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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen kristallinen Polyester, der als Harzbindemittel für einen
Toner verwendet werden kann, der zum Beispiel zur Entwicklung eines
durch Elektrophotographie, elektrostatische Aufzeichnungsverfahren,
elektrostatische Druckverfahren und dgl. gebildeten elektrostatischen
Latentbilds verwendet werden kann, und einen Toner, der den kristallinen
Polyester enthält.
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Zum Verbessern der Niedertemperatur-Fixierfähigkeit,
die eines der in der Elektrophotographie zu lösenden Hauptprobleme ist, um
hohe Geschwindigkeit und Miniaturisierung zu erreichen, waren Harzbindemittel
für einen
Toner, die einen sogenannten kristallinen Polyester und ein amorphes
Harz enthalten, bekannt (japanische Offenlegungsschriften Nr. 2001-222138,
2002-284866, 2002-287426 und 2002-328490). Gemäß diesen Verfahren waren jedoch,
während
die Niedertemperatur-Fixierfähigkeit
bis zu einem bestimmten Grad zufriedenstellend war, bessere Funktionen
und Miniaturisierung während
der letzten Jahre zunehmend erwünscht.
Daher bestand ein ernsthafter Bedarf für einen Toner, der sowohl ausgezeichnetere
Niedertemperatur-Fixierfähigkeit
als auch ausgezeichnetere Fähigkeit,
nicht an Papier zu kleben, zeigt, die üblicherweise gegensätzliche Eigenschaften
sind, und seine Verbesserungen in der Umgebungsstabilität und Fähigkeit,
die Verschmutzung im Inneren der Vorrichtung zu unterdrücken, waren
ernsthaft als Maßnahmen
für bessere Funktionen
erwünscht.
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Die vorliegende Erfindung betrifft:
- (1) einen kristallinen Polyester, hergestellt
durch Polykondensation einer Alkoholkomponente, die 1,6-Hexandiol
in einer Menge von 60 mol-% oder mehr umfasst, mit einer Carbonsäurekomponente,
die Fumarsäure
in einer Menge von 60 mol-% oder mehr umfasst, wobei der kristalline
Polyester ein Verhältnis
des Erweichungspunkts zur maximalen Peaktemperatur der Schmelzwärme von
0,6 bis 1,3 aufweist, und wobei eine in Tetrahydrofuran lösliche Komponente
des kristallinen Polyesters ein Zahlenmittel des Molekulargewichts
von 1500 bis 10000 aufweist und der kristalline Polyester einen
Erweichungspunkt von 50°C
bis 120°C
aufweist;
- (2) ein Harzbindemittel für
einen Toner, der den kristallinen Polyester des vorstehenden Punkts
(1) enthält; und
- (3) einen Toner, der das Harzbindemittel von Punkt (2) enthält.
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Alle hier zitierten Veröffentlichungen
sind hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen kristallinen Polyester zum Erhalt eines Toners, der zum Beispiel
ausgezeichnetere Niedertemperatur-Fixierfähigkeit, Fähigkeit, nicht an Papier zu
kleben, und weiter verbesserte Umgebungsstabilität und eine Fähigkeit,
die Verschmutzung im Inneren einer Vorrichtung zu unterdrücken, aufweist;
ein Harzbindemittel für
einen Toner, das den kristallinen Polyester enthält; und einen Toner, der das
Harzbindemittel enthält.
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In der vorliegenden Erfindung können, da
die Alkoholkomponente im kristallinen Polyester 1,6-Hexandiol als
Hauptkomponente enthält
und die Carbonsäurekomponente
Fumarsäure
als Hauptkomponente enthält,
die Fähigkeit,
nicht an Papier zu kleben und Umgebungsstabilität verbessert werden und die
Verschmutzung in der Vorrichtung kann verringert werden, ohne dass
die Niedertemperatur-Fixierfähigkeit
beeinträchtigt wird.
Ohne auf eine Theorie festgelegt zu werden, werden die Gründe dafür wie folgt
abgeleitet. Hohe Kristallinität
wird durch die Kombination von 1,6-Hexandiol und Fumarsäure aufrechterhalten,
so dass eine erneute Verfestigung nach dem Fixieren erleichtert
wird, wobei die Fähigkeit,
nicht an Papier zu kleben, verbessert wird und der Erweichungspunkt
des Polyesters verringert werden kann. Weiter können durch die Verwendung von in
hohem Maße
hydrophoben 1,6-Hexandiol stabile triboelektrische Ladungen auch
unter Bedingungen hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit aufrechterhalten
werden.
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Der erfindungsgemäße kristalline Polyester weist
einen sehr niedrigen Erweichungspunkt auf. Wenn der kristalline
Polyester als Harzbindemittel für
einen Toner enthalten ist, wird die Niedertemperatur-Fixierfähigkeit
des Toners deutlich verbessert. Mit anderen Worten weist der erfindungsgemäße kristalline
Polyester vorzugsweise einen Erweichungspunkt von 50°C bis 120°C, vorzugsweise
60°C bis
100°C, stärker bevorzugt 70°C bis 90°C, auf. Ebenfalls
weist der kristalline Polyester eine maximale Peaktemperatur der
Schmelzwärme von
vorzugsweise 50°C
bis 120°C,
stärker
bevorzugt 60°C
bis 100°C,
noch stärker
bevorzugt 70°C
bis 90°C, auf.
