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Dokumentenidentifikation DE69837641T2 03.01.2008
EP-Veröffentlichungsnummer 0000896253
Titel TONERZUSAMMENSETZUNG ZUR ENTWIDELUNG ELKTROSTATISCHER BILDER
Anmelder Toray Engineering Co., Ltd., Osaka, JP
Erfinder NAGASE, Kimikazu, Otsu-shi Shiga-ken 520-2101, JP;
ISHIYAMA, Masaaki, Otsu-shi Shiga-ken 520-2277, JP;
TAIRA, Takashi, Otsu-shi Shiga-ken 520-0842, JP;
TAKAHATA, Hiroyuki, Omihachiman-shi Shiga-ken 523-0048, JP;
YOTSUDUKA, Kousuke, Otsu-shi Shiga-ken 520-0248, JP;
HANO, Shigehiro, Otsu-shi Shiga-ken 520-2144, JP;
CHUJO, Yoshihiro, Otsu-shi Shiga-ken 520-2134, JP
Vertreter LEINWEBER & ZIMMERMANN, 80331 München
DE-Aktenzeichen 69837641
Vertragsstaaten DE, FR, GB, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 10.02.1998
EP-Aktenzeichen 989015771
WO-Anmeldetag 10.02.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/JP98/00545
WO-Veröffentlichungsnummer 1998036327
WO-Veröffentlichungsdatum 20.08.1998
EP-Offenlegungsdatum 10.02.1999
EP date of grant 25.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.01.2008
IPC-Hauptklasse G03G 9/08(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G03G 9/097(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   G03G 15/20(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   G03G 9/09(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen pulverförmigen Entwickler (nachstehend als Tonerzusammensetzung bezeichnet) zur Entwicklung elektrostatisch latenter Bilder in der Elektrofotografie, insbesondere eine Tonerzusammensetzung zur Entwicklung elektrostatisch latenter Bilder, die für einen Laserstrahldrucker oder einen LED-Drucker geeignet ist, in denen Blitzfixierung auf dem mit hoher Geschwindigkeit bedruckten Material erfolgt.

Das elektrofotografische Verfahren umfasst eine Ladungsphase, in der eine einheitliche elektrostatische Ladung auf einen lichtempfindlichen Körper unter Einsatz eines fotoleitfähigen Materials übertragen wird, eine Bildgebungsphase, in der die Belichtung und die Bildung eines elektrostatisch latenten Bilds erfolgt, eine Entwicklungsphase, in der Toner elektrostatisch auf dem Bereich des latenten Bilds angebracht wird, eine Transferphase, in der ein Tonerbildträger übertragen wird, eine Fixierphase, in der das Tonerbild durch Druck, Wärme oder Blitzlicht etc. auf dem Tonerbildträger fixiert wird, eine Reinigungsphase, in der der nicht übertragener Toner, der auf dem lichtempfindlichen Körper verbleibt, entfernt wird, und eine Entladungsphase, in der die elektrostatische Ladung auf dem lichtempfindlichen Körper abgebaut wird und dieser wieder in seinen ursprünglichen Zustand gebracht wird, wobei Drucke durch die Wiederholung dieser Phasen erhalten werden.

Kaltdruckfixieren, das eines der durch elektrofotografische Drucker eingesetzten Fixierverfahren darstellt, hat den Vorteil, dass eine sofortige Inbetriebnahme möglich ist, der Stromverbrauch gering ist, da kein Erhitzer als Wärmequelle eingesetzt wird und nicht die Gefahr des Verbrennens des Fixierbereichs besteht, weist jedoch auch Nachteile auf, wie z.B. dass die Druckfixierungseigenschaften minderwertig sind und einen sichtbaren Druckglanz sowie geringe Qualität aufweisen, so dass im Allgemeinen der Einsatz von Wärmefixierungssystemen vorteilhafter ist. Als solche Wärmefixierungssysteme sind Kontaktwärmefixierungssysteme basierend auf Warmwalzenfixierung und kontaktfreie Wärmefixierungssysteme basierend auf der Fixierung durch Blitzlicht oder Ofenfixierung durch den Durchgang durch die erhitzte Atmosphäre einer elektrischen Heizvorrichtung bekannt.

Die vorliegende Erfindung betrifft das Fixieren unter Einsatz eines Blitzlichts, was ein typisches kontaktfreies Wärmefixierungssystem darstellt, und bei dem Blitzfixierungssystem wird das sichtbare Tonerbild für eine kurze Zeit im Millisekundenbereich dem Emissionsspektrum beispielsweise einer Xenon- oder Halogenlampe ausgesetzt, so dass der Toner erweicht und durch die Strahlungshitze geschmolzen wird und auf dem Tonerträger fixiert wird (JP-A-07-107805), wobei dieses Verfahren folgende Vorteile hat:

  • (1) Da es sich um kontaktfreies Fixieren handelt, kommt es zu keiner Verschlechterung der Druckauflösung zum Zeitpunkt der Entwicklung.
  • (2) Es gibt keine Wartezeit nach dem Einschalten der Stromversorgung, und ein "Schnellstart" ist möglich.
  • (3) Auch wenn es aufgrund eines Systemfehlers zu Aufzeichnungspapierstau in dem Fixiersystem kommt, entstehen keine Papierverbrennungen.
  • (4) Unabhängig von der Art des Tonerträgers (Qualität des Aufzeichnungspapiers, Haftpapier, dickes Papier etc.) werden gute Fixiereigenschaften erzielt.
  • (5) Da nur der Toner, der Schwarzbereiche umfasst, erhitzt wird, läuft das Aufzeichnungspapier oder dergleichen aufgrund der Wärme nur in geringem Maße ein, die Papierzuführeigenschaften sind hervorragend, und Hochgeschwindigkeitsdrucken ist möglich.

Da das Blitzfixierungssystem kontaktfreie Wärmefixierung umfasst, ist jedoch das Ausmaß des Energieverlusts an die Umgebung beträchtlich und, da es sich um Blitzlichtenergie handelt, ist die thermische Effizienz im Vergleich zur Wärmewalzenfixierung mangelhaft. Anders ausgedrückt handelt es sich um ein Fixierungssystem mit hohem Energieverbrauch. Außerdem besteht bei Blitzfixierungssystemen das Problem der zersetzten Materialien, da die Oberflächentemperatur der Tonerzusammensetzung aufgrund der Belichtung mit einem plötzlichen Hochenergielichtblitz unverzüglich eine hohe Temperatur von mehreren hundert Grad in sehr kurzer Zeit erreicht und manche Zusatzstoffe der Tonerzusammensetzung zersetzt oder vergast werden, wodurch es zu einer unangenehmen Geruchsentwicklung oder zur Bildung von toxischen Gasen kommt.

Im Allgemeinen wird bei Blitzfixierungssystemdruckern zur Entfernung der zersetzten Materialien zum Zeitpunkt der Blitzfixierung im Blitzfixierungsbereich ein Verfahren angewandt, bei dem die Zersetzungsprodukte eingezogen werden, durch einen Aktivkohlefilter oder dergleichen geschleust werden und die toxischen Gase adsorbiert und gesammelt werden. Jedoch besteht in diesem Zusammenhang das Problem der gesteigerten Betriebskosten, da ein Filter verwendet wird und die Lebensdauer dieses Filters verkürzt wird.

Die vorliegende Erfindung erfolgte daher zur Lösung der zuvor genannten Probleme und stellt eine Tonerzusammensetzung zur Entwicklung elektrostatisch latenter Bilder bereit, wobei durch das Verhindern der Bildung der Zersetzungsprodukte in einem Drucker, der ein Blitzfixierungssystem einsetzt, ein Filter nicht länger erforderlich ist oder das Problem der höheren Betriebskosten aufgrund der verkürzten Lebensdauer des Filters gelöst wird.

