DE19745229A1 - Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung - Google Patents

Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung

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DE19745229A1
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Hidenori Tachi
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung, der zur Entwicklung von elektrostatischen Latentbildern in der Elektrophotographie, für elektrostatische Aufzeichnungen, beim elektrostatischen Drucken und dergleichen verwendet werden.
Wie in US-A-2 221 776, US-A-2 297 691 und US-A-2 357 809 und weiteren Ver­ öffentlichungen offenbart, umfaßt herkömmliche Elektrophotographie, die in Geräten zum Erzeugen fixierter Bilder eingesetzt werden, die Schritte: Erzeugen eines elektrostatischen Latentbilds durch gleichmäßiges Aufladen einer photoelektrischen Isolierschicht (Aufla­ dungsverfahren) und nachfolgendes Belichten der Schicht, wodurch die Ladung auf dem belichteten Teil beseitigt wird (Belichtungsverfahren), und Sichtbarmachen des erzeugten Bilds durch Anhaften eines als Toner bekannten, gefärbten, geladenen feinen Pulvers an das Latentbild (Entwicklungsverfahren); Übertragen des erhaltenen sichtbaren Bilds auf eine bildempfangenden Schicht, wie ein Übertragungspapier (Übertragungsverfahren); und dauerhaftes Fixieren des übertragenen Bilds durch Erhitzen, Druckausübung oder andere geeignete Maßnahmen zum Fixieren (Fixierverfahren). Nachfolgend auf das Übertragen des sichtbaren Bilds kann das vorstehende Verfahren ferner zwecks der Reinigung der Photo­ leiteroberfläche Abschaben des restlichen Toners vom Photoleiter umfassen (Reinigungs­ verfahren).
Bei den vorstehenden elektrophotographischen Verfahren wurden im Entwicklungs­ verfahren als günstigste Verfahren Zweikomponenten-Entwicklungsverfahren mit magneti­ schen Bürsten unter Verwendung eines Entwicklers, bestehend aus zwei Bestandteilen, nämlich einem Toner und einer Trägersubstanz, vorgeschlagen, wobei die Trägersubstanz verwendet wird, um die elektrischen Ladungen dem Toner zuzuführen und den geladenen Toner durch eine magnetische Kraft auf den Latentbildteil zu befördern.
Im Zweikomponenten-Entwicklungsverfahren mit magnetischen Bürsten muß jedoch ein Magnet in der Entwicklerwalze plaziert sein, da beim Befördern des Entwicklers eine magnetische Kraft angewandt wird, und die Trägersubstanz besteht aus einem Metall oder einem Oxid davon, wie Eisenpulver, Nickelpulver und Ferrit. Deshalb werden die Entwicklervorrichtung und der Entwickler unerwünscht schwer, wodurch es schwierig wird, diese kleiner zu gestalten und demgemäß das Gewicht der gesamten Aufzeichnungsvorrichtung zu verringern.
Wie beispielsweise in US-A-3 909 258 und US-A-4 121 931 offenbart, werden her­ kömmlicherweise zudem magnetische Einkomponenten-Entwicklungsverfahren angewandt, umfassend den Schritt des Beförderns eines Toners auf den elektrostatisch Latentbildteil ohne Verwendung einer Trägersubstanz, wobei die Verfahren unter Ausnutzen einer mag­ netischen Kraft durchgeführt werden, die dem Toner, der eine magnetische Substanz enthält, eigen ist. Jedoch muß auch in diesem Entwicklungsverfahren ein Magnet im Innenteil der Entwicklerwalze verwendet werden, wodurch es unter dem Gesichtspunkt der Gewichtsverringerung der Entwicklervorrichtung nachteilhaft wird.
Um die Probleme in diesen Entwicklungsverfahren zu lösen, wurden in letzter Zeit viele Untersuchungen durchgeführt und viele Verbesserungen bei nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklungsverfahren, in denen ein Toner alleine verwendet wird, ohne daß er ein magnetisches Pulver enthält, wie beispielsweise in US-A-2 895 847 und US-A-3 152 012 sowie JP-B-41-9 475, JP-B-45-2 877 und JP-B-54-3 624 offenbart, erzielt. Diese Entwicklungsverfahren sind unter dem Gesichtspunkt, daß keine Magneten in der Entwicklerwalze eingesetzt werden, zur Verkleinerung und Gewichtsverringerung der Aufzeichnungsvorrichtung äußerst vorteilhaft. Insbesondere gibt es eine zunehmende Anzahl von Fällen, in denen das vorstehende Entwicklungsverfahren für solche Anwendungen eingesetzt wird, wie für verkleinerte Drucker von Personal-Computern und für Normalpapierfaxgeräte, bei denen in den letzten Jahren aktiv viele Untersuchungen und Entwicklungen durchgeführt wurden.
Da im nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklungsverfahren jedoch keine Trägersubstanz eingesetzt wird, ergibt sich eine äußerst große Schwierigkeit bei der Steuerung der Menge an triboelektrischen Ladungen der Toner. Außerdem kann, insbesondere im Fall eines Vollfarbtoners, lediglich ein farbloses Mittel zu Steuerung der Ladung eingesetzt werden, wodurch es schwierig wird, eine gute triboelektrische Aufladbarkeit zu bewahren.
Um eine stabile triboelektrische Aufladbarkeit zu bewahren, werden deshalb beispiels­ weise in JP-A-3-296 771, JP-A-4-9 865 und JP-A-4-19 754 Farbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung offenbart, die aufladbare, farbmittel­ haltige feine Teilchen und organische feine harzige Teilchen enthalten, wobei die organi­ schen feinen harzigen Teilchen zu den aufladbaren, farbmittelhaltigen feinen Teilchen um­ gekehrt aufladbar sind, wenn mit ihnen ein triboelektrischer Aufladen mit einem Eisenpulver durchgeführt wird. Jedoch weisen diese Toner darin Probleme au?, daß die feinen harzigen Teilchen wahrscheinlich auf dem Aufladungsflügel verschmolzen werden, oder daß die feinen harzigen Teilchen auf dem Photoleiter wahrscheinlich einen Belag erzeugen.
Auch JP-A-7-27 087 offenbart einen Toner, auf den ein Siliciumdioxid, das mit einem Silikonöl hydrophob behandelt wurde, aufgetragen ist, um einen Toner mit ausgezeichneter Entwickelbarkeit, Übertragbarkeit und Langzeitstabilität zu erhalten. Jedoch trägt dieser Toner wenig zur triboelektrischen Aufladbarkeit des Toners bei, was es schwierig macht, einen solchen Toner in Fällen von Hochleistungsvorrichtungen einzusetzen, wo unter den Gesichtspunkten des Untergrundniveaus und der Bildqualität ein äußerst schneller anfänglicher Anstieg der Menge an triboelektrischen Ladungen gefordert wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit die Bereitstellung eines Vollfärbtoners zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung, der ausgezeichnete triboelektrische Aufladbarkeit besitzt.
