DE3633120C2 - Toner für die Entwicklung eines latenten elektrostatischen Bildes - Google Patents
Toner für die Entwicklung eines latenten elektrostatischen BildesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Toner für die Entwicklung
eines latenten elektrostatischen Bildes, wie es in der
Elektrophotographie, beim elektrostatischen Vervielfäl
tigen (Drucken), und beim elektrostatischen Aufzeichnen
gebildet wird.
In der Elektrophotographie wird beispielsweise ein laten
tes elektrostatisches Bild im Prinzip auf einem Träger
für das latente elektrostatische Bild aus einem photo
leitfähigen Photorezeptor durch elektrostatische Aufla
dung oder durch Einwirkung von Licht (Belichtung) er
zeugt, dann wird das erzeugte Bild mit einem Toner ent
wickelt. Das erhaltene Tonerbild wird nach der Übertra
gung auf einen Träger, wie z. B. ein Bildempfangsblatt,
auf dem Material auf geeignete Weise, wie z. B. durch Wärme
oder Druck, fixiert zur Erzeugung eines sichtbaren Bildes.
Die Erzeugung eines solchen sichtbaren Bildes aus dem
elektrostatischen Bild sollte vorzugsweise mit hoher
Geschwindigkeit durchgeführt werden. Im Hinblick darauf
wird das Heizwalzenfixierverfahren, das eine höhere
Wirksamkeit aufweist und vorteilhafter ist als andere
Verfahren, in großem Umfange angewendet.
Die Nachfrage nach einer höheren Geschwindigkeit ist
jedoch in jüngster Zeit gestiegen und eine der wesent
lichen Voraussetzungen zur Befriedigung dieser Nachfrage
ist die Hochgeschwindigkeits-Fixierung des Tonerbildes.
Zur Durchführung des Heizwalzen-Fixierverfahrens ist ein
Bildentwicklungs-Toner mit ausgezeichneten Fixiereigen
schaften bei niedriger Temperatur erforderlich, so daß
das Tonerbild schnell fixiert werden kann. Zu diesem
Zweck sollte ein Harz, das in dem Toner als Bindemittel
enthalten ist, einen niedrigeren Erweichungspunkt auf
weisen. Wenn jedoch ein Toner-Bindemittel einen niedri
geren Erweichungspunkt hat, besteht die Gefahr, daß das
sogenannte Offset-Phänomen auftritt. Bei diesem Phänomen
wird der zur Erzeugung eines Bildes verwendete Toner in
der Fixierstufe teilweise auf die Heizwalze übertragen,
dann wird der übertragene Toner auf das nachfolgende Bild
empfangsblatt übertragen, wodurch das Bild verunreinigt
wird.
Aus diesem Grund wurde ein Toner vorgeschlagen, der als
Bindemittel enthält einen nicht-linearen Polyester, erhal
ten durch Polymerisation einer Monomer-Zusammensetzung,
die ein verethertes Bisphenol-Monomeres, ein Dicarbonsäure-
Monomeres, einen Polyhydroxyalkohol mit mindestens drei
Hydroxygruppen und/oder ein Polycarbonsäure-Monomeres mit
mindestens drei Carbonsäuregruppen enthält (vgl. japani
sche offengelegte Patentpublikationen 37 353/1982 und
208 559/1982, nachstehend als japanische OPI-Patentpubli
kationen bezeichnet).
Bei dem vorgenannten Stand der Technik wurde das Offset-
Phänomen bei dem Toner dadurch verhindert, daß als Binde
mittel eingearbeitet wurde ein Polyester, erhalten durch
Vernetzung eines linearen Polyesters aus einem veretherten
Bisphenol und einem Dicarbonsäure-Monomeren mit Monomer-
Komponenten, wie z. B. einem Polyhydroxyalkohol-Monomeren,
das mindestens drei Hydroxygruppen enthält, und/oder einem
Polycarbonsäure-Monomeren, das mindestens drei Carbonsäure
gruppen enthält.
Dieser Tonertyp weist jedoch einen verhältnismäßig hohen
Erweichungspunkt auf, so daß die Fixierung bei tiefen
Temperaturen nicht in befriedigender Weise durchgeführt
werden kann, und es ist schwierig, mit diesem Tonertyp
eine ausreichend schnelle Fixierung zu erzielen.
Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurde ein bestimmter
Toner mit den folgenden Eigenschaften vorgeschlagen
(vgl. japanische OPI-Patentpublikation 57-109 825/1982,
japanische Patentanmeldung Nr. 109 539/1984 und japanische
OPI-Patentpublikation 7 960/1984): ein Polymeres, das als
Bindemittel in dem Toner enthalten ist und eine gesättigte
oder ungesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe
mit 3 bis 32 Kohlenstoffatomen in einer Seitenkette auf
weist, ist ein nicht-lineares Copolymeres, erhalten durch
Polymerisieren einer Monomer-Zusammensetzung aus einem
veretherten Bisphenol-Monomeren, einem Dicarbonsäure-
Monomeren, einem Polyhydroxyalkohol-Monomeren mit minde
stens drei Hydroxygruppen und/oder einem Polycarbonsäure-
Monomeren mit mindestens drei Carbonsäuregruppen.
Mit einem solchen Toner sind ausreichende Fixiereigenschaf
ten bei niedriger oder mittlerer Fixiergeschwindigkeit
erzielbar, wenn jedoch eine Hochgeschwindigkeitsfixierung
kontinuierlich durchgeführt wird bei einer Fixierge
schwindigkeit von beispielsweise mehr als 50 DIN-A 3-
Blättern pro Minute, absorbieren die Papiere eine große
Menge der Wärme aus der Heizwalze, weil die Papiere in
extrem kurzen Abständen der Heizwalze zugeführt werden,
was zur Folge hat, daß die Temperatur der Heizwalze
drastisch abfällt, so daß häufig eine ungenügende Fixie
rung resultiert.
Im Hinblick auf diesen Nachteil besteht eine Maßnahme,
die getroffen werden kann, um die Eigenschaften der
Fixierung bei niedriger Temperatur zu verbessern, darin,
daß das Molekulargewicht des Bindemittels gesenkt wird,
wodurch die Tonerviskosität während der Fixierung ab
nimmt. Eine solche Maßnahme ist jedoch gleichzeitig von
einer Verschlechterung der Antioffset-Eigenschaften des
Toners begleitet und außerdem wird die Bewegung des
Toners in Form von Tonerteilchen behindert, weil der
Toner die Neigung hat, zu aggregieren, so daß eine zu
friedenstellende Bildentwicklung unmöglich wird.
Die vorliegende Erfindung wurde nun gemacht im Hinblick
auf die vorstehend beschriebenen Nachteile. Ziel der
Erfindung ist es, einen Toner für die Entwicklung eines
latenten elektrostatischen Bildes zu schaffen, der aus
gezeichnete Antioffset-Eigenschaften besitzt, eine zu
friedenstellende Hochgeschwindigkeits-Fixierung erlaubt
aufgrund seiner ausgezeichneten Niedertemperatur-Fixier
eigenschaften, der eine geringe Aggregationsneigung be
sitzt und stabil bewegbar ist in Form von Einheitsteil
chen, so daß eine zufriedenstellende Bildentwicklung
möglich ist.
Gegenstand der Erfindung ist der Toner zum Entwickeln eines latenten
elektrostatischen Bildes gemäß Anspruch 1.
Der hier verwendete Ausdruck "Hauptkette" steht für eine
Kette, welche die hauptsächliche funktionelle Gruppe der
Polymerisation enthält und in diesem Sinne kann die Kette
verzweigt sein oder eine zweidimensionale oder dreidimen
sionale Netzwerkstruktur haben.
Unter dem hier verwendeten Ausdruck "Seitenkette" ist
irgendeine andere Kette zu verstehen, die von der vorste
hend definierten Hauptkette abzweigt.
Durch Verwendung dieses Polyesters als Bindemittel in
einem solchen Toner erhält man einen Toner mit ausgezeich
neten Antioffset-Eigenschaften. Außerdem erlaubt der
niedrigere Erweichungspunkt des Toners eine zufrieden
stellende Fixierung bei tiefer Temperatur. Da ferner
eine Herabsetzung des Glasumwandlungspunktes verhindert
wird, kann ein Toner erhalten werden, der kaum aggre
giert und gute Antiblockierungseigenschaften aufweist.
