Herstellung
des kristallinen Polyesters beträgt
die Reaktionstemperatur vorzugsweise 120 bis 230 °C und bei
der Herstellung des amorphen Polyesters vorzugsweise 150 bis 280 °C und stärker bevorzugt 200
bis 250 °C.
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Als
Alkoholkomponente, welche das Ausgangsmonomermaterial für den kristallinen
Polyester ist, ist ein aliphatisches Diol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen
bevorzugt. Von diesen sind unverzweigte α,ω-Alkandiole bevorzugt und ist
1,6-Hexandiol stärker
bevorzugt. Ferner ist als Carbonsäurekomponente Fumarsäure bevorzugt,
unter dem Gesichtspunkt, die Kristallisation des Polyesters zu fördern.
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Daher
ist der kristalline Polyester vorzugsweise ein Harz, das durch Polykondensieren
der Alkoholkomponente, die ein aliphatisches Diol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen
in einer Menge von 60 Mol-% oder mehr und vorzugsweise 70 Mol-%
oder mehr enthält,
mit der Carbonsäurekomponente,
die Fumarsäure
in einer Menge von 60 Mol-% oder mehr und vorzugsweise 70 Mol-%
oder mehr enthält,
erhalten wird.
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Der
kristalline Polyester weist vorzugsweise einen Schmelzpunkt von
70 °C bis
150 °C und
stärker
bevorzugt 90 °C
bis 130 °C
auf.
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Der
amorphe Polyester weist vorzugsweise einen Erweichungspunkt von
80 °C bis
160 °C und
stärker bevorzugt
90 °C bis
150 °C auf.
Außerdem
weist der amorphe Polyester vorzugsweise eine Glasübergangstemperatur
von 50 °C
bis 75 °C
und stärker
bevorzugt 53 °C
bis 65 °C
auf.
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Der
kristalline Polyester und der amorphe Polyester weisen eine Säurezahl
von vorzugsweise 3 bis 40 mg KOH/g auf.
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Das
Gewichtsverhältnis
des amorphen Polyesters zu dem kristallinen Polyester (Gewichtsverhältnis von
amorphem Polyester/kristallinem Polyester) beträgt vorzugsweise 60/40 bis 99/1
und stärker
bevorzugt 70/30 bis 95/5.
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Der
amorphe Polyester und der kristalline Polyester sind in dem Harzbindemittel
vorzugsweise in einer Gesamtmenge von 50 Gew.-% oder mehr, stärker bevorzugt
70 Gew.-% oder mehr und sogar noch stärker bevorzugt 90 Gew.-% oder
mehr enthalten. Das Harzbindemittel schließt außer dem kristallinen Polyester
und dem amorphen Polyester Vinylharze, wie z. B. Styrol-Acrylharze;
Epoxidharze; Polycarbonate; Polyurethane und dergleichen ein. Das
Harzbindemittel ist vorzugsweise in einer Gesamtmenge von 50 bis
99 Gew.-%, stärker
bevorzugt 60 bis 97 Gew.-% und sogar noch stärker bevorzugt 70 bis 95 Gew.-%
des Toners enthalten, im Hinblick auf die triboelektrische Aufladbarkeit
und die Fixierbarkeit.
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Der
farbgebende Stoff ist nicht besonders eingeschränkt und schließt bekannte
farbgebende Stoffe ein, welche entsprechend seines Zwecks geeignet
ausgewählt
werden können.
Speziell schließt
der farbgebende Stoff verschiedene Pigmente, wie z. B. Ruße, Chromgelb,
Hansagelb, Benzidingelb, Threne Gelb, Chinolingelb, Permanentorange
GTR, Pyrazolonorange, Vulcan Orange, Watchung Rot, Permanentrot,
Brillantkarmin 3B, Brillantkarmin 6B, DuPont Ölrot, Pyrazolonrot, Litholrot,
Rhodamin B Lack, Lackrot C, Eisenoxidrot, Anilinblau, Ultramarinblau,
Calcoölblau,
Methylenblau-Chlorid, Phthalocyaninblau, Phthalocyaningrün und Malachitgrün-Oxalat;
und verschiedene Farbstoffe, wie z. B. Acridinfarbstoffe, Xanthenfarbstoffe,
Azofarbstoffe, Benzochinonfarbstoffe, Azinfarbstoffe, Anthrachinonfarbstoffe,
Indigofarbstoffe, Thioindigofarbstoffe, Phthalocyaninfarbstoffe,
Anilinschwarzfarbstoffe, Polymethinfarbstoffe, Triphenylmethanfarbstoffe,
Diphenylmethanfarbstoffe, Thiazinfarbstoffe und Thiazolfarbstoffe,
ein und diese Pigmente und Farbstoffe können allein oder in einem Gemisch
aus zwei oder mehreren Arten verwendet werden. Der farbgebende Stoff
ist vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 15 Gew.-%, stärker bevorzugt
2 bis 10 Gew.-% und stärker
bevorzugt 3 bis 8 Gew.-% des Toners enthalten.