Diese Aufgabe wurde durch den überraschenden Befund gelöst, daß eine gute triboelektrische Aufladbarkeit mittels eines Toners, der positiv aufladbare, anorganische feine Teilchen und negativ aufladbare, anorganische feine Teilchen enthält, bewahrt werden kann, wenn die anorganischen feinen Teilchen mit einem Eisenpulver triboelektrisch aufgeladen werden, wodurch es möglich wird, Probleme, die der nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung aufgrund der Verzögerung der anfänglichen Menge an triboelektrischen Ladungen eigen sind, im wesentlichen zu beseitigen, indem die Teilchen ein geringes Untergrundniveau, ein geringes Schattenniveau und ein kleiner Unterschied in den Bilddichten am Anfang und Ende aufweisen.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung folgendes:
  • (1) Einen Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung, der in einer Entwicklervorrichtung einsetzbar ist, die eine Entwicklerwalze und einen Flügel umfaßt, wobei der Flügel dazu dient, eine auf der Entwicklerwalze erzeugte Tonerschicht zu einer einheitlichen Dicke zu regulieren und den Tonern durch triboelektrisches Aufladen elektrische Ladungen zuzuführen, wobei der Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung
  • (a) feine harzige Teilchen, umfassend wenigstens ein Farbmittel und ein Bindemittelharz, das als einen Hauptbestandteil ein Polyesterharz umfaßt; und
  • (b) Zusatzstoffe, die extern auf eine Oberfläche der feinen harzigen Teilchen aufgetragen werden, wobei die Zusatzstoffe anorganische feine Teilchen umfassen, die aus positiv aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen und negativ aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen bestehen, wenn die Zusatzstoffe mit einem Eisenpulver triboelektrisch aufgeladen werden, umfaßt.
  • (2) Den vorstehend in Punkt (1) beschriebenen Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung, bei dem die Menge an triboelektrischen Ladungen der positiv aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen 10 bis 500 µC/g und die Menge an triboelektrischen Ladungen der negativ aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen -10 bis -500 µC/g beträgt.
  • (3) Den vorstehend in Punkt (1) oder (2) beschriebenen Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung, bei dem ein Gewichtsverhältnis der positiv aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen zu den negativ aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen ausgewählt wird aus:
  • (a) 90/10 bis 50/50, im Fall eines positiv aufladbaren Toners; und
  • (b) 50/50 bis 10/90, im Fall eines negativ aufladbaren Toners.
  • (4) Den vorstehend in den Punkten (1) bis (3) beschriebenen Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung, bei dem die anorganischen feinen Teilchen zwei getrennte Bereiche von Teilchengrößen aufweisen:
    einen Bereich von 30 nm oder mehr und 100 nm oder weniger; und
    den anderen Bereich von 20 nm oder weniger,
    und wobei die positiv aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen und/oder die negativ aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen eine mittlere primäre Teilchengröße von 30 nm oder mehr und 100 nm oder weniger aufweisen, und die anderen eine mittlere primäre Teilchengröße von 20 nm oder weniger aufweisen.
  • (5) Den vorstehend in den Punkten (1) bis (4) beschriebenen Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung, bei dem die positiv aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen und/oder die negativ aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen mit einem Silikonöl hydrophob behandelt werden, wobei die Menge an darauf aufgetragenem Silikonöl 1 bis 5 mg/m2 je Oberflächenbereich der anorganischen feinen Teilchen beträgt.
  • (6) Den vorstehend in den Punkten (1) bis (5) beschriebenen Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung, bei dem ein Beschichtungsverhältnis der anorganischen feinen Teilchen 30% oder mehr beträgt.
  • (7) Den vorstehend in den Punkten (1) bis (6) beschriebenen Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung, bei dem die anorganischen feinen Teilchen feine Siliciumdioxid-Teilchen umfassen.
  • (8) Den vorstehend in den Punkten (1) bis (7) beschriebenen Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung, bei dem das Polyesterharz eine Säurezahl von 10 KOH mg/g oder mehr aufweist.
  • (9) Den vorstehend in den Punkten (1) bis (8) beschriebenen Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung, bei dem das Polyesterharz eine Glasumwandlungstemperatur von 55°C oder mehr aufweist.
Der erfindungsgemäße Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten- Entwicklung umfaßt eine Entwicklerwalze und einen Flügel, wobei der Flügel dazu dient, eine auf der Entwicklerwalze erzeugte Tonerschicht zu einer einheitlichen Dicke zu regulieren und den Tonern durch triboelektrisches Aufladen elektrische Ladungen zuzuführen, wobei der Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung
  • (a) feine harzige Teilchen, umfassend wenigstens ein Farbmittel und ein Bindemittelharz, das als einen Hauptbestandteil Polyesterharz umfaßt; und
  • (b) Zusatzstoffe, die extern auf eine Oberfläche der feinen harzigen Teilchen aufgetragen werden, wobei die Zusatzstoffe anorganische feine Teilchen umfassen, die aus positiv aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen und negativ aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen bestehen, wenn die Zusatzstoffe mit einem Eisenpulver triboelektrisch aufgeladen werden,
    umfaßt.
In herkömmlichen Tonern werden Zusatzstoffe, wie anorganische feine Teilchen mit der gleichen Polarität, extern auf Oberflächen der feinen harzigen Teilchen aufgetragen, um gute Aufladbarkeit und freie Fließbarkeit sicherzustellen. Im Gegensatz hierzu werden die anorganischen feinen Teilchen der umgekehrten Polarität zusätzlich zu den anorganischen feinen Teilchen mit der gleichen Polarität zugegeben, um gute Aufladbarkeit sicherzustellen und um das Untergrundniveau, das Schattenniveau und die Unterschiede in den Bilddichten am Anfang und Ende zu verringern, die auf die Verzögerung der anfänglichen Menge an triboelektrischen Ladungen zurückzuführen sind, was bei der nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung Probleme aufgeworfen hat. Außerdem erfolgen wahrscheinlich keine Haftung der feinen harzigen Teilchen an den Aufladungsflügel, und die feinen harzigen Teilchen erzeugen auf dem Photoleiter keinen Belag, wie dies in den Fällen zu finden ist, wo organische feine Teilchen mit umgekehrter Polarität aufgetragen werden.
Die anorganischen feinen Teilchen, die in der vorliegenden Erfindung einsetzbar sind, können beliebige herkömmlich bekannte Materialien sein. Beispiele hierfür schließen feine Teilchen aus Siliciumdioxid, Titandioxid, Aluminiumoxid, Zinkoxid, Magnesiumoxid, Cer­ oxid, Eisenoxid, Kupferoxid, Zinnoxid und dergleichen ein. Unter den vorstehenden anorganischen feinen Teilchen werden unter dem Gesichtspunkt der einfachen Veränderbarkeit und Verfügbarkeit feine Siliciumdioxid-Teilchen bevorzugt.
Konkrete Beispiele für im Handel erhältliche Produkte der anorganischen feinen Teil­ chen, die in der vorliegenden Erfindung vorzugsweise einsetzbar sind, umfassen die folgenden:
  • (a) feine Siliciumdioxid-Teilchen: Produkte, hergestellt von Nippon Aerosil Co., Ltd., wie
    "MOX80" (mittlere Teilchengröße: etwa 30 nm), "OX50" (mittlere Teilchengröße: etwa 40 nm) und "TT600" (mittlere Teilchengröße: etwa 40 nm); und
  • (b) feine Titanoxid-Teilchen: Produkte, hergestellt von Idemitsu Kosan Co., Ltd., wie "IT-PB" (mittlere Teilchengröße: etwa 40 nm) und "IT-PC" (mittlere Teilchengröße: etwa 60 nm); und Produkte, hergestellt von Fuji Titanium Industry Co., Ltd., wie "TAF110A" (mittlere Teilchengröße: etwa 40 bis etwa 50 nm) und "TAF510" (mittlere Teilchengröße: etwa 40 bis etwa 50 nm).