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Eine in Tetrahydrofuran lösliche Komponente
des erfindungsgemäßen kristallinen
Polyesters weist ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 1500
bis 10000, vorzugsweise 2000 bis 8000, stärker bevorzugt 2500 bis 5000,
im Hinblick auf die Beschränkung
der Mengen an restlicher Monomere und Oligomere im kristallinen Polyester
und die Unterdrückung
von Verschmutzung in der Vorrichtung, auf.
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In der vorliegenden Erfindung wird
ein Harz mit einem Verhältnis
des Erweichungspunkts zur maximalen Peaktemperatur der Schmelzwärme (Erweichungspunkt/maximale
Peaktemperatur der Schmelzwärme) von
0,6 bis 1,3, vorzugsweise 0,9 bis 1,2, stärker bevorzugt 0,95 bis 1,1,
als "kristallines" Harz bezeichnet. Ebenfalls
wird ein Harz mit einem Verhältnis
des Erweichungspunkts zur maximalen Peaktemperatur der Schmelzwärme (Erweichungspunkt/maximale
Peaktemperatur der Schmelzwärme)
von größer als
1,3 und 4,0 oder weniger, vorzugsweise 1,5 bis 3,0, als "amorphes Harz" bezeichnet.
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1,6-Hexandiol ist in der Alkoholkomponente
in einer Menge von 60 mol-% oder mehr, vorzugsweise 75 bis 100 mol-%,
stärker
bevorzugt 90 bis 100 mol-%, enthalten.
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Die Alkoholkomponente schließt neben
1,6-Hexandiol ein aliphatisches Diol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen,
wie Ethylenglycol, 1,2-Propylenglycol, 1,3-Propylenglycol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol,
Neopentylglycol und 1,4-Butandiol; ein aromatisches Diol, wie ein Alkylen(2
bis 3 Kohlenstoffatome)-oxid-Addukt (mittlere Zahl der addierten
Mole 1 bis 10) von Bisphenol-A, wie Polyoxypropylen(2.2)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propan und
Polyoxyethylen(2.2)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propan; einen dreiwertigen
oder höher
mehrwertigen Alkohol, wie Glycerin, Pentaerythrit und Trimethylolpropan,
ein. Unter ihnen ist im Hinblick auf die Kristallinität das aliphatische
Diol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen bevorzugt, stärker bevorzugt 1,4-Butandiol.
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Fumarsäure ist in der Carbonsäurekomponente
in einer Menge von 60 mol-% oder mehr, vorzugsweise 60 bis 95 mol-%,
stärker
bevorzugt 70 bis 80 mol-%, enthalten.
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Eine weitere Carbonsäure ist
vorzugsweise Adipinsäure,
und Adipinsäure
ist vorzugsweise in der Carbonsäurekomponente
in einer Menge von 5 bis 40 mol-%, stärker bevorzugt 20 bis 30 mol-%,
enthalten.
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Die Carbonsäurekomponente schließt neben
Fumarsäure
und Adipinsäure
eine aliphatische Dicarbonsäure
mit 2 bis 30 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 2 bis 8 Kohlenstoffatomen,
wie Oxalsäure,
Malonsäure,
Maleinsäure,
Citraconsäure,
Itaconsäure,
Glutaconsäure,
Bernsteinsäure,
Sebacinsäure,
Azelainsäure, n-Dodecylbernsteinsäure und
n-Dodecenylbernsteinsäure; eine
aromatische Dicarbonsäure,
wie Phthalsäure, Isophthalsäure und
Terephthalsäure;
ein alicyclische Carbonsäure,
wie Cyclohexandicarbonsäure;
und eine Tricarbonsäure
oder höhere
Polycarbonsäure,
wie 1,2,4-Benzoltricarbonsäure
(Trimellithsäure),
Pyromellithsäure;
und dgl., ein. Unter ihnen sind aliphatische Dicarbonsäuren mit
2 bis 8 Kohlenstoffatomen bevorzugt. Hier schließt die Carbonsäurekomponente
eine Carbonsäure,
ein Säureanhydrid
davon und einen Alkyl(1 bis 3 Kohlenstoffatome)-ester davon ein,
unter denen die Carbonsäure
bevorzugt ist.
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Die Zahl der Arten der Ausgangsmonomere,
die jeweils die Carbonsäurekomponente
und die Alkoholkomponente bilden, beträgt vorzugsweise eine oder zwei
Arten, stärker
bevorzugt eine Summe von zwei oder drei Arten, wenn die Zahlen der
Ausgangsmonomere beider Komponenten kombiniert sind.
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Das Molverhältnis der Carbonsäurekomponente
zur Alkoholkomponente (Carbonsäurekomponente/Alkoholkomponente)
im erfindungsgemäßen kristallinen
Polyester beträgt
vorzugsweise 0,9 bis 1,1, stärker bevorzugt
0,95 bis 1,05, im Hinblick auf die Verringerung der Komponente mit
niedrigem Molekulargewicht.
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Die Polykondensation der Alkoholkomponente
und der Carbonsäurekomponente
kann zum Beispiel durch eine Umsetzung bei einer Temperatur von
120°C bis
230°C in
einer Inertgasatmosphäre
unter Verwendung eines Veresterungskatalysators oder eines Polymerisationsinitiators
oder dgl. nach Bedarf durchgeführt werden.
Genauer kann zum Erhöhen
der Festigkeit des Harzes das gesamte Monomer auf einmal eingebracht werden.
