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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Toner zur Verwendung in einem
Entwickler zum Entwickeln latenter elektrostatischer Bilder, in
zum Beispiel der Elektrophotographie, der elektrostatischen Aufzeichnung oder
dem elektrostatischen Drucken, und ein den Toner verwendendes elektrophotographisches
Entwicklungssystem. Noch spezifischer betrifft sie einen Toner für die Elektrophotographie,
einen elektrophotographischen Entwickler und ein elektrophotographisches
Entwicklungssystem, welche zum Beispiel für Kopiergeräte, Laserdrucker und Faxgeräte für Normalpapier
verwendet werden, welche ein direktes oder indirektes elektrophotographisches
Entwicklungssystem verwenden. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung
einen Toner für die
Elektrophotographie, eine Bilderzeugungsvorrichtung (ein Entwicklungssystem)
und eine Prozesskartusche, die für
Vollfarb-Kopiergeräte,
Vollfarb-Laserdrucker und Vollfarb-Normalpapierfaxgeräte verwendet werden, die ein
direktes oder indirektes elektrophotographisches Mehrfarben-Entwicklungssystem
verwenden.
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Beschreibung des verwandten
Standes der Technik
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In
der Elektrophotographie, der elektrostatischen Aufzeichnung und
dem elektrostatischen Drucken wird ein Entwickler zum Beispiel auf
ein Trägerelement
für ein
elektrostatisches latentes Bild, wie einen Photoleiter, aufgebracht,
um in einem Entwicklungsschritt den Entwickler auf einem latenten
elektrostatischen Bild anzuordnen, das auf dem Trägerelement
für ein
elektrostatisches latentes Bild erzeugt wurde, der auf dem Bild angeordnete
Entwickler wird in einem Übertragungsschritt
auf ein Aufzeichnungsmedium wie ein Aufzeichnungspapier oder dergleichen übertragen,
und danach wird der übertragene
Entwickler in einem Fixierschritt auf dem Aufzeichnungsmedium fixiert.
Solche Entwickler, die dazu verwendet werden, das auf dem Trägerelement
für ein
elektrostatisches latentes Bild erzeugte latente elektrostatische
Bild zu entwickeln, beinhalten allgemein Zweikomponenten-Entwickler,
die einen Träger
und einen Toner enthalten, und Einkomponenten-Entwickler, wie magnetische
Toner und nicht-magnetische Toner, welche nicht einen Träger benötigen. Herkömmliche
Trockentoner zur Verwendung in der Elektrophotographie, der elektrostatischen
Aufzeichnung oder dem elektrostatischen Drucken werden durch Schmelzen
und Kneten eines Tonerbindemittels (Bindemittelharzes), wie eines
Styrolharzes oder eines Polyesters, eines farbgebenden Mittels und
anderer Komponenten und dann Pulverisieren der gekneteten Substanz
erzeugt.
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Diese
Trockentoner werden, nachdem sie zum Entwickeln verwendet und auf
ein Blatt Papier oder dergleichen übertragen wurden, durch Erwärmen und
Schmelzen des Toners unter Verwendung einer Wärmewalze auf dem Blatt fixiert.
Wenn die Temperatur der Wärmewalze
bei diesem Vorgang übermäßig hoch
ist, tritt ein „Warmverschmieren" genanntes Problem
auf. Warmverschmieren ist das Problem, dass der Toner übermäßig geschmolzen
wird und an der Wärmewalze
anklebt. Wenn die Temperatur der Wärmewalze übermäßig niedrig ist, ist andererseits
das Ausmaß des
Schmelzens des Toners unzureichend, was ungenügendes Fixieren zur Folge hat.
Demgemäß gibt es
im Hinblick auf Energieeinsparung und Miniaturisierung von Geräten, wie
von Kopiergeräten,
Bedürfnisse
nach einem Toner, der erst bei einer höheren Temperatur Warmverschmieren
verursacht (hervorragende Warmverschmierfestigkeit) und der eine
niedrige Fixiertemperatur (hervorragende Bildfixiereigenschaften
bei niedrigen Temperaturen) aufweist. Toner benötigen auch eine wärmefeste
Lagerfähigkeit,
welche Blockieren des Toners unterdrückt, wenn der Toner gelagert
wird, und zwar bei einer Temperatur der Atmosphäre innerhalb des Gerätes, wo
der Toner untergebracht ist. Speziell ist eine niedrige Schmelzviskosität des Toners
bei Vollfarb-Kopiergeräten
und Vollfarbdruckern wesentlich, um hohen Glanz und hervorragende
Farbmischung eines Bildes zu ergeben. Als eine Folge ist ein Polyester-Tonerbindemittel,
welches scharf schmilzt, in derartigem Toner verwendet worden. Jedoch
neigt dieser Toner dazu, Warmverschmieren zu verursachen. Um Warmverschmieren
zu verhindern, ist in Vollfarb-Geräten herkömmlicher Weise Siliconöl oder dergleichen
auf die Wärmewalze
aufgebracht worden. Das Verfahren, Siliconöl oder dergleichen auf die Wärmewalze
aufzubringen, ist jedoch mit dem Problem behaftet, dass die Geräte mit einem Öltank und
einer Öl-Auftragvorrichtung
ausgerüstet
werden müssen,
daher werden die Geräte
komplizierter in ihren Strukturen und groß in ihren Abmessungen. Es
führt auch
zu einer Qualitätsminderung
der Wärmewalze, daher
wird zu jedem bestimmten Zeitpunkt Wartung erforderlich. Ferner
ist es unvermeidlich, dass das Öl
an Kopierpapier und Folien für
den Overhead-Projektor (OHP) und dergleichen anhaftet, und speziell
bei den Folien für
den OHP verursacht das anhaftende Öl eine Verschlechterung des
Farbtons.
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Um
das Anschmelzen des Toners zu verhindern, ohne Öl auf die Wärmewalze aufzubringen, wird
allgemein Wachs dem Toner zugesetzt. Bei diesem Verfahren wird die
Trennwirkung jedoch in hohem Maß von dem
Zustand des in einem Tonerbindemittel dispergierten Wachses beeinflusst.
Wachs weist seine Trennfähigkeit
nicht auf, wenn das Wachs mit einem Tonerbindemittel kompatibel
ist. Wachs weist seine Trennfähigkeit auf
und verbessert die Trennfähigkeit
des Toners, wenn das Wachs innerhalb des Tonerbindemittels als inkompatible
Domänenteilchen
verbleibt. Wenn der Durchmesser von Domänenteilchen übermäßig hoch
ist, kann der sich ergebende Toner nicht Bilder mit guter Qualität erbringen.
Das liegt daran, dass der Anteil von Wachs, das in dem Oberflächenbereich
des Toners vorliegt, in Bezug auf andere Komponenten des Toners
mit einem zunehmenden Durchmesser davon zunimmt. Daher aggregieren
die Tonerteilchen, was die Fluidität des Toners beeinträchtigt. Überdies
tritt Filmbildung auf, bei welcher während Langzeit-Verwendung Wachs
zu einem Träger
oder einem Photoleiter wandert. Im Fall von Farbtonern werden die
Farbwiedergabe und die Klarheit des Bildes beeinträchtigt.
Wenn im Gegensatz dazu der Durchmesser des Domänenteilchens zu niedrig ist, wird
das Wachs übermäßig verteilt,
so dass ausreichende Trennfähigkeit
nicht erhalten werden kann. Obwohl es notwendig ist, den Durchmesser
von Wachs wie vorstehend erwähnt
zu steuern, ist ein angemessenes Verfahren dazu noch nicht gefunden
worden. Zum Beispiel beruht in dem Fall von durch Pulverisieren
hergestellten Tonern die Steuerung des Wachsdurchmessers weitgehend
auf der Scherkraft der Mischung während der Schmelz- und Knetvorgänge. Polyesterharze,
die neuerdings für
ein Tonerbindemittel verwendet wurden, haben eine niedrige Viskosität, und es
kann keine ausreichende Scherkraft darauf ausgeübt werden. Es ist sehr schwierig,
die Verteilung des Wachses zu steuern und speziell für diese
Toner einen geeigneten Durchmesser zu erhalten.
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Ein
anderes Problem der Pulverisierung ist, dass das Wachs dazu neigt,
an der Oberfläche
des Toners freizuliegen, weil ein Gegenstand aus Tonermaterial (zum
Beispiel ein Tonerblock) dazu neigt, als ein Ergebnis der Pulverisierung
an einer Ebene zu zerbrechen, wo das Wachs auftritt, und solche
Ebenen bilden dann die Oberfläche
der Tonerteilchen.
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Obwohl
Verbesserung von Tonern in Angriff genommen wurde, indem der Durchmesser
der Tonerteilchen miniaturisiert wurde oder die Teilchendurchmesserverteilung
des Toners eng gemacht wurde, um Bilder hoher Qualität zu erhalten,
kann eine gleichmäßige Teilchengestalt
durch gewöhnliche
Herstellungsverfahren des Knetens und Pulverisierens nicht erhalten
werden. Außerdem
wird der Toner noch weiter pulverisiert, so dass übermäßig feine
Tonerteilchen erzeugt werden, und zwar im Verlauf des Mischens mit
Träger
in einem Entwicklungselement des Gerätes, oder durch eine Kontaktbeanspruchung
zwischen einer Entwicklungswalze und einer Toner-Auftragswalze,
einer Rakel zum Steuern der Schichtdicke oder einer Rakel zur Aufladung durch
Reibung. Diese führen
zur Verschlechterung der Bildqualität. Außerdem führt ein an der Oberfläche des Toners
eingebettetes Fluidisierungsmittel ebenfalls zur Verschlechterung
der Bildqualität.
Ferner ist die Fluidität
der Tonerteilchen wegen deren Formen unzureichend, und daher wird
eine große
Menge von Fluidisierungsmittel benötigt oder der Füllfaktor
des Toners in eine Tonerflasche wird niedrig. Diese Faktoren behindern die
Miniaturisierung von Geräten.
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Der
Vorgang zur Übertragung,
in welchem ein mit einem Mehrfarb-Toner erzeugtes Bild auf ein Aufzeichnungsmedium
oder ein Blatt Papier übertragen
wird, wird immer komplizierter, um Vollfarbbilder herzustellen.
Wenn Toner mit nicht gleichmäßigen Teilchenformen
und daher unzureichender Übertragungsfähigkeit,
wie pulverisierte Toner, in einem derart komplizierten Übertragungsvorgang
verwendet werden, können
in dem übertragenen
Bild fehlende Teile gefunden werden, oder das Ausmaß des Tonerverbrauches,
um die niedrige Übertragbarkeit
des Toners auszugleichen, wird groß.
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Demgemäß ist ein
starkes Bedürfnis
danach entstanden, Bilder hoher Qualität zu erhalten, die keinerlei
fehlendes Teil haben, und die Betriebskosten dadurch zu verringern,
dass der Wirkungsgrad der Übertragung
weiter verbessert wird, was zu einer Verringerung des Tonerverbrauches
führt.
Wenn der Wirkungsgrad der Übertragung
erkennbar hervorragend ist, kann in der Vorrichtung eine Reinigungseinheit,
welche auf einem Photoleiter oder einem Überträger verbliebenen Toner nach
dem Übertragen
entfernt, weggelassen werden. Daher kann die Vorrichtung miniaturisiert
werden und es können
niedrige Kosten davon erreicht werden, wobei gleichzeitig der Vorteil
erzielt wird, den Tonerabfall zu verringern. Daher sind verschiedene
Verfahren zum Herstellen eines kugelförmigen Toners vorgeschlagen
worden, um die durch einen nicht gleichmäßig geformten Toner verursachten
Mängel
zu überwinden.
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Es
sind umfangreiche Untersuchungen durchgeführt worden, um die Eigenschaften
von Toner zu verbessern. Zum Beispiel wird ein Trennmittel (Wachs)
mit einem niedrigen Schmelzpunkt, zum Beispiel ein Polyolefin, einem
Toner zugesetzt, um die Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur und
die Verschmierfestigkeit zu verbessern.
JP-A Nr. 6-295093 ,
7-84401 und
9-258471 offenbaren Toner, die ein
Wachs mit einem mit der DSC (Differential-Scanningkalorimetrie)
bestimmten spezifischen endothermen Peak enthalten. Jedoch muss
bei diesen in den vorstehenden Patentveröffentlichungen offenbarten
Tonern noch die Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur, die Verschmierfestigkeit
und auch die Entwicklungsfähigkeit
verbessert werden.
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JP-A Nr. 5-341577 ,
6-123999 ,
6-230600 und
6-324514 offenbaren Candelillawachs,
Wachs aus höheren
Fettsäuren,
Wachs aus höherem
Alkohol, pflanzliches Wachs (Carnaubawachs, Reiswachs) und Montanesterwachs
als ein Trennmittel für
den Toner. Jedoch müssen
bei den in den vorstehend erwähnten
Patentveröffentlichungen
offenbarten Tonern immer noch die Entwicklungseigenschaften (Aufladbarkeit)
und die Gebrauchsdauer verbessert werden. Wenn das Formtrennmittel
mit einen niedrigen Erweichungspunkt den Tonern zugesetzt wird,
wird die Fluidität
des Toners verringert, und daher werden die Entwicklungseigenschaften oder
die Übertragungsfähigkeit
ebenfalls verringert. Überdies
können
die Aufladbarkeit, die Gebrauchsdauer und die Lagerfähigkeit
des Toners dadurch ebenfalls verschlechtert werden.
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JP-A Nr. 11-258934 ,
11-258935 ,
4-299357 ,
4-337737 ,
6-208244 und
7-281478 offenbaren Toner, welche
zwei oder mehr Trennmittel enthalten, um den Fixierbereich (den
Bereich ohne Verschmieren) zu erweitern. Jedoch sind die Trennmittel
nicht ausreichend gleichmäßig dispergiert.
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JP-A Nr. 8-166686 offenbart
einen Toner, welcher Polyesterharz und zwei Arten von Verschmierungsinhibitoren
enthält,
die verschiedene Säurezahlen
und Erweichungspunkte haben. Jedoch ist der Toner bei den Entwicklungseigenschaften
immer noch unzureichend.
JP-A
Nr. 8-328293 und
10-161335 offenbaren
jeweils einen Toner, bei dem der Dispersionsdurchmesser von Wachs
innerhalb des Tonerteilchens spezifiziert ist. Jedoch kann der sich
ergebende Toner nicht ausreichende Trennfähigkeit während des Fixierens aufweisen,
weil der Zustand oder die Positionierung des dispergierten Wachses
in dem Tonerteilchen nicht definiert ist.
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JP-A Nr. 2001-305782 offenbart
einen Toner, in dem kugelförmige
Wachsteilchen auf der Oberfläche des
Toners befestigt sind. Jedoch vermindern die auf der Oberfläche des
Toners befindlichen Wachsteilchen die Fluidität des Toners und daher werden
die Entwicklungseigenschaften oder die Übertragungsfähigkeit
des Toners ebenfalls verschlechtert. Außerdem können die Aufladbarkeit, Gebrauchsdauer
und die Lagerfähigkeit des
Toners ebenfalls in Mitleidenschaft gezogen werden.
JP-A Nr. 2002-6541 offenbart einen
Toner, in welchem Wachs in dem Tonerteilchen beinhaltet ist und
das Wachs sich in dem Oberflächenbereich
des Tonerteilchens befindet. Jedoch kann der Toner in allem aus
Verschmierfestigkeit, Lagerfähigkeit
und Gebrauchsdauer unzureichend sein.
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Die
japanischen Patentanmeldungsveröffentlichungen
(JP-B) Nr. 52-3304 und Nr.
07-82255 offenbaren, dass
in einem ein Styrolharz als ein Tonerbindemittel verwendenden pulverisierten
Toner ein Polyolefin-Trennmittel, wie ein Niedrigmolekulargewichts-Polyethylen
oder Niedrigmolekulargewichts-Polypropylen oder ein Pfropfharz,
umfassend ein solches mit einem Styrolharz gepfropftes Polyolefinharz,
verwendet wird. Jedoch hat das hierin verwendete Styrolharz unzureichende
Niedrigtemperatur-Bildfixiereigenschaften, und der Toner ist für die Ansprüche der
Energieeinsparung nicht geeignet. Als eine mögliche Lösung für dieses Problem offenbart
JP-A Nr. 2000-75549 eine
Kombinationsverwendung mit einem Polyesterharz, das hervorragende
Niedrigtemperatur-Bildfixiereigenschaften hat. Jedoch ist der vorgeschlagene
Toner fein pulverisierter Toner, der durch Kneten und Pulverisierung
hergestellt wird, wobei das Material geschmolzen, geknetet, fein pulverisiert
und gesichtet wird. Der Toner hat dadurch eine unregelmäßige Gestalt
und eine unregelmäßige Oberfläche, und
die Konfiguration von seiner Form und Oberfläche kann in erheblichem Maß nicht
beliebig kontrolliert werden, wobei diese Bedingungen etwas von
der Zerbrechlichkeit des Materials oder von Bedingungen bei dem
Pulverisierungsvorgang abhängen. Überdies
kann die Sichtungsfähigkeit
derzeit nicht eine schärfere
Teilchenverteilung von einem Toner ergeben, und eine solche schärfere Teilchenverteilung
führt zu höheren Kosten. Überdies
ist es im Hinblick auf Ausbeute, Produktivität und Kosten der Produktion
schwierig für
einen herkömmlichen
pulverisierten Toner, einen kleinen durchschnittlichen Teilchendurchmesser
von etwa 6 μm
oder weniger zu haben.
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JP-A Nr. 11-133665 schlägt einen
Trockentoner vor, der als Tonerbindemittel ein Verlängerungsprodukt
von einem Urethan-modifizierten Polyester mit einer praktischen
Kugelförmigkeit
von 0,90 bis 1,00 enthält,
um die Fluidität,
die Bildfixiereigenschaften bei niedrigen Temperaturen und die Warmverschmierfestigkeit des
Toners zu verbessern.
JP-A Nr.
11-149180 und
JP-A
Nr. 2000-292981 offenbaren Trockentoner mit einem kleinen
durchschnittlichen Teilchendurchmesser und Herstellungsverfahren
davon, welche hervorragend in der Fluidität, der Übertragungsfähigkeit,
der Lagerstabilität
bei hohen Temperaturen, den Bildfixiereigenschaften bei niedrigen
Temperaturen und der Warmverschmierfestigkeit sind. Diese Toner
können
bei Verwendung in Vollfarb- Kopiergeräten glänzende Bilder
herstellen, ohne dass Öl
auf eine Wärmewalze
aufgebracht werden muss. In den Veröffentlichungen werden diese
Toner mit einem einen Vorgang zur Erhöhung des Molekulargewichtes
beinhaltenden Verfahren hergestellt, in welchem ein Polyester-Prepolymer
mit einer Isocyanatgruppe in einem wässrigen Medium der zusätzlichen
Polymerisation mit einem Amin unterworfen wird. Die in
JP-A Nr. 11-133665 offenbarte Technik
kann zu neuartigen Merkmalen und Vorteilen führen, indem eine Urethanreaktion
verwendet wird, um ein Bindemittel in dem Toner zu erzeugen, ist
aber noch ein Pulverisierungsvorgang und zieht nicht in Betracht,
einen Toner mit einem kleinen Teilchendurchmesser und einer sphärischen
Form herzustellen. Die in
JP-A
Nr. 11-149180 und
JP-A
Nr. 2000-292981 offenbarten
Toner werden durch Granulation in Wasser hergestellt. Bei einer
solchen Granulation in Wasser aggregiert jedoch ein Pigment in einer Ölphase an
der Grenzfläche
zu einer wässrigen
Phase, und der Toner hat unzureichende grundlegende Eigenschaften,
wie verringerten elektrischen Volumenwiderstand oder heterogene
Pigmentverteilung. Um einen kleinen durchschnittlichen Teilchendurchmesser
und eine in zufrieden stellender Weise gesteuerte Gestalt eines Toners
zur Verwendung in einer Vorrichtung ohne Aufbringung von Öl herzustellen,
müssen
die Gestalt und die Eigenschaften des Toners genau gesteuert werden.
Die Veröffentlichungen
lehren jedoch nicht die Steuerung der Gestalt und der Eigenschaften
des Toners, und angestrebten Vorteile können nicht in erheblichem Maß aufgewiesen
werden. Bei den durch Granulation in Wasser hergestellten Tonerteilchen
sammeln sich das Pigment und Wachs häufig an der Oberfläche der
Teilchen an. Überdies
haben Tonerteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser
von etwa 6 μm
oder weniger eine große
spezifische Oberfläche.
Um gewünschte
Aufladungseigenschaften und Bildfixiereigenschaften zu erhalten,
wird zusätzlich
zu der gesamten Struktur der Polymerkomponente die Struktur der
Teilchenoberfläche
wichtig.
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EP-A-421416 offenbart
einen Wärme-fixierbaren
Toner, welcher ein Polyesterharz als ein Bindemittelharz und ein
pfropfmodifiziertes Polyolefin als ein Trennmittel umfasst.
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EP-A-1273977 offenbart
einen Trockentoner zum Entwickeln eines elektrostatischen Bildes,
welcher ein Tonerbindemittel, enthaltend einen Harnstoff-modifizierten
Polyester, umfasst. Der Toner wird hergestellt durch Auflösen oder
Dispergieren einer Prepolymer-Zusammensetzung, umfassend ein Isocyanat-haltiges, Polymerbasiertes
Prepolymer und ein farbgebendes Mittel, in einem organischen Lösungsmittel,
um eine Flüssigkeit
herzustellen, Dispergieren der Flüssigkeit in einem wässrigen
Medium, um eine Dispersion zu erhalten, Unterwerfen der Dispersion
einer Polyadditionsreaktion in der Gegenwart eines Amins, um das
Prepolymer zu polymerisieren und eine Reaktionsmischung zu erhalten,
die darin dispergiert Teilchen einer Tonerzusammensetzung, umfassend
das farbgebende Mittel und das aus dem Prepolymer erhaltene Polymer
enthält,
und Entfernen des Lösungsmittels
von den Teilchen.