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Eines
der wesentlichen Merkmale des erfindungsgemäßen Toners besteht darin, dass
der Toner einen Ton-organischen Komplex enthält, der durch Einlagern eines
bestimmten quartären
Ammoniumsalzes in einen Smektitton erhalten wird. Der Ton-organische
Komplex weist eine hohe Leistung als Mittel zur Erhöhung der triboelektrischen
Sättigungsladungen,
insbesondere als Mittel zur Erhöhung
der negativ aufladbaren triboelektrischen Sättigungsladungen auf. Gleichzeitig
kann der Ton-organische Komplex homogen in dem Toner dispergiert
werden, ohne die Herstellungsbedingungen des Toners speziell einzustellen
und ohne ein Additiv.
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Der
Smektitton schließt
natürliche
Smektittone, wie z. B. Hektorit, Saponit, Stevensit, Beidellit,
Montmorillonit, Nontronit und Bentonit; synthetische Smektittone,
welche chemisch synthetisiert werden; Substitutionsprodukte und
Derivate davon; und Gemische davon; und dergleichen ein.
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Der
Smektitton weist vorzugsweise eine Kationenaustauschkapazität von 70
Milliäquivalent
oder mehr und stärker
bevorzugt 85 bis 130 Milliäquivalent
pro 100 g Toner auf.
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Nicht-tonische
Verunreinigungen sind in dem in der vorliegenden Erfindung verwendeten
Smektitton vorzugsweise in einer Menge von 10 Gew.-% oder weniger
enthalten.
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Das
quartäre
Ammoniumsalz wird durch die Formel (A) wiedergegeben: [(R1)3(R2)N]+·X- (A).
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In
der Formel sind R1 und R2 nicht
gleich und R1 und R2 sind
jeweils ein Alkylrest, Alkenylrest oder Alkinylrest, vorzugsweise
ein Alkylrest oder ein Alkenylrest und stärker bevorzugt ein Alkinylrest.
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Die
drei Reste R1 können gleich oder verschieden
voneinander sein und ein Alkylrest, Alkenylrest oder Alkinylrest,
der durch R1 wiedergegeben wird, weist 4
bis 24 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 6 bis 20 und stärker bevorzugt
8 bis 18 Kohlenstoffatome auf.
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Ein
Alkylrest, Alkenylrest oder Alkinylrest, der durch R2 wiedergegeben
wird, weist 1 bis 10 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 1 bis 8, stärker bevorzugt
1 bis 6 und sogar noch stärker
bevorzugt 1 bis 2 Kohlenstoffatome auf.
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Spezielle
Beispiele für
ein Ammoniumion in der Formel schließen ein Trioctylmethylammoniumion, Tristearylethylammoniumion,
Trioctylethylammoniumion, Tristearylmethylammoniumion, Tridecylhexylammoniumion,
Tritetradecylpropylammoniumion und dergleichen ein. Von diesen sind
ein Trioctylmethylammoniumion und ein Tristearylethylammoniumion
bevorzugt.
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In
der Formel ist X- ein Anion. Als das Anion
schließt
X z. B. Cl-, Br-,
OH-, NO3 - und dergleichen ein.
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Ein
Verfahren, um einen Ton-organischen Komplex durch Einlagern eines
quartären Ammoniumsalzes in
einen Smektitton zu erhalten, schließt z. B. ein Verfahren ein,
das den Schritt des Ersetzens eines austauschbaren Kations eines
Smektittons durch ein Trioctylmethylammoniumion durch ein Ionenaustauschverfahren
umfasst.
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Genauer
gesagt, schließt
das Verfahren z. B. ein Verfahren ein, das als Schritte das Zugeben
eines quartären
Ammoniumsalzes zu einer Suspension eines Smektittons, bei welcher
der Smektitton in Wasser dispergiert ist, und das Umsetzen des Gemisches
umfasst. Die Konzentration des in der Suspension dispergierten Feststoffes
(des Smektittons) ist nicht besonders eingeschränkt, solange die Konzentration
in einem Bereich liegt, indem der Smektitton dispergierbar ist,
und beträgt
vorzugsweise etwa 1 bis 5 Gew.-%. In diesem Schritt kann ein Smektitton,
welcher vorher lyophilisiert wurde, verwendet werden.
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Vorzugsweise
wird die Menge des quartären
Ammoniumsalzes, die formuliert wird, so eingestellt, dass die Kationenaustauschkapazität des Smektittons
und das quartäre
Ammoniumion äquivalent
sind. Der Ton-organische Komplex kann mit einem quartären Ammoniumsalz
in einer Menge kleiner als die vorstehend erwähnte Menge hergestellt werden.
