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Dokumentenidentifikation DE102005035642A1 16.03.2006
Titel Kristalliner Polyester für einen Toner
Anmelder Kao Corp., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Moriyama, Shinji, Wakayama, JP;
Kubo, Takashi, Wakayama, JP;
Fukushima, Yoshihiro, Wakayama, JP
Vertreter Vossius & Partner, 81675 München
DE-Anmeldedatum 29.07.2005
DE-Aktenzeichen 102005035642
Offenlegungstag 16.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.03.2006
IPC-Hauptklasse G03G 9/08(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft einen kristallinen Polyester, erhältlich durch ein Verfahren, umfassend den Schritt des Polymerisierens der Ausgangsmaterialmonomere in der Gegenwart eines Wachses, wobei der kristalline Polyester ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 3000 bis 10000 und ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 150000 bis 8000000 aufweist. Der den erfindungsgemäßen kristallinen Polyester enthaltende Toner kann zum Beispiel zum Entwickeln von in Elektrophotographie, elektrostatischem Aufzeichnungsverfahren, elektrostatischem Druckverfahren und dgl. gebildeten elektrostatischen Latentbildern verwendet werden.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen kristallinen Polyester, der zum Beispiel zur Entwicklung von in Elektrophotographie, elektrostatischem Aufzeichnungsverfahren, elektrostatischem Druckverfahren und dgl. gebildeten elektrostatischen Latentbildern verwendet wird; einen Toner der den kristallinen Polyester enthält; und einen Zwei-Komponenten-Entwickler, der den Toner enthält.

Toner, die einen kristallinen Polyester als Harzbindemittel enthalten, wurden zur Verbesserung der Niedertemperaturfixierbarkeit untersucht, die eines der in der Elektrophotographie zu lösenden Hauptprobleme ist (JP-A-2001-222138). Jedoch ist eine weitere Verbesserung noch in hohem Maße in Eigenschaften erwünscht, die in Kombination mit der Niedertemperaturfixierbarkeit schwierig zu erreichen sind, zum Beispiel Lagereigenschaft sowie Haltbarkeit, wie Verhinderung von Tonerverbrauch an den Träger in der Zwei-Komponenten-Entwicklung, oder Verhinderung von Tonerschmelzen an das Rakel in der Ein-Komponenten-Entwicklung.

Zur Verbesserung der Eigenschaften, einschließlich Haltbarkeit, wurde ein kristalliner Polyester vom Typ mit hohem Molekulargewicht mit einer zur höheren Seite verschobenen Molekulargewichtsverteilung vorgeschlagen (JP-A-2004-61875). Jedoch, wenn ein Toner, der einen kristallinen Polyester enthält, für kontinuierliches Drucken in einem Hochgeschwindigkeitsdrucker, insbesondere in einem Hochgeschwindigkeitsdrucker mit einer 370 mm/s übersteigenden linearen Geschwindigkeit, verwendet wird, kann ein Problem der Verschlechterung der Bildqualität, genannt „Geisterphänomen", entstehen. Beim „Geisterphänomen" wird ein Toner auch auf einem Teil entwickelt, an dem ein Toner in einem normalen Verfahren nach Anlegen der Grundspannung nicht entwickelt wird (kein Bild aufweisender Teil), da die Photoleiteroberfläche sich während des kontinuierlichen Druckens verschlechtert, wodurch sich kein Oberflächenpotential an der Oberfläche ergibt.

Die vorliegende Erfindung betrifft:

  • [1] einen kristallinen Polyester, erhältlich durch ein Verfahren, umfassend den Schritt des Polymerisierens von Ausgangsmaterialmonomeren in Gegenwart eines Wachses, wobei der kristalline Polyester ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 3000 bis 10000 und ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 150000 bis 8000000 aufweist;
  • [2] einen Toner, der den kristallinen Polyester nach vorstehendem [1] als Harzbindemittel enthält; und
  • [3] einen Zwei-Komponenten-Entwickler, umfassend den Toner nach vorstehendem [2] und einen Träger mit einer Sättigungsmagnetisierung von 40 bis 100 Am2/kg.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen kristallinen Polyester, der ausgezeichnete Niedertemperaturfixierbarkeit und Haltbarkeit als Harzbindemittel für einen Toner aufweist, und der kontinuierlich ausgezeichnete Tonerbilder ohne Verschlechterung der Bildqualität auch bei Verwendung für kontinuierliches Drucken in einem Hochgeschwindigkeitsdrucker reproduzieren kann; und einen Toner, der den kristallinen Polyester enthält.

Der erfindungsgemäße kristalline Polyester und der Toner, der den kristallinen Polyester enthält, weisen ausgezeichnete Niedertemperaturfixierbarkeit und Haltbarkeit auf und sind in ausgezeichnetem Maße in der Lage, ausgezeichnete Tonerbilder ohne Verschlechterung der Bildqualität kontinuierlich zu reproduzieren, auch wenn sie für kontinuierliches Drucken in einem Hochgeschwindigkeitsdrucker verwendet werden.

Der erfindungsgemäße kristalline Polyester ist insbesondere für einen Toner geeignet.

Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlich erkennbar.

Der erfindungsgemäße kristalline Polyester ist durch Polymerisieren der Ausgangsmaterialmonomere in Gegenwart eines Wachses erhältlich. Da der erfindungsgemäße kristalline Polyester ein in einem bestimmten Bereich eingestelltes mittleres Molekulargewicht aufweist, kann ein den erfindungsgemäßen kristallinen Polyester als Harzbindemittel enthaltender Toner ausgezeichnete fixierte Bilder bereitstellen, ohne dass eine Verschlechterung der Bildqualität (Geisterphänomen) bewirkt wird, auch wenn er für kontinuierliches Drucken in einem Hochgeschwindigkeitsdrucker verwendet wird.

Herkömmliche kristalline Polyester weisen schlechte Verträglichkeit mit einem amorphen Polyester aufgrund des Unterschieds in ihren Molekülstrukturen auf. Folglich wird, wenn diese Harze in Kombination verwendet werden, eine Insel-Meer-Struktur gebildet, und Zusätze, wie Farbmittel und Mittel zur Regulierung der Ladung, können in der Grenzfläche zwischen den Harzen aggregiert werden. Es wird angenommen, dass ein Toner mit nicht gleichförmig dispergierten Zusätzen darin wiederholt auf der Oberfläche eines Photoleiters entwickelt wird, die Oberfläche des Photoleiters geschädigt wird, was für das Geisterphänomen verantwortlich sein kann.

Jedoch wird, wenn der erfindungsgemäße kristalline Polyester in Kombination mit einem amorphen Polyester verwendet wird, die Bildung der Insel-Meer-Struktur unterdrückt, obwohl der Grund dafür unklar ist, und es wird festgestellt, dass die Dispergierbarkeit der Zusätze im Toner verbessert ist.

Der kristalline Polyester weist ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 3000 bis 10000, vorzugsweise 5000 bis 9000 und stärker bevorzugt 6000 bis 8000, auf, da die Lagereigenschaft negativ beeinflusst wird, wenn das Zahlenmittel des Molekulargewichts zu gering ist, während die Produktivität negativ beeinflusst wird, wenn das Zahlenmittel des Molekulargewichts zu groß ist.

Zusätzlich ist bevorzugt, dass der kristalline Polyester eine Komponente mit hohem Molekulargewicht in gewissem Ausmaß im Hinblick auf die Haltbarkeit enthält, wobei der kristalline Polyester ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 150000 bis 8000000, vorzugsweise 200000 bis 3000000 und stärker bevorzugt 300000 bis 1000000, aufweist.

In der vorliegenden Erfindung bedeutet „kristallin", dass ein Harz ein Verhältnis des Erweichungspunkts zur maximalen Peaktemperatur der Schmelzwärme (Erweichungspunkt/Peaktemperatur) von 0,6 bis 1,3, vorzugsweise 0,9 bis 1,2 und stärker bevorzugt mehr als 1,0 und 1,2 oder weniger, aufweist. Des weiteren bedeutet „amorph", dass ein Harz ein Verhältnis des Erweichungspunkts zur maximalen Peaktemperatur der Schmelzwärme (Erweichungspunkt/Peaktemperatur) von mehr als 1,3 und 4,0 oder weniger und vorzugsweise 1,5 bis 3,0, aufweist.

Der erfindungsgemäße kristalline Polyester weist eine maximale Peaktemperatur der Schmelzwärme von vorzugsweise 60 bis 150°C, stärker bevorzugt 80 bis 140°C und noch stärker bevorzugt 100 bis 130°C, im Hinblick auf Fixierfähigkeit, Lagereigenschaft und Haltbarkeit auf.