Diese anorganischen feinen Teilchen können einzeln oder als Kombination von zwei oder mehr Arten eingesetzt werden.
Bei den anorganischen feinen Teilchen, die in der vorliegenden Erfindung einsetzbar sind, ist erwünscht, daß die anorganischen feinen Teilchen zwei getrennte Teilchengrößen­ bereiche haben:
einen Bereich mit 30 nm oder mehr und 100 nm oder weniger; und
den anderen Bereich mit 20 nm oder weniger,
und daß wenigstens ein Vertreter, ausgewählt aus den positiv aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen und den negativ aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen, eine mittlere primäre Teilchengröße von 30 nm oder mehr und 100 nm oder weniger, vorzugsweise 30 nm oder mehr und 70 nm oder weniger hat, und die restlichen Vertreter eine mittlere primäre Teilchengröße von 20 nm oder weniger haben. Durch Steuern der mittleren primären Teilchengrößen der positiv aufladbaren oder negativ aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen in die angegebenen Bereiche können deren Wirkungen gut beibehalten werden, und eine ausreichende freie Fließbarkeit des Toners kann sichergestellt werden. Hierbei ist die mittlere Teilchengröße das Zahlenmittel der Teilchengröße.
Die Teilchengrößen der anorganischen feinen Teilchen werden aus einer elektronen­ mikroskopischen Aufnahme, die mittels eines Rasterelektronenmikroskops oder eines Transmissionselektronenmikroskops aufgenommen wurde, bestimmt.
Als weitere Indices entspricht, falls die anorganischen feinen Teilchen Siliciumdioxid mit einer wahren spezifischen Dichte von 2,3 g/cm3 umfassen, das Siliciumdioxid mit einem spezifischen Oberflächenbereich von 20 bis 80 m2/g, wie durch das BET-Verfahren bestimmt, ebenso dem vorstehenden Teilchengrößenbereich.
Es ist erwünscht, daß die Menge an triboelektrischen Ladungen der positiv aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen 10 bis 500 µC/g, vorzugsweise 50 bis 200 µC/g beträgt, und daß die Menge an triboelektrischen Ladungen der negativ aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen -10 bis -500 µC/g, vorzugsweise -30 bis -200 µC/g beträgt. Wenn die Mengen der triboelektrischen Ladungen der positiv aufladbaren und negativ aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen jeweils innerhalb der vorstehenden Bereiche gesteuert werden, kann eine stabile triboelektrische Aufladbarkeit sichergestellt werden.
Die vorstehenden anorganischen feinen Teilchen sind ohne eine Behandlung entweder positiv oder negativ geladen, und um die anorganischen feinen Teilchen stärker positiv aufzuladen, wenn sie mit einem Eisenpulver triboelektrisch aufgeladen werden, können die vorstehenden anorganischen feinen Teilchen mit einem Aminosilan oder einem aminomodifizierten Silikonöl vorzugsweise hydrophob behandelt werden. Ebenso können die anorganischen feinen Teilchen, die stark positiv oder negativ aufgeladen sind, mit solchen hydrophoben Behandlungsmitteln, wie Dichlordimethylmethan, Hexamethyldisilan, einem Silikonöl und dergleichen, hydrophob behandelt werden. Im übrigen wird bevorzugt, daß die anorganischen feinen Teilchen mit Aminosilan hydrophob behandelt werden, da das Aminosilan hochgradig hydrophil ist, und dann ferner mit einem Silikonöl, Hexamethyldisilan und dergleichen hydrophob behandelt werden. Ebenso wird unter dem Gesichtspunkt der Verringerung unter den vorstehenden hydrophoben Behandlungsmitteln des Untergrundniveaus Silikonöl bevorzugt. Deshalb wird bevorzugt, daß wenigstens ein Vertreter, ausgewählt aus den positiv aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen und den negativ aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen, mit dem Silikonöl hydrophob behandelt wird.
Konkrete Beispiele der bei der hydrophoben Behandlung einsetzbaren Silikonöle umfassen Dimethylsilikonöl, Methylphenylsilikonöl, Methylhydrogensilikonöl, alkylmodi­ fizierte Silikonöle, fluormodifizierte Silikonöle, polyethermodifizierte Silikonöle, alkohol­ modifizierte Silikonöle, aminomodifizierte Silikonöle, epoxymodifizierte Silikonöle, epoxypolyethermodifizierte Silikonöle, phenolmodifizierte Silikonöle, carboxylmodifizierte Silikonöle, mercaptomodifizierte Silikonöle und dergleichen, die jeweils bei 25°C eine Viskosität von 50 bis 10 000 cSt aufweisen.
In der vorliegenden Erfindung beträgt die Menge des Silikonöls, das in der hydrophoben Behandlung auf die anorganischen feinen Teilchen aufgetragen wird, vorzugsweise 1 bis 5 mg/m2 je Oberflächenbereich der vorstehenden anorganischen feinen Teilchen, stärker bevorzugt 2 bis 3 mg/m2. Wenn die Menge an Silikonöl, das auf die anorganischen feinen Teilchen aufgetragen wird, gleich der Untergrenze des vorstehenden Bereichs oder größer ist, können die Wirkungen zur Verringerung des Untergrundniveaus durch die hydrophobe Behandlung mit dem Silikonöl in bemerkenswerter Weise festgestellt werden, und wenn die Menge des aufgetragenen Silikonöls gleich der Obergrenze des vorstehenden Bereichs oder kleiner ist, kann die Agglomeration der anorganischen feinen Teilchen verhindert werden, wodurch es möglich wird, daß die anorganischen feinen Teilchen einheitlich an den Oberflächen des Toners haften.
Falls die anorganischen feinen Teilchen einen spezifischen Oberflächenbereich von 50 m2/g, wie durch das BET-Verfahren bestimmt, aufweisen, entspricht die wie vorstehend festgelegte Menge des aufgetragenen Silikonöls 10 bis 15 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der anorganischen feinen Teilchen.
Der Oberflächenbereich der hier verwendeten, anorganischen feinen Teilchen steht für einen spezifischen Oberflächenbereich, wie er durch das BET-Verfahren bestimmt wird; dieser kann durch im Handel erhältliche Prüfgeräte des spezifischen Oberflächenbereichs nach BET durch Stickstoffadsorption bestimmt werden, beispielsweise mittels eines automatischen Prüfgeräts des spezifischen Oberflächenbereichs vom Durchfluß-Typ (hergestellt von Shimadzu Corporation; FLOWSOAP Model 2300) und ähnliche.
