DE60115161T2

DE60115161T2 - Toner, Bildherstellungsverfahren, Prozesskartusche

Info

Publication number: DE60115161T2
Application number: DE60115161T
Authority: DE
Inventors: Koji Inaba; Hiroaki Kawakami; Tatsuya Nakamura; Shinya Yachi; Yuji Moriki; Satoshi Handa; Katsuyuki Nonaka; Yoshihiro Nakagawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2021-07-28
Also published as: EP1176474A3; US6569589B2; EP1176474B1; US20020048010A1; DE60115161D1; EP1176474A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Toner für die Verwendung bei einem Bilderzeugungsverfahren wie z.B. der Elektrophotographie, der elektrostatischen Aufzeichnung, der magnetischen Aufzeichnung und der Toner-Jet-Aufzeichnung, ein Verfahren zur Herstellung des Toners und ein Bilderzeugungsverfahren, bei dem der Toner verwendet wird.
Bisher ist eine große Zahl von elektrophotographischen Verfahren einschließlich der Verfahren, die in den US-Patentschriften Nr. 2 237 691; 3 666 363 und 4 071 361 offenbart sind, bekannt gewesen. Bei diesen Verfahren wird im Allgemeinen auf einem lichtempfindlichen Element, das eine photoleitfähige Substanz (einen Photoleiter) umfasst, durch verschiedene Methoden ein elektrostatisches Latentbild erzeugt; das Latentbild wird dann mit einem Toner entwickelt, und das erhaltene Tonerbild wird gewünschtenfalls über ein Zwischenübertragungselement oder ohne Zwischenübertragungselement auf ein Übertragungs(bildempfangs)material wie z.B. Papier usw. übertragen und durch Erhitzen, Pressen oder Erhitzen und Pressen oder mit Lösungsmitteldampf fixert, wodurch eine Kopie oder ein Druck, der ein fixiertes Tonerbild trägt, erhalten wird. Ein Anteil des Toners, der auf dem lichtempfindlichen Element zurückgeblieben ist, ohne dass er übertragen wurde, wird zur Reinigung durch verschiedene Methoden entfernt, und die vorstehend erwähnten Schritte werden für einen anschließenden Bilderzeugungszyklus wiederholt.
Nun wird ein Beispiel für ein gewöhnliches Vollfarbenbilderzeugungsverfahren beschrieben. Ein lichtempfindliches Element (ein Bildträgerelement für elektrostatische Latentbilder) in Form einer Trommel wird durch eine Primäraufladeeinrichtung gleichmäßig aufgeladen und dann einer bildmäßigen Belichtung mit Laserlicht, das durch ein von einem Original erhaltenes Magenta-Bildsignal moduliert worden ist, unterzogen, wodurch auf der lichtempfindlichen Trommel ein elektrostatisches (Latent)bild erzeugt wird, das dann mit einem magentafarbenen (purpurfarbenen) Toner, der in einer Magenta-Entwicklungsvorrichtung enthalten ist, entwickelt wird, um ein magentafarbenes Tonerbild zu erzeugen. Das auf der lichtempfindlichen Trommel erzeugte magentafarbene Tonerbild wird dann unter der Wirkung einer Übertragungsaufladeeinrichtung direkt oder indirekt auf ein Übertragungs(bildempfangs)material übertragen.
Die lichtempfindliche Trommel wird nach der vorstehend erwähnten Entwicklung eines elektrostatischen (Latent)bildes einer Ladungsentfernung durch eine Ladungsentfernungs-Aufladeeinrichtung unterzogen und durch eine Reinigungseinrichtung gereinigt, um für einen anschließenden Bilderzeugungszyklus vorbereitet zu werden, der zur Erzeugung eines cyanfarbenen (blaugrünen) Tonerbildes dient und eine erneute Aufladung durch die Primäraufladeeinrichtung, die Erzeugung eines cyanfarbenen Tonerbildes und die Übertragung des cyanfarbenen Tonerbildes auf das Übertragungs(bildempfangs)material, auf dem das schon darauf übertragene magentafarbene Tonerbild getragen wird, umfasst, worauf ferner Bilderzeugungszyklen, die zur Erzeugung eines gelben bzw. eines schwarzen Tonerbildes dienen, folgen, wodurch ein Übertragungs(bildempfangs)material mit vier darauf befindlichen Farbtonerbildern erhalten wird. Das Übertragungs(bildeempfangs)material, auf dem die vier Farbtonerbilder getragen werden, wird dann unter Einwirkung von Wärme und Druck fixiert, wodurch ein Vollfarbenbild erzeugt wird.
In den letzten Jahren wird ein Bilderzeugungsgerät, mit dem ein Bilderzeugungsverfahren durchgeführt wird, wie es vorstehend beschrieben wurde, nicht nur als Bürokopiergerät zum einfachen Vervielfältigen (Kopieren) eines Originals angewendet, sondern es ist auch als Drucker, typischerweise als Laserdrucker, für Rechner- bzw. Computerausgabe und als Arbeitsplatzkopiergerät für Einzelanwender angewendet worden.
Zusätzlich zu solchen Anwendungen, wie sie typischerweise durch einen Laserdrucker verwirklicht werden, ist auch die Anwendung des grundlegenden Bilderzeugungsmechanismus auf ein Faksimilegerät für Normalpapier weit verbreitet.
Im Einzelnen werden für Anwendungen als Farbdrucker für einen Arbeitsplatzcomputer und als Arbeitsplatzfarbkopiergerät, bei denen in der Zukunft eine schnelle Erweiterung des Marktes erwartet wird, an so ein Bilderzeugungsgerät in Bezug auf geringere Größe, höhere Geschwindigkeit, höhere Bildqualität und höhere Zuverlässigkeit größere Anforderungen gestellt. Es besteht vor allem ein starkes Verlangen nach einer hohen Zuverlässigkeit für die Aufrechterhaltung der anfänglichen Bildqualität bei der kontinuierlichen Bilderzeugung, und um diesen Anforderungen zu entsprechen, ist eine Verbesserung der Aufladbarkeit ein wesentliches Merkmal eines verbesserten Tonerverhaltens.
Sowohl bei einem Zweikomponentenentwicklungssystem, bei dem die Ladungsmenge durch triboelektrische Aufladung zwischen einem Toner und einem Tonerträger festgelegt wird, als auch bei einem Einkomponentenentwicklungssystem, bei dem die Ladungsmenge durch triboelektrische Aufladung zwischen einem Toner, der sich auf einem Entwicklerträgerelement befindet, und einem Ladung erteilenden Element bzw. Bauteil festgelegt wird, sind in Bezug auf eine Verbesserung der Ladungsmenge, der Aufladegeschwindigkeit und der Aufrechterhaltung der Ladung noch einige Probleme zu lösen.
Unter dem Gesichtspunkt einer Lösung der vorstehend erwähnten Probleme durch Steuerung bzw. Einstellung der Tonergestalt ist ein Suspensionspolymerisationsverfahren zur Herstellung eines Toners vorgeschlagen worden (JP-B 36-10231). Bei dem Suspensionspolymerisationsverfahren wird eine Monomermischung hergestellt, indem ein polymerisierbares Monomer und ein Farbmittel und wahlweise ein Polymerisationsinitiator, ein Vernetzungsmittel, ein Ladungssteuerungsmittel und andere Zusatzstoffe gleichmäßig vermischt (d.h. gelöst oder dispergiert) werden, und wird die Monomermischung unter der Wirkung eines geeigneten Rührers in einem wässrigen Medium, das einen Dispersionsstabilisator enthält, dispergiert und einer Polymerisation unterzogen, wo durch Tonerteilchen mit einer gewünschten Teilchengröße erhalten werden. Das Suspensionspolymerisationsverfahren erlaubt im Vergleich zu dem Pulverisierverfahren eine einfachere Steuerung bzw. Einstellung der Teilchengröße und ihrer Verteilung und liefert infolgedessen einen Toner, der eine engere Ladungsverteilung hat und eine einfachere Steuerung bzw. Einstellung der Ladung erlaubt.
Bei dem Suspensionspolymerisationssystem haftet ein verwendeter Dispersionsstabilisator an dispergierten Tröpfchen an, wodurch die dispergierten Tröpfchen wegen ihrer elektrischen Polarität gleichmäßig stabilisiert werden. Es ist im Allgemeinen anerkannt worden, dass die Aufladbarkeit eines Toners beeinträchtigt wird, wenn so eine ionische oder elektrisch polare Substanz nicht ausreichend daraus entfernt worden ist.
Als Dispersionsstabilisator ist im Allgemeinen ein wasserlösliches Polymer wie z.B. Polyvinylalkohol oder Gelatine oder feines Pulver einer kaum wasserlöslichen anorganischen Substanz wie z.B. Bariumsulfat oder Calciumcarbonat verwendet worden. Die Entfernung so eines Dispersionsstabilisators ist jedoch im Allgemeinen schwierig, und die Entfernung eines wasserlöslichen Polymers ist wegen der hohen Viskosität seiner wässrigen Lösung besonders schwierig, so dass es leicht in einer großen Menge auf den erhaltenen Tonerteilchen zurückbleibt und die triboelektrische Aufladbarkeit beeinträchtigt, was eine deutlich schlechtere Bildqualität zur Folge hat.
Zur Lösung dieser Probleme ist in JP-A 56-130762, JP-A 61-22354 und JP-A 2-148046 ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem als Dispersionsstabilisator Calciumphosphat verwendet wird. Im Einzelnen ist in JP-A 2-148046 ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem Calciumphosphat in einer sauren wässrigen Lösung gelöst wird, eine polymerisierbare Monomermischung in Suspension unter Rühren dispergiert wird und ein Alkalihydroxid zugesetzt wird, damit für die anschließende Polymerisation Calciumphosphat wieder auf den Tröpfchen der Monomermischung ausgefällt wird. In JP-A 56-130762 und JP-A 61-22354 ist ein Ver fahren vorgeschlagen worden, bei dem als Dispersionsstabilisator ein Addukt von tertiärem Natriumphosphat und Calciumchlorid verwendet wird.
Andererseits sind z.B. in JP-A 8-50370 und JP-A 8-160661 Vorschläge zur Regulierung der restlichen Menge von Dispersionsstabilisatoren gemacht worden. Auf der Grundlage einer ähnlichen Idee ist in JP-A 9-218532 die Steuerung der restlichen Menge eines Dispersionsstabilisators bei einem Emulsionsdispergierverfahren vorgeschlagen worden. Andererseits ist in JP-A 9-114125 im Gegensatz zu so einer allgemeinen Tendenz vorgeschlagen worden, dass eine bestimmte oder eine darüber hinaus gehende Menge eines Dispersionsstabilisators zurückgelassen wird.
Ferner ist in JP-A 1-217466 ein Tonerherstellungsverfahren vorgeschlagen worden, bei dem eine Monomermischung, die ein polymerisierbares Monomer und ein Copolymer eines wasserlöslichen SO₃X-gruppenhaltigen Monomers und eines öllöslichen Monomers enthält, einer Suspensionspolymerisation unterzogen wird. In JP-A 2000-56518 ist ein Toner vorgeschlagen worden, der ein Copolymer eines Vinylmonomers und eines SO₃X-gruppenhaltigen (Meth)acrylamids umfasst.
In EP-A 0 407 604 sind ein Ladungssteuerungsharz, ein Toner, bei dem dasselbe verwendet wird, und ein Verfahren zur Herstellung des Toners offenbart. Das Ladungssteuerungsharz wird aus einem Polymer erhalten, das polare Gruppen wie z.B. Sulfongruppen zur Erteilung von elektrostatischer Aufladbarkeit hat und das bei der Dünnschichtchromatographie unter Anwendung von Kieselsäuregel als Adsorptionsmittel und Ethylacetat als Entwicklungslösungsmittel eine Durchflussrate im Bereich von 0,5 bis 1,0 zeigt.
In EP-A 8 160 661, die durch ihr DERWENT-Abstract, Week 199635, AN 1996-345911, identifiziert ist, ist ein Polymerisationstoner offenbart, der farbige Polymerteilchen umfasst, die durch Suspensionspolymerisation einer Monomermischung, die mindestens ein Monomer und ein Farbmittel enthält, in einem wässrigen Dis persionsmedium, das als Dispersionsstabilisator eine wasserunlösliche Metallverbindung enthält, erhalten werden.
In JP-A 2 002 577, die durch ihr DERWENT-Abstract, Week 199008, AN 1990-053451, identifiziert ist, ist ein Bindemittelharz vom Styrol-Acryl-Typ offenbart, das durch Suspensionspolymerisation hergestellt wird, dessen Gehalt an restlichem anorganischem Dispergiermittel weniger als 3000 ppm beträgt und das bei einem Toner für die Entwicklung von elektrostatischen Ladungsbildern verwendet wird.
Gemäß diesen Vorschlägen ist eine gewisse Verbesserung der Aufladbarkeit erkennbar. Im Hinblick auf Beispiele für diese Vorschläge ist jedoch der Dispersionsstabilisator, der in dem Produkttoner zurückbleibt, im Wesentlichen nicht entfernt worden, so dass Probleme in Bezug auf Aufladbarkeit und Entwicklungsverhalten, die dem restlichen Dispersionsstabilisator zuzuschreiben sind, nicht ausreichend gelöst worden sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist infolgedessen eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Toner bereitzustellen, mit dem die vorstehend erwähnten Probleme gelöst werden können.
Es ist eine speziellere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Toner bereitzustellen, der eine Aufladbarkeit zeigt, die durch Umgebungsveränderungen kaum beeinflusst wird.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Toner bereitzustellen, der eine gute Bilddichte liefert, die durch Umgebungsveränderungen kaum beeinflusst wird.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Toner bereitzustellen, der sogar bei einer kontinuierlichen Bilderzeugung eine gute Übertragbarkeit aufrechterhalten kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Toner bereitzustellen, der eine gute Fixierbarkeit zeigt.
Weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung sind die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung so eines Toners und die Bereitstellung eines Bilderzeugungsverfahrens, bei dem so ein Toner verwendet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Toner bereitgestellt, der Tonerteilchen, die jeweils mindestens aus einem Bindemittelharz, einem Farbmittel, einem Trennmittel und einem schwefelhaltigen Polymer bestehen, und einen äußeren Zusatzstoff umfasst;
wobei die Tonerteilchen 100 bis 30.000 ppm, auf die Masse der Tonerteilchen bezogen, mindestens eines Elements enthalten, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Magnesium, Calcium, Barium, Zink, Aluminium und Phosphor besteht;
das erwähnte schwefelhaltige Polymer 0,05 bis 10 Masse%, auf das Polymer bezogen, polymerisierte Einheiten eines schwefelhaltigen Monomers enthält und
das erwähnte schwefelhaltige Polymer in einer Menge von 0,01 bis 10 Masseteilen je 100 Masseteile des Bindemittelharzes enthalten ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zur Herstellung so eines Toners bereitgestellt, bei dem
eine Monomermischung, die mindestens ein polymerisierbares Monomer, ein Farbmittel, ein Trennmittel und ein schwefelhaltiges Polymer umfasst, in einem wässrigen Medium, das mindestens ein Element enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Magnesium, Calcium, Barium, Zink, Aluminium und Phosphor besteht, dispergiert wird, um darin Tröpfchen der Monomermischung zu bilden,
die Tröpfchen der Monomermischung einer Polymerisation in dem wässrigen Medium unterzogen werden, um Tonerteilchen zu bilden, die 100 bis 30.000 ppm, auf die Masse der Tonerteilchen bezogen, mindestens eines Elements enthalten, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Magnesium, Calcium, Barium, Zink, Aluminium und Phosphor besteht, und
die Tonerteilchen mit einem äußeren Zusatzstoff vermischt werden, um einen Toner zu bilden.
Durch die vorliegende Erfindung wird ferner ein Bilderzeugungsverfahren bereitgestellt, das mindestens
einen Aufladeschritt, bei dem ein Bildträgerelement aufgeladen wird,
einen Bilderzeugungssschritt, bei dem auf dem Bildträgerelement ein elektrostatisches (Latent)bild erzeugt wird,
einen Entwicklungsschritt, bei dem das elektrostatische (Latent)bild mit dem vorstehend erwähnten Toner, der auf einem Entwicklerträgerelement getragen wird, entwickelt wird, damit auf dem Bildträgerelement ein Tonerbild erzeugt wird,
einen Übertragungsschritt, bei dem das Tonerbild von dem Bildträgerelement über ein Zwischenübertragungselement oder ohne Zwischenübertragungselement auf ein Übertragungs(bildempfangs)material übertragen wird, und
einen Fixierschritt, bei dem das Tonerbild auf dem Übertragungs(bildempfangs)material fixiert wird, umfasst.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei einer Berücksichtigung der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen klarer werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 veranschaulicht ein Messgerät für die Messung der triboelektrischen Ladung eines Toners.
2 ist eine Schnittzeichnung von Tonerteilchen, die ein Trennmittel enthalten, das in ein Außenhüllenharz eingeschlossen ist.
3 veranschaulicht ein Bilderzeugungsgerät, das eine Entwicklungsvorrichtung enthält, die für die Verwendung eines Toners der Erfindung geeignet ist.
4 veranschaulicht ein Vollfarben- oder Mehrfarben-Bilderzeugungssystem.
5 veranschaulicht ein Bilderzeugungssystem, das ein Zwischenübertragungselement enthält.
6 und 7 veranschaulichen jeweils ein magnetisches Einkomponentenentwicklungssystem.
8 veranschaulicht ein nichtmagnetisches Einkomponentenentwicklungssystem.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein Dispersionsstabilisator, der herkömmlicherweise bei einem Nassverfahren zur Tonerherstellung verwendet wird, hat die vorteilhafte Wirkung, dass er die gewünschten Teilchen gleichmäßig dispergiert, ist jedoch andererseits von einer Schwierigkeit in Bezug auf seine vollständige Entfernung begleitet, so dass eine beträchtliche Menge davon, die an der Toneroberfläche zurückbleibt, die triboelektrische Aufladbarkeit beeinträchtigen kann, was insbesondere in einer Umgebung mit hoher Temperatur/ hoher Feuchtigkeit zu einem mangelhaften Bilderzeugungsverhalten führt.
Unsere Untersuchung hat jedoch ergeben, dass der vorstehend erwähnte Toner der vorliegenden Erfindung, der Tonerteilchen hat, die ein schwefelhaltiges Polymer und auch ein bestimmtes Element enthalten, unabhängig von den Umgebungsbedingungen mit einer stabilen Aufladbarkeit versehen ist und auch eine ausgezeichnete Fixierbarkeit zeigt, so dass damit gute Bilder erzeugt werden können. Die genauen Mechanismen für die Verbesserung sind noch nicht vollständig geklärt worden, jedoch ziehen wir Folgendes in Betracht.
Eine der restlichen Substanzen an Oberflächen von Tonerteilchen, die von einem Dispersionsstabilisator herrühren, ist der Dispersionsstabilisator selbst, und wenn seine Entfernung ungenügend ist, nimmt die Toneroberfläche wegen der Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit des Dispersionsstabilisators Feuchtigkeit auf, wodurch eine schlechtere Aufladbarkeit des Toners verursacht wird.
Im Gegensatz dazu ziehen sich im Fall von Tonerteilchen der vorliegenden Erfindung, die ein schwefelhaltiges Polymer enthalten, der Schwefel des schwefelhaltigen Polymers und die Elemente wie z.B. Magnesium, Calcium, Barium, Zink, Aluminium oder Phosphor, die in dem Dispersionsstabilisator enthalten sind, an, so dass die Dispersion der Tonerteilchen oder ihrer Vorläufertröpfchen stabilisiert wird, wodurch bewirkt wird, dass das Dispersionsstabilisatorelement nicht nur an den Oberflächen der Tonerteilchen vorhanden ist, sondern auch innerhalb der Tonerteilchen dispergiert wird. Im Einzelnen wird in dem Fall, dass der Schwefel in dem schwefelhaltigen Polymer in Form einer Sulfongruppe enthalten ist, bewirkt, dass der Schwefel zusammen mit dem Dispersionsstabilisatorelement einen sehr stabilen assoziierten Zustand bildet, wodurch ein besseres Dispergieren in den gesamten Tonerteilchen erlaubt wird. Als Ergebnis wird bewirkt, dass der Schwefel und das Dispersionsstabilisatorelement in einer größeren Menge innerhalb der Tonerteilchen vorhanden sind, so dass sie weniger leicht durch Umgebungsfeuchtigkeit beeinflusst werden, wodurch ein Toner erhalten wird, dessen Aufladbarkeit gegenüber Umwelteinflüssen beständig ist.
Die Tonerteilchen nehmen somit vor allem in dem Fall, dass das schwefelhaltige Polymer eine Sulfongruppe hat, weniger Feuchtigkeit auf, und die auf Feuchtigkeit zurückzuführende Veränderung der Aufladbarkeit wird sehr gut unterdrückt. Ferner zeigen Farbmittelteilchen im Allgemeinen die Neigung, dass sie in den Tonerteilchen agglomeriert werden, jedoch werden die agglomerierten Farbmittelteilchen in dem Toner der vorliegenden Erfindung gleichzeitig mit dem Dispergieren des Schwefels und des Dispersionsstabilisatorelements innerhalb der Tonerteilchen gut zerkleinert, wodurch das Dispergieren des Farbmittels innerhalb der Tonerteilchen gefördert wird. Ferner wird zusammen mit dem verbesserten Dispergieren des Farbmittels bewirkt, dass ein Teil des Wachses in Form von Flecken, die an der Oberfläche der Farbmittelteilchen in dem Bindemittelharz anhaften, vorhanden ist, was eine verbesserte Fixierbarkeit des Toners zur Folge hat.
Somit wird in dem Toner der vorliegenden Erfindung die Menge des Dispersionsstabilisators an den Oberflächen der Tonerteilchen, der dazu neigt, die Beständigkeit der Aufladbarkeit gegenüber Umwelteinflüssen zu vermindern, unterdrückt, während das Dispergieren des Dispersionsstabilisatorelements in den Tonerteilchen gefördert wird, so dass das Dispergieren des Farbmittels und eines Teils des Wachses begünstigt wird, wodurch zusätzlich zu einer guten Aufladbarkeit die Stabilität und das Färbevermögen verbessert werden.
Das schwefelhaltige Polymer kann vorzugsweise einen bestimmten Säuregrad haben, damit in Kombination mit einem Farbmittel, das in vielen Fällen eine basische Gruppe hat, ein Oberflächenbehandlungszustand eines Farbmittels erzielt wird, bei dem eine Bindung zwischen der Säure des schwefelhaltigen Polymers und der Base der Farbmitteloberfläche gebildet wird. Dadurch wird eine Ladungsableitung, die durch das als Ableitungsstellen wirkende Farbmittel verursacht wird, unterdrückt, so dass die Ladungsverteilung des Toners gleichmäßiger wird und sogar bei einer kontinuierlichen Bilderzeugung die Aufrechterhaltung einer hohen Übertragbarkeit erlaubt wird. Ferner wird als Folge der Säure-Base-Bindung in Verbindung mit dem Dispergieren des schwefelhaltigen Polymers in den Tonerteilchen das Dispergieren des Farbmittels in den Tonerteilchen gefördert, wdurch eine stabile Bilddichte erzielt wird.
Während Einzelheiten davon später beschrieben werden, ist ferner auch bestätigt worden, dass die Aufrechterhaltung der Bildqualität bei der kontinuierlichen Bilderzeugung in dem Fall, dass das schwefelhaltige Polymer eine Glasumwandlungstemperatur von 50 bis 100 °C hat und das schwefelhaltige Polymer ein sulfongruppenhaltiges Polymer ist, das Gehalte an Einheiten, die von einem sulfongruppenhaltigen Monomer herrühren, und an restlichem Monomer in dem Polymer hat, weiter gefördert wird. Es wird angenommen, dass diese Faktoren den Einfluss von Feuchtigkeit besser unterdrücken und die Ladungsverteilung des erhaltenen Toners gleichmäßiger machen. Es ist auch bestätigt worden, dass durch Verwendung des schwefelhaltigen Polymers in Kombination mit einem Kondensationsharz ein guter Einfluss auf die vorstehend beschriebenen Wirkungen erzielt wird.
Bei dem Toner der vorliegenden Erfindung enthalten die Tonerteilchen mindestens ein Dispersionsstabilisatorelement, das aus Magnesium, Calcium, Barium, Zink, Aluminium und Phosphor ausgewählt ist, in einer Menge (oder in dem Fall, dass sie zwei oder mehr Elemente enthalten, in einer Gesamtmenge) von 100 bis 30.000 ppm, vorzugsweise von 100 bis 25.000 ppm, insbesondere von 100 bis 20.000 ppm und vor allem von 100 bis 9000 ppm, jeweils auf die Masse der Tonerteilchen bezogen.
In dem Fall, dass die Menge des Dispersionsstabilisatorelements weniger als 100 ppm beträgt, ist die Erzielung eines stabilen Anziehungszustandes zwischen dem Element und dem schwefelhaltigen Polymer schwierig, wodurch die Dispergierbarkeit des Elements in den Tonerteilchen verschlechtert wird, so dass die Wirkung der Förderung des Dispergierens des Farbmittels in den Tonerteilchen vermindert wird und eine Verschlechterung der Stabilität der Aufladung wahrscheinlich ist. Ferner vermindert sich bei weniger als 100 ppm die Anzahl der Ladungsableitungs stellen, so dass die Neigung besteht, dass der Toner in einer Umgebung mit niedriger Feuchtigkeit eine übermäßige triboelektrische Aufladung erfährt. Ferner ist zur Erzielung eines Dispersionsstabilisatorelementgehalts von weniger als 100 ppm ein komplizierter Waschschritt erforderlich, der zu einer niedrigeren Produktivität führt.
Andererseits besteht in dem Fall, dass der Dispersionsstabilisatorelementgehalt 30.000 ppm überschreitet, die Neigung, dass der Toner in einer Umgebung mit hoher Feuchtigkeit eine deutliche Verschlechterung der Aufladbarkeit verursacht, was Schleierbildung zur Folge hat. Ferner wird in einer Umgebung mit niedriger Feuchtigkeit die Fixierbarkeit deutlich vermindert, so dass bei der Vollfarbenbilderzeugung eine mangelhafte Fixierbarkeit gezeigt wird.
Für eine Messung des Dispersionsstabilisatorelementgehalts in einem Toner, der auch einen äußeren Zusatzstoff enthält, ist es zweckmäßig, dass die Messung durchgeführt wird, nachdem der Toner gewaschen und dann unter Einwirkung von (mechanischen) Schwingungen in Wasser nachgewaschen worden ist, um den äußeren Zusatzstoff zu entfernen und nur die Tonerteilchen zu gewinnen. Im Einzelnen kann die Gewinnung von Tonerteilchen beispielsweise folgendermaßen erfolgen.

(1) 10 g einer Tonerprobe, die einen äußeren Zusatzstoff enthält, werden zu 150 ml 10%iger Salzsäure hinzugegeben, worauf 2-stündiges Rühren folgt.
(2) Die bei dem vorstehend beschriebenen Schritt (1) erhaltene Dispersionsflüssigkeit wird einer Filtration durch Filterpapier gemäß JIS-P3801 5C (Rückhalteteilchengröße ≥ 3 μm) unterzogen.
(3) Der auf dem Filterpapier erhaltene Filterkuchen wird zu 150 ml deionisiertem Wasser hinzugegeben und unter Rühren mit Ultraschall dispergiert.
(4) Die bei dem vorstehend beschriebenen Schritt (3) erhaltene Dispersionsflüssigkeit wird wieder einer Filtration durch Filterpapier gemäß JIS-P3801 5C (Rückhalteteilchengröße ≥ 3 μm) unterzogen.
(5) Der erhaltene Filterkuchen wird wie bei den vorstehend beschriebenen Schritten (3) und (4) wieder mit 150 ml deionisiertem Wasser gewaschen.
(6) Der erhaltene Filterkuchen wird 24 Stunden lang bei 40 °C getrocknet.

Die auf diese Weise durch Entfernung des äußeren Zusatzstoffs gewonnenen Tonerteilchen können einer Ermittlung des vorstehend erwähnten Dispersionsstabilisatorelements durch bekannte Verfahren der quantitativen Analyse wie z.B. Röntgenfluoreszenzanalyse, Plasmaemissionsspektroskopie (ICP) und ESCA oder XPS (röntgenstrahlenangeregte Photoelektronenspektroskopie) unterzogen werden.
Die hierin beschriebenen Elementgehalte basieren im Allgemeinen auf Werten, die in der folgenden Weise durch Röntgenfluoreszenzanalyse (gemäß JIS-K0119) gemessen werden.
(i) Geräte

Röntgenfluoreszenzanalysator ("3080", hergestellt durch Rigaku Denki K.K.).
Proben-Pressformmaschine (hergestellt durch Maekawa Testing Machine Mfg. Co., Ltd.).