Der Toner bleibt daher stabil, ohne zu aggregieren,
in Form von Einheitsteilchen, die eine zufriedenstellen
de Bildentwicklung erlauben und damit ist eine zufrieden
stellende Bildfixierung mit ausreichend hoher Geschwindig
keit unter Anwendung des Heizwalzenfixierverfahrens mög
lich, ohne daß ein Offset-Phänomen auftritt.
Nachstehend wird die Erfindung näher erläutert.
Als Monomerkomponenten, die bei der Polymerisation eines
Polyesters verwendet werden können, wie er als Bindemit
tel erfindungsgemäß eingesetzt wird, können die folgen
den Monomerkomponenten (a)-(c) oder (a)-(d) verwendet
werden. Es können aber auch die nachfolgend angegebenen
spezifischen Mengen von anderen Monomerkomponenten ent
sprechend spezifischen Anforderungen zugesetzt werden,
wenn sie das Ziel der vorliegenden Erfindung nicht ge
fährden:
- a) Ein Dihydroxyalkohol-Monomeres und ein divalentes Carbonsäure-Monomeres als Komponenten, die den Haupt körper der Grundstruktur (Hauptkette) eines Polyesters aufbauen.
- b) Ein Polyhydroxyalkohol-Monomeres, das mindestens drei Hydroxygruppen enthält, und/oder ein Polycarbonsäure- Monomeres, das mindestens drei Carbonsäuregruppen enthält, die für die Nicht-Linearität, d. h. für die Verzweigung oder Netzwerkbildung des Polyesters erforderlich sind.
- c) Ein Alkohol-Monomeres mit mindestens zwei Hydroxygrup pen, das eine aliphatische Kohlenwasserstoffeinheit enthält, und/oder ein Carbonsäure-Monomeres mit min destens zwei Carbonsäuregruppen, das eine aliphatische Kohlenwasserstoffeinheit enthält, zur Einführung der aliphatischen Kohlenwasserstoffeinheit in die Grund struktur (Hauptkette) eines Polyesters.
Erfindungsgemäß ist unter der aliphatischen Kohlenwasser
stoffeinheit eine solche mit mindestens drei, vorzugs
weise 3 bis 30, Kohlenstoffatomen zu verstehen. Im
Hinblick auf vorteilhafte Fixiereigenschaften bei tiefer
Temperatur ist eine solche mit 5 bis 22 Kohlenstoffatomen
besonders erwünscht. Wenn ein Polyester verwendet wird,
der eine aliphatische Kohlenwasserstoffeinheit mit zu
vielen Kohlenstoffatomen enthält, besteht die Gefahr,
daß die Antiblockierungseigenschaften schlechter werden.
- a) Ein Alkohol-Monomeres mit mindestens zwei Hydroxy gruppen und/oder ein Carbonsäure-Monomeres mit min destens zwei Carbonsäuregruppen, wobei diese Monomeren eine gesättigte oder ungesättigte aliphatische Kohlen wasserstoffgruppe, vorzugsweise eine solche mit 3 bis 22 Kohlenstoffatomen, enthalten, die mit der Monomer- Hauptkette verbunden ist, so daß die aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe eine Seitenkette in dem er findungsgemäßen nicht-linearen Polyester bildet.
Geeignete Beispiele für das obengenannte Dihydroxyalkohol-
Monomere sind folgende: Diole einschließlich Ethylenglykol,
Diethylenglykol, Triethylenglykol, 1,2-Propylenglykol,
1,3-Propylenglykol, 1,4-Butandiol, Neopentylglykol, 1,4-
Butendiol; 1,4-Bis-(hydroxymethyl)cyclohexan, Bisphenol A,
hydriertes Bisphenol A, verethertes Bisphenol. Unter die
sen Beispielen ist ein verethertes Bisphenol am meisten
bevorzugt. Geeignete Beispiele für veretherte Bisphenole
sind die folgenden: Polyoxypropylen-(2,2)-2,2-bis(4'-hydro
xyphenyl)propan, Polyoxyethylen-(2)-2,2-bis-(4'-hydroxy
phenyl)-propan, Polyoxypropylen-(6)-2,2-bis(4'-hydroxy
phenyl)propan, Polyoxypropylen-(1,3)-2,2-bis-(4'-hydroxy
phenyl)propan.
Zu geeigneten Beispielen für das oben unter (a) beschrie
bene Carbonsäure-Monomere mit zwei Carbonsäuregruppen
gehören die folgenden: Terephthalsäure, Isophthalsäure,
Cyclohexandicarbonsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Citra
consäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Anhydride oder
niedere Alkylester, die diese Säuren enthalten. Unter
diesen Beispielen ist eine Dicarbonsäure der aromatischen
Reihe am meisten erwünscht und durch Verwendung dieser
Dicarbonsäure der aromatischen Reihe kann das Absinken
des Glasumwandlungspunktes Tg verhindert werden. Bei
spiele für eine solche Dicarbonsäure der aromatischen
Reihe sind die folgenden: Terephthalsäure, Isophthalsäure,
Anhydride oder niedere Alkyl
ester, die diese Säuren enthalten. Die Dicarbonsäure der
aromatischen Reihe sollte vorzugsweise in einer Menge von
mehr als 30 Mol-%, bezogen auf die gesamte Säurekomponente,
verwendet werden. Wenn die Dicarbonsäure der aromatischen
Reihe in einer übermäßig geringen Menge verwendet wird,
kann der Glasumwandlungspunkt des gebildeten Polyesters
übermäßig stark absinken und es besteht die Gefahr, daß
der Toner aggregiert und schlechte Antiblockierungseigen
schaften besitzt. Als Folge davon können die Gebrauchs
dauer-Stabilität (Lebensdauer) oder die Entwicklungseigen
schaften des Toners schlechter werden.
Beispiele für die oben unter (b) diskutierten Polyhydro
xyalkohol-Monomeren, die mindestens drei Hydroxygruppen
enthalten, sind folgende: Sorbit, 1,2,3,6-Hexantetrol,
1,4-Sorbitan, Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Tripenta
erythrit, Saccharose, 1,2,4-Butantriol, 1,2,5-Pentan
triol, Glycerin, 2-Methylpropantriol, 2-Methyl-1,2,4-
butantriol, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, 1,3,5-
Trihydroxymethylbenzol. Der Polyhydroxyalkohol, der min
destens drei Hydroxygruppen enthält, sollte vorzugsweise
in einer Menge von 1 bis 30 Mol-%, bezogen auf die gesamte
Alkoholkomponente, verwendet werden. Wenn der Polyhydroxy
alkohol in einer übermäßig großen Menge verwendet wird,
werden häufig die Fixiereigenschaften des Toners bei
tiefer Temperatur schlechter. Wenn andererseits der Poly
hydroxyalkohol in einer zu geringen Menge verwendet wird,
kann die unzureichende Linearität des Polyesters
die Antioffset-Eigenschaften des Toners gefährden.
Beispiele für die oben unter (b) diskutierten Polycarbon
säure-Monomeren, die mindestens drei Carbonsäuregruppen
enthalten, sind die folgenden: 1,2,4-Benzoltricarbonsäure,
1,3,5-Benzoltricarbonsäure, 1,2,4-Cyclohexantricarbonsäure,
2,5,7-Naphthalintricarbonsäure, 1,2,4-Naphthalintricarbon
säure, 1,2,4-Butantricarbonsäure, 1,2,5-Hexantricarbon
säure, 1,3-Dicarboxyl-2-methyl-2-methylencarboxylpropan,
Tetra-(methylencarbonsäure)methan, 1,2,7,8-Octantetracar
bonsäure, Empoltrimersäure und Anhydride dieser Säuren.
Das Polycarbonsäure-Monomere, das mindestens drei Carbonsäure
gruppen enthält, sollte vorzugsweise in einer Menge von
1 bis 30 Mol-%, bezogen auf die gesamte Alkoholkomponente,
verwendet werden. Wenn eine übermäßig große Menge der
Polycarbonsäure verwendet wird, werden häufig die Fixier
eigenschaften des Toners bei tiefer Temperatur schlechter.