In einer anderen Ausführungsform
können
zur Verringerung 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. Um den Erweichungspunkt
und das Molekulargewicht des kristallinen Polyesters der vorliegenden
Erfindung einzustellen, kann das Molverhältnis der Carbonsäurekomponente
zur Alkoholkomponente wie vorstehend genannt angepaßt werden,
oder können
Reaktionsbedingungen, wie Reaktionstemperatur, Menge des Katalysators,
Grad des Vakuums, Reaktionsdauer, Arten der Ausgangsmonomere und
das Verhältnis,
gewählt
werden. Um den erfindungsgemäßen Polyester
mit hohem Molekulargewicht herzustellen, ist ein Verfahren der Umsetzung
der Ausgangsmonomere in Gegenwart eines nicht reaktiven Harzes mit
geringer Viskosität
und/oder eines Lösungsmittels ebenfalls
eine wirksame Maßnahme.
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Weiter stellt die vorliegende Erfindung
ein Harzbindemittel für
einen Toner, das den erfindungsgemäßen kristallinen Polyester
enthält,
und einen Toner bereit, der das Harzbindemittel enthält.
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Der erfindungsgemäße kristalline Polyester ist
im Harzbindemittel in einer Menge von vorzugsweise 1 bis 50 Gew.-%,
stärker
bevorzugt 5 bis 40 Gew.-%, noch stärker bevorzugt 10 bis 30 Gew.-%,
enthalten. Vorzugsweise enthält
das Harzbindemittel weiter ein amorphes Harz zusätzlich zum kristallinen Polyester.
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Wenn der kristalline Polyester zwei
oder mehrere Harze enthält,
ist erwünscht,
dass mindestens ein Harz, vorzugsweise alle Harze, der vorstehend
erörterte
kristalline Polyester ist.
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Das amorphe Harz schließt amorphe
Polyester, amorphe Polyester-Polyamide, Vinylharze, wie amorphe-Styrol-Acrylharze,
Hybridharze, wobei die Hybridharze zwei oder mehrere Harzkomponenten
enthalten, die teilweise chemisch aneinander gebunden sind, und
Gemische davon ein. Unter ihnen sind im Hinblick auf die Fixierfähigkeit
und die Verträglichkeit
mit dem kristallinen Polyester die amorphen Polyester und Hybridharze,
die eine amorphe Polyesterkomponente und eine Vinylharzkomponente
enthalten, bevorzugt und die amorphen Polyester stärker bevorzugt.
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Der amorphe Polyester kann wie der
kristalline Polyester hergestellt werden. Hier ist zur Herstellung eines
amorphen Polyesters bevorzugt, dass folgende Bedingungen erfüllt werden:
- 1) wenn Monomere zur Beschleunigung der Kristallisation
eines Harzes, wie ein aliphatisches Diol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen
und eine aliphatische Dicarbonsäureverbindung
mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen verwendet werden, wird die Kristallisation
unter Verwendung von zwei oder mehreren dieser Monomere in Kombination
in sowohl der Alkoholkomponente als auch der Carbonsäurekomponente
unterdrückt,
wobei eines dieser Monomere in einer Menge von 10 bis 70 mol-%,
vorzugsweise 20 bis 60 mol-%, jeder Komponente verwendet wird und
die Monomere in Kombination von zwei oder mehreren, vorzugsweise
in Kombination von zwei bis vier, verwendet werden; oder
- 2) für
ein Harz, erhalten aus Monomeren zum Beschleunigen der Amorphie
eines Harzes, werden vorzugsweise ein Alkylenoxid-Addukt von Bisphenol-A
als Alkoholkomponente oder eine substituierte Bernsteinsäure, dessen
Substituent ein Alkylrest oder Alkenylrest ist, als Carbonsäurekomponente,
stärker
bevorzugt ein Alkylenoxid-Addukt von Bisphenol A, in einer Menge
von 30 bis 100 mol-%, vorzugsweise 50 bis 100 mol-%, der Alkoholkomponente
oder der Carbonsäurekomponente,
vorzugsweise der Alkoholkomponente und der Carbonsäurekomponente,
verwendet.
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Ebenfalls werden als Ausgangsmonomere
für die
amorphen Polyester-Polyamide zusätzlich
zur vorstehend beschriebenen mehrwertigen Alkoholkomponente und
Polycarbonsäurekomponente,
um die Amidkomponenten zu bilden, Polyamine, wie Ethylendiamin,
Hexamethylendiamin, Diethylentriamin und Phenylendiamin; Aminocarbonsäuren, wie
6-Aminocapronsäure
und ε-Caprolactam;
Aminoalkohole, wie Propanolamin; und dgl. verwendet. Unter ihnen
sind Hexamethylendiamin und ε-Caprolactam
bevorzugt.
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Die amorphen Polyester-Polyamide
können
wie der amorphe Polyester hergestellt werden.
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Das Vinylharz kann durch Polymerisation
eines Monomers, das einer Radikalpolymerisationsreaktion unterzogen
werden kann, wie Styrol oder (Meth)acrylsäureester oder (Meth)acrylsäure, unter
Verwendung eines Polymerisationsinitiators erhalten werden. Hier
kann die Polymerisation mit jedem Verfahren von Lösungspolymerisation,
Suspensionspolymerisation, Emulsionspolymerisation und Massepolymerisation
und dgl. durchgeführt
werden.