(ii) Erstellung einer Eichkurve
Durch äußeren Zusatz von Standardverbindungen mit fünf verschiedenen Gehalten an einem gewünschten Element werden fünf Proben hergestellt und mit einer Kaffeemühle gemahlen. Die fünf Proben werden jeweils durch die vorstehend erwähnte Pressformmaschine pressgeformt. Mit einem vorgeschriebenen 2θ-Tisch wird der [M]Kα-Scheitelwinkel (a Grad) für die Standardverbindung ermittelt. Jede Probe wird unter Vakuum in den Röntgenfluoreszenzanalysator eingebracht, und ihre Röntgenintensität wird unter den folgenden Bedingungen gemessen, um eine auf den Messwerten (Masse-ppm-Skale) basierende Eichkurve zu erstellen.
(iii) Messbedingungen

Spannung: 50 kV, 50 bis 70 mA
2θ-Winkel: a (Grad)
Kristallplatte: LiF
Messdauer: 60 s

(iv) Messung eines Elementgehalts in einer Tonerteilchenprobe
Eine Tonerteilchenprobe wird in derselben Weise wie bei der Herstellung einer Probe für die Erstellung einer Eichkurve pressgeformt, und der Probenpressling wird unter denselben Bedingungen derselben Röntgenfluoreszenzanalyse unterzogen, wobei durch Vergleich der gemessenen Röntgenintensität mit der Eichkurve der gewünschte Elementgehalt ermittelt wird
Es folgt eine Beschreibung bezüglich des schwefelhaltigen Polymers, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Es ist bekannt gewesen, dass durch Einmischen eines schwefelhaltigen Polymers in einen Toner eine erhöhte triboelektrische Aufladbarkeit erzielt werden kann. Auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird durch Einmischen eines schwefelhaltigen Polymers ein Toner mit einer hohen Aufladbarkeit erhalten.
Das schwefelhaltige Polymer ist vorzugsweise ein sulfongruppenhaltiges Polymer. Durch Einmischen eines sulfongruppenhaltigen Polymers ist es möglich, mit dem Dispersionsstabilisatorelement Mg, Ca, Ba, Zn, Al oder P einen stabileren Zustand zu bilden, so dass das Dispergieren eines Farbmittels in den Tonerteilchen gefördert wird und das Dispergieren eines Wachsanteils zusammen mit dem Dispergieren des Farbmittels verbessert wird.
Der Restmonomergehalt in dem schwefelhaltigen Polymer kann vorzugsweise auf höchstens 1000 ppm und insbesondere auf höchstens 300 ppm vermindert werden. Wenn der Restmonomergehalt 1000 ppm überschreitet, wird es schwierig, eine gewünschte Aufladbarkeit zu erzielen, so dass die Erzielung einer stabilen Bilddichte bei der kontinuierlichen Bilderzeugung schwierig ist.
Es wird ferner bevorzugt, dass das schwefelhaltige Polymer eine Glasumwandlungstemperatur (Tg) von 50 bis 100 °C, insbesondere von mehr als 70 °C bis 100 °C und vor allem von 73 bis 100 °C hat. Wenn Tg unter 50 °C liegt, besteht die Neigung, dass der erhaltene Toner eine niedrigere Fließfähigkeit und Lagerbeständigkeit und auch eine schlechtere Übertragbarkeit zeigt. Wenn Tg über 100 °C liegt, besteht die Neigung, dass der erhaltene Toner insbesondere im Fall einer großen Bildfläche eine schlechtere Fixierbarkeit zeigt.
Das schwefelhaltige Polymer kann als Homopolymer oder Copolymer eines schwefelhaltigen Monomers erhalten werden. Beispiele für das schwefelhaltige Monomer können Styrolsulfonsäure, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, 2-Methacrylamido-2-methylpropansulfonsäure, Vinylsulfonsäure, Methacrylsulfonsäure und ein Maleinsäureamidderivat, ein Maleinimidderivat und ein Styrolderivat, die durch die nachstehend gezeigten Strukturformeln wiedergegeben werden, umfassen. Von diesen wird sulfongruppenhaltiges (Meth)acrylamid bevorzugt. Maleinsäureamidderivat
Maleinimidderivat
Styrolderivat
(die Bindungsstelle kann ortho- oder paraständig sein).
Es ist möglich, dass ein Homopolymer des vorstehend erwähnten schwefelhaltigen Monomers verwendet wird, jedoch werden Copolymere mit anderen polymerisierbaren Monomeren wie z.B. vinylaromatischen Verbindungen und (Meth)acrylatestern bevorzugt.
Beispiele für ein monofunktionelles Monomer zur Bildung des schwefelhaltigen Copolymers können im Einzelnen Styrol; Styrolderivate wie z.B. α-Methylstyrol, β-Methylstyrol, o-Methylstyrol, m-Methylstyrol, p-Methylstyrol, 3,4-Dichlorstyrol, p-Ethylstyrol, 2,4-Dimethylstyrol, p-n-Butylstyrol, p-tert.-Butylstyrol, p-n-Hexylstyrol, p-n-Octylstyrol, p-n-Nonylstyrol, p-n-Decylstyrol, p-n-Dodecylstyrol, p-Methoxystyrol und p-Phenylstyrol; Acrylatmonomere wie z.B. Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Propylacrylat, Isopropylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, tert.-Butylacrylat, n-Amylacrylat, n-Hexylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, n-Octylacrylat, n-Nonylacrylat, Cyclohexylacrylat, Benzylacrylat, Dimethylphosphatethylacrylat, Diethylphosphatethylacrylat, Dibutylphosphatethylacrylat und 2-Benzoyloxyethylacrylat; Methacrylatmonomere wie z.B. Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n-Propylmethacrylat, Isopropylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, tert.-Butylmethacrylat, n-Amylmethacrylat, n-Hexylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Diethylphosphatethylmethacrylat und Dibutylphosphatethylmethacrylat; Monocarbonsäuremethylester; Vinylester wie z.B. Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinyllactat, Vinylbenzoat und Vinylformiat; Vinylether wie z.B. Vinylmethylether, Vinylethylether und Vinylisobutylether und Vinylketone wie z.B. Vinylmethylketon, Vinylhexylketon und Vinylisopropylketon umfassen.
Beispiele für ein polyfunktionelles Monomer können Diethylenglykoldiacrylat, Triethylenglykoldiacrylat, Tetraethylenglykoldiacrylat, Polyethylenglykoldiacrylat, 1,6-Hexandioldiacrylat, Neopentylglykoldiacrylat, Tripropylenglykoldiacrylat, Polypropylenglykoldiacrylat, 2,2'-Bis[4-(acryloxydiethoxy)-phenyl]propan, Trimethylolpropantriacrylat, Tetramethylmethantetraacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat, Diethylenglykoldimethacrylat, Triethylenglykoldimethacrylat, Tetraethylenglykoldimethacrylat, Polyethylenglykoldimethacrylat, 1,3-Butylenglykoldimethacrylat, 1,6-Hexandioldimethacrylat, Neopentylglykoldimethacrylat, Polypropylenglykoldimethacrylat, 2,2'-Bis[4-(methacryloxydiethoxy)-phenyl]propan, 2,2'-Bis[4-(methacryloxypolyethoxy)-phenyl]propan, Trimethylpropantrimethacrylat, Tetramethylmethantetramethacrylat, Divinylbenzol, Divinylnaphthalin und Divinylether umfassen.
Das schwefelhaltige Polymer enthält polymerisierte Einheiten des schwefelhaltigen Monomers in einem Anteil von 0,05 bis 10 Masse% und vorzugsweise 0,1 bis 7 Masse%. Bei weniger als 0,01 Masse% kann die Wirkung des Zusatzes des schwefelhaltigen Polymers nicht ausreichend erzielt werden, und bei mehr als 20 Masse% bleibt leicht eine übermäßige Menge des Dispersionsstabilisatorelements zurück, was eine mangelhafte Fixierbarkeit zur Folge hat.
Zur Bildung des schwefelhaltigen Polymers kann die Massepolymerisation, die Lösungspolymerisation, die Suspensionspolymerisation oder die Ionenkettenpolymerisation angewendet werden, wobei jedoch im Hinblick auf die Verarbeitbarkeit die Lösungspolymerisation bevorzugt wird.
Das schwefelhaltige Polymer kann eine Struktur haben, die durch die folgende Formel wiedergegeben wird: X(SO₃ ^–)_n·mY^k+, worin X Polymerstellen bezeichnet, die aus den vorstehend erwähnten Monomeren hervorgegangen sind, Y⁺ ein Gegenion bezeichnet, k die Wertigkeit des Gegenions bezeichnet und m und n ganze Zahlen bezeichnen, die die Anzahl der Gegenionen bzw. die Anzahl der Sulfongruppen in dem Polymer wiedergeben und der Gleichung "n = k × m" genügen. Bevorzugte Beispiele für das Gegenion können Wasserstoff, Natrium, Kalium, Calcium und Ammonium umfassen, wobei ein Wasserstoffion bsoners bevorzugt wird.
Das schwefelhaltige Polymer kann vorzugsweise eine Säurezahl von 3 bis 80 mg KOH/g, insbesondere von 5 bis 40 mg KOH/g und vor allem von 10 bis 30 mg KOH/g haben. Wenn die Säurezahl unter 3 mg KOH/g liegt, kann sich die Ladungssteuerungsfunktion, die durch die vorliegende Erfindung bezweckt wird, verschlechtern und kann die Beständigkeit des erhaltenen Toners gegenüber Umwelteinflüssen abnehmen. Bei einer Säurezahl von mehr als 50 mg KOH/g besteht die Neigung, dass die erhaltenen Tonesteilchen eine deformierte Gestalt haben, die eine niedrigere Zirkularität zeigt, und dass das Trennmittel an der Oberfläche freigelegt wird, so dass die Tonerteilchen vor allem in dem Fall, dass sie durch Suspensionspolymerisation gebildet werden, ein schlechteres Entwicklungsverhalten zeigen.
Das schwefelhaltige Polymer ist in einer Menge von 0,01 bis 10 Masseteilen je 100 Masseteile des Bindemittelharzes enthalten. Wenn der Gehalt unter 0,01 Masseteilen liegt, ist die dadurch erzielte Ladungssteuerungsfunktion gering, und bei mehr als 15 Masseteilen besteht die Neigung, dass die erhaltenen Tonerteilchen im Fall ihrer Herstellung durch Suspensionspolymerisation eine niedrigere Zirkularität zeigen, wodurch eine Verschlechterung des Entwicklungsverhaltens und der Übertragbarkeit verursacht wird.
Es wird ferner bevorzugt, dass der Toner der vorliegenden Erfindung 0,001 bis 3 Masseteile, insbesondere 0,005 bis 2 Masseteile und vor allem 0,01 bis 1,5 Masseteile polymerisierte Einheiten des schwefelhaltigen Monomers je 100 Masseteile des Bindemittelharzes enthält.
Der Gehalt des schwefelhaltigen Polymers kann durch Kapillarelektrophorese usw. ermittelt werden.
Das schwefelhaltige Polymer kann vorzugsweise eine massegemittelte Molmasse (Mw) von 5 × 10² bis 1 × 10⁵, insbesondere von 1 × 10³ bis 7 × 10⁴ und vor allem von 5 × 10³ bis 5 × 10⁴ haben. Wenn Mw unter 5 × 10² liegt, besteht die Neigung, dass der erhaltene Toner eine niedrigere Fließfähigkeit zeigt, und bei mehr als 1 × 10⁵ verschlechtert sich während der Tonerherstellung durch das Polymerisationsverfahren seine Löslichkeit in dem polymerisierbaren Monomer und nimmt die Dispergierbarkeit des Pigments ab, was zu einem Toner mit einem niedrigeren Färbevermögen führt.
Das schwefelhaltige Polymer kann vorzugsweise einen Gehalt an flüchtigen Substanzen von 0,01 bis 2,0 Masse% haben. Ein Gehalt an flüchtigen Substanzen von weniger als 0,01 % erfordert eine komplizierte Behandlung zur Entfernung flüchtiger Substanzen, und bei mehr als 2,0 % besteht die Neigung, dass der erhaltene Toner in einer Umgebung mit hoher Temperatur/hoher Feuchtigkeit eine schlechtere Aufladbarkeit zeigt, und zwar vor allem in dem Fall, dass man ihn für eine bestimmte Zeit stehengelassen hat. Der Gehalt an flüchtigen Substanzen wird durch den Masseverlust nach 1-stündigem Stehenlassen bei 135 °C ermittelt.
Das schwefelhaltige Polymer kann vorzugsweise einen Schmelzindexwert (MI-Wert) von 0,1 bis 100 g/10 min und insbesondere von 0,2 bis 80 g/10 min haben. Bei weniger als 0,1 g/10 min wird das Auflösen des Polymers in dem Monomer schwierig, was eine instabile polymerisierbare Mischung zur Folge hat, wobei die Neigung besteht, dass die erhaltenen Tonerteilchen keine scharfe Teilchengrößenverteilung haben. Wenn der MI-Wert 100 g/10 min überschreitet, zeigt das Polymer eine zu scharfe Schmelzbarkeit, was leicht zu einem Toner mit mangelhafter Beständigkeit gegen Zusammenbacken und niedrigerer Haltbarkeit führt. Die MI-Werte, auf die hierin Bezug genommen wird, sind Werte, die gemäß JIS K7210, A-Methode, gemessen und in Werte für 10 min umgerechnet worden sind.
In dem Fall, dass zur Messung der vorstehend erwähnten Eigenschaften eine Abtrennung des schwefelhaltigen Polymers von dem Toner erforderlich ist, kann die Abtrennung übrigens durch alle bekannten Verfahren einschließlich Extraktion durchgeführt werden.
Das Bindemittelharz für die Bildung der Tonerteilchen kann alle bekannten Bindemittelharze einschließlich Styrolcopolymeren wie z.B. Styrol-Acrylatester-Copolymer und Styrol-Methacrylatester-Copolymer und Polyesterharz umfassen.
Das Trennmittel für die Bildung der Tonerteilchen kann vorzugsweise eine massegemittelte Molmasse (Mw) von 350 bis 4000 und eine anzahlgemittelte Molmasse (Mn) von 200 bis 4000 und insbesondere einen Mw-Wert von 400 bis 3500 und einen Mn-Wert von 250 bis 3500 haben. Wenn Mw unter 350 liegt oder Mn unter 200 liegt, besteht die Neigung, dass der erhaltene Toner eine niedrigere Beständigkeit gegen Zusammenbacken zeigt. Andererseits wird in dem Fall, dass Mw 4000 überschreitet oder Mn 4000 überschreitet, bewirkt, dass das Trennmittel eine erhöhte Kristallinität hat, was bei Bildern, die auf einer OHP-Folie (Overheadfolie) fixiert worden sind, leicht zu einer niedrigeren Lichtdurchlässigkeit führt.
Die Molmasse(nverteilung) eines Trennmittels kann durch GPC (Gel-Permeationschromatographie) unter den folgenden Bedingungen gemessen werden:
Messgerät: "GPC-150C" (erhältlich von Waters Co.)
Säule: "GMH-HT"/30 cm/zwei Säulen (erhältlich von Toso K.K.)
Temperatur: 135 °C
Lösungsmittel: o-Dichlorbenzol mit einem Ionolgehalt von 0,1 %.
Durchflussmenge: 1,0 ml/min.
Probe: 0,4 ml einer 0,15%igen Probe.
Auf Basis der vorstehend erwähnten GPC-Messung wird einmal die Molmassenverteilung einer Probe anhand einer mit monodispersen Standard-Polystyrolproben erstellten Eichkurve erhalten und unter Anwendung einer Umrechnungsformel, die auf der Mark-Houwink-Viskositätsformel basiert, in eine Verteilung umgerechnet, die der von Polyethylen entspricht.
Das Trennmittel kann vorzugsweise einen Schmelzpunkt [durch die Temperatur bei dem maximalen Wärmeabsorptions- bzw. Wärmeaufnahmepeak (Tabs.max) auf einer im Bereich von 20 bis 200 °C gemessenen DSC-Wärmeaufnahmekurve (DSC = dynamische Differenzkalorimetrie) wiedergegeben] von 30 bis 120 °C und insbesondere von 50 bis 110 °C haben. Besonders bevorzugt wird ein Wachs, das bei Raumtemperatur fest ist, und im Hinblick auf Beständigkeit gegen Zusammenbacken, Verhalten bei der kontinuierlichen Bilderzeugung auf einer großen Zahl von Blättern, Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur und Beständigkeit gegen Abschmutzen des erhaltenen Toners wird ein festes Wachs mit einem Schmelzpunkt von 50 bis 110 °C bevorzugt.
Beispiele für solche Wachse können Paraffinwachs, Polyolefinwachs, Mikrowachs, Polymethylenwachs wie z.B. Fischer-Tropsch-Wachs, Amidwachs, höhere Fettsäuren, langkettige Alkohole, Esterwachs, Ketonwachs und Derivate von diesen wie z.B. Pfropfprodukte und Blockpolymerisationsprodukte umfassen. Diese Wachse können vorzugsweise einen maximalen DSC-Wärmeaufnahmepeak haben, der durch Entfernung von Komponenten mit niedriger Molmasse schmäler gemacht worden ist.
Eine bevorzugte Gruppe von Wachsen kann lineare Alkylalkohole, lineare Fettsäuren, lineare Säureamide, lineare Ester und Montan(säure)derivate mit 15 bis 100 Kohlenstoffatomen umfassen. Es wird auch bevorzugt, dass aus diesen Wachsen Verunreinigungen wie z.B. flüssige Fettsäuren entfernt werden.
Eine weitere bevorzugte Gruppe von Wachsen kann ein Alkylenpolymer mit niedriger Molmasse, das durch Radikalkettenpolymerisation unter einem hohen Druck oder in Gegenwart eines Ziegler-Katalysators oder anderer Katalysatoren unter einem niedrigen Druck erhalten wird; ein Alkylenpolymer, das durch thermische Zersetzung eines Alkylenpolymers mit hoher Molmasse erhalten wird; ein Produkt, das durch Raffination von Alkylenpolymeren mit niedriger Molmasse, die als Nebenprodukt bei der Polymerisation von Alkylenen anfallen, erhalten wird; und Polymethylenwachse, die erhalten werden, indem aus Destillationsrückständen von Kohlenwasserstoffpolymeren, die durch den Arge-Prozess aus einem Synthesegas, das Kohlenmonoxid und Wasserstoff umfasst, erhalten werden, oder aus synthetischen Kohlenwasserstoffen, die durch Hydrierung der Destillationsrückstände erhalten werden, eine bestimmte Fraktion extrahiert wird, umfassen. Die Wachse können ein Antioxidationsmittel enthalten, das ihnen zugesetzt worden ist.
Zur Verbesserung der Lichtdurchlässigkeit von fixierten Bildern kann vorzugsweise ein festes Esterwachs verwendet werden.
Bevorzugte Beispiele für das Esterwachs können die einschließen, die Verbindungen umfassen, die durch die nachstehend gezeigten Formeln (I) bis (VI) wiedergegeben werden:
worin a und b ganze Zahlen von 0 bis 4 bezeichnen, wobei vorausgesetzt ist, dass "a + b = 4", R₁ und R₂ organische Gruppen mit jeweils 1 bis 40 Kohlenstoffatomen bezeichnen, wobei sich R₁ und R₂ um mindestens drei Kohlenstoffatome unterscheiden, und m und n ganze Zahlen von 0 bis 25 bezeichnen, wobei vorausgesetzt ist, dass mindestens eines von m und n nicht 0 bezeichnet;
worin a und b ganze Zahlen von 0 bis 3 bezeichnen und k eine ganze Zahl von 1 bis 3 bezeichnet, wobei vorausgesetzt ist, dass "a + b = 1 bis 3" und "a + b + k = 4", R₁ und R₂ organische Gruppen mit jeweils 1 bis 40 Kohlenstoffatomen bezeichnen, wobei sich R₁ und R₂ um mindestens drei Kohlenstoffatome unterscheiden; R₃ ein Wasserstoffatom oder eine organische Gruppe mit mindestens einem Kohlenstoffatom bezeichnet, wobei vorausgesetzt ist, dass mindestens ein R₃ eine organische Gruppe mit mindestens einem Kohlenstoffatom bezeichnet, wenn k 2 oder 3 bezeichnet; und m und n ganze Zahlen von 0 bis 25 bezeichnen, wobei vorausgesetzt ist, dass mindestens eines von m und n nicht 0 bezeichnet;
worin R₁ und R₃ unabhängig organische Gruppen mit 6 bis 32 Kohlenstoffatomen bezeichnen und R₂ eine organische Gruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bezeichnet;
worin R₁ und R₃ unabhängig organische Gruppen mit 6 bis 32 Kohlenstoffatomen bezeichnen, R₂-(CH₂)_n- bezeichnet und n eine ganze Zahl von 1 bis 20 bezeichnet;
worin a eine ganze Zahl von 0 bis 3 bezeichnet und b eine ganze Zahl von 11 bis 3 bezeichnet, wobei vorausgesetzt ist, dass "a + b = 4"; R₁ eine organische Gruppe mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen bezeichnet und m und n ganze Zahlen von 0 bis 25 bezeichnen, wobei vorausgesetzt ist, dass mindestens eines von m und n nicht 0 bezeichnet; und R₁-COO-R₂ (VI),worin R₁ und R₂ Kohlenwasserstoffgruppen mit jeweils 15 bis 45 Kohlenstoffatomen bezeichnen.
Bestimmte Beispiele für das Trennmittel sind nachstehend unter Bezugnahme auf die Struktur einer Hauptverbindung, die mindestens 50 Masse% des entsprechenden Trennmittels ausmacht, aufgeführt.
Trennmittel Nr. 1
Trennmittel Nr. 2
Trennmittel Nr. 3
Trennmittel Nr. 4
Trennmittel Nr. 5