Wenn andererseits die Polycarbonsäure in einer zu geringen
Menge verwendet wird, kann eine unzureichende Lineari
tät des Polyesters die Antioffset-Eigenschaften des Toners
gefährden.
Als Beispiele für ein Polyhydroxyalkohol-Monomeres, wie es
oben unter (c) diskutiert ist, das eine langkettige alipha
tische Kohlenwasserstoffeinheit aufweist und mindestens
zwei Hydroxygruppen enthält, können die folgenden verwen
det werden: Propylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol.
Als Polycarbonsäure-Monomeres, wie es oben unter (c) dis
kutiert ist, das eine langkettige aliphatische Kohlen
wasserstoffeinheit aufweist und mindestens zwei Carbonsäu
regruppen enthält, können die folgenden verwendet werden:
Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Suberinsäure,
Azelainsäure, Sebacinsäure. Diese Polyhydroxyalkohol-
Monomeren mit mindestens zwei Hydroxygruppen oder ein
Polycarbonsäure-Monomeres mit mindestens zwei Carbonsäure
gruppen, das eine langkettige aliphatische Kohlenwasser
stoffeinheit enthält, sollte in einem solchen Mengenver
hältnis verwendet werden, daß eine Hauptkette des nicht-
linearen Polyesters eine langkettige aliphatische Kohlen
wasserstoffeinheit enthält, die 1 bis 60 Mol-%, vorzugs
weise 5 bis 50 Mol-%, der Struktureinheit dieser Hauptkette
ausmacht. Wenn der erfindungsgemäße nicht-lineare Poly
ester in seiner Seitenkette eine gesättigte oder ungesät
tigte aliphatische Kohlenwasserstoffeinheit aufweist, die
3 bis 22 Kohlenstoffatome enthält, sollte ferner das oben
genannte Polyhydroxyalkohol-Monomere oder das Polycarbon
säure-Monomere 1 bis 30 Mol-%, vorzugsweise 5 bis 20 Mol-%,
der Struktureinheit einer Hauptkette ausmachen. Wenn der
Mengenanteil einer langkettigen aliphatischen Kohlenwas
serstoffeinheit innerhalb einer nicht-linearen Polyester-
Hauptkette zu gering ist, kann der Toner unbefriedigende
Fixiereigenschaften bei tiefer Temperatur besitzen. Wenn
andererseits der obengenannte Mengenanteil übermäßig groß
ist, kann der Glasumwandlungspunkt Tg des Toners übermäßig
stark sinken, so daß er leicht aggregiert. In diesem Falle
können auch die Antioffset-Eigenschaften des Toners
schlechter werden, da der Erweichungspunkt ebenfalls
übermäßig niedrig ist.
Als Beispiel für ein oben unter (d) diskutiertes Poly
hydroxyalkohol-Monomeres mit mindestens zwei Hydroxygrup
pen, das eine gesättigte oder ungesättigte aliphatische
Kohlenwasserstoffeinheit mit 3 bis 22 Kohlenstoffatomen
enthält, kann ein Polyhydroxyalkohol-Monomeres genannt
werden, bei dem ein Teil des Polyhydroxyalkohol-Monomeren
mit mindestens zwei Hydroxygruppen, beispielsweise ein
Wasserstoffatom, durch eine gesättigte oder ungesättigte
aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 22 Kohlen
stoffatomen ersetzt ist. Beispiele für solche Polyhydroxy
alkohol-Monomere sind: Ethylenglykol, 1,3-Propylendiol,
Tetramethylglykol, 1,4-Butylendiol, 1,5-Pentyldiol, 1,5-Pentylenglykol,
Pentamethylenglykol, Octamethylenglykol, Nonamethylen
glykol, Decamethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylen
glykol, Tetraethylenglykol. Außerdem kann als Polycarbon
säure-Monomeres, wie es oben unter (d) diskutiert worden
ist, genannt werden ein Polycarbonsäure-Monomeres, in
dem ein Teil des Polycarbonsäuremonomeren mit mindestens
zwei Carbonsäuregruppen substituiert ist durch eine ge
sättigte oder ungesättigte aliphatische Kohlenwasserstoff
gruppe, vorzugsweise eine solche mit 3 bis 22 Kohlenstoff
atomen. Als bevorzugte Beispiele dafür können insbeson
dere genannt werden: n-Dodecenylbutandisäure, Isododece
nylbutandisäure, n-Dodecylbutandisäure, Isododecylbutan
disäure, Isooctylbutandisäure, n-Octylbutandisäure.
Der Mengenanteil des obengenannten Polyhydroxyalkohol-
Monomeren und/oder des obengenannten Polycarbonsäure-
Monomeren, in dem dieses (diese) in dem erfindungsgemäßen
Polyester verwendet werden soll (sollen), bezogen auf die
Gesamtmenge beider Komponenten, beträgt 0,5 bis 50 Mol-%,
vorzugsweise 1 bis 35 Mol-%, bezogen auf die gesamten
Monomerkomponenten. Wenn diese Komponenten in einer über
mäßig großen Menge verwendet werden, neigt der sie enthal
tende Toner zur Aggregation und zu einer geringeren Be
ständigkeit gegen Blockieren.
Die Hauptkette des erfindungsgemäßen Polyesters kann auch
eine andere bzw. weitere aliphatische Kohlenwasserstoff
einheit, wie z. B. einen ungesättigten aliphatischen Kohlen
wasserstoff, zusammen mit den obengenannten Komponenten
enthalten. Beispiele für geeignete Monomere, die zur
Einführung einer solchen ungesättigten aliphatischen
Kohlenwasserstoffeinheit geeignet sind, sind ein Poly
hydroxyalkohol-Monomeres, das mindestens zwei
Hydroxygruppen und eine ungesättigte aliphatische Kohlen
wasserstoffgruppe enthält und/oder eine Polycarbonsäuregruppe, die
mindestens zwei Carbonsäuregruppen und eine ungesättigte aliphatische
Kohlenwasserstoffeinheit enthält. Ein Beispiel für
das zuerst genannte Polyhydroxyalkohol-Monomere, das
mindestens zwei Hydroxygruppen enthält und eine ungesät
tigte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe umfaßt, ist
Butendiol. Beispiele für das zuletzt genannte Polycarbon
säure-Monomere, das mindestens zwei Carbonsäuregruppen
enthält und eine ungesättigte aliphatische Kohlenwasser
stoffeinheit umfaßt, sind Fumarsäure, Maleinsäure, Citra
consäure, Mesaconsäure, Itaconsäure und Glutaconsäure.
Die Monomeren, die eine ungesättigte aliphatische Kohlen
wasserstoffeinheit enthalten, sollten in der Weise verwen
det werden, daß die Gesamtmenge aus der ungesättigten ali
phatischen Kohlenwasserstoffeinheit und einer langkettigen
aliphatischen Kohlenwasserstoffeinheit, wie oben unter (c)
beschrieben, 1 bis 60 Mol-%, insbesondere 5 bis 50 Mol-%
einer Struktureinheit einer in einem nicht-linearen Polyester
enthaltenen Hauptkette ausmacht. Wenn eine gesättigte oder
ungesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 3
bis 22 Kohlenstoffatomen verwendet wird, sollte sie in
einer Menge von 1 bis 30 Mol-%, vorzugsweise von 5 bis 20
Mol-% einer Struktureinheit einer Hauptkette verwendet
werden. Wenn die ungesättigte aliphatische Kohlenwasser
stoffeinheit in einer zu großen Menge verwendet wird,
kann ein übermäßig tiefer Glasumwandlungspunkt (Tg) die
Neigung eines Toners zur Aggregation und zu einer gerin
geren Beständigkeit gegen Blockieren hervorrufen. Gleich
zeitig wird der Erweichungspunkt des Toners zu niedrig,
was dazu führt, daß die Antioffset-Eigenschaften des
Toners schlechter werden.
Der erfindungsgemäße Toner zur Entwicklung eines elektro
statischen Bildes enthält oder besteht aus Teilchen aus
einem vorstehend beschriebenen spezifischen Polymeren als
Bindemittel und einem Färbemittel sowie erforderlichen
falls einem Zusatz innerhalb des Bindemittels.