Außerdem
kann das quartäre
Ammoniumsalz in einer Überschussmenge im
Verhältnis
zur Kationenaustauschkapazität
zugegeben werden. Konkret ist das quartäre Ammoniumion vorzugsweise
in einer 0,5 bis 1,5-fachen Menge (berechnet als Milliäquivalent)
und stärker
bevorzugt 0,8 bis 1,2-fachen Menge der Kationenaustauschkapazität des Smektittons
enthalten.
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Die
Temperatur der Umsetzung des Smektittons und des quartären Ammoniumsalzes
ist vorzugsweise der Zersetzungspunkt des quartären Ammoniumsalzes oder liegt
darunter.
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Nach
der Umsetzung wird das Reaktionsgemisch einer Fest-Flüssig-Trennung
unterworfen und der hergestellte organische Tonkomplex wird mit
Wasser oder heißem
Wasser gewaschen, um den Elektrolyt als Nebenprodukt zu entfernen.
Danach wird der gewaschene organische Tonkomplex getrocknet und
wie erforderlich pulverisiert und dadurch ein Ton-organischer Komplex
erhalten.
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Die
Herstellung des Ton-organischen Komplexes kann bestätigt werden,
indem ein Verfahren gewählt wird,
das je nach Zweck eine chemische Analyse, die Röntgendiffraktion, die NMR,
ein Infarotabsorptionsspektrum, eine Thermowaage, eine Differentialthermoanalyse,
eine Rheologie auf Basis eines hochpolaren Lösungsmittels, das Quellvermögen in einem
hochpolaren organischen Lösungsmittel,
den Farbton oder dergleichen nutzt und diese geeignet kombiniert.
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Beispielsweise
kann bei einem Verfahren, das die Röntgendiffraktion nutzt, die
Herstellung des Ton-organischen Komplexes leicht bestätigt werden,
indem das Niveau der (001)-Basalreflexion
bestimmt wird. Der Smektitton als Ausgangsmaterial weist im dehydrierten
Zustand einen Basalabstand von 10 Å und bei gewöhnlicher
Temperatur und Feuchtigkeit einen Basalabstand von 12 bis 16 Å auf. Der
Ton-organische Komplex in der vorliegenden Erfindung weist einen
Basalabstand von etwa 18 Å auf.
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Der
Ton-organische Komplex ist vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis
8 Gew.-%, stärker
bevorzugt 0,4 bis 4 Gew.-% und sogar noch stärker bevorzugt 0,9 bis 3 Gew.-%
des Toners enthalten.
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Zusätzlich zu
dem Ton-organischen Komplex als Mittel zu Verbesserung der triboelektrischen
Sättigungsladungen
kann der erfindungsgemäße Toner
ferner geeigneterweise ein bekanntes Ladungssteuermittel enthalten,
in einem Umfang, welcher die Wirkungen der vorliegenden Erfindung
nicht beeinträchtigen
würde. Unter
anderem ist es bevorzugt, dass ein Eisenkomplex mit verwendet wird,
unter dem Gesichtspunkt der Dispergierbarkeit des Polyesters, und
dass ein Metallkomplex einer aromatischen Hydroxycarbonsäure mit
verwendet wird, unter dem Gesichtspunkt der Anfangszunahme der triboelektrischen
Ladung.
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Der
Eisenkomplex ist vorzugsweise ein Azoeisenkomplex oder dergleichen
und stärker
bevorzugt eine Verbindung der Formel (II): [Ka
2]
wobei R
3 und R
4 unabhängig
jeweils ein Halogenatom oder eine Nitrogruppe sind; R
5 und
R
6 unabhängig
jeweils ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, ein Alkylrest mit
1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder eine -CO-NH-(C
6H
5)-Gruppe sind; X
n+ ein
Kation ist; und n eine ganze Zahl von 1 oder 2 ist.
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In
der Formel schließt
das durch Xn+ wiedergegebene Kation ein
einwertiges Kation, wie z. B. ein Alkalimetallion, wie H+, Na+, K+ oder Li+ oder NH4 +; und ein zweiwertiges
Kation, wie Ca2+, Mg2+ oder
Zn2+ ein. Von diesen ist ein einwertiges
Kation bevorzugt und sind NH4 +,
H+ und Na+ stärker bevorzugt.
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Als
R3 und R4 ist ein
Halogenatom bevorzugt und ist ein Chloratom stärker bevorzugt.
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Als
R5 und R6 ist eine
-CO-NH-(C6H5)-Gruppe
bevorzugt.
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Im Übrigen kann
eine Verbindung der Formel (II), deren Herstellungsverfahren in
JP-A-Sho 61-155464 und dergleichen
ausführlich
beschrieben ist, leicht gemäß dem Herstellungsverfahren
synthetisiert werden. Das im Handel erhältliche Produkt schließt z. B. "T-77" (hergestellt von
der Hodogaya Chemical Co., Ltd.) ein, das die Verbindung der Formel
(IIa) enthält: [Ka
3]
wobei Y
+ für NH
4 +, H
+ oder
Na
+ steht.