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Ziele und Vorteile
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Demgemäß ist ein
Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Toner bereit zu stellen,
welcher verbesserte Niedrigtemperatur-Fixiereigenschaften und verbesserte
Verschmierfestigkeit aufweist, um den Energieverbrauch zu reduzieren,
der ein Tonerbild hoher Qualität
erzeugen kann und stabil über
einen langen Zeitraum gelagert werden kann. Ein anderes Ziel der
vorliegenden Erfindung ist, einen Toner hoher Qualität bereit
zu stellen, welcher widerstandsfähig
gegenüber
Filmbildung auf beispielsweise einem Trägerelement für ein latentes
elektrostatisches Bild und frei von Verschleierung über einen
langen Zeitraum unter mechanischen oder thermischen Beanspruchungen
ist. Noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen
Toner bereitzustellen, welcher in einem breiten Bereich fixiert
werden kann und welcher Bilder hoher Qualität herstellen kann. Noch ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen Toner bereitzustellen,
welcher guten Glanz hat, wenn er als Farbtoner verwendet wird, und
hervorragende Warmverschmierfestigkeit aufweist. Ein weiteres Ziel
der vorliegenden Erfindung ist, einen Toner bereitzustellen, welcher
Bilder mit höherer
Auflösung
und höherer
Genauigkeit herstellen kann. Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung
ist, einen Entwickler bereit zu stellen, welcher über einen
langen Zeitraum nicht Bildverschlechterung nach sich zieht. Noch
ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Bilderzeugungsvorrichtung
und eine abnehmbare Prozesskartusche bereit zu stellen, die den
Toner verwendet.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung kam nach intensiven Forschungsarbeiten zur
Bereitstellung einen Trockentoners zustande, welcher hervorragende
Pulverfließfähigkeit
und Übertragungsfähigkeit
bei kleinem durchschnittlichem Teilchendurchmesser hat und hervorragende
Hochtemperatur-Lagerfähigkeit,
Niedrigtemperatur-Bildfixiereigenschaften und Warmverschmierfestigkeit
aufweist, insbesondere zur Bereitstellung eines Trockentoners, welcher
bei Verwendung in einem Vollfarb-Kopiergerät glänzende Bilder herstellen kann
und nicht die Aufbringung von Öl
auf eine Wärmewalze
erforderlich macht.
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Spezifisch
stellt die vorliegende Erfindung in einem ersten Aspekt (1) einen
Toner zum Entwickeln latenter elektrostatischer Bilder bereit, hergestellt
mit einem Verfahren umfassend die Schritte des Auflösens oder
Dispergierens einer Zusammensetzung in einem organischen Lösungsmittel,
um eine Lösung
oder Dispersion zu erzeugen, wobei die Zusammensetzung ein mit einer
eine aktive Wasserstoffgruppe aufweisenden Verbindung reaktives
Harz, ein Trennmittel und ein Pfropfpolymer C aus einem Polyolefinharz
A, auf welches ein Vinylharz B mindestens teilweise aufgepfropft
wurde, umfasst; des Dispergierens der Lösung oder Dispersion in einem
wässrigen
Medium während
mindestens einer aus Verlängerungsreaktion
und Vernetzungsreaktion des Harzes, um dadurch eine umgesetzte Dispersion
zu erzeugen; des Entfernens des organischen Lösungsmittels nach oder während der
mindestens einen aus Verlängerungsreaktion
und Vernetzungsreaktion des Harzes; und des Waschens und Trocknens
des Rückstandes.
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In
einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung (2) einen
Toner zum Entwickeln latenter elektrostatischer Bilder gemäß (1) bereit,
wobei die Zusammensetzung ferner ein farbgebendes Mittel umfasst.
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In
noch einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung (3) einen
Toner zum Entwickeln latenter elektrostatischer Bilder gemäß (1) bereit,
wobei die Zusammensetzung ferner eine Verbindung mit einer aktiven
Wasserstoffgruppe umfasst.
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In
noch einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung (4)
einen Toner zum Entwickeln latenter elektrostatischer Bilder gemäß (1) bereit,
wobei das Verfahren ferner den Schritt des Zusetzens einer Verbindung
mit einer aktiven Wasserstoffgruppe während des Schrittes des Dispergierens
der Lösung
oder Dispersion in dem wässrigen
Medium umfasst.
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In
noch einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung (5)
einen Toner zum Entwickeln latenter elektrostatischer Bilder gemäß (1) bereit,
wobei das Polyolefinharz A einen Erweichungspunkt von 80°C bis 140°C hat.
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In
einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung (6) einen
Toner zum Entwickeln latenter elektrostatischer Bilder gemäß (1) bereit,
wobei das Polyolefinharz A mindestens eine Monomereinheit ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus Ethylen, Propylen, 1-Buten, Isobutylen,
1-Hexen, 1-Dodecen und 1-Octadecen umfasst.
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In
einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung (7) einen
Toner zum Entwickeln latenter elektrostatischer Bilder gemäß (1) bereit,
wobei das Polyolefinharz A ein Zahlenmittel-Molekulargewicht von
500 bis 20.000 und ein Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 800 bis
100.000 hat.
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In
einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung (8) einen
Toner zum Entwickeln latenter elektrostatischer Bilder gemäß (1) bereit,
wobei das Vinylharz B einen Löslichkeitsparameter
SP von 10,0 bis 12,6 aufweist.
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In
einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung (9) einen
Toner zum Entwickeln latenter elektrostatischer Bilder gemäß (1) bereit,
wobei die Menge von dem Pfropfpolymer C 10 bis 500 Gewichtsteile
pro 100 Gewichtsteile des Trennmittels beträgt.
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In
einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung (10) einen
Toner zum Entwickeln latenter elektrostatischer Bilder gemäß (1) bereit,
wobei das Vinylharz B eines umfasst aus: Styrol; einer Kombination von
Styrol und einem Alkylester von Acrylsäure; einer Kombination von
Styrol und einem Alkylester von Methacrylsäure; einer Kombination von
Styrol und Acrylnitril; einer Kombination von Styrol und Methacrylnitril;
einer Kombination von Styrol, einem Alkylester von Acrylsäure und
Acrylnitril; einer Kombination von Styrol, einem Alkylester von
Acrylsäure
und Methacrylnitril; einer Kombination von Styrol, einem Alkylester
von Methacrylsäure
und Acrylnitril; und einer Kombination von Styrol, einem Alkylester
von Methacrylsäure
und Methacrylnitril.
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In
einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung (11) einen
Toner zum Entwickeln latenter elektrostatischer Bilder gemäß (1) bereit,
wobei das Trennmittel mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus einem von unveresterter Fettsäure freien Carnaubawachs, einem
Reiswachs, einem Montanwachs und einem Esterwachs umfasst.
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In
einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung (12) einen
Toner zum Entwickeln latenter elektrostatischer Bilder gemäß (1) bereit,
wobei die Tonerteilchen eine elliptische Form haben.
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In
einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung (13) einen
Toner zum Entwickeln latenter elektrostatischer Bilder gemäß (1) bereit,
wobei die Tonerteilchen eine elliptische Form mit einer Hauptachse r1,
einer Nebenachse r2 und einer Dicke r3 aufweisen, wobei das Verhältnis (r2/r1)
der Nebenachse r2 zu der Hauptachse r1 0,5 bis 0,8 beträgt und das
Verhältnis
(r3/r2) der Dicke r3 zu der Nebenachse r2 0,7 bis 1,0 beträgt.
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In
einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung (14 einen
Toner zum Entwickeln latenter elektrostatischer Bilder gemäß (1) bereit,
wobei das mit einer eine aktive Wasserstoffgruppe aufweisenden Verbindung
reaktive Harz ein Polyester-Prepolymer mit einer Isocyanatgruppe
umfasst und die eine aktive Wasserstoffgruppe aufweisende Verbindung
ein Amin oder ein Derivat davon umfasst.
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In
einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung (15) einen
Toner zum Entwickeln latenter elektrostatischer Bilder gemäß (1) bereit,
wobei das wässrige
Medium anorganische Dispergiermittel und/oder feine Polymerteilchen
umfasst.
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In
einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung (16) einen
Zweikomponenten-Entwickler zum Entwickeln latenter elektrostatischer
Bilder bereit, umfassend einen Träger und einen Toner, wobei
der Toner hergestellt ist durch ein Verfahren umfassend die Schritte:
Auflösen
oder Dispergieren einer Zusammensetzung in einem organischen Lösungsmittel,
um eine Lösung
oder Dispersion zu erzeugen, wobei die Zusammensetzung ein mit einer
eine aktive Wasserstoffgruppe aufweisenden Verbindung reaktives
Harz, ein Trennmittel und ein Pfropfpolymer C aus einem Polyolefinharz
A, auf welches ein Vinylharz B mindestens teilweise aufgepfropft
wurde, umfasst; Dispergieren der Lösung oder Dispersion in einem
wässrigen
Medium, während mindestens
einer aus Verlängerungsreaktion
und Vernetzungsreaktion des mit einer eine aktive Wasserstoffgruppe
aufweisenden Verbindung reaktiven Harzes, um dadurch eine umgesetzte
Dispersion zu erzeugen; Entfernen des organischen Lösungsmittels
nach oder während
der mindestens einen aus Verlängerungsreaktion
und Vernetzungsreaktion des mit einer eine aktive Wasserstoffgruppe
aufweisenden Verbindung reaktiven Harzes; und Waschen und Trocknen
des Rückstandes.
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In
einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung (17) eine
Bilderzeugungsvorrichtung bereit, umfassend einen Photoleiter; eine
Aufladevorrichtung zum Aufladen des Photoleiters; eine Belichtungseinheit zum
Belichten des Photoleiters, um ein latentes elektrostatisches Bild
zu erzeugen; eine Entwicklungseinheit, enthaltend einen Toner und
dazu dienend, das latente elektrostatische Bild unter Verwendung
des Toners zu entwickeln, um ein Tonerbild zu erzeugen; eine Übertragungseinheit
zum Übertragen
des Tonerbildes von dem Photoleiter auf ein Übertragungsmaterial; und eine
Bildfixiereinheit, umfassend zwei Walzen, um das Tonerbild auf dem Übertragungsmaterial
zwischen den beiden Walzen hindurch laufen zu lassen, um den Toner
zu erwärmen
und zu verschmelzen, um dadurch das Tonerbild zu fixieren, wobei
die Bilderzeugungsvorrichtung konfiguriert ist, die Bildfixierung
bei einem Kontaktdruck (Last auf den Walzen, dividiert durch Kontaktfläche) zwischen
den beiden Walzen von 1,5 × 105 Pa oder weniger durchzuführen, und
wobei der Toner hergestellt ist durch ein Verfahren umfassend die
Schritte: Auflösen
oder Dispergieren einer Zusammensetzung in einem organischen Lösungsmittel,
um eine Lösung
oder Dispersion zu erzeugen, wobei die Zusammensetzung ein mit einer
eine aktive Wasserstoffgruppe aufweisenden Verbindung reaktives
Harz, ein Trennmittel und ein Pfropfpolymer C aus einem Polyolefinharz
A, auf welches ein Vinylharz B mindestens teilweise aufgepfropft wurde,
umfasst; Dispergieren der Lösung
oder Dispersion in einem wässrigen
Medium während
mindestens einer aus Verlängerungsreaktion
und Vernetzungsreaktion des mit einer eine aktive Wasserstoffgruppe
aufweisenden Verbindung reaktiven Harzes, um dadurch eine umgesetzte
Dispersion zu erzeugen; Entfernen des organischen Lösungsmittels
nach oder während
der mindestens einen aus Verlängerungsreaktion
und Vernetzungsreaktion des mit einer eine aktive Wasserstoffgruppe
aufweisenden Verbindung reaktiven Harzes; und Waschen und Trocknen
des Rückstandes.
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In
einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung (18) eine
Bilderzeugungsvorrichtung gemäß (17) bereit,
wobei die Bildfixiereinheit umfasst: eine Erwärmungsvorrichtung mit einem
Heizelement; eine Folie in Kontakt mit der Erwärmungsvorrichtung; und ein
Andruckelement in innigem Kontakt mit der Erwärmungsvorrichtung bei dazwischen
liegender Folie, wobei das Bildfixiermittel dazu konfiguriert ist,
ein unfixiertes Tonerbild tragendes Aufzeichnungsmedium zwischen
der Folie und dem Andruckelement hindurch laufen zu lassen, um den
Toner zu erwärmen
und zu verschmelzen, um dadurch das Tonerbild zu fixieren.
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In
einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung (19) eine
Bilderzeugungsvorrichtung gemäß (17) bereit,
wobei der Photoleiter ein Photoleiter aus amorphem Silicium ist.
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In
einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung (20) eine
Bilderzeugungsvorrichtung gemäß (17) bereit,
wobei die Entwicklungseinheit eine Einheit zum Anlegen eines alternierenden
elektrischen Feldes aufweist, um bei der Entwicklung des latenten
elektrostatischen Bildes auf dem Photoleiter ein alternierendes elektrisches
Feld anzulegen.
-
In
einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung (21) eine
Bilderzeugungsvorrichtung gemäß (17) bereit,
wobei die Aufladevorrichtung ein Aufladungsglied umfasst und die
Aufladevorrichtung dazu konfiguriert ist, das Aufladungsglied in
Kontakt mit dem Photoleiter zu bringen und an das Aufladungsglied
eine Spannung anzulegen, um dadurch den Photoleiter aufzuladen.
-
In
einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung (22) eine
Prozesskartusche bereit, integral umfassend: einen Photoleiter;
und mindestens ein Mittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus: einer Aufladevorrichtung zum Aufladen des Photoleiters; einer
Entwicklungseinheit, enthaltend einen Toner und dazu dienend, das
latente elektrostatische Bild unter Verwendung des Toners zu entwickeln,
um ein Tonerbild zu erzeugen; und einer Reinigungsvorrichtung zum
Reinigen für
den verbliebenen Toner auf dem Photoleiter mit einer Rakel nach
der Übertragung,
wobei die Prozesskartusche von einem Hauptkörper einer Bilderzeugungsvorrichtung
abnehmbar und daran anbringbar ist, wobei der Toner hergestellt
ist durch ein Verfahren, umfassend die Schritte: Auflösen oder
Dispergieren einer Zusammensetzung in einem organischen Lösungsmittel,
um eine Lösung
oder Dispersion zu erzeugen, wobei die Zusammensetzung ein mit einer
eine aktive Wasserstoffgruppe aufweisenden Verbindung reaktives
Harz, ein Trennmittel und ein Pfropfpolymer C aus einem Polyolefinharz
A, auf welches ein Vinylharz B mindestens teilweise aufgepfropft
wurde, umfasst; Dispergieren der Lösung oder Dispersion in einem
wässrigen
Medium während
mindestens einer aus Verlängerungsreaktion
und Vernetzungsreaktion des mit einer eine aktive Wasserstoffgruppe
aufweisenden Verbindung reaktiven Harzes, um dadurch eine umgesetzte
Dispersion zu erzeugen; Entfernen des organischen Lösungsmittels
nach oder während
der mindestens einen aus Verlängerungsreaktion
und Vernetzungsreaktion des mit einer eine aktive Wasserstoffgruppe
aufweisenden Verbindung reaktiven Harzes; und Waschen und Trocknen des
Rückstandes.
-
In
einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung (23) ein Bilderzeugungsverfahren
bereit, umfassend die Schritte von: Aufladen eines Photoleiters,
Belichten des Photoleiters, um ein latentes elektrostatisches Bild
zu erzeugen; Entwickeln des latenten elektrostatischen Bildes unter
Verwendung eines Toners, um ein Tonerbild zu erzeugen; Übertragen
des Tonerbildes von dem Photoleiter auf ein Übertragungsmaterial; und Reinigen
von verbliebenem Toner auf dem Photoleiter mit einer Rakel nach
der Übertragung,
wobei der Toner hergestellt ist durch ein Verfahren umfassend die
Schritte: Auflösen
oder Dispergieren einer Zusammensetzung in einem organischen Lösungsmittel,
um eine Lösung
oder Dispersion zu erzeugen, wobei die Zusammensetzung ein mit einer
eine aktive Wasserstoffgruppe aufweisenden Verbindung reaktives
Harz, ein Trennmittel und ein Pfropfpolymer C aus einem Polyolefinharz
A, auf welches ein Vinylharz B mindestens teilweise aufgepfropft
wurde, umfasst; Dispergieren der Lösung oder Dispersion in einem
wässrigen
Medium während mindestens
einer aus Verlängerungsreaktion
und Vernetzungsreaktion des mit einer eine aktive Wasserstoffgruppe
aufweisenden Verbindung reaktiven Harzes, um dadurch eine umgesetzte
Dispersion zu erzeugen; Entfernen des organischen Lösungsmittels
nach oder während
der mindestens einen aus Verlängerungsreaktion
und Vernetzungsreaktion des mit einer eine aktive Wasserstoffgruppe
aufweisenden Verbindung reaktiven Harzes; und Waschen und Trocknen
des Rückstandes.
-
Diese
und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden
Zeichnungen ersichtlich werden.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1A, 1B und 1C sind
eine perspektivische Ansicht, eine Querschnittsansicht, die eine Hauptachse
und eine Dicke, und eine andere Querschnittsansicht, welche die
Nebenachse und eine Dicke von jeweils einem elliptischen Toner zeigt.
-
2 ist
ein schematisches Diagramm eines Fixiergerätes in einer Bilderzeugungsvorrichtung
von einem Beispiel der vorliegenden Erfindung.
-
3 ist
ein schematisches Diagramm eines Fixiergerätes gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung.
-
4 ist
ein schematisches Diagramm einer Bilderzeugungsvorrichtung mit einer
Prozesskartusche von einem Beispiel der vorliegenden Erfindung.
-
5A, 5B, 5C und 5D sind
jeweils ein schematisches Diagramm von einem Beispiel der Schichtkonfiguration
von einem Photoleiter zur Verwendung in einem Beispiel der vorliegenden
Erfindung.
-
6 ist
ein schematisches Diagramm von einem Entwicklungsgerät zur Verwendung
in einem Beispiel der vorliegenden Erfindung.
-
7 ist
ein Schaubild, das die Aufladungseigenschaften bei Kontaktaufladung
zeigt
-
8A und 8B sind
schematische Diagramme von einer Walzenkontakt-Aufladevorrichtung beziehungsweise einer
Bürstenkontakt-Aufladevorrichtung.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
vorliegende Erfindung wird nachstehend in Einzelheiten beschrieben.
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Herstellungsverfahren
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Der
Toner der vorliegenden Erfindung kann mit einem Verfahren hergestellt
werden, umfassend die Schritte des Auflösens oder Dispergierens einer
Zusammensetzung in einem organischen Lösungsmittel, um eine Lösung oder
Dispersion zu erzeugen, wobei die Zusammensetzung mindestens ein
mit einer eine aktive Wasserstoffgruppe aufweisenden Verbindung
reaktives Harz, eine Verbindung mit einer aktiven Wasserstoffgruppe,
ein farbgebendes Mittel, ein Trennmittel und ein Pfropfpolymer C
aus einem Polyolefinharz A, auf welches ein Vinylharz B mindestens
teilweise aufgepfropft wurde, umfasst; des Dispergierens der Lösung oder Dispersion
in einem wässrigen
Medium, vorzugsweise in der Gegenwart von einem anorganischen Dispergiermittel
oder von feinen Polymerteilchen; des Unterwerfens des reaktiven
Harzes und der Verbindung mit einer aktiven Wasserstoffgruppe der
Additionspolymerisation; und des Entfernens des organischen Lösungsmittels aus
der sich ergebenden Emulsion. Der Toner kann auch mit einem Verfahren
zum Herstellen eines Trockentoners hergestellt werden, in welchem
eine ein Polyesterharz umfassende Tonerzusammensetzung in einem wässrigen
Medium dispergiert wird, um Tonerteilchen zu bilden, in welchen
ein Polyester-Prepolymer mit einer Isocyanatgruppe, das als das
in dem wässrigen
Medium dispergierte, mit einer Verbindung mit einer aktiven Wasserstoffgruppe
reaktive Harz dient, mindestens einer aus Verlängerung und Vernetzung mit
einem Amin oder einem Derivat davon als der Verbindung mit einer
aktiven Wasserstoffgruppe unterworfen wird und das Lösungsmittel
aus der sich ergebenden Emulsion entfernt wird. Noch spezifischer
kann der Toner als ein Ergebnis der Reaktion zwischen einem Polyester-Prepolymer
A mit einer Isocyanatgruppe und einem Amin B hergestellt werden.
Ein Beispiel von dem Polyester-Prepolymer A ist ein Reaktionsprodukt
von einem Polyester und einem Polyisocyanat (PIC), in welchem der
Polyester ein Polykondensat zwischen einem Polyol (PO) und einer
Polycarbonsäure
(PC) ist und eine aktive Wasserstoffgruppe hat. Die aktive Wasserstoffgruppe
des Polyesters beinhaltet zum Beispiel Hydroxylgruppen (alkoholische
Hydroxylgruppen und phenolische Hydroxylgruppen), Aminogruppen,
Carboxylgruppen und Mercaptogruppen, von welchen alkoholische Hydroxylgruppen
bevorzugt sind.
-
Beispiele
von dem Polyol (PO) beinhalten Diole (DIO) und dreiwertige oder
höhere
Polyole (TO). Als das Polyol (PO) ist ein Diol (DIO) allein oder
eine Mischung aus einem Diol (DIO) und einer kleinen Menge von einem
Polyol (TO) bevorzugt. Beispiele von den Diolen (DIO) beinhalten
Alkylenglycole wie Ethylenglycol, 1,2-Propylenglycol, 1,3-Propylenglycol,
1,4-Butandiol und 1,6-Hexandiol; Alkylenetherglycole wie Diethylenglycol,
Triethylenglycol, Diproylenglycol, Polyethylenglycol, Polypropylenglycol
und Polytetramethylenetherglycol; alicyclische Diole wie 1,4-Cyclohexandimethanol
und hydriertes Eisphenol A; Bisphenole wie Bisphenol A, Bisphenol
F und Bisphenol S; Addukte der vorstehend erwähnten alicyclischen Diole mit
einem Alkylenoxid (zum Beispiel Ethylenoxid, Propylenoxid, und Butylenoxid);
und Addukte der vorstehend erwähnten
Bisphenole mit einem Alkylenoxid (zum Beispiel Ethylenoxid, Propylenoxid,
und Butylenoxid). Unter diesen sind 2 bis 12 Kohlenstoffatome enthaltende
Alkylenglycole und die Addukte von Bisphenolen mit einem Alkylenoxid
bevorzugt, von welchen Alkylenoxid-Addukte von Bisphenolen allein
oder in Kombination irgendeinem der Alkylenglycole mit 2 bis 12
Kohlenstoffatomen typischer Weise bevorzugt sind. Die drei oder
mehr Hydroxylgruppen enthaltenden Polyole (TO) beinhalten zum Beispiel
aliphatische Alkohole mit 3 oder mehr Hydroxylgruppen, wie Glycerin,
Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Pentaerythrit und Sorbit; Phenole
mit 3 oder mehr Hydroxylgruppen wie Trisphenol PA, Phenol-Novolake
und Kresol-Novolake; und Alkylenoxid-Addukte von diesen Polyphenolen
mit 3 oder mehr Hydroxylgruppen.
-
Die
Polycarbonsäure
(PC) beinhaltet zum Beispiel Dicarbonsäuren (DIC) und Polycarbonsäuren mit
3 oder mehr Hydroxylgruppen (TC). Als die Polycarbonsäure (PC)
ist eine Dicarbonsäure
(DIC) allein oder in Kombination mit einer kleinen Menge einer 3
oder mehr Hydroxylgruppen enthaltenden Polycarbonsäure (TC) bevorzugt.