Als das obengenannte Färbemittel können beispielsweise
die folgenden verwendet werden: Ruß, Nigrosinfarbe
(C. I. Nr. 50 415 B), Anilinblau (C. I. Nr. 50 405),
Chalcoil (C. I. Nr. Azoec Blue 3), Chromgelb (C. I.
Nr. 14090), Ultramarinblau (C. I. Nr. 77 103), Dupont
Oil Red (C. I. Nr. 26 105), Chinolingelb (C. I. Nr.
47005), Methylenblauchlorid (C. I. Nr. 52 015), Phthalo
cyaninblau (C. I. Nr. 74 160), Malachitgrünoxalat
(C. I. Nr. 42 000), Lampenruß (C. I. Nr. 77 266), Bengal
rosa (C. I. Nr. 45 435) und eine Mischung dieser Farben
und andere. Es sollte ein ausreichender Mengenanteil
eines solchen Färbemittels verwendet werden, um ein
Bild mit einer ausreichenden Farbdichte zu erzeugen.
Normalerweise werden sie in einer Menge von 1 bis 20
Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile Bindemittel,
verwendet.
Beispiele für andere (weitere) Zusätze, sind ein Anti
offset-Mittel, ein Mittel zur Verbesserung der Fließfähig
keit (Fluidität) und ein Ladungskontrollmittel. Beispiele
für ein verwendbares Antioffsetmittel sind ein Wachs der
Polyolefinklasse, ein Carnaubawachs, eine alkylenbis
aliphatische Amidverbindung. Beispiele für geeignete
Mittel zur Verbesserung der Fließfähigkeit (Fluidität)
sind Siliciumdioxid-Teilchen.
Bei der Herstellung eines magnetischen Toners kann außer
dem ein Bindemittel eine magnetische Substanz zusammen
mit oder anstelle eines Färbemittels enthalten. Beispiele
für verwendbare derartige magnetische Substanzen sind
folgende: Metalle und Legierungen, die einen starken
Ferromagnetismus aufweisen, wie z. B. Ferrit, Magnetit,
Eisen, Magnesium oder chemische Verbindungen, die solche
Metallelemente enthalten, Legierungen, Elemente, die
nicht-magnetisch sind, die jedoch nach einer geeigneten
Wärmebehandlung ferromagnetisch werden, wie z. B. die
Heusler-Legierung vom Mangan-Kupfer-Aluminium- oder
Mangen-Kupfer-Zinn-Typ, und Chromdioxid. Innerhalb eines
Bindemittels werden ferromagnetische Teilchen mit
einer durchschnittlichen Korngröße von nur 0,1 bis 1 µm
gleichmäßig verteilt. Der Mengenanteil der zu verwen
denden ferromagnetischen Teilchen, bezogen auf das Ge
wicht, beträgt 20 bis 70 Gew.-Teile, insbesondere 40 bis
70 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile Toner.
Es können verschiedene Typen von Agentien, welche die
Eigenschaften verbessern, in den erfindungsgemäßen Toner
zur Entwicklung eines elektrostatischen Bildes eingear
beitet werden, um so verschiedene Eigenschaften zu ver
bessern, wie z. B. die Eigenschaft zur Verhinderung
des sogenannten Tonerfilmbildungsphänomens, bei dem
Tonermaterialien die Oberfläche der Trägerteilchen und
die Oberfläche des das latente Bild tragenden Elements
verunreinigen, wodurch die Funktionen dieser Teilchen
oder des Elements beeinträchtigt werden, die Eigenschaft
zur Verbesserung der Pulverisierbarkeit im Verlaufe des
Pulverisierungsverfahrens, das ein gewöhnliches Tonerher
stellungsverfahren begleitet, die Eigenschaft zur Ver
besserung der triboelektrischen Aufladungseigenschaften
des Toners. Als ein solches Mittel zur Verbesserung der
Eigenschaften wird vorzugsweise ein Harz verwendet, das
aus einem Polymeren ohne Brückenbindungen erhältlich ist
und kein unlösliches Chloroform enthält. Geeignete Bei
spiele für ein solches Harz sind folgende: Styrole ein
schließlich Styrol und p-Chlorstyrol; Vinylnaphthalin;
Vinylester einschließlich Vinylchlorid, Vinylbromid,
Vinylfluorid, Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbenzoat,
Vinylacetat; methylenaliphatische Carbonsäureester ein
schließlich Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat,
Isobutylacrylat, Dodecylacrylat, n-Octylacrylat, 2-
Chlorethylacrylat, Phenylacrylat, α-Methylenchloracrylat,
Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat;
Acrylnitril; Methacrylnitril; Acrylamid; Vinylether ein
schließlich Vinylmethylether, Vinylisobutylether,
Vinylethylether, Vinylketone einschließlich Vinyl
methylketon, Vinylhexylketon; N-Vinylverbindungen ein
schließlich N-Vinylpyrrol, N-Vinylcarbazol, N-Vinylindol,
N-Vinylpyrrolidon; Homopolymere, die durch Polymerisieren
der obengenannten Monomeren erhalten werden, oder Co
polymere, die durch Copolymerisieren von mindestens zwei
der obengenannten Monomeren erhalten werden, oder Mi
schungen aus diesen Homopolymeren und Copolymeren;
Harze der Nicht-Vinyl-Klasse einschließlich des mit Rosin
(Kolophonium) modifizierten Phenolformalinharzes, des
mit Öl modifizierten Epoxyharzes, Polyurethanharz,
Celluloseharz, thermoplastische Harze vom Nicht-Vinyl-
Typ einschließlich Polyätherharz; Mischungen aus diesen
Harzen und den obengenannten Harzen der Vinyl-Klasse.
Diese Harze können beispielsweise 90 Gew.-% des Bindemit
tels ausmachen, so lange sie das Ziel der vorliegenden
Erfindung nicht beeinträchtigen.
Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Toners zum Ent
wickeln eines latenten elektrostatischen Bildes können
verschiedene Entwicklungsverfahren zur Erzeugung des
Bildes angewendet werden. Beispiele für solche Verfahren
sind insbesondere folgende:
- a) Ein Kontaktmagnetbürstenverfahren, bei dem eine Magnetbürste verwendet wird, die eine 1-Komponenten- oder 2-Komponenten-Entwicklerverbindung enthält, die einen Rasen mit einer größeren Höhe als der Spielraum in der zu entwickelnden Fläche bildet. Der Rasen wird dann auf dem den Entwickler tragenden Element festgehal ten, um die Magnetbürste in den zu entwickelnden Bereich einzuführen, so daß die Tonerteilchen oder Tonergruppen innerhalb der Magnetbürste sich auf einem latenten elektrostatischen Bild abscheiden unter Entwicklung ei nes sichtbaren Bildes, während die Bürste das latente Bild reibt.
- b) Ein Springmagnetbürstenverfahren, bei dem eine Mag netbürste verwendet wird, die eine 1-Komponenten- oder 2-Komponenten-Entwicklerverbindung enthält, die einen Rasen mit einer größeren Höhe als der Zwischenraum in dem zu entwickelnden Bereich bildet. Der Rasen wird dann auf dem den Entwickler tragenden Element festge halten zur Einführung der Magnetbürste in den zu ent wickelnden Bereich, wonach beispielsweise ein oszillieren des elektrisches Feld gleichzeitig auf die zu entwickelnde Fläche einwirken gelassen wird, um zu bewirken, daß die Tonerteilchen oder Teilchengruppen, die innerhalb der Magnetbürste enthalten sind, springen und sich auf dem latenten Bild abscheiden unter Entwicklung eines sicht baren Bildes.
- c) Ein Kaskadenverfahren.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher
erläutert.
Polyoxypropylen-(2,2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl)propan | 688 g |
Sebacinsäure | 323 g |
Diisopropyl-orthotitanat (Veresterungskatalysator) | 0,8 g |
Die obengenannten Materialien wurden in einen mit einem
Thermometer, einem Rührer aus rostfreiem Stahl, einem
Stickstoffgaseinleitungs-Glasrohr sowie einem Rückfluß
kühler ausgestatteten 1 l-Rundkolben gegossen. Der Kol
ben wurde auf eine Mantelheizvorrichtung gestellt, um
die obengenannten Materialien in einer chemisch inerten
Atmosphäre auf 230°C zu erhitzen, während Stickstoffgas
durch einen Stickstoffgaseinlaß eingeleitet wurde, wo
bei die Materialien miteinander reagierengelassen wur
den, während sie gerührt wurden. Als das bei der Reak
tion gebildete Wasser aufhörte zu fließen, wurde die
Säurezahl gemessen. Das Ergebnis betrug 1,5.