CH₃(CH₂)₂₀COO(CH₂)₂₁CH₃

Trennmittel Nr. 6

CH₃(CH₂)₁₆COO(CH₂)₂₁CH₃

Trennmittel Nr. 7

CH₃(CH₂)₃₉COO(CH₂)₁₇CH₃

Trennmittel Nr. 8

CH₃(CH₂)₂₀COO(CH₂)₁₇CH₃

Trennmittel Nr. 9
Trennmittel Nr. 10
Trennmittel Nr. 11
Trennmittel Nr. 12
Ferner wird es in dem Fall, dass ein Trennmittel eine Mischung von zwei oder mehr Esterverbindungen umfasst, bevorzugt, dass das Trennmittel 50 bis 95 Masse%, auf die Masse des Trennmittels bezogen, Esterverbindungen mit einer identischen Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen enthält. Der Gehalt an den Esterverbindungen mit einer identischen Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen kann durch Gaschromatographie (GC) gemessen werden, und die hierin beschriebenen Werte basieren auf denen, die gemäß dem folgenden Verfahren unter Anwendung des Messgeräts "GC-17A", erhältlich von Shimazu Seisakusho K.K., gemessen werden.
Eine Probe wird vorausgehend in einer Konzentration von 1 Masse% in Toluol gelöst, und 1 μl der Lösung werden in das Messgerät, das mit einer an der Säule befindlichen Einspritzdüse ausgestattet ist, eingespritzt. Die angewendete Säule ist Ultra Alloy-1 (HT) mit einem Durchmesser von 0,5 mm und einer Länge von 10 m. Die Säule wird anfänglich mit einer Geschwindigkeit von 40 °C/min von 40 °C auf 200 °C, dann mit einer Geschwindigkeit von 15 °C/min auf 350 °C und dann mit einer Geschwindigkeit von 7 °C/min auf 450 °C erhitzt. Es wird bewirt, dass He-Gas (Heliumgas) als Trägergas unter einem Druck von 50 kPa strömt. Die Esterverbindungen werden durch Vergleich mit im Voraus durch dasselbe Messgerät erstellten Chromatogrammen von Alkanen, die eine bekannte Zahl von Kohlenstoffatomen haben, und mit den Ergebnissen der Massenspektrumchromatographie ihrer vergasten Komponenten identifiziert. Der Gehalt an einer Esterverbindung wird als Verhältnis ihrer Peakfläche zur Gesamtfläche der Peaks in einem Chromatogramm der Wachsprobe berechnet.
Wenn als Trennmittel ein Esterwachs verwendet wird, das eine Esterverbindung mit einer durch die vorstehend angegebenen Formeln wiedergegebenen Struktur umfasst, ist es möglich, einen Toner zu erhalten, der eine gute Lichtdurchlässigkeit und auch eine ausgezeichnete Fixierbarkeit zeigt.
Im Einzelnen kann das Wachs in dem Fall, dass das Trennmittel und das schwefelhaltige Polymer in einem polymerisierbaren Gemisch gelöst werden, um eine polymerisierbare Mischung zu bilden, und die Mischung in einem wässrigen Medium, das einen Dispersionsstabilisator mit einem Element wie z.B. Magnesium, Calcium, Barium, Zink, Aluminium oder Phosphor enthält, dispergiert wird, um eine Polymerisation des Monomers zur Herstellung von Tonerteilchen zu bewirken, gut in den Tonerteilchen dispergiert werden, wodurch ein Toner erhalten wird, der eine hohe Aufladbarkeit hat, eine hohe Geschwindigkeit der Aneignung einer geeigneten Ladungsmenge zeigt und während der kontinuierlichen Bilderzeugung auf einer großen Zahl von Blättern kaum eine Veränderung der triboelektrischen Aufladbarkeit zeigt.
Im Fahl der Tonerherstellung durch das Polymerisationsverfahren kann das Trennmittel vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 40 Masseteilen und insbesondere von 10 bis 30 Masseteilen je 100 Masseteile des polymerisierbaren Monomers verwendet werden und kann somit in dem Toner vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 40 Masseteilen und insbesondere von 10 bis 30 Masseteilen je 100 Masseteile des Bindemittelharzes enthalten sein.
Im Fall der Tonerherstellung durch das Schmelzknet- und Pulverisierverfahren kann das Trennmittel in dem Toner vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 10 Masseteilen und insbesondere von 1 bis 5 Masseteilen je 100 Masseteile des Bindemittelharzes enthalten sein.
Im Vergleich zu der trockenen Tonerherstellung durch das Schmelzknet- und Pulverisierverfahren kann im Fall der Tonerherstellung durch das Polymerisationsverfahren infolge der Wirkung eines polaren Harzes einschließlich des schwefelhaltigen Polymers eine größere Trennmittelmenge leicht in Tonerteilchen eingeschlossen werden, so dass ein Toner erhalten wird, der beim Fixieren eine bessere Abschmutzverhinderungswirkung zeigt.
Wenn die zugesetzte Menge des Trennmittels unter der Untergrenze liegt, besteht die Neigung, dass die Abschmutzverhinderungswirkung abnimmt. Wenn sie über der Obergrenze liegt, besteht die Neigung, dass die Zusammenbacken verhindernde Wirkung abnimmt und dass ferner die Abschmutzverhinderungswirkung beeinträchtigt wird. Es ist außerdem wahrscheinlich, dass man auf verschiedene andere Schwierigkeiten wie z.B. ein Ankleben von geschmolzenem Toner an der lichtempfindlichen Trommel und an dem Entwicklungszylinder und auch auf die Bildung von Tonerteilchen mit einer breiteren Teilchengrößenverteilung bei dem Verfahren zur Tonerherstellung durch Polymerisation stößt.
Das Trennmittel, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann vorzugsweise einen Löslichkeitsparameterwert (SP-Wert) im Bereich von 7,6 bis 10,5 haben. Ein Trennmittel, das einen SP-Wert hat, der unter 7,6 liegt, zeigt kaum eine gegenseitige Löslichkeit mit dem polymerisierbaren Monomer oder dem Bindemittelharz, so dass leicht ein mangelhaftes Dispergieren in dem Bindemittelharz verursacht wird, was zu einem Anhaften des Trennmittels und zu einer Veränderung der Aufladbarkeit während der kontinuierlichen Bilderzeugung auf einer großen Zahl von Blättern führt. Ferner besteht auch die Neigung, dass Hintergrundsschleier und eine Veränderung der Tonerkonzentration während der Nachfüllung von Toner auftreten. Wenn ein Trennmittel einen SP-Wert hat, der über 10,5 liegt, besteht die Neigung, dass die Tonerteilchen bei langer Lagerung ein Zusammenbacken verursachen. Ferner wird es wegen einer übermäßigen gegenseitigen Löslichkeit mit dem Bindemittelharz schwierig, zwischen dem Fixierelement und dem Toner eine ausreichende Trenn schicht zu bilden, so dass leicht eine Abschmutzerscheinung verursacht wird.
Der Löslichkeitsparameterwert (SP-Wert) kann nach der Fedor-Methode [Polym. Eng. Sci., 14 (2), S. 147 (1974)] unter Ausnutzung der Additivität von Atomgruppen berechnet werden.
Das Trennmittel, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann vorzugsweise bei 135 °C eine Schmelzviskosität von 1 bis 300 cP und insbesondere von 3 bis 50 cP haben. Bei weniger als 1 cP besteht die Neigung, dass der Entwicklungszylinder in dem Fall, dass der Toner durch eine Auftragrakel usw. in einer dünnen Schicht aufgetragen wird, wegen einer Scherkraft beschmutzt wird. Ferner besteht im Fall des Zweikomponentensystems die Neigung, dass der Toner durch eine Scherkraft, die von den Tonerträgerteilchen ausgeübt wird, beschädigt wird, was zu einer Einbettung des äußeren Zusatzstoffs und zum Bruch der Tonerteilchen führt. Bei mehr als 300 cP besteht die Neigung, dass die polymerisierbare Monomermischung bei dem Verfahren zur Tonerherstellung durch Polymerisation eine hohe Viskosität hat, so dass es schwierig wird, einen Toner mit einer geringen Teilchengröße, der eine scharfe Teilchengrößenverteilung hat, zu erhalten.
Die Schmelzviskosität eines Trennmittels kann durch ein Viskosimeter ("VP-500", hergestellt durch Haake Co.), das mit einem Kegelscheiben- bzw. Kegelplattenrotor ("PK-1") ausgestattet ist, gemessen werden.
Ferner kann das Trennmittel vorzugsweise einen gemäß JIS-K2235 gemessenen Penetrationswert haben, der höchstens 14, insbesondere höchstens 4 und vor allem höchstens 3 beträgt. Bei einem Penetrationswert von mehr als 14 besteht die Neigung, dass das Trennmittel an der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel Film- bzw. Schichtbildung verursacht.
Falls eine Extraktion des Trennmittels aus dem Toner erforderlich ist, kann ein beliebiges Extraktionsverfahren angewendet werden.
Als Beispiel wird eine vorgeschriebene Menge einer Tonerprobe einer Soxhlet-Extraktion mit Toluol unterzogen, und nach der Gewinnung des Lösungsmittels Toluol aus der toluollöslichen Substanz kann das Trennmittel als chloroformunlösliche Substanz gewonnen werden.
Das Trennmittel kann durch IR (Infrarotspektroskopie) identifiziert und durch ein DSC-Kalorimeter (dynamisches Differenzkalorimeter) usw. quantitativ analysiert werden.
Der Toner gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner zusätzlich zu dem Bindemittelharz (Bindemittelharz vom Vinyltyp) ein Kondensationsharz enthalten. Im Fall des Verfahrens zur Tonerherstellung durch Polymerisation verbessert der Zusatz so eines Kondensationsharzes das Tröpfchen- (oder Teilchen)bildungsverhalten, die Beständigkeit der Aufladbarkeit gegenüber Umwelteinflüssen, das Entwicklungsverhalten und die Übertragbarkeit des erhaltenen Toners.
Das Kondensationsharz kann vorzugsweise eine massegemittelte Molmasse (Mw) von 6 × 10³ bis 1 × 10⁵, insbesondere von 6,5 × 10³ bis 8,5 × 10⁴ und vor allem von 6,5 × 10³ bis 4,5 × 10⁴ haben. Bei einem Mw-Wert, der unter 6 × 10³ liegt, besteht die Neigung, dass der äußere Zusatzstoff während der kontinuierlichen Bilderzeugung eingebettet wird, so dass leicht eine Verschlechterung der Übertragbarkeit verursacht wird. Andererseits ist bei einem Mw-Wert, der über 1 × 10⁵ liegt, für das Auflösen des Kondensationsharzes in dem polymerisierbaren Monomer eine lange Zeit erforderlich. Ferner nimmt die Viskosität der polymerisierbaren Monomermischung zu, so dass es schwierig wird, Tonerteilchen mit einer geringen Teilchengröße und einer gleichmäßigen Teilchengrößenverteilung zu erhalten.
Es wird auch bevorzugt, dass das Kondensationsharz eine anzahlgemittelte Molmasse (Mn) von 3 × 10³ bis 8 × 10⁴ und insbesondere von 3,5 × 10³ bis 1,2 × 10⁴ und ferner auf einem GPC-Chromatogramm eine Hauptpeak-Molmasse (Mp) im Bereich von 4,5 × 10³ bis 4 × 10⁴, insbesondere von 6 × 10³ bis 3 × 10⁴ und vor allem von 6 × 10³ bis 2 × 10⁴ hat. Außerhalb dieser Bereiche ist es wahrscheinlich, dass man auf ähnliche Schwierigkeiten wie bei dem Bereich der massegemittelten Molmasse stößt.
Es wird auch bevorzugt, dass das Kondensationsharz ein Mw/Mn-Verhältnis von 1,2 bis 3,0 und insbesondere von 1,5 bis 2,5 zeigt. Bei weniger als 1,2 besteht die Neigung, dass der erhaltene Toner ein schlechtes Verhalten bei der kontinuierlichen Bilderzeugung und eine schlechte Beständigkeit gegen Abschmutzen zeigt. Bei mehr als 3,0 besteht die Neigung, dass der Toner eine etwas schlechtere Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur zeigt.
Das Kondensationsharz kann vorzugsweise eine Glasumwandlungstemperatur (Tg) von 50 bis 100 °C, insbesondere von 50 bis 95 °C und vor allem von 55 bis 90 °C haben. Wenn Tg unter 50 °C liegt, besteht die Neigung, dass der erhaltene Toner eine schlechtere Beständigkeit gegen Zusammenbacken hat. Wenn Tg über 100 °C liegt, wird bewirkt, dass der Toner eine schlechtere Beständigkeit gegen Abschmutzen bei niedriger Temperatur hat. Der Tg-Wert, auf den hierin Bezug genommen wird, basiert auf Werten, die gemäß dem Mittelpunktverfahren gemessen werden.
Das Kondensationsharz kann eine Säurezahl (mg KOH/g) von 0,1 bis 35, vorzugsweise von 3 bis 35, insbesondere von 4 bis 35 und vor allem von 5 bis 30 haben. Unterhalb von 0,1 besteht die Neigung, dass der Toner einen langsameren Anstieg der Ladung zeigt, so dass leicht Schleier verursacht wird. Oberhalb von 35 besteht die Neigung, dass der Toner eine Schwankung der tribo-elektrischen Aufladbarkeit verursacht, nachdem man ihn in einer Umgebung mit hoher Temperatur/hoher Feuchtigkeit stehengelassen hat. Ferner wird oberhalb von 35 bewirkt, dass das Kondensationsharz eine starke Affinität zwischen seinen Polymermolekülen zeigt, so dass seine Auflösung in dem polymerisierbaren Monomer schwierig wird, wodurch die Herstellung der polymerisierbaren Monomermischung eine längere Zeit in Anspruch nimmt.
Das Kondensationsharz kann eine Hydroxylzahl (mg KOH/g) von 0,2 bis 50, vorzugsweise von 5 bis 50 und insbesondere von 7 bis 45 haben. Wenn sie unter 0,2 liegt, wird es schwierig, eine örtliche Anreicherung des Kondensationsharzes an den Oberflächen von Tröpfchen der polymerisierbaren Monomermischung in dem wässrigen Medium zu erzielen. Wenn sie über 50 liegt, besteht die Neigung, dass der erhaltene Toner eine etwas schlechtere Aufladbarkeit zeigt, nachdem man ihn in einer Umgebung mit hoher Temperatur/hoher Feuchtigkeit stehengelassen hat. Ferner verursacht der Toner leicht eine Veränderung der Bilddichte während der kontinuierlichen Bilderzeugung. Das Kondensationsharz kann nötigenfalls durch ein beliebiges Verfahren aus dem Toner extrahiert werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird es bevorzugt, dass das Kondensationsharz eine Säurezahl AV1 hat und das schwefelhaltige Polymer eine Säurezahl AV2 hat, wobei die Bedingung "AV1 < AV2" erfüllt wird. Wenn diese Bedingung erfüllt wird, kann das schwefelhaltige Polymer während der Bildung von Tröpfchen oder Teilchen bei der Tonerherstellung durch ein Nassverfahren an den äußersten Oberflächen von Tonerteilchen örtlich angereichert werden, nimmt die Möglichkeit zu seinem Kontakt mit dem Dispersionsstabilisatorelement Mg, Ca, Ba, Zn, Al oder P zu, so dass ein stabiler Dispersionszustand gebildet wird, und wird das Dispergieren des Dispersionsstabilisatorelements innerhalb der Tonerteilchen gefördert.
Das Kondensationsharz kann in dem Toner der vorliegenden Erfindung vorzugsweise in einem Anteil von 0,1 bis 20 Masseteilen und insbesondere von 1 bis 15 Masseteilen je 100 Masseteile des Bindemittelharzes (d.h. des Bindemittelharzes vom Vinyltyp) enthalten sein.
Die Molmasse und die Molmassenverteilung des schwefelhaltigen Polymers und des Kondensationsharzes, auf die hierin Bezug genommen wird, basieren auf Werten, die gemäß dem folgenden Verfahren gemessen werden.
In einem GPC-Gerät wird eine Säule in einem Heizschrank bei 40 °C stabilisiert; durch die Säule lässt man bei dieser Temperatur Tetrahydrofuran (THF) als Lösungsmittel in einer Durchflussmenge von 1 ml/min fließen, und es werden etwa 100 μl einer Lösung der Probe in THF eingespritzt. Der Nachweis der Molmasse der Probe und ihrer Verteilung erfolgt anhand einer Eichkurve, die unter Verwendung mehrerer monodisperser Polystyrolproben erhalten wird und bei der die Molmasse auf einer logarithmischen Skale gegen die Zählimpulszahl aufgetragen ist. Die Standard-Polystyrolproben können z.B. von Toso K.K. oder Showa Denko erhältlich sein. Es ist zweckmäßig, dass mindestens zehn Standard-Polystyrolproben mit Molmassen im Bereich von etwa 10² bis etwa 10⁷ verwendet werden. Der Detektor kann ein Brechungsindexdetektor sein. Die Säule wird geeigneterweise als Kombination von mehreren handelsüblichen Polystyrolgelsäulen aufgebaut. Es ist beispielsweise möglich, dass eine Kombination von Shodex GPC KF-801, 802, 803, 804, 805, 806, 807 und 808P, erhältlich von Showa Denko K.K.; oder eine Kombination von TSKgel G1000H (H_XL), G2000H (H_XL), G3000H (H_XL), G4000H (H_XL). G5000H (H_XL), G7000K (H_XL) und TSKguard column, erhältlich von Toso K.K., angewendet wird.
Eine GPC-Probenlösung wird in der folgenden Weise hergestellt.
Eine Probe wird zu THF hinzugegeben, und man lässt sie mehrere Stunden lang stehen. Dann wird die Mischung ausreichend geschüttelt, bis die Probenmasse verschwunden ist, worauf man sie mindestens 24 Stunden lang weiter stehen lässt. Dann lässt man die Mischung durch ein Probenbehandlungsfilter mit einer Porengröße von 0,2 bis 0,5 μm (z.B. "Maishori Disk H-25-2", erhältlich von Toso K.K., oder "Ekikuro-Disk 25CR", erhältlich von German Science Japan K.K.) hindurchgehen, wodurch eine GPC-Probe mit einer Harzkonzentration von 0,5 bis 5 mg/ml erhalten wird.
Die Glasumwandlungstemperaturen (Tg) des schwefelhaltigen Polymers und des Kondensationsharzes können in der folgenden Weise gemäß DSC gemessen werden.
Die DSC-Messung kann vorzugsweise unter Anwendung eines dynamischen Präzisions-Differenzkalorimeters mit Innenheizung und Eingangsgrößenkompensation, z.B. "DSC-7", erhältlich von Perkin-Elmer Inc., durchgeführt werden.
Die Messung kann gemäß ASTM D3418-82 durchgeführt werden. Eine Probe wird zur Entfernung ihrer thermischen Vorgeschichte einmal erhitzt und abgekühlt und dann zur Aufnahme einer DSC-Kurve mit einer Geschwindigkeit von 10 °C/min erwärmt.
Die Säurezahlen des schwefelhaltigen Polymers und des Kondensationsharzes, auf die hierin Bezug genommen wird, basieren auf Werten, die gemäß dem folgenden Verfahren (JIS-K0070) gemessen werden. [Die Säurezahl bezeichnet die Menge (mg) von Kaliumhydroxid (KOH), die erforderlich ist, um freie Fettsäure und Harzsäure zu neutralisieren, die in einer Mengeneinheit (1 g) einer Probe enthalten sind.]
(1) Reagenzien
(a) Lösungsmittel
Als Lösungsmittel für eine Probe wird eine Ethylether/Ethylalkohol-Mischung (= 1/1 oder 2/1) verwendet, die unmittelbar vor ihrer Verwendung mit einer 0,1 m Lösung von KOH in Ethylalkohol unter Anwendung von Phenolphthalein als Indikator neutralisiert wird.
(b) Phenolphthaleinlösung
1 g Phenolphthalein wird in 100 ml Ethylalkohol (95 Vol.%) gelöst.
(c) 0,1 m Lösung von KOH in Ethylalkohol
7,0 g Kaliumhydroxid werden in der minimalen Wassermenge gelöst, und Ethylalkohol (95 Vol.%) wird bis zu einem Gesamtvolumen von 1 Liter dazugegeben, wodurch eine 0,1 m Lösung von KOH in EtOH hergestellt wird. Nach 2- bis 3-tägigem Stehenlassen wird die Lösung filtriert und gemäß JIS-K8006 eingestellt.
(2) Messvorgang
Eine Probe wird in einer Menge von 1 bis 20 g genau abgewogen, und 100 ml des Lösungsmittels und mehrere Tröpfchen der Phenolphthaleinlösung (als Indikator) werden dazugegeben, worauf ausreichendes Schütteln folgt, bis die Probe vollständig gelöst ist, wobei nötigenfalls auf einem Wasserbad erwärmt wird. Nach Abkühlung wird die Probenlösung mit der 0,1 m Lösung von KOH in EtOH titriert, bis der Endpunkt der Titration erreicht ist, der dadurch festgestellt wird, dass die blassrote Farbe des Indikators 30 s lang bestehen bleibt.
(3) Berechnung
Die Säurezahl [AV (mg KOH/g)] wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet. AV (mg KOH/g) = B × f × 5,611/S,

B:: Menge der 0,1 m Lösung von KOH in EtOH (ml).
f:: Faktor der 0,1 m Lösung von KOH in EtOH (–).
S:: Probenmenge (g).

Die Hydroxylzahlen des schwefelhaltigen Polymers und des Kondensationsharzes, auf die hierin Bezug genommen wird, basieren auf Werten, die gemäß dem folgenden Verfahren gemessen werden. [Die Hydroxylzahl bezeichnet die Menge (mg) von KOH, die erforderlich ist, um durch Acetylierung von 1 g einer Probe an deren OH-Gruppen gebundene Essigsäure zu neutralisieren.]
(1) Reagenzien
(a) Acetylierungsmittel
25 ml Essigsäureanhydrid werden in einen 100-ml-Messkolben eingefüllt, und Pyridin wird bis zu einem Gesamtvolumen von 100 ml dazugegeben, worauf ausreichendes Schütteln folgt. Gewünschtenfalls kann weiteres Pyridin zugesetzt werden. Das Acetylierungsmittel sollte in einer braunen Flasche aufbewahrt werden, damit es nicht mit Feuchtigkeit, Kohlendioxid oder Säuredampf in Berührung kommt.
(b) Phenolphthaleinlösung
1 g Phenolphthalein wird in 100 ml Ethylalkohol (95 Vol.%) gelöst.
(c) 0,5 m Lösung von KOH in EtOH
35 g Kaliumhydroxid werden in der minimalen Wassermenge gelöst, und Ethylalkohol (95 Vol.%) wird bis zu einem Gesamtvolumen von 1 Liter dazugegeben, wodurch eine 0,5 m Lösung von KOH in EtOH hergestellt wird. Nach 2- bis 3-tägigem Stehenlassen wird die Lösung filtriert und gemäß JIS-K8006 eingestellt.
(2) Messvorgang
0,5 bis 20 g einer Probe werden genau in einen Rundkolben eingewogen, und es werden genau 5 ml des Acetylierungsmittels dazugegeben. Ein kleiner Trichter wird bei der Öffnung des Kolbens angebracht, und der Kolben wird etwa 1 cm tief in ein Glycerinbad mit 95 bis 100 °C eingetaucht. Zu dieser Zeit wird der Kolbenhals mit einer Pappscheibe, die eine runde Aussparung hat, abgedeckt, damit der Kolbenhals nicht durch die Wärme aus dem Glycerinbad erhitzt wird. Nach 1 Stunde wird der Kolben aus dem Glycerinbad herausgenommen, und man lässt ihn abkühlen. Dann wird durch den Trichter 1 ml Wasser zugesetzt, und der Kolben wird geschüttelt, um das Essigsäureanhydrid zu zersetzen. Zur vollständigen Zersetzung wird der Kolben wieder 10 min lang auf dem Glycerinbad erhitzt, und nach der Abkühlung werden die Wände des Trichters und des Kolbens gewaschen. Dann wird der Kolbeninhalt unter Anwendung der Phenolphthaleinlösung als Indikator mit der 0,5 m Lösung von KOH in EtOH titriert. Parallel dazu wird ein Blindversuch durchgeführt.
(3) Berechnung
Die Hydroxylzahl [V_OH (mg KOH/g)] wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet: VOH (mg KOH/g) = [(B – C) × f × 28,05]/S + D

B:: Menge der bei dem Blindversuch verwendeten 0,5 m Lösung von KOH in EtOH (ml).
C:: Menge der bei dem Probenversuch verwendeten 0,5 m Lösung von KOH in EtOH (ml).
f:: Faktor der 0,5 m Lösung von KOH in EtOH
S:: Probenmasse (g)
D:: Säurezahl (mg KOH/g)

