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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Toner zur Entwicklung elektrostatischer Bildet, wie er zur
Entwicklung elektrostatischer latenter Bilder bei der Elektrofotografie,
beim elektrostatischen Drucken und der gleichen eingesetzt wird.
Mehr im einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung einen Toner
zur Entwicklung elektrostatischer Bilder, der gute Fixierbarkeit
und der eine gute Beständigkeit
gegen Abfärbung
oder Ablösung aufweist.
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In der Kopierapparaten, Druckern
und anderen, auf der Elektrofotografie beruhenden Apparaten werden
verschiedene Toner eingesetzt, die enthalten ein Farbmittel, ein
Fixierharz und andere Substanzen, die zum Sichtbarmachen eines latenten
elektrostatischen Bildes benutzt werden, das auf einem Fotorezeptor
erzeugt worden ist, der seinerseits eine lichtempfindliche Schicht
hat, die eine anorganische oder organische fotoleitfähige Substanz
enthält.
Diese Toner müssen
zufriedenstellende Leistungen erbringen hinsichtlich solcher Eigenschaften
wie elektrostatische Aufladbarkeit, Fixierbarkeit, Beständigkeit
gegen Abfärbung
und Ablösung
und dergleichen.
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Bei der elektrostatischen Aufladbarkeit
handelt es sich um einen besonders wichtigen Faktor bei den Systemen
zur Entwicklung latenter elektrostatischer Bilder. Zur angemessenen
Gewährleistung
und Steuerung der elektrostatischen Aufladbarkeit des Toners wird
häufig
dem Toner ein Ladungssteuermittel zugesetzt, das eine positive oder
negative Ladung annehmen kann. Zu herkömmlichen Ladungssteuermitteln,
um einem Toner eine positive Ladung zu verleihen, gehören Nigrosin-Farbstoffe
und quaternäre
Ammoniumsalzverbindungen. Zu solchen Ladungssteuermitteln, die eine
negative Ladung verleihen, gehören
Chromkomplexe und Eisenkomplexe von Azofarbstoffen sowie Metallkomplexe
(Metallsalze) von Alkylsalicylsäure
und Hydroxy-naphthalin-Carbonsäure.
Jedoch fehlt den Ladungssteuermitteln vom Farbstofftyp die Einsetzbarkeit
bei farbigen Tonern, obwohl diese Ladungssteuermittel ausgezeichnete
elektrostatische Aufladbarkeit gewährleisten. Ladungssteuermitteln
vom Typ der quaternären
Ammoniumsalze fehlt zu meist die Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen unter
Hochtemperaturbedingungen und/oder bei hoher Luftfeuchtigkeit. Metallkomplexe
oder Metallsalze mit einer aromatischen Hydroxy-Carbonsäure oder
dergleichen als Ligand sind den Ladungssteuermitteln vom Farbstofftyp
hinsichtlich der Dispergierbarkeit in einem Kunstharz unterlegen.
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In den letzten Jahren hat es Anstrengungen
gegeben, die Bildqualität
zu verbessern und die Kopier- bzw. Druck-Geschwindigkeiten zu steigern.
In diesem Zusammenhang besteht ein gesteigerter Bedarf hinsichtlich
der Toner-Ladungseigenschaften,
wie etwa erhöhte
Anstiegsgeschwindigkeit und Toner-Fixiereigenschaften auf dem Aufzeichnungspapier,
wie etwa ausgezeichnete Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur und hohe
Beständigkeit
gegen Abfärben
und Ablösung.
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Jedoch nicht einmal einige wenige
dieser bekannten Ladungssteuermittel halten den thermischen Eigenschaften
beim Schmelzen des Bindemittelharzes in dem Toner stand, was zu
verminderter Fixierqualität führt.
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Es gibt eine ganze Anzahl bekannter
Toner, die mit verschiedenen Phenolverbindungen versetzt worden
sind um die Tonerfixierbarkeit und Langzeit-Eigenschaften zu verbessern oder um
zu verhindern, dass die Oberfläche
der Aufzeichnungsmaterialien im Verlauf längerer Zeitspannen verschlechtert
wird. Zum Beispiel offenbart die nicht-geprüfte japanische Patentpublikation
Nr. 138357/1988 einen Toner, der ein Oligomer einer Phenolverbindung
mit einer substituierten Aminogruppe enthält. Ferner offenbart die nicht-geprüfte japanische Patentpublikation
Nr. 291569/1990 einen Toner, der einen Xanthen-Farbstoff und eine
Verbindung mit einer phenolischen OH-Gruppe enthält. Die nicht-geprüfte japanische
Patentpublikation Nr. 266462/1988 beschreibt Toner, die Verbindungen
enthalten, wie etwa 2,6-di-tert.-Butyl-4-Ethylphenol und 2,2'-Methylen-bis(4-methyl-6-tert.-butylphenol).
Jedoch zeigen Entwicklungsmittel, die diese Toner enthalten, unbefriedigende
Ladungseigenschaften.
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Das Dokument
EP 0 649 065 A1 beschreibt
ein, Bezug zur elektrostatischen Aufladbarkeit habendes Element,
das in einer Maschine zur Entwicklung eines latenten elektrostatischen
Bildes benutzt wird, das auf einem Träger für latente elektrostatische
Bilder erzeugt worden ist. Dieses Element enthält eine Calix-aren-Verbindung entsprechend
der nachstehenden allgemeinen Formel (I), ferner ein Farbmittel
und ein Kunstharzmaterial:
wobei:
R
1 und
R
2 stehen je für ein Wasserstoffatom, für eine Alkylgruppe
mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder für -(CH
2)
m-COOR
3 (wobei R
3 seinerseits steht für ein Wasserstoffatom oder
für eine
niedere Alkylgruppe, und „m" steht für eine ganze
Zahl von 1 bis 3);
„n" steht für eine ganze
Zahl von 0 bis 7.
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Das Dokument
EP 0 514 867 A1 beschreibt
ein Ladungssteuermittel, dessen aktiver Bestandteil eine Calix(n)aren-Verbindung
entsprechend der nachstehenden allgemeinen Formel (I) ist:
wobei:
R
1 steht
für eine
alizyklische Gruppe;
R
2 steht für ein Wasserstoffatom,
für eine
Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder für eine Arylgruppe;
„n" steht für eine ganze
Zahl von 1 bis 8.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, einen Toner zur Entwicklung elektrostatischer Bilder
bereitzustellen, der ein Ladungssteuermittel enthält, das
ausgezeichnete Eigenschaften im Hinblick auf die Ladungssteuerungsfunktion,
auf die Beständigkeit
bei Temperaturänderungen,
bei Feuchtigkeitsänderungen
d. h. ausgezeichnete Beständigkeit
gegenüber
den Umwelteinflüssen
und hohe Lagerbeständigkeit
aufweist. Ferner kann dieses Ladungssteuermittel in farbigen Tonern
eingesetzt werden, einschließlich
solchen farbigen Tonern, welche den drei substraktiven Hauptfarbstoffen
entsprechen, nämlich
gelb, magenta und cyan. Weiterhin soll dieses Ladungssteuermittel
dem Toner ausgezeichnete Fixierbarkeit und hohe Beständigkeit gegen
Abfärbung
und Ablösung,
sowie ausgezeichnete Ladungseigenschaften, Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen und
hohe Lagerbeständigkeit
verleihen, so daß ein
Toner erhalten wird, der zusammen mit verschiedenen chromatischen
und achromatischen Farbstoffen eingesetzt werden kann und der – bei relativ
niedrigen Kosten – ausgezeichnete
Fixierbarkeit und hohe Beständigkeit
gegen Abfärben
und/oder Ablösen
aufweist.
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Einige der zur vorliegenden Anmeldung
benannten Erfinder haben ein Ladungssteuermittel und einen Toner
entwickelt, das/der auf einer Calix(n)aren-Verbindung beruht und das/der ausgezeichnete
Eigenschaften im Hinblick auf die Ladungseigenschaften, die Beständigkeit
gegenüber
Umwelteinflüssen,
hohe Lagerbeständigkeit
und dergleichen aufweist (vergleiche die nicht-geprüfte Japanische
Patentpublikation Nr. 201378/1990).
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Diese Calixaren-Verbindung weist
in ihrer Molekülstruktur
eine Anzahl phenolischer OH-Gruppen auf. Die Aufladbarkeit und die
erzielbare Beständigkeit
der elektrostatischen Aufladung dieser Verbindung beruhen auf diesen phenolischen
OH-Gruppen. Jedoch hat sich andererseits die Anwesenheit dieser
Hydroxylgruppen als problematisch erwiesen, weil diese Hydroxylgruppen
mit dem Bindemittelharz wechselwirken, das den Hauptbestandteil
des Toners darstellt; weiterhin ist eine Wechselwirkung mit anderen
Tonerbestandteilen möglich
(beispielsweise mit dem Ablösemittel
oder mit dem Farbmittel), was wiederum den erzielbaren Bereich der Kunstharz-Fixierbarkeit
einschränkt.