Nach der Zugabe von 38 g 1,2,4-Benzoltricarbonsäurean
hydrid wurde die Reaktion etwa 8 Stunden lang aufrecht
erhalten. Als die Säurezahl den Wert 17 erreicht hatte,
war die Reaktion beendet.
Bei dieser Reaktion erhielt man ein blaßgelbes festes
Harz. Der Erweichungspunkt des Harzes wurde mit einer
Fließ-Testvorrichtung gemessen. Das Ergebnis betrug 125°C.
Polyoxypropylen-(2,2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl)propan | 482 g |
Polyoxyethylen-(2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl)propan | 190 g |
Terephthalsäure | 133 g |
Sebacinsäure | 182 g |
Diisopropylorthotitanat (Veresterungskatalysator) | 0,8 g |
Die obengenannten Materialien wurden auf die gleiche
Weise wie bei der Herstellung des Bindemittels A be
schrieben miteinander reagierengelassen, wobei die Re
aktion nach der Zugabe von 38 g Benzoltricarbonsäure
anhydrid etwa 8 Stunden lang fortgesetzt wurde. Als die
Säurezahl 16 erreicht hatte, war die Reaktion beendet.
Bei dieser Reaktion erhielt man ein blaßgelbes festes
Harz. Der Erweichungspunkt des Harzes wurde mit einer
Fließtestvorrichtung gemessen. Das Ergebnis betrug 124°C.
Polyoxypropylen-(2,2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl)propan | 482 g |
Polyoxyethylen-(2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl)propan | 190 g |
Terephthalsäure | 133 g |
Adipinsäure | 77 g |
Diisopropylorthotitanat (Veresterungskatalysator) | 0,8 g |
Die obengenannten Materialien wurden auf die gleiche Weise
wie bei der Herstellung des Bindemittels A beschrie
ben miteinander reagierengelassen, wobei man nach der
Zugabe von 38 g 1,2,4-Benzoltricarbonsäureanhydrid die
Reaktion etwa 8 Stunden lang fortsetzte. Als die Säure
zahl 20 erreicht hatte, war die Reaktion beendet.
Es wurde ein blaßgelbes festes Harz erhalten. Der Er
weichungspunkt des Harzes wurde mit einer Fließtest
vorrichtung gemessen. Das Ergebnis betrug 128°C.
Polyoxypropylen-(2,2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl)propan | 482 g |
Polyoxyethylen-(2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl)propan | 126 g |
1,6-Hexandiol | 24 g |
Fumarsäure | 174 g |
Diisopropylorthotitanat (Veresterungskatalysator) | 0,8 g |
Die obengenannten Materialien wurden auf die gleiche
Weise wie bei der Herstellung des Bindemittels A be
schrieben miteinander reagierengelassen, wobei man nach
der Zugabe von 77 g 1,2,4-Benzoltricarbonsäureanhydrid
die Reaktion etwa 8 Stunden lang fortsetzte. Als die
Säurezahl 22 erreicht hatte, war die Reaktion beendet.
Man erhielt ein blaßgelbes festes Harz. Der Erweichungs
punkt des Harzes wurde mit einer Fließtestvorrichtung
gemessen. Das Ergebnis betrug 125°C.
Polyoxypropylen-(2,2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl)propan | 619 g |
Sebacinsäure | 404 g |
Diisopropylorthotitanat (Veresterungskatalysator) | 0,8 g |
Die obengenannten Materialien wurden auf die gleiche
Weise wie bei der Herstellung des Bindemittels A be
schrieben miteinander reagierengelassen, wobei man nach
der Zugabe von 14 g Pentaerythrit die Reaktion etwa 8
Stunden lang fortsetzte. Als die Säurezahl den Wert 20
erreicht hatte, war die Reaktion beendet.
Man erhielt ein blaßgelbes festes Harz. Der Erweichungs
punkt des Harzes wurde mit einer Fließtestvorrichtung
gemessen. Das Ergebnis betrug 130°C.
Polyoxypropylen-(2,2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl)propan | 482 g |
Polyoxyethylen-(2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl)propan | 190 g |
Terephthalsäure | 120 g |
Diisopropylorthotitanat (Veresterungskatalysator) | 0,8 g |
Die obengenannten Materialien wurden auf die gleiche
Weise wie für die Herstellung des Bindemittels A be
schrieben miteinander reagierengelassen, wobei nach der
Zugabe von 138 g 1,2,4-Benzoltricarbonsäure die Reaktion
etwa 8 Stunden lang fortgesetzt wurde. Als die Säurezahl
34 erreicht hatte, war die Reaktion beendet.
Man erhielt ein blaßgelbes festes Harz. Der Erweichungs
punkt des Harzes wurde mit einer Fließtestvorrichtung
gemessen. Das Ergebnis betrug 135°C.
Polyoxypropylen-(2,2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl)propan | 688 g |
Terephthalsäure | 149 g |
Fumarsäure | 104 g |
Diisopropylorthotitanat (Veresterungskatalysator) | 0,8 g |
Die obengenannten Materialien wurden auf die gleiche
Weise wie für die Herstellung des Bindemittels A be
schrieben miteinander reagierengelassen.
Man erhielt ein blaßgelbes festes Harz. Der Erweichungs
punkt des Harzes wurde mit einer Fließtestvorrichtung
gemessen. Das Ergebnis betrug 107°C.
Bindemittel A | 100 Gew.-Teile |
Ruß | 10 Gew.-Teile |
Bindemittel B | 100 Gew.-Teile |
Ruß | 10 Gew.-Teile |
Bindemittel C | 100 Gew.-Teile |
Ruß | 10 Gew.-Teile |
Bindemittel D | 100 Gew.-Teile |
Ruß | 10 Gew.-Teile |
Bindemittel E | 100 Gew.-Teile |
Ruß | 10 Gew.-Teile |
Bindemittel A | 20 Gew.-Teile |
Bindemittel F | 80 Gew.-Teile |
Ruß | 10 Gew.-Teile |
Bindemittel F (Vergleich) | 100 Gew.-Teile |
Ruß | 10 Gew.-Teile |
Bindemittel G (Vergleich) | 100 Gew.-Teile |
Ruß | 10 Gew.-Teile |
Bei jeder Ausführungsform und bei jedem Vergleichsbei
spiel wurden die angegebenen Materialien unter Anwen
dung eines üblichen Tonerherstellungsverfahrens durch
Schmelzen, Kneten, Abkühlen, Pulverisieren und Klassie
ren verarbeitet zur Herstellung eines Toners mit einer
durchschnittlichen Korngröße von 10 µm. Die aus den
obengenannten Ausführungsformen 1 bis 6 erhältlichen
Toner werden nachstehend als "Toner 1" bis "Toner 6" be
zeichnet. Die aus den obigen Vergleichsbeispielen 1 und
2 erhältlichen Toner werden nachstehend als "Vergleichs
toner 1" und "Vergleichstoner 2" bezeichnet.
Bei jedem Toner wurden die minimale Fixiertemperatur und
die Offset-Entstehungstemperatur gemessen. Außerdem wur
de bei jedem Toner die Kohäsivität untersucht.
Zur Bestimmung der minimalen Fixiertemperatur wurde ein
elektrophotographischer Kopierer
verwendet. Der Ko
pierer wies eine Heizwalze mit einer Teflon-Oberfläche
(aus Polytetrafluorethylen),
sowie eine Andrückwalze auf, bei der eine Sili
konkautschukschicht aus KE-1300 RTV®,
mit einem Teflonrohr
beschichtet war. Die lineare Geschwindigkeit der Heiz
walze wurde auf 200 mm/s eingestellt. Die Anfangstempe
ratur der gleichen Walze wurde auf 240°C eingestellt,
die Operationssequenz, mit der ein auf ein Blatt Übertra
gungspapier mit einem Gewicht von 64 g/m2 übertragenes
Tonerbild fixiert wurde, wurde bei einer Umgebungstempe
ratur von 10°C und einer relativen Feuchtigkeit von mehr
als 20% kontinuierlich wiederholt, bis die Heizwalzen
temperatur auf 140°C gefallen war. Die minimale Fixier
temperatur war die Temperatur, bei der ein fixiertes
Bild eine zufriedenstellende Beständigkeit gegen Reibung
mit einem Kim-Wischer bei der niedrigsten Heizwalzentem
peratur aufwies. Die verwendete Fixiereinheit wies keinen
Silikonöl-Zuführungsmechanismus auf.