Beispiele für das Kondensationsharz, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, können Polyester, Polycarbonat, Phenolharz, Epoxyharz, Polyamid und Celluloseharz umfassen. Im Hinblick auf die Vielfalt des Materials wird Polyester besonders bevorzugt.
Polyester als Kondensationsharz oder ein Esterwachs, das als Trennmittel aufgebaut ist, kann z.B. durch Oxidation, durch Synthese aus Carbonsäuren oder Derivaten davon, durch Estereinführungsreaktionen wie z.B. die Michael-Addition, durch Dehydrokondensation zwischen einer Carbonsäureverbindung und einer Alkoholverbindung, durch Reaktion zwischen einem Säurehalogenid und einer Alkoholverbindung und durch eine Esteraustauschreaktion synthetisiert werden. Als Katalysator können gewöhnliche saure oder alkalische Katalysatoren wie z.B. Zinkacetat und Titanverbindungen verwendet werden. Das Reaktionsprodukt kann z.B. durch Umkristallisieren oder Destillieren gereinigt werden.
Ein besonders bevorzugtes Syntheseverfahren ist im Hinblick auf die Vielfalt der Ausgangsmaterialien und auf die einfache Reaktionssteuerung die Dehydrokondensation zwischen einer Carbonsäureverbindung und einer Alkoholverbindung.
Ein Polyester(harz) als bevorzugtes Beispiel für das Kondensationsharz kann vorzugsweise eine Zusammensetzung wie folgt haben.
Der Polyester kann vorzugsweise aus 45 bis 55 Mol% Alkohol und 55 bis 45 Mol% Säure bestehen.
Beispiele für die Alkoholkomponente können Diole wie z.B. Ethylenglykol, Propylenglykol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 2,3-Butandiol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, Neopentylglykol, 2-Ethyl-l,3-hexandiol, hydriertes Bisphenol A, Bisphenolderivate, die durch die folgende Formel (1) wiedergegeben werden:
worin R eine Ethylen- oder Propylengruppe bezeichnet und x und y unabhängig eine ganze Zahl bezeichnen, die mindestens 1 beträgt, wobei vorausgesetzt ist, dass der Mittelwert von "x + y" im Bereich von 2 bis 10 liegt; und Diole, die durch die folgende Formel (2) wiedergegeben werden, umfassen:
Beispiele für eine zweibasige Säure können Dicarbonsäuren und Derivate davon einschließlich aromatischer Dicarbonsäuren wie z.B. Phthalsäure, Terephthalsäure, Isophthalsäure, Phthalsäureanhydrid, Diphenyl-p,p'-dicarbonsäure, Naphthalin-2,7-dicarbonsäure, Naphthalin-2,6-dicarbonsäure, Diphenylmethan-p,p'-dicarbonsäure, Benzophenon-4,4'-dicarbonsäure und 1,2-Diphenoxyethan-p,p'-dicarbonsäure; Alkyldicarbonsäuren wie z.B. Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Azelainsäure, Cyclohexandicarbonsäure, Glutarsäure, Triethylendicarbonsäure und Malonsäure und ihrer Anhydride und Niederalkylestern davon; C₆- bis C₁₈-alkenyl- oder C₆- bis C₁₈-alkylsubstituierter Bernsteinsäuren wie z.B. n-Dodecenylbernsteinsäure und n-Dodecylbernsteinsäure und ihrer Anhydride und Niederalkylestern davon und ungesättigter Dicarbonsäuren wie z.B. Fumarsäure, Maleinsäure, Citraconsäure und Itaconsäure und ihrer Anhydride und Niederalkylestern davon umfassen.
Besonders bevorzugte Beispiele für die Alkoholkomponente können Bisphenolderivate umfassen, die durch die vorstehende Formel (1) wiedergegeben werden; besonders bevorzugte Beispiele für die Säurekomponente können Dicarbonsäuren wie z.B. Terephthalsäure, Isophthalsäure, Phthalsäure und Anhydrid davon, Bernsteinsäure, n-Dodecenylbernsteinsäure und Anhydride von diesen, Fumarsäure, Maleinsäure und Maleinsäureanhydrid umfassen.
Das Kondensationsharz kann aus so einer Dicarbonsäure und einem Diol bestehen, jedoch ist es auch möglich, dass das Kondensationsharz eine Polycarbonsäure und/oder einen mehrwertigen Alkohol mit drei oder mehr funktionellen Gruppen in einem Ausmaß, das die vorliegende Erfindung nicht beeinträchtigt, enthält.
Beispiele für die Polycarbonsäure mit mindestens drei Carboxylgruppen können Polycarbonsäuren und Derivate davon einschließlich Trimellithsäure, Pyromellithsäure, 1,2,4-Benzoltricarbonsäure, 1,2,5-Benzoltricarbonsäure, 2,5,7-Naphthalintricarbonsäure, 1,2,4-Naphthalintricarbonsäure, 1,2,4-Butantricarbonsäure, 1,2,5-Hexantricarbonsäure, 1,3-Dicarboxyl-2-methyl-2-methylencarboxypropan, Tetra(methylencarboxy)methan, 1,2,7,8-Octantetracarbonsäure und deren Anhydride und Niederalkylester umfassen.
Beispiele für den mehrwertigen Alkohol mit mindestens drei Hydroxylgruppen können Sorbit, 1,2,3,6-Hexantetrol, 1,4-Sorbitan, Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Tripentaerythrit, Sucrose, 1,2,4-Butantriol, 1,2,5-Pentantriol, Glycerin, 2-Methylpropantriol, 2-Methyl-1,2,4-butantriol, Trimethylolethan, Trimethylolpropan und 1,3,5-Trihydroxybenzol umfassen.
Der Toner der vorliegenden Erfindung kann ein Ladungssteuerungsmittel enthalten.
Beispiele für negative Ladungssteuerungsmittel können metallorganische Verbindungen, Chelatverbindungen, Monoazo-Metallverbindungen; Acetylaceton-Metallverbindungen, Harnstoffderivate, metallhaltige Salicylicsäureverbindungen, metallhaltige Naphthoesäureverbindungen, quaternäre Ammoniumsalze, Calixarene, Siliciumverbindungen, nichtmetallische Carboxylverbindungen und Derivate davon umfassen.
Beispiele für positive Ladungssteuerungsmittel können Nigrosin und Modifizierungsprodukte davon mit Fettsäure-Metallsalzen usw., Oniumsalze einschließlich quaternärer Ammoniumsalze wie z.B. Tributylbenzylammonium-1-hydroxy-4-naphtholsulfonat und Tetrabutylammoniumtetrafluoroborat und ihre homologen Verbindungen einschließlich Phosphoniumsalzen und Lackpigmenten davon; Triphenylmethanfarbstoffe und Lackpigmente davon [wobei die Lackbildner z.B. Wolframatophosphorsäure, Molybdatophosphorsäure, Wolframatomolybdatophosphorsäure, Tannin, Laurinsäure, Gallussäure, Hexacyanoferrate(III) und Hexacyanoferrate(II) umfassen]; Metallsalze höherer Fettsäuren; Diorganozinnoxide wie z.B. Dibutylzinnoxid, Dioctylzinnoxid und Dicyclohexylzinnoxid und Diorganozinnborate wie z.B. Dibutylzinnborat, Dioctylzinnborat und Dicyclohexylzinnborat umfassen. Diese können einzeln oder in Form einer Mischung von zwei oder mehr Arten verwendet werden. Von diesen werden Nigrosinverbindungen und quaternäre Ammoniumsalze bevorzugt.
Das Ladungssteuerungsmittel kann in dem Toner in einer Menge von 0,01 bis 20 Masseteilen und vorzugsweise 0,5 bis 10 Masseteilen je 100 Masseteile des Bindemittelharzes enthalten sein.
Der Toner der vorliegenden Erfindung enthält ein Farbmittel. Ein schwarzes Farbmittel kann beispielsweise Ruß, ein magnetisches Material und eine schwarz gefärbte Mischung eines gelben, eines magentafarbenen und eines cyanfarbenen Farbmittels, wie sie nachstehend beschrieben werden, umfassen.
Beispiele für das gelbe Farbmittel können Pigmente aus Verbindungen, die durch kondensierte Azoverbindungen, Isoindolinonverbindungen, Anthrachinonverbindungen, Azo-Metallkomplexe, Methinverbindungen und Arylamidverbindungen dargestellt werden, umfassen. Bestimmte Pigmente, die zweckmäßig verwendet werden, können C.I. Pigment Yellow 3, 7, 10, 12, 13, 14, 15, 17, 23, 24, 60, 62, 74, 75, 83, 93, 94, 95, 99, 100, 101, 104, 108, 109, 110, 111, 117, 123, 128, 129, 138, 139, 147, 148, 150, 166, 168, 169, 177, 179, 180, 181, 183, 185, 191:1, 191, 192, 193 und 199 umfassen. Bestimmte Beispiele für Farbstoffe können C.I. Solvent Yellow 33, 56, 79, 82, 93, 112, 162 und 163 und C.I. Disperse Yellow 42, 64, 201 und 211 umfassen.
Beispiele für das magentafarbene Farbmittel können kondensierte Azoverbindungen, Diketopyrrolopyrrolverbindungen, Anthrachinonverbindungen, Chinacridonverbindungen, basische Farblackverbindungen, Naphtholverbindungen, Benzimidazolonverbindungen, Thioindigoverbindungen und Perylenverbindungen umfassen. Besonders bevorzugte Pigmente können C.I. Pigment Red 2, 3, 5, 6, 7, 23, 48:2, 48:3, 48:4, 57:1, 81:1, 122, 146, 166, 169, 177, 184, 185, 202, 206, 220, 221 und 254 und C.I. Pigment Violet 19 umfassen.
Beispiele für das cyanfarbene Farbmittel können Kupferphthalocyaninverbindungen und Derivate davon, Anthrachinonverbindungen und basische Farblackverbindungen umfassen. Besonders zweckmäßig verwendbare Pigmente können C.I. Pigment Blue 1, 7, 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 60, 62 und 66 umfassen.
Diese Farbmittel können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr Arten in Form einer Mischung oder einer festen Lösung verwendet werden. Bestimmte Farbmittel, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verwenden sind, können im Hinblick auf Farbtonwinkel, Sättigung, Leuchtkraft, Witterungsbeständigkeit, Lichtdurchlässigkeit für die Verwendung bei OHP-Folien und Dispergierbarkeit in den Tonerteilchen zweckmäßig aus den vorstehend erwähnten ausgewählt werden. Das Farbmittel kann in einem Anteil von 1 bis 20 Masseteilen je 100 Masseteile des Bindemittelharzes zugesetzt werden.
Der Toner der vorliegenden Erfindung kann durch Einmischen eines magnetischen Materials auch als magnetischer Toner gebildet werden. In diesem Fall kann das magnetische Material auch als Farbmittel verwendet werden. Beispiele für das zur Bildung so eines magnetischen Toners verwendete magnetische Material können Eisenoxide wie z.B. Magnetit, Hämatit und Ferrit; Metalle wie z.B. Eisen, Cobalt und Nickel und Legierungen dieser Metalle mit z.B. Aluminium, Cobalt, Kupfer, Blei, Magnesium, Zinn, Zink, Antimon, Beryllium, Bismut, Cadmium, Calcium, Mangan, Selen, Titan, Wolfram und Vanadium und Mischungen davon umfassen.
Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete magnetische Material kann vorzugsweise ein oberflächenbehandeltes magnetisches Material umfassen. Für die Verwendung bei dem Verfahren zur Tonerherstellung durch Polymerisation wird die Oberfläche des magnetischen Materials vorzugsweise zum Hydrophobieren mit einem Oberflächenbehandlungsmittel ohne Polymerisationsinhibitorwirkung behandelt. Solche Oberflächenbehandlungsmittel können z.B. Silan-Haftmittel und Titanat-Haftmittel umfassen.
Das magnetische Material kann vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße von höchstens 2 μm und insbesondere von 0,1 μm bis 0,5 μm haben und kann in dem Toner vorzugsweise in einer Menge von 20 bis 200 Masseteilen und insbesondere von 40 bis 150 Masseteilen je 100 Masseteile des Bindemittelharzes enthalten sein.
Das magnetische Material kann vorzugsweise magnetische Eigenschaften haben, die eine Koerzitivkraft (Hc) von 1,59 bis 23,9 kA/m (20 bis 300 Oe), eine Sättigungsmagnetisierung (σs) von 50 bis 200 emE/g und eine Remanenz (σr) von 2 bis 20 emE/g umfassen [wobei diese Eigenschaften jeweils unter Einwirkung eines Magnetfeldes von 796 kA/m (10 kOe) gemessen werden].
Der Toner gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner äußere Zusatzstoffe enthalten, die zur Verbesserung verschiedener Eigenschaften des Toners zugesetzt werden. Solche äußeren Zusatzstoffe können vorzugsweise eine Teilchengröße haben, die höchstens 1/5 der volumengemittelten Teilchengröße des Toners beträgt. Hierbei bedeutet die Teilchengröße eines äußeren Zusatzstoffs eine mittlere Teilchengröße, die durch Betrachtung von Toneroberflächen durch ein Elektronenmikroskop ermittelt wird. Solche äußeren Zusatzstoffe können z.B. die folgenden umfassen.
Beispiele für Fließfähigkeitsverbesserungsmittel können Feinpulver auf Metalloxiden wie z.B. Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Titanoxid und Hydrotalcit; Ruß und Fluorkohlenstoff umfassen.
Diese Feinpulver werden vorzugsweise nach Hydrophobierung verwendet.
Beispiele für Schleifmittel können Metalloxide wie z.B. Strontiumtitanat, Ceroxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid und Chromoxid; Nitride wie z.B. Siliciumnitrid; Carbide wie z.B. Siliciumcarbid und Metallsalze wie z.B. Calciumsulfat, Bariumsulfat und Calciumcarbonat umfassen.
Beispiele für Gleitmittel können Pulver aus fluorhaltigen Harzen wie z.B. Vinylidenfluoridharz und Polytetrafluorethylen und Fettsäuremetallsalze wie z.B. Zinkstearat und Calciumstearat umfassen.
Ladungssteuerungsteilchen können Teilchen aus Metalloxiden wie z.B. Zinnoxid, Titanoxid, Zinkoxid, Siliciumoxid und Aluminiumoxid und Ruß umfassen.
Diese äußeren Zusatzstoffe können in einer Menge von 0,1 bis 10 Masseteilen und vorzugsweise von 0,1 bis 5 Masseteilen je 100 Masseteile der Tonerteilchen zugesetzt werden. Diese Zusatzstoffe können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr Arten zugesetzt werden.
Der Toner gemäß der vorliegenden Erfindung kann im Hinblick auf das Entwicklungsverhalten vorzugsweise eine Agglomerierbarkeit (Dagg) (oder Kohäsion) von 1 bis 50 %, insbesondere von 1 bis 30 %, besonders von 4 bis 30 % und vor allem von 4 bis 20 % zeigen. Ein niedrigerer Dagg-Wert bedeutet eine höhere und ein höherer Dagg-Wert eine niedrigere Fließfähigkeit des Toners.
Die Agglomerierbarkeit (Dagg) (%) einer Tonerprobe kann in der folgenden Weise gemessen werden.
Es wird ein Pulverprüfgerät (hergest. durch Hosokawa Micron K.K.) angewendet. Auf einen Vibriertisch des Pulverprüfgeräts werden ein 400-mesh-Sieb (Öffnungsweite = 33 μm), ein 200-mesh-Sieb (Öffnungsweite = 77 μm) und ein 100-mesh-Sieb (Öffnungs weite = 154 μm) in dieser Reihenfolge aufeinander gesetzt, und an den Vibriertisch wird eine Eingangsspannung von 15 Volt angelegt, damit eine 60 bis 90 μm betragende Vibrationsweite des Vibriertisches erhalten wird. Dann werden 5 g einer Probe sachte auf das oberste Sieb (100-mesh-Sieb) aufgebracht, und die Siebe werden etwa 25 s lang Vibrationen ausgesetzt. Dann werden die Mengen des Toners, der sich auf den jeweiligen Sieben befindet, gemessen, um die Agglomerierbarkeit (Dagg) gemäß der folgenden Gleichung zu berechnen: Agglomerierbarkeit (Dagg) (%) = [Tonermasse (g) auf 100-mesh-Sieb/5 (g)] × 100 + [Tonermasse (g) auf 200-mesh-Sieb/5 (g)] × 100 × 3/5 + [Tonermasse (g) auf 400-mesh-Sieb/5 (g)] × 100 × 1/5
Eine Probe wird vor der Messung 7 Tage lang in einer Umgebung mit 20 °C/60 % rel.F. belassen.
Der Toner der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise eine Glasumwandlungstemperatur (Tg) von 40 bis 90 °C, insbesondere von 50 bis 80 °C und vor allem von 50 bis 70 °C haben. Unterhalb von 40 °C besteht die Neigung, dass der Toner eine schlechtere Beständigkeit gegen Zusammenbacken zeigt. Oberhalb von 90 °C besteht die Neigung, dass der Toner eine schlechtere Beständigkeit gegen Abschmutzen bei niedriger Temperatur und eine niedrigere Lichtdurchlässigkeit für die Erzeugung von lichtdurchlässigen Bildern auf OHP-Folien zeigt.
Es wird auch bevorzugt, dass der Toner ein thermisches Verhalten zeigt, das einen DSC-Wärmeaufnahmepeak liefert, dessen Halbwertsbreite höchstens 14 °C, insbesondere höchstens 7 °C und vor allem höchstens 4 °C beträgt. Bei einer Halbwertsbreite von mehr als 14 °C besteht die Neigung, dass der Toner die zugeordneten Bauteile bzw. Elemente einschließlich des Bildträgerelements beschmutzt und keine Bilder mit einer guten Gleichmäßigkeit liefert.
Die Glasumwandlungstemperatur und die Halbwertbreite des Toners können auch in derselben Weise wie bei der vorstehend beschriebenen DSC-Messung gemäß JIS-K0070 gemessen werden.
In dem Bindemittelharz des Toners kann eine THF-unlösliche Komponente in einem Anteil von vorzugsweise höchstens 90 Masse%, insbesondere höchstens 70 Masse% und vor allem höchstens 65 Masse% enthalten sein. Im Fall eines durch einen Schmelzknetschritt erhaltenen Toners kann der Anteil der THF-unlöslichen Komponente vorzugsweise höchstens 30 Masse%, insbesondere höchstens 20 Masse% und vor allem höchstens 15 Masse% betragen.
Die THF-unlösliche Komponente in dem Bindemittelharz bedeutet eine ultrahochmolekulare Polymerkomponente (im Wesentlichen eine vernetzte Polymerkomponente), die in dem Lösungsmittel THF (Tetrahydrofuran) unlöslich geworden ist. Der Anteil der THF-unlöslichen Komponente, auf den hierin Bezug genommen wird, basiert auf Werten, die in der folgenden Weise gemessen werden.
Etwa 1 g einer Harzprobe wird genau abgewogen (W₁ g), auf ein zylindrisches Filterpapier (z.B. "No. 86R", hergestellt durch Toyo Roshi K.K.) aufgebracht und dann in einen Soxhlet-Extraktor eingebracht, um 6 Stunden lang mit 100 bis 200 ml THF Extrahiert zu werden. Die mit THF extrahierte THF-lösliche Komponente wird dann durch Verdampfen des THF gewonnen, mehrere Stunden lang unter Vakuum bei 100 °C getrocknet und danach gewogen (W₂ g). Der Anteil der THF-unlöslichen Komponente wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet: Anteil der THF-unlöslichen Komponente (Masse%) = [(W1 – W2)/W1] × 100
Der Toner gemäß der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise eine auf den Durchmessern äquivalenter Kreise (D_CE) basierende anzahlgemittelte Teilchengröße (D1) von 2 bis 10 μm, eine mittlere Zirkularität (Cav) von 0,920 bis 0,995 und eine Standardabweichung der Zirkularität (SDc) von weniger als 0,040 haben, die jeweils mit einem Durchfluss-Teilchenbildanalysator gemessen werden. Es wird ferner bevorzugt, dass die mittlere Zirkularität (Cav) 0,950 bis 0,995 und insbesondere 0,970 bis 0,995 beträgt und die Standardabweichung der Zirkularität (SDc) unter 0,035 liegt und insbesondere 0,015 bis weniger als 0,035 beträgt. Es wird ferner bevorzugt, dass der Toner höchstens 15 % (auf die Anzahl bezogen) Tonerteilchen mit einer Zirkularität (Ci) von weniger als 0,950 enthält. Es wird auch bevorzugt, dass der Toner einen auf die Anzahl bezogenen Variationskoeffizienten (= V_N = SDc/Cav) von höchstens 0,35 und insbesondere höchstens 0,30 zeigt.
Der Toner mit einer anzahlgemittelten Teilchengröße (D1) von 2 bis 10 μm zeigt vor allem bei der Entwicklung von (Schrift)zeichen- bzw. Buchstaben- und Linienbildern eine ausgezeichnete Fähigkeit zur Wiedergabe von Bildkonturen. Bei einer Verminderung der Tonergröße nimmt jedoch natürlich der Anteil kleinerer Tonerteilchen zu, so dass eine gleichmäßige Aufladung des Toners im Allgemeinen schwierig wird, was leicht zu Bildschleier und dazu führt, dass eine größere Haftkraft an dem Bildträgerelement und dem Entwicklerträgerelement gezeigt wird. Dies hat zur Folge, dass eine Verschlechterung des Entwicklungsverhaltens wahrscheinlich ist.
Wenn der Toner mit einer erhöhten mittleren Zirkularität (Cav) von 0, 920 bis 0, 995, vorzugsweise von 0, 950 bis 0, 995 und vor allem von 0,970 bis 0,995 gebildet wird, wird jedoch die Übertragbarkeit so eines Toners mit geringer Teilchengröße zusammen mit einer deutlichen Verbesserung des Entwicklungsverhaltens beträchtlich verbessert.
Ferner kann dem Toner der vorliegenden Erfindung durch Verminderung der Standardabweichung der Zirkularität (SDc) auf einen Wert unter 0,040 und vorzugsweise unter 0,035 ein deutlich verbessertes Entwicklungsverhalten erteilt werden.
Dies liegt vermutlich daran, dass so ein Toner mit geringer Standardabweichung der Zirkularität eine ganz gleichmäßige Aufladbarkeit der Tonerteilchen zeigt, so dass einzelne Tonerteilchen von dem Tonerschichtdickenregulierelement und dem Entwicklerträgerelement eine gute und gleichmäßige triboelektrische Aufladekraft und Beförderungskraft empfangen, wodurch auf dem Entwicklerträgerelement eine Tonerteilchenschicht mit gleichmäßiger Ladung und geeigneter Dicke gebildet wird.
Wann dem Toner der vorliegenden Erfindung, der ein schwefelhaltiges Polymer und auch ein bestimmtes Dispersionsstabilisatorelement enthält, auch eine vorstehend erwähnte Zirkularitätsverteilung erteilt wird, kann der Toner einen weiter erhöhten Entwicklungs- und Übertragungswirkungsgrad flächenhafter und linienförmiger Bildbereiche zeigen, so dass nicht nur in einer Umgebung mit normaler Temperatur/normaler Feuchtigkeit, sondern auch in einer Umgebung mit niedriger Temperatur/niedriger Feuchtigkeit und einer Umgebung mit hoher Temperatur/hoher Feuchtigkeit Bilder mit einer höheren Gleichmäßigkeit erhalten werden, weil Aufladbarkeit und Übertragbarkeit des Toners im Vergleich zu einem Toner, der nicht so eine Zirkularitätsverteilung hat, verbessert worden sind. Dies liegt vermutlich daran, dass zusätzlich zu dem verbesserten Verhalten gegenüber der Umgebung einschließlich Freiheit von Feuchtigkeitsaufnahme und zu der Ladungsableitungsstabilität wegen der Einbeziehung des schwefelhaltigen Polymers und des bestimmten Dispersionsstabilisatorelements die Aufladbarkeit des Toners wegen der gleichmäßig gemachten Zirkularitätsverteilung gleichmäßiger gemacht wird.
Der den vorstehend erwähnten morphologischen Eigenschaften (Zirkularitätsverteilung und Teilchengröße) genügende Toner ist auch zur Entwicklung von gemäß dem digitalen System aus sehr kleinen Punkten gebildeten Latentbildern und zur Erzeugung von Vollfarbenbildern, die mehrere Übertragungsschritte unter Anwendung eines Zwischenübertragungselements umfasst, sehr vorteilhaft und zeigt gute Anpassung an das Bilderzeugungsgerät.
Die mittlere Zirkularität (Cav) dient hierin als quantitatives Maß zur Beurteilung von Teilchengestalten und basiert auf Werten, die mit einem Durchfluss-Teilchenbildanalysator ("FPIA-1000", hergest. durch Toa Iyou Denshi K.K.) gemessen werden. Die Zirkularität (Ci) jedes einzelnen Teilchens wird gemäß der nachstehenden Gleichung (1) ermittelt, und die Zirkularitätswerte (Ci) werden addiert und durch die Gesamtzahl der Teilchen (m) dividiert, um die mittlere Zirkularität (Cav) zu ermitteln, wie es in der nachstehenden Gleichung (2) gezeigt ist: Zirkularität Ci = L0/L, (1) worin L die Umfangslänge eines projizierten Teilchenbildes bezeichnet und L₀ die Umfangslänge eines Kreises bezeichnet, der dieselbe Fläche hat wie das projizierte Teilchenbild.
Übrigens wurden zur tatsächlichen Berechnung der mittleren Zirkularität (Cav) die gemessenen Zirkularitätswerte der einzelnen Teilchen in 61 Gruppen im Zirkularitätsbereich von 0,40 bis 1,00, d.h. von 0,400 bis 0,410, 0,410 bis 0,420, .., 0,990 bis 1,000 (wobei für jeden Bereich die Obergrenze ausgeschlossen ist) und 1,000, aufgeteilt. Der mittlere Zirkularitätswert jeder Gruppe wurde mit der Teilchenhäufigkeit der Gruppe multipliziert, wobei Produkte erhalten wurden, die dann zur Berechnung der mittleren Zirkularität summiert wurden. Es ist bestätigt worden, dass die so berechnete mittlere Zirkularität (Cav) mit einem mittleren Zirkularitätswert, der [gemäß vorstehender Gleichung (2)] als arithmetisches Mittel von Zirkularitätswerten erhalten wird, die ohne die vorstehend erwähnte Aufteilung in Gruppen, die zur Vereinfachung der Datenverarbeitung, z.B. zur Verkürzung der Rechenzeit, gewählt wird, direkt für einzelne Teilchen gemessen werden, im Wesentlichen identisch ist.
Ferner wird die anzahlgemittelte Teilchengröße (D1) auf den Durchmessern äquivalenter Kreise (D_CE), die durch die FPIA-Messung gemessen werden, basierend gemäß der folgenden Formel berechne
worin Fi die Häufigkeit (Anzahl) der Teilchen bezeichnet, die im i-ten Kanal von insgesamt n Kanälen für die FPIA-Messung auftreten, und D_CEi den mittleren Wert der Durchmesser äquivalenter Kreise (D_CE) des i-ten Kanals bezeichnet. Bei der FPIA-Messung ist vorgesehen, dass ein D_CE-Bereich von 0,60 μm bis 400,0 μm in Kanäle aufgeteilt ist, wie sie in der folgenden Tabelle 1 gezeigt sind, wobei jeder Kanal den oberen Grenzwert ausschließt. (Für die Messung, die die hierin beschriebenen Werte lieferte, wurden tatsächlich die Kanäle von 159,21 μm oder darunter angewendet.)
Tabelle 1: Bereiche der Teilchengröße (der Durchmesser äquivalenter Kreise) für den Durchfluss-Teilchenbildanalysator
Die vorstehend erwähnte FPIA-Messung wird im Einzelnen in der folgenden Weise durchgeführt. In 10 ml Wasser, das etwa 0,1 mg eines nichtionogenen Tensids enthält, werden etwa 5 mg einer Tonerprobe dispergiert und 5 min lang einer Dispergierbehandlung unter Anwendung von Ultraschallwellen (20 kHz, 50 W) unterzogen, um eine Probendispersionsflüssigkeit zu bilden, die 5000 bis 20.000 Teilchen/μl enthält. Die Probendispersionsflüssigkeit wird der FPIA-Analyse zur Messung der mittleren Zirkularität (Cav) und der Durchmesser äquivalenter Kreise (D_CE) im Bereich von 0,60 μm bis 159,21 μm unterzogen.
Die Einzelheiten der Messung sind in einem technischen Prospekt und einer beigefügten Betriebsanleitung für "FPIA-1000", veröffentlicht von Toa Iyou Denshi K.K. (25. Juni 1995), und in JP-A 8-136439 (US-Patentschrift Nr. 57211433) beschrieben. Es folgt ein Überblick über die Messung.
Man lässt eine Probendispersionsflüssigkeit durch eine flache, dünne, lichtdurchlässige Durchflusszelle (Dicke = etwa 200 μm) mit einem divergierenden Durchflussweg hindurchfließen. Ein Stroboskop und eine CCD-Kamera (Kamera mit ladungsgekoppeltem Speicher) sind an Stellen, die einander in Bezug auf die Durchflusszelle gegenüberliegen, angebracht, so dass ein Lichtweg gebildet wird, der sich quer über die Dicke der Durchflusszelle erstreckt. Während des Durchflusses der Probendispersionsflüssigkeit wird diese durch das Stroboskop in Abständen von jeweils 1/30 Sekunden mit Lichtblitzen bestrahlt, um Bilder von Teilchen, die durch die Durchflusszelle hindurchgehen, aufzunehmen, so dass jedes Teilchen ein zweidimensionales Bild liefert, das parallel zu der Durchflusszelle eine bestimmte Fläche hat. Aus der Fläche des zweidimensionalen Bildes jedes Teilchens wird der Durchmesser eines Kreises, der dieselbe Fläche hat, (eines äquivalenten Kreises) als "Durchmesser eines äquivalenten Kreises" (D_CE = L₀/π) ermittelt. Ferner wird für jedes Teilchen die Umfangslänge (L₀) des äquivalenten Kreises berechnet und durch die Umfangslänge (L), die bei dem zweidimensionalen Bild des Teilchens gemessen wird, dividiert, um gemäß der vorstehend erwähnten Formel (1) die Zirkularität Ci des Teilchens zu ermitteln.
Die "Zirkularität", auf die vorstehend Bezug genommen wurde, ist ein Maß für die Rundheit eines Tonerteilchens. Eine Zirkularität von 1,00 bedeutet, dass das Tonerteilchen die Gestalt einer vollkommenen Kugel hat, und eine niedrigere Zirkularität steht für eine komplizierte Gestalt des Tonerteilchens.
Ein Toner, der eine unbestimmte Gestalt hat, zeigt im Allgemeinen eine niedrigere Gleichmäßigkeit der Aufladbarkeit bei konvexen Bereichen (Vorsprüngen) und konkaven Bereichen (Vertiefungen) der Tonerteilchen und bewirkt eine vergrößerte Kontaktfläche mit dem Bildträgerelement, was leicht eine erhöhte Menge von nach der Übertragung zurückgebliebenem Toner zur Folge hat.
Als Nächstes werden einige Verfahren für die Herstellung des Toners der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Für die Herstellung des Toners der vorliegenden Erfindung können verschiedene Verfahren einschließlich der direkten Tonerherstellung durch Suspensionspolymerisation, wie sie in JP-B 3610231, JP-A 59-53856 und JP-A 59-61842 offenbart ist; der Tonerherstellung durch Emulsionspolymerisation, für die seifenfreie Polymerisation typisch ist, bei der Tonerteilchen direkt durch Polymerisation eines Monomers in Gegenwart eines wasserlöslichen Polymerisationsinitiators, der in dem Monomer löslich ist, jedoch in dem resultierenden Polymer unlöslich ist, gebildet werden; der Tonerherstellung durch Grenzflächenpolymerisation oder In-situ-Polymerisation, wie sie bei der Mikroverkapselung angewendet wird; der Tonerherstellung durch Koazervierung; der Tonerherstellung durch Assoziationspolymerisation, bei der Feinteilchen mindestens einer Art zu einer gewünschten Teilchengröße agglomeriert werden, wie es in JP-A 62-106473 und JP-A 63-186253 offenbart ist; der Tonerherstellung durch Dispersionspolymerisation, die durch Mono- bzw. Homodispersion gekennzeichnet ist; der Tonerherstellung durch Emulsionsdispersion, bei der harzartige Tonerbestandteile in einem nicht wasserlös lichen organischen Lösungsmittel gelöst und in Wasser in Tonerteilchen umgewandelt werden; des Pulverisierverfahrens, bei dem Tonerbestandteile in einem Druckkneter, einem Extruder oder einem Dispergiergerät mit Mahl- bzw. Dispergierkörpern gleichmäßig geknetet und dispergiert werden, das geknetete Produkt nach seiner Abkühlung auf mechanischem Wege oder durch Aufprall auf ein Target unter einem Luft- bzw. Gasstrom zu einer gewünschten Tonerteilchengröße fein pulverisiert wird und das pulverisierte Produkt zu Tonerteilchen, die eine schärfere Teilchengrößenverteilung haben, klassiert wird; und eines Verfahrens, bei dem durch das Pulverisierverfahren erhaltene Tonerteilchen z.B. durch Erhitzen in einem Lösungsmittel sphärisch (kugelförmig) gemacht werden, gewählt werden.
Von den vorstehend erwähnten Verfahren werden das Suspensionspolymerisationsverfahren, das Assoziationspolymerisationsverfahren und das Emulsionsdispersionsverfahren bevorzugt.
Das Suspensionspolymerisationsverfahren, mit dem leicht ein Toner mit einer geringen Teilchengröße hergestellt werden kann, wird besonders bevorzugt. Es ist auch möglich, dass in geeigneter Weise das Impf- bzw. Keimpolymerisationsverfahren angewendet wird, bei dem an Polymerisatteilchen, die einmal durch Suspensionspolymerisation gebildet worden sind, ein Monomer adsorbiert und unter Anwendung eines Polymerisationsinitiators polymerisiert wird. Es ist in diesem Fall auch möglich, dass in das zu adsorbierende Monomer durch Dispergieren oder Auflösen eine polare Verbindung eingemischt wird.
Die Tonerherstellung durch die Suspensionspolymerisation kann in der folgenden Weise durchgeführt werden. Das Trennmittel, das Farbmittel, das schwefelhaltige Polymer, ein Polymerisationsinitiator, ein Vernetzungsmittel und andere Zusatzstoffe werden in einem Monomer gelöst oder dispergiert, um eine Monomermischung zu bilden, die dann mit einem gewöhnlichen Rührer, einem Homogenisiermischer (Homomixer) oder einem Homogenisator in einem wässrigen Medium, in dem ein Dispersionsstabilisator mit einem aus Magnesium, Calcium, Barium, Zink, Aluminium und Phosphor ausgewählten Element enthalten ist, dispergiert wird. Die Rührgeschwindigkeit und die Rührdauer werden vorzugsweise derart eingestellt, dass eine gewünschte Tröpfchengröße der Monomermischung, die der gewünschten Tonerteilchengröße entspricht, erzielt wird. Das Rühren wird danach mit einer derartigen Intensität fortgesetzt, dass die Tröpfchengröße aufrechterhalten und ein Absitzen der Tröpfchen verhindert wird. Die Polymerisationtemperatur kann mindestens 40 °C, gewöhnlich 50 bis 95 °C und vorzugsweise 55 bis 85 °C betragen und kann im Endstadium der Polymerisation erhöht werden. Es ist auch möglich, dass der pH-Wert des Systems während der Polymerisation verändert wird. Es ist ferner möglich, dass im Endstadium der Polymerisation oder danach ein Teil des wässrigen Mediums abdestilliert wird, um noch nicht polymerisiertes Monomer und Nebenprodukte, die während des Fixierens einen Geruch verursachen können, zu entfernen. Nach der Polymerisation werden die erhaltenen Polymerisatteilchen gewaschen, z.B. durch Filtrieren gewonnen und getrocknet, wodurch Tonerteilchen erhalten werden.