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Zur Lösung und Überwindung dieser Schwierigkeiten
haben die zur vorliegenden Anmeldung benannten Erfinder einen Toner
vorgeschlagen, der einen breiten Bereich an Fixierbarkeit aufweist,
während
die mit der ursprünglichen
Calix(n)aren-Verbindung gegebene elektrostatische Aufladbarkeit
beibehalten worden ist, indem einige dieser phenolischen OH-Gruppen
in der Calix(n)aren-Verbindung
mit einer Alkylgruppe, mit einer Benzylgruppe oder mit einer ähnlichen
Gruppe modifiziert worden sind (vergleiche die Japanische Patentanmeldung
Nr. 302861/1994).
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Jedoch führt dieser Ansatz, einige der
phenolischen OH-Gruppen in der Calix(n)aren-Verbindung mit einer
Alkylgruppe oder dergleichen zu modifizieren, zu anderen Aspekten,
die eine weitere Verbesserung erfordern; z. B. ist die erzielbare
Ausbeute bei der Synthese vergleichsweise niedrig, und die Anwendung
einer großen
Menge Alkylierungsmittel steigert die Produktionskosten.
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Die zur Anmeldung benannten Erfinder
haben nunmehr festgestellt, daß es
möglich
ist, einen Toner bereitzustellen, der einen breiten Bereich an Fixierbarkeit
aufweist, wobei die schädlichen
Einwirkungen der Toner-Wechselwirkung mit dem Bindemittelharz und
dergleichen verhindert sind. Weiterhin werden die wesentlichen thermischen
Eigenschaften beim Schmelzen des Bindemittelharzes beibehalten.
Schließlich
wird die vorstehend genannten Aufgabe gelöst, indem als Ladungssteuermittel
eine Verbindung zugesetzt wird, die bei relativ niedrigen Kosten
in hoher Ausbeute synthetisiert werden kann, indem einige der phenolischen OH-Gruppen
in einer Calix(n)aren-Verbindung mit einem Alkalimetall oder mit
einem Erdalkalimetall metallisiert werden. Die zur vorliegenden
Anmeldung benannten Erfinder haben weitere Untersuchungen durchgeführt; auf
den Ergebnissen dieser Untersuchungen beruht die vorliegende Erfindung.
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Der erfindungsgemäße Toner zur Entwicklung elektrostatischer
Bilder enthält
ein Bindemittelharz, ein Farbmittel und als Ladungssteuermittel
eine Calixaren-Verbindung,
wobei einige der phenolischen OH-Gruppen in dieser Calixaren-Verbindung mit Alkalimetall
oder mit Erdalkalimetall metallisiert sind. Hierbei spielt es keine
Rolle, ob die Angabe „einige" sich auf einen großen Anteil
oder auf einen kleinen Anteil dieser phenolischen OH-Gruppen bezieht.
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Bei der vorstehend beschriebenen
Calixaren-Verbindung in dem erfindungsgemäßen Toner zur Entwicklung elektrostatischer
Bilder kann es sich um eine Calix(n)aren-Verbindung entsprechend
der nachstehenden allgemeinen Formel (I) handeln:
wobei:
„x" steht für eine ganze
Zahl von 1 oder größer; „y" steht für eine ganze
Zahl 1 oder größer; mit
der weiteren Maßgabe,
daß die
Summe aus (x und y) einen Wert von „n" hat, und „n" eine ganze Zahl von 3 bis 8 ist; und
die
x-mal vorhandenen wiederkehrenden Einheiten und die y-mal vorhandenen
wiederkehrenden Einheiten in jeder beliebigen Reihenfolge angeordnet
sein können;
R
1 und R
2 stehen je – unabhängig voneinander – für Wasserstoff,
für eine
verzweigte oder unverzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen,
für eine
verzweigte oder unverzweigte, substituierte Alkylgruppe mit 1 bis
12 Kohlenstoffatomen, für
eine Arylalkylgruppe mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen, für eine Phenylgruppe,
die unsubstituiert ist oder die mit einem Substituenten versehen
sein kann, für
eine alizyklische Gruppe mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen, für Halogen,
für eine
Nitrogruppe, für
eine Aminogruppe, für
eine alkylsubstituierte oder phenyl-substituierte Aminogruppe, für eine -Si(CH
3)
3-Gruppe, für eine -COOR
3-Gruppe (wobei R
3 seinerseits steht
für Wasserstoff
oder für
eine niedere Alkylgruppe) oder für
eine -SO
3L-Gruppe [wobei L seinerseits steht für Wasserstoff
für ein
Alkalimetall oder für
ein halbes Erdalkalimetall]; und diese Calix(n)aren-Verbindung „n" OM-Gruppen enthält, deren
M [1 bis (n – 1)]-mal
für Wasserstoff
und die restlichen M [n – 1
bis 1]-mal für
ein Alkalimetall oder für
ein halbes Erdalkalimetall stehen.
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„Halbes" Erdalkalimetall meint hier, dass ein
Erdalkalimetall mit zwei Zentren koordiniert ist, beispielsweise
mit den O-Atomen aus zwei Hydroxylgruppen.
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Der efindungsgemäße Toner zur Entwicklung elektrostatischer
Bilder weist ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich der elektrostatischen
Aufladbarkeit, hinsichtlich der Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen und
hohe Lagerbeständigkeit
auf. Dieser Toner verursacht nahezu keine Farbbeeinträchtigungen
im Tonerbild, selbst wenn er gemeinsam mit verschiedenen chromatischen
oder achromatischen Tonern eingesetzt wird. Weiterhin weist dieser
Toner eine ausgezeichnete Fixierbarkeit und hohe Beständigkeit
gegen Abfärben
und/oder Ablösen
auf, insbesondere eine Hochtemperatur-Beständigkeit gegen Abfärben und/oder
Ablösen
auf. Schließlich
kann dieser erfindungsgemäße Toner
zu relativ niedrigen Kosten hergestellt werden.
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Zu den Calix(n)aren-Verbindungen
entsprechend der vorstehend angegebenen allgemeinen Formel (I) gehören beispielsweise
nachstehende Ausführungsformen:
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Ausführungsform 1, wobei:
R1 und R2 die gleiche
Bedeutung haben;
M in den OM-Gruppen der x-mal vorhandenen
wiederkehrenden Einheiten für
Wasserstoff steht; und
M in den OM-Gruppen der y-mal vorhandenen
wiederkehrenden Einheiten für
ein Alkalimetall oder für
ein halbes Erdalkalimetall steht.
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Ausführungsform 2, wobei:
die
Substituenten R1 und R2 verschieden
sind;
M in den OM-Gruppen der x-mal vorhandenen wiederkehrenden
Einheiten für
Wasserstoff steht; und
M in den OM-Gruppen der y-mal vorhandnen
wiederkehrenden Einheiten für
ein Alkalimetall oder für
ein halbes Erdalkalimetall steht.
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Ausführungsform 3, wobei:
die
Substituenten R1 und R2 verschieden
sind,
M in den OM-Gruppen der x-mal vorhandenen wiederkehrenden
Einheiten für
Wasserstoff steht;
M in den OM-Gruppen der y-mal vorhandenen
wiederkehrenden Einheiten [hier ist „y" eine ganze Zahl von 2 bis 7] (y – r)-mal
für Wasserstoff
steht;
M in den OM-Gruppen der y-mal vorhandenen wiederkehrenden
Einheiten r-mal für
ein Alkalimetall oder für ein
halbes Erdalkalimetall steht; und
„r" eine ganze Zahl von 1 bis 6 ist.
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Ausführungsform 4, wobei:
die
Substituenten R1 und R2 verschieden
sind;
M in den OM-Gruppen der x-mal vorhandenen wiederkehrenden
Einheiten für
ein Alkalimetall oder für
ein halbes Erdalkalimetall steht;
M in den OM-Gruppen der y-mal
vorhandenen wiederkehrenden Einheiten [hier ist „y" eine ganze Zahl von 2 bis 7] (y – r)-mal
für Wasserstoff
steht;
M in den OM-Gruppen der y-mal vorhandenen wiederkehrenden
Einheiten r-mal für
ein Alkalimetall oder für ein
halbes Erdalkalimetall steht; und
„r" eine ganze Zahl von 1 bis 6 ist.
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Ausführungsform 5, wobei:
die
Substituenten R1 und R2 verschieden
sind;
M in den OM-Gruppen der x-mal vorhandenen wiederkehrenden
Einheiten [hier ist „x" eine ganze Zahl
von 2 bist 6] (x – t)-mal
für Wasserstoff
steht;
M in den OM-Gruppen der x-mal vorhandenen wiederkehrenden
Einheiten t-mal für
ein Alkalimetall oder für ein
halbes Erdalkalimetall steht;
M in den OM-Gruppen der y-mal
vorhandenen wiederkehrenden Einheiten [hier ist „y" eine ganze Zahl von 2 bis 6] (y – r)-mal
für Wasserstoff
steht; und
M in den OM-Gruppen der y-mal vorhandenen wiederkehrenden
Einheiten r-mal für
ein Alkalimetall oder für ein
halbes Erdalkalimetall steht;
„t" ist eine ganze Zahl von 1 bis 5; und
„r" ist eine ganze Zahl
von 1 bis 5.