Die Verfahren der hydrophoben Behandlung mit einem Silikonöl sind nicht besonders begrenzt, solange das Silikonöl an den Oberflächen der anorganischen feinen Teilchen ad­ sorbiert wird. Beispiele solcher Verfahren schließen ein Verfahren ein, umfassend die Schritte Versprühen eines Gemischs, das ein Silikonöl umfaßt und mit einem Lösungsmittel verdünnt wurde, während die anorganischen feinen Teilchen in einem Mischgefäß gerührt werden, und thermisches Trocknen im Mischgefäß für eine gegebene Zeitdauer, während der das Rühren der anorganischen feinen Teilchen fortgesetzt wird.
Konkrete Beispiele für im Handel erhältliche Produkte der anorganischen feinen Teil­ chen, die mit einem Silikonöl hydrophob behandelt werden und die in der vorliegenden Erfindung bevorzugt eingesetzt werden, umfassen positiv aufladbare, anorganische feine Teilchen, wie "RA200HS" (hergestellt von Nippon Aerosil Co., Ltd. mittlere Teilchengröße: etwa 12 nm), "HVK2150" (hergestellt von Wacker Chemical Co.; mittlere Teilchengröße: etwa 13 nm) und ähnliche; sowie negativ aufladbare, anorganische feine Teilchen, wie "R972" (hergestellt von Nippon Aerosil Co., Ltd.; mittlere Teilchengröße: etwa 16 nm), "RY200" (hergestellt von Nippon Aerosil Co. Ltd.; mittlere Teilchengröße: etwa 12 nm) und ähnliche. Diese anorganischen feinen Teilchen können allein oder als Kombination von zwei oder mehr Arten eingesetzt werden.
Der erfindungsgemäße Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten- Entwicklung kann vorzugsweise hergestellt werden, indem die anorganischen feinen Teilchen, die wie vorstehend erwähnte hydrophob behandelt wurden, extern auf die Oberflächen von feinen harzigen Teilchen (unbehandelter Toner) aufgetragen werden. Die hier zu verwendenden, feinen harzigen Teilchen umfassen wenigstens ein Bindemittelharz und ein Farbmittel, und es können beliebige herkömmliche nichtmagnetische Einkomponententoner für die Elektrophotographie eingesetzt werden.
Ebenso können in der vorliegenden Erfindung wenigstens ein Vertreter, ausgewählt aus bekannten anorganischen feinen Teilchen, die ohne Oberflächenbehandlungen eingesetzt werden, und bekannten anorganischen feinen Teilchen, die mit anderen hydrophoben Behandlungsmitteln als den Silikonölen oberflächenbehandelt wurden, zusammen mit den anorganischen feinen Teilchen, die wie vorstehend beschrieben hydrophob behandelt wurden, in solchen Mengen verwendet, daß die vorteilhaften Wirkungen der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden.
Das Bindemittelharz in den erfindungsgemäßen feinen harzigen Teilchen umfaßt als einen Hauptbestandteil ein Polyesterharz, wobei die Menge des im Bindemittelharz einge­ setzten Polyesterharzes unter den Gesichtspunkten des Bewahrens von ausgezeichneter Be­ ständigkeit des Toners und ausgezeichneter Dispergierbarkeit der Pigmente vorzugsweise 70 Gew.-% oder mehr, stärker bevorzugt 90 Gew.-% oder mehr beträgt.
Die in der vorliegenden Erfindung einsetzbaren Polyesterharze können durch die Kondensationspolymerisation von mehrwertigen Alkoholbestandteilen und Polycarbonsäurebestandteilen erhalten werden, nämlich der Kondensationspolymerisation zwischen einem mehrwertigen Alkohol und einer Polycarbonsäure, einem Polycarbonsäureester oder einem Polycarbonsäureanhydrid.
Konkrete Beispiele für zweiwertige Alkoholbestandteile umfassen Bisphenol A-Al­ kylenoxid-Addukte, wie Polyoxypropylen(2.2)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propan, Polyoxypropylen(3.3)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propan, Polyoxyethylen(2.0)-2,2-bis(4-hydroxy­ phenyl)propan, Polyoxypropylen(2.0)-polyoxyethylen(2.0)-2,2-bis(4-hydroxy­ phenyl)propan und Polyoxypropylen(6)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propan; Ethylenglycol, Diethylenglycol, Triethylenglycol, 1,2-Propylenglycol, 1,3-Propylenglycol, 1,4-Butandiol, Neopentylglycol, 1,4-Butendiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,4-Cyclohexan­ dimethanol, Dipropylenglycol, Polyethylenglycol, Polypropylenglycol, Polytetramethylen­ glycol, Bisphenol A, hydriertes Bisphenol A und andere zweiwertige Alkoholbestandteile.
Konkrete Beispiele für dreiwertige oder höher mehrwertige Alkoholbestandteile um­ fassen Sorbit, 1,2,3,6-Hexantetrol, 1,4-Sorbitan, Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Tripenta­ erythrit, 1,2,4-Butantriol, 1,2,5-Pentantriol, Glycerin, 2-Methylpropantriol, 2-Methyl-1,2,4-butan­ triol, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, 1,3,5-Trihydroxymethyl-benzol und andere dreiwertige oder höher mehrwertige Alkoholbestandteile.
In der vorliegenden Erfindung können diese zweiwertigen Alkoholmonomere und dreiwertigen oder höher mehrwertigen Alkoholmonomere einzeln oder in Kombination eingesetzt werden.
Beispiele für Dicarbonsäuremonomere umfassen Dicarbonsäuren, wie Maleinsäure, Fumarsäure, Citraconsäure, Itaconsäure, Glutaconsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Cyclohexandicarbonsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Azelainsäure und Malonsäure; alkyl- oder alkenyl-substituierte Bernsteinsäuren, wobei der Alkylrest 1 bis 20 Kohlenstoffatome hat, oder der Alkenylrest 2 bis 20 Kohlenstoffatome hat, wie n-Dodecenylbernsteinsäure, n-Dodecylbernsteinsäure, n-Octylbernsteinsäure, Isooctenylbernsteinsäure und Isooctylbernsteinsäure, deren Säureanhydride, deren Ester mit Niederalkylresten (1 bis 4 Kohlenstoffatome) und andere Dicarbonsäurebestandteile.
Beispiele für Tricarbon- oder höhere Polycarbonsäurebestandteile umfassen 1,2,4-Benzoltricarbonsäure, 2,5,7-Naphthalintricarbonsäure, 1,2,4-Naphthalintri­ carbonsäure, 1,2,4-Butantricarbonsäure, 1,2,5-Hexantricarbonsäure, 1,3-Dicarboxyl-2-methyl- 2-methylencarboxypropan, 1,2,4-Cyclohexantncarbonsäure, Tetra(methylen­ carboxyl)methan, 1,2,7,8-Octantetracarbonsäure, Pyromellithsäure, Empol-Trimersäure, deren Säureanhydride, Ester mit Niederalkylresten (1 bis 4 Kohlenstoffatome) und andere Tricarbon- oder höhere Polycarbonsäurebestandteile.
In der vorliegenden Erfindung können diese Dicarbonsäuremonomere und Tricarbon- oder höheren Polycarbonsäuremonomere einzeln oder in Kombination eingesetzt werden.