Für den pH-Wert des wässrigen Mediums während der Tröpfchenbildung gibt es keine besondere Einschränkung, sondern er kann vorzugsweise 4,5 bis 13,0, geeigneterweise 4,5 bis 12,0, inbesondere 4,5 bis 11,0 und vor allem 4,5 bis 7,5 betragen. Bei einem pH-Wert unter 4,5 kann ein Teil des Dispersionsstabilisators gelöst werden, wodurch die Dispersionsstabilisierungswirkung vermindert wird, so dass die Neigung besteht, dass in einigen Fällen keine Tröpfchen dispergiert werden. Bei einem pH-Wert über 13,0 kann sich ein bestimmter Bestandteil der Monomermischung zersetzen, so dass in einigen Fällen keine ausreichende Aufladbarkeit erzielt wird. Wenn die Tröpfchenbildung in einem sauren pH-Bereich bewirkt wird, ist es möglich, dass die Aufnahme einer übermäßigen Menge des Dispersionsstabilisatorelements in den Toner unterdrückt wird, so dass es einfach wird, einen Toner zu erzielen, der den Anforderungen der vorliegenden Erfindung genügt.
Es wird ferner bevorzugt, dass die Polymerisatteilchen mit einer Säure bei einem pH-Wert von höchstens 3 und insbesondere höchstens 1,5 gewaschen werden. Durch Waschen der Teilchen mit einer Säure wird es möglich, die Menge des Dispersionsstabilisators, der an den Oberflächen der Tonerteilchen zurückbleibt, zu vermindern. Für die Säure, die zum Waschen verwendet wird, gibt es keine besondere Einschränkung, und es kann eine anorganische Säure wie z.B. Salzsäure oder Schwefelsäure verwendet werden.
Beispiele für den Dispersionsstabilisator, der im Rahmen der vorliegenden Erfindung zweckmäßig verwendet wird, können Magnesiumphosphat, Calciumphosphat, Aluminiumphosphat, Zinkphosphat, Magnesiumcarbonat, Calciumcarbonat, Magnesiumhydroxid, Calciumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Calciummetasilicat, Calciumsulfat, Bariumsulfat und Hydroxylapatit umfassen.
Es ist auch möglich, dass zusätzlich zu dem vorstehend erwähnten Dispersionsstabilisator in Kombination ein organisches Dispergierhilfsmittel wie z.B. Polyvinylalkohol, Gelatine, Methylcellulose, Methylhydroxypropylcellulose, Ethylcellulose, Carboxymethylcellulose-Natriumsalz oder Stärke verwendet wird.
Der Dispersionsstabilisator kann vorzugsweise in einem Anteil von 0,1 bis 2,0 Masseteilen je 100 Masseteile des polymerisierbaren Monomers verwendet werden.
Es ist auch möglich, dass zur Erzielung einer feinen Verteilung des Dispersionsstabilisator in Kombination 0,001 bis 0,1 Masse% eines Tensids verwendet werden. Es kann ein handelsübliches nichtionogenes, anionisches oder kationisches Tensid verwendet werden. Besondere Beispiele dafür können Natriumdodecylsulfat, Natriumtetradecylsulfat, Natriumpentadecylsulfat, Natriumoctylsulfat, Natriumtetradecylsulfat, Natriumpentadecylsulfat, Natriumoctylsulfat, Natriumoleat, Natriumlaurat, Kaliumstearat und Calciumoleat umfassen.
Als das polymerisierbare Monomer, das für die Herstellung des Toners gemäß der vorliegenden Erfindung durch das Polymerisationsverfahren verwendet wird, kann ein vinylpolymerisierbares Monomer, das zur Radikalkettenpolymerisation befähigt ist, verwendet werden.
Das vinylpolymerisierbare Monomer kann ein monofunktionelles Monomer oder ein polyfunktionelles Monomer umfassen. Beispiele für the monofunktionelle Monomer können Styrol; Styrolderivate wie z.B. α-Methylstyrol, β-Methylstyrol, o-Methylstyrol, m-Methylstyrol, p-Methylstyrol, 3,4-Dichlorstyrol, p-Ethylstyrol, 2,4-Dimethylstyrol, p-n-Butylstyrol, p-tert.-Butylstyrol, p-n-Hexylstyrol, p-n-Octylstyrol, p-n-Nonylstyrol, p-n-Decylstyrol, p-n-Dodecylstyrol, p-Methoxystyrol und p-Phenylstyrol; Acrylatmonomere wie z.B. Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Propylacrylat, Isopropylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, tert.-Butylacrylat, n-Amylacrylat, n-Hexylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, n-Octylacrylat, n-Nonylacrylat, Cyclohexylacrylat, Benzylacrylat, Dimethylphosphatethylacrylat, Diethylphosphatethylacrylat, Dibutylphosphatethylacrylat und 2-Benzoyloxyethylacrylat; Methacrylatmonomere wie z.B. Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n-Propylmethacrylat, Isopropylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, tert.-Butylmethacrylat, n-Amylmethacrylat, n-Hexylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Diethylphosphatethylmethacrylat und Dibutylphosphatethylmethacrylat; Monocarbonsäuremethylester; Vinylester wie z.B. Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinyllactat, Vinylbenzoat und Vinylformiat; Vinylether wie z.B. Vinylmethylether, Vinylethylether und Vinylisobutylether und Vinylketone wie z.B. Vinylmethylketon, Vinylhexylketon und Vinylisopropylketon umfassen.
Beispiele für das polyfunktionelle Monomer können Diethylenglykoldiacrylat, Triethylenglykoldiacrylat, Tetraethylenglykoldiacrylat, Polyethylenglykoldiacrylat, 1,6-Hexandioldiacrylat, Neopentylglykoldiacrylat, Tripropylenglykoldiacrylat, Polypropylenglykoldiacrylat, 2,2'-Bis[4-(acryloxydiethoxy)-phenyl]propan, Trimethylolpropantriacrylat, Tetramethylmethantetraacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat, Diethylenglykoldimethacrylat, Triethylenglykoldimethacrylat, Tetraethylenglykoldimethacrylat, Polyethylenglykoldimethacrylat, 1,3-Butylenglykoldimethacrylat, 1,6-Hexandioldimethacrylat, Neopentylglykoldimethacrylat, Poly propylenglykoldimethacrylat, 2,2'-Bis[4-(methacryloxydiethoxy)-phenyl]propan, 2,2'-Bis[4-(methacryloxypolyethoxy)-phenyl]propan, Trimethylpropantrimethacrylat, Tetramethylmethantetramethacrylat, Divinylbenzol, Divinylnaphthalin und Divinylether umfassen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die vorstehend erwähnten monofunktionellen Monomere einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr Arten oder in Kombination mit einem oder mehr als einem der polyfunktionellen Monomere verwendet werden. Das polyfunktionelle Monomer kann auch als Vernetzungsmittel verwendet werden.
Der Polymerisationsinitiator, der für die Polymerisation der vorstehend erwähnten polymerisierbare Monomere verwendet wird, kann ein öllöslicher Initiator und/oder ein wasserlöslicher Initiator sein. Beispiele für den öllöslichen Initiator können Azoverbindungen wie z.B. 2,2'-Azobisisobutyronitril, 2,2'-Azobis-2,4-dimethylvaleronitril, 1,1'-Azobis(cyclohexan-1-carbonitril) und 2,2'-Azobis-4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitril und Peroxid-Initiatoren wie z.B. Acetylcyclohexylsulfonylperoxid, Diisopropylperoxycarbonat, Decanonylperoxid, Lauroylperoxid, Stearoylperoxid, Propionylperoxid, Acetylperoxid, t-Butylperoxy-2-ethylhexanoat, Benzoylperoxid, t-Butylperoxyisobutyrat, Cyclohexanonperoxid, Methylethylketonperoxid, Dicumylperoxid, t-Butylhydroperoxid, Di-t-butylperoxid und Cumolhydroperoxid umfassen.
Beispiele für den wasserlöslichen Initiator können Ammoniumpersulfat, Kaliumpersulfat, 2,2'-Azobis(N,N'-dimethylenisobutyroamidin)-Hydrochlorid, 2,2'-Azobis(2-amidinopropan)-Hydrochlorid, Azobis(isobutylamidin)-Hydrochlorid, Natrium-2,2'-azobisisobutyronitrilsulfonat, Eisen(II)-sulfat und Waserstoffperoxid umfassen.
Es ist auch möglich, dass zur Einstellung des Polymerisationsgrades des Polymerisats ein Kettenübertragungsmittel, ein Polymerisationsinhibitor usw. zugesetzt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, dass durch Verwendung eines Vernetzungsmittels, das eine Verbindung mit zwei oder mehr polymerisierbaren Doppelbindungen sein kann, ein Bindemittelharz mit einer Vernetzung bereitgestellt wird. Beispiele dafür können aromatische Divinylverbindungen wie z.B. Divinylbenzol und Divinylnaphthalin; Carboxylatester mit zwei Doppelbindungen wie z.B. Ethylenglykoldiacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat und 1,3-Butandioldimethacrylat; Divinylverbindungen wie z.B. Divinylanilin, Divinylether, Divinylsulfid und Divinylsulfon und Verbindungen mit drei oder mehr Vinylgruppen umfassen. Diese Verbindungen können einzeln oder in Form einer Mischung verwendet werden.
Der Toner der vorliegenden Erfindung kann als Toner für einen Einkomponentenentwickler oder in Kombination mit Tonerträgerteilchen auch als Toner für einen Zweikomponentenentwickler verwendet werden.
Wenn der Toner als magnetischer Toner aufgebaut ist, der ein magnetisches Material enthält und einen Einkomponentenentwickler bildet, kann der magnetische Toner befördert und aufgeladen werden, während er auf einem Entwicklungszylinder, der einen Magneten einschließt, getragen wird. Wenn der Toner als nichtmagnetischer Toner aufgebaut ist, der kein magnetisches Material enthält, kann der Toner durch eine Rakel oder eine Walze auf einen Entwicklungszylinder aufgetragen oder an diesen gepresst werden, damit er dadurch aufgeladen und zu einer Entwicklungszone befördert wird.
Zur Bildung eines Zweikomponentenentwicklers kann der Toner der vorliegenden Erfindung mit einem magnetischen Tonerträger vermischt werden. Der magnetische Tonerträger kann Teilchen aus Elementen wie z.B. Eisen, Kupfer, Zink, Nickel, Cobalt, Mangan und Chrom allein oder in Form von Oxiden oder zusammengesetzten Ferriten umfassen. Die magnetischen Tonerträgerteilchen können eine sphärische (kugelförmige), eine flache oder eine unbestimmte Gestalt haben. Es wird auch bevorzugt, dass die Oberflächenmikrostruktur wie z.B. die Oberflächenunebenheit der ma gnetischen Tonerträgerteilchen gesteuert bzw. eingestellt wird. Im Allgemeinen werden aus anorganischen Oxiden, wie sie vorstehend beschrieben wurden, nach dem Calcinieren Tonerträgerteilchen gebildet, die dann als magnetische Tonerträgerkernteilchen beschichtet werden. Um die Gewichtsbelastung oder den Druck, der durch den auf den Toner einwirkenden magnetischen Tonerträger ausgeübt wird, zu vermindern, ist es möglich, dass das anorganische Oxid und ein Harz schmelzgeknetet werden, worauf Pulverisieren und Klassieren folgen, um einen Tonerträger, in dem ein anorganisches Oxid dispergiert ist und der eine niedrige Dichte hat, bereitzustellen, oder dass echt sphärische (kugelförmige) magnetische Tonerträgerteilchen gebildet werden, indem eine geknetete Mischung aus dem anorganischen Oxid und einem Monomer einer Suspensionspolymerisation in einem wässrigen Medium unterzogen wird.
Ein beschichteter Tonerträger, der durch Beschichten der vorstehend erwähnten Tonerträgerteilchen mit einem Harz gebildet wird, wird besonders bevorzugt. Das Beschichten kann durchgeführt werden, indem auf Tonerträgerteilchen eine Lösung oder eine Dispersion eines Harzes aufgetragen wird oder indem so ein Harzpulver und Tonerträgerteilchen zur Anlagerung des Harzpulvers vermischt werden.
Das Beschichtungsmaterial zum Beschichten der Oberflächen von Tonerträgerteilchen kann in Abhängigkeit von dem Tonermaterial verschieden sein, jedoch können Beispiele dafür Polytetrafluorethylen, Monochlortrifluorethylen-Polymer, Polyvinylidenfluorid, Siliconharz, Polyesterharz, Styrolharz, Acrylharz, Polyamid, Polyvinylbutyral und Aminoacrylatharz umfassen.
Der Tonerträger kann nach magnetischer Sättigung vorzugsweise magnetische Eigenschaften haben, die eine Magnetisierung bei 79, 6 kA/m (1 Kilooersted) (σ₁₀₀₀) von 30 bis 300 emE/cm³ und insbesondere von 100 bis 250 emE/cm³ einschließen. Bei mehr als 300 emE/cm³ wird es schwierig, Tonerbilder mit hoher Qualität zu erzeugen. Andererseits besteht bei weniger als 30 emE/cm³ die Neigung, dass ein Anhaften von Tonerträger auftritt, weil die Binde- bzw. Zwangskraft, die auf die Tonerträgerteilchen einwirkt, ungenügend ist.
Die Tonerträgerteilchen können gemäß den folgenden Formeln, die auf einer Analyse der Gestalt der Tonerträgerteilchen durch einen Teilchenbildanalysator (z.B. "Luzex III", erhältlich von Nireco K.K.) basieren, vorzugsweise einen Formfaktor SF-1 (der die Rundheit wiedergibt) von höchstens 180 und einen Formfaktor SF-2 (der die Unregelmäßigkeit wiedergibt) von höchstens 250 haben. SF-1 = {(maximale Sehnenlänge eines Tonerträgerteilchens)2/(Projektionsfläche eines Tonerträgerteilchens)} × (π/4) × 100 SF-2 = {(Umfangslänge eines Tonerträgerteilchens)2/(Projektionsfläche eines Tonerträgerteilchens)} × (1/4π) × 100
In dem Fall, dass ein Zweikomponentenentwickler bereitgestellt wird, kann der Toner der vorliegenden Erfindung derart mit einem magnetischen Tonerträger vermischt werden, dass der Tonergehalt des resultierenden Entwicklers 2 bis 15 Masse% und vorzugsweise 4 bis 13 Masse% beträgt.
Nachstehend werden einige Ausführungsformen der Bilderzeugungsverfahren, auf die der Toner der vorliegenden Erfindung anwendbar ist, unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben.
Ein nichtmagnetischer Toner gemäß der vorliegenden Erfindung kann mit einem magnetischen Tonerträger vermischt werden und kann unter Anwendung einer Entwicklungseinrichtung 37, wie sie in 3 gezeigt ist, zur Entwicklung verwendet werden. Es wird bevorzugt, dass eine Entwicklung in einem Zustand bewirkt wird, wo eine Magnetbürste unter Einwirkung eines elektrischen Wechselfeldes mit einem Latentbildträgerelement wie z.B. einer lichtempfindlichen Trommel 33 in Kontakt ist. Um ein Anhaften des Toners zu verhindern und die Fähigkeit zur Wiedergabe von Punkten zu verbessern, kann ein Entwicklerträgerelement (Entwicklungszylinder) 31 vorzugsweise in einem 100 bis 1000 μm betragenden Abstand B von der lichtempfindlichen Trommel 33 angeordnet werden. Wenn der Abstand B enger als 100 μm ist, besteht die Neigung, dass die Zuführung des Entwicklers ungenügend ist, was eine niedrige Bilddichte zur Folge hat. Bei mehr als 1000 μm verbreitern sich die magnetischen Kraftlinien, die von einem Entwicklungspol S1 ausgehen, wodurch eine niedrige Dichte der Magnetbürste erhalten wird, was leicht eine mangelhafte Fähigkeit zur Wiedergabe von Punkten und eine schwache Tonerträger-Bindekraft, die zum Anhaften von Tonerträger führt, zur Folge hat. Der Toner 41, der sich in einem Einfülltrichter befindet, wird nach und nach dem Entwicklerbehälter zugeführt, durch Rühreinrichtungen 35 und 36 mit dem Tonerträger vermischt und auf den Entwicklungszylinder 31, der einen Magneten 34 einschließt, aufgetragen.
Das elektrische Wechselfeld kann vorzugsweise eine Spitze-Spitze-Spannung von 500 bis 5000 Volt und eine Frequenz von 500 bis 10.000 Hz und vorzugsweise 500 bis 3000 Hz haben, die in Abhängigkeit von dem Verfahren zweckmäßig gewählt werden können. Die Wellenform dafür kann zweckmäßig gewählt werden und z.B. eine Dreieckwelle, eine Rechteckwelle, eine Sinuswelle oder eine Wellenform, die durch Modifizieren des Tastverhältnisses erhalten wird, sein. Wenn die angelegte Spannung unter 500 Volt liegt, kann es schwierig sein, eine ausreichende Bilddichte zu erzielen und kann Schleiertoner, der sich auf einem Nicht-Bildbereich befindet, in einigen Fällen nicht zufriedenstellend zurückgewonnen werden. Bei mehr als 5000 Volt kann das Latentbild durch die Magnetbürste gestört werden, wodurch in einigen Fällen eine niedrigere Bildqualität verursacht wird.
Durch Anwendung eines Zweikomponentenentwicklers, der einen gut aufgeladenen Toner enthält, wird es möglich, bei dem lichtempfindlichen Element eine niedrigere Schleierentfernungsspannung (Vback) und eine niedrigere Primärladespannung anzuwenden, wodurch die Lebensdauer des lichtempfindlichen Elements verlängert wird. Vback kann vorzugsweise höchstens 150 Volt und insbesondere höchstens 100 Volt betragen.
Zur Erzielung einer ausreichenden Bilddichte wird die Anwendung eines Kontrastpotenzials von 200 bis 500 Volt bevorzugt.
Die Frequenz kann das Verfahren beeinflussen, und eine Frequenz, die unter 500 Hz liegt, kann zur Injektion von Ladung in den Tonerträger führen, was in einigen Fällen eine niedrigere Bildqualität, die auf ein Anhaften von Tonerträger und auf eine Strörung des Latentbildes zurückzuführen ist, zur Folge hat. Bei mehr als 10.000 Hz kann der Toner dem elektrischen Feld schwer nachfolgen, so dass leicht eine niedrigere Bildqualität verursacht wird.
Bei dem Entwicklungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird es bevorzugt, dass die Kontaktbreite (der Entwicklungsspalt) C der Magnetbürste, die sich auf dem Entwicklungszylinder 31 befindet, mit der lichtempfindlichen Trommel 33 auf 3 mm bis 8 mm eingestellt wird, damit eine Entwicklung bewirkt wird, die eine ausreichende Bilddichte und eine ausgezeichnete Fähigkeit zur Wiedergabe von Punkten liefert, ohne dass ein Anhaften von Tonerträger verursacht wird. Wenn der Entwicklungsspalt C schmäler als 3 mm ist, kann es schwierig sein, einer ausreichenden Bilddichte und einer guten Fähigkeit zur Wiedergabe von Punkten zu genügen. Wenn er breiter als 8 mm ist, besteht die Neigung, dass der Entwickler zusammengepresst wird, so dass die Bewegung des (Bilderzeugungs)geräts angehalten wird, und kann eine ausreichende Verhinderung des Anhaftens von Tonerträger schwierig werden. Der Entwicklungsspalt C kann zweckmäßig eingestellt werden, indem der Abstand A zwischen einem Entwicklerregulierelement 32 und dem Entwicklungszylinder 31 verändert wird und/oder der Zwischenraum B zwischen dem Entwicklungszylinder 31 und der lichtempfindlichen Trommel 33 verändert wird.
Die Erzeugung eines Vollfarbenbildes, bei der die Fähigkeit zur Wiedergabe von Halbtönen von großer Bedeutung ist, kann durchgeführt werden, indem mindestens drei Entwicklungsvorrichtungen für die Farben Magenta, Cyan und Gelb angewendet werden, der Toner gemäß der vorliegenden Erfindung gewählt wird und vorzugsweise in Kombination ein Entwicklungssystem für die Entwicklung digitaler Latentbilder gewählt wird, wodurch eine Entwicklung, die einem aus Punkten bestehenden Latentbild getreu ist, möglich wird, während eine nachteilige Wirkung der Magnet bürste und eine Störung des Latentbildes vermieden werden. Die Verwendung des Toners gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch wirksam, um bei einem anschließenden Übertragungsschritt ein hohes Übertragungsverhältnis zu verwirklichen. Dies hat zur Folge, dass es möglich wird, sowohl bei einem Halbtonbereich als auch bei einem flächenhaften Bildbereich eine hohe Bildqualität zu erzielen.
Die Verwendung des Toners gemäß der vorliegenden Erfindung ist zusätzlich zu der hohen Bildqualität in einem Anfangsstadium der Bilderzeugung auch wirksam, um bei einer kontinuierlichen Erzeugung von Bildern auf einer großen Zahl von Blättern eine Verminderung der Bildqualität zu vermeiden.
Das Tonerbild, das auf dem Bildträgerelement 33 erzeugt worden ist, wird durch eine Übertragungseinrichtung 43 wie z.B. eine Koronaaufladeeinrichtung auf ein Übertragungs(bildempfangs)material übertragen, und das Übertragungs(bildempfangs)material, auf dem das Tonerbild getragen wird, wird einer Heißpressfixiereinrichtung, die eine Heizwalze 46 und eine Presswalze 45 umfasst, zugeführt, wo das Tonerbild auf dem Übertragungs(bildempfangs)material fixiert wird. Nach der Übertragung auf dem Bildträgerelement 33 zurückgebliebener Toner wird durch eine Reinigungseinrichtung 44 wie z.B. eine Reinigungsrakel von dem Bildträgerelement 33 entfernt. Der Toner der vorliegenden Erfindung zeigt bei dem Übertragungsschritt einen hohen Übertragungswirkungsgrad, so dass nach der Übertragung kaum Toner zurückbleibt, und zeigt auch eine hohe Reinigungsfähigkeit, so dass er weniger leicht eine Film- bzw. Schichtbildung auf dem Bildträgerelement 33 verursacht. Ferner wird bei dem Toner der vorliegenden Erfindung weniger leicht eine Einbettung des äußeren Zusatzstoffes an den Oberflächen der Tonerteilchen verursacht, so dass sogar bei der kontinuierlichen Bilderzeugung auf einer groben Zahl von Blättern eine gute Bildqualität aufrechterhalten werden kann.
Zur Erzielung guter und beständiger Vollfarbenbilder wird vorzugsweise ein Bilderzeugungsgerät angewendet, das mit vier Ent wicklungsvorrichtungen für die Farben Magenta, Cyan, Gelb und Schwarz ausgestattet ist, von denen die Schwarz-Entwicklungsvorrichtung an einer Stelle angeordnet ist, bei der die Entwicklung einer satten Farbe bewirkt wird.
Unter Bezugnahme auf 4 wird ein Bilderzeugungsgerät beschrieben, das für die Durchführung eines Mehrfarben- oder Vollfarben-Bilderzeugungsverfahrens unter Verwendung eines Toners gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
Das in 4 gezeigte elektrophotographische Farbbilderzeugungsgerät ist grob in einen Beförderungsabschnitt I für die Beförderung von Übertragungs(bildempfangs)materialien (Aufzeichnungsblättern), der eine Übertragungstrommel 415 umfasst und sich von der rechten Seite (der rechten Seite von 4) bis fast zu dem mittleren Bereich der Hauptbaugruppe 401 des Geräts 401 erstreckt, einen Latentbilderzeugungsabschnitt II, der in der Nähe der Übertragungstrommel 415 angeordnet ist, und einen Entwicklungsabschnitt (d.h. eine drehbare Entwicklungsvorrichtung) III eingeteilt.
Der Übertragungs(bildempfangs)material-Beförderungsabschnitt I ist folgendermaßen aufgebaut. In der rechten Wand der Hauptbaugruppe 401 des Geräts ist eine Öffnung gebildet, durch die hindurch Zuführungsfächer 402 und 403 für die Zuführung eines Übertragungs(bildempfangs)materials abnehmbar derart angeordnet sind, dass ein Teil davon aus der Hauptbaugruppe herausragt. Zuführungswalzen 404 und 405 für die Zuführung von Papier [Übertragungs(bildempfangs)material] sind fast direkt oberhalb der Fächer 402 und 403 angeordnet. Im Zusammenhang mit den Papierzuführungswalzen 404 und 405 und der Übertragungstrommel 415, die links davon derart angeordnet ist, dass sie in der Richtung eines Pfeils A drehbar ist, sind Papierzuführungswalzen 406, eine Papierzuführungs-Führungseinrichtung 407 und eine Papierzuführungs-Führungseinrichtung 408 angeordnet. Dem äußeren Umfang der Übertragungstrommel 415 benachbart sind eine Anpresswalze 409, ein Greifer 410, eine Aufladeeinrichtung 422 für die Abtrennung des Übertragungs(bildempfangs)materials und eine Trennklaue 412 in dieser Reihenfolge von stromaufwärts bis stromabwärts entlang der Drehrichtung angeordnet.
Innerhalb der Übertragungstrommel 415 sind eine Übertragungsaufladeeinrichtung 413 und eine Aufladeeinrichtung 414 für die Abtrennung des Übertragungs(bildempfangs)materials angeordnet. Ein Bereich der Übertragungstrommel 415, um den ein Übertragungs(bildempfangs)material herumgewickelt wird, ist mit einer daran angebrachten Übertragungsfolie (nicht gezeigt) versehen, und ein Übertragungs(bildempfangs)material wird auf elektrostatischem Wege fest an der Übertragungsfolie angebracht. An der rechten Seite oberhalb der Übertragungstrommel 415 ist neben der Trennklaue 412 eine Förderbandeinrichtung 416 angeordnet, und am Ende (an der rechten Seite) in der Übertragungsrichtung der Förderbandeinrichtung 416 ist eine Fixiervorrichtung 418 angeordnet. Die Fixiervorrichtung 418 umfasst eine Fixierwalze 429, in die ein Wärmeerzeugungselement 438 eingeschlossen ist, und eine Presswalze 430. Weiter stromabwärts in Bezug auf die Fixiervorrichtung ist ein Austragtisch 417 derart angeordnet, dass er zum Teil aus der Hauptbaugruppe 401 herausragt und von dieser abnehmbar ist.
Der Latentbilderzeugungsabschnitt II ist folgendemaßen aufgebaut. Ein lichtempfindliches Element (z.B. eine lichtempfindliche OPC-Trommel; OPC = organischer Photoleiter) 419 (oder ein lichtempfindliches OPC-Band), das als Latentbildträgerelement dient, ist in einer in der Figur gezeigten Pfeilrichtung drehbar derart angeordnet, dass seine Umfangsoberfläche mit der Umfangsoberfläche der Übertragungstrommel 415 in Kontakt ist. Im Allgemeinen sind in der Drehrichtung der lichtempfindlichen Trommel 419 von stromaufwärts bis stromabwärts oberhalb und in der Nähe der lichtempfindlichen Trommel 419 nacheinander eine Entladungs-Aufladeeinrichtung 421, eine Reinigungseinrichtung 420 und eine Primäraufladeeinrichtung 423 angeordnet. Ferner ist zur Erzeugung eines elektrostatischen Latentbildes auf der äußeren Umfangsoberfläche der lichtempfindlichen Trommel 419 eine Einrichtung zur bildmäßigen Belichtung angeordnet, die z.B. einen Laser 424 und eine reflektierende Einrichtung wie z.B. einen Spiegel 425 umfasst.
Die drehbare Entwicklungsvorrichtung III ist folgendermaßen aufgebaut. An einer Stelle, die der lichtempfindlichen Trommel 419 gegenüberliegt, ist ein drehbares Gehäuse (nachstehend als "Drehelement" bezeichnet) 426 angeordnet. In dem Drehelement 426 sind in vier radialen Richtungen in gleichen Abständen vier Arten von Entwicklungseinheiten angeordnet, die zum Sichtbarmachen (d.h. zum Entwickeln) von elektrostatischen Latentbildern dienen, die auf der äußeren Umfangsoberfläche der lichtempfindlichen Trommel 419 erzeugt worden sind. Die vier Arten von Entwicklungseinheiten umfassen eine Gelb-Entwicklungseinheit 427Y, eine Magenta-Entwicklungseinheit 427M, eine Cyan-Entwicklungseinheit 427C und eine Schwarz-Entwicklungseinheit 427BK.
Die gesamte Arbeitsfolge des vorstehend erwähnten Bilderzeugungsgeräts wird nun unter Bezugnahme auf einen Vollfarbenbetrieb beschrieben. Während die lichtempfindliche Trommel 419 in der Pfeilrichtung gedreht wird, wird die Trommel 419 durch die Primäraufladeeinrichtung 423 aufgeladen. Bei dem in 4 gezeigten Bilderzeugungsgerät können die Umfangsbewegungsgeschwindigkeiten (nachstehend als "Betriebsgeschwindigkeit" bezeichnet) der jeweiligen Bauteile und insbesondere der lichtempfindlichen Trommel 419 mindestens 100 mm/s (z.B. 130 mm/s bis 250 mm/s) betragen. Nach der Aufladung der lichtempfindlichen Trommel 419 durch die Primäraufladeeinrichtung 423 wird die lichtempfindliche Trommel 419 durch Laserlicht, das mit einem Gelb-Bildsignal von einem Original 428 moduliert worden ist, bildmäßig belichtet, wodurch auf der lichtempfindlichen Trommel 419 ein entsprechendes Latentbild erzeugt wird, das dann durch die Gelb-Entwicklungseinheit 427Y, die durch die Drehung des Drehelements 426 in Stellung gebracht worden ist, entwickelt wird, wodurch ein gelbes Tonerbild erzeugt wird.
Ein Übertragungs(bildempfangs)material (z.B. Normalpapier), das über die Papierzuführungs-Führungseinrichtung 407, die Papierzuführungswalzen 406 und die Papierzuführungs-Führungseinrich tung 408 zugeführt wird, wird durch den Greifer 410 mit einer vorgeschriebenen zeitlichen Steuerung festgehalten und wird durch die Anpresswalze 409 und eine Elektrode, die der Anpresswalze 409 gegenüberliegend angeordnet ist, um die Übertragungstrommel 415 herumgewickelt. Die Übertragungstrommel 415 dreht sich im Gleichlauf mit der lichtempfindlichen Trommel 419 in der Richtung des Pfeiles A, wodurch das gelbe Tonerbild, das durch die Gelb-Entwicklungseinheit 427Y erzeugt worden ist, unter der Wirkung der Übertragungsaufladeeinrichtung 413 an der Stelle, wo die Umfangsoberflächen der lichtempfindlichen Trommel 419 und der Übertragungstrommel 415 aneinanderstoßen, auf das Übertragungs(bildempfangs)material übertragen wird. Die Übertragungstrommel 415 dreht sich weiter und wird auf die Übertragung der nächsten Farbe (im Fall von 4 Magenta) vorbereitet.
Andererseits wird die lichtempfindliche Trommel 419 durch die Entladungs-Aufladeeinrichtung 421 von Ladung befreit, durch eine Reinigungsrakel oder Reinigungseinrichtung 420 gereinigt, wieder durch die Primäraufladeeinrichtung 423 aufgeladen und dann auf einem anschließenden Magenta-Bildsignal basierend bildmäßig belichtet, wodurch ein entsprechendes elektrostatisches Latentbild erzeugt wird. Während das elektrostatische Latentbild durch auf dem Magenta-Bildsignal basierende bildmäßige Belichtung auf der lichtempfindlichen Trommel 419 erzeugt wird, wird das Drehelement 426 derart gedreht, dass die Magenta-Entwicklungseinheit 427M in eine vorgeschriebene Entwicklungsstellung gebracht wird, um eine Entwicklung mit einem magentafarbenen Toner durchzuführen. Anschließend wird der vorstehend erwähnte Vorgang für die Farben Cyan und Schwarz wiederholt, um die Übertragung von Farbtonerbildern zu vollenden. Dann werden die vier entwickelten Farbbilder, die sich auf dem Übertragungs(bildempfangs)material befinden, durch die Aufladeeinrichtungen 422 und 414 entladen (von Ladung befreit), und das Übertragungs(bildempfangs)material, das durch den Greifer 410 festgehalten wurde, wird von diesem freigegeben, durch die Trennklaue 412 von der Übertragungstrommel 415 abgetrennt und über das Förderband 416 der Fixiervorrichtung 418 zugeführt, wo die vier Farbtonerbilder unter Einwirkung von Wärme und Druck fixiert werden. Auf diese Weise wird die Arbeitsfolge der Erzeugung eines Vollfarbendruckes oder -bildes beendet, wodurch auf einer Oberfläche des Übertragungs(bildempfangs)materials ein vorgeschriebenes Vollfarbenbild erhalten wird.
Ein weiteres Bilderzeugungsverfahren, auf das der Toner gemäß der vorliegenden Erfindung anwendbar ist, wird nun unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 5 umfasst ein Bilderzeugungsgerät hauptsächlich ein lichtempfindliches Element 51 als Bildträgerelement für elektrostatische (Latent)bilder, eine Aufladewalze 52 als Aufladeeinrichtung, eine Entwicklungsvorrichtung 54, die vier Entwicklungseinheiten 54-1, 54-2, 54-3 und 54-4 umfasst, ein Zwischenübertragungselement 55, eine Übertragungswalze 57 als Übertragungseinrichtung und eine Fixiervorrichtung 60 als Fixiereinrichtung. In die Entwicklungseinheiten 54-1 bis 54-4 sind vier Entwickler, die cyanfarbene Tonerteilchen, magentafarbene Tonerteilchen, gelbe Tonerteilchen bzw. schwarze Tonerteilchen umfassen, eingebracht. Auf dem lichtempfindlichen Element 51 wird ein elektrostatisches (Latent)bild erzeugt und durch ein Entwicklungsverfahren wie z.B. ein Magnetbürstenentwicklungssystem oder ein nichtmagnetisches Einkomponentenentwicklungssystem mit den vier Arten von Farbtonerteilchen entwickelt, wodurch auf dem lichtempfindlichen Element 51 die jeweiligen Tonerbilder erzeugt werden.