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Der erfindungsgemäße Toner zur Entwicklung elektrostatischer
Bilder kann eine einzige Art von Calix(n)aren-Verbindung entsprechend
der vorstehend angegebenen allgemeinen Formel (I) enthalten, oder
dieser erfindungsgemäße Toner
kann eine Anzahl verschiedener Arten dieser Calix(n)aren-Verbindungen
enthalten.
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Weiterhin kann die Calix(n)aren-Verbindung
entsprechend der vorstehend angegebenen allgemeinen Formel (I) zwei
oder mehr verschiedene Arten an Alkalimetallen oder an Erdalkalimetallen
als Element „M" enthalten.
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In den Calix(n)aren-Verbindungen
entsprechend der vorstehend angegebenen allgemeinen Formel (I)
können die
Substituenten R1 und R2 beispielsweise
stehen:
- – für Wasserstoff,
- – für eine verzweigte
oder unverzweigte, nicht-substitutierte Alkylgruppe mit 1 bis 12
Kohlenstoffatomen, wie etwa eine Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-,
n-Butyl-tert-Butyl-,
Isoamyl-, Octyl-, tert-Octyl-, 2-Ethylhexyl- oder für eine Dodecyl-Gruppe;
- – für eine Halogen-substituierte
Alkylgruppe oder für
eine Alkoxygruppe (hier beispielsweise für eine Ethoxy-, Methoxy-, Propoxy-,
Butoxy- oder Isobutoxy- Gruppe),
wie etwa für
eine Halogen-alkyl-Gruppe (hier beispielsweise für eine Trifluormethylgruppe)
und für
eine Alkoxy-alkyl-Gruppe (hier beispielsweise für eine Ethoxymethyl-Gruppe);
- – für eine Arylalkyl-Gruppe
mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie etwa für eine Benzylgruppe oder für die -C(CH3)2-C6H5-Gruppe oder für eine -CH2CH2-C6H5-Gruppe;
- – für eine Phenylgruppe
oder für
eine substituierte Phenylgruppe, die mit einer niederen Alkylgruppe
(mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen) substituiert ist, hier etwa mit
einer Methyl- oder Ethylgruppe substituiert ist oder mit einem Halogen,
wie etwa Chlor, Brom, Jod oder Fluor substituiert ist;
- – für eine alizyklische
Gruppe mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, wie etwa für eine Cyclohexyl-, Cycloheptyl- oder
Cyclooctyl-Gruppe;
- – für ein Halogen,
wie etwa Chlor, Brom, Jod oder Fluor;
- – für eine Nitrogruppe;
- – für eine Aminogruppe;
- – für eine substituierte
Aminogruppe, die mit einer Alkylgruppe (wie beispielsweise mit einer
Methylgruppe oder einer Ethylgruppe) substituiert ist oder die mit
einer Phenylgruppe substituiert ist;
- – für die Gruppe
-Si(CH3)3;
- – für die Gruppe
-COOR3 [wobei R3 seinerseits
steht für
Wasserstoff oder für
eine niedere Alkylgruppe (mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen), wie etwa
für eine
Methylgruppe oder für
eine Ethylgruppe; und
- – für die Gruppe
-SO3L [wobei L seinerseits steht für Wasserstoff,
für ein
Alkalimetall (wie beispielsweise Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium,
Cäsium
und dergleichen) oder für
ein halbes Erdalkalimetall (wie beispielsweise Calcium, Barium und
dergleichen)].
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Zu Beispielen für M gehören Alkalimetalle und Erdalkalimetalle,
die je fähig
sind, mit einer phenolischen OH-Gruppe in Calixaren-Verbindungen
ein Metallsalz zu bilden; zu geeigneten Alkalimetallen gehören hier
etwa Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und Cäsium; zu geeigneten Erdalkalimetallen
gehören
hier ein halbes Calciumion und ein halbes Bariumion. Die Angabe „ein halbes
Calciumion bzw. Calcium (1/2) „und" ein halbes Bariumion
bzw. Barium (1/2) „sind
hier so zu verstehen, daß hier
beispielsweise ein Calciumion oder ein Bariumion mit je einem Sauerstoffatom
aus zwei verschiedenen phenolischen OH-Gruppen in solchen Calixaren-Verbindungen
koordiniert ist. Bevorzugt werden hier die Alkalimetalle eingesetzt,
wie etwa Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und Cäsium.
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Calixaren-Verbindungen haben eine
cyclische Struktur, ähnlich
der Struktur von Cyclodextrin und können in guter Ausbeute erhalten
werden, wenn sie beispielsweise aus den Ausgangsmaterialien Phenol
und Formaldehyd erzeugt werden, insbesondere in Gegenwart von in
hoher Konzentration vorhandenem Alkali.
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Zinke et al. haben gefunden, daß die Umsetzung
von Phenol und Formaldehyd in Gegenwart von Natriumhydroxid eine
Substanz mit hohem Schmelzpunkt liefert (Calixaren-Verbindung).
Von Later, Gutsche et al. stammt ein umfangreicher Übersichtsartikel über die
Herstellung, die Struktur und die physikalischen Eigenschaften verschiedener
Calixaren-Derivate [J. Am. Chem. Soc., 103, 3782 (1981)].
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Herstellungsbeispiel 1:
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Hier wird eine p-tert.-Butylcalix(n)aren-Verbindung
nach einem üblichen
Syntheseverfahren (beispielsweise nach einem einstufigen Syntheseverfahren)
erzeugt. Hierbei wird ein Gemisch aus einer cyclischen Verbindung
entsprechend der nachstehend angegebenen allgemeinen Formel [II]
und eine nicht-cyclische Verbindung entsprechend der nachstehend
angegebenen, allgemeinen Formel [III] erzeugt.
wobei:
„n" steht für eine ganze
Zahl von 3 bis 8;
das [1 bis (n – 1)]-mal vorhandene M steht
für Wasserstoff;
die restlichen M stehen für
ein Alkalimetall;
wobei:
„n" ist eine ganze Zahl
von 1 bis 7;
insgesamt ist M (n + 3)-mal vorhanden;
hiervon
steht M [1 bis (n + 2)]-mal für
Wasserstoff;
die restlichen M stehen für Alkalimetalle.
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Eine FDMS-Analyse bestätigt, daß eine solche
cyclische Verbindung, in der einige der vorhandenen OH-Gruppen mit
Alkali metallisiert sind, beim nachfolgenden Waschen des Reaktionsgemisches
mit dem zur Umsetzung verwendeten Lösemittel und dergleichen abgetrennt
werden kann.
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Eine solche cyclische Verbindung,
bei der sämtliche
OH-Gruppen intakt sind, kann abgetrennt und gereinigt werden durch
solche Maßnahmen
wie Waschen, Extrahieren und Umkristallisieren mit Säuren, und
Waschen mit organischen Lösemitteln.
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Bei der, wie vorstehend angegeben
abgetrennten, cyclischen, teilweise mit Alkali metallisierten Verbindung
kann der Grad bzw. das Ausmaß dieser
Metallisierung verändert
werden, oder das darin enthaltene Alkalimetall oder Erdalkalimetall
kann gegen ein anderes Alkalimetall oder Erdalkalimetall ausgetauscht
werden, indem die teilweise metallisierte cyclische Verbindung in
einem alkoholischen Lösemittel
wie etwa Methanol oder Ethanol, oder in einem Keton-Lösemittel
oder dergleichen dispergiert oder gelöst wird, und zu der so erhaltenen
flüssigen
Dispersion oder Lösung
das gewünschte
Alkali-Metallisierungsmittel oder das gewünschte Erdalkali-Metallisierungsmittel
hinzugefügt
wird, [beispielsweise eine der nachfolgenden Verbindungen: NaOH,
KOH, LiOH, RbOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2] und daraufhin die Umsetzung bei Raumtemperatur
am Rückfluß durchgeführt wird;
anschließend
wird das Reaktionsgemisch filtriert, und der abgetrennte Filterkuchen
gewaschen und getrocknet. Die dabei festgestellten Ergebnisse werden
durch FDMS-Analyse bestätigt.
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Herstellungsbeispiel 2:
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Erfindungsgemäße Calix(n)aren-Verbindungen
mit unterschiedlichen Substituenten können ebenfalls in einfacher
Weise nach dem in Herstellungsbeispiel 1 beschriebenen einstufigen
Syntheseverfahren hergestellt werden. In diesem Falle werden gleichzeitig
zwei verschiedene Phenolderivate zugeführt, die mit unterschiedlichen
Substituenten versehen sind. Die FDMS-Analyse, das Kernresonanzspektrum und
die Hochdruckflüssigchromatographie
bestätigen,
daß es
sich bei den nach diesem Verfahren erhaltenen Calix(n)aren-Verbindungen um Gemische
aus cyclischen Verbindungen handelt, bei denen „n" eine ganze Zahl von 3 bis 8 ist, und
bei denen die beiden Phenolderivate mit unterschiedlichen Substituenten
in irgendeiner beliebigen Reihenfolge angeordnet sind. Auch bei
diesen Verbindungen kann der Grad bzw. das Ausmaß der Metallisierung verändert werden,
oder das in der Verbindung vorhandene Alkalimetall oder Erdalkalimetall kann
gegen ein anderes Alkalimetall oder Erdalkalimetall ausgetauscht
werden, indem diese cyclische Verbindung in gleicher Weise behandelt
wird, wie im vorstehenden Herstellungsbeispiel 1 angegeben.