Zur Messung der Offset-Entstehungstemperatur wurde ein
Tonerbild auf die gleiche Weise wie zur Bestimmung der
minimalen Fixiertemperatur übertragen und dann wurde das
Bild mit der obengenannten Fixiereinheit behandelt. An
schließend wurde ein leeres Übertragungsblatt unter den
gleichen Umgebungsbedingungen wie oben in die Fixierein
heit eingeführt, um zu prüfen, ob das Papier mit Toner
verunreinigt wurde. Diese Arbeitsweise wurde kontinuier
lich wiederholt, während die Temperatur der in der oben
genannten Fixiereinheit vorgesehenen Heizwalze gesenkt
wurde. Die Offset-Entstehungstemperatur wurde erhalten,
wenn der Toner die Heizwalze verunreinigte.
Nach 48-stündigem Liegenlassen jeder Probe bei einer Tem
peratur von 55°C und einer relativen Feuchtigkeit von
40% wurden das Vorkommen und der Grad einer Toneraggre
gation ermittelt, um die Antiblockierungseigenschaften
jeder Probe zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in der fol
genden Tabelle I angegeben.
In der Spalte "Antiblockierungseigenschaften" der Tabel
le I steht der Ausdruck "gut" für "ausgezeichnete Anti
blockierungseigenschaften und minimale Toneraggregation"
und der Ausdruck "schlecht" steht für "schlechte Anti
blockierungseigenschaften und größere Neigung zur Toner
aggregation".
Wie aus den Ergebnissen der Tabelle I hervorgeht, wei
sen die erfindungsgemäßen Toner 1 bis 6 eine niedrigere
Fixiertemperatur, eine höhere Offset-Entstehungstempera
tur und ausgezeichnete Antiblockierungseigenschaften
auf. Diese Eigenschaften ermöglichen eine zufrieden
stellende Bildentwicklung, weil der Toner gegen Aggre
gation beständig ist. Außerdem ermöglicht ein solcher
Toner eine zufriedenstellende, von Verunreinigungen freie
Bildfixierung mit einer ausreichend hohen Geschwindigkeit.
Der Toner 6 enthält das Vergleichsbindemittel F sowie
das erfindungsgemäße Bindemittel A. Es zeigt sich, daß
der Effekt des Toners 6 vollständig auf das Bindemittel
A zurückzuführen war.
Dagegen war es mit dem Vergleichstoner 1, dessen Binde
mittel-Polyester keine langkettige aliphatische Kohlen
wasserstoffeinheit innerhalb seiner Hauptkette ent
hielt, aufgrund der höheren minimalen Fixiertemperatur
unmöglich, eine für die praktische Verwendung ausreichen
de Fixierung mit hoher Geschwindigkeit zu erzielen.
Auch im Falle des Vergleichstoners 2, der den Bindemit
tel-Polyester mit einem Polyhydroxyalkohol-Monomeren mit
mindestens drei Hydroxygruppen und/oder einem Polycarbon
säure-Monomeren mit mindestens drei Carbonsäuregruppen
enthielt, wies der Toner unzureichende Antiblockierungs
eigenschaften, schlechte Bildentwicklungseigenschaften
und eine zu niedrige Offset-Entstehungstemperatur auf.
Aus diesem Grunde entstanden aufgrund des Offset-Phäno
mens häufig verunreinigte Bilder und es war daher
schwierig, eine Bildfixierung mit einer ausreichend ho
hen Geschwindigkeit zu erzielen.
Polyoxypropylen-(2,2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl)propan | 490 g |
Polyoxyethylen-(2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl)propan | 160 g |
Terephthalsäure | 224 g |
n-Dodecenylbutandisäureanhydrid | 48 g |
1,6-Hexandiol | 12 g |
Fumarsäure | 10 g |
Diisopropylorthotitanat (Veresterungskatalysator) | 0,8 g |
Die obengenannten Materialien wurden in einen mit einem
Thermometer, einem Rührer aus rostfreiem Stahl, einem
Stickstoffgaseinleitungs-Glasrohr sowie einem Rückfluß
kühler ausgestatteten 1 l-Rundkolben gegossen. Der Kol
ben wurde auf eine Mantel-Heizvorrichtung gestellt, um
die obengenannten Materialien in einer chemisch inerten
Atmosphäre auf 230°C zu erhitzen unter Einleitung von
Stickstoffaas durch einen Stickstoffgaseinlaß, wobei man
die Materialien miteinander reagieren ließ, während sie
gerührt wurden. Wenn das Fließen des bei der Reaktion ge
bildeten Wassers aufhörte, wurde die Säurezahl gemessen.
Das Ergebnis war 1,5.
Nach der Zugabe von 35 g 1,2,4-Benzoltricarbonsäurean
hydrid wurde die Reaktion für etwa 8 Stunden lang fort
gesetzt. Wenn die Säurezahl den Wert 12 erreicht hatte,
war die Reaktion beendet.
Bei dieser Reaktion erhielt man ein blaßgelbes festes
Harz. Der Erweichungspunkt des Harzes wurde mit einer
Fließtestvorrichtung gemessen.
Das Ergebnis war 130°C.
Polyoxypropylen-(2,2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl)propan | 490 g |
Polyoxyethylen-(2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl)propan | 130 g |
Terephthalsäure | 210 g |
n-Dodecenylbutandisäureanhydrid | 48 g |
1,6-Hexandiol | 24 g |
Fumarsäure | 29 g |
Diisopropylorthotitanat (Veresterungskatalysator) | 0,8 g |
Die obengenannten Materialien wurden auf die gleiche
Weise wie für die Herstellung des Bindemittels A be
schrieben miteinander reagierengelassen, wobei nach der
Zugabe von 35 g 1,2,4-Benzoltricarbonsäureanhydrid die
Reaktion etwa 8 Stunden lang fortgesetzt wurde. Wenn die
Säurezahl den Wert 12 erreicht hatte, war die Reaktion
beendet.
Bei dieser Reaktion erhielt man ein blaßgelbes festes
Harz. Der Erweichungspunkt des Harzes wurde mit einer
Fließtestvorrichtung gemessen. Das Ergebnis war 124°C.
Polyoxypropylen-(2,2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl)propan | 490 g |
Polyoxyethylen-(2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl)propan | 160 g |
Terephthalsäure | 224 g |
n-Dodecenylbutandisäureanhydrid | 48 g |
1,6-Hexandiol | 12 g |
Fumarsäure | 18 g |
Diisopropylorthotitanat (Veresterungskatalysator) | 0,8 g |
Die obengenannten Materialien wurden auf die gleiche Wei
se wie für die Herstellung des Bindemittels A beschrie
ben reagierengelassen, wobei die Reaktion nach der Zuga
be von 35 g 1,2,4-Benzoltricarbonsäureanhydrid etwa 8
Stunden lang fortgesetzt wurde. Wenn die Säurezahl den
Wert 10 erreicht hatte, war die Reaktion beendet.
Bei dieser Reaktion erhielt man ein blaßgelbes festes
Harz. Der Erweichungspunkt des Harzes wurde mit einer
Fließtestvorrichtung gemessen. Das Ergebnis betrug 122°C.
Polyoxypropylen-(2,2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl)propan | 482 g |
Polyoxyethylen-(2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl)propan | 190 g |
Terephthalsäure | 210 g |
n-Dodecenylbutandisäureanhydrid | 48 g |
Adipinsäure | 31 g |
Diisopropylorthotitanat (Veresterungskatalysator) | 0,8 g |
Die obengenannten Materialien wurden auf die gleiche
Weise wie für die Herstellung des Bindemittels A be
schrieben miteinander reagierengelassen, dann wurde
nach der Zugabe von 35 g 1,2,4-Benzoltricarbonsäure
anhydrid die Reaktion etwa 8 Stunden lang fortgesetzt.