US-A-4539284, JP-A-08-179549, JP-A-07-110596 und JP-A-07-191492 offenbaren jeweils eine Tonerzusammensetzung, die ein Bindemittelharz, ein Färbemittel und ein Ladungskontrollmittel umfasst. In der Zusammensetzung aus US-A-4539284 handelt es sich bei dem Ladungskontrollmittel um ein quaternäres Ammoniumsalz, während das Ladungskontrollmittel in der Zusammensetzung aus JP-A-08-179549 Nigrosin, ein quaternäres Ammoniumsalz oder ein Triphenylmethanfarbstoff sein kann. Auf ähnliche Weise offenbaren JP-A-07-110596 und JP-A-07-191492 jeweils Blitzfixierungstoner, in denen es sich bei dem Ladungskontrollmittel um einen Nigrosinfarbstoff handelt.

Wenn jedoch ein quaternäres Ammoniumsalz eingesetzt wird, ist es schwierig, dem Toner gute Ladungseigenschaften zu verleihen, und wenn ein Ladungskontrollmittel des Triphenyltyps eingesetzt wird, wird das Ladungskontrollmittel, wenn die Fixierung bei hohen Temperaturen erfolgt, zersetzt, und die Druckumgebungen werden verschmutzt. Wenn ein bekanntes Ladungskontrollmittel des Nigrosintyps eingesetzt wird, werden, wie untenstehend umfassender erklärt wird, Gase gebildet.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Tonerzusammensetzung zur Entwicklung elektrostatisch latenter Bilder, wie sie bei Blitzfixierung verwendet wird, bereit, die dadurch gekennzeichnet ist, dass bei einer Tonerzusammensetzung, die zumindest ein Bindemittelharz, ein Färbemittel und ein Ladungskontrollmittel des Nigrosintyps umfasst, die durch 90-sekündiges Erhitzen des Toners auf 330 °C gebildete Benzolkonzentration nicht mehr als 60 &mgr;g/g beträgt.

Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung eines Ladungskontrollmittels des Nigrosintyps bereit, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Verbindung des Nigrosintyps bei einer Temperatur von zumindest 100 °C, aber nicht mehr als 250 °C, und einem Vakuum von 0,2 MPa oder weniger vakuumwärmebehandelt wird, wodurch das Ladungskontrollmittel des Nigrosintyps bereitgestellt wird.

Kurze Erläuterung der Zeichnungen

1: Eine schematische Längsschnittansicht, die eine Druckervorrichtung für die Anwendung einer Tonerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zeigt.

2: Eine schematische Querschnittansicht, die eine Fixierungsvorrichtung für die Fixierung einer Tonerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zeigt.

3: Ein Graph, der die Strahlungsenergieverteilung auf dem Aufzeichnungsmaterial bezogen auf die in 2 dargestellte Druckfixierungsvorrichtung zeigt.

4: Eine schematische Querschnittsansicht, die eine alternative Ausführungsform der Fixierungsvorrichtung zur Fixierung einer Tonerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zeigt.

5: Eine schematische Querschnittsansicht, die eine weitere Ausführungsform der Druckfixierungsvorrichtung zur Fixierung einer Tonerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zeigt.

6: Eine Ansicht eines praktischen Beispiels einer Druckfixierungsvorrichtung zur Fixierung einer Tonerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung von der Aufzeichnungsmediumseite aus betrachtet.

1
lichtempfindliche Trommel
2
Ladevorrichtung
3
Bildgebungsvorrichtung
4
Entwicklervorrichtung
5
Transferladevorrichtung
6
Aufzeichnungsmedium
7
Fixiervorrichtung
8
Reinigungsbürste
9
Xenonlampe (Blitzlichtquelle)
10
Toner
11
Reflektor
12
Glasplatte
13
Gehäuse
14
Halogenlampe
15
Dämpfer
16
Abgasloch
17
Außengehäuse

Nun werden bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Die Tonerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung erzeugt, wenn sie 90 s lang bei 330 °C wärmebehandelt wird, eine Benzolkonzentration von nicht mehr als 60 &mgr;g/g und vorzugsweise von nicht mehr als 40 &mgr;g/g. Wenn die Konzentration des gebildeten Benzols mehr als 60 &mgr;g/g beträgt, sind Maßnahmen, wie z.B. eine Verbesserung des Rauchfilters, erforderlich.

In Hinblick auf die Zersetzungsprodukte, die den Bedarf an einem Filter und dessen Lebensdauer bestimmen, stellt in Bezug auf gesetzliche Kontrollen nur die Bildung von Benzol als Zersetzungsprodukt ein Problem dar. Um die Menge des gebildeten Benzols zu bestimmen, wird der Drucker betrieben, und die durch diesen gebildeten Abgase werden gesammelt und einer quantitativen Analyse unterzogen, jedoch ist die Probeentnahme schwierig, und es bestehen Schwierigkeiten, wie z.B. der Einfluss von anderen Faktoren als dem Toner, weshalb die bevorzugten Eigenschaften für einen Toner noch nicht ermittelt wurden. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben fortlaufende Untersuchungen in Bezug auf praktische und reproduzierbare Bedingungen durchgeführt und festgestellt, dass die durch das 90-sekündige Erhitzen auf 330 °C gebildete Menge Benzol die Grundlage für die Beurteilung der Eignung des Toners bildet, und die Erfinder haben auch festgestellt, dass die Lebensdauer des Filters deutlich verlängert werden kann, wenn ein Toner eingesetzt wird, bei dem die gebildete Benzolmenge nicht mehr als 60 &mgr;g/g beträgt.

Als die Blitzspannung, die mit der Blitzenergie korreliert, variiert wurde, wurde festgestellt, dass die Bildung von Benzol bei der gewöhnlicherweise angewandten Spannung von 1850 V beobachtet wurde, dass die Bildung von Benzol bei einer Senkung auf 1750 V jedoch deutlich niedriger war. Daraus wird geschlossen, dass der Toner zum Zeitpunkt der Blitzfixierung unmittelbar einer hohen Temperatur ausgesetzt wird, und wenn die Bedingungen bei diesem bestimmten Spannungswert dann indirekt unter Einsatz eines Indikatormaterials mit bekannter Zersetzungstemperatur bewertet wurden, wurde festgestellt, dass diese Zersetzungsbedingungen entsprachen, die einen bestimmten Zeitraum bei etwa 330 °C umfassten. Wenn die durch den Toner gebildete Benzolmenge demnach unter Bedingungen von 90 s, ausreichend für die Zersetzung des Indikatormaterials, bei 330 °C bewertet wurden, wurde festgestellt, dass ein gutes Verhältnis zwischen dem Bewertungsergebnis und der tatsächlich durch den Drucker gebildeten Benzolmenge bestand.

Ein beliebiges Messverfahren kann eingesetzt werden, vorausgesetzt, dass es die bei 330 °C in 90 s gebildete Benzolmenge messen kann; beispielsweise werden einige Dutzend mg der Probe in einen Glasbehälter mit einer Innenkapazität von 20 ml gefüllt und nach der Reinigung mit Stickstoff versiegelt und 90 s lang in einem elektrischen Ofen auf 330 °C erhitzt. 0,5 ml der Gasphase in dem Behälter wird in einen Gaschromatographen injiziert, und die gebildete Benzolmenge wird ermittelt. Die hier eingesetzten Gaschromatographiemessbedingungen sind gegeben, jedoch kann ein beliebiges Verfahren, das die quantitative Bestimmung von Benzol mit guter Reproduzierbarkeit ermöglicht, eingesetzt werden. Demnach ist eine Messung unter folgenden Bedingungen möglich. Gaschromatographiebedingungen: Säule: SPB-1 S 0,32 × 60 mm Trägergas: He Säulentemperatur: 50 °C → 280 °C (10 °C/mm) Detektor: FID injizierte Menge: 0,5 ml

Es können verschiedene Möglichkeiten für das Erreichen eines solchen Maßes der Bildung in Betracht gezogen werden, jedoch haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung mühevoll die Gründe für die Benzolbildung untersucht, aufgrund dessen sie gezeigt haben, dass es zu dieser Bildung von Benzol kommt, da sich Ladungskontrollmittel des Nigrosintyps, die gewöhnlicherweise im Allgemeinen eingesetzt werden, zersetzen, wenn sie der Lichtenergie durch die Blitzfixierung ausgesetzt werden, wobei Benzol gebildet wird. Demnach wird gemäß der vorliegenden Erfindung benzolbildendes Material aus den Ladungskontrollmitteln des Nigrosintyps entfernt.