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Beispielhafte Verfahren zur Herstellung
von Calix(n)aren-Verbindungen, die eine cyclische Verbindung enthalten,
bei der einige phenolische OH-Gruppen mit Alkali metallisiert sind,
sind in den nachstehenden Synthese-Beispielen 1 bis 9 angegeben.
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Beispielhafte Verfahren zum Austausch
von Alkalimetallen oder zum Austausch von Erdalkalimetallen gegen
andere Alkalimetalle oder gegen andere Erdalkalimetalle, oder ein
Verfahren zur Änderung
des Grades bzw. des Ausmaß der
Metallisierung in den nach diesen Synthese-Beispielen 1 bis 9 in
einem einstufigen Verfahren erhaltenen Verbindungen sind in den
nachstehenden Synthese-Beispielen 10 und 11 angegeben.
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Beispielhafte Calix(n)aren-Verbindungen,
die als Ladungssteuermittel in einem erfindungsgemäßen Toner
enthalten sind, sind in den nachstehend angegebenen Verbindungs-Beispielen
1 bis 17 angegeben.
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Hier ist in jedem Falle zu beachten,
daß diese
Beispiele nicht im Sinne einer Beschränkung der Calix(n)aren-Verbindungen
im Rahmen der vorliegenden Erfindung auszulegen sind.
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Synthese-Beispiel 1:
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- 135 g (0,9 Mol) p-tert-Butylphenol,
- 45,5 g (1,2 Mol) Paraformaldehyd und
- 1,5 g 5 normale wässrige
Kaliumhydroxid-Lösung
werden
in 500 ml Xylol 7 h lang am Rückfluß umgesetzt,
wobei Wasser abdestilliert wird. Daraufhin lässt man das Reaktionsgemisch
auf Raumtemperatur abkühlen.
Der gebildete Niederschlag wird durch Filtration abgetrennt. Der
so erhaltene Feststoff wird mit Xylol gewaschen und daraufhin unter
vermindertem Druck getrocknet. Es werden 123,9 g weißes Pulver
erhalten, was einer Ausbeute von 85,0% entspricht. Von diesem weißen Pulver
wird je ein H-Kernresonanzspektrum
und ein Massenspektrum angefertigt; ferner erfolgt eine Auftrennung
mit Hilfe der Hochdruckflüssigchromatographie.
Die Untersuchungsergebnisse bestätigen,
daß es
sich bei diesem Produkt um eine cyclische Verbindung handelt, die
hauptsächlich
p-tert-Butylcalix(8)aren enthält, wobei
einige dieser cyclischen Verbindungen mit Kalium metallisiert sind.
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Synthese-Beispiel 2:
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Im wesentlichen in gleicher Weise,
wie in Synthese-Beispiel 1 angegeben, werden cyclische Verbindungen
erzeugt, die hauptsächlich
p-Phenylcalix(8)aren enthalten, wobei einige dieser cyclischen Verbindungen
mit Kalium metallisiert sind. Abweichend wird anstelle von p-tert.-Butylphenol
153 g (0,9 Mol) p-Phenylphenol
vorgelegt.
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Synthese-Beispiel 3:
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Im wesentlichen in gleicher Weise,
wie in Synthese-Beispiel 1 angegeben, werden cyclische Verbindungen
erzeugt, die hauptsächlich
p-Cylcohexylcalix(8)aren enthalten, wobei einige dieser cyclischen
Verbindungen mit Kalium metallisiert sind. Abweichend wird anstelle
von p-tert.-Butylphenol 157,5 g (0,9 Mol) p-Cyclohexylphenol vorgelegt.
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Synthese-Beispiel 4:
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Im wesentlichen in gleicher Weise,
wie in Synthese-Beispiel 1 angegeben, werden cyclische Verbindungen
erzeugt, die hauptsächlich
p-Benzylcalix(8)aren enthalten, wobei einige dieser cyclischen Verbindungen
mit Kalium metallisiert sind. Abweichend wird anstelle von p-tert.-Butylphenol
165,6 g (0,9 Mol) Parabenzylphenol vorgelegt.
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Synthese-Beispiel 5:
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- 75 g (0,5 Mol) p-tert.-Butylphenol,
- 103,2 g (0,5 Mol) p-tert.-Octylphenol,
- 45,5 g (1,2 Mol) Paraformaldehyd und
- 1,0 g 5 normale wässrige
Kaliumhydroxid-Lösung
werden
in 500 ml Xylol 7 h lang am Rückfluß umgesetzt,
wobei Wasser abdestilliert wird. Anschließend lässt man das Reaktionsgemisch
auf Raumtemperatur abkühlen.
Der gebildete Niederschlag wird durch Filtration abgetrennt. Der
so erhaltene Feststoff wird mit Xylol gewaschen; anschließend wird
unter vermindertem Druck getrocknet. Danach werden 102,5 g weißes Pulver
erhalten, was einer Ausbeute von 53,9% entspricht. Von diesem weißen Pulver
wird je ein H-Kernresonanzspektrum und ein Massenspektrum angefertigt;
ferner erfolgt eine Auftrennung mit Hilfe der Hochdruckflüssigchromatographie.
Mit Hilfe der so erhaltenen Untersuchungsergebnisse wird das Gemisch
dahingehend identifiziert, daß es
hauptsächlich
Calix(8)aren enthält,
wobei einige dieser Calix(8)arene mit Kalium metallisiert sind.
In den so erhaltenen Verbindungen sind die beiden Ausgangs-Phenolderivate
in jeder beliebigen Reihenfolge angeordnet.
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Synthese-Beispiel 6:
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- 75 g (0,5 Mol) p-tert.-Butylphenol,
- 93,5 g (0,5 Mol) p-Cyclohexylphenol,
- 45,5 g (1,2 Mol) Paraformaledehyd und
- 1,0 g 5 normale wässrige
Natriumhydroxid-Lösung
werden
in 500 ml Xylol 7 h lang am Rückfluß umgesetzt,
wobei Wasser abdestilliert wird. Anschließend lässt man das Reaktionsgemisch
auf Raumtemperatur abkühlen.
Der gebildete Niederschlag wird durch Filtration abgetrennt. Der
so erhaltene Feststoff wird mit Xylol gewaschen; anschließend wird
unter vermindertem Druck getrocknet. Danach werden 102,4 g weißes Pulver
erhalten, was einer Ausbeute von 58,7% entspricht. Von diesem weißen Pulver
wird ein H-Kernresonanzspektrum und ein Massenspektrum angefertigt;
ferner erfolgt eine Auftrennung mit Hilfe der Hochdruckflüssigchromatographie.
Anhand der so erhaltenen Untersuchungsergebnisse wird das Gemisch
dahingehend identifiziert, daß es
hauptsächlich
Calix(8)aren enthält,
wobei einige dieser Calix(8)arene mit Natrium metallisiert sind.
In diesen Verbindungen sind die beiden Ausgangs-Phenolderivate in
jeder beliebigen Reihenfolge angeordnet.
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Synthese-Beispiel 7:
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- 225 g (1,5 Mol) p-tert-Butylphenol,
- 85 g (0,5 Mol) p-Phenylphenol,
- 105 g (2,8 Mol) Paraformaldehyd und
- 2,0 g 5 normale wässrige
Natriumhydroxid-Lösung
werden
in 1000 ml Xylol 7 h lang unter Erwärmung gerührt und daraufhin 6 h lang
am Rückfluß umgesetzt, wobei
Wasser abdestilliert wird. Daraufhin lässt man das Reaktionsgemisch
auf Raumtemperatur abkühlen. Der
gebildete Niederschlag wird durch Filtration abgetrennt. Der so
erhaltene Feststoff wird mit Xylol gewaschen; anschließend wird
unter vermindertem Druck getrocknet. Danach werden 220 g weißes Pulver
erhalten, was einer Ausbeute von 67,1% entspricht. Von diesem weißen Pulver
wird ein H-Kernresonanzspektrum und ein Massenspektrum angefertigt.
Ferner erfolgt eine Auftrennung mit Hilfe der Hochdruckflüssigchromatographie.
Anhand der so erhaltenen Untersuchungsergebnisse wird das Gemisch
dahingehend identifiziert, daß es
hauptsächlich
Calix(8)aren enthält,
wobei einige dieser Calix(8)arene mit Natrium metallisiert sind.
In den so erhaltenen Verbindungen sind die beiden Ausgangs- Phenolderivate in
jeder beliebigen Reihenfolge angeordnet.
