Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Toner zur Entwicklung eines
elektrostatischen Bildes, der bei der Entwicklung eines in der
Elektrophotographie, beim elektrostatischen Drucken,
elektrostatischen Aufnehmen usw. gebildeten elektrostatischen Bildes
verwendet werden soll, und eine Abbildungsmethode unter dessen
Verwendung.
Stand der Technik
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In der Elektrophotographie wird z.B. eine ein
elektrostatisches Bild tragende Vorrichtung, umfassend eine
photoelektrische, lichtempfindliche Vorrichtung, geladen und zur Bildung
eines latenten elektrostatischen Bildes darauf einer
Belichtung ausgesetzt, dann wird das elektrostatische latente
Bild mit einem Toner entwickelt, der aus feinen Partikeln
geformt ist, welche Farbstoffe usw. in einem ein Harz
umfassenden Binder enthalten, und das erhaltene Tonerbild wird auf
einen Träger wie ein Transferpapier übertragen, gefolgt von
Fixierung zur Bildung eines sichtbaren Bildes.
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Daher ist es zur Erzielung eines sichtbaren Bildes notwendig,
ein Tonerbild zu fixieren. Ein Heißwalzen-Fixierungssystem,
welches eine hohe thermische Effizienz aufweist und zum
Hochgeschwindigkeitsfixieren fähig ist, wurde im Stand der
Technik weithin verwendet.
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Da heute solche Bedürfnisse wie (a) Unterdrückung der
Überhitzung eines Kopiergeräts, (b) Verhinderung der
thermischen Zerstörung der lichtempfindlichen Vorrichtung, (c)
Abkürzung der Aufwärmzeit, die zur Erhöhung der Temperatur der
Heißwalzen auf eine Temperatur, die zur Fixierung vom Beginn
der Wirkung des Fixers an benötigt wird, (d) Durchführbarkeit
eines kontinuierlichen Kopierens während einer großen Anzahl
Wiederholungen durch Senkungen der Temperatur der Heißwalze
wegen kleinerer Absorption der Wärme auf dem Transferpapier,
(e) erhöhte thermische Stabilität usw. existieren, bestand ein
starkes Bedürfnis, die Fixierungsbehandlungen in einem Zustand
zu ermöglichen, in dem die Temperatur der Heißwalze erniedrigt
wird, indem der Energieverbrauch der Heizvorrichtung für das
Fixieren erniedrigt wird. Dementsprechend ist es ebenfalls
notwendig, daß der Toner bei niedrigerer Temperatur gut
fixiert werden kann.
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Daneben muß ein Toner in der Lage sein, stabil als Pulver ohne
Agglomeration zu existieren unter den Bedingungen während der
Verwendung oder in der Lagerungsumgebung, d.h. er muß
hervorragende Anti-Blocking-Eigenschaften aufweisen. Da weiterhin
beim Heißwalzen-Fixiersystem, das als Fixiermethode bevorzugt
ist, das Off-Set-Phänomen leicht auftritt, nämlich das
Phänomen, bei dem ein Teil des das Bild darstellenden Toners
während der Fixierung auf die Heißwalze übertragen wird und
auf das nächste zugeführte Transferpapier übertragen wird und
dadurch Flecken auf dem Bild verursacht, ist es notwendig, daß
dem Toner eine Eigenschaft verliehen wird, die die Entstehung
des Off-Set-Phänomens verhindern kann, nämlich Off-Set-
Beständigkeit.
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Aus diesem Grund wurden im Stand der Technik eine Technik
vorgeschlagen, bei der ein Copolymer als das den Toner
darstellende Bindeharz verwendet wird, welches mindestens einen
kristallisierbaren Polymeranteil mit einem Schmelzpunkt von 45
bis 150ºC und einen amorphen Polymeranteil mit einem
Glasübergangspunkt von 0ºC oder weniger umfaßt, welche chemisch
aneinander gebunden sind, wie in japanischer ungeprüfter
Patentveröffentlichung Nr. 87032/1975 offenbart, oder eine
Technik, bei der ein den Toner bildendes Bindeharz ein
thermoplastisches Polymer verwendet wird, das im Molekül einen
kristallinen Block mit einem Schmelzpunkt von bevorzugt 50 bis
70ºC und einen amorphen Block mit einem Glasübergangspunkt
höher als mindestens 10ºC als der Schmelzpunkt des kristallinen
Blocks enthält, wobei der Anteil des kristallinen Blocks 70
bis 95 Gew.-% beträgt, wie in japanischer ungeprüfter
Patentveröffentlichung Nr. 3446/1984/entsprechend EP-A-009140
offenbart.
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Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 8549/1982
offenbart einen Toner, der ein Pfropfcopolymer enthält, das
einen kristallinen Stammpolymeranteil, umfassend mindestens
ein aus Ethylen, Propylen, Vinylacetat ausgewähltes Monomer,
einen ungesättigten Polyesterstammpolymeranteil und einen
verzweigten Polymeranteil vom Vinyltyp umfaßt.
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Bei der in der obigen japanischen ungeprüften
Patentveröffentlichung Nr. 87032/1975 offenbarten Technik
weist jedoch der Toner, der aufgebaut ist aus einem Copolymer
mit einem kristallinen Polymeranteil, der bei Normaltemperatur
weich ist, und aus einem amorphen Polymeranteil, der wegen des
Glasübergangspunktes von 0ºC oder weniger klebrig und weich
ist, die chemisch aneinander gebunden sind, einen Nachteil
dahingehend auf, daß er das Blocking-Phänomen in einem
Entwicklungsinstrument sogar bei Normaltemperatur verursachen
kann. Die Entwicklungscharakteristika sind ebenfalls schlecht
wegen schlechter triboelektrischer Aufladbarkeit und
Fließfähigkeit, so daß unklare Bilder mit zahlreichen
Schleiern erhalten werden. Nach einer großen Anzahl von Kopien
erzeugt ein weicher Toner das Film-Phänomen, d.h., der Toner
haftet auf den Trägerpartikeln oder der Oberfläche der
lichtempfindlichen Vorrichtung. Darüber hinaus verklumpt der Toner
auf einer Reinigungsvorrichtung wie einer Reinigungsklinge
usw., wodurch die Bilder unklar werden mit zahlreichen
Schleiern und niedriger Dichte. Wegen seiner Weichheit wird
der Toner leicht in einer Pulverisiermaschine während der
Pulverisierung bei Normaltemperatur zu einer Masse geformt,
einen Nachteil dahingehend, daß die Pulverisierung nur unter
Schwierigkeiten durchgeführt werden und keinen Toner mit einer
gewünschten Partikelgröße ergeben kann, wodurch die Kosten
höher werden bei niedriger Produktionseffizienz. Weiterhin tritt
wegen der hohen Klebrigkeit das Off-Set-Phänomen leicht auf
einem Heißwalzen-Fixierer auf, der nicht mit einer großen
Menge Öl überzogen ist.
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Auf der anderen Seite muß in der in japanischer ungeprüfter
Patentveröffentlichung Nr. 3446/1984 offenbarten Technik eine
große Menge wie 70 bis 95 Gew.-% eines kristallinen Blocks
verwendet werden, da ein amorpher Block mit einem hohen
Glasübergangspunkt von 100ºC oder höher verwendet wird, als
eine Methode, um die Schmelzbarkeit bei niedriger Temperatur zu
gewährleisten, wodurch die Eigenschaften des weichen
kristallinen Blocks mit plastischer Deformierbarkeit bei
Normaltemperatur sich im Toner wiederfinden, d.h., wegen
seiner Weichheit sind die triboelektrische Aufladbarkeit und die
Fließfähigkeit schlecht, wodurch die Entwicklungseigenschaften
schlecht werden, wodurch unklare Bilder mit vielen Schleiern
erhalten werden. Bei einer großen Anzahl von Kopien verursacht
der Toner das Film-Phänomen, daß der Toner auf den
Trägerpartikeln unter der Oberfläche der lichtempfindlichen
Vorrichtung haftet, die triboelektrische Aufladbarkeit wird
ebenfalls schlecht, und der Toner klumpt darüber hinaus auf
einer Reinigungsvorrichtung wie einer Reinigungsklinge usw.
zusammen, wodurch die Bilder unklar werden mit zahlreichen
Schleiern und niedriger Dichte. Darüber hinaus wird in einer
Fixiermethode durch Erhitzen innerhalb einer kurzen Zeit unter
Verwendung eines Heißwalzenfixiers, der nicht mit einer großen
Menge Öl überzogen ist, die Fixierungstemperatur wegen des
hohen Glasübergangspunkts des obigen amorphen Blocks von 100ºC
höher, und das Off-Set-Phänomen tritt leicht auf, wegen der
großen Menge an kristallinem Block, die zwischen 70 und 95
Gew.-% beträgt.