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Der
Eisenkomplex ist vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 8 Gew.-%,
stärker
bevorzugt 0,4 bis 4 Gew.-% und sogar noch stärker bevorzugt 0,9 bis 2 Gew.-%
des Toners enthalten.
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Der
Metallkomplex einer aromatischen Hydroxycarbonsäure ist vorzugsweise eine Verbindung
der Formel (III): [Ka
4]
wobei R
7 und R
8 jeweils ein Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen
und vorzugsweise eine tert-Butylgruppe sind; und M Chrom, Eisen
oder Zink ist.
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Ein
im Handel erhältliches
Produkt des Metallkomplexes einer aromatischen Hydroxycarbonsäure schließt "BONTRON E-81 ", "BONTRON E-84" (hergestellt von
der Orient Chemical Co., Ltd.) und dergleichen ein.
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Der
Metallkomplex einer aromatischen Hydroxycarbonsäure ist vorzugsweise in einer
Menge von 0,1 bis 8 Gew.-%, stärker
bevorzugt 0,4 bis 4 Gew.-% und sogar noch stärker bevorzugt 0,9 bis 2 Gew.-%
des Toners enthalten.
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Ferner
kann der erfindungsgemäße Toner
geeigneterweise ein Additiv enthalten, wie z. B. ein Trennmittel,
ein Mittel zur Modifizierung der elektrischen Leitfähigkeit,
einen Extender, einen verstärkenden
Füllstoff, wie
z. B. ein Fasermaterial, ein Antioxidationsmittel, ein Alterungsschutzmittel
oder ein magnetisches Material.
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Der
erfindungsgemäße Toner
kann gemäß einem
bekannten Verfahren hergestellt werden, wie z. B. einen Knet-Pulverisierungsverfahren,
einem Emulsions-Aggregationsverfahren, einem Sprühtrocknungsverfahren oder einem
Polymerisationsverfahren. Ein allgemeines Verfahren zur Herstellung
eines pulverisierten Toners gemäß dem Knet-Pulverisierungsverfahren
schließt
z. B. ein Verfahren ein, das als Schritte das homogene Mischen eines
Harzbindemittels, eines farbgebenden Stoffes, eines Ladungssteuermittels
und dergleichen in einem Mischer, wie z. B. einer Kugelmühle, danach
das Schmelzkneten in einem geschlossenen Kneter, einem Einschnecken-
oder Doppelschneckenextruder oder dergleichen, das Abkühlen, Pulverisieren
und Klassieren des Produktes umfasst. Ferner kann gegebenenfalls
ein Mittel zur Verbesserung der Fließfähigkeit, wie z. B. ein hydrophobes
Siliciumdioxid oder dergleichen, zugegeben werden, und zwar zu dem
grob pulverisierten Produkt während
des Herstellungsprozesses oder der Oberfläche des erhaltenen Toners.
Der erfindungsgemäße Toner
weist vorzugsweise einen Volumenmedian der Teilchengröße (D50) von 3 bis 15 μm und stärker bevorzugt 4 bis 8 μm auf. Der
hier verwendete Ausdruck „Volumenmedian
der Teilchengröße (D50)" bezeichnet
eine Teilchengröße, bei
welcher die kumulative Häufigkeit
der Volumina, berechnet als Volumenprozentsatz ausgehend von der
Seite der geringeren Teilchengröße, 50 %
beträgt.
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Der
erfindungsgemäße Toner
für die
Elektrophotographie kann entweder direkt als Einkomponenten-Toner
zur Entwicklung in einem Einkomponenten-Entwicklungsverfahren oder
als Zweikomponenten-Entwickler, wobei der Toner mit einem Träger gemischt
wird, in einem Zweikomponenten-Entwicklungsverfahren verwendet werden.
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BEISPIEL
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Die
folgenden Beispiele beschreiben und demonstrieren die Ausführungsformen
der Erfindung näher. Die
Beispiele sind lediglich zum Zwecke der Veranschaulichung angegeben
und sind nicht als Einschränkungen
der vorliegenden Erfindung auszulegen.
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[Erweichungspunkt des Harzes]
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Der
Erweichungspunkt bezeichnet die Temperatur, bei welcher die Hälfte der
Menge der Probe ausfließt,
wenn die Abwärtsbewegung
eines Kolbens gegen die Temperatur aufgetragen wird, gemessen unter Verwendung
eines Fließprüfgerätes (CAPILLARY
RHEOMETER "CFT-500D", hergestellt von
der Shimadzu Corporation), wobei 1 g Probe durch eine Düse mit einem
Durchmesser von 1 mm und einer Länge
von 1 mm extrudiert wird, während
die Probe so erhitzt wird, dass die Temperatur mit einer Geschwindigkeit
von 6 °C/min steigt,
und mit dem Kolben eine Last von 1,96 MPa darauf ausgeübt wird.