-
Synthese-Beispiel 8:
-
- 75 g (0,5 Mol) p-tert.-Butylphenol,
- 92 g (0,5 Mol) p-Tolylphenol,
- 45,5 g (1,2 Mol) Paraformaldehyd und
- 1,0 g 10 normale wässrige
Rubidiumhydroxid-Lösung
werden
in 500 ml Xylol 7 h lang am Rückfluß umgesetzt,
wobei Wasser abdestilliert wird. Danach lässt man das Reaktionsgemisch
auf Raumtemperatur abkühlen.
Der gebildete Niederschlag wird durch Filtration abgetrennt. Der
so erhaltene Feststoff wird mit Xylol gewaschen; anschließend wird
unter vermindertem Druck getrocknet. Danach werden 107,4 g weißes Pulver
erhalten, was einer Ausbeute von 60% entspricht. Von diesem weißen Pulver
wird ein H-Kernresonanzspektrum
und ein Massenspektrum angefertigt. Ferner erfolgt eine Auftrennung
mit Hilfe der Hochdruckflüssigchromatographie.
Anhand der so erhaltenen Untersuchungsergebnisse wird das Gemisch
dahingehend identifiziert, daß es
hauptsächlich
Calix(6)aren enthält,
wobei einige dieser Calix(6)arene mit Rubidium metallisiert sind.
In den so erhaltenen Verbindungen sind die beiden Ausgangs-Phenolderivate
in jeder beliebigen Reihenfolge angeordnet.
-
Synthese-Beispiel 9:
-
Im wesentlichen in gleicher Weise,
wie in Synthese-Beispiel 5 angegeben, wird ein Gemisch erzeugt, das
hauptsächlich
Calix(8)aren enthält.
Abweichend wird das ursprüngliche
Anteilsverhältnis
von 0,5 Mol p-tert.-Butylphenol und 0,5 Mol p-tert.-Octylphenol nach 60 g (0,4 Mol)
p-tert.-Butylphenol und 123,8 g (0,6 Mol) p-tert.-Octylphenol geändert.
-
In den nach den vorstehend angegebenen
Synthese-Beispielen oder ähnlichen
Verfahren erhaltenen Calix(n)aren-Verbindungen können deren phenolische OH-Gruppen teilweise
mit Alkalimetall oder mit Erdalkalimetall metallisiert werden, indem
diese Calix(n)aren-Verbindungen oder ein Gemisch aus diesen Calix(n)aren-Verbindungen
in einem alkoholischen Lösemittel,
wie etwa Methanol, Ethanol oder dergleichen mit dem gewünschten
Alkali-Metallisierungsmittel oder mit dem gewünschten Erdalkali-Metallisierungsmittel
[hier beispielsweise den Verbindungen NaOH, KOH, LiOH, RbOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2] versetzt
werden, wobei eine flüssige
Dispersion erhalten wird. Diese Dispersion wird bei Raumtemperatur
unter Rückflussbedingungen
wenigstens 1 h lang, vorzugsweise jedoch 2 bis 5 h lang gerührt. Hier
ist insbesondere auf die Verfahren nach den folgenden Synthese-Beispielen
10 und 11 zu verweisen.
-
Synthese-Beispiel 10:
-
13,0 g (0,01 Mol) der nach Synthese-Beispiel
1 erhaltenen p-tert.-Butylcalix(8)aren-Verbindung
werden in 150 ml Methanol dispergiert. Anschließend werden 2,2 g (0,04 Mol)
Kaliumhydroxid zugesetzt. Daraufhin wird das Gemisch 2 h lang unter
Rückflussbedingungen
gerührt.
Daraufhin lässt
man das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur abkühlen. Danach wird unter vermindertem
Druck filtriert. Der so erhaltene Filterkuchen wird mit Wasser gewaschen
und daraufhin getrocknet. Daraufhin werden 12,4 g blassgelbes bis
weißes
Pulver erhalten, was einer Ausbeute von 94,1% entspricht. Dieses
blassgelbe bis weiße
Pulver enthält hauptsächlich die
nachstehend beschriebene Beispiel-Verbindung 1.
-
Synthese-Beispiel 11:
-
14,6 g (0,01 Mol) der nach Synthese-Beispiel
2 erhaltenen p-Phenylcalix(8)aren-Verbindung werden in 150 ml Ethanol
dispergiert. Daraufhin werden 23,9 g (0,08 Mol) Lithiumhydroxid
zugesetzt. Anschließend wird
das Gemisch 4 h lang unter Rückflussbedingungen
gerührt.
Danach lässt
man das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur abkühlen. Anschließend wird
unter vermindertem Druck filtriert; der so gebildete Filterkuchen wird
mit Wasser gewaschen und anschließend getrocknet. Danach werden
13,9 g leicht grünes
bis weißes
Pulver erhalten, was einer Ausbeute von 94,7% entspricht. Dieses
leicht grüne
bis weiße
Pulver enthält
hauptsächlich
die nachstehend angegebene Beispiel-Verbindung 8.
-
Nachstehend sind die beispielhaften
Verbindungen bzw. die Beispiel-Verbindungen
angegeben, die nach den vorstehend angegebenen Synthese-Beispielen und anderen ähnlichen
Verfahren erhalten worden sind. Bei den nachstehend schematisch
mit ihren Strukturformeln angegebenen Verbindungen sind die in Klammern
angegebenen wiederkehrenden Einheiten in irgendeiner beliebigen
Reihenfolge zu einer insgesamt ringförmigen Verbindung angeordnet.
Bei der Beschreibung dieser Beispiel-Verbindungen stehen tert-Bu
für tert.-Butyl
sowie tert-Oct für
tert.-Octyl.
-
-
-
Wie dargestellt, handelt es sich
bei dieser Beispiel-Verbindung 2 um ein Gemisch aus einer Anzahl von
Verbindungen, bei denen „a" eine ganze Zahl
von 5 bis 7 ist, sowie aus einer Anzahl von Verbindungen, bei denen „u" eine ganze Zahl
von 6 bis 8 ist.
-
-
Bei dieser Beispiel-Verbindung 3
handelt es sich um ein Gemisch aus einer Anzahl von Verbindungen, bei
denen „a" eine ganze Zahl
von 1 oder 2 ist, und „b" eine ganze Zahl
von 2 bis 6 ist.
-
-
Wie dargestellt, handelt es sich
bei dieser Beispiel-Verbindung 4 um ein Gemisch aus einer Anzahl von
Verbindungen, bei denen „a" eine ganze Zahl
von 3 bis 7 ist, sowie aus einer Anzahl von Verbindungen, bei denen „u" eine ganze Zahl
von 4 bis 8 ist.
-
-
-
Bei dieser Beispiel-Verbindung 6
handelt es sich um ein Gemisch, aus einer Anzahl von Verbindungen bei
denen:
wenigstens ein M für
Wasserstoff steht und wenigstens ein M für Natrium steht;
„x" eine ganze Zahl
von 1 oder größer ist;
„y" eine ganze Zahl
von 1 oder größer ist;
mit
der weiteren Maßgabe,
daß die
Summe (x und y) einen Wert von 4 bis 8 hat.
-
-
-
Bei dieser Beispiel-Verbindung 8
handelt es sich um ein Gemisch aus einer Anzahl von Verbindungen, bei
denen „a" eine ganze Zahl
von 3 bis 6 ist, und bei denen „b" eine ganze Zahl von 1 oder 2 ist.
-
-
Bei dieser Beispiel-Verbindung 9
handelt es sich um ein Gemisch aus einer Anzahl von Verbindungen, bei
denen:
ein M für
Wasserstoff steht und wenigstens ein weiteres M für Natrium
steht,
„x" eine ganze Zahl
von 1 oder größer ist;
„y" eine ganze Zahl
von 1 oder größer ist;
mit
der weiteren Maßgabe,
daß die
Summe aus (x und y) einen Wert von 3 bis 6 hat.
-
-
Bei dieser Beispiel-Verbindung 10
handelt es sich um ein Gemisch aus einer Anzahl von Verbindungen,
bei denen:
ein M für
Wasserstoff steht und wenigstens ein weiteres M für Kalium
steht;
„x" eine ganze Zahl
von 1 oder größer ist;
„y" eine ganze Zahl
von 1 oder größer ist;
mit
der weitere Maßgabe,
daß die
Summe aus (x und y) einen Wert von 3 bis 8 hat.
-
-
Bei dieser Beispiel-Verbindung 11
handelt es sich um ein Gemisch aus einer Anzahl von Verbindungen,
bei denen:
ein M für
Wasserstoff steht und wenigsten ein weiteres M für Rubidium steht;
„x" eine ganze Zahl
von 1 oder größer ist;
„y" eine ganze Zahl
von 1 oder größer ist;
mit
der weiteren Maßgabe,
daß die
Summe aus (x und y) einen Wert von 3 bis 8 hat.