Die Dicarbonsäuren
(DIC) beinhalten ohne Beschränkung
darauf Alkylendicarbonsäuren
wie Bernsteinsäure,
Adipinsäure
und Sebacinsäure;
Alkenylendicarbonsäuren
wie Maleinsäure
und Fumarsäure;
aromatische Dicarbonsäuren
wie Phthalsäure,
Isophthalsäure,
Terephthalsäure
und Naphthalindicarbonsäure. Unter
diesen sind Alkenylendicarbonsäuren
mit jeweils 4 bis 20 Kohlenstoffatomen und aromatische Dicarbonsäuren mit
jeweils 8 bis 20 Kohlenstoffatomen bevorzugt. Die 3 oder mehr Carboxylgruppen
enthaltenden Polycarbonsäuren
(TC) beinhalten zum Beispiel aromatische Polycarbonsäuren mit
jeweils 9 bis 20 Kohlenstoffatomen wie Trimellitsäure und
Pyromellitsäure.
Ein Säureanhydrid
oder Niedrigalkylester, (zum Beispiel Methylester, Ethylester und
Isopropylester) von irgendeiner der Polycarbonsäuren kann als die Polycarbonsäure (PC)
zur Umsetzung mit dem Polyol (PO) verwendet werden.
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Das
Verhältnis
von dem Polyol (PO) zu der Polycarbonsäure (PC) beträgt als das Äquivalenzverhältnis [OH]/[COOH]
von Hydroxylgruppen [OH] zu Carboxylgruppen [COOH] ausgedrückt allgemein
2/1 bis 1/1, vorzugsweise 1,5/1 bis 1/1, und noch bevorzugter 1,3/1
bis 1,02/1.
-
Das
Polyisocyanat (PIC) beinhaltet ohne Beschränkung darauf aliphatische Polyisocyanate
wie Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat und 2,6-Diisocyanatmethylcaproat;
alicyclische Polyisocyanate wie Isophorondiisocyanat und Cyclohexylmethandiisocyanat;
aromatische Diisocyanate wie Toluylendiisocyanat und Diphenylmethandiisocyanat;
aromatisch-aliphatische Diisocyanate wie α,α,α'α'-Tetramethylxylylendiisocyanat; Isocyanurate;
blockierte Produkte der Polyisocyanate mit zum Beispiel Phenolderivaten,
Oximen oder Caprolactamen, und Mischungen von diesen Verbindungen.
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Das
molare Verhältnis
[NCO]/[OH] der Isocyanatgruppen [NCO] zu den Hydroxylgruppen [OH]
des Hydroxyl-haltigen Polyesters beträgt allgemein 5/1 bis 1/1, vorzugsweise
4/1 bis 1,2/1, und noch bevorzugter 2,5/1 bis 1,5/1. Wenn das Verhältnis ([NCO]/[OH])
größer als
5 ist, kann der Toner bei niedrigen Temperaturen unzureichende Bildfixiereigenschaften
haben. Wenn das Verhältnis
[NCO]/[OH] kleiner als 1 ist, kann der Gehalt an Harnstoff von dem
modifizierten Polyester übermäßig klein
sein und der Toner kann eine unzureichende Warmverschmierfestigkeit
haben. Der Gehalt von dem Polyisocyanat (3) in dem eine Isocyanatgruppe
enthaltenden Prepolymer (A) beträgt
allgemein 0,5 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 30 Gew.-% und noch
bevorzugter 2 bis 20 Gew.-%. Wenn der Gehalt weniger als 0,5 Gew.-%
beträgt,
kann die Warmverschmierfestigkeit verschlechtert werden, und zufrieden
stellende Lagerstabilität
bei hohen Temperaturen und zufrieden stellende Bildfixiereigenschaften
bei niedrigen Temperaturen können
nicht gleichzeitig erhalten werden. Wenn der Gehalt größer als
40 Gew.-% ist, können
die Bildfixiereigenschaften bei niedrigen Temperaturen verschlechtert werden.
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Das
Isocyanat-haltige Prepolymer (A) hat allgemein 1 oder mehr, vorzugsweise
1,5 bis 3, bevorzugter 1,8 bis 2,5 Isocyanatgruppen pro Molekül. Wenn
die Anzahl der Isocyanatgruppen pro Molekül weniger als 1 ist, kann der
erhaltene Harnstoff modifizierte Polyester ein niedriges Molekulargewicht
haben und die Warmverschmierfestigkeit kann verschlechtert werden.
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Das
Amin (B) beinhaltet zum Beispiel Diamine (B1), Polyamine (B2) mit
3 oder mehr Aminogruppen, Aminoalkohole (B3), Aminomercaptane (B4),
Aminosäuren
(B5) und Amin-blockierte Produkte (B6) der Amine B1 bis B5. Die
Diamine (B1) beinhalten ohne Beschränkung darauf aromatische Diamine
wie Phenylendiamin, Diethyltoluyldiamin und 4,4'-Diaminophenylmethan; alicyclische Diamine
wie 4,4'-Diamino-3,3'-dimethylcyclohexylmethan,
Diaminocyclohexan und Isophorondiamin; und aliphatische Diamine
wie Ethylendiamin, Tetramethylendiamin und Hexamethylendiamin. Die
Polyamine (B2) mit 3 oder mehr Aminogruppen beinhalten zum Beispiel
Diethylentriamin und Triethylentetramin. Die Aminoalkohole (B3)
beinhalten ohne Beschränkung
darauf Ethanolamin und Hydroxyethylanilin. Die Aminomercaptane (B4)
beinhalten zum Beispiel Aminomethylmercaptan und Aminopropylmercaptan.
Die Aminosäuren
(B5) beinhalten ohne Beschränkung
darauf Aminopropionsäure
und Aminocapronsäure.
Die Amin-blockierten Produkte (B6) der Amine (B1) bis (B5) beinhalten von
den Aminen (B1) bis (B5) und Ketonen wie Aceton, Methylethylketon
und Methylisobutylketon abgeleitete Ketiminverbindungen und Oxazolinverbindungen.
Unter diesen Aminen (B) sind das Diamin (B1) allein oder in Kombination
mit einer kleinen Menge von dem Polyamin (B2) bevorzugt.
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Wo
nötig,
kann das Molekulargewicht des modifizierten Polyesters durch Verwendung
eines Verlängerungshemmers
gesteuert werden. Solche Verlängerungshemmer
beinhalten ohne Beschränkung
darauf Monoamine wie Diethylamin, Dibutylamin, Butylamin und Laurylamin
und blockierte Produkte davon (Ketiminverbindungen).
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Der
Gehalt von dem Amin (B), ausgedrückt
als das Äquivalenzverhältnis [NCO]/[NHx]
der Isocyanatgruppen [NCO] in dem Polyester-Prepolymer (A) zu den
Aminogruppen [NHx] des Amins (B) beträgt allgemein 1/2 bis 2/1, vorzugsweise
1,5/1 bis 1/1,5 und noch bevorzugter 1,2/1 bis 1/1,2. Wenn das Verhältnis [NCO]/[NHx]
größer als
2 oder niedriger als ½ ist,
kann der Polyester ein niedriges Molekulargewicht haben, und die
Warmverschmierfestigkeit kann verschlechtert werden. Der Harnstoff-modifizierte
Polyester (UMPE) kann in der vorliegenden Erfindung als der Polyester
verwendet werden, der Harnstoff-modifizierte Polyester kann ferner
eine Urethanbindung zusätzlich
zu der Harnstoffbindung haben. Das molare Verhältnis der Harnstoffbindung
zu der Urethanbindung beträgt
allgemein 100/0 bis 10/90, vorzugsweise 80/20 bis 20/80 und noch bevorzugter
60/40 bis 30/70. Wenn das molare Verhältnis der Harnstoffbindung
zu der Urethanbindung weniger als 10/90 beträgt, kann die Warmverschmierfestigkeit
verschlechtert werden.
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Der
Harnstoff-modifizierte Polyester (UMPE) zur Verwendung in der vorliegenden
Erfindung kann zum Beispiel mit einem Eintopf-Verfahren oder einem
Prepolymer-Verfahren
hergestellt werden. Das Gewichtsmittel-Molekulargewicht von dem
Harnstoff-modifizierten Polyester (UMPE) beträgt allgemein 1 × 104 oder mehr, vorzugsweise 2 × 104 bis 1 × 107 und noch bevorzugter 3 × 104 bis
1 × 106. Wenn das Gewichtsmittel-Molekulargewicht
weniger als 1 × 104 beträgt,
kann die Warmverschmierfestigkeit verschlechtert werden.
-
In
der vorliegenden Erfindung kann der Harnstoff-modifizierte Polyester
(UMPE) allein oder in Kombination mit einem unmodifizierten Polyester
(PE) als die Bindemittel-Komponente des Toners verwendet werden.
Die Kombinationsverwendung von dem Harnstoff-modifizierten Polyester
(UMPE) mit dem unmodifizierten Polyester (PE) kann bei Verwendung
in einer Vollfarbvorrichtung die Bildfixiereigenschaften bei niedrigen Temperaturen
und den Glanz verbessern und ist bevorzugter als die Verwendung
des modifizierten Polyesters allein. Der unmodifizierte Polyester
(PE) und bevorzugte Beispiele davon beinhalten zum Beispiel Polykondensationsprodukte
von einem Polyol (PO) und einer Polycarbonsäure (PC) wie in der Polyesterkomponente
von dem Harnstoffmodifizierten Polyester (UMPE). Die unmodifizierten
Polyester (PE) beinhalten unmodifizierte Polyester ebenso wie Polyester,
die mit einer Urethanbindung oder einer anderen chemischen Bindung
anders als eine Harnstoffbindung modifiziert sind. Der Harnstoff-modifizierten
Polyester (UMPE) und der unmodifizierten Polyester (PE) sind für bessere
Bildfixiereigenschaften bei niedrigen Temperaturen und bessere Warmverschmierfestigkeit
vorzugsweise mindestens teilweise miteinander kompatibel oder mischbar.
Demgemäß hat der
Harnstoff-modifizierte Polyester (UMPE) vorzugsweise eine Polyesterkomponente ähnlich derjenigen
des unmodifizierten Polyesters (PE). Das Gewichtsverhältnis des
Harnstoff-modifizierten Polyesters (UMPE) zu dem unmodifizierten
Polyester (PE) ist allgemein 5/95 bis 80/20, vorzugsweise 5/95 bis
30/70, noch bevorzugter 5/5 bis 25/75 und in typischer Weise bevorzugt
7/93 bis 20/80. Wenn das Gewichtsverhältnis (C) weniger als 5% beträgt, kann
die Warmverschmierfestigkeit verschlechtert werden, und zufrieden
stellende Lagerstabilität
bei hohen Temperaturen und zufrieden stellende Bildfixiereigenschaften
bei niedrigen Temperaturen können
nicht gleichzeitig erhalten werden.
-
Die
Hydroxylzahl des unmodifizierten Polyesters (PE) beträgt vorzugsweise
5 oder mehr.
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Die
Säurezahl
des unmodifizierten Polyesters (PE) ist allgemein 1 bis 30 mg KOH/g,
und vorzugsweise 5 bis 20 mg KOH/g. Die Verwendung von einem unmodifizierten
Polyester (PE) mit einer angemessenen Säurezahl ermöglicht dem Toner, leicht negativ
aufgeladen zu werden, eine gute Affinität zu Papier beim Bildfixieren
zu haben und verbesserte Bildfixiereigenschaften bei niedrigen Temperaturen
zu haben. Wenn jedoch die Säurezahl
30 übersteigt,
kann der Toner eine verschlechterte Aufladungsstabilität haben
und eine je nach der Umgebung unterschiedliche Aufladung haben. Überdies
kann eine sich ändernde
Säurezahl
unzureichende Granulierung des Produktes der Additionspolymerisation
nach sich ziehen, und die sich ergebende Emulsion kann nicht ausreichend
gesteuert werden.
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Farbgebendes Mittel
-
Als
das farbgebende Mittel der vorliegenden Erfindung können irgendwelche
herkömmlichen
oder bekannten Farbstoffe und Pigmente verwendet werden. Solche
Farbstoffe und Pigmente beinhalten ohne Beschränkung darauf Ruß, Nigrosinfarbstoffe,
schwarzes Eisenoxid, Naphtholgelb S, Hansagelb (10G, 5G und G),
Cadmiumgelb, gelbes Eisenoxid, Ocker, Chromgelb, Titangelb, Polyazogelb, Ölgelb, Hansagelb
(GR, A, RN und R), Pigmentgelb L, Benzidingelb (G und GR), Permanentgelb
(NCG), Vulcan-Echtgelb (5G und R), Tartrazinlack, Chinolingelblack,
Anthracengelb BGL, Isoindolinongelb, rotes Eisenoxid, Bleirot, Zinnoberrot,
Cadmiumrot, Cadmium-Quecksilber-Rot, Antimonzinnober, Permanentrot
4R, Pararot, Feuerrot, Parachlororthonitroanilinrot, Lithol-Echtscharlach
G, Brilliant Echtscharlach, Brilliantkarmin BS, Permanentrot (F2R,
F4R, FRL, FRLL und F4RH), Echtscharlach VD, Vulkan-Echtrubin B,
Brilliantscharlach G, Litholrubin GX, Permanentrot F5R, Brilliantkarmin
6B, Pigmentscharlach 3B, Bordeaux 5B, Toluidinbraun, Permanentbordeaux
F2K, Heliosbordeaux BL, Bordeaux 10B, BON Hellbraun, BON Mittelbraun,
Eosinlack, Rhodaminlack B, Rhodaminlack Y, Alizarinlack, Thioindigorot
B, Thioindigobraun, Ölrot,
Chinacridonrot, Pyrazolonrot, Polyazorot, Chromzinnober, Benzidinorange,
Perynonorange, Ölorange,
Kobaltblau, Coelestinblau, Alkali-Blaulack, Buntblaulack, Victoria-Blaulack,
metallfreies Phthalocyaninblau, Phthalocyaninblau, Echt-Himmelblau,
Indanthrenblau (RS, BC), Indigo, Ultramarin, Preussischblau, Anthrachinonblau,
Echtviolett B, Methylviolettlack, Kobaltviolett, Manganviolett,
Dioxazinviolett, Anthrachinonviolett, Chromgrün, Zinkgrün, Chromoxid, Guignetgrün, Smaragdgrün, Pigmentgrün B, Naphtholgrün B, Grüngoldlegierung,
Säuregrünlack, Malachitgrünlack, Phthalocyaningrün, Anthrachinongrün, Titanoxid,
Zinkweiß und
Lithophone und Mischungen davon. Der Gehalt des farbgebenden Mittels
beträgt
allgemein 1 bis 15 Gew.-%, und bevorzugt 3 bis 10 Gew.-% des Toners.
-
Ein
farbgebendes Mittel zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung
kann eine Grundmischung sein, die durch Mischen eines Pigmentes
mit einem Harz hergestellt wird. Beispiele der Bindemittelharze
zur Verwendung bei der Herstellung der Grundmischung oder beim Kneten
mit der Grundmischung sind zusätzlich zu
den vorstehend erwähnten
modifizierten oder unmodifizierten Polyesterharzen Polystyrole,
Polyparachlorstyrole, Polyvinyltoluole und andere Polymere von Styrol
und substituierten Styrolen; Styrol-p-Chlorstyrol-Copolymere, Styrol-Propylencopolymere,
Styrol-Vinyltoluol-Copolymere, Styrol-Vinylnaphtalin-Copolymere, Styrol-Methylacrylat-Copolymere,
Styrol-Ethylacrylat-Copolymere, Styrol-Butylacrylat-Copolymere,
Styrol-Octylacrylat-Copolymere, Styrol- Methylmethacrylat-Copolymere, Styrol-Ethylmethacrylat-Copolymere,
Styrol-Butylmethacrylat-Copolymere,
Styrol-Methyl-α-chlormethacrylat-Copolymere,
Styrol-Acrylnitril-Copolymere,
Styrol-Vinylmethylketon-Copolymere, Styrol-Butadien-Copolymere, Styrol-Isopren-Copolymere,
Styrol-Acrylnitril-Inden-Copolymere, Styrol-Maleinsäure-Copolymere, Styrol-Maleinsäureester-Copolymere
und andere Styrol enthaltende Copolymere; Polymethylmethacrylat,
Polybutylmethacrylat, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyethylene,
Polypropylene, Polyester, Epoxidharze, Epoxypolyolharze, Polyurethane,
Polyamide, Polyvinylbutyral, Polyacrylsäureharze, Kolophonium, modifiziertes
Kolophonium, Terpenharze, aliphatische oder alicyclische Kohlenwasserstoffharze,
aromatische Petroleumharze, chlorierte Paraffine und Paraffinwachse.
Jedes dieser Harze kann allein oder in Kombination verwendet werden.
-
Die
Grundmischung kann durch Mischen und Kneten eines Harzes für die Grundmischung
und des farbgebenden Mittels unter einer starken Scherkraft hergestellt
werden. Bei diesem Vorgang kann, um die Wechselwirkung zwischen
dem farbgebenden Mittel und dem Harz zu verstärken, ein organisches Lösungsmittel
verwendet werden. Überdies
wird vorzugsweise ein „Spülverfahren" verwendet, in welchem
eine das farbgebende Mittel und Wasser enthaltende wässrige Paste
mit einem Harz und einem organischen Lösungsmittel gemischt und geknetet
wird, um dadurch das farbgebende Mittel auf die Harzkomponente zu übertragen, und
das Wasser und organisches Lösungsmittel
werden dann entfernt. Gemäß diesem
Verfahren kann ein nasser Kuchen des farbgebenden Mittels direkt
ohne Trocknen verwendet werden. Bei dem Mischen und Kneten kann
vorzugsweise eine stark scherende und dispergierende Vorrichtung
wie eine Dreiwalzenmühle
verwendet werden.
-
Trennmittel
-
Verschiedene
herkömmliche
Trennmittel können
in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Beispiele der Trennmittel
sind Carnaubawachs, Montanwachs, oxidiertes Reiswachs, synthetisches
Esterwachs, festes Siliconwachs, Hochalkohole hochfettiger Säuren, Montanesterwachs
und Niedrigmolekulargewichts- Polypropylenwachs.
Jedes von diesen kann allein oder in Kombination verwendet werden.
Unter diesen sind Carnaubawachs, Montanwachs und oxidiertes Reiswachs
für gute
Niedrigtemperatur-Fixiereigenschaften und gute Warmverschmierfestigkeit
bevorzugt. Das Carnaubawachs ist ein natürlich vorkommendes, von Copernicia
cerifera erhaltenes Wachs, von dem eines mit feinen Kristallen und
mit einer Säurezahl
von 5 oder weniger bevorzugt ist. Ein solches Carnaubawachs kann
gleichmäßig in dem
Bindemittelharz dispergiert werden. Noch bevorzugter ist ein Carnaubawachs,
welches frei von nicht veresterter Fettsäure ist und eine niedrige Säurezahl
hat. Das Montanwachs bezieht sich allgemein auf ein von Mineralien
gereinigtes Montanwachs, von dem eines mit feinen Kristallen und
mit einer Säurezahl
von 5 bis 14 bevorzugt ist. Das oxidierte Reiswachs ist ein natürlich vorkommendes,
durch Reinigen eines bei dem Entwachs- oder Extraktionsvorgang von
einem Reiskleieöl
erhaltenen Rohwachses hergestelltes Wachs. Das oxidierte Reiswachs
hat vorzugsweise eine Säurezahl
von 10 bis 30. Das synthetische Esterwachs wird synthetisch durch
eine Veresterungsreaktion zwischen einer monofunktionellen Fettsäure und
einem monofunktionellen geradkettigen Alkohol hergestellt.
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Pfropfpolymer
-
Das
Pfropfpolymer C zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung besteht
aus einem Polyolefinharz A, auf welches ein Vinylharz B mindestens
teilweise aufgepfropft wurde.
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In
dem Toner der vorliegenden Erfindung ist mindestens ein Teil des
Trennmittels in dem Pfropfpolymer C beinhaltet. Der Ausdruck „beinhaltet" wie hierin verwendet
bedeutet, dass das Trennmittel gute Kompatibilität oder Affinität für den Polyolefinharzrest
A von dem Pfropfpolymer C hat und selektiv von dem Polyolefinharzrest
A des Pfropfpolymers C eingefangen wird oder an ihm hängen bleibt.
-
Ein
Toner kann mit einem Verfahren hergestellt werden, umfassend die
Schritte des Auflösens
oder Dispergierens einer Zusammensetzung in einem organischen Lösungsmittel,
um eine Lösung
oder Dispersion zu erzeugen; des Dispergierens der Lösung oder
Dispersion in einem wässrigen
Medium, in der Gegenwart von einem anorganischen Dispergiermittel
oder von feinen Polymerteilchen; des Unterwerfens der Lösung oder
Dispersion der Additionspolymerisation; und des Entfernens des organischen
Lösungsmittels
aus der sich ergebenden Emulsion. Ein solcher Toner kann auch hergestellt
werden mit einem Verfahren zum Herstellen eines Trockentoners für das Dispergieren
einer Tonerzusammensetzung, umfassend ein Polyesterharz in einem
wässrigen
Medium, um Tonerteilchen zu bilden. Bei diesen Abläufen haben
das Bindemittelharz, das Trennmittel und das wässrige Medium eine unzureichende
Kompatibilität
oder Mischbarkeit miteinander und werden jedes für sich dispergiert. Demgemäß ist das
Trennmittel nicht in dem einen Hauptteil der Tonerteilchen einnehmenden
Bindemittelharz enthalten, sondern liegt als dispergierte Teilchen
mit einem großen
Teilchendurchmesser an der Oberfläche der Tonerteilchen frei.
Um das Dispergierversagen zu lösen,
wird ein Pfropfpolymer C aus einem Polyolefinharz A, auf welches
ein Vinylharz B mindestens teilweise aufgepfropft wurde, zugesetzt.
Das Pfropfpolymer C hat hervorragende Kompatibilität mit dem
Trennmittel und auch dem Bindemittelharz und tritt dadurch zwischen
dem Trennmittel und dem Bindemittelharz ein, um dadurch das Trennmittel
daran zu hindern, an der Teilchenoberfläche frei zu liegen. Überdies
kann das Trennmittel in der Nachbarschaft der Teilchenoberfläche dispergiert
sein, um dadurch sofort seine Trennfunktion aufzuweisen, wenn der
Toner durch ein Bildfixiergerät
hindurch läuft.
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Ein
solches als Teilchen mit einem größeren Teilchendurchmesser dispergiertes
Pfropfpolymer C kann es ermöglichen,
dass das Trennmittel leichter beinhaltet oder befestigt wird und
leichter von der Toneroberfläche
ausblutet. Wenn jedoch der Teilchendurchmesser von dem dispergierten
Pfropfpolymer C übermäßig groß ist, wird
der Teilchendurchmesser des dispergierten Trennmittels dazu neigen,
zuzunehmen.