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[Höchste
Temperatur des endothermen Peaks und Schmelzpunkt des Harzes]
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Die
höchste
Temperatur des endothermen Peaks wird unter Verwendung eines Differential-Scanning-Calorimeters
("DSC 210", hergestellt von
der Seiko Instruments Inc.) bestimmt, indem seine Temperatur auf
200 °C gesteigert,
die heiße
Probe mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit
von 10 °C/min
von dieser Temperatur auf 0 °C
abgekühlt
und danach die Probe so erwärmt
wird, dass die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 10 °C/min ansteigt.
Von den beobachteten endothermen Peaks wird die Temperatur eines
endothermen Peaks auf der Seite der höchsten Temperatur als höchste Temperatur
des endothermen Peaks definiert. Wenn die Differenz zwischen der
höchsten
Peaktemperatur und dem Erweichungspunkt innerhalb von 20 °C liegt, wird
die höchste
Peaktemperatur als Schmelzpunkt definiert.
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[Glasübergangstemperatur
des Harzes]
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Die
Glasübergangstemperatur
wird unter Verwendung eines Differential-Scanning-Calorimeters ("DSC 210", hergestellt von
der Seiko Instruments Inc.) bestimmt, indem seine Temperatur auf
200 °C gesteigert,
die Probe mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit
von 10 °C/min
von dieser Temperatur auf 0 °C
abgekühlt und
danach die Temperatur der Probe mit einer Geschwindigkeit von 10 °C/min gesteigert
wird.
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Wenn
die Differenz zwischen der höchsten
Temperatur des endothermen Peaks und dem Erweichungspunkt innerhalb
von 20 °C
liegt, wird die Temperatur des Schnittpunkts der Verlängerung
der Basislinie bei oder unterhalb der Temperatur eines Peaks, der
bei einer Temperatur unterhalb der höchsten Temperatur des endothermen
Peaks beobachtet wird, und der Tangentiallinie, die den maximalen
Anstieg zwischen dem Beginn des Peaks und der Spitze des Peaks zeigt,
als Glasübergangstemperatur
angesehen.
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Wenn
die Differenz zwischen der höchsten
Temperatur des endothermen Peaks und dem Erweichungspunkt 20 °C übersteigt,
wird die Temperatur des Schnittpunkts der Verlängerung der Basislinie bei
oder unterhalb der höchsten
Temperatur des endothermen Peaks und der Tangentiallinie, die den
maximalen Anstieg zwischen dem Beginn des Peaks und der Spitze des
Peaks zeigt, als Glasübergangstemperatur
interpretiert.
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[Kristallinitätsindex des Harzes]
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Der
Kristallinitätsindex
wird aus dem Erweichungspunkt und der höchsten Temperatur des endothermen
Peaks, bestimmt gemäß den vorstehend
erwähnten
Verfahren, unter Verwendung der folgenden Formel berechnet: Kristallinitätsindex
des Harzes = Erweichungspunkt/höchste
Temperatur des endothermen Peaks
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[Säurezahl
des Harzes]
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Die
Säurezahl
wird durch ein Verfahren gemäß JIS K0070
bestimmt.
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[Volumenmedian der Teilchengröße (D50) des Toners]
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- Messapparatur: Coulter Multisizer II (hergestellt von der
Beckman Coulter K.K.)
- Aperturdurchmesser: 100 μm
- Bereich zu bestimmender Teilchengrößen: 2 bis 60 μm
- Analysesoftware: Coulter Multisizer AccuComp Version 1.19 (hergestellt
von der Beckman Coulter K.K)
- Elektrolytlösung: "Isotone II" (hergestellt von
der Beckman Coulter K.K)
- Dispersion: Eine 5%ige Elektrolytlösung von "EMULGEN 109P" (hergestellt von der Kao Corporation,
Polyoxyethylenlaurylether, HLB-Wert: 13,6)
- Dispersionsbedingungen: 10 mg einer Prüfprobe werden zu 5 ml der Dispersion
gegeben und das erhaltene Gemisch wird in einem Ultraschalldispergierer
1 min dispergiert. Danach werden 25 ml der Elektrolytlösung zu der
Dispersion gegeben und das erhaltene Gemisch wird in dem Ultraschalldispergierer
noch 1 min dispergiert.
- Messbedingungen: 100 ml der Elektrolytlösung und der Dispersion werden
in einen Messbecher gegeben und die Teilchengrößen von 30.000 Teilchen werden
unter solchen Konzentrationsbedingungen bestimmt, dass die Bestimmung
von 30.000 Teilchen in 20 s abgeschlossen ist. Der Volumenmedian
der Teilchengröße (D50) wird aus der Teilchengrößenverteilung
erhalten.
-
Herstellungsbeispiel 1 für ein Harz
-
Ein
5-Liter-Vierhalskolben, ausgestattet mit einem Stickstoffeinlassrohr,
einem Trockenrohr, einem Rührer
und einem Thermoelement, wurde mit den in Tabelle 1 angegebenen
Ausgangsmonomermaterialien, außer
Trimellithsäureanhydrid,
und 4 g Dibutylzinnoxid befüllt.