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In der vorliegenden Erfindung kann
das Hybridharz unter Verwendung von zwei oder mehreren Harzen als
Ausgangssubstanzen erhalten oder unter Verwendung eines Harzes und
der Ausgangsmonomere des anderen Harzes erhalten werden. Ferner
kann das Hybridharz aus einem Gemisch der Ausgangsmonomere für zwei oder
mehrere Harze erhalten werden. Um ein Hybridharz effizient zu erhalten,
sind jene bevorzugt, die aus einem Gemisch der Ausgangsmonomere
für zwei
oder mehrere Harze erhalten werden.
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Daher ist bevorzugt, dass das Hybridharz
durch Mischen der Ausgangsmonomere für zwei Polymerisationsharze
mit jeweils unabhängigen
Reaktionswegen, vorzugsweise Ausgangsmonomere für das Kondensationspolymerisationsharz
und Ausgangsmonomere für
das Additionspolymerisationsharz, und Durchführen der zwei Polymerisationsreaktionen
erhalten wird. Insbesondere ist das in der japanischen Offenlegungsschrift Nr.
Hei 10-087839 (U.S.-Patent Nr. 5,908,727) offenbarte Hybridharz
bevorzugt.
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Veranschaulichende Beispiele des
Kondensationspolymerisationsharzes schließen Polyester, Polyester-Polyamide,
Polyamide und dgl. ein, unter denen Polyester bevorzugt sind. Veranschaulichende
Beispiele des vorstehend genannten Additionspolymerisationsharzes
schließen
z.B. Vinylharze, erhalten durch Radikalpolymerisation, und dgl.
ein.
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Das amorphe Harz weist einen Erweichungspunkt
von vorzugsweise 70°C
bis 180°C,
stärker
bevorzugt 100°C
bis 160°C,
und eine Glasübergangstemperatur
von vorzugsweise 45°C
bis 80°C,
stärker
bevorzugt 55°C
bis 75°C,
auf. Nebenbei bemerkt ist die Glasübergangstemperatur eine charakteristische
Eigenschaft eines amorphen Harzes und ist von der maximalen Peaktemperatur
der Schmelzwärme
zu unterscheiden.
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Die in Tetrahydrofuran (THF) lösliche Komponente
des amorphen Harzes weist ein Zahlenmittel des Molekulargewichts
von vorzugsweise 1500 bis 10000, stärker bevorzugt 2000 bis 5000,
auf.
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Wenn das amorphe Harz zwei oder mehrere
Harze enthält,
ist erwünscht,
dass mindestens ein Harz, vorzugsweise alle Harze, der vorstehend
erörterte
amorphe Polyester ist. Noch stärker
ist bevorzugt, dass 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 zusammen in einem Gewichtsverhältnis (Harz mit niedrigem Erweichungspunkt/Harz
mit hohem Erweichungspunkt) von vorzugsweise 30/70 bis 95/5 im Hinblick
auf die Niedertemperatur-Fixierfähigkeit
und Versatzbeständigkeit
(offset resistance) verwendet werden.
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Das Gewichtsverhältnis des kristallinen Polyesters
zum amorphen Harz (kristalliner Polyester/amorphes Harz) beträgt vorzugsweise
1/99 bis 50/50, stärker
bevorzugt 5/95 bis 40/60, noch stärker bevorzugt 10/90 bis 30/70,
im Hinblick auf Lagereigenschaft, Niedertemperatur-Fixierfähigkeit
und Haltbarkeit.
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Vorzugsweise kann der erfindungsgemäße Toner
ferner zusätzlich
zu dem erfindungsgemäßen Harzbindemittel
mindestens ein Wachs enthalten.
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Das Wachs schließt natürliche Esterwachse, wie Carnaubawachs
und Reiswachs; synthetische Wachse, wie Polypropylenwachs, Polyethylenwachs
und Fischer-Tropsch-Wachs; Kohlewachse, wie Montanwachs; Alkoholwachse;
und dgl. ein. Diese Wachse können
allein oder in einem Gemisch von zwei oder mehreren Arten verwendet
werden.
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Der Schmelzpunkt des Wachses beträgt vorzugsweise
von einer Temperatur, die um 30°C
oder weniger geringer ist als der Erweichungspunkt (Tm) des kristallinen
Polyesters [nachstehend einfach als "Tm – 30°C" bezeichnet], bis
zu einer Temperatur, die um 20°C
oder weniger höher
als Tm ist [nachstehend einfach als "Tm + 20°C" bezeichnet], stärker bevorzugt von [Tm – 20°C] bis [Tm
+ 20°C],
stärker
bevorzugt von [Tm – 15°C] bis [Tm
+ 15°C]
im Hinblick auf die Verträglichkeit
mit dem kristallinen Polyester und die Versatzbeständigkeit.
Noch stärker
bevorzugt ist das Wachs ein natürliches
Esterwachs mit einem Schmelzpunkt wie vorstehend beschrieben.
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Vorzugsweise ist das Wachs in einer
Menge von vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-Teilen, stärker bevorzugt 0,5 bis 2 Gew.-Teilen,
bezogen auf 100 Gew.-Teile des Harzbindemittels, enthalten.
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Der erfindungsgemäße Toner kann geeigneterweise
zusätzlich
zum erfindungsgemäßen Harzbindemittel
einen Zusatz, wie ein Farbmittel, ein Ladungseinstellmittel, einen
Modifikator der elektrischen Leitfähigkeit, ein Streckmittel,
einen verstärkenden
Füllstoff,
wie eine faserförmige
Substanz, ein Antioxidationsmittel, ein Alterungsschutzmittel, ein
Mittel zum Verbessern der Fluidität und ein Mittel zum Verbessern
der Reinigungsfähigkeit,
enthalten.