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Der
Teilchendurchmesser von dem dispergierten Pfropfpolymer C in Harz,
ausgedrückt
als seine Hauptachse, ist allgemein von 0,1 μm bis 2,5 μm, vorzugsweise von 0,3 μm bis 2,0 μm und bevorzugter
von 0,3 μm
bis 1,5 μm.
Die Harzkomponente umfasst vorzugsweise im wesentlichen keine Teilchen
des Pfropfpolymers C mit einer Hauptachse von mehr als 2,5 μm. Der Gehalt
von solchen Teilchen des Pfropfpolymers C mit einer Hauptachse von
mehr als 2,5 μm
in der Harzkomponente beträgt,
wenn überhaupt,
vorzugsweise zahlenmäßig 1% oder
weniger, und bevorzugter zahlenmäßig 0%.
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Beispiele
von Olefinen zum Bilden des Polyolefinharzes A sind Ethylen, Propylen,
1-Buten, Isobutylen, 1-Hexen,
1-Dodecen und 1-Octadecen.
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Beispiele
von dem Polyolefinharz A beinhalten olefinische Polymere, Oxide
von olefinischen Polymeren, modifizierte Produkte von olefinischen
Polymeren und Copolymere von einem Olefin mit einem anderen polymerisierbaren
Monomer.
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Beispiele
der olefinischen Polymere sind Polyethylene, Polypropylene, Ethylen-Propylen-Copolymere, Ethylen-1-Buten-Copolymere,
und Propylen-1-Hexen-Copolymere.
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Beispiele
der Oxide von olefinischen Polymeren sind Oxide der vorstehend erwähnten olefinischen Polymere.
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Beispiele
der modifizierten Produkte von olefinischen Polymeren sind Maleinsäurederivat-Addukte
der olefinischen Polymere. Solche Maleinsäurederivate beinhalten zum
Beispiel Maleinsäureanhydrid,
Monomethylmaleat, Monobutylmaleat und Dimethylmaleat.
-
Beispiele
der Copolymere von einem Olefin mit einem anderen copolymerisierbaren
Monomer sind Copolymere von einem Olefin mit einem Monomer wie ungesättigten
Carbonsäuren,
(zum Beispiel Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure und
Maleinsäureanhydrid),
Alkylestern von ungesättigten
Carbonsäuren
(zum Beispiel C1-C18-Alkylestern
von Acrylsäure,
C1-C18-Alkylestern
von Methacrylsäure
und C1-C18-Alkylestern von Maleinsäure).
-
Das
Polyolefinharz zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung muss
nur als ein Polymer eine Polyolefinstruktur haben, und sein konstitutionelles
Monomer kann nicht eine Olefinstruktur haben. Zum Beispiel kann
ein Polymethylen wie Sasolwachs als das Polyolefinharz verwendet
werden.
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Unter
diesen Polyolefinharzen sind olefinische Polymere, Oxide von olefinischen
Polymeren und modifizierte Produkte von olefinischen Polymeren bevorzugt,
von welchen Polyethylene, Polymethylene, Polypropylene, Ethylen-Propylen-Copolymere, oxidierte
Polyethylene, oxidierte Polypropylene und maleierte Polypropylene
bevorzugter sind, und typischer Weise Polyethylene und Polypropylene
bevorzugt sind.
-
Der
Erweichungspunkt von dem Polyolefinharz A beträgt allgemein 70°C bis 170°C, und vorzugsweise 80°C bis 140°C. Ein Polyolefinharz
A mit einem Erweichungspunkt von 80°C oder höher führt zu guter Fließfähigkeit
des Toners, und eines mit einem Erweichungspunkt von 140°C oder niedriger
führt zu
guter Trennfähigkeit
und guten Niedrigtemperatur-Fixiereigenschaften.
-
Um
Filmbildung an dem Träger
zu vermeiden und um gute Trennfähigkeit
zu ergeben, hat das Polyolefinharz A ein Zahlenmittel-Molekulargewicht
von allgemein 500 bis 20.000, vorzugsweise 1.000 bis 15.000, und
bevorzugter 1.500 bis 10.000, und ein Gewichtsmittel-Molekulargewicht
von allgemein 800 bis 100.000, vorzugsweise 1.500 bis 60.000 und
bevorzugter 2.000 bis 30.000.
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Das
Polyolefinharz A hat eine Penetration von allgemein 5,0 oder weniger,
vorzugsweise 3,5 oder weniger und bevorzugter 1,0 oder weniger.
-
Als
das Vinylharz B können
herkömmliche
Homopolymere und Copolymere von Vinylmonomeren verwendet werden.
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Spezifische
Beispiele von dem Vinylharz B sind Homopolymere und Copolymere von
Styrolmonomeren, Acrylmonomeren, Methacrylmonomeren, Vinylestermonomeren,
Vinylethermonomeren, Halogen-haltigen Vinylmonomeren, Dienmonomeren
wie Butadien und Isobutylen, Acrylnitril, Methacrylnitril, Cyanostyrol
und anderen ungesättigten
Nitrilmonomeren und Kombinationen dieser Monomere.
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Das
Vinylharz B hat einen Löslichkeitsparameter
SP von 10,0 bis 12,6 (cal/cm3)1/2,
vorzugsweise von 10,4 bis 12,6 (cal/cm3)1/2, und bevorzugter von 10,6 bis 12,6 (cal/cm3)1/2. Wenn der Löslichkeitsparameter
SP von dem Vinylharz in einem Bereich von 10,0 bis 12,6 liegt, fällt der
Unterschied im Löslichkeitsparameter
SP zwischen dem Bindemittelharz und dem Trennmittel in einen optimalen
Bereich, und diese Komponenten können
auf zufrieden stellende Weise dispergiert werden. Der Löslichkeitsparameter
SP kann gemäß einem
bekannten Fedors-Verfahren bestimmt werden.
-
Das
Vinylharz B kann ein Homopolymer mit einem Löslichkeitsparameter SP von
10,0 bis 12,6 (cal/cm3)1/2 sein
und ist vorzugsweise ein Copolymer von einem Vinylmonomer 1 mit
einem als Homopolymer ausgedrückten
Löslichkeitsparameter
SP von 11,0 bis 18,0 (cal/cm3)1/2,
bevorzugter 11,0 bis 16,0 (cal/cm3)1/2, und einem Monomer 2 mit einem als Homopolymer
ausgedrückten
Löslichkeitsparameter
SP von 8,0 bis 11,0 (cal/cm3)1/2 und
bevorzugter von 9,0 bis 10,8 (cal/cm3)1/2.
-
Das
Vinylmonomer 1 beinhaltet zum Beispiel ungesättigte Nitrilmonomere 1-1 und α,β-ungesättigte Carbonsäuren 1-2.
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Beispiele
der ungesättigten
Nitrilmonomere 1-1 sind Acrylnitril, Methacrylnitril und Cyanostyrol,
von welchen Acrylnitril und Methacrylnitril bevorzugt sind. Beispiele
von den α,β-ungesättigten
Carbonsäuren
1-2 sind ungesättigte
Carbonsäuren
und Anhydride davon, wie Acrylsäure,
Methacrylsäure,
Maleinsäure,
Itaconsäure,
Fumarsäure
und Anhydride davon; Monoester von ungesättigten Dicarbonsäuren, wie
Monomethylmaleat, Monobutylmaleat und Monomethylitaconat, von welchen
Acrylsäure,
Methacrylsäure
und Monoester von ungesättigten
Carbonsäuren
bevorzugt sind und Acrylsäure,
Methacrylsäure
und Monoester von Maleinsäure wie
Monomethylmaleat und Monobutylmaleat noch bevorzugter sind.
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Beispiele
von dem Monomer 2 sind Styrolmonomere wie Styrol, α-Methylstyrol,
p-Methylstyrol,
m-Methylstyrol, p-Methoxystyrol, p-Hydroxystyrole, p-Acetoxystyrol,
Vinyltoluole, Ethylstyrole, Phenylstyrole und Benzylstyrole; C1-C18-Alkylester
von ungesättigten
Carbonsäuren,
wie Methylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat, Ethylmethacrylat,
Butylacrylat, Butylmethacrylat, 2-Ethylhexylacrylat und 2-Ethylhexylmethacrylat,
Vinylester-Monomere wie Vinylacetat; Vinylether-Monomere wie Vinylmethylether;
Halogen-haltige Vinylmonomere wie Vinylchlorid; Dienmonomere wie
Butadien und Isobutylen; und Kombinationen von diesen Monomeren.
Unter diesen bevorzugt sind ein Styrolmonomer allein, ein Alkylester
von einer ungesättigten
Carbonsäure und
Kombinationen von diesen Monomeren, von welchen Styrol allein oder
eine Kombination von Styrol und einem Alkylester von Acrylsäure oder
Methacrylsäure
bevorzugter sind.
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Das
Vinylharz B hat ein Zahlenmittel-Molekulargewicht von allgemein
1.500 bis 100.000, vorzugsweise 2.500 bis 50.000, und bevorzugter
2.800 bis 20.000, und ein Gewichtsmittel-Molekulargewicht von allgemein
5.000 bis 200.000, vorzugsweise 6.500 bis 100.000 und bevorzugter
7.000 bis 50.000.
-
Das
Vinylharz B hat einen Glasübergangspunkt
Tg von allgemein 40°C
bis 90°C,
vorzugsweise 45°C bis
80°C und
bevorzugter 50°C
bis 70°C
für bessere
Lagerstabilität
(wenn Tg ≥ 40°C) ist) und
bessere Niedrigtemperatur-Bildfixiereigenschaften
(wenn Tg ≤ 90°C ist).
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Spezifische
Beispiele von dem Pfropfpolymer C sind diejenigen, welche die folgenden
Polyolefinharze A und die Vinylharze B umfassen.
- Oxidiertes
Polypropylen A, gepfropft mit einem Styrol-Acrylnitril-Copolymer
B
- Mischung A von Polyethylen und Polypropylen, gepfropft mit einem
Styrol-Acrylnitril-Copolymer
B
- Ethylen-Propylen-Copolymer A, gepfropft mit einem Styrol-Acrylsäure-Butylacrylat-Copolymer B
- Polypropylen A, gepfropft mit einem Styrol-Acrylnitril-Butylacrylat-Monobutylmaleat-Copolymer B
- Maleinsäure-modifiziertes
Polypropylen A, gepfropft mit einem Styrol-Acrylnitril-Acrylsäure-Butylacrylat-Copolymer
B
- Maleinsäure-modifiziertes
Polypropylen A, gepfropft mit einem Styrol-Acrylnitril-Acrylsäure-2-Ethylhexylacrylat-Copolymer
B
- Mischung A aus Polyethylen und Maleinsäure-modifiziertem Polypropylen,
gepfropft mit einem Acrylnitril-Butylacrylat-Styrol-Monobutylmaleat-Copolymer
B.
-
Das
Pfropfpolymer C kann zum Beispiel in der folgenden Weise hergestellt
werden. Am Anfang wird ein Wachs, wie ein Polyolefinharz, in einem
Lösungsmittel
wie Toluol oder Xylol gelöst
oder dispergiert, auf 100°C
bis 200°C
erwärmt
und es wird der Pfropfpolymerisation mit einem Vinylmonomer unterworfen,
welches tropfenweise mit einem Peroxid-Polymerisationsinitiator
wie Benzoylperoxid, di-tert.-Butylperoxid
oder tert.-Butylperoxidbenzoat zugesetzt wurde, und das Lösungsmittel
wird abdestilliert, um das Pfropfpoylmer C zu ergeben.
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Die
Menge des Peroxid-Polymerisationsinitiators bei der Pfropfpolymerisation
beträgt
allgemein von 0,2 Gew.-% bis 10 Gew.-%, und vorzugsweise 0,5 Gew.-%
bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Reaktanten.
-
Das
sich ergebende Pfropfpolymer C kann ein als ein Ergebnis der Reaktion
zwischen den Vinylmonomeren erzeugtes, unumgesetztes Polyolefinharz
A oder Vinylharz B beinhalten. Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist es nicht notwendig, dieses Polyolefinharz A und das Vinylharz
B aus dem Pfropfpolymer zu entfernen, und ein solches Pfropfpolymer
C kann in geeigneter Weise als eine diese Komponenten enthaltende Harzmischung
verwendet werden.
-
Um
das Pfropfpolymer C zu bilden, beträgt die Menge von dem Olefinharz
A allgemein von 1,0 Gew.-% bis 90 Gew.-%, und vorzugsweise 5 Gew.-%
bis 80 Gew.-%, und die Menge von dem Vinylharz B beträgt allgemein
von 10 Gew.-% bis 99 Gew.-%, und vorzugsweise 20 Gew.-% bis 95 Gew.-%,
bezogen auf das Gesamtgewicht des Pfropfpolymers C.
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Der
Gehalt von dem Pfropfpolymer C (einschließlich nicht umgesetztes Polyolefinharz
A und Vinylharz B) in dem Toner beträgt für bessere Trennfähigkeit
und bessere Dispergiertheit des Trennmittels, um Filmbildung zu
verhindern, vorzugsweise 10 bis 500 Gewichtsteile auf 100 Teile
des Trennmittels. Von dem Trennmittel in dem Toner ist vorzugsweise
80 Gew.-% oder mehr, und bevorzugter 90 Gew.-% oder mehr in dem Pfropfpolymer
C beinhaltet.
-
Ladungssteuerungsmittel
-
Der
Toner kann je nach Notwendigkeit ein Ladungssteuerungsmittel beinhalten.
Ladungssteuerungsmittel beinhalten bekannte Ladungssteuerungsmittel
wie Nigrosinfarbstoffe, Triphenylmethanfarbstoffe, chromhaltige
Komplexfarbstoffe, Molybdänsäure-Chelatfarbstoffe,
Rhodaminfarbstoffe, Alkoxyamine, quaternäre Ammoniumsalze einschließlich fluorierte
quaternäre
Ammoniumsalze, Alkylamide, elementaren Phosphor oder seine Verbindungen,
elementares Wolfram oder seine Verbindungen, Fluor-haltige aktive
Mittel, Metallsalze von Salicylsäure
und Metallsalze von Salicylsäurederivaten.
Beispiele der Ladungssteuerungsmittel beinhalten kommerziell erhältliche
Produkte unter den Handelsnamen BONTRON 03 (Nigrosinfarbstoffe), BONTRON
P-51 (quaternäres
Ammoniumsalz), BONTRON S-34
(Metall-haltiger Azofarbstoff), BONTRON E-82 (Metallkomplex von
Oxynaphthoesäure),
BONTRON E-84 (Metallkomplex von Salicylsäure), BONTRON E-89 (Phenol-Kondensationsprodukt),
erhältlich
von Orient Chemical Industries Co., Ltd.; TP-302 und TP-415 (Molybdänkomplex
von einem quaternären
Ammoniumsalz) erhältlich
von Hodoya Chemical Co., Ltd.); COPY CHARGE PSY VP2038 (quaternäres Ammoniumsalz),
COPY BLUE PR (Triphenylmethan-Derivat), COPY CHARGE NEG VP2036 und
COPY CHARGE NX VP434 (quaternäres
Ammoniumsalz) erhältlich
von Hoechst AG; LRA-901 und LR-147 (Borkomplex) erhältlich von
Japan Carlit Co., Ltd.); ebenso wie Kupferphthalocyanin-Pigmente,
Perylenpigmente, Chinacridonpigmente, Azopigmente und polymere Verbindungen
mit einer funktionellen Gruppe wie einer Sulfonsäuregruppe, einer Carboxylgruppe,
und einem quaternären
Ammoniumsalz.
-
Die
Menge des Ladungssteuerungsmittels ist nicht besonders beschränkt und
kann in Abhängigkeit von
der Art des Tonerbindemittels, von Additiven, sofern welche wenn
nötig verwendet
werden, und von dem Verfahren zur Herstellung des Toners, einschließlich des
Dispergiervorgangs, eingestellt werden. Seine Menge beträgt vorzugsweise
0,1 Gewichtsteile bis 10 Gewichtsteile, und bevorzugter 0,2 Gewichtsteile
bis 5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteilen des Bindemittelharzes.
Wenn die Menge 10 Gewichtsteile übersteigt,
kann der Toner eine übermäßig hohe
Aufladung haben, das Ladungssteuerungsmittel kann nicht in ausreichendem Maß seine
Rolle spielen, der Entwickler kann eine erhöhte elektrostatische Anziehung
zu einer Entwicklungswalze haben, er kann eine verringerte Fluidität haben
oder er kann eine verringerte Dichte der Bilder hervorrufen. Dieses
Ladungssteuerungsmittel und Trennmittel können mit einer Grundmischung
und einer Harzkomponente geschmolzen und geknetet werden, oder sie
können
den anderen Materialien zugesetzt werden, wenn sie in einem organischen
Lösungsmittel
gelöst
und dispergiert werden.
-
Externes Additiv
-
Anorganische
feine Teilchen können
vorzugsweise als das externe Additiv verwendet werden, um die Fluidität, die Entwicklungseigenschaften
und die Aufladbarkeit der Tonerteilchen zu verbessern oder zu verstärken. Die
anorganischen feinen Teilchen haben einen Primärteilchen-Durchmesser von vorzugsweise
5 nm bis 2 μm,
und bevorzugter 5 nm bis 500 nm, und sie haben eine mit dem BET-Verfahren
gemessene spezifische Oberfläche
von vorzugsweise 20m2/g bis 500m2/g. Die Menge der anorganischen feinen Teilchen
beträgt vorzugsweise
0,01 Gew.-% bis 5 Gew.-% und bevorzugter 0,01 bis 2,0 Gew.-% des
Toners. Beispiele von anorganischen feinen Teilchen sind Siliciumdioxid,
Aluminiumoxid, Titanoxid, Bariumtitanat, Magnesiumtitanat, Calciumtitanat,
Strontiumtitanat, Zinkoxid, Zinnoxid, Quarzsand, Ton, Glimmer, Wollastonit,
Kieselgur, Chromoxid, Ceroxid, rotes Eisenoxid, Antimontrioxid,
Magnesiumoxid, Zirkonoxid, Bariumsulfat, Bariumcarbonat, Calciumcarbonat,
Siliciumcarbid und Siliciumnitrid.
-
Andere
Beispiele des externen Additivs sind Polymerteilchen, wie Polystyrol, Copolymere
von Methacrylestern oder Acrylestern, die aus seifenfreier Emulsionspolymerisation,
Suspensionspolymerisation oder Dispersionspolymerisation hergestellt
sind; Siliconharze, Benzoguanaminharze, Nylonharze und andere polykondensierte
oder wärmehärtbare Harze.
-
An
diesen externen Additiven wird geeigneter Weise eine Oberflächenbehandlung
durchgeführt,
um die Hydrophobie zu verbessern, so dass sogar in einer Atmosphäre mit hoher
Feuchtigkeit Fluidität
und Aufladbarkeit daran gehindert werden, beeinträchtigt zu
werden. Geeignete Oberflächenbehandlungsmittel
sind zum Beispiel ein Silan-Kupplungsmittel, ein Silylierungsmittel,
ein Silan-Kupplungsmittel mit einer Alkylfluoridgruppe, ein organisches
Titanat-Kupplungsmittel, ein Aluminium-Kupplungsmittel, ein Siliconöl und ein
modifiziertes Siliconöl.
-
Ein
Reinigungsmittel (Reinigungsverbesserer) kann ebenfalls zugesetzt
werden, um den nach dem Übertragen
auf einem Photoleiter oder einem primären Überträger verbliebenen Entwickler
zu entfernen. Geeignete Reinigungsmittel sind zum Beispiel Metallsalze
von Stearinsäure
und anderen Fettsäuren
wie Zinkstearat und Calciumstearat; und zum Beispiel durch seifenfreie
Emulsionspolymerisation erzeugte feine Teilchen von Polymethylmethacrylat,
feine Teilchen aus Polystyrol und andere feine Polymer-Teilchen.
Solche feinen Polymerteilchen haben vorzugsweise eine verhältnismäßig enge
Teilchenverteilung und einen Volumenmittel-Teilchendurchmesser von
0,01 μm
bis 1 μm.
-
Tonerherstellung in wässrigem
Medium
-
Wässrige Medien
zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung können Wasser allein oder in
Kombination mit einem organischen Lösungsmittel, das mit Wasser
mischbar ist, umfassen. Solche mischbaren organischen Lösungsmittel
beinhalten, ohne aber darauf beschränkt zu sein, Alkohole wie Methanol,
Isopropanol und Ethylenglycol; Dimethylformamid; Tetrahydrofuran;
Cellosolven wie Methylcellosolve; und niedrigere Ketone wie Aceton
und Methylethylketon.
-
Um
Tonerteilchen zu erzeugen, wird eine das Isocyanat-haltige Prepolymer
(A) enthaltende Dispersion mit dem Amin oder Derivat davon in einem
wässrigen
Medium reagieren gelassen. Um die das Prepolymer (A) enthaltende
Dispersion stabil zu erzeugen, wird zum Beispiel eine Tonermaterial-Zusammensetzung,
enthaltend den Harnstoff-modifizierten Polyester (UMPE) oder das
Prepolymer (A), durch die Einwirkung von Scherkraft in einem wässrigen
Medium dispergiert. Die anderen Tonerkomponenten (auf die hierin
nachfolgend als „Tonermaterialien" Bezug genommen wird),
wie das farbgebende Mittel, Grundmischung von farbgebendem Mittel,
Trennmittel, Ladungssteuerungsmittel und unmodifiziertes Polyesterharz
können
mit dem Prepolymer (A) während
eines Dispergiervorgangs für
die Erzeugung einer Dispersion in dem wässrigem Medium gemischt werden.
Jedoch ist es bevorzugt, dass diese Tonermaterialien vorderhand
miteinander gemischt werden und die sich ergebende Mischung dem
wässrigen
Medium zugesetzt wird. Die anderen Tonermaterialien, wie das farbgebende
Mittel, das Formtrennmittel und das Ladungssteuerungsmittel werden
nicht notwendiger Weise während
der Erzeugung der Teilchen in dem wässrigen Medium zugesetzt, und
sie können
den erzeugten Teilchen zugesetzt werden. Zum Beispiel werden kein
farbgebendes Mittel enthaltende Teilchen erzeugt, und das farbgebende
Mittel wird dann gemäß einem
bekannten Anfärbungsverfahren
den erzeugten Teilchen zugesetzt.
-
Das
Dispergierverfahren ist nicht besonders beschränkt und beinhaltet bekannte
Verfahren wie Scherung bei niedriger Geschwindigkeit, Scherung bei
hoher Geschwindigkeit, Dispergieren durch Reibung, mittels Hochdruckdüse und Ultraschallwellen.