Der Kolbeninhalt wurde bei 230 °C über einen Zeitraum
von 20 h umgesetzt und danach bei 8,3 kPa für 1 h umgesetzt. Dann wurde
das in Tabelle 1 angegebene Trimellithsäureanhydrid bei 210 °C dazugegeben
und das Gemisch umgesetzt, bis der gewünschte Erweichungspunkt erreicht
war, um ein Harz A zu erhalten.
-
Herstellungsbeispiel 2 für ein Harz
-
Ein
5-Liter-Vierhalskolben, ausgestattet mit einem Stickstoffeinlassrohr,
einem Trockenrohr, einem Rührer
und einem Thermoelement, wurde mit den in Tabelle 1 angegebenen
Ausgangsmonomermaterialien, außer
Trimellithsäureanhydrid,
4 g Dibutylzinnoxid und 1 g Hydrochinon befüllt. Der Kolbeninhalt wurde
bei 200 °C über einen
Zeitraum von 8 h umgesetzt und danach bei 8,3 kPa für 1 h umgesetzt.
Dann wurde das in Tabelle 1 angegebene Trimellithsäureanhydrid
bei 210 °C
dazugegeben und das Gemisch umgesetzt, bis der gewünschte Erweichungspunkt
erreicht war, um die Harze B und C zu erhalten.
-
Herstellungsbeispiel 3 für ein Harz
-
Ein
5-Liter-Vierhalskolben, ausgestattet mit einem Stickstoffeinlassrohr,
einem Trockenrohr, einem Rührer
und einem Thermoelement, wurde mit den in Tabelle 1 angegebenen
Ausgangsmonomermaterialien, 4 g Dibutylzinnoxid und 1 g Hydrochinon
befüllt.
Der Kolbeninhalt wurde bei 160 °C über einen
Zeitraum von 5 h umgesetzt und danach wurde seine Temperatur auf
200 °C gesteigert
und er für
1 h umgesetzt. Dann wurde das Gemisch bei 8,3 kPa umgesetzt, bis
das gewünschte
Molekulargewicht erreicht war, um ein Harz a zu erhalten. [Tabelle 1]
| | Amorpher
Polyester | Kristalliner
Polyester |
| | Harz
A | Harz
B | Harz
C | Harz
a |
| Ausgangsmonomermaterialien | |
| BPA-PO1) | 2800
g (80) | 1400
g (80) | 873
g (50) | – |
| BPA-EO 2) | 650
g (20) | 325
g (20) | 813
g (50) | – |
| 1,6-Hexandiol | – | – | – | 2360
g (100) |
| Terephthalsäure | 996
g (60) | – | – | – |
| Alkenylbernsteinsäureanhydrid | 268
g (10) | – | – | – |
| Fumarsäure | – | 551g
(95) | 435g
(75) | 2320
g (100) |
| Stearinsäure | – | – | – | 228
g (4) |
| Trimellithsäureanhydrid | 384
g (20) | – | 240
g (25) | |
| Harzeigenschaften | | | | |
| Säurezahl
(mg KOH/g) | 21,3 | 28,7 | 29,6 | 22,5 |
| Erweichungspunkt
(°C) | 145,6 | 101,3 | 144,8 | 107,3 |
| Glasübergangstemperatur (°C) | 62,7 | 61,1 | 59,1 | – |
| Höchste Temperatur
des | | | | |
| endothermen
Peaks (°C) | 65,6 | 63,2 | 63,0 | 110,1 |
| Kristallinitätsindex | 2,2 | 1,6 | 2,3 | 0,97 |
- 1) Polyoxypropylen(2.2)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propan
- 2) Polyoxyethylen(2.2)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propan
-
Herstellungsbeispiel 1 für einen
Ton-organischen Komplex
-
Die
Menge von 20 g eines synthetischen Smektits, der mit einer Hektorit-Zusammensetzung,
einen Basalabstand von 12,5 Å in
Luft aufweist und eine Kationenaustauschkapazität von 110 Milliäquivalent/100
g aufweist, wurde im 1000 ml Leitungswasser dispergiert. Dazu wurden
300 ml einer Lösung,
erhalten durch Auflösen
eines Produkts, enthaltend 80 % Trioctylmethylammoniumchlorid in
reinem Wasser, gegeben und das Gemisch wurde unter Rühren 2 h
bei Raumtemperatur umgesetzt. Anschließend wurde das erhaltene Produkt einer
Fest-Flüssig-Trennung
unterworfen, gewaschen, um Nebenproduktsalze zu entfernen, und danach
getrocknet und pulverisiert, um einen Ton-organischen Komplex A
zu erhalten.
-
Der
erhaltene Ton-organische Komplex wies, wie durch Röntgendiffraktion
bestimmt wurde, einen Basalabstand von 18,0 Å auf, berechnet aus seiner
001 Basalreflexion.
-
Herstellungsbeispiel 2 für einen
Ton-organischen Komplex
-
Es
wurden die gleichen Verfahrenschritte wie für den Ton-organischen Komplex
A ausgeführt,
außer dass
13,5 g Tristearylethylammoniumchlorid anstelle von Trioctylmethylammoniumchlorid
verwendet wurden, um einen Ton-organischen Komplex B zu erhalten.