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Als Farbmittel können alle Farbstoffe und Pigmente,
die als Farbmittel für
einen Toner verwendet werden, verwendet werden, und das Farbmittel
schließt
Ruße,
Phthalocyaninblau, Permantent Brown FG, Brilliant Fast Scarlet,
Pigment Green B, Rhodamine-B Base, Solvent Red 49, Solvent Red 146,
Solvent Blue 35, Chinacridon, Carmin 6B und Disazogelb ein. Diese
Farbmittel können
allein oder in einem Gemisch von zwei oder mehreren Arten verwendet
werden. Der erfindungsgemäße Toner
kann als jeder schwarze Toner, Farbtoner und Vollfarbtoner, vorzugsweise
Vollfarbtoner, verwendet werden, der besonders Niedertemperatur-Fixierfähigkeit
erfordert. Das Farbmittel ist in einer Menge von vorzugsweise 1
bis 40 Gew.-Teilen, stärker
bevorzugt 3 bis 10 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Harzbindemittels,
enthalten.
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Das Ladungseinstellmittel schließt positiv
aufladbare Ladungseinstellmittel, wie Nigrosinfarbstoffe, Farbstoffe
auf Triphenylmethanbasis, die ein tertiäres Amin als Seitenkette enthalten,
quaternäre
Ammoniumsalzverbindungen, Polyaminharze und Imidazolderivate, und
negativ aufladbare Ladungseinstellmittel, wie metallhaltige Azofarbstoffe,
Kupferphthalocyaninfarbstoffe, Metallkomplexe von Alkylderivaten
von Salicylsäure
und Borkomplexe von Benzilsäure
ein.
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Der erfindungsgemäße Toner kann ein Toner sein,
der mit einem der herkömmlich
bekannten Verfahren hergestellt wird, wie ein pulverisierter Toner,
erhalten mit z.B. einem Knet- und Pulverisationsverfahren oder dgl.;
ein chemischer Toner, erhalten mit einem Emulsions-Phasenumkehrverfahren
oder einem Emulsions-Dispersionsverfahren oder dgl.; und ein verkapselter
Toner, erhalten mit einem Impfpolymerisationsverfahren (seed polymerization
method). Der pulverisierte Toner, erhalten mit dem Knet- und Pulverisationsverfahren,
ist im Hinblick auf die leichte Herstellung des Toners und darauf
bevorzugt, dass er die Wirkungen der vorliegenden Erfindung deutlich
zeigt. Außerdem
kann, wenn ein Toner durch das Knet- und Pulverisationsverfahren erhalten
wird, der Toner durch homogenes Mischen z.B. eines Harzbindemittels,
eines Wachses und eines Farbmittels und dgl. in einem Mischer, wie
einem Henschel-Mischer, danach Schmelzkneten mit z.B. einem geschlossenen
Knetwerk, einem Einschnecken- oder Doppelschneckenextruder oder
dgl., Kühlen,
Pulverisieren und Klassieren des Produkts erhalten werden. Ferner
kann ein Mittel zum Verbessern der Fluidität, wie z.B. hydrophobes Siliciumdioxid
oder dgl., nach Bedarf extern zur Oberfläche des Toners gegeben werden. Der
Toner weist ein Volumenmittel der Teilchengröße (D4)
von vorzugsweise 3 bis 15 μm
auf.
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Falls feinmagnetisches Substanzpulver
enthalten ist, kann der erfindungsgemäße Toner allein als Entwickler
verwendet werden. Falls feinmagnetisches Substanzpulver nicht enthalten
ist, kann in einer anderen Ausführungsform
der Toner als nicht magnetischer Einkomponentenentwickler verwendet
oder der Toner mit einem Träger
gemischt und als Zweikomponentenentwickler verwendet werden, noch
stärker
bevorzugt als nicht magnetischer Entwickler, der noch stärker bemerkenswerte
Wirkungen der vorliegenden Erfindung zeigt.
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BEISPIELE
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Die folgenden Beispiele beschreiben
weiter und zeigen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung. Die Beispiele sind nur zur Veranschaulichung
und sind nicht als Einschränkungen
der vorliegenden Erfindung aufzufassen.
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[Erweichungspunkt]
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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
(Fließlänge) und
Temperatur zeigt, d.h. eine Temperatur, bei der die Hälfte des
Harzes ausfließt,
gemessen unter Verwendung eines Fließtesters des "Koka"-Typs ("CFT-SOOD", im Handel erhältlich von
Shimadzu Corporation), wobei 1 g Probe durch eine Düse mit einer
Würfelporengröße 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 erhöht wird
und eine Last von 1,96 MPa daran mit dem Stempel angelegt wird.
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[Maximale Peaktemperatur
der Schmelzwärme
und Glasübergangstemperatur]
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Die maximale Peaktemperatur der Schmelzwärme wird
unter Verwendung eines Differentialscanningkalorimeters ("DSC 210", im Handel erhältlich von
Seiko Instruments, Inc.) durch Erhöhen der Temperatur auf 200°C, Abkühlen der
warmen Probe 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
erhöht
wird, bestimmt. Die maximale Peaktemperatur ist im Falle eines Wachses
der Schmelzpunkt. Zusätzlich
bezieht sich die Glasübergangstemperatur
auf die Temperatur eines Schnitts der Verlängerung der Grundlinie gleich
oder weniger als die maximale Peaktemperatur und der Tangente, die
den maximalen Anstieg zwischen dem Abwinkeln des Peaks und der Spitze
des Peaks mittels der vorstehend genannten Bestimmung zeigt.