Damit die dispergierten Teilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von
2 μm bis
20 μm haben,
ist das Verfahren mit Hochgeschwindigkeits-Scherung bevorzugt. Wenn
eine Dispergiervorrichtung zur Hochgeschwindigkeits-Scherung verwendet
wird, ist die Drehzahl nicht spezifisch beschränkt und ist allgemein 1.000
Upm bis etwa 30.000 Upm, und vorzugsweise 5.000 Upm bis 20.000 Upm. Die
Dispersionszeit ist nicht spezifisch beschränkt und beträgt in einem
Grundmischungs-System allgemein 0,1 Minuten bis 5 Minuten. Die Dispergierung
wird bei einer Temperatur von allgemein 20°C 30 bis 60 Minuten lang durchgeführt, um
Aggregation des Pigmentes zu verhindern.
-
Die
Menge des wässrigen
Mediums beträgt
allgemein 50 Gewichtsteile bis 2.000 Gewichtsteile, und bevorzugt
100 Gewichtsteile bis 1.000 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile
der Tonerzusammensetzung, die den Harnstoff-modifizierten Polyester
(UMPE) oder das Prepolymer (A) enthält. Wenn die Menge weniger
als 50 Gewichtsteile beträgt,
kann die Tonerzusammensetzung nicht ausreichend dispergiert werden,
und die sich ergebenden Tonerteilchen können nicht den angestrebten
Teilchendurchmesser haben. Wenn sie mehr als 2.000 Gewichtsteile
ist, ist das nicht kostengünstig.
Die Ölphase
muss bei diesem Vorgang eine Viskosität von 2.000 mPa·s, wie
mit einem Viskosimeter des Typs B bestimmt, haben. Wenn die Viskosität der Ölphase weniger
als 2.000 mPa·s
beträgt,
werden die Pigmentteilchen in der dispergierten Ölphase beweglicher und aggregieren
dadurch. Auf diese Weise können
in dem Toner die Pigmentteilchen unzureichend dispergiert sein und
er kann einen verringerten Wert des elektrischen Volumenwiderstandes
haben. Das System sollte sogar nach der Dispergierung des Pigments
bei 15°C
oder niedriger gehalten werden, um die Aggregation der Pigmentteilchen
zu verhindern.
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Es
kann wenn notwendig ein Dispergiermittel verwendet werden. Für eine schärfere Teilchendurchmesser-Verteilung
und stabilere Dispersion wird vorzugsweise ein solches Dispergiermittel
verwendet
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Feine Polymerteilchen
-
Die
feinen Polymerteilchen zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung
haben vorzugsweise einen Glasübergangspunkt
Tg von 50°C
bis 70°C
und ein Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 10 × 104 bis
30 × 104.
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Das
die feinen Polymerteilchen bildende Harz kann irgendein bekanntes
Harz sein, so lange es ein wässrige
Dispersion bilden kann, und es kann ein thermoplastisches Harz oder
ein wärmehärtbares
Harz sein. Beispiele von solchen Harzen sind Vinylharze, Polyurethanharze,
Epoxyharze, Polyesterharze, Polyamidharze, Polyimidharze, Siliconharze,
phenolische Harze, Melaminharze, Harnstoffharze, Anilinharze, Ionomerharze
und Polycarbonatharze. Jedes von diesen Harzen kann allein oder
in Kombination verwendet werden. Unter diesen sind Vinylharze, Polyurethanharze,
Epoxyharze, Polyesterharze und Mischungen davon bevorzugt, um leicht
eine wässrige
Dispersion von feinen kugelförmigen
Polymerteilchen herzustellen.
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Beispiele
von den Vinylharzen sind Homopolymere und Copolymere von Vinylmonomeren,
wie Styrol-Acrylesterharze, Styrol-Methacrylesterharze, Styrol-Butadien-Copolymere,
Acrylsäure-Acrylester-Copolymere,
Methacrylsäure-Acrylester-Copolymere,
Styrol-Acrylnitril-Copolymere, Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymere Styrol-Acrylsäure-Copolymere
und Styrol-Methacrylsäure-Copolymere.
-
Um
das organische Lösungsmittel
aus der erhaltenen emulgierten Dispersion zu entfernen, kann die Gesamtmenge
davon allmählich
erwärmt
werden, um das organische Lösungsmittel
vollständig
zu verdampfen. Die Kugelförmigkeit
(Rundheit) der Tonerteilchen kann gesteuert werden, indem das Ausmaß des Rührens der
Emulsion vor der Entfernung des organischen Lösungsmittels und der Zeitraum
zum Entfernen des organischen Lösungsmittels
eingestellt werden. Durch langsames Entfernen des Lösungsmittels
haben die Tonerteilchen eine im wesentlichen kugelförmige Gestalt
mit einer Kugelförmigkeit
von 0,980 oder mehr. Durch kräftiges
Rühren
der Emulsion und Entfernung des Lösungsmittels in einer kurzen
Zeit haben die Tonerteilchen eine raue oder unregelmäßige Gestalt
mit einer Kugelförmigkeit
von etwa 0,900 bis 0,960. Noch spezifischer kann die Kugelförmigkeit
in einen Bereich von 0,850 bis 0,990 gesteuert werden, indem das
Lösungsmittel nach
der Emulgierung und der Reaktion entfernt wird, während mit
einer hohen Rührenergie
bei einer Temperatur von 30°C
bis 50°C
in einer Rührkammer
gerührt
wird. Durch schnelles Entfernen des organischen Lösungsmittels
wie Ethylacetat während
der Granulierung können
gebildete Teilchen Volumenschrumpfung erleiden, um dadurch eine
bestimmte Gestalt und eine bestimmte Kugelförmigkeit zu haben. Jedoch sollte
das Lösungsmittel
innerhalb einer Stunde entfernt werden. Wenn es eine Stunde oder
mehr dauert, können
die Pigmentteilchen aggregieren, um dadurch den elektrischen Volumenwiderstand
zu erniedrigen.
-
Alternativ
kann es durch Sprühen
der Emulsion in eine trockene Atmosphäre entfernt werden, wodurch das
nicht-wasserlösliche
Lösungsmittel
in den versprühten
Tröpfchen
vollständig
entfernt wird, um dadurch feine Tonerteilchen zu bilden, während das
Wasser-basierte Dispergiermittel durch Verdampfung entfernt wird. Die
trockene Atmosphäre,
in welche die Emulsion gesprüht
wird, beinhaltet zum Beispiel erwärmte Gase wie Luft, Stickstoffgas,
Kohlendioxidgas und Verbrennungsgas. Das Gas wird vorzugsweise auf
eine Temperatur höher
als der Siedepunkt von dem Lösungsmittel
mit dem höchsten
Siedepunkt erwärmt.
Ein gewünschtes Produkt
kann durch Kurzzeit-Trocknung unter Verwendung eines Trockners wie
eines Sprühtrockners,
eines Bandtrockners oder einer Rotationsdarre erhalten werden.
-
Überdies
kann für
eine niedrigere Viskosität
der Dispersion (Tonerzusammensetzung) ein Lösungsmittel verwendet werden,
das den Harnstoffmodifizierten Polyester (UMPE) und/oder das Prepolymer
(A) auflösen
kann. Das Lösungsmittel
ist vorzugsweise flüchtig
und hat zur leichteren Entfernung einen Siedepunkt von weniger als
100°C. Solche
Lösungsmittel
beinhalten, ohne aber darauf beschränkt zu sein, Toluol, Xylole,
Benzol, Tetrachlorkohlenwasserstoff, Methylenchlorid, 1,2-Dichlorethan,
Trichlorethylene, Chloroform, Monochlorbenzol, Dichlorethyliden,
Methylacetat, Ethylacetat, Methylethylketon und Methylisobutylketon.
Jedes dieser Lösungsmittel
kann allein oder in Kombination verwendet werden. Unter ihnen sind
bevorzugte Lösungsmittel Toluol,
Xylol und andere aromatische Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, Methylenchlorid,
1,2-Dichlorethan, Chloroform,
Tetrachlorkohlenwasserstoff und andere halogenierte Kohlenwasserstoffe.
Die Menge der Lösungsmittel
beträgt
allgemein 0 bis 300 Gewichtsteile, vorzugsweise 0 bis 100 Gewichtsteile
und bevorzugter 25 bis 70 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile
des Prepolymers (A). Das Lösungsmittel
wird wenn vorhanden durch Erwärmen
bei atmosphärischem
Druck oder unter vermindertem Druck nach der Verlängerungs- und/oder
Vernetzungsreaktion entfernt.
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Die
Reaktionszeit für
Verlängerung
und/oder Vernetzung zwischen dem reaktiven modifizierten Polyester
(RMPE) und dem Amin (B) als einem Vernetzungsmittel und/oder Verlängerungsmittel
wird je nach der Reaktivität,
die auf der Kombination der Isocyanatstruktur des Prepolymers (A)
und des Amins (B) beruht, in angemessener Weise eingestellt und
beträgt
allgemein von 10 Minuten bis 40 Stunden und vorzugsweise 2 bis 24
Stunden. Die Reaktionstemperatur ist allgemein 0°C bis 150°C und vorzugsweise 40°C bis 98°C. Wenn nötig kann
ein bekannter Katalysator wie Dibutylzinnlaurat und Dioctylzinnlaurat
verwendet werden.
-
Das
organische Lösungsmittel
kann zum Beispiel aus der hergestellten Emulsion entfernt werden,
indem allmählich
die Temperatur des gesamten Systems angehoben wird und das organische
Lösungsmittel
in den Primärteilchen
vollständig
durch Verdampfung entfernt wird. Alternativ kann es durch Sprühen der
Emulsion in eine trockene Atmosphäre entfernt werden, wodurch
das nicht-wasserlösliche
Lösungsmittel
in den Primärteilchen
vollständig
entfernt wird, um dadurch feine Tonerteilchen zu bilden, während das
Wasser-basierte Dispergiermittel durch Verdampfung entfernt wird.
Die trockene Atmosphäre,
in welche die Emulsion gesprüht wird,
beinhaltet zum Beispiel erwärmte
Gase wie Luft, Stickstoffgas, Kohlendioxidgas und Verbrennungsgas. Das
Gas wird vorzugsweise auf eine Temperatur höher als der Siedepunkt von
dem Lösungsmittel
mit dem höchsten
Siedepunkt erwärmt.
Ein gewünschtes
Produkt kann durch Kurzzeit-Trocknung unter Verwendung eines Trockners
wie eines Sprühtrockners,
eines Bandtrockners oder einer Rotationsdarre erhalten werden.
-
Wenn
die Teilchenverteilung der Primärteilchen
breit ist und die Einstellung der Teilchenverteilung nicht in den
Wasch- und Trocknungsvorgängen
durchgeführt
wird, können
die Teilchen in der Emulsion gesichtet werden.
-
Die
Teilchen können
gesichtet werden, indem feine Teilchenfraktionen unter Verwendung
eines Zyklons, Dekantierers oder eines Zentrifugalseparators in
einer Flüssigkeit
entfernt werden. Obwohl die Sichtung an getrockneten Teilchen nach
dem Trocknen durchgeführt
werden kann, ist es unter dem Gesichtspunkt des Wirkungsgrades des
Vorgangs bevorzugter, dass die Sichtung in einer Lösung durchgeführt wird.
Die als Ergebnis der Sichtung erhaltenen unregelmäßigen Tonerteilchen
und groben Teilchen werden zu dem Knetschritt zurück geschickt,
um sie zu recyceln. In diesem Fall können die feinen Teilchen oder
groben Teilchen in einem nassen Zustand sein.
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Das
Dispergiermittel wird vorzugsweise aus der erhaltenen Dispersion
entfernt, und bevorzugter zum gleichen Zeitpunkt wie die Sichtung
entfernt.
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Die
getrockneten Pulverteilchen können
mit fein verteilten Teilchen von verschiedenen Mitteln, wie einem
Trennmittel, einem Ladungssteuerungsmittel, einem Fließfähigkeit
verleihenden Mittel und einem farbgebenden Mittel gemischt werden.
Durch die Aufbringung von mechanische Stoßkraft auf die Mischung von
Teilchen können
die fein verteilten Teilchen der unterschiedlichen Mittel fest auf
der Oberfläche
der Tonerteilchen abgeschieden oder mit den Tonerteilchen auf deren
Oberfläche
gleichmäßig gemischt
werden. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die an der
Oberfläche
der Tonerteilchen befestigten Teilchen von unterschiedlichen Mitteln
abfallen.
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Spezifische
Verfahren zum Aufbringen einer Stoßkraft sind zum Beispiel ein
Verfahren, bei welchem die Stoßkraft
auf die gemischten Teilchen aufgebracht wird, indem ein sich bei
hoher Geschwindigkeit drehendes Rührflügelrad verwendet wird, und
ein Verfahren, bei welchem die gemischten Teilchen in eine Strömung hoher
Geschwindigkeit verbracht werden, um die gemischten Teilchen oder
komplexen Teilchen einem Kollisionskurs mit einem geeigneten Prallbrett
zu unterwerfen. Beispiele der Vorrichtung dafür beinhalten „Angmill" (erhältlich von
Hosokawa Micron Corporation), die modifizierte Mühle vom I-Typ (erhältlich von
Nippon Pneumatic MFG, Co., Ltd.) welche verringerten Pulverisierungs-Luftdruck
hat, ein Hybridisierungs-System (erhältlich von Nara Machine Corporation),
Krypton System (hergestellt von Kawasaki Heavy Industries, Ltd.),
und einen automatischen Mörser.
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Träger für Zweikomponenten-Entwickler
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen Zweikomponenten-Entwickler, umfassend
einen Träger
und einen Toner, bereit. Es kann hierin irgendein bekannter Träger verwendet
werden, wie Eisenpulver, Ferritpulver, Nickelpulver und andere magnetische
Pulver ebenso wie Glasperlen und Harz-beschichtete Produkte von
diesen Teilchen oder Pulvern.
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Harzpulver
zum Beschichten des Trägers
beinhalten zum Beispiel Pulver aus Styrol-Acryl-Copolymeren, Siliconharzen, Maleinsäureharzen,
Fluorkohlenwasserstoff-Harzen,
Polyesterharzen und Epoxyharzen. Die Styrol-Acryl-Copolymere enthalten
vorzugsweise 30 bis 70 Gew.-% Styrolkomponente. Wenn der Styrolgehalt
weniger als 30 Gew.-% beträgt,
kann der Entwickler unzureichende Entwicklungseigenschaften haben. Wenn
er 90 Gew.-% übersteigt,
wird der Beschichtungsfilm übermäßig hart
und ist daher anfällig
für Abblättern, wodurch
die Lebensdauer des Trägers
verkürzt
wird.
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Die
Harzbeschichtung des Trägers
kann ferner andere Additive wie Haftung verleihende Mittel, Härtungsmittel,
Gleitmittel, Leiffähigkeitsmittel
und Ladungssteuerungsmittel zusätzlich
zu dem Harz umfassen.
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Eine
bevorzugtere Ausführungsform
des Toners wird nachstehend beschrieben werden. Spezifisch hat der
Toner der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine elliptisch Gestalt.
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Wenn
die Gestalt eines Toners unregelmäßig oder zusammen gedrückt ist
und der Toner wegen seiner Gestalt eine schlechte Teilchen-Fluidität hat, treten
die folgenden Probleme auf. Der Toner lagert sich als ein Ergebnis
von unzureichender Reibungsaufladung an dem Hintergrund von Bildern
ab. Für
einen solchen schlecht gestalteten Toner ist es schwierig, in dem
Entwicklungsschritt genau und gleichmäßig an sehr feine latente Punktbilder
verbracht zu werden. Daher hat ein solcher Toner eine schlechte
Punktwiedergabe. Ferner hat der Toner einen unzureichenden Wirkungsgrad
der Übertragung
in elektrischen Latentbild-Übertragungssystemen,
weil der unregelmäßig gestaltete
Toner nur schwer elektrische Kraftlinien aufnehmen kann.
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Tonerteilchen,
die im wesentlichen kugelförmig
sind, haben eine übermäßig hohe
Fluidität,
sie reagieren übermäßig auf äußere Kraft
und dadurch werden sie während
Entwicklungs- und Übertragungsvorgängen leicht
zu Gebieten außerhalb
von Punkten gestreut. Überdies
rollen kugelförmige
Tonerteilchen leicht in den Raum zwischen einem Photoleiter und
einem Reinigungselement und ziehen so Reinigungsversagen nach sich.
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Der
Toner mit einer elliptischen Form hat eine in richtiger Weise gesteuerte
Fluidität,
kann glatt durch Reibung aufgeladen werden und vermeidet dadurch
Tonerablagerung auf dem Hintergrund von Bildern. Das Tonerbild kann
sorgfältig
in genauer Übereinstimmung
mit feinen latenten Punktbildern entwickelt werden und kann effizient
auf zum Beispiel ein Aufzeichnungsmedium übertragen werden, und weist
auf diese Weise hervorragende Punktwiedergabe auf. Die stimmige
Fluidität
des Toners kann auch Streuung der Tonerteilchen während dieser
Vorgänge
verhindern. Zudem ist der elliptische Toner widerstandsfähiger gegen
Reinigungsversagen als ein kugelförmiger Toner, weil die Achse,
mit welcher der elliptische Toner rollen kann, beschränkt ist
und weniger leicht unter ein Reinigungselement rutscht.
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Die
elliptischen Tonerteilchen sind vorzugsweise in einer elliptischen
Form mit einer Hauptachse r1, einer Nebenachse r2 und einer Dicke
r3, bei der das Verhältnis
(r2/r1) der Nebenachse zu der Hauptachse r1 etwa 0,5 bis etwa 0,8
ist, und das Verhältnis
(r3/r2) der Dicke r3 zu der Nebenachse r2 etwa 0,7 bis etwa 1,0 ist,
wie schematisch in 1A, 1B und 1C veranschaulicht
wird.
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Wenn
das Verhältnis
(r2/r1) kleiner als etwa 0,5 ist, ist die Reinigungsfähigkeit
eines Toners wegen der weniger kugelförmigen Form der Tonerteilchen
hoch. Jedoch ist er ungenügend
in Punktwiedergabe und Wirkungsgrad der Übertragung, daher können Bilder
hoher Qualität
nicht erhalten werden.
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Wenn
das Verhältnis
(r2/r1) größer als
etwa 0,8 ist, nähert
die Form der Tonerteilchen sich der Kugelform und es kann Reinigungsversagen
speziell in einer Atmosphäre
mit niedriger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit auftreten. Wenn
das Verhältnis
(r3/r2) weniger als 0,7 beträgt,
ist der Toner flach und kann nicht wirkungsvoll als ein kugelförmiger Toner übertragen
werden, obwohl er nicht streut wie bei einem Toner mit einer unregelmäßigen Form.
Speziell wenn das Verhältnis (r3/r2)
1,0 ist, wird die Form eines Toners beinahe ein Drehkörper mit
der Hauptachse als einer Drehachse. Indem dieser Zahlenwert erfüllt wird,
hat der Toner eine Teilchenform, die abweichend von einer unregelmäßigen Form,
flachgedrückten
Form und Kugelform ist. Dies ist die Form, die alle Eigenschaften
aus Reibungs-Aufladbarkeit,
Punktwiedergabe, Übertragungseffizienz,
Streuverhinderung und Reinigungsfähigkeit erreichen kann.
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1A, 1B und 1C zeigen
die Beziehung zwischen der Hauptachse, Nebenachse und Dicke des
Tonerteilchens. Die mit r1, r2 und r3 gezeigten Längen können mit
einem Abtast-Elektronenmikroskop (SEM) beobachtet und gemessen werden,
indem Bilder aus verschiedenen Winkeln aufgenommen werden.
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Die
Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet den
Toner der vorliegenden Erfindung und ist so konfiguriert, dass sie
die Bildfixierung bei einem Kontaktdruck (Last auf den Walzen, dividiert durch
Kontaktfläche)
zwischen den beiden Walzen von 1,5 × 105 Pa
oder weniger durchführt.
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2 ist
ein schematisches Diagramm eines Fixiergerätes in der Bilderzeugungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt
eine Fixierwalze 1, eine Andruckwalze 2, einen
Metallzylinder 3, eine Versatzverhinderungsschicht 4,
eine Heizlampe 5, einen anderen Metallzylinder 6,
eine andere Versatzverhinderungsschicht 7, eine andere
Heizlampe 8, ein Tonerbild T und ein Substrat (einen Träger) S,
wie eine Übertragungsfolie
aus Papier.
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In
einem herkömmlichen
Fixiergerät
zur Verwendung in einer solchen Bilderzeugungsvorrichtung übersteigt
der Kontaktdruck (Last auf den Walzen/Kontaktflache) zwischen den
beiden Walzen 1,5 × 105 Pa. Wenn nicht, kann das Bild nicht ausreichend
fixiert werden. Dagegen kann der Toner der vorliegenden Erfindung
sogar bei niedrigen Temperaturen und auch bei einem niedrigen Kontaktdruck
von 1,5 × 105 Pa oder weniger fixiert werden. Indem bei
niedrigem Kontaktdruck fixiert wird, wird das Tonerbild auf dem Übertragungsmedium
nicht verformt und ergibt so Bildausgabe mit hoher Präzision.
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Die
Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet den
Toner der vorliegenden Erfindung und kann Bildfixiermittel (ein
Fixiergerät)
enthalten, welches eine Erwärmungsvorrichtung
mit einem Heizelement umfasst; eine Folie in Kontakt mit der Erwärmungsvorrichtung;
und ein Andruckelement in engem Kontakt mit der Erwärmungsvorrichtung,
wobei die Folie dazwischen geschoben ist, und das Bildfixiermittel
ist so konfiguriert, dass es ein das unfixierte Tonerbild tragendes
Aufzeichnungsmedium zwischen der Folie und dem Andruckelement hindurch
laufen lässt,
um den Toner zu erwärmen
und zu schmelzen, um dadurch das Tonerbild zu fixieren.
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Mit
Bezug auf 3 ist das Fixiergerät ein SURF-(Surface
Rapid Fusing) Fixiergerät,
in welchem Fixieren durchgeführt
wird, indem eine Fixierfolie 302 gedreht wird. Spezifisch
ist die Fixierfolie 302 eine wärmefeste Folie in Form eines
Endlosbandes, und die Fixierfolie 302 ist um eine Antriebswalze 304,
welche ein tragender Drehkörper
der Fixierfolie ist, eine angetriebene Walze 306 und ein
Heizelement 308, welches unten und zwischen der Antriebswalze 304 und
der angetriebenen Walzen 306 angeordnet ist, herum gespannt.
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Die
angetriebene Walze 306 wirkt auch als eine Spannerwalze
für die
Fixierfolie 302. Die Fixierfolie 302 wird in einer
Drehrichtung im Uhrzeigersinn durch die Antriebswalze 304 wie
in der Abbildung gezeigt angetrieben, so dass sie sich im Uhrzeigersinn
dreht. Die Geschwindigkeit dieser Drehung wird so gesteuert, dass
die Fixierfolie 302 sich in einem Spaltbereich L, in welchem
die Andruckwalze 310 und die Fixierfolie 302 miteinander
in Kontakt gelangen, mit der gleichen Geschwindigkeit wie ein Übertragungsmedium
S bewegt.