Wenn die Säurezahl den Wert 12 erreicht hatte, war die
Reaktion beendet.
Bei dieser Reaktion erhielt man ein blaßgelbes festes
Harz. Der Erweichungspunkt des Harzes wurde mit einer
Fließtestvorrichtung gemessen. Das Ergebnis war 126°C.
Polyoxypropylen-(2,2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl) propan | 490 g |
Polyoxyethylen-(2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl)propan | 560 g |
Terephthalsäure | 241 g |
n-Dodecenylbutandisäureanhydrid | 74 g |
1,6-Hexandiol | 12 g |
Fumarsäure | 10 g |
Diisopropylorthotitanat (Veresterungskatalysator) | 0,8 g |
Die obengenannten Materialien wurden auf die gleiche
Weise wie für die Herstellung des Bindemittels A be
schrieben reagierengelassen, dann wurde nach der Zu
gabe von 13 g Pentaerythrit die Reaktion etwa 8 Stunden
lang fortgesetzt. Wenn die Säurezahl den Wert 13 erreicht
hatte, war die Reaktion beendet.
Bei dieser Reaktion erhielt man ein blaß gelbes festes
Harz. Der Erweichungspunkt des Harzes wurde mit einer
Fließtestvorrichtung gemessen. Das Ergebnis war 130°C.
Polyoxypropylen-(2,2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl)propan | 490 g |
Polyoxyethylen-(2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl)propan | 195 g |
Terephthalsäure | 188 g |
n-Dodecenylbutandisäureanhydrid | 26,8 g |
Diisopropylorthotitanat (Veresterungskatalysator) | 0,8 g |
Die obengenannten Materialien wurden auf die gleiche
Weise wie für die Herstellung des Bindemittels A be
schrieben etwa 5 Stunden lang bei 250% miteinander
reagierengelassen, dann wurde die Säurezahl gemessen,
die 2,0 betrug.
Nach der Zugabe von 78,8 g Trimellithsäureanhydrid wurde
die Reaktion etwa 4 Stunden lang fortgesetzt. Die Reak
tion wurde unter vermindertem Druck weitere 2 Stunden
lang fortgesetzt. Wenn die Säurezahl den Wert 12 erreicht
hatte, war die Reaktion beendet.
Bei dieser Reaktion erhielt man ein blaßgelbes festes
Harz. Der Erweichungspunkt des Harzes wurde mit einer
Fließtestvorrichtung gemessen. Das Ergebnis war 135°C.
Polyoxypropylen-(2,2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl)propan | 420 g |
Polyoxyethylen-(2)-2,2-bis-(4'-hydroxyphenyl)propan | 130 g |
Terephthalsäure | 179 g |
n-Dodecenylbutandisäureanhydrid | 48 g |
1,6-Hexandiol | 48 g |
Fumarsäure | 42 g |
Diisopropylorthotitanat (Veresterungskatalysator) | 0,8 g |
Die obengenannten Materialien wurden auf die gleiche
Weise wie für die Herstellung des Bindemittels A be
schrieben miteinander reagierengelassen, dann wurde
nach der Zugabe von 35 g 1,2,4-Benzoltricarbonsäure
anhydrid die Reaktion etwa 8 Stunden lang fortgesetzt.
Als die Säurezahl den Wert 10 erreicht hatte, war die
Reaktion beendet.
Bei dieser Reaktion erhielt man ein blaßgelbes festes
Harz. Der Erweichungspunkt des Harzes wurde mit einer
Fließtestvorrichtung gemessen. Das Ergebnis war 112°C.
Bindemittel H | 100 Gew.-Teile |
Ruß | 10 Gew.-Teile |
Bindemittel I | 100 Gew.-Teile |
Ruß | 10 Gew.-Teile |
Bindemittel J | 100 Gew.-Teile |
Ruß | 10 Gew.-Teile |
Bindemittel K | 100 Gew.-Teile |
Ruß | 10 Gew.-Teile |
Bindemittel L | 100 Gew.-Teile |
Ruß | 10 Gew.-Teile |
Bindemittel H | 100 Gew.-Teile |
Ruß | 10 Gew.-Teile |
Bindemittel M (Vergleich) | 100 Gew.-Teile |
Ruß | 10 Gew.-Teile |
Bindemittel N (Vergleich) | 100 Gew.-Teile |
Ruß | 10 Gew.-Teile |
Für jede Ausführungsform und für jedes Vergleichsbeispiel
wurden die genannten Mengen der Komponenten unter Anwen
dung eines üblichen Tonerherstellungsverfahrens durch
Schmelzen, Kneten, Kühlen, Pulverisieren und Klassieren
verarbeitet, wobei man einen Toner mit einer durch
schnittlichen Korngröße von 10 µm erhielt. Die aus den
Ausführungsformen 7 bis 12 erhaltenen Toner werden nach
stehend als "Toner 7" bis "Toner 12" bezeichnet. Die
aus den Vergleichsbeispielen 3 und 4 hergestellten Toner
werden nachstehend als "Vergleichstoner 3" und "Ver
gleichstoner 4" bezeichnet.
Jeder der obengenannten Toner wurde auf die gleiche Weise
wie für die Ausführungsformen 1 bis 6 angegeben unter
sucht zur Bestimmung der minimalen Fixiertemperatur, der
Offset-Entstehungstemperatur und der Kohäsivität. In der
folgenden Tabelle II sind die Ergebnisse zusammengefaßt.
In der Spalte "Antiblockierungseigenschaften" der Ta
belle II steht der Ausdruck "gut" für ausgezeichnete
Antiblockierungseigenschaften und eine minimale Toner
aggregation, während der Ausdruck "schlecht" für
schlechte Antiblockierungseigenschaften und eine größere
Neigung zur Toneraggregation steht.
Wie aus den Ergebnissen der Tabelle II hervorgeht, wei
sen die erfindungsgemäßen Toner 7 bis 12 eine niedrigere
Fixiertemperatur, eine höhere Offset-Entstehungstempera
tur und ausgezeichnete Antiblockierungseigenschaften auf.
Aufgrund dieser Merkmale ist es möglich, damit eine zu
friedenstellende Bildentwicklung durchzuführen, weil der
Toner gegen Aggregation beständig ist. Außerdem kann mit
einem solchen Toner eine zufriedenstellende, von Verun
reinigungen freie Bildfixierung in einer ausreichend hohen
Geschwindigkeit erzielt werden.
Der Toner 12 enthält das Vergleichsbindemittel M sowie
das erfindungsgemäß verwendete Bindemittel H. Tests ha
ben gezeigt, daß der Effekt des Toners 12 vollständig
auf das Bindemittel H zurückzuführen ist.
Im Gegensatz dazu war es mit dem Vergleichstoner 4, des
sen Bindemittel-Polyester keine langkettige aliphati
sche Kohlenwasserstoffeinheit in seiner Hauptkette ent
hält, aufgrund seiner höheren minimalen Fixiertemperatur
unmöglich, eine Fixierung in einer für die praktische
Verwendung ausreichenden Geschwindigkeit zu erzielen.
Außerdem wies der Vergleichstoner 3, in dem der Bindemit
tel-Polyester aus einem Polyhydroxyalkohol-Monomeren mit
mindestens 3 Hydroxygruppen und/oder einem
Polycarbonsäure-Monomeren mit mindestens 3 Carboxyl
säuren bestand, unzureichende Antiblockierungseigen
schaften, schlechte Bildentwicklungseigenschaften und
eine zu niedrige Offset-Entstehungstemperatur auf. Aus
diesem Grunde führte das Offset-Phänomen häufig zu einer
Bildverunreinigung und es war daher schwierig, eine Bild
fixierung mit einer ausreichend hohen Geschwindigkeit zu
erzielen.
Wie vorstehend erläutert, ergab in dem erfindungsgemäßen
Toner zum Entwickeln eines elektrostatischen Bildes die
Struktur des Bindemittels, das in den Toner eingearbei
tet worden war, einen Toner mit ausgezeichneten Anti
offset-Eigenschaften. Außerdem ermöglichte der niedrigere
Erweichungspunkt des Toners eine zufriedenstellende Fi
xierung bei tiefer Temperatur. Da das Absinken des Glas
umwandlungspunktes Tg verhindert wird, ist es außerdem
möglich, einen Toner zu erhalten, der kaum aggregiert,
als Folge einer hohen Beständigkeit gegen Blockierung.