Durch die Untersuchung des Mechanismus der Benzolbildung durch Ladungskontrollmittel des Nigrosintyps wurde festgestellt, dass neben dem Benzol, das durch die Zersetzung der Hauptkomponente gebildet wird, auch Benzol vorhanden ist, das durch Verunreinigungen in dem Ladungskontrollmittel gebildet wird. Beispiele für Verfahren zur Entfernung dieser Verunreinigungen ist ein Verfahren, bei dem die Verunreinigungen durch eine Vakuumwärmebehandlung entfernt werden, und ein Verfahren, bei dem eine Reinigung mit einem organischen Lösungsmittel, wie z.B. Alkohol, durchgeführt wird, wobei im Hinblick auf die Einfachheit des Verfahrens das Verfahren der Vakuumwärmebehandlung zu bevorzugen ist.

Bei dem Vakuumwärmebehandlungsverfahren wird eine Verbindung des Nigrosintyps bei einer Temperatur von zumindest 100 °C, aber weniger als 250 °C, und einem Vakuum von 0,2 MPa oder weniger einer Vakuumwärmebehandlung unterzogen, wobei eine Vakuumwärmebehandlung bei einer Temperatur von zumindest 100 °C, aber weniger als 250 °C, und einem Vakuum von 0,05 MPa oder weniger bevorzugt ist und eine Vakuumwärme bei einer Temperatur von zumindest 130 °C, aber weniger als 220 °C, und einem Vakuum von 0,03 MPa oder weniger noch bevorzugter ist.

Die Verhinderung der Benzolbildung zum Zeitpunkt der Blitzfixierung durch eine solche Behandlung konnte nicht vorhergesagt werden. Das liegt daran, dass, wenn das Benzol durch die thermische Zersetzung des Ladungskontrollmittels, beispielsweise der Verbindung des Nigrosintyps selbst, gebildet wird, es nicht vorstellbar ist, dass die Quelle der Benzolbildung durch eine Vakuumwärmebehandlung eliminiert werden kann. Die Erfindung wurde in dieser Anwendung erstmals aufgrund der Erkenntnis denkbar, dass das Ladungskontrollmittel selbst nicht die Quelle der Benzolbildung darstellt.

Wenn die Erhitzungstemperatur weniger als 100 °C beträgt, ist es nicht möglich, die Bildung von Zersetzungsprodukten zu verhindern, und es besteht keine Wirkung hinsichtlich der Verlängerung der Lebensdauer des Filters, während bei einer Temperatur von mehr als 250 °C die Zersetzung des Ladungskontrollmittels selbst einsetzt und die Ladungsfunktion als Ladungskontrollmittel verloren geht. Wenn das Vakuum mehr als 0,2 MPa beträgt, ist eine lange Vakuumwärmebehandlungsdauer erforderlich, um Wirkung zu zeigen, und das ist unpraktisch. Außerdem beträgt der Gehalt des Ladungskontrollmittels des Nigrosintyps vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-% in Bezug auf die gesamte Tonerzusammensetzung und noch bevorzugter 0,5 bis 2 Gew.-%.

Bei dem Verfahren, bei dem Ladungskontrollmittel des Nigrosintyps einer Reinigungsbehandlung unter Einsatz eines organischen Lösungsmittels unterzogen werden, kann es sich bei dem organischen Lösungsmittel beispielsweise um Alkohole, wie z.B. Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol und Butanol, Ketone, wie z.B. Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon und Hexanon, sowie aromatische Substanzen, wie z.B. Toluol und Xylol, handeln, wobei jedoch eine Reinigungsbehandlung unter Einsatz von Alkohol zu bevorzugen ist.

Ein Beispiel für ein tatsächliches Verfahren zur Durchführung der Reinigungsbehandlung ist das Verfahren, bei dem die Reinigung bei Raumtemperatur unter Einsatz der in Bezug auf das Ladungskontrollmittel des Nigrosintyps mehrfachen Menge eines organischen Lösungsmittels durchgeführt und mehrfach wiederholt wird.

Die Tonerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst zumindest ein Bindemittelharz, ein Färbemittel und ein Ladungskontrollmittel, und diese Komponenten werden jetzt erläutert.

Bekannte Bindemittelharze können als das in der erfindungsgemäßen Tonerzusammensetzung enthaltene Bindemittelharz eingesetzt werden, wobei folgende Beispiele angeführt werden können: Polystyrolhomopolymer; Styrolcopolymere, wie z.B. Styrol-Isobutylen-Copolymer, Styrol-Butadien-Copolymer, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer, Styrol-Acryl-Copolymer, Styrol-Methylmethacrylat-Copolymer, Styrol-n-butyl-Methacrylat-Copolymer und Styrol-Glycidylmethacrylat-Copolymer; Acrylhomopolymere und -copolymere, wie z.B. Polymethylmethacrylat, Polyethylmethacrylat, Poly-n-butylmethacrylat und Polyglycidylmethacrylat; Polyesterharze, wie z.B. Polyethylenterephthalat, Polyester auf Fumarsäure-/veretherter Diphenyl-Basis sowie vernetzte Polyester auf der Basis von mehrwertigen Alkoholen und/oder Polycarbonsäuren und Epoxyharze. Von diesen sind Polyesterharze ideal für die Reduzierung des durch die Zersetzung zum Zeitpunkt der Blitzfixierung verursachten Geruchs geeignet.

Wenngleich das Polyesterharz nicht speziell eingeschränkt ist, wird vorzugsweise ein Polyesterharz eingesetzt, das aus einer Säurekomponente erhalten wird, wobei bevorzugt zumindest 80 Mol-% der Polyesterharzsäurekomponente eine Dicarbonsäure des Phthalsäuretyps sind und zumindest 80 Mol-% der Alkoholkomponente ein Bisphenol-A-alkylenoxidaddukt sind. Außerdem liegt unter Berücksichtigung der Fixierungseigenschaften der Erweichungspunkt vorzugsweise im Bereich von 80 bis 130 °C, die Glastemperatur (Tg) im Bereich von 55 bis 70 °C und die Temperatur, bei der die durch einen Durchgangsprüfer bestimmte Schmelzviskosität 10 Pa·s (10000 Centipoise) beträgt, im Bereich von 90 bis 135 °C, und im Hinblick auf die Molekulargewichtsverteilung von Polyester beträgt das zahlenmittlere Molekulargewicht geeigneterweise 2500 bis 4500 und das gewichtsmittlere Molekulargewicht 7000 bis 130.000.

Als in der Tonerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung eingesetzte Färbemittel können bekannte Färbemittel eingesetzt werden, und wie beispielsweise Ofenschwarz, Rußschwarz, Kanalschwarz oder andere Rußarten können ferromagnetische Feinteilchen, wie z.B. feines Magnetitpulver, eingesetzt werden. Es ist wiederum auch möglich, Gemische aus ferromagnetischen Feinteilchen und Ruß als schwarzes Färbemittel einzusetzen. Bei diesen Färbemitteln ist die Dispersion des Rußes in dem Bindemittelharz in Bezug auf die Tonerladungsstabilität von Bedeutung, und bei Bedarf ist es möglich, ebenfalls ein Dispergiermittel einzusetzen. Außerdem beträgt der Rußgehalt vorzugsweise 1 bis 10 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile der Tonerzusammensetzung. Bei weniger als 1 Gewichtsteil ist die Maskierungsleistung des Bindemittelharzes nicht ausreichend, und es kann keine ausreichende Druckdichte erzielt werden. Wenn der Gehalt andererseits mehr als 10 Gewichtsteile beträgt, was zwar zur Steigerung der Maskierungsleistung des aufgebrachten Drucks und der Druckdichte wünschenswert sein kann, werden die Tonerteilchen aufgrund der in diesen gebildeten Rußkettenstruktur übermäßig elektrisch leitfähig, wodurch die Isoliereigenschaften beeinträchtigt und die Tonerladungseigenschaften geschmälert werden, was dazu führt, dass die Druckdichte gesenkt wird und es zu einer gesteigerten Hintergrundverunreinigung und Tonerstreuung kommt.