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Darüber hinaus hat der in der japanischen ungeprüften
Patentveröffentlichung Nr. 8549/1982 offenbarte Toner eine
schlechte Fließfähigkeit, weshalb kein Entwickler mit
gleichmäßig im Träger verteiltem Toner gebildet werden kann, und
keine ausreichende triboelektrische Aufladbarkeit erzielt
werden kann, so daß die Entwicklungseigenschaften schlechter
werden und Bildablösung verursachen, wodurch unklare Bilder
erzielt werden. Darüber hinaus wird bei einer großen Anzahl von
Kopien wegen der schlechten Fließfähigkeit des Toners der
Toner nicht gleichmäßig auf dem Entwickler dispergiert, sogar
wenn der Toner zugeführt werden kann, wodurch die Bilder
unklar werden.
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Im Stand der Technik wie oben beschrieben wurde kein Toner
bisher praktisch hergestellt, der frei von allen diesen
Nachteilen ist.
Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wurde vervollständigt auf der Basis
der oben beschriebenen Situation, und ihre erste Aufgabe liegt
darin, einen Toner zur Entwicklung elektrostatischer Bilder
zur Verfügung zu stellen, der eine niedrige
Fixierungstemperatur aufweist, eine gute Off-Set-Beständigkeit
zeigt und einen breiten Bereich der Fixierungstemperatur
zeigt.
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Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin,
einen Toner zur Verfügung zu stellen, der kein Off-Set-
Phänomen zeigt, sogar wenn ein Heißwalzen-Fixiersystem ohne
Ölüberzug verwendet wird.
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Eine dritte Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Toner
mit guter Anti-Blocking-Eigenschaft zur Verfügung zu stellen.
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Eine vierte Aufgabe der Erfindung liegt darin, einen Toner zur
Verfügung zu stellen, der gute Fließfähigkeit, Stabilität der
triboelektrischen Aufladung und Entwicklungseigenschaften hat,
so daß scharfe Bilder ohne Schleier gebildet werden.
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Eine fünfte Aufgabe der Erfindung liegt darin, einen Toner zur
Verfügung zu stellen, der keine Filme auf Trägerpartikeln, der
Oberfläche der lichtempfindlichen Vorrichtung oder
Reinigungsvorrichtungen bildet und gute
Reinigungseigenschaften zeigt, so daß scharfe Bilder ohne
Schleier gebildet werden.
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Eine sechste Aufgabe der Erfindung liegt darin, einen Toner
zur Verfügung zu stellen, der eine gute Dispergierbarkeit der
Farbstoffe zeigt, so daß Bilder mit hoher Bilddichte erzielt
werden.
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Eine siebte Aufgabe der Erfindung liegt darin, einen Toner zur
Verfügung zu stellen, der gute Filmbeständigkeit,
Reinigungscharakteristika, einheitliche Dispergierbarkeit des
Toners im Entwickler und Entwicklungseigenschaften zeigt,
sogar bei einer großen Anzahl von Verwendungen, wodurch scharfe
Bilder mit hoher Bilddichte ohne Schleier erzielt werden.
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Eine achte Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine
Abbildungsmethode zur Verfügung zu stellen für die Entwicklung
elektrostatischer Bilder durch Verwendung des obigen Toners.
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Die Erfinder haben intensive Studien durchgeführt und
dementsprechend gefunden, daß die obigen Aufgaben gelöst werden
können durch einen elektrophotographischen Toner, der aufgebaut
ist aus mindestens einem Harz und einem Farbstoff, wobei das
obige Harz im wesentlichen aufgebaut ist aus einem Copolymer,
welches einen kristallinen Polymerblock und einen amorphen
Polymerblock umfaßt, die chemisch aneinander gebunden sind,
wobei der obige kristalline Polymerblock einen Schmelzpunkt
von 50 bis 120ºC aufweist und der obige amorphe Polymerblock
einen Glasübergangspunkt von 50 bis 100ºC aufweist, dadurch
charakterisiert, daß mindestens ein Wert der dynamischen
Elastizitätsmoduln des obigen Toners bei 70 bis 140ºC einen
Wert von nicht weniger als 2 x 10² N/m² (2 x 10³ dyn/cm²) und
nicht mehr als 1 x 10&sup4; N/m² (1 x 10&sup5; dyn/cm²) aufweist.
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In dem Toner für die Entwicklung elektrostatischer Bilder der
vorliegenden Erfindung können die Aufgaben der vorliegenden
Erfindung nur gelöst werden, wenn die drei oben dargestellten
Bedingungen gleichzeitig erfüllt werden, nämlich:
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(1) es wird ein Copolymer verwendet, welches einen
kristallinen Polymerblock und einen amorphen Polymerblock
umfaßt, die chemisch aneinander gebunden sind;
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(2) der kristalline Polymerblock hat einen spezifischen
Schmelzpunkt und der amorphe Polymerblock hat einen
spezifischen Glasübergangspunkt;
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(3) der Modul des Toners hat einen Wert in einem spezifischen
Bereich.
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Hier bedeutet "kristalliner Polymerblock" den Polymeranteil
mit einem Schmelzpunkt, und "amorpher Polymerblock" bedeutet
einen amorphen Polymeranteil ohne Schmelzpunkt.
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"Schmelzpunkt des kristallinen Polymerblocks" oder
"Glasübergangspunkt des amorphen Polymerblocks" bedeutet
jeweils den Schmelzpunkt oder den Glasübergangspunkt des
kristallinen Polymerblocks oder des amorphen Polymerblocks in dem
Zustand, in dem sie nicht miteinander gekoppelt sind.
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Die vorliegende Erfindung wird im Detail im folgenden
beschrieben.
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Das den erfindungsgemäßen Toner bildende Harz ist im
wesentlichen aufgebaut aus (1) einem Copolymer, das einen kristallinen
Polymerblock und einen amorphen Polymerblock umfaßt, die
chemisch
aneinander gebunden sind, (2) wobei der Schmelzpunkt Tm
des obigen kristallinen Polymerblocks 50 bis 120ºC, bevorzugt
50 bis 100ºC beträgt, und der Glasübergangspunkt Tg des obigen
amorphen Polymeren 50 bis 100ºC, bevorzugt 50 bis 85ºC beträgt,
(3) mindestens ein Wert der dynamischen Elastizitätsmoduln G'
des das obige Copolymer enthaltenden Toners bei 70 bis 140ºC
einen Wert von nicht weniger als 2 x 10² N/m² (2 x 10³
dyn/cm²) und nicht mehr als 10&sup4; N/m² (1 x 10&sup5; dyn/cm²)
aufweist.
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Ein Toner, der die drei obigen Bedingungen nicht erfüllt, wird
hinsichtlich der Anti-Blocking-Eigenschaft, Off-Set-
Beständigkeit, Fließfähigkeit, Fixierbarkeit bei niedrigen
Temperaturen verschlechtert, und der fixierbare Bereich wird
verschmälert.
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Um dies in größerem Detail zu beschreiben: falls der
Schmelzpunkt des obigen kristallinen Polymerblocks niedriger
ist als 50ºC, wird die Anti-Blocking-Eigenschaft des erhaltenen
Toners schlecht, während mit einem Schmelzpunkt von mehr als
120ºC die Schmelzfließfähigkeit bei niedriger Temperatur
erniedrigt wird, so daß die Fixierbarkeit schlecht wird. Falls
der Glasübergangspunkt des obigen amorphen Polymerblocks
niedriger ist als 50ºC, werden die Fließfähigkeit, Off-Set-
Beständigkeit, Pulverisierbarkeit, Anti-Blocking-Eigenschaft,
Filmbeständigkeit und Dauerhaftigkeit des erhaltenen Toners
verschlechtert, während die Fixiereigenschaften bei niedriger
Temperatur bei einem Glasübergangspunkt von über 100ºC schlecht
werden.