-
-
-
-
-
-
-
Der erfindungsgemäß Toner zur Entwicklung elektrostatischer
Bilder kann eine Art der vorstehend beschriebenen Calixaren-Verbindungen
enthalten, bei denen einige phenolische OH-Gruppen mit Alkalimetall oder
mit Erdalkalimetall metallisiert sind, einschließlich solcher Calix(n)aren-Verbindungen,
die der vorstehend angegebenen allgemeinen Formel [I] entsprechen.
Weiterhin kann der erfindungsgemäße Toner
zur Entwicklung elektrostatischer Bilder eine Anzahl verschiedener
Arten dieser Calixaren-Verbindungen enthalten, die dann als ein
Gemisch vorliegen.
-
Es ist wünschenswert, daß der erfindungsgemäße Toner
zur Entwicklung elektrostatischer Bilder diese, als Ladungssteuermittel
dienenden Calix(n)aren-Verbindungen
in einem Anteil von 0,1 bis 10 Gewichtsteile auf 100 Gewichtsteile
Bindemittelharz enthält.
Weiter bevorzugt soll der Anteil an diesen Calix(n)aren-Verbindungen 0,5
bis 5 Gewichtsteile auf 100 Gewichtsteile Bindemittelharz betragen.
-
Um die Tonerqualität zu verbessern,
können
Additive zugesetzt werden, wie etwa elektrisch leitende Teilchen
und Körner,
das Fließverhalten
verbessernde Mittel, Ablösemittel
und ein, das Abschälen
oder Ablösen
des gebildeten Tonerbildes verhindernde Mittel; solche Additive
können
intern oder extern zugesetzt werden.
-
Der erfindungsgemäße Toner enthält ein Bindemittelharz.
Zu geeigneten, beispielhaften Bindemittelharzen gehören die
nachstehend angegebenen, bekannten Bindemittelharze für die Anwendung
in einem solchen Toner. Insbesondere seien hier genannt: Styrolharze,
Styrol-Acryl-Harze, Styrol-Butadien-Harze, Styrol-Maleinsäure-Harze,
Styrol-Vinylmethylether-Harze, Styrol-Methacrylsäureester-Copolymere, Phenolharze, Epoxyharze,
Polyesterharze, Polypropylenharze, Parafinwachs und dergleichen.
Diese Bindemittelharze können
allein für
sich oder in Form eines Gemisches aus mehreren Harzen eingesetzt
werden.
-
Für
solche Toner, die zur Erzeugung vielfarbiger Bilder durch subtraktives
Vermischen verschiedener Farbmittel bestimmt sind, oder die für Overhead-Projektoren und dergleichen
bestimmt sind, wird vorzugsweise ein Bindemittelharz verwendet,
das transparent und weitgehend farblos ist (das Tonerbild darf nicht
durch Tonereinwirkungen beeinträchtigt
werden) und das mit dem erfindungsgemäß vorgesehenen Ladungssteuermittel
kompatibel ist.
-
Weiterhin werden bei der Auswahl
des Bindemittelharzes solche Eigenschaften berücksichtigt, wie die gewünschte thermische
Schmelzeigenschaft, die Elastizität, das Fließvermögen und weitere Eigenschaften, so
daß der
Toner die entsprechenden Anforderungen erfüllen kann; zu diesen Anforderungen
gehören
die Fixierbarkeit des Toners beim Schmelzen auf Papier, die Beständigkeit
des Toners gegen Ablösen
und Abfärben bei
Kontakt mit den heißen
Walzen, und die Beständigkeit
des Toners gegen Verdichtung und Verfestigung während der Lagerung. Zu Beispielen
für vorzugsweise
eingesetzte Bindemittelharze, welche diese Anforderungen erfüllen, gehören Acrylharze,
Styrol-Acryl-Harze, Styrol-Methacrylsäureester-Copolymere
und Polyesterharze.
-
In den erfindungsgemäßen Toner
können
als Farbmittel verschiedene bekannte Farbstoffe und Pigmente eingearbeitet
werden. Hier können
einzelne Farbmittel oder eine Kombination aus mehreren verschiedenen
Farbmitteln eingesetzt werden.
-
Zu Beispielen für geeignete Pigmente gehören organische
Pigmente, wie etwa Chinophthalon-Gelb, Hansa-Gelb, Isoindolinon-Gelb,
Perinon-Orange, Periren-Maroon,
Rhodamin-6G-Pigment, Chinacridon, Anthanthron-Rot, Diodeosin („Rose Bengale"), Kupfer-Phthalocyanin-Blau,
Kupfer-Phthalocayanin-Grün
und Diketopyrrolopyrrol-Pigmente; weiterhin anorganische Pigmente,
wie etwa Ruß,
Titan-Weiß,
Titan-Gelb, Ultramarin, Kobalt-Blau und rotes Eisenoxid.
-
Toner zur Erzeugung von farbigen
Bildern enthalten Farbmittel; zu geeigneten beispielhaften und bevorzugten
Farbmitteln gehören
hier verschiedene öllösliche Farbstoffe
und Dispersionsfarbstoffe, wie etwas Azo-Farbstoffe, Chinophthalon-Farbstoffe, Antrachinon-Farbstoffe,
Phthalocyanin-Farbstoffe, Indophenol-Farbstoffe und Indoanilin-Farbstoffe;
ferner Xanthen- und Triarylmethan-Farbstoffe, die mit Harzen modifiziert
sind, wie etwa mit Kolophonium oder mit einem Kolophonium-Harz,
das mit Phenol und Maleinsäure
modifiziert ist.
-
Farbstoffe und Pigmente, die gute
Spektralfarbeneigenschaften aufweisen, können vorzugsweise eingesetzt
werden, um einen Toner für
die drei Grundfarben für
vielfarbige Bilder zu erzeugen. Monochrome Toner können eine
geeignete Kombination aus einem Pigment und einem Farbstoff des
gleichen Farbtons enthalten, wie zum Beispiel ein Chinophthalon-Pigment
und den entsprechenden Farbstoff, ein Xanthen- oder Rhodamin-Pigment
und den entsprechenden Farbstoff, sowie ein Phthalocyanin-Pigment
und den entsprechenden Farbstoff.
-
Der erfindungsgemäße Toner zur Entwicklung elektrostatischer
Bilder kann beispielsweise nach folgendem Verfahren erzeugt werden:
-
Ein trockener, negativ aufladbarer
Toner mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 5 bis 20 μm kann erhalten
werden, indem sorgfältig
miteinander vermischt werden, ein Bindemittelharz und ein Farbmittel, wie
vorstehend beschrieben, die vorstehend beschriebene Calixaren-Verbindung,
bei der einige phenolische OH-Gruppen
mit Alkalimetall oder Erdalkalimetall metallisiert sind [einschließlich den
Calix(n)aren-Verbindungen entsprechend der vorstehend angegebenen
allgemeinen Formel [I]] als Ladungssteuermittel und – soweit erforderlich,
ein magnetisches Material, ein Entklumpungsmittel und andere Additive.
Das Vermischen dieser Komponenten kann in einer Kugelmühle oder
mit Hilfe eines anderen mechanischen Mischgerätes erfolgen. Anschließend wird
das Gemisch in geschmolzenem Zustand durchgeknetet bzw. plastifiziert.
Hierzu dient ein Warm-Knetwerk
oder eine Warm-Mischmaschine, wie etwa ein Warmwalzenstuhl, eine
Knetmaschine, eine Plasitifziereinrichtung, oder ein Extruder. Anschließend wird
das durchgeknetete bzw. plastifizierte Gemisch abgekühlt und
verfestigt. Der danach erhaltene Feststoff wird pulverisiert und
klassifiziert, um Teilchen mit einer bestimmten Teilchengröße zu erhalten.
-
Zu anderen geeigneten Verfahren gehört ein Verfahren,
bei welchen die Ausgangsmaterialien, wie etwa ein Farbmittel und
das oben beschriebene Ladungssteuermittel in einer Bindemittelharz-Lösung dispergiert
werden. Die so erzeugte Dispersion wird anschließend einer Sprühtrocknung
unterworfen. Ferner kann ein Verfahren vorgesehen werden, das einen
Verfahrensschritt zur Polymerisation des Toners vorsieht. Bei einem
solchen Verfahren wird eine gegebene Auswahl von Ausgangsmaterialien
mit einem Monomer für
das Bindemittelharz vermischt, wobei eine emulgierte Suspension
erhalten wird. Diese emulgierte Suspension wird anschließend polymerisiert,
um den gewünschten
Toner zu erhalten.
-
Sofern der erfindungsgemäße Toner
als Zwei-Komponenten-Entwickler eingesetzt wird, kann die Entwicklung
nach dem mit magnetischen Bürsten
arbeitenden Zwei-Komponenten-Entwicklungsprozess erfolgen, wobei
der Toner im Gemisch mit dem Trägerpulver
eingesetzt wird.
-
Hier kann jeder geeignete bekannte
Träger
eingesetzt werden. Zu Beispielen für solche Träger gehören Eisenpulver, Nickelpulver,
Ferritpulver und Glasperlen mit einem Teilchendurchmesser von etwa
50 bis 200 μm;
ferner solche Materialien, die mit einem Acrylsäureester-Copolymer, einem Styrol-Acrylsäureester-Copolymer, Styrol-Methacrylsäureester-Copolymer,
Silikonharz, Polyamidharz, Ehtylenfluoridharz oder dergleichen beschichtet
sind.