Das in der vorliegenden Erfindung einsetzbare Polyesterharz kann hergestellt werden, indem eine Kondensationspolymerisation eines Alkoholbestandteils und eines Carbonsäure­ bestandteils bei einer Temperatur von 180 bis 250°C in einer Inertgasatmosphäre durchgeführt wird. In diesem Fall können gegebenenfalls auch Zusatzstoffe, wie Veresterungskatalysatoren, wie Zinkoxid, Zinn(II)-oxid, Dibutylzinnoxid, Dibutylzinndilaurat und dergleichen, sowie Polymerisationsinhibitoren, wie Hydrochinonmonomethylether und dergleichen, hinzugefügt werden.
Es ist erwünscht, daß das in der vorliegenden Erfindung einsetzbare Polyesterharz eine Säurezahl von 10 KOH mg/g oder mehr, vorzugsweise 15 KOH mg/g oder mehr, wie durch ein Verfahren entsprechend JIS K0070 bestimmt, hat, um die Dispergierbarkeit der Farbmittel zu verbessern.
Zudem ist erwünscht, daß das in der vorliegenden Erfindung einsetzbare Polyesterharz eine Glasumwandlungstemperatur von 55°C oder mehr, vorzugsweise 60°C oder mehr, stärker bevorzugt 60 bis 70°C aufweist, um die gute Beständigkeit des Toners gegenüber der Beanspruchung, die durch den Aufladungsflügel bei der nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung ausgeübt wird, beizubehalten.
Andere in der vorliegenden Erfindung als Bindemittelharze einsetzbare Harze umfassen beispielsweise Homopolymere oder Copolymere von Styrol und Styrolderivaten, wie Styrol, Chlorstyrol und α-Methylstyrol; Monoolefine, wie Ethylen, Propylen, Butylen und Isobutylen; Vinylester, wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbenzoat und Vinylbutyrat; ethylenische aliphatische Monocarbonsäureester, wie Methylacrylat, Ethylacrylat, Butylacrylat, Octylacrylat, Dodecylacrylat, Phenylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat und Dodecylmethacrylat; Vinylether, wie Vinylmethylether, Vinylethylether und Vinylbutylether; Vinylketone, wie Vinylmethylketon, Vinylhexylketon und Vinylisopropenylketon.
Zudem können ferner natürliche oder synthetische Wachse, Polyamide, Epoxyharze, Polycarbonate, Polyurethane, Silikonharze, Fluorharze, Petroleumharze und dergleichen zugegeben werden.
Beispiele für Farbmittel, die in der vorliegenden Erfindung in den feinen harzigen Teilchen eingesetzt werden, umfassen Ruß; Monoazogelbpigment auf Basis von Acetessigsäurearylamid, wie C.I. Pigment Yellow 1, C.I. Pigment Yellow 3, C.I. Pigment Yellow 74, C.I. Pigment Yellow 97 und C.I. Pigment Yellow 98; Bisazogelbpigmente auf Basis von Acetessigsäurearylamid, wie C.I. Pigment Yellow 12, C.I. Pigment Yellow 13, C.I. Pigment Yellow 14 und C.I Pigment Yellow 17; Gelbfarbstoffe, wie C.I. Solvent Yellow 19, C.I. Solvent Yellow 77, C.I. Solvent Yellow 79 und C.I. Disperse Yellow 164; Rot- oder Karminpigmente, wie C.I. Pigment Red 48, C.I. Pigment Red 49 : 1, C.I. Pigment Red 53 : 1, C.I. Pigment Red 57, C.I. Pigment Red 57 : 1, C.I. Pigment Red 81, C.I. Pigment Red 122 und C.I. Pigment Red 5; Rotfarbstoffe, wie C.I. Solvent Red 49, C.I. Solvent Red 52, C.I Solvent Red 58 und C.I. Solvent Red 8; Blaupigmente und Kupferphthalocyaninfarbstoffe und deren Derivate, wie C.I. Pigment Blue 15 : 3; Grünpigmente, wie C.I. Pigment Green 7 und C.I. Pigment Green 36 (Phthalocyaningrün). Diese Farbmittel können allein oder in Kombination eingesetzt werden. Diese Farbmittel werden vorzugsweise in einer Menge von etwa 1 bis 15 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Bindemittelharzes, zugegeben.
Die erfindungsgemäßen feinen harzigen Teilchen können Mittel zur Ladungskontrolle enthalten, und die einsetzbaren Mittel zur Ladungskontrolle schließen negative Mittel zur Ladungskontrolle und positive Mittel zur Ladungskontrolle ein. Beispiele für negative Mittel zur Ladungskontrolle umfassen Chromkomplexe von Azofarbstoffen; Eisenkomplexe von Azofarbstoffen; Cobaltkomplexe von Azofarbstoffen; Chrom-, Zink-, Aluminium- oder Borkomplexe von Salicylsäure oder deren Derivate oder Komplexsalzverbindungen; Chrom-, Zink-, Aluminium- oder Borkomplexe von 1-Hydroxy- 2-naphtholsäure oder deren Derivate oder Komplexsalzverbindungen; Chrom-, Zink-, Aluminium- oder Borkomplexe von Benzylsäure oder deren Derivate oder Komplexsalzverbindungen; oberflächenaktive Substanzen, wie langkettige Alkylcarboxylate und langkettige Alkylsulfonate.
Beispiele für positive Mittel zur Ladungskontrolle umfassen Nigrosinfarbstoffe und deren Derivate; Triphenylmethanderivate; Derivate von solchen Salzen, wie quaternäre Ammoniumsalze, quaternäre Phosphoniumsalze, quaternäre Pyridiniumsalze, Guanidinsalze und Amidinsalze.
Ferner können bei der Herstellung der feinen harzigen Teilchen gegebenenfalls Mittel zur Verbesserung der Eigenschaften hinzugefügt werden, beispielsweise Abfärbinhibitoren, einschließlich Wachsen, wie Polyolefine. Wenn das erfindungsgemäße Polyesterharz als das Bindemittelharz verwendet wird, können diese Mittel zur Verbesserung der Eigenschaften unnötig sein. Selbst wenn sie eingesetzt werden, werden sie in einer kleinen Menge ver­ wendet.
Die erfindungsgemäßen feinen harzigen Teilchen können durch solche Verfahren, wie Knet- und Pulverisierverfahren, Sprühtrockenverfahren, Polymerisationsverfahren und ähn­ liche, hergestellt werden. Die erfindungsgemäßen feinen harzigen Teilchen können im allge­ meinen erhalten werden durch die Schritte: einheitliches Dispergieren eines Bindemittelharzes, eines Farbmittels, eines Wachses, eines Mittels zur Ladungskontrolle und dergleichen mittels eines bekannten Mischers; Schmelzkneten des Gemischs in einem verschlossenen Kneter oder einem Einschnecken- oder Doppelschneckenextruder, Abkühlen, Pulverisieren und anschließend Klassifizieren durch bekannte Verfahren. Die in letzter Zeit unter dem Gesichtspunkt solcher Vorteile, wie der Fähigkeit zur kontinuierlichen Massenherstellung, am häufigsten eingesetzten Knetmaschinen sind Einschnecken- oder Doppelschneckenextruder, und konkrete Beispiele dafür umfassen einen Doppelschneckenextruder "Model KTK" (hergestellt von Kobe Steel, Ltd.), einen Extruder "Model TEM" (hergestellt von Toshiba Machine Co., Ltd.), einen Doppelschneckenextruder (hergestellt von K.C.K.), einen Doppelschneckenextruder "Model PCM" (hergestellt von Ikegai Tekkosho), einen "Buss Ko-kneader" (hergestellt von Buss (Japan) Ltd.) und ähnliche.