-
Herstellungsbeispiel 3 für einen
Ton-organischen Komplex
-
Es
wurden die gleichen Verfahrenschritte wie für den Ton-organischen Komplex
A ausgeführt,
außer dass
12,4 g Dimethyldioctadecylammoniumchlorid anstelle von Trioctylmethylammoniumchlorid
verwendet wurden, um einen Ton-organischen Komplex C zu erhalten.
-
Herstellungsbeispiel 4 für einen
Ton-organischen Komplex
-
Es
wurden die gleichen Verfahrenschritte wie für den Ton-organischen Komplex
A ausgeführt,
außer dass
11,5 g Dimethylditetradecylammoniumchlorid anstelle von Trioctylmethylammoniumchlorid
verwendet wurden, um einen Ton-organischen Komplex D zu erhalten.
-
Herstellungsbeispiel 5 für einen
Ton-organischen Komplex
-
Es
wurden die gleichen Verfahrenschritte wie für den Ton-organischen Komplex
A ausgeführt,
außer dass
20 g eines synthetischen Smektits, mit einer Montmorillonit-Zusammensetzung,
anstelle des synthetischen Smektits, mit einer Hektorit-Zusammensetzung,
verwendet wurden, um einen Ton-organischen Komplex E zu erhalten.
-
Beispiele 1 bis 8 und Vergleichsbeispiele
1 bis 3
-
Ein
Harzbindemittel, ein Ton-organischer Komplex, ein Ladungssteuermittel,
ein farbgebender Stoff oder ein magnetisches Pulver und ein Wachs,
wie in Tabelle 2 angegeben, wurden einem 5-Liter-Heuschelmischer
zugeführt
und 5 min mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 3600 U/min gemischt.
-
Das
erhaltene Gemisch wurde unter Verwendung eines gleichläufigen Doppelschnecken extruders (Gesamtlänge des
Knetteils: 1560 mm, Schneckendurchmesser: 42 mm, Zylinderinnendurchmesser:
43 mm) mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 200 U/min schmelzgeknetet
und danach abgekühlt.
Die Solltemperatur innerhalb des Zylinders betrug 100 °C, die Temperatur
am Auslass für
das geknetete Produkt betrug etwa 150 °C, die Zuführungsgeschwindigkeit des Gemisches
betrug 10 kg/h und die mittlere Verweilzeit betrug etwa 18 s.
-
Das
gekühlte
Produkt wurde grob pulverisiert, mit einer Strahlmühle fein
pulverisiert und dann klassiert, um ein Pulver mit einem Volumenmedian
der Teilchengröße (D50) von 8,0 μm zu erhalten.
-
Ein
externes Additiv wurde zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Pulvers
zugegeben und das Gemisch wurde mit einem Henschelmischer gemischt,
um einen Toner zu erhalten. In den Beispielen 1 bis 6 und 8 und
den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 wurden 0,2 Gewichtsteile eines
hydrophoben Siliciumdioxids, "TS720", (hergestellt von
der Cabot Corporation) als externes Additiv verwendet. In Beispiel
7 wurden 2,0 Gewichtsteile eines hydrophoben Siliciumdioxids, "AEROSIL R972" (hergestellt von
Nippon Aerosil) und 1,0 Gewichtsteile Strontiumtitanat "TiSr" (hergestellt von
der Fuji Titanium Industry Co., Ltd.) als externe Additive verwendet.
-
Im Übrigen wurde
ein Teil des Toners abgenommen, bevor das externe Additiv dazugegeben
wurde. Die Mengen von 4 Gewichtsteilen des vorstehend erwähnten Toners
und 96 Gewichtsteilen eines Silikon-beschichteten Ferritträgers (hergestellt
von der Kanto Denka Kogyo Co., Ltd., mittlere Teilchengröße: 90 μm) wurden
mit einer Kugelmühle
1 min gemischt. Danach wurden die triboelektrischen Sättigungladungen
des Toners bestimmt, unter Verwendung eines "q/m-Meters MODEL 210HS" (hergestellt von
TREK). Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
-
Prüfbeispiel
1 [Zweikomponenten-Entwicklungsverfahren]
-
Die
in den Beispielen 1 bis 6 und 8 und den Vergleichsbeispielen 1 bis
3 erhaltenen Toner wurden jeweils mit 96 Gewichtsteilen eines Silikon-beschichteten
Ferritträgers
(hergestellt von der Kanto Denka Kogyo Co., Ltd., mittlere Teilchengröße: 90 μm) gemischt,
um einen Zweikomponenten-Entwickler zu erhalten.