Gegebenenfalls können zu der Tonerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung als Mittel zur Steigerung der Fließfähigkeit anorganische Feinteilchen oder organische Feinteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 0,005 bis 1,0 &mgr;m zugesetzt werden. Als anorganische Teilchen können Feinteilchen beispielsweise aus Siliciumdioxid, Titanoxid oder Aluminiumoxid eingesetzt werden. Insbesondere Siliciumdioxidfeinteilchen, die einer Behandlung zur Verleihung von Hydrophobie unterzogen wurden, sind insofern zu bevorzugen, da verlässlich eine hohe Fließfähigkeit erhalten werden kann. Außerdem können als organische Teilchen beispielsweise Polyvinylidenfluoridteilchen oder Harzfeinteilchen aus Polymethylmethacrylat, Fluorpolymeren oder Siliconharzen eingesetzt werden.

Die mittlere Teilchengröße der Tonerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung beträgt vorzugsweise 4 bis 20 &mgr;m, wobei 6 bis 12 &mgr;m noch bevorzugter sind. Wenn die mittlere Teilchengröße des Toners weniger als 4 &mgr;m beträgt, wird die Herstellung durch herkömmliche Knet- und Pulverisierungsverfahren schwierig, und die Produktausbeute wird deutlich reduziert, während bei einer Teilchengröße von mehr als 20 &mgr;m Probleme, wie z.B. eine schlechtere Reproduzierfähigkeit von feinen Linien, auftreten.

Die in der vorliegenden Erfindung eingesetzte Tonerzusammensetzung kann durch herkömmlich bekannte Verfahren hergestellt werden. Das bedeutet, dass es möglich ist, die gewünschte Tonerzusammensetzung beispielsweise durch das Vormischen von Bindemittelharz, Färbemittel, Ladungskontrollmittel und fakultativ einem Dispersionshilfsstoff etc. unter Einsatz eines Supermischers, gefolgt von der einheitlichen Dispersion, dem Schmelzen und Kneten in einem Doppelschneckenextruder, gefolgt von einer feinen Pulverisierung mit einer Strahlmühle erhalten werden kann, wonach die Teilchengrößenklassierung unter Einsatz von Windkraftklassierung erfolgt.

Die Tonerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann als Zwei-Komponenten-Entwickler eingesetzt werden, indem sie mit einem Träger gemischt wird. Außerdem kann die Tonerzusammensetzung, wenn sie eine magnetische Substanz umfasst, auch wie sie ist als Ein-Komponenten-Entwickler zur Entwicklung eines elektrostatisch latenten Bilds eingesetzt werden. Der Träger umfasst beispielsweise ein magnetisches Material, wie z.B. ein Metall wie Eisen, Mangan, Cobalt, Nickel oder Chrom, ein Metalloxid wie Chromdioxid, Hämatit oder Magnetit oder Ferrit. Ferrit ist ein Material, das durch die allgemeine Formel MFe2O4 (worin M = Mn, Co, Mg, Zn oder Cu ist) dargestellt wird. Wenn nun der Träger aus einem Metallmaterial besteht, wird vorzugsweise eine Oxidbeschichtung gebildet, um die Oxidation der Trägeroberfläche zu verhindern. Außerdem ist es neben dem Einsatz eines Magnetit- oder Ferritträgers, bei denen Magnetit- oder Ferritfeinteilchen granuliert werden, möglich, einen Träger des so genannten Bindemitteltyps einzusetzen, worin Magnetit- oder Ferritfeinteilchen und ein Ladungskontrollmittel in einem Harz dispergiert sind. Mit dem Ziel, die Ladungseigenschaften an der Trägeroberfläche zu verbessern, kann wiederum eine Beschichtung mit demselben Harz, das in der Tonerzusammensetzung enthalten ist, oder mit einem anderen Harz durchgeführt werden.

In Hinblick auf die Teilchengröße des Trägers wird im Allgemeinen ein Träger mit einer Teilchengröße von 20 bis 200 &mgr;m eingesetzt, wobei der Einsatz eines Trägers mit einer geringeren Teilchengröße von 20 bis 60 &mgr;m für das Erzielen einer guten Druckdichte zu bevorzugen ist. Messungen der Teilchengröße des Trägers erfolgten unter Einsatz einer Laserlichtstreuungsanalysevorrichtung für Teilchengrößenmessungen, Modell SALD-2000J (hergestellt von Shimadzu Corporation).

Ein Zwei-Komponenten-Entwickler wird durch das Mischen des zuvor genannten Trägers mit der Tonerzusammensetzung hergestellt. Das Mischverhältnis der Tonerzusammensetzung beträgt gewöhnlicherweise 5–30 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge von Tonerzusammensetzung plus Träger, wobei dieses jedoch in großem Maße von den Unterschieden zwischen den Trägertypen, den Ladungseigenschaften des verwendeten Toners und dem Entwicklungssystem abhängig ist. Die spezifische Oberfläche des Trägers steigt an, je kleiner die Teilchengröße des Trägers ist, wodurch das Tonermischverhältnis im Allgemeinen erhöht werden kann. Wenn die Tonerkonzentration in dem Entwickler zu gering ist, sinkt die Druckdichte, oder es besteht die Tendenz, dass der Träger an dem lichtempfindlichen Körper haftet, das heißt es kommt zu so genanntem "Carrier-over". Wenn die Tonerkonzentration andererseits zu hoch ist, kommt es zu deutlicher Druckhintergrundverunreinigung und zur Verunreinigung des Druckerinneren und -äußeren aufgrund von Tonerstreuung, weshalb das geeignete Tonermischverhältnis durch eine tatsächliche Druckbewertung mit dem Drucker bestimmt wird.

Die Tonerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zur Entwicklung von elektrostatisch latenten Bildern wird in einer Druckfixiervorrichtung eingesetzt, die das Tonerbild unter Einsatz von Blitzlicht auf einem Aufzeichnungsmedium fixiert. Noch bevorzugter wird sie in einer Druckfixiervorrichtung eingesetzt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen der Blitzlichtquelle und dem Aufzeichnungsmedium ein Dämpfer bereitgestellt ist, der die von der Blitzlichtquelle abgegebene Strahlungsenergie, die auf das Tonerbild auf dem Aufzeichnungsmedium anzuwenden ist, örtlich dämpft. Vorzugsweise wird eine Druckfixiervorrichtung eingesetzt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass an einem Teil der Außenwand der Blitzlichtquelle ein Dämpfer bereitgestellt ist, der die Strahlungsenergie örtlich dämpft.

Außerdem ist der zuvor genannte Dämpfer in der Druckfixiervorrichtung der vorliegenden Erfindung mit der Eigenschaft bereitgestellt, dass er von der zuvor genannten Lichtquelle ausgehende Strahlungsenergie reflektieren, streuen oder beugen kann.

Bei dem zuvor genannten Dämpfer in der Druckfixiervorrichtung der vorliegenden Erfindung handelt es sich ebenfalls vorzugsweise um einen Dämpfer, der die Strahlungsenergie in zumindest einem Teil des Bereichs auf dem Aufzeichnungsmaterial dämpft, auf den hohe Strahlungsenergie angewandt worden wäre, und der die Strahlungsenergie in zumindest einem Teil des Bereichs auf dem Aufzeichnungsmedium, auf den ohne die Dämpfung der Strahlungsenergie durch den Dämpfer niedrige Strahlungsenergie angewandt worden wäre, in geringem Maße dämpft.

Außerdem wird in der Druckfixiervorrichtung der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein Vorerwärmungsmittel bereitgestellt, das das zuvor genannte Aufzeichnungsmedium vor der Anwendung der Strahlungsenergie durch die zuvor genannte Lichtquelle auf das Tonerbild vorwärmt.