Die entstandenen feinen harzigen Teilchen haben eine mittlere Teilchengröße von vorzugsweise 20 µm oder weniger, stärker bevorzugt 3 bis 20 µm. Im Übrigen ist die hier gemessene mittlere Teilchengröße das Volumenmittel der Teilchengröße.
Im entstandenen erfindungsgemäßen Vollfarbtoner werden die vorstehend beschrie­ benen, anorganischen feinen Teilchen extern auf die Oberflächen der vorstehend hergestellten, feinen harzigen Teilchen aufgetragen. Die vorstehend beschriebenen Verfahren zur externen Auftragungsbehandlung können beispielsweise mittels Rühren und Mischen der klassifizierten feinen harzigen Teilchen und der extern auf die Oberflächen davon aufgetragenen, anorganischen feinen Teilchen durchgeführt werden, wobei ein Hochleistungsmischer, einschließlich eines Supermischers, eines Henschelmischers und ähnliche verwendet werden. Außerdem können die Bedingungen beim Mischen, wie die Rührgeschwindigkeit, Mischdauer und dergleichen, in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Toners geeignet bestimmt werden. Es wird ferner auch bevorzugt, daß mit den anorganischen feinen Teilchen zuvor eine Mahlbehandlung durchgeführt wird.
Das Beschichtungsverhältnis der anorganischen feinen Teilchen beträgt vorzugsweise 30% oder mehr, stärker bevorzugt 30 bis 60%, um die Wirkungen, welche die freie Fließ­ barkeit ergeben, zu steigern, wodurch sich eine ausgezeichnete Übertragbarkeit ergibt. Zudem können die Mischungsverhältnisse (Gewichtsverhältnisse) der positiv aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen zu den negativ aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen wie folgt sein.
  • (a) Im Fall der Herstellung eines positiv aufladbaren Toners beträgt das Gewichtsverhältnis der positiv aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen zu den negativ aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen vorzugsweise 90/10 bis 50/50, stärker bevorzugt 80/20 bis 60/40.
  • (b) Im Fall der Herstellung eines negativ aufladbaren Toners beträgt das Gewichtsverhältnis der positiv aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen zu den negativ aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen vorzugsweise 50/50 bis 10/90, stärker bevorzugt 40/60 bis 20/80.
Hierbei kann in der vorliegenden Erfindung, falls beispielsweise Siliciumdioxid als die anorganischen feinen Teilchen verwendet wird, das Siliciumdioxid in einem teilweise agglomerierten Zustand auf die Oberflächen der feinen harzigen Teilchen aufgetragen werden. Das tatsächliche Beschichtungsverhältnis ist geringer als der nachstehend angegebene berechnete Wert.
Das Beschichtungsverhältnis (f) wird in der vorliegenden Erfindung durch die folgende Gleichung berechnet:
wobei
  • - d für eine Teilchengröße der anorganischen feinen Teilchen steht;
  • - D für eine Teilchengröße der feinen harzigen Teilchen steht;
    ρτ bzw. ρs für eine wahre spezifische Dichte der feinen harzigen Teilchen bzw. eine wahre spezifische Dichte der anorganischen feinen Teilchen stehen; und
  • - C ein Gewichtsverhältnis der anorganischen feinen Teilchen zu den feinen harzigen Teilchen ist.
Da sowohl die positiv aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen als auch die negativ aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen extern auf die Oberflächen der feinen harzigen Teilchen aufgetragen werden, ist in der vorliegenden Erfindung das Beschichtungsverhältnis (f) im Toner insgesamt eine Gesamtsumme der Beschichtungsverhältnisse für jede Art der anorganischen feinen Teilchen. Beispielsweise ist in dem Fall, wo anorganische feine Teilchen (1) und anorganische feine Teilchen (2) extern aufgetragen werden, das Beschichtungsverhältnis (f) des Toners insgesamt gleich f1 + f2, wobei f1 und f2 jeweils für ein Beschichtungsverhältnis der anorganischen feinen Teilchen (1) bzw. ein Beschichtungsverhältnis der anorganischen feinen Teilchen (2) stehen.
Der vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung wird geeigneterweise für eine Entwicklervorrichtung ver­ wendet, die eine Entwicklerwalze und einen Flügel umfaßt, wobei der Flügel dazu dient, die auf der Entwicklerwalze erzeugte Tonerschicht in einheitlicher Dicke zu regulieren und dem Toner elektrische Ladungen durch triboelektrisches Aufladen zuzuführen.
Die vorliegende Erfindung wird mittels der folgenden Beispiele ausführlich erläutert, ohne daß beabsichtigt ist, den Umfang der vorliegenden Erfindung auf diese zu begrenzen.
Hierbei werden die Erweichungspunkte, die Glasumwandlungspunkte (Tg) und die Säurezahlen der entstandenen Harze durch die folgenden Verfahren gemessen.
Erweichungspunkt
Geessen durch ein Verfahren gemäß ASTM E28-67.
Glasumwandlungstemperatur (Tg)
Die Glasumwandlungstemperatur (Tg) steht für die Temperatur, die sich aus dem Schnittpunkt der Verlängerung der Grundlinie von nicht mehr als der Glasumwandlungstemperatur und der tangentialen Linie, welche das maximale Gefälle zwischen dem Beginn des Peaks und dessen Spitze zeigt, ergibt, wie mit einer Probe bestimmt, wobei ein Differentialscanningkalorimeter ("DSC Model 210", hergestellt von Seiko Instruments, Inc.) mit einer Heizgeschwindigkeit von 10°C/min verwendet wird. Die Probe wird vor der DSC-Messung behandelt, wobei ihre Temperatur auf 100°C erhöht wird, 3 Minuten bei 100°C gehalten wird, und die heiße Probe mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 10°C/min auf Zimmertemperatur abgekühlt wird.
Säurezahl
Gemessen durch ein Verfahren gemäß JIS K0070.
Herstellungsbeispiel 1 von Bindemittelharz (1)
Ein Reaktionsgefäß, ausgerüstet mit einer Rührvorrichtung, einem Rückflußkühler mit einem Kühlrohr zum Kühlen und Entfernen von Wasser, das während der Umsetzung gebildet wird, und einem Stickstoffeinlaßrohr, wurde min 350,0 Gewichtsteilen Polyoxypropylen(2.2)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propan, 116,0 Gewichtsteilen Fumarsäure und 0,2 Gewichtsteilen Hydrochinonmonomethylether gefüllt. Das Reaktionsgefäß wurde in einen Heizpilz gestellt, und der Inhalt wurde allmählich erhitzt, um die Dehydratationskondensationsreaktion bei 210°C im Stickstoffstrom durchzuführen, wodurch sich ein Polyesterharz mit einem Erweichungspunkt von 101,6°C, einem Glasumwandlungspunkt von 61,5°C und einer Säurezahl von 19,8 KOH mg/g ergibt. Dieses Harz wird als "Bindemittelharz (1)" bezeichnet.