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[Zahlenmittel des Molekulargewichts
der in Tetrahydrofuran löslichen
Komponente (Mn der in THF löslichen Komponente)]
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Die Molekulargewichtsverteilung wird
unter Verwendung von Gelpermeationschromatographie (GPC) bestimmt.
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0,25 g eines Harzpulvers werden zu
49,75 g THF in einer 100 ml-Glasflasche mit einem Deckel gegeben
und die Komponenten mit einer Kugelmühle 4 Stunden bei Raumtemperatur
gemischt. Als nächstes
wird diese Lösung
mit einem Fluorharzfilter (im Handel erhältlich von Toyo Roshi Kaisha,
Ltd. unter dem Handelsnamen DISMIC-25-JP mit einer Porengröße von 0,2 μm) filtriert,
um unlösliche
Komponenten auszuschließen, wobei
eine Probenlösung
erhalten wird.
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Die GPC-Bestimmung wird durch Eluieren
mit THF als Eluent mit einer Fließgeschwindigkeit von 1 ml pro
Minute, Stabilisieren der Säule
in einem auf 40°C
gehaltenen Thermostaten und Einspritzen von 100 μl der Probenlösung in
die Säule
vorgenommen. Das Molekulargewicht der Probe wird auf der Basis einer
vorher erstellten Kalibrierungskurve berechnet. Hier wird als Analysesäule "GMHLX+G3000HXL" (hergestellt von
Tosoh Corporation) verwendet. Die Kalibrierungskurve des Molekulargewichts
wird unter Verwendung mehrerer Arten von monodispersen Polystyrolen
als Standardproben erstellt.
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Herstellungsbeispiele
der kristallinen Polyester
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Die Ausgangsmonomere, wie in den
Tabellen 1 bis 3 gezeigt, 4 g Dibutylzinnoxid und 2 g Hydrochinon wurden
kombiniert und die Bestandteile bei 160°C in einer Stickstoffgasatmosphäre für einen
Zeitraum von 5 Stunden umgesetzt. Danach wurde die Temperatur auf
200°C erhöht und die
Bestandteile 1 Stunde umgesetzt und weiter bei 8,3 kPa umgesetzt,
bis ein gewünschtes
Molekulargewicht erhalten wurde, wobei die Harze a bis o erhalten
wurden.
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Herstellungsbeispiel 1
des amorphen Polyesters
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Die Ausgangsmonomere wie in Tabelle
4 gezeigt und 4 g Dibutylzinnoxid wurden vereinigt und die Bestandteile
bei 220°C
in einer Stickstoffgasatmosphäre über einen
Zeitraum von 8 Stunden umgesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde weiter
bei 8,3 kPa umgesetzt, bis der gewünschte Erweichungspunkt erreicht
war, wobei Harz A erhalten wurde.
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Herstellungsbeispiel 2
des amorphen Polyesters
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Die anderen Ausgangsmonomere als
Trimellithsäureanhydrid,
wie in Tabelle 4 gezeigt, und 4 g Dibutylzinnoxid wurden vereinigt
und die Bestandteile bei 220°C
in einer Stickstoffgasatmosphäre über einen
Zeitraum von 8 Stunden umgesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde dann
weiter bei 8,3 kPa 1 Stunde umgesetzt und danach Trimellithsäureanhydrid,
wie in Tabelle 4 gezeigt, zum erhaltenen Reaktionsgemisch bei 210°C gegeben
und die Bestandteile umgesetzt, bis der gewünschte Erweichungspunkt erreicht
war, wobei Harz B erhalten wurde.
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Anmerkung) Die Werte in Klammern
sind in Gewichtsverhältnissen
ausgedrückt.
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Beispiele 1 und 3 bis
13 und Vergleichsbeispiele 1 bis 7
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20 Gew.-Teile des kristallinen Polyesters,
wie in Tabelle 5 gezeigt, 65 Gew.-Teile des Harzes A, 15 Gew.-Teile
des Harzes B, 1 Gew.-Teil des Wachses, wie in Tabelle 5 gezeigt,
3,5 Gew.-Teile Ruß "MOGUL L" (im Handel erhältlich von
Cabot Corporation) und 1 Gew.-Teil Ladungseinstellmittel "T-77" (im Handel erhältlich von
Hodogaya Chemical Co., Ltd.) wurden in einem Henschel-Mischer ausreichend
gemischt. Das Gemisch wurde unter Verwendung eines corotierenden
Doppelschneckenextruders (gesamte Länge des Knetteils: 1560 mm;
Schneckendurchmesser: 42 mm; Zylinderinnendurchmesser: 43 mm) unter
Einstellen der Rotationsgeschwindigkeit der Walze auf 200 U/min,
die Erwärmungstemperatur
in der Walze auf 100°C
und die Beschickungsgeschwindigkeit des Gemisches auf 10 kg/h schmelzgeknetet.
Die Auslaßtemperatur
für das
geknetete Produkt betrug etwa 150°C
und die mittlere Verweildauer des Gemisches etwa 18 Sekunden. Das
erhaltene schmelzgeknetete Produkt wurde abgekühlt und grob pulverisiert.