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Das Molekulargewicht des obigen kristallinen Polymerblocks
sollte bevorzugt 1000 bis 20000 ausgedrückt als
zahlenmittleres Molekulargewicht und 2000 bis 100000 ausgedrückt als
gewichtsmittleres Molekulargewicht betragen. Wenn das
Molekulargewicht in diesem Bereicht liegt, können die Off-Set-
Beständigkeit und Pulverisierungseffizienz des Toners weiter
verbessert werden. Das Molekulargewicht des obigen amorphen
Polymerblocks sollte bevorzugt 1000 bis 50000 ausgedrückt als
zahlenmittleres Molekulargewicht und 5000 bis 150000
ausgedrückt als gewichtsmittleres Molekulargewicht betragen. Wenn
das Molekulargewicht in diesem Bereich liegt, werden die Anti-
Blocking-Eigenschaft, Pulverisierungseffizienz,
Niedrigtemperatur-Fixiercharakteristika des Toners weiter
verbessert.
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Der obige kristalline Polymerblock und der amorphe
Polymerblock können miteinander entweder kompatibel oder nicht
kompatibel sein, sind unter dem Gesichtspunkt der
Pulverisierbarkeit, Anti-Blocking-Eigenschaft des Toners
bevorzugt nicht kompatibel. Hier betrifft "nicht kompatibel" die
Abwesenheit der Eigenschaft der ausreichenden Dispersion
beider Polymere durch dieselbe oder ähnliche chemische Strukturen
beider oder durch die Wirkung funktioneller Gruppen, die eine
Differenz der Löslichkeitparameter von beispielsweise 0,5 oder
mehr ausgedrückt als S.P. Wert entsprechend der Methode von
Fedors (R.F. Fedors, Polym. Eng. Sci., 14, (2) 147 (1974))
zeigen.
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Das erfindungsgemäß zu verwendende Copolymer ist ein Copolymer
mit Blockanteilen mit verschiedenen physikalischen
Eigenschaften wie oben beschrieben, und umfaßt mindestens
einen kristallinen Polymerblock und mindestens einen amorphen
Polymerblock, die chemisch aneinander gebunden sind. Ein
solches Copolymer kann ein Block-Copolymer oder ein Pfropf-
Copolymer sein mit an der Seitenkette, die von der Hauptkette
verschieden ist, gepfropften Blockanteilen, oder es kann
alternativ eine gerade Kette sein oder Verzweigungen aufweisen.
Unter diesen ist ein Blockcopolymer besonders bevorzugt.
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Das Molekulargewicht des obigen Copolymeren kann verschieden
sein in Abhängigkeit von der Zusammensetzung/Anteil des
kristallinen Polymerblocks und des amorphen Polymerblocks und
anderen Faktoren und kann nicht wahllos spezifiziert werden,
das zahlenmittlere Molekulargewicht Mn kann jedoch 1000 oder
mehr betragen und das gewichtsmittlere Molekulargewicht Mw
5000 oder mehr, wobei Mn besonders bevorzugt 1000 bis 30000
und Mw 5000 bis 300000 beträgt, unter dem Gesichtspunkt von
Off-Set-Beständigkeit, Dauerhaftigkeit,
Pulverisierungseffizienz. Der Erweichungspunkt Tsp des obigen Copolymeren
kann verschieden sein in Abhängigkeit von der Art des
verwendeten Polymeren und ist nicht speziell beschränkt, liegt
jedoch im Bereich von 70 bis 150ºC, bevorzugter von 90 bis
140º-C. Wenn der Erweichungspunkt innerhalb dieses Bereiches liegt,
weist der erhaltene Toner eine noch bessere Off-Set-
Beständigkeit, Anti-Film-Eigenschaft und
Niedrigtemperaturfixierbarkeit auf.
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Der Glasübergangspunkt des obigen Copolymeren ist ebenfalls
korreliert mit dem Glasübergangspunkt des amorphen
Polymerblocks, und der Glasübergangspunkt des Copolymeren ist
im wesentlichen gleich zu dem des amorphen Polymerblocks, wenn
der kristalline Polymerblock und der amorphe Polymerblock
nicht miteinander kompatibel sind.
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Der erfindungsgemäße Toner enthält ein spezifisches Copolymer
wie oben beschrieben als Harz, und enthält mindestens 50
Gew.-% des obigen Copolymeren.
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Was die dynamischen Elastizitätsmoduln G' des erhaltenen
Toners betrifft, so nimmt mindestens ein Wert davon im
Temperaturbereich von 70 bis 140ºC einen Wert von nicht weniger
als 2 x 10² N/m² (2 x 10³ dyn/cm²) und nicht mehr als 10&sup4; N/m²
( 1 x 10&sup5; dyn/cm²) an, wie oben erwähnt, und die dynamische
Viskosität η' ist nicht speziell beschränkt, mindestens ein
Wert im Temperaturbereich von 70 bis 140ºC sollte jedoch
bevorzugt 10&sup5; Pa x s (1 x 10&sup6; poise) oder weniger, vor allem 10&sup4; Pa
x s (1 x 10&sup5; poise) oder weniger unter dem Gesichtspunkt des
fixierten Temperaturbereichs betragen.
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Der Anteil des das obige Copolymer bildenden kristallinen
Polymerblocks sollte bevorzugt 1 bis 60 Gew.-%, bevorzugter 5
bis 50 Gew.-%, am meisten bevorzugt 5 bis 40 Gew.-% bezogen
auf das Copolymer betragen. Mit einem Anteil von weniger als 1
Gew.-% ist die Wirkung auf die Niedrigtemperatur-
Fixiereigenschaften klein, während die Fließfähigkeit,
Entwicklungscharakteristika, Anti-Film-Eigenschaften, Off-Set-
Beständigkeit und Dauerhaftigkeit des Toners zur
Verschlechterung neigen, falls er 60 Gew.-% übersteigt.
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Als kristalliner Polymerblock, der erfindungsgemäß verwendet
werden kann, kann jedes verfügbare kristalline Polymer
verwendet werden, und seine Struktur ist nicht besonders beschränkt,
es können jedoch Polyester, Polyolefine, Polyvinylester,
Polyvinylether usw. verwendet werden. Spezifische Beispiele
sind im folgenden aufgezählt.
Polyester:
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Polyethylensebacat, Polyethylenadipat, Polyethylensuberat,
Polyethylensuccinat, Polyethylen-p-(carbophenoxy)undecaat,
Polyhexamethylenoxalat, Polyhexamethylensebacat,
Polyhexamethylendecanedioat, Polyoctamethylendodecanedioat,
Polynonamethylenazelat, Polydecamethylenadipat,
Polydecamethylenazelat, Polydecamethylenoxalat,
Polydecamethylensebacat, Polydecamethylensuccinat,
Polydecamethylendodecadioat, Polydecamethylenoctadecanedioat,
Polytetramethylensebacat, Polytrimethylendodecanedioat,
Polytrimethylenoctadecanedioat, Polytrimethylenoxalat,
Polyhexamethylendecamethylensebacat, Polyoxydecamethylen-2-
methyl-1,3-propan-dodecandioat, und andere.
Polyolefine:
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Poly-1-buten, Poly-3-methylbuten, Poly-1-hexadecen, Poly-1-
octadecen, Poly-1-penten, Poly-4-methylpenten, und andere.
Polyvinylester:
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Polyallylacrylat, Polyisobutylacrylat, Polydecylacrylat,
Polyoctadecylacrylat, Polydodecylacrylat und andere.
Polyether:
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Polybutylvinylether, Polyisobutylvinylether,
Polyisopropylvinylether, Polyethylvinylether, Poly-2-
methoxyethylvinylether und andere.
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Unter diesen sind Polyester besonders bevorzugt und
Polyalkylenpolyester sind weiter bevorzugt. Diese Polyester,
vor allem Polyalkylenpolyester können verwendet werden, um die
Wirkung auf die Niedrigtemperatur-Fixiereigenschaften des
Toners auszuüben und die Fließfähigkeit zu verbessern,
wahrscheinlich aus dem unten beschriebenen Grund. D.h., in
Kondensations-System-Harzen wie Polyesterharzen kann ein
niedermolekulargewichtiges Harz einfach erhalten werden, und der
"Fluß" auf eine Trägervorrichtung wie ein Transferpapier usw.
ist im geschmolzenen Zustand besser, verglichen mit einem Harz
vom Vinyltyp wie Styrol usw., wodurch eine ausreichende
Fixierung bei niedrigerer Temperatur bewirkt werden kann als
mit einem Toner, der ein Harz vom Vinyltyp mit einem im
wesentlichen gleichen Erweichungspunkt enthält.