Herstellungsbeispiel 1 von unbehandeltem Toner (A)
Bindemittelharz (1) 100 Gewichtsteile
Mittel zur Ladungskontrolle "LR-147" (hergestellt von Japan Carlit Co., Ltd.) 1 Gewichtsteil
Cyanpigment "C.I. Pigment Blue 15 : 3" 5 Gewichtsteile.
Die Materialien mit der vorstehenden Zusammensetzung wurden zuvor mit einem Henschelmischer gemischt, und das erhaltene Gemisch wurde mittels eines Doppelschneckenextruders schmelzgeknetet. Nach dem Abkühlen des extrudierten Produkts, wurde das abgekühlte Produkt grob pulverisiert und anschließend mit einer Strahlmühle fein pulverisiert. Das pulverisierte Produkt wurde ferner klassifiziert, wodurch sich ein unbehandelter Toner (A) mit einer mittleren Teilchengröße von 8 µm ergab.
Herstellungsbeispiel 2 von unbehandeltem Toner (B)
Bindemittelharz (1) 100 Gewichtsteile
Mittel zur Ladungskontrolle "LR-147" (hergestellt von Japan Carlit Co., Ltd.) 1 Gewichtsteil
Gelbpigment "C.I. Pigment Yellow 14" 5 Gewichtsteile.
Die Materialien mit der vorstehenden Zusammensetzung wurden zuvor mit einem Henschelmischer gemischt, und das erhaltene Gemisch wurde mittels eines Doppelschneckenextruders schmelzgeknetet. Nach dem Abkühlen des extrudierten Produkts, wurde das abgekühlte Produkt grob pulverisiert und anschließend mit einer Strahlmühle fein pulverisiert. Das pulverisierte Produkt wurde ferner klassifiziert, wodurch sich ein unbehandelter Toner (B) mit einer mittleren Teilchengröße von 8 µm ergab.
Herstellung von anorganischen feinen Teilchen
Es wurden die anorganischen feinen Teilchen 1) bis 3) aus Tabelle 1, die extern auf die Oberflächen der Toner aufzutragen waren, hergestellt, indem das Ausgangsmaterial der in Tabelle 1 aufgeführten, anorganischen feinen Teilchen unter Verwendung eines Silikonöls hydrophob behandelt wurde. Die anorganischen feinen Teilchen 4) bis 6) aus Tabelle 1, die extern auf die Oberflächen der Toner aufzutragen waren, waren die nachstehend angegebenen, im Handel erhältlichen Produkte, die jeweils hydrophob behandelt wurden:
4) "R972" (hergestellt von Nippon Aerosil Co. Ltd.)
5) "RA200HS" (hergestellt von Nippon Aerosil Co., Ltd.)
6) "HVK2150" (hergestellt von Wacker Chemical Co.).
Tabelle 1
Im übrigen wurden die hydrophobe Behandlung der anorganischen feinen Teilchen und die Menge an triboelektrischen Ladungen durch die folgenden Verfahren gemessen.
Hydrophobe Behandlung
100 Gewichtsteile des Ausgangsmaterials der anorganischen feinen Teilchen werden in einem Mischgefäß gerührt. Ein hydrophobes Behandlungsmittel wird mit einer notwendigen Menge des Lösungsmittels verdünnt, und die Lösung des Behandlungsmittels wird im Mischgefäß auf die anorganischen feinen Teilchen gesprüht. Daraufhin wird das Mischgefäß unter Rühren auf eine Temperatur von 105°C erhitzt, und die Temperatur wird zwei Stunden bei 105°C gehalten. Nachfolgend werden die behandelten feinen Teilchen abgekühlt und anschließend aus dem Gefäß genommen.
Menge an triboelektrischen Ladungen
Eine Testprobe wird hergestellt, indem 0,01 g anorganischer feiner Teilchen und 9,99 g Eisenträgersubstanz mit einer Teilchengröße von 100 bis 200 mesh abgewogen und in einen Glasbehälter mit 20 cm3 Fassungsvermögen gegeben werden und die Bestandteile mittels einer Kugelmühle bei 250 U/min 10 Minuten gerührt werden.
Die Menge an triboelektrischen Ladungen wird mittels einer elektrischen Ladungsmeßvorrichtung vom Ausblas-Typ, ausgerüstet mit handgefertigten Faraday- Käfig, einem Kondensator und einem Elektrometer, wie nachstehend beschrieben gemessen. Zuerst werden W (g) der vorstehend hergestellten Testprobe in eine Messingmeßzelle, ausgerüstet mit einem Edelstahlgitter mit 400 mesh, gegeben. Als nächstes wird nach 5sekündigem Absaugen durch eine Ansaugöffnung 5 Sekunden lang bei einem Druck von 0,6 kgf/cm2, der von einem barometrischen Regler angezeigt wird, ausgeblasen, wodurch lediglich die anorganischen feinen Teilchen selektiv aus der Zelle entfernt werden.
In diesem Fall wird die Spanung am Elektrometer 2 Sekunden nach dem Beginn des Ausblasens als V (Volt) definiert. Hierbei kann, wenn die elektrische Kapazität des Kondensators als C (µF) definiert ist, die Menge an triboelektrischen Ladungen der anorganischen feinen Teilchen durch die folgende Gleichung berechnet werden:
Menge an triboelektrischen Ladungen (µC/g) = (C × V)/0,001W.
Beispiele 1 bis 5 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3
Jeder der Toner wurde durch externes Auftragen der anorganischen feinen Teilchen in den in Tabelle 2 aufgeführten Verhältnissen, die sich auf 100 Gewichtsteile des unbehandelten Toners (A) oder des unbehandelten Toners (B) beziehen, und Mischen der Bestandteile mit einem Henschelmischer hergestellt. Das Beschichtungsverhältnis ist auch in Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 2
Testbeispiel 1
Jeder der in den Beispielen 1 bis 5 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 hergestellten Toner wurde in eine im Handel erhältliche Aufzeichnungsvorrichtung zur Vollfarb-Elektro­ photographie zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung, die mit einer Entwicklerwalze mit 15 mm Durchmesser ausgerüstet war, gefüllt, und die Bilddichte, die Menge an triboelektrischen Ladungen auf der Entwicklerwalze, der Untergrund auf dem Photoleiter, das Schattenniveau und der Unterschied in der Bilddichte am Anfang und Ende wurden jeweils durch die nachstehend genau geschilderten Verfahren gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.
(1) Bilddichte
Gemessen unter Verwendung eines Reflexionsdensitometers von Macbeth ("RD914", hergestellt von Macbeth Process Measurements Co.).