-
Sofern der erfindungsgemäße Toner
als Ein-Komponenten-Entwickler eingesetzt wird, können feine Pulver
aus einem ferromagnetischen Material, wie etwa Eisenpulver, Nickelpulver
oder Ferritpulver zugesetzt und im Verlauf der oben beschriebenen
Tonerherstellung in dem Material dispergiert werden. Zu beispielhaften Entwicklungsverfahren
gehören
in diesem Falle die Kontaktentwicklung und die Sprungentwicklung
(jumping development).
-
BEISPIELE
-
Die nachfolgenden Beispiele dienen
zur weiteren Erläuterung
der vorliegenden Erfindung. Diese Beispiele sind nicht in einem
die Erfindung einschränkenden
Sinne auszulegen. Sofern in der nachfolgenden Beschreibung nur kurz
von „Teil" oder „Teilen" die Rede ist, bezieht
sich das stets auf „Gewichts-Teile)".
-
Beispiel 1:
-
Es werden bereitgestellt:
- – 100
Gew.-Teile Styrol-Acrylharz-Copolymer das von Sanyo Kasei Co., Ltd.
hergestellt und unter der Handelsbezeichnung „HIMER SMB600" vertrieben wird;
- – 3
Gew.-Teile niederpolymeres Polypropylen, das von Sanyo Kasei Co.,
Ltd. hergestellt und unter der Handelsbezeichnung „Biscal
550P" vertrieben
wird.
- – 7
Gew.-Teile Ruß,
der von Mitsubishi Chemical Industries, Ltd. hergestellt und unter
der Handelsbezeichnung „MA-100" vertrieben wird;
und
- – 1
Gew.-Teil Ladungssteuermittel, nämlich
die Beispiel-Verbindung 1.
-
Die vorstehend genannten Bestandteile
werden mit Hilfe eines Schnellrührwerks
einheitlich vorgemischt. Das so erhaltene Vorgemisch wird in geschmolzenem
Zustand mit Hilfe eines Warmwalzenstuhls plastifiziert und geknetet.
Anschließend
wird abgekühlt.
Anschließend
wird in einer schwingenden Kugelmühle grob vermahlen. Das danach
erhaltene, vergleichsweise grobe Produkt wird anschließend mit
einer Luftstrahlmühle
bzw. Prallmühle
fein pulverisiert. Mit Hilfe eines Sortierers oder einem Klassierapparat
werden daraufhin negativ aufladbare schwarze Tonerteilchen abgetrennt,
die einen Teilchendurchmesser von 5 bis 15 μm haben.
-
5 Gew.-Teile des so erhaltenen Toners
werden mit 95 Gew.-Teile Eisen-Trägerpulver
[das von Powdertech Co., Ltd. erzeugt und unter der Handelsbezeichnung „TEFV 200/300" vertrieben wird]
vermischt, wonach ein Entwickler erhalten wird. An diesem Entwickler
werden dessen Anfangs-Aufladbarkeit
und Fixierbarkeit bestimmt. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind
in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführt.
-
Bei wiederholten Bilderzeugungszyklen
mit diesem Toner werden qualitativ hochwertige schwarze Bilder erhalten,
die frei von Farbdichteschwankungen bzw. -verringerungen und Schleierbildung
sind. Dieser Toner zeigt gute Ladungsstabilität (nur geringe Schwankungen
der erzielten Aufladungen) und Langzeitbeständigkeit.
-
Anfangs-Aufladbarkeit:
-
Hier wird der Anteil der anfänglich wegblasbaren
Ladungen des Entwicklers unter verschiedenen Bedingungen bestimmt;
zu diesen Bedingungen gehören:
- – Standard:
bei 25°C
Lufttemperatur und 50% relative Luftfeuchtigkeit;
- – Tieftemperatur-
und geringe Luftfeuchtigkeits-Bedingungen: 5°C Lufttemperatur und 30% relative
Luftfeuchtigkeit; und
- – Hochtemperatur-
und hohe Luftfeuchtigkeits-Bedingungen: 35°C Lufttemperatur und 90% relative
Luftfeuchtigkeit.
-
Unter diesen Bedingungen erfolgt
auch die Untersuchung der anderen Produkte, die nach den nachstehend
angegebenen erfindungsgemäßen Beispielen
und Vergleichsbeispielen erhalten worden sind.
-
Fixierbarkeit:
-
Hier wird eine tatsächliche
Bilderzeugung durchgeführt,
wobei der geprüfte
Entwickler mit einer gewerblichen Elektrofotographie-Kopiervorrichung
aufgebracht wird, die einen modifizierten Fixierabschnitt aufweist.
Hier werden Tieftemperatur-Fixierwalzen (bei 120°C) oder Hochtemperatur-Fixierwalzen
(bei 200°C)
benutzt, um die Fixierbarkeit und die Beständigkeit gegen Abfärben und
Ablösen
zu untersuchen. Auch die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der
nachstehenden Tabelle 1 aufgeführt.
-
Die erhaltenen Ergebnisse werden
mit „gut" (wiedergegeben mit
dem Symbol: O) bzw. „brauchbar" (wiedergeben mit
dem Symbol: Δ)
und „schlecht" (wiedergegeben mit
dem Symbol: X) bewertet.
-
Beispiel 2:
-
Im wesentlichen in gleicher Weise,
wie in Beispiel 1 beschrieben, wird ein erfindungsgemäßer Toner erzeugt
und zu einem Entwickler verarbeitet.
-
Abweichend wird anstelle des in Beispiel
1 benutzten Ladungssteuermittels jetzt als Ladungssteuermittel die
Beispiel-Verbindung 7 eingesetzt. Wie vorstehend beschrieben, werden
die Anfangs-Aufladbarkeit, die Fixierbarkeit und die Beständigkeit
gegen Abfärben
und Ablösen
bestimmt; die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden
Tabelle aufgeführt.
-
Beispiel 3:
-
Es werden nachstehende Komponenten
bereitgestellt:
- – 100 Gew.-Teile Styrol-Acryl-Harz-Copolymer,
das von Sanyo Kasei Co., Ltd. hergestellt und unter der Handelsbezeichnung „HIMER
SMB600" vertrieben
wird;
- – 3
Gew.-Teile niederpolymeres Polypropylen, das von Sanyo Kasei Co.,
Ltd. hergestellt und unter der Handelsbezeichnung „Biscal
550P" vertrieben
wird;
- – 2
Gew.-Teile Kupfer-Phthalocyanin-Farbstoff, der von Orient. Chemical
Industries Ltd. hergestellt und unter der Handelsbezeichnung „Valifast
Blue 2606" vertrieben
wird;
- – 3
Gew.-Teile Kupfer-Phthalocyanin-Pigment; und
- – 1
Gew.-Teil Ladungssteuermittel, nämlich
die Beispiel-Verbindung 4.
-
Die vorstehend genannten Bestandteile
werden in gleicher Weise verarbeitet, wie in Beispiel 1 angegeben,
um einen negativ aufladbaren Toner zu erhalten, der daraufhin zur
Herstellung eines Entwicklers verwendet wird. An diesem Entwickler
werden die Anfangs-Aufladbarkeit, die Fixierbarkeit und die Beständigkeit gegen
Abfärben
und Ablösen
bestimmt; die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden
Tabelle 1 aufgeführt.
-
Wird dieser Entwickler zu wiederholten
Bilderzeugungszyklen eingesetzt, so werden qualitatity hochwertige
cyan-farbige Bilder erhalten, die frei von Farbdichteschwankungen
und -verminderungen sowie frei von Schleierbildung sind; Dieser
Entwickler weist gute Ladungsbeständigkeit und gute Langzeitbeständigkeit
auf.
-
Beispiel 4:
-
Im wesentlichen in gleicher Weise,
wie in Beispiel 3 angegeben, wird ein erfindungsgemäßer Toner erzeugt
und zu einem Entwickler verarbeitet. Abweichend wird das in Beispiel
3 verwendete Ladungssteuermittel durch ein anderes Ladungssteuermittel,
nämlich
die Beispiel-Verbindung 8 ersetzt. An diesem Entwickler werden die
Anfangs-Aufladbarkeit, die Fixierbarkeit und die Beständigkeit
gegen Abfärben
und Ablösen
bestimmt. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden
Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 5:
-
Es werden die nachstehend Komponenten
bereitgestellt:
- – 100 Gew.-Teile Polyesterharz,
das von The Nippon Synthetic Chemical Industry, Co., Ltd. hergestellt
und unter der Handelsbezeichnung „HP-301" vertrieben wird;
- – 3
Gew.-Teile niederpolymeres Polypropylen, das von Sanyo Kasei Co.,
Ltd. hergestellt und unter der Handelsbezeichnung „Biscal
550P" vertrieben
wird;
- – 7
Gew.-Teile Rhodamin-Farbstoff, der von Orient Chemical Industrie
Ltd. hergestellt und unter der Handelsbezeichnung „Oil Pink
#312" vertrieben
wird;
- – 3
Gew.-Teile Chinacridon-Rot; und
- – 1,5
Gew.-Teile Ladungssteuermittel, nämlich Beispiel-Verbindung 2.