In der vorliegenden Erfindung bedeutet "dämpft die Strahlungsenergie", dass Strahlungsenergie durch die Anordnung eines Dämpfers zwischen der Blitzlichtquelle, die der strahlungsenergieerzeugende Bereich ist, und der Aufzeichnungsmaterialzuführroute absorbiert, reflektiert, gestreut oder gebeugt wird und es, im Vergleich mit Fällen, in denen kein Dämpfer vorhanden ist, zu einer teilweisen Reduktion der auf eine spezifische Region auf dem Aufzeichnungsmaterial (zumeist die Region, in der die Energiedichte am höchsten ist) oder einem Tonerbild darauf angewandten Strahlungsenergie kommt. Vorzugsweise erfolgt die Anordnung so, dass die durch den Dämpfer abgefangene Strahlungsenergie durch Reflexion, Streuung oder Brechung auf andere Bereiche auf dem Aufzeichnungsmaterial angewandt wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Verteilung der auf das Aufzeichnungsmedium oder den Toner darauf angewandten Strahlungsenergie in der Zufuhrrichtung einheitlicher zu gestalten. Außerdem kann der Dämpfer auch an oder nahe der Oberfläche der Lichtquelle bereitgestellt werden.

In der vorliegenden Erfindung kann es sich bei dem Aufzeichnungsmedium um ein beliebiges Material handeln, auf dem das Tonerbild fixiert werden kann. In den meisten Fallen wird vorzugsweise Material in Bahnform, wie z.B. Papier, Kunststofffolie, Gewebe oder Metallplatten, eingesetzt. Bei Papier oder einer Kunststofffolie kann es in der Folge von übermäßigem Erhitzen zu Verzerren und Zersetzung, wie z.B. zu Versengen, kommen, weshalb es sich bei diesen Materialien um für die Anwendung der vorliegenden Erfindung, bei der die maximale Energiedichte gesenkt werden kann, geeignete Materialien handelt.

Ein typisches Verfahren für die Druckausbildung unter Einsatz der Tonerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung und die Merkmale des elektrofotografischen Druckers (Druckausbildungsvorrichtung) wird unter Bezugnahme auf 1 erläutert. In dem elektrofotografischen Drucker wird ein Tonerbild auf der lichtempfindlichen Trommel 1 gebildet. Zunächst wird die lichtempfindliche Trommel 1 unter Einsatz der Ladevorrichtung 2 einheitlich geladen. Dann erfolgt unter Einsatz der Bildgebungsvorrichtung 3, die mit einer LED-Anordnung oder einem Laserstrahl ausgestattet ist, eine räumlich selektive Bildgebung in Übereinstimmung mit dem auszubildenden gewünschten Druck. Das auf der lichtempfindlichen Trommel 1 erzeugte latente Bild wird unter Einsatz einer Entwicklungsvorrichtung 4 durch einen Entwickler entwickelt, und ein Tonerbild wird auf der lichtempfindlichen Trommel 1 ausgebildet. Durch eine Transferladevorrichtung 5 wird das entwickelte Tonerbild auf das Aufzeichnungsmedium 6 übertragen. Während das Aufzeichnungsmedium 6 mit konstanter Geschwindigkeit zugeführt wird, erfolgt das Schmelzen und Fixieren unter Einsatz einer Fixiervorrichtung 7.

Tonerbild, das nicht auf das Aufzeichnungsmedium übertragen wurde, wird mittels einer Reinigungsbürste 8 entfernt, auf die in Bezug auf den Toner eine negative Spannung angelegt wurde, und die Trommel wird in ihren ursprünglichen Zustand rückgeführt.

Der Dämpfer wird nun unter Bezugnahme auf 2 und 3 erläutert. 2 zeigt detailliert die Fixiervorrichtung 7. In der Fixiervorrichtung wird das Tonerbild 10, das auf dem Aufzeichnungsmedium 6 liegt, einer Bestrahlung mit Strahlungsenergie durch eine Blitzlichtquelle 9 unterzogen, was zur Fixierung durch eine Licht-in-Hitze-Umwandlungswirkung führt. Als die Blitzlichtquelle kann beispielsweise eine Xenonlampe, eine Neonlampe, eine Argonlampe oder eine Kryptonlampe eingesetzt werden. Um die von der Blitzlichtquelle ausgehende Strahlungsenergie effizient zu nutzen, wird ein Reflektor 11 hinter der Blitzlichtquelle angeordnet. Zusätzlich dazu werden eine Glasplatte 12 und ein Gehäuse 13 für die Konstruktion der Fixiervorrichtung verwendet. Die von der Blitzlichtquelle 9 ausgehende Strahlungsenergie tritt gemeinsam mit der durch den Rückstrahler 11 reflektierten Komponente durch die Glasplatte 12 hindurch und beleuchtet das Tonerbild 10, das bereits auf dem Aufzeichnungsmedium 6 ausgebildet ist. Die abgestrahlte Strahlungsenergie wird durch das Tonerbild 10 selektiv absorbiert, so dass der Toner erhitzt wird und schmilzt und auf dem Aufzeichnungsmedium 6 fixiert wird. Wie in 3 dargestellt, ist die Strahlungsenergieverteilung auf dem Aufzeichnungsmedium gewöhnlicherweise in dem Bereich, der unmittelbar unter der Blitzlichtquelle 9 liegt, am höchsten, und wenn wie im Fall der vorliegenden Erfindung keine Beschränkungen in Bezug auf die Strahlungsenergie bestehen, entsteht bekannterweise eine Form, die der Gaußschen Normalverteilung nahe kommt.

Ein Dämpfer 14 wird daher zwischen der Blitzlichtquelle 9 und dem Aufzeichnungsmedium 6 positioniert und wird außerdem so angeordnet, dass er dort positioniert ist, wo der Abstand zwischen der Blitzlichtquelle 9 und dem Aufzeichnungsmedium 6 am kürzesten ist. Dadurch ist es möglich, den Dämpfer 14 am Weg der Lichtstrahlen zu positionieren, die den Bereich mit der höchsten Strahlungsenergie auf dem Aufzeichnungsmedium 6 bestrahlen, wodurch die von der Blitzlichtquelle 9 ausgehende Strahlungsenergie örtlich gesenkt wird. Das hat die Wirkung, dass es möglich ist, den Peak der hohen Strahlungsenergie, der typischerweise direkt unter der Blitzlichtquelle produziert wird, zu reduzieren, und, wie in 3 dargestellt, es möglich ist, dadurch eine einheitlichere Strahlungsenergieverteilung zu erzielen.

Außerdem kann durch den Einsatz eines Dämpfers 14, der das Licht nicht absorbiert, sondern dieses streuen oder reflektieren kann, ein Transfer der Strahlungsenergie, die sonst direkt unter der Blitzlichtquelle 9 konzentriert wird, in die umgebenden Bereiche erwartet werden. Außerdem kommt es, weil das Licht nicht absorbiert wird, nur zu einer geringen Erwärmung des Dämpfers 14 durch die Absorption der Strahlungsenergie, wodurch eine stabile Wirkung erwartet werden kann. Als Beispiele für Materialien, bei denen eine solche stabile Wirkung erwartet werden kann, können im Fall von reflektierenden Materialien Metallnetze oder -gitter und aufgedampfte Chromfilme in Betracht gezogen werden. Für das Netz oder Gitter wird im Hinblick auf Hitze- und Witterungsbeständigkeit vorzugsweise Edelstahl eingesetzt. Als streuendes Material kann eine hitzebeständige optische Streuungsplatte in Betracht gezogen werden. Mattglas mit aufgerauter Glasoberfläche kann als optische Streuungsplatte herangezogen werden. Außerdem kann eine zylinderförmige Linse als beugendes Material herangezogen werden. Wenn ein aufgedampfter Chromfilm oder eine optische Diffusionsplatte als Dämpfer 14 eingesetzt wird, kann der Dämpfer 14 außerdem einstückig mit der Glasplatte 12 ausgebildet sein.