Anschließend
wurde das erhaltene Produkt mit einer Strahlmühle pulverisiert und klassiert,
wobei ein Pulver mit einem Volumenmittel der Teilchengröße (D4) von 8,0 μm erhalten wurde. Zu 100 Gew.-Teilen
des erhaltenen Pulvers wurden als externer Zusatz 1,5 Gew.-Teile
hydrophobes Siliciumdioxid "Aerosil
R-972" (im Handel
erhältlich
von Nippon Aerosil) gegeben und mit einem Henschel-Mischer gemischt,
wobei ein Toner erhalten wurde.
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Beispiel 2
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Die gleichen Verfahren wie in Beispiel
1 wurden durchgeführt,
außer
dass 1 Gew.-Teil "LR-147" (im Handel erhältlich von
Japan Carlit) als Ladungseinstellmittel statt "T-77" verwendet
wurde und 3,5 Gew.-Teile eines cyanfarbenen Pigments "ECB-301" (im Handel erhältlich von
DAINICHISEIKA COLOR & CHEMICALS MFG.
CO., LTD.) statt des Rußes
verwendet wurden, wobei ein Toner erhalten wurde.
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Testbeispiel 1 [Niedertemperatur-Fixierfähikeit und
Versatzbeständinkeit]
-
4 Gew.-Teile eines Toners und 96
Gew.-Teile eines siliciumbeschichteten Ferrit-Trägers (im Handel erhältlich von
Kanto Denka Kogyo Co., Ltd., mittlere Teilchengröße: 90 μm) wurden 10 Minuten mit einem
Turbulermischer gemischt, wobei ein Entwickler erhalten wurde. Als
nächstes
wurde der erhaltene Entwickler auf eine Vorrichtung eines Kopierers "AR-505" (im Handel erhältlich von
Sharp Corporation, Fixiergeschwindigkeit: 100 mm/s) aufgebracht,
der so modifiziert war, dass das Fixieren außerhalb der Vorrichtung durchgeführt werden
konnte. Die Entwicklung der fixierten Bilder wurde unter sequentiellem
Erhöhen
der Temperatur der Fixierwalze von 90°C auf 240°C in Schritten von 5°C durchgeführt. Die
für den
Fixiertest verwendeten Bögen
waren "CopyBond
SF-70NA" (im Handel
erhältlich
von Sharp Corporation, 75 g/m2).
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I. Niedertemperatur-Fixierfähigkeit
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Eine Last von 500 g wurde auf einen
Sand-Kautschuk-Radierer angelegt, wobei der Radierer eine Bodenfläche von
15 mm × 7,5
mm aufwies, und fünfmal
rück- und
vorwärts über ein
bei jeder Fixiertemperatur erhaltenens fixiertes Bild bewegt. Die
optischen Reflexionsdichten des Bilds vor und nach der Radiererbehandlung
wurden mit einem Reflexionsdichte-Messgerät "RD-915" (hergestellt von Macbeth Process Measurements
Co.) gemessen. Die Temperatur der Fixierwalze, bei der das Verhältnis (a)
der optischen Dichte nach der Radiererbehandlung zu (b) der optischen
Dichte vor der Radiererbehandlung, d.h. (a)/(b), zum ersten Mal 70
% übersteigt,
wird als niedrigste Fixiertemperatur definiert. Die Niedertemperatur-Fixierfähigkeit
wurde gemäß folgenden
Beurteilungskriterien beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle
5 gezeigt. Außerdem
gab es einige Fälle,
bei denen Toner an der Fixierwalze anhaftete. Dieser Aspekt wurde
durch die nachstehend aufgeführte
Versatzbeständigkeit
beurteilt.
-
[Beurteilungskriterien]
-
- ⦾:
Die niedrigste Fixiertemperatur ist geringer als 110°C;
- o: Die niedrigste Fixiertemperatur ist 110°C oder höher und geringer als 130°C; und
- x: Die niedrigste Fixiertemperatur ist 130°C oder höher.
-
II. Versatzbeständigkeit
-
Außerdem wurde die Erzeugung
eines Versatzes optisch beurteilt und die Versatzbeständigkeit
gemäß folgenden
Beurteilungskriterien beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle
5 gezeigt.