Das elektrostatische Bildträgerelement 51 kann eine lichtempfindliche Trommel (oder ein lichtempfindliches Band) mit einer Schicht aus einer photoleitfähigen isolierenden Substanz wie z.B. a-Se, CdS, ZnO₂, OPC (organischem Photoleiter) und a-Si (amorphem Silicium) umfassen. Das Bildträgerelement 51 wird durch einen Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) in einer gezeigten Pfeilrichtung gedreht.
Das elektrostatische Bildträgerelement 51 kann vorzugsweise eine lichtempfindliche Schicht aus a-Si (amorphem Silicium) oder eine lichtempfindliche OPC-Schicht umfassen.
Die organische lichtempfindliche Schicht kann aus einer einzigen Schicht bestehen, die eine Ladungen erzeugende Substanz und eine Ladungen transportierende Substanz umfasst, oder kann eine lichtempfindliche Schicht mit Funktionstrennung sein, die eine Ladungserzeugungsschicht und eine Ladungstransportschicht umfasst. Die lichtempfindliche Schicht mit Funktionstrennung kann vorzugsweise eine Ladungserzeugungsschicht und eine Ladungstransportschicht umfassen, die in dieser Reihenfolge auf einem elektrisch leitenden Träger angeordnet sind. Die organische lichtempfindliche Schicht kann vorzugsweise ein Bindemittelharz wie z.B. Polycarbonatharz, Polyesterharz oder Acrylharz umfassen, weil so ein Bindemittelharz in bezug auf eine Verbesserung der Übertragbarkeit und des Reinigungsverhaltens wirksam ist und nicht leicht ein Ankleben von Toner an dem lichtempfindlichen Element oder eine Filmbildung von äußeren Zusatzstoffen verursacht.
Ein Aufladeschritt kann unter Anwendung einer Koronaaufladeeinrichtung, die nicht mit dem lichtempfindlichen Element 51 in Kontakt ist, oder unter Anwendung einer Kontaktaufladeeinrichtung wie z.B. einer Aufladewalze durchgeführt werden. Im Hinblick auf den Wirkungsgrad der gleichmäßigen Aufladung, die Einfachheit und eine niedrigere Ozonerzeugung kann vorzugsweise ein Kontaktaufladesystem angewendet werden, wie es in 5 gezeigt ist.
Die Aufladewalze 52 umfasst einen Metallkern 52b und eine elektrisch leitende elastische Schicht 52a, die den Umfang des Metallkerns 52b umgibt. Die Aufladewalze 52 wird unter einem vorgeschriebenen Druck (mit einer vorgeschriebenen Presskraft) gegen das lichtempfindliche Element 51 gepresst und derart gedreht, dass sie der Drehung des lichtempfindlichen Elements 51 entspricht.
Der Aufladeschritt unter Anwendung der Aufladewalze kann vorzugsweise unter Betriebsbedingungen durchgeführt werden, die einen durch die Walze ausgeübten Druck von 5 bis 500 g/cm, eine Wechselspannung mit einem Spitze-Spitze-Wert (Vpp) von 0,5 bis 5 kV, eine Wechselspannungsfrequenz von 50 bis 5 kHz und eine Gleichspannung von ±0,2 bis ±1,5 kV im Fall des Anlegens von Wechselspannung und Gleichspannung in Überlagerung und einen durch die Walze ausgeübten Druck von 5 bis 500 g/cm und eine Gleichspannung von ±0,2 bis ±1,5 kV im Fall des Anlegens von Gleichspannung einschließen.
Andere Aufladeeinrichtungen können die einschließen, bei denen eine Aufladerakel oder eine elektrisch leitende Bürste angewendet wird. Diese Kontaktaufladeeinrichtungen sind in bezug auf das Unnötigmachen von hoher Spannung oder eine Verminderung des Auftretens von Ozon wirksam. Die Aufladewalze und die Aufladerakel, die jeweils als Kontaktaufladeeinrichtung angewendet werden, können vorzugsweise einen elektrisch leitenden Gummi umfassen und können wahlweise an ihrer Oberfläche eine Trennschicht bzw. -folie umfassen. Die Trennschicht bzw. -folie kann z.B. ein Harz auf Polyamidbasis, Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Polyvinylidenchlorid (PVDC) umfassen.
Das auf dem Bildträgerelement 51 erzeugte Tonerbild wird auf ein Zwischenübertragungselement 55 übertragen, an das eine Spannung (z.B. ±0,1 bis ±5 kV) angelegt wird. Die Oberfläche des elektrostatischen Bildträgerelements kann dann durch eine Reinigungseinrichtung 59, die eine Reinigungsrakel 58 umfasst, gereinigt werden.
Das Zwischenübertragungselement 55 umfasst einen rohrförmigen, elektrisch leitenden Metallkern 55b und eine elastische Schicht 55a mit einem mittleren elektrischen Widerstand (z.B. eine elastische Walze), die den Umfang des Metallkerns 55b umgibt. Der Metallkern 55b kann ein Kunststoffrohr umfassen, das galvanisch mit einer elektrisch leitenden Schicht beschichtet ist. Die elastische Schicht 55a mit einem mittleren elektrischen Widerstand kann eine feste Schicht oder eine Schaumstoffschicht sein, bei der in einem elastischen Material wie z.B. Silicongummi, Teflongummi, Chloroprengummi, Urethangummi oder Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM) eine elektrische Leitfähigkeit erteilende Substanz wie z.B. Ruß, Zinkoxid, Zinnoxid oder Siliciumcarbid eingemischt und dispergiert ist, um den elektrischen Widerstand oder den spezifischen Volumenwiderstand auf einen mittleren Widerstandswert von 10⁵ bis 10¹¹ Ω·cm und vorzugsweise von 10⁷ bis 10¹⁰ Ω·cm einzustellen. Das Zwischenübertragungselement 55 ist unter dem Bildträgerelement 51 derart angeordnet, dass es eine Achse (oder eine Welle) hat, die parallel zu der des Bildträgerelements 51 angeordnet ist, und das Bildträgerelement 51 berührt. Das Zwischenübertragungselement 55 wird in der Richtung eines Pfeils (in Gegenzeigerrichtung) mit einer Umfangsgeschwindigkeit gedreht, die mit der des Bildträgerelements 51 identisch ist.
Die jeweiligen Farbtonerbilder werden nacheinander durch ein elektrisches Feld, das erzeugt wird, indem an einen Übertragungsspaltbereich zwischen dem Bildträgerelement 51 und dem Zwischenübertragungselement 55 eine Übertragungsvorspannung angelegt wird, während des Durchgangs durch den Übertragungsspaltbereich einer Zwischenübertragung auf die Umfangsoberfläche des Zwischenübertragungselements 55 unterzogen.
Nach der Zwischenübertragung des jeweiligen Tonerbildes wird die Oberfläche des Zwischenübertragungselements 55 gewünschtenfalls durch eine Reinigungseinrichtung 50, die an dem Zwischenübertragungselement 55 angebracht oder davon abgetrennt werden kann, gereinigt. In dem Fall, dass sich das Tonerbild auf dem Zwischenübertragungselement 55 befindet, wird die Reinigungseinrichtung 50 von der Oberfläche des Zwischenübertragungselements 55 abgetrennt oder abgelöst, damit das Tonerbild nicht gestört wird.
Die Übertragungseinrichtung (z.B. eine Übertragungswalze) 57 ist unter dem Zwischenübertragungselement 55 derart angeordnet, dass sie eine Achse (oder eine Welle) hat, die parallel zu der des Zwischenübertragungselements 55 angeordnet ist, und das Zwischenübertragungselement 55 berührt. Die Übertragungseinrichtung (Übertragungswalze) 57 wird in der Richtung eines Pfeils (in Uhrzeigerrichtung) mit einer Umfangsgeschwindigkeit gedreht, die mit der des Zwischenübertragungselements 55 identisch ist. Die Übertragungswalze 57 kann derart angeordnet sein, dass sie das Zwischenübertragungselement 55 direkt berührt oder das Zwischenübertragungselement 55 über ein Band usw. berührt. Die Übertragungswalze 57 kann eine elektrisch leitende elastische Schicht 57a umfassen, die auf der Umfangsoberfläche eines Metallkerns 57b angeordnet ist.
Das Zwischenübertragungselement 55 und die Übertragungswalze 57 können bekannte Materialien umfassen, wie sie allgemein verwendet werden. Dadurch, dass der spezifische Volumenwiderstand der elastischen Schicht 55a des Zwischenübertragungselements 55 derart eingestellt wird, dass er höher ist als der der elastischen Schicht 57a der Übertragungswalze, ist es möglich, die Spannung, die an die Übertragungswalze 57 angelegt wird, zu verringern. Als Folge wird auf dem Übertragungs(bildempfangs)material ein gutes Tonerbild erzeugt und wird verhindert, dass sich das Übertragungs(bildempfangs)material um das Zwischenübertragungselement 55 herumwickelt. Die elastische Schicht 55a des Zwischenübertragungselements 55 kann vorzugsweise einen spezifischen Volumenwiderstand haben, der mindestens das Zehnfache des spezifischen Volumenwiderstandes der elastischen Schicht 57a der Übertragungswalze 57 beträgt.
Die Härte des Zwischenübertragungselements 55 und der Übertragungswalze 57 kann gemäß JIS K-6301 gemessen werden. Das Zwischenübertragungselement 55 kann vorzugsweise eine elastische Schicht 55a mit einer Härte im Bereich von 10 bis 40 Grad haben. Andererseits kann die elastische Schicht 57a der Übertragungswalze 57 vorzugsweise eine Härte im Bereich von 41 bis 80 Grad haben, die höher ist als die Härte der elastischen Schicht 55a des Zwischenübertragungselements 55, damit ein Herumwickeln des Übertragungs(bildempfangs)materials um das Zwischenübertragungselement 55 verhindert wird. Wenn die Härtebeziehung zwischen dem Zwischenübertragungselement 55 und der Übertragungs walze 57 umgekehrt wird, wird bevorzugt auf der Übertragungswalze 57 eine Delle oder Vertiefung gebildet, und es ist wahrscheinlich, dass ein Herumwickeln eines Übertragungs(bildempfangs)materials um das Zwischenübertragungselement 55 verursacht wird.
Die Übertragungswalze 57 wird mit einer Umfangsgeschwindigkeit gedreht, die mit der Umfangsgeschwindigkeit des Zwischenübertragungselements 55 identisch ist oder sich etwas von dieser unterscheidet. Ein Übertragungs(bildempfangs)material 56 wird zu einer Stelle zwischen dem Zwischenübertragungselement 55 und der Übertragungswalze 57 befördert, und gleichzeitig damit wird daran von der Übertragungswalze 57 eine Übertragungsvorspannung angelegt, deren Polarität der Polarität der triboelektrischen Ladung des Toners entgegengestezt ist, so dass das Tonerbild auf die Vorderseite des Übertragungs(bildempfangs)materials 56 übertragen wird.
Die Übertragungswalze 57 kann aus ähnlichen Materialien bestehen wie die Aufladewalze 52 und kann unter den Bedingungen eines Walzenanstoßdruckes von 5 bis 500 g/cm und einer Gleichspannung von ±0,2 bis ±10 kV betrieben werden.
Die Übertragungswalze 57 kann z.B. einen Metallkern 57b und eine elektrisch leitende elastische Schicht 57a, die ein elastisches Material mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 10⁶ bis 10¹⁰ Ω·cm wie z.B. Polyurethan oder Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM) umfaßt, das eine darin dispergierte elektrisch leitende Substanz wie z.B. Kohle enthält, umfassen. An den Metallkern 57b wird durch eine Konstantspannungsquelle eine bestimmte Vorspannung (von z.B. vorzugsweise ±0,2 bis ±10 kV) angelegt.
Das Übertragungs(bildempfangs)material 56, auf dem das übertragene Tonerbild getragen wird, wird dann zu einer Heißwalzen-Fixiervorrichtung 60 befördert, die im Wesentlichen aus einer Heizwalze, die ein Wärmeerzeugungselement wie z.B. ein Halogenlampen-Heizelement einschließt, und einer aus einem elastischen Material bestehenden Presswalze, die an die Heizwalze angepresst wird, besteht, wodurch das Tonerbild durch Einwirkung von Wärme und Druck an dem Übertragungs(bildempfangs)material fixiert wird. Es ist auch möglich, dass eine Fixiereinrichtung angewendet wird, bei der ein Tonerbild, das sich auf einem Übertragungs(bildempfangs)material befindet, über eine Folie durch ein Heizelement erhitzt wird.
Als Nächstes werden Einkomponenten-Entwicklungsverfahren beschrieben. Der Toner der vorliegenden Erfindung ist sowohl auf ein magnetisches Einkomponenten-Entwicklungsverfahren als auch auf ein nichtmagnetisches Einkomponenten-Entwicklungsverfahren anwendbar. Zuerst wird unter Bezugnahme auf 6 ein magnetisches Einkomponenten-Entwicklungsverfahren beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 6 ist fast die rechte Hälfte des Umfangs eines Entwicklerträgerelements (Entwicklungszylinders) 63 derart angeordnet, dass sie immer mit einem Tonervorrat in einem Tonerbehälter 64 in Kontakt ist, und ein Toner T, der sich in der Nähe der Oberfläche des Entwicklungszylinders 63 befindet, wird unter der Wirkung einer magnetischen Kraft, die durch eine Magnetfelderzeugungseinrichtung 65 ausgeübt wird, und/oder einer elektrostatischen Kraft an der Oberfläche des Entwicklungszylinders 63 angebracht und darauf getragen bzw. gehalten. Während der Entwicklungszylinder 63 gedreht wird, wird bewirkt, dass die magnetische Tonerschicht an der Oberfläche des Entwicklungszylinders 63 an einem Regulierelement 66 vorbeigeht, wodurch eine dünne Tonerschicht T1 mit einer fast gleichmäßigen Dicke gebildet wird. Der magnetische Toner wird zusammen mit der Drehung des Entwicklungszylinders 63 durch Reibungskontakt mit der Oberfläche des Entwicklungszylinders aufgeladen, und die aufgeladene dünne magnetische Tonerschicht T1 wird zusammen mit der Drehung des Entwicklungszylinders 63 zu einem Entwicklungsbereich A, wo der Entwicklungszylinder 63 und das Bildträgerelement 67 einander am nächsten sind, bewegt und geht durch diesen hindurch. Im Stadium des Durchgangs durch den Entwicklungsbereich A wird bewirkt, dass der magnetische Toner, der die dünne magnetische Tonerschicht T1 auf dem Entwicklungszy linder 63 bildet, unter der Wirkung eines durch Überlagerung einer Wechsel- und einer Gleichspannung erzeugten elektrischen Feldes, das durch eine zum Anlegen einer Vorspannung dienende Einrichtung 68 verursacht wird, fliegt und sich zwischen dem Entwicklungszylinder 63 und dem Bildträgerelement 67 hin- und herbewegt. Der magnetische Toner an der Seite des Entwicklungszylinders 63 wird infolgedessen selektiv in Abhängigkeit von einem auf der Oberfläche des Bildträgerelements 67 erzeugten Latentbild-Potenzialmuster bewegt und an dieser Oberfläche angebracht, um darauf ein Tonerbild T2 zu erzeugen. Nach dem Vorbeigang an dem Entwicklungsbereich A wird die Oberfläche des Entwicklungszylinders 63, auf der die selektiv verbrauchte Tonerschicht getragen wird, wieder zu dem Tonervorrat in dem Tonerbehälter 64 zurückgedreht und wieder mit einem magnetischen Toner versorgt, wodurch auf dem Entwicklungszylinder 63 wieder die dünne magnetische Tonerschicht T1 gebildet und für eine Wiederholung des Entwicklungsvorgangs zu dem Entwicklungsbereich A bewegt wird. Das Regulierelement 66, das bei dem System von 6 als Einrichtung zur Bildung einer dünnen Tonerschicht angewendet wird, ist eine Rakel in Form einer Metallrakel oder einer magnetischen Rakel, die in einem vorgeschriebenen Abstand von dem Entwicklungszylinder 63 angeordnet ist. Statt der Rakel kann auch eine aus einem Metall, einem Harz oder einem keramischen Werkstoff hergestellte Walze angewendet werden. Ferner ist es auch möglich, dass als so eine Einrichtung zur Bildung einer dünnen Tonerschicht eine elastische Rakel oder eine elastische Walze angewendet wird, die mit einer elastischen Kraft an die Oberfläche des Entwicklungszylinders angepresst wird. Als Material für die Bildung so einer elastischen Rakel oder elastischen Walze kann ein Elastomer wie z.B. Silicongummi, Polyurethangummi oder NBR; ein elastisches Kunstharz wie z.B. Polyethylenterephthalat oder ein elastisches Element auf einem Metall wie z.B. Edelstahl, Stahl oder Phosphorbronze angewendet werden. Es ist auch möglich, dass ein Verbundelement aus diesen Materialien angewendet wird. Ein an den Entwicklungszylinder anstoßender Bereich des elastischen Elements kann vorzugsweise aus einem elastischen Gummi- oder Harzmaterial bestehen.
Ein Beispiel für ein Einkomponenten-Entwicklungssystem, bei dem als Einrichtung zur Bildung einer dünnen Tonerschicht eine elastische Rakel angewendet wird, ist in 7 veranschaulicht.
Eine elastische Rakel 70 ist bei ihrem oberseitigen Fußbereich an dem Entwicklerbehälter befestigt und hat einen unteren, freien Längenbereich, der unter einem geeigneten Druck derart an den Entwicklungszylinder 79 angepresst wird, dass er sich in Rückwärtsrichtung (wie gezeigt) oder in Vorwärtsrichtung erstreckt. Durch Anwendung so einer Auftrageinrichtung wird es möglich, eine dichte Tonerschicht zu bilden, die gegenüber Veränderungen der Umgebungsbedingungen beständig ist.
Andererseits wird bei der Anwendung so einer elastischen Rakel leicht ein Ankleben von geschmolzenem Toner an dem Entwicklungszylinder oder der elastischen Rakel verursacht, jedoch wird der Toner der vorliegenden Erfindung wegen ausgezeichneter Trennbarkeit und stabiler triboelektrischer Aufladbarkeit zweckmäßig verwendet.
Im Fall eines magnetischen Einkomponenten-Entwicklungsverfahrens kann das elastische Element unter einem durch den linearen Druck in der Richtung der Erzeugenden des Tonerträgerelements ausgedrückten Anstoßdruck von mindestens 0,1 kg/m, vorzugsweise von 0,3 bis 25 kg/m und insbesondere von 0,5 bis 12 kg/m an das Tonerträgerelement anstoßen.
Der Entwicklungszylinder 79 kann mit dem Bildträgerelement 78 für elektrostatische Latentbilder in Kontakt sein, jedoch wird es bevorzugt, dass das Bildträgerelement 78 und das Tonerträgerelement 79 mit einem Zwischenraum α von 50 bis 500 μm angeordnet werden.
Es wird im Allgemeinen am meisten bevorzugt, dass die Dicke der Tonerschicht derart eingestellt wird, dass sie dünner ist als der Zwischenraum zwischen dem Bildträgerelement 78 und dem Tonerträgerelement 79, jedoch kann die Dicke der Tonerschicht derart eingestellt werden, dass ein Anteil der die Tonerschicht bildenden Tonerbüschel mit dem Bildträgerelement 78 in Kontakt kommt. Der Entwicklungszylinder 79 wird mit einer Umfangsgeschwindigkeit gedreht, die 100 bis 200 % der Umfangsgeschwindigkeit des Bildträgerelements 78 beträgt. Ein elektrisches Wechselfeld, das von einer Vorspannungsquelle 76 angelegt wird, kann eine Spitze-Spitze-Spannung Vpp von mindestens 100 Volt, vorzugsweise von 200 bis 3000 Volt und insbesondere von 300 bis 2000 Volt und eine Frequenz f von 500 bis 5000 Hz, vorzugsweise von 1000 bis 3000 Hz und insbesondere von 1500 bis 3000 Hz haben. Das elektrische Wechselfeld kann die Wellenform einer Rechteckwelle, einer Sinuswelle, einer Sägezahnwelle oder einer Dreieckwelle haben. Es ist ferner auch möglich, dass ein asymmetrisches elektrisches Wechselvorspannungsfeld mit einem positiven Wellenanteil und einem negativen Wellenanteil, die verschiedene Spannungen und Dauern haben, angewendet wird. Ferner wird die Überlagerung einer Gleichvorspannungskomponente bevorzugt.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 8 eine Ausführungsform eines nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklungsverfahrens beschrieben.
Unter Anwendung einer Vorrichtung zur Durchführung eines elektrophotographischen Verfahrens oder einer elektrostatischen Aufzeichnungsvorrichtung (nicht gezeigt) wird auf einem Bildträgerelement 85 ein elektrostatisches Latentbild erzeugt. Ein Entwicklerträgerelement (Entwicklungszylinder) 84 umfasst einen nichtmagnetischen Entwicklungszylinder aus z.B. Aluminium oder Edelstahl, der die Form eines unbehandelten Rohres haben kann, jedoch auch eine durch Abstrahlen mit sphärischen Teilchen wie z.B. Glasperlen gleichmäßig aufgeraute Oberfläche, eine spiegelnde Oberfläche oder eine harzbeschichtete Oberfläche haben kann. Ein Toner T wird in einem Einfülltrichter 81 aufbewahrt und durch eine Tonerauftragwalze 82 dem Entwicklungszylinder 84 zugeführt. Die Tonerauftragwalze 82 kann vorzugsweise eine Walze umfassen, die aus einem porösen elastischen Schaumstoff wie z.B. weichem Polyurethanschaumstoff gebildet ist. Die Walze 82 wird in einer Richtung, die mit der Richtung des Entwicklungszylinders 84 identisch oder dieser entgegengesetzt ist, mit einer nicht Null betragenden Relativgeschwindigekit gedreht, wodurch der Toner dem Entwicklungszylinder 84 zugeführt wird und gleichzeitig die nicht verbrauchte Tonerschicht nach der Entwicklung von dem Entwicklungszylinder 84 abgelöst wird. Die Breite des Anstoßspaltes zwischen der Tonerauftragwalze 82 und dem Entwicklungszylinder 84 kann im Hinblick auf das Gleichgewicht zwischen Zuführung und Ablösung des Toners vorzugsweise 2,0 bis 10,0 mm und insbesondere 4,0 bis 6,0 mm betragen. Bei diesem System wird auf den Toner eine mechanische Spannung ausgeübt, so dass wegen einer Verschlechterung des Toners und wegen des Anklebens von geschmolzenem Toner an dem Entwicklungszylinder 84 und/oder an der Tonerauftragwalze 82 leicht ein vermehrtes Agglomerieren von Toner verursacht wird. Da der Toner der vorliegenden Erfindung in Bezug auf Fließfähigkeit, Trennbarkeit und Haltbarkeit ausgezeichnet ist, wird er jedoch bei dem System von 8 zweckmäßig verwendet. Der Toner, der dem Entwicklungszylinder 84 zugeführt wird, wird durch ein Regulierelement 83 gleichmäßig aufgetrasen, so dass eine dünne Schicht gebildet wird. Das Tonerregulierelement 83 kann vorzugsweise eine elastische Rakel (wie gezeigt) oder eine elastische Walze umfassen, wodurch der Toner unter Druck auf die Oberfläche des Entwicklungszylinders 84 aufgetragen wird. Die elastische Rakel oder die elastische Walze kann vorzugsweise aus einem Material bestehen, dessen Stellung in der triboelektrischen Aufladbarkeitsreihe für eine Aufladung des Toners auf eine gewünschte Polarität geeignet ist. Im Einzelnen kann das Tonerregulierelement 83 zweckmäßig aus Silicongummi, Polyurethangummi oder Styrol-Butadien-Kautschuk bestehen. Es ist auch möglich, dass auf dem Tonerregulierelement 83 eine Schicht aus organischem Harz wie z.B. Polyamid, Polyamid, Melaminharz, melaminvernetztem Polyamid, Phenolharz, Fluorkunstharz, Siliconharz, Polyesterharz, Polyurethanharz, Styrolharz oder Acrylharz gebildet wird.
Die elastische Rakel oder elastische Walze kann vorzugsweise unter einem linearen Druck von 0,1 bis 25 kg/m und insbesondere von 0,5 bis 12 kg/m in der Richtung der Erzeugenden des Entwicklungszylinders 84 an den Entwicklungszylinder anstoßen. Dies hat zur Folge, dass es möglich wird, die Toneragglomerate wirksam aufzulockern und eine schnelle Aufladung des Toners zu verwirklichen. Zur Erzielung einer ausreichenden Bilddichte bei so einem Rakelauftragsystem für die Bildung einer dünnen Schicht auf insbesondere einem nichtmagnetischen Einkomponententoner kann der Entwicklungszylinder 84 mit einer Umfangsgeschwindigkeit gedreht werden, die 100 bis 300 % und vorzugsweise 120 bis 250 % der Umfangsgeschwindigkeit des Bildträgerelements 85 beträgt.
Der Entwicklungszylinder 84 kann in Kontakt oder ohne Kontakt mit dem Bildträgerelement 85 angeordnet werden. Im Fall der kontaktfreien Anordnung ist es vorzuziehen, dass die Dicke der Tonerschicht auf dem Entwicklungszylinder 84 kleiner gemacht wird als der Zwischenraum α zwischen dem Entwicklungszylinder 84 und dem Bildträgerelement 85 und über den Zwischenraum α, der vorzugsweise 50 bis 500 μm beträgt, ein elektrisches Wechselfeld erzeugt wird. Durch Anlegen einer Wechselvorspannung oder einer Vorspannung, bei der eine Wechselspannung und eine Gleichspannung überlagert sind, an den Entwicklungszylinder 84 von einer Vorspannungsquelle 86 kann die Bewegung des Toners von dem Entwicklungszylinder 84 auf das Bildträgerelement 85 glatter bzw. störungsfreier gemcht werden, wodurch ein Bild mit noch besserer Qualität erhalten wird.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Herstellungsbeispiele und Beispiele, die jedoch nicht derart aufgefasst werden sollten, dass sie den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise einschränken, ausführlicher beschrieben. Unter dem Begriff "Teil(e) ", der nachstehend angewendet wird, um relative Mengen von Bestandteilen zu beschreiben, ist der Begriff "Masseteil(e)" zu verstehen.
(Herstellung des Schwefelhaltigen Polymers 1)
In einen 2-Liter-Kolben, der mit einem Rührer, einem Kühler, einem Thermometer und einem Stickstoffeinleitungsrohr ausgestattet war, wurden 100 Teile Toluol, 300 Teile Methanol, 470 Teile Styrol, 40 Teile 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, 90 Teile 2-Ethylhexylacrylat und 10 Teile Lauroylperoxid eingefüllt und einer 10-stündigen Lösungspolymerisation bei 65 °C unter Rühren und unter einem Stickstoffstrom unterzogen. Das Polymerisat wurde dem Kolben entnommen, unter vermindertem Druck bei 40 °C getrocknet und mit einer Hammermühle grob zerkleinert, wobei Schwefelhaltiges Polymer 1 erhalten wurde, das eine massegemittelte Molmasse (Mw) = 20.000, einen Gehalt an flüchtigen Substanzen (Cvol) von weniger als 1 %, eine Glasumwandlungstemperatur (Tg) von 65 °C und einen Restmonomergehalt (Mres) von 900 ppm zeigte.
Das Schwefelhaltige Polymer 1 zeigte ferner eine Säurezahl (Av) von 22 mg KOH/g, während in den folgenden Beispielen hergestellte Schwefelhaltige Polymere 2 bis 8 Säurezahlen im Bereich von 18 bis 25 mg KOH/g zeigten.
(Herstellung des Schwefelhaltigen Polymers 2)
In einen 2-Liter-Kolben, der mit einem Rührer, einem Kühler, einem Thermometer und einem Stickstoffeinleitungsrohr ausgestattet war, wurden 300 Teile Toluol, 100 Teile Methanol, 470 Teile Styrol, 40 Teile 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, 90 Teile 2-Ethylhexylacrylat und 12 Teile Lauroylperoxid eingefüllt und einer 10-stündigen Lösungspolymerisation bei 65 °C unter Rühren und unter einem Stickstoffstrom unterzogen. Das Polymerisat wurde dem Kolben entnommen, unter vermindertem Druck bei 40 °C getrocknet und mit einer Hammermühle grob zerkleinert, wobei Schwefelhaltiges Polymer 2 erhalten wurde, das Mw = 36.000, Cvol = <1 %, Tg = 65 °C und Mres = 900 ppm zeigte.
(Herstellung des Schwefelhaltigen Polymers 3)
In einen 2-Liter-Kolben, der mit einem Rührer, einem Kühler, einem Thermometer und einem Stickstoffeinleitungsrohr ausgestattet war, wurden 100 Teile Toluol, 300 Teile Methanol, 550 Teile Styrol, 50 Teile 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure und 12 Teile Lauroylperoxid eingefüllt und einer 10-stündigen Lösungspolymerisation bei 65 °C unter Rühren und unter einem Stickstoffstrom unterzogen. Das Polymerisat wurde dem Kolben entnommen, unter vermindertem Druck bei 40 °C getrocknet und mit einer Hammermühle grob zerkleinert, wobei Schwefelhaltiges Polymer 3 erhalten wurde, das Mw = 40.000, Cvol = <1 %, Tg = 98 °C und Mres = 900 ppm zeigte.
(Herstellung des Schwefelhaltigen Polymers 4)
In einen 2-Liter-Kolben, der mit einem Rührer, einem Kühler, einem Thermometer und einem Stickstoffeinleitungsrohr ausgestattet war, wurden 100 Teile Toluol, 300 Teile Methanol, 470 Teile Styrol, 40 Teile Methacrylsulfonsäure, 90 Teile 2-Ethylhexylacrylat und 10 Teile Lauroylperoxid eingefüllt und einer 10-stündigen Lösungspolymerisation bei 65 °C unter Rühren und unter einem Stickstoffstrom unterzogen. Das Polymerisat wurde dem Kolben entnommen, unter vermindertem Druck bei 40 °C getrocknet und mit einer Hammermühle grob zerkleinert, wobei Schwefelhaltiges Polymer 4 erhalten wurde, das Mw = 22.000, Cvol = <1 % und Mres = 800 ppm zeigte.
(Herstellung des Schwefelhaltigen Polymers 5)
In einen 2-Liter-Kolben, der mit einem Rührer, einem Kühler, einem Thermometer und einem Stickstoffeinleitungsrohr ausgestattet war, wurden 300 Teile Toluol, 100 Teile Methanol, 470 Teile Styrol, 40 Teile Methacrylsulfonsäure, 90 Teile 2-Ethylhexylacrylat und 12 Teile Lauroylperoxid eingefüllt und einer 10-stündigen Lösungspolymerisation bei 65 °C unter Rühren und unter einem Stickstoffstrom unterzogen. Das Polymerisat wurde dem Kolben entnommen, unter vermindertem Druck bei 40 °C ge trocknet und mit einer Hammermühle grob zerkleinert, wobei Schwefelhaltiges Polymer 5 erhalten wurde, das Mw = 40.000, Cvol = <1 % und Mres = 800 ppm zeigte.
(Herstellung des Schwefelhaltigen Polymers 6)
In einen 2-Liter-Kolben, der mit einem Rührer, einem Kühler, einem Thermometer und einem Stickstoffeinleitungsrohr ausgestattet war, wurden 300 Teile Toluol, 100 Teile Methanol, 20 Teile Kaliumhydroxid, 470 Teile Styrol, 40 Teile 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, 90 Teile 2-Ethylhexylacrylat und 10 Teile Lauroylperoxid eingefüllt und einer 10-stündigen Lösungspolymerisation bei 65 °C unter Rühren und unter einem Stickstoffstrom unterzogen. Das Polymerisat wurde dem Kolben entnommen, unter vermindertem Druck bei 40 °C getrocknet und mit einer Hammermühle grob zerkleinert, wobei Schwefelhaltiges Polymer 6 erhalten wurde, das Mw = 19.000, Cvol <1 %, Tg = 65 °C und Mres = 900 ppm zeigte.
(Herstellung des Schwefelhaltigen Polymers 7)
In einen 2-Liter-Kolben, der mit einem Rührer, einem Kühler, einem Thermometer und einem Stickstoffeinleitungsrohr ausgestattet war, wurden 100 Teile Toluol, 300 Teile Methanol, 520 Teile Styrol, 20 Teile 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, 60 Teile 2-Ethylhexylacrylat und 10 Teile Lauroylperoxid eingefüllt und einer 10-stündigen Lösungspolymerisation bei 60 °C unter Rühren und unter einem Stickstoffstrom unterzogen. Das Polymerisat wurde dem Kolben entnommen, unter vermindertem Druck bei 50 °C getrocknet und mit einer Hammermühle grob zerkleinert, wobei Schwefelhaltiges Polymer 7 erhalten wurde, das Mw = 45.000, Cvol = <1 %, Tg = 76 °C und Mres = 200 ppm zeigte.
(Herstellung des Schwefelhaltigen Polymers 8)
In einen 2-Liter-Kolben, der mit einem Rührer, einem Kühler, einem Thermometer und einem Stickstoffeinleitungsrohr ausgestattet war, wurden 100 Teile Toluol, 300 Teile Methanol, 540 Teile Styrol, 12 Teile 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, 48 Teile 2-Ethylhexylacrylat und 10 Teile Lauroylperoxid eingefüllt und einer 10-stündigen Lösungspolymerisation bei 60 °C unter Rühren und unter einem Stickstoffstrom unterzogen. Das Polymerisat wurde dem Kolben entnommen, unter vermindertem Druck bei 50 °C getrocknet und mit einer Hammermühle grob zerkleinert, wobei Schwefelhaltiges Polymer 8 erhalten wurde, das Mw = 48.000, Cvol <1 %, Tg = 81 °C und Mres = 200 ppm zeigte.
Beispiel 1
(Dispersionsmedium)
1000 Teilen deionisiertem Wasser, das in einen Reaktionsbehälter eingefüllt worden war, wurden 14 Teile Natriumphosphat und 4,5 Teile 10%ige Salzsäure zugesetzt, und das System wurde unter N₂-Spülung 60 min lang bei 65 °C gehalten. Während die Mischung durch einen Homogenisiermischer bzw. Schnellrührer (TK-Homomixer, hergestellt durch Tokushu Kika Kogyo K.K.) mit 12.000 U/min gerührt wurde, wurde auf einmal eine wässrige Calciumchloridlösung, die durch Auflösen von 8 Teilen Calciumchlorid in 10 Teilen deionisiertem Wasser gebildet worden war, zugesetzt, wodurch ein wässriges Medium, das einen Dispersionsstabilisator enthielt, gebildet wurde. (Polymerisierbare Monomermischung)