Der erfindungsgemäße kristalline Polyester ist vorzugsweise ein Harz, das durch Polykondensation einer Alkoholkomponente, enthaltend 60 Molprozent oder mehr eines aliphatischen Diols mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise 4 bis 6 Kohlenstoffatomen, und eine Carbonsäurekomponente, enthaltend 60 Molprozent oder mehr einer aliphatischen Dicarbonsäureverbindung mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 4 bis 6 Kohlenstoffatomen und stärker bevorzugt 4 Kohlenstoffatomen, erhältlich ist.

Das aliphatische Diol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen schließt Ethylenglycol, 1,2-Propylenglycol, 1,3-Propylenglycol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, Neopentylglycol, 1,4-Butendiol und dgl. ein. Ein &agr;,&ohgr;-lineares Alkandiol ist stärker bevorzugt.

Wünschenswerterweise ist das aliphatische Diol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen in der Alkoholkomponente in einer Menge von vorzugsweise 60 Molprozent oder mehr, stärker bevorzugt 80 bis 100 Molprozent und noch stärker bevorzugt 90 bis 100 Molprozent, enthalten. Stärker bevorzugt umfasst eines der aliphatischen Diole 70 Molprozent oder mehr und vorzugsweise 80 bis 95 Molprozent der Alkoholkomponente. Insbesondere ist erwünscht, dass 1,6-Hexandiol in der Alkohollcomponente in einer Menge von vorzugsweise 60 Molprozent oder mehr, stärker bevorzugt 70 bis 100 Molprozent und noch stärker bevorzugt 80 bis 100 Molprozent, enthalten ist.

Die Alkoholkomponente kann eine andere mehrwertige Alkoholkomponente als das aliphatische Diol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen enthalten. Die mehrwertige Alkoholkomponente schließt aromatische zweiwertige Alkohole, wie ein Alkylen (2 oder 3 Kohlenstoffatome)-oxid (mittlere Zahl der Mole: 1 bis 10)-Addukt von Bisphenol A, wie Polyoxypropylen(2.2)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propan und Polyoxyethylen(2.2)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propan; und einen dreiwertigen oder höher mehrwertigen Alkohol, wie Glycerin, Pentaerythrit und Trimethylolpropan, ein.

Die aliphatische Dicarbonsäure mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen schließt Oxalsäure, Malonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Citraconsäure, Itaconsäure, Glutaconsäure, Bernsteinsäure und Adipinsäure; Säureanhydride davon; Alkyl (1 bis 3 Kohlenstoffatome)-ester davon; und dgl. ein. Unter ihnen sind Fumarsäure und Adipinsäure bevorzugt und Fumarsäure ist stärker bevorzugt. Hier bezieht sich die aliphatische Dicarbonsäureverbindung auf die vorstehend genannten aliphatischen Dicarbonsäuren, Säureanhydride davon und Alkyl (1 bis 3 Kohlenstoffatome)-ester davon, unter denen aliphatische Dicarbonsäuren bevorzugt sind.

Wünschenswerterweise ist die aliphatische Dicarbonsäureverbindung mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen in der Carbonsäurekomponente in einer Menge von vorzugsweise 60 Molprozent oder mehr, stärker bevorzugt 80 bis 100 Molprozent und noch stärker bevorzugt 90 bis 100 Molprozent, enthalten. Stärker bevorzugt umfasst eine der aliphatischen Dicarbonsäureverbindungen vorzugsweise 60 Molprozent oder mehr, stärker bevorzugt 70 bis 100 Molprozent und noch stärker bevorzugt 80 bis 100 Molprozent der Carbonsäurekomponente. Darüberhinaus ist wünschenswert, dass Fumarsäure in der Carbonsäurekomponente in einer Menge von vorzugsweise 60 Molprozent oder mehr, stärker bevorzugt 70 bis 100 Molprozent und noch stärker bevorzugt 80 bis 100 Molprozent, enthalten ist.

Die Carbonsäurekomponente kann eine andere Polycarbonsäureverbindung als die alphatische Dicarbonsäureverbindung mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen enthalten. Die Polycarbonsäureverbindung schließt aromatische Dicarbonsäuren, wie Phthalsäure, Isophthalsäure und Terephthalsäure; aliphatische Dicarbonsäuren, wie Sebacinsäure, Azelainsäure, n-Dodecylbernsteinsäure und n-Dodecenylbernsteinsäure; alicyclische Dicarbonsäuren, wie Cyclohexandicarbonsäure; Tricarbonsäuren oder höhere Polycarbonsäuren, wie Trimellithsäure und Pyromellithsäure; Säureanhydride davon; Alkyl (1 bis 3 Kohlenstoffatome)-ester davon; und dgl. ein.

Nebenbei bemerkt beträgt in Bezug auf das Molverhältnis der Carbonsäurekomponente zur Alkoholkomponente (Carbonsäurekomponente/Alkoholkomponente) in dem erfindungsgemäßen kristallinen Polyester das Molverhältnis vorzugsweise 0,9 oder mehr und weniger als 1,0 und stärker bevorzugt 0,95 oder mehr und weniger als 1,0, im Hinblick auf die Stabilität während der Herstellung und im Hinblick auf die leichte Einstellung des Molekulargewichts des Harzes durch Abdestillieren der Alkoholkomponente während der Umsetzung unter Vakuum, wenn ein Überschuß der Alkoholkomponente verwendet wird.

Das Wachs kann jedes eines Wachses auf Kohlenwasserstoffbasis, Wachses auf Esterbasis, Wachses auf Amidbasis und dgl. sein. Wachse auf Kohlenwasserstoffbasis sind im Hinblick auf die Verträglichkeit mit dem kristallinen Harz und Ablöseeigenschaft bevorzugt. Wachse auf Kohlenwasserstoffbasis weisen im Allgemeinen eine Einheit der Formel -(CH2-CH(R))n- auf (wobei R ein Wasserstoffatom oder ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist). Insbesondere schließen die Wachse auf Kohlenwasserstoffbasis Polyethylenwachse, wie Fischer-Tropsch-Wachs, Polypropylenwachse, Polyethylen-Polypropylen-Wachse, mikrokristallines Wachs und Paraffinwachs, ein. Unter ihnen sind Polyethylenwachse und Polypropylenwachse bevorzugt und Polypropylenwachse sind stärker bevorzugt im Hinblick auf die Verbesserung der Pulverisierbarkeit des kristallinen Harzes.

Die Schmelzviskosität bei 180°C des Wachses beträgt vorzugsweise 0,03 Pa·s oder mehr im Hinblick auf die Verträglichkeit mit dem kristallinen Polyester und vorzugsweise 0,2 Pa·s oder weniger im Hinblick auf die Fixierbarkeit. Gemäß diesen Gesichtspunkten beträgt die Schmelzviskosität bei 180°C des Wachses vorzugsweise 0,03 bis 0,2 Pa·s, stärker bevorzugt 0,04 bis 0,19 Pa·s und noch stärker bevorzugt 0,05 bis 0,18 Pa·s.

Der Gehalt des Wachses beträgt vorzugsweise 0,1 bis 20 Gewichtsteile, stärker bevorzugt 0,5 bis 15 Gewichtsteile und noch stärker bevorzugt 1 bis 10 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des erfindungsgemäßen kristallinen Polyesters.

Der erfindungsgemäße kristalline Polyester ist durch Polymerisieren der Ausgangsmaterialmonomere in Gegenwart des Wachses erhältlich, welches zum Beispiel zum Reaktionssystem der Ausgangsmaterialmonomere für den kristallinen Polyester gegeben wird.