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Die
Andruckwalze 310 hat eine Schicht aus einem elastischen
Kautschuk mit einer hervorragenden Trennfähigkeit, wie Siliconkautschuk.
Die Andruckwalze 310 dreht sich in der Richtung gegen den
Uhrzeigersinn, so dass in Bezug auf den Bereich des Fixierspaltes
L ein Kontaktdruck von 4 kg bis 10 kg eingestellt wird.
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Die
Fixierfolie 302 hat vorzugsweise eine hervorragende Wärmefestigkeit,
Trennfähigkeit
und Abriebfestigkeit. Ihre Dicke beträgt allgemein 100 μm oder weniger,
und vorzugsweise 40 μm
oder weniger. Beispiele der Fixierfolie sind eine einschichtige
Folie aus wärmebeständigen Harzen
wie Polyimid, Polyetherimid, PES (Polyethersulfid) und PFA (Tetrafluorethylen-Perfluoralkylenvinylether-Copolymer),
und eine mehrschichtige Folie, umfassend eine Folie mit einer Dicke
von 20 μm
und eine Trenn-Deckschicht von 10 μm Dicke, gebildet aus Fluorharz
wie PTFE (Polytetrafluorethylenharz), dem ein elektrisch leitfähiges Mittel
zugesetzt ist, oder eine elastische Schicht, wie Fluorkohlenwasserstoff-Kautschuk
oder Siliconkautschuk, die auf derjenigen Seite angeordnet ist,
welche in Kontakt mit einem Bild ist.
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In 3 enthält das Heizelement 308 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ein flaches Substrat 312 und eine Fixier-Erwärmungsvorrichtung 314.
Das flache Substrat 312 ist aus einem Material mit hoher Wärmeleiffähigkeit
und hohem elektrischem Widerstand, wie Aluminiumoxid, ausgebildet.
Auf der Oberfläche des
Heizelementes 308, wo die Fixierfolie 302 in Kontakt
damit ist, ist die aus einer Widerstands-Heizeinrichtung gebildete
Fixier-Erwärmungsvorrichtung 314 so
angeordnet, dass die längere
Seite de Fixier-Erwärmungsvorrichtung 314 entlang
der Bewegungsrichtung der Fixierfolie 302 liegt. Eine derartige
Fixier-Erwärmungsvorrichtung 314 ist
zum Beispiel mit elektrischem Widerstandsmaterial, wie Ag/Pd, Ta2N, oder dergleichen, in einem Auskleidungsstreifen
oder Bandstreifen siebgedruckt. Außerdem sind zwei Elektroden
(nicht gezeigt) an beiden Seiten des Fixierheizers 314 angeordnet,
so dass die Widerstands-Heizeinrichtung Wärme erzeugt, wenn zwischen
die Elektroden eine Spannung gelegt wird. Ferner ist auf der Seite
des flachen Substrates 312 gegenüber dem Fixierheizer 314 ein
aus einem Thermistor gebildeter Fixier-Wärmefühler 316 angeordnet.
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Thermische
Information des flachen Substrates 312 wird von dem Fixier-Wärmefühler 316 ermittelt und
zu einer Steuervorrichtung gesendet, so dass die Menge der Elektrizität, welche
auf den Fixierheizer 314 aufgebracht wird, gesteuert wird
und auf diese Weise die Heizeinrichtung auf eine bestimmte Temperatur geregelt
wird.
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Die
Prozesskartusche der vorliegenden Erfindung verwendet den Toner
der vorliegenden Erfindung, hat integral einen Photoleiter und mindestens
eine Einheit, ausgewählt
aus Aufladungseinheit, Entwicklungseinheit und Reinigungseinheit
und ist von einem Hauptkörper
einer Bilderzeugungsvorrichtung abnehmbar und daran anbringbar.
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4 ist
ein schematisches Diagramm einer Bilderzeugungsvorrichtung mit der
Prozesskartusche der vorliegenden Erfindung.
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Die
Prozesskartusche 10 von 4 beinhaltet
einen Photoleiter 11, eine Aufladevorrichtung 12,
ein Entwicklungsgerät 13 und
eine Reinigungsvorrichtung 14.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind der Photoleiter 11 und mindestens eine aus
der Aufladungseinheit 12, Entwicklungseinheit 13 und
Reinigungseinheit 14 integral eingebracht, um eine Prozesskartusche zu
bilden, welche konfiguriert ist, von einem Hauptkörper einer
Bilderzeugungsvorrichtung, wie einem Kopiergerät oder Drucker, abnehmbar und
daran anbringbar zu sein.
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In
der mit der Prozesskartusche der vorliegenden Erfindung ausgerüsteten Bilderzeugungsvorrichtung wird
der Photoleiter mit einer vorbestimmten Umfangsgeschwindigkeit gedreht.
Während
des Umdrehungszyklus des Photoleiters lädt die Aufladevorrichtung (das
Aufladungsmittel) gleichmäßig den
Photoleiter zu einem vorbestimmten positiven oder negativen Potential
auf, danach strahlt eine Lichteinstrahlvorrichtung wie Schlitzbelichtung
oder abtastende Laserstrahlbelichtung bildmäßig Licht auf den aufgeladenen
Photoleiter ein. Auf diese Weise werden nacheinander latente elektrostatische
Bilder auf der Umfangsoberfläche
des Photoleiters gebildet. Daraufhin entwickelt der Bildentwickler
das erzeugte latente elektrostatische Bild mit dem Toner, um ein
Tonerbild zu erzeugen, und dann überträgt die Übertragungseinheit
nacheinander das Tonerbild auf ein Übertragungsmedium, welches
von einer Papierzufuhreinheit bei gleichem Zeitablauf wie die Umdrehung
des Photoleiters zwischen den Photoleiter und die Übertragungseinheit
zugeführt
wird. Das Übertragungsmedium, welches
das übertragene
Tonerbild trägt,
wird von dem Photoleiter getrennt und in eine Fixiervorrichtung
eingeführt.
Die Fixiervorrichtung fixiert das übertragene Bild auf dem Übertragungsmedium,
um eine Reproduktion (Kopie) zu erzeugen, und dann wird die Kopie
aus der Vorrichtung heraus gelassen, das heißt, ausgedruckt. Nach der Übertragung
des Tonerbildes entfernt eine Reinigungsvorrichtung den auf der
Oberfläche
des Photoleiters verbliebenen Toner, um die Oberfläche zu reinigen.
Dann wird die Ladung des Photoleiters für eine andere Bilderzeugung
beseitigt.
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Der
Photoleiter zur Verwendung in der Bilderzeugungsvorrichtung ist
vorzugsweise ein Photoleiter aus amorphem Silicium.
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Photoleiter aus amorphem Silicium
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In
der vorliegenden Erfindung wird ein Photoleiter aus amorphem Silicium
als ein Photoleiter für
Elektrophotographie verwendet. Der Photoleiter aus amorphem Silicium
(auf den hierin nachfolgend als „ein a-Si-Photoleiter" Bezug genommen wird)
hat ein leitfähiges
Substrat und eine aus a-Si gebildete photoleitende Schicht. Die
photoleitende Schicht wird auf dem Substrat, während es auf 50°C bis 400°C erwärmt wird,
durch ein Filmbildungsverfahren wie Vakuum-Abscheidung, Sputtern,
Ionenplattieren, thermische CVD (CVD = chemische Dampfabscheidung),
optische CVD, Plasma-CVD oder dergleichen erzeugt. Von diesen ist
Plasma-CVD das bevorzugte Verfahren, bei dem Rohmaterial-Gas durch
Glimmentladung eines direkten Stromes, Hochfrequenz, oder Mikrowellen
zersetzt wird, und dann a-Si auf dem Substrat abgeschieden wird,
um einen Film aus a-Si zu bilden.
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Schichtstruktur
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Beispiele
der Schichtstruktur des Photoleiters aus amorphem Silicium sind
wie folgt. 5A, 5B, 5C und 5D sind
schematische Diagramme, welche die Schichtstruktur des Photoleiters
aus amorphem Silicium erklären.
In Bezug auf 5A hat ein Photoleiter für die Elektrophotographie 500 ein
Substrat 501 und eine photoleitende Schicht 502 auf
dem Substrat 501. Die photoleitende Schicht 502 ist
aus a-Si:H,X gebildet und weist Photoleitfähigkeit auf. In Bezug auf 5B hat
ein Photoleiter für
die Elektrophotographie 500 ein Substrat 501,
auf welchem eine aus a-Si:H,X gebildete photoleitende Schicht 502 und
eine Oberflächenschicht 503 aus
amorphem Silicium angeordnet sind. In Bezug auf 5C hat
ein Photoleiter für
die Elektrophotographie 500 ein Substrat 501,
und auf dem Substrat 501 eine aus a-Si:H,X gebildete photoleitende Schicht 502,
eine Oberflächenschicht 503 aus
amorphem Silicium und eine Ladungsinjektions-Verhinderungsschicht
aus amorphem Silicium 504. In Bezug auf 5D hat
ein Photoleiter für
die Elektrophotographie 500 ein Substrat 501 und
eine photoleitende Schicht 502 auf dem Substrat 501.
Die photoleitende Schicht 502 umfasst eine aus a-Si:H,X
gebildete Ladungserzeugungsschicht 505 und eine Ladungstransportschicht 506.
Der Photoleiter für
die Elektrophotographie 500 hat ferner eine Oberflächenschicht 503 aus
amorphem Silicium auf der photoleitenden Schicht 502.
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Substrat
-
Das
Substrat des Photoleiters kann elektrisch leitfähig oder isolierend sein. Beispiele
des leitfähigen Substrates
beinhalten Metalle wie Al, Cr, Mo, Au, In, Nb, Te, V, Ti, Pt, Pd,
Fe und Legierungen davon, wie rostfreier Stahl. Ein isolierendes
Substrat, bei welchem mindestens die Oberfläche, die einer photoleitenden Schicht
gegenübersteht,
behandelt ist, um Leitfähigkeit
zu ergeben, kann auch als das Substrat verwendet werden. Beispiele
von einem solchen isolierenden Substrat sind ein Film oder eine
Folie aus einem synthetischen Harz, wie Polyester, Polyethylen,
Polycarbonat, Celluloseacetat, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol
oder Polyamid, Glas oder Keramik.
-
Die
Form des Substrates kann zylindrisch, eine Platte oder ein Endlosband
sein, welches eine glatte oder unregelmäßige Oberfläche hat. Die Dicke davon kann
eingestellt werden, um einen vorbestimmten Photoleiter zu erzeugen.
In dem Fall, dass von dem Photoleiter Flexibilität verlangt wird, kann das Substrat
innerhalb von Bereichen des wirksamen Funktionierens als ein Substrat
so dünn
wie möglich
sein. Die Dicke des Substrates ist unter den Gesichtspunkten von
zum Beispiel Herstellung, Handhabung und mechanischer Festigkeit
allgemein 10 μm
oder mehr.
-
Ladungsinjektions-Verhinderungsschicht
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In
dem in der vorliegenden Erfindung verwendeten Photoleiter ist es
wirkungsvoll, zwischen dem leitfähigen
Substrat und der photoleitenden Schicht eine Ladungsinjektions-Verhinderungsschicht
anzuordnen (5C). Die Ladungsinjektions-Verhinderungsschicht
verhindert eine Ladungsinjektion von dem leitfähigen Substrat. Die Ladungsinjektions-Verhinderungsschicht
hat eine Polaritätsabhängigkeit.
Das heißt,
wenn Ladungen einer spezifischen Polarität auf eine freie Oberfläche des
Photoleiters aufgebracht werden, dient die Ladungsinjektions-Verhinderungsschicht
dazu, eine Strominjektion aus dem leitfähigen Substrat in die photoleitende
Schicht zu verhindern, und wenn Ladungen mit entgegen gesetzter
Polarität
aufgebracht werden, funktioniert die Ladungsinjektions-Verhinderungsschicht
nicht. Um eine solche Funktion zu erreichen, enthält die Ladungsinjektions-Verhinderungsschicht,
verglichen mit der photoleitenden Schicht, verhältnismäßig größere Mengen von Atomen, welche
die Leitfähigkeit
steuern.
-
Die
Dicke der Ladungsinjektions-Verhinderungsschicht ist vorzugsweise
etwa 0,1 μm
bis etwa 5 μm, bevorzugter
0,3 μm bis
4 μm, und
noch bevorzugter 0,5 μm
bis 3 μm,
um gewünschte
elektrophotographische Eigenschaften und bessere Wirtschaftlichkeit
zu erreichen.
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Photoleitende Schicht
-
Die
photoleitende Schicht kann je nach Notwendigkeit über dem
Substrat 501 angeordnet sein. Die Dicke der photoleitenden
Schicht ist nicht besonders beschränkt, so lange wie gewünschte elektrophotographische
Eigenschaften und hohe Kostengünstigkeit
erreicht werden. Die Dicke davon beträgt vorzugsweise etwa 1 μm bis etwa
100 μm,
bevorzugter 20 μm
bis 50 μm
und noch bevorzugter 23 μm
bis 45 μm.
-
Ladungstransportschicht
-
Die
Ladungstransportschicht dient, wenn die photoleitende Schicht hinsichtlich
ihrer Funktionen in mehrere Schichten getrennt ist, hauptsächlich dazu,
Ströme
zu transportieren. Die Ladungstransportschicht enthält mindestens
Siliciumatome, Kohlenstoffatome und Fluoratome als ihre wesentlichen
Komponenten. Wenn erforderlich, kann die Ladungstransportschicht
ferner Wasserstoffatome und Sauerstoffatome enthalten, so dass die
Ladungstransportschicht aus a-SiC(H,F,O) gebildet wird. Eine solche
Ladungstransportschicht weist wünschenswerte
Photoleitfähigkeit,
speziell Ladungsbehaltungsfähigkeit,
Ladungserzeugungsfähigkeit und
Ladungstransportfähigkeit
auf. Es ist besonders bevorzugt, dass die Ladungstransportschicht
ein Sauerstoffatom enthält.
-
Die
Dicke der Ladungstransportschicht wird in geeigneter Weise eingestellt,
so dass sich eine wünschenswerte
elektrophotographische Eigenschaft und Kostengünstigkeit ergibt. Die Dicke
davon ist vorzugsweise etwa 5 μm
bis etwa 50 μm,
bevorzugter 10 μm
bis 40 μm
und am bevorzugtesten 20 μm
bis 30 μm.
-
Ladungserzeugungsschicht
-
Wenn
die photoleitende Schicht hinsichtlich ihrer Funktionen in mehrere
Schichten getrennt ist, dient die Ladungserzeugungsschicht hauptsächlich dazu,
Ladungen zu erzeugen. Die Ladungserzeugungsschicht enthält mindestens
Siliciumatome als eine wesentliche Komponente und enthält im Wesentlichen
keine Kohlenstoffatome. Wenn erforderlich, kann die Ladungserzeugungsschicht
ferner Wasserstoffatome enthalten, so dass die Ladungserzeugungsschicht
aus a-Si:H gebildet wird. Eine solche Ladungserzeugungsschicht weist eine
wünschenswerte
Photoleitfähigkeit,
speziell Ladungserzeugungsfähigkeit
und Ladungstransportfähigkeit auf.
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Die
Dicke der Ladungserzeugungsschicht wird in geeigneter Weise eingestellt,
so dass eine wünschenswerte
elektrophotographische Eigenschaft und Kostengünstigkeit erhalten wird. Ihre
Dicke beträgt
vorzugsweise etwa 0,5 μm
bis etwa 15 μm,
bevorzugter 1 μm
bis 10 μm
und am bevorzugtesten 1 μm
bis 5 μm.
-
Oberflächenschicht
-
Der
Photoleiter aus amorphem Silicium zur Verwendung in der vorliegenden
Erfindung kann ferner eine Oberflächenschicht enthalten, welche
auf der wie vorstehend erwähnt
erzeugten, photoleitenden Schicht auf dem Substrat angeordnet ist.
Die Oberflächenschicht
ist vorzugsweise eine Schicht aus amorphem Silicium. Die Oberflächenschicht
hat eine freie Oberfläche,
so dass wünschenswerte
Eigenschaften wie Feuchtigkeitsbeständigkeit, Benutzbarkeit bei
fortlaufender wiederholter Verwendung, Elektrofestigkeit, Stabilität in der Betriebsumgebung
und Haltbarkeit vorhanden sind.
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Die
Dicke der Oberflächenschicht
beträgt
allgemein etwa 0,01 μm
bis etwa 3 μm,
bevorzugter 0,05 μm bis
2 μm und
noch bevorzugter 0,1 μm
bis 1 μm.
Wenn ihre Dicke weniger als etwa 0,01 μm beträgt, wird die Oberflächenschicht
während
der Verwendung des Photoleiters weg gerieben. Wenn sie etwa 3 μm übersteigt, werden
die elektrophotographischen Eigenschaft beeinträchtigt, wie durch einen Anstieg
der Restladung.
-
Die
Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise
dazu konfiguriert, ein Wechselfeld anzulegen, wenn ein latentes
elektrostatisches Bild auf dem Photoleiter entwickelt wird.
-
In
einem in 6 gezeigten Entwicklungsgerät 20 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
legt eine Stromversorgung 22 eine Vibrations-Vorspannung
als Entwicklungs-Vorspannung, in welcher eine Gleichspannungsstrom
und eine Wechselspannung überlagert
sind, während
der Entwicklung an eine Entwicklungsmanschette 21 an. Das
Potential des Hintergrundgebietes und das Potential des Bildgebietes
befinden sich zwischen dem Maximum und dem Minimum des Vibrations-Vorspannungspotentials.
Dieses erzeugt ein Wechselfeld, in dem sich die Richtungen abwechselnd
verändern,
in dem Entwicklungsgebiet 23. Ein Toner und ein Träger in dem
Entwickler werden in diesem Wechselfeld intensiv in Schwingung versetzt,
so dass der Toner die elektrostatische Anziehungskraft aus der Entwicklungsmanschette 21 und
dem Träger überwindet und
auf die Photoleiter-Trommel 24 überspringt.
Der Toner wird dann gemäß einem
darauf befindlichen latenten elektrostatischen Bild auf dem Photoleiter 24 befestigt.
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Der
Unterschied zwischen dem Maximum und dem Minimum der Vibrations-Vorspannung (Spitze-Spitze-Spannung)
beträgt
vorzugsweise 0,5 kV bis 5 kV, und die Frequenz ist vorzugsweise
1 kHz bis 10 kHz. Die Wellenform der Vibrations-Vorspannung kann eine Rechteckwelle,
eine Sinuswelle oder eine Dreieckwelle sein. Die Gleichspannung
der Vibrations-Vorspannung liegt in einem Bereich zwischen dem Potential im
Hintergrund und dem Potential im Bildgebiet, wie vorstehend erwähnt, und
wird unter Gesichtspunkten der Verhinderung von Tonerablagerung
auf dem Hintergrund vorzugsweise näher an dem Potential im Hintergrund eingestellt.
-
Wenn
die Vibrations-Vorspannung eine Rechteckwelle ist, ist es bevorzugt,
dass das Einschaltverhältnis
50 % oder weniger beträgt.
Das Einschaltverhältnis
ist der Anteil der Zeit während
eines Zyklus der Vibrations-Vorspannung, in welcher der Toner auf
den Photoleiter überspringt.
Auf diese Weise wird der Unterschied zwischen dem Spitzenzeitwert,
während
dem der Toner auf den Photoleiter überspringt, und dem Zeitmittel
der Vorspannung sehr groß.
In Folge dessen wird die Bewegung des Toners weiter aktiviert, daher
wird der Toner genau auf die Potentialverteilung des latenten elektrostatischen
Bildes angezogen. Demgemäß wird grobe
Ablagerung verringert und die Bildauflösung kann verbessert werden. Überdies
kann der Unterschied zwischen dem Spitzenwert, während dem der Träger, welcher
eine derjenigen des Toners entgegen gesetzte Strompolarität aufweist,
auf den Photoleiter überspringt,
und dem Zeitmittel der Vorspannung verringert werden. In Folge dessen
kann die Bewegung des Trägers
beschränkt
werden, und die Möglichkeit
der Ablagerung von Träger
auf dem Hintergrund wird stark verringert.
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Die
Aufladevorrichtung (elektrostatische Aufladevorrichtung) zur Verwendung
in der Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist
vorzugsweise eine Kontakt-Aufladevorrichtung. Eine solche Aufladevorrichtung
enthält
ein elektrostatisches Aufladungselement, und das elektrostatische
Aufladungselement wird mit dem Photoleiter als einem Trägerelement
für das
latente elektrostatische Bild in Kontakt gebracht und es legt Spannung
an, so dass der Photoleiter geladen wird.
-
Walzen-Aufladevorrichtung
-
8A ist
ein schematisches Diagramm eines Beispiel der Bilderzeugungsvorrichtung,
die mit einer Kontakt-Aufladevorrichtung ausgerüstet ist. Der als ein Bildträgerelement
aufzuladende Photoleiter 802 wird mit einer vorbestimmten
Geschwindigkeit (der Prozessgeschwindigkeit) in der Richtung des
in der Abbildung gezeigten Pfeils gedreht. Die Aufladungswalze 804,
welche in Kontakt mit dem Photoleiter 802 gebracht wird, enthält einen
Kernstab 806 und eine leitfähige, auf dem Kernstab 806 in
Form eines konzentrischen Kreises ausgebildete Kautschukschicht 808.
Die beiden Anschlüsse
des Kernstabs 806 werden mit Lagerblöcken (nicht gezeigt) gelagert,
so dass die Aufladungswalze 804 sich frei drehen kann,
und die Aufladungswalze 804 wird mit einem vorbestimmten
Druck durch ein Andruckelement (nicht gezeigt) auf den Photoleiter 802 gedrückt. Die
Aufladungswalze 804 in dieser Abbildung dreht sich daher
entlang der Drehung des Photoleiters 11. Die Aufladungswalze 804 wird
allgemein mit einem Durchmesser von 16 mm ausgebildet, wobei ein
Kernstab 28 mit einem Durchmesser von 9 mm mit einer Kautschukschicht 29 beschichtet
ist, die einen gemäßigten Widerstand
von ungefähr
100.000 Ω·cm aufweist.
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Die
in der Abbildung gezeigte Stromversorgung 810 ist elektrisch
mit dem Kernstab verbunden, und von der Stromversorgung wird eine
vorbestimmte Vorspannung an den Kernstab angelegt. Auf diese Weise wird
die Oberfläche
des Photoleiters gleichmäßig mit
einer vorbestimmten Polarität
und einem vorbestimmten Potential aufgeladen.