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Der erfindungsgemäß zu verwendende Polymerblock ist nicht
besonders beschränkt, vorausgesetzt, daß es ein amorphes Polymer
ohne spezifische kristalline Struktur ist, kann jedoch
ausgewählt werden aus Vinylpolymeren, Polyesterpolymeren und
anderen. Unter diesen sind Polyesterpolymere besonders bevorzugt,
noch bevorzugter aromatische Polyesterpolymere. Durch die
Verwendung eines aromatischen Polyesterpolymeren wird die
triboelektrische Aufladbarkeit gut, wobei eine stabile
Aufladbarkeit sogar bei einer großen Zahl von Verwendungen
gezeigt wird, und weil es starr ist, sind die Fließfähigkeit und
Dauerhaftigkeit des Toners gut, wodurch scharfe Bilder erzielt
werden. Dies ist aus demselben Grund der Fall, der für die
bevorzugte Verwendung eines Polyesters im kristallinen
Polymeranteil spricht. Als solcher aromatischer Polyester kann
mindestens eine polyvalente Carbonsäure oder ein polyvalenter
Alkohol, ein aromatisches Monomer sein. Als Monomer für ein
solches amorphes Polymer können Beispiele für den zu
verwendenden Alkohol Diole einschließen wie Ethylenglycol,
Diethylenglycol, Triethylenglycol, 1,2-Propylenglycol, 1,3-
Propylenglycol, 1,4-Butandiol, Neopentylglycol, 1,4-Butendiol
und ähnliches; 1,4-bis(Hydroxymethyl)cyclohexan, und Bisphenol
A, hydriertes Bisphenol A, verethertes Bisphenol A wie
polyoxyethyleniertes Bisphenol A, polyoxypropyliniertes
Bisphenol A usw. und andere divalente Alkoholmonomere.
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Beispiele für die Carbonsäure können Maleinsäure, Fumarsäure,
Mesaconsäure, Citraconsäure, Itaconsäure, Glutaconsäure,
Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure,
Cyclohexandicarbonsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure,
Sebacinsäure, Malonsäure, Anhydride dieser Säuren, Dimere von
niedrigen Alkylestern und Linolensäure und andere divalente
organische Säuremonomere sein.
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Als erfindungsgemäß als amorpher Polymerblock zu verwendendes
Polyesterpolymer sind nicht nur die Polymere aus lediglich
bifunktionellen Monomeren wie oben erwähnt, sondern auch
besonders bevorzugt Polymere geeignet, die eine Komponente durch
Verwendung eines trifunktionellen oder eher polyfunktionellen
Monomeren enthalten. Beispiele für trivalente oder mehrvalente
Alkoholmonomere, die solche polyfunktionellen Monomere
darstellen, können Sorbitol, 1,2,3,6-Hexantetrol, 1,4-Sorbitan,
Pentaerythritol, Dipentaerythritol, Tripentaerythritol,
Sucrose, 1,2,4-Butantriol, 1,2,5-Pentantriol, Glycerin, 2-
Methylpropantriol, 2-Methyl-1,2,4-butantriol,
Trimethylolethan, Trimethylolpropan, 1,3,5-
Trihydroxymethylbenzol und andere einschließen.
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Trivalente oder höher polyvalente Carbonsäuremonomere können
beispielhaft angegeben werden als 1,2,4-Benzoltricarbonsäure,
1,2,5-Benzoltricarbonsäure, 1,2,4-Cyclohexantricarbonsäure,
2,5,7-Naphthalintricarbonsäure, 1,2,4-
Naphthalintricarbonsäure, 1,2,4-Butantricarbonsäure, 1,2,5-
Hexantricarbonsäure, 1,3-Dicarboxy-1-methylcarboxypropen, 1,3-
Dicarboxy-2-methyl-2-methylencarboxypropan,
Tetra(methylcarboxy)methan, 1,2,7,8-Octantetracarbonsäure,
Enpol-trimersäure (Enpol trimer acid), Säureanhydride davon
und andere.
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Als amorpher Polymeranteil zu verwendende spezifische
Beispiele schließen die folgenden ein.
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Erfindungsgemäß können der Schmelzpunkt Tm des kristallinen
Polymerblocks, der Glasübergangspunkt Tg des amorphen
Polymerblocks, die dynamischen Elastizitätsmoduln G' und die
dynamische Viskosität η' des erfindungsgemäßen Toners wie
folgt gemessen werden.
Messung des Schmelzpunktes Tm des kristallinen Polymerblocks:
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Entsprechend der Differential-Scanning-Kalorimetrie (DSC)
kann er beispielsweise gemessen werden durch Verwendung von
"DSC-20" (hergestellt von Seiko Denshi Kogyo Co.), und der
unter den Meßbedingungen: Erhitzen von 10 mg einer Probe bei
konstanter Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit (10ºC/min)
erhaltene Schmelzpeak-Wert wird als Schmelzpunkt Tm definiert.
Messung des Glasübergangspunkts Tg des amorphen Polymerblocks:
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Entsprechend der Differential-Scanning-Kalorimertrie (DSC)
kann er gemessen werden beispielsweise unter Verwendung von
"DSC-20" (hergestellt von Seiko Denshi Kogyo Co.),
insbesondere durch Erhitzen von 10 mg einer Probe bei konstanter
Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit (10ºC/min), und der
Glasübergangspunkt Tg wird erhalten aus dem Kreuzungspunkt
zwischen der Basislinie und der geneigten Linie des
Wärmeabsorptionspeaks.
Messung der dynamischen Elastizitätsmoduln G' und der
dynamischen Viskosität η' des Toners:
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Beispielsweise können sie gemessen werden mit "Shimazu
Rheometer RM-1" (hergestellt von Shimazu Seisakusho Co.),
insbesondere durch Schmelzen einer Probe bei einer konstanten
Temperatur und Einwirkung einer Markierungs-Wellenvibration
auf die Probe im geschmolzenen Zustand, und die dynamischen
Moduln G' und die dynamische Viskosität η' werden aus dem
Amplitudenverhältnis und der Phasendifferenz der Torsion
erhalten.
Messung des Erweichungspunkts des Copolymeren:
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Der Erweichungspunkt Tsp wird in der vorliegenden Erfindung
gemessen unter Verwendung eines Hochleistungstypflußtesters
(hergestellt von Shimazu Seisakusho Co.) unter dem
Meßbedingungen: Last 20 kg/cm², Düsendurchmesser 1 mm,
Düsenlänge 1 mm, Vorheizen bei 50ºC während 10 Minuten,
Tenperaturerhöhungsgeschwindigkeit 6ºC/min und Probenmenge 1
cm³ (Gewicht dargestellt durch wahre spezifische Dichte x 1
cm³) in der aufgezeichneten Kurve, wobei, wenn die Höhe des
der S-Kurve im Kolbenabfall der Flußtester-Temperatur
(Erweichungsflußkurve) als h definiert wird, die Temperatur
bei h/2 gemessen wird.
Messung des gewichtsmittleren Molekulargewichts und des
zahlenmittleren Molekulargewichts:
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Die Werte des gewichtsmittleren Molekulargewichts Mw und des
zahlenmittleren Molekulargewichts Mn entsprechend der
vorliegenden Erfindung können nach verschiedenen Methoden bestimmt
werden und können leicht in Abhängigkeit von der Meßmethode
variieren, sie werden jedoch erfindungsgemäß nach der
folgenden Meßmethode bestimmt.