Das Polymerisieren der Ausgangsmaterialmonomere kann mit bekannten Verfahren gemäß der Art des gewünschten Harzes durchgeführt werden. Zum Beispiel kann der kristalline Polyester durch Kondensationspolymerisationsreaktion der Alkoholkomponente und der Carbonsäurekomponente in einer Inertgasatmosphäre bei einer Temperatur von 120 bis 230°C unter Verwendung eines Veresterungskatalysators, Polymerisationsinhibitors und dgl., wie erforderlich, hergestellt werden. Insbesondere können zum Erhöhen der Festigkeit des Harzes die gesamten Monomere auf einmal eingebracht werden. In einer anderen Ausführungsform können zum Verringern der Komponenten mit niedrigem Molekulargewicht zweiwertige Monomere zuerst umgesetzt werden und danach dreiwertige oder höher mehrwertige Monomere zugegeben und umgesetzt werden. Zusätzlich kann die Umsetzung durch Verringern des Drucks des Reaktionssystems in der zweiten Hälfte der Polymerisation beschleunigt werden. Nebenbei bemerkt ist beim Erhalt des erfindungsgemäßen kristallinen Polyesters bevorzugt, das Molekulargewicht zu erhöhen und stärker bevorzugt, die Reaktion vonstatten gehen zu lassen, bis die Reaktionslösung eine hohe Viskosität aufweist. Zum Erhalt der kristallinen Polyester mit einem erhöhten Molekulargewicht können die Reaktionsbedingungen gewählt werden, zum Beispiel wird das Molverhältnis zwischen der Carbonsäurekomponente und der Alkoholkomponente, wie vorstehend beschrieben, eingestellt; die Reaktionstemperatur wird erhöht; die Menge eines Katalysators wird erhöht; und die Dehydratisierungsreaktion wird unter vermindertem Druck für längere Zeit durchgeführt. Nebenbei bemerkt kann, obwohl kristalline Polyester mit erhöhtem Molekulargewicht unter Verwendung eines Motors mit hoher Leistung erhalten werden können, wenn ein kristalliner Polyester mit einem erhöhten Molekulargewicht ohne irgendeine besondere Wahl der Herstellungsvorrichtung hergestellt wird, es eine effektive Maßnahme sein, die Ausgangsmaterialmonomere mit einem nicht reaktiven Harz mit geringer Viskosität oder einem nicht reaktiven Lösungsmittel umzusetzen.

Nebenbei bemerkt kann das Wachs zu den Ausgangsmaterialmonomeren zu Beginn der Polymerisationsreaktion oder während der Polymerisationsreaktion nach Starten der Reaktion gegeben werden. Das Wachs kann kontinuierlich oder portionsweise vom Beginn bis zum Ende der Polymerisationsreaktion zugegeben werden.

Zusätzlich beträgt der Durchmesser des in dem erfindungsgemäßen kristallinen Polyester dispergierten Wachses vorzugsweise 5 &mgr;m oder mehr im Hinblick auf die Pulverisierbarkeit und vorzugsweise 200 &mgr;m oder weniger im Hinblick darauf, dass verhindert wird, dass es an der Toneroberfläche exponiert wird. Gemäß diesen Gesichtspunkten beträgt der Durchmesser des dispergierten Wachses vorzugsweise 5 bis 200 &mgr;m und stärker bevorzugt 10 bis 100 &mgr;m. Der Durchmesser des dispergierten Wachses kann durch die Art des Ausgangsmaterialmonomers und Wachses, der Rührkraft während der Polymerisation der Ausgangsmaterialien, Kühlgeschwindigkeit nach der Polymerisation und dgl. eingestellt werden.

Ferner stellt die vorliegende Erfindung einen Toner bereit, der als Harzbindemittel den vorstehend beschriebenen kristallinen Polyester enthält. Der erfindungsgemäße kristalline Polyester macht vorzugsweise 1 bis 40 Gewichtsprozent, stärker bevorzugt 3 bis 35 Gewichtsprozent und noch stärker bevorzugt 5 bis 30 Gewichtsprozent, des Harzbindemittels aus. Vorzugsweise enthält der Toner ferner ein amorphes Harz als Harzbindemittel zusätzlich zu dem kristallinen Polyester.

Das amorphe Harz schließt amorphe Polyester, amorphe Polyester-Polyamide, Vinylharze, wie amorphe Styrol-Acrylharze, Hybridharze, die zwei oder mehrere Harzbestandteile enthalten, Gemische davon und dgl. ein. Unter ihnen sind im Hinblick auf die Fixierbarkeit und Verträglichkeit mit dem kristallinen Polyester amorphe Polyester, amorphe Polyester-Polyamide und Hybridharze, in denen eine amorphe Polyesterkomponente und eine Vinylharzkomponente teilweise chemisch aneinander gebunden sind, bevorzugt, und amorphe Polyester sind stärker bevorzugt.

Der amorphe Polyester kann auf gleiche Weise wie beim kristallinen Polyester hergestellt werden. Hier ist, damit der Polyester amorph wird, bevorzugt, dass folgende Bedingungen erfüllt sind:

  • (1) im Fall wenn Monomere zur Erhöhung der Kristallisation eines Harzes, wie bei Verwendung eines aliphatischen Diols mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen und einer aliphatischen Dicarbonsäureverbindung mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, verwendet werden, wird die Kristallisation unter Verwendung von zwei oder mehreren dieser Monomere in Kombination unterdrückt, insbesondere wird bei sowohl der Alkoholkomponente als auch der Carbonsäurekomponente mindestens eines dieser Monomere in einer Menge von 10 bis 70 Molprozent und vorzugweise 20 bis 60 Molprozent jeder Komponente verwendet, und diese Monomere werden in zwei oder mehreren Arten, vorzugsweise zwei bis vier Arten, verwendet; oder
  • (2) im Fall wenn Monomere zur Erhöhung der Amorphie eines Harzes, vorzugsweise ein Alkylenoxid-Addukt von Bisphenol A als Alkoholkomponente oder eine substituierte Bernsteinsäure, deren Substituent ein Alkylrest oder ein Alkenylrest ist, als Carbonsäurekomponente, verwendet werden, werden diese Monomere in einer Menge von 30 bis 100 Molprozent und vorzugsweise 50 bis 100 Molprozent der Alkoholkomponente oder der Carbonsäurekomponente, vorzugsweise der Alkoholkomponente und der Carbonsäurekomponente, verwendet.

Ebenfalls werden als Ausgangsmaterialmonomere für die amorphen Polyester-Polyamide zusätzlich zu der mehrwertigen Alkoholkomponente und der Polycarbonsäurekomponente, die vorstehend beschrieben sind, zum Bilden der Amidkomponenten Polyamine, wie Ethylendiamin, Pentamethylendiamin, Hexamethylendiamin, Diethylentriamin, Iminobispropylamin, Phenylendiamin, Xylylendiamin und Triethylentetramin; Aminocarbonsäuren, wie 6-Aminocapronsäure und &egr;-Caprolactam; Aminoalkohole, wie Propanolamin; und dgl. verwendet. Unter ihnen sind Hexamethylendiamin und &egr;-Caprolactam bevorzugt.

Die amorphen Polyester-Polyamide können auf gleiche Weise wie beim amorphen Polyester hergestellt werden.

In der vorliegenden Erfindung kann das Hybridharz unter Verwendung von zwei oder mehreren Harzen als Ausgangsmaterialien erhalten werden oder kann unter Verwendung eines Harzes und der Ausgangsmaterialmonomere für das andere Harz erhalten werden. Ferner kann das Hybridharz aus einem Gemisch der Ausgangsmaterialmonomere für zwei oder mehrere Harze erhalten werden. Zum effizienten Erhalt eines Hybridharzes sind jene, erhalten aus einem Gemisch der Ausgangsmaterialmonomere für zwei oder mehrere Harze, bevorzugt.

Daher ist bevorzugt, dass das Hybridharz durch Mischen der Ausgangsmaterialmonomere für zwei Polymerisationsharze mit jeweils unabhängigen Reaktionswegen, vorzugsweise Ausgangsmaterialmonomere für ein Kondensationspolymerisationsharz und Ausgangsmaterialmonomere für ein Additionspolymerisationsharz, und Durchführen der zwei Polymerisationsreaktionen erhalten wird. Insbesondere ist das in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. Hei 10-087839 beschriebene Hybridharz bevorzugt.

Veranschaulichende Beispiele des Kondensationspolymerisationsharzes schließen Polyester, Polyester-Polyamide, Polyamide und dgl. ein, unter denen Polyester bevorzugt sind. Veranschaulichende Beispiele des vorstehend genannten Additionspolymerisationsharzes schließen Vinylharze, erhalten durch eine Radikalpolymerisationsreaktion, und andere Harze ein.

Das amorphe Harz weist einen Erweichungspunkt von vorzugsweise 70 bis 180°C und stärker bevorzugt 100 bis 160°C, und einen Glasübergangspunkt von vorzugsweise 45 bis 80°C und stärker bevorzugt 55 bis 75°C, auf. Nebenbei bemerkt ist der Glasübergangspunkt eine Eigenschaft, die ein amorphes Harz intrinsisch aufweist und ist von der maximalen Peaktemperatur der Schmelzwärme zu unterscheiden.