Styrol 60 Teile

Farbmittel (C.I. Pigment Red 122/C.I. Pigment Red 57 = 1/1) 7 Teile

Schwefelhaltiges Polymer 1 0,8 Teile
Die vorstehend angegebenen Bestandteile wurden in ein Dispergiergerät ("Attritor", hergestellt durch Mitsui Kakoki K.K.), das Zirkoniumdioxidteilchen mit einem Durchmesser von 2 mm enthielt, eingefüllt und 5 Stunden lang mit 220 U/min dispergiert, um eine Monomermischung zu bilden.

Der Monomermischung wurden ferner die folgenden Bestandteile zugesetzt:

Styrol	20 Teile
n-Butylacrylat	20 Teile
Kondensationsharz (gesättigter Polyester) (Isophthalsäure-Propylenoxid(P.O.)-modifiziertes Bisphenol A; Mw = 10.000, AV = 15 mg KOH/g)	8 Teile
Trennmittel Nr. 8	20 Teile
Vernetzungsmittel (Divinylbenzol)	0,4 Teile

Die erhaltene Mischung wurde in einen separaten Behälter einge bracht und durch einen TK-Homomixer unter Rühren mit 500 U/min gleichmäßig gelöst und dispergiert, und darin wurden 2,5 Teile 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) (Polymerisationsinitiator) gelöst, um eine polymerisierbare Monomermischung zu bilden.
In das in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellte wässrige Dispersionsmedium in dem Reaktionsbehälter wurde die poly merisierbare Monomermischung hineingegeben, und das System wurde durch den TK-Homomixer unter N₂-Spülung 5 min lang bei 65 °C mit 10.000 U/min gerührt, um Tröpfchen der polymerisierbaren Monomermischung zu bilden. Während mit Rührschaufeln gerührt wurde, wurde das System dann einer 6-stündigen Polymerisation unterzogen und dann für eine weitere 6-stündige Polymerisation auf 90 °C erhitzt.
Nach der Polymerisation wurde das System abgekühlt, und 10%ige Salzsäure wurde dazugegeben, um den pH-Wert auf 2 einzustellen, worauf 2-stündiges Rühren zum Auflösen des Dispersionsstabilisators folgte. Das Polymerisat wurde dann durch Filtrieren unter Druck gewonnen und mit 2000 Teilen oder mehr deionisiertem Wasser gewaschen. Dann wurde das gewonnene Polymerisat in Form eines Filterkuchens wieder in 1000 Teilen deionisiertem Wasser dispergiert, und 10%ige Salzsäure wurde dazugegeben, um den pH-Wert auf 1 oder darunter einzustellen, worauf weiteres 2-stündiges Rühren zum Nachwaschen folgte. Das nachgewaschene Polyme risat wurde ähnlich wie vorstehend beschrieben wieder durch Filtrieren unter Druck gewonnen, mit 2000 Teilen oder mehr deionisiertem Wasser gewaschen, ausreichend belüftet, getrocknet und dann mit einem Windsichter klassiert, wobei Magentafarbene Tonerteilchen Nr. 1 erhalten wurden.
Ein geringer Anteil der Tonerteilchen wurde in ein UV-härtbares Harz eingebettet, und die gehärtete Probe wurde durch ein Mikrotom zerschnitten, um durch ein Durchstrahlungselektronenmikroskop betrachtet zu werden, wobei festgestellt wurde, dass der Hauptanteil des in den Tonerteilchen enthaltenen Trennmittels (21) gut in das Außenhüllenharz (22) eingeschlossen war, wie es in 2 gezeigt ist.
100 Teile Magentafarbene Tonerteilchen Nr. 1 wurden mit 1,0 Teilen eines hydrophoben Titanoxid-Feinpulvers [das eine spezifische Oberfläche gemäß BET (S_BET) von 100 m²/g hatte] vermischt, wobei der Magentafarbene Toner Nr. 1 erhalten wurde, der eine auf dem Durchmesser äquivalenter Kreise basierende anzahlgemittelte Teilchengröße (D1) von 6,7 μm zeigte und ferner in den drei Umgebungen A (13 °C/10 % rel.F.), B (20 °C/60 % rel.F.) und C (32 °C/80 % rel.F.) gemäß einem nachstehend beschriebenen Messverfahren eine triboelektrische Aufladbarkeit zeigte, wie sie in Tabelle 4 angegeben ist.
7 Teile des Magentafarbenen Toners Nr. 1 wurden mit 93 Teilen eines siliconharzbeschichteten Tonerträgers, in dem ein magnetisches Material dispergiert war, vermischt, um einen Entwickler herzustellen, der in ein Vollfarben-Kopiergerät mit einem in 5 gezeigten Aufbau, das durch Umbau eines handelsüblichen digitalen Vollfarben-Kopiergeräts ("Creative Processor 660", hergestellt durch Canon K.K.) erhalten worden war, eingefüllt wurde, um einen Bilderzeugungstest zur Bewertung des Tonerverhaltens in Bezug auf nachstehend beschriebene Bewertungsgegenstände durchzuführen.
Die physikalischen Eigenschaften und Ergebnisse der Bewertung des Magentafarbenen Toners Nr. 1 sind gemeinsam in Tabellen 2 bis 7 (insbesondere in Tabellen 2 und 4) zusammen mit denen anderer Toner, die in den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen hergestellt werden, gezeigt.
Beispiel 2
Ein wässriges Dispersionsmedium, das einen Dispersionsstabilisator enthielt, wurde hergestellt, indem eine wässrige Lösung von 28 Teilen Natriumhydroxid in 200 Teilen deionisiertem Wasser nach und nach unter Rühren in eine wässrige Lösung von 40 Teilen Magnesiumchlorid in 1000 Teilen deionisiertem Wasser hineingegeben wurde. Unter Verwendung dieses wässrigen Dispersionsmediums und unter Verwendung des Trennmittels Nr. 11 anstelle des Trennmittels Nr. 8 wurde ansonsten in derselben Weise wie in Beispiel 1 ein Magentafarbener Toner Nr. 2 hergestellt und bewertet.
Beispiel 3
Ein wässriges Dispersionsmedium, das einen Dispersionsstabilisator enthielt, wurde hergestellt, indem 30 Teile Aluminiumhydroxid in 1000 Teile deionisiertes Wasser hineingegeben wurden. Unter Verwendung dieses wässrigen Dispersionsmediums und unter Verwendung des Trennmittels Nr. 12 anstelle des Trennmittels Nr. 8 wurde ansonsten in derselben Weise wie in Beispiel 1 ein Magentafarbener Toner Nr. 3 hergestellt und bewertet.
Beispiel 4
(Dispersionsmedium)
1000 Teilen deionisiertem Wasser, das in einen Reaktionsbehälter eingefüllt worden war, wurden 25 Teile Natriumphosphat und 6,5 Teige 10%ige Salzsäure zugesetzt, und das System wurde unter N₂-Spülung 60 min lang bei 65 °C gehalten. Während die Mischung durch einen TK-Homomixer (hergestellt durch Tokushu Kika Kogyo K.K.) mit 12.000 U/min gerührt wurde, wurde auf einmal eine wässrige Calciumchloridlösung, die durch Auflösen von 13 Teilen Calciumchlorid in 20 Teilen deionisiertem Wasser gebildet worden war, zugesetzt, wodurch ein wässriges Medium, das einen Dispersionsstabilisator enthielt, gebildet wurde. (Polymerisierbare Monomermischung)

Styrol 60 Teil(e)

Farbmittel (C.I. Pigment Red 122/C.I. Pigment Red 57 = 1/1) 7 Teil(e)

Schwefelhaltiges Polymer 1 1 Teil(e)
Die vorstehend angegebenen Bestandteile wurden in ein Disper giergerät ("Attritor", hergestellt durch Mitsui Kokaki K.K.), das Zirkoniumdioxidteilchen mit einem Durchmesser von 2 mm enthielt, eingefüllt und 5 Stunden lang mit 220 U/min dispergiert, um eine Monomermischung zu bilden.

Der Monomermischung wurden ferner die folgenden Bestandteile:

Styrol	20 Teile
n-Butylacrylat	20 Teile
Kondensationsharz (gesättigter Polyester) (Isophthalsäure-Propylenoxid(P.O.)-modifiziertes Bisphenol A; Mw = 10.000, AV = 15 mg KOH/g)	8 Teile
Trennmittel Nr. 8	36 Teile
Vernetzungsmittel (Divinylbenzol)	0,4 Teile

zugesetzt, um ansonsten in derselben Weise wie in Beispiel 1 eine polymerisierbare Monomermischung herzustellen.

Unter Verwendung des in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten wässrigen Dispersionsmediums und dieser polymerisierbaren Monomermischung wurde ansonsten in derselben Weise wie in Beispiel 1 ein Magentafarbener Toner Nr. 4 hergestellt und bewertet.
Beispiel 5
(Dispersionsmedium)
1000 Teilen deionisiertem Wasser, das in einen Reaktionsbehälter eingefüllt worden war, wurden 25 Teile Natriumphosphat und 6,5 Teile 10%ige Salzsäure zugesetzt, und das System wurde unter N₂-Spülung 60 min lang bei 65 °C gehalten. Während die Mischung durch einen TK-Homomixer (hergestellt durch Tokushu Kika Kogyo K.K.) mit 12.000 U/min gerührt wurde, wurde auf einmal eine wässrige Calciumchloridlösung, die durch Auflösen von 13 Teilen Calciumchlorid in 20 Teilen deionisiertem Wasser gebildet worden war, zugesetzt, wodurch ein wässriges Medium, das einen Dispersionsstabilisator enthielt, gebildet wurde. (Polymerisierbare Monomermischung)

Styrol 60 Teile

Farbmittel (C.I. Pigment Red 122/C.I. Pigment Red 57 = 1/1) 7 Teile

Schwefelhaltiges Polymer 1 7 Teile
Die vorstehend angegebenen Bestandteile wurden in ein Disper giergerät ("Attritor", hergestellt durch Mitsui Kakoki K.K.), das Zirkoniumdioxidteilchen mit einem Durchmesser von 2 mm enthielt, eingefüllt und 5 Stunden lang mit 220 U/min dispergiert, um eine Monomermischung zu bilden.

Der Monomermischung wurden ferner die folgenden Bestandteile:

Styrol	20 Teile
n-Butylacrylat	20 Teile
Kondensationsharz (gesättigter Polyester) (Isophthalsäure-Propylenoxid(P.O.)-modifiziertes Bisphenol A; Mw = 10.000, AV = 15 mg KOH/g)	2 Teile
Trennmittel Nr. 8	20 Teile
Vernetzungsmittel (Divinylbenzol)	0,4 Teile

Unter Verwendung des in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten wässrigen Dispersionsmediums und dieser polymerisierbaren Monomermischung wurden ansonsten in derselben Weise wie in Beispiel 1 eine Polymerisation und eine Bewertung durchgeführt.
Nach der Polymerisation wurde das System abgekühlt, und 10%ige Salzsäure wurde dazugegeben, um den pH-Wert auf 2 einzustellen, worauf 2-stündiges Rühren zum Auflösen des Dispersionsstabilisators folgte. Das Polymerisat wurde dann durch Filtrieren unter Druck gewonnen und mit 2000 Teilen oder mehr deionisiertem Wasser gewaschen. Dann wurde das gewonnene Polymerisat in Form eines Filterkuchens wieder in 1000 Teilen deionisiertem Wasser dispergiert, und zur Einstellung des pH-Wertes auf 2 wurde 10-%ige Salzsäure dazugegeben, worauf weiteres 2-stündiges Rühren zum Nachwaschen folgte. Das nachgewaschene Polymerisat wurde ähnlich wie vorstehend beschrieben wieder durch Filtrieren unter Druck gewonnen und mit 2000 Teilen oder mehr deionisiertem Wasser gewaschen. Danach wurde die Nachbehandlung einschließlich des Trocknens, des Klassierens und des Vermischens mit einem äußeren Zusatzstoff in derselben Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei ein Magentafarbener Toner Nr. 5 erhalten wurde, der in derselben Weise wie in Beispiel 1 bewertet wurde.
Beispiel 6
Ein Magentafarbener Toner Nr. 6 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1, außer dass anstelle des Schwefelhaltigen Polymers 1 das Schwefelhaltige Polymer 2 verwendet wurde, hergestellt und bewertet.
Beispiel 7
Ein Magentafarbener Toner Nr. 7 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1, außer dass anstelle des Schwefelhaltigen Polymers 1 das Schwefelhaltige Polymer 3 verwendet wurde, hergestellt und bewertet.
Beispiel 8
Ein Magentafarbener Toner Nr. 8 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1, außer dass anstelle des Schwefelhaltigen Polymers 1 das Schwefelhaltige Polymer 4 verwendet wurde, hergestellt und bewertet.
Beispiel 9
Ein Magentafarbener Toner Nr. 9 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1, außer dass anstelle des Schwefelhaltigen Polymers 1 das Schwefelhaltige Polymer 5 verwendet wurde, hergestellt und bewertet.
Beispiel 10
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde bis zu der Polymerisation wiederholt, außer dass das Farbmittel durch 7 Teile Ruß ersetzt, die Menge des Schwefelhaltigen Polymers 1 auf 1,0 Teile erhöht, die Menge des Trennmittels Nr. 8 auf 4 Teile vermindert und die Menge des Divinylbenzols auf 0,8 Teile erhöht wurde.
Nach der Polymerisation wurde das System abgekühlt, und 10%ige Salzsäure wurde dazugegeben, um den pH-Wert auf 2 einzustellen, worauf 2-stündiges Rühren zum Auflösen des Dispersionsstabilisators folgte. Das Polymerisat wurde dann durch Filtrieren unter Druck gewonnen und mit 2000 Teilen oder mehr deionisiertem Wasser gewaschen. Dann wurde das gewonnene Polymerisat in Form eines Filterkuchens wieder in 1000 Teilen deionisiertem Wasser dispergiert, und zur Einstellung des pH-Wertes auf 2 wurde 10-%ige Salzsäure dazugegeben, worauf weiteres 2-stündiges Rühren zum Nachwaschen folgte. Das nachgewaschene Polymerisat wurde ähnlich wie vorstehend beschrieben wieder durch Filtrieren unter Druck gewonnen und wieder in 1000 Teilen deionisiertem Wasser dispergiert, um eine Dispersionsflüssigkeit zu bilden, die dann durch Zusatz von 100 Teilen einer 6%igen wässrigen Aluminiumchloridlösung agglomeriert wurde. Die Agglomerate wurden ferner durch Filtrieren unter Druck gewonnen und mit 2000 Teilen oder mehr deionisiertem Wasser gewaschen, und die filterkuchenartigen Teilchen, die sich auf dem Filter befanden, wurden ferner mit 3000 Teilen warmem Wasser bei 90 °C behandelt, wodurch ein massiver Block aus durch Schmelzen verklebten Teilchen gebildet wurde. Nach Trocknen bei 40 °C wurde der Block mit einer Hammermühle grob zerkleinert, und man ließ das grob zerkleinerte Produkt durch ein Sieb mit einer Öffnungsweite von 1 mm hindurchgehen. Das grob zerkleinerte Produkt, das durch das Sieb hindurchgegangen war, wurde ferner durch einen Prallzerkleinerer, bei dem von einem Luftstrom Gebrauch gemacht wurde, pulverisiert und dann mit einem Windsichter klassiert, wodurch Schwarze Tonerteilchen gewonnen wurden.
Ein Schwarzer Toner Nr. 1 wurde unter Verwendung der Schwarzen Tonerteilchen ansonsten in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt und bewertet.
Beispiel 11
Ein wässriges Dispersionsmedium, das einen Dispersionsstabilisator enthielt, wurde hergestellt, indem 1000 Teilen deionisiertem Wasser 30 Teile Zinkphosphat zugesetzt wurden. Ein Magentafarbener Toner Nr. 10 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1, außer dass dieses wässrige Dispersionsmedium verwendet wurde, hergestellt und bewertet.
Beispiel 12
Ein wässriges Dispersionsmedium, das einen Dispersionsstabilisator enthielt, wurde hergestellt, indem 1000 Teilen deionisiertem Wasser 30 Teile Bariumsulfat zugesetzt wurden. Ein Magentafarbener Toner Nr. 11 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1, außer dass dieses wässrige Dispersionsmedium verwendet wurde, hergestellt und bewertet.
Beispiel 13
Ein Magentafarbener Toner Nr. 12 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1, außer dass anstelle des Schwefelhaltigen Polymers 1 das Schwefelhaltige Polymer 6 verwendet wurde, hergestellt und bewertet.
Beispiel 14
Ein Magentafarbener Toner Nr. 13 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1, außer dass anstelle des Schwefelhaltigen Polymers 1 das Schwefelhaltige Polymer 7 verwendet wurde, hergestellt und bewertet.
Beispiel 15
Ein Magentafarbener Toner Nr. 14 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1, außer dass anstelle des Schwefelhaltigen Polymers 1 das Schwefelhaltige Polymer 8 verwendet wurde, hergestellt und bewertet.
Der auf diese Weise hergestellte Magentafarbene Toner Nr. 14 wurde einem Bilderzeugungstest unterzogen, indem er in ein Vollfarben-Kopiergerät mit einem in 5 gezeigten Aufbau, das mit einer Entwicklungsvorrichtung für einen nichtmagnetischen Einkomponentenentwickler, wie sie in 8 gezeigt ist, ausgestattet war und durch Umbau eines handelsüblichen digitalen Vollfarben-Kopiergeräts ("Creative Processor 660", hergestellt durch Canon K.K.) erhalten worden war, eingefüllt wurde.
Die physikalischen Eigenschaften und Ergebnisse der Bewertung des Betriebsverhaltens sind in Tabellen 2 und 5 gezeigt.
Beispiel 16
Ein Magentafarbener Toner Nr. 15 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1, außer dass das Kondensationsharz (Isophthalsäu re-P.O.-modifiziertes Bisphenol A) weggelassen wurde, hergestellt und bewertet.
Beispiel 17
Ein Magentafarbener Toner Nr. 16 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1, außer dass das Kondensationsharz durch ein Kondensationsharz mit einer Säurezahl (AV) von 40 mg KOH/g ersetzt wurde, hergestellt und bewertet.
Beispiel 18
Ein Cyanfarbener Toner Nr. 1, ein Gelber Toner Nr. 1 und ein Schwarzer Toner Nr. 2 wurden jeweils in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass anstelle von C.I. Pigment Red 122/C.I. Pigment Red 57 (= 1/1) C.I. Pigment Blue 15:3, C.I. Pigment Yellow 185 bzw. Ruß verwendet wurde.
Der Magentafarbene Toner Nr. 1 (in Beispiel 1 hergestellt), der Cyanfarbene Toner Nr. 1, der Gelbe Toner Nr. 1 und der Schwarze Toner Nr. 2 wurden jeweils in einer Menge von 7 Teilen mit 93 Teilen des siliconharzbeschichteten Tonerträgers, in dem ein magnetisches Material dispergiert war, vermischt, wodurch vier Entwickler mit den jeweiligen Farben hergestellt wurden.
Diese Entwickler wurden in die jeweiligen Entwicklungsvorrichtungen 54-1 bis 54-4 eines Bilderzeugungsgeräts mit einem in 5 gezeigten Aufbau, das durch Umbau des handelsüblichen digitalen Vollfarben-Kopiergeräts ("Creative Processor 660", hergestellt durch Canon K.K.) erhalten worden war, eingefüllt und in Bezug auf das Verhalten bei der Erzeugung von Vollfarbenbildern bewertet. Als Ergebnis zeigten die erhaltenen Vollfarbenbilder eine gute Farbwiedergabefähigkeit, waren frei von Schleier und waren in Bezug auf die Bildkontur von Sekundärfarben zufriedenstellend.
Ferner wurde die Übertragbarkeit der Toner in den jeweiligen Umgebungen bewertet, und die physikalischen Eigenschaften und die Bewertungsergebnisse sind in Tabellen 2 und 7 zusammen mit denen, die in dem folgenden Beispiel 19 erhalten wurden, gezeigt.
Beispiel 19
Ein Cyanfarbener Toner Nr. 2, ein Gelber Toner Nr. 2 und ein Schwarzer Toner Nr. 3 wurden jeweils in derselben Weise wie in Beispiel 18 hergestellt, außer dass anstelle des Schwefelhaltigen Polymers 1 das Schwefelhaltige Polymer 8 verwendet wurde.
Unter Verwendung des Magentafarbenen Toners Nr. 14 (in Beispiel 15 hergestellt) und des Cyanfarbenen Toners Nr. 2, des Gelben Toners Nr. 2 und des Schwarzen Toners Nr. 3, die in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt worden waren, wurde eine ähnliche Bewertung der Bilderzeugung wie in Beispiel 18 durchgeführt.
Die erhaltenen Vollfarbenbilder zeigten eine gute Farbwiedergabefähigkeit, waren frei von Schleier, waren in Bezug auf die Bildkontur von Sekundärfarben zufriedenstellend und zeigten auch eine gute Übertragbarkeit.
Vergleichsbeispiel 1
(Dispersionsmedium)
1000 Teilen deionisiertem Wasser, das in einen Reaktionsbehälter eingefüllt worden war, wurden 14 Teile Natriumphosphat und 4,5 Teile 10%ige Salzsäure zugesetzt, und das System wurde unter N₂-Spülung 60 min lang bei 65 °C gehalten. Während die Mischung durch einen Homogenisiermischer bzw. Schnellrührer (TK-Homomixer, hergestellt durch Tokushu Kika Kogyo K.K.) mit 12.000 U/min gerührt wurde, wurde auf einmal eine wässrige Calciumchloridlösung, die durch Auflösen von 8 Teilen Calciumchlorid in 10 Teilen deionisiertem Wasser gebildet worden war, zugesetzt, wodurch ein wässriges Medium, das einen Dispersionsstabilisator enthielt, gebildet wurde. (Polymerisierbare Monomermischung)

Styrol 60 Teile

Farbmittel (C.I. Pigment Red 122/C.I. Pigment Red 57 = 1/1) 7 Teile

Schwefelhaltiges Polymer 1 8 Teile
Die vorstehend angegebenen Bestandteile wurden in ein Disper giergerät ("Attritor", hergestellt durch Mitsui Kakoki K.K.), das Zirkoniumdioxidteilchen mit einem Durchmesser von 2 mm enthielt, eingefüllt und 5 Stunden lang mit 220 U/min dispergiert, um eine Monomermischung zu bilden.
Der Monomermischung wurden ferner die folgenden Bestandteile zugesetzt:

Styrol 20 Teile

n-Butylacrylat 20 Teile

Schwefelhaltiges Polymer 1 8 Teile

Trennmittel Nr. 8 20 Teile

Vernetzungsmittel (Divinylbenzol) 0,4 Teile
Die erhaltene Mischung wurde in einen separaten Behälter einge bracht und durch einen TK-Homomixer unter Rühren mit 500 U/min gleichmäßig gelöst und dispergiert, und darin wurden 2,5 Teile 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) (Polymerisationsinitiator) gelöst, um eine polymerisierbare Monomermischung zu bilden.
In das in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellte wässrige Dispersionsmedium in dem Reaktionsbehälter wurde die poly merisierbare Monomermischung hineingegeben, und das System wurde durch den TK-Homomixer unter N₂-Spülung 5 min lang bei 65 °C mit 10.000 U/min gerührt, um Tröpfchen der polymerisierbaren Monomermischung zu bilden. Während mit Rührschaufeln gerührt wurde, wurde das System dann einer 6-stündigen Polymerisation unterzogen und dann für eine weitere 6-stündige Polymerisation auf 90 °C erhitzt.
Nach der Polymerisation wurde das System abgekühlt, und 10%ige Salzsäure wurde dazugegeben, um den pH-Wert auf 2 einzustellen, worauf 2-stündiges Rühren zum Auflösen des Dispersionsstabilisators folgte. Das Polymerisat wurde dann durch Filtrieren unter Druck gewonnen und mit 2000 Teilen oder mehr deionisiertem Wasser gewaschen. Dann wurde das gewonnene Polymerisat in Form eines Filterkuchens wieder in 1000 Teilen deionisiertem Wasser dispergiert, und zur Einstellung des pH-Wertes auf 2 wurde 10-%ige Salzsäure dazugegeben, worauf weiteres 2-stündiges Rühren zum Nachwaschen folgte. Das nachgewaschene Polymerisat wurde ähnlich wie vorstehend beschrieben wieder durch Filtrieren unter Druck gewonnen und mit 2000 Teilen oder mehr deionisiertem Wasser gewaschen. Danach wurde die Nachbehandlung einschließlich des Trocknens, des Klassierens und des Vermischens mit einem äußeren Zusatzstoff in derselben Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei ein Magentafarbener Toner Nr. 17 erhalten wurde, der in derselben Weise wie in Beispiel 1 bewertet wurde. Die physikalischen Eigenschaften und Ergebnisse der Bewertung sind gemeinsam in Tabellen 3 und 6 zusammen mit denen der folgenden Vergleichsbeispiele gezeigt.
Vergleichsbeispiel 2
(Dispersionsmedium)
1000 Teilen deionisiertem Wasser, das in einen Reaktionsbehälter eingefüllt worden war, wurden 0,25 Teile eines Silan-Haftmittels ("KBE 903", hergestellt durch Shin'etsu Silicone K.K.) zugesetzt und gleichmäßig dispergiert, und dann wurden 5 Teile kolloidales Siliciumdioxid ("Aerosil #200", hergestellt durch Nippon Aerosil K.K.) zugesetzt und gleichmäßig dispergiert, wodurch ein wässriges Medium, das einen Dispersionsstabilisator enthielt, gebildet wurde. (Polymerisierbare Monomermischung)

Styrol 60 Teile

Farbmittel (C.I. Pigment Red 122/C.I. Pigment Red 57 = 1/1) 7 Teile

Schwefelhaltiges Polymer 1 0,8 Teile
Die vorstehend angegebenen Bestandteile wurden in ein Disper giergerät ("Attritor", hergestellt durch Mitsui Kakoki K.K.), das Zirkoniumdioxidteilchen mit einem Durchmesser von 2 mm enthielt, eingefüllt und 5 Stunden lang mit 220 U/min dispergiert, um eine Monomermischung zu bilden.