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D.h., entsprechend Gelpermeationschromatographie (GPC) werden
das gewichtsmittlere Molekulargewicht Mw und das
zahlenmittlere Molekulargewicht Mn unter den unten angegebenen Bedingungen
gemessen. Bei einer Temperatur von 40ºC wird ein Lösungsmittel
(Tetrahydrofuran) mit einer Geschwindigkeit von 1,2 ml pro
Minute durchgeleitet, und 3 mg als Probengewicht einer
Tetrahydrofuran-Proben-Lösung einer Konzentration von 0,2 g/20
ml wird zur Durchführung der Messung injiziert. Bei der
Messung des Molekulargewichts einer Probe werden die
Meßbedingungen so ausgewählt, daß das Molekulargewicht dieser
Probe in dem Bereich enthalten ist, in dem der Logarithmus des
Molekulargewichts der Eichkurve, die hergestellt ist aus
verschiedenen Arten von monodispergierten Polystyrol-Standard-
Proben, und der Zählungsnummer eine gerade Linie bildet.
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In diesem Zusammenhang kann die Zuverlässigkeit des
Meßergebnisses so bestätigt werden, daß die NBS706-Polystyrol-
Standard-Probe wie unter den oben beschriebenen Bedingungen
gemessen, die folgende Molekulargewichte aufweist
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gewichtsmittleres Molekulargewicht Mw = 28,8 x 10&sup4;
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zahlenmittleres Molekulargewicht Mn = 13,7 x 10&sup4;.
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Als zu verwendende GPC-Säule kann jede Säule verwendet werden,
die die obigen Bedingungen erfüllt. Genauer gesagt kann
beispielsweise TSK-Gel, GMH (produziert von Toyo Soda Co.), usw.
verwendet werden.
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Das Lösungsmittel und die Meßtemperatur sind nicht auf die
oben beschriebenen Bedingungen beschränkt, sondern können zu
geeigneten Bedingungen abgeändert werden.
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Zur Herstellung eines Copolymeren, das den obigen kristallinen
Polymerblock und den amorphen Polymerblock umfaßt, welche
chemisch aneinander gebunden sind, können sie beispielsweise
direkt in einer Kopf-Schwanz-Art durch Kupplungsreaktion
zwischen den terminalen funktionellen Gruppen hergestellt werden,
die in den jeweiligen Polymeren existieren. Alternativ können
die terminalen funktionellen Gruppen der jeweiligen Polymere
mit einem bifunktionellen Kupplungsmittel gebunden werden.
Beispielsweise können sie mit einer Urethanbindung gebunden
werden, die gebildet wird durch Reaktion der Polymere mit
Hydroxylgruppen als Endgruppen mit Diisocyanat, oder durch
Esterbindungen, die gebildet werden durch Reaktion der
Polymere mit Hydroxylgruppen als Endgruppen und einer
Dicarbonsäure, oder durch Reaktion der Polymere mit
Carboxylgruppen als Endgruppen und einem Glycol, oder durch
andere Bindungen, die geformt werden durch Reaktion von
Polymeren mit Hydroxygruppen als terminalen Gruppen und
Phosgen oder Dichlordimethylsilan.
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Spezifische Beispiele für das obige Kupplungsmittel können
bifunktionelle Isocyanate wie Hexamethylendiisocyanat,
Diphenylmethandiisocyanat, Tolylendiisocyanat,
Tolidindiisocyant, Naphthylendiisocyanat,
Isophorondiisocyanat, Xylylendiisocyanat und ähnliches;
bifunktionelle Amine wie Ethylendiamin, Hexamethylendiamin,
Phenylendiamin und ähnliches; bifunktionelle Carbonsäuren wie
Oxalsäure, Bemsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure,
Terephthalsäure, Isophthalsäure und ähnliches; bifunktionelle
Alkohole wie Ethylenglycol, Propylenglycol, Butandiol,
Pentandiol, Hexandiol, Cyclohexandimethanol, p-Xyleneglycol,
und ähnliches; bifunktionelle Säurechloride wie
Terephthalsäurechlorid, Isophthalsäurechlorid,
Adipinsäurechlorid, Sebacinsäurechlorid und ähnliches; andere
bifunktionelle Kupplungsmittel wie Diisothicyanat, Bisketen,
Bicarbodiimid und andere einschließen.
-
Die Menge der verwendeten Kupplungsmittel kann ein Anteil von
1 bis 10 Gew.-5, bevorzugt 2 bis 7 Gew.-% bezogen auf das
Gesamtgewicht des obigen kristallinen Polymeren und des
amorphen Polymeren sein. Falls es 10 Gew.-% übersteigt, hat das
Copolymer ein zu hohes Molekulargewicht, wodurch der
Erweichungspunkt zu hoch wird und die Fixiereigenschaften
beeinträchtigt werden. Im Fall einer Menge von weniger als 1
Gew.-% ist das Molekulargewicht so klein, daß Off-Set-
Beständigkeit, Anti-Film-Eigenschaft und Dauerhaftigkeit
leicht beeinträchtigt werden.
-
Das erfindungsgemäße Copolymer kann auch entsprechend der
folgenden Methode erhalten werden. D.h., zunächst wird ein
kristallines Polymer entsprechend einer üblichen Methode
hergestellt, und dann wird ein für die Bildung eines amorphen
Polymeren benötigtes Polymer zugegeben, und das amorphe
Polymer wird vom terminalen Ende des kristallinen Polymers zu
Herstellung des obigen Copolymeren verlängert. Andererseits
ist es auch möglich, das obige Copolymer durch Verlängerung
eines kristallinen Polymeren vom terminalen Ende eines
amorphen Polymeren an zu synthetisieren.
-
Der Toner für die Entwicklung elektrostatischer Bilder
entsprechend der vorliegenden Erfindung umfaßt einen im Harz
enthaltenen Farbstoff, umfassend das spezifische Copolymer wie
oben beschrieben, und kann darüber hinaus ein magnetisches
Material, charakteristische Verbesserungsmittel im Harz, falls
notwendig, enthalten. Beispiele für den Farbstoff können Ruß,
Nigrosin-Farbstoff (C.I. Nr. 504015B), Anilinblau (C.I. Nr.
50405), Carcooilblau (C.I. Nr. Azoec Blue 3), Chromgelb (C.I.
Nr. 14090), Ultramarinblau (C.I. Nr. 77103), Du Pont Oil Rot
(C.I. Nr. 26105), Chinolingelb (C.I. Nr. 47005),
Mehtylenblauchlorid (C.I. Nr. 52015), Phthalocyaninblau (C.I.
Nr. 74160), Malachitgrünoxalat (C.I. Nr. 42000), Lampenruß
(C.I. Nr. 77266), Rose Bengal (C.I. Nr. 45435), diese
Mischungen und andere einschließen. Diese Farbstoffe müssen in
einem genügend großen Anteil enthalten sein, um ein sichtbares
Bild mit genügender Dichte zu bilden, üblicherweise in Mengen
von etwa 1 bis 20 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des
Harzes.
-
Als obiges magnetisches Material können Metalle oder
Legierungen eingeschlossen sein, die ferromagnetische
Eigenschaft zeigen, wie Eisen, Cobalt, Nickel usw.,
typischerweise Ferrit, Magnetit oder diese Elemente enthaltende
Verbindungen, oder Legierungen, die kein ferromagnetisches
Element enthalten, die jedoch bei Anwendung geeigneter
Wärmebehandlung ferromagnetische Eigenschaften zeigen, wie
Legierungen der sogenannten Whisler-Legierungs-Art, enthaltend
Mangan und Kupfer, wie Mangan-Kupfer-Aluminium, Mangan-Kupfer-
Zinn oder Chromdioxid und andere. Diese magnetischen
Materialien werden gleichmäßig im Harz in Form eines feinen
Pulvers mit einer mittleren Partikelgröße von 0,1 bis 1 um
dispergiert. Der Anteil beträgt 20 bis 70 Gewichtsteile,
bevorzugt 40 bis 70 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteilen des
Toners.
-
Die oben erwähnten Eigenschaftsverbesserer können
Fixierbarkeitsverstärker, Ladungskontrollmittel und andere
einschließen.
-
Als Fixierbarkeitsverstärker können beispielsweise
Polyolefine, Fettsäuremetallsalze, Fettsäureester und Wachse
vom Fettsäureestertyp, teilweise verseifte Fettsäureester,
höhere Fettsäuren, höhere Alkohole, flüssige oder feste
Paraffinwachse, Wachse vom Polyamidtyp, Ester von Polyolen,
Silikonlacke, aliphatische Fluorkohlenwasserstoffe usw.
verwendet werden. Insbesondere sind Wachse mit Erweichungspunkte
(Ring- und Kugelmethode JIS K2531) von 60 bis 150ºC bevorzugt.