In der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt, dass das amorphe Harz zwei unterschiedliche Harze umfasst, deren Erweichungspunkte sich um 10°C oder mehr unterscheiden, im Hinblick auf die Niedertemperaturfixierbarkeit und Versatzbeständigkeit bei hoher Temperatur. Stärker bevorzugt umfasst das amorphe Harz ein Harz mit niedrigem Erweichungspunkt mit einem Erweichungspunkt von 70°C oder mehr und weniger als 120°C und ein Harz mit hohem Erweichungspunkt mit einem Erweichungspunkt von 120°C oder mehr und 160°C oder weniger in einem Gewichtsverhältnis (Harz mit niedrigem Erweichungspunkt/Harz mit hohem Erweichungspunkt) von vorzugsweise 20/80 bis 80/20.

Das Gewichtsverhältnis des kristallinen Polyesters zum amorphen Harz (kristalliner Polyester/amorphes Harz) beträgt vorzugsweise 1/99 bis 40/60, stärker bevorzugt 3/97 bis 35/65 und noch stärker bevorzugt 5/95 bis 30/70, im Hinblick auf die triboelektrische Aufladbarkeit, Lagereigenschaft, Niedertemperaturfixierbarkeit und Haltbarkeit.

Der erfindungsgemäße Toner kann geeigneterweise einen Zusatz, wie ein Farbmittel, ein Mittel zur Regulierung der Ladung, ein Trennmittel, einen Modifikator der elektrischen Leitfähigkeit, ein Streckmittel, einen verstärkenden Füllstoff, wie eine faserförmige Substanz, ein Antioxidationsmittel, ein Antialterungsmittel, ein Mittel zum Verbessern der Fluidität und ein Mittel zum Verbessern der Reinigungsfähigkeit, enthalten.

Als Farbmittel können alle Farbstoffe und Pigmente, die als Farbmittel für einen Toner verwendet werden, verwendet werden, und das Farbmittel schließt Ruße, Phthalocyaninblau, Permanent Brown FG, Brilliant Fast Scarlet, Pigment Green B, Rhodamine-B Base, Solvent Red 49, Solvent Red 146, Solvent Blue 35, Chinacridon, Karmin 6B, Disazo Gelb und dgl. ein. Diese Farbmittel können allein oder im Gemisch von zwei oder mehreren Arten verwendet werden. Der erfindungsgemäße Toner kann als schwarzer Toner, Farbtoner und Vollfarbtoner verwendet werden. Der Gehalt des Farbmittels beträgt vorzugsweise 1 bis 40 Gewichtsteile und stärker bevorzugt 3 bis 10 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Harzbindemittels.

Das Mittel zur Regulierung der Ladung schließt positiv aufladbare Mittel zur Regulierung der Ladung, wie Nigrosinfarbstoffe, Farbstoffe auf Triphenylmethan-Basis, die ein tertiäres Amin als Seitenkette enthalten, quaternäre Amoniumsalzverbindungen, Polyaminharze und Imidazolderivate, und negativ aufladbare Mittel zur Regulierung der Ladung, wie Metallenthaltende Azofarbstoffe, Kupferphthalocyaninfarbstoffe, Metallkomplexe von Alkylderivaten von Salicylsäure und Borkomplexe von Benzilsäure, ein. Der Gehalt des Mittels zur Regulierung der Ladung beträgt vorzugsweise 0,1 bis 8 Gewichtsteile und stärker bevorzugt 0,2 bis 7 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Harzbindemittels.

Der erfindungsgemäße Toner kann entweder als positiv aufladbarer Toner oder als negativ aufladbarer Toner verwendet werden. Stärker bevorzugt wird der erfindungsgemäße Toner als positiv aufladbarer Toner verwendet, da der Toner geeigneterweise in einem Hochgeschwindigkeitsdrucker mit einem amorphen Selenphotoleiter mit einer 370 mm/s übersteigenden linearen Geschwindigkeit verwendet werden kann, da der Toner so ausgezeichente Niedertemperaturfixierbarkeit aufweist, und fixierte Bilder mit gleichbleibender Bildqualität stabil bereitgestellt werden können.

Wenn der erfindungsgemäße Toner als positiv aufladbarer Toner verwendet wird, enthält der Toner vorzugsweise einen Nigrosinfarbstoff als positiv aufladbares Mittel zur Regulierung der Ladung im Hinblick auf den Grad der triboelektrischen Ladungen.

Nigrosinfarbstoffe sind ein schwarz gefärbtes Gemisch, das eine Reihe von Komponenten enthält, die im Allgemeinen durch Polykondensation zwischen Nitrobenzol und Anilin in Gegenwart eines metallischen Katalysators erhalten werden, aber die Struktur davon wurde nicht vollständig geklärt. Beispiele der im Handel erhältlichen Nigrosinfarbstoffe, die die mit einer Harzsäure und dgl. modifizierten einschließen, sind „Nigrosine Base EX", „Oil Black BS", „Oil Black SO", „BONTRON N-01", „BONTRON N-04", „BONTRON N-07", „BONTRON N-09", „BONTRON N-11" und „BONTRON N-21" (die vorstehenden im Handel erhältlich von Orient Chemical Co., Ltd.), „Nigrosine" (im Handel erhältlich von Ikeda Kagaku-sha); „Spirit Black No. 850" und „Spirit Black No. 900" (die vorstehenden im Handel erhältlich von Sumitomo Chemical Co., Ltd.); und dgl.

Der Gehalt des Nigrosinfarbstoffs beträgt vorzugsweise 0,2 bis 5 Gewichtsteile und stärker bevorzugt 0,5 bis 4 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Harzbindemittels.

Ferner wird im Hinblick auf die Erhöhung der triboelektrischen Stabilität bevorzugt eine quaternäre Ammoniumsalzverbindung zusätzlich verwendet. Die quaternäre Ammoniumsalzverbindung ist vorzugsweise eine Verbindung der Formel (I):

wobei jeder der Reste R1 bis R4, die gleich oder verschieden sein können, ein Niederalkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist, der mit einem Halogenatom, einem Alkylrest oder Alkenylrest mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen oder einem Arylrest oder Aralkylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen substituiert sein kann; und X- ein Anion ist.

In der vorliegenden Erfindung ist im Hinblick auf das Erreichen einer stabileren triboelektrischen Aufladbarkeit und einer stärker verbesserten Fixierbarkeit vorzugsweise jeder der Reste R1 bis R4 ein Niederalkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, der mit einem Halogenatom substituiert sein kann, ein Alkylrest mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen, eine Phenylgruppe oder Benzylgruppe, und X- vorzugsweise ein aromatisches Sulfonation, wie Toluolsulfonation oder Hydroxynaphthalinsulfonation; ein aromatisches Carboxylation; Molybdation; Wolframation; Halogenion oder Hydroxidion, stärker bevorzugt das aromatische Sulfonation, aromatische Carboxylation und Molybdation.

In der vorliegenden Erfindung ist stärker bevorzugt mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus einer Verbindung der Formel (Ia):

einer Verbindung der Formel (Ib):
und einer Verbindung der Formel (Ic):

Verbindungen der Formel (Ib) sind noch stärker bevorzugt.

Im Handel erhältliche Produkte, die eine Verbindung der Formel (Ia) enthalten, schließen „TP-415" (im Handel erhältlich von Hodogaya Chemical Co., Ltd.) und dgl. ein, im Handel erhältliche Produkte, die eine Verbindung der Formel (Ib) enthalten, schließen „COPY CHARGE PSY" (im Handel erhältlich von Clariant (Japan) K.K.) und dgl. ein, und im Handel erhältliche Produkte, die eine Verbindung der Formel (Ic) enthalten, schließen „BONTRON P-51" (im Handel erhältlich von Orient Chemical Co., Ltd.) und dgl. ein.

Der Gehalt der quaternären Ammoniumsalzverbindung beträgt vorzugsweise 0,01 bis 5 Gewichtsteile, stärker bevorzugt 0,05 bis 3 Gewichtsteile und noch stärker bevorzugt 0,1 bis 2 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Harzbindemittels.

Zusätzlich beträgt das Gewichtsverhältnis der quaternären Ammoniumsalzverbindung zum Nigrosinfarbstoff vorzugsweise 1/100 bis 100/100 und stärker bevorzugt 10/100 bis 70/100.

Das Trennmittel schließt Wachse, wie natürliche Esterwachse, wie Carnaubawachs und Reiswachs; synthetische Wachse, wie Polypropylenwachs, Polyethylenwachs und Fischer-Tropsch-Wachs; Kohlewachse, wie Montanwachs und Alkoholwachse, ein. Diese Wachse können allein oder im Gemisch von zwei oder mehreren Arten enthalten sein. Unter ihnen sind Esterwachse mit einem Schmelzpunkt von 60 bis 90°C im Hinblick auf die Niedertemperaturfixierung bevorzugt, und vorzugsweise wird Carnaubawachs verwendet. Der Gehalt des Wachses beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 Gewichtsteile und stärker bevorzugt 0,2 bis 9 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Harzbindemittels.