Ein solcher Toner kann daher ohne zu aggregieren stabil
in Form von Einheitsteilchen vorliegen, die eine zu
friedenstellende Bildentwicklung erlauben und die Bild
fixierung des Toners erfolgt in zufriedenstellender Weise
bei einer ausreichend hohen Geschwindigkeit bei Anwendung
eines Heizwalzenfixierverfahrens, ohne irgendein be
gleitendes Offset-Phänomen.
Der genaue Grund dafür, warum der erfindungsgemäße Toner
für die Entwicklung eines elektrostatischen Bildes die
vorstehend erläuterten außergewöhnlichen Eigenschaften
aufweist, ist bisher nicht bekannt. Ein möglicher Grund
ist jedoch der, daß die Struktur des als Bildemittel ver
wendeten Polyesters dem Toner einen niedrigeren Erwei
chungspunkt verleiht, der seinerseits eine Fixierung bei
einer ausreichend niedrigen Temperatur erlaubt, und außer
dem weist der Toner selbst sowohl eine hohe Elastizität
im geschmolzenen Zustand als auch ausgezeichnete Anti
offset-Eigenschaften auf, wobei diese Eigenschaften darauf
zurückzuführen sind, daß der Glasumwandlungspunkt Tg
nicht absinkt und der Toner selten aggregiert.
Claims (15)
1. Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes, der als Bindemittel
Polyester enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyester nicht-linear sind
und die bei ihrer Herstellung verwendete Monomer-Zusammensetzung,
Polyhydroxyalkohol-Monomere mit mindestens drei Hydroxygruppen und/oder
Polycarbonsäure-Monomere mit mindestens drei Carbonsäuregruppen enthält,
wobei es sich um Polyester handelt, bei denen 1-60 Mol-% der Monomer
einheiten, die ihre Hauptketten aufbauen, eine aliphatische
Kohlenwasserstoffeinheit mit mindestens drei Kohlenstoffatomen enthalten oder
um Polyester aus einer Hauptkette mit einer Seitenkette, wobei 2 bis 65 Mol-%
der Monomereinheiten eine aliphatische Kohlenwasserstoffeinheit mit mindestens
drei Kohlenstoffatomen enthalten.
2. Toner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Monomer-Zusammensetzung ein Dihydroxyalkohol-Monome
res und/oder ein Dicarbonsäure-Monomeres umfaßt.
3. Toner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die aliphatische Kohlenwasserstoffeinheit 3 bis 30
Kohlenstoffatome enthält.
4. Toner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die aliphatische Kohlenwasserstoffeinheit 5 bis 22 Kohlen
stoffatome enthält.
5. Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß der nicht-lineare Polyester
aus Monomereinheiten besteht, die seine Hauptketten
aufbauen, wobei 5 bis 50 Mol-% dieser Monomereinheiten eine
aliphatische Kohlenwasserstoffeinheit mit mindestens drei
Kohlenstoffatomen enthalten.
6. Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die andere Monomereinheit mit einer
Seitenkette in der Seitenkette eine aliphatische Kohlen
wasserstoffeinheit mit mindestens drei Kohlenstoffatomen
enthält.
7. Toner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der nicht-lineare Polyester aus
Monomereinheiten besteht, die seine Hauptketten aufbauen, und
anderen Monomereinheiten mit einer Seitenkette, wobei 2
bis 65 Mol-% der Monomereinheiten eine aliphatische Kohlen
wasserstoffeinheit mit mindestens drei Kohlenstoffatomen
enthalten, und 1 bis 30 Mol-% der Monomereinheiten, welche
die Hauptketten aufbauen, die aliphatische Kohlenwasser
stoffeinheit und die anderen Monomereinheiten enthalten,
die als Seitenkette eine gesättigte oder ungesättigte
aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 22 Kohlen
stoffatomen enthalten.
8. Toner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der nicht-lineare Polyester aus
Monomereinheiten besteht, die seine Hauptketten aufbauen, und
anderen Monomereinheiten mit einer Seitenkette, wobei
2 bis 65 Mol-% der Monomereinheiten eine aliphatische
Kohlenwasserstoffeinheit mit mindestens 3 Kohlenstoff
atomen enthalten, und 5 bis 20 Mol-% der Monomereinheiten,
die die Hauptketten aufbauen, die aliphatische Kohlen
wasserstoffeinheit und die anderen Monomereinheiten
enthalten, die als Seitenkette eine gesättigte oder unge
sättigte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 3
bis 22 Kohlenstoffatomen enthalten.
9. Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das Polyhydroxyalkohol-Monomere ausge
wählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Sorbit, 1,2,3,6-
Hexantetrol, 1,4-Sorbitan, Pentaerythrit, Dipentaerythrit,
Tripentaerythrit, Saccharose, 1,2,4-Butantriol, 1,2,5-
Pentantriol, Glycerin, 2-Methylpropantriol, 2-Methyl-
1,2,4-butantriol, Trimethylolethan, Trimethylolpropan
und 1,3,5-Trihydroxymethylbenzol.
10. Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das Polycarbonsäure-Monomere ausge
wählt wird aus der Gruppe, die besteht aus 1,2,4-Benzol
tricarbonsäure, 1,2,5-Benzoltricarbonsäure, 1,2,4-Cyclo
hexantricarbonsäure, 2,5,7-Naphthalintricarbonsäure,
1,2,4-Naphthalintricarbonsäure, 9,2,4-Butantricarbonsäure,
1,2,5-Hexantricarbonsäure, 1,3-Dicarboxy-2-methyl-2-methy
lencarboxylpropan, Tetra-(methylencarboxyl)methan,
1,2,7,8-Octantetracarbonsäure, Empoltrimersäure und einem
Säureanhydrid dieser Säuremonomeren.
11. Toner nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Dihydroxyalkohol ausgewählt wird
aus der Gruppe, die besteht aus Ethylenglykol, Diethylen
glykol, Triethylenglykol, 1,2-Propylenglykol, 1,3-Pro
pylendiol, 1,4-Butandiol, Neopentylglykol, 1,4-Butendiol,
1,4-Bis-(hydroxymethyl)cyclohexan, Bisphenol A, hydrier
tem Bisphenol A und einem veretherten Bisphenol.
12. Toner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei dem Dihydroxyalkohol um ein verethertes
Bisphenol handelt, das ausgewählt wird aus der Gruppe,
die besteht aus Polyoxypropylen-(2,2)-2,2-bis-(4'-
hydroxyphenyl)propan, Polyoxyethylen-(2)-2,2-bis-(4'-
hydroxyphenyl)propan, Polyoxypropylen(6)-2,2-bis-(4'-
hydroxyphenyl)propan und Polyoxypropylen(1,3)-2,2-
bis-(4'-hydroxyphenyl)propan.
13. Toner nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß es sich bei dem Dicarbonsäure-Mono
meren um ein aromatisches Dicarbonsäure-Monomeres
handelt.
14. Toner nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das
Dicarbonsäuremonomere aus Terephthalsäure, Isophthalsäure,
Cyclohexandicarbonsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Citraconsäure,
Adipinsäure, Sebacinsäure, einem Anhydrid davon und/oder einem niederen
Alkylester davon besteht.
15. Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
Monomereinheiten mit einer aliphatischen Kohlenwasserstoffeinheit mit
mindestens drei Kohlenstoffatomen aus 1,3-Propylendiol, Tetramethylglykol,
1,4-Butylendiol, 1,5-Pentyldiol, 1,5-Pentylglykol, Pentamethylenglykol,
Octamethylenglykol, Nonamethylenglykol, Decamethylenglykol,
Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Propylenglykol, 1,4-
Butandiol, 1,6-Hexandiol, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Suberinsäure,
Azelainsäure und Sebacinsäure, n-Dodecenylbernsteinsäure,
Isododecenylbernsteinsäure, n-Dodecylbernsteinsäure, Isododecylbernsteinsäure,
n-Octylbernsteinsäure, Isooctylbernsteinsäure und/oder n-Butylbernsteinsäure
bestehen.
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