-
Als
eine Aufladevorrichtung zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung
ist die Form davon nicht spezifisch beschränkt, und kann außer einer
Walze eine magnetische Bürste
oder eine Pelzbürste
sein. Sie kann gemäß der Spezifikation
oder Konfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung in geeigneter Weise
ausgewählt
werden. Wenn eine magnetische Bürste
als eine Aufladevorrichtung verwendet wird, enthält die magnetische Bürste eine
aus unterschiedlichen Ferritteilchen, wie Zn-Cu-Ferrit, gebildete elektrostatische Aufladevorrichtung,
eine nicht-magnetische leitfähige
Manschette, um die elektrostatische Aufladevorrichtung zu lagern,
und eine in der nicht-magnetischen leitfähigen Manschette enthaltene
magnetische Walze. Wenn eine Pelzbürste als eine Aufladevorrichtung
verwendet wird, ist ein Material für die Bürste zum Beispiel ein Pelz,
der durch Behandlung mit zum Beispiel Kohlenstoff, Kupfersulfid,
einem Metall oder einem Metalloxid leitfähig wird, und der Pelz ist
um einen Stab aus einem Metall- oder anderen Kern, welcher durch
Behandlung leitfähig wird,
gewickelt oder daran befestigt.
-
Pelzbürsten-Aufladevorrichtung
-
8B ist
ein schematisches Diagramm eines anderen Beispiels der Bilderzeugungsvorrichtung,
die mit einer Kontakt-Aufladevorrichtung ausgerüstet ist. Der Photoleiter 802 als
ein aufzuladender Gegenstand und als ein Bildträgerelement wird mit einer vorbestimmten
Geschwindigkeit (der Prozessgeschwindigkeit) in der Richtung des
in der Abbildung gezeigten Pfeils gedreht. Die Bürstenwalze 812, die
eine Pelzbürste
hat, wird mit einer vorbestimmten Spaltbreite und einem hinsichtlich der
Elastizität
des Bürstenteils 814 vorbestimmten
Druck in Kontakt mit dem Photoleiter 802 gebracht.
-
Die
Pelzbürstenwalze 812 als
die in der vorliegenden Erfindung verwendete Kontakt-Aufladevorrichtung
hat einen Außendurchmesser
von 14 mm und eine Spannweite von 250 mm. Bei dieser Pelzbürste ist
ein Band mit einem Stapel aus leitfähiger Reyonfaser REC-B (Handelsname,
erhältlich
von Unitika Ltd.) als ein Bürstenteil 814 spiralförmig um
einen Metallkernstab 806 mit einem Durchmesser von 6 mm
gewickelt, der ebenfalls als Elektrode dient. Die Bürste des
Bürstenteils 814 ist
aus Filament mit 300 Denier/50 und hat eine Dichte von 155 Fasern
auf 1 Quadratmillimeter. Diese Bürstenwalze
wird unter Drehung in einer bestimmten Richtung einmal in ein Rohr
mit einem Innendurchmesser von 12 mm eingeführt und wird so eingesetzt,
dass sie mit dem Rohr die gleiche Achse teilt. Danach wird die Bürstenwalze
in dem Rohr in einer Atmosphäre
hoher Feuchtigkeit und hoher Temperatur stehen gelassen, um die
Fasern des Pelzes zu krümmen.
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Der
elektrische Widerstand der Pelzbürstenwalze
ist 1 × 105 Ω bei
einer angelegten Spannung von 100V. Der Widerstand wird aus dem
Strom berechnet, der erhalten wird, wenn die Pelzbürstenwalze
mit einer Metalltrommel mit einem Durchmesser von 30 mm mit einer
Spaltbreite von 3 mm kontaktiert wird und eine Spannung von 100
V daran gelegt wird.
-
Der
Widerstand der Pelzbürstenwalze
sollte 104 Ω oder mehr sein, um Bildunvollständigkeit
zu vermeiden, die durch eine unvollständige Aufladung an der Aufladungs-Spaltstelle
verursacht wird, wenn es sich ergibt, dass der aufzuladende Photoleiter
elektrische Defekte wegen niedriger elektrischer Widerstandsfähigkeit, wie
Nadelstichlöcher,
darauf aufweist und daher ein übermäßiger Verluststrom
in die Defektstellen fließt.
Außerdem sollte er 107 Ω oder weniger
sein, um die Oberfläche
des Photoleiters ausreichend aufzuladen.
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Beispiele
des Materials des Pelzes beinhalten zusätzlich zu REC-B (Handelsname,
erhältlich
von Unitika Ltd.) REC-C, REC-M1, REC-M10 (Handelsnamen, erhältlich von
Unitika Ltd.), SA-7 (Handelsname, erhältlich von Toray Industries,
Inc.), Thunderon (Handelsname, erhältlich von Nihon Sanmo Dyeing
Co., Ltd.), Beltron (Handelsname, erhältlich von Kanebo Gohsen, Ltd.),
Kuracarbo, bei dem Kohlenstoff in Reyon dispergiert ist (Handelsname,
erhältlich
von Kuraray Co., Ltd.) und Royal (Handelsname, erhältlich von
Mitsubishi Rayon Co., Ltd.). Die Bürste hat vorzugsweise 3 bis
10 Denier pro Faser, 10 bis 100 Filamente pro Bündel und 80 bis 600 Fasern
pro Quadratmillimeter. Die Länge
des Pelzes ist vorzugsweise 1 bis 10 mm.
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Die
Pelzbürstenwalze
wird in der umgekehrten (Gegen)-Richtung zu der Drehrichtung des
Photoleiters mit einer vorbestimmten Umfangsgeschwindigkeit gedreht,
und kommt mit einer Geschwindigkeitsdifferenz in Kontakt mit dem
Photoleiter. Die Stromversorgung legt eine vorbestimmte Aufladespannung
an die Pelzbürstenwalze
an, so dass die Oberfläche
des Photoleiters gleichmäßig mit
einer vorbestimmten Polarität
und einem vorbestimmten Potential aufgeladen wird. Bei der Kontaktaufladung
des Photoleiters durch die Pelzbürstenwalze
der vorliegenden Ausführungsform
werden Ladungen hauptsächlich
direkt injiziert und die Oberfläche des
Photoleiters wird auf eine im Wesentlichen gleiche Spannung wie
die an die Pelzbürstenwalze
angelegte Aufladungsspannung aufgeladen.
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Die
elektrostatische Aufladevorrichtung zur Verwendung in der vorliegenden
Erfindung ist nicht spezifisch beschränkt in ihrer Form und kann
zum Beispiel eine Aufladungswalze oder ein magnetischer Pelzflor sein,
ebenso wie eine Pelzflorwalze. Die Gestalt kann je nach der Spezifikation
und Konfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung ausgewählt sein.
Wenn eine Aufladungswalze verwendet wird, umfasst sie allgemein
einen Kernstab und eine auf den Kernstab beschichtete Kautschukschicht
von gemäßigtem Widerstand
von etwa 100.000 Ω·cm. Wenn
ein magnetischer Pelzflor verwendet wird, umfasst er allgemein zum
Beispiel Teilchen aus Ferrit wie Zn-Cu-Ferrit als ein elektrostatisches
Aufladungselement, eine die Ferritteilchen tragende nicht-magnetische
leitfähige
Hülse,
und eine in der leitfähigen Hülse beinhaltete
magnetische Walze.
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Magnetbürsten-Aufladevorrichtung
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8B ist
ein schematisches Diagramm von noch einem anderen Beispiel der Bilderzeugungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung, die mit einer Kontakt-Aufladevorrichtung
ausgerüstet
ist. Diese Abbildung kann auch zur Veranschaulichung einer eine
Magnetbürsten-Aufladevorrichtung
verwendenden Ausführungsform
verwendet werden. Der Photoleiter 802 als ein aufzuladender
Gegenstand und als Bildträgerelement
wird mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (der Prozessgeschwindigkeit)
in der Richtung des in der Abbildung gezeigten Pfeils gedreht. Die
Bürstenwalze 812,
die eine magnetische Bürste
hat, wird mit einer vorbestimmten Spaltbreite und einem hinsichtlich
der Elastizität
des Bürstenteils 814 vorbestimmten
Druck in Kontakt mit dem Photoleiter 802 gebracht.
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Die
magnetische Bürste 812 als
eine Kontakt-Aufladevorrichtung der vorliegenden Ausführungsform wird
aus magnetischen Teilchen gebildet. In den magnetischen Teilchen
werden Zn-Cu Ferritteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser
von 25 μm
und Zn-Cu Ferritteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von
10 μm in
einem Verhältnis
von 1/0,05 gemischt, so dass Ferritteilchen mit Peaks bei jedem
durchschnittlichen Teilchendurchmesser und einem gesamten mittleren
Teilchendurchmesser von 25 μm
erzeugt werden. Die Ferritteilchen werden mit einer Harzschicht
mit einem mäßigen Widerstand
beschichtet, um die magnetischen Teilchen zu erzeugen. Die Kontakt-Aufladevorrichtung
dieser Ausführungsform
wird aus den vorstehend erwähnten
beschichteten magnetischen Teilchen, einer nicht-magnetischen leitfähigen Hülse, welche die beschichteten
magnetischen Teilchen trägt,
und einer Magnetwalze, die in der nicht magnetische leitfähige Hülse beinhaltet
ist, gebildet. Die beschichteten magnetischen Teilchen sind auf
der Hülse
mit der Dicke von 1 mm angeordnet, um einen Aufladungsspalt von
5 mm mit dem Photoleiter zu bilden. Der Spalt zwischen der nicht-magnetischen
leitfähigen
Manschette und dem Photoleiter wird auf ungefähr 500 μm eingestellt. Die magnetische
Walze wird so gedreht, dass die nicht-magnetische leitfähige Hülse einer
Drehung mit der zweifachen Geschwindigkeit im Verhältnis zu
der Umfangsgeschwindigkeit der Oberfläche des Photoleiters und in der
Gegenrichtung zu dem Photoleiter unterworfen ist. Daher ist die
magnetische Bürste
gleichmäßig in Kontakt
mit dem Photoleiter.
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Als
eine Aufladevorrichtung zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung
ist deren Form nicht spezifisch beschränkt und kann zum Beispiel außer einer
Magnetbürste
eine Aufladungswalze oder eine Pelzbürste sein. Die Gestalt kann
je nach der Spezifikation und Konfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung
ausgewählt
sein. Wenn eine Aufladungswalze verwendet wird, umfasst sie allgemein
einen Kernstab und eine auf den Kernstab beschichtete Kautschukschicht
von gemäßigtem Widerstand
von etwa 100.000 Ω·cm. Wenn eine
Pelzbürste
als eine Aufladevorrichtung verwendet wird, so ist ein Material
für die
Pelzbürste
zum Beispiel ein Pelz, der durch Behandlung mit zum Beispiel Kohlenstoff,
Kupfersulfid, einem Metall oder Metalloxid leitfähig wird, und der Pelz ist
auf einem Stab mit einem Kern aus Metall oder einem anderen Material
aufgewickelt oder angebracht, welcher durch die Behandlung leitfähig wird.
-
Die
vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf mehrere Beispiele und Vergleichsbeispiele
nachstehend in weiteren Einzelheiten veranschaulicht werden, die
niemals dazu gedacht sind, den Umfang der vorliegenden Erfindung
zu beschränken.
Alle Worte „Teil" oder „Teile" wie nachstehend
verwendet sind in Gewicht, wenn nicht anderweitig vermerkt. In den
folgenden Beispielen verwendete Toner werden in Tabelle 1 gezeigt.
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Herstellungsbeispiel 1: Herstellung von
Pfropfpolymer
-
In
einen mit einem Thermometer und einem Rührer ausgerüsteten Autoklavreaktor wurden
450 Teile Xylol und 150 Teile von einem Niedrigmolekulargewichts-Polyethylen Sanwax
LEL 400 (Handelsname, erhältlich
von Sanyo Chemical Industries, Ltd.; Erweichungspunkt: 128°C) als ein
Wachs verbracht und gehörig
aufgelöst.
Nach Ersetzen der inneren Atmosphäre durch Stickstoffgas wurde
eine Mischung aus 594 Teilen Styrol, 255 Teilen Methylmethacrylat,
34,3 Teilen Di-tert.- Butylperoxyhexahydroterephthalat
und 120 Teilen Xylol bei 155°C
tropfenweise während
2 Stunden zur Polymerisation zugesetzt, und die Mischung wurde eine
weitere Stunde lang bei 155°C
gehalten. Dann wurde das Lösungsmittel
entfernt, um Pfropfpolymer W-1 mit einem Zahlenmittel-Molekulargewicht
von 3.300, einem Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 12.000, einer
Glasübergangstemperatur
Tg von 62,5°C
und einem Löslichkeitsparameter
SP von einem Vinylharz von 10,4 (cal/cm3)1/2 zu ergeben.
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Herstellungsbeispiel 2: Herstellung von
Pfropfpolymer
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In
einen mit einem Thermometer und einem Rühren ausgerüsteten Autoklavreaktor wurden
400 Teile Xylol und 150 Teile von einem Niedrigmolekulargewichts-Polypropylen Viscol
440P (Handelsname, erhältlich von
Sanyo Chemical Industries, Ltd.; Erweichungspunkt: 153°C) verbracht
und gehörig
gelöst.
Nach Ersetzen der inneren Atmosphäre durch Stickstoffgas wurde
eine Mischung aus 665 Teilen Styrol, 185 Teilen Butylacrylat, 8,5
Teilen Di-tert.-Butylperoxyhexahydroterephthalat und 120 Teilen
Xylol bei 160°C
tropfenweise während
2 Stunden zur Polymerisation zugesetzt, und die Mischung wurde eine
weitere Stunde lang bei 155°C gehalten.
Dann wurde das Lösungsmittel
entfernt, um Pfropfpolymer W-2 mit einem Zahlenmittel-Molekulargewicht
von 8.300, einem Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 22.900, einer
Glasübergangstemperatur
Tg von 60,5°C
und einem Löslichkeitsparameter
SP von einem Vinylharz von 10,4 (cal/cm3)1/ 2 zu ergeben.
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Herstellungsbeispiel 3: Herstellung von
Pfropfpolymer
-
In
einen mit einem Thermometer und einem Rührer ausgerüsteten Autoklavreaktor wurden
450 Teile Xylol und 200 Teile von einem Niedrigmolekulargewichts-Polypropylen Viscol
440P (Handelsname, erhältlich von
Sanyo Chemical Industries, Ltd.; Erweichungspunkt: 153°C) verbracht
und gehörig
gelöst.
Nach Ersetzen der inneren Atmosphäre durch Stickstoffgas wurde
eine Mischung aus 200 Teilen Styrol, 600 Teilen Methylmethacrylat,
32,3 Teilen Di-tert.-Butylperoxyhexahydroterephthalat und 120 Teilen
Xylol bei 150°C
tropfenweise während
2 Stunden zur Polymerisation zugesetzt, und die Mischung wurde eine
weitere Stunde lang bei 160°C gehalten.
-
Dann
wurde das Lösungsmittel
entfernt, um Pfropfpolymer W-3 mit einem Zahlenmittel-Molekulargewicht
von 3.200, einem Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 17.000, einer
Glasübergangstemperatur
Tg von 55,3°C
und einem Löslichkeitsparameter
SP von einem Vinylharz von 10,1 (cal/cm3)1/2 zu ergeben.
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Herstellungsbeispiel 4: Herstellung von
Pfropfpolymer
-
In
einen mit einem Thermometer und einem Rührer ausgerüsteten Autoklavreaktor wurden
480 Teile Xylol und 100 Teile von einem Niedrigmolekulargewichts-Polypropylen Viscol
151P (Handelsname, erhältlich von
Sanyo Chemical Industries, Ltd.; Erweichungspunkt: 108°C) verbracht
und gehörig
gelöst.
Nach Ersetzen der inneren Atmosphäre durch Stickstoffgas wurde
eine Mischung aus 755 Teilen Styrol, 100 Teilen Acrylnitril, 45
Teilen Butylacrylat, 21 Teilen Acrylsäure, 36 Teilen Di-tert.-Butylperoxyhexahydroterephthalat
und 100 Teilen Xylol bei 170°C
tropfenweise während
3 Stunden zur Polymerisation zugesetzt, und die Mischung wurde eine
weitere halbe Stunde lang bei 170°C
gehalten. Dann wurde das Lösungsmittel
entfernt, um Pfropfpolymer W-4 mit einem Zahlenmittel-Molekulargewicht
von 3.300, einem Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 18.000, einer
Glasübergangstemperatur
Tg von 65,0°C
und einem Löslichkeitsparameter
SP von einem Vinylharz von 11,0 (cal/cm3)1/2 zu ergeben.
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Herstellungsbeispiel 5: Herstellung von
Vinylharz
-
In
einen mit einem Thermometer und einem Rührer ausgerüsteten Autoklavreaktor wurden
450 Teile Xylol verbracht. Nach Ersetzen der inneren Atmosphäre durch
Stickstoffgas wurde eine Mischung aus 700 Teilen Styrol, 300 Teilen
Methylmethacrylat, 34.3 Teilen Di-tert.-Butylperoxyhexahydroterephthalat
und 120 Teilen Xylol bei 155°C
tropfenweise während
3 Stunden zur Polymerisation zugesetzt, und die Mischung wurde eine weitere
Stunde lang bei 155°C
gehalten. Dann wurde das Lösungsmittel
entfernt, um ein Vinylharz B-1 mit einem Zahlenmittel-Molekulargewicht
von 3.500, einem Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 9.100 und einer Glasübergangstemperatur
Tg von 68,8°C
zu ergeben.
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Herstellungsbeispiel 6: Herstellung von
feinen Polymerteilchen als Emulsion von organischen feinen Teilchen.
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683
Teile Wasser, 11 Teile des Natriumsalzes des Schwefelsäureesters
von Methacrylsäure-Ethylenoxidaddukt
ELEMINOL RS-30, (Handelsname, erhältlich von Sanyo Chemical Industries,
Ltd.), 73 Teile Styrol, 83 Teile Methacrylsäure, 130 Teile Butylacrylat
und 1 Teil Ammoniumpersulfat wurden in einen mit einem Rührstab und
einem Thermometer ausgerüsteten
Reaktor verbracht und die Mischung wurde 15 Minuten lang bei 400
Upm gerührt,
um eine weiße
Emulsion zu ergeben. Die Emulsion wurde auf eine innere Temperatur
von 75°C
erwärmt,
gefolgt von 5 Stunden langer Umsetzung. Die Reaktionsmischung wurde
weiter mit 30 Teilen einer wässrigen
1%igen Lösung
von Ammoniumpersulfat behandelt, 5 Stunden lang bei 75°C gealtert
und ergab dadurch eine wässrige
Dispersion [Dispersion von feinen Teilchen 1] eines Vinylharzes
(ein Copolymer aus Styrol-Methacrylsäure-Butylacrylat-Natriumsalz des Schwefelsäureesters
von Methacrylsäure-Ethylenoxidaddukt).
Die Dispersion von feinen Teilchen 1 hatte einen Volumenmittel-Teilchendurchmesser
von 80 nm, gemessen mit der Laserbeugungs-Streuungs-Größenverteilungs-Analysiervorrichtung
LA-920 (Handelsname, erhältlich
von Horiba Ltd., Japan). Ein Teil der Dispersion von feinen Teilchen
1 wurde getrocknet, um eine Harzkomponente zu isolieren. Die Harzkomponente
hatte eine Tg von 59°C
und ein Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 15 × 104.
-
Herstellungsbeispiel 7: Herstellung der
wässrigen
Phase
-
Die
wässrige
Phase 1 wurde als eine undurchsichtige weiße Flüssigkeit hergestellt, indem
990 Teile Wasser, 83 Teile der Dispersion von feinen Teilchen 1,
37 Teile einer 48,5%igen wässrigen
Lösung
von Natriumdodecylphenyletherdisulfonsäure ELEMINOL MON-7(Handelsname,
erhältlich
von Sanyo Chemical Industries, Ltd., Japan) und 90 Teile Ethylacetat
zusammen gemischt und gerührt
wurden.
-
Herstellungsbeispiel 8: Herstellung eines
unmodifizierten Polyesters
-
770
Teile bimolares Bisphenol A-Ethylenoxid-Addukt und 220 Teile Terephthalsäure wurden
in einen Reaktor verbracht, der mit einem Kondensor, einem Rührer und
einem Stickstoff-Einlassrohr ausgerüstet war. Die Mischung wurde
bei normalem atmosphärischem
Druck bei 210°C
10 Stunden lang polykondensiert und bei einem vermindertem Druck
von 10 bis 15 mm Hg 5 Stunden lang weiter umgesetzt. Nach Abkühlung auf 160°C wurde die
Reaktionsmischung weiter 2 Stunden lang mit 18 Teilen Phthalsäureanhydrid
behandelt und ergab dadurch einen unmodifizierten Polyester 1 (PE1)
-
Der
unmodifizierte Polyester 1 (PE1) hatte eine Tg von 47°C, ein Gewichtsmittel-Molekulargewicht
von 28.000, ein Peak-Molekulargewicht von 3.500, und eine Säurezahl
von 15,3.
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Herstellungsbeispiel 9: Herstellung von
Prepolymer
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660
Teile bimolares Bisphenol A-Ethylenoxid-Addukt, 274 Teile Isophthalsäure, 15
Teile Trimellitsäureanhydrid
und 2 Teile Dibutylzinnoxid wurden in einen Reaktor verbracht, der
mit einem Kondensor, einem Rührer
und einem Stickstoff-Einlassrohr ausgerüstet war. Die Mischung wurde
bei normalem atmosphärischem
Druck bei 230°C
8 Stunden lang und ferner unter einem vermindertem Druck von 10
bis 15 mm Hg 5 Stunden lang unter Entwässerung umgesetzt. Nach Abkühlung auf
160°C wurde
die Reaktionsmischung 2 Stunden lang mit 32 Teilen Phthalsäureanhydrid
weiter behandelt. Nach Abkühlung
auf 80°C
wurde die Reaktionsmischung weiter 2 Stunden lang mit 155 Teilen
Isophorondiisocyanat in Ethylacetat behandelt, um ein Isocyanat-haltiges
Prepolymer zu ergeben.
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Herstellungsbeispiel 10: Herstellung einer
Ketimin-Verbindung
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30
Teile Isophorondiamin und 70 Teile Methylethylketon wurden in einen
mit einem Rührstab
und einem Thermometer ausgerüsteten
Reaktor verbracht, gefolgt von 5 Stunden lang Umsetzung bei 50°C, um die Ketiminverbindung
1 zu ergeben.
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Herstellungsbeispiel 11: Herstellung einer
Grundmischung
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Eine
Gesamtmenge von 1200 Teilen Wasser, 540 Teilen Ruß Printex
35 (Handelsname, erhältlich
von Degussa AG; DBP-Ölabsorption:
42 ml/100-mg; pH: 9,5) und 1200 Teilen von einem Polyesterharz wurde
in einem Druckkneter gemischt, 30 Minuten lang bei 150°C in einer
Zweiwalzenmühle
geknetet, kalt gewalzt und in einer Pulverisiervorrichtung pulverisiert
und ergab dadurch die Grundmischung 1.