Der erfindungsgemäße Toner kann mit jedem herkömmlich bekannten Verfahren, wie einem Knetpulverisationsverfahren, einem Emulsionsverfahren mit Phasenumkehrung und einem Polymerisationsverfahren, hergestellt werden, und ein mit dem Knetpulverisationsverfahren erhaltener pulverisierter Toner ist im Hinblick auf die leichte Herstellung des Toners und auf das deutliche Zeigen der Wirkungen der vorliegenden Erfindung bevorzugt. Nebenbei bemerkt kann, wenn ein Toner mit dem Knetpulverisationsverfahren erhalten wird, der Toner zum Beispiel durch homogenes Mischen eines Harzbindemittels, eines Farbmittels, eines Mittels zur Regulierung der Ladung und dgl. in einem Mischer, wie einem Henschel-Mischer, danach Schmelzkneten mit einem geschlossenen Knetwerk, einem Einschnecken- oder Doppelschneckenextruder oder dgl., Kühlen, Pulverisieren und Klassieren, erhalten werden. Im Emulsionsverfahren mit Phasenumkehrung kann der Toner zum Beispiel durch Lösen oder Dispergieren eines Harzbindemittels, eines Farbmittels, eines Mittels zur Regulierung der Ladung und dgl. in einem organischen Lösungsmittel, danach Emulgieren des Gemisches durch Zugabe von Wasser, Abtrennen der Teilchen und Klassieren, hergestellt werden. Der Toner weist eine auf das Volumen bezogene mittlere Teilchengröße (D50) von vorzugsweise 3 bis 15 &mgr;m auf. Nebenbei bemerkt bezieht sich die auf das Volumen bezogene mittlere Teilchengröße (D50), wie hier verwendet, auf eine Teilchengröße, bei der die kumulative Volumenhäufigkeit, bezogen auf die Teilchengröße von der kleinen Seite der Teilchengröße, 50 % beträgt.

Ferner kann ein externer Zusatz, wie ein Mittel zum Verbessern der Fluidität zur Oberfläche des erfindungsgemäßen Toners durch Mischen des Toners und des externen Zusatzes unter Rühren in einem Hochgeschwindigkeitsrührer, wie einem Supermischer oder einem Henschel-Mischer, zugegeben werden, um zu ermöglichen, dass der externe Zusatz an der Toneroberfläche anhaftet.

Der externe Zusatz in der vorliegenden Erfindung schließt anorganische feine Teilchen, wie Siliciumdioxid (Siliciumoxid), Titandioxid, Aluminiumoxid, Zinkoxid, Magnesiumoxid, Selenoxid, Eisenoxid, Kupferoxid und Zinnoxid; und dgl. ein. Unter ihnen sind Siliciumdioxid und Titandioxid bevorzugt und Siliciumdioxid ist im Hinblick auf das Verleihen von triboelektrischer Aufladbarkeit stärker bevorzugt. Zusätzlich können die anorganischen feinen Teilchen allein oder im Gemisch von zwei oder mehreren Arten verwendet werden. Vorzugsweise wird Siliciumdioxid im Gemisch von zwei oder mehreren Arten im Hinblick auf die triboelektrische Stabilität verwendet. Stärker bevorzugt werden ein positiv aufladbares Siliciumdioxid und ein negativ aufladbares Siliciumdioxid in Kombination im Hinblick auf die Haltbarkeit beim Hochgeschwindigkeitsdrucken verwendet.

In der vorliegenden Erfindung ist das positiv aufladbare Siliciumdioxid vorzugsweise ein Siliciumdioxid, das einer hydrophoben Behandlung mit einem Organopolysiloxan mit einem Stickstoffatom in seiner Seitenkette unterzogen wurde.

Das Organopolysiloxan mit einem Stickstoffatom in seiner Seitenkette kann zum Beispiel durch Substituieren einer oder mehrerer Seitenketten des Organopolysiloxans mit einem Rest mit einer Aminogruppe erhalten werden. Der Rest mit einer Aminogruppe schließt zum Beispiel -R1-NH-R2-N(R3)2 und -R1-N(R3)2 ein, wobei jeder der Reste R1 und R2 ein Alkylenrest, vorzugsweise ein Alkylenrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen und stärker bevorzugt 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, oder ein Arylenrest, vorzugsweise ein Arylenrest mit insgesamt 6 bis 18 Kohlenstoffatomen und stärker bevorzugt eine Phenylengruppe, ist; und R3 ein Wasserstoffatom oder ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise ein Wasserstoffatom ist.

Das Organopolysiloxan mit einem Stickstoffatom in seiner Seitenkette weist eine Aminäquivalenz von vorzugsweise 200 oder mehr im Hinblick auf verbessertes Verleihen von positiver Aufladbarkeit auf. Ebenfalls beträgt die Aminäquivalenz vorzugsweise 22500 oder weniger im Hinblick auf die Verhinderung von Übertragung und Haftung des positiv aufladbaren Siliciumdioxids an den Träger. Die Aminäquivalenz beträgt stärker bevorzugt 300 bis 10000.

Das Organopolysiloxan mit einem Stickstoffatom in seiner Seitenkette weist eine Viskosität bei 25°C von vorzugsweise 10 bis 10000 mPa·s und stärker bevorzugt 20 bis 3500 mPa·s auf.

Das Verfahren der hydrophoben Behandlung von Siliciumdioxid durch das Organopolysiloxan mit einem Stickstoffatom in seiner Seitenkette ist nicht besonders beschränkt, sofern das Organopolysiloxan an der Siliciumdioxidoberfläche adsorbiert wird.

Das Verfahren der hydrophoben Behandlung wird mit einem Verfahren veranschaulicht, das Sprühen einer Lösung, hergestellt durch Verdünnen eines Organopolysiloxans in einem Lösungsmittel, auf Siliciumdioxid in einem Mischbehälter unter Rühren und Erwärmen und Trocknen für einen festgelegten Zeitraum in dem Behälter unter kontinuierlichem Rühren einschließt.

In der vorliegenden Erfindung beträgt die Menge des zum Siliciumdioxid gegebenen Organopolysiloxans vorzugsweise 1 bis 7 mg/m2 pro Oberfläche des Siliciumdioxids. Die Menge des Organopolysiloxans beträgt vorzugsweise 1 mg/m2 oder mehr im Hinblick auf die verbesserte Verringerung der Schleierbildung im Hintergrund. Ebenfalls beträgt die Menge vorzugsweise 7 mg/m2 oder weniger im Hinblick auf die Verhinderung der Aggregation des Siliciumdioxids und die gleichförmige Anhaftung des Siliciumdioxids an der Oberfläche eines nicht behandelten Toners. Die Mengen, wie vorstehend beschrieben, entsprechen 5 bis 35 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des Siliciumdioxids im Fall eines Siliciumdioxids mit einer spezifischen Oberfläche nach BET von 50 m2/g.

Das im Handel erhältliche positiv aufladbare Siliciumdioxid, das einer hydrophoben Behandlung mit einem Organopolysiloxan mit einem Stickstoffatom in seiner Seitenkette unterzogen wird, schließt „HVK-2150" (im Handel erhältlich von Clariant (Japan) K.K., hydrophobes Siliciumdioxid, mittlere Teilchengröße: 16 nm), „HDK H3050VP" (im Handel erhältlich von Clariant (Japan) K.K., hydrophobes Siliciumdioxid, mittlere Teilchengröße: 10 nm) und dgl. ein.

Das positiv aufladbare Siliciumdioxid weist eine mittlere primäre Teilchengröße von vorzugsweise 5 bis 100 nm und stärker bevorzugt 10 bis 70 nm, auf.

Der Gehalt des positiv aufladbaren Siliciumdioxids beträgt vorzugsweise 0,05 Gewichtsteile oder mehr, bezogen auf 100 Gewichtsteile eines Toners ohne Behandlung mit einem externen Zusatz (unbehandelter Toner) im Hinblick auf die Aufladbarkeit und Fluidität. Ebenfalls beträgt der Gehalt vorzugsweise 3 Gewichtsteile oder weniger im Hinblick darauf, dass ein übermäßiges Freisetzen von Siliciumdioxid verhindert wird. Daher beträgt der Gehalt des positiv aufladbaren Siliciumdioxids vorzugsweise 0,05 bis 3 Gewichtsteile, stärker bevorzugt 0,1 bis 2 Gewichtsteile und noch stärker bevorzugt 0,2 bis 0,9 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des nicht behandelten Toners.