Zusätzlich dazu ist es möglich, durch die Variation des Strahlungsenergierestriktionsfaktors in der Zufuhrrichtung des Aufzeichnungsmediums 6 eine einheitlicher Strahlungsenergieverteilung zu erzielen. Das bedeutet, dass der Dämpfer 14 mit der Eigenschaft bereitgestellt wird, dass er mit zunehmender Nähe zu der Blitzlichtquelle 9 und je mehr er in dem Bereich der höchsten Strahlungsenergiedichte lieg, immer restriktiver wird. Bei Einsatz eines Metallnetzes oder -gitters wird die Maschendichte in Richtung des zentralen Bereichs gesteigert, während sie in Richtung der Randbereiche gesenkt wird. Bei der Dampfabscheidung von Chrom kann dieselbe Wirkung erzielt werden, indem die Menge des aufgedampften Metalls in Richtung des Zentrums gesteigert und in Richtung der Randbereiche gesenkt wird.

3 zeigt die Strahlungsenergieverteilung auf dem Aufzeichnungsmedium 6, wenn ein Dämpfer 14 vorhanden ist und wenn kein Dämpfer 14 vorhanden ist. Es ist deutlich, dass bei Vorhandensein eines Dämpfers 14 eine einheitlichere Strahlungsenergieverteilung erzielt werden kann.

Vorzugsweise wird eine Glasplatte 12 zwischen der Blitzlichtquelle 9 und dem Aufzeichnungsmedium 6 angeordnet, um zu verhindern, dass durch das Aufzeichnungsmedium gebildeter Papierstaub oder Toner oder durch den Toner gebildetes Gas oder dergleichen die Blitzlichtquelle 9 und den Reflektor 11 verunreinigen. Vorzugsweise wird ein Dämpfer 14 an der Seite der Blitzlichtquelle 9 der Glasplatte 12 bereitgestellt, da dieser eine Verunreinigung des Dämpfers 14 durch den Toner 10 etc. verhindern kann.

Wie in 4 dargestellt, kann der Dämpfer 14 außerdem auch an der Außenwand der Blitzlichtquelle 9 angeordnet sein. Da er mit der Blitzlichtquelle 9 einstückig ausgebildet werden kann, hat das den Vorteil, dass die Vorrichtung einfacher gestaltet werden kann.

Untenstehend wird anhand von Beispielen für die vorliegende Erfindung eine spezifischere Erläuterung bereitgestellt, wobei die Erfindung jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.

Beispiele Referenzbeispiel 1 (Details der Fixiervorrichtung)

Unter Bezugnahme auf 1 werden die wichtigsten Merkmale eines elektrofotografischen Druckers (Druckausbildungsvorrichtung) erläutert, der die Fixiervorrichtung und das Fixierverfahren umfasst, die für die Fixierung der erfindungsgemäßen Tonerzusammensetzung zur Entwicklung von elektrostatisch latenten Bildern eingesetzt werden. Bei einem elektrofotografischen Drucker wird das Tonerbild auf einer lichtempfindlichen Trommel 1 ausgebildet. Zunächst wird die lichtempfindliche Trommel 1 unter Einsatz der Ladevorrichtung 2 einheitlich geladen. Dann erfolgt unter Einsatz der Bildgebungsvorrichtung 3, die mit einer LED-Anordnung oder einem Laserstrahl ausgestattet ist, eine räumlich selektive Bildgebung in Übereinstimmung mit dem auszubildenden gewünschten Druck. Das auf der lichtempfindlichen Trommel 1 erzeugte latente Bild wird unter Einsatz einer Entwicklungsvorrichtung 4 durch einen Toner entwickelt, und ein Tonerbild wird auf der lichtempfindlichen Trommel 1 ausgebildet. Durch eine Transferladevorrichtung 5 wird das entwickelte Tonerbild auf das Aufzeichnungsmedium 6 übertragen. Während das Aufzeichnungsmedium 6 mit konstanter Geschwindigkeit zugeführt wird, erfolgt das Schmelzen und Fixieren unter Einsatz der Fixiervorrichtung 7 wie in der obenstehenden Ausführungsform beschrieben.

Ein praktisches Beispiel für die Fixiervorrichtung und das Fixierverfahren der vorliegenden Erfindung wird nun anhand 1 erläutert. In diesem Beispiel wird ein Tonerbild unter Einsatz einer Halogenlampe 15, die Wärmestrahlungsenergie abgibt, in der die Hauptkomponente langwelliges Infrarotlicht mit einer die Wellenlänge mit der maximalen Energie im Bereich von 2 bis 5 &mgr;m liegt, und nach vorne gerichtet im Inneren der Fixiervorrichtung positioniert ist, und einer Blitzlichtquelle 9 auf dem Aufzeichnungsmedium fixiert. Die Halogenlampe 15 scheint durchgehend und wärmt das Aufzeichnungsmedium 6 und das Tonerbild 10 vor. Durch dieses Vorwärmen wird die Feuchtigkeit, die, wenn es sich bei dem Aufzeichnungsmedium um Papier handelt, vorhanden sein kann, bis zu einem gewissen Grad eliminiert, und das gesamte Aufzeichnungsmedium 6 wird vorgewärmt. Die langwellige Infrarotstrahlung wird nicht nur durch das Tonerbild, sondern auch durch das Aufzeichnungsmedium 6 wirksam absorbiert, wodurch die folgliche Entstehung eines Temperaturunterschieds zwischen dem Tonerbild und dem Aufzeichnungsmedium aufgrund er durch die Blitzlichtquelle 9 abgegebenen Strahlungsenergie, die durch das Tonerbild wirksam absorbiert wird, verhindert wird, wodurch eine festere Fixierung ermöglicht wird. Anders ausgedrückt erfüllt diese Strahlung auch eine zusätzlich Rolle, da, auch wenn die Strahlungsenergie der Blitzlichtquelle 9 vergleichsweise gering ist, eine gute Fixierleistung erzielt wird. Außerdem wird hinten im Inneren der Fixiervorrichtung ein Abgasloch 16 für die Absorption von unangenehmen Gerüchen oder Gasen, die durch den Toner zum Zeitpunkt der Fixierung gebildet werden, bereitgestellt.

Eine Xenonlampe wird als Blitzlichtquelle 9 eingesetzt. Die äußeren Dimensionen der Xenonlampe entsprechen in diesem Beispiel einem Durchmesser von etwa 15 mm und einer Länge von etwa 425 mm im Lichtausstrahlbereich, wobei die aufgedruckte Nennspannung 1850 V und die Nennenergie 343 J betrug. Die durch die Blitzlichtquelle 9 erzeugte Energie beträgt vorzugsweise zumindest 200 J. Diese Xenonlampe blitzte in einem 6,6-Hz-Intervall, in Übereinstimmung mit der Zufuhr des Aufzeichnungsmediums 6 (mit etwa 225 mm/s). Anders ausgedrückt blitzte die Xenonlampe in Intervallen von etwa 34 mm auf das Aufzeichnungsmedium 6.

Ein Dämpfer 14 wurde zwischen der Blitzlichtquelle 9 und der Zufuhrroute des Aufzeichnungsmediums 6 bereitgestellt. Es wurde ein gitterförmiger Dämpfer 14 eingesetzt, der durch das Ätzen eines 0,1 mm dicken Edelstahlblechs (Breite: 14 mm, Länge: 441 mm) hergestellt wurde. 5 zeigt den Dämpfer von der Seite des Aufzeichnungsmediums aus gesehen. Dieser Dämpfer 14 umfasste 11 0,1 mm breite Drähte, die parallel zur Längsrichtung der Blitzlichtquelle 9 verliefen (die Richtung, die im Wesentlichen im rechten Winkel zu der Zufuhrrichtung des Aufzeichnungsmaterials 6 verläuft), und mehrere damit verbundene schräge Drähte. Die 11 Drähte, die parallel zu der Längsrichtung der Blitzlichtquelle 9 verliefen, wurden so angeordnet, dass ihre Anordnungsdichte in dem Bereich, der direkt unterhalb der Blitzlichtquelle 9 lag, dichter war und nach außen abnahm. Die mehreren schrägen Drähte dienen zur Verbindung der parallelen Drähte miteinander und zur Steigerung des Restriktionsausmaßes.

Der Dämpfer 14 mit dieser Edelstahlnetzwerkkonstruktion wird auf der Glasplatte 12 unmittelbar unter der Blitzlichtquelle 9 angeordnet, und seine beiden Enden werden dadurch befestigt, dass sie zwischen die Glasplatte 12 und das Außengehäuse 17 geschoben werden.