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Herstellungsbeispiel 12: Herstellung einer Ölphase
-
378
Teile unmodifizierter Polyester 1, 110 Teile Carnaubawachs, 22 Teile
von einem Salicylsäure-Metallkomplex
Bontron E 84 (Handelsname, erhältlich
von Orient Chemical Industries, Ltd.) als ein Ladungssteuerungsmittel
(CCA), 22 Teile Pfropfpolymer W-1 und 947 Teile Ethylacetat wurden
in einen Reaktor verbracht, der mit einem Thermometer und einem
Rührstab
ausgerüstet
war. Die Mischung wurde erwärmt
und dann unter Rühren
5 Stunden lang auf 80°C
gehalten, und wurde dann innerhalb einer Stunde auf 30°C abgekühlt. Die Mischung
wurde ferner unter Rühren
1 Stunde lang mit 500 Teilen Grundmischung 1 und 500 Teilen Ethylacetat
behandelt und ergab dadurch die Materiallösung 1.
-
Als
nächstes
wurden 1324 Teile der Materiallösung
1 in ein Gefäß überführt, und
der Ruß und
die Wachskomponenten darin wurden unter Verwendung einer Perlchenmühle (ULTRAVISCO-MILL,
erhältlich
von Aimex Co., Japan) bei einer Flüssigkeits-Zufuhrgeschwindigkeit
von 1 kg/h, einer Umfangsgeschwindigkeit der Scheibe von 6m/sec,
unter Verwendung von auf 80 Vol.-% eingefüllten Zirkoniumperlchen mit
0,5 mm Durchmesser dispergiert. Insgesamt wurde der Dispergiervorgang
3 Mal wiederholt, um den Ruß und
das Wachs zu dispergieren. Die Dispersion wurde ferner mit 1324
Teilen einer 65%igen Lösung
von dem unmodifizierten Polyester 1 in Ethylacetat behandelt und
die Mischung wurde unter den vorstehenden Bedingungen dispergiert, außer dass
der Dispergiervorgang nur einmal durchgeführt wurde, um die Pigment-Wachs-Dispersion
1 zu ergeben.
-
Pigment-Wachs-Dispersion
1 hatte einen Feststoffgehalt von 50%, wie durch 30 Minuten langes
Erwärmen
der Dispersion auf 130°C
bestimmt wurde.
-
Beispiel 1: Herstellung von Toner
-
Emulgierung bis Lösungsmittel-Entfernung
-
749
Teile Pigment-Wachs-Dispersion 1, 115 Teile Prepolymer 1 und 2,9
Teile Ketiminverbindung 1 wurden in ein Gefäß verbracht und die Mischung
wurde 1 Minute lang mit einem T.K. HOMO MIXER (Handelsname, erhältlich von
Tokushu Kiga Kogyo nCo., Ltd., Japan) bei 5.000 Upm gemischt. Als
nächstes
wurde die Mischung durch 20 Minuten langes Dispergieren in dem T.K.
HOMO MIXER bei 13.000 Upm mit 1.200 Teilen der wässrigen Phase 1 behandelt und
ergab dadurch die emulgierte Aufschlämmung 1.
-
Emulgierte
Aufschlämmung
1 wurde in ein mit einem Rührer
und einem Thermometer ausgerüstetes Gefäß verbracht
und wurde 8 Stunden lang auf 30°C
erwärmt,
um die Lösungsmittel
daraus zu entfernen. Die Aufschlämmung
wurde 4 Stunden lang bei 45°C
gereift und ergab dadurch die dispergierte Aufschlämmung 1.
-
Waschen bis Trocknen
-
Eine
Gesamtmenge von 100 Teilen dispergierte Aufschlämmung 1 wurde unter einem vermindertem Druck
filtriert und wurde mit den folgenden Vorgängen gewaschen.
- (1) Der filtrierte Kuchen und 100 Teile entionisiertes Wasser
wurden in einem T.K. HOMO MIXER bei 12.000 Upm 10 Minuten lang gemischt,
und die Mischung wurde filtriert.
- (2) Der in (1) hergestellte filtrierte Kuchen und 100 Teile
einer 10%igen wässrigen
Lösung
von Natriumhydroxid wurden in einem T.K. HOMO MIXER bei 12.000 Upm
30 Minuten lang gemischt und die Mischung wurde unter einem vermindertem
Druck filtriert.
- (3) Der in (2) hergestellte filtrierte Kuchen und 100 Teile
einer 10%igen Salzsäure
wurden in einem T.K. HOMO MIXER bei 12.000 Upm 10 Minuten lang gemischt
und die Mischung wurde filtriert.
- (4) Der in (3) hergestellte filtrierte Kuchen und 300 Teile
ionenausgetauschtes Wasser wurden in einem T.K. HOMO MIXER bei 12.000
Upm 10 Minuten lang gemischt und die Mischung wurde filtriert, wobei
dieser Waschvorgang weiter zweimal wiederholt wurde, um den filtrierten
Kuchen 1 zu ergeben.
-
Der
filtrierte Kuchen 1 wurde 48 Stunden lang bei 45°C in einem Umlufttrockner getrocknet,
wurde durch ein Sieb von 75μm
mesh gesiebt und ergab dadurch Basis-Tonerteilchen 1.
-
Als
nächstes
wurden 100 Teile Basis-Tonerteilchen 1 und 0,25 Teile eines Ladungssteuerungsmittels Bontron
E-84 (Handelsname, erhältlich
von Orient Chemical Industries, Ltd., Japan) bei einer Umfangsgeschwindigkeit
des Turbinenblattes von 50 m/sec in einem Q-Mischer (erhältlich von
Mitsui Mining Co., Ltd., Japan) gemischt. Das Mischen wurde 2 Minuten
lang durchgeführt
und 1 Minute lang unterbrochen, und dieser Zyklus wurde insgesamt
fünf Mal
wiederholt. Die Gesamt-Behandlungszeit war 10 Minuten.
-
Der
sich ergebende Gegenstand wurde weiter mit 0,5 Teilen von einem
hydrophoben Siliciumdioxid HDK H2000 (Handelsname, erhältlich von
Clariant Japan Co., Ltd.) bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 15 m/sec
gerührt.
Das Rühren
wurde 30 Sekunden lang durchgeführt
und 1 Minute lang unterbrochen, und dieser Zyklus wurde fünf Mal wiederholt,
um Toner 1 (Schwarztoner) zu ergeben.
-
Beispiel 2
-
Toner
2 wurde mit dem Ablauf von Beispiel 1 hergestellt, außer dass
Pfropfpolymer W-4 an Stelle von Pfropfpolymer W-1 in der Materiallösung 1 verwendet
wurde.
-
Vergleichsbeispiel 1
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Toner
3 wurde mit dem Ablauf von Beispiel 1 hergestellt, außer dass
Pfropfpolymer W-1 in der Materiallösung 1 nicht verwendet wurde.
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Vergleichsbeispiel 2
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Toner
4 wurde mit dem Ablauf von Beispiel 1 hergestellt, außer dass
ein ungepfropftes Harz als eine 15:85-Mischung von einem Polyolefinharz
Sanwax LEL 400 (Handelsname, erhältlich
von Sanyo Chemical Industries, Ltd.; Erweichungspunkt: 128°C) und Vinylharz
B-1 an Stelle von Pfropfpolymer W-1 in der Materiallösung 1 verwendet
wurde.
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Beispiel 3
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Toner
5 wurde mit dem Ablauf von Beispiel 1 hergestellt, außer dass
Pfropfpolymer W-2 an Stelle von Pfropfpolymer W-1 in der Materiallösung 1 verwendet
wurde.
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Beispiel 4
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Toner
6 wurde mit dem Ablauf von Beispiel 1 hergestellt, außer dass
Pfropfpolymer W-3 an Stelle von Pfropfpolymer W-1 in der Materiallösung 1 verwendet
wurde.
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Vergleichsbeispiel 3
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Zu
709 g ionenausgetauschtem Wasser wurden 451 g 0,1 M wässrige Lösung von
Na2PO3 zugesetzt, und
die Mischung wurde auf 6°C
erwärmt.
Danach wurde die Mischung bei 12.000 Upm mit einem T.K. HOMO MIXER
(Handelsname, erhältlich
von Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) dispergiert. Als nächstes wurden
der Mischung allmählich
68 g 1,0 M CaCl2-Lösung zugesetzt und ergaben
dadurch ein wässriges, CaPO3 enthaltendes Medium.
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In
den T.K. HOMO MIXER wurden 170 g Styrol, 30 g 2-Ethylhexylacrylat,
10 g REGAL 400R (Handelsname, erhältlich von Cabot Co.), 60 g
Paraffinwachs (Erweichungspunkt: 70°C), 5 g Di-tert.-Butylsalicylsäure-Metallverbindung,
5 g Styrol-Methacrylsäure-Copolymer
(Molekulargewicht 50.000; Säurezahl:
20 mgKOH/g) zugesetzt, und die Mischung wurde auf 60°C erwärmt, gleichmäßig aufgelöst und bei
12.000 Upm dispergiert. Der Mischung wurden ferner 10 g als ein
Polymerisationsinitiator dienendes 2,2'-Azobis-2,4-dimethylvaleronitril zugesetzt
und aufgelöst,
und dadurch ergaben sich Monomere.
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Dem
wässrigen
Medium wurden die erhaltenen Monomere zugesetzt, 20 Minuten lang
bei 12.000 Upm mit einem T.K. HOMO MIXER unter N2-Atmosphäre bei 60°C gemischt
und dadurch die Monomere granuliert. Als nächstes wurden die granulierten
Monomere 3 Stunden lang bei 60°C
einer Reaktion unterworfen, während
sie mit einer Paddel-Rührklinge
gemischt wurden. Danach wurde die Temperatur der reagierenden Dispersion
auf 80°C
angehoben, und die reagierende Dispersion wurde 10 Stunden lang
einer weiteren Reaktion unterworfen. Nach dem Abschluss der Polymerisationsreaktion
wurde die Lösung
abgekühlt,
und es wurde Salzsäure
hinzugefügt,
um Calciumphosphat darin aufzulösen.
Die Lösung
wurde filtriert, gewaschen und filtriert und ergab dadurch Basis-Tonerteilchen
7.
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Als
nächstes
wurden 100 Teile Basis-Tonerteilchen 7 und 0,25 Teile eines Ladungssteuerungsmittels Bontron
E-84 (Handelsname, erhältlich
von Orient Chemical Industries, Ltd., Japan) bei einer Umfangsgeschwindigkeit
des Turbinenblattes von 50 m/sec in einem Q-Mischer (erhältlich von
Mitsui Mining Co., Ltd., Japan) gemischt. Das Mischen wurde 2 Minuten
lang durchgeführt
und 1 Minute lang unterbrochen, und dieser Zyklus wurde insgesamt
fünf Mal
wiederholt. Die Gesamt-Behandlungszeit war 10 Minuten.
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Der
sich ergebende Gegenstand wurde weiter mit 0,5 Teilen von einem
hydrophoben Siliciumdioxid HDK H2000 (Handelsname, erhältlich von
Clariant Japan Co., Ltd.) bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 15 m/sec
gerührt.
Das Rühren
wurde 30 Sekunden lang durchgeführt
und 1 Minute lang unterbrochen, und dieser Zyklus wurde fünf Mal wiederholt,
um Toner 7 (Schwarztoner) zu ergeben. Herstellungsbeispiel
13: Herstellung eines Trägers
Siliconharz
(geradkettiges Organosilicon) | 100
Teile |
Toluol | 100
Teile |
γ-(2-Aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilan | 5
Teile |
Ruß | 10
Teile |
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Die
vorstehenden Komponenten wurden 20 Minuten lang in einem Homomixer
gemischt und dispergiert und ergaben dadurch eine Beschichtungs-Zusammensetzung.
Die Beschichtungs-Zusammensetzung wurde unter Verwendung einer Fluidbett-Beschichtungsvorrichtung
auf 1.000 Teile sphärischen
Magnetit mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 50 μm aufgebracht,
um den magnetischen Träger
1 zu ergeben.
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Ein
Gesamtmenge von 4 Teilen von jedem der Toner 1 bis 4 wurde mit 96
Teilen des magnetischen Trägers
1 gemischt und ergab dadurch Zweikomponenten-Entwickler 1 bis 4.
Die mit den folgenden Verfahren bestimmten Eigenschaften der Entwickler
1 bis 4 werden in Tabelle 1 gezeigt.
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Niedrigste Fixiertemperatur
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Ein
Kopiertest wurde auf Papier des Typs 6200 (Handelsname, erhältlich von
Ricoh Company Limited) mit einem Kopiergerät imagio NEO 450 (Handelsname,
erhältlich
von Ricoh Company Limited) durchgeführt, das in der folgenden Weise
modifiziert war. Die niedrigste Fixiertemperatur wurde als die Temperatur
(°C) der Fixierwalze
definiert, bei der nach Reiben des fixierten Bildes mit einem Tupfer
noch 70% oder mehr der Bilddichte übrig geblieben war. Das Fixiergerät des Kopiergerätes wurde
so modifiziert, dass es einen Fe-Zylinder von 0,34 mm Dicke als
eine Fixierwalze hatte.
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Der
Kontaktdruck wurde auf 1,0 × 105 Pa eingestellt.
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Temperatur, bei der Warmverschmieren auftritt
(HOT, Hotoffset Occurring Temperature)
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Der
Bildfixiervorgang des vorstehenden Tests der niedrigsten Fixiertemperatur
durchgeführt,
und das Auftreten von Warmverschmieren an dem fixierten Bild wurde
visuell bewertet. Die Temperatur, bei der Warmverschmieren auftritt
(HOT), wurde als eine Temperatur der Fixierwalze definiert, bei
welcher Warmverschmieren auftrat.
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Hochtemperatur-Lagerfähigkeit
-
Eine
Tonerprobe wurde 8 Stunden lang bei 50°C gelagert, gefolgt von 2 Minuten
langem Sieben durch ein 42 Mesh-Sieb. Die Hochtemperatur-Lagerfähigkeit
der Tonerprobe wurde als das Verhältnis von auf dem Sieb verbliebenem
Material (Rückstandsverhältnis) gemäß den folgenden
Kriterien bestimmt. Und zwar hat ein Toner ein mit zunehmender Lagerstabilität bei hohen
Temperaturen abnehmendes Rückstandsverhältnis.
- A: das Rückstandsverhältnis ist
weniger als 10%
- B: das Rückstandsverhältnis ist
10% oder mehr und weniger als 20%
- C: das Rückstandsverhältnis ist
20% oder mehr und weniger als 30%
- D: das Rückstandsverhältnis ist
30% oder mehr.
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Bilddichte, Dichte-Gleichmäßigkeit
und Verschleierung.
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Die
vorstehenden Eigenschaften wurden in der folgenden Weise bestimmt.
Unter Verwendung einer Probe Zweikomponenten-Entwickler wurden 100.000
Kopien einer horizontalen Karte der Größe A4 (Bildmuster A) unter
Verwendung eines Kopiergerätes
imagio NEO 450 (Handelsname, erhältlich
von Ricoh Company Limited) mit einer Reinigungsrakel und einer Aufladungswalze
in Kontakt mit dem Photoleiter hergestellt. Bildmuster A enthielt
alternierend in Intervallen von 1 cm in einer Richtung senkrecht
zu der Rotationsrichtung einer Entwicklungsmanschette angeordnete
schwarze Volltonabschnitte und geschlossene weiße Abschnitte. Danach wurde
ein spezifisches Bild wie nachstehend erwähnt hergestellt, und das wiedergegebene
Bild wurde gemäß den folgenden
Kriterien bewertet.
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(1) Bilddichte
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Eine
Kopie von einem Bild der Größe A4 horizontal
mit schwarzen Vollton-Schachbrettbildern
von 1 cm Breite und 1 cm Länge
wurde wiedergegeben, und Bilddichten an fünf Punkten, in der Mitte und
an den vier Ecken, wurden mit einem Macbeth-Densitometer bestimmt
und der Mittelwert der fünf
Dichten wurde bestimmt. Die Bilddichte wurde gemäß den folgenden Kriterien bewertet.
- A: die mittlere Bilddichte ist 1,4 oder mehr
- B: die mittlere Bilddichte ist 1,3 oder mehr und weniger als
1,4
- C: die mittlere Bilddichte ist 1,2 oder mehr und weniger als
1,3
- D: die mittlere Bilddichte ist 1,1 oder mehr und weniger als
1,3
- E: die mittlere Bilddichte ist weniger als 1,1
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(2) Dichte-Gleichmäßigkeit
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Eine
Kopie der Größe A3 eines
wiederholt schwarzen und weißen
Bildes (Halbton) von 2 mal 2 Punkten (600 dpi) wurde wiedergegeben.
Die Dichte-Gleichmäßigkeit
wurde gemäß den folgenden
Kriterien in 5 Niveaus bewertet. Bildmuster A wurde auf einer Manschette
in einem negativen Muster entwickelt, derart hat die Manschette
Dichte-Unregelmäßigkeit,
wenn das Bild unregelmäßige Dichten
hat, und das sich ergebende wiedergegebene Bild zeigt speziell in
einem solchen Halbtonbild unregelmäßige Dichten.
- A: hervorragend
- B: gut
- C: mittel
- D: schlecht
- E: sehr schlecht
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(3) Schleierbildung
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Die
Tonerdichten in einem Nichtbildbereich an dem Beginn der Herstellung
von 100.000 Kopien und diejenigen nach der Herstellung wurden verglichen
und gemäß den folgenden
Kriterien in 5 Niveaus bewertet.
- A: hervorragend
- B: gut
- C: mittel
- D: schlecht
- E: sehr schlecht
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Filmbildung
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Die
vorstehende Eigenschaft wurde in der folgenden Weise bestimmt. Unter
Verwendung einer Probe Zweikomponenten-Entwickler wurden Kopien
einer horizontalen Karte der Größe A4 (Bildmuster
A) bei normaler atmosphärischer
Temperatur unter Verwendung eines Kopiergerätes Imagio NEO 450 (Handelsname,
erhältlich
von Ricoh Company Ltd.) mit einer Reinigungsrakel und einer Aufladungswalze
in Kontakt mit dem Photoleiter hergestellt. Bildmuster A enthielt
alternierend in Intervallen von 1 cm in einer Richtung senkrecht zu
der Rotationsrichtung einer Entwicklungsmanschette angeordnete schwarze
Volltonabschnitte und geschlossene weiße Abschnitte. Die Filmbildung
auf dem Photoleiter nach der Herstellung von 20.000 Kopien, 50.000
Kopien und 100.000 Kopien wurde auf der Grundlage des Auftretens
eines unregelmäßigen Bildes (Dichte-Unregelmäßigkeit
im Halbtonbild) in der folgenden Weise bewertet.
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Nach
2 Stunden lang oder mehr Aussetzen an 30°C bei 90% wurde ein Halbtonbild
von 1 mal 1 Punkt auf einem Blatt der Größe A3 reproduziert, und die
Reflexions-Bilddichten
(ID) des dicksten Teils und des dünnsten Teils des Halbtons wurden
mit einem Macbeth-Densitometer bestimmt. Der Unterschied zwischen den
beiden Dichten wurde gemäß den folgenden
Kriterien in 5 Niveaus bewertet. Wenn keine Filmbildung auftritt,
sind die beiden Dichten im wesentlichen gleich. Der Unterschied
zwischen den beiden Dichten nimmt mit einer zunehmenden Unregelmäßigkeit
im Halbtonbild zu. Die Wahrscheinlichkeit der Filmbildung nimmt
mit einer zunehmenden Anzahl von Kopien zu.
- A:
der Unterschied ist 0,05 oder weniger
- B: der Unterschied ist 0,06 bis 0,1
- C: der Unterschied ist 0,11 bis 0,25
- D: der Unterschied ist 0,26 bis 0,4
- E: der Unterschied ist 0,41 oder mehr.
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Wie
vorstehend in Einzelheiten beschrieben, kann die vorliegende Erfindung
einen Toner bereitstellen, welcher zur Verringerung des Energieverbrauches
verbesserte Niedrigtemperatur-Fixiereigenschaften und Verschmierfestigkeit
aufweist, der ein Tonerbild hoher Qualität erzeugen kann und stabil über einen
langen Zeitraum hinweg gelagert werden kann. Die vorliegende Erfindung
kann auch einen Toner hoher Qualität bereitstellen, welcher widerstandsfähig gegen
Filmbildung auf zum Beispiel einem Träger für ein latentes elektrostatisches
Bild ist und über
einen langen Zeitraum hinweg frei von Verschleierung ist. Die vorliegende
Erfindung kann ferner einen Toner bereitstellen, welcher in einem
breiten Bereich fixiert werden kann und Bilder hoher Qualität erzeugen
kann. Überdies
wird ein Toner bereitgestellt, welcher guten Glanz aufweist, wenn
er als ein Farbtoner verwendet wird und der hervorragende Warmverschmierfestigkeit
aufweist. Die vorliegende Erfindung kann auch einen Toner bereitstellen,
welcher Bilder mit höherer
Auflösung
und höherer
Genauigkeit herstellen kann, und einen Entwickler, welcher über einen
langen Zeitraum hinweg nicht Bildverschlechterung nach sich zieht.
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Überdies
kann die vorliegende Erfindung eine Bilderzeugungsvorrichtung mit
einem Fixiergerät
bereitstellen, welches einen hohen Wirkungsgrad hat und in einer
kürzeren
Zeit eingeschaltet werden kann. Die Bilderzeugungsvorrichtung kann
einen Photoleiter aus amorphem Silicium verwenden. Ein solcher Photoleiter aus
amorphem Silicium hat eine hohe Empfindlichkeit für Licht
mit langer Wellenlänge,
wie Licht von einem Halbleiterlaser (770 bis 800 nm), ist widerstandsfähig gegen
durch wiederholte Verwendung verursachte Verschlechterung und ist
dadurch verwendbar als ein elektrophotographischer Photoleiter zum
Beispiel in einem Hochgeschwindigkeits-Kopiergerät oder einem Laserstrahldrucker
(LBP, Laser Beam Printer). Durch Konfigurieren der Bilderzeugungsvorrichtung
so, dass eine vibrierende Vorspannung angelegt wird, in welcher
eine Gleichstromspannung und eine Wechselspannung überlagert
sind, können
bei Entwicklung des latenten elektrostatischen Bildes auf dem Photoleiter
in hohem Maß genaue
Bilder ohne Rauhigkeit erhalten werden. Überdies kann die vorliegende
Erfindung ein Bilderzeugungsverfahren bereitstellen, das eine Aufladevorrichtung verwendet,
bei welcher Ozonbildung verringert ist.