Das negativ aufladbare Siliciumdioxid schließt ein einer hydrophoben Behandlung mit einem Behandlungsmittel, wie Siliconöl, Dimethyldichlorsilan oder Hexamethyldisilazan, unterzogenes Siliciumdioxid ein. Wenn das negativ aufladbare Siliciumdioxid in Kombination mit dem positiv aufladbaren Siliciumdioxid verwendet wird, das einer hydrophoben Behandlung mit einem Organopolysiloxan mit einem Stickstoffatom in seiner Seitenkette unterzogen wurde, ist das negativ aufladbare Siliciumdioxid im Hinblick auf die Umgebungsstabiltität vorzugsweise ein Siliciumdioxid, das einer hydrophoben Behandlung mit einem Siliconöl unterzogen wurde.

Das im Handel erhältliche negativ aufladbare Siliciumdioxid, das einer hydrophoben Behandlung unterzogen wurde, schließt „R972" (im Handel erhältlich von Nippon Aerosil, mittlere Teilchengröße: 16 nm, hydrophob behandelt mit einem Behandlungsmittel: Dimethyldichlorsilan), „TS720" (im Handel erhältlich von Cabot Corporation, mittlere Teilchengröße: 8 nm, hydrophob behandelt mit einem Behandlungsmittel: Siliconöl), „NAX50" (im Handel erhältlich von Nippon Aerosil, mittlere Teilchengröße: 30 nm, hydrophob behandelt mit einem Behandlungsmittel: Hexamethyldisilazan) und dgl. ein.

Das negativ aufladbare Siliciumdioxid weist eine mittlere primäre Teilchengröße von vorzugsweise 5 bis 100 nm, stärker bevorzugt 10 bis 70 nm und noch stärker bevorzugt 10 bis 30 nm, auf.

Der Gehalt des negativ aufladbaren Siliciumdioxids beträgt vorzugsweise 0,05 Gewichtsteile oder mehr, bezogen auf 100 Gewichtsteile eines Toners ohne Behandlung mit einem externen Zusatz (nicht behandelter Toner) im Hinblick auf die Aufladbarkeit und Fluidität. Ebenfalls beträgt der Gehalt vorzugsweise 3 Gewichtsteile oder weniger im Hinblick auf das Verhindern von übermäßigem Freisetzen von Siliciumdioxid. Daher beträgt der Gehalt des negativ aufladbaren Siliciumdioxids vorzugsweise 0,05 bis 3 Gewichtsteile, stärker bevorzugt 0,1 bis 2 Gewichtsteile und noch stärker bevorzugt 0,2 bis 0,9 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des nicht behandelten Toners.

Das Gewichtsverhältnis des positiv aufladbaren Siliciumdioxids zum negativ aufladbaren Siliciumdioxid (positiv aufladbares Siliciumdioxid/negativ aufladbares Siliciumdioxid) beträgt vorzugsweise 90/10 bis 50/50.

Der Toner, der den erfindungsgemäßen kristallinen Polyester enthält, behält nicht nur Niedertemperaturfixierbarkeit bei, sondern weist auch sowohl ausgezeichnete Lagerstabilität als auch ausgezeichnete Haltbarkeit auf, die in Kombination mit Niedertemperaturfixierbarkeit unter Verwendung herkömmlicher kristalliner Polyester nicht erreicht werden konnten.

Der erfindungsgemäße Toner kann allein als Entwickler verwendet werden, wenn das feine Pulver von magnetischem Material enthalten ist. In einer anderen Ausführungsform kann der Toner als nicht magnetischer Ein-Komponenten-Entwickler verwendet werden oder der Toner kann mit einem Träger als Zwei-Komponenten-Entwickler gemischt werden, wenn das feine Pulver von magnetischem Material nicht enthalten ist. Der erfindungsgemäße Toner wird vorzugsweise als Zwei-Komponenten-Entwickler verwendet, da der Toner ausgezeichnete Haltbarkeit aufweist.

Das Kernmaterial für den Träger schließt Eisenpulver, Magnetit, Ferrit und dgl. ein. Im Hinblick auf die Bildqualität ist Ferrit mit geringer Sättigungsmagnetisierung stärker bevorzugt, da es weniger Kontakt mit der Magnetbürste bewirkt.

Vorzugsweise weist das Kernmaterial eine Sättigungsmagnetisierung von 100 Am2/kg oder weniger im Hinblick auf die Tönung und Reproduzierbarkeit der Zwischentönung auf. Ebenfalls bevorzugt weist das Kernmaterial eine Sättigungsmagnetisierung von 40 Am2/kg oder mehr im Hinblick auf die Trägerhaftung und Tonerstreuung auf.

Zur weiteren Verringerung einer Trägerverunreinigung ist vorzugsweise die Oberfläche des Kernmaterials des Trägers mit einem Fluorharz oder einer Siliconbeschichtung für einen positiv aufladbaren Toner oder einem Siliconharz für einen negativ aufladbaren Toner beschichtet.

Der Träger weist ein Volumenmittel der Teilchengröße von vorzugsweise 50 bis 200 &mgr;m auf. Das Gewichtsverhältnis des Toners zum Träger (Toner/Träger) in einem Zwei-Komponenten-Entwickler beträgt vorzugsweise 0,5/100 bis 8/100.

BEISPIELE

Die folgenden Beispiele beschreiben weiter und zeigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die Beispiele sind nur zur Veranschaulichung gegeben und sind nicht als Einschränkungen der vorliegenden Erfindung aufzufassen.

Erweichungspunkt

Der Erweichungspunkt bezieht sich auf eine Temperatur, die 1/2 der Höhe (h) der S-förmigen Kurve entspricht, die die Beziehung zwischen der Abwärtsbewegung eines Stempels und der Temperatur zeigt, d.h. eine Temperatur, bei der die Hälfte des Harzes ausfließt, gemessen unter Verwendung eines Fließtesters (CAPILLARY RHEOMETER „CFT-500D", im Handel erhältlich von Shimadzu Corporation), wobei 1 g Probe durch eine Düse mit einer Porengröße von 1 mm und einer Länge von 1 mm extrudiert wird, während die Probe so erwärmt wird, dass die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 6°C/min steigt und eine Last von 1,96 MPa daran mit dem Stempel angelegt wird.

Maximale Peaktemperatur der Schmelzwärme und Glasübergangstemperatur

Die maximale Peaktemperatur der Schmelzwärme wird unter Verwendung eines Differentialkalorimeters (im Handel erhältlich von Seiko Instruments, Inc., DSC Modell 210) durch Erhöhen der Temperatur auf 200°C, Abkühlen der warmen Probe von dieser Temperatur auf 0°C mit einer Kühlgeschwindigkeit von 10°C/min und danach Erwärmen der Probe so, dass die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 10°C/min steigt, bestimmt. Zusätzlich bezieht sich die Glasübergangstemperatur auf die Temperatur eines Schnitts der Verlängerung der Grundlinie gleich oder geringer als die maximale Peaktemperatur und die Tangente, die den maximalen Anstieg zwischen der Basis des Peaks und der Spitze des Peaks zeigt.

Säurezahl

Die Säurezahl wird mit einem Verfahren gemäß JIS K 0070 bestimmt.

Mittleres Molekulargewicht des Harzes

Ein Diagramm, das die Molekulargewichtsverteilung zeigt, bestimmt mit Gelpermeationschromatographie mit dem nachstehend beschriebenen Verfahren, wird erhalten. Das Zahlenmittel des Molekulargewichts und das Gewichtsmittel des Molekulargewichts werden aus dem Diagramm bestimmt.

(1) Herstellen der Probenlösung

Ein Harz wird in Chloroform mit einer Konzentration von 0,5 g/100 ml gelöst. Als nächstes wird die Lösung unter Verwendung eines Fluorharzfilters mit einer Porengröße von 2 &mgr;m (FP-200, im Handel erhältlich von Sumitomo Electric Industries, Ltd.) filtriert, um die nicht löslichen Bestandteile zu entfernen, wobei eine Probenlösung erhalten wird.

(2) Bestimmung der Molekulargewichtsverteilung

Die Messung wird unter Durchleiten von Chloroform als Eluent bei einer Fließgeschwindigkeit von 1 ml pro Minute, Stabilisieren der Säule in einem Thermostaten bei 40°C und Einspritzen von 100 &mgr;l der Probenlösung vorgenommen. Das Molekulargewicht der Probe wird aus einer vorher erhaltenen Kalibrierungskurve berechnet. Hier werden die verwendeten Kalibrierungskurven unter Verwendung mehrerer Arten monodispergierter Polystyrole als Standardprobe erhalten.