-
Der
Toner wurde in eine Kopiermaschine, "AR-505" (hergestellt von der Sharp Corporation),
geladen und es wurde ein unfixiertes Bild (2 cm × 12 cm) mit einer haftenden
Tonermenge von 0,6 mg/cm2 erhalten. Das
unfixierte Bild wurde unter Verwendung einer Fixiereinrichtung in
einer Kopiermaschine, "AR-505" (hergestellt von
der Sharp Corporation), fixiert, und zwar in einem Zustand, dass
außerhalb
des Gerätes
kein Offset erzeugt wurde.
-
Die
optische Reflexionsdichte des erhaltenen Bildes wurde mit einem
Reflexionsdensitometer, "RD-915" (hergestellt von
der Macbeth Process Measurements Co.), gemessen. Die Bilddichte
(die optische Reflexionsdichte) wurde nach folgenden Bewertungskriterien
bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
-
[Bewertungskriterien]
-
-
- :
- Bilddichte beträgt 1,4 oder
mehr;
- O:
- Bilddichte beträgt 1,2 oder
mehr und weniger als 1,4; und
- ×:
- Bilddichte beträgt weniger
als 1,2.
-
Prüfbeispiel
2 [Magnetisches Einkompontenten-Entwicklungsverfahren]
-
Ein
in Beispiel 7 erhaltener Toner wurde in einen "LaserJet 4200" (hergestellt von Hewlett Packard) geladen
und es wurde ein unfixiertes Bild (2 cm × 12 cm) mit einer haftenden
Tonermenge von 0,6 mg/cm2 erhalten. Das
unfixierte Bild wurde unter Verwendung einer Fixiereinrichtung in
einer Kopiermaschine, "AR-505" (hergestellt von
der Sharp Corporation), fixiert, und zwar in einem Zustand, dass
außerhalb
des Gerätes
kein Offset erzeugt wurde.
-
Die
optische Reflexionsdichte des erhaltenen Bildes wurde in der gleichen
Art und Weise wie in Prüfbeispiel
1 bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. [Tabelle
2]
-
Anmerkung)
Die Menge ist in Gewichtsteilen angegeben.
- 1)
T-77: hergestellt von der Hodogaya Chemical Co., Ltd.
E-84:
(BONTRON E-84): hergestellt von der Orient Chemical Co., Ltd.
- 2) Ruß:
MONARCH 880 (hergestellt von der Cabot Corporation)
Cyanpigment:
ECB-301 (hergestellt von der DAINICHISEIKA COLOR & CHEMICALS MFG.
Co. Ltd.)
Magnetisches Pulver: MTS106HD (hergestellt von der
Toda Kogyo Corp.)
- 3) PP-Wachs (Polypropylenwachs) A: NP-055 (hergestellt von der
MITSUI CHEMICALS, INC.)
PP-Wachs (Polypropylenwachs) B: SP-105
(hergestellt von Sazole)
Carnauba (Carnaubawachs): Carnaubawachs
C1 (hergestellt von Kato Yoko)
-
Aus
den vorstehenden Ergebnissen ist zu ersehen, dass alle Toner der
Beispiele 1 bis 8 hohe triboelektrische Sättigungsladungen aufweisen
und eine hohe Bilddichte liefern, im Vergleich zu den Toner der
Vergleichsbeispiele 1 bis 3. Besonders aus den Ergebnissen der Vergleichsbeispiele
1 und 2 wird deutlich, dass, auch wenn ein Toner einen Ton-organischen
Komplex enthält,
nicht die Leistung der Beispiele erhalten werden kann, wenn nicht
ein quartäres
Ammoniumsalz mit der gewünschten
Struktur in dem Ton-organischen Komplex verwendet wird.
-
Der
erfindungsgemäße Toner
für die
Elektrophotographie wird geeigneterweise z. B. zum Entwickeln eines
Latentbildes, das bei der Elektrophotographie, einem elektrostatischen
Aufzeichnungsverfahren, einem elektrostatischen Druckverfahren oder
dergleichen erzeugt wird, verwendet.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Toner für die Elektrophotographie,
enthaltend ein Harzbindemittel, einen farbgebenden Stoff und einen
Ton-organischen Komplex, erhalten durch Einlagern eines quartären Ammoniumsalzes
der Formel (A): [(R1)3(R2)N]+·X- (A)wobei
R1 und R2 nicht
gleich sind; R1 ein Alkylrest, Alkenylrest
oder Alkinylrest mit jeweils 4 bis 24 Kohlenstoffatomen ist; R2 ein Alkylrest, Alkenylrest oder Alkinylrest
mit jeweils 1 bis 10 Kohlenstoffatomen ist; und X- ein Anion
ist, in einen Smektitton. Der erfindungsgemäße Toner für die Elektrophotographie wird
geeigneterweise z. B. zum Entwickeln eines Latentbildes, das bei
der Elektrophotographie, einem elektrostatischen Aufzeichnungsverfahren,
einem elektrostatischen Druckverfahren oder dergleichen erzeugt
wird, verwendet.