-
Als Ladungskontrollmittel können aus dem Stand der Technik
bekannte verwendet werden, beispielsweise Farbstoffe vom
Nigrosintyp, metallhaltige Farbstoffe usw.
-
Darüber hinaus sollte der erfindungsgemäße Toner bevorzugt mit
darin vermischten anorganischen Feinpartikeln eines
Flußfähigkeitsverbessers usw. verwendet werden.
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Die obigen erfindungsgemäß verwendeten anorganischen
Feinpartikel sind Partikel mit einer primären Partikelgröße
von 5 um bis 2 um, bevorzugt 5 um bis 500 um. Die spezifische
Oberfläche entsprechend der BET-Methode sollte bevorzugt 20
bis 500 m²/g betragen. Der in den Toner zu mischende Anteil
beträgt 0,01 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 2,0 Gew.-%.
Beispiele für solche anorganische Feinpulver können
Siliciumdioxidfeinpulver, Aluminiumoxid, Titanoxid,
Bariumtitanat, Magnesiumtitanat, Calciumtitanat,
Strontiumtitant, Zinkoxid, Siliciumsand, Ton, Glimmer,
Wollastonit, Diatomeenerde, Chromoxid, Ceroxid, Blei-Eisen-
Oxid, Antimontrioxid, Magnesiumoxid, Zirkoniumoxid,
Bariumsulfat, Bariumcarbonat, Calciumcarbonat, Siliciumcarbid,
Siliciumnitrid usw. einschließen, besonders bevorzugt ist
Siliciumdioxid-Feinpulver.
-
Das hier erwähnte Siliciumdioxid-Feinpulver bedeutet ein
feines Pulver mit Si-O-Si-Bindungen einschließlich einem nach dem
Trockenprozeß und einem nach dem Naßprozeß hergestellten.
Neben wasserfreiem Siliciumoxid ist eines von
Aluminiumsilicat, Natriumsilicat, Kaliumsilicat,
Magnesiumsilicat, Zinksilicat usw., enthaltend 85 Gew.-% SiO&sub2;,
bevorzugt.
-
Spezifische Beispiele für diese Siliciumdioxid-Feinpulver
schließen verschiedene kommerziell erhältliche Siliciumdioxid
ein, solche mit hydrophilen Gruppen auf der Oberfläche sind
jedoch bevorzugt, wie beispielhaft angegeben durch Aerosil R-
972, R-974, R-807, R-812 (alle hergestellt von Aerosil Co.),
Taranox 500 (hergestellt von Tarco Co.), usw. Abgesehen davon
können Siliciumdioxid-Feinpulver verwendet werden, die mit
Silankupplungsmittel, Titankupplungsmittel, Siliconöl,
Siliconöl mit Aminen in den Seitenketten usw. behandelt
wurden.
-
Was ein bevorzugtes Beispiel des Verfahrens zur Herstellung
des Toners entsprechend der Erfindung betrifft, wird zunächst
ein Materialharz oder eine Tonerkomponente und dazugegebenen
Farbstoff enthaltende Mischung, falls notwendig, geschmolzen
und beispielsweise durch einen Extruder geknetet und nach dem
Abkühlen mit Hilfe einer Jetmühle usw. fein pulverisiert,
gefolgt von Sieben zur Herstellung eines Toners mit der
gewünschten Partikelgröße. Alternativ kann das geschmolzene und
durch einen Extruder geknetete Produkt atomisiert oder im
flüssigen Zustand in eine Flüssigkeit dispergiert werden mit
einem Sprühtrockner usw., um einen Toner mit einer gewünschten
Partikelgröße herzustellen.
-
Als Abbildungsmethode entsprechend der vorliegenden Erfindung
wird ein Entwickler mit Hilfe des spezifischen Toners wie oben
beschrieben hergestellt, Bildung und Entwicklung
elektrostatischer Bilder werden mit Hilf einer konventionellen
elektrophotographischen Kopiermaschine unter Verwendung des Toners
durchgeführt, das erhaltene Tonerbild wird elektrostatisch auf
ein Transferpapier übertragen, gefolgt von Fixieren mit Hilfe
einer Heißwalzen-Fixiereinrichtung, bei der die
Heißwalzentemperatur auf eine konstante Temperatur eingestellt
wird, um ein kopiertes Bild zu formen.
-
Die Abbildungsmethode entsprechend der vorliegenden Erfindung
kann besonders bevorzugt verwendet werden bei der Durchführung
einer Fixierung, in der die Kontaktzeit zwischen dem Toner auf
dem Transferpapier und der Heißwalze innerhalb einer Sekunde
liegt, insbesondere innerhalb 0,5 Sekunden.
[Beste Ausführungsform zur Verwirklichung der Erfindung]
Beispiel 1
-
Durch Kopplung von 30 Gewichtsteilen eines in Tabelle 1
dargestellten kristallinen Polymeren A und 70 Gewichtsteilen eines
in Tabelle 2 dargestellten amorphen Polymeren a mit 4,0 Gew.-%
Hexamethylendiisocyanat wurde ein in Tabelle 3 dargestelltes
Copolymer 1 erhalten.
-
Eine Mischung aus 100 Gewichtsteilen des Copolymeren 1, 10
Gewichtsteilen Ruß "Mogal-L" (hergestellt von Cabot Co.), 3
Gewichtsteilen eines Polypropylens "Biscol 660P" (hergestellt
von Sanyo Kasei Kogyo Co.), 2 Gewichtsteilen "Wax-E"
(hergestellt von Hoechst Co.) und 2 Gewichtsteilen eines
Ladungs-Kontrollmittels "Bontron-E-81" (hergestellt von Orient
Kagaku Co.) wurde auf Heißwalzen geknetet. Nach dem Abkühlen
wurde die Mischung grob pulverisiert und anschließend mit
einer Ultraschalljetmühle fein pulverisiert, gefolgt von
Klassifizieren mit Windkraft-Klassifiziermaschine, zur
Herstellung farbiger feiner Partikel.
-
Durch Mischen von 100 Gewichtsteilen der farbigen feinen
Partikel mit 0,8 Gewichtsteilen hydrophobem Siliciumdioxid-
Feinpulver "Aerosil R-972" (hergestellt von Aerosil Co.) mit
einem V-Typ-Mixer wurde Toner 1 entsprechend der Erfindung mit
einer Volumen-mittleren Partikelgröße von 11,0 um erhalten.
-
Die für die Herstellung der Copolymere verwendeten
kristallinen Polymere und die amorphen Polymere und ihre
Gewichtsteilverhältnisse, die zahlenmittleren
Molekulargewichte Mn und die gewichtsmittleren
Molekulargewichte Mw der erhaltenen Copolymere sind in Tabelle
3 dargestellt. In der Tabelle sind die unter A-F dargestellten
kristallinen Polymere, ihre Schmelzpunkte Tm, die
gewichtsmittleren Molekulargewichte Mw, die zahlenmittleren
Molekulargewichte Mn und die Löslichkeitsparameter (S.P.
Werte) wie in Tabelle 1 dargestellt, und die amorphen Polymere
a-f,
ihre Glasübergangspunkte, die gewichtsmittleren
Molekulargewichte Mw, die zahlenmittleren Molekulargewichte Mn
und Löslichkeitsparameter (S.P. Wert) sind wie in Tabelle 2
dargestellt.
-
Auch die dynamischen Elastizitätsmoduln G', die dynamische
Viskosität η' usw. der erhaltenen Toner sind in Tabelle 4
dargestellt.
Tabelle 1
kristallines Polymer
gewichtsmittleres Molekulargewicht Mw
zahlenmittleres Molekulargewicht Mn
Löslichkeitsparameter (S.P. Wert) (cal/cm³) 1/2
A Polyhexamethylensebacat
B Polydecamethylenadipat
C Polyethylensuccinat
D Polyethylensebacat
E Polyethylenadipat
F Polypentamethylenterephthalat
Tabelle 2
amorphes Polymer
Glasübergangspunkt Tg ºC
gewichtsmittleres Molekulargewicht Mw
zahlenmittleres Molekulargewicht Mn
Löslichkeitsparameter (S.P. Wert) (cal/cm³)
a Polypropylenisophthalat
b Poly-(2,2'-dimethyl)-1,3-propylenisophthalat
c Polyoxypropylen-Bisphenol-A-Fumarat-Terephthalat
(Molverhältnis 2:1:1)
d Polyoxypropylen-bisphenol A-sebacat
e Polyester, erhalten
aus einer äquimolaren
Mischung von
Isophthalsäure, Propylenglycol
und
Cyclohexandimethanol
f Polyester, erhalten
aus Terephthalsäure
und Polyoxypropylen-
(2,2)-2,2-bis(4-
hydroxyphenyl)-propan
Tabelle 3
Copolymer
kristallines Polymer und sein Gewichtsverhältnis
amorphes Polymer und sein Gewichtsteilverhältnis
gewichtsmittleres Molekularverhältnis Mw
zahlenmittleres Molekular-Verhältnis Mn
Beispiel
Gewichtsteile
Tabelle 3 ff.