-
[Beurteilungskriterien]
-
Die Temperatur (T), bei der der Toner
nicht an der Fixierwalze anhaftet, beträgt:
- ⦾:Bei einer
Temperatur geringer als die niedrigste Fixiertemperatur plus 10°C [ T < (niedrigste Fixiertemperatur
+ 10°C)];
- o: bei einer Temperatur zwischen einer Temperatur gleich oder
höher als
die niedrigste Fixiertemperatur plus 10°C und einer Temperatur geringer
als die niedrigste Fixiertemperatur plus 20°C [(niedrigste Fixiertemperatur
+ 10°C) ≤ T < (niedrigste Fixiertemperatur
+ 20°C)];
- Δ: bei
einer Temperatur zwischen einer Temperatur gleich oder höher als
die niedrigste Fixiertemperatur plus 20°C und einer Temperatur niedriger
als die niedrigste Fixiertemperatur plus 30°C [(niedrigste Fixiertemperatur
+ 20°C) ≤ T < (niedrigste Fixiertemperatur
+ 30°C)];
und
- x: eine Temperatur gleich oder höher als die niedrigste Fixiertemperatur
plus 30°C
[(niedrigste Fixiertemperatur + 30°C) ≤ T]
-
Testbeispiel 2 [Umgebungsstabilität]
-
Jeder wie in Testbeispiel 1 hergestellte
Entwickler wurde 4 Stunden unter Bedingungen von 40°C und 16
kPa stehengelassen und danach mit einem Exsikkator auf 20°C abgekühlt. Jeder
abgekühlte
Entwickler wurde einen Tag jeweils unter den Umgebungsbedingungen
einer Temperatur von 20°C
und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 55 % oder einer Temperatur
von 30°C
und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 80 % stehengelassen. Nach
10 Minuten Rühren
jedes Entwicklers wurden die triboelektrischen Ladungen unter Verwendung
von "MODEL 210 HS
q/m meter" (im Handel
erhältlich
von Trek INC.) bestimmt und die Umgebungsstabilität beurteilt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
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[Beurteilungskriterien]
-
Wenn A als triboelektrische Ladung
definiert ist, die nach 10 Minuten Rühren mit einem Entwickler erhalten
wird, der einen Tag unter den Bedingungen einer Temperatur von 20°C und einer
relativen Luftfeuchtigeit von 55 % stehengelassen wird, und B als
triboelektrische Ladung definiert ist, die nach 10 Minuten Rühren eines
Entwicklers erhalten wird, der einen Tag unter den Bedingungen einer
Temperatur von 30°C
und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 80 % erhalten wird,
⦾: B/A beträgt 0,7 oder
mehr;
o: B/A beträgt
0,5 oder mehr und weniger als 0,7; und
x: B/A ist geringer
als 0,5.
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Testbeispiel 3 [Verschmutzen
in der Vorrichtung]
-
1 g Toner wurde in einen Behälter mit
einem Deckel aus einem Diaglas gegeben und 10 Minuten auf 180°C erwärmt. Die
verdampfte Komponente, die an dem Diaglas anhaftete, wurde mit 1
g KBr abgewischt und ausreichend gemischt, wobei ein KBr-Preßling erhalten
wurde. Ein Infrarot-Absorptionsspektrum wurde für den hergestellten KBr-Preßling bestimmt
und die Verdampfungseigenschaft gemäß folgenden Beurteilungskriterien
beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
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[Beurteilungskriterien]
-
Die Peaks, die Monomeren und Polymeren
(Peaks nahe 1720 cm–1) zugeordnet werden,
werden:
⦾:
fast nicht beobachtet;
o: kaum beobachtet; und
x: deutlich
beobachtet.
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Testbeispiel 4 [Fähigkeit,
nicht an Papier zu kleben]
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Jeder wie in Testbeispiel 1 hergestellte
Entwickler wurde in einem Kopierer "AR-505" (im Handel erhältlich von Sharp Corporation,
Fixiertemperatur: 140°C,
Fixiergeschwindigkeit: 100 mm/s) aufgebracht und 10 Bögen mit
jeweils einem fixierten Bild mit einem Druckverhältnis von 10 % unter Verwendung
von "CopyBond SF-70NA" (im Handel erhältlich von
Sharp Corporation, 75 g/m2) als zu fixierende
Bögen bedruckt.
Die zehn Bögen
mit gedruckten fixierten Bildern wurden aufeinander gelegt und 500
glatte weiße
Bögen oben
auf die 10 Bögen
gelegt und die Bögen
unter Bedingungen einer Temperatur von 70°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit
von 60 % 1 Stunde stehengelassen und die Fähigkeit, nicht an Papier zu
kleben, gemäß folgenden
Beurteilungskriterien beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle
5 gezeigt.
-
[Beurteilungskriterien]
-
- ⦾:
Auch nach Stehenlassen der Bögen
klebten die Papiere nicht aneinander und ein Verschmutzen an der Rückseite
der Bögen
trat nicht auf;
- o: während
die Papiere nicht aneinander klebten, trat gewisse Verschmutzung
an der Rückseite
auf; und
- Δ: die
Papiere klebten schwach aneinander, es trat eine gewisse Verschmutzung
an der Rückseite
auf; und
- x: die Papiere klebten aneinander und wurden ein einziges Bündel.
-
-
-
Aus den vorstehenden Ergebnissen
ist zu erkennen, dass die Toner der Beispiele relativ ausgezeichnete
Ergebnisse in sowohl Niedertemperatur-Fixierfähigkeit, Fähigkeit, nicht an Papier zu
kleben, Umgebungsstabilität,
Fähigkeit
der Unterdrückung
der Verschmutzung in der Vorrichtung und Versatzbeständigkeit,
verglichen mit denen der Toner der Vergleichsbeispiele, aufwiesen.
-
Wenn der erfindungsgemäße kristalline
Polyester im Harzbindemittel für
einen Toner enthalten ist, werden einige ausgezeichnete Wirkungen
gezeigt, dass ein Toner mit noch ausgezeichneterer Niedertemperatur-Fixierfähigkeit
und weiter verbesserter Fähigkeit,
nicht an Papier zu kleben, Umgebungsstabilität und verringerter Verschmutzung
in der Vorrichtung erhalten werden kann.
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Während
die vorliegende Erfindung so beschrieben wurde, ist zu erkennen,
dass dieselbe auf viele Arten variiert werden kann. Solche Variationen
sind nicht als Abweichung vom Sinn und Bereich der Erfindung anzusehen
und alle solchen Modifikationen, die für den Fachmann ohne weiteres
zu erkennen sind, sollen in den Bereich der folgenden Patentansprüche eingeschlossen
sein.