Unter Einsatz einer Druckausbildungsvorrichtung mit diesem Aufbau und unter Einsatz der folgenden Toner wurden Tests durchgeführt. Referenzbeispiel 2 (Herstellung eines Standardträgers) Polyesterharz ("Tuftone" TTR-2, hergestellt von Kao Corporation) 24 Gew.-% magnetisches Material (EPT-1000, hergestellt von Toda Kogyosha) 74 Gew.-% Ladungskontrollmittel ("Bontron" S-34, hergestellt von Orient Kagakusha) 1 Gew.-% Wachs (Luvax-1151, hergestellt von Nippon Seiro Co.) 1 Gew.-%

Nach sorgfältigem Vermischen der zuvor genannten Komponenten erfolgte das Schmelzen und Kneten unter Einsatz eines Doppelschneckenextruders (PCM-30, hergestellt von Ikegai Corporation). Nach dem Abkühlen des gekneteten Materials wurde es unter Einsatz eines Grobpulverisierers (UG-210KGS, hergestellt von Horai Tekkosho) zu einem Passmaß von 2 mm grob pulverisiert, wonach dieses Pulver mit einem Mittelpulverisierer ("Finemill" FM-300N, hergestellt von Nippon Pneumatic Mfg Co.) mittel pulverisiert wurde, wonach es unter Einsatz eines Feinpulverisierers ("Separator" DS-5UR, hergestellt von Nippon Pneumatic Mfg Co.) klassiert wurde und ein Harzträger mit einer gewichtsmittleren Teilchengröße von 50 &mgr;m erhalten wurde.

Referenzbeispiel 3

"Bontron"-N 01, hergestellt von Orient Kagakusha, wurde 6 h lang durch Erhitzen unter einem 0,01-MPa-Vakuum bei 190 °C behandelt, um das Ladungskontrollmittel A zu erzeugen.

Referenzbeispiel 4

"Bontron" N-01, hergestellt von Orient Kagakusha, wurde 12 h lang durch Erhitzen unter einem 0,02-MPa-Vakuum bei 160 °C behandelt, um das Ladungskontrollmittel B zu erzeugen.

Referenzbeispiel 5

"Bontron" N-01, hergestellt von Orient Kagakusha, wurde 6 h lang durch Erhitzen unter einem 0,01-MPa-Vakuum bei 90 °C behandelt, um das Ladungskontrollmittel C zu erzeugen.

Referenzbeispiel 6

"Bontron" N-01, hergestellt von Orient Kagakusha, wurde 6 h lang durch Erhitzen unter einem 0,02-MPa-Vakuum bei 160 °C behandelt, um das Ladungskontrollmittel D zu erzeugen.

Referenzbeispiel 7

10 g "Bontron" N-01, hergestellt von Orient Kagakusha, wurde 3-mal mit 100 g Methanol (Reaktionsgüte, hergestellt von Nacalai Tesque) gewaschen, während das Methanol gewechselt wurde, um das Ladungskontrollmittel E zu erzeugen.

Beispiel 1

Toner wurde unter Verwendung folgender Komponenten erzeugt. [Tonerzusammensetzung] Polyesterharz ("Tuftone" TTR-2, hergestellt von Kao Corporation) 60 Gew.-% Polyesterharz ("Tuftone" TTR-5, hergestellt von Kao Corporation) 1,6 Gew.-% magnetisches Material (EPT-1000, hergestellt von Toda Kogyosha) 20 Gew.-% Ruß (hergestellt von Cabot Corp., "Regal" 330 R) 2 Gew.-% Ladungskontrollmittel A aus Referenzbeispiel 3 2 Gew.-%

Nach dem sorgfältigen Vermischen der oben genannten Komponenten erfolgten das Schmelzen und Kneten unter Einsatz eines Doppelschneckenextruders (PCM-30, hergestellt von Ikegai Corporation), gefolgt von einer Feinpulverisierung mit einem Strahlmühlenpulverisierer (PJM-100, hergestellt von Nippon Pneumatic Mfg Co.), wonach die Klassierung unter Einsatz eins Windkraftklassierers (A-12, hergestellt von Alpine-sha) erfolgte und ein Toner mit einer gewichtsmittleren Teilchengröße von 8 &mgr;m erhalten wurde. Außerdem wurden zur Steigerung der Fließfähigkeit des Toners 1,2 Gew.-%, bezogen auf den Toner, hydrophobe Siliciumdioxidfeinteilchen (hergestellt von Hoechst Japan, HVK-2150) zugesetzt, wonach das Mischen zur Herstellung des Toners mit einem Super-Mischer (SMV-20, hergestellt von Kawadasha) durchgeführt wurde und ein positiv ladender Toner erhalten wurde.

Die Menge des bei der 90-sekündigen Wärmebehandlung dieses Toners bei 330 °C gebildeten Benzols betrug 9 &mgr;g/g.

Dann wurde ein Entwickler durch Vermischen von 90 Gew.-% des in Referenzbeispiel 2 hergestellten Harzträgers mit 10 Gew.-% dieses Toners erzeugt, und das Drucken erfolgte unter Einsatz des in Referenzbeispiel 1 beschriebenen LED-Druckers, wonach eine Bewertung der Druckqualität durchgeführt wurde. In diesem Drucker wurde ein Filter eingesetzt, der 300 g Aktivkohle umfasste. Anfangs und nach 900.000 Ausdrucken wurden gute Ausdrucke erhalten. Außerdem wurde die Benzolmenge in den Abgasen nach deren Durchtritt durch den Filter anfangs und nach 900.000 Ausdrucken gemessen, wobei jedoch kein signifikanter Unterschied in Bezug auf den Gehalt in der umgebenden Atmosphäre von 1 ppb bestand und dieser geringer war als das Schwankungsausmaß in der Atmosphäre (0,3 ppb).

Die Messungen der Benzolmenge wurden wie folgt durchgeführt: 1 l Gas aus dem Filterdurchtrittsbereich wurde unter Anwendung des Feststoff-Einfangverfahrens (Carbotrap 400) gesammelt, dann wurde das Sammelröhrchen in einer thermische Desorptionseinheit (TDE) platziert, und eine Analyse mittels thermischer Desorption unter Einsatz des GC-FID, GC/MS-Verfahrens wurde durchgeführt.

Beispiel 2

Toner wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erzeugt, nur dass statt des Ladungskontrollmittels A in der Tonerzusammensetzung das Ladungskontrollmittel B eingesetzt wurde. Die durch die 90-sekündige Wärmebehandlung dieses Toners bei 330 °C gebildete Benzolmenge betrug 14 &mgr;g/g. Entwickler wurde auf dieselbe Weise unter Verwendung dieses Toners erzeugt. Unter Einsatz dieses Entwicklers wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 unter Einsatz des in Referenzbeispiel 1 beschriebenen Druckers gedruckt, und eine Bewertung der Druckqualität wurde durchgeführt. Anfangs und nach 900.000 Ausdrucken wurden gute Ausdrucke erhalten. Außerdem wurde die Benzolmenge in den Abgasen nach deren Durchtritt durch den Filter anfangs und nach 900.000 Ausdrucken gemessen, wobei jedoch kein signifikanter Unterschied in Bezug auf den Gehalt in der umgebenden Atmosphäre von 1 ppb bestand und dieser geringer war als das Schwankungsausmaß in der Atmosphäre (0,3 ppb).