(2) Menge an triboelektrischen Ladungen auf der Entwicklerwalze
Jede der Mengen der triboelektrischen Ladungen wird mittels einer elektrischen Ladungsmeßvorrichtung vom Ausblas-Typ, ausgerüstet mit Faraday-Käfig, einem Konden­ sator und einem Elektrometer, wie nachstehend beschrieben gemessen. Zuerst werden W (g) (etwa 0, 15 bis 0,20 g) des vorstehend hergestellten Toners in eine Messingmeßzelle, ausgerüstet mit einem Edelstahlgitter mit 500 mesh, gegeben. Als nächstes wird nach 5sekündigem Absaugen durch eine Ansaugöffnung 5 Sekunden lang bei einem Druck von 0,6 kgf/cm2, der von einem barometrischen Regler angezeigt wird, ausgeblasen, wodurch lediglich der Toner selektiv aus der Zelle entfernt wird.
In diesem Fall wird die Spanung am Elektrometer 2 Sekunden nach dem Beginn des Ausblasens als V (Volt) definiert. Hierbei kann, wenn die elektrische Kapazität des Kondensators als C (µF) definiert ist, die triboelektrische Ladung Q/m dieses Toners durch die folgende Gleichung berechnet werden:
Qm(µC/g) = C × V/m.
Da der Toner ein Toner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung ist, ist m hier gleich W, dem Gewicht des Toners.
(3) Untergrund auf dem Photoleiter
Dieser wurde bewertet, indem die auf dem Photoleiter erzeugten Bilder mittels eines Ausbesserungsbandes entnommen werden, wobei ein X-Wert (cyan) und ein Z-Wert (gelb) mittels eines Farb- und Farbunterschiedmeßgeräts "CR-221" (hergestellt von Minolta Camera Co., Ltd.) gemessen wurden, und der Prozentsatz aus jedem der jeweiligen X-Werte und Z-Werte der Ausbesserungsbänder von vor und nach dem Test berechnet wurden.
(4) Schattenniveau
Dieses wurde gemessen, indem die Unterschiede zwischen der Bilddichte des am An­ fang erzeugten Bilds (bei der ersten Umdrehung der Entwicklerwalze erzeugtes Bild) und der Bilddichte des bei der zweiten Umdrehung der Entwicklerwalze erzeugten Bilds erhalten wurden, wenn einfarbige Bilder gedruckt wurden, wobei die Bilddichte mittels eines Reflexionsdensitometers von Macbeth ("RD914", hergestellt von Macbeth Process Measurements Co.) gemessen wird.
In der Tabelle entspricht jede Rangstufe einem der folgenden Bewertungsstandards:
A: ΔID < 0,05;
B: 0,05 ≦ ΔID < 0,1;
C: 0,1 ≦ ΔID < 0,3; und
D: ΔID ≧ 0,3.
Hierbei bezeichnet ΔID einen Unterschied zwischen der Bilddichte des bei der ersten Umdrehung erzeugten Bilds und der Bilddichte des bei der zweiten Umdrehung erzeugten Bilds.
(5) Unterschied der Bilddichten am Anfang und am Ende
Dieser wurde gemessen, indem die Unterschiede zwischen der Bilddichte des am An­ fang erzeugten Bilds (bei der zweiten Umdrehung der Entwicklerwalze erzeugtes Bild) und der Bilddichte am Ende (Bild, das nach Drucken von 25 cm seit dem Seitenanfang erzeugt wurde) erhalten wurden, wenn einfarbige Bilder gedruckt wurden, wobei die Bilddichte mittels eines Reflexionsdensitometers von Macbeth ("RD914", hergestellt von Macbeth Process Measurements Co.) gemessen wird.
In der Tabelle entspricht jede Rangstufe einem der folgenden Bewertungsstandards:
A: ΔID < 0,1;
B: 0,1 ≦ ΔID < 0,3;
0,3 ≦ ΔID < 0,5; und
D: ΔID ≧ 0,5.
Hierbei bezeichnet ΔID einen Unterschied zwischen der Bilddichte des am Anfang erzeugten Bilds und der Bilddichte des am Ende erzeugten Bilds.
Tabelle 3
Wie in Tabelle 3 gezeigt, besitzen die Toner aus den Beispielen vergleichen mit den Tonern aus den Vergleichsbeispielen, wenngleich in den Bilddichten zwischen den Beispielen und den Vergleichsbeispielen kein wesentlicher Unterschied beobachtet wird, merklich größere Mengen an triboelektrischen Ladungen und merklich niedrigere Untergrundniveaus auf dem Photoleiter. Deshalb wurde es unter Verwendung von Tonern aus den Beispielen möglich, ausgezeichnete Bildqualität zu erhalten.

Claims (9)

1. Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung, der in einer Ent­ wicklervorrichtung einsetzbar ist, die eine Entwicklerwalze und einen Flügel umfaßt, wobei der Flügel dazu dient, eine auf der Entwicklerwalze erzeugte Tonerschicht zu einer einheitlichen Dicke zu regulieren und den Tonern durch triboelektrisches Auf­ laden elektrische Ladungen zuzuführen, wobei der Vollfarbtoner zur nichtmagne­ tischen Einkomponenten-Entwicklung
  • (a) feine harzige Teilchen, umfassend wenigstens ein Farbmittel und ein Binde­ mittelharz, das als einen Hauptbestandteil ein Polyesterharz umfaßt; und
  • (b) Zusatzstoffe, die extern auf eine Oberfläche der feinen harzigen Teilchen aufge­ tragen werden, wobei die Zusatzstoffe anorganische feine Teilchen umfassen, die aus positiv aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen und negativ aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen bestehen, wenn die Zusatzstoffe mit einem Eisenpulver triboelektrisch aufgeladen werden,
    umfaßt.
2. Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung nach Anspruch 1, bei dem die Menge an triboelektrischen Ladungen der positiv aufladbaren, anorgani­ schen feinen Teilchen 10 bis 500 µC/g und die Menge an triboelektrischen Ladungen der negativ aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen -10 bis -500 µC/g beträgt.
3. Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Gewichtsverhältnis der positiv aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen zu den negativ aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen ausgewählt wird aus:
  • (a) 90/10 bis 50/50, im Fall eines positiv aufladbaren Toners; und
  • (b) 50/50 bis 10/90, im Fall eines negativ aufladbaren Toners.
4. Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die anorganischen feinen Teilchen zwei getrennte Bereiche von Teilchengrößen aufweisen:
einen Bereich von 30 nm oder mehr und 100 nm oder weniger; und
den anderen Bereich von 20 nm oder weniger,
und wobei die positiv aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen und/oder die negativ aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen eine mittlere primäre Teilchengröße von 30 nm oder mehr und 100 nm oder weniger aufweisen, und die anderen eine mittlere primäre Teilchengröße von 20 nm oder weniger aufweisen.
5. Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die positiv aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen und/oder die negativ aufladbaren, anorganischen feinen Teilchen mit einem Silikonöl hydrophob behandelt werden, wobei die Menge an darauf aufgetragenem Silikonöl 1 bis 5 mg/m2 je Oberflächenbereich der anorganischen feinen Teilchen beträgt.
6. Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem ein Beschichtungsverhältnis der anorganischen feinen Teilchen 30% oder mehr beträgt.
7. Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die anorganischen feinen Teilchen feine Siliciumdioxid- Teilchen umfassen.
8. Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Polyesterharz eine Säurezahl von 10 KOH mg/g oder mehr aufweist.
9. Vollfarbtoner zur nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Polyesterharz eine Glasumwandlungstemperatur von 55°C oder mehr aufweist.
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