Der Monomermischung wurden ferner die folgenden Bestandteile zugesetzt:

Die erhaltene Mischung wurde in einen separaten Behälter einge bracht und durch einen TK-Homomixer unter Rühren mit 500 U/min gleichmäßig gelöst und dispergiert, und darin wurden 2,5 Teile 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) (Polymerisationsinitiator) gelöst, um eine polymerisierbare Monomermischung zu bilden.
In das in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellte wässrige Dispersionsmedium in dem Reaktionsbehälter wurde die poly merisierbare Monomermischung hineingegeben, und das System wurde durch den TK-Homomixer unter N₂-Spülung 5 min lang bei 65 °C mit 10.000 U/min gerührt, um Tröpfchen der polymerisierbaren Monomermischung zu bilden. Während mit Rührschaufeln gerührt wurde, wurde das System dann einer 6-stündigen Polymerisation unterzogen und dann für eine weitere 6-stündige Polymerisation auf 90 °C erhitzt.
Nach der Polymerisation wurde das System abgekühlt, und zur Durchführung einer Alkalibehandlung wurden 35 Teile 20%iges Natriumhydroxid dazugegeben. Das Polymerisat wurde dann durch Filtrieren unter Druck gewonnen und mit 2000 Teilen oder mehr deionisiertem Wasser gewaschen. Danach wurde die Nachbehandlung einschließlich des Trocknens, des Klassierens und des Vermischens mit einem äußeren Zusatzstoff in derselben Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei ein Magentafarbener Toner Nr. 18 erhalten wurde, der dann in derselben Weise wie in Beispiel 1 bewertet wurde.
Vergleichsbeispiel 3
Ein Magentafarbener Toner Nr. 19 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1, außer dass die Menge des Schwefelhaltigen Polymers 1 in der Monomermischung auf 0,1 Teile vermindert wurde, hergestellt und bewertet.
Vergleichsbeispiel 4
(Dispersionsmedium)
Ein wässriges Medium, das einen Dispersionsstabilisator enthielt, wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. (Polymerisierbare Monomermischung)

Styrol 60 Teile

Farbmittel (Ruß) 7 Teile

Harnstoffverbindung 1,0 Teile
Die vorstehend angegebenen Bestandteile wurden in ein Dispergiergerät ("Attritor", hergestellt durch Mitsui Kakoki K.K.), das Zirkoniumdioxidteilchen mit einem Durchmesser von 2 mm enthielt, eingefüllt und 5 Stunden lang mit 220 U/min dispergiert, um eine Monomermischung zu bilden.

Der Monomermischung wurden ferner die folgenden Bestandteile zugesetzt:

Die erhaltene Mischung wurde in einen separaten Behälter einge bracht und durch einen TK-Homomixer unter Rühren mit 500 U/min gleichmäßig gelöst und dispergiert, und darin wurden 2,5 Teile 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) (Polymerisationsinitiator) gelöst, um eine polymerisierbare Monomermischung zu bilden.
In das in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellte wässrige Dispersionsmedium in dem Reaktionsbehälter wurde die poly merisierbare Monomermischung hineingegeben, und das System wurde durch den TK-Homomixer unter N₂-Spülung 5 min lang bei 65 °C mit 10.000 U/min gerührt, um Tröpfchen der polymerisierbaren Monomermischung zu bilden. Während mit Rührschaufeln gerührt wurde, wurde das System dann einer 6-stündigen Polymerisation unterzogen und dann für eine weitere 6-stündige Polymerisation auf 90 °C erhitzt.
Nach der Polymerisation wurde das System abgekühlt, und 10%ige Salzsäure wurde dazugegeben, um den pH-Wert auf 2 einzustellen, worauf 2-stündiges Rühren zum Auflösen des Dispersionsstabilisators folgte. Das Polymerisat wurde dann durch Filtrieren unter Druck gewonnen und mit 2000 Teilen oder mehr deionisiertem Wasser gewaschen. Dann wurde das gewonnene Polymerisat in Form eines Filterkuchens wieder in 1000 Teilen deionisiertem Wasser dispergiert, und 10%ige Salzsäure wurde dazugegeben, um den pH-Wert auf 2 einzustellen, worauf weiteres 2-stündiges Rühren zum Nachwaschen folgte. Das nachgewaschene Polymerisat wurde ähn lich wie vorstehend beschrieben wieder durch Filtrieren unter Druck gewonnen und mit 2000 Teilen oder mehr deionisiertem Wasser gewaschen. Danach wurde die Nachbehandlung einschließlich des Trocknens, des Klassierens und des Vermischens mit einem äußeren Zusatzstoff in derselben Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei ein Schwarzer Toner Nr. 4 erhalten wurde, der dann in derselben Weise wie in Beispiel 1 bewertet wurde.
Vergleichsbeispiel 5
Ein Magentafarbener Toner Nr. 20 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1, außer dass anstelle des Schwefelhaltigen Polymers 1 eine Salicylsäure-Aluminiumverbindung verwendet wurde, hergestellt und bewertet.
Vergleichsbeispiel 6
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde bis zu der Polymerisation wiederholt.
Nach der Polymerisation wurde dem System 10%ige Salzsäure zugesetzt, um den pH-Wert auf 2 einzustellen, worauf 2-stündiges Rühren zum Auflösen des Dispersionsstabilisators folgte. Das Polymerisat wurde dann durch Filtrieren unter Druck gewonnen i und mit 2000 Teilen oder mehr deionisiertem Wasser gewaschen. Dann wurde das gewonnene Polymerisat in Form eines Filterkuchens wieder in 1000 Teilen deionisiertem Wasser dispergiert, und dann wurde zum Nachwaschen statt des Zusatzes von 10%iger Salzsäure zur Einstellung des pH-Wertes auf 5,5 Schwefelsäure zugesetzt, worauf zum Auflösen 10-minütiges Rühren folgte. Danach wurde die Nachbehandlung einschließlich des Trocknens, des Klassierens und des Vermischens mit einem äußeren Zusatzstoff in derselben Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei ein Magentafarbener Toner Nr. 21 erhalten wurde, der dann in der selben Weise wie in Beispiel 1 bewertet wurde..
Vergleichsbeispiel 7
Ein Cyanfarbener Toner Nr. 3, ein Gelber Toner Nr. 3 und ein Schwarzer Toner Nr. 5 wurden jeweils in derselben Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, außer dass anstelle von C.I. Pigment Red 122/C.I. Pigment Red 57 (= 1/1) C.I. Pigment Blue 15:3, C.I. Pigment Yellow 185 bzw. Ruß verwendet wurde.
Der Magentafarbene Toner Nr. 17 (in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt), der Cyanfarbene Toner Nr. 3, der Gelbe Toner Nr. 3 und der Schwarze Toner Nr. 5 wurden jeweils in einer Menge von 7 Teilen mit 93 Teilen des siliconharzbeschichteten Tonerträgers, in dem ein magnetisches Material dispergiert war, vermischt, um vier Entwickler mit den jeweiligen Farben herzustellen.
Diese Entwickler wurden in die jeweiligen Entwicklungsvorrichtungen 54-1 bis 54-4 eines Bilderzeugungsgeräts mit einem in 5 gezeigten Aufbau, das durch Umbau des handelsüblichen digitalen Vollfarben-Kopiergeräts ("Creative Processor 660", hergestellt durch Canon K.K.) erhalten worden war, eingefüllt und in Bezug auf das Verhalten bei der Erzeugung von Vollfarbenbildern bewertet. Als Ergebnis zeigten die erhaltenen Vollfarbenbilder keine so gute Farbwiedergabefähigkeit, waren von Schleier begleitet und führten zu auffälligen Bildkonturlinien.
Tabellen 3 und 7 zeigen die physikalischen Eigenschaften und Ergebnisse der Bewertung des Wirkungsgrades der Übertragung.
Die Toner, die in den vorstehenden Beispielen und Vergleichsbeispielen hergestellt wurden, wurden in Bezug auf die folgenden Bewertungsgegenstände bewertet.
1) Aufladbarkeit bei einem Zweikomponentenentwickler
In der in Beispiel 1 beschriebenen Weise wurde eine Tonerprobe [eine Mischung von 100 Teilen Tonerteilchen mit 1,0 Teilen hydrophobem Titanoxid-Feinpulver (S_BET = 100 m²/g) ] mit einem siliconharzbeschichteten Tonerträger, in dem ein magnetisches Ma terial dispergiert war, in einem Masseverhältnis von 7:93 vermischt, wodurch 20 g einer Entwicklerprobe erhalten wurden.
Die Messung der Aufladbarkeit wird in jeder der drei Umgebungen A: 13 °C/10 % rel.F., B: 20 °C/60 % rel.F. und C: 32 °C/80 % rel.F. durchgeführt. Man lässt zunächst jede Entwicklerprobe in jeder Umgebung 24 Stunden lang stehen, worauf sie in einer Polyethylenflasche 150-mal geschüttelt und dann der Ladungsmessung unterzogen wird. Ferner lässt man jede Entwicklerprobe sieben Tage lang stehen, worauf sie in einer Polyethylenflasche einmal geschüttelt und dann der Ladungsmessung unterzogen wird.
Die Ladung jeder Entwicklerprobe wird der Ladungsmessung in einem in 1 veranschaulichten Messgerät unterzogen.
Im Einzelnen werden unter Bezugnahme auf 1 etwa 0,2 g einer Entwicklerprobe in einen metallischen Messbehälter 2, der am Boden mit einem 635-mesh-Sieb 3, das eine Öffnungsweite von 20 μm hat, ausgestattet ist, eingebracht und mit einem Metalldeckel 4 bedeckt. Zu dieser Zeit wird der gesamte Messbehälter 2 gewogen [W₁ (g)]. Dann wird der Entwickler durch eine Saugvorrichtung 1 (von der mindestens ein Teil, der mit dem Behälter 2 in Berührung kommt, aus einem isolierenden Material besteht) und eine Ansaugöffnung 7, die mit einem (nicht gezeigten) Vakuumsystem verbunden ist, angesaugt, während ein Steuerventil 6 derart eingestellt wird, dass bei einem Vakuumanzeigegerät 5 ein Druck von 250 mm WS erhalten wird. In diesem Zustand wird der Toner ausreichend (vorzugsweise etwa 2 min lang) durch Ansaugen entfernt. Danach wird bei einem Potenziometer 9, das über einen Kondensator 8 mit einer Kapazität C (μF) angeschlossen ist, ein Potenzial V (Volt) abgelesen. Nach dem Ansaugen wird der gesamte Messbehälter gewogen [W₂ (g)]. Aus diesen Werten wird die triboelektrische Ladung Q (mC/kg) des Toners durch die folgende Formel berechnet: Q(mC/kg) = (C × V)/(W1 – W2)
Die Messergebnisse sind in Tabellen 4 und 6 gezeigt.
2) Aufladbarkeit bei einem Einkomponentenentwickler (Beispiel 15)
Man lässt eine Entwicklungsvorrichtung, die eine Tonerprobe enthält, 24 Stunden lang in jeder der drei vorstehend erwähnten Umgebungen A, B und C stehen; dann wird die Entwicklungsvorrichtung an einer zum Drehen des Entwicklungszylinders dienenden Antriebsvorrichtung angebracht, und der Entwicklungszylinder wird 30 s lang gedreht, worauf die Tonerprobe einer Messung der Aufladbarkeit unterzogen wird. Dann lässt man eine Tonerprobe 7 Tage lang stehen; der Entwicklungszylinder wird 1 s lang und dann 30 s lang gedreht, und die Tonerprobe wird nach jedem Drehvorgang einer Messung der Aufladbarkeit unterzogen.
Zur Messung wird eine Tonerprobe, die sich nach dem Drehvorgang auf dem Entwicklungszylinder befindet, durch Ansaugen in einer Menge von M (kg) gesammelt, und ihre Ladung T (mC) wird mit einem Coulombmesser gemessen, um die Aufladbarkeit Q (mC/kg) = T/M zu berechnen. Die Messergebnisse von Beispiel 15 sind in Tabelle 5 gezeigt.
3) Bilddichte
Flächenhafte Bilder wurden erzeugt und unter Anwendung des in Beispiel 1 beschriebenen Kopiergeräts, das zusammen mit einer äußeren Heizwalzen-Fixiervorrichtung (40 mm Durchmesser) ohne Ölauftragmechanismus einen Mechanismus zur Einstellung der Bilddichte eines auf dem Bildträgerelement befindlichen flächenhaften Bildes enthält, fixiert, und ihre Reflexions- bzw. Auf sichtdichten wurden mit einem Aufsichtdensitometer ("Macbeth RD918", hergestellt durch Macbeth Co.) gemessen.
Die Heizwalzen-Fixiervorrichtung enthielt ein Paar Walzen, die beide an der Oberfläche mit einem fluorhaltigen Harz beschichtet waren, und die fixierten Bilder wurden auf Normalpapier (75 g/m²; hergestellt durch Xerox Co.) erzeugt.
Im Einzelnen ließ man das Bilderzeugungsgerät, das eine Tonerprobe enthielt, in jeder Umgebung 24 Stunden lang stehen, und es wurde dann angewendet, um auf 1000 Blättern Bilder mit einem tatsächlichen Bildflächenanteil von 5 % und dann auf einem Blatt ein die gesamte Fläche einnehmendes Bild zu erzeugen, wobei die Bilddichten gemessen wurden. Dann ließ man das Bilderzeugungsgerät ferner 7 Tage lang stehen, und es wurde dann angewendet, um auf einem Blatt ein Bild mit einem Bildflächenanteil von 5 % und dann auf einem Blatt ein die gesamte Fläche einnehmendes Bild zu erzeugen, wobei die Bilddichten gemessen wurden. Ferner wurde die Bilderzeugung fortgesetzt, um auf 1000 Blättern Bilder mit einem Bildflächenanteil von 5 % und dann auf einem Blatt ein die gesamte Fläche einnehmendes Bild zu erzeugen, wobei die Bilddichten gemessen wurden.
Die Ergebnisse sind in Tabellen 4 und 6 gezeigt.
4) Übertragungswirkungsgrad
Ein Bilderzeugungsgerät, das dem bei der vorstehend beschriebenen Messung der Bilddichte angewendeten ähnlich war, wurde zur Vollfarben-Bilderzeugung, wie sie in Beispiel 18 beschrieben ist, angewendet.
Zur Messung des Primärübertragungswirkungsgrades (Üw.prim.), wurden vier flächenhafte Farbbilder ausgegeben, um auf dem Zwischenübertragungselement (55 in 5) übereinanderliegende Tonerbilder zu erzeugen. Der nach der Primärübertragung auf der lichtempfindlichen Trommel zurückgebliebene Toner (Tzur.prim.) und die auf dem Zwischenübertragungselement befindlichen unfixierten Tonerbilder (Tunfix.) wurden durch Ansaugen gewonnen, um die jeweiligen Mengen zu ermitteln, aus denen der Primärübertragungswirkungsgrad (Üw.prim.) gemäß der folgenden Formel berechnet wurde: Üw.pri.m. (%) = [Tunfix./(Tunfix. + Tzur.prim.)] × 100
Zur Messung des Sekundärübertragungswirkungsgrades (Üw.sek.), wurden vier flächenhafte Farbbilder ausgegeben und über das Zwischenübertragungselement auf Übertragungs(bildempfangs)papier (80 g/m²) übertragen. Der nach der Sekundärübertragung auf dem Zwischenübertragungselement zurückgebliebene Toner (Tzur.sek.) und die auf dem Übertragungs(bildempfangs)papier befindlichen unfixierten Tonerbilder (Tunfix.P.) wurden durch Ansaugen gewonnen, um die jeweiligen Mengen zu ermitteln, aus denen der Sekundärübertragungswirkungsgrad (Üw.sek.) gemäß der folgenden Formel berechnet wurde: Üw.sek. (%) = [Tunfix.P./(Tunfix.P. + Tzur.sek.)] × 100
Jeder Übertragungswirkungsgrad (Üw) wurde in Tabelle 7 gemäß dem folgenden Maßstab bewertet.

A: Üw ≥ 90 %
B: 80 ≤ Üw < 90 %
C: 70 % ≤ Üw < 80 %
D: Üw < 70 %

5) Gleichmäßigkeit von Halbtonbildern
Nach der Bewertung der Bilddichte in der Umgebung B mit 20 °C/60 % rel.F. (nach Bilderzeugung auf 2000 Blättern) wurden auf 10.000 Blättern (im Fall der Zweikomponentenentwickler) oder auf 2000 Blättern (im Fall des Einkomponentenentwicklers in Beispiel 15) Bilder mit einem Bildflächenanteil von 5 % erzeugt, und die Gleichmäßigkeit des Halbtonbildes wurde bei Beendigung der Erzeugung von Halbtonbildern auf der vorgeschriebenen Zahl von Blättern durch Betrachtung mit bloßem Auge gemäß dem folgenden Maßstab bewertet.

A: Sehr gleichmäßiges Bild
B: Gleichmäßiges Bild
C: Bild an Rändern von etwas Ungleichmäßigkeit begleitet.
D: Auf dem gesamten Bild Ungleichmäßigkeit beobachtet.

6) Fixierbarkeit (1) (in der Umgebung B)
Unter Anwendung des Bilderzeugungsgeräts in der Umgebung B mit 20 °C/60 % rel.F. wurden umfixierte Tonerbilder mit einer Tonerbelegungsdichte von 1,0 mg/cm² auf Übertragungs(bildempfangs)papier (75 g/m²; hergestellt durch Xerox Co.) ausgegeben und bei 180 °C und mit 120 mm/s durch eine äußere Heizwalzen- Fixiervorrichtung (40 mm Durchmesser), die ein Paar Walzen, die beide an der Oberfläche mit einem fluorhaltigen Harz beschichtet waren, enthielt und nicht mit einem Ölauftragmechanismus ausgestattet war, fixiert. Die Fixierbarkeit wurde anhand der Anzahl von Blasen, die bei zwei fixierten Tonerbildflecken mit einer Abmessung von jeweils 2 cm × 5 cm gefunden wurden, gemäß dem folgenden Maßstab bewertet.

A: Gute Fixierbarkeit ohne Unregelmäßigkeit wurde beobachtet.
B: 1 bis 5 Blasen mit einem Durchmesser unter 2 mm.
C: 6 bis 10 Blasen mit einem Durchmesser unter 2 mm.
D: 11 oder mehr Blasen mit einem Durchmesser unter 2 mm oder eine Blase mit einem Durchmesser von mindestens 2 mm wurde beobachtet.

7) Fixierbarkeit (2) (in der Umgebung A)
Unter Anwendung des Bilderzeugungsgeräts in der Umgebung A mit 13 °C/10 % rel.F. wurden unfixierte Tonerbilder mit einer Tonerbelegungsdichte von 1,0 mg/cm² auf Übertragungs(bildempfangs)papier von 90 g/m² sowie auf Übertragungs(bildempfangs)papier von 75 g/m² (hergestellt durch Xerox Co.) ausgegeben und bei 180 °C und mit 120 mm/s durch eine äußere Heizwalzen-Fixiervorrichtung (40 mm Durchmesser), die ein Paar Walzen, die beide an der Oberfläche mit einem fluorhaltigen Harz beschichtet waren, enthielt und nicht mit einem Ölauftragmechanismus ausgestattet war, fixiert. Die Fixierbarkeit wurde gemäß dem folgenden Maßstab bewertet.

A: Auf Papieren von 90 g/m² und von 75 g/m² wurde gute Fixierbarkeit ohne Unregelmäßigkeit beobachtet.
B: Auf Papier von 75 g/m² wurde gute Fixierbarkeit ohne Unregelmäßigkeit beobachtet.
C: Auf Papier von 75 g/m² wurden 1 bis 5 Blasen mit einem Durchmesser unter 2 mm beobachtet.
D: Auf Papier von 75 g/m² wurden 6 oder mehr Blasen mit einem Durchmesser unter 2 mm oder eine Blase mit einem Durchmesser von mindestens 2 mm beobachtet.

Claims

Toner, der Tonerteilchen, die jeweils mindestens aus einem Bindemittelharz, einem Farbmittel, einem Trennmittel und einem schwefelhaltigen Polymer bestehen, und einen äußeren Zusatzstoff umfasst; wobei der erwähnte Toner dadurch gekennzeichnet ist, dass die erwähnten Tonerteilchen 100 bis 30.000 ppm, auf die Masse der Tonerteilchen bezogen, mindestens eines Elements enthalten, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Magnesium, Calcium, Barium, Zink, Aluminium und Phosphor besteht; das erwähnte schwefelhaltige Polymer 0,05 bis 10 Masse%, auf das Polymer bezogen, polymerisierte Einheiten eines schwefelhaltigen Monomers enthält und das erwähnte schwefelhaltige Polymer in einer Menge von 0,01 bis 10 Masseteilen je 100 Masseteile des Bindemittelharzes enthalten ist.
Toner nach Anspruch 1, bei dem das schwefelhaltige Polymer ein Polymer ist, das eine Sulfongruppe hat.
Toner nach Anspruch 1, bei dem das schwefelhaltige Polymer 0,1 bis 7 Masse%, auf das Polymer bezogen, polymerisierte Einheiten eines schwefelhaltigen Monomers enthält.
Toner nach Anspruch 1, bei dem das schwefelhaltige Polymer ein Copolymer von mindestens einem sulfongruppenhaltigen (Meth)acrylamid und einem vinylgruppenhaltigen aromatischen Kohlenwasserstoff ist.
Toner nach Anspruch 1, bei dem das schwefelhaltige Polymer ein Copolymer von mindestens einem sulfongruppenhaltigen (Meth)acrylamid und einem (Meth)acrylatester ist.
Toner nach Anspruch 1, bei dem das schwefelhaltige Polymer ein Copolymer von mindestens einem sulfongruppenhaltigen (Meth)acrylamid, einem vinylgruppenhaltigen aromatischen Kohlenwasserstoff und einem (Meth)acrylatester ist.
Toner nach Anspruch 1, bei dem das schwefelhaltige Polymer eine Glasumwandlungstemperatur von 50 bis 100 °C hat.
Toner nach Anspruch 1, bei dem das schwefelhaltige Polymer eine Glasumwandlungstemperatur von mehr als 70 °C und höchstens 100 °C hat.
Toner nach Anspruch 1, bei dem das schwefelhaltige Polymer einen Restmonomergehalt von höchstens 1000 ppm hat.
Toner nach Anspruch 1, bei dem das schwefelhaltige Polymer einen Restmonomergehalt von höchstens 300 ppm hat.
Toner nach Anspruch 1, bei dem das schwefelhaltige Polymer eine Säurezahl von 3 bis 80 mg KOH/g hat.
Toner nach Anspruch 1, bei dem das schwefelhaltige Polymer eine Säurezahl von 5 bis 40 mg KOH/g hat.
Toner nach Anspruch 1, bei dem das schwefelhaltige Polymer eine Säurezahl von 10 bis 40 mg KOH/g hat.
Toner nach Anspruch 1, bei dem das schwefelhaltige Polymer eine massegemittelte Molmasse von 5 × 10² bis 1 × 10⁵ hat.
Toner nach Anspruch 1, bei dem das schwefelhaltige Polymer eine massegemittelte Molmasse von 1 × 10³ bis 7 × 10⁴ hat.
Toner nach Anspruch 1, bei dem das schwefelhaltige Polymer eine massegemittelte Molmasse von 5 × 10³ bis 5 × 10⁴ hat.
Toner nach Anspruch 1, bei dem die Tonerteilchen das erwähnte mindestens eine Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Magnesium, Calcium, Barium, Zink, Aluminium und Phosphor besteht, in einer Gesamtmenge von 100 bis 20.000 ppm, auf die Masse der Tonerteilchen bezogen, enthalten.
Toner nach Anspruch 1, bei dem die Tonerteilchen das erwähnte mindestens eine Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Magnesium, Calcium, Barium, Zink, Aluminium und Phosphor besteht, in einer Gesamtmenge von 100 bis 9000 ppm, auf die Masse der Tonerteilchen bezogen, enthalten.
Toner nach Anspruch 1, wobei der Toner eine mittlere Zirkularität von 0,920 bis 0,995 und eine Standardabweichung der Zirkularität von weniger als 0,040, die mit einem Durchfluss-Teilchenbildanalysator gemessen werden, hat.
Toner nach Anspruch 1, wobei der Toner eine mittlere Zirkularität von 0,950 bis 0,995 und eine Standardabweichung der Zirkularität von weniger als 0,035, die mit einem Durchfluss-Teilchenbildanalysator gemessen werden, hat.
Toner nach Anspruch 1, wobei der Toner eine mittlere Zirkularität von 0,970 bis 0,995 und eine Standardabweichung der Zirkularität von 0,015 bis weniger als 0,035, die mit einem Durchfluss-Teilchenbildanalysator gemessen werden, hat.
Toner nach Anspruch 1, wobei der Toner einen anzahlgemittelten Durchmesser eines äquivalenten Kreises von 2 bis 10 μm hat.
Toner nach Anspruch 1, wobei der Toner höchstens 15 % (auf die Anzahl bezogen) Tonerteilchen mit einer Zirkularität von weniger als 0,950 enthält.
Toner nach Anspruch 1, wobei der Toner eine tetrahydrofuranlösliche (THF-lösliche) Komponente enthält, die eine durch Gel-Permeationschromatographie gemessene massegemittelte Molmasse von 1 × 10⁴ bis 1,5 × 10⁶ hat.
Toner nach Anspruch 1, wobei der Toner eine tetrahydrofuranlösliche (THF-lösliche) Komponente enthält, die eine durch Gel-Permeationschromatographie gemessene massegemittelte Molmasse von 5 × 10⁴ bis 4 × 10⁵ hat.
Toner nach Anspruch 1, bei dem das Trennmittel ein Esterwachs ist, das 50 bis 95 Masse%, auf das Esterwachs bezogen, Esterverbindungen enthält, die eine identische Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen haben.
Toner nach Anspruch 1, bei dem das Trennmittel in einer Menge von 1 bis 40 Masseteilen je 100 Masseteile des Bindemittelharzes enthalten ist.
Toner nach Anspruch 1, bei dem das Trennmittel in einer Menge von 5 bis 30 Masseteilen je 100 Masseteile des Bindemittelharzes enthalten ist.
Toner nach Anspruch 1, bei dem die Tonerteilchen zusätzlich zu dem Bindemittelharz und dem schwefelhaltigen Polymer ferner ein Kondensationsharz enthalten.
Toner nach Anspruch 29, bei dem das Kondensationsharz ein Polyester ist.
Toner nach Anspruch 29, bei dem das Kondensationsharz ein Polycarbonat ist.
Toner nach Anspruch 29, bei dem das Kondensationsharz eine Säurezahl von 0,1 bis 35 mg KOH/g hat.
Toner nach Anspruch 29, bei dem das Kondensationsharz eine Säurezahl von 5 bis 30 mg KOH/g hat.
Toner nach Anspruch 29, bei dem das Kondensationsharz eine massegemittelte Molmasse von 6 × 10³ bis 1 × 10⁵ hat.
Toner nach Anspruch 29, bei dem das Kondensationsharz eine massegemittelte Molmasse von 6,5 × 10³ bis 4,5 × 10⁴ hat.
Verfahren zur Herstellung eines Toners, bei dem eine Monomermischung, die mindestens ein polymerisierbares Monomer, ein Farbmittel, ein Trennmittel und ein schwefelhaltiges Polymer umfasst, in einem wässrigen Medium, das mindestens ein Element enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Magnesium, Calcium, Barium, Zink, Aluminium und Phosphor besteht, dispergiert wird, um darin Tröpfchen der Monomermischung zu bilden, die Tröpfchen der Monomermischung einer Polymerisation in dem wässrigen Medium unterzogen werden, um Tonerteilchen zu bilden, die 100 bis 30.000 ppm, auf die Masse der Tonerteilchen bezogen, mindestens eines Elements enthalten, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Magnesium, Calcium, Barium, Zink, Aluminium und Phosphor besteht, und die Tonerteilchen mit einem äußeren Zusatzstoff vermischt werden, um einen Toner zu bilden, wodurch ein Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 36 hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 36, bei dem das erwähnte mindestens eine Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Magnesium, Calcium, Barium, Zink, Aluminium und Phosphor besteht, in dem wässrigen Medium als Element eines Dispersionsstabilisators enthalten ist.
Verfahren nach Anspruch 36, bei dem die Monomermischung in einem wässrigen Medium, das einen pH von 4,5 bis 13 hat, zu Tröpfchen davon dispergiert wird.
Verfahren nach Anspruch 38, bei dem das wässrige Medium einen pH von 4,5 bis 7 hat.
Verfahren nach Anspruch 36, bei dem die Tonerteilchen nach der Polymerisation mit einer Säure, die einen pH von höchstens 3 hat, gewaschen werden.
Verfahren nach Anspruch 36, bei dem die Tonerteilchen nach der Polymerisation mit einer Säure, die einen pH von höchstens 1,5 hat, gewaschen werden.
Bilderzeugungsverfahren, das mindestens einen Aufladeschritt, bei dem ein Bildträgerelement aufgeladen wird, einen Bilderzeugungssschritt, bei dem auf dem Bildträgerelement ein elektrostatisches (Latent)bild erzeugt wird, einen Entwicklungsschritt, bei dem das elektrostatische (Latent)bild mit einem Toner, der auf einem Entwicklerträgerelement getragen wird, entwickelt wird, damit auf dem Bildträgerelement ein Tonerbild erzeugt wird, einen Übertragungsschritt, bei dem das Tonerbild von dem Bildträgerelement über ein Zwischenübertragungselement oder ohne Zwischenübertragungselement auf ein Übertragungs(bildempfangs)material übertragen wird, und einen Fixierschritt, bei dem das Tonerbild auf dem Übertragungs(bildempfangs)material fixiert wird, umfasst; wobei der Toner ein Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 35 ist.