Vergleichsbeispiel 1

Toner wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erzeugt, nur dass statt des Ladungskontrollmittels A aus Referenzbeispiel 3 "Bontron" N-01, ein unbehandeltes Ladungskontrollmittel des Nigrosintyps, eingesetzt wurde. Die durch die 90-sekündige Wärmebehandlung dieses Toners bei 330 °C gebildete Benzolmenge betrug 100 &mgr;g/g. Entwickler wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 unter Verwendung dieses Toners erzeugt. Unter Einsatz dieses Entwicklers wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 unter Einsatz des in Referenzbeispiel 1 beschriebenen Druckers gedruckt, und eine Bewertung der Druckqualität wurde durchgeführt. Durch das Drucken konnten gute Ausdrucke erhalten werden. Als jedoch die Benzolmenge in dem Abgas gemessen wurde, betrug sie mit 9 ppb mehr als der Gehalt in der Atmosphäre (1 ppb), und es war deutlich, dass der Einsatz eines Filters erforderlich war. In der Folge wurde der Druckvorgang unter Einsatz von 300 g Aktivkohle als Filter durchgeführt, doch während anfangs kein signifikanter Unterschied in Bezug auf den Gehalt in der umgebenden Atmosphäre von 1 ppb bestand, war die Benzolmenge nach 600.000 Ausdrucken in dem Abgas nach dessen Durchtritt durch den Filter mit 2 ppb höher als das Schwankungsausmaß in der Atmosphäre, weshalb der Filter ersetzt werden musste.

Vergleichsbeispiel 2

Toner wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erzeugt, nur dass statt des Ladungskontrollmittels A aus Referenzbeispiel 3 "Bontron" N-13, ein unbehandeltes Ladungskontrollmittel des Nigrosintyps, eingesetzt wurde. Die durch die 90-sekündige Wärmebehandlung dieses Toners bei 330 °C gebildete Benzolmenge betrug 150 &mgr;g/g. Entwickler wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 unter Verwendung dieses Toners erzeugt. Unter Einsatz dieses Entwicklers wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 unter Einsatz des in Referenzbeispiel 1 beschriebenen Druckers gedruckt, und eine Bewertung der Druckqualität wurde durchgeführt. Durch das Drucken konnten gute Ausdrucke erhalten werden. Als jedoch die Benzolmenge in dem Abgas gemessen wurde, betrug sie mit 10,5 ppb mehr als der Gehalt in der Atmosphäre (1 ppb), und es war deutlich, dass der Einsatz eines Filters erforderlich war. In der Folge wurde der Druckvorgang unter Einsatz von 300 g Aktivkohle als Filter durchgeführt, doch während anfangs kein signifikanter Unterschied in Bezug auf den Gehalt in der umgebenden Atmosphäre von 1 ppb bestand, war die Benzolmenge nach 600.000 Ausdrucken in dem Abgas nach dessen Durchtritt durch den Filter mit 2 ppb höher als das Schwankungsausmaß in der Atmosphäre, weshalb der Filter ersetzt werden musste.

Vergleichsbeispiel 3

Toner wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erzeugt, nur dass statt des Ladungskontrollmittels A in der Tonerzusammensetzung das Ladungskontrollmittel C eingesetzt wurde. Die durch die 90-sekündige Wärmebehandlung dieses Toners bei 330 °C gebildete Benzolmenge betrug 74 &mgr;g/g. Entwickler wurde auf dieselbe Weise unter Verwendung dieses Toners erzeugt. Unter Einsatz dieses Entwicklers wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 unter Einsatz des in Referenzbeispiel 1 beschriebenen Druckers gedruckt, und eine Bewertung der Druckqualität wurde durchgeführt. Durch das Drucken konnten anfangs und nach 700.000 Ausdrucken gute Ausdrucke erhalten werden. Als jedoch die Benzolmenge in dem Abgas nach dessen Durchtritt durch den Filter nach 700.000 Ausdrucken gemessen wurde, war die Benzolmenge mit 2 ppb bezogen auf das Schwankungsausmaß in der Atmosphäre (0,3 ppb) beträchtlich, weshalb der Filter ersetzt werden musste.

Beispiel 3

Toner wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erzeugt, nur dass statt des Ladungskontrollmittels A in der Tonerzusammensetzung das Ladungskontrollmittel D eingesetzt wurde. Die durch die 90-sekündige Wärmebehandlung dieses Toners bei 330 °C gebildete Benzolmenge betrug 32 &mgr;g/g. Entwickler wurde auf dieselbe Weise unter Verwendung dieses Toners erzeugt. Unter Einsatz dieses Entwicklers wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 unter Einsatz des in Referenzbeispiel 1 beschriebenen Druckers gedruckt, und eine Bewertung der Druckqualität wurde durchgeführt. Anfangs und nach 900.000 Ausdrucken wurden gute Ausdrucke erhalten. Außerdem wurde die Benzolmenge in den Abgasen nach deren Durchtritt durch den Filter anfangs und nach 900.000 Ausdrucken gemessen, wobei jedoch kein signifikanter Unterschied in Bezug auf den Gehalt in der umgebenden Atmosphäre von 1 ppb bestand und dieser geringer war als das Schwankungsausmaß in der Atmosphäre (0,3 ppb).

Beispiel 4

Toner wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erzeugt, nur dass statt des Ladungskontrollmittels A in der Tonerzusammensetzung das Ladungskontrollmittel E eingesetzt wurde. Die durch die 90-sekündige Wärmebehandlung dieses Toners bei 330 °C gebildete Benzolmenge betrug 36 &mgr;g/g. Entwickler wurde auf dieselbe Weise unter Verwendung dieses Toners erzeugt. Unter Einsatz dieses Entwicklers wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 unter Einsatz des in Referenzbeispiel 1 beschriebenen Druckers gedruckt, und eine Bewertung der Druckqualität wurde durchgeführt. Anfangs und nach 900.000 Ausdrucken wurden gute Ausdrucke erhalten. Außerdem wurde die Benzolmenge in den Abgasen nach deren Durchtritt durch den Filter anfangs und nach 900.000 Ausdrucken gemessen, wobei jedoch kein signifikanter Unterschied in Bezug auf den Gehalt in der umgebenden Atmosphäre von 1 ppb bestand und dieser geringer war als das Schwankungsausmaß in der Atmosphäre (0,3 ppb).

Gewerbliche Anwendbarkeit

Unter Einsatz des Toners der vorliegenden Erfindung ist es, wie obenstehend erläutert, möglich, den Zeitraum, bevor der Filter ersetzt werden muss, auszudehnen oder gar keinen Filter zu verwenden, wodurch es möglich ist, die Betriebskosten des Druckers zu senken.


Anspruch[de]
Tonerzusammensetzung zur Entwicklung elektrostatischer latenter Bilder, wie sie bei Blitzfixierung verwendet wird, umfassend zumindest ein Bindemittelharz, ein Färbemittel und ein Ladungskontrollmittel vom Nigrosintyp, dadurch gekennzeichnet, dass die durch 90-sekündiges Erhitzen des Toners auf 330 °C erzeugte Benzolkonzentration nicht mehr als 60 &mgr;g/g beträgt. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, worin die erzeugte Benzolkonzentration nicht mehr als 40 &mgr;g/g beträgt. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin das Bindemittelharz ein Polyesterharz ist. Tonerzusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin das Ladungskontrollmittel eine Verbindung vom Nigrosintyp ist, die bei einer Temperatur von zumindest 100 °C, nicht aber über 250 °C, bei einer Vakuumgüte von 0,2 MPa oder weniger vakuumwärmebehandelt worden ist. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 4, worin die Vakuumwärmebehandlung bei einer Vakuumgüte von 0,05 MPa oder weniger durchgeführt worden ist. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 5, worin die Vakuumwärmebehandlung bei einer Temperatur von zumindest 130 °C, nicht aber über 220 °C, bei einer Vakuumgüte von 0,03 MPa oder weniger durchgeführt worden ist. Verfahren zur Herstellung eines Ladungskontrollmittels vom Nigrosintyp mit einer durch 90-sekündiges Erhitzen des Toners auf 330 °C erzeugten Benzolkonzentration von nicht mehr als 60 &mgr;g/g, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung vom Nigrosintyp bei einer Temperatur von zumindest 100 °C, nicht aber über 250 °C, bei einer Vakuumgüte von 0,2 MPa oder weniger vakuumwärmebehandelt wird, wodurch das Ladungskontrollmittel vom Nigrosintyp bereitgestellt wird. Verfahren nach Anspruch 7, worin die Vakuumgüte 0,05 MPa oder weniger beträgt. Verfahren nach Anspruch 8, worin die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von zumindest 130 °C, nicht aber über 220 °C, bei einer Vakuumgüte von 0,03 MPa oder weniger durchgeführt wird.






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