Copolymer
kristallines Polymer und sein Gewichtsverhältnis
amorphes Polymer und sein Gewichtsteilverhältnis
gewichtsmittleres Molekularverhältnis Mw
zahlenmittleres Molekular-Verhältnis Mn
Vergleichsbeispiel
Gewichtsteile
-
Als nächstes wurden 3 Teile des Toners 1 und 97 Teile eines
mit einem Styrol-Methylmethacrylat-Copolymerharz überzogener
Carrier mit einer mittleren Partikelgröße von 100 um zur
Herstellung eines Entwicklers gemischt. Unter Verwendung
dieses Entwicklers wurde ein realer Kopiertest durchgeführt,
wobei Bildung eines elektrostatischen Bildes und Entwicklung
durchgeführt werden mit Hilfe einer elektrophotographischen
Kopiermaschine "U-Bix 1600" (hergestellt von Konishikiroku
Photo Industry Co.), das erhaltene Tonerbild auf ein
Transferpapier übertragen wurde und das übertragene Bild mit
einem Heißwalzen-Fixierer zur Bildung eines Kopierbildes
fixiert wurde. Die niedrigste Fixiertemperatur (die niedrigste
Temperatur der Heißwalze, bei der Fixierung möglich ist) die
Off-Set-Bildungstemperatur (die niedrigste Temperatur, bei der
Off-Set-Phänomen auftritt) wurden gemessen, und der fixierbare
Bereich bestimmt.
Die niedrigste Fixiertemperatur:
-
Nach Bildung eines unfixierten Bildes mit der obigen
Kopiermaschine wurde mit Hilfe eines eine Heißwalze von 30φ
mit einer aus Teflon gebildeten Oberflächenschicht
(Polytetrafluorethylen, hergestellt von Du Pont Co.)
umfassenden Fixiers und Druckrollen mit einer aus Siliconkautschuk
"KE-1300RTV" (hergestellt von Shinetsu Kagaku Kogyo Co.)
gebildeten Oberflächenschicht, die Operation der Fixierung des
Tonerbilds mit einem auf ein Transferpapier von 64 g/m² und
einer Zeilengeschwindigkeit von 70 mm/sek., einem Zeilendruck
von 0,8 kg/cm und einer Berührungslinie in einer Breite von
4,9 mm mit jeweils stufenweisem 5ºC erhöhten Temperaturen der
Heißwalze innerhalb des Temperaturbereichs von 80 bis 240ºC
wiederholt, und ein Kimwipe-Kratztest wurde mit dem gebildeten
fixierten Bild durchgeführt.
-
Die niedrigste eingestellte Temperatur, die fähig ist, ein
fixiertes Bild mit ausreichender Kratzfestigkeit zu ergeben,
wird als niedrigste Fixiertemperatur definiert. Der hier
verwendete Fixierer hat keinen Siliconöl-Zuführmechanismus.
Off-Set-Bildungs-Temperatur:
-
Die Messung der Off-Set-Bildungs-Temperatur ist ähnlich der
Messung der niedrigsten Fixiertemperatur. Nach Bildung eines
unfixierten Bilds mit der obigen Kopiermaschine wird die
Operation des Transfers des Tonerbilds und Durchführung der
Fixierbehandlung mit dem Fixierbehandlung wie oben beschrieben
und anschließende Zufuhr eines weißen Transferpapiers auf den
Fixierer unter denselben Bedingungen zur Beobachtung mit dem
bloßen Auge, ob Tonerflecken darauf auftreten oder nicht in
dem Zustand wiederholt, indem die Einstelltemperatur der
Heißwalzen des obigen Fixierers schrittweise erhöht werden.
Die niedrigste eingestellte Temperatur, bei der Fleckenbildung
mit dem Toner auftritt wird als Off-Set-Bildungs-Temperatur
bezeichnet.
Fixierbarer Bereich:
-
Die Differenz zwischen der Off-Set-Bildungs-Temperatur und der
niedrigsten Fixiertemperatur wird als fixierbarer Bereich
bezeichnet.
-
Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt.
-
Weiterhin wurden die Blockingeigenschaften,
Pulverisierungseffizienz, Film-Eigenschaften, Reinigungs-
Eigenschaften und Ladungsmenge (Q/M) des Toners 1 und die
Fließfähigkeit des durch Verwendung des obigen Toners
hergestellten Entwicklers wie folgt gemessen.
Anti-Blocking-Eigenschaft:
-
Im Anti-Blocking-Eigenschafts-Test wurde untersucht, ob eine
agglomerierte Masse gebildet wurde oder nicht, wenn der Toner
unter den Umgebungsbedingungen 45ºC und 43 % relative
Luftfeuchtigkeit während 2 Stunden stehengelassen wurde.
Pulverisierungseffizienz:
-
Beurteilt durch die Zuführmenge, bei feiner Pulverisierung
durch eine Ultraschall-Jetmühle unter den Bedingungen eines
Drucks von 5,4 kg/cm².
Film-Eigenschaft:
-
Die Film-Eigenschaft wurde beurteilt nach Gegenwart oder
Abwesenheit von anhaftender Materie, wenn der Träger und die
Oberfläche der lichtempfindlichen Vorrichtung beobachtet
wurden.
Reinigungseigenschaften:
-
Die Reinigungseigenschaften wurden beurteilt nach Gegenwart
oder Abwesenheit von anhaftender Materie, wenn die Oberfläche
der lichtempfindlichen Vorrichtung nach Reinigung mit einer
Reinigungsvorrichtung beobachtet wurde.
Fließfähigkeit des Entwicklers:
-
Die Fließfähigkeit des Entwicklers wurde beobachtet durch
visuelle Beobachtung des Entwicklers in einem
Entwicklungsinstrument, und bei praktischem Niveau als gut
beurteilt.
Ladungsmenge (Q/M):
-
Die Ladungsmenge ist der Wert der triboelektrischen Ladungen
pro 1 g Toner, gemessen entsprechend der üblichen Blasmethode.
-
Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 4 dargestellt.
-
Darüber hinaus wurde für die Verwendung des Toners 1
erhaltenen Bilder Schleier, die maximale Bilddichte (Dmax) und die
Schärfe wie folgt gemessen und beurteilt.
Schleier:
-
Schleier werden angegeben durch die relative Dichte zum
entwickelten Bild beim weißen Grundanteil mit einer
Manuskriptdichte von 0,0 (die weißgrundige reflektive Dichte
wird als 0,0 definiert).
-
= weniger als 0,01
-
Δ = 0,01 - weniger als 0,03
-
×= 0,03 oder höher
Maximale Bilddichte (Dmax):
-
Diese wird angegeben durch die relative Dichte des
entwickelten Bildes, wenn die Bilddichte des Originalbildes als 1,3
eingestellt wird. Die Messung wurde mit einem Sakura-
Densitometer gemessen (hergestellt von Konishiroku Photo
Industry Co.).
Schärfe:
-
Mit dem Linienbildmuster des Originalmanuskripts wird die
Reproduzierbarkeit vergrößert und visuell beobachtet.
-
Die erhaltenen Ergebnisse sind auch in Tabelle 4 dargestellt.
-
Darüber hinaus wurde ein Dauerhaftigkeitstest unter Verwendung
des Toners 1 durchgeführt. D.h., nachdem der
Entwicklungsprozeß für 30000 Mal wiederholt wurde, wurden die
Ladungsmenge Q/M, die Veränderung der Ladungsmenge ΔQ/M des
Toners, Fließfähigkeit, Filmeigenschaften und
Reinigungseigenschaften des Entwicklers und Schleier, maximale
Bilddichte (Dmax), Schärfe des erhaltenen Bildes gemessen und
genauso wie oben beschrieben beurteilt. Die Ergebnisse sind in
Tabelle 5 dargestellt.