-
Die vorstehend genannten Bestandteile
werden in gleicher Weise verarbeitet, wie in Beispiel 1 angegeben,
um einen negativ aufladbaren Toner zu erhalten, der daraufhin zu
einem Entwickler verarbeitet wird. An diesem Entwickler werden die
Anfangs-Aufladbarkeit, die Fixierbarkeit und die Beständigkeit
gegen Abfärben
und Ablösen
bestimmt; Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden
Tabelle 1 aufgeführt.
-
Wird dieser Entwickler bei wiederholten
Bildererzeugungszyklen eingesetzt, so werden qualitativ hochwertige
magenta-farbige Bilder erhalten, die frei von Farbdichteschwankungen
bzw. -verminderungen sind und die frei von Schleierbildung sind;
der Entwickler weist gute Ladungsbeständigkeit und gute Langzeitbrauchbarkeit
auf.
-
Beispiel 6:
-
Ein erfindungsgemäßer Toner und ein damit erzeugter
Entwickler werden im wesentlichen in gleicher Weise hergestellt,
wie in Beispiel 5 angegeben; abweichend wird das in Beispiel 5 verwendete
Ladungssteuermittel durch die Beispiel-Verbindung 5 ersetzt. Es
werden die Anfangs-Aufladbarkeit, die Fixierbarkeit und die Beständigkeit
gegen Abfärben
und Ablösen
bestimmt; die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden
Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 7:
-
Es werden die nachstehenden Komponenten
bereitgestellt:
- – 100 Gew.-Teile Styrol-Acrylharz-Copolymer,
das von Sanyo Kasei Co., Ltd. hergestellt und unter der Handelsbezeichnung „HIMER
SMB600" vertrieben
wird;
- – 3
Gew.-Teile niederpolymeres Polypropylen, das von Sanyo Kasei Co.,
Ltd. hergestellt und unter der Handelsbezeichnung „Biscal
550P" vertrieben
wird;
- – 3
Gew.-Teile Hydroxy-chinophthalon-Farbstoff (entsprechend dem Color
Index Dipserse Yellow 64); und
- – 2
Gew.-Teile Ladungssteuermittel, nämlich die Beispiel-Verbindung
3.
-
Die vorstehend genannten Bestandteile
werden in gleicher Weise verarbeitet, wie in Beispiel 1 angegeben,
um einen negativ aufladbaren Toner zu erzeugen, der anschließend zur
Herstellung eines Entwicklers verwendet wird. Es werden die Anfangs-Aufladbarkeit,
die Fixierbarkeit und die Beständigkeit
gegen Abfärben und
Ablösen
bestimmt; die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden
Tabelle 1 aufgeführt.
-
Wird dieser Entwickler bei wiederholten
Bilderzeugungszyklen eingesetzt, so werden qualitativ hochwertige
gelbe Bilder erhalten, die frei von Farbdichteschwankungen und -verminderungen
sind und die keinerlei Schleierbildung aufweisen. Der so erzeugte
Entwickler weist gute Ladungsstabilität und gute Langzeitbrauchbarkeit
auf.
-
Beispiel 8:
-
Ein erfindungsgemäßer Toner und ein damit erzeugter
Entwickler werden im wesentlichen in gleicher Weise hergestellt,
wie in Beispiel 7 angegeben; abweichend wird das in Beispiel 7 verwendete
Ladungssteuermittel durch die Beispiel-Verbindung 6 ersetzt. Es
werden die Anfangs-Aufladbarkeit, die Fixierbarkeit und die Beständigkeit
gegen Abfärben
und Ablösen
bestimmt; die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden
Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 9:
-
Es werden die nachstehenden Komponenten
bereitgestellt:
- – 100 Gew.-Teile Styrol-(2-ethylhexyl-methacrylat-Harz)-Copolymer
im Verhältnis
80 : 20;
- – 40
Gew.-Teile Tri-Eisentetroxid, das von Toda Kogyo Corporation hergestellt
und unter der Handelsbezeichnung „EPT-500" vertrieben wird;
- – 4
Gew.-Teile niederpolymeres Polypropylen, das von Sanyo Kasei Co.,
Ltd. hergestellt und unter der Handelsbezeichnung „Biscal
550P" vertrieben
wird;
- – 6
Gew.-Teile Ruß,
der von Mitsubishi Chemical Industries, Ltd. hergestellt und unter
der Handelsbezeichnung „MA-100" vertrieben wird;
und
- – 2
Gew.-Teile Ladungssteuermittel, nämlich die Beispiel-Verbindung
12.
-
Die vorstehend genannten Bestandteile
werden in einer Kugelmühle
gleichmäßig vorgemischt,
wobei eine Vormischung erhalten wird. Diese Vormischung wird in
geschmolzenem Zustand bei 180°C
auf einem Warmwalzenstuhl geknetet und plastifiziert. Anschließend wird
abgekühlt;
der danach erhaltene Feststoff wird anfänglich grob vermahlen, anschließend fein
pulverisiert und daraufhin klassifiziert, um einen Ein-Komponenten-Toner
bereitzustellen, der einen Teilchendurchmesser im Bereich von 5
bis 15 μm
aufweist.
-
Mit diesem Toner werden auf einem
gewerblichen Kopierapparat qualitativ hochwertige Tonerbilder erzeugt,
die frei von Schleierbildung sind; diese Bilder zeigen eine gute
Reproduzierbarkeit dünner
Linien. Auch ist die Fixierbarkeit gut, und irgendeine Abfärbung oder
Ablösung
vom Aufzeichnungsträger
wird nicht beobachtet.
-
Vergleichsbeispiel 1:
-
Es wird ein zu Vergleichszwecken
dienender Toner erzeugt, und an diesem die Anfangs-Aufladbarkeit, die
Fixierbarkeit und die Beständigkeit
gegen Abfärben
und Ablösen
bestimmt. Hierzu wird im wesentlichen in gleicher Weise, wie in
Beispiel 1 beschrieben, ein schwarzer Toner hergestellt. Abweichend
wird das in Beispiel 1 verwendete Ladungssteuermittel ersetzt durch
die p-tert.-Butylcalixaren-Verbindung
entsprechend der nachstehend angegebenen allgemeinen Formel (A);
hierbei handelt es sich um ein Gemisch aus einer Anzahl von Verbindungen,
bei denen „u" eine ganze Zahl
von 6 bis 8 ist.
-
-
Der so erhaltene schwarze Toner wird
zu einem Entwickler verarbeitet, und mit diesem Entwickler werden
Tonerbilder erzeugt. Daraufhin werden in gleicher Weise die Anfangs-Aufladbarkeit,
die Fixierbarkeit und die Beständigkeit
gegen Abfärben
und Ablösen
bestimmt; die dabei erhaltenen Ergebnisse sind der nachfolgenden
Tabelle 1 aufgeführt.
-
Obwohl keine merklichen Unterschiede
bei der Anfangs-Aufladbarkeit auftraten, zeigt dieser Entwickler
eine unzureichende Fixierbarkeit im Hochtemperaturbereich.
-
Vergleichsbeispiel 2:
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Im wesentlichen in gleicher Weise,
wie in Beispiel 1 angegeben, wird ein zu Vergleichszwecken dienender
blauer Toner erzeugt. Abweichend wird die in Beispiel 3 verwendete
Beispiel-Verbindung 4 ersetzt durch eine p-Phenylcalixaren-Verbindung entsprechend
der nachstehend angegebenen allgemeinen Formel (B); hierbei handelt
es sich um ein Gemisch aus einer Anzahl Verbindungen, bei denen „u" eine ganze Zahl
4 bis 8 ist.
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In gleicher Weise, wie vorstehend
beschrieben, werden die Anfangs-Aufladbarkeit,
die Fixierbarkeit und die Beständigkeit
gegen Abfärben
und Ablösen
bestimmt; die dabei erhaltenen Ergebnisse sind der nachfolgenden
Tabelle 1 aufgeführt.
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Vergleichsbeispiel 3:
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Im wesentlichen in gleicher Weise,
wie in Beispiel 5 beschrieben, wird ein zu Vergleichszwecken dienender
roter Toner hergestellt. Abweichend wird die in Beispiel 5 als Ladungssteuermittel
eingesetzte Beispiel-Verbindung 2 nicht verwendet. Die Anfangs-Aufladbarkeit,
die Fixierbarkeit und die Beständigkeit
gegen Abfärben
und Ablösen
werden in gleicher Weise bestimmt, wie oben angegeben; die dabei
erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführt.
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Der so erzeugte, zu Vergleichszwecken
dienende Toner erweist sich als nicht akzeptabel, weil die damit
erzeugten Bilder Bildstörungen,
wie Pünktchenbildung
Verschmierungen und Fleckenbildung, Schleierbildung und dergleichen
aufweisen.
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