Vorrichtung für die Messung: CO-8010 (im Handel erhältlich von Tosoh Corporation)

Säule für Analyse: GMHLX+G3000HXL (im Handel erhältlich von Tosoh Corporation)

Schmelzviskosität des Wachses

Die Schmelzviskosität wird unter Verwendung eines Viskoelastometers „RDA II" (im Handel erhältlich von Rheometric Scientific F.E. Ltd.) unter folgenden Bestimmungsbedingungen bestimmt.

Messschablone: Eine Kürette wird verwendet. Oberer Zylinder (Radius: 15 mm, Länge: 32 mm), unterer Behälter. (Radius: 25 nun), Abstand zwischen oberem Zylinder und unterem

Behälter: 0,5 mm

Zu messende Probe: 8 g

Messfrequenz: 2 rad/s

Messtemperatur: 180°C

Messspannung: 20 Punkte wurden in einem automatischen Messmodus von 0,5 % bis 10 % in Inkrementen von 0,5 % gemessen.

Gemessener Wert: Mittelwert der 18 gemessenen Werte, ausschließlich des Maximalwerts und des Minimalwerts von den 20 gemessenen Werten

Herstellungsbeispiele 1 und 2 für kristallinen Polyester

Ein 5 1-Vierhalskolben, ausgestattet mit einem Stickstoffeinleitungsrohr, einem Trocknungsrohr, einem Rührer und einem Thermofühler wurde mit den in Tabelle 1 gezeigten Ausgangssubstanzen beschickt und die Ausgangssubstanzen wurden 4 Stunden auf 140°C gehalten. Man ließ die Reaktion vonstatten gehen, während die Tempertur von 140°C auf 160°C mit einer Geschwindigkeit von 10°C/h und dann von 160°C auf 200°C mit einer Geschwindigkeit von 20°C/h erhöht wurde. Danach wurde die Umsetzung bei 200°C unter vermindertem Druck bei 8,3 kPa für 4 Stunden durchgeführt. Die Werte verschiedener physikalischer Eigenschaften der erhaltenen Harze a und b sind in Tabelle 1 gezeigt.

Herstellungsbeispiele 3 und 4 für kristallinen Polyester

Ein 5 1-Vierhalskolben, ausgestattet mit einem Stickstoffeinleitungsrohr, einem Trocknungsrohr, einem Rührer und einem Thermofühler, wurde mit den in Tabelle 1 gezeigten Ausgangssubstanzen beschickt und die Ausgangssubstanzen 4 Stunden auf 140°C gehalten. Man ließ die Reaktion vonstatten gehen, während die Temperatur von 140°C bis 160°C mit einer Geschwindigkeit von 10°C/h und dann von 160°C bis 200°C mit einer Geschwindigkeit von 20°C/h erhöht wurde. Danach wurde die Umsetzung bei 200°C unter vermindertem Druck bei 8,3 kPa für 1 Stunde durchgeführt. Die Werte der verschiedenen physikalischen Eigenschaften der erhaltenen Harze c und d sind in Tabelle 1 gezeigt.

Herstellungsbeispiel 1 für amorphen Polyester

Ein 5 1-Vierhalskolben, ausgestattet mit einem Stickstoffeinleitungsrohr, einem Trocknungsrohr, einem Rührer und einem Thermofühler, wurde mit den in Tabelle 1 gezeigten Ausgangssubstanzen beschickt und die Ausgangssubstanzen bei 230°C 8 Stunden umgesetzt. Danach wurde die Umsetzung bei 230°C unter vermindertem Druck bei 8,3 kPa durchgeführt, bis der gewünschte Erweichungspunkt erreicht war. Die Werte der verschiedenen physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Harzes A sind in Tabelle 1 gezeigt.

Herstellungsbeispiel 2 für amorphen Polyester

Ein 5 1-Vierhalskolben, ausgestattet mit einem Stickstoffeinleitungsrohr, einem Trocknungsrohr, einem Rührer und einem Thermofühler, wurde mit den in Tabelle 1 gezeigten Ausgangssubstanzen außer Fumarsäure beschickt und die Ausgangssubstanzen bei 230°C 6 Stunden umgesetzt. Danach wurde das Reaktionsgemisch auf 180°C abgekühlt und Fumarsäure zugegeben. Man ließ die Reaktion 4 Stunden ablaufen, während die Temperatur von 180°C bis 210°C mit einer Geschwindigkeit von 10°C/Std. erhöht wurde, wonach die Umsetzung bei 210°C unter vermindertem Druck bei 8,3 kPa durchgeführt wurde, bis der gewünschte Erweichungspunkt erreicht war. Die Werte der verschiedenen physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Harzes B sind in Tabelle 1 gezeigt.

Beispiel 1

Das Harzbindemittel und das Mittel zur Regulierung der Ladung, wie in Tabelle 2 gezeigt, 6 Gewichtsteile eines Farbmittels (Ruß) „R330R" (im Handel erhältlich von Cabot Corporation), 1 Gew.-Teil eines Ablösemittels „Biscol 660P" (im Handel erhältlich von Sanyo Chemical Industries, Ltd.) und 1,5 Gewichtsteile eines Carnaubawachses „Carnauba Wax C1" (im Handel erhältlich von K.K. Kato Yoko) wurden mit einem Henschel-Mischer vorgemischt. Danach wurde das Gemisch mit einem Doppelschneckenknetwerk schmelzgeknetet, abgekühlt und grob pulverisiert und danach mit einer Strahlmühle pulverisiert und klassiert, wobei ein Pulver mit einem Volumenmittel der Teilchengröße (D50) von 10 &mgr;m erhalten wurde. Zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Pulvers wurden 0,4 Gewichtsteile eines positiv aufladbaren hydrophoben Siliciumdioxids „HDK 3050 VP" (im Handel erhältlich von Clariant (Japan) K.K., mittlere Teilchengröße: 10 nm) und 0,1 Gewichtsteil eines negativ aufladbaren hydrophoben Siliciumdioxids „TS 720" (im Handel erhältlich von Cabot Corporation, mittlere Teilchengröße: 8 nm) als externe Zusätze zugegeben und die Bestandteile in einem Henschel-Mischer gemischt, wobei ein Toner erhalten wurde.

39 Gewichtsteile des Toners und 1261 Gewichtsteile eines Ferritträgers, beschichtet mit einem Fluorharz/Acrylharz und einer Sättigungsmagnetisierung von 60 Am2/kg (mittlere Teilchengröße: 110 &mgr;m) wurden mit einem Nauta-Mischer gemischt, wobei ein Zwei-Komponenten-Entwickler erhalten wurde.

Beispiele 2 bis 8 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3

Die gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 wurden durchgeführt, außer dass 0,3 Gewichtsteile eines positiv aufladbaren hydrophoben Siliciumdioxids „HVK 2150" (im Handel erhältlich von Clariant (Japan) K.K., mittlere Teilchengröße: 16 nm) als externer Zusatz verwendet wurden, wobei ein Toner und ein Zwei-Komponenten-Entwickler erhalten wurden.

Testbeispiel 1: Bestätigung des Geisterphänomens

Ein Entwickler wurde auf eine Kontaktentwicklervorrichtung „Infoprint 4000 IS1" (im Handel erhältlich von IBM Japan, Ltd., lineare Geschwindigkeit: 1066 mm/s, Auflösung: 240 dpi, Entwicklungssystem: 3 Magnetwalzen und Selenphotoleiter, Umkehrentwicklung) aufgebracht. Die Bilddichte wurde durch das Kontrastniveau auf 2,0 eingestellt, danach ein kontinuierliches Drucken von 2000000 Bögen eines Druckmusters, das eine 0,3 mm breite Linie in Rotationsrichtung des Photoleiters bei einem Schwarzfärbungsverhältnis von 4 % einschloss, unter Verwendung eines kontinuierlich zugeführten Papiers mit 11 × 18 inch und 65 g/cm2 durchgeführt.

Bei kontinuierlichem Drucken wurde nach Drucken der ersten 1000000 Bögen ein kontinuierliches Drucken von 3000000 Bögen einer Leerseite (Druckmuster ohne Bild) unter Verwendung des gleichen kontinuierlich zugeführten Papiers wie vorstehend durchgeführt und optisch bestimmt, ob ein Toner auf einem kein Bild aufweisenden Teil entwickelt wurde. Ähnlich wurde nach Drucken von 1500000 Bögen, 2000000 Bögen und 3000000 Bögen ein kontinuierliches Drucken einer leeren Seite wie bei dem Drucken der ersten 1000000 Bögen durchgeführt und optisch bestimmt, ob ein Toner auf dem kein Bild aufweisenden Teil entwickelt war. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Nebenbei bemerkt wurden, obwohl die Druckgrenze für den verwendeten Drucker 1000000 Bögen war, bis zu 3000000 Bögen in diesem Test gedruckt, um zu bestimmen, ob ein Geisterphänomen auftrat. Bei diesem Test wird, wenn kein Geisterphänomen zum Zeitpunkt des Druckens der 1000000. Kopie auftrat, der Toner als verwendbar eingestuft.