Tabelle 4
Beispiel
Vgl.Bsp.
Toner
Vgl.toner
sehr gut
etwas schlecht
schlecht
gut
Anmerkung zu Tabelle 4
-
A: Toner
-
B: minimale Fixierungstemperatur
-
C: Off-Set-Bildungs-Temperatur
-
D: fixierbarer Bereich
-
E: Anti-Blocking-Eigenschaft
-
F: Fließfähigkeit des Entwicklers
-
G: Ladungsmenge Q/M uc/g
-
H: Pulverisierungseffizienz
-
I: Schleier
-
J: maximale Bilddichte Dmax
-
K: Schärfe
-
L: dynamischer Elastizitätsmodul G (N/m²)
-
M: dynamische Viskosität η (Pa x s)
-
N: Meßtemperatur für G', η'
Tabelle 5
Toner
Ladungsmenge Q/M uc/g
Änderung der Ladungsmenge uc/g
Filmeigenschaft
Reinigungseigenschaft
Fließfähigkeit des Entwicklers
Schleier
maximale Bilddichte
Schärfe
Bsp.
keine
leicht
sehr gut
etwas schlecht
gut
Tabelle 5 ff.
Toner
Ladungsmenge Q/M uc/g
Änderung der Ladungsmenge uc/g
Filmeigenschaft
Reinigungseigenschaft
Fließfähigkeit des Entwicklers
Schleier
maximale Bilddichte
Schärfe
Vgl.Bsp.
Vgl.Toner
viel
keine
schlecht
sehr gut
leicht schlecht
unklar
leicht unklar
Beispiel 2 bis 3
-
Copolymere 2 und 3 wurden jeweils auf die gleiche Art wie in
Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, daß das kristalline
Polymer und das amorphe Polymer in vorgeschriebenen
Gewichtsteilverhältnissen wie in Tabelle 3 dargestellt werden
wurden, und weitere Toner 2 und 3 wurden erhalten. Die
jeweiligen physikalischen Eigenschaftswerte und Leistungen der
Toner 2 und 3 wurden genauso wie in Beispiel 1 gemessen.
-
Ein realer Kopiertest wurde auf die gleiche Art wie in
Beispiel 1 durchgeführt unter Verwendung der Toner 2 und 3, um
die jeweilige Leistung zu messen und zu beurteilen.
Beispiel 4
-
Ein Copolymer 4 wurde auf die gleiche Art wie in Beispiel 1
erhalten mit der Ausnahme, daß das kristalline Polymer und
amorphe Polymer in einem vorgeschriebenen
Gewichtsteilverhältnis wie in Tabelle 3 dargestellt verwendet
wurden.
-
Auf die gleiche Art wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme der
Verwendung von 100 Gewichtsteilen des Copolymeren 4, 60
Gewichtsteilen eines magnetischen Materials "BL-500"
(hergestellt von Titan Kogyo Co.), 3 Gewichtsteilen eines
Polypropylens "Piscol-660P" (hergestellt von Sanyo Kasei Kogyo
Co.) und 1,5 Gewichtsteilen eines Ladungskontrollmittels
"Nigrosine S.O." (hergestellt von Orient Kagaku Co.), wurde
ein Toner 4 erhalten, der ein Einkomponenten-Magnettoner ist.
Die jeweiligen physikalischen Eigenschaftswerte und Leistungen
des erhaltenen Toners 4 wurde genauso wie in Beispiel 1
gemessen.
-
Ein realer Kopiertest wurde mit Hilfe einer
elektrophotographischen Kopiermaschine "U-Bix 1200" (hergestellt von
Konishiroku Photo Industry Co.) unter Verwendung des Toners 4
durchgeführt, und die jeweiligen Leistungen wurden genauso wie
in Beispiel 1 gemessen und beurteilt.
Beispiele 5-10
-
Copolymere 5 bis 10 wurden jeweils auf die gleiche Art wie in
Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, daß das kristalline
Polymer und amorphe Polymere in vorherbestimmten
Gewichtsverhältnissen wie in Tabelle 3 dargestellt verwendet
wurden, und weitere Toner 5 bis 10 werden erhalten. Die
jeweiligen physikalischen Eigenschaftswerte und Leistungen der
erhaltenen Toner wurden genauso wie in Beispiel 1 gemessen.
Unter Verwendung der Toner 5 bis 10 wurde ein wirklicher
Kopiertest genauso wie in Beispiel 1 zur Messung und
Beurteilung der jeweiligen Leistungen durchgeführt.
Vergleichsbeispiel 1
-
Ein Copolymer 11 wurde auf die gleiche Art wie in Beispiel 1
erhalten mit der Ausnahme, daß 30 Gewichtsteile des
kristallinen Polymeren E und 70 Gewichtsteile des amorphen Polymeren
a eingesetzt wurden.
-
Ein Vergleichstoner 1 wurde auf die gleiche Art wie in
Beispiel 1 erhalten mit der Ausnahme, daß 100 Gewichtsteile
des Copolymeren 11, 10 Gewichtsteile eines Rußes "Mogal-L" und
3 Gewichtsteile des Ladungskontrollmittels eingesetzt wurden.
Die physikalischen Eigenschaftswerte und Leistungen des
erhaltenen Vergleichstoners 1 wurden genauso wie in Beispiel 1
gemessen.
-
Unter Verwendung des Vergleichstoners wurde ein realer
Kopiertest genauso wie in Beispiel 1 zur Messung und
Beurteilung der jeweiligen Leistungen durchgeführt.
Vergleichsbeispiele 2 bis 5
-
Copolymere 12 bis 15 wurden auf die gleiche Art wie in
Vergleichsbeispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, daß die
kristallinen Polymere und amorphen Polymere in
vorherbestimmten Gewichtsteilverhältnisse wie in Tabelle 3 dargestellt
verwendet wurden und es wurden weitere Vergleichstoner 2 bis 5
erhalten. Die physikalischen Eigenschaftswerte und Leistungen
der erhaltenen Vergleichstoner 2 bis 5 wurden genauso wie in
Beispiel 1 gemessen.
-
Durch Verwendung der Vergleichstoner 2 bis 5 wurden reale
Kopiertests genauso wie in Vergleichsbeispiel 1 zur Messung
und Beurteilung der jeweiligen Leistungen durchgeführt.
-
Die in Beispiel 2 bis 10 und Vergleichsbeispielen 1 bis 5
erzielten Meßergebnisse jeweils in Tabelle 4 und 5 dargestellt.
-
Wie aus Tabelle 4 und Tabelle 5 hervorgeht, zeigen alle
erfindungsgemäßen Toner gute Ergebnisse für die jeweilige Leistung.
Im Gegensatz dazu sind in Vergleichstonern 1, 2, 5 die
dynamischen Elastizitätsmoduln zu niedrig, und daher ist die Off-
Set-Beständigkeit schlecht, wobei der fixierbare Bereich eng
ist, und auch die Anti-Blocking-Eigenschaft ist schlecht,
wodurch Filmbildung in Dauerhaftigkeitstests auftritt und
schlechte Leistungen in den Reinigungscharakteristika
eintritt.
-
Auch die Fließfähigkeit und die Ladungscharakteristika des
durch Verwendung dieses Toners erzielten Entwicklers waren
schlecht, und es konnten durch seine Verwendung lediglich
Bilder mit zahlreichen Schleiern, niedriger Entwicklungsdichte
und Unschärfe erzielt werden. Im Dauerhaftigkeitstest war die
Ladungsmenge stark erniedrigt, so daß lediglich unscharfe
Bilder mit zahlreichen Schleiern und niedriger Bilddichte
erzielt wurden. Daher war der Toner hinsichtlich der
Dauerhaftigkeit unterlegen. Darüber hinaus war in
Vergleichsbeispielen 3, 4 die dynamische Viskosität η' zu
groß, und daher waren die Fixiereigenschaften schlecht, und
auch die Beurteilung der Ladungsmenge und die Schleierbildung
wurden im Dauerhaftigkeitstest dahingehend beobachtet, daß
unscharfe Bilder erhalten wurden.