Testbeispiel 2: Test der Fixierbarkeit

Ein Entwickler wird in den in Testbeispiel 1 verwendeten „Infoprint 4000 IS1" eingebracht, der Vorerwärmungsgrad auf „10" eingestellt und der Drucker abgeschaltet. Nach 30 Minuten Stehenlassen wird der Drucker wieder eingeschaltet und ein Drucken von 200 Bögen einer Leerseite (Druckmuster ohne Bild) unter Verwendung eines kontinuierlich zugeführten Papiers mit 11 × 18 inch und 65 g/cm2 durchgeführt.

Anschließend wurde die Bilddichte durch das Kontrastniveau so eingestellt, dass sie 1,8 war. Danach wurde ein kontinuierliches Drucken von 30 Bögen eines Druckmusters mit einem ausgefüllten Teil von 2,5 Quadratzentimeter an der Seite des unteren Endes des Bogens und 8 % Schwarzfärbungsverhältnis unter Verwendung eines kontinuierlich zugeführten Papiers mit 11 × 18 inch und 209 g/cm2 durchgeführt.

Als nächstes wurde der Vorerwärmungsgrad auf „20" eingestellt und ein Drucken von 200 Bögen eines Leerblatts durchgeführt. Danach wurde die Bilddichte durch den Kontrast wie beim Vorerwärmungsgrad „10" eingestellt und ein Druckmuster mit einem ausgefüllten Teil von 2,5 Quadratzentimeter an der Seite des unteren Endes eines Bogens mit einem Schwarzfärbungsverhältnis von 8 % gedruckt.

Anschließend wurde der Vorerwärmungsgrad auf „30" geändert und ein Druckmuster wie bei dem Vorerwärmungsgrad „20" gedruckt.

Nebenbei bemerkt waren die tatsächlichen Bestimmungstemperaturen 50°C, 61°C und 67°C für die Vorerwärmungsgrade „10", „20" bzw. „30".

Die Bilddichte des ausgefüllten Teils in den wie vorstehend erhaltenen gedruckten Bögen wurde unter Verwendung eines „Gretag SPM 50" (im Handel erhältlich von GretagMacbet, absolute Weißkalibrierung; Polfilter, Beobachtungsfeld: 2°C, Beleuchtungsart: +; Wbase: Abs; Dstd: DIN NB, Probenmodus) bestimmt. Der bedruckte Bogen wurde auf eine mit einem Metallrakel ausgestatteten Reibetestvorrichtung gelegt. Die mit dem bedruckten Blatt in Kontakt zu bringende Oberfläche war von einem weißen Bogen mit 65 g/cm2 umgeben und der ausgefüllte Teil wurde 10mal rück- und vorwärts gerieben, wobei auf dem Rakel eine Last von 1 kg angelegt war. Die Bilddichte wurde nach dem Reiben wieder gemessen und das restliche Verhältnis nach Reiben wurde mit folgender Gleichung bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Restliches Verhältnis (%) nach Reiben = (Bilddichte nach Reiben/Bilddichte vor Reiben) × 100

Aus den vorstehenden Ergebnissen ist zu erkennen, dass die Toner der Beispiele 2 bis 8 kein Geisterphänomen, das ein kristallinen Polyestern inhärentes Problem ist, bei Untersuchen nach Drucken von 1000000 Kopien bewirkten, das Ziel der Anzahl an Bögen für kontinuierliches Drucken ohne Geisterphänomen, während die Niedertemperaturfixierbarkeit beibehalten wurde. Ferner ist im Toner von Beispiel 1, der sowohl ein positiv aufladbares Siliciumdioxid als auch ein negativ aufladbares Siliciumdioxid enthält, zu erkennen, dass kein Geisterphänomen auch nach Drucken von 3000000 Kopien auftrat, und daher der Toner in hohem Maße geeignet zum Hochgeschwindigkeitsdrucken für langen Zeitraum ist.

Im Gegensatz dazu trat bei den Tonern der Vergleichsbeispiele 1 und 2, die einen kristallinen Polyester ohne Wachs enthielten, ein Geisterphänomen auf, obwohl die Niedertemperaturfixierbarkeit zufriedenstellend war. Andererseits ist das Ergebnis für den Toner von Vergleichsbeispiel 3, der einen amorphen Polyester allein enthält, dass die Fixierbarkeit schlecht war, obwohl kein Geisterphänomen auftrat.

Der den erfindungsgemäßen kristallinen Polyester enthaltende Toner kann zum Beispiel zum Entwickeln von in Elektrophotographie, elektrostatischem Aufzeichnungsverfahren, elektrostatischem Druckverfahren und dgl. gebildeten elektrostatischen Latentbildern verwendet werden.

Während die vorliegende Erfindung so beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass dieselbe auf viele Arten variiert werden kann. Solche Variationen sind nicht als Abweichung vom Sinn und Umfang der Erfindung anzusehen und alle solchen Modifikationen, die für den Fachmann offensichtlich sind, sollen im Umfang der folgenden Patentansprüche eingeschlossen sein.


Anspruch[de]
  1. Kristalliner Polyester, erhältlich durch ein Verfahren, umfassend den Schritt des Polymerisierens von Ausgangsmaterialmonomeren in der Gegenwart eines Wachses, wobei der kristalline Polyester ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 3000 bis 10000 und ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 150000 bis 8000000 aufweist.
  2. Kristalliner Polyester nach Anspruch 1, wobei das Wachs eine Schmelzviskosität bei 180°C von 0,03 bis 0,2 Pa·s aufweist.
  3. Kristalliner Polyester nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Wachs in einer Menge von 0,1 bis 20 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des kristallinen Polyesters enthalten ist.
  4. Kristalliner Polyester nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der kristalline Polyester durch Polykondensation einer Alkoholkomponente, umfassend 60 Molprozent oder mehr eines aliphatischen Diols mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, und einer Carbonsäurekomponente, umfassend 60 Molprozent oder mehr einer aliphatischen Dicarbonsäureverbindung mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, erhältlich ist.
  5. Kristalliner Polyester nach Anspruch 4, wobei das Molverhältnis der Carbonsäurekomponente zu der Alkoholkomponente in dem kristallinen Polyester 0,9 oder mehr und weniger als 1,0 beträgt.
  6. Toner, umfassend den kristallinen Polyester nach einem der Ansprüche 1 bis 5 als Harzbindemittel.
  7. Toner nach Anspruch 6, wobei der kristalline Polyester 1 bis 40 Gewichtsprozent des Harzbindemittels ausmacht.
  8. Toner nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Toner ferner ein amorphes Harz als ein Harzbindemittel umfasst.
  9. Toner nach Anspruch 8, wobei das amorphe Harz einen amorphen Polyester umfasst.
  10. Toner nach Anspruch 9, wobei der amorphe Polyester zwei verschiedenene amorphe Polyester umfasst, deren Erweichungspunkte sich um 10°C oder mehr unterscheiden.
  11. Toner nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Gewichtsverhältnis des kristallinen Polyesters zu dem amorphen Harz 1/99 bis 40/60 beträgt.
  12. Toner nach einem der Ansprüche 6 bis 11, der ferner einen Nigrosinfarbstoff umfasst.
  13. Toner nach einem der Ansprüche 6 bis 12, der ferner ein Esterwachs mit einem Schmelzpunkt von 60°C bis 90°C als Trennmittel umfasst.
  14. Toner nach einem der Ansprüche 6 bis 13, der ferner ein positiv aufladbares Siliciumdioxid und ein negativ aufladbares Siliciumdioxid als externe Zusatzstoffe umfasst.
  15. Verwendung des Toners nach einem der Ansprüche 6 bis 14, wobei der Toner in Kombination mit einem Träger mit einer Sättigungsmagnetisierung von 40 bis 100 Am2/kg verwendet wird.
  16. Zwei-Komponenten-Entwickler, umfassend den Toner nach einem der Ansprüche 6 bis 14 und einen Träger mit einer Sättigungsmagnetisierung von 40 bis 100 Am2/kg.
Es folgt kein Blatt Zeichnungen






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